CN110131601A - 一种全光谱led照明光源 - Google Patents

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唐帆
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

一种全光谱LED照明光源，属于LED光源技术领域；本发明为了改善现有技术中的白光LED“富蓝化”的问题。本发明包括LED阵列光源、散热器、灯罩、LED电路控制系统以及电源开关控制器。LED阵列光源包括LED蓝绿光光源、LED红光光源和LED白光光源，其中，LED蓝绿光光源和LED红光光源为无荧光粉添加，芯片发光的光源。LED蓝绿光光源、LED红光光源和LED白光光源按同心圆方式排列，本发明的全光谱LED光照系统光谱与日光光谱相接近，光谱连续性强，显色性高。

Description

一种全光谱LED照明光源
技术领域
本发明专利涉及LED光源技术领域，尤其是涉及一种全光谱LED照明光源。
背景技术
目前成熟的蓝光激发黄色荧光粉产生白光技术，使得白光LED在光效、显色性方面有了较大改善，但相比全光谱自然光来说仍然具有很大差距，光谱中缺少490～500nm的蓝绿光部分和650～700nm的红光部分，且白光LED的光束较窄，蓝光波段比较集中，“富蓝化”现象比较严重，长期使用会对人体造成蓝光危害，此问题亟待改进。
发明内容
本发明的目的在于提出一种全光谱LED照明光源，所述LED照明光源光谱与日光光谱相接近，且光谱连续性强，显色性好，亮度可调，为了达到以上目的，本发明所设计的一种全光谱LED照明光源，采用LED白光光源与芯片发光(无荧光粉)的LED蓝绿光光源以及芯片发光的LED红光光源组成LED阵列光源，利用LED电路控制系统对不同种类的LED光源独立驱动调节，通过调节流经LED光源的电流，调整LED白光光源与LED蓝绿光光源以及LED红光光源的光通量来补充光谱，从而实现全光谱照明。
所述LED照明光源包括LED阵列光源、散热器、灯罩、LED电路控制系统以及电源开关控制器，所述LED电路控制系统包括控制芯片和限流电阻，限流电阻一端连接控制芯片，另一端连接LED阵列光源；所述电源开关控制器通过导线与所述LED电路控制系统相连；所述LED阵列光源外设有灯罩。
进一步的，所述LED阵列光源包括LED白光光源、LED蓝绿光光源和LED红光光源，其中，LED蓝绿光光源和LED红光光源为无荧光粉添加，芯片发光的光源。
进一步的，单颗LED的光强分布假设为朗伯分布，在设计LED阵列光源的排布中，照度均匀性是主要考虑的因素，每种单颗LED透射率不同，因此将LED设计为同心圆排布。由于红光透射比小于蓝光透射比，将LED红光光源排布在同心圆的外侧。LED蓝光光源排布在同心圆的内侧，LED白光光源作为主光源排布在最外围。
进一步的，每环同色LED均匀排布于同心圆上，两个LED之间的夹角由颗数决定。夹角θ的大小为360°/n，其中n为每个同心圆上同色LED的颗数值。
进一步的，所述散热器包括设置有盖板的底座，所述LED电路控制系统设置在所述底座内，所述LED阵列光源固定在所述散热器上方。
进一步的，所述灯罩为高透光率的玻璃、聚碳酸酯材料。
进一步的，所述LED白光光源主波长为450～480nm，所述LED蓝绿光光源主波长为490～500nm，所述LED红光光源主波长为680～700nm。
进一步的，所述LED白光光源的显指特性CRI大于90，R9大于80。
进一步的，所述LED阵列光源设置3个亮度级，模拟早、中、晚的自然光照明。
进一步的，所述LED白光光源的功率与所述LED蓝绿光光源以及所述LED红光光源的功率比为(3-10):1:1，且当单颗LED白光光源与单颗LED蓝绿光光源以及LED红光光源的功率相同时，所述LED白光光源与所述LED蓝绿光光源以及所述LED红光光源的数量比例为(3-10):1:1。
进一步的，所述全光谱LED照明光源通过所述LED电路控制系统调节流经不同种类LED光源的电流，调整所述LED白光光源与LED蓝绿光光源以及LED红光光源的光通量来补充光谱。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1)本发明提出一种全光谱LED照明光源，可有效改善目前白光LED窄光谱照明存在的“富蓝化”危害，实现了全光谱高效照明
2)本发明可通过配置专用的电源开关控制器调节全光谱LED照明光源亮度，模拟早、中、晚的自然光照明；
3)本发明适用于不同场合健康、环保的照明环境需求，应用范围更广。
附图说明
图1为本发明实施例提供的全光谱LED照明光源的结构示意图。
图2为图1中LED阵列光源的结构示意图。
图3为太阳光可见光光谱图。
图4为蓝绿光光谱图。
图5为红光光谱图。
图6为白光光谱图。
图7为三种LED芯片模拟太阳光可见光光谱图。
图8为本发明基本工作原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施例提供的一种全光谱LED照明光源，包括LED阵列光源4、LED电路控制系统7、散热器6、灯罩5、电源开关控制器9，LED阵列光源4设置在散热器6上方，该散热器6用于对LED阵列光源4进行良好的散热，电源开关控制器9通过导线8与LED电路控制系统7相连，通过该电源开关控制器9可实时对LED阵列光源4进行调光控制，其中，LED阵列光源4包括多个LED白光光源1、LED蓝绿光光源2和LED红光光源3，以同心圆方式排列，分别均匀设置在圆形铝基电路板上，LED白光光源1为12个，分别为W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、W10、W11和W12，LED蓝绿光光源2为2个，分别为Q1和Q2，LED红光光源3为2个，分别为R1和R2。
作为上述实施例的优选实施方式，LED阵列光源4为单颗独立封装或集成封装。
作为上述实施例的优选实施方式，LED白光光源1与LED蓝绿光光源2以及LED红光光源3的功率比为(3-10):1:1，且当单颗LED白光光源与LED蓝绿光光源以及LED红光光源的功率相同时，LED白光光源的数量与LED蓝绿光光源以及LED红光光源的数量比例为(3-10):1:1。
作为上述实施例的优选实施方式，全光谱LED照明光源通过LED白光光源1与LED蓝绿光光源2以及LED红光光源3来补充光谱，LED阵列光源4设置3个亮度级，模拟早、中、晚的自然光照明。
作为上述实施例的优选实施方式，灯罩5为高透光率的玻璃、聚碳酸酯材料。
本发明还提供一种如上述的全光谱LED照明光源的制作方法，包括以下步骤：
1)选用一组色温4000K的LED白光光源1，其CRI大于90，R9大于80，单颗功率为0.5W，且额定工作电流150mA，工作电压：2.9-3.4V，LED白光光源的数量为12颗。
2)选用一组主波长为490～500nm的LED蓝绿光光源2，单颗LED蓝绿光光源的功率为0.5W，且额定工作电流为150mA，额定工作电压为：2.0-2.6V，LED蓝绿光光源的数量为2颗。
3)选用一组主波长为680～700nm的LED红光光源3，单颗LED红光光源的功率为0.5W，且额定工作电流为150mA，额定工作电压为：2.0-2.6V，LED红光光源的数量为2颗。
4)根据上述三种光源的安装要求及连接方式设计LED电路控制系统和散热器；
上述三组LED光源的连接方式为：12颗LED白光光源灯珠两并六串，2颗LED蓝绿光光源灯珠串联，2颗LED红光光源灯珠串联。
5)将选好的LED阵列光源以同心圆方式排列，分别均匀设置在圆形铝基电路板圆周方向，LED蓝绿光光源与LED红光光源间隔均匀设置，同时位于12个LED白光光源形成的圆周内部，达到所要求的混光效果，再把圆形铝基电路板固定在散热器上方。
6)按照所选光源的额定工作电流，并根据电路设计要求接上恒流电源(恒流源的输出电流为300mA)，通过积分球对LED阵列光源进行辐射功率测量与日光光谱曲线进行对比。
最后应说明的是：以上的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种全光谱LED照明光源，包括LED阵列光源、LED电路控制系统、散热器、灯罩、电源开关控制器，LED阵列光源，其特征在于：LED阵列光源设置在散热器上方，该散热器用于对LED阵列光源进行良好的散热，电源开关控制器通过导线与LED电路控制系统相连，通过该电源开关控制器可实时对LED阵列光源进行调光控制。
2.根据权利要求1所述一种全光谱LED照明光源，其特征在于：所述LED阵列光源包括LED白光光源、LED蓝绿光光源和LED红光光源，其中，LED蓝绿光光源和LED红光光源为无荧光粉添加，芯片发光的光源。
3.根据权利要求2所述一种全光谱LED照明光源，其特征在于：由于红光透射比小于蓝光透射比，将所述LED红光光源排布在同心圆的外侧，所述LED蓝光光源排布在同心圆的内侧，所述LED白光光源作为主光源排布在最外围。
4.根据权利要求2所述一种全光谱LED照明光源，其特征在于：所述LED白光光源主波长为450～480nm，所述LED蓝绿光光源主波长为490～500nm，所述LED红光光源主波长为680～700nm。
5.根据权利要求4所述一种全光谱LED照明光源，其特征在于：所述LED白光光源的功率与所述LED蓝绿光光源以及所述LED红光光源的功率比为(3-10):1:1，且当单颗LED白光光源与单颗LED蓝绿光光源以及LED红光光源的功率相同时，所述LED白光光源与所述LED蓝绿光光源以及所述LED红光光源的数量比例为(3-10):1:1。
6.根据权利要求1所述一种全光谱LED照明光源，其特征在于：所述LED阵列光源设置3个亮度级，模拟早、中、晚的自然光照明。
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