CN111065182A - 一种色温和亮度连续可调的多基色混光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种色温和亮度连续可调的多基色混光装置，包括光源发光面和光源控制器，光源发光面包括光源线路板阵列、扩散板、外壳箱体，扩散板安装在外壳箱体提上，光源线路板阵列设置在扩散板的一侧，光源线路板阵列排列着基色LED光源；外壳箱体的一侧设置有光源控制器，光源控制器上设置有光源控制主板。本发明开发了一种色温及亮度无级可调的LED光源装置，该光源装置可模拟日光2300K~20000K之间的色温连续可调，同时也实现了亮度0~4000Lux连续可调；无论是色温、亮度、显色指数等都匹配到ISO标准光源的性能，能够满足成像行业等标准照明环境的要求，可用于标定白平衡指标等。

Description

一种色温和亮度连续可调的多基色混光装置

技术领域

本发明涉及多基色混光领域，具体涉及一种色温和亮度连续可调的多基色混光装置。

背景技术

目前市场上LED光源多属于单色温光源，虽有亮度连续可调LED光源，但不能实现连续可调色温或者无级色温可调。或者已有几款色温可变的光源，但也局限于暖光或者冷光系列的几个固定色温，用于家用照明尚可，一般满足不了成像行业等对光源的色温、亮度、显色指数等指标的要求。

目前主流LED照明光源以蓝光芯片激发YAG荧光粉产生冷白光、暖白光的发光二极管LED为主，这一技术已经很成熟，得到了广泛运用，但其有色温固定、显色性低等缺陷。近来为满足特定照明场合对高光学指标光源的要求，鉴于LED光源的性能优势，开始采用LED混光的方式，实现亮度及色温可调的混合白光，实现方法通常有两种：一是二基色LED混光方式，采用暖白光和冷白光LED混色来实现色温可调；二是多基色LED光源混光来实现色温及亮度的可调。前者得到的白光显色指数不高，色温调节范围受限制于参与混光的LED源色温之间，且色温误差较大；后者混合白光的光效和显色指数受混光基色光源种类影响，有采用RGB三基色LED混合白光的技术，显色指数和光效都难以达到预期值。为了改善三基色混光技术的缺陷，有采用RGB（红、绿、蓝）与W（暖白/冷白）组合的，但色温调节范围受限于W的色温值，并且部分相关色温误差较大。无论是二基色还是三基色理论上的计算模型存在唯一解，限制了色温调节范围和精度，部分色温难以实现与黑体颜色的视觉匹配。因此，采用多于三基色的LED参与混光，实现更精确的白光混色技术开发，是目前主流的开发技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种色温和亮度连续可调的多基色混光装置，采用线路板将基色灯珠嵌入，采用直流电源控制各基色的发光强度，可以有效去除多基色混光的频闪现象，线路板可设计为整块也可设计为单元块的组合，易于通道扩展，光源光色稳定，均匀性好，光源装置轻薄，节省、环保、寿命长。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种色温和亮度连续可调的多基色混光装置，包括光源发光面和光源控制器，光源发光面包括光源线路板阵列、扩散板、外壳箱体，扩散板安装在外壳箱体提上，光源线路板阵列设置在扩散板的一侧，光源线路板阵列排列着基色LED光源；外壳箱体的一侧设置有光源控制器，光源控制器上设置有光源控制主板；光源控制主板上设有电源控制模块、用于与PC电脑连接的第一接口以及与色光测量仪器连接的第二接口，光源线路板阵列连接控制主板并受控于控制主板；光源控制主板通入直流电源，通过直流电源控制基色LED光源的发光强度。

作为优选的技术方案，所述外壳箱体由外框和盖板装配而成，外框之间相互连接，相邻两个外框的连接处设置有组装角码，外框围住扩散板，扩散板安装在盖板上；外壳箱体内设置有电源安装槽，电源安装槽内安装有电源。

作为优选的技术方案，光源控制器包括光源控制盒和光源控制盖板，光源控制盒内设有安装腔，光源控制盖板盖住安装腔，安装腔内安装有光源控制主板，电源控制模块、第一接口、第二接口均设置在控制主板上。

作为优选的技术方案，光源线路板阵列为一体式结构或者为多块单元块组合。

本发明的有益效果是：1、采用集成线路板的方式集成多基色光源，实现直流电控制各色的亮度系数；光源的稳定性好、有效消除频闪现象；可实现超薄设计；光源的均匀性好；2、线路板可扩展，组成光源的基色数量可扩展；改装值可配合适配光参数测量仪器实现自动校正，稳定性好，自动校正保障使用的时序性，及时基色光源稍有衰减，也可保证色温、亮度、显色指数等参数匹配ISO标准光源；3、轻薄设计，产生的热量小，环保、噪音小、使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的爆炸图；图2为本发明的流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种色温和亮度连续可调的多基色混光装置，包括光源发光面和光源控制器，光源发光面包括光源线路板阵列1、扩散板2、外壳箱体，扩散板安装在外壳箱体提上，光源线路板阵列1设置在扩散板2的一侧，光源线路板阵列1排列着基色LED光源，光源线路板阵列排列着基色LED光源（如6基色，4个380nm-780nm的可见光基色灯珠，IR850nm和IR940nm的红外基色等），基色的数量可依据使用目的扩展；外壳箱体的一侧设置有光源控制器，光源控制器上设置有光源控制主板；光源控制主板上设有电源控制模块、用于与PC电脑连接的第一接口以及与色光测量仪器连接的第二接口，光源线路板阵列连接控制主板并受控于控制主板；光源控制主板通入直流电源，通过直流电源控制基色LED光源的发光强度。

其中，所述外壳箱体由外框3（采用铝材制成）和盖板5装配而成，外框3之间相互连接，相邻两个外框3的连接处设置有组装角码6，外框围住扩散板2，扩散板2安装在盖板5上；外壳箱体内设置有电源安装槽，电源安装槽内安装有电源。

其中，光源控制器包括光源控制盒7和光源控制盖板8，光源控制盒7内设有安装腔，光源控制盖板8盖住安装腔，安装腔内安装有光源控制主板，电源控制模块、第一接口、第二接口均设置在控制主板上。

其中，光源线路板阵列为一体式结构或者为多块单元块组合，易于通道扩展。

工作原理：本发明采用多基色LED光源混光技术，开发模拟日光的色温及亮度连续可调的光源装置。依据格拉斯曼定律：人眼视觉只能分辨颜色的亮度、色调、饱和度变化；颜色混合遵从中间色律、代替律、补色律、亮度相加定律。哥拉斯曼定律为研究多基色LED光源混光实现亮度及色温可调算法提供了理论依据，混合光的颜色三刺激值等于各基色色光三刺激之和。假设混光后的目标光源亮度为La，三刺激值（Xa，Ya，Za），基色1的亮度和三刺激值分别为L1、（X1，Y1，Z1）；基色2的亮度和三刺激值分别为L2、（X2，Y2，Z2）；基色3的亮度和三刺激值分别为L3、（X3，Y3，Z3）；……基色n的亮度和三刺激值分别为Ln、（Xn，Yn，Zn）；。

依据色度学三刺激值与色度坐标的计算公式，可计算多基色混合白光光源的色度坐标和亮度值。多基色混光算法的一般式可表达为：La = L1 + L2 + L3 + …… + LnXa =X1 + X2 + X3 + …… + XnYa = Y1 + Y2 + Y3 + …… + YnZa = Z1 + Z2 + Z3 + ……+ Zn 依据数学方程组理论可知，该式无固定解，或者说有无穷解，但存在限定条件下的最优解。因此，本技术方案以用户为中心定义限定条件。在实际使用中，首先用户会选择所需要的亮度值、色温值等，作为目标值或者已知值。目标亮度值即为La。色温值可以根据相关公式计算出色坐标值，结合亮度值可以求解目标光源的三刺激值。由此可得上式的左端。然后采用如图2的优化过程，求解特定场合要求的显色指数Ra、相关色温精度⊿T、与黑体颜色误差⊿uv限定条件下的最优解。

求解的过程即为循环校正的过程，给一组基色光源的电流值，可以测色各基色光源的三刺激值，可计算或测得混合光色的亮度、三刺激以及光谱曲线，光谱曲线用来计算混合色的颜色指数、色坐标以及与同色温黑体光色的色差⊿uv等；如此循环逐步逼近目标值，达到目标值后将各基色通道的电流值存储固化，如此反复可以固化常用的任一色温，以方便工程中选择使用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种色温和亮度连续可调的多基色混光装置，其特征在于：包括光源发光面和光源控制器，光源发光面包括光源线路板阵列、扩散板、外壳箱体，扩散板安装在外壳箱体提上，光源线路板阵列设置在扩散板的一侧，光源线路板阵列排列着基色LED光源；外壳箱体的一侧设置有光源控制器，光源控制器上设置有光源控制主板；光源控制主板上设有电源控制模块、用于与PC电脑连接的第一接口以及与色光测量仪器连接的第二接口，光源线路板阵列连接控制主板并受控于控制主板；光源控制主板通入直流电源，通过直流电源控制基色LED光源的发光强度。

2.根据权利要求1所述的色温和亮度连续可调的多基色混光装置，其特征在于：所述外壳箱体由外框和盖板装配而成，外框之间相互连接，相邻两个外框的连接处设置有组装角码，外框围住扩散板，扩散板安装在盖板上；外壳箱体内设置有电源安装槽，电源安装槽内安装有电源。

3.根据权利要求1所述的色温和亮度连续可调的多基色混光装置，其特征在于：光源控制器包括光源控制盒和光源控制盖板，光源控制盒内设有安装腔，光源控制盖板盖住安装腔，安装腔内安装有光源控制主板，电源控制模块、第一接口、第二接口均设置在控制主板上。

4.根据权利要求1所述的色温和亮度连续可调的多基色混光装置，其特征在于：光源线路板阵列为一体式结构或者为多块单元块组合。

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