CN112203377B - 一种色温调节方法、色温调节装置以及光源组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及照明技术领域，提供一种色温调节方法、色温调节装置以及光源组件，色温调节方法包括：获取目标色温的色坐标；获取光源组件中各光源的色坐标，光源组件至少包括第一白光光源、第二白光光源以及第三光源；根据目标色温的色坐标以及各光源的色坐标，获取各光源的光通量；根据各光源的光通量进行混光，得具有目标色温的照明光线。本发明采用至少三个色温不同的光源，其中两个光源为白光光源，当目标色温的色坐标位于普朗克曲线上时，通过对各光源的光通量进行调节，可使得各光源混光后获得的照明光线的色坐标位于普朗克曲线上，确保获得的白光照明光线接近自然白光，色容差满足设计标准要求，具有良好的照明效果，满足用户的使用需求。

Description

一种色温调节方法、色温调节装置以及光源组件
技术领域
本发明涉及照明技术领域，更具体地说，是涉及一种色温调节方法、色温调节装置以及光源组件。
背景技术
随着LED(Light Emitting Diode，发光二极管)照明产业不断发展，LED以光效高、亮度可调、易控制、寿命长、色彩多样等特点，逐渐进入了通用照明领域。随着技术的发展和人们对生活品质要求的提高，色温可调的LED照明系统逐渐受到人们的重视，而由于人们最习惯的仍然是自然白光，因此使得LED照明接近自然白光一直是照明行业的愿景。
目前关于调光调色的LED产品，大多数通过调节两种不同色温的LED来实现。然而，这种方式虽然扩大了光源色温的调节范围，但却忽视了该方法混光后产生的光线品质问题。两种不同色温的LED混光后获得的白光往往是偏红的，其混光后的色温往往偏离了白光的普朗克轨迹曲线，因此产生的白光效果不佳，与自然白光差别很大，无法满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种色温调节方法，以解决现有技术中存在的不同色温LED混光后获得的光线与自然白光差别较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种色温调节方法，包括：
获取目标色温的色坐标；
获取光源组件中各光源的色坐标，所述光源组件至少包括第一白光光源、第二白光光源以及第三光源；
根据所述目标色温的色坐标以及各所述光源的色坐标，获取各所述光源的光通量；
根据各所述光源的光通量进行混光，得具有所述目标色温的照明光线。
在一个实施例中，根据所述目标色温的色坐标以及各所述光源的色坐标，获取各所述光源的光通量，包括：
根据所述目标色温的色坐标以及各所述光源的色坐标，获取各所述光源的光通量占比；
获取所述目标色温的照明光线的光通量；
根据所述目标色温的照明光线的光通量和各所述光源的光通量占比，获取各所述光源的光通量。
在一个实施例中，根据所述目标色温的色坐标以及各所述光源的色坐标，获取各所述光源的光通量占比中，各所述光源的光通量占比的计算方式如下：
Figure BDA0002102620950000021
其中，YW1为第一白光光源的光通量占比；
YW2为第二白光光源的光通量占比；
YW3为第三光源的光通量占比；
(xW1,yW1)为第一白光光源的色坐标；
(xW2,yW2)为第二白光光源的色坐标；
(xW3,yW3)为第三光源的色坐标；
(x,y)为目标色温的色坐标。
在一个实施例中，所述目标色温的范围为1800K～10000K。
在一个实施例中，所述照明光线为白光。
在一个实施例中，所述目标色温的色坐标中心位于普朗克曲线上。
在一个实施例中，所述照明光线的色容差小于等于4标准配色偏差。
在一个实施例中，所述第一白光光源的色坐标中心和所述第二白光光源的色坐标中心均位于普朗克曲线上，所述第三光源的色坐标中心位于所述普朗克曲线的上方。
本实施例的目的还在于提供一种色温调节装置，包括：
目标色坐标获取模块，用于获取目标色温的色坐标；
光源色坐标获取模块，用于获取光源组件中各光源的色坐标，所述光源组件至少包括第一白光光源、第二白光光源以及第三光源；
光源光通量获取模块，用于根据目标色温的色坐标以及各光源的色坐标，获取各光源的光通量；
光线获取模块，用于根据各光源的光通量对各光源产生的光线进行混光，得具有目标色温的照明光线。
本实施例的目的还在于提供一种光源组件，所述光源组件至少包括第一白光光源、第二白光光源以及第三光源，所述第一白光光源、所述第二白光光源和所述第三光源产生的光线经过混光后获得照明光线；
所述照明光线的色温采用上述的色温调节方法进行调节。
本发明提供的一种色温调节方法的有益效果至少包括：本发明采用至少三个色温不同的光源，其中两个光源为白光光源，当目标色温的色坐标中心位于普朗克曲线上时，通过对各光源的光通量进行调节，可以使得各光源混光后获得的照明光线的色坐标中心位于普朗克曲线上，从而确保获得的白光照明光线接近自然白光，色容差满足设计标准要求，具有非常良好的照明效果，满足用户的使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明实施例提供的色温调节方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的光源组件的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的色温调节方法中色品图的示意图；
图4为本发明实施例提供的色温调节方法中获取各光源的光通量的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的色温调节装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的色温调节装置中光源光通量获取模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本实施例提供一种色温调节方法，至少包括以下步骤：
步骤S10：获取目标色温的色坐标。
请参阅图3，在本实施例中，目标色温的色坐标指的是目标色温在CIE1931色品图上的色坐标，可记为T(x,y)，其中T为目标色温，单位为开尔文(K)，(x,y)对应为目标色温在色品图的X方向和Y方向上的坐标。目标色温的色坐标可以根据需要进行确定，例如其可以是某一色温对应的等温线上不同点的色坐标，也可以是色品图中普朗克曲线上的色坐标，还可以是色品图上任意其他点的色坐标，此处不做限制。可选地，目标色温的色坐标位于普朗克曲线上，以获得接近自然白光的白光。
步骤S20：获取光源组件中各光源的色坐标。
请参阅图2，在本实施例中，光源组件10用于提供照明光线，且该照明光线的色温可调。光源组件10至少包括第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三光源W3，其中第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三光源W3产生的光线经过混光后获得照明光线。为了使得混光后获得的照明光线能够获得预设的目标色温以及对应的色坐标，需要对光源组件10中各个光源的光通量进行调节。
本实施例根据光源组件10中各个光源的色坐标来对各个光源的光通量进行调节，因此需要首先获得各个光源的色坐标。由于各个光源是确定的，因此每个光源的色温及对应的色坐标也是确定的，以光源组件10包括三个光源为例，分别记为：第一白光光源W1的色温和色坐标记为：T1(xW1,yW1)，其中T1为第一白光光源W1的色温，(xW1,yW1)对应为色温在色品图的X方向和Y方向上的坐标；第二白光光源W2的色温和色坐标记为：T2(xW2,yW2)，其中T2为第二白光光源W2的色温，(xW2,yW2)对应为色温在色品图的X方向和Y方向上的坐标；第三白光光源13的色温和色坐标记为：T3(xW3,yW3)，其中T3为第三白光光源13的色温，(xW3,yW3)对应为色温在色品图的X方向和Y方向上的坐标。
在一个实施例中，第一白光光源W1的色坐标可以是其色温T1对应的等温线上的坐标，也可以是该色温T1在普朗克曲线上一点的坐标，只要产生的光线为白光即可；第二白光光源W2的色坐标可以是其色温T2对应的等温线上的坐标，也可以是该色温T2在普朗克曲线上一点的坐标，只要产生的光线为白光即可。应当理解的是，第一白光光源W1和第二白光光源W2的色温不同，色坐标也不相同，从而确保各个光源可以进行混光。
步骤S30：根据目标色温的色坐标以及各光源的色坐标，获取各光源的光通量。
如上述步骤S20中所述，本实施例通过对光源组件10中各个光源的光通量进行调节来获得经各个光源混光后的照明光线，因此需要对各个光源的光通量进行确定。
请参阅图3，在本实施例中，由于第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三光源W3的色坐标均不相同，三个光源在色品图中的坐标点连接起来可形成一个三角形，因此通过三个光源混光后所获得的照明光线的色坐标应位于该三角形区域中。该三角形区域的面积越大，则可获得的不同色坐标的照明光线就越多，调节范围也就越广。
在根据目标色温的色坐标以及各光源的色坐标来获取各光源的光通量时，需要首先确认目标色温的色坐标是否位于三个光源的色坐标所形成的三角形区域中，当目标色温的色坐标位于该三角形区域内时，则确认可以通过上述三个光源混光获得；当目标色温的色坐标位于该三角形区域外时，则确认不可以通过上述三个光源混光获得，此时也就无需再进行后续步骤。
当然，在其他实施例中，光源的数量可以为四个以上，其确定方式与三个光源的情况类似，此处不再赘述。
步骤S40：根据各光源的光通量进行混光，得具有目标色温的照明光线。
在获得了各个光源的光通量之后，只需要控制每个光源产生对应的光通量，并将各光源的光线进行混光后输出即可，此时即可获得目标色温的照明光线。
在一个实施例中，目标色温的照明光线的色坐标中心可位于普朗克曲线上，而普朗克曲线对应的光线为自然白光，因此通过上述方式获得的照明光线接近自然白光，具有非常良好的照明效果，满足用户的使用需求。
本实施例提供的色温调节方法的有益效果至少在于：
目前色温可调节的光源组件通常采用两种不同色温的光源，并通过控制两种光源的光通量来实现色温可调，这种方式虽然扩大了光源组件的色温调节范围，但是忽略了产生的光线的品质。这是由于两种光源的混光坐标位于两光源色坐标点的连线上，因此两者的混光往往偏离了白光的普朗克曲线，所获得的光线往往偏红，发出的白光效果不佳，与太阳产生的自然白光差异很大，从而无法满足用户的使用需求。
本实施例则提出了一种完全不同的方法来对光源组件的色温进行调节，可以使得获得的光线非常接近自然白光。具体地，本实施例采用至少三个色温不同的光源，其中两个光源为白光光源，当目标色温的色坐标中心位于普朗克曲线上时，通过对各光源的光通量进行调节，可以使得各光源混光后获得的照明光线的色坐标中心位于普朗克曲线上，从而确保获得的白光照明光线接近自然白光，色容差满足设计标准要求，具有非常良好的照明效果，满足用户的使用需求。
当然，目标色温的色坐标中心也可以位于普朗克曲线以外的其他位置，只要其位于各光源所形成的区域内，即可以通过上述方法准确获得具有目标色温和色坐标的照明光线。
请参阅图4，在一个实施例中，步骤S30包括：
步骤S301：根据目标色温的色坐标以及各光源的色坐标，获取各光源的光通量占比。
在本实施例中，以光源的数量为三个为例，各光源的光通量占比可以通过如下公式计算获得：
Figure BDA0002102620950000071
其中，其中，YW1为第一白光光源的光通量占比；
YW2为第二白光光源的光通量占比；
YW3为第三光源的光通量占比；
(xW1,yW1)为第一白光光源的色坐标；
(xW2,yW2)为第二白光光源的色坐标；
(xW3,yW3)为第三光源的色坐标；
(x,y)为目标色温的色坐标。
由上述公式(1)可知，只要获得了第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三白光光源W3的色坐标，以及选定了目标色温的色坐标，就可以根据公式(1)获得第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三白光光源W3的光通量占比。
在一个实施例中，目标色温可以包括一个色温范围内的多个色温，例如色温范围可以是1800K～10000K。以色温范围为2200K～6500K为例，此时目标色温可以是2200K、2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K以及6500K。对于每一个目标色温，只要给定了每一个目标色温对应的色坐标，第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三白光光源W3的光通量占比均可以通过公式(1)一一获得。当然，在其他实施例中，目标色温的范围也可为其他值，并不仅限于上述的情形。
步骤S302：获取目标色温的照明光线的光通量，记为Φ，单位为流明(lm)。具有目标色温的照明光线的光通量可以根据需要进行调整。
步骤S303：根据目标色温的照明光线的光通量和各光源的光通量占比，获取各光源的光通量。
例如，第一白光光源W1的光通量Φ1＝ΦYW1，第二白光光源W2的光通量Φ2＝ΦYW2，第三光源W3的光通量Φ3＝ΦYW3，从而可以获得各光源的光通量。
在本实施例中，通过上述方式获得的照明光线，每个色温下的色容差小于等于4SDCM(标准配色偏差)，不仅可以满足普通消费者对于每个色温下色容差的使用需求，而且可以满足要求更加严苛的北美市场的要求。
请参阅图3，在一个实施例中，第一白光光源W1的色坐标和第二白光光源W2的色坐标均位于普朗克曲线上，考虑到普朗克曲线的特性，第三光源W3的色坐标位于普朗克曲线的上方，此时第一白光光源W1、第二白光光源W2和第三光源W3所围成的三角形区域中，包含了位于第一白光光源W1和第二白光光源W2的色温之间的普朗克曲线，因此可以通过上述方式对第一白光光源W1、第二白光光源W2和第三光源W3的光通量进行调节，获得色坐标位于普朗克曲线上的白光。
进一步地，第三光源W3为绿光光源，其在色品图上的色坐标位于普朗克曲线上方用于产生绿光的区域，此时第一白光光源W1、第二白光光源W2和第三光源W3所形成的三角形区域具有较大的面积，从而可以在更广的范围内对照明光线的色温以及色坐标进行调节，满足用户的不同需求。
以下给出一个具体实施例。光源组件10包括第一白光光源W1、第二白光光源W2和第三光源W3，其中第一白光光源W1的色温为2200K，第二白光光源11的色温为6500K，此时光源组件10的色温调节范围为2200K～6500K。光源组件10产生的照明光线为白光，且白光的色坐标位于普朗克曲线上，此时照明光线的目标色温及其对应的色坐标如下表所示：
Figure BDA0002102620950000091
Figure BDA0002102620950000101
在获得了上述各光源的色坐标以及目标色温的色坐标后，根据公式(1)，可以获得不同目标色温下每个光源的光通量占比，如下表所示：
光源 第一白光光源 第二白光光源 第三光源
2200K 100％ 0％ 0％
2700K 74.9％ 9.4％ 15.7％
3000K 62.4％ 17.4％ 20.2％
3500K 49.2％ 29.1％ 21.7％
4000K 36.1％ 41.8％ 22.1％
4500K 25.8％ 55.2％ 19.0％
5000K 17.3％ 68.0％ 14.7％
5700K 9.0％ 82.6％ 8.4％
6500K 0％ 100％ 0％
考虑光源组件10产生的照明光线的光通量Φ为1000lm(流明)，此时可以根据每个光源的光通量占比，获得各个光源的光通量，如下表所示：
光源 第一白光光源 第二白光光源 第三光源
2200K 1000lm 0 0
2700K 749lm 94lm 157lm
3000K 624lm 174lm 202lm
3500K 492lm 291lm 217lm
4000K 361lm 418lm 221lm
4500K 258lm 552lm 190lm
5000K 173lm 680lm 147lm
5700K 90lm 826lm 84lm
6500K 0 1000lm 0
最后根据上述光通量，分别控制第一白光光源W1、第二白光光源W2和第三光源W3的光通量，然后进行混光，即可获得所需的接近自然白光的照明光线，且每一个色温对应的色容差小于等于4SDCM，色容差满足设计标准要求，且照明光线的颜色一致性更佳。
请参阅图5，本实施例的目的还在于提供一种色温调节装置20，包括目标色坐标获取模块21、光源色坐标获取模块22、光源光通量获取模块23以及光线获取模块24，其中目标色坐标获取模块21用于获取目标色温的色坐标；光源色坐标获取模块22用于获取光源组件中各光源的色坐标，光源组件至少包括第一白光光源、第二白光光源以及第三光源；光源光通量获取模块23用于根据目标色温的色坐标以及各光源的色坐标，获取各光源的光通量；光线获取模块24用于根据各光源的光通量对各光源产生的光线进行混光，得具有目标色温的照明光线。
请参阅图6，进一步地，光源光通量获取模块23包括光通量占比获取单元231、总光通量获取单元232以及光源光通量获取单元233，其中光通量占比获取单元231用于根据目标色温的色坐标以及各光源的色坐标，获取各光源的光通量占比；总光通量获取单元232用于获取目标色温的照明光线的光通量；光源光通量获取单元233用于根据目标色温的照明光线的光通量和各光源的光通量占比，获取各所述光源的光通量。
请参阅图2，本实施例的目的还在于提供一种光源组件10，用于提供照明光线，且该照明光线的色温可调。光源组件10至少包括第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三光源W3，其中第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三光源W3产生的光线经过混光后获得照明光线。通过对第一白光光源W1、第二白光光源W2和第三光源W3的光通量进行调节，可以调节经过混光后的照明光线的各项指标，例如其在色品图上的色坐标、色温以及色容差等，从而使得照明光线满足用户的需求。
在本实施例中，第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三光源W3可以为LED光源。光源组件10还包括控制单元14，控制单元14与第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三光源W3均连接，至少用于对，第一白光光源W1、第二白光光源W2以及第三光源W3的光通量进行控制，以使得光源组件10产生的照明光线的色温可以根据需要进行调节。照明光线的色温采用上述的色温调节方法进行调节，从而可以产生接近自然白光的照明光线，且每一个色温对应的色容差小于等于4SDCM，色容差满足设计标准要求，且照明光线的颜色一致性更佳，具有优良的照明品质，从而可以为用户提供更好的使用体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种色温调节方法，其特征在于，包括：
获取目标色温的色坐标，所述目标色温的色坐标中心位于普朗克曲线上；
获取光源组件中各光源的色坐标，所述光源组件至少包括第一白光光源、第二白光光源以及第三光源；
根据所述目标色温的色坐标以及各所述光源的色坐标，获取各所述光源的光通量；
根据各所述光源的光通量进行混光，得具有所述目标色温的照明光线，所述照明光线为接近自然白光的光线。
2.如权利要求1所述的色温调节方法，其特征在于，根据所述目标色温的色坐标以及各所述光源的色坐标，获取各所述光源的光通量，包括：
根据所述目标色温的色坐标以及各所述光源的色坐标，获取各所述光源的光通量占比；
获取所述目标色温的照明光线的光通量；
根据所述目标色温的照明光线的光通量和各所述光源的光通量占比，获取各所述光源的光通量。
3.如权利要求2所述的色温调节方法，其特征在于，根据所述目标色温的色坐标以及各所述光源的色坐标，获取各所述光源的光通量占比中，各所述光源的光通量占比的计算方式如下：
Figure FDA0003847107660000011
其中，YW1为第一白光光源的光通量占比；
YW2为第二白光光源的光通量占比；
YW3为第三光源的光通量占比；
(xW1,yW1)为第一白光光源的色坐标；
(xW2,yW2)为第二白光光源的色坐标；
(xW3,yW3)为第三光源的色坐标；
(x,y)为目标色温的色坐标。
4.如权利要求1所述的色温调节方法，其特征在于，所述目标色温的范围为1800K～10000K。
5.如权利要求1所述的色温调节方法，其特征在于，所述照明光线为白光。
6.如权利要求1所述的色温调节方法，其特征在于，所述照明光线的色容差小于等于4标准配色偏差。
7.如权利要求1～6任一项所述的色温调节方法，其特征在于，所述第一白光光源的色坐标中心和所述第二白光光源的色坐标中心均位于普朗克曲线上，所述第三光源的色坐标中心位于所述普朗克曲线的上方。
8.一种色温调节装置，其特征在于，包括：
目标色坐标获取模块，用于获取目标色温的色坐标，所述目标色温的色坐标中心位于普朗克曲线上；
光源色坐标获取模块，用于获取光源组件中各光源的色坐标，所述光源组件至少包括第一白光光源、第二白光光源以及第三光源；
光源光通量获取模块，用于根据目标色温的色坐标以及各光源的色坐标，获取各光源的光通量；
光线获取模块，用于根据各光源的光通量对各光源产生的光线进行混光，得具有目标色温的照明光线，所述照明光线为接近自然白光的光线。
9.一种光源组件，其特征在于，所述光源组件至少包括第一白光光源、第二白光光源以及第三光源，所述第一白光光源、所述第二白光光源和所述第三光源产生的光线经过混光后获得照明光线；
所述照明光线的色温采用权利要求1～7任一项所述的色温调节方法进行调节。
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