CN112524501A - 照明装置及具有该照明装置的照明系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种照明装置及照明系统。根据一实施例的照明装置包括：控制器；以及LED照明设备，其中，所述LED照明设备包括发光装置，所述发光装置包括：至少一个第一发光单元，包括蓝色发光二极管芯片及第一波长转换器；至少一个第二发光单元，包括蓝色发光二极管芯片及第二波长转换器；以及至少一个第三发光单元，包括蓝色发光二极管芯片及第三波长转换器，其中，所述第一发光单元至第三发光单元具有彼此不同的色温，所述控制器控制所述LED照明设备，从而在3000K以下的最低色温与5000K以上的最高色温之间改变所述LED照明设备的色温。

Description

照明装置及具有该照明装置的照明系统
本申请是申请日为2019年11月29日、申请号为201980003735.0、题为“照明装置及具有该照明装置的照明系统”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种照明装置及照明系统，尤其涉及一种利用发光二极管作为光源的照明装置及照明系统。
背景技术
大部分生物适应了根据太阳光的变化而活动。人类的身体也长时间适应了太阳光。因此，人类的一天生理节律(Circadian Rhythm)根据太阳光的变化而改变。尤其，在早晨，在明亮的太阳光下向人体分泌皮质醇(cortisol)激素。皮质醇激素有助于向身体的各个器官供应更多的血液以抵抗诸如压力等外部刺激，据此使脉搏和呼吸增加，从而能够使身体从睡眠中苏醒以准备外部活动。日间在强烈的太阳光下进行身体活动后，到了夜晚则分泌褪黑素(melatonin)激素，进而脉搏、体温、血压降低，从而有助于使身体疲倦而进入睡眠。
但是在现代社会中，大部分人主要在家或办公室等室内活动，而不是在太阳光下进行身体活动。通常，在中午，在室内度过的时间大于在太阳光下进行身体活动的时间。
但是，室内照明装置通常表现出恒定的光谱功率分布(spectral powerdistribution)，这样的光谱功率分布与太阳光的光谱功率分布具有较大的差异。例如，对于使用蓝色、绿色及红色发光二极管的发光装置而言，虽然能够通过蓝色、绿色及红色的组合实现白色光，但是无法与太阳光一样地遍布较宽的波长而表现光谱功率分布，而表现在特定波长具有峰值的分布。
图1是示出与位于CIE色坐标上的普朗克轨迹(planckian locus)上的几个色温(Color Temperatures)对应的黑体辐射的光谱功率分布的曲线图，图2是示出与若干相关色温(Correlated color temperatures)对应的现有的基于蓝色发光二极管芯片的白色光源的光谱功率分布的曲线图。
参照图1和图2，诸如太阳等黑体辐射的光谱与现有的白色光源的光谱相似地，色温越高，蓝色波长区域的强度越高。但是，色温越高，白色光源的光谱与黑体辐射的光谱表现出明显的差异。例如，在6500K的温度下，对于黑体辐射的光谱而言，呈现出光的强度从蓝色区域向红色区域缓慢减小的趋势。与此相反，如图2所示，对于基于蓝色发光二极管芯片的白色照明装置而言，色温越高，蓝色波长区域的光对比其他可见光区域越强。
适应太阳光谱的人类的晶状体可能由于异常强的蓝色波长区域的光而受到损伤，从而可能导致视力下降。并且，视网膜细胞暴露于过量的蓝色区域的能量，从而可能向大脑传递异常信号，进而异常地生成或抑制皮质醇和褪黑素等激素，从而对人体的一天生理节律(Circadian Rhythm)造成负面影响。
发明内容
技术问题
本公开提供一种如下的照明装置及照明系统：能够以与太阳光的光谱功率分布变化相应的方式自动改变光谱功率分布。
本公开提供一种如下的照明装置及照明系统：能够防止或减轻人类的晶状体或视网膜由于异常的蓝色区域的光而受到损伤。
本公开提供一种如下的照明装置及照明系统：即使阻断外部电源也能够稳定地维持时间的推进。
技术方案
根据本公开的一实施例的照明装置包括：控制器；以及LED照明设备，其中，所述LED照明设备包括发光装置，所述发光装置包括：至少一个第一发光单元，包括蓝色发光二极管芯片及第一波长转换器；至少一个第二发光单元，包括蓝色发光二极管芯片及第二波长转换器；以及至少一个第三发光单元，包括蓝色发光二极管芯片及第三波长转换器，其中，所述第一发光单元至第三发光单元具有彼此不同的色温，所述控制器控制所述LED照明设备，从而在3000K以下的最低色温与5000K以上的最高色温之间改变所述LED照明设备的色温。
根据本公开的一实施例的照明系统包括：照明装置；以及用于向所述照明装置输入信号的软件，其中，所述照明装置包括：控制器；LED驱动器；以及LED照明设备，其中，所述LED照明设备在3000K以下的最低色温与5000K以上的最高色温之间改变色温，所述控制器在没有外部输入的情况下自动地调节从所述LED照明设备发出的光的亮度及色温。
根据本公开的一实施例的照明装置包括：控制器；LED驱动器；以及LED照明设备，其中，所述LED照明设备实现从3000K以下的最低色温到5000K以上的最高色温，所述控制器控制所述LED驱动器而使所述LED照明设备的色温与太阳光的色温变化相应地进行变化。
根据本公开的又一实施例的照明系统包括：照明装置；以及用于向照明装置输入信号的软件，其中，所述照明装置包括：控制器；LED驱动器；以及LED照明设备，其中，所述LED照明设备实现从3000K以下的最低色温到5000K以上的最高色温，所述控制器控制所述LED驱动器而使所述LED照明设备的色温与太阳光的色温变化相应地进行变化。
有益效果
根据本公开的实施例的照明装置及照明系统能够以与太阳光的光谱功率分布变化相应的方式自动改变光谱功率分布。
并且，根据本公开的实施例的照明装置及照明系统能够防止或减轻人类的晶状体或视网膜由于异常的蓝色区域的光而受到损伤。
并且，根据本公开的实施例的照明装置及照明系统即使阻断外部电源也能够稳定地维持时间的推进。
附图说明
图1是示出与位于CIE色坐标上的普朗克轨迹(planckian locus)上的几个色温(Color Temperatures)对应的黑体辐射的光谱功率分布的曲线图。
图2是示出与若干相关色温(Correlated color temperatures)对应的现有的基于蓝色发光二极管芯片的白色光源的光谱功率分布的曲线图。
图3是用于说明根据本公开的一实施例的发光装置的示意性的平面图。
图4是用于说明根据本公开的一实施例的发光单元的示意性的剖视图。
图5是用于说明根据本公开的又一实施例的发光单元的示意性的剖视图。
图6是示出根据本公开的一实施例的多样的发光单元的光谱功率分布的曲线图。
图7示出了用于说明根据本公开的一实施例的发光装置的示意性的色坐标。
图8是用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置的示意性的平面图。
图9示出了用于说明根据图8的实施例的发光装置的示意性的色坐标。
图10示出了用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置的示意性的色坐标。
图11示出了用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置的示意性的色坐标。
图12是用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置的示意性的平面图。
图13是用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置的示意性的平面图。
图14是用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置的示意性的平面图。
图15示出了用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置的示意性的色坐标。
图16是用于说明根据本公开的一示例的发光元件的光谱功率分布的曲线图。
图17至图28示出对比利用图16的发光元件而实现的多样的光谱和与其对应的相关色温的黑体辐射(基准光源)的光谱而示出的曲线图。
图29是用于说明根据本公开的一实施例的照明系统的示意性的框图。
图30是用于说明根据本公开的又一实施例的照明系统的示意性的框图。
图31是用于说明根据本公开的又一实施例的照明系统的示意性的框图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。为了能够将本发明的思想充分传递给本领域技术人员，作为示例提供以下介绍的实施例。因此，本发明并不局限于以下说明的实施例，其可以具体化为其他形态。另外，在附图中，可能为了便利而夸张示出构成要素的宽度、长度、厚度等。在整个说明书中，相同的附图符号表示相同的构成要素。
根据本公开的一实施例的照明装置包括：控制器；LED驱动器；以及LED照明设备，其中，所述LED照明设备实现从3000K以下的最低色温到5000K以上的最高色温，所述控制器控制所述LED驱动器而使所述LED照明设备的色温与太阳光的色温变化相应地进行变化。
据此，提供一种与色温在一周期内变化的太阳光相似地改变色温的照明装置。
所述最高色温可以为6000K以上，最低色温为2700K以下，进而，所述最高色温可以为6500K以上。
另外，所述照明装置还可以包括RTC。通过内置RTC，即使在没有外部信号输入的情况下，也能够根据LED照明设备的色温时间表改变。
并且，所述照明装置还可以包括用于向所述RTC供应电力的RTC电源供应装置。通过所述RTC电源供应装置，即使阻断外部电源，所述RTC也能够保持时间推进。
并且，所述RTC电源供应装置可以包括超级电容器。据此，即使在由于所述照明装置的工作导致温度上升的环境中也能够使RTC长时间稳定地工作。所述RTC可以内置于控制器内。
另外，所述控制器通过所述RTC控制所述LED照明设备而使所述LED照明设备的色温自动地与太阳光的色温相应地进行变化。
所述照明装置可以在没有外部输入的情况下在一天内自动地调节从所述LED照明设备发出的光的亮度及色温。
另外，所述LED照明设备可以包括发光装置，所述发光装置包括：至少一个第一发光单元，包括紫外线、紫色或蓝色发光二极管芯片及第一波长转换器；至少一个第二发光单元，包括紫外线、紫色或蓝色发光二极管芯片及第二波长转换器；以及至少一个第三发光单元，包括紫外线、紫色或蓝色发光二极管芯片及第三波长转换器，其中，由所述第一发光单元、第二发光单元及第三发光单元的色坐标限定的三角形区域至少包括普朗克轨迹上的一部分区间，所述三角形内包括的普朗克轨迹上最高色温可以为5000K以上，最低色温为3000K以下。
以下，除非另有说明，否则普朗克轨迹及特定色坐标是指美国国家标准协会(ANSI：American National Standards Institute)规定的CIE-1931坐标系中的普朗克轨迹和色坐标。CIE-1931坐标系可以通过简单的数学转换容易地变更为1976坐标系。
在一实施例中，所述第一发光单元至第三发光单元也可以仅使用紫外线或紫色发光二极管芯片。在另一实施例中，也可以使第一发光单元及第二发光单元仅使用紫外线或紫色发光二极管芯片，使第三发光单元使用紫外线、紫色或蓝色发光二极管芯片。第三发光单元可以具有接近红色的色坐标，因此，蓝色光的强度相比于第一发光单元及第二发光单元相对较弱。
通过不在第一发光单元至第三发光单元使用蓝色发光二极管芯片，或者减小从蓝色发光二极管芯片向外部发出的光的强度，能够防止由于蓝色波长的光对晶状体或视网膜造成损伤。进而，可以实现普朗克轨迹上的3000K至5000K范围的色温，从而可以提供能够使光谱功率分布与太阳光的光谱功率分布相应地变化的发光装置。
通过增大所述最高色温，减小最低色温，能够实现与太阳光的光谱更相似的光。例如，所述三角形内包括的普朗克轨迹上最高色温可以为6000K以上，最低色温为2700K以下。进而，所述最高色温可以为6500K以上。进而，所述最高色温可以为10000K以上，所述最低色温为1800K以下。
另外，所述第二发光单元的色坐标可以在CIE-1931坐标系上位于普朗克轨迹上方，所述第一发光单元的色坐标相比于第二发光单元及第三发光单元更接近5000K色温，所述第三发光单元的色坐标相比于第一发光单元及第二发光单元可以更接近3000K色温。
所述第一发光单元至第三发光单元可以构成为通过调光方式工作，从而连续地实现所述三角形内包括的普朗克轨迹上的色温。
在若干实施例中，所述发光装置可以包括多个第一发光单元、多个第二发光单元及多个第三发光单元。通过采用多个发光单元，能够提高发光装置的光输出。
根据本公开的又一实施例的照明系统包括：照明装置；以及用于向照明装置输入信号的软件，其中，所述照明装置包括：控制器；LED驱动器；以及LED照明设备，其中，所述LED照明设备实现从3000K以下的最低色温到5000K以上的最高色温，所述控制器控制所述LED驱动器而使所述LED照明设备的色温与太阳光的色温变化相应地进行变化。
所述软件可以包括远程控制器、移动应用程序、PC或服务器。可以利用所述软件在多样的模式下驱动照明装置。
所述照明装置可以在所述软件关闭的状态下也自动地与太阳光的色温变化相应地改变LED照明设备的色温。
在若干实施例中，所述照明系统还可以包括内置于所述照明装置内的RTC。通过在照明装置内内置RTC，即使在没有借助所述软件的信号输入的情况下，所述照明装置也能够根据时间改变色温。
并且，所述照明系统还可以包括用于向所述RTC供应电力的RTC电源供应装置。通过配备所述RTC电源供应装置，即使在关闭外部电源的状态下，也可以向RTC供应电力而保持时间。
所述RTC电源供应装置可以包括超级电容器。
所述照明装置还可以包括：存储器，存储有按季节的根据时间的色温变化情况。据此，可以按季节改变色温变化。
所述最高色温可以为6500K以上，所述最低色温为2700K以下。据此，能够在至少2700K至6500K范围内使色温自动变化。
另外，所述LED照明设备可以包括发光装置，所述发光装置包括：至少一个第一发光单元，包括紫外线、紫色或蓝色发光二极管芯片及第一波长转换器；至少一个第二发光单元，包括紫外线、紫色或蓝色发光二极管芯片及第二波长转换器；以及至少一个第三发光单元，包括紫外线、紫色或蓝色发光二极管芯片及第三波长转换器，其中，由所述第一发光单元、第二发光单元及第三发光单元的色坐标限定的三角形区域至少包括普朗克轨迹上的一部分区间，所述三角形内包括的普朗克轨迹上最高色温可以为5000K以上，最低色温为3000K以下。
进而，所述三角形内包括的普朗克轨迹上最高色温可以为6500K以上，最低色温为2700K以下。并且，所述第一发光单元至第三发光单元可以构成为通过调光方式驱动。
另外，所述发光装置还可以包括基座，所述第一发光单元至第三发光单元有规律地排列于所述基座上。在一实施例中，所述第一发光单元、第二发光单元及第三发光单元可以排列为一列或矩阵。
在另一实施例中，所述第一发光单元、第二发光单元及第三发光单元可以构成一个单位，一个单位内的第一发光单元至第三发光单元排列为构成三角形。
进而，所述第一发光单元至第三发光单元可以排列为，与构成三角形的一个单位相邻的单位构成倒三角形。
并且，邻近的第一发光单元之间的距离、邻近的第二发光单元之间的距离及邻近的第三发光单元之间的距离可以相同。
以下，参照附图对本公开的多样的实施例进行说明。
图3是用于说明根据本发明的一实施例的发光装置的示意性的平面图，图4是用于说明根据本公开的一实施例的发光单元的示意性的剖视图。
参照图3，发光装置100包括基座110、第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126。
基座110可以如印刷电路板一样地包括用于向各个发光单元122、124、126供应电力的电路布线。并且，在基座110上还可以贴装有集成电路元件等。
第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126可以排列于基座110上。在基座110上可以排列有多个第一发光单元122、多个第二发光单元124及多个第三发光单元126。并且，如图3所示，第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126可以作为一个单位而反复地布置于一列内。
在本实施例中，虽然对三种互不相同的发光单元122、124、126排列于基座110上的情形进行了说明，但是并不一定限定于三个种类的发光单元，也可以排列有两种或四种以上的发光单元。
第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126可以具有相似的结构，但是，所述第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126分别发出大致与普朗克轨迹上的特定色温对应的光。首先，参照图4对发光单元的结构进行说明。
参照图4，各个发光单元122、124、126可以包括发光二极管芯片23及波长转换器25，并且包括壳体21及成型部27。
壳体21可以具有用于电连接的引脚，并且具有腔室。
发光二极管芯片23可以贴装于壳体21的腔室内，并且电连接于引脚。发光二极管芯片23通常可以是水平型发光二极管芯片，因此，可以通过键合引线电连接于引脚。
发光二极管芯片23可以发出具有300至470nm范围内的峰值波长的光。例如，发光二极管芯片23可以是蓝色芯片、紫色芯片或紫外线芯片。在一实施例中，发光二极管芯片23可以发出具有300至440nm范围内的峰值波长的光，具体而言发出具有380至440nm范围内的峰值波长的光，更具体而言发出具有400至420nm范围内的峰值波长的光。
第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126可以全部包括发出相同峰值波长的光的同种发光二极管芯片23，然而并不局限于此，也可以包括发出在上述范围内互不相同的峰值波长的光的发光二极管芯片。第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126可以全部相对于蓝色发光二极管芯片发出短波长的光，因此，利用所述第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126发出的光在蓝色区域的光的强度比现有的发光光源弱。但是，即使第三发光单元126使用蓝色发光二极管芯片，大部分的蓝色光也会波长转换为绿色光或红色光，因此向外部发出的蓝色光的强度相对较弱。据此，第三发光单元126即使使用蓝色发光二极管芯片也不会对视网膜造成损伤。因此，在特定实施例中，第一发光单元122及第二发光单元124也可以采用紫外线发光二极管芯片或紫色发光二极管芯片，第三发光单元126采用蓝色发光二极管芯片。
波长转换器25可以以覆盖发光二极管芯片23的方式布置于壳体21的腔室内。波长转换器25将从发光二极管芯片23发出的光转换为更长波长的光。
波长转换器25可以包括一种以上的荧光体。利用发光二极管芯片23和波长转换器25可以提供发出期望色温的光的发光单元。
波长转换器25例如可以包括蓝色荧光体、绿色荧光体、黄色荧光体或红色荧光体。蓝色荧光体例如可以是BAM系、卤代磷酸盐(Halo-Phosphate)系或铝酸盐系的荧光体，例如可以包括BaMgAl10O17:Mn2+、BaMgAl12O19:Mn2+或(Sr,Ca,Ba)PO4Cl:Eu2+。蓝色荧光体例如可以具有440至500nm范围内的峰值波长。
绿色或黄色荧光体例如可以是LuAG(Lu3(Al,Gd)5O12:Ce3+)、YAG(Y3(Al,Gd)5O12:Ce3 +)、Ga-LuAG((Lu,Ga)3(Al,Gd)5O12:Ce3+)、Ga-YAG((Ga,Y)3(Al,Gd)5O12:Ce3+)、LuYAG((Lu,Y)3(Al,Gd)5O12:Ce3+)、正硅酸盐((Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu2+，Ortho-Silicate)、氮氧化物((Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+，Oxynitride)或硫代镓酸盐(SrGa2S4:Eu2+，Thio Gallate)。绿色或黄色荧光体可以具有500至600nm范围内的峰值波长。
红色荧光体例如可以是氮化物(Nitride)系、硫化物(Sulfide)系、氟化物(Fluoride)系或氮氧化物(Oxynitride)系的荧光体，具体而言可以是CASN(CaAlSiN3:Eu2 +)、(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu2+、(Ca,Sr)S2:Eu2+或(Sr,Ca)2SiS4:Eu2+等。红色荧光体可以具有600至700nm范围内的峰值波长。
成型部27以覆盖波长转换器25的方式形成于壳体21的腔室。成型部27利用对光透明的材料形成。尤其，成型部27可以利用甲基系硅或苯基系硅形成。虽然苯基系硅易于因紫外线而发生黄变，但是相比于甲基系硅强度更高。尤其，在本实施例中，从发光二极管芯片23发出的光通过波长转换器25转换为长波长的光，因此无需担心发生黄变，因此可以使用苯基系硅。
在本实施例中，举例说明了成型部27形成为覆盖波长转换器25的情形，但是成型部27与波长转换器25也可以形成为一体。即，波长转换器25可以包括荧光体及成型部，因此可以省略覆盖波长转换器的成型部。
在本实施例中，虽然对发光二极管芯片23为水平型且利用键合引线电连接于引脚的情形进行了说明，但是发光二极管芯片23并不局限于水平型，也可以是垂直型或倒装芯片类型的发光二极管芯片。并且，所述垂直型或倒装芯片类型的发光二极管芯片可以贴装于壳体21的腔室内而进行使用。进而，倒装芯片类型的发光二极管芯片也可以在没有壳体21的情况下直接贴装于基座110。图5图示了包括倒装芯片类型的发光二极管芯片23a的发光单元。波长转换器25a可以覆盖发光二极管芯片23a的上表面及侧面。发光二极管芯片23a的下表面形成有键合垫，从而形成有波长转换器25a的发光二极管芯片23a可以直接利用键合垫贴装于基座110上。
另外，如上文所述，第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126分别发出与普朗克轨迹上的色温对应的光，对此，参照图6进行详细说明。图6是示出根据本公开的一实施例的多样的发光单元的光谱功率分布的曲线图。
参照图6，公开了相关色温2700K到6500K的发光单元的光谱功率分布。各个发光单元包括发光二极管芯片和波长转换器，并且平均显色指数为95以上，其中所述发光二极管芯片相对于蓝色发光二极管芯片为短波长。发光二极管芯片例如可以具有约416nm的峰值波长，并且为了实现各个发光单元的相关色温及95以上的平均显色指数，适当地选择荧光体。
如图6所示，随着色温从2700K增加到6500K，蓝色波长区域的强度增加。但是，蓝色波长区域的光从蓝色荧光体发出，因此并非在特定波长表现异常高的强度。并且，相比于从发光二极管芯片发出的光的强度，从荧光体发出的光的强度更高。
据此，通过使用根据本实施例的发光单元，能够相比于使用蓝色发光二极管芯片的发光单元降低蓝色区域的强度。
此外，根据现有技术的基于蓝色发光二极管芯片的白色光源和使用本实施例的发光单元的光源的光谱差异通过由IES TM-30-15计算的保真度指数Rf(fidelity index)进行明确确认。表1示出了基于蓝色发光二极管芯片的光源的根据相关色温的平均显色指数CRI及保真度指数，表2示出了根据本实施例的发光单元的根据相关色温的平均显色指数及保真度指数。
[表1]基于蓝色发光二极管芯片的光源和基于紫色发光二极管芯片的光源的CRI及保真度指数
Figure BDA0002822805730000111
参照表1，基于蓝色发光二极管芯片的现有的光源即使CRI满足95以上，保真度指数也表现相对较低的值。尤其，虽然在相关色温较低的区域的CRI与保真度指数的差异不大，但是在相关色温较高的区域的CRI与保真度指数的差异较大。
与此相反，能够确认基于紫色发光二极管芯片的本实施例的发光单元的CRI与保真度指数的差异不大。因此，通过利用基于紫色发光二极管芯片的光源，能够发出与太阳光的实际光谱更相似的光。
另外，通过将本实施例的发光单元排列于一个发光装置内，能够利用一个发光装置实现多样的色温。
图7示出了用于说明根据本公开的一实施例的发光装置的示意性的色坐标。在此，如在图3中所述，对利用第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126的发光装置进行说明。
第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126各自的色温可以是6500K、4000K及2700K。这些发光单元122、124、126如参照图3所述，可以排列于基座110上。
另外，为了实现与早晨或夜晚的太阳光对应的光，可以使2700K的发光单元126工作，为了实现与中午的太阳光对应的光，可以使6500K的发光单元122工作。并且，为了实现与早晨和中午中间或者或中午和夜晚中间程度的太阳光对应的光，可以使4000K的发光单元124工作。即，根据需要的色温使第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126中所需的发光单元工作，从而能够根据一天周期的太阳光的光谱变化而改变光源的色温。
在本实施例中，虽然对第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126各自的色温为6500K、4000K及2700K的情形进行了说明，但是并不局限于此，也可以具有其他色温。但是，这些发光单元122、124、126位于普朗克轨迹线上或普朗克轨迹附近。
并且，如上文所述，为了实现特定色温的光，可以使第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126中特定的发光单元工作。据此，在第一发光单元122工作的期间，第二发光单元124及第三发光单元126保持关闭状态，在第二发光单元124工作的期间，第一发光单元122及第三发光单元126保持关闭状态，在第三发光单元126工作的期间，第一发光单元122及第二发光单元124保持关闭状态。但是，本公开并不局限于此。例如，为了实现6500K和4000K之间的相关色温，可以通过调光方式驱动第一发光单元122和第二发光单元124，为了实现4000K和2700K之间的相关色温，可以通过调光方式驱动第二发光单元124和第三发光单元126。据此，可以组合第一发光单元122、第二发光单元124及第三发光单元126而实现与6500K和2700K之间的大部分相关色温对应的光。
图8是用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置200的示意性的平面图，图9示出了用于说明根据图8的实施例的发光装置的示意性的色坐标。
首先，参照图8，根据本实施例的发光装置200与图3的发光装置100相似，但是差异在于排列有色温互不相同的两种的发光单元222、224。即，第一发光单元222及第二发光单元224排列于基座210上。第一发光单元222与第二发光单元224可以彼此交替而排列。
基座210与上文所述的基座110相同，因此省略其详细说明。并且，第一发光单元222及第二发光单元224的结构与参照图4和图5所述相似，因此省略详细说明。
参照图9，第一发光单元222例如可以具有6500K的色温，第二发光单元224例如可以具有2700K的色温。利用具有6500K和2700K的色温的发光单元222、224可以实现与中午的太阳光的光谱对应的光以及与早晨或夜晚的太阳光的光谱对应的光。
进而，通过调光方式使6500K的第一发光单元222和2700K的第二发光单元224工作，从而可以实现具有6500K与2700K之间的其他相关色温的光。例如，为了实现具有4000K色温的光，可以混合6500K的第一发光单元222与2700K的第二发光单元224而进行工作。
根据本实施例，能够减少发光单元的种类，从而能够进一步简化发光装置的工作。
图10示出了用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置的示意性的色坐标。根据本实施例的发光装置包括三个种类的发光单元，即，包括第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326，这些发光单元可以与参照图3所述相同地排列于基座110上。
并且，如上文所述，各个发光单元322、324、326均包括紫外线芯片、紫色芯片或蓝色芯片，并且包括用于转换从发光二极管芯片发出的光的波长的波长转换器。在特定实施例中，第一发光单元322及第二发光单元324可以包括紫外线芯片或紫色芯片，第三发光单元326可以包括紫外线芯片、紫色芯片或蓝色芯片。但是，本实施例的发光单元322、324、326的色坐标与参照图7所述的情形具有差异，这样的色坐标利用发光二极管芯片和波长转换器来设定。以下对本实施例的发光装置的特征性构成进行具体说明。
在本实施例中，第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326布置为实现普朗克轨迹上的3000K至5000K色温。与图7的实施例不同地，第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326无需表现普朗克轨迹上的色坐标。
第一发光单元322相比于第二发光单元324及第三发光单元326可以具有接近5000K色温的色坐标，第三发光单元326相比于第一发光单元322及第二发光单元324可以具有接近3000K色温的色坐标。在特定实施例中，第一发光单元322可以为5000K色温，第三发光单元326可以为3000K色温。
另外，第二发光单元324在CIE-1931色坐标系上具有相比于普朗克轨迹曲线位于上侧的色坐标。尤其，第二发光单元324的x坐标可以位于普朗克轨迹上的5000K色温与3000K色温之间的x坐标范围内。
进而，连接第一发光单元322的色坐标与第二发光单元324的色坐标的直线、连接第二发光单元324的色坐标与第三发光单元326的色坐标的直线以及连接第一发光单元322的色坐标与第三发光单元326的色坐标的直线中的任何一个都不横穿普朗克轨迹上的5000K与3000K之间的区域。即，由第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326的色坐标限定三角形区域，普朗克轨迹上的5000K色温与3000K色温之间的曲线部分布置于所述三角形区域内。在特定实施例中，连接第一发光单元322的色坐标与第二发光单元324的色坐标的直线可以穿过5000K色温，连接第二发光单元324的色坐标与第三发光单元326的色坐标的直线可以穿过3000K色温。并且，连接第一发光单元322的色坐标与第三发光单元326的色坐标的直线可以穿过5000K色温或3000K色温。
根据本实施例，通过调光方式驱动第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326，能够实现3000K色温至5000K色温范围内的普朗克轨迹上的所有色温，此外，由于第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326中的任何一个都不包括蓝色发光二极管芯片，因此能够防止发出在蓝色区域强度异常高的光。
另外，根据本实施例实现的最高色温(CTmax)可以根据第一发光单元322及第二发光单元324的选择为5000K以上，最低色温(CTmin)可以根据第二发光单元324和第三发光单元326的选择而为3000K以下。
3000K色温和5000K色温是用于对应于一天期间的光的光谱变化的最低要求事项，可以在该范围内相似地发出对应于太阳光的光谱变化的光。
为了实现与太阳光更相似的光，所述最高色温(CTmax)可以进一步增加，最低色温(CTmin)也可以进一步减小。例如，所述最高色温(CTmax)可以是6000K以上，6500K以上，进而可以是10000K以上。并且，所述最低色温(CTmin)可以是2700K以下，进而可以是1800K以下。
第一发光单元322具有在要实现的色温范围内等于或小于与最高色温(CTmax)对应的色坐标的x坐标的x坐标值，第二发光单元324具有在要实现的色温范围的x坐标范围内的值，第三发光单元326具有在要实现的色温范围内等于或大于与最低色温(CTmin)对应的色坐标的x坐标的x坐标值。
例如，图11示出能够实现1800K至10000K范围内的普朗克轨迹上的色温的一实施例的色坐标。第一发光单元322具有等于或小于10000K色温的x坐标的x坐标值，第二发光单元324具有1800K与10000K之间的x坐标值，第三发光单元326具有等于或大于1800K色温的x坐标的x坐标值。另外，第二发光单元324的y坐标设定为第二发光单元324的色坐标位于普朗克轨迹上方。并且，第一发光单元322及第三发光单元326的y坐标值设定为在0至1之间由第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326的色坐标限定的三角形区域包括1800K至10000K色温之间的普朗克轨迹。
在图10及图11的实施例中，普朗克轨迹上的色温可以通过利用调光方式使第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326工作来实现。据此，能够实现最低色温(CTmin)至最高色温(CTmax)范围内的全部色温。除了上述最低色温(CTmin)及最高色温(CTmax)之外的色温通过使三种的发光单元322、324、326全部工作来实现。所述最高色温(CTmax)可以通过第一发光单元322、第一发光单元322与第二发光单元324的组合、第一发光单元322与第三发光单元326的组合或者第一发光单元322至第三发光单元326的组合来实现，最低色温(CTmin)通过第三发光单元326、第二发光单元324与第三发光单元326的组合、第一发光单元322与第三发光单元326的组合或者第一发光单元322至第三发光单元326的组合来实现。如上所述，大部分的色温通过利用调光方式使三种的发光单元322、324、326全部工作来实现。对于参照图7所述的发光装置而言，为了实现特定色温，一部分发光单元以停止工作的状态等待。但是在本实施例中，全部发光单元可以一同被驱动，据此，能够减少照明设备所需要的发光单元的数量。
另外，第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326可以与参照图3所述相同地在基座上反复地排列于一列内，然而并不局限于此，也可以通过多样的方式排列。图12至图14示出将第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326以多样的方式排列于基座310上的发光装置300、400、500。在此，基座310与参照图3所述的基座110相似，因此省略对其的详细说明。
首先，参照图12，第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326可以排列为矩阵。例如，第一发光单元322可以布置于一行，第二发光单元324布置于下一行，第三发光单元326布置于再下一行。并且，第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326可以一同布置于同一列内。
参照图13，第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326可以作为一个单位排列为三角形，并且这些单位同样地反复排列。根据本实施例，可以提供相比于图12的发光装置300能够发出更均匀的光的发光装置400。
并且，参照图14，示出第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326作为一个单位排列为三角形，并且这些单位反复布置的又一方式。即，与排列为三角形的一个单位相邻的单位具有倒三角形形状。尤其，相同发光单元之间的距离可以是恒定的。例如，第一发光单元322之间的距离、第二发光单元324之间的距离及第三发光单元326之间的距离可以彼此相同。据此，发光装置500相比于发光装置400能够发出更均匀的光。
图15示出了用于说明根据本公开的又一实施例的发光装置的示意性的色坐标。
参照图15，根据本实施例的发光装置包括第一发光单元422、第二发光单元424、第三发光单元426及第四发光单元428。第一发光单元422、第二发光单元424、第三发光单元426及第四发光单元428均包括紫外线、紫色或蓝色发光二极管芯片和波长转换器。
另外，由第一发光单元422、第二发光单元424、第三发光单元426及第四发光单元428的色坐标限定四边形区域，所需的普朗克轨迹位于所述四边形区域内。据此，通过所述第一发光单元422、第二发光单元424、第三发光单元426及第四发光单元428的组合能够实现位于四边形内的普朗克轨迹上的全部色温。
尤其，第一发光单元422可以具有10000K色温附近的色坐标，第二发光单元424具有位于CIE-1931坐标系上的普朗克轨迹上方的色坐标。另外，第三发光单元426及第四发光单元428可以位于1800K色温附近，第三发光单元426可以位于普朗克轨迹上方，第四发光单元428可以位于普朗克轨迹下方。
在本实施例中，为了降低从蓝色发光二极管芯片发出的蓝色光的强度，第一发光单元422及第二发光单元424可以不使用蓝色发光二极管芯片，而使用紫外线或紫色发光二极管芯片。另外，即使第三发光单元426及第四发光单元428使用蓝色发光二极管芯片，由于向外部发出的蓝色光的强度较弱，也不会对视网膜造成伤害。据此，第三发光单元426及第四发光单元428可以根据需要选择紫外线、紫色或蓝色发光二极管芯片而使用。
根据本实施例，可以提供能够实现1800K至10000K的色温的发光装置。但是，本公开并不局限于此，第一发光单元422、第二发光单元424、第三发光单元426及第四发光单元428例如也可以设置为能够实现3000K至5000K范围或其以上的色温范围。
图16是用于说明根据本公开的一示例的第一发光单元至第三发光单元的光谱功率分布的曲线图，图17至图28示出对比利用图16的发光单元而实现的多样的光谱和与其对应的相关色温的黑体辐射(基准光源)的光谱而示出的曲线图。
第一发光单元至第三发光单元均包括峰值波长约为416nm的紫色发光二极管芯片。并且，第一发光单元包括蓝色荧光体、绿色荧光体、黄色荧光体及红色荧光体，色坐标(x，y)为(0.2638,0.2756)，相关色温为13597K，Duv为0.0043。第二发光单元包括蓝色荧光体、绿色及黄色荧光体及红色荧光体，色坐标(x，y)为(0.3860,0.4354)，相关色温为4222K，Duv为0.0236。第三发光单元包括蓝色荧光体、绿色及黄色荧光体及红色荧光体，色坐标(x，y)为(0.5439,0.4055)，相关色温为1822K，Duv为0.000。
通过调光方式使所述第一发光单元至第三发光单元工作，从而能够实现1800K至10000K色温范围的多样的色温。图17至图18示出了对比利用所述第一发光单元至第三发光单元实现的多样的色温的光谱与基准光源而示出的图。
参照图17至图28，能够确认通过第一发光单元至第三发光单元实现的多样的色温的光谱与根据可见光区域的黑体辐射的光谱大致匹配。尤其，能够确认即使在高的色温下，蓝色区域的光的强度不会异常地高于其他区域的光的强度。
另外，表2示出了利用所述第一发光单元至第三发光单元实现的多样的色温的平均显色指数CRI及保真度指数Rf。
[表2]根据一示例的发光装置的CRI及Rf
Figure BDA0002822805730000171
Figure BDA0002822805730000181
参照图2，组合第一发光单元至第三发光单元而实现色温，从而不仅能够保持较高的CRI值，还能够保持较高的Rf值，据此，能够实现与太阳光相似的光。
并且，在将第一发光单元至第三发光单元全部使用而实现预定范围内的色温的情况下，能够在相同的功耗下减少实际使用的发光单元的数量。以下，对此进行具体说明。为了将多样的实施例相互对比，将各个发光单元的驱动电压固定为3V，将功耗固定为27W。
首先，与图7的实施例相似地，在通过切换开/关方式以27W的功耗驱动与各个色温对应的三种发光单元122、124、126的情况下，各个发光单元各自使用90个。例如，为了实现6500K的色温，使90个第一发光单元122工作，为了实现4000K的色温，使90个第二发光单元124工作，为了实现2700K的色温，使90个第三发光单元126工作。并且，在一种发光单元(例如，122)工作的期间，其他发光单元(例如，124及126)保持等待状态。
因此，为了以27W的功耗进行驱动，需要全部270个发光单元，并仅使90个发光单元工作。另外，在图7的实施例中，在通过调光方式驱动三种发光单元122、124、126的情况下，全部270个发光单元中，可以使180个发光单元工作，90个发光单元保持等待状态。
另外，与图9的实施例相似地，在通过调光方式以27W的功耗驱动两种发光单元222、224的情况下，各个发光单元可以各自使用90个。因此，通过全部180个发光单元可以实现所需的色温。但是，在图9的实施例中，难以实现例如6500K与2700K之间的普朗克轨迹上的色温，并且发出位于普朗克轨迹下方的色坐标的光。
另外，在通过调光方式以27W的功耗驱动全部第一发光单元322、第二发光单元324及第三发光单元326而实现所需的色温范围的情况下，各个发光单元例如可以各自使用60个。据此，可以利用全部180个发光单元实现所期望的色温的光。
并且，若第一发光单元322或第三发光单元326具有与要实现的色温相同的色坐标，则第一发光单元322或第三发光单元326可以各自使用90个。在这种情况下，第二发光单元324可以仅使用60个，因此相比于图6的开/关驱动方式能够减少所需的发光单元的数量。
图29是用于说明根据本公开的一实施例的照明系统1000的示意性的框图。
参照图29，根据本实施例的照明系统1000可以包括照明装置1100和用于使照明装置工作的软件1200。
照明装置1100包括控制器1110、LED驱动器1130及LED照明设备(luminaire)1150。另外，软件1200可以包括远程控制器1210、移动应用程序1230或者个人用计算机(PC)或服务器1250等。
LED照明设备1150包括上文所述的实施例的发光装置，据此，能够实现多样的色温的光。为了避免重复，省略针对发光装置的详细说明。
软件1200发送用于使照明装置1100工作的信号，控制器1110接收从软件1200传送的信号而驱动LED驱动器1130。据此，LED驱动器1130使LED照明设备1150内的发光单元工作而照射预定亮度及预定色温的光。LED驱动器1130可以利用脉冲宽度调制方式、电压调制方式、相位调制方式等而通过调光方式驱动发光单元。
并且，通过软件1200变更信号，能够使得LED照明设备1150根据时间变更色温。据此，可以使LED照明设备1150的色温以与白天时间的太阳光的色温相同的色温变化。
例如，远程控制器1210可以发送输入信号，通过无线通信模块接收到信号的控制器1110根据远程控制器1210的输入信号驱动LED驱动器1130。信号也可以通过移动应用程序1230传递，也可以通过PC或服务器1250传递。并且，PC或服务器1250也可以内置有控制器1110，并且通过有线或无线驱动LED驱动器1130。
根据本实施例，用户从照明装置1100的外部利用远程控制器1210、移动应用程序1230或者PC或服务器1250等输入控制信号，从而能够调节LED照明设备1150的色温及亮度。
另外，在本实施例中，虽然针对通过软件1200变更LED照明设备1150的色温及亮度的情形进行了说明，但是也可以通过调节以有线方式连接于控制器1110的开关使用户直接调节LED照明设备1150的色温及亮度，或者，也可以在LED照明设备1150设置传感器而通过传感器变更LED照明设备1150的色温及亮度。
图30是用于说明根据本公开的又一实施例的照明系统2000的示意性的框图。
参照图30，根据本实施例的照明系统2000可以包括照明装置2100和用于使照明装置工作的软件2200。
照明装置2100可以包括控制器2110、LED驱动器2130、LED照明设备2150及存储器2170。另外，软件2200可以包括远程控制器2210、移动应用程序2230或者PC或服务器2250等。
根据本实施例的照明系统2000与图29的照明系统1000大致相似，因此为了避免重复，省略关于相同事项的详细说明，主要针对特征性差异进行说明。
与图29的实施例不同，在本实施例中，控制器2110包括实时时钟(RTC：real timeclock)。RTC可以以集成电路的形态包括于控制器2110。由于在控制器2110包括RTC，因此即使控制器2110不接收来自外部的信号，也能够根据时间表控制LED照明设备2150。
例如，可以将按季节的根据时间的太阳光的色温及亮度存储于存储器2170等，控制器2110可以利用RTC控制LED照明设备2150内的发光装置，使其发出与按季节的根据时间的太阳光的亮度及色温相同或相似的光。据此，LED照明设备2150可以根据白天时间的太阳光的色温变化使色温同样地变化而对室内空间进行照明。
表3示出利用色温可在2200K至6500K变化的LED照明设备2150可以实现按季节的根据时间的色温变化的情况的一例。在日落时，使得色温保持在2200K，在白天时，色温设置为与太阳光的色温相似地变化。表3是示出根据时间的色温变化的一个示例，根据时间的色温变化也可以任意进行设定。
[表3]按季节划分的色温情况
Figure BDA0002822805730000211
Figure BDA0002822805730000221
并且，在表3中虽然色温被设定以一小时为单位改变，但是不限定于以一小时为单位进行设定，也可以以30分钟为单位、10分钟为单位或1分钟为单位进行设定。
根据本实施例，在照明装置2100内内置RTC，从而即使没有软件2200，照明装置2100也能够自动地根据太阳光的色温变化改变色温。据此，即使在软件2200的电源被关闭的状态下，照明装置2100也能够自动地改变色温及亮度。
另外，照明装置2100可以在多样的模式下工作，这些模式可以通过软件2200进行选择。例如，是否利用RTC进行色温控制可以利用远程控制器2210、移动应用程序2230或者PC或服务器2250等进行选择。并且，在特定模式下，照明装置2100可以利用软件2200进行控制，也可以利用开关手动进行控制。远程控制器2210也可以包括用于接收从软件2200输入的信号的无线通信模块。
另外，由于生理节律根据年龄而具有差异，因此可以以实现对按年龄的生理节律最优的照明的方式设定照明模式。例如，可以将年龄分为婴儿期、儿童期、青春期及成年期，并且不同地调节冷白色和暖白色的照明时间。
图31是用于说明根据本公开的又一实施例的照明系统3000的示意性的框图。
参照图31，根据本实施例的照明系统3000与参照图30所述的照明系统2000相似，但是差异在于还包括用于向RTC供应电源的RTC电源供应装置2190。
照明装置2100可以从外部电源(或者主电源)接收电力而工作。RTC也可以从外部电源接收电力。但是，在为了关闭LED照明设备2150或者由于异常状态发生而阻断外部电源的情况下，也阻断向RTC供应电力。在这种情况下，RTC处于无法得知时间的推进的状态。之后，即使通过外部电源再次供应电力，RTC也无法与实际时间的经过联动。据此，照明装置2100无法实时联动于太阳光的变化而改变色温。
RTC电源供应装置2190在阻断外部电源或主电源的状态下向RTC供应电力，从而防止RTC关闭。据此，RTC能够保持实际时间推进。
RTC电源供应装置2190为了向RTC供应电力而在照明装置2100内连接于RTC。RTC电源供应装置2190可以连接于RTC，以在外部电源导通的状态下进行充电，在阻断外部电源的状态下放电。
RTC电源供应装置2190例如可以是一次电池或二次电池。例如，可以使用锂电池或锂离子电池。
一次电池不需要单独的充电电路，但是电池寿命不长，并且根据电池寿命可能需要频繁更换。
另外，二次电池能够进行充电和放电，因此不需要频繁更换，但是使用温度受到限制。普通的照明装置2100长时间驱动，从而照明装置内的温度可以达到60℃以上。然而，由于二次电池通常不适合在60℃以上的温度下使用，因此难以在长时间使用的照明装置2100使用。
另外，RTC电源供应装置2190可以使用超级电容器(super capacitor)。超级电容器适合于工作温度在约-40℃至85℃范围内的照明装置2100的工作环境。并且，超级电容器的寿命比一次电池或二次电池长得多，并且可以通过外部电源进行充电，因此实际上无需更换。
以上，对本发明的多样的实施例进行了说明，然而本发明并不限定于这些实施例，可以进行多样的变形。并且，在特定实施例中所介绍的构成要素在不脱离本发明思想的范围内可以应用于其他实施例。

Claims (10)

1.一种照明装置，包括：
控制器；以及
LED照明设备，
其中，所述LED照明设备包括发光装置，
所述发光装置包括：
至少一个第一发光单元，包括蓝色发光二极管芯片及第一波长转换器；
至少一个第二发光单元，包括蓝色发光二极管芯片及第二波长转换器；以及
至少一个第三发光单元，包括蓝色发光二极管芯片及第三波长转换器，
其中，所述第一发光单元至第三发光单元具有彼此不同的色温，
所述控制器控制所述LED照明设备，从而在3000K以下的最低色温与5000K以上的最高色温之间改变所述LED照明设备的色温。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述第三发光单元具有接近红色的色坐标。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
在没有外部输入的情况下，自动地调节从所述LED照明设备发出的光的亮度及色温。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
还包括用于向所述照明装置输入信号的软件。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中，
所述软件包括远程控制器、移动应用程序、PC或服务器。
6.根据权利要求3所述的照明装置，其中，
所述照明装置还包括：存储器，存储有根据时间或季节的色温变化情况。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述第一发光单元至第三发光单元通过调光方式驱动。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
还包括RTC，
所述控制器通过所述RTC控制所述LED照明设备而使所述LED照明设备的色温与太阳光的色温相应地自动变化。
9.一种照明系统，包括：
照明装置；以及
用于向所述照明装置输入信号的软件，
其中，所述照明装置包括：
控制器；
LED驱动器；以及
LED照明设备，
其中，所述LED照明设备在3000K以下的最低色温与5000K以上的最高色温之间改变色温，
所述控制器在没有外部输入的情况下自动地调节从所述LED照明设备发出的光的亮度及色温。
10.根据权利要求9所述的照明系统，其中，
所述软件包括远程控制器、移动应用程序、PC或服务器。
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