CN112534188A - Led照明装置及具有其的照明系统 - Google Patents
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Abstract
根据一实施例的照明装置包括：包含实时时钟的控制器；LED驱动器；以及LED照明灯具，其中，所述LED照明灯具包括：第一发光单元，包含发出具有约300nm至470nm范围内的峰值波长的光的第一发光二极管和波长转换器，并发出照明用光；以及第二发光单元、第三发光单元及第四发光单元中的至少一个发光单元，所述第二发光单元发出具有约286nm至约304nm范围内的峰值波长且适合于生成维生素D的光，所述第三发光单元发出具有约605nm至935nm范围内的峰值波长且适合于生成细胞激活物质的光，所述第四发光单元发出具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长且适合于将病原性微生物杀菌的光，所述控制器控制所述LED驱动器，并根据时间而改变从包括于所述LED照明灯具内的第二发光单元、第三发光单元或第四发光单元发出的光的辐射照度。
Description
技术领域
本公开涉及一种照明装置及照明系统，更详细地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
发光二极管作为无机光源，被多样地用于诸如显示器装置、车辆用灯具、一般照明之类的多种领域。尤其，发光二极管寿命长、功耗低，因此正快速地替代现有光源。
另外，太阳光在紫外线、可见光及红外线区域呈现较宽的波长光谱。人体已经适应太阳光而生存下来，据此，在太阳光的宽波长范围内利用宽波长范围的光。
与此相反，与太阳光不同地，一般的照明局限于可见光区域，并且无法提供除可见光以外的波长范围的光。其结果，生活在照明光源下的普通人不能吸收除可见光以外的对人体有益的波长的光。例如，众所周知，太阳光发出在人体合成维生素D所需的紫外线。但是，照明光源无法发出合成维生素D所需的紫外线，因此，在照明光源下长时间工作的人可能会缺乏维生素D。
另外，近来正在开发智能照明技术。例如，用户可以利用遥控器、移动应用、个人用计算机(PC)或服务器从照明装置的外部输入控制信号，从而可以以多样的模式调节照明灯具的色温及亮度。但是，这种智能照明技术需要诸如遥控器、移动应用、个人用计算机(PC)或服务器之类的软件。因此，在软件与照明装置之间的连接因诸如软件断电之类的多样的原因而被中断的情况下，存在无法改变照明灯具的多样的模式的问题。
发明内容
技术问题
本公开的实施例提供一种与一般的照明功能一起具有至少一个附加功能的同时至少能够根据时间而改变所述附加功能的照明装置及具有其的照明系统。
技术方案
根据本公开的一实施例的照明装置包括：包含实时时钟的控制器；LED驱动器；以及LED照明灯具，其中，所述LED照明灯具包括：第一发光单元，包含发出具有约300nm至470nm范围内的峰值波长的光的第一发光二极管和波长转换器，并发出照明用光；以及第二发光单元、第三发光单元及第四发光单元中的至少一个发光单元，所述第二发光单元发出具有约286nm至约304nm范围内的峰值波长且适合于生成维生素D的光，所述第三发光单元发出具有约605nm至935nm范围内的峰值波长且适合于生成细胞激活物质的光，所述第四发光单元发出具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长且适合于将病原性微生物杀菌的光，所述控制器控制所述LED驱动器，并根据时间而改变从包括于所述LED照明灯具内的第二发光单元、第三发光单元或第四发光单元发出的光的辐射照度。
并且，本公开的又一实施例提供一种包括所述照明装置的照明系统。
附图说明
图1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2是用于说明根据本公开的一实施例的照明装置的示意性的立体图。
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面图。
图5是示出根据蓝色光的波长的危害度的曲线图。
图6示出使用一般的蓝色发光二极管的白色光源的光谱。
图7示出根据本公开的若干实施例的白色光源的光谱。
图8是用于示出根据波长的人体的维生素D生成效率的曲线图。
图9是用于示出根据波长的细胞功能激活效率的曲线图。
图10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面图。
图11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平面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本公开的实施例。为了能够将本公开的思想充分传递给本公开所属技术领域的通常技术人员，作为示例提供以下介绍的实施例。因此，本公开并不局限于如下所述的实施例，其可以具体化为其他形态。并且，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。并且，在记载为一个构成要素位于另一构成要素的“上部”或“之上”的情况下，不仅包括各部分均“直接”位于另一部分的“上部”或“之上”的情形，还包括各个构成要素与另一构成要素之间夹设有又一构成要素的情形。在整个说明书中，相同的附图标记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：包含实时时钟的控制器；LED驱动器；以及LED照明灯具，其中，所述LED照明灯具包括：第一发光单元，包含发出具有约300nm至470nm范围内的峰值波长的光的第一发光二极管和波长转换器，并发出照明用光；以及第二发光单元、第三发光单元及第四发光单元中的至少一个发光单元，所述第二发光单元发出具有约286nm至约304nm范围内的峰值波长且适合于生成维生素D的光，所述第三发光单元发出具有约605nm至935nm范围内的峰值波长且适合于生成细胞激活物质的光，所述第四发光单元发出具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长且适合于将病原性微生物杀菌的光，所述控制器控制所述LED驱动器，并根据时间而改变从包括于所述LED照明灯具内的第二发光单元、第三发光单元或第四发光单元发出的光的辐射照度。
由于可以借由第一发光单元而发出照明用光的同时可以发出生成维生素D所需的紫外线、适合于生成细胞激活物质的光或适合于将病原性微生物杀菌的光，可以提供一种提供与太阳光相似的对人体有益的光的照明装置。并且，由于根据本实施例的照明装置利用发光二极管发光，因此可以发出太阳光中不足的紫外线区域的光，因此可以发出比太阳光更适合于生成维生素D的光。
进一步，根据本实施例，通过将包括RTC的控制器布置于照明装置内，照明装置可以根据已设定的方案(scenario)自动地控制照明设备，而无需通过诸如软件的外部输入装置来输入信号。因此，根据不同季节的时间，可以自动地根据时间而改变适合于生成维生素D的紫外线、适合于生成细胞激活物质的光或适合于将病原性微生物杀菌的光的辐射照度。
在本说明书中，术语“杀菌(sterilization)”表示以减少或阻碍病原性微生物的增殖的方式杀死或损伤病原性微生物。
并且，所述控制器驱动所述LED驱动器，以与太阳光的色温变化相对应的方式改变所述LED照明灯具的色温。据此，可以提供一种色温的变化与一个周期内有色温变化的太阳光相似的的照明装置。
另外，所述照明装置还可以包括：存储器，存储有所述第二发光单元、所述第三发光单元或所述第四发光单元的根据不同季节的时间的发光强度的变化方案。
所述控制器可以根据存储于所述存储器的方案而改变所述第二发光单元、所述第三发光单元或所述第四发光单元的辐射照度。
在一实施例中，所述第一发光单元可以借由所述第一发光二极管和所述波长转换器而实现白色光。
进一步，所述第一发光二极管可以具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长。并且，所述波长转换器可以包括蓝色荧光体，所述白色光可以具有基于所述第一发光二极管的峰值和基于所述蓝色荧光体的峰值，且基于所述第一发光二极管的峰值和基于所述蓝色荧光体的峰值可以位于彼此不同的波长处。
进一步，所述波长转换器还可以包括绿色荧光体及红色荧光体。
另外，所述照明装置可以包括多个第一发光单元，且所述第一发光单元可以实现彼此相同或彼此不同的色温的白色光。
在另一实施例中，所述照明装置可以包括多个第一发光单元，且可以借由所述第一发光单元的组合而实现白色光。
另外，所述第二发光单元可以发出具有约291nm至约301nm范围内的峰值波长的紫外线。该范围的紫外线在人体有效地生成维生素D。
所述第二发光单元可以与所述波长转换器隔开。通过防止从第二发光单元发出的光进入波长转换器，可以防止从第二发光单元发出的光被波长转换。据此，可以防止由从第二发光单元发出的光的波长转换引起的光损失。进一步，通过防止从第二发光单元发出的光入射到波长转换器而发出被波长转换的光，可以容易地调节照明装置的色温。
另外，所述细胞激活物质可以是借由线粒体内的细胞色素C氧化酶的活性而生成的一氧化氮(NO：nitric oxide)。NO对疼痛缓解及血液循环改善等产生影响，从而增进人体的健康。进一步，适合于生成所述细胞激活物质的光被细胞内的线粒体吸收而使线粒体生成更多的ATP并增进代谢。
所述波长转换器可以包括将光转换为具有约685nm-705nm、约790nm-840nm或约875nm-935nm范围内的峰值波长的光的波长转换物质，所述LED照明灯具可以包括所述第二发光单元或所述第四发光单元。在所述波长转换器发出上述范围内的峰值波长的光的情况下，所述第一发光单元可以发出适合于生成细胞激活物质的光，因此，第三发光单元可以被省略。
另外，所述第三发光单元可以发出具有约685nm-705nm、约790nm-840nm或约875nm-935nm范围内的峰值波长的光。
细胞色素C氧化酶的能量吸收率在该波长范围内相对更高。尤其，细胞色素C氧化酶在790nm-840nm范围内呈现出最高的吸收率，在875nm-935nm范围内呈现出第二高的吸收率。
另外，在一实施例中，从所述第四发光单元发出的光的峰值波长可以与从第一发光二极管发出的光的峰值波长相同。在另一实施例中，从所述第四发光单元发出的光的峰值波长可以与从第一发光二极管发出的光的峰值波长不同。尤其，从所述第四发光单元发出的光的峰值波长可以是约405nm。
另外，所述照明装置还可以包括：电路基板，贴装有所述第一发光单元以及所述第二发光单元至所述第三发光单元中的至少一个发光单元。
根据本公开的又一实施例的照明系统包括：照明装置；以及软件，用于向所述照明装置输入信号，其中，所述照明装置包括：包含实时时钟的控制器；LED驱动器；以及LED照明灯具，其中，所述LED照明灯具包括：第一发光单元，包含发出具有约300nm至470nm范围内的峰值波长的光的第一发光二极管和波长转换器，并发出照明用光；以及第二发光单元、第三发光单元及第四发光单元中的至少一个发光单元，所述第二发光单元发出具有约286nm至约304nm范围内的峰值波长且适合于生成维生素D的光，所述第三发光单元发出具有约605nm至935nm范围内的峰值波长且适合于生成细胞激活物质的光，所述第四发光单元发出具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长且适合于将病原性微生物杀菌的光，所述控制器控制所述LED驱动器，并根据时间而改变从包括于所述LED照明灯具内的第二发光单元、第三发光单元或第四发光单元发出的光的辐射照度。
所述软件可以包括遥控器、移动应用、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。
并且，所述软件可以与所述控制器进行无线通信，为此，可以在照明装置内安装通信模块。
以下，参照附图对本公开的实施例进行详细说明。
图1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1，根据本实施例的照明系统1000可以包括照明装置1100和用于操作照明装置的软件1200。
照明装置1100包括控制器1110、LED驱动器1130、LED照明灯具(luminaire)1150及存储器1170。另外，软件1200可以包括遥控器1210、移动应用1230、个人用计算机或服务器1250等。软件1200和照明装置1100可以通过有线或无线通信模块彼此通信。
LED照明灯具1150包括具有多个发光单元的发光装置。LED照明灯具1150可以包括一般的LED灯具，进一步，可以实现多样的色温的光。另外，除一般的照明功能之外，LED照明灯具1150还具有附加功能。附加功能例如与发出用于合成维生素D的紫外线、发出具有杀菌功能的光或发出用于细胞激活的红色光或红外线有关。为此，所述发光装置可以包括发出适合于合成维生素D的紫外线的发光单元、发出紫色系列的可见光的发光单元或发出红外线的发光单元。对于发光装置的具体构成，将参照图3在下文中再进行详细的说明。
软件1200发送用于操作照明装置1100的信号，并且控制器1110接收从软件1200发送的信号并驱动LED驱动器1130。据此，LED驱动器1130操作LED照明灯具1150内的发光单元以照射用于照明的光，同时操作发光单元以使其发挥附加功能的方式。LED驱动器1130可以利用脉宽调制方法等而以调光方式来驱动发光单元。
并且，软件1200可以通过发送信号来变更LED照明灯具1150的模式。例如，软件1200既可以设定LED照明灯具1150根据太阳光的变化而改变色温或发挥附加功能的模式，也可以根据时间而针对色温的变化及附加功能的变化设定用户指定的模式。
例如，遥控器1210可以发送输入信号，并且通过无线通信模块接收信号的控制器1110可以根据由遥控器1210的输入信号而设定的模式来驱动LED驱动器1130。信号可以通过移动应用1230来传输，也可以通过PC或服务器1250来传输。
根据本实施例，用户利用遥控器1210、移动应用1230或服务器1250等从照明装置1100的外部输入控制信号，从而能够设定调节照明灯具1150的色温及亮度或调节照明灯具的附加功能的模式。
另外，在本实施例中，对通过软件1200来改变LED照明灯具1150的模式的情形进行了说明，但也可以通过调节以有线方式连接于控制器1110的开关，从而使用者直接变更LED照明灯具1150的多样的模式，或者，也可以将传感器设置于LED照明灯具1150，从而通过传感器来变更LED照明灯具1150的模式。
另外，控制器1110包括实时时钟(RTC：real time clock)。RTC可以以集成电路的形式包括于控制器1110。由于RTC包括于控制器1110，因此控制模块1110可以根据时间表(schedule)来控制照明灯具2150，而无需根据预设定的模式而从外部接收信号。
例如，太阳光的根据不同季节的时间的色温及亮度、紫外线的强度、红外线的强度等可以存储于存储器1170，并且控制器1110可以利用RTC来控制照明灯具1150内的发光装置，以发出根据不同季节的时间的类似于太阳光的光。据此，照明灯具1150可以在根据白天期间的太阳光的光谱变化而改变从发光装置发出的光的光谱并且照亮室内空间。
存储器1170还可以存储根据预先指定的时间的太阳光的色温及亮度、紫外线的强度、红外线的强度等方案(scenario)，并且控制器110可以根据存储于存储器1170的方案而利用RTC来控制照明灯具1150内的发光装置。
图2是用于说明根据本公开的一实施例的照明装置1300的示意性的立体图，图3是用于说明根据本公开的一实施例的发光装置100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121的示意性的剖面图。
首先，参照图2，照明装置1300具有照明灯具1150。照明灯具1150限定照明装置1300的外观。照明灯具1150可以是面照明灯具，但并不局限于此，也可以是管型或灯泡型照明灯具。照明装置1300可以使用为普通家庭用，也可以使用为办公用。参照图1说明的控制器1100、LED驱动器1130及存储器1170可以贴装于照明灯具1150的内部。
照明灯具1150包括如图3所示的发光装置100。发光装置100可以包括贴装于电路基板111上的发光单元121、123、125、127。各个发光单元121、123、125、127可以包括发光二极管，对于各个发光单元的构成将在下文中详细地说明。
电路基板111可以具有用于向第一发光单元121、第二发光单元123、第三发光单元125、第四发光单元127供应电源的电路图案。电路基板111可以是印刷电路板，例如可以是金属PCB。搭载有第一发光单元121、第二发光单元123、第三发光单元125、第四发光单元127的电路基板111可以作为发光模块布置于照明装置内。
第一发光单元121作为用于实现白色光的光源，至少一个贴装于电路基板111上。如图4所示，第一发光单元121可以包括第一发光二极管21和波长转换器31。第一发光二极管21例如可以是使用III族氮化物半导体(例如，AlGaInN系列半导体)形成的无机发光二极管，使用公知的发光二极管芯片，并且其结构不受特别限制，例如是倒装芯片型、垂直型或水平型。
多个第一发光二极管21可以以多样的方式彼此电连接，例如可以以串联、并联或串并联方式连接。多个第一发光二极管21可以根据照明装置而多样地排列。例如，对于面照明装置，多个第一发光二极管21可以二维地排列，对于管型照明装置，第一发光二极管21也可以排列成一列。
第一发光二极管21可以发出紫外线或可见光，例如，可以具有约300nm至约470nm范围内的峰值波长。尤其，第一发光二极管21可以具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长。在第一发光二极管21发出紫外线的情况下，大部分的紫外线借由波长转换器31而被波长转换，据此可以防止紫外线从第一发光二极管21向外部发出。进一步，在使用具有400nm至430nm范围内的峰值波长的第一发光二极管的情况下，可以事先消除由紫外线引起的安全问题。尤其，在使用具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长的第一发光二极管的情况下，与紫外线相比，可以减少由波长转换引起的能量损失，并且可以防止由蓝色光引起的眼部疾病或皮肤疾病。对此将参照图5在后文中再次进行说明。
波长转换器31转换从第一发光二极管21发出的光的波长。波长转换器31例如可以是含有荧光体或量子点的树脂层。波长转换器31可以分别覆盖第一发光二极管21，然而并不局限于此，一个波长转换器31也可以将多个第一发光二极管21全部覆盖。
波长转换器31包括用于与来自第一发光二极管23的光一起实现白色光的波长转换物质。在一实施例中，波长转换器31可以包括蓝色荧光体、绿色荧光体及红色荧光体。在另一实施例中，波长转换器31可以包括蓝色荧光体及橙色荧光体。在另一实施例中，在第一发光二极管21为蓝色发光二极管的情况下，波长转换器31可以不包括蓝色荧光体，而是包括绿色荧光体和红色荧光体而，或者也可以包括橙色荧光体。在另一实施例中，波长转换器也可以代替荧光体或者在包括荧光体的基础上还包括量子点。
另外，作为蓝色荧光体的例，可以列举BAM(Barium-Magnesium-Aluminate)系、卤磷酸盐(Halo-Phosphate)系或铝酸盐(Aluminate)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440nm-500nm范围内的峰值波长。
作为绿色荧光体的例，可以列举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+)、原硅酸盐(Ortho-Silicate：(Sr，Ba，Ca，Mg)2SiO4：Eu2+)、氮氧化合物(Oxynitride：(Ba，Sr，Ca)Si2O2N2：Eu2+)、β-SiAlON：Eu2+、Ca-α-SiAlON：Eu2+或Thio Gallate(SrGa2S4：Eu2+)。绿色荧光体可以具有500nm至600nm范围内的峰值波长。
作为红色荧光体的例，可以列举氮化物(Nitride)、硫化物(Sulfide)、氟化物(Fluoride)或氮氧化合物(Oxynitride)系的荧光体，具体而言，可以列举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600nm至700nm范围内的峰值波长。
可以借由第一发光二极管21与波长转换器31的组合而实现多样的色温的白色光。
另外，如上所述，已知蓝色光引起眼部疾病或皮肤疾病。图5是示出根据蓝色光的波长的危害度的曲线图。
参照图5，尤其，蓝色光在430nm至440nm之间呈现出最高的危害度。420nm至455nm的波长范围以最高危害度值为基准呈现出90％以上的危害度，413nm至465nm范围呈现出70％以上的危害度，411nm至476nm范围呈现出50％以上的危害度。另外，紫外线对人体造成危害，尤其270nm至280nm之间呈现出最高的危害度。
图6示出使用一般的蓝色发光二极管21的白色光源的光谱。
参照图6，通常，白色光源可以与蓝色发光二极管一起使用黄色荧光体，或者一起使用绿色荧光体和红色荧光体来实现白色光。根据色温调节荧光体的种类和荧光体的量，并且随着色温增加，蓝色光的强度也增加。
用于白色光源的蓝色发光二极管通常具有约430nm至约470nm范围内的峰值波长。如图5所示，在该范围内的蓝色光具有相对高的危害度。因此，随着白色光源的色温增加，蓝色光的强度也增加，从而导致眼部疾病或皮肤疾病的风险增加。
另外，图7示出根据本公开的若干实施例的白色光源的光谱。尤其，图7示出借由紫色发光二极管21和波长转换器31的组合而实现的多样的色温的白色光的光谱的示例。
参照图7，各个色温的白色光通过从具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长的紫色发光二极管21发出的光和从荧光体发出的光的组合来实现。
在此，波长转换器31包括蓝色荧光体，进一步，包括绿色荧光体及红色荧光体。这些荧光体通过吸收从紫色发光二极管21发出的光来发出蓝色光、绿色光及红色光。
图7所示的多样的色温的白色光具有基于紫色发光二极管21的峰值和基于蓝色荧光体的峰值。尤其，色温越高，这些峰值越明显。基于紫色发光二极管21的峰值和基于蓝色荧光体的峰值位于彼此不同的波长处。尤其，由于蓝色荧光体将从紫色发光二极管21发出的光的波长转换为长波长，因此基于蓝色荧光体的峰值位于波长比紫色发光二极管21的峰值更长的波长处。
并且，在所有色温下，从发光二极管21发出的光的辐射照度可以小于从蓝色荧光体发出的光的辐射照度。随着色温增加，从发光二极管21发出的光的辐射照度也增加，但是从蓝色荧光体发出的蓝色光的辐射照度增加得更多。并且，从发光二极管21发出的光的辐射照度可以小于从绿色荧光体发出的光的辐射照度，并且可以小于从红色荧光体发出的光的辐射照度。
据此，可以进一步防止由从第一发光二极管21发出的光引起的眼部疾病或皮肤疾病。然而，如上所述，由于约400nm至约430nm范围内的波长对人体的危害度相对较低，因此也可以进一步增加辐射照度。
进一步，从具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长的发光二极管21发出的光可以具有杀菌功能。为此，所述发光二极管21可以发出具有约400nm至约410nm的峰值波长的光，更进一步，可以发出具有约405nm的峰值波长的光。约400nm至约430nm范围内的短波长可见光线对眼部疾病或皮肤疾病的危害度相对较低，并且对病原性微生物的杀菌能力较大，因此可以适当地用于照明装置而执行杀菌功能。
再次参照图3，第二发光单元123可以包括发出户外紫外线(UVB)的紫外线的紫外线发光二极管，具体而言，该紫外线发光二极管可以发出具有约286nm至约304nm范围内的峰值波长的光，更具体而言，可以发出具有约291nm至约301nm范围内的峰值波长的光。当向人体照射该范围内的紫外线时，可以有效地合成维生素D。所述紫外线发光二极管是例如利用Ⅲ族氮化物半导体形成的无机发光二极管，可以使用公知的发光二极管芯片，其结构不受特别限制，例如倒装芯片型、垂直型或水平型等。
与第一发光单元121不同，第二发光单元123的紫外线发光二极管无需包括用于转换从紫外线发光二极管发出的光的波长的波长转换器。并且，第二发光单元123可以与第一发光单元121的波长转换器31隔开，据此，可以防止从紫外线发光二极管发出的光被波长转换器31吸收，从而可以提高从第二发光单元123发出的光的辐射照度。进一步，通过使第二发光单元123与波长变换器31隔开，能够防止从紫外线发光二极管发出的光被波长转换，因此，能够防止由斯托克位移引起的能量损失。然而，本公开并非一定局限于此，第二发光单元123也可以包括波长转换器，并且第二发光单元123也可以布置于第一发光单元121的波长转换器31内。
另外，从第二发光单元123向外部发出的紫外线被用于合成维生素D。众所周知，皮肤细胞内的7-去氢胆固醇(7-dehydrocholesterol)通过中波紫外线(UVB)而反应并合成胆钙化醇(Cholecalciferol，维生素D3)。图8是用于示出根据波长的人体的维生素D生成效率的曲线图，已公开于CIE 174：2006。
参照图8，298nm的紫外线对维生素D的生成最有效，在约291nm至301nm范围内，相对于最高效率呈现出约90％以上的效率。并且，在约286nm至约304nm的范围内，相对于最高效率呈现出约70％以上的效率，在约281nm至约306nm的范围内，相对于最高效率呈现出约50％以上的效率。当发光二极管23的峰值波长为298nm时，对维生素D的生成最有效，当发光二极管23的峰值波长在约286nm至约304nm范围内时，对维生素D的生成将呈现出70％以上的相对良好的效率。
维生素D参与钙代谢，维生素D的缺乏对骨骼的生长造成很大的障碍。为了维持维生素D的适当水平，通常提出的维生素D的每日推荐量根据各个国家而存在差异，大致在400IU-800IU范围内，并且呈向上调整的趋势。作为一例，国际照明委员会(CIE)提出为了生成1000IU的维生素D而所需的UVB暴露量，以盛夏正午的太阳光为基准，相对于第二皮肤类型的整个身体，所需的UVB暴露量约为21J/m2至34J/m2。另外，美国政府工业卫生学家委员会(ACGIH：American Conference of Govermental Industrial Hygienists)提供的对于UVB的人体暴露安全范围的参考值如下：在290nm的情况下为47J/m2，在297nm的情况下约为65J/m2，在300nm的情况下为100J/m2。
因此，需要调节从照明装置照射的UVB的照射量，以使UVB的照射量在不超过安全范围的范围内用于合成维生素D。尤其，在UVB的紫外线区域中，同样地，日允许参考值也会随着波长的增加而增加，因此，第二发光二极管23的峰值波长为298nm或更长的波长(例如，在298nm至301nm范围内)时可照射更多的紫外线，从而更适合于具有维生素D合成功能的照明装置。
第二发光单元123可以独立于第一发光单元121而被驱动，因此，在第一发光单元121工作的期间，可以根据需要而将其打开或关闭。尤其，如参照图1所述，从第一发光单元121发出的紫外线的强度可以借由包括RTC的控制器1110而根据时间自动调节。例如，第二发光单元123可以对应于太阳光的一天内的紫外线照射强度变化而照射紫外线，或者，用户可以根据预先设定的值在无外部输入的情况下自动地改变紫外线照射强度。
第三发光单元125发出适合于细胞激活的红色光或红外线。第三发光单元125可以与第一发光单元121的波长转换器31隔开而贴装于电路基板111上。从第三发光单元125发出的光实质上可以不进入波长转换器31而向外部发出。据此，可以防止从第三发光单元125发出的光被波长变换器31吸收而损失。
第三发光单元125可以包括例如利用AlGaInP系列或AlGaInAs系列的半导体形成的发光二极管。在此情况下，第三发光单元125可以在没有用于转换从发光二极管发出的光的波长的波长转换器的情况下发出所需的波长的光。在另一实施例中，第三发光单元125可以包括利用AlGaInN系列的半导体形成的发光二极管和将波长转换为红色光或红外线的波长转换器。例如，AlGaInN系列的发光二极管可以发出紫外线或蓝色光，波长转换器可以将紫外线或蓝色光波长转换为红色光或红外线。在此，所述波长转换器可以包括如上所述的红色荧光体或量子点。尤其，量子点可以将波长转换成具有窄半宽的红色光或红外线，因此适合于发出特定目标波长的光。
第三发光单元125可以串联或并联连接于第一发光单元121，或者可以独立于第一发光单元121而被驱动。
适合于细胞激活的光具有例如约605nm至935nm范围内的峰值波长。约605nm至约935nm范围内的红色光或近红外线在线粒体内生成细胞激活物质。具体而言，线粒体内的细胞色素C氧化酶(cytochrome c oxidase)作为光受体，当吸收605nm至935nm范围内的光时增加活动力，从而生成NO。NO对疼痛缓解及血液循环的改善等产生影响，从而增进人体健康。并且，细胞色素C氧化酶蛋白的活性有助于ATP的生成，并影响细胞损伤的治疗。
尤其，第三发光单元125可以发出具有约605nm-655nm、约685nm-705nm、约790nm-840nm或约875nm-935nm范围内的峰值波长的光。细胞色素C氧化酶在该范围内具有相对高的能量吸收率。尤其，如图9所示，细胞色素C氧化酶的能量吸收率在790nm-840nm的波长范围内最高，在约875nm-935nm的波长范围内第二高，在约605nm-655nm的波长范围内第三高。
通过采用发出细胞色素C氧化酶的能量吸收率相对较高的波长的光的发光二极管或波长转换器，可以提高健康增进效率。
进一步，在使用多个第三发光单元125的情况下，可以使用上述波长范围中的特定波长范围内发光的多个发光二极管，例如，可以使用发出具有较高效率的790nm-840nm或875nm-935nm范围内的光的多个发光二极管，或者也可以以均匀地发出各个波长范围内的光的方式使用多样的发光二极管。
并且，在第三发光单元125发出605nm-655nm范围的光的情况下，可能会对从第一发光单元121发出的白色光的色温产生影响。在此情况下，对从照明装置发出的光的色温而言，不仅对从第一发光单元121发出的光进行控制，还会包括从第三发光单元125发出的光而进行控制。另外，为了不影响照明装置的色温，主要可以使用发出具有视觉度较低的范围(即，约685nm-705nm、约790nm-840nm或约875nm-935nm)内的峰值波长的光的第三发光单元125。
在本实施例中，为了向照明装置附加细胞激活功能，从第三发光单元125发出的光的辐射照度大于从实现白色光的第一发光单元121发出的光在相同波长下的辐射照度，因此，在本实施例中，细胞激活功能主要通过第三发光单元123执行。
另外，第三发光单元125的驱动时间可以与第一发光单元121的驱动时间相同，但是并不局限于此。可以根据照明装置的设置位置来调节第三发光单元125的驱动时间。进一步，从第三发光单元125发出的光的辐射照度可以借由参照图1说明的控制器1110而根据时间自动地调节。
另外，考虑到对人体的危害性，可以调节第三发光单元25的使用时间或辐射照度的大小。例如，从照明装置发出的第三发光单元125的辐射照度可以是570W/m2以下，进一步，可以是100W/m2以下。570W/m2表示在光生物学安全标准(IEC 62471)中针对红外线范围的光的危险组1(risk group 1)的限值，100W/m2对应于豁免(exempt)。通过使其具有小于570W/m2的辐射照度，可以将照明装置驱动为在相对较长的时间内在不对人体造成伤害的同时起到生成细胞激活物质的作用。
本实施例的照明装置包括细胞激活功能，不仅是在室内生活空间，还可以在诸如机场或医院等的多数人活动的空间用于增进人体的健康。
第四发光单元127发出适合于将病原性微生物杀菌的光。第四发光单元127可以与第一发光单元121的波长转换器31隔开并贴装于电路基板11上。从第四发光单元127发出的光实质上可以不进入波长转换器31而向外部发出。据此，可以提高从第四发光单元127发出的光的辐射照度。
第四发光单元127可以串联或并联连接于第一发光单元121，或者也可以独立于第一发光单元121而被驱动。
例如，第四发光单元127可以包括发出具有约400nm至约430nm的峰值波长(进一步，约400nm至约410nm的峰值波长，更进一步，约405nm的峰值波长)的光的发光二极管。约405nm的波长被作为存在于细菌的细胞内的物质的卟啉(Porphyrin)吸收而生成活性氧，所生成的活性氧蓄积而破坏细胞壁，从而发生杀菌作用。如此，上述范围的可视区域的波长不引起眼部疾病或皮肤疾病，且适合于将病原性微生物杀菌。
第四发光单元127可以发出与第一发光单元121的发光二极管相同波长的光，但并不局限于此，可以发出与第一发光单元121不同波长的光。尤其，第四发光单元127在不包括波长转换器这一点上区别于第一发光单元121。通过将第四发光单元127独立于第一发光单元121而布置，可以有效地提供杀菌功能。然而，在第一发光单元121发出适合于杀菌功能的光的情况下，第四发光单元127可以被省略。
在本实施例中，为了向照明装置附加杀菌功能，从第四发光单元127发出的光的辐射照度可以大于从第一发光单元发出的光在相同波长下的辐射照度。进一步，从第四发光单元127发出的光的辐射照度的峰值波长可以大于从第一发光单元121向照明装置的外部发出的光的辐射照度。据此，与第一发光单元121相比，本实施例的照明装置主要通过第四发光单元127执行杀菌功能。
另外，第四发光单元127的驱动时间可以与第一发光单元121的驱动时间相同，但并不局限于此，可以根据照明装置的设置位置来调节第四发光单元127的驱动时间。尤其，考虑到对人体的危害性，可以调节第四发光单元127的使用时间或辐射照度的大小。
例如，从照明装置发出的第四发光单元127的辐射照度可以是1W/m2以下，进一步，可以是0.1W/m2以下。1W/m2表示在光生物学安全标准(IEC 62471)中针对300nm至700nm范围内的蓝色光的危险组1(risk group 1)的限值，0.1W/m2对应于豁免(exempt)。通过使第四发光单元127具有小于1W/m2的辐射照度，可以将其驱动为在相对较长的时间内在照明装置起到杀菌作用。
根据本实施例，不仅是在室内生活空间，还可以在机场或医院等多人活动的空间内对病原性微生物进行杀菌，因此可以防止由病原性微生物引起的人体感染。
在本实施例中，第一发光单元121、第二发光单元123、第三发光单元125、第四发光单元127分别可以在电路基板111上布置有至少一个。尤其，考虑到照明用光的强度，第一发光单元121可以比其他发光单元布置得更多。
另外，在本实施例中，示出并说明了第一发光单元121、第二发光单元123、第三发光单元125、第四发光单元127全部布置于电路基板111上的情形，但是本公开并不局限于此。即，本公开可以与用于照明的第一发光单元121一同包括可以执行至少一个附加功能的发光单元，因此，第二发光单元123、第三发光单元125、第四发光单元127中的一个或两个发光单元可以被省略。例如，可以将第一发光单元121及第二发光单元123、第一发光单元121及第三发光单元125或者第一发光单元121及第四发光单元127布置在电路基板111上，并且也可以将第一发光单元121、第二发光单元123及第三发光单元125，第一发光单元121、第二发光单元123及第四发光单元127或者第一发光单元121、第三发光单元125及第四发光单元127布置在电路基板111上。
并且，示出了本实施例中相同种类的发光单元布置于同一列的情形，但是本公开并不局限于此。例如，也可以使相同种类的发光单元彼此远离地布置。
在一实施例中，在第一发光单元121被用作照明用光源且发出适合于杀菌功能的光的情况下，第四发光单元127也可以被省略。并且，在第一发光单元121被用作照明用光源且包括发出适合于细胞激活的光的荧光体或量子点的情况下，第三发光单元125也可以被省略。进一步，在第一发光单元121用作照明用光源且发出适合于合成维生素D的紫外线的情况下，第二发光单元123也可以被省略。
进一步，在本实施例中，说明了第一发光单元121分别发出白色光的情形，然而本公开并不局限于此。即，也可以组合多个第一发光单元121来实现白色光。例如，第一发光单元121可以包括色温高的发光单元和色温低的发光单元，并且可以通过调节从这些发光单元发出的光来调节照明装置的色温。并且，第一发光单元121中的每一个可以不实现白光，而是通过至少两个第一发光单元121的组合来实现白光。
另外，如参照图1所述，第一发光单元121、第二发光单元123、第三发光单元125、第四发光单元127的驱动可以使用包括RTC的控制器而根据时间来控制，控制所需的信息可以存储在存储器1170中。例如，存储器1170可以存储太阳光的根据不同季节的一天内的时间的光谱分布，并且控制器1110可以驱动第一发光单元121、第二发光单元123、第三发光单元125、第四发光单元127，以实现与存储在存储器1170中的与太阳光的根据不同季节的时间的光谱分布相对应的光。在另一实施例中，用户可以预先设定根据不同季节的时间的光谱分布，控制器1110可以根据所设定的光谱分布的变化来驱动第一发光单元121、第二发光单元123、第三发光单元125、第四发光单元127。
图10是用于说明根据本公开的又一实施例的第一发光单元121的示意性的剖面图。在此，图10示意性地示出封装件形态的发光单元121。
参照图10，发光单元121包括发光二极管21及波长转换器131。发光二极管21可以贴装于壳体20的空腔内，波长转换器131在空腔内覆盖发光二极管21。另外，发光二极管21可以通过接合线电连接于引线电极。
图10的封装件是一例，可以使用多样的种类的封装件。并且，波长转换器131也可以以多样的形状覆盖发光二极管21。
在本实施例中，说明了第一发光单元121被设置为封装件形态的情形，然而第二发光单元123、第三发光单元125及第四发光单元127也可以被设置为封装件形态而贴装于电路基板111上。然而，这些发光单元123、125、127可以不包括波长转换器131。
图11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面图。
参照图11，根据本实施例的发光单元的特征在于，第一发光单元121、第二发光单元123及第三发光单元125全部贴装于一个封装件内。即，在图10的实施例中，各个发光二极管封装件包括一个发光二极管，然而在本实施例中，发光二极管封装件与第一发光单元121一起包括第二发光单元123及第三发光单元125中的至少一个。
另外，模制部130可以填充空腔而覆盖发光单元121、123、125。模制部130例如可以利用硅树脂等透明树脂或透明玻璃形成。根据需要，模制部131也可以包括波长转换物质。
根据本实施例，在电路基板111上可以贴装有包括第一发光单元至第三发光单元的发光二极管封装件。所述发光二极管封装件还可以包括上述的第四发光单元127。
在电路基板111上可以贴装有多个发光二极管封装件，这些发光二极管封装件也可以全部具有相同的结构，但并非一定局限于此。即，可以使具有相同的多个附加功能的发光二极管封装件布置于电路基板111上，或者也可以使具有彼此不同的附加功能的发光二极管封装件布置于电路基板111上，从而提供具有多个附加功能的照明装置。并且，单个发光二极管封装件可以实现白色光，然而并不局限于此，也可以通过多个发光二极管封装件的组合来实现白色光。
尽管上文中说明了多样的照明装置，但是本公开并不局限于这些特定实施例。
另外，所述照明装置不仅可以设置于室内生活空间，还可以设置于多数人使用的诸如医院或机场之类的室内空间。因此，也可以提供设置有所述照明装置的照明系统。该照明系统通常可以操作照明设备，以使其与照明功能一起执行上述的附加功能。
以上，对本公开的多样的实施例进行了说明，但是本发明并不局限于这些实施例。并且，对一个实施例说明的事项或构成要素在不脱离本发明的技术思想的情况下可以适用于其他实施例。
Claims (20)
1.一种照明装置，包括：
包含实时时钟的控制器；
LED驱动器；以及
LED照明灯具，
其中，所述LED照明灯具包括：
第一发光单元，包含发出具有约300nm至470nm范围内的峰值波长的光的第一发光二极管和波长转换器，并发出照明用光；以及
第二发光单元、第三发光单元及第四发光单元中的至少一个发光单元，所述第二发光单元发出具有约286nm至约304nm范围内的峰值波长且适合于生成维生素D的光，所述第三发光单元发出具有约605nm至935nm范围内的峰值波长且适合于生成细胞激活物质的光，所述第四发光单元发出具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长且适合于将病原性微生物杀菌的光，
所述控制器控制所述LED驱动器，并根据时间而改变从包括于所述LED照明灯具内的第二发光单元、第三发光单元或第四发光单元发出的光的辐射照度。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述控制器驱动所述LED驱动器，以与太阳光的色温变化相对应的方式改变所述LED照明灯具的色温。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，还包括：
存储器，存储有所述第二发光单元、所述第三发光单元或所述第四发光单元的根据不同季节的时间的发光强度的变化方案。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述第一发光单元借由所述第一发光二极管和所述波长转换器而实现白色光。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，
所述第一发光二极管具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，
所述波长转换器包括蓝色荧光体，
所述白色光具有基于所述第一发光二极管的峰值和基于所述蓝色荧光体的峰值，基于所述第一发光二极管的峰值和基于所述蓝色荧光体的峰值位于彼此不同的波长处。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，
所述波长转换器还包括绿色荧光体及红色荧光体。
8.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，
所述照明装置包括多个第一发光单元，且所述第一发光单元实现彼此相同或彼此不同的色温的白色光。
9.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述照明装置包括多个第一发光单元，且借由所述第一发光单元的组合而实现白色光。
10.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述第二发光单元发出具有约291nm至约301nm范围内的峰值波长的紫外线。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，
所述第二发光单元与所述波长转换器隔开。
12.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述细胞激活物质是借由线粒体内的细胞色素C氧化酶的活性而生成的一氧化氮(NO：nitric oxide)。
13.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，
所述波长转换器包括将光转换为具有约685nm-705nm、约790nm-840nm或约875nm-935nm范围内的峰值波长的光的波长转换物质，
所述LED照明灯具包括所述第二发光单元或所述第四发光单元。
14.根据权利要求12所述的照明装置，其特征在于，
第三发光单元发出具有约685nm-705nm、约790nm-840nm或约875nm-935nm范围内的峰值波长的光。
15.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
从所述第四发光单元发出的光的峰值波长与从第一发光二极管发出的光的峰值波长不同。
16.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于，
从所述第四发光单元发出的光的峰值波长是约405nm。
17.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，还包括：
电路基板，贴装有所述第一发光单元以及所述第二发光单元至所述第三发光单元中的至少一个发光单元。
18.一种照明系统，包括：
照明装置；以及
软件，用于向所述照明装置输入信号，
其中，所述照明装置包括：
包含实时时钟的控制器；
LED驱动器；以及
LED照明灯具，
其中，所述LED照明灯具包括：
第一发光单元，包含发出具有约300nm至470nm范围内的峰值波长的光的第一发光二极管和波长转换器，并发出照明用光；以及
第二发光单元、第三发光单元及第四发光单元中的至少一个发光单元，所述第二发光单元发出具有约286nm至约304nm范围内的峰值波长且适合于生成维生素D的光，所述第三发光单元发出具有约605nm至935nm范围内的峰值波长且适合于生成细胞激活物质的光，所述第四发光单元发出具有约400nm至约430nm范围内的峰值波长且适合于将病原性微生物杀菌的光，
所述控制器控制所述LED驱动器，并根据时间而改变从包括于所述LED照明灯具内的第二发光单元、第三发光单元或第四发光单元发出的光的辐射照度。
19.根据权利要求18所述的照明系统，其特征在于，
所述软件包括遥控器、移动应用、PC或服务器。
20.根据权利要求19所述的照明系统，其特征在于，
所述软件与所述控制器进行无线通信。
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