CN113357569B - 多基色led发光系统 - Google Patents

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

Abstract

本申请涉及LED照明技术领域，提供了一种多基色LED发光系统，包括多通道电源控制模块、发光模块、传感器及数据运算模块及控制光均匀性模块，其中，发光模块分别通过多通道电源控制模块通过电流变化单独控制；传感器及运算模块能够通过控制多通道电源模块对各个发光模块进行校准，确保装置光谱能够和标准光谱重合；进一步的，发光模块包括四个不同颜色的单色发光模块，同时采用不同的发光模块协同使用，能够提升发光效率，并基于多个不同的发光模块混合实现光谱重合率的提升，使得多基色LED能够实现Tl84标准光源的光谱，且LED光源具有环保、耗能小、体积可变等优点，适合广泛使用。

Description

多基色LED发光系统
技术领域
本申请属于LED照明技术领域，尤其涉及一种多基色LED发光系统。
背景技术
标准光源是指模拟各种环境光线下的人造光源，让生产工厂或实验室非现场也能获得与这些特定环境下的光源基本一致的照明效果。标准光源通常安装在标准光源箱内，主要用于检测物品的颜色偏差。TL84光源(4000K)主要用于模拟欧洲商店灯光，呈线状带谱，主要应用于标准对色灯箱。但该光源是三基色灯管光源，具有耗能大、体积大、相应速度慢、含汞不环保等缺点。
发明内容
本申请的目的在于提供一种多基色LED发光系统，旨在解决现有技术中Tl84光源具有耗能大、体积大、相应速度慢、不环保的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种多基色LED发光系统，包括多通道电源控制模块、发光模块、传感器及数据运算模块及控制光均匀性模块，所述发光模块包括第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块，其中，所述第一发光模块选自单色绿光发光模块，所述第二发光模块选自单色红光发光模块，所述第三发光模块选自单色紫光发光模块，所述第四发光模块选自单色蓝光发光模块。
本申请第一方面提供的多基色LED发光系统，该发光系统包括多个模块，其中，发光模块分别通过多通道电源控制模块通过电流变化单独控制；传感器及运算模块能够通过控制多通道电源模块对各个发光模块进行校准，确保装置光谱能够和标准光谱重合；进一步的，发光模块包括四个不同颜色的单色发光模块，同时采用不同的发光模块协同使用，能够提升发光效率，并基于多个不同的发光模块混合实现光谱重合率的提升，使得多基色LED能够实现Tl84标准光源的光谱，采用多基色LED发光的光谱和Tl84光源光谱相似率达到97％以上，且LED光源具有环保、耗能小、体积可变等优点，适合广泛使用。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一“、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种多基色LED发光系统，包括多通道电源控制模块、发光模块、传感器及数据运算模块及控制光均匀性模块，发光模块包括第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块，其中，第一发光模块选自单色绿光发光模块，第二发光模块选自单色红光发光模块，第三发光模块选自单色紫光发光模块，第四发光模块选自单色蓝光发光模块。
本申请第一方面提供的多基色LED发光系统，该发光系统包括多个模块，其中，发光模块分别通过多通道电源控制模块通过电流变化单独控制；传感器及运算模块能够通过控制多通道电源模块对各个发光模块进行校准，确保装置光谱能够和标准光谱重合；进一步的，发光模块包括四个不同颜色的单色发光模块，同时采用不同的发光模块协同使用，能够提升发光效率，并基于多个不同的发光模块混合实现光谱重合率的提升，使得多基色LED能够实现Tl84标准光源的光谱，采用多基色LED发光的光谱和Tl84光源光谱相似率达到97％以上，且LED光源具有环保、耗能小、体积可变等优点，适合广泛使用。
具体的，发光模块包括第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块，由于是采用LED替代Tl84，为了确保LED的发光光谱能与Tl84光源光谱相似，故采用多单色发光模块协同作用，一方面是提升发光效率，并基于多个不同的发光模块混合实现光谱重合率的提升，另一方面能够确保实现Tl84标准光源的光谱，使采用多基色LED发光的光谱和Tl84光源光谱相似率达到97％以上。
由于所采用不同种类荧光粉的最佳激发波段不同，若在芯片上形成混合荧光粉胶层，不同芯片波段都会激发荧光粉形成光输出，由于输出功率差异性，会造成特定波段荧光粉光输出的损耗。因此，第一发光模块和第二发光模块分别选择不同波长的芯片，并选择性地选择特定峰值波长的荧光粉，使得分别形成不同得特定的粉胶层，而第三发光模块和第四发光模块根据需要形成的光选择不同波长的芯片，确保协同混合形成的多色光谱和Tl84光源光谱相似率较高。
具体的，第一发光模块选自单色绿光发光模块。在一些实施例中，单色绿光发光模块至少包括波长为320-365nm的紫光芯片及峰值波长位于540-550nm绿色荧光粉；由于第一发光模块为单色绿色发光模块，利用波长为320-365nm的紫光芯片激发峰值波长位于540-550nm绿色荧光粉，确保激发形成与Tl84光谱能够重合的单色绿色荧光。
在一些实施例中，绿色荧光粉选自(La,Ce,Tb)PO4、(Ce,Tb)MgAl11O19中的至少一种。(La,Ce,Tb)PO4、(Ce,Tb)MgAl11O19为峰值波长处于540～550nm的绿色荧光粉，采用这两种荧光粉能够提高发光效率高，并且能够在波长为320-365nm的紫光芯片的激发下，形成单色绿色荧光，且发光光谱的峰位置和峰形与Tl84光谱能够重合，实现Tl84标准光源的光谱。
其中，单色绿光发光模块包括波长为320-365nm的紫光芯片。在一些实施例中，单色绿光发光模块选自波长为320-330nm的紫光芯片，提供波长为320-330nm的紫光芯片，能够更好地激发绿色荧光粉(La,Ce,Tb)PO4、(Ce,Tb)MgAl11O19中的至少一种，确保激发形成与Tl84光谱能够重合的单色绿色荧光。
具体的，第二发光模块选自单色红光发光模块，在一些实施例中，单色红光发光模块至少包括波长为370-390nm的紫光芯片及峰值波长位于602-612nm红色荧光粉；由于第二发光模块为单色红光模块，因此利用波长为370-390nm的紫光芯片激发峰值波长位于602-612nm红色荧光粉，确保形成与Tl84光谱能够重合的红色荧光。
在一些实施例中，红色荧光粉选自(Y,Eu)2O3，(Y,Eu)2O3在602-612nm具有强烈的红色荧光，能够在波长为370-390nm的紫光芯片的激发下形成单色红色荧光，选择该荧光粉，形成的红色荧光的发光光谱的峰位置和峰形与Tl84光谱能够重合，实现Tl84标准光源的光谱。
其中，单色红光发光模块至少包括波长为370-390nm的紫光芯片，在一些实施例中，单色红光发光模块中选自波长为380-390nm的紫光芯片，提供波长为380-390nm的紫光芯片，能够更好地激发红色荧光粉选自(Y,Eu)2O3，确保激发形成与Tl84光谱能够重合的单色红色荧光。
在一些实施例中，绿色荧光粉和红色荧光粉的粉胶浓度比为(2～3)：1。控制荧光粉的粉胶浓度，确保形成的荧光粉的激发效率较高，能够使各荧光粉的峰位置和峰形与Tl84光谱能够重合，实现Tl84标准光源的光谱。若绿色荧光粉和红色荧光粉的粉胶浓度比低于2：1时，会导致紫外芯片发射峰无法完全吸收，影响荧光强度；若粉胶浓度比高于3：1时，会造成稳定性较差，影响发光效率。
在一些实施例中，单色绿光发光模块和单色红光发光模块中的紫光芯片的相对发光强度不高于0.1，确保形成地波段能够完全被扩散板和扩散膜阻截，保证得到的光谱峰纯净。若单色绿光发光模块和单色红光发光模块中的紫光芯片的相对发光强度高于0.1，则扩散板和扩散膜不能够阻截该波段完全，最终光谱中会出现杂峰。
具体的，第三发光模块选自单色紫光发光模块，由于第三发光模块选自单色紫光发光模块，因此，单色紫光发光模块至少包括波长为405-415nm的紫光芯片，选择波长为405-415nm的紫光芯片，能够确保形成紫色光，且保证与Tl84的光谱重合。
在一些实施例中，单色紫光发光模块包括波长为407.5-410nm的紫光芯片和波长为410-412.5nm的紫光芯片，选择波长为407.5-410nm的紫光芯片和波长为410-412.5nm的紫光芯片进行组合使用，能够保证两种波长的芯片形成的光谱峰的半波宽和Tl84的目标光谱半波宽达到一致，确保光谱重合度高。
具体的，第四发光模块选自单色蓝光发光模块；由于第四发光模块选自单色蓝色发光模块，因此，单色蓝光发光模块至少包括波长为445-455nm的蓝光芯片，确保形成蓝色光，且保证与Tl84的光谱重合。
在一些实施例中，单色蓝光发光模块包括波长为445-447.5nm的蓝光芯片和波长为447.5-450nm的蓝光芯片，选择波长为445-447.5nm的蓝光芯片和波长为447.5-450nm的蓝光芯片进行组合使用，能够保证两种波长的芯片形成的光谱峰的半波宽和Tl84的目标光谱半波宽达到一致，确保光谱重合度高。
在一些实施例中，单色紫光发光模块和单色蓝光发光模块的芯片之间的辐射功率比为0.9～1.1。通过控制单色紫光发光模块和单色蓝光发光模块的芯片之间的辐射功率，进而控制得到的发射峰具有较高的对称性，且保证与目标光谱的重合效果较佳。若芯片之间的辐射功率比过高或过低，会造成芯片出来的发射峰不对称，和目标光谱差异较大。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1-10
一种多基色LED标准光源用发光系统，包括多通道电源控制模块、发光模块、传感器及数据运算模块及其它控制光均匀性模块，发光模块包括第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块，且，第一发光模块选自单色绿光发光模块，第二发光模块选自单色红光发光模块，第三发光模块选自单色紫光发光模块，第四发光模块选自单色蓝光发光模块；其中，第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块的组成搭配如表1所示，且，第一发光模块的绿色荧光粉和第二发光模块的红色荧光粉的比例均为2.5：1。
实施例11
一种多基色LED标准光源用发光系统，具体包括多通道电源控制模块、发光模块、传感器及数据运算模块及其它控制光均匀性模块，发光模块包括第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块，且，第一发光模块选自单色绿光发光模块，第二发光模块选自单色红光发光模块，第三发光模块选自单色紫光发光模块，第四发光模块选自单色蓝光发光模块；其中，第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块的组成搭配如表1所示，且，第一发光模块的绿色荧光粉和第二发光模块的红色荧光粉的比例均为2：1。
实施例12
一种多基色LED标准光源用发光系统，具体包括多通道电源控制模块、发光模块、传感器及数据运算模块及其它控制光均匀性模块，发光模块包括第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块，且，第一发光模块选自单色绿光发光模块，第二发光模块选自单色红光发光模块，第三发光模块选自单色紫光发光模块，第四发光模块选自单色蓝光发光模块；其中，第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块的组成搭配如表1所示，且，第一发光模块的绿色荧光粉和第二发光模块的红色荧光粉的比例均为3：1。
实施例13
一种多基色LED标准光源用发光系统，具体包括多通道电源控制模块、发光模块、传感器及数据运算模块及其它控制光均匀性模块，发光模块包括第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块，且，第一发光模块选自单色绿光发光模块，第二发光模块选自单色红光发光模块，第三发光模块选自单色紫光发光模块，第四发光模块选自单色蓝光发光模块；其中，第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块的组成搭配如表1所示，且，第一发光模块的绿色荧光粉和第二发光模块的红色荧光粉的比例均为3.5：1。
实施例14
一种多基色LED标准光源用发光系统，具体包括多通道电源控制模块、发光模块、传感器及数据运算模块及其它控制光均匀性模块，发光模块包括第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块，且，第一发光模块选自单色绿光发光模块，第二发光模块选自单色红光发光模块，第三发光模块选自单色紫光发光模块，第四发光模块选自单色蓝光发光模块；其中，第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块的组成搭配如表1所示，且，第一发光模块的绿色荧光粉和第二发光模块的红色荧光粉的比例均为1.5：1。
表1
Figure BDA0003097209100000081
Figure BDA0003097209100000091
对比例1
一种色温为5000K tl84灯管。
性质测试与结果分析
将实施例1～14制备得到的LED标准光源用发光系统与对比例1提供的色温为5000K tl84灯管进行光一致性和稳定性、光谱相似度、相对光效三方面进行分析比对，结果如下表2所示，由表2可以看出，第一，实施例1～14得到的LED标准光源用发光系统的光一致性和稳定性良好，而对比例1提供的tl84的相对光效的光一致性和稳定性较差；第二，与tl84的光谱相似度为85％～99％，光谱相似度十分接近；第三，实施例1～14得到的LED标准光源的相对光效为101～127，而对比例1提供的tl84的相对光效为100，可以看出，实施例1～14得到的LED标准光源光一致性和稳定性良好，并且能够达到与tl84的光谱相似度为85％～99％，同时节能效果较佳。
表2
Figure BDA0003097209100000092
Figure BDA0003097209100000101
因此，本申请提供的多基色LED发光系统，该发光系统包括多个模块，其中，发光模块分别通过多通道电源控制模块通过电流变化单独控制；传感器及运算模块能够通过控制多通道电源模块对各个发光模块进行校准，确保装置光谱能够和标准光谱重合；进一步的，发光模块包括四个不同颜色的单色发光模块，同时采用不同的发光模块协同使用，能够提升发光效率，并基于多个不同的发光模块混合实现光谱重合率的提升，使得多基色LED能够实现Tl84标准光源的光谱，采用多基色LED发光的光谱和Tl84光源光谱相似率达到97％以上，且LED光源具有环保、耗能小、体积可变等优点，适合广泛使用。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多基色LED发光系统，用于实现Tl84标准光源的光谱，包括多通道电源控制模块、发光模块、传感器及数据运算模块及控制光均匀性模块，其特征在于，所述发光模块包括第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块，其中，所述第一发光模块选自单色绿光发光模块，所述第二发光模块选自单色红光发光模块，所述第三发光模块选自单色紫光发光模块，所述第四发光模块选自单色蓝光发光模块；
其中，所述单色绿光发光模块至少包括波长为320-365nm的紫光芯片及峰值波长位于540-550nm绿色荧光粉；所述单色红光发光模块至少包括波长为370-390nm的紫光芯片及峰值波长位于602-612nm红色荧光粉；所述单色紫光发光模块至少包括波长为405-415nm的紫光芯片；所述单色蓝光发光模块至少包括波长为445-455nm的蓝光芯片；且，所述单色紫光发光模块和所述单色蓝光发光模块的芯片之间的辐射功率比为0.9~1.1。
2.根据权利要求1所述的多基色LED发光系统，其特征在于，所述绿色荧光粉选自（La,Ce,Tb）PO4、(Ce,Tb)MgAl11O19中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的多基色LED发光系统，其特征在于，所述红色荧光粉选自(Y,Eu)2O3。
4.根据权利要求1~3任一所述的多基色LED发光系统，其特征在于，所述绿色荧光粉和所述红色荧光粉的粉胶浓度比为（2~3）：1。
5.根据权利要求1~3任一所述的多基色LED发光系统，其特征在于，所述单色绿光发光模块中，包括波长为320-330 nm的紫光芯片；和/或，
所述单色红光发光模块中，包括波长为380-390nm的紫光芯片。
6.根据权利要求1~3任一所述的多基色LED发光系统，其特征在于，所述单色绿光发光模块和所述单色红光发光模块中的紫光芯片的相对发光强度不高于0.1。
7.根据权利要求1所述的多基色LED发光系统，其特征在于，所述单色紫光发光模块包括波长为407.5-410 nm的紫光芯片和波长为410-412.5nm的紫光芯片。
8.根据权利要求1所述的多基色LED发光系统，其特征在于，所述单色蓝光发光模块包括波长为445-447.5nm的蓝光芯片和波长为447.5-450nm的蓝光芯片。
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