CN113531411A - 一种光源结构和灯具 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种光源结构和灯具，该光源结构包括光源组件以及光学组件；光源组件包括基板和安装在基板上的混合光源，混合光源包括彩光光源组和多组白光光源组，彩光光源组包括多个单色光源，且多个单色光源的峰值波长和半波宽度均不同或部分相同；多组白光光源组和多个单色光源间隔排布在基板上，且且每一单色光源设于两相邻的白光光源组之间；光学组件设置在混合光源的出光光路上，混合光源发出的混合光线经过光学组件后被非线性吸收以减少混合光中的光谱蓝光区域。本申请提供的光源结构可使灯具发出的灯光光谱更接近自然光光谱，并有效降低蓝光危害保护视力。

Description

一种光源结构和灯具
技术领域
本申请属于灯具技术领域，更具体地说，是涉及一种光源结构和灯具。
背景技术
目前，在越来越多的场所，例如学校中，采用LED光源及LED灯具作为教学照明。然而，在市面上常见的白光LED光源中，由于多采用单蓝光芯片激发荧光粉形成白光，其光谱分布缺失不连续，与自然光相差甚远，且蓝光部分能量过于集中，故人们长时间处于这种非自然光的光环境中时，就十分不利于眼视力健康及生理健康。针对这一问题，行业内有人推出全光谱或太阳光谱光源，该光源通常采用单光源模式，且该单光源的光谱连续并接近自然光光谱。但在实际应用于灯具的过程中，由于不同光学材料对单光源发出的光线的光谱有一定的吸收作用，即包含不同波长的光线经过光学组件的传递，光谱会发生一定的变化，这就会导致色温偏差、显指降低、光谱不连续等光谱偏差问题，从而较大地偏离了自然光光谱，且蓝光不能有效减少，不利于使用者的视力保护。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种光源结构，以解决现有技术中存在的灯光光谱偏离自然光光谱，且具有蓝光危害不利于保护视力的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种光源结构，包括：
光源组件，所述光源组件包括基板和安装在所述基板上的混合光源，所述混合光源包括彩光光源组和多组白光光源组，所述彩光光源组包括多个单色光源，且多个所述单色光源的峰值波长和半波宽度均不同或部分相同；多组所述白光光源组和多个所述单色光源间隔排布在所述基板上，且每一所述单色光源设于两相邻的所述白光光源组之间；以及，
光学组件，设置在所述混合光源的出光光路上，所述混合光源发出的混合光线经过所述光学组件后被非线性吸收以减少所述混合光中的光谱蓝光区域。
可选地，所述彩光光源组包括若干第一单色光源、若干第二单色光源以及若干第三单色光源，且所述第一单色光源、所述第二单色光源以及所述第三单色光源射出的光线的峰值波长和半波宽度依次减小；所述白光光源组包括多个射出白光的白色光源。
可选地，所述第一单色光源的峰值波长为539nm，半波宽度为108nm；所述第二单色光源的峰值波长为474nm，半波宽度为21nm；所述第三单色光源的峰值波长为451nm，半波宽度为17nm；所述白色光源的峰值波长为451nm，半波宽度为275nm。
可选地，所述第一单色光源、所述第二单色光源、所述第三单色光源以及所述白色光源按照预设辐射能量比值条件进行均匀混合排布，所述预设辐射能量比值条件为：
所有所述第一单色光源的辐射能量、所有所述第二单色光源的辐射能量、所有所述第三单色光源的辐射能量以及所有所述白色光源的辐射能量四者间的比值范围为10.05±3、2.02±1、0.02±0.5、255.18±30。
可选地，在所述白色光源中，波长在380nm至430nm之间的光线的光谱功率占所述白色光源的光谱总功率的比值范围为0.06±0.03，波长在430nm至451nm之间的光线的光谱功率占所述白色光源的光谱总功率的比值范围为0.17±0.12，波长在451nm至780nm之间的光线的光谱功率占所述白色光源的光谱总功率的比值范围为0.77±0.5。
可选地，所述第一单色光源、所述第二单色光源以及所述第三单色光源以及所述白色光源在所述基板上均匀间隔排布。
可选地，所述光学组件包括反射片、导光板以及扩散板，且所述反射片与所述光源组件间隔相对，所述反射片、所述导光板以及所述扩散板沿所述混合光源的出光光路方向依次叠设。
本申请还提出一种灯具，该灯具包括灯头、支撑架、底座以及如前所述的一种光源结构，所述支撑架的两端分别与所述灯头和所述底座连接，所述光源结构设于所述灯头上。
可选地，所述灯头包括具有安装腔的灯壳以及安装在所述安装腔中的散热盘，所述光源组件固定在所述散热盘上，且所述散热盘与所述灯头可拆卸连接。
可选地，所述散热盘包括盘本体以及朝向所述底座延伸的安装凸缘，所述基板呈长条环状，贴合在所述安装凸缘的内环面，且所述安装凸缘与所述灯头限位卡接。
本申请提供的光源结构的有益效果在于：与现有技术相比，本申请光源结构由于设有混光光源和设置在该混光光源出光光路上的光学组件，且混光光源包括多个不同波长的单色光源和多个白色光源，故在考虑光学吸收曲线的基础上，光源结构就可通过由多个不同波长的单色光源及白光光源来合成一种高仿自然光光谱的混光光线的方式，使得该混合光线再经过光学组件的非线性吸收后，仍然能够与太阳光即自然光的光谱重合度较高，且该混合光线还具有高显指、低蓝光危害的优点。本申请的技术方案相较于目前市面上常见的LED灯来说，具有本申请光源结构的灯具发出的光的光谱就更接近自然光光谱，且蓝光峰值较普通的LED更低，有效杜绝了蓝光危害，更加适用于教室灯、黑板灯、台灯等多种灯具，可有效保护视力、提高视觉舒适度并利于使用者，特别是学生的生理健康，从而可为学生提供健康舒适的光环境。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的灯具的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的灯具的爆炸图；
图3为图2中A处的放大示意图；
图4为本申请实施例提供的光源结构中光源组件的平面结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 光源组件 200 光学组件
110 基板 120 混合光源
121 彩光光源组 122 白光光源组
121a 第一单色光源 121b 第二单色光源
121c 第三单色光源 122a 白色光源
300 灯头 400 支撑架
500 底座 310 灯壳
600 散热盘 320 安装腔
610 盘本体 620 安装凸缘
210 反射片 220 导光板
230 扩散板 240 出光格栅
250 遮光环 800 面环
具体实施方式
为了使本申请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。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
还需要说明的是，本申请实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。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申请中的具体含义。
本申请实施例提供一种光源结构。
请参阅图2至图4，在一实施例中，该光源结构包括光源组件100和光学组件200；其中，光源组件100包括基板110和安装在基板110上的混合光源120，混合光源120包括彩光光源组121和多组白光光源组122，彩光光源组121包括多个单色光源，且多个单色光源的峰值波长和半波宽度均不同或部分相同；每组白光光源组122包括多个白色光源122a，多组白光光源组122和多个单色光源均沿基板110的长度方向间隔排布，且两相邻的白光光源组122之间设有一单色光源；光学组件200设置在混合光源120的出光光路上，混合光源120发出的混合光线经过光学组件200后被非线性吸收以减少混合光中的光谱蓝光区域。
基于此结构设计，在本实施例中，由于光源结构设有混光光源和设置在该混光光源的出光光路上的光学组件200，且混光光源包括多个不同波长的单色光源和多个白色光源122a，故在考虑光学吸收曲线的基础上，光源结构就可通过由多个不同波长的单色光源及白光光源来合成一种高仿自然光光谱的混光光线的方式，使得该混合光线再经过光学组件200的非线性吸收后，仍然能够与太阳光即自然光的光谱重合度较高，且该混合光线还具有高显指、低蓝光危害的优点。本申请的技术方案相较于目前市面上常见的LED灯来说，具有本申请光源结构的灯具发出的光的光谱就更接近自然光光谱，且蓝光峰值较普通的LED更低，有效杜绝了蓝光危害，更加适用于教室灯、黑板灯、台灯等多种灯具，可有效保护视力、提高视觉舒适度并利于使用者，特别是学生的生理健康，从而可为学生提供健康舒适的光环境。
请参阅图4，具体在本实施例中，彩光光源组121包括若干第一单色光源121a、若干第二单色光源121b以及若干第三单色光源121c，且第一单色光源121a、第二单色光源121b以及第三单色光源121c射出的光线的峰值波长和半波宽度依次减小；白色光源122a射出宽光谱白光。这样，通过峰值波长和半波宽度依次减小的至少三种单色光源的设计，就能达到一方面有利于保持光谱连续性，另一方面能使三个单色光源混合后的光谱波长尽可能数值较低的目的，进而有利于减少灯具的蓝光输出，降低蓝光危害保护视力。同理，白色光源122a射出宽光谱白光设计也有利于保持光谱的连续性，且和前述三种单色光源进一步混合后得到光谱连续性更好且蓝光区域更小的高仿自然光。
进一步地，在本实施例中，第一单色光源121a的峰值波长优选为539nm，半波宽度为108nm；第二单色光源121b的峰值波长优选为474nm，半波宽度为21nm；第三单色光源121c的峰值波长优选为451nm，半波宽度为17nm；白色光源122a的峰值波长为451nm，半波宽度为275nm。可以理解，峰值波长为539nm且半波宽度为108nm的第一单色光源121a光线通常为绿光，但其单色性要比第二单色光源121b和第三单色光源121c要差些；峰值波长为474nm且半波宽度为21nm的第二单色光源121b的光线通常为蓝光，且单色性较好；峰值波长为451nm且半波宽度为17nm的第三单色光源121c的光线通常为偏向蓝色的紫光，且单色性更好；而峰值波长为451nm且半波宽度为275nm的白色光源122a发出的是白光，其光谱覆盖了可见光的大部分光谱范围。然本设计不限于此，于其他实施例中，各个单色光源和白色光源122a的具体峰值波长和半波宽度还可以根据实际需要选择，但在本实施例中，这样的峰值波长和半波宽度的多种单色光源和白色光源122a的混合，能更容易使混合光线的达到高仿自然光的目的。
进一步地，在本实施例中，第一单色光源121a、第二单色光源121b、第三单色光源121c以及白色光源122a按照预设辐射能量比值条件进行均匀混合排布，预设辐射能量比值条件为：所有第一单色光源121a的辐射能量、所有第二单色光源121b的辐射能量、所有第三单色光源121c的辐射能量以及所有白色光源122a的辐射能量四者间的比值范围为10.05±3、2.02±1、0.02±0.5、255.18±30。当然，于其他实施例中，各个单色光源和白色光源122a的辐射能量比值也可以实际需要设置，但在本实施例中，按照该优化的预设辐射能量比值条件设计更有利于生成高仿自然光谱的混合光。
进一步地，在本实施例中，在白色光源122a中，波长在380nm至430nm之间的光线的光谱功率占白色光源122a的光谱总功率的比值范围为0.06±0.03，波长在430nm至451nm之间的光线的光谱功率与白色光源122a的光谱总功率的比值范围为0.17±0.12，波长在451nm至780nm之间的光线的光谱功率占白色光源122a的光谱总功率的比值范围为0.77±0.5。可以理解，波长在451nm至780nm之间的光线即从蓝紫光至红光之间的光线为白色光源122a发出的宽光谱白光的主要部分，而较少的波长为380nm至451nm部分则为蓝紫光至紫光。通过这样特殊光谱功率设计的白光与前述同样通过特殊光谱功率设计的多个单色光一起混合后，就更有利于生成高仿自然光谱的混合光。
本申请还提出一种灯具，该灯具包括光源结构，该光源结构的具体结构参照上述实施例，由于本灯具采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
其中，如图1至图3所示，该灯具具体还包括灯头300、支撑架400、底座500，支撑架400的两端分别与灯头300和底座500连接，光源结构设于灯头300上。具体地，灯头300包括具有安装腔320的灯壳以及安装在安装腔320中的散热盘，光源组件100固定在散热盘上，且散热盘与灯头300可拆卸连接，如此，既可通过散热盘提高对光源组件100的散热效率，还有利于提高光源组件100和散热盘的装配与维修便利性。
一并参阅图4，在本实施例中，第一单色光源121a、第二单色光源121b、第三单色光源121c以及白色光源122a在基板110上均匀间隔排布。具体地，当基板110展平后，可以看出，在如图4所示的沿基板110的长度方向即从前至后的方向上，依次均匀间隔有72个白色光源122a(每个白光光源组122包括8个白色光源122a，当然，于其他实施例中，白色光源122a的数量也可以是其他的数目)、2个第二单色光阳、1个第三单色光源121c以及4个第一单色光源121a，其中，第一单色光源121a、第二单色光源121b以及第三单色光源121c的单颗电流均可优选为30mA，其单颗光源功率均可优选为0.09W；而白色光源122a的单颗电流均可优选为49.2mA，其单颗光源功率均可优选为0.01476W。这样，就可以更好的限定各个光源的出光位置、实际出光角度以及光源功率，从而使得各个光源发出的光线能够进一步混合得更加均匀。
具体如图3所示，散热盘包括盘本体610以及朝向底座500延伸的安装凸缘620，基板110安装在散热盘上后，基板110呈长条环状，贴合在安装凸缘620的内环面，如此，可为数目众多的单个光源安装提供更大的安装空间，且安装凸缘620与灯头300限位卡接，例如，在灯头300安装腔320的内周侧壁上设有限位凸块，光源板即卡置在限位凸块上。
请参阅图2和图3，具体在本实施例中，光学组件200包括反射片210、导光板220以及扩散板230，且反射片210与光源组件100间隔相对，反射片210、导光板220以及扩散板230沿混合光源120的出光光路方向依次叠设。其中，反射板主要由于对各个光源发出的光线进行反射，以便在多次混合的过程中加强混合光线的匀光性；导光板220具有极高折射率，以便对光线进行进一步折射；扩散板230即为防眩板，可防止眩光使视觉得到一个更舒适的环境；在扩散板230远离灯头300的一侧还叠设有出光格栅240，以使光线从出光格栅240的各个孔洞中射出；而为了防止漏光，在光学组件200的外边缘处还设有遮光环250，最后，通过面环800与灯头300的扣合，而将散热盘、光源组件100、光学组件200、遮光环250以及出光格栅240等部件固定安装在安装腔320内。
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 (10)

1.一种光源结构，其特征在于，包括：
光源组件，所述光源组件包括基板和安装在所述基板上的混合光源，所述混合光源包括彩光光源组和多组白光光源组，所述彩光光源组包括多个单色光源，且多个所述单色光源的峰值波长和半波宽度均不同或部分相同；多组所述白光光源组和多个所述单色光源间隔排布在所述基板上，且每一所述单色光源设于两相邻的所述白光光源组之间；以及，
光学组件，设置在所述混合光源的出光光路上，所述混合光源发出的混合光线经过所述光学组件后被非线性吸收以减少所述混合光中的光谱蓝光区域。
2.如权利要求1所述的光源结构，其特征在于，所述彩光光源组包括若干第一单色光源、若干第二单色光源以及若干第三单色光源，且所述第一单色光源、所述第二单色光源以及所述第三单色光源射出的光线的峰值波长和半波宽度依次减小；所述白光光源组包括多个射出白光的白色光源。
3.如权利要求2所述的光源结构，其特征在于，所述第一单色光源的峰值波长为539nm，半波宽度为108nm；所述第二单色光源的峰值波长为474nm，半波宽度为21nm；所述第三单色光源的峰值波长为451nm，半波宽度为17nm；所述白色光源的峰值波长为451nm，半波宽度为275nm。
4.如权利要求3所述的光源结构，其特征在于，所述第一单色光源、所述第二单色光源、所述第三单色光源以及所述白色光源按照预设辐射能量比值条件进行均匀混合排布，所述预设辐射能量比值条件为：
所有所述第一单色光源的辐射能量、所有所述第二单色光源的辐射能量、所有所述第三单色光源的辐射能量以及所有所述白色光源的辐射能量四者间的比值范围为10.05±3、2.02±1、0.02±0.5、255.18±30。
5.如权利要求3所述的光源结构，其特征在于，在所述白色光源中，波长在380nm至430nm之间的光线的光谱功率占所述白色光源的光谱总功率的比值范围为0.06±0.03，波长在430nm至451nm之间的光线的光谱功率占所述白色光源的光谱总功率的比值范围为0.17±0.12，波长在451nm至780nm之间的光线的光谱功率占所述白色光源的光谱总功率的比值范围为0.77±0.5。
6.如权利要求2所述的光源结构，其特征在于，所述第一单色光源、所述第二单色光源以及所述第三单色光源以及所述白色光源在所述基板上均匀间隔排布。
7.如权利要求1至6任一项所述的光源结构，其特征在于，所述光学组件包括反射片、导光板以及扩散板，且所述反射片与所述光源组件间隔相对，所述反射片、所述导光板以及所述扩散板沿所述混合光源的出光光路方向依次叠设。
8.一种灯具，其特征在于，包括灯头、支撑架、底座以及如权利要求1至7任意一项所述的一种光源结构，所述支撑架的两端分别与所述灯头和所述底座连接，所述光源结构设于所述灯头上。
9.如权利要求8所述的灯具，其特征在于，所述灯头包括具有安装腔的灯壳以及安装在所述安装腔中的散热盘，所述光源组件固定在所述散热盘上，且所述散热盘与所述灯头可拆卸连接。
10.如权利要求9所述的灯具，其特征在于，所述散热盘包括盘本体以及朝向所述底座延伸的安装凸缘，所述基板呈长条环状，贴合在所述安装凸缘的内环面，且所述安装凸缘与所述灯头限位卡接。
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