CN114963132B - 一种led发光器件及led智能照明装置 - Google Patents
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Abstract
本申涉及一种LED发光器件，其包括第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块，第一发光模块用于发出峰值波长为440‑470nm的蓝光，第二发光模块用于发出峰值波长为510‑550nm、半波宽大于50nm且色纯度大于50％的绿光，第三发光模块用于发出峰值波长为600‑650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，以使所述LED发光器件混合出显色指数大于等于80、色容差小于7SDCM的白光光谱，且所述白光光谱在CIE三角空间形成的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.75倍。
Description
技术领域
本申请涉及LED的技术领域，尤其是涉及一种LED发光器件及LED智能照明装置。
背景技术
目前的RGB混光技术无法做到显色指数大于80的效果，需要增加白光来提高白光的显色性，如果需要做到2700K-6500K全色温范围显色指数大于80则需要增加至少两组白光进行混光。这种方案缺点较多：1、混光复杂，需要至少5路输出，增加驱动电路的复杂性；2、LED光源数量多，并且成本高；3、一些整灯空间排布有限，无法满足整灯设计需求；4、混色温过程，中间色温的色容差无法满足ANSI或IEC标准的色容差要求。
发明内容
针对上述目前的RGB混光技术无法做到显色指数大于80的效果，需要增加白光来提高白光的显色性，如果需要做到2700K-6500K全色温范围显色指数大于80则需要增加至少两组白光进行混光，这种方案缺点较多的问题，本申请提出了一种LED发光器件及LED智能照明装置。
第一方面，本申请提出了一种LED发光器件，包括第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块；
所述第一发光模块用于发出峰值波长为440-470nm的蓝光，所述第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过36％，且所述第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％；
所述第二发光模块用于发出峰值波长为510-550nm、半波宽大于50nm且色纯度大于50％的绿光，所述第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过70％，且所述第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于22％；
所述第三发光模块用于发出峰值波长为600-650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，所述第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过75％，且所述第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于2％，以使所述LED发光器件混合出显色指数大于等于80、色容差小于7SDCM的白光光谱，且所述白光光谱在CIE三角空间形成的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.75倍。
通过采用上述技术方案，通过RGB三种颜色的混光就可以获取高显色性的白光，减少LED光源数量，优化驱动电路，减小LED光源排布空间，调光色温满足ANSI或IEC标准的色容差要求，达到成本降低、设计精简、发光品质高等效果，。
优选的，所述第三发光模块进一步用于发出峰值波长为625-635nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光。
优选的，所述第一发光模块用于发出峰值波长为440-470nm的蓝光，所述第二发光模块用于发出峰值波长为510-525nm、半波宽大于70nm且色纯度大于60％的绿光，所述第三发光模块用于发出峰值波长为610-635nm、半波宽大于80nm且色纯度大于80％的红光，所述第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过29％，且所述第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％，所述第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过55％，且所述第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于28％，所述第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过70％，且所述第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于20％。
通过采用上述技术方案，能混合出2700K-6500K的色温白光，其显色指数大于80；且由三种颜色光谱色坐标形成的CIE三角空间的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.9倍。
优选的，所述第一发光模块用于发出峰值波长为440-460nm的蓝光，所述第二发光模块用于发出峰值波长为510-550nm、半波宽大于90nm且色纯度大于60％的绿光，所述第三发光模块用于发出峰值波长为620-650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，所述第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过31％，且所述第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％，所述第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过70％，且所述第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于35％，所述第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过60％，且所述第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于6％。
通过采用上述技术方案，能混合出2700K-6500K的色温白光，其显色指数不低于90；且由三种颜色光谱色坐标形成的CIE三角空间的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.8倍。
优选的，所述第一发光模块用于发出峰值波长为440-460nm的蓝光，所述第二发光模块用于发出峰值波长为520-540nm、半波宽大于100nm且色纯度大于60％的绿光，所述第三发光模块用于发出峰值波长为620-650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，所述第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过29％，且所述第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％，所述第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过65％，且所述第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于40％，所述第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过57％，且所述第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于10％。
通过采用上述技术方案，能混合出2700K-6500K的色温白光，其显色指数不低于95；且由三种颜色光谱色坐标形成的CIE三角空间的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.75倍。
优选的，所述第二发光模块的绿光由蓝光LED芯片激发绿转换材料发出。
优选的，所述第三发光模块的红光由蓝光LED芯片激发红光转换材料发出。
优选的，所述第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块分别设置在独立的封装器件中。
优选的，所述第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块的其中一个发光模块设置在单独的一个封装器件中，另外两个发光模块设置在另一个封装器件中。
优选的，所述第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块设置在同一个封装器件中。
第二方面，本申请还提出了一种LED智能照明装置，其包括如第一方面所述的LED发光器件。
优选的，所述LED智能照明装置还包括LED驱动，所述LED驱动利用I2 C信号、单总线信号或者多路控制信号对第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块进行调光调色。
综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
1.通过RGB三种颜色的混光就可以获取高显色性的白光，减少LED光源数量，优化驱动电路，减小LED光源排布空间，调光色温满足ANSI或IEC标准的色容差要求，达到成本降低、设计精简、发光品质高等效果；
2.利用I2C信号、单总线信号或者多路控制信号对第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块进行调光调色。
附图说明
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本申请的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
图1是本申请LED发光器件的三种封装方式的示意图。
图2是本申请实施例1的RGB光谱图。
图3是本申请实施例1的白光光谱图。
图4是本申请实施例1的ANSI标准打把图。
图5是本申请实施例2的RGB光谱图。
图6是本申请实施例2的白光光谱图。
图7是本申请实施例2的ANSI标准打把图。
图8是本申请实施例2的混光色域图。
图9是本申请实施例3的RGB光谱图。
图10是本申请实施例3的白光光谱图。
图11是本申请实施例3的ANSI标准打把图。
图12是本申请实施例4的RGB光谱图。
图13是本申请实施例4的白光光谱图。
图14是本申请实施例4的ANSI标准打把图。
图15是本申请实施例5的RGB光谱图。
图16是本申请实施例5的白光光谱图。
图17是本申请实施例5的ANSI标准打把图。
图18是本申请实施例6的RGB光谱图。
图19是本申请实施例6的白光光谱图。
图20是本申请实施例6的ANSI标准打把图。
图21是本申请实施例7的RGB光谱图。
图22是本申请实施例7的白光光谱图。
图23是本申请实施例7的ANSI标准打把图。
图24是对比例中的混光色域图。
图25是对比例中的ANSI标准打把图。
图26是适用于本申请的LED智能照明装置的电路原理图。
图27为I2C信号控制电路实施例。
图28为多路控制信号控制电路实施例。
图29为单总线信号控制电路实施例。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请实施例公开的一种LED发光器件，包括第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块；
其中，第一发光模块用于发出峰值波长为440-470nm的蓝光，第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过36％，且第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％；第二发光模块用于发出峰值波长为510-550nm、半波宽大于50nm且色纯度大于50％的绿光，第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过70％，且第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于22％；第三发光模块用于发出峰值波长为600-650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，或者第三发光模块进一步用于发出峰值波长为625-635nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光。第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过75％，且第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于2％，以使LED发光器件混合出显色指数大于等于80、色温从2600K到7000K、色容差小于7SDCM的白光光谱，且白光光谱在CIE三角空间形成的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.75倍。
其中，第一发光模块的蓝光由蓝光LED芯片直接发出；
第二发光模块的绿光由蓝光LED芯片激发绿转换材料发出，其中，绿光转化材料包括硅酸盐、铝酸盐、锗酸盐、量子点等绿色荧光粉或者多种材料混合的绿色荧光粉；
第三发光模块的红光由蓝光LED芯片激发红光转换材料发出，其中，红光转换材料包括氮化物、氮氧化物、氟化物、量子点等红色荧光粉或者多种材料混合的红色荧光粉。
通过RGB三种颜色的混光就可以获取高显色性的白光，减少LED光源数量，优化驱动电路，减小LED光源排布空间，调光色温满足ANSI或IEC标准的色容差要求，达到成本降低、设计精简、发光品质高等效果。
在进一步的实施例中，第一发光模块用于发出峰值波长为440-470nm的蓝光，第二发光模块用于发出峰值波长为510-525nm、半波宽大于70nm且色纯度大于60％的绿光，第三发光模块用于发出峰值波长为610-635nm、半波宽大于80nm且色纯度大于80％的红光，第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过29％，且第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％，第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过55％，且第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于28％，第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过70％，且第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于20％。从而混合出2700K-6500K的色温白光，其显色指数大于80，色温为2700K-6500K；且由三种颜色光谱色坐标形成的CIE三角空间的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.9倍。
在进一步的实施例中，第一发光模块用于发出峰值波长为440-460nm的蓝光，第二发光模块用于发出峰值波长为510-550nm、半波宽大于90nm且色纯度大于60％的绿光，第三发光模块用于发出峰值波长为620-650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过31％，且第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％，第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过70％，且第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于35％，第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过60％，且第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于6％。从而混合出2700K-6500K的色温白光，其显色指数不低于90；且由三种颜色光谱色坐标形成的CIE三角空间的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.8倍。
在进一步的实施例中，第一发光模块用于发出峰值波长为440-460nm的蓝光，第二发光模块用于发出峰值波长为520-540nm、半波宽大于100nm且色纯度大于60％的绿光，第三发光模块用于发出峰值波长为620-650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过29％，且第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％，第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过65％，且第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于40％，第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过57％，且第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于10％。从而混合出2700K-6500K的色温白光，其显色指数不低于95；且由三种颜色光谱色坐标形成的CIE三角空间的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.75倍。
在进一步的实施例中，第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块分别设置在独立的封装器件中，如图1的a所示，RGB为三种独立的封装器件。
在进一步的实施例中，第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块的其中一个发光模块设置在单独的一个封装器件中，另外两个发光模块设置在另一个封装器件中，如图1的b所示，RB为二合一封装器件，G为独立封装器件。二合一封装器件不限于RB,也可以是RG二合一或者BG二合一封装器件。
在进一步的实施例中，第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块设置在同一个封装器件中，如图1的c所示，RGB为三合一封装器件，其中RGB三种颜色的左右排序不限定；中间颜色可以是RGB中的任意一种。
以下为本申请一种LED发光器件的具体实施例：
实施例1：
本实施例中的各个发光模块的调光参数如表1所示：
表1
本实施例中的RGB光谱图如图2所示；
本实施例混合出的白光光谱的参数如表2所示；
表2
本实施例混合出的白光光谱图如图3所示；
本实施例ANSI标准打把图如图4所示。
实施例2：
本实施例中的各个发光模块的调光参数如表3所示：
表3
本实施例中的RGB光谱图如图5所示；
本实施例混合出的白光光谱的参数如表4所示；
表4
本实施例混合出的白光光谱图如图6所示；
本实施例的ANSI标准打把图如图7所示；
本实施例的混光色域如图8所示
实施例3：
本实施例中的各个发光模块的调光参数如下表5：
表5
本实施例中的RGB光谱图如图9所示；
本实施例混合出的白光光谱的参数如表6所示；
表6
本实施例混合出的白光光谱图如图10所示；
本实施例ANSI标准打把图如图11所示；
实施例4：
本实施例中的各个发光模块的调光参数如下表7：
表7
本实施例中的RGB光谱图如图12所示；
本实施例混合出的白光光谱的参数如表8所示；
表8
本实施例混合出的白光光谱图如图13所示；
本实施例ANSI标准打把图如图14所示。
实施例5：
本实施例中的各个发光模块的调光参数如下表9：
表9
本实施例中的RGB光谱图如图15所示；
本实施例混合出的白光光谱的参数如表10所示；
表10本实施例混合出的白光光谱图如图16所示；
本实施例ANSI标准打把图如图17所示。
实施例6：
本实施例中的各个发光模块的调光参数如下表11：
表11
本实施例中的RGB光谱图如图18所示；
本实施例混合出的白光光谱的参数如表12所示；
表12本实施例混合出的白光光谱图如图19所示；
本实施例ANSI标准打把图如图20所示。
实施例7：
本实施例中的各个发光模块的调光参数如下表13：
表13
本实施例中的RGB光谱图如图21所示；
本实施例混合出的白光光谱的参数如表14所示；
表14
本实施例混合出的白光光谱图如图22所示；
本实施例ANSI标准打把图如图23所示。
对比例：
对比例中的各个发光模块的主要调光参数如下表15：
表15
对比例的混光色域如图24所示，混合出的白光光谱在CIE三角空间形成的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积仅为sRGB颜色标准色域面积的0.43倍。
对比例的ANSI标准打把图如图25所示，混合出的白光光谱的色容差全部大于7SDCM。
另一方面，本申请还公开了一种LED智能照明装置，其包括以上实施例的LED发光器件，LED智能照明装置还包括LED驱动，LED驱动利用I2 C信号、单总线信号或者多路控制信号对第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块进行调光调色。
如图26所示，为适用于本申请的LED智能照明装置的电路原理图，图中(～1)为普通的桥式整流电路，可以将正弦波的输入50/60HZ电压转化成没有负半周的100/120HZ的电压波形；(～2)恒流控制电路，接收模块(～4)的调光调色信号，对各路的输出电流进行控制；电路可设置每路光源的最大输出电流，该电路可接收I2 C信号(也可以接收单总线信号或多路控制信号)，控制芯片内部的开关管实现调光调色；(～3)供电，输出电压为3.3V，也可以根据实际需求调整；(～4)为智能控制模组电路，该模组输出控制信号提供给恒流电路实现智能调光调色。(～5)输出多路混色光源，共阳极接法(也可共阴极接)。
在具体的实施例中，图27为I2C信号控制电路实施例，图28为多路控制信号控制电路实施例，图29为单总线信号控制电路实施例。
本申请相对于目前的RGBW\RGBTW的技术方案，不但节省了白光的光源成本，同时又能够减少LED排布空间，能够让相同的结构件做到更高的光通量；同时驱动方案设计能够更精简，相比现有的智能灯驱动，成本也有所降低。
以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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。措词‘包括’并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词‘一’或‘一个’并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。
Claims (12)
1.一种LED发光器件，其特征在于：包括第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块；
所述第一发光模块用于发出峰值波长为440-470nm的蓝光，所述第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过36％，且所述第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％；
所述第二发光模块用于发出峰值波长为510-550nm、半波宽大于50nm且色纯度大于50％的绿光，所述第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过70％，且所述第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于22％；
所述第三发光模块用于发出峰值波长为600-650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，所述第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过75％，且所述第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于2％，以使所述LED发光器件混合出显色指数大于等于80、色容差小于7SDCM的白光光谱，且所述白光光谱在CIE三角空间形成的区域与sRGB颜色标准区域的重合区域面积大于sRGB颜色标准色域面积的0.75倍。
2.根据权利要求1所述的一种LED发光器件，其特征在于：所述第三发光模块用于发出峰值波长为625-635nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光。
3.根据权利要求1所述的一种LED发光器件，其特征在于：所述第一发光模块用于发出峰值波长为440-470nm的蓝光，所述第二发光模块用于发出峰值波长为510-525nm、半波宽大于70nm且色纯度大于60％的绿光，所述第三发光模块用于发出峰值波长为610-635nm、半波宽大于80nm且色纯度大于80％的红光，所述第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过29％，且所述第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％，所述第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过55％，且所述第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于28％，所述第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过70％，且所述第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于20％。
4.根据权利要求1所述的一种LED发光器件，其特征在于：所述第一发光模块用于发出峰值波长为440-460nm的蓝光，所述第二发光模块用于发出峰值波长为510-550nm、半波宽大于90nm且色纯度大于60％的绿光，所述第三发光模块用于发出峰值波长为620-650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，所述第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过31％，且所述第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％，所述第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过70％，且所述第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于35％，所述第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过60％，且所述第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于6％。
5.根据权利要求1所述的一种LED发光器件，其特征在于：所述第一发光模块用于发出峰值波长为440-460nm的蓝光，所述第二发光模块用于发出峰值波长为520-540nm、半波宽大于100nm且色纯度大于60％的绿光，所述第三发光模块用于发出峰值波长为620-650nm、半波宽大于60nm且色纯度大于80％的红光，所述第一发光模块的主光谱的最大能量占比不超过29％，且所述第一发光模块的主光谱的最小能量占比不低于1％，所述第二发光模块的主光谱的最大能量占比不超过65％，且所述第二发光模块的主光谱的最小能量占比不低于40％，所述第三发光模块的主光谱的最大能量占比不超过57％，且所述第三发光模块的主光谱的最小能量占比不低于10％。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种LED发光器件，其特征在于：所述第二发光模块的绿光由蓝光LED芯片激发绿转换材料发出。
7.根据权利要求1-5任一所述的一种LED发光器件，其特征在于：所述第三发光模块的红光由蓝光LED芯片激发红光转换材料发出。
8.根据权利要求1-5任一所述的一种LED发光器件，其特征在于：所述第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块分别设置在独立的封装器件中。
9.根据权利要求1-5任一所述的一种LED发光器件，其特征在于：所述第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块的其中一个发光模块设置在单独的一个封装器件中，另外两个发光模块设置在另一个封装器件中。
10.根据权利要求1-5任一所述的一种LED发光器件，其特征在于：所述第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块设置在同一个封装器件中。
11.一种LED智能照明装置，其特征在于，包括如权利要求1-10中任意一项所述的LED发光器件。
12.根据权利要求11所述的一种LED智能照明装置，其特征在于：所述LED智能照明装置还包括LED驱动，所述LED驱动利用I2 C信号、单总线信号或者多路控制信号对第一发光模块、第二发光模块和第三发光模块进行调光调色。
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