CN203010274U

CN203010274U - 改进的led照明装置

Info

Publication number: CN203010274U
Application number: CN2012206543421U
Authority: CN
Inventors: 古沙拓
Original assignee: 古沙拓
Current assignee: AGY optoelectronic (Shenzhen) Co., Ltd.
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2022-12-03

Abstract

本实用新型公开了一种改进的LED照明装置，所述LED照明装置包括一PCB板和安装在所述PCB上的LED组，所述的LED组包括两白光LED和一第一彩光LED。这种改进的LED照明装置，可以通过暖白，冷白，黄光或红光三种LED的组合来实现模拟传统白炽灯照明的效果。

Description

改进的LED照明装置

技术领域

本实用新型属于LED照明装置领域，尤其是一种改进的可以精确模拟传统的照明光源，如卤素白炽灯和荧光灯的LED照明装置。

技术背景

发光二极管（LED）已经逐步取代传统灯源，而且价格相对比较便宜。与传统灯源相比较，LED具有耗能低，寿命长，亮度高，尺寸小，转换快速，持久和可靠性高的优势。LED除了白光之外，发光范围可以覆盖整个可见光光谱，白光的发光是要由LED芯片的半导体材料上的涂层决定。

要产生出白光，LED生产商一般采用两种方法。

第一种是使用三个独立发出红色、绿色、蓝色的LED,这三色(RGB)按一定比例混合在一起产生白色。但是，这种方法的不足之处在于，三色的混合过程不好掌握，导致难以实现出混合均匀的白光，而均匀混色的白光是尤为重要的，白色光中带有太多绿色或太多红色都会影响白光的美感。

用RGB三种LED混色的另一个缺点就是没办法控制在单个LED中发生的变化。虽然LED能大概分成红，绿，蓝颜色，但是深浅不同的红光、绿光和蓝光之间还是有很大区别的。不同的LED 生产商生产的绿光不一样，就算同一生产商不同批次生产的绿光也有差别，这样不同的LED混合起来也难以生产出一种统一标准的“白光”，而且白光通常会偏蓝，而不是暖白。

第二种方法就是在一个单一蓝色LED上面覆盖一层黄色的荧光粉，和蓝光混合得到白色。这种方法因为只需要一个LED, 而不是三个独立的相互之间存在变化的LED，所以较RGB方法简单且成本低。采用这种方法的生产商可以更容易的调整白光的效果而得到均匀混合的白光。但是由于只是利用一个LED来混色，产生的白光色温有差别，甚至差别比用RGB混色得来的白色还明显，而且在灯不亮时，LED呈黄色，这种外观在行业内是不能接受的。由于不能像RGB方法那样改变RGB各色的组合，单一蓝光LED混色的方法只能产生一种色温的白光，配合其他的荧光粉或通过荧光粉透光的方式就难以调整。

在生产白光LED时，最好能够模拟传统照明的白光。比如说，传统的家用灯为卤素灯和日光灯，如果LED能够保留上述提到的LED照明的优势之外还可以保持白炽灯泡的发光效果，这样就完美了。

色温是可见光的一种特性，用来描述LED产生的不同颜色的光。在色温的计算上，是以 Kelvin 为单位,简写为标志K.色温超过5500K以上的称为冷白（偏蓝的白色），而2250-3000K区间为暖白（带着红色调偏黄的白光）。所以不同色温代表了不同的白光效果。2500K的白光比较接近日光灯效果，而3400K就接近卤素灯效果。

总结来说，LED最好能够模拟传统光源发出白光,并且白光效果稳定一致，不会因为LED的差别而变化。

实用新型内容

为了实现上述目的和优势，本实用新型提出一种改进的LED照明装置，通过本实用新型可以调整白光效果从而实现接近传统灯源的效果。

本实用新型采用的技术方案是：

一种改进的LED照明装置，包括一PCB板和安装在所述PCB上的LED组，所述的LED组包括两白光LED和一第一彩光LED。

另一方案是：

一种改进的LED照明装置，包括：PCB板和多个LED，所述的多个LED包括暖白光LED、冷白光LED和第一彩光LED。

再一方案是：

一种LED照明装置，包括：PCB板和多个LED组，所述的LED组包括一彩光LED和两个白光LED，所述的LED组排列使组内LED的光线与其他LED组的光线均匀混色。

再一方案是：

一种LED照明装置，包括：一PCB，安装在PCB板上的多组LED组，和与所述LED组相连接的控制器，所述控制器包括一个处理器和一个存储器，所述控制器根据LED的初始值设定所述LED组中每个LED的亮度。

这种改进的LED照明装置，可以通过暖白，冷白，黄光或红光三种LED的组合来实现模拟传统白炽灯照明的效果。其中，暖白光LED加上冷白光LED的数量和彩光LED（黄光/红光）的最佳比例是2：1，但是不限于该比例，也可以是1:1。LED在集成电路（PCB板）上的排列方式，最好设计成白光LED包围着彩光LED。这样利用不同色温的白光LED加上黄光/红光LED，可以实现整个白光色系的不同色温。由于利用的主要是白光，这种混色的效果要比用RGB方法更自然和均匀。

本实用新型的另外一个优点就是：即使是同一供应商不同批次生产的LED会有不同，本实用新型的方案可以把这些不同批次有差别的LED混色的效果标准化而实现一致的白光。

本实用新型还可以通过控制器调节不同LED的亮度，从而调节出的现有灯具的效果。在采用两白光与一第一彩光作为一个组合达到混色均匀效果的实施例中，本实用新型提出的LED照明装置，包括PCB板和安装在PCB板上的一LED组，所述的LED组包括两白光LED和一第一彩光LED，还可以包括一第二彩光LED，第一彩光LED和第二彩光LED可以为红色LED和黄色LED，所述LED组的排列使得安装在所述PCB板上的每个LED发出的光均匀混合。

在采用多个冷白光LED、暖白光LED和第一彩光LED作为一个组合，达到混色均匀效果的实施例中，本实用新型提出的LED照明装置，包括：PCB板和多个LED，该多个LED包括暖白光LED、冷白光LED和第一彩光LED，还可以包括第二彩光LED，其中第一、第二彩光LED可以为红色LED和黄色LED，这些混合在一起的多个不同的LED发出的光相互均匀混合。

在采用多组LED排列组合来达到混色均匀效果的实施例中，本实用新型提出的LED照明装置，包括：PCB板和多组LED组，单个的LED组包括一彩光LED和两个白光LED，各LED组之间排列组合，使组内LED的光线与其他LED组的光线均匀混色。

在本实用新型通过控制器实现混色效果的实施例中，本实用新型提出的LED照明装置，包括：PCB板，安装在PCB板上的多组LED组，和与所述LED组相连接的控制器，所述控制器包括一个处理器和一个存储器，所述控制器能够设定所述LED组中每个LED的适当亮度，这些亮度的选择是为了达到某种色温值，并考虑到这组LED的初始值。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的部件示意图；

图2是本实用新型的第一实施例多个LED排列在PCB板上的俯视图；

图3是本实用新型的第二实施例多个LED排列排列在PCB板上的俯视图；

图4是本实用新型的第三实施例多个LED排列排列在PCB板上的俯视图；

图5是本实用新型的第四实施例多个LED排列排列在PCB板上的俯视图；

图6（a）是本实用新型LED壳体的一实施例的剖视图；

图6（b）是本实用新型LED壳体的一实施例的侧视图；

图7是本实用新型的第五实施例多个LED排列排列在PCB板上的俯视图；

图8是本实用新型的第六实施例多个LED排列排列在PCB板上的俯视图；

图9是本实用新型的遥控器的示意图；

图10是本实用新型实现LED配置标准化的流程图；

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面参照附图中给出的具体实施例来进行详细说明，但是本实用新型的范围并不限于例举的实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型涉及的领域内可以做出任意变形和进一步地应用，这些变形和应用均包括在本实用新型的保护范围之内。

图1是本实用新型一实施例的部件示意图。本实施例所属的的LED照明装置包括PCB板11以及与其相连接的控制器13。在本实施例中，PCB板形状为长条形，容纳着LED灯条15、光度计17和控制电路19，控制器13包括处理器21和存储器23，LED灯条15、光度计17和控制电路19互相电连接，然后连接到控制器13。PCB板11还可以根据需要采用其他形状的PCB板，这种变形也应纳入本实用新型的保护范围内。

光度计17可以接收入射光并且确定光的色温，并且把该色温信息传递给控制器13。控制电路19能够改变LED灯条15上每个LED发光的亮度。处理器13设有调控该控制电路19的软件，并且能够把各种设定记录存入存储器23内。

图2是本实用新型的多个LED排列组合的第一实施例示意图。LED灯条101包括LED壳体103、以及LED壳体内安装的LED105。在本实施例中，LED壳体103由宽度大约为0.5英寸的印刷电路板（PCB）做成，以上LED壳体的材料、形状和尺寸的变形也应该涵盖在本实用新型的保护范围内。

LED灯条上所使用的LED有三种：暖白光（WW）LED，冷白光（CW）LED和黄光（AM）LED。LED双行颜色交错地排列，该排列方式使各颜色LED相互均匀分布以确保颜色均匀混合。如图2所示，黄色LED总是被白光LED包围着，要么是冷白光LED，要么是暖白光LED，使得白光LED数量总是黄光LED的两倍。该混色比例能够实现最佳的白光效果。并且，LED之间的间距尽可能的小，也是为达到颜色更加均匀混合的目的。

图3-5是本实用新型的多个LED排列的第二、第三、第四实施例，在这几种实施例中，LED的位置与第一实施例有所改变。

如图3所示，LED为双排排列，但不是交错排列。在这种组合下，黄光LED也是被冷白光LED和暖白光LED包围，而且是从三面直接包围。如图4所示，单排的暖白光LED、冷白光LED、黄光LED交叉排列，这种排列下黄光LED的两侧被白光LED包围。而且单排设计的LED灯条尺寸较窄。如图5所示，三色LED排成两排，虽然每个三色LED外观上是一个独立的LED,实质上每个三色LED由三个不同的LED组成，这三个不同的LED按照三角形排列，类似于图1的形式。这种组合方法减少了不同的LED之间存在间距给混色带来的影响，从而实现更理想的混色效果。

图 6(a) 和(b)为本实用新型LED壳体的一实施例的剖视图和侧视图。LED壳体103上安装着LED105，LED上方装有透明的塑料灯罩107，该灯罩覆盖整个LED壳体，用来协助混色。LED位置的摆放以及灯罩距离LED的高度都是经过特别设计，以确保灯罩对入射光能够均匀调和，灯罩上入射光的颜色就是观察者所看到的颜色。

除了灯罩以外，在灯罩下方还覆盖了一层散光胶片109。该散光胶片是由任何适当的材料组成，其功能就是帮助调和透明灯罩上的入射光，使光线更加均匀地分布在灯罩上，从而实现更平滑的混色效果。另外LED贴纸（holographic paper）111也可以加在灯罩下。该LED贴纸也可以帮助入射光均匀分布到透明灯罩107上。能够帮助光线均匀分布的其他材料或层次都可以加到灯罩下，来实现更均匀的混色。

这种设计能够使照明设备准确地发出所有各种希望类型的白光，而且也能尽量减少所占空间。使用两个白光LED和黄光LED组合，由于本身就采用了两个白光LED,因此该方法比使用RGB方法混色效果好，避开了混合不同颜色的弊病。

经过研究发现，使用黄光LED可以使发光效果更加接近传统灯源的效果。传统的卤素灯一般都带有橘红色调，而典型的涂上荧光粉的白色LED不会产生橘红色调。通过黄光LED和两种白光LED的混合，研发出来的照明系统就能更准确的接近卤素灯，该系统也可以把色调加入其他现有系统，帮助其他系统达到不同白光效果。

图7所示为本实用新型多个LED排布的第五实施例，该实施例中，用红光LED代替黄光LED。与图2类似，采用两排LED错位交替排列，只是把黄光换成红光，其他任何组合方式也可以进行替换使用。使用红光LED也可以更好地模拟传统照明光源，尤其是日光灯带有红色调，那么使用红光LED就可以直接调节色温的混色以达到更好的模拟日光灯的效果。

图8所示为本实用新型多个LED排布的第六实施例，该实施例中采用两个白光LED加上一个红光LED和一个黄光LED的方法。LED设计为双排排列，每个红光LED或黄光LED都被白光LED包围。通常需要加入红光和黄光的荧光粉才能得到白光的效果，现在通过这种组合也能够实现，因此实际上所有不同色温的白光效果都能够实现，并且能够控制它与其他光源相配合。散光透镜和全息纸也可以不使用。

本实用新型所述的LED照明装置，也包括圆形的设计，如天花板灯，LED排列可为环，设置于照明装置内，使其圆里有圆，这样可以从统一均匀的光源中得到更好的LED色温混合和扩散。

本实用新型还可以在不同模式下运行。图9为可以通过本实用新型的系统随意操作的遥控器。本实用新型的系统可以和很多市场上现有的调光系统兼容，比如说DMX系统0-10v的调光系统，标准的Triac (三端双向可控硅)系统或者是PMW(脉宽调制)系统。

用户可以在遥控器面板3上的电子显示屏301上看到以K为单位的色温值。显示屏下方设有两个独立的滑动键302和303，分别用于调整色温高低和灯光亮度大小。当用户调节色温及光亮度时，色温显示屏304和亮度显示屏305也会相应变化。当调节到合适的光效时，用户可以把该效果存储起来，并把该存储效果制定到遥控器的某一定制按钮306上。这样设定就存储在遥控器的记忆功能中了。

除了这两个滑动键，这个系统还有一些预设的模拟传统光源的混光效果。遥控器上的不同预设光控制按钮代表不同的预设效果，而且还可以配上不同传统光源的图标。为了达到模拟传统灯光效果的目的，用户只需要按一下遥控器上已经设定好功能的按钮，遥控器就会调整照明系统里不同的LED,达到最接近要求的模拟效果。

这个系统能够运行的另外一个模式是使照明装置发出的光与现有的光线调和。照明装置中安装的光度计17能够对现有光线环境采样，从而评估出本实用新型照明装置的色温。即可以从同一房间其他光具中发出的光线进行采样，也可以对由附近光源反射到墙面或天花板上的光线进行采样。当光度计把不同的光线环境的色温通过本实用新型中的软件以回路反馈形式传达到控制器上，控制器就会设定和当时色温环境最协调的色温。通常是色温环境的平均值，但是根据情况也有所变化。只要用户觉得合适，就可以通过控制器/软件设定房间里其他光源色温范围内的任何区间，或者设定与当下色温互补的颜色。

如图10所示，为了准确地实现上述所有8种白光效果，本实用新型的照明设备会对LED实施标准化。程序的第一步120确定照明装置里用的每个LED的色温值，这个是通过光度计来实现的。使用光度计这一步很重要，因为它可以测量LED的实际色温值。虽然LED供应商一般都会提供他们所生产的LED的色温值，可是批量生产的LED的色温是一个区间值而不是具体的一个点值，尤其低档的LED区间浮动就更大。通过光度计量出实际色温就可以不依赖于生产商的粗略评估，解决LED之间色温差别这一问题。

第二步122是利用色卡来测试LED的实际颜色，从而确定LED输出的准确颜色。众所周知不同批的LED之间色温有差别，而且同一色温也可以产生四个不同的色调区间。一个白光LED可能带红色调，另一个可能带绿色调，所以测量出每个LED的不同色调区间变得尤为重要。色调通常是用绿值或者红值表示。由于不同亮度下绿值和红值都不一样，所以测试在不同亮度下都要进行。

一旦确认了不同LED的色温值和色调值（绿值还是红值），这些代表不同特征的数值就会输入到本实用新型的软件中，用来确定每个LED需要多少亮度才能精确模拟传统灯源的光效。色温值和色调值的初始值会输入到控制器。第三步124中，控制器根据程序为每个LED调节亮度，以达到期望的色温和亮度要求。程序也会考虑到色温色调初始值，以及第三个LED使用的是黄光LED还是红光LED、还是两者的结合。在两个白光LED基础上调入红光或黄光LED，可以对色温做适当的弥补。

由于传统的光源在不同亮度水平时具有不同的灯光效果，因此不同亮度每个LED的混色组合计算也不同。比方说，当卤素灯被调暗时，光效通常为很明显的橘红色或红色调。通过测试照明装置PCB板上安装的不同LED之间的差别，并通过控制器校准这些差别，能够实现整个灯罩范围内的均匀白光效果。这种方法也适用于不同类型的LED，包括红绿蓝, 红绿蓝黄，红绿蓝白等方案。通过控制器的校准和实现程序的设置，即使使用不同质量和不同价格的LED，都可以保持混色均匀的效果。一旦控制器被写入程序，本实用新型的照明装置就可以和市面上现有的多种不同的混色系统同时使用。

Claims

1.一种改进的LED照明装置，包括一PCB板和安装在所述PCB上的LED组，其特征在于：所述的LED组包括两白光LED和一第一彩光LED。

2.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述的两白光LED包括一暖白光LED和一冷白光LED。

3.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：还包括一设于所述LED组上方用于使光进一步均匀混合的灯罩。

4.如权利要求3所述的LED照明装置，其特征在于：还包括设于所述灯罩一侧的散光胶片。

5.如权利要求3所述的LED照明装置，其特征在于：还包括与所述灯罩一体设置的LED贴纸。

6.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述的第一彩光LED为黄光LED。

7.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述的第一彩光LED为红光LED。

8.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述的LED组还包括一第二彩光LED。

9.如权利要求8所述的LED照明装置，其特征在于：所述第一、第二彩光LED为红光LED和黄光LED。

10.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：所述第一、第二彩光LED安装在白光LED之间。

11.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：还包括一用于预设所述LED照明装置的灯光效果的遥控器。

12.如权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于：还包括一控制所述LED组的混色比例的控制器。

13.如权利要求12所述的LED照明装置，其特征在于：所述控制器控制所述LED组的混色比例，以产生不同的LED色差效果。

14.如权利要求13所述的LED照明装置，其特征在于：所述控制器存储代表所述LED组特性的初始值，用于设定所述LED组的正确混色比例。

15.如权利要求11所述的LED照明装置，其特征在于：所述灯光效果为卤素灯、日光灯、白炽灯光效的一种。

16.一种改进的LED照明装置，其特征在于，包括：PCB板和多个LED，所述的多个LED包括暖白光LED、冷白光LED和第一彩光LED。

17.如权利要求16所述的LED照明装置，其特征在于：所述的第一彩光LED为一黄光LED。

18.如权利要求16所述的LED照明装置，其特征在于：所述的第一彩光LED为一红光LED。

19.如权利要求16所述的LED照明装置，其特征在于：所述的多个LED还包括第二彩光LED。

20.一种LED照明装置，其特征在于，包括：PCB板和多个LED组，所述的LED组包括一彩光LED和两个白光LED，所述的LED组排列使组内LED的光线与其他LED组的光线均匀混色。

21.一种LED照明装置，其特征在于，包括：一PCB，安装在PCB板上的多组LED组，和与所述LED组相连接的控制器，所述控制器包括一个处理器和一个存储器，所述控制器根据LED的初始值设定所述LED组中每个LED的亮度。

22.如权利要求21所述的LED照明装置，其特征在于：所述的初始值包括色温值。

23.如权利要求21所述的LED照明装置，其特征在于：所述的初始值包括绿色色调值。

24.如权利要求21所述的LED照明装置，其特征在于：所述的初始值包括红色色调值。

25.如权利要求21所述的LED照明装置，其特征在于：所述的LED组包括两组白光LED组和一组彩光LED组。

26.如权利要求21所述的LED照明装置，其特征在于：所述的LED照明装置为圆形，LED排列为环状。