CN203404652U - 一种四通道健康led照明装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种四通道LED健康照明装置，由散热器、单色光LED芯片、驱动模块、调光控制电路和控制开关组成，散热器位于单色光LED芯片下方，单色光LED芯片的输入端连接调光控制电路的输出端，调光控制电路的输入端连接驱动模块的输出端，驱动模块的输入端连接控制开关。在此基础上，针对蓝光LED及绿光LED，对其光通比例进行下调，从而降低组合白光中蓝光成分的含量，降低组合白光带来的蓝光伤害。在降低组合白光带来的蓝光伤害的同时，保持其显色性指数Ra保持在90以上。
Description
技术领域
本实用新型属于LED技术领域，涉及一种四通道LED健康照明装置。
背景技术
人类眼睛视网膜上的视杆细胞及视网膜色素上皮细胞（RPE）受到蓝光长时间照射会引起光损伤，与老年性黄斑变性的发病有关。蓝光的波长范围是400-500nm，与人体的生理健康有密切关系。
蓝光会引起视网膜色素上皮细胞（RPE）及视杆细胞的损伤，由于RPE细胞的死亡而导致感光细胞的丢失，从而出现老年性黄斑变性。对于正常人而言，使用蓝光成分较低的照明光源是减少蓝光损伤最有效的方法。
为了防止长时间受到蓝光辐射的视网膜产生光化学损伤，国标《GB/T 20145-2006 灯和灯系统的光生物安全性》对光源中蓝光伤害的有效辐射量进行了限值。蓝光伤害有效辐射值由光谱辐射亮度与蓝光危害函数B(λ)加权积分计算得到。标准中规定，对于边角小于0.011弧度的小型光源，眼睛的光谱辐照度Eλ与蓝光危害函数B(λ)加权积分后不应该超出下面的限值：
式中：
——光谱辐照度，单位为W·m-2·nm-1；
——波长带宽，单位为nm；
发光二极管（LED）以其高光效、长寿命、点光源、易调光、快速启动、机械性能强等优点，在照明、显示、背光等领域得到广泛的应用。
目前白光LED主要是靠450-455nm波长的蓝光芯片激发荧光粉产生，或由多种单色光或白光LED混光产生。目前市场上，不少LED灯具都存在蓝光溢出问题。另外，LED点亮的时间越长，光源中的荧光粉衰减越快，结果就会导致人眼受到的蓝光波段的光照越来越强烈。日积月累，人眼的视网膜会受到伤害。
本专利针对由多种单色光LED混合产生白光LED的方法，提出了一种设计四通道LED健康照明装置，主要特点在于在保证混合白光具有较高显色性指数Ra及较高光源辐射发光效率LER的同时，尽量减小蓝光成分的比重，从而降低蓝光伤害。在本实用新型中，以相对于等光通11时日光的光谱辐射通量来表征光源的蓝光伤害。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种基于红色、绿色、蓝色、琥珀色LED组合成白光LED的原理，获得的四通道LED健康照明装置。通过调节各单色光的比例，使得组合白光具有显色性指数Ra大于90、光源辐射发光效率较高特点的同时，减少蓝光成分对身体带来的生理伤害。
本实用新型提出的四通道LED健康照明装置，由散热器1、单色光LED芯片2、驱动模块3、调光控制电路4和控制开关5组成，其中：散热器1位于单色光LED芯片2下方，单色光LED芯片2的输入端连接调光控制电路4的输出端，调光控制电路4的输入端连接驱动模块3的输出端，驱动模块3的输入端连接控制开关5。
本实用新型中，所述单色光LED芯片2为四个，分别为红光LED、绿色LED、蓝色LED和琥珀色LED。
本实用新型中，所述调光控制电路4包括红光LED控制电路6、绿色LED控制电路7、蓝色LED控制电路8和琥珀色LED控制电路9。
本实用新型中，所述红光LED连接红光LED控制电路6，绿色LED连接绿光LED控制电路7，蓝色LED连接蓝光LED控制电路8，琥珀色LED连接琥珀色LED控制电路9。
本实用新型涉及的部件均是现有技术，但是将他们如本实用新型所提出的装置进行运用尚未见报道。
本实用新型主要采用以下的技术方案实现。通过红色、绿色、蓝色、琥珀色四种单色光LED发光比例的调节来实现。其关键技术在于产品设计阶段，具体步骤如下：
步骤一：根据红色、绿色、蓝色、琥珀色四种单色光LED的光谱功率分布曲线，进行模拟计算，得到组合后的白光在一段设定的色温区间内，显色性指数Ra大于90时，红色、绿色、蓝色、琥珀色LED的光通比例；
步骤二：在步骤一得到的结果的基础上，调整蓝光LED及绿光LED的光通量，在保证组合的白光的显色性指数Ra大于90的前提下，尽量减小组合白光中蓝光波段的比重，此时，得到的组合白光的色温也会发生小变化；
步骤三：根据步骤一及步骤二得到的红光、绿光、蓝光、琥珀光LED的发光比例，及其与驱动电流的关系，确定四种单色光LED各自控制电路的驱动电流；
步骤四：根据前三步得到的各单色光LED芯片所需的驱动电流，分别设计红光LED、绿光LED、蓝光LED、琥珀光LED对应的驱动及控制电路，得到白光LED健康照明装置。
本实用新型与现有的组合白光LED照明装置相比，具有如下优点：
1) 根据红光、绿光、蓝光、琥珀光LED的光谱进行模拟计算，得到发光比例，通过理论计算寻找具有较高显色性指数和较高光源辐射发光效率LER时，红绿蓝琥珀四种光色的LED最佳的发光比例，便捷、快速；
2) 理论计算时，只需用到各种成分光LED的相对光谱功率分布，需要调整成分光LED时，易于替换；
3) 在模拟计算阶段，可以选择特定的色温区间，获得目标色温区间的组合白光，；
4) 根据前期计算及控制电路设计，照明装置可以实现色温可调；
5) 根据各成分光LED的光通与驱动电流的关系即可确定各LED控制电路的电流，无需反复校准；
6) 经红、绿、蓝、琥珀光LED组合得到的白光具有较高的显色性指数；
7) 在保证组合白光具有90以上显色性指数的前提下，最大程度地降低了LED对人体生理的蓝光伤害；
8) 最大限度地下调了蓝光成分的含量，从明视觉函数V（λ）可知，这使得组合白光LED的LER得到了提升。
本实用新型通过调整红色、绿色、蓝色、琥珀色四种单色光LED发光的比例获得具有高显色性、高辐射发光效率，同时较低潜在性蓝光危害的照明装置。主要特点在于降低了照明装置的蓝光危害，并且，通过开关，使用者可以选择不同色温的光。
附图说明
图1是本实用新型中所述的11时日光的相对光谱分布示意图；
图2是本实用新型中所述的红光LED的相对光谱分布示意图；
图3是本实用新型中所述的绿光LED的相对光谱分布示意图；
图4是本实用新型中所述的蓝光LED的相对光谱分布示意图；
图5是本实用新型中所述的琥珀光LED的相对光谱分布示意图；
图6是本实用新型中所述的健康LED照明装置各部分结构示意图；
图7是本实用新型中所述的各颜色单色光LED芯片控制电路的示意图；
图8是本实用新型中所述的合成白光的相对光谱分布示意图。
图9是本实用新型中所述的降低蓝光危害之后合成白光的相对光谱分布示意图。
图中标号：1.散热器；2.单色光LED芯片；3.驱动模块；4.调光控制电路；5.控制开关；6.红光LED控制电路；7.绿光LED控制电路；8.蓝光LED控制电路；9.琥珀光LED控制电路。
具体实施方式
以下结合实例对本实用新型做详细说明，在此本实用新型的示意图以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。在阅读了本实用新型说明的照明装置后，对本实用新型进行改动，这些等价形式同样在本权利要求书说限定的范围之内。
实施例1：所述的健康LED照明装置各部分结构如图6所示，由散热器1、单色光LED芯片2、驱动模块3、调光控制电路4和控制开关5组成，采用的LED驱动模块3型号为ZF120A-1201000，调光控制电路4型号为CB-AK20-1350。散热器1位于单色光LED芯片2下方，单色光LED芯片2的输入端连接调光控制电路4的输出端，调光控制电路4的输入端连接驱动模块3的输出端，驱动模块3的输入端连接控制开关5。红光LED调光控制电路6连接红光LED，绿光LED控制电路7连接绿光LED，蓝光LED调光控制电路8连接蓝光LED，琥珀光LED控制电路9连接琥珀光LED，具体如图7所示。
根据上述红色、绿色、蓝色、琥珀色四种光色LED的相对光谱功率分布曲线，通过计算机模拟计算，可以得到红光、绿光、蓝光、琥珀光的光通百分比如表1所示：
表1： 红、绿、蓝、琥珀色LED光通百分比
| LED颜色 | 红色 | 绿色 | 蓝色 | 琥珀色 |
| 光通百分比 | 5.5% | 31.3% | 0.9% | 62.3% |
根据表1光通百分比组合得到的白光LED的光谱功率分布如图8所示。得到的组合白光的色温为3700K，显色性指数Ra达到91.2，光源辐射发光效率LER为321.3。根据国标《GB/T 20145-2006 灯和灯系统的光生物安全性》中的计算方法及11时日光的相对光谱分布曲线，可以计算得到根据上述光同百分比得到的合成白光相对于11时日光蓝光伤害辐射通量的比值为0.625。
为了降低合成白光的蓝光辐射伤害，在表一的基础上减少蓝光、绿光LED的光通百分比，但同时保证合成白光的显色性指数Ra在90以上。通过计算，可以得到，在红光、绿光、蓝光、琥珀色LED的光通百分比为表2中所示的值时，组合白光相对于11时日光蓝光伤害辐射通量的比值下降至0.524，且此时组合白光的显色性指数Ra为90.0，光源辐射发光效率LER为334.8。此时，合成白光的光谱如图9所示。
表2 降低蓝光成分后各光色LED的光通百分比
| LED颜色 | 红色 | 绿色 | 蓝色 | 琥珀色 |
| 光通百分比 | 5.9% | 27.4% | 0.5% | 66.2% |
根据红光、绿光、蓝光、琥珀光LED的驱动电流与光通的关系，可以计算得到红光、绿光、蓝光、琥珀光LED所需要的驱动电流。根据图6所示的LED控制电路，调整四种光色LED的驱动电流，分别设计红光、绿光、蓝光、琥珀光LED对应的驱动及控制电路，即可得到白光LED健康照明装置。
本实施例只对3700K色温的情况进行了详细说明，根据上述方法，可以在一系列色温条件下计算得到优化后的各光色LED的光通百分比，通过设计对应的控制电路，可以得到色温可调的白光LED健康照明装置。
Claims (4)
1.一种四通道LED健康照明装置，由散热器(1)、单色光LED芯片(2)、驱动模块(3)、调光控制电路(4)和控制开关(5)组成，其特征在于：散热器(1)位于单色光LED芯片(2)下方，单色光LED芯片(2)的输入端连接调光控制电路(4)的输出端，调光控制电路(4)的输入端连接驱动模块(3)的输出端，驱动模块(3)的输入端连接控制开关(5)。
2.根据权利要求1所述的四通道LED健康照明装置，其特征在于所述单色光LED芯片(2)为四种，分别为红光LED、绿色LED、蓝色LED和琥珀色LED。
3.根据权利要求1所述的四通道LED健康照明装置，其特征在于所述调光控制电路(4)包括红光LED控制电路(6)、绿色LED控制电路(7)、蓝色LED控制电路(8)和琥珀色LED控制电路(9)。
4.根据权利要求2所述的四通道LED健康照明装置，其特征在于所述红光LED连接红光LED控制电路(6)，绿色LED连接绿光LED控制电路(7)，蓝色LED连接蓝光LED控制电路(8)，琥珀色LED连接琥珀色LED控制电路(9)。
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| CN201320482246.8U CN203404652U (zh) | 2013-08-08 | 2013-08-08 | 一种四通道健康led照明装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105788474A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-20 | 北京维信诺科技有限公司 | 一种能够减少蓝光危害的led背光源液晶显示器 |
| WO2019109506A1 (zh) * | 2017-12-06 | 2019-06-13 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 投影设备 |
| CN109884846A (zh) * | 2017-12-06 | 2019-06-14 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 投影设备 |
| CN113240757A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-10 | 深圳市光科全息技术有限公司 | 蓝光参数检测方法、装置、设备和介质 |
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- 2013-08-08 CN CN201320482246.8U patent/CN203404652U/zh not_active Expired - Lifetime
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