CN204966536U - 用于产生光的光源设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于产生光的光源设备。其中,该光源设备包括:第一发光装置,用于发出近红外光;第二发光装置,用于发出补偿光,其中,第一发光装置和第二发光装置中的一个发光装置为荧光装置,另一个发光装置为LED光源或激光光源,补偿光与近红外光混合形成目标光,目标光为非红光。本申请解决了削弱光源红曝的效果差的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及光学领域,具体而言,涉及一种用于产生光的光源设备。
背景技术
近红外光源应用于视频监控领域,最常见的近红外光源包括:中心波长850nm和940nm的LED红外灯,以及中心波长808nm的半导体激光红外灯。因为人眼的感光细胞对上述波长的光都有一定的敏感度,所以在以上述波长为中心波长的光源开启时,人眼经常会出现看到光源发红的现象,而且光源波长越短,发红现象越显著,一般将这种现象称为红曝。
在一般用途的监控领域,近红外光源出现的轻微的红曝现象尚可被人眼接受;但在一些特殊用途的监控领域,光源的红曝现象不容忽视,尤其是在交通行业的监控领域中,红曝现象会导致人眼将近红外光源误认为是紧急停车的红灯,甚至引发严重交通事故。
现有技术中,解决红曝的方法主要是通过将光源波长往长波端移动并配合使用长波通滤光片来解决红曝现象。因为在近红外波段,光源的波长越长,人眼的感光度越低,比如:光源的红曝效应就显著小于850nm的光源;一般的防止红曝的补光灯,其中心波长都会设置在940nm以上,有的甚至达到970nm至980nm,并同时配合使用长波通的滤光片,把光源(尤其是LED)中部分较短波长的成分滤除掉,从而达到减小红曝的效果。但在实际应用上,940nm的波长同样会产生红曝问题,而且光源的波长越长,摄像机感光芯片的敏感度就越低,摄像机的补光效果也越差,补光的距离会受到很大的限制,一方面补光的距离会受到很大的限制,另外一方面也会增加光源的输出功率,给系统供电和散热带来进一步的问题。目前的消除红曝的方法都无法彻底消除红曝。
其中,红曝是一种视觉现象,人眼除了可以感知可见光外,对近红外波长的光也有一定的敏感度。当光学系统采用近红外光源照明时,人眼直视光源也会看到一定程度的红色,此种现象称为红曝。
针对上述的削弱光源红曝的效果差的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本实施例提供了一种用于产生光的光源设备,以至少解决削弱光源红曝的效果差的技术问题。
根据本实施例提供了一种用于产生光的光源设备,该设备包括:第一发光装置,用于发出近红外光;第二发光装置,用于发出补偿光,其中,第一发光装置和第二发光装置中的一个发光装置为荧光装置,另一个发光装置为LED光源或激光光源,补偿光与近红外光混合形成目标光,目标光为非红光。
进一步地,荧光装置包括一种或多种颜色的荧光粉。
进一步地,第一发光装置为荧光装置,荧光粉包括近红外荧光粉;或,第二发光装置为荧光装置,荧光粉为蓝色荧光粉、绿色荧光粉以及蓝绿色荧光粉中的至少一种。
进一步地,另一个发光装置为LED光源,LED光源包括LED芯片,荧光粉涂覆在LED芯片的上表面、LED芯片的内部或LED芯片的边缘,其中,上表面为LED芯片出射光的表面。
进一步地,光源设备还包括:封装体,封装体封装荧光装置和LED光源。
进一步地,LED芯片安装在封装体的基板上,每个LED芯片的本体安装在基板的面上对应的芯片安装区域内。
进一步地,另一个发光装置为激光光源,荧光装置包括:色轮,色轮垂直设置在激光光源的出射光路上,色轮上有一种或多种颜色的荧光粉。
进一步地,荧光粉涂覆在色轮的基板表面;或,荧光粉分布在色轮的基板材料内。
进一步地,荧光粉涂覆在色轮的基板的全部或部分激光区域上,其中,激光区域为激光光源出射的激光所经过的区域。
进一步地,色轮的基板为透光板。
进一步地,透光板的表面附着有砂;或者透光板的材料中包括至少两种透光材料,至少两种透光材料的折射率不同;或者透光板的材料中包括至少一种透光材料和至少一种散射性颗粒。
进一步地,色轮上具有通孔,光源设备还包括:转轴,转轴穿设在通孔上;驱动电机,与转轴连接。
进一步地,光源设备还包括:振动电机,振动电机与色轮连接,色轮的振动方向与激光光源的出射光路相垂直。
进一步地,光源设备还包括:透镜,透镜设置在激光光源的出射光路上,透镜设置在激光光源与色轮之间。
进一步地,光源设备还包括:光阑,光阑设置在色轮的出射光路上。
进一步地,光源设备还包括发射器,发射器包括:光传感器,用于获取第一发光装置发出的近红外光;功率确定装置,与光传感器连接,用于根据获取的近红外光的输出功率确定补偿光的输出功率,其中,补偿光的输出功率小于或等于近红外光的输出功率;光发射装置,与功率确定装置连接,用于按照补偿光的输出功率控制第二发光装置发射补偿光。
进一步地,补偿光的输出功率比近红外光的输出功率低n个数量级,其中,n≤4或5。
进一步地,目标光不是红光、黄光以及绿光中的任意一种。
采用本申请实施例,第一发光装置发出的近红外光与第二发光装置发出的补偿光可以混合形成目标光,其中的目标光为除红光以外的其他颜色的光,并且第一发光装置和第二发光装置中的一个发光装置为荧光装置,另一个发光装置为LED光源或激光光源。通过上述实施例,可以采用补偿光与近红外光混合形成非红色的目标光,使得人眼的视觉效应无法感应到红曝来消除红曝,解决了削弱光源红曝的效果差的技术问题,实现了消除红曝的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1是根据本申请实施例的一种可选的用于产生光的光源设备的示意图;
图2是根据本申请实施例的一种可选的人眼的感光度-波长曲线的示意图;
图3是根据本申请实施例第二种可选的用于产生光的光源设备的示意图;
图4是根据本申请实施例的一种可选的单路LED驱动电路的示意图;
图5是根据本申请实施例的一种可选的多路LED驱动电路的示意图;
图6是根据本申请实施例的第二种可选的多路LED驱动电路的示意图;
图7是根据本申请实施例的一种可选的使用荧光粉的LED光谱相对强度分布的示意图;
图8是根据本申请实施例的第二种可选的使用荧光粉的LED光谱相对强度分布的示意图;
图9(a)是根据本申请实施例的一种可选的用于产生光的光源设备的装置示意图;
图9(b)是根据本申请实施例的第二种可选的用于产生光的光源设备的装置示意图;
图9(c)是根据本申请实施例的第三种可选的用于产生光的光源设备的装置示意图;
图10(a)是根据本申请实施例的一种可选的使用荧光粉的LED封装示意图;
图10(b)是根据本申请实施例的第二种可选的使用荧光粉的LED封装示意图;
图11(a)是根据本申请实施例的一种可选的光源设备的电极位置示意图;
图11(b)是根据本申请实施例的第二种可选的光源设备的电极位置示意图;
图12(a)是根据本申请实施例的第四种可选的用于产生光的光源设备的装置示意图;
图12(b)是根据本申请实施例的第五种可选的用于产生光的光源设备的装置示意图;
图13(a)是根据本申请实施例的一种可选的色轮的示意图;
图13(b)是根据本申请实施例的第二种可选的色轮的示意图;
图14(a)是根据本申请实施例的一种可选的涂覆荧光粉的色轮的示意图;
图14(b)是根据本申请实施例的第二种可选的涂覆荧光粉的色轮的示意图;
图14(c)是根据本申请实施例的第三种可选的涂覆荧光粉的色轮的示意图;
图15(a)是根据本申请实施例的第三种可选的色轮的示意图;
图15(b)是根据本申请实施例的第四种可选的色轮的示意图;
图15(c)是根据本申请实施例的第五种可选的色轮的示意图;
图16是根据本申请实施例的第六种可选的用于产生光的光源设备的装置示意图;
图17是根据本申请实施例的第七种可选的用于产生光的光源设备的装置示意图;
图18是根据本申请实施例的第八种可选的用于产生光的光源设备的装置示意图;
图19是根据本申请实施例的第三种用于产生光的光源设备的示意图;
图20是根据本申请实施例的第四种用于产生光的光源设备的示意图;
图21是根据本申请实施例的第五种用于产生光的光源设备的示意图;
图22是根据本申请实施例的颜色空间的色度图;
图23是根据本申请实施例的一种可选的确定补偿光色坐标的示意图;
图24是根据本申请实施例的第二种可选的确定补偿光色坐标的示意图;
图25是根据本申请实施例的第三种可选的确定补偿光色坐标的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本实施例中的附图,对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是,根据本申请提供的一种补光方法的实施例,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本申请实施例的一种可选的用于产生光的光源设备的示意图。如图1所示,该设备可以包括:第一发光装置10和第二发光装置30。
其中,第一发光装置10用于发出近红外光;第二发光装置30用于发出补偿光。
上述的第一发光装置10和第二发光装置30中的一个发光装置为荧光装置,另一个发光装置为LED光源或激光光源,补偿光与近红外光混合形成目标光,目标光为非红光。
采用上述实施例,第一发光装置发出的近红外光与第二发光装置发出的补偿光可以混合形成目标光,其中的目标光为除红光以外的其他颜色的光,在该实施例中,通过LED光源或激光光源激发荧光装置出射近红外光或补偿光,以使补偿光与近红外光混合形成非红色的目标光。通过上述实施例,可以采用补偿光与近红外光混合形成非红色的目标光,使得人眼的视觉效应无法感应到红曝来消除红曝,解决了削弱光源红曝的效果差的技术问题,实现了消除红曝的效果。
近红外光(NearInfrared,NIR)是介于可见光(VIS)和中红外光(MIR)之间的电磁波,按美国试验和材料检测协会定义是指波长在780~2526nm范围内的电磁波,习惯上又将近红外区划分为近红外短波(780-1100nm)和近红外长波(1100-2526nm)两个区域。
上述实施例中的目标光可以为白光、视觉上接近白光的其他颜色光或者视觉上不会引起红曝感觉的其他颜色光,即任何不会导致人眼将近红外光判断为交通信号的颜色的光。
具体地,第一发光装置为荧光装置,第二发光装置为激光光源或LED光源,第二发光装置出射的补偿光可以激发第一发光装置发出近红外光;或,第二发光装置为荧光装置,第一发光装置为激光光源或LED光源,第一发光装置出射的近红外光可以激发第二发光装置发出补偿光。
上述实施例通过采用激光光源或LED光源出射的近红外光激发荧光装置发出补偿光,或者采用激光光源或LED光源出射的补偿光激发荧光装置发出近红外光,其中补偿光和近红外光混合生成目标光的方法来实现在激光光源照明中消除红曝,从而改善了照明的效果,提升了能量利用效率。
具体地,结合图2解释本申请上述实施例削弱红曝的原理。
人眼看到的发出近红外光的第一发光装置(即光源),视觉上等效于一个低功率的红色发光装置(即红色光源)。如果在该红色发光装置(即红色光源)上再叠加一个或多个发出补偿光的第二发光装置(即补偿光源,如,一个蓝色和一个绿色的补偿光源),就可以合成一个发出目标光的发光装置(即目标光源,如,一个白色的光源),该目标光源人眼虽然也可以看到,但不会引起人眼在视觉上的红曝问题。一般来说,近红外光的功率虽然较大,但因为人眼对其波长的敏感度很低,所以实际亮度也很低,与之叠加的补偿光(如,蓝光和绿光)都只需要很小的亮度和功率就可以实现,不会对第一发光装置(红色光源)的整体功耗造成明显提升。
如图2所示的人眼的感光度-波长曲线(即人眼视见函数曲线),图2中横轴代表光源的波长λ,单位为nm,纵轴代表人眼对某个波长的相对功率敏感度V,最大值约定为1。在较为明亮的条件下,人眼对555nm左右波长的光敏感度最高,而对近红外光和近紫外光的敏感度很低。在光源的面积和发光角度相同且与观察者相对位置相同的条件下,1毫瓦的绿色光,在人眼中的明亮程度,相当于数百毫瓦甚至数瓦的近红外光所能达到的效果。反过来说,一个数瓦功率的红外光源,利用毫瓦甚至微瓦级别的补偿光(如,绿色光和蓝色光),即可“中和”成一个目标光(如,一个白光光源),从而达到消除红曝的效果。
在上述实施例中,由于人眼对近红外的波长始终有一定程度的感光度,无需在物理上通过增加光源波长和截止部分波长成分,通过利用人眼的视觉效应,采用第二发光装置发出的补偿光与第一发光装置发出的近红外光混合形成目标光(非红光)即可达到消除红曝的效果。
在本申请的上述实施例中,如图3所示,光源设备还可以包括发射器50,该发射器50包括:光传感器51,功率确定装置53以及光发射装置55。
其中,光传感器51,用于获取第一发光装置发出的近红外光。
功率确定装置53,与光传感器连接,用于根据获取的近红外光的输出功率确定补偿光的输出功率,其中,补偿光的输出功率小于或等于近红外光的输出功率。
光发射装置55,与功率确定装置连接,用于按照补偿光的输出功率控制第二发光装置发射补偿光。
通过采用上述实施例,在第一发光装置发出近红外光后,该红外光所携带的信息可以被光传感器获取并发送至功率确定装置,功率确定装置可以读取该近红外光的输出功率,从而确定补偿光的输出功率,并将该信息发送至光发射装置,最后,光发射装置可以控制第二发光装置发射确定输出功率的补偿光,该实施例可以实现对补偿光的输出光功率进行实时准确控制的效果。
在本申请的上述实施例中,补偿光的输出功率比近红外光的输出功率低n个数量级,其中,n≤4或5。
通过采用上述实施例,将补偿光的输出功率控制在小于近红外光的输出功率的万分之一或十万分之一的范围内即可实现与该近红外光混合生成目标光的效果,也即补偿光只需很小的亮度和功率就可以实现,不会增加整个光源的功耗。因此,上述实施例可以实现在不明显提升发光设备的整体功耗的情况下消除红曝的效果。
本申请上述实施例中的荧光装置中可以包括一种或多种颜色的荧光粉。可选地,若第一发光装置为荧光装置,则荧光粉包括近红外荧光粉;或,第二发光装置为荧光装置,荧光粉为蓝色荧光粉、绿色荧光粉以及蓝绿色荧光粉中的至少一种。
在一个可选的实施例中,第一发光装置为荧光装置,第二发光装置为LED光源或激光光源,第二发光装置出射的补偿光可以激发第一发光装置发出近红外光;或,第二发光装置为荧光装置,第一发光装置为LED光源或激光光源,第一发光装置出射的近红外光可以激发第二发光装置发出补偿光。
具体地,第一发光装置为荧光装置,第二发光装置(如LED光源或激光光源)所发出的补偿光激发第一发光装置(即荧光装置)发出近红外光,上述补偿光和近红外光混合生成非红色的目标光。或者,第一发光装置为LED光源或激光光源,第二发光装置为荧光装置时,第一发光装置(如LED光源或激光光源)所发出的近红外光激发第二发光装置(即荧光装置)发出补偿光,上述近红外光和补偿光混合生成非红色的目标光。
通过采用LED光源或激光光源发出的光来激发荧光装置,使荧光装置发出近红外光的方法来实现上述两种光混合生成目标光的目的,从而简化光源设备,并更加方便的实现了消除红曝的效果。
在一个可选的实施例中,第一发光装置和第二发光装置中的一个发光装置为荧光装置,另一个发光装置为LED光源,LED光源包括LED芯片,荧光粉涂覆在LED芯片的上表面、LED芯片的内部或LED芯片的边缘,其中,上表面为LED芯片出射光的表面。
上述实施例中的LED芯片的外形可以是正方形,这样可以降低芯片生产过程中的工艺难度;LED芯片的外形也可以是长方形,这样在对其进行LED封装后可以尽量减少整个消除红曝LED的尺寸。
其中,LED(LightEmittingDiode)也称为发光二极管,利用半导体中的电子和空穴复合而发光的一种光源。
通过采用上述实施例,在第一发光装置和第二发光装置这两种发光装置中,其中的一种发光装置可以为荧光装置,该荧光装置中包括一种或者多种颜色的荧光粉,则另外一种发光装置可以为包括LED芯片的发光装置,该发光装置可以发出近红外光或者补偿光,此时,包括LED芯片的装置发出的光会激发荧光装置中的一种或多种颜色的荧光粉,使得该荧光粉受到激发而发出相应的一种或者多种颜色的激发光,其中,该荧光粉发出的激发光的颜色数量与荧光装置中包括的荧光粉的颜色种数相匹配。该一种或者多种激发光与包括LED芯片的LED光源发出的光混合后生成不会引起红曝现象的目标光。通过上述实施例,可以利用发光LED芯片和荧光粉组合的多种方案来达到高效地解决红曝的效果。
本实施例的光源设备还包括一路或多路驱动电路,每路驱动电路用于驱动一个LED芯片,每路驱动电路包括:光敏器件61,处理器62以及驱动芯片63。其中,光敏器件61,用于探测LED芯片的光强信号;处理器62,用于接收光强信号和脉冲信号,并根据光强信号和脉冲信号生成控制信号;以及驱动芯片63,用于在控制信号的触发下生成驱动电流,LED芯片在驱动电流的驱动下发出光。
上述实施例中的驱动电路还可以包括:放大电路,用于放大光敏器件探测到的光强信号。
下面结合图4、图5和图6对驱动电路进行介绍。
如图4所示的一种单路LED驱动的电路包括:集成驱动芯片,电感L,电阻R,第一二极管D1,第二二极管D2、第一电容C1和第二电容C2。
其中,集成驱动芯片M包括四个端口,分别为输入端口EN/ADIM,发送端口SEN,接收端口IN,和控制端口LX。
集成驱动芯片M的输入端口EN/ADIM,发送端口SEN与电阻R的一端连接;微处理器M的发送端口SEN与第一二极管D1的正极连接;微处理器M的发送端口SEN与第一电容C1相连,第一二极管的负极与电阻L的一端连接;微处理器的接收端口IN与电阻R的另一端连接,微处理器的接收端口IN与第二二极管D2的负极连接;处理器的控制端口LX与第二二极管D2的正极连接,处理器的控制端口LX与第二电容C2连接,第二电容C2的另一端与地连接。
如图4所示,一种单路LED驱动的电路通过利用集成驱动芯片(即处理器和驱动芯片)加外围的电阻R、电感L、第一电容C1和第二电容C2(即光敏器件61)即可实现对LED芯片(即第一二极管D1)的恒流驱动的控制功能。该单路LED驱动电路的输入端可以采用模拟直流电压信号Analog或者脉冲信号(PWM波信号,PWMdimming)来控制驱动电流的大小,如图4所示,模拟直流电压信号Analog或者PWM波信号(PWMdimming)从输入端口EN/ADIM进入驱动芯片,信号通过驱动芯片的信号的发送端口SEN发出,经过发光二极管(即第一二极管D1)和第一电容C1电感L和电阻R后,通过信号的接收端口IN回到驱动芯片,该驱动芯片通过接地端口GND接地。
如图5所示,也可以利用一个微处理器MCU(即处理器62)来同时控制多个LED驱动的电路,实现红外光和补偿光同步控制的功能。图5所示的电路中,包括微处理器MCU(即处理器62),驱动芯片63,LED发光芯片D(即上述实施例中的LED芯片)。其中,处理器MCU(即处理器62)与驱动芯片63电连接,驱动芯片63与LED发光芯片D电连接。
具体的,微处理器MCU(即处理器62)输出调制占空比的脉冲信号(即PWM波),控制LED驱动芯片对单路LED实现供电。光敏器件用于探测LED的发光强度,可以安装在光源附近。为了防止环境中杂光的干扰,可以使用一个透过中心波长与LED发射中心波长相同的窄带滤光片安装在光敏器件的感光面前面。当LED的发光强度因为芯片老化等原因而下降之后,光敏器件的信号也随之发生相应的变化。此时MCU只对各路驱动芯片单独输出不同占空比的脉冲信号(即PWM波),且波形不随时间变化。MCU内部的比较器比较当前的模拟信号和理想信号的差别,如果该差别超过一定的阈值,表示LED的发光强度发生了较大程度的变化,从而触发MCU改变脉冲信号(即PWM波)的占空比,调整LED驱动芯片的输出电流,从而实现LED发光强度的重新调整。而且任何一路LED的光强输出都可以得到独立的调整,从而保证了整个系统输出光强度和颜色的稳定。
如图6所示的驱动电路,较图5所示的驱动电路增加了放大电路64和光敏器件61。图6所示的电路中,包括处理器MCU,驱动芯片,LED发光芯片,放大电路,和光敏器件。其中,处理器MCU与驱动芯片电连接,驱动芯片与LED发光芯片电连接。处理器MCU也与放大电路电连接,放大电路和光敏器件61电连接。其中,放大电路与处理器MCU电连接,光敏器件61的信号通过放大电路后成为一个模拟信号并输入MCU的一个A/D端口。这样可以提高处理的精度,实现LED发光强度的重新的独立的调整,从而保证了整个系统输出光强度和颜色的稳定。
通过上述实施例,采用微处理器MCU(即处理器62)来同时控制多个LED驱动电路的方法来调整LED驱动芯片的输出电流,从而实现对LED芯片发光强度的有效和独立的控制调整,从而保证了整个系统输出光强度和颜色的稳定,实现对红外光和补偿光同步控制的效果。
下面结合图7和图8来介绍当第一发光装置和第二发光装置为使用荧光粉的LED芯片时出现的不同的荧光粉使用方案,以及介绍每种方案使用时发光装置所发出的光的光谱。
图7示出了荧光装置包括一种颜色的荧光粉时的一种可行的光谱分布曲线。
其中,当第一发光装置中的LED芯片发出中心波长在850nm附近的近红外光,其相应的光谱分布如图7中右边最高值为100%的波峰,而荧光粉发出的中心波长在495nm附近的补偿光,对应的光谱分布如图7中左边的小的波峰。
或者,当第二发光装置中的LED芯片发出中心波长为495nm的蓝绿光时(如图7中的补偿光的光谱),第一发光装置(即荧光装置)仅包含一种近红外荧光粉,第二发光装置发出的蓝绿光激发荧光粉发出照明所需的中心波长在850nm近红外光(如图7中的红光光的光谱),并且蓝绿光的绝大部分的光强被荧光粉吸收而转换为近红外光,,剩余的极少量蓝绿色光(如图7中的补偿光光谱)作为补偿色光与近红外光混合成目标光(如白光)。
需要指出的是,因为实际上补偿光的强度比近红外光低若干个数量级,为了便于峰值的显示,将图7中所示出的补偿色光的峰值放大了多倍后示出。
上述实施例中荧光装置除了使用一种颜色的荧光粉之外,还可以使用两种或者两种以上的荧光粉。
当荧光装置使用的两种颜色的荧光粉分别为绿色荧光粉和蓝色荧光粉时,此时若第二发光装置为荧光装置,将两种发光波长分别在绿色和蓝色范围内的荧光粉按照一定的比例混合,均匀涂覆在第一发光装置中的近红外LED芯片的表面,第一发光装置中的LED芯片发出的近红外光分别激发两种颜色的荧光粉后,该两种颜色的荧光粉分别发出绿光和蓝光(如图8中所示的补偿色光1和补偿色光2的光谱),所发出的绿光和蓝光与原来的近红外光(如图8中所示的近红外光的光谱)即可合成视觉上不引起红曝现象的目标光(例如,对人眼显示白色的混合色光)。对应的波长分布如图8所示,图8中除了近红外光的波峰之外,还有两个小的波峰,分别对应两个不同波长的补偿光(绿光和蓝光)。与图7一样,这两个波峰在强度上也被放大了多倍,因为补偿光的实际强度远远低于近红外光。
当荧光装置使用的两种颜色的荧光粉分别为近红外荧光粉和绿色荧光粉时,若此时第一发光装置为荧光装置,第二发光装置为包括LED芯片的LED光源,该LED芯片所发出的蓝光激发荧光装置中的两种荧光粉分别发出照明所需的近红外光和补偿用的绿光。其中,绝大部分的蓝光被近红外荧光粉吸收并转换为近红外光(如图8中的近红外光光谱),极少量的蓝光被绿色荧光粉吸收而转化为绿光(如图8中的补偿色光2的光谱),它们与剩余未被吸收的极少量蓝光(如图8中的补偿色光1)一起合成视觉上不引起红曝现象的目标光(如,视觉上的白光)。
当荧光装置使用的两种颜色的荧光粉分别为蓝绿色荧光粉和近红外荧光粉时,若此时第二发光装置中包括LED芯片,该LED芯片发出补偿光的颜色可以为绿光、蓝光和蓝绿光以外的其他颜色的光(例如UV光),该补偿光激发第一发光装置(荧光装置)的两种颜色的荧光粉(分别为蓝绿光荧光粉和红外光荧光粉)。其中LED芯片发出的绝大部分的补偿光的能量被红外荧光粉吸收并转换为红外光(如图8中的近红外光光谱),极少数的补偿光被蓝绿光荧光粉吸收并转换为蓝绿光(如图8中的补偿色光1或者补偿色光2的光谱)。该转换的红外光和蓝绿光混合后形成视觉上不引起红曝现象的目标光(如,视觉上的白光)。
当荧光装置使用的三种颜色的荧光粉分别为蓝色荧光粉、绿色荧光粉和近红外荧光粉时,若此时第二发光装置中包括LED芯片,该LED芯片发出补偿光的颜色可以为绿光、蓝光和蓝绿光以外的其他颜色的光(例如UV光),该补偿光激发第一发光装置(荧光装置)的三种颜色的荧光粉(分别为蓝色荧光粉、绿色荧光粉和近红外荧光粉)。其中绝大部分LED芯片发出的补偿光的能量被红外荧光粉吸收并转换为红外光(如图8中的近红外光光谱),极少数的补偿光被蓝色荧光粉和绿色荧光粉吸收并分别转换为相应的蓝光和绿光(如图8中的补偿色光1和补偿色光2的光谱)。这三种经补偿光转换后的到的光(红外光、蓝光和绿光)混合后形成视觉上不引起红曝的目标光(如,视觉上的白光)。
在上述实施例的多种荧光粉的使用方案中,需要特别着重指出的是,在最终发出的混合后的目标光中,近红外光(由LED芯片发出的或者荧光粉受到激发后发出的)必须占目标光的绝大部分强度或功率,而补偿光(由LED芯片发出的或者荧光粉受到激发后发出的)的强度或者功率则远远低于红外光,其具体的比例可以依照上述的实施例来计算实现。为了保证不同颜色的光的精确配比,需要在荧光粉的配比,浓度和涂布的均匀性上做到良好的控制。
在一个可选的实施例中,光源设备还包括:封装体,封装体封装荧光装置和LED光源。
采用上述实施例,用封装体将第一发光装置和第二发光装置封装在一起,从而保护荧光装置和LED光源不受外界环境的影响。
在一个可选的实施例中,封装体可以包括基板和透明盖,其中,荧光装置和LED光源安装在基板上;透明盖盖设在荧光装置和LED光源上。其中,透明盖可以为盖板或透镜。
可选地,封装体还可以包括支撑件,该支撑件位于基板和透明盖之间,用于支撑透明盖。
可选地,封装体还可以包括反射镜,反射镜位于封装体内,反射镜环绕安装在荧光装置和LED光源的外部。
下面结合图9(a)、图9(b)、图9(c)、图10(a)和图10(b)对上述实施例中的封装体的各个组成部分做简单的介绍。如图9(a)所示,封装体可以包括基板21、盖板(即透明盖)22以及支撑件(即支撑结构)23,其中,透明盖为盖板(即封装用的透明盖板材料)。LED芯片25和荧光粉26(即荧光装置和LED光源)封装于封装体内,其中,LED芯片和荧光粉(即荧光装置和LED光源)安装在基板上,透明盖盖设在LED芯片和荧光粉上,支撑件(即支撑结构)位于基板和透明盖之间。
其中,LED芯片可以在通电状态下发出照明所需的红外光或者各种补偿光,其中心波长可以是常见的850nm,940nm或者其他值;荧光粉可以在LED芯片发出的光的激发下发出相应颜色的光。
图9(b)示出了基于图9(a)所示的封装体的一种改进方案,封装体还可以包括反射镜24(如图9(b)、图9(c)以及图10(b)所示),反射镜可以环绕LED芯片和荧光粉(即上述实施例中的荧光装置和LED光源)设置,用于反射边缘发射的光,以提升利用效率。
图9(c)示出了另外一种可能的封装体结构的方案,透明盖除了可以用盖板(如图9(a)中22),还可以为硅胶等透明材料27,可用于把LED芯片整体封装起来。该硅胶透明材料可以为透光性高、环境老化性低、耐光以及耐热性能优的透明材料。
如图10所示,封装体包括基板21、透镜(即透明盖)28、如图10(a)所示的支撑件(又名支撑结构)23以及如图10(b)所示的反射镜24。其中,透明盖为透镜,LED芯片25和荧光粉26(即上述的荧光装置和LED光源)封装于封装体内,其中,LED芯片25和荧光粉26(即上述的荧光装置和LED光源)安装在基板上,透镜盖设在荧光装置和LED光源上,支撑件(即支撑结构)位于基板和透明盖之间。其中,当采用透镜作为透明盖时,支撑件可以省略;若采用透镜作为透明盖,可以实现在消除红曝的同时,把LED芯片的发光光束调整到合适的分布角度。
在一个可选的实施例中,光源设备的LED芯片安装在基板上,每个LED芯片的本体安装在基板的面上对应的芯片安装区域201内。
在上述实施例中,光源设备还可以包括:电极对,电极对的数量与LED芯片的数量相匹配,每个电极对包括第一电极和第二电极,第一电极连接对应的LED芯片的正极,第二电极连接对应的LED芯片的负极。
上述实施例中的电极对可以安装在对应的LED芯片与基板之间,电极对的电极安装区域位于对应的芯片安装区域201内;或,电极对可以安装在基板的面上,电极对的一部分位于基板的面之外。
在上述实施例中,可选地,第一发光装置的LED芯片可以为多个,多个LED芯片串联或并联后与对应的电极对连接。
通过上述实施例,电极对的安装位置可以根据实际需要进行调整,如图11(a)所示,电极对29可以包括两个电极290,LED芯片所对应的安装电极对29的位置可以伸出LED芯片的本体区域之外,(即电极对安装在基板21的面上,电极对的一部分位于基板21的面之外),以方便手动焊接;如图11(b)所示,LED芯片所对应的安装电极对或电极也可以安装在LED芯片的背面区域,即电极对安装在对应的LED芯片与基板21之间,电极对的电极安装区域位于对应的芯片安装区域201内,这样便于缩小整个LED的体积。
上述实施例中,在光源设备的LED芯片上安装电极对,并且该电极对的数量与LED芯片的数量相匹配。电极对29中的电极290可以与对应LED芯片的正负极相连,以使得LED芯片可以实现通电后发光。
其中,当第一发光装置的LED芯片为多个,可以按照电路连接的需要将各个LED芯片之间进行简单的串联或者并联,将多个LED芯片串联或并联后与对应的电极对连接。通过利用电极对将LED芯片单独相连或者将多个LED芯片进行串联或者并联,从而实现电路设计,并有效的驱动LED芯片发光。
上述实施例中的荧光装置可以包括色轮,色轮垂直设置在激光光源的出射光路上,色轮上有一种或多种颜色的荧光粉。
可选地,在上述实施例中,第一发光装置可以为荧光装置,荧光粉可以包括红外荧光粉;或,第二发光装置可以为荧光装置,荧光粉可以为蓝色荧光粉、绿色荧光粉以及蓝绿色荧光粉中的至少一种。
具体地,如图12(a)所示,当第一发光装置10为荧光装置35,第二发光装置30为激光光源13,激光光源发出补偿光,该补偿光经过设置在激光光源出射光路上的色轮36,并激发该色轮上的一种或多种颜色的荧光粉37,从而荧光粉发出一种或多种颜色的光,激光光源发出的补偿光和荧光粉发出的一种或多种颜色的光可混合生成目标光并继续向前传播,进入到后续的激光应用光路39。其中,荧光装置35可以包括色轮36和荧光粉37。如图12(b)所示,色轮36还可以设置在激光光源出射光路上,但是激光光源发出的激光仅经过色轮的一部分区域。
在上述实施例中,荧光粉可以包括红外荧光粉,则该荧光粉受到激光光源发出的补偿光的激发,可以发出近红外光。该近红外光和补偿光可混合生成目标光。
具体地,第二发光装置30为荧光装置35,第一发光装置10为激光光源13,激光光源13发出的近红外光经过设置在激光光源出射光路上的色轮36,并照射在色轮36上的一种或多种颜色的荧光粉37上(即激光照射到荧光装置上),从而激发该色轮上的荧光粉37,使荧光粉受激而发出一种或多种颜色的补偿光,激光光源发出的近红外光和荧光粉发出的补偿光可混合生成目标光并继续向前传播。
在上述实施例中,荧光粉可以为蓝色荧光粉、绿色荧光粉以及蓝绿色荧光粉中的至少一种,荧光粉受到激光光源发出的近红外光的激发,可以发出蓝光、绿光和蓝绿光中的至少一种。
通过采用上述实施例,可达到在激光光源的照明中消除红曝的效果。
可选地,荧光粉涂覆在色轮的基板表面;或,荧光粉分布在色轮的基板材料内。
如图13(a)和图13(b)所示,荧光粉37可以直接涂覆在色轮36的基板(即消散斑板)的其中一个表面,如图13(a)所示;也可以在均匀分布在色轮36的基板(即消散斑板)材料里面,如图13(b)所示。
采用上述实施例,均匀分布荧光粉,可以使其均匀的受激光光源发出的光的激发。
可选地,上述实施例中的荧光粉可以涂覆在色轮的基板363的全部或部分激光区域上,其中,激光区域为激光光源出射的激光所经过的区域。
具体地,如图14(a)至图14(c)所示,若荧光粉使用的涂布方式为涂覆在色轮的基板表面的方式,则可以不必在色轮的基板(即消散斑板)的整个表面都覆盖荧光粉,只要在激光光源所发出的激光经过色轮基板时所照射到的环带区域上涂布荧光粉即可,如图14(a)所示。
在上述实施例中,可选地,荧光粉可以涂覆在全部或部分激光区域上。
具体地,由于激光光源所发出的近红外光在人眼的视觉上等效于一个低功率的可见光红色的光源,需要用来混合该近红外光的补偿光(即可见光)的功率可以很低,因此,在本申请实施例中,该近红外光只要激发少量的荧光粉发出较低功率的补偿光就可以实现消除红曝的目的。
如图14(a)至图14(c)所示,可以只在色轮的基板(即消散斑板)的全部激光区域361(如图14(a)所示)或部分的激光区域(如图14(b)和图14(c)所示)上涂覆荧光粉即可。图14(a)至图14(c)中的中心黑色区域表示旋转轴360,白色区域361表示不涂荧光粉,而阴影区域362表示涂覆了荧光粉。
通过采用上述实施例,将荧光粉涂覆于色轮上的激光经过区域上,可以全部或者部分的涂覆,从而可以在解决红曝问题的同时节约荧光粉的使用量。
可选地,色轮的基板363可以为透光板。
可选的,透光板的表面可以附着有砂;或者透光板的材料中可以包括至少两种透光材料,至少两种透光材料的折射率不同;或者透光板的材料中可以包括至少一种透光材料和至少一种散射性颗粒。
具体地,色轮的基板363(即消散斑板)可以为透光板,当色轮的基板363(即消散斑板)为透光板时,如图15(a)、图15(b)和图15(c)所示,色轮的基板(即消散斑板)可以有几种不同的实现方式。
如图15(a)所示的一种实现方式,在平整的透光板(即色轮的基板363)上,采用喷砂等工艺处理其表面,使得其表面起伏不平,这样激光光源所发出的激光的光线在经过透光板(即色轮的基板)的不同区域时就会产生不同的光程。
如图15(b)所示的另外一种实现方式,在透光板(即色轮的基板363)的透光材料内部混合少量另外一种透光材料的微粒364,其中,两种透光材料的折射率不同,其折射率的差值在10-5到0.5之间,这样激光光源所发出的激光的光线在经过透光板(即色轮的基板)的不同区域时,同样会产生光程差。举例来说,可以使用常见的光学材料PMMA作为透光板(即色轮的基板)的材料,其折射率为1.49,而与透光板(即色轮的基板)混合的透光材料为B270玻璃微粒,其折射率为1.52。
如图15(c)所示,第三种实现方式是在透光板(即色轮的基板363)的材料中添加少量散射性(如,不透光)的颗粒物质365。
上述实施例中,通过采用不同实现方式的色轮的基板(包括透光板)在激光的出射光路中,因色轮的基板(包括透光板)本身材质不均匀或者表面有起伏,激光在经过色轮的基板(包括透光板)的不同位置时光程不同,不能发生稳定的干涉,从而不会出现散斑,从而可以实现消除激光所产生的散斑的功能。
可选地,色轮上具有通孔,光源设备还可以包括转轴和驱动电机,其中转轴穿设在通孔上,驱动电机与转轴连接。
具体地,如图16所示,色轮36中心位置上可以有一个通孔,该通孔中穿射一个转轴72,转轴的另一端可以连接一个驱动电机74。驱动电机可以通过带动转轴高速旋转,从而带动色轮高速旋转。
在图16中,激光光源(即红外激光光源)发出的近红外激光照射到色轮的基板(即消散斑板)上,该色轮的基板(即消散斑板)由驱动电机带动高速旋转,用于消除红外激光的散斑;消散斑板的其中一面涂布荧光粉,近红外激光绝大部分能量经过色轮的基板(即消散斑板)继续向前传播,少部分则被荧光粉吸收并发出用于补偿的补偿光,近红外激光和补偿光混合所形成的目标光在视觉效应上为白色或者其他不同于交通信号的颜色。之后目标光继续向前传播到后续的激光应用光路3中。
通过采用上述实施例,激光光源发出的激光在经过色轮时,激发色轮基板上的荧光粉发出补偿光,激光在经过色轮的基板(包括透光板)的不同位置时光程不同,并且,由于色轮的基板(包括透光板)在驱动电机的驱动下高速旋转,此时激光光源发出的激光(即光源)被高速调制,使得相干性的激光在经过该调制作用后,不能发生稳定的干涉,从而不会出现散斑,这样就大大提高了照明的均匀性。
在上述实施例中,可选地,光源设备还可以包括振动电机,振动电机与色轮连接,色轮的振动方向与激光光源的出射光路相垂直。
具体地,色轮的基板(即消散斑板)可以通过驱动电机带动高速旋转,也可以使用振动电机带动实现高速往复振动,如图17所示。在图17中,振动电机74带动色轮36的基板(即消散斑板)做高频振动,其振动方向可以垂直于激光光源发出的激光的光路方向。当激光光源13发出的激光经过色轮36时,由于在色轮的基板(即消散斑板)在做往复运动,使得通过该色轮的激光光线的光程不断发生变化,从而消除了激光的空间相干性,实现了消除激光的散斑的功能,该激光最后进入到后续的激光应用光路39中。为确保达到较好的消散斑效果,振动电机的振动最好沿垂直于光线入射的方向。振动电机的振动频率可以从几百Hz到几百KHz。
通过采用上述实施例,利用振动电机带动色轮的基板高频振动,使得通过该色轮的激光光线的光程不断发生变化,从而消除了激光的空间相干性,实现了消除激光的散斑的功能,达到较好的消散斑效果。
可选地,光源设备还可以包括透镜,透镜设置在激光光源的出射光路上,透镜设置在激光光源与色轮之间。
如图18所示,激光光源13发出的激光先经过透镜131后,激光继续向前传播并经过色轮36和荧光粉37(即荧光装置),最后达到后续的激光应用光路39。其中,从激光设备发出的激光(近红外光)一般呈发散状态,其经过透镜后可以会聚在色轮的基板上。
在上述实施例中,可选地,透镜可以为准直透镜或会聚透镜。
当透镜为准直透镜时,由激光设备发出的激光经过透镜后,会被透镜准直,即激光从发散光变为平行光,最后平行的激光光束照射到色轮的基板上,其在色轮的基板上所经过的区域一般较大,该区域形状可以为环形,如图18所示;当透镜为会聚透镜时,由激光设备发出的激光经过透镜后,会被透镜会聚,即激光从发散光变为会聚光,其在色轮的基板上所经过的区域一般较小,该区域形状可以为点状、圆形或者环形,如图16(b)所示。需要指出的是,图18和图16(b)中并未示出色轮上激光经过区域的形状。
通过采用上述实施例,利用透镜对激光光束的会聚或准直的作用,可以达到提高整个系统的照明质量的效果。
可选地,光源设备还包括光阑,光阑设置在色轮的出射光路上。
具体地,如图16所示,在色轮36的基板(即消散斑板)后面一定的距离设置一个光阑38(即消杂光光阑),这样色轮的基板(即消散斑板)散射的部分发散角较大的红外激光(即近红外光),以及荧光粉发出的部分发散角较大的可见光(即补偿光),都会被光阑阻挡住,而不进入后续的激光应用光路中。因此,通过采用本申请实施例中的光阑,可以提高整个系统的照明质量。
在上述实施例中,光路中的透镜和光阑可以省略。
在一个可选的实施例中,如图19所示,光源设备还可以包括:光传感器91和处理器93。
其中,光传感器91用于获取光源设备出射的近红外光。
处理器93与光传感器91相连,用于获取光传感器获取的近红外光的第一颜色参数,并从存储器中读取目标光的第二颜色参数,以及基于第一颜色参数和第二颜色参数确定补偿光的一个或多个第三颜色参数。
通过采用上述实施例,在光传感器获取光源设备出射的近红外光的信息并将该信息传送给处理器后,处理器对该近红外光的信息进行处理并获取得到该近红外光的第一颜色参数,并且从存储器中读取得到目标光的第二颜色参数,并根据第一颜色参数和第二颜色参数确定一个或多个第三颜色参数,以确定发出补偿光的补偿光源,控制补偿光源发出补偿光以对红色光源进行补光。从而可以实现根据光源设备出射的近红外的信息快速准确的确定该近红外光的补偿光,由于采用确定的补偿光与近红外光混合形成目标光来消除红曝,进而实现了快速确定消除红曝的方案的效果。
其中,上述实施例中的颜色参数用于表示光的颜色,如第一颜色参数用于表示近红外光的颜色,第二颜色参数用于表示目标光的颜色。
上述实施例中的第三颜色参数的个数可以为一个或者多个,每个第三颜色参数用于表示一种颜色的补偿光,也即补偿光的光线数量可以为一个或多个,补偿光的颜色可以为一种或多种;上述的目标光可以为白光、视觉上接近白光的其他颜色光或者视觉上不会引起红曝感觉的其他颜色光,即任何不会导致人眼将近红外光判断为交通信号的颜色的光。
在上述实施例中的颜色参数还可以为色坐标,第一颜色参数包括第一色坐标,第二颜色参数包括第二色坐标,第三颜色参数包括第三色坐标,则上述实施例可以通过如下方案实现:在传感器获取光源设备发出的近红外光后,处理器获取到该近红外光的第一色坐标之后,获取目标光(如白光)的第二色坐标,并确定与第一色坐标和第二色坐标相匹配的一个或多个第三色坐标,以确定发出补偿光的补偿光源,控制补偿光源发出补偿光以对红色光源进行补光。
可选地,如图20所示,处理器93可以包括:读取装置94、点确定装置95以及参数确定装置96。
其中,读取装置94用于从存储器中读取色度图。
点确定装置95用于在色度图上确定第一颜色参数对应的第一点和第二颜色参数对应的第二点,并在色度图上确定一个或多个第三点。
参数确定装置96用于若第一点、第二点以及在色度图上确定的第三点之间的位置关系符合预设位置关系,则确定第三点对应的颜色参数为第三颜色参数。
通过采用上述实施例,处理器通过其中的读取装置读取色度图后,点确定装置在色度图上确定第一点和第二点,进而基于第一点与第二点确定第三点,最后,参数确定装置检验第一点、第二点和第三点是否符合预设位置关系,若满足,则确定第三点对应的颜色参数为第三颜色参数,从而参照色度图确定第三颜色参数,达到利用色度图高效确定补偿光的效果。
其中,第一点为在第一颜色参数在色度图中对应的点,第二点为在第二颜色参数在色度图中对应的点,第三点为在第三颜色参数在色度图中对应的点。
在上述实施例中,读取装置还可以用于从存储器中读取数据表;点确定装置还可以用于在该数据表中确定第一颜色参数对应的第一数值和第二颜色参数对应的第二数值,并在色度图上确定一个或多个第三数值;参数确定装置还可以用于若第一点、第二点以及在色度图上确定的第三点之间的位置关系符合预设位置关系,则确定第三点对应的颜色参数为第三颜色参数。
上述实施例中的处理器中的读取装置还可以用于从存储器中读取数据表;点确定装置还可以用于在该数据表中确定第一颜色参数(如第一色坐标)和第二颜色参数(如第一色坐标),参数确定装置还可以用于若第一颜色参数(如第一色坐标)和第二颜色参数(如第一色坐标)在该数据表中,则确定(即读取)数据表中对应的第三颜色参数(如第三色坐标),以确定发出补偿光的补偿光源。该可选的实施例中的数据表可以如表1所示。
表1
第一色坐标 | 第二色坐标 | 第三色坐标 |
(0.272,0.375) | (0.333,0.333) | (0.0235,0.413) |
(0.735,0.265) | (0.333,0.333) | (0.0237,0.416) |
上述表1中的色坐标的值仅作示例说明,在应用中可以有不同的实现方式或表现形式。
上述实施例使用色坐标来表示光的颜色;可选地,还可以使用三刺激值表示光的颜色。
通过上述实施例,处理器通过色度图或数据表确定补偿光的颜色参数(如色坐标),可达到直接、快速确定补偿光色坐标,从而快速确定补偿光以及补光方案的效果。
可选地,如图21所示,参数确定装置96可以包括:线条构建装置961、位置确定装置962和多边形构建装置963。
其中,线条构建装置961用于若第三点为一个,则在色度图上确定一个或多个第三点之后,获取第一点和第二点确定的直线。
位置确定装置962用于若第二点位于第一点和第三点之间,则确定第一点、第二点以及在色度图上确定的第三点之间的位置关系符合预设位置关系。
多边形构建装置963用于若第三点为多个,则在色度图上确定一个或多个第三点之后,将各个第三点和第一点作为顶点构成一个多边形;位置确定装置962,还用于若第二点位于多边形的内部,则确定第一点、第二点以及在色度图上确定的第三点之间的位置关系符合预设位置关系。
该实施例中的色度图可以为图22所示的颜色空间色度图,图22中每个点代表一种颜色,每个点的x坐标和y坐标分别表示该点代表的颜色的一个分量,(x,y)也可以理解为该点的色坐标。每一种光的颜色在色度图中都对应一个点,也即,对应一个色坐标,人眼可见的颜色范围所对应的色坐标位于图中马蹄形的区域,单波长的光对应的色坐标位于该马蹄形区域的U型边缘。
如图22所示,根据色坐标表示颜色的不同,可以将色度图划分为不同的颜色区域:绿色区域、黄调绿色区域、黄绿色区域、青黄色区域、黄色区域、橙黄色区域、橙色区域、红橙色区域、红色区域、紫红色区域、红紫色区域、黄粉红色区域、粉红色区域、紫粉红色区域、紫色区域、藏蓝色区域、蓝色区域、绿蓝色区域、蓝绿色区域以及等能量区域。其中,等能量区域中有黑体辐射曲线,黑体辐射曲线上的A,B,C,D,E等点表示常见的白光光源,F点位于红色区域,代表常见的近红外光的颜色。上述不同的颜色区域均在马蹄形区域中,马蹄形区域的U形边界对应单波长光的色坐标范围为从460nm到770nm。
其中,波长为700nm以上的红色光和近红外光的色坐标位于该马蹄形区域的右下端点,并且不同波长都收缩于同一个点如图F点,F点色坐标为(0.735,0.265)(在该色度图中所有波长为700nm以上的光,在人眼中都是一样的“红”,只有亮度不同,不管其波长多少,都可以收缩于F点);同样的,波长为380nm及其以下的紫外光的色坐标位于该马蹄形区域的左下端点;波长为520nm左右的绿光的色坐标则位于该马蹄形区域的上顶点。图中的A,B,C,D,E等点表示常见的白光光源,这些点的色温和色坐标都各不相同,其中E点对应的白光光源的色坐标为(0.333,0.333)。
其中,色坐标(chromaticitycoordinate),是用于表示颜色的坐标,也叫表色系,现在常用的颜色坐标,横轴为x,纵轴为y,有了色坐标,可以在色度图上确定一个点,这个点精确表示了发光颜色,即色坐标精确表示了发光颜色。
在图22所示的色度图上的任何两个颜色代表的两点都可以连接成一条线段,该线段上任何一个点所代表的颜色,都可以由端点上的两个颜色混合而得到;如果多个颜色的对应点形成一个多边形(如三个颜色对应的点形成一个三角形),则该多边形内部的任何一种颜色,都可以由该多边形(如三角形)顶点上的这多个颜色混合得到。例如,若目标光为白光,若要确定近红外光的补偿光,以使近红外光和补偿关混合得到该白色的混合光,可以选用一种颜色或多种颜色混合的补光方案,如:可以用近红外光,蓝光和绿光三种颜色的光混合来实现,也可以由近红外光和蓝绿光混合实现,当然,还可以有其他的无限多种混合方式。其中,选用一种颜色的补偿光对近红外光进行补光得到目标光的补光方案可以使整个补光系统更加简单和容易实现,如采用近红外光和蓝绿光进行混合的方式。
具体的,若第三点为一个,即补偿光为一种颜色时,并且假设此时的目标光为白光,也即要将近红外光与一个颜色的补偿光混合成白色的目标光,如图23所示,则可以先获取近红外光的第一色坐标(即第一颜色参数)和白色的目标光的第二色坐标(即第二颜色参数),并确定第一色坐标(即第一颜色参数)对应色度图的第一点(如图23中的F点)和第二色坐标(即第二颜色参数)对应色度图的第二点(如图23中的E点),E点的色坐标为(0.333,0.333)。在确定第一点(F点)和第二点(E点)之后,线条构建装置可以用于获取第一点(F点)和第二点(E点)确定的直线,并在该直线上取第三点(如图23中的G点),如图23所示,第二点(E点)位于第一点(F点)与第三点(G点)之间,因此,位置确定装置可以确定第一点对应的颜色的光和第三点对应的颜色的光可以混合形成第二点对应的颜色的光,并可以确定第一点、第二点以及在色度图上确定的第三点之间的位置关系符合预设位置关系,获取第三点的色坐标对应的颜色的光(即上述实施例中的补偿光),使用该补偿光对近红外光进行补偿。
在通过上述实施例的位置确定装置可以用于确定第一点、第二点以及在色度图上确定的第三点之间的位置关系符合预设位置关系之后,读取第三点对应的第三色坐标(即第三颜色参数),由于通过上述方案确定的第三色坐标(即第三颜色参数)可以为多个,也即,可以有多种补光方案,检测色坐标表中是否存在该第三色坐标(即第三颜色参数),若色坐标表中存在该第三色坐标,则可以使用该第三色坐标(即第三颜色参数)对应的补偿光对近红外光进行补偿。
其中,色坐标表为基于光源产品(如光源芯片)确定的数据表,该数据表中保存有已经存在光源产品的光线的色坐标。
若第三点为两个,即补偿光为两种颜色时,并且假设此时的目标光为白光,也即要将近红外光与两个颜色的补偿光混合成白色的目标光,如图24所示,则可以先获取近红外光的第一色坐标(即第一颜色参数)和白色的目标光的第二色坐标(即第二颜色参数),并确定第一色坐标(即第一颜色参数)对应色度图的第一点(如图24中的F点)和第二色坐标对应色度图的第二点(如图24中的E点),E点的色坐标为(0.333,0.333)。多边形构建装置用于在确定第一点(F点)和第二点(E点)之后,获取色度图上的两个第三点(G1点和G2点),并获取由第一点(F点)和两个第三点为顶点确定的三角形(图24中未使用文字标注该三角形),如图24所示的实施例中,位置确定装置用于当第二点(E点)位于确定的三角形内部,因此可以确定第一点对应的颜色的光和两个第三点对应的两种颜色的光可以混合形成第二点对应的颜色的光,并可以确定第一点、第二点以及在色度图上确定的两个第三点之间的位置关系符合预设位置关系,获取两个第三点的色坐标对应的两种颜色的光(即上述实施例中的补偿光),使用该补偿光对近红外光进行补偿。
具体的,若采用的补偿光为两种颜色,如蓝光和绿光,即采用近红外光,蓝光和绿光三种颜色的光混合来实现的补光方案,则这三种颜色的光(包括近红外光和两种颜色的补偿光)在色度图上所对应的点(分别为第一点和两个第三点)为顶点构成的三角形覆盖(包含)目标光(如白光)对应色度图上第二点所在的区域。若采用的补偿光为多种颜色,则近红外光和多种颜色的补偿光在色度图上对应的点(分别为第一点和多个第三点)为顶点构成的多边形覆盖(包含)目标光(如白光)对应色度图上第二点所在的区域。
若第三点为多个,即补偿光为多种颜色时,并且假设此时的目标光为白光,也即要将近红外光与多个颜色的补偿光混合成白色的目标光,如图25所示,则可以先获取近红外光的第一色坐标(即第一颜色参数)和白色的目标光的第二色坐标(即第二颜色参数),并确定第一色坐标(即第一颜色参数)对应色度图的第一点(如图22中的F点)和第二色坐标(即第二颜色参数)对应色度图的第二点(如图22中的E点),E点的色坐标为(0.333,0.333)。多边形构建装置用于在确定第一点(F点)和第二点(E点)之后,获取由第一点(F点)和多个第三点(图25示出的第三点为四个,即图25中的G1点、G2点、G3点和G4点)为顶点确定的一个凸多边形(图25中未使用文字标注该凸多边形),如图25所示的第二点(E点)位于确定的凸多边形内部,则位置确定装置可以用于确定第一点对应的颜色的光和多个第三点对应的多种颜色的光可以混合形成第二点对应的颜色的光,并可以确定第一点、第二点以及在色度图上确定的多个第三点之间的位置关系符合预设位置关系,获取多个第三点的色坐标对应的多种颜色的光(即上述实施例中的补偿光),使用该补偿光对近红外光进行补偿。
在通过上述实施例的位置确定装置确定第一点、第二点以及在色度图上确定的第三点之间的位置关系符合预设位置关系之后,读取第三点对应的第三色坐标(即第三颜色参数),由于通过上述方案确定的第三色坐标(即第三颜色参数)的集合可以为多个,也即,可以有多种补光方案,检测该第三色坐标的集合中的各个第三色坐标是否均存在于色坐标表中,若该第三色坐标(即第三颜色参数)的集合中的各个第三色坐标均存在于色坐标表中,则可以使用该第三色坐标(即第三颜色参数)的集合对应的补偿光对近红外光进行补偿。
其中,色坐标表为基于光源产品(如光源芯片)确定的数据表,该数据表中保存有已经存在光源产品的光线的色坐标。
可选地,上述实施例中的光源设备还可以包括长波通滤光片,该长波通滤光片设置在近红外光的光路上,用于过滤近红外光中的短波长光。
在上述实施例中,通过将长波通滤光片设置在第一发光装置(或第二发光装置)发出的近红外光的光路上,过滤近红外光中的短波长光,得到过滤后的近红外光,之后再由处理器获取过滤后的近红外光的第一颜色参数和目标光的第二颜色参数。采用上述实施例,可以减少光源设备(如,LED光源)所发出的近红外光中的较短波长成分造成的较明显的红曝,从而解决了由于光源设备(如,LED光源)发出的近红外光的光谱分布较宽(几十纳米)和不同批次光源设备(如,LED光源)之间的中心波长偏移较大,以及人眼的敏感度在近红外波段随波长缩短提高很快的原因而导致红曝的问题,同时实现了降低所用补偿光的光源功率,改善补光后光源的照明效果的目的。
可选地,上述实施例中的目标光不是红光、黄光以及绿光中的任意一种。
在上述实施例中,目标光的颜色可以为不同于交通信号的颜色,(即红色、绿色和黄色)的其他颜色,在较理想的情况下的目标光为白色,通过采用上述实施例,由于人眼看这种混合色不再是红色,从而解决了红曝的问题。
上述本实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本申请实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (18)
1.一种用于产生光的光源设备,其特征在于,包括:
第一发光装置,用于发出近红外光;
第二发光装置,用于发出补偿光,
其中,所述第一发光装置和所述第二发光装置中的一个发光装置为荧光装置,另一个发光装置为LED光源或激光光源,所述补偿光与所述近红外光混合形成目标光,所述目标光为非红光。
2.根据权利要求1所述的光源设备,其特征在于,所述荧光装置包括一种或多种颜色的荧光粉。
3.根据权利要求2所述的光源设备,其特征在于,
所述第一发光装置为所述荧光装置,所述荧光粉包括近红外荧光粉;或,
所述第二发光装置为所述荧光装置,所述荧光粉为蓝色荧光粉、绿色荧光粉以及蓝绿色荧光粉中的至少一种。
4.根据权利要求2或3所述的光源设备,其特征在于,所述另一个发光装置为所述LED光源,所述LED光源包括LED芯片,所述荧光粉涂覆在所述LED芯片的上表面、所述LED芯片的内部或所述LED芯片的边缘,其中,所述上表面为所述LED芯片出射光的表面。
5.根据权利要求4所述的光源设备,其特征在于,所述光源设备还包括:
封装体,所述封装体封装所述荧光装置和所述LED光源。
6.根据权利要求5所述的光源设备,其特征在于,所述LED芯片安装在所述封装体的基板上,每个所述LED芯片的本体安装在所述基板的面上对应的芯片安装区域内。
7.根据权利要求2或3所述的光源设备,其特征在于,所述另一个发光装置为所述激光光源,所述荧光装置包括:
色轮,所述色轮垂直设置在所述激光光源的出射光路上,所述色轮上有一种或多种颜色的荧光粉。
8.根据权利要求7所述的光源设备,其特征在于,所述荧光粉涂覆在所述色轮的基板表面;或,所述荧光粉分布在所述色轮的基板材料内。
9.根据权利要求8所述的光源设备,其特征在于,所述荧光粉涂覆在所述色轮的基板的全部或部分激光区域上,其中,所述激光区域为所述激光光源出射的激光所经过的区域。
10.根据权利要求7所述的光源设备,其特征在于,所述色轮的基板为透光板。
11.根据权利要求10所述的光源设备,其特征在于,所述透光板的表面附着有砂;或者所述透光板的材料中包括至少两种透光材料,所述至少两种透光材料的折射率不同;或者所述透光板的材料中包括至少一种透光材料和至少一种散射性颗粒。
12.根据权利要求7所述的光源设备,其特征在于,所述色轮上具有通孔,所述光源设备还包括:
转轴,所述转轴穿设在所述通孔上;
驱动电机,与所述转轴连接。
13.根据权利要求7所述的光源设备,其特征在于,所述光源设备还包括:振动电机,所述振动电机与所述色轮连接,所述色轮的振动方向与所述激光光源的出射光路相垂直。
14.根据权利要求7所述的光源设备,其特征在于,所述光源设备还包括:透镜,所述透镜设置在所述激光光源的出射光路上,所述透镜设置在激光光源与所述色轮之间。
15.根据权利要求7所述的光源设备,其特征在于,所述光源设备还包括:光阑,所述光阑设置在所述色轮的出射光路上。
16.根据权利要求1所述的光源设备,其特征在于,所述光源设备还包括发射器,所述发射器包括:
光传感器,用于获取所述第一发光装置发出的所述近红外光;
功率确定装置,与所述光传感器连接,用于根据获取的所述近红外光的输出功率确定所述补偿光的输出功率,其中,所述补偿光的输出功率小于或等于所述近红外光的输出功率;
光发射装置,与所述功率确定装置连接,用于按照所述补偿光的输出功率控制所述第二发光装置发射所述补偿光。
17.根据权利要求16所述的光源设备,其特征在于,所述补偿光的输出功率比所述近红外光的输出功率低n个数量级,其中,n≤4或5。
18.根据权利要求1所述的光源设备,其特征在于,所述目标光不是红光、黄光以及绿光中的任意一种。
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