CN213394666U

CN213394666U - 一种具有自适应多场景的精准调色照明模组及装置

Info

Publication number: CN213394666U
Application number: CN202021906915.6U
Authority: CN
Inventors: 何学明
Original assignee: Shenzhen Kinglumi K&l Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Kinglumi K&l Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-03
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2030-09-03

Abstract

本实用新型公开了一种具有自适应多场景的精准调色照明模组及装置，该模组包括：PCB基板，以及设置于PCB基板上的若干个第一白光光源及第二白光光源、第一单色光源、第二单色光源、第三单色光源、第四单色光源及所有光源对应的焊盘，每个光源连接对应的正负极焊盘，第一单色光源、第二单色光源、第三单色光源及第四单色光源组成的分布范围在由若干个第一白光光源及第二白光光源组成的分布范围内。具有自适应多场景的精准调色照明装置包括上述的具有自适应多场景的精准调色照明模组及壳体，模组安装在壳体内。本实用新型实施例可以产生应用到不同场景所需要的高质量的光谱，节约更换及维修成本。本实用新型实施例可广泛应用于照明领域。

Description

一种具有自适应多场景的精准调色照明模组及装置

技术领域

本实用新型涉及照明领域，尤其涉及一种具有自适应多场景的精准调色照明模组及装置。

背景技术

一直以来LED照明以其节能及环保的优势，受到国家和各级政府的重视，各地纷纷出台相关政策和举措加快LED灯具的发展，大众消费者也对这种环保新型的照明产品渴求已久。

在常规的照明应用中，不同照明区域所使用的灯光颜色不同，具体体现为灯具色温、显色指数、颜色饱和度Rg和颜色逼真度Rf等色彩参数不一样，即光谱不一样。在专业的照明环境中，不同的被照物所需要的光谱是不一样的，每种物体都有最适合的一个光谱；不同的照明场景及不同的被照物均需要选择不同光谱的灯具才能让整个照明环境更加真实、将被照物体更好的表现出来，从而让整个光环境更加符合人们的期望。目前灯具采用类似单一白光及单色彩光的混色方案。针对目前的实际照明情况，存在如下问题：一、当照明场景或被照物更换后，灯具更换的采购成本和维修成本高；二、灯具设计简单，不能满足高要求的照明需求；三、近场照明时，灯具出光会发生色散及光色分层，出现杂色，严重影响照明效果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的是提供一种具有自适应多场景的精准调色照明模组及装置。该模组可以产生应用到不同场景所需要的高质量的光谱，节约更换及维修成本。

本实用新型实施例提供了一种具有自适应多场景的精准调色照明模组，包括：PCB基板，以及设置于PCB基板上的若干个第一白光光源、若干个第二白光光源、第一单色光源、第二单色光源、第三单色光源、第四单色光源及所有光源对应的焊盘，每个光源连接对应的正负极焊盘，所述第一单色光源、所述第二单色光源、所述第三单色光源及所述第四单色光源组成的分布范围在由若干个所述第一白光光源及所述若干个第二白光光源组成的分布范围内。

可选的，所述若干个第一白光光源共用正负电极，所述若干个第二白光光源共用正负电极。

可选的，所述第一白光光源有6个，所述第二白光光源有6个。

可选的，所述第一单色光源、所述第二单色光源、所述第三单色光源及所述第四单色光源分布范围构成的形状及若干个所述第一白光光源与所述若干个第二白光光源分布范围构成的形状，包括规则形状或不规则形状中的任意一种。

可选的，所述规则形状包括圆形及多边形。

可选的，所述第一单色光源、所述第二单色光源、所述第三单色光源及所述第四单色光源的分布方式及若干个所述第一白光光源与所述若干个第二白光光源的分布方式，包括交错、穿插、嵌入及无规律自由分布中的任意一种。

可选的，所述第一白光光源和所述第二白光光源的色温范围为1800K～8000K。

可选的，所述第一白光光源和所述第二白光光源的显示指数范围在0～100之间。

可选的，所述第一单色光源、所述第二单色光源及所述第三单色光源分别为单色红光光源、单色绿光光源及单色蓝光光源，所述第四单色光源为除单色红光光源、单色绿光光源及单色蓝光光源以外的其它单色光源。

本实用新型实施例还提供了一种具有自适应多场景的精准调色照明装置，包括上述任一项所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组及壳体，所述模组安装在所述壳体内。

实施本实用新型实施例包括以下有益效果：本实施例通过调节两种白光光源的比例实现色温及色坐标的调节、通过调节四种单色光源比例实现色彩显色指数、高色彩饱和度及逼真度的调节、通过白光光源和四种单色光源的分布实现光色的均匀混合，以及通过调节不同光源的输出电流值，从而产生适用多种不同场景照明所需要的高品质光谱以节约成本，实现高色彩精准调色控光，该照明光谱具有高可靠、高色彩质量及高精度的特点，可与目标光源保持高相似，同时可以满足高饱和度和高逼真度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种具有自适应多场景的精准调色照明模组的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种具有自适应多场景的精准调色照明模组的白光光源面积分布示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种具有自适应多场景的精准调色照明模组的单色光光源面积分布示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种具有自适应多场景的精准调色照明模组的目标光谱与实测光谱对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1所示，此模组包括CW-焊盘01、CW+焊盘02、WW-焊盘03、WW+焊盘04、A-焊盘05、A+焊盘06、B-焊盘07、B+焊盘08、G-焊盘09、G+焊盘10、R-焊盘11、R+焊盘12、WW光源13、WW光源14、WW光源15、WW光源16、WW光源17、WW光源18、CW光源19、CW光源20、CW光源21、CW光源22、CW光源23、CW光源24、R光源25、B光源26、G光源27、A光源28和PCB基板29，所有光源设置于PCB基板上。光源WW、CW为白光LED，光源R、G、B、A为单色LED，共构成五路输出；其中，WW光源13、WW光源14、WW光源15、WW光源16、WW光源17及WW光源18为同一种光源，CW光源19、CW光源20、CW光源21、CW光源22、CW光源23及CW光源24为同一种光源。通过控制芯片选型、优化芯片布局及封装结构及提高制程工艺，再结合能量守恒、材料透射及散射原理、单色光混色原理及最小二乘法光谱拟合原理得不同场景所需要的高可靠、高色彩、高精度的照明光谱。通过控制白光光源CW和光源WW的比例，达到调节模块色温及色坐标等参数；通过调节光源R、G、B、A比例，调节模块色彩饱和度和逼真度。通过两者有机的结合，调控光源CW、CW、R、G、B、A的输出电流值，得到适合多种场景应用的高品质的光谱，实现了单一模组覆盖不同应用照明场景所需不同光谱的功能，进而使单一种灯具替换多种灯具的变得可能。

需要说明的是，所有白光光源和单色光源排列方式可以交错、穿插、嵌入及无规律的自由方式排列，白光光源和单色光源分布形状可以是规则的形状也可以不规则的形状；其中，单色光源R、G、B、A位于内圈，白光光源WW、CW位于为外圈。

需要说明的是，白光光源WW、CW色温范围为1800K～8000K，一般显色指数Ra范围在0～100之间。光源R为单色红光，光源G为单色绿光，光源B为蓝光，光源R的波长范围为610-640nm，光源G的波长范围为520-550nm，光源B的波长范围为450-480nm。光源A为上述以外的其它彩色光源，如深红色光、橙色光、琥珀色光、黄色光、黄绿光、薄荷色、青色光、蓝绿色光、浅蓝色光等其中任一种，深红色光波长范围为640-700nm，琥珀色光波长范围为580-610nm，黄色光波长范围为550-580nm，黄绿光波长范围为610-640nm，薄荷色光波长范围为610-640nm，蓝绿色光波长范围为490-520nm，浅蓝色光波长范围为420-450nm。

需要说明的是，单色光源R、G、B、A出光方式为纯芯片激发出光或蓝光芯片加荧光粉激发出光，光源贴于所述PCB基板上。白光光源和四种单色光源构成的五路输出，每一路的输出电压和输出电流可以不一致，五路输出焊盘可以共阴极或共阳极。CW-焊盘01及CW+焊盘02构成回路，WW-焊盘03及WW+焊盘04构成回路，A-焊盘05及A+焊盘06构成回路，B-焊盘07及B+焊盘08构成回路，G-焊盘09及G+焊盘10构成回路，R-焊盘11及R+焊盘12构成回路。

由上述具有自适应多场景的精准调色照明模组和壳体组成的具有自适应多场景的精准调色照明装置，具有自适应多场景的精准调色照明模组位于壳体内部，壳体面对光源部分为全透明或部分透明的材料。

实施本实用新型实施例包括以下有益效果：本实施例通过调节两种白光光源的比例实现多色温及色坐标的调节、通过调节四种单色光源比例实现色彩显色指数、高色彩饱和度及逼真度的调节、通过白光光源和四种单色光源的分布实现光色的均匀混合，以及通过调节不同光源的输出电流值，从而产生适用多种不同场景照明所需要的高品质光谱以节约成本，实现高色彩精准调色控光，该照明光谱具有高可靠、高色彩质量及高精度的特点，可与目标光源保持高相似，同时可以满足高饱和度和高逼真度。

下面以某具体实施例说明此具有自适应多场景的精准调色照明装置的应用。

在商业照明，特别是服装类照明，不同性别、不同年龄及不同风格的衣服或不同季节的衣服所选用的灯具颜色是不一样的，下面针对服装类照明所需要的光色基本参数整理了如下表格1，参考来自目前主流商业照明白光COB封装产品。

表1、不同服装推荐照明光色

其中，Ra表示显示指数，Rf颜色逼真度，Rg表示颜色饱和度。

根据表1提供的不同类服装的参考照明光色，我们采用最小二乘法原理对每一种推荐的光色采取归纳统计，解出采用两种白光，即光源WW和光源CW来调配色温最为合理及系统性成本最优；再结合单色光混色方法，得出所需要的目标光谱色点坐标，目标光谱色点坐标计算公式如下：

其中，x为目标光谱色点坐标x值，y为目标光谱色点坐标y值，X_WW为光源WW横坐标x值，Y_WW为光源WW色点纵坐标y值，X_CW为光源CW色点横坐标x值，Y_CW光源CW色点纵坐标y值，L_WW光源WW光通量数值，L_CW光源CW光通量数值。

采用如图1所示的模组，光源WW色温为2700K及显色指数90的白光光源，光源CW色温为6500K及显色指数为90的白光光源。通过调节光源WW和光源CW的电流值，从而调节了光源WW和光源CW的光通数据，进而得出不同的色点坐标x、y；再通过得到的色点坐标x、y值求出色点对应的色温数值。通过上述步骤，实现目标光谱色温自由调节，实现色温覆盖2700K～6500K之间任意可变。在实现了调节色温可变的基础上，结合光度学及色度学知识，通过调节人眼敏感的红色光源R来调节目标光谱的正饱和红光，从而让颜色更加丰富；通过调节光源G、光源B和光源A，来调节目标光源的艳丽度。

本实施例中，选取光源R、G、B、A的波长分别为626.9nm、531.8nm、470.9nm、598.1nm，半峰宽为15nm的单色光源；通过对红光R、绿光G、蓝光B、琥珀光A光源比例控制，实现目标光谱色彩饱和度Rg和逼真度Rf的调节；通过调节光源R、G、B、A的电流比例，从而影响光源红光R、绿光G、蓝光B、琥珀光A光通量比例，进而实现目标光谱的饱和度Rg和逼真度Rf调节。

上述实施例中，单色光源位于最内圈，被外圈的白光包围，这样做的优势是避免单色光从外圈直接透射和折射出去，导致外圈有存在色散的风险。

如图2所示，上述实施例中，WW光源与WW光源，CW光源与CW光源，WW光源与CW光源面积相等：即WW光源13、WW光源15、WW光源17、CW光源20、CW光源22及CW光源24面积相等，且WW光源13、WW光源15、WW光源17、CW光源20、CW光源22及CW光源24位于最外层，其几何中心与圆心距离相等；WW光源14、WW光源16、WW光源18、CW光源19、CW光源21及CW光源23面积相等，且WW光源14、WW光源16、WW光源18、CW光源19、CW光源21及CW光源23位于内层，其几何中心与圆心距离相等。采用如图2所示的大小自由曲面间隔交叉均匀分布，且每个WW光源和CW光源区域采用独特螺旋自由曲线分割，采用间隔交叉分布结合独特的螺旋分区，这种螺旋自由曲线造型，相比方形、圆形等其他形状的优势是：在整个二次出光设计上，可以更好地通过透镜或反光杯等光学部件控制出光均匀性及一致性，即最大程度保证光源混光均匀；同时色温交叉均匀分布，荧光粉整体填充封装，也减少眩光产生。

如图3所示，上述实施例中，红光R包围其他单色光源：绿光G、蓝光B及琥珀光A，红光R填充除绿光G、蓝光B、琥珀光A以外的圆形区域，绿光G、蓝光B、琥珀光A呈等边三角分布，相互夹角为120°，且绿光G、蓝光B、琥珀光A光源面积相等；蓝光B位置靠近光源CW，绿光G靠近光源CW，琥珀光A靠近光源CW。在照明应用中，会在LED上面增加控光部件，如透镜等其他全透明或部分透明光学部件，其材料一般为PMMA、PC、PS、硅胶、环氧树脂及光学玻璃等，这些材料本身不是绝对透明的，都会对不同波段的波长发生一定的吸收、散射，特别是对波长较短的光波如蓝光、紫光、紫外光更敏感，根据瑞利定律及瑞利散射可知吸收量会比波长长的吸收多，所以材料本身对波长短的蓝光B(波长470.9nm)和绿光G(波长531.8nm)吸收会比红光R(波长626.9nm)多，导致LED发出的光经过二次光学后，对应短波长衰减比长波长多，灯具的色坐标就会向右移动，灯具中心颜色会偏黄，色温上表现上会出现不同程度的降低。这种独特的布局方式：红光R包围绿光G、蓝光B、琥珀光A，红光R填充除绿光G、蓝光B、琥珀光A以外的圆形区域，这种交叉排列可以使混光更加均匀；绿光G、蓝光B、琥珀光A呈等边三角分布，相互夹角为120°，且绿光G、蓝光B、琥珀光A光源面积相等，保证彩光整体的亮度均匀；绿光G、蓝光B、琥珀光A光源面积相等，蓝光B位置靠近光源CW，绿光G靠近光源CW，琥珀光A靠近光源CW，可以将二次光学部件材料对短波吸收通过靠近光源CW得到一定补充，是灯具颜色不会发生偏移，从而保证光品质。

本方案采用热电分离超导基板封装、荧光粉沉降技术和涂覆工艺，使产品热阻低、内应力小、性能稳定、气密性好及产品颜色一致性高；采用大芯片、垂直结构发光，优化了LED芯片电极材料和电极结构增加电流扩散效率，提升出光效率。

通过上述设计，本实例选取的光源WW色温为2700K及显色指数为90，选取的光源CW色温为6500K及显色指数为90，所选取R、G、B、A光源波长分别为626.9nm、531.8nm、470.9nm及598.1nm，实测如下表格2所示。

表2、实测产品光色参数表

本产品测试了色温K、显色指数Ra、色彩饱和度Rg、色彩真实度Rf，从上表可以看出本实施例模组测试的参数与目标光谱参数一致。如图4所示的光谱对比图，对目标光谱，即常规COB光源，与本实施例中相对光谱能量分布进行曲线拟合，目标光谱与本实施例实测光谱对比，CORREL函数相关系数R＝0.999984434，RSQ函数相关系数R＝0.999968868，可以说明实施例实测光谱与目标光谱一致，达到了设计要求。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种具有自适应多场景的精准调色照明模组，其特征在于，包括：PCB基板，以及设置于PCB基板上的若干个第一白光光源、若干个第二白光光源、第一单色光源、第二单色光源、第三单色光源、第四单色光源及所有光源对应的焊盘，每个光源连接对应的正负极焊盘，所述第一单色光源、所述第二单色光源、所述第三单色光源及所述第四单色光源组成的分布范围在由若干个所述第一白光光源及所述若干个第二白光光源组成的分布范围内。

2.根据权利要求1所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组，其特征在于，所述若干个第一白光光源共用正负电极，所述若干个第二白光光源共用正负电极。

3.根据权利要求2所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组，其特征在于，所述第一白光光源有6个，所述第二白光光源有6个。

4.根据权利要求1所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组，其特征在于，所述第一单色光源、所述第二单色光源、所述第三单色光源及所述第四单色光源分布范围构成的形状及若干个所述第一白光光源与所述若干个第二白光光源分布范围构成的形状，包括规则形状。

5.根据权利要求4所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组，其特征在于，所述规则形状包括圆形及多边形。

6.根据权利要求1所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组，其特征在于，所述第一单色光源、所述第二单色光源、所述第三单色光源及所述第四单色光源的分布方式及若干个所述第一白光光源与所述若干个第二白光光源的分布方式，包括交错、穿插、嵌入及无规律自由分布中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组，其特征在于，所述第一白光光源和所述第二白光光源的色温范围为1800K～8000K。

8.根据权利要求1所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组，其特征在于，所述第一白光光源和所述第二白光光源的显示指数范围在0～100之间。

9.根据权利要求1所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组，其特征在于，所述第一单色光源、所述第二单色光源及所述第三单色光源分别为单色红光光源、单色绿光光源及单色蓝光光源，所述第四单色光源为除单色红光光源、单色绿光光源及单色蓝光光源以外的其它单色光源。

10.一种具有自适应多场景的精准调色照明装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的具有自适应多场景的精准调色照明模组及壳体，所述模组安装在所述壳体内。