CN217302524U - 光源模组、照明系统及灯具 - Google Patents

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朱昌荣
马海云
刘超博
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Abstract

一种光源模组、照明系统及灯具，其中光源模组中包括多个不同光色的单色发光单元可分别独立控制其发光强度，混光后能产生全光谱白光。全光谱白光的模拟目标光谱，当相对色温在4000K以上时，目标光谱为日光光谱；当相对色温低于4000K时,目标光谱为黑体辐射光谱。由于光谱模拟日光或黑体辐射曲线，从而使得其混光获得的白光具有良好的显色性。同时该光源模组还可以通过混光获得各种彩色光，其呈现出的色彩较之于常规混光方案更为丰富。

Description

光源模组、照明系统及灯具
技术领域
本实用新型涉及一种光源模组、照明系统及灯具。
背景技术
在各种光源之中,由于发光二极管(LED)的功耗低且光效高,所以其被广泛地应用于各类发光设备,如户内外照明、智能照明、植物照明、车用照明、户内外显示照明等。
通常,若涉及调光调色需求，采用的方案是以红绿蓝三基色进行调色，此种三基色混光方式所使用的发光二极管,其主要组成单位为单波长的LED芯片,在此情况下,由于各种单色的半高全宽(full-width half- maximum,FWHM)较窄,在实现白光时，不能确保足够的显色指数,而在实现各种色彩时也会觉得捉襟见肘，无法完美调和出所有的色彩。而随着人们生活水平的提高，对照明的需求更为多样化，因此如何提供一种可以呈现更多颜色的照明设备成为一个亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述问题，提出了一种光色温可调并能实现全光谱白光的光源模组、包括该光源模组的照明系统和灯具。
本实用新型为实现上述功能，所采用的技术方案是提供一种光源模组，其特征在于，包括彼此电性独立的多个发光单元：
第一蓝光发光单元，发出峰值波长位于430-455nm的蓝光；
第二蓝光发光单元，发出峰值波长位于460-480nm的蓝光；
青光发光单元，发出峰值波长位于475-505nm,光谱半宽20-60nm的青光；
绿光发光单元，发出峰值波长位于515-540nm,光谱半宽90-130nm的绿光；
黄光发光单元，发出峰值波长位于560-580nm,光谱半宽100-150nm的黄光；
红光发光单元，发出峰值波长位于625-660nm,光谱半宽70-100nm的红光；
白光发光单元，发出相对色温5500K-7000K,显色指数CRI大于80的白光；
各所述发光单元分别独立受控，发出的光混合后形成所述光源模组的发光。
优选地，所述光源模组还包括紫光发光单元，发出峰值波长位于390- 420nm的紫光，所述紫光发光单元包括峰值波长位于390-420nm的紫光LED 芯片。
优选地，所述青光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.15, 0.44)、(0.13,0.54)、(0.05,0.50)、(0.06,0.46)四个点为顶点围成的四边形区域内；
所述绿光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.38,0.49)、 (0.38,0.58)、(0.33,0.63)、(0.33,0.54)四个点为顶点围成的四边形区域内；
所述黄光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.50,0.45)、 (0.50,0.50)、(0.43,0.57)、(0.43,0.52)四个点为顶点围成的四边形区域内；
所述红光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.69,0.28)、 (0.69,0.31)、(0.63,0.37)、(0.63,0.34)四个点为顶点围成的四边形区域内；
所述白光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.34,0.32)、 (0.34,0.37)、(0.30,0.35)、(0.31,0.28)四个点为顶点围成的四边形区域内。
优选地，各所述发光单元均包括LED芯片和覆盖其上的封装体，其中：
所述第一蓝光发光单元中所述LED芯片为峰值波长位于430-445nm第一蓝光LED芯片；
所述第二蓝光发光单元中所述LED芯片为峰值波长位于460-480nm第二蓝光LED芯片；
所述青光发光单元、所述绿光发光单元、所述黄光发光单元、所述红光发光单元、所述白光发光单元中所述LED芯片为峰值波长位于445-460nm 第三蓝光LED芯片，所述青光发光单元、所述绿光发光单元、所述黄光发光单元、所述红光发光单元、所述白光发光单元还包括荧光体，所述荧光体配置为受所述第三蓝光LED芯片激发将所述蓝光LED芯片发出的部分光转变为波长更长的光。
优选地，所述第一蓝光LED芯片、所述第二蓝光LED芯片、所述第三蓝光LED芯片中的任意两者之间的峰值波长之差均大于等于7nm。
优选地，所述青光发光单元、所述绿光发光单元、所述黄光发光单元的蓝光含量低于10％，所述红光发光单元的蓝光含量低于5％。
优选地，所述青光发光单元中的所述荧光体包括青色荧光粉；
和/或所述绿光发光单元中的所述荧光体包括绿色荧光粉；
和/或所述黄光发光单元中的所述荧光体包括黄色荧光粉；
和/或所述红光发光单元中的所述荧光体包括红色荧光粉。
优选地，所述白光发光单元中的所述荧光体包括白光荧光粉。
优选地，光源模组为封装芯片，其包括主体部，所述主体部上设置有和所述发光单元数量相等的容置槽，所述LED芯片分别设置在所述容置槽，并各带一对引脚，各所述引脚之间电性隔离，所述封装体填充的所述容置并覆盖所述LED芯片，其中所述青光发光单元、所述绿光发光单元、所述黄光发光单元、所述红光发光单元、所述白发光单元中所述封装体混合有所述荧光体。
优选地，各所述发光单元分发出的光混合后获得全光谱白光，所述全光谱白光的模拟目标光谱，当相对色温在4000K以上时，目标光谱为日光光谱；当相对色温低于4000K时,目标光谱为黑体辐射光谱。
优选地，当所述全光谱白光色温在2700-6500K时，和所述目标光谱的平均光谱偏差值ASD小于13％。
本实用新型还提供一种照明系统，其特征在于，包括：光源和驱动电路，
所述光源包括至少一个如上所述的光源模组；
所述驱动电路分别和各所述发光单元连接并向其供电，所述驱动电路对向各所述发光单元提供的电流/电压分别进行控制。
优选地，所述的照明系统，其特征在于，所述驱动电路包括：
电源转换模块，所述电源转换模块将外部电源转换为所述光源模组需要的直流电源；
控制模块，生成控制信号；
LED驱动模块，接收所述电源转换模块输出的所述直流电源和所述控制模块传来的所述控制信号，依据所述控制信号对所述直流电源进行调节，所述LED驱动模块分别和各所述单元电连接并向其输出调节后各发光单元各自所需的驱动电流/电压。
优选地，所述控制信号为PWM信号。
优选地，所述控制模块包括通信模块，接收外部传来的调光/调色命令，并以此生成所述控制信号。
优选地，所述控制模块包括存储模块存有预设的控制参数值，所述控制参数值为在所述光源模组产生不同光色时或不同色温的白光时，各所述发光单元对应的控制参数值，所述控制模块读取所述控制参数生成所述控制信号。
优选地，按所述控制参数值对所述光源模组进行控制，获得全光谱白光，所述全光谱白光的模拟目标光谱，当相对色温在4000K以上时，目标光谱为日光光谱；当相对色温低于4000K时,目标光谱为黑体辐射光谱。
优选地，当所述全光谱白光色温在2700-6500K时，和所述目标光谱的平均光谱偏差值ASD小于13％。
优选地，所述光源包括两个以上所述光源模组，各所述光源模组中的各色所述发光单元依据其光色分别和同色的所述发光单元串接后和所述 LED驱动模块电连接。
本实用新型还提供一种灯具，其特征在于，包括如上所述的光源模组，或包括如上所述的照明系统。
本申请提供的光源模组，模组中包括多个不同光色的单色发光单元可分别独立控制其发光强度，混光后能产生全光谱白光。全光谱白光的模拟目标光谱，当相对色温在4000K以上时，目标光谱为日光光谱；当相对色温低于4000K时,目标光谱为黑体辐射光谱。由于光谱模拟日光或黑体辐射曲线，从而使得其混光获得的白光具有良好的显色性。同时该光源模组还可以通过混光获得各种彩色光，其呈现出的色彩较之于常规混光方案更为丰富。
附图说明
图1是符合本实用新型优选实施例的光源模组的结构示意图；
图2是图1实施例光源模组的A-A’剖面图；
图3是本实用新型优选实施例光源模组中各单元的光谱能量分布图；
图4是本实用新型优选实施例光源模组中部分发光单元在CIE 1931色品图上的色点分布图；
图5a-5f是本实用新型优选实施例光源模组在紫光发光单元不参与的情况下混光获得的全光谱白光在不同色温时的光谱能量分布图；
图6a-6f是本实用新型优选实施例光源模组在紫光发光单元参与的情况下混光获得的全光谱白光在不同色温时的光谱能量分布图；
图7a-7f是本实用新型优选实施例光源模组在紫光发光单元、白光发光单元不参与的情况下发出白光在不同色温时的光谱能量分布图；
图8a是本实用新型优选实施例光源模组在紫光发光单元、白光发光单元不参与的情况下发出白光在低色温区间的光谱能量分布图；
图8b是本实用新型优选实施例光源模组在紫光发光单元、白光发光单元不参与的情况下发出白光在高色温区间的光谱能量分布图；
图9a-9d本实用新型优选实施例光源模组各单元混光获得的彩光的光谱能量分布图；
图10是本实用新型优选实施例光源模组各单元混光获得的彩光在CIE 1931色品图上的色点分布图；
图11是本实用新型中优选实施例照明系统的结构示意图；
图12a、12b、12c、12d是本实用新型其他优选实施例光源模组的封装结构示意图；
图13是本实用新型中优选实施例灯具的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和一些符合本实用新型的优选实施例对本实用新型提出的一种光源模组、照明系统和灯具作进一步详细的说明。
本实用新型的光源模组的一个具体实施方式为一个混光LED封装芯片，封装形式可以是PLCC贴片封装、陶瓷贴片封装、CSP封装、多合一单体贴片封装或COB芯片集成式封装，本申请对此不作限定。
一具体实施例的结构如图1所示，光源模组包括主体部60和设置在主体部60且彼此间隔开的多个发光单元——紫光发光单元500、第一蓝光发光单元100、第二蓝光发光单元600、青光发光单元200、绿光发光单元700、黄光发光单元300、红光发光单元800、白光发光单元400。各发光单元均包括LED芯片和覆盖其上的封装体，我们结合图2光源模组的A-A’向截面图来对其内部的具体结构进行说明。为了清晰展示发光单元的内部，我们以发光单元的中间位置为截面，因此图2截面仅可以看到位于一侧的四个发光单元，应当可以理解另一侧的发光单元其内部结构和其类似。
本实施例中，为了容纳封装体，主体部60为塑料支架，其内设多个容置槽61、62、63、64。塑料支架的材质可以为PPA、PCT、EMC其中的任一种。第一蓝光发光单元100位于最左侧的容置槽61，包括第一蓝光LED芯片101，并附带一对引脚51a、51b，封装体102填充满容置槽61。青光发光单元200位于容置槽62，包括用以激发荧光粉的第三蓝光LED芯片201，并附带一对引脚52a、52b，封装体202中混有荧光体203，混合后填充满容置槽62。黄光发光单元300位于容置槽63，包括用以激发荧光粉的第三蓝光LED芯片301，并附带一对引脚53a、53b，封装体302中混有荧光体 303，混合后填充满容置槽63。白光发光单元400位于容置槽64，包括用以激发荧光粉的第三蓝光LED芯片401，并附带一对引脚54a、54b，封装体402中混有荧光体403，混合后填充满容置槽64。各引脚51a、51b、52a、 52b、53a、53b、54a、54b之间相互电性隔离。LED芯片(LED Chip),包括正装或倒装，单颗LED Chip或者多颗LED Chip按串联、并联或串并联方式连接在一起。封装体102、202、302、402由硅基树脂、环氧树脂、或它们的结合制成可确保各发光单元100、200、300、400之间的电性隔离。荧光体203、303、403配置为受第三蓝光LED芯片201、202、203激发将第三蓝光LED芯片201、202、203发出的部分光转变为波长更长的特定颜色的光，如青光发光单元200的需要青光、黄光发光单元300需要的黄光，而白光发光单元的通常是将部分蓝光转换为黄绿光和蓝光混合后获得白光。另一侧的紫光发光单元500、第二蓝光发光单元500、绿光发光单元700、红光发光单元800结构类似，这里不再重复说明。
以上为光源模组一较佳实施例的封装结构，在其他较佳实施例中也可采用其他封装结构，我们以白光发光单元400为例，对另外一些较佳的封装形式加以说明。在图12a、12b实施例的封装结构也和图2实施例一样采用了支架结构，支架上形成有容置槽64，图中仅展示了光源模组的部分结构，即一个发光单元——白光发光单元400。第三蓝光LED芯片401设置在容置槽64中。图12a实施例中，当第三蓝光LED芯片401放置完成之后，通过引脚54a、54b和外部实现电连接。荧光体403先采用喷涂或是涂覆之方式将之平铺于第三蓝光LED芯片401表面，再用封装体402填充容置槽64。而在图12b中，先用封装体402填充已经放入第三蓝光LED芯片 401的容置槽64，后采用喷涂或是涂覆之方式将荧光体403平铺于封装体402的上表面。而图12c为陶瓷大功率封装方式，以陶瓷或金属材质作为基板94，第三蓝光LED芯片401设置在基板94上，将荧光体403用喷涂、荧光膜压膜或荧光陶瓷片贴装方式在蓝光LED芯片401表面上形成光转化层,后以模具注塑的方式完成封装体402的填充，覆盖荧光体403和蓝光 LED芯片401。图12d为CSP封装，适用于大功率芯片，以陶瓷或金属材质作为基板94,荧光体403和封装体402混合后，以荧光膜压膜方式形成蓝光LED芯片401表面上的光转化层完成封装。以上方式均可实现本实用新型的发明目的，本实用新型对此不作限定。
光源模组包括八个发光单元，各发光单元均发出不同颜色的单色光，通过混合各发光单元的光形成光源模组的出光，下面具体说明各发光单元的光学特性。
紫光发光单元500，包括紫光LED芯片，由紫光LED芯片直接发光，紫光LED芯片发出峰值波长位于390-420nm的紫光。其光谱在图3中标示为 V。
第一蓝光发光单元100，包括第一蓝光LED芯片101，由蓝光LED芯片直接发光，发出峰值波长位于430-445nm的蓝光。其光谱在图3中标示为 B_1。
第二蓝光发光单元600，包括第二蓝光LED芯片，由蓝光LED芯片直接发光，发出峰值波长位于460-480nm的蓝光。其光谱在图3中标示为B_2。
青光发光单元200，包括第三蓝光LED芯片201和封装体202，封装体 202中含有荧光体203，荧光体203中包括青色荧光粉，本实施例中青色荧光粉为(Ba,Ca)Si2N2O2:Eu，荧光体203受第三蓝光LED芯片201激发，将大部分蓝光转换为波长更长的青光。青光发光单元200发出的光峰值波长位于475-505nm,光谱半宽20-60nm，其光谱在图3中标示为C。光色为青色，在1931CIE色品图上位于由(0.15,0.44)、(0.13,0.54)、(0.05, 0.50)、(0.06,0.46)四个点为顶点围成的四边形区域内，即图4中标示的 D1区域，由于第三蓝光LED芯片201发出的大部分的能量均被荧光体203 转化为青光，青光发光单元200发光中的蓝光含量低于10％。其中的蓝光含量低于10％，指的是发光单元发出的光中，在蓝光波段440-480nm区域的能量在总能量中的占比小于10％。
绿光发光单元700，包括第三蓝光LED芯片和封装体，封装体中含有荧光体，荧光体包括绿色荧光粉，本实施例中绿色荧光粉为(Lu,Yb,Tb)3(Al, Ga)5O12:Ce、Ga-Y3Al5O12:Ce、β-SiAlON:Eu中的至少一种或它们的组合。荧光体受第三蓝光LED芯片激发，将大部分蓝光转换为波长更长的绿光。绿光发光单元700发出的光峰值波长位于515-540nm,光谱半宽90-130nm，其光谱在图3中标示为G。光色为绿色，且在1931CIE色品图上位于由 (0.38,0.49)、(0.38,0.58)、(0.33,0.63)、(0.33,0.54)四个点围成的四边形区域内，即图4中标示的D2区域。由于第三蓝光LED芯片发出的大部分的能量均被荧光体转化为绿光，绿光发光单元700发光中的蓝光含量低于10％。
黄光发光单元300，包括第三蓝光LED芯片301和封装体302，封装体302中含有荧光体303，荧光体303中包括黄色荧光粉，本实施例中黄色荧光粉为Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Ba,Sr,Ca,Mg)SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca,Mg)2Si2O2N2:Eu 中的至少一种或它们的组合，荧光体303受第三蓝光LED芯片301激发，将大部分蓝光转换为波长更长的黄光。黄光发光单元300发出的光峰值波长位于560-580nm,光谱半宽100-150nm，其光谱在图3中标示为Y。光色为黄色，在1931CIE色品图上位于由(0.50,0.45)、(0.50,0.50)、(0.43, 0.57)、(0.43,0.52)四个点为顶点围成的四边形区域内，即图4中标示的 D3区域，由于第三蓝光LED芯片301发出的大部分的能量均被荧光体303 转化为黄光，黄光发光单元300发光中的蓝光含量低于10％。
红光发光单元800，包括第三蓝光LED芯片和封装体，封装体中含有荧光体，荧光体中包括红色荧光粉，本实施例中红色荧光粉为CaAlSiN3:Eu、 (Ca,Sr)AlSiN3:Eu、(Ba,Sr,Ca,Mg)2Si5N8:Eu中的至少一种或它们的组合。荧光体受第三蓝光LED芯片激发，将大部分蓝光转换为波长更长的红光。红光发光单元800发出的光峰值波长位于625-660nm,光谱半宽70-100nm，其光谱在图3中标示为R。光色为红色，且在1931CIE色品图上位于由 (0.69,0.28)、(0.69,0.31)、(0.63,0.37)、(0.63,0.34)四个点围成的四边形区域内，即图4中标示的D4区域。由于第三蓝光LED芯片发出的大部分的能量均被荧光体转化为红光，红光发光单元800发光中的蓝光含量低于5％。
白光发光单元400，包括第三蓝光LED芯片401和封装体402，封装体 402中含有荧光体403，荧光体403中包括白光荧光粉，本实施例中白色荧光粉为(Lu,Yb,Tb)3(Al,Ga)5O12:Ce、Ga-Y3Al5O12:Ce、Y3(Al,Ga)5O12:Ce, CaAlSiN3:Eu、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu中的至少一种或它们的组合。荧光体403 受第三蓝光LED芯片402激发，将部分蓝光转换为波长更长的黄绿光和/或红橙光后和第三蓝光LED芯片402发出的蓝光混合后形成白光。白光发光单元400发出相对色温5500K-7000K,显色指数CRI大于80的白光，其光谱在图3中标示为W，其光色在1931CIE色品图上位于由(0.34,0.32)、 (0.34,0.37)、(0.30,0.35)、(0.31,0.28)四个点围成的四边形区域内，即图4中标示的D5区域。
第一蓝光发光单元100、第二蓝光发光单元600采用不同波长的蓝光 LED芯片，其原因在于荧光粉在光谱半宽(full-width half-maximum,FWHM) 方面通常有着较宽的分布，而单色LED芯片的FWHM较窄。选择不同峰值波长的芯片可以在蓝光波段形成一个叠加形式，从而使得蓝光区域整体的能量分布更为均匀，混合产生的白光显色性也就更佳，光源模组的调光色域也会更广。同时在青光发光单元200、绿光发光单元700、黄光发光单元300、红光发光单元800、白光发光单元400均包括用以激发荧光粉的蓝光LED芯片，在本实施例中，这些发光单元中均采用相同的蓝光芯片作为激发光源，即前述第三蓝光LED芯片201、301、401等。第三蓝光LED芯片的峰值波长又和第一蓝光LED芯片、第二蓝光LED芯片不同位于445-460nm，可以使得蓝光波段的能量分布更为均匀。为了保证这种叠加效果，在优选方案中，三种蓝光LED芯片的峰值波长除了要在给定的范围之内，还应该满足述三者中的任意两者之间的峰值波长之差均大于等于7nm。当然本实施例中各第三蓝光LED芯片均为同种型号，在其他较佳实施例中，各个以荧光粉激发的发光单元中也可以各自选择不同峰值波长的蓝光LED芯片，这样整个蓝光波段的能量可以更为分散。不过由于光源模组中各LED芯片都是单独供电，单独控制，LED选型过多可能会使得控制方面的设置更为复杂，具体可根据设计需要灵活选择。
上述各发光单元的光谱能量分布如图3所示，通过对他们分别进行调光控制，本实施例中的光源模组可以发出各种色彩的光，而在合成白光时可获得全光谱白光。全光谱白光的模拟目标光谱，当目标色温在4000K以上时，目标光谱为日光光谱；当目标色温低于4000K时,目标光谱为黑体辐射光谱。由于光谱模拟日光或黑体辐射曲线，从而使得其混光获得的白光显色性更佳，可实现CRI大于97。
本实用新型的另一较佳实施例为如图11所示的照明系统，包括上述实施例中的光源模组1和驱动电路2。
驱动电路2包括电源转换模块21、控制模块22和LED驱动模块23。电源转换模块21连接外部电源，将外部电源转换为光源模组1需要的直流电源。控制模块22包括通信模块，接收外部传来的调光/调色命令，并以此生成控制信号。通信模块可以为有线或无线通讯模块，本实用新型对此不作限定。LED驱动模块23输入为电源转换模块21输出的直流电源和控制模块22传来的控制信号，依据所述控制信号对直流电源进行调节，分别向光源模组1中的各发光单元100-800输出调节后各发光单元100-800各自所需的驱动电流/电压。因此，LED驱动模块23需分别和各发光单元100- 800电连接。当照明系统中包括多个光源模组1时，如图7所示，各光源模组1中的各发光单元100-800分别串接后和LED驱动模块23电连接。
如前所述，实施例光源模组1的可混光产生各种颜色的彩光，而在合成白光时可获得全光谱白光，因此控制模块22包括存储模块，其存有预设的控制参数值，该控制参数值为光源模组1产生不同颜色或色温时，其中各发光单元100-800对应的控制参数值。控制参数值可以为电压值、电流值或PWM信号。当外部发来变化需求时，控制模块22接收到命令，读取存储模块中的相关数值，形成控制信号发送给LED驱动模块23，调节向各发光单元100-800输出的电流/电压，使得光源模组1发出相应的颜色或相应色温的白光。
在本实施例中，控制信号为PWM信号，通过PWM调光方式独立控制各发光单元100-800,并施加不同的占空比以调变各发光单元的发光功率后实现混光效果。
在光源模组1工作时，各发光单元100-800可同时发光，也可以仅以部分发光单元来实现光源模组1的出光。在以往的白光光源模组中，通常采用RGB三色混光来实现，但是三个单色光源各自的光谱半宽宽度有限，使得能量在整个光谱中分布不均匀，有些波段的能量不足，从而无法实现全光谱。本实施例中的光源模组1在有针对性地选择了8种不同颜色的发光单元，通过混光而获得全光谱白光。
全光谱白光通过模拟目标光谱来实现，当目标色温低于4000K时,其发光之光谱以黑体辐射光谱为目标光谱。而当目标色温在4000K以上时, 其发光之光谱以模拟日光光谱为目标光谱。本申请所述日光光谱为国际照明委员会(CIE)规定之D系列标准照明体的相对光谱功率分布,并且,其黑体辐射光谱在不同色温(T)和黑体辐射光谱(B)符合以下关系：
Figure DEST_PATH_GDA0003706687430000141
其中,T代表色温,h为普朗克常数,c为光速(3x108m/s),K为玻尔兹曼常数,TB为黑体绝对温度,为辐射波长。
为了评估本文实施例中混光所获得的白光光谱效果与目标光谱的模拟匹配度，鉴于目前并无权威机构所颁布的相关评价标准,本申请所采用的光谱匹配程度的评价方式为参考美国普瑞公司(Bridgelux Inc.USA)所发布的平均光谱偏差值(ASD，AverageSpectral Difference)，其所采用的不同色温的参考光源之光谱和北美照明工程学会(Illuminating Engineering Society of North America，IES)所发布的TM-30标准相似，即其色温于5000K以上时，参考光谱是以D系列标准照明体为基准，色温在4000K以下时,是以黑体辐射光源所发射的光谱为基准，而色温介于4000K和5000K之间，其采用4000K黑体辐射光源和D50标准照明体的混合光源所发射的光谱作为基准，另外，考虑人眼视觉敏感响应的波段分布,光谱偏差评估范围限定在425nm至690nm之间,具体的计算方式如下列所示：
Figure DEST_PATH_GDA0003706687430000151
其中,φref为参考光源的相对强度,φ为待评估光源的相对强度,λ为波长。
下面列举了几种相对色温在4000K的LED光源并依照上述评价方式计算其平均光谱偏差值以此作为本申请实施例的对照参考值。常规Ra80白光 LED其ASD值为32％、常规Ra90白光LED其ASD值为22％、常规Ra95白光 LED其ASD值为19％。
在现有的方案中也有可以实现全光谱白光的光源产品，但是这些产品通常仅涉及一个色温，为单色温白光芯片，无法实现在可变色温下的全光谱白光。实施光源模组1通过分布给予各发光单元不同的控制信号可获得的全光谱白光光谱效果涵盖2700K-6500K区间范围，其中紫光发光单元100 不需要参与发光。图5a-5f分布示出了光源模组1在不需要紫光发光单元 100参与的情况下，混光获得的全光谱白光不同色温的光谱能量分布图，以及和目标光谱的比对情况。其中图5a为目标色温2700K时与标准黑体辐射光源的发射光谱曲线对比图；图5b为目标色温3000K时与标准黑体辐射光源的发射光谱曲线对比图；图5c为目标色温4000K时与标准D40光源的发射光谱曲线对比图；图5d为目标色温5000K时与标准D50光源的发射光谱曲线对比图；图5e为目标色温5700K时与标准D57光源的发射光谱曲线对比图；图5f为目标色温6500K时与标准D65光源的发射光谱曲线对比图。表1中列出了不同目标色温下，光源模组1实现的全光谱白光的实际色温、平均光谱偏差值(ASD)、与黑体辐射线的色偏差(Duv)、显色指数(CRI)、颜色逼真度(Rf)、颜色饱和度(Rg)和R1至R15。文中所述的目标色温是希望获得的色温，而由于产品个体的不同，在确定的目标色温下实际数值会稍有偏差，表1中所列的色温均为和目标色温对应的实测值。在本文其他图表中情况类似，下面不再另行说明
表1
Figure DEST_PATH_GDA0003706687430000161
Figure DEST_PATH_GDA0003706687430000171
从图5a-5f中可见，混合产生的白光和目标曲线已经十分接近，这一点从表1中的平均光谱偏差值ASD也可以看出，其最大偏差为2700K时的 12.6％，小于13％，优于前面所述常规Ra95白光LED的19％的ASD值。可见，光源模组1在没有紫光发光单元参与的情况下可在2700K-6500K色温范围内实现对目标光谱的模拟，从而达到良好的显色性效果，上表显示各色温显色指数CRI均大于等于97,各项显色指数(R1～R15)均大于90以上, 依IES TM30-15标准评估,颜色逼真度Rf均大于95,颜色饱和度Rg大于 99。
之所以说在没有紫光参与的情况下也可以实现全光谱，是因为我们所参考的平均光谱偏差值ASD其光谱偏差评估范围限定在425nm至690nm之间。因此是否有紫光成分的加入对其影响不大，但在自然光中还是包含有紫光成分，因此要实现可见光范围内的全光谱需加入紫光部分。实施例光源模组1的8个发光单元在驱动电路2的控制下同时发光，产生的目标色温2700K、3000K、4000K、5000K、5700K、6500K的全光谱白光的光谱能量分布及和目标光谱的比对图如图6a-6f所示。各色温对应的具体参数：实际色温、平均光谱偏差值(ASD)、与黑体辐射线的色偏差(Duv)、显色指数 (CRI)、颜色逼真度(Rf)、颜色饱和度(Rg)和R1至R15，如表2所示。
表2
图标 A1 A2 A3 A4 A5 A6
相对色温CCT 2697 3029 4023 5017 5720 6492
平均光谱偏差值ASD 12.5％ 11.1％ 10.4％ 11.1％ 10.7％ 10.3％
色偏差Duv -2E-04 -3E-04 -3E-07 -3E-05 -4E-05 2E-04
显色指数CRI 97 98 98 97 97 98
颜色逼真度Rf 97 98 98 98 98 98
颜色饱和度Rg 101 100 101 101 101 101
R1 98 98 99 98 97 98
R2 99 99 99 98 98 98
R3 96 97 99 98 99 99
R4 96 97 99 98 97 98
R5 98 98 99 97 97 98
R6 97 97 98 96 96 97
R7 98 98 98 97 98 98
R8 97 97 98 97 98 98
R9 92 92 94 93 97 96
R10 99 100 99 95 95 97
R11 94 95 97 96 95 96
R12 97 97 96 94 95 96
R13 98 98 98 98 97 98
R14 97 98 99 99 99 99
R15 99 100 99 99 98 99
从表2的各参数来看，其数值和表1相差不大，仍然实现了各色温显色指数CRI均大于等于97,各项显色指数(R1～R15)均大于90以上,依IES TM30-15标准评估,颜色逼真度Rf均大于95,颜色饱和度Rg大于99。其。其平均光谱偏差值ASD比没有紫光参与的结果相比数值更小一点，但是差别很小，数据之差在1％以下。但是从光谱图来看，图6a-6f中明显在紫光部分有能量补充，从而使得整体对目标光谱的模拟更为贴合，更符合全光谱白光的定义。可见，通过8个发光单元出光的混合，可产生全光谱白光，实现良好的日光模拟效果。
在紫光发光单元100和白光发光单元400都不参与的情况下，通过另外6个发光单元也可以混光形成白光，由他们混光产生的目标色温为2700K、 3000K、4000K、5000K、5700K、6500K白光的光谱能量分布及和目标光谱的比对图如图7a-7f所示，具体参数如表3所示
表3
类别 C1 C2 C3 C4 C5 C6
相对色温CCT 2681 2987 4011 4981 5698 6475
平均光谱偏差值ASD 13.9％ 13.0％ 13.0％ 13.6％ 12.7％ 12.6％
色偏差Duv 3E-04 4E-05 4E-04 3E-04 3E-04 2E-04
显色指数CRI 98 97 98 98 97 97
颜色逼真度Rf 97 96 98 98 97 96
颜色饱和度Rg 100 99 100 102 101 100
R1 98 97 99 97 96 96
R2 99 98 99 99 97 96
R3 97 99 99 99 99 99
R4 97 97 99 97 97 96
R5 98 97 99 97 96 96
R6 97 95 97 98 97 95
R7 98 98 98 99 99 98
R8 96 98 97 98 97 97
R9 90 95 94 94 92 90
R10 99 97 98 97 96 93
R11 95 95 98 95 96 96
R12 98 94 97 98 95 94
R13 98 97 98 97 96 95
R14 97 98 99 99 99 99
R15 99 99 99 97 96 95
从表3中可见，虽然这样仍能保持较高的显色性，但是其平均光谱偏差值ASD要高于7个发光单元或8个发光单元同时出光的情况，从光谱图上也可以看出和目标光谱的偏差较大。但是在6个发光单元的情况下，由于没有白光发光单元400其本身色温的影响，可以实现更宽的色温范围。图8a示出了两种较低色温的相对光谱图，其中目标色温1600K标示为L1，目标色温2200K标示为L2。图8b示出了三种较高色温的相对光谱图，其中目标色温8000K标示为U1，目标色温10000K标示为U2，目标色温20000K 标示为U3，相关参数如表4所示。
表4
Figure DEST_PATH_GDA0003706687430000191
Figure DEST_PATH_GDA0003706687430000201
从表4中可见，虽然6个发光单元无法实现目标光谱的模拟，但是仍然保持良好的显色性特点，可实现的白光光谱色温覆盖范围广,色温范围涵盖从1600K至20000K,且符合显色指数CRI大于90。
除了实现上述白光，本实施例照明系统的另一大特点是可以实现各色彩光，表5中示例性地给出了一些可形成的颜色的产生方式，表中示出了各种光色下发光单元参与情况，以及对应的CIE颜色空间上的色点坐标(Cx, Cy)。
表5
Figure DEST_PATH_GDA0003706687430000202
表7中紫色系的二个颜色的相对光谱图如图9a所示，蓝色系的三个颜色的相对光谱图如图9b所示，绿色系的二个颜色的相对光谱图如图9c所示，红色系的二个颜色的相对光谱图如图9d所示，各颜色在CIE 1931色品图上的色点分布图如图10所示。
综上所述，本申请中提出的光源模组和照明系统，通过优选特定光谱特性的单色发光单元组合，在7颗或8颗混光的模式下可实现全光谱白光，在没有紫光和白光发光单元参与的情况下可实现，宽色温范围的白光，同时还能产生各种色彩的彩色光，应用范围十分广泛。
上述光源模组和照明系统可应用各类灯具，图13示出了本申请一较佳实施例灯具D1。灯具D1为灯盘，包括如上所述的照明系统，在其他较佳实施例中也可以是吊灯、吸顶灯等，或者光源模组1也可作为普通白光芯片应用于台灯、筒灯、射灯等各类灯具。灯具D1包括底盘86、设置有扩散板 89的面框88、设置在光源板85上的多个光源模组1及电源盒87，前述驱动电路2设置在电源盒87内。灯具中对于光源模组1中的紫光发光单元 500、第一蓝光发光单元100、第二蓝光发光单元600、青光发光单元200、绿光发光单元700、黄光发光单元300、红光发光单元800、白红光发光单元400分别布线，各光源模组1中的同类发光单元相互串接后接入电源盒 87中的驱动电路2，形成前述照明系统。灯具D1还可以根据具体灯具的功能、需求带有控制器、散热装置和配光部件等。控制器可用于调整光源模组L1所发出照射光的光色、光强等，而配光部件除了实施例中的扩散板外还可以是灯罩、透镜、扩散元件、光导等。本实用新型对此不作限定。
上文对本实用新型优选实施例的描述是为了说明和描述，并非想要把本实用新型穷尽或局限于所公开的具体形式，显然，可能做出许多修改和变化，这些修改和变化可能对于本领域技术人员来说是显然的，应当包括在由所附权利要求书定义的本实用新型的范围之内。

Claims (20)

1.一种光源模组，其特征在于，包括彼此电性独立的多个发光单元：
第一蓝光发光单元，发出峰值波长位于430-455nm的蓝光；
第二蓝光发光单元，发出峰值波长位于460-480nm的蓝光；
青光发光单元，发出峰值波长位于475-505nm,光谱半宽20-60nm的青光；
绿光发光单元，发出峰值波长位于515-540nm,光谱半宽90-130nm的绿光；
黄光发光单元，发出峰值波长位于560-580nm,光谱半宽100-150nm的黄光；
红光发光单元，发出峰值波长位于625-660nm,光谱半宽70-100nm的红光；
白光发光单元，发出相对色温5500K-7000K,显色指数CRI大于80的白光；
各所述发光单元分别独立受控，发出的光混合后形成所述光源模组的发光。
2.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述光源模组还包括紫光发光单元，发出峰值波长位于390-420nm的紫光，所述紫光发光单元包括峰值波长位于390-420nm的紫光LED芯片。
3.如权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述青光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.15,0.44)、(0.13,0.54)、(0.05,0.50)、(0.06,0.46)四个点为顶点围成的四边形区域内；
所述绿光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.38,0.49)、(0.38,0.58)、(0.33,0.63)、(0.33,0.54)四个点为顶点围成的四边形区域内；
所述黄光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.50,0.45)、(0.50,0.50)、(0.43,0.57)、(0.43,0.52)四个点为顶点围成的四边形区域内；
所述红光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.69,0.28)、(0.69,0.31)、(0.63,0.37)、(0.63,0.34)四个点为顶点围成的四边形区域内；
所述白光发光单元的光色在1931CIE色品图上位于由(0.34,0.32)、(0.34,0.37)、(0.30,0.35)、(0.31,0.28)四个点为顶点围成的四边形区域内。
4.如权利要求2或3任一所述的光源模组，其特征在于，各所述发光单元均包括LED芯片和覆盖其上的封装体，其中：
所述第一蓝光发光单元中所述LED芯片为峰值波长位于430-445nm第一蓝光LED芯片；
所述第二蓝光发光单元中所述LED芯片为峰值波长位于460-480nm第二蓝光LED芯片；
所述青光发光单元、所述绿光发光单元、所述黄光发光单元、所述红光发光单元、所述白光发光单元中所述LED芯片为峰值波长位于445-460nm第三蓝光LED芯片，所述青光发光单元、所述绿光发光单元、所述黄光发光单元、所述红光发光单元、所述白光发光单元还包括荧光体，所述荧光体配置为受所述第三蓝光LED芯片激发将所述蓝光LED芯片发出的部分光转变为波长更长的光。
5.如权利要求4所述的光源模组，其特征在于，所述第一蓝光LED芯片、所述第二蓝光LED芯片、所述第三蓝光LED芯片中的任意两者之间的峰值波长之差均大于等于7nm。
6.如权利要求4所述的光源模组，其特征在于，所述青光发光单元、所述绿光发光单元、所述黄光发光单元的蓝光含量低于10％，所述红光发光单元的蓝光含量低于5％。
7.如权利要求4所述的光源模组，其特征在于，所述青光发光单元中的所述荧光体包括青色荧光粉；
和/或所述绿光发光单元中的所述荧光体包括绿色荧光粉；
和/或所述黄光发光单元中的所述荧光体包括黄色荧光粉；
和/或所述红光发光单元中的所述荧光体包括红色荧光粉。
8.如权利要求4所述的光源模组，其特征在于，所述白光发光单元中的所述荧光体包括白光荧光粉。
9.如权利要求4所述的光源模组，其特征在于，光源模组为封装芯片，其包括主体部，所述主体部上设置有和所述发光单元数量相等的容置槽，所述LED芯片分别设置在所述容置槽，并各带一对引脚，各所述引脚之间电性隔离，所述封装体填充的所述容置并覆盖所述LED芯片，其中所述青光发光单元、所述绿光发光单元、所述黄光发光单元、所述红光发光单元、所述白光发光单元中所述封装体混合有所述荧光体。
10.如权利要求2或3任一所述的光源模组，其特征在于，各所述发光单元分发出的光混合后获得全光谱白光，所述全光谱白光的模拟目标光谱，当相对色温在4000K以上时，目标光谱为日光光谱；当相对色温低于4000K时,目标光谱为黑体辐射光谱。
11.如权利要求10所述的光源模组，其特征在于，当所述全光谱白光色温在2700-6500K时，和所述目标光谱的平均光谱偏差值ASD小于13％。
12.一种照明系统，其特征在于，包括：光源和驱动电路，
所述光源包括至少一个如权利要求1至11任意一项所述的光源模组；
所述驱动电路分别和各所述发光单元连接并向其供电，所述驱动电路对向各所述发光单元提供的电流/电压分别进行控制。
13.如权利要求12所述的照明系统，其特征在于，所述驱动电路包括：
电源转换模块，所述电源转换模块将外部电源转换为所述光源模组需要的直流电源；
控制模块，生成控制信号；
LED驱动模块，接收所述电源转换模块输出的所述直流电源和所述控制模块传来的所述控制信号，依据所述控制信号对所述直流电源进行调节，所述LED驱动模块分别和各所述单元电连接并向其输出调节后各发光单元各自所需的驱动电流/电压。
14.如权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述控制信号为PWM信号。
15.如权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述控制模块包括通信模块，接收外部传来的调光/调色命令，并以此生成所述控制信号。
16.如权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述控制模块包括存储模块存有预设的控制参数值，所述控制参数值为在所述光源模组产生不同光色时或不同色温的白光时，各所述发光单元对应的控制参数值，所述控制模块读取所述控制参数生成所述控制信号。
17.如权利要求16所述的照明系统，其特征在于，按所述控制参数值对所述光源模组进行控制，获得全光谱白光，所述全光谱白光的模拟目标光谱，当色温在4000K以上时，目标光谱为日光光谱；当色温低于4000K时,目标光谱为黑体辐射光谱。
18.如权利要求17所述的照明系统，其特征在于，当所述全光谱白光色温在2700-6500K时，和所述目标光谱的平均光谱偏差值ASD小于13％。
19.如权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述光源包括两个以上所述光源模组，各所述光源模组中的各色所述发光单元依据其光色分别和同色的所述发光单元串接后和所述LED驱动模块电连接。
20.一种灯具，其特征在于，包括如权利要求1至11任意一项所述的光源模组，或包括如权利要求12至19任一所述的照明系统。
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