TW201427478A - 色溫調節方法及使用該方法的照明裝置 - Google Patents

Abstract

一種色溫調節方法，包括步驟：提供一控制器、色溫不同的第一白光光源與第二白光光源、及由紅光光源、綠光光源、藍光光源混合的一調節光源，控制器內存儲一色溫設定值；將環境光的色溫與存儲的色溫設定值比較得出差值；根據差值控制二白光光源的電流比例以及紅光光源、綠光光源及藍光光源的混光比例而獲得補償光；混合補償光及環境光得到滿足設定值的色溫。

Description

色溫調節方法及使用該方法的照明裝置

本發明涉及一種色溫調節方法及使用該方法的照明裝置。

照明設備在人們的日常生活中扮演了重要的作用，在不同的時間、地點和環境下往往需要使用不同的色溫的照明設備。LED（發光二極體，Light-emitting diode）產業是近幾年最受矚目的產業之一，發展至今，LED產品已具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命週期時間長、且不含汞、具有環保效益等優點，因此被認為是新世代綠色節能照明的最佳光源。

傳統的白光LED通常是使用藍光晶片激發螢光粉混光後得到白光，其頻譜特性如圖1所示。圖1為CIE1931（International Commission on Illumination）色座標，圖中的曲線P為普朗克曲線，普朗克曲線上的點均為色溫確定的點。圖中的曲線Y為藍光晶片搭配單一螢光粉，通過改變螢光粉濃度得到的光線在色座標上呈直線變化的曲線。該曲線與普朗克曲線交於4600K點上，也即是搭配單一螢光粉的白光LED即使改變螢光粉濃度，其只具有一個確定色溫的色溫點，也即是色溫不可調，不能滿足在不同環境下用戶對光線的不同需求。

有鑒於此，有必要提供一種色溫調節方法及使用該方法的照明裝置。

一種色溫調節方法，包括步驟：提供一控制器、色溫不同的第一白光光源與第二白光光源、及由紅光光源、綠光光源、藍光光源混合的一調節光源，控制器內存儲一色溫設定值；將環境光的色溫與存儲的色溫設定值比較得出差值；根據差值控制二白光光源的電流比例以及紅光光源、綠光光源及藍光光源的混光比例而獲得補償光；混合補償光及環境光得到滿足設定值的色溫。

一種照明裝置，包括色溫不同的至少二白光光源、及紅光光源、綠光光源與藍光光源，還包括光感測器、控制器以及驅動單元，該控制器內存儲一色溫設定值，該光感測器用於感測環境光並將資料傳輸給該控制器作分析，該控制器根據色溫設定值計算需要的補償光並通過該驅動單元驅動該二白光光源、紅光光源、綠光光源以及藍光光源混合出需要的補償光。

由於該第一白光光源與第二白光光源、紅光光源、綠光光源及藍光光源混合得到的光線是根據設定值計算的與環境光比較得出的補償光，可以滿足不同的用光環境。並且該調節光有紅光、綠光以及藍光混合得到，故還增加了補償光的演色性。

請參閱圖2，本發明的色溫調節方法使用了至少二白光光源、一紅光光源、一藍光光源以及一綠光光源。在本實施方式中的色溫調節方法使用了四色溫不同的白光光源，色溫分別為3500K、4500K、5500K、15000K。以下主要以調節該四白光光源作為例子說明本發明的色溫調節方法。該四白光光源均為可通過改變其輸入電流實現亮度可調的白光光源。假設發出3500K色溫光線的白光光源的輸入電流為I₁，發出4500K色溫光線的白光光源的輸入電流為I₂，發出5500K色溫光線的白光光源的輸入電流為I₃，發出15000K色溫光線的白光光源的輸入電流為I₄。調節該四組白光光源的輸入電流I₁、I₂、I₃、I₄的比例，改變每一發光光源的亮度，調整其整體出射光線的色溫。所佔比例越大的白光光源，其混合後的光線的色溫就更靠近該電流比例大的白光光源。例如，當I₁:I₂:I₃:I₄=1:1:0.25:0時，四白光光源可混合出色溫為4100K的色溫光源Y₁。

如圖2所示，該色溫光源Y₁落在CIE1931座標中的曲線Y上，且不落在普朗克曲線P上。通過調節紅光光源的電流、綠光光源的電流以及藍光光源的電流，混合出一調節光C。該調節光C點落在CIE1931座標中的座標點（0.62,0.34）上。該調節光C再與該色溫光源Y₁混合使其混合出一出射光W1，也即是從CIE1931座標中將色溫光源Y₁往調節光C方向拉至普朗克曲線P上，從而得到落在普朗克曲線P上色溫為2800K的點。由於該調節光C是通過紅光、綠光與藍光調節出來的，因此該調節光C具有良好的演色性，與色溫光源Y₁混合後得到的出射光W₁也具有良好的演色性。通過改變該四組白光光源的電流I₁、I₂、I₃、I₄的比例還可得到其他色溫，例如當I₁:I₂:I₃:I₄=1:1:1:0.365時，可調節出色溫為4700K的色溫光源Y₂。通過調節紅光光源的電流、綠光光源的電流以及藍光光源的電流，混合出另一調節光C₁將該色溫光源Y₂拉至普朗克曲線P上以得到色溫較佳的出射光W₂。換句話說，本發明的色溫調節方法即是通過調節四白光光源的電流比例調節其亮度使其混合出某一色溫值的白光光線，並通過調節電流調節該紅光光源、綠光光源與藍光光源混合出某一色溫值的調節光C。由於該調節光C包含了紅、綠、藍三種原色光，則與白光光線混合後可得到演色性良好的出射光W₁。通過以上方法調節LED的色溫，除了色溫可調還增加了出射光W₁的演色性。

當然，也可以使用兩個或者三個或者更多的不同色溫的白光光源與紅光光源、藍光光源以及綠光光源混合，白光光源的數量越多，且色溫相差越大，最終在普朗克曲線P上所能夠獲得的最佳色溫點也越多。可以理解地，上述白光光源、紅光光源、綠光光源及藍光光源還可搭配控制器使用。在調節得到色溫光源Y₁、Y₂前可以先在控制器內存儲一色溫設定值，然根據環境光的色溫通過控制器計算出環境光的色溫與色溫設定值的差值，再根據差值調節該四組白光光源的電流I₁、I₂、I₃、I₄的比例以及該紅光光源、綠光光源與藍光光源的混光比例，從而得出補償光源，再與環境光混合後得到滿足設定值的照明環境。

請同時參閱圖3-4，示出了使用本發明的色溫調節方法的照明裝置200示意圖及原理圖。該照明裝置200包括白光光源20、第一調節光源21、第二調節光源22以及第三調節光源23。本實施例中，該第一調節光源21為一紅光光源，該第二調節光源22為一綠光光源，該第三調節光源23為一藍光光源。在本實施方式中，該照明裝置200包括位於中央的由位於同一平面的一第一白光光源201、一第二白光光源202、一第三白光光源203以及一第四白光光源204組成的白光光源20，四個第一調節光源21、四個第二調節光源22以及四個第三調節光源23圍繞該白光光源20設置。在本實施方式中，該第一白光光源201發出色溫為3500K色溫的光線，該第二白光光源202發出色溫為4500K色溫的光線，該第三白光光源203發出色溫為5500K色溫的光線，該第四白光光源204發出色溫為15000K色溫的光線。可以理解地，該四組白光光源201、202、203、204不限於發出上述四種色溫的光線。

該白光光源20與該四第一調節光源21、四第二調節光源22、四第三調節光源23排布於同一平面內。並且，該四個第一調節光源21、四個第二調節光源22以及四個第三調節光源23間隔排列。該第一白光光源201、第二白光光源202、第三白光光源203以及第四白光光源204的出射光線的色溫不相等，且四者皆為可通過調節其電流比例改變每一白光光源201、202、203、204的亮度混合出某一色溫的白光光源20。該第一調節光源21、第二調節光源22以及第三調節光源23均為可通過電流調節其出光。通過調節輸入第一調節光源21、第二調節光源22以及第三調節光源23的電流使其與白光光源20的出射光線混合，可混合出不同色溫的高演色性的出射光，從而調節照明裝置200的整體出射光線的色溫，以滿足不同的用光需求。為達到更好地混光效果，該第一調節光源21、第二調節光源22以及第三調節光源23靠近或緊挨該白光光源20。

該照明裝置200還包括光感測器11、微單元控制器12以及驅動單元13。本發明的色溫調節方法中將環境光的色溫與存儲的色溫設定值比較得出差值及根據差值控制白光光源201、202、203、204的電流比例以及紅光光源、綠光光源及藍光光源的混光比例而獲得補償光即是通過該光感測器11輔助來實現。該光感測器11用於感測環境光，然後將感測到的資料傳輸給該微單元控制器12作分析處理。該微單元控制器12接收到環境光的資料後，根據設定值計算需要的補償光，然後通過驅動單元13驅動上述各個白光光源201、202、203、204以及各個調節光源21、22、23混合出需要的補償光。該補償光與環境光混合後，光感測器11繼續感測混合後的光線，當環境光變化時，即時通過該微單元控制器12調節，以使得照明裝置200更智慧化的調節照明環境。可以理解地，該設定值可以由用戶手動輸入。

200．．．照明裝置

Y．．．曲線

P．．．普朗克曲線

Y₁、Y₂．．．色溫光源

W₁、W₂．．．出射光

C、C₁．．．調節光

20．．．白光光源

201．．．第一白光光源

202．．．第二白光光源

203．．．第三白光光源

204．．．第四白光光源

21．．．第一調節光源

22．．．第二調節光源

23．．．第三調節光源

11．．．光感測器

12．．．微單元控制器

13．．．驅動單元

圖1為搭配單一螢光粉的藍光LED在CIE1931色座標中的色譜變化示意圖。

圖2為本發明的固態發光器件色溫調節方法在CIE1931色座標中的色譜變化示意圖。

圖3為使用本發明的固態發光器件色溫調節方法的照明裝置示意圖。

圖4為圖3所示的照明裝置的工作原理圖。

11．．．光感測器

12．．．微單元控制器

13．．．驅動單元

Claims (10)

1. 一種色溫調節方法，包括步驟：
   提供一控制器、色溫不同的第一白光光源與第二白光光源、及由紅光光源、綠光光源、藍光光源混合的一調節光源，控制器內存儲一色溫設定值；
   將環境光的色溫與存儲的色溫設定值比較得出差值；
   根據差值控制二白光光源的電流比例以及紅光光源、綠光光源及藍光光源的混光比例而獲得補償光；
   混合補償光及環境光得到滿足設定值的色溫。
2. 如申請專利範圍第1項所述的色溫調節方法，其中：將環境光的色溫與存儲的色溫設定值比較得出差值及根據差值控制第一、第二白光光源的電流比例以及紅光光源、綠光光源及藍光光源的混光比例而獲得補償光是通過一光感測器輔助來實現，該光感測器感測環境光並將資料傳輸給該控制器作分析，該控制器根據色溫設定值計算需要的補償光並通過該驅動單元驅動該二白光光源、紅光光源、綠光光源以及藍光光源混合出需要的補償光。
3. 如申請專利範圍第2項所述的色溫調節方法，其中：還包括在該補償光與環境光混合後，該光感測器用於繼續感測混合後的光線，當環境光變化時，即時通過該控制器調節。
4. 如申請專利範圍第1項所述的色溫調節方法，其中：該白光光源、紅光光源、綠光光源以及藍光光源通過調節輸入電流來調節亮度。
5. 如申請專利範圍第4項所述的色溫調節方法，其中：還使用到一第三白光光源及一第四白光光源，該第一白光光源、第二白光光源、第三白光光源及第四白光光源的色溫均不相同。
6. 如申請專利範圍第5項所述的色溫調節方法，其中：該補償光的色溫不同於該第一白光光源、第二白光光源、第三白光光源以及第四白光光源的色溫，該補償光的色點位於CIE1931色座標的普朗克曲線上。
7. 如申請專利範圍第1項所述的色溫調節方法，其中：該設定值由用戶預先輸入該控制器。
8. 一種照明裝置，包括色溫不同的至少二白光光源、及紅光光源、綠光光源與藍光光源，其改良在於：還包括光感測器、控制器以及驅動單元，該控制器內存儲一色溫設定值，該光感測器用於感測環境光並將資料傳輸給該控制器作分析，該控制器根據色溫設定值計算需要的補償光並通過該驅動單元驅動該二白光光源、紅光光源、綠光光源以及藍光光源混合出需要的補償光。
9. 如申請專利範圍第8項所述的照明裝置，其中：該至少二白光光源、紅光光源、綠光光源以及藍光光源排布於同一平面內，該二白光光源位於中央，該紅光光源、綠光光源以及藍光光源圍設於該二白光光源周邊。
10. 如申請專利範圍第9項所述的照明裝置，其中：該紅光光源、綠光光源、藍光光源為多個，這些紅光光源、綠光光源以及藍光光源間隔設置。