TW201447170A

TW201447170A - Ｌｅｄ模組、包含該ｌｅｄ模組之燈具及影響光譜的方法

Info

Publication number: TW201447170A
Application number: TW103108500A
Authority: TW
Inventors: Jens Burmeister; Lisa Morr
Original assignee: Cooper Crouse Hinds Gmbh
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2014-12-16
Also published as: CN105378375A; WO2014161665A1; EP2981759A1; US20160040859A1; EP2981759B1; TWI582337B; CN109838762A; DE102013005934A1

Abstract

本發明係關於一種用於燈具(2)之LED模組(1)，該LED模組(1)包括至少一個LED載體(3)及複數個配置在該LED載體上之LED(4)(發光二極體)。特定言之，選擇不同顏色的LED(4)之強度以發射由各LED之個別發光光譜(5)組成之總體發光光譜(6)。本發明進一步係關於一種燈具(2)，其包括燈具外殼(10)、至少一個配置在燈具外殼(10)中作為光源(13)之LED模組(1)、形成於燈具外殼(10)中之出光開口(11)、及特定言之指派給出光開口(11)之眩光限制裝置(12)，及關於一種影響光源(13)之光譜的方法。

Description

LED模組、包含該LED模組之燈具及影響光譜的方法

本發明係關於一種LED模組、一種包括該LED模組之燈具、及一種影響光譜的方法。

光譜(或亦稱為色譜)為電磁譜之可無需任何技術輔助地由人眼感知之部分。該光譜係由一個各別光源或多個光源之發射或反射光譜顏色所構成。通常為，該光源發射具有特定頻率光譜或對應光譜分佈之光。光之對應頻率決定其顏色。對應的人工光源於顏色、亮度等等方面相異。光譜之可見光部分具有約380至780nm範圍內之波長，其頻率分別在約3.8×10¹⁴至7.9×10¹⁴Hz範圍內。光譜之對應顏色分量在光學輔助下才可區分。通常為，許多光源發射一種光譜，該光譜為在觀察者眼中產生總體顏色效果之各別地呈混合色之不同個別顏色之組合。該光顏色對應於直接起源於對應發光光源之光之顏色效果。於此情況中，光顏色取決於該輻射之光譜組成。

就光顏色而言，甚至本身為「白光」之光可細分(例如)為暖白光、中性白光、日光白光等等。白光之該等對應色調各者對人類具有不同效果。亦結合其他光顏色論述對觀察者之對應心理效應。關於其他物種，另外應明白相較於人類其等通常對特定光譜範圍具有不同敏感性。

關於光顏色，應考慮另一個參數，其指定為演色指數。

該指數為可藉由其來描述相同相關色溫之光源之演色品質之光度量。例如，高達5000 K之色溫，由對應色溫之黑體發射之光充作評估演色品質之參照。假若對應人工光源完全地再現具有相同色溫之黑體之在可見光波長範圍內之光譜，則演色指數為「100」。

頻繁地用於最近幾年中之光源的一個實例為消耗極少能量及同時具有長壽命之LED光源。對應LED通常產生實質上單色輻射。對應LED光之色調中主要為對應輻射之主波長。LED可呈諸如紅色、橙色、黃色、綠色或藍色之不同顏色獲得。此外，已知白光LED，其通常利用轉換層以將LED產生之實際上的藍光轉換為白光。亦可從螢光燈知曉該等轉換層。

LED之對應發射光譜為相對狹窄的譜帶，其中(參見以上陳述)對應主波長及因而光之顏色取決於用於製造LED之對應半導體晶體之材料。通常，LED光不含UV或IR輻射。

LED較佳係呈LED模組製造。該等模組係極平坦的且在一個載體上具有複數個LED。該載體亦可係可撓性。該載體可為其上安裝對應佈線及/或電子組件以操作LED之印刷電路板。

於DE 10 2010 033 141文件中，描述一種燈具，其中所產生的光就不同物種之光譜敏感性而言受到影響。該燈具之光源為(例如)如上所述之LED模組，或其複數個模組。為了影響對應的光，使用濾光裝置，該濾光裝置可至少部分地過濾出一或多個特定光譜範圍之發射光。因此，可過濾出或至少減低光譜範圍，其中特定物種(且特別是動物)具有較大敏感性，及於該等光譜範圍中，該等物種可能會曝露於負影響。當然，亦可設想欲發射之光之光譜範圍係經選擇以對一或多個物種具有正影響。可使用對應燈具(例如)作為路燈或用於人行道或公園照明、或類似者。

當然，亦可實現室內之對應光過濾，其中所發射光之特定光譜範圍可觸發反應或類似。參見：例如，生物、化學或物理應用。

根據DE 10 2010 033 141文件，將對應濾光裝置配置在燈具外殼中或配置在燈具外殼之出光開口區域中。此意指光源之對應光譜或色譜之影響係藉由另一裝置達成。該種裝置之缺點在於一部分光被保留，使得總體照明系統之有效性減低。換言之，相較於具有相同電源無濾光之燈具，濾光會導致輻射能力或輻射強度減低。

因此，本發明係基於以簡單的方式影響光譜或色譜之目標，而非必須在對應燈具中進行大規模物理改動或提供其他設備。與此同時，僅使用小數目之燈具。

根據本發明，該目標係藉由專利技術方案1之特徵達成。此類似地適用於方法技術方案之特徵、及具有該LED模組之對應燈具。

根據本發明，LED模組之特徵在於：尤其在LED之數目及顏色為預定之情況下，LED發射由各LED之個別發光光譜組成之總體發光光譜，其中LED可相對彼此在其個別發光光譜之強度方面改變。此意指於LED模組上使用特定數目的紅光、綠光、藍光及/或黃光LED，其中該等LED中之各者就其強度而言為可調整以藉由改變對應發光光譜之個別強度及於隨後疊加該等光譜來獲得總體發光光譜。

對應燈具包括至少一個LED模組，其中亦可使用該等模組中之若干個模組。此外，該燈具包括至少一個燈具外殼、形成於該燈具外殼中之出光開口、及眩光限制裝置。該眩光限制裝置限制從燈具之出光開口之出光至特定範圍(例如)以減少燈具之眩光。

根據該方法，以如下方式影響由燈具所發射光之對應光顏色，使得複數個LED呈至少一個列及/或行配置在對應LED模組上。LED各者根據具有對應經調整之強度之個別發光光譜發射光，其中將所有LED之個別光譜疊加為一種總體發光光譜，從而產生對應燈具之光源之光譜。

各LED經組態以發射實質上單色光輻射係可行的。各LED之對應個別發光光譜本身為已知，或可至少預先確定。接著將具有不同單色光輻射之LED一起配置在對應LED載體上，及藉由疊加各自具有各別強度之個別發光光譜為一種總體發光光譜，可獲得光源之對應所欲光譜。

將具有相同單色光輻射之LED各別配置在LED模組之子模組上係可行的。此意指具有相同單色光輻射之LED各自配置在一起，及可根據所欲數目之對應LED組合該等LED之子模組。於此情況中，將LED配置成彼此相當地靠近，使得小距離已經係足夠的，及假若需要，則藉助對應的反射裝置，點光源不再係可辨別的，然而，僅所有個別發光光譜經疊加為總體發光光譜仍可被觀察者識別。

藉由使用子模組，可根據需要以簡單方式將具有對應光顏色之LED組合，及選擇各自的數目。若(例如)需要更多個黃光LED，則增加更多個具有該等黃光LED之子模組。此類似地適用於具有不同顏色之LED。

然而，將具有不同單色光輻射之LED配置在LED模組之子模組上亦係可行的。此意指所欲光顏色已經藉由組合各自具有對應強度之不同顏色的LED於子模組上而提供於該子模組上。接著可一起使用多個該等子模組作為LED模組，及其等接著可獲致所欲總體發光光譜。

LED配置為使得LED沿至少一個列及/或行配置在對應LED載體上者。如上文已陳述，該載體可為用於對LED供電、用於所需連接之對應佈線、以及用於其他電子或電氣裝置之配置之對應印刷電路板。

利用此類型之列及/或行配置，可例如僅相同顏色的LED係沿一個列配置，或相應地，該等LED係沿一個行配置。此外，設想以各個列及/或行地提供不同顏色的LED。

根據本發明，於此方面特別有利的是，假若各LED可個別地觸發，亦即，尤其以對應的電壓(各自的電流強度)對各LED供電。因此，所有LED之控制係可靠的，及相應發射之個別發光光譜可較佳地以其對應強度再現，及總體發光光譜可可靠地藉由疊加所有個別發光光譜產生。此外，所有相同顏色的LED係相應地以所選電壓(各自的電流)供電係可行的。

為了視需要地增大對應光源之演色指數，可將白光LED指派給單色LED。可(例如)確定白光LED之數目，在於使演色指數達到100或至少接近100之值。

為了能夠視需要地以簡單的方式改變總體發光光譜，可設想將模組及/或子模組可互換地配置在燈具中。此可類似地適用於對應的LED載體。

為了視需要地改變光源之光顏色維持一段短時間，可進一步證實若子模組可個別地觸發係有利的。此意指，例如，只有在總體發光光譜欲相應地藉由打開該等黃光LED改變的情況下，才打開僅具有黃光LED之子模組。此類似地適用於不同顏色的LED、白光LED及類似者。

如上文已陳述，可尤其針對在特定光譜範圍內具有較大敏感性之特定物種進行總體發光光譜之該調整。此外，假若多於一種物種在特定光譜範圍內或至少在密切相鄰的光譜範圍內具有相同的敏感性，則可設想針對其等進行總體發光光譜之調整。根據本發明，假若欲打開之LED例如在該光譜範圍內照射，則亦可藉由打開LED強化針對光發射之特定光譜範圍。因此，可增進在特定光譜範圍之某些有利效應。

不僅藉由打開對應LED，而且亦可藉由選擇性地停用具有已知個別發光光譜之特定LED來改變光譜同樣係可行的。LED之該停用以及若需要之其餘LED之強度之改變會導致可具有所欲效應之總體發光光譜改變。

圖1顯示包括根據本發明之LED模組1之燈具2之透視對角仰視圖。於所說明之實施例中，對應之LED模組1作為光源13配置在燈具外殼10中之出光開口11之兩側上。LED模組1不但可同時地觸發而且可利用電壓(各自的電流)供電。如所說明之燈具2僅為一個實例及以簡化方式顯示，及可例如用於通道、道路及類似者之照明。為了防止、或至少減低燈具2內部對應燈之可能存在的眩光，可將眩光限制裝置12指派給出光開口11，此可例如在欲照射表面方向上減小出光開口11及若需要則可限制另外由光源所發射的光僅到達用於其照明之特定區域。

可設想對應LED模組1之不同實施例。兩個實施例顯示於圖2及3中。

於根據圖2之實施例中，對應之LED 4係沿列8配置。LED 4均配置在經組態(例如)成印刷電路板之LED載體3上。具有圖2、或圖3之LED之LED載體3形成對應之LED模組1。已不止一次地指出，例如，對應LED載體3上LED 4之配置及數目僅係示例性，及係以小數目之LED 4顯示。亦可使用更多個LED載體3，各自更多的根據圖1之燈具2中之LED模組1。

於載體3上之不同LED 4為不同顏色的LED，及取決於顏色，具有另一種個別發光光譜。亦可參見圖4及6。LED為實質上單色光源，亦即，其僅發射在各自有限光譜範圍之狹窄譜帶之光。藉由有意地選擇對應半導體材料及其摻雜，可改變由LED產生之光的性質。現今，可獲得具有紅色、橙色、黃色、綠色、藍色及紫色之LED。亦可產生超出光譜之該可見光範圍的LED之輻射。參見：例如，長達1000nm之波長之近紅外光範圍或紫外光範圍。

就由發光二極體產生白光而言，可例如使用藍光或UV LED與其他光致發光材料。類似於螢光管，該材料可將短波長及較高能量的光轉換為較長波長的光。

將對應數目之具不同顏色之個別LED 4配置在LED模組1(各自的LED載體3)。參見：例如，綠光LED 14、黃光LED 15、橙光LED 16、紅光LED 17或白光LED 18。

已不止一次地指明LED之配置及數目僅係示例性的。

此類似地適用於圖3，其中對應之LED 4係同時以列及行配置。於所顯示之實施例中，將五個列及十個行之LED提供於對應之LED載體3(各自的LED模組1)上。

亦於根據圖3之該模組中，可同時沿列及行配置不同顏色的LED。

此外，對應之LED模組1(各自的LED載體3)係由子模組7組成係可行的。其等可具有(例如)各自預定數目之不同顏色的LED，或僅提供單色LED。此類似地適用於圖3之實施例。

根據本發明，已證實有利的是對應載體(各自的對應模組)上之LED 4不同地觸發，亦即，其等個別地利用電壓(各自的電流)供電。藉此，可針對於其個別發光光譜預定各LED之光發射，及眾所周知，無需極大努力，使得將不同個別發光光譜疊加為一種總體發光光譜。請參見陳述於下文之說明。

然而，子模組亦可分開地觸發。在各子模組被例如僅一種顏色的LED佔用的情況下，此點特別有利。此意指，例如，配置在特定子模組7上之所有黃光LED可關閉或打開或改變其強度。因此，光顏色「黃色」之對應的個別發光光譜將在總體發光光譜中消失，或至少在其強度方面改變。除此之外，可提供若干個各自具有相同顏色的LED之子模組，使得，例如，一個具有黃光LED之子模組，兩個該等子模組、或其中更多個子模組可打開/關閉或在其強度方面改變。此類似地適用於不同顏色的LED。

假若於各子模組上提供不同顏色的LED，則以上說明亦適用，因此，取決於所需情況，更少個或更多個該等子模組一起配置在燈具中，或於燈具中觸發，以獲得對應之照明。

圖4繪示具有多種個別發光光譜5之LED模組1之實施例。圖4首先從左到右顯示針對綠色、黃色、橙色、及紅色之個別發光光譜。對應光譜之強度以nm表示，取決於波長。例如，綠光、紅光及橙光LED之強度相等及實質上比黃光LED之強度大三倍。假若LED經定位成與對應光源13(各自的燈具2)足夠地分開，則將個別發光光譜疊加為總體發光光譜6。請參見圖5，其中不含LED 4，參見圖2，各自的3，不再可作為個別光源地進行辨別。換言之，圖5顯示四種具有不同光顏色之不同LED類型之混合，此外該等LED類型可以不同數目提供。對應之總體發光光譜6可已經藉由對應電腦模擬或類似設定燈之前由本身甚為人所熟知的個別發光光譜組成。換言之，可基於預定照明目的在對應燈具中以定向方式實現對應總體發光光譜。

圖6及7顯示另一個示例性實施例。再次，從左到右地顯示綠光、黃光、橙色光及紅光LED之對應個別發光光譜5於圖6中。於此情況中，對應之LED係於其一般強度之特定百分比下操作。例如，基於初始或正常操作強度計，紅光LED之強度為37.5%，綠光LED之強度為25%，橙色光LED之強度為100%及黃光LED之強度為87.5%。於該實施例中，相較於圖5，「綠光」之相對部分減低。

此意指，對於例如在綠光範圍敏感反應之物種，具有根據圖7之總體發光光譜6之光源將有利。反之亦然，假若價值處於在綠光範圍之增加部分，則可使用具有根據圖5之總體發光光譜6之光源。

根據圖5及7之總體發光光譜之其他部分幾近不變。

藉由相應地選擇子模組7(各自的整個LED模組1)之不同LED之數目、顏色及特定言之其強度改變，可實現如所期及所需之其他總體發光光譜6。

就圖2而言，強調白光LED 18，除了彩色LED以外可提供白光LED 18(例如)以增大演色指數。當然，於此方面，亦可使用更多個該等白光LED。

如上文所說明，本發明的優點在於即使利用相對小數目之LED，藉由利用分別應用的LED之不同強度亦可達成光之可控混合。並非必需(例如)藉由打開或關閉具有預定顏色之對應LED改變總體發光光譜。此意指，本發明容許以小數目之LED達成對應光譜分佈。例如，假若使用僅具有很小空間供LED之配置用之小燈，則此點係極為有利的。

然而，除了改變個別LED、或至少相同顏色的LED之強度以外，亦可除強度改變外地對LED之數目及/或顏色進行相應的改變。

1‧‧‧LED模組

2‧‧‧燈具

3‧‧‧LED載體

4‧‧‧LED

5‧‧‧個別發光光譜

6‧‧‧總體發光光譜

7‧‧‧子模組

8‧‧‧列

9‧‧‧行

10‧‧‧燈具外殼

11‧‧‧出光開口

12‧‧‧眩光限制裝置

13‧‧‧光源

14‧‧‧綠光LED

15‧‧‧黃光LED

16‧‧‧橙光LED

17‧‧‧紅光LED

18‧‧‧白光LED

將在下文中藉由描繪於附圖中之圖式更詳細地描述有利的實施例。於附圖中：圖1 顯示具有LED模組之燈具之透視仰視圖；圖2 顯示LED模組之一個示例性實施例之放大概視圖；圖3 顯示LED模組之另一個示例性實施例之放大概視圖；圖4 顯示就不同顏色的LED而言之不同強度之個別發光光譜；圖5 顯示由圖4中所示之個別發光光譜形成之總體發光光譜；圖6 顯示類似於圖4之另一個實例，及圖7 顯示由圖6之個別發光光譜形成之總體發光光譜。

1‧‧‧LED模組

2‧‧‧燈具

10‧‧‧燈具外殼

11‧‧‧出光開口

12‧‧‧眩光限制裝置

Claims

一種用於包括至少一個LED載體(3)及複數個配置在該LED載體上之LED(4)(發光二極體)之燈具(2)之LED模組(1)，特定言之具有預定數目及顏色，其等可相對彼此在其個別發光光譜之強度方面改變以發射由個別發光光譜(5)組成之總體發光光譜(6)。
如請求項1之LED模組，其中各LED(4)經組態以發射實質上單色輻射。
如請求項1或2之LED模組，其中具有相同單色光輻射之LED各自配置在LED模組(1)之子模組(7)上。
如請求項1或2之LED模組，其中具有不同單色光輻射之LED各自配置在LED模組(1)之子模組(7)上。
如請求項1或2之LED模組，其中LED可沿至少一個列(8)及/或行(9)配置在LED載體(3)上。
如請求項1或2之LED模組，其中所有LED皆可分開地觸發。
如請求項1或2之LED模組，其中白光LED係指派給單色LED以增大演色指數。
如請求項1或2之LED模組，其中該等LED模組及/或子模組能夠可互換地配置在燈具中。
如請求項1或2之LED模組，其中子模組(7)可個別地觸發。
一種燈具(2)，其包括燈具外殼(10)、至少一個配置在燈具外殼(10)中作為光源(13)之如前述請求項中任一項之LED模組(1)、形成於燈具外殼(10)中之出光開口(11)、及特定指派給出光開口(11)之眩光限制裝置(12)。
如請求項10之燈具，其中該燈具之總體發光光譜實質上不含其中至少一種特定物種(特別是動物物種)相較於其他物種具有更大敏感性之光譜範圍。
如請求項10或11之燈具，其中可將燈具(2)應用作為通道燈具、道路燈具或類似者。
一種影響光源(13)之光譜之方法，該光源係由特定言之以列(8)及/或行(9)配置在LED模組(1)上之複數個個別LED形成，其中，尤其在該等個別LED之數目及顏色為預定之情況下，該等個別LED之個別發光光譜係以可變強度疊加為一種總體發光光譜作為該光源之光譜。
如請求項13之方法，其中可同時及分開地觸發所有個別LED。
如請求項13或14之方法，其中個別地觸發於子模組(7)上之個別LED，以選擇具特定顏色之個別LED之數目。
如請求項13或14之方法，其中觸發除已觸發的彩色LED以外之多個白光LED。