CN107454718B - 一种具有修正色温功能的led灯光源及光学*** - Google Patents

一种具有修正色温功能的led灯光源及光学*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有修正色温功能的LED灯光源及光学***，LED灯光源包括控制单元、驱动电路及LED光源模组；LED光源模组上设有第一种颜色LED芯片、第二种颜色LED芯片及白光LED芯片；当目标色坐标在色坐标系中为目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点以外的点时，第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片分别位于目标色坐标颜色等温线两侧且以目标色坐标为中心对称；或当目标色坐标在色坐标系中为目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点时，第二种颜色LED芯片位于第一种颜色LED芯片与目标色坐标连线的延长线上；控制单元通过驱动电路控制第一种颜色LED芯片及第二种颜色LED芯片的驱动电流以使LED光源模组的色温修正到目标色温。本发明能补偿因白光LED芯片在生产过程中产生的色温漂移，使使用者能更精准地控制灯具的色温及色坐标。

Description

一种具有修正色温功能的LED灯光源及光学***
技术领域
本发明涉及投影及照明技术领域，更具体地，涉及一种具有修正色温功能的LED灯光源及光学***。
背景技术
传统的大功率照明装置，例如舞台灯，基于气体放电灯泡光源（俗称HID灯），通过反光杯收集光源，光路镜头折射或成像投射出光线，以实现舞台的照明或制造各种舞台场景的效果。通常情况下，这种光源是标准的白光光源，而这种光源在生产过程中因工艺控制问题，均会存在色坐标和色温的漂移，影响产品的一致性，降低产品的良率，导致终端客户在实际应用时不尽人意。
而近几年，随着LED固态光源在舞台灯上的应用越来越广，有逐渐取而代之HID光源的趋势，但LED光源在芯片、荧光粉材料、封装等生产过程中，也无可避免导致LED色温漂移目标值，导致批次的生产一致性。现实中，LED光源的生产和使用都是通过分Bin（分色坐标区域）进行挑选使用。但是针对一些大功率的LED光源，是由多颗LED芯片进行COB封装获取，由于芯片的批次质量不一致，极有可能导致色温差的累积，会使最终的LED光源模组出现严重的色温漂移现象，严重者可超过6000K±500K的温漂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有修正色温功能的LED灯光源，该光源能补偿因白光LED芯片在生产过程中产生的色温漂移，控制同批次甚至不同批次中产品的一致性，提高生产的良率，使使用者能更精准地控制灯具的色温及色坐标。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
提供一种具有修正色温功能的LED灯光源，包括控制单元、驱动电路及LED光源模组；LED光源模组上设有第一种颜色LED芯片、第二种颜色LED芯片及白光LED芯片；当目标色坐标在色坐标系中为目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点以外的点时，第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片分别位于目标色坐标颜色等温线两侧且以目标色坐标为中心对称；或当目标色坐标在色坐标系中为目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点时，第二种颜色LED芯片位于第一种颜色LED芯片与目标色坐标连线的延长线上；控制单元通过驱动电路控制第一种颜色LED芯片及第二种颜色LED芯片的驱动电流以使LED光源模组的色温修正到目标色温。
在生产LED光源模组时，根据使用者要求确定LED光源模组发光的目标色温，目标色温在CIE1931色坐标***中的位置为目标色坐标，目标色温在该CIE1931色坐标***中对应一条目标色坐标颜色等温线，在该目标色坐标颜色等温线上的任意一点的色温均是目标色温，而目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点为标准目标色温。
上述方案中，通过根据目标色坐标在色坐标系中的位置设置第一种颜色LED芯片及第二种颜色LED芯片，使得控制单元通过驱动电路控制这两种颜色芯片的驱动电流大小即可将LED光源模组的色温修正到目标色温。该光源能补偿因白光LED芯片在生产过程中产生的色温漂移，控制同批次甚至不同批次中产品的一致性，可达到±100K的效果，提高生产的良率，使使用者能更精准地控制灯具的色温及色坐标。
当然，灯具的光源在使用一段时间老化之后，色温较初始出厂状态发生了漂移，也可以重新修正植入不同颜色的LED芯片，以再次修正到初始出厂状态的色温。
优选地，第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片分别为红光LED芯片与青光LED芯片；或第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片分别为蓝光LED芯片与黄光LED芯片。进一步优选地，青光LED芯片或蓝光LED芯片的光强度为LED光源模组发光总强度的0%-10%，红光LED芯片或黄光LED芯片的光强度为LED光源模组发光总强度的0%-30%。
LED光源模组具备调节色温的LED芯片后，在生产时即可根据LED光源模组的产品实际色温漂移进行调节，根据色温漂移的程度，确定掺杂两种颜色LED芯片的亮度的比例，例如整体色温偏高时，适当增加红光LED芯片的驱动电流以增加红光LED芯片的输出，把偏高的色温修正至目标值，然后通过软件控制把红光LED芯片的驱动数据写入控制单元中，下次再次启动该LED光源模组时，控制单元根据红光LED芯片的驱动数据控制驱动电路以使该LED光源模组发出目标色温。
优选地，LED光源模组上的所有LED芯片呈矩阵排列或呈正多边形排列。这样设置便于LED光源模组的封装。
优选地，第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片的数量相同，且两者在LED光源模组上的排布相同。这样设置使得LED光源模组形成的混合光斑具有良好的均匀性。
本发明的另一个目的在于提供一种具有修正色温功能的LED灯光学***，使用上述LED灯光源，还包括用于对LED光源模组发出的光进行准直的准直透镜，位于准直透镜后端用于对从准直透镜出射的光进行聚焦的聚光透镜。
本发明一种具有修正色温功能的LED灯光学***，发出光的色温为目标色温，且光斑的均匀性较好。
优选地，准直透镜至少为两个，准直透镜的尺寸从LED光源模组向聚光透镜方向逐渐增大。这样设置使得从准直透镜出射的光的准直性更好。进一步优选地，准直透镜为两个。
优选地，在准直透镜与聚光透镜之间还设有光学积分器件，光学积分器件用于对从准直透镜出射的光进行匀光。这样设置能更好地保证该光学***发出的光束的均匀性。
优选地，所述光学积分器件为复眼透镜或导光棒。导光棒即可为空心结构也可为实心结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种具有修正色温功能的LED灯光源，通过根据目标色坐标在色坐标系中的位置设置第一种颜色LED芯片及第二种颜色LED芯片，使得控制单元通过驱动电路控制这两种颜色芯片的驱动电流大小即可将LED光源模组的色温修正到目标色温，该光源能补偿因白光LED芯片在生产过程中产生的色温漂移，控制同批次甚至不同批次中产品的一致性，提高生产的良率，使使用者能更精准地控制灯具的色温及色坐标；本发明一种具有修正色温功能的LED灯光学***，发出光的色温为目标色温，且光斑的均匀性较好。
附图说明
图1为本实施例一种具有修正色温功能的LED灯光源中LED光源模组的示意图，其中W表示白光LED芯片，R为第一种颜色LED芯片，B为第二种颜色LED芯片。
图2为本实施例一种具有修正色温功能的LED灯光学***的光路图。
图3为目标色坐标颜色等温线与两种颜色LED芯片在CIE1931色坐标***中位置的示意图，其中假设目标色温为6500K，R点红光LED芯片为第一种颜色LED芯片，B点青光LED芯片为第二种颜色LED芯片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
本实施例一种具有修正色温功能的LED灯光源，包括控制单元、驱动电路及LED光源模组1；其中，LED光源模组1的示意图如图1所示，LED光源模组1上设有第一种颜色LED芯片、第二种颜色LED芯片及白光LED芯片；当目标色坐标在色坐标系中为目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点以外的点时，第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片分别位于目标色坐标颜色等温线两侧且以目标色坐标为中心对称；或当目标色坐标在色坐标系中为目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点时，第二种颜色LED芯片位于第一种颜色LED芯片与目标色坐标连线的延长线上；控制单元通过驱动电路控制第一种颜色LED芯片及第二种颜色LED芯片的驱动电流以使LED光源模组1的色温修正到目标色温。
在生产LED光源模组1时，根据使用者要求确定LED光源模组1发光的目标色温，目标色温在CIE1931色坐标***中的位置为目标色坐标，目标色温在该CIE1931色坐标***中对应一条目标色坐标颜色等温线，在该目标色坐标颜色等温线上的任意一点的色温均是目标色温，而目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点为标准目标色温，图3所示为目标色坐标颜色等温线与两种颜色LED芯片在CIE1931色坐标***中位置的示意图。
本发明一种具有修正色温功能的LED灯光源，通过根据目标色坐标在色坐标系中的位置设置第一种颜色LED芯片及第二种颜色LED芯片，使得控制单元通过驱动电路控制这两种颜色芯片的驱动电流大小即可将LED光源模组1的色温修正到目标色温。该光源能补偿因白光LED芯片在生产过程中产生的色温漂移，控制同批次甚至不同批次中产品的一致性，可达到±100K的效果，提高生产的良率，使使用者能更精准地控制灯具的色温及色坐标。
当然，灯具的光源在使用一段时间老化之后，色温较初始出厂状态发生了漂移，也可以重新修正植入不同颜色的LED芯片，以再次修正到初始出厂状态的色温。
其中，第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片分别为红光LED芯片与青光LED芯片；或第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片分别为蓝光LED芯片与黄光LED芯片。具体地，青光LED芯片或蓝光LED芯片的光强度为LED光源模组发光总强度的0%-10%，红光LED芯片或黄光LED芯片的光强度为LED光源模组发光总强度的0%-30%。
本实施例中，如图1和图3所示，假设目标色温为6500K ，R点红光LED芯片为第一种颜色LED芯片，B点青光LED芯片为第二种颜色LED芯片，举例说明色温调节过程：LED光源模组1具备调节色温的LED芯片后，在生产时即可根据LED光源模组1的产品实际色温漂移进行调节，根据色温漂移的程度，确定掺杂两种颜色LED芯片的亮度的比例，例如整体色温偏高时，适当增加红光LED芯片的驱动电流以增加红光LED芯片的输出，把偏高的色温修正至目标值，然后通过软件控制把红光LED芯片的驱动数据写入控制单元中，下次再次启动该LED光源模组1时，控制单元根据红光LED芯片的驱动数据控制驱动电路以使该LED光源模组1发出目标色温。
另外，LED光源模组1上的所有LED芯片呈矩阵排列或呈正多边形排列。这样设置便于LED光源模组1的封装。
其中，第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片的数量相同，且两者在LED光源模组1上的排布相同。这样设置使得LED光源模组1形成的混合光斑具有良好的均匀性。
本实施例还提供了一种具有修正色温功能的LED灯光学***，其示意图如图2所示，使用上述LED灯光源，还包括用于对LED光源模组1发出的光进行准直的准直透镜2，位于准直透镜2后端用于对从准直透镜2出射的光进行聚焦的聚光透镜4。
本发明一种具有修正色温功能的LED灯光学***，发出光的色温为目标色温，且光斑的均匀性较好。
其中，准直透镜2至少为两个，准直透镜的尺寸从LED光源模组1向聚光透镜4方向逐渐增大。这样设置使得从准直透镜2出射的光的准直性更好。本实施例中，准直透镜2为两个。
另外，在准直透镜2与聚光透镜4之间还设有光学积分器件3，光学积分器件3用于对从准直透镜2出射的光进行匀光。这样设置能更好地保证该光学***发出的光束的均匀性。
其中，所述光学积分器件3为复眼透镜或导光棒。导光棒即可为空心结构也可为实心结构。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种具有修正色温功能的 LED 灯光学***，其特征在于，包括LED 灯光源，所述LED 灯光源包括控制单元、驱动电路及 LED 光源模组（1）；LED 光源模组（1）上设有第一种颜色 LED 芯片、第二种颜色 LED 芯片及白光 LED 芯片；当目标色坐标在色坐标系中为目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点以外的点时，第一种颜色 LED 芯片与第二种颜色LED 芯片分别位于目标色坐标颜色等温线两侧且以目标色坐标为中心对称；或当目标色坐标在色坐标系中为目标色坐标颜色等温线与黑体线的交点时，第二种颜色 LED 芯片位于第一种颜色 LED 芯片与目标色坐标连线的延长线上；控制单元通过驱动电路控制第一种颜色 LED 芯片及第二种颜色 LED 芯片的驱动电流以使 LED 光源模组（1）的色温修正到目标色温；
第一种颜色LED芯片与第二种颜色LED芯片分别为红光 LED 芯片与青光 LED 芯片；或第一种颜色 LED 芯片与第二种颜色 LED 芯片分别为蓝光 LED 芯片与黄光 LED 芯片；
青光 LED 芯片或蓝光 LED 芯片的光强度为 LED 光源模组发光总强度的 0%-10%，红光 LED芯片或黄光 LED 芯片的光强度为 LED 光源模组发光总强度的 0%-30%；
还包括用于对 LED 光源模组（1）发出的光进行准直的准直透镜（2），位于准直透镜（2）后端用于对从准直透镜（2）出射的光进行聚焦的聚光透镜（4）。
2. 根据权利要求1所述的一种具有修正色温功能的 LED 灯光学***，其特征在于，准直透镜（2）至少为两个，准直透镜的尺寸从 LED 光源模组（1）向聚光透镜（4）方向逐渐增大。
3. 根据权利要求2所述的一种具有修正色温功能的 LED 灯光学***，其特征在于，准直透镜（2）为两个。
4. 根据权利要求 1 所述的一种具有修正色温功能的 LED 灯光学***，其特征在于，在准直透镜（2）与聚光透镜（4）之间还设有光学积分器件（3），光学积分器件（3）用于对从准直透镜（2）出射的光进行匀光。
5. 根据权利要求 4 所述的一种具有修正色温功能的 LED 灯光学***，其特征在于，所述光学积分器件（3）为复眼透镜或导光棒。
6. 根据权利要求 1 所述的一种具有修正色温功能的 LED 灯光学***，其特征在于，LED 光源模组（1）上的所有 LED 芯片呈矩阵排列或呈正多边形排列。
7. 根据权利要求 1 或 6所述的一种具有修正色温功能的 LED 灯光学***，其特征在于，第一种颜色 LED 芯片与第二种颜色 LED 芯片的数量相同，且两者在 LED 光源模组（1）上的排布相同。
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