CN110578882A - 光生物护眼灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光生物护眼灯，灯座、电源、LED灯条、反光纸，以及扩光罩，所述扩光罩内壁的表面涂覆有量子点材料，所述量子点材料中的量子点采用球形或类球形，其直径在2到20纳米之间，所述量子点材料采用元素半导体量子点，化合物半导体量子点和异质结量子点中的一种或多种。通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色，采用这种技术，在不降低发光效率的情况下，不仅大大降低有害蓝光的成分，并能够增加LED灯的显指，从而解决了现有技术无法在保证照明效果的情况下减少LED照明灯中的蓝光对人眼造成伤害的问题。

Description

光生物护眼灯
技术领域
本发明涉及LED灯技术领域，特别是涉及一种光生物护眼灯。
背景技术
LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，最后安装外壳，所以LED灯的抗震性能好。蓝光是组成LED发出的白色光的重要组成部分，所以在正常情况下说蓝光危害，滤掉蓝光的说法是片面的，按人的生理时辰节律选择光照成份和质量，才是正确对待蓝光的科学方法。蓝光对人眼的危害，这方面是目前世界科研的前沿课题，有较多的研究报告，但是还没有对应的考核标准。不过普遍认为，波长440纳米以下的短波蓝光，对人眼的伤害最大，主要表现在导致近视、白内障以及黄斑病变的眼睛病理危害和人体节律危害。
专利号为CN107835554A的发明中提出了一种护眼灯，该发明并不能起到较好的护眼效果，在LED照明领域，减少蓝光伤害，也就是减少波长440纳米以下的蓝光成分。通常的做法是用滤光材料滤掉波长440以下的短波蓝光。这样的做法不仅增加成本而且由于滤掉部分的蓝光，降低了LED的光效，现有技术无法在保证照明效果的同时减少LED照明灯中的蓝光对人眼造成伤害的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种光生物护眼灯，其具有保证照明效果的同时减少LED照明灯中的蓝光对人眼造成伤害的特点，解决了现有技术无法在保证照明效果的情况下减少LED照明灯中的蓝光对人眼造成伤害的问题。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种光生物护眼灯，灯座、电源、LED灯条、反光纸，以及扩光罩，所述扩光罩内壁的表面涂覆有量子点材料，所述量子点材料中的量子点采用球形或类球形，其直径在2到20纳米之间，所述量子点材料采用元素半导体量子点，化合物半导体量子点和异质结量子点中的一种或多种。
所述的量子点材料由多个不同直径的组份按比例混杂而成。
直径在2-5纳米的量子点材料的质量：直径在5-8纳米的量子点材料的质量：直径在8-12纳米的量子点材料的质量：直径在12-15纳米的量子点材料的质量：直径在15-20纳米的量子点材料的质量为(1-2):(2-3):(3-5):(4-6):(5-8)。
所述的扩光罩分为第一照射区和第二照射区，在所述的第一照射区和第二照射区上分别对应设置有多个第一凹槽和第二凹槽，所述的第一凹槽和第二凹槽为三角形、梯形凹槽或圆弧形，所述的第一凹槽和第二凹槽的规格或形状不同。
所述的灯座包括底板、侧板以及形成在底板中部且其上设置有反光材料的凸台，所述的LED灯条设置在侧板上，所述的电源固定在凸台的内腔中。
所述的第一凹槽的深度大于第二凹槽的深度，第二凹槽的间距大于第一凹槽的间距。
所述的LED灯为支架灯，所述的扩光罩为弧形扩光罩，所述的侧板与底板的夹角在25°-85°，所述的凸台沿轴向延伸，所述的凸台包括顶部的平面和两侧的用以将照射其上的光线反射至弧形扩光罩的坡面，所述的第二照射区位于扩光罩中心且轴向延伸，所述的第一照射区位于第二照射区两侧且轴向延伸。
所述的第一照射区和第二照射区的分界线位于LED灯条上灯珠与坡面中心连接线相对坡面反射线与扩光罩的交汇处。
所述的LED灯为圆形灯，所述的侧板与底板的夹角在115°-150°，所述的LED灯环周设置或者呈对称布置的多个扇形设置在所述的侧板上，所述的凸台为圆台形，所述的扩光罩为球面，所述的第二照射区位于扩光罩中心且呈圆形，第一照射区位于第二照射区外侧。
所述的第一照射区和第二照射区的分界线位于LED灯条上灯珠与凸台侧面中心连接线的反射线与扩光罩的交汇处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的光生物护眼专用灯，通过利用量子点材料光转化的特性，即能把一个特定波长的光转化为另外一个特定波长的光的特性，把波长440纳米以下的蓝光转化为波长480纳米以上的蓝光，量子点是一种纳米级别的半导体，通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化，因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色，采用这种技术，在不降低发光效率的情况下，不仅大大降低有害蓝光的成分，并能够增加LED灯的显指，从而解决了现有技术无法在保证照明效果的情况下减少LED照明灯中的蓝光对人眼造成伤害的问题。
附图说明
图1所示为本发明的光生物护眼灯的截面结构示意图。
图2所示为图1所示的局部放大示意图。
图3为本发明***图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图所示，一种光生物护眼专用灯，包括灯座1、电源4和LED灯条2，电源4通过螺栓连接或者卡装在灯座1的底部，LED灯条2通过螺栓或者插接连接在电源4的底部或灯座上，灯座1的底部与LED灯条2的对应位置设置有反光纸5，灯座1的底部与LED灯条2和反光纸5的对应的位置活动安装有扩光罩3，扩光罩3内壁的表面涂有量子点材料6，即构成量子点材料层，量子点材料6采用元素半导体量子点，化合物半导体量子点和异质结量子点中的一种或多种，量子点材料6中的量子点采用球形或类球形，其直径在2到20纳米之间，灯座1顶部的左侧且对应电源4的位置固定连接有电源线7，电源线7远离灯座1的一端固定连接在电插头，灯座1的顶部且对应电源线7的位置固定安装有线扣8，线扣8采用6N-4线扣，灯座1的两端且对应扩光罩3的位置活动连接有堵头9，堵头9的数量为两个，通过利用量子点材料6光转化的特性，即能把一个特定波长的光转化为另外一个特定波长的光的特性，把波长440纳米以下的蓝光转化为波长480纳米以上的蓝光，量子点是一种纳米级别的半导体，通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化，因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色，采用这种技术，在不降低发光效率的情况下，不仅大大降低有害蓝光的成分，并能够增加LED灯的显指，从而解决了现有技术无法在保证照明效果的情况下减少LED照明灯中的蓝光对人眼造成伤害的问题。
其中量子点材料中的量子点采用物理法或化学法合成，合成具有共价键的量子点如硅量子点时，以物理法为主，合成具有离子键的量子点如硫化镉量子点时，以化学方法为主，目前有两种重要的化学法：一种是采用胶体化学的方法在有机体系中合成，另一种是在水溶液中合成。
金属有机合成法：使用二甲基镉(Cd(CH3)2)、三辛基硒化膦(SeTOP)作为前体，三辛基氧化膦(TOPO)作为配位溶剂，合成高效发光的硒化镉(CdSe)量子点，由于CdSe纳米颗粒不溶于甲醇，可以加入过量甲醇，通过离心分离得到CdSe纳米颗粒，其量子产率约为10％。
水相直接合成法：在水相中直接合成量子点具有操作简便、重复性高、成本低、表面电荷和表面性质可控，容易引入功能性基团，生物相容性好等优点，已经成为当前研究的热点，其优良的性能有望成为一种有发展潜力的生物荧光探针，当前，水相直接合成水溶性量子点技术主要以水溶性巯基试剂作稳定剂。
本发明中，通过利用量子点材料6的光转化的特性，即能把一个特定波长的光转化为另外一个特定波长的光的特性，把波长440纳米以下的蓝光转化为波长480纳米以上的蓝光，量子点是一种纳米级别的半导体，通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化，因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色，采用这种技术，在不降低发光效率的情况下，不仅大大降低有害蓝光的成分，并能够增加LED灯的显指，从而解决了现有技术无法在保证照明效果的情况下减少LED照明灯中的蓝光对人眼造成伤害的问题。
其中，为提高对不同波长的蓝光吸收和转化，所述的量子点材料由多个不同直径的组份按比例混杂而成，如直径在5-8纳米的量子点材料的质量：直径在8-12纳米的量子点材料的质量：直径在12-15纳米的量子点材料的质量：直径在15-20纳米的量子点材料的质量为(1-2):(2-3):(3-5):(4-6):(5-8)，如1:2:3:4:5或2:2:3:4:8。采用该比例的混合，实现各频段蓝光均匀吸收，提高护眼效果。
实施例二
为进一步提高出光率和均光性，所述的扩光罩3分为第一照射区31和第二照射区32，在所述的第一照射区31和第二照射区32上分别对应设置有多个第一凹槽33和第二凹槽34，所述的第一凹槽和第二凹槽为三角形、梯形凹槽或圆弧形，所述的第一凹槽和第二凹槽的规格或形状不同。
因为LED灯条在灯座内的分布，发出的光会在扩光罩上形成有不同的入射角，为提高出光率，在对入射角，按不同的光反射比进行区域划分，通过凹槽的设置调节各区域的透光效果，实现最终的高出光率及匀光的有机结合。
当第一凹槽和第二凹槽均为三角形或者梯形时，所述的第二凹槽的内角不小于第一凹槽的内角，所述的内角即为三角形的顶角或者梯形两腰延长后得到的夹角。所述的第二凹槽的内角大于或等于所述的第一凹槽的内角，因为开口角度的不同，导致实际第二凹槽的凹槽间距增大，当然，还可在进步拉大第二凹槽的间距，第二凹槽的间距大于第一凹槽的间距，如第二凹槽的间距是第一凹槽间距的1.5-2.5倍，如2倍。
同时，所述的第一凹槽的深度大于第二凹槽的深度。所述的第一凹槽为三角形且深度较大，对应于入射角较小的光线，即发散性较小且相对直射的光线照射在第一照射区，能有效控制反射，适当减少反射光线的透光率，提高出光的均匀性，当然，为减少扩光罩厚度，保证扩光罩的强度，可将所述的第二凹槽设计为梯形，这样具有更大的入射范围，有效保证透光效果，其中，第一照射区和第二照射区的分割是针对不同的光反射比进行的，对于不同的LED灯视具体的出光条件即可进行合理的划分。即，如不设置第一凹槽和第二凹槽时，第一照射区的入射比要大于第二照射区的入射比，通过不同的第一凹槽和第二凹槽的设计，使得两区域内的入射比得到均衡，有效提高出光均匀性。
基于同样的原理，第一凹槽和第二凹槽也可采用弧形凹槽设计，通过不同的深浅、不同的半径同样能实现上述调节之目的，而且，弧形凹槽与三角形或梯形凹槽等还可进行结合使用，以进一步拓展其使用效果。
本发明LED灯条上的灯珠发出的光线于扩光罩上不同的区域，因有不同的光反射比，创造性地将扩光罩分为不同的照射区域，通过不同的凹槽的深度设计，以及开口角及间距的改变，实现高出光率的同时，保证了扩光罩的挤出工艺，实现了性能和加工难度的有效均衡。同时，在灯座内设置凸台，一部分直达扩光罩，一部分经过反射后再达扩光罩，通过反射设计实现光强的初步均匀，然后再借助反射比进行实际出光的均匀化，最终实现高出光率且出光均匀的效果，透光率能达85％，甚至93％以致更高。
优选地，还包括与所述的控制器通讯连接的人体感应器，所述的人体感应器为两个且对应设置在灯座两侧。
实施例三
其中，所述的LED灯为支架灯，所述的灯座1包括底板11、侧板12以及形成在底板中部且其上设置有反光材料的凸台13，所述的LED灯条2设置在侧板12上，所述的侧板与底板的夹角在25°-85°，所述的凸台沿轴向延伸，包括顶部的平面131和两侧的用以将照射其上的光线反射至弧形扩光罩的坡面132，所述的第二照射区位于扩光罩中心且轴向延伸，第一照射区对称地位于第二照射区两侧且轴向延伸，所述的第一照射区和第二照射区的分界线位于LED灯条上灯珠与坡面中心连接线相对坡面反射线与扩光罩的交汇处。
具体地，扩光罩为弧形，弧长为120mm，所述的第一照射区：弧长40mm，R102mm,第一凹槽为三角形，间距0.7mm，高度0.7mm，内角45°，第二照射区：弧长40mm，R102mm,第二凹槽为梯形，底宽0.6mm，间距0.6mm，高度0.5mm，内角64°，共分布34个。第二照射区的间距0.6mm是考虑中心灯罩离灯光发出的点距离较远，通过减少凹槽，降低高度，调整角度的方式，使照射到该部分光能够充分的被灯罩接受并折射出去。
作为另一个具体实施，所述的LED灯为圆形灯，所述的侧板与底板的夹角在115°-150°，所述的LED灯环周设置所述的侧板上，所述的凸台为圆台形，所述的扩光罩为球面，所述的第二照射区位于扩光罩中心且呈圆形，第一照射区位于第一照射区外侧，所述的第一照射区和第二照射区的分界线位于LED灯条上灯珠与凸台侧面中心连接线的反射线与扩光罩的交汇处。
本发明还同时公开了一种高出光率LED的控制方法，控制器收到传感器的感测信号，并相应调整全部或者部分LED灯条的亮度或开关。两个所述的传感器的感测范围分为第一区、交汇区和第二区，于第一区或第二区时，朝向该区域的LED灯条的亮度降低或者关闭，当于交汇区时，所有的LED灯条开启且亮度正常。
两个人体感应器，每个人体感应器均具有较大的感测范围，将两个感测范围设置具有交汇区，这样，当感测到有人进入感测区时，首先先低亮度点亮LED灯，避免炫光出现，而当进入交汇区后，再全部点亮LED，保证有效照明。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光生物护眼灯，其特征在于，灯座、电源、LED灯条、反光纸(4)，以及扩光罩，所述扩光罩(5)内壁的表面涂覆有量子点材料(6)，所述量子点材料(6)中的量子点采用球形或类球形，其直径在2到20纳米之间，所述量子点材料(6)采用元素半导体量子点，化合物半导体量子点和异质结量子点中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的光生物护眼灯，其特征在于，所述的量子点材料由多个不同直径的组份按比例混杂而成。
3.如权利要求2所述的光生物护眼灯，其特征在于，直径在2-5纳米的量子点材料的质量：直径在5-8纳米的量子点材料的质量：直径在8-12纳米的量子点材料的质量：直径在12-15纳米的量子点材料的质量：直径在15-20纳米的量子点材料的质量为(1-2):(2-3):(3-5):(4-6):(5-8)。
4.如权利要求1所述的光生物护眼灯，其特征在于，所述的扩光罩分为第一照射区和第二照射区，在所述的第一照射区和第二照射区上分别对应设置有多个第一凹槽和第二凹槽，所述的第一凹槽和第二凹槽为三角形、梯形凹槽或圆弧形，所述的第一凹槽和第二凹槽的规格或形状不同。
5.如权利要求1所述的光生物护眼灯，其特征在于，所述的灯座包括底板、侧板以及形成在底板中部且其上设置有反光材料的凸台，所述的LED灯条设置在侧板上，所述的电源固定在凸台的内腔中。
6.如权利要求4所述的光生物护眼灯，其特征在于，所述的第一凹槽的深度大于第二凹槽的深度，第二凹槽的间距大于第一凹槽的间距。
7.如权利要求4所述的光生物护眼灯，其特征在于，所述的LED灯为支架灯，所述的扩光罩为弧形扩光罩，所述的侧板与底板的夹角在25°-85°，所述的凸台沿轴向延伸，所述的凸台包括顶部的平面和两侧的用以将照射其上的光线反射至弧形扩光罩的坡面，所述的第二照射区位于扩光罩中心且轴向延伸，所述的第一照射区位于第二照射区两侧且轴向延伸。
8.如权利要求7所述的光生物护眼灯，其特征在于，所述的第一照射区和第二照射区的分界线位于LED灯条上灯珠与坡面中心连接线相对坡面反射线与扩光罩的交汇处。
9.如权利要求4所述的光生物护眼灯，其特征在于，所述的LED灯为圆形灯，所述的侧板与底板的夹角在115°-150°，所述的LED灯环周设置或者呈对称布置的多个扇形设置在所述的侧板上，所述的凸台为圆台形，所述的扩光罩为球面，所述的第二照射区位于扩光罩中心且呈圆形，第一照射区位于第二照射区外侧。
10.如权利要求9所述的光生物护眼灯，其特征在于，所述的第一照射区和第二照射区的分界线位于LED灯条上灯珠与凸台侧面中心连接线的反射线与扩光罩的交汇处。
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