TWI557372B - 固態發光器件色溫調節方法及使用該方法的照明裝置 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種色溫調節方法及使用該方法的照明裝置,尤其涉及一種固態發光器件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。固態發光器件,例如LED(發光二極體,Light-Emitting Diode)、OLED(有機發光二極體,Organic Light-Emitting Diode)等固態發光器件逐漸作為照明設備進入日常生活中。目前,比較普及的固態發光器件照明設備為LED照明設備。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,不能滿足各種色溫需要。
有鑒於此,有必要提供一種固態發光器件色溫調節方法及使用該方法的照明裝置。
一種固態發光器件色溫調節方法,其使用到二色溫不同的白光光源及一由紅光光源、綠光光源、藍光光源混合的調節光源,該二白光光源通過調節亮度比例而獲得不同於二白光光源的原色溫的混合白光,該調節光源調節紅光光源、綠光光源及藍光光源的亮度比例而獲得調節光,該調節光與混合白光混合而改變混合白光的色溫。
一種使用上述固態發光器件色溫調節方法的照明裝置,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,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與該二白光光源周邊。
通過以上方法調節固態發光器件的色溫,由於該混合白光的色溫可調,再與調節光混合後,實現對該混合白光的色溫調節。並且,該調節光有紅光、綠光以及藍光混合得到,故該混合白光與該調節光混合後除了色溫可調還增加了其混合光線的演色性。
100、200‧‧‧照明裝置
Y‧‧‧曲線
P‧‧‧普朗克曲線
Y0、Y1、Y2‧‧‧色溫光源
W1、W2、W3‧‧‧出射光
C、C1‧‧‧調節光
10、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
11、21‧‧‧第一調節光源
12、22‧‧‧第二調節光源
13、23‧‧‧第三調節光源
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的第一實施方式的在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第一實施方式
的照明裝置示意圖。
圖4為本發明的固態發光器件色溫調節方法的第二實施方式的在CIE1931色座標中的色譜變化示意圖。
圖5為使用本發明的固態發光器件色溫調節方法的第二實施方式的照明裝置示意圖。
以下將結合附圖對本發明作進一步的詳細說明,下列說明中,以LED作為發光光源為例子說明該固態發光器件色溫調節方法。
請參閱圖2,本發明的固態發光器件色溫調節方法的第一實施方式中使用了一色溫光源Y0、一紅光光源、一藍光光源以及一綠光光源。在本實施方式中,該色溫光源Y0採用傳統的藍光晶片激發黃色螢光粉來合成白光。以下主要以調節某一固定的色溫光源Y0的調節方法作為例子說明固態發光器件色溫調節方法。該色溫光源Y0為一偏離普朗克曲線的色點欠佳(由於位於普朗克曲線上的點具有最佳的色溫,偏離此曲線的其他點的色溫要差於曲線上的點的色溫)的白光光源,其在CIE1931座標中大概位於座標為(0.4,0.43)的位置上。該紅光光源在CIE1931座標中大概位於R(0.7,0.275)點,該綠光光源在CIE1931座標中大概位於G(0.075,0.812)點,該藍光光源在CIE1931座標中大概位於B(0.157,0.057)點。通過調節電流的方式調節該紅光光源,使得該色溫光源Y0通過與該紅光光源混光後可調節出出射光W1,該出射光W1落在普朗克曲線的3000K上。通過調節電流的方式調節該藍光光源,使得該色溫光源Y0通過與該藍光光源混光後可調節出出射光W2,該出射光W2落在普朗克曲線的4600K上。通過調節電流
的方式調節該綠光光源以及該藍光光源,使得該色溫光源Y0通過與該綠光光源以及該藍光光源混光後可調節出出射光W3,該出射光W3落在普朗克曲線的6500K上。該出射光W1、W2、W3均具有色溫較佳的色點。也即是通過調節紅光光源、藍光光源、綠光光源,可將色溫光源Y0調節至色溫為3000K、4600K、6500K的色點較佳的出射光W1、W2、W3。換句話說,原本單一色溫且色點不佳的色溫光源Y0經過與紅光光源、藍光光源以及綠光光源的混光,可以調出如圖2所示的由R、G、B三點連線圍成的三角形範圍內的任一座標點,對應普朗克曲線上大部分不同的色溫值,從而實現對單一色溫的色溫光源Y0的色溫調節。請同時參閱圖3,示出了使用本發明的固態發光器件色溫調節方法的第一實施方式的照明裝置100示意圖。該照明裝置100包括白光光源10、第一調節光源11、第二調節光源12以及第三調節光源13。其中,該第一調節光源11為一紅光光源,該第二調節光源12為一綠光光源,該第三調節光源13為一藍光光源。在本實施方式中,該照明裝置100包括一位於中央的白光光源10,四個第一調節光源11、四個第二調節光源12以及四個第三調節光源13圍繞該白光光源10設置。該白光光源10與該四第一調節光源11、四第二調節光源12、四第三調節光源13排布於同一平面內。並且,該四個第一調節光源11、四個第二調節光源12以及四個第三調節光源13間隔排列。該第一調節光源11、第二調節光源12以及第三調節光源13均為可通過電流調節其出光的調節光源11、12、13。通過調節輸入第一調節光源11、第二調節光源12以及第三調節光源13的電流使其與白光光源10的出射光線混合,可混合出不同色溫的出射光,從而調節照明裝置100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11、第二調節光源12以及第三調節光源13靠近或緊挨該白光光源10。
請參閱圖4,本發明的固態發光器件色溫調節方法的第二實施方式使用了至少四白光光源、一紅光光源、一藍光光源以及一綠光光源。在本實施方式中,四白光光源的色溫不同。以下主要以調節該四白光光源分別對應色溫為3500K、4500K、5500K、15000K時的光源調節方法作為例子說明固態發光器件色溫調節方法。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4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(0.58,0.34)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上並且出射光W1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光源Y2,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,本發明的固態發光器件色溫調節方法的第二實施方式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,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,且該混合光線必須由紅光、綠光與藍光混合而成。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。
Y1、Y2‧‧‧色溫光源
W1、W2‧‧‧出射光
C、C1‧‧‧調節光
Claims (6)
- 一種固態發光器件色溫調節方法,其使用到二色溫不同的白光光源及一由紅光光源、綠光光源、藍光光源混合的調節光源,該二白光光源包括第一白光光源及第二白光光源,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,該四白光光源通過調節亮度比例而獲得不同於該四白光光源的原色溫的混合白光,該調節光源調節紅光光源、綠光光源及藍光光源的亮度比例而獲得調節光,該調節光與混合白光混合而改變混合白光的色溫,該第一白光光源、第二白光光源、第三白光光源、第四白光光源在CIE1931色座標中均落在普朗克曲線之外,且由該第一白光光源、第二白光光源、第三白光光源、第四白光光源混合得出的色溫光源在CIE1931色座標中也落在普朗克曲線之外,該調節光與混合白光混合之後的光線的色點位於CIE1931色座標的普朗克曲線上。
- 如申請專利範圍第1項所述的固態發光器件色溫調節方法,其中: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通過調節亮度比例獲得的混合白光與調節光混合之後得到最終白光,該最終白光的色度也位於CIE1931色座標中的普朗克曲線上。
- 如申請專利範圍第1項所述的固態發光器件色溫調節方法,其中:該二白光光源、紅光光源、綠光光源與該藍光光源均為LED發光光源。
- 一種使用申請專利範圍第1-3項任意一項固態發光器件色溫調節方法的照明裝置,其中: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,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與該二白光光源周邊。
- 如申請專利範圍第4項所述的照明裝置,其中:還包括多個紅光光源,多個綠光光源以及多個藍光光源,這些紅光光源、綠光光源以及藍光光源間隔設置。
- 如申請專利範圍第4項所述的照明裝置,其中:二白光光源、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。
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