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太阳模拟灯和太阳模拟灯的控制方法与流程

2023-04-05 06:42:15 来源:中国专利 TAG:


1.本技术属于照明技术领域,尤其涉及一种太阳模拟灯和太阳模拟灯的控制方法。


背景技术:

2.太阳对人类社会活动起到十分重要的意义,在现代的装饰照明、家居照明等多种室内场景中,采用普通的照明灯具来模拟太阳,但是普通的照明灯具的亮度和色温都是保持恒定不变的,无法模拟出太阳不同发光面的色温和发光亮度的动态效果。
3.而且随着社会的发展,人们的劳动作业和日常生活更多是在室内进行,当人体缺乏足够的太阳光照射时,身体会出现多种不适症状,因此亟需一种能够模拟太阳光照射的室内灯,使得人们在室内也能保证充足的阳光照射。


技术实现要素:

4.有鉴于此,本技术实施例提供了一种太阳模拟灯和太阳模拟灯的控制方法,以解决现有技术中的照明灯具无法模拟太阳动态发光的问题。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种模拟太阳灯,包括:壳体;第一光源模组,设置在所述壳体中心区域,用于发出第一白光,所述第一白光的色温大于或等于5000k;第二光源模组,设置在所述壳体外围区域,用于发出第二白光,所述第二白光的色温小于或等于3000k;以及脉冲控制装置,所述脉冲控制装置与所述第一光源模组和所述第二光源模组连接,用于在预设时间间隔内控制所述第一白光的亮度和所述第二白光的亮度在第一亮度和第二亮度之间来回切换。
6.在其中一个实施例中,所述第二亮度小于或等于所述第一亮度的85%。
7.在其中一个实施例中,所述第一白光的波长为400~700nm,其中,475~492nm波段的绝对光谱功率大于0.7,435~475nm波段的绝对光谱功率小于0.8。
8.在其中一个实施例中,所述第二白光的波长为400~700nm,其中,475~492nm波段的绝对光谱功率大于0.45,435~475nm波段的绝对光谱功率大于0.4。
9.在其中一个实施例中,所述脉冲控制装置还用于:在第一预设时间调节所述第一白光的色温大于或等于5600k,以及所述第二白光的色温小于或等于3000k;在第二预设时间调节所述第一白光的色温为大于或等于5000k,以及所述第二白光的色温小于或等于2700k。
10.在其中一个实施例中,所述第一光源模组和所述第二光源模组之间设有隔光组件。
11.在其中一个实施例中,所述第一光源模组包括第一led光源,所述第二光源模组包括第二led光源,所述脉冲控制装置分别与所述第一led光源和所述第二led光源连接,用于分别控制所述第一led光源发出所述第一白光,以及控制所述第二led光源发出所述第二白光。
12.在其中一个实施例中,所述第一光源模组和所述第二光源模组均包括第一led光
源和第二led光源,所述脉冲控制装置与所述第一led光源和所述第二led光源连接,用于控制所述第一led光源和所述第二led光源发出,以使得两者发出的光混合形成所述第一白光或所述第二白光。
13.在其中一个实施例中,所述第一光源模组中的所述第一led光源和所述第二led光源交错设置形成圆形结构,所述第二光源模组中的所述第一led光源和所述第二led光源沿周向设置形成环形结构,且所述第二光源模组和所述第一光源模组形成同心圆结构。
14.在其中一个实施例中,所述第一led光源和所述第二led光源均包括第一发光单元、第二发光单元和第三发光单元,所述第一发光单元包括第一蓝光芯片和设置于所述第一蓝光芯片出光侧的第一荧光膜,所述第二发光单元包括第二蓝光芯片和设置于所述第二蓝光芯片出光侧的第二荧光膜,所述第三发光单元包括第三蓝光芯片和设置于所述第三蓝光芯片出光侧的第三荧光膜,所述第一蓝光芯片、所述第二蓝光芯片和所述第三蓝光芯片的发光波长均为440~475nm,所述第一发光单元、所述第二发光单元和所述第三发光单元发出的光所形成的混合光的波长为400~700nm。
15.在其中一个实施例中,所述第一荧光膜、所述第二荧光膜和所述第三荧光膜均包括沿光线出射方向依次层叠设置的第一膜层、第二膜层和第三膜层,所述第一膜层包括发光波长480~500nm的第一荧光粉,所述第二膜层包括发光波长大于500nm且小于620nm的第二荧光粉,所述第三膜层包括发光波长大于或等于620nm的第三荧光粉,所述第一荧光粉、所述第二荧光粉和所述第三荧光粉的质量比为(25~60):(25~55):(13~60)。
16.在其中一个实施例中,所述第一荧光粉包括发光波长为488~492nm的荧光粉a,所述第二荧光粉包括发光波长均为523~542nm的荧光粉b1和荧光粉b2,所述第三荧光粉包括发光波长均为628~681nm的荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、发光波长为718~722nm的荧光粉d、发光波长为738~742nm的荧光粉e、发光波长为793~797nm的荧光粉f。
17.在其中一个实施例中,在所述第一led光源中,所述荧光粉a的质量比为(25~65),所述荧光粉a占所述第一膜层总质量的50~85%;所述荧光粉b1和所述荧光粉b2的质量比为(35~85):(25~85),所述荧光粉b1和荧光粉b2占所述第二膜层总质量的40~77%;所述荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、所述荧光粉d、所述荧光粉e、所述荧光粉f的质量比为(3~20):(1~20):(3~35):(7~50):(7~35):(1~45),所述荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、所述荧光粉d、所述荧光粉e、所述荧光粉f占所述第三膜层总质量的50~85%。
18.在其中一个实施例中,在所述第二led光源中,所述荧光粉a的质量比为(7~40),所述荧光粉a占所述第一膜层总质量的30~65%;所述荧光粉b1和所述荧光粉b2的质量比为(20~55):(10~55),所述荧光粉b1和荧光粉b2占所述第二膜层总质量的30~65%;所述荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、所述荧光粉d、所述荧光粉e、所述荧光粉f的质量比为(15~35):(20~45):(30~60):(40~90):(30~60):(30~70),所述荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、所述荧光粉d、所述荧光粉e、所述荧光粉f占所述第三膜层总质量的50~87%。
19.本技术实施例的第二方面提供了一种模拟太阳灯的控制方法,包括:脉冲控制装置在预设时间间隔内控制位于壳体中心区域的第一光源模组发出第一白光,所述第一白光的亮度在第一亮度和第二亮度之间来回切换,所述第一白光的色温为大于或等于5000k;以及控制位于壳体外围区域的第二光源模组发出第二白光,所述第二白光的亮度在第一亮度和第二亮度之间来回切换,所述第二白光的色温为小于或等于3000k。
20.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是:本技术实施例通过壳体中心区域的第一光源模组发出高色温的第一白光,和壳体外围区域的第二光源模组发出低色温的第二白光,来模拟太阳中心和边缘两个不同色温的发光面;并控制第一白光的亮度和第二白光的亮度呈现两种不同亮度的明暗变化,来模拟太阳发光时的动态闪烁效果;根据不同时间调节第一白光和第二白光的色温,用来模拟一天中太阳不同色温的变化;相对于传统灯具照明而言,本技术实施例的第一白光和第二白光波长更完整,各波段绝对光谱功率高度接近自然环境下太阳光的光照,用来太阳的模拟效果更佳。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本技术实施例提供的太阳模拟灯的结构示意图;
23.图2是本技术实施例提供的第一led光源的结构示意图;
24.图3是本技术实施例提供的第一led光源的光谱图;其中,图3中的a图为第一发光单元的光谱图,图3中的b图为第二发光单元的光谱图,图3中的c图为第三发光单元的光谱图,图3中的d图为第一发光单元至第三发光单元复合的光谱图,图3中的e图为双蓝光芯片形成的光谱图;
25.图4是本技术实施例提供的第一白光的光谱图(5644k)。
26.图5是本技术实施例提供的第二白光的光谱图(2830k)。
27.附图标记:
28.1、第一光源模组;2、第二光源模组;10、第一发光单元;11、第一蓝光芯片;12、第一荧光膜;20、第二发光单元;21、第二蓝光芯片;22、第二荧光膜;30、第三发光单元;31、第三蓝光芯片;32、第三荧光膜。
具体实施方式
29.以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本技术实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
30.在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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,因此不能理解为对本发明的限制。
31.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,
除非另有明确具体的限定。
32.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。
34.目前市面上用来模拟太阳的照明灯具只考虑满足室内的照明视觉要求,整个发光面的亮度和色温是保持恒定不变的,没有考虑到太阳发光面的特点和发光亮度变化。基于现有技术存在的问题,本技术实施例提出了一种太阳模拟灯和太阳模拟灯的控制方法,通过壳体的中心区域的第一光源模组发出的第一白光,和壳体的外围区域的第二光源模组发出第二白光,来模拟太阳中心高色温的发光面和外围低色温的发光面;再通过脉冲控制装置控制第一白光和第二白光的亮度在两个不同亮度之间来回切换,用来模拟太阳发光的动态闪烁效果;根据不同时间调节第一白光和第二白光的色温,用来模拟不同时段太阳色温的变化;第一白光和第二白光的波长为400~700nm的可见光,相对于传统灯具照明而言,波长更完整,各波段绝对光谱功率高度接近自然环境下太阳光的光照,用来太阳的模拟效果更佳。
35.如图1所示,本技术实施例的第一方面提供了一种太阳模拟灯,其结构主要包括壳体、第一光源模组1和第二光源模组2、以及脉冲控制装置。其中,第一光源模组1设置在壳体中心区域,用于发出第一白光,第一白光的色温大于或等于5000k。第二光源模组2设置在壳体外围区域,用于发出第二白光,第二白光的色温小于或等于3000k。脉冲控制装置与第一光源模组1和第二光源模组2分别连接,用于在预设时间间隔内控制第一白光的亮度和第二白光的亮度分别在第一亮度和第二亮度之间来回切换。
36.其中,壳体是指可容纳第一光源模组和第二光源模组的结构,具体形状不限。为了更好地模拟太阳的形状,壳体的形状设置为圆形状。壳体主要安装在卧室、客厅等多种室内装饰和照明场所。壳体与第一光源模组、第二光源模组之间的安装方式在本技术实施例中均不作限定,可参考现有技术。
37.脉冲控制装置可安装在壳体内或者壳体外,与第一光源模组和第二光源模组电连接,采用pwm脉冲调制方式控制第一光源模组发出高色温的第一白光和控制第二光源模组发出低色温的第二白光,并控制第一白光和第二白光的亮度在两个不同亮度之间来回切换,以模拟太阳闪烁发光的动态效果。
38.太阳模拟灯包括一个或多个第一光源模组和第二光源模组。由于太阳的中心发出的是高色温的正白光,因此本技术实施例控制壳体的中心区域的第一光源模组发出第一白光。其中,第一白光的色温大于或等于5000k,用来模拟太阳光的发光面中心。由于太阳的边缘发出的是低色温的暖白光,在整个发光面上形成一圈日光光晕,因此本技术实施例控制壳体的外围区域的第二光源模组发出第二白光。其中,第二白光的色温小于或等于3000k,用来模拟太阳光的发光面边缘。第二白光分布在第一白光的四周,形成略带黄色的光圈,宛若太阳的日光光晕。
39.具体地,预设时间间隔可以根据实际应用进行设置,确保人眼可以观察到灯具的明暗变化,例如设置为1秒;第一亮度可以为最大亮度100%,也可以为95%等,优选为100%;第二亮度小于或等于第一亮度的85%,例如,当第一亮度为最大亮度时,第二亮度小于或等于最大亮度的85%,优选为最大亮度的70%,确保第一亮度和第二亮度的视觉敏感度差异大,可以明显分辨第一亮度和第二亮度。示例性地,在1秒的时间间隔控制第一光源模组的亮度在100%和70%之间来回切换,同时控制第二光源模组的亮度在100%和70%之间来回切换,用来模拟太阳发光的闪烁效果。
40.在本技术实施例中,第一白光的波长为400~700nm,其中,475~492nm波段的绝对光谱功率大于0.7,435~475nm波段的绝对光谱功率小于0.8。
41.可见光中各种色光的波长范围如下:红光的波长为622~700nm,橙光的波长为597~622nm,黄光的波长为577~597nm,绿光的波长为492~577nm,青光的波长为475~492nm,蓝光的波长为435~475nm,紫光的波长为380~435nm。由此可见,本技术实施例中的475~492nm波段对应青光,435~475nm波段对应蓝光,相比于现有技术中led光源,高色温的蓝光的光功率难以降低,青光的光功率难以提高,本技术实施例所产生的第一白光的青光的光功率高,蓝光的光功率低,第一白光中不同波段的可见光均的光功率与自然光接近,与同色温下的自然光光谱近似度达到95%,第一白光高度模拟自然光,显色指数高,对人体危害小,令人体感受舒适。并且青光的光功率强度较高,有助于抑制褪黑素的分泌,是人体保持良好的精神状态。
42.在本技术实施例中,第二白光的波长为400~700nm,其中,475~492nm波段的绝对光谱功率大于0.45,435~475nm波段的绝对光谱功率大于0.4。
43.同样地,相比于现有技术中led光源,低色温的蓝光和青光的光功率很难提高,本技术实施例所产生的第二白光的青光的光功率高,蓝光的光功率低,经验证,第二白光中不同波段的可见光均的光功率与自然光接近,与同色温下的自然光光谱近似度达到95%,第二白光高度模拟自然光,显色指数高,对人体危害小,令人体感受舒适。并且青光的光功率强度较高,有助于抑制褪黑素的分泌,是人体保持良好的精神状态。
44.另外,第一白光中640~700nm波段的绝对光谱功率大于0.8,所述第二白光中640~700nm波段的绝对光谱功率大于0.8。
45.由可见光中各种色光的波长范围可知,640~700nm波段对应红色光,相比于现有技术的led光源,不同色温条件下,红光的光功率均难以提高,本技术实施例所产生的第一白光或第二白光的红光的光功率高,高度近似自然光,并且由于红光成像在视网膜后侧,饱和红光有助于视觉焦距的调节,防止眼轴变长,因此本技术实施例中的第一白光和第二白光具有促进眼部血液循环,预防眼疲劳的功效,提升了光照的健康等级。
46.在一天中,太阳的色温是不断变化的,早上时段的色温开始增大,正午时段的色温最高,下午时段的色温开始减弱,因此,本技术实施例中的脉冲控制装置还可以根据不同时段调节第一白光和第二白光的色温,来模拟不同时段太阳色温的变化规律,模拟太阳发光效果更佳。脉冲控制装置具体用于:
47.在第一预设时间调节所述第一白光的色温为大于或等于5600k,以及所述第二白光的色温为小于或等于3000k;第一预设时间可以为上午时段;
48.在第二预设时间调节所述第一白光的色温为大于或等于5000k,以及所述第二白
光的色温为小于或等于2700k;第二预设时间可以为下午时段。
49.在本技术实施例中,第一光源模组和第二光源模组之间设有隔光组件,隔光组件可以是隔光板、隔光条等多种具有隔光效果的结构,本技术实施例不作限定。使用隔光组件的目的是为了使第一光源模组和第二光源模组发出的光线互不干扰,避免相互影响亮度和色温的调节。
50.本技术实施例中,第一光源模组包括一个或多个第一led光源;第二光源模组包括一个或多个第二led光源;脉冲控制装置分别控制第一led光源发出第一白光,以及控制第二led光源发出第二白光。其中,第一led光源的色温大于或等于5000k,第二led光源的色温小于或等于3000k。
51.多个第一led光源呈圆形交错设置在壳体的中心区域,多个第二led光源沿周向设置为环形结构,分布在第一led光源的外围,第一led光源和第二led光源可以是同心圆结构,使得发光面的光照更均匀。在这种实施方式中,利用两种色温不同的led光源,分别来模拟太阳的发光面中心和发光面边缘,可以解决本技术的模拟太阳不同发光面的技术问题,但第一光源模组和第二光源模组的色温调节难度大。
52.在另一种实施方式中,第一光源模组包括第一led光源和第二led光源;第二光源模组包括第一led光源和第二led光源。通过高色温的第一led光源和低色温的第二led光源发出的光混合所形成的白光,实现模拟不同时段太阳光的不同色温变化。在第一光源模组中,第一led光源和第二led光源交错设置形成圆形结构,在第二光源模组中,第一led光源和第二led光源沿周向设置形成环形结构,第一led光源和第二led光源的数量可以相同,第二光源模组环绕在第一光源模组的外围,且第一光源模组和第二光源模组可以为同心圆结构,使得发光面光照更均匀。本技术实施例具体以第一光源模组通过第一led光源发出第一白光,以及第二光源模组通过第二led光源发出第二白光的情形为例进行说明。
53.在本技术实施例中,第一led光源和第二led光源的结构相同,区别仅在于色温不同,本技术实施例以第一led光源的结构为例进行说明,如图2所示,led光源结构主要包括第一发光单元10、第二发光单元20和第三发光单元30。本实施例中的第一发光单元10、第二发光单元20和第三发光单元30可以有多种排布方式。在一种实施例中,第一发光单元10、第二发光单元20和第三发光单元30间隔且呈三角形分布,可采用3535、5050等封装方式,形成三角形布局;在另一种实施例中,第一发光单元10、第二发光单元20和第三发光单元30沿直线排列,可采用5630式封装方式。在其他实施例中,第一发光单元10、第二发光单元20和第三发光单元30还可以采用其他分布方式。
54.在一种具体实施方式中,第一发光单元10包括第一蓝光芯片11和第一荧光膜12,第二发光单元20包括第二蓝光芯片21和第二荧光膜22,第三发光单元30包括第三蓝光芯片31和第三荧光膜32。同一发光单元中,荧光膜设置在蓝光芯片的出光侧,用于将蓝光芯片发出的蓝光转换为白光。第一蓝光芯片11、第二蓝光芯片21和第三蓝光芯片31的发光波长均为440~475nm,优选为440~460nm。本技术实施例中第一蓝光芯片11、第二蓝光芯片21和第三蓝光芯片31的发光波长可以相同,也可以不相同,本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。第一发光单元10、第二发光单元20和第三发光单元30发出的光混合所形成的光的波长为400~700nm。
55.在本技术实施例中,第一荧光膜、第二荧光膜和第三荧光膜均包括沿光线出射方
向依次设置的第一膜层、第二膜层和第三膜层。第一膜层包括发光波长480~500nm的第一荧光粉,第二膜层包括发光波长大于500nm且小于620nm的第二荧光粉,第三膜层包括发光波长大于或等于620nm的第三荧光粉,第一荧光粉、第二荧光粉和第三荧光粉的质量比为(25~60):(25~55):(13~60)。第一膜层、第二膜层和第三膜层中任一层的膜厚为0.06mm~0.15mm。
56.进一步,第一荧光粉包括发光波长为488~492nm的荧光粉a,第二荧光粉包括发光波长均为523~542nm的荧光粉b1和荧光粉b2,第三荧光粉包括发光波长均为628~681nm的荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、发光波长为718~722nm的荧光粉d、发光波长为738~742nm的荧光粉e、发光波长为793~797nm的荧光粉f。
57.在本技术实施例中,在第一led光源中,荧光粉a的质量比为(25~65),进一步为(35~65),更进一步为(45~65);荧光粉a占所述第一膜层总质量的50~85%,进一步为55~85%,更进一步为60~85%;
58.荧光粉b1和荧光粉b2的质量比为(35~85):(25~85),进一步为(45~75):(35~75),更进一步为(55~70):(45~70);荧光粉b1和荧光粉b2占第二膜层总质量的50~85%,进一步为55~85%,更进一步为60~85%;
59.荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、荧光粉d、荧光粉e、荧光粉f的质量比为(3~20):(1~20):(3~35):(7~50):(7~35):(1~45),进一步为(3~15):(3~15):(3~30):(7~40):(7~30):(1~40),更进一步为(3~10):(3~10):(3~25):(7~30):(7~20):(1~30);荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、荧光粉d、荧光粉e、荧光粉f占第三膜层总质量的40~77%,进一步为40~67%,更进一步为40~60%。
60.在本技术实施例中,在第二led光源中,荧光粉a的质量比为(7~40),进一步为(7~30),更进一步为(7~20);荧光粉a占所述第一膜层总质量的30~65%,进一步为30~55%,更进一步为30~50%;
61.荧光粉b1和荧光粉b2的质量比为(20~55):(10~55),进一步为(20~55):(10~55),更进一步为(20~40):(10~30);荧光粉b1和荧光粉b2占第二膜层总质量的30~65%,进一步为30~55%,更进一步为30~50%;
62.荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、荧光粉d、荧光粉e、荧光粉f的质量比为(15~35):(20~45):(30~60):(40~90):(30~60):(30~70),进一步为(20~35):(25~45):(35~60):(50~90):(40~60):(40~70),更进一步为(25~35):(30~45):(40~60):(60~90):(45~60):(50~70);荧光粉c1和荧光粉c2和荧光粉c3、荧光粉d、荧光粉e、荧光粉f占第三膜层总质量的50~87%,进一步为55~87%,更进一步为60~87%。
63.将第一荧光粉、第二荧光粉和第三荧光粉的质量比控制在上述范围内,能够调整本技术实施例所产生的白光光谱图中波峰的峰形和波长大小,进而调整白光中不同波长可见光的光功率,以调整白光不同波长可见光的能量密度,实现对白光的有效波段进行调整,进一步扩宽白光的有效波段,或调整有效波段的波长大小。
64.具体地,第一荧光粉可以包括gayag黄绿粉,第二荧光粉可以为氮氧化物蓝绿粉,第三荧光粉可以包括氮化物、y3al
12
:c和氟化物中至少一种的物质。各发光波长的荧光粉可以直接市购获得。
65.相比三种荧光粉配方混合为一层,采用本技术实施例提供的三层的荧光膜,可使
得光源整体光损比较小,光效更高。值得说明的是,通过改变荧光粉质量比、浓度和膜层厚度可以对应调整光源色温。在荧光粉配比和膜层厚度一定的条件下,第一荧光粉、第二荧光粉和第三荧光粉的浓度大小决定第一led光源和第二led光源所产生的白光的色温,浓度越大,浓度越高,色温就越低,浓度越低,色温越高。
66.示例性地,如图4所示,本技术实施例中采用色温为5644k的第一led光源来产生第一白光,横坐标为发光波长,纵坐标为绝对光谱功率。
67.在第一led光源中,荧光粉a采用发光波长为490nm的y3(al,ga)5o12,荧光粉a的质量为(45~65),荧光粉a的浓度为60~85%,也即是与硅胶混合后,荧光粉a占第一膜层总质量的60~85%;
68.荧光粉b1采用发光波长为525nm的basi2o2n2和荧光粉b2采用发光波长为540nm的basi2o2n2,荧光粉b1和荧光粉b2的质量比为(55~70):(45~70),浓度为60~85%,也即是与成膜材料(比如硅胶)混合后,荧光粉b1和荧光粉b2占第二膜层总质量的60~85%;
69.荧光粉c1采用发光波长为630nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉c2采用发光波长为660nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉c3采用发光波长为679nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉d采用发光波长为720nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉e采用发光波长为740nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉f采用发光波长为795nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉c1、荧光粉c2、荧光粉c3、荧光粉d、荧光粉e和荧光粉f的质量比为(3~10):(3~10):(3~25):(7~30):(7~20):(1~30),浓度为40~60%,也即是与硅胶混合后,荧光粉c1、荧光粉c2、荧光粉c3、荧光粉d、荧光粉e和荧光粉f占第三膜层总质量的40~60%。
70.示例性地,如图5所示,本技术实施例采用色温为2830k的第二led光源来产生第二白光,横坐标为发光波长,纵坐标为绝对光谱功率。
71.在第二led光源中,荧光粉a采用发光波长为490nm的y3(al,ga)5o12,荧光粉a的质量为(7~20),荧光粉a的浓度为30~50%,也即是与硅胶混合后,荧光粉a占第一膜层总质量的30~50%;
72.荧光粉b1采用发光波长为525nm的basi2o2n2和荧光粉b2采用发光波长为540nm的basi2o2n2,荧光粉b1和荧光粉b2的质量比为(20~40):(10~30),浓度为30~50%,也即是与硅胶混合后,荧光粉b1和荧光粉b2占第二膜层总质量的30~50%;
73.荧光粉c1采用发光波长为630nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉c2采用发光波长为660nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉c3采用发光波长为679nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉d采用发光波长为720nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉e采用发光波长为740nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉f采用发光波长为795nm的(ca,sr)alsin3,荧光粉c1、荧光粉c2、荧光粉c3、荧光粉d、荧光粉e和荧光粉f的质量比为(25~35):(30~45):(40~60):(60~90):(45~60):(50~70),浓度为60~87%,也即是与硅胶混合后,荧光粉c1、荧光粉c2、荧光粉c3、荧光粉d、荧光粉e和荧光粉f占第三膜层总质量的60~87%。
74.本技术实施例提供的另一种实施方式,第一led光源和第二led光源均采用双蓝光芯片激发出全光谱白光,具体包括发光波长为452~457nm的第四蓝光芯片、发光波长为为463~467nm的第五蓝光芯片、和被第四蓝光芯片和第五蓝光芯片激发的荧光粉,荧光粉包括发光波长为510~514nm的第一绿粉、发光波长为532~537nm的第二绿粉和发光波长为652-658nm的红粉,且第一绿粉的质量百分含量为5%-10%,第二绿粉的质量百分含量为
82%-90%,红粉的质量百分含量为3%-10%。双蓝光芯片的发光波长和荧光粉的百分含量可参照现有技术,通过两种蓝光芯片与荧光粉之间的光谱耦合,同样能实现发出的白光光谱接近自然光谱。
75.但是相比于现有技术,采用双蓝光芯片的白光led光源所产生的白光的光谱图中,波峰尖锐,光强沿波长方向迅速变化,波动明显,仅在波峰前后的一小段波长围内具有较高的光强,其他波段范围内的可见光的光强低,且色温难调节,用于光疗效果差。本技术实施例光源所产生的白光具有广谱的特点,白光的光谱图在400~700nm波长范围内具有平坦的波峰,在波峰前后较宽的波段内,可见光光功率和能量密度相近,采用该白光应用于光疗中时,有效波段宽,光疗效果好。
76.示例性地,如图3所示,图3中的(a)是第一发光单元的光谱图,图3(b)是第二发光单元的光谱图,图3中的(c)是第三发光单元的光谱图,三个发光单元发出的混合光线可以形成图3中的(d)所示的光谱图,图3中的(e)是双蓝光芯片形成的光谱图。从图中可以看出,第一发光单元、第二发光单元和第三发光单元构成的光源模组,以及双蓝光芯片构成的光源模组能够发出全光谱白光,白光的光谱图在400~700nm波长范围内具有平坦的波峰,在波峰前后较宽的波段内,但是第一发光单元至第三发光单元复合光谱中红光部分光功率值明显高于双蓝光芯片形成的光谱中红光部分光功率值。第一发光单元、第二发光单元和第三发光单元构成的光源模组发出的全光谱白光更接近自然光。
77.基于上述结构,本技术实施例的第二方面提供了一种太阳模拟灯的控制方法,包括:
78.脉冲控制装置在预设时间间隔内控制第一光源模组发出第一白光,第一白光的亮度在第一亮度和第二亮度之间来回切换,所述第一白光的色温为大于或等于5000k;
79.在预设时间间隔内控制第二光源模组发出第二白光,所述第二白光的亮度在第一亮度和第二亮度之间来回切换,所述第二白光的色温为小于或等于3000k。
80.本技术实施例通过控制壳体的中心区域的第一光源模组发出第一白光,第一白光的色温大于或等于5000k,来模拟太阳中心高色温、光照强的正白光;通过控制壳体的外围区域的第二光源模组发出第二白光,第二白光的色温小于或等于3000k,来模拟太阳外围低色温、强度低的暖白光光晕。
81.为了进一步模拟太阳发光的动态闪烁效果,对第一白光的发光亮度和第二白光的发光亮度进行控制,具体地,预设时间间隔可以根据实际应用进行设置,确保人眼可以观察到灯具的明暗变化,例如设置为1秒;第一亮度可以为最大亮度100%,也可以为95%等,优选为最大亮度100%;第二亮度小于或等于第一亮度的85%,例如,当第一亮度为最大亮度时,第二亮度小于或等于最大亮度的85%,优选为最大亮度的70%。在1秒的时间间隔控制第一白光的亮度在100%和70%之间来回切换,同时控制第二白光的亮度在100%和70%之间来回切换,用来模拟太阳发光的闪烁效果。
82.其中,脉冲控制装置通过pwm控制第一光源模组和第二光源模组的发光亮度的原理为:通过调节占空比实现不同亮度的变化,占空比代表的是平均电压,占空比发生变化后光源模组和限流电阻两端的平均电压会发生变化,流过光源模组两端的电流发生变化,因此,将pwm的占空比调节为最小时,控制光源模组发出的亮度为最大,在预设时间间隔内增大pwm的占空比,光源模组发出亮度变暗,并设定占空比的变化周期,以此实现多个亮度的
循环切换,模拟太阳发光时明暗亮度的动态闪烁效果。
83.在本技术实施例中,第一白光为波长400~700nm的连续光谱,其中,475~492nm波段的绝对光谱功率大于0.7,435~475nm波段的绝对光谱功率小于0.8。
84.在本技术实施例中,第二白光为波长400~700nm的连续光谱,其中,475~492nm波段的绝对光谱功率大于0.45,435~475nm波段的绝对光谱功率小于0.4。
85.第一白光和第二白光的青光的光功率高,蓝光的光功率低,不同波段的可见光均的光功率与自然光接近,与同色温下的自然光光谱近似度达到95%,第一白光和第二白光高度模拟自然光,显色指数高,对人体危害小,令人体感受舒适。
86.在一天中,太阳的色温是不断变化的,早上时段的色温开始增大,正午时段的色温最高,下午时段的色温开始减弱,因此,还可以根据不同时间调节第一白光和第二白光的色温,来模拟不同时段太阳色温的变化规律,模拟太阳发光效果更佳。其控制方法为:
87.在第一预设时间调节所述第一白光的色温大于或等于5600k,以及所述第二白光的色温小于或等于3000k;第一预设时间可以为上午时间;
88.在第二预设时间调节所述第一白光的色温大于或等于5000k,以及所述第二白光的色温小于或等于2700k;第二预设时间为下午时段。
89.可以理解的是,本技术实施例示例性地设置两个时间控制第一白光和第二白光的色温,还可以设置两个以上的时间以及对应的两个以上的色温,来进一步模拟太阳在不同时间的色温变化规律。
90.其中,脉冲控制装置通过pwm调节光源模组的色温的原理为:通过改变不同色温的led光源的驱动电流,改变led光源的光通量,具体通过pwm分段控制第一led光源和第二led光源,比如采用pwma控制第一led光源,pwmb控制第二led光源,分别设定pwma和pwmb的占空比,使得第一led光源和第二led光源混合产生的白光的色温可调。
91.如图4和图5所示,本技术实施例提供了在正午时段的第一白光和第二白光的光谱图。图4为第一白光的绝对光谱图,图5为第二白光的绝对光谱图。在正午时段,调节第一白光的色温为5644k,第一白光的波长为400~700nm的连续光谱,其中,475~492nm波段的绝对光谱功率大于0.7,435~475nm波段的绝对光谱功率小于0.8;调节第二白光的色温为2830k,第二白光的波长为400~700nm的连续光谱,其中,475~492nm波段的绝对光谱功率大于0.45,435~475nm波段的绝对光谱功率大于0.4。由此可见,本技术实施例模拟太阳灯能够根据不同时间下太阳的色温对应调节光源模组的色温,且发出的光谱更加符合自然光的光谱。
92.应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
93.在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
94.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围,均应
包含在本技术的保护范围之内。
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