专利名称：一种类太阳光谱led的调光方法
技术领域：
本发明属于照明控制领域，具体涉及一种类太阳光谱LED的调光方法。
背景技术：
现在用于照明的白光LED，几乎完全使用了黄色荧光粉加蓝光的模式来产生白光， 其显色性虽然比传统路灯使用的高压钠灯高很多，但是相比传统照明使用的白炽灯低。而 这种方式在产生低色温的白光时，其颜色已经严重偏离了黑体辐射曲线，很不自然，无法产 生人类在进化中已经习惯的类似太阳光的高色温白光与火光或烛光的低色温的白光。因 此如何产生高显色性的白光，尤其是低色温下高品质的白光成为LED进入普通照明的关键 点。CREE首先在同一个灯具中采用高色温白光LED加红色单色光LED的方法得到了显色性 大于90的白光。OSRAM研发了基于蓝光LED加绿色以及红色荧光粉的白光技术，同样得到 了显色性大于90的白光。两者都基于荧光粉技术，然而采用高能光子荧光粉激发的低能光 子混合产生白光，即使激发效率为100%也必然会损失能量。而RGB三色产生白光由于其光 谱成分只含有RGB三色，其显色性虽然远高于蓝光加荧光粉产生的白光，但距离白炽灯还 有一定的差距。本发明提出了一种类太阳光谱的LED的调光方法，根据一定比例，通过控制 芯片对类太阳光谱LED中每种颜色的LED独立控制其辐射通量，可模拟不同色温下的太阳 光。
发明内容
本发明的目的是提出一种类太阳光谱LED的调光方法。 本发明提出的一种类太阳光谱LED的调光方法，采用调光装置对类太阳光谱LED 进行调光，所述调光装置由控制芯片1、通讯接口 2、调光驱动模块3和类太阳光谱LED器件 4组成，控制芯片1的电源端和类太阳光谱LED器件4的共阳极分别连接电压输入的正极， 控制芯片1的控制引脚连接调光驱动模块3的MOS管栅极，控制芯片1上设有通讯接口 2， 控制芯片1的地脚电压输入的负极连接调光驱动模块3的地脚，类太阳光谱LED器件4的 阴极连接调光驱动模块3的输入端。将集成封装有多颗涵盖可见光范围的不同颜色LED芯 片的类太阳光谱LED为光源器件，以不同色温下的太阳光谱能量分布作为调光目标，通过 理论计算来拟定和修正模拟不同色温太阳光所需要的多个单色LED辐射通量的比例，并将 此比例存储在控制芯片内，通过控制芯片及内部数据的调用，对每种颜色LED芯片单独控 制来使其发出需要的辐射通量，来模拟产生不同光通量、不同色温的类太阳光的白光，以满 足不同照明情景的需要。 本发明中，作为调光目标的太阳光光谱能量分布可以是测量得到的结果或者是由 标准太阳光谱表达式计算得到的。 本发明中，在确定光源后，对于每个需要模拟的色温，先通过理论初步计算出各个 颜色LED需要的辐射通量的比例，然后用光谱仪测试已有辐射通量配比下的色温和光通 量，比较要求的色温和光通量结合人眼观察来对不同颜色LED的辐射通量进行微调，如此
3循环直至达到要求。 本发明中，LED辐射通量的控制方法可以采用P丽调光或电流调光，通过改变脉冲 占空比或调节电流大小来得到预期的辐射通量。而在实际应用中，我们将实现调好的各种 情景的调光数据以表格的方式存入控制芯片的ROM中，使用时在得到外部指令要切换到某 一情景时，只需查表调用对应数据即可，方便快捷。 本发明中，可以通过对各色LED辐射通量的控制实现如需要高光通量和高色温 的工作模式、需要低光通量和低色温的休息模式等不同的照明情景。 本发明的有益效果在于通过使用内含涵盖了可见光范围内的多种单色光LED的 光源器件，能够更加真实的模拟太阳发出的白光；通过采用上述的控制方式，可以方便地通 过同一个光源来模拟不同色温的日光，以满足不同照明情景的需求。
图1为实施例1中5300k时太阳光相对光谱能量分布。
图2为实施例1七种单色LED模仿太阳光谱示意图。
图3为控制装置的结构示意图。 图4为实施例1修正后七种单色LED合成的类太阳光相对光谱能量分布。 图中标号1是控制芯片，2是通讯接口，3是调光驱动模块，4类太阳光谱LED器件。
具体实施例方式
在以下给出的详细说明和较佳实施例中，可以对本实用新型更全面了解，这些说 明和附图并不仅限于特定实施例，而只是起到解释和理解的作用。实施例1 :
本实施例选用内涵7颗单色LED芯片的类太阳光谱LED作为光源器件，7颗LED芯 片波长分别为600nm、580nm、560nm、530nm、500nm、470nm、450nm，器件内部的LED芯片为共 阳极封装。确定了光源器件后，要得到模拟不同色温太阳光所需要的7个单色LED辐射通量 的比例。以模拟5300k的太阳光为例，由标准太阳光谱表达式计算得到的5300k时太阳光 相对光谱能量分布，7个单色LED的辐射通量的比例初步定为其峰值波长对应的5300k时太 阳光相对光谱能量分布的光谱功率的比例，并根据各单色芯片的光效，将光通量的比例转 化为电流的比例。将此比例数据烧入控制芯片，并将光源器件接入电路，控制芯片1的电源 端和LED器件的共阳极一起接到电压输入的正极上，LED器件的单色芯片的阴极接到调光 驱动模块3的输入端，调光模块的地脚，控制芯片的地脚电压输入的负极相连。控制芯片的 控制引脚接到调光驱动模块的MOS管栅极上，采样脚接在调光驱动模块的采样电阻上。同 时控制芯片预留的调光脚2可以接受外部的控制信号。 电路工作原理如下，控制芯片接受到外部的调光信号，要求将输出光模拟某一特 定色温的太阳光，并将输出维持在某一光通量。此时芯片读出内部ROM存储的对应调光数 据，即各单色芯片的输入电流比例，再根据输出光通量的要求，得到每路单色芯片的最终电 流值。芯片将这个电流值和外部调光模块上采得的即时电流值做对比，通过MOS管开关占 空比的变化来调节输出电流到理想值。此时控制输入，使控制芯片输出之前预存的模拟色 温5300k时太阳光的比例的电流，从而得到具有和计算得到的比例一致的辐射通量比例的类太阳光。用光谱仪测试此类太阳光，根据色坐标的偏移和人眼观察的感受来对这个比例 进行微调，直到令人满意，从而得到最终的模拟5300k太阳光的比例数据。在得到所有需要
被模拟的色温的太阳光所对应的比例数据后，将比例数据与色温相联系，制作成表格烧入 控制芯片内。实际使用时，用户输入所需要的照明模式，控制芯片收到信号将其与相关的色 温对应起来并查表调用已有的比例数据，通过电路驱动单独控制每颗LED芯片发出预设比 例的辐射通量，从而得到想要的照明效果。
权利要求
一种类太阳光谱LED的调光方法，采用调光装置对类太阳光谱LED进行调光，所述调光装置由控制芯片(1)、通讯接口(2)、调光驱动模块(3)和类太阳光谱LED器件(4)组成，控制芯片(1)的电源端和类太阳光谱LED器件(4)的共阳极分别连接电压输入的正极，控制芯片(1)的控制引脚连接调光驱动模块(3)的MOS管栅极，控制芯片(1)上设有通讯接口(2)，控制芯片(1)的地脚电压输入的负极连接调光驱动模块(3)的地脚，类太阳光谱LED器件(4)的阴极连接调光驱动模块(3)的输入端；其特征在于将集成封装有多颗涵盖可见光范围的不同颜色LED芯片的类太阳光谱LED为光源器件，以不同色温下的太阳光谱能量分布作为调光目标，通过理论计算来拟定和修正模拟不同色温太阳光所需要的多个单色LED辐射通量的比例，并将此比例存储在控制芯片内，通过控制芯片及内部数据的调用，对每种颜色LED芯片单独控制来使其发出需要的辐射通量，模拟产生不同光通量、不同色温的类太阳光的白光，以满足不同照明情景的需要。
2. 根据权利要求1所述的类太阳光谱LED的调光方法，其特征在于作为调光目标的太 阳光光谱能量分布采用测量得到的结果或者是由标准太阳光谱表达式计算得到的。
3. 根据权利要求1所述的类太阳光谱LED的调光方法，其特征在于在确定光源后，对于 每个需要模拟的色温，先通过理论初步计算出各个颜色LED需要的辐射通量的比例，然后 用光谱仪测试已有辐射通量配比下的色温和光通量，比较要求的色温和光通量结合人眼观 察来对不同颜色LED的辐射通量进行微调，如此循环直至达到要求。
4. 根据权利要求1所述的类太阳光谱LED的调光方法，其特征在于对每种颜色LED芯 片辐射通量的控制采用P丽调光或电流调光方法，通过改变脉冲占空比或调节电流大小来 得到预期的辐射通量。
全文摘要
本发明属于照明控制领域，具体涉及一种类太阳光谱LED的调光方法。本发明采用集成封装有多颗涵盖可见光范围的不同颜色的LED芯片的类太阳光谱LED为光源器件，通过理论计算和实验来拟定和修正模拟不同色温太阳光所需要的多个单色LED辐射通量的比例，并将此比例存储在控制芯片内。通过控制芯片及内部数据的调用，对各种颜色LED芯片辐射通量的控制来模拟产生不同光通量、不同色温的类太阳光的白光，来模拟各种照明的情景。由于采用了光源器件中的LED芯片涵盖了可见光范围内的多种单色光，因此这种方法能够更加真实的模拟太阳发出的白光，因此用此方法产生的白光也具有更好的显色性。
文档编号H05B37/02GK101790264SQ20091020063
公开日2010年7月28日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者刘木清, 江程, 蔣晓波, 郝静茹, 韩凯 申请人:复旦大学