Led模塊、包含該led模塊的燈具及影響光譜的方法
【專利說(shuō)明】LED模塊、包含該LED模塊的燈具及影響光譜的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種LED模塊、一種包括該LED模塊的燈具、及一種影響光譜的方法。
[0002]光譜，或也稱為色譜，為電磁譜中可無(wú)需任何技術(shù)輔助地由人眼感知的部分。該光譜是由一個(gè)相應(yīng)光源或多個(gè)光源的發(fā)射或反射光譜顏色所構(gòu)成。通常，該光源發(fā)射具有特定頻譜或?qū)?yīng)光譜分布的光。光的對(duì)應(yīng)頻率決定其顏色。對(duì)應(yīng)的人工光源在顏色、亮度等等方面相異。光譜的可見(jiàn)光部分具有約380至780nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，其頻率分別在約3.8X1014至7.9 X 1014Hz范圍內(nèi)。光譜的對(duì)應(yīng)顏色分量在光學(xué)輔助下才可區(qū)分。通常，許多光源發(fā)射一種光譜，該光譜為在觀察者眼中導(dǎo)致呈混合色的總體顏色印象的不同個(gè)體顏色的組合。該光顏色對(duì)應(yīng)于直接起源于對(duì)應(yīng)發(fā)光光源的光的顏色印象。于此情況中，光顏色取決于該輻射的光譜組成。
[0003]就光顏色而言，甚至本身為“白色”的光也可例如被細(xì)分為暖白光、中性白光、目光白光等等。白光的各個(gè)對(duì)應(yīng)色調(diào)對(duì)人類具有不同效果。也結(jié)合其他光顏色討論對(duì)觀察者的對(duì)應(yīng)心理效應(yīng)。關(guān)于其他物種，另外應(yīng)明白，相較于人類，其通常對(duì)特定光譜范圍具有不同敏感性。
[0004]關(guān)于光顏色，應(yīng)考慮另一個(gè)參數(shù)，其指定為顯色指數(shù)。
[0005]該指數(shù)為可借由其來(lái)描述相同相關(guān)色溫的光源的顯色質(zhì)量的光度值。例如，高達(dá)5000K的色溫，由對(duì)應(yīng)色溫的黑體發(fā)射的光用作評(píng)估顯色質(zhì)量的參照。假若對(duì)應(yīng)人工光源完全地再現(xiàn)具有相同色溫的黑體在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜，則顯色指數(shù)為“ 100”。
[0006]最近幾年頻繁地使用的光源的一個(gè)示例為消耗極少能量且同時(shí)具有長(zhǎng)壽命的LED光源。對(duì)應(yīng)LED通常產(chǎn)生基本上單色輻射。對(duì)應(yīng)LED光的色調(diào)中主要為對(duì)應(yīng)輻射的主波長(zhǎng)。LED可呈諸如紅色、橙色、黃色、綠色或藍(lán)色的不同顏色。此外，已知白光LED，其通常利用轉(zhuǎn)換層以將LED產(chǎn)生的實(shí)際上的藍(lán)光轉(zhuǎn)換為白光。也可從熒光燈知曉該轉(zhuǎn)換層。
[0007]LED的對(duì)應(yīng)發(fā)射光譜為相對(duì)狹窄的譜帶，其中-參見(jiàn)以上陳述-對(duì)應(yīng)主波長(zhǎng)，并且因而光的顏色取決于用于制造LED的對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體晶體的材料。通常，LED光不含UV或IR輻射。
[0008]LED較佳地制造成LED模塊。該模塊是極平坦的且在一個(gè)載體上具有多個(gè)LED。該載體也可以是撓性的。該載體可以是其上安裝對(duì)應(yīng)布線和/或電子組件以操作LED的印刷電路板。
[0009]在DE 102010033141文獻(xiàn)中描述了一種燈具，其中所產(chǎn)生的光就不同物種的光譜敏感性而言受到影響。該燈具的光源為例如如上所述的LED模塊，或多個(gè)LED模塊。為了影響對(duì)應(yīng)的光，使用濾光裝置，該濾光裝置可至少部分地濾除一個(gè)或多個(gè)特定光譜范圍的發(fā)射光。因此，可濾除或至少減小其中特定物種、特別是動(dòng)物具有較大敏感性并且其中該物種可能會(huì)遭受負(fù)面影響的光譜范圍。當(dāng)然，也可設(shè)想將待發(fā)射的光的光譜范圍選擇成對(duì)一個(gè)或多個(gè)物種具有正面影響?？墒褂脤?duì)應(yīng)燈具，例如，作為路燈或用于人行道或公園照明等。
[0010]當(dāng)然，也可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的對(duì)應(yīng)光過(guò)濾，其中所發(fā)射光的特定光譜范圍可觸發(fā)反應(yīng)等。參見(jiàn):例如，生物、化學(xué)或物理應(yīng)用。
[0011]根據(jù)DE 102010033141文獻(xiàn)，將對(duì)應(yīng)濾光裝置布置在燈具外殼中或布置在燈具外殼的出光口區(qū)域中。這意味著影響光源的對(duì)應(yīng)光譜或色譜是由另一裝置達(dá)成的。該種裝置的缺點(diǎn)在于一部分光被保留，使得總體照明系統(tǒng)的有效性減低。換言之，相較于具有相同電源但無(wú)濾光的燈具，濾光會(huì)導(dǎo)致輻射能力或輻射強(qiáng)度減低。
[0012]因此，本發(fā)明基于以簡(jiǎn)單的方式影響光譜或色譜的目標(biāo)，而無(wú)需在對(duì)應(yīng)燈具中進(jìn)行大規(guī)模物理改動(dòng)或提供其他設(shè)備。與此同時(shí)，僅使用小數(shù)目的燈具。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，該目標(biāo)是由專利權(quán)利要求1的特征達(dá)成的。其類似地適用于方法權(quán)利要求的特征、及具有該LED模塊的對(duì)應(yīng)燈具。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，LED模塊的特征在于:特別是在LED的數(shù)目和顏色為預(yù)定的情況下，LED發(fā)射由每個(gè)LED的個(gè)體發(fā)光光譜組成的總體發(fā)光光譜，其中LED可相對(duì)于彼此在其個(gè)體發(fā)光光譜的強(qiáng)度方面改變。這意味著在LED模塊上使用特定數(shù)目的紅光、綠光、藍(lán)光和/或黃光LED，其中每個(gè)LED就其強(qiáng)度而言為是調(diào)整的，以通過(guò)改變對(duì)應(yīng)發(fā)光光譜的個(gè)體強(qiáng)度以及這些光譜的后續(xù)疊加來(lái)獲得總體發(fā)光光譜。
[0015]對(duì)應(yīng)燈具包括至少一個(gè)LED模塊，其中也可使用這些模塊中的若干個(gè)模塊。此外，該燈具包括至少一個(gè)燈具外殼、形成于該燈具外殼中的出光口、及眩光限制裝置。該眩光限制裝置將來(lái)自燈具的出光口的出光限制到特定范圍，例如，以減少燈具的眩光。
[0016]根據(jù)該方法，以如下方式影響由燈具所發(fā)射的光的對(duì)應(yīng)光顏色:使得多個(gè)LED呈至少一行和/或列地布置在對(duì)應(yīng)LED模塊上。每個(gè)LED根據(jù)個(gè)體發(fā)光光譜以經(jīng)相應(yīng)調(diào)整的強(qiáng)度發(fā)射光，其中將所有LED的個(gè)體光譜疊加成總體發(fā)光光譜，從而導(dǎo)致對(duì)應(yīng)燈具的光源的光譜。
[0017]每個(gè)LED配置成發(fā)射基本上單色光輻射是可行的。每個(gè)LED的對(duì)應(yīng)個(gè)體發(fā)光光譜本身為已知的，或至少可預(yù)先確定。接著將具有不同單色光輻射的LED —起布置在對(duì)應(yīng)的LED載體上，并且通過(guò)將各自具有相應(yīng)強(qiáng)度的個(gè)體發(fā)光光譜疊加成總體發(fā)光光譜，可獲得光源的對(duì)應(yīng)所需光譜。
[0018]將具有相同單色光輻射的LED分別布置在LED模塊的子模塊上是可行的。這意味著具有相同單色光輻射的LED各自布置在一起，并且可根據(jù)所需數(shù)目的對(duì)應(yīng)LED來(lái)組合那些LED的子模塊。于此情況中，將LED布置成彼此相對(duì)靠近，以使得小距離已經(jīng)是足夠的，并且假若需要，則借助對(duì)應(yīng)的反射裝置，點(diǎn)光源不再是可辨別的，但是僅所有個(gè)體發(fā)光光譜疊加成總體發(fā)光光譜仍可被觀察者識(shí)別。
[0019]通過(guò)使用子模塊，可根據(jù)需要以簡(jiǎn)單方式將具有對(duì)應(yīng)光顏色的LED組合，并選擇相應(yīng)的數(shù)目。例如，如果需要更多個(gè)黃光LED，則增加更多個(gè)具有該黃光LED的子模塊。這類似地適用于具有不同顏色的LED。
[0020]然而，將具有不同單色光輻射的LED布置在LED模塊的子模塊上也是可行的。這意味著所需光顏色已經(jīng)通過(guò)在子模塊上組合各自具有對(duì)應(yīng)強(qiáng)度的不同顏色的LED而提供在該子模塊上。接著可一起使用多個(gè)這種子模塊作為L(zhǎng)ED模塊，并且接著可獲得期望的總體發(fā)光光譜。
[0021]LED配置為使得LED沿至少一行和/或列布置在對(duì)應(yīng)LED載體上。如上文已陳述，這種載體可以是用于對(duì)LED供電、用于必要連接的對(duì)應(yīng)布線、以及用于其他電子或電氣裝置的布置的對(duì)應(yīng)印刷電路板。
[0022]利用此類型的行和/或列布置，例如僅相同顏色的LED是沿一行布置的，或相應(yīng)地，那些LED是沿一列布置的。此外，設(shè)想每一行和/或列中提供不同顏色的LED。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，于此方面特別有利的是，每個(gè)LED可個(gè)體地觸發(fā)，亦即，尤其以對(duì)應(yīng)的電壓或電流強(qiáng)度對(duì)各LED供電。因此，對(duì)所有LED的控制是可靠的，并且相應(yīng)發(fā)射的個(gè)體發(fā)光光譜可較佳地以其對(duì)應(yīng)強(qiáng)度再現(xiàn)，并且總體發(fā)光光譜可通過(guò)疊加所有個(gè)體發(fā)光光譜來(lái)可靠地產(chǎn)生。此外，所有相同顏色的LED是相應(yīng)地以所選電壓或電流來(lái)供電是可行的。
[0024]為了視需要增大對(duì)應(yīng)光源的顯色指數(shù)，可將白光LED指派給單色LED。，例如，可確定白光LED的數(shù)目，以使顯色指數(shù)達(dá)到100或至少接近100的值。
[0025]為了能夠視需要以簡(jiǎn)單的方式改變總體發(fā)光光譜，可設(shè)想將模塊和/或子模塊可互換地布置在燈具中。這可類似地適用于對(duì)應(yīng)的LED載體。
[0026]為了視需要改變光源的光顏色達(dá)一段短時(shí)間，可進(jìn)一步證實(shí)若子模塊可被個(gè)體地觸發(fā)是有利的。這意味著，例如，只有在總體發(fā)光光譜將相應(yīng)地通過(guò)打開(kāi)黃光LED來(lái)改變的情況下，才打開(kāi)僅具有黃光LED的子模塊。這類似地適用于不同顏色的LED、白光LED等。
[0027]如上文已陳述，可尤其針對(duì)在特定光譜范圍內(nèi)具有較大敏感性的特定物種進(jìn)行總體發(fā)光光譜的這種調(diào)整。此外，假若多于一種物種在特定光譜范圍內(nèi)或至少在緊鄰的光譜范圍內(nèi)具有相同的敏感性，則可設(shè)想針對(duì)其進(jìn)行總體發(fā)光光譜的調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明，假若要被打開(kāi)的LED例如在該光譜范圍內(nèi)照射，則也可通過(guò)打開(kāi)LED來(lái)強(qiáng)化針對(duì)光發(fā)射的特定光譜范圍。因此，可增強(qiáng)在特定光譜范圍內(nèi)的某些有利效應(yīng)。
[0028]不僅通過(guò)打開(kāi)對(duì)應(yīng)LED，而且也可通過(guò)選擇性地停用具有已知個(gè)體發(fā)光光譜的特定LED來(lái)改變光譜。LED的這種停用以及其余LED的強(qiáng)度的改變(若必要)會(huì)導(dǎo)致可具有期望效果的總體發(fā)光光譜的改變。
[0029]將在下文中借由描繪于附圖中的圖示更詳細(xì)地描述有利的實(shí)施例。于附圖中:
[0030]圖1示出具有LED模塊的燈具的透視仰視圖；
[0031]圖2不出LED模塊的一個(gè)不例性實(shí)施例的放大表不;
[0032]圖3不出LED模塊的另一個(gè)不例性實(shí)施例的放大表不;
[0033]圖4示出就不同顏色的LED而言的不同強(qiáng)度的個(gè)體發(fā)光光譜；
[0034]圖5示出由圖4中所示的個(gè)體發(fā)光光譜形成的總體發(fā)光光譜；
[0035]圖6示出類似于圖4的另一個(gè)示例；以及
[0036]圖7示出由圖6的個(gè)體發(fā)光光譜形成的總體發(fā)光光譜。
[0037]圖1示出包括根據(jù)本發(fā)明的LED模塊1的燈具2的透視對(duì)角仰視圖。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)的LED模塊1作為光源13布置在燈具外殼10中的出光口 11的兩側(cè)上。LED模塊1不但可同時(shí)地觸發(fā)而且可用電壓或電流供電。如所說(shuō)明的燈具2僅為一個(gè)示例且以簡(jiǎn)化方式示出，并且可用于例如通道、