CN109838762A - Led模块、包含该led模块的灯具及影响光谱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于灯具(2)的LED模块(1)，该LED模块(1)包括至少一个LED载体(3)以及布置在该LED载体上的多个LED(4)(发光二极管)。特别的，选择不同颜色的LED(4)的强度以发射由每个LED的个体发光光谱(5)组成的总体发光光谱(6)。本发明还涉及一种灯具(2)，其包括灯具外壳(10)、灯具外壳(10)中布置为光源(13)的至少一个LED模块(1)、形成于灯具外壳(10)中的出光口(11)、和特别地指派给出光口(11)的眩光限制装置(12)。本发明进一步涉及一种影响光源(13)的光谱的方法。

Description

LED模块、包含该LED模块的灯具及影响光谱的方法

本申请是国际申请号为PCT/EP2014/000884，国际申请日为2014年4月2日，进入中国国家阶段的申请号为201480019959.8，名称为“LED模块、包含该LED模块的灯具及影响光谱的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种LED模块、一种包括该LED模块的灯具、及一种影响光谱的方法。

背景技术

光谱，或也称为色谱，为电磁谱中可无需任何技术辅助地由人眼感知的部分。该光谱是由一个相应光源或多个光源的发射或反射光谱颜色所构成。通常，该光源发射具有特定频谱或对应光谱分布的光。光的对应频率决定其颜色。对应的人工光源在颜色、亮度等等方面相异。光谱的可见光部分具有约380至780nm范围内的波长，其频率分别在约3.8×l014至7.9×1014Hz范围内。光谱的对应颜色分量在光学辅助下才可区分。通常，许多光源发射一种光谱，该光谱为在观察者眼中导致呈混合色的总体颜色印象的不同个体颜色的组合。该光颜色对应于直接起源于对应发光光源的光的颜色印象。于此情况中，光颜色取决于该辐射的光谱组成。

就光颜色而言，甚至本身为“白色”的光也可例如被细分为暖白光、中性白光、日光白光等等。白光的各个对应色调对人类具有不同效果。也结合其他光颜色讨论对观察者的对应心理效应。关于其他物种，另外应明白，相较于人类，其通常对特定光谱范围具有不同敏感性。

关于光颜色，应考虑另一个参数，其指定为显色指数。

该指数为可借由其来描述相同相关色温的光源的显色质量的光度值。例如，高达5000K的色温，由对应色温的黑体发射的光用作评估显色质量的参照。假若对应人工光源完全地再现具有相同色温的黑体在可见光波长范围内的光谱，则显色指数为“100”。

最近几年频繁地使用的光源的一个示例为消耗极少能量且同时具有长寿命的LED光源。对应LED通常产生基本上单色辐射。对应LED光的色调中主要为对应辐射的主波长。LED可呈诸如红色、橙色、黄色、绿色或蓝色的不同颜色。此外，已知白光LED，其通常利用转换层以将LED产生的实际上的蓝光转换为白光。也可从荧光灯知晓该转换层。

LED的对应发射光谱为相对狭窄的谱带，其中-参见以上陈述-对应主波长，并且因而光的颜色取决于用于制造LED的对应半导体晶体的材料。通常，LED光不含UV或IR辐射。

LED较佳地制造成LED模块。该模块是极平坦的且在一个载体上具有多个LED。该载体也可以是挠性的。该载体可以是其上安装对应布线和/或电子组件以操作LED的印刷电路板。

在DE 102010033141文献中描述了一种灯具，其中所产生的光就不同物种的光谱敏感性而言受到影响。该灯具的光源为例如如上所述的LED模块，或多个LED模块。为了影响对应的光，使用滤光装置，该滤光装置可至少部分地滤除一个或多个特定光谱范围的发射光。因此，可滤除或至少减小其中特定物种、特别是动物具有较大敏感性并且其中该物种可能会遭受负面影响的光谱范围。当然，也可设想将待发射的光的光谱范围选择成对一个或多个物种具有正面影响。可使用对应灯具，例如，作为路灯或用于人行道或公园照明等。

当然，也可实现室内的对应光过滤，其中所发射光的特定光谱范围可触发反应等。参见：例如，生物、化学或物理应用。

根据DE 102010033141文献，将对应滤光装置布置在灯具外壳中或布置在灯具外壳的出光口区域中。这意味着影响光源的对应光谱或色谱是由另一装置达成的。该种装置的缺点在于一部分光被保留，使得总体照明系统的有效性减低。换言之，相较于具有相同电源但无滤光的灯具，滤光会导致辐射能力或辐射强度减低。

发明内容

因此，本发明基于以简单的方式影响光谱或色谱的目标，而无需在对应灯具中进行大规模物理改动或提供其他设备。与此同时，仅使用小数目的灯具。

根据本发明，该目标是由专利权利要求1的特征达成的。其类似地适用于方法权利要求的特征、及具有该LED模块的对应灯具。

根据本发明，LED模块的特征在于：特别是在LED的数目和颜色为预定的情况下，LED发射由每个LED的个体发光光谱组成的总体发光光谱，其中LED可相对于彼此在其个体发光光谱的强度方面改变。这意味着在LED模块上使用特定数目的红光、绿光、蓝光和/或黄光LED，其中每个LED就其强度而言为是调整的，以通过改变对应发光光谱的个体强度以及这些光谱的后续叠加来获得总体发光光谱。

对应灯具包括至少一个LED模块，其中也可使用这些模块中的若干个模块。此外，该灯具包括至少一个灯具外壳、形成于该灯具外壳中的出光口、及眩光限制装置。该眩光限制装置将来自灯具的出光口的出光限制到特定范围，例如，以减少灯具的眩光。

根据该方法，以如下方式影响由灯具所发射的光的对应光颜色：使得多个LED呈至少一行和/或列地布置在对应LED模块上。每个LED根据个体发光光谱以经相应调整的强度发射光，其中将所有LED的个体光谱叠加成总体发光光谱，从而导致对应灯具的光源的光谱。

每个LED配置成发射基本上单色光辐射是可行的。每个LED的对应个体发光光谱本身为已知的，或至少可预先确定。接着将具有不同单色光辐射的LED一起布置在对应的LED载体上，并且通过将各自具有相应强度的个体发光光谱叠加成总体发光光谱，可获得光源的对应所需光谱。

将具有相同单色光辐射的LED分别布置在LED模块的子模块上是可行的。这意味着具有相同单色光辐射的LED各自布置在一起，并且可根据所需数目的对应LED来组合那些LED的子模块。于此情况中，将LED布置成彼此相对靠近，以使得小距离已经是足够的，并且假若需要，则借助对应的反射装置，点光源不再是可辨别的，但是仅所有个体发光光谱叠加成总体发光光谱仍可被观察者识别。

通过使用子模块，可根据需要以简单方式将具有对应光颜色的LED组合，并选择相应的数目。例如，如果需要更多个黄光LED，则增加更多个具有该黄光LED的子模块。这类似地适用于具有不同颜色的LED。

然而，将具有不同单色光辐射的LED布置在LED模块的子模块上也是可行的。这意味着所需光颜色已经通过在子模块上组合各自具有对应强度的不同颜色的LED而提供在该子模块上。接着可一起使用多个这种子模块作为LED模块，并且接着可获得期望的总体发光光谱。

LED配置为使得LED沿至少一行和/或列布置在对应LED载体上。如上文已陈述，这种载体可以是用于对LED供电、用于必要连接的对应布线、以及用于其他电子或电气装置的布置的对应印刷电路板。

利用此类型的行和/或列布置，例如仅相同颜色的LED是沿一行布置的，或相应地，那些LED是沿一列布置的。此外，设想每一行和/或列中提供不同颜色的LED。

根据本发明，于此方面特别有利的是，每个LED可个体地触发，亦即，尤其以对应的电压或电流强度对各LED供电。因此，对所有LED的控制是可靠的，并且相应发射的个体发光光谱可较佳地以其对应强度再现，并且总体发光光谱可通过叠加所有个体发光光谱来可靠地产生。此外，所有相同颜色的LED是相应地以所选电压或电流来供电是可行的。

为了视需要增大对应光源的显色指数，可将白光LED指派给单色LED。，例如，可确定白光LED的数目，以使显色指数达到100或至少接近100的值。

为了能够视需要以简单的方式改变总体发光光谱，可设想将模块和/或子模块可互换地布置在灯具中。这可类似地适用于对应的LED载体。

为了视需要改变光源的光颜色达一段短时间，可进一步证实若子模块可被个体地触发是有利的。这意味着，例如，只有在总体发光光谱将相应地通过打开黄光LED来改变的情况下，才打开仅具有黄光LED的子模块。这类似地适用于不同颜色的LED、白光LED等。

如上文已陈述，可尤其针对在特定光谱范围内具有较大敏感性的特定物种进行总体发光光谱的这种调整。此外，假若多于一种物种在特定光谱范围内或至少在紧邻的光谱范围内具有相同的敏感性，则可设想针对其进行总体发光光谱的调整。根据本发明，假若要被打开的LED例如在该光谱范围内照射，则也可通过打开LED来强化针对光发射的特定光谱范围。因此，可增强在特定光谱范围内的某些有利效应。

不仅通过打开对应LED，而且也可通过选择性地停用具有已知个体发光光谱的特定LED来改变光谱。LED的这种停用以及其余LED的强度的改变(若必要)会导致可具有期望效果的总体发光光谱的改变。

附图说明

将在下文中借由描绘于附图中的图示更详细地描述有利的实施例。于附图中：

图1示出具有LED模块的灯具的透视仰视图；

图2示出LED模块的一个示例性实施例的放大表示；

图3示出LED模块的另一个示例性实施例的放大表示；

图4示出就不同颜色的LED而言的不同强度的个体发光光谱；

图5示出由图4中所示的个体发光光谱形成的总体发光光谱；

图6示出类似于图4的另一个示例；以及

图7示出由图6的个体发光光谱形成的总体发光光谱。

具体实施方式

图1示出包括根据本发明的LED模块1的灯具2的透视对角仰视图。在所说明的实施例中，对应的LED模块1作为光源13布置在灯具外壳10中的出光口11的两侧上。LED模块1不但可同时地触发而且可用电压或电流供电。如所说明的灯具2仅为一个示例且以简化方式示出，并且可用于例如通道、道路及类似物的照明。为了防止、或至少减低灯具2内部相应灯的可能存在的眩光，可将眩光限制装置12指派给出光开口11，该眩光限制装置12可例如在欲照射表面方向上减小出光口11，并且若需要，则可限制由光源附加发射的光仅到达用于其照明的特定区域。

可设想对应LED模块1的不同实施例。两个实施例示出于图2和3中。

在根据图2的实施例中，对应的LED 4是沿行8布置的。LED 4均布置在例如配置成印刷电路板的LED载体3上。具有图2、或图3的LED 4的LED载体3形成对应的LED模块1。已不止一次地指出，例如，对应LED载体3上的LED 4的布置和数目仅是示例性的，并且是以小数目的LED 4示出的。也可使用更多个LED载体3，更多的根据图1的灯具2中的LED模块1。

载体3上的不同LED 4为不同颜色的LED，并且取决于颜色，具有另一种个体发光光谱。也可参见图4和6。LED为基本上单色光源，亦即，其仅发射在有限光谱范围的狭窄谱带的光。通过有意地选择对应半导体材料及其掺杂，可改变由LED产生的光的性质。现今，可获得具有红色、橙色、黄色、绿色、蓝色及紫色的LED。也可产生超出光谱的可见光范围的LED辐射。参见：例如，波长长达1000nm的近红外光范围或紫外光范围。

就由发光二极管产生白光而言，例如，可使用蓝光或UV LED以及其他光致发光材料。类似于荧光管，该材料可将短波以及较高能量的光转换为较长波长的光。

将对应数目的不同颜色的个体LED4布置在LED模块1或LED载体3上。参见：例如，绿光LED 14、黄光LED 15、橙光LED16、红光LED 17或白光LED 18。

已不止一次地指明LED的布置及数目仅是示例性的。

这类似地适用于图3，其中对应的LED 4同时以行和列布置。在所示出的实施例中，将五行和十列LED提供于对应的LED载体3或LED模块1上。

也在根据图3的该模块中，可同时沿行和列布置不同颜色的LED。

此外，对应的LED模块1或LED载体3由子模块7组成是可行的。例如，这些子模块7可具有预定义数目的不同颜色的LED，或仅提供有单色LED。这类似地适用于图3的实施例。

根据本发明，已证实有利的是：对应载体或对应模块上的LED 4被不同地触发，亦即，其个体地利用电压或电流供电。由此，可针对于其个体发光光谱预定每个LED的光发射，并且众所周知，无需极大努力，就使得不同个体发光光谱能叠加为一个总体发光光谱。请参见陈述于下文的说明。然而，子模块也可分开地触发。在每个子模块被例如仅一种颜色的LED占用的情况下，这是特别有利的。这意味着，例如，布置在特定子模块7上的所有黄光LED可被关闭或打开或改变其强度。因此，光颜色“黄色”的对应个体发光光谱将在总体发光光谱中消失，或至少在其强度方面改变。除此之外，可提供若干个各自具有相同颜色的LED子模块，以使得例如一个具有黄光LED的子模块、两个该子模块、或更多个该子模块可被打开/关闭或在其强度方面改变。这类似地适用于不同颜色的LED。

假若在每个子模块上提供不同颜色的LED，则以上说明也适用，因此，取决于所需情况，更少个或更多个这种子模块一起布置在灯具中，或在灯具中触发，以获得对应的照明。

图4示出了具有多种个体发光光谱5的LED模块1的实施例。图4首先从左到右示出针对绿色、黄色、橙色、及红色的个体发光光谱。对应光谱的强度以nm表示，这取决于波长。例如，绿光、红光及橙光LED的强度相等并且基本上比黄光LED的强度大三倍。假若LED被定位成与对应光源13或灯具2足够地分开，则个体发光光谱被叠加为总体发光光谱6。请参见图5，其中LED 4(参见图2或3)不再可作为个体光源进行辨别。换言之，图5示出四种具有不同光颜色的不同LED类型的混合，此外该LED类型可以不同数目提供。对应的总体发光光谱6可已经通过对应计算机模拟等设置灯之前由本身已知的个体发光光谱组成。换言之，可出于预定照明目的在对应灯具中以针对性方式实现对应的总体发光光谱。

图6和7示出另一个示例性实施例。再次，图6中从左到右地示出绿光、黄光、橙色光及红光LED的对应个体发光光谱5。于此情况中，对应的LED是在其一般强度的特定百分比下操作的。例如，基于初始或正常操作强度计，红光LED的强度为37.5％，绿光LED的强度为25％，橙色光LED的强度为100％及黄光LED的强度为87.5％。在该实施例中，相较于图5，“绿光”的相对部分减少。

这意味着，对于例如在绿光范围内敏感反应的物种，具有根据图7的总体发光光谱6的光源将是有利的。反过来，假若值处于绿光范围的增加部分，则可使用具有根据图5的总体发光光谱6的光源。

根据图5和7的总体发光光谱的其他部分几近不变。

通过相应地选择子模块7或整个LED模块1的不同LED的数目、颜色及特别是其强度改变，可实现期望和所需的其他总体发光光谱6。

就图2而言，强调白光LED 18，例如，除了彩色LED以外，可提供白光LED 18以增大显色指数。当然，于此方面，也可使用更多个该白光LED。

如上文所说明，本发明的优点在于，即使利用相对小数目的LED，也可通过利用分别使用的LED的不同强度来达成光的受控混合。例如，无需通过打开或关闭具有预定义颜色的对应LED来改变总体发光光谱。这意味着，本发明容许以小数目的LED达成对应光谱分布。例如，假若使用仅具有很小空间供LED的布置的小灯，则此点是极为有利的。

然而，除了改变个体LED、或至少相同颜色的LED的强度以外，也可除强度改变之外对LED的数目和/或颜色进行相应的改变。

Claims (9)

1.一种用于灯具(2)的LED模块(1)，包括至少一个LED载体(3)以及布置在所述LED载体上的特别地具有预定数目和颜色的多个LED(4)(发光二极管)，所述LED(4)能相对彼此在其个体发光光谱的强度方面改变，以发射由个体发光光谱(5)组成的总体发光光谱(6)，每个LED(4)配置成发射基本上单色辐射，具有相同单色光辐射的多个LED布置在所述LED模块(1)的子模块(7)上，所述子模块(7)上的所有LED皆能分开地触发，所述子模块(7)是可互换的，白光LED被指派给单色LED以增大显色指数，所述灯具的总体发光光谱基本上不含其中至少一种特定物种，特别是动物物种，相较于其他物种具有更大敏感性的光谱范围。

2.如权利要求1所述的LED模块，其特征在于，具有不同单色光辐射的LED各自布置在所述LED模块(1)的子模块(7)上。

3.如权利要求1所述的LED模块，其特征在于，所述LED能沿至少一行(8)和/或列(9)布置在所述LED载体(3)上。

4.如权利要求1所述的LED模块，其特征在于，所述LED模块和/或子模块能够可互换地布置所述灯具中。

5.如权利要求1所述的LED模块，其特征在于，子模块(7)能单独地触发。

6.一种灯具(2)，其包括灯具外壳(10)、所述灯具外壳(10)中布置为光源(13)的如前述权利要求中任一项所述的LED模块(1)、形成于所述灯具外壳(10)中的出光口(11)、和特别指派给所述出光口(11)的眩光限制装置(12)。

7.如权利要求6所述的灯具，其特征在于，所述灯具(2)能被应用作为通道灯具、道路灯具或类似物。

8.一种影响光源(13)的光谱的方法，所述光源由特别是以行(8)和/或列(9)布置在LED模块(1)上的多个个体LED形成，其中尤其在所述个体LED的数目和颜色为预定的情况下，所述个体LED的个体发光光谱以可变强度叠加为一个总体发光光谱作为所述光源的光谱，白光LED被指派给单色LED以增大显色指数，所述光源的总体发光光谱基本上不含其中至少一种特定物种，特别是动物物种，相较于其他物种具有更大敏感性的光谱范围，其中具有相同单色光辐射的多个LED布置在所述LED模块(1)的子模块(7)上，其中所述子模块(7)是可互换的，其中能够通过个体地触发所述子模块(7)上的个体LED来同时及分开地触发所有个体LED以选择具有特定颜色的个体LED的数目。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，除了已触发的彩色LED以外，触发多个白光LED。