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TWI434009B - 光特性可調之照明裝置 - Google Patents

光特性可調之照明裝置 Download PDF

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TWI434009B
TWI434009B TW100139129A TW100139129A TWI434009B TW I434009 B TWI434009 B TW I434009B TW 100139129 A TW100139129 A TW 100139129A TW 100139129 A TW100139129 A TW 100139129A TW I434009 B TWI434009 B TW I434009B
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sheng yuan Sun
Sheng Chieh Tsai
Gwo Jiun Sheu
Yun Li Li
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Genesis Photonics Inc
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Description

光特性可調之照明裝置
本發明是有關於一種光特性可調之照明裝置,且特別是有關於一種可調變照明光線的亮度、色溫與演色性的照明裝置。
人眼在觀察自然光或人造光源照明下的物體時,必須具有足夠的亮度才能呈現出色彩。當照明光線消失時,色彩也隨之消失。光和色彩一樣,對人會造成冷暖之感受,亦即光的色溫之概念。光源的色溫不同,光色也不同。利用調整光源的色溫可形成適宜的環境氣氛,如使用低色溫光源能得到溫暖、柔和的氣氛;採用高色溫光源能得到清冷、寧靜的氣氛。
色溫的定義以絕對溫度K來表示,亦即將標準黑體加熱,溫度升高到一定程度時,光源的顏色開始由深紅、淺紅、橙黃、白、藍而逐漸改變。當光源與黑體的顏色相同時,黑體當時的絕對溫度稱為該光源之色溫。一般而言,色溫在3,000 K呈暖色光,使人感覺輕鬆與舒適,適合使用於住宅或旅館。色溫在4,000到5,000K,呈柔和白色光,適合使用於辦公室或學校。色溫在6,000K,呈較冷色調的晝光色,適合使用於印刷、紡織、染整等工業廠商。
然而,傳統的照明用具僅考慮光源的色溫調整。在照明用具的光源的照明品質升高的發展趨勢之下,勢必要進一步考慮照明用具的光源的其他光學因子,如演色性、光通量等等,而這是目前的照明用具難以突破的技術瓶頸。
有鑑於此,本發明提供一種光特性可調之照明裝置,能夠根據需要而調變照明光線的亮度、色溫與演色性。
本發明提出一種光特性可調之照明裝置,包括:亮度可調光源以及透明基板。亮度可調光源提供一激發光線。透明基板至少具有第一區域、第二區域、第三區域與第四區域,其中,第一區域披覆第一螢光粉組合,激發光線透過第一螢光粉組合而放射出第一光線,第一光線具有第一演色性指數與第一色溫;第二區域披覆第二螢光粉組合,激發光線透過第二螢光粉組合而放射出第二光線,第二光線具有第二演色性指數與第二色溫,且第二演色性指數大於第一演色性指數,第二色溫大於第一色溫;第三區域披覆第三螢光粉組合,激發光線透過第三螢光粉組合而放射出第三光線,第三光線具有第二演色性指數與第一色溫;第四區域披覆第四螢光粉組合,激發光線透過第四螢光粉組合而放射出第四光線,第四光線具有第一演色性指數與第二色溫;激發光線在第一至第四區域中進行切換,以選擇第一至第四光線其中之一。
在本發明的一實施例中,上述的亮度可調光源包括:多個藍光發光二極體單元,當激發光線照射具有第一色溫或是第二演色性指數的區域時,增加點亮藍光發光二極體單元的數量,而提昇激發光線的亮度。
在本發明的一實施例中,上述的激發光線的中心波長為450 nm~470 nm。
在本發明的一實施例中,上述的第一螢光粉組合包括:紅色螢光粉以及黃色螢光粉,其中,紅色螢光粉與黃色螢光粉的比值範圍為大於或等於0.35且小於0.6之間。
在本發明的一實施例中,上述的第二螢光粉組合包括:紅色螢光粉以及黃色螢光粉,其中,紅色螢光粉與黃色螢光粉的比值範圍為大於或等於0.1且小於0.35之間。
在本發明的一實施例中,上述的第三螢光粉組合包括:紅色螢光粉以及黃色螢光粉,其中,紅色螢光粉與黃色螢光粉的比值範圍為大於或等於0.6且小於或等於0.85之間。
在本發明的一實施例中,上述的第四螢光粉組合為黃色螢光粉或是進一步包含少量紅色螢光粉,其中,紅色螢光粉與黃色螢光粉的比值範圍為大於或等於0且小於0.1之間。
在本發明的一實施例中,上述的第一演色性指數小於80,第二演色性指數大於或等於80。
在本發明的一實施例中,上述的第一色溫為2,500K至4,000 K,第二色溫為4,500K至6,500 K。
在本發明的一實施例中,上述的透明基板為可轉動的圓形透明基板,藉由轉動圓形透明基板,而使激發光線在第一至第四區域中進行切換,以選擇第一至第四光線其中之一。
在本發明的一實施例中,上述的透明基板可在一設定方向往返移動,而使激發光線在第一至第四區域中進行切換,以選擇第一至該第四光線其中之一。
基於上述,本發明的光特性可調之照明裝置具有亮度可調光源以及設置有不同螢光粉組合的透明基板。不同的螢光粉組合具有不同的演色性與色溫。藉由亮度可調光源所放射的激發光線來激發不同的螢光粉組合,而能夠選擇不同的演色性與色溫的光線。同時,利用亮度可調光源來調整光線的光通量,以使光線具有適當的亮度。上述的光特性可調之照明裝置能夠同時使光線具有所需的演色性、色溫以及亮度,而能滿足更高標準的照明需求。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明較佳實施例的一種光特性可調之照明裝置的示意圖。請參照圖1,光特性可調之照明裝置100包括:亮度可調光源110以及透明基板120。亮度可調光源110提供一激發光線EL。透明基板120至少具有第一區域122、第二區域124、第三區域126與第四區域128,其中,第一區域122披覆第一螢光粉組合122A,激發光線EL透過第一螢光粉組合122A而放射出第一光線L1,第一光線L1具有第一演色性指數與第一色溫;第二區域124披覆第二螢光粉組合124A,激發光線EL透過第二螢光粉組合124A而放射出第二光線L2,第二光線L2具有第二演色性指數與第二色溫,且第二演色性指數大於第一演色性指數,第二色溫大於第一色溫;第三區域126披覆第三螢光粉組合126A,激發光線EL透過第三螢光粉組合126A而放射出第三光線L3,第三光線L3具有第二演色性指數與第一色溫;第四區域128披覆第四螢光粉組合128A,激發光線透過第四螢光粉組合128A而放射出第四光線L4,第四光線L4具有第一演色性指數與第二色溫;激發光線EL在第一至第四區域122~128中進行切換,以選擇第一至第四光線L1~L4其中之一。
請再參照圖1,上述的光特性可調之照明裝置100可在具有不同演色性與不同色溫的第一~第四光線L1~L4之間進行選擇,亦即,可根據照明需要而選擇下述第一~第四光線L1~L4其中之一:低演色性、低色溫(第一演色性指數與第一色溫)的第一光線L1;高演色性、高色溫(第二演色性指數與第二色溫)的第二光線L2;高演色性、低色溫(第二演色性指數與第一色溫)的第三光線L3;低演色性、高色溫(第一演色性指數與第二色溫)的第四光線L4。
並且,亮度可調光源110提供的激發光線EL之亮度是可調整的。換言之,光特性可調照明裝置100同時考慮了第一~第四光線L1~L4的演色性、色溫以及光通量的強弱。
在一實施例中,激發光線EL的中心波長可為450 nm~470 nm,亦即,激發光線EL可為藍光波段。換言之,亮度可調光源110可為藍光發光二極體晶片,提供一藍光用以激發第一~第四螢光粉組合122A~128A。
請繼續參照圖1,第一螢光粉組合122A可包括:紅色螢光粉R以及黃色螢光粉Y,其中,紅色螢光粉R與黃色螢光粉Y的比值範圍為大於或等於0.35且小於0.6之間。藉由激發光線EL(如藍光)來激發黃色螢光粉Y放射出黃光,且激發紅色螢光粉R放射出紅光,使得藍光、黃光與紅光一起混光成白光(第一光線L1)。利用紅色螢光粉R與黃色螢光粉Y的組成比例來調整混光後的第一光線L1的演色性與色溫,而得到:低演色性與低色溫(溫暖感受)的白光(第一光線L1)。
再者,第二螢光粉組合124A可包括:紅色螢光粉R以及黃色螢光粉Y,其中,紅色螢光粉R與黃色螢光粉Y的比值範圍為大於或等於0.1且小於0.35之間。藉由激發光線EL(如藍光)來激發黃色螢光粉Y放射出黃光,且激發紅色螢光粉R放射出紅光,使得藍光、黃光與紅光一起混光成白光(第二光線L2)。利用紅色螢光粉R與黃色螢光粉Y的組成比例來調整混光後的第二光線L2的演色性與色溫,而得到:高演色性與高色溫(清冷感受)的白光(第二光線L2)。
第三螢光粉組合126A可包括:紅色螢光粉R以及黃色螢光粉Y,其中,紅色螢光粉R與黃色螢光粉Y的比值範圍為大於或等於0.6且小於或等於0.85之間。藉由激發光線EL(如藍光)來激發黃色螢光粉Y放射出黃光,且激發紅色螢光粉R放射出紅光,使得藍光、黃光與紅光一起混光成白光(第三光線L3)。利用紅色螢光粉R與黃色螢光粉Y的組成比例來調整混光後的第三光線L3的演色性與色溫,而得到:高演色性與低色溫(溫暖感受)的白光(第三光線L3)。
第四螢光粉組合128A可為黃色螢光粉Y或是進一步包含少量的紅色螢光粉R,其中,紅色螢光粉R與黃色螢光粉Y的比值範圍為大於或等於0且小於0.1之間。藉由激發光線EL(如藍光)來激發黃色螢光粉Y放射出黃光,且使得藍光、黃光一起混光成白光(第四光線L4)。由於第四光線L4不具有紅光成分,所以混光後的第四光線L4的演色性與色溫成為:低演色性與高色溫(清冷感受)的白光(第四光線L4)。
演色性指數可以量化,用以決定第一光線L1~L4之中,何者為高演色性或低演色性。在一實施例中,上述的第一演色性指數小於80,第二演色性指數大於或等於80。換言之,小於80的演色性指數可視為具有低演色性,高於或等於80的演色性指數可視為具有高演色性。
同樣地,色溫也可以量化,用以決定第一光線L1~L4之中,何者為高色溫或低色溫。在一實施例中,上述的第一色溫為2,500 K至4,000K,第二色溫為4,500K至6,500 K。換言之,2,500 K至4,000K的色溫可視為具有低色溫,4,500K至6,500 K的色溫可視為具有高色溫。
承上述,光特性可調照明裝置100同時考慮了第一~第四光線L1~L4的演色性、色溫以及光通量的強弱,不單單考慮色溫,進而能夠提供更好的照明品質。
值得注意的是,在圖1的光特性可調之照明裝置100中,透明基板120為可轉動的圓形透明基板,藉由轉動圓形透明基板,而使激發光線EL在第一至第四區域122~128中進行切換,以選擇第一至第四光線L1~L4其中之一。如此,可以更方便地選擇所需的演色性、色溫的光線。
圖2為本發明較佳實施例的又一種光特性可調之照明裝置的示意圖。請參照圖2,相同的元件標示以相同的符號,並省略相同的說明。值得注意的是,在圖2的光特性可調照明裝置102中,透明基板120可在一設定方向D往返移動,而使激發光線EL在第一至第四區域122~128中進行切換,以選擇第一至該第四光線L1~L4其中之一。如此,也可方便地選擇所需的演色性、色溫的光線。
圖3為本發明較佳實施例的再一種光特性可調之照明裝置的示意圖。請參照圖3,相同的元件標示以相同的符號,並省略相同的說明。值得注意的是,在圖3的光特性可調照明裝置104中,上述的亮度可調光源110可包括:多個藍光發光二極體單元112,當激發光線EL照射具有第二演色性指數的第二區域124與第三區域126時,或是當激發光線EL照射具有第一色溫的第一區域122與第三區域126時,增加點亮藍光發光二極體單元112的數量,而提昇激發光線EL的亮度。
這是因為,高演色性或是低色溫之區域具有的紅色螢光粉組合會吸收較大量的激發光線EL,導致激發光線EL 本身的光通量過度減弱。藉由上述亮度可調光源110的設計方式,可以補償過度減弱的激發光線EL,使得經過高演色性或低色溫之區域的第一光線L1、第二光線L2與第三光線L3可具有所需之亮度。
綜上所述,本發明的光特性可調照明裝置至少具有以下優點:光特性可調之照明裝置具有:亮度可調光源、與設置有不同螢光粉組合的透明基板。藉由亮度可調光源所放射的激發光線來激發不同的螢光粉組合,而能夠選擇不同的演色性與色溫的光線。同時,利用亮度可調光源來調整光線的光通量,以使光線具有適當的亮度。上述光特性可調照明裝置能夠同時整合演色性、色溫以及光強度,而得到所需的演色性、色溫以及光強度的光線,以滿足更高標準的照明需求。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、102、104‧‧‧光特性可調之照明裝置
110‧‧‧亮度可調光源
112‧‧‧藍光發光二極體單元
120‧‧‧透明基板
122‧‧‧第一區域
122A‧‧‧第一螢光粉組合
124‧‧‧第二區域
124A‧‧‧第二螢光粉組合
126‧‧‧第三區域
126A‧‧‧第三螢光粉組合
128‧‧‧第四區域
128A‧‧‧第四螢光粉組合
D‧‧‧設定方向
EL‧‧‧激發光線
L1‧‧‧第一光線
L2‧‧‧第二光線
L3‧‧‧第三光線
L4‧‧‧第四光線
R‧‧‧紅色螢光粉
Y‧‧‧黃色螢光粉
圖1為本發明較佳實施例的一種光特性可調之照明裝置的示意圖。
圖2為本發明較佳實施例的又一種光特性可調之照明裝置的示意圖。
圖3為本發明較佳實施例的再一種光特性可調之照明 裝置的示意圖。
100...光特性可調之照明裝置
110...亮度可調光源
120...透明基板
122...第一區域
122A...第一螢光粉組合
124...第二區域
124A...第二螢光粉組合
126...第三區域
126A...第三螢光粉組合
128...第四區域
128A...第四螢光粉組合
EL...激發光線
L1...第一光線
L2...第二光線
L3...第三光線
L4...第四光線
R...紅色螢光粉
Y...黃色螢光粉

Claims (12)

  1. 一種光特性可調之照明裝置,包括:一亮度可調光源,提供一激發光線;以及一透明基板,至少具有一第一區域、一第二區域、一第三區域與一第四區域,其中,該第一區域披覆一第一螢光粉組合,該激發光線使該第一螢光粉組合放射出一第一光線,該第一光線具有一第一演色性指數與一第一色溫;該第二區域披覆一第二螢光粉組合,該激發光線使該第二螢光粉組合放射出一第二光線,該第二光線具有一第二演色性指數與一第二色溫,且該第二演色性指數大於該第一演色性指數,該第二色溫大於該第一色溫;該第三區域披覆一第三螢光粉組合,該激發光線使該第三螢光粉組合放射出一第三光線,該第三光線具有該第二演色性指數與該第一色溫;該第四區域披覆一第四螢光粉組合,該激發光線使該第四螢光粉組合放射出一第四光線,該第四光線具有該第一演色性指數與該第二色溫;該激發光線在該第一至第四區域中進行切換,且該激發光線之亮度在該第一區域至該第四區域之間是可調整的,以選擇該第一至該第四光線其中之一。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該亮度可調光源包括:多個藍光發光二極體單元, 當該激發光線照射具有該第二演色性指數的該第二區域或該第三區域時,增加點亮該些藍光發光二極體單元的數量,而提昇該激發光線的亮度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該亮度可調光源包括:多個藍光發光二極體單元,當該激發光線照射具有該第一色溫的該第一區域或該第三區域時,增加點亮該些藍光發光二極體單元的數量,而提昇該激發光線的亮度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該激發光線的中心波長為450nm~470nm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該第一螢光粉組合包括:一紅色螢光粉以及一黃色螢光粉,其中,該紅色螢光粉與該黃色螢光粉的比值範圍為大於或等於0.35且小於0.6之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該第二螢光粉組合包括:一紅色螢光粉以及一黃色螢光粉,其中,該紅色螢光粉與該黃色螢光粉的比值範圍為大於或等於0.1且小於0.35之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該第三螢光粉組合包括:一紅色螢光粉以及一黃色螢光粉,其中,該紅色螢光粉與該黃色螢光粉的比值範圍為大於或等於0.6且小於或等於0.85之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明 裝置,其中,該第四螢光粉組合為黃色螢光粉或是進一步包含一紅色螢光粉,其中,該紅色螢光粉與該黃色螢光粉的比值範圍為大於或等於0且小於0.1之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該第一演色性指數小於80,該第二演色性指數大於或等於80。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該第一色溫為2,500 K至4,000 K,該第二色溫為4,500 K至6,500 K。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該透明基板為可轉動的圓形透明基板,藉由轉動該圓形透明基板,而使該激發光線在該第一至第四區域中進行切換,以選擇該第一至該第四光線其中之一。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的光特性可調之照明裝置,其中,該透明基板可在一設定方向往返移動,而使該激發光線在該第一至第四區域中進行切換,以選擇該第一至該第四光線其中之一。
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