СВЕТОДИОДНОЕ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2014 года по МПК H01L33/50 

Область техники

Настоящее изобретение относится к светодиодному светоизлучающему устройству, в котором упрощена регулировка цветовой температуры белого света.

Уровень техники

Известно традиционное светодиодное светоизлучающее устройство, в котором используются светодиодные элементы трех типов, т.е. красные, зеленые и синие светодиодные элементы, для излучения белого света (патентный документ 1). Однако в режиме прямого тока (vf) на указанных светодиодных элементах наблюдается различное падение напряжения, а именно на красном светодиодном элементе падение напряжения в режиме прямого тока составляет приблизительно 2,0 В, на зеленом светодиодном элементе падение напряжения в режиме прямого тока составляет приблизительно 3,3 В и на синем светодиодном элементе падение напряжения в режиме прямого тока составляет приблизительно 3,4 В. В связи с этим, чтобы отрегулировать баланс световых потоков необходимо произвести регулировку величины тока, подводимого к соответствующим светодиодным элементам, что является проблемой, так как связано со сложным процессом расчета. Таким образом, регулировка цветовой температуры белого света усложняется.

Кроме того, при применении указанного традиционного светодиодного светоизлучающего устройства смешение красного света, зеленого света и синего света, испускаемого светодиодным светоизлучающим устройством, происходит вне устройства, в результате чего, генерируется белый свет, который на большом расстоянии распознается как белый, а на чрезвычайно близком расстоянии распознается в отдельности красный свет, зеленый свет и синий свет. По этой причине указанное традиционное светодиодное светоизлучающее устройство в качестве источника белого света можно использовать для освещения объектов, находящихся на достаточном расстоянии от источника света, но для освещения объектов, расположенных вблизи, традиционное светодиодное светоизлучающее устройство в качестве источника белого света не подходит.

Подобная проблема также общеизвестна даже при использовании светодиодного светоизлучающего устройства, в котором отдельно используются красный, зеленый и синий люминофоры, чтобы сформировать в самом устройстве часть светового излучения красного цвета, часть светового излучения зеленого цвета и часть светового излучения синего цвета, которые отделены друг от друга.

Кроме того, при любой конфигурации светоизлучающего устройства, в котором предусмотрено смешение вне устройства отдельно испускаемого красного света, зеленого света и синего света для генерирования белого света, изменение количества какого-либо цветного света влечет за собой существенное изменение цветовой температуры белого света. На цветовую температуру полученного белого света значительное влияние оказывает то, что изменение характеристик отдельных светодиодных элементов происходит в разной степени, в результате чего возникает необходимость в регулировке цветовой температуры, т.е. требуется чрезвычайно точная настройка или сложный процесс расчета. Это означает, что при использовании светодиодного светоизлучающего устройства указанной конфигурации, при которой испускаемый красный свет, зеленый свет и синий свет смешиваются вне устройства для получения белого света, при попытке точно отрегулировать цветовую температуру белого света, вероятно, будет происходить значительное изменение цветовой температуры. В связи с этим, в светодиодном светоизлучающем устройстве указанного типа для точной регулировки цветовой температуры белого света необходимо произвести сложный расчет. Таким образом, регулировка в конечном счете является трудоемкой.

Перечень ссылок

Патентная литература 1: патентная заявка Японии Heisei 6-151974

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Настоящее изобретение выполнено с учетом указанной проблемы и основная задача изобретения состоит в том, чтобы предложить светодиодное светоизлучающее устройство, в котором упрощена точная регулировка цветовой температуры белого света.

Решение проблемы

Светодиодное светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению снабжено блоками светоизлучения разного типа, каждый из которых содержит: светодиодный элемент, который испускает ультрафиолетовое излучение или видимый свет фиолетового цвета; люминофор, который поглощает ультрафиолетовое излучение или видимый свет фиолетового цвета, чтобы испускать цветной свет, причем световые потоки, испускаемые блоками светоизлучения разного типа, смешиваются друг с другом с образованием белого света; все светодиодные элементы, содержащиеся в блоках светоизлучения разного типа, являются одинаковыми и смонтированы на одном базовом материале; и два или более блоков светоизлучения частично перекрывают друг друга.

Следует отметить, что ультрафиолетовое излучение является электромагнитным излучением с длиной волны от 200 до 400 нм и включает ближнее ультрафиолетовое излучение (длина волны от 200 до 380 нм). Кроме того, в настоящем изобретении белый свет рассматривается как один из видов цветного света, и, в частности, цветного света, который определен в стандарте JIS Z 8725 "Methods for determining distribution temperature and color temperature or correlated color temperature of light sources", и имеет цветность вблизи линии цветности излучения черного тела на диаграмме цветности. Следует отметить, что координаты цветности излучения черного, выраженные в координатах uv (диаграмма цветности CIE 1960 UCS), соответствуют таблице 1 приложения к вышеупомянутому стандарту, и белый свет, как он рассматривается в настоящем изобретении, является предпочтительно светом, имеющим координаты цветности с отклонением 0,02 или менее на диаграмме цветности CIE 1960 UCS. На диаграмме цветности CIE 1931 цветность черного тела выражена в координатах ху, в этом случае белый свет расположен в диапазоне, ограниченном (в прилагаемой к вышеупомянутому стандарту фиг.1) кривыми линиями, соответствующими duv=0,02 и duv=-0,02, прямыми линиями, соответствующими Tcp^-1=0 и Tcp^-1=640, и линией цветности.

Кроме того, в светодиодном светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению количество блоков светоизлучения и количество светодиодных элементов может быть одинаковым или разным, при этом один и тот же светодиодный элемент может совместно использоваться блоками светоизлучения разного типа.

Следует отметить, что в отдельном светодиодном светоизлучающем устройстве два или более блоков светоизлучения частично перекрывают друг друга и, таким образом, от участков перекрытия испускается свет промежуточного цвета, отличающийся от конкретного цветного света, а именно красного света, зеленого света и синего света, в результате чего, даже при рассмотрении с чрезвычайно близкого расстояния полученный белый свет легко распознаваем, в связи с чем, светодиодное светоизлучающее устройство может, предпочтительно, использоваться в качестве источника света для освещения расположенных вблизи объектов.

Также в светодиодном светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению используется множество светодиодных элементов одинакового типа, чтобы была разница в изменении характеристик отдельных светодиодных элементов была незначительной, благодаря чему цветовую температуру можно легко поддерживать постоянной при изготовлении светоизлучающего устройства и во время его эксплуатации. Кроме того, следует отметить, что устройство испускает наружу свет промежуточного цвета, отличающийся от конкретного цветного света, поэтому, даже если изменение характеристик отдельных светодиодных элементов произошло в разной степени и изменилось количество какого-либо цветного света, влияние указанного изменения будет незначительным и цветовая температура излучаемого белого света вряд ли изменится. Поэтому, если количество света, испускаемого соответствующими блоками светоизлучения, изменится, не произойдет значительного изменения цветовой температуры белого света и будет достаточно легко выполнить точную регулировку цветовой температуры..

Кроме того, при использовании двух типов белых светодиодных устройств, излучающих свет с разными цветовыми температурами, можно выполнить точную регулировку цветовой температуры синтезированного белого света; однако при попытке достичь цветовой температуры белого света такой, как температура белого света, излучаемого одним из белых светодиодных устройств, другое белое светодиодное устройство нужно выключить, в связи с этим на любом из концов диапазона цветовой температуры, которая может быть получена с помощью белых светодиодных устройств двух типов, освещенность снижается. В противоположность этому, в светодиодном светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению цветовую температуру можно регулировать с сохранением равновесия между выходными мощностями соответствующих светодиодных элементов, что позволяет обеспечить заданное или более высокое количество света; точная регулировка цветовой температуры белого света может быть выполнена около линии цветности черного тела на диаграмме цветности, и даже при достижении цветовой температуры на любом из концов линии цветности черного тела никогда не происходит снижение количества света.

К тому же, согласно настоящему изобретению предусмотрено использование множества блоков светоизлучения разных типов, полностью не отделенных друг от друга, поэтому нет необходимости в формировании высоких перегородок в пределах основания, в связи с чем снижаются материальные затраты на изготовление устройства.

Кроме того, в светодиодном светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению множество блоков светоизлучения разных типов содержат одинаковые светодиодные элементы, на которых происходит одинаковое падение напряжения, благодаря чему при их параллельном соединении можно, к примеру, без затруднения использовать переменные резисторы для регулировки тока, подводимого к соответствующим светодиодным элементам, и регулировать баланс количества света, испускаемого соответствующими светодиодными элементами, и, соответственно, можно легко регулировать цветовую температуру белого света, излучаемого светодиодным светоизлучающим устройством.

Также известно светодиодное светоизлучающее устройство с единственным светодиодным элементом, герметизированным полимерной смолой, в которой диспергировано большое количество разных люминофоров, излучающих свет различных цветов (как правило, красных люминофоров, зеленых люминофоров и синих люминофоров); однако в указанном светодиодном светоизлучающем устройстве цветовая температура белого света, определяемая количеством смешиваемых разных люминофоров, устанавливается постоянной и не может обратимо регулироваться.

Светодиодное светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению для облегчения регулировки цветовой температуры белого света, излучаемого светодиодным светоизлучающим устройством, предпочтительно содержит по меньшей мере базовый блок красного светоизлучения, который испускает доминантно красный свет, и базовый блок синего светоизлучения, который испускает доминантно синий свет, и, предпочтительнее, дополнительно содержит базовый блок зеленого светоизлучения, который доминантно испускает зеленый свет. Следует отметить, что доминантное излучение света определенного цвета означает, что максимальный пик в спектре излучаемого света расположен, по меньшей мере, в области длины волны, которая соответствует определенному цветному свету, и может излучаться только свет определенного цвета.

Если в светодиодном светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению установить перегородки между множеством блоков светоизлучения разных типов, то при смешении света вряд ли можно получить свет требуемого цвета. В связи с этим, перегородки между соответствующими блоками светоизлучения должны быть низкими или вообще отсутствовать, благодаря чему два или более блоков светоизлучения могут частично перекрывать друг друга. Однако при создании светодиодного светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению возникла проблема освещенности, поскольку при поглощении люминофором ультрафиолетового излучения, испускаемого любым из светодиодных элементов, в зависимости от порядка укладки соответствующих блоков светоизлучения, потеря освещенности (количества света) на участке перекрытия может стать большой. В связи с этим, на участке перекрытия двух или более блоков светоизлучения, базовый блок красного светоизлучения предпочтительно располагают ниже базового блока синего светоизлучения. Возбуждение зеленого люминофора и красного люминофора происходит при поглощении ими синего света, но зеленый люминофор или синий люминофор не поглощают красный свет. С другой стороны, красный люминофор возбуждается при поглощении зеленого света, но синий люминофор не поглощает зеленый свет. По этой причине, при наличии базового блока зеленого светоизлучения на участке его перекрытия с другими блоками светоизлучения базовый блок зеленого светоизлучения предпочтительно должен находиться выше базового блока красного светоизлучения и ниже базового блока синего светоизлучения.

Для регулировки цветовой температуры белого света, излучаемого светодиодным светоизлучающим устройством согласно настоящему изобретению, предпочтительно использовать, например, систему светоизлучения, содержащую: светодиодное светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению; блоки регулировки выходной мощности, которые соединены с соответствующими светодиодными элементами множества блоков светоизлучения разных типов светодиодного светоизлучающего устройства; один приемный блок данных цветовой температуры, на который поступают данные цветовой температуры и в который вводят заданное значение цветовой температуры; и блок управления, который получает данные цветовой температуры и на основании данных цветовой температуры генерирует управляющий сигнал и направляет его к соответствующим блокам регулировки выходной мощности, которые соединены с соответствующими светодиодными элементами множества блоков светоизлучения разных типов. Указанная система светоизлучения также является частью настоящего изобретения.

Способ изготовления светодиодного светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению конкретно не ограничен; тем не менее, для изготовления светодиодного светоизлучающего устройства может быть использован, например, способ, описанный ниже. Предлагаемый способ содержит: этап монтажа множества одинаковых светодиодных элементов на нижней поверхности вогнутого участка основания, открытого со стороны верхнего торца основания; этап формирования базового блока красного светоизлучения, на котором при наклоне основания на котором смонтированы светодиодные элементы, введением в вогнутый участок основания вводят полимерную композицию, содержащую красный люминофор, которая герметизирует один из светодиодных элементов для формирования базового блока красного светоизлучения, доминантно испускающего красный свет; и этап формирования базового блока синего светоизлучения, на котором при наклоне основания, на котором сформирован базовый блок красного светоизлучения, в вогнутый участок основания вводят полимерную композицию, содержащую синий люминофор, которая герметизирует один из светодиодных элементов для формирования базового блока синего светоизлучения, частично перекрывающего базовый блок красного светоизлучения и доминантно испускающего синий свет. Указанный способ изготовления указанного светодиодного светоизлучающего устройства также является частью настоящего изобретения.

Способ изготовления светодиодного светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению, в котором между этапом формирования базового блока красного светоизлучения и этапом формирования базового блока синего светоизлучения дополнительно выполняют этап формирования базового блока зеленого светоизлучения, на котором при наклоне основания со сформированным базовым блоком красного светоизлучения, в вогнутый участок основания вводят полимерную композицию, содержащую зеленый люминофор, которая герметизирует один из светодиодных элементов для формирования базового блока зеленого светоизлучения, частично перекрывающего базовый блок красного светоизлучения и доминантно испускающего зеленый свет.

Технический результат изобретения

Светодиодное светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению, предлагаемой конфигурации, испускает свет, который даже с чрезвычайно близкого расстояния легко распознается как белый свет; в указанном устройстве облегчается точная регулировка цветовой температуры, при этом точная регулировка цветовой температуры белого света может быть выполнена вблизи линии цветности черного тела; и, кроме того, благодаря указанному устройству обеспечивается заданная или более высокая освещенность.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - принципиальная схема системы светоизлучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - вид сверху светодиодного светоизлучающего устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - вид в разрезе по линии АА' светодиодного светоизлучающего устройства, представленного на фиг.2, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - вид сверху светодиодного светоизлучающего устройства согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - этапы предлагаемого способа изготовления светодиодного светоизлучающего устройства согласно указанному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - введение смоляной композиции в соответствии с предлагаемым способом изготовления светодиодного светоизлучающего устройства согласно указанному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - блок-схема, иллюстрирующая способ регулировки цветовой температуры и регулировки освещенности, создаваемой белым светом, который испускается светодиодным светоизлучающим устройством согласно указанному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 - вид сверху светодиодного светоизлучающего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9 - вид в разрезе по линии АА' светодиодного светоизлучающего устройства, представленного на фиг.8, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 - вид сверху светодиодного светоизлучающего устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 - вид в разрезе по линии АА' светодиодного светоизлучающего устройства, представленного на фиг.10, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 - вид сверху светодиодного светоизлучающего устройства согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг.13 - вид сверху светодиодного светоизлучающего устройства согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Описание вариантов осуществления изобретения

Далее будут описываться варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Первый вариант осуществления настоящего изобретения

Система 1 светоизлучения согласно указанному варианту осуществления настоящего изобретения, как представлено на фиг.1 и 2, содержит: источник 2 питания; светодиодное светоизлучающее устройство 3, содержащее три блока 31, 32 и 33 светоизлучения разных типов, которые имеют светодиодные элементы 311, 321, 331 для испускания, соответственно, красного света, зеленого света и синего света; переменные резисторы 41, 42 и 42, которые соединены со светодиодными элементами 311, 321 и 331, содержащимися в соответствующих блоках 31, 32 и 33 светоизлучения; и регулирующее устройство 5.

Соответствующие блоки далее будут описываться подробнее.

Источник 2 питания подает напряжение, которое превышает величину падения напряжения на светодиодных элементах 311, 321 и 331.

Светодиодное светоизлучающее устройство 3 содержит базовый блок 31 красного светоизлучения, который испускает красный свет, базовый блок 32 зеленого светоизлучения, который испускает зеленый свет, и базовый блок 33 синего светоизлучения, который испускает синий свет, и каждый из блоков 31, 32 и 33 светоизлучения содержит: соответственно, светодиодный элемент 311, 321 или 331, который испускает ближнее ультрафиолетовое излучение; и полимерную смолу, герметизирующую светодиодный элемент 311, 321 или 331, в которой диспергирован люминофор, поглощающий ближнее ультрафиолетовое излучение для испускания красного света, зеленого света или синего света.

Конкретнее, светодиодное светоизлучающее устройство 3, представленное на фиг.2 и 3, содержит основание 34, изготовленное из керамики, например оксида алюминия, или полимера, например полиамида. В основании выполнено отверстие конусообразной формы, расширяющееся в направлении наружу. Внутренняя поверхность основания функционирует как отражатель (отражающая пластина); на донной поверхности основания смонтированы светодиодные элементы 311, 321, 331 (методом перевернутого кристалла). Отверстие основания заполнено полимерной смолой, например термоотверждаемой смолой на основе силикона, с диспергированными в ней люминофорами соответствующих типов. Полимерная смола герметизирует соответствующие светодиодные элементы 311, 321 и 331, в результате чего формируются соответствующие блоки 31, 32 и 33 светоизлучения. Следует отметить, что светодиодное светоизлучающее устройство 3 не обязательно должно иметь четырехугольную форму, как показано на виде сверху на фиг.2, оно может иметь круглую форму, как показано на виде сверху на фиг.4.

Далее будет описываться способ изготовления светодиодного светоизлучающего устройства 3 согласно варианту осуществления настоящего изобретения, представленному на фиг.4. Для изготовления светодиодного светоизлучающего устройства 3, как показано на фиг.5, прежде всего, на нижней поверхности отверстия в основании 34 монтируют три одинаковых светодиодных элемента (фиг.5 (а)).

Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения в светодиодном светоизлучающем устройстве между соответствующими блоками 31, 32 и 33 светоизлучения выполнены низкие перегородки (не показано) и при изготовлении, прежде всего, как показано на фиг.6, при наклоне основания 34 через отверстие основания 34 вводят полимерную смолу с диспергированными в ней красными люминофорами, чтобы сформировать базовый блок 31 красного светоизлучения (фиг.5 (b)); затем, аналогичным образом, при наклоне основания 34 через отверстие основания 34 вводят полимерную смолу с диспергированными в ней зелеными люминофорами, чтобы сформировать базовый блок 32 зеленого светоизлучения (фиг.5 (с)); и, наконец, вводят полимерную смолу с диспергированными в ней синими люминофорами, чтобы сформировать базовый блок 33 синего светоизлучения (фиг.5 (d)). Поэтому, как показано на фиг.2 и 4, каждый из блоков 31, 32 и 33 светоизлучения частично перекрывается другими блоками светоизлучения, и на участке перекрытия базовый блок 31 красного светоизлучения находится ниже других блоков светоизлучения, а базовый блок 33 синего светоизлучения находится выше других блоков светоизлучения. Наложение соответствующих блоков 31, 32 и 33 светоизлучения в указанном порядке позволяет снизить световые потери на участке перекрытия. Следует отметить, что перегородки между соответствующими блоками 31, 32 и 33 светоизлучения являются предпочтительно прозрачными. К тому же, между соответствующими блоками 31, 32 и 33 светоизлучения не обязательно устанавливать перегородки.

Основание 34 снабжено анодом 35 и катодом 36, которые соединены со светодиодными элементами 311, 321 и 331 посредством соединительных проводов 37.

Все светодиодные элементы 311, 321 и 331 соответствующих светоизлучающих блоков 31, 32 и 33 являются одинаковыми и имеют, например, квадратную форму (на виде сверху), размер 350 мкм × 350 мкм, структуру MQW, в которой шесть пар слоев In_0,03Ga_0,97 с квантовыми ямами и барьерный слой GaN уложены в стопку, при этом пиковая длина волны излучаемого света составляет 380 нм.

Упоминаемые красные люминофоры, которые используются в базовом блоке 31 красного светоизлучения, содержат в качестве основного компонента, например, Ln₂O₂S:Eu (Ln=Y, La, Gd, Lu, Sc); упоминаемые зеленые люминофоры, которые используются в базовом блоке 32 зеленого светоизлучения, содержат в качестве основных компонентов, например, YsSiO₅:Ce, Tb и (Y,Gd) 3Al₅O₁₂:Ce, Tb; и упоминаемые синие люминофоры, которые используются в базовом блоке 33 синего светоизлучения, содержат в качестве основного компонента, например, BaNgAl₁₀O₁₇:Eu, Mn.

Каждый из переменных резисторов 41, 42 и 43 имеет три вывода и сформирован таким образом, что сопротивление является постоянным между концевыми выводами, а при повороте оси резистора изменяется сопротивление между центральным выводом и концевыми выводами, что позволяет обратимо регулировать величину токов Ir, Ig, и Ib, проходящих через светодиодные элементы 311, 321 и 331.

Согласно предлагаемой конфигурации регулирующее устройство 5 может содержать центральный процессор, запоминающее устройство и цифровую или аналоговую электрическую цепь, имеющую аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь и т.п., и может являться специализированным, или может быть сформировано таким образом, что используется частично или полностью компьютер общего назначения, например персональный компьютер. Альтернативно, регулирующее устройство 5 может быть сформировано без использования центрального процессора, выполняя функции соответствующих блоков только с аналоговой схемой, либо может не являться физически интегрированным, а содержать множество отдельных устройств, которые взаимно соединены проводами или с использованием беспроводной связи. Кроме того, регулирующее устройство 5 содержит запоминающее устройство, в котором сохраняется заданная программа, согласно которой регулирующее устройство управляет центральным процессором и его периферийными устройствами, выполняя функции как приемного блока 51 данных цветовой температуры, приемного блока 52 данных по количеству света, так и блока 53 регулировки сопротивления.

Приемный блок 51 данных цветовой температуры является блоком, на который поступают данные о фактической цветовой температуре излучаемого света, при этом указанный блок снабжен, например, цифровым диском, при вращении которого можно задавать требуемые значения цветовой температуры в диапазоне от 1800 до 16000 К.

Приемный блок 52 данных по количеству света является блоком, на который поступают данные о фактическом количестве света, при этом указанный блок снабжен, например, цифровым диском, при вращении которого можно задавать требуемые значения количества света (освещенности).

Блок 53 регулировки сопротивления является блоком, на который поступают данные цветовой температуры от приемного блока 51 данных цветовой температуры и данные по количеству света от приемного блока 52 данных о количестве света; при этом на основании данных цветовой температуры и количестве света указанный блок генерирует командный сигнал и направляет его к каждому из переменных резисторов 41, 42 и 43 для регулировки сопротивления.

Далее, со ссылкой на блок-схему, представленную на фиг.7, описывается использование системы 1 светоизлучения для регулировки цветовой температуры и количества белого света, испускаемого светодиодным светоизлучающим устройством 3.

Прежде всего, оператор при повороте цифрового диска задает требуемую цветовую температуру (этап S1), затем на приемный блок 51 данных цветовой температуры поступают фактические данные цветовой температуры (этап S2).

Аналогичным образом оператор при повороте цифрового диска задает требуемую величину количества света (этап S3), затем на приемный блок 52 приема данных по количеству света поступают фактические данные по количеству света (этап S4).

На блок 53 регулировки сопротивления поступают данные цветовой температуры от приемного блока 51 данных цветовой температуры и данные по количеству света от приемного блока 52 данных по количеству света, соответственно. Наряду с этим, в запоминающем устройстве в виде таблицы сохраняется отношение токов соответствующих светодиодных элементов, необходимое для достижения требуемой цветовой температуры, и блок регулировки сопротивления, при поступлении фактических данных цветовой температуры, на основании указанной таблицы выбирает требуемое соотношение токов соответствующих светодиодных элементов; аналогичным образом при поступлении фактических данных по количеству света вычисляется соотношение (Ir:Ig:Ib) значений токов, проходящих через соответствующие светодиодные элементы 311, 321 и 331, и вычисляется общая величина тока (Ir+Ig+Ib), проходящего через соответствующие светодиодные элементы 311, 321 и 331; далее, на основании полученных результатов вычисляются значения сопротивлений Vr, Vg и Vb, которые должны быть установлены на соответствующих переменных резисторах 41, 42 и 43; и генерируется командный сигнал соответствующим переменным резистором 41, 42 и 43 на установку требуемых сопротивлений (этап S5).

Процесс расчета для регулировки цветовой температуры, выполняемый блоком 53 регулировки сопротивления, чрезвычайно прост, поскольку падение напряжения на соответствующих светодиодных элементах 311, 321 и 331 является одинаковым, и для блока 53 регулировки сопротивления требуется только простая вычислительная схема.

По командному сигналу, поступающему на соответствующие переменные резисторы 41, 42 и 43, производится изменение величины их сопротивлений согласно командному сигналу (этап S6).

При изменении величины сопротивления соответствующих переменных резисторов 41, 42 и 43, соответственно, изменяются величины токов, проходящих через соответствующие светодиодные элементы 311, 321 и 331, и, таким образом, изменяется количество света, испускаемого соответствующими светодиодными элементами 311, 321 и 331 (этап S7).

В результате регулируется цветовая температура белого света и количество белого света, испускаемого светодиодным светоизлучающим устройством 3.

В данном случае используется светодиодное светоизлучающее устройство 3, в котором три блока светоизлучения частично перекрывают друг друга, и поэтому от участка перекрытия испускается свет промежуточного цвета, отличающийся от конкретного цветного света, а именно красного света, зеленого света и синего света, таким образом, при рассмотрении с чрезвычайно близкого расстояния легко распознается белый свет, и светодиодное светоизлучающее устройство 3 может использоваться, предпочтительно, в качестве источника света для освещения объекта, находящегося вблизи.

Кроме того, следует отметить, что светодиодное светоизлучающее устройство 3 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения излучает наружу свет промежуточного цвета, отличающийся от конкретного цветного света, поэтому даже если изменение характеристик отдельных светодиодных элементов 311, 321, и 331 произошло в разной степени, и изменилось количество какого-либо цветного света, влияние указанного изменения будет незначительным и цветовая температура излучаемого белого света вряд ли изменится. Поэтому, если количество света, излучаемого соответствующими блоками 31, 32 и 33 светоизлучения, изменится, не произойдет значительного изменения цветовой температуры белого света и будет достаточно легко выполнить точную регулировку цветовой температуры.

Кроме того, при использовании двух типов белых светодиодных устройств, излучающих свет с разными цветовыми температурами, можно выполнить точную регулировку цветовой температуры синтезированного белого цвета; однако при попытке достичь цветовой температуры белого света такой, как температура белого света, излучаемого одним из белых светодиодных устройств, другое белое светодиодное устройство нужно выключить, в связи с этим, на любом из концов диапазона цветовой температуры, которая может быть получена с помощью белых светодиодных устройств двух типов, освещенность снижается. В противоположность этому, в светодиодном светоизлучающем устройстве согласно настоящему изобретению цветовую температуру можно регулировать с сохранением равновесия между выходными мощностями соответствующих светодиодных элементов 311, 321 и 331, что позволяет обеспечить заданное или более высокое количество света; точная регулировка цветовой температуры белого света может быть выполнена около линии цветности черного тела на диаграмме цветности, и даже при достижении цветовой температуры на любом из концов линии цветности черного тела, никогда не происходит снижение освещенности.

К тому же, в светодиодном светоизлучающем устройстве согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения все светодиодные элементы 311, 321 и 331, содержащиеся в светодиодном светоизлучающем устройстве 3, являются одинаковыми, поэтому на них происходит одинаковое падение напряжения, в связи с этим, удобно использовать переменные резисторы 41, 42 и 43 для регулировки тока, подаваемого к соответствующим светодиодным элементам 311, 321 и 331, и тем самым регулировать баланс световых потоков, испускаемых соответствующими светодиодными элементами 311, 321 и 331, и в результате можно легко произвести регулировку цветовой температуры белого света и количества освещенности, белого света, испускаемого светодиодным светоизлучающим устройством 3.

Второй вариант осуществления изобретения

Второй вариант осуществления изобретения описывается ниже со ссылкой на фиг.8 и 9; при этом описание сосредоточено на его отличиях от первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Светодиодное светоизлучающее устройство 3 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения содержит: базовый блок 31 красного светоизлучения, который содержит красные люминофоры, зеленые люминофоры и синие люминофоры в массовых долях 70/15/15 и доминантно испускает красный свет; и базовый блок 33 синего светоизлучения, который содержит красные люминофоры, зеленые люминофоры и синие люминофоры в массовых долях 30/25/45 и доминантно испускает синий свет; как показано на фиг.9, базовый блок 31 красного светоизлучения и базовый блок 33 синего светоизлучения частично перекрываются. Кроме того, на участке перекрытия базовый блок 31 красного светоизлучения расположен ниже базового блока 33 синего светоизлучения.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения на участке, на котором базовый блок 31 красного светоизлучения и базовый блок 33 синего светоизлучения перекрывают друг друга, свет, излучаемый соответствующими светоизлучающими блоками 31 и 33, легко смешивается и в результате получается естественный белый свет, имеющий дополнительные промежуточные оттенки.

Третий вариант осуществления изобретения

Третий вариант осуществления изобретения описывается ниже со ссылкой на фиг.10 и 11; при этом описание сосредоточено на отличиях от первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Светодиодное светоизлучающее устройство 3 согласно третьему варианту осуществления изобретения содержит: базовый блок 31 красного светоизлучения, который содержит красные люминофоры, зеленые люминофоры и синие люминофоры в массовых долях 70/15/15 и доминантно испускает красный свет; базовый блок 32 зеленого светоизлучения, который содержит красные люминофоры, зеленые люминофоры и синие люминофоры в массовых долях 30/40/30 и доминантно испускает зеленый свет; и базовый блок 33 синего светоизлучения, который содержит красные люминофоры, зеленые люминофоры и синие люминофоры в массовых долях 30/25/45 и доминантно испускает синий свет; и, как показано на фиг.11, базовый блок 31 красного светоизлучения, базовый блок 32 зеленого светоизлучения и базовый блок 33 синего светоизлучения частично перекрывают друг друга. Кроме того, на участке перекрытия базовый блок 31 красного светоизлучения размещен в самом низу, а базовый блок 32 зеленого светоизлучения размещен на самом верху.

Согласно указанному варианту осуществления настоящего изобретения в базовом блоке 32 зеленого светоизлучения светодиодный элемент не герметизирован, и базовый блок 32 зеленого светоизлучения использует светодиодные элементы 311 и 331 совместно с базовым блоком 31 красного светоизлучения и базовым блоком 33 синего светоизлучения, соответственно. Причем люминофор, содержащийся в базовом блоке 32 зеленого светоизлучения, возбуждается светом, испускаемым светодиодным элементом 311, герметизированным в базовом блоке 31 красного светоизлучения, или светодиодным элементом 331, герметизированным в базовом блоке 33 синего светоизлучения.

Согласно описанному выше варианту осуществления настоящего изобретения базовый блок 32 зеленого светоизлучения размещен на самом верху, поэтому к белому свету, получаемому при смешении базового света красного цвета, излучаемого базовым блоком 31 красного светоизлучения, и базового света синего цвета, излучаемого базовым блоком 33 синего светоизлучения, дополнительно примешивается базовый свет зеленого цвета, в результате чего может испускаться белый свет, имеющий естественный оттенок, приближенный к линии цветности черного тела на диаграмме цветности. Кроме того, в базовом блоке 32 зеленого светоизлучения светодиодный элемент не герметизирован и базовый блок 32 зеленого светоизлучения использует светодиодные элементы 311 и 331 совместно с базовым блоком 31 красного светоизлучения и базовым блоком 33 синего светоизлучения, соответственно, в связи с этим нет необходимости независимо приводить в действие три светодиодных элемента, что облегчает регулировку.

Согласно третьему варианту осуществления изобретения каждый из базовых блоков, а именно, базовый блок 31 красного светоизлучения, базовый блок 32 зеленого светоизлучения и базовый блок 33 синего светоизлучения, содержит люминофоры трех типов; однако, как в первом варианте осуществления настоящего изобретения, базовый блок 31 красного светоизлучения может содержать только красные люминофоры; базовый блок 32 зеленого светоизлучения может содержать только зеленые люминофоры; и базовый блок 33 синего светоизлучения может содержать только синие люминофоры.

Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается ни одним из вышеупомянутых вариантов его осуществления.

Регулировка уменьшения силы света не ограничивается конкретным способом. К примеру, может выполняться: (1) регулировка уменьшения силы света при постоянном токе посредством регулируемого источника тока; (2) регулировка уменьшения силы света при постоянном напряжении посредством регулируемого источника напряжения и ограничивающего резистора; (3) регулировка уменьшения силы света по длительности импульса или PWM регулировка уменьшения силы света с использованием постоянного или регулируемого источника напряжения и ограничивающего резистора; (4) регулировка уменьшения силы света по длительности импульса или PWM регулировка уменьшения силы света с использованием постоянного или регулируемого источника тока и ограничивающего резистора; или может использоваться любой другой способ регулировки уменьшения силы света.

Кроме того, соответствующие блоки 31, 32 и 33 светоизлучения могут быть расположены в светодиодном светоизлучающем устройстве 3 так, как показано на фиг.12 или 13.

К тому же в приемный блок 51 данных цветовой температуры и в приемный блок 52 данных количества света, на которые поступают, соответственно, фактические данные цветовой температуры и данные по количеству света, заданные значения цветовой температуры и количества света можно вводить с использованием средств, отличных от цифровых дисков, например, с помощью клавиатуры.

Кроме того, на поверхности каждого из блоков 31, 32 и 33 светоизлучения, содержащихся в светодиодном светоизлучающем устройстве 3, может быть выполнено влагонепроницаемое покрытие, сформированное из влагонепроницаемого фильтрующего материала, стекловолокна или полимера, либо посредством нанесения влагонепроницаемой краски. Благодаря этому предотвращается ухудшение под влиянием температуры характеристик люминофоров, способных поглощать влагу, и предотвращается изменение цветовой температуры света, излучаемого люминофорами, даже при длительной эксплуатации светоизлучающего устройства.

К тому же ультрафиолетовое излучение небезопасно для людей и также вызывает обесцвечивание освещаемого объекта, поэтому для предотвращения утечки ультрафиолетового излучения, которое не поглощено люминофорами, на поверхности каждого из блоков 31, 32 и 33 светоизлучения, может быть размещен фильтр, который отсекает световое излучение с длиной волны 410 нм или ниже.

Кроме того, светодиодные элементы 311, 321 и 331 не ограничиваются конкретными типами, а также химический состав люминофоров соответствующих типов конкретно не ограничен и может отличаться от химического состава, рассмотренного в вышеупомянутых вариантах осуществления настоящего изобретения.

Более того, настоящее изобретение не ограничивается ни одним из вышеупомянутых вариантов его осуществления, но может быть предложен вариант, в котором полностью или частично сочетаются признаки вышеупомянутых вариантов, в пределах объема настоящего изобретения.

Промышленная применимость

Как описывалось ранее, согласно настоящему изобретению падение напряжения на светодиодных элементах, содержащихся в соответствующих блоках светоизлучения, является одинаковым, в связи с этим удобно производить регулировку величины тока, подаваемого к соответствующим светодиодным элементам, и тем самым регулировать соотношение количества света, в результате чего можно легко произвести регулировку цветовой температуры белого света и количества света (освещенности) для белого света, который излучается светодиодным светоизлучающим устройством. Соответственно, светодиодное светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению может использоваться, например, в качестве источника света, стимулирующего рост растений в соответствии с их биологическим ритмом и т.п., поскольку растения освещаются белым светом, имеющим величину цветовой температуры, соответствующую восходящему солнцу, заходящему солнцу и т.п.

Обозначения

1: Система светоизлучения

3: Светодиодное светоизлучающее устройство

31, 32, 33: Светоизлучающий блок

311, 321, 331: Светодиодный элемент

41, 42, 43: Переменный резистор

51: Приемный блок данных цветовой температуры

53: Блок регулировки сопротивления

Предложено светодиодное светоизлучающее устройство, в котором упрощена регулировка цветовой температуры белого света, при этом светодиодное светоизлучающее устройство содержит множество блоков светоизлучения разных типов, содержащих, соответственно, светодиодные элементы, которые испускают ультрафиолетовое излучение или видимый свет фиолетового цвета, и люминофоры, которые поглощают ультрафиолетовое излучение или видимый свет фиолетового цвета и излучают цветной свет; причем цветной свет, излучаемый множеством блоков светоизлучения разных типов, смешивается и становится белым светом; светодиодные элементы указанного множества блоков светоизлучения разных типов являются одинаковыми и смонтированы на одном основании; и два или более блоков светоизлучения частично перекрывают друг друга. Также предложены изобретения, касающиеся системы светоизлучения, сформированной на основе описанного выше светодиодного светоизлучающего устройства, и способа изготовления светодиодного светоизлучающего устройства. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Светодиодное светоизлучающее устройство, содержащее
множество блоков светоизлучения разных типов, каждый из которых содержит: светодиодный элемент, который испускает ультрафиолетовое излучение или видимый свет фиолетового цвета; и люминофор, который поглощает ультрафиолетовое излучение или видимый свет фиолетового цвета и испускает цветной свет,
причем при смешении света, испускаемого всеми блоками указанного множества блоков светоизлучения разных типов, свет становится белым светом;
при этом светодиодные элементы в указанном множестве блоков светоизлучения разных типов являются одинаковыми и смонтированы на одном основании; а
два или более блоков светоизлучения частично перекрывают друг друга.

2. Светодиодное светоизлучающее устройство по п.1, в котором
указанное множество блоков светоизлучения содержит по меньшей мере базовый блок красного светоизлучения, который доминантно испускает красный свет, и базовый блок синего светоизлучения, который доминантно испускает синий свет.

3. Светодиодное светоизлучающее устройство по п.2, в котором
на участке перекрытия базовый блок красного светоизлучения расположен ниже базового блока синего светоизлучения.

4. Светодиодное светоизлучающее устройство по п.2, в котором указанное множество блоков светоизлучения дополнительно содержит
базовый блок зеленого светоизлучения, который доминантно испускает зеленый свет, причем на участке перекрытия базовый блок зеленого светоизлучения расположен выше базового блока красного светоизлучения и ниже базового блока синего светоизлучения.

5. Система светоизлучения, содержащая:
светодиодное светоизлучающее устройство по п.1;
блоки регулировки выходной мощности, которые соединены с соответствующими светодиодными элементами указанного множества блоков светоизлучения разных типов светодиодного светоизлучающего устройства;
один приемный блок данных цветовой температуры, на который поступают данные цветовой температуры, содержащие заданное значение цветовой температуры; и
блок управления, который получает данные цветовой температуры и на основании данных цветовой температуры генерирует управляющий сигнал для соответствующих блоков регулировки выходной мощности, которые соединены с соответствующими светодиодными элементами указанного множества блоков светоизлучения разных типов.

6. Способ изготовления светодиодного светоизлучающего устройства, содержащий:
этап монтажа множества одинаковых светодиодных элементов на нижней поверхности вогнутого участка основания, имеющего вогнутый участок, который открыт со стороны верхнего торца основания;
этап формирования базового блока красного светоизлучения, на котором при наклоне основания, на котором смонтированы светодиодные элементы, в вогнутый участок основания вводят полимерную композицию, содержащую красный люминофор, с тем, чтобы сформировать базовый блок красного светоизлучения, который герметизирует один из светодиодных элементов за счет использования полимерной композиции и доминантно испускает красный свет; и
этап формирования базового блока синего светоизлучения, на котором при наклоне основания со сформированным базовым блоком красного светоизлучения в вогнутый участок основания вводят полимерную композицию, содержащую синий люминофор, так чтобы перекрывать часть базового блока красного светоизлучения и формировать базовый блок синего светоизлучения, который герметизирует один из светодиодных элементов за счет использования полимерной композиции и доминантно испускает синий свет.

7. Способ изготовления светодиодного светоизлучающего устройства по п.6, дополнительно содержащий между этапом формирования базового блока красного светоизлучения и этапом формирования базового блока синего светоизлучения этап формирования базового блока зеленого светоизлучения, на котором при наклоне основания со сформированным базовым блоком красного светоизлучения в вогнутый участок основания вводят полимерную композицию, содержащую зеленый люминофор, так чтобы перекрывать часть базового блока красного светоизлучения для формирования базового блока зеленого светоизлучения, который герметизирует один из светодиодных элементов за счет использования полимерной композиции и доминантно испускает зеленый свет.