[发明专利]一种四通道健康LED照明系统的设计方法

说明书

本发明涉及一种四通道LED健康照明系统设计的方法，主要特点在于用红光LED、绿光LED、蓝光LED及琥珀光LED混光得到白光LED，通过计算机模拟计算得到最佳的光通量比例。在此基础上，针对蓝光LED及绿光LED，对其光通比例进行下调，从而降低组合白光中蓝光成分的含量，降低组合白光带来的蓝光伤害。在降低组合白光带来的蓝光伤害的同时，保持其显色性指数Ra保持在90以上。

技术领域

本发明属于LED技术领域，具体涉及一种四通道LED健康照明系统的设计方法。

背景技术

可见光除了让人眼产生视觉，还可能引起眼睛视网膜的蓝光伤害。人类眼睛视网膜上的视杆细胞及视网膜色素上皮细胞（RPE）受到蓝光长时间照射会引起光损伤，老年性黄斑变性的发病与此有关。蓝光的波长范围是400-500nm，与人体的生理健康有密切关系。

为了防止长时间受到蓝光辐射的视网膜产生光化学损伤，国标《GB/T 20145-2006灯和灯系统的光生物安全性》对光源中蓝光伤害的有效辐射量进行了限值。蓝光伤害有效辐射值由光谱辐射亮度与蓝光危害函数B(λ)加权积分计算得到。标准中规定，对于边角小于0.011弧度的小型光源，眼睛的光谱辐照度E_λ与蓝光危害函数B(λ)加权积分后不应该超出下面的限值：

式中：

——光谱辐照度，单位为W·m^-2·nm^-1；

——蓝光危害加权函数；

——波长带宽，单位为nm；

——辐射持续时间，单位为s。

发光二极管（LED）以其高光效、长寿命、点光源、易调光、快速启动、机械性能强等优点，在照明、显示、背光等领域得到广泛的应用。

目前白光LED主要是靠450-455nm波长的蓝光芯片激发荧光粉产生，或由多种单色光或白光LED混光产生。目前市场上，不少LED灯具都存在蓝光溢出问题。另外，LED点亮的时间越长，光源中的荧光粉衰减越快，结果就会导致人眼受到的蓝光波段的光照越来越强烈。日积月累，人眼的视网膜会受到伤害。

根据国标中对蓝光危害限值的计算方法，需要对光源与人眼的距离进行假设。在本发明中，用每千流明光通量中的蓝光加权辐射功率来表征光源带来的蓝光伤害。

发明内容

本发明的目的在于提出一种四通道LED照明系统的设计方法。本发明基于红色、绿色、蓝色、琥珀色LED组合成白光LED的原理，通过调节各成分光的比例，使得组合得到的白光的显色性指数Ra大于90，同时减少蓝光成分对身体带来的生理伤害。

本发明主要采用以下技术方案来实现，通过红色、绿色、蓝色、琥珀色四种单色光LED发光比例的调节来实现，具体步骤如下：

步骤一：获取四种单色光LED的光谱功率分布曲线，通过模拟计算，得到四种单色光LED的光通比例；选取满足约束条件的光通比例；所述四种单色光LED分别为红色、绿色、蓝色和琥珀色，约束条件有：

（1）根据要求，将组合白光的色温设定在色温区间内；

（2）控制组合白光的显色性指数Ra大于90；

（3）在满足约束条件（1）及约束条件（2）的前提下，组合白光的光源辐射发光效率LER取最大值；

步骤二：在步骤一得到的结果的基础上，调整蓝光LED及绿光LED的光通量，在保证组合白光的显色性指数Ra大于90的前提下，减小组合白光中蓝光波段的比重；由于减少了蓝光波段的比重，组合白光的色温也会发生变化；