[发明专利]应用衍射元件的双蓝光芯片激发色温可调LED照明灯具

说明书

技术领域

本发明属于照明领域，具体是一种色温、亮度等参数可以手动调节或设置，并且通过衍射光学元件消除照明色差、实现配光的LED灯具。

背景技术

目前，固态照明领域发展迅速，LED灯具以其高效、节能、长寿命的优点，被认为是具有广泛前景，能取代白炽灯、荧光灯等灯具成为新型的照明灯具。目前普通LED灯具色温偏高，且不可调，照明光斑有色差、不均匀，会损害使用人视力、增加照明不适反应，所以要设计光斑色差可校正、照度分布均匀的照明灯具，以提高照明的舒适性和安全性。而且夜间使用高色温、光斑色差不均匀的灯具影响使用人的工作效率、生物钟效应、妨碍睡眠的缺点已开始被一些人所重视，并着手开发合适的LED灯具。然而，高色温和低色温均有它们的优缺点。低色温、温暖柔和的光照能促进褪黑激素的分泌，促进使用人后续进入睡眠，适合夜间照明或休息时的照明；而高色温的光照则正好相反，抑制褪黑激素的分泌，让使用人警觉、振奋，且不易犯困，适合工作时的照明。如果设计色温可调的LED照明灯具，则可以用一个灯具同时满足这两种需求，结合两种不同色温照明的优点，供用户在不同的时段或状态下使用。而且兼有光斑色差可校正、照度分布均匀的照明灯具，更将提高照明的舒适性和安全性。

发明内容

本发明针对现有技术中对可调LED灯具的需求，提供了一种灯具中每个LED发光灯体带有两种LED芯片，通过手机APP调节它们的驱动电流可以进而调节它们的色温、照度的LED灯具。其具体技术方案如下：

一种应用衍射元件实现光斑色差校正和配光的双蓝光芯片激发的色温可调LED照明灯具，包括灯体、灯体驱动器、信号收发系统、透镜系统和灯具透明罩，：所述透镜系统由多台阶衍射光学元件和折射透镜组成，所述灯体内的LED灯含有两种不同发光波长的蓝光LED芯片，芯片上涂有黄色YAG荧光粉或黄色YAG荧光粉加红色荧光粉。

进一步的，所述灯体驱动器和信号收发系统联动，调节两种LED芯片的驱动电流控制发光功率，从而实现调节色温和照度的目的。

进一步的，所述多台阶衍射光学元件的衍射台阶为2-8个。

进一步的，所述透镜系统包括第一衍射光学面，将该衍射光学元件前的存在色差的光斑转换成该衍射光学元件后没有色差的光斑，实现光斑颜色均匀照明，所述的衍射光学元件的透过函数φ₁（x_i,y_i），对可见区内各波长λ的光通过该元件的变化符合如下设计公式：

其中，x₀、y₀代表通过透镜之后的位置坐标，E(x₀, y₀)即透镜后的照度分布表达式；x_i、y_i为透镜前的位置坐标，E₁(x_i, y_i)代表透镜前的照度分布表达式，f是透镜焦距，∑是透镜有效透光区域。

进一步的，所述透镜系统包括改变光斑形状和光照度分布的光学元件，使得光斑呈光照度均匀分布。

进一步的，所述改变光斑形状和光照度分布的光学元件是第二衍射光学面，将该衍射光学元件前的照度不均匀光斑转换成待照明位置处照度均匀的光斑，实现照度均匀照明，对可见区内各波长λ，所述的第二衍射光学面的照度透过函数φ2（xi,yi）按照下式来设计：

其中，x_i、y_i代表第二衍射光学面前的位置坐标，E₂(x_i, y_i)代表第二衍射光学面前的照度分布；x₀、y₀为待照明位置的坐标，E(x₀, y₀)则为待照明位置处各点的照度分布。D是照明距离。

进一步的，所述改变光斑形状和光照度分布的光学元件是自由曲面透镜；该自由曲面透镜采用如下涉及：首先建立自由曲面透镜前入射光斑的模型，将自由曲面分割成许多子曲面，使用光线追踪的方法，对射入曲面上各个子曲面上的光线进行收集和统计分析，按照聚光的要求，通过控制子曲面法线方向，将光线进行最大程度的准直，从而通过该自由曲面实现透镜前的不均匀光斑到透镜后的均匀光斑的映射。