发光二极管照明装置和提高发光二极管照明装置的显色性的方法

摘要

本发明公开了一种发光二极管照明装置和提高发光二极管照明装置的显色性的方法。其中的方法包括：在设置有白光发光二极管光源模组的光源模组板的非光源区域的表面设置至少一个全反射透镜；在所述全反射透镜的表面涂敷至少一种用于反射指定波长的光线的光学材料。通过使用本发明中的发光二极管照明装置和提高发光二极管照明装置的显色性的方法，可以大大提高LED照明装置的显色性，降低LED照明装置的制造成本。

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管技术，特别涉及一种发光二极管照明装置和提高 发光二极管照明装置的显色性的方法。

背景技术

随着发光二极管（LED）照明技术的不断发展，应用LED的照明装置也 开始大规模的进入室内照明领域。应用于室内照明的LED光源，在光效上远 远高于传统的光源。尽管如此，LED对比传统光源还是有较大的缺陷。例如， 在显色性上，LED光源较白炽灯还有较大的距离，而室内灯具恰好对光源的 显色性的要求比较高。例如，目前LED球泡灯已经被广泛地使用，但是，由 于LED球泡灯需要一个散热器进行散热，而为了便于使用，LED球泡灯的外 形尺寸又必须参照传统的白炽灯的体积，因此LED球泡灯的散热器的体积必 然受到相应的限制，从而也进一步地限制了LED球泡灯的功率。为了能够在 有限的功率内使得LED球泡灯达到替代传统白炽灯的目标，LED球泡灯在显 色性方面便略有不足。例如，在5700K的色温时，LED球泡灯的亮度很容易 达到传统白炽灯的亮度，但是在显色性上就比传统白炽灯相差较多。因此， 在使用LED照明装置进行室内照明时，不仅需要使得该LED照明装置实现节 能的目的，同时也需要提高LED照明装置的出射光的品质，提高LED照明装 置的显色性。

在现有技术中，为了提高LED照明装置的显色性，所常用的一种方法为： 在对LED照明装置的进行封装时，在LED照明装置中加入不同颜色的荧光粉， 从而提高LED照明装置光源的显色性。

然而，上述的方法虽然可以提高LED照明装置的显色性，但是却增加了 LED照明装置的结构复杂性；而且，不同的荧光粉受温度的影响不同，因此 将使得LED照明装置输出的光的显色性波动大，一致性差。此外，现有技术 中的大多数技术方案中一般都是使用增加的红光荧光粉，但是该种材料的价 格很贵，且出光效率较低，因此也直接导致了LED照明装置的成本增加且光 效降低。

由上可知，现有技术中的LED照明装置和提高LED照明装置的显色性的 方法还存在上述的一些问题，因此，有必要提供一种更好的LED照明装置和 提高LED照明装置的显色性的方法，从而可提高LED照明装置的显色性，降 低LED照明装置的制造成本。

发明内容

根据本发明，提供了一种发光二极管照明装置和提高发光二极管照明装 置的显色性的方法，从而能够提高LED照明装置的显色性，降低LED照明 装置的制造成本。

根据本发明的一种提高发光二极管照明装置的显色性的方法，该方法包 括：

在设置有白光发光二极管光源模组的光源模组板的非光源区域的表面 设置至少一个全反射透镜；

在所述全反射透镜的表面涂敷至少一种用于反射指定波长的光线的光 学材料。

其中，所述光源模组板的非光源区域包括：

发光二极管照明装置内的支架上未设置白光发光二极管光源模组的区 域、基板上未设置支架的区域、散热器上未设置基板的区域和发光二极管照 明装置内部的侧壁。

其中，所述全反射透镜设置在所述支架上未设置白光LED光源模组的 区域、基板上未设置支架的区域、散热器上未设置基板的区域和LED照明装 置内部的侧壁中的任意一处或多处。

其中，所述光学材料为：油墨和/或反光膜。

其中，所述油墨为：

由树脂、单体溶剂、助剂、颜料、聚氨酯、聚酰胺和/或氯化聚丙烯树 脂制成的油墨。

其中，所述指定波长为：

620～780纳米的红光的波长、500～600纳米的黄绿光的波长、100～400 纳米的紫外光的波长中的任意一种或多种波长。

本发明还提供了一种发光二极管照明装置，该发光二极管照明装置包 括：

光源模组板；

设置在所述光源模组板上的白光发光二极管光源模组；

至少一个设置在所述光源模组板的非光源区域的表面的全反射透镜；

其中，所述全反射透镜的表面上涂敷有至少一种用于反射指定波长的光 线的光学材料。

其中，所述光源模组板的非光源区域包括：

发光二极管照明装置内的支架上未设置白光发光二极管光源模组的区 域、基板上未设置支架的区域、散热器上未设置基板的区域和发光二极管照 明装置内部的侧壁。

其中，所述全反射透镜设置在所述支架上未设置白光LED光源模组的 区域、基板上未设置支架的区域、散热器上未设置基板的区域和LED照明装 置内部的侧壁中的任意一处或多处。

其中，所述光学材料为：油墨和/或反光膜。

其中，所述油墨为：

由树脂、单体溶剂、助剂、颜料、聚氨酯、聚酰胺和/或氯化聚丙烯树 脂制成的油墨。

其中，所述指定波长为：

620～780纳米的红光的波长、500～600纳米的黄绿光的波长、100～400 纳米的紫外光的波长中的任意一种或多种波长。

由上述技术方案可见，在本发明中的发光二极管照明装置和提高发光二 极管照明装置的显色性的方法中，由于在上述LED照明装置中的光源模组板 的非光源区域的表面设置了一个或多个全反射透镜，并在所述全反射透镜 的表面涂敷了一种或多种用于反射指定波长的光线的光学材料，因此可以利 用在LED照明装置内向各个方向反射的光线产生所需颜色或波长的光线， 并将所产生的光线与该LED照明装置中的白光LED光源模组输出的白色光 束混合后输出到LED照明装置外，从而对LED照明装置所输出的光线进行 有效的补偿，大大提高LED照明装置的显色性；同时，由于在本发明的技 术方案中，并未在LED照明装置的封装过程中加入不同颜色的荧光粉，因此 显色性稳定，一致性很好，而且出光效率高，同时还可大大降低LED照明装 置的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地， 以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员 而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为本发明实施例中的提高发光二极管照明装置的显色性的方法的流 程示意图；

图2为本发明实施例中的LED照明装置的结构示意图；

图3为本发明的实施例一中的LED照明装置的结构示意图；

图4为本发明的实施例二中的LED照明装置的结构示意图；

图5为本发明的实施例三中的LED照明装置的结构示意图；

图6为本发明的实施例四中的LED照明装置的结构示意图；

图7为本发明的实施例五中的LED照明装置的结构示意图；

图8为本发明的实施例六中的LED照明装置的结构示意图；

图9为本发明的实施例七中的LED照明装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并 举实施例，对本发明进一步详细说明。

对于LED光源来说，提高LED光源显色性的原理是：在对LED光源的 光谱进行分析后，参考大自然的自然光谱，对LED光源中缺少的或偏弱的 光谱进行相应的补充，从而达到提高LED光源显色性的目的。

目前，常用的LED光源的发光角度通常为140°，也就是说，LED光源 的背部并没有光束输出。但是，在目前经常使用的LED照明装置中，一般 都不是直接将LED光源裸露在照明装置（例如，灯具）中，而是将LED光 源设置在一个支架上，然后将该支架设置在一个基板上，接着再将设置有 LED光源的基板设置在散热器的表面，随后还可以在LED光源的周围增加 一些辅助部件，例如，光学透镜、灯罩等。这些增加的辅助部件的透光率 一般都小于1，因此LED光源所输出的光束中的一部分将会被上述的辅助 部件反射回LED照明装置中，并在该LED照明装置的内部被不断的反射， 从而有可能会有光线被反射到LED光源的背部或LED照明装置内部其他的 辅助部件的表面。

因此，可以将设置LED照明装置内部的各种可反射光线的部件统称为 光源模组板。因此，所述光源模组板可以是：各种用于安装LED光源/光 源模组的板材（例如，支架、基板、散热器等）、LED光源/光源模组周围 的部件（例如，LED照明装置内部的侧壁）以及各种可以反射光线的其他 部件。进一步的，可将所述光源模组板的表面划分为光源区域和非光源区 域；其中，光源区域包括：安装有LED光源/光源模组的区域及位于该区 域正前方的区域；而非光源区域则包括：光源模组板表面上除光源区域之 外的其他区域。

另外，LED照明装置外部的光线（例如，阳光、其他照明装置等外部 光源发出的光线，或者是该LED照明装置发出的光线被其他外部装置反射 回该LED照明装置的光线等）也会进入LED照明装置内部，并在该LED照 明装置的内部被LED光源模组板的表面不断的反射，从而也有可能会有光 线被反射到LED光源的背部或LED照明装置内部其他的辅助部件的表面。

在目前所使用的LED照明装置中，LED照明装置内的光源模组板的表 面一般都设置为白色或设置为镜面结构，从而可以将光线反射出LED照明 装置之外，但并不会改变原有光线的波长或颜色。

在本发明的技术方案中，将在设置有白光LED光源模组的光源模组板 的非光源区域的表面设置至少一个全反射透镜，然后再在所述全反射透镜 的表面涂敷至少一种用于反射指定波长的光线的光学材料，从而可以提高 LED照明装置的显色性、出光效率高，同时还可大大降低LED照明装置的制 造成本。

图1为本发明实施例中的提高发光二极管照明装置的显色性的方法的 流程图。如图1所示，本发明实施例中的提高发光二极管照明装置的显色 性的方法包括如下所述步骤：

步骤101，在设置有白光LED光源模组的光源模组板的非光源区域的 表面设置至少一个全反射透镜。

在本发明的具体实施例中，LED照明装置中设置有白光LED光源模组， 用于输出白色光束（例如，可以使用红、绿、蓝三色LED芯片模组组合产生 白色光束）。该白光LED光源模组设置在光源模组板上。

在本步骤中，将在光源模组板上的非光源区域的表面设置一个或多个 全反射透镜。所述全反射透镜，可以将不同入射方向的入射光线折射到同 一方向（例如，白光LED光源模组所输出的白色光束的平行方向）上出射。 因此，在光源模组板上的非光源区域的表面设置全反射透镜之后，即可通 过所设置的全反射透镜将在LED照明装置内反射的各个方向的光线都输出 到LED照明装置之外。

较佳的，在本发明的具体实施例中，可以根据光源模组板的非光源区域 的表面的实际形状以及在LED照明装置内反射的光线的角度和方向，设置 所述全反射透镜的具体形态。具体的设置方式在此不再赘述。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述光源模组板的非光源区域可以 包括：LED照明装置内的支架上未设置白光LED光源模组的区域、基板上 未设置支架的区域、散热器上未设置基板的区域和LED照明装置内部的侧 壁等区域。

因此，在本发明的较佳实施例中，所述全反射透镜可以设置在支架上未 设置白光LED光源模组的区域、基板上未设置支架的区域、散热器上未设 置基板的区域和LED照明装置内部的侧壁中的任意一处或多处。

例如，由于在LED照明装置中，白光LED光源模组一般都设置在支架 上，而且，支架上未设置白光LED光源模组的区域也可反射光线，属于所 述光源模组板的非光源区域，因此在本发明的较佳实施例中，所述全反射 透镜可以设置在支架上未设置白光LED光源模组的区域中，如图3所示。

由于在LED照明装置中，设置有白光LED光源模组的支架一般都设置 在一个基板上，而且该基板上未设置支架的区域也可反射光线，属于所述 光源模组板的非光源区域，因此在本发明的较佳实施例中，所述全反射透 镜可以设置在基板上未设置支架的区域中，如图4所示。

由于在LED照明装置中，设置有白光LED光源模组的基板一般设置在 散热器上，而且，散热器上未设置基板的区域也可反射光线，也属于所述 光源模组板的非光源区域，因此，在本发明的较佳实施例中，所述全反射 透镜可以设置在散热器上未设置基板的区域中，也可以设置在基板上未设 置支架的区域和散热器上未设置基板的区域中，如图5所示。

由于在LED照明装置中，LED照明装置内部的侧壁一般都可反射光线， 也属于所述光源模组板的非光源区域，因此，在本发明的较佳实施例中， 所述全反射透镜可以设置在所述LED照明装置内部的侧壁上，如图6所示。

步骤102，在所述全反射透镜的表面涂敷至少一种用于反射指定波长的 光线的光学材料。

目前所使用的可用于照明的LED照明装置中，其光源大多是使用白光 LED光源/光源模组。而即使是光效最高的白光LED光源/光源模组，也具有 高色温（通常为6500K）和低显色性（显色指数为65-70）的特点。

通过实验对LED光源/光源模组的光谱进行分析后可知，与自然光的光 谱相比，LED光源/光源模组的光谱主要是缺失了红光、黄绿光、紫外光等光 谱。因此，对于LED照明装置来说，只要补充上述所缺失的部分光谱或全部 光谱，即可大大提高光源的显色性，使得整个LED照明装置达到高显色性。

由于LED照明装置中的白光LED光源模组只能输出白色光束，因此，为 了提高LED照明装置的显色性，在本步骤中，将在所述全反射透镜的表面涂 敷一种或多种光学材料，该光学材料可以用于反射指定波长的光线。其中， 不同的光学材料可用于反射不同波长的光线。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述光学材料可以是：油墨和/或 反光膜等。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述油墨为：由树脂、单体溶剂、 助剂、颜料、聚氨酯、聚酰胺和/或氯化聚丙烯树脂制成的油墨。

另外，根据研究报告可知，在LED照明装置可以输出的光谱中，有一 些光谱可能对人类有害。例如，紫外光谱容易烧伤人类的皮肤和眼睛，黄绿 光容易增加人类的眼睛近视的风险等等。因此，在本发明的技术方案中，在 提高LED照明装置的显色性的同时，也可以有选择性的补充相应的光谱。

例如，当LED照明装置是用于正常的室内照明时，可以只补充红光光 谱，从而在提高LED照明装置的显色性的同时，降低LED照明装置可能对 用户造成的损害。

而LED照明装置不是用于正常的室内照明，而是用于其他的场合时， 则可以在LED照明装置中补充红光光谱、黄绿光光谱和紫外光谱中的任意 一种或多种光谱，从而显著地提高LED照明装置的显色性。

因此，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述指定波长可以为：620～ 780纳米的红光的波长、500～600纳米的黄绿光的波长、100～400纳米的紫 外光的波长中的任意一种波长或多种波长。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述全反射透镜的表面上可以仅涂 敷一种用于反射指定波长的光线的光学材料。

例如，如图3至图6所示，所述全反射透镜的表面上涂敷有一种用于反 射具有红光波长（即所述指定波长为620～780纳米波长范围内的任意一种 波长）的光线的光学材料。此时，所述光学材料所反射的光线为红光。该反 射后的红光与该LED照明装置中的白光LED光源模组输出的白色光束混合 后输出到LED照明装置外，因此可为白光LED光源模组所输出的白色光线 补偿红色光谱，从而可显著地提高LED照明装置的显色性。

再例如，如图7所示，所述全反射透镜的表面上涂敷有一种用于反射具 有紫外波长（即所述指定波长为100～400纳米波长范围内的任意一种波长） 的光线的光学材料。此时，所述光学材料所反射的光线为紫外光。该反射后 的紫外光与该LED照明装置中的白光LED光源模组输出的白色光束混合后 输出到LED照明装置外，因此可为白光LED光源模组所输出的白色光线补 偿紫外光谱，从而可显著地提高LED照明装置的显色性。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述全反射透镜的表面上也可以涂 敷多种用于反射两种指定波长的光线的光学材料。例如，所述全反射透镜的 表面上涂敷有第一光学材料和第二光学材料，所述第一光学材料用于反射第 一波长的光线，所述第二光学材料用于反射第二波长的光线。

例如，如图8所示，所述第一波长的光线和第二波长的光线均为红光， 即所述第一波长（例如，680纳米的波长）和第二波长（例如，750纳米的 波长）均为620～780纳米波长范围内的波长。此时，所述第一光学材料反 射的第一补偿光、所述第二光学材料反射的第二补偿光与该LED照明装置中 的白光LED光源模组输出的白色光束混合后输出到LED照明装置外，因此 可为白光LED光源模组所输出的白色光线补偿两种红色光谱，从而可显著 地提高LED照明装置的显色性。

再例如，如图9所示，所述第一波长的光线为红光（即所述第一波长为 620～780纳米波长范围内的波长），所述第二波长的光线为黄绿光（即所述 第二波长为500～600纳米波长范围内的波长）。此时，所述第一光学材料 反射的第一补偿光（红光）、所述第二光学材料反射的第二补偿光（黄绿光） 与该LED照明装置中的白光LED光源模组输出的白色光束混合后输出到LED 照明装置外，因此可为白光LED光源模组所输出的白色光线补偿红色光谱 和黄绿色光谱，从而可显著地提高LED照明装置的显色性。

通过上述的步骤101和102可知，在本发明的技术方案中，由于在上述 LED照明装置中的光源模组板的非光源区域的表面设置了一个或多个全反 射透镜，并在所述全反射透镜的表面涂敷了一种或多种用于反射指定波长的 光线的光学材料，从而可以利用在LED照明装置内向各个方向反射的光线 产生所需颜色或波长的光线，并将所产生的光线与该LED照明装置中的白 光LED光源模组输出的白色光束混合后输出到LED照明装置外，从而对LED 照明装置所输出的光线进行了有效的补偿，大大提高了LED照明装置的显 色性；同时，由于在本发明的技术方案中，并未在LED照明装置的封装过 程中加入不同颜色的荧光粉，因此显色性稳定，一致性很好，而且出光效率 高，同时还大大降低了LED照明装置的制造成本。

另外，在本发明的技术方案中，还提出了一种LED照明装置。

图2为本发明实施例中的LED照明装置的结构示意图。如图2所示，本 发明实施例中的LED照明装置包括：

光源模组板22；

设置在所述光源模组板22上的白光LED光源模组21；

至少一个设置在所述光源模组板22的非光源区域的表面的全反射透镜 23；

其中，所述全反射透镜23的表面上涂敷有至少一种用于反射指定波长 的光线的光学材料24。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述光源模组板的非光源区域可以 包括：LED照明装置内的支架221上未设置白光LED光源模组的区域、基 板222上未设置支架221的区域、散热器223上未设置基板222的区域和 LED照明装置内部的侧壁224等区域。

因此，在本发明的较佳实施例中，所述全反射透镜可以设置在支架221 上未设置白光LED光源模组的区域、基板222上未设置支架221的区域、 散热器223上未设置基板222的区域和LED照明装置内部的侧壁224中的 任意一处或多处。

例如，所述全反射透镜可以设置在支架221上未设置白光LED光源模 组的区域中，如图3所示。

例如，所述全反射透镜也可以设置在基板222上未设置支架221的区 域中，如图4所示。

例如，所述全反射透镜可以设置在散热器223上未设置基板222的区域 中，也可以设置在基板222上未设置支架221的区域和散热器223上未设 置基板222的区域中，如图5所示。

例如，所述全反射透镜还可以设置在所述LED照明装置内部的侧壁224 上，如图6所示。

另外，在本发明的较佳实施例中，所述光学材料可以是：油墨和/或反 光膜等可用于反射不同波长的光线的材料。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述指定波长可以为：620～780纳 米的红光的波长、500～600纳米的黄绿光的波长、100～400纳米的紫外光 的波长中的任意一种波长或多种波长。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述全反射透镜的表面上仅涂敷有 一种用于反射指定波长的光线的光学材料。

例如，如图3至图6所示，所述全反射透镜的表面上涂敷有一种用于反 射具有红光波长的光线的光学材料241，从而可为白光LED光源模组所输出 的白色光线补偿红色光谱，显著地提高LED照明装置的显色性。

再例如，如图7所示，所述全反射透镜的表面上涂敷有一种用于反射具 有紫外波长的光线的光学材料242，从而可为白光LED光源模组所输出的白 色光线补偿紫外光谱，显著地提高LED照明装置的显色性。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述全反射透镜的表面上涂敷有多 种用于反射两种指定波长的光线的光学材料。例如，所述全反射透镜的表面 上涂敷有用于反射第一波长的光线的第一光学材料243和用于反射第二波长 的光线第二光学材料244。

例如，如图8所示，所述第一波长的光线和第二波长的光线均为红光， 因此可为白光LED光源模组所输出的白色光线补偿两种红色光谱，从而可 显著地提高LED照明装置的显色性。

再例如，如图9所示，所述第一波长的光线为红光，所述第二波长的光 线为黄绿光，因此可为白光LED光源模组所输出的白色光线补偿红色光谱 和黄绿色光谱，从而可显著地提高LED照明装置的显色性。

综上可知，在本发明中所提供的发光二极管照明装置和提高发光二极管 照明装置的显色性的方法中，由于在上述LED照明装置中的光源模组板的非 光源区域的表面设置了一个或多个全反射透镜，并在所述全反射透镜的表 面涂敷了一种或多种用于反射指定波长的光线的光学材料，因此可以利用在 LED照明装置内向各个方向反射的光线产生所需颜色或波长的光线，并将 所产生的光线与该LED照明装置中的白光LED光源模组输出的白色光束混 合后输出到LED照明装置外，从而对LED照明装置所输出的光线进行有效 的补偿，大大提高LED照明装置的显色性；同时，由于在本发明的技术方 案中，并未在LED照明装置的封装过程中加入不同颜色的荧光粉，因此显色 性稳定，一致性很好，而且出光效率高，同时还可大大降低LED照明装置的 制造成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。