实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源及其装置

摘要

本发明公开了一种实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源，自上至下依次包括外框架、前扩散板、导光板、后扩散板、外底板、外盖板；所述导光板的正面与反面雕刻有若干点，用于反射和混合均匀LED灯珠发出的光；所述导光板的四侧设置有侧灯条，侧灯条上集成有实现标准光所需的若干种类型的LED灯珠；所述外底板上设有微型光谱仪的投射孔，所述微型光谱仪安装在外盖板上、位于光源发光面的侧边位置，用于实时读取和监控光谱数据。还公开了一种实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源装置。本发明不仅能够实现得到多种符合CIE标准的光源光谱(A光，D50，D65)，而且能够实时监控光源的实际色温、照度及光谱数据，准确性高。

说明书

技术领域

本发明涉及光源领域，特别是涉及一种实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源及其装置。

背景技术

光源一般分为两种：自然光源和人造光源，前者主要指太阳光，后者主要指根据太阳光的光谱制造出来的光源。已知太阳光光谱波长大约从300nm的紫外光到2600nm的红外光，其中可见光的波长大约在380～780nm之间。同时，可见光光谱也俗称为可视全光谱。

在现代工业上，各行各业都需要对产品进行辨认颜色，颜色的标准以自然光为标准，但是受时间、气候、季节、纬度等因素的影响，自然光的光色并不稳定，因此现代工业上一般倾向于用人造光源来实现精确对色。

为了定义用于评价颜色外观的人造光源，CIE(国际照明委员会)先后规定了一系列标准照明体和标准光源。CIE标准照明体的出现使工业上的精确对色成为可能，所谓对色光源就是指符合或在一定程度上符合CIE标准照明体光谱组成的人造光源。

现在，人造光源的发展有两种方向，一种热光源；另一种冷光源：其中热光源有:钨丝灯，金属卤素灯，这些光源含可见光全光谱特征，还含有红外光谱，由于发光机制是通过热辐射实现，所以可靠性以及稳定时间是很大缺陷而且耗能。冷光源如蓝光芯片的LED荧光灯等这种光源光源具有的发光机制是通过荧光粉的激发实现的，红光以及紫光的特征光谱缺失，造成色彩还原性差。

而在行业中，很多产品都需要在标准光源下来进行功能校准。根据需求，不同产品所需光源各不相同，在某些情况下，不可能只使用一种光源，比如同一个产品，它需要在D65，TL84，UV，F，CWF等不同的光源环境下进行对色。这是客户对多光源对色的要求，考虑到光源其光强度不同，其显色效果也不同，这就给调色增加了难度。

为此有些厂商推出了所谓的多光源对色灯箱，但实际就是把各种光源D65、TL84、U3000、CWF、A灯、紫外灯、日光灯选择几种，安装在一个灯箱中。看起来统一，实际还是各自分开。而且这些光源集成产品，因其种类不同，其发光方式各不相同，如磁电无极灯，高压钠灯，低压钠灯，属卤化灯，荧光灯，高压汞灯，白炽灯等，使得这些集成的对色灯箱，具有多个缺点：一是光源的寿命短；二是功耗大；三是有热聚效应，光源的均匀性不好；四启动稳定时间长；五是集成越多光源，灯箱成本越高；六是有应用局限，因使用对象大小和使用环境要求只限于特定环境或灯箱内的光源使用；七是市面上的光源是不能相互转换的。

另外，每种光都有一个光谱曲线，得到的光谱是否符合CIE标准，符合后能否达到90％的匹配度，仍是本领域需要解决的技术问题。因此亟需提供一种新型的可实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源及其装置，不仅能够实现得到多种符合CIE标准的光源光谱(A光，D50，D65)，而且能够实时监控光源的实际色温、照度及光谱数据，准确性高。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源，自上至下依次包括外框架、前扩散板、导光板、后扩散板、外底板、外盖板；

所述导光板的正面与反面雕刻有若干点，用于反射和混合均匀LED灯珠发出的光；

所述导光板的四侧设置有侧灯条，侧灯条上集成有实现标准光所需的若干种类型的LED灯珠；

所述外底板上设有微型光谱仪的投射孔，所述微型光谱仪安装在外盖板上、位于光源发光面的侧边位置，用于实时读取和监控光谱数据。

在本发明一个较佳实施例中，所述前扩散板和后扩散板相对于导光板的一面设置有扩散片。

进一步的，所述扩散片采用余弦修正片，用于修正光谱曲线。

在本发明一个较佳实施例中，所述前扩散板和后扩散板上添加有紫光增强剂和蓝光增强剂，分别用于增强紫光380—435nm和蓝光450—480nm两段光谱的通过率。

在本发明一个较佳实施例中，所述LED灯珠的类型包括A光LED灯珠、D50光LED灯珠、D65光LED灯珠。

在本发明一个较佳实施例中，所述外框架位于外底板的内侧边缘，所述外底板为中空结构、底面由外盖板封合。

在本发明一个较佳实施例中，所述外框架设置有出线槽。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源装置，包括如上所述的实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源、控制器、电脑，平面光源、控制器、电脑依次连接；

所述控制器用于获取平面光源的光谱数据，实时监控光源的实际色温、照度及光谱数据，以及控制不同类型的LED灯珠发出所需光源。

所述电脑用于手动或自动调节需求的光源色温、照度及光谱值，实现闭环调节与控制平面光源。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述平面光源利用LED灯珠作为发光源，若侧灯条集成A光、D50光、D65光的LED灯珠，则能够实现得到多种符合CIE标准的光源光谱(A光，D50，D65)；通过巧妙设计光通路结构，利用余弦修正片进行修正。经过导光板、扩散片、扩散板后融合在一起，从而使光源表面的色温、照度均匀性高达95％以上，实现了光源的均匀性，保证了出光面的均匀，能达到的照度均匀性>95％；色均匀度>98％；

(2)本发明所述平面光源利用LED灯珠作为发光源，即通过应用紫外芯片(365NM)激发可见光全波段荧光粉以及近红外荧光粉，既实现冷光源稳定节能的特点，又实现了热光源真正的全光谱，实现利用冷光源得到以往热光源才能得到的方法；本发明可解决目前所有人造光源的缺陷，实现真正的惠及全球各行业；

(3)所述平面光源内设微型光谱仪，能够实时读取光谱数据和监控光谱数据，并且在上位机读取出来，准确性提高，且安装位置有严格要求，贴近光源表面采光，又不影响客户摄像头模组的采光；

(4)所述光源装置能够实现手动调节、自动调节以及通过内置光谱仪作闭环调节需求的光源色温、照度及光谱值，同时能单独控制A光、D50光、D65光，也可以控制两种光合成一种光，如当D65光损坏时，A光+D50光可以组合成D65光，应用更加灵活，通过实施闭环控制，适用于自动化生产线及无人化生产线。

附图说明

图1是本发明实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源一较佳实施例的立体结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的后视图；

图4是图1的前视图；

图5是图1的左视图；

图6是图1的爆炸图；

图7是所述平面光源的光通路结构示意图；

图8是所述实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源装置的结构示意图；

图9是所述平面光源实现标准A光的光谱数据图；

图10是所述平面光源实现标准D50光的光谱数据图；

图11是所述平面光源实现标准D65光的光谱数据图。

附图中各部件的标记如下：1、平面光源，10、微型光谱仪，11、外框架，111、出线槽，12、前扩散板，13、导光板，14、后扩散板，15、外底板，151、投射孔，16、外盖板，17、侧灯条，18、LED灯珠，19、余弦修正片，2、控制器，3、电脑。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图6，本发明实施例包括：

一种实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源1，自上至下依次包括外框架11、前扩散板12、导光板13、后扩散板14、外底板15、外盖板16。所述外框架11位于外底板15的内侧边缘，所述外底板15为中空结构、底面由外盖板16封合，通过螺钉固定连接。在所述外框架11的外侧设置有出线槽111，可分为组合式和一体式。

所述导光板13的四侧设置有侧灯条17，侧灯条17上集成有实现标准光所需的若干种类型的LED灯珠18。LED灯珠18为标准光谱冷光源，其体积小，发热低，亮度高、环保、寿命长，穿透力强，功耗低，光品质优质。本实施例中，选择能发出A光、D50光、D65光标准光谱的LED灯珠18，再选取一定数量的同一类LED灯珠18制作成发光条，最后再把这三组不同类型LED灯珠均集成在侧灯条17，作为所述平面光源1的发光源。这三种不同类型灯珠的组合，可实现标准光中A光，D50光，D65光的标准光谱，如图9至11所示。同样，客户若有其它标准光的要求，可再增加光条集合在侧灯条17内。

所述导光板13的正面与反面雕刻有若干点，用于反射和混合均匀LED灯珠18发出的光。所述前扩散板12和后扩散板14的作用为不过滤短波长的光，所述前扩散板12和后扩散板14相对于导光板13对称设置，且所述前扩散板12和后扩散板14相对于导光板13的一面设置有扩散片。优选的，所述扩散片采用余弦修正片19，用于修正光谱曲线。所述导光板13具有石英光谱通过率特征，用于还原发光体的光谱曲线。结合图7，侧灯条17发出的光经过导光板13下面的打点将光发出，发出的光再通过余弦修正片19把光反射到顶部。因此打点的导光板13不仅能够反射LED灯珠18发出的光，而且还起到一个作用是，光通过圆形的扩散点——柱状微结构后，光会产生变化，改变微结构分布密度，控制光线射出均匀度，所以打点方面有要求，经实验数据得出，间隔X(0.5—10mm)距离和点孔直径为D(0.2—2mm)时，能得到光的均匀度大于等于95％。除此之外，所述前扩散板12和后扩散板14可通过300mn—1000mn的光，并添加了紫光增强剂和蓝光增强剂，分别用于增强紫光380—435nm和蓝光450—480nm两段光谱的通过率，使380—480nm这一段的光谱曲线经过扩散板后更匹配标准光谱。同理，打点的导光板13是能通过300nm—1000nm光谱的UV导光板。

光源在一定视野范围内，不同组侧灯条17的发光角度，发光颜色，发光亮度，发光面积各不相同。经过光路处理后，所述平面光源1发出的光能达到的照度均匀性>95％，色均匀度>98％，采用特定光通路结构，利用余弦修正片19进行修正。经过导光板13、扩散片、扩散板后融合在一起，从而使光源表面的色温、照度均匀性高达95％以上。另外，光通路结构还能够解决光谱曲线问题，即使是对应标准光谱LED发出的光谱也不一定会百分百符合CIE标准，光通路结构同时起到修正光谱曲线的作用。其中所述平面光源1使用余弦修正片19，利用其控制对红光、蓝光的透光率，可以有效控制侧壁漏光而引起的通道串光误差。

为了使调试出来的光源有保证，符合光源的光谱特性，在所述外底板15上设有微型光谱仪10的投射孔151，所述微型光谱仪10安装在外盖板16上、位于光源发光面的侧边位置，用于实时读取和监控光谱数据，并在上位机上读取出来，实现不用仪器手动测试，可以达到控制器实时反馈光源的色温，亮度，x、y值(光源色度坐标)。微型光谱仪10的安装位置有严格要求，要贴近光源表面采光，又不影响客户摄像头模组的采光；在基于本光源导光板13发光面发出的光源参数一致的情况下，微型光谱仪10安装在发光面侧边位置，可有效地实时监控到使用光源的光谱，同时不会影响使用。客户可实时监控光源参数的真实值，发现光源参数超标后可及时调整，杜绝了因为光源而产生的不良率。相对而言，微型光谱仪10安装在光源其它位置，如结构拐角、内边，监控的光源参数会与客户使用的光源参数存在一定的偏差，且光源变化的参数跟微型光谱仪10读取的参数不会呈同幅度的增加或减少，光源的监控效果也会因此而降低。

进一步的，本发明还公开了实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源装置，包括如上所述的实现多种标准光谱及光谱数据监控的平面光源1、控制器2、电脑3，平面光源1、控制器2、电脑3依次连接，如图8所示。

所述控制器2用于获取平面光源1内置微型光谱仪10的光谱数据，实时监控光源的实际色温、照度及光谱数据，以及控制不同类型的LED灯珠18发出所需光源。

所述电脑3内置调光软件，能够实现手动调节、自动调节以及通过内置微型光谱仪10作闭环调节需求的光源色温、照度及光谱值，同时能单独控制A光、D50光、D65光，也可以控制两种光合成一种光，如当D65光损坏时，A光+D50光可以组合成D65光，应用更加灵活，通过实施闭环控制，适用于自动化生产线及无人化生产线。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。