[发明专利]照明用色温调控装置的、照明设备以及色温调控方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种照明用色温调控装置与使用该照明用色温调控装置的照明设备，以及色温调控的方法。

背景技术

自从爱迪生发明白炽灯泡后，人类的生活型态因照明时间与空间的延伸而产生巨大变化，进而持续推进发展出更耐用、美观、且更有效率的照明产品。

然而，由于人类演化过程中对太阳光的适应，即使身处于人工光源照明下，人类视觉器官仍然偏好于接近自然光的照射环境。人眼的构造也对可见光的感应会随着其波长区段不同及所处环境明暗而变化。当可见光作用于人眼而产生光的感应，此时不仅与光的组成及强弱有关，还跟人视觉器官的生理特性及人的心理因素有关。所以，必需借助“光度量学”，根据人视觉器官的生理特性和某些约定的规范来评价光辐射所产生的视觉效应。

由于光度测量必需仰赖人视觉器官的生理特性，所以国际照明委员会(Commission Internationale de l’Eclariage,CIE)便统一制定了人眼对光感应知觉能力的评价标准。提出人眼视觉函数(eye sensitivity function)V(λ)联系辐射度量和光度量并进行转换，并用色度图将人眼对色彩感知标准化。1924年，CIE提出在2度小视场等能光谱实验中，明视觉条件下点状光源的视觉函数，称为CIE 1931视觉函数，据以推导得到如图1所示的CIE1931色彩空间色度图。由于人眼对不同波长区段的光视效能不同，CIE针对人类眼睛在蓝色与靛色光谱区域的敏感度，于1978年提出了CIE 1978视觉函数。这个修正过的函数，在波长低于460纳米(nm)的光谱区域有较高的响应值。然而，尽管明视觉CIE1978视觉函数可视为最精确的敏感度描述，但考虑到更换标准度量的不便，目前世界各国仍多以CIE1931色彩空间色度图为参考标准。

白光是照明应用中最广泛使用的光源，由于光同色异谱的特性，故可以从色度图中找到极多可见光谱组合来产生白光。由于所有白光之间最大的特征差别就是“色温”，所以相对于色度坐标的色温成为描述白光光源特性的一个重要参数。所谓“色温”，是指当一光源光谱分布与某黑体（指在任何温度下将落到它表面上的任何波长的辐射全部吸收的物体）辐射出来的光谱相同时，便可用该“黑体的表面绝对温度”这参数，来代表这样一个光源光谱分布。简言之，色温即是根据黑体辐射所放出的光色变化，所定义出来的颜色表示方式，单位是绝对温度K（Kelvin）。加热黑体时，不同的温度下黑体外表将会发出不同的颜色的光，如黑体加热到1000K时，黑体呈现红色，3000K以下为偏红黄色，约3000K至6500K时呈白色，而高于6500K时光色就会偏蓝色。因为可简单使用“色温”描述特定光谱，故常于照明相关产业中拿来做为设计的标准。

而随着温度的变化，黑体所发出的光的色温可在色度图上描绘出其轨迹，此黑体辐射光谱在CIE1931色彩空间色度图中的轨迹称为“普朗克轨迹（Plankian Locus）”或“黑体辐射轨迹（Black Body Locus,BBL）”。自然界中白光光谱非常类似于普朗克光谱。图1上的轨迹aa’即表示普朗克黑体辐射光谱在CIE1931色彩空间色度图中的“黑体辐射轨迹”以及其色温所对应的颜色。

而在色温的控制方面，对于一个白光照明灯具来说，不同色温就有不同的应用领域，如色温在3300K以下，称为“暖色光”，其与白炽灯相近且红光成分较多，能给人以温暖，健康，舒适的感受。因此暖色光适用与家庭，住宅，宿舍，宾馆等场所或温度比较低的地方。而色温在绝对温度3300K到绝对温度5300K之间，称为“冷色白光”；由于光线柔和，使人有愉快，舒适，安详的感受。此冷色白光适用于商店，医院、办公室、饭店、餐厅、候车室等场所。色温在绝对温度5300K以上，称为“冷色光”，其光源最接近自然光，有明亮的感觉使人精力集中。此冷色光适用于办公室、会议室、教室、绘图室、设计室、图书馆的阅览室、展览橱窗等场所。所以，一个良好的白光照明设备必需是要能够完成色温上的调变，以大幅增加其应用层面与价值。