專利名稱：白光led燈及其生成高顯色白光的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及白光LED領(lǐng)域，特別涉及一種高顯色性高光效色溫可調(diào)的白光LED燈及其生成高顯色白光的方法。
背景技術(shù)：
白光LED的制作目前最常用的是利用藍(lán)光芯片作為激發(fā)光源，激發(fā)YAG熒光粉得到黃光，黃光與藍(lán)光芯片剩余藍(lán)光混合成白光LED。這種白光LED在高色溫情況下，光效和顯色性較高，但是在低色溫下，顯色性太差，顏色大大偏離普通照明應(yīng)用。為解決這一問題， 通常是將紅色熒光粉加入黃色熒光粉中，顯色性可以提高，但是由于目前紅色熒光粉具有較低的轉(zhuǎn)換效率，其光通大大降低，很難得到實(shí)際應(yīng)用。為解決這一問題，目前通常用紅光芯片替代紅色熒光粉，來借以提高顯色性，但是，由于紅光芯片本身光效比較低，導(dǎo)致白光 LED的光效也比較低，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)。由于白光LED的熒光粉通常是通過與灌封膠混合后，涂覆在芯片上的，而芯片的涂覆面積很小，難以對(duì)熒光粉的涂覆厚度和形狀進(jìn)行精確控制，導(dǎo)致出射光色彩不一致，顯色性差；且隨著溫度上升熒光粉量子效率降低，出光減少，輻射波長也會(huì)發(fā)生變化，從而引起白光LED色溫、色差的變化，較高的溫度還會(huì)加速熒光粉的老化。因此這種直接在芯片表面涂覆熒光粉的白光LED，存在光散射和出光效率低等問題。中國專利CN201262377Y 公開了在芯片上方加一底面均勻涂覆黃色熒光粉的高透射率的透明薄板的方法，其可以提高熒光粉的量子效率，但是，較高的溫度可能會(huì)產(chǎn)生部分熒光粉脫落的問題。中國專利 CN101988636A公開了設(shè)置在藍(lán)光芯片或紫外光LED出光路徑上的熒光粉透鏡，其中熒光粉透鏡是把YAG熒光粉注塑在透鏡中，這種方法可以降低熒光粉老化問題，但是顯色性較差， 需要進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種白光LED燈及其生成高色溫白光的方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。本發(fā)明一種高顯色性高光效色溫可調(diào)的白光LED，包括高導(dǎo)熱基板和設(shè)在高導(dǎo)熱基板上的LED芯片組，所述LED芯片組包括至少兩個(gè)藍(lán)光芯片和至少一個(gè)紅光芯片，藍(lán)光芯片和紅光芯片均與一可調(diào)節(jié)電流輸出大小的控制電路相連；還包括設(shè)在所述LED芯片組上方的熒光透鏡，熒光透鏡內(nèi)均勻分布有黃色熒光粉和綠色熒光粉。本發(fā)明所述高導(dǎo)熱基板上設(shè)有一個(gè)凹槽，凹槽底部具有水平安裝面，所述LED芯片組設(shè)在安裝面上。本發(fā)明所述熒光透鏡設(shè)在所述凹槽頂部。本發(fā)明還包括可調(diào)節(jié)電流輸出大小的控制電路，所述電連接在一起的藍(lán)光芯片與電連接在一起的紅光芯片分別與控制電路相連。本發(fā)明藍(lán)光芯片的主峰波長為450nm 480nm ；紅光芯片的主峰波長為610nm 670nm;黃色熒光粉的激發(fā)波長為560nm 590nm ；綠色熒光粉的激發(fā)波長為500nm 560nmo本發(fā)明藍(lán)光芯片的主峰波長為455nm 470nm，紅光芯片的主峰波長為620nm 640nm，黃色熒光粉的激發(fā)波長570nm 590nm，綠色熒光粉的激發(fā)波長為510nm 530nm。本發(fā)明所述熒光透鏡由內(nèi)部均勻分布黃色熒光粉和綠色熒光粉混合物的PC或亞克力高透光性透明材料制成。本發(fā)明一種LED燈生成高顯色白光的方法，同時(shí)將藍(lán)光芯片和紅光芯片與一控制電路相連，在藍(lán)光芯片和紅光芯片的出光路徑上設(shè)置一片內(nèi)部均勻分布黃色熒光粉和綠色熒光粉的熒光透鏡，紅光芯片在控制電路控制下發(fā)出紅光，藍(lán)光芯片在控制電路控制下發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉和綠色熒光粉分別發(fā)出黃光和綠光，紅光、黃光、綠光和剩余藍(lán)光相混合形成白光。本發(fā)明通過控制電路分別調(diào)整藍(lán)光芯片和紅光芯片的驅(qū)動(dòng)電流，改變藍(lán)光、紅光、 黃光和綠光的光通比例，從而改變色溫。通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明的白光LED燈及其生成高顯色白光的方法，通過在芯片組外部直接添加一個(gè)內(nèi)部均勻分布熒光粉的高透射率的熒光板，使熒光粉的涂覆與芯片分離，從而有效克服了傳統(tǒng)白光LED芯片熒光粉涂覆不均勻及先將熒光粉涂覆在芯片表面再安裝透鏡的問題，且通過采用至少兩個(gè)藍(lán)光芯片、至少一個(gè)紅光芯片，結(jié)合黃色熒光粉以及綠色熒光粉，組成四個(gè)連續(xù)的峰值波長，其中加紅光芯片可以提高顯色性，而加入綠色熒光粉使波長向最大光譜輻射波長靠近，可以提高光效，從而提高了 LED白光的光效和顯色性。


圖1是本發(fā)明白光LED燈的一個(gè)實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明白光LED燈的另一個(gè)實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4為本發(fā)明在色溫為2700K時(shí)的光譜分布曲線圖。圖5為本發(fā)明在色溫為3000K時(shí)的光譜分布曲線圖。圖6為本發(fā)明在色溫為3500K時(shí)的光譜分布曲線圖。圖7為本發(fā)明在色溫為4000K時(shí)的光譜分布曲線圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明白光LED燈的第一實(shí)施例，其包括高導(dǎo)熱基板1和設(shè)在高導(dǎo)熱基板1上的LED芯片組，LED芯片組包括至少兩個(gè)藍(lán)光芯片2和至少一個(gè)紅光芯片3，所有藍(lán)光芯片2和所有紅光芯片3均與一可調(diào)節(jié)電流輸出大小的控制電路相連；還包括設(shè)在 LED芯片組上方的熒光透鏡4，熒光透鏡內(nèi)均勻分布有黃色熒光粉和綠色熒光粉。本發(fā)明采用至少兩個(gè)藍(lán)光芯片、至少一個(gè)紅光芯片，結(jié)合黃色熒光粉以及綠色熒光粉，組成四個(gè)連續(xù)的峰值波長，其中加紅光芯片可以提高顯色性，而加入綠色熒光粉使波長向最大光譜輻射波長靠近，可以提高光效，從而提高了 LED白光的光效和顯色性。如圖2所示，本發(fā)明白光LED燈的第二實(shí)施例，其包括高導(dǎo)熱基板1，在高導(dǎo)熱基板1上設(shè)有一個(gè)凹槽5，凹槽底部具有水平安裝面，將LED芯片組設(shè)在安裝面上，熒光透鏡4設(shè)在凹槽5的頂部。LED芯片組包括至少兩個(gè)藍(lán)光芯片2、至少一個(gè)紅光芯片3，所有藍(lán)光芯片可串聯(lián)或并聯(lián)在一起，所有紅光芯片可串聯(lián)或并聯(lián)接成一路(見圖3)。藍(lán)光芯片2有序排列固定在紅光芯片3周圍，藍(lán)光芯片可通過外電路節(jié)點(diǎn)串聯(lián)或并聯(lián)連接到控制電路上，紅光芯片通過外電路連接到控制電路上，通過外電路施加正向電壓到藍(lán)光芯片和紅光芯片時(shí)，藍(lán)光芯片和紅光芯片點(diǎn)亮發(fā)光。藍(lán)光芯片和紅光芯片通電點(diǎn)亮后，紅光芯片發(fā)出紅光，藍(lán)光芯片發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉和綠色熒光粉發(fā)出黃光和綠光，紅光、、綠光、黃光以及剩余藍(lán)光透過熒光透鏡4中混合，發(fā)出四連續(xù)光譜的高顯色白光。采用主峰波長為455nm的藍(lán)光芯片，主峰波長為630nm的紅光芯片，激發(fā)波長為 580nm的黃色熒光粉，激發(fā)波長為525nm的綠色熒光粉制作白光LED，其中藍(lán)光芯片和紅光芯片的個(gè)數(shù)可以依需要(功率大小)選擇0.5W、1W或IW以上。如圖4所示，在藍(lán)光、紅光、 黃光和綠光的光通百分比分別為0. 98%,48. 19%,29. 44%和21. 39%時(shí)，混合成的白光在色溫為2700K的光譜分布曲線。圖5、圖6、圖7分別是白光LED在色溫3000K、3500K、4000K 時(shí)的光譜功率分布圖。優(yōu)選的，藍(lán)光芯片的主峰波長為455nm 470nm，紅光芯片的主峰波長為620nm 640nm，黃色熒光粉的激發(fā)波長570nm 590nm，綠色熒光粉的激發(fā)波長為 5IOnm 530nmo通過實(shí)驗(yàn)，無需更換熒光透鏡本身的機(jī)構(gòu)，只需通過給藍(lán)光芯片和紅光芯片分別通入電流，調(diào)節(jié)不同的藍(lán)光、紅光、黃光和綠光的光通比，即可得到色溫在2700 7000K范圍內(nèi)可調(diào)的白光LED。本發(fā)明的熒光透鏡為將黃色熒光粉和綠色熒光粉與高透射性材料按照一定比例制成，該高透射性材料為PC或亞克力等，由于采用置于LED芯片組上方或者置于高導(dǎo)熱基板凹槽頂部的內(nèi)部均勻分布熒光粉的熒光透鏡，使熒光粉的涂覆和芯片分離，利于對(duì)熒光粉厚度的調(diào)節(jié)，有效提高芯片的出光效率。本發(fā)明采用了兩個(gè)藍(lán)光芯片和一個(gè)高亮度紅光芯片，黃色熒光粉和綠色熒光粉， 藍(lán)光激發(fā)綠色熒光粉產(chǎn)生綠光，使光譜主要集中在555nm黃綠光附近，可以提高白光LED的光效。本發(fā)明一種LED燈生成高顯色白光的方法，同時(shí)將藍(lán)光芯片和紅光芯片與一可調(diào)節(jié)電流輸出大小的控制電路相連，在藍(lán)光芯片和紅光芯片的出光路徑上設(shè)置一片內(nèi)部均勻分布黃色熒光粉和綠色熒光粉的熒光透鏡，紅光芯片在控制電路控制下發(fā)出紅光，藍(lán)光芯片在控制電路控制下發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉和綠色熒光粉分別發(fā)出黃光和綠光， 紅光、黃光、綠光和剩余藍(lán)光相混合發(fā)出白光。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，將藍(lán)光芯片固定在紅光芯片周圍。藍(lán)光芯片發(fā)出光的波長為430 480nm ；紅光芯片發(fā)出光的波長為600 670nm ；黃色熒光粉的激發(fā)波長為560 590nm ；綠色熒光粉的激發(fā)波長為500 550nm。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，熒光透鏡可采用PC等具有高透射率的透明材質(zhì)，將黃色熒光粉和綠色熒光粉充分混合在透明材質(zhì)內(nèi)。藍(lán)光芯片和紅光芯片通電點(diǎn)亮后，紅光芯片發(fā)出紅光，藍(lán)光芯片發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉和綠色熒光粉，分別產(chǎn)生黃光和綠光，紅光、藍(lán)光、黃光和綠光混合成高顯色白光。通過控制電路分別調(diào)節(jié)藍(lán)光和紅光的驅(qū)動(dòng)電流，來調(diào)節(jié)發(fā)出的藍(lán)光和紅光的強(qiáng)度，改變藍(lán)光、紅光、黃光和綠光的光通比例，從而改變色溫，使色溫從2700 7000K范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
綜上所述，本發(fā)明以藍(lán)光芯片及紅光芯片作為光源，以黃色和綠色熒光粉為被激發(fā)光源，均勻分布于一個(gè)高透射率的薄片內(nèi)部，罩于LED芯片組上方，利用藍(lán)光激發(fā)黃色和綠色熒光粉發(fā)出黃光和綠光，并與紅光和藍(lán)光芯片剩余藍(lán)光相混合形成白光。通過分別調(diào)整藍(lán)光芯片和紅光芯片的驅(qū)動(dòng)電流，改變藍(lán)光、紅光、黃光和綠光的光通比例，從而改變色溫，使本發(fā)明成為高顯色高光效色溫可調(diào)的白光LED。
權(quán)利要求
1.一種白光LED燈，包括高導(dǎo)熱基板(1)和設(shè)在高導(dǎo)熱基板上的LED芯片組，其特征在于，所述LED芯片組包括至少兩個(gè)藍(lán)光芯片(2)和至少一個(gè)紅光芯片(3)，藍(lán)光芯片(2)和紅光芯片C3)均與一可調(diào)節(jié)電流輸出大小的控制電路相連；還包括設(shè)在所述LED芯片組上方的熒光透鏡，熒光透鏡內(nèi)均勻分布有黃色熒光粉和綠色熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光LED燈，其特征在于，所述高導(dǎo)熱基板(1)上設(shè)有一個(gè)凹槽(5)，凹槽底部具有水平安裝面，所述LED芯片組設(shè)在安裝面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的白光LED燈，其特征在于，所述熒光透鏡(4)設(shè)在所述凹槽頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光LED燈，其特征在于，藍(lán)光芯片的主峰波長為450nm 480nm ；紅光芯片的主峰波長為610nm 670nm ；黃色熒光粉的激發(fā)波長為560nm 590nm ； 綠色熒光粉的激發(fā)波長為500nm 560nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光LED燈，其特征在于，藍(lán)光芯片的主峰波長為455nm 470nm,紅光芯片的主峰波長為620nm 640nm，黃色熒光粉的激發(fā)波長570nm 590nm，綠色熒光粉的激發(fā)波長為510nm 530nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光LED燈，其特征在于，所述熒光透鏡由內(nèi)部均勻分布黃色熒光粉和綠色熒光粉混合物的PC或亞克力高透光性透明材料制成。
7.—種LED燈生成高顯色白光的方法，其特征在于，同時(shí)將藍(lán)光芯片和紅光芯片與一控制電路相連，在藍(lán)光芯片和紅光芯片的出光路徑上設(shè)置一片內(nèi)部均勻分布黃色熒光粉和綠色熒光粉的熒光透鏡，紅光芯片在控制電路控制下發(fā)出紅光，藍(lán)光芯片在控制電路控制下發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉和綠色熒光粉分別發(fā)出黃光和綠光，所述紅光、黃光、綠光和剩余藍(lán)光相混合形成白光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED燈生成高顯色白光的方法，其特征在于，通過控制電路分別調(diào)整藍(lán)光芯片和紅光芯片的驅(qū)動(dòng)電流，改變藍(lán)光、紅光、黃光和綠光的光通比例，從而改變色溫。
全文摘要
本發(fā)明一種白光LED燈及其生成高顯色白光的方法，白光LED包括高導(dǎo)熱基板和設(shè)在高導(dǎo)熱基板上的LED芯片組，LED芯片組包括至少兩個(gè)藍(lán)光芯片和至少一個(gè)紅光芯片，藍(lán)光芯片和紅光芯片均與一可調(diào)節(jié)電流輸出大小的控制電路相連；還包括設(shè)在所述LED芯片組上方的熒光透鏡，熒光透鏡內(nèi)均勻分布有黃色熒光粉和綠色熒光粉。本發(fā)明的白光LED燈采用至少兩個(gè)藍(lán)光芯片、至少一個(gè)紅光芯片，結(jié)合黃色熒光粉以及綠色熒光粉，組成四個(gè)連續(xù)的峰值波長，生成一種高顯色性高光效色溫可調(diào)的白光LED。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102278641SQ201110244869
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者嚴(yán)華鋒, 吳軍, 周文素, 邸元國, 鄭利紅 申請(qǐng)人:上海亞明燈泡廠有限公司