专利名称：消除颜色飘移的led信号光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED信号光源，特别是涉及一种能够有效消除颜色漂移的黄色 LED信号光源。
背景技术：
传统的铁路信号灯是以白炽灯为信号光源，通过有色玻璃透镜滤光后变成红、绿、 黄色灯信号。其缺点是白炽灯寿命只有500小时，维护工作量大，另外发光效率低，不利于节约能源。LED光源寿命长达50000小时，使用寿命长，维护工作量小，并且能耗低，是代替白炽灯的下一代照明产品。2010年铁道部颁布了行业标准TB/T3242-2010《LED铁路信号机构通用技术条件》，更加推动LED铁路信号灯的应用。既然是信号灯，就应该颜色识别很准确，因此，为了避免识别主观性分歧，各个颜色标准很严格，颜色之间有足够的安全间隔。但在实际应用中，有个别LED光源的颜色(如黄色)其色品范围就很窄要求中心波长在590nm到600nm之间。由于LED发光温度特性很明显，其发光波长随温度变化而飘移，大概温度每升高I度，波长增加O. Inm0铁路信号灯长期在野外工作，其工作环境温度低到-40°C，高温达到70°C，这就会引起无论选择常温波长多少的LED芯片，在高温、低温状态下LED发光颜色都会超出标准范围之外，可能让部分司机对信号灯的颜色识别困难，引发事故。目前为解决LED发光颜色随温度偏移的问题，通常采用直接的温度补偿方法，比如在温度较低时进行自动加热，或者在温度较高时增加散热或者加半导体制冷片降温，来确保LED信号灯不发生温度偏移。采用直接温度补偿方法技术方案的缺点是，加热和制冷需要能量远远高于用于LED发光的能量，LED作为最高效的发光器件失去本身的意义，直接温度调整有热量惯性，信号灯开始亮的阶段温度没有及时的得到调整。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提出一种结构简单、成本低，而且使用效果好，能够有效消除颜色漂移的LED信号光源，解决了 LED信号灯因环境温度引起的颜色飘移问题。本发明所采用的技术方案
一种消除颜色漂移的LED信号光源，含有至少两个或两组以上同种颜色色谱中不同波长的LED发光芯片或发光管，所述两个或两组以上不同波长的LED发光芯片或发光管分别串联不同温度性能曲线的电阻，然后再并联连接在一起接入恒流源回路中，通过所述电阻根据温度的不同自动调整不同波长的LED发光芯片或发光管的发光强度，使混合光的中心波长维持或更接近发光强度更大的那种LED发光芯片或发光管的波长。所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其中波长较低的LED发光芯片或发光管串联的负温度系数的热敏电阻NTC，波长较高的LED发光芯片或发光管串联的正温度系数的热敏电阻PTC。所述的消除颜色漂移的LED信号光源，对于黄色LED发光芯片或发光管，波长在585nm 590nm范围内(波长较低)的LED发光管或发光管串联负温度系数的热敏电阻NTC， 波长在600nm 605nm范围内(波长较高)的LED发光芯片或发光管串联正温度系数的热敏电阻PTC。所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其中波长较低的LED发光芯片或发光管串联负温度系数的热敏电阻NTC，波长较高的LED发光芯片或发光管串联常规电阻。所述的消除颜色漂移的LED信号光源，对于黄色LED发光芯片或发光管，波长在 585nm 590nm范围内(波长较低)的LED发光管或发光管串联负温度系数的热敏电阻NTC， 波长在600nm 610nm范围内(波长较高)的LED发光芯片或发光管串联常规电阻。所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其中波长较低的LED发光芯片或发光管串联常规电阻，波长较高的LED发光芯片或发光管串联正温度系数的热敏电阻PTC。所述的消除颜色漂移的LED信号光源，对于黄色LED发光芯片或发光管，波长在 585nm 590nm范围内(波长较低)的LED发光管或发光管串联常规电阻，波长在600nm 6IOnm范围内(波长较高)的LED发光芯片或发光管串联正温度系数的热敏电阻PTC。所述的消除颜色漂移的LED信号光源，不同波长的LED发光芯片或发光管为两组以上时，其中每组LED发光芯片或发光管数量为I N个不等，组成每组LED发光芯片或发光管的LED发光芯片或发光管波长相近,且每组LED发光芯片或发光管的工作电压匹配。本发明技术方案的原理是
LED发光的颜色纯度非常高，不同的颜色波段是靠不同的基底材料产生的，比如红光为 GaAs基材料，黄、绿光为AlGaInP材料，蓝光为GaN基材料，紫外为AlN或者ZnO基材料。每种颜色又可通过调节量子阱的掺杂程度对波长进行一定范围的调节。所以LED芯片的上游厂家能提供不同波长的LED芯片。一般来说我们人眼识别出的颜色跟光的主波长有关系，这样就可以通过不同的波长光混合产生介于这些波长中间的混合色，比如红光和黄光混合能产生橙色光，三原色光混合产生白光。在本发明中我们就是用同一色系中两种不同波长的芯片，产生一种我们需要的主波长。每个芯片的发光强度跟通过这个芯片的电流成正比，这样可以调节不同芯片的电流使得两种波长芯片的强度的对比关系，混合光的中心波长就会更接近发光强度更大的那种芯片的波长。如果在不同波长的LED发光芯片电路中加入不同温度特性的温度敏感的器件，就可以根据温度的不同自动的调整不同波长LED芯片的发光强度，使得混合光的主波长维持标准范围内。本发明的有益积极效果
I、本发明消除颜色漂移的LED信号光源，实现方式简单，显著地提高了 LED信号灯的可靠性。使得LED信号光源在整个工作温度段都能满足色品(谱)标准的要求，简单实用。比直接加热或制冷的方法，更加可靠，还更能体现LED的节能特性。2、本发明消除颜色漂移的LED信号光源，结构简单，成本低，经济实用，有利于LED 信号光源的使用和推广，有利于能源节约。在黄色信号灯电路中采用本发明技术方案，为了确保高温70V时色品合格，选择常温波长为588nm和607的LED发光芯片试验，测得这种 LED信号灯，按照上面的电路，很容易通过70度到_40°C的环境色品测试。
图I :本发明消除颜色漂移的LED信号光源原理图之一；
图2 :本发明消除颜色漂移的LED信号光源原理图之二 ；
图3 :本发明消除颜色漂移的LED信号光源原理图之三。
具体实施例方式本发明消除颜色漂移的LED信号光源，含有至少两个或两组以上同种颜色色谱中不同波长的LED发光芯片或发光管，所述两个或两组以上不同波长的LED发光芯片或发光管分别串联不同温度性能曲线的电阻，然后再并联连接在一起接入恒流源回路中，通过所述电阻根据温度的不同自动调整不同波长的LED发光芯片或发光管的发光强度，使混合光的中心波长维持或更接近发光强度更大的那种LED发光芯片或发光管的波长。具体实现前述技术方案的方式包括如下几种
其一，其中波长较低的LED发光芯片或发光管串联的负温度系数的热敏电阻NTC，波长较高的LED发光芯片或发光管串联的正温度系数的热敏电阻PTC ；
其二，其中波长较低的LED发光芯片或发光管串联负温度系数的热敏电阻NTC，波长较高的LED发光芯片或发光管串联常规电阻；
其三，其中波长较低的LED发光芯片或发光管串联常规电阻，波长较高的LED发光芯片或发光管串联正温度系数的热敏电阻PTC。下面具体结合附图，以黄色LED发光芯片或发光管为例，给出本发明的几个具体实施例，黄色LED信号光源电路中含有两种不同波长的LED发光管，在所述不同波长LED发光管串联不同温度性能的热敏电阻。实施例一参见图I。对于黄色LED发光芯片或发光管,波长在585nm 590nm较低范围内的LED发光管或发光管串联负温度系数的热敏电阻NTC，波长在600nm 605nm较高范围内的LED发光芯片或发光管串联正温度系数的热敏电阻PTC。如图I所示，三个LED功率都是IW的芯片，LEDl和LED2常温波长为588nm，LED3 常温波长为603nm，LEDl和LED2分别串联负温度系数热敏电阻NTCl和NTC2，型号是4D11 ； LED3串联的是正温度系数的热敏电阻PTC3，阻值是3. 4欧姆(可选南京华巨电子公司生产的WMZD-C300)。这三个串联电路并联在一起接入700mA的恒流源电路中。常温时三个芯片都正常发光，中心波长为595nm。当温度高时NTCl和NTC2阻值变小，通过LEDl和LED2的电流比常温时增加，发光强度增加，而PTC3的阻值变大，通过LED3的电流相对减小，LED3发光强度降低，混合后的光线的主波长偏向LEDl和LED2发出的波长，高温使得三个LED发光波长都比常温偏大，LEDl 和LED2高温时发出的波长在593nm左右，LED3高温时发出的波长在608nm左右，混合后的光主波长是595nm，在黄光标准允许的范围内。当温度为_40°C时NTCl和NTC2阻值变大，通过LEDl和LED2的电流比常温时减小， 发光强度降低，而PTC3的阻值变小，通过LED3的电流相对增加，LED3发光强度增强，混合后的光线的主波长偏向LED3发出的波长，低温使得三个LED发光波长都比常温偏小，LEDl 和LED2高温时发出的波长在583nm左右，LED3高温时发出的波长在600nm左右，混合后的光主波长是595nm，在黄光标准允许的范围内。
实施例二参见图2。对于黄色LED发光芯片或发光管,波长在585nm 590nm较低范围内的LED发光管或发光管串联负温度系数的热敏电阻NTC，波长在600nm 610nm较高范围内的LED发光芯片或发光管串联常规电阻。如图2所示，三个LED功率都是IW的芯片，LEDl和LED2常温波长为588nm，LED3 常温波长为607nm，LEDl和LED2分别串联负温度系数热敏电阻NTCl和NTC2，型号是4D11 ； LED3串联的是常规电阻，阻值是3. 6欧姆。这三个串联电路并联在一起接入700mA的恒流源电路中。常温时三个芯片都正常发光，中心波长为595nm。当温度高时NTCl和NTC2阻值变小，通过LEDl和LED2的电流比常温时增加，发光强度增加，而通过LED3的电流相对减小，LED3发光强度降低，混合后的光线的主波长偏向LEDl和LED2发出的波长，高温使得三个LED发光波长都比常温偏大，LEDl和LED2高温时发出的波长在593nm左右，LED3高温时发出的波长在612nm左右，混合后的光主波长是 595nm,在黄光标准允许的范围内。当温度为-40°C时NTCl和NTC2阻值变大，通过LEDl和LED2的电流比常温时减小， 发光强度降低，而通过LED3的电流相对增加，LED3发光强度增强，混合后的光线的主波长偏向LED3发出的波长，低温使得三个LED发光波长都比常温偏小，LEDl和LED2高温时发出的波长在583nm左右，LED3高温时发出的波长在602nm左右，混合后的光主波长是595nm， 在黄光标准允许的范围内。实施例三参见图3。对于黄色LED发光芯片或发光管,波长在585nm 590nm较低范围内的LED发光管或发光管串联常规电阻，波长在600nm 6IOnm较高范围内的LED 发光芯片或发光管串联正温度系数的热敏电阻PTC。如图3所示，三个LED功率都是IW的芯片，LEDl和LED2常温波长为588nm，LED3 常温波长为607nm，LEDl和LED2分别串联常规电阻Rl和R2，阻值是3. 6欧姆；LED3串联的是正温度系数热敏电阻PTC3，阻值是3. 4欧姆。这三个串联电路并联在一起接入700mA的恒流源电路中。常温时三个芯片都正常发光，中心波长为595nm。当温度高时PTC3阻值变大，通过LED3的电流比常温时减小，发光强度减弱，而通过LEDl，LED2的电流相对增加，LEDl，LED2发光强度增加，混合后的光线的主波长偏向LED3 发出的波长，高温使得三个LED发光波长都比常温偏大，LEDl和LED2高温时发出的波长在 593nm左右，LED3高温时发出的波长在612nm左右，混合后的光主波长是595nm，在黄光标准允许的范围内。当温度为-40°C时PTC3阻值变小，通过LED3的电流比常温时增加，发光强度增加， 而通过LED1，LED2的电流相对减少，LED1，LED2发光强度减弱，混合后的光线的主波长偏向 LED3发出的波长，低温使得三个LED发光波长都比常温偏小，LEDl和LED2高温时发出的波长在583nm左右，LED3高温时发出的波长在602nm左右，混合后的光主波长是595nm，在黄光标准允许的范围内。上述各实施例的消除颜色漂移的LED信号光源实现方法，都要选择同色系不同波长的LED芯片，串联阻值合适的热敏电阻和常规电阻，让总的电流根据温度不同，合理的分配给这不同波长的LED芯片，让不同波长的LED芯片发光强度具有合适的比例，其混合后的发光主波长就能稳定值标准许可的范围内。达到LED信号灯发光颜色不随温度偏移的目的。
不同波长的LED发光芯片或发光管为两组以上时，其中每组LED发光芯片或发光管数量为I N个不等，组成每组LED发光芯片或发光管的LED发光芯片或发光管波长相近，且每组LED发光芯片或发光管的工作电压匹配，所述N为自然数。
权利要求
1.一种消除颜色漂移的LED信号光源，含有至少两个或两组以上同种颜色色谱中不同波长的LED发光芯片或发光管，其特征是所述两个或两组以上不同波长的LED发光芯片或发光管分别串联不同温度性能曲线的电阻，然后再并联连接在一起接入恒流源回路中，通过所述电阻根据温度的不同自动调整不同波长的LED发光芯片或发光管的发光强度，使混合光的中心波长维持或更接近发光强度更大的那种LED发光芯片或发光管的波长。
2.根据权利要求I所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其特征是其中波长较低的 LED发光芯片或发光管串联的负温度系数的热敏电阻NTC，波长较高的LED发光芯片或发光管串联的正温度系数的热敏电阻PTC。
3.根据权利要求2所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其特征是对于黄色LED发光芯片或发光管，波长在585nm 590nm范围内的LED发光管或发光管串联负温度系数的热敏电阻NTC，波长在600nm 605nm范围内的LED发光芯片或发光管串联正温度系数的热敏电阻PTC。
4.根据权利要求I所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其特征是其中波长较低的 LED发光芯片或发光管串联负温度系数的热敏电阻NTC，波长较高的LED发光芯片或发光管串联常规电阻。
5.根据权利要求4所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其特征是对于黄色LED发光芯片或发光管，波长在585nm 590nm范围内的LED发光管或发光管串联负温度系数的热敏电阻NTC，波长在600nm 610nm范围内的LED发光芯片或发光管串联常规电阻。
6.根据权利要求I所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其特征是其中波长较低的 LED发光芯片或发光管串联常规电阻，波长较高的LED发光芯片或发光管串联正温度系数的热敏电阻PTC。
7.根据权利要求6所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其特征是对于黄色LED发光芯片或发光管，波长在585nm 590nm范围内的LED发光管或发光管串联常规电阻,波长在600nm 610nm范围内的LED发光芯片或发光管串联正温度系数的热敏电阻PTC。
8.根据权利要求I 7任一项所述的消除颜色漂移的LED信号光源，其特征是不同波长的LED发光芯片或发光管为两组以上时，其中每组LED发光芯片或发光管数量为I N个不等，组成每组LED发光芯片或发光管的LED发光芯片或发光管波长相近，且每组LED 发光芯片或发光管的工作电压匹配，所述N为自然数。
全文摘要
本发明涉及一种LED信号光源，特别是涉及一种能够有效消除颜色漂移的黄色LED信号光源。一种消除颜色漂移的LED信号光源，含有至少两个或两组以上同种颜色色谱中不同波长的LED发光芯片或发光管，所述两个或两组以上不同波长的LED发光芯片或发光管分别串联不同温度性能曲线的电阻，然后再并联连接在一起接入恒流源回路中，通过所述电阻根据温度的不同自动调整不同波长的LED发光芯片或发光管的发光强度，使混合光的中心波长维持或更接近发光强度更大的那种LED发光芯片或发光管的波长。本发明能够有效消除颜色漂移的LED信号光源，结构简单、成本低，而且使用效果好，解决了LED信号灯因环境温度引起的颜色飘移问题。
文档编号F21Y101/02GK102595707SQ201210008520
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者姚哲, 段翔, 许斌, 赵金璞 申请人:郑州朗睿科技有限公司