高中间视觉光效的高压白光led及其获得方法
【专利摘要】本发明提供高中间视觉光效的高压白光LED及其获得方法，提供高压白光LED，包括：高压蓝光芯片、及用于封装高压蓝光芯片的包含有封装材料及相混合的绿色荧光粉和橙色荧光粉的封装层；以不同亮度适用系数的中间视觉极限光效的平均值为优化目标，通过高压蓝光芯片的蓝光光谱、绿色荧光粉的绿光光谱和橙色荧光粉的橙光光谱的组合进行仿真模拟，得到所需相关色温，且满足显色指数（Ra）大于60和偏离黑体轨迹的色差（Duv）小于0.0054条件下的高压白光LED的相对光谱分布、明视觉极限光效、及S/P和中间视觉极限光效的平均值；解决了目前室外照明LED灯具相关色温偏高和在中间视觉环境下的实际视觉光效不理想的问题且省成本。
【专利说明】高中间视觉光效的高压白光LED及其获得方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED【技术领域】，特别是涉及一种高中间视觉光效的高压白光LED及其 获得方法。
【背景技术】
[0002] 室外照明一般亮度较低，例如道路照明，属于中间视觉环境下的照明。国际照明学 会（CIE)于2010年推荐采用MES2模型作为基于视觉功能的中间视觉光度学来计算或测量 在中间视觉环境下（中间视觉亮度在〇. 〇〇5cd/m2与5. Ocd/m2之间）视觉亮度，这样作为 低亮度照明光源的光效也需要用中间视觉光效（LEJ来表征实际照明环境视觉下的光源效 率。研究表明在中间视觉环境下，对于暗视觉光通量与明视觉光通量之比（S/P)小于1的 光源，中间视觉光通量随着明视觉亮度（L p)的减小而减小；对于S/P大于1的光源，中间视 觉光通量随Lp的减小而增大。这表明当明视觉光效相同时，S/P值越大的光源，其中间视 觉光效也就越高，且随着适应亮度的降低，光效的优势越明显。一些研究者模拟计算了高压 钠灯、金属卤化物灯和LED灯等不同S/P值的光源在不同中间视觉环境下的光效，结果表明 S/P值较大值时中间视觉光效确实得到了较大提高。因此，目前用于室外照明的白光LED设 计者追求S/P较大或最大的思想进行设计。然而S/P较大或最大并非中间视觉光效也较大 或最大，其原因是S/P越大，其中间视觉光效也越高的前提（在相同明视觉光效的情况下） 给忽略了。如果S/P值较大，但明视觉光效却较低的话，则中间视觉光效并不一定也会高。 因此，需要提出一种适用于在不同中间视觉环境下高光效白光LED的设计方法。
[0003] 目前的高压直流白光LED与低压直流白光LED -样都主要采用钇铝石榴石（YAG) 荧光粉，其相关色温都高于4500K。但最近公布的国家标准《LED城市道路照明应用技术要 求》（征求意见稿）中要求LED灯具显色指数（Ra)不应低于60,且额定色温不宜高于4000K。 因此，目前仅采用YAG荧光粉的LED作为道路照明灯具的光源已不能使用。如果采用YAG 荧光粉添加红色荧光粉来降低色温，其光效大幅降低。同时，目前用于室外照明的LED光源 并未按照在中间视觉环境下达到高视觉光效的要求来设计，中间视觉光效不高，因此，需要 开发相关色温低于4500K且适用于不同中间视觉环境下的高光效LED白光光源。
【发明内容】
[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种在不同中间视觉环境 下高光效的高压白光LED及其获得方法，用于解决现有用于室外照明白光LED光源的相关 色温偏高和中间视觉光效不高的问题，以发挥LED在中间视觉环境下更节能的潜能和优 势。
[0005] 为实现上述目标及其他相关目标，本发明提供一种高压白光LED，所述高压白光 LED包括：高压蓝光芯片、及用于封装所述高压蓝光芯片的包含有封装材料及相混合的绿 色荧光粉和橙色荧光粉的封装层。
[0006] 可选的，所述高压蓝光芯片分别单独引出正、负极至高压白光LED外部。
[0007] 可选的，所述高压白光LED的相关色温（Tc)范围为4000K±200K，显色指数（Ra) 大于60,暗视觉光通与明视觉光通之比（S/P)大于1.4。
[0008] 可选的，所述高压蓝光芯片的峰值波长为450-465nm，所述绿光荧光粉的峰值波长 为515-535nm，所述橙光荧光粉的峰值波长为575-590nm。
[0009] 可选的，所述高压蓝光芯片激发所述绿色荧光粉和所述橙色荧光粉的总荧光的色 坐标为u = 0? 2278, v = 0? 3740,色坐标范围为dC < 0? 01。
[0010] 可选的，所述高压白光LED为高压交流白光LED或者高压直流LED。
[0011] 为实现上述目标及其他相关目标，本发明提供一种获得高压白光LED方法，所述 获得高压白光LED方法包括：提供高压白光LED，其包括：高压蓝光芯片、及用于封装所述高 压蓝光芯片的包含有封装材料及相混合的绿色荧光粉和橙色荧光粉的封装层；在[0，1]范 围内的不同亮度适用系数m下的中间视觉极限光效的平均值为优化目标，通过高压蓝光芯 片的蓝光光谱、绿色荧光粉的绿光光谱和橙色荧光粉的橙光光谱的组合进行仿真模拟，得 到所需相关色温，且满足显色指数（Ra)大于60和偏离黑体轨迹的色差（Duv)小于0.0054 条件下的高压白光LED的相对光谱分布、明视觉极限光效、及S/P和中间视觉极限光效的平 均值。
[0012] 可选的，所述的获得高压白光LED方法，包括：根据所述高压白光LED的相对光谱 分布，确定所述高压白光LED的色度坐标（Xw，yw);根据所述高压蓝光芯片的相对光谱功率 分布的色度参数（Yb，xb，yb)和辐射通量（j5e，b、所述绿光荧光粉的相对光谱功率分布的色 度参数（Yg，xg，yg)和辐射通量（cj5e，g)、以及所述橙色荧光粉的相对光谱功率分布的色度 参数（Y 〇r，X〇r，y〇r)和辐射通量（cte，〇r)，按照以下公式（1)和公式（2)计算确定所述高 压白光LED的相对光谱分布中的橙光的辐射通量与绿光的辐射通量之比（Oe，or/Oe，g) 和绿光的辐射通量与蓝光的辐射通量之比（〇e，g/Oe，b)
【权利要求】
1. 一种高压白光LED，其特征在于，所述高压白光LED包括：高压蓝光芯片、及用于封装 所述高压蓝光芯片的包含有封装材料及相混合的绿色荧光粉和橙色荧光粉的封装层。
2. 根据权利要求1所述的高压白光LED，其特征在于，所述高压蓝光芯片分别单独引出 正、负极至高压白光LED外部。
3. 根据权利要求1所述的高压白光LED，其特征在于，所述高压白光LED的相关色温 (Tc)范围为4000K±200K，显色指数（Ra)大于60,暗视觉光通与明视觉光通之比（S/P)大 于 1. 4。
4. 根据权利要求1所述的高压白光LED，其特征在于，所述高压蓝光芯片的峰值波长 为450-465nm，所述绿光荧光粉的峰值波长为515-535nm，所述橙光荧光粉的峰值波长为 575_590nm。
5. 根据权利要求1所述的高压白光LED，其特征在于，所述高压蓝光芯片激发所述绿色 荧光粉和所述橙色荧光粉的总荧光的色坐标为u= 0. 2278,v= 0. 3740,色坐标范围为dC < 0? 01。
6. 根据权利要求1所述的高压白光LED，其特征在于，所述高压白光LED为高压直流白 光LED或者是高压交流白光LED。
7. -种采用权利要求1、2、3、4、5或者6中所述高压白光LED获得高压白光LED方法， 其特征在于，所述获得高压白光LED方法包括： 提供高压白光LED，其包括：高压蓝光芯片、及用于封装所述高压蓝光芯片的包含有封 装材料及相混合的绿色荧光粉和橙色荧光粉的封装层； 在[〇，1]范围内的不同亮度适用系数m下的中间视觉极限光效的平均值为优化目标， 通过高压蓝光芯片的蓝光光谱、绿色荧光粉的绿光光谱和橙色荧光粉的橙光光谱的组合 进行仿真模拟，得到所需相关色温，且满足显色指数（Ra)大于60和偏离黑体轨迹的色差 (Duv)小于0. 0054条件下的高压白光LED的相对光谱分布、明视觉极限光效、及S/P和中间 视觉极限光效的平均值。
8. 根据权利要求7所述的获得高压白光LED方法，其特征在于，包括： 根据所述高压白光LED的相对光谱分布，确定所述高压白光LED的色度坐标（xw，yw); 根据所述高压蓝光芯片的相对光谱功率分布的色度参数（Yb，xb，yb)和辐射通量c^,b、 所述绿光荧光粉的相对光谱功率分布的色度参数（Yg，xg，yg)和辐射通量（c^,g)、以及所述 橙色荧光粉的相对光谱功率分布的色度参数（YOT，xOT，yOT)和辐射通量按照以下公 式（1)和公式（2)计算确定所述高压白光LED的相对光谱分布中的橙光的辐射通量与绿光 的辐射通量之比（〇e,"/〇e,g)和绿光的辐射通量与蓝光的辐射通量之比
根据所计算的确定高压白光LED的相对光谱分布中的绿色 荧光粉的辐射通量与橙色荧光粉的辐射通量的百分比、绿色荧光粉和橙色荧光粉混合的总 荧光的辐射通量与高压蓝光芯片激发绿色荧光粉和橙色荧光粉混合封装层后剩余蓝光的 辐射通量的百分比。
9.根据权利要求8所述的获得高压白光LED方法，其特征在于，包括： 根据所述高压白光LED的相对光谱分布中的绿色荧光粉的辐射通量与橙色荧光粉的 辐射通量的百分比，通过控制所述绿色荧光粉和所述橙色荧光粉混合的比例，从而获得高 压蓝光芯片激发所述绿色荧光粉和所述橙色荧光粉的总荧光的预设色度要求，所述预设色 度要求指的是：所述高压蓝光芯片激发所述绿色荧光粉和所述橙色荧光粉的总荧光的色坐 标为u= 0? 2278,v= 0? 3740,色坐标范围为dC< 0? 01 ; 通过调整绿色荧光粉和橙色荧光粉混合封装层中绿色和橙色混合荧光粉与封装材料 的百分比，控制所述绿色荧光粉和橙色荧光粉混合的总荧光的辐射通量与高压蓝光芯片激 发绿色荧光粉和橙色荧光粉混合封装层后剩余蓝光的辐射通量的百分比，从而获得所需相 关色温和显色性要求的在不同中间视觉环境下高光效的高压白光LED。
【文档编号】H01L33/50GK104409608SQ201410635805
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】陈宇, 李志君 申请人:上海亚明照明有限公司