具有可调节的色温的led装置制造方法
【专利摘要】根据本发明的实施例的一种LED装置可包括：第一LED光源单元，包括至少一个第一白光LED并发出第一色温的白光；第二LED光源单元，包括至少一个第二白光LED并发出不同于第一色温的第二色温的白光；可变电阻器，连接到第一LED光源单元和第二LED光源单元中的至少一个，被构造为控制供应到第一LED光源单元和第二LED光源单元中的至少一个的电流。
【专利说明】具有可调节的色温的LED装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光二极管(LED)装置，更具体地说，涉及一种色温可控制的白光LED和LED装置，所述LED装置通过包括该LED而能够实现高的显色性能和各种色温的白光或全色光，同时能够保持光通量。
【背景技术】
[0002]最近，发光二极管(LED)已经突出地作为照明装置或者背光的光源。具体地，白光LED在性能的改善(诸如颜色再现的改善)方面具有优点，并具有降低的功耗以及对环境友好，并且由于能够替换现有的荧光灯以引导用于照明装置的白色光源而受到广泛关注。白光LED可包括具有短波长的LED芯片以及吸收从所述芯片发出的光并将短波长的光转换成长波长的光的磷光体，以允许将从LED芯片发出的光和从磷光体出来的光进行混合,从而实现白光。在如上所述形成的白光LED中，可根据注入LED芯片的电流的水平实现色温(具体地说，相关色温(简称为CCT))的改变，但是实现色温的范围可能明显的狭窄。此外，在根据施加到LED芯片的电流的水平的光量的变化方面，在光量不减少的情况下，利用单个LED芯片来执行足够宽的范围内的颜色调谐是不可能的。
[0003]存在利用各种类型的单色LED芯片以实现各种类型的白光的方法。例如，可通过将红光LED、蓝光LED和绿光LED混合来实现白光。红光LED、蓝光LED和绿光LED可展示出由于半导体层的带隙中的跃迁通过光的发出而产生的不同于磷光体产生的荧光光谱的光谱，因此，红光LED、蓝光LED和绿光LED可以是具有明显窄的20nm或者更窄的半最大值全宽度的单色光源。因此，可以通过LED、蓝光LED和绿光LED的混合来实现各种颜色坐标，然而可能不利于确保具有高的显色指数(CRI)的自然白光。
[0004]作为改进的另一种方法，已经提出一种LED装置，该LED装置包括单个白光LED以及具有红色波长、蓝色波长和绿色波长的单独的LED来分别控制LED，从而实现白光。这种LED装置也可实现各种颜色坐标，然而，只要该LED装置使用红光LED、蓝光LED和绿光LED具有窄的半最大值全宽度的单色光源，则在从冷白到暖白的宽的色温范围内实现高的显色性能方面就会受到局限。
【发明内容】
[0005]技术问题
[0006]本公开的一方面提供一种发光二极管(LED)装置，所述发光二极管(LED)装置能够在宽的色温范围内实现具有高的显色性能的自然白光，同时能够控制色温。
[0007]本公开的另一方面还提供一种LED装置，所述LED装置能够在宽的色温范围内实现具有高的显色性能的包括自然白光的全色光，同时能够控制色温并保持光通量。
[0008]技术方案
[0009]根据本发明的一方面，提供一种LED装置，所述LED装置包括:第一 LED光源单元，包括至少一个第一白光LED并发出第一色温的白光；第二LED光源单元，包括至少一个第二白光LED并发出不同于第一色温的第二色温的白光；可变电阻器，连接到第一LED光源单元和第二 LED光源单元中的至少一个，以控制供应到第一 LED光源单元和第二 LED光源单元中的至少一个的电流。
[0010]第一 LED光源单元和第二 LED光源单元可并联连接。第一 LED光源单元可包括多个串联连接的第一白光LED。第二 LED光源单元可包括多个串联连接的第二白光LED。
[0011]第一白光LED和第二白光LED中的至少一个可包括蓝光LED芯片和黄色磷光体。第一白光LED和第二白光LED中的至少一个可包括蓝光LED芯片以及黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体的组合。第一白光LED和第二白光LED中的至少一个可包括紫外光(UV)LED芯片以及红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体的组合。
[0012]所述LED装置在基底上可还包括覆盖全部的第一 LED光源单元和第二 LED光源单元的树脂封装部分，第一 LED光源单元和第二 LED光源单元被设置在基底上。
[0013]第一色温范围可以从5000K至10000K，第二色温范围可以从2500K至4000K。
[0014]所述LED装置可还包括与第一 LED光源单元和第二 LED光源单元分开驱动的红光LED、绿光LED和蓝光LED。通过控制注入第一 LED光源单元、第二 LED光源单元、红光LED、绿光LED和蓝光LED的电流，所述LED装置可发出包括白光的全色光。
[0015]所述LED装置在基底上可还包括覆盖全部的第一 LED光源单元、第二 LED光源单元、红光LED、绿光LED和蓝光LED的树脂封装部分，第一 LED光源单元、第二 LED光源单元、红光LED、绿光LED和蓝光LED被设置在基底上。
[0016]有益效果
[0017]根据本发明的实施例，可以控制从LED装置输出的白光的色温，并且在具有各种色温的白光中可以确保高的显色性能。具体地说，根据本发明的实施例，可以控制施加到冷白光LED光源和暖白光LED光源的驱动电流之间的比率，使得根据所述比率可以在普朗克轨迹(Planckian locus)上实现具有高的显色性能的自然白光。另外,在各种颜色坐标的自然白光中，可以保持光通量并可以确保高的显色性能。根据本发明的实施例的LED装置能够实现各种色温并保持高的显色性能，从而被有效地应用到高质量的氛围照明装置中。根据本发明的实施例的LED装置可还包括红光LED、绿光LED和蓝光LED，以便可使用单个模块实现具有高的显色性能的全色照明和白光照明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是示出根据本发明实施例的LED装置的电路图。
[0019]图2是根据本发明实施例的LED装置100的示意性的透视图。
[0020]图3是示出从根据本发明的发明示例的LED装置获得的各种光谱的图表。
[0021]图4是示出从图3的发明示例获得的白光的各种颜色坐标的视图。
[0022]图5是示出根据本发明另一实施例的LED装置的示意性的透视图。
[0023]图6a是示出从根据对比示例的LED装置获得的光谱的视图，图6b是示出从根据本发明的发明示例的LED装置获得的光谱的视图。
[0024]最佳实施方式
[0025]以下，将参照附图对本发明的实施例进行详细地描述。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为受限于在此所阐述的实施例。在附图中，为了清晰可能会夸大元件的形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号来表示相同或相似的元件。
[0026]图1是示出根据本发明实施例的LED装置的电路图。参照图1，根据本发明实施例的LED装置可包括第一 LED光源单元120和第二 LED光源单元130，第一 LED光源单元120和第二 LED光源单元130发出彼此不同的色温的白光。可对从第一 LED光源单元120发出的白光和从第二 LED光源单元130发出的白光进行混合，以从所述LED装置输出白光。
[0027]参照图1，第一 LED光源单元120可包括至少一个第一白光LED121或122，以发出第一色温的白光；第二 LED光源单元130可包括至少一个第二白光LED131或132，以发出第二色温的白光。在该实施例中，第一 LED光源单元120包括两个第一白光LED121和122，第二 LED光源单元130包括两个第二白光LED131和132，但是本发明不限于此。例如，光源单元120和130中的每一个可包括单个白光LED，或者可包括三个或更多个白光LED。
[0028]如图1中所示，发出彼此不同的色温的白光的第一 LED光源单元120和第二 LED光源单元130可以并联连接。例如，发出冷白光的第一 LED光源单元120和发出暖白光的第二 LED光源单元130可以彼此并联连接。这里，冷白光是指具有相对高的相关色温(CCT)的白光，暖白光是指具有相对低的CCT的白光。被包括在第一 LED光源单元120中的两个第一白光LED121和122可以串联连接，并可具有注入其中的相同的电流量。
[0029]另外，所述LED装置可被这样构造:可将可变电阻器150与第一 LED光源单元120和第二 LED光源单元130中的至少一个串联连接，从而控制施加到第一 LED光源单元120和第二 LED光源单元130的电流量。可变电阻器150的电阻可以被控制，从而利于对施加到第一 LED光源单元120的电流量和施加到第二 LED光源单元130的电流量之间的比率(电流比率)进行有效的控制。因此，由于使用可变电阻器对电流的比率进行控制，所以可对从第一 LED光源单元120发出的第一色温的白光(例如冷白光)的量和从第二 LED光源单元130发出的第二色温的白光(例如暖白光)的量之间的比率进行改变，从而控制从整个LED装置输出的白光的色温。
[0030]如果需要，可通过可变电阻器150来控制施加到第一 LED光源单元120和第二 LED光源单元130上的电流，从而控制可应用于照明装置的LED装置的色温，以实现具有各种颜色坐标的白光照明装置。根据上述的实施例的LED装置可应用到用于周围环境或期望的气氛显示的氛围照明装置。另外，如下面所描述的，总光通量可以被保持在总的可控制的色温范围内，并且可实现能够展示从冷白光到暖白光的整个自然白光区域的所有的白光光源。例如，第一白光LED121和122可以是具有5000K至10000K的色温的冷白光LED，第二白光LED131和132可以是具有2500K至4000K的色温的暖白光LED，以通过可变电阻器150的控制而实现从其中输出各种色温的光的LED装置。另外，在颜色再现没有劣化的情况下，可将足够高的显色指数(CRI)保持在如下所述的宽的色温范围内。
[0031]在如上所述的实施例中，可以将可变电阻器150连接到第二 LED光源单元130，但是本发明不限于此。代替第二 LED光源单元130，可变电阻器150可以连接到第一 LED光源单元120，并且单独的可变电阻器150可连接到第一 LED光源单元120和第二 LED光源单元130。在这种情况下，可通过控制可变电阻器来控制两个光源单元的电流比率，因此，可以控制总输出光的色温，同时还可以保持足够的光量和高度的颜色再现。
[0032]图2是根据本发明实施例的LED装置100的示意性的透视图。参照图2，发出冷白光的两个第一白光LED121和122以及发出暖白光的两个第二白光LED131和132可以分别设置在设置有配线的基底101 (诸如电路板)上。两个第一白光LED121和122可构成第一 LED光源单元120 (参见图1的120)，两个第二白光LED131和132可构成第二 LED光源单元130 (参见图1的130)。图1中示出了白光LED121、122、131和132之间的电连接关系，并且基底可设置有用于彼此之间连接的配线。另外，可变电阻器(参见图1的150)可连接到白光LED121、122、131和132中的至少一个上。尽管图2中未示出基底上的被设置为实现图1的连接关系的具体配线形式和可变电阻器，但是具有本领域普通技术的人员从图1和说明书的描述中可以充分地理解它们。具有不同色温的白光LED可以彼此在空间上混合，以利于不同类型的白光的均匀混合。
[0033]白光LED121、122、131和132中的每一个均可以通过LED芯片和磷光体的组合而实现。例如，第一白光LED121和122以及第二白光LED131和132中的至少一个可包括蓝光LED芯片和黄色磷光体。可选择地，白光LED121、122、131和132中的至少一个可包括蓝光LED芯片、黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体的组合，以发出白光。可选择地，白光LED121、122、131和132中的至少一个可包括紫外光(UV) LED芯片、红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体的组合，以发出白光。不同的色温可根据各个白光LED芯片和磷光体材料的波长的选择来实现。将与LED芯片结合的磷光体可直接涂覆在LED芯片的发光表面上，并且可以被设置为与LED芯片分开。此外，磷光体可与适当的透明树脂混合，并且可以以包含磷光体(分散的磷光体)的光学变换树脂层的形式来设置。
[0034]如图2中所示，同时覆盖全部的发出冷白光的第一白光LED121和122以及发出暖白光的第二白光LED131和132的透明树脂封装部分140可被设置在基底101上。透明树脂封装部分140可用于混合从第一白光LED121和122以及第二白光LED131和132发出的不同色温的白光。另外，树脂封装部分140可具有向上凸起的形状或者半球形状，从而作为一种类型的透镜。
[0035]图3是示出从根据本发明的发明示例的LED装置获得的各种光谱的图表。图4是示出从图3的发明示例获得的白光的各种颜色坐标(黑点)的视图。如图3和图4中所示的光谱和颜色坐标数据是从具有参照图1和图2所描述的构造的LED装置获取的。更具体地说，使用包括蓝光LED芯片、黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体的组合并具有5625K的色温的冷白光LED(CRI=78.6)作为具有第一色温的第一白光LED121和122。使用具有紫外光(UV) LED芯片、红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体的组合并具有3000K的色温的暖白光LED(CRI=88.7)作为具有第二色温的第二白光LED131和132。由于可变电阻器(参见图1的150)的控制，可控制供应到冷白光LED的电流和供应到暖白光LED的电流之间的电流比率(冷白光LED中的电流:暖白光LED中的电流)。根据所述电流比率(冷白光LED中的电流:暖白光LED中的电流)，从LED装置输出的光可展示出如图3中所示的各种光谱，并且可被显示为具有如图4中所示的各种颜色坐标和色温的白光。
[0036]下面的表I中描述了取决于根据图3和图4的发明示例的LED装置的电流比率(冷白光LED中的电流:暖白光LED中的电流)的颜色坐标(x，y)、光通量、相关色温(CCT)和显色指数(CRI)。
[0037][表 I]
[0038]
【权利要求】
1.一种LED装置，包括: 第一 LED光源单元，包括至少一个第一白光LED并发出第一色温的白光； 第二 LED光源单元，包括至少一个第二白光LED并发出不同于第一色温的第二色温的白光； 可变电阻器，连接到第一 LED光源单元和第二 LED光源单元中的至少一个，被构造为控制供应到第一 LED光源单元和第二 LED光源单元中的至少一个的电流。
2.根据权利要求1所述的LED装置，其中，第一LED光源单元和第二 LED光源单元并联连接。
3.根据权利要求1所述的LED装置，其中，第一LED光源单元包括多个串联连接的第一白光LED。
4.根据权利要求1所述的LED装置，其中，第二LED光源单元包括多个串联连接的第二白光LED。
5.根据权利要求1所述的LED装置，其中，第一白光LED和第二白光LED中的至少一个包括蓝光LED芯片和黄色磷光体。
6.根据权利要求1所述的LED装置，其中，第一白光LED和第二白光LED中的至少一个包括蓝光LED芯片以及黄色磷光体、绿色磷光体和红色磷光体的组合。
7.根据权利要求1所述的LED装置，其中，第一白光LED和第二白光LED中的至少一个包括紫外光(UV) LED芯片以及红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体的组合。
8.根据权利要求1所述的LED装置，其中，所述LED装置在基底上还包括覆盖全部的第一 LED光源单元和第二 LED光源单元的树脂封装部分，第一 LED光源单元和第二 LED光源单元被设置在基底上。
9.根据权利要求1所述的LED装置，其中，第一色温的范围为5000K至10000K，第二色温的范围为2500K至4000K。
10.根据权利要求1所述的LED装置，其中，所述LED装置还包括与第一LED光源单元和第二 LED光源单元分开驱动的红光LED、绿光LED和蓝光LED。
11.根据权利要求10所述的LED装置，其中，通过控制注入第一LED光源单元、第二 LED光源单元、红光LED、绿光LED和蓝光LED的电流，所述LED装置发出包括白光的全色光。
12.根据权利要求10所述的LED装置，其中，所述LED装置在基底上还包括覆盖全部的第一 LED光源单元、第二 LED光源单元、红光LED、绿光LED和蓝光LED的树脂封装部分，第一 LED光源单元、第二 LED光源单元、红光LED、绿光LED和蓝光LED被设置在基底上。
【文档编号】H05B37/02GK103718650SQ201180072830
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2011年8月16日 优先权日:2011年8月16日
【发明者】文敬美, 李永镇, 蔡程惠, 金亨根 申请人:三星电子株式会社