专利名称：一种高显色指数高光效led球泡灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED照明技术，尤其是涉及高显色指数高光效的LED球泡灯及其 制备方法。
背景技术：
近年来，在照明领域，节能环保型灯具越来越受关注，尤其是LED照明灯具。LED照 明灯具以其寿命长、结构稳固、省电、无紫外辐射、灯具可塑性强、装饰更美观等优点，逐渐 进入人们的视野，被视为替代传统照明光源的第四代照明光源。随着LED技术的不断进步，白光LED在光效、寿命以及成本控制等方面取得长足进 展，将其应用于各种照明领域已经实现。LED球跑灯作为替代白炽灯的最佳选择，可以应用 于家庭照明、学校照明、酒吧照明、办公室照明、走廊照明等，其效果十分明显。光源的显色指数(Ra)描述了光源对物体真实颜色的呈现程度，光效(ην)则是描 述光源将电能转换为光能的能力高低。因此Ra和ην是评价LED光源性能的两个重要参 数。目前市面上现有的LED球跑灯，其发光模块多使用蓝光激发YAG荧光粉的白光 LED,虽然这种LED制作工艺成熟、成本低、光效较高，但显色指数并不理想，不能满足优质 照明要求。也有LED采用在YAG荧光粉中加入少量硫化物红色荧光粉，此种LED虽然显色 指数较高，但是光效降低，而且由于硫化物对LED芯片的侵蚀而影响其寿命，同样不能满足 照明要求。另有LED采用在YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉，这种LED光效和显色指 数虽然较为理想，但是氮化物荧光粉制备困难、价格昂贵，致使这种LED成本大大提高，不 适合在LED灯具里大量使用。因此，迫切需要一种既容易实现，又能满足各种照明场合对显 色指数的要求，同时光效高，且成本较为实在的LED球泡灯。
发明内容本实用新型的目的是提供一种高显色指数高光效LED球泡灯，以弥补上述现有 技术的不足。为了实现本实用新型的目的，采用以下技术一种高显色指数高光效LED球泡灯，其结构包括灯壳、LED发光模块、散热体、驱动 电源、灯体、灯头，其特征在于LED发光模块由多颗蓝光激发YAG荧光粉的白光LED、少许 YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED、以及少许红光LED封装在铝基板或金属传 导环氧PCB板上形成，通过设置不同LED的使用数目，得到所需要的不同色温、显色指数和 光效的LED球泡灯，从而得出较为理想的结果。所述蓝光激发YAG荧光粉的白光LED，蓝光峰值波长为455士5nm，光谱半宽为 25 士 5nm ；YAG荧光粉的发射峰值波长为570 士 lOnm，光谱半宽为150 士 lOnm。所述YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED，蓝光峰值波长为450士5nm， 光谱半宽为25 士 5nm ；YAG荧光粉的发射峰值波长为570 士 lOnm，光谱半宽为150 士 IOnm ；氮化物红色荧光粉的发射峰值波长为635 士 lOnm，光谱半宽为50 士 5nm。所述红光LED，红光峰值波长为640 士 lOnm，光谱半宽为22 士 5nm。LED基色光谱选择如下公式SLED(X，入0，A λ 0 5) = {g(X，λ0，Δ λ 0 5)+2 · g5( λ，λ0，Δλ0 5)}/3 ......(1)其中，g^^AAjsexpl·-^-AjM\5}2j，λ0为峰值波长，Δ λ05 光谱半宽。上述蓝光激发YAG荧光粉的白光LED的光谱分布由下式表示S1 ( λ ) = kblue ‘ Sled ( λ , 455, 25) +kYAG ‘ Sled ( λ , 570,150) ......(2)其中，kblue和kYAe分别为蓝光峰值与黄光峰值的比例系数。上述YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED的光谱分布由下式表示S2(A) = kblue_2 · SledU，455，25)+kYAG_2 · Sled ( λ，570，150)+kN_red · Sled (λ, 635, 50) ......(3)其中，kblue_2、kYAG_2和kN_red分别为蓝光峰值、黄光峰值和红光峰值三者之间的比例 系数。上述红光LED的光谱分布由下式表示S3(A) = Sled(λ ,640,22)......(4)由公式⑵、(3)、(4)，再根据三种不同LED的使用数目，可得到三种LED混光后的 光谱分布结果StotalU )= Ii1 · S1U )+1 · S2U )+k3 · S3U) ......(5)其中，Ic1为上述蓝光激发YAG荧光粉的白光LED的使用数目、k2为上述YAG荧光粉 中加入氮化物红色荧光粉的白光LED的使用数目、k3为上述上述红光LED的使用数目。对 (5)式进行归一化处理，即可得到最终从灯壳发出的混合后的漫反射光的相对光谱功率分布。[0026]所述LED发光模块是将上述三种LED封装在铝基板或金属传导环氧PCB板上形 成，三种LED各自发光并在灯壳内混光，然后从灯壳发出混合后的漫反射光。其中4 20 颗蓝光激发YAG荧光粉的白光LED分布外围，1 8颗YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉 的白光LED和1 8颗红光LED交错分布在铝基板或金属传导环氧PCB板的中央。所述LED发光模块置于散热体顶部，散热体顶部同时与灯壳相互配合连接，散热 体下部与装载驱动电源并且连接灯头的灯体相配合连接。所述灯壳为乳白色塑料灯壳或乳 白色玻璃灯壳。采用上述技术方案，其特点在于1、选用少许YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED和少许红光LED。单 纯使用蓝光激发YAG荧光粉的白光LED显色指数不理想；使用蓝光激发YAG荧光粉的白光 LED中加单纯红光LED会较大影响整个LED发光模块的光效；使用蓝光激发YAG荧光粉的 白光LED中单纯使用氮化物红色荧光粉价格高，不适合大量使用；用少许红光LED和少许氮 化物红色荧光粉补偿整个LED发光模块中所缺少的红成分光谱，既达到了较理想的显色指 数效果，又节省了成本。2、使用上述技术方案制备而成LED球泡灯，其光源特性同时拥有LED发光模块中 三种LED的光谱特性，使得这种LED球泡灯的显色指数Ra和光效η ν都较为理想。
图1示出了本实用新型实施例一的分解结构示意图；图2示出了本实用新型实施例一的LED发光模块结构示意图；图3示出了本实用新型实施例一的组合结构示意图；图4示出了本实用新型实施的蓝光激发YAG荧光粉的白光LED光谱分布图；图5示出了本实用新型实施的YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED光 谱分布图；图6示出了本实用新型实施的红光LED光谱分布图；图7示出了本实用新型实施例一的综合光谱分布具体实施方式
如图1 图3所示，一种高显色指数高光效LED球泡灯，其结构包括灯壳(1)、LED 发光模块(2)、散热体(3)、驱动电源(4)、灯体(5)、灯头(6)，其特征在于LED发光模块(2) 由多颗蓝光激发YAG荧光粉的白光LED (7)、少许YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白 光LED^)、以及少许红光LED (9)封装在铝基板或金属传导环氧PCB板(10)上而成，通过设 置不同LED的使用数目，得到所需要的不同色温、显色指数和光效的LED球泡灯，从而得出 较为理想的结果。所述LED发光模块( 置于散热体C3)顶部，散热体( 顶部同时与灯壳(1)相 互配合连接，散热体C3)下部与装载驱动电源(4)并且连接灯头(6)的灯体( 相配合连 接。所述灯壳(1)为乳白色塑料灯壳或乳白色玻璃灯壳。所述蓝光激发YAG荧光粉的白光LED，蓝光峰值波长为455士5nm，光谱半宽为 25士5nm ；YAG荧光粉的发射峰值波长为570士 lOnm，光谱半宽为150士 lOnm。图4所示了其 光谱分布，其中蓝光峰值与黄光峰值的比例为1 0.58。所述YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED，蓝光峰值波长为455士5nm， 光谱半宽为25 士 5nm ；YAG荧光粉的发射峰值波长为570 士 lOnm，光谱半宽为150 士 IOnm ；氮 化物红色荧光粉的发射峰值波长为635士 lOnm，光谱半宽为50士5nm。图5为其光谱分布， 其中蓝光峰值、黄光峰值以及红光峰值之间的比例为1 0.55 0.65。所述红光LED，峰值波长为640士 lOnm，光谱半宽为22士5nm。图6示出了其光谱分 布。如图2所示，所述LED发光模块( 是将上述三种LED封装在铝基板或金属传导 环氧PCB板(10)上形成，三种LED各自发光并在灯壳(1)内混光，然后从灯壳(1)发出混 合后的漫射光。其中4 20颗蓝光激发YAG荧光粉的白光LED(7)分布在外围，1 8颗 YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED(S)和1 8颗红光LED (9)交错分布在铝 基板或金属传导环氧PCB板(10)的中央。采用上述方法，使用11颗蓝光激发YAG荧光粉的白光LED、4颗YAG荧光粉中加入 氮化物红色荧光粉的白光LED和4颗红光LED进行设置，得到色温为4794K，显色指数Ra为 93. 77，光效ην为86. 31m/ff的LED球泡灯。图7所示了其综合光谱分布。采用上述方法进行试验，分别设置不同LED的使用数目，得到不同色温、显色指数和光效的LED球泡灯，其色温、显色指数、光效的部分实验结果如下 表1红光LED使用1颗的情况
权利要求1.一种高显色指数高光效LED球泡灯，结构包括灯壳、LED发光模块、散热体、驱动电 源、灯体、灯头，其特征在于LED发光模块由多颗蓝光激发YAG荧光粉的白光LED、少许YAG 荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED、以及少许红光LED封装在铝基板或金属传导 环氧PCB板上而成，通过设置不同LED的使用数目，得到所需要的不同色温、显色指数和光 效的LED球泡灯。
2.根据权利要求1所述的高显色指数高光效LED球泡灯，其特征在于4 20颗蓝光 激发YAG荧光粉的白光LED分布在LED发光模块外围，1 8颗YAG荧光粉中加入氮化物红 色荧光粉的白光LED和1 8颗红光LED交错分布在LED发光模块的中央。
3.根据权利要求1所述的高显色指数高光效LED球泡灯，其特征在于蓝光激发YAG 荧光粉的白光LED，蓝光峰值波长为455士5nm，光谱半宽为25士5nm ；YAG荧光粉的发射峰 值波长为570士 lOnm，光谱半宽为150士 lOnm。YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白 光LED，蓝光峰值波长为455士5nm，光谱半宽为25nm士5 ；YAG荧光粉的发射峰值波长为 570士 lOnm，光谱半宽为150士 IOnm ；氮化物红色荧光粉的发射峰值波长为635士 lOnm，光谱 半宽为50 士 5nm;所述红光LED，红光峰值波长为640 士 lOnm，光谱半宽为22 士 5nm。
4.根据权利要求1所述的高显色指数高光效LED球泡灯，其特征在于灯壳为乳白色 塑料灯壳或乳白色玻璃灯壳。
5.根据权利要求1所述的高显色指数高光效LED球泡灯，其特征在于LED封装在铝基 板上或金属传导环氧PCB板上。
专利摘要本实用新型公开一种高显色指数高光效LED球泡灯，弥补现在技术的不足，其结构包括灯壳、LED发光模块、散热体、驱动电源、灯体、灯头，其特征在于LED发光模块由多颗蓝光激发YAG荧光粉的白光LED、少许YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED、以及少许红光LED封装在铝基板或金属传导环氧PCB板上形成；蓝光激发YAG荧光粉的白光LED，蓝光峰值波长为455±5nm，光谱半宽为25±5nm；YAG荧光粉的发射峰值波长为570±10nm，光谱半宽为150±10nm。YAG荧光粉中加入氮化物红色荧光粉的白光LED，蓝光峰值波长为455±5nm，光谱半宽为25±5nm；YAG荧光粉的发射峰值波长为570±10nm，光谱半宽为150±10nm；氮化物红色荧光粉的发射峰值波长为635±10nm，光谱半宽为50±5nm；红光LED峰值波长为640±10nm，光谱半宽为22±5nm。通过采用不同LED的使用数目，可使得这种LED球泡灯的显色指数和光效都较为理想，广泛应用于各种照明场合。
文档编号F21S2/00GK201875453SQ201020285269
公开日2011年6月22日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者曹宇杰, 李亮, 李璇, 赵学历, 金尚忠 申请人:中国计量学院