高光效高压交流白光led模块及其白光获得方法
【专利摘要】本发明提供一种在不同中间视觉环境下的高光效高压交流白光LED模块及其白光获得方法，该LED包括：基板；串联的预设颗粒数目的高压LED，固定于基板上；高压LED包括高压蓝光芯片、高压橙光芯片和用于封装高压蓝光芯片和高压橙光芯片的含有绿色荧光粉的封装层；串联的各高压LED间，高压蓝光芯片与高压蓝光芯片串联形成蓝光组，高压橙光芯片与高压橙光芯片串联形成橙光组；交流驱动控制电路，包括桥式整流电路、固定电流模块和电流可调模块；桥式整流电路将交流电源提供的电流分成两路，分别供给固定电流模块作为蓝光组的驱动，电流可调模块作为橙光组的驱动以独立调节各所述高压橙光芯片的驱动电流；所述模块在不同中间视觉环境下具有超高的中间视觉光效。
【专利说明】高光效高压交流白光LED模块及其白光获得方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及L邸【技术领域】，特别是涉及一种可在不同中间视觉环境下的高光效高 压交流白光LED模块及其白光获得方法。
【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（ere)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0. 〇〇5cd/m2与5. Oed/m2之间）视觉亮度，该样作为 低亮度照明光源的光效也需要用中间视觉光效（LEm)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/巧小于1的 光源，中间视觉光通量随着明视觉亮度（Lp)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。该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轴 灯、金属团化物灯和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L邸设计 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不同中间视觉环境下的高光效白光L邸设计方法。
[0003] 目前高压交流白光L邸采用多个蓝光高压芯片串联激发英光粉，W及桥式整流驱 动电路来实现。现有的高压交流白光L邸与直流白光LED-样都主要采用纪铅石恼石（YAG) 英光粉，其相关色温都高于4500K。然而2014年公布的国家标准《L邸城市道路照明应用 技术要求》（征求意见稿）中要求L邸灯具一般显色指数不应低于60,且额定色温不宜高 于4000K。因此，目前仅采用YAG英光粉的L邸作为道路照明灯具的光源已不能使用。如果 采用YAG英光粉添加红色英光粉来降低色温，其光效大幅降低。同时，目前用于室外照明的 L邸光源并未按照在中间视觉环境下到达高视觉光效的要求来设计，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W上所述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种在不同中间视觉环境 下的高光效高压交流白光LED模块及其白光获得方法，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，W发挥LED在中间视觉环境下更节 能的潜能和优势。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高压交流白光L邸模块，包括： 基板；串联的预设颗粒数目的高压LED,固定于所述基板上；各所述高压L邸包括高压蓝光 芯片、高压澄光芯片和用于封装所述高压蓝光芯片和高压澄光芯片的含有绿色英光粉的封 装层；所述高压蓝光芯片和高压澄光芯片分别单独引出正、负极至高压L邸外部；串联的各 高压L邸间，高压蓝光芯片与高压蓝光芯片串联形成蓝光组，高压澄光芯片与高压澄光芯 片串联形成澄光组；输入端接有交流电源的交流驱动控制电路，包括；桥式整流电路、固定 电流模块和电流可调模块；所述桥式整流电路将交流电源提供的电流分成两路，分别供给 所述固定电流模块作为蓝光组的驱动，所述电流可调模块作为澄光组的驱动W独立调节各 所述高压澄光芯片的驱动电流；所述交流驱动控制电路与所述串联的高压L邸连接形成高 压交流LED模块。
[0006] 可选的，所述高压交流L邸模块的相关色温（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/巧大于1.8。
[0007] 可选的，所述高压蓝光芯片的峰值波长为450-465nm，所述高压澄光芯片的峰值波 长为590-600nm，所述绿光英光粉的峰值波长为505-520nm。
[0008] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种采用所述的高压交流白光LED 模块在不同中间视觉环境下获得高压交流LED白光的方法，包括：将串联的预设颗粒数目 的高压LED串联固定于基板上，其中，各所述高压LED包括高压蓝光芯片、高压澄光芯片和 用于封装所述高压蓝光芯片和高压澄光芯片的含有绿色英光粉的封装层；所述高压蓝光芯 片和高压澄光芯片分别单独引出正、负极至高压L邸外部；串联的各高压LED间，高压蓝 光芯片与高压蓝光芯片串联形成蓝光组，高压澄光芯片与高压澄光芯片串联形成澄光组； 提供输入端接有交流电源的交流驱动控制电路；所述交流驱动控制电路包括：桥式整流电 路、固定电流模块和电流可调模块，其中，所述桥式整流电路用于将交流电源提供的电流分 成两路，分别供给所述固定电流模块作为蓝光组的驱动，所述电流可调模块作为澄光组的 驱动W独立调节各所述高压澄光芯片的驱动电流；将所述交流驱动控制电路与所述串联的 高压L邸连接形成高压交流L邸模块；通过所述固定电流模块供给所述蓝光组的驱动电流， 所述电流可调模块调节供给所述澄光组的驱动电流，进而实现对高压交流L邸模块的相关 色温的控制，W供后续调节至满足所需相关色温和显色性要求；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、绿色英光粉的绿光光谱和高压澄光芯片的澄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值UV)小于0.0054条件下的 高压LED的相对光谱分布、明视觉极限光效、S/P和中间视觉极限光效的平均值。
[0009] 可选的，所述高压LED的颗粒数目根据交流驱动控制电路所使用的交流电的电压 大小W及高压蓝光芯片的正向压降来确定。
[0010] 可选的，所述的获得高压交流LED白光的方法，包括；根据所述高压L邸的相对光 谱分布，确定所述高压L邸的色度坐标（X，，y，）；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)和福射通量6, b)、所述高压澄光芯片的相对光谱功率分布的 色度参数（Yw，xw，y?)和福射通量（e，or)，W及所述绿光英光粉的相对光谱功率分布的 色度参数（Yg，Xg，Yg)和福射通量（cj^e，g)，按照W下公式（1)和公式（2)计算确定所述高 压LED中澄光的福射通量与蓝光的福射通量之比（〇e，or/〇e，b)和绿光的福射通量与蓝 光的福射通量之比（〇e，g/〇e，b):
[0011]
【权利要求】
1. 一种高压交流白光LED模块，其特征在于，包括： 基板； 串联的预设颗粒数目的高压LED，固定于所述基板上；各所述高压LED包括：高压蓝光 芯片、高压橙光芯片和用于封装所述高压蓝光芯片和高压橙光芯片的含有绿色荧光粉的封 装层；所述高压蓝光芯片和高压橙光芯片分别单独引出正、负极至高压LED外部；串联的各 高压LED间，高压蓝光芯片与高压蓝光芯片串联形成蓝光组，高压橙光芯片与高压橙光芯 片串联形成橙光组； 输入端接有交流电源的交流驱动控制电路，包括：桥式整流电路、固定电流模块和电流 可调模块；所述桥式整流电路将交流电源提供的电流分成两路，分别供给所述固定电流模 块作为蓝光组的驱动，所述电流可调模块作为橙光组的驱动以独立调节各所述高压橙光芯 片的驱动电流；所述交流驱动控制电路与所述串联的高压LED连接形成高压交流LED模块。
2. 根据权利要求1所述的高压交流白光LED模块，其特征在于，所述高压交流LED模块 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1.8。
3. 根据权利要求1所述的高压交流白光LED模块，其特征在于，所述高压蓝光芯片的峰 值波长为450-465nm，所述高压橙光芯片的峰值波长为590-600nm，所述绿光荧光粉的峰值 波长为 505-520nm。
4. 一种采用权利要求1、2或者3所述的高压交流白光LED模块在不同中间视觉环境下 获得高压交流LED白光的方法，其特征在于，包括 ： 将串联的预设颗粒数目的高压LED串联固定于基板上，其中，各所述高压LED包括高压 蓝光芯片、高压橙光芯片和用于封装所述高压蓝光芯片和高压橙光芯片的含有绿色荧光粉 的封装层；所述高压蓝光芯片和高压橙光芯片分别单独引出正、负极至高压LED外部；串联 的各高压LED间，高压蓝光芯片与高压蓝光芯片串联形成蓝光组，高压橙光芯片与高压橙 光芯片串联形成橙光组； 提供输入端接有交流电源的交流驱动控制电路；所述交流驱动控制电路包括：桥式整 流电路、固定电流模块和电流可调模块，其中，所述桥式整流电路用于将交流电源提供的电 流分成两路，分别供给所述固定电流模块作为蓝光组的驱动，所述电流可调模块作为橙光 组的驱动以独立调节各所述高压橙光芯片的驱动电流； 将所述交流驱动控制电路与所述串联的高压LED连接形成高压交流LED模块； 通过所述固定电流模块供给所述蓝光组的驱动电流，所述电流可调模块调节供给所述 橙光组的驱动电流，进而实现对高压交流LED模块的相关色温的控制，以供后续调节至满 足所需相关色温和显色性要求； 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高压橙光芯片的橙光光谱的组合 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LED的相对光谱分布、明视觉极限光效、S/P和中间视觉极 限光效的平均值。
5. 根据权利要求4所述的获得高压交流LED白光的方法，其特征在于，所述高压LED的 颗粒数目根据交流驱动控制电路所使用的交流电的电压大小以及高压蓝光芯片的正向压 降来确定。
6. 根据权利要求4所述的获得高压交流LED白光的方法，其特征在于，包括： 根据所述高压LED的相对光谱分布，确定所述高压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（Φθ， b)、所述高压橙光芯片的相对光谱功率分布的色度参数和辐射通量（Φθ，or)， 以及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（Φθ，g)，按 照以下公式（1)和公式（2)计算确定所述高压LED中橙光的辐射通量与蓝光的辐射通量之 比（Φθ，or/Φθ，b)和绿光的辐射通量与蓝光的辐射通量之比（Φθ，g/Φθ，b);
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7. 根据权利要求4所述的获得高压交流LED白光的方法，其特征在于，包括：通过调整 含有绿色荧光粉的封装层中绿色荧光粉与封装材料的百分比，控制高压LED中所述绿光荧 光粉的绿光辐射通量与所述高压蓝光芯片激发含有绿色荧光粉的封装层中的绿光荧光粉 后剩余蓝光的辐射通量之比（Φ^/Φ"）。
8. 根据权利要求4所述的获得高压交流LED白光的方法，其特征在于，包括：通过所述 交流驱动控制电路调节所述高压交流LED模块中所述橙光组的驱动电流，控制橙光的辐射 通量与蓝光的辐射通量之比从而获得所需相关色温和显色性要求的在不同 中间视觉环境下的高压交流白光。
【文档编号】F21S2/00GK104390162SQ201410635635
【公开日】2015年3月4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