多激发波长的荧光粉转换全光谱LED光源的制作方法

文档序号:12106974阅读:753来源:国知局

本发明属于半导体照明技术领域,具体为一种多激发波长的荧光粉转换全光谱LED光源。



背景技术:

随着LED技术的发展,各类照明应用对LED光色的要求也越来越高。高的显色性能对照明质量起着至关重要的作用,高显色性能可以有效的提高照明质量和效果,能够更好的满足人们照明需求。众所周知,显色性能最好的光源为自然光和黑体辐射,这两种光源光谱均为覆盖整个可见光范围的连续光谱。传统LED封装器件为蓝色LED芯片激发黄色荧光粉产生白光,光谱功率分布与上述两种光谱差异较大,因此显色指数略高于80,不能满足商场、博物馆、美术馆、艺术工作室、印刷厂、纺织厂、服装厂、高档酒店等室内照明场所对高质量照明光环境的要求。

CN205828382U提出了传统LED蓝光芯片激发荧光粉产生白光时,在蓝光与黄光中间缺少青色光谱,导致LED光源显色性能不佳。该专利采用峰值波长400−500 nm的多个芯片排列组合激发黄色荧光粉,产生连续完整的白光光谱,但存在2个问题:一是460−500 nm的青光激发荧光粉发射红黄绿光的效率低,其经荧光粉吸收后再出射,补全光谱缺口的效果变差;二是缺少380−400 nm的深紫光成分,仍可能导致蓝光峰值过强,蓝光危害效率偏大。

另外很多研究通过增加不同波长荧光粉,使光谱功率分布更接近连续光谱。此方法可以有效的提高显色指数Ra,提高特殊显色指数R9。但是受到荧光粉技术条件影响,采用单一蓝光LED芯片(435−460 nm)在460−500 nm内光谱能量较低,因此特殊显色指数R12值普遍偏低。

本发明采用在蓝光芯片基础上增加紫光LED芯片(380−435 nm)激发荧光粉,以及青光LED芯片(460−500 nm)不经荧光粉吸收直接出射,弥补青色光谱,同时应用至少六种不同波长的窄带荧光粉,使光谱范围覆盖整个可见光区域(380−780nm),从而使光谱功率分布与自然光和黑体辐射两种连续光谱更为接近,因此可以得到优异的光色性能,并因为降低了蓝光峰值强度而减少蓝光危害。



技术实现要素:

本发明的目的是提出一种光色性能优异、蓝光危害减少的多激发波长的荧光粉转换全光谱LED光源。

本发明提出的荧光粉转换全光谱LED光源,包括:至少六种不同波长的窄带荧光粉,峰值波长范围为500−700 nm,半宽范围为20−80 nm,用于产生连续光谱;至少一个紫光LED芯片(380−435 nm)和一个蓝光LED芯片(435−460 nm),用于激发所述荧光粉;至少一个青光LED芯片(460−500 nm),不经荧光粉吸收而直接出射用于补偿青光光谱。

本发明中,所述紫光LED芯片、蓝光LED芯片、青光LED芯片和窄带荧光粉的复合光谱覆盖380−780 nm全可见光谱。

本发明中,通过控制不同的荧光粉混合比例和LED光输出,可以调节得到指定色温,调节范围为2000−8000 K。

本发明中,在不同色温下,其色坐标靠近CIE 1931xy色度图中的黑体曲线,色容差SDCM≤3。

其一般显色指数Ra≥95,特殊显色指数R1−R15≥90。

本发明在蓝光芯片的基础上增加紫光激发多种荧光粉,再用青光LED芯片步长青光波段,光谱范围覆盖整个可见光区域,使光谱功率分布更接近自然光和黑体辐射,因此可以得到优异的光色性能。另外用紫光LED芯片激发荧光粉,降低了蓝光峰值强度,可以减少蓝光危害。

附图说明

图1为本发明的荧光粉转换全光谱LED光源的相对光谱分布。

具体实施方式

以下结合附图和实例,对本发明做进一步说明。所描述的实施例仅为本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例而未作出创造性成果的其他所有实施例,都属于本发明的保护范围。

本发明使用紫光和蓝光LED芯片激发多个不同峰值波长的荧光粉产生连续光谱,再使用青光LED补充青光光谱,从而覆盖380−780 nm全可见光谱。具体的实施方式如下:

设定目标光源的色温为4200 K。根据需要合理选取紫光、蓝光、青光LED及窄带荧光粉光谱的峰值波长和半宽,具体参数如表1所示。将各光谱按照一定的强度比例混合,尝试多种排列组合,直到色温达到4200 K(±50 K),且满足色容差SDCM≤3,一般显色指数Ra≥95,特殊显色指数R1−R15≥90。本实施例得到的各光谱强度比例如表1所示。

表1 LED及荧光粉参数

根据表1的参数混光得到的荧光粉转换全光谱LED光源,其色温为4207 K,显色指数Ra为99,特殊显色指数R1−R15全部大于97,依次为R1=98,R2=100,R3=99,R4=98,R5=99,R6=99,R7=99,R8=99,R9=98,R10=99,R11=97,R12=98,R13=98,R14=99,R15=98,色容差SDCM为1.04,各项光色参数满足要求。本实施例的荧光粉转换全光谱LED光源,其相对光谱分布曲线如图1所示。

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