专利名称：：高显色性白光led的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种白光LED，特别涉及一种在2700-13000K全色温范围内的高显色性高光效的白光LED。
背景技术：
：白光LED做为半导体照明光源，由于它具有节能、环保、体积小，寿命长等诸多优点，受到全世界用户的青睐，近年得到了迅速发展。但是白光LED要真正进入普通照明领域替代传统光源，除了需要解决高光效、高光通、低价格等问题外，还需要解决高显色性问题。按照照明标准，一般住宅、办公和许多公共场所，都要求一般显色指数Ra^80，而在手术室、美术室、博物馆、照相馆、演播厅、珠宝店、高级商店、高级会所以及印染、颜色鉴别场所等则要求显色指数Ra>90，且显色指数Ra越大越好。白光LED目前有三种组成方式1.用R、G、B三基色的LED组合而成。2.用紫外光LED芯片涂敷R、G、B三基色荧光粉而成。3.用蓝光LED芯片涂敷黄色YAG荧光粉而成。第一种方案中，由于R、G、B三基色的单色LED发出的光，它的光谱宽度很窄，在可见光光谱380-780nm范围内，它的组合结果光谱连续性很差，显色指数Ra通常较低，难以采用。第二种方案中由于紫外光LED芯片目前光效很低，且封装材料易老化、防紫外光外泄伤害人体等问题尚未解决，虽然其Ra较高，但仍未大量使用。因此唯有第三种用蓝光LED芯片涂敷荧光粉的方案得到迅速应用。第三种的蓝光LED芯片涂敷黄色YAG荧光粉的方案中，用蓝、黄两互补色可形成白光，但因光谱中缺红，所以难以制作低色温(例如相关色温小于4000K)的白光LED，而且其显色指数Ra也较低，多数在5500K以上显色指数Ra才能大于80，且最高也仅有85上下，无法实现Ra^90的目标。为了克服这一缺点，人们在黄色荧光粉的基础上又加入红色荧光粉，形成了蓝光LED芯片+黄色荧光粉+红色荧光粉的方案，在这一方案中，可实现制作低色温(例2700-4000K)的白光LED，同时也使显色指数Ra提高了，如中国专利申请号为200710008637.5的专利文献中披露的一种获得高光效高显色性的LED灯的方法，但在这一方案中显然白光LED在380-780nm范围内缺乏绿光光谱，使得显色指数Ra提高受到限制。为了克服这一缺点，人们又提出了另一方案，如中国专利申请号200610061934.1的专利文献中，披露的一种通过蓝光LED芯片激发绿色荧光粉和红色荧光粉获得白光的方法，使显色指数Ra又提高了一步，似乎蓝光、绿光、红光三基色光都有，已经很完善，但事实上，使用上述方案在可见光光谱范围内还是不够连续，存在缺陷。太阳发出的可见光范围内(380-780nm)的光谱是连续的，但其白光颜色从早晨到晚上、从冬天到夏天、从南方到北方是不一样的，因此人们用色温这个指标来衡量。而人造光源(除白炽灯、金卤灯等黑体外)由于光谱连续性和光谱形状存在缺陷，用相关色温来近似描述其白光颜色的不同。目前市场上流行的产品相关色温从2700-13000K左右，要使人造光源在某一相关色温区与太阳光尽可能相近，不但要求在全光谱范围内光谱的连续性，而且还要求其光谱形状必须与太阳光谱尽可能的相近，这就是提高显色指数Ra的方向，即要求光谱尽可能连续，而且还要求各波长的光谱高度比例符合要求。而上述中国专利申请号为200610061934.1的专利文献中，还披露的一种通过蓝光LED激发绿色荧光粉、红色荧光粉、和选自蓝绿色荧光粉、橙(或黄)色荧光粉中的至少一种荧光粉，而获得白光LED的方法，虽然上述方法可以获得白光LED，但若仅仅在蓝光LED芯片上涂敷三种或三种以上乃至无数种荧光粉，进行任意堆砌，虽然光谱连续性得到绝对保证，但其光谱形状若与太阳光同色温区相差太多，显色指数Ra反而会更低。因此，在现阶段如何使白光LED既能在全光谱范围内保持光谱的连续性，并且其各波长的光谱高度又能与太阳光谱尽可能的相近，已成为一个急需解决的重要课题。
发明内容本发明的目的，在于提供一种既能在380-780nm的全光谱、相关色温从2700-13000K左右的范围内保持光谱的连续性，并且其各波长的光谱高度又能与太阳光谱尽可能的相近的高显色性白光LED。本发明是通过下述技术方案实现发明目的一种高显色性白光LED，包含激发波长范围为445-465nm的蓝光LED芯片和涂覆于蓝光LED芯片上的荧光粉层，其特征在于所述荧光粉层包含在蓝光LED芯片激发下产生绿光的绿色荧光粉，其发射波长为495-535nm；在蓝光LED芯片激发下产生黄光的黄色荧光粉，其发射波长为540-570nm；在蓝光LED芯片激发下产生红光的红色荧光粉，其发射波长为630-650nm。所述绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为0.5-2.51.00.03-0.5。所述绿色荧光粉成分为氮氧化物绿粉、氮化物绿粉或者YAG绿粉。所述黄色荧光粉成分为氮氧化物黄粉、氮化物黄粉或者YAG黄粉。所述红色荧光粉成分为氮氧化物红粉、氮化物红粉或者硫化物红粉。本发明根据不同色温区的太阳光谱形状要求，选择适当波长与带宽的蓝光LED芯片和绿色荧光粉、黄色荧光粉、红色荧光粉的组合来制作高显色性白光LED，可以实现在可见光380-780nm光谱范围内尽可能的光谱连续性，从而实现在2700-13000K全色温范围内的高显色性。本发明目前达到的指标在2700-13000K全色温范围内批量生产可实现指标Ra^93,最高可接近98，因此可以广泛应用于各种对白光LED有高显色性要求的场合，具有显著的经济效益。下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。图1是本发明的实施例1、2和3的光谱曲线图。图2是本发明的实施例4、5和6的光谱曲线图。图3是本发明的实施例7、8的光谱曲线图。图4是本发明实施例6与对比技术1的光谱曲线对比图。图5是本发明实施例3与对比技术2的光谱曲线对比图。具体实施方式请同时参阅图1、图2和图3，是本发明高显色性白光LED的实施例1_8的光谱曲线图，表一是实施例1-8的测试数据，其具体构成分别如下所述实施例1一种高显色性白光LED，采用激发波长为465nm的蓝光LED蓝光芯片，搭配发射波长为535nm的绿色荧光粉、发射波长为570nm的黄色荧光粉和发射波长为650nm红色荧光粉，其制作相关色温为2670K，其中绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为0.51.00.50。实施例2一种高显色性白光LED，采用激发波长为460nm的蓝光LED蓝光芯片，搭配发射波长为530nm的绿色荧光粉、发射波长为560nm的黄色荧光粉和发射波长为650nm红色荧光粉，其制作相关色温为2917K，其中绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为0.61.00.40ο实施例3一种高显色性白光LED，采用激发波长为455nm的蓝光LED蓝光芯片，搭配发射波长为520nm的绿色荧光粉、发射波长为555nm的黄色荧光粉和发射波长为650nm红色荧光粉，其制作相关色温为3452K，其中绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为0.71.00.35。实施例4一种高显色性白光LED，采用激发波长为455nm的蓝光LED蓝光芯片，搭配发射波长为500nm的绿色荧光粉、发射波长为555nm的黄色荧光粉和发射波长为650nm红色荧光粉，其制作相关色温为3996K，其中绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为1.01.00.25。实施例5一种高显色性白光LED，采用激发波长为450nm的蓝光LED蓝光芯片，搭配发射波长为500nm的绿色荧光粉、发射波长为550nm的黄色荧光粉和发射波长为650nm红色荧光粉，其制作相关色温为4986K，其中绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为1.51.00.15。实施例6一种高显色性白光LED，采用激发波长为450nm的蓝光LED蓝光芯片，搭配发射波长为500nm的绿色荧光粉、发射波长为550nm的黄色荧光粉和发射波长为630nm红色荧光粉，其制作相关色温为6530K，其中绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为1.71.00.10。实施例7一种高显色性白光LED，采用激发波长为445nm的蓝光LED蓝光芯片，搭配发射波长为500nm的绿色荧光粉、发射波长为545nm的黄色荧光粉和发射波长为630nm红色荧光粉，其制作相关色温为9046K，其中绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为2.11.00.05。实施例8一种高显色性白光LED，采用激发波长为445nm的蓝光LED蓝光芯片，搭配发射波长为495nm的绿色荧光粉、发射波长为540nm的黄色荧光粉和发射波长为630nm红色荧光粉，其制作相关色温为13178K，其中绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为2.51.00.03。表一<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>参考图1、图2和图3和表一的实测数据可见，采用选择激发波长范围为445-465nm的蓝光LED，加上发射波长为495-535nm的绿色荧光粉、发射波长为540-570nm的黄色荧光粉、以及发射波长为630-650nm的红色荧光粉的组合来制作的高显色性白光LED,在2700-13000K全色温范围内可以实现显色指数Ra^93，最高可以达到接近98，完全可以满足各种需要满足高显色性白光LED要求的场合。请参阅图4，本发明实施例6与对比技术1的光谱曲线对比图。其中，对比技术1的具体构成为采用选择激发波长范围为450nm的蓝光LED，加上发射波长为550nm的黄色荧光粉和发射波长为630nm的红色荧光粉制成，其中黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为1.00.10，两者的实测数据对比如表二。表二<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从表二的实测数据和图4中实测光谱曲线对比可以看出对比技术1中采用两种荧光粉的样管虽然光效要高于本发明实施例6中三种荧光粉的配方，但两者与黑体辐射光谱曲线对比，本发明实施例6用三种荧光粉的配方试制样品的光谱曲线更接近，而对比技术1采用两种荧光粉配方则在光谱450-550nm处存在光谱缺陷，其显色性明显低于三种荧光粉配方制作的白光LED。请参阅图5，是本发明实施例3与对比技术2的光谱曲线对比图。其中，对比技术2采用的绿色荧光粉、黄色色荧光粉和红色荧光粉与实施例3相同的荧光粉，但三种荧光粉的重量配比为0.31.00.60，两者的实测数据对比如表三。表三<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表三的测试数据和图5光谱曲线可以看出采用三种荧光粉的配方比例恰当与否，生产出的白光LED显色指数Ra会有较大的差异。在三种荧光粉配方恰当的情况下制作的白光LED其显色指数可达到96.7，而配方不恰当的情况下制作的白光LED显色指数只达到84.6，且其光效也低于配方恰当的白光LED样品。本发明所述绿色荧光粉可以采用氮氧化物绿粉、氮化物绿粉或者YAG绿粉，黄色荧光粉可以采用氮氧化物黄粉、氮化物黄粉或者YAG黄粉，红色荧光粉可以采用氮氧化物红粉、氮化物红粉或者硫化物红粉，以上材料均可采用市售产品。权利要求一种高显色性白光LED，包含激发波长范围为445-465nm的蓝光LED芯片和涂覆于蓝光LED芯片上的荧光粉层，其特征在于所述荧光粉层包含在蓝光LED芯片激发下产生绿光的绿色荧光粉，其发射波长为495-535nm；在蓝光LED芯片激发下产生黄光的黄色荧光粉，其发射波长为540-570nm；在蓝光LED芯片激发下产生红光的红色荧光粉，其发射波长为630-650nm。2.根据权利要求1所述的高显色性白光LED，其特征在于所述绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉的重量配比为0.5-2.51.00.03-0.5。3.根据权利要求1所述的高显色性白光LED，其特征在于所述绿色荧光粉成分为氮氧化物绿粉、氮化物绿粉或者YAG绿粉。4.根据权利要求1所述的高显色性白光LED，其特征在于所述黄色荧光粉成分为氮氧化物黄粉、氮化物黄粉或者YAG黄粉。5.根据权利要求1所述的高显色性白光LED，其特征在于所述红色荧光粉成分为氮氧化物红粉、氮化物红粉或者硫化物红粉。全文摘要本发明涉及一种在2700-13000K全色温范围内的高显色性高光效的白光LED，包含激发波长范围为445-465nm的蓝光LED芯片和涂覆于蓝光LED芯片上的荧光粉层，其特征在于所述荧光粉层包含在蓝光LED芯片激发下产生绿光的绿色荧光粉，其发射波长为495-535nm；在蓝光LED芯片激发下产生黄光的黄色荧光粉，其发射波长为540-570nm；在蓝光LED芯片激发下产生红光的红色荧光粉，其发射波长为630-650nm。本发明可以实现在可见光380-780nm光谱范围内尽可能的光谱连续性，从而实现在2700-13000K全色温范围内的高显色性，具有显著的经济效益。文档编号H01L33/00GK101806430SQ20091011104公开日2010年8月18日申请日期2009年2月17日优先权日2009年2月17日发明者王昌铃,黄淋毅申请人:福建省苍乐电子企业有限公司