一种具有高色彩表现能力的集成式白光led光源的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种具有高色彩表现能力的集成式白光LED光源，包括深蓝光LED芯片、蓝光LED芯片、基板以及荧光粉层。深蓝光LED芯片和蓝光LED芯片以1:5～1:10的数量比例均匀排布在基板上。黄色的荧光粉层涂覆在深蓝光LED芯片和蓝光LED芯片的上表面。本发明改进了低色温白光LED的辐射光谱。相较于现有的低色温白光LED，改进后的辐射光谱峰值波长向高波段偏移，同时增加了380～430nm的深蓝光波段，使得白光LED在可见光波段的光谱更接近传统金属卤素灯具及自然光的光谱，在红色、绿色、蓝色、白色及紫色等常规的颜色的表现能力上大大增强。
【专利说明】—种具有局色彩表现能力的集成式白光LED光源
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体照明【技术领域】，具体涉及一种具有高色彩表现能力的集成式白光LED光源。
【背景技术】
[0002]作为21世纪的节能新光源一LED迅速发展，随着封装及应用技术的不断进步，LED灯具在商业照明领域正逐步取代传统灯具并得到广泛应用。
[0003]传统的商业照明中采用的陶瓷金属卤素灯(陶瓷金卤灯)是一种比较先进的光源，主要依靠金属卤化物作为发光材料。金属卤化物以固体形态存在灯内，灯具点燃工作后，金属卤化物随温度升高不断蒸发成为金属卤化物蒸汽，在热对流的作用下，不断向电弧中心流动，一部分金属齒化物被电弧5500?6000K高温分解,成为金属原子和齒素原子，在电场的作用下，金属原子被激发发光；另一部分金属卤化物不被电弧高温所分解，在高温和电场双重作用下，直接激发形成分子发光。由于各种金属卤化物蒸发温度不同，因此，这些粒子陆续蒸发参与发光，所以有不同的原子光谱相继出现，随着温度的逐渐升高，电弧中金属原子密度逐渐增加，产生共振吸收，原子特征光谱逐渐减弱直至消失，并向长波段扩展，由于灯温进一步提高并建立热平衡，于是全部金属卤化物蒸发，分子光谱随之出现，光色及亮度也趋于稳定，灯内气压可达几十个大气压，灯内电弧由低压弧光放电转为高压弧光放电，灯两端电压逐渐稳定到100V左右，进入正常发光状态。
[0004]人工照明光源都是用一般显色指数作为显色性的评价指标，显色指数同时也是衡量光源颜色特性的重要参量。按照CIE显色指数计算法，光源的显色指数值与光谱分布密切相关，越接近自然光谱(或者说是标准光谱)，显色指数越高。针对传统光源显色指数的计算已有多种测试方法并建立了相关标准，但是利用显色指数评价LED显色性时，有时却不能正确的反映LED灯具的显色性。
[0005]由于金属卤化物灯的光谱是在连续光谱的基础上迭加了密集的线状光谱，故显色指数特别高，即色彩还原性特别好，金属卤化物灯因亮度高、体积小，故相对寿命较短，由于材料、工艺的限制，金属卤化物灯的另一个缺点是启动困难，必须用专门的触发器。
[0006]当前，随着半导体照明技术的不断进步，LED光源的发光效率不断提升，目前市面上用于照明的白光LED光效已经大大超过金卤灯。同时LED以其体积小，响应快，无频闪等特点，在替代传统的金卤灯具方面具有较大优势。
[0007]现用于照明的LED器件，几乎完全使用了黄色荧光粉加蓝光的模式来产生白光，LED芯片发出蓝光，光的一部分入射到黄色荧光粉上激发出另一种黄色的光，这两种光混合产生白光，其典型的光谱结构如图1实线。从图1可见，LED所发出的光的光谱不全，这样的光谱用于照明必然会引起人眼的视觉缺陷，使人眼观察感觉到不适。其显色性虽然比传统路灯使用的高压钠灯高很多，但是低于白炽灯。
[0008]低显色指数LED光谱中缺乏深红色、蓝绿色、紫色光辐射能量，由于部分光谱缺失，即便高显色指数和高R9的LED对于白色物体的颜色还原能力也是较差的，会显示色偏黄和昏暗的感觉。
[0009]因此如何产生高显色性的白光，尤其是低色温下高品质的白光成为LED进入普通照明的关键点。目前，改变荧光粉的成份和涂覆比例、方式，以及通过其他三基色LED芯片或多种单色LED芯片的发光混合得到光谱结构更完善的白光光谱是人们研究的热点。
【发明内容】
[0010]本发明旨在提供一种具有高色彩表现能力的集成式白光LED光源，通过多种单色LED芯片的发光混合得到光谱结构更完善的白光光谱。
[0011]本发明的技术方案如下:
[0012]本发明提供一种具有高色彩表现能力的集成式白光LED光源，该LED光源包括深蓝光LED芯片、蓝光LED芯片、基板以及荧光粉层；所述深蓝光LED芯片的辐射光谱波段为380nm?430nm，发射峰值为400?410nm，激发荧光粉后的激发光谱峰值为650nm，所述蓝光LED芯片的辐射光谱波段为440nm?470nm，所述深蓝光LED芯片和蓝光LED芯片以1:5?1:10的数量比例均匀排布在所述基板上；所述荧光粉层为黄色，涂覆在所述深蓝光LED芯片和所述蓝光LED芯片的上表面。
[0013]本发明的有益技术效果是:
[0014]本发明采用两种规格的蓝光芯片以一定数量的比例排列，再涂覆与之匹配的高激发率的荧光粉，得到辐射光谱。本发明改进了低色温白光LED的辐射光谱。如图1所示，实线为现有技术生产的低色温白光LED的相对辐射光谱，虚线为改进之后的相对辐射光谱，相较于现有的低色温白光LED，改进后的辐射光谱峰值波长向高波段偏移，同时增加了 380?430nm的深蓝光波段，使得白光LED在可见光波段的光谱更接近传统金属卤素灯具及自然光的光谱，在红色、绿色、蓝色、白色及紫色等常规的颜色的表现能力上大大增强。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是现有技术和本发明的相对辐射光谱的对比图。
[0016]图2是本发明的两种LED芯片激发荧光粉后各自的相对辐射光谱。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0018]如图1所示，实线为现有常规技术生产的低色温白光LED光源(以下简称常规LED)的辐射光谱，虚线为本发明改进后的白光LED光源的辐射光谱。对比可以看出，常规LED的辐射光谱在380?430nm波段缺失，同时在600?780nm的红光波段的比重相对不足。因此本发明通过添加具有常规LED不足区域的发射光谱的LED芯片，在保证最终光源的光转换效率较小甚至基本不变的情况下，获得高色彩表现能力的光源。实际的测试结果表明，本发明的此种改变所弓I起的光转换效率的变化在5%以内。同时，因为不改变原有LED的封装形式，因此几乎不会带来最终光源的封装成本和工艺的增加。
[0019]本发明所添加的深蓝光LED芯片所选择的发射光谱波段控制在380?430nm的深蓝波段，发射峰值为400?410nm，激发荧光粉后的激发光谱集中在530?700nm之间，如图2中曲线2所示，其中峰值波长主要集中在630?680nm之间。图2中曲线I为常规LED的蓝光LED芯片的光谱辐射曲线。
[0020]在实际的制备过程中，由常规LED的蓝光LED芯片与本发明所添加的深蓝光LED芯片以特定比例均匀排布在基板上，深蓝光LED芯片(波长:380nm?430nm)与蓝光LED芯片(波长:440nm?470nm)的比例在1:5?1:10之间。其中深蓝光LED芯片可采用Epistar(台湾晶兀光电)的deep blue系列芯片，监光LED芯片沿用现有芯片。两种芯片上方均涂覆黄色荧光粉层。深蓝光LED芯片与蓝光LED芯片部分辐射能量将直接透过荧光粉层射出，其中蓝光LED芯片激发荧光粉后发射出图2中曲线I所示的相对辐射光谱，深蓝光LED芯片激发荧光粉后发射出图2中曲线2所示的相对辐射光谱，由两种光谱叠加后即得到本发明的光谱。
[0021]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种具有高色彩表现能力的集成式白光LED光源，其特征在于，包括深蓝光LED芯片、蓝光LED芯片、基板以及荧光粉层；所述深蓝光LED芯片的辐射光谱波段为380nm?430nm，发射峰值为400?410nm，激发荧光粉后的激发光谱峰值为650nm，所述蓝光LED芯片的辐射光谱波段为440nm?470nm，所述深蓝光LED芯片和蓝光LED芯片以1:5?1:10的数量比例均匀排布在所述基板上；所述荧光粉层为黄色，涂覆在所述深蓝光LED芯片和所述蓝光LED芯片的上表面。
【文档编号】H01L25/075GK103839935SQ201410095257
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】张尚超, 张顺清, 计建忠 申请人:无锡实益达电子有限公司