白光LED和健康照明用灯具的制作方法

本发明属于半导体照明技术领域，具体涉及一种白光led和健康照明用灯具。

背景技术：

随着发光二极管(lightemittingdiode，led)的快速发展，led照明行业已经从对光效、节能和成本的追求，上升到对光品质、光健康、光生物安全和光环境的需求。尤其是近年led造成的蓝光危害、人体节律紊乱、人眼视网膜损害的问题日渐显现，使行业意识到健康照明的普及刻不容缓。

短波蓝光(430-450nm)具有极高能量，能够穿透晶状体直达视网膜。蓝光照射视网膜会产生自由基，而这些自由基会导致视网膜色素上皮细胞衰亡，上皮细胞的衰亡会导致光敏感细胞缺少养分从而引起视力损伤，造成黄斑病变，进而容易导致近视。

在教育照明及办公照明应用领域中，开发一款长波蓝光激发荧光粉实现白光的led，减少蓝光危害并能适度抑制褪黑素分泌具有十分重要的意义。但现有荧光粉方案中，长波激发下，量子效率太低，不宜产业化应用；因此，现有技术有待改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种白光led和健康照明用灯具，旨在解决现有白光led中短波蓝光激发太强，而长波蓝光激发的量子效率和光效低的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料，所述蓝光芯片的峰值波长为470-480nm，所述荧光材料包括适合470-480nm激发的峰值波长位于540nm-560nm的黄色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉，或者所述荧光材料包括适合470-480nm激发的峰值波长位于500-540nm的绿色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉。

本发明提供一种由峰值波长为470-480nm的蓝光芯片激发荧光材料实现健康照明的白光led，其中蓝光芯片峰值波长较长，相比短波蓝光危害低，光源蓝光危害能够达到rg0标准，且位于470-480nm峰值波段能够抑制褪黑素的分泌，有利于学习和上班能够保持兴奋状态，而荧光材料中峰值波长位于540nm-560nm的黄色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉搭配，或者峰值波长位于500-540nm的绿色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉搭配，能够在470-480nm激发下显示出高量子效率，而且在保证led高显指的条件下，能够提升白光led的光效。

本发明另一方面提供一种健康照明用灯具，所述健康照明用灯具包括本发明所述的白光led。

本发明提供的健康照明用灯具设置有本发明特有的白光led，因此该健康照明用灯具显示出高量子效率，光效高，而且光效蓝光危害低，有利于学习和上班能够保持兴奋状态，在教育照明及办公照明应用领域具有很好的应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的白光led的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一方面，本发明实施例提供了一种白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料，所述蓝光芯片的峰值波长为470-480nm，所述荧光材料包括适合470-480nm激发的峰值波长位于540nm-560nm的黄色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉，或者所述荧光材料包括适合470-480nm激发的峰值波长位于500-540nm的绿色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉。

本发明实施例提供一种由峰值波长为470-480nm的蓝光芯片激发荧光材料实现健康照明的白光led，其中蓝光芯片峰值波长较长，相比短波蓝光危害低，光源蓝光危害能够达到rg0标准，且位于470-480nm峰值波段能够抑制褪黑素的分泌，有利于学习和上班能够保持兴奋状态，而荧光材料中峰值波长位于540nm-560nm的黄色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉搭配，或者峰值波长位于500-540nm的绿色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉搭配，能够在470-480nm激发下显示出高量子效率，而且在保证led高显指的条件下，能够提升白光led的光效。

在一实施例中，该白光led中的荧光材料可以形成一发光层，被蓝光芯片即蓝光led芯片激发。所述蓝光芯片可以位于封装支架内部，例如，固定在封装支架的底部，所述蓝光芯片的出光面朝向上方，在蓝光芯片的出光面的上表面可以覆盖上述荧光材料形成发光层，结构如图1所示(封装支架未画)。另外，所述蓝光芯片的个数可以是1个还可以是多个；蓝光芯片和发光层之间可以允许留有一段距离，例如，蓝光芯片和发光层之间相距预设距离，预设距离可以为范围值，蓝光芯片和发光层之间还可以设置其它结构或者材料层。作为其中一个示例，所述蓝光芯片上的发光材料层可以为平面结构，也可以为弧形结构。从光学装置中发出的光束角度可以是多个角度，如15°、30°、60°、120°、150°等等。

具体地，对于峰值波长位于540nm-560nm的黄色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉搭配，当470-480nm激发时，上述特有峰值波长的黄色荧光粉搭配特有峰值波长的红色荧光粉其显色指数能够做到80以上。而峰值波长位于500-540nm的绿色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉搭配，当470-480nm激发时，上述特有峰值波长的绿色荧光粉搭配特有峰值波长的红色荧光粉其显色指数能够做到90以上。

在一实施例中，所述荧光材料由峰值波长位于540nm-560nm的黄色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉组成。在另一实施例中，所述荧光材料由峰值波长位于500-540nm的绿色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉组成。

更进一步，该白光led中蓝光芯片的峰值波长优选为475-480nm，而荧光材料由峰值波长位于540nm-550nm的黄色荧光粉和峰值波长位于610-630nm的红色荧光粉组成。或者，该白光led中蓝光芯片的峰值波长优选为475-480nm，而荧光材料由峰值波长位于520-540nm的绿色荧光粉和峰值波长位于610-630nm的红色荧光粉组成。

在白光led中的荧光材料由黄色荧光粉和红色荧光粉组成的实施例中，所述黄色荧光粉为ce³⁺激活的铝酸盐荧光粉和ce³⁺激活的氮化物荧光粉中的任意一种；所述红色荧光粉为eu²⁺激活的氮化物荧光粉、eu³⁺激活的氧化物荧光粉和mn⁴⁺激活的氟化物荧光粉中的任意一种；上述黄色荧光粉和红色荧光粉在470-480nm激发条件下，其激发效率相对较高。

在一实施例中，所述荧光材料中的黄色荧光粉和红色荧光粉的质量比为1：(0.1～0.5)。上述黄色荧光粉和红色荧光粉的质量比范围内，能够实现该白光led的色温控制在2000k-6500k范围内。

对于上述黄色荧光粉和红色荧光粉：所述黄色荧光粉为ce³⁺激活的铝酸盐荧光粉，且所述ce³⁺激活的铝酸盐荧光粉选自y3al5o12:ce³⁺、(y,lu)3al5o12:ce³⁺和y3(al,ga)5o12:ce³⁺中的至少一种；或者，所述黄色荧光粉为ce³⁺激活的氮化物荧光粉，且所述ce³⁺激活的氮化物荧光粉选自la3si6n11:ce³⁺、y3si6n11:ce³⁺、lu3si6n11:ce³⁺、(la,lu)3si6n11:ce³⁺和(la,y)3si6n11:ce³⁺的任一种。而所述红色荧光粉为eu²⁺激活的氮化物荧光粉，且所述eu²⁺激活的氮化物荧光粉选自sr2si5n8:eu²⁺、caalsin3:eu²⁺和(sr,ca)alsin3:eu²⁺中的至少一种；或者，所述红色荧光粉为eu³⁺激活的氧化物荧光粉，且所述eu³⁺激活的氧化物荧光粉选自(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺；或者，所述红色荧光粉为mn⁴⁺激活的氟化物荧光粉，且所述mn⁴⁺激活的氟化物荧光粉选自k2sif6:mn⁴⁺、k2gef6:mn⁴⁺和k2(si,ge)f6:mn⁴⁺中的至少一种。

在一优选实施例中，白光led中的荧光材料由黄色荧光粉和红色荧光粉组成，所述黄色荧光粉为la3si6n11:ce³⁺，且所述红色荧光粉为(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺。采用la3si6n11:ce³⁺黄色荧光粉和(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺红色荧光粉进行组合搭配，其激发效率在470nm和480nm处较现有铝酸盐黄粉和氮化物红粉高，能够实现白光led高光效方案。

在白光led中的荧光材料由绿色荧光粉和红色荧光粉组成的实施例中，所述绿色荧光粉为eu²⁺激活的氮氧化物荧光粉和eu²⁺激活的硫化物荧光粉中的任意一种；所述红色荧光粉为eu²⁺激活的氮化物荧光粉、eu³⁺激活的氧化物荧光粉和mn⁴⁺激活的氟化物荧光粉中的任意一种；上述绿色荧光粉和红色荧光粉在在470-480nm处的激发效果更好，封装白光led时其光效更高。

在一实施例中，所述荧光材料中的绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为1：(0.05～0.5)。上述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比范围内，能够实现该白光led的色温控制在2000k-6500k范围内。

对于上述绿色荧光粉和红色荧光粉：所述绿色荧光粉为eu²⁺激活的氮氧化物荧光粉，且所述eu²⁺激活的氮氧化物荧光粉选自β-sialon:eu²⁺；或者，所述绿色荧光粉为eu²⁺激活的硫化物荧光粉，且所述eu²⁺激活的硫化物荧光粉选自srga2s4:eu²⁺和sral2s4:eu²⁺中的至少一种。而所述红色荧光粉为eu²⁺激活的氮化物荧光粉，且所述eu²⁺激活的氮化物荧光粉选自sr2si5n8:eu²⁺、caalsin3:eu²⁺和(sr,ca)alsin3:eu²⁺中的至少一种；或者，所述红色荧光粉为eu³⁺激活的氧化物荧光粉，且所述eu³⁺激活的氧化物荧光粉选自(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺；或者，所述红色荧光粉为mn⁴⁺激活的氟化物荧光粉，且所述mn⁴⁺激活的氟化物荧光粉选自k2sif6:mn⁴⁺、k2gef6:mn⁴⁺和k2(si,ge)f6:mn⁴⁺中的至少一种。

在一优选实施例中，所述绿色荧光粉为β-sialon:eu²⁺或srga2s4:eu²⁺，且所述红色荧光粉为(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺。绿色荧光粉为β-sialon:eu²⁺或srga2s4:eu²⁺的在470-480nm均具备较高的激发效率，和红色荧光粉(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺搭配，封装白光led光效更高。

另一方面，本发明实施例还提供了一种健康照明用灯具，所述健康照明用灯具包括本发明实施例所述的白光led。

具体地，本发明实施例的所述健康照明用灯具中设置的白光led包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料，所述蓝光芯片的峰值波长为470-480nm，所述荧光材料包括适合470-480nm激发的峰值波长位于540nm-560nm的黄色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉，或者所述荧光材料包括适合470-480nm激发的峰值波长位于500-540nm的绿色荧光粉和峰值波长位于600-660nm的红色荧光粉。该健康照明用灯具中，白光led的荧光材料选择参见上文的详细阐述。

本发明实施例提供的健康照明用灯具设置有本发明实施例特有的白光led，因此该健康照明用灯具显示出高量子效率，光效高，而且光效蓝光危害低，有利于学习和上班能够保持兴奋状态，在教育照明及办公照明应用领域具有很好的应用。

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为黄色荧光粉和红色荧光粉的组合。黄色荧光粉为la3si6n11:ce³⁺，峰值波长位于545-550nm之间；红色荧光粉为(sr,ca)alsin3:eu²⁺，峰值波长位于620-630nm之间；黄色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.2。其显色指数和色温如表1所示。

实施例2

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为黄色荧光粉和红色荧光粉的组合。黄色荧光粉为y3si6n11:ce³⁺，峰值波长位于545-550nm之间；红色荧光粉为(sr,ca)alsin3:eu²⁺，峰值波长位于620-630nm之间；黄色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.22。其显色指数和色温如表1所示。

实施例3

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为黄色荧光粉和红色荧光粉的组合。黄色荧光粉为lu3si6n11:ce³⁺，峰值波长位于545-550nm之间；红色荧光粉为sr2si5n8:eu²⁺，峰值波长位于620-630nm之间；黄色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.25。其显色指数和色温如表1所示。

实施例4

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为黄色荧光粉和红色荧光粉的组合。黄色荧光粉为(y,lu)3al5o12:ce³⁺峰值波长位于545-550nm之间；红色荧光粉为(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺，峰值波长位于620-630nm之间；黄色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.34。其显色指数和色温如表1所示。

实施例5

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为黄色荧光粉和红色荧光粉的组合。黄色荧光粉为y3al5o12:ce³⁺，峰值波长位于545-550nm之间；红色荧光粉为k2sif6:mn⁴⁺，峰值波长位于620-630nm之间；黄色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.34。其显色指数和色温如表1所示。

实施例6

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为黄色荧光粉和红色荧光粉的组合。黄色荧光粉为(la,y)3si6n11:ce³⁺，峰值波长位于545-550nm之间；红色荧光粉为k2gef6:mn⁴⁺，峰值波长位于620-630nm之间；黄色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.35。其显色指数和色温如表1所示。

实施例7

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为黄色荧光粉和红色荧光粉的组合。黄色荧光粉为y3si6n11:ce³⁺，峰值波长位于545-550nm之间；红色荧光粉为k2(si,ge)f6:mn⁴⁺，峰值波长位于620-630nm之间；黄色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.34。其显色指数和色温如表1所示。

实施例8

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为黄色荧光粉和红色荧光粉的组合。黄色荧光粉为la3si6n11:ce³⁺，峰值波长位于545-550nm之间；红色荧光粉为(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺，峰值波长位于620-630nm之间；黄色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.36。其显色指数和色温如表1所示。

实施例9

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为黄色荧光粉和红色荧光粉的组合。黄色荧光粉为(la,lu)3si6n11:ce，峰值波长位于545-550nm之间；红色荧光粉为(sr,ca)alsin3:eu²⁺，峰值波长位于620-630nm之间；黄色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.24。其显色指数和色温如表1所示。

实施例10

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。绿色荧光粉为β-sialon:eu²⁺，峰值波长位于520-540nm之间；红色荧光粉为(sr,ca)alsin3:eu²⁺，峰值波长位于620-630nm之间；绿色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.26。其显色指数和色温如表1所示。

实施例11

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。绿色荧光粉为srga2s4:eu²⁺，峰值波长位于520-540nm之间；红色荧光粉为(sr,ca)alsin3:eu²⁺，峰值波长位于620-630nm之间；绿色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.26。其显色指数和色温如表1所示。

实施例12

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。绿色荧光粉为sral2s4:eu²⁺，峰值波长位于520-540nm之间；红色荧光粉为(sr,ca)alsin3:eu²⁺，峰值波长位于620-630nm之；绿色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.23。其显色指数和色温如表1所示。

实施例13

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。绿色荧光粉为srga2s4:eu²⁺，峰值波长位于520-540nm之间；红色荧光粉为sr2si5n8:eu²⁺，峰值波长位于620-630nm之间；；绿色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.25。其显色指数和色温如表1所示。

实施例14

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。绿色荧光粉为srga2s4:eu²⁺，峰值波长位于520-540nm之间；红色荧光粉为(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺，峰值波长位于620-630nm之间；绿色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.34。其显色指数和色温如表1所示。

实施例15

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。绿色荧光粉为srga2s4:eu²⁺，峰值波长位于520-540nm之间；红色荧光粉为k2sif6:mn⁴⁺，峰值波长位于620-630nm之间；绿色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.35。其显色指数和色温如表1所示。

实施例16

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。绿色荧光粉为srga2s4:eu²⁺，峰值波长位于520-540nm之间；红色荧光粉为k2gef6:mn⁴⁺，峰值波长位于620-630nm之间；绿色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.37。其显色指数和色温如表1所示。

实施例17

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。绿色荧光粉为srga2s4:eu²⁺，峰值波长位于520-540nm之间；红色荧光粉为k2(si,ge)f6:mn⁴⁺，峰值波长位于620-630nm之间；绿色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.38。其显色指数和色温如表1所示。

实施例18

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为绿色荧光粉和红色荧光粉的组合。绿色荧光粉为β-sialon:eu²⁺，峰值波长位于520-540nm之间；红色荧光粉为(y,gd)(w,p)o4:eu³⁺，峰值波长位于620-630nm之间；绿色荧光粉与红色荧光粉的质量比为1：0.36。其显色指数和色温如表1所示。

对比例1

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为la3si6n11:ce³⁺黄色荧光粉，峰值波长位于545-555nm之间。其显色指数和色温如表1所示。

对比例2

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为y3si6n11:ce³⁺黄色荧光粉，峰值波长位于545-555nm之间。其显色指数和色温如表1所示。

对比例3

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为lu3si6n11:ce³⁺黄色荧光粉，峰值波长位于545-555nm之间。其显色指数和色温如表1所示。

对比例4

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为(la,lu)3si6n11:ce³⁺黄色荧光粉，峰值波长位于545-555nm之间。其显色指数和色温如表1所示。

对比例5

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为(la,y)3si6n11:ce³⁺黄色荧光粉，峰值波长位于545-555nm之间。其显色指数和色温如表1所示。

对比例6

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为y3al5o12:ce³⁺黄色荧光粉，峰值波长位于545-555nm之间。其显色指数和色温如表1所示。

对比例7

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为(y,lu)3al5o12:ce³⁺黄色荧光粉，峰值波长位于545-555nm之间。其显色指数和色温如表1所示。

对比例8

一种健康照明用白光led，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光材料。具体地，其芯片峰值波长位于475-480nm，其荧光材料为y3(al,ga)5o12:ce³⁺黄色荧光粉，峰值波长位于545-555nm之间。其显色指数和色温如表1所示。

上述实施例和对比例中白光led的性能测试结果如表1所示。

表1

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。