专利名称：一种三基色混合暖白光led灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体照明领域，尤其涉及一种三基色混合暖白光LED。
背景技术：
随着GaN基材料外延技术的不断进步，高亮度的红光、蓝光以及更短波长的发光二极管(LED)的性能取得了长足的进步，商品化的LED已经覆盖了从红光到紫外光的整个波段。目前用于实现白光发光LED最常规的解决方案是在1997年由Nakamura等人实现的利用GaN基蓝光LED管芯加少量钇铝石榴石为主的黄色荧光粉，使发射的蓝光一部分激发荧光粉发出黄光与蓝光混合产生白光。此方法的优点在于技术成熟，电学特性、光学特性稳定，成本较低于其它的解决方案。所以，几乎所用的商品化LED照明产品都是使用此种LED 发光芯片。(说明书以下内容中所述的蓝光LED均是指此类涂有荧光粉、发冷白光的蓝光 LED)白光可以分为暖白光(色温2700K CCT)LED和冷白光(色温6000K CCT)LED。暖白光这一先进理念是由世界著名照明企业飞利浦公司率先提出的，并且已经在美国、英国、 比利时、挪威等国得到了广泛应用。相对于黄光、冷白光，暖白光具有更高的色温，更好的显色性，更接近于阳光的表现效果，给人以温暖的心里感受。暖白光在绿色光谱和蓝色部分光谱都更加丰富，暖白光随着距离的增加，颜色辨认更加清楚。在同等垂直照度水平下，人们易于在暖白光下辨别物体和周边环境颜色的特点。自2009年起，飞利浦开始大力推广暖白光LED照明。通用电气，欧司朗随后相继开始推广，暖白光LED照明必将成为半导体照明发展的必然趋势。暖白光照明的研发也是国内照明企业走向世界的必经之路。利用合适的比例混合蓝光、黄光、红光三基色可以配出2700K CCT的暖白光，红光的加入可以使冷白光偏暖，色温降低。所以用前面提到的涂有黄色荧光粉的蓝光LED与红光LED串联使用在LED照明灯具中，可以达到发出暖白光的目的。此种暖白光具有更高的流明输出和发光效率。但是蓝光LED和红光LED是因材料不同，禁带宽度不同，所以发光的颜色不同，当然所需能量就不同，即它们的正向导通压降不同。蓝光波长比红光短，光需要的能量大，所以蓝光LED开启电压大。在同一正向导通电流下，蓝光LED和红光LED的色温与灯具内温度成不同的函数关系。由于红光LED在不同温度色温变化更加明显，在暖白光 LED灯具启动后，温度由25度上升到90度左右，色温从2100K慢慢上升到2700K，并且需要 25到30分钟，此时间决定于灯具的散热水平，如此长时间的色温变化，会对照明质量，特别是室内照明和特殊照明质量产生不利的影响。如何让暖白光LED照明产品在启动到稳定的时间内，色温相对于2700K变化幅度较小，是将来高质量LED照明所必须解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以使暖白光LED照明产品在启动到稳定状态的时间内色温稳定的电路。本发明所采用的技术方案是一种三基色混合暖白光LED灯，包括蓝光LED和红光LED以及用于稳定色温的电路，所述的蓝光LED的管芯内涂有黄色荧光粉，蓝光LED和红光LED串联后接在在电源正极和接地端之间，所述的稳定色温的电路包括第一三极管和第二三极管，第一三极管的发射极和集电极接在红光LED的负极与接地端之间，其基极与红光LED负极之间接有负温度系数热敏电阻(R4)；第二三极管的发射极和集电极与旁路电阻(Rl)串联后接在蓝光LED 的负极与接地端之间，在红光LED的负极与第二三极管基极之间接有正温度系数热敏电阻 (R5)，在第二三极管的基极与接地端之间接有负温度系数热敏电阻(R7)。作为优选实施方式，所述的两个三极管的电流增益和基极-发射极电压相同。本发明在LED点亮后到稳定状态的过程中，通过旁路电流的作用，使红光LED的电流是从小到大逐渐上升直到热稳定，达到LED整灯色温变化很小的目的。
图1是本发明的电路原理图。图2是本采用发明后暖白光LED照明启动的实际色温变化图。
具体实施例方式下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明。如图1所示，本发明的三基色混合暖白光LED灯，包括蓝光LED和红光LED及其驱动电路.驱动电路中三极管Ql发射极接地，基极经R4NTC后分为两路一路接三极管Ql的集电极，另一路经电阻R6和R5PTC串联后再分两路，一路接三极管Q2的基极，另一路经电阻R7NTC接地；三极管Ql的集电极分两路一路经电阻R4NTC接三极管Ql的基极，另一路接红光LED2的负极。三极管Q2的发射极接地，其基极经R7NTC接地；三极管Q2的集电极经电阻R2、R3和Rl串联后再分两路，一路接红光LED2的正极，另一路接涂有黄色荧光粉、 且发冷白光的蓝光LEDl的负极。蓝光LEDl的正极接驱动电路的输出正端。为了确保电流镜的准确性，Ql和Q2采用集成在一个封装里的双晶体管器件，如S08。Ql和Q2的电流增益β、Vbe等电学参数一致。本发明的工作原理如下如图1所示的Ql、Q2的连接构成的基本的电流镜结构，Ql、Q2的参数完全相同， β = β2= β，并且两三极管具有相同的基极-发射极电压Vbe。驱动电路总的输出电流(Iin)全部流过蓝光LEDl (大小为Iblue)后，分为两路一路流过红光LED2，电流大小为 Ired;另一路经Rl，R3，R2流入Q2的集电极，被称为旁路电流，大小为Bypass。Ired与 rtypass的关系如(1)式所示。对于三极管Q1，发射极电流Ired等于其基极电流的β倍， 如(2)式所示。对于三极管Q2，发射极电流rtypass等于其基极电流的β倍，如(3)式所示。由于β相同，综合O)、(3)式，可分别得出流过红光LED2的电流Ired、旁路电流 Ibypass与驱动输出电流Iin的关系，如(4)式、(5)式所示。可以看出，当LED照明灯具启动后，驱动电路的输出电流Iin全部流过了蓝光LEDl，却并未全部流过红光LED2，而是经过旁路电流rtypss分流后的剩余电流部分流入了红光LED2，即Ired < Iblue = Iin0此时红光LED2的亮度暗于稳定后的亮度，对色温的贡献小于50%。随着灯具内部环境的温度的上升，负温度系数热敏电阻R4的电阻值逐渐减小，正温度系数的热敏电阻R5的阻值逐渐增大，则由(4)式、(5)式可以看出，流过红光LED2的电流Ired逐渐增大，旁路电流rtypass逐渐减小。红光LED2的亮度逐渐达到稳定后的亮度，对色温的贡献趋于50%。在灯具稳定的25分钟内，红光LED2逐渐变亮的过程，稳定了与蓝光LED混合后的灯具光输出色温，色温变化图如图2所示，变化率仅为1.22%。
权利要求
1.一种三基色混合暖白光LED灯，包括蓝光LED和红光LED以及用于稳定色温的电路， 所述的蓝光LED的管芯内涂有黄色荧光粉，蓝光LED和红光LED串联后接在电源正极和接地端之间，其特征在于，所述的稳定色温的电路包括第一三极管和第二三极管，第一三极管的发射极和集电极接在红光LED的负极与接地端之间，其基极与红光LED负极之间接有负温度系数热敏电阻(R4)；第二三极管的发射极和集电极与旁路电阻(Rl)串联后接在蓝光 LED的负极与接地端之间，在红光LED的负极与第二三极管基极之间接有正温度系数热敏电阻(R5)，在第二三极管的基极与接地端之间接有负温度系数热敏电阻(R7)。
2.根据权利要求1所述的三基色混合暖白光LED灯，其特征在于，所述的两个三极管的电流增益和基极-发射极电压相同。
全文摘要
本发明属于半导体照明领域，涉及一种三基色混合暖白光LED灯，包括蓝光LED和红光LED以及用于稳定色温的电路，蓝光LED的管芯内涂有黄色荧光粉，蓝光LED和红光LED串联后接在电源正极和接地端之间，稳定色温的电路包括第一三极管和第二三极管，第一三极管的发射极和集电极接在红光LED的负极与接地端之间，其基极与红光LED负极之间接有负温度系数热敏电阻(R4)；第二三极管的发射极和集电极与旁路电阻(R1)串联后接在蓝光LED的负极与接地端之间，在红光LED的负极与第二三极管基极之间接有正温度系数热敏电阻(R5)，在第二三极管的基极与接地端之间接有负温度系数热敏电阻(R7)。本发明可以使暖白光LED照明产品在启动到稳定状态的时间内色温稳定。
文档编号H05B37/00GK102387624SQ201110357368
公开日2012年3月21日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年9月2日
发明者付贤松, 李晓云, 李静仪, 杨广华, 牛萍娟, 范强 申请人:天津工业大学