CN101050850A

CN101050850A - 一种合成低色温暖光的方法和采用该方法的发光装置

Info

Publication number: CN101050850A
Application number: CNA2007101031115A
Authority: CN
Inventors: 樊邦弘
Original assignee: Heshan Lide Electronic Enterprise Co Ltd
Current assignee: Heshan Lide Electronic Enterprise Co Ltd
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-04-21
Publication date: 2007-10-10

Abstract

本发明涉及一种合成低色温暖光的方法及采用该方法的发光装置，包括LED元件，可受所述LED元件所发光激发的荧光粉和将所述LED元件和荧光粉封装的封装胶体，所述封装胶体内引出有电极支架，将所述LED元件与外部电源电连接，所述LED元件的发光峰值波长为460～500nm；所述荧光粉的受激发光峰值波长为580～630nm。本发明仅使用一颗晶片和一种荧光粉就可以制造出具有微型钨丝灯(米泡色或香槟色)或高压钠灯效果的低色温暖光，同时具有节能，低成本和环保等优点。本发明可广泛应用于低色温暖光LED灯的制造中，特别应用于米泡LED的制造中。

Description

一种合成低色温暖光的方法和采用该方法的发光装置

技术领域

本发明涉及一种LED灯光的合成方法，特别涉及一种合成低色温暖光的方法。

本发明涉及还涉及一种灯具，特别涉及一种低色温暖光发光装置。

背景技术

LED来自英文LIGHT EMITTING DIODE的缩写，意为发光二极管。最简单的发光二极管的结构包括，P-型半导体、N-型半导体及两者之间所形成的PN结，当电流通过二极管时，在上述PN结处，便产生电荷载子，即电子与空穴，电子与空穴结合并以光子的形式释放出能量，在PN结处加入特定的化学物，则可使二极管发出特定颜色的光，如加入氮化铟镓(InGaN)可产生第一波长光，加入氮化镓(GaN)可产生绿光等，将发光二极管封装，并从封装体内引出发光二极管的正负两极以连接电源即构成LED灯。与普通的微型钨丝灯，荧光灯等白光灯相比，LED灯有寿命长、省电、耐用、牢靠、反应快、低废热和适合于批量生产等优点。

但是，单一波长的LED灯光只能用于某种特定的装饰场合，不具有通用性，因此开发出适于各种场合的混光LED灯，一直是业内同行追求的目标。混光即利用多种单一波长的光混合在一起而发出不同的场合所需色度，色温的光线如白光，类白光，琥珀色光等，类似于用多种颜色在调色板上调出特定的颜色。具体来说目前LED市场上制造混光LED的方法可以有以下几种：

1、将红、绿、蓝三基色发光二极管封装在一个灯泡内，外加电路调整三基色发光二极管的的功率，即可混出白光或类白光，采用这种结构的LED灯需要分别对三个发光二极管的功率进行独立控制，这样就使得外围电路的设计非常复杂，成本极高。

2、使用第一波长光和第二波长光二极管，然后在两发光二极管外覆盖黄色荧光粉，第一波长光二极管发出的第一波长光照射到黄色荧光粉上后，一部分第一波长光穿过黄色荧光粉，一部分留在荧光粉内激发黄光，所述第一波长光、黄光和第二波长光二极管发出的第二波长光混合成白光或类白光。采用这种结构的LED灯，由于第一波长光和第二波长光二极管两者所需的工作电压差别较大，若两者用串联连接则需要较高的总电压，不利于使用；若用并联则需要在其中一个二极管上串联电阻，这样就增加了制程工艺复杂程度，增加产品成本。

3、使用一个发紫外线二极管，在该发光二极管外覆盖红、绿、蓝三色荧光粉，利用紫外线照射到红、绿、蓝三色荧光粉上产生红、绿、蓝三色光混合成白光或类白光，由于紫外线激发红、绿、蓝三色荧光粉后会放出比较大的能量，促进了荧光粉的老化，降低产品的寿命，更为严重的是紫外线激发红、绿、蓝三色荧光粉后还会释放出对人体有害的物质。

此外，以上技术方案还有一个共同的缺点是，其发出光的色温较高，偏向于冷光，没有如微型钨丝灯或高压钠灯等热至发光体所发出的低色温暖光暖光给人温暖温馨的感觉。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是：提供一种合成低色温暖光的方法，其可提供低色温的暖光光线，且可使用成本低廉、节能和寿命长的装置来实现。

本发明要解决的另一个技术问题是：提供一种采用上述方法的低色温暖光发光装置。

对于本发明一种合成低色温暖光的方法来说，其技术问题是通过下述技术方案来解决的：先由LED元件发出第一波长光，其峰值波长为460～500nm；再用荧光粉吸收一部分所述第一波长光并激发出第二波长光，其峰值波长为580～630nm；所述第一波长光的未被吸收部分与第二波长光混合成低色温暖光。

对于本发明一种低色温暖光发光装置来说，其技术问题是通过下述技术方案来解决的：

一种低色温暖光发光装置，外壳为封装胶体，封装胶体内设有电极支架，电极支架上安装有LED元件，LED元件外覆盖有可受该LED元件所发的光激发的荧光粉，所述LED元件的发光峰值波长为460～500nm；所述荧光粉的受激发光峰值波长为580～630nm。

以下为本发明与微型钨丝灯的一些实验测试参数：

由上表可见，本发明的混光与微型钨丝灯的灯光相比在CIE图上的坐标和色温都非常相近，但光效却是微型钨丝灯的将近10倍，大大的达到了节能的效果。此外本发明仅使用了一颗LED元件，与使用三颗晶片的LED灯相比节省了成本，简化了控制电路；LED元件的发光峰值波长为460～500nm；释放能量较低，荧光粉不易老化，不会产生对人体有害物质，健康环保.

综上所述，本发明的有益效果是：色温低，成本低，节能，环保和寿命长等优点。

此外，本发明还可以通过以下技术方案做进一步改进：

所述LED元件的发光峰值波长为470～480nm，所述荧光粉的受激发峰值波长为600±3nm，测试表明，选取该参数的LED元件和荧光粉为组合所合成的低色温暖光的色温为1900K～2100K，在CIE图上的位置主要集中在以下坐标范围内：(0.48，0.39)，(0.48，0.43)，(0.53，0.44)，(0.53，0.41)。

所述LED元件的发光峰值波长为480～490nm，所述荧光粉的受激发峰值波长为610±3nm，测试表明，选取该参数的LED元件和荧光粉为组合所合成的低色温暖光的色温为1900K～2100K，在CIE图上的位置主要集中在以下坐标范围内：(0.48，0.39)，(0.48，0.43)，(0.53，0.44)，(0.53，0.41)。

所述LED元件的发光峰值波长为470～480nm，所述荧光粉的受激发光峰值波长为590±3nm，测试表明，选取该参数的LED元件和荧光粉为组合所合成的低色温暖光的色温为2100K~2300K，在CIE图上的位置主要集中在以下坐标范围内：(0.48，0.39)，(0.48，0.43)，(0.53，0.44)，(0.53，0.41)。

所述LED元件的发光峰值波长为480～495nm，所述荧光粉的受激发峰值波长为600±3nm，测试表明，选取该参数的LED元件和荧光粉为组合所合成的低色温暖光的色温为2100K~2300K，在CIE图上的位置主要集中在以下坐标范围内：(0.48，0.39)，(0.48，0.43)，(0.53，0.44)，(0.53，0.41)。

所述LED元件的发光峰值波长为460～470nm，所述荧光粉的受激发峰值波长为590±3nm。测试表明，采用该参数的LED元件和荧光粉为组合所合成的低色温暖光的色温为2100K左右，在CIE图上的坐标范围主要为：(0.43，0.36)，(0.43，0.34)，(0.51，0.40)，(0.51，0.34)

所述封装胶体内的设置一杯体，所述LED元件设置在所述杯体内，这样就可以方便在封装前将晶片固定，便于后续封装工序的进行，提高量产能力。

所述杯体内壁构成聚光杯，这样可以使得光能集中在一个方向射出。

所述荧光粉集中在所述杯体内覆盖所述LED元件，这样可以节约荧光粉的使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，

图1是本发明的结构示意图之一；

图2是本发明的结构示意图之二；

图3是本发明的结构示意图之三；

图4是本发明的结构示意图之四；

图5是本发明发出的暖白光在CIE图上的位置；

图6是本发明的混光过程示意图。

具体实施方式

参考图1，一种低色温暖光发光装置，其外壳为环氧树脂或其他塑料的封装胶体1，封装胶体1内有一LED元件4，由电极支架2支撑并连接外部电源，其发出峰值波长范围为460～500nm的第一波长光B；所述LED元件4上覆盖荧光粉5，主要成分的化学式为A2SiO4：Eu2+，D，其中，A为：Sr，Ca，Mg，Zn，Cd，I元素之一，D为F，Cl，Br，I，P，S，N元素之一，其可吸收所述LED元件4所发出第一波长光B，并激发出峰值波长范围为590～630nm的第二波长光R。电极支架2接通电源后，电流通过LED元件4发出第一波长光B，部分第一波长光B穿过荧光粉5，部分第一波长光B被荧光粉5吸收激发出第二波长光R，该第二波长光R与穿过荧光粉5的第一波长光B混合成低色温暖光W，混光原理如图6所示。实验表明，采用上述技术方案的LED灯发出的低色温暖光在CIE图上的范围主要为：(0.43，0.33)，(0.43，0.38)，(0.54，0.33)，(0.54，0.44)即图5中a区所示的范围，色温约为1600K~2500K之间。此范围的混光是略偏橘红色的低色温暖光，给人一种温馨的感觉，特别适合于家居或路灯等需要表达该种暖色调的场合。

在上述波长范围内的LED元件4和荧光粉5中，选取不同的发光峰值波长的LED元件4和荧光粉5作为组合能产生不同色调和色温的低色温暖光。

例如：当选用LED元件4的发光峰值波长为470～480nm，荧光粉5的受激发峰值波长为600±3nm为组合时，两种光混合成的低色温暖光的色温范围约为：1900K~2100K，在CIE图上的位置主要集中在以下坐标范围内：(0.48，0.39)，(0.48，0.43)，(0.53，0.44)，(0.53，0.41)，即图5中的c区，该区域的光色呈现为米泡色，特别适合运用于美耐灯的制作中取代现有的米泡色的微型钨丝灯。

当选用LED元件4的发光峰值波长为480～490nm，荧光粉5的受激发峰值波长为610±3nm为组合时，两种光混合成的低色温暖光的色温范围约为：1900K~2100K，在CIE图上的位置主要集中在以下坐标范围内：(0.48，0.39)，(0.48，0.43)，(0.53，0.44)，(0.53，0.41)，即图5中的c区，该区域的光色呈现为米泡色，特别适合运用于美耐灯的制作中取代现有的米泡色的微型钨丝灯。

当选用LED元件4的发光峰值波长为470～480nm，荧光粉5的受激发光峰值波长为590±3nm的为组合时，两种光混合成的低色温暖光的色温范围约为：2100K~2300K，在CIE图上的位置主要集中在以下坐标范围内：(0.48，0.39)，(0.48，0.43)，(0.53，0.44)，(0.53，0.41)，即图5中的c区，该区域的光色呈现为香槟色，特别适合运用于美耐灯的制作中取代现有的香槟色的微型钨丝灯。

当选用LED元件4的发光峰值波长为480～495nm，荧光粉5的受激发峰值波长为600±3nm的为组合时，两种光混合成的低色温暖光色的温范围约为：2100K~2300K，在CIE图上的位置主要集中在以下坐标范围内：(0.48，0.39)，(0.48，0.43)，(0.53，0.44)，(0.53，0.41)，即图5中的c区，该区域的光色呈现为香槟色，特别适合运用于美耐灯的制作中取代现有的香槟色的微型钨丝灯。

而当选用LED元件4的发光峰值波长为460～470nm，荧光粉5的受激发峰值波长为590±3nm为组合时，两种光混合成的低色温暖光主要集中在CIE图上的以下坐标之间：(0.43，0.36)，(0.43，0.34)，(0.51，0.40)，(0.51，0.34)，色温范围为：2100K左右，即图5中的b区，该区域的光色与高压钠灯的色温(2000K左右)相近，所以本技术方案特别适合应用在路灯的制造中，取代现有的高压钠灯灯泡。

需要说明的是，本发明中上述的光在CIE图上的位置范围，是通过测试多个样品然后用快速光谱分析仪测得的一个打靶图，考虑到数值的离散性和制作过程中其他因素对光色的影响，所说的范围并不是严格绝对的，而是采用测试结果比较集中和有代表性的数值来圈定的，所以并不排除采用上述技术方案制作的成品所测得的光色结果有少量分散在所述CIE图上的位置之外。

所述LED元件4可以在与电极支架2直接电连接后用环氧树脂等胶体封装；也可以在电极支架2的顶端焊接或直接冲压出一个杯体21，所述LED元件4放置在所述杯体21内，再用金线与电极支架2电连接，这样可以增强电极支架2与LED元件4的一体性，起到有效的保护LED元件4的作用。

所述杯体21可以设计成喇叭状，然后在杯体21内壁上设置反光材料，或直接将杯体21内壁打磨光滑至具有反光功能，从而使杯体21的内壁构成聚光杯，这样可以使得光能集中在一个方向射出。

在上述LED元件4放置在所述杯体21中后，可紧跟着往杯体21内注入荧光粉5覆盖LED元件4，然后再封装。当然，也可以将所述荧光粉5预先混入封装胶液中，在LED元件4与电极支架2与被封装时，荧光粉5就会分散封装胶体1中与封装胶体1一起包覆所述LED元件4，如图4所示。

此外，通过改变封装胶体1顶端11的结构还可以使本发明发出的光具有不同的方向。例如，如图1所示，将所述封装胶体1的顶端11设计成圆弧状时，封装胶体1内点光源发射的光经该圆弧状的顶端11折射后可获得平行光；又如图3所示，当所述封装胶体1的顶端11设计成内凹状时，封装胶体1内点光源发射的光经该内凹状的顶端11折射后可获得发散光；如图4所示，所述封装胶体1的顶端11设计成平头时，封装胶体1内点光源发射的光经该内平头顶端11折射后可获得一定程度的发散光。

Claims

1、一种合成低色温暖光的方法，其特征在于：先由LED元件(4)发出第一波长光(B)，其峰值波长为460～500nm；再用荧光粉(5)吸收一部分所述第一波长光(B)并激发出第二波长光(R)，其峰值波长为580～630nm；所述第一波长光(B)的未被吸收部分与第二波长光(R)混合成低色温暖光(W)。

2、根据权利要求1所述的一种合成低色温暖光的方法，其特征在于：所述第一波长光(B)的峰值波长为470～480nm，所述第二波长光(R)的峰值波长为600±3nm。

3、根据权利要求1所述的一种合成低色温暖光的方法，其特征在于：所述第一波长光(B)的峰值波长为480～490nm，所述第二波长光(R)的峰值波长为610±3nm。

4、根据权利要求1所述的一种合成低色温暖光的方法，其特征在于：所述第一波长光(B)的峰值波长为470～480nm，所述第二波长光(R)的峰值波长为590±3nm。

5、根据权利要求1所述的一种合成低色温暖光的方法，其特征在于：所述第一波长光(B)的峰值波长为480～495nm，所述第二波长光(R)的峰值波长为600±3nm。

6、根据权利要求1所述的一种合成低色温暖光的方法，其特征在于：所述第一波长光(B)的峰值波长为460～470nm，所述第二波长光(R)的峰值波长为590±3nm。

7、根据权利要求1至6所述的任何一种合成低色温暖光的方法，其特征在于：所述荧光粉(5)的主要成分的化学式为A₂SiO₄:Eu²⁺，D，其中，A为：Sr，Ca，Mg，Zn，Cd，I元素之一，D为F，Cl，Br，I，P，S，N元素之一。

8、一种采用权利要求1所述方法的低色温暖光发光装置，外壳为封装胶体(1)，封装胶体(1)内设有电极支架(2)，电极支架(2)上安装有LED元件(4)，LED元件(4)外覆盖有可受该LED元件(4)所发的光激发的荧光粉(5)，其特征在于：所述LED元件(4)的发光峰值波长为460～500nm；所述荧光粉(5)的受激发光峰值波长为580～630nm。

9、根据权利要求8所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述LED元件(4)的发光峰值波长为470～480nm；所述荧光粉(5)的受激发峰值波长为600±3nm。

10、根据权利要求8所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述LED元件(4)的发光峰值波长为480～490nm；所述荧光粉(5)的受激发峰值波长为610±3nm。

11、根据权利要求8所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述LED元件(4)的发光峰值波长为470～480nm；所述荧光粉(5)的受激发光峰值波长为590±3nm。

12、根据权利要求8所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述LED元件(4)的发光峰值波长为480～495nm；所述荧光粉(5)的受激发峰值波长为600±3nm。

13、根据权利要求8所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述LED元件(4)的发光峰值波长为460～470nm；所述荧光粉(5)的受激发峰值波长为590±3nm。

14、根据权利要求8所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述电极支架(2)上设置一杯体(21)，所述LED元件(4)设置在所述杯体(21)内。

15、根据权利要求14所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述杯体(21)与电极支架(2)为一体结构。

16、根据权利要求15所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述杯体(21)内壁构成聚光杯。

17、根据权利要求14至16所述的任何一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述荧光粉(5)集中在所述杯体(21)内覆盖所述LED元件(4)。

18、根据权利要求8至16所述的任何一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述荧光粉(5)混合在封装胶体(1)内。

19、根据权利要求8至16所述的任何一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述封装胶体(1)的顶端(11)具有外凸圆弧或锥形内凹或平的结构。

20、根据权利要求17所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述封装胶体(1)的顶端(11)具有外凸圆弧或锥形内凹或平的结构。

21、根据权利要求18所述的一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述封装胶体(1)的顶端(11)具有外凸圆弧或锥形内凹或平的结构。

22、根据权利要求8至16所述的任何一种低色温暖光发光装置，其特征在于：所述荧光粉(5)的主要成分的化学式为A₂SiO₄:Eu²⁺，D，其中，A为：Sr，Ca，Mg，Zn，Cd，I元素之一，D为F，C1，Br，I，P，S，N元素之一。