CN101246876A - 一种获得高光效高显色性led灯的方法及高光效高显色性led灯 - Google Patents

一种获得高光效高显色性led灯的方法及高光效高显色性led灯 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种获得高光效高显色性LED灯的方法及高光效高显色性LED灯，是由一个或一个以上蓝光LED芯片、复数个红光LED芯片、荧光粉、封装材料和控制电路组成，蓝光LED芯片和红光LED芯片上具有荧光粉和封装材料，蓝光LED芯片、红光LED芯片和控制电路形成电连接。此结构可以方便制造出不同色温的白光LED灯，在2500K－7000K的色温范围内，光效高，显色性好，适合用作普通照明光源，且显色性、寿命以及环保等方面又优于普通荧光灯和三基色荧光灯，对今后的普通照明的发展意义重大。

Description

一种获得高光效高显色性LED灯的方法及高光效高显色性LED灯
技术领域
本发明涉及一种LED灯的技术领域，特别与高光效高显色性LED灯的获得方法及结构有关。
背景技术
自从蓝光LED芯片出现以后，LED灯得到了迅速发展。人们把蓝光LED芯片作为激发光源，激发YAG荧光粉得到黄光，黄光和蓝光LED芯片剩余的蓝光再混合成白光LED。这种白光LED在高色温情况下，光效和显色性较高，但是在低色温下，显色性太差，颜色大大偏离普通照明的要求，为了解决这一问题，通常把LED红色荧光粉加入到黄粉中，以增强白光LED灯中的红色成分，借以提高显色指数，但是，其光通量大大降低，很难得到实际应用。2003年美国专利US6577073B2报道了在上述白光LED灯中加入红光LED灯的方法，其可以降低白光LED灯的色温，提高显色性，但是，常用的蓝光LED芯片功率较小，并且每个模粒中只有两个芯片(蓝光LED芯片、红光LED芯片各一个)，通过分别调节蓝光LED芯片和红光LED芯片的强度来形成白光LED，如此控制线路较为复杂，不易调节，因此需要进一步改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种获得高光效高显色性LED灯的方法，其调节控制容易，可适合用作普通照明光源。
本发明的又一目的是提供一种高光效高显色性LED灯，其结构简单，可适合用作普通照明光源。
本发明的目的是基于这样的原理实现的：利用蓝光芯片发出蓝光激发荧光粉产生黄光。黄光、蓝光芯片激发荧光粉后剩余的蓝光、以及红光芯片发出的红光，组成多色光，通过合理的蓝光红光芯片排布及控制线路的设计，利用调节红光的强度，制造出不同色温的白光LED灯。
具体技术方案为：选择一个或一个以上的蓝光LED芯片作为激发光源，配置多个红光LED芯片，通过一控制电路，对多个红光LED芯片发出的红光强度进行调节，获得所需要的不同色温的白光LED灯。
所述的多个红光LED芯片布置在蓝光LED芯片的周围电连接，在其上涂布荧光粉、封装材料，控制电路对多个红光LED芯片发出的红光强度进行调节。
所述的多个蓝光LED芯片和多个红光LED芯片有序排列固定在LED的支架上电连接，LED芯片上涂布荧光粉、封装材料。
所述的蓝光LED芯片的主峰波长为440～480nm，更可取的是450～470nm；红光LED芯片的主峰波长为600～670nm，更可取的是610～650nm；荧光粉的主峰波长为520～580nm，更可取的是540～560nm。
本发明的又一目的是这样实现的：
高光效高显色性LED灯，由一个或一个以上的蓝光LED芯片、多个红光LED芯片、荧光粉、封装材料和控制电路组成，蓝光LED芯片和红光LED芯片上具有荧光粉和封装材料，蓝光LED芯片、红光LED芯片和控制电路电连接。
所述的封装材料中含有荧光粉，含有荧光粉的封装材料涂布于蓝光LED芯片和红光LED芯片上。
所述的多个红光LED芯片布置在蓝光LED芯片的周围。
所述的多个蓝光LED芯片和多个红光LED芯片有序排布固定在LED灯的支架上。
所述的控制电路仅调节控制红光LED芯片的发光强弱。
所述的蓝光LED芯片的主峰波长为440～480nm，更可取的是450～470nm；所述的红光LED芯片的主峰波长为600～670nm，更可取的是610～650nm。
所述的荧光粉的主峰波长为520～580nm，更可取的是540～560nm。所述的仅红光LED芯片由控制电路调节控制发光强弱。
所述的LED灯的支架内有一个蓝光LED芯片和四个红光LED芯片。
由于采用上述方法，本发明由蓝光LED芯片发出蓝光激发荧光粉产生黄光，黄光和蓝光LED芯片激发荧光粉后剩余的蓝光以及红光LED芯片发出的红光，组成多色光，通过本发明中蓝光LED芯片和红光LED芯片的个数增加、合理的蓝光LED芯片和红光LED芯片排布以及对控制电路的设计，由控制电路调节红光LED芯片发出的红光强度，就可以制造出不同色温的白光LED灯。与US6577073B2相比，由多个蓝光LED芯片和多个红光LED芯片可调节出更宽色温范围的白光LED灯，调节方便容易，而且，蓝光LED芯片可选择0.5W、1W或1W以上，由此，可以得到较高功率的白光LED灯，这种白光LED灯在2500K-7000K的色温范围内，光效高，显色性好，适合用作普通照明光源，另外，由于白光LED灯的光效接近普通荧光灯和三基色荧光灯的光效，而显色性、寿命以及环保等方面又优于它们，所以，对今后的普通照明的发展意义重大。同时，由于本发明可以仅对多个红光LED芯片的发光强度进行调整，因而，控制电路更加简单。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构俯视图；
图2是本发明实施例一的结构侧视图；
图3是本发明实施例一的电路示意图；
图4是本发明光源测试的2700K光谱图；
图5是本发明光源测试的4000K光谱图；
图6是本发明光源测试的5000K光谱图；
图7是本发明实施例二结构示意图；
图8是本发明实施例二的电路示意图。
具体实施方式
实施例1、如图1、2所示，是本发明揭示的高光效高显色性LED灯的一个实施例，由一个蓝光LED芯片1、四个红光LED芯片2、荧光粉3、封装材料4和控制电路5组成。
其中，蓝光LED芯片1的主峰波长选择440～480nm为佳，但最佳值为450～470nm。蓝光LED芯片1的个数可以依需要(功率大小)选择，至少一个，可选择0.5W、1W或1W以上。
红光LED芯片2的主峰波长选择600～670nm为佳，但最佳值为610～650nm。多数个红光LED芯片2的个数至少为两个或两个以上。
荧光粉3为YAG荧光粉，不只限于Y3Al5O12:Ce荧光粉，还包括(Y，Gd)3Al5O12:Ce、Y3(Al，Ga)5O12:Ce等荧光粉，主峰波长选择520~580nm为佳，更可取540~560nm。
荧光粉3和封装材料4封装在蓝光LED芯片1和红光LED芯片2上。具体封装方式可以是在封装材料4中混入荧光粉3，含有荧光粉3的封装材料4涂布于蓝光LED芯片1和红光LED芯片2上，也可以是在蓝光LED芯片1和红光LED芯片2涂布荧光粉3和封装材料4，封装方式不受本文限制。
本实施例中蓝光LED芯片1设计在中部，四个红光LED芯片2均布在其外围；控制电路5包括：电源51、驱动电路部分52和可调电阻R；四个红光LED芯片2与可调电阻R串联，一端接电源51，另一端接驱动电路部分52；蓝光LED芯片1一端接电源51，另一端接驱动电路部分52形成电连接。
工作时：蓝光LED芯片1发出蓝光激发荧光粉产生黄光，黄光和蓝光LED芯片1激发荧光粉后剩余的蓝光以及红光LED芯片2经控制电路5调节后发出的红光组成白光LED灯。通过上述原理制出的2700K、4000K、5000K光源，其谱图分别见图4、图5图6，其测试的光通、显色性、色温等数据分别为：
  色温   色坐标x/y   显色性(Ra)   光通量   光效
  2714K   0.4646/0.4210   86.0   60lm   51lm/W
  4233K   0.3690/0.3631   91.2   65lm   58lm/W
  5254K   0.3386/0.3404   87.3   67lm   62lm/W
由此可见，本发明制得的白光LED灯在2500K-7000K的色温范围内，光效高，显色性好，适合用作普通照明光源，且光效接近普通荧光灯和三基色荧光灯的光效，而显色性、寿命以及环保等方面又优于它们，所以，对今后的普通照明的发展意义重大。
实施例2，如图7、8所示，是本发明揭示的高光效高显色性LED灯的又一个实施例，与实施例一不同之处：是由两个蓝光LED芯片1、八个红光LED芯片2、荧光粉3、封装材料4和控制电路5组成。
本实施例中两蓝光LED芯片1设计在中部，八个红光LED芯片2均布在其外围；控制电路5包括：电源51、驱动电路部分52和可调电阻R；八个红光LED芯片2与可调电阻R串联，一端接电源51，另一端接驱动电路部分52；两个蓝光LED芯片1并联，其一端接电源51，另一端接驱动电路部分52形成电连接。也可以是符合本发明要求的其他控制电路或控制芯片。
本发明的关键是：蓝光LED芯片1、红光LED芯片2的个数增加，当然，蓝光LED芯片1、红光LED芯片2的具体个数可依设计需要而定，但以实施例一LED灯的支架中具有一个蓝光LED芯片1和四个红光LED芯片2为最佳。也可以如实施例二LED灯的支架中具有两个蓝光LED芯片1和八个红光LED芯片2。所有蓝光LED芯片1、红光LED芯片2的排布以产生均匀的多色光即可，如：所述的复数个红光LED芯片2可以布置在所有蓝光LED芯片1的周围(如图1、2所示和图7所示)，也可以复数个蓝光LED芯片1和复数个红光LED芯片2混合分布在LED灯的支架中(本文不逐一图示)。
上述仅为本发明的几个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的。

Claims (10)

1. 一种获得高光效高显色性LED灯的方法，其特征在于：选择为一个或一个以上的蓝光LED芯片作为激发光源，配置多个红光LED芯片，通过一控制电路，对多个红光LED芯片发出的红光强度进行调节，获得所需要的不同色温的高光效高显色性白光LED灯。
2. 根据权利要求1所述的获得高光效高显色性LED灯的方法，其特征在于：多个红光LED芯片布置在蓝光LED芯片的周围电连接，在其上涂布荧光粉、封装材料，控制电路对多个红光LED芯片发出的红光强度进行调节。
3. 根据权利要求1所述的获得高光效高显色性LED灯的方法，其特征在于：多个蓝光LED芯片和多个红光LED芯片有序排列固定在LED的支架上电连接，LED芯片上涂布荧光粉、封装材料，控制电路对多个红光LED芯片发出的红光强度进行调节。
4. 根据权利要求2或3所述的获得高光效高显色性LED灯的方法，其特征在于：蓝光LED芯片的主峰波长为440～480nm，更可取的是450～470nm；红光LED芯片的主峰波长为600～670nm，更可取的是610～650nm；荧光粉的主峰波长为520～580nm，更可取的是540～560nm。
5. 高光效高显色性LED灯，其特征在于：由一个或一个以上蓝光LED芯片、多个红光LED芯片、荧光粉、封装材料和控制电路组成，蓝光LED芯片和红光LED芯片上具有荧光粉和封装材料，蓝光LED芯片、红光LED芯片和控制电路电连接。
6. 如权利要求5所述的高光效高显色性LED灯，其特征在于：多个红光LED芯片布置在蓝光LED芯片的周围。
7. 如权利要求5所述的高光效高显色性LED灯，其特征在于：多个蓝光LED芯片和多个红光LED芯片有序排列固定在LED的支架上。
8. 如权利要求5所述的高光效高显色性LED灯，其特征在于：控制电路包括电源、驱动电路部分和可调电阻R；多个红光LED芯片与可调电阻R串联，一端接电源，另一端接驱动电路部分；多个蓝光LED芯片并联，其一端接电源，另一端接驱动电路部分形成电连接，调节控制多个红光LED芯片发光强弱。
9. 如权利要求5所述的高光效高显色性LED灯，其特征在于：蓝光LED芯片的主峰波长为440～480nm，更可取的是450～470nm；红光LED芯片的主峰波长为600～670nm，更可取的是610～650nm；荧光粉的主峰波长为520～580nm，更可取的是540～560nm。
10. 如权利要求5所述的高光效高显色性LED灯，其特征在于：蓝光LED芯片为一个，四个红光LED芯片均匀的布置在蓝光LED芯片外围，控制电路调节控制四个红光LED芯片发光强弱。
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