CN101907245A - Led白光照明路灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED白光照明路灯，其包含有至少一承载基板、多个设置于该承载基板上的红光LED封装元件、绿光LED封装元件及蓝光LED封装元件，该承载基板设置于一灯座上，该灯座可被设置于一灯柱上；该各个光色的LED封装元件发出的光束能够被均匀地混成白光，增进了照明的广度及亮度；另外，可通过调整该各个光色的LED封装元件的数量及设置位置，轻易地调整白光的色温；另外，该LED白光照明路灯还具有高演色性。

Description

LED白光照明路灯

技术领域

本发明涉及一种照明用路灯，特别是涉及一种混光均匀、易于调整色温且具有高演色性的LED白光照明路灯。

背景技术

由于发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)具有低耗能、高效率的特性及优点，因此目前各国及业界均将此技术列为策略发展的重点技术，以取代现有传统的照明设备。当然，除一般家用的照明设备外，行政机关所归管的路灯更是被列为优先采用LED的主要目标。

如图1所示，现有的LED照明设备，是将多个可分别发出红光、绿光、蓝光的LED元件1、2、3电性连接于一电路板4上，再由该电路板4连接一连接端子(图中未表示)，以由该连接端子与电源或灯座电性连接，实现利用三原色光(红、绿、蓝)混出可供照明用的白光的目的。但此种利用红、绿、蓝光加以混合以实现白光照明的方式，除了各色光的波长要满足能够配合出白光的条件以外，各色光的强度也要有适当的配比，因此在混光实施上存在着相当的难度，往往仅能够实现以下的效果：白光仅出现在各色光的光束交集的区域中央，远离中央区域的混光的色温会逐渐趋近红、绿、蓝三原色光，导致在照明区域形成色彩缤纷的色块。这即为混光不均所造成的缺陷，会导致照明效果不佳。

图2所示为另一种LED照明设备，其将多个可分别发出红光、绿光、蓝光的LED元件1、2、3电性连接于一电路板4上，再由该电路板4连接一连接端子(图中未表示)，并于该电路板4前设置一透明灯罩5，该透明灯罩5内部则加入荧光粉(剂)6，以将三原色光(红、绿、蓝)经由荧光粉的混合而实现可供照明用的白光。但此种方式所能提供照明的广度有限，对照亮极为宽广的街道路面来说仍嫌不足，而且由于LED元件1、2、3在发光的同时必然伴随着高温，而荧光粉6本身并不耐高温，因此当LED元件的温度升高时，荧光粉会快速发生质变，造成LED元件产生光衰现象，严重影响照度或明亮度。

另外，由于LED的发光波长取决于磊晶层的结构及组成的材料，甚至涉及晶格匹配的问题，因此，由上述原因导致的半导体因温度的高低变化而发生波长飘移的问题就不容忽视了。就LED在开机初期和通电一段时间后这两种情况来说，在开机初期，由于红光的发光效率较高，由该红、绿、蓝三原色光混出的为白色偏红的光源；而通电一段时间后，随着发光效率较高的蓝光逐步增强，会使得混光色温逐渐偏向冷光系的白色偏蓝光，因此在这两种情况下所得的混光的色温各不相同。从光谱的角度来看，波长由暖色系移动到冷色系的热飘移范围过大，会严重影响混光色温的白平衡，相对减损光源的照度。

上述的诸多缺陷，仍是将LED运用于需要极大的照明广度及亮度，并且需要能够容易地调整色温的路灯上时，所要寻求解决的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的LED白光照明路灯混光不均或色温漂移过大的缺陷，提供一种混光均匀且易于调整色温的LED白光照明路灯。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种LED白光照明路灯，其特点在于，其包含有：至少一承载基板；至少三个红光LED封装元件，电性连接于该承载基板上，每个红光LED封装元件具有一个可发出红光的LED晶片；至少三个绿光LED封装元件，电性连接于该承载基板上，每个绿光LED封装元件具有一个可发出绿光的LED晶片；至少三个蓝光LED封装元件，电性连接于该承载基板上，每个蓝光LED封装元件具有一个可发出蓝光的LED晶片；该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件分别还包括一分别罩覆于该可发出红光的LED晶片、可发出绿光的LED晶片和可发出蓝光的LED晶片上的罩覆体，每个该罩覆体中均布设有多个扩散粒子；一灯座，用于设置该承载基板。

较佳地，该罩覆体由环氧树脂、硅胶或玻璃制成。

较佳地，该扩散粒子由树脂与碳酸钙调和而成。

较佳地，该扩散粒子由树脂与二氧化硅调和而成。

较佳地，其还包含有一连接于该灯座上的灯柱。

较佳地，其还包含有一增光片，该增光片由透光的材质所制成，连接于该灯座上，并位于该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件的发光方向上。

较佳地，其还包含有一扩散片，该扩散片具有一扩散平板及多个扩散粒子，该扩散平板由透光的材质所制成，连接于该灯座上，且位于该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件的发光方向上，该扩散粒子散布于该扩散平板中，该扩散粒子由具有高反射率或高散射率的材料所制成。

较佳地，该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件为插件型。

较佳地，该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件为贴片型。

较佳地，该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件为倒装晶片型。

较佳地，其还包含有多个第四色光LED封装元件，该第四色光LED封装元件设于该承载基板上。

较佳地，该第四色光LED封装元件具有一个可发出第四色光的LED晶片、一罩覆于该可发出第四色光的LED晶片上的罩覆体及多个布设于该罩覆体中的扩散粒子。

较佳地，该第四色光LED封装元件发出一波长在560nm～610nm频谱范围内的黄光。

较佳地，该第四色光LED封装元件发出一波长在470nm～500nm频谱范围内的蓝绿光。

本发明的积极进步效果在于：

1、混光均匀，照明效果较佳。由于本发明中的各红、绿、蓝光LED封装元件的罩覆体中均布设有呈预定状态的扩散粒子，且扩散粒子在各罩覆体内的散布密度、数量及位置各不相同，因此当红、绿、蓝光LED晶片分别发出红、绿、蓝光时，其光束经由该扩散粒子沿较佳的散射路径散射，因而实现充分混光，红、绿、蓝光的光束能够几乎完全重迭，从而均匀地混成白光，并且也基本没有其它颜色的色块产生，未能均匀混光的色块区域仅会发生于照明区域的周边，其所占的面积比例远低于人眼所能察觉的程度，由此便实现了均匀混光的效果，另外，光线在经由扩散粒子发散后，将使得照明的广度更佳。因此，在使用于道路照射时，能够实现更好的照明广度。

2、易于调整色温。由于本发明采用的是多个红、绿、蓝光的LED封装元件，因此可通过置换或调配这些LED封装元件在承载基板上的位置，来达到调整色温的效果，即使得混成的白光可以在冷色系白光至暖色系白光之间进行调整，例如，使用在一般市区外的道路时，由于车速较快，可将其调整为色温较高的冷色系白光，以增大照明亮度及广度，而使用在市区内的道路时，由于车速较慢，可将其调整为色温较低的暖色系白光，以增加柔和感。

3、高演色性。对于本发明的LED白光照明路灯，还可以增设多个能够发出有别于红、绿、蓝光的第四色光的第四色光LED封装元件，此时的LED白光照明路灯所发出的白光，由于不仅仅由三原色的色光混合而成，而是另外又混入了第四色光，因此具有高演色性。

附图说明

图1为现有的一种LED路灯的照明状态示意图。

图2为现有的另一种LED路灯的照明状态示意图。

图3为本发明的LED白光照明路灯的第一较佳实施例的立体图。

图4为图3所示的较佳实施例的局部构件示意图。

图5为图3所示的较佳实施例的照明状态示意图。

图6为本发明的LED白光照明路灯的第二较佳实施例的立体图。

图7为本发明的LED光照明路灯的第三较佳实施例的立体图。

图8为本发明的LED光照明路灯的第四较佳实施例的示意图。

附图标记说明：

现有：

红光LED元件1               绿光LED元件2

蓝光LED元件3               电路板4

透明灯罩5                  荧光粉6

本发明：

LED白光照明路灯结构100、200、300

承载基板10                红光LED封装元件20

红光LED晶片21             罩覆体22

扩散粒子23                绿光LED封装元件30

绿光LED晶片31             罩覆体32

扩散粒子33                蓝光LED封装元件40

蓝光LED晶片41             罩覆体42

扩散粒子43                灯座50

增光片60                  红光LED封装元件20’

绿光LED封装元件30’       蓝光LED封装元件40’

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

图3和图4所示为本发明的LED白光照明路灯的第一较佳实施例所提供的LED白光照明路灯结构100，其包含有多个承载基板10、多个红光LED封装元件20、多个绿光LED封装元件30、多个蓝光LED封装元件40及一灯座50。其中，如图3所示，该承载基板10为一印刷电路板(PCB)，其上布设有多条预定状态的电路布线(图中未表示)，且该多个承载基板10相互电性连接。

如图3和图4所示，该红光LED封装元件20包含有一红光LED晶片21、一罩覆体22及多个扩散粒子23。该红光LED晶片21能接通预定电流而发射出红光。该罩覆体22由透光的材质所制成，如环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicone)、玻璃等等。该罩覆体22覆盖于该红光LED晶片21上，该扩散粒子23则散布于该罩覆体22中。该扩散粒子23由具有高反射率或高散射率的材料所制成，例如银(Silver)、碳酸钙(CACO₃)、硅(Silicon)、二氧化硅(SIO₂)等等，或由上述材料与树脂按照适当的比例调和而成。扩散粒子的组成及制备方式为现有技术，具体内容可参见《工业材料杂志》第258期中《高分子微粒在液晶显示器的应用》一文。该红光LED封装元件20按照预定状态布设于该承载基板10上，并与该承载基板10电性接通，以由该承载基板10向该红光LED封装元件20供给电流，以使该红光LED晶片21能发射出红光。

如图3和图4所示，该绿光LED封装元件30与该红光LED封装元件20的结构类似，其同样具有一绿光LED晶片31、一罩覆体32及多个扩散粒子33。不同之处仅在于，该绿光LED封装元件30与该红光LED封装元件20所发出的光色不同，即该红光LED封装元件20发出红光，而该绿光LED封装元件30则发出绿光。该绿光LED封装元件30同样设于该承载基板10上，并与该承载基板10电性接通。

如图3和图4所示，该蓝光LED封装元件40与该红光LED封装元件20的结构类似，其同样具有一蓝光LED晶片41、一罩覆体42及多个扩散粒子43。不同之处仅在于，该蓝光LED封装元件40与该红光LED封装元件20所发出的光色不同，即该红光LED封装元件20发出红光，而该蓝光LED封装元件40则发出蓝光。该蓝光LED封装元件40同样设于该承载基板10上，并与该承载基板10电性接通。

如图3和图4所示，该灯座50由不透光的材质所制成，以供该多个承载基板10设置于其上。在本实施例中，该多个承载基板10锁设于该灯座50的一侧上，且该灯座50可装载于一设置在路边的灯柱(图中未表示)上，以通过该多个红光LED封装元件20、绿光LED封装元件30及蓝光LED封装元件40将混光后的白光照射于道路上。

由于各个该红、绿、蓝光LED封装元件20、30、40的罩覆体22、32、42中均布设有呈预定状态的扩散粒子23、33、43，且该扩散粒子23、33、43在罩覆体22、32、42内的散布密度、数量和位置各不相同，因此当该红、绿、蓝光LED晶片21、31、41分别发出红、绿、蓝光时，其光束经由该扩散粒子沿较佳的散射路径散射，从而充分混光，使得红、绿、蓝光的光束能够几乎完全重迭，从而均匀地混成白光，并且基本不会有其它颜色的色块产生，未能均匀混光的色块区域仅会发生于照明区域的周边(如图5所示)，其所占的比例远低于人眼所能察觉的程度，由此便实现了均匀混光的效果，另外，光线经由扩散粒子所发散后，将使得照明的广度更佳。因此，当使用于道路照射时，能够实现较好的照明广度。

另外，由于本实施例中的LED白光照明路灯结构100具有多个红、绿、蓝光LED封装元件20、30、40，因此可通过置换或调配这些LED封装元件在承载基板上的位置，以达到调整色温的效果，即使得混成的白光能够在冷色系白光至暖色系白光之间进行调整，例如，使用在一般市区外的道路时，由于车速较快，可将其调整为色温较高的冷色系白光，以增大照明的亮度及广度，而使用在市区内的道路时，由于车速较慢，可将其调整为色温较低的暖色系白光，以增加柔和感。

图6所示为本发明的LED白光照明路灯的第二较佳实施例所提供的LED白光照明路灯结构200，其与第一较佳实施例的结构类似，同样包含有多个承载基板10、多个红光LED封装元件20’、多个绿光LED封装元件30’、多个蓝光LED封装元件40’及一灯座50。而其与第一较佳实施例的主要差异在于：

第一较佳实施例中的各个光色的封装元件采用的是LED LAMP(插件型LED)形式的LED，而在本实施例中，该红光、绿光、蓝光LED封装元件20’、30’、40’采用的则为SMD LED(Surface mount device LED)，即贴片型LED(也称为表面黏着型LED)，或另一种覆晶LED封装元件，即Flip Chip(倒装晶片)型LED。上述各种类型的LED封装元件的差异仅在于封装状态不同，但均可以实现本发明的目的。

图7所示为本发明的LED白光照明路灯的第三较佳实施例所提供的LED白光照明路灯结构300，其与第一较佳实施例的结构类似，同样包含有多个承载基板10、多个红光LED封装元件20、多个绿光LED封装元件30、多个蓝光LED封装元件40及一灯座50。而本实施例与第一较佳实施例的主要差异则在于：

该结构300进一步地包含有一增光片60。该增光片60由透光的材质所制成，如环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicone)、玻璃等等。该增光片60连接于该灯座50上，并位于该多个红、绿、蓝光LED封装元件20、30、40的发光方向上，以使得该红、绿、蓝光LED封装元件20、30、40所发出的光线的照明距离更长。另外，也可将上述的增光片改设为一扩散片。该扩散片由一扩散平板及多个扩散粒子所构成。该扩散平板由透光的材质所制成，如环氧树脂(Epoxy)、硅胶(Silicone)、玻璃等等。该扩散粒子散布于该扩散平板中。该扩散粒子由具有高反射率或高散射率的材料所制成，例如银(Silver)、碳酸钙(CACO₃)、硅(Silicon)、二氧化硅(SIO₂)等等，或由上述材料与树脂按照适当的比例调和而成。通过该扩散片的设置，消除混光后的光线在周边位置所产生的色块，以利用第二次混光进一步增加混光的均匀度。

另外，如图8所示，实际上使用的承载基板10的数量以及各个红、绿、蓝光LED封装元件20、30、40的数量，均可根据需求作不同的调整，以符合不同环境下的需求。

另外，还可以在承载基板上设置多个第四色光LED封装元件。该第四色光LED封装元件同样包含有一第四色光LED晶片、一罩覆体及多个扩散粒子。该第四色光LED晶片能接通预定电流而发射出有别于红光、绿光、蓝光的第四色光，此时的LED白光照明路灯所发出的白光，由于不仅仅由三原色的色光混合而成，而是另外又混入了第四色光，因此具有高演光性。该第四色光可以为一波长在560nm～610nm或470nm～500nm频谱范围内的光束，前者按照光谱图来看为一黄光(Yellow Light，YL)，后者则为一青光或称蓝绿光(Bluish Green Light，BGL)。当然，该第四色光LED封装元件既可采用LED LAMP(插件型LED)形式的LED，也可采用SMD LED(Surface mount device LED)，即贴片型LED(也称表面黏着型LED)，上述各类型的LED封装元件均可实现本发明的目的。

另外，该红光LED封装元件、绿光LED封装元件、蓝光LED封装元件及第四色光LED封装元件，也可采用高功率(如1瓦(W)或以上)的LED封装元件，以减少所需设置的LED封装元件的数量，并且同样可以实现本发明的目的。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种LED白光照明路灯，其特征在于，其包含有：

至少一承载基板；

至少三个红光LED封装元件，电性连接于该承载基板上，每个红光LED封装元件具有一个可发出红光的LED晶片；

至少三个绿光LED封装元件，电性连接于该承载基板上，每个绿光LED封装元件具有一个可发出绿光的LED晶片；

至少三个蓝光LED封装元件，电性连接于该承载基板上，每个蓝光LED封装元件具有一个可发出蓝光的LED晶片；

该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件分别还包括一分别罩覆于该可发出红光的LED晶片、可发出绿光的LED晶片和可发出蓝光的LED晶片上的罩覆体，每个该罩覆体中均布设有多个扩散粒子；

一灯座，用于设置该承载基板。

2.如权利要求1所述的LED白光照明路灯，其特征在于，其还包含有一连接于该灯座上的灯柱以及多个第四色光LED封装元件，该第四色光LED封装元件设于该承载基板上。

3.如权利要求1所述的LED白光照明路灯，其特征在于，其还包含有一增光片，该增光片由透光的材质所制成，连接于该灯座上，并位于该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件的发光方向上。

4.如权利要求1所述的LED白光照明路灯，其特征在于，其还包含有一扩散片，该扩散片具有一扩散平板及多个扩散粒子，该扩散平板由透光的材质所制成，连接于该灯座上，且位于该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件的发光方向上，该扩散粒子散布于该扩散平板中，该扩散粒子由具有反射率或散射率的材料所制成。

5.如权利要求1所述的LED白光照明路灯，其特征在于，该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件为插件型。

6.如权利要求1所述的LED白光照明路灯，其特征在于，该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件为贴片型。

7.如权利要求1所述的LED白光照明路灯，其特征在于，该红光LED封装元件、绿光LED封装元件和蓝光LED封装元件为倒装晶片型。

8.如权利要求2所述的LED白光照明路灯，其特征在于，该第四色光LED封装元件具有一个可发出第四色光的LED晶片、一罩覆于该可发出第四色光的LED晶片上的罩覆体及多个布设于该罩覆体中的扩散粒子。

9.如权利要求2所述的LED白光照明路灯，其特征在于，该第四色光LED封装元件发出一波长在560nm～610nm频谱范围内的黄光。

10.如权利要求2所述的LED白光照明路灯，其特征在于，该第四色光LED封装元件发出一波长在470nm～500nm频谱范围内的蓝绿光。

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