CN102454945A

CN102454945A - 一种获得高显色性暖白光的方法及其封装结构

Info

Publication number: CN102454945A
Application number: CN2010105217844A
Authority: CN
Inventors: 扬州; 杨子明
Original assignee: SHENZHEN RISHANG OPTO-ELECTRONICS CO LTD
Current assignee: SHENZHEN RISHANG OPTO-ELECTRONICS CO LTD
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-05-16

Abstract

本发明申请提供一种获得高显色性暖白光的方法，所述的方法是在一颗LED晶片支架中，以并联的方式固上蓝光LED晶片和红光LED晶片，再和黄色荧光粉激发，从而产生暖白光。本发明还保护由所述获得高显色性暖白光的方法获得的能够产生高显色性暖白光的LED封装结构以及由此得到的暖白灯，所述的LED封装结构包括晶片支架、红光LED晶片、蓝光LED晶片，其中，所述的晶片支架具有两对管脚，所述蓝光LED晶片和红光LED晶片各与一对管脚电连接，蓝光LED晶片和红光LED晶片之间并联。本发明所述的技术方案使用红色晶片替代红色荧光粉，解决了亮度低和色飘移的现象，使LED的效果接近于白炽灯的要求，从而可应用家居照明和灯饰应用。

Description

一种获得高显色性暖白光的方法及其封装结构

技术领域

本发明申请涉及一种获得高显色性暖白光的方法及其封装结构，以及由此得到的一种具有双晶片高显色性的暖白灯，属于LED照明技术领域。

背景技术

随着发光二极管(LED)芯片和封装技术的提升，白光LED作为普通照明光源逐步受到人们的青睐。它具有低压、低功耗、高可靠性、长寿命等一系列优点，已广泛应用于LED路灯、LED灯具等领域，是一种符合国家“节能减排”政策的绿色新光源，有望取代目前在照明领域占统治地位的荧光灯和白炽灯。荧光灯在发光过程中需利用汞蒸气作为放电介质，对人体产生危害，白炽灯由于电光转换效率低，使得白光LED向普通照明尤其是室内照明又前进了一大步。

然而，白光LED的显色性是制约其进入室内照明，特别是阅读照明、医疗照明的技术瓶颈。长期以来，人们采用InGaN基蓝光LED芯片和Ce3+激活的稀土石榴石(YAG:Ce3+)黄色荧光粉组合来制备冷白光LED(Tc＞5,000K)，可实现显色指数高于80，但制备暖白光LED(Tc＜5,000K)时，由于白光LED光谱的不均衡使得人们在技术上难以同时实现低色温和高显色性。

现有的低色温高显色性白光LED的制备方法，包括：(1)RGB三基色芯片混合成白光；(2)近紫外LED芯片激发RGB荧光粉；(3)蓝光LED芯片激发荧光粉；但这些方法都存在着不足之处：

1.RGB三基色芯片混合成白光：

该方法将红、绿、蓝三色LED功率型芯片集成封装在单个器件之内，调节三基色的配比，理论上可以获得各种颜色的光。通过调整三色LED芯片的工作电流可产生宽谱带白光，也就是说通过多芯片集成的方法能获得低色温高显色性的白光LED。这种方法的缺点是封装结构比较复杂，电路实现较困难，白光稳定性较差，成本比较高。由于红、绿、蓝三种颜色LED芯片的量子效率不同，各自随温度和驱动电流的变化不一样，且随时间的衰减也不同，所以输出白光的色度不稳定。为了使其稳定，需要对三种颜色分别加反馈电路进行补偿，所以封装结构及电路比较复杂。

2、近紫外LED芯片激发荧光粉：

采用高亮度的近紫外LED(400nm)激发RGB三基色荧光粉，产生红、绿、蓝三基色，并通过调整三色荧光粉的配比可以形成白光。

这种方法的优点是：(1)在低色温情况下，显色指数高；(2)光色与色温可调。其缺点是：(1)高发光效率的功率型近紫外LED芯片不容易制作，价格昂贵；(2)封装材料(如硅胶等)在紫外光的照射下容易老化，寿命缩短；(3)近紫外激发的RGB荧光粉光转换效率不高；(4)存在紫外线泄漏的安全隐患。

3、蓝光LED芯片激发荧光粉

这是目前常用的方法，又分为以下几种不同的情况：

3.1、蓝光LED激发单色荧光粉

目前，白光LED主流的制备方法是蓝光LED芯片激发YAG:Ce3+黄色荧光粉。该方法的优点是可获得光通量和发光效率较高的白光；缺点是难以得到低色温高显色性的白光，由于光谱中缺少红光成份，所以色温高而显色性差。目前，蓝光LED芯片和YAG:Ce3+黄色荧光粉混合的方案难以实现在4,000K以下的低色温且Ra＞80高显色性的白光LED。

3.2蓝光LED激发双色荧光粉

采用蓝光LED芯片激发黄色和红色荧光粉得到的白光，但由于目前红色荧光粉的转换效率较低，在同样的工作电流下，该方法的缺点是粉体的转换效率不高，发光效率有待提高。这里的红色荧光粉主要是提高显色性的，而红色荧光粉一般是硫化物、硅酸盐类、氮化物构成的。红色荧光粉会降低晶片激发荧光粉的效率，故降低了亮度，并且荧光粉易衰减，还会造成(X，Y)值飘移，即色飘，造成高显色性暖白灯，衰减大，色飘移等现象。

3.3蓝光LED激发三色荧光粉

采用蓝光LED芯片激发β-SiAlON:Eu绿色荧光粉、Ca-α-SiAlON:Eu黄色荧光粉和CaAlSiN3:Eu红色荧光粉，获得了色温从冷白到暖白可调、显色指数为80的白光。该方法的优点是可以通过调整三种荧光粉的比例来获得一定范围的可调色温；缺点是荧光粉的转换效率不高，粉体不易混合等。

3.4蓝光LED激发四色荧光粉

通过蓝光LED激发四种混合的氮氧化物/氮化物荧光粉(β-SiAlON:Eu绿色荧光粉、Ca-α-SiAlON:Eu黄色荧光粉、CaAlSiN3:Eu红色荧光粉和BaSi2O2N2:Eu碧蓝荧光粉)制备出在宽范围波动的色温下(2,900～7,000K)高显色指数(95以上)的白光LED。特别是获得了色温Tc为2,900K和显色指数Ra为98的白光LED，而且光效也较高，达28lm/W.这是通过调节四种荧光粉的比例来获得的不同色温下不同显色指数的白光LED.

采用蓝光LED激发四种混合的氮氧化物/氮化物荧光粉，其优点是可以在低色温的情况下获得较高显色指数的白光LED，且色温可调，缺点是该方法所采用的荧光粉制备技术不成熟，且多种粉体混合较为困难。

发明内容

本发明申请即是针对目前在高显色性暖白灯技术领域所存在的上述不足之处，提供一种获得高显色性暖白灯的制作技术以及由此得到了暖白灯。

本发明申请的设计思路是针对红色的荧光粉存在不稳定的现象，采用红色晶片来替代红色荧光粉，由于红色晶片具有很好的光衰，且波长稳定，不易发生颜色飘移现象。

具体来说，本发明申请所述的获得高显色性暖白光的方法，其特征在于，所述的方法是：在一颗LED晶片支架中，以并联的方式固上蓝光LED晶片和红光LED晶片，再和黄色荧光粉激发，从而产生暖白光。

所述的获得高显色性暖白光的方法，其特征在于，所述的方法是：用蓝光LED晶片激发黄色荧光粉，同时采用高亮度红光LED晶片进行补偿来制备白光LED晶片。得到的白光远远高于前面提到的采用蓝光LED同时激发黄色和红色两种荧光粉得到的器件水平，这是因为避开了低效率红色荧光粉的使用。

所述的获得高显色性暖白光的方法，其特征在于：所述的LED晶片支架是双晶片LED支架。

所述的获得高显色性暖白光的方法，其特征在于：所述的LED晶片支架包括3528双晶片LED支架、1204双晶片LED支架或、5050双晶片LED支架或0603双晶片LED支架。

本发明还保护由所述获得高显色性暖白光的方法获得的能够产生高显色性暖白光的LED封装结构，其特征在于：所述的LED封装结构包括晶片支架、红光LED晶片、蓝光LED晶片，各部分的连接关系如下所述：

1、所述的晶片支架具有两对管脚；

2、所述蓝光LED晶片和红光LED晶片各与一对管脚电连接，蓝光LED晶片和红光LED晶片之间并联。

所述的LED封装结构，其特征在于：所述的蓝光LED晶片为大功率或小功率LED晶片。

所述的LED封装结构，其特征在于：所述的红光LED晶片为高亮度大功率或小功率LED晶片。

所述的LED封装结构，其特征在于：所述的晶片支架是双晶片LED支架。

所述的LED封装结构，其特征在于：所述的双晶片LED支架包括3528双晶片LED支架、1204双晶片LED支架或、5050双晶片LED支架或0603双晶片LED支架。

本发明还保护一种高显色性暖白灯，其特征在于：所述的高显色性暖白灯具有所述的LED封装结构。

本发明申请所述的获得高显色性暖白光的方法及其封装结构和由此得到的高显色性暖白灯，具有以下的优点：

1、现有高显色性暖白灯，使用红色荧光粉激发，亮度低、色飘严重，不为市场所接受，而使用红色晶片替代红色荧光粉，解决了亮度低和色飘移的现象，使LED的效果接近于白炽灯的要求，从而可应用家居照明和灯饰应用；

2、得到的白光，具有低色温和高显色性的效果，解决了以往技术中无法解决的问题；

3、结构简单实用，可以制备各种灯具，以适应不同的场合。

附图说明

附图是本发明申请所述的获得高显色性暖白光的LED封装结构的示意图，其中，1为LED晶片、2为红光LED晶片、3为蓝光LED晶片、21为第一正管脚、22为第一负管脚、31为第二正管脚、32为第二负管脚。

具体实施方式

以下结合附图对本发明申请一种获得高显色性暖白光的方法及其封装结构进行详细的说明，目的是为了公众更好的理解本发明申请所述的技术内容，而不是对本发明申请所述技术内容的限制，事实上，在本发明精神实质内，所做的任意增减、替换和改进都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。

具体来说，本发明申请所述的获得高显色性暖白光的方法，所述的方法是在一颗LED晶片支架中，以并联的方式固上蓝光LED晶片和红光LED晶片，再和黄色荧光粉激发，从而产生暖白光。作为本发明所述方法的优选的实施方式，所述的方法是用大功率或小功率蓝光LED晶片激发黄色荧光粉，同时采用高亮度大功率或小功率红光LED晶片进行补偿来制备白光LED晶片。这样得到的白光远远高于采用蓝光LED同时激发黄色和红色两种荧光粉得到的器件水平，这是因为避开了低效率红色荧光粉的使用。

如图所示，本发明还保护由所述获得高显色性暖白光的方法获得的能够产生高显色性暖白光的LED封装结构，所述的LED封装结构包括晶片支架1、红光LED晶片2、蓝光LED晶片3，其中，所述的晶片支架具有两对管脚，分别是第一正管脚21、第一负管脚22、第二正管脚31、第二负管脚32；所述红光LED晶片2和蓝光LED晶片3各与一对管脚电连接，红光LED晶片2和蓝光LED晶片3之间并联。

作为本发明所述的LED封装结构的优选实施方式，所述的蓝光LED晶片为大功率或小功率LED晶片，所述的红光LED晶片为高亮度大功率或小功率LED晶片，所述的晶片支架是双晶片LED支架，例如可以是3528双晶片LED支架、1204双晶片LED支架或、5050双晶片LED支架或0603双晶片LED支架。用所述的LED封装结构作为发光单元，激发黄色荧光粉，产生高显色性的暖白光。本发明还保护一种高显色性暖白灯，其中，所述的高显色性暖白灯具有所述的LED封装结构。

本发明所述的技术方案使用红色晶片替代红色荧光粉，解决了亮度低和色飘移的现象，使LED的效果接近于白炽灯的要求，从而可应用家居照明和灯饰应用。

Claims

1.一种获得高显色性暖白光的方法，其特征在于，所述的方法是：在一颗LED晶片支架中，以并联的方式固上蓝光LED晶片和红光LED晶片，再和黄色荧光粉激发，从而产生暖白光。

2.根据权利要求1所述的获得高显色性暖白光的方法，其特征在于，所述的方法是：用蓝光LED晶片激发黄色荧光粉，同时采用高亮度红光LED晶片进行补偿来制备白光LED晶片。

3.根据权利要求1或2所述的获得高显色性暖白光的方法，其特征在于：所述的LED晶片支架是双晶片LED支架。

4.根据权利要求3所述的获得高显色性暖白光的方法，其特征在于：所述的LED晶片支架包括3528双晶片LED支架、1204双晶片LED支架或、5050双晶片LED支架或0603双晶片LED支架。

5.一种能够产生高显色性暖白光的LED封装结构，其特征在于：所述的LED封装结构包括晶片支架、红光LED晶片、蓝光LED晶片，各部分的连接关系如下所述：

1)所述的晶片支架具有两对管脚；

2)所述蓝光LED晶片和红光LED晶片各与一对管脚电连接，蓝光LED晶

片和红光LED晶片之间并联。

6.根据权利要求5所述的LED封装结构，其特征在于：所述的蓝光LED晶片为大功率或小功率LED晶片。

7.根据权利要求5所述的LED封装结构，其特征在于：所述的红光LED晶片为高亮度大功率或小功率LED晶片。

8.一种高显色性暖白灯，其特征在于：所述的高显色性暖白灯具有权利要求5所述的LED封装结构。