CN102812782A

CN102812782A - 发光二极管光源

Info

Publication number: CN102812782A
Application number: CN2011800169974A
Authority: CN
Inventors: H.钟; 梅毅; R.C.P.霍斯肯斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: RU2012146737A; WO2011121489A1; EP2554018A1; RU2557016C2; JP2013524427A; CN102812782B; PL2554018T3; EP2554018B1; JP5805175B2

Abstract

本发明中提供了一种发光二极管光源(100)，其包括：红色发光二极管阵列(110)；涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列(120)，由所述涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列（120）发射的混合光的色点落在CIE色度图的四边形内，其中该四边形的4个顶点的坐标是(0.375,0.427)，(0.390,0.456)，(0.366,0.430)，(0.38,0.46)；其中，当所述涂覆磷光体的蓝色二极管阵列（120）的发光二极管以及所述红色发光二极管阵列（110）的发光二极管的结温度基本上等于室温时，所述涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列（120）的流明输出与所述红色发光二极管阵列（110）的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。利用本发明的发光二极管光源(100)，有效地改善了暖白色光的质量。

Description

发光二极管光源

技术领域

本发明总体上涉及照明技术，并且更具体地涉及发光二极管（LED）光源。

背景技术

在LED光源领域中，具有2700K和3000K（在下述段落中缩写为“2700/3000K”）色温的暖白色光可以由蓝光、黄/绿光和大量红光的混合获得。在一种方法中，通过将氮化物红色荧光粉末和磷光体（例如钇铝石榴石(YAG)）涂覆在氮化镓（GaN）基蓝色LED芯片上，例如，暖白色光可以通过混合黄/绿光和红光与未被吸收的蓝光而产生，其中黄/绿光和红光通过用由蓝光LED发射的蓝光的一部分激励氮化物红色荧光粉末和磷光体而产生，未被吸收的蓝光穿过氮化物红色荧光粉末和磷光体。然而，在这种方法中，在从蓝到红的光转换过程中可能存在大量的能量损失，并且因此这种类型的暖白色LED光源的照明效率低。

为了提高暖白色LED光源的照明效率，在另一种方法中，暖白色LED光源可以通过以下构造：将涂覆磷光体的蓝色LED的阵列（例如YAG涂覆的GaN基蓝色LED阵列）与红色LED阵列（例如磷化铝铟镓(AlInGaP)LED阵列）封装在一起。与将蓝光转换成红光的前述方法相比，这种方法的照明效率高得多，因为红色LED阵列直接发射红光，并且混合的暖白光的质量更好。

然而，因为与红色LED的流明输出的温度依存性相比，蓝色LED具有不同的流明输出的温度依存性，即随着结温度升高，红色LED的流明退化比蓝色LED的流明退化强得多。因此，当LED光源处于工作中时，即，结温度达到高水平时，由涂覆磷光体的蓝色LED阵列发射的冷白色光和由红色LED阵列发射的红光混合形成的暖白色光的色点可能偏移很大。当混合的暖白色光的色点偏离在黑体轨迹上的2700/3000K的色温的5麦克亚当椭圆时，观察者可以观察到暖白色光源的颜色更微绿或微红。

通常，当LED光源处于工作状态时，并且如果涂覆磷光体的蓝色LED阵列的流明输出与红色LED阵列的流明输出的比率在4.8:1到3.8:1的范围内，则由涂覆磷光体的蓝色LED阵列发射的冷白色光和由红色LED阵列发射的红光混合形成的暖白色光的色点可以处于黑体轨迹上的2700/3000K的色温的5麦克亚当椭圆内。

通常，通过将涂覆磷光体的蓝色LED阵列与红色LED阵列封装在一起而构成的暖白色LED光源由双信道驱动器驱动。除了双信道驱动器外，具有该LED光源的照明系统通常还装备有温度传感器。当LED光源处于工作状态时，温度传感器测量LED阵列的结温度并将温度信息发送至双信道驱动器。基于所接收的温度信息，双信道驱动器调整分别供应给涂覆磷光体的蓝色LED阵列和红色LED阵列的电流，使得其流明输出的比率保持在4.8:1到3.8:1的范围内。

由双信道驱动器驱动的暖白色LED光源可以确保涂覆磷光体的蓝色LED阵列的流明输出与红色LED阵列的流明输出的比率在其工作期间保持在4.8:1到3.8:1范围内，然而，因为采用LED光源的这种类型的照明系统包括温度传感器和双信道驱动器，所以其结构复杂且成本较高。

发明内容

为了简化设计并降低成本，将期望使用信号信道驱动器来驱动红色发光二极管阵列和涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列，即，红色发光二极管阵列和涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列由同一电流驱动。

为了更好地解决上述担忧，在本发明的一个实施例中，提供了一种发光二极管光源。该光源包括：

红色发光二极管阵列；

涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列，由涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列发射的混合光的色点落在CIE色度图的一个四边形中，其中所述四边形的四个顶点的坐标是(0.375, 0.427)，(0.390, 0.456)，(0.366, 0.430)，(0.38, 0.46)；

其中，当涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列的发光二极管以及红色发光二极管阵列的发光二极管的结温度基本上等于室温时，涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列的流明输出与红色发光二极管阵列的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。

根据实施例，当发光二极管光源处于工作状态时，即，涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列的发光二极管以及红色发光二极管阵列的发光二极管的结温度例如在70°C到100°C之间时，涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列的流明输出与红色发光二极管阵列的流明输出的比率可以在4.8:1到3.8:1的范围内，使得由涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列发射的冷白色光和由红色发光二极管阵列发射的红光混合形成的暖白色光的色点可以处于黑体轨迹上的2700/3000K的色温的5麦克亚当椭圆内，并且因此由发光二极管光源发射的暖白色光的质量被有效地提高。

有利地，调整涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列的发光二极管与红色发光二极管阵列的发光二极管的数量比率和/或面积比率，使得涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列的流明输出与红色发光二极管阵列的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。

有利地，调整磷光体的组成比率和/或颗粒尺寸，使得由涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列发射的混合光的色点落在所述四边形内。

有利地，蓝色发光二极管阵列的峰发射波长被设定在440nm到460nm的范围内。有利地，蓝色发光二极管阵列是氮化镓基蓝色发光二极管阵列。

有利地，红色发光二极管阵列（110）的峰发射波长被设定在600nm到620nm的范围内。有利地，红色发光二极管阵列是AlInGaP发光二极管阵列。

有利地，磷光体包括YAG或TAG。

根据本发明的另一实施例，提供了一种照明设备。该照明设备包括单信道驱动器和任何如上所述的发光二极管光源，其中所述发光二极管光源由单信道驱动器驱动。

附图说明

为了更加完整理解本发明以及其优点，现在参照结合附图进行的以下描述，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的发光二极管光源100的示意图；

图2是根据本发明的实施例的照明设备10的示意图；

图3是根据本发明的实施例的CIE色度图；

图4示出了根据本发明的实施例的发光二极管光源100的相应发光二极管的布置。

除非另外指明，否则在不同图中的相应数字和符号通常指代对应的部分。

具体实施方式

在下文中参照附图详细描述本发明的实施例。

图1是根据本发明的实施例的发光二极管光源100的示意图。

图2是根据本发明的实施例的照明设备10的示意图。照明设备10包括单信道驱动器200和图1的发光二极管光源100。

如图1和图2中所示，发光二极管光源100包括红色发光二极管阵列110和涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120。红色发光二极管阵列110可以包括一个或多个红色发光二极管，并且类似地，蓝色发光二极管阵列120可以包括一个或多个红色发光二极管。

在实施例中，蓝色发光二极管阵列120的峰发射波长被设定在440nm到460nm的范围内。有利地，蓝色发光二极管阵列120包括氮化镓基蓝色发光二极管阵列。

氮化镓基蓝色发光二极管阵列包括但不限于GaN蓝色发光二极管阵列、GaAlN蓝色发光二极管阵列、InGaN发光二极管阵列或InAlGaN蓝色发光二极管阵列。

在实施例中，红色发光二极管阵列110的峰发射波长被设定在600nm到620nm的范围内。有利地，红色发光二极管阵列110包括AlInGaP发光二极管阵列。

在实施例中，磷光体包括YAG（钇铝石榴石）。在另一实施例中，磷光体包括TAG（铽铝石榴石）。

如图2中所示，红色发光二极管阵列110和涂覆磷光体的蓝色发光二极管120是串联耦接的，并且其工作电流由单信道驱动器200供应。

当发光二极管光源100处于工作状态时，由单信道驱动器200供应的工作电流流过红色发光二极管阵列110和涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120，使得阵列110和120分别被激励而发射光。由蓝色发光二极管阵列120发射的蓝光的一部分激励涂覆在其上的磷光体从而发射黄/绿光，并且黄/绿光与通过磷光体的未被吸收的蓝光混合以产生冷白色光。然后，由涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120发射的冷白色光与由红色发光二极管发射的红色光混合以形成暖白色光。

在图1和图2的实施例中，由涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120发射的混合光的色点落在图3的CIE色度图的四边形内。该四边形的四个顶点的坐标是(0.375, 0.427)，(0.390, 0.456)，(0.366, 0.430)，(0.38, 0.46)。

在实施例中，可以调整磷光体的组成比率，使得由涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120发射的混合光的色点落在该四边形内。

在另一实施例中，可以调整磷光体的颗粒大小，使得由涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120发射的混合光的色点落在该四边形内。

在另外的实施例中，可以调整磷光体的组成比率和磷光体的颗粒大小两者，使得由涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列发射的混合光的色点落在该四边形内。

此外，在图1和图2的实施例中，当涂覆磷光体的蓝色二极管阵列120的发光二极管以及红色发光二极管阵列110的发光二极管的结温度基本上等于室温时，涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的流明输出与红色发光二极管阵列110的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。

有利地，室温是25°C。

将理解，本发明的室温可以允许稍微偏离25°C。

在实施例中，供应给涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120和红色发光二极管阵列110的工作电流的预定持续时间是以脉冲的形式，并且涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的流明输出与红色发光二极管阵列110的流明输出的比率被测量。然后，调整涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的蓝色发光二极管与红色发光二极管阵列110的红色发光二极管的数量比率，使得涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的流明输出与红色发光二极管阵列110的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。

因为供应给涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120和红色发光二极管阵列110的工作电流的预定持续时间是以脉冲的形式，发光二极管的结温度基本上等于室温，使得确保所测量的流明输出的比率的准确性，并且因此确保对流明输出的比率的下述调整的准确性。

可选地，预定持续时间是5到100ms，并且有利地，预定持续时间是25ms。

可选地，以脉冲形式供应的工作电流的占空比是在1%到20%的范围内。

在另一实施例中，可以调整涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的蓝色发光二极管与红色发光二极管阵列110的红色发光二极管的面积比率和/或总面积比率，使得涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的流明输出与红色发光二极管阵列110的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。

在另外的实施例中，可以调整涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的蓝色发光二极管与红色发光二极管阵列110的红色发光二极管的数量比率和面积比率二者，使得涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的流明输出与红色发光二极管阵列110的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。

当涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120和红色发光二极管阵列110的发光二极管的结温度基本上等于室温时，涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的流明输出与红色发光二极管阵列110的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。因此，当发光二极管光源处于工作状态时，即，涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的发光二极管和红色发光二极管阵列110的发光二极管的结温度例如在70°C到100°C之间时，涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120的流明输出与红色发光二极管阵列110的流明输出的比率在4.8:1到3.8:1的范围内，使得由涂覆磷光体的发光二极管阵列120发射的冷白色光和由红色发光二极管阵列110发射的红光混合形成的暖白色光的色点可以位于黑体轨迹上的2700/3000K的色温的5麦克亚当椭圆内，如图3所示。

图4示出了根据本发明的实施例的发光二极管光源100的相应发光二极管的布置。发光二极管光源100的红色发光二极管阵列110包括第一红色发光二极管1101和第二红色发光二极管1102，并且涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120包括第一涂覆磷光体的蓝色发光二极管1201和第二涂覆磷光体的蓝色发光二极管1202。

如图4中所示，发光二极管光源100的四个发光二极管不对称地设置在基板上。第一涂覆磷光体的蓝色发光二极管1201设置在基板的左侧，第一红色发光二极管1101和第二红色发光二极管1102分别对称地设置在基板的上侧和下侧，并且第二涂覆磷光体的蓝色发光二极管1202设置在基板的右侧。

要指出的是，图4的布置是一种说明性的举例，并且将理解，发光二极管光源100的发光二极管的布置不限于上述布置。

在实施例中，涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120和红色发光二极管阵列110被封装在载体基板上，例如，在所有这两个发光二极管阵列上具有单个硅树脂透镜包装的陶瓷基板。

在另一实施例中，涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列120和红色发光二极管阵列110被封装在载体基板上，例如，在每个独立发光二极管阵列上具有硅树脂透镜包装的陶瓷基板。

尽管在上述实施例中描述了根据本发明的实施例的发光二极管光源100由单信道驱动器驱动，但是发光二极管光源不限于由单信道驱动器驱动，并且它还可以由双信道驱动器驱动。如上面提及的，当发光二极管光源由双信道驱动器驱动时，其在结构上相对复杂且成本较高。本发明的实施例的由单信道驱动器驱动的发光二极管光源具有相同的照明性能，进一步降低了成本且简化了结构。

尽管上面已经在详细描述中且参考附图对本发明进行了描述，但是应该理解，这样的描述纯粹是说明性的，并且不被在限制意义中解读；因此，本发明不限于这种实施例。

也将容易地理解到，本领域技术人员可以通过研究说明书、披露的内容、附图和所附的权利要求而理解和实施所公开的实施例的其它变形。在权利要求书中，动词“包括”及其变形不排除其它要素和步骤，并且不定冠词“一/一个”不排除多个。在本发明的实际应用中，权利要求中的多个技术特征的功能可以由单一部件实施。应当理解，附图和权利要求中的任何参考数字不限制本发明的范围。

Claims

1.一种发光二极管光源(100)，包括：

红色发光二极管阵列(110)；

涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列(120)，由所述涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列（120）发射的混合光的色点落在CIE色度图的四边形内，其中所述四边形的4个顶点的坐标是(0.375, 0.427)，(0.390, 0.456)，(0.366, 0.430)，(0.38, 0.46)；

其中，当所述涂覆磷光体的蓝色二极管阵列（120）的发光二极管以及所述红色发光二极管阵列（110）的发光二极管的结温度基本上等于室温时，所述涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列（120）的流明输出与所述红色发光二极管阵列（110）的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。

2.如权利要求1所述的发光二极管光源(100)，其中所述涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列（120）的发光二极管与所述红色发光二极管阵列（110）的发光二极管的数量比率和/或面积比率被调整，使得所述涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列（120）的流明输出与所述红色发光二极管阵列（110）的流明输出的比率在4:1到1.5:1的范围内。

3.如权利要求1所述的发光二极管光源(100)，其中所述磷光体的组成比率和/或颗粒尺寸被调整，使得由所述涂覆磷光体的蓝色发光二极管阵列（120）发射的混合光的色点落在所述四边形内。

4.如权利要求1所述的发光二极管光源(100)，其中所述蓝色发光二极管阵列(120)的峰发射波长被设定在440nm到460nm的范围内。

5.如权利要求4所述的发光二极管光源(100)，其中所述蓝色发光二极管阵列(120)包括氮化镓基蓝色发光二极管阵列。

6.如权利要求1所述的发光二极管光源(100)，其中所述红色发光二极管阵列(110)的峰发射波长被设定在600nm到620nm的范围内。

7.如权利要求6所述的发光二极管光源(100)，其中所述红色发光二极管阵列(110)包括AlInGaP发光二极管阵列。

8.如权利要求1所述的发光二极管光源(100)，其中所述磷光体包括YAG或TAG。

9.如权利要求5所述的发光二极管光源(100)，其中所述氮化镓基蓝色发光二极管阵列包括GaN蓝色发光二极管阵列、GaAlN蓝色发光二极管阵列、InGaN发光二极管阵列或InAlGaN蓝色发光二极管阵列。

10.一种照明设备(10)，包括单信道驱动器(200)和根据权利要求1至9中任一项所述的发光二极管光源(100)，其中所述发光二极管光源(100)由所述单信道驱动器(200)驱动。