CN104241494A - 可调节低色温高显色性大功率白光led新方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调节低色温高显色性大功率白光LED新方法，其采用InGaN基蓝光LED芯片激发荧光粉，荧光粉为黄色荧光粉、绿色荧光粉和橙红色荧光粉的混合物，且黄色、绿色荧光粉的激发光谱峰值均与InGaN基蓝光LED芯片的发射光谱相匹配，绿色荧光粉的发射光谱的峰值与橙红色荧光粉的激发光谱相匹配。本发明通过InGaN基蓝光LED芯片的发射光分别激发黄色荧光粉和绿色荧光粉，再由绿色荧光粉的发射光激发橙红色荧光粉，提高了荧光粉的光致发光转换效率。通过合理调配荧光粉的比例，可实现白光LED光谱由蓝色光、黄色光、绿色光和橙红色光组成并具有良好的连续性和均衡性，进而在低色温条件下实现大功率白光LED的高发光效率和高显色性。

Description

可调节低色温高显色性大功率白光LED新方法
技术领域
本发明涉及低色温高显色性白光 LED，具体是可调节低色温高显色性大功率白光LED方法。
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。2009 年 9 月，欧盟率先出台白炽灯禁售的政策，各国也纷纷发布禁售的进程，使得白光 LED 向普通照明尤其是室内照明又向前推进了一大步。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。
目前，低色温高显色性白光 LED 是国内外企业和科研院所的研究热点之一，现有
制备白光 LED 的主要方法有 ：( 一 ) 红、绿、蓝 (RGB) 三色 LED 芯片产生宽谱带白光。该方法可以制备色温覆盖2700 ～ 13000K 的白光，并可以通过多芯片集成设计实现显色指数高达 90 以上的白光。但该方法的封装结构和电路驱动复杂，RGB 三色芯片光衰不一致，导致产品的稳定性差，且成本较高。
( 二 ) 近紫外 LED(nUV-LED) 芯片激发 RGB 荧光粉产生白光。该方法可以通过荧光粉配比实现显色指数高达96的暖白光，但存在近紫外LED芯片成本高，效率低，存在紫外线泄漏并使封装材料容易老化，缩减白光 LED 的寿命。
( 三 )InGaN 基蓝光 LED 芯片激发稀土荧光粉制备各种色温的白光 LED。
目前，第三种方法是制备白光 LED 的主流方式。采用 InGaN 基蓝光 LED 芯片激发YAG:Ce3+黄色荧光粉，难以实现在 4000K 以下低色温且 Ra ＞ 80 的高显色性的白光 LED。为改变单色荧光粉的不足，郑代顺等人采用蓝光 LED 芯片激发黄色和红色荧光粉得到的白光 LED，其 Tc 和 Ra 分别为 3200K 和 83.2，但因为蓝光 LED 的发射峰值波长与红色荧光粉的激发光谱不匹配，导致器件的光通量和发光效率只有 14.1lm 和 12.72lm/W。吴海彬，Rong-JunXie 等人的研究也表明 ：4000K 以下的低色温白光 LED 发光效率较低 ( ＜ 20lm/w)，这是因为蓝光 LED 激发黄色、红色荧光粉转换效率较低的问题。此外，Naoki Kimura 等人先后采用蓝光 LED 芯片激发三种或多种荧光粉制备低色温高显色性白光 LED，但仍存在荧光粉转换效率不高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供可调节低色温高显色性大功率白光LED的方法，其可大幅
度提高荧光粉的转换效率。
本发明的技术方案是这样的 ：可调节低色温高显色性大功率白光LED新方法，采
用 InGaN 基蓝光 LED 芯片激发荧光粉，上述荧光粉为黄色荧光粉、绿色荧光粉和橙红色荧光粉的混合物，且黄色荧光粉和绿色荧光粉的激发光谱峰值均与 InGaN 基蓝光 LED 芯片的发射光谱相匹配，绿色荧光粉的发射光谱的峰值与橙红色荧光粉的激发光谱相匹配 ；其中，InGaN 蓝光 LED 芯片的发射峰值波长为 450-460nm，黄色荧光粉的激发波长是 450-460nm 的蓝光，发射光谱的峰值波长是 557nm ；绿色荧光粉的激发波长是 450-460nm 的蓝光，发射光谱的峰值波长是 521nm ；橙红色荧光粉的激发波长是 520-530nm 的绿光，发射光谱的峰值波长是 635nm ；上述黄色荧光粉、绿色荧光粉、橙红色荧光粉的重量比例为 6-8 ∶ 7-9 ∶ 2-6。
上述荧光粉与硅胶均匀混合，且硅胶、黄色荧光粉、绿色荧光粉、橙红色荧光粉的
重量比例为 1 ∶ (0.06 ～ 0.08) ∶ (0.07 ～ 0.09) ∶ (0.02 ～ 0.06)。
所述白光 LED 的色温范围在 2700-5000K 之间，显色指数高于 85，发光效率高于
50lm/W。
采用上述方案后，本发明可调节低色温高显色性大功率白光LED的方法，与现有技
术相比，由于黄色、绿色荧光粉的激发光谱峰值均与InGaN基蓝光LED芯片的发射光谱相匹配，绿色荧光粉的发射光谱的峰值与橙红色荧光粉的激发光谱相匹配，提高了荧光粉的光
致发光转换效率，进而提高了白光 LED 的发光效率 ；在黄色、绿色、橙红色荧光粉合理配比的情况下，由蓝色光、黄色光、绿色光和橙红色光组成的白光光谱具有良好的连续性和均衡性，接近太阳光的标准光谱，即在低色温条件下实现了大功率白光 LED 发光效率高、显色性高的目的。采用本发明方法制备出来白光LED，色温范围在2700-5000K之间，显色指数高于85，发光效率高于 50lm/W。
附图说明
图 1 为本发明的原理示意图 ；
图 2 为本发明中黄色荧光粉的激发与发射光谱示意图 ；
图 3 为本发明中绿色荧光粉的激发与发射光谱示意图 ；
图 4 为本发明中橙红色荧光粉的激发与发射光谱示意图 ；
图 5 为本发明中白光 LED 的光谱匹配示意图 ；
图 6 为本发明中一个具体实施例的白光 LED 光谱分布图。
具体实施方式
本发明可调节低色温高显色性大功率白光LED的方法，其采用常规的白光 LED 的封装工艺，以封装大功率1W白光LED为例，其封装工艺为 ：在已固晶焊线后的芯片上涂敷按一定比例调配好的荧光粉和硅胶的混合物，并烘烤使其固化，再用高折射率硅胶填充光学透镜制成φ5圆头白光LED。本发明与现有技术的不同之处仅在于所用的荧光粉的不同，及荧光粉的激发方式的不同，因此在此只着重描述荧光粉的组成和荧光粉的激发方式。
本发明采用 InGaN 基蓝光 LED 芯片激发荧光粉，荧光粉为黄色荧光粉 (YAG:Ce
3+)、绿色荧光粉 ( 硅酸盐化合物 ) 和橙红色荧光粉 ( 氮氧复合物 ) 的混合物，且黄色荧光粉、绿色荧光粉的激发光谱峰值均与 InGaN 基蓝光 LED 芯片的发射光谱相匹配、绿色荧光粉的发射光谱的峰值与橙红色荧光粉的激发光谱相匹配。
其中，InGaN 蓝光 LED 芯片的发射峰值波长为 450-460nm，黄色荧光粉的激发波长是 450-460nm 的蓝光，发射光谱的峰值波长是 557nm( 如图 2 所示 ) ；绿色荧光粉的激发波长是 450-460nm 的蓝光，发射光谱的峰值波长是 521nm( 如图 3 所示 ) ；橙红色荧光粉的激发波长是 520-530nm 的绿光，发射光谱的峰值波长是 635nm( 如图 4 所示 )。
荧光粉中混合有硅胶，且硅胶、黄色荧光粉、绿色荧光粉、橙红色荧光粉的重量比
例为 1 ∶ (0.06 ～ 0.08) ∶ (0.07 ～ 0.09) ∶ (0.02 ～ 0.06)。具体的重量比例可选择
1 ∶ 0.07 ∶ 0.08 ∶ 0.04。
本发明的工作原理如图 1 所示，由于黄色、绿色荧光粉的激发光谱峰值均与 InGaN
基蓝光 LED 芯片的发射光谱相匹配，绿色荧光粉的发射光谱的峰值与橙红色荧光粉的激发
光谱相匹配，提高了荧光粉的光致发光转换效率，进而提高了白光 LED 的发光效率 ；在黄色、绿色、橙红色荧光粉合理配比的情况下，由蓝色光、黄色光、绿色光和橙红色光组成的白光光谱 ( 如图 5 所示 ) 具有良好的连续性和均衡性，接近太阳光的标准光谱，即在低色温条件下实现了大功率白光 LED 发光效率高、显色性高的目的。
本发明中，InGaN 蓝光 LED 芯片的发射峰值波长为 450-460nm，黄色荧光粉的发射光谱的峰值波长是 557nm，绿色荧光粉的发射光谱的峰值波长是 521nm，橙红色荧光粉的发射光谱的峰值波长是 635nm，通过峰值波长为 452nm、521nm、557nm、635nm 这四个光谱的配比，便可实现高显色性。
作为一个应用例，采用本发明的技术方案的 3020K 白光 LED，其光谱分布图如图 6所示，在正向电流 IF＝ 350mA 时，样品的色温为 3020K，其发射光谱以荧光粉的发射光谱为主，以InGaN蓝光LED芯片的电致发光(EL)光谱为辅，属于标准色温为3000K的暖白光。该样品在 IF＝ 350mA 驱动时色坐标为 x ＝ 0.4396，y ＝ 0.4119，落在 CIE 标准色度图 3000K标准色温的色容差的最内圈，色容差为3.8，显色指数Ra＝86.9，发光效率达53.94lm/W，满足室内照明光源的需求。
如表 1 所示为本实验可调节低色温高显色性大功率白光LED的光色电主要参数。
根据数据表明 ：(1) 采用本发明方法可调节低色温白光 LED，其显色指数可达 Ra ＞ 86，且光通量达 60.936lm，发光效率高达 52.43lm/W ；(2) 所有样品的色温均落在 3000-3100K，具有高度的光色一致性。
表 1

Claims (3)

1.可调节低色温高显色性大功率白光LED方法，采用 InGaN 基蓝光 LED 芯片激发荧光
粉，其特征在于 ：上述荧光粉为黄色荧光粉、绿色荧光粉和橙红色荧光粉的混合物，且黄色荧光粉和绿色荧光粉的激发光谱峰值均与 InGaN 基蓝光 LED 芯片的发射光谱相匹配，绿色荧光粉的发射光谱的峰值与橙红色荧光粉的激发光谱相匹配 ；其中，InGaN 蓝光 LED 芯片的发射峰值波长为 450-460nm，黄色荧光粉的激发波长是 450-460nm 的蓝光，发射光谱的峰值波长是557nm ；绿色荧光粉的激发波长是450-460nm的蓝光，发射光谱的峰值波长是521nm ；橙红色荧光粉的激发波长是 520-530nm 的绿光，发射光谱的峰值波长是 635nm ；上述黄色荧光粉、绿色荧光粉、橙红色荧光粉的重量比例为 6-8 ∶ 7-9 ∶ 2-6。
2.根据权利要求 1 所述的制备低色温高显色性大功率白光 LED 的方法，其特征在于 ：
上述荧光粉中混合有硅胶，且硅胶、黄色荧光粉、绿色荧光粉、橙红色荧光粉的重量比例为 1∶ 0.06-0.08 ∶ 0.07-0.09 ∶ 0.02-0.06。
3.根据权利要求 1 所述的方法制备出的低色温高显色性大功率白光 LED，其特征在于 ：
所述白光 LED 的色温范围在 2700-5000K 之间，显色指数高于 85，发光效率高于 50lm/W。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108305930A (zh) * 2018-03-20 2018-07-20 澳洋集团有限公司 荧光粉胶、大功率led器件及其制作方法
CN108984935A (zh) * 2018-07-26 2018-12-11 福建船政交通职业学院 一种广色域和高光效光谱的设计方法
CN110265386A (zh) * 2019-06-06 2019-09-20 浙江阳光美加照明有限公司 一种色温可调的色彩增强的led灯
CN110970541A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 有研稀土新材料股份有限公司 一种半导体光源及其制备的光学装置
CN111739997A (zh) * 2020-07-03 2020-10-02 青岛科技大学 一种蓝光激发金银合金团簇发光的白光led及其制备方法
CN111795307A (zh) * 2020-07-02 2020-10-20 中国计量大学 一种实现低蓝光危害、高显色的led装置
CN111933782A (zh) * 2020-07-31 2020-11-13 佛山市国星光电股份有限公司 一种白色led光源及包含其的led灯

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108305930A (zh) * 2018-03-20 2018-07-20 澳洋集团有限公司 荧光粉胶、大功率led器件及其制作方法
CN108984935A (zh) * 2018-07-26 2018-12-11 福建船政交通职业学院 一种广色域和高光效光谱的设计方法
CN108984935B (zh) * 2018-07-26 2022-11-18 福建船政交通职业学院 一种广色域和高光效光谱的设计方法
CN110970541A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 有研稀土新材料股份有限公司 一种半导体光源及其制备的光学装置
CN110970541B (zh) * 2018-09-29 2023-04-21 有研稀土新材料股份有限公司 一种半导体光源及其制备的光学装置
CN110265386A (zh) * 2019-06-06 2019-09-20 浙江阳光美加照明有限公司 一种色温可调的色彩增强的led灯
CN111795307A (zh) * 2020-07-02 2020-10-20 中国计量大学 一种实现低蓝光危害、高显色的led装置
CN111739997A (zh) * 2020-07-03 2020-10-02 青岛科技大学 一种蓝光激发金银合金团簇发光的白光led及其制备方法
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