CN104409602A - 一种高显色指数的led灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高显色指数的LED灯。在LED灯泡的制造中，一种获得较高显色指数CRI(一般高于80)的方法是，使用一组白色LED和一个或多个红色LED。红色LED提供较高的R9值，因此，可以实现较高CRI。红色LED的颜色根据工作环境的温度而漂移。一些LED灯泡的制造商制造了额外的电子驱动电路以控制红色LED，这使得LED灯的电子电路更复杂且不具有成本效益。本发明使用仅蓝色LED一种类型和在LED顶部盖了一层红色磷光粉，以将蓝色LED的输出转换成紫色光谱。紫色光接着穿过透射光学磷光膜，并且将紫色光的波长改变为白色光。通过使用这种配置，不用红色LED，也可以获得具有良好CRI和低成本的LED灯泡。

Description

一种高显色指数的LED灯
背景技术
日本的Nichia公司于1996年研制出蓝色LED芯片。该芯片发出蓝色光并且激发磷光粉发出带蓝色的黄光。这个研制开启了白色LED的时代。然而，由蓝色光和黄色光产生的白色光没有任何红色光谱，因此，所产生的光具有低的显色指数(CRI)，并且这种光对于每天的使用并非是优选的光源。白色光包含若干颜色。白色光仅能够由两种或两种以上的颜色的混合而形成。许多LED灯泡提供带蓝色的光，这在照明行业是常见的。为了获得更高的CRI，相当多的LED灯泡现在由一个或者多个红色LED芯片和一组白色LED组成。红色LED发出波长为600nm-630nm的红色光。这引入更高的R9值，因此，可以获得更高的CRI。虽然可以实现更高的CRI，但是LED芯片在高温下的颜色漂移是相当显著的，并且这导致了整个LED灯泡的颜色漂移。一些LED灯泡不得不增加单独的电子驱动电路以控制红色LED，这增加了LED灯泡驱动电路的复杂度且也增加了LED灯泡的成本，并且在生产期间引入更高的失效率。
美国专利US7213940公开了范围在430nm到480nm和600nm到630nm的两组蓝色和红色LED产生混合光，该混合光具有在由坐标为(0.32,0.40)、(0.36,0.48)、(0.43,0.45)、(0.42,0.42)、(0.36,0.38)的点所定义的1931CIE色度图上的一个区域的x、y颜色坐标。当电流流过LED时，LED将产生热，并且这改变了蓝色和红色LED的操作温度。LED操作温度的变化使得从LED发出的颜色不稳定。此外，蓝色和红色LED的颜色改变并非以相同的速率，这使得从两组LED发出的颜色更不稳定。一种实现更稳定的颜色的方法是，具有两种不同的电子LED驱动电路，以分别控制蓝色和红色LED。另一种实现更稳定的颜色的方法是，具有仅一种类型的LED，以消除由于多类型的LED而引起的颜色漂移。而且，这也使电子驱动电路更简单。
由于LED发光器的高效率和大量应用，对LED发光器有着持续的需求。
到现在为止，通过实验已经熟知，用以激发磷光粉的紫色光的光能量转换效率高于红外光或者蓝色光。有几个使用紫色LED和磷光粉来产生白光的授权专利。然而，现在制造出大量的蓝色LED，并且蓝色LED的成本比紫色LED低很多。此外，Journal of Luminescence，第129卷，第12期，2009年12月，1981-1982页，“Different DegradationBehaviors of InGaN/GaN MQWs blue and violet LEDs”指出，在室温下持续大约400小时的26.5A/cm2的注入电流密度下，InGaN/GAN多量子阱(MQW)蓝色和紫色LED受到压力。紫色LED比蓝色LED退化快很多，因此，由蓝色LED和磷光粉组合构成的白色光具有更一致/稳定的性能和更长的生命周期。
发明内容
本发明使用仅蓝色LED一种类型和在LED顶部上的一层红色磷光粉，以将蓝色LED的输出转换成紫色光谱。紫色光接着穿过透射光学磷光膜，并且将紫色光的波长改变为白色光。通过使用这种配置，不用红色LED，也可以获得具有良好CRI和低成本的LED灯泡。
附图说明
图1根据本发明描绘了照明器件的第一实施例。
图2根据本发明描绘了照明器件的第二实施例。
图3根据本发明描绘了照明器件的第三实施例。
图4是在图1所描绘的实施例中所使用的LED灯的横截面图。
图5是在图3所描绘的实施例中所使用的LED灯的横截面图。
具体实施方式
本发明介绍了一种节约成本的、制造具有高显色指数的白色光源的方法。本发明涉及通过仅使用蓝色LED来制造白色光源的方法。紫色光(波长380nm-420nm)可以通过在蓝色LED的顶部上覆盖一层红色磷光粉而得到。蓝色LED激发红色磷光粉以产生波长为380nm-420nm的紫色光。所发出的紫色光进一步通过发光体(荧光和/或磷光固体材料)激发，以便由该发光体对来自紫色光的辐射进行下变频，从而产生白色光。所产生的白色光具有高CRI，且波长从500nm到650nm。
以下将结合附图描述本发明的优选实施例。参见图1，该图示出根据本发明的LED灯的一种实施例的截面图。在图1中所示的LED灯8包括布置在支架7上的一个或者更多个的蓝色LED芯片1，对于高功率LED，支架7可以由热传递良好的陶瓷电路板或者铝电路板制成，或者是特制的LED引线框架。一层红色磷光体和硅橡胶的混合物2覆盖蓝色LED，如图1中所示。该红色磷光体的混合物将由蓝色LED发出的蓝色光转换成范围在380nm到420nm之间的紫色光。红色磷光体可以是(SrCA)A1SiN3Eu2+或者(Sr，Ba，Ca)2Si5N8：Eu2+。紫色光接着将入射到发光体4，发光体4通过将黄色或者黄色和绿色的磷光粉与硅橡胶混合而制成。透射穿过发光体4的紫色光将被转换成白色光。由于所产生的白色光组合了蓝、红、黄和绿的颜色，因此该光将具有高CRI。
图2示出了本发明的另一实施例。红色磷光体的混合物可以被设置为远程的磷光体盖层，并且该盖层距离蓝色LED芯片的最小距离为2mm，以消除由蓝色LED芯片所产生的且传导到红色磷光体的热。图3示出了本发明的另一实施例。红色磷光体盖层可以被设置为覆盖多个蓝色LED芯片。图4和图5示出了带有LED灯的所提到的实施例的横截面图。电子LED驱动板13被安装在灯的内部，并且正电压线10和负电压线9连接到LED支架7，以向蓝色LED供电。电线11和电线12是连接到主电力供应的N线和L线。
虽然结合附图中所示的实施例对本发明已经进行了详细描述，但是本领域技术人员应当理解，其他的实施例可以提供相同的结果。本发明的变体和修改对于本领域技术人员是明显的，并且在本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种发光器件，其包括：
一个或多个LED，每个LED被配置为发出蓝色光；
完全覆盖各个所有LED的红色磷光体和硅橡胶的混合物，其中被红色磷光体和硅橡胶的混合物完全覆盖的LED发出380nm到420nm的紫色光源；
由荧光粉和硅橡胶的混合物组成的发光体介质，用于产生下变频的光，
其中所发出的380nm到420nm的紫色光透射穿过所述发光体介质，以将所述紫色光转换成白色光。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述一个或多个LED中的每个包括被配置为发出蓝色光的发光面；并且其中所述红色磷光体和硅橡胶的混合物与每个所述LED的每个发光面相接触。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述一个或多个LED中的每个包括被配置为发出蓝色光的发光面；并且其中所述红色磷光体和硅橡胶的混合物与每个所述LED的所述发光面的边缘相接触。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述一个或多个LED中的每个包括被配置为发出蓝色光的发光面；并且其中所述红色磷光体和硅橡胶的混合物与每个所述LED的所述发光面不接触。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述发光体介质被分散在外壳构件上或者其内。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述发光体介质被分散在光传输聚合物或者玻璃中。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述发光体介质被分散作为在光传输聚合物或者玻璃上的外部膜。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述发光体介质包括黄色或者黄色和绿色的磷光粉的混合物。
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