CN104681695A - 一种基于远程荧光粉技术的led灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于远程荧光粉技术的LED灯具。该灯具包括一LED光源、一可以反射光线的介质、一荧光粉层、一结构件以及一扩散板。LED光源发出的光线经荧光粉层后，部分光子激发荧粉产生与原光子波长不同的光子，而另一部分经过荧光粉层后光子的波长没有发生变化。这两部分光子适当比例的混合产生最终LED灯具产生所需的光线。荧光粉层置于可以反射光线的介质上，与LED光源分开适当的距离以达到最佳的光学效率和照射效果。通过改变LED光源中不同LED芯片的组合及芯片的驱动电流，通过改变荧光粉层的材料、配比、厚度、层数及组合方式，可对灯具的光学性能进行调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED灯具，且特别是一种基于远程荧光粉技术并采用反射式出光的LED灯具。
背景技术
目前，白光LED的实现主要采用蓝色芯片激发黄色荧光粉的方法，通常是将荧光粉与硅胶混合均匀后，直接涂覆或灌封于芯片表面。一部分蓝色LED芯片发出的光线直接通过荧光粉层，其余部分通过激发荧光粉产生黄色光线，这两部分光线混合后在人眼的视觉下呈现为白光。这种荧光粉与LED芯片封装结构的特点是工艺简单、制作成本低廉。但由于荧光粉与芯片紧密接触，使得LED芯片处于封闭环境中，其发光时所产生的热量难以得到及时地散发，导致LED的温度升高，发光效率和可靠性降低。同时，荧光粉与芯片的紧密接触也使得芯片的热量直接传到荧光粉层而导致荧光粉处于较高温度之下，降低荧光粉量子转换效率，加快荧光粉的老化，最终影响白光LED灯具的光学效率及可靠性。
为提高LED光源及整个照明系统的效率及可靠性，最近几年远程荧光粉技术开始被引入LED灯具设计。远程荧光粉技术采用荧光粉远离LED芯片的设计。目前，基于远程荧光粉技术的LED灯具，通常采用LED芯片直下式发光，同时将荧光粉涂覆于灯具出光面的玻璃、塑料等透明介质上。以采用蓝色LED芯片为光源的白光LED灯具为例，蓝色LED芯片发出的光线经过荧光粉层，一部分光线直接透过出光面的介质，另一部分激发黄色荧光粉产生黄光，两部分光线混合后即呈现白光。与传统的LED灯具相比，远程荧光粉技术分离了LED芯片和荧光粉，改善了LED芯片和荧光粉的散热环境，提高了灯具的发光效率及可靠性。但同时也存在以下问题：(1)LED灯具的出光面面积较大，荧光粉置于出光面透明介质上，所需荧光粉较多，而荧光粉的价格相对较高，因此导致最终的LED灯具成本较高；(2)LED荧光粉位于出光面表面，荧光粉的颜色直接暴露于人的视觉，影响了灯具的外观；(3)荧光粉必须置于透明介质上，增加了LED灯具的重量、材料及制作成本。
本发明将设计一种新型的基于远程荧光粉技术的LED灯具以克服以上缺点。
发明内容
本发明提供一种基于远程荧光粉技术的LED灯具，特别是荧光粉置于可以反射光线的介质而不是透明的介质上，LED光源置于可以直接照射到荧光粉的位置。以采用蓝色LED芯片为光源的白光LED灯具为例，一部分从LED光源产生的蓝色光线激发荧光粉产生黄光并被反射，另一部分蓝色光线没有被荧光粉吸收而直接被反射，这两部分反射光线混合后即呈现白光。本发明将具有以下特点：(1)LED单色(例如蓝色)光线将有机会两次经过荧光粉层而被吸收并激发黄光，因此荧光粉的用量可减少50％之多；(2)荧光粉置于灯具内部，解决了因荧光粉直接外露而产生的颜色外观问题；(3)由于不再需要灯具发光面的透明介质层，从而减少了灯具的重量和材料及制作成本。
本发明的一方面是一种基于远程荧光粉技术的LED灯具。该灯具包括：一LED光源、一可以反射光线的介质、一荧光粉层、一结构件以及一扩散板。荧光粉层置于可以反射光线的介质上，荧光粉层位于可以反射光线的介质与LED光源之间。
本发明的另一方面是，LED灯具中的LED光源可以为蓝色LED芯片、红色LED芯片、绿色LED芯片、橙色LED芯片、白光LED芯片、红外LED芯片、紫外LED芯片，以及各种LED芯片的组合。LED光源可以为单颗LED芯片，也可以为一组LED芯片。
本发明的另一方面是，荧光粉层的厚度可以改变，以使灯具所产生的光线达到的所需光谱能量分布和光学效率。
本发明的另一方面是，荧光粉层的荧光材料种类可以改变，以使灯具所产生的光线达到的所需光谱能量分布和光学效率。
本发明的另一方面是，灯具中的荧光粉层可为多层结构，每层荧光粉的材料、荧光粉层的厚度及层数可以改变，各层的组合顺序可以改变；最终灯具产生的光线的光谱分布及光学效率可以通过调整荧光粉的多层结构来改变。可以调整的参数包括：每层荧光粉的材料种类、厚度、层数、以及各层的组合顺序。
本发明的另一方面是，灯具中的LED光源与荧光粉的距离可以改变，以使灯具达到较佳的光学效率和照射效果。
本发明的另一方面是，灯具中的结构件的形状及反射介质的形状可以改变，以使灯具达到较佳的光学效率和照射效果。
附图说明
为了对本发明的目的、技术方案及优点作更清楚的阐述，下文将结合附图作进一步的详细说明。
图1a为本发明一较佳实施例一种基于远程荧光粉技术的LED灯具侧面示意图，图1b为其正面示意图。
图2为本发明一较佳实施例一种基于远程荧光粉技术的LED灯具中LED光源的光线路径示意图。
图3a为本发明另一较佳实施例一种基于远程荧光粉技术的LED灯具侧面示意图，图3b为其正面示意图。
图4为本发明再一较佳实施例一种基于远程荧光粉技术的LED灯具侧面示意图。
图5为本发明再一较佳实施例一种基于远程荧光粉技术的LED灯具侧面示意图。
图6为本发明再一较佳实施例一种基于远程荧光粉技术的LED灯具侧面示意图。
主要元件符号说明：
1：结构件
2：可以反射光线的介质
3：荧光粉层
4：LED光源
5：基板
6：散热器
7：扩散板
300：荧光粉
L1、L2、L3、L4、L5：光线
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1a及图1b所示，本发明一种基于远程荧光粉技术的LED灯具共包含7个部分。灯具结构件1用于支撑整个灯具，可以反射光线的介质2与灯具结构件1无缝良好连接，也可以通过生产将两者直接加工在一起。可以反射光线的介质的反光率在98％以上，以保证LED灯具的光学效率。荧光粉与硅胶或其他材质溶剂混合后形成荧光粉层3，荧光粉层3置于可以反射光线的介质2上。荧光粉与溶剂的材料种类，荧光粉与溶剂的配比，荧光粉层的厚度均可以进行改变，以对灯具的色温、显色指数、色坐标等光色参数进行有效控制。同时，荧光粉层3可为多层结构，荧光粉层的层数，不同荧光粉层的组合顺序可以进行改变，以对灯具的色温、显色指数、色坐标等光色参数进行有效控制。LED光源4为单颗LED芯片或多颗LED芯片的组合，在LED光源4包含多颗LED芯片的情况下，多颗LED可为多种颜色的LED芯片，通过控制不同颜色LED的驱动电流，以对灯具的光强、色温、显色指数、色坐标等光色参数进行有效控制。LED光源4通过焊接方式连接到基板5，基板5具有电气连接LED的功能，同时具有导出LED所产生热量的作用。散热器6与基板5良好连接，将LED光源4产生的热量散出，降低LED光源的芯片结温，保证LED灯具的发光效率及可靠性。当灯具整体安装在天花板上时，散热器位于天花板下方，处于自由空气中，同时散热器具有较大的散热面积，这些条件都有利于将LED产生的热量充分导出。同时散热器6与结构件1通过机械方式连接，以达到固定整个灯具的目的。扩散板7对LED光线进行扩散，以实现出光均匀的效果。扩散板7固定于散热器6与结构件1之间。
图2所示为本发明一较佳实施例一种基于远程荧光粉技术的LED灯具中LED光源的光线路径示意图。LED光源4发出光线L1，L1经过荧光粉300的反射得到光线L2，L1经过荧光粉300的激发得到光线L3，L3经过可以反射光线的介质2的反射后形成光线L4，L4再经过荧光粉300的激发形成光线L5，L2与L5的混合光线即为灯具的出光光线。
图3a及图3b所示为另一较佳实例的一种基于远程荧光粉技术的LED灯具。结构件1、可以反射光线的介质2、荧光粉层3均为半球形，LED光源4位于半球形的球心位置，LED光源4发出的光线距离荧光粉层2的距离相等，经荧光粉层2激发的光线将具有较好的一致性。
图4、图5、图6为其他较佳实施例的一种基于远程荧光粉技术的LED灯具侧面图。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也一同包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于远程荧光粉技术的LED灯具，包括LED光源、可以反射光线的介质、荧光粉层、结构件以及扩散板，荧光粉层置于可以反射光线的介质上，荧光粉层位于可以反射光线的介质与LED光源之间，而可以反射光线的介质固定于结构件上。
2.如权利要求1所述的一种基于远程荧光粉技术的LED灯具，还包括基板，LED光源位于该基板上；如权利要求1所述的一种基于远程荧光粉技术的LED灯具，还包括散热器，基板位于散热器上，扩散板固定在结构件与散热器之间。
3.如权利要求1所述的一种基于远程荧光粉技术的LED灯具，LED光源可以为蓝色LED芯片、红色LED芯片、绿色LED芯片、橙色LED芯片、白光LED芯片、红外LED芯片、紫外LED芯片，以及各种LED芯片的组合，LED光源可以为单颗LED芯片，也可以为一组LED芯片，200nm≤LED光源波长≤2000nm。
4.如权利要求1所述的一种基于远程荧光粉技术的LED灯具，荧光粉层中的荧光粉种类包括黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉，荧光粉层可具有多层，1≤荧光粉层层数≤100，0.001mm≤单个荧光粉层的厚度≤0.1mm。
5.如权利要求1所述的一种基于远程荧光粉技术的LED灯具，5mm≤发光元件与荧光粉层间的距离≤500mm。
6.如权利要求1所述的一种基于远程荧光粉技术的LED灯具，灯具中的结构件的形状及反射介质的形状可以改变，以使灯具达到较佳的光学效率和照射效果。
7.如权利要求2所述的基板，基板的材质包括环氧树脂、玻璃布、绵纸、铝、铜、氮化铝、碳化硅。
8.如权利要求2所述的散热器，散热器的形状包括圆柱体、长方体及各种形状多面体，散热器的材质包括铝、铜、铸铁、钢及相关合金。
9.如权利要求2所述的扩散板，扩散板的材质包括PMMA(亚克力)、PC、PS。
10.如权利要求4所述的荧光粉，其化学分子式包括YAG:Ce3+，M2SiO4:Re(M＝Mg，Ca，Sr，Ba；Re＝Eu2+，Ce3+，Mn2+)，M3SiO5:Re(M＝Mg，Ca，Sr，Ba；Re＝Eu2+，Ce3+，Mn2+)，M2MgSiO4:Re(M＝Mg，Ca，Sr，Ba；Re＝Eu2+，Ce3+，Mn2+)，Ba1-xMg1-yAl10O17:Eu2+，Ba1-xMg1-yAl10O17:Mn2+，Ba3MgSi2O8:Eu2+，Ba3MgSi2O8:Mn2+，Sr3MgSi2O8:Eu2+，Sr3MgSi2O8:Mn2+，SrGa2S4:Eu2+，Ca1-xSrxS:Eu2+，Ga2S3:Eu2+，CaGa2S4:Eu2+，SrLaGa3S6O:Eu2+，(Ca1-xSrx)Se:Eu2+，ZnS:Ag，ZnS:Cu，ZnS:Al，ZnCdS:Ag，M2Si5N8(M＝Ca，Sr，Ba)，MSi2O2N2(M＝Ca，Sr，Ba)，SiAlON，MYSi4N7(M＝Sr，Ba)，MAlSiN3(M＝Ca，Sr)，MSiN2(M＝Ca，Sr)，Y-Si-O-N，LaSi3N5-xOx(1≤x≤4)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150603 |