CN105552196B - 仿太阳光的led光源及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿太阳光的LED光源，所述LED光源包括蓝光芯片和LED荧光粉，所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490‑510nm的蓝绿粉10‑20％、发射波长为520‑540nm的绿粉70‑80％、发射波长为600‑620nm的橙粉1.5‑5％、发射波长为630‑660nm的红粉4‑12.3％。相应的，本发明还提供一种上述仿太阳光的LED光源的制备方法。采用本发明，所述LED光源的光谱与太阳光谱相近，发光均匀性好、显色性高、色温处于理想太阳光范围内。
Description
技术领域
本发明涉及LED封装领域，特别涉及一种仿太阳光的LED光源及其制备方法。
背景技术
人类眼睛在太阳光(太阳光谱如图1所示)下观察事物是感觉最舒适最清晰的。而目前普通LED照明光源采用单波段蓝光芯片和黄色荧光粉(普通LED照明光源的光谱如图2所示)，该光谱范围较窄，光谱中出现两个很强的发射峰，与太阳光谱相差很大。太阳光光谱特点是光谱峰值在450nm左右、450-515nm蓝光及蓝绿光范围内辐射强度较强、红色部分相对较弱，另外太阳光光谱范围宽，显色性很好，色温为5000～7000K。仿太阳光谱光源发出的光不仅使人感觉舒适自然，而且可以有效控制短波长有害蓝光的量从而更加利于人类的健康，这对未来LED健康照明的发展具有重要意义。
现有技术中，有出现一些厂家通过采用多种合适的荧光粉来封装出光谱与太阳光光谱相近的LED光源，例如：
对比文件1是中国专利CN104051601A，发明名称为《一种无视觉系统危害的LED封装光源及其制备方法》，所述LED封装光源所用的荧光胶由硅胶、绿色荧光粉、红色荧光粉和黄色荧光粉混合组成，即对比文件1的LED荧光粉由三种颜色的荧光粉组成，且其比例为黄色荧光粉：绿色荧光粉：红色荧光粉＝1:0.2-1.0:0.01-0.16，绿色荧光粉的发射峰值波长为510-550nm。然而，根据对比文件1的第[0023]-[0025]段，实施例1所得的LED光源的显色指数为85、色温4122K，实施例2所得的LED光源的显色指数为83.2、色温4542K，实施例3所得的LED光源的显色指数为83.0、色温4453K。也就是说，对比文件1的显色指数较低(低于90)，色温与太阳光色温的5000～7000K仍有较大差距。
而且，最重要的一点是，从对比文件1中的图3-5可以看出，对比文件1的LED光源在450-500nm波长范围内，光线的强度骤降(从0.9a.u.降至0.4a.u.)，这与太阳光谱在450-500nm波长范围的光强变化差异较大。此外，太阳光谱在550-650nm的波长范围内是均匀地缓慢下降，但是，对比文件1的LED光源的强度是先缓慢下降，到600nm左右转为急速下降。因此，对比文件1的光谱与太阳光谱仍有较大的差异。
对比文件2是中国专利CN104263359A，发明名称为《一种全光谱LED荧光粉及其应用》，所述荧光粉由下述成分组成:
蓝光激发下发射峰值在490nm-505nm的蓝绿光荧光粉：20％-45％；
蓝光激发下发射峰值在520nm-540nm的绿光荧光粉：20％-40％；
蓝光激发下发射峰值在550nm-575nm的黄光荧光粉：25％-40％；
蓝光激发下发射峰值在615nm-640nm的红光荧光粉：3％-15％。
根据对比文件2说明书中的图2-5，对比文件2的LED光源的光谱中出现三个较强的发射峰，此外，太阳光谱在600nm波长时，其强度为0.8a.u.左右，在600-650nm的波长范围内是均匀地缓慢下降，但是，对比文件2的LED光源在600nm波长时的强度为1.0a.u.左右，在600-650nm的波长范围内是急剧下降。因此，对比文件2的光谱与太阳光谱仍有较大的差异。
综上，研发合适的荧光粉来封装出光谱与太阳光光谱相近的LED光源仍然是一个技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种仿太阳光的LED光源及其制备方法，所述LED光源的光谱与太阳光谱相近，发光均匀性好、显色性高、色温处于理想太阳光范围内。
为达到上述技术效果，本发明提供了一种仿太阳光的LED光源，包括蓝光芯片和LED荧光粉，所述LED荧光粉由下述组分组成：
作为上述方案的改进，所述仿太阳光的LED光源包括至少两个蓝光芯片，两个蓝光芯片的波段范围分别为447.5-450nm和460-462.5nm。
作为上述方案的改进，所述LED荧光粉由下述组分组成：
作为上述方案的改进，所述LED荧光粉由下述组分组成：
作为上述方案的改进，所述LED荧光粉由下述组分组成：
作为上述方案的改进，所述LED荧光粉由下述组分组成：
作为上述方案的改进，所述LED荧光粉由下述组分组成：
作为上述方案的改进，所述LED荧光粉由下述组分组成：
作为上述方案的改进，所述蓝绿粉为基于氮氧化物体系的蓝绿粉，所述绿粉为基于铝酸盐体系的绿粉，所述橙粉为基于氮化物体系的橙粉，所述红粉为基于氮化物体系的红粉。
相应的，本发明还公开一种仿太阳光的LED光源的制备方法，包括：
在LED支架上设置蓝光芯片，将蓝光芯片与LED支架电连接；
按配方选用及混合蓝绿粉、绿粉、橙粉和红粉，得到LED荧光粉；
将LED荧光粉均匀涂布在LED支架的蓝光芯片上；
在LED支架涂覆封装胶体，所述封装胶体覆盖蓝光芯片，得到成品；
其中，所述LED荧光粉由下述组分组成：
实施本发明具有如下有益效果：
本发明通过选用多种合适的荧光粉，具体是发射波长为490-510nm的蓝绿粉，发射波长为520-540nm的绿粉，发射波长为600-620nm的橙粉和发射波长为630-660nm的红粉，将上述蓝绿粉、绿粉、橙粉和红粉按特定比例混合，得到仿太阳光的LED荧光粉。其中，蓝绿粉的使用且其使用量为10-20％，可有效加强光谱中490-510nm范围内蓝绿光的强度，从而使光源光谱与太阳光谱更加接近，而单纯采用普通的绿粉无法达到这种效果。
所述LED荧光粉可以应用到各种类型的LED光源的封装胶，如贴片式LED、COB LED等。所述LED荧光粉用于LED光源，可使光源实现光谱与太阳光相近，并可使光源发光均匀性提高、显色性提高(Ra>93)、色温处于理想太阳光范围内(5000～7000K)。
所述LED荧光粉应用到LED封装过程中，LED荧光粉搭配双波段(447.5-450nm和460-462.5nm)蓝光芯片，采用双波段同时激发，一方面可以提高各类荧光粉的激发效率，另一方面可以使445-465nm波段范围光谱更加均匀，有效弥补使用单一波段芯片光谱半波宽窄的缺陷。
附图说明
图1为太阳光的光谱图；
图2为普通LED照明光源的光谱图；
图3为本发明实施例1的光谱图；
图4为本发明实施例1的光谱与太阳光光谱的对比图；
图5为本发明实施例2的光谱图；
图6为本发明实施例2的光谱与太阳光光谱的对比图；
图7为本发明实施例3的光谱图；
图8为本发明实施例3的光谱与太阳光光谱的对比图；
图9为本发明实施例4的光谱图；
图10为本发明实施例4的光谱与太阳光光谱的对比图；
图11为本发明对比例1的光谱与太阳光光谱的对比图；
图12为本发明对比例2的光谱与太阳光光谱的对比图；
图13为本发明对比例3的光谱与太阳光光谱的对比图；
图14为本发明对比例4的光谱与太阳光光谱的对比图；
图15为本发明对比例5的光谱与太阳光光谱的对比图；
图16为本发明对比例6的光谱与太阳光光谱的对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。
本发明提供了一种仿太阳光的LED光源，包括蓝光芯片和LED荧光粉，所述LED荧光粉由下述组分组成：
本发明通过选用多种合适的荧光粉，具体是发射波长为490-510nm的蓝绿粉，发射波长为520-540nm的绿粉，发射波长为600-620nm的橙粉和发射波长为630-660nm的红粉，将上述蓝绿粉、绿粉、橙粉和红粉按特定比例10-20：70-80：1.5-5：4-12.3混合，得到仿太阳光的LED荧光粉。其中，蓝绿粉的使用且其使用量为10-20％，可有效加强光谱中490-510nm范围内蓝绿光的强度，从而使光源光谱与太阳光谱更加接近，而单纯采用普通的绿粉无法达到这种效果。绿粉、橙粉、红粉搭配蓝绿粉，在四种荧光粉的协同作用下，使得本发明的光源光谱与太阳光谱接近。
优选的，所述LED荧光粉由下述组分组成：
较佳的，所述LED荧光粉由下述组分组成：
更佳的，所述LED荧光粉由下述组分组成：
其中，所述蓝绿粉为基于氮氧化物体系的蓝绿粉，所述绿粉为基于铝酸盐体系的绿粉，所述橙粉为基于氮化物体系的橙粉，所述红粉为基于氮化物体系的红粉。需要说明的是，上述蓝绿粉、绿粉、橙粉和红粉包括但不限于以上体系，只要是各个颜色符合相应规定的波长范围即可。
需要说明的是，本发明的％是指质量百分比。
所述仿太阳光的LED光源包括至少两个蓝光芯片，两个蓝光芯片的波段范围分别为447.5-450nm和460-462.5nm。所述LED荧光粉应用到LED封装过程中，LED荧光粉搭配双波段(447.5-450nm和460-462.5nm)蓝光芯片，采用双波段同时激发，一方面可以提高各类荧光粉的激发效率，另一方面可以使445-465nm波段范围光谱更加均匀，有效弥补使用单一波段芯片光谱半波宽窄的缺陷。
所述仿太阳光的LED荧光粉可以应用到各种类型的LED光源的封装胶，如贴片式LED、COB LED等。所述LED荧光粉用于LED光源，可使光源实现光谱与太阳光相近，并可使光源发光均匀性提高、显色性提高(Ra>93)、色温处于理想太阳光范围内(5000～7000K)。
相应的，本发明还公开一种仿太阳光的LED光源的制备方法，包括：
在LED支架上设置蓝光芯片，将蓝光芯片与LED支架电连接；
按配方选用及混合蓝绿粉、绿粉、橙粉和红粉，得到LED荧光粉；
将LED荧光粉均匀涂布在LED支架的蓝光芯片上；
在LED支架涂覆封装胶体，所述封装胶体覆盖蓝光芯片，得到成品；
其中，所述LED荧光粉由下述组分组成：
具体的，本发明的LED光源既可以是贴片式LED，也可以是COB LED，且并不以此为限。
需要说明的是，制备方法中，所述LED荧光粉和蓝光芯片的选用原则同上所述，在此不再赘述。
下面以具体实施例进一步阐述本发明
实施例1
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉20％、发射波长为520-540nm的绿粉70％、发射波长为600-620nm的橙粉5％、发射波长为630-660nm的红粉5％。
实施例2
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉12.3％、发射波长为520-540nm的绿粉73.7％、发射波长为600-620nm的橙粉1.7％、发射波长为630-660nm的红粉12.3％。
实施例3
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉10％、发射波长为520-540nm的绿粉80％、发射波长为600-620nm的橙粉2％、发射波长为630-660nm的红粉8％。
实施例4
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉11％、发射波长为520-540nm的绿粉80％、发射波长为600-620nm的橙粉5％、发射波长为630-660nm的红粉4％。
对照例1
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉8％、发射波长为520-540nm的绿粉80％、发射波长为600-620nm的橙粉5％、发射波长为630-660nm的红粉7％。
对照例2
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉22％、发射波长为520-540nm的绿粉70％、发射波长为600-620nm的橙粉2％、发射波长为630-660nm的红粉6％。
对照例3
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉10％、发射波长为520-540nm的绿粉83％、发射波长为600-620nm的橙粉2％、发射波长为630-660nm的红粉5％。
对照例4
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉14％、发射波长为520-540nm的绿粉70％、发射波长为600-620nm的橙粉1％、发射波长为630-660nm的红粉15％。
对照例5
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉17％、发射波长为520-540nm的绿粉70％、发射波长为600-620nm的橙粉7％、发射波长为630-660nm的红粉6％。
对照例6
所述仿太阳光的LED光源包括2个蓝光芯片和LED荧光粉，2个蓝光芯片的波段分别为447.5-450nm和460-462.5nm；
所述LED荧光粉由下述组分组成：发射波长为490-510nm的蓝绿粉11％、发射波长为520-540nm的绿粉70％、发射波长为600-620nm的橙粉2％、发射波长为630-660nm的红粉17％。
将实施例1-4和对照例1-6做技术检测和光谱分析，结果如下：
| 项目 | 色温 | 显指 | 是否接近太阳光谱 |
| 实施例1 | 6200K | 90 | 是(参见图3和4) |
| 实施例2 | 5600K | 96 | 是(参见图5和6) |
| 实施例3 | 6000K | 94 | 是(参见图7和8) |
| 实施例4 | 5600K | 90 | 是(参见图9和10) |
| 对照例1 | 5600K | 94 | 否(参见图11) |
| 对照例2 | 5800K | 83 | 否(参见图12) |
| 对照例3 | 6300K | 84 | 否(参见图13) |
| 对照例4 | 5700K | 96 | 否(参见图14) |
| 对照例5 | 6400K | 94 | 否(参见图15) |
| 对照例6 | 5600K | 93 | 否(参见图16) |
如图3、4所示，图3显示了本发明实施例1所示仿太阳光的LED光源的光谱，图4显示了实施例1的光谱与理想太阳光谱的对比图，其中，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为实施例1光谱，由图3、4可知，实施例1的光谱峰值在450nm和510nm左右，且450nm左右出现双波段；实施例1在450nm和510nm左右的波长范围内，其强度与太阳光相当；在550-650nm的波长范围，其强度是均匀地缓慢下降，与太阳光的变化趋势一致。
如图5、6所示，图5显示了本发明实施例2所示仿太阳光的LED光源的光谱，图6显示了实施例2的光谱与理想太阳光谱的对比图，其中，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为实施例2光谱，由图5、6可知，实施例2的光谱峰值在450nm和510nm左右，且450nm左右出现双波段；实施例2在450nm和510nm左右的波长范围内，其强度与太阳光相当；在550-650nm的波长范围，其强度与太阳光相当，且强度是均匀地缓慢下降，与太阳光的变化趋势一致。
如图7、8所示，图7显示了本发明实施例3所示仿太阳光的LED光源的光谱，图8显示了实施例3的光谱与理想太阳光谱的对比图，其中，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为实施例3光谱，由图7、8可知，实施例3的光谱峰值在450nm和510nm左右，且450nm左右出现双波段；实施例3在450nm和510nm左右的波长范围内，其强度与太阳光相当；在550-650nm的波长范围，其强度与太阳光接近，且强度是均匀地缓慢下降，与太阳光的变化趋势一致。
如图9、10所示，图9显示了本发明实施例4所示仿太阳光的LED光源的光谱，图10显示了实施例4的光谱与理想太阳光谱的对比图，其中，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为实施例4光谱，由图9、10可知，实施例4的光谱峰值在450nm和510nm左右，且450nm左右出现双波段；实施例4在450nm和510nm左右的波长范围，其强度与太阳光相当；在550-650nm的波长范围，其强度与太阳光相当，且强度是均匀地缓慢下降，与太阳光的变化趋势一致。
因此，结合图3-10和上表，本发明实施例1-4的色温为5600-6200K，显指＞90，光谱范围宽，光谱与太阳光光谱相近。因此，本发明仿太阳光的LED光源的光谱与太阳光谱相近，发光均匀性好、显色性高、色温处于理想太阳光范围内。
同时，对照例1-6是采用本发明用量范围外的荧光粉的LED光源，对照例1-6的光谱与太阳光光谱的对比图如图11-16所示，具体如下：
如图11所示，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为对照例1光谱，对照例1的光谱峰值在620nm左右，在450-650nm范围内，对照例1的强度大小和变化趋势与太阳光差异较大；
如图12所示，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为对照例2光谱，对照例2的光谱峰值在450nm左右，在470-650nm范围内，对照例2的强度大小和变化趋势与太阳光差异较大；
如图13所示，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为对照例3光谱，对照例3的光谱峰值在450nm和510nm左右，在600-650nm范围内，对照例3的强度大小和变化趋势与太阳光差异较大；
如图14所示，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为对照例4光谱，对照例4的光谱峰值在450nm和510nm左右，在530-600nm范围内，对照例4的强度大小与太阳光有一定差异；
如图15所示，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为对照例5光谱，对照例5的光谱峰值在450nm和510nm左右，在470-650nm范围内，对照例5的强度大小和变化趋势与太阳光差异较大；
如图16所示，曲线1为理想太阳光谱，曲线2为对照例6光谱，对照例6的光谱峰值在450nm左右，在470-650nm范围内，对照例6的强度大小和变化趋势与太阳光差异较大，且在640nm附近，再次出现一个小峰值。
综上所述，本发明通过选用多种合适的荧光粉，具体是发射波长为490-510nm的蓝绿粉，发射波长为520-540nm的绿粉，发射波长为600-620nm的橙粉和发射波长为630-660nm的红粉，将上述蓝绿粉、绿粉、橙粉和红粉按特定比例混合，得到仿太阳光的LED荧光粉。其中，蓝绿粉的使用且其使用量为10-20％，可有效加强光谱中490-510nm范围内蓝绿光的强度，从而使光源光谱与太阳光谱更加接近，而单纯采用普通的绿粉无法达到这种效果。
所述LED荧光粉可以应用到各种类型的LED光源的封装胶，如贴片式LED、COB LED等。其中，所述LED荧光粉尤其适用于大面积COB光源，可使光源实现光谱与太阳光相近，并可使光源发光均匀性提高、显色性提高(Ra>93)、色温处于理想太阳光范围内(5000～7000K)。
所述LED荧光粉应用到LED封装过程中，LED荧光粉搭配双波段(447.5-450nm和460-462.5nm)蓝光芯片，采用双波段同时激发，一方面可以提高各类荧光粉的激发效率，另一方面可以使445-465nm波段范围光谱更加均匀，有效弥补使用单一波段芯片光谱半波宽窄的缺陷。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种仿太阳光的LED光源，包括蓝光芯片和LED荧光粉，其特征在于，所述LED荧光粉由下述组分组成：
2.如权利要求1所述的仿太阳光的LED光源，其特征在于，包括至少两个所述蓝光芯片，两个所述蓝光芯片的波段范围分别为447.5-450nm和460-462.5nm。
3.如权利要求1或2所述的仿太阳光的LED光源，其特征在于，所述LED荧光粉由下述组分组成：
4.如权利要求3所述的仿太阳光的LED光源，其特征在于，所述LED荧光粉由下述组分组成：
5.如权利要求1或2所述的仿太阳光的LED光源，其特征在于，所述LED荧光粉由下述组分组成：
6.如权利要求1或2所述的仿太阳光的LED光源，其特征在于，所述LED荧光粉由下述组分组成：
7.如权利要求1或2所述的仿太阳光的LED光源，其特征在于，所述LED荧光粉由下述组分组成：
8.如权利要求1或2所述的仿太阳光的LED光源，其特征在于，所述LED荧光粉由下述组分组成：
9.如权利要求1或2所述的仿太阳光的LED光源，其特征在于，所述蓝绿粉为基于氮氧化物体系的蓝绿粉，所述绿粉为基于铝酸盐体系的绿粉，所述橙粉为基于氮化物体系的橙粉，所述红粉为基于氮化物体系的红粉。
10.一种仿太阳光的LED光源的制备方法，其特征在于，包括：
在LED支架上设置蓝光芯片，将蓝光芯片与LED支架电连接；
按配方选用及混合蓝绿粉、绿粉、橙粉和红粉，得到LED荧光粉；
将LED荧光粉均匀涂布在LED支架的蓝光芯片上；
在LED支架涂覆封装胶体，所述封装胶体覆盖蓝光芯片，得到成品；
其中，所述LED荧光粉由下述组分组成：
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