CN106907582A - 一种全光谱led照明灯 - Google Patents

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吴新
吴一新
徐睿
孙玉民
杨翠云
王帅
石岩
邹细勇
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses

Abstract

本发明公开了一种全光谱LED照明灯，属于半导体照明技术领域。它包括电路控制系统、LED阵列、灯罩，电路控制系统包括控制芯片和限流电阻，控制芯片的一端连接开关电源，限流电阻的一端连接控制芯片，限流电阻的另一端连接LED阵列；LED阵列包括白光LED、青光LED和深红光LED；LED阵列外设有灯罩。本发明为解决LED激发荧光粉所产生的白光光谱不全，颜色还原性差等问题，通过电路控制系统将白光、青光、以及深红光三种颜色的LED进行搭配，弥补了常规白光LED光源缺少的光谱部分，使得整体光谱连续性大大增加。通过改变流过LED阵列的电流，调整各波长光通量含量，进而实现全光谱高效照明。

Description

一种全光谱LED照明灯
技术领域
本发明涉及半导体照明技术领域，特别是涉及一种全光谱LED照明灯。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)发明于20世纪60年代，它是利用半导体材料中的电子和空穴相互结合并释放出能量，使得能量带位阶改变，以发光显示其所释放出的能量。由于LED具有体积小、寿命长、驱动电压低、耗电量低、反应速率快、耐震性佳等优点，被广泛应用于信号指示、数码显示等领域。随着技术的不断进步，超高亮LED的研制得到了成功，尤其是白光LED的研制成功，使得它越来越多地用在彩灯装饰、甚至照明领域。随着近年来人们对环境关注度的提高，LED照明作为新一代照明受到了广泛的关注。
目前的白光LED主流方案是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光，即在蓝光GaN基LED芯片上涂敷传统的黄色荧光粉，从LED芯片中发出的蓝色光遇到荧光粉时，部分光转换为黄色光。这部分转换的黄色光和蓝色光参杂在一起，就变成了白色光。采用该方案的发射光谱主要为黄绿光，光谱中缺少480nm-505nm的青光和660nm-700nm的深红光部分，导致最终封装的白光LED显色指数较低(<80)，且无法实现全光谱照明。采用“蓝光技术”配合不同颜色的荧光粉混合的方案可以提高显色指数，但仍然存在发射光谱不连续、显色性低、光效不高等问题，严重影响LED进入照明领域的速度。同时，上述方案通过调整荧光粉的量控制白光LED的色温，因此发光颜色在制作时就已经决定，后期不能调整，限制了其使用范围。
人眼的结构特殊与人类长期生活环境决定了在太阳光阅读与观测时人眼的感知度最高，因此从照明的舒适度而言，具有接近于太阳光全光谱的光才是最好的照明用光，如何得到一种低耗能、高能效，而且接近于全光谱的光是目前LED照明行业最迫切的课题。在此背景下，本申请人提出一种全光谱LED照明灯，即为本案申请。
发明内容
本发明的目的在于提出一种全光谱LED照明灯，所述LED照明灯的发光光谱与太阳光光谱相接近的，且光谱连续、光色柔和、能效高，耗能低、颜色可调。
为了达到上述目的，本发明所设计的一种全光谱LED照明灯，它包括电路控制系统、LED阵列、灯罩，所述电路控制系统包括控制芯片和限流电阻，控制芯片的一端连接开关电源，限流电阻的一端连接控制芯片，限流电阻的另一端连接LED阵列；LED阵列包括白光LED、青光LED和深红光LED；LED阵列外设有灯罩。
所述白光LED以蓝光LED激发发射峰值在550nm～575nm的黄色荧光粉产生，所述蓝光LED的波长为450nm～470nm，所述黄色荧光粉为铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉。
所述青光LED以蓝光LED激发发射峰值在490nm～505nm的青色荧光粉产生，所述蓝光LED的波长为450nm～470nm，所述青色荧光粉为稀土掺杂的碱土硅氧氮化合物荧光粉。
所述深红光LED以蓝光LED激发发射峰值在660nm～700nm的深红色荧光粉产生，所述蓝光LED的波长为450nm～470nm，所述深红色荧光粉为离子掺杂的钛酸盐荧光粉。
所述灯罩为高透光率的玻璃、聚碳酸酯材料。
本发明通过芯片控制电路，调控LED阵列中不同波段的光通量含量，采用积分球进行测量，利用MATLAB软件对所得数据进行高次拟合，使LED照明灯的发光光谱更接近太阳光谱，最终实现全光谱LED照明灯。
本发明具有以下有益效果：
第一，本发明提出的一种全光谱LED照明灯，可以通过电路控制系统改变流过LED阵列的电流，调整各波长光通量含量，将白光、青光、以及深红光三种颜色的LED进行搭配，弥补了常规白光LED光源缺少的光谱部分，使其发光光谱与太阳光光谱相接近，实现全光谱高效照明，为人眼提供一种舒适的照明环境。
第二，本发明可以通过控制器调整各波长光通量含量，使显色指数根据照明场所的需求做重点显色调控技术，以满足不同的照明需求，应用范围更广。
附图说明
图1为本发明全光谱LED照明灯总体结构示意图；
图中：1、控制芯片；2、限流电阻；3、白光LED；4、青光LED；5、深红光LED；6、灯罩。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明，并给出具体实施方式。
如图1所示，本发明提供的全光谱LED照明灯包括电路控制系统、LED阵列、灯罩6，所述电路控制系统包括控制芯片1和限流电阻2，控制芯片1的一端连接开关电源，限流电阻2的一端连接控制芯片1，限流电阻2的另一端连接LED阵列；LED阵列包括白光LED 3、青光LED 4和深红光LED 5；LED阵列外设有灯罩6。
所述白光LED 3以蓝光LED激发发射峰值在550nm～575nm的黄色荧光粉产生，所述蓝光LED的波长为450nm～470nm，所述黄色荧光粉为铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉。
所述青光LED 4以蓝光LED激发发射峰值在490nm～505nm的青色荧光粉产生，所述蓝光LED的波长为450nm～470nm，所述青色荧光粉为稀土掺杂的碱土硅氧氮化合物荧光粉。
所述深红光LED 5以蓝光LED激发发射峰值在660nm～700nm的深红色荧光粉产生，所述蓝光LED的波长为450nm～470nm，所述深红色荧光粉为离子掺杂的钛酸盐荧光粉。
所述灯罩6为高透光率的玻璃、聚碳酸酯材料。
所述白光LED 3、青光LED 4、与深红光LED 5之间通过金属线或印刷线路以并联的方式实现电气连接，金属引线采用以黄金、白银、合金铝或铜拉制的线材，印刷线路采用导电浆料材料制成；通过积分球对LED阵列中每个LED灯进行光通量测量，并通过计算机进行数据的采集与软件的高次拟合，将得到的LED照明灯光谱拟合曲线与太阳光谱曲线进行比对。
实施例1：如图1所示全光谱LED照明灯，包括电路控制系统、LED阵列、灯罩；电路控制系统包括控制芯片1和限流电阻2，控制芯片1的一端连接开关电源，限流电阻的一端连接控制芯片，限流电阻的另一端连接LED阵列；LED阵列包括白光LED 3、青光LED 4和深红光LED 5，白光LED 3以蓝光LED激发铝酸盐荧光粉产生，青光LED 4以蓝光LED激发硅氧氮化合物荧光粉产生，深红光LED 5以蓝光LED激发钛酸盐荧光粉产生，三种LED之间通过铜线以并联的方式实现电气连接；灯罩采用透明玻璃；通过积分球对LED阵列中每个LED灯进行光通量测量，并通过计算机进行数据的采集与软件的高次拟合，将得到的LED照明灯光谱拟合曲线与太阳光谱曲线进行比对。

Claims (5)

1.一种全光谱LED照明灯，包括电路控制系统、LED阵列、灯罩，其特征在于：所述电路控制系统包括控制芯片和限流电阻，控制芯片的一端连接开关电源，限流电阻的一端连接控制芯片，限流电阻的另一端连接LED阵列；LED阵列包括白光LED、青光LED和深红光LED；LED阵列外设有灯罩。
2.根据权利要求1所述的一种全光谱LED照明灯，其特征在于：所述白光LED以蓝光LED激发发射峰值在550nm～575nm的黄色荧光粉产生，所述蓝光LED的波长为450nm～470nm，所述黄色荧光粉为铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉。
3.根据权利要求1所述的一种全光谱LED照明灯，其特征在于：所述青光LED以蓝光LED激发发射峰值在490nm～505nm的青色荧光粉产生，所述蓝光LED的波长为450nm～470nm，所述青色荧光粉为稀土掺杂的碱土硅氧氮化合物荧光粉。
4.根据权利要求1所述的一种全光谱LED照明灯，其特征在于：所述深红光LED以蓝光LED激发发射峰值在660nm～700nm的深红色荧光粉产生，所述蓝光LED的波长为450nm～470nm，所述深红色荧光粉为离子掺杂的钛酸盐荧光粉。
5.根据权利要求1所述的一种全光谱LED照明灯，其特征在于：所述灯罩为高透光率的玻璃、聚碳酸酯材料。
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