CN106958746A - 白光发射模块和led照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LED照明设备，其可包括白光发射模块，该白光发射模块包括：第一白色LED封装件，其发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.3100,0.3203)、(0.3082,0.3301)、(0.3168,0.3388)和(0.3179,0.3282)限定的四边形区相对应的第一白光；第二白色LED封装件，其发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.4475,0.3994)、(0.4571,0.4173)、(0.4695,0.4207)和(0.4589,0.4021)限定的四边形区相对应的第二白光；绿色LED封装件，其发射峰波长为520nm至545nm的绿光；以及驱动控制器，其控制第一白光和第二白光的光通量水平以选择期望的白光的色温，并且控制绿色LED封装件的光通量以减小对应于白光的选择的色温的色坐标与黑体轨迹之间的差异。

Description

白光发射模块和LED照明设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0139390的优先权和利益，该申请的公开以引用方式并入本文中。
技术领域
本文描述的主题的当前示例性实施方式涉及一种LED照明设备和一种白光发射模块。
背景技术
发光二极管(下文中，称作“LED”)，一种将电能转化为光能的半导体装置，可由根据能带隙发射具有特定波长的光的化合物半导体构成。这种LED在照明设备以及诸如移动显示器、电视和计算机监视器的显示装置的领域中被广泛地用作光源。
通常，LED照明设备可通过利用产生从紫外光至蓝光范围内的光的半导体发光装置作为激发光源激发诸如荧光体的波长转换材料来产生白光。具体地说，提出了能够通过改变白光的色温来提供具有适于用户需求和使用环境的色温的白光的发光设备。
发明内容
当前示例性实施方式的一方面涉及一种LED照明设备和一种白光发射模块，其能够按照当白光的色温改变时白光的色坐标可改变为邻近于黑体轨迹(BBL)的方式来调整可变色线。
根据示例性实施方式，一种LED照明设备可包括：灯壳体；安装在灯壳体中的白光发射模块；以及向白光发射模块供电的供电单元。白光发射模块包括：第一白色LED封装件，其发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.3100,0.3203)、(0.3082,0.3301)、(0.3168,0.3388)和(0.3179,0.3282)限定的四边形区相对应的第一白光；第二白色LED封装件，其发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.4475,0.3994)、(0.4571,0.4173)、(0.4695,0.4207)和(0.4589,0.4021)限定的四边形区相对应的第二白光；绿色LED封装件，其发射峰波长为520nm至545nm的绿光；以及驱动控制器，其控制第一白光和第二白光的光通量水平以选择期望的白光的色温，并且控制绿色LED封装件的光通量以减小对应于白光的选择的色温的色坐标与CIE1931色度图中的黑体轨迹之间的差异。
根据示例性实施方式，一种白光发射模块可包括：第一白色LED封装件，其发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.3100,0.3203)、(0.3082,0.3301)、(0.3168,0.3388)和(0.3179,0.3282)限定的四边形区相对应的第一白光；第二白色LED封装件，其发射与由CIE1931色度图中的色坐标(0.4475,0.3994)、(0.4571,0.4173)、(0.4695,0.4207)和(0.4589,0.4021)限定的四边形区相对应的第二白光；绿色LED封装件，其发射峰波长为520nm至545nm的绿光；以及驱动控制器，其控制第一白光和第二白光的光通量的水平以选择期望的白光的色温，并且控制绿色LED封装件的光通量以减小对应于白光的选择的色温的色坐标与CIE 1931色度图中的黑体轨迹之间的差异。
根据示例性实施方式，一种白光发射模块可包括：多个第一白色LED封装件，它们发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.3100,0.3203)、(0.3082,0.3301)、(0.3168,0.3388)和(0.3179,0.3282)限定的四边形区相对应的第一白光；多个第二白色LED封装件，它们发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.4475,0.3994)、(0.4571,0.4173)、(0.4695,0.4207)和(0.4589,0.4021)限定的四边形区相对应的第二白光；至少一个绿色LED封装件，其发射绿光；以及驱动控制器，其按照最终白光的色温实质上根据CIE 1931色度图中的黑体轨迹改变的方式单独地控制第一白光和第二白光的光通量和绿光的光通量的水平。
附图说明
将从以下结合附图的详细描述中更加清楚地理解当前示例性实施方式的以上和其它方面、特征和优点，其中：
图1是示出根据示例性实施方式的LED照明设备的主要构成的框图；
图2是示出根据示例性实施方式的LED照明设备的色彩变化原理的CIE 1931色度图；
图3示出了由可在根据示例性实施方式的LED照明设备中采用的第一白色LED封装件和第二白色LED封装件以及绿色LED封装件发射的光的光谱；
图4是示出根据另一示例性实施方式的LED照明设备的主要构成的框图；
图5示出可在根据示例性实施方式的LED照明设备中采用的白光发射模块的示例的示意性透视图；
图6是示出在图5的白光发射模块中采用的各组LED封装件的电路的示意图；
图7是示出用于构造第一白色LED封装件和第二白色LED封装件的分仓工艺(binning process)的示例的CIE 1931色度图；
图8是示出可在根据示例性实施方式的白光发射模块中采用的白色LED封装件的示例的侧剖视图；
图9是可在图8所示的白色LED封装件中采用的LED芯片的侧剖视图；
图10是示出可在示例性实施方式中采用的白色LED封装件的另一示例的剖视图；
图11是示出可在根据示例性实施方式的白色LED封装件中采用的波长转换材料的CIE 1931色度图；
图12是示出作为根据示例性实施方式的照明设备的示例的采用了图5所示的白光发射模块的灯泡式照明设备的分解透视图；
图13是示出根据示例性实施方式的管式照明设备的分解透视图；
图14是示出根据示例性实施方式的平板照明设备的示意性透视图；
图15是示出室内照明控制网络系统的示例性实施方式的示意图；
图16是示出应用于开放空间的网络系统的示例性实施方式的示图；以及
图17是示出根据可见光无线通信的照明设备的智能引擎与移动装置之间的通信操作的框图。
具体实施方式
下文中，将参照附图如下描述本文描述的主题的示例性实施方式。
图1是示出根据示例性实施方式的LED照明设备的主要构成的框图。
如图1所示，LED照明设备50可包括白光发射模块20和30以及向白光发射模块供电的供电单元10。图1所示的白光发射模块可安装在按照各种方式形成的壳体中(参照图12至图14)。
供电单元10可将AC电流转换为DC电流，并且可连接至对应的第一白色LED封装件驱动器25a和第二白色LED封装件驱动器25b以及绿色LED封装件驱动器25c，以向其供应转换后的电流的电力。
白光发射模块20可包括驱动信号控制器21。白光发射模块30可包括用于冷白光的第一白色LED封装件30A和用于暖白光的第二白色LED封装件30B，并且通过第一白色LED封装件30A和第二白色LED封装件30B发射的第一白光和第二白光可限定根据示例性实施方式的照明设备50的色温变化区段。
为了获得邻近于黑体轨迹的色温变化，第一白光可对应于由CIE 1931色度图中的坐标(0.3100,0.3203)、(0.3082,0.3301)、(0.3168,0.3388)和(0.3179,0.3282)限定的四边形区。第二白光可对应于由CIE 1931色度图中的坐标(0.4475,0.3994)、(0.4571,0.4173)、(0.4695,0.4207)和(0.4589,0.4021)限定的四边形区。满足这种色坐标条件的第一白色LED封装件30A和第二白色LED封装件30B中的每一个可由多个LED封装件的阵列构成。可制备所述多个LED封装件的阵列，以使得通过合适地组合根据多个色坐标区分仓的LED封装件而混合的白光可成为期望的白光(参照图7)。
驱动信号控制器21提供用于单独地控制第一白色LED封装件驱动器25a和第二白色LED封装件驱动器25b以及绿色LED封装件驱动器25c这三个驱动器的驱动信号。
第一白色LED封装件驱动器25a和第二白色LED封装件驱动器25b可连接至供电单元10以接收电力，并且可将通过驱动信号控制器21的驱动信号控制的一定量的电流供应至第一白色LED封装件30A和第二白色LED封装件30B，从而可分别驱动第一白色LED封装件30A和第二白色LED封装件30B以发射具有期望的光通量的白光。
白光发射模块30还可包括绿色LED封装件30C。当通过调整第一白色LED封装件30A和第二白色LED封装件30B的光通量比而在色空间图中作出变化时，由绿色LED封装件30C发射的绿光可将改变后的(或最终的)白光WL的色坐标向上调整，以靠近黑体轨迹(BBL)，并且可用于减小它们之间的间隔。绿色LED封装件驱动器25c可连接至供电单元10，以接收电力并且可将由驱动信号控制器21的驱动信号控制的一定量的电流供应至绿色LED封装件30C，并且绿色LED封装件30C可发射具有将所述坐标向上调整所需的一定量的光通量的绿光。绿光的峰波长可为520nm至545nm。例如，绿光的半峰宽(FWHM)可为10至50nm。
如图2所示，将更详细地描述应用于示例性实施方式的色温变化原理。
如图2所示，第一白色LED封装件30A和第二白色LED封装件30B可发射分别表示为“W1”和“W2”的第一白光和第二白光，并且可调整第一白光和第二白光的光通量比，以获得由第一白光W1和第二白光W2限定的色温区段中的期望色温。例如，当确定了白光Wa的期望色温时，驱动信号控制器21可产生用于第一白色LED封装件驱动器25a和第二白色LED封装件驱动器25b中的每一个的驱动信号，并可向其发送驱动信号。第一白色LED封装件驱动器25a和第二白色LED封装件驱动器25b可驱动第一白色LED封装件30A和第二白色LED封装件30B，以按照根据接收到的驱动信号的光通量比来发射第一白光W1和第二白光W2。
在这种情况下，如可在图2中看出的，由于利用第一白光W1和第二白光W2的光通量比的色彩变化沿着表示为“CL”的线几乎是线性的，仅混合了第一白光W1和第二白光W2的光Wa'会明显偏离黑体轨迹(BBL)，因此，不能获得CIE标准的期望白光。可以将绿色LED封装件30C驱动为使得光Wa的色坐标可从黑体轨迹(BBL)向上调整基本等于距离“g”的量。准确地说，白光WL的色坐标可位于黑体轨迹(BBL)上，但在多数实际驱动操作中，色坐标可被调整为邻近于黑体轨迹，也就是说，色坐标可被调整以使得坐标与CIE 1931色度图中的黑体轨迹(BBL)的最近点之间的距离为0.005或更小。
按照这种方式，在用于色温变化的驱动操作中，绿色LED封装件可根据第一白光W1和第二白光W2的光通量比以合适的光通量被驱动，从而最终发射的白光WL的色坐标可邻近于黑体轨迹(BBL)。
图3示出了由可在根据示例性实施方式的LED照明设备中采用的第一白色LED封装件和第二白色LED封装件以及绿色LED封装件发射的光的光谱。
如图3所示，示出了第一白光和第二白光以及绿光的光谱。第一白光的色温和第二白光的色温可分别为6500K和2700K，并且绿光的峰波长可为530nm并且FWHM可为30nm。
可控制第一白光和第二白光的光通量的水平以将色温从6500K改变为2700K，并且根据改变后的色温，可控制绿光的光通量比以提供邻近于黑体轨迹(BBL)的白光。表1示出了根据白光的色温变化的各种白光特性(例如，显色指数(CRI)和R9)以及光通量比和色坐标。
[表1]
如表1所示，当第一白光的光通量比、第二白光光通量比和绿光的光通量比分别被表示为W1、W2和G时，W1+W2+G＝100％，并且W1和W2中的每一个可在0至(100-G)％的范围内互补地改变。在这种变化区段中，绿光的光通量比G可在0至10％的范围内改变。
最终发射的白光的色温可在2700K至6500K的色温区段中改变。另外，在色温变化区段上，白光的显色指数(CRI)可为80或更大，相对较高，并且可稳定地保持相对高的显色指数(CRI)。
具体地说，在色温变化区段的中心区中，例如，在3500K至5000K的区段中，由于从黑体轨迹(BBL)偏离的距离大，因此绿光的光通量比G可被调整为7％或更大，相对较高。在这样中心区中，可确认总体显示出相对高的显色指数(CRI)。
图4是示出根据其它示例性实施方式的LED照明设备的主要构成的框图。图4所示的LED照明设备80与图1所示的实施例50的不同在于在控制白光特性时利用诸如分光计的光检测器61。
如图4所示，LED照明设备80可包括白光发射模块20’和30以及向白光发射模块供电的供电单元10。白光发射模块20’可包括驱动控制器21’。除非另有说明，否则在该实施例中采用的组件可理解为与在先前实施例中描述的组件相同或相似。
驱动控制器21’提供用于单独地控制第一白色LED封装件驱动器25a和第二白色LED封装件驱动器25b以及绿色LED封装件驱动器25c这三个的驱动信号。驱动控制器21’包括模数转换器(ADC)21a、微控制器21b和数模转换器(DAC)21c。
该示例性实施方式还可包括检测和分析最终发射的白光WL的光检测器61。例如，光检测器61可为分光计。光检测器61可获得最终发射的白光WL的诸如色温、显色指数或者R9之类的信息。所述信息可作为模拟信号从检测信息驱动器65传递至模数转换器ADC 21a。ADC 21a可将模拟信号转换为数字信号，并且可将数字信号发送至微控制器21b。当光检测器61是分光计时，检测信息驱动器65可为分光计驱动器。
可通过用户接口70将期望的色温输入至模数转换器ADC 21a，并且可将与当前测量的信息一起输入的信息输入至微控制器21b。微控制器21b可基于期望的色温与当前检测的色温之间的差计算对应的LED封装件30A、30B和30C的光通量的变化，并且可将根据计算的光通量的变化的驱动信号通过数模转换器(DAC)21c发送至对应的LED封装件驱动器25a、25b和25c，从而以期望的光通量水平驱动对应的LED封装件30A、30B和30C。
同时，在根据先前输入的色温和先前输入的信号的实际白光的色温中存在偏离的情况下，微控制器21b可补偿用于控制对应的LED封装件30A、30B和30C的光通量的水平的驱动信号的计算程序，以减小偏离。
图5是示出可在根据当前本发明构思的示例实施例的LED照明设备中采用的白光发射模块的示例的示意性透视图。
如图5所示，根据示例性实施方式的白光发射模块150可包括安装在圆形的衬底110上的四个第一白色LED封装件130A、四个第二白色LED封装件130B、两个绿色LED封装件130C和驱动控制芯片120。
在示例性实施方式中，所述四个第一白色LED封装件130A可设为发射冷白光的LED阵列，而所述四个第二白色LED封装件130B可设为发射暖白光的LED阵列。如图6所示，通过在衬底110上实施的电路图案，所述四个第一白色LED封装件130A和所述四个第二白色LED封装件130B中的每一个可彼此串联，并且可通过从对应的驱动器(例如，图1的25a和25b)提供的电流Iw1和Iw2独立地驱动。与此相似，所述两个绿色LED封装件130C也可被从独立的驱动器(例如，图1的25c)提供的电流Ig驱动。按照这种方式，对应的LED封装件130A、130B和130C的阵列可被独立地驱动，并且可发射具有不同水平的光通量的光。
第一白色LED封装件130A和第二白色LED封装件130B以及绿色LED封装件130C可布置为彼此双侧对称或彼此旋转对称，以提供均匀的光分布。如图5所示，用于构造白光的第一白色LED封装件130A和第二白色LED封装件130B可沿着衬底110的圆周以恒定间隔排列，并且可交替地排列。同时，所述两个绿色LED封装件130C可相互并列地布置在衬底110的中心。通过对称布置方式，即使在光通量比变化的情况下，也可通过均匀的色彩混合提供期望的白光。
即使在其中第一白色LED封装件130A和第二白色LED封装件130B位于相同组中的情况下，它们也可不具有相同的色坐标。实际上，即使在封装件被制造为发射具有相同色坐标的光的情况下，所述封装件也可由于制造误差而发射具有不同色坐标的白光。按照这种方式，具有不同色彩特性(例如，峰波长和输出)的白色LED封装件可根据多个色坐标区而分仓，并且分仓的LED封装件可合适地组合，因此可制造发射具有期望色坐标的白光的白色LED封装件的阵列。
例如，就第一白色LED封装件130A而言，可测量制造为第一白色LED封装件130A的多个白色LED封装件的色坐标，并可将其分为图7所示的四个仓b1、b2、b3和b4。为了满足对应的分仓组中所需的色坐标条件，可选择位于不同的仓中的第一白色LED封装件130A的组合。通过分仓操作和组合操作，偏离期望的目标色坐标区的白色LED封装件也可使用。
示例性实施方式示出了按照特定排列方式设置LED封装件的情况，但是LED封装件可按照诸如直线排列方式和矩阵排列方式的其它排列方式设置。另外，衬底110可例示为具有圆形，但是其可根据照明设备的结构具有不同的形状。
在根据前述实施例的发光模块中，可使用按照各种方式形成的LED封装件。具体地说，第一白色LED封装件和第二白色LED封装件可设为其中将诸如荧光体的波长转换材料与半导体发光二极管芯片进行组合的不同形状的封装件。
图8是示出根据本发明构思的示例实施例的可在白光发射模块中采用的白色LED封装件的示例的侧剖视图。
如图8所示，根据示例性实施方式的白色LED封装件230可包括具有安装表面的封装衬底210和倒装芯片接合在封装衬底210的安装表面上的半导体发光二极管芯片200。
波长转换膜235可布置在安装在封装衬底210上的半导体发光二极管芯片200的上表面上。波长转换膜235可包括将由半导体发光二极管芯片200发射的光的一部分的波长转换为另一波长的波长转换材料。波长转换膜235可为其中散布有波长转换材料的树脂层，或者可为由陶瓷荧光体的烧结体形成的陶瓷膜。半导体发光二极管芯片200可发射蓝光，并且波长转换膜235可将蓝光的一部分转换为黄色和/或红色和绿色，从而可提供发射白光的半导体发光装置30。将在稍后描述在实施例中可用的波长转换材料(参照下表2)。
如图9所示，可在白色LED封装件230中采用的半导体发光二极管芯片200可包括衬底201和按次序布置在衬底201上的第一导电类型的半导体层224、有源层225和第二导电类型的半导体层226。缓冲层222可布置在衬底201与第一导电类型的半导体层224之间。
衬底201可为诸如蓝宝石的绝缘衬底。然而，衬底201不限于此，并且可替换地，除绝缘衬底以外，其可为导电衬底或者半导体衬底。例如，除蓝宝石之外，衬底201可由SiC、Si、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN形成。不平结构P可形成在衬底201的上表面上。不平结构P可提高光提取效率，并且可提高生长的单晶的质量。
缓冲层222可为InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。例如，缓冲层222可为GaN、AlN、AlGaN或InGaN。根据需要，多层的组合或者通过逐渐改变组成而形成的层也可用作缓冲层222的材料。
第一导电类型的半导体层224可为满足n型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)的氮化物半导体，并且n型掺杂物可为硅(Si)。例如，第一导电类型的半导体层224可包含n型GaN。第二导电类型的半导体层226可为满足p型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且p型掺杂物可为镁(Mg)。例如，第二导电类型的半导体层226可实现为单层结构，但是，如在该示例中，其可具有包括不同组成的多层结构。有源层225可具有交替地堆叠了量子阱层与量子势垒层的多量子阱(MQW)结构。例如，量子阱层和量子势垒层可为不同组成的InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。在特定实施例中，量子阱层可为InxGa1-xN(0＜x≤1)，而量子势垒层可为GaN或AlGaN。量子阱层和量子势垒层中的每一个的厚度范围可为约1nm至50nm。有源层225的结构不限于多量子阱(MQW)结构而是可为单量子阱(SQW)结构。
第一电极229a和第二电极229b可按照它们位于相同面上的方式分别布置在第一导电类型的半导体层224和第二导电类型的半导体层226的台面蚀刻区上。第一电极229可包含(不限于)诸如Ag、Ni、Al、Cr、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au等的材料，并且可具有单层或者两层或更多层的结构。根据需要，第二电极229b可为诸如透明导电氧化物或氮化物的透明电极，或者可包含石墨烯。第二电极229b可包含Al、Au、Cr、Ni、Ti和Sn中的至少一个。
图10是示出可在本发明构思的示例实施例中采用的白色LED封装件的另一示例的剖视图。
图10所示的白色LED封装件330可包括图9所示的半导体发光二极管芯片200、安装衬底310和包封部分320。半导体发光二极管芯片200可安装在安装衬底310上并且通过导线W与其电连接。安装衬底310可包括衬底主体311、上电极313、下电极314和将上电极313与下电极314连接的贯通电极312。安装衬底310可设为诸如PCB、MCPCB、MPCB、FPCB等的板，并且可按照各种方式使用其结构。
包封部分320可具有上表面向上凸的凸透镜形状，但是根据其它示例性实施方式，其可具有另一形状，从而可控制通过包封部分320的结构发射的光的取向角。
包封部分320可包含诸如荧光体和/或量子点的波长转换材料321。作为波长转换材料，可使用诸如荧光体和/或量子点的各种材料。
图11是示出可在根据示例性实施方式的白色LED封装件中采用的波长转换材料的CIE 1931色度图。
可根据LED芯片的波长和类型以及波长转换材料的混合比控制由LED封装件发射的光的颜色。就白色LED封装件而言，可控制其色温和显色指数。
例如，发射紫外光或蓝光的半导体二极管芯片可通过将黄色、绿色、红色和蓝色荧光体中的合适的荧光体进行组合来实现白光，并且可根据选择的荧光体的混合比发射具有各种色温的白光。
照明设备可调整从由卤化钠灯发射的光的等级至日光等级的显色指数(CRI)，并且可产生色温范围为1500K至20000K的各种白光。另外，根据需要，照明设备可产生紫光、蓝光、绿光、红光或橙光或者红外光，以根据周围气氛和用户心情调整光的颜色。另外，照明设备可产生用于加速植物生长的特定波长的光。
通过将黄色、绿色、红色荧光体与蓝色半导体二极管芯片组合和/或将绿色和红色发光装置进行组合形成的白光可具有两个或更多个峰波长，并且其在图11的CIE 1931色空间中的坐标(x，y)可位于将(0.4476，0.4074)、(0.3484，0.3516)、(0.3101，0.3162)、(0.3128，0.3292)和(0.3333，0.3333)进行连接的线段的区中。可替换地，其在CIE 1931色空间中的坐标(x，y)可位于由所述线段与黑体轨迹包围的区中。白光的色温可在1500K至20000K的范围内。在图11中，位于黑体轨迹下方的点E(0.3333，0.3333)附近的白光可处于黄光的水平相对低的状态，并且可用作处在对裸眼呈现更明亮或新鲜的感觉的区中的照明光源。因此，利用位于黑体轨迹下方的点E(0.3333，0.3333)附近的白光的照明产品作为销售杂物、衣物等的零售店的照明设备会是非常有效的。
可用于本发明构思中的荧光体可具有以下成分式和颜色。
氧化物可为：黄色和绿色Y3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce。
硅酸盐可为：黄色和绿色(Ba,Sr)2SiO4:Eu、黄色和橙色(Ba,Sr)3SiO5:Ce。
氮化物可为：绿色β-SiAlON:Eu、黄色La3Si6N11:Ce、橙色α-SiAlON:Eu、红色CaAlSiN3:Eu、Sr2Si5N8:Eu、SrSiAl4N7:Eu、SrLiAl3N4:Eu、Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y((0.5≤x≤3，0＜z＜0.3，0＜y≤4)—式(1))。
在式(1)中，Ln可为选自IIIa族元素和稀土元素的至少一种元素，并且M可为选自钙(Ca)、钡(Ba)、锶(Sr)和镁(Mg)的至少一种元素。
氟化物可为：红色K2SiF6:Mn4+、K2TiF6:Mn4+、NaYF4:Mn4+、NaGdF4:Mn4+、K3SiF7:Mn4+。
荧光体的组成应该基本符合化学计算法，并且各个元素可由周期表的各个族的其它元素替代。例如，锶(Sr)可由碱土族(II)中的钡(Ba)、钙(Ca)、镁(Mg)等替代，并且钇(Y)可由诸如铽(Tb)、镥(Lu)、钪(Sc)、钆(Gd)等镧(La)系元素替代。另外，根据期望的能级，作为活化剂的铕(Eu)可由铈(Ce)、铽(Tb)、镨(Pr)、铒(Er)、镱(Yb)等替代，并且活化剂可单独应用，或者与共活化剂一起应用来改变荧光体的特性。
下表2示出了根据利用UV或蓝色LED芯片的白光发射装置的应用领域的荧光体的类型。
[表2]
此外，作为波长转换材料，可使用替代荧光体的材料、诸如量子点(QD)等的材料。
量子点可根据大小实现各种颜色，并且具体地说，当将量子点用作荧光体替代物时，可将其用作红色或绿色荧光体。量子点的使用可允许实现窄FWHM(例如，约35nm)。
波长转换材料可按照被包含在包封件中的形式设置，或者可替换地，可预先将波长转换材料制造为膜并且将其附于诸如导光板的光学装置或者半导体发光装置的表面。在使用预先制造为膜的波长转换材料的情况下，可容易地实现具有均匀厚度的波长转换材料。
根据实施例的LED模块可有利地用于具有各种形式的照明设备中。
图12是示出作为根据示例性实施方式的照明设备的示例的采用图5所示的白光发射模块的灯泡式照明设备的分解透视图。
如图12所示，照明设备4300可包括由多个组件构成的壳体、白光发射模块150和供电单元4220。照明设备4300的壳体可包括螺钉座4210和散热器4230。
在示例性实施方式中，白光发射模块150可包括衬底110和排列在衬底110上的LED阵列和驱动控制芯片120。LED阵列可具有包括四个第一白色LED封装件130A、四个第二白色LED封装件130B和两个绿色LED封装件130C的对称排列结构。驱动控制芯片120可具有与图1和图4的驱动控制器的功能对应的功能，并且可存储关于LED阵列的驱动信息。
螺钉座4210可为被构造为与现有灯具配合，并且因此替代诸如白炽灯泡的现有灯泡。供应至照明设备4200的电力可通过螺钉座4210施加。供电单元4220可包括AC/DC电源。白光发射模块150可从供电单元4220接收电力，并且可向反射板4310发射光。如在实施例中所示的，供电单元4220可包括第一电源单元4221和第二电源单元4222。第一电源单元4221和第二电源单元4222可装配以形成供电单元4220。散热器4230可包括内部散热器4231和外部散热器4232。内部散热器4231可直接连接至白光发射模块150和/或供电单元4220，从而将热传输至外部散热器4232。
反射板4310设置在光源模块4240上方，这里，反射板4310用于允许来自光源的光朝着其横侧和后侧均匀地分散，因此可减少眩光。另外，通信模块4320可安装在反射板4310的上部上，并且可通过通信模块4320实现家庭网络通信。例如，通信模块4320可为利用Wi-Fi或光保真(Li-Fi)的无线通信模块，并且可通过智能电话或无线控制器控制安装在房子内部或外部的照明，诸如打开或关闭照明设备、调整照明设备的亮度等。另外，可通过利用安装在房子内部或外部的照明设备的可见波长的Li-Fi通信模块来控制诸如TV、冰箱、空调、门锁或汽车等的房子内部或外部的家电或汽车系统。反射板4310和通信模块4320可由盖单元4330覆盖。
图13是示出根据本发明构思的示例实施例的管式照明设备的分解透视图。
图13所示的照明设备4400可包括由各种组件构成的壳体和白光发射模块1150。壳体可包括散热器4410、盖子4441、第一插脚灯头4460和第二插脚灯头4470。止动突起4433可形成在散热器4410的两端上。多个散热片4420和4431可按照凹凸图案形成在散热器4410的内和/或外表面上，并且散热片4420和4431可设计为具有各种形状和在它们之间具有间隔(空间)。具有突出的形状的支承件4432可形成在散热器4410的内侧上。
止动凹槽4442可形成在盖子4441中，并且散热器4410的止动突起4433可结合至止动凹槽4442。止动凹槽4442和止动突起4433的位置可互换。
白光发射模块1150可包括LED阵列。白光发射模块1150可包括电路板1110、LED阵列1130A、1130B和1130C以及驱动控制芯片1120。LED阵列可具有双侧对称排列，并且可包括在一行上交替地排列的第一白色LED封装件1130A和第二白色LED封装件1130B以及在第一白色LED封装件和第二白色LED封装件的两侧上两两排列的绿色LED封装件1130C。如上所述，驱动控制芯片1120可执行参照图1和图4描述的驱动控制器的功能，并且可存储关于LED封装件阵列1130A、1130B和1130C的驱动信息。电路布线形成在电路板1110上，以操作LED封装件阵列1130A、1130B和1130C。
作为一对插脚灯头的第一插脚灯头4460和第二插脚灯头4470分别结合至包括散热器4410和盖子4441的圆柱形盖单元的相对的端部。例如，第一插脚灯头4460可包括电极端子4461和电源装置4462，并且可在第二插脚灯头4470上布置伪端子4471。另外，光学传感器和/或通信模块可安装在第一插脚灯头4460或者第二插脚灯头4470中。例如，光学传感器和/或通信模块可安装在布置有伪端子4471的第二插脚灯头4470中。在另一示例中，光学传感器和/或通信模块可安装在布置有电极端子4461的第一插脚灯头4460中。
图14是示出根据本发明构思的示例实施例的平板照明设备的示意性透视图。
如图14所示，平板照明设备4500可包括白光发射模块4510、供电单元4520和壳体4530。根据示例实施例，发光模块4510可包括与先前实施例相似的LED封装件阵列。供电单元4520可包括AC/DC电源。白光发射模块4510可形成为具有整体平面形状，以使得其对应于照明设备的结构。根据实施例，白光发射模块4510可包括发光二极管和存储发光二极管的驱动信息的驱动控制器。
供电单元4520可被构造为将电力供应至白光发射模块4510。壳体4530可具有容纳白光发射模块4510和供电单元4520的容纳空间，并且具有一侧敞开的六面体形状，但是壳体4530的形状不限于此。白光发射模块4510可布置为朝着壳体4530的敞开侧发射光。
图15是示出室内照明控制网络系统的示意图。
根据实施例的网络系统5000可为组合了利用诸如LED等的发光装置的照明技术、物联网(IoT)技术、无线通信技术等的复杂智能照明网络系统。网络系统5000可利用各种照明设备和有线/无线通信装置来实现，并且可通过传感器、控制器、通信单元、用于网络控制和维护的软件等来实现。
网络系统5000甚至可应用于诸如公园或街道的开放空间以及诸如家庭或办公室的封闭空间。网络系统5000可基于IoT环境来实现以收集和处理一定范围的信息并且将其提供给用户。这里，包括在网络系统5000中的LED照明设备5200不仅可用于从网关5100接收关于周围环境的信息以及控制LED照明设备5200自身的照明，而且可基于LED照明设备5200的诸如可见光通信等的功能来检查和控制包括在IoT环境中的其它装置5300至5800的操作状态。
如图15所示，网络系统5000可包括：网关5100，其处理根据不同通信协议发送和接收的数据；LED照明设备5200，其连接以可与网关5100通信，并且包括LED发光装置；以及多个装置5300至5800，它们被连接以可根据各种无线通信方案与网关5100通信。为了实现基于IoT环境的网络系统5000，装置5300至5800中的每一个以及LED照明设备5200可包括至少一个通信模块。在示例实施例中，LED照明设备5200可连接以可根据诸如Wi-Fi、或Li-Fi的无线通信协议与网关5100通信，并且关于这一点，LED照明设备5200可包括用于灯的至少一个通信模块5210。
如上所述，网络系统5000甚至可应用于诸如公园或街道的开放空间以及诸如家庭或办公室的封闭空间。当网络系统5000应用于家庭时，包括在网络系统中并且被连接以可基于IoT技术与网关5100通信的所述多个装置5300至5800可包括诸如TV 5310或冰箱5320的家电5300、数字门锁5400、车库门锁5500、安装在墙壁等上的灯开关5600、用于中继转发无线通信网络的路由器5700以及诸如智能电话、平板PC或笔记本计算机的移动装置5800。
在网络系统5000中，LED照明设备5200可利用安装在房子中的无线通信网络(Wi-Fi、Li-Fi等)检查各个装置5300至5800的操作状态，或者可根据周围环境或情况自动地控制LED照明设备5200自身的照明。另外，可利用由LED照明设备5200发射的可见光利用Li-Fi通信来控制包括在网络系统5000中的装置5300至5800。
首先，LED照明设备5200可基于从网关5100通过用于灯的通信模块5210发送的周围环境的信息或者从安装在LED照明设备5200中的传感器收集的周围环境的信息自动地调整LED照明设备5200的照明。例如，可根据在TV 5310上播送的节目类型或屏幕亮度自动地调整LED照明设备5200的照明的亮度。关于这一点，LED照明设备5200可从连接至网关5100的用于灯的通信模块5210接收TV 5310的操作信息。用于灯的通信模块5210可与包括在LED照明设备5200中的传感器和/或控制器一体地模块化。
例如，当TV节目是电视剧时，照明的色温可降至12000K或更低，例如，降至5000K，并且可根据预设值调整色调，因此可形成舒适气氛。相反，当节目值为喜剧节目时，网络系统5000可被构造为使得照明的色温根据预设值增至5000K或更高，并且将照明调整至基于蓝色的白色照明。
另外，当没人在家并且在数字门锁5400锁上之后过去预定时间时，将所有开启的LED设备5200关闭，以防止浪费电。另外，当通过移动装置5800等设置了安全模式，并且在没人在家时数字门锁5400锁上时，LED照明设备5200可保持为开启状态。
可根据通过连接至网络系统5000的各个传感器收集的周围环境信息来控制LED照明设备5200的操作。例如，当在建筑中实现网络系统5000时，照明、位置传感器和通信模块在该建筑中组合，并且收集该建筑中的人的位置信息，并且打开或关闭照明，或者可实时地提供收集的信息以有效地管理设施或者有效地利用闲置空间。通常，将诸如LED照明设备5200之类的照明设备布置在建筑的每一层的几乎每个空间中，因此，该建筑的各种信息可通过与LED照明设备5200一起提供的传感器收集，并且用于管理设施和利用闲置空间。
同时，LED照明设备5200可与图像传感器、存储装置和用于灯的通信模块5210组合，以用作用于保持建筑安全性的装置，或者感测和应对紧急情况。例如，当烟传感器或温度传感器等附于LED照明设备5200时，可迅速感测到火灾以最小化损失。另外，可以考虑到外部天气或日光量来调整照明的亮度，从而节约能量和提供愉悦的照明环境。
图16是示出应用于开放空间的网络系统的示例的示图。
参照图16，根据当前示例实施例的网络系统5000’可包括：通信连接装置5100’；多个照明设备5200’和5300’，其以每预定间隔安装，并且被连接以可与通信连接装置5100’通信；服务器5400’；计算机5500’，其管理服务器5400’；通信基站5600’；通信网络5700’；移动装置5800’等。
安装在诸如街道或公园的开放的外部空间中的所述多个照明设备5200’和5300’中的每一个可分别包括智能引擎5210’和5310’。智能引擎5210’和5310’可包括发光装置、发光装置的驱动器、收集周围环境的信息的传感器、通信模块等。智能引擎5210’和5310’可根据诸如Wi-Fi、和Li-Fi的通信协议通过通信模块与其它邻近设备通信。
例如，一个智能引擎5210’可被连接以与另一智能引擎5310’通信。这里，可将Wi-Fi扩展技术(Wi-Fi mesh)应用于智能引擎5210’与5310’之间的通信。至少一个智能引擎5210’可连接至通过有线/无线通信连接至通信网络5700’的通信连接装置5100’。为了提高通信效率，一些智能引擎5210’和5310’可组合和连接至单个通信连接装置5100’。
通信连接装置5100’可为可用于有线/无线通信的接入点(AP)，其可中继转发通信网络5700’与其它设备之间的通信。通信连接装置5100’可按照有线方式或无线方式连接至通信网络5700’，例如，通信连接装置5100’可以机械方式容纳在照明设备5200’和5300’中的任一个中。
通信连接装置5100’可通过诸如Wi-Fi等的通信协议连接至移动装置5800’。移动装置5800’的用户可通过与邻近于移动装置5800’的照明设备5200’的智能引擎5210’相连接的通信连接装置5100’接收由所述多个智能引擎5210’和5310’收集的周围环境信息。周围环境信息可包括附近交通信息、天气信息等。移动装置5800’可根据诸如3G或4G的无线蜂窝通信方案通过通信基站5600’连接至通信网络5700’。
同时，连接至通信网络5700’的服务器5400’可接收通过分别安装在照明设备5200’和5300’中的智能引擎5210’和5310’收集的信息，并监视照明设备5200’和5300’中的每一个的操作状态等。为了基于照明设备5200’和5300’的操作状态的监视结果管理照明设备5200’和5300’，服务器5400’可连接至提供管理系统的计算机5500’。计算机5500’可执行能够监视和管理照明设备5200’和5300’(具体地说，智能引擎5210’和5310’)的操作状态的软件等。
图17是示出照明设备的智能引擎与移动装置之间根据可见光无线通信的通信操作的框图。
参照图17，智能引擎5210’可包括信号处理单元5211’、控制单元5212’、LED驱动器5213’、光源单元5214’、传感器5215’等。通过可见光通信连接至智能引擎5210’的移动装置5800’可包括控制单元5801’、光接收单元5802’、信号处理单元5803’、存储器5804’、输入/输出单元5805’等。
可见光通信(VLC)技术(光保真(Li-Fi))是一种利用裸眼可识别的具有可见光波长带的光无线地传输信息的无线通信技术。可见光通信技术与现有有线光学通信技术和红外数据协会(IrDA)的区别在于，其利用来自根据上述示例实施例的发光装置封装件的具有可见光波长带(也就是说，特定可见光频率)的光，并且其与现有有线光学通信技术的区别在于，通信环境基于无线方案。另外，与RF无线通信不同的是，VLC技术(或者Li-Fi)的方便性在于，在频率使用方面，其可在不经调节或授权的情况下被使用，并且VLC技术(或者Li-Fi)具有物理安全性优秀的区别，并且允许用户用他或她的眼睛确认通信链路。最重要的是，VLC技术(或者Li-Fi)的不同在于，其具有作为获得光源独特用途和通信功能二者的收敛技术的特征。
智能引擎5210’的信号处理单元5211’可处理旨在由VLC发送和接收的数据。在示例实施例中，信号处理单元5211’可将由传感器5215’收集的信息处理为数据，并且将处理后的数据发送至控制单元5212’。控制单元5212’可控制信号处理单元5211’、LED驱动器5213’等的操作，并且具体地说，控制单元5212’可基于从信号处理单元5211’发送的数据来控制LED驱动器5213’的操作。LED驱动器5213’根据从控制单元5212’发送的控制信号控制光源单元5214’发光，从而将数据发送至移动装置5800’。
除控制单元5801’、存储数据的存储器5804’、包括显示器、触摸屏、音频输出单元等的输入/输出单元5805’以及信号处理单元5803’之外，移动装置5800’还可包括用于识别包括数据的可见光的光接收单元5802’。光接收单元5802’可感测可见光并将感测的可见光转换为电信号，并且信号处理单元5803’可解码包括在由光接收单元5802’转换的电信号中的数据。控制单元5801’可将由信号处理单元5803’解码的数据存储在存储器5804’中，或者可通过输入/输出单元5805’输出解码的数据，以允许用户识别所述数据。
如上所述，根据示例实施例，当使用具有不同色温的第一白色LED封装件和第二白色LED封装件来改变色温时，可通过增加绿色LED封装件的光通量将最终白光的色坐标调整为邻近于黑体轨迹。另外，显色指数可增大至80％或更大，进一步地，85％或更大。仅通过绿色LED封装件的额外构造，即使在具有宽色彩变化区段(例如，2700至6500K)的照明设备中，也可提供符合CIE标准的白光。
虽然上面已经示出并描述了示例实施例，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可作出修改和改变。

Claims (20)

1.一种LED照明设备，包括：
灯壳体；
安装在所述灯壳体中的白光发射模块；以及
向所述白光发射模块供电的供电单元，
其中，所述白光发射模块包括：
第一白色LED封装件，其被构造为发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.3100,0.3203)、(0.3082,0.3301)、(0.3168,0.3388)和(0.3179,0.3282)限定的四边形区相对应的第一白光，
第二白色LED封装件，其被构造为发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.4475,0.3994)、(0.4571,0.4173)、(0.4695,0.4207)和(0.4589,0.4021)限定的四边形区相对应的第二白光，
绿色LED封装件，其被构造为发射峰波长为520nm至545nm的绿光，以及
驱动控制器，其控制第一白光和第二白光的光通量水平以选择期望的白光的色温，并且控制绿色LED封装件的光通量以减小与选择的白光的色温相对应的色坐标与CIE 1931色度图中的黑体轨迹之间的差异。
2.根据权利要求1所述的LED照明设备，其中，当第一白光的光通量比、第二白光的光通量比和绿光的光通量比分别表示为W1、W2和G时，W1+W2+G＝100％，并且W1和W2中的每一个在0至(100-G)％的范围内以互补方式改变。
3.根据权利要求2所述的LED照明设备，其中，绿光的光通量比G在0至10％的范围内改变。
4.根据权利要求1所述的LED照明设备，其中，最终发射的白光的色温在2700K至6500K的色温范围内改变。
5.根据权利要求1所述的LED照明设备，其中，最终发射的白光的显色指数为80或更大。
6.根据权利要求1所述的LED照明设备，其中，最终发射的白光的色坐标实质上根据黑体轨迹改变。
7.根据权利要求1所述的LED照明设备，其中，由绿色LED封装件发射的绿光的半峰宽为10至50nm。
8.根据权利要求1所述的LED照明设备，其中，第一白色LED封装件和第二白色LED封装件中的至少一个包括多个白色LED封装件。
9.根据权利要求8所述的LED照明设备，其中，所述多个白色LED封装件的至少一部分发射对应于CIE 1931色度图中的不同色坐标的光，并且
由所述多个白色LED封装件发射的不同类型的光被混合，以允许发射第一白光或者第二白光。
10.根据权利要求1所述的LED照明设备，其中，所述第一白色LED封装件和所述第二白色LED封装件分别包括多个白色LED封装件，并且交替地布置。
11.根据权利要求10所述的LED照明设备，其中，所述绿色LED封装件包括多个绿色LED封装件。
12.根据权利要求11所述的LED照明设备，其中，所述第一白色LED封装件和所述第二白色LED封装件以及所述绿色LED封装件布置为彼此双侧对称或者彼此旋转对称。
13.根据权利要求1所述的LED照明设备，还包括：光检测器，其检测和分析最终发射的白光，
其中，所述驱动控制器接收分析的关于白光的信息，并且基于接收到的信息，控制所述第一白色LED封装件和所述第二白色LED封装件以及所述绿色LED封装件中的至少一个的光通量。
14.根据权利要求1所述的LED照明设备，还包括：光漫射器，其布置在最终白光的出射方向上。
15.一种白光发射模块，包括：
第一白色LED封装件，其被构造为发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.3100,0.3203)、(0.3082,0.3301)、(0.3168,0.3388)和(0.3179,0.3282)限定的四边形区相对应的第一白光，
第二白色LED封装件，其被构造为发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.4475,0.3994)、(0.4571,0.4173)、(0.4695,0.4207)和(0.4589,0.4021)限定的四边形区相对应的第二白光，
绿色LED封装件，其被构造为发射峰波长为520nm至545nm的绿光，以及
驱动控制器，其控制第一白光和第二白光的光通量的水平以选择期望的白光的色温，并且控制绿色LED封装件的光通量以减小与选择的白光的色温相对应的色坐标与CIE 1931色度图中的黑体轨迹之间的差异。
16.根据权利要求15所述的白光发射模块，其中，当第一白光的光通量比、第二白光的光通量比和绿光的光通量比分别表示为W1、W2和G时，W1+W2+G＝100％，并且W1和W2中的每一个在0至(100-G)％的范围内互补地改变。
17.根据权利要求15所述的白光发射模块，其中，所述第一白色LED封装件包括第一组多个白色LED封装件，
所述第一组多个白色LED封装件的至少一部分发射对应于CIE1931色度图中的不同色坐标的光，并且
由所述第一组多个白色LED封装件发射的不同类型的光被混合以允许发射第一白光。
18.根据权利要求15所述的白光发射模块，其中，所述第二白色LED封装件包括第二组多个白色LED封装件，
所述第二组多个白色LED封装件的至少一部分发射对应于CIE1931色度图中的不同色坐标的光，并且
由所述第二组多个白色LED封装件发射的不同类型的光混被合以允许发射第二白光。
19.一种白光发射模块，包括：
多个第一白色LED封装件，它们被构造为发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.3100,0.3203)、(0.3082,0.3301)、(0.3168,0.3388)和(0.3179,0.3282)限定的四边形区相对应的第一白光，
多个第二白色LED封装件，它们被构造为发射与由CIE 1931色度图中的色坐标(0.4475,0.3994)、(0.4571,0.4173)、(0.4695,0.4207)和(0.4589,0.4021)限定的四边形区相对应的第二白光，
至少一个绿色LED封装件，其被构造为发射绿光，以及
驱动控制器，其按照最终白光的色温实质上沿着CIE 1931色度图中的黑体轨迹改变的方式单独地控制第一白光和第二白光的光通量和绿光的光通量的水平。
20.根据权利要求19所述的白光发射模块，其中，在CIE 1931色度图中，色温发生改变的白光的色坐标与黑体轨迹之间的差异保持在0.005以内。
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