CN108365076A - 一种高光效、高色纯度的led彩灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED照明技术领域，具体是一种高光效、高色纯度的LED彩灯。包括灯珠，所述灯珠包括固定在封装支架上的LED蓝光芯片以及将LED蓝光芯片包覆住的荧光粉胶层，所述荧光粉包括窄带发射荧光粉和宽带发射荧光粉。本发明公开的LED彩灯，采用LED蓝光芯片与两种不同带宽的荧光粉组合而成，利用宽带发光荧光粉将蓝光完全吸收，通过窄带和宽带的结合实现无蓝光的窄带发射效果，提高了彩色灯珠发光的色纯度，同时光效高，可以减少由温度引起的色漂移。
Description
技术领域：
本发明涉及LED照明技术领域，具体是一种高光效、高色纯度的LED彩灯。
背景技术：
LED彩灯已广泛应用于装饰、节日庆祝等装饰照明，比如美国的万圣节、圣诞节、老兵节等不同节日，都需要彩灯进行庆祝或表达思念。目前市场的LED彩灯，主要有三种方式构成：第一种方式采用白光LED和彩色滤光罩，比如红色滤光罩可以滤掉白光的其它颜色的光只留下红光，绿色滤光罩滤掉其它的光留下绿光，这种彩灯由于过滤了其它不需要的光，留下需要的光，所以总体光效低。第二种方式采用彩色LED芯片直接发光，这种彩灯光色比较纯正，但电流及温度对芯片影响较大，特别是绿光LED和红光LED，绿光LED随电流增大亮度会降低，同时易产生颜色漂移；红光LED对温度敏感，随温度升高亮度降低，并产生颜色漂移，而且彩色LED芯片价格偏高。第三种方式是采用蓝光LED芯片与彩色荧光粉转换实现彩色LED发光，由于彩色荧光粉的发射带比较宽，导致发光颜色色纯度低、光效也低。
上述现有技术中的三种彩灯形式各自存在一定的缺陷，都不能很好的满足市场的需要。有鉴于此，发明人对现有技术中采用第三种方式的LED彩灯进行了技术改进，本案由此而生。
发明内容：
本发明提供了一种高光效、高色纯度的LED彩灯，采用蓝光LED芯片和两种不同带宽的荧光粉组合形成。
为了实现上述的目的，本发明所采用的技术方案为：
一种高光效、高色纯度的LED彩灯，包括灯珠，所述灯珠包括固定在封装支架上的LED蓝光芯片以及将LED蓝光芯片包覆住的荧光粉胶层，所述荧光粉包括窄带发射荧光粉和宽带发射荧光粉。
所述荧光粉胶层为单层，窄带发射荧光粉和宽带发射荧光粉共同混合在硅胶中涂覆形成。
所述荧光粉胶层为双层，分两次涂覆形成，窄带发射荧光粉和宽带发射荧光粉位于不同层的硅胶中。
所述两层荧光粉胶层中使用的硅胶折射率不同，折射率高的胶层位于下部，折射率低的胶层位于上部。
所述窄带发射荧光粉的发射带半高宽小于60nm，为线性发射或者为带状发射。
所述线性发射的窄带发射荧光粉采用Mn4+离子激发的红色氟化物荧光粉。
所述Mn4+离子激发的红色氟化物荧光粉采用K2SiF6：Mn4+或者K2TiF6：Mn4+。
所述带状发射的窄带发射荧光粉采用Eu2+激发氮氧化物荧光粉或者采用Eu2+激发氮化物荧光粉。
所述Eu2+激发氮氧化物荧光粉采用BaSi2O2N2:Eu蓝绿色荧光粉，或者采用β-Sialon:Eu绿色荧光粉。
所述Eu2+激发氮化物荧光粉采用(Ca,Sr)LiAl3N4:Eu红色荧光粉。
所述宽带发射荧光粉的发射带半高宽大于60nm，为带状发射。
所述宽带发射荧光粉采用(Ba,Sr)2SiO4:Eu绿色荧光粉，或者Ba3Si6O12N2:Eu，或者Lu3Al5O12:Eu绿色荧光粉，或者Y3Al5O12:Ce黄色荧光粉，或者CaAlSiN3:Eu，或者(Ca,Sr)AlSiN3:Eu，或者(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu红色荧光粉。
所述蓝光LED芯片包括蓝宝石基板，蓝宝石基板上沉积有N型-氮化镓铝层，N型-氮化镓铝层上沉积有氮化镓铝量子阱发光层，氮化镓铝量子阱发光层上沉积有P型-氮化镓铝层，N型-氮化镓铝层的上表面沉积有负电极，P型-氮化镓铝层的上表面沉积有正电极。
本发明公开的LED彩灯，采用LED蓝光芯片与两种不同带宽的荧光粉组合而成，利用宽带发光荧光粉将蓝光完全吸收，通过窄带和宽带的结合实现无蓝光的窄带发射效果，提高了彩色灯珠发光的色纯度，同时光效高，可以减少由温度引起的色漂移。
以下通过附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。
附图说明：
图1为实施例中彩色灯珠的封装结构示意图；
图2为实施例中LED蓝光芯片的剖面示意图；
图3为单纯采用窄带线状荧光粉的红色灯珠发射光谱示意图；
图4为实施例中采用窄带线状荧光粉与宽带荧光粉组合后红色灯珠发射光谱示意图。
具体实施方式：
本实施例提供一种高光效、高色纯度的LED彩灯，彩灯中包括灯珠，灯珠的结构如图1所示，底部为封装支架3，LED蓝光芯片1固定在封装支架3上，封装支架3的顶部以及LED蓝光芯片1全部被荧光粉胶层2所包覆。其中，荧光粉胶层2可以采用两种方式形成：第一种是将窄带发射荧光粉和宽带发射荧光粉共同分散在硅胶中，涂覆形成一层荧光粉胶层(附图省略该结构示意)，但需要将窄带发射荧光粉和宽带发射荧光粉的比例配合好，视发光颜色的需要决定是否完全将蓝光吸收。这种方式存在的不足之处是，若宽带发射荧光粉含量较多，由于其吸收带宽，可以吸收部分窄带发射荧光粉发射的光。本实施例中推荐采用第二种形成方式，即：荧光粉胶层2分为两层，分两次涂覆而成，其中一层的荧光粉胶层是由窄带发射荧光粉分散在硅胶中形成，另一层荧光粉胶层是由宽带发射荧光粉分散在硅胶中形成。两层荧光粉胶层中的硅胶采用不同折射率的硅胶，对于折射率较高的硅胶层需先进行涂覆，既令该荧光粉胶层位于底部，而折射率较低的硅胶层最后涂覆，令其位于上层。采用两层不同折射率的胶层结构，可以提高出光率，并且将两种荧光粉分别分散在不同胶层中，也可以有效防止荧光粉之间相互吸收(因为宽带发射荧光粉吸收带宽，可以吸收部分其它荧光粉发射的光)。
上述灯珠结构中的LED蓝光芯片1结构如图2所示，包括蓝宝石基板101，蓝宝石基板101上沉积N型-氮化镓铝层102，N型-氮化镓铝层102上沉积氮化镓铝量子阱发光层103，氮化镓铝量子阱发光层103上沉积P型-氮化镓铝层104，N型-氮化镓铝层102的部分上表面沉积有负电极106，P型-氮化镓铝层104的上表面部分沉积有正电极105。采用该结构的LED蓝光芯片1可以改善其散热能力。
本实施例为了改善现有技术中采用宽带发射荧光粉导致发光色纯度低、光效低的问题，引入了窄带发射荧光粉，可以进一步降低宽带发射荧光粉对光的吸收。图3为LED蓝光芯片1和窄带线状荧光粉封装的红色灯珠发射光谱。其采用450nm发射LED蓝光芯片与630nm发射的线状发射的红色氟化物荧光粉K2SiF6:Mn4+封装成灯珠，由图3可见，光谱中主要为红光发射，但存在部分蓝光，LED芯片的蓝光没有全部吸收，使红色发光纯度低。由此可见，单纯采用窄带发射荧光粉是无法将蓝光全部吸收的，因此仍需要配合宽带发射荧光粉使用，才能达到理想的效果。
所使用的窄带发射荧光粉的发射带半高宽小于60nm，为线性发射或者为带状发射。如果为线性发射的窄带发射荧光粉可以采用Mn4+离子激发的红色氟化物荧光粉，如：采用K2SiF6：Mn4+或者K2TiF6：Mn4+。如果为带状发射的窄带发射荧光粉采用Eu2+激发氮氧化物荧光粉或者采用Eu2+激发氮化物荧光粉，Eu2+激发氮氧化物荧光粉可以采用BaSi2O2N2:Eu蓝绿色荧光粉，或者采用β-Sialon:Eu绿色荧光粉；Eu2+激发氮化物荧光粉可以采用(Ca,Sr)LiAl3N4:Eu红色荧光粉。
所使用的宽带发射荧光粉的发射带半高宽大于60nm，为带状发射，常规的LED荧光粉就属于这一类，如：(Ba,Sr)2SiO4:Eu绿色荧光粉，或者Ba3Si6O12N2:Eu，或者Lu3Al5O12:Eu绿色荧光粉，或者Y3Al5O12:Ce黄色荧光粉，或者CaAlSiN3:Eu，或者(Ca,Sr)AlSiN3:Eu，或者(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu红色荧光粉。
图4为LED蓝光芯片1和窄带线状荧光粉以及宽带荧光粉封装的红色灯珠的发射光谱，其采用450nm发射LED蓝光芯片与630nm的线状发射的红色氟化物荧光粉K2SiF6:Mn4+和一种630nm的宽带发射的红色氮化物荧光粉CaAlSiN3:Eu封装成灯珠，由图4可见，光谱中全部为红光发射，不存在蓝光，LED芯片的蓝光全部被吸收，红色发光纯度高，发射带半高宽带为40nm，红色纯度达99％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种高光效、高色纯度的LED彩灯，包括灯珠，所述灯珠包括固定在封装支架上的LED蓝光芯片以及将LED蓝光芯片包覆住的荧光粉胶层，其特征在于：所述荧光粉包括窄带发射荧光粉和宽带发射荧光粉。
2.根据权利要求1所述的一种高光效、高色纯度的LED彩灯，其特征在于：所述荧光粉胶层为单层，窄带发射荧光粉和宽带发射荧光粉共同混合在硅胶中涂覆形成。
3.根据权利要求1所述的一种高光效、高色纯度的LED彩灯，其特征在于：所述荧光粉胶层为双层，分两次涂覆形成，窄带发射荧光粉和宽带发射荧光粉位于不同层的硅胶中。
4.根据权利要求3所述的一种高光效、高色纯度的LED彩灯，其特征在于：所述两层荧光粉胶层中使用的硅胶折射率不同，折射率高的胶层位于下部，折射率低的胶层位于上部。
5.根据权利要求1所述的一种高光效、高色纯度的LED彩灯，其特征在于：所述窄带发射荧光粉的发射带半高宽小于60nm，为线性发射或者为带状发射。
6.根据权利要求5所述的一种高光效、高色纯度的LED彩灯，其特征在于：所述线性发射的窄带发射荧光粉采用Mn4+离子激发的红色氟化物荧光粉，所述Mn4+离子激发的红色氟化物荧光粉采用K2SiF6：Mn4+或者K2TiF6：Mn4+。
7.根据权利要求5所述的一种高光效、高色纯度的LED彩灯，其特征在于：所述带状发射的窄带发射荧光粉采用Eu2+激发氮氧化物荧光粉或者采用Eu2+激发氮化物荧光粉，所述Eu2+激发氮氧化物荧光粉采用BaSi2O2N2:Eu蓝绿色荧光粉，或者采用β-Sialon:Eu绿色荧光粉，所述Eu2+激发氮化物荧光粉采用(Ca,Sr)LiAl3N4:Eu红色荧光粉。
8.根据权利要求1所述的一种高光效、高色纯度的LED彩灯，其特征在于：所述宽带发射荧光粉的发射带半高宽大于60nm，为带状发射。
9.根据权利要求8所述的一种高光效、高色纯度的LED彩灯，其特征在于：所述宽带发射荧光粉采用(Ba,Sr)2SiO4:Eu绿色荧光粉，或者Ba3Si6O12N2:Eu，或者Lu3Al5O12:Eu绿色荧光粉，或者Y3Al5O12:Ce黄色荧光粉，或者CaAlSiN3:Eu，或者(Ca,Sr)AlSiN3:Eu，或者(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu红色荧光粉。
10.根据权利要求1所述的一种高光效、高色纯度的LED彩灯，其特征在于：所述蓝光LED芯片包括蓝宝石基板，蓝宝石基板上沉积有N型-氮化镓铝层，N型-氮化镓铝层上沉积有氮化镓铝量子阱发光层，氮化镓铝量子阱发光层上沉积有P型-氮化镓铝层，N型-氮化镓铝层的上表面沉积有负电极，P型-氮化镓铝层的上表面沉积有正电极。
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