CN108458323B - 一种降低蓝光危害的led灯珠荧光粉、led灯珠及其制备方法 - Google Patents

一种降低蓝光危害的led灯珠荧光粉、led灯珠及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及LED灯珠制造技术领域，具体公开了一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉、LED灯珠及其制备方法，所述荧光粉采用绿色荧光粉、红色荧光粉、硅AB胶和抗沉淀粉以预设比例混制而成，所述LED灯珠包括蓝光芯片、固晶胶、支架、金线和荧光粉层。本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉、LED灯珠及其制备方法，采用的LED高波长蓝光芯片由P‑GaN、MQWs、N‑GaN、Sapphire叠置而成，其主波长是465‑470nm，将目前LED灯珠放出的短波蓝光峰值波段430‑455nm(典型数值是450nm波长)平移至464nm，从光源方面消除有害蓝光，而不会造成偏色，并保障了其LED照明产品的高发光效率和显色性指数，以及使液晶屏(LCD)能够正常显示图像。

Description

一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉、LED灯珠及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED灯珠制造技术领域，尤其涉及一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉、LED灯珠及其制备方法。
背景技术
现有技术中，LED照明灯具和液晶屏(LCD)的背光光源都是使用LED灯珠来发光，其光源是采用430-455nm波长的短波蓝光芯片激发黄色荧光粉(YAG)而发出白光。所以光谱中无可避免含有大量高能的波长为435-455nm的短波蓝光，亦即是通称为有害蓝光。
有害蓝光对眼睛造成伤害主要有以下三个方面：
1.眼睛细胞吸收了光能量会互相冲击而造成伤害。蓝光的波长越短所携带能量就越高，对眼睛做成伤害便越大。这个现象称为光热效应伤害(photothermal damage)。除此以外，蓝光还会引起眼睛的光化学效应伤害(photochemical damage)。光化学效应伤害能引致黄斑变性和破坏视网膜的视锥感光细胞。原因是视网膜随时随地进行光化学反应，产生视觉，所以需要消耗许多氧气，进行氧化作用以产生能量。在蓝光刺激下，容易产生许多过氧化物的“自由基”，对视网膜细胞造成伤害。图1显示415～455nm波长的蓝光引起黄斑变性(衡量因素：细胞自然死亡率)影响最大。而464nm波长的蓝光相对440nm和450nm波长能减少黄斑变性达到1.9和1.2倍；
2.可视光谱中的红、绿、蓝光波长都不同。因此在视网膜中心位置的聚焦点也就不同。见图2，因蓝光波长较短便会散焦在视网膜前面，因绿光波长适中便会聚焦在视网膜前面，而红光波长较长便散焦在视网膜后面。市面上一般的LED灯珠放出的短波蓝光峰值波段是430-455nm，而最普遍的是450nm波长。所以眼睛会不由自主地努力想看清楚，这样便会让眼球觉得更为紧张而引致疲劳。因此464nm波长的蓝光会令眼球感觉较舒适，令眼睛减轻疲劳感觉。
3.对日间长期使用室内照明的人来说，给蓝光照射是能帮助他们有效地调节人体的昼夜节律。所以LED照明灯具不应该完全过滤掉蓝光。在健康照明的概念下，LED照明灯具发出的白光应该只消除短波蓝光，而应保留长波蓝光。图3显示长波蓝光光谱中的464nm波长对压抑褪黑激素分泌的作用最大，令人们不感觉疲倦和恹恹欲睡，反而感觉精神爽利。
如将LED灯珠发出的蓝光完全屏蔽来消除蓝光危害，眼睛所看到的色彩便会变黄和偏色，影像便会失去鲜艳。如只将目前LED灯珠芯片的蓝光峰值波长从450nm改为464nm，黄色荧光粉(YAG)激发出来的白光便会不合用，因为其发光效率和显色性指数较低。因此不能符合美国DLC(DesignLights Consortium)对LED灯具在发光效率(大于125lm/W)和显色性指数(大于80％)的最低要求。
发明内容
本发明提供一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉、LED灯珠及其制备方法，解决的技术问题是，现有LED灯珠发出的波长为435-455nm的短波蓝光对人类眼睛伤害极大。
为解决以上技术问题，本发明提供一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉，采用绿色荧光粉、红色荧光粉、硅AB胶和抗沉淀粉以预设比例混制而成。
优选地，所述绿色荧光粉为绿色镥铝石榴石荧光粉，所述红色荧光粉为红色铕掺杂氮化物荧光粉，所述硅AB胶包括硅A胶和硅B胶。
具体地，所述绿色荧光粉的发光波长的波峰为536nm，所述红色荧光粉的发光波长的波峰为630nm；所述硅A胶的粘性为3200cP，所述硅B胶的粘性为4500cP。
优选地，所述预设比例为：所述绿色荧光粉的质量占比为22％～37％，所述红色荧光粉的质量占比为0.9％～2.3％，所述硅A胶的质量占比为12％～15.5％，所述硅B胶的质量占比为48％～62％，所述抗沉淀粉的质量占比为0.18％～0.2％，但所述绿色荧光粉、所述红色荧光粉、所述硅AB胶、所述抗沉淀粉的质量占比总和为1。
本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉，被蓝光峰值波长为465-470nm的LED高波长蓝光芯片照射，激发出一种含丰富464nm波长蓝光的白色光谱；所述LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成。
本发明还提供一种降低蓝光危害的LED灯珠，包括蓝光芯片、固晶胶、支架、金线和荧光粉层，所述固晶胶粘结所述蓝光芯片在所述支架上，所述金线焊接在所述支架与所述蓝光芯片之间，荧光粉灌封在所述支架中形成荧光粉层。
在本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠中，所述荧光粉为本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉中的所述的荧光粉；所述蓝光芯片为蓝光峰值波长为465-470nm的LED高波长蓝光芯片，所述LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成。
本发明还提供一种降低蓝光危害的LED灯珠的制备方法，包括步骤：
S1.用固晶胶将蓝光芯片粘结在支架上；
S2.将金线焊接在所述支架与所述蓝光芯片之间；
S3.将荧光粉灌封在所述支架中形成荧光粉层；
S4.将所述荧光粉层烤干，形成LED灯珠成品。
在本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠的制备方法中，所述荧光粉为本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉中的荧光粉；所述蓝光芯片为蓝光峰值波长为465-470nm的LED高波长蓝光芯片，所述LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成。
本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉、LED灯珠及其制备方法，采用的LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成，其主波长是465-470nm，将目前LED灯珠放出的短波蓝光峰值波段430-455nm(典型数值是450nm波长)平移至464nm，从光源方面消除有害蓝光，而不会造成偏色，并保障了其LED照明产品的高发光效率和显色性指数，以及使液晶屏(LCD)能够正常显示图像；转换蓝光成为白光的绿红色荧光粉层的主要成分是536nm波长的绿色镥铝石榴石荧光粉和630nm波长的红色铕掺杂氮化物荧光粉，绿色和红色荧光粉再混合硅AB胶和抗沉淀粉形成一层荧光粉层，从而保证激发后的白光能量均匀、颜色平滑，且通过调整荧光粉层的绿色和红色荧光粉的比例，便可以获得不同色温的白光。
附图说明
图1是本发明提供的现有研究中蓝光的波长与细胞自然死亡比例的关系展示图；
图2是本发明提供的现有研究中可视光谱中的红、绿、蓝光聚焦在视网膜的不同位置示意图；
图3是本发明提供的现有研究中显示464nm波长的蓝光对褪黑激素(Melatonin)的刺激效果图；
图4是本发明实施例提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠的结构层次图；
图5是本发明实施例提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠的制备方法的步骤流程图；
图6是本发明实施例所提供的本发明与现有技术的有害蓝光的波段示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
本发明实施例提供一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉，采用绿色荧光粉、红色荧光粉、硅AB胶和抗沉淀粉以预设比例混制而成，即设定好总质量，按照预定比例调制好充分混合，搅拌均匀。优选地，所述绿色荧光粉为绿色镥铝石榴石荧光粉，所述红色荧光粉为红色铕掺杂氮化物荧光粉，所述硅AB胶包括硅A胶和硅B胶。具体地，所述绿色荧光粉的发光波长的波峰为536nm，所述红色荧光粉的发光波长的波峰为630nm；所述硅A胶的粘性为3200cP，所述硅B胶的粘性为4500cP。
优选地，所述预设比例为：所述绿色荧光粉的质量占比为22％～37％，所述红色荧光粉的质量占比为0.9％～2.3％，所述硅A胶的质量占比为12％～15.5％，所述硅B胶的质量占比为48％～62％，所述抗沉淀粉的质量占比为0.18％～0.2％，但所述绿色荧光粉、所述红色荧光粉、所述硅AB胶、所述抗沉淀粉的质量占比总和为1。
本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉，被蓝光峰值波长为465-470nm的LED高波长蓝光芯片照射，激发出一种含丰富464nm波长蓝光的白色光谱；采用的LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成，通过调整荧光粉层的绿色荧光粉和红色荧光粉的比例，便可以获得不同色温的白光，如下表所示的色温为5000K(开)和3000K(开)的荧光粉成分占比，质量单位为“g/份”：
Figure BDA0001631554980000051
本发明实施例还提供一种降低蓝光危害的LED灯珠，其结构层次图如图4所示，包括蓝光芯片1、固晶胶2、支架3、金线4和荧光粉层5，所述固晶胶2粘结所述蓝光芯片1在所述支架3上，所述金线4焊接在所述支架3与所述蓝光芯片1之间，荧光粉灌封在所述支架中形成荧光粉层5。
在本发明实施例提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠中，所述荧光粉为本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉中的所述的荧光粉；所述蓝光芯片1为蓝光峰值波长为465-470nm的LED高波长蓝光芯片，采用的LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成。
本发明实施例还提供一种降低蓝光危害的LED灯珠的制备方法，其步骤流程图如图5所示，包括步骤：
S1.用固晶胶将蓝光芯片粘结在支架上；
S2.将金线焊接在所述支架与所述蓝光芯片之间；
S3.将荧光粉灌封在所述支架中形成荧光粉层；
S4.将所述荧光粉层烤干，形成LED灯珠成品。
在本发明实施例提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠的制备方法中，在所述步骤S3中，所述荧光粉为本发明提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉中的荧光粉；所述蓝光芯片为蓝光峰值波长为465-470nm的LED高波长蓝光芯片，采用的LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成。
本发明实施例提供的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉、LED灯珠及其制备方法，采用的LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成，其主波长是465-470nm，将目前LED灯珠放出的短波蓝光峰值波段430-455nm(典型数值是450nm波长)如图6所示地平移至464nm，从光源方面消除有害蓝光，而不会造成偏色，并保障了其LED照明产品的高发光效率和显色性指数，以及使液晶屏(LCD)能够正常显示图像；转换蓝光成为白光的绿红色荧光粉层的主要成分是536nm波长的绿色镥铝石榴石荧光粉和630nm波长的红色铕掺杂氮化物荧光粉，绿色和红色荧光粉再混合硅AB胶和抗沉淀粉形成一层荧光粉层，从而保证激发后的白光能量均匀、颜色平滑，且通过调整荧光粉层的绿色和红色荧光粉的比例，便可以获得不同色温的白光。
本发明实施例提供的所述的一种降低蓝光危害的LED灯珠及其制备方法中的(绿红色)荧光粉层5被大于464nm波长的蓝光芯片激发出来的白光，其光谱数据如下表。发光效率和显色性指数皆能超过美国DLC的最低要求。还有白光谱中的蓝光峰值464nm波长也能符合健康照明的要求。
色温 蓝光芯片 发光效率 显色性指数 蓝光峰值波长
(K) (nm) (lm/W) (％) (nm)
5000 465-467.5 149 82 464
3000 465-467.5 142 81 464
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉，其特征在于，采用绿色荧光粉、红色荧光粉、硅AB胶和抗沉淀粉以预设比例混制而成，被蓝光峰值波长为465-470nm的LED高波长蓝光芯片照射，激发出一种含丰富464nm波长蓝光的白色光谱；所述硅AB胶包括硅A胶和硅B胶；
所述预设比例为：所述绿色荧光粉的质量占比为22％～37％，所述红色荧光粉的质量占比为0.9％～2.3％，所述硅A胶的质量占比为12％～15.5％，所述硅B胶的质量占比为48％～62％，所述抗沉淀粉的质量占比为0.18％～0.2％，但所述绿色荧光粉、所述红色荧光粉、所述硅AB胶、所述抗沉淀粉的质量占比总和为1。
2.如权利要求1所述的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉，其特征在于：所述绿色荧光粉为绿色镥铝石榴石荧光粉，所述红色荧光粉为红色铕掺杂氮化物荧光粉。
3.如权利要求2所述的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉，其特征在于：所述绿色荧光粉的发光波长的波峰为536nm，所述红色荧光粉的发光波长的波峰为630nm；所述硅A胶的粘性为3200cP，所述硅B胶的粘性为4500cP。
4.如权利要求1所述的一种降低蓝光危害的LED灯珠荧光粉，其特征在于，所述LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成。
5.一种降低蓝光危害的LED灯珠，其特征在于：包括蓝光芯片、固晶胶、支架、金线和荧光粉层，所述固晶胶粘结所述蓝光芯片在所述支架上，所述金线焊接在所述支架与所述蓝光芯片之间，荧光粉灌封在所述支架中形成荧光粉层；所述荧光粉为所述权利要求1～权利要求4中任一项所述的荧光粉；所述蓝光芯片为蓝光峰值波长为465-470nm的LED高波长蓝光芯片。
6.如权利要求5所述的一种降低蓝光危害的LED灯珠，其特征在于：所述LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成。
7.一种降低蓝光危害的LED灯珠的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1.用固晶胶将蓝光芯片粘结在支架上；
S2.将金线焊接在所述支架与所述蓝光芯片之间；所述蓝光芯片为蓝光峰值波长为465-470nm的LED高波长蓝光芯片；
S3.将荧光粉灌封在所述支架中形成荧光粉层；所述荧光粉为所述权利要求1～权利要求4中任一项所述的荧光粉；
S4.将所述荧光粉层烤干，形成LED灯珠成品。
8.如权利要求7所述的一种降低蓝光危害的LED灯珠的制备方法，其特征在于：所述LED高波长蓝光芯片由P-GaN、MQWs、N-GaN、Sapphire叠置而成。
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