CN108767097A - 紫外激发全光谱led及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种紫外激发全光谱LED及其应用。该紫外激发全光谱LED包括紫外LED芯片和混合荧光粉；混合荧光粉包括发射峰值分别为445～450nm、495～500nm、540～545nm、600～605nm及640～645nm的蓝色荧光粉、蓝绿色荧光粉、黄绿色荧光粉、橙红色荧光粉及深红色荧光粉；以混合荧光粉质量为100％计，各组分含量如下：蓝色荧光粉30～45％；蓝绿色荧光粉30～40％；黄绿色荧光粉20～30％；橙红色荧光粉5～10％；深红色荧光粉1～5％；紫外LED芯片的发射峰值为365～400nm。本发明的紫外激发全光谱LED具有稳定性好、光衰和色漂小等优点，适合作手术灯和摄影灯。

Description

紫外激发全光谱LED及其应用
技术领域
本发明属于LED技术领域，具体涉及一种紫外激发全光谱LED及其应用。
背景技术
随着LED的快速发展，照明终端用户对LED光源的光效、显色性及寿命的要求日益提高。现有报道实现常规照明全光谱LED技术主要包括：LED芯片耦合技术和LED芯片匹配荧光粉耦合技术。其中由于LED芯片发射光谱范围窄，且不同颜色LED芯片光电转换效率差别较大，很难实现全光谱LED的高光效和高显色性能，况且纯粹采用LED芯片成本较高，不适宜应用于产业化生产中；目前最具有应用前景的就是LED芯片匹配荧光粉技术实现LED全光谱，譬如申请号为201410466575.2的中国发明专利采用蓝光芯片激发蓝绿、绿光、黄光、和红光荧光粉能够得到光谱连续性好、显色性高、类日光全光谱的LED封装。但采用这种方式实现全光谱技术主要存在两个问题：首先所采用荧光粉光谱和芯片光谱除了应覆盖整个可见光领域，特别是紫外和远红光领域，还得保证LED的应用光效；其次由于实现全光谱技术所需荧光粉种类很多，因此在荧光粉匹配性能方面除了考虑到荧光粉量子效率匹配性还得考虑荧光粉稳定性能方面的匹配性，使得全光谱LED的整体性能处于最佳。因此，采用LED芯片匹配荧光粉实现LED全光谱重点在于荧光粉的搭配。目前报道全光谱实现基本上是采用蓝光芯片匹配各类荧光粉，但是这种方法使用的荧光粉转换效率较低，尤其是红色荧光粉的转换效率需要大幅度提高；或者采用紫光或紫外芯片匹配三原色荧光粉或多种颜色的荧光粉，这种方式，显色性好，但是，由于其采用的转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体系，存在稳定性差、光衰较大等问题。因此，就目前的技术发展水平看，很难完全意义上实现全光谱，而且无法实现更多荧光粉的搭配以获得白光。
发明内容
针对目前LED芯片与荧光粉实现全光谱存在的在紫外和远红外方面有缺失、稳定性差、光衰大、并且LED芯片与荧光粉搭配无法实现真正意义上的全光谱、搭配范围不广等问题，本发明提供一种紫外激发全光谱LED及其应用。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外LED芯片和混合荧光粉；
所述混合荧光粉包括发射峰值为445～450nm的蓝色荧光粉、发射峰值为495～500nm的蓝绿色荧光粉、发射峰值为540～545nm的黄绿色荧光粉、发射峰值为600～605nm的橙红色荧光粉及发射峰值为640～645nm的深红色荧光粉；
以所述混合荧光粉质量为100％计，各组分含量如下：蓝色荧光粉30～45％；蓝绿色荧光粉30～40％；黄绿色荧光粉20～30％；橙红色荧光粉5～10％；深红色荧光粉1～5％；
所述紫外LED芯片的发射峰值为365～400nm。
以及，所述紫外激发全光谱LED作为手术灯、摄影灯的应用。
本发明紫外激发全光谱LED的有益效果在于：
相对于现有技术，本发明的紫外激发全光谱LED采用紫外芯片匹配蓝色、蓝绿色、黄绿色、橙红色及深红色荧光粉组合实现LED完全意义上的全光谱，光谱基本覆盖可见光整个范畴，显色指数能够达到98以上，其中R1至R15指数参数均能达到95以上，使得芯片与荧光粉的搭配更为广泛；此外，所采用荧光粉在光色性能和稳定性能方面均非常优异，性能之间耦合较好，最终表现出稳定性好，光衰和色漂较小的性能。
本发明的紫外激发全光谱LED具有较好的稳定性、光衰和色漂较小等特点，特别适合作为手术灯或摄影灯。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例7获得的紫外激发全光谱LED色温5000K的发射光谱图；
图2为本发明实施例8获得的紫外激发全光谱LED色温4000K的发射光谱图；
图3为本发明实施例16获得的紫外激发全光谱LED色温6500K的发射光谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种紫外激发全光谱LED，包括紫外LED芯片和混合荧光粉；
所述混合荧光粉包括发射峰值为445～450nm的蓝色荧光粉、发射峰值为495～500nm的蓝绿色荧光粉、发射峰值为540～545nm的黄绿色荧光粉、发射峰值为600～605nm的橙红色荧光粉及发射峰值为640～645nm的深红色荧光粉；
以所述混合荧光粉质量为100％计，各组分含量如下：蓝色荧光粉30～45％；蓝绿色荧光粉30～40％；黄绿色荧光粉20～30％；橙红色荧光粉5～10％；深红色荧光粉1～5％；
所述紫外LED芯片的发射峰值为365～400nm。
下面对本发明的紫外激发全光谱LED技术方案做进一步的详细解释。
本发明紫外激发全光谱LED除了包括上述紫外LED芯片和混合荧光粉之外，还包括其他常见的部件或材料，比如支架、银胶、金线、环氧树脂等，由于这些部件或材料为LED技术领域常用零部件或材料，在本发明中不再详加描述。
优选地，上述混合荧光粉中，所述蓝色荧光粉为Ba1-xMgAl10O17:xEu2+，其中，0.005≤x≤0.1；和/或所述蓝绿色荧光粉为Al1.7O2.1N0.3:yEu2+，其中，0.001≤y≤0.02；和/或所述黄绿色荧光粉为Si6-mAlmOmN8-m:zEu2+，其中0.5≤m≤2.75，0.01≤z≤0.1；和/或所述橙红色荧光粉为Sr1-a-bCaaAlSiN3:bEu2+，其中0<a≤0.1，0.001≤b≤0.006；和/或所述深红色荧光粉为Sr1-c-eCacAl1-dSi1+dN3:eEu2+，其中，0.7≤c≤0.95，0.1≤d≤0.3，0.005≤e≤0.01。这几种荧光粉的搭配，显色指数(即Ra：前8种常见颜色的显色指数的平均值)达到97及以上，并且R1～R15指数参数达到95及以上，而且采用上述紫外芯片及荧光粉组合封装，在85℃及相对湿度为85％的条件下老化1000h后，其色坐标漂移范围在±0.002之内，光衰不超过10％；老化3000h后，其色坐标漂移范围在±0.003之内，光衰不超过15％。
进一步优选地，上述混合荧光粉中，所述蓝色荧光粉为Ba1-xMgAl10O17:xEu2+，0.01≤x≤0.05；所述蓝绿色荧光粉为Al1.7O2.1N0.3:yEu2+，其中0.005≤y≤0.01；所述黄绿色荧光粉为Si6-mAlmOmN8-m:zEu2+，其中1.5≤m≤2.0，0.05≤z≤0.08；所述橙红色荧光粉为Sr1-a- bCaaAlSiN3:bEu2+，其中0.03≤a≤0.08，0.003≤b≤0.005；所述深红色荧光粉为Sr1-c- eCacAl1-dSi1+dN3:eEu2+，其中0.8≤c≤0.9，0.12≤d≤0.25，0.006≤e≤0.009。这几种荧光粉的搭配，显色指数(即Ra：前8种常见颜色的显色指数的平均值)达到98及以上，并且R1～R15指数参数达到98及以上，而且采用上述紫外芯片及荧光粉组合封装，在85℃及相对湿度为85％的条件下老化1000h后，其色坐标漂移范围在±0.001之内，光衰不超过8％；老化3000h后，其色坐标漂移范围在±0.002之内，光衰不超过12％。
在上述各种混合荧光粉的前提下，紫外LED芯片的发射峰值可以进一步选择385～390nm，紫外LED芯片在该发射峰值范围内，获得的紫外激发全光谱LED的光效及显色指数具有明显的优势。
本发明的紫外激发全光谱LED在上各种荧光粉的组合下，紫外激发全光谱LED的发射光谱具有385nm、450nm、499nm、545nm和620nm五个波峰；同时具有420nm、474nm、527nm和571nm四个波谷。
本发明的紫外激发全光谱LED，为高端照明全光谱发光二极管提供了更多的荧光粉匹配种类，而且由于采用紫外新联匹配上述的蓝色荧光粉、蓝绿色荧光粉、黄绿色荧光粉、橙红色荧光粉及深红色荧光粉，光谱弥补了紫外缺失的部分光，显色指数明显提升。此外，所使用的混合荧光粉除均适合紫外激发外，其稳定性匹配也相当好，有效地解决目前全光谱用LED荧光粉种类多，但是各荧光之间光效及稳定性匹配性能差的问题。
鉴于本发明提供紫外激发全光谱LED具有上述的特性和优点，其特别适合用作手术灯或摄影灯等高端照明中。
为更有效的说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例说明本发明的技术方案。
实施例1
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为5000K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例2
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为5000K，紫外芯片波长为365～380nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例3
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为4000K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例4
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为5000K，紫外芯片波长为390～400nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例5
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为6500K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例6
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为5000K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例7
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为5000K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例8
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为4000K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例9
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为6500K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例10
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为6500K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例11
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为6500K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例12
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为6500K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例13
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为6500K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例14
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为6500K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例15
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为6500K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
实施例16
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为6500K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
对比例1
一种蓝色激发全光谱LED，包括蓝光芯片和混合荧光粉，其色温为5000K，蓝光芯片波长为452.5～455nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
对比例2
一种紫外激发全光谱LED，包括紫外芯片和混合荧光粉，其色温为5000K，紫外芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
对比例3
一种蓝光激发全光谱LED，包括蓝光芯片和混合荧光粉，其色温为5000K，蓝光芯片波长为385～390nm；以所述混合荧光粉质量为100％计，包括以下成分：
绿色荧光粉Si5.2Al1.8O1.8N6.2:0.08Eu2+ 65％；
红色荧光粉(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+ 35％。
同时对实施例和对比例的LED进行光色特性测试，测试结果如表1所示。
表1实施例1～16及对比例1的光色特性
由表1可知，采用385～390nm波段芯片所封装LED的光效和显色指数具有明显的优势；采用紫外芯片激发相对于蓝光芯片激发相应荧光粉的光效和显色指数具有明显的优势；相对于对比例2和对比例3而言，采用本发明荧光粉组合的显色指数和光效具有十分明显的优势。色温6500K条件下，本发明实施例16所采用荧光粉组合及组成具有最佳效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种紫外激发全光谱LED，其特征在于，包括紫外LED芯片和混合荧光粉；
所述混合荧光粉包括发射峰值为445～450nm的蓝色荧光粉、发射峰值为495～500nm的蓝绿色荧光粉、发射峰值为540～545nm的黄绿色荧光粉、发射峰值为600～605nm的橙红色荧光粉及发射峰值为640～645nm的深红色荧光粉；
以所述混合荧光粉质量为100％计，各组分含量如下：蓝色荧光粉30～45％；蓝绿色荧光粉30～40％；黄绿色荧光粉20～30％；橙红色荧光粉5～10％；深红色荧光粉1～5％；
所述紫外LED芯片的发射峰值为365～400nm。
2.如权利要求1所述的紫外激发全光谱LED，其特征在于，所述蓝色荧光粉为Ba1- xMgAl10O17:xEu2+，其中，0.005≤x≤0.1。
3.如权利要求1所述的紫外激发全光谱LED，其特征在于，所述蓝绿色荧光粉为Al1.7O2.1N0.3:yEu2+，其中，0.001≤y≤0.02。
4.如权利要求1所述的紫外激发全光谱LED，其特征在于，所述黄绿色荧光粉为Si6- mAlmOmN8-m:zEu2+，其中0.5≤m≤2.75，0.01≤z≤0.1。
5.如权利要求1所述的紫外激发全光谱LED，其特征在于，所述橙红色荧光粉为Sr1-a- bCaaAlSiN3:bEu2+，其中0<a≤0.1，0.001≤b≤0.006。
6.如权利要求1所述的紫外激发全光谱LED，其特征在于，所述深红色荧光粉为Sr1-c- eCacAl1-dSi1+dN3:eEu2+，其中，0.7≤c≤0.95，0.1≤d≤0.3，0.005≤e≤0.01。
7.如权利要求1所述的紫外激发全光谱LED，其特征在于，所述蓝色荧光粉为Ba1- xMgAl10O17:xEu2+，其中0.01≤x≤0.05；
所述蓝绿色荧光粉为Al1.7O2.1N0.3:yEu2+，其中0.005≤y≤0.01；
所述黄绿色荧光粉为Si6-mAlmOmN8-m:zEu2+，其中1.5≤m≤2.0，0.05≤z≤0.08；
所述橙红色荧光粉为Sr1-a-bCaaAlSiN3:bEu2+，其中0.03≤a≤0.08，0.003≤b≤0.005；
所述深红色荧光粉为Sr1-c-eCacAl1-dSi1+dN3:eEu2+，其中0.8≤c≤0.9，0.12≤d≤0.25，0.006≤e≤0.009。
8.如权利要求1～7任一项所述的紫外激发光谱LED，其特征在于，所述紫外LED芯片的发射峰值为385～390nm。
9.如权利要求8所述的紫外激发全光谱LED，其特征在于，所述紫外激发全光谱LED的发射光谱具有385nm、450nm、499nm、545nm和620nm五个波峰；同时具有420nm、474nm、527nm和571nm四个波谷。
10.如权利要求1～9任一项所述的紫外激发全光谱LED作为手术灯、摄影灯的应用。
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