CN108878624A - 一种白光led光源及照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED技术领域，提供一种白光LED光源及照明装置，白光LED光源包括基底、蓝光LED芯片、荧光层以及电路，基底至少用于支撑蓝光LED芯片，蓝光LED芯片设于基底上，荧光层覆盖蓝光LED芯片，用于与蓝光LED芯片结合产生白光，电路设于基底的表面且与蓝光LED芯片连接，用于与外部电路连接；蓝光LED芯片的波长范围为450nm～480nm，白光LED光源发射的白光中480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.30，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.60；白光各波段的相对光谱功率均明显提升，有效提升了显色指数，且白光LED光源产生的白光与自然光更加接近，青光部分的比例得到了有效的提高，解决了近自然光研究中长期存在的青光偏低的问题，使得白光LED光源产生的白光更加接近真实自然光。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，更具体地说，是涉及一种白光LED光源及照明装置。
背景技术
随着照明技术的发展，LED产品逐渐取代了传统照明工具，其能耗低，亮度大，体积小且环保，备受人们欢迎。目前用于家居或者公共场所照明的LED产品大多为白光LED装置。而现有的白光LED装置仍存在一些不足，主要包括：第一，自然光是被公认为最理想的照明光，人造LED光源的白光与自然界的太阳光差别较大，使人感觉不自然不舒适。第二，显色指数还有待提升，尤其是R12的指数提升很难。对物体和环境的颜色的体现不真实，出现偏差。
现有技术中，已经存在多种白光LED装置，如图11，其示意了一种采用蓝光LED芯片结合荧光粉的白光光源的光谱，这种组合结构的光源与自然光的光谱差别仍然较大，且青光比例过低。如图12，其示意了一种采用红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片的三原色组合结构的光谱，但是这种白光中各波长的比例非常不均匀而且青光比例极低，同时其与自然光的光谱差别也很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种白光LED光源，以解决现有技术中LED光源产生的白光与自然光差别较大、青光低的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种白光LED光源，包括：
基底，起支撑作用；
蓝光LED芯片，设于所述基底上，所述蓝光LED芯片的波长范围为450nm～480nm；
荧光层，覆盖所述蓝光LED芯片，用于与所述蓝光LED芯片结合产生白光；
电路，设于所述基底的表面，且与所述蓝光LED芯片连接；
所述白光LED光源发射的白光中480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.30，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.60。
在一个实施例中，所述蓝光LED芯片的波长范围为457.5nm～480nm。
在一个实施例中，所述白光中蓝光色比小于5.7％。
在一个实施例中，所述白光的光学参数为：
所述白光的色温为2700K～3000K时，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.30，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.70；
所述白光的色温为4000K～4200K时，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.45，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.65；
所述白光的色温为5500K～6000K时，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.4，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.60。
在一个实施例中，所述荧光层包括胶体和混合于所述胶体内部的荧光粉，所述荧光粉包括红色荧光粉、绿色荧光粉和黄绿荧光粉；
所述红色荧光粉的色坐标为X：0.660～0.716，Y：0.340～0.286；
所述绿色荧光粉的色坐标为X：0.064～0.081，Y：0.488～0.507；
所述黄绿荧光粉的色坐标为X：0.367～0.424，Y：0.571～0.545；
所述红色荧光粉、所述绿色荧光粉和所述黄绿荧光粉的重量比为：
红色荧光粉：绿色荧光粉：黄绿荧光粉＝(0.010～0.035):(0.018～0.068):(0.071～0.253)；
所述荧光层中荧光粉的浓度为17％～43％。
在一个实施例中，所述红色荧光粉、所述绿色荧光粉和所述黄绿荧光粉的粒径范围为11μm～15μm。
在一个实施例中，所述蓝光LED芯片倒装设于所述基底的表面，所述白光LED光源的宽度小于1mm，所述白光LED光源的高度小于0.5mm；
或者，
所述蓝光LED芯片正装设于所述基底的表面。
在一个实施例中，所述白光LED光源还包括：
反光杯，设于所述基底上，用于对所述蓝光LED芯片及所述荧光层的光线进行反射；
所述蓝光LED芯片和所述荧光层均容置于所述反光杯中。
在一个实施例中，所述白光LED光源还包括：
色温调节芯片，设于所述基底上且与所述电路连接，通过控制所述色温调节芯片的发光状态调节所述白光LED光源的色温。
本发明的目的还在于提供一种照明装置，包括上述的白光LED光源。
本发明提供的一种白光LED光源的有益效果在于：
(1)白光LED光源产生的白光各波段的相对光谱功率均明显提升，从而有效提升了显色指数，且白光LED光源产生的白光与自然光更加接近，因此物体和环境的颜色更加真实，会使得人们更加舒适，有效保障了用眼健康。
(2)白光LED光源产生的白光中青光部分的比例得到了有效的提高，解决了近自然光研究中长期存在的青光偏低的问题，使得白光LED光源产生的白光更加接近真实自然光，也使得显色指数R12进一步提升；将白光LED光源用于照明时，青光部分的比例提高也可以有效改善儿童视力，避免了视力缺陷。
(3)白光LED光源可以采用满足性能要求的微型发光体，且将白光LED光源整体作为一尺寸很小的灯珠，可多个上述灯珠以任意形式布置于各种灯具的电路板上，由于其体积小巧，可设置于电路板的任意位置，应用灵活，灯具整体发光均匀，照明效果好。
(4)白光LED光源可以进一步和其他光源相结合制作照明装置，该照明装置可以产生更加接近自然光的光谱。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的白光LED光源的第一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的白光LED光源的第一种剖面结构示意图一；
图3为本发明实施例提供的白光LED光源的第一种剖面结构示意图二；
图4为本发明实施例提供的白光LED光源的第一种剖面结构示意图三；
图5为本发明实施例提供的白光LED光源的第二种结构示意图；
图6为本发明实施例提供的白光LED光源的第三种结构示意图；
图7为本发明实施例提供的白光LED光源的第三种剖面结构示意图一；
图8为本发明实施例提供的白光LED光源的第三种剖面结构示意图二；
图9是本发明实施例提供的白光LED光源的一种白光光谱图；
图10是本发明实施例提供的白光LED光源的另一种白光光谱图；
图11是现有技术中一种白光光源的白光光谱图；
图12是现有技术中另一种白光光源的白光光谱图；
图13是本发明实施例提供的LED光源和自然光的光谱对比图。
其中，图中各附图标记：
10-基底；
11-反光杯； 110-反光面；
21-蓝光LED芯片； 22-荧光层；
23-封装胶体； 30-电路；
31-第一引脚； 32-第二引脚。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1、图2以及图9，一种白光LED光源，包括基底10、蓝光LED芯片21、荧光层22以及电路30，其中基底10至少用于支撑蓝光LED芯片21，蓝光LED芯片21设于基底10上；荧光层22覆盖蓝光LED芯片21，用于与蓝光LED芯片21结合产生白光；电路30设于基底10的表面且与蓝光LED芯片21连接，用于与外部电路连接；蓝光LED芯片21的波长范围为450nm～480nm，白光LED光源发射的白光中480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.30，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.60。
关于相对光谱功率的概念如下：由于一种光源所发射的光谱往往不是单一的波长，而是由许多不同波长的混合辐射所组成，因此将光源的光谱辐射按波长顺序和各波长强度分布称为光源的光谱功率分布。用于表征光谱功率大小的参数可以分为绝对光谱功率和相对光谱功率，其中绝对光谱功率分布曲线指的是以光谱辐射的各种波长光能量绝对值所作的曲线；而相对光谱功率分布曲线指的是将光源辐射光谱的各种波长的能量进行相互比较，作归一化处理后使辐射功率仅在规定的范围内变化的光谱功率分布曲线，其中辐射功率最大的相对光谱功率为1，其他波长的相对光谱功率均小于1。
关于色比的概念如下：任何白光均可由红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色以相应比例混合得到，为了表示R、G、B三原色各自在白光总量中的相对比例，引入色度坐标r、g、b，其中，r＝R/(R+G+B)，g＝G/(R+G+B)，b＝B/(R+G+B)，r+g+b＝1，r为红光色比、g为绿光色比、b为蓝光色比。
本实施例提供的一种白光LED光源的工作原理如下：白光LED光源的电路30与外部电路接通，蓝光LED芯片21接通电源后产生蓝光，荧光层22吸收蓝光后被激发，从而产生其他色光，多种色光混合后形成白光。由图9可知，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.30，该波段对应青光，即青光的相对光谱功率大于0.30，从而有效提高了白光中青光的比例；500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.60，且与自然光中该波段的光谱相近，因此白光LED光源所产生的白光在有效提高了青光比例的同时，还使得整体上接近自然光光谱。
本实施例提供的一种白光LED光源的有益效果在于：
(1)白光LED光源产生的白光各波段的相对光谱功率均明显提升，从而有效提升了显色指数，且白光LED光源产生的白光与自然光更加接近，因此物体和环境的颜色更加真实，会使得人们更加舒适，有效保障了用眼健康。
(2)白光LED光源产生的白光中青光部分的比例得到了有效的提高，解决了近自然光研究中长期存在的青光偏低的问题，使得白光LED光源产生的白光更加接近真实自然光，也使得显色指数R12进一步提升；将白光LED光源用于照明时，青光部分的比例提高也可以有效改善儿童视力，避免了视力缺陷。
(3)白光LED光源可以采用满足性能要求的微型发光体，且将白光LED光源整体作为一尺寸很小的灯珠，可多个上述灯珠以任意形式布置于各种灯具的电路板上，由于其体积小巧，可设置于电路板的任意位置，应用灵活，灯具整体发光均匀，照明效果好。
(4)白光LED光源可以进一步和其他光源相结合制作照明装置，该照明装置可以产生更加接近自然光光谱的光谱。
在一个实施例中，蓝光LED芯片21的波长范围为457.5nm～480nm，至少为457.5nm～460nm，从而可进一步提高青光比例。在众多的白光LED光源中，青光比例是难于提升的，在降低蓝光比例的情况下更加难以提升青光，同时与青光对应的显色指数R12也是难以提升的。本实施例一方面突破传统惯例(传统的白光LED光源中通常采用450nm～455nm蓝光LED芯片)，选择了457.5nm～480nm的蓝光LED芯片，另一方面致力于荧光层的开发，通过上述两方面的相互配合，使得青光的相对光谱功率得到明显提升。同时由于青光的提升，同时提升显色指数R12，也在一定程度上有助于在抑制蓝光的同时能够保持较高色温。传统近自然光的光源产生的白光中青光相对光谱功率低于0.3(如图11和图12所示)，而本实施例提供的白光LED光源产生的白光中青光部分的相对光谱功率则可以提升至0.4及以上(如图10所示)。
蓝光对人眼的伤害非常严重，尤其是对未成年学生和儿童的视力损害比较明显，当光谱中蓝光过高时，会导致儿童色弱，降低儿童的辨色能力，并且导致未成年人近视率的攀升。同时蓝光过高还会影响人们的视觉感受和精神状态，长期处于这种环境下易产生眩晕、疲惫等不舒适感。现有的LED光源中蓝光部分的比例很高，因此对人眼的伤害非常严重。本实施例提供的白光LED光源产生的白光中蓝光色比b小于5.7％，从而在确保光谱与自然光接近的情况下、有效降低了白光光谱中蓝光比例，视觉感受更加舒适，有利于使用者的身体健康。
进一步地，荧光层22包括胶体和混合于胶体内部的荧光粉，荧光粉包括红色荧光粉、绿色荧光粉和黄绿荧光粉，其中，
红色荧光粉的色坐标为X：0.660～0.716，Y：0.340～0.286；
绿色荧光粉的色坐标为X：0.064～0.081，Y：0.488～0.507；
黄绿荧光粉的色坐标为X：0.367～0.424，Y：0.571～0.545；
红色荧光粉、绿色荧光粉和黄绿荧光粉的重量比为：
红色荧光粉：绿色荧光粉：黄绿荧光粉＝(0.010～0.035):(0.018～0.068):(0.071～0.253)。
由于本实施例提供荧光粉由特有色坐标的红色荧光粉、绿色荧光粉和黄绿荧光粉组成，在上述三种荧光粉的重量比范围内组合得到的荧光粉可以与蓝光LED芯片21很好地匹配，该荧光粉在被蓝光LED芯片21产生的蓝光激发时产生的光线与蓝光混合可获得相对光谱分布更加优化的、接近自然光的白光。具体地，在该白光光谱中，480nm～500nm波段的相对光谱大于0.3，500nm～640nm波段的相对光谱大于0.6，该白光光谱中480～500nm的青光部分相对光谱比例较传统白光光源更大，更接近自然光的青光相对光谱比例。
进一步地，白光的光学参数为：
白光的色温为2700K～3000K时，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.30，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.70；
白光的色温为4000K～4200K时，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.45，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.65；
白光的色温为5500K～6000K时，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.4，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.60。
在一个实施例中，荧光粉中红色荧光粉、绿色荧光粉和黄绿荧光粉的重量比为：
红色荧光粉：绿色荧光粉：黄绿荧光粉＝(0.020～0.035)：(0.018～0.030)：(0.140～0.253)。在该重量比范围的荧光粉，在被蓝光LED芯片21产生的蓝光激发后，可形成色温为2700K～3000K的近自然光的白光，此时的白光光谱中，480nm～500nm波段的相对光谱大于0.30，500nm～640nm波段的相对光谱大于0.70，得到的白光光谱与自然光的白光光谱更接近。
在一个实施例中，荧光粉红色荧光粉、绿色荧光粉和黄绿荧光粉的重量比为：
红色荧光粉：绿色荧光粉：黄绿荧光粉＝(0.010～0.022)：(0.020～0.040)：(0.080～0.140)。在该重量比范围的荧光粉，在被蓝光LED芯片21产生的蓝光激发后，可形成色温为4000K～4200K的近自然光的白光，此时的白光光谱中，480nm～500nm波段的相对光谱大于0.45，500nm～640nm波段的相对光谱大于0.65，得到的白光光谱与自然光的白光光谱更接近。
在一个实施例中，荧光粉中红色荧光粉、绿色荧光粉和黄绿荧光粉的重量比为：
红色荧光粉：绿色荧光粉：黄绿荧光粉＝(0.010～0.020)：(0.030～0.068)：(0.071～0.130)。在该重量比范围的荧光粉，在被蓝光LED芯片21产生的蓝光激发后，可形成色温为5500K～6000K的近自然光的白光，此时的白光光谱中，480nm～500nm波段的相对光谱大于0.40，500nm～640nm波段的相对光谱大于0.60，得到的白光光谱与自然光的白光光谱更接近。
进一步地，本实施例提供的荧光粉中，红色荧光粉优选为氮化物红色荧光粉，更优选地，氮化物红色荧光粉包括CaSrAlSiN3(1113结构)。而绿色荧光粉优选为氮氧化物绿色荧光粉，更优选地，氮氧化物绿色荧光粉包括BaSi2O2N2(1222结构)。黄绿荧光粉优选包括Y3Al5Ga5O12(即镓掺杂钇铝石榴石)。CaSrAlSiN3类氮化物红色荧光粉、BaSi2O2N2类氮氧化物绿色荧光粉和Y3Al5Ga5O12黄绿荧光粉，均可达到各自荧光粉需要的色坐标，而且具有更好的发光强度和稳定性，非常适合用于本发明实施例的荧光组合物中。上述荧光粉的种类均可在市场上购得。
进一步地，本实施例提供的荧光粉中，红色荧光粉、绿色荧光粉以及黄绿荧光粉的粒径均不大于15μm；优选地，红色荧光粉、绿色荧光粉以及黄绿荧光粉的粒径均为11μm～15μm，从而上述三种荧光粉混合可得到分散更加均匀的荧光粉组合物。
进一步地，荧光层22中荧光粉(红色荧光粉、绿色荧光粉和黄绿荧光粉的总质量)的浓度为17％～43％。胶体和荧光粉混合后并制成荧光胶，荧光胶制成荧光层22，其中荧光粉的总质量占荧光层胶总质量的17％～43％，而胶体的质量则占荧光层胶总质量的57％～83％，从而确保荧光层22能够满足要求，其被蓝光激发后产生的白光中青光部分的相对光谱功率可以大于0.3。
在一个实施例中，胶体优选为AB硅胶，以乙烯基等单体和二氧化硅等助剂为原料制成的A型硅胶和B型硅胶组合得到AB硅胶。该类硅胶具有很好的力学强度和透光率，可确保荧光层22很好地固定在蓝光LED芯片21的表面，且不会对荧光粉的性能产生影响。
作为荧光层的实施例1：
一种荧光层，含有AB硅胶、CaSrAlSiN3红色荧光粉(色坐标，X：0.660～0.716，Y：0.286～0.340)、BaSi2O2N2绿色荧光粉(色坐标，X：0.064～0.081，Y：0.488～0.507)和Y3Al5Ga5O12黄绿荧光粉(色坐标，X：0.367～0.424，Y：0.545～0.571)；其中，CaSrAlSiN3红色荧光粉、BaSi2O2N2绿色荧光粉和Y3Al5Ga5O12黄绿荧光粉的重量比为(0.020～0.035)：(0.018～0.030)：(0.140～0.253)，该三种荧光粉在荧光层中的质量百分含量为33％～43％。
该荧光层通过蓝光激发，可获得色温为2700K～3000K的近自然光的白光：光谱中，480nm～500nm波段的相对光谱大于0.30，500nm～640nm波段的相对光谱大于0.70。
作为荧光层的实施例2
一种荧光层，含有AB硅胶、CaSrAlSiN3红色荧光粉(色坐标，X：0.660～0.716，Y：0.286～0.340)、BaSi2O2N2绿色荧光粉(色坐标，X：0.064～0.081，Y：0.488～0.507)和Y3Al5Ga5O12黄绿荧光粉(色坐标，X：0.367～0.424，Y：0.545～0.571)；其中，CaSrAlSiN3红色荧光粉、BaSi2O2N2绿色荧光粉和Y3Al5Ga5O12黄绿荧光粉的重量比为(0.010～0.022)：(0.020～0.040)：(0.080～0.140)，该三种荧光粉在荧光层中的质量百分含量为25％～35％。
该荧光层通过蓝光激发，可获得色温为4000K～4200K的近自然光的白光：光谱中，480nm～500nm波段的相对光谱大于0.45，500nm～640nm波段的相对光谱大于0.65。
作为荧光层的实施例3
一种荧光层，含有AB硅胶、CaSrAlSiN3红色荧光粉(色坐标，X：0.660～0.716，Y：0.286～0.340)、BaSi2O2N2绿色荧光粉(色坐标，X：0.064～0.081，Y：0.488～0.507)和Y3Al5Ga5O12黄绿荧光粉(色坐标，X：0.367～0.424，Y：0.545～0.571)；其中，CaSrAlSiN3红色荧光粉、BaSi2O2N2绿色荧光粉和Y3Al5Ga5O12黄绿荧光粉的重量比为(0.010～0.020)：(0.030～0.068)：(0.071～0.130)，该三种荧光粉在荧光层中的质量百分含量为17％～27％。
该荧光层通过蓝光激发，可获得色温为5500K～6000K的近自然光的白光：光谱中，480nm～500nm波段的相对光谱大于0.40，500nm～640nm波段的相对光谱大于0.60。
在一个实施例中，荧光层22的厚度不大于0.3mm，优选为0.1mm～0.3mm，一方面确保白光LED光源产生的白光光谱接近自然光、提高青光的相对光谱比例、降低蓝光的色比b，同时有助于提高白光LED光源的散热效果，提升白光LED光源的可靠性。
在一个实施例中，蓝光LED芯片21倒装设于基底10的表面，有利于进一步减小白光LED光源的整体尺寸，此时白光LED光源的宽度小于1mm，白光LED光源的高度小于0.5mm。蓝光LED芯片21优选为方形，当荧光层22包覆在蓝光LED芯片21的表面时，荧光层的宽度小于0.8mm，荧光层22和蓝光LED芯片21的高度小于0.3mm，一方面整体尺寸很小，另一方面使得蓝光LED芯片21产生的光线均需要通过荧光层22后出射，确保了出射光线的均匀化。当然，荧光层22的尺寸可以根据实际需要进行调整，并不仅限于上述的情形。采用倒装芯片的方式，一方面有利于蓝光LED芯片21与基底10上的电路30有效连接，另一方面蓝光LED芯片21工作时产生的热量也可以通过基底10快速传导至外部，从而有利于高效散热，同时在制备时可以通过设备在蓝光LED芯片21的表面统一成膜，保证不同产品的荧光层22一致性好，进而可以避免正装芯片的点胶过程造成一致性差的问题。不仅如此，采用倒装芯片还可以使得不同产品在色温相同时处于同一BIN位，色温一致性好。
当然，本实施例并不局限于采用倒装芯片的方式，也可以根据需要采用正装芯片的方式。
请参阅图1至图3，在一个实施例中，基底10优选为非金属材料制作的片状结构，基底10上设有用于对光线进行反射的反光杯11，蓝光LED芯片21和荧光层22均容置于反光杯11中，电路30包裹于基底10的正反两面，并在反光杯11外形成引脚，反光杯11的底部露出部分电路30，从而便于与蓝光LED芯片21连接。反光杯11的截面形状可以为方形(请参阅图1)，也可以为圆形(请参阅图5)，还可以为其他任意形状，此处不做限制。
请参阅图3，在一个实施例中，蓝光LED芯片21的数量为一个，一个蓝光LED芯片21设于反光杯11中且设于基底10上，荧光层22不仅包覆在蓝光LED芯片21的表面，而且填充在反光杯11中，起到封装蓝光LED芯片21和电路30的作用，从而使得白光LED光源的整体结构更加稳定。
在一个实施例中，蓝光LED芯片21的数量为多个(两个及两个以上)，多个蓝光LED芯片21设于反光杯11中且设于基底10上，荧光层22覆盖在多个蓝光LED芯片21的表面且填充在反光杯11中，起到封装蓝光LED芯片21和电路30的作用，确保了荧光层22的一致性，且同时使得白光LED光源的整体结构更加稳定。
请参阅图1和图4，在一个实施例中，反光杯11的内壁设有反光面110，反光杯11内部还填充有封装胶体23，封装胶体23的设置一方面可以保护反光杯11的内部结构，另一方面使得蓝光LED芯片21和荧光层22的结构更加稳定，同时可以对光线进行折射调整。在本实施例中，蓝光LED芯片21的发光角度可以为160°左右，白光LED光源的出光角度为120°左右。封装胶体23的长度小于3mm，宽度小于2mm，优选地，封装胶体23的长度小于2mm，宽度小于1mm，一方面可以确保封装胶体23能够对蓝光LED芯片21和荧光层22进行封装，另一方面避免了封装胶体23过多对光线产生不良影响，确保白光LED光源产生的白光满足要求。整个白光LED光源为小型均匀发光的白光灯珠。封装胶体23的表面可以为平面，也可以向外凸起，还可以为其他形状，此处不做限制。封装胶体23的表面还可以根据需要设置微结构，从而改善白光的分布情况。
请参阅图6至图7，在一个实施例中，蓝光LED芯片21的数量为多个(两个及两个以上)，多个蓝光LED芯片21设于反光杯11中且设于基底10上，每个蓝光LED芯片21的表面均包覆有荧光层22，反光杯11内部还填充有封装胶体23，从而可以使得蓝光LED芯片21和荧光层22的结构更加稳定。
请参阅图6和图8，在一个实施例中，蓝光LED芯片21的数量为多个(两个及两个以上)，多个蓝光LED芯片21设于反光杯11中且设于基底10上，多个蓝光LED芯片21的表面均包覆有一层荧光层22，反光杯11内且荧光层22外还填充有封装胶体23，从而可以使得蓝光LED芯片21和荧光层22的结构更加稳定。
请参阅图1，在一个实施例中，电路30设有两个第一引脚31，两个第一引脚31的一端分别连接蓝光LED芯片21的正负极，且两个第一引脚31的另一端设于反光杯11外部，从而方便与外部电路连接。请参阅图5，当白光LED光源中包含多个蓝光LED芯片21时，多个蓝光LED芯片21设于反光杯11中且相互串联，此时只需在电路30上连接一个控制芯片即可实现对蓝光LED芯片21的驱动。当然，多个蓝光LED芯片21也可以分别连接不同的正负极引脚，配合控制芯片对电流进行控制，此时蓝光LED芯片21之间的驱动电流可以相同，也可以不同，可根据需要进行设置。
请参阅图1，在一个实施例中，电路30还可设有两个第二引脚32，第二引脚32的一端与蓝光LED芯片21连接，第二引脚32的另一端设于反光杯11外部，其并不用于与外部电路连接，而是用于散热，使得蓝光LED芯片21工作时产生的热量能够迅速传导至外部，同时也可以提升白光LED光源整体的对称性和强度。
进一步地，本实施例提供的白光LED光源还包括色温调节芯片。色温调节芯片设于基底10上且与电路30连接，通过对电路30进行调整，使得色温调节芯片可以独立于白光发光体12工作，进而可以独立控制其发光状态，其产生的光线与白光进行混合，从而达到调节色温的目的。
本实施例的目的还在于提供一种照明装置，包括上述的白光LED光源。
为了使得白光LED光源产生的白光接近于自然光，且提高青光部分的相对光谱功率，需要选择合适的蓝光LED芯片21、对荧光层22以及对驱动电流等进行优化。荧光层22的优化包括对荧光层22的配方和/或浓度和/或厚度进行优化，涉及的基础研究主要包括：
(1)光谱形状与荧光层配方的关系。研究表明，荧光层配方与其相应的光谱形状关系很大；改变配方中某一种荧光粉的比例，将直接改变其相应波长段的相对光谱功率，其比例越大，对应波长的相对光谱功率越大，同时也会改变显色指数。基于此，当光谱形状和显色指数不符合要求时，可以根据具体波段选择提高或降低某种荧光粉的比例，或者改变某种荧光粉的色坐标参数。
(2)光谱形状与荧光层浓度的关系。研究表明，在配方不变的情况下，荧光粉浓度越高，490nm～640nm的相对光谱功率也会越来越高，直至超过蓝光光谱功率，随着蓝光的相对光谱功率降低，色温会随之下降，光色也在改变，显色指数也随之改变。基于此，可以通过改变浓度来改变显色指数和色温。但是，浓度调整到了一定的状态，色温仍不符合要求时，还需改变荧光层中各种荧光粉的配方比例，才能确保不同色温的光色符合国际标准(即标准色温的色坐标)。
(3)光谱形状和色温与荧光层厚度的关系。研究表明，在配方和浓度不变的情况下，荧光层厚度越大，色温越低。基于此，当色温不满足要求时，可以通过改变厚度调整色温，且对其他参数影响较小。
(4)驱动电流与光谱形状变化关系。研究表明，增大蓝光LED芯片的驱动电流，将会改变其相应光谱功率，因此在优化过程中，需要研究不同驱动电流下白光中各个波段的相对光谱功率。
上述基础研究是选择蓝光LED芯片和荧光层的主要理论依据，也是光谱调试过程中不断优化参量的理论依据。
进一步地，将上述白光LED光源与红光LED光源结合，可以制得更加接近自然光的LED光源。其中红光LED光源的波长范围为640nm～700nm。该LED光源发出光是通过白光LED光源产生的白光和红光LED光源产生的红光的相混合而实现的。其中，红光用于补偿白光相对于自然光谱缺失的那部分，进而形成接近自然光的准自然光。该准自然光具有如下光谱参数，红色光的相对光谱功率大于0.60；青色光的相对光谱功率大于0.30；蓝色光的相对光谱功率小于0.75。
请参阅图13，图13为本实施例提供的LED光源光谱图的示意图，通过该图可以看出，LED光源产生的准自然光的光谱参数都十分接近自然光，另外，蓝光的比例被降低，在接近自然光的同时还有利于健康。
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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种白光LED光源，其特征在于，包括：
基底，起支撑作用；
蓝光LED芯片，设于所述基底上，所述蓝光LED芯片的波长范围为450nm～480nm；
荧光层，覆盖所述蓝光LED芯片，用于与所述蓝光LED芯片结合产生白光；
电路，设于所述基底的表面，且与所述蓝光LED芯片连接；
所述白光LED光源发射的白光中480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.30，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.60。
2.如权利要求1所述的白光LED光源，其特征在于，所述蓝光LED芯片的波长范围为457.5nm～480nm。
3.如权利要求2所述的白光LED光源，其特征在于，所述白光中蓝光色比小于5.7％。
4.如权利要求2所述的白光LED光源，其特征在于，所述白光的光学参数为：
所述白光的色温为2700K～3000K时，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.30，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.70；
所述白光的色温为4000K～4200K时，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.45，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.65；
所述白光的色温为5500K～6000K时，480nm～500nm波段的相对光谱功率大于0.4，500nm～640nm波段的相对光谱功率大于0.60。
5.如权利要求1所述的白光LED光源，其特征在于，所述荧光层包括胶体和混合于所述胶体内部的荧光粉，所述荧光粉包括红色荧光粉、绿色荧光粉和黄绿荧光粉；
所述红色荧光粉的色坐标为X：0.660～0.716，Y：0.340～0.286；
所述绿色荧光粉的色坐标为X：0.064～0.081，Y：0.488～0.507；
所述黄绿荧光粉的色坐标为X：0.367～0.424，Y：0.571～0.545；
所述红色荧光粉、所述绿色荧光粉和所述黄绿荧光粉的重量比为：
红色荧光粉：绿色荧光粉：黄绿荧光粉＝(0.010～0.035):(0.018～0.068):(0.071～0.253)；
所述荧光层中荧光粉的浓度为17％～43％。
6.如权利要求5所述的白光LED光源，其特征在于，所述红色荧光粉、所述绿色荧光粉和所述黄绿荧光粉的粒径范围为11μm～15μm。
7.如权利要求1～6任一项所述的白光LED光源，其特征在于，所述蓝光LED芯片倒装设于所述基底的表面，所述白光LED光源的宽度小于1mm，所述白光发光体的高度小于0.5mm；
或者，
所述蓝光LED芯片正装设于所述基底的表面。
8.如权利要求1～6任一项所述的白光LED光源，其特征在于，所述白光LED光源还包括：
反光杯，设于所述基底上，用于对所述蓝光LED芯片及所述荧光层产生的光线进行反射；
所述蓝光LED芯片和所述荧光层均容置于所述反光杯中。
9.如权利要求1～6任一项所述的白光LED光源，其特征在于，所述白光LED光源还包括：
色温调节芯片，设于所述基底上且与所述电路连接，通过控制所述色温调节芯片的发光状态调节所述白光LED光源的色温。
10.一种照明装置，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的白光LED光源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20181123 |