CN109119411A - 一种多波长芯片组合激发的led光源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多波长芯片组合激发的LED光源，包括支架或基板，设置在所述支架或基板上的不同波长的LED芯片，以及设置在所述LED芯片上的荧光粉；所述LED芯片的波长为涵盖在400‑480nm之间范围的混合波长。本发明的白光LED光源将不同波长范围的芯片有规律的组合并激发其相应的荧光粉实现了降低有害蓝光占比，从而避免了蓝光对人眼的危害。本发明的LED光源在增加显色及迎合了人体昼夜节律的同时降低了有害蓝光占比，提供了更高品质、更加健康的照明环境。
Description
技术领域
本发明属于半导体照明技术领域，具体地涉及一种多波长芯片组合激发的LED光源。
背景技术
生活中随着LED的快速发展，人们的关注从最开始追逐高光效及低成本逐渐转移到健康舒适的高品质LED的需求。人们会特别关注高能蓝光对人眼的危害。高能蓝光危害是指潜在的化学损伤，峰值在435-440nm(IEC62471)，由于其波长短，能量高，可以穿透晶状体到达视网膜，光功率中的蓝光成分对视网膜可能造成的损伤，加速黄斑区细胞的氧化，引起视觉疲劳和视网膜疾病，如老年性黄斑变性(AMD)。国内外已提供出一些相关的安全标准和参考文件作为参考支持。众所周知，IEC/EN 62471:2006已经建立了关于评估灯具的光生物安全性的方法。北美的ANSI/IESNA RP-27建立了灯具和灯具系统的光生物安全相关标准。IEC/TR 62778规定了一般照明服务灯具类别的问题，并提供了对LED照明产品应用蓝光危险分类的指导。灯具通用安全要求EN标准EN 60598-1：2015取代前一版本EN 60598-1：2008，针对LED灯具的要求更新主要包括：针对LED光源的蓝光伤害，增加了明确的危害等级要求；并且基于不同的危害等级，有相应的标签、说明书及固定灯具的安装要求。
目前常用的白光LED主要是靠蓝光芯片激发荧光粉产生多种颜色混合而成，其使用的芯片蓝光激发波段正好处于视网膜蓝光伤害的范围内。芯片波长的蓝光为达到相应亮度的正常色度的白光，其蓝光在单峰光谱上必须达到足够的能量，这恰好是蓝光伤害区间内最高加权数区间，其计算出蓝光光强伤害值为最大，且光谱发射峰值接近最大伤害峰值435-440nm(IEC62471)，范围在411-455nm。然而，有研究表明，465-495nm蓝光在昼夜节律中起着至关重要的作用。由于这部分的光可以抑制褪黑素的产生，在白天光谱中增加此部分可以保证作业效率，使人保持清醒、警觉的状态，促进工作积极性、专注性。而在夜晚，通过降低蓝光或色温可以达到促进睡眠、调整时差等功能。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种多波长芯片组合激发的LED光源；所述LED光源在最大程度降低有害蓝光占比的同时增加有益波段蓝光，且不造成相应的性能降低和其他重要参数的缺失。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种多波长芯片组合激发的LED光源，包括支架或基板，设置在所述支架或基板上的不同波长的LED芯片，以及设置在所述LED芯片上的荧光粉；所述LED芯片的波长为涵盖在400-480nm之间范围的混合波长。
优选地，所述不同波长的LED芯片是指分别位于400-435nm和460-480nm范围的两种不同波长LED芯片任意组合。
优选地，所述不同波长的LED芯片是指分别位于440-460nm和460-480nm范围的两种不同波长LED芯片任意组合。
优选地，所述不同波长的LED芯片是指分别位于400-435nm、440-460nm以及460-480nm范围的三种不同波长LED芯片任意组合。
优选地，所述LED芯片的结构为水平结构、倒装结构或垂直结构。
进一步，所述荧光粉为任意实现白光的组合形式，包含蓝色荧光粉、青色荧光粉、绿色荧光粉、黄色/橙色荧光粉和红色荧光粉。
进一步，所述蓝色荧光粉的波长为440-480nm，所述青色荧光粉的波长为480-510nm，所述绿色荧光粉的波长为510-560nm，所述黄色/橙色荧光粉的波长为560-610nm，所述红色荧光粉波长为610-780nm。
进一步，所述蓝色荧光粉为磷酸盐体系、硅酸盐体系或氮化物体系的蓝色荧光粉；所述青色荧光粉为氮氧化物体系、铝酸盐体系或硅酸盐体系的青色荧光粉；所述绿色荧光粉为铝酸盐、硅酸盐、镧硅氮、氮化物体系的绿色荧光粉；所述黄色/橙色荧光粉为硅酸盐体系、氮化物体系或铝酸盐体系的黄色荧光粉；所述红色荧光粉为氮化物体系或氟化物体系、氮氧化物体系的红色荧光粉。
优选地，所述不同波长的LED芯片为串联和/或并联。同一基板或支架的单个波长芯片数量大于等于1。
优选地，在同一封装中可任意组合不同颜色或种类的荧光粉实现LED光源的任意色温。
优选地，通过组合不同波长的LED芯片并激发相应的荧光粉降低波长415-455nm有潜在伤害的蓝光占比，从而在光源设计上保护人眼安全。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的LED光源将不同波长范围的芯片有规律的组合并激发其相应的荧光粉实现了降低有害蓝光占比的白光，从而避免了蓝光的危害。
2、本发明的LED光源迎合人体昼夜节律的同时通过增加显色能力400-435和/或465-495nm有益蓝光比来降低有害蓝光占比，提供了更高品质、更加健康的照明环境。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出了本发明第一种实施方式中LED光源与同色温下常规LED光源进行光谱与蓝光伤害占比比较。
图2示出了本发明第二种实施方式中LED光源与同色温下常规LED光源进行光谱与蓝光伤害占比比较。
图3示出了本发明第三种实施方式中LED光源与同色温下常规LED光源进行光谱与蓝光伤害占比比较。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
一种多波长芯片组合激发的LED光源，包括支架或基板，设置在支架或基板上的不同波长的LED芯片，以及设置在LED芯片上的荧光粉；LED芯片的波长为涵盖在400-480nm之间范围的混合波长。
在本发明的第一种实施方式中，提供一种具体波长范围的LED芯片。LED光源内部有两颗波长范围分别在400-435nm与460-480nm的LED芯片，将组合的LED芯片共同激发多色荧光粉实现4000K白光LED。本发明的LED光源不限于LED芯片的封装类型、LED芯片种类及搭配颗数、色温、显指，以及荧光粉的颜色和材料组合。
该双波长LED光源与同色温常规LED光源进行光谱与蓝光伤害占比比较，如图1所示。蓝光伤害占比是有害波段蓝光占总蓝光的比例。蓝光伤害比例应(高能蓝光比例)小于40％，且数值越低表明潜在的伤害越小。
根据图1计算出表1，可看出在相同功率0.2W下内部有两颗波长范围分别在400-435nm与460-480nm的LED芯片激发的光源比常规LED光源的蓝光伤害比例小1倍。
表1
| LED光源类型 | 双波长 | Ra 80光源 |
| 蓝光伤害占比 | 22.46％ | 49.18％ |
在本发明的第二种实施方式中，提供一种具体波长范围的LED芯片。LED光源内部有两颗波长范围分别在440-460nm与460-480nm的LED芯片，将组合的LED芯片共同激发多色荧光粉实现白光4000K LED。本发明的LED光源不限于LED芯片的封装类型、LED芯片种类及搭配颗数、色温、显指，以及荧光粉的颜色和材料组合。
该双波长LED光源与同色温下常规LED光源进行光谱与蓝光伤害占比比较，如图2所示。
根据图2计算出表2，可看出在相同功率0.2W下内部有两颗波长范围分别在445-460nm与460-480nm的LED芯片激发的光源比常规LED光源的蓝光伤害比例小1倍。
表2
| LED光源类型 | 双波长 | Ra 80光源 |
| 蓝光伤害占比 | 26.74％ | 49.18％ |
在本发明的第三种实施方式中，提供一种具体波长范围的LED芯片。LED光源内部有三颗波长范围分别在400-435nm、440-460nm与460-480nm的LED芯片，将组合的LED芯片共同激发多色荧光粉实现4000K白光LED。本发明的LED光源不限于LED芯片的封装类型、LED芯片种类及搭配颗数、色温、显指，以及荧光粉的颜色和材料组合。
该三波段LED光源1和三波段LED光源2与同色温下常规LED光源进行光谱与蓝光伤害占比比较，如图3所示。蓝光伤害占比是有害波段蓝光占总蓝光的比例。
根据图3计算出表3，同样可得在相同功率0.5W下波长范围分别在400-435nm，440-460nm与460-480nmLED芯片的组合方案的蓝光伤害占比要远远小于常规LED光源。
表3
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种多波长芯片组合激发的LED光源，其特征在于，包括支架或基板，设置在所述支架或基板上的不同波长的LED芯片，以及设置在所述LED芯片上的荧光粉；所述LED芯片的波长为400-480nm范围的混合波长。
2.根据权利要求1所述LED光源，其特征在于，所述不同波长的LED芯片是指分别位于400-435nm和460-480nm范围的两种不同波长LED芯片任意组合。
3.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述不同波长的LED芯片是指分别位于440-460nm和460-480nm范围的两种不同波长LED芯片任意组合。
4.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述不同波长的LED芯片是指分别位于400-435nm、440-460nm以及460-480nm范围的三种不同波长LED芯片任意组合。
5.根据权利要求2-4任一所述的LED光源，其特征在于，所述LED芯片的结构为水平结构、倒装结构或垂直结构。
6.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述荧光粉为任意实现白光的组合形式，包含蓝色荧光粉、青色荧光粉、绿色荧光粉、黄色/橙色荧光粉和红色荧光粉。
7.根据权利要求6所述的LED光源，其特征在于，所述蓝色荧光粉的波长为440-480nm，所述青色荧光粉的波长为480-510nm，所述绿色荧光粉的波长为510-560nm，所述黄色/橙色荧光粉的波长为560-610nm，所述红色荧光粉波长为610-780nm。
8.根据权利要求7所述的LED光源，其特征在于，所述蓝色荧光粉为磷酸盐体系、硅酸盐体系或氮化物体系的蓝色荧光粉；所述青色荧光粉为氮氧化物体系、铝酸盐体系或硅酸盐体系的青色荧光粉；所述绿色荧光粉为铝酸盐、硅酸盐、镧硅氮、氮化物体系的绿色荧光粉；所述黄色/橙色荧光粉为硅酸盐体系、氮化物体系或铝酸盐体系的黄色荧光粉；所述红色荧光粉为氮化物体系或氟化物体系、氮氧化物体系的红色荧光粉。
9.根据权利要求5所述的LED光源，其特征在于，所述不同波长的LED芯片为串联和/或并联；同一基板或支架的单个波长芯片数量大于等于1。
10.根据权利要求8所述的LED光源，其特征在于，在同一封装中可任意组合不同颜色或种类的荧光粉实现LED光源的任意色温；
通过组合不同波长的LED芯片并激发相应的荧光粉降低波长415-455nm有潜在伤害的蓝光占比，从而在光源设计上保护人眼安全。
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