CN109585433A - 白光发射装置 - Google Patents

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Abstract

一种白光发射装置，包括：衬底；第一发光二极管，其被构造为发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光；第二发光二极管，其被构造为发射在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光；以及波长转换单元，其被构造为转换第一蓝光的一部分和第二蓝光的一部分，并且提供通过第一蓝光的转换后的部分和第二蓝光的转换后的部分以及第一蓝光的未转换的部分和第二蓝光的未转换的部分的组合形成的白光。波长转换单元包括被构造为发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光的第一波长转换材料和被构造为发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光的第二波长转换材料。

Description

白光发射装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年9月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0127987和于2017年12月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0180807的优先权，所述专利申请的公开以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本发明构思涉及一种白光发射装置和一种使用该白光发射装置的照明装置。
背景技术
通常，已将诸如荧光体的波长转换材料用作用于将通过各种光源发射的具有特定波长的光转换为具有期望波长的光的材料。具体地说，已将这种波长转换材料通过与具有改进光学效率的半导体发光二极管(LED)组合而广泛应用于用于各种照明装置的白光发射装置以及诸如液晶显示器(LCD)的显示器的背光源。
一般来说，通过在紫外光或蓝光的LED芯片或封装件中使用诸如荧光体的多个波长转换材料(例如，绿色和红色，或者蓝色、黄色和红色)来制造白光发射装置。
近年来，在白色照明领域中，存在如下需求：考虑人体生物节律、视网膜损伤等的人性化LED照明装置，以及可用于其中的白光发射装置。
发明内容
本发明构思的一方面可提供一种在减小蓝光危害(BLH)的同时可提高光学性能的白光发射装置作为通用照明装置，以提供人性化照明，以及一种使用白光发射装置的照明装置。
根据本发明构思的一方面，一种白光发射装置可包括：衬底；第一发光二极管，其布置在衬底上，第一发光二极管被构造为发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光；第二发光二极管，其布置在衬底上，第二发光二极管被构造为发射在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光；以及波长转换单元，其应用于第一发光二极管和第二发光二极管，波长转换单元被构造为转换第一蓝光的一部分和第二蓝光的一部分，并且提供通过第一蓝光的转换后的部分和第二蓝光的转换后的部分以及第一蓝光的未转换的部分和第二蓝光的未转换的部分的组合形成的白光，其中，波长转换单元包括被构造为发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光的第一波长转换材料和被构造为发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光的第二波长转换材料，并且在白光的波谱中，第二蓝光的未转换的部分的峰强度可以等于第一蓝光的未转换的部分的峰强度的50％或更多，并且520nm至560nm的波长带中的最大发射强度可以在第二蓝光的未转换的部分的峰强度的50％至160％之间的范围内。
根据本发明构思的一方面，一种白光发射装置可包括：第一发光二极管，其被构造为发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光；第二发光二极管，其被构造为发射在465nm至490nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光；第一波长转换材料，其被构造为转换第一蓝光的至少一部分和第二蓝光的至少一部分，以发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光；以及第二波长转换材料，其被构造为转换第一蓝光的至少一部分和第二蓝光的至少一部分，以发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光，第二波长转换材料具有选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu和它们的任何组合中的至少一种红色荧光体，其中，第一蓝光的未转换的部分、第二蓝光的未转换的部分、第一光和第二光的组合可产生白光，并且在白光的波谱中，第一蓝光的未转换的部分的峰强度和第二蓝光的未转换的部分的峰强度可分别在第二光的峰强度的50％至110％和53％至110％的范围内，第一蓝光的未转换的部分的峰强度与第二蓝光的未转换的部分的峰强度之和可在第二光的峰强度的140％至180％的范围内，并且在530nm至550nm的波长范围内的最大发射强度可在第二光的峰强度的70％至90％的范围内。
根据本发明构思的一方面，一种白光发射装置可包括：第一发光二极管，其被构造为发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光；第二发光二极管，其被构造为发射在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光；第一波长转换材料，其被构造为转换第一蓝光的至少一部分和第二蓝光的至少一部分，以发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光；以及第二波长转换材料，其被构造为转换第一蓝光的至少一部分和第二蓝光的至少一部分，以发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光，第二波长转换材料包括KxSiFy:Mn4+(2≤x≤3，4≤y≤7)荧光体，其中，第一蓝光的未转换的部分、第二蓝光的未转换的部分、第一光和第二光的组合可产生白光，并且在白光的波谱中，第一蓝光的未转换的部分的峰强度和第二蓝光的未转换的部分的峰强度可在第二光的峰强度的20％至50％的范围内，第一蓝光的未转换的部分的峰强度与第二蓝光的未转换的部分的峰强度之和可在第二光的峰强度的58％至67％的范围内，并且波长为530nm至550nm的光的强度可在第二光的峰强度的30％至40％的范围内。
附图说明
将从以下结合附图的详细描述中更清楚地理解本公开的以上和其它方面、特征和优点，在附图中：
图1是根据示例实施例的白光发射装置的示意性剖视图；
图2是示出通过各种白光发射装置发射的白光的光束的光谱的曲线图；
图3A和图3B是示出根据各个示例实施例的白光发射装置的示意性剖视图；
图4A是示出根据示例实施例的白光发射装置的示意性剖视图；
图4B是示出在图4A的白光发射装置中采用的发光二极管芯片的示意性剖视图；
图5是示出根据示例实施例的通过白光发射装置发射的白光的光束的光谱(第二蓝光的波长改变)的曲线图；
图6A至图6C是示出根据示例实施例的通过白光发射装置发射的白光的光束的光谱(根据第二蓝光的波长带的发射强度比率的改变)的曲线图；
图7是示出根据示例实施例的通过白光发射装置发射的白光的光束的光谱(根据第二蓝光的波长带的发射强度比率的改变)的曲线图；
图8A至图8C是示出根据示例实施例的通过白光发射装置发射的白光的光束的光谱(根据第二蓝光的波长带的发射强度比率的改变)的曲线图；
图9是示出根据示例实施例的通过白光发射装置发射的白光的光束的光谱(根据蓝光的波长带的发射强度比率的改变)的曲线图；
图10是示出根据示例实施例的通过白光发射装置发射的白光的光束的光谱的曲线图；
图11A至图11C是示出根据示例实施例的通过白光发射装置发射的白光的光束的光谱(根据第二蓝光的波长带在6000K下的发射强度比率的改变)的曲线图；
图12A至图12C是示出根据示例实施例的通过白光发射装置发射的白光的光束的光谱(根据第二蓝光的波长带在6500K下的发射强度比率的改变)的曲线图；
图13是示出根据示例实施例D的根据相关色温(CCT)的改变的蓝光危害(BLH)指数(@100lux)的范围的曲线图；
图14是示出根据示例实施例E的根据CCT的改变的BLH指数(@100lux)的范围的曲线图；
图15是示意性地示出根据示例实施例的平面照明装置的透视图；
图16是示出根据示例实施例的球泡式照明装置的分解透视图；以及
图17是示出根据示例实施例的管式照明装置的分解透视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图更详细地描述本发明构思的示例实施例。
图1是根据示例实施例的白光发射装置100A的示意性剖视图。
参照图1，根据示例实施例的白光发射装置100A可包括：封装衬底10，其具有腔体C以及第一电极结构11和第二电极结构12；第一半导体发光二极管(LED)32和第二半导体LED34，其布置在封装衬底10的腔体C中；波长转换单元50A，其布置在腔体C中，以覆盖第一半导体LED 32和第二半导体LED 34。LED 32和34可为白光发射装置中的仅有的LED。第一电极结构11和第二电极结构12可为设置在封装衬底10上和/或设置为穿过封装衬底10的布线。
第一半导体LED 32和第二半导体LED 34可分别连接至腔体C中的第一电极结构11和第二电极结构12。例如，第一电极结构11和第二电极结构12可从腔体C外延伸至腔体C中，并且第一LED 32和第二LED 34可电连接至腔体C内部的第一电极结构11和第二电极结构12。在示例实施例中，第一半导体LED 32和第二半导体LED34可通过导线W连接至第一电极结构11和第二电极结构12。然而，本发明构思的示例实施例不限于此，并且第一半导体LED32和第二半导体LED 34可按照倒装芯片方式连接至第一电极结构11和第二电极结构12。例如，第一LED 32和第二LED 34可在对应的半导体芯片中实施。例如，第一LED 32和第二LED34可按照串行方式或并行方式连接至第一电极结构11和第二电极结构12。第一LED 32和第二LED 34可从与电极结构11和12连接的电压源接收相同的工作电压和/或相同的工作功率。因此，各LED的工作功率的比率可固定(例如，在通过白光发射装置100A输出的工作光强的范围内，LED32至LED 34的工作功率可固定)。可替换地，可提供电极结构11和12，以独立地将电压和功率供应至LED 32和LED 34，以使得它们可被独立地控制。第一半导体LED 32可发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光，并且第二半导体LED 34可发射在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光。
当发射长波长的光的第二半导体LED 34具有相对低的效率时，可使用具有比第一半导体LED 32的面积更大的面积的第二半导体LED 34。例如，第二半导体LED 34的平面图面积可大于第一半导体LED 32的平面图面积。例如，在第一半导体LED 32与第二半导体LED34中，每面积具有更低强度效率的半导体LED可比另一个半导体LED具有更大的平面图面积。
波长转换单元50A可由包含波长转换材料54的透光树脂52形成。例如，透光树脂52可包括环氧树脂、硅树脂、改性硅树脂、聚氨酯树脂、氧杂环丁烷树脂、丙烯酸、聚碳酸酯，聚酰亚胺或它们的任何组合。波长转换材料54可吸收和转换通过LED 32和LED 34产生的光。波长转换材料54可为在产生波长大于蓝光的波长的光(例如，绿光、黄光、橙光和/或红光)的白光发射装置100A中的仅有的结构。
在一些示例实施例中，波长转换材料54可包围第一半导体LED32和第二半导体LED34的表面，而不散布于透光树脂52中。
波长转换材料54可包括：第一波长转换材料54a，其发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光；以及第二波长转换材料54b，其发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光。例如，第一波长转换材料54a可包括选自Ga-Y3Al5O12(下文中，还称作YAG)、Al5Lu3O12、Y3Al5O12·Al5Lu3O12和它们的任何组合中的至少一个荧光体。第二波长转换材料54b可包括选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu、KxSiFy:Mn4+(2≤x≤3、4≤y≤7)(下文中，还称作KSF)和它们的任何组合中的至少一个荧光体。第一波长转换材料54a或第二波长转换材料54b可包括两种荧光体(请见下面的示例实施例1)。第一波长转换材料54a或第二波长转换材料54b可具有比通过第二蓝光获得的激发效率更高的通过第一蓝光获得的激发效率。例如，来自第一波长转换材料54a和第二波长转换材料54b的优势激发光可为第一蓝光。
通过采用比第一蓝光相对更柔和的第二蓝光以及第一蓝光可减小蓝光危害(BLH)值。此外，白光发射装置100A可通过调整第二蓝光强度与第一蓝光强度的比率来减小BLH值，并且可通过第一波长转换材料54a和第二波长转换材料54b的组合来增大显色指数(CRI)值。例如，在本公开中，可将蓝光危害(BLH)值或BLH指数限定为波长在400nm与450nm之间的光的强度，并且可具有单位μW/cm2。
在白光的波谱中，根据示例实施例，第二蓝光的峰强度可等于第一蓝光的峰强度的50％或更大。可确定第二蓝光强度与第一蓝光强度的比率为70％或更大，以获得BLH减小效果。在某些实施例中，第二蓝光的峰强度可高于第一蓝光的峰强度。可将第二蓝光的发射强度与波长的比率调整为在其中发光装置的CRI值可保持为80或更大的范围内，优选保持为90或更大的范围内。此外，就CRI而言，520nm至560nm的波长带中的最大发射强度可等于第二蓝光的峰强度的50％至160％之间的范围内。
采用近紫外LED来减小BLH值的常规方法可提供白光作为具有低相关色温(CCT)(例如，2000K或更小)并增加褪黑素分泌的暖白光，从而限制白光用于夜间照明。然而，根据示例实施例的白光发射装置100A可以在使用蓝光的同时减小BLH值，并获得3000K或更高的高CCT。
如上所述，在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光、在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光、在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光(青色、绿色或黄色)以及在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光可混合以提供用于人性化照明的白光。
图2是根据下面的表1的示例实施例1和2的白光发射装置以及根据下面的表1的比较例的白光发射装置发出的白光光束的波谱AA、BB和P的曲线图。应该理解，当提及这里的元素发射的光时，被提及的光处于发射点(尽管它可以在不同的位置被评估)。因此，本文所描述的白光发射装置发射的光是指从白光发射装置向外部源出射的光。除非上下文另有指示(例如，对某些光的元素或部分的讨论)，对光(例如，发射的光)的提及指的是这种光的所有元素(例如，除非讨论另有说明，否则对由白光发射装置发出的光的提及指的是构成白光的所有颜色的光)。
参照图2，比较例的白光发射装置是一种具有CRI 94的照明产品。比较例可提供白光波谱P。根据比较例的白光发射装置可包括在波长450nm具有峰强度的蓝色LED，并且蓝色LED可包括三种荧光体(例如，对应的峰转换波长为530nm、620nm和640nm的荧光体)，因此具有高CRI值。
示例实施例1和2的白光发射装置使用与比较例的蓝色LED(波谱P)相似的波长为450nm的第一蓝色LED，并且还使用在波长485nm具有峰强度的第二蓝色LED。根据示例实施例1的白光发射装置使用与在比较例中使用的那些相似的三种荧光体(对应的峰转换波长为530nm、620nm和640nm)的组合，从而可获得白光的波谱AA。根据示例实施例2的白光发射装置使用YAG荧光体(发射540nm至550nm的光)和KSF荧光体(发射630nm的光)的组合，从而可获得白光的波谱BB。
参照图2，除了一部分蓝色波长带以外，比较例的波谱P可与示例实施例1的波谱AA相似。例如，可以看出比较例的波谱P在蓝色波长带中具有单个峰强度，而波谱AA具有第一蓝光的相对小的峰强度和高于第一蓝光的第二蓝光的峰强度。
此外，可以看出，在红色波长带中，示例实施例2的波谱BB的峰强度与示例实施例1的波谱AA的峰强度不同，而与示例实施例1的波谱AA相似，波谱BB具有高于第一蓝光的峰强度的第二蓝光的峰强度，并且520nm至560nm的波长带中的最大发射强度为第二蓝光的峰强度的约80％。
图2所示的白光的光束的波谱指示下表1所示的光学性能和人性化指数(human-centric index)。作为光学性能，测量CCT、CRI值和发光效率(luminous efficacy ofradiation，LER)值，并且作为人性化指数，在100lux下测量BLH值和等效黑视素照度(equivalent melanopic lux，EML)值。除非另有说明，否则下面示例实施例中的相同指数是在100lux下测量的值。例如，相对于100lux的白光来测量光学性能和人性化指数，或者可将其转换为相对于100lux的白光的比例值。
【表1】
如上表1所示，就白光光束的波谱AA和BB而言，根据示例实施例1和2，可以看出CCT、CRI值和LER值保持在高水平，并且，与比较例相比，人性化指数(具体地说，BLH值)明显减小至约58％和65％。
根据示例实施例1和2的白光发射装置可提供BLH的水平明显降低的人性化白光，同时保持诸如CRI等的光学性能。根据示例实施例1和2的白光光束可具有不同值的CCT。例如，在BLH水平保持在比现有发光装置的BLH水平更低的水平的同时，示例实施例1和2的光学性能和/或人性化指数可改变。
可将根据示例实施例1和2的白光发射装置设为图3A和图3B所示的各种类型的封装件。
参照图3A，除波长转换单元50B的结构之外，根据示例实施例的白光发射装置100B可与图1所示的白光发射装置100A相似。除非另有说明，否则当前实施例的元件可与图1所示的实施例的元件相同或相似，并且可参照对以上白光发射装置100A的构成元件的描述。
与先前示例实施例相似，第一半导体LED 32可发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光，并且第二半导体LED 34可发射在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光。
在示例实施例中采用的波长转换单元50B可具有膜形状。可将波长转换材料制为可堆叠在白光发射装置100B的发光表面上的额外膜，例如，第一波长转换膜54a’和第二波长转换膜54b’。例如，第一波长转换膜54a’和第二波长转换膜54b’中的每一个可由包括荧光体的陶瓷膜形成，或者也可通过利用粘合剂混合透明树脂形成。第一波长转换膜54a'可由发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光的第一波长转换材料形成，并且第二波长转换膜54b'可由发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光的第二波长转换材料形成。
当前示例实施例包括具有对应的波长转换材料的第一波长转换膜54a’和第二波长转换膜54b’。然而，特定示例实施例可包括其中混合有多种波长转换材料的单个波长转换膜，而不是第一波长转换膜54a’和第二波长转换膜54b’。在另一示例实施例中，第一波长转换膜54a’和第二波长转换膜54b’之一可按照膜形式布置，并且第一波长转换膜54a’和第二波长转换膜54b’中的另一个的波长转换材料可与透光树脂52混合，与图1所示的相似。例如，第一波长转换膜54a’和第二波长转换膜54b’可通过旋涂处理或喷墨打印处理形成。在某些实施例中，第一波长转换膜54a’和第二波长转换膜54b’可通过膜附着处理附着于树脂52上。
在上述示例实施例中，可通过额外半导体LED(例如，与先前实施例的第二半导体LED 34相似)发射第二蓝光。然而，可利用第一半导体LED 32作为发射具有短波长的第一蓝光的激发光源由波长转换材料形成用于第二蓝光的光源。根据示例实施例的白光发射装置100C如图3B所示。
参照图3B，根据示例实施例的白光发射装置100C可包括：封装衬底10，其具有腔体C以及第一电极结构11和第二电极结构12；蓝色LED 32，其布置在封装衬底10的腔体C中；以及波长转换单元50C，其布置在腔体C中，以覆盖蓝色LED 32。
蓝色LED 32可发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光。在示例实施例中，LED(例如，先前实施例的第二LED 34)可由第三波长转换材料54c替代，作为用于第二蓝光的光源。第三波长转换材料54c可由第一蓝光激发，以发射在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光。
如上所述，在示例实施例中采用的波长转换材料54可包括第三波长转换材料54c以及第一波长转换材料54a和第二波长转换材料54b，并且可提供在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光。树脂52以及第一波长转换材料54a和第二波长转换材料54b可与参照图1描述的那些相同或相似。
可通过采用通过利用第三波长转换材料54c获得的第二蓝光以及第一蓝光来减小BLH值。此外，通过调整第二蓝光强度与第一蓝光强度的比率和将第一蓝光的强度保持在恒定水平，可减小BLH值并且可确保高CRI值。例如，可通过445nm至455nm的对应的波长范围将第一蓝光的强度保持为低于预定水平，以减小发光装置的BLH值。例如，在445nm与455nm之间的整个范围内的第一蓝光，第一蓝光的强度与第二蓝光的强度的峰值的比可小于0.7。
在某些实施例中，可将第一蓝光的光源和第二蓝光的光源设为单个LED。根据示例实施例的白光发射装置100D如图4A所示。
参照图4A，可将根据示例实施例的白光发射装置100D理解为与图1所示的白光发射装置100A相似，不同的是，白光发射装置100D包括具有两个有源层的单个LED，并且封装衬底10’的结构与白光发射装置100A的封装衬底10的结构不同。除非另有说明，否则当前示例实施例的构成元件可与图1所示的白光发射装置100A的构成元件相同或相似。
与先前示例实施例不同，根据示例实施例的白光发射装置100D可包括没有腔体的板型封装衬底10’，并且安装在封装衬底10’上的单个半导体LED 40可由具有凸出形状的树脂52包围。如图4B所示，半导体LED 40可具有发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光的第一有源层45a和发射在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光的第二有源层45b。
半导体LED 40可为包括衬底41以及按次序布置在衬底41上的第一导电类型半导体层42、第一有源层45a、第二有源层45b和第二导电类型半导体层46的芯片。第一导电类型半导体层42可为其组成为n型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且第一导电类型半导体层42的n型杂质可为硅(Si)。第二导电类型半导体层46可为其组成为p型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且第二导电类型半导体层46的p型杂质可为镁(Mg)。第一有源层45a和第二有源层45b中的每一个可具有其中量子阱层和量子势垒层交替地堆叠在彼此的顶部上的多量子阱(MQW)结构。例如，量子阱层可包括InxGa1-xN(0＜x≤1)的组成，并且量子势垒层可包括GaN。可调整在第一有源层45a和第二有源层45b中的每一个包含的铟(In)的含量，从而第一有源层45a和第二有源层45b可发射具有不同波长的蓝光光束。第一有源层45a和第二有源层45b中的每一个的结构不限于MQW结构。例如，第一有源层45a和第二有源层45b中的每一个可具有单量子阱(SQW)结构。在示例实施例中，第一电极49a和第二电极49b可分别布置在第一导电类型半导体层42的台面蚀刻区上和第二导电类型半导体层46上，以位于同一表面(例如，第一表面)上。例如，第一电极49a和第二电极49b可面对相同方向。例如，第一电极49a和第二电极49b可分别形成在第一导电类型半导体层42和第二导电类型半导体层46的顶表面上。然而，第一电极49a和第二电极49b的结构可改变为各种不同结构。
如图1所示的示例实施例中，可将第一波长转换材料54a和第二波长转换材料54b散布于树脂52中，以形成波长转换单元50D。在一些示例实施例中，可将第一波长转换材料54a和第二波长转换材料54b应用于半导体LED 40的表面，而不是散布于树脂52中。第一波长转换材料54a可发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光，并且第二波长转换材料54b可发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光。
可通过采用比第一蓝光相对更柔和的第二蓝光以及第一蓝光来减小BLH值。此外，可通过调整第二蓝光强度与第一蓝光强度的比率来减小BLH值，并且可通过第一波长转换材料54a和第二波长转换材料54b的组合来增大CRI值。
如上所述，在白光的波谱中，第二蓝光的峰强度可等于第一蓝光的峰强度的50％或更多。此外，可将第二蓝光的峰强度确定为高于第一蓝光的峰强度。可将第二蓝光的强度与波长的比率调整为在其中CRI值可保持为80或更大的范围内，优选保持为90或更大的范围内。此外，鉴于CRI，520nm至560nm的波长带中的最大发射强度可等于第二蓝光的峰强度的50％至160％之间的范围内。
下文中，将描述具有比第一蓝光更长的波长的相对更柔和的第二蓝光的波长和相对强度的条件和不同波长带中的波谱(通过第一波长转换材料54a和第二波长转换材料54b转换的光的波长和相对强度)的条件，以确保期望的白光特性。
(I)第二蓝光(A)的波长条件
利用发射在波长447nm具有峰强度的第一蓝光(B)的第一LED、将第一蓝光(B)转换为在波长545nm具有峰强度的第一光(G)的基于YAG的荧光体和将第一蓝光(B)转换为在625nm至640nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光(R)的红色荧光体，通过仿真来设计CCT为约4000K并且CRI值为90或更大的白光光束的波谱。相对于不同波长的第二蓝光(SB)获得白光光束的波谱，作为比第一蓝光(B)相对更柔和的额外组分。
例如，第二蓝光(SB)的波长改变为460nm、470nm、475nm、480nm、485nm和490nm，以获得白光光束的对应的波谱A1至A6，以及不使用第二LED获得的白光的波谱P1，作为波谱A1至A6的对照。
图5是示出根据上述示例实施例和比较例的白光光束的波谱A1至A6和P1的曲线图。测量根据示例实施例和比较例的白光光束的波谱A1至A6和P1的强度，并且结果示于下表2中。表2所示的强度是测量到的相对强度，并且以红光波长带中的白光的峰强度为1的情况作为示例。由于根据示例实施例在波谱A1至A6中的绿光波长带(例如，520nm与560nm之间)中没有峰强度，因此，作为替代，在表2中显示在530nm(G1)和550nm(G2)的波谱A1至A6的强度。
【表2】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
P1 1.12 - - - 0.747 0.804 1
A1 0.786 0.902 1.688 114.8％ 0.747 0.804 89.1％
A2 0.829 0.736 1.565 88.8％ 0.748 0.804 109.2％
A3 0.819 0.737 1.556 90.0％ 0.748 0.804 109.1％
A4 0.815 0.754 1.569 92.5％ 0.749 0.805 106.8％
A5 0.813 0.776 1.589 95.4％ 0.751 0.805 103.7％
A6 0.813 0.803 1.616 98.8％ 0.754 0.805 100.2％
另外，表2示出了第二蓝光(SB)强度与第一蓝光(B)强度的比率(SB/B)以及第一蓝光(B)强度和第二蓝光(SB)强度之和(B+SB)。具体地说，可将这些值理解为对诸如BLH的人性化指数具有影响的因素。此外，计算绿光波长带(G2)中的波谱A1至A6中的每一个的强度与第二蓝光(SB)强度的比率(G2/SB)。可将该值理解为对例如CRI的要求具有影响的因素。
【表3】
可以看出，在表3中，人性化指数整体提高。例如，与不使用第二蓝光而仅使用第一蓝光的比较例相比，示例实施例的CRI值保持为80或更大，优选保持为90或更大，而BLH值减小至约90％或更小，具体地说，在一些示例实施例(波谱A4至A6)中，BLH值减小至比较例的BLH值的69％至80％。
(II)第二蓝光(A)的相对强度条件(即，示例实施例A)
在相对于第一蓝光的强度改变第二蓝光的相对强度条件的同时执行该示例实施例。例如，在波谱A1、A5和A6中，通过改变第一蓝光强度与第二蓝光强度的比率来产生白光光束的波谱。下文中，将根据不同波长的第二蓝光描述第二蓝光强度与第一蓝光强度的比率变化和它们的特征。
(II-1)第二蓝光(460nm)(A1)
通过相对于第一蓝光的峰强度改变在波长460nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图6A所示。测量根据示例实施例的波谱的强度，并且结果如下表4所示。表4的描述方式与上表2的相同。
【表4】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
A1-a 1.008 0.699 1.707 69.3％ 0.746 0.804 115.0％
A1-b 0.897 0.8 1.697 89.2％ 0.746 0.804 100.5％
A1-c 0.786 0.902 1.688 114.8％ 0.747 0.804 89.1％
A1-d 0.73 0.952 1.682 130.4％ 0.747 0.804 84.5％
A1-e 0.674 1.003 1.677 148.8％ 0.747 0.804 80.2％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，并且结果如下表5所示。
【表5】
如上表5所示，可以看出，人性化指数得到整体提高。例如，与仅使用第一蓝光而不使用第二蓝光的比较例(波谱P1)相比，将CRI值保持为约90或更大，并且BLH值减小。在波长条件中，可以看出，当第二蓝光与第一光的相对强度比率大于特定值(例如，148.8％(波谱A1-e))时，CRI值略减小至89.8。
(II-2)第二蓝光(485nm)(A5)
通过相对于第一蓝光的峰强度改变在波长485nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度产生白光光束的波谱，并且结果如图6B所示。测量根据当前示例实施例的波谱的强度，并且结果如下表6所示。表6的描述方式与上表2的相同。
【表6】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
A5-a 1.043 0.552 1.595 52.9％ 0.748 0.804 145.7％
A5-b 0.967 0.627 1.594 64.8％ 0.749 0.805 128.4％
A5-c 0.89 0.702 1.592 78.9％ 0.75 0.805 114.7％
A5-d 0.813 0.776 1.589 95.4％ 0.751 0.805 103.7％
A5-e 0.737 0.851 1.588 115.5％ 0.752 0.805 94.6％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，并且结果示于下表7中。
【表7】
如上表7所示，可以看出，人性化指数得到整体提高。例如，与仅使用第一蓝光而不使用第二蓝光的比较例(波谱P1)相比，将CRI值保持为约90或更大，并且BLH值显著减小(就波谱A5-d的情况而言，减小高达86％)。在当前波长条件中，可以看出，当第二蓝光与第一蓝光的相对强度比率大于特定值(例如，115.5％(在波谱A5-e中))时，CRI值略减小至89.7。
(II-3)第二蓝光(495nm)(A7)
通过相对于第一蓝光的峰强度改变在波长495nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图6C所示。测量根据示例实施例的波谱的强度，并且结果如下表8所示。表8的描述方式与上表2的相同。
【表8】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
A7-a 1.043 0.604 1.647 57.9％ 0.75 0.805 133.3％
A7-b 0.966 0.68 1.646 70.4％ 0.752 0.805 118.4％
A7-c 0.889 0.756 1.645 85.0％ 0.755 0.805 106.5％
A7-d 0.812 0.832 1.644 102.5％ 0.758 0.806 96.9％
A7-e 0.659 0.984 1.643 149.3％ 0.764 0.806 81.9％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，并且结果示于下表9中。
【表9】
如上表9所示，当第二蓝光的波长为495nm时，人性化指数的EML值稍微得到提高，并且其BLH值整体得到提高。在至少上述波长条件(例如，红光波长带具有白光的峰强度的条件)下，当第二蓝光的波长在495nm以下时，可获得BLH提高效率。
(III)第二蓝光(B)的波长条件(即，示例实施例B)
与先前示例实施例相似地执行当前示例实施例，并且将KSF荧光体用作红色荧光体。例如，利用发射在波长447nm具有峰强度的第一蓝光(B)的第一LED、将第一蓝光(B)转换为在波长545nm具有峰强度的第一光(G)的基于YAG的荧光体和将第一蓝光(B)转换为第二光(R)的KSF红色荧光体，通过仿真来设计CCT为约4000K并且CRI值为90或更大的白光光束的波谱。相对于不同波长的第二蓝光(SB)获得白光光束的波谱，作为比第一蓝光相对更柔和的额外组分。
第二蓝光(SB)的波长改变为460nm、470nm、475nm、480nm、485nm、490nm和495nm，以获得白光光束的对应的波谱B1至B7，以及不使用第二LED获得的白光的波谱P2，作为波谱B1至B7的对照。
图7是示出根据示例实施例和比较例的白光光束的波谱B1至B7和P2的曲线图。测量根据示例实施例和比较例的白光光束的波谱B1至B7和P2的一些强度，并且结果示于下表10中。表10所示的强度是相对于标准强度从测量到的强度转换来的相对强度，它们中的每一个对应于设为标准强度1的红光波长带中的峰强度。另外，表10示出了第二蓝光(SB)强度与第一蓝光(B)强度的比率(SB/B)以及第一蓝光(B)强度和第二蓝光(SB)强度之和(B+SB)。
【表10】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
P2 0.467 - 0.342 0.361
B1 0.299 0.36 0.659 120.4％ 0.342 0.361 100.3％
B2 0.248 0.345 0.593 139.1％ 0.342 0.361 104.6％
B3 0.24 0.351 0.591 146.3％ 0.343 0.361 102.8％
B4 0.237 0.376 0.613 158.6％ 0.344 0.361 96.0％
B5 0.236 0.39 0.626 165.3％ 0.345 0.361 92.6％
B6 0.236 0.391 0.627 165.7％ 0.347 0.362 92.6％
B7 0.235 0.43 0.665 183.0％ 0.351 0.362 84.2％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，并且结果示于下表11中。
【表11】
如上表11所示，可以看出，人性化指数整体提高。例如，与不使用第二蓝光而仅使用第一蓝光的比较例相比，可以看出，示例实施例的CRI值保持为90或更大，而示例实施例的BLH值减小至约93％或更小。在一些示例实施例(例如，波谱B4至B7)中，BLH值减小至比较例的BLH值的66％至80％。此外，与先前示例实施例中不同，即使第二蓝光的峰强度在波长495nm，在将CRI值保持在90或更大的同时，BLH值也明显提高。
(IV)第二蓝光(B)的相对强度条件(即，示例实施例B)
执行当前示例实施以相对于第一蓝光的强度获得第二蓝光的相对强度条件例。相对于对应于波谱B1、B5和B7的一些示例实施例改变第二蓝光强度与第一蓝光强度的比率来产生白光光束的波谱。下文中，将参照不同波长的第二蓝光描述根据第二蓝光强度与第一蓝光强度的比率的光的特征。
(IV-1)第二蓝光(460nm)(B1)
通过相对于第一蓝光的峰强度改变在波长460nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图8A所示。测量根据示例实施例的波谱的强度，并且结果如下表12所示。表12的描述方式与上表2的相同。
【表12】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
B1-a 0.383 0.283 0.666 73.9％ 0.342 0.361 127.6％
B1-b 0.299 0.36 0.659 120.4％ 0.342 0.361 100.3％
B1-c 0.215 0.436 0.651 202.8％ 0.342 0.361 82.8％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，并且结果示于下表13中。
【表13】
如上表13所示，可以看出，人性化指数得到整体提高。例如，与仅使用第一蓝光而不使用第二蓝光的比较例(波谱P2)相比，示例实施例的CRI值保持为90或更大，并且示例实施例的BLH值减小。
(IV-2)第二蓝光(485nm)(B5)
通过相对于第一蓝光的峰强度改变在波长485nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图8B所示。测量根据示例实施例的波谱的强度，并且结果如下表14所示。表14的描述方式与上表2的相同。
【表14】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
B5-a 0.409 0.207 0.616 50.6％ 0.342 0.361 174.4％
B5-b 0.351 0.263 0.614 74.9％ 0.343 0.361 137.3％
B5-c 0.294 0.319 0.613 108.5％ 0.344 0.361 113.2％
B5-d 0.236 0.375 0.611 158.9％ 0.345 0.361 96.3％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表15中。
【表15】
如上表15所示，可以看出，人性化指数整体提高。例如，与仅使用第一蓝光而不使用第二蓝光的比较例(波谱P2)相比，示例实施例的CRI值保持为90或更大，并且示例实施例的BLH值显著减小(就波谱B5-c的情况而言，减小高达73％)。然而，在波长条件中，可以看出，当第二蓝光与第一蓝光的相对强度比率大(例如，158.9％(在波谱B5-d中))时，CRI值略减小至89.1。
(IV-3)第二蓝光(495nm)(B7)
通过相对于第一蓝光的峰强度改变在波长495nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图8C所示。测量根据示例实施例的波谱的强度，并且结果如下表16所示。表16的描述方式与上表2的相同。
【表16】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
B7-a 0.409 0.243 0.652 59.4％ 0.344 0.361 148.6％
B7-b 0.351 0.3 0.651 85.5％ 0.346 0.361 120.3％
B7-c 0.293 0.358 0.651 122.2％ 0.348 0.362 101.1％
B7-d 0.235 0.415 0.65 176.6％ 0.35 0.362 87.2％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表17中。
【表17】
在当前示例实施例中，与波谱A7-a至A7-d的先前示例实施例中不同，当第二蓝光的波长为495nm时，BLH值以及EML值显示为提高了。例如，就波谱B7-c而言，BLH值可显著减小至74％。然而，在当前波长条件的一些示例实施例中，可以看出，当第二蓝光与第一蓝光的强度比率大于特定值时，例如，大于在波谱B7-d中的176.6％时，CRI值略减小至89.7。
(V)第二蓝光(C)的波长条件(即，示例实施例C)
在相对于第一蓝光的强度改变第二蓝光的相对强度条件的同时执行当前示例实施例。与先前示例实施例2相似，在当前示例实施例中，使用对应于第二光的两种红色荧光体。例如，利用发射在波长447nm具有峰强度的第一蓝光(B)的第一LED、发射在波长485nm具有峰强度的第二蓝光(SB)的第二LED、将第一蓝光(B)转换为在波长545nm具有峰强度的第一光(G)的基于YAG的荧光体和将第一蓝光(B)转换为第二光(R)的两种红色荧光体(例如，600nm至630nm和630nm至645nm的组合的波长或615nm至625nm和625nm至635nm的组合的波长)，通过仿真来设计CCT为约3800K和CRI值为90或更大的白光光束的波谱。通过相对于第一蓝光(B)的强度改变第二蓝光(SB)的相对强度来获得白光光束的波谱。结果如图9所示。测量根据当前示例实施例的波谱的强度，且结果示于下表18中。表18的描述方式与上表2中的相同。
【表18】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
P3 0.978 0.432 1.41 44.2％ 0.748 0.848 196.3％
C1 0.951 0.457 1.408 48.1％ 0.748 0.848 185.6％
C2 0.872 0.532 1.404 61.0％ 0.75 0.848 159.4％
C3 0.793 0.612 1.405 77.2％ 0.751 0.848 138.6％
C4 0.661 0.743 1.404 112.4％ 0.753 0.848 114.1％
C5 0.502 0.899 1.401 179.1％ 0.755 0.848 94.3％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表19中。
【表19】
如上表19所示，可以看出，随着第二蓝光相对于第一蓝光的强度的相对强度增大，人性化指数整体提高。然而，当第二蓝光(SB)强度与第一蓝光(B)强度的比率(SB/B)低于50％时，或当绿光(G2)强度与第二蓝光(SB)强度的比率(G2/SB)超过160％时，即使CRI值保持为90或更大，在3800K下，BLH值也高于其它示例实施例的白光发射装置的BLH值。
此外，当第二蓝光的强度极大地增大时，CRI值可极大减小(请见一些示例实施例，例如，波谱A1-e、A5-e、A7-e、B5-d和B7-d)。
如上所述，根据示例实施例的白光发射装置在保持诸如CRI的光学性能的同时可提供包括BLH减小效果的人性化白光发射装置。白光的详细波谱条件可根据荧光体的组合稍有不同。如在上述示例实施例中，波谱的相对强度条件可根据红色荧光体的类型而变化。
当选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu和它们的任何组合中的至少一种荧光体用作红色荧光体时，与KSF荧光体相比，所述至少一种红色荧光体可具有较大半最大值全宽度(FWHM)和较低发光效率。因此，红光波长带中的白光的波谱的轮廓可具有比陡峰相对平缓的形状(例如，请见图2的波谱AA以及图5、图6A至图6C和图10)。
如可从根据先前示例实施例的波谱AA、A1至A6和C3至C5中看出，在白光光束的波谱中可表现出相似的特征。例如，当第二光(红光)的峰强度(或最大发射强度)为100时，第一蓝光的峰强度和第二蓝光的峰强度的范围可分别为50至110和53至110。此外，第一蓝光和第二蓝光的峰强度之和可在140至180的范围内。在530nm至550nm的绿光波长带中，最大发射强度可在从70至90的范围内。
相反，当KxSiFy:Mn4+(2≤x≤3，4≤y≤7)荧光体用作红色荧光体时，与(Sr,Ca)AlSiN3:Eu或CaAlSiN3:Eu荧光体相比，KxSiFy:Mn4+荧光体可具有较小半最大值全宽度(FWHM)和较高发光效率。因此，红光波长带中的白光的波谱的轮廓可具有陡峰(例如，请见图2的波谱BB以及图7和8A至图8C)。
可从根据先前示例实施例的波谱BB和B1至B7中看出，当第二光(红光)的峰强度在白光光束的波谱中为100时，第一蓝光和第二蓝光的峰强度可在20至50的范围内，第一蓝光和第二蓝光的峰强度之和可在58至67的范围内，并且波长为530nm至550nm的光的对应的发射强度可在30至40的范围内。
在下面的额外示例实施例中，将详细描述通过荧光体的组合获得的波谱和制造出的白光发射装置的特征。
＜示例(A'1至A'3)和示例(B')＞
在当前示例实施例中，制造了发出符合上述条件的白光的白光发射装置。通过利用发射在波长447nm具有峰强度的第一蓝光(B)的第一LED以及通过将第二LED和绿色荧光体和红色荧光体(G，R)的波长条件设为下表20所示的条件来制造白光发射装置。将上述基于YAG的荧光体用作绿色荧光体。
【表20】
测量通过在上表20中的条件下制造的白光发射装置发射的白光光束的波谱A'1至A'3和B'，并且结果如图10所示。此外，测量根据示例实施例的白光光束的波谱A’1至A’3和B’的强度，且结果示于下表21中。
【表21】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
A'1 0.707 0.897 1.604 126.9％ 0.746 0.786 87.6％
A'2 0.742 1.023 1.765 137.9％ 0.682 0.737 72.0％
A'3 0.708 0.961 1.669 135.7％ 0.713 0.813 84.6％
B' 0.329 0.498 0.827 151.4％ 0.358 0.375 75.3％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表22中。
【表22】
如上表22所示，可以看出，人性化指数全面提高，并且CRI值也较高地保持为90或更大。
从根据一些示例实施例的波谱A'1至A'3中可看出，当红光的峰强度在白光光束的波谱中为100时，第一蓝光的峰强度和第二蓝光的峰强度可分别在70至75和85至110的范围内，并且第一蓝光和第二蓝光的峰强度之和可在160至180的范围内。此外，在白光光束的波谱中，在540nm至560nm的波长带中的最大发射强度可为第二蓝光的峰强度的72％至88％。
(VI)第二蓝光(D)的相对强度条件(即，示例实施例D)
在改变第二蓝光相对于第一蓝光的强度的相对强度条件的同时执行当前示例实施例。
使用发射在波长450nm具有峰强度的第一蓝光(B)的第一LED，并且其余条件设为与先前示例实施例A中的那些相似。例如，利用将第一蓝光(B)转换为在波长545nm具有峰强度的第一光(G)的基于YAG的荧光体和将第一蓝光(B)转换为在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光(R)的红色荧光体，通过仿真来设计CCT为约6000K的白光光束的波谱。相对于第二蓝光(SB)的各种波长获得白光光束的波谱，作为比第一蓝光(B)相对更柔和(例如，具有更长波长)的额外组分。
例如，第二蓝光(SB)的波长改变为460nm、485nm和495nm，以获得白光光束的对应的波谱(D1至D3)，以及不用第二LED获得的白光的波谱P4，作为波谱D1至D3的对照。在以下示例实施例中通过改变第一蓝光强度与第二蓝光强度的比率来产生白光光束的波谱(例如，波谱D1至D3)。下文中，将参照不同波长的第二蓝光描述第二蓝光强度与第一蓝光强度的比率不同的示例实施例。
(VI-1)第二蓝光(460nm)(D1)
通过相对于第一蓝光改变在波长460nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图11A所示。测量根据当前示例实施例的波谱的强度，且结果示于下表23中。表23的描述方式与上表2中的相同。
【表23】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
D1-a 2.16 1.48 3.64 68.5％ 1.07 1.07 72.3％
D1-b 1.83 1.81 3.64 98.9％ 1.07 1.07 59.1％
D1-c 1.34 2.29 3.63 170.9％ 1.07 1.07 46.7％
D1-d 1.33 2.3 3.63 172.9％ 1.07 1.07 46.5％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表24中。
【表24】
如上表24所示，可以看出，人性化指数整体提高。例如，与不使用第二蓝光而仅使用第一蓝光的比较例(波谱P4)相比，在当前示例实施例中，CRI值较高地保持为90或更大，并且BLH值减小。在当前波长条件中，可以看出，第二蓝光相对于第一蓝光的相对强度比率增大，BLH值提高，但是CRI值逐渐减小。
(VI-2)第二蓝光(485nm)(D2)
通过相对于第一蓝光改变在波长485nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束波谱，并且结果如图11B所示。测量当前示例实施例的波谱的强度，且结果示于下表25中。表25的描述方式与上表2中的相同。
【表25】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
D2-a 2.23 1.03 3.26 52.9％ 1.07 1.07 103.9％
D2-b 2.09 1.23 3.32 58.9％ 1.07 1.07 87.0％
D2-c 1.87 1.59 3.46 85.0％ 1.08 1.07 67.3％
D2-d 1.8 1.69 3.49 93.9％ 1.08 1.07 63.3％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表26中。
【表26】
如上表26所示，可以看出，人性化指数整体提高。例如，与仅使用第一蓝光而不使用第二蓝光的比较例(波谱P4)相比，示例实施例的CRI值较高地保持为90或更大，并且示例实施例的BLH值减小。在当前波长条件中，可以看出，随着第二蓝光与第一蓝光的强度比增大，BLH值提高，但是CRI值逐渐减小。
(VI-3)第二蓝光(495nm)(D3)
通过相对于第一蓝光过改变在波长495nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图11C所示。测量根据当前示例实施例的波谱的强度，且结果示于下表27中。表27的描述方式与上表2中的相同。
【表27】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
D3-a 2.23 1.21 3.44 54.3％ 1.08 1.07 88.4％
D3-b 2.09 1.45 3.54 69.4％ 1.09 1.07 73.8％
D3-c 1.89 1.83 3.72 96.8％ 1.1 1.07 58.5％
D3-d 1.87 1.86 3.73 99.5％ 1.1 1.07 57.5％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表28中。
【表28】
如上表28所示，可以看出，人性化指数整体提高。例如，与仅使用第一蓝光而不使用第二蓝光的比较例(波谱P4)相比，示例实施例的CRI值较高地保持为90或更大，并且示例实施例的BLH值减小。当第二蓝光的波长为495nm时，BLH值相对于其它示例实施例(例如，与波长D1和D2相对应的实施例)中的进一步提高。
如上所述，当前示例实施例的白光发射装置可提供用于保持诸如CRI的光学性能以及具有BLH减小效果的人性化照明的白光。
白光的详细波谱和它们的条件可根据荧光体的组合改变。如上述示例实施例中，详细波谱条件可根据红色荧光体的类型、第一蓝光与第二蓝光之间的相对强度条件和CCT范围而显著改变。
在其中利用选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu和它们的任何组合中的至少一个作为红色荧光体来提供CCT的范围为5700K至6700K的白光的情况下，当第二光(红光)的峰强度(或最大发射强度)为100时，第一蓝光的峰强度和第二蓝光的峰强度的范围可分别为130至230和100至230。此外，第一蓝光的峰强度和第二蓝光的峰强度之和可在340至380的范围内。在530nm至550nm的绿光波长带中，最大发射强度可在100至120的范围内。
(VII)第二蓝光(E)的相对强度条件(即，示例实施例E)
在相对于第一蓝光改变第二蓝光的相对强度条件的同时执行当前示例实施例。
与先前示例实施例相似，利用KSF荧光体作为红色荧光体来执行当前示例实施例。例如，利用发射在波长450nm具有峰强度的第一蓝光(B)的第一LED、将第一蓝光(B)转换为在波长545nm具有峰强度的第一光(G)的基于YAG的荧光体和将第一蓝光(B)转换为第二光(R)的KSF红色荧光体，通过仿真来设计CCT为约6500K并且CRI值为90或更大的白光光束的波谱。通过相对于比第一蓝光相对更柔和的不同波长的第二蓝光(SB)利用额外组分的第二蓝光(SB)来获得白光光束的波谱。
例如，第二蓝光的波长改变为460nm、485nm或495nm，以获得白光光束的对应波谱(E1至E3)，以及不使用第二LED获得白光的波谱P5，以与波谱(E1至E3)形成对照。此外，在对应于波谱E1至E3的示例实施例中相对于第二蓝光强度与第一蓝光强度的各种比率来产生白光光束的波谱。下文中，将根据不同波长的第二蓝光描述第二蓝光强度相对于第一蓝光强度的比率和它们的特征。
(VII-1)第二蓝光(460nm)(E1)
通过相对于第一蓝光改变在波长460nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图12A所示。测量示例实施例的波谱的强度，且结果示于下表29中。表29的描述方式与上表2中的相似。
【表29】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
E1-a 0.63 0.53 1.16 84.1％ 0.34 0.32 60.4％
E1-b 0.55 0.62 1.17 112.7％ 0.34 0.32 51.6％
E1-c 0.46 0.70 1.16 152.2％ 0.34 0.32 45.7％
E1-d 0.35 0.82 1.17 234.3％ 0.34 0.32 39.0％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表30中。
【表30】
如上表30所示，可以看出，人性化指数整体提高。与仅使用第一蓝光而不使用第二蓝光的比较例(波谱P5)相比，示例实施例的CRI值保持为90或更大，并且示例实施例的BLH值减小。
(VII-2)第二蓝光(485nm)(E2)
通过相对于第一蓝光改变在波长485nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图12B所示。测量示例实施例的波谱的强度，且结果示于下表31中。表31的描述方式与上表2中的相似。
【表31】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
E2-a 0.676 0.353 1.029 52.2％ 0.338 0.32 90.7％
E2-b 0.628 0.336 0.964 53.5％ 0.339 0.32 95.2％
E2-c 0.532 0.301 0.833 56.6％ 0.341 0.321 106.6％
E2-d 0.483 0.283 0.766 58.6％ 0.342 0.321 113.4％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表32中。
【表32】
如上表32所示，可以看出，人性化指数整体提高。与仅使用第一蓝光而不使用第二蓝光的比较例(波谱P5)相比，在除对应于波谱E2-d的示例实施例以外的示例实施例中，CRI值保持为90或更大，并且BLH值减小。在其中第二蓝光的峰强度低于或等于0.3(例如，为0.283)并且其中第一蓝光的峰发射强度和第二蓝光的峰发射强度之和低于或等于0.8(例如，为0.766)的波谱E2-d的示例实施例中，CRI值减小至88.2。
(VII-3)第二蓝光(495nm)(E3)
通过相对于第一蓝光改变在波长495nm具有峰强度的第二蓝光的相对强度来产生白光光束的波谱，并且结果如图12C所示。测量示例实施例的波谱的强度，且结果示于下表33中。表33的描述方式与上表2中的相似。
【表33】
类别 B SB B+SB SB/B G1 G2 G2/SB
E3-a 0.676 0.348 1.024 51.5％ 0.343 0.321 92.2％
E3-b 0.627 0.328 0.955 52.3％ 0.347 0.321 97.9％
E3-c 0.578 0.308 0.886 53.3％ 0.351 0.322 104.5％
E3-d 0.554 0.299 0.853 54.0％ 0.353 0.322 107.7％
测量白光光束的对应波谱的光学性能和人性化指数，且结果示于下表34中。
【表34】
在示例实施例中，当第二蓝光的波长为495nm时，BLH值以及EML值显著提高。然而，在与其中第二蓝光的峰强度低于或等于0.3(例如，0.299)的波谱E3-d相对应的示例实施例中，CRI值减小至89.9。
如上所述，根据示例实施例的白光发射装置可提供用于人性化照明的白光以保持诸如CRI的光学性能，以及BLH减小效果。
白光的详细波谱条件可根据荧光体的组合而稍有不同。如上述示例实施例中，详细波谱条件可根据红色荧光体的类型、第一蓝光与第二蓝光之间的相对强度条件和CCT范围而改变。
在其中如示例实施例(例如，E1至E3)中利用KxSiFy:Mn4+荧光体(2≤x≤3，4≤y≤7)作为红色荧光体来提供CCT为5700K至6700K的白光的情况下，根据示例实施例E1至E3，当第二光(例如，红光)的峰强度在白光光束的波谱中为100时，第一蓝光和第二蓝光的峰强度可在30至90的范围内，第一蓝光的峰强度和第二蓝光的峰强度之和可在80至120的范围内，并且550nm的白光光束的波谱中的每一个的绿光(G2)的强度与第二蓝光的峰强度的比率(G2/SB)可在107或更小的范围内。
当检查先前两个示例实施例D和E(例如，D1-a～D3-d和E1-a～E3-d)时，可以看出，当第二蓝光与第一蓝光的峰强度比率为40％或更大时，并且当在具有相对高的CCT(例如，5700K至6700K)的白光光束的波谱中，在520nm至560nm第二蓝光的峰强度与最大发射强度的比率等于40％至107％时，可提供用于人性化照明的白光以保持诸如CRI的光学性能，以及BLH减小效果。
根据CCT(1)的BLH提高效果
根据CCT的改变，测量根据示例实施例的白光的BLH提高效果。首先，通过改变在与先前示例实施例的一些示例实施例(例如，实施例A和D)的条件相似的条件下获得的CRI高于90的白光的CCT条件来测量BLH指数(@100lux)，并且根据CCT将其与比较例(不使用第二蓝光的常规LED)的白光的BLH指数(@100lux)进行比较。结果如图13所示。
此外，基于测量结果，根据CCT范围的可用的BLH指数范围总结于表35中。
【表35】
CCT BLH CCT BLH
3000K至3250K 2.7至4.4 4750K至5000K 4.8至6.5
3250K至3500K 3.0至4.7 5000K至5250K 5.1至6.8
3500K至3750K 3.3至5.0 5250K至5500K 5.4至7.1
3750K至4000K 3.6至5.3 5500K至5750K 5.7至7.4
4000K至4250K 3.9至5.6 5750K至6000K 6.0至7.7
4250K至4500K 4.2至5.9 6000K至6250K 6.3至8.0
4500K至4750K 4.5至6.2 6250K至6500K 6.6至8.3
例如，当白光的CCT在3750K至4250K的范围内变化时，白光可具有在3.6至5.6的范围内变化的BLH指数，如示例实施例A和D所示，并且当白光的CCT在5750K至6250K的范围内变化时，白光可具有在6.0至8.0的范围内变化的BLH指数，同样如示例实施例A和D中所示。
根据CCT(2)的BLH提高效果
测量示例实施例的白光的BLH提高效果的CCT依赖。首先，通过改变在与先前示例实施例的一些示例实施例(例如，实施例B和E)的条件相似的条件下获得的CRI高于90的白光的CCT条件来测量BLH指数(@100lux)，并且根据不同CCT将其与(不用第二蓝光的)比较例的白光的BLH指数(@100lux)进行比较。结果如图14所示。
此外，基于测量到的结果，根据CCT范围的可用的BLH指数范围总结于表36中。
【表36】
CCT BLH CCT BLH
3000K至3250K 2.0至3.6 4750K至5000K 4.6至6.3
3250K至3500K 2.5至4.0 5000K至5250K 4.9至6.7
3500K至3750K 2.8至4.4 5250K至5500K 5.3至7.1
3750K至4000K 3.2至4.8 5500K至5750K 5.6至7.5
4000K至4250K 3.5至5.1 5750K至6000K 6.0至7.9
4250K至4500K 3.9至5.5 6000K至6250K 6.3至8.3
4500K至4750K 4.2至5.9 6250K至6500K 6.7至8.7
例如，当白光的CCT在3750K至4250K的范围内变化时，白光可具有在3.2至5.1的范围内变化的BLH指数，如示例实施例B和E所示，并且当白光的CCT在6250K至6500K的范围内变化时，白光可具有在6.7至8.0的范围内变化的BLH指数，同样如示例实施例B和E中所示。
根据示例实施例的白光发射装置可用作人性化功能照明装置。
图15是根据本发明构思的示例实施例的平面照明设备的示意性透视图。
参照图15，平面照明装置4100可包括光源模块4110、电源4120和壳体4130。电源4120可包括发光二极管(LED)驱动器。
光源模块4110可包括光源阵列，并且可具有整体平坦形状。形成光源模块4110的光源可为根据上述示例实施例的白光发射装置。
电源4120可将功率施加至光源模块4110。壳体4130可具有在其中容纳光源模块4110和电源4120的空间，并且可具有带敞开侧表面的六面体形状。然而，本发明构思的示例实施例不限于此。光源模块4110可将光发射至壳体4130的敞开侧表面。
与先前示例实施例不同，在某些实施例中，可将在白光发射装置中采用的荧光体的组合的至少一部分布置在平面照明装置4100的除白光发射装置以外的其它组件(例如，导光板、光扩散板和透镜)上。
图16是示出根据示例实施例的球泡式照明装置的分解透视图。
参照图16，球泡式照明装置4300可包括插口4210、电源4220、散热器4230、光源模块4240和光学单元4330。
插口4210可与常规照明装置的插口兼容。例如，可将插口4210置于常规灯泡插口中。供应至照明装置4300的功率可通过插口4210施加。如图16所示，电源4220可具有彼此分离的第一电源4221和第二电源4222。例如，电源4220可包括两个或更多个组件。散热器4230可包括内部散热部分4231和外部散热部分4232。内部散热部分4231可直接连接至光源模块4240和/或电源4220，因此将热转移至外部散热部分4232。光学单元4330可均匀地散射通过光源模块4240发射的光。
光源模块4240可从电源4220接收功率，以将光发射至光学单元4330。光源模块4240可包括至少一个光源4241、电路板4242和控制器4243，并且控制器4243可存储所述至少一个光源4241的操作信息。光源4241可为符合根据上述示例实施例的白光的条件的白光发射装置。
根据示例实施例的照明装置4300可包括布置在光源模块4240的上部中的反射器4310，并且反射器4310可通过将通过所述至少一个光源4241发射的光均匀地散布至反射器4310的侧表面和后表面来减少眩光。
可将通信模块4320安装在反射器4310的上部上，并且可通过通信模块4320提供家庭网络通信。例如，通信模块4320可为利用无线保真(Wi-Fi)或光保真(Li-Fi)的无线通信模块，并且可通过智能电话或无线控制器控制安装在家中和周围的照明设备的开/关功能和亮度。此外，利用安装在住宅、商业或工业空间中或周围的照明装置的可见光波长的Li-Fi通信模块的使用可控制诸如TV、冰箱、空调、门锁的电器，或者可控制车辆。
反射器4310和通信模块4320可由光学单元4330覆盖。
图17是示出根据示例实施例的管式照明装置的分解透视图。
参照图17，管式照明装置4400可具有形成在散热器构件4410的相对端部上的突起4433。管式照明装置4400可包括盖4441、光源模块4450、第一插口4460和第二插口4470。
多个散热鳍4420和4431可在散热器构件4410的内和/或外表面上形成为具有不平图案，并且可设计为具有各种形状和在它们之间具有各种间隔。散热器构件4410可具有形成在其内侧上的突出支承件4432。光源模块4450可固定至突出支承件4432。突起4433可形成在散热器构件4410的相对侧部上。
盖4441可具有形成在其中的凹槽4442，并且散热器构件4410的突起4433可通过钩耦接结构耦接至凹槽4442。凹槽4442和突起4433的位置可彼此交换。
光源模块4450可包括印刷电路板4451、光源4452和控制器4453。控制器4453可存储光源4452的驱动信息。用于操作光源4452的电路布线可形成在印刷电路板4451中。另外，光源模块4450可包括用于操作光源4452的组件。光源4452可为符合根据上述示例实施例的白光的条件的白光发射装置。
作为一对插口的第一插口4460和第二插口4470可耦接至包括散热器构件4410和盖4441的圆筒形盖单元的相对端部。例如，第一插口4460可包括电极端子4461和电源装置4462，并且第二插口4470可包括布置于其上的伪端子4471。在某些实施例中，光学传感器和/或通信模块可置于第一插口4460或第二插口4470中。在某些实施例中，光学传感器和/或通信模块可置于第一插口4460或第二插口4470中。作为另一示例，光学传感器和/或通信模块可置于其上设有电极端子4461的第一插口4460中。
如上所述，根据本发明构思的示例实施例，可利用两种蓝光源而不是近紫外光源来提供在有效减小蓝光危害(BLH)的同时具有例如90或更大的高显色指数(CRI)的人性化照明装置。例如，发射相对柔和的蓝光(例如，波长为465nm至495nm的光)的第二蓝光源可有助于增加工作效率和通过抑制褪黑素而优化生物节律，并且加强通过第一蓝光源发射的白光(例如，波长为445nm至455nm的光)的CRI。此外，可提供具有其中通过调整通过两个光源发射的光的发射强度比率可有效减小BLH和视网膜损伤的波谱的白光。此外，根据示例实施例的白光发射装置可实施为单个模块(例如，两种蓝色LED芯片加上波长转换构件)，以用作人性化功能照明装置。
虽然上面已经示出并描述了示例性实施例，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离如所附权利要求限定的本发明构思的范围的情况下，可作出修改和改变。

Claims (20)

1.一种白光发射装置，包括：
衬底；
第一发光二极管，其布置在所述衬底上，所述第一发光二极管被构造为发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光；
第二发光二极管，其布置在所述衬底上，所述第二发光二极管被构造为发射在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光；以及
波长转换单元，其应用于所述第一发光二极管和所述第二发光二极管，所述波长转换单元被构造为转换所述第一蓝光的一部分和所述第二蓝光的一部分，并且提供通过所述第一蓝光的转换后的部分和所述第二蓝光的转换后的部分以及所述第一蓝光的未转换的部分和所述第二蓝光的未转换的部分的组合形成的白光，
其中，所述波长转换单元包括被构造为发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光的第一波长转换材料和被构造为发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光的第二波长转换材料，并且
其中，在所述白光的波谱中，所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度等于所述第一蓝光的未转换的部分的峰强度的50％或更多，并且520nm至560nm的波长带中的最大发射强度在所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度的50％至160％之间的范围内。
2.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述白光的显色指数为80或更大。
3.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度高于所述第一蓝光的未转换的部分的峰强度。
4.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，100lux的白光的蓝光危害指数低于没有在100lux下的所述第二发光二极管的白光的蓝光危害指数。
5.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述白光的相关色温在3000K至6700K的范围内。
6.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述第一波长转换材料包括选自Ga-Y3Al5O12、Y3Al5O12·Al5Lu3O12和Al5Lu3O12的至少一种荧光体。
7.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述第二波长转换材料包括被构造为发射在不同波长下具有峰强度的光的多种红色荧光体。
8.根据权利要求7所述的白光发射装置，其中，所述第二波长转换材料包括：第一红色荧光体，其被构造为发射在600nm至630nm的范围内的波长下具有峰强度的第一红光；和第二红色荧光体，其被构造为发射在630nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二红光。
9.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述第二波长转换材料包括被构造为发射在625nm至635nm的范围内的波长下具有峰强度的红光的红色荧光体。
10.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述第二波长转换材料包括选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu、KxSiFy:Mn4+(2≤x≤3，4≤y≤7)和它们的任何组合中的红色荧光体。
11.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，在所述第一波长转换材料和所述第二波长转换材料中的至少一个中，通过所述第一蓝光获得的激发效率高于通过所述第二蓝光获得的激发效率。
12.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述波长转换单元包围所述第一发光二极管和所述第二发光二极管。
13.根据权利要求1所述的白光发射装置，
其中，所述第一发光二极管在第一半导体芯片中实现，所述第二发光二极管在第二半导体芯片中实现，
其中，在俯视图中观看到的由所述第二半导体芯片占据的区域大于在所述俯视图中观看到的由所述第一半导体芯片占据的区域。
14.一种白光发射装置，包括：
第一发光二极管，其被构造为发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光；
第二发光二极管，其被构造为发射在465nm至490nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光；
第一波长转换材料，其被构造为转换所述第一蓝光的至少一部分和所述第二蓝光的至少一部分，以发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光；以及
第二波长转换材料，其被构造为转换所述第一蓝光的至少一部分和所述第二蓝光的至少一部分，以发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光，所述第二波长转换材料具有选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、CaAlSiN3:Eu和它们的任何组合中的至少一种红色荧光体，
其中，所述第一蓝光的未转换的部分、所述第二蓝光的未转换的部分、所述第一光和所述第二光的组合产生白光，并且
其中，在所述白光的波谱中，所述第一蓝光的未转换的部分的峰强度和所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度分别在所述第二光的峰强度的50％至110％和53％至110％的范围内，所述第一蓝光的未转换的部分的峰强度与所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度之和在所述第二光的峰强度的140％至180％的范围内，并且在530nm至550nm的波长范围内的最大发射强度在所述第二光的峰强度的70％至90％的范围内。
15.根据权利要求14所述的白光发射装置，其中，在所述白光的波谱中，所述第一蓝光的未转换的部分的峰强度和所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度分别在所述第二光的峰强度的70％至75％和85％至110％的范围内，并且所述第一蓝光的未转换的部分的峰强度与所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度之和在所述第二光的峰强度的160％至180％的范围内。
16.根据权利要求14所述的白光发射装置，其中，在所述白光的波谱中，540nm至560nm的波长带中的最大发射强度为所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度的72％至88％。
17.根据权利要求14所述的白光发射装置，其中，当所述白光的相关色温在3750K至4250K的范围内时，对于所述白光的每100lux，所述白光的蓝光危害指数在3.6μW/cm2至5.6μW/cm2的范围内。
18.一种白光发射装置，包括：
第一发光二极管，其被构造为发射在445nm至455nm的范围内的波长下具有峰强度的第一蓝光；
第二发光二极管，其被构造为发射在465nm至495nm的范围内的波长下具有峰强度的第二蓝光；
第一波长转换材料，其被构造为转换所述第一蓝光的至少一部分和所述第二蓝光的至少一部分，以发射在520nm至560nm的范围内的波长下具有峰强度的第一光；以及
第二波长转换材料，其被构造为转换所述第一蓝光的至少一部分和所述第二蓝光的至少一部分，以发射在600nm至645nm的范围内的波长下具有峰强度的第二光，所述第二波长转换材料包括KxSiFy:Mn4+(2≤x≤3，4≤y≤7)荧光体，
其中，所述第一蓝光的未转换的部分、所述第二蓝光的未转换的部分、所述第一光和所述第二光的组合产生白光，并且
其中，在所述白光的波谱中，所述第一蓝光的未转换的部分的峰强度和所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度在所述第二光的峰强度的20％至50％的范围内，所述第一蓝光的未转换的部分的峰强度与所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度之和在所述第二光的峰强度的58％至67％的范围内，并且波长为530nm至550nm的光的强度在所述第二光的峰强度的30％至40％的范围内。
19.根据权利要求18所述的白光发射装置，其中，在所述白光的波谱中，所述第一蓝光的未转换的部分的峰强度和所述第二蓝光的未转换的部分的峰强度分别在所述第二光的峰强度的20％至35％和30％至50％的范围内，并且波长为530nm和550nm的光的强度分别在所述第二光的峰强度的33％至38％和36％至40％的范围内。
20.根据权利要求18所述的白光发射装置，其中，当所述白光的相关色温在3750K至4250K的范围内时，对于所述白光的每100lux，所述白光的蓝光危害指数在3.2μW/cm2至5.1μW/cm2的范围内。
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