CN109638140A - 一种色温连续可调的白光led光源 - Google Patents

一种色温连续可调的白光led光源 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种色温连续可调的白光LED光源，采用380nm‑420nm波长的紫光芯片和440nm‑480nm的蓝光芯片在器件中分别形成2个通道，利用Lu3Al5O12:Eu绿色萤光粉A以及K2SiF6:Mn红色荧光粉A可以被蓝光激发而不易被紫光激发的特性，配合可被蓝紫色芯片同时激发的CaAlSi(ON)3:Eu红色荧光粉B、SiAlON:Eu绿色萤光粉B，以及可以被紫光激发不易被蓝光激发的(Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu蓝色荧光粉B，在一个发光面上实现色温的连续可调，色温均匀性良好，无光斑。本发明可实现全光谱白光，可应用于包括贴片LED器件或LED模组等所有LED光源封装形式。

Description

一种色温连续可调的白光LED光源
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别是涉及一种利用荧光粉的蓝光/紫光激发选择性而实现的一种色温连续可调的白光LED光源。
背景技术
随着LED行业技术的发展以及功能的完善，光色可调功能已经成为LED灯具的常见功能之一。其中，白光LED的光色可调功能主要为色温的连续变化。目前，色温变化的方式主要采用双通道分别控制集成于灯具之中的冷白光和暖白光，通过冷暖白相对强度的变化混色出连续变化的白光。该类型灯具的LED光源大概分为2类：
1.分离式：采用冷白/暖白的单色LED器件(包括贴片、直插、模组等形式)组合排列形成双通道，点亮后再以透镜，柔光板等配光手段混光。
2.集成式：在单个LED器件(包括贴片、模组等形式)中集成冷白/暖白2色发光面以及各自控制通道，点亮后再以透镜，柔光板等配光手段混光。
其中第1类光源多用于平面照明灯具。由于采用单个器件排列方式，同时受到线路板走线排布影响，器件发光面的距离较远，在实际配光中为实现混色均匀需要降低柔光板的透明度，并且拉长与光源间的距离。此方式不仅造成功率损失，混色效果通常也不理想。
近年来通过对LED器件的小型化改进，特别是CSP(Chip Scale Package芯片级封装)器件相关研究的进展，实现了第2类光源，并有效地改善了第1类光源功率损失大，混色效果差等问题。该类型光源的贴片器件通常将点胶区域隔断，分为2个或多个，分别作为冷白/暖白光的点胶区域。在LED模组中，通常也将双色点胶区域隔离，双色点胶区域多为中心对称设计或相互间隔设计，以实现均匀混光。同时也存在使用芯片表面点胶或CSP技术，将冷白/ 暖白发光面紧密均匀交叉排列方式，形成更加均匀的混光。该方式有效的减小了冷白/暖白发光面的距离，实现了更好的混色效果，然而本质上仍然是通过两种不用颜色的发光面混合调光，无法实现理想的单色温发光面。尤其是在聚光灯等应用中，在使用透镜聚光时将光斑分离两种色温颜色，无法实现聚焦时理想混光。
发明内容
本发明的目的是提供一种色温连续可调的白光LED光源，采用蓝光/紫光双通道激发光源，而将被两个蓝紫芯片激发的荧光粉混合在一起点胶，而不需要按芯片发光来分区点胶，实现同一发光面的色温变化，色温均匀性良好，无光斑。
一种色温连续可调的白光LED光源，所述光源为单个封装体，包括两组芯片和覆盖两组芯片上的同一个点胶区，其特征在于：所述两组芯片包括至少一颗蓝光芯片和至少一颗紫光芯片，所述点胶区内的荧光粉混合物为被蓝光芯片激发的红色荧光粉A和绿色荧光粉A，以及被紫色芯片激发的红色荧光粉B、绿色荧光粉B和蓝色荧光粉B；其中红色荧光粉A与红色荧光粉B、绿色荧光粉A与绿色荧光粉B相同或不同且所述红色荧光粉A和绿色荧光粉A 至少有一种不被紫色芯片激发，所述红色荧光粉B、绿色荧光粉B、蓝色荧光粉B中至少一种不被蓝色芯片激发，蓝光芯片和紫光芯片各自连成一路通道，调整两路通道的输出比例，在一个发光面上实现色温的连续可调。
所述蓝光芯片的波长440nm-480nm，所述紫光芯片的波长380nm-420nm。
所述红色荧光粉A与红色荧光粉B、绿色荧光粉A与绿色荧光粉B中只有一种颜色的荧光粉相同，点胶区内含有四种颜色的荧光粉。
所述红色荧光粉A与红色荧光粉B、绿色荧光粉A与绿色荧光粉B均不同，点胶区内含有五种颜色的荧光粉。
所述红色荧光粉A为K2SiF6:Mn系列荧光粉或/和所述绿色荧光粉A为Lu3Al5O12:Eu系列荧光粉。
所述蓝色荧光粉B为(Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu系列荧光粉。
所述红色荧光粉A和绿色荧光粉A不被紫色芯片激发，所述蓝色荧光粉B不被蓝色芯片激发。
所述红色荧光粉A为K2SiF6:Mn系列荧光粉、绿色荧光粉A为Lu3Al5O12:Eu系列荧光粉、蓝色荧光粉B为(Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu系列荧光粉；所述红色荧光粉B为CaAlSi(ON)3:Eu系列荧光粉、绿色荧光粉B为SiAlON:Eu系列荧光粉。
所述蓝光芯片和紫光芯片均为若干颗，蓝光芯片与紫光芯片间隔交叉排列。
所述色温的连续可调为色温在1900K-8000K之间可调。
利用荧光粉可被蓝光/紫光选择激发的特性实现的一种色温连续可调的白光LED光源。与现存色温可调白光光源不同，在器件中分别形成2个通道，利用绿色萤光粉以及红色荧光粉可以被蓝光激发而不易被紫光激发的特性，配合可被蓝紫色芯片同时激发的红色荧光粉、 SiAlON:Eu绿色萤光粉，以及可以被紫光激发不易被蓝光激发的(Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu蓝色荧光粉，在一个胶面上实现色温的连续可调。
本发明的优点在于：
1.利用荧光粉可以被蓝光激发而不易被紫光激发的特性，通过蓝光和紫光的双路控制实现同一发光面的色温变化，色温均匀性良好，无光斑。解决了现存双色温光源本质上需要由2种发光面实现而导致的配光问题。
2.通过荧光粉配比的选择，本发明白光LED光源可实现1900K-8000K的大范围色温变化。
3.本发明白光LED光源包含紫外波长范围，可实现全光谱白光，显色性可达90以上。
4.本发明白光LED光源可应用于包括贴片LED器件或LED模组等所有LED光源封装形式。
附图说明
图1为本发明实施例1采用的SMD形式封装器件结构示意图，
其中A为外观表面视图，B为除去荧光粉的内部视图，
a-蓝光通道，b-紫光通道，c-点胶区；
图2为本发明实施例1使用荧光粉的激发/发射光谱图，
其中1.CaAlSi(ON)3:Eu红色荧光粉B、2.SiAlON:Eu绿色萤光粉B、3.(Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu 蓝色荧光粉B、4.Lu3Al5O12:Eu绿色萤光粉A、5.K2SiF6:Mn红色荧光粉A，
图3为本发明实施例1封装器件的光谱图，其中：1.只点亮蓝光通道时的光谱，色温为5600K、 2.只点紫光通道时的光谱，色温为3200K，
图4为本发明实施例2采用的LED模组形式封装器件结构示意图， a-蓝光通道，b-紫光通道，c-点胶区；
图5为本发明实施例2封装器件的光谱图，其中：1.只点亮蓝光通道时的光谱，色温为7000K、 2.只点紫光通道时的光谱，色温为3200K。
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，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
图1为实施所用本发明SMD样品结构示意图，其中点胶区c，即为发光区域，电极分为双通道，紫光芯片与蓝光芯片各使用一个通道即蓝光通道a，紫光通道b。实施器件封装工艺如下：
1、固晶：使用普通固晶胶将蓝光/紫光LED芯片固定在支架点胶区c内，本实施例选用蓝光芯片发光峰值波长位于450nm，紫光芯片发光峰值波长位于405nm。
2、焊线：通过金线将2颗LED芯片的正负极分别与支架的正面正负极分别连接，形成蓝光通道a和紫光通道b两个通路。
3、点胶：按一定比例配出含有2种红色，2种绿色，1种蓝色荧光粉的混合胶体搅拌均匀，真空脱泡后点入1.发光(点胶)区域。
红色荧光粉B组成式为：CaAlSi(ON)3:Eu(可被蓝紫色芯片同时激发)，发射光谱峰值波长在620-650nm，半峰宽在105-135nm；
红色荧光粉A组成式为：K2SiF6:Mn(可被蓝色芯片激发不易被紫色芯片激发)，发射光谱峰值波长在620-650nm，半峰宽约为30nm；
绿色荧光粉B组成式为：SiAlON:Eu(可被蓝紫色芯片同时激发)，发射光谱峰值波长在 530-560nnm，半峰宽在40-70nm；
绿色荧光粉A组成式为：Lu3Al5O12:Eu(可被蓝色芯片激发不易被紫色芯片激发)，发射光谱峰值波长在515-530nm，半峰宽在40-90nm。
蓝色荧光粉B组成式为：(Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu(可被紫色芯片激发不易被蓝色芯片激发)，发射光谱峰值波长在455-485nnm，半峰宽在60-90nm。
各荧光粉的激发和发射波长见图2。
4、固化：将点胶后的产品通过高温烤箱按照预设的温度曲线进行固化。
封装LED器件发光光谱如图3所示，包括：1.只点亮蓝光通道时的光谱，色温为5600K、 2.只点紫光通道时的光谱，色温为3200K。通过调整双通道的输出比例可实现3200K-5600K 范围的连续变化。
实施例2
图4为实施所用本发明LED模组样品结构示意图，其中点胶区c，电极分为双通道，蓝光芯片与紫光芯片各使用一个通道即蓝光通道a，紫光通道b。实施器件封装工艺中，使用蓝光芯片与紫光芯片交叉排列于点胶区c即发光区域内，根据电路设计将蓝光/紫光分别作为2 个通道焊线导通，点胶与固化工艺与前述实施例一相同。
封装LED器件发光光谱如图5所示，包括：1.只点亮蓝光通道时的光谱，色温为7000K、 2.只点紫光通道时的光谱，色温为3200K。通过调整双通道的输出比例调整可实现3200K-7000K范围的连续变化。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种色温连续可调的白光LED光源，所述光源为单个封装体，包括两组芯片和覆盖两组芯片上的同一个点胶区，其特征在于：所述两组芯片包括至少一颗蓝光芯片和至少一颗紫光芯片，所述点胶区内的荧光粉混合物为被蓝光芯片激发的红色荧光粉A和绿色荧光粉A，以及被紫色芯片激发的红色荧光粉B、绿色荧光粉B和蓝色荧光粉B；其中红色荧光粉A与红色荧光粉B、绿色荧光粉A与绿色荧光粉B相同或不同且所述红色荧光粉A和绿色荧光粉A至少有一种不被紫色芯片激发，所述红色荧光粉B、绿色荧光粉B、蓝色荧光粉B中至少一种不被蓝色芯片激发，蓝光芯片和紫光芯片各自连成一路通道，调整两路通道的输出比例，在一个发光面上实现色温的连续可调。
2.根据权利要求1所述的色温连续可调的白光LED光源，所述蓝光芯片的波长440nm-480nm，所述紫光芯片的波长380nm-420nm。
3.根据权利要求1所述的色温连续可调的白光LED光源，所述红色荧光粉A与红色荧光粉B、绿色荧光粉A与绿色荧光粉B中只有一种颜色的荧光粉相同，点胶区内含有四种颜色的荧光粉。
4.根据权利要求1所述的色温连续可调的白光LED光源，所述红色荧光粉A与红色荧光粉B、绿色荧光粉A与绿色荧光粉B均不同，点胶区内含有五种颜色的荧光粉。
5.根据权利要求1所述的色温连续可调的白光LED光源，所述红色荧光粉A为K2SiF6:Mn系列荧光粉或/和所述绿色荧光粉A为Lu3Al5O12:Eu系列荧光粉。
6.根据权利要求1所述的色温连续可调的白光LED光源，所述蓝色荧光粉B为(Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu系列荧光粉。
7.根据权利要求1所述的色温连续可调的白光LED光源，所述红色荧光粉A和绿色荧光粉A不被紫色芯片激发，所述蓝色荧光粉B不被蓝色芯片激发。
8.根据权利要求1所述的色温连续可调的白光LED光源，所述红色荧光粉A为K2SiF6:Mn系列荧光粉、绿色荧光粉A为Lu3Al5O12:Eu系列荧光粉、蓝色荧光粉B为(Sr,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu系列荧光粉；所述红色荧光粉B为CaAlSi(ON)3:Eu系列荧光粉、绿色荧光粉B为SiAlON:Eu系列荧光粉。
9.根据权利要求8所述的色温连续可调的白光LED光源，所述色温的连续可调为色温在1900K-8000K之间可调。
10.根据权利要求1所述的色温连续可调的白光LED光源，所述蓝光芯片和紫光芯片均为若干颗，蓝光芯片与紫光芯片间隔交叉排列。
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