CN109950384B - 一种全光谱cob光源及含有该光源的cob灯具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全光谱COB光源及含有该光源的COB灯具，全光谱COB光源包括铝基板、设置在铝基板上的若干个LED芯片和环状围坝，以及用于封装LED芯片的荧光胶，所述LED芯片包括短波蓝光芯片、长波蓝光芯片和红光芯片，所述荧光胶由硅胶、绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉组成，所述绿色荧光粉峰值波长位于510‑515nm，所述红色荧光粉波长位于650‑655nm，所述远红色荧光粉波长位于710‑750nm。本发明所述的全光谱COB光源具有高色温低蓝光、光谱连续性好、红光光谱饱和度较高、稳定性好等优点，光源的可靠性较好。

Description

一种全光谱COB光源及含有该光源的COB灯具

技术领域

本发明涉及LED封装技术领域，具体地，涉及一种全光谱COB光源及含有该光源的COB灯具。

背景技术

近年来，随着白光LED技术的快速发展，人们对白光LED品质的追求逐渐提高，高品质、高可靠性、光谱连续、健康照明光源逐步受到研究者和消费者的青睐。

COB光源是将LED芯片直接贴在高反光率的镜面金属基板上的高功率集成面光源技术，此技术剔除了支架概念，无电镀、无回流焊、无贴片工序，节省了制备工序和成本。然而，现有市场上COB光源通常光谱连续性较差，显指较低。COB光源采用芯片激发荧光粉实现光谱连续时，主要存在以下问题：(1)高色温时蓝光强度过高；(2)蓝光和绿光之间以及远红光之间存在沟壑，光谱不连续；(3)采用荧光粉填补沟壑，存在COB光源可靠性降低的问题。因此，需要寻求一种新的全光谱COB技术，以实现COB光源低蓝光、高可靠性、类太阳光健康照明。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种全光谱COB光源，用于解决现有全光谱COB光源技术光谱连续性差、蓝光高、可靠性低的问题，所述全光谱COB光源具有高色温低蓝光、光谱连续性好、红光光谱饱和度较高、稳定性好等优点，光源的可靠性较好。

本发明的另一目的在于提供一种全光谱COB灯具。

本发明采取的技术方案如下：

一种全光谱COB光源，包括铝基板、设置在铝基板上的若干个LED芯片和环状围坝，以及用于封装LED芯片的荧光胶，所述LED芯片包括短波蓝光芯片、长波蓝光芯片和红光芯片，所述荧光胶由硅胶、绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉组成，所述绿色荧光粉峰值波长位于510-515nm，所述红色荧光粉波长位于650-655nm，所述远红色荧光粉波长位于710-750nm，所述绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的重量比为1：(0.1-0.25)：(0.05-0.15)。

本发明的全光谱COB光源采用红光芯片和两种峰值波长的蓝光芯片激发三种荧光粉，即绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉，其光谱相对常规光谱具有连续性好、高色温低蓝光、色彩还原度高等优点；且所采用芯片、荧光粉的光效、稳定性匹配较好，其光源的可靠性较好。本发明采用上述峰值波长荧光粉协同上述芯片组合，光源的光谱更接近于太阳光谱，显色指数更高。所述短波蓝光芯片、长波蓝光芯片和红光芯片可以为倒装结构，可以为正装结构或垂直结构。

优选地，所述短波蓝光芯片峰值波长位于440-450nm，所述长波蓝光芯片峰值波长位于460-470nm，所述红光芯片峰值波长位于630-650nm。采用440-450nm、460-470nm这两个波段的蓝光芯片组合激发荧光粉，能够填补蓝光和绿光之间的沟壑，使得光谱更连续，更接近太阳光谱，且显色指数能够做到98及以上，色彩饱和度Rg和色彩逼真度Rf均能达到95及以上。现有技术采用单一波段蓝光激发荧光粉实现全光谱通常要采用480-500nm之间的蓝绿色荧光粉，但由于荧光粉之间存在稳定性失配，用于大功率光源中色漂和光衰较大。而采用本发明双蓝光组合，灯珠稳定性更好。

为了实现光谱近似同等色温太阳光，且显色指数达到98以上，更优选地，所述短波蓝光芯片峰值波长位于445-447.5nm，所述长波蓝光芯片峰值波长位于462-465nm，所述红光芯片峰值波长位于635-640nm。若两个蓝光芯片峰值波长过于接近时，两个波峰容易融合在一起，无法达到填补光谱沟壑的目的；若两个蓝光芯片峰值波长过于较远的话，蓝光波峰之间容易产生沟壑，且显色指数很难做到98以上。在大量综合实验验证的基础上发现，当蓝光芯片的峰值波长为445-447.5nm和462-465nm时，灯珠的光谱最为连续，接近同色温太阳光谱，显色指数达到98以上的良率接近95％。

优选地，所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片的数量之和与红光芯片的数量比为(7-10)：1。本申请在蓝光芯片之间设置有红光芯片，一是可以提升灯珠在红光区域的强度，提升灯珠的色彩还原度；二是能够有效提升远红粉的激发效率，通过远红色荧光粉的吸收，一方面填补了灯珠在远红光区域的空白，另一方面使得红光芯片发射峰值不至于凸起，有助于提升光谱的连续性。通过实验发现，当红光芯片峰值波长位于630-650nm，且所述红光芯片与短波蓝光芯片和长波蓝光芯片的数量之和的比例为1：(7-10)时，COB光源的光效、色彩还原度、光谱连续性等综合性能处于最佳。若红光芯片过多，则光谱中红光芯片波峰会异常凸起，若红光芯片过少，则灯珠的光效较低，且远红光区域光谱填充不明显。

优选地，所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片的数量比为1：1。考虑到，采用多种波段蓝光芯片组合后荧光粉对芯片的吸收程度会有所不同，优选短波蓝光芯片和长波蓝光芯片个数的比例为1：1，此时COB光源的发射的颜色较为均一。

优选地，所述短波蓝光芯片、长波蓝光芯片与红光芯片为串联或者并联连接。进一步地，采用串联连接方式时，芯片的额定电流控制在±5mA之内，采用并联连接方式时，芯片之间的额定电压控制在±0.2V之内。在实际应用过程中，若串联芯片之间的额定电流相差过大，则会造成长时间使用时，芯片分压不均匀，造成色漂；若并联芯片之间的额定电压相差过大，会造成芯片电流分配不均，影响光源的光谱一致性和颜色稳定性。

优选地，所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片在纵向呈交替排列，所述红光芯片按照发光面积平均分散在短波蓝光芯片、长波蓝光芯片之间。采用这种方式能够提升光源的发光均匀性和一致性。

优选地，所述绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的重量比为1：(0.1-0.2)：(0.05-0.1)。基于以上重量比例，COB光源能够实现低色温(2200K)至高色温(7000K)范围之内，光谱接近太阳光谱，显色指数能够达到98以上。

优选地，所述绿色荧光粉为Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺，峰值波长位于514nm；所述红色荧光粉为(Sr,Ca)AlSiN₃：Eu²⁺，峰值波长位于651nm；所述远红色荧光粉为Lu₃Al₅O₁₂：Cr³⁺，峰值波长位于735nm。以上荧光粉基质的稳定性较佳，且荧光粉之间稳定性匹配性较好，应用于COB光源，器件的稳定性较好。此外，按上述芯片组合，当绿色荧光粉峰值波长优选为514nm、红色荧光粉峰值波长优选为651nm、远红色荧光粉峰值波长优选为735nm时，COB光源的光效最高，光谱连续性最好，显色指数达到98以上的良率最高。

优选地，所述硅胶与绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的总重比值为(2-3)：1，采用这种比例灯珠表面微凹，有利于提升灯珠的发光效率。若比例太大或太小会造成灯珠表面胶体过于凸起或者过于凹下，会影响灯珠的发光效率。

本申请还提供一种COB灯具，包括所述的全光谱COB光源。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的全光谱COB光源采用红光芯片和两种峰值波长的蓝光芯片激发三种荧光粉，其光谱相对常规光谱具有连续性好、高色温低蓝光、色彩还原度高等优点；且所采用芯片、荧光粉的光效、稳定性匹配较好，其光源的可靠性较好。

附图说明

图1为本发明全光谱COB光源的俯视图。

图2为实施例1COB光源的光谱图。

图3为实施例7COB光源的光谱图。

图4为对比例1COB光源的光谱图

附图说明：111-铝基板，112-围坝，113-长波蓝光芯片，114-红光芯片，115-短波蓝光芯片，116-荧光粉胶层。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，一种功率为50W的全光谱COB光源，包括铝基板111、设置在铝基板上的若干个LED芯片和环状围坝112，以及用于封装LED芯片的荧光胶116，所述LED芯片包括短波蓝光芯片115、长波蓝光芯片113和红光芯片114，所述荧光胶116由硅胶、绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉组成，硅胶与绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的总重比值为(2-3)：1。具体地，本实施例中所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片的数量比为1：1，所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片在纵向交替排列，所述红光芯片按照发光面积平均分散在短波蓝光芯片、长波蓝光芯片之间，蓝光芯片和红光芯片的数量比为22:3，所述短波蓝光芯片、长波蓝光芯片与红光芯片之间为10串5并连接，所述短波蓝光芯片、长波蓝光芯片波长和红光蓝光芯片的峰值波长如表1所示，所采用绿色荧光粉为Lu₃Al₅O₁₂：Ce³⁺，峰值波长位于514nm；所述红色荧光粉为(Sr,Ca)AlSiN₃：Eu²⁺，峰值波长位于651nm，所述远红色荧光粉为Lu₃Al₅O₁₂：Cr³⁺，峰值波长位于735nm，绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的重量比为1：0.15：0.07，该光源的光色性能如表2所示，其LED光谱如图2所示。

实施例2-6

如图1所示，一种功率为50W的全光谱COB光源，包括铝基板111、设置在铝基板上的若干个LED芯片和环状围坝112，以及用于封装LED芯片的荧光胶116，所述LED芯片包括短波蓝光芯片115、长波蓝光芯片113和红光芯片114，所述荧光胶116由硅胶、绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉组成，硅胶与绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的总重比值为(2-3)：1。具体地，本实施例中所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片的数量比为1：1，所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片在纵向交替排列，所述红光芯片按照发光面积平均分散在短波蓝光芯片、长波蓝光芯片之间，蓝光芯片和红光芯片的数量比为22:3。所述短波蓝光芯片、长波蓝光芯片与红光芯片之间为10串5并连接，所述短波蓝光芯片、长波蓝光芯片波长和红光蓝光芯片的峰值波长如表1所示，其所采用荧光粉种类及重量比与实施例1相同，光源的光色性能如表2所示。

实施例7

如图1所示，一种功率为50W COB光源，包括铝基板111、设置在铝基板上的若干个LED芯片和环状围坝112，以及用于封装LED芯片的荧光胶116，所述LED芯片包括短波蓝光芯片115、长波蓝光芯片113和红光芯片114，所述荧光胶116由硅胶、绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉组成，硅胶与绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的总重比值为(2-3)：1。具体地，本实施例中所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片的数量比为1：1，所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片在纵向交替排列，所述红光芯片按照发光面积平均分散在短波蓝光芯片、长波蓝光芯片之间。所述短波蓝光芯片、长波蓝光芯片与红光芯片之间为10串5并连接，所述短波蓝光芯片、长波蓝光芯片波长和红光蓝光芯片的峰值波长如表1所示，所采用荧光粉种类同实施例1相同，绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的重量比为1：0.25：0.15，光源的光色性能如表2所示，其LED光谱如图3所示。

对比例1

一种功率为50W COB光源，其结构与实施例1基本相同，区别在于：本对比例1只有一种蓝光芯片，其峰值波长如表1所示，所采用荧光粉种类也与实施例1相同，光源的光色性能如表2所示，其LED光谱如图4所示。

对比例2

一种功率为50W COB光源，其结构与实施例1基本相同，区别在于：本对比例2无远红色荧光粉，该光源的光色性能如表2所示。

表1实施例及对比例所述芯片的峰值波长

	短波蓝光芯片	长波蓝光芯片	红光芯片
				实施例1	445-447.5nm	462-465nm	635-640nm
实施例2	440-443nm	460-462nm	635-640nm
				实施例3	445-447.5nm	467-470nm	635-640nm
实施例4	440-443nm	462-465nm	635-640nm
				实施例5	445-447.5nm	462-465nm	640-645nm
实施例6	445-447.5nm	462-465nm	630-635nm
				实施例7	445-447.5nm	462-465nm	635-640nm
比较例1	450-452nm	无	无
				比较例2	445-447.5nm	462-465nm	635-640nm

表2实施例及对比例光色性能对比

色温

相对光效

光谱连续性

CRI>98良率

Rf

Rg

实施例1

5000K

105

好

98％

99

102

实施例2

5000K

101

中

95％

97

100

实施例3

5000K

100

中

95％

98

100

实施例4

5000K

101

中

94％

97

100

实施例5

5000K

100

好

94％

98

99

实施例6

5000K

106

好

94％

95

97

实施例7

4000K

110

好

99％

99

103

比较例1

5000K

100

差

40％

93

95

比较例2

5000K

95

中

90％

95

95

注：所述CRI良率为100片COB光源中，显色指数大于98的良率。

通过实施例和对比例的光学性能和光谱图可知，本实施例所述的全光谱COB光源连续性较好，相对光效好，色彩饱和度Rg和色彩逼真度Rf均能达到95以上。通过实施例1和对比例1的对比可知，短波蓝光芯片、长波蓝光芯片和红光芯片的搭配使用可以显著改善光谱连续性，提高显色指数、色彩饱和度Rg和色彩逼真度Rf。通过实施例1和对比例2的对比可知，绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的搭配使用对于改善光谱连续性，提高显色指数、色彩饱和度Rg和色彩逼真度Rf也起到重要作用。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全光谱COB光源，包括铝基板、设置在铝基板上的若干个LED芯片和环状围坝，以及用于封装LED芯片的荧光胶，其特征在于，所述LED芯片包括短波蓝光芯片、长波蓝光芯片和红光芯片，所述荧光胶由硅胶、绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉组成，所述绿色荧光粉峰值波长位于510-515nm，所述红色荧光粉波长位于650-655nm，所述远红色荧光粉波长位于710-750nm，所述绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的重量比为1：(0.1-0.25)：(0.05-0.15)。

2.根据权利要求1所述的全光谱COB光源，其特征在于，所述短波蓝光芯片峰值波长位于440-450nm，所述长波蓝光芯片峰值波长位于460-470nm，所述红光芯片峰值波长位于630-650nm。

3.根据权利要求2所述的全光谱COB光源，其特征在于，所述短波蓝光芯片峰值波长位于445-447.5nm，所述长波蓝光芯片峰值波长位于462-465nm，所述红光芯片峰值波长位于635-640nm。

4.根据权利要求1所述的全光谱COB光源，其特征在于，所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片的数量之和与红光芯片的数量比为(7-10)：1。

5.根据权利要求1所述的全光谱COB光源，其特征在于，所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片的数量比为1：1。

6.根据权利要求1所述的全光谱COB光源，其特征在于，所述短波蓝光芯片、长波蓝光芯片与红光芯片为串联或者并联连接。

7.根据权利要求1所述的全光谱COB光源，其特征在于，所述短波蓝光芯片与长波蓝光芯片在纵向呈交替排列，所述红光芯片按照COB光源的发光面积平均分散在短波蓝光芯片、长波蓝光芯片之间。

8.根据权利要求1所述的全光谱COB光源，其特征在于，所述绿色荧光粉、红色荧光粉和远红色荧光粉的重量比为1：(0.1-0.2)：(0.05-0.1)。

9.根据权利要求1所述的全光谱COB光源，其特征在于，所述绿色荧光粉为Lu₃Al₅O₁₂：Ce^{3 +}，峰值波长位于514nm；所述红色荧光粉为(Sr,Ca)AlSiN₃：Eu²⁺，峰值波长位于651nm；所述远红色荧光粉为Lu₃Al₅O₁₂：Cr³⁺，峰值波长位于735nm。

10.一种COB灯具，其特征在于，包括权利要求1-9任一权利要求所述的全光谱COB光源。

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