CN110137164A - 一种实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法及白光led - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法及白光LED。本发明所述的方法，通过三种主波长范围的蓝光芯片分别激发黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉，形成白光。通过本发明所述的方法得到的白光，与太阳光谱高度相似，更接近自然光，且低蓝光危害，更有利于眼视力健康，特别适用于教育照明领域，为学生提供可长时间用眼的健康的光环境。本发明所述的白光LED，基于所述的方法，在光学原理上，可以形成低蓝光危害的类太阳光谱白光。在结构工艺上，将黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和封装胶混合后，通过离心工艺，均匀涂覆在蓝光芯片表面，使荧光粉能够被均匀激发；反射杯的杯壁镀银，可以增加光线反射，提高出光率。

Description

一种实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法及白光LED
技术领域
本发明涉及照明领域，更具体地说，涉及一种实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法，以及一种低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED。
背景技术
目前，越来越多的学校采用LED光源及LED灯具作为教学照明。但常见的LED光源，多采用单蓝光芯片激发黄色荧光粉形成白光，光谱分布缺失，与自然光相差甚远，且蓝光部分能量过于集中，长时间处于这种非自然光的光环境中，不利于学生的眼视力健康。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法，以及一种低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，用于形成利于学生眼视力健康的白光。
本发明的技术方案如下：
一种实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法，通过三种主波长范围的蓝光芯片分别激发黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉，形成白光；
黄色荧光粉的发射光谱波长为490～510nm，光谱半高宽度80～100nm；
绿色荧光粉发射光谱波长为540～560nm，光谱半高宽度80～100nm；
红色荧光粉发射光谱波长为615～635nm，光谱半高宽度80～100nm。
作为优选，黄色荧光粉的激发光谱为420～500nm；绿色荧光粉的激发光谱为515～565nm；红色荧光粉的激发光谱为610～650nm。
作为优选，三种蓝光芯片的主波长范围分别为442～445nm、452～455nm、462～465nm，蓝光芯片的光谱半高宽度为20～30nm。
作为优选，三种蓝光芯片的数量为1：1：1。
一种低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，包括支架、反射杯、金属电极、三种不同主波长范围的蓝光芯片，以及涂覆于蓝光芯片上的光转化层；支架开设安装槽，蓝光芯片设置于安装槽的槽底，金属电极设置于支架，与蓝光芯片匹配设置；反射杯设置于安装槽内，覆盖安装槽的侧壁与槽底；
光转化层通过黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和封装胶混合制备；通过三种主波长范围的蓝光芯片分别激发黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉，形成白光；
黄色荧光粉的发射光谱波长为490～510nm，光谱半高宽度80～100nm；
绿色荧光粉发射光谱波长为540～560nm，光谱半高宽度80～100nm；
红色荧光粉发射光谱波长为615～635nm，光谱半高宽度80～100nm。
作为优选，黄色荧光粉的激发光谱为420～500nm；绿色荧光粉的激发光谱为515～565nm；红色荧光粉的激发光谱为610～650nm。
作为优选，三种蓝光芯片的主波长范围分别为442～445nm、452～455nm、462～465nm，蓝光芯片的光谱半高宽度为20～30nm。
作为优选，三种蓝光芯片的数量为1：1：1。
作为优选，黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和封装胶混合后，通过离心工艺，均匀涂覆在蓝光芯片表面。
作为优选，反射杯的杯壁镀银。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法，通过三种主波长范围的蓝光芯片分别激发黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉，形成白光。通过本发明所述的方法得到的白光，与太阳光谱高度相似，更接近自然光，且低蓝光危害，更有利于眼视力健康，特别适用于教育照明领域，为学生提供可长时间用眼的健康的光环境。
本发明所述的低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，基于所述的方法，在光学原理上，可以形成低蓝光危害的类太阳光谱白光。在结构工艺上，将黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和封装胶混合后，通过离心工艺，均匀涂覆在蓝光芯片表面，使荧光粉能够被均匀激发；反射杯的杯壁镀银，可以增加光线反射，提高出光率。
附图说明
图1是本发明所述的白光LED的剖视图；
图2是蓝光危害值的比较示意图；
图3是光谱重合度的示意图；
图中：10是支架，20是反射杯，30是蓝光芯片，40是光转化层，50是金属电极；
线条A为太阳光谱，线条B为普通LED光谱，线条C为本发明得到的白光光谱，区域D为太阳光谱的覆盖区域，区域E为本发明得到的白光光谱的覆盖区域。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明为了解决现有技术存在的光谱分布缺失、蓝光部分能量过于集中、不利于学生的眼视力健康等不足，提供一种实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法，以及一种低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED。本发明所述的方法与LED得到的白光，与太阳光谱高度相似，更接近自然光，且低蓝光危害，更有利于眼视力健康，特别适用于教育照明领域，为学生提供可长时间用眼的健康的光环境。
本发明所述的实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法中，通过三种主波长范围的蓝光芯片30分别激发黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉，形成白光。
为了实现所述的方法，本发明还提供一种低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，如图1所示，包括支架10、反射杯20、金属电极50、三种不同主波长范围的蓝光芯片30，以及涂覆于蓝光芯片30上的光转化层40。其中，光转化层40通过黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和封装胶混合制备，光转化层40同时起到封装蓝光芯片30的作用。为了使得到的白光光谱更接受太阳光谱，本发明中，黄色荧光粉的发射光谱波长为490～510nm，光谱半高宽度80～100nm；黄色荧光粉的激发光谱为420～500nm；
绿色荧光粉发射光谱波长为540～560nm，光谱半高宽度80～100nm；绿色荧光粉的激发光谱为515～565nm；
红色荧光粉发射光谱波长为615～635nm，光谱半高宽度80～100nm；红色荧光粉的激发光谱为610～650nm。
其中，三种蓝光芯片30的主波长范围分别为442～445nm、452～455nm、462～465nm，蓝光芯片30的光谱半高宽度为20～30nm。三种蓝光芯片30的数量为1：1：1。本实施例中，设置三个蓝光芯片30，并以串联或并联的方式进行电气连接。出于简化生产工艺、得到稳定的工作效果，优选采用串联的连接方式实现三个蓝光芯片30的电气连接。
所述的支架10开设安装槽，蓝光芯片30设置于安装槽的槽底，金属电极50设置于支架10，与蓝光芯片30匹配设置；反射杯20设置于安装槽内，覆盖安装槽的侧壁与槽底，光线可通过反射杯20朝向形成照射。
为了使荧光粉能够被均匀激发，本实施例中，黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和封装胶混合后，通过离心工艺，均匀涂覆在蓝光芯片30表面，以满足均匀激发的需求。
为了增加光线反射，提高出光率，本实施例中，反射杯20的杯壁镀银，或者其他具有高反射率的材质，保证充分反射光线，不造成光线的浪费。
光谱相似度验证
本发明所述的白光LED采用59.7lm，与标准照明体D50(生成太阳光谱)，在积分球中测试，其光谱功率分布如图2所示。基于蓝光危害值计算公式可得，
B％太阳光谱＝100％；
B％普通LED＝93％；
B％类太阳光谱LED＝89％；
即本发明得到的白光，蓝光危害值为89％，低于普通LED的蓝光危害值。
蓝光危害值计算公式具体如下：
其中，X(λ)为光源的光谱功率分布，Xref(λ)为参考光源的光谱功率分布，即太阳光谱(即标准照明体D50)，B(λ)为蓝光危害函数，B％为蓝光危害值。
光谱重合度验证
基于光谱重合度计算公式，低蓝光危害的类太阳光谱白光LED与太阳光谱的重合度高达71％，而普通的LED与太阳光谱的重合度仅为60％，如图3所示。
光谱重合度计算公式，具体为：
其中，X重合区域为待测光源(即低蓝光危害的类太阳光谱白光LED)与参考光源的重叠部分的光谱功率分布；Xref(λ)为参考光源的光谱功率分布，即太阳光谱(即标准照明体D50)。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法，其特征在于，通过三种主波长范围的蓝光芯片分别激发黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉，形成白光；
黄色荧光粉的发射光谱波长为490～510nm，光谱半高宽度80～100nm；
绿色荧光粉发射光谱波长为540～560nm，光谱半高宽度80～100nm；
红色荧光粉发射光谱波长为615～635nm，光谱半高宽度80～100nm。
2.根据权利要求1所述的实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法，其特征在于，黄色荧光粉的激发光谱为420～500nm；绿色荧光粉的激发光谱为515～565nm；红色荧光粉的激发光谱为610～650nm。
3.根据权利要求1或2所述的实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法，其特征在于，三种蓝光芯片的主波长范围分别为442～445nm、452～455nm、462～465nm，蓝光芯片的光谱半高宽度为20～30nm。
4.根据权利要求3所述的实现低蓝光危害的类太阳光谱白光的方法，其特征在于，三种蓝光芯片的数量为1：1：1。
5.一种低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，其特征在于，包括支架、反射杯、金属电极、三种不同主波长范围的蓝光芯片，以及涂覆于蓝光芯片上的光转化层；支架开设安装槽，蓝光芯片设置于安装槽的槽底，金属电极设置于支架，与蓝光芯片匹配设置；反射杯设置于安装槽内，覆盖安装槽的侧壁与槽底；
光转化层通过黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和封装胶混合制备；通过三种主波长范围的蓝光芯片分别激发黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉，形成白光；
黄色荧光粉的发射光谱波长为490～510nm，光谱半高宽度80～100nm；
绿色荧光粉发射光谱波长为540～560nm，光谱半高宽度80～100nm；
红色荧光粉发射光谱波长为615～635nm，光谱半高宽度80～100nm。
6.根据权利要求5所述的低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，其特征在于，黄色荧光粉的激发光谱为420～500nm；绿色荧光粉的激发光谱为515～565nm；红色荧光粉的激发光谱为610～650nm。
7.根据权利要求5或6所述的低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，其特征在于，三种蓝光芯片的主波长范围分别为442～445nm、452～455nm、462～465nm，蓝光芯片的光谱半高宽度为20～30nm。
8.根据权利要求7所述的低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，其特征在于，三种蓝光芯片的数量为1：1：1。
9.根据权利要求5所述的低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，其特征在于，黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉和封装胶混合后，通过离心工艺，均匀涂覆在蓝光芯片表面。
10.根据权利要求5所述的低蓝光危害的类太阳光谱的白光LED，其特征在于，反射杯的杯壁镀银。
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