CN110137164B - 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
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 (6)
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;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;
黄色荧光粉的发射光谱波长为490~510nm,光谱半高宽度80~100nm,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,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,激发光谱为610~650nm。
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,三种蓝光芯片的数量为1:1:1。
3.一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;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;
黄色荧光粉的发射光谱波长为490~510nm,光谱半高宽度80~100nm,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,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,激发光谱为610~650nm。
4.根据权利要求3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。
5.根据权利要求3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。
6.根据权利要求3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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