CN110690335A - 一种三色led灯珠及应用该灯珠的led路灯 - Google Patents
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Abstract
本发明属于LED照明领域，涉及一种可显示三种颜色的LED灯珠及应用该灯珠的LED路灯。包括支架，支架内并联间隔设有两组导电组，分别是第一导电组、第二导电组，第一导电组、第二导电组上分别安装有第一芯片、第二芯片，并通过金线连接，第一芯片、第二芯片上分别覆盖有第一荧光粉层和第二荧光粉层；第一导电组通电后，第一荧光粉层与第一芯片配合使灯珠发出冷白光；第二导电组通电后，第二荧光粉层与第二芯片配合使灯珠发出黄光；第一导电组、第二导电组同时通电时，灯珠发出黄白光。本发明中的三色LED灯珠，为市面普通灯珠大小，其充分利用了灯珠支架内的空间，并联分布两颗蓝光芯片，对应涂覆两种荧光粉，实现发出三种色温光源的功效，实现一灯三用。
Description
技术领域
本发明属于LED照明领域，涉及一种可显示三种颜色的LED灯珠及应用该灯珠的LED路灯。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)是一种基于P-N结电致发光原理制成的半导体发光器件，具有电光转换效率高、使用寿命长、环保节能、体积小等优点，被誉为21世纪绿色照明光源，如能应用于传统照明领域将得到十分显著的节能效果，这在全球能源日趋紧张的当今意义重大。LED路灯具有节能环保和可靠性高的等优点，得到了越来越多广泛的应用。
随着社会生活的发展，人们已经不再满足单一色温单一亮度的LED光源，例如，夏季时，需要路灯发出高色温的冷白光，如此会令人感到凉爽舒适；而冬季时，高色温的光源则会令人感到阴冷不适，此时需要的是低色温的暖光；又如，欧洲最新道路照明标准中，要求路灯在上半夜发出的是色温在4000-6000K的白光，而下半夜，为了减少光污染、促进植物光合作用，需要的视觉效果更温暖的、色温在3000K以下的黄光。如此，就需要路灯具有能发出多种色温光源的功能。
我国专利公开了一种根据环境温度自动变换颜色的LED路灯，申请号为201110201543.6，其包括LED灯珠组件、调光控制器、温度传感器、智能控制器，其中每一LED灯珠组件是由同一种颜色的LED灯珠通过串联或并联组成，多路由冷色到暖色不同色调的LED灯珠组件集成在一起组成路灯板。其每一灯珠只能发出一种颜色的光，如当需要发出冷光时，暖色光的灯珠则处于断电闲置状态，反之亦然。对于该种路灯，假如需要的光照强度50w，则需要分别配备50w的冷光灯珠组和50w的暖光灯珠组（以冷光、暖光二种色调为例），如此，实际上需要装配的就是100w的灯珠模块，才能在保证光照强度的同时实现变色功能。这就使得现有技术中的上述LED路灯，灯具体积较大，制造成本较高，因某些灯珠常处于闲置状态而造成资源利用率较低。同时，对于生产厂家和用户而言，需要储备两种颜色的灯珠（冷光灯珠、暖光灯珠）以备装配或维修替换，致使仓储空间、管理的压力也很大。
发明内容
针对现有技术中LED路灯灯具体积较大、制造成本较高，灯珠资源利用率较低、仓储压力大的缺点，特提供一种可显示三种颜色的LED灯珠，提高了灯珠的资源利用率，缓解仓储压力，进而可有效减小LED路灯灯具的体积，降低制造成本。同时，本发明还提供了应用该灯珠的LED路灯。
本发明提供了一种三色LED灯珠，包括支架，支架内并联间隔设有两组导电组，分别是第一导电组、第二导电组，两组导电组上均安装有蓝光芯片，分别对应为第一芯片、第二芯片，蓝光芯片与导电组通过焊接的金属线电连接，第一芯片、第二芯片上分别覆盖有第一荧光粉层和第二荧光粉层；第一导电组通电后，第一荧光粉层与第一芯片配合使灯珠发出冷白光；第二导电组通电后，第二荧光粉层与第二芯片配合使灯珠发出黄光；第一导电组、第二导电组同时通电时，灯珠发出黄白光。
进一步的，支架呈方形，其上端面间隔设有两个注粉槽，分别为第一注粉槽和第二注粉槽，第一芯片、第二芯片分别容置在第一注粉槽、第二注粉槽内，第一荧光粉涂覆在第一注粉槽内形成第一荧光粉层，第二荧光粉涂覆在第二注粉槽内形成第二荧光粉层。
进一步的，第一注粉槽和第二注粉槽均为近半圆形，单侧光线辐射角度为165度。近半圆形的注粉槽，对称规则易加工，同时光线发散更均匀，其辐射角度可达165度，发散范围更广，灯具的显光性更好，不会出现局部昏暗的状况。
进一步的，第一荧光粉、第二荧光粉均是由绿色荧光粉、红色荧光粉、A胶、B胶和扩散粉通过不同比例混合而成，其中A胶为荧光粉白光胶，B胶为固化剂。
优选的，第一荧光粉层的绿色荧光粉、红色荧光粉、A胶、B胶和扩散粉的质量比为0.8：0.024：0.6：2.4：0.04。
优选的，第二荧光粉层的绿色荧光粉、红色荧光粉、A胶、B胶和扩散粉的质量比为0.111：1.89：0.6：2.4：0.04。
进一步的，导电组包括前后间隔设置的正级导电块和负级导电块。
优选的，负级导电块体积大于正级导电块的体积。
优选的，正级导电块和负级导电块均呈E型，包括导电块上层、导电块中层、导电块下层，蓝光芯片通过固晶胶粘结固定在负级导电块的导电块上层上，蓝光芯片的两端电级通过金线分别与正级导电块的导电块上层和负级导电块的导电块上层焊接，导电块中层是为电流缓冲层，导电块下层外显于支架。
优选的，支架为塑料件，导电组为银制品。
本发明还提供了一种LED路灯，包括灯具、驱动单元、线路调解单元和LED光源组件单元，其中LED光源组件单元包括有电路板和LED灯珠，其特征在于，LED灯珠是为上述的三色LED灯珠，多颗三色LED灯珠呈矩阵排列在电路板上，其中每颗LED灯珠的第一导电组串联电连接形成第一线路，每颗LED灯珠的第二导电组串联电连接形成第二线路；驱动单元电力驱动线路调解单元，线路调解单元控制驱动单元电流输出，调节第一线路、第二线路的驱动电流，改变LED灯珠的显色，进而调节LED路灯的色温和亮度。
本发明提供的三色LED灯珠和对应LED路灯，与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明中的三色LED灯珠，为市面普通灯珠大小，其充分利用了灯珠支架内的空间，并联分布两颗蓝光芯片，对应涂覆两种荧光粉，使光珠可以发出两种单色光和一种混合光，实现发出三种色温光源的功效，实现一灯三用，如此，每颗灯珠在路灯工作时均得以发光，可选择性的发出冷白光、黄光、黄白光，极大的提高了路灯灯珠的使用效率，不会存在一方发光，另一方闲置的状态，可有效减小电路板、灯具的体积，降低生产成本；
2、对于生产厂商和用户而言，只需要储存本发明中的三色LED灯珠来进行路灯灯珠的装配和维修替换，即可替代原来需要存储两种或三种颜色灯珠的现况，无需分装储存，可有效释放了各单位的仓储压力；
3、本发明中所提供的荧光粉，在高温情况下物化性质也比较稳定，解决了现有技术中因发光发热而导致荧光粉变质的现象，第一荧光粉层和第二荧光粉层的近距离排布也不会影响各自的物化性质，为本发明灯珠的可靠持续性使用提供了有效支持。
总之，本发明中的三色LED灯珠，结构简单紧凑，一灯顶三用，极大的提高了路灯灯珠的资源利用效率，有效减小电路板、灯具的体积，降低生产成本，同时释放仓储压力，且本三色LED灯珠使用寿命长，可靠性好，应用范围广泛，适于推广。
附图说明
图1为本发明实施例一中三色LED灯珠的俯视角度立体示意图。
图2为本发明实施例二中三色LED灯珠的仰视角度立体示意图。
图3为本发明实施例三中三色LED灯珠中，未涂覆荧光粉时的状态图。
图4为图3中去除支架后的结构示意图。
图5为本发明实施例一中三色LED灯珠简易的结构分布图。
图6是本发明实施例一中光珠发出冷白光的光谱图。
图7是本发明实施例二中光珠发出黄光的光谱图。
图8是本发明实施例三中光珠发出黄白光的光谱图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
实施例一
现有技术中，如我国专利公开的一种根据环境温度自动变换颜色的LED路灯，申请号为201110201543.6，其包括LED灯珠组件、调光控制器、温度传感器、智能控制器，其中每一LED灯珠组件是由同一种颜色的LED灯珠通过串联或并联组成，多路由冷色到暖色不同色调的LED灯珠组件集成在一起组成路灯板。其每一灯珠只能发出一种颜色的光，如当需要发出冷光时，暖色光的灯珠则处于断电闲置状态，反之亦然。对于该种路灯，假如需要的光照强度为50w，以单颗灯珠发光亮度1W来记，就需要至少配备100颗灯珠，其中50颗单独发冷白光，50颗单独发黄光，当需要发黄白光时，或需要再准备50颗单独发黄白光的灯珠，或是亮起25颗冷白光灯珠+25颗黄光灯珠，如此，都会有灯珠闲置，100颗灯珠的灯珠模块才能在保证光照强度的同时实现变色功能。这就使得现有技术中的上述LED路灯，灯具体积较大，制造成本较高，因某些灯珠常处于闲置状态而造成资源利用率较低。同时，对于生产厂家和用户而言，需要储备两种颜色的灯珠（冷光灯珠、暖光灯珠）以备装配或维修替换，致使仓储空间、管理的压力也很大。
如图1-5所示，本实施例中提供了一种三色LED灯珠，包括支架1，支架内并联间隔设有两组导电组2，分别是第一导电组21、第二导电组22，两组导电组2上均安装有蓝光芯片5，分别对应为第一芯片51、第二芯片52，蓝光芯片5与导电组2通过焊接的金属线6电连接，第一芯片51、第二芯片52上分别覆盖有第一荧光粉层61和第二荧光粉层62。
本实施例中，支架1呈方形，其大小与现有SMD贴片式LED灯珠大小一致，其上端面间隔设有两个注粉槽，分别为第一注粉槽11和第二注粉槽12，第一芯片51、第二芯片52分别容置在第一注粉槽11、第二注粉槽12内，第一荧光粉涂覆在第一注粉槽11内形成第一荧光粉层71，第二荧光粉涂覆在第二注粉槽12内形成第二荧光粉层72。
本实施例中的三色LED灯珠，为市面普通灯珠大小，其充分利用了灯珠支架内的空间，并联分布两颗蓝光芯片，对应涂覆两种荧光粉，使光珠可以发出两种单色光和一种混合光，实现发出三种色温光源的功效，实现一灯三用，如此，每颗灯珠在路灯工作时均得以发光，可选择性的发出冷白光、黄光、黄白光，本实例中，对第一导电组21通电，第一荧光粉层71与第一芯片51配合可使灯珠发出冷白光。
本实施例中的三色LED灯珠极大的提高了路灯灯珠的使用效率，不会存在一方发光，另一方闲置的状态，本实施例中的三色LED灯珠的发光亮度以1W为例（实际并不限于此亮度），当路灯发光亮灯为50W时，只需配备50颗灯珠即可，相比现有技术中至少需要100颗灯珠的灯颗模块，极大的缩小了灯珠模块的体积， 可有效减小电路板、灯具的体积，降低生产成本；同时对于生产厂商和用户而言，只需要储存本发明中的三色LED灯珠来进行路灯灯珠的装配和维修替换，即可替代原来需要存储两种或三种颜色灯珠的现况，无需分装储存，可有效释放了各单位的仓储压力。
本实施例中，第一注粉槽11和第二注粉槽12均为近半圆形。近半圆形的注粉槽，对称规则易加工，同时光线发散更均匀，其辐射角度可达165度，发散范围更广，灯具的显光性更好，不会出现局部昏暗的状况。
导电组2包括前后间隔设置的正级导电块3和负级导电块4。负级导电块4体积大于正级导电块3的体积。如此，方便辨识正级导电块3和负级导电块4，为后续安装与装配提供标识，保障产品的合格率。正级导电块3和负级导电块4均呈E型，包括导电块上层23、导电块中层24、导电块下层25，蓝光芯片5通过固晶胶粘结固定在负级导电块4的导电块上层23上，蓝光芯片5的两端电级通过金线分别与正级导电块3的导电块上层23和负级导电块4的导电块上层23焊接，导电块中层24是为电流缓冲层，导电块下层25外显于支架。导电块中层可有效缓冲电流对蓝光芯片的直接冲击，保护电子元件，延长其使用寿命。导电块下层外显于支架，便于与电路板上的导电片进行电连接。
其中，支架1为塑料件，导电组2为银制品，金属线6为金线。支架形成绝缘区域，有效隔离各正、负级导电块，实现第一导电组、第二导电组的独立作业。
本实施例中的三色LED灯珠的制备过程是：
1、注塑，第一导电组、第二导电组及其对应的正级导电块、负级导电块，分离间隔于模具内注塑成型包裹在第一导电组、第二导电组外的支架，支架上端面有第一注粉槽和第二注粉槽；
2、固晶，用固晶胶将蓝光芯片粘结在导电组上；
3、焊线，将金线焊接在正级导电块、负级导电块与蓝光芯片之间形成一个电流回路；
4、点粉；将第一荧光粉涂覆在第一注粉槽内形成第一荧光粉层，第二荧光粉涂覆在第二注粉槽内形成第二荧光粉层；
5、长烤，将所述荧光粉层烤干，形成LED灯珠成品。点粉好的灯珠，需要在120°到150°的烤箱中长烤超过8小时以上，使灯杯中的荧光胶（硅胶）充分硬化，使得硅胶和注粉槽充分结合粘贴，减少热胀冷缩对晶片及导线的压力，并且消除胶体内部的应力。
本实施例中，第一荧光粉、第二荧光粉均是由绿色荧光粉、红色荧光粉、A胶、B胶和扩散粉通过不同比例混合而成，其中A胶为荧光粉白光胶，B胶为固化剂。
第一荧光粉层61的绿色荧光粉、红色荧光粉、A胶、B胶和扩散粉的质量比为0.8：0.024：0.6：2.4：0.04。
第二荧光粉层62的绿色荧光粉、红色荧光粉、A胶、B胶和扩散粉的质量比为0.111：1.89：0.6：2.4：0.04。
如图6所示，是为本实施例中三色LED灯珠发出冷白光的光谱图，其峰值波长为450.5nm，其光源色温为7092K。
本发明中所提供的荧光粉，在高温情况下物化性质也比较稳定，解决了现有技术中因发光发热而导致荧光粉变质的现象，第一荧光粉层和第二荧光粉层的近距离排布也不会影响各自的物化性质，为本发明灯珠的可靠持续性使用提供了有效支持。
本实施例中还提供了一种LED路灯，包括灯体、驱动单元、线路调解单元和LED光源组件单元，其中LED光源组件单元包括有电路板和LED灯珠，其特征在于，LED灯珠是为上述的三色LED灯珠，多颗三色LED灯珠呈矩阵排列在电路板上，其中每颗LED灯珠的第一导电组21串联电连接形成第一线路，每颗LED灯珠的第二导电组21串联电连接形成第二线路；驱动单元电力驱动线路调解单元，线路调解单元控制驱动单元电流输出，调节第一线路、第二线路的驱动电流，改变LED灯珠的显色，进而调节LED路灯的色温和亮度。
本实施例中路灯在工作时，线路调解单元控制对第一线路输入电流，以前述三色LED灯珠的发光亮度以1W为例，第一线路电流为350mA，电压为3V（实际电流电压值并不限于此数据，也可为180mA、6V，最终使得灯珠的发光亮度为1W即可，下同），第二线路电流为0，路灯所发光为冷白光。
实施例二
本实施例与实施例一相比，路灯在工作时，线路调解单元控制对第二线路输入电流，即对第二导电组22通电后，第二荧光粉层72与第二芯片52配合使灯珠发出黄光；以前述三色LED灯珠的发光亮度以1W为例，第二线路电流为350mA，电压为3v，第一线路电流为0，路灯所发光为黄光。
同时如图7所示，是为本实施例中三色LED灯珠发出黄光的光谱图，其峰值波长为581.7nm，其光源色温为3097K。
实施例三
本实施例与实施例一相比，路灯在工作时，线路调解单元控制同时对第一线路、第二线路输入电流，即对第一导电组21、第二导电组22通电后，两侧所发出的冷白光和黄光混合形成黄白光，以前述三色LED灯珠的发光亮度以1W为例，第一线路电流为175mA，电压为3v，第二线路电流为175mA，电压为3v，即相当于2个0.5w的芯片发光达到1w的效果，
路灯最终发光为黄白光。
同时如图8所示，是为本实施例中三色LED灯珠发出黄白光的光谱图，其峰值波长为451.6nm和575.9nm，其光源色温为4359K。
本发明的线路调解单元的控制方式，可为拨动开关方式，或遥控开关，或定时开关，方法不限。
总之，本发明中的三色LED灯珠，结构简单紧凑，一灯顶三用，极大的提高了路灯灯珠的资源利用效率，有效减小电路板、灯具的体积，降低生产成本，同时释放仓储压力，且本三色LED灯珠使用寿命长，可靠性好，应用范围广泛，适于推广。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三色LED灯珠，其特征在于，包括支架（1），支架内并联间隔设有两组导电组（2），分别是第一导电组（21）、第二导电组（22），两组导电组（2）上均安装有蓝光芯片（5），分别对应为第一芯片（51）、第二芯片（52），蓝光芯片（5）与导电组（2）通过焊接的金属线（6）电连接，第一芯片（51）、第二芯片（52）上分别覆盖有第一荧光粉层（71）和第二荧光粉层（72）；第一导电组（21）通电后，第一荧光粉层（71）与第一芯片（51）配合使灯珠发出冷白光；第二导电组（22）通电后，第二荧光粉层（72）与第二芯片（52）配合使灯珠发出黄光；第一导电组（21）、第二导电组（22）同时通电时，灯珠发出黄白光。
2.如权利要求1所述的三色LED灯珠，其特征在于，支架（1）呈方形，其上端面间隔设有两个注粉槽，分别为第一注粉槽（11）和第二注粉槽（12），第一芯片（51）、第二芯片（52）分别容置在第一注粉槽（11）、第二注粉槽（12）内，第一荧光粉涂覆在第一注粉槽（11）内形成第一荧光粉层（71），第二荧光粉涂覆在第二注粉槽（12）内形成第二荧光粉层（72）。
3.如权利要求2所述的三色LED灯珠，其特征在于，第一注粉槽（11）和第二注粉槽（12）均为近半圆形，单侧光线辐射角度为165度。
4.如权利要求2所述的三色LED灯珠，其特征在于，第一荧光粉、第二荧光粉均是由绿色荧光粉、红色荧光粉、A胶、B胶和扩散粉通过不同比例混合而成，其中A胶为荧光粉白光胶，B胶为固化剂。
5.如权利要求4所述的三色LED灯珠，其特征在于，第一荧光粉层（71）的绿色荧光粉、红色荧光粉、A胶、B胶和扩散粉的质量比为0.8：0.024：0.6：2.4：0.04。
6.如权利要求4所述的三色LED灯珠，其特征在于，第二荧光粉层（72）的绿色荧光粉、红色荧光粉、A胶、B胶和扩散粉的质量比为0.111：1.89：0.6：2.4：0.04。
7.如权利要求1所述的三色LED灯珠，其特征在于，导电组（2）包括前后间隔设置的正级导电块（3）和负级导电块（4）。
8.如权利要求7所述的三色LED灯珠，其特征在于，负级导电块（4）体积大于正级导电块（3）的体积。
9.如权利要求8所述的三色LED灯珠，其特征在于，正级导电块（3）和负级导电块（4）均呈E型，包括导电块上层（23）、导电块中层（24）、导电块下层（25），蓝光芯片（5）通过固晶胶粘结固定在负级导电块（4）的导电块上层（23）上，蓝光芯片（5）的两端电级通过金线分别与正级导电块（3）的导电块上层（23）和负级导电块（4）的导电块上层（23）焊接，导电块中层（24）是为电流缓冲层，导电块下层（25）外显于支架。
10.一种LED路灯，包括灯具、驱动单元、线路调解单元和LED光源组件单元，其中LED光源组件单元包括有电路板和LED灯珠，其特征在于，LED灯珠是为上述权利要求1-8任一所述的三色LED灯珠，多颗三色LED灯珠呈矩阵排列在电路板上，其中每颗LED灯珠的第一导电组（21）串联电连接形成第一线路，每颗LED灯珠的第二导电组（21）串联电连接形成第二线路；驱动单元电力驱动线路调解单元，线路调解单元控制驱动单元电流输出，调节第一线路、第二线路的驱动电流，改变LED灯珠的显色，进而调节LED路灯的色温和亮度。
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