CN110880494A - 一种全光谱led灯珠 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全光谱LED灯珠，包括发光芯片、用于放置所述发光芯片的支架、以及用于封装所述发光芯片且能供所述发光芯片发出的光透过射出的荧光胶；所述发光芯片包括蓝光芯片和紫光芯片，所述蓝光芯片的波段为440nm～470nm，所述紫光芯片的波段为400nm～420nm；所述荧光胶由硅胶或环氧树脂胶混合荧光粉构成，所述荧光粉包括红色荧光粉、黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉，所述红色荧光粉的激发波段为615nm～660nm，所述黄绿色荧光粉的激发波段为520nm～540nm，所述蓝色荧光粉的激发波段为445nm～455nm。本发明具有能耗低、显色指数高、亮度高，而且对人类健康和环境更加有益，更接近于太阳光的优点。
Description
技术领域
本发明属于LED照明技术领域，特别是涉及一种全光谱LED灯珠。
背景技术
LED(Lighting emitting diode)照明技术以其发光效率高、抗冲击和抗震性能好、可靠性高、寿命长、便于调节等特点受到了欢迎，己经成为了当前广泛使用的照明技术。但常规LED光源属于光谱窄的点光源，其波峰波长在450到460nm之间，与太阳光光谱差异非常大，而人眼的结构特殊与人类长期生活环境决定了在太阳光阅读与观测时人眼的感知度最高，而要使人眼在某一照明环境下感到舒适，需要使其发光光谱与太阳光光谱相接近。
目前的白光LED主要是利用＂蓝光技术＂与荧光粉配合形成白光。实现方法有两种，第一种方法是在蓝光LED芯片上涂敷层被蓝光激发的黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。而这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce3+离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，一般显指在65－75左右，难以满足低色照明的要求；第二种方法是蓝光LED芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光，显色性较好一般显指在75－85左右，较前述产品有所提高。这两种方法光谱差别不大，具有工艺简便，成本低的优点，但是其制备的白光LED显色指数低、光品质低，而且为提高发光强度而增加驱动电流密度时引起的发光率下降、能耗高的现象。随着人们对高质量光照的要求，这种方式显然不能得到大家的认可。
近年来以紫光芯片激发RGB荧光粉制备白光LED的方法得到了广泛的关注与研究，该种方式制备的白光LED具有显色指数高、色彩还原性好、产品稳定可靠的优点。目前应用的RGB荧光粉主要是Y2O3S：Eu2+、BaMgAlltlO17：Eu2+、ZnS：Cu+，Al3+等，但其中所用的蓝粉的体系主要有磷酸盐、硅酸盐、卤硅酸盐，制备的蓝色荧光粉具有与紫光芯片的匹配性较差且发光强度低的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能耗低、显色指数高、亮度高，而且对人类健康和环境更加有益，更接近于太阳光的全光谱LED灯珠。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全光谱LED灯珠，其包括发光芯片、用于放置所述发光芯片的支架、以及用于封装所述发光芯片且能供所述发光芯片发出的光透过射出的荧光胶；
所述发光芯片包括蓝光芯片和紫光芯片，所述蓝光芯片的波段为440nm～470nm，所述紫光芯片的波段为400nm～420nm；
所述荧光胶由硅胶或环氧树脂胶混合荧光粉构成，所述荧光粉包括红色荧光粉、黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉，所述红色荧光粉的激发波段为615nm～660nm，所述黄绿色荧光粉的激发波段为520nm～540nm，所述蓝色荧光粉的激发波段为445nm～455nm。
作为本发明优选的方案，所述紫光芯片的波段为400nm～410nm。
作为本发明优选的方案，所述紫光芯片的波段为410nm～420nm。
作为本发明优选的方案，所述荧光胶为双层结构，所述荧光胶自内而外依次设有第一荧光胶层和第二荧光胶层，所述第一荧光胶层混合有红色荧光粉，所述第二荧光胶层混合有黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉，所述红色荧光粉的粒径大于所述黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉的粒径。
作为本发明优选的方案，所述荧光胶通过两次灌胶工艺成型。
作为本发明优选的方案，所述红色荧光粉沉积于所述第一荧光胶层的底部。
作为本发明优选的方案，所述黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉沉积于所述第二荧光胶层的底部。
作为本发明优选的方案，所述发光芯片为倒装或正装类芯片。
实施本发明提供的一种全光谱LED灯珠，与现有技术相比较，其有益效果在于：
(1)本发明通过蓝光芯片和紫光芯片特定波段的搭配，如：波段为440nm～470nm的蓝光芯片搭配波段为400nm～420nm的紫光芯片，使蓝光和紫光共同透过混合有红色荧光粉、黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉的荧光胶激发得到的白光更接近于太阳光的全光谱，光谱成分丰富，显色指数可达98～100；
(2)本发明将紫光芯片作为一部分激发光源，能够减少蓝光芯片单独作为激发光源提高发光强度而增加驱动电流密度时，引起的发光率下降的现象，降低能耗；
(3)由于芯片搭配了特定波段的紫光芯片，故能够适当在室内补充紫外线，让人体内产生较多的维生素D，可减少30％的感冒发病率，还能改善视觉的灵敏度，有利于人们辨别真实色彩，减少视觉疲劳；
(4)本发明的荧光胶采用了双层结构，使蓝光和紫光先后透过混合有粒径较大的红色荧光粉的第一荧光胶层和混合有粒径较小的黄、绿、蓝色荧光粉的第二荧光胶层折射出来，能够减少不同粒径不同色光的荧光粉之间的影响，解决了荧光粉均匀度的问题；并且，由于红色荧光粉的粒径较大，与芯片的接触面积较小，折射的蓝光和紫光较少，透出的蓝光和紫光较多，转化成的红光较少，故保证了第一荧光胶层能够以较大的光通量将蓝光和紫光传递到第二荧光胶层，减少光衰，提高光效率，亮度高且成本低。
(5)本发明将红色荧光粉沉积于第一荧光胶层的底部，将黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉沉积于第二荧光胶层的底部，能够降低荧光粉的散射和吸收等因素的影响，进一步提高光效率。
附图说明
图1为本发明提供的一种全光谱LED灯珠的结构示意图。
图中：1、发光芯片，11、蓝光芯片，12、紫光芯片，2、支架，3、荧光胶，31、第一荧光胶层，32、第二荧光胶层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本发明中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明的优选实施例，一种全光谱LED灯珠，其包括发光芯片1、用于放置所述发光芯片1的支架2、以及用于封装所述发光芯片1且能供所述发光芯片1发出的光透过射出的荧光胶3；
所述发光芯片1包括蓝光芯片11和紫光芯片12，所述蓝光芯片11的波段为440nm～470nm，所述紫光芯片12的波段为400nm～420nm；
所述荧光胶3由硅胶或环氧树脂胶混合荧光粉构成，所述荧光粉包括红色荧光粉、黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉，所述红色荧光粉的激发波段为615nm～660nm，所述黄绿色荧光粉的激发波段为520nm～540nm，所述蓝色荧光粉的激发波段为445nm～455nm。
下面，以两组不同波段的紫光芯片12和蓝光芯片11作为激发光源以及一组紫光芯片12单独作为激发光源为例，在其它条件相同的情况下进行对比试验，并得到如下结果：
表一
据上表一可以看出，试验1和试验2的光通量Ф和光效η均比试验3的要好；而试验3以紫光芯片12单独作为激发光源，虽然能够保证显色指数Ra达到98以上，但光通量Ф和光效η仍存在一定缺陷。
可见，本发明通过蓝光芯片11和紫光芯片12特定波段的搭配，如：波段为440nm～470nm的蓝光芯片11搭配波段为400nm～420nm的紫光芯片12，使蓝光和紫光共同透过混合有红色荧光粉、黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉的荧光胶3激发得到的白光更接近于太阳光的全光谱，光谱成分丰富，显色指数可达98～100；并且，将紫光芯片12作为一部分激发光源，能够减少蓝光芯片11单独作为激发光源提高发光强度而增加驱动电流密度时，引起的发光率下降的现象，降低能耗；此外，由于芯片搭配了特定波段的紫光芯片12，故能够适当在室内补充紫外线，让人体内产生较多的维生素D，可减少30％的感冒发病率，还能改善视觉的灵敏度，有利于人们辨别真实色彩，减少视觉疲劳。
示例性的，为得到更好的显色指数Ra，所述紫光芯片12的波段优选为400nm～410nm，见上表一。
示例性的，为得到更好的光通量Ф和光效η，所述紫光芯片12的波段优选为410nm～420nm，见上表一。
示例性的，所述荧光胶3为双层结构，通过两次灌胶工艺成型，所述荧光胶3自内而外依次设有第一荧光胶层31和第二荧光胶层32，所述第一荧光胶层31混合有红色荧光粉，所述第二荧光胶层32混合有黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉，所述红色荧光粉的粒径大于所述黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉的粒径。由此，本实施例的荧光胶3采用了双层结构，使蓝光和紫光先后透过混合有粒径较大的红色荧光粉的第一荧光胶层31和混合有粒径较小的黄、绿、蓝色荧光粉的第二荧光胶层32折射出来，能够减少不同粒径不同色光的荧光粉之间的影响，解决了荧光粉均匀度的问题；并且，由于红色荧光粉的粒径较大，与芯片的接触面积较小，折射的蓝光和紫光较少，透出的蓝光和紫光较多，转化成的红光较少，故保证了第一荧光胶层31能够以较大的光通量将蓝光和紫光传递到第二荧光胶层32，减少光衰，提高光效率，亮度高且成本低。
还需要说明的是，以混合红色荧光粉作为第一荧光胶层31的另一原因是：在现有荧光粉的配比中，红色荧光粉的粉量相对来说比较少，对蓝光的效能吸收也相对较少，进而使第二荧光胶层32中的黄绿色荧光粉能够更好地激发出蓝光芯片的效能。
示例性的，所述红色荧光粉沉积于所述第一荧光胶层31的底部，所述黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉沉积于所述第二荧光胶层32的底部。这样的设计能够降低荧光粉的散射和吸收等因素的影响，进一步提高光效率。
示例性的，所述发光芯片1为倒装或正装类芯片。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种全光谱LED灯珠，其特征在于，包括发光芯片、用于放置所述发光芯片的支架、以及用于封装所述发光芯片且能供所述发光芯片发出的光透过射出的荧光胶；
所述发光芯片包括蓝光芯片和紫光芯片，所述蓝光芯片的波段为440nm～470nm，所述紫光芯片的波段为400nm～420nm；
所述荧光胶由硅胶或环氧树脂胶混合荧光粉构成，所述荧光粉包括红色荧光粉、黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉，所述红色荧光粉的激发波段为615nm～660nm，所述黄绿色荧光粉的激发波段为520nm～540nm，所述蓝色荧光粉的激发波段为445nm～455nm。
2.如权利要求1所述的一种全光谱LED灯珠，其特征在于，所述紫光芯片的波段为400nm～410nm。
3.如权利要求1所述的一种全光谱LED灯珠，其特征在于，所述紫光芯片的波段为410nm～420nm。
4.如权利要求1所述的一种全光谱LED灯珠，其特征在于，所述荧光胶为双层结构，所述荧光胶自内而外依次设有第一荧光胶层和第二荧光胶层，所述第一荧光胶层混合有红色荧光粉，所述第二荧光胶层混合有黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉，所述红色荧光粉的粒径大于所述黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉的粒径。
5.如权利要求4所述的一种全光谱LED灯珠，其特征在于，所述荧光胶通过两次灌胶工艺成型。
6.如权利要求4所述的一种全光谱LED灯珠，其特征在于，所述红色荧光粉沉积于所述第一荧光胶层的底部。
7.如权利要求4或6所述的一种全光谱LED灯珠，其特征在于，所述黄绿色荧光粉和蓝色荧光粉沉积于所述第二荧光胶层的底部。
8.如权利要求1所述的一种全光谱LED灯珠，其特征在于，所述发光芯片为倒装或正装类芯片。
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