CN111218078A - 防蓝光荧光板及制备方法与防蓝光led照明灯具结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防蓝光荧光板及制备方法与防蓝光LED照明灯具结构。所述防蓝光荧光板主要由掺杂选择性吸收蓝光的荧光染料的透明树脂制成，所述荧光染料吸收蓝光并将蓝光转换为长波长荧光；所述防蓝光荧光板呈现出浅绿色或者浅黄色。所述制备方法将荧光染料溶解到透明树脂的单体原料中，通过聚合反应制作成掺杂有荧光染料的聚合物，再加工成防蓝光荧光板或者将透明树脂颗粒与荧光染料、加工助剂按比例混合后加工成防蓝光荧光板。所述灯具结构包括LED灯珠、含有散光透镜的透明聚合物板、防蓝光荧光板和扩散板，所述LED灯珠、透明聚合物板、防蓝光荧光板和扩散板依次间距排列。该结构既可保证理想的蓝光衰减效果，又不影响灯具外观颜色。
Description
技术领域
本发明属于LED照明领域，具体为防蓝光荧光板及制备方法与防蓝光LED照明灯具结构。
背景技术
发光二极管，英文简称为LED，全称是Light-emitting Diode，是一种能发光的半导体电子元件。冷白光LED灯珠是在GaN蓝光LED的出光面涂覆上黄色的无机荧光粉，荧光粉吸收蓝光并发出长波长荧光，成为冷白光LED灯珠。由于只采用了一种荧光粉，使得其光效高、成本低，因此被广泛用于各种照明灯具。
但是这种冷白光LED灯珠的剩余蓝光的强度相对较高，长期使用这种照明灯具来照明，其中较强的蓝光会对人眼睛造成伤害，不符合健康照明的理念。日本的Kuse等人的研究结果就证明了这一点(Kuse Y, Ogawa K, Tsuruma K, et al. Damage ofphotoreceptor-derived cells in culture induced by light emitting diode-derived blue light, Scientific Reports, 2014, 4:5223)。尤其是对于阅读用的台灯、室内照明灯等，这一点尤其重要。目前国内的利用这种冷白光LED灯珠的照明灯具未采用合适的防蓝光危害的技术。
目前有一种新的技术可以适当衰减LED灯珠中的蓝光。但它是通过在LED的出光面混合涂覆黄色和红色两种甚至三种荧光粉，例如中国专利CN201910782722.X（白光LED和健康照明用灯具）和CN201110347208.7（一种提高白光LED COB封装光品质的方法）。虽然其蓝光强度相对减弱了，但由于需要涂覆多种荧光粉，这一类的白光LED灯珠在光效和成本方面不及冷白光LED灯珠。
为了解决上述问题，本发明将公开一种防蓝光荧光板，将这种荧光板加入采用高光效的冷白光LED灯珠作为原始照明光源的灯具中，可以在不明显增加LED照明灯具成本的前提下，实现低蓝光危害、高光效、符合健康照明理念的LED照明。这种荧光板可以插入到多种现有的冷白光LED照明灯具中，具有广泛的应用范围。
发明内容
目前市场上的以冷白光LED灯珠为光源制作的各种照明灯具，其中的蓝光成分比例较高，在高亮度和长时间照明的情况下，极易造成人眼视觉疲劳，并对人眼视网膜造成伤害。为了适当衰减这一类灯具中较强的蓝光，实现健康照明的目的，本发明提出了一种防蓝光荧光板及制备方法与防蓝光LED照明灯具结构
一种防蓝光荧光板，所述防蓝光荧光板主要由掺杂选择性吸收蓝光的荧光染料的透明树脂制成，所述荧光染料吸收蓝光并将蓝光转换为波长更长对人眼友好的荧光；所述防蓝光荧光板呈现出浅绿色或者浅黄色。
所述防蓝光荧光板的制备方法包括以下步骤：
（a）将荧光染料溶解到透明树脂单体原料中，通过聚合反应制作成掺杂有荧光染料的聚合物；
（b）将聚合物加工成防蓝光荧光板。
所述透明树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）或者聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
所述防蓝光荧光板的另一种制备方法，包括以下步骤：
（a）在透明树脂颗粒原料中掺入一定比例的荧光染料和加工助剂；
（b）再经过挤出、注塑、压延的加工方法加工制成防蓝光荧光板。
进一步地，所述透明树脂单体原料包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）或者聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
进一步地，所述加工助剂包括分散剂和抗氧化剂；所述分散剂的浓度范围为0.1%-3%，抗氧化剂的浓度范围为0.05-1.5%。
进一步地，荧光染料掺杂的浓度以及所述防蓝光荧光板的厚度是根据灯具中蓝光的强度来调节。强度越高，二者的乘积越大。一般是使测量到的最终剩余蓝光稍低于黄绿光的光强为宜。
进一步地，所述荧光染料的浓度范围为0.05-3%，具体浓度视不同的应用场景而不同。
一种含有所述防蓝光荧光板的防蓝光LED照明灯具结构。，包括LED灯珠、含有散光透镜的透明聚合物板、防蓝光荧光板和扩散板，所述LED灯珠、透明聚合物板、防蓝光荧光板和扩散板依次间距排列。
进一步地，所述防蓝光荧光板距透明聚合物板的距离为0.1-2 cm， 距扩散板的距离为0.5-5 cm；所述防蓝光荧光板厚度范围为0.1-3 mm，视不同的应用场景而不同。
进一步地，在手电筒、投射灯和汽车车灯等需要集中照明、避免光扩散的灯具中，所述的扩散板替换为没有扩散功能的透明板
进一步地，所述LED灯珠为涂覆有黄色荧光粉的冷白光LED灯珠，所述防蓝光荧光板位于散光透镜和扩散板之间。LED灯珠发出的蓝光经过散光透镜散光后均匀照射在防蓝光荧光板上。防蓝光荧光板中的荧光染料吸收绝大部分蓝光并将其转换为对人眼友好的长波长荧光。经过防蓝光荧光板后的光再由扩散板对光线进行匀化处理。防蓝光荧光板靠近散光透镜，距离扩散板的距离在0.5-5 cm之间，因不同产品而异。这样既可保证理想的衰减蓝光的效果，又不影响灯具的外观颜色。
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
（1）本发明中，将防蓝光的荧光板放置于散光透镜和扩散板之间，这样的结构设计，不需要更改目前LED照明产品的大体结构，既能达到理想的衰减蓝光的效果，又不影响产品的外观颜色。
（2）本灯具结构可以适用于多种LED照明产品，包括阅读台灯、室内照明灯、路灯、手电、各种投射灯以及汽车车灯（包括远光灯、近光灯），具有广泛的应用范围。
（3）本发明中，防蓝光的荧光板是将具有良好的选择性吸收蓝光功能的荧光染料分散到各种透明的树脂材料中，这些透明树脂包括PMMA、PC、PET等，具有良好的透光性。荧光染料将大部分的蓝光吸收后转换为对人眼友好的长波长光，加上选用的树脂的透明度高，因而在衰减蓝光的同时，不会明显降低灯具的光通量或者光强。
（4）与通过LED封装技术来实现少蓝光、宽光谱照明的技术相比在成本和光效方面具有明显的优势。
附图说明
图1为本实施例的灯具结构示意图；
图2 为本实施例的灯具实施效果图；
其中： 1- LED灯珠；2-透明聚合物板；3- 防蓝光荧光板；4-扩散板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示的一种防蓝光LED照明灯具结构，包括LED灯珠1、含有散光透镜的透明聚合物板2、防蓝光荧光板3和扩散板4，所述LED灯珠1、透明聚合物板2、防蓝光荧光板3和扩散板4依次间距排列。
所述防蓝光荧光板3距透明聚合物板2的距离为0.1-2 cm， 距扩散板4的距离为0.5-5 cm，视不同的灯具而不同。以达到既能有效地衰减蓝光，又不影响灯具外观颜色的效果。本实施例中防蓝光荧光板3距离散光透镜板0.5 cm，距离扩散板1 cm。
所述LED灯珠为涂覆有黄色荧光粉的冷白光LED灯珠，所述防蓝光荧光板位于散光透镜和扩散板之间。LED灯珠发出的蓝光经过散光透镜散光后均匀照射在防蓝光荧光板上。防蓝光荧光板中的荧光染料吸收绝大部分蓝光并将其转换为对人眼友好的长波长荧光。经过防蓝光荧光板后的光再由扩散板对光线进行匀化处理。
制备所述防蓝光荧光板3的方法有以下两种。
方法一：将荧光染料预先溶解到甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体中，然后通过聚合反应制作成掺杂有荧光染料的聚合物，再加工成防蓝光荧光板；
所述防蓝光荧光板由掺杂了选择性吸收蓝光的荧光染料的透明树脂制成；所述荧光染料吸收蓝光并将吸收的蓝光转换为对人眼友好的长波长荧光。
所述的透明树脂能够制成透明的板材，本实施例选用的透明树脂为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。除此之外也可以采用聚碳酸酯（PC）或者聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）树脂。
所述防蓝光荧光板呈现出浅绿色或者浅黄色，且荧光染料掺杂浓度与防蓝光荧光板的厚度的乘积可根据蓝光的强度来调节，使测量的最终剩余蓝光稍低于黄绿光的光强。本实施例中荧光染料的浓度为0.2%，板的厚度为1 mm。
方法二：将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）与荧光染料按98.75:0.2的比例混合后，同时添加适当比例的加工助剂，再经过挤出、注塑、压延的加工方法加工制成防蓝光荧光板。
所述加工助剂包括分散剂和抗氧化剂；本实施例中分散剂的浓度为1%，抗氧化剂的浓度为0.05%。
本实施例中防蓝光荧光板厚度为1 mm, 掺杂的荧光染料的浓度为0.2%, 分散剂浓度为1%，抗氧化剂的浓度为0.05%，基底树脂选择采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
LED灯珠1发出的光进入散光透镜后散光，使光均匀分布后射出，防蓝光荧光板3吸收其出射光线中的大部分蓝光，并将其转换为黄绿光。转换后的光以及未被吸收的光透过荧光板后，再经过扩散板4进行匀化处理，这样原LED灯珠光谱中的蓝光就被大部分吸收掉了，但光色依然显示为白色。
图2是实施前后某LED台灯的实测光谱的对比，实线为原始的白光LED台灯的光谱；虚线为加防蓝光荧光片后得到的台灯的光谱图，可以看到使得通过该荧光染料的光谱变换后，LED灯具的总光强或者亮度不会有明显的衰减。
灯具种类包括阅读台灯、室内照明灯、路灯、手电筒、各种投射灯以及汽车车灯（包括远光灯、近光灯）等常用的LED照明光源。凡是在以上灯具中使用本发明所述的防蓝光荧光板实现蓝光衰减和健康照明目的的，均在本发明所要求保护的权利范围之内。
在手电筒、投射灯和汽车车灯等需要集中照明、避免光扩散的灯具中，扩散板可以变更为没有扩散功能的透明板。
以上所述，仅为本发明应用于台灯的一个具体实施例，但本发明的保护范围并不限于本实施例，所有在本发明的技术方案和构思之内所做的等同替换和改变，包括选用的树脂、选用的荧光染料及其浓度、灯具种类、荧光板的外形改变以及荧光板与散光透镜板和扩散板之间的距离、分散剂和抗氧化剂的浓度等参数的改变等都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防蓝光荧光板，其特征在于，所述防蓝光荧光板（3）主要由掺杂选择性吸收蓝光的荧光染料的透明树脂制成，所述荧光染料吸收绝蓝光并将蓝光转换为波长更长的对人眼友好的荧光；所述防蓝光荧光板（3）呈现出浅绿色或者浅黄色。
2.权利要求1所述的防蓝光荧光板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）将荧光染料溶解到透明树脂单体原料中，通过聚合反应制作成掺杂有荧光染料的聚合物；
（b）将聚合物加工成防蓝光荧光板（3）。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述透明树脂单体原料包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）或者聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
4.权利要求1所述的防蓝光荧光板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）在透明树脂颗粒原料中掺入一定比例的荧光染料和加工助剂；
（b）再经过挤出、注塑、压延的加工方法加工制成防蓝光荧光板（3）。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述透明树脂颗粒原料包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）或者聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述加工助剂包括分散剂和抗氧化剂；所述分散剂的浓度范围为0.1%-3%，抗氧化剂的浓度范围为0.05-1.5%。
7.根据权利要求2或者4所述的制备方法，其特征在于，荧光染料掺杂的浓度以及所述防蓝光荧光板（3）的厚度是根据灯具中蓝光的强度来调节；所述荧光染料的浓度范围为0.05-3%。
8.一种含有权利要求1所述的防蓝光荧光板的防蓝光LED照明灯具结构,其特征在于：包括LED灯珠（1）、含有散光透镜的透明聚合物板（2）、防蓝光荧光板（3）和扩散板（4），所述LED灯珠（1）、透明聚合物板（2）、防蓝光荧光板（3）和扩散板（4）依次间距排列。
9.根据权利要求8所述的灯具结构，其特征在于：所述防蓝光荧光板（3）距透明聚合物板（2）的距离为0.1-2 cm， 距扩散板（4）的距离为0.5-5 cm；所述防蓝光荧光板（3）厚度范围为0.1-3 mm。
10.根据权利要求8所述的灯具结构，其特征在于：所述的扩散板（4）在需要避免光扩散的LED照明灯具中替换为没有扩散功能的透明板。
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