CN111477615A - 一种白光led光源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白光LED光源，其包括支架、封装于支架上的蓝光芯片、用于封装蓝光芯片的荧光粉，蓝光芯片与支架电性连接，蓝光芯片包括主波长范围为446～452nm的第一芯片、主波长范围为453.5～458.5nm的第二芯片、主波长范围为461.5～470nm的第三芯片，第一芯片、第二芯片、第三芯片的半波宽均为15～25nm；优点是其蓝光的半宽较宽，蓝光的发射峰较为平坦，降低了蓝光对人眼的危害，其填补了475～485nm之间蓝光不足的缺陷，有效抑制了人体大脑中的松果体分泌褪黑素，从而提高了工作、学习的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED技术，尤其是涉及一种白光LED光源。
背景技术
LED被称为第四代照明光源或绿色光源，其具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，其已广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。
现有的白光LED光源通常采用单颗蓝光芯片激发黄色荧光粉形成或采用单颗蓝光芯片激发绿色荧光粉和红色荧光粉形成，蓝光芯片的主波长一般在450～460nm之间。这种白光LED光源主要存在以下问题：1)由于蓝光的半宽较窄、发射能量较高，因此通常会在415～455nm之间形成一个蓝光尖峰，然而这样长期照射容易对人眼造成伤害；2)这种白光LED光源通常在475～485nm之间的蓝光很少，这样一来容易使人体大脑中的松果体分泌褪黑素，从而会降低白天工作、学习的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种白光LED光源，其蓝光的半宽较宽，蓝光的发射峰较为平坦，降低了蓝光对人眼的危害，其填补了475～485nm之间蓝光不足的缺陷，有效抑制了人体大脑中的松果体分泌褪黑素，从而提高了工作、学习的效率。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种白光LED光源，包括支架、封装于所述的支架上的蓝光芯片、用于封装所述的蓝光芯片的荧光粉，其特征在于：所述的蓝光芯片包括主波长范围为446～452nm的第一芯片、主波长范围为453.5～458.5nm的第二芯片、主波长范围为461.5～470nm的第三芯片，所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片的半波宽均为15～25nm。
所述的荧光粉包括至少一种发射峰值波长为480～490nm且半波宽为25～60nm的蓝绿色荧光粉、一种发射峰值波长为520～535nm且半波宽为105～120nm的绿色荧光粉、一种发射峰值波长为620～640nm且半波宽为60～90nm的红色荧光粉。
所述的蓝绿色荧光粉、所述的绿色荧光粉、所述的红色荧光粉与用于与它们混合的封装胶的重量比对应为3～5％、16～25％、1～3％。
所述的蓝绿色荧光粉为铝酸盐荧光粉或硅酸盐荧光粉。
所述的铝酸盐荧光粉的化学式为BaMgAl11O17:Eu2+，所述的硅酸盐荧光粉的化学式为Basi2O2Cl:Eu2+。
所述的绿色荧光粉为氮氧化物荧光粉或铝酸盐荧光粉或硅酸盐荧光粉。
所述的氮氧化物荧光粉的化学式为BaSi2O2N2:Eu2+，所述的铝酸盐荧光粉的化学式为Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+，所述的硅酸盐荧光粉的化学式为(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+。
所述的红色荧光粉为氮化物荧光粉，其化学式为CaAlSiN3:Eu2+；或所述的红色荧光粉为由化学式为Sr2Si5N8:Eu2+和化学式为(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+的两种氮化物荧光粉混合而成。
所述的支架由绝缘围墙主体、相互绝缘的第一电极和第二电极组成，所述的绝缘围墙主体的内腔下部一体设置有绝缘隔板，所述的绝缘隔板分所述的绝缘围墙主体的内腔下部为两个区域，所述的第一电极和所述的第二电极各设置于一个所述的区域内，所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片均安装于所述的第一电极上或所述的第二电极上，所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片通过串联方式连接或通过串并联方式连接。
所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片均安装于所述的第二电极上，所述的第一芯片的一端通过导线与所述的第一电极电性连接，所述的第一芯片的另一端通过导线与所述的第二芯片的一端电性连接，所述的第二芯片的另一端通过导线与所述的第三芯片的一端电性连接，所述的第三芯片的另一端通过导线与所述的第二电极连接，以实现所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片串联连接；或所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片各自的一端分别通过导线与所述的第一电极连接、各自的另一端分别通过导线与所述的第二电极连接，以实现所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片并联连接；
所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片均安装于所述的第一电极上，所述的第一芯片的一端通过导线与所述的第二电极电性连接，所述的第一芯片的另一端通过导线与所述的第二芯片的一端电性连接，所述的第二芯片的另一端通过导线与所述的第三芯片的一端电性连接，所述的第三芯片的另一端通过导线与所述的第一电极连接，以实现所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片串联连接；或所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片各自的一端分别通过导线与所述的第二电极连接、各自的另一端分别通过导线与所述的第一电极连接，以实现所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片并联连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
通过同时点亮三种不同主波长的蓝光芯片并激发至少一种蓝绿荧光粉、一种绿色荧光粉和一种红色荧光粉得到白光，由于采用了多个波段的蓝光芯片，因此拓宽了蓝光的发射光谱，使得蓝光的半宽较宽，并降低了蓝光的峰值，使得蓝光的发射峰较为平坦，降低了蓝光对人眼的危害，同时多种不同主波长的蓝光芯片激发蓝绿荧光粉，填补了475～485nm之间蓝光不足的缺陷，有效抑制了人体大脑中的松果体分泌褪黑素，从而提高了工作、学习的效率；此外，三种不同蓝光芯片的主波长在传统的蓝光波长范围内，取材方便，价格较低，便于量化生产。
附图说明
图1为实施例一的白光LED光源中的支架(未设置第一电极和第二电极)的剖视结构示意图；
图2为实施例一的白光LED光源(未涂覆荧光粉胶)的俯视结构示意图；
图3为实施例一的白光LED光源的剖视结构示意图；
图4为实施例二的白光LED光源(未涂覆荧光粉胶)的俯视结构示意图；
图5为本发明的白光LED光源中的三种不同主波长的蓝光芯片激发三种荧光粉后在色温为4000K时的光谱图与现有的白光LED光源中的单颗蓝光芯片激发黄色荧光粉后在色温为4000K时的光谱图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
本实施例提出的一种白光LED光源，如图1至图3所示，其包括支架1、封装于支架1上的蓝光芯片、用于封装蓝光芯片的荧光粉，蓝光芯片与支架1电性连接，蓝光芯片包括主波长为449nm的第一芯片21、主波长为456nm的第二芯片22、主波长为463nm的第三芯片23，第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23的半波宽均为19nm。
在本实施例中，支架1由绝缘围墙主体11、相互绝缘的第一电极12和第二电极13组成，绝缘围墙主体11的内腔下部一体设置有绝缘隔板14，绝缘隔板14分绝缘围墙主体11的内腔下部为两个区域15，第一电极12和第二电极13各设置于一个区域15内，第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23均安装于第二电极13上，第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23通过串联方式连接，即第一芯片21的一端通过导线与第一电极12电性连接，第一芯片21的另一端通过导线与第二芯片22的一端电性连接，第二芯片22的另一端通过导线与第三芯片23的一端电性连接，第三芯片23的另一端通过导线与第二电极13连接，荧光粉胶16填充绝缘围墙主体11的内腔中上部，覆盖所有蓝光芯片。
在本实施例中，荧光粉包括一种发射峰值波长为480～490nm且半波宽为25～60nm的蓝绿色荧光粉、一种发射峰值波长为520～535nm且半波宽为105～120nm的绿色荧光粉、一种发射峰值波长为620～640nm且半波宽为60～90nm的红色荧光粉。蓝绿色荧光粉选用铝酸盐荧光粉如BaMgAl11O17:Eu2+，绿色荧光粉选用氮氧化物荧光粉如BaSi2O2N2:Eu2+，红色荧光粉选用氮化物荧光粉如CaAlSiN3:Eu2+。
在本实施例中，蓝绿色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉与封装胶混合构成荧光粉胶16，蓝绿色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉与封装胶的重量比对应为4％、20％、2％，荧光粉胶填充绝缘围墙主体11的内腔中上部，覆盖所有蓝光芯片。
实施例二：
本实施例提出的一种白光LED光源，其与实施例一的白光LED光源的不同之处仅在于：在本实施例中，如图4所示，第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23通过并联方式连接，即第一芯片21、第二芯片22、第三芯片23各自的一端分别通过导线与第一电极12连接、各自的另一端分别通过导线与第二电极13连接。
图5给出了实施例一和实施例二的白光LED光源中的三种不同主波长的蓝光芯片激发三种荧光粉后在色温为4000K时的光谱图与现有的白光LED光源中的单颗蓝光芯片激发黄色荧光粉后在色温为4000K时的光谱图的比较，从图5中可以看出，采用单颗蓝光芯片激发黄色荧光粉的光谱图中，蓝光在450～460nm之间有一个蓝光尖峰，且在480nm处有一个峰谷，蓝光峰值过高容易对人眼视网膜造成伤害，在480nm处的蓝光较低，容易使人体大脑中的松果体分泌褪黑素，使人产生疲劳；而在本发明中由于采用了多个不同主波长的蓝光芯片，使蓝光发射峰较为平坦，同时采用发射峰值波长为480～490nm的蓝绿色荧光粉可以填补480nm处蓝光的不足，因此在整个发射光谱内光谱曲线较为平坦，光线比较柔和，同时由于搭配了多种不同的荧光粉，显示指数也较高，更接近于太阳光。
实施例三：
本实施例提出的一种白光LED光源，其与实施例一的白光LED光源的不同之处仅在于：在本实施例中，蓝绿色荧光粉选用硅酸盐荧光粉如Basi2O2Cl:Eu2+，绿色荧光粉选用铝酸盐荧光粉如Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+，红色荧光粉选用由Sr2Si5N8:Eu2+和(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+两种氮化物荧光粉混合而成的荧光粉，蓝绿色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉与封装胶的重量比对应为5％、18％、2.5％。
实施例四：
本实施例提出的一种白光LED光源，其与实施例一的白光LED光源的不同之处仅在于：在本实施例中，蓝绿色荧光粉选用铝酸盐荧光粉如BaMgAl11O17:Eu2+，绿色荧光粉选用硅酸盐荧光粉如(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+，红色荧光粉选用氮化物荧光粉如CaAlSiN3:Eu2+，蓝绿色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉与封装胶的重量比对应为4％、19％、1.5％。
在具体设计时，不仅限于上述给出的各个实施例。
如：将第一芯片、第二芯片、第三芯片均安装于第一电极上，第一芯片的一端通过导线与第二电极电性连接，第一芯片的另一端通过导线与第二芯片的一端电性连接，第二芯片的另一端通过导线与第三芯片的一端电性连接，第三芯片的另一端通过导线与第一电极连接，以实现第一芯片、第二芯片、第三芯片串联连接；或第一芯片、第二芯片、第三芯片各自的一端分别通过导线与第二电极连接、各自的另一端分别通过导线与第一电极连接，以实现第一芯片、第二芯片、第三芯片并联连接。
又如：三种不同主波长的蓝光芯片的选择只需在给出的主波长范围内可根据实际条件进行选择，第一芯片的主波长范围为446～452nm，如可选择主波长为451nm的蓝光芯片作为第一芯片；第二芯片的主波长范围为453.5～458.5nm，如可选择主波长为454nm的蓝光芯片作为第二芯片；第三芯片的主波长范围为461.5～470nm，如可选择主波长为464nm的蓝光芯片作为第三芯片，第一芯片、第二芯片、第三芯片的半波宽一致。
再如：蓝绿色荧光粉(BaMgAl11O17:Eu2+或Basi2O2Cl:Eu2+)、绿色荧光粉(BaSi2O2N2:Eu2+或Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+或(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+)、红色荧光粉(CaAlSiN3:Eu2+或Sr2Si5N8:Eu2+和(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+的混合)可以任意组合，蓝绿色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉与用于与它们混合的封装胶的重量比对应为3～5％、16～25％、1～3％。
Claims (10)
1.一种白光LED光源，包括支架、封装于所述的支架上的蓝光芯片、用于封装所述的蓝光芯片的荧光粉，其特征在于：所述的蓝光芯片包括主波长范围为446～452nm的第一芯片、主波长范围为453.5～458.5nm的第二芯片、主波长范围为461.5～470nm的第三芯片，所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片的半波宽均为15～25nm。
2.根据权利要求1所述的一种白光LED光源，其特征在于：所述的荧光粉包括至少一种发射峰值波长为480～490nm且半波宽为25～60nm的蓝绿色荧光粉、一种发射峰值波长为520～535nm且半波宽为105～120nm的绿色荧光粉、一种发射峰值波长为620～640nm且半波宽为60～90nm的红色荧光粉。
3.根据权利要求2所述的一种白光LED光源，其特征在于：所述的蓝绿色荧光粉、所述的绿色荧光粉、所述的红色荧光粉与用于与它们混合的封装胶的重量比对应为3～5％、16～25％、1～3％。
4.根据权利要求2或3所述的一种白光LED光源，其特征在于：所述的蓝绿色荧光粉为铝酸盐荧光粉或硅酸盐荧光粉。
5.根据权利要求4所述的一种白光LED光源，其特征在于：所述的铝酸盐荧光粉的化学式为BaMgAl11O17:Eu2+，所述的硅酸盐荧光粉的化学式为Basi2O2Cl:Eu2+。
6.根据权利要求2或3所述的一种白光LED光源，其特征在于：所述的绿色荧光粉为氮氧化物荧光粉或铝酸盐荧光粉或硅酸盐荧光粉。
7.根据权利要求6所述的一种白光LED光源，其特征在于：所述的氮氧化物荧光粉的化学式为BaSi2O2N2:Eu2+，所述的铝酸盐荧光粉的化学式为Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+，所述的硅酸盐荧光粉的化学式为(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+。
8.根据权利要求2或3所述的一种白光LED光源，其特征在于：所述的红色荧光粉为氮化物荧光粉，其化学式为CaAlSiN3:Eu2+；或所述的红色荧光粉为由化学式为Sr2Si5N8:Eu2+和化学式为(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+的两种氮化物荧光粉混合而成。
9.根据权利要求1所述的一种白光LED光源，其特征在于：所述的支架由绝缘围墙主体、相互绝缘的第一电极和第二电极组成，所述的绝缘围墙主体的内腔下部一体设置有绝缘隔板，所述的绝缘隔板分所述的绝缘围墙主体的内腔下部为两个区域，所述的第一电极和所述的第二电极各设置于一个所述的区域内，所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片均安装于所述的第一电极上或所述的第二电极上，所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片通过串联方式连接或通过串并联方式连接。
10.根据权利要求9所述的一种白光LED光源，其特征在于：所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片均安装于所述的第二电极上，所述的第一芯片的一端通过导线与所述的第一电极电性连接，所述的第一芯片的另一端通过导线与所述的第二芯片的一端电性连接，所述的第二芯片的另一端通过导线与所述的第三芯片的一端电性连接，所述的第三芯片的另一端通过导线与所述的第二电极连接，以实现所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片串联连接；或所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片各自的一端分别通过导线与所述的第一电极连接、各自的另一端分别通过导线与所述的第二电极连接，以实现所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片并联连接；
所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片均安装于所述的第一电极上，所述的第一芯片的一端通过导线与所述的第二电极电性连接，所述的第一芯片的另一端通过导线与所述的第二芯片的一端电性连接，所述的第二芯片的另一端通过导线与所述的第三芯片的一端电性连接，所述的第三芯片的另一端通过导线与所述的第一电极连接，以实现所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片串联连接；或所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片各自的一端分别通过导线与所述的第二电极连接、各自的另一端分别通过导线与所述的第一电极连接，以实现所述的第一芯片、所述的第二芯片、所述的第三芯片并联连接。
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