CN111916547A - 一种led光源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED照明技术领域，提供了一种LED光源，其中，本发明的LED光源包括：芯片；荧光层，所述荧光层涂覆于所述芯片的出光侧；所述LED光源产生的光线中，450nm‑500nm波段的相对光谱功率小于1％。本发明的LED光源能够满足家居照明的同时，尤其是卧室和客厅照明要求的同时，在夜间减少光源对褪黑素分泌抑制的影响，让人们有一个良好的睡前光源环境。

Description

一种LED光源

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，更具体地说，是涉及一种LED光源。

背景技术

随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断提高，价格不断走低。新的组合式管芯的出现，也让单个LED管(模块)的功率不断提高。通过同业的不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。

传统的紫外光源以灯管为主，紫外灯管在许多领域获得应用，与之相应的现存大量的设备采用紫外灯管实现相应的应用。灯管的发光方式为全角度发光，其相关配件也是围绕全角度发光的方式进行设计。然而随着LED光源的发展，LED取代传统灯管已经是大势所趋。

此外，在现有人造光源中，LED光源由于寿命长、光效高、无辐射与低功耗等优点已成为家居照明光源的主力军。目前市场上的家居照明光源大多采用的大多只考虑光源具有较高的光效，较高的显指以及合适的色温，以满足人眼的舒适性，但是忽略了光源对人体生理因素的影响，尤其是忽略了光源在夜间对人体褪黑素分泌的影响。

在现代社会中，通宵熬夜、加班等已成为常态，睡觉已经成为越来越多人烦恼的事情，很多人在夜晚会出现焦虑和失眠，当人们的睡眠质量受到影响时，人们无法以饱满的精神投入到生活和工作中，从而会影响人们的生活质量和工作效率，因此对于辅助睡眠的健康睡眠灯的实现技术和性能提出更高的要求。

但是医学专家经过研究发现，波长在450nm-500nm左右波段的光会抑制人体褪黑色素的分泌，褪黑素分泌的减少会使人体的免疫功能降低。睡觉时使用普通的白光LED光源，褪黑色素的分泌就会受到抑制，不仅影响睡眠质量，还响人体的免疫力，甚至导致癌症的病发。另外研究发现，红橙光相对其它光源对松果体释放褪黑素的抑制能力最弱。现有的夜间灯光源得到暖黄光或暖白光，这些光源在450nm-500nm之间依然有较多的光功率分布，通过计算这些光源450nm-500nm之间光功率与380nm-780nm之间的光功率之比，比值要大于5％，该比值依然很高。长期在睡眠时使用普通的白光LED或现有的睡眠灯光源，会对褪黑素的分泌产生一定影响，进而影响人体昼夜节律，对人体健康造成伤害。因此对健康家居照明LED光源的实现技术和性能提出更高的要求。

为了使LED实现健康家居照明的技术和性能，有必要提出一种新的LED光源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED光源，以解决现有LED光源影响人体健康的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种新的LED光源，本发明的LED光源能够满足家居照明的要求，尤其是卧室和客厅照明要求的同时，在夜间减少光源对褪黑素分泌抑制的影响，让人们有一个良好的睡前光源环境，以保证用户拥有一个健康的睡眠环境，不会影响到人体的生物节律。

本发明提供的一种LED光源的有益效果在于：实现所得光源450nm-500nm之间光功率与380nm-780nm之间的光功率之比小于1％的红橙光，减少人工光源对人体生理节律的不利影响，满足健康睡眠光源的要求。

为实现上述目的，本发明提出了一种LED光源，其中，所述LED光源包括：

芯片；

荧光层，所述荧光层涂覆于所述芯片的出光侧；

所述LED光源产生的光线中，450nm-500nm波段的相对光谱功率小于1％。

如上所述的LED光源，其中：所述芯片构造成波长为400nm-425nm；

或者，所述芯片的峰值波长为440nm-447.5nm。

如上所述的LED光源，其中：所述荧光层包括胶体和混合于所述胶体内部的荧光粉。

如上所述的LED光源，其中：所述荧光粉的激发波长为520nm-780nm。

如上所述的LED光源，其中：所述荧光粉包括铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、氮化物、氮氧化物以及氟化物中的一种或多种。

如上所述的LED光源，其中：还包括：

支架，所述芯片和所述荧光层均设于所述支架内。如上所述的LED光源，其中：所述支架呈倒梯形状，所述支架上开设有凹槽，所述芯片设于所述凹槽内，所述荧光层填充于所述凹槽内。

如上所述的LED光源，其中；所述LED光源产生的光线的色温为1600K-2200K，所述LED光源产生的光线的显色指数大于80。

如上所述的LED光源，其中：所述芯片的结构为水平结构、倒装结构或垂直结构。

如上所述的LED光源，其中：所述LED芯片还包括与电极相接的焊接线，所述焊接线与所述芯片相接。

本发明的LED光源能够实现所得光源在450nm-500nm之间光功率与380nm-780nm之间的光功率之比小于1％的红橙光，并减少人工光源对人体生理节律的不利影响，满足健康睡眠光源的要求。另外，本发明的LED光源能够实现低亮度、低色温(1600K-2200K)、高显指(Ra>80)的光源，使人眼在夜间感觉更加舒适，并能够避免光对人体生理节律的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的2000K色温下波长与强度之间的关系示意图；

图2为本发明实施例提供的LED光源的封装结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的1800K色温下波长与强度之间的关系示意图。

其中，图中各附图标记：

1-芯片；

2-荧光粉；

3-封装胶；

4-支架；

41-凹槽；

5-电极；

6-焊接线。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图2，本发明提出了一种LED光源，其中，本发明的LED光源包括芯片1和荧光层，荧光层涂覆于芯片1的出光侧，LED光源产生的光线中，450nm-500nm波段的相对光谱功率小于1％。

本发明的LED光源在450-500nm之间光功率与380-780nm之间的光功率的比值小于1％，从而能够减少人工光源对人体生理节律的不利影响，满足健康睡眠光源的要求。

在一具体实施例中，荧光层包括荧光粉2以及封装胶3，其中，芯片1的出光侧涂覆有封装胶3，封装胶3内含有荧光粉2，在本发明的LED光源中，芯片1、荧光粉2以及封装胶3构造成使得本发明的LED光源在450nm-500nm之间光功率与380nm-780nm之间的光功率的比值小于1％。。在一优选实施例中，荧光粉3均匀地分散于封装胶2内，从而使产生的光线更加均匀地射出。

在本发明的具体实施例中，芯片1采用峰值波长为400nm-425nm之间的紫光芯片，搭配多色荧光粉(绿色、橙色、红色等)，其中绿色荧光粉发射光谱光功率分布主要在500nm以上。本实施例提供的LED光源工作原理如下：在电流驱动下，采用峰值波长在400nm-425nm之间的紫光芯片并搭配荧光粉激发得到较高色温、高显指、高光效的光，且此光源在450nm-500nm附近波段占比很低，满足夜间家居照明所用的健康光源。

在本发明的另一实施例中，芯片1采用峰值波长为440nm-447.5nm之间的短波段蓝光芯片，搭配多色荧光粉(绿色、红色等)，绿色荧光粉发射光谱光功率分布主要在500nm以上。本实施例提供的LED光源工作原理如下：在电流驱动下，采用峰值波长在440nm-447.5nm之间的短波段蓝光芯片并搭配荧光粉激发得到较高色温、高显指、高光效的光，且此光源在450nm-500nm附近波段占比很低，满足夜间家居照明所用的健康光源。

优选地，荧光粉3的激发波长为520nm-780nm，即在电流驱动下，芯片1激发荧光粉3发射的光线的波长在520nm-780nm之间。

进一步地，本发明的荧光粉2可以为单色荧光粉或多色荧光粉。优选地，在本发明的一实施例中，如图2所示，荧光粉2为多色荧光粉，多色荧光粉的颜色包含波长在520nm-780nm可见光范围的所有颜色，其中，图2中填充有不同颜色(如黑色的圆圈或填充有灰色的圆圈)的荧光粉2表征不同颜色的荧光粉。具体地，多色荧光粉主要包括绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等荧光粉。在此实施例中，运用紫光芯片或短波蓝光芯片在电流驱动下激发几种不同颜色的荧光粉，通过任意搭配得到暖色温的光源。紫光芯片所用波段主要在400nm-425nm之间，荧光粉主要包括绿色、橙色、红色等荧光粉，在电流的驱动下得到低亮度，色温在1600K-2200K之间的红橙光LED光源，并且显色指数在80以上。另外，采用440nm-447.5nm之间的短波段蓝光芯片，搭配多色荧光粉(绿色、红色等)，绿色荧光粉发射光谱光功率分布主要在500nm以上。在电流的驱动下得到低亮度，色温在1600K-2000K之间的红橙光LED光源，并且显色指数在90以上。

在一具体实施例中，荧光粉2包括铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、氮化物、氮氧化物以及氟化物中的一种或多种，通过选用这些材料中的一种或多种制备的荧光粉2可以更有利于达到实现暖色温(1600K-2200K)、高光效的LED光源的效果。

进一步地，本发明的LED光源包括支架4，支架4包裹有上述芯片1和封装胶3，通过选取可靠性好的支架4和封装胶3，通过进行合理有效的封装，从而增加本发明的LED光源的强度与封装性能。

具体地，如图2所示，本发明的实施例中的支架4呈倒梯形状，即其下底的长度小于其上底的长度，在支架4的上部开设有凹槽41，芯片1设于凹槽41内，封装胶3填充在凹槽41内，从而将芯片1封装于支架4和封装胶2内，以保护芯片1，使本发明的LED光源寿命延长。

在一具体实施例中，芯片1的结构为水平结构、倒装结构或垂直结构。对于倒装芯片结构，LED芯片通过凸点倒装连接到硅基上。这样大功率LED产生的热量不必经由芯片的衬底，而是直接传到热导率更高的硅或陶瓷衬底，再传到金属底座，由于其有源发热区更接近于散热体，可降低内部热沉热阻。这种结构的热阻理论计算最低可达到1.34K/W，实际做到6-8K/W，出光率也提高了60％左右。对于垂直结构的芯片，垂直结构LED芯片是指两个电极分布在外延片的异侧，以图形化电极和全部的p型限制层作为第二电极，使得电流几乎全部垂直流过LED外延层，极少横向流动的电流。在一具体实施例中，垂直结构LED芯片可以按材料分为GaP基LED芯片、GaN基LED芯片和ZnO基LED芯片。

在一些实施例中，荧光粉2可以为单色荧光粉或多色荧光粉。具体地，单色荧光粉或多色荧光粉均匀地分散于封装胶3内，对于多色荧光粉来讲，先将多色荧光粉混合均匀，然后将混合均匀的多色荧光粉均匀地分布于封装胶3内，从而有利于本发明的LED光源各处发出的光更加均匀一致。

进一步地，本发明的LED光源包括与电极5相接的焊接线6，焊接线6与芯片1相接，电极5与外部电源相电接，从而实现电流驱动芯片1并激发荧光粉2，使得本发明的LED光源实现450nm-500nm之间波段光功率与380nm-780nm之间光功率占比很低(小于1％)的红橙光源，以保证用户拥有一个健康的睡眠环境，不会影响到人体的生物节律。其中，图2中示出了两个电极5，其中一个电极5为正极，另一个电极5为负极。

现结合图1至图3对本发明的LED光源的一具体实施例进行详细地说明。本发明涉及实现更加安全、高品质的LED睡眠灯光源，此睡眠灯光源区别于传统LED照明光源，相对现有的睡眠灯对人体更加安全健康，通过搭配荧光粉2、芯片1、支架4等，避免所得光源中出现较多450nm-500nm附近波段的光。由于荧光粉2及芯片1种类、峰形、半峰宽等选择繁多，可细分为多种实现方式。实现方式具体举例如下，但不限于以下实现方式。

第一类是运用紫光芯片在电流驱动下激发几种不同颜色的荧光粉2，通过任意搭配得到低色温的LED光源。紫光芯片所用波段主要在400nm-425nm之间，荧光粉2主要包括绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等荧光粉，所得光源色温在1600K-2200K之间。由图1所示，由紫光芯片激发荧光粉2得到色温在2000K的光源，在450nm-500nm附近波段范围内占比非常低，光源450nm-500nm与380nm-780nm光功率比值计算计算结果小于1％，能使用户在夜晚睡眠时褪黑素的分泌几乎不会被抑制，同时该光源有较高的显色指数(Ra>80)，能更好的辅助人们的睡眠。从而实现由此以满足家居照明，尤其是卧室和客厅照明要求的同时，在夜间减少光源对褪黑素分泌抑制的影响，让人们有一个良好的睡前光源环境。

第二类是运用波长为440nm-447.5nm之间的短波蓝光芯片在电流驱动下激发几种不同颜色的荧光粉，通过任意搭配得到低色温的光源。由图3所示，由该短波蓝光芯片激发荧光粉得到色温在1800K左右的暖色温光源，在450nm-500nm之间波段范围内占比很低，光源450nm-500nm与380nm-780nm光功率比值计算结果小于0.7％，同时显色指数也更高(Ra>90)，能够保证对人体的安全性，辅助人们的睡眠。从而更好地实现由此以满足家居照明，尤其是卧室和客厅照明要求的同时，在夜间减少光源对褪黑素分泌抑制的影响，让人们有一个良好的睡前光源环境。

通过计算表明，市场现有的家居照明光源450nm-500nm之间与380nm-780nm之间光功率比值都要大于6％，这种现有的家居照明光源抑制褪黑素的分泌，不仅会影响睡眠质量，还影响人体的免疫力，甚至导致癌症的病发。因此对健康家居照明LED光源的实现技术和性能提出更高的要求。

本发明的LED光源能够克服现有技术中的上述缺陷，现结合本发明的一具体实施例进行详细地阐述，其中，该具体实施例并非旨于对本发明进行限制，其目的在于使本发明清楚。

如图1至图3所示，本发明的LED光源包括搭配芯片1、荧光粉2、封装胶3以及支架4实现光源在450nm-500nm与380nm-780nm光功率比值小于1％，能使用户在夜晚睡眠时褪黑素的分泌几乎不会被抑制，同时该光源有较高的显色指数(Ra>80)，能更好的辅助人们的睡眠，此以满足家居照明，尤其是卧室和客厅照明要求的同时，在夜间减少光源对褪黑素分泌抑制的影响，让人们有一个良好的睡前光源环境。

具体地，在实施例中，封装胶3为硅胶，其更能将LED芯片封装于支架4内。

进一步地，本发明的LED光源采用400nm-425nm之间的紫光芯片，搭配多色荧光粉(绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等荧光粉)，其中绿色荧光粉发射光谱光功率分布主要在500nm以上。优选地，通过选取可靠性好的支架和硅胶，进行合理有效的封装。紫光芯片在电流的驱动下得到高光效，色温在1600K-2200K之间的暖色温LED光源，显色指数在80以上。此LED光源不仅能满足人们在夜间照明的需求，同时能够极大避免光源对人体健康带来的影响。

备选地，本发明的LED光源采用波段在440nm-447.5nm之间的短波蓝光芯片，搭配多色荧光粉(例如绿色、红色等)，绿色荧光粉发射光谱光功率分布主要在500nm以上。通过与支架4和硅胶等的合理选取，进行合理有效的封装。在电流的驱动下得到低亮度，色温在1600K-2000K之间的红橙光LED光源。并且显色指数在90以上。该实施方式的LED光源进一步能满足人们在夜间照明的需求，同时能够极大避免光源对人体健康带来的影响。

由图1所示，由峰值波长在415nm左右的紫光芯片激发荧光粉得到色温(简称为CCT)在2000K的暖色温光源，在450nm-500nm附近波段范围内占比较低，通过计算表明，本发明的LED光源450nm-500nm之间波段光功率与380nm-780nm之间光功率占比小于1％，而市场现有的家居照明光源450nm-500nm之间与380nm-780nm之间光功率比值都要大于6％，显然相对于现有家居照明光源，450nm-500nm之间波段光有明显降低。能使用户在夜晚使用此LED光源时减少褪黑素分泌的抑制，同时该LED光源有较高的显色指数(Ra>80)。

图2为本发明实施例提供的LED光源的封装结构示意图。如图2所示，本发明的LED光源包括芯片1、荧光粉2、诸如硅胶的封装胶3、以及支架4，其中，该芯片1为峰值波长在400nm-425nm之间的紫光芯片或者芯片1为峰值波长为440nm-447.5nm之间的短波蓝光芯片，荧光粉3均匀地分散于封装胶2内，支架4呈倒梯形状并在其上开设有凹槽41，芯片1设于凹槽41内，使得支架4的下端位于芯片1的背光侧(即图2中的下侧)，并且含有荧光粉2的封装胶3位于芯片1的出光侧(即图2中的上侧)，从而将芯片1封装于支架4和封装胶3内，以保护芯片1，使本发明的LED光源寿命延长。

更进一步地，本发明的LED光源的包含有荧光粉的封装胶3完全填充于凹槽41内，使得固化之后，封装胶3的上表面与支架4的上表面相齐平，从而有利于本发明的LED光源的平整性。

在该实施例中，荧光粉2可以为单色的荧光粉或多色的荧光粉。即将芯片1上涂覆含有单色荧光粉或多色荧光粉的封装胶3并进行固化。在电流驱动下，芯片1激发荧光粉得到较高色温、高显指、高光效的光，且此LED光源在450nm-500nm附近波段占比很低，满足夜间家居照明所用的健康光源。

在本发明的一优选实施例中，本发明的凹槽41同样呈倒梯形状，即凹槽41的上底长度大于下底的长度，此构造有利于该LED光源的光向外扩散，从而使安装有该LED光源的环境更加明亮。

通过本发明公开的上述实施例的LED光源，其能够实现450nm-500nm之间波段占比很低的的LED光源、实现低亮度、低色温(CCT＝1600K-2200K)的LED光源、解决荧光粉、芯片、支架等搭配问题、实现较高显色指数的光源(Ra>80)以及解决不同荧光粉之间的再吸收问题。

本发明公开的上述实施例的LED光源能够实现如下技术效果；

(1)实现所得光源450nm-500nm之间光功率与380nm-780nm之间的光功率之比小于1％的红橙光，减少人工光源对人体生理节律的不利影响，满足健康睡眠光源的要求。

(2)实现低亮度、低色温(1600K-2200K)、高显指(Ra>80)的光源，使人眼在夜间感觉更加舒适，并能够避免光对人体生理节律的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED光源，其特征在于：包括：

芯片；

荧光层，所述荧光层涂覆于所述芯片的出光侧；

所述LED光源产生的光线中，450nm-500nm波段的相对光谱功率小于1％。

2.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述芯片的峰值波长为400nm-425nm；

或者，所述芯片的峰值波长为440nm-447.5nm。

3.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述荧光层包括胶体和混合于所述胶体内部的荧光粉。

4.如权利要求3所述的LED光源，其特征在于：所述荧光粉的激发波长为520nm-780nm。

5.如权利要求3所述的LED光源，其特征在于：所述荧光粉包括铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、氮化物、氮氧化物以及氟化物中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于：所述LED光源还包括：

支架，所述芯片和所述荧光层均设于所述支架内。

7.如权利要求6所述的LED光源，其特征在于：所述支架呈倒梯形状，所述支架上开设有凹槽，所述芯片设于所述凹槽内，所述荧光层填充于所述凹槽中。

8.如权利要求1至7中任一项所述的LED光源，其特征在于：所述LED光源产生的光线的色温为1600K-2200K，所述LED光源产生的光线的显色指数大于80。

9.如权利要求1至7中任一项所述的LED光源，其特征在于：所述芯片的结构为水平结构、倒装结构或垂直结构。

10.如权利要求1至7中任一项所述的LED光源，其特征在于：所述LED芯片还包括与电极相接的焊接线，所述焊接线与所述芯片相接。

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