CN112216683A - 发光二极管混光结构 - Google Patents

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

本发明公开一种发光二极管混光结构，包括一单一封装体、至少二个发光二极管芯片以及一荧光层。各发光二极管芯片所发出的光强度峰值的对应波长彼此相差至少10nm。荧光层覆设于至少二个发光二极管芯片上，荧光层均匀混和有对应彼此不同的允许激发波段的至少一种荧光粉，各荧光粉同时吸收各发光二极管芯片所发出的光强度峰值之后，荧光层输出一混光光谱。混光光谱中色温值大于或等于4000K的波长范围内，属于蓝光区间的光强度峰值的最大值占整个波长范围内强度积分值的75％。

Description

发光二极管混光结构
技术领域
本发明涉及一种混光结构，尤指可使至少二个发光二极管芯片同时激发一荧光层的一种发光二极管混光结构。
背景技术
发光二极管(light-emitting diode,LED)为一种半导体元件，主要通过半导体化合物将电能转换为光能以达到发光效果，因其具有寿命长、稳定性高及耗电量小等优点，所以目前已被广泛地应用于照明。传统具有调光功能的发光二极管灯泡主要是将两种不同色温的发光二极管分别连接到驱动电路中，由驱动电路控制由何种色温的发光二极管发光。然而驱动电路的设计与制作成本高，且效果不甚理想。
现今多数发光二极管皆使用以单一区间波段芯片激发荧光粉的方式来生成需要的色温、演色性或光谱，在目前所习知既有的封装条件下，不论是荧光粉的选用或是芯片单一区间波段的更换都无法达到良好的发光效果，例如现有技术在评估光源对于人体的蓝光危害时，难以仅针对光谱中任意波段进行光强度调整而不影响其它部分，无法达到符合太阳光光谱的趋势所需的发光效果。
为此，如何设计出一种发光二极管混光结构，来解决前述的技术问题，乃为本发明所研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二极管混光结构，其通过在单一封装体之内加入多个不同区间波段的发光二极管芯片，促使具有至少一允许激发波段的一荧光层受到良好激发以改善光谱组成，且达到获得符合太阳光光谱的趋势所需的发光效果的目的。
为达成前揭目的，本发明所提出的发光二极管混光结构包括一单一封装体、至少二个发光二极管芯片以及一荧光层；其中，至少二个发光二极管芯片配置于单一封装体之内，且各发光二极管芯片所发出的光强度峰值的对应波长彼此相差至少10nm；荧光层配置于单一封装体的内部空间，且覆设于至少二个发光二极管芯片上，荧光层均匀混和有对应彼此不同的允许激发波段的至少一种荧光粉与胶体，各荧光粉同时吸收各发光二极管芯片所发出的光强度峰值之后，荧光层输出一混光光谱；其中，混光光谱中色温值大于或等于4000K的波长范围内，属于蓝光区间的光强度峰值的最大值占整个波长范围内强度积分值的75％。
进一步而言，在所述的发光二极管混光结构中，混光光谱的色温值为4000K时，混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.4006,0.4044)、(0.3736,0.3874)、(0.3670,0.3578)与(0.3898,0.3716)。
进一步而言，在所述的发光二极管混光结构中，混光光谱的色温值为4500K时，混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3736,0.3874)、(0.3515,0.3487)、(0.3551,0.3760)与(0.3670,0.3578)。
进一步而言，在所述的发光二极管混光结构中，混光光谱的色温值为5000K时，混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3551,0.3760)、(0.3376,0.3616)、(0.3366,0.3369)与(0.3515,0.3487)。
进一步而言，在所述的发光二极管混光结构中，混光光谱的色温值为5700K时，混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3376,0.3616)、(0.3207,0.3462)、(0.3222,0.3243)与(0.3366,0.3369)。
进一步而言，在所述的发光二极管混光结构中，混光光谱的色温值为6500K时，混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3207,0.3462)、(0.3038,0.3308)、(0.3078,0.3117)与(0.3222,0.3243)。
进一步而言，在所述的发光二极管混光结构中，各发光二极管芯片所发出的光强度峰值的对应波长彼此相差20nm至30nm之间。
进一步而言，在所述的发光二极管混光结构中，各发光二极管芯片所发出的光强度峰值的对应波长彼此相差27nm。
进一步而言，在所述的发光二极管混光结构中，各发光二极管芯片所发出的波长范围的最大值与最小值的平均值彼此相差至少10nm。
进一步而言，在所述的发光二极管混光结构中，各荧光粉的允许激发波段的最大值与最小值的平均值彼此相差至少5nm。
在使用前述发光二极管混光结构时，通过在单一封装体之内加入多个不同区间波段的发光二极管芯片(光强度峰值的对应波长彼此相差至少10nm)，促使具有至少一允许激发波段的荧光层受到良好激发以改善光谱组成，可使得混光光谱中色温值大于或等于4000K的波长范围内，属于蓝光区间(自445nm至465nm)的光强度峰值的最大值受到适当控制(例如，占整个波长范围内强度积分值的75％)，可使照明设备中可能会对人体伤害的蓝光的光强度受到良好控制。即是，通过至少二个发光二极管芯片同时对荧光层进行激发的组合，达到获得符合太阳光光谱的趋势所需的发光效果的目的。
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明发光二极管混光结构的剖面示意图；
图2为本发明发光二极管混光结构架构示意图；
图3为本发明发光二极管混光结构的色度坐标示意图；
图4为本发明发光二极管混光结构的第一实施例的光谱示意图；
图5为本发明发光二极管混光结构的第二实施例的光谱示意图。
其中，附图标记：
10 单一封装体
21 第一发光二极管芯片
22 第二发光二极管芯片
30 荧光层
31 第一荧光粉
32 第二荧光粉
33 第三荧光粉
50 导线
100 混光光谱
200 普朗克黑体辐射轨迹线
具体实施方式
以下借由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点及功效。本发明亦可借由其它不同的具体实例加以施行或应用，本发明说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
须知，本说明书所附图式绘示的结构、比例、大小、元件数量等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下。
请参阅图1至图2所示，其中，图1为本发明发光二极管混光结构的剖面示意图。图2为本发明发光二极管混光结构架构示意图。
本发明所提出的一种发光二极管混光结构包括一单一封装体10、二个发光二极管芯片21、22以及一荧光层30。其中，二个发光二极管芯片21、22分别为第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22，其配置于单一封装体10之内，且各发光二极管芯片所发出的光强度峰值的对应波长彼此相差至少10nm。进一步而言，各发光二极管芯片所发出的光强度峰值的对应波长彼此相差可以为至少20nm至30nm之间。在较佳的实施态样中，各发光二极管芯片所发出的光强度峰值的对应波长彼此相差27nm，且各发光二极管芯片所发出的波长范围的最大值与最小值的平均值彼此相差至少10nm。在本发明的实施例中，第一发光二极管芯片21以及第二发光二极管芯片22是通过导线50彼此电性导通，且第一发光二极管芯片21、第二发光二极管芯片22以及单一封装体10之间的间隙被荧光层30所填满。
荧光层30配置于单一封装体10的内部空间，且覆设于至少二个发光二极管芯片21、22上，荧光层30均匀混和有对应彼此不同的允许激发波段的至少一种荧光粉与胶体，各荧光粉同时吸收各发光二极管芯片21、22所发出的光强度峰值之后，荧光层30输出一混光光谱100。其中，各荧光粉的允许激发波段的最大值与最小值的平均值彼此相差至少5nm。进一步而言，混光光谱100中色温值大于或等于4000K的波长范围内，而属于蓝光区间(例如，大约自445nm至465nm)的光强度峰值的最大值占整个波长范围内强度积分值的75％。
如图2所示，在本发明的第一实施例中，选用的第一发光二极管芯片21发光的波长范围是400nm至420nm，第二发光二极管芯片22发光的波长范围是445nm至465nm。在本发明的第一实施例中，荧光层30均匀混和有对应彼此不同的允许激发波段的三种荧光粉，三种荧光粉分别是第一荧光粉31、第二荧光粉32以及第三荧光粉33。其中，第一荧光粉31为可被激发出460nm至480nm的青色荧光粉。第二荧光粉32为可被激发出510nm至530nm的黄色荧光粉。第三荧光粉33为可被激发出630nm至650nm的红色荧光粉。荧光层30中胶体与各色荧光粉的重量百分比为胶体：青色荧光粉：黄色荧光粉：红色荧光粉＝1±0.50：0.25±0.10：0.35±0.10：0.07±0.10。
依据美国国家标准协会于2008年制定的照明规范C78.377-2008，借此制定光源在相对色温下所对应的色坐标区域中的色温量测误差范围，主要色温值量测范围为2500K至7000K，分别对应八个色坐标区块，规范定义范围由暖色系光色至冷色系光色，如白炽灯泡、卤素灯的色温为3000K，光色略带红光，而日光灯色温约为3000K至5000K，若白昼日光灯其色温则大于5000K，光色略带蓝光。
如图3所示，为本发明发光二极管混光结构的色度坐标示意图，其显示了各色温对应CIE1931规范于CIE(x,y)坐标系中的容许四边形范围的角点坐标。所述色温曲线符合普朗克黑体辐射轨迹线(Planckian locus)200，同一相对色温可由多种色度组合，只要光源混光后越靠近色温曲线的目标位置，即可任意调控色温值。本发明所述的混光光谱100色温值为4000K时，混光光谱100对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.4006,0.4044)、(0.3736,0.3874)、(0.3670,0.3578)与(0.3898,0.3716)。本发明所述的混光光谱100的色温值为4500K时，混光光谱100对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3736,0.3874)、(0.3515,0.3487)、(0.3551,0.3760)与(0.3670,0.3578)。本发明所述的混光光谱100的色温值为5000K时，混光光谱100对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3551,0.3760)、(0.3376,0.3616)、(0.3366,0.3369)与(0.3515,0.3487)。本发明所述的混光光谱100的色温值为5700K时，混光光谱100对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3376,0.3616)、(0.3207,0.3462)、(0.3222,0.3243)与(0.3366,0.3369)。
如图4所示，为本发明发光二极管混光结构的第一实施例的光谱示意图。可以看出其激发形成的混光光谱100的曲线与该色温的太阳光光谱叠图后可明显看出其在可见光(例如，约自400nm至780nm)的范围内各波段趋势相同。
在本发明的第二实施例中，选用的第一发光二极管芯片21发光的波长范围是445nm至465nm，第二发光二极管芯片22发光的波长范围是470nm至490nm。在本发明的第二实施例中，荧光层30均匀混和有对应彼此不同的允许激发波段的三种荧光粉，三种荧光粉分别是第一荧光粉31、第二荧光粉32以及第三荧光粉33。其中，第一荧光粉31为可被激发出510nm至530nm的第一黄色荧光粉。第二荧光粉32为可被激发出530nm至550nm的第二黄色荧光粉。第三荧光粉33为可被激发出630nm至650nm的红色荧光粉。荧光层30中胶体与各色荧光粉的重量百分比为胶体：第一黄色荧光粉：第二黄色荧光粉：红色荧光粉＝1±0.50：0.3±0.10：0.2±0.10：0.05±0.10。
如图5所示，为本发明发光二极管混光结构的第二实施例的光谱示意图。可以看出其激发形成的混光光谱100的曲线可明显看出虽有使用到445nm至465nm区间波段的芯片，但其所产生的光强度峰值却显著的与一般白光发光二极管还减少了25％，可确实的达到降低特定波段能量的成效。
在使用前述发光二极管混光结构时，通过在单一封装体10之内加入多个不同区间波段的发光二极管芯片21、22(光强度峰值的对应波长彼此相差至少10nm)，促使具有至少一允许激发波段的荧光层30受到良好激发以改善光谱组成，可使得混光光谱100中色温值大于或等于4000K的波长范围内，属于蓝光区间(例如，大约自445nm至465nm)的光强度峰值的最大值受到适当控制(例如，占整个波长范围内强度积分值的75％)，可使照明设备中可能会对人体伤害的蓝光的光强度受到良好控制。即是，通过至少二个发光二极管芯片21、22同时对荧光层30进行激发的组合，达到获得符合太阳光光谱的趋势所需的发光效果的目的。
以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，惟本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求范围为准。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但类似变化的实施例皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆涵盖在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种发光二极管混光结构，其特征在于，包括：
一单一封装体；
至少二个发光二极管芯片，配置于该单一封装体之内，且各该发光二极管芯片所发出的光强度峰值的对应波长彼此相差至少10nm；以及
一荧光层，配置于该单一封装体的内部空间，且覆设于该至少二个发光二极管芯片上，该荧光层均匀混和有对应彼此不同的允许激发波段的至少一种荧光粉与胶体，各该荧光粉同时吸收各该发光二极管芯片所发出的光强度峰值之后，该荧光层输出一混光光谱；
其中，该混光光谱中色温值大于或等于4000K的波长范围内，属于蓝光区间的光强度峰值的最大值占整个波长范围内强度积分值的75％。
2.根据权利要求1所述的发光二极管混光结构，其特征在于，该混光光谱的色温值为4000K时，该混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.4006,0.4044)、(0.3736,0.3874)、(0.3670,0.3578)与(0.3898,0.3716)。
3.根据权利要求1所述的发光二极管混光结构，其特征在于，该混光光谱的色温值为4500K时，该混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3736,0.3874)、(0.3515,0.3487)、(0.3551,0.3760)与(0.3670,0.3578)。
4.根据权利要求1所述的发光二极管混光结构，其特征在于，该混光光谱的色温值为5000K时，该混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3551,0.3760)、(0.3376,0.3616)、(0.3366,0.3369)与(0.3515,0.3487)。
5.根据权利要求1所述的发光二极管混光结构，其特征在于，该混光光谱的色温值为5700K时，该混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3376,0.3616)、(0.3207,0.3462)、(0.3222,0.3243)与(0.3366,0.3369)。
6.根据权利要求1所述的发光二极管混光结构，其特征在于，该混光光谱的色温值为6500K时，该混光光谱对应CIE1931规范的色度坐标的容许四边形角点坐标分别为:(0.3207,0.3462)、(0.3038,0.3308)、(0.3078,0.3117)与(0.3222,0.3243)。
7.根据权利要求1所述的发光二极管混光结构，其特征在于，各该发光二极管芯片所发出的光强度峰值的对应波长彼此相差20nm至30nm之间。
8.根据权利要求1所述的发光二极管混光结构，其特征在于，各该荧光粉的允许激发波段的最大值与最小值的平均值彼此相差至少5nm。
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