CN113078250A

CN113078250A - 一种仿自然光全光谱led光源及其制作方法

Info

Publication number: CN113078250A
Application number: CN202110324982.XA
Authority: CN
Inventors: 王东
Original assignee: Huzhou Honghao Photoelectric Technology Co Ltd
Current assignee: Huzhou Honghao Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2021-07-06

Abstract

本发明提供了一种仿自然光全光谱LED光源及其制作方法，其技术方案的要点是：一种仿自然光全光谱LED光源包括有引线支架，引线支架的内表面涂覆有抗氧化的镀银层，在引线支架上设有紫光芯片，在紫光芯片的发光面上喷涂有用于激发不同波段光的荧光胶，在紫光芯片的底部与引线支架之间填充有固晶胶，紫光芯片上设有用于将紫光芯片的电极和引线支架连接起来的电导线；所述LED光源制作方法的制作步骤为固晶、焊线、一次烘烤、灌封荧光胶、二次烘烤；本发明能够降低光源光质对眼睛的损伤，减少光源富蓝化导致的蓝光危害，降低青少年的近视率。

Description

一种仿自然光全光谱LED光源及其制作方法

【技术领域】

本发明涉及照明领域，特别涉及一种仿自然光全光谱LED光源及其制作方法。

【背景技术】

流行病学调查表明，全世界近视的发生率仍在逐年上升，有资料显示目前全世界已有14亿人患近视，预计至2020年将增长至25亿，中国大陆近视人群比例达47％，与美国、日本、新加坡及中国港台地区同属全球近视率最高区域。据调查显示，近视率第一大幅上升的拐点为上世纪70年代，至70年代同时骤增，成为明显拐点，并持续本世纪初，出现平缓，本世纪20年代始，又大幅度递增至今，呈第二拐点。近视出现一般贯穿于青春期，青春期结束后，不再发生发展，在我国多为为10～16岁高小至初中，可以说是近视的“窗口期”；找出“拐点”前后窗口期学生视环境的差异，从诸要素中的寻找同期改变者，就能理出各种相关要素的权重排序，发现近视率骤增的关键因素。据研究调查发现，国际发达国家以及我国城市教室，在70年代恰值荧光灯普及，照明亮度提升，近视未减反升，那么光源光质很可能就是导致近视的关键因素。

荧光灯发光是灯管灯丝放电使汞蒸气发发出紫外线，激发内侧表面的磷质荧光漆，使其释放出较低波长其他可见光。发出的光线颜色由磷质成份的比例控制，荧光灯的光谱是分布在连续光谱上的线状谱；LED灯目前大部分是由蓝光芯片激发一种或者多种荧光粉，最终由蓝光和荧光粉发出的光混合而成白光。因此一般LED的光谱会有两个以上峰值，也是线状谱，分布在辐射强度较低的连续光谱上的；荧光灯和LED的光谱都有峰值线状谱，有别于太阳光、白炽灯的全光谱。日光灯光谱主要集中在450nm～570nm，峰值波长在503nm附近，亮度变化明显，频闪大，稳定性差，不仅在可见光区有一个主峰值波长，而且在紫外光区还有3个明显的次峰值波长，其中第一个次峰的峰值波长为313.641nm。第二个次峰的峰值波长为334.811nm。第三个次峰的峰值波长为365.029nm在紫外区有一定辐射；中色温LED灯光谱主要集中在360-700nm，峰值波长在450nm、550nm附近，含有紫光、蓝光和光谱能量较高的中波长绿光，相对缺乏短波长紫外光和长波长光红光；而两者均在青光段形成波谷，形成“478”区段的低缺。

通过动物实验发现，日光灯与自然白LED灯均可造成部分动物视网膜损害，也可诱发近视形成及部分激素分泌紊乱。眼睛的杆状细胞最敏感的颜色波长是在蓝色和绿色之间，每种锥状细胞的敏感曲线大致是钟形的。因此进入眼睛的光一般对应三种锥状细胞和杆状细胞被分为4个不同强度的信号。目前的冷光源多有不同光段的断崖式差别，如有400～460nm间的高峰值蓝光，被称为“富蓝化”。

目前最普遍LED光源是利用蓝光芯片发出的蓝光激发荧光粉发出黄绿光或黄绿、红光，再与芯片的剩余蓝光混合成白光，其光谱500nm以下会有一个蓝光波峰，通常在445～455nm有相当大的功率强度，由于高能蓝光光谱范围415-455nm，使得这样的发光机制隐藏着对眼睛危害的问题，传统的做法是降低光源的色温，低色温的白光LED发光机构虽然蓝光辐射能量很低，蓝光危害很小，但是色温过低会导致人体注意力不集中、疲惫困乏。

为了解决光源光质对眼睛的损伤，减少光源富蓝化导致的蓝光危害，以及降低青少年的近视率，本发明提供了一种仿自然光全光谱LED光源及其制作方法，本发明能够在LED光源发光时，使得光源产生与自然光接近的连续光谱，光谱饱满，光源颜色柔和，且该LED光源的短波高能量蓝光占比小于50％，通过科学性的光谱调整，降低短波蓝光，起到保护眼睛的作用，同时增高长波蓝光，有效的缓解视疲劳，使人保持清醒和警觉的状态，整个LED光源具有高显色性、高色逼真度和高色饱和度的特点。

【发明内容】

为了解决光源光质对眼睛的损伤，减少光源富蓝化导致的蓝光危害，以及降低青少年的近视率，本发明提供了一种仿自然光全光谱LED光源及其制作方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：包括有引线支架，所述引线支架的内表面涂覆有抗氧化的镀银层，在所述引线支架上设有紫光芯片，在所述紫光芯片的发光面上喷涂有用于激发不同波段光的荧光胶，在所述紫光芯片的底部与所述引线支架之间填充有固晶胶，所述紫光芯片上设有用于将所述紫光芯片的电极和所述引线支架连接起来的电导线。

如上所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述荧光胶包含有蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、抗沉淀粉、硅A胶和硅B胶，所述蓝色荧光粉的质量占比为18％～46％，所述黄绿色荧光粉的质量占比为8％～40％，所述红色荧光粉的质量占比为1％～15％，所述抗沉淀粉的质量占比为0.1％～0.6％，所述硅A胶的质量占比为15％～36％，所述硅B胶的质量占比为15％～38％。

如上所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、抗沉淀粉、硅A胶和硅B胶的质量占比总和为1。

如上所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述蓝色荧光粉的化学成分通式为(Sr,Ba)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu，所述黄绿色荧光粉的化学成分通式为：(Si,Al)₃(O,N)₄:Eu、Lu₃Al₅O₁₂:Ce、La₃Si₆N₁₁:Ce、(Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce和(Y,Ge)₃(Al,Ga)₅O₁₂，所述红色荧光粉的化学成分通式为CaAlSiN₃:Eu和K₂SiF₆:Mn4+，所述硅A胶和硅B胶的主要成分均为聚二甲硅氧烷，所述硅A胶为催化胶，所述硅B胶为固化胶。

如上所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述紫光芯片的光谱范围为390nm～430nm；所述紫光芯片结合所述荧光胶中所述蓝色荧光粉激发出的光为第一波段光，其光谱范围为400nm～450nm；所述紫光芯片结合所述荧光胶中所述黄绿色荧光粉激发出的光为第二波段光，其光谱范围为450nm～580nm；所述紫光芯片结合所述荧光胶中所述红色荧光粉激发出的光为第三波段光，其光谱范围为580nm～760nm。

如上所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述第一波段光的光强占比为5％～15％，所述第二波段光的光强占比为35％～50％，所述第三波段光的光强占比为40％～60％。

如上所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述仿自然光全光谱LED光源的色温维持在2700K～6500K之间。

一种上述仿自然光全光谱LED光源的制作方法，其特征在于：该LED光源的制作工艺包括固晶、焊线、一次烘烤、灌封荧光胶、二次烘烤，具体步骤如下：

步骤一：固晶，采用所述固晶胶将所述紫光芯片固定于所述引线支架上；

步骤二：焊线，采用高速焊线机将所述紫光芯片的电极与所述引线支架通过所述电导线进行连接；

步骤三：一次烘烤，将所述引线支架放入到烤箱内烘烤；

步骤四：灌封荧光胶，将所述蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、抗沉淀粉、硅A胶和硅B胶按配比均匀混合后形成所述荧光胶，通过高速喷粉机将所述荧光胶喷在所述紫光芯片表面，此时，该LED光源组装成型；

步骤五：二次烘烤，将灌封后的LED光源放入烘烤箱中进行烘烤处理，烘烤完毕的LED光源封装成LED灯珠。

如上所述仿自然光全光谱LED光源的制作方法，其特征在于：步骤二中所述紫光芯片的电极包括正极和负极，其中正极和负极分别连接一组电导线，所述电导线的材质为金银合金。

如上所述仿自然光全光谱LED光源的制作方法，其特征在于：步骤三中所述的烘烤温度为180℃，烘烤时间为30min；步骤五中所述的烘烤温度为80℃-150℃，烘烤时间为1h。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1、本发明仿自然光全光谱LED光源，在发光期间，该LED光源的各项参数为RA：98±2，RF：95±2，RG：100±2，CCT：2700K～6500K，其中LED光源的CCT维持在2700K～6500K之间，该LED光源能够产生连续光谱，且该光谱与自然光接近，光谱整体颜色饱满，产生的光线与传统的LED光源相比更加的柔和。

2、本发明仿自然光全光谱LED光源，产生的短波高能量蓝光占比小于50％，能够大幅度的减小LED光源蓝光产生的视觉疲劳。

3、本发明仿自然光全光谱LED光源，通过合理的配比荧光胶中的蓝色荧光粉，黄绿色荧光粉，红色荧光粉，硅A胶和硅B胶，以及抗沉淀粉的量，结合紫光芯片发出的光，能够实现对LED光源光谱的调整，降低了短波蓝光的比例，起到保护眼睛的作用；同时增加了长波蓝光的比例，起到缓解视觉疲劳，使人保持清醒、警觉状态的效果。

4、本发明仿自然光全光谱LED光源，整体的光谱连续，具有高显色性，光色高度逼真，且色饱和度比普通光源更好，具有更好的照明效果。

5、本发明仿自然光全光谱LED光源的制作方法，步骤清晰，技术成熟，能够批量生产，降低了生产成本。

【附图说明】

图1是本发明仿自然光全光谱LED光源的结构示意图；

图2是本发明仿自然光全光谱LED光源柔和型光的相对光谱图；

图3是本发明仿自然光全光谱LED光源平和型光的绝对光谱图；

图4是本发明仿自然光全光谱LED光源制作方法的流程图。

图中：1为引线支架；2为紫光芯片；3为固晶胶；4为电导线；5为荧光胶；6为镀银层。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明技术特征作进一步详细说明以便于所述领域技术人员能够理解。

一种仿自然光全光谱LED光源，如图1～图3所示，包括有引线支架1，所述引线支架1的内表面涂覆有抗氧化的镀银层6，所述引线支架1的材质为红铜，所述镀银层6能够防止其发生氧化，在所述引线支架1上设有紫光芯片2，所述紫光芯片2设有两片，在所述紫光芯片2的发光面上喷涂有用于激发不同波段光的荧光胶5，在所述紫光芯片2的底部与所述引线支架1之间填充有固晶胶3，所述固晶胶3是一种胶水，把所述紫光芯片2固定在所述引线支架1上且所述固晶胶3具有导电效果，所述紫光芯片2上设有用于将所述紫光芯片2的电极和所述引线支架1连接起来的电导线4，所述电导线4起导线连接的作用，导通时电流通过所述电导线4进入所述紫光芯片2，使所述紫光芯片2发光，两片所述紫光芯片2均单独与所述引线支架1电连接。

具体的，所述荧光胶5包含有蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、抗沉淀粉、硅A胶和硅B胶，所述蓝色荧光粉的质量占比为18％～46％，所述黄绿色荧光粉的质量占比为8％～40％，所述红色荧光粉的质量占比为1％～15％，所述抗沉淀粉的质量占比为0.1％～0.6％，所述硅A胶的质量占比为15％～36％，所述硅B胶的质量占比为15％～38％，三种所述荧光粉按配比混在一起，加入少量所述抗沉淀粉，然后加入硅A胶和硅B胶搅拌均匀，形成所述荧光胶5，所述荧光胶5内不能有气泡和沉淀。

此外，所述蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、抗沉淀粉、硅A胶和硅B胶的质量占比总和为1。

具体的，所述蓝色荧光粉的化学成分通式为(Sr,Ba)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu，所述黄绿色荧光粉的化学成分通式为：(Si,Al)₃(O,N)₄:Eu、Lu₃Al₅O₁₂:Ce、La₃Si₆N₁₁:Ce、(Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce和(Y,Ge)₃(Al,Ga)₅O₁₂，所述红色荧光粉的化学成分通式为CaAlSiN₃:Eu和K₂SiF₆:Mn4+，所述硅A胶和硅B胶的主要成分均为聚二甲硅氧烷，所述硅A胶为催化胶，所述硅B胶为固化胶。

具体的，所述紫光芯片2的光谱范围为390nm～430nm；所述紫光芯片2结合所述荧光胶5中所述蓝色荧光粉激发出的光为第一波段光，其光谱范围为400nm～450nm；所述紫光芯片2结合所述荧光胶5中所述黄绿色荧光粉激发出的光为第二波段光，其光谱范围为450nm～580nm；所述紫光芯片2结合所述荧光胶5中所述红色荧光粉激发出的光为第三波段光，其光谱范围为580nm～760nm。

此外，所述第一波段光的光强占比为5％～15％，所述第二波段光的光强占比为35％～50％，所述第三波段光的光强占比为40％～60％。

具体的，所述仿自然光全光谱LED光源的色温维持在2700K～6500K之间，其中，色温2700-4500K为给人温暖感觉的柔和型光，其光谱如图2所示；色温4500-5500K为令人感觉明朗的平和型光，其光谱如图3所示；图2、图3的横坐标为光的波长，纵坐标为光的强度。

本专利还请求保护一种上述仿自然光全光谱LED光源的制作方法，如图4所示，该LED光源的制作工艺包括固晶、焊线、一次烘烤、灌封荧光胶、二次烘烤，具体步骤如下：

步骤一：固晶，采用所述固晶胶3将所述紫光芯片2固定于所述引线支架1上，防止所述紫光芯片2发生挪位；

步骤二：焊线，采用高速焊线机将所述紫光芯片2的电极与所述引线支架1通过所述电导线4进行连接，两片所述紫光芯片2均单独与所述引线支架1电连接；

步骤三：一次烘烤，将所述引线支架1放入到烤箱内烘烤，使得所述固晶胶3能够快速干燥；

步骤四：灌封荧光胶，将所述蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、抗沉淀粉、硅A胶和硅B胶按配比均匀混合后形成所述荧光胶5，通过高速喷粉机将所述荧光胶5喷在所述紫光芯片2上且完全覆盖所述紫光芯片2表面，此时，该LED光源组装成型；

步骤五：二次烘烤，将灌封后的LED光源放入烘烤箱中进行烘烤处理，使得所述荧光胶5能够快速干燥，烘烤完毕的LED光源封装成LED灯珠。

具体的，步骤二中所述紫光芯片2的电极包括正极和负极，其中正极和负极分别连接一组电导线4，所述电导线4的材质为金银合金。

此外，步骤三中所述的烘烤温度为180℃，烘烤时间为30min；步骤五中所述的烘烤温度为80℃-150℃，烘烤时间为1h。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：包括有引线支架(1)，所述引线支架(1)的内表面涂覆有抗氧化的镀银层(6)，在所述引线支架(1)上设有紫光芯片(2)，在所述紫光芯片(2)的发光面上喷涂有用于激发不同波段光的荧光胶(5)，在所述紫光芯片(2)的底部与所述引线支架(1)之间填充有固晶胶(3)，所述紫光芯片(2)上设有用于将所述紫光芯片(2)的电极和所述引线支架(1)连接起来的电导线(4)。

2.根据权利要求1所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述荧光胶(5)包含有蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、抗沉淀粉、硅A胶和硅B胶，所述蓝色荧光粉的质量占比为18％～46％，所述黄绿色荧光粉的质量占比为8％～40％，所述红色荧光粉的质量占比为1％～15％，所述抗沉淀粉的质量占比为0.1％～0.6％，所述硅A胶的质量占比为15％～36％，所述硅B胶的质量占比为15％～38％。

3.根据权利要求2所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、抗沉淀粉、硅A胶和硅B胶的质量占比总和为1。

4.根据权利要求2所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述蓝色荧光粉的化学成分通式为(Sr,Ba)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu，所述黄绿色荧光粉的化学成分通式为：(Si,Al)₃(O,N)₄:Eu、Lu₃Al₅O₁₂:Ce、La₃Si₆N₁₁:Ce、(Y,Gd)₃Al₅O₁₂:Ce和(Y,Ge)₃(Al,Ga)₅O₁₂，所述红色荧光粉的化学成分通式为CaAlSiN₃:Eu和K₂SiF₆:Mn4+，所述硅A胶和硅B胶的主要成分均为聚二甲硅氧烷，所述硅A胶为催化胶，所述硅B胶为固化胶。

5.根据权利要求2所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述紫光芯片(2)的光谱范围为390nm～430nm；所述紫光芯片(2)结合所述荧光胶(5)中所述蓝色荧光粉激发出的光为第一波段光，其光谱范围为400nm～450nm；所述紫光芯片(2)结合所述荧光胶(5)中所述黄绿色荧光粉激发出的光为第二波段光，其光谱范围为450nm～580nm；所述紫光芯片(2)结合所述荧光胶(5)中所述红色荧光粉激发出的光为第三波段光，其光谱范围为580nm～760nm。

6.根据权利要求5所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述第一波段光的光强占比为5％～15％，所述第二波段光的光强占比为35％～50％，所述第三波段光的光强占比为40％～60％。

7.根据权利要求1所述的仿自然光全光谱LED光源，其特征在于：所述仿自然光全光谱LED光源的色温维持在2700K～6500K之间。

8.一种根据权利要求1至7任一项所述的仿自然光全光谱LED光源的制作方法，其特征在于：该LED光源的制作工艺包括固晶、焊线、一次烘烤、灌封荧光胶、二次烘烤，具体步骤如下：

步骤一：固晶，采用所述固晶胶(3)将所述紫光芯片(2)固定于所述引线支架(1)上；

步骤二：焊线，采用高速焊线机将所述紫光芯片(2)的电极与所述引线支架(1)通过所述电导线(4)进行连接；

步骤三：一次烘烤，将所述引线支架(1)放入到烤箱内烘烤；

步骤四：灌封荧光胶，将所述蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、抗沉淀粉、硅A胶和硅B胶按配比均匀混合后形成所述荧光胶(5)，通过高速喷粉机将所述荧光胶(5)喷在所述紫光芯片(2)表面，此时，该LED光源组装成型；

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：步骤二中所述紫光芯片(2)的电极包括正极和负极，其中正极和负极分别连接一组电导线(4)，所述电导线(4)的材质为金银合金。

10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：步骤三中所述的烘烤温度为180℃，烘烤时间为30min；步骤五中所述的烘烤温度为80℃-150℃，烘烤时间为1h。