CN113488574A - 白光led光源、照明装置 - Google Patents

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CN113488574A CN202110762972.4A CN202110762972A CN113488574A CN 113488574 A CN113488574 A CN 113488574A CN 202110762972 A CN202110762972 A CN 202110762972A CN 113488574 A CN113488574 A CN 113488574A
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Abstract

本申请属于显示技术领域，尤其涉及一种白光LED光源，以及一种照明装置。其中，白光LED光源包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光粉，所述蓝光芯片包括峰值波长为400～410nm的第一芯片和峰值波长为470～480nm的第二芯片，所述荧光粉包括峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉。本申请白光LED光源，通过第一蓝光芯片和第二蓝光芯片与绿色荧光粉和红色荧光粉的协同激发作用，使LED光源实现超高色域白光，可高达111％，且高能蓝光占比较小，蓝光危害低，降低光源对人眼的伤害。

Description

白光LED光源、照明装置
技术领域
本申请属于显示技术领域，尤其涉及一种白光LED光源，以及一种照明装置。
背景技术
近年来，随着LED照明市场渗透率不断提高，国家对LED照明在节能减排方面的目标要求已基本达到。但蓝光危害和节律效应失调的广泛争议使得LED健康照明和显示概念备受关注。根据世界卫生组织的最新研究报告，目前我国中小学生近视患者人数超过一亿，青少年近视率居世界第一。儿童青少年近视已成为中国视力损伤的主要原因。不良的照明或显示环境是导致学生视力下降的主要直接原因之一，特别是在显示方面，由于发光面大，距离近对人眼伤害最高。
目前，高色域显示白光LED通常采用蓝光芯片450-460nm波段激发520-540nm硅酸盐绿粉或氮氧化物绿粉和620-640nm氟化物红粉实现，其色域能够达到接近100％。但存在以下问题，首先是蓝光芯片的高能蓝光占比较多，对人眼伤害较大；其次该方案的色域相对较难提升。
发明内容
本申请的目的在于提供一种白光LED光源，以及一种照明装置，旨在一定程度上解决现有白光LED光源中蓝光占比较多，对人眼伤害大，且色域有待进一步提升的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种白光LED光源，所述白光LED光源包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光粉，所述蓝光芯片包括峰值波长为400～410nm的第一芯片和峰值波长为470～480nm的第二芯片，所述荧光粉包括峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉。
进一步地，所述第一芯片的峰值波长为400～405nm，所述第二芯片的峰值波长为470～475nm。
进一步地，在相同电流条件下，所述第一芯片和所述第二芯片的压降差小于1％。
进一步地，在相同的工作条件下，所述第一芯片和所述第二芯片的峰值强度比为(1.5～2)：1。
进一步地，所述绿色荧光粉选自：M2SiO4:Eu2+，其中，M为Sr、Ba、Ca中的一种或多种；或者，所述绿色荧光粉选自：β-SiAlON：Eu2+；或者，所述绿色荧光粉选自：(Ba,Sr)Si2O2N2:Eu2+；或者，所述绿色荧光粉选自：Ba3Si6O12N2:Eu2+。
进一步地，所述红色荧光粉选自：BaMgAl11O17:Cr3+、SrMgAl11O17:Cr3+、(Ba,Sr)MgAl11O17:Cr3+中的一种。
进一步地，所述绿色荧光粉选自：β-SiAlON：Eu2+。
进一步地，所述红色荧光粉选自：BaMgAl11O17:Cr3+。
进一步地，以所述白光LED光源中，荧光粉的总质量为100％计，其中，所述绿色荧光粉的质量百分含量为60～90％，所述红色荧光粉的质量百分含量为10～40％。
进一步地，所述白光LED光源的色温为2700～6500K。
进一步地，所述白光LED光源的色域不低于107％，蓝光危害等级为Rg0。
第二方面，本申请提供一种照明装置，所述照明装置包含有上述的白光LED光源。
本申请第一方面提供的白光LED光源，包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光粉；其中，蓝光芯片包括峰值波长为400～410nm的第一芯片，该芯片的发射峰均能被LED光源张工荧光粉所吸收，对峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉激发效率高。蓝光芯片还包括峰值波长为470～480nm的第二芯片，该波长的芯片仅有部分能量被荧光粉吸收，被绿色荧光粉和红色荧光粉吸收较少，大部分能量可与绿光和红光部分结合，提高LED光源的色域，使光源实现高色域白光；并且，该波段蓝光在短驳高能蓝光中占比小，降低了LED光源的蓝光危害，从而降低了光源对人眼的伤害。另外，本申请LED光源中采用的峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉，稳定性好，激发效率高，半峰宽窄，色纯度高，可进一步提高LED光源的色域，减小蓝光占比，降低蓝光危害。
本申请第二方面提供的照明装置，由于包含有上述具有高色域，低蓝光危害的白光LED光源，因而使得照明装置也具有高色域，蓝光危害低等特性，视觉感受更舒适，对人眼伤害小，有利于保护视力，同时也有利于减少由于蓝光过高导致的亚健康问题。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
术语“LED”为“Light-emitting Diode”的缩写，表示发光二极管。
本申请实施例第一方面提供一种白光LED光源，包括蓝光芯片和被蓝光芯片激发的荧光粉，蓝光芯片包括峰值波长为400～410nm的第一芯片和峰值波长为470～480nm的第二芯片，荧光粉包括峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉。
本申请实施例第一方面提供的白光LED光源，包括蓝光芯片和被蓝光芯片激发的荧光粉；其中，蓝光芯片包括峰值波长为400～410nm的第一芯片，该芯片的发射峰均能被LED光源张工荧光粉所吸收，对峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉激发效率高。蓝光芯片还包括峰值波长为470～480nm的第二芯片，该波长的芯片仅有部分能量被荧光粉吸收，被绿色荧光粉和红色荧光粉吸收较少，大部分能量可与绿光和红光部分结合，提高LED光源的色域，使光源实现高色域白光；并且，该波段蓝光在短驳高能蓝光中占比小，降低了LED光源的蓝光危害，从而降低了光源对人眼的伤害。另外，本申请LED光源中采用的峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉，稳定性好，激发效率高，半峰宽窄，色纯度高，可进一步提高LED光源的色域，减小蓝光占比，降低蓝光危害。
在一些实施例中，第一芯片的峰值波长为400～405nm，第二芯片的峰值波长为470～475nm。本申请实施例白光LED光源中，第一芯片的峰值波长为400～405nm，该峰值波长的芯片对峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉有更好的激发效率。第二芯片的峰值波长为470～475nm，该峰值波长的芯片有最佳的色域和白光光效。
在一实施例中，在相同电流条件下，第一芯片和第二芯片的压降差小于1％。在相同电流驱动下，若压降太大容易造成并联的第一芯片和第二芯片之间抢电流，或者造成串联的第一芯片和第二芯片之间抢电压现象，都会影响白光LED光源的均匀性、一致性和稳定性。
在一些实施例中，在相同的工作条件下，第一芯片和第二芯片的峰值强度比为(1.5～2)：1。若第一芯片的峰值强度过高，则会导致第二芯片峰值太低，LED光源色域较低；若第一芯片的峰值强度过低，则会导致芯片对红色和绿色荧光粉激发不完全，导致白光光效较低。在一些具体实施例中，第一芯片和第二芯片的峰值强度比为1.5:1、1.7:1、1.9:1、2:1等。
在一些实施例中，绿色荧光粉选自：M2SiO4:Eu2+，其中，M为Sr、Ba、Ca中的一种或多种；或者，绿色荧光粉选自：β-SiAlON：Eu2+；或者，绿色荧光粉选自：(Ba,Sr)Si2O2N2:Eu2+；或者，绿色荧光粉选自：Ba3Si6O12N2:Eu2+。本申请实施例采用的这些绿色荧光粉，稳定性好，在峰值波长为400～410nm的第一芯片的激发下激发效率高。在一些具体实施例中，绿色荧光粉选自：β-SiAlON：Eu2+，优选的该绿色荧光粉有最佳的稳定性，且在第一芯片的激发下有最佳的激发效率。
在一实施例中，红色荧光粉选自：BaMgAl11O17:Cr3+、SrMgAl11O17:Cr3+、(Ba,Sr)MgAl11O17:Cr3+中的一种。本申请实施例采用的这些红色荧光粉，不但在峰值波长为400～410nm的第一芯片的激发下激发效率高；而且半波宽较窄(40-50nm)，色纯度较高，有利于提高LED光源的色域。在以上具体实施例中，红色荧光粉选自：BaMgAl11O17:Cr3+，优选的这种红色荧光粉有更优的外量子效率，有利于提高LED光源的光电性能。
在一些实施例中，以白光LED光源中，荧光粉的总质量为100％计，其中，绿色荧光粉的质量百分含量为60～90％，红色荧光粉的质量百分含量为10～40％。本申请实施例白光LED光源中，绿色荧光粉和红色荧光粉的配比会影响LED光源的色温，该配比的红绿荧光粉，使得LED光源的色温可满足背光源应用的实际需求。在实际应用过程中，可灵活调节光源中绿色荧光粉和红色荧光粉的配比，使LED光源满足不同的色温需求。
在一些具体实施例中，绿色荧光粉选自：β-SiAlON：Eu2+，红色荧光粉选自：BaMgAl11O17:Cr3+。本申请实施例LED光源采用β-SiAlON：Eu2+绿色荧光粉和BaMgAl11O17:Cr3+红色荧光粉，使得LED光源具有更优的高色域、低蓝光等光电性能。
在一些实施例中，白光LED光源的色温为2700～6500K。本申请实施例LED光源的色温范围广，可满足不同色温的应用需求。在一些具体实施例中，白光LED光源的色温可以是2700～3000K的暖色调，也可以是3000～6000K的中性色调，还可以是6000～6500K的冷色调。
在一些实施例中，白光LED光源的色域不低于107％，蓝光危害等级为Rg0。本申请实施例白光LED光源，通过峰值波长为400～410nm的第一蓝光芯片和峰值波长为470～480nm的第二蓝光芯片与峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉的协同激发作用，使LED光源实现超高色域白光，色域不低于107％，可高达111％，且高能蓝光占比较小，蓝光危害低，蓝光危害等级为Rg0，降低光源对人眼的伤害。
本申请实施例第二方面提供一种照明装置，照明装置包含有上述的白光LED光源。
本申请实施例第二方面提供的照明装置，由于包含有上述具有高色域，低蓝光危害的白光LED光源，因而使得照明装置也具有高色域，蓝光危害低等特性，视觉感受更舒适，对人眼伤害小，有利于保护视力，同时也有利于减少由于蓝光过高导致的亚健康问题。
为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例白光LED光源的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用402.5-405nm波段芯片和470-472.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约1.5：1，荧光粉方案为：绿粉为β-SiAlON：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
实施例2
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用402.5-405nm波段芯片和470-472.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约1.5：1，荧光粉方案为：绿粉为Sr2SiO4：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
实施例3
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用402.5-405nm波段芯片和470-472.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约1.5：1，荧光粉方案为：绿粉为Sr2SiO4：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为SrMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
实施例4
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用402.5-405nm波段芯片和470-472.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约1.5：1，荧光粉方案为：绿粉为Sr2SiO4：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为(Sr,Ba)MgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
实施例5
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用405-407.5nm波段芯片和475-477.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约1.5：1，荧光粉方案为：绿粉为β-SiAlON：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
实施例6
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用402.5-405nm波段芯片和470-472.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约2：1，荧光粉方案为：绿粉为β-SiAlON：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
实施例7
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用402.5-405nm波段芯片和470-472.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约2.2：1，荧光粉方案为：绿粉为β-SiAlON：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
实施例8
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用402.5-405nm波段芯片和470-472.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约1.3：1，荧光粉方案为：绿粉为β-SiAlON：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
对比例1
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用457.5-460nm波段芯片，荧光粉方案为：绿粉为β-SiAlON：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为630nm。
对比例2
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用402.5-405nm波段芯片和470-472.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约2％，辐射功率比值约1.5：1，荧光粉方案为：绿粉为β-SiAlON：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
对比例3
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用410-412.5nm波段芯片和465-467.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约1.5：1，荧光粉方案为：绿粉为β-SiAlON：Eu2+，峰值波长为530nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为700nm。
对比例4
一种白光LED背光源，其具体白光实现方式如下：
采用402.5-405nm波段芯片和470-472.5nm芯片串联，二者在相同电流驱动下，压降差约0.2％，辐射功率比值约1.5：1，荧光粉方案为：绿粉为β-SiAlON：Eu2+，峰值波长为545nm；红粉为BaMgAl11O17:Cr3+，峰值波长为685nm。
进一步的，为了验证本申请实施例白光LED背光源的进步性，对实施例1～8和对比例1～4提供的白光LED背光源的相对光效、色域、蓝光加权辐亮度以及可靠性，分别进行了测试，测试结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0003149647200000101
注释1：蓝光危害主要通过蓝光加权辐亮度(LB)进行评估，LB>100W·m-2·Sr-1，蓝光危害为Rg1(低蓝光危害)；LB<100W·m-2·Sr-1，蓝光危害为Rg0(无蓝光危害)，LB值越小说明蓝光危害越低。
注释2：可靠性对比主要通过高温高湿、高温老化、耐点流老化等性能的综合反映，高温高湿性能具体表现在85％湿度和85℃条件下光衰、色漂性能变化；高温老化性能指的是在100℃条件下器件的光衰和色漂性能变化；耐点流老化指的是在不同电流测试下，器件的光电性能和光谱性能变化；综合这三个性能指标的变化，可靠性等级分为优、良和差。
由上述测试结果可知，本申请实施例1～5提供的白光LED光源，采用双蓝光芯片激发所采用的荧光粉，使得LED光源表现出更高的色域，色域能够超过100％，最高可达111％；并且LED光源的蓝光危害等级均能达到Rg0，无蓝光危害。另外，通过实施例1～6与实施例7～8比较可知，当LED光源中第一芯片和第二芯片的峰值强度比过高或过低时，会导致LED光源的相对光效、色域降低，同时会提高蓝光加权辐亮度。
然而，对比例1提供的白光LED光源，仅采用457.5-460nm波段芯片激发波长为530nm的绿色荧光粉和波长为630nm的红色荧光粉，蓝光加权辐亮度高达359W·m-2·Sr-1，表现出极高的蓝光危害。
对比例2提供的白光LED光源，第一芯片和第二芯片的压降差大于1％时，同样会导致LED光源的相对光效、色域降低，同时会提高蓝光加权辐亮度，在不同电流测试下光谱及光电性能变化较大，老化综合性能较差。
对比例3提供的白光LED光源，第一芯片和第二芯片的波段超出本发明波段限制时，会导致LED光源的蓝光加权辐亮度提高，达不到Rg0级别，相对光效、色域和老化性能均下降。
对比例4提供的白光LED光源，荧光粉的峰值波长发生变化，导致白光LED光源的色域和光效大幅度下降。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种白光LED光源，其特征在于，所述白光LED光源包括蓝光芯片和被所述蓝光芯片激发的荧光粉，所述蓝光芯片包括峰值波长为400～410nm的第一芯片和峰值波长为470～480nm的第二芯片，所述荧光粉包括峰值波长为520～540nm的绿色荧光粉和峰值波长为690～700nm的红色荧光粉。
2.如权利要求1所述的白光LED光源，其特征在于，所述第一芯片的峰值波长为400～405nm，所述第二芯片的峰值波长为470～475nm；
和/或，在相同电流条件下，所述第一芯片和所述第二芯片的压降差小于1％。
3.如权利要求1或2所述的白光LED光源，其特征在于，在相同的工作条件下，所述第一芯片和所述第二芯片的峰值强度比为(1.5～2)：1。
4.如权利要求3所述的白光LED光源，其特征在于，所述绿色荧光粉选自：M2SiO4:Eu2+，其中，M为Sr、Ba、Ca中的一种或多种；
或者，所述绿色荧光粉选自：β-SiAlON：Eu2+；
或者，所述绿色荧光粉选自：(Ba,Sr)Si2O2N2:Eu2+；
或者，所述绿色荧光粉选自：Ba3Si6O12N2:Eu2+。
5.如权利要求1、2或4任一项所述的白光LED光源，其特征在于，所述红色荧光粉选自：BaMgAl11O17:Cr3+、SrMgAl11O17:Cr3+、(Ba,Sr)MgAl11O17:Cr3+中的一种。
6.如权利要求5所述的白光LED光源，其特征在于，所述绿色荧光粉选自：β-SiAlON：Eu2 +；
和/或，所述红色荧光粉选自：BaMgAl11O17:Cr3+。
7.如权利要求1或6所述的白光LED光源，其特征在于，以所述白光LED光源中，荧光粉的总质量为100％计，其中，所述绿色荧光粉的质量百分含量为60～90％，所述红色荧光粉的质量百分含量为10～40％。
8.如权利要求7所述的白光LED光源，其特征在于，所述白光LED光源的色温为2700～6500K。
9.如权利要求1或8所述的白光LED光源，其特征在于，所述白光LED光源的色域不低于107％，蓝光危害等级为Rg0。
10.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置包含有如权利要求1～9任一项所述的白光LED光源。
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