CN113725329A - 一种全光谱灯珠led芯片及全光谱低ugr低蓝光灯具 - Google Patents

一种全光谱灯珠led芯片及全光谱低ugr低蓝光灯具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全光谱灯珠LED芯片及全光谱低UGR低蓝光的灯具，芯片包括碳化硅衬底，所述碳化硅衬底上设有连续禁带的两个以上发光芯片区域，不同发光芯片区域的发光材料均为InGaN三元材料，通过调节InGaN三元材料中In：Ga的比例，从而制作出从红外到紫外不同波段的发光芯片区域。灯具包括外壳，外壳顶面外侧贴装有若干条上灯板，上灯板的上侧面交替贴有主发光灯珠和补光灯珠，主发光灯珠和补光灯珠的出光方向均竖直向上；外壳顶面内侧贴装有若干条下灯板，下灯板上交替贴有主发光灯珠和补光灯珠；主发光灯珠的芯片全光谱灯珠LED芯片。本方案的光谱接近于太阳光的全光谱，具有UGR的效果，适用于室内环境的照明。

Description

一种全光谱灯珠LED芯片及全光谱低UGR低蓝光灯具
技术领域
本发明涉及照明设备领域，尤其是涉及一种全光谱灯珠LED芯片及全光谱低UGR低蓝光灯具。
背景技术
LED照明技术以其发光效率高、抗冲击和抗震性能好、可靠性高、寿命长、便于调节等特点受到了欢迎，已经成为了当前广泛使用的照明技术。LED节能灯在许多方面具有传统光源无可比拟的优越性，主要表现在发光效率高、使用寿命长、耐用、采用低电压和低电流驱动、工作安全可靠、节能省电、环保、防震、防水、体积小、光控制方便，发光色彩丰富、色域宽、光束集中，响应速度快，可以智能化、网络化控制与调节等。它的特殊优势符合现代社会的“绿色”标准，也适应新兴科学技术快速发展的进程。
但常规LED光源属于光谱窄的点光源，其波峰波长在450到460nm之间，同时激发荧光粉后形成的白光光谱中也有大量的光谱缺失，与太阳光光谱差异非常大，而人类人眼的最佳视觉要求在色温2500～6500K，人眼的结构特殊与人类长期生活环境决定了在太阳光阅读与观测时人眼的感知度最高，而要使人眼在某一照明环境下感到舒适，需要使其发光光谱与太阳光光谱相接近，即显色指数接近于100的光谱。
目前，实现LED全光谱照明成熟技术主要有三种方式：紫光激发全光谱、单蓝光激发全光谱、双蓝光激发全光谱。常规的全光谱LED都是采用芯片激发涂覆在上的荧光粉(红色、绿色)来实现。这样的实现方式存在的缺陷是：不同的芯片需要采用不同的材料单独加工，最后将不同的芯片进行组合，加工方法繁琐，耗时，生产成本高。
全光谱指光谱中包含紫外线、可见光、红外光的光谱曲线，并且可见部分中红绿蓝的比例与阳光近似，显色指数接近于100％的光谱。市场常规LED中普遍使用蓝光芯片，蓝光光谱相对较高，缺少紫光、青光、短波绿光和长波红光部分。过量的蓝光以及照明灯具的不当使用会造成视觉损伤。蓝色光线会抑制褪黑素的分泌，可能会导致失眠。
统一眩光值(UGR)是度量室内视觉环境中的照明装置发出的光对人眼造成不舒适感主观反应的心理参量，现有的灯具为了提供足够的照明度往往会使得UGR过高，让人具有不舒适感。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的LED芯片生产成本高、工序繁琐的问题，提供一种全光谱灯珠LED芯片，同时针对常规灯具光谱有缺失、UGR较高的技术问题，提供一种接近于阳光的全光谱低UGR低蓝光灯具。
本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种全光谱灯珠LED芯片，包括碳化硅衬底，所述碳化硅衬底上设有连续禁带的两个以上发光芯片区域，不同发光芯片区域的发光材料均为InGaN三元材料，通过调节InGaN三元材料中In：Ga的比例，从而制作出从红外到紫外不同波段的发光芯片区域，达到同一衬底上单一材料体系的全光谱LED。
通过调节InGaN三元材料中In：Ga的比例，便可获得0.64-3.4eV范围内所需要的不同的禁带宽度从而制作出从红外到紫外不同波段的芯片。本发明中，白光是用紫外或蓝光芯片配合荧光粉实现的。红光绿光是通过单独芯片发光实现的。
红外芯片：发射波长600-1600nm。蓝光芯片发射波长400-480nm，配合YAG荧光粉产生白光。紫外芯片：发射波长360-380nm，配合黄色荧光粉Sr 9MgLi(PO 4)7:Eu 2+得到白光。
作为优选，发光芯片区域电极采用水平电极结构或垂直电极结构。
作为优选，发光芯片区域电极采用水平共阳电极结构，水平共阳电极结构包括上侧共用部和下侧的分区部，分区部的分区数量与发光芯片区域的数量相一致；
共用部从上至下依次包括P型电极和P型GaN层；
每个分区部从上至下依次包括：InGaN多量子阱层、N型GaN层、高温GaN缓冲层、低温GaN缓冲层、碳化硅衬底和保护层，N型GaN层上表面的外侧还设有N型电极。
作为优选，P型GaN层厚度为120-180nm，InGaN多量子阱层厚度为2-6nm，N型GaN层厚度为10-15nm，高温GaN缓冲层厚度为2-4μm，低温GaN缓冲层厚度为40-60nm，碳化硅衬底厚度为15-25μm，保护层厚度10-15nm。
低温GaN缓冲层指加工温度500-540℃，高温GaN缓冲层指加工温度980-1050℃。保护层材料为金。
一种全光谱低UGR灯具，包括外壳，外壳顶面外侧贴装有若干条上灯板，上灯板的上侧面交替贴有主发光灯珠和补光灯珠，主发光灯珠和补光灯珠的出光方向均竖直向上；外壳顶面内侧贴装有若干条下灯板，下灯板上交替贴有主发光灯珠和补光灯珠，主发光灯珠和补光灯珠的出光方向均竖直向下；所有的主发光灯珠和补光灯珠均与控制电路连接；主发光灯珠的芯片为前述的全光谱灯珠LED芯片。
本方案使用补光灯珠来补充主发光灯珠的光谱，从而使整个灯具的光谱接近于太阳光的全光谱。上灯板向上出光，通过控制电路的控制改变环境亮度，从而达到降低UGR的效果。
作为优选，全光谱低UGR灯具还包括格栅和扩散罩，所述格栅和扩散罩通过铝框安装在外壳底面，扩散罩在格栅的下方，格栅外层镀有反光铝。
格栅可以改变出光方向，从而降低UGR。扩散罩把光均匀扩散，获得更柔和的照明效果。
作为优选，主发光灯珠包括色温为2700K的灯珠和色温为6500K的灯珠，补光灯珠包括波长是660nm和750nm的灯珠，四种灯珠依次交替排列。
主发光灯珠的光谱覆盖400-780nm波段，且紫光(20-25％)波段比标准参考光源低，减少了低能波段(400-440nm)对视网膜的损伤。其显色指数Ra高达97，色保真指数Rf高达96，色饱和度Rg接近100(IEC TM-30-15)，可实现低蓝光、低紫光的设计效果。但光谱650-780nm的可见光是较为缺乏的，因此通过波长是660nm和750nm的补光灯珠进行补光，从而让整体的光达到全光谱的效果。
作为优选，所述控制电路包括调光模组电路，调光模组电路包括控制IC，控制IC为DIO8280，控制IC的1脚连接储能电感LS41的第二端，储能电感LS41的第一端连接控制IC的5脚和6脚，控制IC的2脚为输入PWM信号的调光控制脚，电阻RS32的第一端连接控制IC的2脚，电阻RS32的第二端连接直流电压输入端负极GND，控制IC的3脚通过调光电压滤波电容CS31连接直流电压输入端负极GND，控制IC的4脚连接直流电压输入端负极GND，控制IC的7脚连接直流电压输入端正极VIN，输入滤波电容CS11跨接在直流电压输入端的正极和负极之间，直流电压输入端正极VIN也即为输出端正极LED+，控制IC的8脚通过电阻RS32连接输出端负极LED-，续流二极管DS41的正极连接储能电感LS41的第一端，续流二极管DS41的负极连接输出端正极LED+，输出滤波电容CS41的第一端连接输出端正极LED+，输出滤波电容CS41的第二端连接储能电感LS41的第二端，电流采样电阻RS41A的第一端连接输出端负极LED-，电流采样电阻RS41A的第二端连接储能电感LS41的第二端，电流采样电阻RS41B和电流采样电阻RS41A并联，输出端正极LED+和输出端负极LED-连接上灯板的主发光灯珠和补光灯珠。
调光模组电路接收PWM信号，然后根据PWM信号控制上灯板的LED灯串的电流，使灯无频闪，达到Pst＜1.0，SVM＜0.4,且满足IEEE Std1789-2015标准不可察觉风险的要求。
作为优选，所述控制电路还包括驱动电路，所述驱动电路包括反激变换IC、供电模组US61、无线调光控制模组US54和4个调光模组，反激变换IC为KP2123SG，反激变换IC的1脚通过串联的电阻RS61B和电阻RS61A连接电感L21的第二端，电感L21的第一端连接整流桥BS11的输出端正极，整流桥BS11的输出端负极接地，整流桥BS11的输入端连接市电；电容C11跨接在整流桥BS11的输出端正极和输出端负极之间，电容CD21的第一端连接电感L21的第二端，电容CD21的第二端接地；电容CS61的第一端连接反激变换IC的1脚，电容CS61的第二端接地，电容CD61和电容CS61并联，二极管DS61的负极通过电阻RS61C连接反激变换IC的1脚，二极管DS61的正极通过电感L41C接地；反激变换IC的3脚通过电阻RS31A连接二极管DS61的正极，反激变换IC的8脚接地，电阻RS31B跨接在反激变换IC的3脚和8脚之间，反激变换IC的4脚通过电阻RS41A接地，电阻RS41B和电阻RS41A并联，电容CS42跨接在反激变换IC的4脚和5脚之间，反激变换IC的5脚和6脚连接二极管DS21的正极，二极管DS21的正极连接电容CS21的第一端，电容CS21的第二端连接电感L21的第二端，电阻RS21A和电阻RS21B都与电容CS21并联，变压器输入绕组L41A的第一端连接电感L21的第二端，变压器输入绕组L41A的第二端连接二极管DS21的正极，变压器输出绕组L41B的第一端连接二极管D41的正极，变压器输出绕组的第二端连接SGND，二极管D41的负极为输出电压CV端，电容CD41的第一端连接输出电压CV端，电容CD41的第二端连接SGND，电阻RS51和电容CD41并联；无线调光控制模组US54为BWZBM02，4个调光模组均为M-DIO8280，4个调光模组的1脚均连接输出电压CV端，4个调光模组的3脚均连接SGND，无线调光控制模组US54的3脚、6脚、7脚和5脚分别连接第一调光模组U51A的2脚、第二调光模组U51B的2脚、第三调光模组U51C的2脚和第四调光模组U51D的2脚，无线调光控制模组US54的2脚连接电源3.3V，供电模组US61的1脚连接输出电压CV端，供电模组US61的2脚输出电源3.3V，供电模组US61的3脚连接SGND；第一调光模组的1脚和4脚连接下灯板的2700K的灯珠，第二调光模组的1脚和4脚连接下灯板的6500K的灯珠，第三调光模组的1脚和4脚连接下灯板的波长为660nm的灯珠，第二调光模组的1脚和4脚连接下灯板的波长为750nm的灯珠。
驱动电路驱动下灯板的灯珠发光，实现调光功能。
本发明带来的实质性效果是，本发明通过在同一衬底下外延相邻连续禁带的两个以上芯片，以得到连续的光谱，并通过它们的组合发出类似于太阳光的全光谱。可以补全普通全光谱灯珠缺失的光谱，得到更接近太阳光的光谱，并进一步提高显色指数。并且在紫外或蓝光转化中不再需要使作价格昂贵且光通维持不稳定的氟化物荧光粉。同时可以减少电极的数量，降低了光的阻挡，提高光通量。本方案的灯具可以得到接近于太阳光的全光谱的光，具有较低的UGR，可以根据需要进行调光。
附图说明
图1是本发明水平共阳电极结构的一种示意图；
图2是In：Ga比例与波长的线性关系图；
图3是本发明的一种灯具爆炸结构示意图；
图4是本发明的一种调光模组电路原理图；
图5和图6是本发明的一种驱动电路原理图；
图7是本发明的一种主发光灯珠绝对光谱曲线图；
图8是本发明的一种660nm灯珠的相对光谱曲线图；
图9是本发明的一种750nm灯珠的相对光谱曲线图；
图中：1和3为固定螺丝；2为安装挂钩；4为控制电路；5为PC灯罩；6为PC灯罩固定端；7为上灯板；8为外壳；9为固定垫片；10为下灯板；11为铝框；12为格栅；13为扩散罩。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：
一种全光谱灯珠LED芯片，包括碳化硅衬底，所述碳化硅衬底上设有连续禁带的两个发光芯片区域，分别为红外芯片区域和蓝光芯片区域；两个发光芯片区域的发光材料均为InGaN三元材料，通过调节InGaN三元材料中In：Ga的比例，从而制作出从红外到紫外不同波段的发光芯片区域，达到同一衬底上单一材料体系的全光谱LED。
发光芯片区域电极采用水平共阳电极结构(如图1)，水平共阳电极结构包括上侧共用部和下侧的分区部，分区部的分区数量为两个，左右对称设置；
共用部从上至下依次包括P型电极和P型GaN层；
每个分区部从上至下依次包括：InGaN多量子阱层、N型GaN层、高温GaN缓冲层、低温GaN缓冲层、碳化硅衬底和保护层，N型GaN层上表面的外侧还设有N型电极。
P型GaN层厚度为120-180nm，InGaN多量子阱层厚度为2-6nm，N型GaN层厚度为10-15nm，高温GaN缓冲层厚度为2-4μm，低温GaN缓冲层厚度为40-60nm，碳化硅衬底厚度为15-25μm，保护层厚度10-15nm，保护层材料为金。低温GaN缓冲层指加工温度500-540℃，高温GaN缓冲层指加工温度980-1050℃。
制备方法为：首先将碳化硅衬底在1060℃下热处理10分钟，降温至530℃进行氮化处理，分别以三甲基镓(TMGa)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)作为Ga、In、N源，硅烷(SiH4)为N型杂质源，二茂镁(Cp2Mg)为p型杂质源，以N2为载气，将各种气体源送入反应室，先在低温(530℃)下生长GaN缓冲层，然后将温度升高到1030℃，生长非掺杂的GaN层和掺Si的n-GaN层，接着在通入相应的MO源的条件下生长InGaN/GaN多量子阱，其中阱(InGaN)的生长温度为750℃，垒(GaN)的生长温度为850℃，通过设定生长时间来控制各层的厚度，根据送入掺杂剂的流量来控制掺杂浓度，In组分的含量通过控制III-V族气源的比例来实现。In：Ga比例与波长的线性关系见表1和图2。
Figure BDA0003230253470000081
在实施例1制得的全光谱灯珠LED芯片的紫外芯片区域上喷涂YAG荧光粉，从而获得全光谱LED光源，得到的全光谱LED光源：色温：2700-6500K；显色指数>96。
实施例2：本实施例的一种全光谱低UGR低蓝光灯具，如图3所示，包括外壳8，外壳顶面外侧贴装有若干条上灯板7，上灯板的上侧面交替贴有主发光灯珠和补光灯珠，主发光灯珠和补光灯珠的出光方向均竖直向上，通过驱动器控制改变环境亮度，以降低UGR；外壳顶面内侧贴装有若干条下灯板10，下灯板上交替贴有主发光灯珠和补光灯珠，主发光灯珠和补光灯珠的出光方向均竖直向下；所有的主发光灯珠和补光灯珠均与控制电路4连接；主发光灯珠的芯片为实施例1中的全光谱灯珠LED芯片。安装挂钩2通过固定螺丝1和固定垫片9固定在外壳顶面上，安装挂钩安装在天花板上，安装挂钩为“几”字形，上灯板和天花板纸件留有出光空隙。控制电路4通过固定螺丝3安装在外壳上。每条上灯板上覆盖有一条PC灯罩5，PC灯罩通过PC灯罩固定端6固定在外壳的上侧面，PC灯罩为上灯板提供保护。
格栅12和扩散罩13通过铝框安装在外壳底面，扩散罩在格栅的下方，格栅外层镀有反光铝，用于改变出光方向，调节UGR。扩散罩把光均匀扩散开来。
主发光灯珠包括色温为2700K的灯珠和色温为6500K的灯珠，补光灯珠包括波长是660nm和750nm的灯珠，四种灯珠依次交替排列。
2700K的灯珠的绝对光谱曲线如图7所示，覆盖400-780nm波段，且紫光(20-25％)波段比标准参考光源低，减少了低能波段(400-440nm)对视网膜的损伤。其显色指数Ra高达97，色保真指数Rf高达96，色饱和度Rg接近100(IEC TM-30-15)，可实现低蓝光、低紫光的设计效果。但光谱650-780ns的可见光是相当缺乏的。为补足此波段的可见光，用波长为660ns和750ns的灯珠补充，调节适合的发光强度即可得到接近于太阳光的全光谱的光，660nm灯珠的相对光谱曲线如图8所示，750nm灯珠的相对光谱曲线如图9所示。
控制电路包括调光模组电路。如图4所示，调光模组电路包括控制IC，控制IC为DIO8280，控制IC的1脚连接储能电感LS41的第二端，储能电感LS41的第一端连接控制IC的5脚和6脚，控制IC的2脚为输入PWM信号的调光控制脚，电阻RS32的第一端连接控制IC的2脚，电阻RS32的第二端连接直流电压输入端负极GND，控制IC的3脚通过调光电压滤波电容CS31连接直流电压输入端负极GND，控制IC的4脚连接直流电压输入端负极GND，控制IC的7脚连接直流电压输入端正极VIN，输入滤波电容CS11跨接在直流电压输入端的正极和负极之间，直流电压输入端正极VIN也即为输出端正极LED+，控制IC的8脚通过电阻RS32连接输出端负极LED-，续流二极管DS41的正极连接储能电感LS41的第一端，续流二极管DS41的负极连接输出端正极LED+，输出滤波电容CS41的第一端连接输出端正极LED+，输出滤波电容CS41的第二端连接储能电感LS41的第二端，电流采样电阻RS41A的第一端连接输出端负极LED-，电流采样电阻RS41A的第二端连接储能电感LS41的第二端，电流采样电阻RS41B和电流采样电阻RS41A并联，输出端正极LED+和输出端负极LED-连接上灯板的主发光灯珠和补光灯珠。
VIN和GND为模组的直流电压输入端，为控制IC和LED灯串供电；
DIM为调光控制脚，收到PWM信号后，由IC DIO8080内部转成模拟的控制信号，以连续控制LED灯串的电流，使灯无频闪，达到Pst＜1.0，SVM＜0.4；
CS11为输入滤波电容；
SC31为调光电压滤波电容；
US41为控制IC，实现LED灯串恒流和调光的功能；
LS41为储能电感，在IC内部功率MOS的DRAIN连PIN5,PIN6开通时储存能量；
DS41为续流二极管，PIN5,PIN6关断时，为LS41提供泄放回路；
RS41A,RS41B为电流采样电阻，通过RS32连接到IC的PIN8电流检测脚，当电压到达阀值时，关断内部的功率MOS；
CS41为输出滤波电容。
控制电路还包括驱动电路，如图5和图6所示，驱动电路包括反激变换IC、供电模组US61、无线调光控制模组US54和4个调光模组，反激变换IC为KP2123SG，反激变换IC的1脚通过串联的电阻RS61B和电阻RS61A连接电感L21的第二端，电感L21的第一端连接整流桥BS11的输出端正极，整流桥BS11的输出端负极接地，整流桥BS11的输入端连接市电；电容C11跨接在整流桥BS11的输出端正极和输出端负极之间，电容CD21的第一端连接电感L21的第二端，电容CD21的第二端接地；电容CS61的第一端连接反激变换IC的1脚，电容CS61的第二端接地，电容CD61和电容CS61并联，二极管DS61的负极通过电阻RS61C连接反激变换IC的1脚，二极管DS61的正极通过电感L41C接地；反激变换IC的3脚通过电阻RS31A连接二极管DS61的正极，反激变换IC的8脚接地，电阻RS31B跨接在反激变换IC的3脚和8脚之间，反激变换IC的4脚通过电阻RS41A接地，电阻RS41B和电阻RS41A并联，电容CS42跨接在反激变换IC的4脚和5脚之间，反激变换IC的5脚和6脚连接二极管DS21的正极，二极管DS21的正极连接电容CS21的第一端，电容CS21的第二端连接电感L21的第二端，电阻RS21A和电阻RS21B都与电容CS21并联，变压器输入绕组L41A的第一端连接电感L21的第二端，变压器输入绕组L41A的第二端连接二极管DS21的正极，变压器输出绕组L41B的第一端连接二极管D41的正极，变压器输出绕组的第二端连接SGND，二极管D41的负极为输出电压CV端，电容CD41的第一端连接输出电压CV端，电容CD41的第二端连接SGND，电阻RS51和电容CD41并联；无线调光控制模组US54为BWZBM02，4个调光模组均为M-DIO8280，4个调光模组的1脚均连接输出电压CV端，4个调光模组的3脚均连接SGND，无线调光控制模组US54的3脚、6脚、7脚和5脚分别连接第一调光模组U51A的2脚、第二调光模组U51B的2脚、第三调光模组U51C的2脚和第四调光模组U51D的2脚，无线调光控制模组US54的2脚连接电源3.3V，供电模组US61的1脚连接输出电压CV端，供电模组US61的2脚输出电源3.3V，供电模组US61的3脚连接SGND；第一调光模组的1脚和4脚连接下灯板的2700K的2835D90VW灯珠，第二调光模组的1脚和4脚连接下灯板的6500K的2835D90VW灯珠，第三调光模组的1脚和4脚连接下灯板的波长为660nm的灯珠，第二调光模组的1脚和4脚连接下灯板的波长为750nm的灯珠。
X1A和X1B为市电输入端；
F11为保险电阻；
整流桥BS11、C11、L21和CD21组成整流滤波电路；
US31为FLYBACK控制IC；
CS21、RS21A、RS21B和DS21组成拑位电路，防止电压过高损坏IC PIN6和PIN7内部功率MOS；
RS61A、RS61B、RS61C、CS61、CD61、DS61和L41C组成IC的启动和供电电路；
RS31A、RS31B和US31的PIN3脚给成输出电压(CV端)控制电路，稳定输出电压；
RS41A、RS41B和US31的PIN4组成峰值电流检测电路，当达到阀值电压时，关断US31内部功率MOS；
L41B为输出绕组；
D41、CD41和RS51组成输出整流滤波电路；
US54为无线调光控制模组，通讯模式可为2.4G遥控、BLE、ZIGBEE、WIFI等，通过WW、CW、R1和R2输出PWM信号，控制对应LED灯串的调光，并储存有不同的场景模式，通过遥控器、APP等实施控制；
US51A为调光模组，控制2835D90VW 2700K灯串；
US51B为调光模组，控制2835D90VW 6500K灯串；
US51C为调光模组，控制XLampXPE 660ns灯串；
US51D为调光模组，控制XLampXPE 750ns灯串；
US61为供电模组，为US54供电。
四路灯珠用控制电路控制，以达到调光调色温的目的，并具可以调成预设定的场景应用，光谱的连续性好，可模拟不同时段的自然光，让人眼视觉更清晰。
根据UGR计算公式，当灯具的发光部分面积为0.005m2＜S＜1.5m2时，统一眩光值应按下式进行计算：
Figure BDA0003230253470000131
式中：
Lb为背景亮度(cd/m2)；
ω为每个灯具发光部分对观察者眼睛所形成的立体角；
La为灯具在观察者眼睛方向的亮度；
P为每个单独灯具的位置指数；
所以欲把统一眩光值(UGR)做到UGR＜16可采取降低灯表面亮度和提高背景亮度等措施。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了灯板、格栅、驱动电路等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种全光谱灯珠LED芯片，其特征在于，包括碳化硅衬底，所述碳化硅衬底上设有连续禁带的两个以上发光芯片区域，不同发光芯片区域的发光材料均为InGaN三元材料，通过调节InGaN三元材料中In：Ga的比例，从而制作出从红外到紫外不同波段的发光芯片区域，达到同一衬底上单一材料体系的全光谱LED。
2.根据权利要求1所述的一种全光谱灯珠LED芯片，其特征在于，发光芯片区域电极采用水平电极结构或垂直电极结构。
3.根据权利要求1所述的一种全光谱灯珠LED芯片，其特征在于，发光芯片区域电极采用水平共阳电极结构，水平共阳电极结构包括上侧共用部和下侧的分区部，分区部的分区数量与发光芯片区域的数量相一致；
共用部从上至下依次包括P型电极和P型GaN层；
每个分区部从上至下依次包括：InGaN多量子阱层、N型GaN层、高温GaN缓冲层、低温GaN缓冲层、碳化硅衬底和保护层，N型GaN层上表面的外侧还设有N型电极。
4.根据权利要求3所述的一种全光谱灯珠LED芯片，其特征在于，P型GaN层厚度为120-180nm，InGaN多量子阱层厚度为2-6nm，N型GaN层厚度为10-15nm，高温GaN缓冲层厚度为2-4μm，低温GaN缓冲层厚度为40-60nm，碳化硅衬底厚度为15-25μm，保护层厚度10-15nm。
5.一种全光谱低UGR低蓝光灯具，其特征在于，包括外壳，外壳顶面外侧贴装有若干条上灯板，上灯板的上侧面交替贴有主发光灯珠和补光灯珠，主发光灯珠和补光灯珠的出光方向均竖直向上；外壳顶面内侧贴装有若干条下灯板，下灯板上交替贴有主发光灯珠和补光灯珠，主发光灯珠和补光灯珠的出光方向均竖直向下；所有的主发光灯珠和补光灯珠均与控制电路连接；主发光灯珠的芯片为权利要求1所述的全光谱灯珠LED芯片。
6.根据权利要求5所述的一种全光谱低UGR低蓝光灯具，其特征在于，还包括格栅和扩散罩，所述格栅和扩散罩通过铝框安装在外壳底面，扩散罩在格栅的下方，格栅外层镀有反光铝。
7.根据权利要求5或6所述的一种全光谱低UGR低蓝光灯具，其特征在于，主发光灯珠包括色温为2700K的灯珠和色温为6500K的灯珠，补光灯珠包括波长是660nm和750nm的灯珠，四种灯珠依次交替排列。
8.根据权利要求7所述的一种全光谱低UGR低蓝光灯具，其特征在于，所述控制电路包括调光模组电路，调光模组电路包括控制IC，控制IC为DIO8280，控制IC的1脚连接储能电感LS41的第二端，储能电感LS41的第一端连接控制IC的5脚和6脚，控制IC的2脚为输入PWM信号的调光控制脚，电阻RS32的第一端连接控制IC的2脚，电阻RS32的第二端连接直流电压输入端负极GND，控制IC的3脚通过调光电压滤波电容CS31连接直流电压输入端负极GND，控制IC的4脚连接直流电压输入端负极GND，控制IC的7脚连接直流电压输入端正极VIN，输入滤波电容CS11跨接在直流电压输入端的正极和负极之间，直流电压输入端正极VIN也即为输出端正极LED+，控制IC的8脚通过电阻RS32连接输出端负极LED-，续流二极管DS41的正极连接储能电感LS41的第一端，续流二极管DS41的负极连接输出端正极LED+，输出滤波电容CS41的第一端连接输出端正极LED+，输出滤波电容CS41的第二端连接储能电感LS41的第二端，电流采样电阻RS41A的第一端连接输出端负极LED-，电流采样电阻RS41A的第二端连接储能电感LS41的第二端，电流采样电阻RS41B和电流采样电阻RS41A并联，输出端正极LED+和输出端负极LED-连接上灯板的主发光灯珠和补光灯珠。
9.根据权利要求8所述的一种全光谱低UGR低蓝光灯具，其特征在于，所述控制电路还包括驱动电路，所述驱动电路包括反激变换IC、供电模组US61、无线调光控制模组US54和4个调光模组，反激变换IC为KP2123SG，反激变换IC的1脚通过串联的电阻RS61B和电阻RS61A连接电感L21的第二端，电感L21的第一端连接整流桥BS11的输出端正极，整流桥BS11的输出端负极接地，整流桥BS11的输入端连接市电；电容C11跨接在整流桥BS11的输出端正极和输出端负极之间，电容CD21的第一端连接电感L21的第二端，电容CD21的第二端接地；电容CS61的第一端连接反激变换IC的1脚，电容CS61的第二端接地，电容CD61和电容CS61并联，二极管DS61的负极通过电阻RS61C连接反激变换IC的1脚，二极管DS61的正极通过电感L41C接地；反激变换IC的3脚通过电阻RS31A连接二极管DS61的正极，反激变换IC的8脚接地，电阻RS31B跨接在反激变换IC的3脚和8脚之间，反激变换IC的4脚通过电阻RS41A接地，电阻RS41B和电阻RS41A并联，电容CS42跨接在反激变换IC的4脚和5脚之间，反激变换IC的5脚和6脚连接二极管DS21的正极，二极管DS21的正极连接电容CS21的第一端，电容CS21的第二端连接电感L21的第二端，电阻RS21A和电阻RS21B都与电容CS21并联，变压器输入绕组L41A的第一端连接电感L21的第二端，变压器输入绕组L41A的第二端连接二极管DS21的正极，变压器输出绕组L41B的第一端连接二极管D41的正极，变压器输出绕组的第二端连接SGND，二极管D41的负极为输出电压CV端，电容CD41的第一端连接输出电压CV端，电容CD41的第二端连接SGND，电阻RS51和电容CD41并联；无线调光控制模组US54为BWZBM02，4个调光模组均为M-DIO8280，4个调光模组的1脚均连接输出电压CV端，4个调光模组的3脚均连接SGND，无线调光控制模组US54的3脚、6脚、7脚和5脚分别连接第一调光模组U51A的2脚、第二调光模组U51B的2脚、第三调光模组U51C的2脚和第四调光模组U51D的2脚，无线调光控制模组US54的2脚连接电源3.3V，供电模组US61的1脚连接输出电压CV端，供电模组US61的2脚输出电源3.3V，供电模组US61的3脚连接SGND；第一调光模组的1脚和4脚连接下灯板的2700K的灯珠，第二调光模组的1脚和4脚连接下灯板的6500K的灯珠，第三调光模组的1脚和4脚连接下灯板的波长为660nm的灯珠，第二调光模组的1脚和4脚连接下灯板的波长为750nm的灯珠。
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