CN114824032A - 一种全光谱led健康光源及器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全光谱LED健康光源及器件，属于LED光源技术领域。该光源包括激发源紫光芯片和发射源荧光粉，所述紫光芯片为410‑415nm芯片；所述发射源荧光粉按质量分数为50％‑60％峰值波长为450nm的蓝色荧光粉、15％‑25％峰值波长为494nm的蓝绿色荧光粉、4％‑6％峰值波长为647nm的红色荧光粉和12‑20％峰值波长为534nm的绿色荧光粉。本发明通过紫光芯片与荧光粉合理搭配RGB三基色，使得LED光源具有连续性光谱，更接近于太阳光谱，R10‑R15中每个参数均高达95，显色指数CIR大于98，有效降低蓝光占比，从而减少蓝光危害。
Description
技术领域
本发明属于照明技术领域，更具体地说，涉及一种全光谱LED健康光源及器件。
背景技术
随着LED技术的发展，LED灯具已经取代传统灯具成为市场的主流。因440-460nmLED蓝光所激发的白光中蓝光占比高，会引起视网膜细胞的损伤，导致视力下降甚至丧失。
全光谱，指的是光谱中包含紫外光、可见光、红外光的光谱曲线，并且在380-780nm红绿蓝的比例更接近于自然光，显色指数接近于100的光谱。现在人们对LED照明产品不但追求节能、环保，还追求光安全、光健康，因此全光谱健康灯珠成为关注和研究的焦点。
专利公开号为CN208298858U，公开日为2018年12月28日，该实用新型公开了一种紫光激发全光谱LED器件，包括支架，LED芯片以及荧光胶层，所述荧光胶层包括以下成份，红色荧光粉：氮化物体系CaAlSi(ON)3:Eu，绿色荧光粉：硅酸盐体系(Ba,Si)2SiO4:Eu，蓝色荧光粉：卤磷酸钙体系Ca3(PO4)5Cl:Eu，能够输出可见光波长范围内所有的光，所包含的光谱成分丰富，且各种颜色光谱的相对的强度足够高，因此显色指数比较高(CRI>95，且特殊显色指数R1到R15全部大于90)。
专利公开号为CN108767097A，公开日为2018年11月6日，公开了一种紫外激发全光谱LED，包括紫外LED芯片和混合荧光粉；所述混合荧光粉包括发射峰值为445～450nm的蓝色荧光粉、发射峰值为495～500nm的蓝绿色荧光粉、发射峰值为540～545nm的黄绿色荧光粉、发射峰值为600～605nm的橙红色荧光粉及发射峰值为640～645nm的深红色荧光粉；以所述混合荧光粉质量为100％计，各组分含量如下：蓝色荧光粉30～45％；蓝绿色荧光粉30～40％；黄绿色荧光粉20～30％；橙红色荧光粉5～10％；深红色荧光粉1～5％。
以上专利中均利用紫外芯片激发荧光粉实现了全光谱LED，但其存在蓝光占比高的问题。
为解决该问题，经检索，专利公开号为CN109638146A，公开日为2019年4月16日，该发明公开了一种基于紫光芯片激发用于降低蓝光危害的LED光源，包括引线支架，所述引线支架的内部底端设置有紫光芯片，且引线支架的内部填充有荧光胶，所述荧光胶包含有蓝色荧光粉，黄绿色荧光粉，红色荧光粉，硅A胶和硅B胶，抗沉淀粉，其中，蓝色荧光粉的质量占比为20％～40％，黄绿色荧光粉的质量占比为10％～30％，红色荧光粉的质量占比为1％～10％，硅A胶的质量占比为20％～30％，硅B胶的质量占比为20％～30％，抗沉淀粉的质量占比为0.1％～0.3％，所述蓝色荧光粉、黄绿色荧光粉、红色荧光粉、硅A胶和硅B胶和抗沉淀粉的质量占比总和为1。该方案中添加抗沉淀粉，易形成光斑，影响光效，光谱存在明显的波峰和波谷。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有蓝光占比少的全光谱LED光谱波峰和波谷明显的问题，本发明提供一种全光谱LED健康光源及器件，该全光谱LED健康光源光谱在蓝光占比少的同时，曲线更平缓，不出现明显波峰和波谷。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种全光谱LED健康光源，包括激发源紫光芯片和发射源荧光粉，包括发射源荧光粉和用于激发所述荧光粉的激发源紫光芯片，所述紫光芯片为410-415nm芯片；所述荧光粉为峰值波长为450nm±1的蓝色荧光粉、峰值波长为494nm±1的蓝绿色荧光粉、峰值波长为647±1nm的红色荧光粉和峰值波长为534±1nm，质量分数为50％-60％的蓝色荧光粉、15％-25％的蓝绿色荧光粉、4％-6％的红色荧光粉和12-20％的绿色荧光粉。其中，峰值波长410-415nm波段的芯片左半波宽能延伸至380nm，形成从380nm连续的可见光谱；荧光粉的波长能提升紫光芯片的激发效率，搭配不同的配比方案能激发出稳定、连续的光谱，同时提升R10-R15的参数不低于95，显色指数CIR大于98。
更进一步地，所述紫光芯片为单颗正装中功率芯片或单颗倒装中功率芯片。
更进一步地，所述蓝色荧光粉的峰值波长为450nm、所述蓝绿色荧光粉的峰值波长为494nm、所述红色荧光粉的峰值波长为647nm、所述绿色荧光粉的峰值波长为534nm。
更进一步地，所述蓝色荧光粉粒径为20.5μm±1.5μm、蓝绿色荧光粉粒径为21.3μm±1.5μm、红色荧光粉粒径为18.8μm±1.5μm，绿色荧光粉粒径为22.6μm±1.5μm。采用粒径大于18μm荧光粉，提高激发紫光芯片的效率，以达到更高的光效。
更进一步地，所述荧光粉包括蓝色荧光粉为稀土磷铝酸盐Sr5(PO4)3Cl:Eu、蓝绿色荧光粉为稀土磷铝酸盐Sr5(PO4)3Cl:Eu和(Y1-x-yLuxGdy)3(Al1-zGaz)5O12:Ce，红色荧光粉为硅基氮化物(Sr1-xCax)AlSiN3:Eu，和绿色荧光粉为稀土磷铝酸盐(Y1-x-yLuxGdy)3(Al1-zGaz)5O12:Ce，其中，0<x<0.7，0<y<0.3，0<z<0.4。所述硅基氮化物、稀土磷铝酸盐受其他因素影响不易分解，从而不会影响光谱的稳定性。
更进一步地，所述荧光粉的混合方式为离心式混合。通过采用离心式沉淀技术，使荧光粉均匀分布在支架和芯片的表面，避免形成光斑，进一步提升光效。
本发明通过紫光芯片与荧光粉合理搭配RGB三基色，使得LED光源具有连续性光谱，更接近于太阳光谱。采用半波段宽的紫光芯片激发荧光粉，半波宽稳定，相较于现有技术中采用三种荧光粉(CN109638146A和CN208298858U)和五种荧光粉(CN108767097A)，本发明所使用的荧光粉半波段宽，添加峰值波长为494±1nm的蓝绿色荧光粉，利用蓝绿色荧光粉的最大响应波长在494±1nm，使光谱曲线更平缓，不出现明显波峰和波谷，同时加入4％-6％峰值波长为647±1nm的红色荧光粉，提高红光占比，提高显色性。其中，控制荧光粉的质量分数配比为蓝色荧光粉50％-60％、蓝绿色荧光粉15％-25％、红色荧光粉和绿色荧光粉12-20％，在保留较多蓝光荧光粉保证光源显色性的同时实现蓝光占比的降低。同时选用粒径均匀且大于18μm的荧光粉，提高激发紫光芯片的效率，以达到更高的光效；不使用抗沉淀粉，采用离心式沉淀技术，使荧光粉均匀分布在支架和芯片的表面，避免形成光斑，进一步提升光效。
本发明的全光谱LED健康光源R10-R15中每个参数均高达95，显色指数CIR大于98，有效提升红光占比，进而降低蓝光占比，从而减少蓝光危害，符合蓝光危害检测标准IEC/TR62778，初级光源辐亮度测量不大于RG1，可应用于教学照明、家居照明、商超照明、美容灯具等场所。
本发明还公开了一种全光谱LED器件，包括上述全光谱LED健康光源，所述全光谱LED器件还包括支架，所述支架为中间凹陷的碗杯结构，设有基层和功能层，所述基层为黄铜五金件，所述功能层为镀银层，分为第一功能区和第二功能区，所述基层和功能层通过注塑结合，紫光芯片通过硅基固晶底胶竖向固定在支架的碗杯内，紫光芯片的负极与支架的第一功能区通过键合线连通，紫光芯片的正极与支架的第二功能区通过键合线连通；荧光粉填充在功能层和紫光芯片表面。
本发明的全光谱LED器件可用于植物生长过程的照明，还应用于手术灯、护眼灯、博物馆照明、高端场所照明等对光谱质量要求高的领域。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明采用半波段宽的紫光芯片激发荧光粉，半波宽稳定，光谱曲线更平缓，不出现明显波峰和波谷，具有连续性光谱，更接近于太阳光谱；
(2)本发明通过紫光芯片与荧光粉合理搭配RGB三基色，有效降低蓝光占比，从而减少蓝光危害；
(3)本发明选用大粒径的荧光粉，提高激发紫光芯片的效率，达到更高的光效；
(4)本发明通过采用离心式沉淀技术，使荧光粉均匀分布在支架和芯片的表面，避免形成光斑；
(5)本发明的全光谱LED健康光源显色性好，R10-R15中每个参数均高达95，显色指数CIR大于98。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明全光谱LED健康光源结构示意图；
图中：1、支架；2、紫光芯片；3、负极键合线；4、正极键合线；5、荧光粉；6、第一功能区；7、第二功能区。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。
本发明的荧光粉购买自江苏博睿光电有限公司，型号分别为BE01蓝色荧光粉、BE02蓝绿色荧光粉、RC04红色荧光粉，GB04绿色荧光粉。
其中，表1为本发明各实施例的全光谱LED健康光源的荧光粉组分及含量，表2为本发明各实施例的全光谱LED健康光源的性能参数。
表1本发明各实施例的荧光粉组分及含量
表2本发明各实施例的性能参数
本发明各实施例的全光谱LED健康光源R10-R15中每个参数均高达98，显色指数CIR大于98，蓝光占比低于0.7％，蓝光危害少，符合蓝光危害检测标准IEC/TR 62778。
将上述全光谱LED健康光源应用于全光谱LED器件中，如图1所示，所述全光谱LED器件包括支架1、紫光芯片2以及荧光粉5。所述支架1包括两层结构，黄铜五金件和镀银功能层，通过注塑连接，所述镀银功能层包括第一功能区6和第二功能区7，所述紫光芯片2通过硅基固晶底胶竖向固定在支架1的碗杯内；紫光芯片2的负极与支架1的第一功能区6通过负极键合线3连通，紫光LED芯片2的正极与支架1的第二功能区7通过正极键合线4连通；通过离心式沉淀技术把荧光粉5均匀沉淀在功能层和紫光芯片2表面。
Claims (10)
1.一种全光谱LED健康光源，包括发射源荧光粉和用于激发所述荧光粉的激发源紫光芯片，其特征在于，所述紫光芯片为410-415nm芯片；
所述荧光粉按质量分数为：
50％-60％峰值波长为450±1nm的蓝色荧光粉、
15％-25％峰值波长为494±1nm的蓝绿色荧光粉、
4％-6％峰值波长为647±1nm的红色荧光粉、
12-20％峰值波长为534±1nm的绿色荧光粉。
2.根据权利要求1所述一种全光谱LED健康光源，其特征在于，所述紫光芯片为单颗正装中功率芯片或单颗倒装中功率芯片。
3.根据权利要求1所述一种全光谱LED健康光源，其特征在于，所述蓝色荧光粉的峰值波长为450nm、所述蓝绿色荧光粉的峰值波长为494nm、所述红色荧光粉的峰值波长为647nm、所述绿色荧光粉的峰值波长为534nm。
4.根据权利要求1所述一种全光谱LED健康光源，其特征在于，所述蓝色荧光粉粒径为20.5μm±1.5μm、蓝绿色荧光粉粒径为21.3μm±1.5μm、红色荧光粉粒径为18.8μm±1.5μm，绿色荧光粉粒径为22.6μm±1.5μm。
5.根据权利要求1所述一种全光谱LED健康光源，其特征在于，所述荧光粉包括蓝色荧光粉为稀土磷铝酸盐、蓝绿色荧光粉为稀土磷铝酸盐、红色荧光粉为硅基氮化物和绿色荧光粉为稀土磷铝酸盐。
6.根据权利要求1所述一种全光谱LED健康光源，其特征在于，所述荧光粉的混合方式为离心式混合。
7.一种全光谱LED器件，包括权利要求1-6任一项所述全光谱LED健康光源，其特征在于，还包括支架(1)，所述支架(1)设有基层和功能层，所述功能层为镀银层，分为第一功能区(6)和第二功能区(7)，所述紫光芯片(2)设于支架(1)上，所述荧光粉(5)填充在功能层和紫光芯片(2)表面，紫光芯片(2)的负极与支架(1)的第一功能区(6)通过负极键合线(3)连通，紫光芯片(2)的正极与第二功能区(7)通过正极键合线(4)连通。
8.根据权利要求7所述一种全光谱LED器件，其特征在于，所述支架(1)为中间凹陷的碗杯结构。
9.根据权利要求8所述一种全光谱LED器件，其特征在于，所述紫光芯片(2)通过硅基固晶底胶竖向固定在支架(1)的碗杯内。
10.根据权利要求9所述一种全光谱LED器件，其特征在于，所述基层为黄铜五金件，所述基层和功能层通过注塑结合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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