CN115377274B - 全光谱led光源及灯具 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及照明技术领域，尤其涉及一种全光谱LED光源及灯具。本申请提供的全光谱LED光源包括：第一芯片，峰值波长为365～380nm；第二芯片，峰值波长为445～460nm；第三芯片，峰值波长为480～500nm；第一荧光粉胶层，第一荧光粉胶层含有第一红粉，覆盖第一芯片；第二荧光粉胶层，第二荧光粉胶层含有第二红粉，覆盖第二芯片；第三荧光粉胶层，第三荧光粉胶层含有绿粉，覆盖第一芯片、第二芯片和第三芯片。将本申请实施例的全光谱LED光源用于显示屏上，可以通过光谱调控产生的全光谱和显示屏的背光源光谱叠加适应标准模式光谱，能够在不同场景模式下模仿健康自然光，达到护眼的目的。
Description
技术领域
本申请属于照明技术领域，尤其涉及一种全光谱LED光源及灯具。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有高效、节能、环保、寿命长、体积小、易维护等优点，受到国内外研究者广泛关注；目前，LED正逐步替代传统光源成为照明光源的主流，应用领域包括商业照明、工业照明、户外照明、室内照明、特殊照明等领域。
近年来，随着LED照明市场渗透率不断提高，国家关于LED照明在节能减排方面的目标要求已基本达到，其产业进入平稳发展阶段。但以蓝光芯片为主光源的LED中，某些蓝光频谱对人眼有危害的问题日益受到国家和市场的重视，因而减低蓝光危害成为通用白光照明的新的挑战。因此，通用白光技术和产品的从最初的追求高光效和低成本从而达到节能和扩大市场渗透率的目标，转向为追求光品质和健康目标的新阶段。
显示屏用背光源通常采用蓝光芯片、窄带绿粉和窄带红粉实现高色域，但到达人眼中光谱存在以下几个问题：(1)光谱中蓝光相对占比较高；(2)光谱连续性较差，不具备节律效应，时间长容易引起视疲劳；(3)红光光谱不饱和。
发明内容
本申请的目的在于提供一种全光谱LED光源及灯具，旨在解决如何提供具有更好护眼效果的全光谱光源。
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，本申请提供一种全光谱LED光源，包括：
第一芯片，第一芯片的峰值波长为365～380nm；
第二芯片，第二芯片的峰值波长为445～460nm；
第三芯片，第三芯片的峰值波长为480～500nm；
第一荧光粉胶层，第一荧光粉胶层含有第一红粉，第一荧光粉胶层覆盖第一芯片；
第二荧光粉胶层，第二荧光粉胶层含有第二红粉，第二荧光粉胶层覆盖第二芯片；
第三荧光粉胶层，第三荧光粉胶层含有绿粉，第三荧光粉胶层覆盖第一芯片、第二芯片和第三芯片。
在一实施例中，第一红粉的峰值波长为610～615nm，第二红粉的峰值波长为640～650nm，绿粉的峰值波长为535～545nm。
在一实施例中，第一红粉选自Y2O3:Eu3+、YVO4:Eu3+和(Y,Gd)PO4:Eu3+中的至少一种。
在一实施例中，绿粉选自Lu3Al5O12:Ce3+和β-SiAlON:Eu2+中的至少一种。
在一实施例中，第二红粉选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+和Sr2Si5N8:Eu2+中的至少一种。
在一实施例中，第二红粉选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+，其中的Sr元素与Ca元素的摩尔比为1：(4～6)。
在一实施例中，第一荧光粉胶层中的粉胶重量比为2：(1～2)；和/或，
第二荧光粉胶层中的粉胶重量比为1：(4～6)；和/或，
第三荧光粉胶层中的粉胶重量比为1：(3～5)。
在一实施例中，第一芯片、第二芯片和第三芯片设于基板上，第一荧光粉胶层位于第一芯片与第三荧光粉胶层之间，第二荧光粉胶层位于第二芯片与第三荧光粉胶层之间。
第二方面，本申请提供一种灯具，灯具包括本申请的全光谱LED光源。
在一实施例中，灯具用于显示屏上。
本申请第一方面提供的全光谱LED光源，包括特有峰值波长的第一芯片、第二芯片和第三芯片，以及被第一芯片激发的第一荧光粉胶层，被第二芯片激发的第二荧光粉胶层，被第一芯片、第二芯片和第三芯片都激发的第二荧光粉胶层。将该全光谱LED光源用于显示屏上，可以通过光谱调控产生的全光谱和显示屏的背光源光谱叠加适应标准模式光谱，能够在不同场景模式下模仿健康自然光，达到护眼的目的，因此本申请的全光谱LED光源在照明领域具有很好的应用前景。
本申请第二方面提供的灯具包括本申请特有的全光谱LED光源，基于本申请全光谱LED光源的特点，本申请的灯具可以和显示屏的背光源光谱叠加能够在不同模式下达到护眼的目的，因此在照明领域具有很好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的全光谱LED光源的示意图；
图2是本申请实施例提供的全光谱LED光源的灯具匹配显示器背光源的光谱图。
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。
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”、“所述”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所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，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。
本申请实施例第一方面提供一种全光谱LED光源，包括：
第一芯片，第一芯片的峰值波长为365～380nm；
第二芯片，第二芯片的峰值波长为445～460nm；
第三芯片，第三芯片的峰值波长为480～500nm；
第一荧光粉胶层，第一荧光粉胶层含有第一红粉，第一荧光粉胶层覆盖第一芯片；
第二荧光粉胶层，第二荧光粉胶层含有第二红粉，第二荧光粉胶层覆盖第二芯片；
第三荧光粉胶层，第三荧光粉胶层含有绿粉，第三荧光粉胶层覆盖第一芯片、第二芯片和第三芯片。
本申请实施例提供的全光谱LED光源，包括特有峰值波长的第一芯片、第二芯片和第三芯片，以及被第一芯片激发的第一荧光粉胶层，被第二芯片激发的第二荧光粉胶层，被第一芯片、第二芯片和第三芯片都激发的第二荧光粉胶层。因现有显示屏背光源中光谱不连续，因此，将本申请实施例的全光谱LED光源用于显示屏上，通过该全光谱LED光源和背光源LED光谱相互叠加，可以通过光谱调控产生的全光谱和显示屏的背光源光谱叠加适应标准模式光谱，能够在不同场景模式下模仿健康自然光，达到护眼的目的。
申请实施例提供的全光谱LED光源，第一芯片、第二芯片和第三芯片均为LED芯片，其中，第一芯片为近紫外芯片，峰值波长为365～380nm，如365nm、368nm、370nm、375nm、378nm等；第二芯片和第三芯片为不同波段的蓝光芯片，具体地，第二芯片的峰值波长为445～460nm，如445nm、450nm、455nm、458nm、460nm等，第三芯片的峰值波长为480～500nm，如482nm、485nm、490nm、495nm、500nm等。其中，第一芯片波长主要是激活第一红粉，第一红粉在该第一芯片的波段激发效率较高，同时适量第一芯片波长的紫外光能够起到抑菌作用。第二芯片波长主要是激活第二红粉，该第二芯片的波段激发效率较高。第三芯片波段选择主要弥补显示器光谱480nm波段缺乏，而且该波段能够抑制褪黑素分泌，能够起到控制节律作用。
在一实施例中，被上述第一芯片激发的第一红粉的峰值波长为610～615nm，被上述第二芯片激发的第二红粉的峰值波长为640～650nm，被上述第一芯片、第二芯片和第三芯片共同激发的绿粉的峰值波长为535～545nm。显示器中背光源一般实现高色域，通常采用BGR混合实现，波长分别为450-460nm，520-530nm，620-630nm，且波长半峰宽都较窄。而本申请实施例提供的全光谱LED光源中，第一红粉波段波长主要弥补显示器背光源绿光和红光的沟壑部分光谱，第二红粉波段主要是弥补显示器中红光缺乏部分，绿粉峰值波长主要弥补绿色和红色光谱缺乏部分。
在一实施例中，第一荧光粉胶层中的第一红粉选自Y2O3:Eu3+、YVO4:Eu3+、(Y,Gd)PO4:Eu3+中的一种或多种，第二荧光粉胶层中的第二红粉选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+和Sr2Si5N8:Eu2+中一种或多种，第三荧光粉胶层绿粉选自Lu3Al5O12:Ce3+和β-SiAlON:Eu2+中的一种或多种。
进一步地，第二红粉(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+中，Sr元素与Ca元素的摩尔比为1：(4～6)。该摩尔比能够实现在峰值波长下荧光粉具有较高的外量子效率。
在一实施例中，第一荧光粉胶层由第一红粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为2：(1～2)。第二荧光粉胶层由第二红粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为1：(4～6)。第三荧光粉胶层由绿粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为1：(3～5)。通过上述粉胶比可以控制芯片波峰和荧光粉波峰相对比例，确保和显示器背光源混合光达到目标全光谱。
在一实施例中，如图1所示，全光谱LED光源包括基板，其中第一芯片、第二芯片和第三芯片设于基板上，基板可以设置三个通道，每个通道分别对应于第一芯片、第二芯片和第三芯片，这样能够分别或组合进行控制，具体地，第一芯片、第二芯片和第三芯片分别能够通过电流进行独立调控。而第一荧光粉胶层位于第一芯片与第三荧光粉胶层之间，第二荧光粉胶层位于第二芯片与第三荧光粉胶层之间。具体地，第一荧光粉胶层只包覆第一芯片，第二荧光粉胶层只包覆第二芯片，第三荧光胶粉层覆盖整个基板内，将第一芯片、第二芯片、第三芯片以及第一芯片上的第一荧光粉胶层、第二芯片上的第二荧光粉胶层全覆盖。第一荧光粉胶层和第二荧光粉胶层分别在第一芯片和第二芯片激发下具有较高的激发效率，而且通过单独激发可以避免绿粉和红粉之间的互吸收。而第三荧光粉胶层在第一、第二和第三芯片都能都对其激发，因此覆盖整个基板内，这样能够防止第一芯片和第二芯片过多的光泄露造成光谱失调。
本申请实施例第二方面还提供一种灯具，灯具包括本申请实施例的全光谱LED光源。
本申请实施例提供的灯具包括本申请实施例特有的全光谱LED光源，基于本申请实施例全光谱LED光源的特点，本申请实施例的灯具可以和显示屏的背光源光谱叠加能够在不同模式下达到护眼的目的。
在一实施例中，本申请实施例的灯具用于显示屏上，具体可以是显示器的显示屏上。灯具除了包括本申请实施例的上述全光谱LED光源外，还设有多通道电源控制器，传感控制器、标准模式控制器，灯具能够通过多通道电源控制全光谱LED光源实现光谱调控，然后通过传感控制使灯具的光谱和显示屏的光谱叠加适应标准模式光谱，以达到显示模组在不同场景能够自动模仿健康自然光。
具体地，灯具的光谱和显示屏的光谱叠加适应的标准模式至少包括白天模式和夜晚模式两种模式，色温分别为5000K和2850K，光谱和A光和D50基本重合。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种全光谱LED灯具，包括全光谱LED光源，设置有多通道电源控制器，传感控制器、标准模式控制器，其中传感控制器通过感应太阳光3000K色温，然后通过标准模式控制器及多通道电源控制器，使灯具光谱自动匹配显示器背光源光谱，从而调整到标准光谱附近。
具体地，全光谱LED光源包括：第一芯片波长为375-380nm，第二芯片波长为450-455nm，第三芯片波长为485-490nm，第一红粉选自Y2O3:Eu3+、第二红粉选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+、绿粉选自Lu3Al5O12:Ce3+，其峰值波长分别为610～615nm、640～650nm及535～545nm。第一荧光粉胶层由第一红粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为2：1.1；第二荧光粉胶层由第二红粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为1：4；第三荧光粉胶层由绿粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为1：5。第一荧光粉胶层覆盖第一芯片，第二荧光粉胶层覆盖第二芯片，第三荧光粉胶层覆盖第一芯片、第二芯片和第三芯片，而第一荧光粉胶层位于第一芯片与第三荧光粉胶层之间，第二荧光粉胶层位于第二芯片与第三荧光粉胶层之间。
本实施例根据控制器及多个通道之间调整，调整上述全光谱LED灯具，匹配显示器背光源后的光谱如图2所示，和标准光谱相似度达到97％以上。
实施例2
一种全光谱LED灯具，包括全光谱LED光源，设置有多通道电源控制器，传感控制器、标准模式控制器，其中传感控制器通过感应太阳光4000K色温，然后通过标准模式控制器及多通道电源控制器，使灯具光谱自动匹配显示器背光源光谱，从而调整到标准光谱附近。
具体地，全光谱LED光源包括：第一芯片波长为375-380nm，第二芯片波长为450-455nm，第三芯片波长为485-490nm，第一红粉选自Y2O3:Eu3+、第二红粉选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+、绿粉选自Lu3Al5O12:Ce3+，其峰值波长分别为610～615nm、640～650nm及535～545nm。第一荧光粉胶层由第一红粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为2：1.7；第二荧光粉胶层由第二红粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为1：5；第三荧光粉胶层由绿粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为1：4。第一荧光粉胶层覆盖第一芯片，第二荧光粉胶层覆盖第二芯片，第三荧光粉胶层覆盖第一芯片、第二芯片和第三芯片，而第一荧光粉胶层位于第一芯片与第三荧光粉胶层之间，第二荧光粉胶层位于第二芯片与第三荧光粉胶层之间。
本实施例根据控制器及多个通道之间调整，调整上述全光谱LED灯具，匹配显示器背光源后的光谱如图2所示，和标准光谱相似度达到98％以上。
实施例3
一种全光谱LED灯具，包括全光谱LED光源，设置有多通道电源控制器，传感控制器、标准模式控制器，其中传感控制器通过感应太阳光5000K色温，然后通过标准模式控制器及多通道电源控制器，使灯具光谱自动匹配显示器背光源光谱，从而调整到标准光谱附近。
具体地，全光谱LED光源包括：第一芯片波长为375-380nm，第二芯片波长为450-455nm，第三芯片波长为485-490nm，第一红粉选自Y2O3:Eu3+、第二红粉选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+、绿粉选自Lu3Al5O12:Ce3+，其峰值波长分别为610～615nm、640～650nm及535～545nm。第一荧光粉胶层由第一红粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为2：2；第二荧光粉胶层由第二红粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为1：6；第三荧光粉胶层由绿粉和胶水组成，其中的粉胶重量比为1：3。第一荧光粉胶层覆盖第一芯片，第二荧光粉胶层覆盖第二芯片，第三荧光粉胶层覆盖第一芯片、第二芯片和第三芯片，而第一荧光粉胶层位于第一芯片与第三荧光粉胶层之间，第二荧光粉胶层位于第二芯片与第三荧光粉胶层之间。
本实施例根据控制器及多个通道之间调整，调整上述全光谱LED灯具，匹配显示器背光源后的光谱如图2所示，和标准光谱相似度达到98％以上。
对比例1
一种全光谱LED灯具，包括全光谱LED光源，设置有多通道电源控制器，传感控制器、标准模式控制器等，其中传感控制器通过感应太阳光5000K色温，然后通过标准模式控制器及多通道电源控制器，使灯具光谱自动匹配显示器背光源光谱。
具体地，全光谱LED光源为目前常规全光谱LED光源(即紫光LED芯片+红绿蓝宽带荧光粉制成)，其匹配显示器背光源后的光谱和目标光谱相似度只达到60％左右。
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 (9)
1.一种全光谱LED光源，其特征在于，包括：
第一芯片，所述第一芯片的峰值波长为365～380nm；
第二芯片，所述第二芯片的峰值波长为445～460nm；
第三芯片，所述第三芯片的峰值波长为480～500nm；
第一荧光粉胶层，所述第一荧光粉胶层含有第一红粉，所述第一荧光粉胶层覆盖所述第一芯片；
第二荧光粉胶层，所述第二荧光粉胶层含有第二红粉，所述第二荧光粉胶层覆盖所述第二芯片；
第三荧光粉胶层，所述第三荧光粉胶层含有绿粉，所述第三荧光粉胶层覆盖所述第一芯片、所述第二芯片和所述第三芯片；
所述第一红粉的峰值波长为610～615nm，所述第二红粉的峰值波长为640～650nm，所述绿粉的峰值波长为535～545nm；
所述全光谱LED光源产生的全光谱和显示屏的背光源光谱叠加适应标准模式光谱。
2.如权利要求1所述的全光谱LED光源，其特征在于，所述第一红粉选自Y2O3:Eu3+、YVO4:Eu3+和(Y,Gd)PO4:Eu3+中的至少一种。
3.如权利要求1所述的全光谱LED光源，其特征在于，所述绿粉选自Lu3Al5O12:Ce3+和β-SiAlON:Eu2+中的至少一种。
4.如权利要求1所述的全光谱LED光源，其特征在于，所述第二红粉选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+和Sr2Si5N8:Eu2+中的至少一种。
5.如权利要求4所述的全光谱LED光源，其特征在于，所述第二红粉选自(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+，其中的Sr元素与Ca元素的摩尔比为1：(4～6)。
6.如权利要求1-5任一项所述的全光谱LED光源，其特征在于，所述第一荧光粉胶层中的粉胶重量比为2：(1～2)；和/或，
所述第二荧光粉胶层中的粉胶重量比为1：(4～6)；和/或，
所述第三荧光粉胶层中的粉胶重量比为1：(3～5)。
7.如权利要求1-5任一项所述的全光谱LED光源，其特征在于，所述第一芯片、所述第二芯片和所述第三芯片设于基板上，所述第一荧光粉胶层位于所述第一芯片与所述第三荧光粉胶层之间，所述第二荧光粉胶层位于所述第二芯片与所述第三荧光粉胶层之间。
8.一种灯具，其特征在于，所述灯具包括权利要求1-7任一项所述的全光谱LED光源。
9.如权利要求8所述的灯具，其特征在于，所述灯具用于显示屏上。
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