CN117334806A - 一种提高光生物安全性的led光源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高光生物安全性的LED光源，包括：LED芯片，LCE芯片至少包括紫光子芯片；支架，支架内设置引线连接LED芯片的电极；导线，用于连接LED芯片和电源；荧光粉胶层，荧光粉胶层激发LED芯片发射白光，荧光粉胶层内还设置有二氧化钛；环氧树脂封装层，将LED芯片、导线进行封装。紫光子芯片的光谱波长范围为400‑410nm。LED芯片还包括青光子芯片，青光子芯片的光谱波长为480nm‑490nm。本申请通过紫光芯片激发荧光粉层提供照明白光，减少了有害蓝光的危害，提高光源的生物安全性；对紫光子芯片有可能的近紫外激发光进行进一步的二氧化钛吸收、消除，减少不可见的近紫外光的残余，减少残留紫外线对人体造成的伤害，进一步提高光源的生物安全性。
Description
技术领域
本发明涉及LED制造领域，具体涉及一种提高光生物安全性的LED光源。
背景技术
随着LED技术的快速发展，白光LED由于其光效高，环保、寿命等储多优点已成为世界各国研究的焦点。在现有的技术领域，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，但是色温过低会引起注意力不集中、疲惫困乏。
鉴于以上技术问题，目前紫光转换白光LED的技术已在兴起，利用紫光LED激发得到白光的机理是通过紫光LED发出的紫光激发荧光粉发光，荧光粉所发出的光通过混合得到白光，为了进一步改进提高紫光LED转换白光的发光效率、显色指数等，使其达到实用化，近几年紫光LED的研究得到了飞跃的发展，成为了目前研究最活跃的一个领域。但现有的紫光转换白光的研究中还发现虽然使用紫光芯片激发RGB荧光粉，蓝光相对较少，经过适当调整，CRI值较高，但同时也引入了近紫外线光谱，由于LED光源常作为照明光源，近紫外光线对人体造成的伤害还是不容忽视。
因此，本发明为改进现有的LED光源紫光芯片激发RGB荧光粉残留近紫外线对人体造成伤害的问题，提出一种新的LED光源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高光生物安全性的LED光源，改进现有的LED光源紫光芯片激发RGB荧光粉残留近紫外线对人体造成伤害的问题，力求实现绿色照明、保护视力健康、提高用眼舒适度、提高光生物安全性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高光生物安全性的LED光源，包括：LED芯片，所述LCE芯片至少包括紫光子芯片；支架，所述支架内设置引线连接LED芯片的电极；导线，用于连接所述LED芯片和电源；荧光粉胶层，所述荧光粉胶层激发所述LED芯片发射白光，所述荧光粉胶层内还设置有二氧化钛；环氧树脂封装层，将LED芯片、导线进行封装。本发明的有益效果为：一方面选择较窄波段的有益紫光芯片作为激发光源，减少有害蓝光的危害，另一方面对紫光子芯片有可能的近紫外激发光进行进一步的二氧化钛吸收、消除，减少不可见的近紫外光的残余，减少残留紫外线对人体造成的伤害。
优选的，所述紫光子芯片的光谱波长范围为400-410nm。选用摒除近紫外和蓝光区的有益紫光作为激发光，一方面减少有害蓝光和近紫外光的残留，另一方面适当保留激发光的光谱宽度，提高对混合荧光粉的不同激发光谱峰值波长的对应性和囊括范围，进而提高荧光粉的被激发效率，提高发光效率和显色性。
优选的，所述紫光子芯片包括p型半导体和n型半导体，以及在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，所述半导体材料设置为氮化物、磷化物。氮化物和磷化物的禁带宽度比硅和砷化镓等传统半导体材料更宽，它们可以在更高的温度和更宽的光谱范围内工作，从而扩大了LED芯片的应用范围。氮化物和磷化物还具有更高的击穿电场，可以承受更高的电压，使得LED芯片可以具有更高的亮度和更长的寿命，且与传统的半导体材料相比，氮化物和磷化物在生产过程中产生的废料更少，对环境的影响更小，因此更加环保。
优选的，所述荧光粉胶层还包括荧光粉和硅胶，所述荧光粉和硅胶的比例为1:4。通过调整荧光粉和硅胶的比例，控制荧光粉胶的粘度和折射率等特性，优化荧光粉的发光效果。合适的比例可以使得荧光粉更好地分散在硅胶中，减少光散射和反射损失，提高荧光粉的利用率和发光效率。还可以使得荧光粉胶具有更好的稳定性和耐久性。过高的荧光粉比例可能导致胶体过于稠密，影响固化效果和耐久性；而过低的荧光粉比例则可能导致发光效果不佳。通过调整比例可以找到最佳的平衡点，提高荧光粉胶的整体性能。
优选的，所述荧光粉包括465nm-470nm蓝粉、630nm-670nm红粉、480nm-490nm青粉、585nm-590nm黄粉中的一项或几项的混合物。通过将不同颜色的荧光粉混合在一起，并在紫光芯片的激发下发出白光。该白光具有较高的显色指数和色温，使得照明物体看起来更加真实和自然。不同颜色的荧光粉在紫光的激发下可以产生较高的亮度，混合荧光粉可以增加整体发光强度，提高照明效果，还可以扩展发光的色域，实现更丰富和真实的颜色显示，这有助于提高视觉效果和色彩还原度。
优选的，所述荧光粉的质量配比为(14-18)：(0.5-1.5)：(2-4)：(1-3)。
优选的，所述LED芯片还包括青光子芯片，所述青光子芯片的光谱波长为480nm-490nm。增强LED芯片的发光效率，与紫光子芯片互补，减少有害蓝光，增强有益长波长的激发光，提高LED芯片的发光功率和发光效率，扩展激发光源的光谱范围，增加对荧光粉混合物的激发光谱峰值波长的匹配宽域，提高对荧光粉混合物的激发功率和效能，提高光源显色性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本申请通过紫光芯片激发荧光粉层提供照明白光，减少了有害蓝光的危害，提高光源的生物安全性；
2、对紫光子芯片有可能的近紫外激发光进行进一步的二氧化钛吸收、消除，减少不可见的近紫外光的残余，减少残留紫外线对人体造成的伤害，进一步提高光源的生物安全性。
附图说明
图1为一实施例的结构示意图；
图2为一实施例加入二氧化钛前后光谱曲线对照图；
图3为一实施例的光谱曲线图；
图中：1、支架，2、LED芯片，3、荧光粉胶层，4、导线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种提高光生物安全性的LED光源，包括：LED芯片，所述LCE芯片至少包括紫光子芯片；支架1，所述支架1内设置引线连接LED芯片2的电极；导线4，用于连接所述LED芯片2和电源；荧光粉胶层3，所述荧光粉胶层3激发所述LED芯片2发射白光，所述荧光粉胶层3内还设置有二氧化钛；环氧树脂封装层，将LED芯片2、导线4进行封装。本实施例一方面选择较窄波段的有益紫光芯片作为激发光源，减少有害蓝光的危害，另一方面对紫光子芯片有可能的近紫外激发光进行进一步的二氧化钛吸收、消除，减少不可见的近紫外光的残余，减少残留紫外线对人体造成的伤害。
在其他具体实施例中，所述紫光子芯片的光谱波长范围为400-410nm。选用摒除近紫外和蓝光区的有益紫光作为激发光，一方面减少有害蓝光和近紫外光的残留，另一方面适当保留激发光的光谱宽度，提高对混合荧光粉的不同激发光谱峰值波长的对应性和囊括范围，进而提高荧光粉的被激发效率，提高发光效率和显色性。
在其他具体实施例中，所述紫光子芯片包括p型半导体和n型半导体，以及在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，所述半导体材料设置为氮化物、磷化物。氮化物和磷化物的禁带宽度比硅和砷化镓等传统半导体材料更宽，它们可以在更高的温度和更宽的光谱范围内工作，从而扩大了LED芯片的应用范围。氮化物和磷化物还具有更高的击穿电场，可以承受更高的电压，使得LED芯片可以具有更高的亮度和更长的寿命，且与传统的半导体材料相比，氮化物和磷化物在生产过程中产生的废料更少，对环境的影响更小，因此更加环保。
在其他具体实施例中，所述荧光粉胶层还包括荧光粉和硅胶，所述荧光粉和硅胶的比例为1:4。通过调整荧光粉和硅胶的比例，控制荧光粉胶的粘度和折射率等特性，优化荧光粉的发光效果。合适的比例可以使得荧光粉更好地分散在硅胶中，减少光散射和反射损失，提高荧光粉的利用率和发光效率。还可以使得荧光粉胶具有更好的稳定性和耐久性。过高的荧光粉比例可能导致胶体过于稠密，影响固化效果和耐久性；而过低的荧光粉比例则可能导致发光效果不佳。通过调整比例可以找到最佳的平衡点，提高荧光粉胶的整体性能。
在其他具体实施例中，所述荧光粉包括465nm-470nm蓝粉、630nm-670nm红粉、480nm-490nm青粉、585nm-590nm黄粉中的一项或几项的混合物。通过将不同颜色的荧光粉混合在一起，并在紫光芯片的激发下发出白光。该白光具有较高的显色指数和色温，使得照明物体看起来更加真实和自然。不同颜色的荧光粉在紫光的激发下可以产生较高的亮度，混合荧光粉可以增加整体发光强度，提高照明效果，还可以扩展发光的色域，实现更丰富和真实的颜色显示，这有助于提高视觉效果和色彩还原度。
在其他具体实施例中，所述荧光粉包括465nm-470nm蓝粉、630nm-670nm红粉、480nm-490nm青粉、585nm-590nm黄粉，质量配比为(14-18)：(0.5-1.5)：(2-4)：(1-3)。通过配粉点胶工艺来调整不同所述荧光粉的配比以调节色温，从而形成混合荧光粉，然后将所述混合荧光粉和粘接材料注入所述支架的封装功能区域，通过烘烤固化工序完成封装。所述配粉点胶工艺和所述烘烤固化工序为本领域技术人员采用的常规手段，在此不做赘述。
在其他具体实施例中，所述LED芯片还包括青光子芯片，所述青光子芯片的光谱波长为480nm-490nm。增强LED芯片的发光效率，与紫光子芯片互补，减少有害蓝光，增强有益长波长的激发光，提高LED芯片的发光功率和发光效率，扩展激发光源的光谱范围，增加对荧光粉混合物的激发光谱峰值波长的匹配宽域，提高对荧光粉混合物的激发功率和效能，提高光源显色性。
在其他具体实施例中，准备实验材料：紫光芯片、荧光粉(红粉、蓝粉、黄粉)、二氧化钛、实验支架、发光板、光度计、热分析仪、混合器。制备两组荧光粉混合物：
a.第一组：将465nm-470nm蓝粉、630nm-670nm红粉、480nm-490nm黄粉
按照(15-16)：(0.8-1.2)：(1-3)的比例混合，得到荧光粉混合物1。b.第二组：将红粉、黄粉和蓝粉按照与第一组相同的比例混合，但加入0.5-0.7组分的二氧化钛，得到荧光粉混合物2。
将紫光芯片放置在实验支架上，分别将荧光粉混合物1和荧光粉混合物2涂抹在两个相同的发光板上。将两个发光板放置在400-410nm紫光芯片的下方，调整距离使紫光能够充分激发荧光粉。
使用光谱仪分别测量加入二氧化钛前后的荧光粉在紫光激发下的光谱数据,绘制出加入二氧化钛前后的光谱曲线图，如图2所示，观察曲线的变化情况，分析二氧化钛对紫外线的吸收峰和吸收量等指标，得出：对于未添加二氧化钛的第一组实验，高色温区段，残余的紫外光占据更多的比例，会对人体造成一定影响，对于第二组实验，加入二氧化钛之后对红绿波峰的影响不大，对蓝色峰稍有吸收影响，但对近紫外激发光几乎完全吸收，减少了近紫外光的危害，同时削弱了部分有害蓝光。
在其他具体实施例中，准备实验材料：紫光芯片、青光子芯片、荧光粉(红粉、青粉、黄粉、蓝粉)、二氧化钛、实验支架、发光板、光度计、热分析仪、混合器。
制备一种组荧光粉混合物：所述荧光粉包括465nm-470nm蓝粉、630nm-670nm红粉、480nm-490nm青粉、585nm-590nm黄粉和二氧化钛，质量配比按照(14-18)：(0.5-1.5)：(2-4)：(1-3)：(0.1-0.3)得到荧光粉混合物。
将400-410nm紫光芯片和480-490nm青光子芯片放置在实验支架上，分别将荧光粉混合物涂抹在发光板上。将发光板放置在紫光芯片和青光子芯片的下方，调整距离使紫光和青光能够充分激发荧光粉。
使用光谱仪分别测量光谱数据,绘制出上述实验的光谱曲线图，如图3所示，观察曲线的变化情况，得出：1.紫光和青光子芯片的激发波长范围不同，可以覆盖更广泛的荧光粉激发波长，这样可以更充分地激发各种颜色的荧光粉，提高整体发光效果。2.紫光和青光子芯片的激发光的亮度和功率不同，同时使用两种芯片可以增加整体发光亮度。3.紫光和青光子芯片的激发光谱范围不同，可以覆盖荧光粉混合物的各色荧光粉的激发光谱峰值波长，有效激发不同种类的荧光粉发出不同颜色的光，不同色光之间也有相互整合和吸收，从图中可以看出，近紫外光大部分被吸收，有害高能量蓝光部分的峰也较低，有益的蓝光比例基本保持，全光谱范围的白光生物安全性较高。4.通过合理调配和混合使用荧光粉，使多种紫光和青光子芯片的激发光谱范围有一定的重叠，可以同时激发某些荧光粉发出特定颜色的光。通过合理选择荧光粉种类和比例，可以增强整体发光效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种提高光生物安全性的LED光源，其特征在于，包括：
LED芯片，所述LCE芯片至少包括紫光子芯片；支架，所述支架内设置引线连接LED芯片的电极；导线，用于连接所述LED芯片和电源；荧光粉胶层，所述荧光粉胶层激发所述LED芯片发射白光，所述荧光粉胶层内还设置有二氧化钛；环氧树脂封装层，将LED芯片、导线进行封装。
2.根据权利要求1所述的提高光生物安全性的LED光源，其特征在于：所述紫光子芯片的光谱波长范围为400-410nm。
3.根据权利要求1所述的提高光生物安全性的LED光源，其特征在于：所述紫光子芯片包括p型半导体和n型半导体，以及在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，所述半导体材料设置为氮化物、磷化物。
4.根据权利要求1所述的提高光生物安全性的LED光源，其特征在于：所述荧光粉胶层还包括荧光粉和硅胶，所述荧光粉和硅胶的比例为1:4。
5.根据权利要求1所述的提高光生物安全性的LED光源，其特征在于：所述荧光粉包括465nm-470nm蓝粉、630nm-670nm红粉、480nm-490nm青粉、585nm-590nm黄粉中的一项或几项的混合物。
6.根据权利要求5所述的提高光生物安全性的LED光源，其特征在于：所述荧光粉的质量配比为(14-18)：(0.5-1.5)：(2-4)：(1-3)。
7.根据权利要求1所述的提高光生物安全性的LED光源，其特征在于：所述LED芯片还包括青光子芯片，所述青光子芯片的光谱波长为480nm-490nm。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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