CN1937222B - Led组件及照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种能够用作为显色性良好的照明、色彩再现范围很大的背照光的光源的LED组件。本发明的LED组件1是由中心波长为600～680nm的红色LED元件3；中心波长为430～480nm的、发光面积比红色LED元件更大的蓝色LED元件2；以及由上述蓝色LED元件激励而发出中心波长为530～590nm的光的荧光体组装起来而构成的。

Description

LED组件及照明装置

技术领域

本发明涉及LED组件及照明装置。

背景技术

一般来说，虽然白色LED发光效率高，但是存在作为照明光源使用时、由于环境光的影响看到的色调会发生很大变化的显色性问题，以及在作为背照光的光源使用时色彩再现范围小的问题。

作为这些问题的解决方法，可在不使用白色LED的情况下，例如将R、G、B的LED组合起来，或将UV(紫外线)的LED元件和荧光体组合起来，来加以应对。但是，在这种方式中，还存在着发光效率低、成本高、混色困难、以及控制复杂等各种问题。

另外，为了解决上述问题，在日本国专利特开2004-327492号公报(专利文献1)和日本国专利特开2004-356116号公报(专利文献2)中，提出了例如由蓝色LED和红色LED、以及由蓝色LED激励而发光的荧光体组合的LED器件。但是，实际上证实，如图8上的曲线所示，如果以实质上相同的输出(电流)来点灯的话，由于红光的强度很强，所以无法形成白光，为了形成白光，就必须增加蓝色LED的电流，减小红色LED的电流。然而，在蓝色LED电流增加的情况下，会出现寿命变短的问题。另外，在红色LED的电流减小的情况下，由于单体的发光量减小，因此如果在背照光装置中装入这种LED器件作为光源，以所需要的亮度来照射液晶面板的话，将需要很多这种LED器件，存在着成本和配置空间等问题。

【专利文献1】特开2004-327492号公报

【专利文献2】特开2004-356116号公报

本发明正是鉴于上述现有的技术问题而提出的，其目的在于提供一种LED器件，该LED器件在作为照明光源使用时，能够是低价且显色性良好的照明装置，另外，在作为背照光的光源使用时，能够扩大彩色液晶显示面板的色彩再现范围，另外的目的在于提供具备该种LED组件作为光源的照明装置。

发明内容

本发明的第1方面的LED组件，具有中心波长为600～680nm的红色LED元件；中心波长为430～480nm、发光面积比上述红色LED元件更大的蓝色LED元件；以及由上述蓝色LED元件激励而发出中心波长为530～590nm的光的荧光体。

本发明的第2方面，是在本发明的第1方面的LED组件中，具有每单位面积的发光量实质上相等的蓝色LED元件和红色LED元件、并且作为上述的蓝色LED元件比起上述的红色LED元件具有更大的发光面积。

本发明的第3方面，是在本发明的第2方面的LED组件中，上述蓝色LED元件的发光面积是上述红色LED元件的发光面积的2至5倍作为特征的。

本发明的第4方面，是在本发明的第1方面的LED组件中，具有每单位面积的发光量实质上相等的蓝色LED元件和红色LED元件，并且上述蓝色LED元件的数量多于上述红色LED元件的数量。

本发明的第5方面，是在本发明的第4方面的LED组件中，上述蓝色LED元件的数量是上述红色LED元件的数量的2至5倍作为特征的。

本发明的第6方面的照明装置，是具有多个本发明的1至3方面的LED组件作为光源的发明。

本发明的LED组件，因为具有中心波长为600～680nm的红色LED元件；中心波长为430～480nm的、发光面积比红色LED元件更大的蓝色LED元件；以及由蓝色LED元件激励而发出中心波长为530～590nm的光的荧光体，所以对于蓝色LED元件，即使不增大每单位面积的电流，或者对于红色LED元件，即使不减小每单位面积的电流，在提供额定电流的情况下，也可以发出更多的蓝色光。因为这个结果，在作为照明光源使用时，能够成为低价且显色性良好的照明装置。另外，在作为背照光的光源使用时，能够提供一种可以扩大彩色液晶显示面板的色彩再现范围的LED组件。

另外，本发明中的照明装置，因为具有多个上述的LED组件作为光源，在用它作为照明用途的情况下，能够得到显色性良好的照明装置，另外在作为液晶背照光用途的情况下，能够得到色彩再现范围很大的背照光装置。

附图说明

图1是本发明第1实施方式的LED组件的构造俯视图。

图2是对本发明第1实施方式的LED组件以额定电流点灯时的光谱分布图。

图3是本发明第2实施方式的LED组件的构造俯视图。

图4是对本发明第2实施方式的LED组件以额定电流点灯时的光谱分布图。

图5是对本发明的实施方式中的蓝色LED元件以及红色LED元件各自提供的电流值之比与相关色温的关系的实测结果图。

图6是本发明第3实施方式的背照光装置的构造分解立体图。

图7是本发明第3实施方式的背照光装置的LED阵列构造俯视图。

图8是对目前的LED组件在额定电流下点灯时的光谱分布图。

标号说明

1LED组件

2蓝色LED元件

3红色LED元件

4封装树脂

5a、5b、6a、6b供电部分

10背照光装置

11导光板

12LED阵列

具体实施方式

以下，将根据附图对本发明的实施方式加以详细说明。

(第1实施方式)图1是本发明的第1实施方式的LED组件的俯视图。在图1中，1是指LED组件，2是指蓝色LED元件，3是指红色LED元件，4是指封装树脂，5a、5b是指对蓝色LED元件2供电的部分，6a、6b是指对红色LED元件3供电的部分。

本LED组件1中装有蓝色LED元件2以及红色LED元件3。蓝色LED元件2的元件尺寸为边长大约900μm的正方形，而红色LED元件3的元件尺寸为边长大约300μm的正方形。一般来说，根据流过LED元件的电流值的大小，LED元件的大小有所不同。在本实施方式中，蓝色LED元件2的额定电流值为350mA，而红色LED元件的额定电流值为20mA。能够通过LED元件的电流值是由LED发光层的PN结的接合处的结温所决定的。根据散热构造的原理，虽然即使是较小的元件也能通过较大的电流，但是一般来说，最大电流值由电流密度即是由LED的PN结部分的面积来决定的。蓝色LED元件2与供电部分5a、5b连接，另外，红色LED元件3与供电部分6a、6b连接。LED组件1利用封装树脂4填充，封装树脂4中混合了通过蓝色LED元件2的发光来激励而发出绿色光和黄色光的荧光体。

本实施方式的LED组件1中，蓝色LED元件2以中心波长430～480nm发光，红色LED元件3以中心波长600～680nm发光。另外，荧光体发出的是通过蓝色LED元件2所发出的光激励的、中心波长为530～590nm的光。

本实施方式中的LED组件1，以额定电流来点灯时的光谱分布如图2所示。根据光谱分布来计算的话，是相关色温为7000K左右的白色光，正好可以作为背照光的光源来使用。

如果根据本实施方式，由于具备有蓝色LED元件2、红色LED元件3、以及通过蓝色LED元件2的发光所激励的荧光体，使用了安装的LED元件的面积比是蓝色LED元件大于红色LED元件的LED组件，因此作为照明用途，就可以制成显色性良好的照明装置，另外在作为液晶背照光的用途时，可以制成色彩再现范围较大的背照光装置。

(第2实施方式)图3是本发明的第2实施方式的LED组件的俯视图。而且，与图1相同的元素用同一种标号来表示。

本实施方式中的LED组件1的两个蓝色LED元件2串联连接，另外，连接了1个别的系列的红色LED元件3。蓝色LED元件2与供电部分5a、5b连接，而红色LED元件3与供电部分6a、6b连接。两种LED元件2、3是由封装树脂4共同填充封装。在封装树脂4中混合了通过蓝色LED元件2的发光来激励而发出绿色光以及黄色光的荧光体。蓝色LED元件2的数量与红色LED元件3的数量之比，如图所示为2：1。这个元件数量之比虽然是根据各个LED元件2、3的发光效率所决定的，但是在两种元件的电流密度实质上相同的情况下，设定了蓝色光的全发光量大于红色光的全发光量的比数。

在使本实施方式中的LED组件1点灯时的光谱分布图如图4所示。根据光谱分布图来计算，是相关色温为7000K左右的白色光，正好可以作为背照光用的光源来使用。

如果根据本实施方式，具备有蓝色LED元件2、红色LED元件3、以及通过蓝色LED元件2的发光所激励而发出绿色光和黄色光的荧光体，因为使用在组件中安装的蓝色LED元件2和红色LED元件3的数量比是蓝色LED大于红色LED的LED组件1作为光源，所以在作为照明用途时，可以制成显色性良好的照明装置，另外在作为液晶背照光的用途时，可以制成色彩再现范围较大的背照光装置。另外，在本实施方式中，虽然多个蓝色LED元件2相对于供电部分5a、5b是串联连接，但是也可以采用并联的方式。

这里，图5中所示的是供给蓝色LED元件2的电流与供给红色LED元件3的电流值之比与相关色温的关系的实测结果。一般来说，虽然液晶使用的背照光上的色温度大多是在7000K至8000K的范围内使用的，但是实际使用时，在2800K至5000K的范围内也是可行的。

在图5中，当色温度为2800K时，供给红色LED元件3的电流值相对于供给蓝色LED元件2的电流值之比为50％。因此，如果假定蓝色LED元件2和红色LED元件3的电流密度相等的话，则在第1实施方式中，蓝色LED元件2的元件面积就将是红色LED元件3的元件面积的2倍。另外，在第2实施方式中，在使用相同元件面积的蓝色LED元件2和红色LED元件3的情况下，对应于2个蓝色LED元件2，则使用1个红色LED元件3。

在图5中，当色温度为5000K时，供给红色LED元件3的电流值相对于供给蓝色LED元件2的电流值之比为20％。因此，如果假定蓝色LED元件2和红色LED元件3的电流密度相等的话，则在第1实施方式中，蓝色LED元件2的元件面积就将是红色LED元件3的元件面积的5倍。另外，在第2实施方式中，在使用相同元件面积的蓝色LED元件2和红色LED元件3的情况下，对应于5个蓝色LED元件2，则使用1个红色LED元件3。

从以上看来，在第1实施方式中，蓝色LED元件2的元件面积最好是红色LED元件3的元件面积的2至5倍，在第2实施方式中，蓝色LED元件2的个数最好是红色LED元件3的个数的2至5倍。

(第3实施方式)图6是作为本发明第3实施方式的照明装置的背照光装置的构造图。背照光装置10是以边缘发光方式，在LED阵列12上排列着第1实施方式或者第2实施方式中的LED组件1，配置在导光板11的长边的一侧。从LED组件1发出的光进入导光板11，在导光板11内，一边重复进行全反射，一边前进。如果光照射到导光板11的背面的图形11a的话，即光路产生弯曲，破坏了全反射的条件，使光从发光面11b射出。

图7表示的是LED阵列12的构造图。各个LED组件1之间的蓝色LED元件2和红色LED元件3分别彼此串联，蓝色LED元件2和红色LED元件3分别与各自的供电端121、122连接，分别进行驱动。正因为分别进行驱动，就能够调节背照光装置上的色度。另外虽然没有图示，但是也可以例如在基板上设有温度传感器，与一个根据温度来调整LED电流的电路组合，或者使用监视背照光装置的辉度、色度的色敏传感器，与控制电路组合，使得因周围环境和使用寿命的变化而改变的辉度、色度保持不变。当LED组件1的数量较多时，只要蓝色元件LED2和红色LED元件3是分别连接的，则也可以是串联和并联的组合。

在本实施方式的背照光装置中，是采用多个具有中心波长为600～680nm的红色LED元件3；中心波长为430～480nm的、发光面积比红色LED元件3更大的蓝色LED元件2；以及由上述蓝色LED元件2激励而发出中心波长为530～590nm的光的荧光体的LED组件1，作为光源来使用的，正是因为这些LED组件1在作为照明用途使用时，能够制成显色性良好的照明装置，而且在作为液晶背照光用途使用时，能够制成色彩再现范围大的背光源，所以本实施方式中的背照光装置成为了一种色彩再现范围很大的背照光。

另外，在上述的第1和第2实施方式中，由蓝色LED元件2的发光所激励而发出绿色光和黄色光的荧光体，它分散在填充LED组件1内的封装树脂4中，但是未必必须以这样的形式设置。例如说，也可以将通过其他方法形成的片状或者薄膜状的荧光体配置在封装树脂4内部或者外部。关于片状的或者是薄膜状的荧光体，可以是将荧光体溶解在以其他方式得到的粘合剂中，再通过烧结而形成的。

另外，如上所述的第3实施方式中，虽然作为照明装置使用的是边缘发光方式的背照光装置，但是也可以制成第1、第2实施方式中的LED组件1配置在背照光壳体底面上的直下型背照光装置。而且，通过采用白色照明装置，可以实现显色性好的白色照明。

Claims (6)

1.一种LED组件，其特征在于，具有

中心波长为600～680nm的红色LED元件；

中心波长为430～480nm的、发光面积比红色LED元件更大的蓝色LED元件；以及

由所述蓝色LED元件激励而发出中心波长为530～590nm的光的荧光体。

2.如权利要求1中所述的LED组件，其特征在于，

具有每单位面积的发光量相等的蓝色LED元件和红色LED元件，并且作为所述蓝色LED元件，是具有比所述红色LED元件的发光面积更大的蓝色LED元件。

3.如权利要求2中所述的LED组件，其特征在于，

所述蓝色LED元件的发光面积是所述红色LED元件的发光面积的2至5倍。

4.如权利要求1中所述的LED组件，其特征在于，

具有每单位面积的发光量相等的蓝色LED元件和红色LED元件，并且所述蓝色LED元件的元件个数多于所述红色LED元件的元件个数。

5.如权利要求4中所述的LED组件，其特征在于，

所述蓝色LED元件的数量是所述红色LED元件的数量的2至5倍。

6.一种照明装置，其特征在于，

具有多个如权利要求1至5中任一项所述的LED组件作为光源。

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