CN209843704U - 一种高光效高光品质g4/g9光源封装形式 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高光效高光品质G4/G9光源封装形式，包括灯座、灯罩和光源模块，所述灯罩与灯座之间卡装固定，所述灯座设置有容纳内腔，所述光源模块设置在灯座的容纳内腔中，且光源模块与所述灯座电连接；所述光源模块包括一带电路的基板，所述基板上设置有第一LED芯片、第三LED芯片和第二LED芯片，在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有长波长荧光粉胶体层，形成封装体A；在所述第一LED芯片的表面中至少顶面设置有短波长荧光粉胶体层，形成封装体B；在所述封装体A、第三LED芯片和封装体B被整体封装在中波长荧光粉胶体层内。本实用新型的优点在于：本实用新型高光效高光品质G4/G9光源封装形式具有更高显色指数且保证发光效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种灯具，特别涉及一种高光效高光品质G4/G9光源封装形式。
背景技术
LED是一种能够将电能转化为光的半导体发光器件，它不同于白炽灯钨丝发光与荧光节能灯的三基色粉发光原理，而由半导体材料中载流子复合而发光，具有使用寿命长、发光效果好、无辐射、低能耗的优点，随着人们环保节能观念的提高，LED被广泛应用到照明灯具中。
当前的白光LED一般有如下几种形式，如图1曲线(1)所示，采用蓝光激发单一黄色荧光粉。这种情况下一般光效较高，但是显示指数只有70左右，而且不适于做低色温的应用。在需要做中低色温应用时，一般要加入红色荧光粉。如果需要将显色指数进一步提高到80以上时，则需要同时加入红色和绿色荧光粉。如图1曲线(2)所示，同时采用红色和绿色荧光粉其显色指数可以达到80。但从图1曲线(2)中可以看出，在全光谱应用时，光谱在460-510nm间的蓝色和青色部分仍然有缺失，因此在全光谱应用中常常需要加入峰值波长在490-505nm间的青色荧光粉。
但以上方案有如下几个问题：
第一，从图2-图7中的六种荧光粉的光谱中可以看出，不同荧光粉其最佳的激发波长不同，采用单一波长的光激发混合荧光粉无法兼顾到每种荧光粉的最佳激发波长，因而对于某种荧光粉其激发效率较低。所以采用混合荧光粉，虽然提高了显色指数，但其能量损失较大，发光效率较低。例如对于青色荧光粉，由于其发光波长与激发波长比较接近，激发效率很低，应采用更短波长的蓝光或紫光激发。但采用更短波长的蓝光或紫光激发混合荧光粉，虽然可以提高青色荧光粉的激发效率，但是却增加了短波长光子在激发黄色和红色荧光粉时的光子能量消耗。
第二，对于混合荧光粉而言还存在二次吸收的问题。从图6和图7中655、660nm荧光粉的激发光谱中可以看出，其对495nm的荧光粉所发出的光,仍然存在着高达40％的相对吸收，这不仅会降低青色光的成分，还会造成能量的二次损耗。假设青色荧光粉与红色荧光粉的量子效率均为90％，则通过蓝光激发青色荧光粉，进而激发红色荧光粉的量子效率为81％，相比于蓝色直接激发红色荧光粉的量子效率低了10％左右。因此二次吸收对于显色性及发光效率都有极大的影响。
第三点，对于采用蓝光激发荧光粉而言，一个蓝光光子最多只能激发一个其它颜色的光子，两个光子间的能量差称为Stocks位移。从图6和图7中可以看出，当采用单一短波长蓝光同时激发混合荧光粉时，其中的红光与蓝光能量差很大，光子能量损失较多，多余的能量被晶格振动所吸收，不仅造成光子能量的浪费，而且还产生了热能，对器件的散热提出很高的要求。
第四点，从图8中可以看出，对于同一荧光粉采用不同波长的蓝光激发，其发光波长也不相同。发光波长会随着激发波长的移动而产生相对移动。目前人们越来越关注健康照明，即希望发光光谱更宽，显色指数更高。相较于多波长激发，单一波长激发光的发光光谱较窄，显色指数较低，不能满足宽光谱高显色指数的需求。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有更高显色指数且保证发光效率的高光效高光品质G4/G9光源封装形式。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种高光效高光品质G4/G9光源封装形式，其创新点在于：包括灯座、灯罩和光源模块，所述灯罩与灯座之间卡装固定，所述灯座设置有容纳内腔，所述光源模块设置在灯座的容纳内腔中，且光源模块与所述灯座电连接；
所述光源模块包括一带电路的基板，所述基板上设置有第一LED芯片、第三LED芯片和第二LED芯片，在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有长波长荧光粉胶体层，形成封装体A；
在所述第一LED芯片的表面中至少顶面设置有短波长荧光粉胶体层，形成封装体B；在所述封装体A、第三LED芯片和封装体B被整体封装在中波长荧光粉胶体层内。
进一步的，所述长波长荧光粉胶体层为红色荧光粉胶体层，所述短波长荧光粉胶体层为不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层，所述中波长荧光粉胶体层为不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层。
进一步的，所述第一波长荧光粉胶体层中的荧光粉为靛色荧光粉、青色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且第一波长荧光粉胶体层的波长为470～510nm；所述第二波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉的任意一种或者两种的混合，且第二波长荧光粉胶体层的波长为510～590nm。
进一步的，所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第三LED芯片的波长记作λC，λC＝420～465nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λC≤130nm，15≤λC－λA≤130nm。
本实用新型的优点在于：
(1)本实用新型高光效高光品质G4/G9光源封装形式，采用多个不同波长的芯片激发可以兼顾到不同荧光粉的激发波长，即可以实现短波长芯片激发短波长荧光粉，长波长芯片激发长波长荧光粉，同时可以避免由于短波长荧光粉产生的短波长荧光再一次激发长波长荧光粉而被再吸收；最佳的激发波长，实现最高的量子效率，同时提高光源的光效；
(2)本实用新型高光效高光品质G4/G9光源封装形式，其中，根据斯托克斯位移现象，对于同一种荧光粉，当激发光的波长移动时，其发光波长也会向对应的波长方向进行相对移动；因此本发明采用的长波长芯片激发红色荧光粉可以得到波长较长的红色荧光，采用短波长芯片激发青、蓝、绿色荧光粉可以得到波长较短的青、蓝、绿荧光，使得荧光带谱变宽，从而进一步提高显色指数。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为传统的白光LED的发光光谱图。
图2为495荧光粉激发与发射光谱图。
图3为518荧光粉激发与发射光谱图。
图4为530荧光粉激发与发射光谱图。
图5为535荧光粉激发与发射光谱图。
图6为655荧光粉激发与发射光谱图。
图7为660荧光粉激发与发射光谱图。
图8为采用不同激发波长激发红色荧光粉的激发光谱与发射光谱图。
图9为本实用新型高光效高光品质G4/G9光源封装形式的结构示意图。
图10为图9中光源模块的一种结构示意图。
图11为图9中光源模块的另一种结构示意图。
图12为本实用新型高光效高光品质G4/G9光源封装形式具体激发方式示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例高光效高光品质G4/G9光源封装形式，如图9所示，包括灯座2、灯罩3和光源模块1，灯罩3与灯座2之间卡装固定，灯座2设置有容纳内腔，光源模块1设置在灯座2的容纳内腔中，且光源模块1与灯座2电连接。
光源模块1的具体结构，如图10所示，包括一带电路的基板11，基板11上设置有第一LED芯片12、第三LED芯片14和第二LED芯片13，在第二LED芯片13的表面中至少顶面设置有长波长荧光粉胶体层15，形成封装体A；在第一LED芯片12的表面中至少顶面设置有短波长荧光粉胶体层16，形成封装体B；在封装体A、第三LED芯片14和封装体B被整体封装在中波长荧光粉胶体层17内。
本实施例中，长波长荧光粉胶体层15为红色荧光粉胶体层，短波长荧光粉胶体层16为不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层，中波长荧光粉胶体层17为不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层；第一波长荧光粉胶体层中的荧光粉为靛色荧光粉、青色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且第一波长荧光粉胶体层的波长为470～510nm；第二波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉的任意一种或者两种的混合，且第二波长荧光粉胶体层的波长为510～590nm。
对于芯片的选择：
第一LED芯片12的波长记作λA，λA＝390～445nm，第三LED芯片14的波长记作λC，λC＝420～465nm，第二LED芯片13的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λC≤130nm，15≤λC－λA≤130nm。其中，第一LED芯片可选用波长在390～430nm的紫光LED芯片。
此外，基板11上的第一LED芯片12、第三LED芯片14和第二LED芯片13，不局限于一颗，可以根据实际发光光谱需要，相应增加第一LED芯片12、第三LED芯片14和第二LED芯片13的颗数。
作为本实施例优选的方案：
本实施例以高光效高光品质G4/G9光源封装的海迪科HDK-6500K-RA97样品测试系列高显指高光效封装体为例，进行测试,且只在第二LED芯片13的顶面设置有长波长荧光粉胶体层15，只在第一LED芯片12的顶面设置有短波长荧光粉胶体层16，三批次样品参数分别为：
HDK-6500K-RA97-1：
第一LED芯片12选用波长在430nm的LED芯片，第三LED芯片14选用波长在455nm的LED芯片，第二LED芯片13选用波长在465nm的LED芯片；长波长荧光粉胶体层15中的荧光粉为红色荧光粉，短波长荧光粉胶体层16中的荧光粉是蓝色荧光粉，其发光波长为475nm。中波长荧光粉胶体层17中的荧光粉为绿色荧光粉和黄色荧光粉中的混合荧光粉，其发光波长为530nm。
HDK-6500K-RA97-2：
第一LED芯片12选用波长在430nm的LED芯片，第三LED芯片14选用波长在445nm的LED芯片，第二LED芯片13选用波长在445nm的LED芯片；长波长荧光粉胶体层15中的荧光粉为红色荧光粉，短波长荧光粉胶体层16中的荧光粉是蓝色荧光粉，其发光波长为475nm。中波长荧光粉胶体层17中的荧光粉为绿色荧光粉和黄色荧光粉中的混合荧光粉，其发光波长为530nm。
HDK-6500K-RA97-3：
第一LED芯片12选用波长在430nm的LED芯片，第三LED芯片14选用波长在430nm的LED芯片，第二LED芯片13选用波长在430nm的LED芯片；长波长荧光粉胶体层15中的荧光粉为红色荧光粉，短波长荧光粉胶体层16中的荧光粉是蓝色荧光粉，其发光波长为475nm。中波长荧光粉胶体层17中的荧光粉为绿色荧光粉和黄色荧光粉中的混合荧光粉，其发光波长为530nm。
本实施例光源的具体激发方式示意图，如图12所示。
本实施例光源的三批次光效等参数测试数据平均值如下表
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种高光效高光品质G4/G9光源封装形式，其特征在于：包括灯座、灯罩和光源模块，所述灯罩与灯座之间卡装固定，所述灯座设置有容纳内腔，所述光源模块设置在灯座的容纳内腔中，且光源模块与所述灯座电连接；
所述光源模块包括一带电路的基板，所述基板上设置有第一LED芯片、第三LED芯片和第二LED芯片，在所述第二LED芯片的表面中至少顶面设置有长波长荧光粉胶体层，形成封装体A；
在所述第一LED芯片的表面中至少顶面设置有短波长荧光粉胶体层，形成封装体B；在所述封装体A、第三LED芯片和封装体B被整体封装在中波长荧光粉胶体层内。
2.根据权利要求1所述的高光效高光品质G4/G9光源封装形式，其特征在于：所述长波长荧光粉胶体层为红色荧光粉胶体层，所述短波长荧光粉胶体层为不含红色荧光粉的第一波长荧光粉胶体层，所述中波长荧光粉胶体层为不含红色荧光粉的第二波长荧光粉胶体层。
3.根据权利要求2所述的高光效高光品质G4/G9光源封装形式，其特征在于：所述第一波长荧光粉胶体层中的荧光粉为靛色荧光粉、青色荧光粉和蓝色荧光粉的一种或者多种，且第一波长荧光粉胶体层的波长为470～510nm；所述第二波长荧光粉胶体层中的荧光粉为绿色荧光粉、黄色荧光粉的任意一种或者两种的混合，且第二波长荧光粉胶体层的波长为510～590nm。
4.根据权利要求1所述的高光效高光品质G4/G9光源封装形式，其特征在于：所述第一LED芯片的波长记作λA，λA＝390～445nm，第三LED芯片的波长记作λC，λC＝420～465nm，第二LED芯片的波长记作λB，λB＝445～550nm；且0≤λB－λC≤130nm，15≤λC－λA≤130nm。
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