JP6905652B2 - Ｌｅｄ照明装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明はLED照明装置及びその製造方法に関する。
人類の発展から今まで、照明光源は火、ランプ、白熱電球、蛍光ランプを経過して、現在の（LED）半導体照明まである。しかし、これらの照明光源は照明スペクトルにすべて欠陥があり、この欠陥の照明光は人間の健康照明の需要を満たすことができない。最も良い照明は自然光であることは知られている。よって、自然光照明を追い求めるはずっと照明業界のビジョンである。
LED省エネライトは、多くの方面で伝統的な光源と比べものにならない優越性を持っている。主に発光効率が高く、使用寿命が長く、長持ち、低電圧と低電流駆動を採用し、仕事が安全で信頼でき、省エネ、環境保護、耐震、防水、体積が小さい、光の制御が便利であり、発光色が豊富で、色域幅、光束集中、応えるスピートが速い、インテリジェント化が可能であり、ネットワーク化の制御と調整などです。その特徴な優勢は現代社会の「緑」の標準とぴったり合い、新興科学技術の急速発展のプロセスにも適応している。
白光産業化の実現方式は、チップに蛍光粉をコーティングすることで、白光が実現する。すなわち、蛍光変換型の白光である。蛍光粉末は白光の重要な技術と原料の一つである。蛍光粉の選択は満たされなければならない２つの条件がある。一番目は蛍光粉末の引き起こすスペクトルが選択したチップの発射スペクトルと一致する必要がある。これで高い光の変換効率が確保できる。二番目は、蛍光粉末の発射スペクトルは紫外線あるいは紫外線近くで引き起こして、白光を出す。あるいはブルーレイトチップが励起の下で、チップ発射のブルーレイトと複合して白光になる。このため、蛍光粉末の発展は不安定な硫化物とハロゲン化物から、化学の安定する高い熱砕け温度または熱安定性の高いアルコア塩、珪酸塩、タングステン酸塩、プラチナ酸塩、燐酸塩、窒素酸化物蛍光材料に変化する。現在市場の白い光の主流は相変わらずブルーレイチップと黄色の蛍光粉が複合で形成された白光を中心としている。しかし、その発射スペクトルには赤い光が足りないため、発色指数の値が低すぎる。もしケルビンが4000Kくらい前向き電流を駆動する製品は、光効果が120lm／W以上に達し、赤い光が足りないため、発色指数の値がわずか80前後で、その中のR9値は10程度で、それで得られた白光照明の効果は真実ではない。赤光不足の欠陥を補うため、赤光チップを利用して赤の光を補償したり、赤蛍光粉を加えたり、スペクトル性能を改善することは近年国内の研究者が研究の重点である。相対的に言う、硫化物、硫黄酸化物、ハロゲンの蛍光粉は発光効率が低い、安定性悪いなどの欠陥が存在する。よって、効率が高く、安定性が良く、使用時間が長く、自然光照明は常に照明業界のビジョンである。
本発明特許の目的は、LED照明装置とその製法を提供することにあり、この方法で調製されるLEDデバイスは自然光に近い光を提供することができる。
本発明は次のような技術方案を採用する。
LED照明装置の特徴は、この装置には、LEDデバイス（101）、LED赤光光源（102）、LED回路基板（100）、ラジエーター（200）および電源コントローラ（400）が含まれている。上述のLEDデバイス（101）とLED赤光光源はLED回路基板の上に設置されている。LED回路基板はラジエーターの上に設置されている。電源コントローラーは導線を通じてLED回路基板と繋がっている。
2．請求項１に記載のLED照明装置の特徴において、上述のLED照明装置はLED白光光源を提供する。
3．請求項１に記載のLED照明装置の特徴において、上述の回路基板は導線(300)でLED回路基板と繋がっており、上述の回路基板はまた外部の電源輸入線と繋がっている。
4．請求項１−３のいずれか１項に記載のLED照明装置の製造方法において、その特徴は、以下の段取りを含む。
ステップ1:サファイアを使ってLED回路基板の基板として、LED回路基板（100）を製作する。
ステップ2：平均的な多層LED蛍光膜がLEDデバイスに沈積する。
ステップ3：LED照明装置のスペクトル設計によって、LED照明装置の効率を確認する。
ステップ4：必要なLED照明装置によって、LEDデバイスとLED赤光光源の数を計算する。
5.請求項4に記載のLED照明装置の製造方法において、その特徴はステップ1のサファイア整備方法であり、以下の段取りを含む。
a)原料調整を行う。まずはα-A12O3原料を主原料として、立方構造のBN、ナノZrO2およびナノTiO2を加え、これらの材料を混合機の中で15-30min混合し、そのうちα-A12O3、立方構造のBN、ナノZrO2、ナノTiO2の質量比は10-25:2-5:2-3:1-4である。
b）原料を結晶の成長炉に入れて真空引きし、ヘリウムの保護ガスを入れて、2000-2100℃に昇温して原料を溶融状態に溶かし、溶融した後に4-5h保温する。
c)この結晶成長炉の上部は金型を持っていて、この金型の断面は円形で、中心は小さな穴を持っていて、小穴の毛細作用で溶体を金型の先端に導入させて、Cへの方向性晶を使用して、その溶体について結晶の成長を促進する。溶融体の表面温度は2089℃にコントロールして、引く速度は10-20mm/hで、結晶の成長が終わった後に、温度を1480-1570℃まで下げ、15-30min保温してから再び結晶に対して降温処理を行い、制御温度は30-60℃/hの速度で結晶を得る。
d）切断装置を使って結晶の棒をカットし、必要な形のチップを得る。
e）挽いて粉にし、研磨機でチップを研磨する。研磨するとき、自製の研磨液を加えて、研磨盤はチップに0.025〜0.027MPaまで加圧し、研磨盤の回転速度は1000〜1200rpm／minで、研磨した後、無水アルコールで洗浄する。
f)焼鈍する。チップを焼鈍炉内に入れ、まず500℃まで昇温して1-2h保温し、800℃まで昇温して2-4h保温し、1600℃まで昇温してそれぞれ2〜4h保温し、それから210-220℃の温度で下げ、1300℃まで下げると0.5-1h保温し，1000℃まで下げると1-2h保温し、600℃まで下げると1-3h保温し、そのあとの温度は20-40℃/hのスピードで室温まで冷まして取り出す。
g）バフ研磨する。まず無水アルコールでチップを3〜5回洗浄し、洗浄後の結晶をポリシャに入れて固定する。バフ研磨するとき、バフ研磨液を加えて、回転速度は1000〜1500rpm／min、バフ研磨後のチップを無水アルコールで洗浄した後、室温で自然冷却を行う。
6.請求項5に記載されたLED照明装置の製造方法において、その特徴は上記のステップa)にあるα-Al2O3の原料の粒の直径は0.5-5μm、密度は3.98g/cm3であり、ステップe）中の研磨液は0.1-2μmの金剛砂粒、1-μmのAl2O3粒、α-オレフィン,N,N-nエチレンビスエステルアミドおよび脱イオン水であり、その質量比は1-5:1-5:3-6:30-50であり、ステップg）の中で記載された磨きをかける液はジルコニウムミクロン粒子、アルキルグリコシド、ヒドロキシメチルセルローストナトリウム、プロトリオール、ヒドロキシエチルジアミンイオン水からなり、その質量比は1-5:1-5:5-10:3-6:30-50であり、記載されたヒドロキシエチルアミンは磨きをかける液のpHを制御するために使用され、磨きをかける液pH値は8-10のアルカリ性溶液である。
7.請求項4に記載されたLED照明装置の製造方法において、その特徴はステップ2であり、LEDデバイス上に沈積した平均している多層のLED蛍光膜は以下のステップを含む。
（1）赤い色蛍光材料の調製
原料はGd（NO3）3・6H2O、LiCO3、MgCO3、Nb2O5、H3B03、Sm2O3、Na2CO3および脱イオン水を用い、上述のGd（NO3）3・6H2O、LiCO3、MgCO3、Nb2O5、H3B03、Sm2O3、Na2CO3のモル比は（1-x-y）：1-2:1-2:1-2:1-2：x：y、そのうち0.01≦x≦0.08,x/y＝1-2，Gd（NO3）3・6H2Oと脱イオン水の質量比は1:1-2であり、Gd（NO3）3・6H2O、Li2CO3、MgCO3、Nb2O5、Sm2O3およびNa2C03を脱イオン水の中に入れて、懸濁液に配置して、懸濁液を50-60℃の条件の下で30-45minかき混ぜた後にH3BO3を滴下し、滴下完了後、沈澱物を脱イオン水で3-5回洗って乾燥箱に入れて乾かし、乾燥した材料をボールグラインダーして均一にし、ルツボに入れて、高温室で450℃下4-5h焼結し、1000-1200℃まで昇温して15-20h焼結し、その後は室温まで下げる焼いた物を挽いて粉にし、それでGd1-x-yLi3Mg2(NbO6)(BO3):xSm3+、yNa1+を得る。
（2）緑の蛍光材料の調製
a．BaCO3、SiO2およびTb2O3を取って、容器に入れてエタノールを添加し、混合を通じて、十分に研磨した後にルツボの中に入れて、ルツボを高温ストーブの中に移動し、窒素ガスの効用の下で、1200〜1300℃まで昇温して、3-6h焼結して、その窒素ガスの流量は30ml／minで、900℃まで下げて2時間焼結した後、冷却して中間体Ba1.94SiO4:0.06Tb3+を得る。上述のBaCO3、SiO2およびTb2O3のモル比は1-2：1-2：0.01-0.1であり、上述のBaCO3とエタノールの質量比は1:2-3である。
b．中間体Ba1.94SiO4:0.06Tb3+、α-Si3N4とCe2O3を混合してH3BO3を添加して、各成分を研磨した後モリブデンのルツボに入れて、モリブデンのルツボを高温ストーブに移動し、N2：H2＝95：5の雰囲気、1400℃で3-6時間焼結して、気体の流量計は気体を25mm/min内にコントロールし、その後室温まで冷却して取り出し、粉体Ba0.92Si2O2N2:0.06Tb3+,0.02Ce3+を合成する。粉体をイソプロパノールの中に置いて、上述の粉体とイソプロパノールの質量比は1:1-2であり、超音波破損器で分散し、超音時間は1-2h、分散した粉体を乾燥し、窒素酸化物緑色蛍光粉体Ba0.92Si2O2N2:0.06Tb3+,0.02Ce3+を得る。記載されたBa1.94SiO4:0.06Tb3+、α-Si3N4およびH3B03の質量比は2-4:1-2:0.01-0.1であり、Tb元素とCe元素のモル比は3:1である。
（3）青い蛍光材料の調製
a.モル比が1-n:1:1:2:nのBaCO3，MgO，CaCO3,NH4H2PO4、Tm(NO3)3・5H2Oを瑪瑙研究体で混ぜ、複合助剤を入れて40-60min研磨し、取り出した後ルツボの中に入れて、まず900℃で2-3hあらかじめ焼き、自然で冷却した後、サンプルを取り出して、さらに40-60min研磨し、サンプルを再びルツボに入れて、N2:H2=95:5の雰囲気、1200℃で3-6h焼結し、その後は自然に室温まで冷却し、Ba1-nMgCa（PO4）2：nTm3+の青い蛍光粉末を得る。
b.青い蛍光粉末の変性、前調製したBa1-nMgCa（PO4）2：nTm3+に蒸留水を加えて、十分分散した後懸濁液になり、MgF2コロイド溶液を添加して、混ぜた後混合体になり、ボールグラインダーで30-60min分散した後、100℃で乾燥して、500℃で2-3h置き、変性の青い蛍光材料を得る。青色の蛍光粉末、蒸留水、MgF2コロイド溶液の質量比は1-2:2-3:0.05-0.5である。
（4）化学ガスクロマトグラフィーの沈積法で、第1層の赤い蛍光材料、第2層の緑の蛍光材料、第3層の青い蛍光材料はそれぞれLEDのデバイスに沈積して、LED蛍光フィルムを形成している。
8.請求項6に記載されたLED照明装置の製造方法において、その特徴は赤色の蛍光材料の調製である。そのうちx＝0.02,y＝0.02であり、手に入れた赤色の蛍光材料はGd0.96Li3Mg2(NbO6)(BO3):0.02Sm3+,0.02Na1+であり、この材料の粒の直径は10μmより小さく、そのうち1-6μmは75%を占めている。青い蛍光材料の調製中n＝0.03であり、手に入れた青い蛍光粉末はBa0.97MgCa（PO4）2：0.03Tm3+であり、複合助剤は割合1：1のH3BO3+BaF2で構成されている。この複合助剤はBaCO3の質量の10%で、青い蛍光粉末の直径は10μmより小さく、そのうち1-5μmは70%を占めている。
9.請求項4に記載されたLED照明装置の製造方法において、その特徴は、ステップ2のLEDの上で沈積した3層のLED蛍光フィルムである。
有益な効果：
（1）本発明のサファイア結晶調製方法は、まず切断、研磨、焼鈍した後に再びバフ研磨をし、研磨、バフ研磨の生産効率を向上させ、バフ研磨前に焼鈍して、線切断、研磨などの機械加工工程による内応力を取り除き、チップをバフ研磨するときに割れないようにして、製品率を高める効果がある。
（2）晶体の成長時のインターフェース温度、引っ張りスピード、回転速度、焼鈍パラメータを厳格に制御し、インターフェース温度を厳格に制御することで、結晶の生産能力が高く、欠陥密度は低く、品質も良く、製品率が高く、生産コストを大きく下げることができる。
（3）このサファイアの外観は透明で、透過率が高く、内部には散乱の粒がない。立方構造のBN、ナノZrO2とナノTiO2を混ぜた後、この結晶は良好な裂ける強靭性を持ち、高透過性、高温に耐えることなどの優れた性能を持つ。同時に、Tiイオンは、チタンのブルーサファイアの成長過程において、チタンイオン部分が正三価のTi3+基質結晶に入っていることによって、Ti3+を異なる直径でAl3+を代わりにし、結晶のゆがみを引き起こし、結晶の裂ける強度と硬度を大きく向上させることができる。
（4）得られたサファイアの密度（g／cm3）＝6.2-7.0、硬度（HRA）1300-1450、曲げ強度（MPa）は1300-1400、耐圧強度（MPa）は3700-3950、熱伝導率（W（mk））＝3.1-3.3、誘電強度（V*103）＝12-14、透過率＝80-89%である。
（5）赤い蛍光材料の順序を調製する過程中、B3+を入れることは蛍光材料の結晶構造に変更がない、大量の研究でわかる、B3+混用量の増加によって、この蛍光材料のラチス常数が減少し、XRDパターンにある誘導体ピークの位置を右に移動させる現象がある、適当なホウ酸を混ぜて基質の吸収作用を強めることによって蛍光粉体の発射強度を高める。本発明は、SmイオンとNaイオンをはじめ採用して同時にこの赤い蛍光材料を混ぜ、蛍光強度と蛍光寿命を効果的に強化することが検討され、しかも優れた抗熱焼入れ特性を持ち、温度は50Kから室温450Kまで上がり、蛍光強度と蛍光寿命の変化が2%より小さい。紫外線からブルーレイエリア内にある光を刺激して、600〜860nm区間と発光中心677mmをカバーして、Na+電荷補償剤として結晶に入り、SmイオンとGdイオンの結合を強化し、SmイオンとNaイオンの量が一致した場合には、材料の発光強度が最も多く、約20%前後を向上させる。
（6）緑の蛍光材料の順序を調製する過程中、2つのステップで緑の蛍光粉材料を合成する。原材料や焼結過程に対して効果的な制御を行い、緑の蛍光粉の粒子の制御可能性になる。得られた粒度は10μm以下で、そのうち30〜50%は1-3μm、40-50 %は3-6μm、10-15%は6-8μmで、後期の物理破砕過程を避け、穏やかな超音分散と水沈殿法を利用して、粉体結晶の完整性を保つことができる。同時に粉体の粒子を工業化するLEDランプの作成要求を満足させる。その中で最初のステップで得た中間体Ba1.94SiO4:0.06Tb3+材料は360nm近くのシミテッドをソースとして、検査を通じて、中間体Ba1.94SiO4:0.06Tb3+材料の発光スペクトル分布は変化がなく、Tb3+の発射帯が出ていない、でも発射強度が明らかになった。Tb3+はBa1.94SiO4:0.06Tb3+材料によいアレルギー効果があることが説明した、必要なエネルギーを提供できる。そして、その発射光スペクトル分布に影響を与えず、監視中Tb3+を入れた後、主にピークが明らかに青い移動が発生したことを発見し、主ピークは375nmに位置している。なお、300-410nmの間には、より広いスペクトルの幅があり、その材料は、近紫外区の吸収が明らかに強化されている。多くの研究を経て、Tb3+の濃度が増加すると、Tb3+その材料に対するアレルギー効果が高くなり、近紫外区の吸収を明らかに強化することができるが、一定の値を超えると、かえって材料の発射強度が低下する。研究によるとBa1.94SiO4:0.06Tb3+の材料の配合比は最適な配合比で、その値を超えると材料の発射強度が低下する。第2歩は窒素酸化物の緑色の蛍光粉の合成を採用し、さらにCeの要素が混じる。このステップには5：95(H2/N2)の還元条件の下に行う。Ce要素に加えてTb元素とCe要素を組み合わせたことを発見した後、同等のTbまたはCeの単一要素の敏感化効果が最適で、Ceイオンが吸収するエネルギーをEuイオンに効果的に伝えることができることを示す。Tb元素とCe元素のモル比が3:1で最も発光強度が強く、効果は20%アップして、主ピークは290-430nmの間でより広いスペクトルの幅を持って、近紫外区での吸収が明らかに強化される。
（7）青色の蛍光材料の製造過程では、この青色の蛍光材料は35nmの紫外線を刺激したとき、材料は青の光を発射し、スペクトルは390-670nm、主ピークは460nmに位置している。Tm3+混雑量を増やすことで、材料の発射主ピークと発射強度を調節することができる。混雑量を増やすことによって、先に大きくなってから小さくなる変化の傾向と見られる。Tm3+混じる量が0.03mol時発射強度は最大である。採用複合助剤：H3BO3+BaF2は、上述の複合補助剤の組み合わせの効果を使用して、単一複合補助剤の発射光スペクトルの強度が高く、製造された材料は粒がさらに均一で、平均直径は4μmで、しかも95%の粒子直径が10μm以下となる。変性な青色の蛍光材料は、この材料の表面にはMgF2をカバーしており、MgF2の透過性が強いため、青色蛍光材料の明るさの低下幅を無視することができる。しかし、MgF2がその材料の表面に覆われているため、その材料の使用寿命を効果的に強化することができ、試験発見によって比較的変更された材料寿命が30%アップすることが判明した。
（8）LEDデバイスに蛍光材料の膜を沈積することにより、LED内部の反射と散乱の光効率的損失を効果的に減らすことができ、それぞれ均一な色温度を獲得し、赤緑青の3層の蛍光材料が高光電化率と高顕色指数で自然となるLEDデバイスを備えており、同時に工業生産に簡単に使える。
図1は、LED照明装置の構造図である。
具体的な実施例と結びつける、本発明をさらに述べる。
LED照明装置の特徴はこの装置には、LEDデバイス（101）、LED赤光光源（102）、LED回路基板（100）、ラジエーター（200）及び電源コントローラ（400）を含み、LEDデバイス（101）とLEDレッドライト（102）はLED回路基板の上に設置し、LED回路基板はラジエーターの上に設置し、電源コントローラーは導線（300）を通じてLED回路基板と繋がっている。
上述のLED照明装置はLED白光光源を提供する。上述の回路基板は導線(300) でLED回路基板と繋がっている。上述の回路基板はまた外部の電源輸入線と繋がっている。
上述のLED照明装置の製造方法は、以下のステップを含む。
ステップ1:サファイアを使ってLED回路基板の基板として、LED回路基板（100）を製作する。
ステップ2：平均的な多層LED蛍光膜がLEDデバイスに沈積する。
ステップ3：LED照明装置のスペクトル設計によって、LED照明装置の効率を確認する。
ステップ4：必要なLED照明装置によって、LEDデバイスとLED赤光光源の数を計算する。
ステップ1中のブルーサファイアの準備方法は以下のステップを含む。
a)原料調整を行う。まずはα-A12O3原料を主原料として、立方構造のBN、ナノZrO2およびナノTiO2を加え、これらの材料を混合機の中で15-30min混合し、そのうちα-A12O3、立方構造のBN、ナノZrO2、ナノTiO2の質量比は10-25:2-5:2-3:1-4である。
b）原料を結晶の成長炉に入れて真空引きし、ヘリウムの保護ガスを入れて、2000-2100℃に昇温して原料を溶融状態に溶かし、溶融した後に4-5h保温する。
c)この結晶成長炉の上部は金型を持っていて、この金型の断面は円形で、中心は小さな穴を持っていて、小穴の毛細作用で溶体を金型の先端に導入させて、Cへの方向性晶を使用して、その溶体について結晶の成長を促進する。溶融体の表面温度は2089℃にコントロールして、引く速度は10-20mm/hで、結晶の成長が終わった後に、温度を1480-1570℃まで下げ、15-30min保温してから再び結晶に対して降温処理を行い、制御温度は30-60℃/hの速度で結晶を得る。
d）切断装置を使って結晶の棒をカットし、必要な形のチップを得る。
e）挽いて粉にし、研磨機でチップを研磨する。研磨するとき、自製の研磨液を加えて、研磨盤はチップに0.025〜0.027MPaまで加圧し、研磨盤の回転速度は1000〜1200rpm／minで、研磨した後、無水アルコールで洗浄する。
f)焼鈍する。チップを焼鈍炉内に入れ、まず500℃まで昇温して1-2h保温し、800℃まで昇温して2-4h保温し、1600℃まで昇温してそれぞれ2〜4h保温し、それから210-220℃の温度で下げ、1300℃まで下げると0.5-1h保温し，1000℃まで下げると1-2h保温し、600℃まで下げると1-3h保温し、そのあとの温度は20-40℃/hのスピードで室温まで冷まして取り出す。
g）バフ研磨する。まず無水アルコールでチップを3〜5回洗浄し、洗浄後の結晶をポリシャに入れて固定する。バフ研磨するとき、バフ研磨液を加えて、回転速度は1000〜1500rpm／min、バフ研磨後のチップを無水アルコールで洗浄した後、室温で自然冷却を行う。ステップg）の中で記載された磨きをかける液はジルコニウムミクロン粒子、アルキルグリコシド、ヒドロキシメチルセルローストナトリウム、プロトリオール、ヒドロキシエチルジアミンイオン水からなり、その質量比は1-5:1-5:5-10:3-6:30-50であり、記載されたヒドロキシエチルアミンは磨きをかける液のpHを制御するために使用され、磨きをかける液pH値は8-10のアルカリ性溶液である。
ステップ2において、LEDデバイス上に沈積した平均している多層のLED蛍光膜は以下のステップを含む。
（1）赤い蛍光材料の調製
原料はGd（NO3）3・6H2O、LiCO3、MgCO3、Nb2O5、H3B03、Sm2O3、Na2CO3および脱イオン水を用い、上述のGd（NO3）3・6H2O、LiCO3、MgCO3、Nb2O5、H3B03、Sm2O3、Na2CO3のモル比は（1-x-y）：1-2:1-2:1-2:1-2：x：y、そのうち0.01≦x≦0.08,x/y＝1-2，Gd（NO3）3・6H2Oと脱イオン水の質量比は1:1-2であり、Gd（NO3）3・6H2O、Li2CO3、MgCO3、Nb2O5、Sm2O3およびNa2C03を脱イオン水の中に入れて、懸濁液に配置して、懸濁液を50-60℃の条件の下で30-45minかき混ぜた後にH3BO3を滴下し、滴下完了後、沈澱物を脱イオン水で3-5回洗って乾燥箱に入れて乾かし、乾燥した材料をボールグラインダーして均一にし、ルツボに入れて、高温室で450℃下4-5h焼結し、1000-1200℃まで昇温して15-20h焼結し、その後は室温まで下げる焼いた物を挽いて粉にし、それでGd1-x-yLi3Mg2(NbO6)(BO3):xSm3+、yNa1+を得る。そのうちx＝0.02,y＝0.02であり、手に入れた赤色の蛍光材料はGd0.96Li3Mg2(NbO6)(BO3):0.02Sm3+,0.02Na1+であり、この材料の粒の直径は10μmより小さく、そのうち1-6μmは75%を占める。
（2）緑の蛍光材料の調製
a．BaCO3、SiO2およびTb2O3を取って、容器に入れてエタノールを添加し、混合を通じて、十分に研磨した後にルツボの中に入れて、ルツボを高温ストーブの中に移動し、窒素ガスの効用の下で、1200〜1300℃まで昇温して、3-6h焼結して、その窒素ガスの流量は30ml／minで、900℃まで下げて2時間焼結した後、冷却して中間体Ba1.94SiO4:0.06Tb3+を得る。上述のBaCO3、SiO2およびTb2O3のモル比は1-2：1-2：0.01-0.1であり、上述のBaCO3とエタノールの質量比は1:2-3である。
b．中間体Ba1.94SiO4:0.06Tb3+、α-Si3N4とCe2O3を混合してH3BO3を添加して、各成分を研磨した後モリブデンのルツボに入れて、モリブデンのルツボを高温ストーブに移動し、N2：H2＝95：5の雰囲気、1400℃で3-6時間焼結して、気体の流量計は気体を25mm/min内にコントロールし、その後室温まで冷却して取り出し、粉体Ba0.92Si2O2N2:0.06Tb3+,0.02Ce3+を合成する。粉体をイソプロパノールの中に置いて、上述の粉体とイソプロパノールの質量比は1:1-2であり、超音波破損器で分散し、超音時間は1-2h、分散した粉体を乾燥し、窒素酸化物緑色蛍光粉体Ba0.92Si2O2N2:0.06Tb3+,0.02Ce3+を得る。記載されたBa1.94SiO4:0.06Tb3+、α-Si3N4およびH3B03の質量比は2-4:1-2:0.01-0.1であり、Tb元素とCe元素のモル比は3:1である。
（3）青い蛍光材料の調製
a.モル比が1-n:1:1:2:nのBaCO3，MgO，CaCO3,NH4H2PO4、Tm(NO3)3・5H2Oを瑪瑙研究体で混ぜ、複合助剤を入れて40-60min研磨し、取り出した後ルツボの中に入れて、まず900℃で2-3hあらかじめ焼き、自然で冷却した後、サンプルを取り出して、さらに40-60min研磨し、サンプルを再びルツボに入れて、N2:H2=95:5の雰囲気、1200℃で3-6h焼結し、その後は自然に室温まで冷却し、Ba1-nMgCa（PO4）2：nTm3+の青い蛍光粉末を得る。
b.青い蛍光粉末の変性、前調製したBa1-nMgCa（PO4）2：nTm3+に蒸留水を加えて、十分分散した後懸濁液になり、MgF2コロイド溶液を添加して、混ぜた後混合体になり、ボールグラインダーで30-60min分散した後、100℃で乾燥して、500℃で2-3h置き、変性の青い蛍光材料を得る。青色の蛍光粉末、蒸留水、MgF2コロイド溶液の質量比は1-2:2-3:0.05-0.5である。青い蛍光材料の調製中n＝0.03であり、手に入れた青い蛍光粉末はBa0.97MgCa（PO4）2：0.03Tm3+であり、複合助剤は割合1：1のH3BO3+BaF2で構成され、この複合助剤はBaCO3の質量の10%で、青い蛍光粉末の直径は10μmより小さく、そのうち1-5μmは70%を占めている
（4）化学ガスクロマトグラフィーの沈積法で、第1層の赤い蛍光材料、第2層の緑の蛍光材料、第3層の青い蛍光材料はそれぞれLEDのデバイスに沈積して、LED蛍光フィルムを形成している。
沈積過程では赤蛍光材料を第1層として、緑の蛍光材料は第2層として、青色の蛍光材料が第3層としている。まず赤蛍光材料の第一層の沈積：赤色の蛍光材料を混合溶剤に溶かし、それぞれ0.1ムーア/リットルの第1溶液を形成する。「混合溶剤」は、テトラヒドロフランと2-エチル酸がモル比率で3:2.5の割合で構成されている。第1溶液を350℃まで加熱して保温30-60min、加熱した後に気化室に送って気化をさせて、第1の混合の気体を形成する。アルゴンガスを通して、第1の混合ガスを4000sccmの流量として反応器のLEDデバイスに輸送する。反応器の温度300℃で、輸送完了後は静置30-45min、その後、デバイスの温度を800℃まで高くなって、保温30-60min、LEDデバイス上に第1層の蛍光膜を形成する。上述のステップを繰り返して緑色の蛍光材料の第2層を繰り返して、青色の蛍光材料の第3層は徐々に沈積してLEDデバイスに3層のLEDの蛍光膜を形成する。それぞれコーティング膜の厚さは0.2-1μm、ベストは0.5μmである。
それからLED照明装置のスペクトル設計により、LED照明装置のランプ効率を確定する。最後に必要なLED照明装置によって、LEDデバイスとLED赤光光源の数を計算する。
1組以上のLED白光光源とLED赤光光源を利用して、可視スペクトル範囲が370-720nmに達することができ、すでに自然光に近い。
しかし、LED白光光源とLED赤光光源が以下の属性を備えている。
（1）LED白光光源の顕示特徴にはCRIは90より大きい。ベストの選択は99-100、R9は80より大きい、ベスト選択は85-90しかもR12は70より大きく、ベストは75である。
（2）LED赤光光源の波長は600nmより大きい。
上記の実施例として、LED白光光源101とLED赤光光源102のランプ効率は3-10:1となる。
上記の実施例として、単一LED白光光源と単粒LED赤光光源のランプ効率が同じであるとき、LED白光光源とLED赤光光源数の割合は3-10:1となる。
上記の実施例の優先的な実施方式として、LED白光光源の光通量値とLED赤光光源の光放射ランプ効率値の比率は1-3:1である。
その中の1つの実施例
1）得られた白光光源101、そのCRIは95-100、R9は85-90で、R12は75でしかも定格作動電流15mA、作業電圧：2.9-3.4V、LED白光光源の数は12本である。
2）2組の異なる波長のLED赤光光源102を選択し、単粒LED赤光光源102のランプ効率は0.5W、しかも定格作動電流15mAで、定格の作業電圧は2.0-2.6V、2組LED赤光光源102の波長はそれぞれ650-660nm（数は2本）と680-700nm（数は2本）である。
3）上述3つの光源の取り付け要求及び接続方式によってLED回路板とラジエーターを設計する。
上記3組のLEDデバイスの接続方式は、8つの直列、すなわち12個のLED白色光光源珠2、6つの直列が、2つの組(4個)のLED赤色光光源珠2、2つの直列の後、すなわち8つ直列である。
作られたLED照明装置の電光変換効率（1m／W）は90-250、顕色指数は95-100で、製品の使用寿命は（L70、h）は60000-115000（L70代表がLED流明維持率で70%の使用時間となる）。
これらの実施例は、本発明の範囲を制限されない、使用だけを説明することを理解すべきである。また、本発明の講義内容を読んだ後、当分野の技術者は、本発明に対して様々な変更または修正を行うことができ、これらの等価形式はこの申請に付する特許請求の範囲に限定される範囲になる。

Claims (6)

  1. LEDデバイス（101）、LED赤光光源（102）、LED回路基板（100）、ラジエーター（200）および電源コントローラ（400）を含み、LEDデバイス（101）とLED赤光光源（102）はLED回路基板の上に設置され、LED回路基板はラジエーターの上に設置され、電源コントローラーは導線（300）を通じてLED回路基板と繋がっているLED照明装置の製造方法であって、以下のステップを含むことを特徴とするLED照明装置の製造方法。
    ステップ1:サファイアを使ってLED回路基板の基板として、LED回路基板（100）を製作する。
    ステップ2：平均的な多層LED蛍光膜がLEDデバイスに沈積する。
    ステップ3：LED照明装置のスペクトル設計によって、LED照明装置の効率を確認する。
    ステップ4：必要なLED照明装置によって、LEDデバイスとLED赤光光源の数を計算する。
    沈積過程では赤蛍光材料を第1層として、緑の蛍光材料は第2層として、青色の蛍光材料が第3層としている。まず赤蛍光材料の第一層の沈積：赤色の蛍光材料を混合溶剤に溶かし、それぞれ0.1ムーア/リットルの第1溶液を形成する。「混合溶剤」は、テトラヒドロフランと2-エチル酸がモル比率で3:2.5の割合で構成されている。第1溶液を350℃まで加熱して保温30-60min、加熱した後に気化室に送って気化をさせて、第1の混合の気体を形成する。アルゴンガスを通して、第1の混合ガスを4000sccmの流量として反応器のLEDデバイスに輸送する。反応器の温度300℃で、輸送完了後は静置30-45min、その後、デバイスの温度を800℃まで高くして、保温30-60min、LEDデバイス上に第1層の蛍光膜を形成する。上述のステップを繰り返して緑色の蛍光材料の第2層を繰り返して、青色の蛍光材料の第3層は徐々に沈積してLEDデバイスに3層のLEDの蛍光膜を形成する。それぞれコーティング膜の厚さは0.2-1μm、ベストは0.5μmである。
  2. ステップ1のサファイア製作方法に特徴があり、以下のステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のLED照明装置の製造方法。
    a)原料調整する。まずはα-A12O3原料を主原料として、立方構造のBN、ナノZrO2およびナノTiO2を加え、これらの材料を混合機の中で15-30min混合し、そのうちα-A12O3、立方構造のBN、ナノZrO2、ナノTiO2の質量比は10-25:2-5:2-3:1-4である。
    b）原料を結晶の成長炉に入れて真空引きし、ヘリウムの保護ガスを入れて、2000-2100℃に昇温して原料を溶融状態に溶かし、溶融した後に4-5h保温する。
    c)この結晶成長炉の上部は金型を持っていて、この金型の断面は円形で、中心は小さな穴を持っていて、小穴の毛細作用で溶体を金型の先端に導入させて、その溶体について結晶の成長を促進する。溶融体の表面温度は2089℃にコントロールして、引く速度は10-20mm/hで、結晶の成長が終わった後に、温度を1480-1570℃まで下げ、15-30min保温してから再び結晶に対して降温処理を行い、制御温度は30-60℃/hの速度で結晶を得る。
    d）切断装置を使って結晶の棒をカットし、必要な形のチップを得る。
    e）研磨機でチップを研磨する。研磨するとき、自製の研磨液を加えて、研磨盤はチップに0.025〜0.027MPaまで加圧し、研磨盤の回転速度は1000〜1200rpm／minで、研磨した後、無水アルコールで洗浄する。
    f)焼鈍する。チップを焼鈍炉内に入れ、まず500℃まで昇温して1-2h保温し、800℃まで昇温して2-4h保温し、1600℃まで昇温してそれぞれ2〜4h保温し、それから210-220℃の温度で下げ、1300℃まで下げると0.5-1h保温し，1000℃まで下げると1-2h保温し、600℃まで下げると1-3h保温し、そのあとの温度は20-40℃/hのスピードで室温まで冷まして取り出す。
    g）バフ研磨する。まず無水アルコールでチップを3〜5回洗浄し、洗浄後の結晶をポリシャに入れて固定する。バフ研磨するとき、バフ研磨液を加えて、回転速度は1000〜1500rpm／min、バフ研磨後のチップを無水アルコールで洗浄した後、室温で自然冷却を行う。
  3. ステップa)にあるα-Al2O3の原料の粒の直径は0.5-5μm、密度は3.98g/cm3であり、ステップe）中の研磨液は0.1-2μmの金剛砂粒、1-μmのAl2O3粒、α-オレフィン,N,N-nエチレンビスエステルアミドおよび脱イオン水であり、その質量比は1-5:1-5:3-6:30-50であり、ステップg）の中で記載された磨きをかける液はジルコニウムミクロン粒子、アルキルグリコシド、ヒドロキシメチルセルローストナトリウム、プロトリオール、ヒドロキシエチルジアミン、イオン水からなり、その質量比は1-5:1-5:5-10:3-6:30-50であり、記載されたヒドロキシエチルアミンは磨きをかける液のpHを制御するために使用され、磨きをかける液pH値は8-10のアルカリ性溶液であることを特徴とする請求項２に記載のLED照明装置の製造方法。
  4. ステップ2に特徴があり、LEDデバイス上に沈積した平均している多層のLED蛍光膜は以下のステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のLED照明装置の製造方法。
    （1）赤い蛍光材料の調製
    原料はGd（NO3）3・6H2O、LiCO3、MgCO3、Nb2O5、H3B03、Sm2O3、Na2CO3および脱イオン水を用い、上述のGd（NO3）3・6H2O、LiCO3、MgCO3、Nb2O5、H3B03、Sm2O3、Na2CO3のモル比は（1-x-y）：1-2:1-2:1-2:1-2：x：y、そのうち0.01≦x≦0.08,x/y＝1-2，Gd（NO3）3・6H2Oと脱イオン水の質量比は1:1-2であり、Gd（NO3）3・6H2O、Li2CO3、MgCO3、Nb2O5、Sm2O3およびNa2C03を脱イオン水の中に入れて、懸濁液に配置して、懸濁液を50-60℃の条件の下で30-45minかき混ぜた後にH3BO3を滴下し、滴下完了後、沈澱物を脱イオン水で3-5回洗って乾燥箱に入れて乾かし、乾燥した材料をボールグラインダーして均一にし、ルツボに入れて、高温室で450℃下4-5h焼結し、1000-1200℃まで昇温して15-20h焼結し、その後は室温まで下げ、焼いた物を挽いて粉にし、それでGd1-x-yLi3Mg2(NbO6)(BO3):xSm3+、yNa1+を得る。
    （2）緑の蛍光材料の調製
    a．BaCO3、SiO2およびTb2O3を取って、容器に入れてエタノールを添加し、混合を通じて、十分に研磨した後にルツボの中に入れて、ルツボを高温ストーブの中に移動し、窒素ガスの効用の下で、1200〜1300℃まで昇温して、3-6h焼結して、その窒素ガスの流量は30ml／minで、900℃まで下げて2時間焼結した後、冷却して中間体Ba1.94SiO4:0.06Tb3+を得る。上述のBaCO3、SiO2およびTb2O3のモル比は1-2：1-2：0.01-0.1であり、上述のBaCO3とエタノールの質量比は1:2-3である。
    b．中間体Ba1.94SiO4:0.06Tb3+、α-Si3N4とCe2O3を混合してH3BO3を添加して、各成分を研磨した後モリブデンのルツボに入れて、モリブデンのルツボを高温ストーブに移動し、N2：H2＝95：5の雰囲気、1400℃で3-6時間焼結して、気体の流量計は気体を25mm/min内にコントロールし、その後室温まで冷却して取り出し、粉体Ba0.92Si2O2N2:0.06Tb3+,0.02Ce3+を合成する。粉体をイソプロパノールの中に置いて、上述の粉体とイソプロパノールの質量比は1:1-2であり、超音波破損器で分散し、超音時間は1-2h、分散した粉体を乾燥し、窒素酸化物緑色蛍光粉体Ba0.92Si2O2N2:0.06Tb3+,0.02Ce3+を得る。記載されたBa1.94SiO4:0.06Tb3+、α-Si3N4およびH3B03の質量比は2-4:1-2:0.01-0.1であり、Tb元素とCe元素のモル比は3:1である。
    （3）青い蛍光材料の調製
    a.モル比が1-n:1:1:2:nのBaCO3，MgO，CaCO3,NH4H2PO4、Tm(NO3)3・5H2Oを瑪瑙研究体で混ぜ、複合助剤を入れて40-60min研磨し、取り出した後ルツボの中に入れて、まず900℃で2-3hあらかじめ焼き、自然で冷却した後、サンプルを取り出して、さらに40-60min研磨し、サンプルを再びルツボに入れて、N2:H2=95:5の雰囲気、1200℃で3-6h焼結し、その後は自然に室温まで冷却し、Ba1-nMgCa（PO4）2：nTm3+の青い蛍光粉末を得る。
    b.青い蛍光粉末の変性、前調製したBa1-nMgCa（PO4）2：nTm3+に蒸留水を加えて、十分分散した後懸濁液になり、MgF2コロイド溶液を添加して、混ぜた後混合体になり、ボールグラインダーで30-60min分散した後、100℃で乾燥して、500℃で2-3h置き、変性の青い蛍光材料を得る。青色の蛍光粉末、蒸留水、MgF2コロイド溶液の質量比は1-2:2-3:0.05-0.5である。
    （4）化学ガスクロマトグラフィーの沈積法で、第1層の赤い蛍光材料、第2層の緑の蛍光材料、第3層の青い蛍光材料はそれぞれLEDのデバイスに沈積して、LED蛍光フィルムを形成している。

  5. 赤色の蛍光材料の調製に特徴があり、そのうちx＝0.02,y＝0.02であり、手に入れた赤色の蛍光材料はGd0.96Li3Mg2(NbO6)(BO3):0.02Sm3+,0.02Na1+であり、この材料の粒の直径は10μmより小さく、そのうち1-6μmは75%を占め、青い蛍光材料の調製中n＝0.03であり、手に入れた青い蛍光粉末はBa0.97MgCa（PO4）2：0.03Tm3+であり、複合助剤は割合1：1のH3BO3+BaF2で構成され、この複合助剤はBaCO3の質量の10%で、青い蛍光粉末の直径は10μmより小さく、そのうち1-5μmは70%を占めていることを特徴とする請求項３に記載のLED照明装置の製造方法。
  6. ステップ2のLEDの上で沈積した3層のLED蛍光フィルムを特徴とする請求項１に記載のLED照明装置の製造方法。
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