本發(fā)明涉及l(fā)ed技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種通過led芯片激發(fā)單一熒光粉實現(xiàn)高顯色色溫連續(xù)可調(diào)的混光方式，以及由此制成的發(fā)光裝置。

背景技術(shù)：

在能源日趨緊張的今天，相對于傳統(tǒng)的熒光燈和白熾燈，白光led作為一種新型的照明光源具有節(jié)能、環(huán)保、響應時間短、壽命長等顯著的優(yōu)勢。當前l(fā)ed產(chǎn)業(yè)正在迅速發(fā)展，發(fā)光效率逐年上升，價格逐年下降，白光led正逐漸代替熒光燈和白熾燈，進入家庭照明的市場。同時，led光源根據(jù)其可控性的發(fā)展也逐漸進入影視拍攝，植物生長燈等專業(yè)市場。

目前一般有三種產(chǎn)生白光led的方法：(1)采用多種單色led芯片混合產(chǎn)生白光(如rgb)；(2)利用藍光或紫外光led芯片激發(fā)熒光粉進行波長轉(zhuǎn)換混合成白光；(3)采用熒光粉涂覆型白光與紅光led混合產(chǎn)生白光。如果只是用靜態(tài)白光led來取代傳統(tǒng)技術(shù)的話，就難以真正發(fā)揮固態(tài)照明技術(shù)的全部潛力，不能充分實現(xiàn)產(chǎn)品的特色化。在智能驅(qū)動器支持下，led照明燈具不僅能取代白光照明，而且還能實現(xiàn)新的功能，而這些功能用傳統(tǒng)的照明技術(shù)是很難實現(xiàn)的。白光存在著不同的色調(diào)，從暖白色到冷白色，其色溫數(shù)值范圍在2700k-6500k，采用固態(tài)照明技術(shù)，設計人員能從中獲得全新的功能，比如調(diào)節(jié)白光色溫，改變環(huán)境等。這種新功能的優(yōu)勢包括提高工作單位的效率，使零售環(huán)境對顧客變得更有吸引力，從而增加了客流量，并能在酒店服務行業(yè)產(chǎn)生一種更有親和力的光照歡迎效果。此外，還能根據(jù)不同的季節(jié)、產(chǎn)品、一天中的不同時段等來改變零售環(huán)境中的光照效果，從而促進銷售工作，而無須對商鋪進行大規(guī)模改造。色溫可調(diào)正是固態(tài)照明技術(shù)的特性之一。

目前，實現(xiàn)白光色溫可調(diào)的方式基本采用特定熒光粉配比的不同色溫白光led和紅光led組合獲得所需色溫下高顯色led白光。對于可調(diào)色溫的高顯色白光，采用的方式有暖白光加紅綠藍led組合、冷白光加紅黃綠led組合、正白光加紅綠藍led組合和正白光加紅藍4種，可以實現(xiàn)在2700-7000k色溫范圍內(nèi)一般顯色指數(shù)ra和特殊顯色指數(shù)r9都大于90的高顯色可調(diào)色溫led組合白光。但是這些方式其顯色指數(shù)ra在2700k-7000k色溫范圍內(nèi)，仍不能都達到95以上，其特殊顯色指數(shù)r9及r12也都仍較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種代替rgb單芯片發(fā)光實現(xiàn)色溫連續(xù)或非連續(xù)可調(diào)的混光方式，并在色溫連續(xù)變化中實現(xiàn)高顯色指數(shù)(ra≥95，r9≥90)的白光。

同時提供一種白光led的發(fā)光裝置。

一種白光led的混光方法，采用led芯片及l(fā)ed芯片激發(fā)單一熒光粉制作的兩種或兩種以上單色光發(fā)光體混光而成白光。

所述單色光發(fā)光體有四種或四種以上，并采用串聯(lián)和并聯(lián)的方式連接后與驅(qū)動電路串聯(lián)形成控制回路，通過控制每種顏色的led芯片的驅(qū)動電源的電流或電壓來調(diào)節(jié)每種顏色的led發(fā)光強度，從而實現(xiàn)發(fā)光裝置的光譜和色溫調(diào)節(jié)。

所述的單色光發(fā)光體制成單色光封裝體或多個單色光發(fā)光體制成一個混光封裝體。

所述多個單色光發(fā)光體制成一個封裝體通過電流或電壓調(diào)節(jié)發(fā)射白光或彩色光。

上述混光方法制作的白光led發(fā)光裝置，由led芯片及l(fā)ed芯片激發(fā)單一熒光粉制作的兩種或兩種以上的單色光發(fā)光體或者多個單色光發(fā)光體制成的一個混光封裝體固定在印刷電路板上制成。

所述單色光發(fā)光體是一種led芯片涂覆透明膠水或一種led芯片涂覆一種單一熒光粉與透明膠水的混合物。

所述單色光發(fā)光體制成單色光封裝體，或者多個單色光發(fā)光體制成一個混光封裝體；所述混光封裝體通過電流或電壓調(diào)節(jié)發(fā)射白光或彩色光。

其中用來制作封裝體的透明膠水為透光率大于90％，高耐熱性，耐uv性能佳的硅膠。

其中，led芯片包括發(fā)光峰值波長位于380nm-420nm近紫外光或紫光led芯片、發(fā)光峰值波長位于440nm-470nm藍光led芯片、發(fā)光峰值波長位于495nm-530nm綠光led芯片、發(fā)光峰值波長位于580nm-595nm黃光led芯片、發(fā)光峰值波長位于615nm-650nm紅光led芯片。

優(yōu)選近紫外光或者紫光、藍光或綠光led芯片。

其中單一熒光粉包括近紫外光或者紫光led芯片激發(fā)的bamgal10o7:eu、sr3mgsi2o8:eu、(sr,ba)10(po4)6cl2:eu體系藍色熒光粉、sialon:eu體系綠色熒光粉以及(ca,sr)alsi(on)3:eu體系紅色熒光粉；藍光led芯片激發(fā)的luag、gayag、sialon:eu體系綠色熒光粉、yag體系黃色熒光粉以及(ca,sr)alsi(on)3:eu體系紅色熒光粉。

優(yōu)選(sr,ba)10(po4)6cl2:eu體系藍色熒光粉、luag、sialon:eu體系綠色熒光粉以及(ca,sr)alsi(on)3:eu體系紅色熒光粉。

所述單色光封裝體有四種：藍光led芯片涂覆透明硅膠制作的單色光封裝體、藍光led芯片激發(fā)紅色熒光粉制作單色光封裝體、藍光led芯片激發(fā)綠色熒光粉制作單色光封裝體、藍光led芯片激發(fā)橙色熒光粉制作單色光封裝體；白光封裝體為藍光led芯片涂覆透明硅膠制作的單色光發(fā)光體、藍光led芯片激發(fā)紅色熒光粉制作單色光發(fā)光體、藍光led芯片激發(fā)綠色熒光粉制作單色光發(fā)光體和藍光led芯片激發(fā)橙色熒光粉制作單色光發(fā)光體制成混光封裝體。

其中：藍色led芯片為發(fā)光峰值波長位于450nm-470nm的ingan或gan系列藍光半導體芯片中的一種；

紅色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在640-660nm，半峰寬在80-120nm；

綠色熒光粉組成式為：sialon:eu，發(fā)射光譜峰值波長在525-550nm，半峰寬在40-60nm；

橙色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在605-620nm，半峰寬在65-80nm。

其中：藍色led芯片為發(fā)光峰值波長位于380nm-420nm的ingan或gan系列半導體芯片中的一種；

紅色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在640-660nm，半峰寬在80-120nm；

綠色熒光粉組成式為：sialon:eu，發(fā)射光譜峰值波長在525-550nm，半峰寬在40-60nm；

橙色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在605-620nm，半峰寬在65-80nm。

本發(fā)明改變傳統(tǒng)的混光模式，由單一封裝體發(fā)白光改為單一顏色發(fā)光體混光后發(fā)白光的形式，一個led芯片上只涂覆一種熒光粉或透明膠水，使其只發(fā)單一顏色，將熒光粉配比改為單一顏色發(fā)光體個數(shù)的選定，使白光led的發(fā)光裝置制作更簡單；而相對于rgb單芯片的混光模式，具有更高顯色。

混光發(fā)光體通過電路控制，還可以發(fā)彩色光，連續(xù)調(diào)節(jié)，本發(fā)明最主要的是目的是發(fā)白光。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明所需制備的封裝體只需要使用硅膠或者硅膠與一種單一熒光粉的混合物涂覆在led芯片表面，相比白光led的封裝工藝更加簡單易行，質(zhì)量控制更是容易，無需進行分光檢測。

2、本發(fā)明通過led芯片激發(fā)單一熒光粉制備的發(fā)光體的發(fā)射光譜，比傳統(tǒng)的rgb單芯片的發(fā)射光盤具有更寬的半峰寬，所以本發(fā)明的白光led裝置在連續(xù)色溫調(diào)節(jié)中可以實現(xiàn)完整光譜，從而實現(xiàn)更大的色溫變化范圍以及在色溫變化過程中保持高顯色。

3、本發(fā)明所使用的封裝體可以全部使用藍光芯片，比傳統(tǒng)需要rgb三種芯片的發(fā)光系統(tǒng)具有更高穩(wěn)定性與可靠性。

4、本發(fā)明所制作的白光led裝置，其光譜連續(xù)性好，接近自然光，即太陽光譜。

5、本發(fā)明所制作的白光led裝置，通過合理的混色配光，色溫均勻性良好，無光斑。

6、本發(fā)明所制作的特殊光譜led裝置，可以隨時根據(jù)實際需求控制各種顏色的led的輸出電流來實現(xiàn)所需光譜。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明實施例1的封裝體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例1的四種顏色封裝體的發(fā)射相對光譜圖。

圖3為本發(fā)明實施例1的白光led裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例1的控制電路與led回路連接示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例1的白光在色溫為3200k及5600k時的典型相對光譜圖。

圖6為本發(fā)明實施例2的白光led裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例3的四種顏色封裝體的發(fā)射相對光譜圖。

圖8為本發(fā)明實施例3的白光在色溫為3200k及5600k時的典型相對光譜圖。

圖9為本發(fā)明實施例4的封裝體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為傳統(tǒng)rgbw芯片混色方式在3000k色溫時的相對光譜圖。

圖11為本發(fā)明實施例4的白光在3000k色溫時的相對光譜圖。

具體實施方式：

下面通過具體實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

所用led芯片及熒光粉市場上都有售賣，例如caalsi(on)3:eu體系是三菱化學出售的1113體系熒光粉，sialon:eu體系是電氣化學(denka)出售的sialon體系熒光粉，(sr,ba)10(po4)6cl2:eu體系是三菱化學出售的藍色熒光粉，luag體系是三菱化學出售的綠色熒光粉。

實施例1

如圖1所示，本實施方式的封裝體裝置包括led芯片1、兩個電極2和封裝基板3，兩個電極分別在封裝基板3的兩端，用于引出led芯片1的正負極。

本實施例選用發(fā)光峰值波長位于450nm-470nm的ingan或gan系列藍光半導體芯片中的一種，功率約為0.5w。

本實施例選用的熒光粉：

紅色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在640-660nm，半峰寬在80-120nm；

綠色熒光粉組成式為：lu3al5o12:eu，發(fā)射光譜峰值波長在515-530nm，半峰寬在90-120nm；

橙色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在605-620nm，半峰寬在65-80nm；

首先，將芯片2固定在封裝基板1上，芯片兩端分別通過金線與基板底部的兩個極片連接從而與兩個電極到導通。

接著，按一定比例配出分別含有紅綠橙三色熒光粉的三種混合膠體以及不加入熒光粉的透明膠體，攪拌均勻，真空脫泡。

進一步地，分別將三種混合膠體均勻涂敷在藍光led芯片上方，合理設置其涂覆厚度，保證所涂覆熒光粉能夠吸收芯片發(fā)出的全部藍光，使器件發(fā)光只顯示熒光粉發(fā)光特性。將不含熒光粉的透明膠體按照一定厚度涂覆在藍光led芯片上方，使器件發(fā)光為藍光led芯片的發(fā)光特性。

四種顏色的封裝體的發(fā)射光譜如圖2所示。

如圖3所示，將若干顆四種顏色的封裝體按照一定規(guī)則焊接到印刷電路板上，每種顏色的led封裝體通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式連接后與其對應的控制電路串聯(lián)形成回路，所以共分4路電路控制各種顏色的led發(fā)光強度。四種顏色的led電路連接示意圖如圖4所示，本發(fā)明的其余實施例的控制電路連接方式與圖4一致。

通過調(diào)節(jié)4路驅(qū)動電源的電流或電壓輸出比例，實現(xiàn)四種顏色混成的白光的色溫連續(xù)變化。采用積分球測試白光的性能，最優(yōu)化的電流輸出比例及白光的測試結(jié)果如表1所示。

從測試結(jié)果可以看出，本實施例的白光led裝置可以實現(xiàn)顯色指數(shù)ra≥95，r9≥90，色溫從2700k～7000k連續(xù)可調(diào)的白光輸出。圖5為本實施例的白光在色溫為3200k及5600k時的典型光譜。

表1實施例1白光輸出測試結(jié)果

實施例2

本實施例的白光發(fā)光裝置包括帶印刷電路的基板、led芯片和led熒光粉及l(fā)ed封裝膠。

本實施例選用發(fā)光峰值波長位于450nm-470nm的ingan或gan系列藍光半導體芯片中的一種，并且單顆芯片的輸入功率最高可達18w。

本實施例選用的熒光粉：

紅色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在640-660nm，半峰寬在80-120nm；

綠色熒光粉組成式為：lu3al5o12:eu，發(fā)射光譜峰值波長在515-530nm，半峰寬在90-120nm；

橙色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在605-620nm，半峰寬在65-80nm；

首先，將若干顆芯片按照一定規(guī)則焊接在圖6所示的帶有印刷電路的基板上，分4路電路控制各種顏色的led的發(fā)光強度。

接著，按一定比例配出分別含有紅綠橙三色熒光粉的三種混合膠體以及不加入熒光粉的透明膠體，攪拌均勻，真空脫泡。

進一步地，將三種混合膠體均勻涂敷在部分led芯片上方，合理設置其涂覆厚度，保證所涂覆熒光粉能夠吸收芯片發(fā)出的全部藍光，使器件發(fā)光只顯示熒光粉發(fā)光特性。將其余的led藍光芯片上涂覆不含有熒光粉的透明膠，器件顯示藍光led芯片的發(fā)光特性。

通過調(diào)節(jié)4路驅(qū)動電源的電流輸出比例，實現(xiàn)四種顏色混成的白光的色溫連續(xù)變化。采用積分球測試白光的性能，最優(yōu)化的電流輸出比例及白光的測試結(jié)果如表2所示。

從測試結(jié)果可以看出，本實施例的白光led裝置可以實現(xiàn)顯色指數(shù)ra≥95，r9≥90，色溫從2700k～7000k連續(xù)可調(diào)的白光輸出。

表2實施例2白光輸出測試結(jié)果

實施例3

本實施方式的白光發(fā)光裝置與實施例1所示的發(fā)光裝置一致。

本實施例選用發(fā)光峰值波長位于380nm-420nm的ingan或gan系列半導體芯片中的一種，功率約為0.5w。

本實施例選用的熒光粉：

紅色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在640-660nm，半峰寬在80-120nm；

綠色熒光粉組成式為：sialon:eu，發(fā)射光譜峰值波長在525-550nm，半峰寬在40-60nm；

橙色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在605-620nm，半峰寬在65-80nm；

四種顏色的封裝體的發(fā)射光譜如圖7所示。

通過調(diào)節(jié)4路驅(qū)動電源的電流輸出比例，實現(xiàn)四種顏色混成的白光的色溫連續(xù)變化。采用積分球測試白光的性能，最優(yōu)化的電流輸出比例及白光的測試結(jié)果如表3所示。

從測試結(jié)果可以看出，本實施例的白光led裝置可以實現(xiàn)顯色指數(shù)ra≥95，r9≥90，色溫從2700k～7000k連續(xù)可調(diào)的白光輸出。

圖8為本實施例的白光在色溫為3200k及5600k時的典型光譜。

表3實施例3白光輸出測試結(jié)果

實施例4(單一發(fā)光體制成混光封裝體)

本實施方式的單顆封裝體裝置包括封裝支架、led芯片、紅綠橙三種顏色的熒光粉以及封裝硅膠。

本實施例選用發(fā)光峰值波長位于450nm-470nm的ingan或gan系列藍光半導體芯片中的一種。

本實施例選用的熒光粉：

紅色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在640-660nm，半峰寬在80-120nm；

綠色熒光粉組成式為：lu3al5o12:eu，發(fā)射光譜峰值波長在515-530nm，半峰寬在90-120nm；

橙色熒光粉組成式為：caalsi(on)3:eu，發(fā)射光譜峰值波長在605-620nm，半峰寬在65-80nm；

首先，將4顆芯片分別固定在圖9所示支架上，各個芯片兩端分別通過金線與支架底部的4路電極極片連接從而實現(xiàn)4路分別控制。

接著，按一定比例配出分別含有紅綠橙三色熒光粉的三種混合膠體以及不加入熒光粉的透明膠體，攪拌均勻，真空脫泡。

進一步地，將三種混合膠體均勻涂敷在led芯片上方，合理設置其涂覆厚度，保證所涂覆熒光粉能夠吸收芯片發(fā)出的全部藍光，使器件發(fā)光只顯示熒光粉發(fā)光特性。另外一顆芯片涂覆透明膠體。

將若干顆封裝體按照一定規(guī)則焊接到帶有印刷電路板上，每種顏色的led通過串聯(lián)與并聯(lián)的方式連接后與對應的控制電路串聯(lián)形成回路，分4路電路控制各種顏色的led發(fā)光強度。

通過調(diào)節(jié)4路驅(qū)動電源的電流輸出比例，實現(xiàn)四種顏色混成的白光的色溫連續(xù)變化。采用積分球測試白光的性能，最優(yōu)化的電流輸出比例及白光的測試結(jié)果如表4所示。

圖10為傳統(tǒng)rgbw芯片混色方式在3000k色溫時的光譜。圖11為本發(fā)明通過芯片激發(fā)單一熒光粉發(fā)光混光在3000k色溫時的光譜。圖10與圖11對比可知本發(fā)明的光譜更加連續(xù)完整。

表4實施例4白光輸出測試結(jié)果

以上內(nèi)容是結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所作出的任何推演或替換，都應視為屬于本發(fā)明的保護范圍。