專利名稱：：白光加紅藍(lán)led組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及LED白光
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種白光加紅藍(lán)LED組合獲得高光效高顯色可調(diào)色溫LED白光。
背景技術(shù)：
：目前用LED實(shí)現(xiàn)可調(diào)色溫白光的一般有以下幾種方案1.采用紅光LED、綠光LED和藍(lán)光LED組合獨(dú)立回路，通過(guò)調(diào)節(jié)各回路的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到不同色溫的白光，其白光的顯色性一般都較差。2.采用藍(lán)光LED芯片激發(fā)熒光粉產(chǎn)生高色溫冷白光和紅光LED芯片組合，或高色溫冷白光LED和紅光LED組合，通過(guò)調(diào)節(jié)紅光LED(芯片)的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到不同色溫的白光，在2700K6500K色溫范圍內(nèi)其白光的顯色性仍然不高。要實(shí)現(xiàn)在2700K6500K色溫范圍內(nèi)高顯色性必需調(diào)整熒光粉配比，因此不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)色溫的高顯色性白光。3.在方案2的基礎(chǔ)上再加綠光LED芯片，但其顯色指數(shù)Ra在2700K6500K范圍內(nèi)仍不能都達(dá)到90以上，其特殊顯色指數(shù)R9仍較低。4、采用藍(lán)光LED芯片激發(fā)紅綠熒光粉加黃光LED芯片組合，通過(guò)調(diào)節(jié)黃光LED芯片的驅(qū)動(dòng)電流得到不同色溫的白光，其顯色性也只能達(dá)到80左右。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，獲得在2700K6500K色溫范圍內(nèi)一般顯色指數(shù)Ra大于90和特殊顯色指數(shù)R9大于85的高光效高顯色可調(diào)色溫的LED白光。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，包括以下步驟(1)根據(jù)白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的相對(duì)光譜分布，通過(guò)仿真模擬確定所需LED組合白光色溫范圍下的白光、紅光和藍(lán)光的光通百分比；(2)選擇白光LED組成白光LED回路，并與白光控制電路串聯(lián)；選擇紅光LED組成紅光LED回路，并與紅光控制電路串聯(lián)；選擇藍(lán)光LED組成藍(lán)光LED回路，并與藍(lán)光控制電路串聯(lián)；(3)根據(jù)白光LED回路、紅光LED回路和藍(lán)光LED回路的光通與驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系，確定白光LED回路、紅光LED回路和藍(lán)光LED回路的驅(qū)動(dòng)電流；(4)通過(guò)對(duì)應(yīng)的控制電路，分別對(duì)白光LED回路、紅光LED回路和藍(lán)光LED回路提供確定的驅(qū)動(dòng)電流，從而獲得所需色溫下的高顯色性白光。所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法中所述的白光LED由藍(lán)光芯片、黃色熒光粉和綠色熒光粉組成；所述的藍(lán)光芯片的主峰波長(zhǎng)為450470nm；所述的黃色熒光粉的主峰波長(zhǎng)為560600nm；所述的綠色熒光粉的主峰波長(zhǎng)為510540nm；所述的白光LED的色溫為45004700K，其中熒光光譜的色坐標(biāo)為u=0.186,ν=0.377，色坐標(biāo)范圍為dC<0.01。所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法中所述的藍(lán)光芯片的主峰波長(zhǎng)更可取的是455465nm；所述的黃色熒光粉的主峰波長(zhǎng)更可取的是575585nm；所述的綠色熒光粉的主峰波長(zhǎng)更可取的是520530nm。所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法中所述的紅光LED的主峰波長(zhǎng)為620640nm；所述的藍(lán)光LED的主峰波長(zhǎng)為460475nm。所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法中所述的紅光LED的主峰波長(zhǎng)更可取的是625630nm；所述的藍(lán)光LED的主峰波長(zhǎng)更可取的是465470nm。所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法中所述的所需LED組合白光色溫的范圍為2700K6500K。所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法中所述的高顯色性白光通過(guò)所述的白光控制電路、紅光控制電路和藍(lán)光控制電路進(jìn)行光通調(diào)節(jié)和色溫調(diào)節(jié)。所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法中所述的白光LED回路由一顆或至少兩顆白光LED進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成；所述的紅光LED回路由一顆或至少兩顆紅光LED進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成；所述的藍(lán)光LED回路由一顆或至少兩顆藍(lán)光LED進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成。所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法中所述的白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的顆數(shù)根據(jù)所述的所需LED組合白光光通的大小以及單顆白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的光通來(lái)確定。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果利用色光混合相加原理和光源顯色性評(píng)價(jià)方法，通過(guò)對(duì)白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED組合進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬，找到了滿足在2700K6500K色溫范圍內(nèi)，白光一般顯色指數(shù)Ra大于90，特殊顯色指數(shù)R9大于85的白光加紅藍(lán)LED組合，確定了白光LED中熒光光譜的色坐標(biāo)范圍，白光LED的色溫范圍，以及紅光LED和藍(lán)光LED的主峰波長(zhǎng)范圍，并可確定所需LED組合白光色溫下白光LED回路、紅光LED回路和藍(lán)光LED回路的驅(qū)動(dòng)電流，因此，控制實(shí)施方便。圖1是本發(fā)明的控制電路與LED回路連接示意圖；圖2是白光LED相對(duì)光譜分布示意圖；圖3是紅光LED相對(duì)光譜分布示意圖；圖4是藍(lán)光LED相對(duì)光譜分布示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，采用理論模型仿真模擬了白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的光譜分布，以及光譜分布、光通和功率與驅(qū)動(dòng)電流變化的關(guān)系；利用色光混合相加原理和光源顯色性評(píng)價(jià)方法，通過(guò)對(duì)白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED組合進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬，找到了滿足在2700K6500K色溫范圍內(nèi)，白光一般顯色指數(shù)Ra大于90，特殊顯色指數(shù)R9大于85的白光加紅藍(lán)LED組合，并確定了白光LED中熒光光譜的色坐標(biāo)范圍，白光LED的色溫范圍，以及紅光LED和藍(lán)光LED的主峰波長(zhǎng)范圍。利用本發(fā)明制作的燈具可適合用于按季節(jié)、環(huán)境、氣氛、愛好等需要從冷白色到暖白色自由調(diào)節(jié)的特殊要求的照明光源，也可適合用作普通照明光源。本發(fā)明的實(shí)施例由5顆功率IW的白光LED、4顆功率IW的紅光LED和3顆功率IW的藍(lán)光LED和各自的控制電路組成，其連接關(guān)系如圖1所示。白光LED的白光由藍(lán)光芯片激發(fā)黃色熒光粉和綠色熒光粉產(chǎn)生，藍(lán)光芯片的主峰波長(zhǎng)為465.Onm,黃色熒光粉的主峰波長(zhǎng)為582.Onm,綠色熒光粉的主峰波長(zhǎng)為530nm；白光LED在驅(qū)動(dòng)電流350mA下的色溫為4815K，其相對(duì)光譜分布如圖2所示，其中熒光光譜的色坐標(biāo)為u=0.1863，v=0.3767，此白光LED的光通達(dá)到115.Olm；紅光LED在驅(qū)動(dòng)電流350mA下的主峰波長(zhǎng)為627.8nm，其相對(duì)光譜分布如圖3所示，；藍(lán)光LED在驅(qū)動(dòng)電流350mA下的主峰波長(zhǎng)為467.Onm，其相對(duì)光譜分布如圖4所示。根據(jù)白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的相對(duì)光譜分布，以及在驅(qū)動(dòng)電流350mA下的光通，通過(guò)仿真計(jì)算確定在2700K6500K色溫范圍內(nèi)白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED分別所需的光通百分比。其結(jié)果如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1然后，根據(jù)所需要的高顯色白光的光通，分別確定白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的所需顆粒數(shù)組成各自的獨(dú)立回路。本實(shí)施例中白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的顆粒數(shù)是根據(jù)所需高顯色白光的光通為6001m，采用上述具體實(shí)施方法而確定。其中，白光LED回路由5顆白光LED串聯(lián)而成；紅光LED回路由4顆紅光LED串聯(lián)而成；藍(lán)光LED回路由3顆藍(lán)光LED串聯(lián)而成。根據(jù)白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED光通與驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系，初步確定白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的驅(qū)動(dòng)電流。由于LED的相對(duì)光譜分布隨驅(qū)動(dòng)電流有變化，因此，白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的驅(qū)動(dòng)電流還要通過(guò)仿真模擬進(jìn)行修正，最終確定在所需高顯色白光的光通和色溫下的白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的驅(qū)動(dòng)電流。白光LED回路由白光控制電路提供給定的驅(qū)動(dòng)電流，紅光LED回路由紅光控制電路提供給定的驅(qū)動(dòng)電流，藍(lán)光LED回路由藍(lán)光控制電路提供給定的驅(qū)動(dòng)電流。控制電路與白光LED回路、紅光LED回路和藍(lán)光LED回路連接示意圖見圖1。根據(jù)上述具體實(shí)施方法，本發(fā)明實(shí)施例中仿真模擬得到的白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的驅(qū)動(dòng)電流如表2所示<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2本發(fā)明實(shí)施例按上述驅(qū)動(dòng)電流獲得的2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700Κ、6500Κ的LED組合白光的色溫(Tc)、色坐標(biāo)(u，v)、顯色指數(shù)(Ra)、特殊顯色指數(shù)(R9)和光效如表3所示<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3由此可見，本發(fā)明獲得的白光在2700K6500K的色溫范圍內(nèi)，一般顯色指數(shù)Ra都達(dá)到90以上，平均特殊顯色指數(shù)達(dá)到88以上，說(shuō)明其獲得的白光，不僅對(duì)中等彩度顏色的顯色性非常好，而且對(duì)高彩度顏色的顯色性也非常好。特別是特殊顯色指數(shù)R9也都達(dá)到86以上，解決了目前LED白光在特殊顯色指數(shù)R9上表現(xiàn)較差的難題。其光效也相當(dāng)高，超過(guò)691m/W，在27004000K低色溫范圍內(nèi)，光效達(dá)到85lm/W以上。本發(fā)明還可通過(guò)紅光控制電路、黃光控制電路、綠光控制電路、藍(lán)光控制電路對(duì)所得到的LED白光進(jìn)行光通調(diào)節(jié)和色溫調(diào)節(jié)。所以，對(duì)今后LED進(jìn)入高顯色性照明要求場(chǎng)合和普通照明的發(fā)展意義重大。若白光LED中再加入紅色熒光粉并與紅藍(lán)LED組合采用本發(fā)明專利方法同樣可以實(shí)現(xiàn)高顯色白光。本發(fā)明中白光LED不使用紅色熒光粉是考慮為了提高白光LED的光效，若白光LED中加入紅色熒光粉，只是減少了紅光LED所需的光通量，因此，并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性方法的改變。故對(duì)于白光LED中加入紅色熒光粉并與紅藍(lán)LED組合實(shí)現(xiàn)高顯色白光同樣受本專利保護(hù)。采用本發(fā)明專利方法，白光加紅藍(lán)LED組合實(shí)現(xiàn)的高顯色性固定色溫(27006500K)白光也受本專利保護(hù)。采用本發(fā)明專利方法，對(duì)于由一個(gè)藍(lán)光LED芯片加熒光粉產(chǎn)生白光、一個(gè)藍(lán)光LED芯片、一個(gè)紅光LED芯片組合封裝制造的單顆高顯色可調(diào)色溫白光LED或單顆高顯色固定色溫白光LED也受本專利保護(hù)。采用本發(fā)明專利方法制作的白光照明燈具、白光照明設(shè)備和白光發(fā)光體都受本專利保護(hù)。權(quán)利要求一種白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)根據(jù)白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的相對(duì)光譜分布，通過(guò)仿真模擬確定所需LED組合白光色溫范圍下的白光、紅光和藍(lán)光的光通百分比；(2)選擇白光LED組成白光LED回路，并與白光控制電路串聯(lián)；選擇紅光LED組成紅光LED回路，并與紅光控制電路串聯(lián)；選擇藍(lán)光LED組成藍(lán)光LED回路，并與藍(lán)光控制電路串聯(lián)；(3)根據(jù)白光LED回路、紅光LED回路和藍(lán)光LED回路的光通與驅(qū)動(dòng)電流的關(guān)系，確定白光LED回路、紅光LED回路和藍(lán)光LED回路的驅(qū)動(dòng)電流；(4)通過(guò)對(duì)應(yīng)的控制電路，分別對(duì)白光LED回路、紅光LED回路和藍(lán)光LED回路提供確定的驅(qū)動(dòng)電流，從而獲得所需色溫下的高顯色性白光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，其特征在于，所述的白光LED由藍(lán)光芯片、黃色熒光粉和綠色熒光粉組成；所述的藍(lán)光芯片的主峰波長(zhǎng)為450470nm；所述的黃色熒光粉的主峰波長(zhǎng)為560600nm；所述的綠色熒光粉的主峰波長(zhǎng)為510540nm；所述的白光LED的色溫為45004700K，其中熒光光譜的色坐標(biāo)為u=0.186，v=0.377，色坐標(biāo)范圍為dC<0.01。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，其特征在于，所述的藍(lán)光芯片的主峰波長(zhǎng)為455465nm；所述的黃色熒光粉的主峰波長(zhǎng)為575585nm；所述的綠色熒光粉的主峰波長(zhǎng)為520530nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，其特征在于，所述的紅光LED的主峰波長(zhǎng)為620640nm；所述的藍(lán)光LED的主峰波長(zhǎng)為460475nm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，其特征在于，所述的紅光LED的主峰波長(zhǎng)為625630nm；所述的藍(lán)光LED的主峰波長(zhǎng)為465470nmo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，其特征在于，所述的所需LED組合白光色溫的范圍為2700K6500K。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，其特征在于，所述的高顯色性白光通過(guò)所述的白光控制電路、紅光控制電路和藍(lán)光控制電路進(jìn)行光通調(diào)節(jié)和色溫調(diào)節(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，其特征在于，所述的白光LED回路由一顆或至少兩顆白光LED進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成；所述的紅光LED回路由一顆或至少兩顆紅光LED進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成；所述的藍(lán)光LED回路由一顆或至少兩顆藍(lán)光LED進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，其特征在于，所述的白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的顆數(shù)根據(jù)所述的所需LED組合白光光通的大小以及單顆白光LED、紅光LED和藍(lán)光LED的光通來(lái)確定。全文摘要本發(fā)明涉及一種白光加紅藍(lán)LED組合獲得高顯色可調(diào)色溫白光的方法，它由色溫為4500K～4900K的高光效白光LED、紅光LED、和藍(lán)光LED，以及一個(gè)控制電路實(shí)現(xiàn)。高光效白光LED由藍(lán)光芯片激發(fā)黃色熒光粉和綠色熒光粉，從而獲得高光效白光LED。通過(guò)控制電路分別對(duì)白光LED、紅光LED、和藍(lán)光LED提供不同驅(qū)動(dòng)電流，產(chǎn)生不同光強(qiáng)的白光、紅光、和藍(lán)光，從而實(shí)現(xiàn)不同色溫的高光效白光，并可獲得在2700K～6500K的色溫范圍內(nèi)一般顯色指數(shù)Ra大于90，特殊顯色指數(shù)R9大于85的色溫可調(diào)和光通可調(diào)的白光。文檔編號(hào)H05B37/02GK101808451SQ201010132448公開日2010年8月18日申請(qǐng)日期2010年3月25日優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日發(fā)明者何國(guó)興,鄭利紅申請(qǐng)人:東華大學(xué)