一种全光谱led光源
阅读说明：本技术 一种全光谱led光源 (Full-spectrum LED light source ) 是由 李明珠 苏佳槟 陈智波 刘俊鑫 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种全光谱LED光源,包括激发源蓝光芯片和发射源荧光粉,蓝光芯片包括第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片及第四LED芯片,第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片和第四LED芯片依次串联；荧光粉包括黄绿色荧光粉、第一红色荧光粉和第二红色荧光粉。本发明通过蓝光芯片和荧光粉合理搭配有效发挥他们之间的协同作用,使得LED光源的光谱连续性好,更接近于太阳光谱,R1-R15中每个参数均高达90以上,其显色指数Ra、CRI大于97,且有效提高荧光粉转换效率,从而提升光效。克服了现有技术的弊端,降低蓝光强度,从而减少蓝光危害,可应用于任何需要照明的场所,实用性更强,结构简单,设计合理。(The invention provides a full-spectrum LED light source which comprises an excitation source blue light chip and emission source fluorescent powder, wherein the blue light chip comprises a first LED chip, a second LED chip, a third LED chip and a fourth LED chip, and the first LED chip, the second LED chip, the third LED chip and the fourth LED chip are sequentially connected in series; the fluorescent powder comprises yellow-green fluorescent powder, first red fluorescent powder and second red fluorescent powder. The blue light chip and the fluorescent powder are reasonably matched to effectively play a synergistic effect of the blue light chip and the fluorescent powder, so that the spectrum continuity of an LED light source is good and is closer to the solar spectrum, each parameter in R1-R15 is up to more than 90, the color rendering indexes Ra and CRI are more than 97, the conversion efficiency of the fluorescent powder is effectively improved, and the light efficiency is improved. The shortcoming of the prior art is overcome, blue light intensity is reduced to reduce blue light harm, can be applied to any place that needs the illumination, the practicality is stronger, simple structure, reasonable in design.)
技术领域
本发明涉及LED封装技术领域，尤其涉及一种全光谱LED光源。
背景技术
随着LED照明技术发展越来越成熟，人们不再只是单纯追求高光效、高性价比的LED产品。人们对于光生物安全、健康照明等方面提出了更高的要求。而人眼最习惯的光照是太阳光，太阳光的光谱可以称作全光谱。全光谱，指的是光谱中包含紫外光、可见光、红外光的光谱曲线，并且在可见光部分中红绿蓝的比例与阳光近似，显色指数接近于100的光谱。
目前实现的全光谱方法也越来越多，人们也不再单独追求R1-R15>90的参数了，也注重光效提升的健康LED光源。而目前的技术方案，一般为了R12会增加490-500nm波段的氮氧化物绿粉，但是该体系荧光粉由于结构稳定性差，使用后会大大降低LED的可靠性，且目前该波段荧光粉的激发效率太低。还有单一或多波蓝光芯片激发各类荧光粉，但是这种方法使用的荧光粉转换效率较低，尤其是使用红色荧光粉。当然也有使用紫光芯片激发荧光粉，这种方法虽然可以降低蓝光峰值强度而减少蓝光危害，但是紫光对人体也是有害的，同时紫光芯片成本较高并激发荧光粉效率有限，导致产品不具备性价比及参数优势。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全光谱LED光源，有效提高荧光粉转换效率，从而提升光效，且光谱连续性好，接近太阳光全光谱LED光源封装，克服了现有技术的弊端，降低蓝光强度，从而减少蓝光危害，这种全部全光谱接近于太阳光，可应用于任何需要照明的场所，实用性更强。
本发明提供一种全光谱LED光源，包括激发源蓝光芯片和发射源荧光粉，所述蓝光芯片包括第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片及第四LED芯片，所述第一LED芯片、所述第二LED芯片、所述第三LED芯片和所述第四LED芯片依次串联；所述荧光粉包括黄绿色荧光粉、第一红色荧光粉和第二红色荧光粉。
进一步地，所述第一LED芯片、所述第二LED芯片、所述第三LED芯片和所述第四LED芯片为正装芯片、倒装芯片或者垂直芯片。
进一步地，所述第一LED芯片的主波长为440nm-455nm，所述第二LED芯片的主波长为455nm-470nm，所述第三LED芯片的主波长为380nm-440nm，所述第四LED芯片的主波长为470nm-495nm。
进一步地，所述第一LED芯片占总芯片数量的比例为33.3％±5％，所述第二LED芯片占总芯片数量的比例为25％±5％，所述第三LED芯片占总芯片数量的比例为25％±5％，所述第四LED芯片占总芯片数量的比例为16.7％±5％。
进一步地，所述第三LED芯片排布在外圈，所述第一LED芯片与所述第三LED芯片相邻排布，所述第二LED芯片与所述第三LED芯片相邻排布。
进一步地，所述黄绿色荧光粉的峰值波长位于510nm-530nm之间，所述第一红色荧光粉的峰值波长位于625nm-640nm之间，所述第二红色荧光粉的峰值波长位于645nm-665nm之间。
进一步地，所述黄绿色荧光粉的半波宽为100nm±5nm，粒径为22μm±5μm；所述第一红色荧光粉的半波宽为88nm±5nm，粒径为22μm±5μm；所述第二红色荧光粉的半波宽为89nm±5nm，粒径为22μm±5μm。
进一步地，所述黄绿色荧光粉材料体系为铝酸盐；所述第一红色荧光粉和所述第二红色荧光粉材料体系为硅基氮化物。
进一步地，所述黄绿色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量的比例为88％-97.5％，所述第一红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量的比例为0.5％-3％，所述第二红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量的比例为2％-9％。
进一步地，所述第二红色荧光粉的合成工艺为直接合成工艺。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种全光谱LED光源，包括激发源蓝光芯片和发射源荧光粉，蓝光芯片包括第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片及第四LED芯片，第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片和第四LED芯片依次串联；荧光粉包括黄绿色荧光粉、第一红色荧光粉和第二红色荧光粉。本发明通过蓝光芯片和荧光粉合理搭配有效发挥他们之间的协同作用，使得LED光源的光谱连续性好，更接近于太阳光谱，R1-R15中每个参数均高达90以上，其显色指数Ra、CRI大于97，且有效提高荧光粉转换效率，从而提升光效。克服了现有技术的弊端，降低蓝光强度，从而减少蓝光危害，可应用于任何需要照明的场所，实用性更强，结构简单，设计合理。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的
具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的3000K全光谱LED光谱图；
图2为本发明实施例的3500K全光谱LED光谱图；
图3为本发明实施例的4000K全光谱LED光谱图；
图4为本发明实施例的5000K全光谱LED光谱图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种全光谱LED光源，包括激发源蓝光芯片和发射源荧光粉，蓝光芯片包括主波长为440nm-455nm的第一LED芯片、主波长为455nm-470nm的第二LED芯片、主波长为380nm-440nm的第三LED芯片及主波长为470nm-495nm的第四LED芯片；其中，第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片和第四LED芯片依次串联；荧光粉为被蓝光激发的发射波长包括峰值波长位于510nm-530nm之间的黄绿色荧光粉、峰值波长位于625nm-640nm之间的第一红色荧光粉和峰值波长位于645nm-665nm之间的第二红色荧光粉。该LED光源的显色指数Ra达到97，R9-R15值均能达到90以上，这样的全光谱LED光源更贴近太阳光。
第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片和第四LED芯片为正装芯片、倒装芯片或者垂直芯片。第一LED芯片占总芯片数量的比例为33.3％±5％，第二LED芯片占总芯片数量的比例为25％±5％，第三LED芯片占总芯片数量的比例为25％±5％，第四LED芯片占总芯片数量的比例为16.7％±5％。第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片和第四LED芯片均匀分布地相互串联在一起。具体的，第三LED芯片排布在外圈，且第一LED芯片与第三LED芯片有规律相邻排布，第二LED芯片与第三LED芯片有规律相邻排布，可有效避免光色过渡问题。
根据光谱相对分布功率对显色指数的贡献及蓝光区域光谱和蓝光绿光之间的连续，本发明的LED芯片选用较合理的比例以获得Ra及R1-R15。
黄绿色荧光粉材料体系为铝酸盐(不分LuAG、GaYAG)。第一红色荧光粉和第二红色荧光粉材料体系为硅基氮化物。黄绿色荧光粉的半波宽为100nm±5nm，粒径为22μm±5μm；第一红色荧光粉的半波宽为88nm±5nm，粒径为22μm±5μm；第二红色荧光粉的半波宽为89nm±5nm，粒径为22μm±5μm。第二红色荧光粉的合成工艺为直接合成工艺。半波宽选用较宽的波长原则为：有效避免黄绿色荧光粉和第二红色荧光粉连接处出现勾壑；选用第一红色荧光粉的峰值波长位于625nm-640nm之间原则为：可减少峰值波长位于645nm-665nm的第二红色荧光粉的使用量，以便更接近人眼最敏感的平均波长555nm，有效提升LER。
黄绿色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量的比例为88％-97.5％，第一红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量的比例为0.5％-3％，第二红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量的比例为2％-9％。
实施例一，一种全光谱LED光源(3000K)，包括激发源蓝光芯片，蓝光芯片包括主波长为440nm-455nm的第一LED芯片，主波长为455nm-470nm的第二LED芯片，主波长为380nm-440nm的第三LED芯片，及主波长为470nm-495nm的第四LED芯片。主波长为440nm-455nm的第一LED芯片占总芯片数量的比例为33.3％，主波长为455nm-470nm的第二LED芯片占总芯片数量的比例为25％，主波长为380nm-440nm的第三LED芯片占总芯片数量的比例为25％，及主波长为470nm-495nm的第四LED芯片占总芯片数量的比例为16.7％。
还包括发射源荧光粉。荧光粉包括黄绿色荧光粉、第一红色荧光粉和第二红色荧光粉。其中，黄绿色荧光粉的峰值波长位于518nm-520nm之间，半波宽为100nm-102nm，粒径为20μm-22μm，黄绿色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量93.30％-95.20％。第一红色荧光粉的峰值波长位于630nm-635nm之间，半波宽为85nm-88nm，粒径为20μm-22μm，第一红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量1.77％-1.80％。第二红色荧光粉的峰值波长位于649nm-655nm之间，半波宽为87nm-90nm，粒径为20μm-22μm，第二红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量3.93％-4.01％。结果输出如图1所示，及表1的第一行值。
表1色参数值输出
CCT(K)
D<sub>uv</sub>
x
y
R<sub>f</sub>
R<sub>g</sub>
LER
Ra
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
R11
R12
R13
R14
R15
3057
0.0003
0.4334
0.4035
97
101
259
98
97
99
98
95
97
97
99
99
98
98
92
94
97
98
99
3493
-0.0002
0.4055
0.3905
97
101
264
98
97
98
99
97
97
97
100
99
99
97
94
97
97
99
98
3992
0.0013
0.3917
0.3803
98
101
266
98
100
98
96
97
99
98
98
98
96
96
96
96
99
98
99
4998
-0.0003
0.3451
0.351
96
102
265
98
99
98
96
97
99
97
98
98
95
95
97
94
99
98
99
实施例二，一种全光谱LED光源(3500K)，包括激发源蓝光芯片，蓝光芯片包括主波长为440nm-455nm的第一LED芯片，主波长为455nm-470nm的第二LED芯片，主波长为380nm-440nm的第三LED芯片，及主波长为470nm-495nm的第四LED芯片。主波长为440nm-455nm的第一LED芯片占总芯片数量的比例为33.3％，主波长为455nm-470nm的第二LED芯片占总芯片数量的比例为25％，主波长为380nm-440nm的第三LED芯片占总芯片数量的比例为25％，及主波长为470nm-495nm的第四LED芯片占总芯片数量的比例为16.7％。
还包括发射源荧光粉。荧光粉包括黄绿色荧光粉、第一红色荧光粉和第二红色荧光粉。其中，黄绿色荧光粉的峰值波长位于518nm-520nm之间，半波宽为100nm-102nm，粒径为20μm-22μm，黄绿色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量93.69％-95.59％。第一红色荧光粉的峰值波长位于630nm-635nm之间，半波宽为85nm-88nm，粒径为20μm-22μm，第一红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量1.56％-1.59％。第二红色荧光粉的峰值波长位于649nm-655nm之间，半波宽为87nm-90nm，粒径为20μm-22μm，第二红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量3.75％-3.82％。结果输出如图2所示，及表1的第二行值。
实施例三，一种全光谱LED光源(4000K)，包括激发源蓝光芯片，蓝光芯片包括主波长为440nm-455nm的第一LED芯片，主波长为455nm-470nm的第二LED芯片，主波长为380nm-440nm的第三LED芯片，及主波长为470nm-495nm的第四LED芯片。主波长为440nm-455nm的第一LED芯片占总芯片数量的比例为33.3％，主波长为455nm-470nm的第二LED芯片占总芯片数量的比例为25％，主波长为380nm-440nm的第三LED芯片占总芯片数量的比例为25％，及主波长为470nm-495nm的第四LED芯片占总芯片数量的比例为16.7％。
还包括发射源荧光粉。荧光粉包括黄绿色荧光粉、第一红色荧光粉和第二红色荧光粉。其中，黄绿色荧光粉的峰值波长位于518nm-520nm之间，半波宽为100nm-102nm，粒径为20μm-22μm，黄绿色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量94.13％-96.04％。第一红色荧光粉的峰值波长位于630nm-635nm之间，半波宽为85nm-88nm，粒径为20μm-22μm，第一红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量1.62％-1.66％。第二红色荧光粉的峰值波长位于649nm-655nm之间，半波宽为87nm-90nm，粒径为20μm-22μm，第二红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量3.25％-1.62％。结果输出如图3所示，及表1的第三行值。
实施例四，一种全光谱LED光源(5000K)，包括激发源蓝光芯片，蓝光芯片包括主波长为440nm-455nm的第一LED芯片，主波长为455nm-470nm的第二LED芯片，主波长为380nm-440nm的第三LED芯片，及主波长为470nm-495nm的第四LED芯片。主波长为440nm-455nm的第一LED芯片占总芯片数量的比例为33.3％，主波长为455nm-470nm的第二LED芯片占总芯片数量的比例为25％，主波长为380nm-440nm的第三LED芯片占总芯片数量的比例为25％，及主波长为470nm-495nm的第四LED芯片占总芯片数量的比例为16.7％。
还包括发射源荧光粉。荧光粉包括黄绿色荧光粉、第一红色荧光粉和第二红色荧光粉。其中，黄绿色荧光粉的峰值波长位于518nm-520nm之间，半波宽为100nm-102nm，粒径为20μm-22μm，黄绿色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量94.86％-96.79％。第一红色荧光粉的峰值波长位于630nm-635nm之间，半波宽为85nm-88nm，粒径为20μm-22μm，第一红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量1.38％-1.41％。第二红色荧光粉的峰值波长位于649nm-655nm之间，半波宽为87nm-90nm，粒径为20μm-22μm，第二红色荧光粉的质量百分含量为占总荧光粉质量2.76％-2.82％。结果输出如图4所示，及表1的第四行值。
本发明提供一种全光谱LED光源，包括激发源蓝光芯片和发射源荧光粉，蓝光芯片包括第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片及第四LED芯片，第一LED芯片、第二LED芯片、第三LED芯片和第四LED芯片依次串联；荧光粉包括黄绿色荧光粉、第一红色荧光粉和第二红色荧光粉。本发明通过蓝光芯片和荧光粉合理搭配有效发挥他们之间的协同作用，使得LED光源的光谱连续性好，更接近于太阳光谱，R1-R15中每个参数均高达90以上，其显色指数Ra、CRI大于97，且有效提高荧光粉转换效率，从而提升光效。克服了现有技术的弊端，降低蓝光强度，从而减少蓝光危害，可应用于任何需要照明的场所，实用性更强，结构简单，设计合理。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
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