專利名稱：一種高顯色指數(shù)高光效led球泡燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED照明技術(shù)，尤其是涉及高顯色指數(shù)高光效的LED球泡燈及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，在照明領(lǐng)域，節(jié)能環(huán)保型燈具越來越受關(guān)注，尤其是LED照明燈具。LED照 明燈具以其壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、省電、無紫外輻射、燈具可塑性強(qiáng)、裝飾更美觀等優(yōu)點(diǎn)，逐漸 進(jìn)入人們的視野，被視為替代傳統(tǒng)照明光源的第四代照明光源。隨著LED技術(shù)的不斷進(jìn)步，白光LED在光效、壽命以及成本控制等方面取得長(zhǎng)足進(jìn) 展，將其應(yīng)用于各種照明領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。LED球跑燈作為替代白熾燈的最佳選擇，可以應(yīng)用 于家庭照明、學(xué)校照明、酒吧照明、辦公室照明、走廊照明等，其效果十分明顯。光源的顯色指數(shù)(Ra)描述了光源對(duì)物體真實(shí)顏色的呈現(xiàn)程度，光效(ην)則是描 述光源將電能轉(zhuǎn)換為光能的能力高低。因此Ra和ην是評(píng)價(jià)LED光源性能的兩個(gè)重要參 數(shù)。目前市面上現(xiàn)有的LED球跑燈，其發(fā)光模塊多使用藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光 LED,雖然這種LED制作工藝成熟、成本低、光效較高，但顯色指數(shù)并不理想，不能滿足優(yōu)質(zhì) 照明要求。也有LED采用在YAG熒光粉中加入少量硫化物紅色熒光粉，此種LED雖然顯色 指數(shù)較高，但是光效降低，而且由于硫化物對(duì)LED芯片的侵蝕而影響其壽命，同樣不能滿足 照明要求。另有LED采用在YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉，這種LED光效和顯色指 數(shù)雖然較為理想，但是氮化物熒光粉制備困難、價(jià)格昂貴，致使這種LED成本大大提高，不 適合在LED燈具里大量使用。因此，迫切需要一種既容易實(shí)現(xiàn)，又能滿足各種照明場(chǎng)合對(duì)顯 色指數(shù)的要求，同時(shí)光效高，且成本較為實(shí)在的LED球泡燈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高顯色指數(shù)高光效LED球泡燈，以彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù) 的不足。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用以下技術(shù)一種高顯色指數(shù)高光效LED球泡燈，其結(jié)構(gòu)包括燈殼、LED發(fā)光模塊、散熱體、驅(qū)動(dòng) 電源、燈體、燈頭，其特征在于LED發(fā)光模塊由多顆藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED、少許 YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED、以及少許紅光LED封裝在鋁基板或金屬傳 導(dǎo)環(huán)氧PCB板上形成，通過設(shè)置不同LED的使用數(shù)目，得到所需要的不同色溫、顯色指數(shù)和 光效的LED球泡燈，從而得出較為理想的結(jié)果。所述藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED，藍(lán)光峰值波長(zhǎng)為455士5nm，光譜半寬為 25 士 5nm ；YAG熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為570 士 lOnm，光譜半寬為150 士 lOnm。所述YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED，藍(lán)光峰值波長(zhǎng)為450士5nm， 光譜半寬為25 士 5nm ；YAG熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為570 士 lOnm，光譜半寬為150 士 IOnm ；氮化物紅色熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為635 士 lOnm，光譜半寬為50 士 5nm。所述紅光LED，紅光峰值波長(zhǎng)為640 士 lOnm，光譜半寬為22 士 5nm。LED基色光譜選擇如下公式SLED(X，入0，Δ λ0 5) = {g(X，λ0，Δ λ0 5)+2，入0，Δ λ0 5)}/3 ......(1)其中，g{X,A0, Δ\5) = exp[- {(λ - λ, )/ Δ\5 }2 J, λ 0 為峰值波長(zhǎng)，Δ λ05光譜半寬。上述藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED的光譜分布由下式表示S1(X) = kblue · SLED( λ，4 5 5，25) +kYAG · SLED( λ，5 7 0，150) ......(2)其中，kblue和kYAe分別為藍(lán)光峰值與黃光峰值的比例系數(shù)。上述YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED的光譜分布由下式表示S2(A) = kblue_2 · SledU，455，25)+kYAG_2 · Sled ( λ，570，150)+kN_red · Sled (λ, 635, 50)......(3)其中，kblue_2、kYAG_2和kN_red分別為藍(lán)光峰值、黃光峰值和紅光峰值三者之間的比例 系數(shù)。上述紅光LED的光譜分布由下式表示S 3 ( λ ) = SLED( λ , 640, 22) ......(4)由公式⑵、(3)、(4)，再根據(jù)三種不同LED的使用數(shù)目，可得到三種LED混光后的 光譜分布結(jié)果Stotal" ) = k ！ · S1" )+k2· S2" )+k3· S3") ......(5)其中，Ic1為上述藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED的使用數(shù)目、k2為上述YAG熒光粉 中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED的使用數(shù)目、k3為上述上述紅光LED的使用數(shù)目。對(duì) (5)式進(jìn)行歸一化處理，即可得到最終從燈殼發(fā)出的混合后的漫反射光的相對(duì)光譜功率分布。所述LED發(fā)光模塊是將上述三種LED封裝在鋁基板或金屬傳導(dǎo)環(huán)氧PCB板上形 成，三種LED各自發(fā)光并在燈殼內(nèi)混光，然后從燈殼發(fā)出混合后的漫反射光。其中4 20 顆藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED分布外圍，1 8顆YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉 的白光LED和1 8顆紅光LED交錯(cuò)分布在鋁基板或金屬傳導(dǎo)環(huán)氧PCB板的中央。所述LED發(fā)光模塊置于散熱體頂部，散熱體頂部同時(shí)與燈殼相互配合連接，散熱 體下部與裝載驅(qū)動(dòng)電源并且連接燈頭的燈體相配合連接。所述燈殼為乳白色塑料燈殼或乳 白色玻璃燈殼。采用上述技術(shù)方案，其特點(diǎn)在于1、選用少許YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED和少許紅光LED。單 純使用藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED顯色指數(shù)不理想；使用藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光 LED中加單純紅光LED會(huì)較大影響整個(gè)LED發(fā)光模塊的光效；使用藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的 白光LED中單純使用氮化物紅色熒光粉價(jià)格高，不適合大量使用；用少許紅光LED和少許氮 化物紅色熒光粉補(bǔ)償整個(gè)LED發(fā)光模塊中所缺少的紅成分光譜，既達(dá)到了較理想的顯色指數(shù)效果，又節(jié)省了成本。2、使用上述技術(shù)方案制備而成LED球泡燈，其光源特性同時(shí)擁有LED發(fā)光模塊中 三種LED的光譜特性，使得這種LED球泡燈的顯色指數(shù)Ra和光效ην都較為理想。


圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例一的分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例一的LED發(fā)光模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例一的組合結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了本發(fā)明實(shí)施的藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED光譜分布圖；圖5示出了本發(fā)明實(shí)施的YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED光譜分 布圖；圖6示出了本發(fā)明實(shí)施的紅光LED光譜分布圖；圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例一的綜合光譜分布具體實(shí)施例方式如圖1 圖3所示，一種高顯色指數(shù)高光效LED球泡燈，其結(jié)構(gòu)包括燈殼(1)、LED 發(fā)光模塊(2)、散熱體(3)、驅(qū)動(dòng)電源(4)、燈體(5)、燈頭(6)，其特征在于LED發(fā)光模塊(2) 由多顆藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED (7)、少許YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白 光LED (8)、以及少許紅光LED (9)封裝在鋁基板或金屬傳導(dǎo)環(huán)氧PCB板(10)上而成，通過設(shè) 置不同LED的使用數(shù)目，得到所需要的不同色溫、顯色指數(shù)和光效的LED球泡燈，從而得出 較為理想的結(jié)果。所述LED發(fā)光模塊(2)置于散熱體(3)頂部，散熱體(3)頂部同時(shí)與燈殼(1)相 互配合連接，散熱體(3)下部與裝載驅(qū)動(dòng)電源(4)并且連接燈頭(6)的燈體(5)相配合連 接。所述燈殼(1)為乳白色塑料燈殼或乳白色玻璃燈殼。所述藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED，藍(lán)光峰值波長(zhǎng)為455士5nm，光譜半寬為 25士5nm;YAG熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為570士 lOnm，光譜半寬為150士 lOnm。圖4所示了其 光譜分布，其中藍(lán)光峰值與黃光峰值的比例為1 0.58。所述YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED，藍(lán)光峰值波長(zhǎng)為455士5nm， 光譜半寬為25 士 5nm ；YAG熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為570 士 lOnm，光譜半寬為150 士 IOnm ；氮 化物紅色熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為635士 lOnm，光譜半寬為50士5nm。圖5為其光譜分布， 其中藍(lán)光峰值、黃光峰值以及紅光峰值之間的比例為1 0.55 0.65。所述紅光LED，峰值波長(zhǎng)為640士 lOnm，光譜半寬為22士5nm。圖6示出了其光譜分 布。如圖2所示，所述LED發(fā)光模塊(2)是將上述三種LED封裝在鋁基板或金屬傳導(dǎo) 環(huán)氧PCB板(10)上形成，三種LED各自發(fā)光并在燈殼(1)內(nèi)混光，然后從燈殼(1)發(fā)出混 合后的漫射光。其中4 20顆藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED(7)分布在外圍，1 8顆 YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED(S)和1 8顆紅光LED (9)交錯(cuò)分布在鋁 基板或金屬傳導(dǎo)環(huán)氧PCB板(10)的中央。采用上述方法，使用11顆藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED、4顆YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED和4顆紅光LED進(jìn)行設(shè)置，得到色溫為4794K，顯色指數(shù)Ra為 93. 77，光效ην為86. 31m/ff的LED球泡燈。圖7所示了其綜合光譜分布。采用上述方法進(jìn)行試驗(yàn)，分別設(shè)置不同LED的使用數(shù)目，得到不同色溫、顯色指數(shù) 和光效的LED球泡燈，其色溫、顯色指數(shù)、光效的部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表1紅光LED使用1顆的情況 表1所示為紅光LED使用1顆、YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED使 用1 3顆時(shí)，此時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其色溫大于5000K，增加藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光 LED的數(shù)目，對(duì)結(jié)果的影響是色溫不斷升高、光效提高，但顯色指數(shù)降低；增加YAG熒光粉中 加入氮化物紅色熒光粉的白光LED數(shù)目，對(duì)結(jié)果的影響是色溫變化很小，光效略降低，顯色 指數(shù)提高。表2紅光LED使用5顆的情況 表2所示為紅光LED使用5顆、YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED使 用3 5顆時(shí)，此時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其色溫在大約3700K 5100K之間，增加藍(lán)光激發(fā)YAG 熒光粉的白光LED的數(shù)目，對(duì)結(jié)果的影響是色溫不斷升高，光效提高，顯色指數(shù)呈現(xiàn)先提高 又降低的變化；增加YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED的數(shù)目，對(duì)結(jié)果的影響 是色溫變化很小，光效基本不變，顯色指數(shù)提高。表3紅光LED使用7顆的情況 表3所示為紅光LED使用7顆、YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED使 用1 3顆時(shí)，此時(shí)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其色溫大約在2700K 4800K之間，增加藍(lán)光激發(fā)YAG 熒光粉的白光LED的數(shù)目，對(duì)結(jié)果的影響是色溫不斷升高，光效提高，顯色指數(shù)呈現(xiàn)先提高 又降低的變化；增加YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED的數(shù)目，對(duì)結(jié)果的影響 是色溫略微提高，光效基本不改變，顯色指數(shù)提高。綜上所述，本發(fā)明制備的高顯色指數(shù)高光效的LED球泡燈，其特征在于根據(jù)不同 LED的使用數(shù)目，根據(jù)不同場(chǎng)合的需要制備不同色溫、顯色指數(shù)和光效的LED球泡燈。本發(fā) 明制備的高顯色指數(shù)高光效的LED球泡燈，其顯色指數(shù)基本都達(dá)到90以上，同時(shí)光效也基 本保持在801m/W以上，能滿足各種場(chǎng)合的照明要求，廣泛應(yīng)用于家庭照明、學(xué)校照明、酒吧 照明、辦公室照明、走廊照明等。
權(quán)利要求
一種高顯色指數(shù)高光效LED球泡燈，結(jié)構(gòu)包括燈殼、LED發(fā)光模塊、散熱體、驅(qū)動(dòng)電源、燈體、燈頭，其特征在于LED發(fā)光模塊由多顆藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED、少許YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED、以及少許紅光LED封裝在鋁基板或金屬傳導(dǎo)環(huán)氧PCB板上而成，通過設(shè)置不同LED的使用數(shù)目，得到所需要的不同色溫、顯色指數(shù)和光效的LED球泡燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高顯色指數(shù)高光效LED球泡燈，其特征在于4 20顆藍(lán)光 激發(fā)YAG熒光粉的白光LED分布在LED發(fā)光模塊外圍，1 8顆YAG熒光粉中加入氮化物紅 色熒光粉的白光LED和1 8顆紅光LED交錯(cuò)分布在LED發(fā)光模塊的中央。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高顯色指數(shù)高光效LED球泡燈，其特征在于藍(lán)光激發(fā)YAG 熒光粉的白光LED，藍(lán)光峰值波長(zhǎng)為455士5nm，光譜半寬為25士5nm ；YAG熒光粉的發(fā)射峰 值波長(zhǎng)為570士 lOnm，光譜半寬為150士 lOnm。YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白 光LED，藍(lán)光峰值波長(zhǎng)為455士5nm，光譜半寬為25nm士5 ；YAG熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為 570士 lOnm，光譜半寬為150士 lOnm ；氮化物紅色熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為635士 lOnm，光譜 半寬為50 士 5nm;所述紅光LED，紅光峰值波長(zhǎng)為640 士 lOnm，光譜半寬為22 士 5nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈殼為乳白色塑料燈殼或乳白色玻璃燈殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED封裝在鋁基板上或金屬傳導(dǎo)環(huán)氧PCB板上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高顯色指數(shù)高光效LED球泡燈，彌補(bǔ)現(xiàn)在技術(shù)的不足，其結(jié)構(gòu)包括燈殼、LED發(fā)光模塊、散熱體、驅(qū)動(dòng)電源、燈體、燈頭，其特征在于LED發(fā)光模塊由多顆藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED、少許YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED、以及少許紅光LED封裝在鋁基板或金屬傳導(dǎo)環(huán)氧PCB板上形成；藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉的白光LED，藍(lán)光峰值波長(zhǎng)為455±5nm，光譜半寬為25±5nm；YAG熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為570±10nm，光譜半寬為150±10nm。YAG熒光粉中加入氮化物紅色熒光粉的白光LED，藍(lán)光峰值波長(zhǎng)為455±5nm，光譜半寬為25±5nm；YAG熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為570±10nm，光譜半寬為150±10nm；氮化物紅色熒光粉的發(fā)射峰值波長(zhǎng)為635±10nm，光譜半寬為50±5nm；紅光LED峰值波長(zhǎng)為640±10nm，光譜半寬為22±5nm。通過采用不同LED的使用數(shù)目，可使得這種LED球泡燈的顯色指數(shù)和光效都較為理想，廣泛應(yīng)用于各種照明場(chǎng)合。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101886767SQ20101024819
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者曹宇杰, 李亮, 李璇, 趙學(xué)歷, 金尚忠 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院