專利名稱：消除顏色飄移的led信號光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED信號光源，特別是涉及一種能夠有效消除顏色漂移的黃色 LED信號光源。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鐵路信號燈是以白熾燈為信號光源，通過有色玻璃透鏡濾光后變成紅、綠、 黃色燈信號。其缺點是白熾燈壽命只有500小時，維護工作量大，另外發(fā)光效率低，不利于節(jié)約能源。LED光源壽命長達50000小時，使用壽命長，維護工作量小，并且能耗低，是代替白熾燈的下一代照明產(chǎn)品。2010年鐵道部頒布了行業(yè)標(biāo)準TB/T3242-2010《LED鐵路信號機構(gòu)通用技術(shù)條件》，更加推動LED鐵路信號燈的應(yīng)用。既然是信號燈，就應(yīng)該顏色識別很準確，因此，為了避免識別主觀性分歧，各個顏色標(biāo)準很嚴格，顏色之間有足夠的安全間隔。但在實際應(yīng)用中，有個別LED光源的顏色(如黃色)其色品范圍就很窄要求中心波長在590nm到600nm之間。由于LED發(fā)光溫度特性很明顯，其發(fā)光波長隨溫度變化而飄移，大概溫度每升高I度，波長增加O. Inm0鐵路信號燈長期在野外工作，其工作環(huán)境溫度低到-40°C，高溫達到70°C，這就會引起無論選擇常溫波長多少的LED芯片，在高溫、低溫狀態(tài)下LED發(fā)光顏色都會超出標(biāo)準范圍之外，可能讓部分司機對信號燈的顏色識別困難，引發(fā)事故。目前為解決LED發(fā)光顏色隨溫度偏移的問題，通常采用直接的溫度補償方法，比如在溫度較低時進行自動加熱，或者在溫度較高時增加散熱或者加半導(dǎo)體制冷片降溫，來確保LED信號燈不發(fā)生溫度偏移。采用直接溫度補償方法技術(shù)方案的缺點是，加熱和制冷需要能量遠遠高于用于LED發(fā)光的能量，LED作為最高效的發(fā)光器件失去本身的意義，直接溫度調(diào)整有熱量慣性，信號燈開始亮的階段溫度沒有及時的得到調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低，而且使用效果好，能夠有效消除顏色漂移的LED信號光源，解決了 LED信號燈因環(huán)境溫度引起的顏色飄移問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
一種消除顏色漂移的LED信號光源，含有至少兩個或兩組以上同種顏色色譜中不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，所述兩個或兩組以上不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管分別串聯(lián)不同溫度性能曲線的電阻，然后再并聯(lián)連接在一起接入恒流源回路中，通過所述電阻根據(jù)溫度的不同自動調(diào)整不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的發(fā)光強度，使混合光的中心波長維持或更接近發(fā)光強度更大的那種LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的波長。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其中波長較低的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)的負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)的正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，對于黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，波長在585nm 590nm范圍內(nèi)(波長較低)的LED發(fā)光管或發(fā)光管串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC， 波長在600nm 605nm范圍內(nèi)(波長較高)的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其中波長較低的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，對于黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，波長在 585nm 590nm范圍內(nèi)(波長較低)的LED發(fā)光管或發(fā)光管串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC， 波長在600nm 610nm范圍內(nèi)(波長較高)的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其中波長較低的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻，波長較高的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，對于黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，波長在 585nm 590nm范圍內(nèi)(波長較低)的LED發(fā)光管或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻，波長在600nm 6IOnm范圍內(nèi)(波長較高)的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管為兩組以上時，其中每組LED發(fā)光芯片或發(fā)光管數(shù)量為I N個不等，組成每組LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管波長相近,且每組LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的工作電壓匹配。本發(fā)明技術(shù)方案的原理是
LED發(fā)光的顏色純度非常高，不同的顏色波段是靠不同的基底材料產(chǎn)生的，比如紅光為 GaAs基材料，黃、綠光為AlGaInP材料，藍光為GaN基材料，紫外為AlN或者ZnO基材料。每種顏色又可通過調(diào)節(jié)量子阱的摻雜程度對波長進行一定范圍的調(diào)節(jié)。所以LED芯片的上游廠家能提供不同波長的LED芯片。一般來說我們?nèi)搜圩R別出的顏色跟光的主波長有關(guān)系，這樣就可以通過不同的波長光混合產(chǎn)生介于這些波長中間的混合色，比如紅光和黃光混合能產(chǎn)生橙色光，三原色光混合產(chǎn)生白光。在本發(fā)明中我們就是用同一色系中兩種不同波長的芯片，產(chǎn)生一種我們需要的主波長。每個芯片的發(fā)光強度跟通過這個芯片的電流成正比，這樣可以調(diào)節(jié)不同芯片的電流使得兩種波長芯片的強度的對比關(guān)系，混合光的中心波長就會更接近發(fā)光強度更大的那種芯片的波長。如果在不同波長的LED發(fā)光芯片電路中加入不同溫度特性的溫度敏感的器件，就可以根據(jù)溫度的不同自動的調(diào)整不同波長LED芯片的發(fā)光強度，使得混合光的主波長維持標(biāo)準范圍內(nèi)。本發(fā)明的有益積極效果
I、本發(fā)明消除顏色漂移的LED信號光源，實現(xiàn)方式簡單，顯著地提高了 LED信號燈的可靠性。使得LED信號光源在整個工作溫度段都能滿足色品(譜)標(biāo)準的要求，簡單實用。比直接加熱或制冷的方法，更加可靠，還更能體現(xiàn)LED的節(jié)能特性。2、本發(fā)明消除顏色漂移的LED信號光源，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，經(jīng)濟實用，有利于LED 信號光源的使用和推廣，有利于能源節(jié)約。在黃色信號燈電路中采用本發(fā)明技術(shù)方案，為了確保高溫70V時色品合格，選擇常溫波長為588nm和607的LED發(fā)光芯片試驗，測得這種 LED信號燈，按照上面的電路，很容易通過70度到_40°C的環(huán)境色品測試。


圖I :本發(fā)明消除顏色漂移的LED信號光源原理圖之一；
圖2 :本發(fā)明消除顏色漂移的LED信號光源原理圖之二 ；
圖3 :本發(fā)明消除顏色漂移的LED信號光源原理圖之三。
具體實施例方式本發(fā)明消除顏色漂移的LED信號光源，含有至少兩個或兩組以上同種顏色色譜中不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，所述兩個或兩組以上不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管分別串聯(lián)不同溫度性能曲線的電阻，然后再并聯(lián)連接在一起接入恒流源回路中，通過所述電阻根據(jù)溫度的不同自動調(diào)整不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的發(fā)光強度，使混合光的中心波長維持或更接近發(fā)光強度更大的那種LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的波長。具體實現(xiàn)前述技術(shù)方案的方式包括如下幾種
其一，其中波長較低的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)的負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)的正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC ；
其二，其中波長較低的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻；
其三，其中波長較低的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻，波長較高的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。下面具體結(jié)合附圖，以黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管為例，給出本發(fā)明的幾個具體實施例，黃色LED信號光源電路中含有兩種不同波長的LED發(fā)光管，在所述不同波長LED發(fā)光管串聯(lián)不同溫度性能的熱敏電阻。實施例一參見圖I。對于黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管,波長在585nm 590nm較低范圍內(nèi)的LED發(fā)光管或發(fā)光管串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長在600nm 605nm較高范圍內(nèi)的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。如圖I所示，三個LED功率都是IW的芯片，LEDl和LED2常溫波長為588nm，LED3 常溫波長為603nm，LEDl和LED2分別串聯(lián)負溫度系數(shù)熱敏電阻NTCl和NTC2，型號是4D11 ； LED3串聯(lián)的是正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC3，阻值是3. 4歐姆(可選南京華巨電子公司生產(chǎn)的WMZD-C300)。這三個串聯(lián)電路并聯(lián)在一起接入700mA的恒流源電路中。常溫時三個芯片都正常發(fā)光，中心波長為595nm。當(dāng)溫度高時NTCl和NTC2阻值變小，通過LEDl和LED2的電流比常溫時增加，發(fā)光強度增加，而PTC3的阻值變大，通過LED3的電流相對減小，LED3發(fā)光強度降低，混合后的光線的主波長偏向LEDl和LED2發(fā)出的波長，高溫使得三個LED發(fā)光波長都比常溫偏大，LEDl 和LED2高溫時發(fā)出的波長在593nm左右，LED3高溫時發(fā)出的波長在608nm左右，混合后的光主波長是595nm，在黃光標(biāo)準允許的范圍內(nèi)。當(dāng)溫度為_40°C時NTCl和NTC2阻值變大，通過LEDl和LED2的電流比常溫時減小， 發(fā)光強度降低，而PTC3的阻值變小，通過LED3的電流相對增加，LED3發(fā)光強度增強，混合后的光線的主波長偏向LED3發(fā)出的波長，低溫使得三個LED發(fā)光波長都比常溫偏小，LEDl 和LED2高溫時發(fā)出的波長在583nm左右，LED3高溫時發(fā)出的波長在600nm左右，混合后的光主波長是595nm，在黃光標(biāo)準允許的范圍內(nèi)。
實施例二參見圖2。對于黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管,波長在585nm 590nm較低范圍內(nèi)的LED發(fā)光管或發(fā)光管串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長在600nm 610nm較高范圍內(nèi)的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻。如圖2所示，三個LED功率都是IW的芯片，LEDl和LED2常溫波長為588nm，LED3 常溫波長為607nm，LEDl和LED2分別串聯(lián)負溫度系數(shù)熱敏電阻NTCl和NTC2，型號是4D11 ； LED3串聯(lián)的是常規(guī)電阻，阻值是3. 6歐姆。這三個串聯(lián)電路并聯(lián)在一起接入700mA的恒流源電路中。常溫時三個芯片都正常發(fā)光，中心波長為595nm。當(dāng)溫度高時NTCl和NTC2阻值變小，通過LEDl和LED2的電流比常溫時增加，發(fā)光強度增加，而通過LED3的電流相對減小，LED3發(fā)光強度降低，混合后的光線的主波長偏向LEDl和LED2發(fā)出的波長，高溫使得三個LED發(fā)光波長都比常溫偏大，LEDl和LED2高溫時發(fā)出的波長在593nm左右，LED3高溫時發(fā)出的波長在612nm左右，混合后的光主波長是 595nm,在黃光標(biāo)準允許的范圍內(nèi)。當(dāng)溫度為-40°C時NTCl和NTC2阻值變大，通過LEDl和LED2的電流比常溫時減小， 發(fā)光強度降低，而通過LED3的電流相對增加，LED3發(fā)光強度增強，混合后的光線的主波長偏向LED3發(fā)出的波長，低溫使得三個LED發(fā)光波長都比常溫偏小，LEDl和LED2高溫時發(fā)出的波長在583nm左右，LED3高溫時發(fā)出的波長在602nm左右，混合后的光主波長是595nm， 在黃光標(biāo)準允許的范圍內(nèi)。實施例三參見圖3。對于黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管,波長在585nm 590nm較低范圍內(nèi)的LED發(fā)光管或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻，波長在600nm 6IOnm較高范圍內(nèi)的LED 發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。如圖3所示，三個LED功率都是IW的芯片，LEDl和LED2常溫波長為588nm，LED3 常溫波長為607nm，LEDl和LED2分別串聯(lián)常規(guī)電阻Rl和R2，阻值是3. 6歐姆；LED3串聯(lián)的是正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC3，阻值是3. 4歐姆。這三個串聯(lián)電路并聯(lián)在一起接入700mA的恒流源電路中。常溫時三個芯片都正常發(fā)光，中心波長為595nm。當(dāng)溫度高時PTC3阻值變大，通過LED3的電流比常溫時減小，發(fā)光強度減弱，而通過LEDl，LED2的電流相對增加，LEDl，LED2發(fā)光強度增加，混合后的光線的主波長偏向LED3 發(fā)出的波長，高溫使得三個LED發(fā)光波長都比常溫偏大，LEDl和LED2高溫時發(fā)出的波長在 593nm左右，LED3高溫時發(fā)出的波長在612nm左右，混合后的光主波長是595nm，在黃光標(biāo)準允許的范圍內(nèi)。當(dāng)溫度為-40°C時PTC3阻值變小，通過LED3的電流比常溫時增加，發(fā)光強度增加， 而通過LED1，LED2的電流相對減少，LED1，LED2發(fā)光強度減弱，混合后的光線的主波長偏向 LED3發(fā)出的波長，低溫使得三個LED發(fā)光波長都比常溫偏小，LEDl和LED2高溫時發(fā)出的波長在583nm左右，LED3高溫時發(fā)出的波長在602nm左右，混合后的光主波長是595nm，在黃光標(biāo)準允許的范圍內(nèi)。上述各實施例的消除顏色漂移的LED信號光源實現(xiàn)方法，都要選擇同色系不同波長的LED芯片，串聯(lián)阻值合適的熱敏電阻和常規(guī)電阻，讓總的電流根據(jù)溫度不同，合理的分配給這不同波長的LED芯片，讓不同波長的LED芯片發(fā)光強度具有合適的比例，其混合后的發(fā)光主波長就能穩(wěn)定值標(biāo)準許可的范圍內(nèi)。達到LED信號燈發(fā)光顏色不隨溫度偏移的目的。
不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管為兩組以上時，其中每組LED發(fā)光芯片或發(fā)光管數(shù)量為I N個不等，組成每組LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管波長相近，且每組LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的工作電壓匹配，所述N為自然數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種消除顏色漂移的LED信號光源，含有至少兩個或兩組以上同種顏色色譜中不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，其特征是所述兩個或兩組以上不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管分別串聯(lián)不同溫度性能曲線的電阻，然后再并聯(lián)連接在一起接入恒流源回路中，通過所述電阻根據(jù)溫度的不同自動調(diào)整不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的發(fā)光強度，使混合光的中心波長維持或更接近發(fā)光強度更大的那種LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的波長。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其特征是其中波長較低的 LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)的負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)的正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其特征是對于黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，波長在585nm 590nm范圍內(nèi)的LED發(fā)光管或發(fā)光管串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長在600nm 605nm范圍內(nèi)的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其特征是其中波長較低的 LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其特征是對于黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，波長在585nm 590nm范圍內(nèi)的LED發(fā)光管或發(fā)光管串聯(lián)負溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC，波長在600nm 610nm范圍內(nèi)的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其特征是其中波長較低的 LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻，波長較高的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其特征是對于黃色LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，波長在585nm 590nm范圍內(nèi)的LED發(fā)光管或發(fā)光管串聯(lián)常規(guī)電阻,波長在600nm 610nm范圍內(nèi)的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻PTC。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7任一項所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其特征是不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管為兩組以上時，其中每組LED發(fā)光芯片或發(fā)光管數(shù)量為I N個不等，組成每組LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管波長相近，且每組LED 發(fā)光芯片或發(fā)光管的工作電壓匹配，所述N為自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED信號光源，特別是涉及一種能夠有效消除顏色漂移的黃色LED信號光源。一種消除顏色漂移的LED信號光源，含有至少兩個或兩組以上同種顏色色譜中不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管，所述兩個或兩組以上不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管分別串聯(lián)不同溫度性能曲線的電阻，然后再并聯(lián)連接在一起接入恒流源回路中，通過所述電阻根據(jù)溫度的不同自動調(diào)整不同波長的LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的發(fā)光強度，使混合光的中心波長維持或更接近發(fā)光強度更大的那種LED發(fā)光芯片或發(fā)光管的波長。本發(fā)明能夠有效消除顏色漂移的LED信號光源，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，而且使用效果好，解決了LED信號燈因環(huán)境溫度引起的顏色飄移問題。
文檔編號F21Y101/02GK102595707SQ201210008520
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者姚哲, 段翔, 許斌, 趙金璞 申請人:鄭州朗?？萍加邢薰?br>