[发明专利]能实现高显色指数的LED照明光源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能实现高显色指数的LED照明光源装置，属于半导体照明的技术领域。

背景技术

白光LED随着发光效率的不断提高，应用越来越广泛，当前白光LED照明光源主要有两种：一种是利用蓝光LED芯片与可被蓝光有效激发的发黄光的荧光粉有机结合组成白光LED，一部分蓝光被荧光粉吸收，激发荧光粉发射黄光，发射的黄光与剩余的蓝光混合，调控它们的强度比即可得到各种色温的白光；另一种是采用红、绿和蓝光LED进行混色，形成白光。这两种白光LED照明光源与传统的光源相比，一个显著的缺陷是显色指数(Ra)偏低。Ra大于90的光源才具有良好的色彩还原性，属于高显色指数光源。目前白光LED照明光源的Ra一般在70～80之间，还不能满足对色彩还原性要求较高的应用领域，如光学医疗设备内窥镜、无影灯等的应用要求，这些应用要求高显色指数光源，即Ra大于90。

基于白光LED的光纤耦合输出照明光源，其典型结构如图1所示：包括白光LED发光芯片(可以是单芯片也可以是多芯片封装)，集光光学组件，聚焦耦合光学组件，传光光纤。该白光光源由于LED本身显色指数不高，则耦合输出的白光显色指数也不高，不能适应高显色指数照明的应用要求。荧光粉技术导致白光LED显色指数偏低的原因是采用蓝光LED芯片和黄色荧光粉技术形成的白光，其光谱在青光波段和红光波段的光谱功率密度偏低；采用红、绿和蓝光LED混色形成白光，其显色指数偏低的原因是在红、绿和蓝光之间波段的中间部分的光谱不连续。采用多种荧光粉混合的方法虽然能实现高显色指数，但发光效率下降很厉害，会降低50％左右，而且混合荧光粉技术的可靠性还比较差。

发明内容

为弥补上述LED照明光源在显色指数上的缺陷，本发明的目的是推出一种能实现高显色指数的LED照明光源装置。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案。在背景技术的白光LED照明光源的基础上，改变所述照明光源中白光LED的封装形式，采用白光LED发光芯片与青光LED发光芯片和红光LED发光芯片混合封装，结合光学集光、匀光和聚集耦合光学系统，形成均匀的高显色指数白光，并通过传光光纤输出，得到高显色指数的白光LED照明光源装置。

现结合附图详细说明本发明的技术方案。一种能实现高显色指数的LED照明光源装置，含LED发光芯片阵列1，集光光学组件2，聚焦耦合光学组件4和传光光纤5，LED发光芯片阵列1中有白光LED发光芯片12，集光光学组件2是复合抛物面集光器、光锥、透镜、透镜组或集光器-透镜组，聚焦耦合光学组件4是透镜组，传光光纤5含入射面51、出射面52和中心53，入射面51和出射面52与传光光纤5的光轴垂直，LED发光芯片阵列1、集光光学组件2和聚焦耦合光学组件4以其光轴重合的方式依次排列，传光光纤5的入射面51与聚焦耦合光学组件4的聚焦面重合，聚焦耦合光学组件4的光轴通过入射面51的中心53，其特征在于，LED发光芯片阵列1还含青光LED发光芯片13和红光LED发光芯片14，在集光光学组件2与聚焦耦合光学组件4之间有匀光光学组件3，匀光光学组件3是光棒或透镜组，匀光光学组件3以其光轴与集光光学组件2和聚焦耦合光学组件4的光轴重合的方式排列在集光光学组件2和聚焦耦合光学组件4之间，传光光纤5的出射面52就是高显色指数白光的输出面，所述的显色指数Ra大于90。

本发明的技术方案的进一步特征在于，LED发光芯片阵列1含四个LED发光芯片，排列成2×2的矩阵，其中二个是白光LED发光芯片12，一个是青光LED发光芯片13，一个是红光LED发光芯片14，四个LED发光芯片以随机的方式排列在2×2的LED发光芯片阵列1中。

本发明的技术方案的进一步特征在于，LED发光芯片阵列1含四个LED发光芯片，排列成2×2的矩阵，其中二个是白光LED发光芯片12，一个是青光LED发光芯片13，一个是红光LED发光芯片14，二个白光LED发光芯片12以不同行不同列的方式排列在2×2的LED发光芯片阵列1中，一个青光LED发光芯片13和一个红光LED发光芯片14以随机的方式排列在LED发光芯片阵列1的二个剩余的位置上。

本发明的技术方案的进一步特征在于，LED发光芯片阵列1含九个LED发光芯片，排列成3×3的矩阵，其中五～七个是白光LED发光芯片12，一～三个是青光LED发光芯片13，一个是红光LED发光芯片14，九个LED发光芯片以随机的方式排列在3×3的LED发光芯片阵列1中。