[实用新型]双晶片高显色性暖白光封装结构

说明书

技术领域

本实用新型申请涉及一种获得高显色性暖白光的封装结构，以及由此得到的一种低色温高显色性的暖白灯，属于LED照明技术领域。

背景技术

随着发光二极管(LED)芯片和封装技术的提升，白光LED作为普通照明光源逐步受到人们的青睐。它具有低压、低功耗、高可靠性、长寿命等一系列优点，已广泛应用于LED路灯、LED灯具等领域，是一种符合国家“节能减排”政策的绿色新光源，有望取代目前在照明领域占统治地位的荧光灯和白炽灯。荧光灯在发光过程中需利用汞蒸气作为放电介质，对人体产生危害，白炽灯由于电光转换效率低，使得白光LED向普通照明尤其是室内照明又前进了一大步。

然而，白光LED的显色性是制约其进入室内照明，特别是阅读照明、医疗照明的技术瓶颈。长期以来，人们采用InGaN基蓝光LED芯片和Ce3+激活的稀土石榴石(YAG:Ce3+)黄色荧光粉组合来制备冷白光LED(Tc＞5,000K)，可实现显色指数高于80，但制备暖白光LED(Tc＜5,000K)时，由于白光LED光谱的不均衡使得人们在技术上难以同时实现低色温和高显色性。

现有的低色温高显色性白光LED的制备方法，包括：(1)RGB三基色芯片混合成白光；(2)近紫外LED芯片激发RGB荧光粉；(3)蓝光LED芯片激发荧光粉；但这些方法都存在着不足之处：

1.RGB三基色芯片混合成白光：

该方法将红、绿、蓝三色LED功率型芯片集成封装在单个器件之内，调节三基色的配比，理论上可以获得各种颜色的光。通过调整三色LED芯片的工作电流可产生宽谱带白光，也就是说通过多芯片集成的方法能获得低色温高显色性的白光LED。这种方法的缺点是封装结构比较复杂，电路实现较困难，白光稳定性较差，成本比较高。由于红、绿、蓝三种颜色LED芯片的量子效率不同，各自随温度和驱动电流的变化不一样，且随时间的衰减也不同，所以输出白光的色度不稳定。为了使其稳定，需要对三种颜色分别加反馈电路进行补偿，所以封装结构及电路比较复杂。

2、近紫外LED芯片激发荧光粉：

采用高亮度的近紫外LED(400nm)激发RGB三基色荧光粉，产生红、绿、蓝三基色，并通过调整三色荧光粉的配比可以形成白光。

这种方法的优点是：(1)在低色温情况下，显色指数高；(2)光色与色温可调。其缺点是：(1)高发光效率的功率型近紫外LED芯片不容易制作，价格昂贵；(2)封装材料(如硅胶等)在紫外光的照射下容易老化，寿命缩短；(3)近紫外激发的RGB荧光粉光转换效率不高；(4)存在紫外线泄漏的安全隐患。

3、蓝光LED芯片激发荧光粉

这是目前常用的方法，又分为以下几种不同的情况：

3.1、蓝光LED激发单色荧光粉

目前，白光LED主流的制备方法是蓝光LED芯片激发YAG:Ce3+黄色荧光粉。该方法的优点是可获得光通量和发光效率较高的白光；缺点是难以得到低色温高显色性的白光，由于光谱中缺少红光成份，所以色温高而显色性差。目前，蓝光LED芯片和YAG:Ce3+黄色荧光粉混合的方案难以实现在4,000K以下的低色温且Ra＞80高显色性的白光LED。

3.2蓝光LED激发双色荧光粉

采用蓝光LED芯片激发黄色和红色荧光粉得到的白光，但由于目前红色荧光粉的转换效率较低，在同样的工作电流下，该方法的缺点是粉体的转换效率不高，发光效率有待提高。这里的红色荧光粉主要是提高显色性的，而红色荧光粉一般是硫化物、硅酸盐类、氮化物构成的。红色荧光粉会降低晶片激发荧光粉的效率，故降低了亮度，并且荧光粉易衰减，还会造成(X，Y)值飘移，即色飘，造成高显色性暖白灯，衰减大，色飘移等现象。

3.3蓝光LED激发三色荧光粉

采用蓝光LED芯片激发β-SiAlON:Eu绿色荧光粉、Ca-α-SiAlON:Eu黄色荧光粉和CaAlSiN3:Eu红色荧光粉，获得了色温从冷白到暖白可调、显色指数为80的白光。该方法的优点是可以通过调整三种荧光粉的比例来获得一定范围的可调色温；缺点是荧光粉的转换效率不高，粉体不易混合等。

3.4蓝光LED激发四色荧光粉