[发明专利]一种基于紫光LED芯片的白光LED及其照明装置

说明书

技术领域

本发明属于照明工程领域，具体涉及一种发光系统和装置，特别涉及一种基于紫光LED芯片的LED照明装置。

背景技术

LED灯(Light Emitting Diode)又叫发光二极管，是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。LED发光是基于电流作用下半导体材料中电子与空穴复合，这时电子所携带的多余能量需要释放出来。如果该多余能量是以电子与晶格相关作用而释放即产生声子，就会产生热；如果该多余能量是以光子形式释放，就产生了光。光子能量即为两个位置间的能量差，决定了光波波长。

目前的白光LED主要是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光。实现方法有两种，第一种方法是在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。而这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce³⁺离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，难以满足低色照明的要求，同时发光效率还不高。这种LED的最高效率达到44.3lm/w，最高光通量为187lm，产业化产品可达120lm，Ra为75-80；第二种方法是蓝色LED芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光，显色性较好，但是这种方法所用荧光粉有效转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率更低。这种LED色温可达到3000K-6000K的较好结果，Ra达到82-87，较前述产品有所提高。同时，这两种方法都存在一致性差、色温随角度变化的缺陷。荧光粉的激发峰宽和矮，而蓝光激发峰高和窄，波长短，能量高，能直接穿透晶体直达眼底视网膜上，激活细胞氧化反应，启动细胞凋亡，引起视网膜细胞损伤，导致视力下降甚至丧失。

紫光LED激发三基色荧光粉形成白光的方法可以有效提高光源的显色性，而且可以避免高而窄的蓝光激发峰，是一种应用前景很广的白光LED。但是，目前，一方面，紫光LED转换白光的效率较低，光源的显色性较差，为了进一步提高紫光LED转换白光的效率以及光源的显色性，需要对紫光LED芯片技术进一步改进。

另一方面，鉴于现有基于紫光LED芯片的白光LED的蓝光部分的损害性以及红光材料发光效率较低，导致整个白光LED显色性差，无法较好满足人类照明健康的要求及某些特殊行业(例如：军事、医学、博物馆等)对光源显色性的要求。

到目前为止，仍未有一种对人类无害且高效的照明光源。虽然，这些光损害对人类的作用是缓慢的，能耗的大小差异并非短期能体现。但它们所造成的结果不容忽视。因此，我们亟待研究出一种低耗能、高能效，而且对人类健康和环境更加有益的照明光源。

发明内容

为了提高基于紫光LED芯片的白光LED的显色性，降低蓝光部分的损害性，提高紫光LED转换白光的效率。本发明通过改善白光LED和照明装置，提高了光源光谱中的红光部分，增加了白光LED的显色性，减弱了蓝光部分及其对人体眼睛的伤害，从而达到了改良白光LED光源的目的。

首先，本发明改善白光LED。经改善后，本发明的白光LED，包括紫光LED芯片和覆盖在紫光LED芯片上的荧光粉，它由紫光LED激发荧光粉形成，所述的荧光粉优选为三基色荧光粉，它具体包含在紫光LED芯片激发下产生绿光的绿色荧光粉，其发射波长为495-535nm；在紫光LED芯片激发下产生黄光的黄色荧光粉，其发射波长为540-570nm；在紫光LED芯片激发下产生红光的红色荧光粉，其发射波长为630-650nm。

本发明的白光LED的色温和色坐标可以通过调整荧光粉之间的重量比进行调节。本发明的白光LED的最佳色温为2800-3500K。相应地，本发明的荧光粉由重量比为(0.5-2)∶(0.7-2.3)∶(2-5)的红蓝绿三种荧光粉组成；优选地，本发明的荧光粉由重量比为0.8∶1∶3的红蓝绿三种荧光粉组成。

其次，在灯罩的透光板内侧面和聚光外壳内侧面分别贴上高度反射蓝光的高反射膜和高度反射红光的高反射膜。

高反射膜为高折射率的薄膜，贴于低折射率的透光板的内侧面和聚光外壳内侧面上，薄膜上下表面的两反射光使干涉加强，从而使反射光增强，透射光减弱。本发明所述的高反射膜为含有氧化钛和氧化硅两种材料的金属膜，半径为10-40mm，厚度为0.5-1.1mm。