[实用新型]一种高亮度、高显色指数的白光LED光源

说明书

技术领域

本发明涉及一种高亮度、高显色指数的白光LED，属于半导体照明器件的技术领域。 

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，当前主流的形成白光LED的方案是利用蓝光LED发光芯片和可被蓝光有效激发的发黄光的YAG荧光粉有机结合组成白光LED光源，一部分蓝光被荧光粉吸收，激发荧光粉发射黄光，发射的黄光和剩余的蓝光混合，调控它们的强度比即可得到各种色温的白光，这种白光LED光源与传统光源相比，一个显著的缺陷是显色指数Ra偏低，原因是这种技术产生的白光在红光波段的光谱功率密度偏低。Ra大于90的光源可以实现良好的色彩还原性，属于高显色指数光源。目前白光LED的Ra一般在70-80之间，还不能满足对色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，它们的Ra大于90。

实现高显色指数白光LED常用的技术是采用多种荧光粉混合，如采用YAG荧光粉和氮化物荧光粉混合，可得到高显色指数的白光，如韩国首尔半导体推出了一款Ra在93左右的高显色指数LED，型号为S42180，但其驱动电流只能达到800mA，光通量在130lm左右，虽然显色指数很高，但光通量比较低，还达不到常用医疗设备照明的亮度水平。采用混合荧光粉技术实现高显色指数的LED不能进行大电流驱动，导致输出光通量低的主要原因是氮化物荧光粉在大电流密度驱动下，化学稳定性差，发光效率会降低，可靠性还比较差，还不能应用于大电流驱动下进行高显色指数白光LED的产品化生产。

在已有技术中，没有一种白光LED光源同时具有高亮度和高显色指数的性能。 

发明内容

本发明的目的是推出一种高亮度、高显色指数的白光LED光源，同时具有高亮度和高显色指数的性能。为方便叙述，将蓝光LED发光芯片和YAG荧光粉的结合体直接用白光LED发光芯片来表示。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，采用白光LED发光芯片和红光LED发光芯片混合共阳极封装构成LED发光芯片阵列，使LED发光芯片阵列能进行大电流密度驱动，保证LED高输出光通量，同时又补充了白光LED发光芯片发出的白光在红光波段的光谱功率密度，实现高显色指数。

现结合附图详细描述本发明的技术方案。一种高亮度、高显色指数的白光LED光源，其特征在于：该光源含基板10，LED发光芯片阵列11，平凸透镜14，LED发光芯片阵列11含LED发光芯片的数量为n²，分别排列成n×n的矩阵，n是2~5的正整数，每个LED发光芯片的形状为矩形，相邻LED发光芯片之间的间隙介于0.01mm~0.1mm之间，LED发光芯片阵列11含白光LED发光芯片12，红光LED发光芯片13，白光LED芯片12和红光LED发光芯片13数量的比例为3:1~4:1，白光LED芯片12和红光LED发光芯片13随机排列在LED发光芯片阵列11中，平凸透镜14的光轴通过LED发光芯片阵列11的中心并与LED发光芯片阵列11垂直，平凸透镜14的平面与LED发光芯片阵列11上表面的距离介于0.05mm~1.0mm，平凸透镜14的平面与LED发光芯片阵列11上表面之间的间隙内充以空气或光学胶，白光LED发光芯片12和红光LED发光芯片13的阳极与基板10焊接，白光LED发光芯片12的阴极连接在一起，红光LED发光芯片13的阴极连接在一起，工作时，白光LED发光芯片12和红光LED发光芯片13分别被驱动，白光LED发光芯片12的最大驱动电流密度为2A/mm²，红光LED发光芯片13的最大驱动电流密度为2A/mm²，白光输出光通量总量介于1200lm~2500lm之间，Ra大于90。

本发明的技术方案的进一步特征在于，平凸透镜14是半球透镜,半球透镜的曲率半径介于2mm~15mm。

本发明的技术方案的进一步特征在于，每个LED发光芯片的形状为正方形，尺寸介于0.5mm×0.5mm~2mm×2mm之间。

与背景技术相比，本发明有以下优点：   

1、LED的热阻更小，可以进行大电流密度驱动，单位面积发光芯片输出光通量高，同时能实现高Ra；

2、仅采用了传统的YAG荧光粉，LED的工作稳定性好，不会出现随工作时间的增加发生显色指数变差的情况。

附图说明

图1本发明的高亮度、高显色指数的白光LED光源结构示意图。

图2是本发明的高亮度、高显色指数的白光LED的典型的相对光谱功率分布曲线。