[發明專利]一種基于紫光LED芯片的白光LED及其照明裝置

無效

• 申請號: 201210014922.9
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102790163A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 顧懷宇
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50;H01L33/60
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明屬于照明工程領域，具體涉及一種發光系統和裝置，特別涉及一種基于紫光LED芯片的LED照明裝置。

背景技術

LED燈(Light?Emitting?Diode)又叫發光二極管，是一種固態的半導體器件，可以直接把電轉化為光。LED發光是基于電流作用下半導體材料中電子與空穴復合，這時電子所攜帶的多余能量需要釋放出來。如果該多余能量是以電子與晶格相關作用而釋放即產生聲子，就會產生熱；如果該多余能量是以光子形式釋放，就產生了光。光子能量即為兩個位置間的能量差，決定了光波波長。

目前的白光LED主要是利用“藍光技術”與熒光粉配合形成白光。實現方法有兩種，第一種方法是在藍色LED芯片上涂敷能被藍光激發的黃色熒光粉，芯片發出的藍光與熒光粉發出的黃光互補形成白光。而這種方案的一個原理性的缺點就是該熒光體中Ce³⁺離子的發射光譜不具連續光譜特性，顯色性較差，難以滿足低色照明的要求，同時發光效率還不高。這種LED的最高效率達到44.3lm/w，最高光通量為187lm，產業化產品可達120lm，Ra為75-80；第二種方法是藍色LED芯片上涂覆綠色和紅色熒光粉，通過芯片發出的藍光與熒光粉發出的綠光和紅光復合得到白光，顯色性較好，但是這種方法所用熒光粉有效轉換效率較低，尤其是紅色熒光粉的效率更低。這種LED色溫可達到3000K-6000K的較好結果，Ra達到82-87，較前述產品有所提高。同時，這兩種方法都存在一致性差、色溫隨角度變化的缺陷。熒光粉的激發峰寬和矮，而藍光激發峰高和窄，波長短，能量高，能直接穿透晶體直達眼底視網膜上，激活細胞氧化反應，啟動細胞凋亡，引起視網膜細胞損傷，導致視力下降甚至喪失。

紫光LED激發三基色熒光粉形成白光的方法可以有效提高光源的顯色性，而且可以避免高而窄的藍光激發峰，是一種應用前景很廣的白光LED。但是，目前，一方面，紫光LED轉換白光的效率較低，光源的顯色性較差，為了進一步提高紫光LED轉換白光的效率以及光源的顯色性，需要對紫光LED芯片技術進一步改進。

另一方面，鑒于現有基于紫光LED芯片的白光LED的藍光部分的損害性以及紅光材料發光效率較低，導致整個白光LED顯色性差，無法較好滿足人類照明健康的要求及某些特殊行業(例如：軍事、醫學、博物館等)對光源顯色性的要求。

到目前為止，仍未有一種對人類無害且高效的照明光源。雖然，這些光損害對人類的作用是緩慢的，能耗的大小差異并非短期能體現。但它們所造成的結果不容忽視。因此，我們亟待研究出一種低耗能、高能效，而且對人類健康和環境更加有益的照明光源。

發明內容

為了提高基于紫光LED芯片的白光LED的顯色性，降低藍光部分的損害性，提高紫光LED轉換白光的效率。本發明通過改善白光LED和照明裝置，提高了光源光譜中的紅光部分，增加了白光LED的顯色性，減弱了藍光部分及其對人體眼睛的傷害，從而達到了改良白光LED光源的目的。

首先，本發明改善白光LED。經改善后，本發明的白光LED，包括紫光LED芯片和覆蓋在紫光LED芯片上的熒光粉，它由紫光LED激發熒光粉形成，所述的熒光粉優選為三基色熒光粉，它具體包含在紫光LED芯片激發下產生綠光的綠色熒光粉，其發射波長為495-535nm；在紫光LED芯片激發下產生黃光的黃色熒光粉，其發射波長為540-570nm；在紫光LED芯片激發下產生紅光的紅色熒光粉，其發射波長為630-650nm。

本發明的白光LED的色溫和色坐標可以通過調整熒光粉之間的重量比進行調節。本發明的白光LED的最佳色溫為2800-3500K。相應地，本發明的熒光粉由重量比為(0.5-2)∶(0.7-2.3)∶(2-5)的紅藍綠三種熒光粉組成；優選地，本發明的熒光粉由重量比為0.8∶1∶3的紅藍綠三種熒光粉組成。

其次，在燈罩的透光板內側面和聚光外殼內側面分別貼上高度反射藍光的高反射膜和高度反射紅光的高反射膜。

高反射膜為高折射率的薄膜，貼于低折射率的透光板的內側面和聚光外殼內側面上，薄膜上下表面的兩反射光使干涉加強，從而使反射光增強，透射光減弱。本發明所述的高反射膜為含有氧化鈦和氧化硅兩種材料的金屬膜，半徑為10-40mm，厚度為0.5-1.1mm。