CN102588805A - 一种色温可调led器件及色温可调灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种色温可调LED器件，包括基板及设置在基板上的LED芯片回路以及覆盖在基板上的封装胶，所述LED芯片回路包括第一回路及第二回路，所述第一回路中至少串接有绿色LED芯片和红色LED芯片，所述红色LED芯片的主波长为605nm-625nm，所述第一回路的驱动电流可调；所述第二回路用以合成白光。本发明结构简单、使用方便、制造成本低，只需简单的驱动控制电源，就能实现可调范围广、色容差小、色坐标变化趋势与普朗克黑体曲线相同的效果。
Description
技术领域
本发明涉LED封装技术领域，尤其涉及一种色温可调LED器件及色温可调灯具。
背景技术
LED以其优良的性能结合智能控制***，被越来越多地应用于室内外照明场合，但同时也对其色温、显色指数等色度指标提出了新的要求，为了应对这一要求，目前，LED生产厂商致力于研究色温可调的LED。色温是表示光源光色的尺度，单位为K(开尔文)。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温，它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。
现有技术中，可调色温LED器件主要有以下实现方法：其中一种使用三基色芯片组成独立回路，通过调节各回路的驱动电流合成不同色温的白光，但这种可调色温的LED器件，其白光的显色性一般都较差，达不到通用照明要求；还有一种是使用蓝色LED芯片激发荧光粉产生白光和红色(或黄色)LED芯片组合，通过调节红色(或黄色)LED芯片的驱动电流合成不同色温的白光，但这种可调色温LED器件，其白光大部分色温区域色容差较大，色坐标偏离普朗克黑体曲线较远，用作照明时感觉很不舒服；再有一种是使用蓝色LED芯片激发荧光粉产生白光和三基色芯片组成独立回路，通过智能驱动电路控制各回路芯片的亮度来合成不同色温的白光，但是需要调整四路驱动电流来匹配各色光，而且LED芯片的亮度与驱动电流并不是严格的线性关系，这使得驱动电路变得复杂，增加额外成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种色温可调LED器件，提高色温调节范围，降低色容差范围。基于此，本发明还提供一种灯具，设有此色温可调LED器件。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种色温可调LED器件，包括基板及设置在基板上的LED芯片回路以及覆盖在基板上的封装胶，所述LED芯片回路包括第一回路及第二回路，所述第一回路中至少串接有绿色LED芯片和红色LED芯片，所述红色LED芯片的主波长为605nm-625nm，所述第一回路的驱动电流可调；所述第二回路用以合成白光。
优选地，所述第一回路由绿色LED芯片和红色LED芯片串接而成。
优选地，绿色LED芯片与红色LED芯片的光通比为2∶1-2∶3。
优选地，所述第一回路由绿色LED芯片、红色LED芯片、黄色LED芯片串接而成。
优选地，所述绿色LED芯片、红色LED芯片、黄色LED芯片的光通比为2∶1∶1-2∶3∶3。
优选地，所述第二回路中设有蓝色LED芯片，由蓝色LED芯片激发荧光粉形成白光，所述荧光粉为橙、绿荧光粉的混合物或红、绿荧光粉的混合物或黄色荧光粉；所述荧光粉涂覆方式采用直接涂覆在所述蓝色LED芯片表面、或者混合在封装胶中、或者不与蓝光芯片直接接触的远程激发涂覆。
优选地，所述第二回路中设有紫外光LED芯片，由所述紫外光LED芯片激发红、绿、蓝荧光粉形成白光，所述红、绿、蓝荧光粉涂覆方式采用直接涂覆在所述蓝色LED芯片表面、或者混合在封装胶中、或者不与蓝光芯片直接接触的远程激发涂覆。。
优选地，所述第一回路中设有电流可调电源。
优选地，所述基板上形成一反射腔，所述第一回路及第二回路设置在反射腔的底部。
本发明的一种色温可调灯具，设有前述的色温可调LED器件。
与现有技述相比，本发明的色温可调LED器件，设置第一回路、第二回路，第二回路用以合成白光，第一回路至少串接有主波长为605nm-625nm的红色LED芯片与绿色LED芯片，且电流可调，由于主波长为605nm-625nm的红色LED芯片的亮度与驱动电流线性关系较好，绿色LED芯片的亮度与驱动电流线性关系相对较差，将主波长为605nm-625nm的红色LED芯片与绿色LED芯片串联，驱动电流增大时，增加的红色光比例较绿色光多，所以合成的黄色光的主波长会随着电流的增大向红色方向漂移，将其与正白光匹配，根据调光的“杠杆原理”，合成白光的色坐标变化趋势与普朗克黑体曲线一致，由此可见，本发明结构简单、使用方便、制造成本低，只需简单的驱动控制电源，就能实现可调范围广、色容差小、色坐标变化趋势与普朗克黑体曲线相同的效果。
附图说明
图1为本发明的色温可调LED器件实施例一的结构示意图；
图2为图1中色温可调LED器件的纵向剖视图；
图3为本发明的色温可调LED器件实施例二的结构示意图；
图4为本发明实施例一中色温可调LED器件的色坐标变化示意图；
图5为本发明实施例二中色温可调LED器件的色坐标变化示意图；
图中，有关附图标记如下：
A——色温控制部分；
A1——正极；
A2——负极；
B——白光控制部分；
B1——正极；
B2——负极；
1——基板；
2——红色LED芯片；
3——绿色LED芯片；
4——蓝色LED芯片；
5——封装胶体；
6——黄色LED芯片；
7——紫外光LED芯片。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
参见图1、图2，本实施例中的色温可调LED器件，包括两个部分：色温控制部分A、白光控制部分B。具体地，本实施例的色温可调LED器件包括基板1、设置在基板1上的红色LED芯片2、绿色LED芯片3、蓝色LED芯片4，填充在基板1的反射腔中的封装胶体5。本实施例中，基板上形成一纵截面为上大下小的梯形的反射腔，红色LED芯片2、绿色LED芯片3、蓝色LED芯片4均设置在反射腔的底部。
其中，红色LED芯片2与绿色LED芯片3串联在一起，分别与正极A1、负极A2连接，构成第一回路，第一回路的电流可调。实现第一回路的电流可调，可以采用设置可调电流电源的方式。
其中，本实施例中，红色LED芯片2与绿色LED芯片3的光通比为：G∶R＝2∶1。在其他实施例中，也可选用光通比为1∶1或2∶3的红色LED芯片和绿色LED芯片，或者2∶1-2∶3中的任意一个比值。红色LED芯片与绿色LED芯片的光通比选择2∶1-2∶3的范围之内，原因是红光的比例随着串联回路电流的增大而增加，这才实现了器件调节色温时其色坐标沿黑体曲线变化。如果绿、红光的比例不在这个范围内，实现的器件的色坐标偏离黑体曲线较远，光的颜色就很不理想。
蓝色LED芯片4设置在第二回路中，两端与正极B1及负极B2连接，该第二回路的电流恒定。封装胶体5中混有红、绿荧光粉，第二回路中，蓝色LED芯片激发红、绿荧光粉形成白光。本实施例中，红、绿荧光粉混在封装胶体5中，在其他实施例中，也可将红、绿荧光粉直接涂覆在蓝色LED芯片4的表面，或者红、绿荧光粉不与蓝色芯片直接接触(即远程激发涂覆方式)。在其他实施例中，也可采用其他荧光粉，如橙、绿荧光粉，或者黄色荧光粉。
本实施例中，选用红色LED芯片与绿色LED芯片串接形成第一回路，红色LED芯片的主波长613nm，在其他实施例中，可以选用主波长为605nm-625nm中其他值的红色LED芯片。
本实施例中的色温可调LED器件可实现在2700K-6500K色温区域内可调，且色坐标沿普朗克黑体曲线变化，符合固态照明产品的色度指标要求，色容差小，且全色域内显色指数在70以上，达到一般照明要求。
本实施例中的色温可调LED器件，设置红色LED芯片与绿色LED芯片串联形成电流可变的第一回路，由于红色LED芯片的亮度与驱动电流线性关系较好，绿色LED芯片的亮度与驱动电流线性关系相对较差，将红色LED芯片与绿色LED芯片串联，驱动电流增大时，增加的红色光比例较绿色光多，所以合成的黄色光的主波长会随着电流的增大向红色方向漂移。将其与正白光匹配，根据调光的“杠杆原理”，合成白光的色坐标变化趋势与普朗克黑体曲线一致。本实施例仅设两个回路，结构简单、使用方便、制造成本低，只需简单的驱动控制电源，就可实现可调范围广、色容差小、色坐标变化趋势与普朗克黑体曲线相同的效果。
实施例二
参见图3，本实施例与实施例一的区别在于：
1、本实施例中的第一回路由绿色LED芯片3、红色LED芯片2、黄色LED芯片6串接而成，三者的光通比为2∶1∶1，也可以为2∶1∶1-2∶3∶3中的任意一值；
2、本实施例中的第二回路中设置紫外光LED芯片7，封装胶中混有红、绿、蓝荧光粉。在其他实施例中，也可将红、绿、蓝荧光粉直接涂覆在紫外光LED芯片7的表面，或者红、绿、蓝荧光粉不与紫外光芯片直接接触(即远程激发涂覆方式)
利用本发明的色温可调LED器件，可以制成色温可调的装饰、照明灯具。
以下通过实验数据对本发明的效果进行验证。
实验一：
本实验是针对实施例一的色温可调LED器件进行的。所用仪器为标准LED测试仪，调节色温可调LED器件第一回路的电流，测得的显指等数据如下表1：
表1
| X | Y | 色温/K | 显指 | R、G电流/mA | R、G压降/V |
| 0.3122 | 0.3297 | 6406 | 70.3 | 0.0 | 0 |
| 0.3238 | 0.3395 | 5898 | 71.7 | 1.0 | 4.45 |
| 0.3305 | 0.3471 | 5586 | 75.0 | 2.0 | 4.54 |
| 0.3372 | 0.3534 | 5313 | 78.0 | 3.0 | 4.60 |
| 0.3434 | 0.3585 | 5085 | 81.1 | 4.0 | 4.64 |
| 0.3493 | 0.3628 | 4887 | 83.9 | 5.0 | 4.68 |
| 0.3550 | 0.3665 | 4706 | 86.4 | 6.0 | 4.72 |
| 0.3604 | 0.3697 | 4548 | 88.6 | 7.0 | 4.75 |
| 0.3651 | 0.3724 | 4417 | 90.6 | 8.0 | 4.78 |
| 0.3701 | 0.3748 | 4280 | 92.3 | 9.0 | 4.81 |
| 0.3748 | 0.3770 | 4160 | 93.1 | 10.0 | 4.84 |
| 0.3848 | 0.3812 | 3917 | 92.8 | 12.5 | 4.90 |
| 0.3941 | 0.3846 | 3710 | 91.2 | 15.0 | 4.96 |
| 0.4022 | 0.3870 | 3538 | 89.2 | 17.5 | 5.01 |
| 0.4083 | 0.3891 | 3421 | 87.7 | 20.0 | 5.05 |
| 0.4154 | 0.3906 | 3286 | 85.4 | 22.5 | 5.11 |
| 0.4220 | 0.3917 | 3166 | 84.0 | 25.0 | 5.15 |
| 0.4272 | 0.3928 | 3077 | 81.9 | 27.5 | 5.20 |
| 0.4308 | 0.3938 | 3020 | 81.0 | 30.0 | 5.23 |
| 0.4367 | 0.3942 | 2921 | 79.7 | 32.5 | 5.28 |
| 0.4411 | 0.3946 | 2853 | 78.2 | 35.0 | 5.32 |
| 0.4455 | 0.3949 | 2785 | 76.7 | 37.5 | 5.36 |
| 0.4493 | 0.3951 | 2729 | 75.5 | 40.0 | 5.40 |
| 0.4480 | 0.3965 | 2760 | 74.9 | 42.5 | 5.41 |
| 0.4541 | 0.3959 | 2664 | 73.9 | 45.0 | 5.47 |
| 0.4588 | 0.3956 | 2596 | 72.7 | 47.5 | 5.51 |
| 0.4617 | 0.3957 | 2557 | 72.1 | 50.0 | 5.55 |
由以上数据可以得出：本实施例的色温可调LED器件能够实现2500K-6500K色温可调，且显指都在70以上。
参见图4，上述数据制成的色坐标变化趋势图，可见，本实施例的色温可调LED器件的色坐标变化与黑体曲线的变化趋势一致。
实验二
本实验是针对实施二的色温可调LED器件进行的。所用仪器为标准LED测试仪，调节色温可调LED器件第一回路的电流，测得的显指等数据如下表2：
表2
由以上数据可以得出：用红、绿、黄LED芯片串联的方式，基本实现器件色温从正白到暖白可调，显色指数在70以上。
参见图5，图5为上述数据制成的色坐标变化趋势图，可见，本实施例的色温可调LED器件的色坐标变化与黑体曲线的变化趋势一致。
以上对本发明进行了详细介绍，文中应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种色温可调LED器件，包括基板及设置在基板上的LED芯片回路以及覆盖在基板上的封装胶，其特征在于，所述LED芯片回路包括第一回路及第二回路，所述第一回路中至少串接有绿色LED芯片和红色LED芯片，所述红色LED芯片的主波长为605nm-625nm，所述第一回路的驱动电流可调；所述第二回路用以合成白光。
2.根据权利要求1所述的色温可调LED器件，其特征在于，所述第一回路由绿色LED芯片和红色LED芯片串接而成。
3.根据权利要求2所述的色温可调LED器件，其特征在于，绿色LED芯片与红色LED芯片的光通比为2∶1-2∶3。
4.根据权利要求1所述的色温可调LED器件，其特征在于，所述第一回路由绿色LED芯片、红色LED芯片、黄色LED芯片串接而成。
5.根据权利要求4所述的色温可调LED器件，其特征在于，所述绿色LED芯片、红色LED芯片、黄色LED芯片的光通比为2∶1∶1-2∶3∶3。
6.根据权利要求1所述的色温可调LED器件，其特征在于，所述第二回路中设有蓝色LED芯片，由蓝色LED芯片激发荧光粉形成白光，所述荧光粉为橙、绿荧光粉的混合物或红、绿荧光粉的混合物或黄色荧光粉；所述荧光粉涂覆方式采用直接涂覆在所述蓝色LED芯片表面、或者混合在封装胶中、或者不与蓝光芯片直接接触的远程激发涂覆。
7.根据权利要求1所述的色温可调LED器件，其特征在于，所述第二回路中设有紫外光LED芯片，由所述紫外光LED芯片激发红、绿、蓝荧光粉形成白光，所述红、绿、蓝荧光粉涂覆方式采用直接涂覆在所述蓝色LED芯片表面、或者混合在封装胶中、或者不与蓝光芯片直接接触的远程激发涂覆。
8.根据权利要求1所述的色温可调LED器件，其特征在于，所述第一回路中设有电流可调电源。
9.根据权利要求1所述的色温可调LED器件，其特征在于，所述基板上形成一反射腔，所述第一回路及第二回路设置在反射腔的底部。
10.一种色温可调灯具，其特征在于，设有如权利要求1-9任一项所述的色温可调LED器件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120718 |