光源模组、照明系统及灯具的制作方法

b3(0.64, 0.34), b4(0.70, 0.28) 四个点围成的四边形区域内的光；所述第一发光单元、所述第二发光单元、所述第三发光单元发出的光混合后形成白光。
7.优选地，所述第二led芯片、所述第三led芯片为峰值波长位于447.5-455nm的蓝光led芯片。
8.优选地，所述第一led芯片的峰值波长和所述第二led芯片、所述第三led芯片的峰值波长之差大于等于5nm。
9.优选地，所述第一荧光体至少包含两种峰值波长不同的绿色荧光粉，其一峰值波长位于515-540nm，另一峰值波长位于540-565nm。
10.优选地，所述绿色荧光粉为lu3al5o
12
:ce
3
、y3(al,ga)5o
12
:ce
3
。
11.优选地，所述第二荧光体包括至少一种峰值波长位于620-645nm的红色荧光粉。
12.优选地，所述红色荧光粉为(sr,ca)sialn3:eu
2
。
13.优选地，所述第二发光单元的蓝光含量低于10%，所述第三发光单元的蓝光含量低于1%。
14.优选地，光源模组为封装芯片，其包括主体部，所述主体部上设置有第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽，所述第一led芯片、第二led芯片及第三led芯片分别设置在所述第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽，并各带一对引脚，各所述引脚之间电性隔离，所述第一荧光体设置在所述第二容置槽，所述第二荧光体设置在所述第三容置槽，所述第一封装体、第二封装体及第三封装体分别填充所述第一容置槽、第二容置槽及第三容置槽并覆盖所述第一led芯片、第二led芯片及第三led芯片。
15.优选地，所述光源模组发出的白光的色温为1600-16000k，且与黑体辐射线的色偏差duv小于0.001。
16.优选地，所述光源模组发出的白光色温在1600-16000k时，显色指数cri大于80。
17.优选地，所述光源模组发出的白光色温在2700-6500k时，显色指数cri大于90。
18.本发明还提供一种照明系统，其特征在于，包括：光源和驱动电路，所述光源包括至少一个如上所述的光源模组；所述驱动电路分别和所述第一发光单元、所述第二发光单元、所述第三发光单元电连接并向其供电，所述驱动电路对向所述第一发光单元、所述第二发光单元、所述第三发光单元提供的电流/电压分别进行控制。
19.优选地，所述驱动电路包括：电源转换模块，所述电源转换模块将外部电源转换为所述光源模组需要的直流电源；控制模块，生成控制信号；led驱动模块，接收所述电源转换模块输出的所述直流电源和所述控制模块传来的所述控制信号，依据所述控制信号对所述直流电源进行调节，所述led驱动模块分别和所述第一发光单元、所述第二发光单元及所述第三发光单元电连接并向其输出调节后各发光单元各自所需的驱动电流/电压。
20.优选地，所述控制信号为pwm信号。
21.优选地，所述控制模块包括通信模块，接收外部传来的调光/调色命令，并以此生
成所述控制信号。
22.优选地，所述控制模块包括存储模块存有预设的控制参数值，所述控制参数值为在所述光源模组产生不同色温时，所述第一发光单元、所述第二发光单元、所述第三发光单元对应的控制参数值，所述光源模组色温范围1600-16000k，所述控制参数值使得所述光源模组在对应色温下的白光与黑体辐射线的色偏差duv小于0.001，所述控制模块读取所述控制参数生成所述控制信号。
23.优选地，按所述控制参数值对所述光源模组进行控制，获得的白光在1600-16000k色温范围内显色指数cri大于80，在2700-6500k色温范围内，显色指数cri大于90。
24.优选地，所述光源包括两个以上所述光源模组，各所述光源模组中的所述第一发光单元、所述第二发光单元、所述第三发光单元分别串接后和所述led驱动模块电连接。
25.本发明还提供一种灯具，其特征在于，包括如上所述的光源模组，或包括如上所述的照明系统。
26.本发明提供的光源模组，模组中的三个不同光色的单色发光单元可分别独立控制其发光强度，混光后能组合形成不同色温的白光，色温可从1600-16000k。由于选择了特定颜色的单色发光单元组合，混光后使得在各个色温下白光色点分布轨迹均可依循黑体辐射线。各单色发光单元中，利用荧光粉的fwhm较宽的特点, 可确保其混光产成的白光具有期望的显色性且颜色复现性亦较高。
附图说明
27.图1是符合本发明优选实施例的光源模组的结构示意图；图2是本发明优选实施例光源模组中第二发光单元、第三发光单元在cie 1931色品图上的色点分布图；图3是本发明优选实施例光源模组中第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元的光谱能量分布图；图4是本发明优选实施例光源模组目标色温2700k时的光谱能量分布图；图5是本发明优选实施例光源模组目标色温4000k时的光谱能量分布图；图6是本发明优选实施例光源模组目标色温6500k时的光谱能量分布图；图7是本发明优选实施例光源模组目标色温1600k和16000k时的光谱能量分布图；图8是本发明中优选实施例照明系统的结构示意图；图9a、9b、9c、9d是本发明其他优选实施例光源模组的封装结构示意图；图10是本发明中优选实施例灯具的结构示意图。
具体实施方式
28.以下结合附图和一些符合本发明的优选实施例对本发明提出的一种光源模组、照明系统和灯具作进一步详细的说明。
29.本发明的光源模组的一个具体实施方式为一个混光的白光led封装芯片，封装形式可以是plcc贴片封装、陶瓷贴片封装、csp封装、多合一单体贴片封装或cob芯片集成式封装，本技术对此不作限定。
30.一具体实施例的结构如图1所示，光源模组包括主体部60和设置在主体部60且彼
此间隔开的多个发光单元——第一发光单元100、第二发光单元200及第三发光单元300。各发光单元100、200、300均包括led芯片101、201、301和覆盖其上的封装体102、202、302。led芯片(led chip),包括正装或倒装，单颗led chip或者多颗led chip按串联、并联或串并联方式连接在一起。本实施例中，为了容纳封装体102、202、302，主体部60为塑料支架，其内设多个容置槽61、62、63。塑料支架的材质可以为ppa、pct、emc其中的任一种。各led芯片101、201、301分别设置在容置槽61、62、63中，并各带一对引脚51a、51b、52a、52b、53a、53b，各引脚51a、51b、52a、52b、53a、53b之间相互电性隔离。封装体102、202、302由硅基树脂、环氧树脂、或它们的结合制成，分别填充进容置槽61、62、63并覆盖各led芯片101、201、301以保证各发光单元100、200、300之间的电性隔离。
31.第一发光单元100，包括第一led芯片101和第一封装体102。第一led芯片101放置在第一容置槽61的底部，并通过两个引脚51a、51b和外部实现电连接。第一封装体102填充第一容置槽61并覆盖第一led芯片101。 第一led芯片101为蓝光led，发出峰值波长在455-462.5nm范围内的蓝光。
32.第二发光单元200，包括第二led芯片201和第二封装体202。第二led芯片201放置在第二容置槽62的底部，并通过两个引脚52a、52b和外部实现电连接。第二封装体202填充第二容置槽62并覆盖第二led芯片201。 第二led芯片201为蓝光led，发出峰值波长在447.5-455nm范围内的蓝光。第二封装体202中含有第一荧光体203，第一荧光体203至少包含两种峰值波长不同的绿色荧光粉，其一峰值波长位于515-540nm，另一峰值波长位于540-565nm。绿色荧光粉可以选择铝酸盐体系荧光粉lu3al5o
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、y3(al,ga)5o
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3
中的任意一种。混合后的荧光粉组合受第二led芯片202激发，发出的光峰值波长位于535-550nm, 光谱半宽90-130nm，光色为黄绿色，且在1931 cie色品图上位于由a1(0.42, 0.48),a2 (0.42, 0.57), a3(0.37, 0.62), a4(0.37, 0.53) 四个点围成的四边形区域内，即图2中标示的a区域。由于第二led芯片201发出的大部分的能量均被第一荧光体203转化为黄绿色光，第二发光单元200发光的蓝光含量低于10%。其中的蓝光含量低于10%，指的是发光单元发出的光中，在蓝光波段440-480nm区域的能量在总能量中的占比小于10%。
33.在图1实施例中，第一荧光体203和第二封装体202混合后一起填充第二容置槽62，对于具体封装方式也可以采用其他形式。在另一较佳实施例中，如图9a所示，当第二led芯片201放置完成之后，通过引脚54a、54b和外部实现电连接。第一荧光体203先采用喷涂或是涂覆之方式将之平铺于第二led芯片201表面，再用第二封装体202填充第二容置槽62。在图9b中，则先用第二封装体202填充已经放入第二led芯片201的第二容置槽62，后采用喷涂或是涂覆之方式将第一荧光体203平铺于第二封装体202的上表面。以上两种封装方式和图1实施例一样，仍然为包括支架的封装结构，而图9c、9d的封装结构和图1实施例区别更大。图9c为陶瓷大功率封装方式，以陶瓷或金属材质作为基板94，第二led芯片201设置在基板94上，将第一荧光体203用喷涂、荧光膜压膜或荧光陶瓷片贴装方式在第二led芯片201表面上形成光转化层, 后以模具注塑的方式完成第二封装体202的填充覆盖第一荧光体203和第二led芯片201。图9d为csp封装，适用于大功率芯片，以陶瓷或金属材质作为基板94, 第一荧光体203和第二封装体202混合后，以荧光膜压膜方式形成第二led芯片201表面上的光转化层完成封装。以上方式均可实现本发明的发明目的，本发明对此不作限定。
34.第三发光单元300，包括第三led芯片301和第三封装体302。第三led芯片301放置
在第三容置槽63的底部，并通过两个引脚53a、53b和外部实现电连接。第三封装体302填充第三容置槽63并覆盖第三led芯片301。 第三led芯片301为蓝光led，发出峰值波长位于447.5-455nm范围内的蓝光。第三封装体302中含有第二荧光体303，第二荧光体303至少包含一种峰值波长位于620-645nm的红色荧光粉。红色荧光粉可以选择氮化物体系荧光粉(sr,ca)sialn3:eu
2
中的任意一种。第二荧光体303受第三led芯片302激发，发出的光峰值波长位于620-645nm, 光谱半宽60-100nm，光色为红色，在1931 cie色品图上位于由b1(0.70, 0.30), b2(0.64, 0.36), b3(0.64, 0.34), b4(0.70, 0.28) 四个点围成的四边形区域内，即图2中标示的b区域。由于第三led芯片301发出的大部分的能量均被第二荧光体303转化为红色光，第三发光单元300发光的蓝光含量低于1%。
35.第三发光单元300同样可采用图9a-9d所示的封装方式，本技术对此不作限定。
36.第一发光单元100、第二发光单元200、第三发光单元300的光谱能量分布如图3所示，他们发出的光混合后形成白光。通过选择特定光色的单色发光单元，并对他们分别进行调光控制，本实施例中的光源模组发出的白光色温覆盖范围广，从1600-16000k，且与黑体辐射线的色偏差duv小于0.001。同时，具有良好的显色性，色温在2700-6500k时，显色指数cri大于90。
37.在上述实施例中可以看到，虽然第一led芯片101、第二led芯片201、第三led芯片301同为蓝光芯片，但是却选择了不同峰值波长的led。荧光粉半高全宽（full-width half-maximum, fwhm），即光谱半宽方面通常有着较宽的分布，而单色led芯片的fwhm较窄。在本实施例中，绿光和红光都选用了荧光粉发光，可以保证这两个波段内，各波长均有能量分布从而保证良好的显色性。而在蓝光部分，在led芯片fwhm较窄的情况下，选择不同峰值波长的芯片可以在蓝光波段形成一个叠加形式，从而使得蓝光区域整体的能量分布更为均匀，显色性也就更佳。在本实施例中，选择两种led芯片，第一led芯片101为第一种，峰值波长位于455-462.5nm，第二led芯片201、第三led芯片301选型相同且为第二种，峰值波长位于447.5-455nm。在优选方案中，两种led芯片的峰值波长之差要大于等于5nm。在其他较佳实施例中第一led芯片101、第二led芯片201、第三led芯片301三者皆可以不同，这样fwhm可以更宽。不过由于光源模组中各led芯片都是单独供电，单独控制，led选型过多可能会使得控制方面的设置更为复杂，具体可根据设计需要灵活选择。
38.本发明的另一较佳实施例为如图8所示的照明系统，包括上述实施例中的光源模组1和驱动电路2。
39.驱动电路2包括电源转换模块21、控制模块22和led驱动模块23。电源转换模块21连接外部电源，将外部电源转换为光源模组1需要的直流电源。控制模块22包括通信模块，接收外部传来的调光/调色命令，并以此生成控制信号。通信模块可以为有线或无线通讯模块，本发明对此不作限定。led驱动模块23输入为电源转换模块21输出的直流电源和控制模块22传来的控制信号，依据所述控制信号对直流电源进行调节，分别向光源模组1中的第一发光单元100、第二发光单元200、第三发光单元300输出调节后各发光单元各自所需的驱动电流/电压。因此，led驱动模块23需分别和第一发光单元100、第二发光单元200、第三发光单元300电连接。当照明系统中包括多个光源模组1时，如图8所示，各光源模组1中的第一发光单元100、第二发光单元200、第三发光单元300分别串接后和led驱动模块23电连接。
40.如前所述，实施例光源模组1的色温可调范围从1600-16000k，因此控制模块22包
括存储模块，其存有预设的控制参数值，该控制参数值为光源模组1产生不同色温时，其中第一发光单元100、第二发光单元200、第三发光单元300对应的控制参数值。控制参数值可以为电压值、电流值或pwm信号。当外部发来色温变化需求时，控制模块22接收到命令，读取存储模块中的相关数值，形成控制信号发送给led驱动模块23，调节向第一发光单元100、第二发光单元200、第三发光单元300输出的电流/电压，使得光源模组1发出相应色温的白光，并保证该白光与黑体辐射线的色偏差duv小于0.001。本实施例中的光源模组1选择了特定颜色的发光单元相较于现有技术可获得很好的显色性，通过预设控制参数值可保证最终获得的白光在1600-16000k色温范围内显色指数cri大于80，在2700-6500k色温范围内，显色指数cri大于90。
41.在本实施例中，控制信号为pwm信号，通过pwm调光方式独立控制三个颜色的发光单元, 并施加不同的占空比以调变各发光单元的发光功率后实现混光效果。表1中列出了不同色温下，三个发光单元的pwm信号的占空比，以及相关色温的显色指数cri和色偏差duv。光源模组1在表中所列的各色温下的相对光谱图如图4、图5、图6、图7所示。其中，图4对应目标色温2700k、图5对应目标色温4000k、图6对应目标色温6500k、图7示出了目标色温1600k和16000k的相对光谱图。
42.表1从表1中可见，和现有的多芯片混光方案相比，相对于不同色温白光芯片的混光，其可调色温的区间更大，可以从1600-16000k。而常用的两种不同色温白光混光方案，其可调区间仅在选择的两种色温之间，范围较小。例如，用2000k和4000k这两种色温的灯珠，那么可调色温的范围仅在2000-4000k之间。另外需要考虑的是白光色点在1931 cie色品图上分布呈曲线形式，这种方式仅能保证参与混光的两种白光芯片的光色在该曲线上，混合而成的其他色温均会偏离该曲线从而产生色偏差。这种情况下如果选择色温差别较大的两种白光芯片，如2000k和6500k，虽然可以实现更宽的色温可调范围，但是中间色温如4000k位置就会偏离黑体辐射曲线太远，出现色偏差。而本发明提出的混光方案，通过两种类型的蓝光芯片以及黄绿色和红色荧光粉所制作的具有如上所述特征峰值波长、fwhm及颜色坐标范围的蓝光, 黄绿光和红光发光单元，其所组成的光源模组1, 可在cie1931色品图中三个发光单元对应的色点坐标所限定的范围内进行任意的调色, 其所混成之白光发光光源色温范围广, 可达1600k至16000k, 且相应的白光色点分布轨迹可完全依循黑体辐射线, 其色
偏差duv可控制在0.001以内甚至更低。
43.同时，在表1中可见，当光源模组1在具有较好的显色性，在1600-16000k的范围中显色指数cri均大于80，特别是在色温2700-6500k范围内时，显色指数cri均大于90。而相对于现有的rgb三色led的混光方案，现有技术种rgb三色均采用led芯片fwhm较窄，无法在各色温下均实现良好的显色性。下表展示了，现有rgb三色led混光方案中，不同led选型组合在不同色温下的显色指数cri。
44.表2从表2中可见，各比较示例中，仅比较示例3可以实现在两个色温达到显色指数90以上，各比较示例均无法实现在全部2700-6500k区段内达到显色指数cri都在90以上的效果。可见本发明的光源模组中，第二发光单元200、第三发光单元300采用荧光粉发光，并选择了特定的光色，实现了优于现有技术的显色性效果。
45.上述光源模组和照明系统可应用各类灯具，图10示出了本技术一较佳实施例灯具d1。灯具d1为灯盘，包括如上所述的照明系统，在其他较佳实施例中也可以是吊灯、吸顶灯等，或者光源模组1也可作为普通白光芯片应用于台灯、筒灯、射灯等各类灯具。灯具d1包括底盘86、设置有扩散板89的面框88、设置在光源板85上的多个光源模组1电源盒87，前述驱动电路2设置在电源盒87内。灯具中对于光源模组1中的第一发光单元100第二发光单元200、第三发光单元300分别布线，各光源模组1中的同类发光单元相互串接后接入电源盒87中的驱动电路2，形成前述照明系统。灯具d1还可以根据具体灯具的功能、需求带有控制器、散热装置和配光部件等。控制器可用于调整光源模组l1所发出照射光的光色、光强等，而配光部件除了实施例中的扩散板外还可以是灯罩、透镜、扩散元件、光导等。本发明对此不作限定。
46.上文对本发明优选实施例的描述是为了说明和描述，并非想要把本发明穷尽或局限于所公开的具体形式，显然，可能做出许多修改和变化，这些修改和变化可能对于本领域技术人员来说是显然的，应当包括在由所附权利要求书定义的本发明的范围之内。