一种混合式全光谱护眼健康LED光源的制作方法

一种混合式全光谱护眼健康led光源
技术领域
1.本实用新型涉及led光源技术领域，具体是一种混合式全光谱护眼健康 led光源。


背景技术：

2.随着led灯具的普及，常规的led灯具注重光效、显色指数、色温等参数，忽略了光对于人体健康的影响，尤其是高能蓝光对于人眼的影响。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的问题，本实用新型的任务是提供一种混合式全光谱护眼健康led光源。
4.本实用新型任务通过下列技术方案来实现：
5.一种混合式全光谱护眼健康led光源，包括pcb板、白光灯珠和红光灯珠，白光灯珠和红光灯珠按照光谱能量分布计算的数量比安装在pcb板上；所述白光灯珠包括至少两个用于发出不同波长蓝光的蓝光芯片和用于封装多个所述蓝光芯片的荧光胶，各个蓝光芯片采用并联方式电性连接；所述红光灯珠包括至少一个用于发出红光的红光芯片，红光灯珠发出的红光波长范围为650-720nm。
6.下面进一步对技术方案进行说明：
7.在其中一些实施方式中，所述白光灯珠和所述红光灯珠的数量比范围为 5:1至18:1，其辐射通量的比值范围为10:1至36:1。
8.在其中一些实施方式中，所述白光灯珠包括两个所述蓝光芯片，分别为峰值波长范围为450-460nm的第一蓝光芯片、峰值波长范围为460-470nm的第二蓝光芯片。
9.在其中一些实施方式中，所述第一蓝光芯片和所述第二蓝光芯片之间的正向工作电压差值小于或等于5％，且所述第一蓝光芯片和所述第二蓝光芯片在相同工作条件下的峰值强度比为(1-1.2)：(0.8-1)。
10.在其中一些实施方式中，以所述荧光粉的总重量为100％计，所述第一绿色荧光粉的质量百分含量为5％-10％，所述第二绿色荧光粉的质量百分含量为82％-90％，所述红色荧光粉的质量百分含量为3％-10％。
11.在其中一些实施方式中，所述红光芯片为四元红光芯片，所述红光灯珠还包括plcc支架，所述红光芯片通过银胶固定在plcc支架上，红线芯片的电极通过键合线连接plcc支架的电极架，plcc支架通过硅树脂填充，固化后形成所述红光灯珠。
12.在其中一些实施方式中，所述pcb板上设置灯珠焊盘，灯珠焊盘上印刷锡膏，所述白光灯珠和所述红光灯珠通过回流焊方式焊接在所述灯珠焊盘上；所述pcb板的两端均设置有连接位，用于多个pcb板之间的相互连接或者连接驱动电源。
13.在其中一些实施方式中，所述pcb板包括铝板，铝板表面设有导热绝缘层，导热绝缘层上覆铜层线路，最上层喷有反射油墨。
14.本技术方案提供的一种混合式全光谱护眼健康led光源，通过在pcb板上按照光谱
能量分布配置的白光灯珠和红光灯珠，利用白光灯珠的双蓝光芯片产生的低蓝光、光谱连续的全光谱白光，配合红光灯珠产生的半波宽窄、光谱能量易于控制的红光，最终形成的混合光具有改善视力、促进人体血液微循环等有益效果。
15.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的效果作进一步说明，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
16.图1是实施例中一种混合式全光谱护眼健康led光源的结构示意图；
17.图2是实施例中白光灯珠的光谱图；
18.图3是实施例中红光灯珠的光谱图；
19.图4是实施例中混合光的光谱图。
20.其中，pcb板1，灯珠焊盘11，锡膏12，连接位13，白光灯珠2，红光灯珠3。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处说描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以直接相连，也可以通过中间元件间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.如图1所示，一种混合式全光谱护眼健康led光源，包括pcb板1、白光灯珠2和红光灯珠3，白光灯珠2和红光灯珠3按照光谱能量分布计算的数量比安装在pcb板1上，优选白光灯珠2和红光灯珠3按照5:1至18：1的数量比安装在pcb板上，二者辐射通量比值范围为10:1至36:1；所述白光灯珠 2包括至少两个用于发出不同波长蓝光的蓝光芯片和用于封装多个所述蓝光芯片的荧光胶(附图中未示出)，各个蓝光芯片采用并联方式电性连接，所述荧光胶包括封装胶和混合于所述封装胶中并用于与多个所述蓝光芯片配合以产生白光的至少三种不同波段的荧光粉；所述红光灯珠3包括至少一个用于发出红光的红光芯片，红光灯珠3发出的红光波长范围为650-720nm。
23.本实施例提供的一种混合式全光谱护眼健康led光源，通过在pcb板1 上同时设置白光灯珠2和红光灯珠3，其中白光灯珠2采用双蓝光芯片配合至少三种不同波段的荧光粉，能够产生低蓝光、光谱连续的全光谱白光，其在 4000k
±
200k色温下的光谱如图2所示，光谱连续性较好，更加贴近自然光，其中450nm左右波长的蓝光较低，能够大大降低该波长蓝光对人眼造成的伤害，有利于保护视力，470-480nm波长的青光较高，能够影响人体褪黑素分泌，对人体较好；其中红光灯珠3采用红光芯片，能够产生波长范围为650-720nm 的红光，其在4000k
±
200k色温下的光谱如图3所示，具有半波宽窄、光谱能量易于控制的特性，具有
促进人体血液微循环的效果，考虑到白光灯珠2 和红光灯珠3的光谱能量分布，按照5:1至18:1的数量比例范围来配置白光灯珠2和红光灯珠3的数量，使得白光灯珠2和红光灯珠3的辐射通量比例范围在10:1至36:1，白光灯珠2和红光灯珠3配合产生的混合光，其混合光谱如图4所示，集成了上述白光和红光的优点，具有改善视力、促进人体血液微循环等有益效果。
24.在其中一些实施方式中，所述白光灯珠2包括两个所述蓝光芯片，分别为峰值波长范围为450-460nm的第一蓝光芯片、峰值波长范围为460-470nm 的第二蓝光芯片。根据光谱相对分布功率对显色指数的贡献，蓝光区域光谱的连续以及相对强度比例是获得高显色指数的关键，在本实用新型实施例中，当短波蓝光芯片即第一蓝光芯片波长太短的话，采用同等波长红色荧光粉搭配，显指相对较低，如果靠绿色荧光粉和红色荧光粉提升器件的显指，则会大幅度降低器件的光效；当第一蓝光芯片波段太长的话，芯片光电转换效率降低，此外在蓝光短波区域会造成缺失，很难实现光谱显指大于98以上。本实用新型实施例在充分实验的基础上，选出第一蓝光芯片波长位于 450-460nm。而长波蓝光芯片即第二蓝光芯片，是通过第二蓝光芯片光谱与第一蓝光芯片光谱及荧光粉光谱耦合，促使光谱连续，减少光谱之间的沟壑，使之显色指数能够接近100左右，因此第二蓝光芯片光谱的波长选择对获得高显指尤其是r12的提升起着至关重要的作用，第二蓝光芯片波长太短或太长的话，光谱之间的沟壑较大，很难平衡ri(r1-r15)指数的提升。本实用新型实施例基于实验基础数据，选出第二蓝光芯片峰值波长位于460-470nm。
25.在其中一些实施方式中，所述第一蓝光芯片和所述第二蓝光芯片之间的正向工作电压差值小于或等于5％，且所述第一蓝光芯片和所述第二蓝光芯片在相同工作条件下的峰值强度比为(1-1.2)：(0.8-1)。显色指数不但和光谱波长有关，还很大程度上取决于光谱之间的相对强度分布，当第一蓝光芯片和第二蓝光芯片光谱强度比过低的话，显色指数ri对光谱响应不够明显，很难实现cri》98以上，ri》95；若第一蓝光芯片和第二蓝光芯片光谱强度比过高时，位于蓝光区域的光谱很难模拟日光光谱，且一些特殊显指如r12不易调控，很难实现大于90以上，因此本实用新型实施例选出第一蓝光芯片和第二蓝光芯片光谱强度比为(1-1.2)：(0.8-1)。同时，基于封装器件的可靠性出发，本实用新型实施例对第一蓝光芯片和第二蓝光芯片的正向工作电压进行了限制，若第一蓝光芯片和第二蓝光芯片的电压差过大，并联之后电流分布不均匀，导致器件的色漂、显色指数、稳定性能等变差，本实用新型实施例通过试验获得当二者芯片电压差小于或等于5％时，器件的性能参数随温度和湿度的变化影响较小；反之，器件的稳定性较差。
26.在其中一些实施方式中，所述荧光胶包括三种荧光粉，分别为峰值波长范围为510-515nm的第一绿色荧光粉、峰值波长范围为500-540nm的第二绿色荧光粉、峰值波长范围为650-660nm的红色荧光粉。对于荧光粉的配方，选择峰值波长为510-514nm的第一绿色荧光粉，峰值波长为532-537nm的第二绿色荧光粉，峰值波长为652-658nm的红色荧光粉。首先，本实用新型采用峰值波长510-514nm第一绿色荧光粉和峰值波长为652-658nm的红色荧光粉搭配芯片，能够实现光谱类日光连续，在保证光效的基础上提升器件的显色指数；根据第一绿色荧光粉的半峰宽和发光光谱特征，第一绿色荧光粉波长选择为510-514nm，波长太短的话其荧光粉的激发效率太低，波长太长的话，蓝光至绿光区域连接处沟壑较为明显，光谱特征和显色指数很难达到要求。芯片和第一绿色荧光粉确定后，红色荧光粉的峰值波长
和光谱特征便优选出来，从显指和光效性能方面选择红色荧光粉峰值波长位于652-658nm。考虑到第一绿色荧光粉和红色荧光粉的半峰宽及光谱耦合性能要求，如果真正实现可见光类似太阳光谱，需提供第二绿色荧光粉通过光谱耦合实现光谱连续、减少沟壑，从光谱耦合之后的光效和显指变化效果来看，第二绿色荧光粉选择的峰值波长为532-537nm，波长太长或太短的话，光谱之间存在沟壑较大，很难实现高显指。采用这三类荧光粉实现led光源类太阳光谱时，荧光粉之间大致重量占比如上所述，这样的话封装成器件后，色容差范围较小。因此，通过上述特有的蓝光芯片和荧光粉之间的协同作用，使得本实用新型实施例的全光谱led光源的光谱更接近于太阳光谱。
27.在其中一些实施方式中，所述第一绿色荧光粉和所述第二绿色荧光粉均为铝酸盐体系荧光粉，所述红色荧光粉为碳氮化物体系荧光粉。铝酸盐体系的绿色荧光粉具有更好的稳定性较好；优选地，所述第一绿色荧光粉的化学式为lu3al5o12:ce。所述第二绿色荧光粉的化学式为(y,lu)3al5o 12:ce。而进一步地，所述红色荧光粉的化学式优选为sr0.876la0.1lial 2.1ge0.9n3.5c:(0.01eu,0.01ce,0.004tb)。该红色荧光粉同srlial3n 4结构相同，而且具有比(ca,sr)alsin3:eu更高的外量子效率和热稳定性。
28.在其中一些实施方式中，以所述荧光粉的总重量为100％计，所述第一绿色荧光粉的质量百分含量为5％-10％，所述第二绿色荧光粉的质量百分含量为82％-90％，所述红色荧光粉的质量百分含量为3％-10％。采用这三类荧光粉实现led光源类太阳光谱时，荧光粉之间大致重量占比如上所述，这样的话封装成器件后，色容差范围较小。
29.在其中一些实施方式中，所述红光芯片采用四元红光芯片制作，波长包含650-720nm，具有半波宽窄，光谱能量易于控制的特点，所述红光灯珠3的具体结构为：在plcc支架采用银胶固定红光芯片，采用键合线连接plcc支架的电极架和红光芯片的电极，然后采用硅树脂对plcc支架进行填充，固化后形成完整的红光灯珠3。
30.在其中一些实施方式中，所述pcb板1上设置灯珠焊盘11，灯珠焊盘11 上印刷高导热锡膏12，所述白光灯珠2和所述红光灯珠3通过回流焊方式焊接在灯珠焊盘11上，能够起到固定灯珠、导电导热的作用；所述pcb板1的两端均设置有连接位13，用于多个pcb板1之间的相互连接或者连接驱动电源，该设计使得所形成的灯板可根据灯具的需求安装不同条数灯板，达到满足灯具对于光参数和电参数的要求。
31.在其中一些实施方式中，所述pcb板1包括铝板，铝板表面设有高导热绝缘层，高导热绝缘层上覆铜层线路，最上层喷有高反射油墨(附图中未示出)，该设计使得pcb板1具有导热、固定灯珠、相互连接、连接驱动电源的作用。
32.本实用新型从对人眼的研究以及光谱对人体健康的影响出发，采用低强度双蓝光激发铝酸盐和氮化物的白光led灯珠，再按光谱能量分布比例配置可以促进人体血液微循环的红光led灯珠，最终形成具有改善视力，调节人体微循环的生命健康光谱。
33.上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。