一种高显色指数高S/P值白光LED及其获得方法和应用与流程

本发明涉及发光材料的技术领域，具体涉及一种高显色指数高s/p值白光led及其获得方法和应用。

背景技术：

随着led照明技术的发展，白光led(wled)的应用范围已经从传统的室内照明扩展到室外照明，并且室外照明的环境都处于中间视觉亮度水平下。中间视觉是介于人眼明视觉和暗视觉之间的一个过渡状态，亮度为10^-3cd/m²～3cd/m²。显色指数(colorrenderingindex，ra)、色质指数(colorqualityscale，cqs)以及暗视觉光通量与明视觉光通量的比(scotopic/photopicratio，s/p)是作为衡量白光led在中间视觉下光源质量的重要光学评价参数。ra反映的是待测光源下物体色彩还原能力，而s/p值越高的光源下人眼视物越清晰，同时对节能也具有一定作用。

现阶段广泛运用并商业化的封装技术方案是“蓝光芯片+黄色荧光粉y3al5o12：ce³⁺”，由于使用的荧光材料的发射光谱中缺少红光部分，导致所制备的wled存在显色性低的问题。难以满足现阶段具有高显色指数的wled的室外照明需求。与此同时，当前的大部分白光光源的s/p值普遍较低，所以在中间视觉环境下，获得高s/p值白光光源具有极其重要的意义。

目前，利用蓝光芯片激发荧光粉封装方案得到的wled所获得的s/p值一般在1.5～2.38，而通过合理匹配荧光粉的组合可以实现在2700～13000k之间的任一色温区，显色指数均能达到90以上，在4000k以下的低色温区，显色指数可达到96。考虑到室外照明中基于中间视觉的白光led性能要求，一般的，s/p值在1.3～2.3时，显色指数ra≤70，cqs<75。由于显色指数与s/p值之间存在相互制约的关系，虽然通过不同的荧光粉组合可在提高s/p值的条件下，同时提高显色指数，但是会大大降低其他光质参数，比如明视觉光效lep。

公开号为cn104409608a的中国专利文献中公开了一种高中间视觉光效的高压白光led及其获得方法，所述高压白光led包括：高压蓝光芯片、及用于与封装所述高压蓝光芯片的包含有封装材料及相混合的绿色荧光粉和橙色荧光粉的封装层。该专利申请用于解决现有室外照明白光led光源的色温偏高和中间视觉光效不高的问题，但由其表1中记录的数据可知，获得的白光led的明视觉光效lep较高，但ra值为61，s/p值为1.52。

技术实现要素：

本发明提供了一种高显色指数高s/p值白光led，显色指数ra大于80，s/p值大于1.90，并且其他光质参数也可满足现有室外照明中基于中间视觉的白光led的性能要求。

具体技术方案如下：

一种高显色指数高s/p值白光led，包括蓝光芯片、以及用于涂覆所述蓝光芯片的荧光粉层，所述的荧光粉层中包含绿色荧光粉和红色荧光粉。

荧光粉光谱的模型为:

g(λ,λ0,δλ)＝exp[-(λ-λ0)²/(δλ)²],

(λ0为荧光粉光谱峰值波长，δλ为半高宽，单位为nm)，ki(i＝1,2)为光谱形状特征量，δλ1是左侧光谱半宽度：δλ2是右侧光谱半宽度：由于是以“蓝光芯片+绿粉+红粉”为基本体系的wled，故设定基于中间视觉的wled光谱功率密度分布spd函数为：

sw(λ)＝abs(λ,λb,δλb)+ags(λ,λg,δλg)+ars(λ,λr,δλr)

其中sw(λ)是白光led光谱，s(λ,λb,δλb)，s(λ,λg,δλg)，s(λ,λr,δλr)分别为蓝光芯片、绿光荧光粉和红光荧光粉的相对光谱分布，λb，λg，λr分别为蓝光芯片、绿色荧光粉和红色荧光粉的峰值波长,δλb，δλg，δλr分别为蓝光芯片、绿色和红色荧光粉的半高宽，ab，ag，ar分别为s(λ,λb,δλb)，s(λ,λg,δλg)，s(λ,λr,δλr)的光强在spd中所占比值。

作为优选，所述蓝光芯片的峰值波长为450～465nm；

所述绿色荧光粉的发射峰峰值波长为525～535nm，红色荧光粉的发射峰峰值波长为632～658nm。

作为优选，所述的绿色荧光粉的分子式为(ba0.98-xsrx)si3o4n2:0.02eu²⁺，式中，0<x≤0.4。

作为优选，所述的红色荧光粉的分子式为caalsin3:eu²⁺。

在明视觉亮度lp范围在1～2cd/m²的条件下，通过改变绿色荧光粉与红色荧光粉的摩尔比，使得s(λ,λb,δλb)，s(λ,λg,δλg)，s(λ,λr,δλr)的光强在spd中所占比值ab，ag以及ar发生变化，进而调制wled的光谱。进一步优选，所述的绿色荧光粉与红色荧光粉的摩尔比为4.0～5.0；在该范围内可得到不同中间视觉亮度条件下的s/p值，且s/p值>1.90，达到以“蓝光芯片+绿粉+红粉”为基本体系的wled基于中间视觉高s/p可调的目的，与此同时得到具有高显色性以及高s/p值的wled。

wled的s/p值计算公式为：

再优选，所述的蓝光芯片的峰值波长为450nm，半高宽为40nm；

所述绿色荧光粉的发射峰峰值波长为530nm，半高宽为30nm，红色荧光粉的发射峰峰值波长为655nm，半高宽为40nm；

所述的绿色荧光粉与红色荧光粉的摩尔比为4.2～4.54；

所述的绿色荧光粉的分子式中，0.1≤x≤0.2；

所述的红色荧光粉的分子式中，eu²⁺的掺杂量为0.01。

经试验发现，在上述优选的参数下获得的白光led，其获得的ra值均大于80，cqs均大于90，s/p值大于1.90。所述的白光led可应用于中间视觉领域，满足室外照明要求。

本发明还公开了所述的高显色指数高s/p值白光led的获得方法，

将蓝光芯片固定于反光杯杯底中心，按一定比例将红色荧光粉、绿色荧光粉与灌封胶搅拌混合，点胶在模具中形成荧光粉层，再将所述荧光粉层置于反光杯内，抽真空，并外加准直透镜，获得所述的高显色指数高s/p值白光led。

作为优选，所述反光杯的高度为2mm；

作为优选，所述模具的上下曲率为0.33、厚度为1mm。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明制备得到的白光led可以同时实现高显色和高s/p值，且不牺牲其他光质参数，如明视觉光效lep，从而满足室外道路照明需求；

2、本发明制备的白光led还可实现对s/p值的可调，且均保持s/p值大于1.90。

附图说明

图1为实施例1制备的白光led的发射光谱图。

具体实施方式

实施例1

一种高显色指数高s/p值白光led，获得方法如下：

将蓝光芯片固定于高度为2mm的反光杯杯底中心，按一定比例将红色荧光粉、绿色荧光粉与s28a胶、s28b胶充分搅拌混合，点胶在上下曲率为0.33、厚度为1mm的模具中形成荧光粉层，其中模具的侧面可与离芯片1mm处的反光杯内壁相贴合，然后将成形的荧光粉层置于反光杯内，抽真空，并外加半球形准直透镜，从而获得高显色指数高s/p值白光led。

本实施例中蓝光芯片的峰值位于450nm，荧光粉层中包含的绿色荧光粉为蓝光激发下发射峰值位于530nm的宽带绿粉(ba0.98-xsrx)si3o4n2:0.02eu²⁺(x＝0.1)，包含的红色荧光粉为蓝光激发下发射峰值位于655nm的宽带红粉caalsin3:0.01eu²⁺，绿色荧光粉与红色荧光粉的摩尔比为4.54。

对比例1

制备工艺与实施例1相比，区别仅在于采用的荧光粉层中包含绿色荧光粉和橙色荧光粉，包含的橙色荧光粉为蓝光激发下发射峰值位于590nm的sr0.9al1.225si3.775n6.775o0.225:0.1eu。

对比例2

制备工艺与实施例1相比，区别仅在于包含的绿色荧光粉为lu3al5o12:ce³⁺(560nm)。

对比例3

制备工艺与实施例1相比，区别仅在于包含的红色荧光粉为(sr0.5ba0.5)2si5n8:eu²⁺(620nm)。

实施例2～3

制备工艺与实施例1相同，区别仅在于绿色荧光粉与红色荧光粉的摩尔比分别为4.20和4.40。

实施例4

制备工艺与实施例1相同，区别仅在于绿色荧光粉的分子式中x的取值为0.2。

各实施例和对比例制备得到的白光led，所测得发光性能数据列于下表1中。

表1

通过比较表1中数据可知，本发明获得的白光led在满足室外照明其它光质参数要求的条件下，四组实施例中的显色指数ra大于80，cqs大于90，s/p值均大于1.90。而采用的荧光粉层中包含绿色荧光粉和橙色荧光粉的对比例1中，其s/p值与显色指数都低于本实施例。另外，掺杂其他非本实施例中的绿粉或红粉的对比例2与3中，虽然显色指数较对比例1有所提升，但是明视觉光效较低，并且其显色指数与s/p值低于本实施例。因此，本发明解决了在满足室外照明白光led的光质参数要求的条件下，同时提高s/p值与显色指数的问题，获得了一种高显色指数高s/p值的白光led，可满足现有室外照明中基于中间视觉的白光led的性能要求。