高显指led灯具及其设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于半导体照明技术领域，具体是指一种高显指LED灯具及其设计方法。
【背景技术】
[0002] 光源对物体颜色的还原能力称为显色性，显色性采用显色指数（CRI)来表征，是评 价照明光源的一个重要指标。显色性指数的高低，表示物体在该光源下"变色"和"失真"的 程度，显色指数（CRI)高的光源对物体颜色的还原能力更强，更接近物体在自然光下颜色表 现。色度学中将黑体（日光）或标准照明体D作为参照光源，将其显色指数定义为100。这 样的光源具有比较完整、均匀、连续光谱。当光源光谱中某段波长辐射功率很少或缺失，被 照物体反射光颜色会产生明显的色移，色差会很大，光源的显色指数就会很低。
[0003] 目前，市场上使用的白光LED大部分是使用蓝光芯片激发黄色荧光粉这一传统的 方式获得的，得到的白光其实是蓝光与黄绿光混光的结果。然而，由蓝光激发黄绿光得到的 光谱，光谱成分相对较少，混合光线的显色指数相对较低，一般不会超过80。同时由于光谱 中红光成分缺失，显色指数评价体系中对于红色评价的R9会很低。所以要提升LED整体的 显色指数，需在光谱中增加红光成分。
[0004] 目前LED封装厂一般在LED中加入红色荧光粉以制作低色温高显指的LED产品。 红色荧光粉一般为硫化物红粉或氮化物红粉。然而，硫化物红粉由于化学性质不稳定易与 封装材料起化学反应；氮化物红粉的化学性质虽然稳定，但是由于其激发光谱覆盖了几乎 整个黄绿波段，导致最终白光效率下降，难以有效满足实际应用。
【发明内容】
[0005] 本发明为解决现有LED灯具显指不高的问题，提出一种新型高显指LED灯具及其 设计方法。
[0006] 为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种高显指LED灯具的设计方法，包 括以下步骤： (1)确定红光LED光通量随温度变化关系，确定红光LED色品落点随温度及电流变化关 系，确定红光半波宽随温度及电流变化关系； (2 )确定绿光LED光通量随温度变化关系，确定绿光LED色品落点随温度及电流变化关 系，确定绿光半波宽随温度及电流变化关系； (3) 确定白光LED和红光LED的光通量比值与显色指数的对应关系； (4) 推导计算白光LED和红光LED光通量比值与色品落点对应关系； (5) 根据白光LED和红光LED的光通量比值与显色指数的对应关系，确定达到最佳显色 指数时，白光LED和红光LED的光通量比值； (6) 根据确定好的白光LED和红光LED的光通量比值，推导白光LED、红光LED和绿光 LED的光通量比值与显色指数的对应关系； (7) 推导计算白光LED、红光LED、绿光LED光通量比值与色品落点对应关系； (8) 根据白光LED、红光LED和绿光LED的光通量比值与显色指数、色品落点的对应关 系，确定白光LED、红光LED和绿光LED的光通量比值，使出射光不仅显色指数高，而且色品 落点均在3步麦克亚当椭圆以内； (9) 根据红光LED、绿光LED光通量随温度变化关系，色品落点随温度及电流变化关系， 依据灯具的实际应用修正白光LED、红光LED和绿光LED的光通量比值； (10) 根据修正的白光LED、红光LED和绿光LED的光通量比值，确定灯具使用混光罩或 透镜后，灯具出射光的显色指数及色品落点变化； (11) 根据显色指数及色品落点变化，调整确定最优的白光LED、红光LED和绿光LED的 光通量比值； (12) 根据调整的最优的白光LED、红光LED和绿光LED的光通量比值，以及所需的白光、 红光和绿光灯珠数量、串并方式，确定灯板上白光LED、红光LED和绿光LED的排列方式； (13) 根据灯板上白光LED、红光LED和绿光LED的排列方式，选择灯具驱动源及灯具相 关部件，制作高显指LED灯具。
[0007] 优选地，所述红光LED可以为峰值波长在585nm~635nm波段中任意波长的LED，即 采用白光LED、绿光LED、峰值波长在585~635nm波段中任意波长的LED，三种光源制作高显 指LED灯具。
[0008] 优选地，所述绿光LED为峰值波长在490nm~580nm波段中任意波长的LED，即采用 白光LED、红光LED、峰值波长在490nm~580nm波段中任意波长的LED，三种光源制作高显指 LED灯具。
[0009] 优选地，采用白光LED、峰值波长在490nm~580nm波段中任意波长的LED、峰值波长 在585~635nm波段中任意波长的LED，三种光源制作高显指LED灯具。
[0010] 优选地，高显指LED灯具设计方法还包括蓝光LED，即采用白光LED、红光LED、绿光 LED和蓝光LED四种光源制作高显指LED灯具。
[0011] 优选地，即采用白光LED、峰值波长在585~635nm波段中任意波长的LED、绿光LED 和蓝光LED四种光源制作高显指LED灯具。
[0012] 优选地，即采用白光LED、峰值波长在490nm~580nm波段中任意波长的LED、红光 LED和蓝光LED四种光源制作高显指LED灯具。
[0013] 优选地，即采用白光LED、峰值波长在585~635nm波段中任意波长的LED、峰值波长 在490nm~580nm波段中任意波长的LED和蓝光LED四种光源制作高显指LED灯具。
[0014] 优选地，所述蓝光LED的峰值波长为460nm~485nm，加入长波段蓝光可以补充LED 灯具光谱中的长波段蓝光成分，极大提高灯具的显色指数。
[0015] 优选地，高显指LED灯具包括散热片、灯板、弹簧支架、反光杯、装饰圈和LED光源； 所述LED光源固定在灯板上，灯板贴装在散热片表面，所述反光杯固定在散热片上，弹簧支 架对称安装在反光杯上；所述装饰圈与反光杯相连接；所述LED光源包括白光LED、红光 LED和绿光LED。
[0016] 优选地，所述白光LED、红光LED和绿光LED的光通量比值为（6~8):1 : (0. 8~1. 4)。
[0017] 优选地，高显指LED灯具还包括蓝光LED。
[0018] 优选地，蓝光LED的峰值波长为460nm~485nm，加入长波段蓝光可以补充LED灯具 光谱中的缺失的长波段蓝光成分，极大提高灯具的显色指数。
[0019] 优选地，加入蓝光LED的高显指LED灯具的显色指数高达95以上。
[0020] 优选地，所述高显指LED灯具还包括混光罩，将不同颜色LED光源混合，使得灯具 出光更为均匀。
[0021] 本发明取得的有益效果是：本发明提供的高显指LED灯具的设计方法能够在使用 常规LED的前提下，通过不同颜色LED的光通量配比，大大提高LED灯具的显色指数；使用 该方法制作的LED灯具的显色指数高达95以上；该设计方法不需要提高单颗白光LED的显 色指数，只需要市场上普通的LED就可制作高显指LED灯具，减少了制作高显指LED灯具芯 片、封装工艺上的制约，在灯具应用端即可实现，使LED下游即LED灯具应用端开发高显指 灯具有更多的自主性，不需依赖于上游芯片及封装，同时大大减少了高显指灯具开发成本。