一种长寿命高显色的白光LED光源的制作方法

本发明涉及led技术领域，特别是涉及一种使用sr4al4o25:eu铝酸盐青色荧光粉的长寿命、高显色白光led光源。

背景技术：

随着led行业技术的发展与产品应用的普及，对led光源的要求日益提高。近年来由蓝光芯片与红、绿双色荧光粉组成的高显色白光led光源显色指数(ra)可以达到95以上，并逐步替代由蓝光芯片与黄色荧光粉组成的白光led光源(ra在70左右)。然而对于摄影照明、颜色检测等对于色彩还原性要求很高的专业照明领域对led光源的显色逐渐提高。目前已实现了ra＞95，r1-r15大于90的led白光光源，主要实现方式有两种：

1.采用紫外或近紫外芯片激发蓝、绿、红三色荧光粉组合形成白光，在行业内一般被称为全光谱光源。

2.采用蓝光芯片激发红、绿荧光粉并加以峰值波长为500nm附近的青色荧光粉组合形成白光，该方式出现与方式1之后。

方式1虽然实现了ra＞95，r1-r15大于90，但由于工艺特点，具有光效低，寿命低等固有缺陷，应用范围受到一定限制。

方式2在原有蓝光芯片激发红、绿荧光粉的基础上引入了峰值波长为500nm附近的青色荧光粉。以冷白光(5600k)为例，其特点为光谱在500nm附近有较强的相对光谱强度。如图1，在原有蓝光芯片激发红、绿荧光粉情况下其显色指数可以达到ra95以上，但是由于光谱形状特点造成特殊显色指数r9与r12不能同时大于90。然而现在普遍应用的于led器件中蓝光激发的可以补强500nm相对光谱强度的荧光粉，只有氮氧化合物青色(ca,sr,ba)si2n2o2:eu荧光粉才能实现。在引入了峰值波长为500nm附近的青色荧光粉后，通过增强光谱在500nm附近有较强的相对光谱强度可实现ra＞95，r1-r15大于90。但该荧光粉由于是层状结构稳定性差，造成该类光源寿命低，远远达不到目前已成熟led工艺的寿命要求。

因此本发明引入了结构为三维四面体结构的铝酸盐青色荧光粉青色sr4al4o25:eu以代替结构性能不稳定的氮氧化合物荧光粉。在实现了ra＞95，r1-r15大于90白光光谱的同时彻底解决了该类led白光光源的寿命问题。

技术实现要素：

本发明的目的是在现有使用氮氧化合物青色荧光粉实现ra＞95，r1-r15大于90的白光led光源中引入结构为三维四面体结构的铝酸盐青色荧光粉以替换氮氧化合物青色荧光粉；在保持高显色指数ra>95，从r1-r15全部大于90的同时彻底解决了由氮氧化合物青色荧光粉固有结构特性带来的寿命问题。

为实现上述目的，本发明提供的白光led光源，由led支架，蓝光led芯片及混合荧光粉胶组成。利用蓝光led芯片发出的光，激发在其表面的荧光粉层，而产生青、红、绿或青、红、黄混合成白光。将led芯片固定于led支架上，连通电极并将具有青、红、绿或青、红、黄混合的荧光粉胶体，以涂覆或点胶的方式涂在led芯片表面，利用蓝光激发荧光粉混色形成白光。

本发明所使用的铝酸盐青色sr4al4o25:eu荧光粉激发波段较宽(如图2)且最佳激发波长在紫外光波段，在蓝光波段激发效果受到一定限制，因此铝酸盐青色sr4al4o25:eu荧光粉仅用于紫外光激发的器件中。基于本发明对激发效果的要求，本申请采用蓝光芯片激发铝酸盐青色sr4al4o25:eu荧光粉，补强500nm相对光谱强度，实现了ra＞95，r1-r15大于90白光光谱，且采用峰值波长440-445nm的蓝光芯片能达到最佳效果。

一种长寿命高显色的白光led光源，包括led芯片及芯片上覆盖的混合荧光粉，其特征在于：其中led芯片为蓝色芯片；其混合荧光粉的组成为青色荧光粉、红色荧光粉和黄色荧光粉，或者为青色荧光粉、红色荧光粉和绿色荧光粉；所述青色荧光粉为铝酸盐青色荧光粉。

所述led芯片的发光峰值波长为：440-445nm。

所述铝酸盐青色荧光粉：sr4al4o25:eu，其峰值波长480nm-500nm。

所述混合荧光粉的组成为青色荧光粉、红色荧光粉和黄色荧光粉，其中红色荧光粉：caalsi(on)3:eu，其峰值波长630-660nm，黄色荧光粉：α-sialon:eu，其峰值波长570nm-590nm。

其中混合荧光粉的组成为青色荧光粉、红色荧光粉和绿色荧光粉，其中红色荧光粉：caalsi(on)3:eu，其峰值波长630-660nm，绿色荧光粉：lu3al5o12:eu，峰值波长500nm-520nm。

所述白光led光源的封装形式为贴片灯珠、led模组或led灯丝灯。

本发明的一种长寿命高显色的白光led光源，由蓝色led芯片(440nm-445nm)配合铝酸盐青色sr4al4o25:eu(峰值波长480nm-500nm)荧光粉、红色caalsi(on)3:eu(峰值波长630-660nm)荧光粉、绿色lu3al5o12:eu(峰值波长500nm-520nm)或黄色α-sialon:eu(峰值波长570nm-590nm)荧光粉混合成白光。该光源可以获得很高的显色指数(ra>95，从r1-r15全部大于90)，加入青色荧光粉后光谱中500nm附近有较强的相对光谱强度，只有这样才能实现r1-r15全部大于90。本发明克服了现有技术中必须使用氮氧化合物青色(ca,sr,ba)si2n2o2:eu荧光粉才能补充500nm附近的相对光谱强度，但是由于该青色荧光粉结构为层状结构，稳定性差，导致该类型光源寿命低，远远达不到目前已成熟led工艺的寿命要求。本发明使用的铝酸盐sr4al4o25:eu青色荧光粉结构为三维四面体结构，稳定性强，以其代替结构不稳定的氮氧化合物青色(ca,sr,ba)si2n2o2:eu荧光粉，在保持r1-r15全部大于90高显色的同时彻底解决了寿命问题。

本发明的优点在于：

1、本发明为一种高显色指数白光led光源，因为所用芯片峰值波长在440-445nm，这种led芯片产生的光大部分用于激发荧光粉，可以获得很高的显色指数(ra>95，从r1-r15全部大于90)。

2、本发明所制作的白光led光源，引入了结构为三维四面体结构的铝酸盐青色sr4al4o25:eu荧光粉以代替结构性能不稳定的氮氧化合物青色(ca,sr,ba)si2n2o2:eu荧光粉，彻底解决了该类led白光光源的寿命问题。

3、本发明所制作的白光led光源，引入了结构为三维四面体结构的铝酸盐青色sr4al4o25:eu荧光粉以代替结构性能不稳定的氮氧化合物青色(ca,sr,ba)si2n2o2:eu荧光粉，光效不受影响，与使用氮氧化合物青色荧光粉相当。

4、本发明所制作的白光led光源，其两种搭配方式都适用于成熟led封装工艺，批量生产良率不受影响。

5、本发明所制作的白光led光源，其两种搭配方式可实现2700-6500k的任意色温，ra>95，从r1-r15全部大于90。尤其适用于5000k以上的高色温。

附图说明

图1为色温5600k时一般高显色(ra＞95，r1-r15不都大于90)的典型光谱与补强500nm附近强度的ra>95，从r1-r15全部大于90的光谱对比。

图2为本发明采用的铝酸盐青色sr4al4o25:eu(峰值波长490nm)荧光粉的激发与发射光谱。

图3为本发明实施例1、2的贴片led灯珠结构示意图。

图4为本发明实施例1的测试报告色温为5600k。

图5为本发明实施例1与采用氮氧化合物青色荧光粉的白光led样品(芯片与支架相同)同时进行高温高湿(环境温度85℃、湿度85％)老化测试对比。

图6为本发明实施例2的测试报告色温为6500k

图7为本发明实施例2与采用氮氧化合物青色荧光粉的白光led样品(芯片与支架相同)同时进行高温高湿(环境温度85℃、湿度85％)老化测试对比。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明做进一步详细说明。

下述所用芯片及荧光粉均为市售产品。

实施例1

如图3所示，本实施方式的白光贴片led灯珠包括led芯片1、两个电极2和led支架3，两个电极分别在led支架3的两端，用于引出led芯片1的正负极。

首先，将芯片1(本实施例使用峰值波长440nm芯片)固定在led支架3上，芯片两端分别通过金线与基板底部的两个极片连接从而与两个电极2到导通。

接着，按一定比例配出含有青、红、黄三色荧光粉。本实施例采用铝酸盐青色荧光粉：sr4al4o25：eu(峰值波长490nm)、红色荧光粉：caalsi(on)3：eu(峰值波长650nm)、黄色荧光粉：α-sialon：eu(峰值波长580nm)的混合胶体，搅拌均匀，真空脱泡。

进一步地，将混合胶体均匀涂敷在led芯片上方，合理设置其涂覆厚度，保证良好的光色均匀性，使led保持较高的出光效率。

图4为本实施例的测试报告色温为5600k。

颜色参数：

色品坐标：x＝0.3262y＝0.3427/u′＝0.2020v′＝0.4775duv＝3.657e-003

相关色温：tc＝5775k主波长：λd＝510.3nm色纯度：purity＝2.2％

色比：r＝17.6％g＝76.7％b＝5.7％峰值波长：λp＝440.6nm半宽度：δλd＝21.3nm

显色指数：ra＝96.9

r1＝100r2＝98r3＝96r4＝93r5＝97r6＝98r7＝96

r8＝97r9＝96r10＝97r11＝91r12＝95r13＝99r14＝98r15＝98

由光谱图可见在500nm附近有较强的相对光谱强度同时通过对显色指数的计算，本实施例ra＞95，从r1-r15全部大于90。

图5为本实施例与相同色温的采用氮氧化合物青色(ca，sr，ba)si2n2o2：eu荧光粉(峰值波长500nm)的白光led样品(芯片与支架相同)同时进行高温高湿(环境温度85℃、湿度85％)老化测试对比，可明显看出本实施例光通量维持率优于采用氮氧化合物青色荧光粉样品。

实施例2

如图3所示，本实施方式的白光贴片led灯珠包括led芯片1、两个电极2和led支架3，两个电极分别在led支架3的两端，用于引出led芯片1的正负极。

首先，将芯片1(本实施例使用峰值波长440nm芯片)固定在led支架3上，芯片两端分别通过金线与基板底部的两个极片连接从而与两个电极2到导通。

接着，按一定比例配出含有青、红、绿三色荧光粉。本实施例采用铝酸盐青色荧光粉：sr4al4o25：eu(峰值波长490nm)、红色荧光粉：caalsi(on)3：eu(峰值波长650nm)、绿色荧光粉：lu3al5o12：eu(峰值波长510nm)的混合胶体，搅拌均匀，真空脱泡。

进一步地，将混合胶体均匀涂敷在led芯片上方，合理设置其涂覆厚度，保证良好的光色均匀性，使led保持较高的出光效率。

图6为本实施例的测试报告色温为6500k。

颜色参数：

色品坐标：x＝0.3162y＝0.3286/u′＝0.2004v′＝0.4687duv＝1.238e-003

相关色温：tc＝6317k主波长：λd＝488.1nm色纯度：purity＝6.1％

色比：r＝17.5％g＝76.2％b＝6.3％峰值波长：λp＝445.2nm半宽度：δλd＝25.1nm

显色指数：ra＝97.3

r1＝97r2＝99r3＝99r4＝94r5＝97r6＝97r7＝98

r8＝98r9＝93r10＝97r11＝90r12＝91r13＝97r14＝99r15＝99

由光谱图可见在500nm附近有较强的相对光谱强度同时通过对显色指数的计算，本实施例ra＞95，从r1-r15全部大于90。

图7为本实施例与相同色温的采用氮氧化合物青色(ca，sr，ba)si2n2o2：eu荧光粉(峰值波长500nm)的白光led样品(芯片与支架相同)同时进行高温高湿(环境温度85℃、湿度85％)老化测试对比，可明显看出本实施例光通量维持率优于采用氮氧化合物青色荧光粉样品。

以上内容是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，根据本发明构思所作出的任何推演或替换，都应视为属于本发明的保护范围。