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一种类太阳光谱LED结构

  • 专利类型:发明专利
  • 有效期:2020-05-21至2022-05-21
  • 发布日期:2020-07-09
  • 技术成熟度:已有样品
交易价格: ¥面议
  • 法律状态核实
  • 签署交易协议
  • 代办官方过户
  • 交易成功

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  • 申请号 CN201480078723.1 
  • 公开号 CN106796003B 
  • 申请日 2014/09/09 
  • 公开日 2019/06/21 
  • 申请人 深圳市客为天生态照明有限公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 谢锐 林丽玲  
  • 主分类号 F21S8/00 
  • 申请人地址 518114 广东省深圳市龙岗区南湾街道布沙路百门前工业区1#厂房七层东 
  • 分类号 F21S8/00;F21V19/00;F21V23/06;F21V23/02;F21Y115/10;F21Y113/17 
  • 专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限公司 11002 
  • 当前专利状态 发明专利授权公告 
  • 代理人 李相雨 
  • 有效性 授权 
  • 法律状态 发明专利授权公告
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    项目简介

    本发明提供一种类太阳光谱LED结构,包括用于立体集成封装的负电极、多个LED芯片和多个电阻,所述用于立体集成封装的负电极为包含多个平面的立体结构,所述多个LED芯片安装在所述用于立体集成封装的负电极的多个平面上,所述多个LED芯片发出的多种不同颜色的光在交汇点处可以充分混合后成为面光源或者锥形光源,从而可以模拟太阳光谱,可以制成适合各种生物生存和代谢的不同波段光谱的类太阳光谱LED日光灯,其显色性和视觉效果好,可广泛应用于普通照明及农牧业、新型生物能源等领域。

    展开
  • 02

    说明书

    技术领域
    本发明涉及LED照明领域,特别涉及一种类太阳光谱LED结构。
    背景技术
    白光LED作为第四代照明光源,它具有固体化、体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快和环保等优点,预计未来会被广泛应用于普通照明和背光光源等领域。特别是白光LED照明,由于符合绿色照明工程节能与环保的要求,未来预计会被广泛应用。但是半导体LED的发光原理决定了它只能是单色光,而太阳可见光是由红橙黄绿青蓝紫颜色组成的多彩光谱,显然只有单色的半导体LED光源并不适合在普通的照明领域使用。半导体LED光源要进入普通照明领域就必须通过其他技术的运用来改变其单色发光的缺陷。白光LED技术就是对LED单色光进行改造的典型代表,其目的是使LED光源接近自然日光色从而可用于普通照明领域。目前国内外在白光LED的制造中,荧光材料是一个非常重要的技术,几乎完全使用了黄色荧光粉加蓝光的模式来产生白光。荧光材料的性能及制备工艺直接影响白光LED的发光效率、转换效率、色坐标、色温及显色性。在实际运用中,目前白光LED荧光材料以无定形荧光粉为主体,普通照明白光LED产品仍以单芯片与荧光粉组合形成白光为发展主流。但是现阶段白光LED在运用荧光粉技术制造LED白光灯的过程中还存在几大技术问题未能解决:1)荧光粉激发效率和光转换效率低;2)荧光粉颗粒及分散的均匀性很难得到有效彻底的解决;3)荧光粉缺失红色发光成分,很难制备低色温和高显色指数的白光LED;4)荧光粉光衰大而引发白光LED寿命减短;5)荧光粉物化性能差,不适应大功率LED发展需求。受荧光粉性能这几大问题的影响,目前白光LED发光效率、显色性、寿命、大功率使用等问题的解决都遇到了技术瓶颈。这种现状表明,LED发展的瓶颈日益凸显出荧光粉不能满足现有白光LED需求及适应未来的LED日光灯的发展趋势。目前已有的混合LED发白光技术,采用两个或三个互补的两色LED发光二极管或把三原色LED发光二极管做混合光而形成白光,这种技术一般只采用简单的结构进行混合做出混合光,其显色性较差,难以满足实用需求。同时随着白光LED灯投入市场速度的加快和使用领域的不断扩大,也暴露了目前已有的白光LED灯仍然存在“视觉缺陷”的重大运用问题,这种缺陷首当其冲就是对人眼的危害与影响,它的危害越来越引起消费者和社会各界的重视与研究。针对以上问题,本发明专利旨在设计一种类太阳光谱LED结构,通过将不同颜色的LED光进行聚交后充分混合,从而可以模拟太阳光谱,本发明提供的一种类太阳光谱LED结构,改变了传统白光LED技术需要使用荧光粉的技术缺陷,可以模拟太阳光谱,同时其显色性和视觉效果好,可广泛应用于普通照明及农、牧业和新型生物能源领域。
    发明内容
    针对现有技术中的缺陷,本发明提出了一种类太阳光谱LED结构,改变了的传统白光LED技术需要使用荧光粉的技术缺陷,同时可以模拟太阳光谱,其显色性和视觉效果好,可广泛应用于普通照明及农、牧业和新型生物能源领域。本发明提供一种类太阳光谱LED结构,包括:用于立体集成封装的负电极,所述用于立体集成封装的负电极为包含多个平面的立体结构;多个LED芯片,所述多个LED芯片安装在所述用于立体集成封装的负电极的多个平面上,每个平面对应安装一个LED芯片;多个电阻,所述多个电阻的一端分别连接所述LED芯片的发光面,所述多个电阻另一端连接正电极。进一步,本发明所述用于立体集成封装的负电极为以半圆柱面为设计基础的结构,上面有多个平面,每个平面的中心点与设计的半圆柱面圆心的连线分别垂直于各自对应的平面,所述多个LED芯片分别安装在每个平面上,每个平面对应安装一个LED芯片。进一步,本发明所述以半圆柱面为设计基础的设计半径计算公式为:                      其中,L为所述LED芯片的边尺寸,M为所述LED芯片间的间距,n为所述LED芯片的数量,Ra为以半圆柱面为设计基础的电极的设计半径。进一步,本发明所述用于立体集成封装的负电极为以半球面为设计基础的结构,上面有多个平面,所述多个平面下方的顶角相互连成正多边形,所述的正多边形平面与设计的半球面的平面平行,且正多边形的顶角都在设计的半球面上,所述的多个平面的上方的两个顶角都在设计的半球面的平面与半球面相交的球面上,所述多个平面的中心点与设计的半球面球心的连线分别垂直于各自对应的平面,所述多个LED芯片分别安装在每个平面上,每个平面对应安装一个LED芯片。进一步,本发明所述以半球面为设计基础的设计半径计算公式为:                      其中,L为所述LED芯片的边尺寸;M为所述LED芯片间的间距;n为所述LED芯片的数量,n≥3;Ra为以半球面为设计基础的电极的设计半径。进一步,本发明所述用于立体集成封装的负电极为包含多个平面的任意形状立体结构,所述多个平面的中心点与设计交汇点的连线分别垂直于相对应的平面,所述多个LED芯片分别安装在每个平面上,每个平面对应安装一个LED芯片。进一步,本发明所述多个电阻为多个可变电阻,通过改变所述多个电阻的阻值,改变通过对应所述LED芯片的电流,控制混合光中各单色光所占的比例,从而改变混合光的光谱。进一步,本发明所述多个LED芯片发射多种颜色的光,在设计的交汇点混合后生成的类太阳光谱照明驱蚊LED日光灯的光谱图,其特征在于,所述光谱图中波长530nm~590nm波段辐通量大于波长380nm~780nm波段辐通量的50%,光谱主峰波长最小值581nm,最大值601nm,中心值591nm,波长380nm~480nm波段辐通量小于波长380nm~780nm波段辐通量的25%。进一步,本发明所述多个LED芯片发射的多种颜色的光,在设计的交汇点混合后生成的类太阳光谱预防近视LED日光灯的光谱图,其特征在于,所述光谱图中波长530nm~590nm波段辐通量大于波长380nm~780nm波段辐通量的50%,光谱主峰波长最小值550nm,最大值570nm,中心值560nm,波长380nm~480nm波段辐通量小于波长380nm~780nm波段辐通量的25%。本发明还提供一种LED光源模块,所述LED光源模块应用了上文所述的LED结构。
    附图说明
    为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的类太阳光谱LED结构的结构图;图2为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例一的结构图;图3为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例一提供的类太阳光谱植物生长LED日光灯光谱图;图4为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例二的结构图;图5为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例二提供的类太阳光谱LED日光灯光谱图;图6为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例三的结构图;图7为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例三提供的类太阳光谱照明驱蚊LED日光灯光谱图;图8为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例四的结构图;图9为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例四提供的类太阳光谱预防近视LED日光灯光谱图。
    具体实施方式
    为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种类太阳光谱LED结构,图1是本发明的一种类太阳光谱LED结构的结构图,包括用于立体集成封装的负电极1、多个LED芯片2和多个电阻。所述用于立体集成封装的负电极1为包含多个平面的立体结构;所述多个LED芯片2安装在所述用于立体集成封装的负电极1上;所述多个电阻的一端分别连接所述LED芯片2的发光面,另一端连接正电极。所述用于立体集成封装的负电极1为以半圆柱面为设计基础的结构、半球面为设计基础的结构或者是不遮挡光线在设计的交汇点混合后继续向外照射的非半圆柱面设计结构也非半球面设计结构的其他任意结构,其上面有多个平面,所述多个平面的中心点与设计交汇点的连线分别垂直于相对应的平面,所述多个LED芯片2分别安装在每个平面上,每个平面对应安装一个LED芯片。所述多个LED芯片发出的多种不同颜色的光都在设计交汇点处混合成为面光源或者锥形光源。基于以上结构设计,多个LED芯片2发出的多种不同颜色的光均在设计交汇点处交汇并充分混合从而发出稳定性和显色性较好的混合光。所述用于立体集成封装的负电极设计为以半圆柱面为设计基础的结构,LED芯片尺寸为P*L,P≥L,P和L为芯片边尺寸,L尺寸方向与设计的半圆柱面的圆弧方向一致,所述以半圆柱面为设计基础的电极的设计半径计算公式为:                      其中,L为所述LED芯片的边尺寸,M为所述LED芯片间的间距,n为所述LED芯片的数量,Ra为以半圆柱面为设计基础的电极的设计半径。所述用于立体集成封装的负电极设计为以半球面为设计基础的结构,LED芯片尺寸为P*L,P≥L,P和L为芯片边尺寸。当P=L时,所述以半球面为设计基础的电极的设计半径计算公式为:                      其中,L为所述LED芯片的边尺寸;M为所述LED芯片间的间距;n为所述LED芯片的数量,n≥3,Ra为以半球面为设计基础的电极的设计半径。所述多个电阻为多个可变电阻,通过改变所述多个电阻的阻值,改变通过对应所述LED芯片的电流,改变各个LED的幅通量,控制混合光中各单色光所占的比例,从而改变混合光的光谱。这样,分别可以制成适合各种生物生存和代谢的不同波段光谱的类太阳光谱LED日光灯。实施例一:请参阅图2,为本发明的一种类太阳光谱LED结构的实施例一的结构图,包括用于立体集成封装的负电极21、多个LED芯片22。为了实现植物生长所需类太阳光谱LED光谱,所述用于立体集成封装的负电极设计为以半圆柱面为设计基础的结构,采用8颗不同波长的LED芯片。所述用于立体集成封装的负电极21设计为以半圆柱面为设计基础的结构,上面有多个平面,每个平面的中心点与设计的半圆柱面圆心的连线分别垂直于各自对应的平面,所述多个LED芯片22分别安装在每个平面上,每个平面对应安装一个LED芯片。多个LED芯片(22)的发光面分别面向设计的半圆柱面的圆心,每个LED芯片(22)发光面的中心点与设计的半圆柱面的圆心的连线分别垂直于各自对应的发射面,并且在设计的半圆柱面的圆心点相交,所述多个LED芯片(22)发出不同颜色的光在设计的半圆柱面电极的圆心处混合成扇形面光源。8颗不同波长的LED芯片尺寸均为0.5x0.5mm2的正装芯片,它们的波长与对应连接的所述多个电阻如下表1。表1 8颗不同LED芯片波长与电阻关系                              封装后两平面之间的间距为M=0.15mm。依据所选LED芯片的尺寸,封装平面的尺寸设计为0.6x0.6mm2,L=0.5mm,电极厚度设计为1.4mm。根据所述以半圆柱面为设计基础的半径计算公式,计算得半径为R=1.67mm。在所述的以半圆柱面为设计基础的电极21上面加工有0.6x0.6mm2的正方形的平面8个,每两个平面之间的间距为0.15mm。所述的8个正方形的平面的中心点与设计的半圆柱面的圆心的连接线分别垂直相对应的平面。所述8颗LED芯片LED11~LED18的衬底分别封装在所述电极的8个面上,每个平面对应安装一个LED芯片。LED11~LED18的发光面分别面向设计的半圆柱面的圆心。将LED11~LED18的发光面分别连接电阻R11~R18,所述的8个电阻的另一端共同连接电源的正极。连接好线路接通电源后,8种波长的LED芯片22LED11~LED18发射的8种颜色的光,都在设计的半圆柱面的圆心处混合,形成扇形面光源。分别调节电阻R11~R18阻值,分别改变LED11~LED18的电流,进而改变了8种光在混合光中的比例,可以得到合适植物生长的LED光谱。请参阅图3是本发明的一种类太阳光谱LED结构的实施例一的植物生长光谱图,测试使用FMS-6000光色电综合测试系统。从图3可以看出,本实施例可以很好的提供合适植物生长的类太阳光谱LED光谱。需要说明的是,类太阳光谱植物生长LED日光灯光谱图中蓝光幅通量最大的应是波长440nm的蓝光,但是,目前国内外都采购不到波长440nm的蓝光芯片。因此,本实施例可以很好的解决这一问题,提供适合植物生长的类太阳光谱LED日光灯。实施例二:请参阅图4,为本发明的一种类太阳光谱LED结构的实施例二的结构图,包括用于立体集成封装的负电极31、多个LED芯片32。为了达到类太阳光谱LED日光灯光谱,所述用于立体集成封装的负电极为以半圆柱面为设计基础的结构,采用9颗不同波长的LED芯片。9颗不同波长的LED芯片尺寸均为0.625x0.5mm2的正装芯片,它们的波长与对应连接的所述多个电阻如下表2。表2 9颗不同LED芯片波长与电阻关系                              封装后两平面之间的间距为M=0.15mm,依据所选LED芯片的尺寸,封装平面的尺寸设计为0.725x0.6mm2,L=0.5mm,电极厚度设计为1.6mm。根据所述设计的半圆柱面的半径计算公式,计算得半径为R=1.87mm。在所述的以半圆柱面为设计基础的电极上面加工有0.725x0.6mm2的正方形的平面9个,每两个平面之间的间距为0.15mm。所述的9个正方形的平面的中心点与设计的半圆柱面的圆心的连接线分别垂直相对应的平面。所述9颗LED芯片32LED21~LED29的衬底分别封装在所述电极的9个面上,每个平面对应安装一个LED芯片。LED21~LED29的发光面分别面向设计的半圆柱面的圆心。将LED21~LED29的发光面分别连接电阻R21~R29,所述的9个电阻的另一端共同连接电源的正极。连接好线路接通电源后,9种波长的LED芯片LED21~LED29发射的9种颜色的光,都在设计的半圆柱面的圆心处混合,形成扇形面光源。分别调节电阻R21~R29阻值,分别改变LED21~LED29的电流,进而改变了9种光在混合光中的比例,可以得到类太阳光谱LED日光灯光谱。请参阅图5为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例二提供的类太阳光谱LED日光灯光谱图,测试使用FMS-6000光色电综合测试系统。实施例三:请参阅图6,为本发明的一种类太阳光谱LED结构的实施例三的结构图,包括用于立体集成封装的负电极41、多个LED芯片42。为了达到类太阳光谱照明驱蚊LED光谱,所述用于立体集成封装的负电极为以半球面为设计基础的结构,采用6颗不同波长的LED芯片,电极底部中心位置有一芯片,所以n=5。所述用于立体集成封装的负电极为以半球面为设计基础的结构,上面有多个平面,所述多个平面下方的顶角相互连成正多边形,所述的正多边形平面与设计的半球面的平面平行,且正多边形的顶角都在设计的半球面上,所述多个平面上方的两个顶角都在设计的半球面的平面与半球面相交的半球面上,每个平面的中心点与半球面球心的连线分别垂直于各自对应的平面,所述多个LED芯片分别安装在每个平面上,每个平面对应安装一个LED芯片。所述多个LED芯片发出的多种不同颜色的光都在设计的半球面的球心处混合成为锥形光源。6颗不同波长的LED芯片尺寸均为0.5x0.5mm2的正装芯片,它们的波长与对应连接的所述多个电阻如下表3。表3 6颗不同LED芯片波长与电阻关系负电极底部中心位置有一芯片,n=5,封装后两平面之间的间距为M=0.2mm。依据所选LED芯片的尺寸,封装平面的尺寸设计为0.6x0.6mm2。这时,L=0.5mm。根据所述设计的半球面的半径计算公式,计算得球半径为R=0.87mm。在所述的以半球面为设计基础的电极上面加工0.6x0.6mm2的正方形的平面5个,另一个所述0.6x0.6mm2的正方形在电极底面正五边形的中心,每两个正方形的平面之间的最小间距为0.2mm。所述的6个正方形的平面的中心点与设计的半球面的球心的连线分别垂直相对应的平面。所述的6个LED芯片LED31~LED36的衬底分别封装在6个正方形的平面上,每个平面对应安装一个LED芯片。6个LED芯片的发光面分别面向设计的半球面的球心。将6个LED芯片LED31~LED36的发光面分别连接电阻R31~R36,所述的6个电阻的另一端共同连接同一个电源的正极。连接好线路接通电源后,6种波长的LED芯片LED31~LED36发射的6种颜色的光,都在设计的半球面的球心处混合,形成锥形光源。调节电阻R31~R36的阻值,分别改变了LED31~LED36的电流,进而改变了6种单色光在混合光中的比例,可以得到合适照明驱蚊LED日光灯光谱。请参阅图7为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例三提供的照明驱蚊LED日光灯光谱图,测试使用FMS-6000光色电综合测试系统。从图7可以看出,光谱主峰波长最小值581nm,最大值601nm,中心值591nm;波长530nm-590nm波段辐通量大于波长380nm-780nm波段辐通量50%;波长380-480nm波段辐通量小于380nm-780nm波段辐通量25%。本实施例可以很好的提供合适照明驱蚊的LED日光灯。实施例四:请参阅图8,为本发明的一种类太阳光谱LED结构的实施例四的结构图,包括用于立体集成封装的负电极51、多个LED芯片52。为了达到类太阳光谱预防近视LED日光灯光谱,所述用于立体集成封装的负电极为以半球面为设计基础的结构,采用6颗不同波长的LED芯片,底部位置没有芯片,所以n=6。6颗不同波长的LED芯片尺寸均为0.5x0.5mm2的正装芯片,它们的波长与对应连接的所述多个电阻如下表4。表4 6颗不同芯片波长与电阻关系底部位置没有芯片,n=6;封装后两平面之间的间距为M=0.15mm。依据所选LED芯片的尺寸,封装平面的尺寸设计为0.6x0.6mm2。这时,L=0.5mm。根据所述设计的半球面的半径计算公式,计算得球半径为R=0.88mm。在所述的以半球面为设计基础的电极上面加工0.6x0.6mm2的正方形的平面6个,每两个正方形的平面之间的最小间距为0.15mm。所述的6个正方形的平面的中心点与设计的半球面的球心的连线分别垂直相对应的平面。所述用于立体集成封装的电极连接负极。所述的6个LED芯片LED41~LED46的衬底分别封装在6个正方形的平面上,每个平面对应安装一个LED芯片,6个LED芯片的发光面分别面向设计的半球面的球心。将6个LED芯片LED41~LED46的发光面分别连接电阻R41~R46,所述的6个电阻的另一端共同连接同一个电源的正极。连接好线路接通电源后,6种波长的LED芯片LED41~LED46发射的6种颜色的光,都在设计的半球面的球心处混合,形成锥形光源。调节电阻R41~R46的阻值,分别改变了LED41~LED46的电流,进而改变了6种单色光在混合光中的比例,可以得到合适预防近视的LED日光灯光谱。请参阅图9为本发明的类太阳光谱LED结构的实施例四提供的预防近视LED日光灯光谱图,测试使用FMS-6000光色电综合测试系统。从图9可以看出,光谱主峰波长最小值550nm,最大值570nm,中心值560nm;波长530nm-590nm波段辐通量大于波长380nm-780nm波段辐通量50%;波长380-480nm波段辐通量小于380nm-780nm波段辐通量25%.本实施例可以很好的提供合类太阳光谱预防近视的LED日光灯。在本发明专利的描述中,需要说明的是,所述述语“圆心”、“球心”、“中心”、“上面”、“下面”、“半圆柱面”、“半球面”“间距”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位和位置关系,仅是为便于描述本发明专利和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特点的形状,所特定形状结构和操作,因此不能将此理解为对本发明的限制。“平面”,可以是正方形的平面,也可以是长方形的平面,也可以是其他形状的平面,依据所选芯片的形状而定。除非另有明确的规定和说明,术语“安装”、“封装”、“连接”、“接通”、“加工”、“制成”应做广义的理解。例如,连接可以是机械连接也可以是电连接;可以是直接连接也可以通过中间媒介间接相连,也可以是两个元件的内部连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外,在本发明专利的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

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