本發(fā)明涉及一種交流LED白光發(fā)光裝置，屬于白光LED制造技術(shù)領(lǐng)域。更具體的說，涉及一種使用特定壽命的發(fā)光材料制備的交流LED白光發(fā)光裝置。

背景技術(shù)：
目前，LED用于照明、顯示和背光源等領(lǐng)域，并以其節(jié)能、耐用、無污染等優(yōu)點(diǎn)而引起廣泛的重視。實現(xiàn)白光LED有多種方案，其中采用藍(lán)光LED芯片和黃色熒光粉組合來實現(xiàn)白光發(fā)射，是當(dāng)前制備白光LED最為成熟的技術(shù)方案。1967年《Appl.Phys.Lett.》第11卷第53頁報道了發(fā)光材料Y3Al5O12：Ce3+，該材料具有黃色發(fā)光，最強(qiáng)發(fā)光波長在550納米，壽命小于100納秒。1997年《Appl.Phys.A》第64期417頁報道了利用Y3Al5O12：Ce3+的黃色發(fā)光和藍(lán)光氮化鎵實現(xiàn)了LED白光發(fā)射，此技術(shù)是當(dāng)前制備白光LED最為成熟的技術(shù)方案。但在實際應(yīng)用中，隨著工作中器件溫度的升高，藍(lán)光LED芯片和熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度都會下降，而且熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度下降更為顯著，這就影響了LED的使用。傳統(tǒng)LED都用直流電做為驅(qū)動能源，然而目前不論是家庭、工商業(yè)或公共用電，大多以交流電的方式提供，因此在使用LED作為照明等用途時必須附帶整流變壓器將交流-直流轉(zhuǎn)換。但在交流-直流轉(zhuǎn)換的過程中，有高達(dá)15～30％的電力耗損，同時轉(zhuǎn)換設(shè)備裝置不僅使用壽命較短，成本也很可觀，在安裝上也費(fèi)工費(fèi)時，效率不高。美國專利US7,489,086B2“ACLIGHTEITTINGDIODEANDACLEDDRIVEMETHODSANDAPPARATUS”提供了一種交流LED器件，該發(fā)明主要是使集成封裝的LED器件在高于100赫茲的頻率下工作，利用人肉眼的視覺暫留效應(yīng)來彌補(bǔ)交流工作下LED器件發(fā)光的頻閃。中國專利200910307357.3發(fā)明了一種具有黃色長余輝現(xiàn)象的Y2O3·Al2O3·SiO2：Ce·B·Na·P發(fā)光材料及使用它的白光LED照明裝置。CN100464111C公布了一種利用不同發(fā)光顏色的LED芯片并聯(lián)在交流電源中的交流LED燈，主要描述不同顏色的LED芯片在一起構(gòu)成白光，及其具體電路，如紅、綠和藍(lán)色發(fā)光芯片。國際專利WO2004/023568A1“LIGHT-EMITTINGDEVICEHAVINGLIGHT-EMITTINGELEMENTS”中，提出了在藍(lán)寶石基片上安裝多個小的LED芯片陣列，從而提供一種可利用交流電源驅(qū)動的發(fā)光裝置。韓國首爾半導(dǎo)體和臺灣工研院基于類似思路，將大量超細(xì)LED晶粒集成封裝在一個基片上，并稱之為交流LED芯片。上述的交流LED技術(shù)的核心是大量微晶粒集成封裝的微電子電路加工技術(shù)，如臺灣工業(yè)技術(shù)研究院的交流LED芯片在1平方毫米的面積上集成封裝了上百顆微小的發(fā)光二極管。但是此種交流LED芯片的加工難度大，且數(shù)量巨大的微晶片集成在狹小的基板空間內(nèi)會導(dǎo)致如散熱不暢等問題。為了實現(xiàn)LED白光發(fā)光裝置能夠在交流電的方式供電的情況下，克服頻閃問題，同時解決散熱問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直在不懈地努力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種新的LED白光發(fā)光裝置，以解決在交流供電的方式下的頻閃問題，同時解決現(xiàn)有LED白光發(fā)光器件散熱不暢等一系列問題。本發(fā)明的技術(shù)方案：LED白光發(fā)光單元，包括LED芯片和能夠在此LED芯片激發(fā)下發(fā)光的發(fā)光材料，其特征在于：所述LED芯片只包含一個發(fā)光PN結(jié)，所述發(fā)光材料的發(fā)光壽命是1-100ms，通過發(fā)光材的余輝料彌補(bǔ)非恒流情況下，芯片斷電時的發(fā)光亮度，LED芯片發(fā)出的光與發(fā)光材料發(fā)出的光的混合色為白色。進(jìn)一步地，LED白光發(fā)光單元，包括LED芯片和能夠在此LED芯片激發(fā)下發(fā)光的發(fā)光材料，所述LED芯片只包含一個發(fā)光PN結(jié)，所述發(fā)光材料的發(fā)光壽命是10-30ms，LED芯片發(fā)出的光與發(fā)光材料發(fā)出的光的混合色為白色。根據(jù)發(fā)光學(xué)定義，發(fā)光材料的發(fā)光壽命為材料發(fā)光強(qiáng)度降到激發(fā)時最大強(qiáng)度的1/e所需的時間。上述LED白光發(fā)光單元采用頻率不大于100赫茲的交流電驅(qū)動，尤其是50-60赫茲的交流電驅(qū)動，可以通過發(fā)光材的余輝料彌補(bǔ)非恒流情況下，芯片斷電時的發(fā)光亮度，以交流電驅(qū)動更具實用性。本發(fā)明LED發(fā)光單元不使用現(xiàn)有的多顆微晶粒集成的交流LED芯片，而使用普通的單一PN結(jié)的LED芯片可決交流電源引起的頻閃問題，生產(chǎn)簡單、成本低。其中，LED芯片發(fā)出的光是紫外或可見光。紫外光的范圍為200nm-380nm，可見光的范圍為380nm-780nm。本發(fā)明中，發(fā)光材料在LED芯片的激發(fā)下發(fā)光，且發(fā)出的光的整體視覺效果為白光，或發(fā)光材料發(fā)出的光和芯片發(fā)出的光的整體視覺效果為白光。發(fā)光材料是下述材料中的至少一種：CaS：Eu2+；CaS：Bi2+，Tm3+；ZnS：Tb3+；CaSrS2：Eu2+，Dy3+；SrGa2S4：Dy3+；Ga2O3：Eu3+；(Y，Gd)BO3：Eu3+；Zn2SiO4：Mn2+；YBO3：Tb3+；Y(V，P)O4：Eu3+；SrAl2O4：Eu2+；SrAl2O4：Eu2+，B3+；SrAl2O4：Eu2+，Dy3+，B3+；Sr4Al14O25：Eu2+；Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+，B3+；BaAl2O4：Eu2+；CaAl2O4：Eu2+；Sr3SiO5：Eu2+，Dy3+；BaMgAl10O17：Eu2+，Mn2+；Tb(acac)2(AA)phen；Y2O2S：Eu3+；Y2SiO5：Tb3+；SrGa2S4：Ce3+；Y3(Al，Ga)5O12：Tb3+；Ca2Zn4Ti15O36：Pr3+；CaTiO3：Pr3+；Zn2P2O7：Tm3+；Ca2P2O7：Eu2+，Y3+；Sr2P2O7：Eu2+，Y3+；Lu2O3：Tb3+；Sr2AleO11：Eu2+；Mg2SnO4：Mn2+；CaAl2O4：Ge3+，Tb3+；Sr4Al14O25：Tb3+；Ca10(PO4)6(F，Cl)2：Sb3+，Mn2；Sr2MgSi2O7：Eu2+；Sr2CaSi2O7：Eu2+；Zn3(PO4)2：Mn2+，Ga3+；CaO：Eu3+；Y2O2S：Mg2+，Ti3+；Y2O2S：Sm3+；SrMg2(PO4)2：Eu2+，Gd3+；BaMg2(PO4)2：Eu2+，Gd3+；Zn2SiO4：Mn2+，As5+；CdSiO3：Dy3+；MgSiO3：Eu2+，Mn2+。優(yōu)選材料為Ca2P2O7：Eu2+，Y3+；Sr2P2O7：Eu2+，Y3+；Sr4Al14O25：Eu2+，Dy3+，B3+；SrAl2O4：Eu2+，Dy3+，B3+；Zn2SiO4：Mn2+，As5+；Zn2P2O7：Tm3+；Y2O2S：Eu3+；Sr4Al14O25：Tb3+；Zn3(PO4)2：Mn2+，Ga3+；CaS：Eu2+中的至少一種。本發(fā)明LED白光發(fā)光單元中，每個LED芯片是只包含一個發(fā)光PN結(jié)的LED芯片。本發(fā)明LED白光發(fā)光裝置包含上述白光發(fā)光單元和驅(qū)動電路。所述交流電驅(qū)動的驅(qū)動電路是單向串聯(lián)電路，反向并聯(lián)電路和橋式整流電路，如圖1-4所示。或上述電路中任意電路的組合。所述交流電流驅(qū)動電路頻率不大于100赫茲。另外，本發(fā)明LED白光發(fā)光裝置還包含導(dǎo)光覆蓋層，為非平面型導(dǎo)光結(jié)構(gòu)。通過導(dǎo)光覆蓋層將LED芯片的發(fā)光和發(fā)光材料的發(fā)光進(jìn)行反射、折射、散射并勻光最終混合導(dǎo)出均勻一致的光。其中，所述導(dǎo)光覆蓋層為透鏡或其它透明覆蓋層，其中可以摻有粒徑小于5微米的非發(fā)光材料顆粒，從而使得芯片輸出的更加光均勻散射。本發(fā)明的有益效果：現(xiàn)有LED白光發(fā)光裝置以YAG：Ce作為發(fā)光材料，在100赫茲之下的工頻交流電周期變化會導(dǎo)致發(fā)光頻閃現(xiàn)象。本發(fā)明由于采用具有特定發(fā)光壽命的發(fā)光材料，在激發(fā)光源消失時能維持發(fā)光，這樣，在基于本發(fā)明方案的交流LED白光發(fā)光裝置中，當(dāng)電流周期變化時，發(fā)光材料的發(fā)光在周期內(nèi)會維持一定的時間，從而彌補(bǔ)了由于交流電波動導(dǎo)致的LED芯片的發(fā)光頻閃的影響，使白光發(fā)光裝置在交流周期的光輸出保持穩(wěn)定。另外，由于在交流周期內(nèi)LED芯片有半個周期不工作，使得其熱效應(yīng)下降，這樣有助于克服現(xiàn)有LED白光發(fā)光裝置中芯片發(fā)熱帶來的系列難題。說明書附圖圖1本發(fā)明交流LED白光發(fā)光裝置單向串聯(lián)電路示意圖。圖2本發(fā)明交流LED白光發(fā)光裝置反向并聯(lián)電路示意圖。圖3本發(fā)明交流LED白光發(fā)光裝置有常導(dǎo)通LED芯片的橋式整流電路示意圖。圖4本發(fā)明交流LED白光發(fā)光裝置無常導(dǎo)通LED芯片的橋式整流電路示意圖。圖5為LED白光發(fā)光單元組成示意圖，1為發(fā)光材料，或由發(fā)光材料和透明介質(zhì)組成的發(fā)光層；2為LED芯片。圖6為實施例1-8在CIE1931色度圖中的色點(diǎn)。數(shù)字1-8分別對應(yīng)于實施例1-8。以下通過實施例形式的具體實施方式，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。特別是在基本電路組成上，本發(fā)明的實施例僅給出了最簡單的反向并聯(lián)式電路，但本發(fā)明的交流LED白光發(fā)光裝置的電路并不局限于此，還包括如單向串聯(lián)電路和橋式整流電路。具體實施方式實施例1-8采用表1的發(fā)光材料和市售的普通LED芯片，采用通用封裝技術(shù)得到的LED白光發(fā)光裝置，無需采用專用于交流LED的集成芯片，即可解決頻閃問題。實施例1-8表1試驗例1本發(fā)明交流LED白光發(fā)光裝置發(fā)光特性表2給出了實施例1-8所給出的交流LED白光發(fā)光裝置在50赫茲交流電驅(qū)動下用每秒拍300張照片的Sarnoff公司CAM512型高速科學(xué)級照相機(jī)拍攝的20毫秒內(nèi)的發(fā)光亮度。參比樣1為市售460納米藍(lán)光芯片封裝上黃色發(fā)光材料YAG：Ce(發(fā)光壽命為100ns)按實施例1-8的同一方式組成的交流電流驅(qū)動LED白光發(fā)光裝置，參比樣2為市售460納米藍(lán)光芯片封裝上長壽命材料SrAl204：Eu，Dy和Y202S：Eu，Mg，Ti(發(fā)光壽命大于1秒)按實施例1-8的同一方式組成的交流電流驅(qū)動LED白光發(fā)光裝置。表2中亮度數(shù)據(jù)為相對亮度，無量綱。表2表3給出了表2實施例中各樣品對本樣品最大發(fā)光亮度的歸一化值。表3從表2和表3可以看出，本發(fā)明在交流電流周期中的發(fā)光較為穩(wěn)定，在交流電周期內(nèi)起伏較小。而參比樣1亦即使用現(xiàn)有市售藍(lán)光芯片封裝上發(fā)光壽命較短的傳統(tǒng)的黃色YAG：Ce發(fā)光材料的LED白光發(fā)光裝置獲得的發(fā)光不穩(wěn)定，在交流電周期內(nèi)起伏極大。由此可見，本發(fā)明有效地，低成本地解決了交流LED的頻閃問題。雖然如參比樣2所示的、使用發(fā)光壽命過長的發(fā)光材料時該交流LED白光發(fā)光裝置的發(fā)光亮度在交流電周期內(nèi)波動也較小，但由于材料在激發(fā)光存在時獲得的能量不能迅速釋放，導(dǎo)致其發(fā)光較弱(見表1)，不利于作為發(fā)光材料使用。表4是表1實施例的色坐標(biāo)和色溫(采用美能達(dá)CS-100A色度計測量)表4CIE色坐標(biāo)和色溫從表4可以看出，上述實施例得到了LED白光發(fā)光裝置的發(fā)光顏色為白光。各實施例發(fā)光在CIE1931色度圖中的色點(diǎn)位置見圖6。試驗例2本發(fā)明交流LED白光發(fā)光裝置的光衰表5給出了實施例1-18和參比樣的光衰數(shù)據(jù)。參比樣為將市售460納米藍(lán)光芯片封裝上YAG：Ce的白光LED芯片按目前通用的直流供電方式安裝的LED白光發(fā)光裝置。測試方法如下：將實施例所述交流LED白光發(fā)光裝置和參比裝置通電后在一定間隔時間內(nèi)測其發(fā)光亮度，測試儀器為美能達(dá)CS-100亮度計。結(jié)果如表5所示。表5中數(shù)據(jù)為相對亮度，無量綱，以最初數(shù)據(jù)歸一化。表5從表5的數(shù)據(jù)可以看出本發(fā)明的交流LED白光發(fā)光裝置的亮度衰減要小于采用現(xiàn)有方式的LED白光發(fā)光裝置。