專利名稱：：使用白光加紅光led組合獲得高顯色led白光的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及LED白光
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種使用白光加紅光LED組合獲得高光效高顯色LED白光的方法。
背景技術(shù)：
：隨著藍光LED芯片和相應紅色熒光粉、黃色熒光粉和綠色熒光粉的誕生，白光LED得到了迅速發(fā)展。然而，這種白光LED的顯色性都不高，其顯色指數(shù)Ra—般低于85。為了提高顯色指數(shù)，需要增加紅色熒光粉，但卻大幅降低了其光效，難以得到實際應用。因此，提出了紅光LED或芯片替代紅色熒光粉，與白光LED組合產(chǎn)生白光的方法，實現(xiàn)了高顯色白光，但白光偏離黑體軌跡較大，dC>0.01，在2700K至6500K色溫范圍內(nèi)其特殊顯色指數(shù)R9仍較低，實際視覺上顯色性并不十分理想，因此需要進一步改進，實現(xiàn)2700K至6500K色溫范圍內(nèi)，一般顯色指數(shù)Ra和特殊顯色指數(shù)R9都大于90的高光效高顯色LED白光。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，獲得在2700K6500K色溫范圍內(nèi)一般顯色指數(shù)Ra和特殊顯色指數(shù)R9都大于90的高光效高顯色LED白光。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，包括以下步驟(1)根據(jù)藍光芯片、黃色熒光粉、綠色熒光粉和紅光LED的相對光譜分布，通過仿真模擬確定所需LED組合白光色溫下的藍光芯片激發(fā)黃綠熒光粉剩余的藍光、黃色熒光粉被激發(fā)的的黃光、綠色熒光粉被激發(fā)的綠光和紅光的光通百分比，從而確定在所述的所需LED組合白光色溫下所述的黃色熒光粉和綠色熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標范圍，以及白光LED的色溫范圍；(2)選擇所述的所需LED組合白光色溫下對應的白光LED組成白光LED獨立回路，并與白光控制電路串聯(lián)；選擇紅光LED組成紅光LED獨立回路，并與紅光控制電路串聯(lián)；其中，所述的白光LED的白光由所述的藍光芯片激發(fā)所述的黃色熒光粉和綠色熒光粉產(chǎn)生；(3)根據(jù)所述的所需LED組合白光色溫和光通的要求，確定白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路的光通；(4)根據(jù)白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路的光通與驅(qū)動電流的關(guān)系，確定白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路的驅(qū)動電流；(5)通過對應的控制電路，分別對白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路提供確定的驅(qū)動電流，從而獲得所需色溫的高顯色性白光。所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法中所述的藍光芯片的主峰波長為450470nm；所述的黃色熒光粉的主峰波長為560600nm；所述的綠色熒光粉的主峰波長為510550nm。所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法中所述的藍光芯片的主峰波長更可取的是455465nm；所述的黃色熒光粉的主峰波長更可取的是575585nm；所述的綠色熒光粉的主峰波長更可取的是525535nm。所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法中所述的紅光LED的主峰波長為620640nm。所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法中所述的紅光LED的主峰波長更可取的是625635nm。所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法中所述的所需LED組合白光色溫的范圍為2700K6500K；其中，對于所需2580K2870K色溫的LED組合白光，白光LED的色溫為4300K4630K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.2001，ν=0.3761，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需2871K3220K色溫的LED組合白光，白光LED的色溫為4631K4980K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1953，v=0.3763，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需3221K3710K色溫的LED組合白光，白光LED的色溫為4981K5480K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1901，ν=0.3766，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需371IK4260K色溫的LED組合白光，其白光LED的色溫為5481K6110K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1855，v=0.3768，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需4261K4745K色溫的LED組合白光，其白光LED的色溫為6111K6670K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1817，ν=0.3770，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需4746K5310K色溫的LED組合白光，其白光LED的色溫為6671K7300K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1788,ν=0.3771，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需531IK6020K色溫的LED組合白光，其白光LED的的色溫為7301K8120K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1718，v=0.3774，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需602IK7040K色溫的LED組合白光，其白光LED的的色溫為812IK9200K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1693，v=0.3776，色坐標范圍為dC<0.01。所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法中所述的高顯色性白光通過所述的白光控制電路和/或紅光控制電路進行光通調(diào)節(jié)。所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法中所述的白光LED獨立回路由一顆或至少兩顆白光LED進行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成；所述的紅光LED獨立回路由一顆或至少兩顆紅光LED進行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成。所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法中所述的白光LED和紅光LED的顆數(shù)根據(jù)所述的所需LED組合白光光通的大小以及單顆白光LED和紅光LED在額定功率的最大來確定。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果利用色光混合相加原理和光源顯色性評價方法，通過對藍光芯片的藍光光譜、黃色熒光粉的黃光光譜、綠色熒光粉的綠光光譜和紅光LED光譜的組合進行仿真模擬，得到了滿足在所需LED組合白光色溫下，LED白光一般顯色指數(shù)Ra和特殊顯色指數(shù)R9都大于90的白光LED和紅光LED的組合，并確定了在所需LED組合白光色溫下白光LED的色溫范圍、黃色熒光粉和綠色熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標范圍，從而獲得高光效高顯色的LED白光。由于白光LED不使用紅色熒光粉，因此，其光效較高。圖1是本發(fā)明的控制電路與LED回路連接示意圖；圖2是藍光芯片的相對光譜分布示意圖；圖3是黃色熒光粉的熒光相對光譜分布示意圖；圖4是綠色熒光粉的熒光相對光譜分布示意圖；圖5是紅光LED的相對光譜分布示意圖；圖6是色溫為4586K白光LED的相對光譜分布示意圖；圖7是色溫為4848K白光LED的相對光譜分布示意圖；圖8是色溫為5365K白光LED的相對光譜分布示意圖；圖9是色溫為593IK白光LED的相對光譜分布示意圖；圖10是色溫為6522K白光LED的相對光譜分布示意圖；圖11是色溫為7165K白光LED的相對光譜分布示意圖；圖12是色溫為8023K白光LED的相對光譜分布示意圖；圖13是色溫為9107K白光LED的相對光譜分布示意圖。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實施方式涉及一種使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，利用色光混合相加原理和光源顯色性評價方法，通過對藍光芯片的藍光光譜、黃色熒光粉的黃光光譜、綠色熒光粉的綠光光譜和紅光LED光譜的組合進行仿真模擬，得到了滿足在所需LED組合白光色溫下，LED白光一般顯色指數(shù)Ra和特殊顯色指數(shù)R9都大于90的白光LED和紅光LED的組合，并確定了在所需LED組合白光色溫下白光LED的色溫范圍、黃色熒光粉和綠色熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標范圍，以及紅光LED的主峰波長范圍，通過選擇具有特定光譜分布的白光LED和紅光LED組合，可獲得在2700K6500K色溫范圍內(nèi)，一般顯色指數(shù)Ra和特殊顯色指數(shù)R9都大于90的高光效高顯色LED白光。利用本發(fā)明制作的燈具可適合用作高顯色要求的特殊照明和普通室內(nèi)照明。本發(fā)明實施例由2顆功率為IW串聯(lián)的白光LED、1顆功率為IW的紅光LED和各自的控制電路組成。白光LED獨立回路由白光控制電路提供給定的驅(qū)動電流，紅光LED獨立回路由紅光控制電路提供給定的驅(qū)動電流，控制電路與白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路連接示意圖如圖1所示。白光LED的白光由藍光芯片激發(fā)黃色熒光粉和綠色熒光粉產(chǎn)生，其中，藍光芯片的主峰波長為456.2nm，其相對光譜分布如圖2所示；黃色熒光粉的主峰波長為580nm，其相對光譜分布如圖3所示；綠色熒光粉的主峰波長為528nm，其相對光譜分布如圖4所示；紅光LED在驅(qū)動電流350mA下的主峰波長為629.2nm，其相對光譜分布如圖5所示。根據(jù)藍光芯片、黃色熒光粉、綠色熒光粉和紅光LED的相對光譜分布，通過仿真模擬確定所需LED組合白光色溫下的藍光芯片激發(fā)黃綠熒光粉剩余的藍光、黃色熒光粉被激發(fā)的黃光、綠色熒光粉被激發(fā)的綠光和紅光的光通百分比，由此可確定在所需LED組合白光色溫下黃色熒光粉和綠色熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標范圍，以及白光LED的色溫范圍。對于所需2700K色溫的LED組合白光，本實施例中白光LED在驅(qū)動電流350mA下的色溫為4586K，其相對光譜分布如圖6所示，其中，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光色坐標為u=0.1949,ν=0.3763；對于所需3000K色溫的LED組合白光，本實施例中白光LED在驅(qū)動電流350mA下的色溫為4848K，其相對光譜分布如圖7所示，其中，黃和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光色坐標為u=0.1916,ν=0.3765；對于所需3500K色溫的LED組合白光，本實施例中白光LED在驅(qū)動電流350mA下的色溫為5365K，其相對光譜分布如圖8所示，其中，黃和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光色坐標為u=0.1857，v=0.3768；對于所需4000K色溫的LED組合白光，本實施例中白光LED在驅(qū)動電流350mA下的色溫為5931K，其相對光譜分布如圖9所示，其中，黃和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光色坐標為u=0.1807，v=0.3770；對于所需4500K色溫的LED組合白光，本實施例中白光LED在驅(qū)動電流350mA下的色溫為6522K，其相對光譜分布如圖10所示，其中，所示黃和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光色坐標為u=0.1766，ν=0.3772；對于所需5000K色溫的LED組合白光，本實施例中白光LED在驅(qū)動電流350mA下的色溫為7165K，其相對光譜分布如圖11所示，其中，黃和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光色坐標為u=0.1680,ν=0.3776；對于所需5700K色溫的LED組合白光，本實施例中白光LED在驅(qū)動電流350mA下的色溫為8023K，其相對光譜分布如圖12所示，其中，黃和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光色坐標為u=0.1647，v=0.3778；對于所需6500K色溫的LED組合白光，本實施例中白光LED在驅(qū)動電流350mA下的色溫為9107K，其相對光譜分布如圖13所示，其中，黃和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光色坐標為u=0.1613，v=0.3779。根據(jù)所需LED組合白光色溫和光通的要求，確定白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路的光通；白光LED和紅光LED的顆數(shù)根據(jù)單顆白光LED和紅光LED在額定功率的最大光通來確定。本實施例中白光LED和紅光LED的顆粒數(shù)是根據(jù)所需LED組合白光光通為2001m條件下，采用上述具體實施方法而確定的，從而可進一步確定單顆白光LED和紅光LED的所需光通；根據(jù)白光LED和紅光LED的光通與驅(qū)動電流的關(guān)系，初步確定白光LED和紅光LED的驅(qū)動電流。由于LED的相對光譜分布隨驅(qū)動電流有變化，因此，白光LED和紅光LED的驅(qū)動電流還要通過仿真模擬進行修正，最終確定在所需LED組合白光光通下的白光LED和紅光LED的驅(qū)動電流。根據(jù)上述具體實施方法，本發(fā)明實施例中2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000Κ、5700Κ和6500Κ色溫下的2顆白光LED總光通和紅光LED的光通如下表1所示<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1本發(fā)明實施例獲得的2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K的LED組合白光的色溫(Tc)、色坐標(u，ν)、一般顯色指數(shù)(Ra)和特殊顯色指數(shù)(R9)如下表2所示<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2由此可見,本發(fā)明獲得的白光在2700K6500K的色溫范圍內(nèi)，一般顯色指數(shù)Ra都達到90以上，顯色性非常好；特別是特殊顯色指數(shù)R9也都達到90以上，表現(xiàn)更突出。其光效達到801m/W以上，本發(fā)明還可以通過對所述的白光控制電路和/或紅光控制電路進行調(diào)節(jié)得到不同光通的LED白光。所以對今后LED進入高顯色照明要求場合和普通室內(nèi)照明的發(fā)展意義重大。若白光LED中再加入紅色熒光粉并與紅光LED組合采用本發(fā)明專利方法同樣可以實現(xiàn)高顯色白光。本發(fā)明中白光LED沒有使用紅色熒光粉是考慮提高白光LED的光效，白光LED中加入紅色熒光粉，只是減少了紅光LED所需的光通量，因此，并沒有實質(zhì)性方法的改變。故對于白光LED中加入紅色熒光粉并與紅光LED組合實現(xiàn)高顯色白光同樣受本專利保護。采用本發(fā)明專利方法，對于由一個藍光LED芯片、一個紅光LED芯片、加黃色熒光粉、綠色熒光粉和紅色熒光粉組合封裝制造的單顆不同色溫的高顯色白光LED也受本專利保護。采用本發(fā)明專利方法制作的白光照明燈具、白光照明設(shè)備和白光發(fā)光體都受本專利保護。權(quán)利要求一種使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)根據(jù)藍光芯片、黃色熒光粉、綠色熒光粉和紅光LED的相對光譜分布，通過仿真模擬確定所需LED組合白光色溫下的藍光芯片激發(fā)黃綠熒光粉剩余的藍光、黃色熒光粉被激發(fā)的的黃光、綠色熒光粉被激發(fā)的綠光和紅光的光通百分比，從而確定在所述的所需LED組合白光色溫下所述的黃色熒光粉和綠色熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標范圍，以及白光LED的色溫范圍；(2)選擇所述的所需LED組合白光色溫下對應的白光LED組成白光LED獨立回路，并與白光控制電路串聯(lián)；選擇紅光LED組成紅光LED獨立回路，并與紅光控制電路串聯(lián)；其中，所述的白光LED的白光由所述的藍光芯片激發(fā)所述的黃色熒光粉和綠色熒光粉產(chǎn)生；(3)根據(jù)所述的所需LED組合白光色溫和光通的要求，確定白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路的光通；(4)根據(jù)白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路的光通與驅(qū)動電流的關(guān)系，確定白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路的驅(qū)動電流；(5)通過對應的控制電路，分別對白光LED獨立回路和紅光LED獨立回路提供確定的驅(qū)動電流，從而獲得所需色溫的高顯色性白光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，其特征在于，所述的藍光芯片的主峰波長為450470nm；所述的黃色熒光粉的主峰波長為560600nm；所述的綠色熒光粉的主峰波長為510550nm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，其特征在于，所述的藍光芯片的主峰波長為455465nm；所述的黃色熒光粉的主峰波長為575585nm；所述的綠色熒光粉的主峰波長為525535nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，其特征在于，所述的紅光LED的主峰波長為620640nm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，其特征在于，所述的紅光LED的主峰波長為625635nm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，其特征在于，所述的所需LED組合白光色溫的范圍為2700K6500K；其中，對于所需2580K2870K色溫的LED組合白光，白光LED的色溫為4300K4630K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.2001，ν=0.3761，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需287IK3220K色溫的LED組合白光，白光LED的色溫為4631K4980K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1953,ν=0.3763，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需3221K37IOK色溫的LED組合白光，白光LED的色溫為498IK5480K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1901，ν=0.3766，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需37IlK4260K色溫的LED組合白光，其白光LED的色溫為548IK6110K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1855，v=0.3768，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需426IK4745K色溫的LED組合白光，其白光LED的色溫為61IlK6670K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1817，v=0.3770，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需4746K5310K色溫的LED組合白光，其白光LED的色溫為6671K7300K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1788,v=0.3771，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需531IK6020K色溫的LED組合白光，其白光LED的的色溫為7301K8120K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1718，v=0.3774，色坐標范圍為dC<0.01；對于所需6021K7040K色溫的LED組合白光，其白光LED的的色溫為8121K9200K，黃熒光粉和綠熒光粉混合產(chǎn)生總熒光的色坐標為u=0.1693，ν=0.3776，色坐標范圍為dC<0.01。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，其特征在于，所述的高顯色性白光通過所述的白光控制電路和/或紅光控制電路進行光通調(diào)節(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，其特征在于，所述的白光LED獨立回路由一顆或至少兩顆白光LED進行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成；所述的紅光LED獨立回路由一顆或至少兩顆紅光LED進行串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合連接組成。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，其特征在于，所述的白光LED和紅光LED的顆數(shù)根據(jù)所述的所需LED組合白光光通的大小以及單顆白光LED和紅光LED在額定功率的最大光通來確定。全文摘要本發(fā)明涉及一種使用白光加紅光LED組合獲得高顯色LED白光的方法，它由白光LED和紅光LED，以及一個控制電路實現(xiàn)。其中，白光LED由藍光芯片、黃色熒光粉和綠色熒光粉組成，黃色熒光粉和綠色熒光粉混合產(chǎn)生的總熒光色坐標按所需LED組合白光色溫而定，從而獲得特定光譜分布的高光效白光LED。根據(jù)所需LED組合白光色溫，選擇不同特定光譜分布的白光LED與紅光LED組合，并根據(jù)所需不同光通的要求，通過控制電路分別對白光LED和紅光LED提供不同的驅(qū)動電流，獲得所需白光色溫下，一般顯色指數(shù)Ra和特殊顯色指數(shù)R9都大于90的光通可調(diào)的高光效高顯色LED白光。文檔編號H05B37/02GK101808452SQ20101013246公開日2010年8月18日申請日期2010年3月25日優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日發(fā)明者何國興,鄭利紅申請人:東華大學