一种仿自然光LED健康照明器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种仿自然光LED健康照明器件及其制备方法，该LED健康照明器件由发光陶瓷与LED复合芯片采用正装或倒装的方式组装而成；所述发光陶瓷包括陶瓷基片和发光涂层；所述发光涂层的原料包括LED荧光粉、釉料、研磨介质和粘结剂，厚度为0.02～0.1mm；本发明专利技术通过LED复合芯片的功率和光谱匹配，可以共激发发光陶瓷并可调制照明器件的光色。与现有技术相比，本发明专利技术LED照明器件产生的蓝光光谱减少；光谱均衡、连续、更接近可见自然光谱；又因发光陶瓷具有良好的导热性及光散射性能，可用于大功率照明，具有节能、环保、减少眩光效应等优点。

A kind of health illumination device imitating natural light LED and its preparation method

The present invention relates to a kind of health illumination device imitating natural light LED and its preparation method. The health illumination device of LED is assembled by light-emitting ceramics and LED composite chips in a forward or inverted way; the light-emitting ceramics include ceramic substrates and light-emitting coatings; the raw materials of the light-emitting coatings include LED phosphor, glaze, abrasive medium and binder, and the thickness is 0.02-0.1 mm. By matching the power and spectrum of the LED composite chip, the luminescent ceramics can be co-excited and the light color of the lighting device can be modulated. Compared with the existing technology, the blue light spectrum produced by the LED lighting device of the invention is reduced; the spectrum is balanced, continuous and closer to the visible natural spectrum; and the luminescent ceramics have good thermal conductivity and light scattering performance, and can be used for high-power lighting, with the advantages of energy saving, environmental protection and reducing glare effect.

【技术实现步骤摘要】
一种仿自然光LED健康照明器件及其制备方法
本专利技术涉及LED照明领域，尤其是涉及一种仿自然光LED健康照明器件及其制备方法。
技术介绍
科学研究发现，光作为人体昼夜节律系统主要驱动力之一，无论是自然的太阳光还是人造光源，都会引发一连串的生理节律反应。光通过视觉和非视觉作用，不同程度地影响着人体健康。因此，倡导“健康照明”，提高光品质及舒适性具有非常重要的现实意义。所谓健康照明，就是通过照明，改善并提高人们工作、学习、生活的条件和质量，促进心理和生理健康。太阳光谱是最健康的光谱，太阳光谱主要包括紫外、可见及红外光谱。紫外线具有杀菌消毒的作用.可以杀灭螨虫等微生物或病原体：促进维生素D合成，对佝偻病和软骨症有预防和治疗作用；还能预防老年人骨质疏松症；有消炎止痛、促进局部血液循环、调节免疫力等作用。红外线在人体组织代谢、血液循环、人体免疫功能增强等方面具有很好的治疗作用；同时对于肌肉痉挛、肌肉劳损、软组织损伤、身体组织消肿有治疗作用。所谓健康照明主要是指用于照明的人造光源光谱应尽可能接近太阳可见光谱(即仿自然光照明)，照明必须满足场所的功能性要求和人们的心理要求。既要求灯光的舒适度，又要在色温、亮度、光与影的和谐度方面满足人们的心理情绪。在高显色指数的基础上，减少蓝光(R12)的相对能量，以防止蓝光危害；增加红光(R9)的相对能量，以促进人体的身心健康。作为第四代照明光源，LED光源是一种具有环保、节能、长寿命等特性的绿色光源。同时，LED相对传统光源在频闪危害的控制、色彩还原度等方面更具优势。因此，只要设计合理、科学，作为健康照明的人造光源，LED照明将是最佳选择。然而，目前白光LED照明主要通过蓝光LED+黄色荧光粉来形成。白光LED的光谱范围较窄，尤其是短波蓝光区域的能量比较集中，与太阳光谱实际相差很大，还有明显的眩光效应，使得LED照明光源对人体长时间照射会产生不利影响。现有的点胶封装工艺也存在光衰减风险；又因其散热性差，不能适应大功率照明要求。中国专利CN104263359A公布了一种全光谱荧光粉及其应用，其由下述重量百分数的下述成分组成：蓝光激发下发射峰值在490nm～505nm的蓝绿光荧光粉：20％-45％；蓝光激发下发射峰值在520nm～540nm的绿光荧光粉：20％-40％；蓝光激发下发射峰值在550nm～575nm的黄光荧光粉：25％-40％；蓝光激发下发射峰值在615nm～640nm的红光荧光粉：3％-15％；该专利技术中将LED荧光粉直接涂覆于蓝光芯片做成高显色白光LED灯，该LED灯发出光光谱在600nm波长时的强度为1.0a.u.左右，在600-650nm的波长范围内急剧下降，而太阳光谱在600nm波长时，其强度为0.8a.u.左右，在600-650nm的波长范围内是均匀地缓慢下降，因此该专利技术的光谱与太阳光谱仍有较大差异。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种仿自然光LED健康照明器件及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种仿自然光LED健康照明器件，其特征在于，该LED健康照明器件由发光陶瓷与LED复合芯片采用正装或倒装的方式组装而成；所述发光陶瓷包括陶瓷基片和发光涂层；所述发光涂层的原料包括LED荧光粉、釉料、研磨介质和粘结剂，厚度为0.02～0.1mm。所述LED复合芯片由若干个主波长范围为400～470nmLED芯片构成。优选地，所述LED复合芯片包括主波长范围为405～410nm，410～420nm，420～425nm，430～440nm，440～445nm，450～455nm和465～470nm的LED芯片。所述LED复合芯片的激发电压为10.0～12.0V。所述釉料与所述LED荧光粉的质量比为1:1～10，优选为1:5；所述釉料选自玻璃粉或陶瓷粉；所述研磨介质选自分子中碳原子数不大于10的有机物，该有机物的沸点和碳化点均不高于300℃。具体地，所述有机物选自无水乙醇、乙二醇、正丙醇或异丙醇中的一种或几种，优选为异丙醇。所述粘结剂为碳化温度不高于300℃的有机物粘结剂，例如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩甲醛(PVF)；该粘结剂还可以为无机粘结剂，如水玻璃；其中，粘结剂优选为聚偏氟乙烯(PVDF)。所述的LED荧光粉为紫外到蓝光激发的荧光粉，包括以下重量份含量的组分：所述青粉选自BaSi2N2O2:Eu或SrSi2N2O2:Eu，优选为BaSi2N2O2:Eu；所述绿粉选自MN2S2:Eu或Ca8Mg(SiO4)4Cl:Eu，其中M为Ba、Sr或Ca，N为Al、Ga或In，优选为BaAl2S2:Eu；所述黄粉选自YAG:Ce、TAG:Ce或M2SiO4:Eu，M为Sr、Ba或Ca，优选为YAG:Ce；所述红粉选自MS:Eu或M2Si5N8:Eu，M为Ba、Ca或Sr，优选为CaS:Eu。所述的陶瓷基片为透明或半透明的陶瓷材料，该陶瓷基片的透光率＞50％，该陶瓷基片可选用商品透明氧化铝，厚度为0.1mm-2.0mm，厚度优选为0.1mm-1.0mm，更优选地，陶瓷基片的厚度为0.4mm。所述LED健康照明器件的出光光谱中420-470的蓝光光谱比重不大于整个可见光区的20％。本专利技术还提供了一种仿自然光LED健康照明器件的制备方法，包括以下步骤：LED荧光粉、釉料、粘合剂和研磨介质混合、研磨处理得到发光涂层浆料；将该发光涂层浆料涂覆在所述陶瓷基片表面，经过低温烧结得到所述发光陶瓷；选择不同波段范围的LED芯片，采用串联或并联的方式连接成所述LED复合芯片；将所述发光陶瓷和所述LED复合芯片采用正装或倒装的方式组装，得到所述仿自然光LED健康照明器件。其中发光涂层浆料涂覆的具体技术为喷釉、浇釉、丝网印刷或静电喷涂；所述陶瓷基片为经过预处理的陶瓷基片，具体预处理过程为将陶瓷片完全浸泡在纯水中，超声清洗10～20min，取出后用蒸馏水冲洗干净，然后放入烘箱中，60℃～80℃烘干，备用。涂覆技术优选为丝网印刷，所述丝网印刷所用丝网板的目数为100-800目及以上，优选200目；所述通过丝网印刷得到的陶瓷片上发光涂层厚为0.02～0.2mm；低温烧结的温度为500～800℃；优选为600℃。本专利技术通过LED芯片的功率和光谱匹配，共激发发光陶瓷并可调制照明器件的光色性；具体的核心技术为：(1)发光陶瓷的制备技术：以透明氧化铝陶瓷为基片，与多种LED发光材料、介质及基础釉料复合制作发光陶瓷。改变荧光粉的组成及发光层的厚度，可以调节出光效率和光谱特性。(2)多光色LED复合芯片光源的设计；确保芯片功率和光谱匹配。复合芯片可以共激发发光陶瓷并可调制照明器件的光色性。结合上述发光陶瓷与复合芯片，采用倒装的方式组装，成为LED健康照明器件。真正实现高拟合自然光的LED健康照明。本专利技术通过改变荧光粉的组成，将上述的青粉、绿粉、黄粉和红粉按照特定比例混合，得到仿太阳光的LED荧光粉，其中关键组分是黄粉30～70份；红粉5.0～25份。因为所选黄粉、红粉吸收、发射光谱宽，效率高，与LED芯片组合，最有可能形成平缓宽带的仿自然可见光谱。并且本专利技术进一步优化了发光涂层的厚度，为0.02～0.1mm。如果涂层太薄，不能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿自然光LED健康照明器件，其特征在于，该LED健康照明器件由发光陶瓷与LED复合芯片采用正装或倒装的方式组装而成；所述发光陶瓷包括陶瓷基片和发光涂层；所述发光涂层的原料包括LED荧光粉、釉料、研磨介质和粘结剂，厚度为0.02～0.1mm。

【技术特征摘要】
1.一种仿自然光LED健康照明器件，其特征在于，该LED健康照明器件由发光陶瓷与LED复合芯片采用正装或倒装的方式组装而成；所述发光陶瓷包括陶瓷基片和发光涂层；所述发光涂层的原料包括LED荧光粉、釉料、研磨介质和粘结剂，厚度为0.02～0.1mm。2.根据权利要求1所述的一种仿自然光LED健康照明器件，其特征在于，所述LED复合芯片由单个主波长范围为400～470nm的LED芯片组成，优选为主波长为460nm的LED芯片。3.根据权利要求1所述的一种仿自然光LED健康照明器件，其特征在于，所述LED复合芯片由若干个主波长范围为400-470nmLED芯片通过串联或并联连接而成。4.根据权利要求3所述的一种仿自然光LED健康照明器件，其特征在于，所述LED复合芯片包括主波长范围为405～410nm，410～420nm，420～425nm，430～440nm，440～445nm，450～455nm和465～470nm的LED芯片。5.根据权利要求1所述的一种仿自然光LED健康照明器件，其特征在于，所述的LED荧光粉为紫外到蓝光激发的荧光粉，包括以下重量份含量的组分：6.根据权利要求5所述的一种仿自然光LED健康照明器件，其特征在于，所述青粉选自BaSi2N2O2:Eu或SrSi2N2O2:Eu，优选为BaSi2N2O2:Eu；所述绿粉选自MN2S2:Eu或Ca8Mg(SiO4)4Cl:Eu，其中M为Ba、Sr或Ca，N为Al、Ga或In，优选为BaAl2S2:Eu；所述黄粉选自YAG:Ce、TAG:Ce或M2SiO4:Eu，M为Sr、Ba或Ca，优选为YAG:Ce；所述红粉选自MS:Eu或M2Si5N8...

【专利技术属性】
技术研发人员：余锡宾，张晓明，周孟洋，尹瑞，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31