具有窄带绿色荧光体的荧光体转换白色发光二极管制造技术

在一个方面，包括窄绿色荧光体而不是传统宽绿色荧光体的荧光体转换白光LED可以同时展现高R9以及高辐射发光效率，并且可选地不使用深红色荧光体以维持期望的红色色彩渲染。在另一方面，包括窄绿色荧光体而不是传统宽绿色荧光体的荧光体转换白光LED可提供在光谱的黄色区中展现显著凹陷的发射光谱并且由此在不使用滤光器的情况下提供高红绿对比度。该黄色凹陷可能比传统设备中的更浅，并且设备可因此更明亮，同时维持期望的CRI和R9。

Phosphor conversion white LED with narrow band Green phosphor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有窄带绿色荧光体的荧光体转换白色发光二极管关联申请的交叉引用本申请要求于2017年8月16日提交的题为“Phosphor-ConvertedWhiteLightEmittingDiodesHavingNarrowBandGreenPhosphors(具有窄带绿色荧光体的荧光体转换白色发光二极管)”的美国专利申请第15/679,021号以及于2017年7月31日提交的题为“Phosphor-ConvertedWhiteLightEmittingDiodesHavingNarrowBandGreenPhosphors(具有窄带绿色荧光体的荧光体转换白色发光二极管)”的美国临时专利申请第62/539,233号的优先权的权益，其二者均通过引用以其整体并入本文。本申请也将于2017年5月10日提交的题为“PhosphorsWithNarrowGreenEmission(具有窄绿色发射的荧光体)”的美国专利申请第15/591,629号通过引用以其整体并入本文。政府支持声明本专利技术是在联邦政府的支持下进行的，包括来自国家科学基金会的编号1534771的资助以及来自能源部的编号DE-EE0007622的资助。联邦政府具有本专利技术中的某些权利。本专利技术也是在来自肯塔基州经济发展内阁创业办公室的支持下根据与KentuckyScienceandTechnologyCorporation的赠款协议KSTC-184-512-17-247进行的。
本专利技术大体上涉及具有窄带绿色荧光体的荧光体转换白色发光二极管。r>
技术介绍
光源渲染深红颜色的能力是由度量R9测量的。根据定义，未滤光的白炽光源渲染深红色的效果非常好，通常大于97。白炽光源的替代品往往难以忠实地再现红色。例如，高压钠灯和老式荧光灯管的R9通常为负值，并且几乎将任何红色变暗为暗橙色外观。早期发光二极管(LED)因为对于红色的渲染效果不佳而饱受批评。该情况非常严重，使得许多与LED照明相关的许多程序只要求R9>0。这与通常CRI>80的通用显色指数(CRT)的要求形成对比。一般来讲，增加红绿对比度能够使得普通照明更为怡人，例如通过移除黄光，黄光能够洗掉(washout)许多对象的外观。多年来本领域中已经认识到了该现象，至少可以追溯至US4,441,046“Incandescentlampswithneodymiumoxidevitreouscoatings(具有氧化钕玻璃涂层的白炽灯)”，其中氧化钕涂层过滤掉一些绿色和大量黄色。基于该成果，GE于1995年发布了系列白炽灯泡，并且与2001年将该系列重新命名为白炽灯产品系列现今仍存在，并有更新后的LED产品，其仍在利用基于钕的滤光器。图1示出了白炽灯泡的标准化发射光谱(实线)以及A19LED灯泡的标准化发射光谱(虚线)，示出了氧化钕滤光器在这些产品中的效果。该方法的最大缺点之一在于它首先创造光子，并且随后将已被创造的光子的很大一部分移除。与针对60W等效A19的基准800流明相比，这一缺陷可以从60W白炽灯520流明的额定输出以及LEDA19570流明的额定输出中看出。一般而言，生产具有在大约500纳米(nm)到大约600nm之间的区域中相对平坦、倾斜并且连续的发射光谱的白色发光荧光体转换LED已成为行业目标。这种一般形状大致反映了参考发光体，例如，诸如标准白炽灯的黑体辐射器的发射光谱。如图1中所示，产品中使用的氧化钕滤光器在发射光谱黄色区中引入了凹陷。此类凹陷可被表征为当与400nm到700nm之间的发射光谱的最大强度相比较时其最小的残余强度，例如，对于白炽灯版本而言是大约25％，并且对于LEDA19版本而言大约是33％。红绿对比度在CRI/Ra系统中并不具有清晰的度量，然而，可以通过IESTM-30-15方法的色域指数度量(Rg)在一定程度上将其捕获。申请人测得白炽灯Rg为109，而非滤光白炽灯的Rg则为101。LED灯泡也相似地测得104的高Rg值。令人惊讶的是，尽管色域指数良好，但是这些灯泡在R9深红色度量上的测量相对较差。该方法的缺陷在于所使用的钕滤光器会减去大量所产生的光。与683流明/光瓦的最大值相比较，受这些钕滤光器影响的波长区中的光子尤为明亮，通常为512流明/光瓦到625流明/光瓦。LED灯泡额定使用10.5W递送570流明，而来自系列的相似相关色温(CCT)以及CRILED灯泡使用相同的10.5W递送800流明。通常，白色发光荧光体转换LED包括两个或有时包括三个荧光体混合，包括具有大约60nm-100nm的半峰全宽(FWHM)以及大约500nm–570nm的峰值波长的宽绿色或黄色荧光体以及具有大约70nm-100nm的FWHM以及大约615nm-670nm或更通常的大约625nm-650nm的峰值波长的宽红色荧光体的组合。由于红色荧光体发射与典型人眼的感光响应曲线的更佳重合，因此具有625nm-630nm处的峰值发射的红色荧光体提供更高的效率，但是该红色荧光体发射的选择通常会损害R9。相反，具有更接近650nm峰值发射的红色荧光体反而提供更好的红色渲染，但是其代价为效率，因为较长波长的红色发射对于LED的整体亮度贡献不大。一般而言，由R9衡量的光源的深红色渲染与光谱的光谱效率或辐射发光效率(LER)之间存在相反的关系。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，专利技术人已发现包括窄绿色荧光体而不是传统宽绿色荧光体的荧光体转换白光LED可以同时展现高R9、高CRI以及高辐射发光效率，并且不使用深红色荧光体以维持期望的红色色彩渲染。例如，在此类设备中，最长波长荧光体峰值发射可短于635nm。在另一方面，申请人已发现包括窄绿色荧光体而不是传统宽绿色荧光体的荧光体转换白光LED可提供在光谱的黄色区中展现显著凹陷的发射光谱并且由此在不使用滤光器的情况下提供高度红绿对比。因为该黄色凹陷在发光中，而不是由滤光器引起，因此没有因为滤光而损失发射功率。进一步地，申请人已发现使用窄绿色荧光体，则与现有技术产品相比，黄色凹陷可变得更浅，并且设备可因此变得更明亮，同时保持期望的CRI和R9(红色色彩渲染)。黄色凹陷中的最小强度可例如大于设备在大约400nm到大约700nm之间的总发射光谱的峰值强度的大约25％。对于本领域技术人员而言，当参照以下本专利技术的更为详细的描述并且结合首先简要描述的随附附图时，本专利技术的这些和其他实施例、特征以及优点将变得更为显而易见。附图说明图1示出了白炽灯泡的标准化发射光谱(实线)以及A19LED灯泡的标准化发射光谱(虚线)。图2示出了用于具有35nmFWHM的绿色荧光体发射的2700KLED的标准化模拟光谱，该标准化模拟光谱在524nm(点线)、534nm(虚线)以及528nm(实线)处达到峰值。图3示出了用于具有40nmFWHM的绿色荧光体发射的2700KLED的标准化模拟光谱，该标准化模拟光谱在520nm(点线)、532nm(虚线)以及526nm(实线)处达到峰值。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光设备，包括：/n半导体光源，所述半导体光源发射蓝光；/n第一荧光体，所述第一荧光体布置为被由所述半导体光源发射的所述蓝光激发并且作为响应发射具有从大约500nm到大约550nm处的峰值发射以及大约30nm到大约50nm的半峰全宽的绿光；以及/n第二荧光体，所述第二荧光体被布置为被由所述半导体光源发射的所述蓝光激发并且作为响应发射具有小于或等于大约635nm的波长处的峰值发射的红光；/n其中，来自所述发光设备的整体发射光谱具有大约550nm到大约580nm之间的凹陷，并且所述凹陷中的最小强度大于或等于大约25％并且小于或等于大约400nm到大约700nm的范围中的所述整体发射光谱中的最大强度的大约75％。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170731 US 62/539,233;20170816 US 15/679,0211.一种发光设备，包括：
半导体光源，所述半导体光源发射蓝光；
第一荧光体，所述第一荧光体布置为被由所述半导体光源发射的所述蓝光激发并且作为响应发射具有从大约500nm到大约550nm处的峰值发射以及大约30nm到大约50nm的半峰全宽的绿光；以及
第二荧光体，所述第二荧光体被布置为被由所述半导体光源发射的所述蓝光激发并且作为响应发射具有小于或等于大约635nm的波长处的峰值发射的红光；
其中，来自所述发光设备的整体发射光谱具有大约550nm到大约580nm之间的凹陷，并且所述凹陷中的最小强度大于或等于大约25％并且小于或等于大约400nm到大约700nm的范围中的所述整体发射光谱中的最大强度的大约75％。


2.根据权利要求1所述的发光设备，其特征在于，由所述半导体光源发射的所述蓝光具有从大约430nm到大约465nm处的峰值以及大约10nm至大约35nm的半峰全宽。


3.根据权利要求1所述的发光设备，其特征在于，由所述第一荧光体发射的所述绿光具有小于或等于大约45nm的半峰全宽。


4.根据权利要求1所述的发光设备，其特征在于，由所述第二荧光体发射的所述红光具有大约70nm到大约100nm的半峰全宽。


5.根据权利要求1所述的发光设备，其特征在于，来自所述发光设备的所述整体发射光谱具有大于或等于大约40的R9色彩渲染值。


6.根据权利要求1所述的发光设备，其特征在于，来自所述发光设备的所述整体发射光谱具有大于或等于大约80的CRI。


7.根据权利要求1所述的发光设备，其特征在于，来自所述发光设备的所述整体发射光谱具有大于或等于大约280的辐射发光效率。


8.根据权利要求1所述的发光设备，其特征在于，来自所述发光设备的所述整体发射光谱具有大于或等于大约50的R9色彩渲染值以及大于或等于大约300的辐射发光效率。


9.根据权利要求1所述的发光设备，其特征在于，所述发光设备不包括发射具有大于或等于大约635nm的峰值发射的荧光体。


10.根据权利要求1所述的发光设备，其特征在于：
所述第一荧光体发射具有从大约500nm到大约540nm处的峰值发射的绿光；并且
来自所述发光设备的所述整体发射光谱具有大于或等于大约40的R9色彩渲染值。


11.根据权利要求10所述的发光设备，其特征在于，所述第一荧光体发射具有从大约520nm到大约540nm处的峰值发射的绿光。


12.根据权利要求10所述的发光设备，其特征在于，由所述半导体光源发射的所述蓝光具有从大约430nm到大约465nm处的峰值以及大约10nm至大约35nm的半峰全宽。


13.根据权利要求10所述的发光设备，其特征在于，由所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·梅尔曼，R·诺德赛，K·巴娄第，E·托马斯，Y·B·勾，
申请(专利权)人：卡任特照明解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US