荧光粉转换红色LED和颜色可调的多LED照明设备制造技术

一种照明设备，其包括：第一LED，其生成具有从620nm到640nm(即，橙色至红色)的峰值发射波长的光；第二LED，其生成具有从500nm到565nm(即，绿色)的峰值发射波长的光；第三LED，其生成具有从430nm到480nm(紫罗兰色至蓝色)的主波长的光；和第四LED，其生成具有从1800K到5000K的CCT的白光；其中所述第一LED包括荧光粉转换LED，所述荧光粉转换LED包括生成具有从400nm到480nm的主波长的光的第一LED芯片以及具有小于55nm的FWHM的窄带红色荧光粉；并且其中由所述设备生成的光包括由所述第一、第二、第三和第四LED生成的光的组合，并且其中由所述设备生成的光的CCT可通过独立地控制到所述第一、第二、第三和第四LED的功率而从1800K调谐到8000K。谐到8000K。谐到8000K。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】荧光粉转换红色LED和颜色可调的多LED照明设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求以下申请的优先权：(i)于2022年9月23日提交的名称为“Phosphor
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Converted Red LEDs and Color
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Tunable Multi
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LED Packaged Light Emitting Devices”的国际专利申请PCT/CN2022/120875和(ii)于2022年1月13日提交的名称为“Phosphor
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Converted Red LEDs”的美国临时申请号63/299,408，这些申请中的每一者据此全文以引用整体并入本文。


[0003]本专利技术的第一方面整体涉及生成选定颜色的光的荧光粉转换(PC)彩色LED。更具体地，本专利技术的实施例涉及用于生成窄带红光的荧光粉转换红色LED(PC红色LED)。本专利技术的另一个方面涉及颜色可调的多LED(发光二极管)照明设备，该照明设备可生成色温从2200K到6500K的光以及任选地颜色从红色到蓝色的光。更具体地，但非排他性地，本专利技术涉及利用PC红色LED的颜色可调的多LED封装件和封装布置。

技术介绍

[0004]荧光粉转换彩色LED(发光二极管)，也称为“PC彩色LED”，通常包括蓝色LED芯片和荧光粉(光致发光)材料，该荧光粉材料通过光致发光波长转换过程将由LED芯片生成的基本上所有激发光都转换为选定颜色(诸如，例如绿色、黄色、橙色或红色)的光。由于由LED芯片生成的所有光都被转换为选定颜色的光，因此此类PC彩色LED可称为完全荧光粉转换(FPC)彩色LED。PC彩色LED与PC白色LED形成对比，在PC白色LED中，仅存在由LED芯片生成的蓝光的部分转换，蓝光的剩余部分有助于最终的白光发射产物。由PC彩色LED产生的光通常是宽带的，并且取决于荧光粉成分具有70nm到120nm的FWHM(半峰全宽)。由PC彩色LED生成的光的颜色(峰值发射波长)取决于荧光粉材料成分。
[0005]PC彩色LED与直接发射“彩色LED”形成对比，该直接发射“彩色LED”直接生成基本上单色光(FWHM≈20nm到25nm)，无需光致发光(荧光粉)波长转换，其中光的颜色由LED芯片的半导体材料系统确定。例如，直接发射绿色LED使用基于InGaN(氮化铟镓)的LED芯片，直接发射红色LED使用基于AlInGaP(磷化铝铟镓)的LED芯片，并且直接发射蓝色LED使用InGaN
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基于(氮化铟镓)的LED芯片。
[0006]由于它们的窄带发射特性，直接发射红色、绿色和蓝色LED在RGB(红绿蓝)系统(诸如，例如显示器背光)中具有特殊用途，用于改善显示器和用于普通照明的颜色可调的多LED封装件(多LED封装照明设备)的色域。当前颜色可调的多LED照明设备通常包含红色、绿色和蓝色直接发射“彩色LED”芯片。
[0007]已知颜色可调的多LED封装照明设备(表面安装设备
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SMD)的示例在图1A和图1B中示出，其中图1A示出了顶视图，并且图1B示出了通过多LED封装件的A
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A的截面侧视图。已知的多LED设备1包括用于为红色、绿色和蓝色直接发射LED芯片3R、3G、3B提供电力的引线框2。外壳4被模制到引线框上并且包括单个空腔(凹部)5(例如，形状为圆形)。红色、绿色和蓝
色LED直接发射LED芯片3R、3G、3B被安装在空腔5的底板上并且电连接到引线框2。为了保护LED芯片3免受外部环境的影响，空腔5通常填充有透光密封剂6，诸如硅树脂材料。引线框2的部分横向延伸到外壳4的外边缘，并且沿着封装件的相对边缘和基部形成相应电端子7R、7G、7B、8R、8G、8B，从而允许电力被独立(单独)地施加到红色、绿色和蓝色直接发射LED芯片3R、3G、3B中的每一者的阳极和阴极。PC白色LED要与直接发射彩色LED芯片形成对比，其中PC白色LED包括直接发射蓝色LED芯片和光致发光材料，通常是荧光粉材料，该光致发光材料转换由LED芯片生成的部分蓝色激发光，其中蓝光的剩余部分有助于最终的白色发射产物。荧光粉材料可并入用于填充空腔的透光密封剂中。
[0008]然而，基于直接发射彩色LED的多LED照明设备的缺点是，由于它们基于不同的半导体材料系统，因此每个彩色LED通常具有与热稳定性、老化特性、驱动要求等相关的不同特性。由于这些不同的特性，红色、绿色和蓝色LED的光输出将随着温度和时间的不同而发生不同的变化。由基于彩色LED的RGB系统生成的光的颜色组成将因此随温度和时间而变化，并且此类RGB系统可采用复杂的驱动电路来补偿这些不同的特性，这可导致制造和维护期间的附加成本。相比之下，PC彩色LED消除了对此类措施的需要，因为它们都是基于具有相同半导体材料的蓝色LED芯片，并且具有相同的驱动要求、热稳定性等。
[0009]当前的PC红色LED通常使用宽带红色氮化物荧光粉，并且具有从620nm到630nm的峰值发射波长。在许多应用中，包括例如显示器背光、用于车辆的刹车灯和转向信号灯、交通信号灯、紧急车辆灯等，期望的是如果它们能够生成具有与直接发射彩色LED(FWHM≈20nm到25nm)相当或比其更短的FWHM的窄带红光。
[0010]窄带红色荧光粉诸如例如锰激活氟化物基荧光粉(窄带红色氟化物荧光粉)诸如K2SiF6:Mn
4+
(KSF)、K2TiF6:Mn
4+
(KTF)和K2GeF6:Mn
4+
(KGF)具有非常窄的红色发射光谱(针对它们的主发射线光谱的半峰全宽小于10nm)，这使得它们非常适合在PC白色LED中实现高亮度和发光效能(比宽带红色荧光粉(诸如铕激活红色氮化物荧光粉材料诸如CASN
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CaAlSiN3:Eu)亮约25％)。虽然从其表面上看窄带红色氟化物荧光粉是用于PC红色LED的理想选择，但也存在缺点，即它们在PC红色LED中的使用具有挑战性。例如，窄带红色氟化物荧光粉的吸收效率大大低于当前用于PC红色LED的红色氮化物荧光粉的吸收效率(通常约为十分之一)。因此，与红色氮化物荧光粉的使用量相比，为了实现蓝光到红光的完全转换，窄带红色氟化物荧光粉的使用量需要多5至20倍。总荧光粉的使用量的这种增加会显著增加制造成本，并且特别是因为窄带红色氟化物荧光粉比铕激活红色氮化物荧光粉贵得多(例如，贵至少五倍)，使得它们对于在PC红色LED中使用而言过于昂贵。
[0011]此外，研究发现，窄带红色氟化物荧光粉的相当低的吸收效率会导致由LED芯片生成的未转换蓝光最终进入发射产物，即所谓的“蓝色通过”，其降低红光发射的“色纯度”。虽然“蓝色通过”在白光系统(诸如例如显示器背光)中可能是可接受的，其中蓝光是白光的组成部分，但对于需要“纯红”(基本上是单色)光的应用—“蓝色通过”将降低红光的色纯度，并且因此非常不受欢迎。
[0012]仅利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种照明设备，其包括：第一LED，其生成具有从620nm到640nm的峰值发射波长的光；第二LED，其生成具有从500nm到565nm的峰值发射波长的光；第三LED，其生成具有从430nm到480nm的主波长的光；和第四LED，其生成具有从1800K到5000K的CCT的白光；其中所述第一LED包括荧光粉转换LED，所述荧光粉转换LED包括生成具有从400nm到480nm的主波长的光的第一LED芯片以及具有小于55nm的FWHM的窄带红色荧光粉；并且其中由所述设备生成的光包括由所述第一、第二、第三和第四LED生成的光的组合，并且其中由所述设备生成的光的CCT可通过独立地控制到所述第一、第二、第三和第四LED的功率而从1800K调谐到8000K。2.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述窄带红色荧光粉包括以下中的至少一者：K2SiF6:Mn
4+
、K2GeF6:Mn
4+
或K2TiF6:Mn
4+
。3.根据权利要求1或权利要求2所述的照明设备，其中所述第一LED进一步包括宽带红色荧光粉。4.根据权利要求3所述的照明设备，其中所述窄带红色荧光粉和宽带红色荧光粉被包含在单层中。5.根据权利要求3所述的照明设备，其中所述窄带红色荧光粉被包含在第一层中，并且所述宽带红色荧光粉被包含在第二层中。6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明设备，其中所述第一LED生成具有至少90％的色纯度的光。7.根据权利要求1至6中任一项所述的照明设备，其中所述第二LED包括荧光粉转换LED，所述荧光粉转换LED包括生成具有从400nm到480nm的主波长的光的第二LED芯片和绿色荧光粉。8.根据权利要求1至7中任一项所述的照明设备，其中所述第四LED包括第四LED芯片和绿色到红色荧光粉，所述第四LED芯片生成具有从400nm到480nm的主波长的光。9.根据权利要求1至8中任一项所述的照明设备，其中由所述设备生成的光具有在针对从1800K到6500K的CCT和从80到98的CRI Ra的黑体轨迹的0.006Δuv内的色度。10.根据权利要求1至9中任一项所述的照明设备，其中所述第一LED、所述第二LED、所述第三LED或所述第四LED中的至少一者包括：LED倒装芯片或包括多个串联连接的LED的LED芯片。11.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李依群，张景琼，赵俊刚，
申请(专利权)人：普瑞光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：