高显色指数和光效的LED发光器件.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910827825.3 (22)申请日 2019.09.03 (71)申请人 浙江凯耀照明有限责任公司 地址 314415 浙江省嘉兴市海宁市尖山新 区听潮路12号 (72)发明人 周立波 (74)专利代理机构 杭州杭诚专利事务所有限公 司 33109 代理人 尉伟敏 (51)Int.Cl. H01L 33/50(2010.01) H01L 25/075(2006.01) (54)发明名称 一种高显色指数和光效的LED发光器件 (57)摘要 本发明涉及LED光源技术领域， 。

2、公开了一种 高显色指数和光效的LED发光器件， 包括基板和 设置在基板一侧的LED芯片， 基板设有LED芯片的 一侧涂覆有含氟化物的荧光粉胶层， 另一侧涂覆 有不含氟化物的荧光粉胶层， 含氟化物的荧光粉 胶层包括发射波长为540-550nm的YAG黄粉、 620- 635nm或645-660nm的氮化物红粉、 625-635nm的 氟化物红粉和硅胶， 不含氟化物的荧光粉胶层包 括530-540nm的YAG黄绿粉、 620-635nm的氮化物 红粉、 645-660nm的氮化物红粉和硅胶。 本发明结 合各荧光粉的光谱特性， 对荧光粉在空间上进行 合理布局， 保证高的显色指数和光效的同时降低 了生。

3、产成本。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 110739382 A 2020.01.31 CN 110739382 A 1.一种高显色指数和光效的LED发光器件， 其特征是， 包括基板和设置在基板一侧的 LED芯片， 所述基板设有LED芯片的一侧涂覆有含氟化物的荧光粉胶层， 另一侧涂覆有不含 氟化物的荧光粉胶层， 所述含氟化物的荧光粉胶层包括发射波长为540-550nm的YAG黄粉、 发射波长为620-635nm或645-660nm的氮化物红粉、 发射波长为625-635nm的氟化物红粉和 硅胶， 所述不含氟化物的荧光粉胶层包括发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉、 发射波长为。

4、 620-635nm的氮化物红粉、 发射波长为645-660nm的氮化物红粉和硅胶。 2.根据权利要求1所述的一种高显色指数和光效的LED发光器件， 其特征是， 以质量分 数计， 所述含氟化物的荧光粉胶层包括9-15%发射波长为540-550nm的YAG黄粉， 1-3%发射波 长为620-635nm的氮化物红粉， 10-15%发射波长为625-635nm的氟化物红粉， 余量为硅胶； 所 述不含氟化物的荧光粉胶层包括15-30%发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉， 1-3%发射波长 为620-635nm的氮化物红粉， 0-1%发射波长为645-660nm的氮化物红粉， 余量为硅胶。 3.。

5、根据权利要求1所述的一种高显色指数和光效的LED发光器件， 其特征是， 以质量分 数计， 所述含氟化物的荧光粉胶层包括9-13%发射波长为540-550nm的YAG黄粉， 1-3%发射波 长为645-660nm的氮化物红粉， 15-21%发射波长为625-635nm的氟化物红粉， 余量为硅胶； 所 述不含氟化物的荧光粉胶层包括15-30%发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉， 1-3%发射波长 为620-635nm的氮化物红粉， 1-3%发射波长为645-660nm的氮化物红粉， 余量为硅胶。 4.根据权利要求1或2或3所述的一种高显色指数和光效的LED发光器件， 其特征是， 所 述YA。

6、G黄粉的成分为 （Gd， Y）mAlnOz:Ce其中m0、 n0、 z0； 所述YAG黄绿粉的成分为 YnAlGamOz:Ce3+其中m0、 n0、 z0； 所述氮化物红粉的成分为 （SrCa） AlSiNm:Eu2+其中m 0； 所述氟化物红粉包括KSF氟化物红粉和/或KGF氟化物红粉， 所述KSF氟化物红粉的成分为 AmSiFn:Mn4+其中A为H、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Fr、 NH4单一元素或元素组， m0、 n0； KGF氟化物红 粉的成分为BmGeFn:Mn4+其中B为H、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Fr、 NH4单一元素或元素组， m0、 n0。 5.。

7、根据权利要求1或2或3所述的一种高显色指数和光效的LED发光器件， 其特征是， 所 述LED芯片为发光主波长范围在400-490nm的蓝光芯片。 6.根据权利要求1所述的一种高显色指数和光效的LED发光器件， 其特征是， 所述基板 为硬基板， 所述硬基板为陶瓷基板、 蓝宝石基板、 单晶硅基板或多晶硅基板。 7.根据权利要求1所述的一种高显色指数和光效的LED发光器件， 其特征是， 所述基板 为柔性基板， 所述柔性基板为FPC柔性基板、 硅胶柔性基板或金属柔性基板。 8.根据权利要求1或6或7所述的一种高显色指数和光效的LED发光器件， 其特征是， 所 述基板上设有导电线路， 基板两端或其中一端。

8、设有与导电线路连通的电极。 9.根据权利要求1所述的一种高显色指数和光效的LED发光器件， 其特征是， 所述基板 一侧设有一个或多个LED芯片， 多个LED芯片矩阵排列在基板上， 通过导电线路导通。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110739382 A 2 一种高显色指数和光效的LED发光器件 技术领域 0001 本发明涉及LED光源技术领域， 尤其是涉及一种高显色指数和光效的LED发光器 件。 背景技术 0002 LED作为发光二极管器件中的一类， 是一种能够将电能转化为可见光的固态的半 导体器件， 它可以直接把电转化为光。 LED显色主要是通过LED荧光粉的搭配实现， 现有技术 中照明。

9、类LED器件在生成不同的光时通常使用的荧光粉是铝酸盐荧光粉加氮化物红粉加硅 胶(或环氧树脂)混合物， 或者是硅酸盐荧光粉加氮化物红粉加硅胶(或环氧树脂)混合物。 0003 例如， 在中国专利文献上公开的 “一种白光LED光源” ， 其公告号CN102760820B， 包 括碗杯、 设置在碗杯底部的蓝光LED芯片以及置于蓝光LED芯片上方的黄绿色荧光粉和红色 荧光粉， 其中黄绿色荧光粉置于红色荧光粉的上方。 该LED光源选用高光效的稀土铝酸盐基 质的黄绿色荧光粉、 硅酸盐黄绿色荧光粉与硅基氮化物红粉进行组合， 配合蓝光LED芯片， 通过调节具有不同发射光谱的荧光粉配比实现高显色指数的白光， 满足。

10、通用照明的技术要 求。 0004 但采用现有技术中的荧光粉， 要保证较高的显色指数， 就需牺牲部分光效， 因此制 得的LED光源在具有高显色指数的情况下光效较低。 因此如何既保证好的显色指数又保证 高的光效， 成了一个亟需解决的课题。 发明内容 0005 本发明是为了克服现有技术中LED光源中使用的荧光粉， 要保证较高的显色指数， 就会降低光效， 显色指数和光效无法同时兼顾的问题， 提供一种高显色指数和光效的LED发 光器件， 调节选用荧光粉的种类并改变荧光粉胶层的涂覆方式， 在不降低显色指数的情况 下， 与传统的荧光粉涂覆方式相比大大提高了光效， 实现了同时具有高显色指数及高光效 的LED发。

11、光器件。 0006 为了实现上述目的， 本发明采用以下技术方案： 一种高显色指数和光效的LED发光器件， 包括基板和设置在基板一侧的LED芯片， 基板 设有LED芯片的一侧涂覆有含氟化物的荧光粉胶层， 另一侧涂覆有不含氟化物的荧光粉胶 层， 含氟化物的荧光粉胶层包括发射波长为540-550nm的YAG黄粉、 发射波长为620-635nm或 645-660nm的氮化物红粉、 发射波长为625-635nm的氟化物红粉和硅胶， 所述不含氟化物的 荧光粉胶层包括发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉、 发射波长为620-635nm的氮化物红粉、 发射波长为645-660nm的氮化物红粉和硅胶。 0。

12、007 本发明在基板设有LED芯片的一侧涂覆由特定发射波长的YAG黄粉、 氮化物红粉和 氟化物红粉混合形成的含氟化物的荧光粉胶层。 通过向YAG荧光粉中加入红色荧光粉的方 法是提高显色指数的有效方法， 由于氮化物红粉发光效率和化学稳定性高， 因此本发明添 加氮化物红粉以提高显色效果。 但氮化物红粉的激发光谱几乎覆盖了整个黄绿光波段， 如 说明书 1/5 页 3 CN 110739382 A 3 果添加量过多， 其对黄绿光的再吸收会导致LED发光器件的光效显著下降， 添加量不足又会 导致显色效果不符合使用要求， 因此本发明在含氟化物的荧光粉胶层内添加氟化物红粉， 窄波的氟化物红粉在提升显色指数的。

13、同时不自吸光， 可以显著提高光效。 0008 而氟化物荧光粉的成本高， 大量使用会大大提高LED发光器件的生产成本， 不利于 批量化生产和市场推广应用。 因此本发明在基板的另一侧涂覆不含氟化物的荧光粉胶层， 结合发射波长不同的各荧光粉的光谱特性， 对YAG荧光粉、 氮化物红粉和氟化物红粉在空间 上进行合理布局， 降低了生产成本的同时， 可有效避免再吸收， 使得到的LED发光器件同时 具有高的显色效果及光效， 且色温、 色坐标均达到使用要求。 0009 作为优选， 以质量分数计， 含氟化物的荧光粉胶层包括9-15发射波长为540- 550nm的YAG黄粉， 1-3发射波长为620-635nm的氮。

14、化物红粉， 10-15发射波长为625- 635nm的氟化物红粉， 余量为硅胶； 不含氟化物的荧光粉胶层包括15-30发射波长为530- 540nm的YAG黄绿粉， 1-3发射波长为620-635nm的氮化物红粉， 0-1发射波长为645- 660nm的氮化物红粉， 余量为硅胶。 根据各荧光粉的光谱特性， 含氟化物和不含氟化物的荧 光粉胶层分别采用该比例的荧光粉配比， 可使LED发光器件的显色指数达到80以上， 并且光 效可以大大提高。 0010 作为优选， 以质量分数计， 含氟化物的荧光粉胶层包括9-13发射波长540-550nm 的YAG黄粉， 1-3发射波长为645-660nm的氮化物红。

15、粉， 15-21发射波长为625-635nm的氟 化物红粉， 余量为硅胶； 不含氟化物的荧光粉胶层包括15-30发射波长530-540nm的YAG黄 绿粉， 1-3发射波长为620-635nm的氮化物红粉， 1-3发射波长为645-660nm的氮化物红 粉， 余量为硅胶。 根据各荧光粉的光谱特性， 含氟化物和不含氟化物的荧光粉胶层分别采用 该比例的荧光粉配比， 可使LED发光器件的显色指数进一步提高到90以上， 并且依然保持高 的光效。 0011 作为优选， YAG黄粉的成分为(Gd， Y)mAlnOz:Ce其中m0、 n0、 z0； YAG黄绿粉的 成分为YnAlGamOz:Ce3+其中m0。

16、、 n0、 z0； 氮化物红粉的成分为(SrCa)AlSiNm:Eu2+其中m 0； 氟化物红粉包括KSF氟化物红粉和/或KGF氟化物红粉， KSF氟化物红粉的成分为AmSiFn: Mn4+其中A为H、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Fr、 NH4单一元素或元素组， m0、 n0； KGF氟化物红粉的成 分为BmGeFn:Mn4+其中B为H、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Fr、 NH4单一元素或元素组， m0、 n0。 采用上述 成分的荧光粉， 显色性和有效转换效率均较高， 可以保证高的显色指数和光效。 0012 作为优选， LED芯片为发光主波长范围在400-490nm的蓝。

17、光芯片。 该波长范围的蓝 光芯片能有效激发荧光粉发出红光、 绿光、 黄光等不同颜色的光， 通过不同比例的荧光粉配 比从而形成色温、 色坐标均达使用要求的白光， 并具有高的显色指数和光效。 0013 作为优选， 基板为硬基板， 所述硬基板为陶瓷基板、 蓝宝石基板、 单晶硅基板或多 晶硅基板。 采用硬基板具有良好的机械强度、 绝缘性、 导热性、 耐热性和化学稳定性。 0014 作为优选， 基板为柔性基板， 所述柔性基板为FPC柔性基板、 硅胶柔性基板或金属 柔性基板。 使用柔性基板， 具有可折叠性， 可塑性强， 且散热性能良好。 0015 作为优选， 基板上设有导电线路， 基板两端或其中一端设有与。

18、导电线路连通的电 极。 保证电流有效连通， 在电流通过时实现发光。 0016 作为优选， 基板一侧设有一个或多个LED芯片， 多个LED芯片矩阵排列在基板上， 通 过导电线路导通。 采用多个LED芯片可以保证不同的亮度需求。 说明书 2/5 页 4 CN 110739382 A 4 0017 因此， 本发明具有如下有益效果： (1)在基板设有LED芯片的一侧涂覆含氟化物的荧光粉胶层， 在含氟化物的荧光粉胶层 内添加氟化物红粉， 窄波的氟化物红粉在提升显色指数的同时不自吸光， 在使LED发光器件 具有高的显色指数的同时还可以显著提高光效； (2)在基板的另一侧涂覆不含氟化物的荧光粉胶层， 结合发。

19、射波长不同的各荧光粉的 光谱特性， 对YAG荧光粉、 氮化物红粉和氟化物红粉在空间上进行合理布局， 保证高的显色 指数和光效的同时降低了生产成本， 并且用荧光粉胶层将基板两侧全部包裹， 可以保证蓝 光不会析出， 防止蓝光伤害视网膜； (3)选用合适的荧光粉发射波长及配比， 在获得高的显色效果和光效的同时， 色温、 色 坐标等均能达到使用要求。 附图说明 0018 图1是本发明的一种结构示意图； 图2是本发明使用的发射波长为625-635nm的氟化物红粉的激发光谱图； 图3是实施例1中LED发光器件的光谱图。 0019 图中： 1基板、 101金属电极、 2LED芯片、 3含氟化物的荧光粉胶层、。

20、 4不含氟化物的荧 光粉胶层。 具体实施方式 0020 下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。 0021 实施例1： 一种高显色指数和光效的LED发光器件， 包括基板1和设置在基板上侧的一个LED芯片 2， 基板为陶瓷基板， 基板上设有导电线路， 基板两端设有与导电线路连通的金属电极101。 LED芯片为发光主波长范围在400-490nm的蓝光芯片， 基板设有LED芯片的一侧涂覆有含氟 化物的荧光粉胶层3， 另一侧涂覆有不含氟化物的荧光粉胶层4， 含氟化物的荧光粉胶层包 括12发射波长为540-550nm的YAG黄粉(Y3Al5O12:Ce)、 2发射波长为620-635nm的氮化。

21、物 红粉(SrCa)AlSiN:Eu2+)、 12发射波长为625-635nm的KSF氟化物红粉(K2SiF6:Mn4+)和 74硅胶； 不含氟化物的荧光粉胶层包括20发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉 (Y3AlGa5O12:Ce3+)、 2发射波长为620-635nm的氮化物红粉(SrCa)AlSiN:Eu2+)、 0.5发射 波长为645-660nm的氮化物红粉(SrCa)AlSiN3:Eu2+)和77.5硅胶。 0022 实施例2： 一种高显色指数和光效的LED发光器件， 包括基板和设置在基板上侧的一个LED芯片， 基板为硅胶柔性基板， 基板上设有导电线路， 基板两端设有与导电。

22、线路连通的金属电极。 LED芯片为发光主波长范围在400-490nm的蓝光芯片， 基板设有LED芯片的一侧涂覆有含氟 化物的荧光粉胶层， 另一侧涂覆有不含氟化物的荧光粉胶层， 含氟化物的荧光粉胶层包括 9发射波长为540-550nm的YAG黄粉(Y3Al5O12:Ce)、 1发射波长为620-635nm的氮化物红 粉(SrCa)AlSiN:Eu2+)、 10发射波长为625-635nm的KSF氟化物红粉(K2SiF6:Mn4+)和80 硅胶； 不含氟化物的荧光粉胶层包括15发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉(Y3AlGa5O12: Ce3+)、 1发射波长为620-635nm的氮化物红。

23、粉(SrCa)AlSiN:Eu2+)和84硅胶。 说明书 3/5 页 5 CN 110739382 A 5 0023 实施例3： 一种高显色指数和光效的LED发光器件， 包括基板和设置在基板上侧的一个LED芯片， 基板为FPC柔性基板， 基板上设有导电线路， 基板两端设有与导电线路连通的金属电极。 LED 芯片为发光主波长范围在400-490nm的蓝光芯片， 基板设有LED芯片的一侧涂覆有含氟化物 的荧光粉胶层， 另一侧涂覆有不含氟化物的荧光粉胶层， 含氟化物的荧光粉胶层包括15 发射波长为540-550nm的YAG黄粉(Y3Al5O12:Ce)、 3发射波长为620-635nm的氮化物红粉 。

24、(SrCa)AlSiN:Eu2+)、 15发射波长为625-635nm的KSF氟化物红粉(K2SiF6:Mn4+)和67硅 胶； 不含氟化物的荧光粉胶层包括30发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉(Y3AlGa5O12:Ce3 +)、 3发射波长为620-635nm的氮化物红粉(SrCa)AlSiN:Eu2+)、 1发射波长为645-660nm 的氮化物红粉(SrCa)AlSiN3:Eu2+)和66硅胶。 0024 实施例4： 一种高显色指数和光效的LED发光器件， 包括基板和设置在基板上侧的四个矩阵排列 在基板上的LED芯片， 基板为陶瓷基板， 基板上设有导电线路， 基板两端设有与导电。

25、线路连 通的金属电极， 四个LED芯片通过导电线路导通。 LED芯片为发光主波长范围在400-490nm的 蓝光芯片， 基板设有LED芯片的一侧涂覆有含氟化物的荧光粉胶层， 另一侧涂覆有不含氟化 物的荧光粉胶层， 含氟化物的荧光粉胶层包括10发射波长为540-550nm的YAG黄粉 (Y3Al5O12:Ce)、 2发射波长为645-660nm的氮化物红粉(SrCa)AlSiN3:Eu2+)、 18发射波 长为625-635nm的KGF氟化物红粉(K2GeF6:Mn4+)和70硅胶； 不含氟化物的荧光粉胶层包括 20发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉(Y3AlGa5O12:Ce3+)、 。

26、2发射波长为620-635nm的氮 化物红粉(SrCa)AlSiN:Eu2+)、 2发射波长为645-660nm的氮化物红粉(SrCa)AlSiN3:Eu2 +)和76硅胶。 0025 实施例5： 一种高显色指数和光效的LED发光器件， 包括基板和设置在基板上侧的四个矩阵排列 在基板上的LED芯片， 基板为陶瓷基板， 基板上设有导电线路， 基板两端设有与导电线路连 通的金属电极， 四个LED芯片通过导电线路导通。 LED芯片为发光主波长范围在400-490nm的 蓝光芯片， 基板设有LED芯片的一侧涂覆有含氟化物的荧光粉胶层， 另一侧涂覆有不含氟化 物的荧光粉胶层， 含氟化物的荧光粉胶层包括9。

27、发射波长为540-550nm的YAG黄粉 (Y3Al5O12:Ce)、 1发射波长为645-660nm的氮化物红粉(SrCa)AlSiN3:Eu2+)、 15发射波 长为625-635nm的KGF氟化物红粉(K2GeF6:Mn4+)和75硅胶； 不含氟化物的荧光粉胶层包括 15发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉(Y3AlGa5O12:Ce3+)、 1发射波长为620-635nm的氮 化物红粉(SrCa)AlSiN:Eu2+)、 1发射波长为645-660nm的氮化物红粉(SrCa)AlSiN3:Eu2 +)和83硅胶。 0026 实施例6： 一种高显色指数和光效的LED发光器件， 包括。

28、基板和设置在基板上侧的四个矩阵排列 在基板上的LED芯片， 基板为陶瓷基板， 基板上设有导电线路， 基板两端设有与导电线路连 通的金属电极， 四个LED芯片通过导电线路导通。 LED芯片为发光主波长范围在400-490nm的 蓝光芯片， 基板设有LED芯片的一侧涂覆有含氟化物的荧光粉胶层， 另一侧涂覆有不含氟化 物的荧光粉胶层， 含氟化物的荧光粉胶层包括13发射波长为540-550nm的YAG黄粉 (Y3Al5O12:Ce)、 3发射波长为645-660nm的氮化物红粉(SrCa)AlSiN3:Eu2+)、 21发射波 说明书 4/5 页 6 CN 110739382 A 6 长为625-63。

29、5nm的KGF氟化物红粉(K2GeF6:Mn4+)和63硅胶； 不含氟化物的荧光粉胶层包括 30发射波长为530-540nm的YAG黄绿粉(Y3AlGa5O12:Ce3+)、 3发射波长为620-635nm的氮 化物红粉(SrCa)AlSiN:Eu2+)、 3发射波长为645-660nm的氮化物红粉(SrCa)AlSiN3:Eu2 +)和64硅胶。 0027 对比例1： 对比例1与实施例1的区别在于， 对比例1中基板两侧均涂覆不含氟化物的荧光粉胶层， 其余均与实施例1中相同。 0028 对比例2： 对比例2与实施例4的区别在于， 对比例2中基板两侧均涂覆不含氟化物的荧光粉胶层， 其余均与实施例。

30、4中相同。 0029 对上述实施例和对比例中的LED光学器件的光学性能进行测试， 测试结果如表1所 示。 0030 表1： LED光学器件光学性能测试结果。 0031 从表1中可以看出， 实施例1-3与对比例1中显色指数可达80以上， 而实施例1-3采 用本发明中的涂覆方式及荧光粉胶层配比时， 光效可达164Lm/W以上， 比对比例1中基板两 侧涂覆相同的不含氟化物的荧光粉胶层时光效提高了9.81。 实施例4-6与对比例2中显色 指数可达90以上， 而实施例4-6采用本发明中的涂覆方式及荧光胶层配比时， 光效可达 163Lm/W以上， 比对比例2中基板两侧涂覆相同的不含氟化物的荧光粉胶层时光效提高了 23.67。 证明采用本发明中的荧光粉种类、 配比及涂覆方式， 在相同的显色指数下可以有 效提高光效。 说明书 5/5 页 7 CN 110739382 A 7 图1 图2 图3 说明书附图 1/1 页 8 CN 110739382 A 8 。