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CN102606898A - 一种色温可调的白光led光源及其应用 - Google Patents

一种色温可调的白光led光源及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于光电子领域，其公开了一种色温可调的白光LED光源及其应用；该白光LED光源包括基体，在基体上设置有规则排布的金属连接层，在金属连接层上设置有若干颗LED芯片，在基体的边沿处设有斜坡状反射面的反射体，该白光LED光源还包括带有一平底面的凸透镜，且该凸透镜的平底面与反射体形成一用于纳置LED芯片的真空光源腔，该白光LED光源还包括若干根热管和若干片散热片，热管与基体固接，且散热片穿套在所述热管上。本发明提供的色温可调的白光LED光源，克服了光源空间色温不均匀以及色温漂移等问题。

Description

一种色温可调的白光LED光源及其应用
技术领域
本发明涉及一种LED光源结构，尤其涉及一种用于照明的高可靠性、高出光率且色温可调的白光LED光源。本发明还涉及一种使用色温可调的白光LED光源的灯具。
背景技术
现有LED白光光源通常用蓝色或者紫外芯片发出蓝光或者紫光，再在芯片上涂敷相应的荧光粉层，芯片发出的蓝光或者紫光激发荧光粉层发出的光与剩余的蓝光或者紫光混合，可以制成不同色温和显色指数的白光光源，但是这种白光光源的色温和显色指数是不能自由调节的。另一方面，现有的色温可调的白光发光二极管采用蓝光芯片和红光芯片上面涂敷荧光粉层制备得到，由于受到目前的点粉技术限制导致光源空间色温分布不均匀，而且由于胶水混合荧光粉往往导致光源使用过程中光衰减严重和色温漂移现象严重。另外，荧光粉层包覆蓝光芯片和红光芯片不仅导致荧光粉的使用浪费，而且导致芯片产生的热量不易及时从上面散发出去。最后，现有的LED白光光源通过导热胶固定在热沉上，导热胶本身热阻大而且容易老化，导致LED白光光源在使用过程中芯片产生的热量不能及时散发出去，从而导致LED光源在使用过程中光衰和色温漂移严重。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的在于提出一种提供结构简单、成本低、光能利用率高、光效高的色温可调的白光LED光源。
一种色温可调的白光LED光源，包括圆形板状基体，在所述基体的表面间隔设置有规则排布的若干金属连接层，在所述金属连接层上设置有若干颗白光LED芯片或若干颗单色光LED芯片，相邻金属层上的LED芯片相异，在所述基体的边沿处设有斜坡状反射面的反射体，该白光LED光源还包括带有一平底面的凸透镜，且该凸透镜的平底面与所述反射体形成一真空光源腔，该光源腔用于纳置白光LED芯片和单色光LED芯片；该白光LED光源还包括若干根热管和若干片散热片，所述热管与基体的另一表面固接，且所述散热片穿套在所述热管上。
所述的色温可调的白光LED光源，其中，在所述基体上且置于真空光源腔部分以及所述反射体的反射面上分别设置一层反光层。
所述的色温可调的白光LED光源，其中，所述白光LED芯片和单色光LED芯片在所述金属焊接盘上呈同心圆阵列排布设置，且同一圆周上排布相同的LED芯片，相邻同心圆上排布不同的LED芯片，金属连接层的间距为50微米～5毫米。
所述的色温可调的白光LED光源，其中，所述白光LED芯片和单色光LED芯片在所述金属焊接盘上按不同直径径向呈扇形阵列排布设置，且同一直径上排布相同的LED芯片，相邻直径上排布不同的LED芯片，相邻金属连接层构成的夹角为30～45°。
所述的色温可调的白光LED光源，其中，所述凸透镜的外形构造呈球冠状或纵向截面呈倒扣的碗状。
所述的色温可调的白光LED光源，其中，所述凸透镜为玻璃透镜或石英透镜。
所述的色温可调的白光LED光源，其中，所述基体为陶瓷或金属热沉。
所述的色温可调的白光LED光源，其中，若干颗所述白光LED芯片之间采用并联或串联连接方式；若干颗所述单色光LED芯片之间采用并联或串联连接方式；所述白光LED芯片5与所述单色光LED芯片4之间采用并联或串联连接方式。
本发明提供的色温可调的白光LED光源，采用白光LED芯片，相对于现有的在所组成芯片表面涂敷荧光粉和胶水的混合层，具有以下优点：
1、克服了光源空间色温不均匀以及色温漂移等问题；
2、降低LED芯片发光面到周围环境的热阻，从而有利于芯片产生的热量从芯片上面散发出去，降低了LED芯片的结温，从而提高光源使用的可靠性并延长了光源的使用寿命。
附图说明
图1a和1b是本发明色温可调的白光LED光源的发光部分结构示意图；
图2a和2b是本发明色温可调的白光LED光源的焊接盘结构示意图；
图3是本发明色温可调的白光LED光源的立体结构示意图；
图4是本发明色温可调的白光LED光源的结构示意图；
具体实施例
本发明提供的一种色温可调的白光LED光源，包括圆形板状基体，该基体可以是陶瓷材质或金属热沉基体；在基体的一个表面贴合设置金属连接层，在所述金属连接层上间隔设置有若干颗白光LED芯片或若干颗单色光LED芯片，相邻金属层上的LED芯片相异；在基体的边沿处设有斜坡状反射面的反射体，该白光LED光源还包括带有一平底面的凸透镜，且该凸透镜的平底面与反射体形成一真空光源腔，该光源腔用于纳置白光LED芯片和单色光LED芯片；该白光LED光源还包括若干根热管和若干片散热片，热管与基体的另一表面固接，且若干片鳍形散热片等间距穿套在热管上，如干与基体相垂直，散热片与热管相垂直。
为增加反光效果，在基体上且置于真空光源腔部分以及反射体的反射面上，分别设置一层反光层。
上述白光LED光源中，金属连接层在基体上呈同心圆阵列排布设置，且同一金属连接层上排布相同的LED芯片，如白光LED芯片或单色光LED芯片，相邻金属连接层上排布不同的LED芯片，且相邻金属连接层的间距为50微米～5毫米；或者，白光LED芯片和单色光LED芯片在所述金属连接层上按不同直径径向呈扇形阵列排布设置，且同一金属连接层上排布相同的LED芯片，如白光LED芯片或单色光LED芯片，相邻金属连接层上排布不同的LED芯片，且金属连接层构成的夹角为30～45°。
上述白光LED光源，为了提高光效，凸透镜采用外形构造呈球冠状的凸透镜，或者纵向截面呈倒扣的碗状的凸透镜，且凸透镜选用石英透镜或玻璃透镜。所述凸透镜也可以具有不同的形态，比如凸透镜具有每个芯片上方均带一个小透镜的设计方案。高透光率的凸透镜很好地与真空光源腔底的反射层契合，以便于获得最大的出光效率和有效的配光。
所有白光LED芯片之间以及所有单色光LED芯片之间分别采用串联、并联或者串、并联连接方式排布，且所述白光LED芯片与所述单色光LED芯片之间采用并联或串联连接，通过调节外电源就可以控制其发光强度，从而获得不同的色温和显色指数的白光。
本发明提供的色温可调的白光LED光源，其LED芯片采用白光LED芯片(如，冷白光芯片或者正白光芯片)以及单色光LED芯片(如，红光芯片)，通过调节白光LED芯片和单色光LED芯片的发光强度比，可以实现更高亮度、更高可靠性、更长寿命而且没有色温漂移的超大功率暖白光源。同时，该白光LED光源比较有效地解决了目前技术的暖白光源色温漂移、低可靠性等技术难题。
该白光LED光源可以用于路灯，替代目前的现有的高压钠灯，也可用于室内照明，节约能源同时绿色环保。
所述的超大功率色温可调的白光LED光源，利用热管集中散热，可以有效的降低芯片结温，从而获得高可靠性、长寿命和没有色温漂移的白光光源。该超大功率高可靠性色温可调光源可以用于路灯，仓库灯和油站等等，替代现有的高压钠灯、金卤灯等，节能的同时而且绿色环保，另外还有比较人性化的色温可调节设计，这是传统光源所不具备的优势。尤其是所述发明超大功率色温可调节白光光源可以单独使用，也可以作为单个模组，集成多个模组从而可以实现更大功率的高可靠性色温可调白光照明。
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
实施例1
如图1a、2a、3和4所示，一种色温可调的白光LED光源，采用圆形平板陶瓷基体1，在基体1的上表面间隔贴合有若干规则排布且呈同心圆分布设置金属连接层2，相邻金属连接层2的间隔距离为50微米。在每一金属连接层2上焊接有若干颗白光LED芯片5或若干颗单色光LED芯片4，且同一LED芯片采用串联连接，不同LED芯片采用串联连接；同一金属连接层2上的LED芯片，如白光LED芯片5或单色光LED芯片4采用串联连接；相邻金属连接层2之间采用并联连接。在基体1的边沿处固接有一环状反射体3，该反射体3的反射面32为光滑的斜平面或斜弧面；白光LED光源还包括一球冠状凸透镜6，该凸透镜6为中心厚度为5毫米厚的石英透镜，且其平底面61边缘固接在发射体3上的阶梯凸台31上，所述透镜61、反射体3以及基体1之间形成一真空光源腔7，白光LED芯片5和单色光LED芯片4则纳置在该真空光源腔7内。该白光LED光源还包括若干根热管8和若干片散热片9，热管8与基体1的另一表面固接，且若干片鳍状的散热片9等间距穿套在热管8上，热管8与基体1相垂直，散热片9与热管8相垂直，或者根据需要采用其他的方式设置。
为了提高光效，在反射体3的反射面32以及基体1位于真空光源腔7的部分21的表面设置一层反光层。
实施例2
如图1a、2a、3和4所示，本实施例2与实施例1的不同之处在于：相邻同心圆上排布不同的LED芯片(如，白光LED芯片5或单色光LED芯片4)，且相邻同心圆的间距为5毫米；且相邻金属连接层2之间采用串联连接。
实施例3
如图1b、2b、3和4所示，本实施例3与实施例1的不同之处在于：
该白光LED光源的基体1圆形平板金属热沉基体，凸透镜6为中心厚度为8毫米厚玻璃透镜，且该凸透镜6的纵向截面为一倒扣的碗状结构；基体1上的金属连接层2上按不同直径径向呈扇形阵列排布设置，且相邻金属层之间的夹角为30°；同一金属连接层2上排布相同的LED芯片，如白光LED芯片5或单色光LED芯片4之间采用并联连接，所有白光LED芯片5与所有单色光LED芯片4之间采用串联连接。该实施例中的白光LED光源，采用一次封装的大功率(如10W)LED芯片，不用二次配光就可以直接应用于路灯，从而有效地提高了整盏灯的出光效率。
实施例4
如图1b、2b、3和4所示，本实施例4与实施例1的不同之处在于：同一金属连接层2上排布相同的LED芯片，如白光LED芯片5或单色光LED芯片4之间采用并联连接；相邻金属层之间的夹角为45°；且相邻金属连接层2之间采用串联连接。。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种色温可调的白光LED光源，其特征在于，该白光LED光源包括圆形板状基体，在所述基体的表面间隔设置有规则排布的若干金属连接层，在所述金属连接层上设置有若干颗白光LED芯片或若干颗单色光LED芯片，相邻金属层上的LED芯片相异，在所述基体的边沿处设有斜坡状反射面的反射体，该白光LED光源还包括带有一平底面的凸透镜，且该凸透镜的平底面与所述反射体形成一真空光源腔，该光源腔用于纳置白光LED芯片和单色光LED芯片；该白光LED光源还包括若干根热管和若干片散热片，所述热管与基体的另一表面固接，且所述散热片穿套在所述热管上。
2.根据权利要求1所述的色温可调的白光LED光源，其特征在于，在所述基体上且置于真空光源腔部分以及所述反射体的反射面上分别设置一层反光层。
3.根据权利要求1所述的色温可调的白光LED光源，其特征在于，所述金属连接层上呈同心圆阵列排布设置，且同一圆周上排布白光LED芯片或单色光LED芯片中的一种，相邻同心圆上排布不同的LED芯片。
4.根据权利要求3所述的色温可调的白光LED光源，其特征在于，相邻金属连接层的间距为50微米～5毫米。
5.根据权利要求1所述的色温可调的白光LED光源，其特征在于，所述白光LED芯片和单色光LED芯片在所述金属连接层上按不同直径径向呈扇形阵列排布设置，且同一直径上排布相同的LED芯片，相邻直径上排布不同的LED芯片。
6.根据权利要求5所述的色温可调的白光LED光源，其特征在于，相邻金属连接层构成的夹角为30～45°。
7.根据权利要求1所述的色温可调的白光LED光源，其特征在于，所述凸透镜的外形构造呈球冠状或纵向截面呈倒扣的碗状。
8.根据权利要求1所述的色温可调的白光LED光源，其特征在于，所述凸透镜为玻璃透镜或石英透镜。
9.根据权利要求1所述的色温可调的白光LED光源，其特征在于，所述基体为陶瓷或金属热沉。
10.根据权利要求1所述的色温可调的白光LED光源，其特征在于，若干颗所述白光LED芯片之间采用并联或串联连接方式；若干颗所述单色光LED芯片之间采用并联或串联连接方式；所述白光LED芯片5与所述单色光LED芯片4之间采用并联或串联连接方式。
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