[发明专利]一种新型LED光源及其照明装置

说明书

技术领域

本发明属于照明工程领域，具体涉及一种发光系统和装置，特别涉及一种新型LED光源及其照明装置。

背景技术

目前的照明光源主要有白炽灯、卤素灯、荧光灯以及LED灯等，它们虽然给人类带来了照明的便利，可是它们各有利弊。

白炽灯是指通过加热某些金属物质利用热辐射使其产生可见光的光源，白炽灯光的光谱分布连续，在可见光的部分为连续光谱，但同时，作为一种通过加热产生热辐射而发光的光源，白炽灯光的能量分布主要集中于波长较长的区域，故其灯光成分中有较强的短波红外线。短波红外线穿透眼组织的能力较强，照射到眼组织后被晶状体吸收会引起晶状体蛋白变性。起初在晶状体蛋白后皮质层出现空泡和点状浑浊；有时在晶状体前囊表层可见表层剥离，一端附在囊膜上，一端卷曲游离在前房内。在其透过屈光间质后，可聚焦于视网膜黄斑处，造成视网膜部灼伤。可见，虽然在白炽灯灯光照射下人眼在可见区各波长处的响应能力能得到充分的使用，眼睛不易疲劳，但在使用过程中白炽灯灯光光谱红外部分对人体视力的危害也是不可避免的。另一方面，从能耗角度讲，白炽灯在使用过程中，仅30%的电量用于发光，其他的能量都用于发热，发光效率与当前各种新式光源相比过低。

高压汞灯，是电流通过高压汞蒸气，使之电离激发，形成放电管中电子、原子和离子间的碰撞而发光的光源。主要辐射的是404.7nm、435.8nm、546.1nm和577.0～579.0nm的可见谱线,此外还辐射较强的365.0nm的长波紫外线。长波紫外线对衣物和人体皮肤的穿透性远比中波紫外线要强，可达到真皮深处，并可对表皮部位的黑色素起作用，从而引起皮肤黑色素沉着，使皮肤变黑，起到了防御紫外线，保护皮肤的作用,虽不会引起皮肤急性炎症，但对皮肤的作用缓慢，可长期积累，是导致皮肤老化和严重损害的原因。此外，高压汞灯的灯光中不含红光，长期暴露在这种光下容易导致人眼感受红色的能力下降甚至形成色盲。

荧光灯，又叫日光灯，是利用低压汞蒸气放电产生的紫外线激发涂在灯管内壁的荧光粉而发光的电光源。不同的荧光粉可发出不同颜色的光。约60%的电能可转换为紫外光，其余转换为热能。约40%的紫外光能转换为可见光。其可见光的主要波长为405nm（蓝紫光），436nm（蓝光），456nm（绿光）和577nm（黄光），为非连续光谱。而且与普通白炽灯相比，发出的波长太短，易造成视觉疲劳，使人眼睛的视杆细胞受到损伤，也是造成年轻人近视眼的一个原因。另外，荧光灯能产生紫外线辐射，若灯管破碎还可能造成环境的汞污染。

LED灯（Light Emitting Diode）又叫发光二极管，是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。LED发光是基于电流作用下半导体材料中电子与空穴复合，这时电子所携带的多余能量需要释放出来。如果该多余能量是以电子与晶格相关作用而释放即产生声子，就会产生热；如果该多余能量是以光子形式释放，就产生了光。光子能量即为两个位置间的能量差，决定了光波波长。

目前的白光LED主要是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光。实现方法有两种，第一种方法是在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。而这种方案的一个原理性的缺点就是该荧光体中Ce3+离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差,难以满足低色照明的要求，同时发光效率还不高。这种LED的最高效率达到44.3lm/w，最高光通量为187lm，产业化产品可达120lm，Ra为75-80；第二种方法是蓝色LED芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光,显色性较好，但是这种方法所用荧光粉有效转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率更低。这种LED色温可达到3000K-6000K的较好结果，Ra达到82-87，较前述产品有所提高。同时，这两种方法都存在一致性差、色温随角度变化的缺陷。荧光粉的激发峰宽和矮，而蓝光激发峰高和窄，波长短，能量高，能直接穿透晶体直达眼底视网膜上，激活细胞氧化反应，启动细胞凋亡，引起视网膜细胞损伤，导致视力下降甚至丧失。