一种多基色LED光源模块、配光方法、发光装置

本发明涉及半导体照明技术，尤其涉及一种多基色led光源模块、配光方法、发光装置。

背景技术：

1、led(light emitting diode)是一种基于p-n结电致发光原理制成的半导体发光器件，被称为第四代照明光源或绿色光源，因其具有节能省电、环保、寿命长、体积小、响应快、抗震动性好等优点，可以广泛应用于各种指示、显示、情景装饰、背光源、普通照明、城市夜景、车头灯等，尤其在节能省电的问题上，led是目前取代传统照明方式的最佳选择。

2、在照明领域，低色温光源能给人带来温暖舒适的感觉，当色温小于3300k时，光线以红光为主，此环境下能给人带来温馨、放松的感受，因此低色温光源越来越受到人们的青睐。在室内照明，尤其在卧室中，人们已经普遍使用低色温光源作为照明的选择，低色温光源的光谱成分中蓝光占比很少，蓝光危害低，不会对人体眼轴的发育造成影响，不会妨碍褪黑素的产生，并帮助人体放松、有益睡眠、有益健康。

3、目前的低色温光源的制备方式主要有两种，一种方式是传统的蓝光led芯片涂覆荧光粉的方法，但蓝光led芯片结合荧光粉合成的白光，其光谱中存在蓝光过多、青光缺失和红光不足的问题，越来越多的研究表明，采用这种方法合成的led光源随着时间的推移存在蓝光泄露问题，造成光谱中蓝光占比较大，将对用户产生非视觉生物效应，影响褪黑素分泌，造成生物钟紊乱，睡眠质量差等问题，此外，荧光粉还会随使用时间老化，导致led的色温发生漂移、发光效率下降，并且越低的色温所需要涂覆的荧光粉越多，可靠性会越差。另一种方式是采用多基色led芯片直接出光合成所需低色温光源，可以解决荧光粉带来的色温漂移和蓝光泄露等问题，由于不同色温光源所需不同颜色的光通量配比不同，且不同颜色芯片发光效率不同，这种方式目前采用的是多路驱动，不同颜色的芯片由不同的电路控制，这种方式存在的问题是其中一路驱动出现故障则会使整个光源装置出现问题，成本增加、且可靠性降低。因此，采用单路驱动能降低成本并提高可靠性，而单路驱动需要配比不同数量的多基色led芯片，组合得到多基色led光源，实现目标色温，并且由于不同颜色芯片的数量不同，空间分布不同，会存在出光颜色不均匀的问题，所以，一种采用单路驱动且在灯珠内实现不同颜色芯片预混光的低色温多基色led发光装置及其光源模块配光方法就具有非常重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种低色温无荧光粉多基色led光源模块，该光源模块不使用荧光粉，避免荧光粉失效带来的光损失和蓝光泄露，且采用特定单色/双色灯珠方案，在灯珠内使用两种特定颜色led芯片，四颗led芯片采用相同颜色芯片对角分布进行预混光，可改善多基色led空间颜色均匀性差的问题。

2、本发明的第二个目的在于提供一种低色温无荧光粉多基色led光源模块的配光方法，在方法能对目标色温进行精准配光，在单路驱动下确定不同颜色led芯片的数量，得到空间颜色均匀性好的2200k~2900k色温光源。

3、本发明的第三个目的在于提供一种低色温无荧光粉多基色led发光装置采用单路驱动，解决了多路驱动在成本和可靠性上存在的问题。

4、本发明第一个目的是这样实现的：

5、一种多基色led光源模块，所述光源模块由若干颗多基色led灯珠组成，每颗多基色led灯珠包含一种或两种主波长的led芯片；所述多基色led灯珠包含四颗led芯片，四颗led芯片呈正方形排列，相同主波长的led芯片对角分布；所述若干颗多基色led灯珠包括第一灯珠，以及第二灯珠、第三灯珠、第四灯珠中的一种或多种，多种灯珠按一定比例的配合使用，达到所需的色温、显指等要求；所述多基色led灯珠串联连接，恒流驱动，使得光源模块可靠性提升。

6、进一步地，所述第一灯珠的四颗芯片为两颗红光led芯片和两颗黄光led芯片；所述第二灯珠的四颗芯片为两颗蓝光led芯片和两颗黄光led芯片；所述第三灯珠的四颗芯片为四颗黄光led芯片；所述第四灯珠的四颗芯片为两颗红光led芯片和两颗绿光led芯片；一颗led灯珠内包含特定两种颜色led芯片的结构使得不同颜色led芯片出射的光能够先在led灯珠内进行预混光，之后再与其他灯珠进行进一步混光，提高了空间颜色均匀性，同一颗led灯珠内相同颜色芯片对角分布，使得不同颜色led芯片出射的光能够在灯珠内实现更好的混光效果。其中，红光led芯片的峰值波长范围为600nm~635nm、黄光led芯片的峰值波长范围为555nm~595nm、绿光led芯片的峰值波长范围为500nm~555nm、蓝光led芯片的峰值波长范围为445nm~480nm。

7、进一步地，所述每颗多基色led灯珠还包括封装基板、固晶层、金线和一次光学透镜，所述led芯片通过固晶层与封装基板连接，所述led芯片通过金线与封装基板进行电传导；所述一次光学透镜将led芯片、固晶层和金线密封在封装基板上。

8、本发明的第二个目的是这样实现的：

9、一种多基色led光源模块的配光方法，所述多基色led光源模块的色温范围为2200k~2900k，配光方法包括以下步骤：

10、a：测试额定电流下所备蓝光led芯片、绿光led芯片、黄光led芯片、红光led芯片的主波长、光谱和光通量参数；

11、b：根据目标色温需求，计算不同颜色led芯片的光通量比例，从而计算所需不同颜色led芯片的颗粒数之比a:b:c:d；

12、c：将上述不同颜色led芯片组合得到四种多基色led灯珠，即第一灯珠、第二灯珠、第三灯珠和第四灯珠，每颗多基色led灯珠包含四颗led芯片，相同颜色的led芯片对角分布；所述第一灯珠的四颗芯片为两颗红光led芯片和两颗黄光led芯片；所述第二灯珠的四颗芯片为两颗蓝光led芯片和两颗黄光led芯片；所述第三灯珠的四颗芯片为四颗黄光led芯片；所述第四灯珠的四颗芯片为两颗红光led芯片和两颗绿光led芯片；为将不同颜色led芯片组合得到四种多基色led灯珠而取整得到蓝光led芯片、绿光led芯片、黄光led芯片、红光led芯片的数量之比4e:4f:4g:4h；

13、d：进行第一灯珠、第二灯珠、第三灯珠和第四灯珠数量的配比计算，得到（2h-2f）颗第一灯珠、2e颗第二灯珠、(2g-2e-（2h-2f）)/2颗第三灯珠和2f颗第四灯珠的配比；

14、e：将上述第一灯珠、第二灯珠、第三灯珠和第四灯珠组合得到多基色led光源模块，达到目标色温需求。

15、根据配光计算组得到的多基色led光源模块能够达到所需的色温要求，且具有较高的显色指数，能够实现良好的视觉效果。

16、本发明的第三个目的是这样实现的：

17、一种多基色led发光装置，包括本发明提供的多基色led光源模块。

18、进一步地，多基色led发光装置，还包括光源电路板、热传导材料、散热器、二次光学部件和驱动模块；所述多基色led光源模块固定在光源电路板上，所述光源电路板通过热传导材料固定在散热器上，所述二次光学部件安装在散热器上；所述多基色led光源模块通过焊接层与光源电路板上的焊盘连接，所述光源电路板上的电路通过导线与驱动模块连接；所述二次光学部件包括二次光学透镜，二次光学透镜为一体式结构。

19、进一步地，所述光源电路板的表面设置有高漫反射率的反射层，使得经过光学透镜界面时被反射回光源电路板方向的光线再反射出去，提高出光效率。

20、进一步地，所述二次光学部件还包括出光面盖板；所述出光面盖板的材料为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、高透光玻璃中的一种，所述出光面盖板表面设有图形化微结构阵列，能够对二次光学透镜出射的光进行进一步混光，提高空间颜色均匀性。

21、进一步地，所述多基色led灯珠包括一次光学透镜；所述一次光学透镜和二次光学透镜之间填充自适应胶体层，一次光学透镜、二次光学透镜和自适应胶体层的折射率都为1.41~1.59，透光率大于99%，避免因为一次光学透镜和二次光学透镜之间存在空气间隙而导致的光于封装胶和空气界面处发生全反射的问题，三层折射率匹配的封装胶层进一步提高了光提取效率。

22、进一步地，所述自适应胶体层的材料为硅胶。

23、本发明所提出的以上技术方案与现有技术相比，本发明具有如下优点。

24、1.本发明采用无荧光粉多基色led光源模块直接合成低色温白光，减少了蓝光危害，避免了荧光粉的使用带来的光效降低和色温漂移的问题，实现了蓝光可控，实现了真正意义上的绿色健康高品质的led照明，且光源模块将不同颜色的led芯片组合成特定的单色/双色led灯珠，实现不同颜色led芯片出射光在led灯珠中的预混光，进一步进行混光，提高了空间颜色均匀性。

25、2.本发明采用的配光计算方法，可对目标色温进行精准配光，在单路驱动下确定不同颜色led芯片的数量，得到空间颜色均匀性好的2200k~2900k色温光源。

26、3.本发明提供的无荧光粉多基色led发光装置采用单路驱动，降低了成本，提升了可靠性。