具有可調節的色溫的led裝置制造方法
【專利摘要】根據本發明的實施例的一種LED裝置可包括：第一LED光源單元，包括至少一個第一白光LED并發出第一色溫的白光；第二LED光源單元，包括至少一個第二白光LED并發出不同于第一色溫的第二色溫的白光；可變電阻器，連接到第一LED光源單元和第二LED光源單元中的至少一個，被構造為控制供應到第一LED光源單元和第二LED光源單元中的至少一個的電流。
【專利說明】具有可調節的色溫的LED裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發光二極管(LED)裝置，更具體地說，涉及一種色溫可控制的白光LED和LED裝置，所述LED裝置通過包括該LED而能夠實現高的顯色性能和各種色溫的白光或全色光，同時能夠保持光通量。
【背景技術】
[0002]最近，發光二極管(LED)已經突出地作為照明裝置或者背光的光源。具體地，白光LED在性能的改善(諸如顏色再現的改善)方面具有優點，并具有降低的功耗以及對環境友好，并且由于能夠替換現有的熒光燈以引導用于照明裝置的白色光源而受到廣泛關注。白光LED可包括具有短波長的LED芯片以及吸收從所述芯片發出的光并將短波長的光轉換成長波長的光的磷光體，以允許將從LED芯片發出的光和從磷光體出來的光進行混合,從而實現白光。在如上所述形成的白光LED中，可根據注入LED芯片的電流的水平實現色溫(具體地說，相關色溫(簡稱為CCT))的改變，但是實現色溫的范圍可能明顯的狹窄。此外，在根據施加到LED芯片的電流的水平的光量的變化方面，在光量不減少的情況下，利用單個LED芯片來執行足夠寬的范圍內的顏色調諧是不可能的。
[0003]存在利用各種類型的單色LED芯片以實現各種類型的白光的方法。例如，可通過將紅光LED、藍光LED和綠光LED混合來實現白光。紅光LED、藍光LED和綠光LED可展示出由于半導體層的帶隙中的躍遷通過光的發出而產生的不同于磷光體產生的熒光光譜的光譜，因此，紅光LED、藍光LED和綠光LED可以是具有明顯窄的20nm或者更窄的半最大值全寬度的單色光源。因此，可以通過LED、藍光LED和綠光LED的混合來實現各種顏色坐標，然而可能不利于確保具有高的顯色指數(CRI)的自然白光。
[0004]作為改進的另一種方法，已經提出一種LED裝置，該LED裝置包括單個白光LED以及具有紅色波長、藍色波長和綠色波長的單獨的LED來分別控制LED，從而實現白光。這種LED裝置也可實現各種顏色坐標，然而，只要該LED裝置使用紅光LED、藍光LED和綠光LED具有窄的半最大值全寬度的單色光源，則在從冷白到暖白的寬的色溫范圍內實現高的顯色性能方面就會受到局限。
【發明內容】
[0005]技術問題
[0006]本公開的一方面提供一種發光二極管(LED)裝置，所述發光二極管(LED)裝置能夠在寬的色溫范圍內實現具有高的顯色性能的自然白光，同時能夠控制色溫。
[0007]本公開的另一方面還提供一種LED裝置，所述LED裝置能夠在寬的色溫范圍內實現具有高的顯色性能的包括自然白光的全色光，同時能夠控制色溫并保持光通量。
[0008]技術方案
[0009]根據本發明的一方面，提供一種LED裝置，所述LED裝置包括:第一 LED光源單元，包括至少一個第一白光LED并發出第一色溫的白光；第二LED光源單元，包括至少一個第二白光LED并發出不同于第一色溫的第二色溫的白光；可變電阻器，連接到第一LED光源單元和第二 LED光源單元中的至少一個，以控制供應到第一 LED光源單元和第二 LED光源單元中的至少一個的電流。
[0010]第一 LED光源單元和第二 LED光源單元可并聯連接。第一 LED光源單元可包括多個串聯連接的第一白光LED。第二 LED光源單元可包括多個串聯連接的第二白光LED。
[0011]第一白光LED和第二白光LED中的至少一個可包括藍光LED芯片和黃色磷光體。第一白光LED和第二白光LED中的至少一個可包括藍光LED芯片以及黃色磷光體、綠色磷光體和紅色磷光體的組合。第一白光LED和第二白光LED中的至少一個可包括紫外光(UV)LED芯片以及紅色磷光體、綠色磷光體和藍色磷光體的組合。
[0012]所述LED裝置在基底上可還包括覆蓋全部的第一 LED光源單元和第二 LED光源單元的樹脂封裝部分，第一 LED光源單元和第二 LED光源單元被設置在基底上。
[0013]第一色溫范圍可以從5000K至10000K，第二色溫范圍可以從2500K至4000K。
[0014]所述LED裝置可還包括與第一 LED光源單元和第二 LED光源單元分開驅動的紅光LED、綠光LED和藍光LED。通過控制注入第一 LED光源單元、第二 LED光源單元、紅光LED、綠光LED和藍光LED的電流，所述LED裝置可發出包括白光的全色光。
[0015]所述LED裝置在基底上可還包括覆蓋全部的第一 LED光源單元、第二 LED光源單元、紅光LED、綠光LED和藍光LED的樹脂封裝部分，第一 LED光源單元、第二 LED光源單元、紅光LED、綠光LED和藍光LED被設置在基底上。
[0016]有益效果
[0017]根據本發明的實施例，可以控制從LED裝置輸出的白光的色溫，并且在具有各種色溫的白光中可以確保高的顯色性能。具體地說，根據本發明的實施例，可以控制施加到冷白光LED光源和暖白光LED光源的驅動電流之間的比率，使得根據所述比率可以在普朗克軌跡(Planckian locus)上實現具有高的顯色性能的自然白光。另外,在各種顏色坐標的自然白光中，可以保持光通量并可以確保高的顯色性能。根據本發明的實施例的LED裝置能夠實現各種色溫并保持高的顯色性能，從而被有效地應用到高質量的氛圍照明裝置中。根據本發明的實施例的LED裝置可還包括紅光LED、綠光LED和藍光LED，以便可使用單個模塊實現具有高的顯色性能的全色照明和白光照明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是示出根據本發明實施例的LED裝置的電路圖。
[0019]圖2是根據本發明實施例的LED裝置100的示意性的透視圖。
[0020]圖3是示出從根據本發明的發明示例的LED裝置獲得的各種光譜的圖表。
[0021]圖4是示出從圖3的發明示例獲得的白光的各種顏色坐標的視圖。
[0022]圖5是示出根據本發明另一實施例的LED裝置的示意性的透視圖。
[0023]圖6a是示出從根據對比示例的LED裝置獲得的光譜的視圖，圖6b是示出從根據本發明的發明示例的LED裝置獲得的光譜的視圖。
[0024]最佳實施方式
[0025]以下，將參照附圖對本發明的實施例進行詳細地描述。然而，本發明可以以許多不同的形式實施，并且不應該被解釋為受限于在此所闡述的實施例。在附圖中，為了清晰可能會夸大元件的形狀和尺寸，并且將始終使用相同的標號來表示相同或相似的元件。
[0026]圖1是示出根據本發明實施例的LED裝置的電路圖。參照圖1，根據本發明實施例的LED裝置可包括第一 LED光源單元120和第二 LED光源單元130，第一 LED光源單元120和第二 LED光源單元130發出彼此不同的色溫的白光。可對從第一 LED光源單元120發出的白光和從第二 LED光源單元130發出的白光進行混合，以從所述LED裝置輸出白光。
[0027]參照圖1，第一 LED光源單元120可包括至少一個第一白光LED121或122，以發出第一色溫的白光；第二 LED光源單元130可包括至少一個第二白光LED131或132，以發出第二色溫的白光。在該實施例中，第一 LED光源單元120包括兩個第一白光LED121和122，第二 LED光源單元130包括兩個第二白光LED131和132，但是本發明不限于此。例如，光源單元120和130中的每一個可包括單個白光LED，或者可包括三個或更多個白光LED。
[0028]如圖1中所示，發出彼此不同的色溫的白光的第一 LED光源單元120和第二 LED光源單元130可以并聯連接。例如，發出冷白光的第一 LED光源單元120和發出暖白光的第二 LED光源單元130可以彼此并聯連接。這里，冷白光是指具有相對高的相關色溫(CCT)的白光，暖白光是指具有相對低的CCT的白光。被包括在第一 LED光源單元120中的兩個第一白光LED121和122可以串聯連接，并可具有注入其中的相同的電流量。
[0029]另外，所述LED裝置可被這樣構造:可將可變電阻器150與第一 LED光源單元120和第二 LED光源單元130中的至少一個串聯連接，從而控制施加到第一 LED光源單元120和第二 LED光源單元130的電流量。可變電阻器150的電阻可以被控制，從而利于對施加到第一 LED光源單元120的電流量和施加到第二 LED光源單元130的電流量之間的比率(電流比率)進行有效的控制。因此，由于使用可變電阻器對電流的比率進行控制，所以可對從第一 LED光源單元120發出的第一色溫的白光(例如冷白光)的量和從第二 LED光源單元130發出的第二色溫的白光(例如暖白光)的量之間的比率進行改變，從而控制從整個LED裝置輸出的白光的色溫。
[0030]如果需要，可通過可變電阻器150來控制施加到第一 LED光源單元120和第二 LED光源單元130上的電流，從而控制可應用于照明裝置的LED裝置的色溫，以實現具有各種顏色坐標的白光照明裝置。根據上述的實施例的LED裝置可應用到用于周圍環境或期望的氣氛顯示的氛圍照明裝置。另外，如下面所描述的，總光通量可以被保持在總的可控制的色溫范圍內，并且可實現能夠展示從冷白光到暖白光的整個自然白光區域的所有的白光光源。例如，第一白光LED121和122可以是具有5000K至10000K的色溫的冷白光LED，第二白光LED131和132可以是具有2500K至4000K的色溫的暖白光LED，以通過可變電阻器150的控制而實現從其中輸出各種色溫的光的LED裝置。另外，在顏色再現沒有劣化的情況下，可將足夠高的顯色指數(CRI)保持在如下所述的寬的色溫范圍內。
[0031]在如上所述的實施例中，可以將可變電阻器150連接到第二 LED光源單元130，但是本發明不限于此。代替第二 LED光源單元130，可變電阻器150可以連接到第一 LED光源單元120，并且單獨的可變電阻器150可連接到第一 LED光源單元120和第二 LED光源單元130。在這種情況下，可通過控制可變電阻器來控制兩個光源單元的電流比率，因此，可以控制總輸出光的色溫，同時還可以保持足夠的光量和高度的顏色再現。
[0032]圖2是根據本發明實施例的LED裝置100的示意性的透視圖。參照圖2，發出冷白光的兩個第一白光LED121和122以及發出暖白光的兩個第二白光LED131和132可以分別設置在設置有配線的基底101 (諸如電路板)上。兩個第一白光LED121和122可構成第一 LED光源單元120 (參見圖1的120)，兩個第二白光LED131和132可構成第二 LED光源單元130 (參見圖1的130)。圖1中示出了白光LED121、122、131和132之間的電連接關系，并且基底可設置有用于彼此之間連接的配線。另外，可變電阻器(參見圖1的150)可連接到白光LED121、122、131和132中的至少一個上。盡管圖2中未示出基底上的被設置為實現圖1的連接關系的具體配線形式和可變電阻器，但是具有本領域普通技術的人員從圖1和說明書的描述中可以充分地理解它們。具有不同色溫的白光LED可以彼此在空間上混合，以利于不同類型的白光的均勻混合。
[0033]白光LED121、122、131和132中的每一個均可以通過LED芯片和磷光體的組合而實現。例如，第一白光LED121和122以及第二白光LED131和132中的至少一個可包括藍光LED芯片和黃色磷光體。可選擇地，白光LED121、122、131和132中的至少一個可包括藍光LED芯片、黃色磷光體、綠色磷光體和紅色磷光體的組合，以發出白光。可選擇地，白光LED121、122、131和132中的至少一個可包括紫外光(UV) LED芯片、紅色磷光體、綠色磷光體和藍色磷光體的組合，以發出白光。不同的色溫可根據各個白光LED芯片和磷光體材料的波長的選擇來實現。將與LED芯片結合的磷光體可直接涂覆在LED芯片的發光表面上，并且可以被設置為與LED芯片分開。此外，磷光體可與適當的透明樹脂混合，并且可以以包含磷光體(分散的磷光體)的光學變換樹脂層的形式來設置。
[0034]如圖2中所示，同時覆蓋全部的發出冷白光的第一白光LED121和122以及發出暖白光的第二白光LED131和132的透明樹脂封裝部分140可被設置在基底101上。透明樹脂封裝部分140可用于混合從第一白光LED121和122以及第二白光LED131和132發出的不同色溫的白光。另外，樹脂封裝部分140可具有向上凸起的形狀或者半球形狀，從而作為一種類型的透鏡。
[0035]圖3是示出從根據本發明的發明示例的LED裝置獲得的各種光譜的圖表。圖4是示出從圖3的發明示例獲得的白光的各種顏色坐標(黑點)的視圖。如圖3和圖4中所示的光譜和顏色坐標數據是從具有參照圖1和圖2所描述的構造的LED裝置獲取的。更具體地說，使用包括藍光LED芯片、黃色磷光體、綠色磷光體和紅色磷光體的組合并具有5625K的色溫的冷白光LED(CRI=78.6)作為具有第一色溫的第一白光LED121和122。使用具有紫外光(UV) LED芯片、紅色磷光體、綠色磷光體和藍色磷光體的組合并具有3000K的色溫的暖白光LED(CRI=88.7)作為具有第二色溫的第二白光LED131和132。由于可變電阻器(參見圖1的150)的控制，可控制供應到冷白光LED的電流和供應到暖白光LED的電流之間的電流比率(冷白光LED中的電流:暖白光LED中的電流)。根據所述電流比率(冷白光LED中的電流:暖白光LED中的電流)，從LED裝置輸出的光可展示出如圖3中所示的各種光譜，并且可被顯示為具有如圖4中所示的各種顏色坐標和色溫的白光。
[0036]下面的表I中描述了取決于根據圖3和圖4的發明示例的LED裝置的電流比率(冷白光LED中的電流:暖白光LED中的電流)的顏色坐標(x，y)、光通量、相關色溫(CCT)和顯色指數(CRI)。
[0037][表 I]
[0038]
【權利要求】
1.一種LED裝置，包括: 第一 LED光源單元，包括至少一個第一白光LED并發出第一色溫的白光； 第二 LED光源單元，包括至少一個第二白光LED并發出不同于第一色溫的第二色溫的白光； 可變電阻器，連接到第一 LED光源單元和第二 LED光源單元中的至少一個，被構造為控制供應到第一 LED光源單元和第二 LED光源單元中的至少一個的電流。
2.根據權利要求1所述的LED裝置，其中，第一LED光源單元和第二 LED光源單元并聯連接。
3.根據權利要求1所述的LED裝置，其中，第一LED光源單元包括多個串聯連接的第一白光LED。
4.根據權利要求1所述的LED裝置，其中，第二LED光源單元包括多個串聯連接的第二白光LED。
5.根據權利要求1所述的LED裝置，其中，第一白光LED和第二白光LED中的至少一個包括藍光LED芯片和黃色磷光體。
6.根據權利要求1所述的LED裝置，其中，第一白光LED和第二白光LED中的至少一個包括藍光LED芯片以及黃色磷光體、綠色磷光體和紅色磷光體的組合。
7.根據權利要求1所述的LED裝置，其中，第一白光LED和第二白光LED中的至少一個包括紫外光(UV) LED芯片以及紅色磷光體、綠色磷光體和藍色磷光體的組合。
8.根據權利要求1所述的LED裝置，其中，所述LED裝置在基底上還包括覆蓋全部的第一 LED光源單元和第二 LED光源單元的樹脂封裝部分，第一 LED光源單元和第二 LED光源單元被設置在基底上。
9.根據權利要求1所述的LED裝置，其中，第一色溫的范圍為5000K至10000K，第二色溫的范圍為2500K至4000K。
10.根據權利要求1所述的LED裝置，其中，所述LED裝置還包括與第一LED光源單元和第二 LED光源單元分開驅動的紅光LED、綠光LED和藍光LED。
11.根據權利要求10所述的LED裝置，其中，通過控制注入第一LED光源單元、第二 LED光源單元、紅光LED、綠光LED和藍光LED的電流，所述LED裝置發出包括白光的全色光。
12.根據權利要求10所述的LED裝置，其中，所述LED裝置在基底上還包括覆蓋全部的第一 LED光源單元、第二 LED光源單元、紅光LED、綠光LED和藍光LED的樹脂封裝部分，第一 LED光源單元、第二 LED光源單元、紅光LED、綠光LED和藍光LED被設置在基底上。
【文檔編號】H05B37/02GK103718650SQ201180072830
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2011年8月16日 優先權日:2011年8月16日
【發明者】文敬美, 李永鎮, 蔡程惠, 金亨根 申請人:三星電子株式會社