本发明涉及 LED照明领域， 特别涉及一种类太阳光谱 LED结构。 背景技术

白光 LED作为第四代照明光源， 它具有固体化、 体积小、 发热 量低、 耗电量小、 寿命长、 反应速度快和环保等优点， 预计未来会被 广泛应用于普通照明和背光光源等领域。 特别是白光 LED照明， 由 于符合绿色照明工程节能与环保的要求， 未来预计会被广泛应用。但 是半导体 LED的发光原理决定了它只能是单色光， 而太阳可见光是 由红橙黄绿青蓝紫颜色组成的多彩光谱，显然 只有单色的半导体 LED 光源并不适合在普通的照明领域使用。 半导体 LED光源要进入普通 照明领域就必须通过其他技术的运用来改变其 单色发光的缺陷。白光 LED技术就是对 LED单色光进行改造的典型代表， 其目的是使 LED 光源接近自然日光色从而可用于普通照明领域 。

目前国内外在白光 LED的制造中， 荧光材料是一个非常重要的 技术， 几乎完全使用了黄色荧光粉加蓝光的模式来产 生白光。荧光材 料的性能及制备工艺直接影响白光 LED的发光效率、 转换效率、 色 坐标、 色温及显色性。 在实际运用中， 目前白光 LED荧光材料以无 定形荧光粉为主体， 普通照明白光 LED产品仍以单芯片与荧光粉组 合形成白光为发展主流。 但是现阶段白光 LED在运用荧光粉技术制 造 LED白光灯的过程中还存在几大技术问题未能解 决： 1 )荧光粉激 发效率和光转换效率低； 2) 荧光粉颗粒及分散的均匀性很难得到有 效彻底的解决； 3 ) 荧光粉缺失红色发光成分， 很难制备低色温和高 显色指数的白光 LED; 4) 荧光粉光衰大而引发白光 LED寿命减短； 5 )荧光粉物化性能差， 不适应大功率 LED发展需求。 受荧光粉性能 这几大问题的影响， 目前白光 LED发光效率、 显色性、 寿命、 大功 率使用等问题的解决都遇到了技术瓶颈。 这种现状表明， LED 发展 的瓶颈日益凸显出荧光粉不能满足现有白光 LED需求及适应未来的 LED日光灯的发展趋势。

目前已有的混合 LED发白光技术， 采用两个或三个互补的两色 LED发光二极管或把三原色 LED发光二极管做混合光而形成白光， 这种技术一般只采用简单的结构进行混合做出 混合光，其显色性较差， 难以满足实用需求。

同时随着白光 LED灯投入市场速度的加快和使用领域的不断扩 大， 也暴露了目前已有的白光 LED灯仍然存在 "视觉缺陷"的重大运 用问题， 这种缺陷首当其冲就是对人眼的危害与影响， 它的危害越来 越引起消费者和社会各界的重视与研究。

针对以上问题，本发明专利旨在设计一种类太 阳光谱 LED结构， 通过将不同颜色的 LED光进行聚交后充分混合， 从而可以模拟太阳 光谱，本发明提供的一种类太阳光谱 LED结构，改变了传统白光 LED 技术需要使用荧光粉的技术缺陷， 可以模拟太阳光谱， 同时其显色性 和视觉效果好， 可广泛应用于普通照明及农、牧业和新型生物 能源领 发明内容 本发明提出了一种类太阳光谱 LED 结构， 改变了的传统白光 LED 技术需要使用荧光粉的技术缺陷， 同时可以模拟太阳光谱， 其 显色性和视觉效果好， 可广泛应用于普通照明及农、牧业和新型生物 能源领域。 本发明提供一种类太阳光谱 LED结构， 包括： 用于立体集成封装的负电极，所述用于立体集 成封装的负电极为 包含多个平面的立体结构； 多个 LED芯片，所述多个 LED芯片安装在所述用于立体集成封 装的负电极的多个平面上， 每个平面对应安装一个 LED芯片； 多个电阻， 所述多个电阻的一端分别连接所述 LED芯片的发光 面， 所述多个电阻另一端连接正电极。 进一步，本发明所述用于立体集成封装的负电 极为以半圆柱面为 设计基础的结构， 上面有多个平面， 每个平面的中心点与设计的半圆 柱面圆心的连线分别垂直于各自对应的平面， 所述多个 LED芯片分 别安装在每个平面上， 每个平面对应安装一个 LED芯片。 进一步，本发明所述以半圆柱面为设计基础的 设计半径计算公式 为：

1 90°

Ra =—(L + M)/ sin——

2 " n 其中， L为所述 LED芯片的边尺寸， M为所述 LED芯片间的间 距， n为所述 LED芯片的数量， Ra为以半圆柱面为设计基础的电极 的设计半径。 进一步，本发明所述用于立体集成封装的负电 极为以半球面为设 计基础的结构， 上面有多个平面， 所述多个平面下方的顶角相互连成 正多边形， 所述的正多边形平面与设计的半球面的平面平 行， 且正多 边形的顶角都在设计的半球面上，所述的多个 平面的上方的两个顶角 都在设计的半球面的平面与半球面相交的球面 上，所述多个平面的中 心点与设计的半球面球心的连线分别垂直于各 自对应的平面，所述多 水 LED芯片分别安装在每个平面上，每个平面对应 安装一个 LED芯 进一步，本发明所述以半球面为设计基础的的 设计半径计算公式

其中， L为所述 LED芯片的边尺寸； M为所述 LED芯片间的间 距； n为所述 LED芯片的数量， n≥3; Ra为以半球面为设计基础的 电极的设计半径。

进一步，本发明所述用于立体集成封装的负电 极为包含多个平面 的任意形状立体结构，所述多个平面的中心点 与设计交汇点的连线分 别垂直于相对应的平面，所述多个 LED芯片分别安装在每个平面上， 每个平面对应安装一个 LED芯片。

进一步， 本发明所述多个电阻为多个可变电阻， 通过改变所述多 水电阻的阻值， 改变通过对应所述 LED芯片的电流， 控制混合光中 各单色光所占的比例， 从而改变混合光的光谱( 进一步， 本发明所述多个 LED芯片发射多种颜色的光， 在设计 的交汇点混合后生成的类太阳光谱照明驱蚊 LED 日光灯的光谱图， 其特征在于， 所述光谱图中波长 530nm~590nm波段辐通量大于波长 380nm~780nm波段辐通量的 50%， 光谱主峰波长最小值 581nm， 最 大值 601nm， 中心值 591nm， 波长 380nm~480nm波段辐通量小于波 长 380nm~780nm波段辐通量的 25%。

进一步， 本发明所述多个 LED芯片发射的多种颜色的光， 在设 计的交汇点混合后生成的类太阳光谱预防近视 LED 日光灯的光谱图， 其特征在于， 所述光谱图中波长 530nm~590nm波段辐通量大于波长 380nm~780nm波段辐通量的 50%， 光谱主峰波长最小值 550nm， 最 大值 570nm， 中心值 560nm， 波长 380nm~480nm波段辐通量小于波 长 380nm~780nm波段辐通量的 25%

本发明还提供一种 LED光源模块，所述 LED光源模块应用了权 利要求 1-7任一项所述的 LED结构。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明， 其中：

图 1为本发明的类太阳光谱 LED结构的结构图； 图 2为本发明的类太阳光谱 LED结构的实施例一的结构图； 图 3为本发明的类太阳光谱 LED结构的实施例一提供的类太 阳光谱植物生长 LED日光灯光谱图； 图 4为本发明的类太阳光谱 LED结构的实施例二的结构图； 图 5为本发明的类太阳光谱 LED结构的实施例二提供的类太 阳光谱 LED日光灯光谱图； 图 6为本发明的类太阳光谱 LED结构的实施例三的结构图； 图 7为本发明的类太阳光谱 LED结构的实施例三提供的类太 阳光谱照明驱蚊 LED日光灯光谱图； 图 8为本发明的类太阳光谱 LED结构的实施例四的结构图； 图 9为本发明的类太阳光谱 LED结构的实施例四提供的类太 阳光谱预防近视 LED日光灯光谱图。

具体实施例

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步 的详细说明。

本发明提供了一种类太阳光谱 LED结构， 图 1是本发明的一种 类太阳光谱 LED结构的结构图，包括用于立体集成封装的负 电极（ 1 )、 多个 LED芯片（2)和多个电阻。所述用于立体集成封� ��的负电极（1 ) 为包含多个平面的立体结构； 所述多个 LED芯片（2)安装在所述用 于立体集成封装的负电极 （1 ) 上； 所述多个电阻的一端分别连接所 述 LED芯片 （2) 的发光面， 另一端连接正电极。

所述用于立体集成封装的负电极 （1 ) 为以半圆柱面为设计基础 的结构、半球面为设计基础的结构或者是不遮 挡光线在设计的交汇点 混合后继续向外照射的非半圆柱面设计结构也 非半球面设计结构的 其他任意结构， 其上面有多个平面， 所述多个平面的中心点与设计交 汇点的连线分别垂直于相对应的平面， 所述多个 LED芯片（2)分别 安装在每个平面上， 每个平面对应安装一个 LED芯片。 所述 ：水 LED芯片发出的多种不同颜色的光都在设计交汇 点处 混合成为面光源或者锥形光源。 基于以上结构设计， ：水 LED芯片

(2) 发出的多种不同颜色的光均在设计交汇点处交 汇并充分混合从 而发出稳定性和显色性较好的混合光。 所述用于立体集成封装的负电极设计为以半圆 柱面为设计基础 的结构， LED芯片尺寸为 P*L， P≥L， P和 L为芯片边尺寸， L尺寸 方向与设计的半圆柱面的圆弧方向一致，所述 以半圆柱面为设计基础 的电极的设计半径计算公式为：

1 90°

Ra = _ (L + M)/ sin——

2 " n 其中， L为所述 LED芯片的边尺寸， M为所述 LED芯片间的间 距， n为所述 LED芯片的数量， Ra为以半圆柱面为设计基础的电极 的设计半径。 所述用于立体集成封装的负电极设计为以半球 面为设计基础的 结构， LED芯片尺寸为 P*L， P≥L， P和 L为芯片边尺寸。当 P=L时， 所述以半球面为设计基础的电极的设计半径计 算公式为：

其中， L为所述 LED芯片的边尺寸； M为所述 LED芯片间的间 距； n为所述 LED芯片的数量， n≥3; Ra为以半球面为设计基础的 电极的设计半径。

所述多个电阻为多个可变电阻， 通过改变所述多个电阻的阻值， 改变通过对应所述 LED芯片的电流， 改变各个 LED的幅通量， 控制 混合光中各单色光所占的比例， 从而改变混合光的光谱。 这样， 分别 可以制成适合各种生物生存和代谢的不同波段 光谱的类太阳光谱 LED日光灯。

实施例一：

请参阅图 2， 为本发明的一种类太阳光谱 LED结构的实施例一 的结构图，包括用于立体集成封装的负电极 ( 21 )、多个 LED芯片（ 22 )。 为了实现植物生长所需类太阳光谱 LED光谱， 所述用于立体集成封 装的负电极设计为以半圆柱面为设计基础的结 构，采用 8颗不同波长 的 LED芯片。

所述用于立体集成封装的负电极（21 )设计为以半圆柱面为设计 基础的结构， 上面有多个平面， 每个平面的中心点与设计的半圆柱面 圆心的连线分别垂直于各自对应的平面， 所述多个 LED芯片 （22) 分别安装在每个平面上，每个平面对应安装一 个 LED芯片。多个 LED 芯片 （22) 的发光面分别面向设计的半圆柱面的圆心， 每个 LED芯 片（22)发光面的中心点与设计的半圆柱面的圆 心的连线分别垂直于 各自对应的发射面， 并且在设计的半圆柱面的圆心点相交， 所述多个 LED 芯片 （22) 发出不同颜色的光在设计的半圆柱面电极的圆 心处 混合成扇形面光源。 8颗不同波长的 LED芯片尺寸均为 0.5x0.5mm ² 的正装芯片， 它 们的波长与对应连接的所述多个电阻如下表：

封装后两平面之间的间距为 M=0.15mm。

依据所选 LED芯片的尺寸，封装平面的尺寸设计为 0.6x0.6mm ² ， L=0.6mm， 电极厚度设计为 1.4mm。根据所述以半圆柱面为设计基础 的半径计算公式， 计算得半径为 R=1.92mm。在所述的以半圆柱面为 设计基础的电极 （21 ) 上面加工有 0.6x0.6mm ² 的正方形的平面 8个， 每两个平面之间的间距为 0.15mm。 所述的 8个正方形的平面的中心 点与设计的半圆柱面的圆心的连接线分别垂直 相对应的平面。 所述 8 颗 LED芯片 LED11~LED18的衬底分别封装在所述电极的 8个面上， 每个平面对应安装一个 LED芯片。 LED11~LED18的发光面分别面向 设计的半圆柱面的圆心。 将 LED11~LED18 的发光面分别连接电阻 R11-R18, 所述的 8个电阻的另一端共同连接电源的正极。

连接好线路接通电源后， 8 种波长的 LED 芯片 （22 ) LED 11 -LED 18发射的 8种颜色的光， 都在设计的半圆柱面的圆心处 混合， 形成扇形面光源。 分别调节电阻 R11~R18 阻值， 分别改变 LED11~LED18的电流， 进而改变了 8种光在混合光中的比例， 可以 得到合适植物生长的 LED光谱。 请参阅图 3是本发明的一种类太阳 光谱 LED结构的实施例一的植物生长光谱图， 测试使用 FMS-6000 光色电综合测试系统。从图 3可以看出， 本实施例可以很好的提供合 适植物生长的类太阳光谱 LED光谱。

需要说明的是， 类太阳光谱植物生长 LED 日光灯光谱图中蓝光 幅通量最大的应是波长 440nm的蓝光， 但是， 目前国内外都采购不 到波长 440nm的蓝光芯片。 因此， 本实施例可以很好的解决这一问 题， 提供适合植物生长的类太阳光谱 LED日光灯。

实施例二：

请参阅图 4， 为本发明的一种类太阳光谱 LED结构的实施例二 的结构图，包括用于立体集成封装的负电极（ 31 )、多个 LED芯片（ 32 )。 为了达到类太阳光谱 LED 日光灯光谱， 所述用于立体集成封装的负 电极为以半圆柱面为设计基础的结构， 采用 9颗不同波长的 LED芯 片。

9颗不同波长的 LED芯片尺寸均为 0.625x0.5mm ² 的正装芯片， 它们的波长与对应连接的所述多个电阻如下表 ：

封装后两平面之间的间距为 M=0.15mm， 依据所选 LED芯片的 尺寸， 封装平面的尺寸设计为 0.725x0.6mm ² ， L=0.6mm,电极厚度设 计为 1.6mm。根据所述设计的半圆柱面的半径计算公� ��， 计算得半径 为 R=2.16mm。 在所述的以半圆柱面为设计基础的电极上面加 工有 0.725x0.6mm ² 的正方形的平面 9个，每两个平面之间的间距为 0.15mm。 所述的 9 个正方形的平面的中心点与设计的半圆柱面的 圆心的连接 线分别垂直相对应的平面。 所述 9颗 LED芯片 （32) LED21-LED29 的衬底分别封装在所述电极的 9个面上，每个平面对应安装一个 LED 芯片。 LED21~LED29的发光面分别面向设计的半圆柱面的� ��心。 将 LED21-LED29的发光面分别连接电阻 R21~R29， 所述的 9个电阻的 另一端共同连接电源的正极。

连接好线路接通电源后， 9种波长的 LED芯片 LED21~LED29 发射的 9 种颜色的光， 都在设计的半圆柱面的圆心处混合， 形成扇 形面光源。 分别调节电阻 R21~R29 阻值， 分别改变 LED21~LED29 的电流， 进而改变了 9 种光在混合光中的比例， 可以得到类太阳光 谱 LED日光灯光谱。 请参阅图 5为本发明的类太阳光谱 LED结构的 实施例二提供的类太阳光谱 LED日光灯光谱图， 测试使用 FMS-6000 光色电综合测试系统。 实施例三：

请参阅图 6， 为本发明的一种类太阳光谱 LED结构的实施例三 的结构图，包括用于立体集成封装的负电极 ( 41 )、多个 LED芯片（ 42 )。 为了达到类太阳光谱照明驱蚊 LED光谱， 所述用于立体集成封装的 负电极为以半球面为设计基础的结构， 采用 6颗不同波长的 LED芯 片， 电极底部中心位置有一芯片， 所以 n=5。

所述用于立体集成封装的负电极为以半球面为 设计基础的结构， 上面有多个平面， 所述多个平面下方的顶角相互连成正多边形， 所述 的正多边形平面与设计的半球面的平面平行， 且正多边形的顶角都在 设计的半球面上，所述多个平面上方的两个顶 角都在设计的半球面的 平面与半球面相交的半球面上，每个平面的中 心点与半球面球心的连 线分别垂直于各自对应的平面， 所述多个 LED芯片分别安装在每个 平面上， 每个平面对应安装一个 LED芯片。 所述多个 LED芯片发出 的多种不同颜色的光都在设计的半球面的球心 处混合成为锥形光源。

6颗不同波长的 LED芯片尺寸均为 0.5x0.5mm ² 的正装芯片， 它 们的波长与对应连接的所述多个电阻如下表：

负电极底部中心位置有一芯片， n=5， 封装后两平面之间的间 距为 M=0.2mm。

依据所选 LED芯片的尺寸，封装平面的尺寸设计为 0.6x0.6mm ² 。 这时， L=0.6mm。 根据所述设计的半球面的半径计算公式， 计算得球 半径为 R=0.99mm。 在所述的以半球面为设计基础的电极上面加工 0.6x0.6mm ² 的正方形的平面 5个，另一个所述 0.6x0.6mm ² 的正方形在 电极底面正五边形的中心， 每两个正方形的平面之间的最小间距为 0.2mm。所述的 6个正方形的平面的中心点与设计的半球面的� �心的 连线分别垂直相对应的平面。 所述的 6个 LED芯片 LED31~LED36 的衬底分别封装在 6个正方形的平面上，每个平面对应安装一个 LED 芯片。 6个 LED芯片的发光面分别面向设计的半球面的球心 。 将 6 个 LED芯片 LED31~LED36的发光面分别连接电阻 R31~R36， 所述 的 6个电阻的另一端共同连接同一个电源的正极� �

连接好线路接通电源后， 6种波长的 LED芯片 LED31~LED36 发射的 6种颜色的光， 都在设计的半球面的球心处混合， 形成锥形光 源。调节电阻 R31~R36的阻值，分别改变了 LED31~LED36的电流， 进而改变了 6种单色光在混合光中的比例， 可以得到合适照明驱蚊 LED日光灯光谱。 请参阅图 7为本发明的类太阳光谱 LED结构的实 施例三提供的照明驱蚊 LED 日光灯光谱图， 测试使用 FMS-6000光 色电综合测试系统。 从图 7可以看出， 光谱主峰波长最小值 581nm， 最大值 601nm， 中心值 591nm; 波长 530nm-590nm波段辐通量大于 波长 380nm-780nm波段辐通量 50%; 波长 380-480nm波段辐通量小 于 380nm-780nm波段辐通量 25%。 本实施例可以很好的提供合适照 明驱蚊的 LED日光灯。

实施例四：

请参阅图 8， 为本发明的一种类太阳光谱 LED结构的实施例四 的结构图，包括用于立体集成封装的负电极 ( 51 )、多个 LED芯片（ 52 )。 为了达到类太阳光谱预防近视 LED日光灯光谱， 所述用于立体集成 封装的负电极为以半球面为设计基础的结构， 采用 6颗不同波长的 LED芯片， 底部位置没有芯片， 所以 n=6。

6颗不同波长的 LED芯片尺寸均为 0.5x0.5mm ² 的正装芯片， 它 们的波长与对应连接的所述多个电阻如下表：

底部位置没有芯片， n=6 ; 封装后两平面之间的间距为

M=0.15mm。

依据所选 LED芯片的尺寸，封装平面的尺寸设计为 0.6x0.6mm ² 。 这时， L=0.6mm。 根据所述设计的半球面的半径计算公式， 计算得球 半径为 R=1.02mm。 在所述的以半球面为设计基础的电极上面加工 0.6x0.6mm ² 的正方形的平面 6个， 每两个正方形的平面之间的最小间 距为 0.15mm。 所述的 6个正方形的平面的中心点与设计的半球面的 球心的连线分别垂直相对应的平面。所述用于 立体集成封装的电极连 接负极。 所述的 6个 LED芯片 LED41~LED46的衬底分别封装在 6 个正方形的平面上， 每个平面对应安装一个 LED芯片， 6个 LED芯 片的发光面分别面向设计的半球面的球心。 将 6 个 LED 芯片 LED41-LED46的发光面分别连接电阻 R41~R46， 所述的 6个电阻的 另一端共同连接同一个电源的正极。

连接好线路接通电源后， 6种波长的 LED芯片 LED41~LED46 发射的 6种颜色的光， 都在设计的半球面的球心处混合， 形成锥形光 源。调节电阻 R41~R46的阻值，分别改变了 LED41~LED46的电流， 进而改变了 6种单色光在混合光中的比例，可以得到合适� �防近视的 LED日光灯光谱。 请参阅图 9为本发明的类太阳光谱 LED结构的实 施例四提供的预防近视 LED 日光灯光谱图， 测试使用 FMS-6000光 色电综合测试系统。 从图 9可以看出， 光谱主峰波长最小值 550nm， 最大值 570nm， 中心值 560nm; 波长 530nm-590nm波段辐通量大于 波长 380nm-780nm波段辐通量 50%; 波长 380-480nm波段辐通量小 于 380nm-780nm波段辐通量 25%.本实施例可以很好的提供合类太阳 光谱预防近视的 LED日光灯。

在本发明专利的描述中， 需要说明的是， 所述述语"圆心"、 "球 心"、 "中心"、 "上面"、 "下面"、 "半圆柱面"、 "半球面""间距"等指示 方位或位置关系为基于附图所示的方位和位置 关系，仅是为便于描述 本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所 指的装置或元件必须具 有特点的形状， 所特定形状结构和操作， 因此不能将此理解为对本发 明的限制。 "平面"， 可以是正方形的平面， 也可以是长方形的平面， 也可以是其他形状的平面， 依据所选芯片的形状而定。 除非另有明确 的规定和说明， 术语"安装"、 "封装"、 "连接"、 "接通"、 "加工"、 "制 成"应做广义的理解。 例如， 连接可以是机械连接也可以是电连接； 可以是直接连接也可以通过中间媒介间接相连 ，也可以是两个元件的 内部连通。对于本领域的普通技术人员而言， 可以视具体情况理解上 述术语在本发明中的具体含义。 另外， 在本发明专利的描述中， 除非 另有说明， "多个"的含义是两个或两个以上。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对 本发明保护范围的 限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各 种其他相应的改变与变 形， 均应包含在本发明权利要求的保护范围内。