技术领域 本发明涉及 LED照明技术领域， 具体涉及一种 LED光源模组， 以及一种提高 LED光源模 组显色指数的方法。 背景技术

LED作为新型高光效光源， 其低能耗、 长寿命等优势正在改变人类照明的方式。 但是作 为生活照明所使用的白光 LED, 受现在技术的约束， 还存在较多问题， 需要不断地改进。 最 初的白光 LED是采用蓝光 LED芯片发射蓝光来激发单种荧光粉获得白光 LED的，这种白光 LED 虽然能够获得高光效， 但是在某些可见光波段具有明显的光谱缺失现 象， 因而其光谱是一种 断续光谱。 由于这种光谱缺失的缺陷， 此类白光 LED的显色指数很难超过 80， 使得此类白光 LED制作的 LED光源模组或者 LED灯具， 在反映物体真实颜色的能力方面低于具有连续 的、 类日光光谱的传统光源，从而无法在显示性能 上完全取代传统光源。因此近年来提高白光 LED 显色性能成为了 LED照明技术领域的一个热点研究方向。

最初的改进技术中， 还是采用蓝光 LED芯片发射蓝光， 但是蓝光激发的是多种荧光粉的 混合体， 从而获得白光 LED。 此种方法虽然能获得高显色指数的白光 LED, 但是此种白光 LED 的光效受到荧光粉材质、 厚度等的影响， 因而其光效远低于早先的白光 LED; 而且由于各种 荧光粉的衰减速率不一致， 在白光 LED的有效寿命期限内往往会出现光色畸变的现 象。

最新的技术中， 以蓝光 LED芯片发出的蓝光激发单种荧光粉而得到的白 光 LED作为基本 光源， 用多种单色光 LED进行光谱补偿， 从而获得高显色指数的 LED光源模组， 此种 LED光 源模组的光效也较高。 此外， 这种方式中还可利用智能技术来控制单色光 LED的补偿比例， 从而达到可调色温、 光色稳定、 一灯多用等多种照明效果。 缺点在于， 若要求 LED光源模组 达到较高的显色指数， 以及正常范围的光色效果， 需要采用多种单色光 LED进行补偿， 因而 在电路控制方面花费很大。

综上所述， 现有技术不能使得 LED光源模组在具有高显色指数和高光效的同时 ， 有效的 降低成本， 因此需要改进。 发明公开 本发明所要解决的技术问题是， 提供一种提高 LED光源模组显色指数的方法， 解决现有 技术中 LED光源模组在具有高显色指数和高光效的同时 ， 成本较高的问题。 为解决上述技术问题， 本发明采用如下技术方案： 一种提高 LED光源模组显色指数的方法， 包括如下步骤：

51)、 选用或者制备白光 LED和红光 LED;

52)、 以所述白光 LED作为基本光源， 以所述红光 LED对白光 LED进行光谱补偿， 并构 成 LED光源模组。

优选的技术方案中，所述白光 LED的色度坐标，在 CIE1931色度图中： P1(0.227， 0.239)、 P2 (0.210， 0.290)、 P3 (0.269， 0.469)、 P4 (0.346， 0.522)、 P5 (0.491， 0.451) 五点 连线所包围的五边形区域中； 所述红光 LED的峰值波长范围在 610nm至 670nm之间。

进一步优选的技术方案中， 所述白光 LED的色度坐标， 在所述五边形区域中， 位于黑体 轨迹上方的部分。

优选的技术方案中， 所述白光 LED为已经封装好的单色白光 LED; 步骤 S2) 中所述的构 成 LED光源模组， 包括将所述单色白光 LED与红色 LED混合集成封装的过程； 或者所述白光 LED和红光 LED, 为蓝光 LED芯片通过荧光粉涂覆技术和红光 LED芯片多片集成封装而成。

优选的技术方案中， 步骤 S2) 中所述的光谱补偿， 包括利用智能控制电路和智能控制技 术对所述白光 LED和红光 LED的电流进行控制， 从而调整光谱补偿比例的过程。 本发明所要解决的另一技术问题是， 提供一种白光 LED光源模， 其在具有高显色指数和 高光效的同时， 能够有效的降低成本。

为解决上述技术问题， 本发明采用如下技术方案：

一种 LED光源模组， 包括白光 LED, 还包括对所述白光 LED进行光谱补偿的红光 LED。 优选的技术方案中，所述白光 LED的色度坐标，在 CIE1931色度图中： P1(0.227， 0.239)、 P2 (0.210， 0.290)、 P3 (0.269， 0.469)、 P4 (0.346， 0.522)、 P5 (0.491， 0.451) 五点 连线所包围的五边形区域中； 所述红光 LED的峰值波长范围在 610nm至 670nm之间。

进一步优选的技术方案中， 所述白光 LED的色度坐标， 在所述五边形区域中， 位于黑体 轨迹上方的部分。

优选的技术方案中， 所述白光 LED为已经封装好的单色白光 LED, 所述单色白光 LED与 红色 LED混合集成封装在一起； 或者所述白光 LED和红光 LED, 为蓝光 LED芯片通过荧光粉 涂覆技术和红光 LED芯片多片集成封装而成。

优选的技术方案中， 所述 LED光源模组还包括采用智能控制技术对所述白 光 LED和红光 LED的电流进行控制， 从而调整光谱补偿比例的智能控制电路。 本发明的有益效果是：

采用了本发明技术方案的一种提高 LED光源模组显色指数的方法的 LED光源模组， 由于 只采用一种单色 LED进行光谱补偿， 在具有高显色指数和高光效的同时， 结构简单， 成本底 廉。 后期可通过智能控制电路， 对白光 LED与红光 LED的电流控制， 获得不同的白光光谱， 从而可以很容易得使其显色指数大于 90。

而且不同规格的白光 LED与红光 LED的组合非常多，其色温范围涵盖了 2500K至 10000K, 解决了白光 LED在日常照明使用中的绝大部分色温段的显色 性问题， 具有显著的指导生产意 义。 此外， 由于较高色温的白光具有高光效的优势。 高显色指数 LED光源模组使用的特殊白 光 LED的色温， 较所获得的最终 LED灯具的色温可以高出 1000K, 这意味着最终得到的 LED 灯具容易实现高光效、 高显色性的双重性能。

还可以通过智能控制电路和智能控制技术来控 制白光 LED与红光 LED的电流比例， 获得 有效寿命内的高显色性、 光色正常的 LED光源模组。 在一定范围内调节电流比例， 一种 LED 光源模组可以获得多种光色效果； 较现有技术中采用多种单色芯片补偿正常光色 下的白光 LED来说， 本发明中所述的 LED光源模组的组成方式只有白光 LED和红光 LED, 因而控制电 路的设计难度大大减小， 电路部分的成本也大大降低。

下面将结合附图对本发明作进一步详述。 附图说明

图 1为本发明特殊白光 LED的 CIE1931色度图；

图 2为本发明特殊白光 LED选择使用的说明示意图；

图 3为本发明中一种特殊白光 LED的光谱图；

图 4为本发明中一种 LED光源模组的光谱示意图；

图 5为利用本发明中一种 LED光源模组制作的 LED灯具的光谱示意图。 最佳实施例 本具体实施方式的目的是， 针对现有 LED光源模组存在的问题， 提供一种提高 LED光源 模组显色指数的方法， 以及采用该方法制作的一种 LED光源模组， 该 LED光源模组在具有高 显色指数和高光效的同时， 还能有效的降低成本。

通过我们最新的研究发现， 采用合适的红光 LED对一类特殊的白光 LED进行补偿， 而制 作成的 LED光源模组， 提升显色指数的能力尤为突出。 因而本具体实施方式的基本构思是， 采用一类特殊规格的白光 LED作为基本光源， 然后用一种红光 LED对其进行一定比例的光谱 补偿。

如图 1所示，为 CIE1931色度坐标区域示意图。 CIE1931色度图是国际照明委员会（CIE) 1931年制定了一个色度图， 属于现有技术， 其相关知识本文不做过多描述。 研究发现， 色度 坐标范围在 CIE1931色度图中： P1 ( 0. 227， 0. 239)、 P2 ( 0. 210， 0. 290)、 P3 ( 0. 269， 0. 469)、 P4 ( 0. 346， 0. 522)、 P5 ( 0. 491， 0. 451 ) 五点连线所包围的五边形区域中的特殊白光 LED, 是比较合适的选择。

所述五边形区域的具体获取原理和过程如下：

原理： 根据颜色光相加原理， 即多个光源在经过光的混合后， 其所得到的新光源的光谱 是多个光源的光谱的代数和。

实验过程： 高显色性光源模组的光谱是由三个部分的光谱 组成得到的。 第一部分， 蓝光 光谱， 通过蓝光 LED芯片发光获得； 第二部分， 荧光粉的发射光谱， 通过蓝光激发相应的荧 光粉获得； 第三部分， 红光光谱， 通过红光 LED芯片发光获得。 在实验过程中， 通过采集实 测数据和由规律总结出来的模拟光谱函数相结 合， 提供了这三部分光谱数据的典型值， 蓝光 LED的峰值波长在 430ηπ！〜 480nm区间， 荧光粉的峰值波长范围在 530ηπ！〜 590nm区间， 红光 LED的峰值波长范围在 610ηπ！〜 670nm区间。 在通过对这三部分光谱的归一化数据的加权后 ， 并相加获得新的光谱。 利用颜色光的相加原理， 确定此条新光谱是能够准确获得的。 计算出 新光谱的显色指数。 通过设定大范围的加权值区间， 可获得 N种可能的光谱。 本文中的实验 数据， 通过加权获得的可能光谱数量超过 5千万条， 涵盖了绝大部分 LED蓝光芯片和荧光粉 所能形成的光谱类型范围。 对其进行显色指数 （Ra>90 )、 色温（2500K〜10000K)、 色度坐标 距黑体轨迹 0. 0023三个条件的筛选后， 得到符合高显色性光源模组的光谱数据， 组成其光 谱的加权蓝光和加权荧光粉部分的光谱既是特 定白光的组成成分。 通过大量的加权循环统 计， 发现符合筛选条件的蓝光光谱和荧光粉光谱组 成的白光的色度坐标区域即为上述 5点连 线围成的区域。

进一步研究发现， 黑体轨迹 (如图中经过 Α点的一段曲线所示）的一部分将会通过所述� �� 边形区域， 而五边形区域中位于黑体轨迹上方的部分， 即图 1中的栅格区域， 其对应的白光 LED是更好的选择。 用红光 LED对色度坐标落于该栅格区域内的白光 LED进行一定比例的光 谱补偿， 更容易得到显色指数大于 90、 正常光色效果的 LED光源模组。 而且栅格区域的特殊 白光 LED, 通过红光 LED的光谱补偿后， 获得显色指数大于 90的 LED光源模组的色温范围在 2500K至 10000K之间， 基本涵盖了现有照明灯具所使用的大部分色温 区域。

如图 1所示， 组成栅格区域的白光 LED的光谱成份特征如下： 蓝光 LED芯片的峰值波长 范围在 430ηπ！〜 480nm区间； 荧光粉的峰值波长范围在 530ηπ！〜 590nm区间； 与其相对应的用 于补偿作用的红光 LED峰值波长范围在 610ηπ！〜 670nm区间。 研究还发现， 单色光 LED芯片 的带宽越大， 越有利于提高显色指数， 而且更容易获得类连续光谱。 图 1中还示意了特定白 光 LED的色度坐标区域： 图 1中的 7个椭圆线框代表了 7个典型峰值波长的荧光粉对应的色 度坐标范围， 峰值波长范围从左到右由 530nm至 590nm逐范围增大； 蓝光 LED芯片的峰值波 长范围， 如图 1中左下角椭圆角矩形线框所示， 从 430nm到 480nm逐范围增大； 红光 LED芯 片的峰值波长范围， 如图 1中右下角长条栅格区域所示， 从 610nm到 670nm逐范围增大。

研究还发现， 蓝光 LED芯片激发其栅格区域所对应的峰值波长区域 的荧光粉， 所产生的 白光 LED更容易获得更高显色指数的 LED光源模组。

与现有 LED光源模组及 LED灯具相比， 本发明所制作出的 LED光源模组， 以及包含所述 LED光源模组的 LED灯具具有以下有益效果：

一、 在具有高显色指数和高光效的同时， 结构简单， 成本底廉。 后期可通过智能控制电 路， 对白光 LED与红光 LED的电流控制， 获得不同的白光光谱， 从而可以很容易得使其显色 指数大于 90。

二、不同规格的白光 LED与红光 LED的组合非常多，其色温范围涵盖了 2500K至 10000K, 解决了白光 LED在日常照明使用中的绝大部分色温段的显色 性问题。

三、 由于较高色温的白光具有高光效的优势。 高显色指数 LED光源模组使用的特殊白光 LED的色温， 较所获得的最终 LED灯具的色温可以高出 1000K, 这意味着最终得到的 LED灯 具容易实现高光效、 高显色性的双重性能。

四、 可以通过智能控制电路和智能控制技术来控制 白光 LED与红光 LED的电流比例， 获 得有效寿命内的高显色性、 光色正常的 LED光源模组。

五、 在一定范围内调节电流比例， 一种 LED光源模组可以获得多种光色效果； 较现有技 术中采用多种单色芯片补偿正常光色下的白光 LED来说， 本发明中所述的 LED光源模组的组 成方式只有白光 LED和红光 LED, 因而控制电路的设计难度大大减小， 电路部分的成本也大 大降低。

本具体实施方式的一种 LED光源模组， 与现有技术的不同之处在于， 选用了特殊的白光 LED。 而本具体实施方式的一种提高 LED光源模组显示性的方法， 也在于通过挑选出一种特 殊的白光 LED, 并将之应用于 LED光源模组， 从而达到提高 LED光源模组显色指数的目的。 因此， 本发明的关键在于， 如何挑选出需要的特殊白光 LED。

下面更具体的介绍一个挑选特殊白光 LED的实例。 通过确定 LED光源模组所要达到的效 果标准， 确定出三部分光谱的组成参数。 然后使用相应参数选择材料， 制作出符合要求的高 显色性 LED光源模组。

一、 确定 LED光源模组的效果标准。 如图 2所示， 首先在 CIE1931色度图上选定 LED光 源模组所想要达到的光色效果， 在色度图中以色度坐标描述。 按照人眼对于白光的色偏差范 围的要求来说， 实际光源的色度坐标与同色温时的黑体轨迹上 的色度坐标的色偏差应小于一 定数值。 本文中采用位于黑体轨迹垂直距离小于 0. 023内的色度坐标为有效色度坐标。 此范 围大于等于现有 LED规定范围。 （实际情况是， 根据现有市面 LED规格书上的有效范围进行 统计后取出的值， 此部分的内容现在没有很具体的规定， 只有一些公认值。 实际中， 这个范 围是变化的。 为了避免实验的复杂性， 又不影响实验的准确性， 本文中采用的 0. 023是一个 比较理想的衡量值）。

比如图 2中的 A点， 其色度坐标距离相对应的色温下的黑体轨迹的 距离为 0. 00001 (表 示无限接近黑体轨迹）， 设定 A 点是能够符合使用要求的光色效果标准的色度 坐标， 即要求 其色偏差在容许范围内、 显色指数大于 90。

二、 确定第三部分， 即红光的特征参数。 色温高的色度坐标点对应的红光应当选取峰值 波长较长的区域， 在色度图对其色度坐标进行标注。 由于红光 LED的光色饱和度很高， 可以 选择位于马蹄形轨迹曲线上的红光 LED色度坐标点代替， 即图 2中的灰色窄带上的红光按照 此规则进行选择， 举例为 C点， 标注在图上进行示意。

三、 确定第一、 二部分， 即荧光粉的特征参数。 连接 A、 C两点， 并延长至本发明涵盖 的特定白光 LED色度坐标区域内， 确定出特殊白光 LED的色度坐标点 B ( x， y)。 B点是在 AC 的延长线上任意指定的。 指定不同的 B点将会影响蓝光芯片和荧光粉的参数选择。 不同的选 择主要涉及到芯片与荧光粉的匹配性， 更深层次上影响 LED光源的光效。 因此在延长线上， 根据实际情况进行 B点的选择，更具有实际的指导意义。关于封� �的匹配性此处不进行细述。

为了将本发明与实际生产结合， 只需获得 B点的色度坐标， 便可以根据色度坐标（x， y ) 与色温 T的函数关系式计算出需要制备的特殊白光 LED的色温， 从而指导特定白光 LED的生 产。

B点的位置决定使用的蓝光 LED芯片和荧光粉的峰值波长范围。 如图 2所示， 利用栅格 划分关系 （在数据统计过程中， 发现蓝光区域和荧光粉区域具有大体的一一对 应关系， 即由 合适的蓝光和相对应的荧光粉制作出的特定白 光 LED才能够符合高显色性光源模组的要求， 将这种对应关系进行对应标识， 在图中如栅格划分关系对应）， 因此确定了 B点的坐标位置， 便可以过 B点做出直线通过椭圆线框区域和椭圆角矩形� �框区域， 确定蓝光芯片和荧光粉的 特征参数。

根据图 2中示意，经过对色度坐标的测量和色温的计� �， A点色度坐标 ( 0. 3460 , 0. 3523)、 色温为 4965K, B点色度坐标（0. 2716， 0. 3602)、 色温为 8426K。 由图 2还可以看到， 组成 特殊白光 LED的蓝光 LED芯片的峰值波长在 460nm附近，荧光粉的峰值波长在 540ηπ！〜 550nm 之间。

图 3所示是按要求获得的峰值波长为 460nm、 带宽为 24nm的蓝光， 激发峰值波长在 550nm 的荧光粉所获得的色温为 8426K的白光 LED的光谱图。通过与峰值波长为 620nm、带宽为 18nm 的红光 LED混色， 得到色温为 4965K、 色度坐标为 （0. 3453， 0. 3455)、 Ra为 92的 LED光源 模组， 其光谱图如图 4所示。 该 LED光源模组在光源颜色和物体颜色两方面的显 示都更符合 视觉要求。

图 5为使用本发明所获得的显色指数达到 97、光源色度坐标接近黑体轨迹的 LED光源模组 的 LED灯具的光谱示意图。

需要说明的是， 该 LED光源模组即可以是通过已封装好的单色白光 LED和红色 LED进行混 合集成封装所实现， 又可以通过蓝光 LED芯片和红光 LED芯片通过特殊的荧光粉涂覆技术所 实现的单片集成封装所实现， 不限定光源模组的封装形态。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所作的进一步详细说明， 不能认定本发明 的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说 ， 在不脱离本 发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。