消除顏色飄移的led信號光源的製作方法
2023-12-08 14:13:16 1
專利名稱：消除顏色飄移的led信號光源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種LED信號光源，特別是涉及一種能夠有效消除顏色漂移的黃色LED信號光源。
背景技術：
傳統的鐵路信號燈是以白熾燈為信號光源，通過有色玻璃透鏡濾光後變成紅、綠、黃色燈信號。其缺點是白熾燈壽命只有500小時，維護工作量大，另外發光效率低，不利於節約能源。LED光源壽命長達50000小時，使用壽命長，維護工作量小，並且能耗低，是代替白熾燈的下一代照明產品。2010年鐵道部頒布了行業標準TB/T3242-2010《LED鐵路信號機構通用技術條件》，更加推動LED鐵路信號燈的應用。既然是信號燈，就應該顏色識別很準確，因此，為了避免識別主觀性分歧，各個顏色標準很嚴格，顏色之間有足夠的安全間隔。 但在實際應用中，有個別LED光源的顏色(如黃色)其色品範圍就很窄要求中心波長在590nm到600nm之間。由於LED發光溫度特性很明顯，其發光波長隨溫度變化而飄移，大概溫度每升高I度，波長增加O. Inm0鐵路信號燈長期在野外工作，其工作環境溫度低到-40°C，高溫達到70°C，這就會引起無論選擇常溫波長多少的LED晶片，在高溫、低溫狀態下LED發光顏色都會超出標準範圍之外，可能讓部分司機對信號燈的顏色識別困難，引發事故。目前為解決LED發光顏色隨溫度偏移的問題，通常採用直接的溫度補償方法，比如在溫度較低時進行自動加熱，或者在溫度較高時增加散熱或者加半導體製冷片降溫，來確保LED信號燈不發生溫度偏移。採用直接溫度補償方法技術方案的缺點是，加熱和製冷需要能量遠遠高於用於LED發光的能量，LED作為最高效的發光器件失去本身的意義，直接溫度調整有熱量慣性，信號燈開始亮的階段溫度沒有及時的得到調整。
實用新型內容本實用新型針對現有技術不足，提出一種結構簡單、成本低，而且使用效果好，能夠有效消除顏色漂移的LED信號光源，解決了 LED信號燈因環境溫度引起的顏色飄移問題。本實用新型所採用的技術方案—種消除顏色漂移的LED信號光源，含有至少兩個或兩組以上同種顏色色譜中不同波長的LED發光晶片或發光管，所述兩個或兩組以上不同波長的LED發光晶片或發光管分別串聯不同溫度性能曲線的電阻，然後再並聯連接在一起接入恆流源迴路中，通過所述電阻根據溫度的不同自動調整不同波長的LED發光晶片或發光管的發光強度，使混合光的中心波長維持或更接近發光強度更大的那種LED發光晶片或發光管的波長。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其中波長較低的LED發光晶片或發光管串聯的負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發光晶片或發光管串聯的正溫度係數的熱敏電阻PTC。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，對於黃色LED發光晶片或發光管，波長在585nm 590nm範圍內(波長較低)的LED發光管或發光管串聯負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長在600nm 605nm範圍內(波長較高)的LED發光晶片或發光管串聯正溫度係數的熱敏電阻PTC。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其中波長較低的LED發光晶片或發光管串聯負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發光晶片或發光管串聯常規電阻。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，對於黃色LED發光晶片或發光管，波長在585nm 590nm範圍內(波長較低)的LED發光管或發光管串聯負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長在600nm 610nm範圍內(波長較高)的LED發光晶片或發光管串聯常規電阻。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，其中波長較低的LED發光晶片或發光管串聯常規電阻，波長較高的LED發光晶片或發光管串聯正溫度係數的熱敏電阻PTC。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，對於黃色LED發光晶片或發光管，波長在585nm 590nm範圍內(波長較低)的LED發光管或發光管串聯常規電阻，波長在600nm 6IOnm範圍內(波長較高)的LED發光晶片或發光管串聯正溫度係數的熱敏電阻PTC。所述的消除顏色漂移的LED信號光源，不同波長的LED發光晶片或發光管為兩組以上時，其中每組LED發光晶片或發光管數量為I N個不等，組成每組LED發光晶片或發光管的LED發光晶片或發光管波長相近,且每組LED發光晶片或發光管的工作電壓匹配。本實用新型技術方案的原理是LED發光的顏色純度非常高，不同的顏色波段是靠不同的基底材料產生的，比如紅光為GaAs基材料，黃、綠光為AlGaInP材料，藍光為GaN基材料，紫外為AlN或者ZnO基材料。每種顏色又可通過調節量子阱的摻雜程度對波長進行一定範圍的調節。所以LED晶片的上遊廠家能提供不同波長的LED晶片。一般來說我們人眼識別出的顏色跟光的主波長有關係，這樣就可以通過不同的波長光混合產生介於這些波長中間的混合色，比如紅光和黃光混合能產生橙色光，三原色光混合產生白光。在本實用新型中我們就是用同一色系中兩種不同波長的晶片，產生一種我們需要的主波長。每個晶片的發光強度跟通過這個晶片的電流成正比，這樣可以調節不同晶片的電流使得兩種波長晶片的強度的對比關係，混合光的中心波長就會更接近發光強度更大的那種晶片的波長。如果在不同波長的LED發光晶片電路中加入不同溫度特性的溫度敏感的器件，就可以根據溫度的不同自動的調整不同波長LED晶片的發光強度，使得混合光的主波長維持標準範圍內。本實用新型的有益積極效果I、本實用新型消除顏色漂移的LED信號光源，實現方式簡單，顯著地提高了 LED信號燈的可靠性。使得LED信號光源在整個工作溫度段都能滿足色品(譜)標準的要求，簡單實用。比直接加熱或製冷的方法，更加可靠，還更能體現LED的節能特性。2、本實用新型消除顏色漂移的LED信號光源，結構簡單，成本低，經濟實用，有利於LED信號光源的使用和推廣，有利於能源節約。在黃色信號燈電路中採用本實用新型技術方案，為了確保高溫70°C時色品合格，選擇常溫波長為588nm和607的LED發光晶片試驗，測得這種LED信號燈，按照上面的電路，很容易通過70度到_40°C的環境色品測試。
圖I :本實用新型消除顏色漂移的LED信號光源原理圖之一；圖2 :本實用新型消除顏色漂移的LED信號光源原理圖之二 ；圖3 :本實用新型消除顏色漂移的LED信號光源原理圖之三。
具體實施方式
本實用新型消除顏色漂移的LED信號光源，含有至少兩個或兩組以上同種顏色色 譜中不同波長的LED發光晶片或發光管，所述兩個或兩組以上不同波長的LED發光晶片或發光管分別串聯不同溫度性能曲線的電阻，然後再並聯連接在一起接入恆流源迴路中，通過所述電阻根據溫度的不同自動調整不同波長的LED發光晶片或發光管的發光強度，使混合光的中心波長維持或更接近發光強度更大的那種LED發光晶片或發光管的波長。具體實現前述技術方案的方式包括如下幾種其一，其中波長較低的LED發光晶片或發光管串聯的負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發光晶片或發光管串聯的正溫度係數的熱敏電阻PTC ；其二，其中波長較低的LED發光晶片或發光管串聯負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發光晶片或發光管串聯常規電阻；其三，其中波長較低的LED發光晶片或發光管串聯常規電阻，波長較高的LED發光晶片或發光管串聯正溫度係數的熱敏電阻PTC。下面具體結合附圖，以黃色LED發光晶片或發光管為例，給出本實用新型的幾個具體實施例，黃色LED信號光源電路中含有兩種不同波長的LED發光管，在所述不同波長LED發光管串聯不同溫度性能的熱敏電阻。實施例一參見圖I。對於黃色LED發光晶片或發光管,波長在585nm 590nm較低範圍內的LED發光管或發光管串聯負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長在600nm 605nm較高範圍內的LED發光晶片或發光管串聯正溫度係數的熱敏電阻PTC。如圖I所示，三個LED功率都是IW的晶片，LEDl和LED2常溫波長為588nm，LED3常溫波長為603nm，LEDl和LED2分別串聯負溫度係數熱敏電阻NTCl和NTC2，型號是4D11 ；LED3串聯的是正溫度係數的熱敏電阻PTC3，阻值是3. 4歐姆(可選南京華巨電子公司生產的WMZD-C300)。這三個串聯電路並聯在一起接入700mA的恆流源電路中。常溫時三個晶片都正常發光，中心波長為595nm。當溫度高時NTCl和NTC2阻值變小，通過LEDl和LED2的電流比常溫時增加，發光強度增加，而PTC3的阻值變大，通過LED3的電流相對減小，LED3發光強度降低，混合後的光線的主波長偏向LEDl和LED2發出的波長，高溫使得三個LED發光波長都比常溫偏大，LEDl和LED2高溫時發出的波長在593nm左右，LED3高溫時發出的波長在608nm左右，混合後的光主波長是595nm，在黃光標準允許的範圍內。當溫度為_40°C時NTCl和NTC2阻值變大，通過LEDl和LED2的電流比常溫時減小，發光強度降低，而PTC3的阻值變小，通過LED3的電流相對增加，LED3發光強度增強，混合後的光線的主波長偏向LED3發出的波長，低溫使得三個LED發光波長都比常溫偏小，LEDl和LED2高溫時發出的波長在583nm左右，LED3高溫時發出的波長在600nm左右，混合後的光主波長是595nm，在黃光標準允許的範圍內。[0035]實施例二參見圖2。對於黃色LED發光晶片或發光管,波長在585nm 590nm較低範圍內的LED發光管或發光管串聯負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長在600nm 610nm較高範圍內的LED發光晶片或發光管串聯常規電阻。如圖2所示，三個LED功率都是IW的晶片，LEDl和LED2常溫波長為588nm，LED3常溫波長為607nm，LEDl和LED2分別串聯負溫度係數熱敏電阻NTCl和NTC2，型號是4D11 ；LED3串聯的是常規電阻，阻值是3. 6歐姆。這三個串聯電路並聯在一起接入700mA的恆流源電路中。常溫時三個晶片都正常發光，中心波長為595nm。當溫度高時NTCl和NTC2阻值變小，通過LEDl和LED2的電流比常溫時增加，發光強度增加，而通過LED3的電流相對減小，LED3發光強度降低，混合後的光線的主波長偏向LEDl和LED2發出的波長，高溫使得三個LED發光波長都比常溫偏大，LEDl和LED2高溫時發出的波長在593nm左右，LED3高溫時發出的波長在612nm左右，混合後的光主波長是595nm,在黃光標準允許的範圍內。 當溫度為_40°C時NTCl和NTC2阻值變大，通過LEDl和LED2的電流比常溫時減小，發光強度降低，而通過LED3的電流相對增加，LED3發光強度增強，混合後的光線的主波長偏向LED3發出的波長，低溫使得三個LED發光波長都比常溫偏小，LEDl和LED2高溫時發出的波長在583nm左右，LED3高溫時發出的波長在602nm左右，混合後的光主波長是595nm，在黃光標準允許的範圍內。實施例三參見圖3。對於黃色LED發光晶片或發光管,波長在585nm 590nm較低範圍內的LED發光管或發光管串聯常規電阻，波長在600nm 6IOnm較高範圍內的LED發光晶片或發光管串聯正溫度係數的熱敏電阻PTC。如圖3所示，三個LED功率都是IW的晶片，LEDl和LED2常溫波長為588nm，LED3常溫波長為607nm，LEDl和LED2分別串聯常規電阻Rl和R2，阻值是3. 6歐姆；LED3串聯的是正溫度係數熱敏電阻PTC3，阻值是3. 4歐姆。這三個串聯電路並聯在一起接入700mA的恆流源電路中。常溫時三個晶片都正常發光，中心波長為595nm。當溫度高時PTC3阻值變大，通過LED3的電流比常溫時減小，發光強度減弱，而通過LEDl，LED2的電流相對增加，LEDl，LED2發光強度增加，混合後的光線的主波長偏向LED3發出的波長，高溫使得三個LED發光波長都比常溫偏大，LEDl和LED2高溫時發出的波長在593nm左右，LED3高溫時發出的波長在612nm左右，混合後的光主波長是595nm，在黃光標準允許的範圍內。當溫度為-40°C時PTC3阻值變小，通過LED3的電流比常溫時增加，發光強度增加，而通過LED1，LED2的電流相對減少，LED1，LED2發光強度減弱，混合後的光線的主波長偏向LED3發出的波長，低溫使得三個LED發光波長都比常溫偏小，LEDl和LED2高溫時發出的波長在583nm左右，LED3高溫時發出的波長在602nm左右，混合後的光主波長是595nm，在黃光標準允許的範圍內。上述各實施例的消除顏色漂移的LED信號光源實現方法，都要選擇同色系不同波長的LED晶片，串聯阻值合適的熱敏電阻和常規電阻，讓總的電流根據溫度不同，合理的分配給這不同波長的LED晶片，讓不同波長的LED晶片發光強度具有合適的比例，其混合後的發光主波長就能穩定值標準許可的範圍內。達到LED信號燈發光顏色不隨溫度偏移的目的。[0044]不同波長的LED發光晶片或發光管為兩組以上時，其中每組LED發光晶片或發光管數量為I N個不等，組成每組LED發 光晶片或發光管的LED發光晶片或發光管波長相近，且每組LED發光晶片或發光管的工作電壓匹配，所述N為自然數。
權利要求1.一種消除顔色漂移的LED信號光源，含有至少兩個或兩組以上同種顏色色譜中不同波長的LED發光晶片或發光管，其特徵是所述兩個或兩組以上不同波長的LED發光晶片或發光管分別串聯不同溫度性能曲線的電阻，然後再並聯連接在一起接入恆流源迴路中，通過所述電阻根據溫度的不同自動調整不同波長的LED發光晶片或發光管的發光強度，使混合光的中心波長維持或更接近發光強度更大的那種LED發光晶片或發光管的波長。
2.根據權利要求I所述的消除顔色漂移的LED信號光源，其特徵是其中波長較低的LED發光晶片或發光管串聯的負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發光晶片或發光管串聯的正溫度係數的熱敏電阻PTC。
3.根據權利要求2所述的消除顔色漂移的LED信號光源，其特徵是對於黃色LED發 光晶片或發光管，波長在585nm 590nm範圍內的LED發光管或發光管串聯負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長在600nm 605nm範圍內的LED發光晶片或發光管串聯正溫度係數的熱敏電阻PTC。
4.根據權利要求I所述的消除顔色漂移的LED信號光源，其特徵是其中波長較低的LED發光晶片或發光管串聯負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長較高的LED發光晶片或發光管串聯常規電阻。
5.根據權利要求4所述的消除顔色漂移的LED信號光源，其特徵是對於黃色LED發光晶片或發光管，波長在585nm 590nm範圍內的LED發光管或發光管串聯負溫度係數的熱敏電阻NTC，波長在600nm 610nm範圍內的LED發光晶片或發光管串聯常規電阻。
6.根據權利要求I所述的消除顔色漂移的LED信號光源，其特徵是其中波長較低的LED發光晶片或發光管串聯常規電阻，波長較高的LED發光晶片或發光管串聯正溫度係數的熱敏電阻PTC。
7.根據權利要求6所述的消除顔色漂移的LED信號光源，其特徵是對於黃色LED發光晶片或發光管，波長在585nm 590nm範圍內的LED發光管或發光管串聯常規電阻,波長在600nm 610nm範圍內的LED發光晶片或發光管串聯正溫度係數的熱敏電阻PTC。
8.根據權利要求I 7任一項所述的消除顔色漂移的LED信號光源，其特徵是不同波長的LED發光晶片或發光管為兩組以上時，其中每組LED發光晶片或發光管數量為I N個不等，組成每組LED發光晶片或發光管的LED發光晶片或發光管波長相近，且每組LED發光晶片或發光管的工作電壓匹配，所述N為自然數。
專利摘要本實用新型涉及一種LED信號光源，特別是涉及一種能夠有效消除顏色漂移的黃色LED信號光源。一種消除顏色漂移的LED信號光源，含有至少兩個或兩組以上同種顏色色譜中不同波長的LED發光晶片或發光管，所述兩個或兩組以上不同波長的LED發光晶片或發光管分別串聯不同溫度性能曲線的電阻，然後再並聯連接在一起接入恆流源迴路中，通過所述電阻根據溫度的不同自動調整不同波長的LED發光晶片或發光管的發光強度，使混合光的中心波長維持或更接近發光強度更大的那種LED發光晶片或發光管的波長。本實用新型能夠有效消除顏色漂移的LED信號光源，結構簡單、成本低，而且使用效果好，解決了LED信號燈因環境溫度引起的顏色飄移問題。
文檔編號F21V23/02GK202425153SQ20122001248
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者姚哲, 段翔, 許斌, 趙金璞 申請人:鄭州朗睿科技有限公司