CN101571242A - 一种蓝光芯片加量子点和yag荧光粉混掺的白光led发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，属于照明技术领域，尤其是涉及半导体白光照明领域。一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，解决的技术问题是目前白光LED技术中RGB多芯白光LED的输出光的不稳定性造成其色稳定性较差、电流配置复杂、成本较高；以及蓝光芯片加YAG荧光粉合成白光LED技术的显色性偏低等问题。其特征为：由散热底座(1)，绝缘层(2)，正极(3)，金线(4)，取光透镜(5)，环氧树脂(6)，量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)，发光芯片(8)，负极(9)和绝缘层(10)构成。量子点为核－壳结构的发橙红和红光的量子点，蓝光芯片发出的蓝光激发量子点发出橙红和红光，激发YAG荧光粉发出黄光，橙红光、红光、黄光以及蓝光芯片发出的蓝光中剩余的蓝光混合实现高显色白光的出射。该白光LED结构简单，无需分别制备三种基色的发光层。该器件适合作为普通照明以及LCD显示器件的背光源等照明要求。

Description

一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置

技术领域

本发明提供了一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，属于照明技术领域，尤其是涉及半导体白光照明领域。

背景技术

目前制备白光LED的方法主要分为以下几种：红、绿、蓝(RGB)多芯片组合白光技术，单芯片加荧光粉合成白光技术，有机白光技术以及量子点单芯白光LED。其中，单芯加荧光粉白光技术和多芯片组合白光技术以及有机白光技术研究较多，量子点单芯白光技术刚刚起步。RGB多芯技术是分别利用RGB单色芯组合而成白光LED，其优点是显色率高、寿命长，由于不需要荧光粉进行波长转换，发光效率高。但其缺点也较多：由于分别受单个芯片的性能影响，因此会带来输出光的不稳定性造成其色稳定性较差；由于有电流配置的问题，常常需要IC芯片控制和相对复杂的外围监控和反馈系统，加上其光学方面的设计，其封装难度较大，且成本很高，是普通白光LED的数倍。单芯片加荧光粉合成白光技术，又分为蓝光芯片加黄光荧光粉和近紫外光芯片加RGB三基色荧光粉技术。单芯技术成本较低，其色稳定性较好，工艺重复性好，但蓝黄光LED缺失红光部分，因而有很难发出具有高显色性白光(R≤85)，同时还会产生Halo效应。

单蓝光芯片加量子点与YAG荧光粉混合的白光LED，结构简单，无需分别制备三种基色的发光层。量子点制作温度较低，制作时间也较短，特别是通过调谐量子点尺寸，可以控制其发射波长，通过调谐量子点尺寸，获得蓝光芯片加YAG黄色荧光粉构成的白光LED所缺少的橙红光和红光成分，在不影响光效的情况下，可以有效地提高白光LED的显色指数。该器件适合作为固体照明以及LCD显示器件等的光源要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置。该装置在具有YAG荧光粉的高光效的前提下，能够提高白光LED的显色指数。而且该装置具有结构简单、运转稳定等特点。

本发明通过以下技术方案实现：

由LED发光芯片正极(3)和负极(9)供电，实现蓝光InGaN芯片(8)发光，该芯片发出的光激发涂敷在其表面的量子点与YAG荧光粉混合体(7)发光，不同尺寸的量子点受蓝光激发发光，且光致发光峰值波长与量子点尺寸有关，因此对应蓝光芯片，选择可别发出红光和橙红光的量子点和YAG混合。蓝光、黄光、橙红和红光混合成高显色白光经过取光透镜(5)出射。

本发明的工作原理是：量子点的光致发光峰值波长与量子点的尺寸相关，选择合适的量子点尺寸可实现量子点与YAG荧光粉在蓝光激发下发出红光和橙红光并与蓝光和YAG发出的黄光混合成白光出射，由于通过调谐量子点尺寸，可以控制其发射波长，所以蓝光芯片加量子点与YAG荧光粉混合白光LED具有比蓝光芯片加YAG荧光粉白光LED更好的显色性。

附图说明

图1是蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置的示意图

图2是不同尺寸核壳结构的CdSe/ZnSe量子点2.2nm，2.7nm，3.2nm，3.4nm，3.7nm，3.8nm，4.0nm，4.8nm受蓝光激发时的发射光谱图

图3是自左向右尺寸为2.5nm，2.7nm，3nm，3.4nm，4.7nm和5.8nm的CdSe/CdS/ZnS量子点受蓝光激发时的发射光谱图

图4是YAG荧光粉和量子点CdSe/ZnSe的混合比例为1∶1，10∶3，10∶1时的发射光谱图

图5是YAG荧光粉和量子点比例为1∶1时，不同前向驱动电流下的白光LED发射光谱图

具体实施方式

下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述：

参见附图1和2，一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置。其构造为：由散热底座(1)，绝缘层(2)，正极(3)，金线(4)，取光透镜(5)，环氧树脂(6)，量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)，发光芯片(8)，负极(9)和绝缘层(10)构成。其中LED发光芯片为蓝光芯片或紫光芯片，核-壳结构的量子点采用热沉积法来制备，把量子点的大小控制在2nm～6nm范围内。量子点为红绿二色量子点或红绿蓝三色量子点，量子点和YAG荧光粉充分混合均匀后以提拉-浸渍法涂抹在LED发光芯片上，涂层层数为5～10层，涂层厚度为1～10微米。并且发光芯片采用倒装技术，从而提高外量子效率。由蓝光芯片发出蓝光激发量子点发出红光和绿光进而混合成白光经过透明罩出射，透明罩的形状可根据具体需要设计成圆头或椭圆头或平头等。图2描述的是不同尺寸核壳结构的CdSe/ZnSe量子点受蓝光激发时的光致发光光谱图，从图中可以看出，该量子点受蓝光激发时，量子点尺寸为2.2nm～3nm范围时，发光峰值波长在绿光范围，量子点尺寸为3nm～4nm时，发光峰值波长在橙色范围内，量子点尺寸为4nm～6nm时，发光峰值波长在红光范围内。图3描述的是不同尺寸核壳结构的CdSe/CdS/ZnS量子点受蓝光激发时的光致发光光谱图，从图中可以看出，量子点尺寸尺寸为4.7nm时，发光峰值波长在黄光范围内，尺寸为5.8nm时，发光峰值范围在橙色光范围内。本装置可采用两种方案：方案一：使用InGaN或其它蓝光芯片，在其上面涂覆CdSe/ZnSe量子点，量子点尺寸为2.2nm～3nm范围和4nm～6nm两种，实现芯片的蓝光与由其激发量子点产生的绿光和红光复合实现白光输出。YAG黄色荧光粉与量子点的混合比例范围可以为：1∶1或者1∶0.9，或者1∶0.8，或者1∶0.7，或者1∶0.6，或者1∶0.5，或者1∶0.4，或者1∶0.3，或者1∶0.2，或者1∶0.1。图4描述的YAG荧光粉和量子点CdSe/ZnSe的混合比例分别为1∶1，10∶3，10∶1时受蓝光激发时的发射光谱图，其中虚线是YAG的发射光谱图，实线是CdSe/ZnSe量子点和YAG混合后的发射光谱图。可以看出不同的配置比例发光强度是不同的，YAG荧光粉和量子点CdSe/ZnSe的混合比例为1∶1时的发光强度最强。方案二：使用InGaN或其它蓝光芯片，在其上面涂覆CdSe/CdS/ZnS量子点，量子点尺寸为4nm～6nm范围，YAG黄色荧光粉与量子点的混合比例范围可以为：1∶1或者1∶0.9，或者1∶0.8，或者1∶0.7，或者1∶0.6，或者1∶0.5，或者1∶0.4，或者1∶0.3，或者1∶0.2，或者1∶0.1。实现由蓝光激发量子点产生的橙红和红光结合YAG发射的黄光复合实现白光输出。

Claims (6)

1.一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，解决的技术问题是目前白光LED技术中RGB多芯白光LED的输出光的不稳定性造成其色稳定性较差、电流配置复杂、成本较高；以及单蓝光芯片加荧光粉合成白光LED技术的白光显色性偏低及Halo效应等问题。其特征为：由散热底座(1)，绝缘层(2)，正极(3)，金线(4)，取光透镜(5)，环氧树脂(6)，量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)，发光芯片(8)，负极(9)和绝缘层(10)构成。量子点为核-壳结构的三色量子点，LED芯片发出的蓝光或紫光激发量子点发光，实现白光的出射。

2.根据权利要求1所述的一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，其特征在于：量子点为核-壳结构的CdSe/ZnSe或CdSe/ZnS或CdSe/CdS或CdS/ZnS或CdS/HgS或CdSe/ZnS/CdS或CdSe/CdS/ZnS量子点。量子点的大小为2nm～8nm范围。

3.根据权利要求1所述的一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，其特征在于：荧光粉采用适合于蓝光激发的YAG黄色荧光粉。

4.根据权利要求1所述的一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，其特征在于：单个LED芯片为InGaN蓝光芯片或其它蓝光芯片。

5.根据权利要求1所述的一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，其特征在于：蓝光芯片采用倒装技术，从而可以提高外量子效率。

6.根据权利要求1所述的一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，其特征在于：采用量子点和YAG荧光粉以及透明树脂混合涂层中的进行混合掺杂，量子点的尺寸符合光致发光波段为橙红光和红光的量子点。7.根据权利要求1所述的，一种蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，其特征在于：YAG黄色荧光粉与量子点的混合比例范围为：1∶1或者1∶0.9，1∶0.8，1∶0.7，1∶0.6，1∶0.5，1∶0.4，1∶0.3，1∶0.2，1∶0.1。

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