CN103346153A - 一种可调节颜色的白色led发光器件 - Google Patents

Abstract

一种可调节颜色的白色LED发光器件，它包括：碳纳米点荧光材料转换层、多波段LED管芯组、电路及控制组件；其特征是：碳纳米点荧光材料转换层覆盖在多波段LED管芯组外部；多波段LED管芯组至少有两种以上不同的发射光LED管芯组成；多波段LED管芯组由电路及控制组件控制，控制实现多波段LED管芯组中的至少一组LED管芯发光，利用同种碳纳米点荧光材料转具有不同激发光波长对应不同发射光谱特性，通过改变LED发光管芯光源光谱，实现改变灯具的发射光谱，使同一LED灯具有可调节的白色发光，其减少了灯具的型号种类，同时根据不同需要随时调节白色发光范围。

Description

一种可调节颜色的白色LED发光器件

技术领域

本发明属于电致发光器件应用技术领域。

背景技术

现有的LED照明显示中白光的实现主要是由蓝色或蓝紫色LED电致发光完成，通过光致发光材料转换组合实现白色发光，光致发光材料多是使用YAG、氮化物等无机类荧光材料，它们涂敷在管芯或混合在外部覆盖层中。由于LED管芯发光是固定波长，并且所使用的YAG、氮化物等材料也有其固定激发光谱，所以现有LED白光照明产品制备成灯具后则无法调整发光色度，以致市售产品具有多种规格的型号产品，如：高色温、低色温照明灯具。

本发明利用同种碳纳米点荧光材料具有不同激发光波长对应不同发射光谱特性，通过改变LED发光管芯光源光谱，实现改变灯具的发射光谱，使同一灯具具有可调节的白色发光。其降低了灯具的型号种类，满足了不同人的视觉需要，同时根据不同需要随时调节白色发光范围。

本发明可以广泛用于LED照明、显示等领域。

发明内容

一种可调节颜色的白色LED发光器件，它包括：碳纳米点荧光材料转换层、多波段LED管芯组、电路及控制组件； 其特征是：碳纳米点荧光材料转换层覆盖在多波段LED管芯组外部；多波段LED管芯组至少有两种以上不同的发射光LED管芯组成；多波段LED管芯组由电路及控制组件控制，控制实现多波段LED管芯组中的至少一组LED管芯发光。

本发明中的碳纳米点荧光材料，颗粒度通常为3-10纳米，当然不同的制备方法颗粒也会大于20纳米，或小于1纳米，不同的颗粒度对激发光谱、发射光谱有一定影响。它们可很好的分撒在液体中，如水、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺等，以及处理后的油类液体中。 其在基本透明情况下产生发光，并且不会沉淀。

本发明中的碳纳米点荧光材料转换层是由碳纳米点荧光材料、载体物质组合成；碳纳米点荧光材料在激发光365nm-510nm激发下，发出440nm-610nm荧光；不同的激发光对应不同的发射光峰值，如：激发光为365nm时，发射光峰值440nm显示颜色蓝色；激发光为380nm时，发射光峰值500nm显示颜色蓝绿色；激发光为420nm时，发射光峰值520nm显示颜色绿色； 激发光为440nm时，发射光峰值540nm显示颜色黄绿色；激发光为480nm时，发射光峰值560nm显示颜色黄色；激发光为500nm时，发射光峰值585nm显示颜色橙红色；激发光为510nm时，发射光峰值610nm显示颜色红色。

本发明中的碳纳米点荧光材料转换层覆盖在多波段LED管芯外部，碳纳米点荧光材料转换层可以是固体，也可以是前文中的密封后的液体。当是固体时需要有载体物质，其载体物质是无色透明的环氧树脂、硅胶、绝缘漆墨、塑料中的一种，当然不局限以上的物质。碳纳米点荧光材料通过分散在以上物质中，其具备发光特性，当然以上物质需许可紫外光透过，并且最佳状态是无色及透明，可以固化成某一形状，如其形状是平面、圆形、半圆形，也可以是立体球、柱、棱及其它立体形状。平面可以制作成塑料片、压克力片，塑料可以是PVC、PE、PU等，当然也可是高分子材料。环氧树脂可以通过模具封装成圆柱型，或与现有LED半圆类似。绝缘漆墨可以通过印刷或其它成膜实现，它们可以是UV紫外固化或红外热固化。碳纳米点荧光材料也可以掺入光纤中，在导光过程中产生发光。

本发明中的碳纳米点荧光材料转换层中加入散射剂可以形成均匀的白色发光，也可加入同样作用的扩散剂或散射剂。散射剂有助于提高光的转换效率，使投射光更加均匀，散射剂可以使用二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、氧化锌等材料，也可以使用聚苯乙烯微球、玻璃微珠等其它反射材料。

本发明中的LED管芯发出365nm-510nm的紫外光或蓝光或蓝绿光。LED管芯可以是365nm,380nm,400nm,420nm,430nm,450nm,470nm,490nm,510nm等，是它们中的一种或多种组合，当然每种根据亮度需要是一个或几个或几十个LED管芯。碳纳米点荧光材料转换层可以封在每个LED管芯外，在排列组合成灯。碳纳米点荧光材料转换层也可统一制成外壳，内部排列组合LED管芯。

本发明中的电路及控制组件是驱动控制LED管芯独立发光或组合发光。 电路及控制组件可以独立或统一控制每种LED管芯，每种LED管芯可以发出统一波长的光。电路及控制组件可以使用程序芯片控制每种发光或多种组合发光。由于不同的激发光激发，产生不同的颜色组合，通过控制不同的LED管芯，实现白光颜色的色度变化。电路及控制组件可以与各类传感器连接，实现不同环境自动调节发光，如：温度、亮度、时间、色度等。

本发明中的碳纳米点荧光材料也可以根据需要发光红、蓝、绿颜色的光。碳纳米点荧光材料转换层，在多波段LED管芯，单一激发光激发下，分别发光出红、蓝、绿颜色的光，并可独立或组合颜色使用。本发明中的碳纳米点荧光材料可以与现有的各类光致发光材料、电致发光材料、X射线发光材料混合使用。

本发明的多波段LED管芯组与电路及控制组件,也可以是一种单波段LED光源,其同样可以产生白色发光效果,再组合成灯具。还可以是每一颗LED使用碳纳米点荧光材料形成白色发光，再使用不同的LED灯组合。

具体实施方式

一种可调节颜色的白色LED发光器件，它包括：碳纳米点荧光材料转换层、多波段LED管芯组、电路及控制组件； 其特征是：碳纳米点荧光材料转换层覆盖在多波段LED管芯组外部；多波段LED管芯组至少有两种以上不同的发射光LED管芯组成；多波段LED管芯组由电路及控制组件控制，实现多波段LED管芯组中的一种或多种波段LED管芯发光。

本发明中的碳纳米点荧光材料应先分撒在液体中，浓度范围约10mg/ml-100mg/ml，液体是环己酮、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺等有机溶剂，其浓度大时显现黄褐色，适中的浓度是黄色透明，浓度小时为无色透明，并且不会沉淀。碳纳米点荧光材料在有机溶剂中的溶解量，具有一定饱和度，浓度大则在后续加工中可以再稀释或控制少量加入。

本发明中的碳纳米点荧光材料转换层的激发光源使用LED发光管；碳纳米点荧光材料在激发光365nm-510nm激发下，发出440nm-610nm荧光；不同的激发光对应不同的发射光峰值，如：激发光为365nm时，发射光峰值440nm显示颜色蓝色；激发光为380nm时，发射光峰值500nm显示颜色蓝绿色；激发光为420nm时，发射光峰值520nm显示颜色绿色； 激发光为440nm时，发射光峰值540nm显示颜色黄绿色；激发光为480nm时，发射光峰值560nm显示颜色黄色；激发光为500nm时，发射光峰值585nm显示颜色橙红色。本发明中的光源也可以使用蓝或蓝紫或紫外等其它光源，如激光、OLED、稀土荧光灯、电致发光片、电致发光线。

本发明中的碳纳米点荧光材料转换层覆盖在多波段LED管芯外部，碳纳米点荧光材料转换层可以是固体，也可以是前文中所述的密封后的液体。当是固体时需要有载体物质，其载体物质是无色透明的环氧树脂、硅胶、绝缘漆墨、塑料中的一种，当然不局限以上的物质。碳纳米点荧光材料分散在以上载体物质中，仍具有原来的发光特性，以上载体物质需许可LED发光管的光透过，并且最佳状态是无色透明或黄色透明，可以固化成某一形状，如其形状是平面、圆柱、半球形、阶梯形等。平面可以制作成塑料片、压克力片，塑料可以是PVC、PE、PU等，也可是其它高分子材料。环氧树脂可以通过模具封装成圆柱型，或与现有LED圆帽类似。绝缘漆墨可以通过印刷或其它成膜方法实现，它们可以是UV紫外固化或红外热固化。碳纳米荧光材料也可以掺入光纤中，在导光过程中产生发光。

本发明中的碳纳米点荧光材料也可密封在液体中使用，液体可以是水、有机溶剂、硅油等。

本发明中的碳纳米点荧光材料转换层中加入散射剂可以形成均匀的白色发光。散射剂可以先期与碳纳米点荧光材料混合，混合时通过溶剂具有良好的分散，散射剂也相当于载体的一种使用。散射剂可以是无机物、有机物、高分子等材料，如使用二氧化硅、氧化锌等微球材料，或使用单分散聚苯乙烯微球，还可以是环氧类材料、塑料材料、高分子材料，再粉碎或二次成粒。

本发明中的LED管芯发出365nm-510nm的紫外光或蓝光或蓝绿光。LED管芯发光光谱可以是365nm,380nm,400nm,420nm,430nm,450nm,470nm,490nm,510nm等，是它们中的一种或多种组合，当然每种根据亮度需要是一个或几个或几十个LED管芯。本发明中LED管芯发光光谱也可以大于510 nm，如是520 nm、530 nm，它们同样也可以激发碳纳米点荧光材料，此时碳纳米点荧光材料发光是橙色或红色，它们配有蓝光，同样可以实现白色发光。碳纳米点荧光材料转换层可以封在每个LED管芯外，在排列组合成灯。碳纳米点荧光材料转换层也可统一制成外壳，内部排列组合LED管芯。本发明也可以单一使用一种LED管芯,其发出固定的白色发光，其与现有白光LED相同，但由于使用了碳纳米点荧光材料，其发光器件的透明度好于现有技术，减小了损耗。

本发明中的电路及控制组件是驱动控制LED管芯独立发光或组合发光。 电路及控制组件可以独立或统一控制每种LED管芯，每种LED管芯可以发出同一波长的光，多种波长的LED管芯激发同一碳纳米点荧光材料，可以扩大发光光谱范围。电路及控制组件可以使用程序芯片控制每种发光或多种组合发光。由于不同的激发光激发，产生不同的颜色组合，通过控制不同的LED管芯工作，实现色温变化，如冷白色、暖白色。电路及控制组件可以自动控制或人工控制，也可以与传感器配合使用，如在一天的不同时间段；一年的不同季节变化色温，夏季冷白色，冬季暖白色；也可以随环境温度、亮度、色度改变白色发光光谱。

本发明中的碳纳米点荧光材料也可以根据需要发光红、蓝、绿颜色的光，其可以独立或组合颜色使用。本发明中的碳纳米点荧光材料也可以使用现有技术直接替代YAG材料，用于LED白光照明。

本发明优点在于

1）本发明克服了现有照明光源只能发出固定颜色白光照明缺点，本发明可以根据使用者的需要随意调节白色发光灯的颜色，如：冷白色、暖白色以及它们的混合过渡色。使照明灯具在不同场合产生不同色温的发光，避免了实际应用中为满足不同的光谱颜色而需要生产或设置，多种灯具型号的问题，降低了照明光源生产与使用的总成本。

2）本发明中的碳纳米点荧光材料具有良好的透明性、稳定性、耐候性及耐紫外线性，其在高温、低温均不会产生化学变化，同时成本低于现有技术。

3）本发明可以应用在照明、显示、装饰灯、指示等领域中，本发明生产工艺简单，适合规模生产，产品分类简单，使用方便、适合各类人群的视觉习惯。

实施例

选择蓝色LED管芯30个，发射光谱385nm、430nm与470nm各10个，并交叉混合排列，将碳纳米点与环氧树脂混合后，密封在LED管芯外部。使用控制电路分别控制385nm、430nm与470nm LED管芯，发光时可以发出三种以上色温的白色光，及其组合发光。 同样也可以将碳纳米点与塑料混合后制造成厚度3毫米的转换板，遮盖在LED管芯组外部。

在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种可调节颜色的白色LED发光器件，它包括：碳纳米点荧光材料转换层、多波段LED管芯组、电路及控制组件； 其特征是：碳纳米点荧光材料转换层覆盖在多波段LED管芯组外部；多波段LED管芯组至少有两种以上不同的发射光LED管芯组成；多波段LED管芯组由电路及控制组件控制，控制实现多波段LED管芯组中的至少一组LED管芯发光。

2.如权利要求1所述一种可调节颜色的白色LED发光器件，碳纳米点荧光材料转换层是由碳纳米点荧光材料、载体物质组合成；碳纳米点荧光材料在激发光365nm-510nm激发下，发出440nm-610nm荧光。

3.如权利要求1所述一种可调节颜色的白色LED发光器件，碳纳米点荧光材料转换层覆盖在多波段LED管芯外部，其载体物质是无色透明的环氧树脂、硅胶、绝缘漆墨、塑料中的一种，其以涂膜或注塑方法形成碳纳米点荧光材料转换层；其形状是平面、圆形、半圆形。

4.如权利要求1所述一种可调节颜色的白色LED发光器件，碳纳米点荧光材料转换层中加入散射剂或扩散剂形成均匀的白色发光。

5.如权利要求1所述一种可调节颜色的白色LED发光器件， LED管芯发出365nm-510nm的紫外光或蓝光或蓝绿光。

6.如权利要求1所述一种可调节颜色的白色LED发光器件，电路及控制组件是驱动控制LED管芯独立发光或组合发光；电路及控制组件与传感器连接。

7.如权利要求1所述一种可调节颜色的白色LED发光器件，碳纳米点荧光材料转换层，在多波段LED管芯，单一激发光激发下，分别发光出红、蓝、绿颜色的光，并独立或组合颜色使用。