CN105736983B - 一种基于电磁调控的可调色量子点led - Google Patents
一种基于电磁调控的可调色量子点led Download PDFInfo
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Abstract
一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：由控制电路(1)、铁棒(2)、夹持部件(3)、透明玻璃(4)、磁铁(5)和蓝光LED(6)、柔性储水袋(7)、导管(8)、可伸缩外壳(9)、量子点悬浮液体(10)组成；透明玻璃(4)作为可伸缩外壳(9)的顶部与底部封装成容器并注入适量量子点悬浮液体(10)，将铁棒(2)和磁铁(5)紧固于夹持部件(3)后牢固粘附于透明玻璃(4)侧方，再往柔性储水袋(7)中注入适量量子点悬浮液体(10)用导管(8)与可伸缩外壳(9)连通并置于蓝光LED(6)上，由控制电路(1)控制电磁强度来调节可伸缩外壳(9)的伸缩距离并发出相应色温的光，本发明结构清晰简单、调控方便、显色性能高，可以应用于智能照明环境中营造健康的照明环境、提高生产力。
Description
技术领域
一种基于电磁调控的可调色量子点LED，属于新型发光技术领域。
背景技术
近年来，LED技术的产生彻底改变了人类固有的产生光的方式。除了它的高能效和良好的环境效益，还因为它在时间、空间及显色性质上的可设计性可以迎合各种特殊的应用需求。有研究表明，根据昼夜、生活环境的变化调整光源的色温，可以帮助人调整昼夜节律，有益于人类社会的生产力以及身心健康。
现今应用的可调色温LED多是通过不同颜色LED灯组的混合并改变每组LED灯组里的每一个LED的发光强度来调整最终发出光的色温来实现的，但这种方法具有明显的缺陷。因此，本专利利用量子点的量子限域特性，当受到光或电的刺激时，载流子会被激发跳跃到更高的能级，等到这些载流子回到原来较低的能级的时候就会发出固定波长的可见光。量子点具有良好的线性光学性质。其性能非常稳定，可以经受反复多次的激发，具有较高的发光效率。且量子点的发光性质可以通过改变量子点的尺寸来调控。通过改变量子点材料的尺寸和化学组成可以使其荧光发射波长覆盖整个可见光区。量子点越小，发出光越偏蓝，反之量子点越大，发出的光越偏红。此外还采用了电生磁的原理，通过控制磁场强弱来间接地对装置的物理量进行调控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电磁调控的可调色量子点LED。该装置能够利用量子点悬浮液的量子限域作用，通过改变量子悬浮液的体积对光源进行部分吸收并改变吸收光的色温以不同色温的光辐射到环境中。本专利能营造健康的光环境，有益于人类社会的生产力以及身心健康。具有结构清晰简单、调控方便、显色性能高、能效高等特点。
本发明通过以下技术方案实现：一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：由控制电路(1)、铁棒(2)、夹持部件(3)、透明玻璃(4)、磁铁(5)和蓝光LED(6)、柔性储水袋(7)、导管(8)、可伸缩外壳(9)、量子点悬浮液体(10)组成；透明玻璃(4)作为可伸缩外壳(9)的顶部与底部封装成容器并注入适量量子点悬浮液体(10)，将铁棒(2)和磁铁(5)紧固于夹持部件(3)后牢固粘附于透明玻璃(4)侧方，再往柔性储水袋(7)中注入适量量子点悬浮液体(10)用导管(8)与可伸缩外壳(9)连通并置于蓝光LED(6)上，由控制电路(1)控制电磁强度来调节可伸缩外壳(9)的伸缩距离并发出相应色温的光。
所述的一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：量子点悬浮液体(10)由以CdSxSe1-x为核ZnS为壳组成核壳结构的量子点制备而成，量子点直径在1-10nm范围内。
所述的一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：量子点悬浮液体(10)的发光性质可通过在化学合成中通过电场等方式改变量子点的结构参数x来对S∶Se的配比进行调整，x的取值范围为0.01-0.5。
所述的一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：柔性储水袋(7)由柔韧性强的聚合物膜制成，可伸缩外壳(9)则由经高分子处理加强延展性后的聚氯乙烯材料制成。
本发明的工作原理是：利用量子点的量子限域特性，当受到光或电的刺激时，载流子会被激发跳跃到更高的能级，等到这些载流子回到原来较低的能级的时候就会发出固定波长的可见光。量子点具有良好的线性光学性质。其性能非常稳定，可以经受反复多次的激发，具有较高的发光效率。通过在化学合成过程中利用电场改变量子点结构得到相应的光致发光颜色的量子点悬浮液体(10)。通过控制电路(1)根据电生磁效应改变铁棒(2)的磁极及磁性，由于磁化后的铁棒(2)与磁铁(5)之间的相互作用进而控制可伸缩外壳(9)的伸缩运动，而由于事先通过导管(8)的连接并进行密封处理的左侧容器与右侧柔性储水袋(7)遵循体积守恒定理(即总体积＝左侧容器体积+柔性储水袋体积，由于实际中装置较小可以不考虑可伸缩外壳(9)对量子点悬浮液体(10)的反作用力)因此可伸缩外壳(9)的伸缩会导致柔性储水袋(7)中的量子点悬浮液体(10)经由导管(8)进入或排出可伸缩容器，此过程类似于气球充气或放气的过程，最终改变左侧可伸缩容器中的量子点悬浮液体(10)的纵向体积并改变蓝光在其中的光路长度，量子点悬浮液体(10)会对蓝光进行不同比例的部分吸收，并转换成与该量子点悬浮液(10)的光致发光谱一样颜色的荧光量子辐射出相应颜色的光，混合未被量子点悬浮液体(10)吸收的原始蓝光一同向外界环境辐射，其数学表达式如下：
fl＝Al×QYi×Pb (1)
式(1)中Pb表示蓝光LED(6)的蓝光初始辐出量，fi表示相应量子点悬浮液体(10)吸收蓝光产生相应颜色荧光量子后辐出光的光强，QYi表示相应发光颜色的量子点的荧光量子产生率。
fb＝(1-Al)×Pb (2)
式(2)中fb表示经量子点吸收后从装置中辐出的剩余蓝光强度，Al表示量子点悬浮液体(10)对蓝色光源的吸收率。
由式(1)和式(2)可以从数学表达式上理解：根据量子点悬浮液体(10)的体积的改变，辐出混合光的强度及色温比例随之变动，从而改变LED辐出光的色温，使最终辐出光的颜色也发生变化。
本发明的有益效果是：所述的一种基于电磁调控的可调色量子点LED，驱动电路简单。只需要改变量子悬浮液的纵向体积，即可改变LED辐出光的色温变化进而导致光的颜色发生变化。此外可以将单个颜色模块+蓝光LED的模式推广成多个颜色模块+蓝光LED的模式。由此可以获得更多类型的可调色LED，满足市场应用的多方面需求。
附图说明
图1是本发明的一种基于电磁调控的可调色量子点LED结构示意图；
图2是本发明的一种基于电磁调控的可调色量子点LED调色原理示意图；
图3是本发明的一种基于电磁调控的可调色量子点LED整体效果图；
图4是本发明的一种基于电磁调控的可调色量子点LED的控制电路图；
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1，一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：由控制电路(1)、铁棒(2)、夹持部件(3)、透明玻璃(4)、磁铁(5)和蓝光LED(6)、柔性储水袋(7)、导管(8)、可伸缩外壳(9)、量子点悬浮液体(10)组成；透明玻璃(4)作为可伸缩外壳(9)的顶部与底部封装成容器并注入适量量子点悬浮液体(10)，将铁棒(2)和磁铁(5)紧固于夹持部件(3)后牢固粘附于透明玻璃(4)侧方，再往柔性储水袋(7)中注入适量量子点悬浮液体(10)用导管(8)与可伸缩外壳(9)连通并置于蓝光LED(6)上，由控制电路(1)控制电磁强度来调节可伸缩外壳(9)的伸缩距离并发出相应色温的光，专利整体效果图参见附图3。
如附图2所示，将透明玻璃(4)作为可伸缩外壳(9)的顶部与底部封装成容器并注入适量量子点悬浮液体(10)，后将铁棒(2)和磁铁(5)紧固于夹持部件(3)后牢固粘附于透明玻璃(4)侧方，再往柔性储水袋(7)中注入适量量子点悬浮液体(10)用导管(8)与可伸缩外壳(9)连通，最后置于蓝光LED(6)上。实现颜色可调的关键是，利用控制电路(1)控制可伸缩外壳(9)的伸缩运动由于体积守恒导致柔性储水袋(7)中的量子点悬浮液体(10)被吸入会排出从而改变颜色转换模块中量子点悬浮液体(10)的体积。由于量子点悬浮液体(10)体积变化体现在纵向方向上使光在量子悬浮液体(10)中的光路长度发生变化。过程中初始辐射的蓝光有一部分未被吸收直接辐出，另一部分蓝光经吸收转换产生相应光致发光颜色的光混合蓝光一同辐出。
Claims (4)
1.一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：由控制电路(1)、铁棒(2)、夹持部件(3)、透明玻璃(4)、磁铁(5)和蓝光LED(6)、柔性储水袋(7)、导管(8)、可伸缩外壳(9)、量子点悬浮液体(10)组成；透明玻璃(4)作为可伸缩外壳(9)的顶部与底部封装成容器并注入适量量子点悬浮液体(10)，将铁棒(2)和磁铁(5)紧固于夹持部件(3)后牢固粘附于透明玻璃(4)侧方，再往柔性储水袋(7)中注入适量量子点悬浮液体(10)用导管(8)与可伸缩外壳(9)连通并置于蓝光LED(6)上，由控制电路(1)控制电磁强度来调节可伸缩外壳(9)的伸缩距离并发出相应色温的光。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：量子点悬浮液体(10)由以CdSxSe1-x为核ZnS为壳组成核壳结构的量子点制备而成，量子点直径在1-10nm范围内。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：量子点悬浮液体(10)的发光性质可通过在化学合成中通过电场方式改变量子点的结构参数x来对S和Se的配比进行调整，x的取值范围为0.01-0.5。
4.根据权利要求1所述的一种基于电磁调控的可调色量子点LED，其特征在于：柔性储水袋(7)由柔韧性强的聚合物膜制成，可伸缩外壳(9)则由经高分子处理加强延展性后的聚氯乙烯材料制成。
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