CN107093662A - 一种新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，用于为LED配光，其包括透镜主体，所述透镜主体的出射面为两个半圆形或者半椭圆形形成的双球蝴蝶状，表面有一凹槽，透镜主体底部设有锥形扩散孔，所述锥形扩散孔下端设有装有LED芯片的支架，在透镜主体由混有量子点粉的硅胶固化形成；所述量子点粉为全无机钙钛矿材料制成；本发明还提供了一种全无机钙钛矿量子点硅胶透镜的制备方法。本发明制备的透镜具有更宽的色域且出光效率高。
Description
技术领域
本发明属于LED背光技术领域，特别是一种新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜及其制备方法。
背景技术
进入二十一世纪以来，LED背光源技术经过不断的发展与创新，目前已成为市场主流。与传统的CCFL背光源相比，LED背光具有色域高、亮度高、寿命长、节能环保、色彩可调等诸多优点，特别是高色域的LED背光源广泛应用在电视、手机、平板电脑等电子产品领域，使其屏幕颜色更加鲜艳，色彩还原度更高。目前，实现白光的技术方法主要为三类：一、蓝光LED+不同色光荧光粉；二、紫外或紫光LED+R、G、B荧光粉；三、利用三基色原理将R、G、B三种LED混合成白光。而目前主流的方法是将红绿荧光粉或者黄色荧光粉与封装胶混合，然后点涂在蓝光芯片上，通过光色复合形成白光。但是色域值也仅能达到80％左右，同时荧光粉激发效率低，要想得到高色域的白光就得增加荧光粉的浓度，这无疑会使封装业成本增加、不良率提高。
量子点(Quantum Dot，QD)又可以称为纳米晶，是一种把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构，通常由II－VI族或III－V族元素组成，粒径介于1～10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。目前商业的量子点材料主要以CdSe为主，荧光量子产率为50％-90％，且含有Cd等有毒金属，极易对环境造成危害。因此，近两年一种新的量子点体系引起了人们的广泛关注，这种全无机钙钛矿材料，因为具有较宽的吸收谱和较窄的激发谱、很高的荧光量子产率(高达90％)、荧光波长可调且覆盖整个可见光波段、线宽窄等优点，有望可以在新一代的量子点显示和照明技术中扮演重要的角色。
传统方法是将红绿荧光粉或者黄色荧光粉与封装胶混合，然后点涂在蓝光芯片上，通过光色复合形成白光，再根据灯珠的型号搭配不同类型的光学透镜，根据光线在不同界面发生折反射，进而调整光的分布。
荧光粉与封装胶混合，然后点涂在蓝光芯片上，由于无法对荧光粉的涂覆厚度和形状进行精确控制，导致出射光色彩不一致，容易偏蓝光或者偏黄光；
由于无法对荧光粉的涂覆厚度和形状进行精确控制，会导致色区不集中进而导致成品灯珠的良品率不高；
荧光粉直接涂覆在芯片上，由于光散射的存在，出光效率较低；
荧光粉直接涂覆在芯片上，由于芯片表面温度上升，荧光粉量子效率降低，加速荧光粉的老化，降低了LED发光器件的使用寿命；
目前商用的荧光粉大都为YAG粉或硅酸盐、氮化物荧光粉、KSF荧光粉、β-SiAlON，色域仅能达到80％左右，而且由于荧光粉的激发效率低，提高色域只能通过增加用量来实现，远远不能满足当今社会对更低能耗、更高能效以及更高色域的要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，用于为LED配光，包括透镜主体，所述透镜主体的出射面为两个半圆形或者半椭圆形形成的双球蝴蝶状，表面有一凹槽，
透镜主体底部设有锥形扩散孔，所述锥形扩散孔下端设有装有LED芯片的支架，在透镜主体由混有量子点粉的硅胶固化形成；
所述量子点粉为全无机钙钛矿材料制成。
较佳地，所述透镜为折射式光学透镜。
较佳地，所述LED芯片为蓝光芯片或者紫光芯片，激发波长为380nm-470nm。
较佳地，所述全无机钙钛矿材料为第Ⅰ主族、第Ⅳ主族与第Ⅶ主族中的元素形成的三元化合物，以及由其他元素包覆形成的核壳结构或者掺杂有其他元素形成的纳米化合物。
较佳地，所述的量子点粉的化学式为ABX3，其中A为Na、K、Rb、Cs中的一种，B为Si、Ge、Sn、Pb中的一种，X为Cl、Br、I中的一种。
较佳地，所述透镜主体内为1种、2种或以上的量子点粉。
较佳地，所述透镜主体内还混有至少一种荧光粉，所述荧光粉包括YAG粉、硅酸盐、氮化物荧光粉、KSF荧光粉、β-SiAlON。
本发明提供了一种新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜的制备工艺，其包括如下步骤：
S1：将4-20份质量的量子点粉溶于适2-200份质量的有机溶剂中形成量子点溶剂；
S2：在所述量子点溶剂中加入封装胶水B，置于烤箱中以80℃-100℃的温度烘烤1-10h除去有机溶剂；
S3：在溶有量子点粉的封装胶B中再加入另一种封装胶A形成混合胶；
S4：将混合胶注入硅胶透镜的成型模具中，并抽真空至无气泡，通过热压成型设备，将混合胶真空压合成型，使量子点固化；
S5：经过冷却、模具剥离得到量子点硅胶透镜。
较佳地，所述有机溶剂为正己烷、环己烷、正辛烷、甲苯、二氯甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶中的至少一种。
较佳地，所述封装胶A、封装胶B为环氧树脂类、有机硅胶类、聚氨酯类中的一种或两种及以上的组合或者单组分的环氧树脂类、有机硅胶类、聚氨酯类中的至少一种。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用的量子点粉采用的全无机钙钛矿材料为第Ⅰ主族、第Ⅳ主族与第Ⅶ主族中的元素形成的三元化合物，以及由其他元素包覆形成的核壳结构或者掺杂有其他元素形成的纳米化合物，其化学式为ABX3(A为Na、K、Rb、Cs；B为Si、Ge、Sn、Pb，X为Cl、Br、I)；以CsPbX3(X为Cl、Br、I)为主的的量子点材料荧光量子产率可以达到90％以上，因此可以减少量子点粉的用量，且线宽窄(半波宽大约为10-20nm左右)，色域高达100％-150％；
将量子点粉制成硅胶透镜，相比于荧光粉与胶体的混合，量子点表面积更大，有更多的光线穿过透镜来激发表面量子点，光源的发光效率更高；
将以CsPbX3(X为Cl、Br、I)为主的量子点粉制成的硅胶透镜，既能用于直下式LED背光，达到高色域、发光角度大等优点，又可以隔绝热源，减少热量对量子点粉的影响，提高成品灯珠的热稳定性，进而延长LED发光器件的使用寿命；
量子点由于自身的特性可以通过调控量子点的尺寸和颗粒大小从而精确控制量子点的发射光谱和色纯度，进而能够发出颜色更纯、光转化效率更高的优质白光。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，用于为LED配光，包括透镜主体1，所述透镜主体1的出射面2为两个半圆形或者半椭圆形形成的双球蝴蝶状，表面有一凹槽，
透镜主体1底部设有锥形扩散孔3，所述锥形扩散孔3下端设有装有LED芯片的支架6，在透镜主体1由混有量子点粉的硅胶固化形成；
所述量子点粉为全无机钙钛矿材料制成。
本实施例提供的所述透镜为折射式光学透镜。
其中所述LED芯片为蓝光芯片或者紫光芯片，激发波长为380nm-470nm。
本实施例中所述全无机钙钛矿材料为第Ⅰ主族、第Ⅳ主族与第Ⅶ主族中的元素形成的三元化合物，以及由其他元素包覆形成的核壳结构或者掺杂有其他元素形成的纳米化合物。
所述的量子点粉的化学式为ABX3，其中A为Na、K、Rb、Cs中的一种，B为Si、Ge、Sn、Pb中的一种，X为Cl、Br、I中的一种。
所述透镜主体1内为1种、2种或以上的量子点粉。
其中所述透镜主体1内还混有至少一种荧光粉，所述荧光粉包括YAG粉、硅酸盐、氮化物荧光粉、KSF荧光粉、β-SiAlON。
本发明提供了一种新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜的制备工艺，其包括如下步骤：
S1：将4-20份质量的量子点粉溶于适2-200份质量的有机溶剂中形成量子点溶剂；
S2：在所述量子点溶剂中加入封装胶水B，置于烤箱中以80℃-100℃的温度烘烤1-10h除去有机溶剂；
S3：在溶有量子点粉的封装胶B中再加入另一种封装胶A形成混合胶；
S4：将混合胶注入硅胶透镜的成型模具中，并抽真空至无气泡，通过热压成型设备，将混合胶真空压合成型，使量子点固化；
S5：经过冷却、模具剥离得到量子点硅胶透镜。
其中所述有机溶剂为正己烷、环己烷、正辛烷、甲苯、二氯甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶中的至少一种。
本实施例中所述封装胶A、封装胶B可以为环氧树脂类、有机硅胶类、聚氨酯类中的一种或两种及以上的组合或者单组分的环氧树脂类、有机硅胶类、聚氨酯类中的至少一种。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，用于为LED配光，其特征在于，包括透镜主体，所述透镜主体的出射面为两个半圆形或者半椭圆形形成的双球蝴蝶状，表面有一凹槽，
透镜主体底部设有锥形扩散孔，所述锥形扩散孔下端设有装有LED芯片的支架，在透镜主体由混有量子点粉的硅胶固化形成；
所述量子点粉为全无机钙钛矿材料制成。
2.如权利要求1所述的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，其特征在于，所述透镜为折射式光学透镜。
3.如权利要求1所述的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，其特征在于，所述LED芯片为蓝光芯片或者紫光芯片，激发波长为380nm-470nm。
4.如权利要求1所述的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，其特征在于，所述全无机钙钛矿材料为第Ⅰ主族、第Ⅳ主族与第Ⅶ主族中的元素形成的三元化合物，以及由其他元素包覆形成的核壳结构或者掺杂有其他元素形成的纳米化合物。
5.如权利要求4所述的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，其特征在于，所述的量子点粉的化学式为ABX3，其中A为Na、K、Rb、Cs中的一种，B为Si、Ge、Sn、Pb中的一种，X为Cl、Br、I中的一种。
6.如权利要求5所述的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，其特征在于，所述透镜主体内为1种、2种或以上的量子点粉。
7.如权利要求1所述的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜，其特征在于，所述透镜主体内还混有至少一种荧光粉，所述荧光粉包括YAG粉、硅酸盐、氮化物荧光粉、KSF荧光粉、β-SiAlON。
8.如权利要求1-7任一项所述的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将4-20份质量的量子点粉溶于适2-200份质量的有机溶剂中形成量子点溶剂；
S2：在所述量子点溶剂中加入封装胶水B，置于烤箱中以80℃-100℃的温度烘烤1-10h除去有机溶剂；
S3：在溶有量子点粉的封装胶B中再加入另一种封装胶A形成混合胶；
S4：将混合胶注入硅胶透镜的成型模具中，并抽真空至无气泡，通过热压成型设备，将混合胶真空压合成型，使量子点固化；
S5：经过冷却、模具剥离得到量子点硅胶透镜。
9.如权利要求8所述的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜的制备工艺，其特征在于，所述有机溶剂为正己烷、环己烷、正辛烷、甲苯、二氯甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶中的至少一种。
10.如权利要求8所述的新型的全无机钙钛矿量子点硅胶透镜的制备工艺，其特征在于，所述封装胶A、封装胶B为环氧树脂类、有机硅胶类、聚氨酯类中的一种或两种及以上的组合或者单组分的环氧树脂类、有机硅胶类、聚氨酯类中的至少一种。
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