CN107390432A - 一种led光源、背光模组及液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种LED光源、背光模组及液晶显示装置，该LED光源包括紫光芯片；以及荧光转换材料，包括红光转换材料、绿光转换材料及蓝光转换材料，蓝光转换材料的峰值波长在455nm～470nm之间。本发明LED光源通过采用紫光芯片作为激发光源，激发红、绿、蓝三种荧光转换材料得到红光、绿光及蓝光后混合形成白光，其中蓝光转换材料的发光峰值波长在455nm～470nm之间，有效降低了对人眼的损害。
Description
技术领域
本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种LED光源、背光模组及液晶显示装置。
背景技术
目前，液晶显示装置主要采用LED(Light-Emitting-Diode)作为背光源，LED的光学原理是利用蓝光芯片发出的蓝光激发绿色荧光粉及红色荧光粉发出绿光与红光，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光及红光混合得到白光；这种白光以蓝光为激发光源，因此含有大量的波长为380nm～440nm的蓝光，且蓝光的发光峰值波长为410nm～450nm，而这个波长范围的蓝光会对人眼造成较大的损害，所以这种以蓝光为激发光源的LED对人眼的损害较大。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种LED光源，旨在解决现有技术中LED光源对人眼造成损害的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种LED光源，包括：
紫光芯片；以及
荧光转换材料，包括红光转换材料、绿光转换材料及蓝光转换材料，所述蓝光转换材料的峰值波长在455nm～470nm之间。
优选地，所述紫光芯片产生的紫光波长范围为365nm～410nm。
优选地，所述蓝光转换材料为蓝色荧光粉，所述蓝色荧光粉的化学成分包括Sr2MgSi2O7:Eu2+。
优选地，所述蓝光转换材料为蓝色荧光粉，所述蓝色荧光粉的化学成分包括(BaxSr1-x)2SO4:Eu2+、(MgxSr1-x)2SO4:Eu2+或(CaxSr1-x)2SO4:Eu2+中的一种或多种，其中0.2＜x＜1。
优选地，所述红光转换材料、绿光转换材料及蓝光转换材料均为量子点材料。
优选地，所述量子点材料的直径为a且，2nm≤a≤30nm。
优选地，所述量子点材料的禁带宽度为b，且b≥1.7ev。
优选地，所述量子点材料包括硒化镉或硫化锌中的一种或两种。
本发明还提出一种背光模组，应用于液晶显示装置，该背光模组包括一种LED光源，该LED光源包括紫光芯片；以及荧光转换材料，包括红光转换材料、绿光转换材料及蓝光转换材料，所述蓝光转换材料的峰值波长在455nm～470nm之间。
本发明还提出一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括一种背光模组，该背光模组包括一种LED光源，该LED光源包括紫光芯片；以及荧光转换材料，包括红光转换材料、绿光转换材料及蓝光转换材料，所述蓝光转换材料的峰值波长在455nm～470nm之间。
本发明LED光源通过采用紫光芯片作为激发光源，激发红、绿、蓝三种荧光转换材料得到红光、绿光及蓝光后混合形成白光，其中蓝光转换材料的发光峰值波长在455nm～470nm之间，有效降低了对人眼的损害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明LED光源一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种LED光源。
在本发明实施例中，该LED光源包括：
紫光芯片；以及
荧光转换材料，包括红光转换材料、绿光转换材料及蓝光转换材料，蓝光转换材料的峰值波长在455nm～470nm之间。
在本实施例中，紫光芯片产生的紫光用于激发荧光转换材料产生相应波长的光，荧光转换材料包覆于紫光芯片的出光面，荧光转换材料可以是荧光粉，也可以是量子点材料。紫光芯片作为激发光源发出紫光，以激发红、绿、蓝三种荧光转换材料产生红光、绿光及蓝光，三种光混合后形成白光。需要说明的是，本实施例中的紫光芯片发出的光并非只是紫光或紫外光中的一种，这种紫光的波长范围既包括可见的紫光的波长，也包括不可见的紫外光的波长。举例而言，紫光芯片发出的光的波长小于410nm，该波长范围的紫光既包括可见紫光也包括不可见的紫外光，本实施例统一称之为紫光。紫光芯片发出的大部分紫光都在人眼的可视觉范围之外，因此紫光芯片发出的紫光本身主要作为激发光源。
现有技术中以蓝光芯片作为激发光源，激发红光转换材料及绿光转换材料后产生红光及绿光，红光和绿光再与蓝光芯片本身发出的蓝光混合形成白光，由于蓝光是由作为激发光源的蓝光芯片发出，因此难以改变其发光峰值波长。在本发明中，LED光源以紫光芯片作为激发光源激发蓝光转换材料得到蓝光，通过对蓝光转换材料的控制，可以对其发光峰值波长可进行改变，即通过设置蓝光转换材料的峰值波长，可得到相应峰值波长的蓝光。
可以理解的是，在改变峰值波长的过程中，峰值不变，即最高发光强度不变，而与该峰值对应的波长由原来的波段变为另一波段，因此原波段的发光强度由原来的最高强度减弱。举例而言，若最高发光强度为y，其对应的峰值波长为450nm，在改变峰值波长后，峰值波长变为470nm，此时最高发光强度y对应的波长变为470nm，而波长为450nm的光对应的发光强度则变为低于最高发光强度y，即在光谱图上实现峰值波长的后移。
本发明将蓝光转换材料的峰值波长设置在455nm～470nm之间，以得到峰值波长为455nm～470nm之间的蓝光；由于455nm～470nm为蓝光的峰值波长，即455nm～470nm的蓝光发光强度最高，因此，410nm～450nm的蓝光发光强度相应地减弱，对人眼的损害也相应降低；所以由这种蓝光与红、绿光混合形成的白光能有效降低对人眼的损害，达到护眼功能。
在实际应用中，如图1所示，LED光源的具体结构还包括PCB板50、支架30以及二次透镜10；其中，PCB板50用于为紫光芯片40提供发光用的电能，支架30呈凹状设置于PCB板50上，紫光芯片40可通过焊接的方式设置于支架30的凹部，紫光芯片40的出光面包覆有荧光转换材料20，二次透镜10与支架30密封连接，以将紫光芯片40和荧光转换材料20封装，同时二次透镜10还可用于调节LED光源的发光角度，以满足设计生产需要。
进一步地，紫光芯片产生的紫光波长范围为365nm～410nm。在本实施例中，紫光芯片作为激发光源，在激发荧光转换材料的同时，发出波长为365nm～410nm的光对由红光、绿光、蓝光混合形成的白光光谱进行补充，从而提高白光光谱的连续性，提高显色性指数。
进一步地，蓝光转换材料为蓝色荧光粉，蓝色荧光粉的化学成分包括Sr2MgSi2O7:Eu2+。
在本实施例中，由于蓝光转换材料为蓝色荧光粉，因此红光转换材料与绿光转换材料也相应地为红色荧光粉与绿色荧光粉，以在紫光芯片的激发下产生相应的光。现有技术中的蓝色荧光粉的化学成分包括Sr3MgSi2O8:Eu2+，在波长为405nm的紫光激发下其产生的蓝光峰值波长为455nm，因此，与该波长较接近的波长为450nm及450nm以下的蓝光发光强度也较强，对人眼伤害较大。本实施例通过改变Sr3MgSi2O8:Eu2+中Sr元素及O元素的含量将Sr3MgSi2O8:Eu2+变为Sr2MgSi2O7:Eu2+，从而改变蓝色荧光粉的化学成分，使其在波长为405nm的紫光激发下产生的蓝光峰值波长为464nm，在波长为365nm的紫光激发下峰值波长为470nm的蓝光，使波长小于450nm的蓝光发光强度降低，减轻了对人眼的伤害。
进一步地，蓝光转换材料为蓝色荧光粉，蓝色荧光粉的化学成分包括(BaxSr1-x)2SO4:Eu2+、(MgxSr1-x)2SO4:Eu2+或(CaxSr1-x)2SO4:Eu2+中的一种或多种，其中0.2＜x＜1。
在本实施例中，包含(BaxSr1-x)2SO4:Eu2+、(MgxSr1-x)2SO4:Eu2+及(CaxSr1-x)2SO4:Eu2+的荧光粉光谱较宽，对波长为405nm的紫光有较强的吸收能力，对应产生的蓝光峰值波长为460nm，符合护眼的峰值波长。同时，若x的值由0.2向1.0增大，则波长为460nm的蓝光的发光强度也相应增强，由其参与混合形成的白光的强度也相应增强，有效提高了白光的亮度。此外，包含(MgxSr1-x)2SO4:Eu2+的荧光粉在波长为405nm的紫光激发下产生的蓝光具有双峰值波长，且双峰值波长均大于450nm，即处于护眼的波长范围；由具有双峰值波长的蓝光参与混合形成的白光发光强度更高，有效提高了白光亮度。对于包含(BaxSr1-x)2SO4:Eu2+的蓝色荧光粉，若Ba元素的含量不同，则由紫光激发产生的蓝光的峰值波长也不同，因此可通过对Ba元素的含量调节来对蓝光的峰值波长进行控制，以得到实际需要的峰值波长。
进一步地，红光转换材料、绿光转换材料及蓝光转换材料均为量子点材料。在本实施例中，量子点材料是一种无机纳米晶体，每当受到光的刺激，量子点材料便会发出有色光线。不同直径大小的量子点材料吸收光的波长不同，因此发出的光的颜色也不同。通过将不同直径的量子点材料发出的光进行混合后可得到白光。在本实施例中，由紫光芯片刺激量子点材料发出光线，且将其中发出的蓝光的量子点的峰值波长设在455nm～470nm之间，则其发出的光线混合后得到的白光的峰值波长也在455nm～470nm之间，有效实现护眼功能。
此外，由紫光芯片激发量子点材料产生的蓝光的波宽比起由紫光芯片激发蓝色荧光粉材料产生的蓝光的波宽更窄；举例而言，由紫光芯片激发蓝色荧光粉材料产生的蓝光的峰值半波宽约为30nm～40nm，而由紫光芯片激发量子点材料产生的蓝光的峰值半波宽约为13nm。一般来说，蓝光的峰值半波宽变窄，由其参与混合形成的白光LED光源的NTSC更高，有效提升了LED光源的色域，实现广色域的LED光源。需要说明的是，紫光芯片产生的紫光在激发对应直径大小的量子点材料后也可直接生成白光，且这种白光中的光谱峰值波长也可设在455nm～470nm之间，同时也具有波宽更窄的特点。因此，本实施例所述的量子点材料包括所有能在紫光芯片激发间接或直接生成白光的量子点材料。
进一步地，量子点材料的直径为a且，2nm≤a≤30nm。在本实施例中，量子点材料的大小能够影响其发射光谱，将量子点材料的直径控制在2nm～30nm，能有效提高其发光效率和显色指数，从而提高LED光源的发光效率和显色指数。
进一步地，量子点材料的禁带宽度为b，且b≥1.7ev。在本实施例中，禁带宽度是量子点材料的一个特征参量，其大小能够影响量子点材料的发光效率，将量子点材料的禁带宽度设置在1.7ev以上，或选取禁带宽度在1.7ev以上的量子点材料，能有效提高量子点材料的发光效率，从而提高LED光源的发光效率。需要说明的是，本实施例中的禁带宽度值指的是室温下，即温度为300K时的禁带宽度值。
进一步地，量子点材料包括硒化镉或硫化锌中的一种或两种。在本实施例中，硒化镉的禁带宽度为1.7ev，满足上述实施例中能有效提高量子点材料的发光效率的禁带宽度值。硫化锌是硒化镉的同族量子点材料，其禁带宽度为3.6ev-3.8ev，相较于硒化镉的禁带宽度，其能更进一步地提高量子点材料的发光效率，从而提高LED光源的发光效率。
本发明还提出一种背光模组，应用于液晶显示装置，该背光模组包括一种LED光源，该LED光源的具体结构参照上述实施例，由于本背光模组采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
本发明还提出一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括一种背光模组，该背光模组包括一种LED光源，该LED光源的具体结构参照上述实施例，由于本液晶显示装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，液晶显示装置包括平板电视机。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种LED光源，其特征在于，包括：
紫光芯片；以及
荧光转换材料，包括红光转换材料、绿光转换材料及蓝光转换材料，所述蓝光转换材料的峰值波长在455nm～470nm之间。
2.如权利要求1所述的LED光源，其特征在于，所述紫光芯片产生的紫光波长范围为365nm～410nm。
3.如权利要求1或2所述的LED光源，其特征在于，所述蓝光转换材料为蓝色荧光粉，所述蓝色荧光粉的化学成分包括Sr2MgSi2O7:Eu2+。
4.如权利要求1或2所述的LED光源，其特征在于，所述蓝光转换材料为蓝色荧光粉，所述蓝色荧光粉的化学成分包括(BaxSr1-x)2SO4:Eu2+、(MgxSr1-x)2SO4:Eu2+或(CaxSr1-x)2SO4:Eu2 +中的一种或多种，其中0.2＜x＜1。
5.如权利要求1或2所述的LED光源，其特征在于，所述红光转换材料、绿光转换材料及蓝光转换材料均为量子点材料。
6.如权利要求5所述的LED光源，其特征在于，所述量子点材料的直径为a且，2nm≤a≤30nm。
7.如权利要求5所述的LED光源，其特征在于，所述量子点材料的禁带宽度为b，且b≥1.7ev。
8.如权利要求7所述的LED光源，其特征在于，所述量子点材料包括硒化镉或硫化锌中的一种或两种。
9.一种背光模组，应用于液晶显示装置，其特征在于，所述背光模组包括如权利要求1至8任一项所述的LED光源。
10.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的背光模组。
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