CN107946434B - 白光发光二极管及背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种白光发光二极管，由蓝色发射光、绿色发射光及红色发射光混合发出白光；包括至少一蓝光发光二极管芯片及至少一绿光发光二极管芯片；所述红色荧光粉由第一红色荧光粉、第二红色荧光粉组成；所述第一红色荧光粉由M2AX6:Mn4+结构的物质组成，其中M为Li、Na、K、Rb、Cs；A为Ti、Si、Ge、Zr；X为F、Cl、Br；所述第二红色荧光粉在红色荧光粉中的比例为组成0.01％‑15％。本发明还提供一种背光模组。通过上述结构，在波长、光谱形状不可调的M2AX6:Mn4+基础上，加入不同波长可调的第二红色荧光粉层，实现M2AX6:Mn4+的在器件色点可调性。在几乎不降低M2AX6:Mn4+的色域基础上，实现器件不同色点的全覆盖。

Description

白光发光二极管及背光模组
技术领域
本发明涉及一种二极管技术领域，特别涉及一种白光发光二极管及背光模组。
背景技术
广色域已成为背光领域的新热点，消费者对色域的要求也越来越高。传统的氮化物红粉由于其半波宽比较宽，NTSC色域到一定程度上很难再进一步提升，NTSC色域基本局限在90％左右。
具有超窄半波宽的Mn4+激发的M2AX6结构新型荧光粉由于其半波宽小于10nm，具有很高的色纯度，可在传统荧光粉的基础上将NTSC色域提升到98％以上，成为近年的研究热点。
在背光模组中，不同屏的colorfilter(CF)不同，导致LED发出的光在过屏后的色点不同程度的改变。Mn4+激发的M2AX6新型荧光粉，由于波长、光谱形状不可调，成品的色点并非随意可调，对于一些特殊色点兼顾不到。导致背光模组中过屏之后的色温、duv能参数不能满足标准。Mn4+激发的M2AX6新型荧光粉的基础上解决色点的随意可调性成为需要解决的问题。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种白光发光二极管，能使Mn4+激发的M2AX6新型荧光粉实现色点调整。
本发明的另一发明目为提供一种背光模组。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种白光发光二极管，由蓝色发射光、绿色发射光及红色发射光混合发出白光；包括红色荧光粉、至少一蓝光发光二极管芯片及至少一绿光发光二极管芯片；
所述红色荧光粉由第一红色荧光粉、第二红色荧光粉组成；
所述第一红色荧光粉由M2AX6:Mn4+结构的物质组成，其中M为Li、Na、K、Rb、Cs；A为Ti、Si、Ge、Zr；X为F、Cl、Br；所述第二红色荧光粉在红色荧光粉中的比例为0.01％-15％；
所述蓝色发射光由蓝光发光二极管芯片发出；绿色发射光由绿光发光二极管芯片发出，所述红色发射光由红色荧光粉通过吸收蓝光或绿光发射。
作为优选，所述第二红色荧光粉的波长为630nm-670nm。
作为优选，所述蓝光发光二极管芯片的波长在430nm-460nm；所述绿光发光二极管芯片的波长在510nm-550nm。
作为优选，所述第二红色荧光粉的波长为630nm，半波宽不大于35nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于630nm、小于等于635nm，半波宽不大于40nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于635nm、小于等于640nm，半波宽不大于50nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于640nm、小于等于645nm，半波宽不大于60nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于645nm、小于等于650nm，半波宽不大于70nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于650nm、小于等于655nm，半波宽不大于90nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于655nm、小于等于660nm，半波宽不大于100nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于660nm、小于等于665nm，半波宽不大于105nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于665nm、小于670nm，半波宽不大于110nm；
或所述第二红色荧光粉的波长等于670nm，半波宽不大于110nm。
作为优选，随着第二红色荧光粉的加入，第一红色荧光粉的600nm至630nm的波长范围内发射光强度的增加值小于或等于其630nm至670nm的波长范围内的发射光强度的增加值。
作为优选，所述第二红色荧光粉由CaAlSiN3:Eu、SrLiAl3N4:Eu或QD中的一种或多种组成。
作为优选，所述第二红色荧光粉的波长为630nm-670nm，其半波宽为35nm-110nm。
作为优选，还包括支架、热塑性或热固性透明保护层、设置在所述支架上的荧光转换层；所述蓝光发光二极管芯片、所述绿光发光二极管芯片设置在所述支架上，所述荧光转换层覆盖所述蓝光发光二极管芯片、所述绿光发光二极管芯片；所述红色荧光粉分散在所述荧光转换层中；所述热塑性或热固性透明保护层包裹所述荧光转换层，所述蓝色发射光、绿色发射光及红色发射光分布在热塑性或热固性透明保护层中。
一种背光模组，包括所述的白光发光二极管。
作为优选，还包括导光模块；所述导光模块包括导光板、位于导光板上的增亮膜、扩散膜，位于导光板下的反光片；所述白光发光二极管设置在一PCB板上且位于所述导光模块的旁侧；
或还包括透镜、背板、扩散板、扩散片；棱镜片及PCB板；所述白光发光二极管设置在所述PCB板上，所述透镜设置在所述白光发光二极管上；在所述PCB板的外围设置背板；在背板上方由下而上设置扩散板、棱镜片及扩散片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
在波长、光谱形状不可调的M2AX6:Mn4+基础上，加入不同波长、且波长、光谱形状可调的第二红色荧光粉，由于M2AX6:Mn4+荧光粉的发射光谱几乎不变(如图1)，表现发光二极管的光谱形状是不会改变，其色点不可调，而由于加入的第二红色荧光粉的光谱是可以做不同的调节，所以使混合的荧光粉的光谱也可以调节，从而实现M2AX6:Mn4+在器件色点可调性。在几乎不降低M2AX6:Mn4+的NTSC色域基础上，实现器件在不同色点的全覆盖。
附图说明
图1是M2AX6:Mn4+的典型光谱图；
图2是本发明白光发光二极管的一种结构示意图；
图3是本发明实施例4的直下式高色域模组示意图；
图4是本发明实施例5的侧入式高色域模组示意图。
图中：
100—白光发光二极管；101—支架；102—芯片；103—荧光转换层；
201—透镜；202—PCB板；203—背板；204—扩散板；205—棱镜片；206—扩散片；
301—PCB板；302—反光片；303—导光板；304—增亮膜；305—扩散膜。
具体实施方式
现结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明所述的一种白光发光二极管，由蓝色发射光、绿色发射光及红色发射光混合发出白光；包括红色荧光粉、至少一蓝光发光二极管芯片及至少一绿光发光二极管芯片。
红色荧光粉由第一红色荧光粉、第二红色荧光粉组成。
第一红色荧光粉由M2AX6:Mn4+结构的物质组成，其中M为Li、Na、K、Rb、Cs；A为Ti、Si、Ge、Zr；X为F、Cl、Br。
第二红色荧光粉在红色荧光粉中的比例为0.01％-15％。第二红色荧光粉由CaAlSiN3:Eu、SrLiAl3N4:Eu或QD中的一种或多种组成。第二红色荧光粉的波长在630nm-670nm，半波宽为35nm至110nm。红色发射光由红色荧光粉通过吸收蓝光或绿光发射。
为了使红色荧光粉的色彩更纯，让NTSC的色域变高，其中，随着第二红色荧光粉的加入，第一红色荧光粉的600nm至630nm的波长范围内发射光强度的增加值小于或等于其630nm至670nm的波长范围内的发射光强度的增加值。红色荧光粉中，实际上是以第一红色荧光粉为主，第二红色荧光粉是用于调节色点(可以是不同波长，第一荧光粉的光谱无论是含Si、含Ge或Ti其光谱是不变的，所以其无法调节色点)，通过限定第一荧光粉的600-630nm的波长范围内发射光强度增加值小于或等于其630nm至670nm的波长范围内的发射光强度的增加值，就限定加入的第二红色荧光粉若波长短、则配窄的半波宽，若波长长、则可配宽的半波宽。例如，若第二红色荧光粉的波长为630nm、半波宽为30nm，在原有的峰上(图1)体现左边614nm增加等于右边647nm；若第二红色荧光粉的波长650nm，70nm半波宽，可以见到647nm的增加值大于614nm。
作为优选的方案：
第二红色荧光粉的波长为630nm，半波宽不大于35nm；
或第二红色荧光粉的波长大于630nm、小于等于635nm，半波宽不大于40nm；
或第二红色荧光粉的波长大于635nm、小于等于640nm，半波宽不大于50nm；
或第二红色荧光粉的波长大于640nm、小于等于645nm，半波宽不大于60nm；
或第二红色荧光粉的波长大于645nm、小于等于650nm，半波宽不大于70nm；
或第二红色荧光粉的波长大于650nm、小于等于655nm，半波宽不大于90nm；
或第二红色荧光粉的波长大于655nm、小于等于660nm，半波宽不大于100nm；
或第二红色荧光粉的波长大于660nm、小于等于665nm，半波宽不大于105nm；
或第二红色荧光粉的波长大于665nm、小于670nm，半波宽不大于110nm；
或第二红色荧光粉的波长等于670nm，半波宽不大于110nm。
通过上述对于第二红色荧光粉的波长及半波宽的限定，从而选择出适合的第二红色荧光粉，使混合的红色荧光粉色彩越纯，NTSC的色域越高。
蓝光发光二极管芯片的波长在430nm-460nm；绿光发光二极管芯片的波长在510nm-550nm。
白光发光二极管的结构部分还包括支架、热塑性或热固性透明保护层、设置在所述支架上的荧光转换层；所述蓝光发光二极管芯片、所述绿光发光二极管芯片设置在所述支架上，所述荧光转换层覆盖所述蓝光发光二极管芯片、所述绿光发光二极管芯片；所所述红色荧光粉分散在所述荧光转换层中；所述热塑性或热固性透明保护层包裹所述荧光转换层，所述蓝色发射光、绿色发射光及红色发射光分布在热塑性或热固性透明保护层中。
实施例1
本实施例提供了一种白光发光二极管，由蓝色发射光、绿色发射光及红色发射光共同混合发出白光。
红色发射光由红色荧光粉通过吸收蓝光或绿光发射。蓝色发射光由蓝光发光二极管芯片发出，其波长为450nm。绿色发射光由绿光发光二极管芯片发出，其波长为520nm。
红色荧光粉由第一红色荧光粉、第二红色荧光粉组成；第一红色荧光粉由K2SiF6:Mn4+结构的物质组成，第二红色荧光粉层由SrLiAl3N4:Eu组成，其波长为650nm，半波宽为45nm；第二红色荧光粉在红色荧光粉中的比例为5％。随着第二红色荧光粉的加入，第一红色荧光粉的600nm至630nm的波长范围内发射光强度的增加值小于或等于其630nm至670nm的波长范围内的发射光强度的增加值。
蓝色发射光、绿色发射光及红色发射光分布在热塑性或热固性透明保护层中；本实施例中的发光二极管的NTSC色域与单纯K2SiF6:Mn4+色域的比降低不超过1％。
实施例2
本实施例提供了一种白光发光二极管，其和实施例1基本相同，对于相同之处不再赘述，下面对不同之处进行说明：
蓝光发光二极管芯片波长为445nm，绿光芯片其波长为525nm。
红色荧光粉由第一红色荧光粉、第二红色荧光粉组成；所述第一红色荧光粉由K2TiF6:Mn4+结构的物质组成，第二红色荧光粉层由CaAlSiN3:Eu组成，其波长为670nm，半波宽为90nm。第二红色荧光粉在红色荧光粉中的比例为组成10％。
本实施例中的发光二极管的NTSC色域与单纯K2TiF6:Mn4+色域的比降低为3％。
实施例3
本实施例提供了一种白光发光二极管，其和实施例1基本相同，对于相同之处不再赘述，下面对不同之处进行说明：
所述第一红色荧光粉由K2GeF6:Mn4+结构的物质组成，第二红色荧光粉层由QD与SrLiAl3N4:Eu组成，其波长为640nm，半波宽为30nm。第二红色荧光粉在红色荧光粉中的比例为组成8％，
本实施例中的发光二极管的NTSC色域与单纯K2GeF6:Mn4+色域的比降低为1-2％。
实施例4
本实施例提供了一种白光发光二极管，其和实施例1基本相同，对于相同之处不再赘述，下面对不同之处进行说明：
所述第一红色荧光粉由K2GeF6:Mn4+结构的物质组成，第二红色荧光粉层由QD与SrLiAl3N4:Eu组成，其波长为645nm，半波宽为50nm。第二红色荧光粉在红色荧光粉中的比例为组成0.05％，
本实施例中的发光二极管的NTSC色域与单纯K2GeF6:Mn4+色域的比降低为1-2％。
本发明所述的背光模组，包括直下式背光模组及侧入式背光模组。
实施例5
本实施例所述为一种发光二极管直下式背光模组，该背光模组结构采用现有的发光二极管直下式背光模组结构。发光二极管直下式背光模组采用的是本发明所述的发光二极管。
如图3所示，发光二极管直下式背光模组包括PCB板202、光学透镜201、扩散板204、棱镜片205、扩散片206、背板203。发光二极管发光器件100设于PCB板202上，光学透镜201设于发光二极管发光器件100顶部，设有白光发光二极管100的PCB板202固设于背板203底部，扩散板204设于背板203顶部，棱镜片205设于扩散板204上表面，扩散片206设于棱镜片205上表面。
实施例6
本实施例所述为一种发光二极管侧入式背光模组300，该背光模组结构采用现有的发光二极管侧入式背光模组结构。侧入式背光模组采用的是本发明所述的发光二极管。
如图4所示，发光二极管侧入式背光模组包括导光板303、反光片302、增亮膜304、扩散膜305。发光二极管发光器件100和PCB板301连接并设于导光板303一侧，反光片302和增亮膜304分别设于导光板303的下表面和上表面，扩散膜305设于增亮膜304上表面。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。

Claims (8)

1.一种白光发光二极管，由蓝色发射光、绿色发射光及红色发射光混合发出白光；其特征在于，包括红色荧光粉、至少一蓝光发光二极管芯片及至少一绿光发光二极管芯片；
所述红色荧光粉由第一红色荧光粉、第二红色荧光粉组成；
所述第一红色荧光粉由M2AX6:Mn4+结构的物质组成，其中M为Li、Na、K、Rb、Cs；A为Ti、Si、Ge、Zr；X为F、Cl、Br；所述第二红色荧光粉为SrLiAl3N4:Eu，所述第二红色荧光粉的波长为630nm-670nm，所述第二红色荧光粉在红色荧光粉中的比例为0.01％-15％；
所述蓝色发射光由蓝光发光二极管芯片发出；绿色发射光由绿光发光二极管芯片发出，所述红色发射光由红色荧光粉通过吸收蓝光或绿光发射。
2.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，所述蓝光发光二极管芯片的波长在430nm-460nm；所述绿光发光二极管芯片的波长在510nm-550nm。
3.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，
所述第二红色荧光粉的波长为630nm，半波宽不大于35nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于630nm、小于等于635nm，半波宽不大于40nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于635nm、小于等于640nm，半波宽不大于50nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于640nm、小于等于645nm，半波宽不大于60nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于645nm、小于等于650nm，半波宽不大于70nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于650nm、小于等于655nm，半波宽不大于90nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于655nm、小于等于660nm，半波宽不大于100nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于660nm、小于等于665nm，半波宽不大于105nm；
或所述第二红色荧光粉的波长大于665nm、小于670nm，半波宽不大于110nm；
或所述第二红色荧光粉的波长等于670nm，半波宽不大于110nm。
4.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，随着第二红色荧光粉的加入，第一红色荧光粉的600nm至630nm的波长范围内发射光强度的增加值小于或等于其630nm至670nm的波长范围内的发射光强度的增加值。
5.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，所述第二红色荧光粉的波长为630nm-670nm，其半波宽为35nm-110nm。
6.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于，还包括支架、热塑性或热固性透明保护层、设置在所述支架上的荧光转换层；所述蓝光发光二极管芯片、所述绿光发光二极管芯片设置在所述支架上，所述荧光转换层覆盖所述蓝光发光二极管芯片、所述绿光发光二极管芯片；所述红色荧光粉分散在所述荧光转换层中；所述热塑性或热固性透明保护层包裹所述荧光转换层，所述蓝色发射光、绿色发射光及红色发射光分布在热塑性或热固性透明保护层中。
7.一种背光模组，其特征在于，包括权利要求1至6任一权利要求所述的白光发光二极管。
8.根据权利要求7所述的背光模组，其特征在于，
还包括导光模块；所述导光模块包括导光板、位于导光板上的增亮膜、扩散膜，位于导光板下的反光片；所述白光发光二极管设置在一PCB板上且位于所述导光模块的旁侧；
或还包括透镜、背板、扩散板、扩散片；棱镜片及PCB板；所述白光发光二极管设置在所述PCB板上，所述透镜设置在所述白光发光二极管上；在所述PCB板的外围设置背板；在背板上方由下而上设置扩散板、棱镜片及扩散片。
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