CN108447966B - 发光装置、背光灯条、背光模组及照明灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了发光装置、背光灯条、背光模组及照明灯具。该发光装置，包括至少一个发光元件以及由发光元件激发的光转换体，所述光转换体包括至少一种以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉，所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉的基质晶胞结构中含有四面体构型；Mn²⁺掺杂取代基质中四配位的中心离子的离子半径与Mn²⁺的离子半径差距在±50％以内，且该中心离子格位为弱场环境；所述Mn²⁺掺杂于基质中物相为纯相。本发明所述的基于非稀土金属Mn²⁺绿色荧光粉的广色域白光LED产品的实现方法，所采用的原料易得，对设备要求低，封装工艺简单，节能环保，适于工业化生产。

Description

发光装置、背光灯条、背光模组及照明灯具

技术领域

本发明涉及发光装置技术领域，特别涉及发光装置，以及应用该发光装置的背光灯条、背光模组及照明灯具。

背景技术

为了使显示屏色彩更加完美，呈现颜色程度更丰富，更接近真实世界的颜色，技术人员致力于提高背光显示屏的色域值。目前，72％NTSC色域值的LED背光显示屏已经非常常见，而100％NTSC色域的产品也开始在市场崭露头角。NTSC的色域是指在CIE1931色度坐标上，由(CIEx，CIEy)＝(0.670，0.330)、(0.210，0.710)、(0.140，0.080)这3色度点包围的三角形所定义的色域。然而，随着人们日益增长的显示观感体验需求，以Rec.2020标准评价的超高清电视UHDTV呼之欲出。如图1所示，在绿光区域，Rec.2020的色再现域相对于NTSC大幅扩展。因此，优化LED背光器件的绿光光谱，缩小其光谱半波宽有利于满足新的色域标准要求。

时下高色域LED背光器件主要基于蓝光芯片激发稀土Eu²⁺掺杂硅铝氮氧化合物类绿色荧光粉(SiAlON:Eu²⁺)和红色荧光粉组成的白光方案。SiAlON:Eu²⁺绿色荧光粉发射波长在530-545nm之间，半波宽为45-60nm，搭配红色荧光粉，能实现80-95％NTSC色域。然而，这远低于新标准的色域要求。降低成本是LED行业的诉求，而稀土荧光粉价格昂贵。另外Eu²⁺受制于本身的发光特性，半波宽变窄的空间有限，导致LED背光显示色域无法取得更大突破。

发明内容

为解决Eu²⁺掺杂硅铝氮氧化合物类绿色荧光粉受制于自身发光特性难以突破半波宽变窄的瓶颈问题，本发明的目的在于提供一种发光装置，其能够实现更高的色域，且成本低廉，具有价格优势。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种发光装置，包括至少一个发光元件以及由发光元件激发的光转换体，所述光转换体包括至少一种以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉。

所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉，其基质晶胞结构中含有四面体构型；Mn²⁺掺杂取代基质中四配位的中心离子的离子半径与Mn²⁺的离子半径差距在±50％以内，且该中心离子格位为弱场环境；所述Mn²⁺掺杂于基质中物相为纯相。

进一步，所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉的基质为铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、钨/钼酸盐、镓/锗酸盐、氧化物、硫化物、氮化物中的一种。

具体地，所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉为γ-AlON:Mn²⁺或KAlSi₂O₆:Mn^{2 +}。其发射光谱峰值波长为510～540nm，半波宽15～45nm。

进一步，所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉中共掺有Zn²⁺、Mg²⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺中的一种或多种离子。

所述发光元件为发射波长范围为350nm至650nm的发光二极管。

所述光转换体还包括红色光转换体和/或蓝色光转换体。

进一步，还包括LED支架和将发光元件封装于LED支架内的荧光胶混合物；所述发光装置的发光元件为蓝光芯片，所述荧光胶混合物包括以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉与红色光转换体；或者，所述发光元件为紫外到近紫外芯片，所述荧光胶混合物包括以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉、蓝色光转换体和红色光转换体；或者，所述发光元件为蓝光芯片和红光芯片，所述荧光胶混合物包括以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉。

另外，本发明还公开了一种LED背光灯条和一种背光模组。所述LED背光灯条包括基板，所述基板上设有至少一个如前所述的发光装置。所述发光装置上还设有透镜。所述背光模组，包括该LED背光灯条。

以及，本发明还公开了一种照明灯具，其包括如前所述的发光装置。

本发明公开了发光装置、背光灯条、背光模组及照明灯具，其发光装置中使用的绿色荧光粉为掺杂非稀土金属Mn²⁺绿色荧光粉，极其有望替代传统绿色荧光粉应用于广色域背光技术中。本发明所述的基于非稀土金属Mn²⁺绿色荧光粉的广色域白光LED发光装置的实现方法，所采用的原料易得，对设备要求低，封装工艺简单，节能环保，适于工业化生产。

附图说明

图1是NTSC标准与Rec.2020标准的色域值对比图；

图2是所述背光器件的结构示意图；

图3是实施例2的荧光体的发光光谱图；

图4是实施例2的色域模拟结果图；

图5是实施例3的荧光体的发光光谱图；

图6是实施例3的色域模拟结果图；

图7是对比例1与实施例3的发光光谱对比图

图8是对比例1与实施例3的色域值模拟结果对比图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：一种发光装置，包括至少一个包括至少一个发光元件以及由发光元件激发的光转换体，所述光转换体包括至少一种以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉。所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉，其基质晶胞结构中含有四面体构型；Mn²⁺掺杂取代基质中四配位的中心离子的离子半径与Mn²⁺的离子半径差距在±50％以内，且该中心离子格位为弱场环境；所述Mn²⁺掺杂于基质中物相为纯相。其中，所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉的基质可以为铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、钨/钼酸盐、镓/锗酸盐、氧化物、硫化物、氮化物中的一种。

优选地，所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉具体为γ-AlON:Mn²⁺或KAlSi₂O₆:Mn²⁺。其发射光谱峰值波长为510～540nm，半波宽15～45nm。所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉中共掺有Zn²⁺、Mg²⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺中的一种或多种离子。所述发光元件为发射波长范围为350nm至650nm的发光二极管。所述光转换体还包括红色光转换体和/或蓝色光转换体。

实施例2：进一步的，所述发光装置其结构如图2所示，还包括LED支架和将发光元件封装于LED支架内的荧光胶混合物；具体的可以包括封装在支架1内的蓝光芯片2和荧光胶混合物3，所述荧光胶混合物3包括以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉和红色光转换物质。

在其他实施例中，所述发光元件还可以为紫外到近紫外芯片，所述荧光胶混合物包括以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉、蓝色光转换体和红色光转换体；或者，所述发光元件为蓝光芯片和红光芯片，所述荧光胶混合物包括以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉。

所述红色光转换物质为红色荧光粉或红色量子点。所述红色荧光粉为以Mn⁴⁺为发光中心离子的氟化物类红色荧光粉，所述红色荧光粉为K₂SiF₆:Mn⁴⁺。所述蓝光芯片2的发射峰值波长为440～460nm，所述荧光胶混合物3包括封装胶水、母液、γ-AlON:Mn²⁺绿色荧光粉和K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉，在本实施例中，所述封装胶水优选为OE7662A。OE7762胶水是双组分胶水，分为A组分与B组分。其中，封装胶水OE7662A选用的是其A组分。母液是在OE7662胶水B组分中加了一些抗沉淀粉后形成的物质。其发光光谱图如图3所示，色域值模拟结果如图4所示，所述γ-AlON:Mn²⁺绿色荧光粉发射光谱峰值波长为510～530nm，半波宽30～45nm，所述K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉发射光谱峰值波长620～640nm,半波宽为10nm以下。在本实施例中，OE7662A：母液：γ-AlON:Mn²⁺绿色荧光粉：K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉的质量比为0.2：2.033：0.149：0.744，其中γ-AlON:Mn²⁺绿色荧光粉与K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉的质量比为1：5，粉体浓度40％。

实施例3：一种发光装置，其发光光谱图如图5所示，色域值模拟结果如图6所示，包括封装在支架内的蓝光芯片和荧光胶混合物，所述蓝光芯片的发射峰值波长为440～460nm，所述荧光胶混合物包括封装胶水、母液、KAlSi₂O₆:Mn²⁺绿色荧光粉和K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉，在本实施例中，所述封装胶水优选为OE7662A。所述KAlSi₂O₆:Mn²⁺绿色荧光粉发射光谱峰值波长为510～530nm，半波宽30～45nm，所述K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉发射光谱峰值波长620～640nm,半波宽为10nm以下。在本实施例中，OE7662A：母液：KAlSi₂O₆:Mn²⁺绿色荧光粉：K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉的质量比为0.2：2.033：0.271：0.846，其中KAlSi₂O₆:Mn²⁺绿色荧光粉与K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉的质量比为1：3，粉体浓度50％。

对比例1：其与实施例3的区别在于采用SiAlON:Eu²⁺绿色荧光粉与K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉组合的的白光方案。SiAlON:Eu²⁺绿色荧光粉发射波长在530-545nm之间，半波宽为45-60nm。

与采用稀土金属Eu²⁺绿色荧光粉的广色域实现方法相比，基于非稀土金属Mn²⁺绿色荧光粉的广色域实现方案能实现的色域更高，取得100％NTSC色域值的重大突破。以实施例3和对比例1为例，观察如图7所示的对比发光光谱，以及如图8所示的色域值模拟结果对比图。KAlSi₂O₆:Mn²⁺的绿光光谱峰形更尖锐，峰值波长相对蓝移，波长在510-530nm之间，半波宽30-45nm，而SiAlON:Eu²⁺绿色荧光粉发射波长在530-545nm之间，半波宽为45-60nm。同时，KAlSi₂O₆:Mn²⁺与K₂SiF₆:Mn⁴⁺红色荧光粉搭配之后，白光光谱中绿光波段和红光波段之间形成的波谷更深，经过彩色滤光片后，获得的绿光颜色更纯。从实施例3与对比例1的色度对比图也能发现，在绿光区域，基于KAlSi₂O₆:Mn²⁺的色域三角形比基于SiAlON:Eu²⁺的色域三角形有非常明显的扩展，色域值至少超出10％。故基于非稀土金属Mn²⁺绿色荧光粉的色域更容易满足广色域的需求。

实施例4：一种LED背光灯条，包括基板和上述实施例1和/或2和/或3所述的发光装置。所述发光装置上还设有透镜。

实施例5：一种背光模组，包括至少一个上述实施例4所述的LED背光灯条、扩散板以及膜片。所述扩散板安放在所述LED背光灯条上方，所述膜片安放在所述扩散板上。

实施例6：一种照明灯具，包括如上述实施例1和/或2和/或3所述的发光装置。

Claims (12)

1.一种发光装置，包括至少一个发光元件以及由发光元件激发的光转换体，其特征在于，所述光转换体包括至少一种以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉，所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉，其基质晶胞结构中含有四面体构型；Mn²⁺掺杂取代基质中四配位的中心离子的离子半径与Mn²⁺的离子半径差距在±50％以内，且该中心离子格位为弱场环境；所述Mn²⁺掺杂于基质中物相为纯相；所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉中共掺有Li⁺、Na⁺、K⁺中的一种或多种离子。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉，其基质为铝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、钨/钼酸盐、镓/锗酸盐、氧化物、硫化物、氮化物中的一种。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉为γ-AlON:Mn²⁺或KAlSi₂O₆:Mn²⁺。

4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：其特征在于：所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉的发射光谱峰值波长为510～540nm，半波宽15～45nm。

5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉中共掺有Zn²⁺、Mg²⁺中的一种或多种离子。

6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述发光元件为发射波长范围为350nm至650nm的发光二极管。

7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述光转换体还包括红色光转换体和/或蓝色光转换体。

8.根据权利要求1～7任一项所述的发光装置，其特征在于：还包括LED支架和将发光元件封装于LED支架内的荧光胶混合物；所述发光装置的发光元件为蓝光芯片，所述荧光胶混合物包括以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉与红色光转换体；或者，所述发光元件为紫外到近紫外芯片，所述荧光胶混合物包括以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉、蓝色光转换体和红色光转换体；或者，所述发光元件为蓝光芯片和红光芯片，所述荧光胶混合物包括以Mn²⁺为发光中心离子的绿色荧光粉。

9.一种LED背光灯条，包括基板，其特征在于：所述基板上设有至少一个如权利要求1～8任一项所述的发光装置。

10.根据权利要求9所述的LED背光灯条，其特征在于：所述发光装置上还设有透镜。

11.一种背光模组，其特征在于：包括如权利要求9或10所述的LED背光灯条。

12.一种照明灯具，其特征在于：包括如权利要求1～8任一所述的发光装置。

Images