CN110137330A - 量子点led光源及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种量子点LED光源及其制备方法。该量子点LED光源包括LED支架；LED芯片，位于所述LED支架的底部；光转换膜层，位于所述LED芯片的出光方向上，所述光转换膜层包括量子点及水凝胶材料。本申请的量子点水凝胶体系稳定性好，水相量子点可以很好地分散在水凝胶体系中，在固化成膜的过程中量子点不会发生聚集，成膜性好，最终量子点LED光源发光稳定。
Description
技术领域
本申请属于半导体照明领域，尤其涉及一种量子点LED光源及其制备方法。
背景技术
量子点材料由于具有半峰宽窄，发光纯度高，发射波长随尺寸可调等优异性能，已被广泛应用于LED照明或显示领域。
量子点在背光技术中应用的主要封装方式为“On-Chip”方式，这种方式光利用率高，最为节省量子点材料，成本较低。然而，现有量子点发光器件的制备常采用将量子点材料分散在聚合物如聚丙烯酸树脂、聚环氧树脂中，易被水氧破坏，导致量子点发光器件的发光不稳定，寿命短，性能差。
发明内容
针对上述技术问题，本申请提供一种量子点LED光源及其制备方法。
根据本申请的第一方面，提供了一种量子点LED光源，包括LED支架；LED芯片，位于所述LED支架的底部；光转换膜层，位于所述LED芯片的出光方向上，所述光转换膜层包括量子点及水凝胶材料。
进一步地，所述量子点为水相量子点。
进一步地，水相量子点材料的表面连接有配体，所述配体包括亲水性官能团，所述亲水性官能团包括但不限于羧基、羟基、醛基、酰胺基、氨基、磺酸基、亚磺酸基、磷酸基中的至少一种。
进一步地，所述水凝胶材料包括天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、天然和合成高分子杂化水凝胶中的至少一种。
根据本申请的另一方面，提供一种量子点LED光源的制备方法，包括以下步骤：S1、提供量子点水凝胶体系；S2、将上述量子点水凝胶体系点涂于LED芯片上，固化后形成光转换膜层，即得到量子点LED光源。
进一步地，所述步骤S1中量子点水凝胶体系的制备方法包括以下步骤：S11、将水凝胶材料加入溶剂中，搅拌至完全溶解，形成水凝胶体系；S12、向上述水凝胶体系中加入水相量子点材料，混合均匀，得到量子点水凝胶体系。
进一步地，所述步骤S1中量子点水凝胶体系的制备方法包括以下步骤：将水相量子点材料与水凝胶材料分别加入溶剂中，搅拌至完全溶解，形成量子点水凝胶体系。
进一步地，所述溶剂包括去离子水、多元醇或碱性溶液中的至少一种。
进一步地，以质量分数计，所述量子点材料占量子点水凝胶体系的0.5wt％～20wt％，所述水凝胶材料占量子点水凝胶体系的1wt％～20wt％。
进一步地，制备方法中所述水凝胶材料包括天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、天然和合成高分子杂化水凝胶中的至少一种。
有益效果：利用水相量子点与水凝胶作为光转换膜层，可以有效减少外界环境中水汽对量子点材料发光性能的影响。本申请的量子点水凝胶体系稳定性好，水相量子点可以很好地分散在水凝胶体系中，在固化成膜的过程中量子点不会发生聚集，成膜性好，最终量子点LED光源发光稳定。
附图说明
图1为本申请中一个实施方式的量子点LED光源的结构示意图。
在附图中相同的部件使用了相同的附图标记。附图仅示意性地显示了本申请的实施方案。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行详细地描述。应注意的是，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。
图1为量子点LED光源的一种结构示意图，包括：LED支架10；LED芯片20，位于所述LED支架10的底部；光转换膜层30，位于所述LED芯片20的出光方向上，所述光转换膜层30包括量子点及水凝胶材料。
本申请涉及的水相量子点材料可以是红色量子点和/或绿色量子点，可以独立地选自IIB-VIA族、IIIA-VA族、IVA-VIA族、IB-IIIA-VIA族、IIB-IVA-VIA族、IIA-IVB-VA族、VIII-VIA族单一或复合结构量子点，或者钙钛矿量子点中的至少一种。例如CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS、HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、CsPbX3(X＝Cl，Br，I)或者CH3NH3PbX3(X＝Cl，Br，I)量子点，但是不限定于此。
水相量子点材料的表面连接有配体，所述配体包括亲水性官能团，所述亲水性官能团包括但不限于羧基、羟基、醛基、酰胺基、氨基、磺酸基、亚磺酸基、磷酸基中的至少一种。
本申请涉及的水凝胶是一类具有亲水基团，能被水溶胀但不溶于水的空间网络结构的聚合物。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水溶胀的交联聚合物。量子点材料的表面具有大量亲水性基团，可以与水凝胶之间形成氢键，增加物理交联，从而形成稳定的量子点水凝胶体系。
在一个具体的实施方式中，水凝胶材料包括天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、天然和合成高分子杂化水凝胶中的至少一种。天然高分子水凝胶包括多糖类如淀粉、纤维素、海藻酸盐、透明质酸，壳聚糖、琼脂糖等，以及多肽类如胶原、明胶、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等。合成高分子水凝胶包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚N-甲基吡咯烷酮、丙烯酸及其衍生物类(如聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-异丙基丙烯酰胺，聚-2-羟乙基甲基丙烯酸酯)、聚胺等。天然和合成高分子杂化水凝胶包括聚乙二醇-多肽共聚物、海藻酸接枝聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯，海藻酸-丙烯酸共聚物，透明质酸接枝异丙基丙烯酰胺，壳聚糖-聚异丙基丙烯酰胺的交联聚合物等。
在一个具体的实施方式中，量子点LED光源的制备方法包括以下步骤：
S11、提供量子点水凝胶体系。
其中，量子点水凝胶体系的制备方法为：将水凝胶材料加入溶剂中，搅拌至完全溶解，形成水凝胶体系；向上述水凝胶体系中加入水相量子点材料，混合均匀，得到量子点水凝胶体系。所述量子点水凝胶体系中，以质量分数计，所述量子点材料占量子点水凝胶体系的0.5wt％～20wt％，所述水凝胶材料占量子点水凝胶体系的1wt％～20wt％。
S12、将上述量子点水凝胶体系点涂于LED芯片上，固化后形成光转换膜层，即得到量子点LED光源。
在另一个具体的实施方式中，量子点LED光源的制备方法包括以下步骤：
S21、提供量子点水凝胶体系。
其中，量子点水凝胶体系的制备方法为：将水相量子点材料与水凝胶材料分别加入溶剂中，搅拌至完全溶解，形成量子点水凝胶体系。所述量子点水凝胶体系中，以质量分数计，所述量子点材料占量子点水凝胶体系的0.5wt％～20wt％，所述水凝胶材料占量子点水凝胶体系的1wt％～20wt％。
S22、将上述量子点水凝胶体系点涂于LED芯片上，固化后形成光转换膜层，即得到量子点LED光源。
在一个具体的实施方式中，所用溶剂可以是去离子水、多元醇或碱性溶液中的至少一种。
量子点LED光源在工作状态下，LED芯片发射蓝色光线，光转换膜层在该蓝光激发下发射出特定波长的光。在一个具体的实施方式中，光转换膜层远离LED芯片的表面可以设置保护层，保护层材料包括但不限于有机硅、环氧树脂、聚氨酯、二氧化硅、氧化铝中的至少一种，有效降低外界环境对器件的不良影响，可进一步提高量子点LED光源的发光稳定性。
实施例1
一种量子点LED灯珠的制备方法：
S1、将海藻酸钠加入去离子水中，搅拌至完全溶解，形成海藻酸钠水凝胶体系；向上述海藻酸钠水凝胶体系中加入水相量子点材料，混合均匀，得到量子点水凝胶体系。
所述量子点水凝胶体系中，以质量分数计，红光CdSe/ZnS量子点占比为0.5wt％，绿光CdSe/ZnS量子点占比为1.5wt％，海藻酸钠占比为10wt％。
S2、将上述量子点水凝胶体系点涂于LED芯片上，固化后形成光转换膜层，即得到量子点LED光源。
上述量子点LED光源发光稳定，长时间工作下均能保持较好的发光强度。
实施例2
一种量子点LED灯珠的制备方法：
S1、将聚丙烯酰胺加入去离子水中，搅拌至完全溶解，形成聚丙烯酰胺水凝胶体系；向上述聚丙烯酰胺水凝胶体系中加入水相量子点材料，混合均匀，得到量子点水凝胶体系。
所述量子点水凝胶体系中，以质量分数计，红光CdSe/ZnS量子点占比为1wt％，绿光CdZnSe/ZnS量子点占比为1.5wt％，聚丙烯酰胺占比为8wt％。
S2、将上述量子点水凝胶体系点涂于LED芯片上，固化后形成光转换膜层，即得到量子点LED光源。
上述量子点LED光源发光稳定，长时间工作下均能保持较好的发光强度。
实施例3
一种量子点LED灯珠的制备方法：
S1、将聚丙烯酸钠加入去离子水中，搅拌至完全溶解，形成聚丙烯酸钠水凝胶体系；向上述聚丙烯酸钠水凝胶体系中加入水相量子点材料，混合均匀，得到量子点水凝胶体系。
所述量子点水凝胶体系中，以质量分数计，红光InP/ZnS量子点占比为1wt％，绿光InP/ZnS量子点占比为2wt％，聚丙烯酸钠占比为12wt％。
S2、将上述量子点水凝胶体系点涂于LED芯片上，固化后形成光转换膜层，即得到量子点LED光源。
上述量子点LED光源发光稳定，长时间工作下均能保持较好的发光强度。
尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种量子点LED光源，其特征在于，包括
LED支架；
LED芯片，位于所述LED支架的底部；
光转换膜层，位于所述LED芯片的出光方向上，所述光转换膜层包括量子点及水凝胶材料。
2.根据权利要求1所述的量子点LED光源，其特征在于，所述量子点为水相量子点。
3.根据权利要求2所述的量子点LED光源，其特征在于，所述水相量子点材料的表面连接有配体，所述配体包括亲水性官能团，所述亲水性官能团包括但不限于羧基、羟基、醛基、酰胺基、氨基、磺酸基、亚磺酸基、磷酸基中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的量子点LED光源，其特征在于，所述水凝胶材料包括天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、天然和合成高分子杂化水凝胶中的至少一种。
5.一种量子点LED光源的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、提供量子点水凝胶体系；
S2、将上述量子点水凝胶体系点涂于LED芯片上，固化形成光转换膜层，即得到量子点LED光源。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中量子点水凝胶体系的制备方法包括以下步骤：
S11、将水凝胶材料加入溶剂中，搅拌至完全溶解，形成水凝胶体系；
S12、向上述水凝胶体系中加入水相量子点材料，混合均匀，得到量子点水凝胶体系。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中量子点水凝胶体系的制备方法包括以下步骤：
将水相量子点材料与水凝胶材料分别加入溶剂中，搅拌至完全溶解，形成量子点水凝胶体系。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括去离子水、多元醇或碱性溶液中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，以质量分数计，所述量子点材料占量子点水凝胶体系的0.5wt％～20wt％，所述水凝胶材料占量子点水凝胶体系的1wt％～20wt％。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述水凝胶材料包括天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、天然和合成高分子杂化水凝胶中的至少一种。
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