CN112331755A

CN112331755A - Led单元及其应用

Info

Publication number: CN112331755A
Application number: CN202011172394.0A
Authority: CN
Inventors: 陈志云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2021-02-05

Abstract

本发明公开了LED单元及其应用。该LED单元包括LED芯片、第一荧光粉和第二荧光粉，LED芯片的峰值波长为455nm～460nm，第一荧光粉的激发波长为520nm～545nm，第二荧光粉的激发波长为620nm～650nm，第一荧光粉和第二荧光粉位于LED芯片的出光方向。根据本发明实施例的LED单元，至少具有如下有益效果：本发明实施例所采用的蓝光LED芯片的峰值波段在455～460nm，相比于现有的常规芯片所在的波段，功率强度更低，蓝光辐射剂量更小，从而使得芯片发射光与荧光粉激发光混合得到的白光中蓝光的含量更低。同时，结合特定激发波长的绿光荧光粉和红光荧光粉，混合得到的白光的饱和度更好。

Description

LED单元及其应用

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其是涉及LED单元及其应用。

背景技术

相比于传统的冷阴极管(CCFL)，LED具有体积小、寿命长、可靠性好、节能环保等特点。LED背光将LED用作液晶显示屏的背光源，产出的液晶显示屏具有色彩鲜艳、亮度高等优势，从而使LED显示屏在液晶显示产品中的份额不断扩大。目前的液晶显示屏大多为彩色显示屏，LED背光也就需要以涵盖最多色光的白光进行出光。主流的实现途径是通过蓝色晶片(LED)激发荧光粉来实现白光，但这也使得白光光谱中蓝光含量占比较高，而蓝光含量过高会对人眼造成不可恢复的损伤，与人们的生活需求不相符合。对此，行业内一般通过软件来控制液晶显示屏中液晶分子的扭转角度从而控制光谱中蓝光的透过，这种方法虽然可以滤掉白光中的部分蓝光，但相应地会损失白光的亮度，导致显示界面发黄，色彩饱和度较低，无法很好地还原实物的本身颜色。因此，有必要提供一种蓝光含量较低且具有高饱和度的LED单元。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种蓝光含量较低且具有高饱和度的LED单元及其应用。

本发明的第一方面，提供LED单元，该LED单元包括LED芯片、第一荧光粉和第二荧光粉，LED芯片的峰值波长为455nm～460nm，第一荧光粉的激发波长为520nm～545nm，第二荧光粉的激发波长为620nm～650nm，第一荧光粉和第二荧光粉位于LED芯片的出光方向。

根据本发明实施例的LED单元，至少具有如下有益效果：

本发明实施例所采用的蓝光LED芯片的峰值波段在455～460nm，相比于现有的常规芯片所在的波段，功率强度更低，蓝光辐射剂量更小，从而使得芯片发射光与荧光粉激发光混合得到的白光中蓝光的含量更低。同时，结合激发波长分别在520nm～545nm和620nm～650nm的绿光荧光粉和红光荧光粉，混合得到的白光的饱和度更好。

根据本发明的一些实施例，第一荧光粉和所述第二荧光粉的体积比为(2～1)：1。第一荧光粉和第二荧光粉按照该比例混合，使得第一荧光粉和第二荧光粉受激所激发出的绿光和红光与激发光剩余部分所混合得到的白光具有更好的显示效果。

根据本发明的一些实施例，第二荧光粉为KSF荧光粉、KGF荧光粉、KTF荧光粉中的至少一种。KSF荧光粉、KGF荧光粉、KTF荧光粉为4价锰激发的氟硅酸盐材料，这些红色氟化物荧光粉半波宽较窄，在LED单元中具有高色域覆盖率和高亮度的优势。

根据本发明的一些实施例，KSF荧光粉A_mSiF_n：Mn⁴⁺，其中，A选自H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、NH₄中的至少一种，m>0，n>0。

根据本发明的一些实施例，第一荧光粉为β-SiAlON荧光粉。β-SiAlON荧光粉具有较高的化学和热稳定性以及发光效率和光转换效率，能被LED芯片高效激发。

根据本发明的一些实施例，β-SiAlON荧光粉Si_6-zAl_2zO_ZN_8-Z，其中，Z为不大于4.2的正数。

根据本发明的一些实施例，第一荧光粉的激发光的半波宽为48～55nm，第二荧光粉的激发光的半波宽为10～30nm。较窄的半波宽会使白光的光谱分峰明显，有利于凸显出不同的颜色。

本发明的第二方面，提供LED单元的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

在LED支架上装设LED芯片；

将第一荧光粉和第二荧光粉混合后固定在LED芯片的出光方向；

其中，LED芯片的峰值波长为455nm～460nm，第一荧光粉的激发波长为520nm～545nm，第二荧光粉的激发波长为620nm～650nm。

根据本发明实施例的LED单元的制备方法，至少具有如下有益效果：

本发明实施例制备过程中所采用的蓝光LED芯片的峰值波段在455～460nm，相比于现有的常规芯片，蓝光辐射剂量更小，混合得到的白光中蓝光的含量更低。同时，结合激发波长分别在520nm～545nm和620nm～650nm的绿光荧光粉和红光荧光粉，混合得到的白光的饱和度更好。

本发明的第三方面，提供显示器件，该显示器件包括上述的LED单元。

根据本发明实施例的显示器件，至少具有如下有益效果：

本发明实施例的显示器件采用上述的LED单元，器件出光的蓝光含量更低、饱和度更好。

根据本发明的一些实施例，该显示器件还包括液晶屏。

根据本发明的一些实施例，液晶屏包括在LED单元一侧依次设置的偏振片层、薄膜晶体管层、液晶层和滤光片层。

本发明的第四方面，提供显示装置，该显示装置包括上述的显示器件。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例的LED单元的结构示意图。

图2为本发明实施例的LED单元的混光的光谱图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1

参考图1，示出了本发明的一个LED单元的结构示意图。该LED单元包括LED支架和固定在LED支架上的LED芯片120，LED支架包括绝缘基板100和位于绝缘基板100下方的负极垫111、绝缘部112和正极垫113，绝缘基板100为中空的环状结构，与负极垫111、绝缘部112和正极垫113围绕形成具有中空的碗状固晶腔体，LED芯片120固定在负极垫111上并位于该碗状固晶腔体内。另外，在该碗状固晶腔体内还固定有荧光粉体130。

该LED单元的LED芯片120的峰值波长为455nm～460nm，荧光粉体由体积比为2：1的第一荧光粉、第二荧光粉和胶水混合而成，第一荧光粉为激发波长520nm～545nm的β-SiAlON荧光粉，该荧光粉的化学式为Si₄Al₄O₂N₆，第二荧光粉为激发波长620nm～650nm的KSF荧光粉，该荧光粉的化学式为KSiF₅：Mn⁴⁺。

该LED单元的制备方法包括以下步骤：

(1)使用固晶机将LED芯片固定到LED支架内部；

(2)使用焊线机对固定到LED支架内部的LED芯片进行焊线；

(3)将第一荧光粉和第二荧光粉按比例混合后，加入适量封装胶，混匀后注射到碗状固晶腔体内，烘烤固化，得到LED单元；

(4)采用LED分光分色机对LED单元进行分光分色。

该LED单元的光谱如图2所示，参考图2，该LED单元在456nm处存在较为明显的峰值，有别于现有的LED单元的442～447nm的蓝光峰值波长，本发明实施例所提供的LED单元的蓝光的功率强度更低，蓝光辐射剂量更小。另外，该LED单元在539nm、614nm和633nm处同样存在较为明显的峰值，分别表示该LED单元的第一荧光粉和第二荧光粉激发光的峰值波长，通过这种组合，LED单元能够实现较高的饱和度，可以在不依赖软件调节的情况下实现全场景护眼，保持正常画面(不发黄)。

实施例2

对实施例1制备得到的LED单元进行激光功率测定，测定标准参考IEC 60825-1:1993和相关修订文件A1:1997、A2:2001。结果如表1所示。

表1.测试结果

a)视网膜光化学危害b)视网膜热危害

从上述结果可以看出，本发明实施例所提供的LED单元具有良好的防蓝光效果，混合出光的白光中蓝光的含量较低。

实施例3

取市售白光LED和实施例1所提供的LED单元，通过独立电源供电，点亮后，分光光度计测量两者的相对光谱能量分布，结果见表2。

表2.相对光谱能量分布

从表中检测结果可以看到，波长415～455nm范围在整个可见光波长380～780nm范围内能量占比实施例1远低于市售的常规白光LED，可见，本实施例所提供的LED可以有效减少光谱中蓝光对人眼的伤害。

实施例4

本实施例提供一种显示器件，该显示器件包括依次设置的LED单元、偏振片层、薄膜晶体管层、液晶层和滤光片层。该LED单元为实施例1中的LED单元。该显示器件采用上述的LED单元，器件出光的蓝光含量更低、饱和度更好。

实施例5

本实施例提供一种显示设备，该显示设备包括实施例3中的显示器件。该显示设备的蓝光含量更低、饱和度更好、色彩更鲜艳。无需另外设置相应的软件程度调节液晶的扭转即可实现全场景护眼。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims

1.LED单元，其特征在于，包括LED芯片、第一荧光粉和第二荧光粉，所述LED芯片的峰值波长为455nm～460nm，所述第一荧光粉的激发波长为520nm～545nm，所述第二荧光粉的激发波长为620nm～650nm，所述第一荧光粉和所述第二荧光粉位于所述LED芯片的出光方向。

2.根据权利要求1所述的LED单元，其特征在于，所述第一荧光粉和所述第二荧光粉的体积比为(2～1)：1。

3.根据权利要求1所述的LED单元，其特征在于，所述第二荧光粉为KSF荧光粉、KGF荧光粉、KTF荧光粉中的至少一种；

优选地，所述第二荧光粉为所述KSF荧光粉，所述KSF荧光粉为A_mSiF_n：Mn⁴⁺，其中，A选自H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、NH₄中的至少一种，m>0，n>0。

4.根据权利要求1所述的LED单元，其特征在于，所述第一荧光粉为β-SiAlON荧光粉；

优选地，所述β-SiAlON荧光粉为Si_6-zAl_2zO_ZN_8-Z，其中，Z为不大于4.2的正数。

5.根据权利要求1所述的LED单元，其特征在于，所述第一荧光粉的激发光的半波宽为48～55nm，所述第二荧光粉的激发光的半波宽为10～30nm。

6.LED单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在LED支架上装设LED芯片；

将第一荧光粉和第二荧光粉混合后固定在所述LED芯片的出光方向；

其中，所述LED芯片的峰值波长为455nm～460nm，所述第一荧光粉的激发波长为520nm～545nm，所述第二荧光粉的激发波长为620nm～650nm。

7.显示器件，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的LED单元。

8.根据权利要求7所述的显示器件，其特征在于，还包括液晶屏；

优选地，所述液晶屏包括在所述LED单元一侧依次设置的偏振片层、薄膜晶体管层、液晶层和滤光片层。

9.显示装置，其特征在于，包括权利要求7至8任一项所述的显示器件。