CN112397630A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发光装置，包括一载体、一发光二极管芯片以及一波长上转换结构。发光二极管芯片设置于载体上，用以发出一第一光束，其具有一介于800纳米与1000纳米之间的波峰，波长上转换结构位于发光二极管芯片上，用以将部分的第一光束转换成一第二光束，其具有一介于400纳米与700纳米之间的转换频谱。借此，可以消除或降低红光的干扰影响。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及一种发光装置，特别是涉及一种采用近红外光发光二极管芯片的发光装置，其应用范围包括侦测器、监视器、车牌辨识用摄影机等。
背景技术
随着居家及办公室的安全意识逐渐提高，越来越多人安装监视设备以达到自我保护的目的，而大多监视设备会采用具红外线摄像功能的摄影机。然传统的监视设备因红外光LED芯片仍会放射出部分红色波段的光，因此其红外光LED芯片位置会产生红色亮点。
然目前实际应用上，红色亮点会产生诸多困扰。例如一般道路上车牌辨识系统是使用红光作为辨识光源，因此当监视设备产生红色亮点时会造成辨识上干扰。另外，对于路人，监视设备的红色亮点会与交通号志中的红色灯号产生混淆，影响道路安全。
为了避免此类摄影发出的红光对人眼及其他设备造成干扰，目前已见的做法是将红外光LED芯片与蓝光LED芯片封装在一起，且蓝光LED芯片与荧光粉配合使用，以同时达到产生白光照明与避免红光被察觉的效果。然而，上述的结构设计不利于产品的小型化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种发光装置。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是提供一种发光装置，其包括一载体、一发光二极管芯片以及一波长上转换结构。所述发光二极管芯片设置于所述载体上，所述发光二极管芯片用以发出一第一光束，所述第一光束具有一介于800纳米与1000纳米之间的波峰。所述波长上转换结构位于所述发光二极管芯片上，所述波长上转换结构用以将部分的所述第一光束转换成一第二光束，所述第二光束具有一介于400纳米与700纳米之间的转换频谱。
在本发明的一实施例中，未经所述波长上转换结构转换的所述第一光束具有一第一光强度，剩余的所述第一光束具有一第二光强度，且所述第二光强度为所述第一光强度的50％以上。
在本发明的一实施例中，所述波长上转换结构包括一基材以及一设置于所述基材中的波长上转换物质。
在本发明的一实施例中，所述波长上转换物质均匀分布于所述基材中。
在本发明的一实施例中，所述发光装置还包括一透光层，所述透光层包覆所述发光二极管芯片，且所述波长上转换结构形成于所述透光层上。
在本发明的一实施例中，所述发光二极管芯片具有一上发光面，所述波长上转换结构覆盖在所述上发光面上，其中，所述发光装置还包括一透光层，且所述透光层包覆所述所述波长上转换结构与所述发光二极管芯片。
在本发明的一实施例中，所述波长上转换结构的一出光面为平面或曲面。
在本发明的一实施例中，所述波长上转换物质选自于由以下化学式所示的荧光粉所组成的群组：NaYF3:Yb、LaNbO4:Yb以及Gd2O2S:Yb,Er。
在本发明的一实施例中，所述波长上转换物质包含一绿色荧光粉以及一蓝色荧光粉，所述绿色荧光粉的化学式为NaYF3:Yb或LaNbO4:Yb，所述蓝色荧光粉的化学式为NaYF3:Yb。
在本发明的一实施例中，以所述波长上转换结构的总重为100wt％计，所述绿色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％，且所述蓝色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％。
在本发明的一实施例中，所述波长上转换物质包含一绿色荧光粉以及一蓝色荧光粉，所述绿色荧光粉与所述蓝色荧光粉的化学式都为Gd2O2S:Yb,Er。
在本发明的一实施例中，以所述波长上转换结构的总重为100wt％计，所述绿色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％，且所述蓝色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％。
在本发明的一实施例中，未经所述波长上转换结构转换的所述第一光束具有一第一色度区块CIE坐标；剩余的所述第一光束与所述第二光束混合形成一第三光束，且所述第三光束具有一第二色度区块CIE坐标，其不同于所述第一色度区块CIE坐标。
在本发明的一实施例中，所述第二色度区块CIE坐标的X值介于0.28与0.35之间，Y值介于0.21与0.65之间。
本发明的其中一有益效果在于，本发明的发光装置，其能通过“所述发光二极管芯片用以发出一第一光束，其具有一介于800纳米与1000纳米之间的波峰，所述波长上转换结构覆盖所述发光二极管芯片，用以将部分的所述第一光束转换成一第二光束，其具有一介于400纳米与700纳米之间的转换频谱”的技术方案，以消除或降低红光的干扰影响。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的发光装置的其中一结构示意图。
图2为本发明的发光装置的另外一结构示意图。
图3为本发明的发光装置的另外再一结构示意图。
图4显示化学式1绿色荧光粉被波长850纳米的光束激发后所产生的转换频谱。
图5显示化学式2绿色荧光粉被波长850纳米的光束激发后所产生的转换频谱。
图6显示化学式1绿色荧光粉被波长940纳米的光束激发后所产生的转换频谱。
图7显示化学式2绿色荧光粉被波长940纳米的光束激发后所产生的转换频谱。
图8显示发光波长850纳米的发光二极管芯片，根据不同的波长上转换结构，在不同浓度的波长上转换物质的存在下的出光效率。
图9显示发光波长940纳米的发光二极管芯片，根据不同的波长上转换结构，在不同浓度的波长上转换物质的存在下的出光效率。
图10显示不同发光波长的发光二极管芯片配合不同荧光粉或荧光粉组成所产生的色度坐标。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“发光装置”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
参阅图1至图3，本发明实施例提供一种发光装置D，其主要包括一载体1、一发光二极管芯片2及一波长上转换结构3。发光二极管芯片2设置于载体1上，波长上转换结构3位于发光二极管芯片2上。虽然波长上转换结构3在图1至图3中被例示为覆盖发光二极管芯片2，但是根据实际需要，波长上转换结构3可以设置于发光二极管芯片2的出光路径上，而不与发光二极管芯片2直接接触。
使用时，发光二极管芯片2可以发出一第一光束，其具有一介于800纳米与1000纳米之间的波峰，波长上转换结构3可以将部分的第一光束转换成一第二光束，其具有一介于400纳米与700纳米之间的转换频谱；并且，剩余的第一光束会与第二光束混合以形成一第三光束。本发明的发光装置D可以应用于侦测器、监视器及车牌辨识用摄影机，但不限于此。
在本实施例中，发光二极管芯片2发出的第一光束为近红外光光束，利用波长上转换结构3转换得到的第二光束为蓝光光束、绿光光束或其组合，因此，发光装置D可以发出蓝白或绿白光。值得注意的是，未经波长上转换结构3转换的第一光束(即初始第一光束)具有一第一光强度，剩余的第一光束具有一第二光强度，且第二光强度为所述第一光强度的50％以上，以满足实际应用需要。
进一步而言，初始第一光束具有一第一色度区块CIE坐标，由剩余的第一光束与第二光束混合而形成的第三光束具有一第二色度区块CIE坐标，其不同于第一色度区块CIE坐标；第二色度区块CIE坐标的X值介于0.28与0.35之间，且优选为介于0.29与0.33之间，Y值介于0.21与0.65之间，且优选为介于0.21与0.31之间。
进一步而言，如图1至图3所示，载体1可包括一基板11及一设置于基板11上的侧墙12，发光二极管芯片2与波长上转换结构3都位于侧墙12所围绕的区域内，使得在波长上转换结构3中传递的内部光束可以在侧墙12上进行反射，从而向外出光。实际应用时，基板11上可形成有导电结构(如导电垫及导通孔)，以作为发光二极管芯片2的连接接口及信号传输路径，侧墙12上可形成有反射层，以提高出光效率；侧墙12与基板11可为一体成型结构，或者侧墙12可通过一黏着层(图未示)结合于基板11上。然而，以上所述只是载体1的可行实施方式，而并非用以限定本发明。在一些实施例中，载体1可以不包括侧墙，而仅以基板的形式存在。
发光二极管芯片2可为一水平式或垂直式芯片，且可以覆晶(flip chip)或打线接合(wire bonding)方式安装于基板11上。实际应用时，发光二极管芯片2可选用发光波长介于800纳米与900纳米之间的近红外光发光二极管芯片，即第一光束具有一介于800纳米与900纳米之间的波峰，且优选为850纳米；或者，发光二极管芯片2可选用发光波长介于900纳米与1000纳米之间的近红外光发光二极管芯片，即第一光束具有一介于800纳米与900纳米之间的波峰，且优选为940纳米。
如图1所示，波长上转换结构3主要包括一基材31及一波长上转换物质32，波长上转换物质32设置于基材31中，优选为均匀分布于基材31中。在本实施例中，如图2及图3所示，波长上转换结构3可以有不同的结构。
进一步而言，如图2所示，本发明的发光装置D可进一步包括一透光层4，透光层4包覆发光二极管芯片2，且波长上转换结构3形成于透光层4上，使得波长上转换物质32与发光二极管芯片2的上发光面21之间保持一预定距离。另外，如图3所示，波长上转换结构3可以覆盖在发光二极管芯片2的上发光面21上，且透光层4包覆波长上转换结构3与发光二极管芯片2；从出光效率方面考虑，波长上转换结构3的出光面300可为平面或曲面，优选为曲面。
波长上转换物质32具有向上转换(up conversion)的特性，可以将红外光转换成可见光；申言之，波长上转换物质32会吸收能量相对较低的光束(如红外光光束)，并释放出能量相对较高的光束(如蓝光或绿光光束)。进一步而言，波长上转换物质32是选自于由以下化学式所示的荧光粉所组成的群组：1.Gd2O2S:Yb,Er、2.LaNbO4:Yb以及3.NaYF3:Yb；化学式1中，Gd表示钆，O表示氧，S表示硫，Yb和Er为活化剂(activator)，Yb表示镱，Er表示铒；化学式2中，La表示镧，Nb表示铌，O表示氧，Yb为活化剂(activator)，Yb表示镱；化学式3中，Na表示钠，Y表示钇，F表示氟，Yb为活化剂(activator)，Yb表示镱。实际应用时，化学式1的荧光粉可作为绿色或蓝色荧光粉，化学式2的荧光粉可作为绿色荧光粉，化学式3的荧光粉可作为绿色或蓝色荧光粉。
在一些实施例中，本发明的发光装置可采用如图2所示的波长上转换结构3，其中波长上转换物质32包含一绿色荧光粉，其化学式为NaYF3:Yb或LaNbO4:Yb，及一蓝色荧光粉，其化学式为NaYF3:Yb；并且以波长上转换结构3的总重为100wt％计，绿色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％，且蓝色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％。在一些实施例中，本发明的发光装置可采用如图3所示的波长上转换结构3，其中波长上转换物质32包含一绿色荧光粉及一蓝色荧光粉，其化学式都为Gd2O2S:Yb,Er；并且以波长上转换结构3的总重为100wt％计，绿色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％，且蓝色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％。
下面将描述实际测试结果，对本发明预期达到的发光效果进行验证。
在一使用发光波长为850纳米的近红外光发光二极管芯片配合浓度20％的化学式1所示绿色荧光粉的测试中，通过波长上转换结构3转换部分的第一光束而得到的第二光束具有如图4所示的转换频谱；据此，发光装置D可以发出偏黄的绿光。在一使用发光波长为850纳米的近红外光发光二极管芯片配合浓度20％的化学式2所示绿色荧光粉的测试中，通过波长上转换结构3转换部分的第一光束而得到的第二光束具有如图5所示的转换频谱；据此，发光装置D也可以发出偏黄的绿光。
另外，在一使用发光波长为940纳米的近红外光发光二极管芯片配合浓度20％的化学式1所示绿色荧光粉的测试中，通过波长上转换结构3转换部分的第一光束而得到的第二光束具有如图6所示的转换频谱；据此，发光装置D可以发出绿光。在一使用发光波长为940纳米的近红外光发光二极管芯片配合浓度20％的化学式2所示绿色荧光粉的测试中，通过波长上转换结构3转换部分的第一光束而得到的第二光束具有如图7所示的转换频谱；据此，发光装置D也可以发出绿光。
请见表1，表1显示发光波长为940纳米的近红外光发光二极管芯片配合不同的荧光粉或荧光粉组成所产生的发光效果；所使用的荧光粉包括化学式1所示绿色荧光粉(下称“绿色荧光粉B”)、化学式1所示蓝色荧光粉(下称“蓝色荧光粉B”)、化学式3所示绿色荧光粉(下称“绿色荧光粉A”)及化学式3所示蓝色荧光粉(下称“蓝色荧光粉A”)。
表1
Figure BDA0002476180330000071
如表1所示，在特定的荧光粉或荧光粉组成的存在下，波长范围在900纳米与1000纳米之间的红外光中的一部分可以被转换出可见光。
请见图8及图9，并配合图1至图3所示，图8及图9分别显示发光波长850纳米与940纳米的发光二极管芯片2，根据不同的波长上转换结构3，在不同浓度绿色荧光粉B(即波长上转换物质32)的存在下的出光效率。图8及图9中，类型1的波长上转换结构3如图1所示；类型2的波长上转换结构3如图2所示；类型3的波长上转换结构3如图3所示。从图8及图9可以看出，在有效浓度的荧光粉的存在下，发光波长介于800纳米与1000纳米之间的发光二极管芯片2的出光效率仍可以维持在50％以上。本文中术语“有效浓度(effectiveconcentration)”是指一浓度可以将上述波长范围的红外光部分转换成可见光。
请见图10及表2，图10为一CIE色度图，用以显示不同发光波长的发光二极管芯片配合不同荧光粉或荧光粉组成所产生的色度坐标，表2显示图10中每个实施例的特征。从图10及表2可以看出，通过特定类型的波长上转换结构，其使用特定的荧光粉或荧光粉组成，波长范围在800纳米与1000纳米之间的红外光中的一部分，可以被转换成落在符合实际应用需求的色度区块内的可见光，此色度区块CIE坐标的X值介于0.28与0.35之间，Y值介于0.21与0.65之间；较佳地，CIE坐标的X值介于0.29与0.33之间且Y值介于0.21与0.31之间，此色度范围内因颜色接近白光而较不易引起注意。
表2
Figure BDA0002476180330000081
Figure BDA0002476180330000091
本发明的其中一有益效果在于，本发明的发光装置，其能通过“所述发光二极管芯片用以发出一第一光束，其具有一介于800纳米与1000纳米之间的波峰，所述波长上转换结构覆盖所述发光二极管芯片，用以将部分的所述第一光束转换成一第二光束，其具有一介于400纳米与700纳米之间的转换频谱”的技术方案，以将部分的红外光转换成可见光，特别是蓝白或绿白光，从而在应用上避免红光干扰问题；举例来说，可以避免人眼在夜间环境察觉到炫目的红光，以及避免人眼将用来辨识车牌的红光误认为是交通号志灯的红光。
以下以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (14)

1.一种发光装置，其特征在于，所述发光装置包括：
一载体；
一发光二极管芯片，设置于所述载体上，所述发光二极管芯片用以发出一第一光束，所述第一光束具有一介于800纳米与1000纳米之间的波峰；以及
一波长上转换结构，位于所述发光二极管芯片上，所述波长上转换结构用以将部分的所述第一光束转换成一第二光束，所述第二光束具有一介于400纳米与700纳米之间的转换频谱。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，未经所述波长上转换结构转换的所述第一光束具有一第一光强度，剩余的所述第一光束具有一第二光强度，且所述第二光强度为所述第一光强度的50％以上。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述波长上转换结构包括一基材以及一设置于所述基材中的波长上转换物质。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述波长上转换物质均匀分布于所述基材中。
5.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括一透光层，所述透光层包覆所述发光二极管芯片，且所述波长上转换结构形成于所述透光层上。
6.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述发光二极管芯片具有一上发光面，所述波长上转换结构覆盖在所述上发光面上，其中，所述发光装置还包括一透光层，且所述透光层包覆所述所述波长上转换结构与所述发光二极管芯片。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述波长上转换结构的一出光面为平面或曲面。
8.根据权利要求5或6所述的发光装置，其特征在于，所述波长上转换物质选自于由以下化学式所示的荧光粉所组成的群组：NaYF3:Yb、LaNbO4:Yb以及Gd2O2S:Yb,Er。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，所述波长上转换物质包含一绿色荧光粉以及一蓝色荧光粉，所述绿色荧光粉的化学式为NaYF3:Yb或LaNbO4:Yb，所述蓝色荧光粉的化学式为NaYF3:Yb。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，以所述波长上转换结构的总重为100wt％计，所述绿色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％，且所述蓝色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％。
11.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，所述波长上转换物质包含一绿色荧光粉以及一蓝色荧光粉，所述绿色荧光粉与所述蓝色荧光粉的化学式都为Gd2O2S:Yb,Er。
12.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，以所述波长上转换结构的总重为100wt％计，所述绿色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％，且所述蓝色荧光粉的浓度为2.5wt％至30wt％。
13.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，未经所述波长上转换结构转换的所述第一光束具有一第一色度区块CIE坐标；剩余的所述第一光束与所述第二光束混合形成一第三光束，且所述第三光束具有一第二色度区块CIE坐标，其不同于所述第一色度区块CIE坐标。
14.根据权利要求13所述的发光装置，其特征在于，所述第二色度区块CIE坐标的X值介于0.28与0.35之间，Y值介于0.21与0.65之间。
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