CN113175629A - 基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统 - Google Patents

基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统，包括：温控基板，温控基板内部设置有多根电极；至少一个激光器，安装在温控基板上，通过电极实现与温控基板的电连接；钙钛矿量子点荧光发光面板，设置于至少一个激光器的上部，钙钛矿量子点荧光发光面板与至少一个激光器之间具有预设间隔，以便调整至少一个激光器的光束方向；其中，钙钛矿量子点荧光发光面板包括钙钛矿量子点荧光粉。

Description

基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统
技术领域
本发明属于照明系统技术领域，具体涉及一种基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统。
背景技术
LED光源广泛用于交通信号灯、汽车车灯、隧道灯等的应用中，但是LED光源在灯具中的用途中，实际问题还是会影响到LED光源的性能。
现有技术中的白光LED多数采用两种途径实现：一是各种颜色的LED混光称为白光；二是采用蓝光或紫外线激发传统荧光粉发出白光。特别是激发传统荧光粉的方法使得LED中的蓝光含量偏高使得整个LED的色温偏高，而其他光谱含量少，使得LED的显色指数低。
同时，LED光源激发传统荧光粉，在大电流密度下易引起低压效应(Droop效应)，达到最高功率之后，会出现能量下降，导致输出光源的照明长度低，发生猝灭。
发明内容
有鉴于此，本发明利用激光器光源和钙钛矿量子点荧光粉的优势结合起来，提供了一种基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统，以解决现有技术中光源照明的显色指数低，照明长度短的技术问题，从而实现高质量的方向性光源的输出。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统，包括：温控基板，温控基板内部设置有多根电极；至少一个激光器，安装在温控基板上，通过电极实现与温控基板的电连接；钙钛矿量子点荧光发光面板，设置于至少一个激光器的上部，钙钛矿量子点荧光发光面板与至少一个激光器之间具有预设间隔，以便调整至少一个激光器的光束方向；其中，钙钛矿量子点荧光发光面板包括钙钛矿量子点荧光粉。
根据本发明的实施例，上述激光照明系统还包括：支撑壳体，设置于至少一个激光器与钙钛矿量子点荧光发光面板之间，用于支撑钙钛矿量子点荧光发光面板。
根据本发明的实施例，其中，支撑壳体的材料包括以下之一：透明材料、磨砂材料、金属材料。
根据本发明的实施例，其中，温控基板用于实现对至少一个激光器的电流和电压以及温度的控制与测量。
根据本发明的实施例，其中，激光器的发光波长范围包括以下至少之一的光源的发光波长范围：紫外光波长范围、蓝紫光波长范围、蓝光波长范围、蓝绿光波长范围、绿光波长范围；激光器的封装方式包括以下之一：晶体管外形封装、蝶形封装、塑胶封装、陶瓷封装。
根据本发明的实施例，其中，钙钛矿量子点荧光发光面板为将钙钛矿量子点荧光粉通过涂敷方式在透明面板上制备得到的。
根据本发明的实施例，其中，钙钛矿量子点荧光粉的制备方法包括以下至少之一：热注入法、阴离子交换法、热熔烧结法。
根据本发明的实施例，其中，透明面板包括以下至少之一：蓝宝石、石英、玻璃。
根据本发明的实施例，其中，涂敷方式包括以下至少之一：直接甩胶法、直接滴定法、固化涂敷法。
根据本发明的实施例，其中，钙钛矿量子点荧光粉的发光波长包括紫外光波长至红外光波长的波长范围。
根据本发明的实施例，通过本发明提供的一种基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统，利用激光器和钙钛矿量子点荧光粉的优势，可以实现激光器光源照明的显色指数高，颜色范围宽，能量转换效率高，照明长度长的高质量的方向性输出光源。
附图说明
图1示意性示出了本发明实施例的基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统的结构图。
【附图标记说明】
温控基板1；激光器2；钙钛矿量子点荧光发光面板3；支撑壳体4。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
激光器作为方向性光源具有非常好的优势，是一种理想的高能量密度注入光源，可以通过提高输入电流提高光输出功率，从而有效避免在大电流密度下的低压效应，达到高功率之后也不会出现能量下降的效果；此外，可以根据激光器光源发光的半峰宽，和荧光材料的激发波长精确匹配，实现较高的能量转换效率，激光器的发光亮度高而且体积小，因此在照明产品的设计上具有更好的自由度。
钙钛矿量子点荧光粉相比较传统荧光粉或者荧光陶瓷，具有非常好的优点。钙钛矿量子点可以通过调节尺寸或者组分调控发射光谱，而且具有宽的激发谱和窄的发射谱，具有较大的斯托克斯位移，具有较好的光谱稳定性以及较高的荧光强度，量子产率非常高，几乎接近百分百，即使经过多次激发，其荧光强度依然可以保持在较高的状态，不会发生猝灭。
基于上述构思，本发明将激光器和钙钛矿量子点荧光粉的优势相结合，提出了一种基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统。
图1示意性示出了本发明实施例的基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统的结构图。
如图1所示，本发明提供的一种基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统，包括：温控基板1，至少一个激光器2，钙钛矿量子点荧光发光面板3，此外，该激光照明系统还包括支撑壳体4。下面对该激光照明系统结构作以具体说明。
温控基板1，该温控基板内部设置有多根电极。
至少一个激光器2，安装在温控基板1上，通过电极实现与温控基板1的电连接。
钙钛矿量子点荧光发光面板3，设置于至少一个激光器的上部，钙钛矿量子点荧光发光面板与至少一个激光器之间具有预设间隔，以便调整至少一个激光器的光束角度和发光方向；其中，钙钛矿量子点荧光发光面板包括钙钛矿量子点荧光粉。
此外，该激光照明系统还包括支撑壳体4，该支撑壳体4设置于至少一个激光器2与钙钛矿量子点荧光发光面板3之间，用于支撑钙钛矿量子点荧光发光面板3。
根据本发明的实施例，温控基板1可以为至少一个激光器2提供电源，实现至少一个激光器2与温控基板1的电连接，以便于实现对至少一个激光器2的电流和电压以及温度的控制与测量，保证至少一个激光器2光源的稳定输出。
根据本发明的实施例，在增强至少一个激光器2的工作电流或减小工作电流时，在没有温控装置的情况下，会使得至少一个激光器2本身的工作温度大幅度增加或者减小。
根据本发明的实施例，温控基板1在至少一个激光器2的电流增大或减小时，温控基板也会立即调整功率，将至少一个激光器2的工作温度控制在设定的温度附近，使得至少一个激光器2的温度震动幅度在一个很小的范围之内，从而可以实现至少一个激光器2的工作温度的控制与调节。
根据本发明的实施例，温控基板1还可以为至少一个激光器2提供工作电流和工作电压，并随时实时测量、采集至少一个激光器2的实际电流和实际电压，保证至少一个激光器2的光源的稳定输出。
根据本发明的实施例，至少一个激光器2，安装在温控基板1上，温控基板1可以承载一个或多个激光器2，还可以一次控制一个激光器，也可以一次控制全部激光器或部分激光器，相应的可以通过按照特定程序对一个或多个或全部激光器进行电流和电压以及温度的控制与测量，以实现满足不同照明的需求。
根据本发明的实施例，激光器2可以是半导体激光器，也可以是其他固体激光器，激光器2的波长范围包括以下至少之一的光源的发光波长范围：紫外光波长范围、蓝紫光波长范围、蓝光波长范围、蓝绿光波长范围、绿光波长范围，不同激光器的发光波长范围可以覆盖从紫外光到绿光范围。需要说明的是，对于激光器的类型不作具体限定，但激光器2的发光波长范围不包含有红光波长范围。
根据本发明的实施例，激光器2的封装方式可以包括以下之一：晶体管外形封装(TO封装)、蝶形封装、塑胶封装、陶瓷封装。
根据本发明的实施例，钙钛矿量子点荧光发光面板3，该钙钛矿量子点荧光发光面板3可以是将钙钛矿量子点荧光粉通过涂敷方式在透明面板上制备得到的。
根据本发明的实施例，钙钛矿量子点荧光粉可以通过以下一种制备方法制备而成，该制备方法包括但不限于：热注入法、阴离子交换法、热熔烧结法。
根据本发明的实施例，不同方法制备的钙钛矿量子点荧光粉的状态不同。热注入法和阴离子交换法制备得到钙钛矿量子点荧光粉多数为液态，可以通过蒸发溶剂或者高速离心等方法得到浓缩液体；热烧结办法制备得到的钙钛矿荧光粉为固体粉末，可以通过直接称量分散到特定适用于荧光材料的硅胶里面。
根据本发明的实施例，将钙钛矿量子点荧光粉通过涂敷方式涂敷到透明面板上，涂覆方式包括但不限于以下至少之一：直接甩胶法、直接滴定法、固化涂敷法。
根据本发明的实施例，固化涂覆法包括混合其他适用于钙钛矿量子点荧光粉的硅胶烘干成型。例如，可以在混胶过程中添加少量的SiO2微球，以增加胶水的粘度，使得钙钛矿量子点荧光粉在胶体中均匀分布，不致于出现沉降现象。
根据本发明的实施例，在透明面板上涂敷的钙钛矿量子点荧光粉，可以包括一种颜色的钙钛矿量子点荧光粉，也可以包括多种颜色的钙钛矿量子点荧光粉，还可以包括多种钙钛矿量子点荧光粉在涂敷之前直接混合得到钙钛矿量子点荧光粉混合液。
根据本发明的实施例，涂敷的层数可以为一层，也可以为多层叠加。具体地，可以为单一颜色钙钛矿量子点荧光粉进行一层或多层涂敷，也可以为多种颜色钙钛矿量子点荧光粉先混合后再进行一层或多层涂敷；也可以为多种颜色钙钛矿量子点荧光粉进行多层涂敷。例如，图1中示意性表示了钙钛矿量子点荧光粉进行了两层涂覆。需要说明的是，图1中的两层涂敷只是示意性的，并不限制本发明需要保护的范围，根据实际需求，可以涂敷所需要的涂敷层数。
根据本发明的实施例，钙钛矿量子点荧光粉涂敷到透明面板的形貌可以为全部覆盖该透明面板，也可以为按照多种图形要求部分覆盖。
根据本发明的实施例，钙钛矿量子点荧光粉的发光波长包括紫外光波长至红外光波长的波长范围，钙钛矿量子点荧光发光面板可以为单波长发光体或多波长发光体。
根据本发明的实施例，钙钛矿量子点荧光发光面板还可以调整激光器光束的方向，使其照射在钙钛矿量子点荧光发光面板上荧光粉的位置。
根据本发明的实施例，透明面板可以采用双抛蓝宝石、石英玻璃或其他透光度比较高的面板。根据实际需求的不同，透明面板的厚度可以为几微米到几厘米。
根据本发明的实施例，支撑壳体4用于支撑所述钙钛矿量子点荧光发光面板，支撑壳体的材料包括以下之一：透明材料、磨砂材料、金属材料。
根据本发明的实施例，支撑壳体4为磨砂材料或金属不透明材料时，壳体内部可以蒸镀金属以使得将散射的光反射出去，增加光的传输效率。
根据本发明的实施例，支撑壳体4还可以实现钙钛矿量子点荧光发光面板与激光器的间隔，以实现激光器出射的短波长光源照射在钙钛矿量子点荧光发光面板上，激发发光面板的长波长，根据激光源的发光波长进行配色，最终实现发射白光或者其他制定颜色的光源。
根据本发明的实施例，若用于涂敷钙钛矿量子点荧光粉的面板为一个透镜或三维的立体形状，例如，凹透镜，则可以直接将涂敷有钙钛矿量子点荧光粉的透镜或三维的立体形状安装于激光器的上部，由于其为三维结构，可以实现钙钛矿量子点荧光粉的涂覆位置与激光器存在有预设间隔，实现调整激光器的光束方向，使得具有特定方向性、高质量的方向性光源的输出。
根据本发明的实施例，通过本发明提供的一种基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统，利用激光器和钙钛矿量子点荧光粉的优势，可以实现激光器光源照明的显色指数高，颜色范围宽，能量转换效率高，照明长度长的高质量的方向性输出光源。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
再者，单词″包含″不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于钙钛矿量子点荧光粉的激光照明系统，包括：
温控基板，所述温控基板内部设置有多根电极；
至少一个激光器，安装在所述温控基板上，通过所述电极实现与所述温控基板的电连接；
钙钛矿量子点荧光发光面板，设置于所述至少一个激光器的上部，所述钙钛矿量子点荧光发光面板与所述至少一个激光器之间具有预设间隔，以便调整所述至少一个激光器的光束方向；其中，所述钙钛矿量子点荧光发光面板包括钙钛矿量子点荧光粉。
2.根据权利要求1所述的激光照明系统，还包括：
支撑壳体，设置于所述至少一个激光器与所述钙钛矿量子点荧光发光面板之间，用于支撑所述钙钛矿量子点荧光发光面板。
3.根据权利要求2所述的激光照明系统，其中，所述支撑壳体的材料包括以下之一：透明材料、磨砂材料、金属材料。
4.根据权利要求1所述的激光照明系统，其中，
所述温控基板用于实现对所述至少一个激光器的电流和电压以及温度的控制与测量。
5.根据权利要求1所述的激光照明系统，其中，所述激光器的发光波长范围包括以下至少之一的光源的发光波长范围：紫外光波长范围、蓝紫光波长范围、蓝光波长范围、蓝绿光波长范围、绿光波长范围；
所述激光器的封装方式包括以下之一：晶体管外形封装、蝶形封装、塑胶封装、陶瓷封装。
6.根据权利要求1所述的激光照明系统，其中，所述钙钛矿量子点荧光发光面板为将钙钛矿量子点荧光粉通过涂敷方式在透明面板上制备得到的。
7.根据权利要求1所述的激光照明系统，其中，所述钙钛矿量子点荧光粉的制备方法包括以下至少之一：热注入法、阴离子交换法、热熔烧结法。
8.根据权利要求1所述的激光照明系统，其中，所述透明面板包括以下至少之一：蓝宝石、石英、玻璃。
9.根据权利要求1所述的激光照明系统，其中，所述涂敷方式包括以下至少之一：直接甩胶法、直接滴定法、固化涂敷法。
10.根据权利要求1所述的激光照明系统，其中，所述钙钛矿量子点荧光粉的发光波长包括紫外光波长至红外光波长的波长范围。
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