CN113861983B - 一种高光效量子点光转化涂层的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高光效量子点光转化涂层的制备方法及其应用，属于发光器件技术领域；高光效量子点光转化涂层的制备方法包括以下步骤：S1、称取CdSe/ZnS量子点装入玻璃瓶中，加入正己烷充分溶解得量子点溶液；S2、将PDMS加入量子点溶液中，搅拌至正己烷完全挥发，得PDMS凝胶；S3、将固化剂和氮化硼加入PDMS凝胶，真空脱泡搅拌均匀；S4、将真空脱泡后的混合物注入模具中，烤箱固化后得量子点光转化涂层。本发明通过掺入粒度为120nm的BN(氮化硼)散射粒子，使得量子点光转化LED器件的流明效率比传统无掺杂的高14.27％，量子点光转化LED发光效率提升效果较为明显。
Description
技术领域
本发明涉及发光器件技术领域，具体是一种高光效量子点光转化涂层的制备方法及其应用。
背景技术
通用照明主要依赖白光LED技术。白光LED可由以下两类方式实现：一是直接采用红绿蓝三基色LED芯片组合实现白色混光，二是利用短波长LED芯片激发下转换发光材料实现白色混光。目前业界大范围采用蓝光LED芯片激发黄色下转换发光材料发出黄绿光来实现白光LED的技术方案。
量子点对一定范围内短波光子具有强烈吸收能力，促使电子在分子轨道上发生跃迁并释放长波光子，从而实现下转化发光。相比于传统荧光粉材料，量子点具有更高荧光量子产率、荧光寿命长以及波长可调等优点，但受限于重吸收严重、散射能力差等缺陷，导致量子点光转化LED的发光效率较低。
量子点光转化LED器件发光效率低主要有三大原因：
1.全反射：当光线从高折射率介质射入低折射率介质时，如果入射角大于临界角，此时光线将向高折射率介质内部进行反射，而不进行光线的出射；
2.吸收不足：量子点三个维度的尺寸均只有10nm左右，蓝光难以通过量子点进行有效的散射；
3.重吸收：量子点的吸收光谱与发射光谱重叠，部分由量子点转化并发射出来的光子再次被其他量子点捕获，由于量子点自身具有超强的光吸收能力，这种光再捕获现象显得尤为严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高光效量子点光转化涂层的制备方法及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高光效量子点光转化涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取CdSe/ZnS量子点装入玻璃瓶中，加入正己烷充分溶解得量子点溶液；
S2、将PDMS加入量子点溶液中，搅拌至正己烷完全挥发，得PDMS凝胶；
S3、将固化剂和氮化硼加入PDMS凝胶，真空脱泡搅拌均匀；
S4、将真空脱泡后的混合物注入模具中，烤箱固化后得量子点光转化涂层。
作为本发明进一步的方案：所述S1中CdSe/ZnS量子点的质量为正己烷质量的1.0-1.7％。
作为本发明进一步的方案：所述S1中溶解使用超声波清洗机进行溶解。
作为本发明进一步的方案：所述S2中PDMS加入的质量为CdSe/ZnS量子点质量的227.27倍。
作为本发明进一步的方案：所述S2中搅拌温度为室温。
作为本发明进一步的方案：所述S3中固化剂的质量为CdSe/ZnS量子点质量的22.7倍。
作为本发明进一步的方案：所述S3中氮化硼的粒度为120nm，所述氮化硼的质量为PDMS和固化剂总质量的0.005倍。
作为本发明进一步的方案：所述S4中固化温度为90℃，固化时间为30min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过掺入粒度为120nm的BN(氮化硼)散射粒子，使得量子点光转化LED器件的流明效率比传统无掺杂的高14.27％，量子点光转化LED发光效率提升效果较为明显；基于点胶结构器件的发光现象，并借鉴于白光LED远程荧光膜片封装技术，将量子点与基材预制成固定形态，再将其与LED芯片组装，制作成远程型量子点光转化LED；远程量子点膜片由于不直接与芯片相接触，降低了量子点膜发光稳定性受芯片热量影响的程度，同时有助于提高量子点光转化LED器件的空间色温均匀性。
附图说明
图1为本发明不同实施例的光谱图；
图2为本发明不同实施例的光通量图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
S1、称取0.0176g的CdSe/ZnS量子点装入透明玻璃瓶中，加入1.32g正己烷，放入超声波清洗机充分溶解得量子点溶液；
S2、将4g的PDMS加入量子点溶液中，再向透明玻璃瓶中放入搅拌子，放入搅拌机，在室温下搅拌80分钟以上直至正己烷完全挥发，得PDMS凝胶；
S3、将0.4g固化剂加入PDMS凝胶，将该混合物放入真空脱泡机，在室温下进行15分钟的真空脱泡搅拌；
S4、将真空脱泡后的混合物用针筒注入模具中，放入90℃烤箱中固化30分钟，用工具把量子点薄膜从模具中取出，得到厚度为0.2mm的量子点光转化涂层。
将制备好的量子点光转化涂层贴装在COB-LED光源的上表面，COB光源系由16个方形蓝光芯片以4×4排列模式组成，发射峰波长为450nm，COB顶面用透明硅胶进行封装，并将光源安装在散热器上以避免LED芯片或量子点光转化涂层发热时对测试结果产生的影响；向COB-LED光源注入250mA的电流，使用IS测量系统(Instrument Systems)的积分球测试器件的输出光谱与辐射能量。
实施例2
一种高光效量子点光转化涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取0.0176g的CdSe/ZnS量子点装入透明玻璃瓶中，加入1.32g正己烷，放入超声波清洗机充分溶解得量子点溶液；
S2、将4g的PDMS加入量子点溶液中，再向透明玻璃瓶中放入搅拌子，放入搅拌机，在室温下搅拌80分钟以上直至正己烷完全挥发，得PDMS凝胶；
S3、将0.4g固化剂和0.0044g粒度为120nm的氮化硼加入PDMS凝胶，将该混合物放入真空脱泡机，在室温下进行15分钟的真空脱泡搅拌；
S4、将真空脱泡后的混合物用针筒注入模具中，放入90℃烤箱中固化30分钟，用工具把量子点薄膜从模具中取出，得到厚度为0.2mm的量子点光转化涂层。
将制备好的量子点光转化涂层贴装在COB-LED光源的上表面，COB光源系由16个方形蓝光芯片以4×4排列模式组成，发射峰波长为450nm，COB顶面用透明硅胶进行封装，并将光源安装在散热器上以避免LED芯片或量子点光转化涂层发热时对测试结果产生的影响；向COB-LED光源注入250mA的电流，使用IS测量系统(Instrument Systems)的积分球测试器件的输出光谱与辐射能量。
实施例3
一种高光效量子点光转化涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取0.02g的CdSe/ZnS量子点装入透明玻璃瓶中，加入1.32g正己烷，放入超声波清洗机充分溶解得量子点溶液；
S2、将4.54g的PDMS加入量子点溶液中，再向透明玻璃瓶中放入搅拌子，放入搅拌机，在室温下搅拌80分钟以上直至正己烷完全挥发，得PDMS凝胶；
S3、将0.45g固化剂和0.0125g粒度为120nm的氮化硼加入PDMS凝胶，将该混合物放入真空脱泡机，在室温下进行15分钟的真空脱泡搅拌；
S4、将真空脱泡后的混合物用针筒注入模具中，放入90℃烤箱中固化30分钟，用工具把量子点薄膜从模具中取出，得到厚度为0.2mm的量子点光转化涂层。
将制备好的量子点光转化涂层贴装在COB-LED光源的上表面，COB光源系由16个方形蓝光芯片以4×4排列模式组成，发射峰波长为450nm，COB顶面用透明硅胶进行封装，并将光源安装在散热器上以避免LED芯片或量子点光转化涂层发热时对测试结果产生的影响；向COB-LED光源注入250mA的电流，使用IS测量系统(Instrument Systems)的积分球测试器件的输出光谱与辐射能量。
实施例4
一种高光效量子点光转化涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取0.02g的CdSe/ZnS量子点装入透明玻璃瓶中，加入1.32g正己烷，放入超声波清洗机充分溶解得量子点溶液；
S2、将4.54g的PDMS加入量子点溶液中，再向透明玻璃瓶中放入搅拌子，放入搅拌机，在室温下搅拌80分钟以上直至正己烷完全挥发，得PDMS凝胶；
S3、将0.45g固化剂和0.0250g粒度为120nm的氮化硼加入PDMS凝胶，将该混合物放入真空脱泡机，在室温下进行15分钟的真空脱泡搅拌；
S4、将真空脱泡后的混合物用针筒注入模具中，放入90℃烤箱中固化30分钟，用工具把量子点薄膜从模具中取出，得到厚度为0.2mm的量子点光转化涂层。
将制备好的量子点光转化涂层贴装在COB-LED光源的上表面，COB光源系由16个方形蓝光芯片以4×4排列模式组成，发射峰波长为450nm，COB顶面用透明硅胶进行封装，并将光源安装在散热器上以避免LED芯片或量子点光转化涂层发热时对测试结果产生的影响；向COB-LED光源注入250mA的电流，使用IS测量系统(Instrument Systems)的积分球测试器件的输出光谱与辐射能量。
实施例5
一种高光效量子点光转化涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取0.022g的CdSe/ZnS量子点装入透明玻璃瓶中，加入1.32g正己烷，放入超声波清洗机充分溶解得量子点溶液；
S2、将5g的PDMS加入量子点溶液中，再向透明玻璃瓶中放入搅拌子，放入搅拌机，在室温下搅拌80分钟以上直至正己烷完全挥发，得PDMS凝胶；
S3、将0.5g固化剂和0.0550g粒度为120nm的氮化硼加入PDMS凝胶，将该混合物放入真空脱泡机，在室温下进行15分钟的真空脱泡搅拌；
S4、将真空脱泡后的混合物用针筒注入模具中，放入90℃烤箱中固化30分钟，用工具把量子点薄膜从模具中取出，得到厚度为0.2mm的量子点光转化涂层。
将制备好的量子点光转化涂层贴装在COB-LED光源的上表面，COB光源系由16个方形蓝光芯片以4×4排列模式组成，发射峰波长为450nm，COB顶面用透明硅胶进行封装，并将光源安装在散热器上以避免LED芯片或量子点光转化涂层发热时对测试结果产生的影响；向COB-LED光源注入250mA的电流，使用IS测量系统(Instrument Systems)的积分球测试器件的输出光谱与辐射能量。
实施例6
一种高光效量子点光转化涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取0.022g的CdSe/ZnS量子点装入透明玻璃瓶中，加入1.32g正己烷，放入超声波清洗机充分溶解得量子点溶液；
S2、将5g的PDMS加入量子点溶液中，再向透明玻璃瓶中放入搅拌子，放入搅拌机，在室温下搅拌80分钟以上直至正己烷完全挥发，得PDMS凝胶；
S3、将0.5g固化剂和0.0825g粒度为120nm的氮化硼加入PDMS凝胶，将该混合物放入真空脱泡机，在室温下进行15分钟的真空脱泡搅拌；
S4、将真空脱泡后的混合物用针筒注入模具中，放入90℃烤箱中固化30分钟，用工具把量子点薄膜从模具中取出，得到厚度为0.2mm的量子点光转化涂层。
将制备好的量子点光转化涂层贴装在COB-LED光源的上表面，COB光源系由16个方形蓝光芯片以4×4排列模式组成，发射峰波长为450nm，COB顶面用透明硅胶进行封装，并将光源安装在散热器上以避免LED芯片或量子点光转化涂层发热时对测试结果产生的影响；向COB-LED光源注入250mA的电流，使用IS测量系统(Instrument Systems)的积分球测试器件的输出光谱与辐射能量。
上述实施例1-6中输出光谱与辐射能量详见附图1和附图2，从附图1中可以看出，随着氮化硼浓度的增加，波长为450nm处的光谱强度逐渐降低；氮化硼浓度为0.5％时，蓝光转化为黄绿光的效率最高，从附图2可以看出，随着氮化硼浓度的增加，光通量先升高后降低，说明通过掺入粒度为120nm的BN(氮化硼)散射粒子，使得量子点光转化LED器件的流明效率比传统无掺杂量子点光转化LED器件高，量子点光转化LED器件发光效率提升效果较为明显。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种高光效量子点光转化涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取CdSe/ZnS量子点装入玻璃瓶中，加入正己烷充分溶解得量子点溶液，CdSe/ZnS量子点的质量为正己烷质量的1.0-1.7％；
S2、将PDMS加入量子点溶液中，搅拌至正己烷完全挥发，得PDMS凝胶；
S3、将固化剂和氮化硼加入PDMS凝胶，真空脱泡搅拌均匀，所述氮化硼的粒度为120nm，所述氮化硼的质量为PDMS和固化剂总质量的0.005倍；固化剂的质量为CdSe/ZnS量子点质量的22.7倍；
S4、将真空脱泡后的混合物注入模具中，烤箱固化后得量子点光转化涂层。
2.根据权利要求1所述的高光效量子点光转化涂层的制备方法，其特征在于，所述S1中溶解使用超声波清洗机进行溶解。
3.根据权利要求1所述的高光效量子点光转化涂层的制备方法，其特征在于，所述S2中PDMS加入的质量为CdSe/ZnS量子点质量的227.27倍。
4.根据权利要求1所述的高光效量子点光转化涂层的制备方法，其特征在于，所述S2中搅拌温度为室温。
5.根据权利要求1所述的高光效量子点光转化涂层的制备方法，其特征在于，所述S4中固化温度为90°C，固化时间为30min。
6.如权利要求1-5任一所述的高光效量子点光转化涂层的制备方法制备的高光效量子点光转化涂层在高光效量子点光转化LED器件中的应用。
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