CN114576573A - 一种量子点照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种量子点照明装置。量子点照明装置包括：照明装置基板、至少一个紫外激发宽光谱灯珠和至少一个长波长蓝光灯珠；所述紫外激发宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠在所述照明装置基板上呈矩阵式排布；所述紫外激发宽光谱灯珠包括：紫外光芯片和封装层；所述封装层至少包覆所述紫外光芯片的出光面；所述封装层包括：封装基材，以及混合于所述封装基材中的红橙光波长转换粒子、黄绿光波长转换粒子和扩散粒子；其中，所述红橙光波长转换粒子和所述黄绿光波长转换粒子均由量子点材料构成。本发明实施例可以在保证照明品质的同时，降低蓝光危害。
Description
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种量子点照明装置。
背景技术
白光LED已经在人们生活中得到了广泛应用。目前，采用蓝光LED与下转换荧光材料结合实现光谱可调控的白光方案已经应用在了诸多消费级产品当中，例如液晶显示面板的背光源和LED照明灯泡等。随着市场需求的提升以及技术革新，LED白光光源已经从最初的追求高效率，高亮度转变为对可控光以及更高的颜色品质的追求。但是，当前商用显示方案多采用短波蓝光LED+荧光粉的方式，难以实现高品质(全光谱、高显指)的照明。因此，量子点材料开始被关注和研究。量子点照明发射光谱覆盖整个可见光范围，更接近自然光，可实现高显色指数和色保真度，提高LED的发光性能。但当前的量子点照明方案依赖短波蓝光来激发红、绿量子点，无法避免短波蓝光对人眼球的危害。因此，现有的照明器件难以在保证照明品质的同时，降低蓝光危害。
发明内容
本发明提供了一种量子点照明装置，以在保证照明品质的同时，降低蓝光危害。
本发明实施例提供了一种一种量子点照明装置，包括：照明装置基板、至少一个紫外激发宽光谱灯珠和至少一个长波长蓝光灯珠；所述紫外激发宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠在所述照明装置基板上呈矩阵式排布；
所述紫外激发宽光谱灯珠包括：紫外光芯片和封装层；所述封装层至少包覆所述紫外光芯片的出光面；所述封装层包括：封装基材，以及混合于所述封装基材中的红橙光波长转换粒子、黄绿光波长转换粒子和扩散粒子；其中，所述红橙光波长转换粒子和所述黄绿光波长转换粒子均由量子点材料构成。
可选地，所述紫外光芯片发射光的峰值波长范围为260nm-380nm；
所述长波长蓝光灯珠包括：长波长蓝光芯片；所述长波长蓝光芯片发射光的峰值波长范围为465nm-485nm。
可选地，所述红橙光波长转换粒子的量子点材料包括AxDy；其中，A元素为Zn、Ga、Mg或Pb，D元素为Cl、O、As或N；x的范围为：1-3，y的范围为：1-2。
可选地，所述黄绿光波长转换粒子的量子点材料包括LiMj；其中，L元素为Na、Fe、In、Pb、Mn或Cs，M元素为P、As、Sb或S；i的范围为：1-2，j的范围为：1-3。
可选地，所述红橙光波长转换粒子的量子点材料包括：红光量子点材料和橙光量子点材料；所述黄绿光波长转换粒子的量子点材料包括：黄光量子点材料和绿光量子点材料；
当所述红光量子点材料、所述橙光量子点材料、所述黄光量子点材料和所述绿光量子点材料中至少两种量子点材料的组分相同时，对于组分相同的各量子点材料，发射光峰值波长越大的量子点材料的粒径越大。
可选地，所述扩散粒子的材料为二氧化硅；
所述扩散粒子的粒径范围为：0.3μm-2.5μm；
所述扩散粒子占据所述封装基材总质量的0.1％-1.8％。
可选地，所述封装基材包括：硅树脂、丙烯酸酯和环氧树脂中的至少一种。
可选地，所述紫外激发宽光谱灯珠还包括：灯珠电极；所述灯珠电极设置于所述紫外光芯片与所述照明装置基板之间；
所述紫外光芯片为正装结构芯片，所述紫外光芯片的芯片电极位于所述紫外光芯片远离所述灯珠电极的一侧，所述紫外光芯片的芯片电极通过键合线与所述灯珠电极电连接。
可选地，所述灯珠电极的电阻率小于2×10-8Ω·m。
可选地，所述量子点照明装置还包括：紫外滤光片；所述紫外滤光片设置于所述紫外激发宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠的出光面；
所述紫外滤光片包括：滤光片基材和掺杂于所述滤光片基材中的紫外光吸收染料。
本发明实施例提供的量子点照明装置，在照明装置基板上矩阵式排布有紫外激发宽光谱灯珠和长波长蓝光灯珠。在紫外激发宽光谱灯珠中，通过紫外光芯片激发红橙光波长转换粒子和黄绿光波长转换粒子，发出红橙光和黄绿光，使紫外激发宽光谱灯珠的出射光中并没有有害蓝光成分。红橙光和黄绿光混合长波长蓝光灯珠发出的长波长蓝光可得到净有害蓝光的健康白光，从而减小量子点照明装置的出射光对人眼的伤害。并且，红橙光波长转换粒子和黄绿光波长转换粒子均由量子点材料构成，可实现高显色指数和色保真度，提高灯珠的发光性能。因此，相比于现有技术，本发明实施例可以在保证照明品质的同时，降低蓝光危害。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种量子点照明装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种紫外激发宽光谱灯珠的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
本发明实施例提供了一种量子点照明装置，采用双光源矩阵式照明，可实现全光谱、高显指、净有害蓝光的健康照明。图1是本发明实施例提供的一种量子点照明装置的结构示意图。参见图1，该量子点照明装置包括：照明装置基板10、至少一个紫外激发宽光谱灯珠20和至少一个长波长蓝光灯珠30；紫外激发宽光谱灯珠20和长波长蓝光灯珠30在照明装置基板10上呈矩阵式排布。图1中示例性地给出了该量子点照明装置的截面图，其中，两类灯珠的数量、照明装置基板10的形状、各个灯珠在照明装置基板10上的设置位置和所有灯珠构成的组合图案等均可以根据实际需求来设定，此处不做限定。
图2是本发明实施例提供的一种紫外激发宽光谱灯珠的结构示意图。参见图2，紫外激发宽光谱灯珠20包括：紫外光芯片210和封装层；封装层至少包覆紫外光芯片210的出光面212。封装层包括：封装基材221，以及混合于封装基材221中的红橙光波长转换粒子222、黄绿光波长转换粒子223和扩散粒子224。
其中，红橙光波长转换粒子222用于被紫外光激发，发出红橙光；黄绿光波长转换粒子223用于被紫外光激发，发出黄绿光；扩散粒子224用于将紫外激发宽光谱灯珠20的各颜色的光进行混合，混合后紫外激发宽光谱灯珠20的出射光与长波长蓝光灯珠30出射的长波长蓝光再混合，可实现高品质的白光照明。其中，紫外光芯片发射光的峰值波长范围为260nm-380nm，例如280nm、310nm、350nm或370nm。长波长蓝光灯珠30包括：长波长蓝光芯片；长波长蓝光芯片发射光的峰值波长范围为465nm-485nm，例如470nm、475nm或480nm。本实施例中，红橙光波长转换粒子222和黄绿光波长转换粒子223均由紫外光激发，因此该量子点照明装置的出射光中并没有对人体有害的短波蓝光成分。同时，通过控制紫外光激发红橙光波长转换粒子222和黄绿光波长转换粒子223发光后无剩余，可以使该量子点照明装置的出射光也不存在紫外光成分，避免紫外光对人体的伤害。以及，研究表明：峰值大于460nm的长波蓝光具有调整生物节律的作用，与人体睡眠、情绪、记忆力等都相关，长波蓝光对人体有益。那么，用有益的长波蓝光作为混合白光中的蓝光成分，可以在保证该量子点照明装置的出射光的品质的同时，保证其安全性。
进一步地，红橙光波长转换粒子222和黄绿光波长转换粒子223均由量子点材料构成。相较于现有技术中常用的荧光粉材料，量子点照明发射光谱可覆盖整个可见光范围，更接近自然光，可实现LED照明光效与白炽灯泡暖色的有效结合。并且量子点可实现高显色指数和色保真度，提高灯珠的发光性能，通过调节量子点发光波长及组合，可实现照明装置在不同场景下的灵活应用。
本发明实施例提供的量子点照明装置，在照明装置基板10上矩阵式排布有紫外激发宽光谱灯珠20和长波长蓝光灯珠30。在紫外激发宽光谱灯珠20中，通过紫外光芯片210激发红橙光波长转换粒子222和黄绿光波长转换粒子223，发出红橙光和黄绿光，使紫外激发宽光谱灯珠20的出射光中并没有有害蓝光成分。红橙光和黄绿光混合长波长蓝光灯珠30发出的长波长蓝光可得到净有害蓝光的健康白光，从而减小量子点照明装置的出射光对人眼的伤害。并且，红橙光波长转换粒子222和黄绿光波长转换粒子223均由量子点材料构成，可实现高显色指数和色保真度，提高灯珠的发光性能。因此，相比于现有技术，本发明实施例可以在保证照明品质的同时，降低蓝光危害。
在上述各实施方式的基础上，可选地，封装基材221为封装胶水，其具体成分可包括：硅树脂、丙烯酸酯和环氧树脂中的至少一种。
在上述各实施方式的基础上，可选地，红橙光波长转换粒子222的量子点材料包括AxDy；其中，A元素为Zn、Ga、Mg或Pb，D元素为Cl、O、As或N；x的范围为：1-3，y的范围为：1-2。对于红橙光波长转换粒子222，优选的量子点核心材料为PbCl2、ZnO和Mg3As2中的一种或多种的复合材料。在紫外光芯片210的激发下，使用多种不同发射光波段的红橙光转换材料可以复合发射出峰值波长为600nm-690nm，半波宽＞70nm的红橙光。
在上述各实施方式的基础上，可选地，黄绿光波长转换粒子223的量子点材料包括LiMj；其中，L元素为Na、Fe、In、Pb、Mn或Cs，M元素为P、As、Sb或S；i的范围为：1-2，j的范围为：1-3。对于黄绿光波长转换粒子223，优选的量子点核心材料为MnAs、Fe2S3和InP中的一种或多种的复合材料。在紫外光芯片210的激发下，使用多种不同发射光波段的黄绿光转换材料可以复合发射出峰值波长为506nm-580nm，半波宽＞90nm的黄绿光。
针对量子点材料，具体而言，红橙光波长转换粒子222的量子点材料包括红光量子点材料和橙光量子点材料。红光量子点材料和橙光量子点材料均可由上述AxDy体系的材料构成。黄绿光波长转换粒子223的量子点材料包括黄光量子点材料和绿光量子点材料。黄光量子点材料和绿光量子点材料均可由上述LiMj体系的材料构成。红光量子点材料、橙光量子点材料、黄光量子点材料和绿光量子点材料的组分可以各不相同。当红光量子点材料、橙光量子点材料、黄光量子点材料和绿光量子点材料中至少两种量子点材料的组分相同(即组成元素及其配比均相同)时，对于组分相同的各量子点材料，发射光峰值波长越大(发射光越接近红光)的量子点材料的粒径越大。即，对于同一组分的材料，红光量子点材料的粒径＞橙光量子点材料的粒径＞黄光量子点材料的粒径＞绿光量子点材料的粒径。这是由于量子尺寸效应，随着量子点材料粒径的增大，同一化学组成的材料发出的荧光光谱是由蓝光向绿光再向红光方向红移的。示例性地，红光量子点材料的粒径在9nm至13nm之间，橙光量子点材料的粒径在7nm至9nm之间，黄光量子点材料的粒径在5nm至7nm之间，绿光量子点材料的粒径在4nm至5nm之间。材料粒径的改变可以在波长转换粒子的制备工艺中实现。
在上述各实施方式的基础上，可选地，扩散粒子224的材料为二氧化硅；扩散粒子224的粒径范围为：0.3μm-2.5μm，例如为0.5μm、1μm、1.5μm或2μm；扩散粒子224占据封装基材221总质量的0.1％-1.8％，例如0.4％、0.8％、1％、1.3％或1.6％。
继续参见图2，在上述各实施方式的基础上，可选地，紫外光芯片210的芯片材质为氮化鎵(GaN)，芯片的发射光峰值波长范围为260nm-380nm。紫外激发宽光谱灯珠20还包括：灯珠电极230；灯珠电极230设置于紫外光芯片210与照明装置基板10之间，用于向紫外光芯片210提供电源信号。其中，紫外光芯片210为正装结构芯片，紫外光芯片210的芯片电极211位于紫外光芯片210远离灯珠电极230的一侧(顶面)，紫外光芯片210的芯片电极212通过键合线240与灯珠电极230电连接。
示例性地，紫外光芯片210的芯片电极211包括第一电极和第二电极，灯珠电极230包括第一灯珠电极和第二灯珠电极。第一电极通过一条键合线240与第一灯珠电极电连接，第二电极通过另一条键合线240与第二灯珠电极电连接。第一灯珠电极和第二灯珠电极中，一个电极接地，另一个接入电源信号。封装层可包覆整个紫外光芯片210，并暴露出灯珠电极230。
示例性地，灯珠电极210可采用电阻率小于2×10-8Ω·m的金属单质或者合金组成，优选的电极材料为Au、Ag、Cu、Al、Fe及其合金。紫外光芯片210的芯片电极211材料可以与灯珠电极210的材料相同。
示例性地，紫外光芯片210的出光面212至少包括紫外光芯片210的顶面，即紫外光芯片210远离照明装置基板10的一侧；紫外光芯片210的出光面212还可以进一步包括紫外光芯片210的侧面。封装层覆盖紫外光芯片210的整个出光面，以尽量使紫外光芯片210发射的紫外光全部用于激发两种波长转换粒子发光，减少紫外光的外溢。相应的，紫外激发宽光谱灯珠20的出光面21至少包括紫外激发宽光谱灯珠20远离装置基板10的一侧(顶面)，还可以进一步包括紫外激发宽光谱灯珠20的侧面。
在一种实施方式中，可选地，长波长蓝光灯珠30中的长波蓝光芯片地材质为磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)和碳化硅(SiC)中的一种，发射光峰值波长范围为465nm-485nm。长波长蓝光灯珠30中的长波蓝光芯片可由封装胶水包覆。
继续参见图1，在上述各实施方式的基础上，可选地，量子点照明装置中还包括：紫外滤光片40。紫外滤光片40设置于紫外激发宽光谱灯珠20和长波长蓝光灯珠30的出光面，例如设置在紫外激发宽光谱灯珠20和长波长蓝光灯珠30远离照明装置基板10的一侧。紫外滤光片40所包围的范围覆盖紫外激发宽光谱灯珠20的出光面21和长波长蓝光灯珠30的出光面31。
示例性地，紫外滤光片包括：滤光片基材和掺杂于滤光片基材中的紫外光吸收染料。其中，滤光片基材可以包括PMMA、PC、PVC中的至少一种。紫外光吸收染料可用于吸收紫外光芯片210发射出的除用于激发波长转换粒子外剩余的波长＜390nm的紫外光，以保证量子点照明装置的出射光中没有紫外光成分，保证照明装置的安全性。
综上所述，本发明实施例提供的量子点照明装置可以是量子点健康面板灯，看完实现高品质(全光谱、高显指)的量子点照明；同时避免当前商用面板灯在工作过程中的有害短波蓝光对人眼的危害。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种量子点照明装置，其特征在于，包括：照明装置基板、至少一个紫外激发宽光谱灯珠和至少一个长波长蓝光灯珠；所述紫外激发宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠在所述照明装置基板上呈矩阵式排布；
所述紫外激发宽光谱灯珠包括：紫外光芯片和封装层；所述封装层至少包覆所述紫外光芯片的出光面；所述封装层包括：封装基材，以及混合于所述封装基材中的红橙光波长转换粒子、黄绿光波长转换粒子和扩散粒子；其中，所述红橙光波长转换粒子和所述黄绿光波长转换粒子均由量子点材料构成。
2.根据权利要求1所述的量子点照明装置，其特征在于，所述紫外光芯片发射光的峰值波长范围为260nm-380nm；
所述长波长蓝光灯珠包括：长波长蓝光芯片；所述长波长蓝光芯片发射光的峰值波长范围为465nm-485nm。
3.根据权利要求1所述的量子点照明装置，其特征在于，所述红橙光波长转换粒子的量子点材料包括AxDy；其中，A元素为Zn、Ga、Mg或Pb，D元素为Cl、O、As或N；x的范围为：1-3，y的范围为：1-2。
4.根据权利要求1所述的量子点照明装置，其特征在于，所述黄绿光波长转换粒子的量子点材料包括LiMj；其中，L元素为Na、Fe、In、Pb、Mn或Cs，M元素为P、As、Sb或S；i的范围为：1-2，j的范围为：1-3。
5.根据权利要求1所述的量子点照明装置，其特征在于，所述红橙光波长转换粒子的量子点材料包括：红光量子点材料和橙光量子点材料；所述黄绿光波长转换粒子的量子点材料包括：黄光量子点材料和绿光量子点材料；
当所述红光量子点材料、所述橙光量子点材料、所述黄光量子点材料和所述绿光量子点材料中至少两种量子点材料的组分相同时，对于组分相同的各量子点材料，发射光峰值波长越大的量子点材料的粒径越大。
6.根据权利要求1所述的量子点照明装置，其特征在于，所述扩散粒子的材料为二氧化硅；
所述扩散粒子的粒径范围为：0.3μm-2.5μm；
所述扩散粒子占据所述封装基材总质量的0.1％-1.8％。
7.根据权利要求1所述的量子点照明装置，其特征在于，所述封装基材包括：硅树脂、丙烯酸酯和环氧树脂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的量子点照明装置，其特征在于，所述紫外激发宽光谱灯珠还包括：灯珠电极；所述灯珠电极设置于所述紫外光芯片与所述照明装置基板之间；
所述紫外光芯片为正装结构芯片，所述紫外光芯片的芯片电极位于所述紫外光芯片远离所述灯珠电极的一侧，所述紫外光芯片的芯片电极通过键合线与所述灯珠电极电连接。
9.根据权利要求8所述的量子点照明装置，其特征在于，所述灯珠电极的电阻率小于2×10-8Ω·m。
10.根据权利要求1所述的量子点照明装置，其特征在于，还包括：紫外滤光片；所述紫外滤光片设置于所述紫外激发宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠的出光面；
所述紫外滤光片包括：滤光片基材和掺杂于所述滤光片基材中的紫外光吸收染料。
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