CN114582848A - 一种健康照明面板灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种健康照明面板灯。健康照明面板灯包括：底板、至少一个宽光谱灯珠和至少一个长波长蓝光灯珠；所述宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠在所述底板上呈矩阵式排布；所述宽光谱灯珠包括：短波长蓝光芯片和封装层；所述封装层至少包覆所述短波长蓝光芯片的出光面；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和黄绿光波长转换粒子；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中，至少一种波长转换粒子由量子点材料构成。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，尤其涉及一种健康照明面板灯。
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
本发明提供了一种健康照明面板灯，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健康照明面板灯，包括：底板、至少一个宽光谱灯珠和至少一个长波长蓝光灯珠；所述宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠在所述底板上呈矩阵式排布；
所述宽光谱灯珠包括：短波长蓝光芯片和封装层；所述封装层至少包覆所述短波长蓝光芯片的出光面；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和黄绿光波长转换粒子；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中，至少一种波长转换粒子由量子点材料构成。
可选地，所述短波长蓝光芯片发射光的峰值波长范围为410nm-455nm；
所述长波长蓝光灯珠包括：长波蓝光芯片；所述长波蓝光芯片发射光的峰值波长范围为460nm-480nm。
可选地，所述红橙光波长转换粒子的量子点材料为AxDyEz；其中，A元素为Ba、Ag、Fe、In或Cd，D元素为S、P、Se或Te，E元素为S、Cl、Br或I；x的范围为：0.3-2.0，y的范围为：0.5-3.0；z的范围为：0-4.0。
可选地，所述黄绿光波长转换粒子的量子点材料为LiMjRk；其中，L元素为Cd、Zn、Ga或Mg，M元素为S、As、N或P，R元素为S、Cl、Br或I；i的范围为：0.3-2.0，j的范围为：0.5-3.0；k的范围为：0-4.0。
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，所述健康照明面板灯还包括：短波蓝光滤光灯罩；所述短波蓝光滤光灯罩设置于所述宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠的出光面；
所述短波蓝光滤光灯罩包括：灯罩基材和短波蓝光吸收染料；所述短波蓝光吸收染料掺杂于所述灯罩基材中。
可选地，所述短波蓝光滤光灯罩中还包括：掺杂于所述灯罩基材中的扩散粒子。
可选地，所述扩散粒子的材料包括硫酸钡，碳酸钙和二氧化硅中的至少一种；
所述扩散粒子的粒径范围为：0.3-6.5μm；
所述扩散粒子占据所述短波蓝光滤光灯罩总质量的0.15％-1.8％。
可选地，所述短波长蓝光芯片的芯片电极的电阻率小于2×10-8Ω·m。
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。
本发明实施例提供的健康照明面板灯中，在底板上矩阵式排布有宽光谱灯珠和长波长蓝光灯珠。在宽光谱灯珠中，通过短波长蓝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。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短波长有害蓝光含量低，甚至无有害蓝光的健康白光，从而减小面板灯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中至少一种由量子点材料构成，相较于荧光粉材料，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；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，可实现面板灯在不同场景下的灵活应用。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健康照明面板灯的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种宽光谱灯珠的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种健康照明面板灯的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种沿图3中T-T’的截面结构示意图。
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健康照明面板灯，该面板灯采用双蓝光光源矩阵式照明，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健康照明面板灯的结构示意图。参见图1，该健康照明面板灯包括：底板10、至少一个宽光谱灯珠20和至少一个长波长蓝光灯珠30；宽光谱灯珠20和长波长蓝光灯珠30在底板10上呈矩阵式排布。图1中示例性地给出了三颗长波长蓝光灯珠30和6颗宽光谱灯珠20，其数量和排列位置并不作为对本发明的限定。两类灯珠的数量、底板10的形状、各个灯珠在底板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宽光谱灯珠的结构示意图。参见图2，该宽光谱灯珠20包括：短波长蓝光芯片210和封装层；封装层至少包覆短波长蓝光芯片210的出光面212。短波长蓝光芯片210的出光面212例如可以为短波长蓝光芯片210的顶面(短波长蓝光芯片210远离底板10的一面)。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和黄绿光波长转换粒子223。其中，红橙光波长转换粒子222和黄绿光波长转换粒子223中，至少一种波长转换粒子由量子点材料构成。
示例性地，短波长蓝光芯片210发射光的峰值波长范围为410nm-455nm。长波长蓝光灯珠包括：长波蓝光芯片；长波蓝光芯片发射光的峰值波长范围为460nm-480nm。
现有技术中，对于典型的由短波蓝光激发LED芯片作为激发源的白光LED灯珠，无论是激发量子点材料还是荧光粉材料，从发光机制来说，若激发后蓝光无剩余，那么灯珠发出的光是无法混合成白光的。那么，传统白光灯珠的出射光中并不存在完全没有短波蓝光的可能。而短波长蓝光，尤其是峰值波长在435nm至440nm之间的短波长蓝光对人眼危害大。短波蓝光对人眼的危害，主要表现在导致近视、白内障以及黄斑病变的眼睛病理危害和人体节律危害。短波蓝光具有极高能量，能够穿透晶状体直达视网膜，引起视网膜色素上皮细胞的萎缩甚至死亡。光敏感细胞的死亡将会导致视力下降甚至完全丧失，这种损坏是不可逆的。而研究表明：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，长波蓝光对人体反而是有益的。因此，本实施例通过短波长蓝光芯片210激发红橙光波长转换粒子222和黄绿光波长转换粒子223，使宽光谱灯珠20发出红橙光和黄绿光；通过长波长蓝光灯珠30发出长波蓝光。由宽光谱灯珠20发出的红橙光和黄绿光混合长波长蓝光灯珠30发出的蓝光可得到白光。通过控制宽光谱灯珠20中的短波长蓝光在激发光转换粒子后无剩余，即可得到净有害蓝光的健康照明型量子点面板灯。
本发明实施例提供的健康照明面板灯中，在底板10上矩阵式排布有宽光谱灯珠20和长波长蓝光灯珠30。在宽光谱灯珠20中，通过短波长蓝光芯片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。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短波长有害蓝光含量低，甚至无有害蓝光的健康白光，从而减小面板灯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中至少一种由量子点材料构成，相较于荧光粉材料，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；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，可实现面板灯在不同场景下的灵活应用。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，长波长蓝光灯珠30可采用现有技术中任一种长波长蓝光芯片包覆封装胶水来实现。长波长蓝光芯片的材质可以为磷化鎵(GaP)和砷化鎵(GaAs)中的任意一种，发射光峰值波长范围可以控制在460nm-480nm，例如为465nm、470nm或475nm。
继续参见图2，在上述各所述方式的基础上，可选地，宽光谱灯珠20中，短波长蓝光芯片210为倒装结构芯片，其芯片电极211设置于芯片底部，即短波长蓝光芯片210靠近底板10的一侧。芯片电极211可直接作为宽光谱灯珠20的基板电极，用于与面板灯电源电连接。示例性地，短波长蓝光芯片210的芯片电极211可采用电阻率＜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及其合金中的至少一种。
短波长蓝光芯片210的出光面212至少包括短波长蓝光芯片210的顶面，即短波长蓝光芯片210远离底板10的一侧；短波长蓝光芯片210的出光面212还可以进一步包括短波长蓝光芯片210的侧面。红橙光波长转换粒子222和黄绿光波长转换粒子223在封装基材221中的分布范围至少覆盖短波长蓝光芯片210的整个出光面212，从而尽量保证宽光谱灯珠20的出射光中无短波蓝光。宽光谱灯珠20的出光面21至少包括宽光谱灯珠20远离底板10的一侧(顶面)，还可以进一步包括宽光谱灯珠20的侧面。
示例性地，短波长蓝光芯片210的材质可以为氮化鎵(GaN)或碳化硅(SiC)中的一种或多种，短波长蓝光芯片210的发射光峰值波长范围可以控制在410nm-455nm，例如为420nm、430nm、440nm或450nm。
继续参见图2，在上述各所述方式的基础上，可选地，封装层包覆短波长蓝光芯片210，并暴露出短波长蓝光芯片210的芯片电极211。这样设置，可以在实现对短波长蓝光芯片210更全面的保护，并保证短波长蓝光芯片210可有效实现与底板10或面板灯其他部分的电连接，保证面板灯电源对宽光谱灯珠20的有效供电。示例性地，封装基材221为封装胶水，具体包括：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的量子点材料为AxDyEz；其中，A元素为Ba、Ag、Fe、In或Cd，D元素为S、P、Se或Te，E元素为S、Cl、Br或I；x的范围为：0.3-2.0，y的范围为：0.5-3.0；z的范围为：0-4.0。对于红橙光波长转换粒子222，优选的量子点核心材料为CdSe和InP中的一种或两种的复合材料。或者，红橙光波长转换粒子222可以包括红橙光荧光粉材料，红橙光荧光粉材料的组成成分可以为氯硅酸盐、铝酸盐、氮氧化物、氮化物、硫氧化物中的至少一种。在短波长蓝光芯片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615nm-680nm，半波宽＞65nm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的量子点材料为LiMjRk；其中，L元素为Cd、Zn、Ga或Mg，M元素为S、As、N或P，R元素为S、Cl、Br或I；i的范围为：0.3-2.0，j的范围为：0.5-3.0；k的范围为：0-4.0。对于黄绿光波长转换粒子223，优选的量子点核心材料为CdSe、CsPbBr3中的一种或两种的复合材料。或者，黄绿光波长转换粒子223为黄绿光荧光粉材料，黄绿光荧光粉材料的组成成分可以为硅酸盐、氯硅酸盐、铝酸盐、氮化物、钨酸盐、钼酸盐、硫氧化物中的至少一种。在短波长蓝光芯片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515nm-570nm，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AxDyEz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LiMjRk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。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。
量子点材料受到短波蓝光光源的激发时，会发出特有波长的激发荧光，其发射的荧光光谱的决定因素包括：量子点材料的化学组成和粒径。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。因此，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可以具有相同元素但调整元素配比来实现；可以是粒径不同的同组分材料；也可以是不同组成的材料。
综上所述，红橙光波长转换粒子222和黄绿光波长转换粒子223的组成材料可以有以下几种：红橙光波长转换粒子222由红光量子点材料和橙光量子点材料构成，黄绿光波长转换粒子223由黄绿光荧光粉材料构成；或者，红橙光波长转换粒子222由红光量子点材料和橙光量子点材料构成，黄绿光波长转换粒子223由黄光量子点材料和绿光量子点材料构成；或者，红橙光波长转换粒子222由红橙光荧光粉材料构成，黄绿光波长转换粒子223由黄光量子点材料和绿光量子点材料构成。
图3是本发明实施例提供的另一种健康照明面板灯的结构示意图；图4是本发明实施例提供的一种沿图3中T-T’的截面结构示意图。参见图3和图4，在上述各实施方式的基础上，可选地，健康照明面板灯还包括：短波蓝光滤光灯罩40。短波蓝光滤光灯罩40设置于宽光谱灯珠20和长波长蓝光灯珠30的出光面。短波蓝光滤光灯罩40可以是边缘扣接在底板10上的带有空腔的立方体结构，宽光谱灯珠20和长波长蓝光灯珠30均设置在短波蓝光滤光灯罩40和底板10围合成的空腔范围内。短波蓝光滤光灯罩40所包围的范围覆盖宽光谱灯珠20的出光面21和长波长蓝光灯珠30的出光面31。
示例性地，短波蓝光滤光灯罩40包括：灯罩基材和掺杂于灯罩基材中的短波蓝光吸收染料。灯罩基材为PMMA、PC、PVC中的至少一种。短波蓝光吸收染料用于吸收波长＜450nm的蓝光。短波蓝光滤光灯罩40可以是薄片平面式灯罩。短波蓝光滤光灯罩40的设置，可有效滤除激发光转换材料后剩余的短波蓝光，即滤除面板灯出射光中的短波蓝光成分，进一步提高面板灯的安全性。
在上述各实施方式的基础上，可选地，短波蓝光滤光灯罩40中还包括：掺杂于灯罩基材中的扩散粒子，用于将面板灯内各灯珠的发射光进行混合，实现高品质照明。
其中，扩散粒子的材料包括硫酸钡，碳酸钙和二氧化硅中的至少一种。扩散粒子的粒径范围为：0.3μm-6.5μm，例如为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm或6μm。扩散粒子可占据短波蓝光滤光灯罩40总质量的0.15％-1.8％，例如占据0.2％、0.5％、1％或1.5％。
综上所述，本发明实施例提供的健康照明面板灯，采用双蓝光光源矩阵式照明方式，可实现高品质(全光谱、高显指)的量子点照明。同时，可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，可实现LED照明光效与白炽灯泡暖色的有效结合。
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)
1.一种健康照明面板灯，其特征在于，包括：底板、至少一个宽光谱灯珠和至少一个长波长蓝光灯珠；所述宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠在所述底板上呈矩阵式排布；
所述宽光谱灯珠包括：短波长蓝光芯片和封装层；所述封装层至少包覆所述短波长蓝光芯片的出光面；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和黄绿光波长转换粒子；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中，至少一种波长转换粒子由量子点材料构成。
2.根据权利要求1所述的健康照明面板灯，其特征在于，所述短波长蓝光芯片发射光的峰值波长范围为410nm-455nm；
所述长波长蓝光灯珠包括：长波蓝光芯片；所述长波蓝光芯片发射光的峰值波长范围为460nm-480nm。
3.根据权利要求1所述的健康照明面板灯，其特征在于，所述红橙光波长转换粒子的量子点材料为AxDyEz；其中，A元素为Ba、Ag、Fe、In或Cd，D元素为S、P、Se或Te，E元素为S、Cl、Br或I；x的范围为：0.3-2.0，y的范围为：0.5-3.0；z的范围为：0-4.0。
4.根据权利要求1所述的健康照明面板灯，其特征在于，所述黄绿光波长转换粒子的量子点材料为LiMjRk；其中，L元素为Cd、Zn、Ga或Mg，M元素为S、As、N或P，R元素为S、Cl、Br或I；i的范围为：0.3-2.0，j的范围为：0.5-3.0；k的范围为：0-4.0。
5.根据权利要求1所述的健康照明面板灯，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所述的健康照明面板灯，其特征在于，还包括：短波蓝光滤光灯罩；所述短波蓝光滤光灯罩设置于所述宽光谱灯珠和所述长波长蓝光灯珠的出光面；
所述短波蓝光滤光灯罩包括：灯罩基材和短波蓝光吸收染料；所述短波蓝光吸收染料掺杂于所述灯罩基材中。
7.根据权利要求6所述的健康照明面板灯，其特征在于，所述短波蓝光滤光灯罩中还包括：掺杂于所述灯罩基材中的扩散粒子。
8.根据权利要求7所述的健康照明面板灯，其特征在于，所述扩散粒子的材料包括硫酸钡，碳酸钙和二氧化硅中的至少一种；
所述扩散粒子的粒径范围为：0.3-6.5μm；
所述扩散粒子占据所述短波蓝光滤光灯罩总质量的0.15％-1.8％。
9.根据权利要求1所述的健康照明面板灯，其特征在于，所述短波长蓝光芯片的芯片电极的电阻率小于2×10-8Ω·m。
10.根据权利要求1所述的健康照明面板灯，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。
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