CN208608225U - 低蓝光损伤led光源 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种低蓝光损伤LED光源，包括：基板；紫外LED芯片，设置在基板上；红光量子点胶层，覆在紫外LED芯片上，通过紫外LED芯片的激发，来获得红光；黄光量子点胶层，覆在红光量子点胶层上，通过紫外LED芯片的激发，来获得黄光；绿光量子点胶层，覆在黄光量子点胶层上，通过紫外LED芯片的激发，来获得绿光；青光量子点胶层，覆在绿光量子点胶层上，通过紫外LED芯片的激发，来获得青光；以及紫光量子点胶层，覆在青光量子点胶层上，通过紫外LED芯片的激发，来获得紫光。通过本公开的低蓝光损伤LED光源可以有效地降低蓝光损伤等。

Description

低蓝光损伤LED光源

技术领域

本实用新型涉及一种LED光源，尤其涉及一种低蓝光损伤LED光源。

背景技术

因为节能环保的原因，白光LED光源正在取代白炽灯、荧光灯等传统光源，成为照明领域的新宠。但是伴随LED白光光源的大量应用，诸如成本、可靠性、照明品质、蓝光损伤等问题接踵而来，影响着LED的进一步应用。特别是蓝光损伤，甚至有可能颠覆LED在照明领域中的地位。蓝光LED中，蓝光成分偏高，非常容易造成蓝光损伤或者富蓝化照明。而后者虽不及造成实时的损伤，但是长期的光照影响人体生物节律。

目前消除蓝光损伤的方法，主要有滤除蓝光的方法、营养眼底细胞的方法等。但是过滤蓝光的方法只能降低光源的品质，降低显色性。而营养眼底的方法只是一种权宜之计，不可能在日常照明中大量使用，过量摄取营养眼底的物质是否对人体带来负面效应也不可知。

量子点荧光材料因为其量子产额高、光谱窄、响应速度快、发光波长通过组分尺寸易于调节等特点，而成为目前白光照明、显示、光通信、植物光照等应用的热点。但是目前大多数量子点的使用还是荧光粉替代形式的，包括蓝光激发、紫外激发的量子点均有应用，在照明应用中蓝光损伤也没有引起研究人员的重视。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种低蓝光损伤LED光源。

根据本公开的一个方面，一种低蓝光损伤LED光源，包括：基板；紫外LED芯片，设置在基板上；红光量子点胶层，覆在紫外LED芯片上，通过紫外LED芯片的激发，来获得红光；黄光量子点胶层，覆在红光量子点胶层上，通过通过紫外LED芯片的激发，来获得黄光；绿光量子点胶层，覆在黄光量子点胶层上，通过通过紫外LED芯片的激发，来获得绿光；青光量子点胶层，覆在绿光量子点胶层上，通过通过紫外LED芯片的激发，来获得青光；以及紫光量子点胶层，覆在青光量子点胶层上，通过通过紫外LED芯片的激发，来获得紫光。

根据本公开的至少一个实施方式，红光量子点胶层、黄光量子点胶层、绿光量子点胶层、青光量子点胶层及紫光量子点胶层为贴片形式，并且红光量子点胶层贴在紫外LED芯片上，黄光量子点胶层贴在红光量子点胶层上，绿光量子点胶层贴在黄光量子点胶层上，青光量子点胶层贴在绿光量子点胶层，以及紫光量子点胶层贴在青光量子点胶层。

根据本公开的至少一个实施方式，紫外LED芯片为倒装紫外LED芯片。

根据本公开的至少一个实施方式，低蓝光损伤LED光源还包括共晶焊接层，紫外LED芯片通过共晶焊接层焊接至基板上。

根据本公开的至少一个实施方式，低蓝光损伤LED光源还包括金属反射层，金属反射层设置在倒装紫外LED芯片的底部。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括围坝，围坝设置于紫外LED芯片的周围。

根据本公开的至少一个实施方式，在紫外LED的激发下，青光量子点胶层的青光量子点的光谱宽度及紫光量子点胶层的紫光量子点的光谱宽度小于20nm，红光量子点胶层的红光量子点的光谱宽度、黄光量子点胶层的黄光量子点的光谱宽度及绿光量子点胶层的绿光量子点的光谱宽度为30～50nm。

根据本公开的至少一个实施方式，红光量子点胶层的红光量子点的光谱宽度、黄光量子点胶层的黄光量子点的光谱宽度及绿光量子点胶层的绿光量子点的光谱宽度为50nm。

根据本公开的至少一个实施方式，低蓝光损伤LED光源还包括树脂透镜，通过在围坝内注入树脂来形成树脂透镜。

根据本公开的至少一个实施方式，低蓝光损伤LED光源还包括PN电极金属层，设置在基板的下方。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开一个实施方式的LED光源的示意图。

图2是各种量子点的光致发光谱的视图。

图3是根据本公开一个实施方式的封装后的LED的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

本公开的目的在于，基于紫外LED激发多色量子点荧光材料混和形成白光的原理，提供一种低蓝光损伤的光源，改光源同时保证较好的显色性能。

图1示出了本公开的LED光源的示意图。

参照图1，该LED光源包括：基板1、紫外LED芯片2、红光量子点胶层3、黄光量子点胶层4、绿光量子点胶层5、青光量子点胶层6及紫光量子点胶层7。其中基板1、紫外LED芯片2、红光量子点胶层3、黄光量子点胶层4、绿光量子点胶层5、青光量子点胶层6及紫光量子点胶层7可以按照从下往上的顺序依次设置。

基板1可以为导热绝缘基板。

紫外LED芯片2可以为GaN基紫外LED，发光波长可以为360-380nm，激发CdSe、CdS、CuInS等量子点材料，可以得到单色性较好的紫光(400nm)，青光(490nm)，绿光(520nm),黄光(560nm)，红光(620nm)的荧光光谱(例如图2所示)。根据色度学的亮度相加律及加法混色原理，白光LED光源的总亮度为各种量子点荧光亮度的总和，而光谱也为各量子点荧光光谱成分的相加。

在本公开的一个实施方式中，选择一种类型或几种类型的量子点荧光材料，包括但不局限于CdSe、CdS、ZnS，CuInS量子点材料。根据现有技术计算得到的各种量子点光谱成分配比，例如参照CIE标准光源B色温4874K，蓝光损伤辐射效率<0.15，显色指数、色质指数均大于85，对紫、青、绿、黄、红光量子点特定的光谱参数，量子效率等计算其成分比例。通过胶体混合红光、黄光、绿光、青光、及紫光量子点，制成特定组分及厚度的荧光粉胶片，并且利用现有的贴片技术将这些胶片按红光、黄光、绿光、青光、紫光的顺序逐个贴在紫外LED芯片2上。采用的胶片技术可以使用各种荧光陶瓷、玻璃等多种紫外透光及抗氧化技术。混合量子点的胶体也可以使用环氧树脂、硅树脂等。但是应当注意荧光粉的混合材料包含但不限于上述材料。

通过上述方式形成红光量子点胶层3、黄光量子点胶层4、绿光量子点胶层5、青光量子点胶层6及紫光量子点胶层7依次设置的结构。其中在紫外LED的激发下，紫光、青光量子点光谱宽度小于20nm，而绿光、黄光和红光量子点的光谱宽度可以加宽至30-50nm。并且各量子点光荧光波长范围以及光谱宽度如图2所示。

在本公开的一个实施方式中，根据蓝光损伤的波长范围以及紫光较低的视觉函数值，紫光量子点的峰值发光波长在395-405nm之间，光谱宽度在20nm以内。青光量子点的峰值发光波长在485nm-495nm之间，光谱宽度在20nm以内。绿光、黄光及红光量子点离开蓝光波长较远，可以选择较宽的光谱，以增加混光的发光效率和显色性。一般选光谱宽度选50nm，如果荧光粉制备困难，可以放宽到30nm。

在本公开的一个实施方式中，也可以通过以下方式设置红光量子点胶层3、黄光量子点胶层4、绿光量子点胶层5、青光量子点胶层6及紫光量子点胶层7的结构。量子荧光粉最靠近紫外LED芯片2处依次为红光、黄光、绿光、青光、紫光荧光粉，每次在上一层荧光胶固化后再进行下一层荧光粉的涂敷。每层的胶量按照量子点与胶的配比以及计算的值确定，并根据实际效果微调。

紫外LED芯片2可以采用共晶焊接工艺连接至基板1上。如图1所示，该低蓝光损伤LED光源还可以包括共晶焊接层8，紫外LED芯片2通过共晶焊接层8焊接至基板1上。

低蓝光损伤LED光源还包括金属反射层9，金属反射层9设置倒装紫外LED芯片2的底部。例如在倒装紫外LED芯片2的底部蒸镀有高反射率的金属反射层9。

另外在基板1的下方还可以设置分离的PN电极金属层10，中间通过通孔金属柱11连接。

如图3所示，上述低蓝光损伤LED光源还可以包括围坝，围坝设置于紫外LED芯片2的周围。在一个具体实施方式中，在各量子点层设置完成后，可以采用采用围坝的技术对紫外LED进行透镜的制备，如图3所示。围坝12尺寸根据光学设计得到。围坝12为合适内径、外径以及厚度的聚合物圆环，包围在涂覆量子点的芯片周围。

在圆环状的围坝12内部注入紫外透明的Si树脂材料，或其他适合紫外封装的材料。利用表面张力和温度的控制以得到合适的树脂透镜13。

根据本公开的另一方面，还提供了上述低蓝光损伤LED光源的制备方法，具体为：

(1)选择GaN基紫外LED，电致发光峰值波长位于360-380nm。选择一种类型或几种类型的量子点荧光材料，包括但不局限于CdSe、CdS、ZnS，CuInS量子点材料。

(2)参照CIE标准光源B色温4874K，蓝光损伤辐射效率<0.15，显色指数、色质指数均大于85。对紫、青、绿、黄、红光量子点特定的光谱参数、量子效率等计算其成分比例。

(3)紫外LED芯片通过共晶焊接层焊接在导热绝缘基板。在基板的下方设置分离的PN电极金属层，中间通过通孔金属柱连接。在倒装的紫外LED芯片1的底部蒸镀有高反射率的金属反射层。

(4)根据计算得到的各种量子点光谱成分配比，分别用胶体混合各种量子点，制成特定组分和厚度的荧光粉胶片，利用贴片技术将这些胶片按红光、黄光、绿光、青光、紫光的顺序逐个贴在紫外LED芯片上。

(5)采用采用围坝的技术对紫外LED进行透镜的制备，围坝的尺寸根据光学设计得到。围坝为合适内径、外径以及厚度的聚合物圆环，包围在涂覆荧光粉的芯片周围。在圆环内部注入紫外透明的Si树脂材料，或其他适合紫外封装的材料，利用表面张力和温度的控制已得到合适的树脂透镜。

(6)根据测量得到的白光LED光色特性、蓝光损伤情况，重复上述步骤，进行量子点荧光粉的成分设计以及涂敷工艺优化。例如，封装出的白光LED采用LED光色电综合参数测试仪测量不同电流及电压下的电致发光光谱、光功率、色温、显色指数，根据测量得到的光谱数据计算色质指数和蓝光损伤。

根据上述内容，本公开的低蓝光损伤LED光源具有以下特点。

利用紫外光LED激发紫光和青光量子点材料，实现蓝光照明的效果，但是却排除了蓝光损伤。

采用5种单色的量子点荧光材料，并部分采用50nm的宽谱的量子点材料，包含更宽广的色域；

利用量子点在波长及光谱宽度调节上的优越性，实现宽谱和窄谱结合的方法，避开蓝光损伤，同时提高光源显色性。

采用共晶倒装焊接以及荧光陶瓷、荧光玻璃技术、荧光胶片贴片技术，围坝技术解决了紫外LED封装白光LED的效率和可靠性问题。

采用从长波长到短波长逐步量子点涂敷的方法，降低量子点之间的荧光吸收。

相比于传统荧光粉，量子点荧光粉光谱范围窄，波长和光谱宽度均较容易调节，因此更容易配置得到各种应用要求的光源。同时量子点响应速度快，可以用于光通信方面。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种低蓝光损伤LED光源，其特征在于，包括：

基板；

紫外LED芯片，设置在所述基板上；

红光量子点胶层，覆在所述紫外LED芯片上，通过所述紫外LED芯片的激发，来获得红光；

黄光量子点胶层，覆在所述红光量子点胶层上，通过所述紫外LED芯片的激发，来获得黄光；

绿光量子点胶层，覆在所述黄光量子点胶层上，通过所述紫外LED芯片的激发，来获得绿光；

青光量子点胶层，覆在所述绿光量子点胶层上，通过所述紫外LED芯片的激发，来获得青光；以及

紫光量子点胶层，覆在所述青光量子点胶层上，通过所述紫外LED芯片的激发，来获得紫光。

2.如权利要求1所述的低蓝光损伤LED光源，其特征在于，所述红光量子点胶层、黄光量子点胶层、绿光量子点胶层、青光量子点胶层及紫光量子点胶层为贴片形式，并且所述红光量子点胶层贴在所述紫外LED芯片上，所述黄光量子点胶层贴在所述红光量子点胶层上，所述绿光量子点胶层贴在所述黄光量子点胶层上，所述青光量子点胶层贴在所述绿光量子点胶层，以及所述紫光量子点胶层贴在所述青光量子点胶层。

3.如权利要求2所述的低蓝光损伤LED光源，其特征在于，所述紫外LED芯片为倒装紫外LED芯片。

4.如权利要求3所述的低蓝光损伤LED光源，其特征在于，还包括共晶焊接层，所述紫外LED芯片通过所述共晶焊接层焊接至所述基板上。

5.如权利要求4所述的低蓝光损伤LED光源，其特征在于，所述低蓝光损伤LED光源还包括金属反射层，所述金属反射层设置在所述倒装紫外LED芯片的底部。

6.如权利要求5所述的低蓝光损伤LED光源，其特征在于，还包括围坝，所述围坝设置于所述紫外LED芯片的周围。

7.如权利要求1所述的低蓝光损伤LED光源，其特征在于，在紫外LED的激发下，青光量子点胶层的青光量子点的光谱宽度及紫光量子点胶层的紫光量子点的光谱宽度小于20nm，红光量子点胶层的红光量子点的光谱宽度、黄光量子点胶层的黄光量子点的光谱宽度及绿光量子点胶层的绿光量子点的光谱宽度为30～50nm。

8.如权利要求7所述的低蓝光损伤LED光源，其特征在于，红光量子点胶层的红光量子点的光谱宽度、黄光量子点胶层的黄光量子点的光谱宽度及绿光量子点胶层的绿光量子点的光谱宽度为50nm。

9.如权利要求6所述的低蓝光损伤LED光源，其特征在于，还包括树脂透镜，通过在所述围坝内注入树脂来形成所述树脂透镜。

10.如权利要求9所述的低蓝光损伤LED光源，其特征在于，还包括PN电极金属层，设置在所述基板的下方。