專利名稱：一種基于量子點和yag熒光粉的白光led的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型提供了一種量子點和YAG熒光粉混摻的白光LED發(fā)光裝置，屬于照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及半導體白光照明領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前制備白光LED的方法主要分為以下幾種紅、綠、藍(RGB)多芯片組合白光技術(shù)，單芯片加熒光粉合成白光技術(shù)，有機白光技術(shù)以及量子點單芯白光LED。其中，單芯加熒光粉白光技術(shù)和多芯片組合白光技術(shù)以及有機白光技術(shù)研究較多，量子點單芯白光技術(shù)剛剛起步。RGB多芯技術(shù)是分別利用RGB單色芯組合而成白光LED，其優(yōu)點是顯色率高、壽命長，由于不需要熒光粉進行波長轉(zhuǎn)換，發(fā)光效率高。但其缺點也較多由于分別受單個芯片的性能影響，因此會帶來輸出光的不穩(wěn)定性造成其色穩(wěn)定性較差；由于有電流配置的問題， 常常需要IC芯片控制和相對復雜的外圍監(jiān)控和反饋系統(tǒng)，加上其光學方面的設(shè)計，其封裝難度較大，且成本很高，是普通白光LED的數(shù)倍。單芯片加熒光粉合成白光技術(shù)，又分為藍光芯片加黃光熒光粉和近紫外光芯片加RGB三基色熒光粉技術(shù)。單芯技術(shù)成本較低，其色穩(wěn)定性較好，工藝重復性好，但藍黃光LED缺失紅光部分，因而有很難發(fā)出具有高顯色性白光(R彡85)，同時還會產(chǎn)生Halo效應。單藍光芯片加量子點與YAG熒光粉混合的白光LED，結(jié)構(gòu)簡單，無需分別制備三種基色的發(fā)光層。量子點制作溫度較低，制作時間也較短，特別是通過調(diào)諧量子點尺寸，可以控制其發(fā)射波長，通過調(diào)諧量子點尺寸，獲得藍光芯片加YAG黃色熒光粉構(gòu)成的白光LED所缺少的橙紅光和紅光成分，在不影響光效的情況下，可以有效地提高白光LED的顯色指數(shù)。 該器件適合作為固體照明以及LCD顯示器件等的光源要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED。該白光LED 在具有YAG熒光粉的高光效的前提下，能夠提高白光LED的顯色指數(shù)。而且該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定等特點。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)由散熱底座(1)，絕緣層(2)，正極(3)，金線(4)，取光透鏡(5)，環(huán)氧樹脂(6)，量子點與YAG熒光粉以及硅膠混合體(7)，LED發(fā)光芯片(8)，負極(9)和絕緣層(10)構(gòu)成； 金線⑷分別連接LED發(fā)光芯片⑶和正極(3)以及負極(9)，量子點與YAG熒光粉以及硅膠混合體(7)涂敷于LED發(fā)光芯片(8)正上方，采用環(huán)氧樹脂(6)包裹量子點與YAG熒光粉以及硅膠混合體(7)及LED發(fā)光芯片(8)，環(huán)氧樹脂(6)外面用取光透鏡(5)遮罩。LED 發(fā)光芯片發(fā)出的光激發(fā)量子點和YAG熒光粉發(fā)光，實現(xiàn)白光的出射。所述的一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征在于量子點為核_殼結(jié)構(gòu)的 CdSe/ZnSe 或 CdSe/ZnS 或 CdSe/CdS 或 CdS/ZnS 或 CdS/HgS 或 CdSe/ZnS/CdS 或 CdSe/ CdS/ZnS量子點；量子點的大小為2nm 8nm范圍。[0008]所述的一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征在于熒光粉采用適合于藍光激發(fā)的YAG黃色熒光粉。所述的一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征在于LED芯片為InGaN 藍光芯片或GaN藍光芯片。所述的一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征在于采用量子點和YAG 熒光粉以及透明樹脂混合涂層中的進行混合摻雜，量子點的尺寸符合光致發(fā)光波段為橙紅光和紅光的量子點。所述的一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征在于YAG黃色熒光粉與量子點的混合比例范圍為1 1,1 0.9,1 0.8,1 0. 7,1 0.6,1 0. 5,1 0.4， 1 0. 3，1 0. 2，1 0. 1由LED發(fā)光芯片正極(3)和負極(9)供電，實現(xiàn)藍光InGaN芯片⑶發(fā)光，該芯片發(fā)出的光激發(fā)涂敷在其表面的量子點與YAG熒光粉混合體(7)發(fā)光，不同尺寸的量子點受藍光激發(fā)發(fā)光，且光致發(fā)光峰值波長與量子點尺寸有關(guān)，因此對應藍光芯片，選擇可別發(fā)出紅光和橙紅光的量子點和YAG混合。藍光、黃光、橙紅和紅光混合成高顯色白光經(jīng)過取光透鏡(5)出射。本實用新型的工作原理是量子點的光致發(fā)光峰值波長與量子點的尺寸相關(guān)，選擇合適的量子點尺寸可實現(xiàn)量子點與YAG熒光粉在藍光激發(fā)下發(fā)出紅光和橙紅光并與藍光和YAG發(fā)出的黃光混合成白光出射，由于通過調(diào)諧量子點尺寸，可以控制其發(fā)射波長，所以藍光芯片加量子點與YAG熒光粉混合白光LED具有比藍光芯片加YAG熒光粉白光LED更好的顯色性。

圖1是藍光芯片加量子點和YAG熒光粉混摻的白光LED發(fā)光裝置的示意圖圖 2 是不同尺寸核殼結(jié)構(gòu)的 CdSe/ZnSe 量子點 2. 2nm, 2. 7nm, 3. 2nm, 3. 4nm, 3. 7nm, 3. 8nm,4. 0nm,4. 8nm受藍光激發(fā)時的發(fā)射光譜圖圖 3 是自左向右尺寸為 2. 5nm, 2. 7nm, 3nm, 3. 4nm, 4. 7nm禾口 5. 8nm 的 CdSe/CdS/ZnS 量子點受藍光激發(fā)時的發(fā)射光譜圖圖4是YAG熒光粉和量子點CdSe/ZnSe的混合比例為1 1，10 3，10 1時的發(fā)射光譜圖圖5是YAG熒光粉和量子點比例為1 1時，不同前向驅(qū)動電流下的白光LED發(fā)射光譜圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施實例對本發(fā)明作進一步描述參見附圖1和2，一種量子點和YAG熒光粉混摻的白光LED發(fā)光裝置。其構(gòu)造為 由散熱底座(1)，絕緣層(2)，正極(3)，金線(4)，取光透鏡(5)，環(huán)氧樹脂(6)，量子點與YAG 熒光粉以及硅膠混合體(7)，發(fā)光芯片(8)，負極(9)和絕緣層(10)構(gòu)成。其中LED發(fā)光芯片為藍光芯片或紫光芯片，核-殼結(jié)構(gòu)的量子點采用熱沉積法來制備，把量子點的大小控制在2nm 6nm范圍內(nèi)。量子點為紅綠二色量子點或紅綠藍三色量子點，量子點和YAG熒光粉充分混合均勻后以提拉_浸漬法涂抹在LED發(fā)光芯片上，涂層層數(shù)為5 10層，涂層厚度為1 10微米。并且發(fā)光芯片采用倒裝技術(shù)，從而提高外量子效率。由藍光芯片發(fā)出藍光激發(fā)量子點發(fā)出紅光和綠光進而混合成白光經(jīng)過透明罩出射，透明罩的形狀可根據(jù)具體需要設(shè)計成圓頭或橢圓頭或平頭等。圖2描述的是不同尺寸核殼結(jié)構(gòu)的CdSe/ZnSe量子點受藍光激發(fā)時的光致發(fā)光光譜圖，從圖中可以看出，該量子點受藍光激發(fā)時，量子點尺寸為2. 2nm 3nm范圍時，發(fā)光峰值波長在綠光范圍，量子點尺寸為3nm 4nm時，發(fā)光峰值波長在橙色范圍內(nèi)，量子點尺寸為4nm 6nm時，發(fā)光峰值波長在紅光范圍內(nèi)。圖3描述的是不同尺寸核殼結(jié)構(gòu)的CdSe/CdS/ZnS量子點受藍光激發(fā)時的光致發(fā)光光譜圖，從圖中可以看出，量子點尺寸尺寸為4. 7nm時，發(fā)光峰值波長在黃光范圍內(nèi)，尺寸為5. Snm時，發(fā)光峰值范圍在橙色光范圍內(nèi)。方案一使用InGaN藍光芯片，在其上面涂覆兩種大小的CdSe/ZnSe量子點，量子點尺寸為3nm和4. 5nm兩種，實現(xiàn)芯片的藍光與由其激發(fā)量子點產(chǎn)生的綠光和紅光復合實現(xiàn)白光輸出。YAG黃色熒光粉與量子點的混合比例范圍為1 1。圖4描述的YAG熒光粉和量子點CdSe/ZnSe的混合比例分別為1 1，10 3，10 1時受藍光激發(fā)時的發(fā)射光譜圖，其中虛線是YAG的發(fā)射光譜圖，實線是CdSe/ZnSe量子點和YAG混合后的發(fā)射光譜圖。 可以看出不同的配置比例發(fā)光強度是不同的，YAG熒光粉和量子點CdSe/ZnSe的混合比例為1 1時的發(fā)光強度最強。方案二 使用InGaN藍光芯片，在其上面涂覆CdSe/CdS/ZnS量子點，量子點尺寸為 6nm和5nm，YAG黃色熒光粉與量子點的混合比例為1 0.9。實現(xiàn)由藍光激發(fā)量子點產(chǎn)生的橙紅和紅光結(jié)合YAG發(fā)射的黃光復合實現(xiàn)白光輸出。
權(quán)利要求1.一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征為由散熱底座(1)，絕緣層(2)， 正極(3)，金線(4)，取光透鏡(5)，環(huán)氧樹脂(6)，量子點與YAG熒光粉以及硅膠混合體(7)， LED發(fā)光芯片(8)，負極(9)和絕緣層(10)構(gòu)成；金線(4)分別連接LED發(fā)光芯片⑶和正極(3)以及負極(9)，量子點與YAG熒光粉以及硅膠混合體(7)涂敷于LED發(fā)光芯片(8) 正上方，采用環(huán)氧樹脂(6)包裹量子點與YAG熒光粉以及硅膠混合體(7)及LED發(fā)光芯片 (8)，環(huán)氧樹脂(6)外面用取光透鏡(5)遮罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征在于量子點為核 _ 殼結(jié)構(gòu)的 CdSe/ZnSe 或 CdSe/ZnS 或 CdSe/CdS 或 CdS/ZnS 或 CdS/HgS 或 CdSe/ ZnS/CdS或CdSe/CdS/ZnS量子點；量子點的大小為2nm 8nm范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征在于焚光粉采用適合于藍光激發(fā)的YAG黃色熒光粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征在于LED 芯片為InGaN藍光芯片或GaN藍光芯片。
專利摘要一種基于量子點和YAG熒光粉的白光LED，其特征為由散熱底座(1)，絕緣層(2)，正極(3)，金線(4)，取光透鏡(5)，環(huán)氧樹脂(6)，量子點與YAG熒光粉以及硅膠混合體(7)，LED發(fā)光芯片(8)，負極(9)和絕緣層(10)構(gòu)成；量子點為核-殼結(jié)構(gòu)的發(fā)橙紅和紅光的量子點，LED發(fā)光芯片發(fā)出的藍光激發(fā)量子點發(fā)出橙紅和紅光，激發(fā)YAG熒光粉發(fā)出黃光，橙紅光、紅光、黃光以及藍光芯片發(fā)出的藍光中剩余的藍光混合實現(xiàn)高顯色白光的出射；該白光LED結(jié)構(gòu)簡單，適合作為普通照明以及LCD顯示器件的背光源等照明要求。
文檔編號H01L33/26GK202111150SQ20112008577
公開日2012年1月11日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者葉蘭芝, 周占春, 李可, 楊翼, 沈天禛, 沈常宇, 牟晟, 王科, 金尚忠, 鐘川 申請人:中國計量學院