专利名称：一种基于量子点和yag荧光粉的白光led的制作方法
技术领域：
本实用新型提供了一种量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置，属于照明技术领域，尤其是涉及半导体白光照明领域。
背景技术：
目前制备白光LED的方法主要分为以下几种红、绿、蓝(RGB)多芯片组合白光技术，单芯片加荧光粉合成白光技术，有机白光技术以及量子点单芯白光LED。其中，单芯加荧光粉白光技术和多芯片组合白光技术以及有机白光技术研究较多，量子点单芯白光技术刚刚起步。RGB多芯技术是分别利用RGB单色芯组合而成白光LED，其优点是显色率高、寿命长，由于不需要荧光粉进行波长转换，发光效率高。但其缺点也较多由于分别受单个芯片的性能影响，因此会带来输出光的不稳定性造成其色稳定性较差；由于有电流配置的问题， 常常需要IC芯片控制和相对复杂的外围监控和反馈系统，加上其光学方面的设计，其封装难度较大，且成本很高，是普通白光LED的数倍。单芯片加荧光粉合成白光技术，又分为蓝光芯片加黄光荧光粉和近紫外光芯片加RGB三基色荧光粉技术。单芯技术成本较低，其色稳定性较好，工艺重复性好，但蓝黄光LED缺失红光部分，因而有很难发出具有高显色性白光(R彡85)，同时还会产生Halo效应。单蓝光芯片加量子点与YAG荧光粉混合的白光LED，结构简单，无需分别制备三种基色的发光层。量子点制作温度较低，制作时间也较短，特别是通过调谐量子点尺寸，可以控制其发射波长，通过调谐量子点尺寸，获得蓝光芯片加YAG黄色荧光粉构成的白光LED所缺少的橙红光和红光成分，在不影响光效的情况下，可以有效地提高白光LED的显色指数。 该器件适合作为固体照明以及LCD显示器件等的光源要求。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED。该白光LED 在具有YAG荧光粉的高光效的前提下，能够提高白光LED的显色指数。而且该装置具有结构简单、运转稳定等特点。本实用新型通过以下技术方案实现由散热底座(1)，绝缘层(2)，正极(3)，金线(4)，取光透镜(5)，环氧树脂(6)，量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)，LED发光芯片(8)，负极(9)和绝缘层(10)构成； 金线⑷分别连接LED发光芯片⑶和正极(3)以及负极(9)，量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)涂敷于LED发光芯片(8)正上方，采用环氧树脂(6)包裹量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)及LED发光芯片(8)，环氧树脂(6)外面用取光透镜(5)遮罩。LED 发光芯片发出的光激发量子点和YAG荧光粉发光，实现白光的出射。所述的一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征在于量子点为核_壳结构的 CdSe/ZnSe 或 CdSe/ZnS 或 CdSe/CdS 或 CdS/ZnS 或 CdS/HgS 或 CdSe/ZnS/CdS 或 CdSe/ CdS/ZnS量子点；量子点的大小为2nm 8nm范围。[0008]所述的一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征在于荧光粉采用适合于蓝光激发的YAG黄色荧光粉。所述的一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征在于LED芯片为InGaN 蓝光芯片或GaN蓝光芯片。所述的一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征在于采用量子点和YAG 荧光粉以及透明树脂混合涂层中的进行混合掺杂，量子点的尺寸符合光致发光波段为橙红光和红光的量子点。所述的一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征在于YAG黄色荧光粉与量子点的混合比例范围为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发光芯片正极(3)和负极(9)供电，实现蓝光InGaN芯片⑶发光，该芯片发出的光激发涂敷在其表面的量子点与YAG荧光粉混合体(7)发光，不同尺寸的量子点受蓝光激发发光，且光致发光峰值波长与量子点尺寸有关，因此对应蓝光芯片，选择可别发出红光和橙红光的量子点和YAG混合。蓝光、黄光、橙红和红光混合成高显色白光经过取光透镜(5)出射。本实用新型的工作原理是量子点的光致发光峰值波长与量子点的尺寸相关，选择合适的量子点尺寸可实现量子点与YAG荧光粉在蓝光激发下发出红光和橙红光并与蓝光和YAG发出的黄光混合成白光出射，由于通过调谐量子点尺寸，可以控制其发射波长，所以蓝光芯片加量子点与YAG荧光粉混合白光LED具有比蓝光芯片加YAG荧光粉白光LED更好的显色性。
图1是蓝光芯片加量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置的示意图图 2 是不同尺寸核壳结构的 CdSe/ZnSe 量子点 2. 2nm, 2. 7nm, 3. 2nm, 3. 4nm, 3. 7nm, 3. 8nm,4. 0nm,4. 8nm受蓝光激发时的发射光谱图图 3 是自左向右尺寸为 2. 5nm, 2. 7nm, 3nm, 3. 4nm, 4. 7nm禾口 5. 8nm 的 CdSe/CdS/ZnS 量子点受蓝光激发时的发射光谱图图4是YAG荧光粉和量子点CdSe/ZnSe的混合比例为1 1，10 3，10 1时的发射光谱图图5是YAG荧光粉和量子点比例为1 1时，不同前向驱动电流下的白光LED发射光谱图
具体实施方式
以下结合附图及实施实例对本发明作进一步描述参见附图1和2，一种量子点和YAG荧光粉混掺的白光LED发光装置。其构造为 由散热底座(1)，绝缘层(2)，正极(3)，金线(4)，取光透镜(5)，环氧树脂(6)，量子点与YAG 荧光粉以及硅胶混合体(7)，发光芯片(8)，负极(9)和绝缘层(10)构成。其中LED发光芯片为蓝光芯片或紫光芯片，核-壳结构的量子点采用热沉积法来制备，把量子点的大小控制在2nm 6nm范围内。量子点为红绿二色量子点或红绿蓝三色量子点，量子点和YAG荧光粉充分混合均勻后以提拉_浸渍法涂抹在LED发光芯片上，涂层层数为5 10层，涂层厚度为1 10微米。并且发光芯片采用倒装技术，从而提高外量子效率。由蓝光芯片发出蓝光激发量子点发出红光和绿光进而混合成白光经过透明罩出射，透明罩的形状可根据具体需要设计成圆头或椭圆头或平头等。图2描述的是不同尺寸核壳结构的CdSe/ZnSe量子点受蓝光激发时的光致发光光谱图，从图中可以看出，该量子点受蓝光激发时，量子点尺寸为2. 2nm 3nm范围时，发光峰值波长在绿光范围，量子点尺寸为3nm 4nm时，发光峰值波长在橙色范围内，量子点尺寸为4nm 6nm时，发光峰值波长在红光范围内。图3描述的是不同尺寸核壳结构的CdSe/CdS/ZnS量子点受蓝光激发时的光致发光光谱图，从图中可以看出，量子点尺寸尺寸为4. 7nm时，发光峰值波长在黄光范围内，尺寸为5. Snm时，发光峰值范围在橙色光范围内。方案一使用InGaN蓝光芯片，在其上面涂覆两种大小的CdSe/ZnSe量子点，量子点尺寸为3nm和4. 5nm两种，实现芯片的蓝光与由其激发量子点产生的绿光和红光复合实现白光输出。YAG黄色荧光粉与量子点的混合比例范围为1 1。图4描述的YAG荧光粉和量子点CdSe/ZnSe的混合比例分别为1 1，10 3，10 1时受蓝光激发时的发射光谱图，其中虚线是YAG的发射光谱图，实线是CdSe/ZnSe量子点和YAG混合后的发射光谱图。 可以看出不同的配置比例发光强度是不同的，YAG荧光粉和量子点CdSe/ZnSe的混合比例为1 1时的发光强度最强。方案二 使用InGaN蓝光芯片，在其上面涂覆CdSe/CdS/ZnS量子点，量子点尺寸为 6nm和5nm，YAG黄色荧光粉与量子点的混合比例为1 0.9。实现由蓝光激发量子点产生的橙红和红光结合YAG发射的黄光复合实现白光输出。
权利要求1.一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征为由散热底座(1)，绝缘层(2)， 正极(3)，金线(4)，取光透镜(5)，环氧树脂(6)，量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)， LED发光芯片(8)，负极(9)和绝缘层(10)构成；金线(4)分别连接LED发光芯片⑶和正极(3)以及负极(9)，量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)涂敷于LED发光芯片(8) 正上方，采用环氧树脂(6)包裹量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)及LED发光芯片 (8)，环氧树脂(6)外面用取光透镜(5)遮罩。
2.根据权利要求1所述的一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征在于量子点为核 _ 壳结构的 CdSe/ZnSe 或 CdSe/ZnS 或 CdSe/CdS 或 CdS/ZnS 或 CdS/HgS 或 CdSe/ ZnS/CdS或CdSe/CdS/ZnS量子点；量子点的大小为2nm 8nm范围。
3.根据权利要求1所述的一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征在于焚光粉采用适合于蓝光激发的YAG黄色荧光粉。
4.根据权利要求1所述的一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征在于LED 芯片为InGaN蓝光芯片或GaN蓝光芯片。
专利摘要一种基于量子点和YAG荧光粉的白光LED，其特征为由散热底座(1)，绝缘层(2)，正极(3)，金线(4)，取光透镜(5)，环氧树脂(6)，量子点与YAG荧光粉以及硅胶混合体(7)，LED发光芯片(8)，负极(9)和绝缘层(10)构成；量子点为核-壳结构的发橙红和红光的量子点，LED发光芯片发出的蓝光激发量子点发出橙红和红光，激发YAG荧光粉发出黄光，橙红光、红光、黄光以及蓝光芯片发出的蓝光中剩余的蓝光混合实现高显色白光的出射；该白光LED结构简单，适合作为普通照明以及LCD显示器件的背光源等照明要求。
文档编号H01L33/26GK202111150SQ20112008577
公开日2012年1月11日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者叶兰芝, 周占春, 李可, 杨翼, 沈天禛, 沈常宇, 牟晟, 王科, 金尚忠, 钟川 申请人:中国计量学院