光学装置的制作方法

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种光学装置。

背景技术：

近年来，近红外光在面部识别、虹膜识别、安防监控、激光雷达、健康检测、3d传感等领域的应用得到快速发展，其中近红外led因其具有指向性好、功耗低以及体积小等一系列优点已然成为国际研究焦点。目前近红外led的主要实现方式有两种，目前主流方案是采用近红外半导体芯片的实现方式，但该实现方式主要存在三个方面的问题，一是，具有成本高、且＞1000nm红外芯片技术成熟度不高等问题；二是，在实际应用中，如果仅通过红外芯片方式实现特定波长器件，难度系数较高；三是，封装方式受限，封装方式单一化。另一个实现方案是，近年来问世的，利用蓝光芯片复合近红外发光材料的实现方式，该实现方式具有制备工艺简单、成本低、发光效率高等优点，且近红外发光材料发射波长丰富，能够实现近红外应用的各种特定波长。

在面部识别、虹膜识别、安防监控、激光雷达、健康检测、3d传感等领域得以应用，其中大部分是基于近红外光的光补偿原理。除了近红外光补偿外，在上述领域，通常也需要对白光进行补偿，目前主要是采用红外光源与白光光源组合的方式实现，该实现方式存在工艺复杂，成本高等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种光学装置，旨在解决现有红外光源与白光光源组合的光学器件工艺复杂和成本高的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种光学装置，包括：

蓝光led芯片；

设置在所述蓝光led芯片表面或设于所述蓝光led芯片上方预设距离处的发光材料层；其中，所述发光材料层含有红外发光材料，且所述发光材料层含有能被蓝光激发的红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉中的至少一种。

本发明提供的光学装置是一种将白光与红外光集成的发光器件，该光学装置包括蓝光led芯片和设置在所述蓝光led芯片表面或设于所述蓝光led芯片上方预设距离处的发光材料层；其中，蓝光led芯片和发光材料层中的红外发光材料复合产生红外光谱，而蓝光led芯片同时和发光材料层中能被蓝光激发的红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉中的至少一种复合产生白光，通过产生的红外光和白光复合实现连续全光谱，从而达到产生自然光的目的。相对现有技术，本发明提供的光学装置结构和制备工艺简单，成本低，而且具有可靠性能优异、抗干扰能力强、出光效率高、性价比高等特点，该光学装置的发射主峰波长位于350nm-1100nm之间，在触摸屏、安防集成照明、摄像等领域具有很好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种光学装置的结构示意图；

图2是本发明实施例2提供的一种光学装置的发光图谱；

图中：1、蓝光led芯片；2、发光材料层。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的结构、技术的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在发明使用时，术语“包括”、“含有”指示所描述特征、整体、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。需要说明的是，当元件被称为“覆盖在”、“设置于”或“位于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1是本发明实施例提供的一种光学装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本申请实施例相关的部分，如图1所示，所述光学装置包括：

蓝光led芯片1；

设置在所述蓝光led芯片1表面或设于所述蓝光led芯片1上方预设距离处的发光材料层2；其中，所述发光材料层2含有红外发光材料，且所述发光材料层2含有能被蓝光激发的红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉中的至少一种。

本发明实施例提供的光学装置是一种将白光与红外光集成的发光器件，该光学装置包括蓝光led芯片和设置在所述蓝光led芯片表面或设于所述蓝光led芯片上方预设距离处的发光材料层；其中，蓝光led芯片和发光材料层中的红外发光材料复合产生红外光谱，而蓝光led芯片同时和发光材料层中能被蓝光激发的红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉中的至少一种复合产生白光，通过产生的红外光和白光复合实现连续全光谱，从而达到产生自然光的目的。本发明实施例提供的光学装置结构和制备工艺简单，成本低，而且具有可靠性能优异、抗干扰能力强、出光效率高、性价比高等特点，该光学装置的发射主峰波长位于350nm-1100nm之间，在触摸屏、安防集成照明、摄像等领域具有很好的应用前景。

在本发明实施例的光学装置中，所述蓝光led芯片可以位于封装支架内部，例如，固定在封装支架的底部，所述蓝光led芯片的出光面朝向上方，在蓝光led芯片的出光面的上表面可以覆盖发光材料层。所述蓝光led芯片的个数可以是1个还可以是多个。另外，蓝光led芯片和发光材料层之间可以允许留有一段距离，例如，蓝光led芯片和发光材料层之间相距预设距离，预设距离可以为范围值，蓝光led芯片和发光材料层之间还可以设置其它结构或者材料层。作为其中一个示例，所述蓝光led芯片上的发光材料层可以为平面结构的，也可以为弧形结构。从光学装置中发出的光束角度可以是多个角度，如15°、30°、60°、120°、150°等等。

进一步地，在本发明提供的光学装置中，所述红外发光材料的发光波长为780-1600nm；所述能被蓝光激发的红色荧光粉的发光波长为600-660nm；所述能被蓝光激发的绿色荧光粉的发光波长为510-540nm；所述能被蓝光激发的黄色荧光粉的发光波长为540-570nm。

为了与红外发光材料匹配获得红外光，蓝光led芯片的发射峰值波长为420-470nm，例如，420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm。进一步地，所述蓝光led芯片的结构可以为平面结构、垂直结构或者倒装结构，优选为垂直结构。垂直结构的蓝光led芯片由于p、n电极分别位于两侧，不容易出现电流拥挤现象，并且热阻较低，能够达到很高的电流密度和均匀度，尤其适合应用在大功率光学装置中，并且垂直结构的蓝光led芯片有利于增强激发光的发光强度，进而提升本实施例的封装的光学装置的发光效率。

进一步地，在本发明提供的光学装置中，所述红外发光材料的分子通式为raqboc:(crx,yby)或raqboc:crx；其中，r为y、la、lu和gd元素中的至少一种；

q为ga和al元素中的至少一种；

2.5≤a≤3.5，4.5≤b≤5.5，11.25≤c≤13.25，0.02≤x≤0.30，0.02≤y≤0.30。

本发明实施例提供的上述红外发光材料为cr³⁺激活的红外发光材料，该红外发光材料中cr³⁺离子在raqboc基质提供的晶体场环境中能够较强的吸收蓝光led芯片提供的420nm至470nm之间的蓝光，优选地，采用yb和cr相结合，yb作为掺杂元素，能够充当敏化剂，使得光学装置具有更高的发光亮度，并且还扩展了发射光谱。本申请实施例提供的红外发光材料在400nm-480nm有极强吸收，尤其适合蓝光led芯片激发，发射主峰位置位于1000nm-1100nm，红外发射的抗干扰能力强。

进一步地，在本发明提供的光学装置中，所述能被蓝光激发的红色荧光粉包括(ca,sr)alsin3:eu、sr2si5n8:eu和(sr,ca)s:eu中的至少一种。所述能被蓝光激发的绿色荧光粉包括(y,lu)3(al,ga)5o12:ce、(sr,ca)2sio4:eu和β-siaon:eu中的至少一种。所述能被蓝光激发的黄色荧光粉包括y3al5o12:ce、la3si5n11:ce和ca-α-sialon:eu中的至少一种。

进一步地，在本发明实施例提供的一种光学装置中，所述蓝光led芯片的发射峰值波长为420-470nm，且所述发光材料层含有红外发光材料和能被蓝光激发的红色荧光粉(ca,sr)alsin3:eu。在本发明实施例提供的另一种光学装置中，所述蓝光led芯片的发射峰值波长为420-470nm，且所述发光材料层含有红外发光材料和能被蓝光激发的绿色荧光粉(y,lu)3(al,ga)5o12:ce。在本发明实施例提供的另一种光学装置中，所述蓝光led芯片的发射峰值波长为420-470nm，且所述发光材料层含有红外发光材料和能被蓝光激发的黄色荧光粉y3al5o12:ce。在本发明实施例提供的另一种光学装置中，所述蓝光led芯片的发射峰值波长为420-470nm，且所述发光材料层含有红外发光材料和能被蓝光激发的红色荧光粉(ca,sr)alsin3:eu和绿色荧光粉(y,lu)3(al,ga)5o12:ce。

进一步地，所述发光材料层由所述能被蓝光激发的红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉中的至少一种、所述红外发光材料和硅胶组成。即上述发光材料层可以由上述材料混合在一起制成，具体地，红外发光材料和能被蓝光激发的荧光粉(红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉中的至少一种)通常为粉状物，通过和硅胶混合的方式利于将发光材料均匀覆盖在蓝光led芯片的上表面形成发光材料层。

优选地，所述能被蓝光激发的红色荧光粉、绿色荧光粉和黄色荧光粉的总质量与所述硅胶的质量比为(0.8-1.2)：1，进一步优选为1：1。所述红外发光材料与所述硅胶的质量比为(0.3-0.6)：1，进一步优选为0.4：1。在上述质量比范围内，形成的混合材料，既可以组成稳定的发光材料层，又可以得到更好的发光效率。

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种光学装置，其组成部件有半导体蓝光led芯片和设置在半导体蓝光led芯片表面的发光材料层。

其中，发光材料层由红外发光材料(y,lu)2.8(al,ga)5o12:cr0.1,yb0.1和绿色荧光粉(y,lu)3(al,ga)5o12:ce以及硅胶组成，蓝光led芯片波长455nm，结构为平面结构，红外发光材料和绿色荧光粉与硅胶混合后置于蓝光led芯片上形成发光材料层。该光学装置的红外光峰值波长为800nm，白光色温6500k，白光强度为370lm/sr，红外强度为140lm/sr。

实施例2

一种光学装置，其组成部件有半导体蓝光led芯片和设置在半导体蓝光led芯片表面的发光材料层。

其中，发光材料层由红外发光材料(y,lu)2.95(al,ga)5o12:cr0.03,yb0.02和红色荧光粉(ca,sr)alsin3:eu以及硅胶组成，蓝光led芯片波长为455nm，结构为平面结构，红外发光材料和红色荧光粉与硅胶混合后置于蓝光led芯片上形成发光材料层。该发光装置的红外光峰值波长1026nm，白光色温在6500k，白光强度为410lm/sr，红外强度为90lm/sr。该光学装置的发光图谱如图2所示。

实施例3

一种光学装置，其组成部件有半导体蓝光led芯片和设置在半导体蓝光led芯片表面的发光材料层。

其中，发光材料层由红外发光材料y3al5o12:cr、红色荧光粉(ca,sr)alsin3:eu和绿色荧光粉(y,lu)3(al,ga)5o12:ce以及硅胶组成，蓝光led芯片波长为444.5nm，结构为平面结构，所有发光材料与硅胶混合后置于蓝光led芯片上形成发光材料层。该发光装置的红外光峰值波长726nm，白光色温可以在2700k、4000k、6500k等多种色温，实现连续全光谱，用来模拟太阳光。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。