一种量子点健康照明器件的制作方法

1.本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种量子点健康照明器件。


背景技术：

2.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。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种量子点健康照明器件，以在保证照明品质的同时，降低蓝光危害。
4.本发明实施例提供了一种量子点健康照明器件，包括：基板电极、紫外光芯片、长波长蓝光芯片、第一封装层和第二封装层；
5.所述紫外光芯片和所述长波长蓝光芯片均设置于所述基板电极的同一侧；所述紫外光芯片的芯片电极和所述长波长蓝光芯片的芯片电极均与所述基板电极电连接；
6.所述第一封装层至少包覆所述紫外光芯片的出光面；所述第一封装层包括：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、黄绿光波长转换粒子和扩散粒子；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均由量子点材料构成；
7.所述第二封装层至少包覆所述长波长蓝光芯片的出光面；所述第二封装层包括：封装基材。
8.可选地，所述紫外光芯片发射光的峰值波长范围为260nm-380nm；
9.所述长波长蓝光芯片发射光的峰值波长范围为465nm-485nm。
10.可选地，所述红橙光波长转换粒子的量子点材料为a
xdy
；其中，a元素为zn、ga、mg或pb，d元素为cl、o、as或n；x的范围为：1-3，y的范围为：1-2。
11.可选地，所述黄绿光波长转换粒子的量子点材料为limj；其中，l元素为na、fe、in、pb、mn或cs，m元素为p、as、sb或s；i的范围为：1-2，j的范围为：1-3。
12.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；
13.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。
14.可选地，所述扩散粒子的材料为二氧化硅；
15.所述扩散粒子的粒径范围为：0.3μm-2.5μm；
16.所述扩散粒子占据所述第一封装层中封装基材总质量的0.1％-1.8％。
17.可选地，所述紫外光芯片的芯片电极的电阻率小于2
×
10-8
ω
·
m；
18.所述长波长蓝光芯片的芯片电极的电阻率小于2
×
10-8
ω
·
m。
19.可选地，所述紫外光芯片的芯片电极包括：第一电极和第二电极；所述长波长蓝光芯片的芯片电极包括：第三电极和第四电极；所述基板电极包括：第一基板电极、第二基板电极和第三基板电极；
20.所述第一电极与所述第一基板电极电连接，所述第一基板电极接地；所述第二电极和所述第三电极均与所述第二基板电极电连接，所述第二基板电极用于接入电源信号；所述第四电极与所述第三基板电极电连接，所述第三基板电极接地。
21.可选地，所述紫外光芯片为倒装结构芯片，所述紫外光芯片的芯片电极设置于所述紫外光芯片靠近所述基板电极的一侧，所述紫外光芯片的芯片电极与所述基板电极焊接固定。
22.可选地，所述长波长蓝光芯片为正装结构芯片，所述长波长蓝光芯片的芯片电极设置于所述长波长蓝光芯片远离所述基板电极的一侧，所述长波长蓝光芯片的芯片电极通过键合线与所述基板电极电连接。
23.本发明实施例提供的量子点健康照明器件，采用紫外光+长波长蓝光双光源芯片结构。通过紫外光芯片激发第一封装层中的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。通过长波长蓝光芯片发出对人体无害的长波蓝光。即使紫外光在激发波长转换粒子后有剩余，最终混合出的白光中也无有害短波长蓝光成分。并且，紫外光芯片的发光强度可控，通过控制紫外光在激发波长转换粒子后无剩余，可以进一步保证照明器件的安全性。以及，红橙光波长转换粒子和黄绿光波长转换粒子均由量子点材料构成，可实现高显色指数和色保真度，提高灯珠的发光性能。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。
24.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
25.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。
26.图1是本发明实施例提供的一种量子点健康照明器件的结构示意图。
具体实施方式
27.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。
28.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，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。
29.本发明实施例提供了一种量子点健康照明器件，采用紫外光+长波长蓝光双晶led结构为光源，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量子点健康照明器件的结构示意图。参见图1，该量子点健康照明器件包括：基板电极10、紫外光芯片20、长波长蓝光芯片30、第一封装层40和第二封装层50。
30.其中，紫外光芯片20和长波长蓝光芯片30均设置于基板电极10的同一侧；紫外光芯片20的芯片电极210和长波长蓝光芯片30的芯片电极310均与基板电极10电连接。第一封装层40至少包覆紫外光芯片20的出光面；第一封装层40包括：封装基材440，以及混合于封装基材440中的红橙光波长转换粒子410、黄绿光波长转换粒子420和扩散粒子430；其中，红橙光波长转换粒子410和黄绿光波长转换粒子420均由量子点材料构成。第二封装层50至少包覆长波长蓝光芯片30的出光面；第二封装层50包括：封装基材。示例性地，第一封装层40和第二封装层50可采用相同的封装基材。
31.具体地，紫外光芯片20的芯片电极210包括：第一电极211和第二电极212；长波长蓝光芯片30的芯片电极310包括：第三电极311和第四电极312；基板电极10包括：第一基板电极101、第二基板电极102和第三基板电极103。第一电极211与第一基板电极101电连接，第一基板电极101接地；第二电极212和第三电极311均与第二基板电极102电连接，第二基板电极102用于接入电源信号；第四电极312与第三基板电极103电连接，第三基板电极103接地。
32.示例性地，紫外光芯片20的材质可以为氮化鎵(gan)，紫外光芯片20的发射光峰值波长范围可以控制在260nm-380nm，例如为280nm、300nm、320nm、340nm或360nm。这样可以有效激发第一封装层40中的红橙光波长转换粒子410和黄绿光波长转换粒子420分别发出红橙光和黄绿光。
33.长波长蓝光芯片30的材质可以为磷化鎵(gap)、砷化鎵(gaas)、碳化硅(sic)的一种或多种，长波长蓝光芯片30的发射光峰值波长范围为465nm-485nm，例如470nm、475nm或480nm。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，该长波蓝光对人体有益。因此，采用长波蓝光与红橙光和黄绿光混合成的白光的安全性高，对人体无伤害。
34.在第一封装层40中，封装基材440作为各功能粒子的载体，是构成第一封装层40的主体材料。红橙光波长转换粒子410用于被紫外光激发，发出红橙光；黄绿光波长转换粒子420用于被紫外光激发，发出黄绿光；扩散粒子430用于将紫外激发宽光谱灯珠20的各颜色
的光进行混合，混合后的光与长波长蓝光再混合，可实现高品质的白光照明。进一步地，红橙光波长转换粒子410和黄绿光波长转换粒子420均由量子点材料构成。相较于现有技术中常用的荧光粉材料，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，可实现led照明光效与白炽灯泡暖色的有效结合。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，可实现照明器件在不同场景下的灵活应用。
35.本发明实施例提供的量子点健康照明器件，采用紫外光+长波长蓝光双光源芯片结构。通过紫外光芯片20激发第一封装层40中的红橙光波长转换粒子410和黄绿光波长转换粒子420，发出红橙光和黄绿光。通过长波长蓝光芯片30发出对人体无害的长波蓝光。即使紫外光在激发波长转换粒子后有剩余，最终混合出的白光中也无有害短波长蓝光成分。并且，紫外光芯片20的发光强度可控，通过控制紫外光在激发波长转换粒子后无剩余，可以进一步保证照明器件的安全性。以及，红橙光波长转换粒子410和黄绿光波长转换粒子420均由量子点材料构成，可实现高显色指数和色保真度，提高灯珠的发光性能。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。
36.在上述各实施方式的基础上，可选地，紫外光芯片20为倒装结构芯片，紫外光芯片20的芯片电极210设置于紫外光芯片20靠近基板电极10的一侧，紫外光芯片20的芯片电极210与基板电极10焊接固定。例如使用共晶焊/回流焊的方式将芯片电极210与基板电极10固定，并实现电导通。
37.示例性地，紫外光芯片20的芯片电极210可采用电阻率小于2
×
10-8
ω
·
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。基板电极10可采用电阻率＜2
×
10-8
ω
·
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，并在前述金属或合金表面镀有5nm-35nm的ni金属，例如10nm、15nm、20nm、25nm或30nm。
38.在上述各实施方式的基础上，可选地，长波长蓝光芯片30为正装结构芯片，长波长蓝光芯片30的芯片电极310设置于长波长蓝光芯片30远离基板电极10的一侧，长波长蓝光芯片30的芯片电极310通过键合线60与基板电极10固定，并实现电导通。长波长蓝光芯片30的芯片电极310的材料可参见紫外光芯片20的芯片电极210的材料，此处不再赘述。
39.在上述各实施方式的基础上，可选地，紫外光芯片20的出光面至少包括其顶面，即紫外光芯片20远离基板电极10的一侧；那么，第一封装层40至少包覆紫外光芯片20的顶面。进一步地，紫外光芯片20的出光面还可以包括其侧面；那么，第一封装层40可以包覆整个紫外光芯片20，并暴露出基板电极10(第一基板电极101和第二基板电极102)，以保证量子点照明器件可以有效接入电源信号。同样的，长波长蓝光芯片30的出光面至少包括其远离基板电极10的一侧(顶面)，第二封装层50至少包覆长波长蓝光芯片30的顶面；长波长蓝光芯片30的出光面还可以进一步包括其侧面，第二封装层50可以包覆整个长波长蓝光芯片30，并暴露出基板电极10(第二基板电极102和第三基板电极103)。
40.在上述各实施方式的基础上，可选地，红橙光波长转换粒子410的量子点材料包括a
xdy
；其中，a元素为zn、ga、mg或pb，d元素为cl、o、as或n；x的范围为：1-3，y的范围为：1-2。对于红橙光波长转换粒子410，优选的量子点核心材料为pbcl2、zno和mg3as2中的一种或多种的复合材料。在紫外光芯片20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610nm-695nm，半波宽＞70nm的红橙光。
41.在上述各实施方式的基础上，可选地，黄绿光波长转换粒子420的量子点材料包括limj；其中，l元素为na、fe、in、pb、mn或cs，m元素为p、as、sb或s；i的范围为：1-2，j的范围为：1-3。对于黄绿光波长转换粒子420，优选的量子点核心材料为mnas、fe2s3和inp中的一种或多种的复合材料。在紫外光芯片20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510nm-585nm，半波宽＞95nm的黄绿光。
42.针对量子点材料，具体而言，红橙光波长转换粒子410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a
xdy
体系的材料构成。黄绿光波长转换粒子420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limj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。这是由于量子尺寸效应，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。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。
43.在上述各实施方式的基础上，可选地，扩散粒子430的材料为二氧化硅；扩散粒子430的粒径范围为：0.3μm-2.5μm，例如为0.5μm、0.8μm、1.2μm、1.6μm或2μm；扩散粒子430占据第一封装层40中封装基材440总质量的0.1％-1.8％，例如0.4％、0.8％、1％、1.3％或1.6％。
44.在上述各实施方式的基础上，可选地，第一封装层40和第二封装层50中的封装基材可以是相同的封装胶水，其具体成分可包括：硅树脂、丙烯酸酯和环氧树脂中的至少一种。
45.综上所述，本发明实施例提供的量子点健康照明器件通过长波长蓝光芯片30发射出的健康蓝光与紫外光激发的红橙光波长转换粒子410和黄绿光波长转换粒子420被激发发射出的光相复合，可实现全光谱、高显指的照明。
46.在上述各实施方式的基础上，可选地，量子点健康照明器件还包括：紫外滤光灯罩；紫外滤光灯罩可包覆第一封装层40和第二封装层50的顶面和侧面，用于吸收量子点健康照明器件出射光中的紫外光成分(例如波长小于390nm的紫外光)，进一步保证器件安全性。具体地，紫外滤光灯罩可包括：灯罩基材和掺杂于灯罩基材中的紫外光吸收染料。灯罩基材可采用pmma、pc、pvc中的至少一种。
47.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。