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CN104078537A - 一种利用量子点复合荧光微粒制备led的方法 - Google Patents

一种利用量子点复合荧光微粒制备led的方法 Download PDF

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吕忆农
陈虎
刘云飞
李冰艳
张雪
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Nanjing Tech University
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Abstract

本发明涉及一种利用量子点复合荧光微粒制备LED的方法，利用复合荧光微粒作为荧光粉，按比例混合于硅胶之中，并涂覆于紫光或蓝光芯片上，固化硅胶后，在紫光或蓝光芯片上盖上取光透镜并充满填充胶，填充胶固化后即得LED。本发明所涉及的量子点与无机荧光微粒复合发光材料的制备过程工艺简单、成本及能耗较低，并且其作为荧光粉的荧光较强、激发光波长范围较宽、发射光波长较窄及荧光稳定性良好；利用不同尺寸或种类量子点的复合荧光材料作为荧光粉制造多色发光LED装置，其发光效率高、显示指数较高、色域较宽及荧光热稳定性良好。

Description

一种利用量子点复合荧光微粒制备LED的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用量子点复合荧光微粒制备LED的方法，尤其涉及利用量子点与无机荧光基质复合而成的发光材料作为荧光粉进行封装获得多色发光的LED，属于半导体照明技术领域。
背景技术：
新一代照明光源半导体LED(发光二极管)，以传统光源所没有的优点引发了照明产业技术和应用的革命。半导体LED固态光源替代传统照明光源是大势所趋。因此荧光粉作为光的转换物质，所起的作用是至关重要的，它直接影响白光LED产品的发光效率、使用寿命、显色指数、色温等主要指标。
近年来随着对合成和性能方面研究的日益深入，半导体量子点作为一种新型纳米材料越来越受到重视。研究表明，量子点在光电器件方面有着极大的应用潜力，在显示和照明中是一种相当有价值的发光材料，特别是在目前被称为“第四代照明光源”的白光发光二极管中的应用。如今，量子点表面修饰、新型量子点制备、量子点自组装以及他们作为荧光材料在光电器件等方面的应用已成为前沿研究的热点领域。
研究表明，量子点具有连续较宽的激发谱和狭窄对称的发射光谱，且具有较高的荧光量子效率和发光效率，较强的荧光强度和较高的摩尔消光系数以及较大的斯托克位移，再者量子点具有更强的抗光漂白性和更长的荧光寿命。以无机荧光材料为基体的荧光粉，具有良好的物理化学稳定性，并具有特殊的性质，可以有效吸收蓝光或近紫外光LED芯片发射的光谱，并传递给敏化材料的发光中心增强其发光。
目前还没有关于量子点结合无机荧光微粒基质制备的复合发光材料作为荧光粉制造LED的报道出现。但是国内已经申请了钼酸盐基的稀土发光材料制备方法的专利，这种荧光粉材料作为荧光粉制造LED的发光效率和显色指数都不高，色坐标和色域都不易调制，并且非常消耗稀土资源等问题，不适合工业化生产且非常不利资源可持续发展。
发明内容：
本发明的目的为了解决目前荧光粉的生产成本及耗能较高和过多消耗稀土资源，LED技术中色域较窄、显色指数偏低及稳定性不高等问题，而提出了一种利用量子点复合荧光微粒制备LED的方法。
本发明的技术方案为：一种利用量子点复合荧光微粒制备LED的方法，其具体步骤如下：
利用量子点复合荧光微粒作为荧光粉，按质量比为5～30:100的比例混合于硅胶之中，并直接涂覆于紫光或蓝光芯片上，加热固化硅胶后，在紫光或蓝光芯片上盖上取光透镜并充满填充胶，加热固化填充胶后即得LED器件。
采用层层静电自组装方法，选用量子点作为壳与无机荧光微粒基质作为核吸附组装制备核壳复合荧光微粒。上述利用量子点复合荧光微粒作为荧光粉中所述的量子点优选为CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe及其核壳式量子点或多元合金量子点中的任意一种；所述的无机荧光微粒为NaLa(MoO4)2、NaY(WO4)2、KY(WO4)2、CaMoO4、SrMoO4、BaMoO4、Sr0.5Ca0.5MoO4或Sr0.5Ba0.5MoO4中的任意一种。所述的量子点复合荧光微粒为选用一种或多种尺寸及种类的量子点(发射不同颜色荧光)与不同无机荧光微粒材料为基质组装复合的核壳微粒。更优选量子点复合荧光微粒为NaLa(MoO4)2/CdTe、NaY(WO4)2/CdS、KY(WO4)2/ZnSe、CaMoO4/ZnS、BaMoO4/CdSe、Sr0.5Ca0.5MoO4/ZnTe或Sr0.5Ba0.5MoO4/CdTe。
优选上述的加热固化硅胶的温度为100～120℃，固化时间为100～120min；优选填充胶为常用的A/B型填充胶；加热固化填充胶的温度为100～120℃，固化时间为100～120min。
所述的制备获得LED为白光、绿光、黄光和红光等多色LED，其中白光LED发射显色指数为86～90的暖白光。
有益效果：
1、本发明所涉及的量子点与无机荧光微粒复合发光材料的制备过程工艺简单、成本及能耗较低，并且其作为荧光粉的荧光较强、激发光波长范围较宽、发射光波长较窄及荧光稳定性良好。
2、本发明利用不同尺寸或种类的量子点复合荧光材料作为荧光粉可制造的多色发光LED装置，其发光效率高、显示指数较高、色域较宽及荧光热稳定性良好。
附图说明
图1为本发明实例1中利用Sr0.5Ca0.5MoO4/ZnTe量子点复合荧光微粒制造的LED设备实物图；
图2为本发明实例2中LED发光层-NaLa(MoO4)2/CdTe复合红光微粒的荧光发射光谱图；
图3为本发明实例3中LED发光层-BaMoO4/CdSe复合黄光微粒的荧光发射光谱图；
图4为本发明实例4中LED发光层-NaY(WO4)2/CdS复合绿光微粒的荧光发射光谱图；
图5为本发明实例5中白光LED的电致发光光谱图；
具体实施方式
实施例1：
利用ZnTe量子点与Sr0.5Ca0.5MoO4无机荧光微粒制备获得复合荧光微粒Sr0.5Ca0.5MoO4/ZnTe作为黄色荧光粉，按比例5:100混合于硅胶之中，并直接涂覆于蓝光芯片上，使硅胶在烘箱内100℃下固化100min后，在蓝光芯片上盖上取光透镜并充满填充胶，填充胶100℃固化100min后即得LED器件，如图1所示，此LED器件发射黄光。
实施例2：
利用红色荧光CdTe量子点与NaLa(MoO4)2无机荧光微粒制备获得复合荧光微粒NaLa(MoO4)2/CdTe作为红色荧光粉，按比例10:100混合于硅胶之中，并涂覆于蓝光芯片上，使硅胶在烘箱内105℃下固化105min后，在蓝光芯片上盖上取光透镜并充满填充胶，填充胶105℃固化105min后即得红色LED。如图2所示，可见复合荧光微粒NaLa(MoO4)2/CdTe作为红色荧光粉具有较高的荧光发射强度及较为良好的荧光性能。
实施例3：
利用黄色荧光发射的CdSe量子点与BaMoO4无机荧光微粒制备获得复合荧光微粒BaMoO4/CdSe作为黄色色荧光粉，按比例20:100混合于硅胶之中，并涂覆于紫光芯片上，使硅胶在烘箱内110℃下固化110min后，在蓝光芯片上盖上取光透镜并充满填充胶，填充胶110℃固化110min后即得黄色LED。如图3所示，可见复合荧光微粒BaMoO4/CdSe作为黄色荧光粉具有较高的荧光发射强度及较为良好的荧光性能。
实施例4：
利用绿色荧光发射的CdS量子点与NaY(WO4)2无机荧光微粒制备获得复合荧光微粒NaY(WO4)2/CdS作为绿色色荧光粉，按比例25:100混合于硅胶之中，并涂覆于紫光芯片上，使硅胶在烘箱内115℃下固化115min后，在蓝光芯片上盖上取光透镜并充满填充胶，填充胶115℃固化115min后即得绿色LED。如图4所示，可见复合荧光微粒NaY(WO4)2/CdS作为绿色荧光粉具有较高的荧光发射强度及较为良好的荧光性能。
实施例5：
利用红色荧光发射CdTe和黄色荧光CdSe的量子点与BaMoO4无机荧光微粒制备获得共复合荧光微粒BaMoO4/CdTe-CdSe作为双色荧光粉，按比例30:100混合于硅胶之中，并涂覆于蓝光芯片上，使硅胶在烘箱内120℃下固化120min后，在蓝光芯片上盖上取光透镜并充满填充胶，填充胶120℃固化120min后即得白色LED。如图5所示，可见复合荧光微粒BaMoO4/CdTe-CdSe作为双色荧光粉制备的LED具有较为的良好的电致发光性能。此白光LED发射较为明亮的显色指数为88的暖白光。

Claims (4)

1.一种利用量子点复合荧光微粒制备LED的方法，其具体步骤如下：
利用量子点复合荧光微粒作为荧光粉，按质量比为5～30:100的比例混合于硅胶之中，并直接涂覆于紫光或蓝光芯片上，加热固化硅胶后，在紫光或蓝光芯片上盖上取光透镜并充满填充胶，加热固化填充胶后即得LED器件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的量子点复合荧光微粒为NaLa(MoO4)2/CdTe、NaY(WO4)2/CdS、KY(WO4)2/ZnSe、CaMoO4/ZnS、BaMoO4/CdSe、Sr0.5Ca0.5MoO4/ZnTe或Sr0.5Ba0.5MoO4/CdTe中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的加热固化硅胶的温度为100～120℃，固化时间为100～120min；加热固化填充胶的温度为100～120℃，固化时间为100～120min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于制备获得LED为白光、绿光、黄光或红光LED；其中白光LED发射显色指数为86～90的暖白光。
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