CN204102939U - 一种广色域led发光器件及其背光组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种广色域LED发光器件及其背光组件,包括一LED支架,所述LED支架顶部向内凹陷形成用于安装LED芯片的凹槽,在凹槽底部设有至少一个LED芯片,其特征在于,所述LED芯片为蓝光或紫光LED芯片,在凹槽内填充有荧光转换复合层,所述荧光转换复合层包括一覆盖于LED芯片的出光面的表面的红色荧光转换层、一层叠于红色荧光转换层上表面的绿色荧光转换层、及一层叠于绿色荧光转换层上表面的在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层。本实用新型提供的广色域的LED发光器件,其可降低LED发光器件高NTSC值对所需的绿色荧光粉半峰宽的苛刻要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED技术领域,特别涉及一种广色域LED发光器件及其背光组件。
背景技术
液晶电视的色彩表现度受到越来越多人的关注,已成为背光领域发展的新趋势。色彩表现度可用NTSC来定量衡量,NTSC越高其可表现的色彩越丰富。液晶电视中每个像素都是由R、G、B三个长方形色块组成,色彩表现取决于背光模块和滤色膜的性能。传统的电视背光模组采用CCFL作为光源,其NTSC仅仅在65%-75%之间。LED作为一种新兴光源,其具有可靠性好、节能、环保等特性,有逐步取代传统CCFL光源的趋势。用YAG荧光粉涂覆的LED光源其NTSC为72%-80%,而用G/R荧光粉涂覆的LED光源其NTSC可在80%以上。G/R荧光粉的半峰宽直接影响LED的NTSC值,一般来说荧光粉的半峰宽越窄NTSC越高,G/R粉的半峰宽若能在50nm以下,其NTSC很容易做到90%以上。但传统LED用的G粉其半峰宽很难做到50nm以下、R粉半峰宽难做到70nm以下,这直接导致用传统LED荧光粉封装的光源NTSC值受到很大局限;
寻找半峰宽更窄的荧光粉新材料成为获得广色域的重要途径,如纳米级材料量子点(QD)及非稀土红粉K2SiF6/Mn,其半峰宽多在30nm以下,NTSC很容易达到95%以上,甚至超过100%,但以上材料具很强的毒性,一定程度上限制其应用。
红光或绿光LED芯片的半峰宽在40nm以下,以窄半峰宽的绿光或红光芯片替代宽峰的绿色/红色荧光粉,其NTSC很容易大于90%,但该方案的难点在于如何通过调节芯片之间的比例来达到指定的色坐标点,且G/R芯片增加了光源的成本;
如何在传统LED用荧光粉封装基础上,降低高NTSC值对荧光粉半峰宽的苛刻要求,实现更广色域,以及如何在现有高NTSC封装方法基础上进一步提升色域,成为本技术领域亟需要解决的技术问题。
实用新型内容
为了克服上述不足,本实用新型的目的在于提供一种广色域的LED发光器件,其可降低LED发光器件高NTSC值对所需的绿色荧光粉半峰宽的苛刻要求。
本实用新型为达到其目的,采用的技术方案如下:
一种广色域LED发光器件,包括一LED支架,所述LED支架顶部向内凹陷形成用于安装LED芯片的凹槽,在凹槽底部设有至少一个LED芯片,其特征在于,所述LED芯片为蓝光或紫光LED芯片,在凹槽内填充有荧光转换复合层,所述荧光转换复合层包括一覆盖于LED芯片的出光面的表面的红色荧光转换层、一层叠于红色荧光转换层上表面的绿色荧光转换层、及一层叠于绿色荧光转换层上表面的在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层。
优选的,红色荧光转换层、绿色荧光转换层、及在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层三者在LED支架的凹槽内的填充厚度均为凹槽深度的1/3。
进一步的,所述在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层其采用的荧光转换材料的峰值波长在460-510nm之间,半峰宽小于40nm,104<吸收系数ε<106L·mol-1·cm-1,且在550nm-610nm区域无发射或发射光较弱。
具体的,所述荧光转换材料选自在460~510nm波段范围有强吸收的钨酸盐、有机化合物、或掺杂Pr3+的β-赛隆。
进一步的,所述红色荧光转换层其采用的荧光转换材料为峰值波长在620nm-670nm之间、半峰宽在100nm以下的红色荧光转换材料。
具体的,所述红色荧光转换材料选自氮化物、硅酸盐、量子点、K/Na2SiF6:Mn4+或K/Na2TiF6:Mn4+。
进一步的,所述绿色荧光转换层其采用的荧光转换材料为峰值波长在510nm-545nm之间、半峰宽在70nm以下的绿色荧光转换材料。
具体的,所述绿色荧光转换材料选自掺杂Eu2+的β-赛隆、硅酸盐或量子点。
本实用新型还提供一种广色域LED背光组件,其包括如上文所述的广色域LED发光器件。
所述背光组件为直入式或侧入式背光组件。
本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果:
1、本实用新型提供的LED发光器件,其红色荧光转换层直接覆盖在LED芯片表面,绿色荧光转换层层叠在红色荧光转换层上,从而避免绿色荧光转换层发出的绿光被红色荧光转换层吸收而降低亮度,在460-510nm波段范围有强吸收的荧光转换层层叠在绿色荧光转换层上,从而吸收掉蓝光与绿光之间的重叠部分。
2、采用本实用新型结构的LED发光器件,其利用在460-510nm波段范围有强吸收的荧光转换层将影响色纯度的G/B之间重叠的蓝绿光波段吸收,同时不影响G/B峰值的强度,在原有NTSC基础上可实现更广的色域。
3、采用本实用新型结构的LED发光器件,其对绿色荧光粉半峰宽不需要严格在50nm以下也能获得广色域的LED发光器件。
4、本实用新型提供的广色域LED发光器件其色域(NTSC)可达到90%以上。
附图说明
图1是本实用新型提供的广色域LED发光器件的剖面示意图;
图2是实施例3提供的广色域LED直下式背光组件;
图3是实施例4提供的广色域LED侧入式背光组件;
图4是实施例1的LED发光器件的激发发射光谱图;
图5是实施例2的LED发光器件的激发光谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1
参见图1,本实施例提供一种广色域LED发光器件100,其包括一LED支架102,该LED支架顶部向内凹陷形成用于安装LED芯片101的凹槽103(或称之为杯碗),LED芯片101设于凹槽103的底面。本实施例中,所用LED芯片101为发射峰值范围为445nm-457.5nm的蓝光LED芯片。在LED支架102的凹槽103内填充有荧光转换复合层104,该荧光转换复合层104包括一覆盖于LED芯片101的出光面的表面的红色荧光转换层105、一层叠于红色荧光转换层105上表面的绿色荧光转换层106、及一层叠于绿色荧光转换层106上表面的在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层107。
红色荧光转换层105其材质优选采用现有的峰值波长在660-670nm、半峰宽为100nm以下的红色荧光转换材料,例如氮化物荧光粉、硅酸盐、量子点、K/Na2SiF6:Mn4+或K/Na2TiF6:Mn4+,量子点具体如CdS、CdSe、ZnS、ZnSe、InP等。本实施例中,红色荧光转换层105具体采用的荧光转换材料为峰值波长660-670nm、半峰宽为90-100nm的红粉氮化物荧光粉。
绿色荧光转换层106其材质优选采用现有的峰值波长在510nm-545nm之间、半峰宽在70nm以下的绿色荧光转换材料,例如掺杂Eu2+的β-赛隆、硅酸盐、量子点等;量子点具体如CdS、CdSe、ZnS、ZnSe、InP等。本实施例中,绿色荧光转换层106具体采用的荧光转换材料为峰值波长在525-535nm、半峰宽为50-60nm的β-赛隆绿色荧光粉。
所述在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层107其采用现有的符合该特性的荧光转换材料即可,更进一步可选用符合如下特性的现有荧光转换材料:峰值波长在460-510nm之间,半峰宽(FWHM)小于40nm,104L·mol-1·cm-1<ε(吸收系数)<106L·mol-1·cm-1,在550nm-610nm区域无发射或发射光较弱。其材质例如可为掺杂Pr3+的β-赛隆(β-sialon)、钨酸盐及在460~510nm波段范围有强吸收的有机化合物。本实施例中,460-510nm波段范围有强吸收的荧光转换层107其采用的荧光转换材料具体选用β-赛隆化合物,该β-赛隆化合物其具体结构为Si6-zAlzOzN8-z:Prx,其在460-500nm之间的强吸收峰可有效的吸收蓝光芯片及绿色荧光粉之间的重叠光,其发射峰位于600-640nm,虽然600-610nm有部分发射会降低LED的NTSC,但610-640之间的发射明显强于600-610nm,可弥补600-610nm带来的NTSC损失。本实施例提供的LED发光器件100相比单独的采用G/R荧光粉制得的LED发光器件,其NTSC可提高1%-5%,本实施例的LED其NTSC最高可达95%以上。另外,本实施例中的LED发光器件,其在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层,其在610-640nm的红光还可提高LED的亮度,实现NTSC及亮度的同时提升。图4所示为本实施例的LED发光器件100的激发发射光谱图。
优选的,本实施例提供的LED发光器件100,其红色荧光转换层105、绿色荧光转换层106、及在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层107三者在LED支架102凹槽103内的填充厚度均为凹槽103深度的1/3左右。
实施例2
本实施例提供了一种广色域LED发光器件,其和实施例1基本相同,对于相同之处不再赘述,下面对不同之处进行说明。本实施例提供的LED发光器件100和实施例1相比,其不同之处在于:其LED芯片101为发射波长在390nm-400nm的紫光LED芯片,其绿色荧光转换层106采用的荧光转换材料为峰值波长在525-535nm、半峰宽为50-60nm的β-赛隆绿色荧光粉,其红色荧光转换层105采用的荧光转换材料为峰值波长660-670nm、半峰宽为90-100nm的红粉氮化物荧光粉,其在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层107采用的荧光转换材料为在460-510nm波段范围有强吸收的钨酸盐化合物,该钨酸盐化合物的具体结构为Na5Y(MoO4)4:Sm3+,其在460-490nm之间的强吸收峰可有效的吸收紫光芯片及绿色荧光粉之间的重叠光。本实施例提供的LED发光器件相比单独的采用G/R荧光粉制得的LED发光器件,其NTSC可提高1%-5%,本实施例提供的LED发光器件其NTSC最高可达95%以上,图5所示为本实施例提供的LED发光器件的激发光谱图。
本实用新型提供的广色域LED发光器件100可以应用于LED背光组件中,例如直下式或侧入式的背光组件。下面通过实施例3、4做进一步介绍。
实施例3
本实施例提供一种广色域LED直下式背光组件200,该背光组件200其结构采用现有的LED直下式背光组件结构即可,其和现有的LED直下式背光组件的主要不同在于该背光组件其LED发光器件采用的是实施例1或实施例2提供的广色域LED发光器件100。图2示出的为一种采用了实施例1的广色域LED发光器件100的LED直下式背光组件200。图2所示的背光组件200其具有PCB板202、光学透镜201、扩散板204、棱镜片205、扩散片206、背板203。LED发光器件100设于PCB板202上,光学透镜201设于LED发光器件100顶部,设有LED发光器件100的PCB板202固设于背板底部203,扩散板204设于背板203顶部,棱镜片205设于扩散板204上表面,扩散片206设于棱镜片205上表面。本实施例的背光组件200其NTSC最高可达95%以上。
实施例4
本实施例提供一种广色域LED侧入式背光组件300,该背光组件300其结构采用现有的LED侧入式背光组件结构即可,其和现有的侧入式背光组件的主要不同在于该背光组件其LED发光器件采用的是实施例1或实施例2提供的广色域LED发光器件100。图3示出的为一种采用了实施例1的广色域LED发光器件100的LED侧入式背光组件300。图3所示的背光组件300其具有导光板303、反光片302、增亮膜304、扩散膜305。LED发光器件100和PCB板301连接并设于导光板303一侧,反光片302和增亮膜304分别设于导光板303的下表面和上表面,扩散膜305设于增亮膜304上表面。本实施例的背光组件300其NTSC最高可达95%以上。
本实用新型并不局限于上述实施方式,凡是对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围,倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内,则本实用新型也意味着包含这些改动和变型。
Claims (10)
1.一种广色域LED发光器件,包括一LED支架,所述LED支架顶部向内凹陷形成用于安装LED芯片的凹槽,在凹槽底部设有至少一个LED芯片,其特征在于,所述LED芯片为蓝光或紫光LED芯片,在所述凹槽内填充有荧光转换复合层,所述荧光转换复合层包括一覆盖于LED芯片的出光面的表面的红色荧光转换层、一层叠于红色荧光转换层上表面的绿色荧光转换层、及一层叠于绿色荧光转换层上表面的在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层。
2.根据权利要求1所述的广色域LED发光器件,其特征在于,红色荧光转换层、绿色荧光转换层、及在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层三者在LED支架的凹槽内的填充厚度均为凹槽深度的1/3。
3.根据权利要求1或2所述的广色域LED发光器件,其特征在于,所述在460~510nm波段范围有强吸收的荧光转换层其采用的荧光转换材料的峰值波长在460-510nm之间,半峰宽小于40nm,104L·mol-1·cm-1<吸收系数ε<106L·mol-1·cm-1,且在550nm-610nm区域无发射或发射光较弱。
4.根据权利要求3所述的广色域LED发光器件,其特征在于,所述荧光转换材料选自在460~510nm波段范围有强吸收的钨酸盐、有机化合物、或掺杂Pr3+的β-赛隆。
5.根据权利要求1所述的广色域LED发光器件,其特征在于,所述红色荧光转换层其采用的荧光转换材料为峰值波长在620nm-670nm之间、半峰宽在100nm以下的红色荧光转换材料。
6.根据权利要求5所述的广色域LED发光器件,其特征在于,所述红色荧光转换材料选自氮化物、硅酸盐、量子点、K/Na2SiF6:Mn4+或K/Na2TiF6:Mn4+。
7.根据权利要求1所述的广色域LED发光器件,其特征在于,所述绿色荧光转换层其采用的荧光转换材料为峰值波长在510nm-545nm之间、半峰宽在70nm以下的绿色荧光转换材料。
8.根据权利要求7所述的广色域LED发光器件,其特征在于,所述绿色荧光转换材料选自掺杂Eu2+的β-赛隆、硅酸盐或量子点。
9.一种广色域LED背光组件,其特征在于,其包括如权利要求1~8任一项所述的广色域LED发光器件。
10.根据权利要求9所述的广色域LED背光组件,其特征在于,所述背光组件为直下式背光组件或侧入式背光组件。
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