[实用新型]一种基于无镉量子点荧光粉的白光LED器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及LED照明设备，特别是一种基于无镉量子点荧光粉的白光LED器件。

背景技术

对于一般照明而言，人们更多要求的是白光，而通过LED实现白光的方式一般可分为多LED芯片组合型白光LED、有机白光LED和光转换型白光LED三种。目前LED芯片已经能够实现红、绿、蓝（RGB）三基色的高亮度发光，多LED芯片组合型白光LED就是将红、绿、蓝三种LED芯片以一定的方式排布集合成一个发白光的LED模块，从而实现白光输出。这类LED目前主要用于显示屏、液晶屏和电视机等的背光源。RGB多芯片技术是利用三基色芯片组合的原理实现白光，这类LED的优点是发光效率高，显色性好（约为90左右）。但其缺点也比较多：由于三种颜色LED的发光效率不同，正向趋向电压不同，各单个LED芯片的性能也不同，因此通常需要集成电路芯片控制和相对复杂的监控与反馈系统来稳定输出光的颜色稳定性，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。

有机白光LED是将多层有机聚合物电致发光薄膜分别掺杂红、绿、蓝三基色荧光染料而得到白光，也可将三基色荧光染料分别沉淀在不同的量子阱中，利用有机多量子阱电致发光器件得到白光。但这类LED目前还处于试研发阶段，在技术上还不成熟，同时有机发光材料的不稳定性和寿命短等问题也限制了有机白光LED的发展。

光转换型白光LED是目前使用最多和应用范围最广的白光LED，它是利用蓝光（或近紫外光）LED芯片发出蓝光（或者近紫外光），然后将其与激发荧光材料产生的黄光、红光（或红、绿、蓝光）复合形成白光。

荧光粉的选择必须满足两个条件，第一是荧光粉的激发光谱必须与所选择的LED芯片的发射光谱相匹配，这样才能保证荧光粉材料被高效激发，获得高的光转换效率；第二是荧光粉的发射光谱可与蓝光芯片发射出的蓝光复合形成白光，或者在近紫外光激发下能复合或者单独形成白光。同时，为了保证白光LED的性能，荧光粉体还应有物理、化学的稳定性，抗潮，不与封装材料、半导体芯片发生作用，颗粒细小不易团聚，且发光具有优良的温度猝灭特征。

荧光粉粉体获得容易、制备工艺成熟、成本低、特性易于调整，因此在光转换白光LED中应用广泛。但由于荧光粉材料的发光特性限制，对于某一特定基质的荧光粉材料而言，发射波长的控制比较难，而且荧光粉材料的发光效率普遍不高。目前越来越多的研究者开始尝试将一种新型荧光材料——半导体量子点，应用在白光LED中。

量子点（quantumdots）是一种由II-VI或III-V族元素组成的半导体纳米颗粒，由于其存在量子尺寸效应，因而具有既不同于体相材料又有别于一般分子的光学和电子学性质。当量子点受到一定能量的光激发后可发出荧光，并且荧光发射波长可通过改变量子点的尺寸来进行调节，同时其具有连续的激发光谱，使得不同尺寸的量子点能被单一波长的光激发而发出不同颜色的荧光，并且具有较高的荧光量子效率、摩尔消光系数、狭窄而对称的荧光发射谱、较强的光漂白抗性。近年来，量子点由于其出色的光学性能，已经在细胞标记、活体成像、荧光微球等诸多方面得到广泛应用。近年来，利用半导体量子点的光致发光性能，将量子点作为一种光转换材料来完全或者部分替代传统荧光粉材料在光转换白光LED的应用发展迅速。但该类LED器件往往将量子点荧光粉材料涂抹或点涂在LED芯片上，形成一荧光层，然后再在荧光层外覆盖环氧树脂以封装，由于荧光层的厚度、分布不能精确控制，不能保障光色的均匀性，同时，现有LED器件存在出光率较低和散热效率低的问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种基于无镉量子点荧光粉的白光LED器件，其光色均匀、出光率高和散热效率高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于无镉量子点荧光粉的白光LED器件，包括LED芯片、反光罩、散热器和透光罩，所述反光罩为上端开口下端封闭的壳体，反光罩的内表面均为反光面，所述LED芯片焊接于反光罩内表面的底部，所述反光罩的下部固接有散热器，所述透光罩与反光罩固接，所述透光罩与LED芯片之间设有用于覆盖LED芯片的量子点发光灌封胶体。

作为上述技术方案的改进，所述LED芯片包括依次叠装的基板、N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层，所述N型氮化镓层上设置有N电极，所述P型氮化镓层上设置有P电极，所述基板与反光罩焊接。

进一步，所述基板为蓝宝石基板、硅基板、氮化镓基板或氮化铝基板。