CN105810674B - 一种led发光器件和应用该led发光器件的背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED发光器件，包括有紫光LED芯片、蓝光LED芯片、覆盖于所述紫光LED芯片和所述蓝光LED芯片上的荧光胶；所述荧光胶包含有氮氧化物绿色荧光粉、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉、Mn4+激活氟化物红色荧光粉和硅胶；所述氮氧化物绿色荧光粉的重量在所述氮氧化物绿色荧光粉、所述半波宽在40nm以下的绿色荧光粉和所述Mn4+激活氟化物红色荧光粉三者总重中的质量百分比≤25％。本发明还公开了一种应用该LED发光器件的背光模组。本发明所述的LED发光器件，可以获取高色域，并且可以实现量产，可靠性高。将该LED发光器件应用于背光模组中，所制得的LED电视在NTSC色域上接近量子点(QD)电视，使观众获得良好的视觉体验。
Description
技术领域
本发明属于发光二极管(LED)技术领域，具体涉及一种LED发光器件和应用该LED发光器件的背光模组。
背景技术
色彩表现度可用NTSC色域来定量衡量，NTSC色域越高，色彩越丰富。普通LED电视的NTSC色域只有72％，而量子点(QD)电视的NTSC色域覆盖率高达110％。因此，近年来，在高色彩表现度电视大受追捧的趋势下，量子点电视广为畅销。
然而，量子点(QD)大多含重金属镉(Cd)，这种重污染金属在欧盟是严禁使用的，而且量子点(QD)本身耐湿耐氧能力较差。而对于传统LED红/绿色荧光粉，其NTSC色域比量子点(QD)低20％，很难满足高端市场的需求。近年来，使用窄半波宽的红色荧光粉搭配传统LED绿色荧光粉的方法所获取的NTSC色域得以大幅度提升，但仍然比量子点(QD)低10％左右，即很难有接近QD达到的NTSC色域。
此外，受紫光激发的窄半波宽(常指半波宽40nm以下)的新型绿色荧光粉用于LED封装，其达到的NTSC色域与QD所能达到的NTSC色域接近，但是窄半波宽的新型绿色荧光粉开发进展缓慢，而蓝光激发效率较低，导致用粉量很大，使得荧光粉的比例超过硅胶，从而导致无法实现量产。
因此，在现有的LED封装技术的基础上研制出一种高可靠性LED发光器件，使得其可以达到与QD接近的NTSC色域值，并实现量产，仍然是本技术领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的其中一个目的是提供一种LED发光器件，其NTSC色域得以大幅度提升，可以在现有工艺基础平台上实现量产，并且可靠性高。
本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：
一种LED发光器件，其特征在于：
包括有紫光LED芯片、蓝光LED芯片、覆盖于所述紫光LED芯片和所述蓝光LED芯片上的荧光胶；所述荧光胶包含有氮氧化物绿色荧光粉、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉、Mn4+激活氟化物红色荧光粉和硅胶。
进一步的，所述氮氧化物绿色荧光粉的重量在所述氮氧化物绿色荧光粉、所述半波宽在40nm以下的绿色荧光粉和所述Mn4+激活氟化物红色荧光粉三者总重中的质量百分比≤25％。
进一步的，所述荧光胶包括有第一荧光层、第二荧光层和第三荧光层，所述第一荧光层、所述第二荧光层和所述第三荧光层由下至上依次层叠分布；所述第一荧光层、所述第二荧光层和所述第三荧光层三者均包含有所述硅胶，所述氮氧化物绿色荧光粉在所述第一荧光层内，所述半波宽在40nm以下的绿色荧光粉在所述第二荧光层内，所述Mn4+激活氟化物红色荧光粉在所述第三荧光层内。
进一步的，所述紫光LED芯片的波长范围为380～439nm。
进一步的，所述蓝光LED芯片的波长范围为440～465nm。
进一步的，所述Mn4+激活氟化物红色荧光粉的元素组成结构为MI2MIIF6/Mn，其峰值波长为625～670nm，其中，MI是K、Na元素中的一种或多种组合，MII是Ge、Si、Sn、Ti、Zr元素中的一种或多种组合。
进一步的，所述Mn4+激活氟化物红色荧光粉是K/Na2SiF6:Mn4+、K/Na2GeF6:Mn4+、K/Na2TiF6:Mn4+中的一种或多种组合。
进一步的，所述半波宽在40nm以下的绿色荧光粉的元素组成结构为MMgAlO/EuMn(镁铝酸盐)，其峰值波长为500～540nm，其中，M为Ba、Sr、Ca、Zn元素中的一种。
进一步的，所述氮氧化物绿色荧光粉的元素组成结构为SiAlON，其峰值波长为525～550nm。
本发明的另一个目的是提供一种背光模组，将上述LED发光器件应用于该背光模组中，使得该背光模组可以获取高NTSC色域值，并且还可以保证高可靠性。
相对于现有技术，本发明具有以下有益技术效果：
(1)本发明提供的一种LED发光器件，同时配置有紫光LED芯片和蓝光LED芯片，而且所使用的荧光胶共包含有三种荧光粉(即加入窄半波宽的绿色荧光粉)，其中的半波宽在40nm以下(即窄半波宽)的绿色荧光粉主要受紫光激发，其中的Mn4+激活氟化物红色荧光粉和氮氧化物绿色荧光粉主要受蓝光激发，突破了传统LED荧光粉封装的色域覆盖极限，具体的，本发明获取的NTSC色域值可以在现有LED发光器件的基础上提升5％～15％，已经非常接近量子点(QD)所能达到的NTSC色域值，色彩表现度极其丰富。
(2)本发明提供的一种LED发光器件，由于同时采用两种发光芯片(紫光LED芯片和蓝光LED芯片)对荧光粉进行激发，激发效率得以大幅度提高，因此荧光粉的使用量只需很少，即荧光粉(尤其是半波宽在40nm以下的窄半波宽绿色荧光粉)在荧光胶中的比例小于硅胶在荧光胶中的比例，从而使得该LED发光器件在现有工艺基础平台上即可实现批量化生产。
(3)本发明提供的一种LED背光模组，使用本发明所述的LED发光器件，使其在获取高NTSC色域的同时保证了高可靠性。将该LED背光模组使用到LED电视制造当中，制得的LED电视在NTSC色域方面与量子点(QD)电视非常接近，从而使LED电视可以获取极高的色彩表现度，给顾客带来良好的视觉体验，符合市场潮流，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明提供的LED发光器件的一种结构示意图。
附图标记：
11、紫光LED芯片；12、蓝光LED芯片；13、荧光胶；131、氮氧化物绿色荧光粉；132、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉；133、Mn4+激活氟化物红色荧光粉；134、硅胶；135、第一荧光层；136、第二荧光层；137、第三荧光层；14、封装基板。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
请参阅图1，本发明公开了一种LED发光器件，包括有紫光LED芯片11、蓝光LED芯片12、荧光胶13和封装基板14，紫光LED芯片11和蓝光LED芯片12均安装于封装基板14上，荧光胶13覆盖于紫光LED芯片11和蓝光LED芯片12的出光面上且覆盖于封装基板14的上表面上。荧光胶13包含有氮氧化物绿色荧光粉131、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132、Mn4+激活氟化物红色荧光粉133和硅胶134。Mn4+激活氟化物红色荧光粉133和氮氧化物绿色荧光粉131主要受蓝光LED芯片12发出的蓝光进行激发，并分别发出红光和绿光；半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132主要受紫光LED芯片11发出的紫光进行激发，并发出绿光。
需要注意的是，本发明所述的紫光LED芯片11、蓝光LED芯片12在封装基板14上的布置包括但不限于附图1所示，其还可以为其它的布置，比如紫光LED芯片11的出光面高于蓝光LED芯片12的出光面、或者紫光LED芯片11的出光面低于蓝光LED芯片12的出光面等等，这些变化均不会对本发明所获得的技术效果构成影响，因此，其均属于本发明的等效保护范围。
其中，氮氧化物绿色荧光粉131的添加量可以影响整个LED发光器件的NTSC色域和荧光胶13的封装浓度。发明人经过长期的生产实践研究发现：氮氧化物绿色荧光粉131的添加量过多时，LED发光器件的NTSC色域的提升并不明显；而氮氧化物绿色荧光粉131的添加量过少时，荧光胶13的封装浓度则会大大提高，批量化生产难度加大。优选的，在本发明中，氮氧化物绿色荧光粉131的重量在氮氧化物绿色荧光粉131、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132和Mn4+激活氟化物红色荧光粉133三者总重中的质量百分比≤25％。换言之，通过在各荧光粉的质量比例之间进行调节，制得的LED发光器件的NTSC色域值可以得到大幅度的提升，而且荧光胶13的封装浓度也可以得到有效控制，以实现批量化生产。
其中，荧光胶13包括有第一荧光层135、第二荧光层136和第三荧光层137，第一荧光层135、第二荧光层136和第三荧光层137由下至上依次层叠分布，即在发明中，第一荧光层135直接覆盖于紫光LED芯片11和蓝光LED芯片12的出光面上且覆盖于封装基板14的上表面上。第一荧光层135、第二荧光层136和第三荧光层137三者均包含有硅胶134，氮氧化物绿色荧光粉131在第一荧光层135内(氮氧化物绿色荧光粉131和硅胶134混合均匀)，半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132在第二荧光层136内(半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132和硅胶134混合均匀)，Mn4+激活氟化物红色荧光粉133在第三荧光层133内(Mn4+激活氟化物红色荧光粉133和硅胶134同样混合均匀)。将荧光胶13分为三层荧光层结构，其中，把热稳定性最好的氮氧化物绿色荧光粉131均匀分布在离LED芯片最近的最下面一层，由于氮氧化物绿色荧光粉131具有优异的耐高温性能，热稳定性高，因此LED芯片产生的高热量对其波长转换功能基本没有产生影响；把耐高温高湿性能较差的Mn4+激活氟化物红色荧光粉均匀分布在离LED芯片最远的最上面一层以使其与发热量较大的LED芯片区域隔离，有效地降低了LED芯片产生的热量对其波长转换功能产生的劣化影响，从而有效地保证该LED发光器件在获取高色域的基础上有效地保证了高可靠性。
其中，紫光LED芯片11的波长范围为380～439nm，蓝光LED芯片12的波长范围为440～465nm。
其中，Mn4+激活氟化物红色荧光粉133的元素组成结构为MI2MIIF6/Mn，其峰值波长为625～670nm，MI是K、Na元素中的一种或多种组合，MII是Ge、Si、Sn、Ti、Zr元素中的一种或多种组合。具体地，Mn4+激活氟化物红色荧光粉133选择K/Na2SiF6:Mn4+、K/Na2GeF6:Mn4+、K/Na2TiF6:Mn4+中的一种或多种组合。
其中，半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132的元素组成结构为MMgAlO/EuMn(镁铝酸盐)，其峰值波长为500～540nm，M为Ba、Sr、Ca、Zn元素中的一种。
其中，氮氧化物绿色荧光粉131的元素组成结构为SiAlON，其峰值波长为525～550nm。
综上所述可知：(1)在荧光胶13中加入半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132，并控制氮氧化物绿色荧光粉131在所有荧光粉中的质量比例，可以使该LED发光器件获取很高的NTSC色域值，而且荧光胶13的浓度也得以一定的控制，有利于批量化生产；(2)紫光LED芯片11和蓝光LED芯片12同时存在，使得荧光粉的激发效率得以大幅度提升，从而使该LED发光器件的灯珠封装亮度大大提高，则荧光粉在荧光胶13中的浓度大为减少，使得在现有工艺基础平台上便可以实现批量化生产；(3)将荧光胶13设为三层荧光层分布结构，使得该LED发光器件的可靠性得到有效保证。
本发明还公开了一种背光模组，将本发明所述的LED发光器件应用于该背光模组中，从而使得该背光模组可以获取高色域，并且还能保证高可靠性。将本发明所公开的LED发光器件应用于侧入式或直下式LED背光模组中，然后将该背光模组运用在LED电视中，可以使LED电视具备很高的色彩表现度，从而让观众可以体验到良好的视觉效果。
为便于更好地理解本发明，下面结合各实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
本实施例提供了一种LED发光器件，如图1所示：
包括紫光LED芯片11、蓝光LED芯片12和荧光胶13，紫光LED芯片11和蓝光LED芯片12两者均安装于封装基板14上，且紫光LED芯片11和蓝光LED芯片12的出光面均朝上，其中，蓝光LED芯片12的主波长为452.5nm，紫光LED芯片11的主波长为400nm。
具体的，荧光胶13包括有第一荧光层135、第二荧光层136和第三荧光层137。第一荧光层135由氮氧化物绿色荧光粉131和硅胶134混合均匀而成，其具体工艺方法为：分别称取相应重量的氮氧化物绿色荧光粉131和硅胶134，混合后均匀搅拌、脱泡、烤干即可制成。第二荧光层136由半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132和硅胶134混合均匀而成，其具体工艺方法为：分别称取相应重量的半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132和硅胶134，混合后均匀搅拌、脱泡、烤干即可制成。第三荧光层137由Mn4+激活氟化物红色荧光粉133和硅胶134混合均匀而成，其具体工艺方法为：分别称取相应重量的Mn4+激活氟化物红色荧光粉133和硅胶134，混合后均匀搅拌、脱泡、烤干即可制成。第一荧光层135、第二荧光层136和第三荧光层137由下至上依次层叠分布，即第一荧光层135直接涂覆于紫光LED芯片11和蓝光LED芯片12的出光面上且覆盖于封装基板14的上表面上。
在本实施例中，氮氧化物绿色荧光粉131的重量在氮氧化物绿色荧光粉131、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132和Mn4+激活氟化物红色荧光粉133三者总重中的质量百分比为5％。
其中，主要受蓝光激发的Mn4+激活氟化物红色荧光粉133选择K2SiF6:Mn4+，其峰值波长630nm；主要受紫光激发的半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132的元素组成结构为MMgAlO/EuMn(镁铝酸盐)，其峰值波长为520nm、半峰宽为40nm；主要受蓝光激发的氮氧化物绿色荧光粉131的元素组成结构为SiAlON，其峰值波长为530nm。
基于上述设计，本实施例提供的LED发光器件的NTSC色域可以提高8％，并具有很高的可靠性。而且，主要受紫光激发的半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132在荧光胶13中的封装浓度大为降低，因此，在现有量产工艺基础上便可以实现批量化生产。
本实施例还提供了一种背光模组，本实施例提供的LED发光器件应用于该背光模组中，使得该背光模组在获得高NTSC色域的同时还具备高可靠性。
实施例2
本实施例提供了另一种LED发光器件，其与实施例1所述的LED发光器件的不同之处在于：
(1)紫光LED芯片11的主波长为410nm；
(2)氮氧化物绿色荧光粉131的重量在氮氧化物绿色荧光粉131、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132和Mn4+激活氟化物红色荧光粉133三者总重中的质量百分比为2％；
(3)主要受紫光激发的半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132的峰值波长为517nm；
(4)本实施例提供的LED发光器件的NTSC色域可以提高10％。
本实施例的其余部分技术方案、其它技术效果与实施例1完全相同，在此不再赘述。
本实施例还提供了一种背光模组，本实施例提供的LED发光器件应用于该背光模组中，使得该背光模组在获得高NTSC色域的同时还具备高可靠性。
实施例3
本实施例提供了另一种LED发光器件，其与实施例1所述的LED发光器件的不同之处在于：
(1)氮氧化物绿色荧光粉131的重量在氮氧化物绿色荧光粉131、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132和Mn4+激活氟化物红色荧光粉133三者总重中的质量百分比为8％；
(2)主要受紫光激发的半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132具体选择SrMgAlO/EuMn(锶镁铝酸盐)，其峰值波长为515nm；
(3)本实施例提供的LED发光器件的NTSC色域可以提高6％；与实施例1相比，本实施例提供的LED发光器件的灯珠封装亮度可以提升2％～3％，封装至相同色点(0.26，0.23)，荧光胶13的封装浓度可以降低8％左右，因此，在现有的量产工艺基础上当然可以实现批量化生产。
本实施例其余部分技术方案、其它技术效果与实施例1完全相同，在此不再赘述。
本实施例还提供了一种背光模组，本实施例提供的LED发光器件应用于该背光模组中，使得该背光模组在获得高NTSC色域的同时还具备高可靠性。
实施例4
本实施例提供了另一种LED发光器件，其与实施例1所述的LED发光器件的不同之处在于：
(1)蓝光LED芯片12的主波长为455nm；
(2)氮氧化物绿色荧光粉131的重量在氮氧化物绿色荧光粉131、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132和Mn4+激活氟化物红色荧光粉133三者总重中的质量百分比为20％；
(3)主要受蓝光激发的Mn4+激活氟化物红色荧光粉133选择K/Na2GeF6:Mn4+；
(4)主要受紫光激发的半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132的峰值波长为517nm；
(5)与实施例2相比，本实施例提供的LED发光器件的封装亮度可以提升10％～12％，封装至相同色点(0.26，0.23)，荧光胶13的封装浓度可以降低15％左右，因此，在现有的量产工艺基础上也当然可以实现批量化生产。
本实施例其余部分技术方案、其它技术效果与实施例1完全相同，在此不再赘述。
本实施例还提供了一种背光模组，本实施例提供的LED发光器件应用于该背光模组中，使得该背光模组在获得高NTSC色域的同时还具备高可靠性。
实施例5
本实施例提供了另一种LED发光器件，其与实施例2所述的LED发光器件的不同之处在于：
(1)蓝光LED芯片12的主波长为445nm；
(2)氮氧化物绿色荧光粉131的重量在氮氧化物绿色荧光粉131、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132和Mn4+激活氟化物红色荧光粉133三者总重中的质量百分比为10％；
(3)主要受蓝光激发的Mn4+激活氟化物红色荧光粉133选择K2TiF6:Mn4+；
(4)主要受紫光激发的半波宽在40nm以下的绿色荧光粉132的峰值波长为515nm；
(5)本实施例提供的LED发光器件的NTSC色域可以提高4％；与实施例2相比，本实施例提供的LED发光器件的灯珠封装亮度可以提升5％～8％，封装至相同色点(0.26，0.23)，荧光胶13的封装浓度可以降低10％左右，因此，在现有的量产工艺基础上也可以实现批量化生产。
本实施例其余部分技术方案、其它技术效果与实施例1完全相同，在此不再赘述。
本实施例还提供了一种背光模组，本实施例提供的LED发光器件应用于该背光模组中，使得该背光模组在获得高NTSC色域的同时还具备高可靠性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种LED发光器件，其特征在于：
包括有紫光LED芯片、蓝光LED芯片、覆盖于所述紫光LED芯片和所述蓝光LED芯片上的荧光胶；所述荧光胶包含有氮氧化物绿色荧光粉、半波宽在40nm以下的绿色荧光粉、Mn4+激活氟化物红色荧光粉和硅胶，所述氮氧化物绿色荧光粉的重量在所述氮氧化物绿色荧光粉、所述半波宽在40nm以下的绿色荧光粉和所述Mn4+激活氟化物红色荧光粉三者总重中的质量百分比≤25％。
2.根据权利要求1所述的LED发光器件，其特征在于：所述荧光胶包括有第一荧光层、第二荧光层和第三荧光层，所述第一荧光层、所述第二荧光层和所述第三荧光层由下至上依次层叠分布；所述第一荧光层、所述第二荧光层和所述第三荧光层三者均包含有所述硅胶，所述氮氧化物绿色荧光粉在所述第一荧光层内，所述半波宽在40nm以下的绿色荧光粉在所述第二荧光层内，所述Mn4+激活氟化物红色荧光粉在所述第三荧光层内。
3.根据权利要求1～2任一项所述的LED发光器件，其特征在于：所述紫光LED芯片的波长范围为380～439nm。
4.根据权利要求1～2任一项所述的LED发光器件，其特征在于：所述蓝光LED芯片的波长范围为440～465nm。
5.根据权利要求1～2任一项所述的LED发光器件，其特征在于：所述Mn4+激活氟化物红色荧光粉的元素组成结构为MI2MIIF6/Mn，其峰值波长为625～670nm，其中，MI是K、Na元素中的一种或多种组合，MII是Ge、Si、Sn、Ti、Zr元素中的一种或多种组合。
6.根据权利要求5所述的LED发光器件，其特征在于：所述Mn4+激活氟化物红色荧光粉是K/Na2SiF6:Mn4+、K/Na2GeF6:Mn4+、K/Na2TiF6:Mn4+中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1～2任一项所述的LED发光器件，其特征在于：所述半波宽在40nm以下的绿色荧光粉的元素组成结构为MMgAlO/EuMn，其峰值波长为500～540nm，其中，M为Ba、Sr、Ca、Zn元素中的一种。
8.根据权利要求1～2任一项所述的LED发光器件，其特征在于：所述氮氧化物绿色荧光粉的元素组成结构为SiAlON，其峰值波长为525～550nm。
9.一种背光模组，其特征在于：该背光模组应用权利要求1～8任一项所述的LED发光器件。
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