CN110752283A - 一种宽带近红外led器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带近红外LED器件，包括铋掺杂玻璃、LED芯片和聚光罩，铋掺杂玻璃和聚光罩组成一个密封的腔体，LED芯片位于腔体底部，铋掺杂玻璃位于LED芯片上方，和LED芯片相对；所述聚光罩用于聚光，所述LED芯片为近紫外到蓝光波段的LED芯片。所述LED器件可以提供超宽带的光谱，覆盖1000 nm到1700 nm的近红外波段。其具有能耗低、体积小、寿命长、响应速度快和可靠性高等优点。提供的LED器件结构简单，成本低，便于大规模生产，在应用于生物医学成像、肿瘤组织诊断、健康实时监测和食品成分分析等领域具有巨大潜力。
Description
技术领域
本发明涉及一种近红外光源，特别涉及一种宽带近红外LED器件。
背景技术
近红外线是一种介于可见光和中红外线之间的电磁波。它具有无损伤和深穿透的特性。因此，近红外线被广泛应用于生物医学成像、肿瘤组织诊断、健康实时监测、食品成分分析和虹膜识别等诸多领域。然而，目前的近红外光源却十分有限，尤其是缺少具有宽带近红外发光特性的光源。在当前主流的近红外光源中，钨卤素灯可以提供覆盖可见到红外范围的超宽带光谱，但是其寿命短，效率低，发热高；超连续谱固体激光器具有覆盖400 nm到2400 nm范围的优异光谱特性，然而其能耗高，造价相对昂贵且占用空间不便于携带；近红外LED芯片具有诸多优点，包括体积小、响应快、效率高、能耗低和易携带等特性，可是其光谱带宽极窄，通常不超过50 nm。因此，在当今社会的生产和生活中，人们迫切需要一种具有宽带、光谱稳定、能耗低、寿命长和易携带等特性的新型近红外光源。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种宽带近红外LED器件。
本发明的目的至少是通过以下技术方案之一实现的。
本发明提供了一种宽带近红外LED器件，包括铋掺杂玻璃、LED芯片和聚光罩，铋掺杂玻璃和聚光罩组成一个密封的腔体，LED芯片位于腔体底部，铋掺杂玻璃位于LED芯片上方，和LED芯片相对，构成腔体顶部，聚光罩构成腔体壁；所述聚光罩用于聚光，所述LED芯片为近紫外到蓝光波段的LED芯片；所述LED器件还包括和LED芯片相连接的散热结构。
优选地，所述LED器件还包括散热片，位于LED芯片下表面。
优选地，所述铋掺杂玻璃包括硅酸盐铋掺杂玻璃、锗酸盐铋掺杂玻璃、磷酸盐铋掺杂玻璃、硅酸盐铋掺杂玻璃和硼酸盐铋掺杂玻璃中的一种以上。
优选地，铋掺杂玻璃中铋掺杂的浓度为0.5~3 mol%。
优选地，铋掺杂玻璃中铋掺杂的浓度为1 mol%。
优选地，铋掺杂玻璃中铋掺杂的浓度为0.5 mol%。
优选地，铋掺杂玻璃中铋掺杂的浓度为3 mol%。
优选地，所述LED芯片作为激发光源的波长为365nm~460nm。
优选地，所述LED芯片为365 nm的紫外LED芯片。
优选地，所述LED芯片为380 nm的紫外LED芯片。
优选地，所述LED芯片为395 nm的紫外LED芯片。
优选地，所述LED芯片为460 nm的蓝光LED芯片。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果和优点：
(1) 和现有的近红外LED芯片相比，本发明提供的LED器件可以提供覆盖1000 nm到1700 nm的超宽带近红外光谱；
(2) 本发明提供的LED器件结构简单，制作成本低，可以方便地进行大规模生产；
(3) 本发明提供的LED器件体积小，占用空间少，具有极高的便携性。
附图说明
图1为实施例提供的宽带近红外LED器件的示意图；
图2为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4中宽带近红外LED光源的发射光谱；
图3为实施例5、实施例6、实施例7和实施例8中宽带近红外LED光源的发射光谱；
图4为实施例9、实施例10、实施例11和实施例12中宽带近红外LED光源的发射光谱；
图5为实施例13、实施例14、实施例15和实施例16中宽带近红外LED光源的发射光谱；
图1中：1-铋掺杂玻璃；2-聚光罩；3-LED芯片；4-散热片。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施不限于此。
实施例1
本实施例提供了一种宽带近红外LED器件，如图1所示，包括铋掺杂玻璃1、LED芯片3和聚光罩2，铋掺杂玻璃1和聚光罩2组成一个密封的腔体，LED芯片3位于腔体底部，铋掺杂玻璃1位于LED芯片3上方，和LED芯片3相对；所述聚光罩2用于聚光，所述LED芯片3为近紫外到蓝光波段的LED芯片。所述LED器件还包括散热片4，位于LED芯片3下表面。
本实施例选取铋掺杂浓度为0.5 mol%的硼酸盐玻璃作为光转换介质，采用365 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图2所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1186 nm，半高宽251 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施例2
本实施例选取铋掺杂浓度为0.5 mol%的硼酸盐玻璃作为光转换介质，采用380 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图2所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1180 nm，半高宽238 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施例3
本实施例选取铋掺杂浓度为0.5 mol%的硼酸盐玻璃作为光转换介质，采用395 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图2所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1175 nm，半高宽225 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施例4
本实施例选取铋掺杂浓度为0.5 mol%的硼酸盐玻璃作为光转换介质，采用460 nm的蓝光LED芯片作为激发光源。
如图2所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1152 nm，半高宽220 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施5
本实施例选取铋掺杂浓度为3 mol%的锗酸盐玻璃作为光转换介质，采用365 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图3所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1144 nm，半高宽255 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施6
本实施例选取铋掺杂浓度为3 mol%的锗酸盐玻璃作为光转换介质，采用380 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图3所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1156 nm，半高宽275 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施7
本实施例选取铋掺杂浓度为3 mol%的锗酸盐玻璃作为光转换介质，采用395 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图3所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1170 nm，半高宽309 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施8
本实施例选取铋掺杂浓度为3 mol%的锗酸盐玻璃作为光转换介质，采用460 nm的蓝光LED芯片作为激发光源。
如图3所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1192 nm，半高宽266 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施9
本实施例选取铋掺杂浓度为1 mol%的磷酸盐玻璃作为光转换介质，采用365 nm的紫外LED芯片作为激发光源。如图4所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1210 nm，半高宽261 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施10
本实施例选取铋掺杂浓度为1 mol%的磷酸盐玻璃作为光转换介质，采用380 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图4所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1203 nm，半高宽245 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施11
本实施例选取铋掺杂浓度为1 mol%的磷酸盐玻璃作为光转换介质，采用395 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图4所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1198 nm，半高宽226 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施12
本实施例选取铋掺杂浓度为1 mol%的磷酸盐玻璃作为光转换介质，采用460 nm的蓝光LED芯片作为激发光源。
如图4所示，本发明的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1182 nm，半高宽246 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施13
本实施例选取铋掺杂浓度0.5 mol%的硅酸盐玻璃作为光转换介质，采用365 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图5所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1272 nm，半高宽321 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施14
本实施例选取铋掺杂浓度0.5 mol%的硅酸盐玻璃作为光转换介质，采用380 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图5所示，本发明的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1254 nm，半高宽308 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施15
本实施例选取铋掺杂浓度0.5 mol%的硅酸盐玻璃作为光转换介质，采用395 nm的紫外LED芯片作为激发光源。
如图5所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1240 nm，半高宽285 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
实施16
本实施例选取铋掺杂浓度0.5 mol%的硅酸盐玻璃作为光转换介质，采用460 nm的蓝光LED芯片作为激发光源。
如图5所示，本实施例的宽带近红外LED光源的发射光谱，其发射光谱峰大致位于1210 nm，半高宽267 nm，覆盖1000 nm到1700 nm范围的近红外波段。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种宽带近红外LED器件，其特征在于，包括铋掺杂玻璃、LED芯片和聚光罩，铋掺杂玻璃和聚光罩组成一个密封的腔体，LED芯片位于腔体底部，铋掺杂玻璃位于LED芯片上方，和LED芯片相对，构成腔体顶部，聚光罩构成腔体壁；所述聚光罩用于聚光，所述LED芯片为近紫外到蓝光波段的LED芯片；所述LED器件还包括和LED芯片相连接的散热结构。
2.根据权利要求1所述的宽带近红外LED器件，其特征在于，所述散热结构为散热片，位于LED芯片下表面。
3.根据权利要求1所述的宽带近红外LED器件，其特征在于，所述铋掺杂玻璃包括硅酸盐铋掺杂玻璃、锗酸盐铋掺杂玻璃、磷酸盐铋掺杂玻璃、硅酸盐铋掺杂玻璃和硼酸盐铋掺杂玻璃中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的宽带近红外LED器件，其特征在于，铋掺杂玻璃中铋掺杂的浓度为0.5~3 mol%。
5.根据权利要求1所述的宽带近红外LED器件，其特征在于，铋掺杂玻璃中铋掺杂的浓度为1 mol%。
6.根据权利要求1所述的宽带近红外LED器件，其特征在于，铋掺杂玻璃中铋掺杂的浓度为0.5 mol%。
7.根据权利要求1所述的宽带近红外LED器件，其特征在于，铋掺杂玻璃中铋掺杂的浓度为3 mol%。
8.根据权利要求1所述的宽带近红外LED器件，其特征在于，所述LED芯片作为激发光源的波长为365nm~460nm。
9.根据权利要求1所述的宽带近红外LED器件，其特征在于，所述LED芯片为380 nm的紫外LED芯片。
10.根据权利要求1所述的宽带近红外LED器件，其特征在于，所述LED芯片为395 nm的紫外LED芯片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200204 |