一種硅烷功能化碳點激發的白光LED及其制備方法技術

一種硅烷功能化碳點激發的白光LED及其制備方法，包括絕緣底座、碗形反射鏡、藍光LED芯片和透鏡，碗形反射鏡設置在絕緣底座上，碗形反射鏡與絕緣底座之間設有導熱片，絕緣底座上設置有與藍光LED芯片連接的兩個電極，藍光LED芯片固定在碗形反射鏡中，碗形反射鏡的外部設置有透鏡，透鏡內填充滿透明封裝材料和硅烷功能化碳點的混合物；將有機多元酸加入在氮氣保護下沸騰回流的硅烷液體中，使有機多元酸熱解合成硅烷功能化碳點，將藍光LED芯片固定在碗形反射鏡中，在碗形反射鏡的外部放置透鏡并填充滿硅烷功能化碳點和透明封裝材料的混合物。本發明專利技術有利于提高LED的發光效率、使用穩定性和壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種白光LED及其制備方法，具體的說是通過藍光LED激發硅烷功能化碳點發光制造的一種白光LED，屬于半導體照明

技術介紹
LED是一種新型固態光源，具有節能、牢固、環保、壽命長和體積小等優點，己成為光電子、照明等領域的研究熱點。其中，白光LED已經成為新一代的照明光源，廣泛應用于大型顯示屏、景觀照明、汽車用燈、液晶顯示器背光源和裝飾等領域。目前，白光LED主要有三基色LED芯片組合和熒光粉轉換波長得到，而后者是目前獲得白光LED的主流技術。如利用InGaN藍光LED芯片激發稀土熒光粉，或者用紫外LED芯片激發外層三基色熒光粉，產生的多色光混合形成白光。但是當前稀土熒光粉的光譜中缺少紅色成分，導致其顯色指數和發光效率都不高，且熒光粉的制備通常采用傳統的高溫固相法，合成溫度高，導致成本高，不利于LED的商業化發展。同時，三基色不同熒光粉的吸收/激發/發射光譜、壽命、耐熱、化學穩定性不一致，色坐標和色域不易調制，且發光材料之間因光線的交互相吸而降低了 LED熒光產率，對白光LED的應用造成了巨大的阻礙。熒光粉材料是微米或幾十微米量級的固體不透明顆粒，存在較嚴重的擋光問題，導致發光不均勻。而且熒光粉在封裝膠中是懸濁液形式存在，存在沉降問題，導致熒光粉涂覆不均勻，造成發光不均。因此，需要研發一類新型的成本低、色域寬、顯色指數高、穩定性好、透明、均勻分散的熒光轉換材料來制備白光LED以解決現有技術存在的問題和不足。
技術實現思路
針對現有白光LED技術存在的問題，本專利技術提供一種硅烷功能化碳點激發的白光LED,以解決目前白光LED顯色性偏低、色域偏窄和穩定性差等問題。本專利技術還提供一種該白光LED的制備方法。本專利技術的硅烷功能化碳點激發的白光LED，采用以下技術方案:該白光LED，包括絕緣底座、碗形反射鏡、藍光LED芯片和透鏡，碗形反射鏡與絕緣底座之間設有導熱片，絕緣底座上設置有與藍光LED芯片連接的兩個電極，藍光LED芯片固定在碗形反射鏡中，碗形反射鏡的外部設置有透鏡，透鏡內填充滿透明封裝材料和硅烷功能化碳點的混合物，該混合物將電極與藍光LED芯片的連接線、碗形反射鏡和藍光LED芯片包裹在絕緣底座上。所述藍光LED芯片的發射波長為420nm-480nm。所述硅烷功能化碳點是將有機多元酸加入氮氣保護下沸騰回流硅烷液體中使有機多元酸熱解合成得到的硅烷共價鍵修飾的功能化碳點，是一種透明、均勻、穩定的膠體發光材料，避免了傳統熒光粉在封裝膠中的沉降、分散性差、顆粒不均勻、吸收和透過不均勻等問題。碳點的制備均溫度較低，與傳統熒光粉的高溫生產工藝相比，具有操作溫度低，制作時間短等優勢。所述硅烷功能化碳點的激發波長從綠光520nm到紅光650nm，通過藍光LED激發發紅綠黃光碳點按不同比例混合后的硅烷功能化碳點，可以得到不同顏色、色度值、色溫、顯色指數的白光LED。透明封裝材料為環氧樹脂、硅膠或硅樹脂等。上述白光LED通過碳點在藍光激發下獲得的發射光強度非常高，有利于提高LED的發光效率。上述白光LED的制備方法，包括以下步驟:(I)使硅烷在氮氣保護下沸騰回流，將有機多元酸以0.002g/mL-5g/mL的比例加入回流的硅烷液體中，使多元酸熱解合成硅烷共價鍵結合的功能化碳點，冷卻純化后即得到透明、均勻、穩定的膠體發光材料硅烷功能化碳點；通過控制檸檬酸的加入量和反應時間可以得到發黃光、綠光和紅光的硅烷功能化碳點；(2)在絕緣底座上固定導熱片，再將碗形反射鏡固定在導熱片上，(3)將發射波長為420nm-480nm的藍光LED芯片固定在碗形反射鏡中，將兩個電極分別置于絕緣底座的兩側，并分別通過金線與藍光LED芯片P電極和N電極焊接在一起；(4)將步驟(I)制備的硅烷功能化碳點與透明封裝材料(環氧樹脂、硅膠、硅樹脂等)按體積比1:99到70:30之間的比例混合均勻，制成混合物；(5)在碗形反射鏡的外部放置透鏡，將兩個電極與金線的焊接點、金線、碗形反射鏡和藍光LED芯片包裹在絕緣底座I上，在透鏡內填充滿步驟(4)制備的混合物，然后置于烘箱中85-160° C下加熱1-3小時，固化后即得到白光LED。步驟(4)中的硅烷功能化碳點的可以是發黃光的硅烷功能化碳點，可以是發紅光、綠光和黃光的三種硅烷功能化碳點中任意兩種任意比例的混合體，也可以是發紅光、綠光和黃光的三種硅烷功能化碳點任意比例的混合體。本專利技術利用藍光LED芯片激發碳點發光制備白光LED，碳點的制備溫度較低，與傳統熒光粉的高溫生產工藝相比，具有操作溫度低，制作時間短等優勢，解決了目前LED照明技術中顯色性偏低、色域較窄和穩定性差等問題，碳點與透明封裝材料互溶，可以直接填充封裝，避免了傳統熒光粉在分散劑中的沉降、分散性差、顆粒不均勻、吸收和透過不均勻等問題，碳點具有高的穩定性，使LED的使用穩定性高、壽命長，有利于提高LED的發光效率。附圖說明圖1是本專利技術硅烷功能化碳點激發的白光LED的結構示意圖。圖2是本專利技術制備的白光LED的發光光譜圖。圖3是本專利技術制備的白光LED的色度坐標圖。其中:1、絕緣底座，2、導熱片，3、碗形反射鏡，4、金線，5、藍光LED芯片，6、混合物，7、電極，8、透鏡。具體實施例方式如圖1所示,本專利技術的娃燒功能化碳點激發的白光LED包括絕緣底座1、碗形反射鏡3、藍光LED芯片5和透鏡8，碗形反射鏡3與絕緣底座I之間設有導熱片2，絕緣底座I的兩側各設置一個電極7,藍光LED芯片5固定在碗形反射鏡3中,兩個電極7分別通過一根金線4與藍光LED芯片5連接，碗形反射鏡3的外部設置有透鏡8，透鏡8內填充滿透明封裝材料和硅烷功能化碳點混合后的混合物6，該混合物將藍光LED芯片5與兩個電極7的連接金線4、碗形反射鏡3和藍光LED芯片5包裹在絕緣底座I上。上述白光LED的制備方法，包括以下步驟:(I)制備硅烷功能化碳點，使硅烷(如:Υ_(β-氨乙基)氨丙基三乙氧基硅烷、Y _( β _氨乙基)氨丙基二甲氧基娃燒、Y-疏丙基二乙氧基娃燒、Y-疏丙基二甲氧基娃燒、苯胺甲基二乙氧基娃燒、苯胺甲基二甲氧基娃燒、Y ~ (2, 3-環氧丙氧)丙基二乙氧基娃烷等)在氮氣保護下沸騰回流，將有機多元酸(如:酒石酸、檸檬酸、琥珀酸、均苯四甲酸、蘋果酸等)以0.002g/mL-5g/mL的比例加入回流的硅烷液體中，使多元酸熱解合成硅烷共價鍵結合的功能化碳點，冷卻純化后即得到透明、均勻、穩定的膠體發光材料硅烷功能化碳點。有機多元酸以0.002g/mL-0.05g/mL的比例加入回流的硅烷液體，反應lmin-60min得到發綠光碳點；多元酸以0.05g/mL-0.4g/mL的比例加入回流的娃燒液體,反應lmin-90min得到發黃光碳點；多元酸以0.4g/mL-5g/mL的比例加入回流的娃燒液體,反應Imin-1OOmin得到發紅光碳點。(2)在絕緣底座I上固定導熱片2，再將碗形反射鏡3固定在導熱片2上，(3)將發射波長為420nm-480nm的藍光LED芯片固定在碗形反射鏡3中，將兩個電極7分別置于絕緣底座I的兩側，并分別通過金線4與藍光LED芯片5的P電極和N電極焊接在一起。(4)將步驟(I)制備的硅烷功能化碳點與透明封裝材料(環氧樹脂、硅膠或硅樹脂等)按體積比1:99到70本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硅烷功能化碳點激發的白光LED，包括絕緣底座、碗形反射鏡、藍光LED芯片和透鏡，碗形反射鏡設置在絕緣底座上，其特征是：碗形反射鏡與絕緣底座之間設有導熱片，絕緣底座上設置有與藍光LED芯片連接的兩個電極，藍光LED芯片固定在碗形反射鏡中，碗形反射鏡的外部設置有透鏡，透鏡內填充滿透明封裝材料和硅烷功能化碳點的混合物，該混合物將電極與藍光LED芯片的連接線、碗形反射鏡和藍光LED芯片包裹在絕緣底座上。

【技術特征摘要】
1.一種硅烷功能化碳點激發的白光LED，包括絕緣底座、碗形反射鏡、藍光LED芯片和透鏡，碗形反射鏡設置在絕緣底座上，其特征是:碗形反射鏡與絕緣底座之間設有導熱片，絕緣底座上設置有與藍光LED芯片連接的兩個電極，藍光LED芯片固定在碗形反射鏡中，碗形反射鏡的外部設置有透鏡，透鏡內填充滿透明封裝材料和硅烷功能化碳點的混合物，該混合物將電極與藍光LED芯片的連接線、碗形反射鏡和藍光LED芯片包裹在絕緣底座上。2.根據權利要求1所述的硅烷功能化碳點激發的白光LED，其特征是:所述藍光LED芯片的發射波長為420nm-480nm。3.根據權利要求1所述的硅烷功能化碳點激發的白光LED，其特征是:所述硅烷功能化碳點是將有機多元酸加入氮氣保護下沸騰回流硅烷液體中使有機多元酸熱解合成得到的硅烷共價鍵修飾的功能化碳點。4.一種權利要求1所述硅烷功能化碳點激發的白光LED的制備方法，其特征是:包括以下步驟: (1)制備硅烷功能化碳點，使硅烷在氮氣保護下沸騰回流，將有機多元酸以0.002g/mL-5g/mL的比例加入回流的娃燒液體中，使有機多元酸熱解合成娃燒共價鍵結合的功能化碳點，冷卻后即得到硅烷功能化碳點； (2)在絕緣底座上固定導熱片，再將碗形反射鏡固定在導熱片上， (3)將發射波長為420nm-480nm的藍光LED芯片固定在碗形反射鏡中，將兩個電極分別置于絕緣底座的兩側，并分別通過金線與藍光LED芯片P電極和N電極焊接在一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳擁中，尹正茂，郝霄鵬，謝政，劉春艷，劉曉燕，徐現剛，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：