发光组件及其制造方法以及具有该发光组件的LED照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种发光组件及其制造方法以及具有该发光组件的LED照明装置发光组件。发光组件包括基体（11）、能产生表面等离子体激元光增强效应的纳米金属结构（12）和涂覆在纳米金属结构（12）上的发光材料层（13），所述纳米金属结构（12）设置在基体（11）表面。本发明专利技术的发光组件将发光材料与纳米金属结构进行了很好地整合，使其在短波长光的激发下具有良好的发光性能，其应用于LED照明装置中时，可以有效提高LED照明装置的发光性能。

【技术实现步骤摘要】
发光组件及其制造方法以及具有该发光组件的LED照明装置
本专利技术涉及光电子
，尤其涉及一种发光组件及其制造方法以及具有该发光组件的LED照明装置。
技术介绍
半导体照明是人类寻求节能、低耗及环保照明光源的一个有效途径，由于其照明应用的通用性，人们对白光LED的需求越来越强烈。但是，白光LED照明的市场化推广仍然受其发光效率的制约。由于制备工艺成熟以及低成本，目前市场上的白光LED的主流产品是用蓝光LED配合黄色荧光粉获得的。因此，提升白光LED的发光效率，需要从提高蓝光LED以及荧光粉的发光效率两方面着手。到目前为止，通过改善结晶质量、电流分散层及多量子阱（MQW）的结构设计以提升蓝光LED的内量子效率仍在进行，但这些手段的改进余地已经不大，且每次改良都伴随着成本的大幅度增加。研究表明，纳米金属结构产生的表面等离子体激元增强效应可以大幅度提高LED及发光材料的发光效率，是获得高效高亮度白光LED的一个革命性的新途径。然而，如何将纳米金属结构与发光材料有效整合以获得高效LED发光装置又是一个难题。现有技术中有采用在LED光源上涂覆发光材料层，再在发光材料层上方直接设置一层能产生表面等离子体光增强效应的金属层的整合方式，但在这种方式中，由于纳米金属结构产生的表面等离子体激元增强效应的有效作用区间为数十纳米至数百纳米，其有效作用区间不超过1微米其仅对在其有效作用区间内的光进行了增强，而对该区间外的光反而产生了吸收和阻挡作用，因此其对LED整体光源的增强效果并不明显。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种发光组件，其将发光材料与纳米金属结构进行了很好地整合，使其在短波长的光的激发下具有良好的发光性能；本专利技术还提供了该发光组件的制造方法以及具有该发光组件的LED照明装置。为实现上述目的，本专利技术的发光组件包括基体、能产生表面等离子体激元光增强效应的纳米金属结构和涂覆在纳米金属结构上的发光材料层，上述纳米金属结构设置在基体表面。本方案中，基体可以为平板状、圆锥状、曲面状、圆筒状或其它不规则形状，其材质可以为玻璃、陶瓷、塑料、金属等材料，且该基体可以为一体式结构，也可以为分立式结构，其主要作用是将纳米金属结构和发光材料层有效整合，便于应用于LED照明装置中，因此其形状和材质可以根据需要选择。本方案中，纳米金属结构由纳米级的金属颗粒构成，其形成在基体表面（可以多个表面上同时形成，例如内外表面同时形成、左右表面同时形成等），再将发光材料层涂覆在纳米金属结构上，使用时，将该发光组件放置在LED的侧面或四周即可，该发光组件上的发光材料层在纳米金属结构产生的表面等离子体的作用下会发出增强的光，并且该发光组件不会遮挡出光口处LED本身发出的光，因此也不会对LED光产生阻挡作用，克服了现有技术中的发光组件或光增强光致发光材料对LED带来的光吸收和阻挡缺点。进一步，上述纳米金属结构的形状为岛状，其厚度为5nm~1μm；上述发光材料层厚度为10nm~1μm。本方案中，岛状的纳米金属结构形成连续的粗糙表面，表面等离子体波会在纳米级的凹凸处产生衍射效应而被散射，引起近场增强，加强发光组件的发光效果。由于纳米金属结构厚度过大则不容易形成岛状结构，太薄则不容易实现金属层的制备，因此本方案中综合考虑纳米金属结构的制备工艺和岛状纳米金属结构的增强效果，将纳米金属结构的厚度控制在5nm~1μm之间；而发光材料层厚度控制在10nm~1μm之间，一方面，可以使发光材料层全部处于纳米金属结构表面等离子体的有效作用范围内，另一方面可以支持使用粒径低于10纳米的量子点，也可以支持大粒径的无机荧光粉。进一步，上述纳米金属结构中选用的金属为金、银、铝、铜、镍、钛、钴、铬、铂、钯、镁、锌中的一种或几种的合金，上述发光材料层选用有机发光材料或粒径为1nm~1μm的无机发光材料或二者的组合。本方案中，纳米金属结构中选用合金时，合金可以由金、银、铝、铜、镍、钛、钴、铬、铂、钯、镁、锌中的任意两种或多种金属按任意比例组合而成，例如采用78%金和22%铝制成的合金、50%镍和50%钛制成的镍钛合金等等；有机发光材料和无机发光材料也可以以任意比例组合。进一步，上述纳米金属结构中选用的金属为金、银、铝中的一种或几种的合金；上述无机发光材料为无机荧光粉或量子点或二者的组合（无机荧光粉和量子点同样也可以以任意比例组合），本方案中，无机荧光粉又可以为多种荧光粉的组合。其中，本方案中的量子点为常用的尺寸小于或者接近于波尔半径、具有明显的量子效应的纳米颗粒，例如CdS、ZnS、CdSe等，其可以被激发发光，具有光化学稳定性高等优点，广泛应用于发光器件中；无机荧光粉为LED封装用的常规无机荧光粉，可以为钇铝石榴石体系荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物或氮氧化物荧光粉等；有机发光材料为可以被420nm~470nm蓝光有效激发的有机材料，例如罗丹明类染料、香豆素类染料、芴类染料或芪类染料等。进一步，上述纳米金属结构厚度为5nm~50nm，上述发光材料层厚度为50nm~500nm。由于纳米金属结构的厚度越大其形成时间越长、耗费金属量越大，并且当纳米金属结构达到一定厚度后，其对发光材料层发光的影响不再随厚度增加而明显增强，因此，本方案中综合考虑纳米金属结构对发光材料层的发光增强效果和制作成本，将纳米金属结构的范围控制在5nm~50nm之间，既实现了纳米金属结构表面等离子体对发光材料层的有效增强，又能节省成本和制造时间。而发光材料层厚度同样是基于上述效果和成本的因素控制，由于在纳米金属结构的表面等离子体已经对0~500nm厚度区间内的发光材料层已经产生了较大的激发作用，随着发光材料层厚度的增加，使用的发光材料也增加，而增加的发光材料层的发光效果并不会随厚度的增加而获得成正比的增强，发光增强效果并不明显，因此本方案中将发光材料层厚度控制在50nm~500nm之间。发光组件制造方法，包括在基体表面制备纳米金属结构步骤和在纳米金属结构上涂覆发光材料层步骤。进一步，上述在基体表面制备纳米金属结构步骤具体为：选用金、银、铝、铜、镍、钛、钴、铬、铂、钯、镁、锌中一种或几种的合金，在基体表面形成厚度为5nm~1μm的金属层，将形成了金属层的基体放置在真空或惰性气体保护的退火炉中，将温度控制在100℃~500℃内，进行5分钟~5小时的退火处理，然后冷却至室温，形成纳米金属结构；上述在纳米金属结构上涂覆发光材料层步骤具体为：选用有机发光材料或粒径为1nm~1μm的无机发光材料或二者的组合作为发光材料，将发光材料涂覆在纳米金属结构上，形成厚度为10nm~1μm的发光材料层。本方案中，形成金属层可以采用化学镀或溅射或蒸镀等方式，将发光材料涂覆在纳米金属结构上可采用旋涂、喷涂、溅射、蒸发、印刷等方式。LED照明装置，包括PCB基板、设置在PCB基板上的多个LED、设置在PCB基板上的发光组件，上述发光组件为上述任一方案中的发光组件或采用上述任一制造方法制作的发光组件。本方案中，发光组件的纳米金属结构和发光材料层所在表面垂直于PCB基板平面，且发光组件靠近LED的侧面上均设置有纳米金属结构和发光材料层，使得每个LED发出的光均能照射或被反射到至少一个发光组件的至少一个具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
发光组件，其特征在于，包括基体（11）、能产生表面等离子体激元光增强效应的纳米金属结构（12）和涂覆在纳米金属结构（12）上的发光材料层（13），所述纳米金属结构（12）设置在基体（11）表面。

【技术特征摘要】
1.LED照明装置，包括PCB基板（2）、设置在PCB基板（2）上的多个LED（3），其特征在于，还包括设置在PCB基板（2）上的发光组件（1），所述发光组件包括基体（11）、能产生表面等离子体激元光增强效应的纳米金属结构（12）和涂覆在纳米金属结构（12）上的发光材料层（13），所述纳米金属结构（12）设置在基体（11）表面。2.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于，所述纳米金属结构（12）的形状为岛状，其厚度为5nm~1μm；所述发光材料层（13）厚度为10nm~1μm。3.根据权利要求2所述的LED照明装置，其特征在于，所述纳米金属结构（12）中选用的金属为金、银、铝、铜、镍、钛、钴、铬、铂、钯、镁、锌中的一种或几种的合金，所述发光材料层（13）选用有机发光材料或粒径为1nm~1μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文波，王建全，梁丽，陈可，
申请(专利权)人：四川柏狮光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：