本實用新型屬于照明領(lǐng)域，具體涉及一種基于Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點的白光LED裝置。

背景技術(shù)：

隨著全球能源危機以及人們節(jié)能環(huán)保意識的逐漸增強，大量節(jié)能環(huán)保材料走進了我們的生活，量子點白光LED因耗能低、熱量小、壽命長等優(yōu)點正逐步取代傳統(tǒng)的照明材料，成為新一代的照明光源.目前，熒光粉發(fā)光材料已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到發(fā)光二極管（LED）照明技術(shù)中，但是熒光粉的選擇必須滿足兩個條件，第一是熒光粉的激發(fā)光譜必須與所選擇的LED芯片的發(fā)射光譜相匹配，這樣才能保證熒光粉材料被高效激發(fā)，獲得高的光轉(zhuǎn)換效率；第二是熒光粉的發(fā)射光譜可與藍光芯片發(fā)射出的藍光復合形成白光，或者在近紫外光激發(fā)下能復合或者單獨形成白光。同時，為了保證白光LED的性能，熒光粉體還應(yīng)有物理、化學的穩(wěn)定性，抗潮，不與封裝材料、半導體芯片發(fā)生作用，顆粒細小不易團聚。熒光粉的光衰大、顆粒均勻度差、使用壽命短，仍然不是最好的LED發(fā)光材料，且目前傳統(tǒng)的藍光芯片加熒光粉的封裝形式發(fā)光二極管（LED），其演色性及色域覆蓋率、發(fā)光效果較低。

考慮材料本身缺陷、能級匹配及制備工藝對LED裝置性能的影響，設(shè)計了Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點作為光電轉(zhuǎn)換材料，利用合金寬吸收光譜，采用溶劑熱合成技術(shù)，合成了可控粒徑Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點材料并將其應(yīng)用于LED裝置中。量子點相較于體半導體材料易調(diào)控能級使得電子給體和受體之間能級匹配，大幅提高LED裝置的光電轉(zhuǎn)換效率。Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點熒光壽命很長，因此十分有利于光生電子的快速分離以及傳輸。

本發(fā)明分別采用溶劑熱法中有機相合成的方法制備出不同發(fā)射波長的Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點，并將其應(yīng)用于太陽能電池中。有機相中制備的量子點具有較高的熒光量子產(chǎn)率，較好的單分散性和穩(wěn)定性，光學性能優(yōu)異且粒徑可控。

量子點（QDs）為半導體納米晶體，其粒徑在1-10nm。量子點產(chǎn)品是以Cd_xZn_1-xS為核心，ZnSe為殼層表面由疏水配體包裹的核/殼型熒光納米材料，其粒徑介于2-10nm之間，由數(shù)百到數(shù)千個原子組成，具有粒徑均一，吸收光譜寬，發(fā)射光譜窄且堆成，熒光強度高且穩(wěn)定等特點；激發(fā)波長從260nm-750nm。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型目的在于提供一種基于Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點的白光LED裝置，其發(fā)光效率高，穩(wěn)定性好，在照明領(lǐng)域具有極好的應(yīng)用前景。

本實用新型解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種基于Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點的白光 LED 裝置，其特征在于：包括 LED 芯片、反光罩、散熱器和透光罩，所述反光罩為上端開口下端封閉的殼體，反光罩的內(nèi)表面均為反光面，所述 LED 芯片焊接于反光罩內(nèi)表面的底部，所述反光罩的下部固接有散熱器，所述透光罩與反光罩固接，所述透光罩與 LED 芯片之間設(shè)有用于覆蓋 LED 芯片的量子點發(fā)光灌封膠體，所述量子點發(fā)光灌封膠體的量子點與硅膠混合而成。

進一步的，所述LED芯片包括依次基板、N型氮化鎵層、發(fā)光層及 P 型氮化鎵層，基板、N型氮化鎵層、發(fā)光層及 P 型氮化鎵層從下往上依次層疊，所述N型氮化鎵層上設(shè)置有N電極，所述P型氮化鎵層上設(shè)置有 P電極，所述基板與反光罩焊接。

進一步的，所述基板為氮化鎵基板。

進一步的，所述反光罩呈上寬下窄的圓臺體。

進一步的，所述反光罩采用金屬材料制成。

進一步的，所述Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點采用溶劑熱法的特點，結(jié)合溶劑熱法中有機相合成特點，成功合成Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點，通過改變反應(yīng)物配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間來調(diào)節(jié)量子點粒徑，使半導體量子點導帶價帶更易于二氧化鈦導帶價帶匹配形成階梯結(jié)構(gòu)促進電子空穴傳輸，減少電子—空穴對的復合，提高量子點白光LED裝置的光電轉(zhuǎn)換效率。

本實用新型的有益效果是：本實用新型由于設(shè)置覆蓋 LED 芯片的Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點與硅膠混合的灌封膠體， LED芯片直接設(shè)置在分布有Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點的硅膠內(nèi)，LED芯片發(fā)出的光線激發(fā)量子點，從而使整個量子點發(fā)光硅膠發(fā)出白光，相比于傳統(tǒng)的在 LED 芯片上涂熒光粉的結(jié)構(gòu)，其光色更加均勻，Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點的轉(zhuǎn)換效率高，能量損耗少。特別地，Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點熒光壽命很長，因此十分有利于光生電子的快速分離以及傳輸，從而提高LED裝置的光學性能。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1 是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

在圖中，LED芯片1、反光罩2、散熱器3和透光罩4，量子點發(fā)光灌封膠體 5，基板11、N型氮化鎵層12、發(fā)光層13，P型氮化鎵層14，N電極15，P電極16。

具體實施方式

本實用新型是這樣來工作和實施的，參照圖1，本實用新型的一種基于Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點的白光LED裝置，包括LED芯片1、反光罩2、散熱器3和透光罩4，所述反光罩2為上端開口下端封閉的殼體，反光罩2的內(nèi)表面均為反光面，所述LED芯片1焊接于反光罩2內(nèi)表面的底部，所述反光罩 2 的下部固接有散熱器3，所述透光罩4與反光罩2固接，所述透光罩 4與LED芯片1之間設(shè)有用于覆蓋LED芯片1的量子點發(fā)光灌封膠體 5。

本實用新型由于設(shè)置覆蓋LED芯片1的量子點發(fā)光灌封膠體5，LED芯片1直接設(shè)置在分布有量子點熒光粉的灌封膠內(nèi)，LED芯片1 發(fā)出的光線激發(fā)量子點熒光粉，從而使整個量子點發(fā)光灌封膠發(fā)出白光，相比于傳統(tǒng)的在LED芯片1上涂抹或點涂熒光層的結(jié)構(gòu)，其光色更加均勻，量子點熒光粉的轉(zhuǎn)換效率高，能量損耗少。特別地，LED 芯片1焊接于反光罩2內(nèi)，LED芯片1發(fā)出的光線經(jīng)反光罩2內(nèi)表面反射后，均可有效射出，出光率高，而且反光罩2下部固接散熱器3，LED 芯片1發(fā)光產(chǎn)生的熱量通過反光罩2直接傳遞到散熱器3上，散熱效率高延長LED芯片1的使用壽命。

參照圖2，所述LED芯片1包括依次疊裝的基板11、N型氮化鎵層12、發(fā)光層13及P型氮化鎵層14，所述N型氮化鎵層 12 上設(shè)置有N電極15，所述P型氮化鎵層14上設(shè)置有P電極16，所述基板 11與反光罩2焊接。形成橫向結(jié)構(gòu)的LED芯片1，結(jié)構(gòu)簡單，制作工藝成熟。在此，所述基板11可為藍寶石基11、硅基板11、氮化鎵基板11或氮化鋁基板11。

本實用新型中所述量子點發(fā)光膠體5為Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點發(fā)光灌封膠體，即將Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點均勻分布于道康寧硅膠OE6550硅膠中，其具備廉價、無毒的優(yōu)點，所述Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點發(fā)光灌封膠體制備過程如下：

本發(fā)明Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點合成具體步驟如下：

（1）將摩爾比為1:10的氧化鎘和乙酸鋅加入于含一定體積油酸的三頸燒瓶中，同時裝置需搭載球形冷凝管，脫氣抽真空40分鐘，同時將2mmol的S粉倒入含有2ml 1-十八烯的單口燒瓶中，加熱至100℃使S粉完全溶解；

（2）在氮氣保護下將反應(yīng)加熱至150℃，注入1-十八烯，然后將裝置再次抽成真空，然后打開三通閥往裝置中充入高純Ar，反復三次使得裝置內(nèi)和溶劑中完全無氧；

（3）繼續(xù)加熱將溫度升至300℃，快速注入含S粉的1-十八烯溶液，反應(yīng)10分鐘后，待溫度升至310℃后緩慢滴入含Se的TBP溶液，反應(yīng)30分鐘后快速降至室溫。

本實用新型Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點分離提純步驟如下：

將制得的量子點移入燒杯中，緩慢持續(xù)加入乙醇，當看到有沉淀生成時繼續(xù)加入乙醇直至沉淀不再生成；將得到含有沉淀的溶液移入50mL離心管中，12000rmp離心10min得到Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點粉末。反復五次即可得純凈的Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點。

本實用新型Cd_xZn_1-xS@ZnSe量子點與硅膠結(jié)合得到光轉(zhuǎn)換材料步驟如下：

將得到的量子點重新分散道康寧硅膠OE6550中混合得到光轉(zhuǎn)換材料，并將量子點與硅膠混合材料涂覆在460nm藍色氮化鎵LED芯片上制備白光LED裝置；最后，將制備的白光LED裝置放置在真空爐中100℃下退火30min干燥，再于150℃下加熱固化100min，最終制備得到白光LED裝置。