一种基于双波段白光钙钛矿量子点的白光LED及制备方法与流程

本发明涉及一种白光led及其制备方法，具体的说是通过紫外光led激发双波段白光钙钛矿量子点制备的一种白光led，属于半导体照明与显示领域。

背景技术：

半导体led作为一种新一代固体光源，具有节能、环保、坚固耐用、能量密度高和体积小等优点，已经广泛应用于液晶显示器背光源、大型彩色显示屏、景观照明、汽车用灯和景观装饰等领域己，是光电子、照明等领域的研究热点。

白光led的常用制备方式有蓝光led激发荧光粉、紫外led激发荧光粉、红绿蓝三色led芯片组合，各种方式产生多色光混合形成白光，而前者是目前获得白光led的主流技术。例如利用ingan蓝光led芯片激发黄光稀土荧光粉形成白光，缺点是黄光稀土荧光粉的光谱中缺少红色成分，导致其白光led显色指数不高；或者用ingan蓝光led芯片激发红光和绿光荧光粉形成三基色白光，缺点是红光荧光粉荧光效率不高，导致其白光led发光效率不高。传统荧光粉通常采用高温固相法合成，反应温度高，能耗高成本高。同时，荧光粉材料是微米或几十微米量级的固体不透明颗粒，存在较严重的光散射挡光问题，导致发光不均匀。而且在白光led装配时荧光粉以悬浊液形式分散于封装胶中，存在沉降问题，导致荧光粉涂覆不均匀，造成发光不均。

因此，需要研发一类颗粒尺寸小、色域宽、显色指数高、成本低、稳定性好、易均匀分散的荧光转换材料来制备白光led以解决现有技术存在的问题和不足。目前钙钛矿量子点作为一类潜在荧光转换材料成为研究热点，其具有发光波长可调、量子效率高等优点，但是钙钛矿存在强烈的离子交换现象，这导致两个或多个发光波长的钙钛矿量子点混合后会非常迅速发生离子交换化学反应，生成中间发光波长的新钙钛矿量子点，这严重限制了多种钙钛矿量子点调配白光、制备白光led的应用。

技术实现要素：

针对现有钙钛矿量子点调配白光led技术存在的问题，本发明提供一种mn²⁺掺杂cspb(cl/br)3发射青-红双波段白光稳定单一钙钛矿量子点，紫外光led激发mn²⁺:cspb(cl/br)3双波段白光稳定钙钛矿量子点发光制造的白光led，以避免钙钛矿量子点应用于白光led时多种钙钛矿量子点调配过程中阴离子交换反应问题。本发明还提供一种该白光led的制备方法。

本发明的紫外光激发双波段白光钙钛矿量子点的白光led，采用以下技术方案：

该白光led，包括绝缘底座、碗形反射镜、紫外光led芯片和透镜，碗形反射镜设置在绝缘底座上，碗形反射镜与绝缘底座之间是导热片，紫外光led芯片固定在碗形反射镜中，紫外光led芯片上覆盖有分散着mn²⁺:cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点的硅树脂，绝缘底座上设置有两个与紫外led芯片连接的电极，碗形反射镜的外部盖有透镜，透镜内填充透明硅树脂封装材料，将电极焊线、碗形反射镜、双波段白光钙钛矿量子点和紫外led芯片包裹在绝缘底座上。

所述紫外led芯片的发射波长为350-430nm。

所述mn²⁺:cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点是在传统cspb(cl/br)3量子点油浴反应基础上加入hbr和mncl2精确反应得到，反应溶液离心得到量子点固体粉末；该mn²⁺:cspb(cl/br)3钙钛矿量子点是一种纳米级、尺寸均匀、稳定的双波段发射白光的发光材料。

所述mn²⁺:cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点的两个发射峰值波长在480nm和600nm附近，两个波长对应颜色是互补色，通过控制两个波段相对强度调制出白光，其光谱范围较宽，覆盖青色、蓝绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色，光谱混合形成白光，通过紫外光led激发mn²⁺:cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点形成白光led。

上述白光led的制备方法，包括以下步骤:

(1)制备mn²⁺掺杂cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点：油酸铯前驱体溶液的制备，0.1-0.5g碳酸铯加入到50ml三口瓶中，加入5-20ml十八烯和0.1-5ml油酸，通入高纯氮气保护，磁力搅拌，氮气鼓包0.5-5小时，之后升温至110-130℃保温搅拌0.5-2小时，再升温到140-180℃，得到澄清的油酸铯前驱体溶液；称量cl/br原料摩尔比7:3，mn/pb摩尔比为1:5原料，加入到已装有5-20ml十八烯和0.1-5ml油酸和0.2-0.5ml油胺的50ml三口瓶中，磁力搅拌，通入高纯氮气保护，氮气鼓包0.5-5小时后，升温至110-130℃搅拌1小时，之后调节温度到170-220℃，到达指定温度后立即注射0.2-5ml油酸铯前驱体溶液，反应10秒-10分钟后转移到冰水中冷却降温。原液并转移到离心管中，高速(4000-12000转/分)下离心3-30分钟，弃掉上层液，分离出的沉淀是mn²⁺掺杂cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点；

(2)在绝缘底座上固定导热片，再将碗形反射镜固定在导热片上，

(3)将发射波长为350-430nm的紫外光led芯片固定在碗形反射镜中，将两个电极分别置于绝缘底座的两侧，并分别通过金线与蓝光led芯片p电极和n电极焊接在一起；

(4)将0.1～0.2g步骤(1)制备的mn²⁺掺杂cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点粉末和硅树脂a/b胶均匀混合，混合物涂敷在己固定且已连接好电极的紫外光led芯片上，在常温25度下使其自然固化；

(5)在碗形反射镜的外部固定透镜，将两个电极与金线的连接点、金线、碗形反射镜、mn²⁺掺杂cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点/硅树脂混合物和紫外光led芯片包裹在绝缘底座上，在透镜内填充满透明硅树脂a/b胶均匀混合封装，硅树脂固化后即得到白光led。

本发明利用紫外光激发双波段白光钙钛矿量子点发光的白光led，避免了钙钛矿量子点应用于白光led时多种钙钛矿量子点调配过程中阴离子交换反应问题，促进了钙钛矿量子点材料在白光led中的应用。

附图说明

图1是本发明紫外激发双波段白光钙钛矿量子点发光的白光led结构示意图。

图2是本发明制备的mn²⁺掺杂cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点的高分tem图。

图3是本发明制备的白光led的发光光谱图。

图4是本发明制备的白光led的色度坐标图。

其中：1、绝缘底座，2、导热垫，3、碗形反射镜，4、紫外光led芯片，5、正电极，6、负电极，7、金线，8、mn²⁺掺杂cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点，9、硅树脂，10、透镜。

具体实施方式

如图1所示，本发明的紫外光激发双波段白光钙钛矿量子点发光的白光led，包括绝缘底座1、导热垫2、碗形反射镜3、紫外光led芯片4、正电极5、负电极6、金线7、双波段白光钙钛矿量子点8、硅树脂9、透镜10；导热垫2上连接碗形反射镜3并置于绝缘底座1中央，碗形反射镜3中央固定紫外光led芯片4，正电极5和负电极6安装绝缘底座1两侧并通过金线7连接紫外光led芯片4的p电极和n电极，紫外光led芯片4上涂覆双波段白光钙钛矿量子点8，绝缘底座上覆盖透镜10并在两者之间填充高透光硅树脂封装材料9。其中紫外光led芯片5的发射波长为350nm-430nm。

上述白光led的制备方法，包括以下步骤:

(1)制备mn²⁺掺杂cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点8：油酸铯前驱体溶液的制备，0.203g碳酸铯粉末加入到50ml三口瓶中，加入10ml十八烯和1ml油酸，磁力搅拌，氮气鼓包2小时后，升温至120℃搅拌1小时，升温度到150℃，直至得到澄清的油酸铯前驱体溶液；0.0623gpbcl2，0.0345gpbbr2和0.0080gmncl2粉末加入到已装有10ml十八烯，1ml油酸和1ml油胺的50ml三口瓶中，磁力搅拌，氮气鼓包2小时后，升温至120℃搅拌1小时，升温到180℃，立即注射1ml油酸铯前驱体溶液，反应30秒后转移到冰水中冷却降温，原液并转移到离心管中，在转速6000rpm/min下离心5min，弃掉上层液，分离出的沉淀是mn²⁺掺杂cspb(cl/br)3双波段白光钙钛矿量子点8；

(2)在绝缘底座1上固定导热片2，再将碗形反射镜3固定在导热片2上，

(3)将发射波长为370nm的紫外光led芯片4固定在碗形反射镜3中，将正电极5和负电极6分别置于绝缘底座1的两侧，并分别通过金线7与紫外光led芯片4的p电极和n电极焊接在一起。

(4)将0.2g步骤(1)制备的双波段白光钙钛矿量子点8和硅树脂a/b胶9均匀混合，混合物涂敷在己固定且已连接好电极的紫外光led芯片4上，在常温25度下使其自然固化；

(5)在绝缘衬底1上固定透镜10，在透镜10内排气填充满高透光硅树脂9a/b混合胶，常温下使其自然固化5小时，即得到白光led，硅树脂9保护了透镜11和绝缘衬底1之间的碗形反射镜3、蓝光led芯片4、金线7、双波段白光钙钛矿量子点8层。

按上述方法采用发射波长为370nm的紫外led芯片及双波段白光钙钛矿量子点得到的白光led的发光光谱图和色度坐标图如图3和图4所示，该白光led的显色指数62.4，色度坐标(0.31,0.34)，色温6376k。