[发明专利]一种光学装置

说明书

一种光学装置，该光学装置包含LED芯片、吸光剂和/或可见光发光材料以及近红外发光材料，其中近红外发光材料、吸光剂和/或可见光发光材料在LED芯片激发下发射的650‑1000nm波段光功率为A，近红外和可见光发光材料在LED芯片激发下发射的350‑650nm波段光功率，以及LED芯片激发近红外和可见光发光材料后LED芯片在350‑650nm波段的残留发射光功率，两者之和为B，其中B/A*100％为0.1％‑10％。该光学装置利用LED芯片同时复合近红外发光材料、吸光剂和/或可见光发光材料的实现方式，用同一LED芯片同时实现近红外及可见光发光，且得到强的近红外发光和弱的可见光发光，具有无红爆的优势，且简化了封装工艺，降低了封装成本，具有发光效率高/可靠性能优异的特点。

技术领域

本发明涉及红外光学技术领域，特别涉及LED芯片、吸光剂和/或可见光发光材料、以及近红外发光材料的光学装置。

背景技术

近年来，近红外光在安防监控、生物识别、3D感测、食品/医疗检测领域的应用成为国内外焦点。其中近红外LED因其具有指向性好、功耗低以及体积小等一系列优点已然成为国际研究热点。目前近红外LED的主要实现方式是采用近红外半导体芯片的实现方式，如安防领域主要应用730nm、750nm、850nm以及940nm波段的红外芯片，特别是短波红外芯片在使用过程中会产生非常严重的红爆现象，通常还会外置一颗或多颗白光LED以求在夜晚探测过程中进行光线补偿以及降低红外芯片产生的红爆现象。该实现方式中白光LED灯珠和红外LED灯珠的驱动电流差别太大，影响整个发光装置的使用寿命，且红外芯片价格较高，且采用多颗芯片封装的工艺复杂，成本较高，限制了红外LED光学装置的应用和推广。

采用LED芯片复合近红外发光材料的封装方式具有制备工艺简单、成本低、发光效率高等优点，且近红外发光材料发射波长丰富，能够实现近红外应用的各种特定波长。目前该实现方式存在的主要问题是：近红外发光光功率仍需进一步提升，白光光功率难以实现可控调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合LED芯片、吸光剂和/或可见光发光材料、以及近红外发光材料的光学装置。该光学装置用同种LED芯片同时实现近红外及可见光发光，具有无红爆的优势，极大简化了封装工艺，降低了封装成本，同时实现了光谱中白光成分的可调可控。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种光学装置，该光学装置包含LED芯片、吸光剂和/或可见光发光材料以及近红外发光材料，其中近红外发光材料、吸光剂和/或可见光发光材料在LED芯片激发下发射的650-1000nm波段光功率为A，近红外和可见光发光材料在LED芯片激发下发射的350-650nm波段光功率，以及LED芯片激发近红外和可见光发光材料后LED芯片在350-650nm波段的残留发射光功率，两者之和为B，其中B/A*100％为0.1％-10％。

该发明中的LED芯片为同种LED芯片，如蓝光LED芯片，可以一颗，或者多颗蓝光LED芯片同时存在，以增强近红外发光的光功率。

作为优选，所述LED芯片的发射峰值波长位于420-470nm范围内。

作为优选，所述吸光剂分子式为(La,Y,Lu)_3-xSi₆N₁₁:xCe³⁺和(Lu,Y,Gd)_3-y(Al,Ga)₅O₁₂:yCe³⁺中的一种或两种，其中0.35≤x≤1.5，0.15≤y≤0.45。

作为优选，吸光剂可以吸收发射峰值波长位于420-470nm的发射光，并在460nm激发下发射500-780nm波段的可见光，吸光剂外量子效率为0.001-0.05。