發光器件及其磷光體的制作方法

專利名稱：發光器件及其磷光體的制作方法
技術領域：
本發明涉及發光器件及其磷光體，更具體地涉及黃色硅酸鹽基磷光體和綠色硫化物基磷光體混合的混合型磷光體，和利用該混合磷光體發射白光的白光發射器件。
背景技術：
制造普通GaN白光發射器件的方法通常分為兩種，一種是利用單芯片的方法，其中通過進一步在藍光發射器件或UV光發射器件上形成磷光體層來獲得白光發射器件，另一種是利用多芯片的方法，其中將兩個或更多發光器件組合以獲得白光發射器件。用白光發射二極管(LED)來舉例說明白光發射器件，但并不限于此。
實現多芯片形式的白光發射器件的典型方法可以通過將三個R、G和B發光器件組合來制造。但是，該多芯片型白光發射器件有缺點，即各個芯片具有不均一的運行電壓并且各芯片的輸出隨環境溫度而不同，因此色坐標也被改變。由于上述缺點，多芯片型發光器件適合于需要顯示各種顏色的特定發光而不是實現白色發光器件，這是因為它控制各個顏色發光器件，但是它不適合白色發光器件。
由于上述原因，通常使用具有易制作和優良效率的二元系統來實現白光發光器件。二元系統通過將藍光發射器件與黃色磷光體層組合，從而允許發射白光，其中黃色磷光體層通過藍光發射器件激發而發射黃色光。
詳細地，二元系統是一種發光器件，其利用藍色LED作為激發光源，并使用由該藍色LED發出的激發光激發用稀土3價離子Ce3+作為激活劑的YAG(釔鋁石榴石)，即YAG:Ce磷光體。
而且，白光發射器件根據其應用使用各種封裝，典型地包括手持終端背光的表面安裝器件(SMD)型超微型化發光器件、用于電子板的垂直燈型發光器件、固體顯示器或圖像顯示器。
分析白光特征的指數包括相關色溫(CCT)和顯色指數(CRI)。
詳細地，CCT表示當物體發射可見光，看起來物體的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時的溫度，并且假設黑體的溫度與物體的溫度相等。當CCT增加時，光線使人目眩并且變成青白。因此，雖然同樣是白光，當CCT低時，人覺得更溫暖，而當CCT高時，人覺得冷。因此，通過調節CCT，可能符合需要各種色感的特定發光的規格。
在使用YAG:Ce磷光體的傳統白光發射器件中，由于CCT僅固定在6000-8000K，因此不可能通過調節CCT來顯出各種色感。
CRI表示當陽光或人造光輻照在物體上時物體顏色改變的程度。當物體的顏色等同于在陽光下時，CRI定義為100。換言之，CRI是一種表示物體在人造光下的顏色接近陽光下顏色的程度的指數，值為0-100。因此當CRI接近100即白光時，人可以感覺在人造光下的物體的顏色與在陽光下沒有區別。
目前，白熾燈具有超過80的CRI，熒光燈具有超過75的CRI，而使用YAG:Ce磷光體的白LED具有大約70-75的CRI，這相對于白熾燈和熒光燈較低。
因此，成問題的是，使用傳統YAG:Ce磷光體的白LED的CCT窄并且CRI相對較低，不能實現完整的白光。

發明內容
技術問題本發明目的在于解決由于現有技術的局限和缺點而存在的一個或多個問題。
本發明的目的是提供發光器件及其磷光體，其中CCT可調節地擴大至較寬的范圍。
本發明的另一個目的是提供發光體器件及其磷光體，其中提高了發光器件的CRI，使得發光器件工作時發射的光線最接近于自然光。
本發明的另一個目的是提供發光體器件及其磷光體，其中混合多種磷光體，使得可以將色坐標、CCT和CRI平穩地調控到用戶所希望的值。
技術方案為了實現上述目的和優勢，提供了一種發光器件，包括發光芯片；和從發光芯片發射的第一光波通過其中的磷光體，其中磷光體包含利用第一種光激發的具有第一中心發射峰(first centered emission peak)的第二種光的硅酸鹽基磷光體和利用第一種光激發的具有第二中心發射峰的第三種光的硫化物基磷光體。
根據本發明的另一個方面，提供一種發光器件的磷光體，包括通過發光芯片產生的光來激發并具有Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的化學式的硅酸鹽磷光體；和通過發光芯片產生的光來激發并具有化學式Sr1-xGa2S4:Eu2+x(0.001≤x≤1)的硫化物基磷光體。
根據本發明的另一個方面，提供一種發光器件，包括基板；發射光的發光芯片；用于電連接基板與發光芯片的連接部分；包封發光芯片并且光通過其中的磷光體；包含在磷光體中并具有Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的化學式的硅酸鹽磷光體；和包含在磷光體中并具有化學式Sr1-xGa2S4:Eu2+x(0.001≤x≤1)的硫化物基磷光體。
根據本發明的另一個方面，提供一種發光器件，包括引線框(leadframe)；發射光的發光芯片；用于電連接引線框與發光芯片的連接部分；包封和成型發光芯片并且光波通過其中的磷光體；包含在磷光體中并具有Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的化學式的硅酸鹽磷光體；和包含在磷光體中并具有化學式Sr1-xGa2S4:Eu2+x(0.001≤x≤1)的硫化物基磷光體。
根據本發明的另一個方面，提供一種發光器件，包括發射光波的發光芯片；從發光芯片發射的光通過的樹脂基磷光體；其中磷光體包含利用第一種光激發的具有第一中心發射峰的第二種光的黃色硅酸鹽磷光體和利用第一種光激發的具有第二中心發射峰的第三種光的綠色硫化物基磷光體，并且存在的綠色硫化物基磷光體與黃色硅酸鹽磷光體的比例為1∶2-1∶5。
有益效果根據本發明，發光器件的產品質量進一步提高并且可根據用戶的需要控制發光的狀態。
而且，由于可實現最接近于自然白光的人造白光，因此發光器件例如LED可以擴展到更多的應用中。


從附圖中將理解本發明的精神。在附圖中
圖1是根據本發明精神制造的SMD型白光發射器件的截面圖；圖2是根據本發明精神制造的垂直燈型發光器件的截面圖；圖3是根據本發明的發光器件的發光光譜圖；和圖4表示當混合在發光器件的熒光層中的磷光體混合比例變化時，來自根據本發明的發光器件的發光光譜圖。
本發明最佳實施方案下面，將參考附圖詳細說明本發明優選實施方案。
圖1是根據本發明制造的表面安裝器件(SMD)型發光器件的截面圖。
參考圖1，本發明的SMD白光發射器件包括具有陽極和陰極的引線框110；InGaN發光芯片130，施加電壓時，能夠產生具有400-480nm的中心發射峰的光；在引線框110和發光芯片130之間用于傳導的作為連接部分的導線150；以成型光傳輸環氧樹脂或光傳輸硅樹脂的形式在發光芯片130周圍提供的磷光體層170。
磷光體層170包括磷光體以允許利用發光芯片130發射的光來發射波長不同于發光芯片130的光，因此，允許發射用戶所希望的光，例如白光。
詳細地，磷光體層170包括具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的黃色硅酸鹽磷光體172和具有化學式Sr1-xGa2S4:Eu2+x(0.001≤x≤1)的綠色硫化物磷光體174，磷光體172和174在其中混合。
結果，以這樣的狀態提供磷光體層170，即其中以光傳輸環氧樹脂或光傳輸硅樹脂為基底將黃色硅酸鹽磷光體172和綠色硫化物磷光體174混合。而且，由于磷光體層在發光芯片130周圍成型，因此來自發光芯片130的光激發磷光體172和174，從而發射用戶所望的光，例如白光。
在此，混合在磷光體層170中的黃色硅酸鹽磷光體172和綠色硫化物磷光體174的混合比可以是1∶1-1∶9或9∶1-1∶1。
具體地，在以俯視型利用發光器件的情況下，黃色硅酸鹽磷光體172和綠色硫化物磷光體174的混合比可以是1∶2-1∶3。而且，在以側視型利用發光器件的情況下，黃色硅酸鹽磷光體172和綠色硫化物磷光體174的混合比可以是1∶3-1∶4。
在此，熒光體172和174的顆粒尺寸可以是d90≤20μm、5≤d50≤10μm。d的意思是當使用預定的篩目過濾顆粒物時過濾率可達到a％。
另外，與磷光體混合的樹脂可以是光傳輸樹脂，例如環氧樹脂或硅樹脂。
圖2是根據本發明另一個實施方案制造的垂直燈型發光器件的截面圖。
參考圖2，垂直燈型發光器件包括一對引線框210；安裝在引線框210上的InGaN發光芯片230；電連接引線框210和發光芯片230的作為連接部分的導線250；包圍發光芯片230的全部周邊的磷光體層270；磷光體層270外側的外殼材料280。以這樣的狀態提供磷光體層270，即其中預定的熒光體混入到光傳輸環氧樹脂或光傳輸硅樹脂中。磷光體層270包圍發光芯片230的外部空間。并且在發光芯片230的周圍成型樹脂態的磷光體層270。
與第一實施方案類似，磷光體層270包括具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的黃色硅酸鹽磷光體272和具有化學式Sr1-xGa2S4:Eu2+x(0.001≤x≤1)的綠色硫化物磷光體274，磷光體272和274在其中混合。
另外，由于黃色硅酸鹽磷光體和綠色硫化物磷光體的比例、重量比和顆粒尺寸與在第一實施方案中的一樣，因此省略其詳細描述。下面將詳細描述磷光體層的運行和作用。
磷光體層270包封整個發光芯片230從而允許發自發光芯片的光從其穿過。
此處，當對發光芯片230通電時，發光芯片230發射波長為400-480nm的藍光。藍光在黃色硅酸鹽磷光體272中激發具有550-600nm的中心發射峰的光，并且在綠色硫化物磷光體274中激發具有500-550nm的中心發射峰的光。
詳細地，在InGaN發光芯片130和230中，波長為400-480nm的藍光被發射并通過磷光體層270。此處，當穿過磷光體層270時，發射光的一部分激發黃色硅酸鹽磷光體172和272和綠色硫化物磷光體174和274。因此，在黃色硅酸鹽磷光體172和272中激發具有550-600nm的中心發射峰的光，和在綠色硫化物磷光體174和274中激發具有500-550nm的中心發射峰的光。當然，沒有經過磷光體172、272、174和274的其余的光作為從發光芯片30最初發射的藍光而直接發射。
可以預期，通過在其中混合有兩種磷光體的磷光體層270中激發的光以及發光芯片230直接發射的光，本發明的發光器件的發光光譜在整體上具有寬范圍波長的光發射。圖3是根據本發明的發光器件的發光光譜圖。參考圖3，發光器件發射400nm-700nm的寬范圍波長的光波。當然，很容易推測，當發射具有更寬范圍波長的光時，光甚至更接近白光并且當控制磷光體172、272、174和274的混合比時很容易調控用戶所希望的光的狀態。
圖4是表示當混合在本發明發光器件的熒光層中的磷光體混合比變化時，發光器件發射光的發光光譜圖。
圖4說明(1)單獨綠色硫化物磷光體的發光光譜線、(2)單獨黃色硅酸鹽磷光體發光光譜線、(3)在綠色硫化物磷光體和黃色硅酸鹽磷光體混合比為3∶1情況下的發光光譜線、(4)在綠色硫化物磷光體和黃色硅酸鹽磷光體混合比率為5∶1情況下的發光光譜線、(5)在綠色硫化物磷光體和黃色硅酸鹽磷光體混合比為7∶1情況下的發光光譜線。雖然沒有說明波長小于500nm的光，但很容易推測，藍光發射芯片發射的光和那些沒有穿過磷光體的光對應于這部分光。
如上所述，可通過改變綠色硫化物磷光體和黃色硅酸鹽磷光體含量比來控制來自發光器件的光的特性。而且，可通過控制發射光的特性來控制色坐標、CCT、CRI。因此可以根據用戶所希望的方向來控制光的狀態。
用于本發明的方式本發明的發光器件可用作鍵區背光的發光器件。
此處，當發光器件的光是白光時，綠色磷光體和黃色磷光體混合比率為1∶2-1∶5并且光輸送樹脂中的磷光體含量可以是15-30wt.％。而且，當發光器件的光是青白色時，綠色磷光體和黃色磷光體混合比為1∶2-1∶5并且光輸送樹脂中的磷光體含量可以是5-10wt.％。
而且，其中混入有磷光體的樹脂可以是環氧樹脂或硅樹脂。
未描述的具體的條件與參考圖1和2中所描述的相同。
工業應用根據本發明的發光器件及其磷光體，可以實現甚至更接近自然光的白光。
同時，由于可控制發光器件發射的光的色坐標、色溫、顯色指數，因此可以促進用戶的喜愛。
同時，由于可用作能替代便攜式電話、燈、前燈的背光的節能型光源，因此本發明的發光器件具有實際用途。
雖然結合本發明優選實施方案，在此已經描述和圖示了本發明，但是對本領域技術人員來說顯而易見的是，可以在不偏離本發明的精神和范圍下做出各種修改和變化。因此，本發明覆蓋了那些在所附權利要求范圍內的修改和變化以及它們的等同物。
權利要求
1.一種發光器件，包含發光芯片；和從發光芯片發射的第一種光通過的磷光體，其中磷光體包含利用第一種光激發具有第一中心發射峰的第二種光的硅酸鹽磷光體和利用第一種光激發具有第二中心發射峰的第三種光的硫化物磷光體。
2.根據權利要求1的發光器件，其中第一中心發射峰在550-600nm范圍內。
3.根據權利要求1的發光器件，其中第二中心發射峰在500-550nm范圍內。
4.根據權利要求1的發光器件，其中硅酸鹽磷光體具有Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的化學式。
5.根據權利要求1的發光器件，其中硫化物磷光體具有Sr1-xGa2S4:Eu2+x(0.001≤x≤1)的化學式。
6.根據權利要求1的發光器件，其中存在的硅酸鹽磷光體與硫化物磷光體的比率是1∶1-1∶9。
7.根據權利要求1的發光器件，其中熒光體的顆粒尺寸是d90≤20μm、5≤d50≤10μm。
8.根據權利要求1的發光器件，其中發光芯片發射藍光。
9.根據權利要求1的發光器件，其中在發光芯片的外圍或發光芯片之上成型磷光體。
10.根據權利要求1的發光器件，其中通過將磷光體與光傳輸樹脂混合制作磷光體。
11.根據權利要求10的發光器件，其中所述樹脂是環氧樹脂或硅樹脂。
12.根據權利要求1的發光器件，其中第一硅酸鹽磷光體是黃色系列，硫化物磷光體是綠色系列。
13.一種發光器件的磷光體，包括通過發光芯片產生的光來激發并具有Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的化學式的硅酸鹽磷光體；和通過發光芯片產生的光波來激發并具有Sr1-xGa2S4:Eu2+x(0.001≤x≤1)的化學式的硫化物磷光體。
14.一種發光器件，包括基板；發射光的發光芯片；用于電連接基板與發光芯片的連接部分；包封發光芯片并且光通過的磷光體；包含在磷光體中并具有Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的化學式的硅酸鹽磷光體；和包含在磷光體中并具有Sr1-xGa2S4:Eu2+x(0.001≤x≤1)的化學式的硫化物磷光體。
15.根據權利要求14的發光器件，其中當發光器件是俯視型時，存在的硅酸鹽磷光體與硫化物磷光體的比例是1∶2-1∶3。
16.根據權利要求14的發光器件，其中當發光器件是側視型時，存在的硅酸鹽磷光體與硫化物磷光體的比例是1∶3-1∶4。
17.一種發光器件，包括引線框(leadframe)；發射光的發光芯片；用于電連接引線框與發光芯片的連接部分；包封和成型發光芯片并且光通過的磷光體；包含在磷光體中并具有Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的化學式的硅酸鹽磷光體；和包含在磷光體中并具有Sr1-xGa2S4:Eu2+x(0.001≤x≤1)的化學式的硫化物磷光體。
18.一種發光器件，包括發射光的發光芯片；和從發光芯片發射的光通過的樹脂基磷光體；其中磷光體包含利用第一種光激發的具有第一中心發射峰的第二種光的黃色硅酸鹽磷光體和利用第一種光激發的具有第二中心發射峰的第三種光的綠色硫化物磷光體，并且存在的綠色硫化物磷光體與黃色硅酸鹽磷光體的比率為1∶2-1∶5。
19.根據權利要求18的發光器件，其中，相對于基體來說，含有磷光體的比例為15-30wt.％，以發射白光。
20.根據權利要求18的發光器件，其中，相對于基體來說，含有磷光體的比例為5-10wt.％，以發射帶藍色的光。
全文摘要
提供一種包括發光芯片和磷光體的發光器件，來自所述發光芯片的光至少部分通過所述磷光體，從而將光轉化成具有至少兩個不同波長的光并發射。所述發光器件利用所述磷光體發射白光。所述磷光體包括具有化學式Sr3－xSiO5:Eu
文檔編號C09K11/77GK1788362SQ200580000383
公開日2006年6月14日 申請日期2005年4月7日 優先權日2004年4月7日
發明者金昌海, 樸晶奎, 金相海, 金忠烈 申請人:Lg伊諾特有限公司, 韓國化學研究所