專利名稱：磷光體及利用該磷光體的發光器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及磷光體及利用該磷光體的發光器件，具體涉及由任意波長的光激發并發射其它波長光的磷光體以及利用該磷光體的發光器件。更具體而言，本發明涉及由特定波長的光激發而發射白光的磷光體以及利用該磷光體的發光器件。
背景技術：
全球范圍內近年來蓬勃發展的制造白光發光器件的方法分為磷光體應用方法和多芯片方法，所述磷光體應用方法通過將磷光體加到單芯片形式的發射藍色或紫外線的器件上而獲得白光，所述多芯片方法通過以多芯片的形式將多個發光芯片相互結合在一起而獲得白色。
具體而言，實現多芯片形式的白光發光器件的典型方法是通過結合三個RGB芯片(紅色、綠色和藍色)來制造。然而，該方法的問題在于每一個芯片中的工作電壓不均勻，并且由于每一個芯片輸出變化依賴于環境溫度而導致彩色坐標(colorcoordinate)變化。由于這些問題，多芯片方法可通過電路結構來調節每一個發光器件的亮度，從而適當地用于需要顯示各種顏色的特定照明的目的，而不只是白光發光器件實施方案。
在這種背景下，在這些實現白光發光器件方法中的優選方法主要利用將藍色發光器件和磷光體相結合的系統，其中所述藍色發光器件具有較容易的制作方法和優異效率，所述磷光體由藍色發光器件激發并發射黃色光。這樣，利用磷光體發射白光的系統的典型實例采用藍色發光器件作為激發光源，采用由藍色發光器件發射的激發光激發利用稀土三價離子鈰離子(Ce3+)作為激發劑的釔鋁石榴石(YAG)磷光體，即YAG:Ce磷光體。
根據應用領域，白光發光器件可用作各種形式的封裝。典型的白光發光器件被大致分為以表面安裝器件(SMD)形式制作、用于便攜式電話的背光照明的芯片發光器件(芯片LED)，和用在電子計分牌、固態顯示器件與圖像顯示器中的垂直燈。
另一方面，用于分析白光發光器件的光特征的指標是相關色溫(CCT)和顯色指數(CRI)。
在物體發出不可見光時的顏色看起來與某溫度的黑色物體輻射顏色相同時，認為黑色物體的溫度與該物體的溫度相同，相關色溫(CCT)就是該溫度。當色溫變高時，顏色變成耀眼而稍帶藍色的白色。即，在相同的白光中，具有低色溫的白光感覺有些溫暖，但具有高色溫的白光感覺有些冷。因此，通過調節色溫，可以滿足需要各種色感的特定發光特征。
利用YAG:Ce磷光體的白光發光器件具有6000-8000K的稍高色溫。
顯色指數(CRI)表示當人造光照明與陽光輻照物體相比較時物體顏色變得不同的程度，當物體顏色等同于在陽光下顏色時，CRI定義為100。換言之，顯色指數是顯示人造光下的物體顏色與陽光輻照下顏色接近程度的指數，值為0-100。因此CRI接近100的白光源與陽光下人眼辨識的物體顏色沒有區別。
白熾燈的CRI為80或更高，白色熒光燈的CRI為75或更高，而商業化白色LED的CRI大約為70-75。
因此，問題在于使用傳統YAG:Ce磷光體的白光發光器件的色溫稍高，而其顯色指數相對較低。此外，由于只使用YAG:Ce磷光體，難以控制彩色坐標、色溫和顯色指數。
此外，YAG在100℃或更高溫度下相對熱劣化，在天然材料中使用Y2O3以組成YAG，并且需要在1500℃或更高溫度下熱處理，因此在生產價格上具有劣勢。
此外，為了將YAG的發光主峰改變至紅色區，當摻雜稀土三價離子時發光的亮度減弱。
發明內容
技術問題本發明被設計用于解決上述問題，并且本發明的目的是提供具有比石榴石磷光體更高熱穩定性和改善特性的磷光體，以及利用該磷光體的發光器件。
本發明的另一個目的是提供一種磷光體以及使用該磷光體的發光器件，用于控制彩色坐標、色溫和顯色指數，在所述磷光體中混有包括在發光器件模材料中的硅酸鹽磷光體。
本發明的另一個目的是提供能獲得適合于消費者各種需求的光的磷光體以及利用該磷光體的發光器件，以便通過調整磷光體的混合比例來控制彩色坐標、色溫和顯色指數。
本發明的又一目的是提供能夠降低磷光體和發光器件制造成本的磷光體，以及利用該磷光體的發光器件。
技術方案根據本發明的一個方面，提供一種磷光體，其中利用以固定比例混合的具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體。
根據本發明的另一方面，提供一種發光器件，其包含發射激發光的光源；支撐光源的基底；光傳輸元件，其提供于光源周圍的至少一部分；和混合在光傳輸元件中的磷光體，其中具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體以固定比例混合。
根據本發明的又一方面，提供一種發光器件，其包含發射激發光的光源；光傳輸元件，其提供于光源周圍的至少一部分；和容納在光傳輸元件中的磷光體，其中第一磷光體和第二磷光體以9.9∶0.1-5.0∶5.0的比例混合，所述第一磷光體對于藍色光源具有500-600nm的發光主峰，所述第二磷光體對于藍色光源具有550-600nm的發光主峰。
根據本發明的再一方面，提供一種表面安裝型發光器件，其包含光源；支撐光源的基底；光傳輸元件，其提供于光源周圍的至少一部分；和混合在光傳輸元件中的磷光體，其中具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體以固定比例混合。
根據本發明的又一方面，提供一種燈型發光器件，其包含光源；支撐光源的基底；光傳輸元件，其提供于光源周圍的至少一部分；和混合在光傳輸元件中的磷光體，其中具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體以固定比例混合。
有益效果根據本發明，可獲得磷光體以及具有改善特性的發光器件，并且具體可控制發光器件的彩色坐標、色溫和顯色指數。
另外，可降低磷光體和發光器件的制造成本。
通過結合附圖詳細描述本發明的典型實施方案，本發明的上述以及其它特征和優點將變得更加清晰，其中圖1是表示依賴于本發明磷光體中使用的第一和第二硅酸鹽磷光體的混合比例的磷光體發光譜圖；圖2是根據本發明一個實施方案的表面安裝型白光發光器件的截面圖；圖3是根據本發明另一實施方案的垂直燈型白光發光器件的截面圖；圖4是表示根據本發明一個實施方案的白光發光器件的發光譜圖。
最佳實施方式現在將參考附圖更加完整地描述本發明，其中將示出本發明的典型實施方案。
圖1是表示依賴于本發明磷光體中使用的第一和第二硅酸鹽磷光體的混合比例的磷光體發光譜圖。各曲線示出由455nm激發光激發各個磷光體時的發光譜。
參考圖1，第一曲線1示出組成本發明的磷光體的具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一硅酸鹽磷光體的發光譜。第五曲線5示出具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二硅酸鹽磷光體的發光譜。
第一硅酸鹽磷光體具有500-600nm的發光譜主峰，取決于該磷光體結構性元素Eu(銪)的密度，第二硅酸鹽磷光體具有550-600nm的發光譜主峰，取決于結構性元素Eu的密度。此外，本發明的磷光體益處在于，第一和第二硅酸鹽磷光體的主峰根據Eu的比重變化，其發光主峰根據第一和第二硅酸鹽磷光體的混合比例變化。
下文中，將詳細描述發光譜主峰根據第一和第二硅酸鹽磷光體的混合比例變化的過程。
第四曲線4示出第一硅酸鹽磷光體和第二硅酸鹽磷光體以8.5∶1.5的比例混合時的發光譜。第三曲線3示出第一硅酸鹽磷光體和第二硅酸鹽磷光體以9.0∶1.0的比例混合時的發光譜。第二曲線2示出第一硅酸鹽磷光體和第二硅酸鹽磷光體以9.5∶0.5的比例混合時的發光譜。
可以看出，當第一硅酸鹽磷光體的比例增加時，發光主峰的波長變短。相反，當第二硅酸鹽磷光體的比例增加時，發光主峰的波長變長。
從示出的曲線可明顯看出，根據本發明的磷光體的發光主峰光譜依據第一和第二硅酸鹽磷光體的混合比例而變化，且具有500-600nm的寬發光譜區。
考慮到這種混合比的關系，優選第一和第二硅酸鹽磷光體的混合比例為9.9∶0.1-5.0∶5.0。
根據本發明的磷光體用于白光發光器件中時，產生白光并且通過由磷光體激發的光和激發光的組合發射。
現在，將詳細描述根據本發明的發光器件。
圖2是根據本發明一個實施方案的表面安裝型白光發光器件的截面圖。如圖2所示，根據本發明一個實施方案的表面安裝型白光發光器件包括陽極和陰極的引線框210、用于在施加電壓時產生光的發光二極管芯片220、用于電連接引線框210和發光二極管芯片220的導線230、在發光二極管芯片220周圍成型的光傳輸樹脂240和分布于光傳輸樹脂240中的硅酸鹽磷光體241與242。
發光二極管芯片220利用近紫外線發光二極管芯片，該芯片通過施加的電壓產生具有400-480nm發光譜主峰的光。此外，激光二極管、表面發光激光器件、無機電致發光器件、有機電致發光器件等也可以用作在近紫外線發光二極管芯片的相同波長區域中具有發光峰的發光器件。在根據本發明的優選實施方案中，使用氮化鎵基半導體的InGaN發光二極管芯片。
此外，用作模制元件的光傳輸樹脂240可利用光傳輸環氧樹脂、硅樹脂、聚酰亞胺樹脂、脲樹脂、丙烯酸樹脂等。光傳輸樹脂240可優選利用光傳輸環氧樹脂或硅樹脂等。
此外，光傳輸樹脂240可以在發光二極管芯片220周圍整體成型，但是也可以根據需要在發光部分中部分成型。即，在小型發光器件的情況下，優選在發光二極管芯片周圍整體成型。但是在高輸出發光器件的情況下，由于發光二極管芯片220的大尺寸，整體成型對分布于光傳輸樹脂240中硅酸鹽磷光體241和242的均勻分布可能是不利的。在這種情況下，優選在發光部分中部分成型。
由于硅酸鹽磷光體241和242分布于光傳輸樹脂240中，使用混合有上文詳細描述的化學式為Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一硅酸鹽磷光體241和化學式為Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體242的磷光體。
在此，優選第一硅酸鹽磷光體和第二硅酸鹽磷光體的混合比例為9.9∶0.1-5.0∶5.0。
現在，將詳細描述基依賴于發光器件形式的磷光體的混合比例。
首先，在使用頂視型表面安裝型白光發光器件的情況下，優選第一硅酸鹽磷光體241和第二硅酸鹽磷光體242的混合比例為9.7∶0.3-8.5∶1.5。此外，優選磷光體241和242相對于光傳輸樹脂240的含量為10-30wt％。
此外，在使用側視型表面安裝型白光發光器件的情況下，優選第一硅酸鹽磷光體241和第二硅酸鹽磷光體242的混合比為9.5∶0.5-8.0∶2.0。此外，優選磷光體241和242的含量相對于光傳輸樹脂240為5-20wt％。
另一方面，根據本發明的磷光體可以在PCB和層疊于PCB上的鍵墊片(keypad)之間形成并且用作照亮鍵墊片的背光光源。在這種情況下，根據本發明磷光體的混合比例和當混合并成型光傳輸樹脂時其混合比如下文所示。
首先，在白色磷光體的情況下，優選第一硅酸鹽磷光體241和第二硅酸鹽磷光體242以9.7∶0.3-8.5∶1.5混合，并且磷光體241和242相對于光傳輸樹脂240的含量為20-50wt％。
此外，在藍白色的情況下，優選第一硅酸鹽磷光體241和第二硅酸鹽磷光體242以9.7∶0.3-8.5∶1.5混合，并且磷光體241和242相對于光傳輸樹脂240的含量為10-40wt％。
圖3是根據本發明另一實施方案的垂直燈型白光發光器件的截面圖。
參考圖3，垂直燈型白光發光器件包括一對引線框310、用于施加電壓時產生光的發光二極管芯片320、用于電連接引線框310和發光二極管芯片320的導線330、在發光二極管芯片320周圍成型的光傳輸樹脂340、分布于光傳輸樹脂340中的硅酸鹽磷光體341和342，以及外殼350。
光傳輸樹脂340可以在發光二極管芯片320周圍整體成型，但是也可以根據需要部分成型發光部分。
由于硅酸鹽磷光體341和342分布于光傳輸樹脂340中，對于表面安裝型白光發光器件，使用混合有化學式為Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一硅酸鹽磷光體341和化學式為Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體342的磷光體。
具體地，在光傳輸樹脂340中，具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一硅酸鹽磷光體341發射由發光二極管芯片320產生的400-480nm波長的激發光而激發并具有500-600nm發光主峰的光，第二硅酸鹽磷光體342發射由激發光激發并具有550-600nm主峰的光，將所述第一硅酸鹽磷光體341和所述第二硅酸鹽磷光體342混合并成型以包封發光器件芯片320。
第一和第二硅酸鹽磷光體341和342各自的平均顆粒尺寸為20μm或更小。其平均顆粒尺寸優選為約5-15μm。
在此，與光傳輸樹脂340混合的第一硅酸鹽磷光體341和第二硅酸鹽磷光體342的混合比例為9.9∶0.1-5.0∶5.0。
用于垂直燈型的白光發光器件中的結構例如發光二極管芯片320、光傳輸樹脂340以及第一和第二硅酸鹽磷光體341和342與表面安裝型白光發光器件的一樣，因此省略具體表述。
另一方面，施加到普通發光器件的根據本發明的磷光體341和342相對于光傳輸樹脂340的含量優選為5-50wt％，但是，磷光體的含量比例可以增加，使得施加到高輸出發光器件的根據本發明的磷光體相對于光傳輸樹脂的含量為50-100wt％。
將詳細描述在根據本發明的表面安裝型白光發光器件或垂直燈型白光發光器件中實現白光的過程。
由InGaN發光二極管芯片220和320發射的對應于近紫外線的藍光(400-480nm)在發射到外部之前經過第一和第二硅酸鹽磷光體241、242、341和342。
在此，部分光激發第一和第二硅酸鹽磷光體241、242、341和342，產生各自具有500-600nm和550-600nm發光主峰的光，將剩余的光作為藍色光傳輸。
結果，當在第一和第二硅酸鹽磷光體241、242、341和342中激發的光與剛傳輸的藍光混合時，根據本發明實施方案的白光發光器件表現出白光。
圖4是表示根據本發明一個實施方案的白光發光器件的發光譜圖。圖4中示出的波長帶的強度曲線表示下列情況下白光發光器件發射的發光譜具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一硅酸鹽磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體的混合比例為9.0∶1.0。
參考圖4，可以看出，根據本發明一個實施方案的白光發光器件發射具有400-700nm的寬波長光譜的白光。如上所述，當組成本發明磷光體的具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一硅酸鹽磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二硅酸鹽磷光體的混合比變化并混合在光傳輸樹脂中時，磷光體的發光主峰變化。此外，通過利用該性質，根據本發明可控制白光發光器件的彩色坐標、色溫和顯色指數。
發明方式根據本發明的磷光體適當地與兩種硅酸鹽磷光體混合并發射白光，根據本發明的發光器件推薦了適當應用磷光體的詳細發光器件的結構。
此外，本發明的特征在于可以通過混合在某種形式的發光器件芯片中的特定磷光體發射具有不同于原始光特征的光，其中該發光器件芯片發射固定波長帶的光并且在該發光器件芯片的至少一部分的外側提供有透明元件。因此，可以在本發明的實質和范圍內改變發光器件的具體結構。
此外，在本發明中，更優選推薦發射白光的磷光體特定混合物和適合于該混合物的發光器件結構。
雖然已經結合本發明典型實施方案具體展示和描述了本發明，本發明領域技術人員應該理解，可以在本發明中做出各種形式和細節上的變化而不偏離所附權利要求定義的本發明實質和范圍。
工業適用性根據本發明，與利用單一磷光體的白光發光器件相比，可提供具有較低色溫和高顯色指數的白光發光器件。
此外，通過改變第一硅酸鹽磷光體和第二硅酸鹽磷光體的混合比例，可控制彩色坐標、色溫和顯色指數。因此，可以更容易地獲得消費者所需狀態的光。
此外，根據本發明的發光器件提供了實用性，用作取代便攜式電話的彩色LCD背光、LED燈以及在火車和公共汽車內部用于顯示的LED或熒光的節能光源。
權利要求
1.一種磷光體，其中使用以固定比例混合的具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體。
2.權利要求1的磷光體，其中第一磷光體由具有400-480nm主峰的光激發并具有500-600nm的發光主峰。
3.權利要求1的磷光體，其中第二磷光體由具有400-480nm主峰的光激發并具有550-600nm的發光主峰。
4.權利要求1的磷光體，其中第一磷光體和第二磷光體的比例為9.9∶0.1-5.0∶5.0。
5.權利要求1的磷光體，其中第一磷光體和第二磷光體平均顆粒尺寸為20μm或更小。
6.權利要求1的磷光體，其中第一磷光體和第二磷光體平均顆粒尺寸為5-15μm。
7.權利要求1的磷光體，其中磷光體的激發光具有400-480nm的主峰。
8.權利要求1的磷光體，其中激發磷光體的光和由磷光體激發的光組合并發射白光。
9.一種發光器件，包含光源；支撐光源的基底；光傳輸元件，其提供于光源周圍的至少一部分；和混合在光傳輸元件中的磷光體，其中具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體以固定比例混合。
10.權利要求9的發光器件，其中當使用頂視型發光器件時，第一磷光體和第二磷光體的比例為9.7∶0.3-8.5∶1.5。
11.權利要求10的發光器件，其中磷光體相對于光傳輸元件的含量為10-30wt％。
12.權利要求9的發光器件，其中當使用側視型發光器件時，第一磷光體和第二磷光體的比例為9.5∶0.5-8.0∶2.0。
13.權利要求12的發光器件，其中磷光體相對于光傳輸元件的含量為5-20wt％。
14.權利要求9的發光器件，其中當發光器件用在白色背光中時，第一磷光體和第二磷光體的混合比為9.7∶0.3-8.5∶1.5。
15.權利要求14的發光器件，其中磷光體相對于光傳輸元件的含量為20-50wt％。
16.權利要求9的發光器件，其中當發光器件用在藍白色背光中時，第一磷光體和第二磷光體的混合比為9.7∶0.3-8.5∶1.5。
17.權利要求16的發光器件，其中磷光體相對于光傳輸元件的含量為10-40wt％。
18.權利要求9的發光器件，其中光傳輸元件作為光傳輸樹脂材料成型。
19.權利要求18的發光器件，其中光傳輸樹脂元件是硅樹脂或環氧樹脂。
20.權利要求9的發光器件，其中在穿過磷光體層之后發射白色光。
21.權利要求9的發光器件，其中光傳輸元件全部提供在光源的外側。
22.權利要求9的發光器件，其中光傳輸元件部分提供在光源的外側。
23.一種發光器件，包含發射激發光的光源；光傳輸元件，其提供于光源周圍的至少一部分；和容納在光傳輸元件中的磷光體，其中第一磷光體和第二磷光體以9.9∶0.1-5.0∶5.0的比例混合，所述第一磷光體對于藍色光源具有500-600nm的發光主峰，所述第二磷光體對于藍色光源具有550-600nm的發光主峰。
24.權利要求23的發光器件，其中由光源發射的光和由磷光體激發的光一起被發射。
25.一種表面安裝型發光器件，包含光源；支撐光源的基底；光傳輸元件，其提供于光源周圍的至少一部分；和混合在光傳輸元件中的磷光體，其中具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體以固定比例混合。
26.一種燈型發光器件，包含光源；支撐光源的基底；光傳輸元件，其提供于光源周圍的至少一部分；和混合在光傳輸元件中的磷光體，其中具有化學式Sr4-xMgyBazSi2O8:Eux2+(0＜x＜1，0≤y≤1，0≤z≤1)的第一磷光體和具有化學式Sr3-xSiO5:Eu2+x(0＜x≤1)的第二磷光體以固定比例混合。
全文摘要
提供一種磷光體及利用該磷光體的發光器件，其中為了包含所期望波長的光，在第一磷光體和第二磷光體在光傳輸元件中混合的狀態下，由激發光源激發的光以及該激發光源均發射到外部并包含白光源。另外，第一磷光體具有化學式Sr
文檔編號C09K11/79GK1898357SQ200580001326
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月21日 優先權日2004年10月18日
發明者金昌海, 樸晶奎, 金相基, 金忠烈, 崔京在 申請人:Lg伊諾特有限公司