專利名稱：熒光粉組成及使用該熒光粉組成的白色發光裝置的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種熒光粉組成及使用該熒光粉組成的白色發光裝置，且特別是有關于一種具有較佳光型、熱穩定及無能量飽和問題的熒光粉組成及白色發光裝置。
背景技術：
基于節能減碳以及永續發展的環保意識，目前世界先進各國均逐步淘汰高耗能的傳統照明，進而選擇白色發光二極管。白色發光二極管的優點是體積小，可以配合應用設備來調整，其反應速度快，因此非常適合高頻操作。白色發光二極管的耗電量低，僅有傳統燈泡的1/8至1/10，日光燈的1/2，并且其壽命長，可達10萬小時以上，可以解決白熾燈泡高耗能的問題，其可做為新的照明以及顯示光源，并且兼具省電與環保概念，因此被喻為綠色照明光源。白色發光二極管的技術在1990年代被提出，其是借由藍光發光二極管(blueLED)激發由摻雜鈰的釔鋁石榴石熒光粉(Ce-doped YAG phosphor)產生黃光，熒光粉所發出的黃光與剩余藍光混合而產生白光。然而，釔鋁石榴石熒光粉使用于白光技術中有能量飽和(power saturation)的問題，即激發光源的亮度提升后,乾招石槽石突光粉吸收激發光源而發出黃光的亮度在到達一程度后，可以再增加的亮度就受到限制。因此在2000年后，提出基于黃色硅酸鹽熒光粉(silicate phosphor)的白色發光二極管作為白光技術的另一種選擇。雖然硅酸鹽熒光粉沒有能量飽和的問題，但是卻又面臨熱穩定(heat stability)的困擾，即硅酸鹽熒光粉長時間處于發光二極管所產生的高熱環境中，其黃光亮度會逐漸衰減(decay)，造成白光亮度的降低及色溫的偏移，而且易受潮而分解。因此開發一種新的、可避免上述問題的熒光粉組成，是目前產業界一項重要的課題。
發明內容
本發明提供一種熒光粉組成及使用該熒光粉組成的白光發光裝置，用以解決上述已知的問題并實現聞品質白光光源。本發明提供一種白光發光裝置，包括一具有發光波長范圍涵蓋440_470nm的發光二極管及一配置在該藍光發光二極管上的熒光粉組成，其中該熒光粉組成包括一第一黃色突光粉，發光峰值波長為535-545nm ;—第二黃色突光粉,發光峰值波長為545_555nm ;以及一紅色熒光粉，發光峰值波長為645-655nm，其中白光的色度坐標范圍為CIE x 0. 25-0. 3以及 CIE y 022-0. 28。在本發明一實施例中，該第一黃色熒光粉、該第二黃色熒光粉及該紅色熒光粉的重量百分比為I : I : 0.3 0.45。在本發明一實施例中，該紅色熒光粉的比值為0. 4。在本發明一實施例中，該第一黃色熒光粉包括鑭硅氮化合物。在本發明一實施例中，該第一黃色熒光粉包括La3Si5N11: Ce2+。
在本發明一實施例中，該第二黃色熒光粉包括β -硅鋁氧氮化合物(β -SiAlON)。在本發明一實施例中，該第二黃色熒光粉包括Si6_zAlzNz08_z:Eu2+，0 < z < 4. 2。在本發明一實施例中，該紅色熒光粉包括鈣鋁硅氮化合物。在本發明一實施例中，該紅色熒光粉包括CaAlSiN3:Eu2+。在本發明一實施例中，該發光二極管具有發光峰值波長450_460nm。本發明提供一種白光發光裝置，包括一藍光發光二極管及一配置在該藍光發光二極管上的熒光粉組成，該熒光粉組成包括一黃色鑭硅氮化合物、一黃色硅鋁氧氮化合物及一紅色鈣鋁硅氮化合物，其中該黃色鑭硅氮化合物、該黃色β -硅鋁氧 氮化合物及該紅色鈣鋁硅氮化合物的重量百分比為I : I : O. 3 0.45。在本發明一實施例中，該紅色鈣鋁硅氮化合物的比值為O. 4。在本發明一實施例中，該黃色鑭娃氮化合物包括La3Si5N11: Ce2+。在本發明一實施例中，該黃色β -硅鋁氧氮化合物包括Si6_zAlzNz08_z:Eu2+，0 < z
<4. 2。在本發明一實施例中，該紅色鈣鋁硅氮化合物包括CaAlSiN3:Eu2+。 本發明提供一種白光發光裝置，包括一藍光發光二極管及一配置在該藍光發光二極管上的熒光粉組成，該熒光粉組成包括一第一氮化合物熒光粉、一第二氮化合物熒光粉及一第三氮化合物熒光粉，其中該第二氮化合物熒光粉的發光波長峰值介于該第一氮化合物熒光粉與該第三氮化合物的發光波長峰值之間。在本發明一實施例中，該第一氮化物熒光粉包括鑭硅氮化合物，該第二氮化物熒光粉包括β -硅鋁氧氮化合物，該第三氮化合物熒光粉包括鈣鋁硅氮化合物。在本發明一實施例中，該第二氮化合物熒光粉包括Si6_zAlzNz08_z: Eu2+，O < z
<4. 2。在本發明一實施例中，該第一氮化物熒光粉、該第二氮化物熒光粉及該第三氮化合物熒光粉的重量百分比為I : I : O. 3 O. 45。在本發明一實施例中，該第三氮化合物熒光粉的比值為O. 4。本發明提供一種突光粉組成，包括一第一突光粉、一第二突光粉及一第三突光粉，其中該第一熒光粉包括一鑭硅氮化合物，該第二熒光粉包括一 β -硅鋁氧氮化合物，該第三熒光粉包括一鈣鋁硅氮化合物，其中該熒光粉組成在具有發光波長峰值450-460nm的藍光光源激發下，混光產生一白光，該白光的NTSC色彩飽和度大于70%。在本發明一實施例中，該第一熒光粉包括La3Si5N11:Ce2+。在本發明一實施例中，該第一突光粉、第二突光粉及第三突光粉的的重量百分比為 I : I : O. 3 O. 45。在本發明一實施例中，該第三熒光粉的比值為O. 4。在本發明一實施例中，該第二熒光粉包括Si6_zAlzNz08_z:Eu2+，0 < z < 4. 2。在本發明一實施例中，該第三熒光粉包括CaAlSiN3:Eu2+。本發明的白光發光裝置及其所采用的熒光粉組成對熱穩定且無能量飽和及受潮分解的問題，本發明白光發光裝置所揭露的熒光粉組成可以取代已知釔鋁石鎦石熒光粉及硅酸鹽熒光粉，因此對于供照明光源及顯示器光源，可以提供更高品質的白光光源。
為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明，其中圖I繪示本發明一實施例的白光發光裝置的剖面示意圖。圖2分別繪示本發明實施例熒光粉組成中各別熒光粉的的發光光譜曲線3繪示根據本發明一實施例的白光發光裝置的發光光譜曲線圖。圖4繪示根據本發明實施例的白光發光裝置的白光在CIE色度坐標圖中的坐標范
圍。 主要元件符號說明100:白光發光裝置101 :藍光發光二極管103:反射殼體105:導電支架107 :焊線109 :封膠層111 :熒光粉組成
具體實施例方式圖I繪示本發明一實施例的白光發光裝置的剖面示意圖。請參考圖1，白光發光裝置100包括一藍光發光二極管101、一反射殼體103及一導電支架105，藍光發光二極管101設置于反射殼體103之內，并借由焊線107與導電支架電性連接。一封膠層109填入反射殼體103中并封裝藍光發光二極管101，一熒光粉組成111混合于封膠層109中并位于藍光發光二極管101上，熒光粉組成111包括第一黃色熒光粉、第二黃色熒光粉及紅色熒光粉，用以將藍光發光二極管101所發出的波長較短的藍光的一部分轉換成較長波長的可見光，之后與其余的藍光混合而形成白光。在上述白光發光裝置100中，為產生良好色度坐標的白光，將熒光粉組成111中的第一黃色熒光粉、第二黃色熒光粉及紅色熒光粉以適當的比例混合，熒光粉組成111的發光波長范圍(range of emission wavelength)約從480nm到730nm,其中包括峰值波長(peak wavelength)為540nm左右的黃光、峰值波長為550nm左右的黃光及峰值波長為650nm左右的紅光，而藍光發光二極管101發光的波長范圍約從410nm到480nm，其峰值波長約為 450nm_460nm。在上述本發明實施例的突光粉組成111中，第一黃色突光粉包括了摻雜鋪的鑭娃氮化合物，其發光峰值波長約為540±5nm,半波寬(FWHM,full width at halfmaximum)為80-100nm，其分子式例如是La3Si5N11: Ce2+，是購自三菱化學公司(MCC)，型號為BY201A。第二黃色熒光粉包括以銪活化的硅鋁氧氮化合物(Eu-activated β-SiAlON)，其發光峰值波長約為550±5nm，半波寬為80_100nm，其分子式例如是Si6_zAlzNz08_z:Eu2+，O < z < 4. 2,是購自電器化學(Denka chemicals)，型號為GR230LW。紅色熒光粉包括以銪活化的鈣鋁硅氮化合物(Eu-activated CaAlSiN),其發光峰值波長約為650±5nm,半波寬為80_110nm,其分子式例如是CaAlSiN3: Eu2+，是購自三菱化學公司，型號為BR101D。
圖2分別繪示本發明實施例熒光粉組成111中各別熒光粉的的發光光譜曲線圖。請參考圖2，第一黃色熒光粉為La3Si5N11: Ce2+，在藍光激發下，其發光峰值波長約為540nm ；第二黃色熒光粉為Si6_zAlzNz08_z: Eu2+，O < z < 4. 2 ( β -SiAlON)，在藍光激發下，其發光峰值波長約為550nm ;紅色熒光粉為CaAlSiN3 = Eu2+,在藍光激發下，其發光峰值波長約為650nm。參考圖1，在本發明白光發光裝置100中，可以將圖2中所示的各色熒光粉以適當的比例混合形成熒光粉組成111，并與透光封膠混合后，填入反射殼體103中形成封膠層109，借此封裝藍光發光二極管101。參考圖3，圖3繪示根據本發明一實施例的白光發光裝置的發光光譜曲線圖。將圖2所繪示的第一黃色熒光粉“La3Si5N11:Ce2+”、第二黃色熒光粉“Si6_zAlzNz08_z:Eu2+，0 < z<4.2"及紅色熒光粉“CaAlSiN3:Eu2+”依一特定的比例混合而得一熒光粉組成，將此發光粉組成施加于具有峰值波長為450-460nm的藍光發光二極管上，而得到如圖3本發明實施例的白光發光裝置的發光光譜曲線圖，其中熒光粉組成里各色熒光粉的比例分別為第一黃色第二黃色紅色=I : I : O. 3 O. 45 (w/w,重量比)，而更佳的比例是第一黃色第 二黃色紅色=1:1: O. 4 (w/w) ο如圖3所示，本實施例的白光發光裝置的發光光譜具有460nm左右和545nm左右的峰值，并且整個發光光譜分布在相當寬的波長范圍(400nm-730nm)內，本實施例的發光光譜顯示具有良好色度坐標特性的白色混光，且其NTSC可大于72 %，極適合于電視或動態顯示器等液晶顯示器背光的需求。另外，值得一提的是，在上述熒光粉組成中添加5-15%(w/w)且粒徑大小D5tl為1-10 ytm的擴散劑(diffuser)，將可以增加整個白光發光裝置的發光亮度，上述擴散劑例如包括氧化鋅(ZnO2)、氧化硅(SiO2)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋁(Al2O3)或其組合。圖4繪示根據本發明實施例的白光發光裝置的白光在CIE色度坐標圖中的坐標范圍。參考圖4，借由改變上述本發明熒光粉組成中的第一黃色熒光粉、第二黃色熒光粉及紅色熒光粉的混合比例，可以得到在色度坐標中其范圍為CIE X 0. 25-0. 3以及CIE y 022-0. 28的白光，將可視實際的需求調整白光發光裝置的發光的特性，實現高品質的白光，故特別適合于電視或動態顯示器等背光的需求。再者，在本發明實施例熒光粉組成中，其中所含的鑭硅氮化物熒光粉(黃色)、 硅鋁氧氮化合物熒光粉(黃色)及鈣鋁硅氮化合物(紅色)對于熱的反應相當穩定，即
使長時間處于發光光源所產生的高熱環境中，并不會發生亮度衰減的問題，也不易因受潮而分解，或者是有如已知釔鋁石榴石熒光粉能量飽和的問題。值得一提的是，為增加發光二極管101對于熒光粉組成111的激發效率，熒光粉組成111的濃度還可以由封膠層109表面逐漸向發光二極管101表面逐漸增加，或者，可同時借由共形的熒光粉組成111覆蓋于發光二極管101上，而共形的熒光粉組成111可借由噴涂、模鑄、印刷等方式所形成。同時，熒光粉組成111并不限于需直接覆蓋于發光二極管101上，熒光粉組成111還可借由遠離發光二極管101的方式被發光二極管101所激發，例如于顯示器或者于照明模塊中，熒光粉組成111可與樹脂混合形成一熒光粉模板或者是導光板，或者可涂布于樹脂模板或者是導光板的上方，如此還可提升光均勻度，增加熒光粉組成111對于發光二極管101所產生的高溫的耐受性。綜上所述，本發明的白光發光裝置所采用的熒光粉組成沒有已知熒光粉熱不穩定、易受潮及能量飽和的問題，另外，借由適當改變上述本發明熒光粉組成中各熒光粉的比例，可動態調整本發明的白光發光裝置的光譜型態(spectrum pattern)以符合實際的需求，因此本發明白光發光裝置所揭露的熒光粉組成可以有效取代現有的釔鋁石榴石熒光粉或硅酸鹽熒光粉，因此對于供照明光源及顯示器光源， 可以提供更高品質的白光光源。雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1.一種白光發光裝置，包括 一發光二極管，具有發光波長范圍涵蓋440-470nm ；以及 一突光粉組成，配置在該藍光發光二極管上，該突光粉組成包括 一第一黃色突光粉，發光峰值波長為535-545nm ； 一第二黃色突光粉，發光峰值波長為545-555nm ;以及 一紅色熒光粉，發光峰值波長為645-655nm， 其中白光的色度坐標范圍為CIE X 0. 25-0. 3以及CIE y 022-0. 28。
2.如權利要求I所述的白光發光裝置，其特征在于，該第一黃色熒光粉、該第二黃色熒光粉及該紅色熒光粉的重量百分比為I : I : O. 3 O. 45。
3.如權利要求2所述的白光發光裝置，其特征在于，該紅色熒光粉的比值為O.4。
4.如權利要求I所述的白光發光裝置，其特征在于，該第一黃色熒光粉包括鑭硅氮化合物。
5.如權利要求4所述的白光發光裝置，其特征在于，該第一黃色熒光粉包括La3Si5N11ICe2+O
6.如權利要求I所述的白光發光裝置，其特征在于，該第二黃色熒光粉包括β_硅鋁氧氮化合物。
7.如權利要求6所述的白光發光裝置，其特征在于，該第二黃色熒光粉包括Si6_zAlzNz08_z:Eu2+, O < z < 4. 2。
8.如權利要求I所述的白光發光裝置，其特征在于，該紅色熒光粉包括鈣鋁硅氮化合物。
9.如權利要求8所述的白光發光裝置，其特征在于，該紅色熒光粉包括CaAlSiN3:Eu2+。
10.如權利要求I所述的白光發光裝置，其特征在于，該發光二極管具有發光峰值波長450_460nm。
11.一種白光發光裝置，包括 一藍光發光二極管；以及 一突光粉組成，配置在該藍光發光二極管上，該突光粉組成包括一第一氮化合物突光粉、一第二氮化合物熒光粉及一第三氮化合物熒光粉，其中該第二氮化合物熒光粉的發光波長峰值介于該第一氮化合物熒光粉與該第三氮化合物的發光波長峰值之間。
12.如權利要求11所述的白光發光裝置，其特征在于，該第一氮化物突光粉包括鑭娃氮化合物，該第二氮化物熒光粉包括β -硅鋁氧氮化合物，該第三氮化合物熒光粉包括鈣鋁硅氮化合物。
13.如權利要求12所述的白光發光裝置，其特征在于，該第二氮化合物熒光粉包括Si6_zAlzNz08_z:Eu2+, O < z < 4. 2。
14.如權利要求13所述的白光發光裝置，其特征在于，該第一氮化物熒光粉、該第二氮化物熒光粉及該第三氮化合物熒光粉的重量百分比為I : I : O. 3 O. 45。
15.如權利要求14所述的白光發光裝置，其特征在于，該第三氮化合物熒光粉的比值為 O. 4。
16.—種突光粉組成,包括 一第一熒光粉，包括一鑭硅氮化合物；一第二熒光粉，包括一 β-硅鋁氧氮化合物；以及 一第三熒光粉，包括一鈣鋁硅氮化合物，其中該熒光粉組成在具有發光波長峰值450-460nm的藍光光源激發下，混光產生一白光，該白光的NTSC色彩飽和度大于70%。
17.如權利要求16所述的熒光粉組成，其特征在于，該第一熒光粉包括La3Si5N11:Ce2+。
18.如權利要求16所述的熒光粉組成，其特征在于，該第一熒光粉、第二熒光粉及第三熒光粉的的重量百分比為I : I : O. 3 O. 45。
19.如權利要求18所述的熒光粉組成，其特征在于，該第三熒光粉的比值為O.4。
20.如權利要求16所述的熒光粉組成，其特征在于，該第二熒光粉包括Si6_zAlzNz08_z:Eu2+, O < z < 4. 2。
21.如權利要求16所述的熒光粉組成，其特征在于，該第三熒光粉包括CaAlSiN3:Eu2+。
全文摘要
本發明提供一種熒光粉組成及一種使用該熒光粉組成的白光發光裝置，用以解決上述已知的問題并實現高品質白光光源。該白光發光裝置包括一藍光發光二極管及一配置在該藍光發光二極管上的熒光粉組成，該熒光粉組成包括一黃色鑭硅氮化合物、一黃色β-硅鋁氧氮化合物及一紅色鈣鋁硅氮化合物，其中該黃色鑭硅氮化合物、該黃色β-硅鋁氧氮化合物及該紅色鈣鋁硅氮化合物的重量百分比為1∶1∶0.3～0.45。
文檔編號C09K11/64GK102916113SQ20111021886
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月2日 優先權日2011年8月2日
發明者楊耀瑜, 劉宇桓 申請人:億廣科技(上海)有限公司, 億光電子工業股份有限公司