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CN102142503B - 白光的产生方法以及白光发光二极管装置 - Google Patents

白光的产生方法以及白光发光二极管装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种白光的产生方法及白光发光二极管装置，该方法包含利用半导体发光组件发出第一波长光线；接着利用一部分的第一波长光线激发出发红光荧光粉体，以产生第二波长光线，以及利用另一部分的第一光线激发出发绿光的荧光粉体，以产生第三波长光线，上述的发红光的荧光粉体是硅酸盐荧光粉，发绿光荧光粉体为氮氧化物；其后混合第一波长光线、第二波长光线与第三波长光线，以产生白光。本发明的优点是：通过本发明的白光的产生方法，以及本发明简单且有效率的白光发光二极管装置，可以发出各种固定色温的白光。

Description

白光的产生方法以及白光发光二极管装置
技术领域
本发明有关一种发光二极管装置(light emitted diode device，LED device)，且特别是有关一种白光发光二极管装置。
背景技术
发光二极管是一种半导体组件，在施加正向电压时，可通过电致发光效应而发出单色、不连续的光线。随着半导体材料的化学组成不同，发光二极管可发出近紫外线、可见光、或红外线等各种波长范围的光线。
早期发光二极管多运用于指示灯、显示板等显示装置。随着半导体技术的进展，目前已发展出多种高亮度、高质量的发光二极管装置。同时，白光发光二极管装置也被广泛地运用于显示、照明以及其它相关领域中。
相较于传统光源，白光发光二极管装置具有低耗能、效率高、寿命长、不易破损等优点，因此白光发光二极管装置被认为是21世纪的新型光源，可望取代如白炽灯和荧光灯等传统光源，而成为主要的显示/照明装置。
利用白光发光二极管装置作为照明光源时，使用者往往会因情境以及地域的不同，而偏好特定色温的白光。例如，温带地区的消费者可能偏好暖白色系(色温低于约3000K)；而热带地区的消费者则可能较偏好冷白色系(色温高于约5000K)。
因此，相关领域中亟需提出一种简单且有效率的白光发光二极管装置，以发出各种固定色温的白光。
发明内容
因此，本发明的目的就是提供一种自光的产生方法及白光发光二极管装置，用以达到包括暖白、冷白等色温区块的所有白光色温区。
根据本发明一方面提供一种白光的产生方法其特点是，包含：利用一半导体发光组件发出一第一光线；利用该第一光线激发一发红光荧光粉体，以产生一第二光线；利用该第一光线激发一发绿光荧光粉体，以产生一第三光线，其中该发红光荧光粉体是硅酸盐荧光粉，该发绿光荧光粉体为氮氧化物；以及混合该第一光线、该第二光线与该第三光线，以产生白光。
根据本发明另一方面提供一种白光发光二极管装置，其特点是，包含：一基板；一半导体发光组件，固着于该基板上；一封装胶体，包覆该半导体发光组件；一发红光荧光粉体，混合于该封装胶体中；以及一发绿光荧光粉体，混合于该封装胶体中，其中该发红光荧光粉体是硅酸盐荧光粉，该发绿光荧光粉体为氮氧化物。
在上述本发明方案中，该发红光荧光粉体的化学式为(Sr1-xEux(1-y)Ybxy)O-SiO2，X与Y为介于0.005-0.15之间及0.02-0.2之间，且该发绿光荧光粉体之化学式为M1-aSi2O2-1/2nXnN2:Eua，M为Sr、Ba或Ca，而a与n则为分别介于0.005-0.15、0.02-0.2之间，X为卤素(如F、Cl、Br)。
本发明的有益技术效果是：通过本发明的白光的产生方法，以及本发明简单且有效率的白光发光二极管装置，可以发出各种固定色温的白光。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，下面将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，其中：
图1绘示依照本发明一实施例的白光发光二极管装置的剖面图；
图2A绘示图1的发红光荧光粉体的激发光谱图；
图2B绘示图1的发绿光荧光粉体的激发光谱图；
图3绘示图1的白光发光二极管装置在25℃发出的白光的色度图；
图4绘示依照本发明另一实施例，一白光发光二极管装置在25℃发出的白光的色度图。
具体实施方式
图1绘示依照本发明一实施例的白光发光二极管装置100的剖面图。在图1中，白光发光二极管装置100包含基板110、半导体发光组件120、封装胶体130、发红光荧光粉体140、以及发绿光荧光粉体150。其中，半导体发光组件120固着于基板110上。封装胶体130包覆半导体发光组件120。发红光荧光粉体140与发绿光荧光粉体150均混合于封装胶体130中，该发红光荧光粉体是硅酸盐荧光粉，该发绿光荧光粉体为氮氧化物。
使用时，半导体发光组件120将先发出第一波长光线。然后，一部分的第一波长光线将激发出发发红光荧光粉体140，以产生第二波长光线；另一部分的第一波长光线则将激发出发发绿光荧光粉体150，以产生第三波长光线。其后，混合上述的第一波长、第二波长、及第三波长光线三者，使得白光发光二极管装置100产生白光。
上述的半导体发光组件120的放射波长范围可为约360-480nm。上述的半导体发光组件120可为III-V族化合物半导体，如GaN、InGaN等。举例来说，本实施例所使用的半导体发光组件120为GaN，其放射波长范围为约450-470nm。
图1的半导体发光组件120可利用芯片直接封装技术(chip on board，COB)而固着于基板110上。此外，制造者亦可加装焊线160与焊垫165，以将半导体发光组件120电性连接至基板110。
上述的封装胶体130可包含硅胶、环氧树酯、紫外光胶或上述物质的组合。在本实施例中，所用的封装胶体为硅胶。
上述的发红光荧光粉体140可为硅酸盐荧光粉，其化学通式为(Sr1-xEux(1-y)Ybxy)O-SiO2，其中x与y为介于0.005-0.15之间。在本实施例中，所用的发红光荧光粉体140为(Sr1-xEux(1-y)Ybxy)O-SiO2(化学式)，其激发光谱图如图2A所绘示。具体而言，本实施例的发红光荧光粉体140的放射波长为约570-600nm，且其可受激发波长为约300-500nm。
上述的发绿光荧光粉体150可为铕金属活化的氮氧化物，其化学通式为M1-aSi2O2-1/2nXnN2:Eua，其中M为Sr、Ba、或Ca，而a与n则为分别介于0.005-0.15、0.02-0.2之间。在本实施例中，所用的发绿光荧光粉体150为M1-aSi2O2-1/2nXnN2:Eua(化学式)，其激发光谱图如图2B所绘示。具体而言，本实施例的发绿光荧光粉体150的放射波长为约530-550nm，且其可受激发波长为约300-500nm。
由于本发明上述实施例所运用的发红光荧光粉体140及发绿光荧光粉体150具有较大范围的可受激发波长，因此可搭配更多样化的第一光线(例如：紫外光)来达到白光，而无须仅限于蓝光。。
实验例1
以下将揭露本发明实验例1的实验数据，借此说明本发明上述实施例的发红光荧光粉体与发绿光荧光粉体，确实能在不同温度的情况下保持相对稳定的发光效率。应了解到，在以下叙述中，已经在上述实施例中提到的参数将不再重复赘述，仅就需进一步界定的加以补充，在此先予以说明。
表一各荧光粉体的成分及使用量
  成分   使用量
  比较例1   YAG1   5％
  比较例2   TAG2   8％
  比较例3   硅酸盐荧光粉体3   20％
  实验例1   红绿荧光粉体比例   2∶1
注1：YAG(钇铝石榴石，Y3Al5O12:Ce及其衍生物)黄色荧光粉体。
注2：TAG(铽铝石榴石，Tb3Al5O12:Ce及其衍生物)黄色荧光粉体。
注3：硅酸盐(silicate)荧光粉体。
表一列出的是各荧光粉体的成分与使用量。各个实验例与比较例将分别在25℃及200℃的温度下，以表一所揭露的荧光粉体进行发光效率测试，其测试结果记录于表二。
使用荧光光谱仪进行荧光粉体的测试，以各荧光粉体于25℃下的强度做为100％，将不同温度下强度与其比较，所得即为其效率变化。
表二发光效率测试结果
Figure GSB00000880941000041
值得注意的是，即便是在200℃的条件下，实验例1的发光效率还是有93.2％，此一数据相较于其在25℃下的发光效率只衰减了约6.8％。然而，在相同的条件下，比较例1至3却都衰减超过15％。亦即，实验例1的荧光粉体对高温的稳定性显然较比较例1至3为佳。
实验例2
图3绘示图1的白光发光二极管装置100在25℃时的色度图。在本实验例中，发红光荧光粉体与发绿光荧光粉体的重量比例约为2∶1。由图3可知，白光发光二极管装置100所发出的白光在色度图上的坐标为(0.2965，0.2884)，且其色温为约8364K(亦即此白光为一冷白光)。
实验例3
图4绘示本发明实验例3的白光发光二极管装置在25℃时的色度图。本实验例与实验例2唯一的不同在于：发红光荧光粉体与发绿光荧光粉体的重量比例改为约3∶1。由图4可知，当发红光荧光粉体与发绿光荧光粉体的重量比例改为约3∶1时，白光发光二极管装置所发出的白光在色度图上的坐标为(0.4324，0.4017)，且其色温为约3039K(亦即此白光为一暖白光)。
总结以上可知，当发红光荧光粉体及发绿光荧光粉体的重量比例改变时，所发出的白光的色温也会有所不同。因此，使用者可因应不同目的的需求，调整发红光荧光粉体及发绿光荧光粉体的重量比例，以得到妥适的白光色温。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种白光的产生方法，其特征在于，包含：
利用一半导体发光组件发出一第一光线；
利用该第一光线激发一发红光荧光粉体，以产生一第二光线；
利用该第一光线激发一发绿光荧光粉体，以产生一第三光线，其中该发红光荧光粉体是硅酸盐荧光粉，该发绿光荧光粉体是氮氧化物；以及
混合该第一光线、该第二光线与该第三光线，以产生白光。
2.根据权利要求1所述的白光的产生方法，其特征在于，该发红光荧光粉体的化学式为(Sr1-xEux(1-y)Ybxy)O-SiO2，x与y分别介于0.005-0.15之间及0.02-0.2之间，且该发绿光荧光粉体的化学式为M1-aSi2O2-1/2nXnN2:Eua，M为Sr、Ba或Ca，而a与n则为分别介于0.005-0.15、0.02-0.2之间，X为卤素。
3.根据权利要求1或2所述的白光的产生方法，其特征在于，该半导体发光组件为III-V族化合物半导体。
4.根据权利要求1或2所述的白光的产生方法，其特征在于，该半导体发光组件的放射波长范围为360～480nm。
5.根据权利要求1或2所述的白光的产生方法，其特征在于，该发红光荧光粉体的放射波长为570-600nm，且其可受激发波长为300-500nm。
6.根据权利要求1或2所述的白光的产生方法，其特征在于，该发绿光荧光粉体的放射波长为530-550nm，且其可受激发波长为300-500nm。
7.一种白光发光二极管装置，其特征在于，包含：
一基板；
一半导体发光组件，固着于该基板上；
一封装胶体，包覆该半导体发光组件；
一发红光荧光粉体，混合于该封装胶体中；以及
一发绿光荧光粉体，混合于该封装胶体中，其中该发红光荧光粉体是硅酸盐荧光粉，该发绿光荧光粉体为氮氧化物。
8.根据权利要求7所述的白光发光二极管装置，其特征在于，该发红光荧光粉体的化学式为(Sr1-xEux(1-y)Ybxy)O-SiO2，x与y分别介于0.005-0.15之间及0.02-0.2之间，且该发绿光荧光粉体之化学式为M1-aSi2O2-1/2nXnN2:Eua，M为Sr、Ba或Ca，而a与n则为分别介于0.005-0.15、0.02-0.2之间，X为卤素。
9.根据权利要求7或8所述的白光发光二极管装置，其特征在于，该半导体发光组件为III-V族化合物半导体。
10.根据权利要求7或8所述的白光发光二极管装置，其特征在于，该半导体发光组件的放射波长范围为360～480nm。
11.根据权利要求7或8所述的白光发光二极管装置，其特征在于，该红光荧光粉体与该绿光荧光粉体的重量比例为2∶1。
12.根据权利要求7或8所述的白光发光二极管装置，其特征在于，该发红光荧光粉体与该发绿光荧光粉体的重量比例为3∶1。
13.根据权利要求7或8所述的白光发光二极管装置，其特征在于，该发红光荧光粉体的放射波长为570-600nm，且其可受激发波长为300-500nm。
14.根据权利要求7或8所述的白光发光二极管装置，其特征在于，该发绿光荧光粉体的放射波长为530-550nm，且其可受激发波长为300-500nm。
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