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CN102891243A - 发白光器件以及使用该器件的显示设备和照明设备 - Google Patents

发白光器件以及使用该器件的显示设备和照明设备 Download PDF

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CN102891243A CN2012102495283A CN201210249528A CN102891243A CN 102891243 A CN102891243 A CN 102891243A CN 2012102495283 A CN2012102495283 A CN 2012102495283A CN 201210249528 A CN201210249528 A CN 201210249528A CN 102891243 A CN102891243 A CN 102891243A
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李东勋
张奎浩
崔鲜烈
金荣泽
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Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明提供了发白光器件以及使用该器件的显示设备和照明设备。发白光器件包括：发射蓝光的蓝色发光二极管；黄色荧光剂，其由所述蓝光激发以发射黄光，并且从包含Y3Al5O12和Lu3Al5O12的组中选择所述黄色荧光剂；以及红色荧光剂和绿色荧光剂，它们由所述蓝光激发以发射红光和绿光，其中通过所述蓝光和激发的光的混合而得到的白光对应于由CIE 1931颜色坐标系中的坐标点(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)、和(0.30,0.27)所定义的区域。

Description

发白光器件以及使用该器件的显示设备和照明设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年7月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0070985的优先权，其公开的内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及一种发白光器件，具体而言涉及一种提供具有优越特性的白光的发白光器件，以及使用该器件的显示设备和照明设备。
背景技术
一般而言，用于转换一种波长的光的荧光剂材料被用作用于将来自各种光源的特定波长的光转换为期望波长的光的材料。具体地说，在各种光源当中，以低功耗驱动并且具有优良发光效率的发光二极管已被有利地应用于LCD背光、车辆照明和家庭照明设备，从而近年来，荧光剂材料已经突显成为发白光器件制造中的核心技术。
一般地，通过对蓝色或紫外线LED芯片应用一种或更多种荧光剂（例如红色、黄色或绿色）来制造发白光器件。可以根据荧光剂的类型及其组合在很大程度上改变从发白光器件发出的光的颜色特性。
即，当结合两种或更多种荧光剂（例如红色荧光剂和一种或更多种不同荧光剂）而不是采用单种荧光剂（例如黄色荧光剂）时，能够期望得到优良的色域。然而，在该情况下，与常规单独使用黄色荧光剂相比，降低了效率并且发光率降低。
而且，由于使用LED的发白光器件暴露于高温条件下，因此所使用的荧光剂的温度稳定性和可靠性被认为是重要的问题。温度稳定性在高功率应用条件中会是至关重要的。因此，需要考虑发射的光来适当选择荧光剂类型。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种发白光器件，其能够将诸如发光率之类的颜色特性维持在期望水平而同时具有优良色域。
本发明的另一方面提供了一种使用该发白光器件的显示设备和照明设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种发白光器件，其包括：发射蓝光的蓝色发光二极管（LED）；至少一种黄色荧光剂，其由所述蓝光激发以发射黄光，并且从包含Y3Al5O12和Lu3Al5O12的组中选择所述黄色荧光剂；以及红色荧光剂，其由所述蓝光激发以发射红光，其中通过所述蓝光和激发的光的混合而得到的白光对应于由CIE 1931颜色坐标系中的坐标点(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)、和(0.30,0.27)所定义的区域。
黄色荧光剂可以包括Y3Al5O12。在白光的光谱中，除了蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围可以从550nm至560nm。
在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围可以从0.0698至0.2124。
在一个示例中，可以与红色荧光剂一起使用绿色荧光剂作为附加荧光剂。在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在490nm处的相对强度的范围可以从0.0744至0.1006。
在一个不同的实施例中，黄色荧光剂可以包括Lu3Al5O12。在该情况下，在白光的光谱中，除了蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围可以从535nm至545nm。
在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围可以从0.0889至0.2379。
可以与红色荧光剂一起使用绿色荧光剂作为附加荧光剂。在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在490nm处的相对强度的范围可以从0.0831至0.161。
根据本发明的另一方面，提供了一种发白光器件，其包括：发射蓝光的蓝色发光二极管（LED）；和以La3Si6N11表示的黄色荧光剂，其中通过所述蓝光和激发的光的混合而得到的白光对应于由CIE1931颜色坐标系中的坐标点(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)、和(0.30,0.27)所定义的区域。
在该情况下，在白光的光谱中，除了蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围可以从532nm至542nm。
附加荧光剂可以是红色荧光剂。在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围可以从0.0648至0.1913。
绿色荧光剂可以替代红色荧光剂或者与红色荧光剂一起来作为附加荧光剂使用。在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围可以从0.0698至0.2124。
从蓝色LED发出的蓝光的主波长带的范围可以从435nm至465nm。白光的色域可以为sRGB区的97%或更大。
白光的发光率可以大于225lm/W。具体地，可以将白光的发光率的值维持在如下值：与仅存在黄色荧光剂时的白光的发光率相比减少了小于5%。
红色荧光剂可以是AALSiNx:Eu（1≤x≤5）和A2Si5N8:Eu中的至少一种，其中A可以是Ba、Sr、Ca和Mg中的至少一种。
绿色荧光剂可以包括β-SiAlON:Eu或L3M5O12：Ce，其中L可以是Lu、Yb和Tb中的至少一种，并且M可以是Al和Ga中的至少一种。
根据本发明的另一方面，提供了一种显示设备，包括：发光二极管（LED）光源模块；和显示图像的图像显示面板，来自所述LED光源模块的光照射到所述图像显示面板，其中所述LED光源模块包括电路板以及安装在所述电路板上的至少一个前述发白光器件。
根据本发明的又一方面，提供了一种照明设备，包括：发光二极管（LED）光源模块；和漫射单元，其布置在所述LED光源模块上方并且使得从所述LED光源模块入射的光均匀地漫射，其中所述LED光源模块包括电路板以及安装在所述电路板上的至少一个前述发白光器件。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将会更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征和其他优点，其中：
图1是示出了从发白光器件发射的白光的光谱的曲线图，从而说明本发明的原理；
图2是从发白光器件发射的白光的CIE 1931颜色坐标系，从而说明本发明的原理；
图3是示出了从发白光器件发射的白光的目标颜色坐标区域的曲线图；
图4是示出了从根据与本发明一个方面相关的一个实验示例（Y3Al5O12）的发白光器件发射的白光的光谱的曲线图；
图5是示出了从根据与本发明一个方面相关的另一个实验示例（Lu3Al5O12）的发白光器件发射的白光的光谱的曲线图；
图6是示出了从根据与本发明一个方面相关的另一个实验示例（La3Si6N11）的发白光器件发射的白光的光谱的曲线图；
图7是示出了从根据比较示例4的发白光器件发射的白光的光谱的曲线图；
图8是示出了从根据比较示例4的发白光器件发射的白光的颜色坐标的曲线图；
图9是表示了表示根据比较示例4的发白光器件的色域的CIE1931颜色坐标系统的曲线图；
图10是示出了本发明各个实施例与比较示例（比较示例5）之间的温度稳定性比较的曲线图；
图11至图14是示出了根据本发明各个实施例的发白光器件的示意性示图；
图15A和图15B示出了可以用在根据本发明一个实施例的显示设备中的各种类型的背光单元；
图16是根据本发明一个实施例的LCD显示设备的分解透视图；以及
图17至图19是可以用在根据本发明一个实施例的显示设备中的各种类型的背光单元的横截面示图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同形式来具体实现并且不应被解释为仅限于本文所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开是彻底和完整的，以及向本领域所属技术人员完整地传达本发明的范围。在附图中，为清楚起见会夸大元件的形状和尺寸，并且在所有附图中将会使用相同参考数字来指代相同或相似的部件。
根据本发明一个方面的发白光器件包括发射蓝光的蓝色发光二极管（LED）、由蓝光激发以发射黄光并且从由Y3Al5O12和Lu3Al5O12组成的组中选择的至少一种黄色荧光剂、以及由蓝光激发以发射红光的红色荧光剂。
这里，红色荧光剂以及与其一起选择的黄色荧光剂被混合在一起以使得通过蓝光与激发光的混合而得到的白光对应于由CIE 1931颜色坐标系中的坐标点(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)、和(0.30,0.27)所定义的区域。
与单独使用黄色荧光剂的情况相比，通过荧光剂的混合可以显著增强白光的色域。
例如，如图1所示，与在蓝色LED芯片中使用黄色荧光剂Y3Al5O12（YAG）的情况下的白光光谱相比，通过在维持颜色坐标条件的范围内混合一定量的绿色和/或红色荧光剂，可以加强绿光区域和/或红光区域。
通过这种方式，能够显著增强色域。即，参照如图2所示的CIE1931颜色坐标区域，YAG的色域为92.99%，其与sRGB区相比非常低，但是，当伴随YAG注入（或插入）了红色或绿色荧光剂（YAG+α）时，可以如箭头方向所示增大色域区域。
具体而言，根据本发明一个实施例的发白光器件有望实现超过了sRGB区的95%或以上的、优选地为97%或以上的高色域。
而且，与单独使用黄色荧光剂的情况相比，不会显著降低效率。具体地，白光的发光率可以维持在期望水平。优选地，可以维持大于225lm/W的发光率。在另一方面中，可以将白光发光率的值维持在这样一个值：与仅存在黄色荧光剂时的白光的发光率相比减少小于5%。
从蓝色LED发射的蓝光的主波长带的范围可以从435nm至465nm。红色荧光剂可以是AALSiNx:Eu（1≤x≤5）和A2Si5N8:Eu中的至少一种，这里A可以是Ba、Sr、Ca和Mg中的至少一种。绿色荧光剂可以包括β-SiAlON:Eu或L3M5O12:Ce，这里，L可以是Lu、Yb和Tb中的至少一种，并且M可以是Al和Ga中的至少一种。
在根据本发明一个实施例的发白光器件中采用的荧光剂混合物的条件可以根据使用的荧光剂类型由白光的光谱特性来具体限定。
在一个实施例中，黄色荧光剂包括Y3Al5O12。在该情况下，在白光的光谱中，除了蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围可以从550nm至560nm。
在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围可以从0.0698至0.2124。
另外，连同红色荧光剂一起，还可以使用绿色荧光剂作为附加荧光剂。在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在490nm处的相对强度的范围可以从0.0744至0.1006。
在另一个实施例中，黄色荧光剂包括Lu3Al5O12。在该情况下，在白光的光谱中，除了蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围可以从535nm至545nm。
在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围可以从0.0889至0.2379。
另外，连同红色荧光剂一起，还可以使用绿色荧光剂作为附加荧光剂。在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在490nm处的相对强度的范围可以从0.0831至0.161。
在另一个实施例中，提供了使用La3Si6N11作为黄色荧光剂的方案。即，提供了这样的发白光器件，其包括发射蓝光的蓝色LED和由蓝光激发以发射黄光的黄色荧光剂（为La3Si6N11），并且具有这样的特性，即，通过混合蓝光和激发光而得到的白光与CIE 1931颜色坐标系中的坐标点(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)、和(0.30,0.27)限定的区域相对应。
在此情况下，在白光的光谱中，除了蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围可以从532nm至542nm。
例如，附加荧光剂可以是红色荧光剂。在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围可以从0.0648至0.1913。
在另一光示例中，附加荧光剂可以是与红色荧光剂一同使用的或单独使用的绿色荧光剂。在该情况下，在白光的光谱中，当蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围可以从0.0698至0.2124。
将通过本发明的实施例来详细描述本发明的操作和效果。
实施例1A和1B
在实施例1A和1B中，在下表1中示出的条件下制备荧光剂混合物并将其应用到具有455nm波长的蓝色LED，并且制备了具有如图11所示的结构的发白光器件。
比较示例1A和1B
在比较示例1A和1B中，按照与前述实施例相类似的方式将荧光剂混合物应用到具有455nm波长的蓝色LED，并且制备了具有如图11所示的结构的发白光器件。这里，在比较示例1A和1B中，应用了在表1所示的条件下制备的荧光剂。
[表1]
  分类   Y3Al5O12   CaAlSiN   Lu3Al5O12
  实施例1A   38.0wt%   15.2wt%   46.8wt%
  实施例1B   85.7wt%   14.3wt%   -
  比较示例1A   100wt%   -   -
  比较示例1B   44.8wt%   -   55.2wt%
如下表2所示，测量了整个sRGB区的每个色域，以及从根据实施例1A和1B、比较示例1A和1B的发白光器件发射的白光的颜色坐标。
[表2]
Figure BDA00001902440100081
已经确认，比较示例1B的颜色坐标与本发明的目标颜色坐标区域不对应，而实施例1A和1B的颜色坐标则与目标颜色坐标区域对应（见图3），并且特别地，根据实施例1A和1B的发白光器件的色域分别为97%和99%，即非常高。在比较示例1A的情况下，颜色坐标对应于目标颜色坐标区域，但是其色域则小于93%。
与此同时，实施例1A和1B的发光率分别是238.6和236.5，即相对较高，并且与仅使用YAG荧光剂的比较示例1A相比，实施例1A和1B的发光率维持在没有显著降低的水平，即分别为减少了大约2.8%和3.7%的水平。
图4中示出了从根据实施例1A和1B和比较示例1A的发白光器件发射的白光的光谱。
如图4所示，在使用YAG的实施例1A和1B和比较示例1A中，在白光的光谱中，除了蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围从550nm至560nm。
已经确认，与仅使用YAG的比较示例1A的光谱相比，在附加荧光剂为红色荧光剂的实施例1B的情况下，红色区域加强了，并且在附加荧光剂为红色荧光剂和绿色荧光剂的混合物的实施例1A的情况下，白光的光谱中红色和绿色区域都被加强了。
具体而言，在实施例1B的情况下，当蓝光的峰值强度为1时，处于630nm处的相对强度为大约0.12，从而满足从0.0698至0.2124的范围。在实施例1A的情况下，即使处于490nm处的相对强度也都是大约0.09，从而满足从0.0744至0.1006的范围。
以这种方式，如上所述通过加强红色和绿色区域而增强了色域。
实施例2A和2B
在实施例2A和2B中，在下表3中示出的条件下制备荧光剂混合物并将其应用到具有455nm波长的蓝色LED，并且制备了具有如图11所示的结构的发白光器件。
比较示例2A和2B
在比较示例2A和2B中，按照与前述实施例相类似的方式将荧光剂混合物应用到具有455nm波长的蓝色LED，并且制备了具有如图11所示的结构的发白光器件。这里，在比较示例2A和2B中，应用了在表3所示的条件下制备的荧光剂。
[表3]
  分类   Lu3Al5O12   CaAlSiN   (Sr,Ba)2SiO4
  实施例2A   28.9wt%   52.3wt%   18.8wt%
  实施例2B   73.3wt%   26.7wt%   -
  比较示例2A   100wt%   -   -
  比较示例2B   79.2wt%   -   20.8wt%
如下表4所示，测量了整个sRGB区的每个色域，以及从根据实施例2A和2B、比较示例2A和2B的发白光器件发射的白光的颜色坐标。
[表4]
已经确认，比较示例2A和2B的颜色坐标均与本发明的目标颜色坐标区域不对应，而实施例2A和2B的颜色坐标则与目标颜色坐标区域对应（见图3），并且特别地，根据实施例2A和2B的发白光器件的色域分别维持在98.3%和97.9%，即非常高。
与此同时，实施例2A和2B的发光率分别是238.8和226.5，即相对较高，并且与仅使用黄色荧光剂Lu3Al5O12的比较示例2A相比，实施例2A和2B的发光率维持在相似的水平，即分别为增大了大约0.4%和减少了大约4.7%的水平。
图5中示出了从根据实施例2A和2B和比较示例2A的发白光器件发射的白光的光谱。
如图5所示，在使用YAG的实施例2A和2B和比较示例2A中，在白光的光谱中，除了蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围从535nm至545nm。
已经确认，与仅使用黄色荧光剂Lu3Al5O12的比较示例2A的光谱相比，在附加荧光剂为红色荧光剂的实施例2B的情况下，红色区域加强了，并且在附加荧光剂为红色荧光剂和绿色荧光剂的混合物的实施例2A的情况下，白光的光谱中红色和绿色区域都被加强了。
具体而言，在实施例2B的情况下，当蓝光的峰值强度为1时，处于630nm处的相对强度为大约0.15，从而满足从0.0889至0.2379的范围。在实施例2A的情况下，即使处于490nm处的相对强度也都是大约0.14，从而满足从0.0831至0.161的范围。
以这种方式，如上所述通过加强红色和绿色区域而增强了色域。
实施例3A至3D
在实施例3A至3D中，在下表5中示出的条件下制备荧光剂混合物并将其应用到具有455nm波长的蓝色LED，并且制备了具有如图11所示的结构的发白光器件。
[表5]
  分类   La3Si6N11   CaAlSiN   (Sr,Ba)2SiO4
  实施例3A   74.1wt%   14.8wt%   11.1wt%
  实施例3B   90wt%   10wt%   -
  实施例3C   100wt% -   -
  实施例3D   64.1wt% -   36.9wt%
如下表6所示，测量了整个sRGB区的每个色域，以及从根据实施例3A至3D的发白光器件发射的白光的颜色坐标。
[表6]
Figure BDA00001902440100111
已经确认，所有实施例3A至3D的颜色坐标均与目标颜色坐标区域对应（见图3），并且特别地，根据实施例3A至3D的发白光器件的色域分别维持在99.4%、98.2%、98.2%和96.11%，即非常高。实施例3A至3C的发光率分别为245.5、244.2和256.7，即相对较高；并且与仅使用黄色荧光剂La3Si6N11的实施例3C相比，实施例3A和3B的发光率维持在分别减小了大约4.4%和4.8%的水平。
图6中示出了从根据实施例3A至3C的发白光器件发射的白光的光谱。
如图6所示，除了蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围从532nm至542nm。
已经确认，与仅使用黄色荧光剂La3Si6N11的实施例3C的光谱相比，在附加荧光剂为红色荧光剂的实施例3B的情况下，红色区域加强了，并且在附加荧光剂为红色荧光剂和绿色荧光剂的混合物的实施例3A的情况下，红色和绿色区域都被加强。
具体而言，在实施例3B的情况下，当蓝光的峰值强度为1时，处于630nm处的相对强度满足从0.0648至0.1913的范围。在实施例3A的情况下，即使处于490nm处的相对强度也都满足从0.0361至0.0458的范围。
以这种方式，如上所述通过加强红色和绿色区域而增强了色域。
在本发明的条件下，在虽然光谱的波长条件满足但色域在颜色坐标区域之外时，也能获得期望的色域。下面将参照比较示例4描述这一点。
比较示例4
在比较示例4中，制备了荧光剂混合物并将其应用到具有455nm波长的蓝色LED，并且制备了具有如图11所示的结构的发白光器件。
通过混合53wt%的黄色荧光剂La3Si6N11、38wt%的红色荧光剂CaAlSiN和9wt%的绿色荧光剂(Sr,Ba)2SiO4,来制备比较示例4的荧光剂混合物。
测量了从根据比较示例4的发白光器件发射的白光的光谱以及颜色坐标。在图7（光谱）和图8（颜色坐标）中分别示出了结果。测量了颜色坐标以及光谱特性，并在下表7中示出。
[表7]
Figure BDA00001902440100121
对于白光的颜色坐标而言，可以通过经过了LCD面板之后的光谱的改变来最终改变其最终坐标，并且当颜色坐标处于本发明建议的范围之外时，增大红色或绿色成分从而导致特定部分的色域区域的减小。在比较示例4中，如图9所示，由“A”表示的绿色区域相对减小了，结果是色域可以减小到小于整个sRGB区的97%。
以这种方式，可以要求白光的颜色坐标区域满足由CIE 1931颜色坐标系中的坐标点(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)、和(0.30,0.27)所定义的区域。
比较示例5
在比较示例5中，制备了荧光剂混合物并将其应用到具有455nm波长的蓝色LED，并且制备了具有如图11所示的结构的发白光器件。
通过混合黄色荧光剂、红色荧光剂和绿色荧光剂（即硅酸盐基荧光剂）来制备比较示例5的荧光剂混合物。
评价了根据实施例1A、2A和3A以及比较示例5的发白光器件的每一个的温度稳定性。结果示出为图10中的曲线。
如图10所示，与比较示例5相比，对于硅酸盐基荧光剂的混合物，实施例1A和2A的温度稳定性较好，采用了黄色荧光剂La3Si6N11的实施例3A展现了最佳的温度稳定性。
本发明提出的发白光器件可以以各种形式来实现并且可以应用于各种应用形式，比如显示设备和照明设备。
以下将参照附图描述根据本发明实施例的发白光器件的各种示例和应用形式。
图11是示出了根据本发明一个实施例的发白光器件的示意图。
如图11所示，根据本实施例的发白光器件10包括蓝色LED芯片15和封装该蓝色LED芯片15并且具有向上凸起透镜形状的树脂封装单元19。
在本实施例中采用的树脂封装单元19被示出为具有半球透镜形状以保证宽角度的光束分散。可以将蓝色LED芯片15直接安装在电路板上。树脂封装单元19可以由硅树脂、环氧树脂或者它们的组合制成。如上所述，在树脂封装单元19内可以与黄色荧光剂12一同散布红色荧光剂14和绿色荧光剂16中的至少一种。
从蓝色LED芯片15发射的蓝光的主波长带的范围可以从435nm至465nm。黄色荧光剂12可以从包含Y3Al5O12、Lu3Al5O12、和La3Si6N11的组中选择。并且，可以包括红色荧光剂14和绿色荧光剂16的至少一种附加荧光剂（在本实施例中，红色和绿色荧光剂都包括了）。
红色荧光剂14可以是AAlSiNx:Eu（1≤x≤5）和A2Si5N8：Eu中的至少一种，并且，这里A可以是Ba、Sr、Ca、和Mg中的至少一种。绿色荧光剂16可以包括β-SiAlON:Eu或L3M5O12：Ce，并且这里L可以是Lu、Yb和Tb中的至少一种，M可以是Al和Ga中的至少一种。
可以以适当混合比例来混合三种荧光剂，以使得当与蓝光混合时获得的白光对应于由CIE 1931颜色坐标系中的坐标点(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)、和(0.30,0.27)所定义的区域。
白光的色域可以是整个sRGB区的95%，优选地为97%或更大。白光的发光率可以大于225lm/W。优选地，将白光的发光率的值维持在如下的值：与仅存在黄色荧光剂时的白光的发光率相比减少小于5%。
与前述实施例相类似，在图12中示出的发白光器件20包括蓝色LED芯片25和封装该蓝色LED芯片25并具有向上凸起透镜形状的树脂封装单元29，但是示出了将波长转换单元28直接提供在蓝色LED芯片25的上表面。以黄色荧光剂以及红色和/或绿色荧光剂的混合物的形式来提供波长转换单元28。
图13中示出的发白光器件30包括具有在其中心处形成的反射杯的封装件主体31、安装在该反射杯的底部上的蓝色LED芯片35和将蓝色LED芯片35密封在反射杯内的透明树脂封装单元39。
树脂封装单元39可以由硅树脂、环氧树脂、或其组合制成。在本实施例中，可以将树脂封装单元39提供为使得黄色荧光剂32以及红色和/或绿色荧光剂34、36散布在树脂封装单元39内。
在图14示出的实施例中示出了这样的结构，其中在单个树脂封装单元区域中混合地散布两种或三种荧光剂的粉末，但是本发明不限于此，并且该结构可以有各种修改和实现方式。可以将至少一种荧光剂提供到不同的层结构并且单独地实现。
与前述实施例相类似，发白光器件40包括其中在中心处形成了反射杯的封装件主体41、安装在反射杯底部的蓝色LED 45和将蓝色LED 45密封在反射杯内的透明树脂封装单元49。
在树脂封装单元49上提供了含有不同荧光剂的树脂层。即，可以将波长转换单元构成为包括含有红色荧光剂44的第一树脂层、含有黄色荧光剂42的第二树脂层、和含有绿色荧光剂46的第三树脂层。
以这种方式，在本发明中提出的通过荧光剂的混合而得到的白光可以具有高显色指数（CRI）。
图15A和图15B示出了可以用在根据本发明一个实施例的显示设备中的各种类型的背光单元。
参照图15A，示出一种边缘型背光单元150作为一个背光单元示例，其中可以将根据本发明一个实施例的发白光器件作为光源应用。
根据本实施例的边缘型背光单元150可以包括导光板144和设置在导光板144两侧的LED光源模块130。
在本实施例中，示出了将LED光源模块130设置在导光板144的相对的两侧，但是本发明不限于此，并且可以仅在导光板144的一侧设置LED光源模块130，或者作为替代，可以在导光板144的不同侧上设置附加LED光源模块130。
如图15A所示，可以在导光板144下方附加地设置反射板142。在本实施例中采用的LED光源模块130可以包括印刷电路板PCB）131和安装在PCB 131上表面上的多个LED光源135。可以将LED光源135应用到如上所述的使用荧光剂组合的发白光器件。
参照图15B，示出了直下式背光单元180作为不同类型背光单元的示例。
根据本实施例的直下式背光单元180可以包括光漫射板174和布置在光漫射板174下方的LED光源模块160。
图15B中示出的背光单元180可以包括在光漫射板174的下侧处的底壳171，以便容纳光源模块。
在本实施例中采用的LED光源模块160包括PCB 161和安装在PCB 161上表面上的多个LED光源165。多个LED光源165可以是使用前述荧光剂组合作为波长转换材料的发白光器件。
图16是根据本发明一个实施例的显示设备的分解透视图。
图16中示出的显示设备200包括背光单元220和图像显示面板230。背光单元220包括导光板224和设置在导光板224的至少一侧上的LED光源模块210。
在本实施例中，如图所示，背光单元220还可以包括底壳221和布置在导光板224下方的反射板222。
另外，根据对各种光学特性的要求，可以在导光板224与液晶面板230之间布置各种类型的光学片226，比如漫射片、棱镜片、保护片等。
LED光源模块210包括设置在导光板224的至少一侧上的PCB211和安装在PCB 211上并使得光入射到导光板224的多个LED光源215。多个LED光源215可以是如上所述的发白光器件。在本实施例中采用的多个LED光源215可以是侧发光型发光器件封装件，其中安装了与发光表面相邻的封装件的侧面。
以这种方式，将前述荧光剂应用到具有各种安装结构的发白光器件并且应用到提供白光的各种LED光源模块。可以将前述发光器件封装件或者包括该封装件的光源模块应用到各种类型的显示设备或照明设备。
除了前述实施例以外，还可以将荧光剂布置在背光单元的不同元件中对光进行转换，而不是将其直接布置在放置LED的封装件中。本实施例在图17至图19中示出。
首先，如图17所示，根据本发明的直下型背光单元250可以包括荧光剂膜245和布置在荧光剂膜245的下表面上的LED光源模块230。
图17中示出的背光单元250可以包括容纳光源模块230的底壳241。在本实施例中，荧光剂膜245布置在底壳241的上表面上。荧光剂膜245可以对从光源模块230发射的至少一部分光进行波长转换。可以将荧光剂膜245制成为独立的膜并进行应用，或者可以将其整体地结合到光漫射板来提供。
这里，LED光源模块230可以包括PCB 231和安装在PCB 231的上表面上的多个LED光源235。
图18和图19示出了可以用在根据本发明一个实施例的显示设备中的各种边缘型背光单元。
在图18中示出的边缘型背光单元280可以包括导光板274和设置在导光板274一侧的LED光源265。来自LED光源265的光可以被反射结构261导入到导光板274的内部。在本实施例中，可以将荧光剂膜275放置在导光板274的侧面与LED光源265之间。
在图19中示出的边缘型背光单元300可以包括导光板294和设置在导光板294一侧的LED光源285和反射结构281。在本实施例中，示出了将荧光剂膜215应用到导光板294的发光表面。
以这种方式，可以实现将荧光剂应用于诸如背光单元之类的不同器件，而不是直接应用于LED光源。
根据本发明一个实施例的照明设备包括LED光源模块和布置在该LED光源模块的上部处并且使得从LED光源模块入射的光均匀地漫射的漫射单元。LED光源模块包括电路板和安装在电路板上的至少一个上述的发白光器件。
如上所述，根据本发明的各个实施例，由于在蓝色LED中与黄色荧光剂一起附加地采用了具有特定的不同颜色的荧光剂，因此可以获得优良的色域并且不会显著降低发光率和效率。另外，通过采用具有优良温度稳定性的荧光剂，可以增强发白光器件的可靠性，并且在满足期望颜色坐标特性的同时可以提供具有优良色域的白光。
另外，通过采用LSN基黄色荧光剂，可以提供满足特定颜色坐标条件的优良发白光器件，并且，在该情况下还可以通过附加采用具有特定的不同颜色的荧光剂来获得高色域。
尽管已经连同实施例示出并且描述了本发明，但所属领域的技术人员将会清楚的是，在不脱离所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下可以作出修改和变化。

Claims (33)

1.一种发白光器件，包括：
发射蓝光的蓝色发光二极管；至少一种黄色荧光剂，其由所述蓝光激发以发射黄光，并且从包含Y3Al5O12和Lu3Al5O12的组中选择所述黄色荧光剂；以及
红色荧光剂，其由所述蓝光激发以发射红光，
其中通过所述蓝光和激发的光的混合而得到的白光对应于由CIE 1931颜色坐标系中的坐标点(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)、和(0.30,0.27)所定义的区域。
2.如权利要求1所述的发白光器件，其中所述黄色荧光剂包括Y3Al5O12，并且在所述白光的光谱中，除了所述蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围为从550nm至560nm。
3.如权利要求2所述的发白光器件，其中，在所述白光的光谱中，当所述蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围为从0.123至0.2124。
4.如权利要求3所述的发白光器件，其中所述红色荧光剂是AALSiNx:Eu和A2Si5N8:Eu中的至少一种，其中1≤x≤5并且A为Ba、Sr、Ca和Mg中的至少一种。
5.如权利要求3所述的发白光器件，还包括发射绿光的绿色荧光剂，其中，在所述白光的光谱中，当所述蓝光的峰值强度为1时，处在490nm处的相对强度的范围为从0.0744至0.1006。
6.如权利要求5所述的发白光器件，其中所述绿色荧光剂包括β-SiAlON:Eu或L3M5O12:Ce，其中L是Lu、Yb和Tb中的至少一种，并且M是Al和Ga中的至少一种。
7.如权利要求1所述的发白光器件，其中所述黄色荧光剂包括Lu3Al5O12，并且在所述白光的光谱中，除了所述蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围为从535nm至545nm。
8.如权利要求7所述的发白光器件，其中在所述白光的光谱中，当所述蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围为从0.0889至0.2379。
9.如权利要求8所述的发白光器件，其中所述红色荧光剂是AALSiNx:Eu和A2Si5N8:Eu中的至少一种，其中1≤x≤5并且A为Ba、Sr、Ca和Mg中的至少一种。
10.如权利要求8所述的发白光器件，还包括：
发射绿光的绿色荧光剂；
其中，在所述白光的光谱中，当所述蓝光的峰值强度为1时，处在490nm处的相对强度的范围为从0.0831至0.161。
11.如权利要求10所述的发白光器件，其中所述绿色荧光剂包括β-SiAlON:Eu或L3M5O12:Ce，其中L是Lu、Yb和Tb中的至少一种，并且M是Al和Ga中的至少一种。
12.一种发白光器件，包括：
发射蓝光的蓝色发光二极管；和
黄色荧光剂，其由所述蓝光激发以发射黄光，并且包括La3Si6N11，
其中通过所述蓝光和激发的光的混合而得到的白光对应于由CIE 1931颜色坐标系中的坐标点(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)、和(0.30,0.27)所定义的区域。
13.如权利要求12所述的发白光器件，其中在所述白光的光谱中，除了所述蓝光的峰值以外的最大峰值波长的范围为从532nm至542nm。
14.如权利要求13所述的发白光器件，还包括红色荧光剂，其中在所述白光的光谱中，当所述蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围为从0.0648至0.1913。
15.如权利要求14所述的发白光器件，其中所述红色荧光剂是AALSiNx:Eu和A2Si5N8:Eu中的至少一种，其中1≤x≤5并且A为Ba、Sr、Ca和Mg中的至少一种。
16.如权利要求14所述的发白光器件，还包括发射绿光的绿色荧光剂，其中在所述白光的光谱中，当所述蓝光的峰值强度为1时，处在630nm处的相对强度的范围为从0.0123至0.2124。
17.如权利要求16所述的发白光器件，其中所述绿色荧光剂包括β-SiAlON:Eu或L3M5O12:Ce，其中L是Lu、Yb和Tb中的至少一种，并且M是Al和Ga中的至少一种。
18.如权利要求1所述的发白光器件，其中所述蓝光的主波长带的范围为从435nm至465nm。
19.如权利要求12所述的发白光器件，其中所述蓝光的主波长带的范围为从435nm至465nm。
20.如权利要求1所述的发白光器件，其中所述白光的色域为整个sRGB区的97%或更大。
21.如权利要求12所述的发白光器件，其中所述白光的色域为整个sRGB区的97%或更大。
22.如权利要求1所述的发白光器件，其中所述白光的发光率大于225lm/W。
23.如权利要求12所述的发白光器件，其中所述白光的发光率大于225lm/W。
24.如权利要求22所述的发白光器件，其中与存在所述黄色荧光剂时的白光的发光率相比白光的发光率减少小于5%。
25.如权利要求23所述的发白光器件，其中与存在所述黄色荧光剂时的白光的发光率相比白光的发光率减少小于5%。
26.一种包括根据权利要求1的发白光器件的显示设备。
27.一种包括根据权利要求12的发白光器件的显示设备。
28.一种包括根据权利要求1的发白光器件的照明设备。
29.一种包括根据权利要求12的发白光器件的照明设备。
30.一种显示设备，包括：
发光二极管光源模块；和
显示图像的图像显示面板，来自所述发光二极管光源模块的光照射到所述图像显示面板，
其中所述发光二极管光源模块包括电路板以及安装在所述电路板上的至少一个根据权利要求1的发白光器件。
31.一种显示设备，包括：
发光二极管光源模块；和
显示图像的图像显示面板，来自所述发光二极管光源模块的光照射到所述图像显示面板，
其中所述发光二极管光源模块包括电路板以及安装在所述电路板上的至少一个根据权利要求12的发白光器件。
32.一种照明设备，包括：
发光二极管光源模块；和
漫射单元，其布置在所述发光二极管光源模块上方并且使得从所述发光二极管光源模块入射的光均匀地漫射，
其中所述发光二极管光源模块包括电路板以及安装在所述电路板上的至少一个根据权利要求1的发白光器件。
33.一种照明设备，包括：
发光二极管光源模块；和
漫射单元，其布置在所述发光二极管光源模块上方并且使得从所述发光二极管光源模块入射的光均匀地漫射，
其中所述发光二极管光源模块包括电路板以及安装在所述电路板上的至少一个根据权利要求12的发白光器件。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130123