CN100539133C - 白光发光二极管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种白光发光二极管，包括：至少一个蓝光半导体作为蓝光发光的光源；至少一个红光半导体作为红光发光的光源；荧光层，是由荧光粉加上透明胶均匀的混合而成，荧光层可胶合覆接于蓝光半导体上，其特征是为荧光层中的荧光粉是由氮化物所组成，氮化物被蓝光光源激发为绿光时，其绿光波长被有效控制在520～535nm之间，以达白光的饱和度及演色性增加以及提升热安定性。

Description

白光发光二极管

技术领域

本发明涉及一种白光发光二极管，特别涉及一种所产生白光的演色性与色彩饱和度更佳且具有较佳的热安定性的发光二极管。

背景技术

本发明人先前所发明的台湾发明第092128458号发光装置专利案(证书号为I228837号)，其主要特征是藉蓝光半导体(10)作为蓝光(B)光源，红光半导体(20)作为红光(R)光源；荧光层30、(30’)是覆接于蓝、红光半导体(10、20)上，其中荧光层30、(30’)中的荧光粉是由铝石榴石系(YAG)或硅酸盐类(SmOn4-)或硼酸盐类(BxOy3-)材质构成。

由于上揭荧光层30、(30’)材料受蓝光(B)致光时，所被激发出绿色光波长，实务上其主波长均介于540～560nm之间，如图4所示，是国际电视系统协会NTSC(National Television System Committee)所制定的色坐标图，其三角形的实线部是NTSC所制定的红、蓝、绿色光的混合光S1区域色坐标图，上开现有技艺所产生的混合光S3是三角形虚线区域，经实验所得，其红、蓝、绿光相混合的混合光S3区域与混合光S1区域相比较，其混合光S3区域混合光的颜色饱和度仅占有S1区域的60～70％而已，其关键是在荧光层30、(30’)由铝石榴石系(YAG)或硅酸盐类(SmOn4-)或硼酸盐类(BxOy3-)所组成，其被蓝光致光后的绿光波长始终介于540～560nm。

再者上开荧光层30、(30’)的耐热性不足，在长期光电效应下，容易变质，白光的饱和度及演色性更显的不佳。

发明内容

本发明的目的，是采用一种氮化物系为荧光粉材料，氮化物被蓝光光源激发为绿光时，其绿光波长被有效控制在520～535nm之间，以达白光的饱和度及演色性增加以及增加热安定性。

为了实现上述目的，本发明提供一种白光发光二极管，包括：至少一个蓝光半导体作为蓝光发光的光源；至少一个红光半导体作为红光发光的光源；荧光层，是由荧光粉加上透明胶均匀的混合而成，荧光层可胶合覆接于蓝光半导体上，其特征是为荧光层中的荧光粉是由氮化物系所组成。

氮化物其化学式为L_xM_yO_zN_{((2/3)x+4(4/3)y-(2/3)z)}:R

其中L代表镁、钙、硅、钡或锌，其中的单一化学元素或其中的二种化学元素以上的组合；

其中M代表碳、硅、或锗，其中的单一化学元素或其中的二种以上化学元素的组合；

O代表氧；N代表氮；

R代表致活物，选择下列单一元素组成或任二元素以上的组成：其为铕、钇、镧、锰、铋、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒和镥；

其中x、y、z代表上述各化学元素组成的比例，其值可为0≦x、y、z≦3，((2/3)x+4(4/3)y-(2/3)z)>0。

荧光层受蓝光的激发时，发出波长为520～535nm的绿光。

荧光层同时覆接胶合于蓝光半导体及红光半导体上。

附图说明

图1为发明作的断面图；

图2为发明作再一实施侧的断面图；

图3为发明作所产生混合光的波形图；

图4为发明作及现有技艺所产生的白光色坐标与NTSC色坐标相比较的色坐标图(CIE)。

附图标记说明：蓝光半导体-10；红光半导体-20；荧光层-30、30’；光反射盖-50；凹槽-52；透明树脂胶-70；白光-W；自然光-S；标准混合光-S1；混合光-S2、S3。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种白光发光二极管，包括：

至少一个蓝光半导体10作为蓝光发光的光源；

至少一个红光半导体20作为红光发光的光源；

荧光层30，是由荧光粉加上透明胶均匀的混合而成，荧光层30可胶合覆接于蓝光半导体10上，其特征是为荧光层30中的荧光粉是由氮化物所组成。

其中氮化物其化学式为L_xM_yO_zN_{((2/3)x+4(4/3)y-(2/3)z)}:R；

其中L代表镁(Mg)或钙(Ca)或硅(Sr)或钡(Ba)或锌(Zn)其中的单一化学元素或其中的二种化学元素以上的组合；

其中M代表碳(C)或硅(Si)或锗(Ge)，其中的单一化学元素或其中的二种以上化学元素的组合；

O代表氧的化学元素；N代表氮的化学元素；

R代表致活物可选择下列单一元素组成或任二元素以上的组成：其为铕(Eu)或钇(Y)或镧(La)或锰(Mn)或铋(Bi)或铈(Ce)或镨(Pr)或钕(Nd)或钐(Sm)或铕(Eu)或钆(Gd)或铽(Tb)或镝(Dy)或钬(Ho)或铒(Er)及镥(Lu)的化学元素；

其中x、y、z代表上述各化学元素组成的比例，其值可为0≦x、y、z≦3，并且，((2/3)x+4(4/3)y-(2/3)z)>0。

荧光层30受蓝光的激发时，可发出波长为520～530nm的绿光。

荧光层30可同时覆接胶合于蓝光半导体10及红光半导体20上。

(1).如图1所示，是表示荧光层30是直接覆接于光反射盖50的凹槽52中，而将蓝光半导体10及红光半导体20胶合覆接。

本案荧光层30是由透明胶加上荧光粉均匀混合，其中荧光粉的化学式为L_xM_yO_zN_{((2/3)x+4(4/3)y-(2/3)z)}:R；

其中L、M、O的材质均如前所述，L、M、O以适当比例的混合，再加上氮N时乃形成氮化物荧光粉，由于氮化物荧光粉的特质是可产生不同颜色的致光色系，其本上此类荧光粉可制成由蓝色至红色的致光荧光粉，因此当它被蓝光光源激发时，可得到主波长为520～535nm的色系，被定义为纯绿色。

如图3所示，是本案混合光波形图，其中荧光层30被蓝光的光源激发，所得的主波长为520～535nm，其与蓝光及红光在混合所形成的混合光波长100乃更接近于太阳光的混合波长，使白光的演色性及色彩的饱和度更佳。

(2).请参阅图4所示，为本发明混合光与NTSC标准混合光及现有混合光其三者的色坐标比较图，其中位于图中最外缘部份近似于斜椭圆区域是为太阳自然光S的色坐标区域，三角形实线区域为NTSC所制定标准混合光S1色坐标区域，第一个三角形虚线区域为本发明所产生混合光S2色坐标区域，第二个三角形虚线区域为现有白光发光装置所产生混合光S3色坐标区域。由此实验数据可得本案的混合光S2色坐标区域的白光的颜色饱和度及演色性，更接近NTSC所制定的标准混合光S1色坐标区域，其白光的颜色饱和度及演色性比现有白光发光装置所产生混合光S3色坐标区域的颜色饱和度演色性更佳。

(3).请参阅图1，本发明荧光层30是由氮化物荧光粉加上透明胶均匀混合而成，并且填充于光反射盖50的凹槽52中，电性连接于凹槽52中的蓝光半导体10及红光半导体20被荧光层30覆盖连接，当蓝光半导体10发出蓝光，红光半导体20发出红光时，其蓝光激发荧光层30，使氮化物系荧光粉被激发出波长为520～535nm的绿光，所述绿光与蓝光、红光相混合并向光反射盖50上方发射出绿光、蓝光、红光三色混合的混合光，被定义为白光W，所述白光W具有颜色饱和度及演色性接近于NTSC所制定的白光色坐标的标准(如图4所示)。

请参阅图2，本发明荧光层30’是由氮化物系荧光粉加上透明胶均匀混合而成，填充于光反射盖50的局部凹槽52中，其中荧光层30’仅将蓝光二极管10包覆，一层透明树脂胶70填充于凹槽52中，而将荧光层30’及红光二极管20包覆，蓝光二极管10发出蓝光用以激发荧光层30’，使荧光层30’中的氮化物系荧光粉被激发出波长介于520～535nm的绿光，所述绿光与红光半导体20所发出的红光及蓝光相混合为白光W后，由光反射盖50上方透射出。

综上，由于本发明荧光层30，30’采用了氮化物系的荧光粉，所得色彩饱和度佳，以及氮化物是具有较高耐热性，可提升本发明的使用寿命。

Claims (2)

1.一种白光发光二极管，其特征在于，包括：

至少一个蓝光半导体作为蓝光发光的光源；

至少一个红光半导体作为红光发光的光源；

荧光层，是由荧光粉加上透明胶均匀的混合而成，荧光层胶合覆接于蓝光半导体上，所述荧光层中的荧光粉是由氮化物所组成；

所述氮化物的化学式为L_xM_yO_zN_{((2/3)x+4(4/3)y-(2/3)z)}：R；

其中L代表镁、钙、硅、钡或锌，其中的单一化学元素或其中的二种化学元素以上的组合；

其中M代表碳、硅、或锗，其中的单一化学元素或其中的二种以上化学元素的组合；

O代表氧；N代表氮；

R代表致活物，选择下列单一元素组成或任二元素以上的组成：其为铕、钇、镧、锰、铋、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒和镥；

其中x、y、z代表上述各化学元素组成的比例，其值为0≦x、y、z≦3，((2/3)x+4(4/3)y-(2/3)z)>0；

所述荧光层受蓝光的激发时，发出波长为520～535nm的绿光。

2.依据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于：荧光层同时覆接胶合于蓝光半导体及红光半导体上。

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