CN100573945C - 具荧光粉组合物的发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具荧光粉组合物的发光装置，藉由湿式涂布制程或干式沉积制程在一发光组件上形成荧光粉层，且该荧光粉层含一剂量成分比均匀掺合、调制的荧光粉组合物，藉由该荧光粉组合物粒子的微观光色混合效应，可依各发光组件的不同发光频谱，使该荧光粉层转换出各种所需的发光频谱，藉此，使该发光装置具有成本低、耗电量低、量产容易、光色均匀、无偏色现象及寿命长等特性。

Description

具荧光粉组合物的发光装置

技术领域：

本发明涉及一种具荧光粉组合物的发光装置，尤指一种掺杂任一稀土族元素及基板材料的荧光粉组合物，可有效提升其发光效率的发光装置。

背景技术：

目前全球发光二极管(Light Emitting Diode，LED)光源发展趋势是以白光发光二极管(white LED)与高亮度发光二极管为主要发展方向，在环保需求与高价能源时代来临的今天，白光发光二极管对省电及轻薄短小等特性，系现阶段整个显示科技与照明科技非常迫切的需求。

依目前制作白光发光二极管所使用的物质，可分为有机发光二极管与无机发光二极管。而目前市场上发光二极管的白光发光装置则主要有以下二种：

(A)、一为以蓝光发光二极管激发黄色乙铝石榴石(YAG)荧光粉产生的白光发光二极管，为目前市场主流。如图3所示，在一可发出波长约为400～530奈米(nm)的蓝光发光二极管晶粒21外围填充以混有黄光乙铝石榴石荧光粉的光学胶22，利用该蓝光发光二极管晶粒21所发出的光线激发该光学胶22中的乙铝石榴石荧光粉产生与蓝光互补的555奈米波长黄色光，同时会有部份的蓝色光发射出来，再利用透镜原理，将互补的黄光和蓝光予以混合，即形成混合二波长的所需白光。

然而，此种利用蓝光发光二极管与黄光乙铝石榴石荧光粉组合而成的白光发光二极管，具有下列缺点：

(1)由于蓝光占发光光谱的大部份，因此，会有色温偏高与不均匀的现象；

(2)因为该蓝光发光二极管发光波长会随温度提升而改变，进而造成白光源颜色控制不易；以及

(3)因发光红色光谱较弱，造成演色性(color rendition)较差现象。

(B)、另一种为具红蓝绿三色荧光粉的白光发光模块，其具有高发光效率、高演色性优点，但同时也因不同颜色晶粒磊晶材料不同，连带使电压特性也随之不同。因此使得成本偏高、控制线路设计复杂且混光不易。如图4所示，可以紫外光(UV)发光二极管晶粒31激发含均匀混有一定比例红蓝绿荧光粉的透明光学胶32，于激发后可得到混合三波长的白光。此混合三波长的白光发光二极管虽然具有高演色性的优点，但却有发光效率不足的缺点，并且当使用紫外光发光二极管作激发白光的光源时，因紫外光的波长越短时对人眼的伤害也愈大，故尚须将紫外光阻绝于该白光发光二极管结构内。

综合上述，目前白光发光二极管为以蓝光晶粒或紫外光晶粒与荧光粉搭配而成，其共同缺点为发光亮度不足与均匀度控制不易。如要改善以上问题一方面必需提升荧光粉的白光转换效率并阻绝紫外光外漏，另一方面则在改进荧光发光量的同时亦应改善发光均匀度。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种具荧光粉组合物的发光装置，使具荧光粉的发光装置具有成本低、耗电量低、量产容易、光色均匀、无偏色现象及寿命长等特性，并且在添加稀土元素时，可使其荧光粉组合物的转换效率增高，以有效提升其发光效率。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种具荧光粉组合物的发光装置，其包括一发光组件，该发光组件用以产生一发光频谱；其特征在于：还包括一荧光粉层，该荧光粉层为一具Ce和LiAlO₂的荧光粉组合物，且该荧光粉层形成于该发光组件之上，用以调变该发光组件的发光颜色。

藉由该荧光粉层中的荧光粉组合物粒子的微观光色混合效应，可依各发光组件的不同发光频谱，使该荧光粉层转换出各种所需的发光频谱，如紫外光、蓝光、白光或其它光源。藉此，使该发光装置具有成本低、耗电量低、量产容易、光色均匀、无偏色现象及寿命长之特性，并在添加稀土元素时，可使其荧光粉组合物之转换效率增高，以有效提升其发光效率。

附图说明：

图1是本发明的一实施例结构示意图。

图2是本发明的第二实施例结构示意图。

图3是已知的白光发光二极管示意图。

图4是已知的紫外光激发的白光发光二极管示意图。

标号说明：

发光组件11a、11b    荧光粉层12a、12b

封装层13            蓝光发光二极管晶粒21

乙铝石榴石荧光粉22  紫外光发光二极管晶粒31

红蓝绿荧光粉32

具体实施方式：

请参阅图1所示，为本发明的第一实施例结构示意图。如图所示：本发明为一种具荧光粉组合物的发光装置，至少包含有一发光组件11a及一荧光粉层12a，具有成本低、耗电量低、量产容易、光色均匀、无偏色现象及寿命长等特性，并且在添加稀土元素时，可使其荧光粉组合物的转换效率增高，以有效提升其发光效率。

该发光组件11a用以产生一发光频谱，其中，该发光组件可为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、电子枪、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)及一般光源。

该荧光粉层12a形成于该发光组件11a之上，用以调变该发光组件11a的发光颜色，其中，该荧光粉层可为一平面、一弧面或一几何形状。

当本发明于运用时，藉由湿式涂布制程或干式沉积制程在该发光组件上11a形成该荧光粉层12a，且该荧光粉层12a系由依一剂量成分比均匀掺合、调制的荧光粉组合物所构成，藉由该荧光粉组合物粒子的微观光色混合效应，改变该发光组件11a的发光波长。该荧光粉层12a至少由一Ce:LiAlO₂之红、蓝、绿三原色荧光粉组合物所组成，其剂量成份比(质量比)为0.0001％～5％，并系与一透明介质均匀掺合，以形成该荧光粉层12a，且该荧光粉组合物可依各发光组件的不同发光频谱，藉由该荧光粉组合物粒子的微观光色混合效应，使该荧光粉层12a转换出各种所需的发光频谱，如紫外光、蓝光、白光或其它光源；其中，该透明介质为氧化硅(Silicon Oxide)、氧化钛(Titanium Oxide)或环氧树脂(EpoxyResin)。

该湿式涂布制程由成份比例为0.0001％～5％的Ce:LiAlO₂荧光粉与该透明介质直接秤重计量后，加入适当的溶剂进行均匀混合；抑或以溶胶凝胶法或共沉法在溶液的原子级状态下混合，加入适当的溶剂。之后，利用旋转涂布或印刷涂布方式，将该溶液均匀地涂覆于该发光组件11a之上，以在光激发时形成发光频谱。

该干式沉积制程由成份比例为0.0001％～5％的Ce:LiAlO₂荧光粉与该透明介质直接秤重计量后进行均匀掺合以制成靶材；另亦可以用溶胶凝胶法或共沉法制成靶材。之后，将该靶材进行蒸镀、溅镀或离子束沉积，藉该发光组件11a光激发以形成发光频谱。

其中，该Ce:LiAlO₂荧光粉组合物中的稀土元素铈(Ce)可进一步为任一稀土元素，如镧(La)、镨(Pr)、钕(Nd)、钜(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镏(Lu)、钪(Sc)或钇(Y)；而该Ce:LiAlO₂荧光粉组合物中的铝酸锂(lithium aluminum oxide，LiAlO₂)可进一步为镓酸锂(LithiumGallium Oxide，LiGaO₂)、硅酸锂(Lithium Silicon Oxide，Li₂SiO₃)、锗酸锂(Lithium Germanium Oxide，LiGeO₃)、铝酸钠(Sodium AluminumOxide，NaAlO₂)、锗酸钠(Sodium Germanium Oxide，Na₂GeO₃)、硅酸钠(Sodium Silicon Oxide，Na₂SiO₃)、磷酸锂(Lithium Phosphor Oxide，Li₃PO₄)、砷酸锂(Lithium Arsenic Oxide，Li₃AsO₄)、钒酸锂(LithiumVanadium Oxide，Li₃VO₄)、锗酸锂镁(Lithium Magnesium GermaniumOxide，Li₂MgGeO₄)、锗酸锂锌(Lithium Zinc Germanium Oxide，Li₂ZnGeO₄)、锗酸锂镉(Lithium Cadmium Germanium Oxide，Li₂CdGeO₄)、硅酸锂镁(Lithium Magnesium Silicon Oxide，Li₂MgSiO₄)、硅酸锂锌(Lithium Zinc Silicon Oxide，Li₂ZnSiO₄)、硅酸锂镉(LithiumCadmium Silicon Oxide，Li₂CdSiO₄)、锗酸钠镁(Sodium MagnesiumGermanium Oxide，Na₂MgGeO₄)、锗酸钠锌(Sodium Zinc Germanium Oxide，Na₂ZnGeO₄)或硅酸钠锌(Sodium Zinc Silicon Oxide，Na₂ZnSiO₄)。

请参阅图2所示，为本发明的第二实施例结构示意图。如图所示：本发明为一种具荧光粉组合物的发光装置，至少包含有一发光组件11b及一荧光粉层12b，具有成本低、耗电量低、量产容易、光色均匀、无偏色现象及寿命长等特性，并且在添加稀土元素时，可使其荧光粉组合物之转换效率增高，以有效提升其发光效率。

该发光组件11b用以产生一发光频谱，其中，该发光组件可为发光二极管、电子枪、有机发光二极管及一般光源；以及

该荧光粉层12b形成于该发光组件11b之上，用以调变该发光组件11b的发光颜色，且该荧光粉层12b包含有一以压克力系树脂、氟系树脂、环氧系树脂、氮化硅薄膜或类钻薄膜所构成的封装层13，其中，该荧光粉层可为一平面、一弧面或一几何形状。

当本发明于运用时，藉由湿式涂布制程或干式沉积制程在该发光组件上11b形成该荧光粉层12b，且该荧光粉层12b由一剂量成分比均匀掺合、调制的荧光粉组合物所构成，藉由该荧光粉组合物粒子的微观光色混合效应，以改变该发光组件11b的发光波长。该荧光粉层12b至少由一Ce:LiAlO₂的红、蓝、绿三原色荧光粉组合物所组成，其成份比为0.0001％～5％，并与一透明介质均匀掺合，以形成该荧光粉层12b，且该荧光粉组合物4可依各发光组件的不同发光频谱，使该荧光粉层12b转换出各种所需的发光频谱，如紫外光、蓝光、白光或其它光源；其中，该透明介质为氧化硅、氧化钛或环氧树脂。

该湿式涂布制程由成份比例为0.0001％～5％的Ce:LiAlO₂荧光粉与该透明介质直接以秤重计量进行均匀混合，加入适当的溶剂；抑或以溶胶凝胶法或共沉法在溶液的原子级状态下混合，加入适当的溶剂。之后，利用旋转涂布或印刷涂布方式，均匀地将该溶剂涂覆于该发光组件11b之上，并施以烘烤去除溶剂与水分，再涂布或沉积一封装层13，且该封装层13以压克力系树脂、环氧树脂、氟系树脂、氮化硅薄膜或类钻薄膜所构成。

该干式沉积制程系由成份比例为0.0001％～5％的Ce:LiAlO₂荧光粉与该透明介质直接以秤重计量进行均匀掺合，制成靶材；另亦可以溶胶凝胶法或共沉法制成靶材。之后，对该靶材进行蒸镀、溅镀或离子束沉积，在该发光组件11b上形成该荧光粉层12b，以在光激发时形成发光频谱。并可再沉积如氮化硅薄膜或类钻薄膜亦或涂覆如压克力系树脂、环氧系树脂或氟系树脂之封装层13，使本发明具可保护作用之封装层13于该荧光粉层12b之上；其中，该Ce:LiAlO₂荧光粉组合物中的稀土元素铈可进一步为任一稀土元素，如镧、镨、钕、巨、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镏、钪或钇；该Ce:LiAlO₂荧光粉组合物中的铝酸锂可进一步为镓酸锂、硅酸锂、锗酸锂、铝酸钠、锗酸钠、硅酸钠、磷酸锂、砷酸锂、钒酸锂、锗酸锂镁、锗酸锂锌、锗酸锂镉、硅酸锂镁、硅酸锂锌、硅酸锂镉、锗酸钠镁、锗酸钠锌或硅酸钠锌。

综上所述，本发明为一种具荧光粉组合物的发光装置，可有效改善现有技术的种种缺点，具成本低、耗电量低、量产容易、光色均匀、无偏色现象及寿命长等特性，并且在添加稀土元素时，可使其荧光粉组合物的转换效率增高，以有效提升其发光效率，进而使本发明能更进步、更实用、更符合使用者所须，确已符合发明专利申请的要件，依法提出专利申请。

Claims (10)

1、一种具荧光粉组合物的发光装置，其包括一发光组件，该发光组件用以产生一发光频谱；其特征在于：还包括一荧光粉层，该荧光粉层为一具Ce和LiAlO₂的荧光粉组合物，且该荧光粉层形成于该发光组件之上，用以调变该发光组件的发光颜色。

2、根据权利要求1所述的具荧光粉组合物的发光装置，其特征在于：所述发光组件为有机发光二极管、或电子枪。

3、根据权利要求1所述的具荧光粉组合物的发光装置，其特征在于：所述荧光粉层由至少一红、蓝及绿的三原色荧光粉组合物所组成。

4、根据权利要求1所述的具荧光粉组合物的发光装置，其特征在于：所述荧光粉组合物中Ce与LiAlO₂的剂量(质量)比为0.0001％～5％。

5、根据权利要求1所述的具荧光粉组合物的发光装置，其特征在于：所述荧光粉组合物中的铈进一步为镧、镨、钕、钜、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镏、钪或钇的任一稀土元素。

6、根据权利要求1所述的具荧光粉组合物的发光装置，其特征在于：所述荧光粉组合物的铝酸锂进一步为镓酸锂、硅酸锂、锗酸锂、铝酸钠、锗酸钠、硅酸钠、磷酸锂、砷酸锂、钒酸锂、锗酸锂镁、锗酸锂锌、锗酸锂镉、硅酸锂镁、硅酸锂锌、硅酸锂镉、锗酸钠镁、锗酸钠锌或硅酸钠锌。

7、根据权利要求1所述的具荧光粉组合物的发光装置，其特征在于：所述荧光粉层以荧光粉组合物粒子的微观光色混合效应，改变该发光组件的发光波长。

8、根据权利要求1所述的具荧光粉组合物的发光装置，其特征在于：所述荧光粉层包含一透明介质，该荧光粉组合物混合于该透明介质中。

9、根据权利要求8所述的具荧光粉组合物的发光装置，其特征在于：所述透明介质为氧化硅、氧化钛或环氧树脂。

10、根据权利要求1所述的具荧光粉组合物的发光装置，其特征在于：所述荧光粉层以湿式涂布或干式沉积方式涂布于该发光组件上。

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