CN101050359A - 荧光体、荧光胶体及发光二极管组件 - Google Patents

Abstract

一种荧光体，其化学式为Me_3－aYO_5－bX_b:aCe，其中Me为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、铕(Eu)与铽(Tb)其中之一或其组合；Y为硅(Si)、硼(B)与铝(Al)其中之一或其组合；X为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或氮(N)；a是介于0.001至0.5之间；b是介于0至5之间。另外，本发明更提出一种具有此荧光体的荧光胶体及发光二极管组件。

Description

荧光体、荧光胶体及发光二极管组件

【技术领域】

本发明是有关于一种发光材料以及具有此发光材料的发光装置，且特别是有关于一种荧光体、荧光胶体以及发光二极管。

【背景技术】

一般而言，白光发光二极管光源装置是由导线架、蓝光发光二极管芯片以及荧光胶体所组成。蓝光发光二极管芯片配置于导线架上并电性连接于导线架上，其中蓝光发光二极管芯片为氮化铟镓基(InGaN-based)发光二极管芯片，且此发光二极管芯片适于发出蓝光。荧光胶体覆盖于蓝光发光二极管芯片上。荧光胶体含有黄光荧光体，其材质是YAG:Ce或TAG:Ce。当蓝光发光二极管芯片发出蓝光时，黄光荧光体适于受到蓝光的激发而发出黄光。

当蓝光发光二极管芯片发出蓝光，并且黄光荧光体受到蓝光的激发而发出黄光时，经由蓝光与黄光的混和，发光二极管光源装置便能够提供所需的白光。然而，在目前制作发光二极管组件的技术中，黄光荧光体之材质的选择多为YAG:Ce与TAG:Ce两种材质。是以，目前不论是产业界或是学术界都在积极地寻找够取代上述两种材质之荧光体的材质。

【发明内容】

本发明的一目的就是在提供一种荧光体，其适于受光线的激发而发出特定波长范围的光线。

本发明的另一目的就是在提供一种具有多个荧光体的荧光胶体，其中此荧光体适于受光线的激发而发出特定波长范围的光线。

本发明的再一目的是提供一种具有荧光胶体的发光二极管组件，以提供特定颜色的光线的照明。

本发明提出一种荧光体，其化学式为Me_3-aYO_5-bX_b:aCe其中，Me为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、铕(Eu)与铽(Tb)其中之一或其组合；Y为硅(Si)、硼(B)与铝(Al)其中之一或其组合；X为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或氮(N)；a是介于0.001至0.5之间；b是介于0至5之间。

本发明提出一种荧光胶体，其包括透明材料以及多个第一荧光体。这些第一荧光体是掺杂于透明材料中。这些荧光体的化学式为Me_3-aYO_5-bX_b:aCe其中，Me为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、铕(Eu)与铽(Tb)其中之一或其组合；Y为硅(Si)、硼(B)与铝(Al)其中之一或其组合；X为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或氮(N)；a是介于0.001至0.5之间；b是介于0至5之间。

本发明提出一种发光二极管组件，其包括承载器、发光二极管芯片以及荧光胶体。发光二极管芯片配置于承载器上并且与承载器电性连接，其中发光二极管芯片适于发出第一光线。荧光胶体配置于发光二极管芯片上。此荧光胶体包括透明材料以及多个第一荧光体。这些第一荧光体是掺杂于透明材料中。这些荧光体的化学式为Me_3-aYO_5-bX_b:aCe，其中，Me为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、铕(Eu)与铽(Tb)其中之一或其组合；Y为硅(Si)、硼(B)与铝(Al)其中之一或其组合；X为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或氮(N)；a是介于0.001至0.5之间；b是介于0至5之间。

本发明是采用化学式为Me_3-aYO_5-bX_b:aCe的荧光体，经由调整此荧光体中Me、Y与X的成分以及经由调整a值与b值的大小，本发明可以调整此荧光体放射频谱的波长范围。

为让本发明上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

【附图说明】

图1本发明一个实施例中发光二极管组件剖面示意图。

图2本发明一个实施例中发光二极管组件放射频谱图。

图3本发明另一实施例中发光二极管组件放射频谱图。

图4本发明另一实施例中发光二极管组件剖面示意图。

图4A、4B及4C本发明一个实施例中具有第二荧光体的发光二极管组件的放射频谱图。

图5A、5B及5C本发明另一实施例中具有第二荧光体的发光二极管组件的放射频谱图。

图6本发明第一荧光体的放射及激发频谱图。

【主要组件符号说明】

100：发光二极管组件

100’：发光二极管组件

110：承载器

120：发光二极管芯片

122：第一电极

124：第二电极

126：导线

130：荧光胶体

132：透明材料

134：第一荧光体

136：第二荧光体

【实施方式】

请参照图1，本发明一实施例中发光二极管组件100包括承载器110、发光二极管芯片120以及荧光胶体130。在本实施例中，承载器110是导线架。然而，本实施例并非用以限定承载器110的种类，在本发明其它实施例中，承载器110亦可以是电路板或是其它型态的承载器。

发光二极管芯片120是配置于承载器110上，并且适于发出第一光线，其中第一光线的波长范围介于280纳米至480纳米之间，本实施例中，第一光线的波长范围介于400纳米至480纳米之间。发光二极管芯片120的第一电极122是位于承载器110上，并且直接与承载器110电性连接，而发光二极管芯片120的第二电极124则经由导线126而与承载器110电性连接。值得注意的是，本实施例并非用以限定发光二极管芯片120与承载器110之间电性连接的方式，在本发明其它实施例中，第一电极122与第二电极124可同时位于发光二极管芯片120的正面，且发光二极管芯片120亦可以经由多条导线126或是其它的方式(如覆晶接合)与承载器110电性连接。

荧光胶体130适于配置于发光二极管芯片120上，并且位于第一光线的照射范围内。在本实施例中，荧光胶体130是直接覆盖于发光二极管芯片120上。荧光胶体130包括透明材料132以及第一荧光体134。其中，第一荧光体134被掺杂于透明材料132内，且第一荧光体适于受到第一光线的激发而发出第二光线。值得注意的是，第一荧光体134的化学式如式(1)所示：

Me_3-aYO_5-bX_b:aCe  .....................................式(1)

其中，Me为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、铕(Eu)与铽(Tb)其中之一或其组合；Y为硅(Si)、硼(B)与铝(Al)其中之一或其组合；X为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或氮(N)；a是介于0.001至0.5之间；b是介于0至5之间。承上述，第一荧光体134的放射(emission)频谱介于460纳米至750纳米之间(如图6实线所示)，其激发(excitation)光谱介于280纳米至480纳米之间(如图6虚线所示)。

值得注意的是，虽然第一荧光体134的放射频谱是介于460纳米至750纳米之间，本实施例可以经由调整Me、Y与X三者中至少一者的成分来调整第一荧光体134在此波长范围内的之放射频谱。此外，本实施例还可以经由调整a值与b值两者中至少一者的大小，来调整第一荧光体134的放射频谱。换句话说，本实施例能够视实际上的需要而在460纳米至750纳米的波长范围内调整第一荧光体134的放射频谱。

承上述，经由适当的调整第一光线以及第二光线的颜色，发光二极管组件100便能够作为特定色光的光源。举例而言，当第一光线为蓝光(即发光二极管芯片120为氮化铟镓基发光二极管芯片或是其它种适于发出蓝光的发光二极管芯片)时，第一荧光体134会受第一光线的激发而发出第二光线，其中第二光线为黄光。如此一来，经由适当地混和第一光线(蓝光)以及第二光线(黄光)，发光二极管组件100便能够作为白光光源。

图2是本实施例是对发光二极管组件100进行测试所获得的放射频谱图，其中发光二极管芯片120为主波长(main peak)为450纳米的氮化铟镓基发光二极管(InGaN-Based LED)芯片(蓝光)，第一荧光体134的化学式为Sr_2.95(Si，B，Al)O_5-bF_b:0.05Ce(黄光)。图3是本实施例是对发光二极管组件100进行测试所获得的放射频谱图，其中发光二极管芯片120为主波长为450纳米的氮化铟镓基发光二极管芯片(蓝光)，第一荧光体134的化学式为(Sr，Ba)_2.95(Si，B)O_5-bF_b:0.05Ce(黄光)。由图2与图3所显示的测试结果可知，当发光二极管芯片120发出蓝光时，本实施例第一荧光体134适于受到蓝光的激发而发出黄光，并且经由蓝光与黄光的混合，使发光二极管组件100发出白光。

另外，在本发明的其它实施例中更可以在透明材料132内添加其它种类的荧光体，其示意图如图4所示。发光二极管组件100’与发光二极管组件100之间主要的差异在于荧光胶体130还包括第二荧光体136，其中第二荧光体136适于受到第一光线的激发而发出第三光线。如此一来，本实施例便能够经由适当地调整第一光线、第二光线以及第三光线的颜色，以使得发光二极管组件100’能够作为白光的光源。其中第二荧光体136可为硫化物红光荧光体或氮化物红光荧光体。第二荧光体化学式为SrCaS:Eu或(Sr，Ca)₂Si₅N₈:Eu。

举例而言，本实施例可以经由适当地挑选第二荧光体的种类，以改善发光二极管组件100’所发出的色光的品质。当发光二极管芯片120所发出的第一光线为蓝光时，本实施例除了可以经由调整第一荧光体134的成分，使得第一荧光体134受到第一光线的激发而发出的第二光线为黄光。本实施例更可以选择适当的第二荧光体136，使得第二荧光体136受到第一光线的激发而发出的第三光线为红光。如此一来，经由第一光线(蓝光)、第二光线(黄光)以及第三光线(红光)的混合，不但可以使得发光二极管组件100’能够作为白光光源，其亦可调整白光的色温(color temperature)。

图4A至图4C是本实施例对发光二极管组件100’进行测试所获得的放射频谱图，其中发光二极管芯片120为主波长为450纳米的氮化铟镓基发光二极管芯片(蓝光)，第一荧光体134的化学式为(Sr，Ba)_2.95(Si，B，Al)O_5-bF_b:0.05Ce(黄光)，第二荧光体136的化学式为SrCaS:Eu(红光)的硫化物红光荧光体，并且图4A至图4C的第二荧光体136的比例均不相同，其中图4A中第二荧光体136比例最高，图4B中第二荧光体136比例最低。测试结果显示图4A中白光的色温为2937K，演色性(renderingindex)Ra为94.5，图4B中白光的色温为6621K，Ra为89.3，并且图4C中白光的色温为5257K，Ra为91.6。由测试结果，可知本发明发光二极管组件100’可藉由调整第二荧光体136的比例得到不同色温的白光且其均能具有Ra大于89的高演色性。

图5A至图5C是本实施例对发光二极管组件100’进行测试所获得的放射频谱图，其中发光二极管芯片120为主波长为450纳米的氮化铟镓基发光二极管芯片(蓝光)，第一荧光体134的化学式为(Sr，Ba)_2.95(Si，B，Al)O_5-bF_b:0.05Ce(黄光)，第二荧光体136的化学式为(Sr，Ca)₂Si₅N₈:Eu(红光)氮化物红光荧光体，并且图5A至图5C中第二荧光体136的比例均不相同。测试结果显示图5A中白光的色温为2975K，Ra为89.4，图5B中白光的色温为6608K，Ra为90.2，并且图5C中之白光的色温为5640K，Ra为91.1。由测试结果，可知本发明发光二极管组件100’可藉由调整第二荧光体136的比例得到不同色温的白光且其均能具有Ra大于89的高演色性。

由图4A至图4C以及图5A至图5C所显示的测试结果可知，当发光二极管芯片120发出蓝光时，本实施例不但可以经由混合蓝光与第一荧光体134所发出的黄光来得到白光外，更可以经由加入适量之发出红光的第二荧光体136来调整白光的色温。

综上所述，本发明提出一种化学式为Me_3-aYO_5-bX_b:aCe的荧光体具有下述的优点：

1.本发明可以经由改变荧光体中Me、Y以及X三者中至少一者的成分，以使得荧光体之放射频谱具有不同的波长范围。

2.本发明可以经由改变荧光体中a值以及b值两者中至少一者的大小，以使得荧光体之放射频谱具有不同的波长范围。

3.由于本发明的荧光体可以受到光线的激发而发出黄光，因此本发明所提出的荧光体可以取代公知技术中的YAG:Ce与TAG:Ce两种黄光荧光体，并且应用于发光二极管组件中。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (18)

1.一种荧光体，其化学式为Me_3-aYO_5-bX_b:aCe，其中Me为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、铕(Eu)与铽(Tb)其中之一或其组合，Y为硅(Si)、硼(B)与铝(Al)其中之一或其组合，X为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或氮(N)，a是介于0.001至0.5之间，b是介于0至5之间。

2.权利要求1所述荧光体，该荧光体的放射频谱介于460纳米至750纳米之间。

3.权利要求1所述荧光体，该荧光体适于受第一光线激发，其中该第一光线的波长介于280纳米至480纳米之间。

4.一种荧光胶体，包括：

透明材料；以及

多个第一荧光体，掺杂于该透明材料中，其中每一荧光体的化学式为Me_3-aYO_5-bX_b:aCe，其中Me为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、铕(Eu)与铽(Tb)其中之一或其组合，Y为硅(Si)、硼(B)与铝(Al)其中之一或其组合，X为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或氮(N)，a是介于0.001至0.5之间，b是介于0至5之间。

5.权利要求4所述荧光胶体，其中该荧光体的放射频谱介于460纳米至750纳米之间。

6.权利要求4所述荧光胶体，其中该荧光体适于受第一光线的激发而发出第二光线，其中该第一光线的波长介于280纳米至480纳米之间。

7.权利要求4所述荧光胶体，还包括多个第二荧光体，掺杂于该透明材料中，其中该第二荧光体适于受到光线的激发而放射出第三光线。

8.权利要求7所述荧光胶体，其中该第三光线为红光。

9.权利要求8所述荧光胶体，其中该第二荧光体为硫化物红光荧光体或氮化物红光荧光体。

10.权利要求9所述荧光胶体，其中该第二荧光体的化学式为SrCaS:Eu或(Sr，Ca)₂Si₅N₈:Eu。

11.一种发光二极管组件，包括：

承载器；

发光二极管芯片，配置于该承载器上并且与该承载器电性连接，其中该发光二极管芯片适于发出第一光线；以及

荧光胶体，配置于该发光二极管芯片上，该荧光胶体包括：

透明材料；以及

多个第一荧光体，其掺杂于该透明材料中，这些第一荧光体适于受到第一光线的激发而发出第二光线，其中每一荧光体的化学式为Me_3-aYO_5-bX_b:aCe，其中Me为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、铕(Eu)与铽(Tb)其中之一或其组合，Y为硅(Si)、硼(B)与铝(Al)其中之一或其组合，X为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或氮(N)，a是介于0.001至0.5之间，b是介于0至5之间。

12.权利要求11所述发光二极管组件，其中该第一光线为蓝光，该第二光线为黄光。

13.权利要求11所述发光二极管组件，还包括多个第二荧光体，掺杂于该透明材料中，其中这些第二荧光体适于受到第一光线的激发而放射出第三光线。

14.权利要求13所述发光二极管组件，其中该第一光线为蓝光，该第二光线为黄光，并且该第三光线为红光。

15.权利要求14所述发光二极管组件，其中该第二荧光体为硫化物红光荧光体或氮化物红光荧光体。

16.权利要求15所述发光二极管组件，其中该第二荧光体的化学式为SrCaS:Eu或(Sr，Ca)₂Si₅N₈:Eu。

17.权利要求11所述发光二极管组件，其中该承载器为导线架或电路板。

18.权利要求11所述发光二极管组件，其中该发光二极管芯片为氮化铟镓基发光二极管芯片。

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