CN101207168A - 白光发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白光发光装置，至少包括发光元件、第一荧光材料以及第二荧光材料。发光元件可发出具有第一放射波长的光。第一荧光材料覆设在发光元件上，其中此第一荧光材料经由发光元件激发后发出具有第二放射波长的光，且此第一荧光材料系由氮氧化合物所组成。第二荧光材料也覆设在发光元件上，其中此第二荧光材料经由发光元件激发后发出具有第三放射波长的光，此第二荧光材料系由氮氧化合物所组成，且第一放射波长的光、第一放射波长的光、以及第三放射波长的光混成白光。
Description
技术领域
本发明涉及一种白光发光装置，且尤其涉及一种可产生高亮度及高演色性的白光的发光二极管装置。
背景技术
目前，白光发光二极管的制作方式主要有二种，其中一种是蓝光光源加上黄色荧光粉，另一种则为紫外光光源加上数种荧光粉。在采用蓝光光源与黄光荧光粉的方式中，以蓝光光源激发黄光荧光粉，而蓝光与所激发出的黄光混合后即产生白光。目前的黄色荧光粉的材料通常系采钇铝石榴石(YAG)。虽然，依此方式所制造的白光发光二极管所产生的白光的效率较高，但缺点是演色性差。
在采用紫外光光源与数种荧光粉的方式中，以紫外光光源激发数种荧光粉，例如蓝光荧光粉、红光荧光粉以及黄光荧光粉，以分别产生蓝光、红光与黄光，这些激发产生的光经混合后即可产生白光。虽然，依此种方式所制造的白光发光二极管具有较前种方式佳的演色性，但这些荧光粉中一般含有硫等不稳定的元素，在高温高湿下极易裂解，且紫外光的激发效率不佳，也可能会破坏发光磊晶结构，因而使发光二极管元件存在有许多无法克服的劣化问题。因此，此种方式所制造的白光发光二极管的装置与亮度稳定性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种白光发光装置，以蓝光光源激发由氮氧化合物所组成的绿色荧光粉与红色荧光粉，而蓝光与经激发而产生的绿光与黄红光混合后即可获得白光。由于本发明的红色荧光粉与绿色荧光粉均由氮元素与氧元素所组成，因此这两种荧光粉在高温高湿下均可稳定存在，进而可有效提高发光装置的稳定度，并提升装置的亮度的安定性。
本发明的另一目的是在提供一种白光发光装置，利用蓝光光源激发绿色荧光粉与红色荧光粉，以分别激发出绿光与黄红光。由于所采用的绿色荧光粉与红色荧光粉经激发后所发的光的波长涵盖范围广，因此经由混合不同色光比例所形成的白光具有极佳的演色性。
根据本发明的上述目的，提出一种白光发光装置，至少包括：一发光元件，可发出具有第一放射波长的光；一第一荧光材料，覆设在发光元件上，其中此第一荧光材料经由发光元件激发后发出具有第二放射波长的光，且此第一荧光材料由氮氧化合物所组成；以及一第二荧光材料，覆设在发光元件上，其中此第二荧光材料经由发光元件激发后发出具有第三放射波长的光，此第二荧光材料由氮氧化合物所组成，且第一放射波长的光、第一放射波长的光、以及第三放射波长的光混成白光。
依照本发明一较佳实施例，上述具有第一放射波长的光为蓝光，且第一放射波长介于约360nm至约480nm之间；具有第二放射波长的光为黄红光，且第二放射波长介于约610nm至约630nm之间；以及具有第三放射波长的光为绿光，且第三放射波长介于约520nm至约540nm之间。
利用蓝光光源来激发氮氧化合物所组成的绿色荧光粉与红色荧光粉，而使光源与激发出的光混成白光，因此可调和各色光的比例，而获得高演色性的白光。而且，本发明所采用的氮氧化合物荧光粉的稳定性高，不会在高温高湿下产生裂解，因此白光发光装置具有极佳的安定性，使亮度稳定度高。
附图说明
图1为依照本发明一较佳实施例的一种白光发光装置的剖面示意图；
图2为依照本发明一较佳实施例的一种白光发光装置的黄红光荧光粉封装于发光二极管装置的光谱图；
图3为依照本发明一较佳实施例的一种白光发光装置的绿光荧光粉封装于发光二极管装置的光谱图；
图4为依照本发明一较佳实施例的一种白光发光装置的光谱图。
元件其中，附图标记：
100：白光发光装置 102：封装承载座
104：发光元件 106：导线
108：封装胶体
具体实施方式
本发明公开一种白光发光装置，利用蓝光光源来激发至少二种氮氧化合物荧光粉，而使光源与激发光混成白光，因此可获得高演色性的白光，并大幅改善装置的稳定度。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图1至图4的图示。
请参照图1，为依照本发明一较佳实施例的一种白光发光装置的剖面示意图。本发明的白光发光装置100主要由发光元件104与包覆于其上的封装胶体108所构成，其中封装胶体108具有第一荧光粉与第二荧光粉分散布设于其中。在本发明中，第一荧光粉与第二荧光粉均由氮氧化合物所组成。一般而言，白光发光装置100还具有封装承载座102，以利发光元件104进行封装。封装承载座102通常呈杯状，而发光元件104则设置在封装承载座102的开口的底部上，且发光元件104可依元件的电极导通形式而可透过至少一导线106与封装承载座102电性连接。封装胶体108则填入封装承载座102的开口中并覆盖在发光元件104上。
发光元件104较佳可为发光二极管，且此发光元件104由至少一半导体材料所组成，其中此半导体材料较佳为III-V族的多元复合化合物。在本发明中，第一荧光材料采用铕金属活化的氮氧化合物，且此第一荧光材料的化学式可例如为(Y，M)(m+/val+)Si(12-m-n)Al(m+n)OnN16-n:Euz，其中Y为钇元素，而M为一金属元素，0.8＜n＜2.0，2.0＜m+n＜3.0，20％＜z＜50％，且此金属元素M较佳可为钙(Ca)或钡(Ba)。第二荧光材料可采用铈(Ce)及/或铽(Tb)稀土金属活化的氮氧化合物，且此第二荧光材料的化学式可例如为(Y，M)(m+/val+)Si(12-m-n)Al(m+n)OnN16-n:Ces，Tbt，其中Y为钇元素，而M为一金属元素，较佳例如为钙元素或钡元素，且0.8＜n＜2.0，2.0＜m+n＜3.0，0.1＜s＜0.5，0＜t＜0.1。
在本发明中，发光元件104所发出的光具有第一放射波长。发光元件104所发光的光可激发第一荧光粉与第二荧光粉，而第一荧光粉与第二荧光粉经激发后会分别产生具第二放射波长的光以及具第三放射波长的光。在本白光发光装置100中，发光元件104所发出的具第一放射波长的光、第二放射波长的光、以及第三放射波长的光经混合后可产生白光。
在本发明的一较佳实施例中，发光元件104发出蓝光，第一荧光粉经激发后发出黄红光，而第二荧光粉经激发后则发出绿光。上述的第一放射波长较佳介于约360nm至约480nm之间，而第一荧光粉可受激发的光的波长则介于约360nm至约480nm之间，第二荧光粉可受激发的光的波长介于约360nm至约480nm之间。在本实施例中，第一荧光粉由蓝光激发后的光谱如图2所示，且第二荧光粉经蓝光激发后的光谱如图3所示，其中第一荧光粉经激发后发出的光所具有的第二放射波长介于约560nm至约640nm之间，而第二荧光粉经激发后发出的光所具有的第三放射波长介于约500nm至约570nm之间。在本发明中，第一荧光粉经激发后所产生光的效率较佳的放射波长位置介于约600nm至约640nm之间，而效率更佳的放射波长位置介于约610nm至约630nm之间。另一方面，第二荧光粉经激发后所产生光的效率较佳的放射波长位置介于约510nm至约550nm之间，而效率更佳的放射波长位置介于约520nm至约540nm之间。
发光元件104所发出的蓝光、第一荧光粉经蓝光光源激发后所产生的黄红光、以及第二荧光粉经蓝光光源激发后所产生的绿光混合后可产生白光，此白光发光装置的混光光谱如图4所示。
在本发明中，利用发光元件所发出的蓝光来激发红色荧光粉与绿色荧光粉后，蓝光与所激发出的黄红光与绿光所混成的白光的平均演色评价指数(R.A.)可达90以上。此外，将本发明的白光发光装置应用于背光源中时，可有效改善显示器色彩饱和度，提高达美国国家电视系统委员会(NTSC)的规范值的约44％以上。因此，本发明的白光发光装置可产生演色性极佳的白光。
由上述本发明较佳实施例可知，本发明的一优点就是因为本发明的白光发光装置以蓝光光源激发由氮氧化合物所组成的绿色荧光粉与红色荧光粉，而蓝光与经激发而产生的绿光与黄红光混合后即可获得白光。由于本发明所采用的荧光粉均由氮元素与氧元素所组成，因此这些荧光粉在高温高湿下均可稳定存在，进而可有效提高发光装置的稳定度，并可提升装置的亮度的安定性。
由上述本发明较佳实施例可知，本发明的另一优点就是因为本发明的白光发光装置利用蓝光光源激发绿色荧光粉与红色荧光粉，以分别激发出绿光与黄红光。由于所采用的绿色荧光粉与红色荧光粉经激发后所发的光的波长涵盖范围广，因此本发明的装置经由调合不同色光比例所产生的白光具有相当优异的演色性。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定为准。
Claims (20)
1.一种白光发光装置，其特征在于，至少包括：
一发光元件，可发出具有一第一放射波长的光；
一第一荧光材料，覆设在该发光元件上，该第一荧光材料经由该发光元件激发后发出具有一第二放射波长的光，且该第一荧光材料由氮氧化合物所组成；以及
一第二荧光材料，覆设在该发光元件上，该第二荧光材料经由该发光元件激发后发出具有一第三放射波长的光，该第二荧光材料由氮氧化合物所组成，且该第一放射波长的光、该第一放射波长的光、以及该第三放射波长的光混成白光。
2.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该发光元件由至少一半导体材料所组成。
3.如权利要求2所述的白光发光装置，其特征在于，该半导体材料一III-V族的多元复合化合物。
4.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该第一放射波长的光蓝光。
5.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该第一放射波长介于实质360nm至实质480nm之间。
6.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该第一荧光材料为一铕金属活化的氮氧化合物。
7.如权利要求6所述的白光发光装置，其特征在于，该第一荧光材料可受激发的光的波长介于实质360nm至实质480nm之间。
8.如权利要求6所述的白光发光装置，其特征在于，该第一荧光材料的化学式为(Y，M)(m+/val+)Si(12-m-n)Al(m+n)OnN16-n:Eu2，其中Y为钇元素，而M为一金属元素，0.8＜n＜2.0，2.0＜m+n＜3.0，20％＜z＜50％。
9.如权利要求8所述的白光发光装置，其特征在于，该金属元素为钙元素或钡元素。
10.如权利要求6所述的白光发光装置，其特征在于，该第二放射波长介于实质560nm至实质640nm之间。
11.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该第二放射波长的光为黄红光。
12.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该第二放射波长介于实质600nm至实质640nm之间。
13.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该第二荧光材料为一铈及/或铽稀土金属活化的氮氧化合物。
14.如权利要求13所述的白光发光装置，其特征在于，该第二荧光材料可受激发的光的波长介于实质360nm至实质480nm之间。
15.如权利要求13所述的白光发光装置，其特征在于，该第二荧光材料的化学式为(Y，M)(m+/val+)Si(12-m-n)Al(m+n)OnN16-n:Ces，Tbt，其中Y为钇元素，而M为一金属元素，0.8＜n＜2.0，2.0＜m+n＜3.0，0.1＜s＜0.5，0＜t＜0.1。
16.如权利要求15所述的白光发光装置，其特征在于，该金属元素为钙元素或钡元素。
17.如权利要求13所述的白光发光装置，其特征在于，该第三放射波长介于实质500nm至实质570nm之间。
18.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该第三放射波长的光为绿光。
19.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该第三放射波长介于实质510nm至实质550nm之间。
20.如权利要求1所述的白光发光装置，其特征在于，该发光元件为一发光二极管。
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