CN101271939A - 具有开回路控制的发光装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有开回路控制的发光装置，包括蓝光的发光二极管与混光调整部。混光调整部包括第一荧光材料与第二荧光材料，其中第一荧光材料与第二荧光材料分别为可被蓝光激发的荧光材料。当以短波长的蓝光激发第一荧光材料与第二荧光材料时，第一荧光材料的激发效率大于第二荧光材料的激发效率。而以长波长的蓝光激发第一荧光材料与第二荧光材料时，第一荧光材料的激发效率小于第二荧光材料的激发效率。第一荧光材料的发射光波长峰值小于第二荧光材料的发射光波长峰值。其中短波长的蓝光与长波长的蓝光的分界点介于第一波长与第二波长之间。

Description

具有开回路控制的发光装置及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种发光装置及其制造方法，且特别是有关于一种具有开回路控制的发光装置及其制造方法。

背景技术

白光是一种多颜色的混合光，可被人眼感觉为白光的至少包括二种以上波长的混合光。例如人眼同时受红、蓝、绿光的刺激时，或同时受到蓝光与黄光的刺激时均可感受为白光。目前常用的光源有三种：一为日光灯，其色温约7500K；二为白炽灯，其色温约3000K；三则为发展中的白光发光二极管(light emitting diode，LED)。

已知的白光发光二极管制作方法有五种，以下逐一说明。第一种方法是使用以磷化铝铟镓(InGaAlP)、磷化镓(GaP)与氮化镓(GaN)为材质的三颗发光二极管，分别控制通过发光二极管的电流而发出红、绿及蓝光，三色混合而产生白光。第二种方法是使用氮化镓(GaN)与磷化铝铟镓(InGaAlP)为材质的二颗发光二极管，亦分别控制通过发光二极管的电流而发出蓝及黄绿光或绿及红光，两色混合而产生白光。第三种方法则是1996年日本日亚化学公司(Nichia Chemical)发展出以氮化铟镓(InGaN)蓝光发光二极管，配合发黄光的钇铝石榴石型荧光粉，两色混合而产生白光，此方法可见于台湾第156177I号专利及美国第5998925号专利。第四种方法是日本住友电工(SumitomoElectric Industries，Ltd)在1999年1月研发出使用硒化锌(ZnSe)材料的白光发光二极管，其技术是先在硒化锌(ZnSe)单晶基板上形成硒化锌镉(CdZnSe)薄膜，通电后薄膜会发出蓝光，同时部分的蓝光照射在基板上而发出黄光，最后蓝、黄光形成互补色而发出白光。第五种方法是紫外光白光发光二极管，其原理是利用紫外光激发多种荧光粉发出荧光，经混色后亦可产生白光。

上述五种方法所产生的白光发光二极管，除第一种方法与第二种方法可以利用变换电流补偿混合光谱，自动控制白光色坐标外，其余三种使用荧光材料的方法所发出的白光色坐标，都易受使用的发光二极管或荧光材料的发射光颜色影响，而无法补偿混合光谱以自动控制白光色度在固定的色坐标上。另外，第一种方法虽然可以调整三个芯片的电流，以补偿混合光谱并自动控制白光色坐标，可是由于需要个别控制三个芯片的电流，致使控制电路复杂且成本较高。而第二种方法虽然也可调整两个芯片的电流，以补偿混合光谱与自动控制白光色坐标，然而亦需要个别控制两个芯片的电流，同样地需要较复杂的控制电路及成本。

发明内容

本发明是有关于一种具有开回路控制的发光装置及其制造方法，此发光装置无须额外控制电路，仅须预先配置荧光材料的种类与比例，就可达到自动控制白光色坐标在固定的色坐标上。

本发明提出一种具有开回路控制的发光装置，此装置包括蓝光的发光二极管与混光调整部。混光调整部包括第一荧光材料与第二荧光材料，其中第一荧光材料与第二荧光材料分别为可被蓝光激发的荧光材料。当以短波长的蓝光激发第一荧光材料与第二荧光材料时，第一荧光材料的激发效率大于第二荧光材料的激发效率。而以长波长的蓝光激发第一荧光材料与第二荧光材料时，第一荧光材料的激发效率小于第二荧光材料的激发效率。第一荧光材料的发射光波长峰值小于第二荧光材料的发射光波长峰值。其中短波长的蓝光与长波长的蓝光的分界点介于第一波长与第二波长之间。

本发明再提出一种发光装置的制造方法，此方法包括：提供可产生蓝光的发光二极管、第一荧光材料与第二荧光材料；测量该蓝光的发光二极管于一定电流驱动下的发射光强度与第一色坐标；以蓝光激发第一荧光材料与第二荧光材料，测量第一荧光材料的第二色坐标与第二荧光材料的第三色坐标；设定白光色坐标，根据此白光色坐标、第一色坐标、第二色坐标与第三色坐标，以取得第一荧光材料与第二荧光材料的混光色坐标；根据此混光色坐标、第一色坐标与第二色坐标，以取得第一荧光材料的发射光强度与第二荧光材料的发射光强度的关系式；以及，根据第一荧光材料的发射光强度对其浓度关系式与第二荧光材料的发射光强度对其浓度关系式，以决定第一荧光材料与第二荧光材料的重量比。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示本发明的发光装置的示意图。

图2绘示图1发光装置的色坐标控制的系统图。

图3绘示图1发光装置的制造方法的流程图。

图4绘示实施例1的第一荧光材料与第二荧光材料的激发光谱图。

图5A绘示以波长455纳米为激发源测量实施例1的第一荧光材料与第二荧光材料的发射光谱图。

图5B绘示以波长465纳米为激发源测量实施例1的第一荧光材料与第二荧光材料的发射光谱图。

图6、10绘示1931年国际照明委员会所制订的色坐标图。

图7绘示实施例1分别以455与465纳米的蓝光发光二极管搭配特定两种荧光材料进行样品测试的色坐标标示图。

图8绘示实施例2的第一荧光材料与第二荧光材料的激发光谱图。

图9A绘示以波长455纳米为激发源测量实施例2的第一荧光材料与第二荧光材料的发射光谱图。

图9B绘示以波长465纳米为激发源测量实施例2的第一荧光材料与第二荧光材料的发射光谱图。

图11绘示实施例2分别以455与465纳米的蓝光发光二极管搭配特定两种荧光材料进行样品测试的色坐标标示图。

主要附图标记说明

1：发光装置

100：蓝光发光二极管

110：第一荧光材料

120：第二荧光材料

具体实施方式

请参照图1～2，图1绘示本发明的发光装置的示意图，图2绘示图1发光装置的色坐标控制的系统图。如图1～2所示，此发光装置1包括可发蓝光LB的发光二极管100与混光调整部。此混光调整部包括第一荧光材料110与第二荧光材料120，这两种材料都是可以被蓝光LB所激发的荧光材料。于本实施例中使用的荧光材料的特性在于：当以短波长的蓝光激发第一荧光材料110与第二荧光材料120时，第一荧光材料110的激发效率大于第二荧光材料120的激发效率；而以长波长的蓝光激发第一荧光材料110与第二荧光材料120时，第一荧光材料110的激发效率小于第二荧光材料120的激发效率。第一荧光材料的发射光波长峰值小于第二荧光材料的发射光波长峰值。其中，此激发源的短波长蓝光与长波长蓝光的分界点是介于特定波长范围之内。优选地，此短波长蓝光与长波长蓝光的分界点是位于440～480纳米的范围内。

此蓝光发光二极管110与混光调整部构成开回路的系统控制，且通过第一荧光材料110与第二荧光材料120于不同波长条件下的激发效率特性，以及第一荧光材料的发射光波长峰值小于第二荧光材料的发射光波长峰值特性，当此蓝光发光二极管100产生的蓝光LB其波长改变时，这两种荧光材料110、120其混光(L1+L2)的色坐标会随着蓝光发光二极管100的波长作自动调整，使蓝光发光二极管110、第一荧光材料110与第二荧光材料120混出的白光LW可维持在固定的坐标上。

接着，在此提出此种具有开回路设计的发光装置1的制造方法。请参照图3，其绘示图1发光装置的制造方法的流程图。此制造方法包括步骤301～306：提供可产生蓝光的发光二极管100、第一荧光材料110与第二荧光材料120；测量所提供的蓝光发光二极管100于一定电流驱动下的发射光强度与其第一色坐标；以特定波长的蓝光激发第一荧光材料110与第二荧光材料120，并测量第一荧光材料110的第二色坐标与第二荧光材料120的第三色坐标；设定目标的白光色坐标，并根据此白光色坐标、第一色坐标、第二色坐标与第三色坐标，以取得第一荧光材料110与第二荧光材料120的混光色坐标；根据此混光色坐标、第二色坐标与第三色坐标，以取得第一荧光材料110与第二荧光材料120的发射光强度关系式；以及，根据第一荧光材料110的发射光强度对其浓度关系式与第二荧光材料120的发射光强度对其浓度关系式，以决定第一荧光材料110与第二荧光材料120的重量比。

在此以2个实施例说明如何以上述方法制作具有开回路设计的发光装置1。

(实施例1)

于实施例1中，是利用合成的配方为(Sr，Ba)₂SiO₄:Eu的荧光粉作为第一荧光材料110，其化学式如(Sr_0.35Ba_1.6Eu_0.05)SiO₄。第一荧光材料110的合成方法可以是固态反应法。另外，则是利用合成的配方为(Y₃Al₅O₁₂:Ce，Gd)的荧光粉作为第二荧光材料120，其化学式如(Y_2.3Ce_0.05Gd_0.65)Al₅O₁₂。第二荧光材料120的合成方法可以是固态反应法、化学合成法(如柠檬酸盐凝胶法、共沈淀法)等。

请参照图4，其绘示实施例1的第一荧光材料与第二荧光材料的激发光谱图。其中，第一荧光材料110的激发光谱是由波长522纳米为侦测处所测得，而第二荧光材料120的激发光谱则是以波长548纳米为侦测处所测得。由图4的光谱可知，第一荧光材料110的激发效率与第二荧光材料120的激发效率约是以462纳米为界，而与蓝光波长成不同程度的反比变化。也就是说，当以低于462纳米的短波长蓝光激发第一荧光材料110与第二荧光材料120时，第一荧光材料110的激发效率会大于第二荧光材料120的激发效率。反之，以高于462纳米的长波长蓝光激发第一荧光材料110与第二荧光材料120时，第一荧光材料110的激发效率会小于第二荧光材料120的激发效率。第一荧光材料110与第二荧光材料120的材料性质确实满足前述“短波长蓝光与长波长蓝光的分界点是位于440～480纳米的范围内”的条件。

另外，请参照第5A～5B图，图5A绘示以波长455纳米为激发源测量实施例1的第一荧光材料与第二荧光材料的发射光谱图，图5B绘示以波长465纳米为激发源测量实施例1的第一荧光材料与第二荧光材料的发射光谱图。由图可知，第一荧光材料110的发射光波长峰值522纳米小于第二荧光材料120的发射光波长峰值548纳米。

如图5A所示，于使用波长455纳米的蓝光为激发源的条件下，第一荧光材料110的发射光强度与第二荧光材料120的发射光强度的比例为1∶0.8。另，如图5B所示，于使用波长465纳米的蓝光为激发源的条件下，第一荧光材料110的发射光强度与第二荧光材料120的发射光强度的比例为1∶1.1。由前述的试验特性可得知，实施例1采用的第一荧光材料110与第二荧光材料120确实具有随不同波长激发源而自动调整其本身发射光强度的特性。

至于蓝光发光二极管100，其发光层可以是由氮化物系化合物半导体制成，其激发光的主波长优选约介于430纳米～490纳米之间。于此波长范围内，第一荧光材料110与第二荧光材料120皆具有前述的“随蓝光波长成不同程度的反比变化”的特性。于实施例1中，此蓝光发光二极管100可为主波长为460纳米的氮化铟镓(InGaN)。于蓝光发光二极管100、第一荧光材料110与第二荧光材料120的物料选定之后，接着便是决定第一荧光材料110与第二荧光材料120的混合比例，然后才可进一步地将蓝光发光二极管100、第一荧光材料110与第二荧光材料120封装成可产生白光的发光二极管。

如图3的步骤302所示，测量蓝光发光二极管100于一定电流下的发射光强度与其第一色坐标。于材质为氮化铟镓的蓝光发光二极管100上施以电流20毫安(mA)，并测量其第一色坐标以C1标示于图6上，图6绘示1931年国际照明委员会(commission international de l’Eclairage，CIE)所制订的色坐标图(chromaticity diagram)。

接着，如步骤303所示，以460纳米的蓝光激发第一荧光材料110与第二荧光材料120，并测量第一荧光材料110的第二色坐标与第二荧光材料120的第三色坐标，其中第二色坐标的位置是以P1标示于图6中，而第三色坐标的位置则是以P2标示于图6中。

然后，如步骤304所示，设定白光色坐标，再根据此白光色坐标、第一～三色坐标以取得第一荧光材料110与第二荧光材料120的混光色坐标。此白光色坐标可以取(0.300，0.310)作为预定的色坐标，于图6中以C3作标示。第一～三色坐标已经由测量取得(分别标示为C1、P1、P2)，且白光色坐标(C3)为已知，于图6中，C1-C3射线以及P1-P2联机的交点C2即是第一荧光材料110与第二荧光材料120其混光色坐标(标示C2)的位置。通过解C1-C3射线与P1-P2联机的联立方程式，便可求得混光色坐标(C2)的实际坐标值。

接着，如步骤305所示，根据求得的混色光坐标(标示C2)、测量到的第二色坐标(P1)与第三色坐标(P2)以取得第一荧光材料110与第二荧光材料120的发射光强度。其中，可以通过混色公式去推知第一荧光材料110与第二荧光材料120的发射光强度。混色公式为：

$x=\frac{m1x1/y1+m2x2/y2}{m1/y1+m2/y2}---\left(1\right)$

$y=\frac{m1y1/y1+m2y2/y2}{m1/y1+m2/y2}---\left(2\right)$

其中，(x，y)是色光(x1，y1)与色光(x2，y2)的混光色坐标，而m1是色光(x1，y1)的光强度，m2是色光(x2，y2)的光强度。于此步骤中，混光色坐标(C2)可以为(x，y)，第一荧光材料110的第二色坐标(P1)为(x1，y1)，第二荧光材料120的第三色坐标(P2)为(x2，y2)，m1为第一荧光材料110的发射光强度，而m2则为第二荧光材料120的发射光强度。由于(x，y)、(x1，y1)与(x2，y2)的坐标值皆已知悉，再将之带入上述的式子(1)～(2)中解联立，便可获得第一荧光材料110的发射光强度m1与第二荧光材料120的发射光强度m2。

然后，如步骤306所示，根据第一荧光材料110的发射光强度m1与第二荧光材料120的发射光强度m2，以决定第一荧光材料110与第二荧光材料120的重量比。值得注意的是，荧光材料的发射光强度与其重量比相关。尤其是每种荧光材料的发射光强度与重量比的关系曲线可由荧光材料的测试获得，因此当求取出第一荧光材料110与第二荧光材料120个别的发射光强度m1、m2后，则可由对应的曲线关系查询到其重量比。如此一来，便可决定第一荧光材料110与第二荧光材料120的重量比，再进行将蓝光发光二极管100、第一荧光材料110与第二荧光材料120封装在一起的步骤。

以前述的利用波长455纳米的蓝光激发源所测得的第一荧光材料的发射光强度与第二荧光材料的发射光强度比例m1∶m2约为1∶0.8。另外，通过波长465纳米的蓝光激发源测得的第一荧光材料110的发射光强度与第二荧光材料120的发射光强度比例m1∶m2约为1∶1.1。由此两条件下所推知的第一荧光材料110与第二荧光材料120的重量比去调制第一荧光材料110与第二荧光材料120的混合物，并与特定胶量比例混合(例如硅胶∶荧光材料的混合物＝1∶0.2)，分别与波长为455纳米的蓝光发光二极管100及波长为465纳米的蓝光发光二极管100，分别封装成白光发光二极管再一起作测试。

上述的测试结果请参照图7，其绘示实施例1分别以455与465纳米的蓝光发光二极管搭配特定两种荧光材料进行样品测试的色坐标标示图。如图7所示，两种白光发光二极管的样品的色坐标皆落在预定的白光色坐标(0.300，0.310)附近。

(实施例2)

实施例2中所采用的第一荧光材料与实施例1的第一荧光材料相同，皆是采用以化学式如(Sr_0.35Ba_1.6Eu_0.05)SiO₄所示的荧光粉。然而，第二荧光材料是采用合成的配方为CaS:Eu的荧光粉，其化学式是(Ca_0.99Eu_0.01)S。第二荧光材料的合成方法可以是固态反应法。

请参照图8，其绘示实施例2的第一荧光材料与第二荧光材料的激发光谱图。其中，第一荧光材料110的激发光谱是由波长522纳米为侦测处所测得，而第二荧光材料120的激发光谱则是以波长626纳米为侦测处所测得。由图8的光谱可知，第一荧光材料110的激发效率与第二荧光材料120的激发效率约是以460纳米为界，而与蓝光波长成不同程度的反比变化。也就是说，当以低于460纳米的短波长蓝光激发第一荧光材料110与第二荧光材料120时，第一荧光材料110的激发效率会大于第二荧光材料120的激发效率。反之，以高于460纳米的长波长蓝光激发第一荧光材料110与第二荧光材料120时，第一荧光材料110的激发效率会小于第二荧光材料120的激发效率。

并请参照图9A～9B，图9A绘示以波长455纳米为激发源测量实施例2的第一荧光材料与第二荧光材料的发射光谱图，图9B绘示以波长465纳米为激发源测量实施例2的第一荧光材料与第二荧光材料的发射光谱图。其中第一荧光材料110的发射光波长峰值522纳米小于第二荧光材料120的发射光波长峰值626纳米。

如图9A所示，于使用波长455纳米的蓝光为激发源的条件下，第一荧光材料110的发射光强度与第二荧光材料120的发射光强度的比例为1∶0.85。另，如图5B所示，于波长465纳米的蓝光为激发源的条件下，第一荧光材料110的发射光强度与第二荧光材料120的发射光强度的比例为1∶1.15。由此试验特性可得知，实施例2采用的第一荧光材料110与第二荧光材料120亦具有随不同波长激发源而自动调整其本身发射光强度的特性。

于实施例2中，蓝光发光二极管100亦可为主波长为460纳米的氮化铟镓(InGaN)。

与实施例1的步骤相同，依序于图10的色坐标图上标示出蓝光发光二极管100的第一色坐标位置C1’、第一荧光材料110的第二色坐标位置P1’与第二荧光材料120的第三色坐标位置P2’。并由预定的白光色坐标C3’、第一～三色坐标(C1’、P1’、P2’)的坐标值去求取第一荧光材料110与第二荧光材料120的混光色坐标(如C2’所标示)，再将此混光色坐标(C2’)、第二色坐标(P1’)与第三色坐标(P2’)的坐标值带入混色公式(1)～(2)中，以求取第一荧光材料110的发射光强度m1’与第二荧光材料120的发射光强度m2’。

以前述利用波长455纳米的蓝光激发源测得的第一荧光材料110的发射光强度与第二荧光材料120的发射光强度比例m1’∶m2’约为1∶0.85。于波长465纳米的蓝光为激发源的条件下，第一荧光材料110的发射光强度与第二荧光材料120的发射光强度的比例为1∶1.15。由此两条件下所推知的第一荧光材料110与第二荧光材料120重量比去调制第一荧光材料110与第二荧光材料120的混合物，并与特定胶量比例混合(例如硅胶∶荧光材料的混合物＝1∶0.15)，分别与波长为455纳米的蓝光发光二极管100及波长为465纳米的蓝光发光二极管100，分别封装成白光发光二极管再一起作测试。

上述的测试结果请参照图11，其绘示实施例2分别以455与465纳米的蓝光发光二极管搭配特定两种荧光材料进行样品测试的色坐标标示图。如图11所示，两种白光发光二极管的样品其色坐标皆落在预定的白光色坐标(0.300，0.310)附近。

虽然在实施例1、2中所使用的第一荧光材料110与第二荧光材料120是选自化学式为(Sr_0.35Ba_1.6Eu_0.05)SiO₄、(Y_2.3Ce_0.05Gd_0.65)Al₅O₁₂与(Ca_0.99Eu_0.01)S的荧光粉，但本发明并不限于此。于实际应用时，第一荧光材料110可选自化学式为(Ba_xSr_yCa_z)₂SiO₄:Eu荧光体，其中x+y+z＝1；或(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Eu荧光体，其中x+y+z＝1；或(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Ce，Li荧光体，其中x+y+z＝1；或M_xGa₂S₄:Eu荧光体，其中1≤x＜1.2，且M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及镁(Mg)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_1-xSi₂N_2-yO_2-z:A荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及镁(Mg)等金属元素或前述金属元素所组成的群组，且A选自铕(Eu)、铈(Ce)、锰(Mn)及镝(Dy)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或Ca₃M₂Si₃O₁₂:Ce荧光体，M选自锶(Sr)、钪(Sc)、镁(Mg)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或CaSc₂O₄:Ce荧光体；或Ca_8-x(Mg，Mn)(SiO₄)₄C₁₂:Eu荧光体，其中0＜x≤1；或M_xSi_12-y-zAl_y+zO_zN_16-z:Ce荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锂(Li)及钇(Y)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_xSi_12-y-zAl_y+zO_zN_16-z:Yb荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锂(Li)及钇(Y)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_xSi_6-zAl_zO_zN_8-z:Eu荧光体，其中0＜z≤4.2，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及镁(Mg)等金属元素或前述金属元素所组成的群组。

至于第二荧光材料120，其可选自钇(Y)、铽(Tb)、镧(La)、钆(Gd)与钏(Sm)中的至少一种元素以及自铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)与铁(Fe)中的至少一种元素，且由铈(Ce)致活的石榴石系荧光体；或M_xS:Eu荧光体，其中1≤x＜1.2，且M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或Ca_xAl_ySi_zN₃:Ce荧光体，其中0＜x≤1，0＜y≤1，0＜z≤1；或(Ca_xAl_1-x)Si_yN_2-zO_z:Ce荧光体，其中0＜x≤1，0＜y≤1，0＜z≤1；或M_1-xSi₂N_2-yO_2-z:Yb荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_2-xSi₅N_8-y:N荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组，且N选自铕(Eu)、铈(Ce)、锰(Mn)及镝(Dy)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或A_2-x(MF₆):Mn荧光体，其中0＜x≤1，A选自钾(K)、铷(Rb)及铯(Cs)等金属元素或前述金属元素所组成的群组，且M选自硅(Si)、锗(Ge)及钛(Ti)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或MAlSiN₃:Eu荧光体，M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_xSi_12-y-zAl_y+zO_zN_16-z:Eu荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锂(Li)及钇(Y)等金属元素或前述金属元素所组成的群组。

实施例1、2仅为本发明的具体实施例，然而本发明并不局限于此。任何应用开回路控制原理，以可产生蓝光的发光二极管与两种可被蓝光激发的荧光材料作为系统输入制成白光的发光二极管，皆被涵盖于本发明范围内。此外，二种荧光材料的第一荧光材料的发射光波长峰值小于第二荧光材料的发射光波长峰值，而于通过短波长蓝光激发这两种荧光材料时，第一荧光材料的激发效率会大于第二荧光材料的激发效率；反之，以长波长蓝光激发这两种荧光材料时，第一荧光材料的激发效率会小于第二荧光材料的激发效率。利用以上的特性，当蓝光的发光二极管的波长改变时，第一荧光材料与第二荧光材料的混光色坐标会随着发光二极管的波长作自动调整。由此使蓝光发光二极管虽然会产生波长特性不稳定的情形，但此蓝光发光二极管发出的蓝光配合第一荧光材料与第二荧光材料的混光合成的白光色坐标却始终可维持在固定色坐标上，据此以制成的白光发光二极管的混合白光为系统输出，以达到固定白光色坐标的控制目标，亦被涵盖于本发明的范畴中。

相较于传统上白光发光二极管的五种制作方式以及其控制混光色坐标的方法，由于本发明的具有开回路设计的发光装置无须增加额外的控制电路，仅需预先决定荧光材料的种类与比例，就可以有效的达到补偿混合光谱，自动控制白光色坐标在固定的色坐标上以产生一白光发光二极管的效果，且无须控制电路的成本，本发明极具有产业应用的价值。

本发明上述实施例所揭露的发光装置及其制造方法，是使用以特定重量比调制的二种荧光材料去搭配蓝光发光二极管。以此蓝光发光二极管的蓝光去激发荧光材料时，二种荧光材料的混光色坐标会随蓝光发光二极管的波长改变而作变更。如此一来，蓝光发光二极管与二种荧光材料所混合的白光色坐标会始终维持在固定的预定坐标，使混出的白光性质稳定。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的技术人员，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书所界定的范围为准。

Claims (14)

1. 一种具有开回路控制的发光装置，包括：

蓝光的发光二极管；以及

混光调整部，包括第一荧光材料与第二荧光材料，该第一荧光材料与该第二荧光材料分别为可被该蓝光激发的荧光材料；

其中，以短波长的蓝光激发该第一荧光材料与该第二荧光材料时，该第一荧光材料的激发效率大于该第二荧光材料的激发效率，而以长波长的蓝光激发该第一荧光材料与该第二荧光材料时，该第一荧光材料的激发效率小于该第二荧光材料的激发效率，第一荧光材料的发射光波长峰值小于第二荧光材料的发射光波长峰值，该短波长的蓝光与该长波长的蓝光的分界点介于第一波长与第二波长之间。

2. 根据权利要求1的发光装置，其中该第一波长约为440纳米(nanometer)，该第二波长约为480纳米。

3. 根据权利要求1的发光装置，其中该第一荧光材料与该第二荧光材料的重量比与该第一荧光材料的发射光强度与该第二荧光材料的发射光强度相关。

4. 根据权利要求1的发光装置，其中当该蓝光的发光二极管为氮化物系化合物半导体时，该蓝光的主波长介于430纳米与490纳米之间。

5. 根据权利要求1的发光装置，该第一荧光材料选自化学式为(Ba_xSr_yCa_z)₂SiO₄:Eu荧光体，其中x+y+z＝1；或(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Eu荧光体，其中x+y+z＝1；或(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Ce，Li荧光体，其中x+y+z＝1；或M_xGa₂S₄:Eu荧光体，其中1≤x＜1.2，且M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及镁(Mg)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_1-xSi₂N_2-yO_2-z:A荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及镁(Mg)等金属元素或前述金属元素所组成的群组，且A选自铕(Eu)、铈(Ce)、锰(Mn)及镝(Dy)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或Ca₃M₂Si₃O₁₂:Ce荧光体，M选自锶(Sr)、钪(Sc)、镁(Mg)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或CaSc₂O₄:Ce荧光体；或Ca_8-x(Mg，Mn)(SiO₄)₄C₁₂:Eu荧光体，其中0＜x≤1；或M_xSi_12-y-zAl_y+zO_zN_16-z:Ce荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锂(Li)及钇(Y)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_xSi_12-y-zAl_y+zO_zN_16-z:Yb荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锂(Li)及钇(Y)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_xSi_6-zAl_zO_zN_8-z:Eu荧光体，其中0＜z≤4.2，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及镁(Mg)等金属元素或前述金属元素所组成的群组。

6. 根据权利要求1的发光装置，该第二荧光材料选自钇(Y)、铽(Tb)、镧(La)、钆(Gd)与钏(Sm)中的至少一种元素以及自铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)与铁(Fe)中的至少一种元素，且由铈(Ce)激活的石榴石系荧光体；或MxS:Eu荧光体，其中1≤x＜1.2，且M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或Ca_xAl_ySi_zN₃:Ce荧光体，其中0＜x≤1，0＜y≤1，0＜z≤1；或(Ca_xAl_1-x)Si_yN_2-zO_z:Ce荧光体，其中0＜x≤1，0＜y≤1，0＜z≤1；或M_1-xSi₂N_2-yO_2-z:Yb荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_2-xSi₅N_8-y:N荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组，且N选自铕(Eu)、铈(Ce)、锰(Mn)及镝(Dy)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或A_2-x(MF₆):Mn荧光体，其中0＜x≤1，A选自钾(K)、铷(Rb)及铯(Cs)等金属元素或前述金属元素所组成的群组，且M选自硅(Si)、锗(Ge)及钛(Ti)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或MAlSiN₃:Eu荧光体，M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_xSi_12-y-zAl_y+zO_zN_16-z:Eu荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锂(Li)及钇(Y)等金属元素或前述金属元素所组成的群组。

7. 根据权利要求1的发光装置，该第一荧光材料与该第二荧光材料选自(Ba_xSr_yCa_z)₂SiO₄:Eu、(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Eu或(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Ce，Li荧光体，其中x+y+z＝1。

8. 一种发光装置的制造方法，包括：

提供可产生蓝光的发光二极管、第一荧光材料与第二荧光材料；

测量该发光二极管于一定电流驱动下的发射光强度与第一色坐标；

以该蓝光激发该第一荧光材料与该第二荧光材料，测量该第一荧光材料的第二色坐标与该第二荧光材料的第三色坐标；

设定白光色坐标，根据该白光色坐标、该第一色坐标、该第二色坐标与该第三色坐标，以取得该第一荧光材料与该第二荧光材料的混光色坐标；

根据该混光色坐标、该第二色坐标与该第三色坐标，以取得该第一荧光材料的发射光强度与该第二荧光材料的发射光强度；以及

根据该第一荧光材料的发射光强度与该第二荧光材料的发射光强度，以决定该第一荧光材料与该第二荧光材料的重量比。

9. 根据权利要求8的制造方法，其中以短波长的蓝光激发该第一荧光材料与该第二荧光材料时，该第一荧光材料的激发效率大于该第二荧光材料的激发效率，而以长波长的蓝光激发该第一荧光材料与该第二荧光材料时，该第一荧光材料的激发效率小于该第二荧光材料的激发效率，第一荧光材料的发射光波长峰值小于第二荧光材料的发射光波长峰值，该短波长的蓝光与该长波长的蓝光的分界点介于第一波长与第二波长之间。

10. 根据权利要求9的制造方法，其中该第一波长约为440纳米，该第二波长约为480纳米。

11. 根据权利要求8的制造方法，其中当该发光二极管为氮化物系化合物半导体时，该发光二极管产生的蓝光的主波长介于430纳米与490纳米之间。

12. 根据权利要求8的制造方法，该第一荧光材料选自化学式为(Ba_xSr_yCa_z)₂SiO₄:Eu荧光体，其中x+y+z＝1；或(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Eu荧光体，其中x+y+z＝1；或(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Ce，Li荧光体，其中x+y+z＝1；或M_xGa₂S₄:Eu荧光体，其中1≤x＜1.2，且M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及镁(Mg)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_1-xSi₂N_2-yO_2-z:A荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及镁(Mg)等金属元素或前述金属元素所组成的群组，且A选自铕(Eu)、铈(Ce)、锰(Mn)及镝(Dy)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或Ca₃M₂Si₃O₁₂:Ce荧光体，M选自锶(Sr)、钪(Sc)、镁(Mg)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或CaSc₂O₄:Ce荧光体；或Ca_8-x(Mg，Mn)(SiO₄)₄C₁₂:Eu荧光体，其中0＜x≤1；或M_xSi_12-y-zAl_y+zO_zN_16-z:Ce荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锂(Li)及钇(Y)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_xSi_12-y-zAl_y+zO_zN_16-z:Yb荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锂(Li)及钇(Y)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_xSi_6-zAl_zO_zN_8-z:Eu荧光体，其中0＜z≤4.2，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)及镁(Mg)等金属元素或前述金属元素所组成的群组。

13. 根据权利要求8的制造方法，该第二荧光材料选自钇(Y)、铽(Tb)、镧(La)、钆(Gd)与钏(Sm)中的至少一种元素以及自铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)与铁(Fe)中的至少一种元素，且由铈(Ce)激活的石榴石系荧光体；或MxS:Eu荧光体，其中1≤x＜1.2，且M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或Ca_xAl_ySi_zN₃:Ce荧光体，其中0＜x≤1，0＜y≤1，0＜z≤1；或(Ca_xAl_1-x)Si_yN_2-zO_z:Ce荧光体，其中0＜x≤1，0＜y≤1，0＜z≤1；或M_1-xSi₂N_2-yO_2-z:Yb荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_2-xSi₅N_8-y:N荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组，且N选自铕(Eu)、铈(Ce)、锰(Mn)及镝(Dy)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或A_2-x(MF₆):Mn荧光体，其中0＜x≤1，A选自钾(K)、铷(Rb)及铯(Cs)等金属元素或前述金属元素所组成的群组，且M选自硅(Si)、锗(Ge)及钛(Ti)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或MAlSiN₃:Eu荧光体，M选自钙(Ca)、锶(Sr)及钡(Ba)等金属元素或前述金属元素所组成的群组；或M_xSi_12-y-zAl_y+zO_zN_16-z:Eu荧光体，其中0＜x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M选自钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锂(Li)及钇(Y)等金属元素或前述金属元素所组成的群组。

14. 根据权利要求8的制造方法，该第一荧光材料与该第二荧光材料可选自(Ba_xSr_yCa_z)₂SiO₄:Eu、(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Eu或(Ba_xSr_yCa_z)₃SiO₅:Ce，Li荧光体，其中x+y+z＝1。

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