CN102344797A - 一种荧光粉组成物及使用该荧光粉的交流电发光二极管 - Google Patents

一种荧光粉组成物及使用该荧光粉的交流电发光二极管 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种交流电发光二极管用的荧光粉组成物及使用其的交流电发光二极管，其中，交流电发光二极管用的荧光粉组成物如下式(I)所示：M1-x-ySi2O2-wN2+2w/3:Eux，Ry (I)其中，M、R、x、y、w如说明书中所定义。

Description

一种荧光粉组成物及使用该荧光粉的交流电发光二极管
技术领域
本发明是关于一种交流电发光二极管用的荧光粉组成物及使用其的交流电发光二极管，尤其指一种可减少交流电发光二极管闪烁现象的交流电发光二极管用的荧光粉组成物及使用其的交流电发光二极管。
背景技术
基于节约能源与环保意识，近来全世界等先进各国均选择白光发光二极管逐渐取代传统照明设备。由于发光二极管具有体积小(可配合应用设备小型化)、耗电量低(用电量为一般灯泡的八分之一至十分之一，日光灯的二分之一)、寿命长(可达10万小时以上)、发热量低(热辐射低)与反应速度佳(可高频操作)等优点，故可解决相当多过去白炽灯泡难以克服的问题。因此，白光发光二极管可称为是二十一世纪照明的新光源。同时，由于发光二极管也兼具省电与环保概念，亦被喻为「绿色照明光源」。
为使发光二极管能于交流电下正常运作，必须由变压器与整流器等转换设备，将交流电源转换为直流电源驱动。然而，一般转换设备寿命约为两万小时，但直流电发光二极管的寿命可长达10万小时以上，反而造成额外成本。同时，转换设备运作时会产生大量热能，造成组件寿命缩短及电力损耗。
为了解决使用交流电源于直流电发光二极管上所产生的缺点，目前已发展出交流电发光二极管(Alternating Current light emitting-diodes，ACLEDs)。于交流电发光二极管中，是在一片交流电二极管芯片上切割成许多微小的芯片，以将功能集中于单一芯片。由此，省去转换设备，降低热能消耗，其双向导通的特性，亦可避免竞电破坏。
然而，一般交流电发光二极管具有闪烁且迭影的现象产生。图1为交流电发光二极管的操作原理示意图。一般而言，交流电发光二极管的工作电压为80V，其于频率为120Hz下，每次转换电压将产生1/120(sec)，即10msec的时间差距(空白时间)，而此一空白时间即为造成光源闪烁的重要关键。
因此，目前亟需发展出一种交流电发光二极管，其可填补电压转换时的空白时间，进而改善光源闪烁的情形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交流电发光二极管用的荧光粉组成物。
本发明的又一目的在于提供一种使用上述荧光粉组成物的交流电发光二极管。
为实现上述目的，本发明提供的交流电发光二极管用的荧光粉组成物，其如下式(I)所示：
M1-x-ySi2O2-wN2+2w/3:Eux，Ry      (I)
其中，M为至少一碱土族元素，R为过渡金属或镧系元素，0＜x≤1，0＜y＜1，且0≤w＜4。
所述的荧光粉组成物，其中M为至少一选自由Ca、Sr、及Ba所组成的群组。
所述的荧光粉组成物，其中R为Mn、Ce、或Dy。
所述的荧光粉组成物，其中M为至少一选自由Sr、及Ba所组成的群组，而R为Mn。
所述的荧光粉组成物，其中该荧光粉组成物的激发波长为360-480nm。
所述的荧光粉组成物，其中该荧光粉组成物的放光波长为480-600nm。
所述的荧光粉组成物，其中该荧光粉组成物的半衰期为1-500ms。
所述的荧光粉组成物，其中当w＝0时，该荧光粉组成物发出蓝绿光。
所述的荧光粉组成物，其中当0＜w≤2时，该荧光粉组成物发出黄绿光。
所述的荧光粉组成物，其中当2＜w≤4时，该荧光粉组成物发出黄光。
本发明提供的使用上述荧光粉组成物的交流电发光二极管，包括：
一LED芯片；以及
一荧光粉组成物，设于该LED芯片的一出光面，且该荧光粉组成物如下式(I)所示：
M1-x-ySi2O2-wN2+2w/3:Eux，Ry         (I)
其中，M为至少一碱土族元素，R为过渡金属或镧系元素，0＜x≤1，0＜y＜1，且0≤w＜4。
所述的交流电发光二极管，其中该LED芯片为一紫外光LED芯片或一蓝光LED芯片。
所述的交流电发光二极管，其中M为至少一选自由Ca、Sr及Ba所组成的群组。
所述的交流电发光二极管，其中R为Mn、Ce或Dy。
所述的交流电发光二极管，其中M至少一选自由Sr及Ba所组成的群组，而R为Mn。
所述的交流电发光二极管，其中该荧光粉组成物的放光波长为480-600nm。
所述的交流电发光二极管，其中该荧光粉组成物的半衰期为1-500ms。
所述的交流电发光二极管，其中当w＝0时，该荧光粉组成物发出蓝绿光。
所述的交流电发光二极管，其中当0＜w≤2时，该荧光粉组成物发出黄绿光。
所述的交流电发光二极管，其中当2＜w≤4时，该荧光粉组成物发出黄光。
综上所述，本发明提供的交流电发光二极管用的荧光粉组成物，其具有可调变的放光波长。同时，本发明的荧光粉组成物是通过固态合成法制备，其制作方式相当简便，而可大量生产。同时，本发明还提供一种使用此荧光组成物所制得的交流电发光二极管，由于此荧光粉组成物的光半衰期可填补交流电发光二极管的空白时间，故可改善交流电发光二极管的闪烁现象，并有效降低迭影。
附图说明
图1是交流电发光二极管的操作原理示意图。
图2是本发明实施例1～2及比较例1的荧光粉组成物的激发光光谱图。
图3是本发明实施例1～2及比较例1的荧光粉组成物的放射光光谱图。
图4是本发明实施例1的荧光粉组成物的放光半衰期图。
图5是本发明实施例2的荧光粉组成物的放光半衰期图。
图6是本发明比较例的荧光粉组成物的放光半衰期图。
图7是本发明实施例3的交流电发光二极管的示意图。
附图中主要组件符号说明：
51基板，52阵列层，521第一位置，522第二位置，523出光面，53第一电极，54第二电极，55透明封胶。
具体实施方式
本发明提供的交流电发光二极管用的荧光粉组成物，利用其光半衰期特性，以填补电压转换时的空白时间。
本发明提供的交流电发光二极管，由于此交流电发光二极管所使用的荧光粉组成物，其光半衰期特性可填补空白时间，进而减缓光源闪烁情形，并减少迭影产生。
本发明提供的交流电发光二极管用的荧光粉组成物，如下式(I)所示：
M1-x-ySi2O2-wN2+2w/3:Eux，Ry    (I)
其中，M为至少一碱土族元素，R为过渡金属、或镧系元素，0＜x≤1，0＜y＜1，且0≤w＜4。
此外，本发明还提供一种交流电发光二极管，包括：一LED芯片；以及一荧光粉组成物，设于LED芯片的一出光面，且荧光粉组成物如上式(I)所示。
于本发明的交流电发光二极管用的荧光粉组成物中，是由调控氮氧比例而可调适其放光波长，以制作出可放出黄光至蓝绿光的荧光粉组成物。同时，本发明的交流电发光二极管用的荧光粉组成物，其具有毫秒(msec)级的半衰期，故能够填补交流电发光二极管因电压转换所产生的空白时间。此外，本发明还提供使用此荧光粉组成物所制得的交流电发光二极管，因所使用的荧光粉组成物的半衰期特性可填补空白时间，故可有效改善交流电发光二极管的闪烁现象，并有效降低迭影。
于本发明的交流电发光二极管用的荧光粉组成物及使用其的交流电发光二极管，M可为至少一选自由Ca、Sr、及Ba所组成的群组，而R可为Mn、Ce、或Dy。较佳为，M为至少一选自由Sr、及Ba所组成的群组，而R为Mn。
此外，于本发明的交流电发光二极管用的荧光粉组成物中，荧光粉组成物的激发波长为360-480nm。因此，于本发明的交流电发光二极管中，LED芯片可为一紫外光LED芯片或一蓝光LED芯片，以激发此荧光粉组成物。
再者，于本发明的交流电发光二极管用的荧光粉组成物及使用其的交流电发光二极管中，荧光粉组成物的放光波长为480-600nm。其中，是通过调控氮氧比，以调整荧光粉组成物的放光波长。当w＝0时，该荧光粉组成物发出蓝绿光；当0＜w≤2时，该荧光粉组成物发出黄绿光；而当2＜w≤4时，该荧光粉组成物发出黄光。
此外，于本发明的交流电发光二极管用的荧光粉组成物及使用其的交流电发光二极管中，荧光粉组成物的半衰期为1-500ms。
另一方面，本发明的交流电发光二极管用的荧光粉组成物，荧光粉组成物是以一般固态合成法制做而成，故制备过程相当简单，且容易大量合成。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可由其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可针对不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
实施例1
首先，依化学计量比分别秤取适量SrCO3、Si3N4、Eu2O3及MnCO3，使其形成的配方为Sr0.88Si2O2N2:Eu0.04Mn0.08。将所秤得的原料置于研钵均匀混合研磨后，再置于1500℃的氢(25％)-氮(75％)气氛下煅烧1小时，则可得到一浅黄色产物。其中，此浅黄色产物则为本实施例的荧光粉组成物，即Sr0.88Si2O2N2:Eu0.04Mn0.08。
实施例2
首先，依化学计量比分别秤取适量BaCO3、SrCO3、Si3N4、Eu2O3及MnCO3，使其形成的配方为Sr0.46Ba0.46Si2O1.5N3.5:Eu0.04Mn0.04。将所秤得的原料置于研钵均匀混合研磨后，再置于1500℃的氢(10％)-氮(90％)气氛下煅烧1小时，则可得到一浅黄色产物。其中，此浅黄色产物则为本实施例的荧光粉组成物，即Sr0.46Ba0.46Si2O1.5N3.5:Eu0.04Mn0.04。
比较例
首先，依化学计量比分别秤取适量SrCO3、Si3N4、及Eu2O3，使其形成的配方为Sr0.96Si2O2N2:Eu0.04。将所秤得的原料置于研钵均匀混合研磨后，再置于1500℃的氢(25％)-氮(75％)气氛下煅烧1小时，则可得到一浅黄色产物。其中，此浅黄色产物则为本比较例的荧光粉组成物，即Sr0.96Si2O2N2:Eu0.04。
评估荧光粉组成物的发光特性
在此，使用光激发荧光(photoluminescence，PL)光谱，量测实施例1～2及比较例1的荧光粉组成物的激发光谱(excitation spectra)与放射光谱(emission spectra)。测量结果如图2及图3所示，其中图2为实施例1～2及比较例的荧光粉组成物的激发光光谱图，而图3为实施例1～2及比较例的荧光粉组成物的放射光光谱图。
如图2所示，实施例1～2的荧光粉组成物，均可受到波长360-480nm的光线所激发。因此，无论是使用紫外光LED芯片或蓝光LED芯片，均可激发实施例1～2的荧光粉组成物。此外，如图3所示，实施例1及比较例的荧光粉组成物，其可发出蓝绿光，而实施例2的荧光粉组成物，所发出的光则偏黄光。
评估荧光粉组成物的半衰期
如图4所示，此为实施例1的荧光粉组成物的放光半衰期图。在此，是以460nm激发波长激发荧光粉组成物，以侦测此荧光粉组成物的放光半衰期。
由图4可知，实施例1所合成的荧光粉组成物，其半衰期为6.2msec。此外，实施例2所合成的荧光粉组成物，其半衰期亦为毫秒(msec)等级。然而，比较例1所合成的荧光粉组成物，其半衰期为0.0008msec。因此，相较于比较例的荧光粉组成物，实施例1的荧光粉组成物其半衰期相对延长许多，故可填满交流电转换电压所产生的10msec空白时间，而降低闪烁情形，并减少迭影产生。
实施例3：制作交流电发光二极管
本实施例提供了一种交流电发光二极管，使用实施例1所制得的荧光粉组成物所制得。
如图7所示，本实施例的交流电发光二极管包括：一基板51；一阵列层52，形成于基板51上，并具有一第一位置521、及第二位置522；一第一电极53，其配置于阵列层52的第一位置521；一第二电极54，其配置于阵列层52的第二位置522；以及一透明封胶55，包覆住阵列层52及基板51，且透明封胶55内包含有一荧光粉组成物，而阵列层52出光面523所发出的光是通过此透明封胶55而发散出去。其中，基板51、阵列层52、第一电极53及第二电极54即构成所谓的LED芯片。在此，LED芯片可为一紫外光LED芯片、或是一蓝光LED芯片。
综上所述，本发明提供了一种交流电发光二极管用的荧光粉组成物，其具有可调变的放光波长。同时，本发明的荧光粉组成物，是通过固态合成法制备，其制作方式相当简便，而可大量生产。同时，本发明还提供一种使用此荧光组成物所制得的交流电发光二极管，由于此荧光粉组成物的光半衰期可填补交流电发光二极管的空白时间，故可改善交流电发光二极管的闪烁现象，并有效降低迭影。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请的权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (20)

1.一种交流电发光二极管用的荧光粉组成物，其如下式(I)所示：
M1-x-ySi2O2-wN2+2w/3:Eux，Ry     (I)
其中，M为至少一碱土族元素，R为过渡金属或镧系元素，0＜x≤1，0＜y＜1，且0≤w＜4。
2.如权利要求1所述的荧光粉组成物，其中，M为至少一选自由Ca、Sr、及Ba所组成的群组。
3.如权利要求1所述的荧光粉组成物，其中，R为Mn、Ce、或Dy。
4.如权利要求1所述的荧光粉组成物，其中，M为至少一选自由Sr、及Ba所组成的群组，而R为Mn。
5.如权利要求1所述的荧光粉组成物，其中，该荧光粉组成物的激发波长为360-480nm。
6.如权利要求1所述的荧光粉组成物，其中，该荧光粉组成物的放光波长为480-600nm。
7.如权利要求1所述的荧光粉组成物，其中，该荧光粉组成物的半衰期为1-500ms。
8.如权利要求1所述的荧光粉组成物，其中，当w＝0时，该荧光粉组成物发出蓝绿光。
9.如权利要求1所述的荧光粉组成物，其中，当0＜w≤2时，该荧光粉组成物发出黄绿光。
10.如权利要求1所述的荧光粉组成物，其中，当2＜w≤4时，该荧光粉组成物发出黄光。
11.一种交流电发光二极管，包括：
一LED芯片；以及
一荧光粉组成物，设于该LED芯片的一出光面，且该荧光粉组成物如下式(I)所示：
M1-x-ySi2O2-wN2+2w/3:Eux，Ry    (I)
其中，M为至少一碱土族元素，R为过渡金属或镧系元素，0＜x≤1，0＜y＜1，且0≤w＜4。
12.如权利要求11所述的交流电发光二极管，其中，该LED芯片为一紫外光LED芯片或一蓝光LED芯片。
13.如权利要求11所述的交流电发光二极管，其中，M为至少一选自由Ca、Sr及Ba所组成的群组。
14.如权利要求11所述的交流电发光二极管，其中，R为Mn、Ce或Dy。
15.如权利要求11所述的交流电发光二极管，其中，M至少一选自由Sr及Ba所组成的群组，而R为Mn。
16.如权利要求11所述的交流电发光二极管，其中，该荧光粉组成物的放光波长为480-600nm。
17.如权利要求11所述的交流电发光二极管，其中，该荧光粉组成物的半衰期为1-500ms。
18.如权利要求11所述的交流电发光二极管，其中，当w＝0时，该荧光粉组成物发出蓝绿光。
19.如权利要求11所述的交流电发光二极管，其中，当0＜w≤2时，该荧光粉组成物发出黄绿光。
20.如权利要求11所述的交流电发光二极管，其中，当2＜w≤4时，该荧光粉组成物发出黄光。
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Application publication date: 20120208

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