CN103811637B - 波长转换材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种波长转换材料及其应用，波长转换材料包含多个波长转换粒子，每一具有一颗粒尺寸，该些波长转换粒子的颗粒尺寸的一平均值大于5μm；其中，90％的波长转换粒子具有小于aμm的颗粒尺寸；50％的波长转换粒子具有小于bμm的颗粒尺寸；10％的波长转换粒子具有小于cμm的颗粒尺寸；。
Description
技术领域
本发明涉及一种波长转换材料，更具体而言，是涉及一种具有均匀颗粒尺寸的波长转换材料。
背景技术
固态发光元件中的发光二极管元件(Light Emitting Diode；LED)具有低耗电量、低发热量、操作寿命长、耐撞击、体积小、反应速度快、以及可发出稳定波长的色光等良好特光电性，因此常应用于家电、仪表的指示灯及光电产品等领域。
最近发展了一些技术可以将LED所发出的光，转换成其他颜色的光。举例来说，可于LED上覆盖一层荧光粉来达到此目的。荧光粉是一种光致发光的物质，它可以吸收LED所发出的第一光后发出不同于第一光的第二光。第一光与第二光互相混合后，可形成所需要的颜色。然而，不同的荧光粉颗粒尺寸会有不同的发光效率，进而影响整体LED的发光效率。
此外，以上发光二极管可进一步结合一次载体(sub-mount)而形成一发光装置，例如灯泡。所述发光装置包含一具有至少一电路的次载体；至少一焊料(solder)位于上述次载体上，通过此焊料将上述发光二极管固定于次载体上并使发光二极管的基板与次载体上的电路形成电连接；以及，一电连接结构，以电连接发光二极管的电极垫与次载体上的电路；其中，上述的次载体可以是导线架(lead frame)或大尺寸镶嵌基底(mountingsubstrate)，以方便发光装置的电路规划并提高其散热效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开一种波长转换材料，包含多个波长转换粒子，每一具有一颗粒尺寸，该些波长转换粒子的颗粒尺寸的一平均值大于5μm；其中，90％的波长转换粒子具有小于aμm的颗粒尺寸；50％的波长转换粒子具有小于bμm的颗粒尺寸；10％的波长转换粒子具有小于cμm的颗粒尺寸；
附图说明
图1为本发明第一实施例的一发光装置的一剖视图；
图2A为本发明的活性层的一剖视图；
图2B-图2D显示不同型态的第二型态粒子示意图；
图3A为本发明第二实施例的一发光装置的一剖视图；
图3B为本发明第三实施例的一发光装置的一剖视图。
主要元件符号说明
100：发光装置
10：基板
11、21、31：波长转换材料
111：第一型态粒子
112：第二型态粒子
13：发光叠层
131：第一型半导体层
132：活性层
133：第二型半导体层
14、34：第一电极
15、35：第二电极
18：透明胶材
19：碗杯
30：透明基板
40：载体
具体实施方式
以下实施例将伴随着附图说明本发明的概念，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在附图中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。需特别注意的是，图中未绘示或描述的元件，可以是熟习此技艺的人士所知的形式。
图1为本发明第一实施例的一发光装置100的示意图。
发光装置100包含:一基板10；一发光叠层13，包含一第一型半导体层131；一活性层132形成于第一型半导体层131上且发出一具有一主波长的第一光；及一第二型半导体层133形成于活性层132上。发光装置100更包含一第一电极14形成于第一型半导体层131上及一第二电极15形成于第二型半导体层133上。如附图所示，本实施例中的发光装置100为一水平式结构，但也可为一垂直式结构或其他不同形式结构的设计。发光装置100固定于一碗杯19中，且充填一波长转换材料12于碗杯19内。在本实施例中，波长转换材料12位于发光叠层13上且具有多个分散于一透明胶材18的波长转换粒子11，以吸收第一光并发射出一第二光，第二光的主波长与第一光的主波长不同。透明胶材18可为环氧树脂(Epoxy)或硅胶(Silicone)。
参照图2A，波长转换粒子包含多个第一型态粒子111及多个第二型态粒子112。多个第一型态粒子111各具有一第一颗粒尺寸(D1)，于一实施例中，第一型态粒子111的第一颗粒尺寸的平均值大于5μm且小于20μm。于本实施例中，第一型态粒子111可用肉眼或仪器所辨别出的单颗粒子，其形状可为圆形、椭圆形、或不规则形状。相对于第一型态粒子111，第二型态粒子112由肉眼或仪器所辨别出为多个粒子聚集且不可分离，其形状可为圆形、椭圆形、或不规则形状。在此所指”不可分离”意即利用分离方法，例如：筛分法、水流法、旋风分离法或沉降法也无法将聚集的粒子分离。多个第二型态粒子112各具一第二颗粒尺寸(D2)，于一实施例中，第二型态粒子112的第二颗粒尺寸(D2)的平均值大于5μm且小于20μm。多个粒子粘结在一起形成第二型态粒子112时，所量测到的最大长度即定义为第二颗粒尺寸(D2)。图2B-图2C显示不同型态的第二型态粒子112。90％的波长转换粒子具有小于aμm的颗粒尺寸；50％的波长转换粒子具有小于bμm的颗粒尺寸；10％的波长转换粒子具有小于cμm的颗粒尺寸；其中，a、b、c符合公式:颗粒尺寸可为第一颗粒尺寸或/及第二颗粒尺寸。详言之，量测每一波长转换粒子的颗粒尺寸(包含第一颗粒尺寸或/及第二颗粒尺寸)，将量测值由小至大排列，从最小颗粒计算至某颗颗粒且累积超过波长转换粒子的总数的90％时，所指某颗颗粒的颗粒尺寸值即定义为aμm；同理，从最小颗粒计算至某颗颗粒且累积超过波长转换粒子的总数的50％时，所指某颗颗粒的颗粒尺寸值即定义为bμm；从最小颗粒计算至某颗颗粒且累积超过波长转换粒子的总数的10％时，所指某颗颗粒的颗粒尺寸值即定义为cμm。在一实施例中，在另一实施例中，第一型态粒子111的数量约为波长转换粒子的70％以上。
需注意的是，发光装置所发出的第一光经过不同尺寸的波长转换粒子时，其发射出的第二光的发光亮度，例如光激发荧光(Photoluminescence，PL)会有所不同。尺寸越小的波长转换粒子，其发射出的第二光的发光亮度越低；反之，尺寸大的波长转换粒子发射出的第二光的发光亮度越高。于本实施例中，波长转换粒子具有一第一区域及一第二区域；第一区域的发光亮度(PL1)与第二区域的发光亮度(PL2)的比值不大于10％。
图3A为本发明第二实施例的一发光装置200的示意图。第二实施例的发光装置200与第一实施例的发光装置100具有相似的结构，除了波长转换材料21直接形成在发光叠层13上。第一电极14及第二电极15分别形成在第一型半导体层131及第二型半导体层133上。
图3B为本发明第三实施例的一发光装置300的示意图。第三实施例的发光装置300与第一实施例的发光装置100具有相似的结构。发光装置300为一倒装式发光装置。发光叠层13形成在透明基板30上，第一电极34及第二电极35分别形成在第一型半导体层131及第二型半导体层133上。第一电极34与第二电极35利用一倒装方式电连结于一载体40上。波长转换材料31直接形成于透明基板30上且覆盖发光叠层13的侧壁。
波长转换粒子的材料选自于Y3Al5O12、Gd3Ga5O12:Ce、(Lu、Y)3Al5O12:Ce、SrS:Eu、SrGa2S4:Eu、(Sr、Ca、Ba)(Al、Ga)2S4:Eu、(Ca、Sr)S：(Eu、Mn)、(Ca、Sr)S:Ce、(Sr、Ba、Ca)2Si5N8:Eu、(Ba、Sr、Ca)2SiO4:Eu、(Ca、Sr、Ba)Si2O2N2:Eu、及CdZnSe所组成的群组。
第一型半导体层可为n型半导体层且第二型半导体层可为p型半导体，第一型半导体层及第二型半导体层且包含选自于AlGaAs、AlGaInP、AlInP及InGaP所构成材料群组中的一种材料或AlInGaN、InGaN、AlGaN及GaN所构成材料群组中的一种材料；选择性地，第一型半导体层可为p型半导体层且第二型半导体层可为n型半导体；活性层可包含选自于AlGaAs、AlInGaP、InGaP及AlInP所构成材料群组中的一种材料或AlInGaN、InGaN、AlGaN及GaN所构成材料群组中的一种材料；基板则包含选自砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、锗(Ge)、蓝宝石、玻璃、钻石、碳化硅(SiC)、硅、氮化镓(GaN)、及氧化锌(ZnO)所构成材料组群中的至少一种材料或其它替代性材料取代之。
本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。
Claims (9)
1.一种波长转换材料，包含:
多个波长转换粒子，包含多个单颗粒子以及多个聚集型粒子；
其中，90％的该多个波长转换粒子具有小于aμm的颗粒尺寸；50％的该多个波长转换粒子具有小于bμm的颗粒尺寸；10％的该多个波长转换粒子具有小于cμm的颗粒尺寸；且
2.如权利要求1所述的波长转换材料，其中，
3.如权利要求1所述的波长转换材料，其中，该多个单颗粒子具有一大于5μm的第一平均颗粒尺寸。
4.如权利要求1所述的波长转换材料，其中，该多个聚集型粒子具有一大于5μm的第二平均颗粒尺寸。
5.如权利要求1所述的波长转换材料，其中，该多个单颗粒子的数量为该多个波长转换粒子的70％以上。
6.如权利要求1所述的波长转换材料，其中，该多个波长转换粒子的平均颗粒尺寸大于5μm且小于20μm。
7.如权利要求1所述的波长转换材料，其中，该些波长转换粒子的材料选自于Y3Al5O12、Gd3Ga5O12:Ce、(Lu、Y)3Al5O12:Ce、SrS:Eu、SrGa2S4:Eu、(Sr、Ca、Ba)(Al、Ga)2S4:Eu、(Ca、Sr)S：(Eu、Mn)、(Ca、Sr)S:Ce、(Sr、Ba、Ca)2Si5N8:Eu、(Ba、Sr、Ca)2SiO4:Eu、(Ca、Sr、Ba)Si2O2N2:Eu、及CdZnSe所组成的群组。
8.一种发光装置，包含:
发光叠层，发出一具有一第一主波长的第一光；及
波长转换材料具有多个波长转换粒子且位于该发光叠层上，以吸收该第一光并发射出具有与该第一主波长不同的第二主波长的第二光；
其中，该多个波长转换粒子包含多个单颗粒子以及聚集型粒子；及
其中，90％的该多个波长转换粒子具有小于aμm的颗粒尺寸；50％的该多个波长转换粒子具有小于bμm的颗粒尺寸；10％的该多个波长转换粒子具有小于cμm的颗粒尺寸，且
9.如权利要求8所述的发光装置，其中，该些波长转换粒子分散于一胶体内。
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