CN1641897A - 白光led的改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种有关白光发光二极管改良的技术。目前白光发光二极管主要是由蓝光LED芯片添加YAG黄色荧光粉，利用蓝、黄互补色而形成白色光，以此种方法所产生的白光波长只有蓝光与黄光二波长，在红色光波段其信号很弱为其缺点，特别在当做光源使用时，对色彩有不够鲜明有偏色的缺失。本发明针对上述的缺失做改善，特别于蓝色LED芯片上添加YAG黄色荧光粉外再加入部分的红色荧光粉，以改善目前白光发光二极管色彩不佳的缺点，以提升其色彩的演色性，使产生的色彩更加鲜明。

Description

白光LED的改良方法

技术领域

本发明是一种有关白光发光二极管改良的技术，尤指在蓝光LED上添加黄色及红色荧光粉，以提升其色彩的演色性，使产生的色彩更加鲜明。

背景技术

目前白光发光二极管(LED)主要技术为日本日亚化学公司所申请台湾发明专利第383508号，美国发明专利US5998925号，其特点为在蓝光LED芯片上加YAG黄色荧光粉，利用蓝、黄互补色形成白色光，此种白色光只有二波长，即蓝光波长与黄色光波长，其光谱图如图1所示；正常我们所说的白光是指含有红、绿、蓝三波长白光或自然光白光，而以日亚化学公司的二波长专利技术产品当作彩色液晶显示器(TFT-LCD)背光源时，对液晶显示器面板而言，其所表现出的整体色彩在红色信号时特别微弱，色彩显得不够鲜明，这就是因为白光LED光源缺乏红色信号所致；并且，若以此种白光LED当数码相机的闪光灯时，所拍出的照片也会有偏蓝或偏黄现象。

有鉴于上述日亚化学公司白光LED产品缺乏红色波长，美国Lumiled公司提出改良的YAG黄色荧光粉，其美国专利US635069号，内容即是将原来YAG:Ce荧光粉添加Pr(YAG:Ce，Pr)，而使得在波长600nm的位置上产生—波峰，以改善YAG荧光粉红色信号不足的缺失，此种方法虽有进步，但其波长在600nm属橙光并非红光，且信号亦不强，如图2改良式的二波长白光LED光谱图所示；另外，也有技术是在YAG黄色荧光粉上添加CaS:Eu或SrS:Eu的红色荧光材料加以改善，但CaS:Eu及SrS:Eu的红色荧光粉其为硫化物，寿命差，遇水会分解，且硫很容易与基板材料(Ag或Cu)形成硫化银或硫化铜而影响LED的亮度与品质。

本发明人在白光IED有多年的研究并曾取得多项专利成果，经多方的研究改良，终于开发出一种可被蓝光波长激发的氧化物红色荧光粉，将红色荧光粉与黄色荧光粉混合后，再添加于蓝光IED芯片上，利用蓝光芯片产生的蓝光激发添加在其表面的黄色及红色荧光粉使产生混合白光，此种经改良的白光具有良好的红色信号，其演色性佳，此白色光源照射在彩色物体上时，人眼所感觉的色彩较鲜明亮丽。

本发明最重要的关键技术为本人找到了氧化物的红色荧光物质，且该荧光粉可被蓝光460～470nm波长激发，并发出612nm的红色光。

将红色荧光粉少许的添加于黄色荧光粉内，并均匀混合后，再与透明胶体(EPOXY)混合并涂覆于蓝光芯片的表面上，再利用蓝光激发混合的荧光粉使产生黄色及红色荧光波段，并与部份芯片产生的蓝光混合形成白光。

发明内容

荧光材料通常其吸收波长大都在紫外光范围，在可见光范围(400～700nm)的并不多，只有少数几种材料如YAG:Ce等；要寻找在蓝光波段450～470nm被激发的氧化物红色荧光材料，真的非常难找到，即使有，其效率也不佳，所以到目前为止很少有蓝光激发的氧化物红色荧光粉产生，目前被发现的红色荧光粉只有硫化物荧光粉如CaS:Eu及SrS:Eu。本发明所采用的红色荧光粉为由Eu所活化的钼钙石化合物(powcellite)所形成其化学成份为CaMoO₄:Eu，该红色荧光粉的特征为其吸收波长很窄而且只有2～5nm的宽度，在蓝光波段波峰(λp)464nm时及紫光波段394nm时有吸收峰(如图3所示)，其他则没有，而本发明选用波长λp464nm来使用，其发射红色波长为612nm。

一般我们所称的蓝光波长(Peak)通常在450nm～470nm间，在此波段YAG黄色荧光粉均可被激发(吸收)，而本发明的红色荧光粉只能选用LED波长(λp)在460～470nm范围内，蓝光LED芯片波长半高宽通常为30nm左右，故本发明选在460～470nm间，其YAG黄色荧光粉及CaMoO₄:Eu红色荧光粉可得到较佳的发光效率。

在本发明所指出的波长是指波峰(λp)为准，选用460～470nm波长的蓝光LED，配合黄色及红色混合的荧光粉与透明胶体再混合后直接涂覆在蓝光LED芯片的表面上即可产生白光或类似灯光源的光色即低色温2500～3500K的光色，如图8所示。

一般二波长白光LED不添加红色荧光粉是无法仿到低色温的光源，而本发明的特色即是在蓝光LED上添加YAG荧光粉外，再加入红色荧光粉，所产生的光谱为红光而非橙光，另外含有的红色荧光体为氧化物，材料安定性佳，不会影响品质，演色性佳，很适合做为液晶面板的背光源，也适合当数码相机的闪光灯及一般室内照明光源。

附图说明

图1为先前技术二波长白光LED的光谱图；

图2为先前改良式二波长白光lED的光谱图；

图3为本发明白光lED的改良方法，红色荧光粉的吸收光谱图；

图4为本发明白光IED的改良方法，红色荧光粉的发射光谱图；

图5为钇、铝石榴石(YAG)荧光粉的吸收光谱图；

图6为钇、铝石榴石(YAG)荧光粉的发射光谱图；

图7为本发明白光LED的改良方法的实施例结构图；

图8为本发明白光LED的改良方法的实际光谱图。

具体实施方式

敬请参阅图7所示，本发明白光LED的改良方法主要分为以下几个步骤：

第一步骤：本发明选用黄色荧光粉1(Y，Gd)₃A_l5O₁₂:Ce或又称为YAG荧光粉，或(Tb，Y)₃Al₅O₁₂:Ce又称TbAG，其吸收光谱如图5所示，发射光谱如图6所示，选用红色荧光粉2为CaMoO₄:Eu，其吸收光谱图如图3所示，发射光谱图如图4所示，将黄色荧光粉1与红色荧光粉2以适当的比例约3∶1混合。

第二步骤：将两荧光粉混合均匀后，再与透明胶体3如环氧树脂(EPOXY)或硅胶(silicon)混合，形成荧光胶体4。

第三步骤：将荧光胶体4直接用点胶方式，点在蓝光LED芯片5上，使荧光胶体4全面包覆着蓝光LED芯片5。

第四步骤：再将透明封胶体6以表面黏着型(SMDtype)或模铸法(Molding)或灌胶法(Casting)将LED封装成型(如灯型(Lamp型))，制作完成的三波长白光LED实际光谱图，如图8所示。

本发明白光LED的改良方法，其特征点为所添加的红色荧光粉为一种氧化物材料为CaMoO₄:Eu，其安定性高、耐温性佳(200℃以上)，不与其他封装材料产生化学变化，比先前技术采用CaS:Eu或SrS:Eu为一种硫化物，很容易因空气中的水产生潮解作用而失效或容易与封装材料的反射层银(Ag)产生化学变化形成硫化，因而影响光的亮度与元件的寿命品质。

本发明的第一特点为在原来黄色YAG荧光粉物质上添加红色荧光粉，可使白色光源色彩的色温控制可达低色温光源标准(2500K、3500K，一般灯泡光色)，其演色性较佳，经本发明人测试，所产生的实际光谱图结果如图8所示。

本发明的另一特点为以本发明的LED作为彩色TFT背光源及数码相机的闪光灯，较能显现出色彩的真实品质。

综上所述本发明发明白光LED的改良方法，将早期日亚化学公司白光LED的专利，利用蓝光LED加YAG黄色荧光粉的缺失再添加CaMoO₄:Eu红色荧光粉加以改良，使其光色具有较佳的演色性与色彩品质。

Claims (3)

1、一种白光LED的改良方法，是由蓝色LED芯片添加上钇、铝石榴石黄色荧光物质及红色荧光物质所形成，其特征在于，其中红色荧光物质为一种由Eu所活化的钼钙石化物(powellite)所构成。

2、如权利要求1所述的白光LED的改良方法，其特征在于，其中红色荧光物质进一步为CaMoO₄:Eu。

3、如权利要求1所述的白光LED的改良方法，其特征在于，其中蓝光波长为460～470nm。

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