CN1719630A - 可调整色温的白光发光方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可随时调整色温的白光发光方法及装置，该方法包括产生由一蓝光发光二极管所发出的蓝光光线；及合成多个荧光体，该荧光体可受蓝光激发而发出蓝光的互补色光线，混合该发光二极管的蓝光与该荧光体的致发光可发出特定色温的白光；并加入另一发光二极管，用以随时将原来色温的白光调整成另外所需色温的白光。本发明还提供一种装置，该装置包括一第一发光元件；一第二发光元件，用以导引该第一发光元件将其发出白光；及一第三发光元件，用以随时调整该白光为所需要的色温的白光。使用本发明的装置，只需要控制该第三发光元件的电流，就能调整致发白光的色温，所以控制电路简单制作成本较低。

Description

可调整色温的白光发光方法及装置
技术领域
本发明涉及一种可随时调整色温的白光发光方法及装置，尤指应用一可产生蓝光的发光二极管，配合多个可被蓝光激发的荧光材料，先混合成高色温或低色温的白色致发光，然后再利用其它多个发光二极管的致发光予以调整，使其可以随时调整其白色致发光的色温。
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，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二极管。
已知的白光二极管制作方法有五种：第一种方法是使用以InGaAIP、GaN与GaN为材质的三颗二极管，分别控制通过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GaN与InGaAIP为材质的二颗二极亦分别控制通过二极管的电流而发出蓝及黄绿光或蓝绿及红光，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发展出以氮化铟镓蓝光发光二极管，配合发黄光的钇铝石榴石型荧光粉，两色混合而产生白光。
第四种方法是日本住友电工在1999年1月研发出使用ZnSe材料的白光二极管，具技术是先在ZnSe单晶基上形成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二极管，其原理是利用紫外光二极管激发多种的荧光粉发出荧光，经混色后亦可产生白光。
上述五种方法所产生的白光二极管，除第一种方法与第二种方法外，其余三种方法都只能发出单一固定色温的白光，无法随时调整色温。而第一种方法虽然可以调整三个芯片的电流，以混合出不同色温的白光，可是由于需要个别控制三个芯片的电流，致使控制电路复杂成本较高。而第二种方法亦可调整两个芯片的电流，以混合出不同色温的白光，可是由于仅具有两色光，所以混合出的白光，仅能涵盖部份的色温范围，无法随时混合出常用光源的色温：日光灯的7500K与白炽灯的3000K。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的问题而提供一种可调整色温的白光发光方法及装置，可以随时调整其白色致发光的色温。
本发明的目的可通过如下措施来实现：
一种可调整色温的白光发光的方法，包括：产生由一蓝光发光二极管所发出的蓝光，该蓝光发光二极管的波长范围为400nm至500nm；合成多个可被蓝光激发的荧光体，该荧光体的致发光波长范围为540nm至700nm，该荧光体的致发光与该蓝光发光二极管的蓝光，可混合成高于色温6500K的白色致发光；及加入一橘光发光二极管，该橘光发光二极管的波长范围为540nm至600nm，用以调整该白色致发光为所需要的色温的白光。
该蓝光发光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体制成。
该荧光体为一Y3Al5O12:Ce，Gd、一CaS:Eu或一SrGa2S4:Eu。
该合成所述荧光体的步骤中，该合成方法可为固态反应法或化学合成法。
该化学合成法进一步可为柠檬酸凝胶法或一共沉淀法。
该橘光发光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体或磷化物系化合物半导体制成。
该橘光发光二极管可以调整该白光强光及调变色温。
该橘光发光二极管施以适当的电流，即可获得所要调变的色温。
该调变的色温介于2000K至20000K之间。
一种可调整色温的白光发光的方法，包括：产生由一蓝光发光二极管所发出的蓝光，该蓝光发光二极管的波长范围为400nm至500nm；合成多个可被蓝光激发的荧光体，该荧光体的致发光波长范围为540nm至700nm，该荧光体的致发光与该蓝光发光二极管的蓝光，可混合成低于色温6500K的白色致发光；及加入另一蓝绿光发光二极管，该蓝绿光发光二极管的波长范围为480nm至500nm，用以调整该白色致发光为所需要的色温的白光。
该蓝光发光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体制成。
该荧光体为一Y3Al5O12:Ce，Gd、一CaS:Eu或一SrGa2S4:Eu。
该合成所述荧光体的步骤中，该合成方法为固态反应法或化学合成法。
该化学合成法进一步为柠檬酸凝胶法或一共沉淀法。
该蓝绿光发光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体或磷化物系化合物半导体制成。
该蓝绿光发光二极管可以调整该白光强光及调变色温。
该蓝绿光发光二极管施以适当的电流，即可获得所要调变的色温。
该调变的色温介于2000K至20000K之间。
一种可调整色温的白光发光的装置，包括：一第一发光元件，为一可发出蓝光的蓝光发光二极管；一第二发光元件，为多个光致发光体，用以导引该第一发光元件将其发出高色温或低色温的白色致发光；及一第三发光元件，为一发光二极管，该发光二极管的波长范围为480nm至600nm，用以调整该白光为所需要的色温的白光。
该蓝光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体制成。
该蓝光二极管的波长为400nm至500nm。
所述光致发光体的波长为540nm至700nm。
所述光致发光体可为一A3B5O12:Ce、一CaS:Eu或一SrGa2S4:Eu。
该A3B5O12:Ce光致发光体中的A是自Y，Tb，La，Gd，Pr与Sm一组中所选出的至少一元素，B是自Al，Ga，In与Fe一组所选出的至少一元素来与Ce致活的光致发光体。
该第三发光元件是用以调整该白光强光及调变色温。
该第三发光元件施以适当的电流，即可获得所要调变的色温。
该调变的色温介于2000K至20000K之间。
该第三发光元件的发光层是由氮化物系化合物半导体或磷化物系化合物半导体制成。
本发明提供一种可随時调整色温的白光发光方法，是应用一可产生蓝光的发光二极管，配合多个可被蓝光激发的荧光材料，先混合成高色温或低色温的白色致发光，然后再利用其它多个发光二极管的致发光予以调整，使其可以随时调整其白色致发光的色温。
本发明还提供一种可随时调整色温的白光发光装置，该装置包括一第一发光元件；一第二发光元件，用以导引该第一发光元件将其发出白光；及一第三发光元件，控制该第三发光元件的电流用以随时调整该白光为所需要之色温的白光。
附图说明
图1为蓝光发光二极管的发射光谱；
图2为本发明的色度坐标图；
图3为最佳实施例的高色温的白光发射光谱；
图4为橘光发光二极管的发射光谱；及
图5为最佳实施例的低色温的白光发射光谱。
其中，附图标记说明如下：
10-蓝色发光二极管；12-多个黄色荧光粉；
14-混合光；16-橘光发光二极管；
18-黑体辐射(色温曲线)。
具体实施方式
本发明的可调整色温的白光发光的方法，包括应用一可产生蓝光的发光二极管，合成多个可被蓝光激发的荧光体，先混合成高色温或低色温的白色致发光，然后再利用其它多个发光二极管的致发光予以调整，使其可以随时调整其白色致发光的色温；该蓝光二极管的发光层由氮化物系化合物半导体制成，该蓝光二极管的波长为400nm至500nm；该荧光体为一Y3Al5O12:Ce，Gd、一CaS:Eu或一SrGa2S4:Eu，该荧光体的致发光体波长为540nm至700nm，该合成方法可为固态反应法或化学合成法，该化学合成法进一步可为柠檬酸凝胶法或一共沉淀法；调色的发光二极管的发光层由氮化物系化合物半导体或磷化物系化合物半导体制成，该调色发光二极管的波长为480nm至600nm，其中该调色发光二极管可为蓝绿光二极管或橘光二极管，以下所提及的实施例仅举其一作说明，但不限于此。
本发明的可调整色温的白光发光的装置，包括一第一发光元件，其中该第一发光元件为一发光二极管，该发光二极管为一可发出蓝光的蓝光二极管，该蓝光二极管的发光层由氮化物系化合物半导体制成，该蓝光二极管需施以电流(例如30mA)，可发出蓝色光线，实施例采用的蓝光发光二极管波长为480nm；一第二发光元件，用以导引该第一发光元件混合发出白光，实施例中的白光色温为7500K。
该第二发光元件为多个光致发光体，实施例采用的光致发光体为可发出黄光的光致发光体，所述光致发光体含有自Y，Tb，La，Gd，Pr与Sm一组中所选出的至少一元素或自Al，Ga，In与Fe一组所选出的至少一元素来与Ce致活；及一第三发光元件，用以调整该白光为所需要的色温的白光，其中该第三发光元件为一发光二极管，该第三发光元件可为一可发出橘光的发光二极管，该橘光发光二极管的波长为592nm。
该橘黄光二极管需施以电流(例如30mA)，可发出橘色光线，该第三发光元件可用以调整该白光强光及调变色温，该第三发光元件施以适当的电流，即可获得所要调变的色温，该色温调变介于2000K至20000K之间(例如该色温调变介于3000K至7500K之间)，该第三发光元件的发光层由氮化物系化合物半导体或磷化物系化合物半导体制成。
请参见图1为蓝光发光二极管的发射光谱，由此发射光谱可知该蓝光发光二极管波长为430nm至530nm范围，其中在480nm有最高反射光强度为1。
请参见图2为本发明的色度坐标图，其由蓝光发光二极管10为一主发光元件，由多个黄色荧光粉12吸收蓝光的发光二极管所发出光的一部份，而发出一波长与所吸收的光波长相异的光14。其白光的色温为7500K。另掺杂一调色的橘光发光二极管16，该橘光发光二极管的波长为592nm。对该橘光发光二极管施以不同电流所得的光源的光色变化亦符合大概沿着一黑体辐射线18的色光混合理论连线。
请参见图3，为最佳实施例的高色温的白光发射光谱，此为蓝光发光二极管加入多个黄色荧光粉的发射光谱。请参见图4为橘光发光二极管的发射光谱，其最高发射光的波长范围为530nm至630nm，其反射光强度为1.20E-05至1.40E-05之间。
请参见图5为最佳实施例的低色温的白光发射光谱，其包括一蓝光发光二极管，多个黄色荧光粉及加入一橘光发光二极管所产生的发射光谱。
本发明的白光发光装置具有下列几项优点：
1.本发明的白光发光装置，随时可以调整致发白光的色温，例如：日光灯的7500K与白炽灯的3000K，亦即同一发光发置内，同时兼具常用光源的色温：日光灯与白炽灯的颜色。
2.只需要控制单一芯片的电流，就能调整致发白光的色温，所以控制电路简单制作成本较低，极具产业应用的价值。
3.所使用的荧光材料为晶体结构，同时兼具荧光粉与散光粉作用，可以改善致发白光的均匀性。
本发明确能由上述所揭露的技术，提供一种迥然不同于公知技术的设计，能提高整体的使用价值，且申请前未见于刊物或公开使用。
本发明所述的实施例仅为一具体实施例，但本发明的要旨并不局限于此。任何应用蓝光的发光二极管，配合一种或以上可被蓝光激发的荧光材料，先混合成高色温或低色温的白光致发光，然后再利用其它一种或以上的发光二极管的可见致发光予以调整，以制造一可随时调整色温的白光发光装置的变化或修饰，皆被涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (28)

1.一种可调整色温的白光发光的方法，包括：
产生由一蓝光发光二极管所发出的蓝光，该蓝光发光二极管的波长范围为400nm至500nm；
合成多个可被蓝光激发的荧光体，该荧光体的致发光波长范围为540nm至700nm，该荧光体的致发光与该蓝光发光二极管的蓝光，可混合成高于色温6500K的白色致发光；及
加入一橘光发光二极管，该橘光发光二极管的波长范围为540nm至600nm，用以调整该白色致发光为所需要的色温的白光。
2.如权利要求1所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该蓝光发光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体制成。
3.如权利要求1所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该荧光体为一Y3Al5O12:Ce，Gd、一CaS:Eu或一SrGa2S4:Eu。
4.如权利要求1所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该合成所述荧光体的步骤中，该合成方法可为固态反应法或化学合成法。
5.如权利要求4所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该化学合成法进一步可为柠檬酸凝胶法或一共沉淀法。
6.如权利要求1所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该橘光发光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体或磷化物系化合物半导体制成。
7.如权利要求1所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该橘光发光二极管可以调整该白光强光及调变色温。
8.如权利要求1所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该橘光发光二极管施以适当的电流，即可获得所要调变的色温。
9.如权利要求8所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该调变的色温介于2000K至20000K之间。
10.一种可调整色温的白光发光的方法，包括：
产生由一蓝光发光二极管所发出的蓝光，该蓝光发光二极管的波长范围为400nm至500nm；
合成多个可被蓝光激发的荧光体，该荧光体的致发光波长范围为540nm至700nm，该荧光体的致发光与该蓝光发光二极管的蓝光，可混合成低于色温6500K的白色致发光；及
加入另一蓝绿光发光二极管，该蓝绿光发光二极管的波长范围为480nm至500nm，用以调整该白色致发光为所需要的色温的白光。
11.如权利要求10所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该蓝光发光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体制成。
12.如权利要求10所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该荧光体为一Y3Al5O12:Ce，Gd、一CaS:Eu或一SrGa2S4:Eu。
13.如权利要求10所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该合成所述荧光体的步骤中，该合成方法为固态反应法或化学合成法。
14.如权利要求13所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该化学合成法进一步为柠檬酸凝胶法或一共沉淀法。
15.如权利要求10所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该蓝绿光发光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体或磷化物系化合物半导体制成。
16.如权利要求10所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该蓝绿光发光二极管可以调整该白光强光及调变色温。
17.如权利要求10所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该蓝绿光发光二极管施以适当的电流，即可获得所要调变的色温。
18.如权利要求17所述的可调整色温的白光发光的方法，其特征在于，该调变的色温介于2000K至20000K之间。
19.一种可调整色温的白光发光的装置，包括：
一第一发光元件，为一可发出蓝光的蓝光发光二极管；
一第二发光元件，为多个光致发光体，用以导引该第一发光元件将其发出高色温或低色温的白色致发光；及
一第三发光元件，为一发光二极管，该发光二极管的波长范围为480nm至600nm，用以调整该白光为所需要的色温的白光。
20.如权利要求19所述的可调整色温的白光发光的装置，其特征在于，该蓝光二极管的发光层是由氮化物系化合物半导体制成。
21.如权利要求19所述的可调整色温的白光发光的装置，其特征在于，该蓝光二极管的波长为400nm至500nm。
22.如权利要求19所述的可调整色温的白光发光的装置，其特征在于，所述光致发光体的波长为540nm至700nm。
23.如权利要求19所述的可调整色温的白光发光的装置，其特征在于，所述光致发光体可为一A3B5O12:Ce、一CaS:Eu或一SrGa2S4:Eu。
24.如权利要求23所述的可调整色温的白光发光的装置，其特征在于，该A3B5O12:Ce光致发光体中的A是自Y、Tb、La、Gd、Pr与Sm一组中所选出的至少一元素，B是自Al、Ga、In与Fe一组所选出的至少一元素来与Ce致活的光致发光体。
25.如权利要求19所述的可调整色温的白光发光的装置，其特征在于，该第三发光元件是用以调整该白光强光及调变色温。
26.如权利要求19所述的可调整色温的白光发光的装置，其特征在于，该第三发光元件施以适当的电流，即可获得所要调变的色温。
27.如权利要求26所述的可调整色温的白光发光的装置，其特征在于，该调变的色温介于2000K至20000K之间。
28.如权利要求19所述的可调整色温的白光发光的装置，其特征在于，该第三发光元件的发光层是由氮化物系化合物半导体或磷化物系化合物半导体制成。
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