TW200536144A - Appatatus and luminescence method of auto-adjust color temperature for white light - Google Patents

Description

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【發明所屬之技術領域】 本發明係為一種可調整色溫的白光發光方法及裝置， 尤指應用-可產生藍光之發光二極體，配合複數個可被藍 光激發之螢光材料’先混合成高色溫或低色溫的白色致發 光，然後再利用其他複數個發光二極體的致發光予以調x 整，使其可以隨時調整其白色致發光的色溫。 五、發明說明（1) 【先前技術】 、白光是一種多顏色的混合光，可被人眼感覺為白光的 至少包括二種以上波長之混合光。例如人眼同時受紅、 藍：綠光的刺激時，或同時受到藍光與黃光的刺激時均可 感又為白光，目岫常用的光源，一為曰光燈，其色溫約 7500K’一為白熾燈，其色溫約3000K，三則為發展中的白 光二極體。 已知的白光二極體製作方法有五種··第一種方法係使 用以UGaAIP、GaN與GaN為材質的三顆二極體，分別控制 通過二極體的電流而發出紅、綠及藍光，三色混合而產生 白^ °第二種方法係使用GaN與InGaAIP為材質的二顆二極 亦分別控制通過二極體之電流而發出藍及黃綠光或綠及紅 光’兩色混合而產生白光。第三種方法則是丨9 9 6年曰本曰 亞化學公司發展出以氮化銦鎵藍光發光二極體，配合發黃 光之紀銘石榴石型螢光粉，兩色混合而產生白光。 $四種方法係日本住友電工在1 9 9 9年1月研發出使用 ZnS$料的白光二極體，其技術是先在ZnSe單晶基上形成

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CdZnSe薄膜通书後薄膜會發出藍光，同時部分的藍光照 射在基板上而發出黃光，最後藍、黃光形成互補色而發出 白光。第五種方法係紫外光白光二極體，#原理是利用紫 外光-極體激t多種的螢光粉發出螢光，經混色後亦可產 筮一 方去所產生之白光二極體，除第-種方法與 第一種左’其餘三種方法都只能發出單一固定色溫的 白光，無法隨時調整条、、西 心墙 _ . 、 n s邑派。而第一種方法雖然可以調整三 個晶片的電流，以混合出不同色溫的白光，可是由於需要 個別控制二個晶片的電流，致使控制電路複雜成本較高。 而第一種方法亦可調整兩個晶片的電流，以混合出不同色 溫的白光’可是由於僅具有兩色光，所以混合出的白光， 僅能涵蓋部份的色溫範圍，無法隨時混合出常用光源的色 溫：日光燈的7500K與白熾燈的3000K。 【發明内容】 本發明係為一種可調整色溫的白光發光方法及I置， 該方法係包括產生由一藍光二極體所發出之藍光光線；合 成複數個黃色螢光粉，用以導引該藍光光線將其發出白口 光；及摻雜一橘黃色螢光粉，用以調整該白光為所需要之 色溫的白光。 本發明亦提供一種裝置，該裝置係包括一第—發先^ $ 件；一第二發光元件，係用以導引該第一發光元件將其發 出白光；及一第三發光元件，用以調整該白光為所需要

第8頁 ^ 200536144 五、發明說明（3) 之色溫的白光。 【實施方式】 職是，本案發明人即為解決上述現有之缺失，乃特潛 心研究並配合學理之運用，提出一種可調整色溫的白光發 光方法及裝置。 本發明之可調整色溫的白光發光之方法，係包括產生 由一藍光二極體所發出之藍光光線；合成複數個黃色螢光 粉，用以導引該藍光光線將其發出白光，其中該黃色螢光 粉係為一 Y3A15012: Ce，Gd、一 CaS·· Eu或一 SrGa2S4:

Eu， 該合成方法係可為固態反應法或化學合成法，該化 學合成法係進一步可為擰檬酸凝膠法或一共沈澱法該化學 合成法係進一步可為檸檬酸凝膠法或一共沈澱法；及摻雜 一橘黃色螢光粉，用以調整該白光為所需要之色溫的白 光0 本發明之可調整色溫的白光發光之裝置，係包括一第 一發光元件’其中該第一發光元件係為一發光二極體， 該發光一極體係為一可發出藍光之藍色二極體，該藍色二 極體之發光層係由氮化物系化合物半導體製成，該藍色 一極體之波長係為4〇〇11111至5〇〇nm，該藍色二極體需施以電 流3 0 in A ’ 才能名务社々 a @ 一 π-出藍色光線；一第二發光元件，係用以導 導;ί該第二發G :其發出白光，其中該第一發光元件所 ^ ^ ^九兀件之白光強光係為75 0 0Κ。 疋件係為複數個光致發光體，該些光致發

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光體係為可發出黃光之光致發光體，該些光致發 波長係為540nm至70 0nm，該些光致發光體係含有% γ，_

Tb，La’ Gd，Pr與Sm—組中所選出之至少一元素或自 Ga，In與Fe—組所選出之至少一元素來與^致活\及_第 二發光το件，用以調整該白光為所需要之色溫的白光，農 中該第三發光元件係為一發光二極體，該第三發光元件ς 為:可發出橘黃光之橘黃光二極體，該橘黃光二極體之波 長係為4 8 0 n m至6 0 0 n m。 該橘黃光二極體需施以電流30mA，才能發出橘黃光色 光線’該第三發光元件係可用以調整該白光強光及調變色 溫，該色溫介於2 0 0 0K至2 0 0 0 0K之間，該第三發光元件施 以適當之電流，即可獲得所要調變之色溫，該第三發光元 件之發光層係由氮化物系化合物半導體或磷化物系化合物 半導體製成。 請參見第一圖係為藍光發光二極體的發射光譜，由此 發射光譜可知該藍光發光二極體波長為43 Onm至53 Onm範 圍，其中在48 Onm有最高反射光強度為1。 請參見第二圖係為本發明之色度座標圖，其係由藍色 發光二極體1 〇為一主發光元件，由複數個黃色螢光粉1 2吸 收藍光之發光二極體所發出光的一部份，而發出一波長與 所吸收之光波長相異之光14。其白光之色溫為7500k。另 摻雜一調色之橘黃色螢光粉1 6為一發光二極體，其所發出 光為異於主發光元件中藍光之發光二極體發射光與光致發 光螢光體發射光，其所發出光之色溫為3 0 0 0 K。對該橘黃

第10頁 200536144 五、發明說明（5) 光發光二極體施以不同電流所得之光源的光色變化― 概略沿著一黑體輻射線丨8之色光混合理論連線。/、符合 請參見第三圖係為最佳實施例之高色溫的白光 譜，此為藍光發光二極體加入複數個黃色螢光粉之^ ^光 譜。請參見第四圖係為橘光發光二極體的發射光譜〗^， 高發射光之波長範圍為53 0nm至630nm，其反射光^度^取 1 · 2 0 E - 0 5至 1 · 4 0 E - 0 5之間。 請參見第五圖係為最佳實施例之低色溫的白光發射光 譜’其係包括一藍光發光二極體，複數個黃色螢光粉及摻 雜一橘黃色螢光粉之發光二極體所產生之發射光譜。 本發明之白光發光裝置具有下列幾項優點： 1 ·本發明之白光發光裝置，隨時可以調整致發白光的 色溫’例如：日光燈的7500K與白熾燈的3〇〇〇κ，亦 即同一發光發置内，同時兼具常用光源的色溫：日 光燈與白熾燈的顏色。 2 ·只需要控制單一晶片的電流，就能調整致發白光的 色溫，所以控制電路簡單製作成本較低，極具產業 應用之價值。

3 ·所使用的螢光材料為晶體結構，同時兼具螢光粉與 散光粉作用，可以改善致發白光的均勻性。 本發明確能藉上述所揭露之技術，提供一種週然不同 於習知者的設計，堪能提高整體之使用價值，又其申請前 未見於刊物或公開使用’誠已符合創作專利之要件，爱依 法提出發明專利申請。

第11頁 200536144 五、發明說明（6) 本發明所述之實施例僅為一具體實施例，唯本發明之 要旨並不侷限於此。任何應用藍光之發光二極體，配合一 種或以上可被藍光激發之螢光材料，先混合成高色溫或低 色温的白色致發光，然後再利用其他一種或以上的發光二 極體的可見致發光予以調整，以製造一可隨時調整色温的 白光發光裝置之變化或修飾，皆被涵蓋在本案之專利範圍 内。

第12頁 200536144 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第一圖係為藍光發光二極體的發射光譜； 第二圖係為本發明之色度座標圖； 第三圖係為最佳實施例之高色溫的白光發射光譜； 第四圖係為橘光發光二極體的發射光譜；及 第五圖係為最佳實施例之低色溫的白光發射光譜。

【圖式中之參照號數】 ίο 藍色發光二極體 1 2 複數個黃色螢光粉 14 混合光 1 6 橘黃色螢光粉 18 黑體輻射（色溫曲線）

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Claims (1)

1. 200536144 六、申請專利範圍 1. 一種可調整色溫的白光發光之方法，係包括： 產生由一藍光二極體所發出之藍光光線； 合成複數個黃色螢光粉，用以導引該藍光光線將其 發出白光；及 摻雜一橘黃色螢光粉，用以調整該白光為所需要之 色溫的白光。 2 .如申請專利範圍第1項所述之可調整色溫的白光發光之 方法，其中該黃色螢光粉係為一 Y3A15012: Ce，Gd、一 CaS: Eu或一 SrGa2S4: Eu。 3 .如申請專利範圍第1項所述之可調整色溫的白光發光之 方法，其中該合成該些黃色螢光粉之步驟中，該合成方 法係可為固態反應法或化學合成法。 4. 如申請專利範圍第3項所述之可調整色溫的白光發光之 方法，其中該化學合成法係進一步可為檸檬酸凝膠法或 一共沈澱法。 5. —種可調整色溫的白光發光之裝置，係包括： 一第一發光元件； 一第二發光元件，係用以導引該第一發光元件將其 發出白光；及 一第三發光元件，用以調整該白光為所需要之色 溫的白光。 6 .如申請專利範圍第5項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該第一發光元件係為一發光二極體。 7.如申請專利範圍第6項所述之可調整色溫的白光發光之

   200536144 六、申請專利範圍 裝置，其中該發光二極體係為一可發出藍光之藍色二極 體。 8 .如申請專利範圍第7項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該藍色二極體之發光層係由氮化物系化合物 半導體製成。 9 ·如申請專利範圍第7項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該藍色二極體之波長係為40 Onm至5 0 Onm。 I 〇 ·如申請專利範圍第5項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該藍色二極體需施以電流30mA，才能發出 藍色光線。

   II ·如申請專利範圍第5項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該第二發光元件係為複數個光致發光體。 1 2 ·如申请專利範圍第11項所述之可調整色溫的白光發光 之裝置，其中該些光致發光體係為可發出黃光之光致 發光體。 13·如申請專利範圍第U項所述之可調整色溫的白光發光 之裝置’其中該些光致發光體之波長係為54〇n 7 0 0 nm 〇

   m料項所述之可調整色溫的自光發光 袭置，八中該些光致發光體係含有自γ， Gd’ Pr與Sm—組中所選出之至少一去 !旗Fe-組所選出之至少自A1，Ga， 15.如申請專利範圍第5項所可 ^ e =。 裝置纟中该第二發先疋件係為。

   第15頁 200536144 六、申請專利範圍 1 6 .如申請專利範圍第5項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該第三發光元件係為一可發出橘黃光之橘 黃光二極體。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項所述之可調整色溫的白光發光 之裝置，其中該橘黃光二極體之波長係為4 8 0 n m至 6 0 0 nm 〇 1 8.如申請專利範圍第1 6項所述之可調整色溫的白光發光 之裝置，其中該橘黃光二極體需施以電流30mA，才能 發出橘黃光色光線。

   1 9 .如申請專利範圍第5項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該第一發光元件所導引該第二發光元件之 白光強光係為7500K。 2 0 .如申請專利範圍第5項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該第三發光元件係可用以調整該白光強光 及調變色溫。 2 1.如申請專利範圍第2 0項所述之可調整色溫的白光發光 之方法，其中該色溫介於2 0 0 0 K至2 0 0 0 0 K之間。

   2 2 .如申請專利範圍第5項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該第三發光元件施以適當之電流，即可獲 得所要調變之色溫。 2 3 .如申請專利範圍第5項所述之可調整色溫的白光發光之 裝置，其中該第三發光元件之發光層係由氮化物系化 合物半導體或磷化物系化合物半導體製成。

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