TW201709567A - 波長轉換之發光裝置 - Google Patents

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Abstract

在根據本發明之實施例之一方法中，針對由一發光二極體產生且由包括一主體材料及一摻雜劑之一磷光體層轉換之一預定量之光，且針對磷光體在增加之激發密度下之一預定最大效率減小量，選擇該磷光體層之一最大摻雜劑濃度。

Description

波長轉換之發光裝置
本發明係關於諸如發光二極體之波長轉換之發光裝置。
包含發光二極體(LED)、諧振腔發光二極體(RCLED)、垂直腔雷射二極體(VCSEL)及邊緣發射雷射之半導體發光裝置皆在當前可用之最高效光源當中。在製造能夠跨越可見光譜操作之高亮度發光裝置中當前所關注之材料系統包含III-V族半導體，尤其係鎵、鋁、銦及氮之二元、三元及四元合金(亦稱為III族氮化物材料)。通常，藉由以下操作來製作III族氮化物發光裝置：藉由金屬有機物化學汽相沈積(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)或其他磊晶技術而在一藍寶石、碳化矽、III族氮化物或其他適合基板上磊晶生長不同組合物及摻雜劑濃度之一半導體層堆疊。該堆疊通常包含：形成於基板上方之摻雜有(舉例而言)Si之一或多個n型層；形成於n型層上方之一作用區域中之一或多個發光層；及形成於作用區域上方之摻雜有(舉例而言)Mg之一或多個p型層。電觸點形成於n型及p型區域上。
為形成一白色光固態光源，來自一LED或雷射之藍色光照射一黃綠色磷光體(諸如一YAG：Ce磷光體)或紅色磷光體與綠色磷光體之一組合，使得由磷光體產生之光與洩漏穿過之藍色光之組合形成白色光。某些磷光體在由一高功率藍色光源產生之極亮藍色光(例如，超過100W/cm2)下淬滅或飽和。淬滅或飽和可導致不合意色彩移位及減 少之光輸出。
本發明之一目的係提供具有即使在高激發密度下亦高效之一波長轉換材料之一波長轉換之發光裝置。
本發明之一目的係阻止或最小化隨增加磷光體轉換之光源中之亮度而發生之色彩移位，尤其係在使用兩個或兩個以上磷光體來產生(舉例而言)暖白色光(此情形針對所使用之所有磷光體可需要恆定轉換效率)之情況下。
根據本發明之實施例之一結構包含：一光源，其發射具有一第一峰值波長之光；及一磷光體，其安置於由該光源發射之光之一路徑中。該磷光體吸收由該光源發射之光且發射具有一第二峰值波長之光。該磷光體包含：一主體材料及一摻雜劑；一第一區域，其具有一第一摻雜劑濃度；及一第二區域，其具有一第二摻雜劑濃度。該第二摻雜劑濃度小於該第一摻雜劑濃度。該磷光體經配置使得由該光源發射之光先到達該第二區域，之後到達該第一區域。
根據本發明之實施例之一結構包含：一發光二極體發射；及磷光體粒子，其安置於由該發光二極體發射之光之一路徑中。每一磷光體粒子包含：一第一區域，其具有一第一摻雜劑濃度；及一第二區域，其具有一第二摻雜劑濃度。該第二摻雜劑濃度小於該第一摻雜劑濃度。
10‧‧‧曲線
14‧‧‧曲線
18‧‧‧發光裝置/發光結構/光源
20‧‧‧波長轉換結構/板型漸變波長轉換結構/板型波長轉換結構
22‧‧‧曲線
24‧‧‧曲線
25‧‧‧入射功率
27‧‧‧入射功率
30‧‧‧磷光體部分
32‧‧‧活化劑
34‧‧‧間隔/平均間隔
50‧‧‧表面
52‧‧‧層
54‧‧‧層
56‧‧‧層
58‧‧‧層
60‧‧‧表面
62‧‧‧表面
64‧‧‧表面
66‧‧‧屏蔽結構/結構
68‧‧‧磷光體
70‧‧‧外邊緣
72‧‧‧外邊緣
74‧‧‧中心
圖1係針對具有相同主體(Ba0.1Sr0.9)2Si5N8及不同濃度之摻雜劑Eu2+之兩個磷光體之量子效率隨輻照度而變之一曲線圖。
圖2係包含一光源及一波長轉換結構之一裝置之一剖面圖。
圖3係針對兩種材料之發射功率/入射功率隨激發密度而變之一曲線圖，其中一種材料在一給定激發密度(例如0.2W/mm2)下展現下垂 (亦即，磷光體在增加之激發密度下之一效率減小)，且另一種材料在該給定激發密度下不展現下垂。
圖4圖解說明一磷光體粒子之一表面之一部分。
圖5係一階梯式漸變波長轉換結構之一剖面圖。
圖6係針對圖8之結構之一項實例之活化劑濃度隨位置而變之一曲線圖。
圖7係一連續漸變波長轉換結構之一剖面圖。
圖8及圖9係針對圖7之結構之兩項實例之活化劑濃度隨位置而變之曲線圖。
圖10係包含多個磷光體之一波長轉換結構之一剖面圖。
圖11係針對一磷光體粒子之濃度隨位置而變之一曲線圖。
一磷光體基本上係摻雜有活化劑或摻雜劑(在本文中「活化劑」及「摻雜劑」可互換地使用)之一結晶主體材料(有時稱作一晶格)。常見活化劑物種之實例包含Eu2+、Eu3+及Ce3+。當磷光體曝露至在一特定波長範圍(激發光譜)中之光時，活化劑吸收激發光且發射一較長波長(發射光譜)之光。
如上文所闡述，某些磷光體在曝露至(舉例而言)來自一LED之藍色光時變得飽和。特定而言，當激發密度(亦即，入射於磷光體上之光量/面積)增加時，磷光體之效率降低。隨增加激發密度而發生之效率減小在本文中可稱為「下垂」。
諸多程序可造成或加劇下垂。在不將本發明之實施例限制於任何特定理論之情況下，可影響下垂之兩個程序係基態消耗及激發態相互作用。(本發明之實施例可不解決基態消耗。)激發態相互作用可包含激發態吸收(ESA)及量子力學相互作用(QMI)。ESA可取決於主體之電子能帶結構及/或相對於主體能帶結構之高能摻雜劑位準位置。 QMI可取決於主體之晶體結構、特定而言發射經激發摻雜劑與吸收經激發摻雜劑之間的距離。舉例而言，由一經激發活化劑發射之一光子可被另一已激發活化劑吸收，從而將一電子激發至主體材料傳導能帶中而非發射一光子，藉此減小磷光體之效率。在較高溫度下，此效應可係較普遍的。
當活化劑濃度增加時，在任何激發密度下之效率降低可變得較明顯，如圖1中所圖解說明。圖1係經量測量子效率隨來自一發射藍色之雷射之輻照度(以W/mm2為單位)而變之一曲線圖。圖1中所圖解說明之兩個磷光體具有相同主體材料(Ba0.1Sr0.9)2Si5N8及相同活化劑Eu2+。圖解說明兩個不同活化劑濃度：0.5%(曲線10)及2.4%(曲線14)。如圖1中所圖解說明，與具有最低活化劑濃度之磷光體在最高激發密度下之效率相比，針對較高活化劑濃度，磷光體在最高激發密度下之效率較低。
在本發明之實施例中，以將磷光體合成或施加至一裝置之一方式來減小或消除下垂(亦即，在增加之激發密度下所觀察到之效率下降)。舉例而言，以下闡述之實施例中之磷光體之主體材料可係CaS、(Ca,Sr)Ga2S4、Ba2-xMxSi5-yAlyN8-yOy(其中M表示Sr或Ca，0x1，且0.0005<y<0.05(BSSNE))、Ca1-xSrxAlSiN3(其中0x1、較佳地0<x<0.95(SCASN))、eCas、YAG或任何其他適合主體材料。舉例而言，本文中所闡述之實施例中之磷光體中之活化劑可係一稀土材料、銪、Eu2+、鈰、Ce3+或任何其他適合材料。在以下實例中，活化劑係銪。然而，鈰摻雜之磷光體亦可經歷下垂(與銪摻雜之磷光體相比，該下垂通常在高得多之入射功率密度下發生)。舉例而言，一Ce3+磷光體在約50W/mm2下可展現與一Eu2+磷光體在1W/mm2下展現之下垂之類似下垂。
圖2圖解說明根據本發明之實施例之一裝置。一波長轉換結構20 安置於自一發光裝置18(諸如一發光二極體(LED))發射之光之一路徑中。波長轉換結構20可係包含一主體及一摻雜劑之一磷光體。波長轉換結構20可與發光裝置18直接接觸，或波長轉換結構20可與發光裝置18間隔開。波長轉換結構20可包含一或多個磷光體。
在某些實施例中，圖2之裝置中可包含諸如透鏡之一或多個光學元件(圖2中未展示)。舉例而言，一光學元件可安置於發光裝置18與波長轉換結構20之間，以塑形、濾波及/或至少部分地準直自發光裝置18提取之光。另外或另一選擇為，一光學元件可安置於波長轉換結構20上方，以塑形、濾波及/或至少部分地準直自波長轉換結構20提取之光。光學元件之實例包含濾波器、圓頂透鏡、菲涅耳(Fresnel)透鏡、複合抛物面聚光器及任何其他適合結構。
在某些實施例中，針對由發光裝置18產生且由波長轉換結構20轉換之一預定量之光，且針對波長轉換結構在增加之激發密度下之一預定最大效率減小量(亦即，最大允許下垂)，選擇波長轉換結構20中之一最大平均摻雜劑濃度。預定最大效率減小量可導致所得總發射之一色彩移位。某些應用(特定而言，使用多個磷光體之應用，例如產生暖白色光之裝置)針對所使用之所有磷光體可需要恆定或近似恆定之轉換效率。因此，在某些實施例中，在一應用中可容許之色彩移位可判定預定最大效率減小量。
波長轉換結構20可係實質上均勻平均摻雜劑濃度之一磷光體層、一分層式結構或一漸變組成結構，諸如以下實例中之任一者中所闡述之磷光體。
實務上，圖2之波長轉換結構20之厚度係受限的。舉例而言，如以下所闡述，可藉由降低摻雜劑濃度而減小下垂，但當減小摻雜劑濃度時，轉換一預定量之光會需要更大厚度，直至達到一極限：在一摻雜劑濃度接近0時將需要一無限厚度。因此，在某些實施例中，針對 一預定波長轉換結構厚度20，且針對波長轉換結構在增加之激發密度下之一預定最大效率減小量(亦即，最大允許下垂)，選擇波長轉換結構20中之一最大平均摻雜劑濃度。
發光裝置18可係發射可激發波長轉換結構20中之一或多種波長轉換材料之光之任何適合裝置。在某些實施例中，發光裝置18係發射藍色光或UV光之一III族氮化物LED。舉例而言，一III族氮化物LED可係：一覆晶裝置，其中大部分光係透過LED之與其上形成有電觸點之一表面相對之一表面而提取；一垂直裝置，其中電觸點形成於裝置之相對側上；或一橫向裝置，其中兩個電觸點皆形成於該裝置之透過其提取大部分光之一表面上。其上生長III族氮化物裝置層之生長基板可係裝置之部分、可被薄化或可被完全移除。可使用任何適合發光裝置。
儘管在以下實例中半導體發光裝置係發射藍色光或UV光之III族氮化物LED，但可使用除LED之外的半導體發光裝置(諸如雷射二極體)及由其他材料系統(諸如，其他III-V族材料、III族磷化物、III族砷化物、II-VI族材料、ZnO或基於Si之材料)製成之半導體發光裝置，只要裝置之發射與波長轉換結構20之激發光譜重疊即可。
適合波長轉換結構20可包含以下實施例中所闡述之磷光體及/或結構中之一或多者。波長轉換結構20可安置於LED上或與LED間隔開。在某些實施例中，波長轉換結構中之摻雜劑濃度及/或摻雜劑之配置經選擇使得在自發光結構18發射一預定光量時，不超越波長轉換結構之效率之一預定最大減小量(亦即，不超過一最大下垂位準)。
波長轉換結構包含一或多種波長轉換材料，舉例而言，該等波長轉換材料可係習用磷光體、有機磷光體、量子點、有機半導體、II-VI或III-V族半導體、II-VI或III-V族半導體量子點或奈米晶體、染料、聚合物或發光之其他材料。波長轉換材料吸收由LED發射之光且 發射一或多個不同波長之光。由LED發射之未經轉換光通常係自結構提取之光之最終光譜之部分，儘管其無需如此。自結構提取之光之最終光譜可為白色的、多色的或單色的。
常見組合之實例包含：一發射藍色之LED與一發射黃色之波長轉換材料相組合、一發射藍色之LED與發射綠色及紅色之波長轉換材料相組合、一發射UV之LED與發射藍色及黃色之波長轉換材料相組合，以及一發射UV之LED與發射藍色、綠色及紅色之波長轉換材料相組合。可添加發射其他色彩之光之波長轉換材料以修整自結構提取之光之光譜。波長轉換結構可包含光散射元件或光漫射元件，例如TiO2。
在某些實施例中，波長轉換結構20係與LED分開製作並(舉例而言)透過晶圓接合或一適合黏合劑(諸如聚矽氧或環氧樹脂)而附接至LED之一結構。此一預先製作波長轉換元件之一項實例係一陶瓷磷光體，該陶瓷磷光體藉由(舉例而言)將粉末磷光體或磷光體之前體材料燒結成一陶瓷板而形成，該陶瓷板可然後被切分成個別波長轉換元件。一陶瓷磷光體亦可藉由(舉例而言)薄帶成形而形成，其中陶瓷被製作成正確形狀而不需要進行切粒或切割。適合非陶瓷預先形成波長轉換元件之實例包含：分散於透明材料(諸如聚矽氧或玻璃)中之粉末磷光體，該透明材料經輥製、鑄造或以其他方式形成為一薄片、然後單粒化成個別波長轉換元件；及混合有聚矽氧且安置於一透明基板上之磷光體。
一反射材料(圖2中未展示)可安置於LED及波長轉換元件之側上以迫使光透過頂部表面射出裝置。
在某些磷光體中，可藉由減小活化劑濃度而減小或消除下垂。在某些實施例中，波長轉換結構20包含包括一主體材料及一活化劑之一磷光體，該磷光體在特定活化劑濃度下遭受下垂。該磷光體經摻雜 至在增加之激發強度下不展現一效率降低之一活化劑濃度。圖3中圖解說明此一磷光體之效率曲線(圖3中所圖解說明之磷光體可係圖1中所圖解說明之相同磷光體)。圖3係針對具有相同主體及不同摻雜劑濃度之兩個磷光體之發射功率/入射功率(針對一給定磷光體厚度)隨入射功率(激發密度)而變之一曲線圖。曲線22表示與曲線24之磷光體相比具有一較高活化劑濃度之一磷光體。
如圖3中所圖解說明，具有較高活化劑濃度之磷光體在25處所指示之入射功率下展現下垂(曲線22)，而具有較低活化劑濃度之磷光體(曲線24)在25處所指示之入射功率下不展現下垂。在某些實施例中，磷光體包含在一選定激發密度下在特定活化劑濃度下遭受下垂(亦即，在入射功率25下之曲線22)之一主體材料。可減小活化劑濃度，使得磷光體在一給定激發密度下不遭受下垂(亦即，在入射功率25下之曲線24)。在除選定激發密度之外的激發密度下，磷光體可展現下垂(亦即，在入射功率27下之曲線24)。
在某些實施例中，舉例而言，由曲線22及24表示之磷光體中之活化劑可係一稀土材料、銪或Eu2+。
由於具有一較低活化劑濃度之一磷光體具有較少活化劑，因此針對相同數量之磷光體，曲線24所圖解說明之磷光體與曲線22所圖解說明之磷光體相比在一給定入射功率密度下可發射較少光。因此，為達成一給定亮度，在其中波長轉換結構20包含曲線24所表示之磷光體之一裝置中可使用較多磷光體。
在某些實施例中，曲線24所圖解說明之磷光體包含於波長轉換結構20中。(曲線22所圖解說明之磷光體未包含於裝置中，而是，以上作為對照其而比較曲線24所圖解說明之磷光體之效能之一參考而闡述曲線22所圖解說明之磷光體。)在某些實施例中，曲線24所圖解說明之磷光體可係具有包含於波長轉換結構20中之彼主體材料之僅有磷 光體。曲線24所圖解說明之磷光體可安置於實質上均勻摻雜劑濃度之一單個層中。曲線24所圖解說明之磷光體中之活化劑濃度在整個波長轉換結構20內係實質上均勻的，亦即活化劑濃度在波長轉換結構20中之一水平或垂直平面中不漸變。
在某些實施例中，波長轉換結構20包含一粉末磷光體，該粉末磷光體經生產以增加每一磷光體粒子內之活化劑之間的距離，此可減小或消除下垂。
一磷光體部分30可由活化劑32之間的一間隔34表徵，如圖4中所圖解說明。在某些實施例中，與具有相同主體材料及相同活化劑濃度之一給定商業上使用之磷光體相比，間隔34可被增大。在某些實施例中，活化劑32係一稀土材料、銪或Eu2+。平均間隔34可係在某些實施例中至少15Å、在某些實施例中至少18Å、在某些實施例中至少20Å、在某些實施例中至少25Å，及在某些實施例中不超過50Å。
在某些實施例中，波長轉換結構20包含具有一漸變濃度之活化劑之一磷光體。活化劑濃度沿垂直於波長轉換結構20之一主要表面之一方向可係漸變的。活化劑濃度在最接近於激發光源之一區域中可係最低的，且在距激發光源最遠之一區域中可係最高的。
在一同質摻雜之磷光體(諸如一陶瓷磷光體)中，激發功率隨進入至磷光體中之深度以指數方式降低。實際上，當光被磷光體吸收時，激發密度減小。當激發密度隨進入至磷光體中之深度而降低時，由磷光體所展現之下垂亦可降低。
在具有一漸變磷光體之一波長轉換結構20中，與同質摻雜時之相同磷光體相比，可減小或消除下垂。如本文中所使用，「漸變」活化劑濃度可係指除一單一階梯式濃度改變之外的任何濃度改變。漸變活化劑濃度量變曲線可採用任何形狀(舉例而言，包含一線性量變曲線、階梯式漸變量變曲線或一冪次律量變曲線)，且可包含多個恆定 活化劑濃度區域或不包含恆定活化劑濃度區域。
圖5圖解說明一板型漸變波長轉換結構20之一項實例。波長轉換結構20包含多個不同活化劑濃度之層52、54、56及58。在層52、54、56及58中之每一者內，活化劑濃度可係恆定且均勻的(儘管，此非必需的)。圖5之波長轉換結構20可係一陶瓷或任何其他適合結構。儘管圖5中圖解說明四個層，但可使用更多或更少個層。在某些實施例中，包含2至10個層。
圖5之波長轉換結構20之總厚度可係在某些實施例中至少100μm厚、在某些實施例中不超過400μm厚、在某些實施例中至少200μm厚，及在某些實施例中不超過300μm厚。每一層可為相同厚度(儘管，此非必需的)。每一層可具有在某些實施例中至少10μm之一厚度，及在某些實施例中不超過100μm之一厚度。
波長轉換結構20之表面50面向光源18。因此，層52可具有最低活化劑濃度。波長轉換結構20之表面60距光源最遠。因此，層58可具有最高活化劑濃度。圖6圖解說明針對一波長轉換結構20之一項實例之隨自表面50至表面60之位置而變之活化劑濃度。圖解說明恆定且不同活化劑濃度之四個層。濃度自表面50至表面60呈多個階梯式增加。
圖7圖解說明一板型波長轉換結構20之另一實例。圖7之波長轉換結構連續地漸變，而非如圖5中所圖解說明階梯式漸變。在圖7中，類似圖5，表面50最接近於光源且表面60距光源最遠。圖8及圖9以活化劑濃度隨位置而變之曲線圖之形式圖解說明針對圖7之結構之兩種可能漸變量變曲線。在每一漸變量變曲線中，活化劑濃度自表面50處之一最低濃度增加至表面60處之一最高濃度。圖8圖解說明一線性漸變量變曲線。圖9圖解說明一二次漸變量變曲線。可使用其他量變曲線(諸如指數量變曲線、多項式量變曲線或任何其他適合量變曲線)來漸變波長轉換結構20。
在某些實施例中，一粉末磷光體中之個別粒子具有跨越粒子變化之一摻雜劑濃度。一個別粒子可具有擁有一第一平均摻雜劑濃度之一第一區域及擁有一第二平均摻雜劑濃度之一第二區域，其中第一平均摻雜劑濃度與第二平均摻雜劑濃度係不同的。第一區域及第二區域可經配置以減小或消除下垂。
圖5及圖7之漸變磷光體中所闡述之相同效應(其中磷光體之一較高摻雜之部分由磷光體之一較低摻雜部分「屏蔽」，從而減小較高摻雜之部分中之激發密度)可藉由形成具有跨越粒子變化粒子之一摻雜劑濃度之磷光體粒子而在一粉末磷光體中達成，使得每一粒子之中心部分與每一粒子之外部分相比係較高摻雜的。
圖11係針對此一磷光體粒子之一項實例之摻雜劑濃度隨直徑而變之一曲線圖。在該曲線圖中，70及72表示粒子之外邊緣，且74表示中心。摻雜劑濃度在粒子之邊緣處比在中心處低，在中心處，摻雜劑濃度可係最高的。每一粒子之較低摻雜之外部分係「看到」來自發光二極體之光的粒子之第一部分。因此，每一粒子之較低摻雜之外部分減小在較高摻雜之中心處之激發密度，此可減小下垂且可增加磷光體之效率。磷光體粒子中之濃度梯度不限制於圖11中所圖解說明之特定量變曲線。具有與外部分相比經較高摻雜之中心之磷光體粒子可藉由提供或合成一經摻雜核心、圍繞該經摻雜核心生長一非摻雜殼層及在一熱程序中將摻雜劑部分地擴散至外區域中而形成。
在圖5及圖7中所圖解說明之波長轉換結構中，及在圖11中所圖解說明之粒子中，活化劑可係(舉例而言)一稀土材料、鈰、Ce3+、銪或Eu2+。
圖10圖解說明具有屏蔽展現下垂之一磷光體以減小彼磷光體之激發密度之一結構之一波長轉換結構20。
表面62最接近於光源且表面64距光源最遠。屏蔽結構66最接近 於光源而安置。在增加之激發密度下展現一效率下降之一磷光體68經安置距光源最遠。屏蔽結構66吸收來自光源之光，從而有效地減小入射於磷光體68上之激發密度。屏蔽結構66之特性(諸如材料、厚度及吸收係數)可經選擇以將入射於磷光體68上之激發密度減小至其中不超越磷光體之效率之一預定最大減小量之一點。適合屏蔽結構66之實例包含非波長轉換材料、波長轉換材料、磷光體、經設計以散射光之層、濾波器、反射器及任何其他適合結構。
在某些實施例中，結構66係在增加之激發密度下不展現一效率下降或展現比磷光體68小之下垂之一第二磷光體。在某些實施例中，結構66係一石榴石磷光體、一YAG：Ce磷光體或任何其他適合磷光體。
已詳細闡述本發明後，熟習此項技術者將瞭解，在給出本揭示內容之情況下，可在不背離本文中所闡述之本發明概念之精神之情況下對本發明做出修改。因此，並非意欲將本發明之範疇限制於所圖解說明及所闡述之特定實施例。
22‧‧‧曲線
24‧‧‧曲線
25‧‧‧入射功率
27‧‧‧入射功率

Claims (16)

  1. 一種結構，其包括：一光源，其發射具有一第一峰值波長之光；及一磷光體，其安置於由該光源發射之光之一路徑中，該磷光體用於吸收由該光源發射之光且發射具有一第二峰值波長之光，其中該磷光體包括：一主體材料及一摻雜劑；一第一區域，其具有一第一摻雜劑濃度；及一第二區域，其具有一第二摻雜劑濃度；其中該第二摻雜劑濃度小於該第一摻雜劑濃度；且該磷光體經配置使得由該光源發射之光先到達該第二區域，之後到達該第一區域。
  2. 如請求項1之結構，其中該第一區域及該第二區域包括第一層及第二層，其中該第二層安置於該光源與該第一層之間。
  3. 如請求項1之結構，其中：該第二區域係接近該光源之一層；該第一區域係與該第二區域相對之一層；且摻雜劑濃度在該第二區域與該第一區域之間係漸變的。
  4. 如請求項1之結構，其中：該磷光體包括複數個粒子；該第一區域在該複數個粒子中之每一者之中心處；且該第二區域係環繞該第一區域的該複數個粒子中之每一者之一外區域。
  5. 如請求項1之結構，其中該摻雜劑係Eu2+。
  6. 如請求項1之結構，其中該摻雜劑係Ce3+。
  7. 一種結構，其包括：一發光二極體；及磷光體粒子，其安置於由該發光二極體發射之光之一路徑中，其中每一磷光體粒子包括：一第一區域，其具有一第一摻雜劑濃度；及一第二區域，其具有一第二摻雜劑濃度；其中該第二摻雜劑濃度小於該第一摻雜劑濃度。
  8. 如請求項7之結構，其中該第一區域在每一磷光體粒子之中心處且該第二區域環繞該第一區域。
  9. 如請求項7之結構，其中該第二區域在每一磷光體粒子之該中心處且該第一區域環繞該第二區域。
  10. 如請求項7之結構，其中該等磷光體粒子具有不大於20μm之一平均直徑。
  11. 如請求項7之結構，其中該等磷光體粒子具有至少2μm之一平均直徑。
  12. 如請求項7之結構，其中該等磷光體粒子具有不大於50μm之一平均直徑。
  13. 如請求項7之結構，其中摻雜劑濃度係沿著每一磷光體粒子之直徑之一部分漸變。
  14. 如請求項7之結構，其中該摻雜劑係Eu2+。
  15. 如請求項7之結構，其中該摻雜劑係Ce3+。
  16. 如請求項7之結構，其中該等磷光體粒子經配置使得來自該發光二極體之光先照射於該第二區域上，之後照射於該第一區域上。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018120584A1 (de) * 2018-08-23 2020-02-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements
US10873009B2 (en) * 2018-11-21 2020-12-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Barrier layer functioned novel-structure ceramic converter materials and light emitting devices
CN113348225A (zh) * 2019-03-27 2021-09-03 Tdk株式会社 荧光体和光照射装置
CN115667458B (zh) * 2020-04-08 2024-06-25 鲁米那其有限公司 显示元件和用于制造显示元件的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7554258B2 (en) * 2002-10-22 2009-06-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Light source having an LED and a luminescence conversion body and method for producing the luminescence conversion body
US7361938B2 (en) 2004-06-03 2008-04-22 Philips Lumileds Lighting Company Llc Luminescent ceramic for a light emitting device
DE102005046450A1 (de) * 2005-09-28 2007-04-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip, Verfahren zu dessen Herstellung und optoelektronisches Bauteil
US7902564B2 (en) * 2006-12-22 2011-03-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-grain luminescent ceramics for light emitting devices
DE102007010719A1 (de) * 2007-03-06 2008-09-11 Merck Patent Gmbh Leuchtstoffe bestehend aus dotierten Granaten für pcLEDs
CN101577297A (zh) 2008-05-09 2009-11-11 旭丽电子(广州)有限公司 发光封装结构及其制造方法
US8283843B2 (en) * 2010-02-04 2012-10-09 Nitto Denko Corporation Light emissive ceramic laminate and method of making same
JP6096121B2 (ja) * 2010-12-01 2017-03-15 日東電工株式会社 ドーパントの濃度勾配を有する放射性セラミック材料、ならびにその製造方法および使用方法
JP6121336B2 (ja) 2010-12-23 2017-04-26 エルテーエス ローマン テラピー−ジステーメ アーゲー 有効成分を含有する個々に投薬されるフィルム用のチャイルドプルーフ高不活性バッグパッケージング
CN105885839B (zh) 2012-07-18 2019-10-11 英特曼帝克司公司 基于氮化物的发红光磷光体及含该磷光体的白光照明源
JP5783302B2 (ja) * 2013-07-03 2015-09-24 日亜化学工業株式会社 フッ化物蛍光体及びそれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法

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