TW202005119A - 用於具有優越色彩控制之高發光效能照明之發光二極體及磷光體組合物 - Google Patents

用於具有優越色彩控制之高發光效能照明之發光二極體及磷光體組合物 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種發光裝置，其包括：一第一群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一藍色點之光；一第二群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一青色點或黃色點之光；及一第三群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一紅色點之光。

Description

用於具有優越色彩控制之高發光效能照明之發光二極體及磷光體組合物
本發明大體上係關於具有高發光效能及改良色彩控制之磷光體及發光二極體之組合物。
用於半導體發光二極體及半導體雷射二極體(兩者在本文中指稱LED)之材料系統包含III至V族半導體，尤其是鎵、鋁、銦及氮之二元、三元及四元合金，亦指稱III族氮化物材料。LED常與諸如一磷光體之一波長轉換材料組合。與一或多個波長轉換材料組合之一LED可用於產生白光或其他色彩之單色光。由LED發射之所有或僅一部分光可由波長轉換材料轉換。未轉換光可(但未必)為最終光譜之部分。常用裝置之實例包含與一發黃光磷光體組合之一發藍光LED、與發青光及紅光磷光體組合之一發藍光LED、與發藍光及黃光磷光體組合之一發UV光LED及與發藍光、青光及紅光磷光體組合之一發UV光LED。術語「磷光體」在本文中用於係指包含(但不限於)無機磷光體化合物之任何波長轉換材料。
在商業應用中，所製造之LED晶粒(L0)經封裝(L1)，組合於一載體(L2)上，且裝配至可包含驅動器、控制器及感測器之一模組(L3)中。多個L3模組可用於燈或照明器具(L4)中，燈或發光體(L4)繼而可成為整個家用或商用照明系統(L5)之部分。
一色點係將一特定光譜特徵化為由具有正常色覺之一人感知之一色彩的一色度圖中之一點。一相關色溫係對應於一色點與其最緊密相關之一色度圖中黑體曲線上之點之溫度。
可組合由若干不同色彩之直射型LED (例如直接發射藍光、青光及紅光之半導體二極體結構)發射之光以提供具有一所要色點及相關色溫之白光。替代地，由一或多個磷光體轉換LED (例如激發一或多個磷光體之一發藍光LED)發射之光可個別或組合提供具有一所要色點及相關色溫之白光。一或多個直射型LED可與由一或多個磷光體轉換LED發射之光組合以提供具有一所要色點或相關色溫之白光。
組合多個磷光體與一單一發藍光LED可導致磷光體之間的相互作用(例如由一磷光體吸收由另一磷光體發射之光)，其降低裝置之效率。若所要白光色點遠離來自個別LED之光發射之色點，則亦無法高效率組合由直射型LED或磷光體轉換LED發射之光來產生具有一所要色點之白光。此外，由於不同LED之不同驅動電流及溫度相依行為，實際上難以組合由(例如紅光)直射型LED發射之光與由磷光體轉換LED發射之光。
在本發明之一態樣中，一種發光裝置包括：一第一群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一藍色點之光；一第二群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一青色點或黃色點之光；及一第三群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一紅色點之光。
第一LED群組、第二LED群組及第三LED群組經配置以組合由LED發射之光以形成自發光裝置輸出之一白光。可使一或多個原色(藍色點、青色點或黃色點及紅色點)去飽和，即，遠離識別色度圖中之單色光之單色軌跡。去飽和移動原色點更靠近白光輸出之所要色點以提高發光裝置之效率，但作為一權衡，減小由原色跨越之色度圖之色域面積且藉此減弱發光裝置之輸出之色彩可調諧性。
一些或所有LED可為磷光體轉換LED，其中波長轉換材料將由一半導體二極體結構發射之藍光部分或完全轉換成一較長波長之光。例如，由半導體二極體結構發射之藍光可具有430 nm至475 nm範圍內之一峰值波長。替代地，一些LED可為直射型LED且其他LED可為磷光體轉換LED。
可藉由變動一或多個LED (例如一或多個LED群組)之驅動電流來視情況調諧發光裝置之輸出。
在一些實施例中，第一群組具有一平均1931 CIE x,y色點xblue , yblue ，第二群組具有一平均1931 CIE x,y色點xyellow-cyan , yyellow-cyan ，且第三群組具有一平均1931 CIE x,y色點xred , yred ，1.10≤(xblue +xyellow-cyan +xred )≤1.40，1.05≤(yblue +yyellow-cyan +yred )≤1.25，第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之x值大於0.15之一色點，且第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之y值大於0.15之一色點。
在一些實施例中，1.15≤(xblue +xyellow-cyan +xred )≤1.40，1.10≤(yblue +yyellow-cyan +yred )≤1.25，第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之x值大於0.2之一色點，且第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之y值大於0.2之一色點。
在一些實施例中，1.20≤(xblue +xyellow-cyan +xred )≤1.32，1.10≤(yblue +yyellow-cyan +yred )≤1.20，第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之x值大於0.2之一色點，且第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之y值大於0.2之一色點。
原色之色點(xblue , yblue )、(xyellow-cyan , yyellow-cyan )及(xred , yred )可跨越CIE 1931 x,y色度圖中之一絕對色域，例如，0.01＜色域面積＜0.07，較佳地0.015＜色域面積＜0.055，且最佳地0.02＜色域面積＜0.045。
在一些實施例中，第一群組之LED各包括經組態以發射藍光之一半導體二極體結構及經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射與未吸收藍光混合之一較長波長光之一第一磷光體，且第二群組之LED各包括經組態以發射藍光之一半導體二極體結構及經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射一較長波長光之一第二磷光體。第三群組之LED各包括經組態以發射藍光之一半導體二極體結構、經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射一較長波長光之該第一磷光體及經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射一較長波長光之該第二磷光體。該第一磷光體可(例如)吸收藍光且發射紅光，且該第二磷光體可吸收藍光且發射青光。
熟習技術者將參考本發明之以下更詳細描述及首先簡要描述之附圖來更瞭解本發明之此等及其他實施例、特徵及優點。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張名稱為「LED AND PHOSPHOR COMBINATIONS FOR HIGH LUMINOUS EFFICACY LIGHTING WITH SUPERIOR COLOR CONTROL」且2018年6月5日申請之美國臨時專利申請案第62/680,918號及名稱為「LED AND PHOSPHOR COMBINATIONS FOR HIGH LUMINOUS EFFICACY LIGHTING WITH SUPERIOR COLOR CONTROL」且2019年6月4日申請之美國專利申請案第16/431,094號之優先權權利，該等各案之全文以引用的方式併入本文中。
[實施方式]依舉例而非限制方式繪示本發明之原理。本[實施方式]描述本發明之若干實施例、調適、變動、替代及用途，其包含當前被視為本發明之最佳實施方式之內容。
如上文所概述，本文中所揭示之發光裝置包括：一第一群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一藍色點之光；一第二群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一青色點或黃色點之光；及一第三群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一紅色點之光。
圖1A至圖1B之表展示此等裝置之三個色點之組合之九個實例，其滿足上文所概述之要求：第一群組具有一平均1931 CIE x,y色點xblue , yblue ，第二群組具有一平均1931 CIE x,y色點xyellow-cyan , yyellow-cyan ，且第三群組具有一平均1931 CIE x,y色點xred , yred ，1.10≤(xblue +xyellow-cyan +xred )≤1.40，1.05≤(yblue +yyellow-cyan +yred )≤1.25，第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之x值大於0.15之一色點，且第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之y值大於0.15之一色點。
實例1至9之子集滿足上文所概述之要求：1.15≤(xblue +xyellow-cyan +xred )≤1.40，1.10≤(yblue +yyellow-cyan +yred )≤1.25，第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之x值大於0.2之一色點，且第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之y值大於0.2之一色點。
實例1至9之子集滿足上文所概述之要求：1.20≤(xblue +xyellow-cyan +xred )≤1.32，1.10≤(yblue +yyellow-cyan +yred )≤1.20，第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之x值大於0.2之一色點，且第一群組、第二群組及第三群組中之各LED具有其在1931 CIE x,y色度圖中之y值大於0.2之一色點。
如圖1A至圖1C之表中所展示，原色之色點(xblue , yblue )、(xyellow-cyan , yyellow-cyan )及(xred , yred )可跨越CIE 1931 x,y色度圖中之一絕對色域，例如，0.01＜色域面積＜0.07，較佳地0.015＜色域面積＜0.055，且最佳地0.02＜色域面積＜0.045。
在圖1A至圖1B之表中，R CP、Y CP及B CP分別係指紅色點、青色點或黃色點及藍色點。可使用一或多個LED (例如一或多個磷光體轉換LED)來產生此等色點之任何者。圖1A至圖1B之表中所展示之色點係一LED群組內(即，上文所提及之第一群組、第二群組或第三群組內)之色點之平均值。一特定群組之LED形成一色度圖中之一色框，且群組之平均色點落於該色框內。圖1C之表展示實例1至9之各者之(xblue +xyellow-cyan +xred )之最小值及最大值、(yblue +yyellow-cyan +yred )之最小值及最大值、色域面積之最小值及最大值及色域面積之平均值(中間值)。
第一LED群組中之所有LED通常為具有相同組態之磷光體轉換LED；第二LED群組中之所有LED係具有相同組態但不同於第一群組之組態之磷光體轉換LED；且第三群組中之所有磷光體轉換LED係具有相同組態但不同於第一群組及第二群組之組態之磷光體轉換LED。所有此等磷光體轉換LED組態通常包括經組態以發射藍光之一半導體二極體結構及吸收藍光且回應性地發射一較長波長光之一或多個磷光體。
由於磷光體發射與來自半導體二極體結構之未被吸收藍光組合，或由於來自磷光體之發射之光譜寬度，或由於該兩個原因，第一群組、第二群組及第三群組之LED可產生去飽和輸出光。通常，來自第一群組中之LED之輸出係一去飽和藍白光，其中自一半導體二極體結構發射之約50%之藍光由一磷光體轉換成一較長波長(例如一紅光波長)。
如上文[先前技術]中所提及，習知裝置可組合多個磷光體與一單一發藍光二極體以直接產生一所要白光輸出，其中各磷光體轉換LED產生基本相同輸出。相比而言，在本文所揭示之發光裝置中，用於產生一所要光(例如白光)輸出之磷光體分佈於三個或三個以上LED群組中，其中不同群組發射不同色點光，使得來自三個不同群組之組合發射提供所要光(例如白光)輸出。
在其中兩個不同磷光體分佈於三個LED群組中之一些實施例中，磷光體之分佈可描述為： LED群組1=藍晶粒+a*磷光體1； LED群組2=藍晶粒+b*磷光體2；及 LED群組3=藍晶粒+c*磷光體1+d*磷光體2； 其中係數a、b、c及d大體上指示所使用之指示磷光體之量。此等係數可經選擇使得磷光體吸收一所要分率(高達100%)之藍色半導體二極體發射且將其轉換成磷光體發射。
LED將一起給出可描述於具有座標(X, Y, Z)之CIE 1931色彩空間中之一色點及通量(其中Y等於發光通量)，且接著將色點(x, y)導出為x=X/(X+Y+Z)及y=Y/(X+Y+Z)。(X, Y, Z)座標將依據藍晶粒波長λ及磷光體負載(a,b,c,d)而變化。
由於系統由(λ, a,b,c,d)界定，所以存在可用於調整通量Y、演色性且(例如)亦調整另一色點(其具有一不同驅動比)處之通量值之三個自由度。實際上，在此等實施例中，發光裝置包含用於各所要磷光體之一LED+一「剩餘」LED。LED之色點可經選擇以最大化所要色點處之發光通量總和及演色要求。發光效能將主要依據磷光體之量(負載比)而變化。
在一實施例中，磷光體1吸收藍光且發射紅光，且磷光體2吸收藍光且發射青光。
鑑於本說明書中所提供之關於揭示發光裝置之所要色點之指導，一般技術者可選擇適合與發藍光LED組合之磷光體材料來建構揭示裝置。一般而言，可使用任何適合磷光體或波長轉換材料。例如，一主要發白光LED可由將一發藍光LED與一波長轉換材料(諸如吸收一些藍光且發射黃光之Y3 Al5 O12 :Ce3+ )配對導致。可使用之磷光體之其他實例包含具有以下通式之鋁石榴石磷光體：(Lu1-x-y-a-b Yx Gdy )3 (Al1-z Gaz )5 O12 :Cea Prb ，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z≦0.1，0＜a≦0.2，且0＜b≦0.1，諸如發射黃青色範圍內之光之Lu3 Al5 O12 :Ce3+ 及Y3 Al5 O12 :Ce3+ ；及(Sr1-x-y Bax Cay )2-z Si5-a Ala N8-a Oa :Euz 2+ ，其中0≦a＜5，0＜x≦1，0≦y≦1，且0＜z≦1，諸如發射紅色範圍內之光之Sr2 Si5 N8 :Eu2+ 。其他發青光、黃光及紅光磷光體亦可適合，其包含：(Sr1-a-b Cab Bac )Six Ny Oz :Eua 2+ (a=0.002至0.2，b=0.0至0.25，c=0.0至0.25，x=1.5至2.5，y=1.5至2.5，z=1.5至2.5)，其包含(例如) SrSi2 N2 O2 :Eu2+ ；(Sr1-u-v-x Mgu Cav Bax )(Ga2-y-z Aly Inz S4 ):Eu2+ ，其包含(例如) SrGa2 S4 :Eu2+ ；Sr1-x Bax SiO4 :Eu2+ ；及(Ca1-x Srx )S:Eu2+ ，其中0＜x＜1，其包含(例如) CaS:Eu2+ 及SrS:Eu2+ 。適合發黃光/青光磷光體之實例包含(但不限於)：Lu3-x-y My Al5-z Az O12 :Cex ，其中M=Y、Gd、Tb、Pr、Sm、Dy；A=Ga、Sc；且(0＜x≦0.2)；Ca3-x-y My Sc2-z Az Si3 O12 :Cex ，其中M=Y、Lu，A=Mg、Ga，且(0＜x≦0.2)；Ba2-x-y My SiO4 :Eux ，其中M=Sr、Ca、Mg，且(0＜x≦0.2)；Ba2-x-y-z My Kz Si1−z Pz O4 Eux ，其中M=Sr、Ca、Mg，且(0＜x≦0.2)；Sr1-x-y My Al2-z Siz O4-z Nz :Eux ，其中M=Ba、Ca、Mg，且(0＜x≦0.2)；M1-x Si2 O2 N2 :Eux ，其中M=Sr、Ba、Ca、Mg，且(0＜x≦0.2)；M3-x Si6 O9 N4 :Eux ，其中M=Sr、Ba、Ca、Mg，且(0＜x≦0.2)；M3-x Si6 O12 N2 :Eux ，其中M=Sr、Ba、Ca、Mg，且(0＜x≦0.2)；Sr1-x-y My Ga2-z Alz S4 :Eux ，其中M=Ba、Ca、Mg，且(0＜x≦0.2)；Ca1-x-y-z Mz S:Cex Ay ，其中M=Ba、Sr、Mg，A=K、Na、Li；且(0＜x≦0.2)；Sr1-x-z Mz Al1+y Si4.2-y N7-y O0.4+y :Eux ，其中M=Ba、Ca、Mg，且(0＜x≦0.2)；Ca1-x-y-z My Sc2 O4 :Cex Az ，其中M=Ba、Sr、Mg；A=K、Na、Li；且(0＜x≦0.2)；Mx-z Si6-y - 2x Aly+2x Oy N8-y :Euz ，其中M=Ca、Sr、Mg，且(0＜x≦0.2)；及Ca8-x-y My MgSiO4 Cl2 :Eux ，其中M=Sr、Ba，且(0＜x≦0.2)。適合發紅光磷光體之實例包含：Ca1-x-z Mz S:Eux ，其中M=Ba、Sr、Mg、Mn，且(0＜x≦0.2)；Ca1-x-y My Si1−z Al1+z N3-z Oz :Eux ，其中M=Sr、Mg、Ce、Mn，且(0＜x≦0.2)；Mg4 Ge1-x O5 F:Mnx ，其中(0＜x≦0.2)；M2-x Si5-y Aly N8-y Oy :Eux ，其中M=Ba、Sr、Ca、Mg、Mn，且(0＜x≦0.2)；Sr1-x-y My Si4-z Al1+z N7-z Oz :Eux ，其中M=Ba、Ca、Mg、Mn，且(0＜x≦0.2)；及Ca1-x-y My SiN2 :Eux ，其中M=Ba、Sr、Mg、Mn，且(0＜x≦0.2)。
在一些實施例中，磷光體包含具有惰性粒子而非磷之部分或具有磷光晶體而無活化摻雜劑之部分，使得此等部分無法吸收及發射光。例如，可包含SiNx 作為惰性粒子。亦可使陶瓷磷光體中之活化摻雜劑分級(graded)，(例如)使得最靠近一表面之磷光體具有最高摻雜劑濃度。隨著與表面之距離增加，磷光體中之摻雜劑濃度降低。摻雜劑分佈可呈包含(例如)一線性、階梯分級或一冪律分佈之任何形狀，且可包含多個恆定摻雜劑濃度區域或不包含恆定摻雜劑濃度區域。
波長轉換磷光體可與各種類型之LED一起使用。由LED發射之未轉換光可(但未必)為自結構提取之最終光譜之部分。常用組合之實例包含一發藍光LED與一發黃光波長轉換磷光體之組合、一發藍光LED與發青光及紅光波長轉換磷光體之組合、一發UV光LED與發藍光及黃光波長轉換磷光體之組合及一發UV光LED與發藍光、青光及紅光波長轉換磷光體之組合。可添加發射其他色彩光之波長轉換磷光體以訂製自結構提取之光譜。
黏結劑可用於使波長轉換材料與一基板固持在一起及/或將波長轉換材料附接至一基板。黏結劑可為有機、無機或有機/無機的。有機黏結劑可為(例如)丙烯酸酯或硝基纖維素。一有機/無機黏結劑可為(例如)聚矽氧。聚矽氧可為甲基或苯基聚矽氧、氟聚矽氧或其他適合高折射率聚矽氧。無機黏結劑可包含溶膠凝膠(例如TEOS或MTMS之一溶膠凝膠)或液體玻璃(例如矽酸鈉或矽酸鉀)(亦被稱為水玻璃)，其具有一低黏度且能夠使多孔基板飽和。
在一些實施例中，黏結劑可包含用於調整物理或光學性質之填充劑。填充劑可包含無機奈米粒子、二氧化矽、玻璃粒子或纖維或能夠提高折射率之其他材料。在一些實施例中，填充劑可包含提高光學效能之材料、促進散射之材料及/或提高熱效能之材料。
可形成呈正方形、矩形、多邊形、六邊形、圓形、橢圓形或任何其他適合形狀之LED晶粒及波長轉換體。在特定實施例中，波長轉換磷光體可為可在定位於一LED晶粒附近之前被單粒化之一陶瓷，而在其他實施例中，其可在附接至一LED之後被單粒化。波長轉換磷光體可藉由塗覆來直接附接至一LED或替代地，安置為緊密接近一LED。例如，其可藉由一無機層、一聚合物薄片、一厚黏著層、一小氣隙或任何其他適合結構來與一LED分離。在一些實施例中，LED與波長轉換磷光體之間的間距可(例如)小於500微米，或在其他實施例中，為毫米級。
在下文將描述之實例1至5中，LED可包括與以下各者組合之一發藍光半導體二極體結構：具有通式[Cex Lua Y(1-a-x) ]3 [Gab Al(1-b) ]5 O12 之一個、兩個或兩個以上石榴石磷光體材料，其中0.01＜x＜0.06，0＜a＜1-x，0＜b＜0.6；具有通式(Src ,Euy ,Ca(1−c-y) )AlSiN3 之一第一紅色磷光體材料(氮化物A)，其中0.001＜y＜0.02，0.5＜c＜0.95；及/或具有通式Euz ,Sr(1-z) LiAl3 N4 之一第二紅色磷光體(「氮化物B」)材料，其中0.003＜z＜0.015。氮化物A磷光體材料亦可由具有通式[Euy ,Bad ,Sr(1-y-d) ]2 Si5 N8 之一2-5-8磷光體材料(其中0.003＜y＜0.03，0.2＜d＜0.6)替換(或與其組合)。 實例1
圖2A展示一色度圖上此實例之藍色點、青黃色點及紅色點。圖2B展示藍色、青黃色及紅色LED群組之發射光譜。在此實例中，第一群組(藍色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與聚矽氧中之石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0.42，使用磷光體質量占聚矽氧質量10%之磷光體)之組合。第二群組(黃青色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與87% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.025，a=1-0.025，b=0)、13% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (99%)(其中y=0.005，c=0.88)及氮化物B (1%)(其中z=0.007)之組合。石榴石與氮化物之重量比=121，其中磷光體質量占聚矽氧質量之190%。第三群組(紅色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (83%)(其中y=0.005，c=0.88)及氮化物B (17%)(其中z=0.007)之組合。石榴石與氮化物之重量比=0.52，其中磷光體質量占聚矽氧質量之132%。圖2C展示通量及LE隨CCT之變動，圖2D展示CCT隨藍色、青黃色及紅色LED群組之驅動電流之變動，且圖2E展示演色參數Ra及R9隨CCT之變動。圖2F之表中展示特定LED及磷光體組合物之特性及其他操作特性。 實例2
圖3A展示一色度圖上此實例之藍色點、青黃色點及紅色點。圖3B展示藍色、青黃色及紅色LED群組之發射光譜。在此實例中，第一群組(藍色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與聚矽氧中之石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0.42，使用磷光體質量占聚矽氧質量8.5%之磷光體)之組合。第二群組(黃青色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與87% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.025，a=1-0.025，b=0)、13% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (99%)(其中y=0.005，c=0.88)及氮化物B (1%)(其中z=0.007)之組合。石榴石與氮化物之重量比=121，其中磷光體質量占聚矽氧質量之190%。第三群組(紅色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (83%)(其中y=0.005，c=0.88)及氮化物B (17%)(其中z=0.007)之組合。石榴石與氮化物之重量比=0.07，其中磷光體質量占聚矽氧質量之112%。圖3C展示通量及LE隨CCT之變動，圖3D展示CCT隨藍色、青黃色及紅色LED群組之驅動電流之變動，且圖3E展示演色參數Ra及R9隨CCT之變動。圖3F之表中展示特定LED及磷光體組合物之特性及其他操作特性。 實例3
圖4A展示一色度圖上此實例之藍色點、青黃色點及紅色點。圖4B展示藍色、青黃色及紅色LED群組之發射光譜。在此實例中，第一群組(藍色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與聚矽氧中之石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0.42，使用磷光體質量占聚矽氧質量7.4%之磷光體)之組合。第二群組(黃青色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與87% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.025，a=1-0.025，b=0)、13% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (99%)(其中y=0.005，c=0.88)及氮化物B (1%)(其中z=0.007)之組合。石榴石與氮化物之重量比=121，其中磷光體質量占聚矽氧質量之190%。第三群組(紅色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (83%)(其中y=0.005，c=0.88)及氮化物B (17%)(其中z=0.007)之組合。石榴石與氮化物之重量比=0.07，其中磷光體質量占聚矽氧質量之132%。圖4C展示通量及LE隨CCT之變動，圖4D展示CCT隨藍色、青黃色及紅色LED群組之驅動電流之變動，且圖4E展示演色參數Ra及R9隨CCT之變動。圖4F之表中展示特定LED及磷光體組合物之特性及其他操作特性。 實例4
圖5A展示一色度圖上此實例之藍色點、青黃色點及紅色點。圖5B展示藍色、青黃色及紅色LED群組之發射光譜。在此實例中，第一群組(藍色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與聚矽氧中之石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0.42，使用磷光體質量占聚矽氧質量8%之磷光體)之組合。第二群組(黃青色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與87% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.025，a=1-0.025，b=0)、13% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (99%)(其中y=0.005，c=0.88)之組合。石榴石與氮化物之重量比=82.7，其中磷光體質量占聚矽氧質量之189%。第三群組(紅色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (89%)(其中y=0.005，c=0.88)及氮化物B (11%)(其中z=0.007)之組合。石榴石與氮化物之重量比=0.3，其中磷光體質量占聚矽氧質量之131%。圖5C展示通量及LE隨CCT之變動，圖5D展示CCT隨藍色、青黃色及紅色LED群組之驅動電流之變動，且圖5E展示演色參數Ra及R9隨CCT之變動。圖5F之表中展示特定LED及磷光體組合物之特性及其他操作特性。 實例5
圖6A展示一色度圖上此實例之藍色點、青黃色點及紅色點。圖6B展示藍色、青黃色及紅色LED群組之發射光譜。在此實例中，第一群組(藍色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與聚矽氧中之石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0.36，使用磷光體質量占聚矽氧質量7.4%之磷光體)之組合。第二群組(黃青色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與87% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.025，a=1-0.025，b=0)、13% (質量)石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (99%)(其中y=0.005，c=0.88)及氮化物B (1%)(其中z=0.007)之組合。石榴石與氮化物之重量比=132，其中磷光體質量占聚矽氧質量之150%。第三群組(紅色點)中之各LED包括一發藍光半導體二極體與石榴石磷光體(其中x=0.02，a=0，b=0)、氮化物A (83%)(其中y=0.005，c=0.88)及氮化物B (17%)(其中z=0.007)之組合。石榴石與氮化物之重量比=0.58，其中磷光體質量占聚矽氧質量之82%。圖6C展示通量及LE隨CCT之變動，圖6D展示CCT隨藍色、青黃色及紅色LED群組之驅動電流之變動，且圖6E展示演色參數Ra及R9隨CCT之變動。圖6F之表中展示特定LED及磷光體組合物之特性及其他操作特性。 實例6及實例7
在此等實例中，藍色點LED各包括一發藍光半導體二極體結構與吸收藍光且發射紅光之一單一第一磷光體之組合，青黃色點LED各包括一發藍光半導體二極體結構與吸收藍光且發射青光之一單一第二磷光體之組合，且紅色點LED各包括一發藍光半導體二極體結構與第一磷光體及第二磷光體之組合且不包括其他磷光體。
在實例6中，半導體二極體結構發射藍光，第一磷光體係Ba0.8 Sr1.17 Eu0.03 Si5 N8 ，且第二磷光體係Y2.91 Ce0.09 Al4.8 Ga0.2 O12 。圖7A展示一色度圖上此實例之藍色點、青黃色點及紅色點。圖7B展示藍色、青黃色及紅色LED群組之發射光譜。圖7C展示通量及LE隨CCT之變動，圖7D展示CCT隨藍色、青黃色及紅色LED群組之驅動電流之變動，且圖7E展示演色參數Ra及R9隨CCT之變動。圖7F之表中展示特定LED及磷光體組合物之特性及其他操作特性。
在實例7中，半導體二極體結構發射藍光，第一磷光體係Ca0.13 Sr0.84 Eu0.03 AlSiN3 ，且第二磷光體係Lu2.94 Ce0.06 Al5 O12 。圖8A展示一色度圖上此實例之藍色點、青黃色點及紅色點。圖8B展示藍色、青黃色及紅色LED群組之發射光譜。圖8C展示通量及LE隨CCT之變動，圖8D展示CCT隨藍色、青黃色及紅色LED群組之驅動電流之變動，且圖8E展示演色參數Ra及R9隨CCT之變動。圖8F之表中展示特定LED及磷光體組合物之特性及其他操作特性。
本揭示內容具說明性而非限制性。熟習技術者將鑑於本發明而明白進一步修改，且意欲使該等修改落於隨附申請專利範圍之範疇內。
圖1A係彙總下文將討論之4個實例性發光裝置(實例1至4)之色彩特性的一表，圖1B係彙總下文將討論之另5個實例性發光裝置(實例5至9)之色彩特性的一表，及圖1C係彙總實例1至9之額外色彩特性的一表。
圖2A、圖2B、圖2C、圖2D及圖2E分別繪示實例1之發光裝置之展示藍色點、青黃色點及紅色點及普朗克(Planckian)軌跡之一曲線圖、光譜功率對波長之一曲線圖、電流對相關色溫(CCT)之一曲線圖、通量對相關色溫之一曲線圖及演色指數(CRI_Ra/R9)對相關色溫之一曲線圖。圖2F展示呈現實例性發光裝置之額外特性的一表。
圖3A、圖3B、圖3C、圖3D及圖3E分別繪示實例2之發光裝置之展示藍色點、青黃色點及紅色點及普朗克軌跡之一曲線圖、光譜功率對波長之一曲線圖、電流對相關色溫(CCT)之一曲線圖、通量對相關色溫之一曲線圖及演色指數(CRI_Ra/R9)對相關色溫之一曲線圖。圖3F展示呈現實例性發光裝置之額外特性的一表。
圖4A、圖4B、圖4C、圖4D及圖4E分別繪示實例3之發光裝置之展示藍色點、青黃色點及紅色點及普朗克軌跡之一曲線圖、光譜功率對波長之一曲線圖、電流對相關色溫(CCT)之一曲線圖、通量對相關色溫之一曲線圖及演色指數(CRI_Ra/R9)對相關色溫之一曲線圖。圖4F展示呈現實例性發光裝置之額外特性的一表。
圖5A、圖5B、圖5C、圖5D及圖5E分別繪示實例4之發光裝置之展示藍色點、青黃色點及紅色點及普朗克軌跡之一曲線圖、光譜功率對波長之一曲線圖、電流對相關色溫(CCT)之一曲線圖、通量對相關色溫之一曲線圖及演色指數(CRI_Ra/R9)對相關色溫之一曲線圖。圖5F展示呈現實例性發光裝置之額外特性的一表。
圖6A、圖6B、圖6C、圖6D及圖6E分別繪示實例5之發光裝置之展示藍色點、青黃色點及紅色點及普朗克軌跡之一曲線圖、光譜功率對波長之一曲線圖、電流對相關色溫(CCT)之一曲線圖、通量對相關色溫之一曲線圖及演色指數(CRI_Ra/R9)對相關色溫之一曲線圖。圖6F展示呈現實例性發光裝置之額外特性的一表。
圖7A、圖7B、圖7C、圖7D及圖7E分別繪示下文將描述之實例6之發光裝置之展示藍色點、青黃色點及紅色點及普朗克軌跡之一曲線圖、光譜功率對波長之一曲線圖、電流對相關色溫(CCT)之一曲線圖、通量對相關色溫之一曲線圖及演色指數(CRI_Ra/R9)對相關色溫之一曲線圖。圖7F展示呈現實例性發光裝置之額外特性的一表。
圖8A、圖8B、圖8C、圖8D及圖8E分別繪示下文將描述之實例7之發光裝置之展示藍色點、青黃色點及紅色點及普朗克軌跡之一曲線圖、光譜功率對波長之一曲線圖、電流對相關色溫(CCT)之一曲線圖、通量對相關色溫之一曲線圖及演色指數(CRI_Ra/R9)對相關色溫之一曲線圖。圖8F展示呈現實例性發光裝置之額外特性的一表。

Claims (15)

  1. 一種發光裝置，其包括： 一第一群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一藍色點之光，該第一群組具有一平均1931 CIE x,y色點xblue , yblue ； 一第二群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一青色點或黃色點之光，該第二群組具有一平均1931 CIE x,y色點xyellow-cyan , yyellow-cyan ；及 一第三群組之一或多個LED，其各經組態以發射具有1931 CIE x,y色度圖中之一紅色點之光，該第三群組具有一平均1931 CIE x,y色點xred , yred ； 其中： 該第一LED群組、該第二LED群組及該第三LED群組經配置以組合由該等LED發射之光來形成自該發光裝置輸出之一白光； 1.10≤(xblue +xyellow-cyan +xred )≤1.40； 1.05≤(yblue +yyellow-cyan +yred )≤1.25； 該第一群組、該第二群組及該第三群組中該等LED之各者具有其在1931 CIE x,y色度圖中之x值大於0.15之一色點；且 該第一群組、該第二群組及該第三群組中該等LED之各者具有其在1931 CIE x,y色度圖中之y值大於0.15之一色點。
  2. 如請求項1之發光裝置，其中： 1.15≤(xblue +xyellow-cyan +xred )≤1.40； 1.10≤(yblue +yyellow-cyan +yred )≤1.25； 該第一群組、該第二群組及該第三群組中該等LED之各者具有其在1931 CIE x,y色度圖中之x值大於0.2之一色點；且 該第一群組、該第二群組及該第三群組中該等LED之各者具有其在1931 CIE x,y色度圖中之y值大於0.2之一色點。
  3. 如請求項1之發光裝置，其中： 1.20≤(xblue +xyellow-cyan +xred )≤1.32； 1.10≤(yblue +yyellow-cyan +yred )≤1.20； 該第一群組、該第二群組及該第三群組中該等LED之各者具有其在1931 CIE x,y色度圖中之x值大於0.2之一色點；且 該第一群組、該第二群組及該第三群組中該等LED之各者具有其在1931 CIE x,y色度圖中之y值大於0.2之一色點。
  4. 如請求項1至3中任一項之發光裝置，其中該等色點(xblue , yblue )、(xyellow-cyan , yyellow-cyan )及(xred , yred )跨越CIE 1931 x,y色度圖中之一絕對色域：0.01＜色域面積＜0.07。
  5. 如請求項1至3中任一項之發光裝置，其中該等色點(xblue , yblue )、(xyellow-cyan , yyellow-cyan )及(xred , yred )跨越CIE 1931 x,y色度圖中之一絕對色域：0.015＜色域面積＜0.055。
  6. 如請求項1至3中任一項之發光裝置，其中該等色點(xblue , yblue )、(xyellow-cyan , yyellow-cyan )及(xred , yred )跨越CIE 1931 x,y色度圖中之一絕對色域：0.02＜色域面積＜0.045。
  7. 如請求項1至3中任一項之發光裝置，其中使該藍色點去飽和。
  8. 如請求項7之發光裝置，其中使該青色點或黃色點去飽和。
  9. 如請求項8之發光裝置，其中使該紅色點去飽和。
  10. 如請求項1至3中任一項之發光裝置，其中該第一群組、該第二群組及該第三群組中之所有該等LED係磷光體轉換LED，該等磷光體轉換LED包括經組態以發射藍光之一半導體二極體結構及經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射較長波長光之一或多個磷光體。
  11. 如請求項1至3中任一項之發光裝置，其中： 該第一群組之該等LED各包括經組態以發射藍光之一半導體二極體結構及經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射與未被吸收藍光混合之一較長波長光之一第一磷光體，且不包括其他磷光體； 該第二群組之該等LED各包括經組態以發射藍光之一半導體二極體結構及經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射一較長波長光之一第二磷光體，且不包括其他磷光體；且 該第三群組之該等LED各包括經組態以發射藍光之一半導體二極體結構、經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射一較長波長光之該第一磷光體及經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射一較長波長光之該第二磷光體，且不包括其他磷光體。
  12. 如請求項11之發光裝置，其中： 該第一磷光體吸收藍光且發射紅光；且 該第二磷光體吸收藍光且發射青光。
  13. 如請求項1至3中任一項之發光裝置，其中： 該第一群組、該第二群組及該第三群組中之該等LED係磷光體轉換LED，該等磷光體轉換LED包括經組態以發射藍光之一半導體二極體結構及經配置以吸收由該半導體二極體結構發射之藍光且回應性地發射較長波長光之一或多個磷光體；且 該等色點(xblue , yblue )、(xyellow-cyan , yyellow-cyan )及(xred , yred )跨越CIE 1931 x,y色度圖中之一絕對色域：0.01＜色域面積＜0.07。
  14. 如請求項13之發光裝置，其中： 該第一群組之該等LED各包括經配置以吸收藍光且回應性地發射與未被吸收藍光混合之一較長波長光之一第一磷光體，且不包括其他磷光體； 該第二群組之該等LED各包括經配置以吸收藍光且回應性地發射一較長波長光之一第二磷光體，且不包括其他磷光體；且 該第三群組之該等LED各包括經配置以吸收藍光且回應性地發射一較長波長光之該第一磷光體及經配置以吸收藍光且回應性地發射一較長波長光之該第二磷光體，且不包括其他磷光體。
  15. 如請求項14之發光裝置，其中： 該第一磷光體吸收藍光且發射紅光；且 該第二磷光體吸收藍光且發射青光。
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