TW415115B - Production method of white light source - Google Patents
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415115 A7 B7 ——· || ·····_· — · . · 五、發明议明（I ) 照明燈具乃現代生活之必需，全世界用於照明的電力 約爲總用電量的40%，因此對於省電燈具的開發，乃舉世 渴求之科技。最近（1996年9月）日本的日亞化學公司 (Nichia Chemical)發展以發黃光系列的釔鋁石榴石 (Y3A15012, Yttrium Aluminum-Garnet(YAG))螢光粉配合藍 光發光二極體’可製作出高效率的白色光源，其中此釔鋁 石榴石螢光粉受到藍光發光二極霞.之藍光照射後發出黃 光，此黃光與原有二極體之藍光混合後__，即可產生白光。 此白光二極體在極低電流（2〇mA)下的發光特性，其色溫 (80 00 KJ可媲美太陽光色的曰光燈，色彩再溫彦接近高性 能的B先燈（三波.長型）。平均每個的亮度爲1瓦或是5 流明，兩個即可超過汽車的室內燈（8流明）。和傳統以三 原色潑龙二捶體晶粒組成之ή色發光二極體之元件比較， 其構it簡單·，製造.成本可以降低一半，並且毋需擔心坦..個 別單色發光二極.釐劣化而顔色不均勻m題。此白色發_光二 低、可靡省用於戽 車操作.儀表板周置 '液晶背光.、室两遐~胆、筆記型.電 腦顯示器、掃描器、 日亞公司於世界專利（W09S/5 078)所掲示之螢光粉配 方爲（Re卜rSn〇3(Al卜5〇3山012，其中 OS r<l，OS sS 1,而 Re 爲釔（Y)或是釓（Gd) ’此配方中，铈（Ce)係由外添加立方 式加入，如其於專利中所提之配方（YnGdx)3A：l;OI2(0客X 忘0.8)，其中鋪（Ce)之外添加莫耳數爲0.003，即鈽（Ce).未 舆釔（Y)或是黃.(〇d)形成計霹^匕總和爲3之蓝㈣』d 本紙尺度適州屮阀囤家標卑（CNS ; Μ規格（210X.297公釐） n^i J— It · ^—L· ^s^r. —>^i l^i ι^ϋ nf— n V ϋ^— · - 0¾ i 厶 {諳先閱讀背面、之注意事項再填寫本頁) 415115 A7 B7 _____ 五、發明説明（3 ) 、 solution)，亦即[(1-χ) + χ]Χ3 + 0.003 = 3.003。而此種方式所 形成的螢光粉，往往會因成分..之_.偏差，_易形成雜質J目，降 低其品質。如需形成計量比總和爲3之固態溶液，其則需 加入釤（Sm)元素，使之形成（Yl p.^GdpCeqSmr)3 (AlhGaJ/u(其中 p 客 0.8, 0.003 $ qf 0.2, 0.0003 S r 客0.08, 0客s芸I) > .亦即鈽（Ce)及釤（Sm)要同時存在，才 會形成銪（Ce)、釔（Y)、釓（Gd)與釤（Sm)之計量比總和爲 3{亦即[(l-p-q-r) + p + q + r] X3 = 3，其中 q 及 r 均不等於 〇}。 此外一般所製作的LnGaN型藍_光.發^由複 雜_的成長條件會定·奥Μ良長。通 常&^乍出來的藍JLiF 43M_7fl4Lm_a~盟，有40nm左右之
變動，而曰亞公司所揭示之於一特H 長’因此在實際用途中無法達到純且高亮度的白光。 本發塑之目的即在提供二種僅需簡單調整單一成分， 即可配合現有藍光光源波長範圍，製作純且高亮度的白色 光方法。在依據本發明的方法所製造的光源中’係 利用藍光_ut ；〇L^ ,藍11^ .而ϋΒ-董榴石 部 屮 .贞 ί- ίΐ ；/； Λ w fp ^^1 ·: ί . I ^^1 f - -I- I . -· —. \ ^ (請先閱讀背'^之注意事項再填寫本I ) 材料而構成的ά,,_色光源’ ϋΐ五避五材料.含定1獻-鋪 (c e)且並不含兹£S m丨。本發明可甩單相...的7 GdJ, Al5Ol2，而不J頁加入昂貴的j 土立彭乂Sjd斟，即 可县有被藍光光源'激發，而產生白光之功效°且可僅簡單 的調配其中的釓（GcO含量，即可配合.被-長43〇-47Gnm的藍 光光源，產生高純度的白光。 爲了使貴審查委員先進能更進一步了解本發明之 本纸ίϋ尺度迖圯中沒阎家標卑（C\TS ) A4規格（210X 297公釐―） 415115 A7 B7 -- — ...-- -1—— — —" . · ·_ - - ·--- - - 五、發明说明（乃） 特徵及技術內容’請參閱以下有關本發明之說明及附圖， 將可進一步瞭解.本發明之技術內容及目的功效，有關實 例之附圖爲： (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖示簡單說明 圖一係本發明中（Ya_9U.x CeQ()I7 Gdx)3 A15012 螢光粉（〇 S x客1)之X光繞射圖案，其中”0”標示者爲雜質相； 圖二係本發明中以。。|7 Gdx)3 A15012螢光粉（〇 ό xS 0.6)之激發光譜； 圖三係以波長爲430nm之藍光激發釓（Gd)含量（X)各爲 0, 0.2 及 0.4 之（YD.9S3.X Ce；».。" Gdx)3 A15012 螢光粉之光譜 圖，其中曲線1 ' 2與3中x分別爲0、 0.2與0.4 ; 圖四係以波長爲470nm之藍光激發釓（Gd)含量（X)各爲 0.2 及 0.8 之（Ye.5S3.x CeD.Q17 Gdx)3 Ai50!2 螢光粉之光譜 圖，其中曲線4與5中x分別爲0·2與0.8; 圖五係以波長爲460nm之藍光激發乱（Gd)含量（X)爲0.2 之（Υ〇.983-χ Cefl.ei7 Gdx)3 Al5Ol2 螢光粉之光譜圖；及 ^^—•"'^•"^^^•^τϋρΑΡ^-^,'ν 圖六係以不同波長之藍光激發不同含釓（Gd)量（即不 同 X 値）之（Y〇.9S3-x Ce。.。^ GdJ3 A15012 螢光粉，形成白 光之最佳曲線圖； 圖七爲本發明白色光源製造方法之一個較佳具體實例 的流程圖； 較佳實施例說明 參見圖七，爲本發明白色光源製造方法之一個較佳具 體實例的流程圖；爲製作本發玥之白色光源（包含藍光二 ___________ t_____ ίοΐ尺度这用屮1¾¾家橾準（CNS ) A4現格（210X 297公釐） 415115 部 k
-yrtt f A A7 B7 五 '發明説明（令） 極體及可受藍光激發而發出黃光的石植石螢光粉）本 發明之方法包含下列步.驟° 步驟1〇〇，係爲一個毅燒步驟’本發明中的.H粉-係 以固態反應形成，其乃將γ20:，Ce〔N03)3，Gd,_03及 A1(N03)3原料經稱重形成莫耳比爲Y:Ce:Gd:Al = 2.949-3x:0.05I:3x:5 (0客xSl)的混合物，經過硏磨混-合後1將 之置於1 〇 0 0。「之空氣中—鍛燒2 4小時。
步驟102爲一個燒結步驟，將上述結果所得物再經硏 磨混合，再p於l_5〇0°C.之空氣來燒肩_.2^_小-時’即--可龙成 本發末=此外，本^_§§.^1^5_粉末亦可以凝膠 法或_共沈法成D 步驟丨〇4爲一個將上述所得螢光粉末與藍光光源結合 之步驟：以上所得之螢光粉末經再次硏磨，將所得粉·去與 矽膠以重量比0.24:1之比例混合，再塗佈於InGaN型之 藍光（波長爲43 0-470ηπ〇之晶片上，將此溝以習用之 發光二極體技術加以封裝，通入適當之電流，即」可形成發 白光之發光二極體。 有關於本發明製法的特點，配合圖示討論如下。圖一 係本發'明配方中（Yq 9s3 ^ CeQ (n7 Gdx)3 Al5〇12螢光粉（〇S X S 1)之X光繞射圖案。當x値介於〇 - 〇 . 6之間可形成單相 之化合物1而X爲〇 . S時存在少數之雜質相，而在x>〇. S 之時，所形成的化合物含有大量的雜質梠=而以Ia-3d之 空間群’旦晶格常數爲約i2A之立方體結構，則可將上
AG ;---------裝------.玎------k {誚先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 415115 A7 B7 五、發明説明（夕） 方的確可以不藉由釤（Sm)元素的存在之內添加法，而於〇 彡X S 0J之範圍內形成單相或接近單相化合物，亦可改 善外添加法亦產牛.雜質相之缺JiS。~， 可由此結果獲得證實。 圖一係本發明中（Y〇.983-n Ce。.。^ Gdx)3 Al5〇u 營光粉（〇 彡X芸0.6)之激發光._。藉由不同添加量的釓（Gd)，可使 黃光螢光粉於藍光（波長爲45 7nm )藏屬：^趨1譜帶往 長波長移動，亦即產生紅位移，此即表示f與不同波長藍 光做適當J5配合，即可產生純的白光。 圖三係以波長爲430ηηι之藍光激發釓（Gd)含量（X)各爲 0、0.2 與 0.4 之（Ya 983— Ce。。" Gdx)3 ΑΙ5012 螢光粉之光 譜圖，其中曲線1、2與3中jc分別爲〇 ' 0.2與0.4。由 此圖可以看出，在之睦，可以產生純的白光；在χ = 〇.2 或〇.4之時’產牛白紫光。亦即χ在增大後^會產牛多τ位移， 使白光不純，因此在藍光波長爲n.m之時要配合X爲0 之Cefl 〇l7 Gd上AI、Ou螢光粉，以產生^純的白光。 圖四係以波長爲470ηηι之藍光激發釓（Gd)含量（X)各爲 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 ----^-------装-------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0.2 及 0.8 之（YQ 9 8 3 q CeQ (M7 Gdx)3 Al5〇12 螢光粉之光譜 圖’其中曲線4與5中x分別爲0.2與〇.8。由此圖可以 看出’在χ = 0· 2之時’產生含綠光的白光，即爲不純的白 光；在x = 0.8之時’可以產生純的白光。因此在藍光波長 爲470獲之時要起_合x爲〇 8之（γ。Μ:.、Ce。川Gd〇3 ai5〇i: 螢光粉，以產生純的白光。 . 丨mJ上_ b Μ波長爲4 6 〇 n m之藍光激發亂（Q ^)含量（X )爲〇 2 本纸張尺度適用中國國家標準（CMS) A4規格（210X 297公釐） 415115 il ί/； f- A7 B7 , .. —* * ——— * ._ — -., - — lt | _五、發明说明（4) 之CeQQ17 Gdx)3 Al5Oi2螢光粉之光譜圖。由此圖 可以看出’在藍光波長爲460nm之時要配合X爲0.2之 (Y"m CeQ_<m Gdx)5 Al5Ol2螢光粉，以產生純的白光。 圖六係以不同波長之藍光激發不同含釓（Gd)量（即不 同X値）之（Y"83.x Cea.an Gdx)3 Al5Oi2螢光粉，形成白 光之最佳曲線圖 > 此最佳曲線符合下列之方程式： 3χ^Α + Βλ + ϋλ2+ ΰλ3 + ΕλΑ 其中 Α=126268.8005±42.3 59 1 5 Β=-1145·0025±0.37666 C=3.89314±0.00126 D = -0.00588±l .8593 1 X 1 0.a Ε = 3·33290 Χ 10-6±1.03219 ΧΙΟ.9 其中λ(χιιη)爲藍光之波長’而χ則爲Gd之含量。故若有 不同波長之藍光，僅需帶入為式、’即可求得其須搭哮 配方爲（Y"s3i Ce"i7 螢光粉之λ値’亦即Gd 之含！。因此您谏找出最佳之配方’改善習用的 方由多次的佳配方之.缺點。 按，以上所述’僅爲本發明之一具體實施例’惟本發 明之構韹並不侷限於此，任何熟悉此項技藝者在本發明之 領域內，所實施之變化或修飾皆被涵蓋在本案之專利..範圍 內。 本紙乐尺度返圯屮闽國家標辛（CNS ) Λ4规格（210Χ297公逄） (請先聞讀背面之注意事項再瑣寫本頁) 裝- 訂
Claims (1)
- 415115 ABCD 經濟部_央標隼局員工消費合作'杜印製 々、申請專利範圍 1. 二種工..作波長可以.，諷1.之..黃.色螢光粉，可_在1受工作 波—長..爲43〇nm-470n—m—.之..置光照龙L後產生..黃..光，且此黃 色螢光粉之配方爲（Yi.p.x CeD GH A.U〇i2，丨th黃色螢 光粉之特徵爲在所.1 工.1复羞^長_豐化時，可以調整Gd之 莫耳比例X，使阢述.屋..色....堂寒粉維持高效率的黃光轉 換率。 2. 如申請專利範圔第1項之黃色螢光粉，其中OSpS 0.05，0客 xS 1 較佳。 3. 如申請專利範圍第1項之黃色螢光粉，其中所述工作 波長λ(ηπι)與Gd之莫耳比例X具有下列關係式： 2x = Α + Βλ + CX2 + ϋλ2 + ΕλΑ 其中 Α=126268.8005±42.35915 Β=-1145·0025±0-37666 03.893 1 4±0·00126 D = -0.00588± 1 .8 593 1 X 1 Ο'6 Ε = 3.33290 X 1〇·6± 1.03219Χ 1〇'9 4. 一遞.右m之ι.佳一方法，包含下列步驟： ⑴將 Y2〇3，Ce(N〇5)” Gc^O;及 Ai(N03)3i^f.-經.撰還 形货羞耳比爲 1(^^(^1 = 2.949,3^0.051:35^5 (0 S X S 1)的混合物，經過硏磨混合後’將之置於1 0 0 0 °C之空氣中鍛燒24小時， (2)將所得物經硏磨混合’再置於i 500°C之空氣中燒 結24小時 -- I I - I ^^1 -1 I ---1 -- . I ---1 I m (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4洗格（210X29?公釐） 415115 A8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 (3)將所得物經再次硏磨，所得結果與矽膠以重量比 0.24:1之比例混合，再塗佈於波^長爲43 0-470nm 之藍光光源上上。 5.如申請專利範圍第4項之白色光源製作方法，其中所 述燒結步驟可用凝膠法取代。 Λ^·$* 6.如申請專利範圍蓽4項之白色光源製作方法 其中所 述燒結步驟可用共沈法取代。 7.如申請專利範圍第4項之白色光授方法，其中所 述藍光光源爲InGaN型藍光發光二極體。 如申請專利範圍第4項之白色光源製作方法，其中所 述藍光光源波長λ(ηπι)與Gd莫耳比例符合下列關係式 3x = A + BX + CX2 +DX3 +Ελ4 其中 Α=126268·8005±42·35915 B=-l145.0025±0.37666 C=3.89314士0.00126 D = -〇.〇〇588±1.8593 1 X ΙΟ·6 Ε = 3 3329〇Xi〇-6±L〇32l9xlO·9 替 十<〜4, ^^—^4 ^^^^1 ίβ— —^n n^i I β—BBK ^ m. - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作，社印製 本紙淥尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公董）
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| GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent | ||
| MC4A | Revocation of granted patent |