TWI326924B - White light emitting device with phosphor composition and forming method of the phosphor - Google Patents

Description

1326924 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光發射裝置及螢光粉體的製備方法，特 別是指適用於紫外光激發而產生白光之螢光粉體的製備方 法，以及將該螢光粉體配置在紫外光源上而製成白光發光裝 置。 【先刖技術】 且 以 一 一般的發光二極體主要是以半導體材料為主發光材料，

當對上述的半導體材料施加電壓則可以使其 發出不同的單色光，例如藍光、紅光、綠光等。赞九見象 絲發錄光的發光二極體；搭配黃色螢光粉體，可 體吸收部份藍光後產生黃光，__黃、藍二色光 =二2光。儘管利用此種方式發光之白光發光二極體目前 照明用途上；然而，此種白光發光二極體由於有 色=度不佳以及專利權掌握在少數薇商等問題而有待突破。 見作為激發光源外’更有利用其他可見光或不可 5 6^254 ^外，電射二極體激發單—螢光粉體以發出該 蛍 先粉體 的化學 組成為 巧-办為王1〇2(]^1，211為〇7，其*州+7=1’:、 〇<z<〇.〇5 » 0.〇5>w > 且今替#丨、/ m At , ’ 是，竽丨查營先叔體以固態法製成。值得注意的 二ΐίϋ揭露的勞光粉體僅發出綠光，所以尚須另外混 種螢光汗而白光。換言之’此專利案揭露一種利用三 螢先私體而發出三波長光型之白光發光元件。 A;Sr Cft μ 體的化學組成為他0”· Eu，其中 所福二·L g ’且榮光粉體以固態法製成。由於該專利荦 白光。換言之，該專必祕混合紅光以形成 寻稱揭路—種利用二種螢光粉體發出二波 長光型之白光發光元件。 我國專利公告2004222376揭露利用紫外光激發之單一 二，體產生一全波段(470nm〜670nm)之黃白色光。該螢光粉 :化學組成為ZnSxSei-x，其中X介於〇與！之間，且該螢 體以固態法製成。 尤私 f*國專利1257182揭露利用紫外光激發三種螢光粉體而分 ^出紅光、綠光及藍光。其巾發出紅光的螢光粉體化學 =I2〇3:Eu;發出綠光之螢光粉體的化學組成為讀2〇4:如. =藍光之榮光粉體的化學組成為BaMgAliA7: Eu ;上述各 ，光粉體皆可藉由共沉澱法製成。換言之，該專利案揭露利 二種螢光粉體發出三波長光型之白光發光元件。 我國專，522576揭露利用紫外光激發二種螢光粉體而發 汽光及藍光。其中發出黃光之螢光粉體的化學組成為 3^15〇12 : Ce ;發出藍光之螢光粉體的化學組成為 a gAl10〇i7:Eu;上述各螢光粉體皆以固態法製成。換古 該專利案揭露二種螢光籠發出二波長 元件。 ^ 我國專利1263668揭露利用紫外光激發一種化學組成為 =yGdxTby)Al3_zScz(B〇3)4之螢光粉體’並使該螢光粉體發出 二^ ’其中0分<〇.5 ’ 〇<y<〇.5，0<技3。再配合藍色營光材料， =如鎂銘_ (BaMgAll(A7 : BAM)材料，以及紅色榮光材 ’ ：J如γ2〇3 : Eu，則能夠在紫外光激發三種螢光材料的條 el產生白光。另外上述螢光材料皆以固態法製成。換言之， 戎f利案揭露利用三種螢光粉體發出三波長光型之白光發 兀件。 & 1以上各專利前案包含三種型式，其一係指一螢光粉體受紫 二，發以產生-全波段黃白光；其二係指二種螢総體受紫 以產生二種色光並混合成白光；其三係指三種螢光粉 -文紫外S激發以產生三種色光並混合成白光。第―型式為黃 1326924 戶 第二型式與第三型式由於都*多種色光 另;述各專利需使用較多的螢光材料； 【發明内容】 先别技術所揭露的白光發光元 社部份使用固態法來製作螢光粉體而有燒 點創新的縣粉體成分及其製備方法，以解決先 穿置本在提供—齡錢絲_白光發光 =的===:光激發而產生二= 本發明之另Hi! _^侧’ _⑺0.2。 詳細而言，該製備方法為欢一種螢光粉體的製備方法，更 硝酸鋪及確酸链為主成份ϋj取碳酸鋇、猶鎮、石夕酸、 子水中，並加入驗性丄接者將該主成份材料溶於去離 水熱法處理和旱螢光於谷液的酸鹼值(ΡΗ值）；然後藉由 加入去離子水體j驅物，·隨後將該營光粉體先驅物 光 學組成未見於各專利_ 螢光粉體發红波長色光的化 果。而本發明所揭光元件可以產生白光效 聚等優點。 營先粉體平均粒徑、以及粉末不易凝 以下即根據本發明所揭露的目的、功效，舉出較佳實施例 7 1326924 並配合圖式詳細說明。 【實施方式】 :青參严1圖’圖中揭露—種白光發光元件丨。包含— 柄—激發光源14 ’其巾該激發統14係可以發出波長 之料光。又—16配置在該激發光源^ 生路中。該螢光粉體16可以吸收紫外光並產 光二種不同色光以混合形成白光。此外，-ί 包覆著該基板12、織發光源14 的組合。又一透鏡部22形成在該外封裝體 18的一、且光線可經過該透鏡部22而透出。 螢，粉體的化學組絲 中 0.01SXS0.08，〇.〇5巧切.2。 再 °月，閱第2圖’該螢光粉體的製備包含以下步驟： 料麵32，係依化學計量比分職取適量之碳 馱鋇、硝酸鎮、矽酸、硝酸銪及硝酸猛。 反 心ϊ解及調整酸驗值步驟34，係將碳酸鎖、顧鎮、石夕酸、 及物紐㈣㈣量離子水巾，並加入驗

氣氧化氨以5周整溶液的酸鹼值。本實施例中，可 將洛液的酸鹼值調整成ΡΗ=1卜. T 材料理步驟30，係將已調配成適當溶祕質之製備 材科，水熱錢行反細轉螢光粉體先驅物。 合，ίίίίΐ步Γ38 ’係將營光粉體先驅物與去離子水混 粉體先驅行離心清洗；俟_畢，取出螢光 理以係聽乾後的螢光粉體進行適當的燒結處 ，成、、Ό日日性佳之螢光粉體粉末。 於^營光fi體中包含銪(Eu)及猛_二種摻雜物，使得螢光 ί ίτΤ紫2激發時㈣產生藍綠光及橘紅βίί ‘”、了使k 一種色光能夠具有更高的亮度，乃將所合成的螢 8 進二藉由調整銪與錳摻雜濃度以找到 首先固定 Ba3MgSi2〇8 ·· x£u，yMn 中 鎖濃娜量測後，以當 度為職，燒結軸；^的、、，特性。上述的燒結溫 雜漠3 :咖，_巾的最佳銪離子摻 莫耳ΐ 0 2苴且莫ΐ，並改變猛離子的摻雜濃度使之介於0.05 旦U ΐ耳之間。請參閱第4圖’經由漏的結晶特性 子濃度為αι莫耳時呈現出較佳的、ϊ: 述的k、、，。溫度為1000 C，燒結時間為4小時。 盆Φ請圖，吾人取螢光粉體％_2〇8:伽，_， 二I /主#耳，。广0.1莫耳進行不同燒結溫度的測試，發現 曰17、時、1〇00 C的空氣中燒結，該螢光粉體具有最佳的結 曰曰特性。 清>、閱第6圖，根據前述之最佳摻雜濃度、及最佳燒結溫 度所合成之螢光粉體進行吸收頻譜及發光頻譜之特性量測，五 ☆發現該螢光粉體主要可以吸收波長在4〇〇師以下的紫夕 1 光，特別是波長在370 nm左右的紫外光有最佳吸收效果；又 螢光粉體所發出之色光波長範圍約在45〇 nm至75〇細之間， 其中以波長475 nm之藍綠光以及波長645 nm的橘紅光為主 要的色光。 對上述白光發光元件施以17伏特的外加電壓，可得到發 光党度達45 nits的白光，且其CIE色度座標值為(0.39, 0.28)。 此外’本發明揭露一種螢光粉體可發出二種色光的化學組 成及其製備方法，可以使螢光粉體的合成更為簡便而且具有低 燒結溫度以及螢光粉體平均粒徑較均勻等優點。 以上乃本發明之較佳實施例以及設計圖式，惟較佳實施例 1326924 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之白光發光元件結構示意圖。 第2圖係本發明之螢光粉體製備流程方塊圖。 第3圖係本發明在Μη含量固定在〇1 mde的條件下，

Eu含量並對螢光粉體所作_結晶特性之測量圖。 1 第4圖係本發明在Eu含量固定在〇.〇2 mole的條件下，改變 Μη含量並對螢光粉體所作xrd結晶特性之測量圖。 第5圖係本發明在不同燒結溫度下所得之螢光粉體鈇曰 特性測量圖。 '°sa 第6圖係本發明根據最佳摻雜濃度以及燒結溫度所獲得之營 光粉體的吸收頻譜及發光頻譜特性圖。 【主要元件符號說明】 W白光發光元件 12基板 14激發光源 16螢光粉體 18外封裝體 22透鏡部 32取製備材料步驟 34溶解及調整酸鹼值步驟 36水熱法處理步驟 38清洗及乾燥步驟 42燒結步驟 10

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： L一種白光發光裝置，包含： 一激發光源，係用以發出紫外光； 一螢光粉體’係配置在該激發光源所發出之光線的光路中 =以吸收紫外光並產生二個不同波長的可見光以混成白光，該 光叙體成分為Ba3MgSi2〇8 : x£u，，其中〇 X却〇8， 〇.〇5S y S0.2。 2. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光裝置，其中該螢 光粉體能夠吸收波長低於4〇〇⑽之紫外光。 3. 如申請專利範圍第2項所述之白光發光裝置，其中該螢 :私體3b夠吸收之紫外光波長範圍在3⑻11〇1至4〇〇111^之間， 其中以370nm左右之波長有最佳吸收效果。 4. 如巾請專利範圍第丨項所述之白光發絲置’其中該勞 先粉體所發4之白光波長範圍介於450 nm至750 nm之間。 5. 如申請專利範圍第4項所述之白光發光裝置，其中該螢 ，體所發出之二波長白光包含波長為475nm的藍綠光以及波 長為645nm的橘紅光。 發先之自光發光裝置，其中該激 外封2申ΐί利範圍第1項所述之白光發光裝置，更包含一 光=體’斜封裝麟可透光且㈣包覆該激發光源及該螢 封裝圍第7項所述之㈣發光裝置’其中該外 衣[細办成有一透鏡部。 9.二^螢光粉體製備方法，包含以下步驟： ίΐΐϊ、硝酸鎂、矽*、硝酸銪及硝酸錳為製備材料； 的酸料溶於去離子水中，並加人驗性材料調整溶液 藉由水熱法乘理取得螢光粉體先驅物； 1326924 燥,Ί螢劫體先驅物加人去離子水並進行離^清洗及乾 的螢=燥之螢光粉體先驅物進行燒結處理鳴結晶性佳 請專利範圍第9項所述 加入该去離子水的驗性材料為 ^桃奴備方法，其中 a如中請專利翻第9項所述之^光 加入鹼性材料之溶液的pH值為U。 私體衣備方法，其中 12. 如申請專利範圍第9項所述之螢 對螢光粉體之燒結溫度為觸叱，燒財法，其中 13. 如申請專利範圍第9項所述之^^ 4小時。 對螢光粉體之燒結氣體為空氣。 ”體^備方法，其中 12