TWI434913B - 螢光層及其製造方法與用途 - Google Patents

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Description

螢光層及其製造方法與用途
本發明係關於一種螢光層及其製造方法與用途，尤其係關於一種可用於發光二極體之螢光層及其製造方法。
近年由於節能議題及環保意識抬頭，白光發光二極體已成為全球最受矚目之新興產品並逐漸取代傳統照明設備，蓋其具有小尺寸(可因應設備微型化之趨勢)、耗電量低(用電量為一般燈泡之八分之一至十分之一，日光燈之二分之一)、壽命長(可達10萬小時以上)、發熱量低(熱輻射低)、反應速度佳(可高頻操作)等優點，可解決多項過去白熾燈泡(incandescent bulbs)所無法解決之問題，已成為二十一世紀照明之新光源。此外，白色發光二極體也因兼具省電與環保概念而被喻為「綠色照明光源」。
早期之白光發光二極體係由複數種不同波長之發光二極體組合而成。然而，此種裝置因體積過大、發光效率不彰、混色不均等因素，故難以應用在各種需高照度之照明裝置上。現今之白光發光二極體，就一般原理而言，大多由一單波長之發光源(發光二極體晶片)及至少一種可被該發光源激發之螢光材料所組成，其中，由螢光材料受激發所發射之螢光與發光源之發射光(未被螢光材料吸收者)混色成白光。在結構上，於現今之白光發光二極體中，螢光材料一般係與一如環氧樹脂之封裝材料混合成一封裝膠體，嗣後以該膠體包覆一發光源，即於發光源上形成一螢光層，提供該白光發光二極體。
然而，當上述之發光裝置使用達一段時間後，常會遇到螢光層老化(黃化)之現象，蓋因其中之環氧樹脂會因吸收紫外光或因二極體所產生之熱量而過度交聯，此老化會相當程度地減緩發光裝置之發光效益。此外，隨著溫度上升，發光層中之螢光材料亦會產生如熱衰竭甚至熱淬滅的現象。
目前業界大多致力於改善發光裝置散熱性，以求降低螢光材料熱衰竭程度並延緩環氧樹脂之老化(黃化)。其中，US 7,361,938揭露一種螢光板構件來改善上述之散熱問題，該專利係直接將YAG螢光粉以約1700℃之溫度熱壓處理而成。前述手段所提供之螢光板，雖可避免樹脂螢光層老化的困擾且可降低光散色現象，然須使用大量螢光材料並進行多次高溫熱處理，所費不貲。
基於上述需求，本發明提供另一種螢光層及其製造方法，其可增進發光二極體之散熱效果，且本發明螢光層因不含有機樹脂，不會有老化(黃化)的問題，使得最後產品發光之品質穩定、經久、耐用。此外，本發明使用成本較低之煅燒粉並可於較低之溫度下進行燒結，可減少製作成本並降低製程難度，一舉克服先前技術中所面臨之眾多問題。
本發明之一目的在於提供一種螢光層，其係包含一螢光材料與一煆燒材料，且以該螢光層之總重量計，該螢光材料之含量係約5重量%至約95重量%。
本發明之另一目的在於提供一種藍寶石螢光板，其係包含一藍寶石基板及一位於該藍寶石基板上之如前述之螢光層。
本發明之又一目的在於提供一種製造螢光層之方法，其包括：混合一螢光材料與一煆燒材料以形成一生胚體薄層，其中以該生胚體薄層之總重量計，該螢光材料之用量為約5重量%至約95重量%；以該煆燒材料之共熔點(eutectic point)左右的溫度下，對該生坯體薄層進行熱處理。
本發明之再一目的在於提供一種製造藍寶石螢光板之方法，其包括：提供一藍寶石基板；混合一螢光材料與一煆燒材料以形成一生胚體薄層，其中以該生胚體薄層之總重量計，該螢光材料之用量為約5重量%至約95重量%；以及將該生胚體薄層置於該藍寶石基板上並對該生胚體薄層與該藍寶石基板進行熱處理，其中於該煆燒材料之共熔點左右的溫度下進行該熱處理。
本發明之又再一目的在於提供一種發光裝置，其包含一激發光源及一如前述之螢光層或藍寶石螢光板。
以下將參酌所附圖式具體地描述根據本發明之部分具體實施態樣；惟，在不背離本發明之精神下，本發明尚可以多種不同形式之態樣來實踐，不應將本發明保護範圍解釋為限於說明書所陳述者。此外，在所附圖式中，為明確起見可能誇示各物件及區域的尺寸，而未按照實際比例繪示。另，除非文中有另外說明，於本說明書中(尤其是在後述專利申請範圍中)所使用之「一」、「該」及類似用語應理解為包含單數及複數形式。
參考第1圖，係根據本發明之一具體實施態樣之螢光層的示意圖。其中，螢光層1係包含一螢光材料12與一煆燒材料11，且以煆燒材料11為結構主體。螢光材料12則分散於煅燒材料11中，較佳係均勻地分散於其中。所謂「以煆燒材料11為結構主體」，係指以煆燒材料11為空間上之主要連續相，以支撐螢光層1之立體結構。除第1圖所示之分散態樣以外，螢光材料12亦可以例如菱形交錯或斜紋等其他方式而分散於煅燒材料11中。
本發明所用之煆燒材料係包含一第一成分與一第二成分。其中，該第一成分可選自任何合宜的透光性陶瓷材料，例如氧化鋁(Al2 O3 )、二氧化矽(SiO2 )及其組合，較佳係使用氧化鋁與二氧化矽之組合作為第一成分。該第二成分係經選用，可破壞第一成分(即陶瓷材料)之部分鍵結結構使其熔點下降，以降低材料之熱處理溫度，即提供助熔的效果。第二成分係包含氧化鋇，且除氧化鋇之外，可視需要更包含另一物質以取代部分氧化鋇，該另一物質可為例如其他鹼土金屬(即不同於鋇之鹼土金屬)之氧化物，如氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)、及前述之任意組合等。該另一物質之取代量可視所欲之助熔效果、最終產品的應用及製作成本等加以調整，但通常不超過氧化鋇之約50莫耳%。
在本發明之部分實施態樣中，係使用a(BaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(2≦a≦3且8≦b≦12)作為煆燒材料。其中，當煅燒材料之第二成分更包含另一物質時，氧化鋇與該另一物質的總用量仍應使煅燒材料中各成分維持上述的比例關係。舉例言之，當第二成分由氧化鋇與氧化鈣所組成時，煅燒材料可表示為a((1-y )BaO、y CaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(0＜y ≦0.5、2≦a≦3且8≦b≦12)，當第二成分由氧化鋇、氧化鈣與氧化鎂所構成時，煅燒材料可表示為a((1-w-z )BaO、w CaO、z MgO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(0＜w +z ≦0.5、2≦a≦3且8≦b≦12)，以此類推。於後附實施例中，係例示使用a(BaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(2≦a≦3且9≦b≦11)作為煅燒材料。
可使用市面上常見的螢光材料於本發明中，以與煅燒材料提供螢光層，例如氮氧化物螢光材料、稀土類石榴石螢光材料等。根據本發明之一具體實施態樣，係使用稀土類石榴石螢光材料，例如M3-x Al5 O12 ：Cex (0＜x≦0.5)，M係Y、Lu或其組合。
根據比爾定律(Beer's Law)，螢光效益係由螢光層中之螢光材料含量以及螢光層厚度所決定，故可藉由調整該二參數以提供所欲之螢光效果。於本發明中，以螢光層之總重量計，螢光材料之含量一般為約5重量%至約95重量%，較佳為約20重量%至約70重量%，更佳約30重量%至約50重量%。當螢光材料之含量過低時，恐無法提供足夠、合意的發光效果；反之若含量過高，則螢光層內氣孔太多而影響發光效率。至於螢光層之厚度，通常係控制在約0.05毫米至約2毫米之範圍，較佳約0.2毫米至約1.5毫米之範圍。若螢光層厚度太薄，則製備過程中螢光層易發生損壞；反之若厚度太厚，則無法滿足現今微型化之需求。此外，在本發明之部分實施態樣中，可先製備一厚度較厚且尺寸較大之螢光層，隨後藉由研磨之方式薄化至所欲之厚度，並視實際需要裁切成適當之大小，以利後續使用。
本發明亦提供一種製造螢光層之方法，包括：混合一螢光材料與一煆燒材料以形成一生胚體薄層；以及對該生坯體薄層進行熱處理。可用於本發明方法中之螢光材料與煅燒材料的種類、用量與變化態樣均如前述。較佳地，螢光材料係M3-x Al5 O12 ：Cex (0<x≦0.5)，M係Y、Lu或其組合；煆燒材料為a(BaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(2≦a≦3且8≦b≦12)。於本發明方法之一具體實施態樣中，係選用a(BaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(2≦a≦3且9≦b≦11)作為煅燒材料。根據本發明之方法，以生胚體薄層之總重量計，螢光材料之用量為約5重量%至約95重量%，較佳為約20重量%至約70重量%，更佳約30重量%至約50重量%。
混合煆燒材料與螢光材料以形成生胚體薄層之手段並無任何特殊限制，可使用常見之乾式壓錠或濕漿成形。其中，當以濕漿成形時，螢光材料之含量計算係以生胚體薄層之乾料重量計(即不含溶劑或分散劑之重量)。此外，為增加生胚體薄層之結構強度，可視需要於其中混入少量之黏合劑，例如聚乙二醇，其可在約350℃之溫度下完全分解脫逸，故不會影響後續之製程及產物特性。
在本發明方法中所使用之煅燒材料除可直接自市面上取得外，亦可透過反應而自前驅物製得。例如，經由提供一前驅物混合物，接著於高於該前驅物混合物中各成分之熱分解溫度的溫度下，熱處理該前驅物混合物而提供，前述即所謂的固態反應法。
於上述固態反應法中，該前驅物混合物係包含一第一前驅物成分與一第二前驅物成分。該第一前驅物成分係選自以下群組：氧化鋁、氧化鋁之前驅物、二氧化矽、二氧化矽之前驅物、及前述之任意組合。所謂氧化鋁之前驅物係指可藉由加熱以形成氧化鋁者，例如含鋁之氫氧化物、有機酸鹽、無機酸鹽，具體例子如氫氧化鋁、檸檬酸鋁、醋酸鋁、硝酸鋁、碳酸鋁等；所謂二氧化矽之前驅物則指可藉由加熱以形成二氧化矽者，例如矽烷化合物，具體例子如四乙氧基矽烷(tetraethoxysilane，TEOS)、二甲氧基二甲基矽烷(dimethoxydimethylsilane)等。該第二前驅物成分係包含可藉由加熱以形成氧化鋇之氧化鋇的前驅物，例如氫氧化鋇、檸檬酸鋇、醋酸鋇、硝酸鋇、碳酸鋇等。在部分具體實施態樣中，該第二前驅物成分可更包含另一物質之前驅物，如其他鹼土金屬(即不同於鋇者)之氧化物的前驅物。所謂其他鹼土金屬之氧化物的前驅物，指可藉由加熱以形成鹼土金屬之氧化物者，例如含鹼土金屬之氫氧化物、有機酸鹽或無機酸鹽，具體例子如氫氧化鍶、氫氧化鈣、檸檬酸鍶、檸檬酸鈣、醋酸鍶、醋酸鈣、硝酸鍶、硝酸鈣、碳酸鍶、碳酸鈣等。於本發明之部分實施態樣，該第一前驅物成分係包含氧化鋁與二氧化矽，該第二前驅物成分則為碳酸鋇。可用於本發明方法中之前驅物混合物之組成與用量，主要視所欲煅燒材料而定，其相關說明與變化態樣如前述。
在獲得該前驅物混合物之後，接著於高於該前驅物混合物中各成分之熱分解溫度的溫度下，對該前驅物混合物進行熱處理，以獲得煅燒材料。其中，「熱分解溫度」係指各前驅物成分可受熱反應成高溫穩定之陶瓷相(通常係氧化物型態)之最低溫度。舉例言之，當前驅物成分為碳酸鋇時，其熱分解溫度為碳酸鋇熱分解為氧化鋇之溫度，而若前驅物成分已為高溫穩定陶瓷相如氧化鋁，則無須考慮其熱分解溫度。本發明所屬領域中具有通常知識者，在參酌本發明說明書後，可依其知識與前驅物成分之物種，選擇熱處理前驅物混合物之合宜條件。舉例言之，可於空氣氛圍中、在約750℃至約950℃溫度下，對該前驅物混合物進行熱處理。
根據本發明製造螢光層之方法，在獲得生胚體薄層之後，接著對該生胚體薄層進行熱處理以獲得該螢光層；其中，係於該煅燒材料之共熔點左右的溫度下進行該熱處理。易言之，對該生胚體薄層進行熱處理之溫度係視所使用之煆燒材料而定，綜合考量成本因素，較佳係於空氣或還原氛圍下，在低於約1500℃之溫度下進行。例如，於使用a(BaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(2≦a≦3且9≦b≦11)作為煆燒材料的情況下，可於空氣氛圍下、在約1000℃至約1300℃溫度下，對該生胚體薄層進行熱處理，較佳係在約1100℃至約1200℃溫度下，對該生生胚體薄層進行熱處理。
本發明之螢光層係利用煅燒材料取代傳統樹脂材料以封裝螢光材料，故可避免樹脂層老化(黃化)所導致的發光效率與品質下降的缺失。而基於提高螢光層之散熱效益或避免螢光層因熱應力破裂等考量，本發明之螢光層可與一散熱基板結合應用。
緣此，本發明另提供一種藍寶石螢光板。參考第2圖，係根據本發明之一具體實施態樣之藍寶石螢光板的示意圖，藍寶石螢光板100係包含一藍寶石基板2及一位於藍寶石基板2上之螢光層1。
本發明螢光板係採用藍寶石(氧化鋁)薄片作為基板，藍寶石基板之熱傳導係數為約30瓦/公尺‧K至40瓦/公尺‧K，可增進所應用之發光裝置的散熱效果並提升光轉換效果，且藍寶石基板之熱膨脹係數(5.8×10-6 /K)與一般二極體材料(如氮化鎵二極體為5.6×10-6 /K)相當，更可避免使用過程中因熱應力而產生破裂現象。本發明可採用任何市售之藍寶石基板，惟考量到成本效益，藍寶石基板之厚度較佳以約0.2毫米至約2毫米為宜，更佳為約0.3毫米至約0.6毫米。
另一方面，本發明亦提供一種製造藍寶石螢光板之方法，包括：提供一藍寶石基板；以如上述之製造螢光層之方法中所述之步驟提供一生胚體薄層；以及將該生胚體薄層置於該藍寶石基板上並對該生胚體薄層與該藍寶石基板進行熱處理，其中係於該煆燒材料之共熔點左右的溫度下進行該熱處理。
本發明方法所採用之藍寶石基板，如上述，其厚度較佳為約0.2毫米至約2毫米，更佳為約0.3毫米至約0.6毫米。
在提供該藍寶石基板及該生胚體薄層後，接著藉由熱處理而接合該二者，其中係先將生胚體薄層置於藍寶石基板上，並在煆燒材料之共熔點左右的溫度下對該生胚體薄層與該藍寶石基板進行熱處理，以使生胚體薄層之表面部分熔融並進一步與藍寶石基板接合。該熱處理溫度一般係視所使用之煆燒材料而定，綜合考量成本因素，較佳係於空氣或還原氛圍下，在低於約1500℃之溫度下進行。舉例言之，於使用a(BaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(2≦a≦3且9≦b≦11)作為煆燒材料的情況下，可於空氣氛圍中、約1000℃至約1300℃溫度下熱處理藍寶石基板與生胚體薄層，較佳係於約1200℃至約1300℃溫度下熱處理藍寶石基板與生胚體薄層。
本發明亦提供一種發光裝置，其係包含一激發光源及一如上述螢光層或藍寶石螢光板。第3圖為根據本發明之一具體實施態樣之發光裝置200的示意圖，其中激發光源5係與螢光層1接合。第4圖則為根據本發明之另一具體實施態樣之發光裝置201的示意圖，其中激發光源5係與藍寶石螢光板100接合。
在本發明之發光裝置中，激發光源之發射光波長應與螢光層中之螢光材料互相協配，即該激發光源之波長應可激發螢光層中之螢光材料，且該激發光源所發射之光可與該螢光材料受激發後所發射之螢光相混成白光。較佳之激發光源為藍光或紫外光二極體(包含雷射二極體)，其可激發大多數的螢光材料。舉例言之，藍光激發光源搭配含有YAG螢光材料之螢光層即可發出白光，紫外光發光二極體則可搭配含複數種螢光材料之藍寶石螢光板材以獲得白光。
根據本發明之發光裝置，激發光源與螢光層/藍寶石螢光板之接合方式並無特殊限定，只要使激發光源與螢光層/藍寶石螢光板穩固結合即可。舉例言之，可藉由一接著劑來黏合激發光源與螢光層/藍寶石基板。可用於本發明中之接著劑通常選用透光性樹脂接著劑，包含如環氧樹脂、聚醯胺樹脂等，較佳係併用金剛石粉、氮化鋁粉、氧化鋁粉或前述之任意組合等。亦或，可藉由物理貼合之方式(如扣件)使螢光層/藍寶石基板固定在激發光源上。除上述舉例方法外，本發明所屬領域中具有通常知識者在參酌本發明內容後，可因應實際需要採用合宜之接合方式。
在本發明又一具體實施態樣中，發光裝置中之激發光源可與一高導熱基板接合以增進發光裝置之散熱效果。高導熱基板之材料通常為金屬材料，較佳係銅、鋁或銅鋁合金等，蓋其具有較優越之散熱效果。
茲以下列具體實施態樣進一步例示說明本發明，惟該等態樣僅作為說明之用途，並無限制本發明範圍之含義。
實施例
[製備螢光層]
依2.5：1：10之莫耳比秤取BaCO3 、Al2 O3 及SiO2 並利用氧化鋁球磨珠濕式球磨歷時30分鐘，嗣後將所獲得之球磨漿料乾燥並獲得煆燒材料之前驅物混合物，隨後於空氣氛圍下，於約850℃之溫度下對該前驅物混合物進行熱處理歷時約4小時，獲得煆燒材料2.5(BaO)‧Al2 O3 ‧10(SiO2 )。
依約40：60之重量比秤取Y2.93 Al5 O12 :Ce0.07 及所得之煆燒材料2.5(BaO)‧Al2 O3 ‧10(SiO2 )，隨後並研磨混合並以乾式壓錠之方式形成厚度約1毫米之生胚體薄層。
將所得之生胚體薄層於空氣氛圍及約1140℃之溫度下熱處理歷時約2小時，獲得一厚度約0.8毫米之螢光層F，結構如第1圖所示.
[製備藍寶石螢光板]
依2.5：1：10之莫耳比秤取BaCO3 、Al2 O3 及SiO2 並利用氧化鋁球磨珠濕式球磨歷時30分鐘，嗣後將所獲得之球磨漿料乾燥並獲得煆燒材料之前驅物混合物，隨後於空氣氛圍下，於約850℃之溫度下對該前驅物混合物進行熱處理歷時約4小時，獲得煆燒材料2.5(BaO)‧Al2 O3 ‧10(SiO2 )。
依約36：64之重量比秤取Y2.93 Al5 O12 :Ce0.07 及所得之煆燒材料2.5(BaO)‧Al2 O3 ‧10(SiO2 )，隨後並研磨混合並以乾式壓錠之方式形成厚度約1毫米之生胚體薄層。
將所得之生胚體薄層置於一厚度為0.425毫米之藍寶石基板上，並於空氣氛圍及約1250℃之溫度下熱處理歷時約2小時，獲得一螢光層厚度為0.8毫米之藍寶石螢光板A，結構如第2圖所示。
[製備發光裝置]
*發光裝置I*
將藍寶石螢光板A固定於一藍光發光二極體(氮化鎵二極體)上，以獲得發光裝置I，如第4圖所示。
利用由杭州遠方光電信息有限公司出廠型號為PMS-80之紫外-可見-近紅外光譜分析儀，於電壓為3伏特，電流為0.2安培條件下測試發光裝置I之發光光譜，結果如第5圖所示。由第5圖可知，發光裝置I之發光光譜主要由一波長約為460奈米(藍光)之窄峰及一波長約為560奈米(黃光)之寬峰所構成。將第5圖之結果轉換至CIE(Commission Internatioale de i'Eclairage)座標圖即得到發光裝置I之混色結果(如第6圖所示)，其可獲得x=0.3065與y=0.3352之白光，此證實本發明之藍寶石螢光板可替代傳統之螢光材料膠體並獲得白光。
上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，並闡述本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者在不違背本發明之技術原理及精神下，可輕易完成之改變或安排，均屬本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍係如後附申請專利範圍所列。
1．．．螢光層
11．．．煆燒材料
12．．．螢光材料
100．．．藍寶石螢光板
2．．．藍寶石基板
200．．．發光裝置
201．．．發光裝置
5．．．激發光源
第1圖所示為根據本發明之一具體實施態樣之螢光層之示意圖。
第2圖所示為根據本發明之一具體實施態樣之藍寶石螢光板之示意圖。
第3圖所示為根據本發明之一具體實施態樣之發光裝置之示意圖。
第4圖所示為根據本發明之另一具體實施態樣之發光裝置之示意圖。
第5圖所示為根據本發明實施例中發光裝置I之發光光譜。
第6圖所示為根據本發明實施例中發光裝置I之放射光所轉換之CIE座標圖。
1．．．螢光層
11．．．煆燒材料
12．．．螢光材料

Claims (10)

  1. 一種螢光層，其係包含一螢光材料與一煆燒材料，其中該螢光材料為Y3-x Al5 O12 ：Cex (0<x≦0.5)，煆燒材料為a(BaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(2≦a≦3且9≦b≦11)，且以該螢光層之總重量計，該螢光材料之含量係約5重量%至約95重量%。
  2. 如請求項1之螢光層，其中，以該螢光層之總重量計，該螢光材料之含量係約20重量%至約70重量%。
  3. 如請求項1之螢光層，其厚度係約0.05毫米至約2毫米。
  4. 一種藍寶石螢光板，其包含：一藍寶石基板；以及一如請求項1至3中任一項之螢光層，位於該藍寶石基板上。
  5. 一種製造螢光層之方法，其包括：混合一螢光材料與一煆燒材料以形成一生胚體薄層，其中以該生胚體薄層之總重量計，該螢光材料之用量為約5重量%至約95重量%；以及於該煆燒材料之共熔點(eutectic point)左右的溫度下，對該生坯體薄層進行熱處理，其中，該螢光材料為Y3-x Al5 O12 ：Cex (0<x≦0.5)，煆燒材料為a(BaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(2≦a≦3且9≦b≦11)。
  6. 一種製造藍寶石螢光板之方法，其包括：提供一藍寶石基板；混合一螢光材料與一煆燒材料以形成一生胚體薄層，其中以該生胚體薄層之總重量計，該螢光材料之用量為約5重量%至約95重量%；以及 將該生胚體薄層置於該藍寶石基板上並對該生胚體薄層與該藍寶石基板進行熱處理，其中係於該煆燒材料之共熔點左右的溫度下進行該熱處理，其中，該螢光材料為Y3-x Al5 O12 ：Cex (0<x≦0.5)，煆燒材料為a(BaO)‧Al2 O3 ‧b(SiO2 )(2≦a≦3且9≦b≦11)。
  7. 如請求項5或6之方法，其中以該生胚體薄層之總重量計，該螢光材料之用量為約20重量%至約70重量%。
  8. 如請求項5或6之方法，其中係於空氣氛圍或還原氛圍中、約1000℃至約1300℃溫度下，對該生胚體薄層或該生胚體薄層與該藍寶石基板進行熱處理。
  9. 一種發光裝置，其包含：一激發光源；以及一如請求項1至3中任一項之螢光層、如請求項4之藍寶石螢光板、或如請求項5至8中任一項之方法所製得之螢光層或藍寶石螢光板。
  10. 如請求項9之發光裝置，其中該激發光源係藍光之發光二極體。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014198071A1 (zh) * 2013-06-14 2014-12-18 吉瑞高新科技股份有限公司 电子烟
US20150034106A1 (en) * 2013-07-30 2015-02-05 Qiuming Liu Electronic cigarette
JP6492824B2 (ja) * 2015-03-18 2019-04-03 宇部興産株式会社 光変換用セラミックス複合材料およびその製造方法
JP6672674B2 (ja) * 2015-09-30 2020-03-25 宇部興産株式会社 基板の製造方法及びそれによって得られた基板並びに発光装置の製造方法
JP7078509B2 (ja) * 2018-10-04 2022-05-31 デンカ株式会社 複合体、発光装置および複合体の製造方法
WO2023153241A1 (ja) * 2022-02-09 2023-08-17 日亜化学工業株式会社 波長変換モジュール、発光装置および、波長変換モジュールの製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4158012B2 (ja) 2002-03-06 2008-10-01 日本電気硝子株式会社 発光色変換部材
US7361938B2 (en) 2004-06-03 2008-04-22 Philips Lumileds Lighting Company Llc Luminescent ceramic for a light emitting device
JP5490407B2 (ja) 2005-03-14 2014-05-14 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 多結晶セラミック構造の蛍光体、及び前記蛍光体を有する発光素子
JP4966530B2 (ja) * 2005-09-15 2012-07-04 国立大学法人 新潟大学 蛍光体
KR100764148B1 (ko) * 2006-01-17 2007-10-05 루시미아 주식회사 시트상 형광체와 그 제조방법 및 이를 이용한 발광장치
DE102006037730A1 (de) * 2006-08-11 2008-02-14 Merck Patent Gmbh LED-Konversionsleuchtstoffe in Form von keramischen Körpern
JP5152687B2 (ja) 2006-12-07 2013-02-27 日本電気硝子株式会社 発光色変換材料
CN101671560A (zh) * 2008-12-04 2010-03-17 罗维鸿 应用于蓝光二极管的荧光粉
JP2011012215A (ja) 2009-07-03 2011-01-20 Covalent Materials Corp セラミックス複合体
CN101696085B (zh) * 2009-09-27 2012-02-08 南通大学 钇铝石榴石荧光玻璃及其制造方法和用途
JP2011238811A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Konica Minolta Opto Inc 波長変換素子および発光装置
JP5088977B2 (ja) 2010-08-18 2012-12-05 コバレントマテリアル株式会社 セラミックス複合体
TWM401206U (en) 2010-10-01 2011-04-01 China Glaze Co Ltd Substrate containing fluorescent powder and light emission device

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