TWI445805B - 螢光物質及使用彼之發光裝置 - Google Patents

螢光物質及使用彼之發光裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI445805B
TWI445805B TW100134626A TW100134626A TWI445805B TW I445805 B TWI445805 B TW I445805B TW 100134626 A TW100134626 A TW 100134626A TW 100134626 A TW100134626 A TW 100134626A TW I445805 B TWI445805 B TW I445805B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
fluorescent substance
emitting
wavelength range
peak
Prior art date
Application number
TW100134626A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201237147A (en
Inventor
Masahiro Kato
Yumi Fukuda
Aoi Okada
Original Assignee
Toshiba Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Kk filed Critical Toshiba Kk
Publication of TW201237147A publication Critical patent/TW201237147A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI445805B publication Critical patent/TWI445805B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/7734—Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77348—Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Description

螢光物質及使用彼之發光裝置 [相關申請案之交叉參考]
本申請案是基於且要求先前在2011年3月9日提出之日本專利申請案2011-051164及在2011年9月20日提出2011-205182之優先權；其整體內容併入本文作為參考。
具體例係關於一種量子效率優越之螢光物質及關於一種利用該物質之發光裝置。
利用發光二極體之LED發光裝置被用在很多儀器之顯示元件中，該等儀器係諸如移動裝置、PC周邊設備、OA設備、多種切換器、用於背後照明之光源及指示用板。LED發光裝置不僅強烈地需要具有高效率，也需要有優越之色彩提供，當用於一般照明，或需要傳送寬的色彩範圍，當用於背後照明時。為要加強發光裝置之效率，需要改良其中所用之螢光物質的效率。此外，鑑於實現高的色彩提供或寬的色彩範圍，較佳採用發白光裝置，其包含發藍光之激發源、在藍光激發下發出綠冷光之螢光物質及在藍光激發下發出紅冷光之另一螢光物質的結合物。
同時，高負荷之LED發光裝置在操作時產生熱，以致其內所用之螢光物質通常經加熱至約100℃至200℃。因此當加熱時，該螢光物質通常喪失發射強度。因此，需要提供一種即使溫度明顯上升也較少進行發射強度減少(溫度急降)之螢光物質。
經Eu活化之鹼土金屬正矽酸鹽之磷光體是在藍光激發下發綠或紅冷光之螢光物的典型實例，且因此較佳用在上述LED發光裝置中。該磷光體之發綠光的螢光物質顯出例如發光強度特性，諸如在藉由460奈米之光激發下73%之吸收率、85%之內部量子效率及62%之發光效率；且該磷光體之發紅光者顯示例如發光強度特性，諸如在藉由460奈米之光激發下82%之吸收率、66%之內部量子效率及54%之發光效率。包含在結合物中者的LED發光裝置給予具有此等高效率及此等高色彩範圍的白光，以致分別實現基於該激發光的186Im/W及一般色彩呈現指數Ra(rendering index)=86。
然而，若那些經Eu活化之鹼土金屬正矽酸鹽之磷光體被用在高負荷之LED發光裝置中，彼常進行上述之發射強度降低。特別地，當溫度上升時，那些螢光物質明顯地遭受溫度急降，但藍LED不受此影響以致其強度僅稍微降低。因此，由該裝置輻射所得之光易於喪失在由該藍LED之發射與由該螢光物質之冷光之間的平衡。另外，因為溫度急降係以不同方式作用在發綠及紅光之螢光物質上，故常難依照負荷增加，保持在所得光中綠與紅色彩的平衡。結果，有因藍、綠及紅發射之間的平衡喪失所引起之嚴重的色彩偏差。
現在將參考所附之圖式說明具體例。
本發明人已發現：藉由將發射中心元素併至結晶結構及組成二者皆限定之特別氧氮化物的螢光物質中，可以獲得發綠光之螢光物質，其顯出高的量子效率，給予強的發射強度且具有即使溫度上升發射強度也較不降低之令人滿意的溫度特性。另外，本發明人也已發現：藉由採用以上之發綠光之螢光物質與特別之發紅光者的結合，可以獲得一種即使利用高能量(亦即即使在高溫下)操作時也較少發生色彩偏差之發光裝置。
以下說明依照該具體例之發綠光之螢光物質以及利用該螢光物質之發光裝置。
發綠光之螢光物質
依照本具體例之一方面的發綠光的螢光物質(G)係由以下式(1)所示：
(Sr1-x Eux )3-y Al3+z Si13-z O2+u N21-w 　(1)
其中x、y、z、u及w是分別滿足0<x<1、-0.1≦y≦0.3、-3≦z≦1及-3<u-w≦1.5之條件的數目。
該元素Sr較佳以0.1莫耳%或更多量之發射中心元素Eu代替。若該量少於0.1莫耳%，則難以獲得足夠的冷光。該元素Sr可以完全地用發射中心元素Eu代替但若該代替量少於50莫耳%，則發射可能性之降低(濃度急降)可以儘可能地避免。
如式(1)所示的，本具體例之發綠光的螢光物質基本上包含Sr、Eu、Al、Si、O及N。然而，該物質可含有少量雜質，除非該等雜質破壞該具體例之效果。該等雜質可以在起始時含於原料中或可以在製造程序之過程中被帶入。雜質元素之實例包括Na、Ba、Ca、Mg、Cu、Fe、Pb、Cl、C及B。然而，即使其可被包含，其量不多於0.2%，較佳地不多於300ppm。
該具體例之發綠光的螢光物質(G)，當藉由在250至500奈米波長範圍內之光激發時，發出藍至綠的冷光，亦即，具有在490至580奈米波長範圍內之峰的冷光。
另外，x、y、z、u及w是分別滿足以下條件之數目：0<x≦1，較佳地0.001≦x≦0.5，-0.1≦y≦0.3，較佳地-0.1≦y≦0.15，更佳地-0.09≦y≦0.07，-3≦z≦1，較佳地-1≦z≦1，更佳地0.2≦z≦1，及-3<u-w≦1.5，較佳地-1<u-w≦1，更佳地-0.1≦u-w≦0.3。
依照該具體例之發綠光之螢光物質是以具有基本上同於Sr3 Al3 Si13 O2 N21 之結晶結構的無機化合物為底質。然而，其構成元素部分經該發光強度元素代替且每一元素之含量被調節於特定範圍內，且藉此可使該物質能顯出高的量子效率且具有在用於發光裝置時物質較少發生溫度急降的令人滿意的溫度特性。在下文中，此類晶體常稱為“Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體”。
Sr3 Al3 Si13 O2 N21 晶體屬於斜方晶系，且其晶格常數是a=14.76，b=7.46及c=9.03。
依照該具體例之螢光物質可藉由X光繞射或中子繞射確認。依照該具體例之一方面的螢光物質的典型的X光繞射圖形係顯示於圖1中。此意為：本具體例不僅包括一種顯現出與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 相同之X光繞射圖形的物質，也包括一種結晶結構中之構成元素被其他元素代替以致將晶格常數改變於特別範圍內的物質。Sr3 Al3 Si13 O2 N21 晶體之構成元素可用以下詳述之方式被其他元素代替。特別地，在該晶體中之Sr可以被發射中心元素Eu代替；Si之位址可用一或多種選自四價元素諸如Ge、Sn、Ti、Zr及Hf的元素填充；Al之位址可用一或多種選自三價元素諸如B、Ga、In、Sc、Y、La、Gd及Lu之元素填充；且O或N之位址可用一或多種選自O、N及C之元素填充。另外，Al及Si可互相代替且同時O及N可互相代替。該物質之實例包括Sr3 Al2 Si14 ON22 、Sr3 AlSi15 N23 、Sr3 Al4 Si12 O3 N20 、Sr3 Al5 Si11 O4 N19 、及Sr3 Al6 Si10 O5 N18 。這些物質之晶體結構屬於與該Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體相同族群。
在稍微發生元素代替之情況中，可以藉由以下簡單方法判斷物質之晶體結構是否屬於與該Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體相同族群。物質之X光繞射圖形被測量，且該繞射峰位置與在Sr3 Al3 Si13 O2 N21 之X光繞射圖形中者做比較。結果，若主峰位置是相同的，則那些晶體結構視為相同。
該晶體結構較佳含有一種成分，其藉由使用CuKa之特定X光(波長：1.54056)所測得之X光繞射圖形同時在選自以下之7或更多位置(較佳地在9或更多位置)上顯出繞射峰：15.2至15.5°、23.7至23.9°、25.7至25.9°、29.3至29.5°、30.9至31.1°、31.6至31.8°、31.9至32.1°、34.1至34.3°、34.8至35.0°、36.9至36.5°、37.4至37.6°，這些係鑑於繞射角度(2θ)。X光繞射圖形可以利用例如M18XHF22-SRA型之X光繞射計([商標]，由MAC Science Co. Ltd製造)測量。測量條件是例如管電壓：40kV，管電流：100 mA，及掃描速度：2°/分鐘。
依照該具體例之發綠光之螢光物質特徵也在於給予一種X光繞射圖形，其中位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有不大於0.14°之半寬度。在一般類似之螢光物質的圖形中繞射峰具有0.16°或更大之半寬度，且顯出與本具體例之物質一樣窄的半寬度的任何螢光物質迄今未知。這意為：該具體例之物質具有特別高之結晶度。另外，該具體例之螢光物質通常是板晶體型。
本具體例之發綠光的螢光物質給予一種X光繞射圖形，其中位於2θ=15.2至15.5之繞射峰具有不大於0.14°之半寬度，較佳不大於0.13°。在此，依照θ/2θ方法，利用薄膜X光繞射計(ATX-G[商標]，由Rigaku Corporation製造)測定半寬度。測定條件係如下。
X光源：CuKa 50 kV-300 mA
型態：1.0mm w×10.0mm h-ss 0.48°-0.5mmw×1.0mm h-(樣品)-0.5 mm w×1.0 mm h-0.5 mmw
測量條件：2θ/θ：5至65°，0.01°階，
掃描速度：0.5°/分鐘
發綠光之螢光物質的製造方法
對於製造依照該具體例之該發綠光之螢光物質的方法並無特別限制，只要彼提供具有以上特別組成且給予以上特別X光繞射圖形的物質。然而，尚未知道任何製造此種特別之螢光物質的具體方法。有鑒於此，現在發現以下方法以作為製造該螢光物質之方法。
該具體例之螢光物質可以從諸如以下之原料合成：Sr之氮化物及碳化物；Al及/或Si之氮化物、氧化物及碳化物；及該發射中心元素Eu之氧化物、氮化物及碳酸鹽。可用材料之實例包括Sr3 N2 、AlN、Si3 N4 、Al2 O3 及EuN。材料Sr3 N2 可以用Ca3 N2 、Ba3 N2 、Sr2 N、SrN或其混合物代替。在一般之製造方法中，那些材料被混合且燒製。然而，所要之物質不能藉由例如簡單之放置所有粉末狀材料於容器中，然後將彼等混合而獲得。有鑒於此，發現所要之螢光物質可以藉由以下步驟獲得：秤取材料以獲得所要之組成，以漸增所添加之量的方式混合該等材料，及在坩鍋中燒製所製備之粉末混合物。例如，在使用四種原料的情況中，彼等材料分別被秤取，然後最小量之材料與第二小量之材料混合。隨後，所得之混合物與第三小量之材料混合，最後所製備之混合物與最大量之材料混合。並不清楚為何所得之螢光物質的X光繞射光譜(亦即其晶體結構)藉由以漸增所添加之量的方式混合材料而改變，但假設理由是因為該等材料更均勻地混合。
材料例如在手套箱內之研缽中混合。該坩鍋係由例如氮化硼、氮化矽、碳化矽、碳、氮化鋁、SiAlON、氧化鋁、鉬或鎢製成。
該具體例之發綠光的螢光物質可以藉由將原料燒製一段預定時間而獲得。特別地，在製造該具體例之綠螢光物質的方法中，燒製時間較佳是長的。特別地，該燒製時間通常不短於2小時，較佳不短於4小時，更佳地不短於6小時，且最佳地不短於8小時。這是因為若該燒製時間太短，則該晶體增長不足以致量子效率可被降低。該燒製可以全部一次地或連續二或多次地進行。若該燒製連續二或多次地進行，該中間產物較佳在燒製程序之間的間隔中被燒製。
燒製較佳在高於大氣壓之壓力下進行。壓力較佳不低於5大氣壓以防止該氮化矽在高溫下分解。該燒製溫度較佳是在1500至2000℃範圍內，更佳地在1600至1900℃範圍內。若溫度低於1500℃，則常難以獲得所要之螢光物質。另一方面，若溫度高於2000℃，則恐怕該等材料或產物可被昇華。另外，該燒製較佳係在N2 氛圍中進行，因為AIN易於被氧化。在那情況中，N2 /H2 混合氣體氛圍也是可用的。
然後粉末狀之燒製產物視需要進行後處理諸如清洗以獲得該具體例之螢光物質。若進行時，可以利用酸或純水進行清洗。
發紅光之螢光物質
在該具體例之發光裝置中可用之發紅光的螢光物質(R)是例如由下式(2)表示：
(Sr1-x’ Eux’ )a Sib AlOc Nd 　(2)
其中x’、a、b、c及d是分別滿足0<x’<0.4(較佳地0.02≦x’≦0.2)、0.55<a<0.80(較佳地0.66≦a≦0.69)、2<b<3(較佳地2.2≦b≦2.4)、0<c≦0.6(較佳地0.43≦c≦0.51)及4<d<5(較佳地4.2≦d≦4.3)之條件的數目。
在該具體例之發光裝置中可用的發紅光之螢光物質(R)之一是以具有基本上與Sr2 Si7 Al3 ON13 相同晶體結構之無機化合物為底質。然而，其構成之元素部分地用發光強度元素代替且將每一元素之含量調節於特別範圍內，且藉此可使該物質能顯出高的量子效率。
以上之發紅光的螢光物質可以藉由X光繞射或中子繞射確認。此意為：該發紅光之螢光物質不僅包含一種顯現出與Sr2 Si7 Al3 ON13 相同之X光繞射圖形的物質，也包含一種具有內部構成元素被其他元素代替以致將晶格常數改變於特別範圍內的晶體結構的物質。Sr2 Si7 Al3 ON13 晶體之構成元素可以以下詳述之方式用其他元素代替。特別地，在該晶體中之Sr可用發射中心元素Eu代替；Si之位址可用一或多種選自諸如Ge、Sn、Ti、Zr及Hf之四價元素的元素填充；Al之位址可用一或多種選自諸如B、Ga、In、Sc、Y、La、Gd及Lu之三價元素的元素填充；且O或N之位址可用一或多種選自O、N及C之元素填充。另外，Al及Si可互相取代且同時O及N可互相取代。該物質之實例包括Sr3 Al2 Si14 ON22 、Sr3 AlSi15 N23 、Sr3 Al4 Si12 O3 N20 、Sr3 Al5 Si11 O4 N19 、及Sr3 Al6 Si10 O5 N18 。這些物質之晶體結構屬於與該Sr2 Si7 Al3 ON13 型晶體相同族群。
在稍微發生元素代替之情況中，可以藉由與上述用於發綠光之螢光物質相同之簡單方法判斷物質之晶體結構是否屬於與該Sr2 Si7 Al3 ON13 型晶體相同族群。
發紅光之螢光物質的製造方法
在該具體例中可用之該發紅光的螢光物質可從諸如以下之原料合成：Sr之氮化物、碳化物及氰醯胺；Al及/或Si之氮化物、氧化物及碳化物；及發射中心元素Eu之氧化物、氮化物及碳酸鹽。可用材料之實例包括Sr3 N2 、AlN、Si3 N4 、Al2 O3 及EuN。材料Sr3 N2 可用Ca3 N2 、Ba3 N2 、Sr2 N、SrN或其混合物代替。秤取且混合那些材料以獲得所要之組成物，然後粉末混合物在坩鍋中燒製以製造所要之螢光物質。該等材料例如在手套箱內之研缽中混合。該坩鍋係由例如氮化硼、氮化矽、碳化矽、碳、氮化鋁、SiAlON、氧化鋁、鉬或鎢製成。
在該具體例中可用之紅螢光物質可藉由將原料混合物燒製一段預定之時間獲得。燒製時間通常不長於4小時，較佳地3小時或更短，更佳地2小時或更短，最佳地1小時或更短。這是因為若該燒製時間太長，則晶體黏聚以致增加顆粒尺寸且因此降低量子效率。另外，若燒製時間太長，則所得之產物易於含有減量之具有特別的縱橫比的晶體。然而，鑒於使反應完全進行之觀點，該燒製時間較佳是不短於0.1小時，更佳不短於0.1小時，最佳不短於0.5小時。燒製可全部一次地或連續二或多次地進行。
燒製較佳是在高於大氣壓之壓力下進行。該壓力較佳不低於5大氣壓以防止氮化矽在高溫下分解。燒製溫度較佳是在1500至2000℃之範圍內，更佳在1600至1900℃之範圍內。若溫度低於1500℃，則常難以獲得所要之螢光物質。另一方面，若溫度高於2000℃，則恐怕該等材料或產物可被昇華。另外，該燒製較佳係在N2 氛圍中進行，因為AIN易於被氧化。在那情況中，N2 /H2 混合氣體氛圍也是可用的。
粉末狀之燒製產物視需要則進行後處理諸如清洗以獲得該具體例之螢光物質。若進行時，可以利用酸或純水進行清洗。
發藍光之螢光物質
如以下描述的，該具體例之發光裝置包含結合之上述之發紅及綠光的螢光物質。此外，該裝置可另外包含發藍光之螢光物質。對於發藍光之螢光物質並無特別限制，只要彼發出具有在400至490奈米波長範圍內之峰的冷光。
然而，若該發藍光之螢光物質具有差的溫度特性，則由該裝置所輻射出之光當溫度依照所施加之能量增加而上升時可具有向黃色端變動的色度。特別是若需要白光時，則這可以是一問題。因此，為要達成本具體例之目的，亦即為提供一種較少進行色彩偏差之發光裝置，該發藍光之螢光物質較佳具有與該發紅及綠光之螢光物質一樣優越之溫度特性。
較佳之發藍光之螢光物質的實例包括(Ba,Eu)MgAl10 O17 、(Sr,Ca,Ba,Eu)10 (PO4 )5 Cl2 及(Sr,Eu)Si9 Al19 ON31 。
發光裝置
依照該具體例之發光裝置包含以上之螢光物質及能激發那些螢光物質之發光元件。
依照該具體例之一方面的裝置包含：作為激發源之LED；及上述發紅光之螢光物質(R)與上述發綠光之螢光物質(G)的結合物，二者分別在由該LED所放出之光的激發下發出冷光。因此，該發光裝置幅射出由該LED及該紅及綠螢光物質之發射所合成之光。
依照該具體例之另一方面的發光裝置包含：作為激發源之LED；及以上發紅光之螢光物質(R)、以上發綠光之螢光物質(G)與發藍光之螢光物質(B)的結合物，三者者分別在由該LED所放出之光的激發下發出冷光。
依照該具體例之任一方面的裝置必要包含特別之發紅光的螢光物質(R)及特別之發綠光的螢光物質(G)之結合物，且藉此在該裝置作用時避免喪失在由該裝置所輻射出之光中的紅與綠之間的色彩平衡以致防止色彩偏差。另外，因為在操作時較少有溫度急降，那些特別之螢光物質幾乎不喪失其與來自該LED之發射及與來自該發藍光之螢光物質的藍冷光的發光強度平衡。這也有助於防止色彩偏差。
在本具體例中，該發紅及綠光之螢光物質二者較少進行溫度急降。彼等因此能實現一種將光輻射之發光裝置，其中即使當該裝置係利用高能量操作時，紅及綠光成分較少變動。另外，因為在室溫至約200℃之溫度下在該二物質上，該溫度急降作用程度類似，彼也能實現一種輻射出較少有紅及綠光成分之色彩偏差的光的發光裝置，當該裝置溫度因利用高能量之操作而增加時。雖然即使發光裝置內部所用之發紅及綠光之螢光物質不同於在本具體例中所規定之物質，也可能製造發光裝置，但此種裝置與該具體例之裝置相比，通常不能完全得利於色彩偏差之防止效果。
若使用時，該發藍光之螢光物質較佳進行該溫度急降至與該發紅及綠光者相同的程度，因為可以進一步有效地防止色彩偏差。然而，因為來自該發藍光之螢光物質的冷光可用作為激發之發光元件的LED的發射來補償，該發藍光之螢光物質不需要如該發紅及綠光之螢光物質一樣嚴格地被調節。
在該裝置中所用之發光元件依照被合用之螢光物質合適地被選擇。特別地，需要使由該發光元件所放出之光能激發該等螢光物質。另外，若該裝置較佳是要輻射出白光，則該發光元件較佳放出一種具有使該光可與由該螢光物質所發出之光互補的波長的光。
鑑於以上，若該裝置包含該紅及綠螢光物質，發光元件(S1)通常被選擇以致彼放出在250至500奈米波長範圍內的光。若該裝置包含該紅、綠及藍螢光物質，發光元件(S2)通常被選擇以致彼放出250至430奈米之光。
依照該具體例之發光裝置可以是任何一般已知之發光裝置型。圖2是概略說明該具體例之發光裝置的垂直剖面視圖。
在圖2中所示之發光裝置中，樹脂系統100包含經模製以作為部份導線架之導線101及102，以及藉由與該導線架一同統整模製所形成之樹脂組件103。該樹脂組件103有凹面105，其中上方開口大於底部。在該凹面之側壁上，提供反射表面104。
在該凹面105之近乎圓形之底部的中心，利用Ag膏或類似者安裝發光元件106。該發光元件106之實例包括發光二極體及雷射二極體。該發光元件可輻射出UV光。對於該發光元件無特別限制。因此，也可能採用一種能發出藍光、藍紫光或近UV之光以及UV光的元件。例如，可以使用半導體發光元件諸如GaN型作為發光元件。發光元件106之電極(未顯示)可分別利用由Au或類似者製成之結合用電線107及108連接至該導線101及102。該導線101及102之位置可以合適地修正。
在該樹脂組件103之凹面105中，提供磷光體層109。為形成該磷光體層109，含有該具體例之螢光物質的混合物110可被分散或沉澱在由聚矽氧樹脂或類似者所製成之樹脂層111中，其量為5至50重量%。該具體例之螢光物質包含具有高共價性之氧氮化物基質，且因此通常是疏水的以致彼與該樹脂具有良好相容性。因此，防止在該樹脂與該螢光物質間之界面上的發散以足夠改良光提取(light-extraction)效率。
發光元件106可以是屬於倒裝晶片型，其中n型及p型電極放置在相同平面上。此元件可避免與電線有關之麻煩諸如電線之中斷或移位及藉由電線之光吸收作用。在那情況中，因此，可能獲得在可靠性及在發光強度上皆優越之半導體發光裝置。另外，也可能在該發光元件106中利用n型基底以製造構成如以下描述之發光裝置。在該裝置中，n型電極被形成在n型基底之背部表面上，但p型電極被形成在該基底之半導體層的上方表面上。n型電極及p型電極之一安裝在該導線之一者上，且另一電極藉由電線連接至另一導線。該發光元件106之尺寸及該凹面105之大小及形狀可以合適地改變。
依照該具體例之發光裝置不限於如圖2中所示之包裝杯型(package cup-type)，且可自由地適用於任何形式之裝置。例如，即使將依照該具體例之螢光物質用在殼型或表面安裝型之發光裝置中，也可以獲得相同效果。
該具體例另外藉由以下絕非限制該具體例之實例說明。
實例1
在真空手套箱中秤取做為原料之含量分別為2.579克、0.232克、4.583克、0.476克及1.339克之Sr3 N2 、EuN、Si3 N4 、Al2 O3 及AlN且在瑪瑙研缽中乾混合。該混合物置於BN坩鍋中，然後在1850℃下及在7.5 atm之N2 氛圍下燒製4小時，以合成螢光物質(R1)，其設定之組成為(Sr0.95 Eu0.05 )2 Al3 Si7 ON13 。
在燒製後物質(R1)為橘色粉末狀，且當利用黑光激發時發出紅冷光。
在真空手套箱中分開地秤取含量分別為2.676克、0.398克、6.080克、0.680克及0.683克之Sr3 N2 、EuN、Si3 N4 、Al2 O3 及AlN，然後在瑪瑙研缽中以漸增所添加之量方式乾混合。該混合物置於BN坩鍋中，然後在1850℃下及在7.5 atm之N2 氛圍下燒製4小時，以合成螢光物質(G1)，其設定之組成為(Sr0.92 Eu0.08 )3 Al3 Si13 O2 N21 。
在燒製後之物質(G1)是黃綠色粉末狀，且當利用黑光激發時發出綠冷光。圖3顯示一種在藉由457奈米之光的激發下該發綠光之螢光物質(G1)的發射光譜。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.139°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是56%。利用絕對PL量子產率測量系統(C9920-02G[商標]，由Hamamatsu Photonics K.K.製造)測量且計算該發光效率，假設該效率被視為是100%，若施加至該物質之所有量子被完全吸收且轉換成在與該入射波長不同波長下所發出之冷光。
藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。圖4顯示從該發綠光之螢光物質(G1)及該發紅光者(R1)所發出之冷光與溫度關係作圖。該等作圖被常態化以致發射強度在室溫下被視為1.0。該裝置具有依照圖5之結構。特別地，發出具有在455奈米之峰的光的LED 402被焊接在8毫米平方之AIN包裝基底401上，且利用金電線403連接至電極。然後利用透明樹脂404覆蓋LED成圓頂狀，且該圓頂利用透明樹脂層405覆蓋，該層405含有30重量%之能發出具有在598奈米之峰的冷光的該發紅光的螢光物質(R1)。另外，在其上形成另一含有30重量%之該螢光物質(G1)的透明樹脂層406，以製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、67.9 Im/W之發光通量效率及Ra=86。圖6顯示所製造之裝置的發射光譜。
在驅動電流被逐漸增加至350 mA的同時，該裝置之發光特性以上述之方式測量。由於圖7中所示之結果，色度變動即使在驅動電流被增加時係在如此小範圍內以致不偏離由JIS(日本工業標準)所規定之色度範圍，即使在該裝置係利用350 mA操作時。發光通量效率及Ra也是在下述之此種小範圍內變動：240 mA下分別為52.0 Im/W及Ra=79；在300 mA下分別為48.3 Im/W及Ra=77；及在350 mA下分別為43.9 Im/W及Ra=75。在圖7中，801至805區分別對應於由JIS所規定之日光、天然白、白、暖白及熾熱色之色度範圍，但806區對應於普朗克軌跡(Planckian locus)。
實例2
以如實例1之相同方式合成發紅光之螢光物質(R1)。然後重複實例1之程序，除了燒製時間改為6小時以合成發綠光之螢光物質(G2)。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.137°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是62%。
以如同實例1中之相同方式，藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、73.8 Im/W之發光通量效率及Ra=79。圖8顯示所製造之裝置的發射光譜。
在驅動電流逐漸增至350 mA的同時，以如上述之方式測量該裝置之發光特性。由於圖9中所示之結果，色度變動即使在驅動電流被增加時係在如此小範圍內。發光通量效率及Ra也是在下述之此種小範圍內變動：240 mA下分別為56.8 Im/W及Ra=78；在300 mA下分別為53.5 Im/W及Ra=77；及在350 mA下分別為49.1 Im/W及Ra=76。
實例3
以如實例1之相同方式合成發紅光之螢光物質(R1)。然後重複實例1之程序，除了燒製時間改為8小時以合成發綠光之螢光物質(G3)。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.134°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是64%。
以如同實例1中之相同方式，藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、64.8 Im/W之發光通量效率及Ra=90。圖10顯示在20 mA驅動電流下作用之所製造之裝置的發射光譜。
在驅動電流逐漸增至350 mA的同時，以如上述之方式測量該裝置之發光特性。由於圖11中所示之結果，色度變動即使在驅動電流被增加時係在如此小範圍內，以致不偏離藉由JIS(日本工業標準)所規定之色度範圍，即使當該裝置係利用350 mA操作。發光通量效率及Ra也是在下述之此種小範圍內變動：240 mA下分別為51.0 Im/W及Ra=85；在300 mA下分別為48.0 Im/W及Ra=84；及在350 mA下分別為44.3 Im/W及Ra=82。
實例4
以如實例1之相同方式合成發紅光之螢光物質(R1)。然後重複實例1之程序，除了燒製氛圍改為H2 ：N2 =5：5之氛圍，以合成發綠光之螢光物質(G4)。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.129°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是62%。
藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。特別地，發出具有在390奈米之峰的光的LED被焊接在8毫米平方之AIN包裝基底上，且利用金電線連接至電極。然後利用透明樹脂覆蓋LED成圓頂狀，且該圓頂利用透明樹脂層覆蓋，該層含有30重量%之能發出具有在598奈米之峰的冷光的該發紅光的螢光物質(R1)。另外，在其上疊合另一含有30重量%之螢光物質(G4)的透明樹脂層，還有另一含有30重量%之發藍光的螢光物質(Ba0.9 Eu0.1 )MgAl10 O17 (B1)的透明樹脂層，以製造發光裝置。圖12顯示分別藉由該發綠、紅及藍光之螢光物質(G4)、(R1)及(B1)所給之發射強度與溫度的關係，假設在室溫下之強度視為1.0。
所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、62.39 Im/W之發光通量效率及Ra=90。圖13顯示所製造之裝置的發射光譜。
在驅動電流逐漸增至350 mA的同時，以如上述之方式測量該裝置之發光特性。由於圖14中所示之結果，色度變動即使在驅動電流被增加時係在如此小範圍內，以致不偏離藉由JIS(日本工業標準)所規定之天然白的色度範圍，即使當該裝置係利用350 mA操作。發光通量效率、Ra及色度也是在下述之此種小範圍內變動：240 mA下分別為47.7 Im/W、Ra=89及(x,y)=(0.341,0.348)；在300 mA下分別為44.7 Im/W、Ra=88及(x,y)=(0.339,0.349)；及在350 mA下分別為41.5 Im/W、Ra=88及(x,y)=(0.336,0.347)。
實例5
以如實例1之相同方式合成發紅光之螢光物質(R1)。然後重複實例2之程序，除了燒製氛圍改為H2 ：N2 =5：5之氛圍，以合成發綠光之螢光物質(G5)。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.119°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是60%。
以如同實例4中之相同方式，藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、70.49 Im/W之發光通量效率及Ra=81。圖15顯示所製造之裝置的發射光譜。
在驅動電流逐漸增至350 mA的同時，以如上述之方式測量該裝置之發光特性。由於圖16中所示之結果，色度變動即使在驅動電流被增加時係在如此小範圍內，以致不偏離藉由JIS(日本工業標準)所規定之天然白的色度範圍，即使當該裝置係利用350 mA操作。發光通量效率、Ra及色度也是在下述之此種小範圍內變動：240 mA下分別為53.5 Im/W、Ra=81及(x,y)=(0.341,0.348)；在300 mA下分別為50.2 Im/W、Ra=81及(x,y)=(0.340,0.346)；及在350 mA下分別為46.1 Im/W、Ra=81及(x,y)=(0.337,0.343)。
實例6
以如實例1之相同方式合成發紅光之螢光物質(R1)。然後重複實例3之程序，除了燒製氛圍改為H2 ：N2 =5：5之氛圍，以合成發綠光之螢光物質(G6)。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.117°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是55%。
以如同實例4中之相同方式，藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、59.79 Im/W之發光通量效率及Ra=92。圖17顯示所製造之裝置的發射光譜。
在驅動電流逐漸增至350 mA的同時，以如上述之方式測量該裝置之發光特性。由於圖18中所示之結果，色度變動即使在驅動電流被增加時係在如此小範圍內，以致不偏離藉由JIS(日本工業標準)所規定之天然白的色度範圍，即使當該裝置係利用350 mA操作。發光通量效率、Ra及色度也是在下述之此種小範圍內變動：240 mA下分別為46.5 Im/W、Ra=91及(x,y)=(0.34,0.351)；在300 mA下分別為43.5 Im/W、Ra=81及(x,y)=(0.339,0.35)；及在350 mA下分別為39.9 Im/W、Ra=90及(x,y)=(0.336,0.348)。
實例7
在真空手套箱內之瑪瑙研缽中秤取做為原料之份量分別為0.664克、0.792克、3.788克及7.009克之SrCO3 、Eu2 O3 、Si3 N4 及AlN且乾混合。該混合物置於BN坩鍋中，然後在1800℃下及在7.5 atm之N2 氛圍下燒製4小時，以合成螢光物質(B2)，其設定之組成為(Sr0.50 Eu0.50 )3 Si9 Al19 ON31 。
然後重複實例1之程序以合成發綠及紅光之螢光物質(G1)及(R1)。圖19顯示分別藉由該發綠、紅及藍光之螢光物質(G1)、(R1)及(B2)所給之發射強度與溫度的關係，假設在室溫下之強度視為1.0。
以如同實例4中之相同方式，藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、56.09 Im/W之發光通量效率及Ra=89。圖20顯示所製造之裝置的發射光譜。
在驅動電流逐漸增至350 mA的同時，以如上述之方式測量該裝置之發光特性。由於圖21中所示之結果，色度變動即使在驅動電流被增加時係在如此小範圍內，以致不偏離藉由JIS(日本工業標準)所規定之天然白的色度範圍，即使當該裝置係利用350 mA操作。發光通量效率、Ra及色度也是在下述之此種小範圍內變動：240 mA下分別為43.9 Im/W、Ra=85及(x,y)=(0.331,0.340)；在300 mA下分別為43.9 Im/W、Ra=85及(x,y)=(0.329,0.339)；及在350 mA下分別為38.0 Im/W、Ra=84及(x,y)=(0.327,0.337)。
實例8
以如實例1之相同方式合成發紅光之螢光物質(R1)。在真空手套箱中秤取做為原料之Sr3 N2 、EuN、Si3 N4 、Al2 O3 及AlN。重複G1之製造程序，除了分別秤取份量為2.676克、0.398克、6.548克、0.340克及0.547克之Sr3 N2 、EuN、Si3 N4 、Al2 O3 及AlN，以合成發綠光之螢光物質(G7)。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.124°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是59%。
以如同實例4中之相同方式，藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、58.35 Im/W之發光通量效率及Ra=88。
實例9
以如實例1之相同方式合成發紅光之螢光物質(R1)。重複G1之製造程序，除了分別秤取份量為2.676克、0.398克、6.431克、0.425克及0.581克之Sr3 N2 、EuN、Si3 N4 、Al2 O3 及AlN，以合成發綠光之螢光物質(G8)。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.137°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是59%。
以如同實例4中之相同方式，藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、58.37 Im/W之發光通量效率及Ra=90。
實例10
以如實例1之相同方式合成發紅光之螢光物質(R1)。重複G1之製造程序，除了分別秤取份量為2.676克、0.398克、6.314克、0.510克及0.615克之Sr3 N2 、EuN、Si3 N4 、Al2 O3 及AlN，以合成發綠光之螢光物質(G9)。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.126°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是62%。
以如同實例4中之相同方式，藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、61.21 Im/W之發光通量效率及Ra=92。
比較用實例1
以如實例1中之相同方式合成發紅光之螢光物質(R1)。然後重複實例1之程序，除了所有之粉末狀材料被秤取，全部置於坩鍋中且全部一次地乾混合，以合成發綠光之螢光物質(G10)以供比較。
在燒製後之物質(G10)是黃綠色粉末狀，且當利用黑光激發時發出綠冷光。圖22顯示一種在藉由457奈米之光的激發下該發綠光之螢光物質(G10)的發射光譜。此物質之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.164°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是47%。
圖23顯示分別藉由該發綠及紅光之螢光物質(G10)及(R1)所給予之發射強度與溫度的關係，假設在室溫下之該強度視為1.0。
以如同實例4中之相同方式，藉由使用那些螢光物質製造發光裝置。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、24.0 Im/W之發光通量效率及Ra=91。圖24顯示所製造之裝置的發射光譜。
在驅動電流逐漸增至350 mA的同時，以如上述之方式測量該裝置之發光特性。由於圖25中所示之結果，色度變動在驅動電流被增加時係在如此大範圍內，以致明顯地偏離藉由JIS(日本工業標準)所規定之色度範圍。發光通量效率及Ra也減低至在下述之如此大的程度上：240 mA下分別為15.5 Im/W及Ra=72；在300 mA下分別為14.0 Im/W及Ra=66；及在350 mA下分別為12.2 Im/W及Ra=53。
比較用實例2
重複實例3中之合成發綠光之螢光物質(G3)的程序，除了所有之粉末狀材料被秤取，全部置於坩鍋中且全部一次地乾混合，以合成發綠光之螢光物質(G11)以供比較。
在燒製後，此物質(G11)之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.158°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是48%。
比較用實例3
重複實例4中之合成發綠光之螢光物質(G4)的程序，除了所有之粉末狀材料被秤取，全部置於坩鍋中且全部一次地乾混合，以合成發綠光之螢光物質(G12)以供比較。
在燒製後，此物質(G12)之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.147°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是49%。
比較用實例4
重複實例6中之合成發綠光之螢光物質(G6)的程序，除了所有之粉末狀材料被秤取，全部置於坩鍋中且全部一次地乾混合，以合成發綠光之螢光物質(G13)以供比較。
在燒製後，此物質(G13)之X光繞射圖形被測量且發現其主峰與Sr3 Al3 Si13 O2 N21 型晶體之主峰幾乎相同。也發現：位於2θ=15.2至15.5°的繞射峰具有0.148°之半寬度。另外，該物質之發光效率據發現是46%。
(發光效率的比較)
圖26顯示與在實例及比較用實例中分別製造之發綠光之螢光物質相關的在發光效率與X光繞射峰之半寬度間的關係。
比較用實例5
以如下方式製造發光裝置。特別地，發出具有在455奈米之峰的光的LED被焊接在8毫米平方之AIN包裝基底上，且利用金電線403連接至電極。然後利用透明樹脂覆蓋LED成圓頂狀，且該圓頂利用透明樹脂層覆蓋，該層含有40重量%之能發出具有在585奈米之峰的冷光的該發紅光的螢光物質(Ba0.1 Sr0.8 Ca0.1 )2 SiO4 ：Eu2+ 。另外，在其上形成另一含有30重量%之發綠光的螢光物質(Ba0.1 Sr0.8 )2 SiO4 ：Eu2+ 的透明樹脂層，以製造具有依照圖5之結構的發光裝置。圖27顯示分別藉由該發綠及紅光之螢光物質所給予之發射強度與溫度的關係，假設在室溫下之強度視為1.0。所製造之裝置放置於一整合的球體中，然後以20 mA及3.1V作用。所輻射之光被觀察且發現是具有(0.345,0.352)之色度、5000K之色彩溫度、68.6 Im/W之發光通量效率及Ra=86。圖28顯示在20 mA驅動電流下作用之所製造之裝置的發射光譜。
在驅動電流逐漸增至350 mA的同時，以如上述之方式測量該裝置之發光特性。由於圖29中所示之結果，色度變動在驅動電流被增加時係在如此大範圍內，以致明顯地偏離藉由JIS(日本工業標準)所規定之色度範圍。發光通量效率及Ra也減低至在下述之如此大程度上：240 mA下分別為43.9 Im/W及Ra=76；在300 mA下分別為33.9 Im/W及Ra=68；及在350 mA下分別為26.9 Im/W及Ra=57。
雖然已描述某些具體例，這些具體例僅作為例舉呈現，且無意限制本發明之範圍。事實上，本文中所述之新穎方法及系統可用多種其他形式具體表現；另外，在本文所述之方法及系統形式中可以有不同之省略、取代及改變，卻不偏離本發明之精神。意圖使所附之申請專利範圍及其同等物涵蓋在本發明之範圍及精神中之形式或修正。
100．．．樹脂系統
101,102．．．導線
103．．．樹脂組件
104．．．反射表面
105．．．凹面
106．．．發光元件
107,108．．．結合用電線
109．．．磷光體層
110．．．含有該具體例之螢光物質的混合物
111．．．樹脂層
圖1是依照該具體例之一方面的螢光物質的X光繞射圖形。
圖2顯示垂直剖面視圖，其概略說明一種利用依照該具體例之一方面的螢光物質的發光裝置。
圖3顯示藉由在460奈米之光的激發下，在實例1至4中所製造之發綠光之螢光物質的發射光譜。
圖4顯示給予在實例1中所用之螢光物質的溫度特性的圖。
圖5顯示垂直剖面視圖，其概略說明在實例1中所製造之發光裝置。
圖6顯示在實例1中所製造之發光裝置的發射光譜。
圖7顯示與在實例1中所製造之發光裝置相關之色度點(chromaticity point)(2度視領域)與驅動電流之間的關係。
圖8顯示在實例2中所製造之發光裝置的發射光譜。
圖9顯示與在實例2中所製造之發光裝置相關之色度點(2度視領域)與驅動電流之間的關係。
圖10顯示在實例3中所製造之發光裝置的發射光譜。
圖11顯示與在實例3中所製造之發光裝置相關之色度點(2度視領域)與驅動電流之間的關係。
圖12顯示給予在實例4中所使用之螢光物質的溫度特性的圖。
圖13顯示在實例4中所製造之發光裝置的發射光譜。
圖14顯示與在實例4中所製造之發光裝置相關之色度點(2度視領域)與驅動電流之間的關係。
圖15顯示在實例5中所製造之發光裝置的發射光譜。
圖16顯示與在實例5中所製造之發光裝置相關之色度點(2度視領域)與驅動電流之間的關係。
圖17顯示在實例6中所製造之發光裝置的發射光譜。
圖18顯示與在實例6中所製造之發光裝置相關之色度點(2度視領域)與驅動電流之間的關係。
圖19顯示給予在實例7中所用之螢光物質的溫度特性的圖。
圖20顯示在實例7中所製造之發光裝置的發射光譜。
圖21顯示與在實例7中所製造之發光裝置相關之色度點(2度視領域)與驅動電流之間的關係。
圖22顯示在藉由460奈米之光激發下在比較用實例1中所製造之發綠光之螢光物質的發射光譜。
圖23顯示給予在比較用實例1中所用之螢光物質的溫度特性的圖。
圖24顯示在比較用實例1中所製造之發光裝置的發射光譜。
圖25顯示與在比較用實例1中所製造之發光裝置相關之色度點(2度視領域)與驅動電流之間的關係。
圖26顯示與在每一實例及比較用實例中所製造之發綠光之螢光物質相關之發光效率與X光繞射峰之半寬度之間的關係。
圖27顯示給予在比較用實例2中所用之螢光物質的溫度特性的圖。
圖28顯示在比較用實例2中所製造之發光裝置的發射光譜。
圖29顯示與在比較用實例2中所製造之發光裝置相關之色度點(2度視領域)與驅動電流之間的關係。

Claims (13)

  1. 一種螢光物質，其由以下式(1)所示：(Sr1-x Eux )3-y Al3+z Si13-z O2+u N21-w 　(1)其中x、y、z、u及w是分別滿足0<x<1、-0.1≦y≦0.3、-3≦z≦1及-3<u-w≦1.5之條件的數目；其給予一種X光繞射圖形，其中位於2θ=15.2至15.5°之繞射峰具有不大於0.14°之半寬度；且該物質在250至500奈米波長範圍之光的激發下，發出具有在490至580奈米波長範圍內之峰的冷光。
  2. 如申請專利範圍第1項之螢光物質，其中該x是在0.001至0.5(含)之範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1項之螢光物質，其含有0.2%或更少之量的雜質元素。
  4. 如申請專利範圍第1項之螢光物質，其是板狀晶體型式。
  5. 如申請專利範圍第1項之螢光物質，其是藉由下述方法製造，其中使用Sr之氮化物或碳化物；Al之氮化物、氧化物或碳化物；Si之氮化物、氧化物或碳化物；及發射中心元素Eu之氧化物、氮化物或碳酸鹽作為材料；以漸增所添加之量方式混合該等材料；然後將該混合物燒製2小時或更長時間。
  6. 如申請專利範圍第5項之螢光物質，其中將該混合物燒製不少於2.0小時且不多於16小時。
  7. 如申請專利範圍第5項之螢光物質，其中該混合物在1500至2000℃溫度及不少於5大氣壓之壓力下燒製。
  8. 如申請專利範圍第5項之螢光物質，其中該混合物在氮氣氛圍或氮-氫混合氣體氛圍下燒製。
  9. 一種發光裝置，其包含：放出在250至500奈米波長範圍內之光的發光元件(S1)；螢光物質(G)，其係由以下式(1)所示：(Sr1-x Eux )3-y Al3+z Si13-z O2+u N21-w 　(1)其中x、y、z、u及w是分別滿足0<x<1、-0.1≦y≦0.3、-3≦z≦1及-3<u-w≦1.5之條件的數目；其給予一種X光繞射圖形，其中位於2θ=15.2至15.5°之繞射峰具有不大於0.14°之半寬度；且該物質在250至500奈米波長範圍之光的激發下，發出具有在490至580奈米波長範圍內之峰的冷光；以及另一螢光物質(R)，其係由以下式(2)所示：(Sr1-x’ Eux’ )a Sib AlOc Nd 　(2)其中x’、a、b、c及d是分別滿足0<x’<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0.3<c≦0.6及4<d<5之條件的數目；且其在該發光元件(S1)所放出之光的激發下，發出具有在580至660奈米波長範圍內之峰的冷光。
  10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該x’、a、b、c及d是分別滿足0.02≦x’≦0.2、0.66≦a≦0.69、2.2≦b≦2.4、0.43≦c≦0.51及4.2≦d≦4.3之條件的數目。
  11. 一種發光裝置，其包含：放出在250至430奈米波長範圍內之光的發光元件(S2)；螢光物質(G)，其係由以下式(1)所示：(Sr1-x Eux )3-y Al3+z Si13-z O2+u N21-w 　(1)其中x、y、z、u及w是分別滿足0<x<1、-0.1≦y≦0.3、-3≦z≦1及-3<u-w≦1.5之條件的數目；其給予一種X光繞射圖形，其中位於2θ=15.2至15.5°之繞射峰具有不大於0.14°之半寬度；且在250至500奈米波長範圍之光的激發下，該物質發出具有在490至580奈米波長範圍內之峰的冷光；以及另一螢光物質(R)，其係由以下式(2)所示：(Sr1-x’ Eux’ )a Sib AlOc Nd 　(2)其中x’、a、b、c及d是分別滿足0<x’<0.4、0.55<a<0.80、2<b<3、0.3<c≦0.6及4<d<5之條件的數目；且其在該發光元件(S2)所放出之光的激發下，發出具有在580至660奈米波長範圍內之峰的冷光；及另一螢光物質(B)，其在由該發光元件(S2)所放出之光的激發下，發出具有在400至490奈米波長範圍內之峰的冷光。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中該螢光物質(B)係選自由(Ba,Eu)MgAl10 O17 、(Sr,Ca,Ba,Eu)10 (PO4 )5 Cl2 、及(Sr,Eu)Si9 Al19 ON31 組成之群中。
  13. 一種製造螢光物質(G)之方法，該螢光物質係由下式(1)所示：(Sr1-x Eux )3-y Al3+z Si13-z O2+u N21-w 　(1)其中x、y、z、u及w是分別滿足0<x<1、-0.1≦y≦0.3、-3≦z≦1及-3<u-w≦1.5之條件的數目；其給予一種X光繞射圖形，其中位於2θ=15.2至15.5°之繞射峰具有不大於0.14°之半寬度；且在250至500奈米波長範圍之光的激發下，該物質發出具有在490至580奈米波長範圍內之峰的冷光；其中使用Sr之氮化物或碳化物；Al之氮化物、氧化物或碳化物；Si之氮化物、氧化物或碳化物；及發射中心元素Eu之氧化物、氮化物或碳酸鹽作為材料；以漸增所添加之量方式的狀況混合該等材料；然後將該混合物燒製2小時或更長時間。
TW100134626A 2011-03-09 2011-09-26 螢光物質及使用彼之發光裝置 TWI445805B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011051164 2011-03-09
JP2011205182A JP5325959B2 (ja) 2011-03-09 2011-09-20 蛍光体およびそれを用いた発光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201237147A TW201237147A (en) 2012-09-16
TWI445805B true TWI445805B (zh) 2014-07-21

Family

ID=44785530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100134626A TWI445805B (zh) 2011-03-09 2011-09-26 螢光物質及使用彼之發光裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120230010A1 (zh)
EP (1) EP2497814B1 (zh)
JP (1) JP5325959B2 (zh)
KR (1) KR101357515B1 (zh)
CN (2) CN103937501A (zh)
TW (1) TWI445805B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013227587A (ja) * 2011-03-09 2013-11-07 Toshiba Corp 蛍光体およびそれを用いた発光装置
US9412905B2 (en) * 2011-04-01 2016-08-09 Najing Technology Corporation Limited White light emitting device
CN104303298B (zh) * 2012-04-06 2018-01-19 飞利浦照明控股有限公司 白色发光模块
CN103486451B (zh) * 2012-06-11 2017-09-15 欧司朗股份有限公司 发光装置及包括该发光装置的照明装置
JP6285100B2 (ja) 2012-06-13 2018-02-28 アルパッド株式会社 蛍光体および発光装置
JP2015166416A (ja) * 2014-03-03 2015-09-24 株式会社東芝 蛍光体、蛍光体の製造方法およびそれを用いた発光装置
KR102674066B1 (ko) 2016-11-11 2024-06-13 삼성전자주식회사 발광 소자 패키지

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003342562A (ja) * 2002-05-28 2003-12-03 Konica Minolta Holdings Inc 無機蛍光体の製造方法及び該無機蛍光体
JP2004067484A (ja) * 2002-08-09 2004-03-04 Nichias Corp 耐火物及びその製造方法
JP3921545B2 (ja) * 2004-03-12 2007-05-30 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体とその製造方法
JP5145934B2 (ja) 2005-03-04 2013-02-20 三菱化学株式会社 蛍光体およびその製造方法、並びに当該蛍光体を用いた発光装置
JP2008095091A (ja) 2006-09-15 2008-04-24 Mitsubishi Chemicals Corp 蛍光体及びその製造方法、蛍光体含有組成物、発光装置、並びに画像表示装置及び照明装置
JP2009057554A (ja) * 2007-08-08 2009-03-19 Mitsubishi Chemicals Corp 蛍光体の製造方法及びその製造方法で得られる蛍光体、並びに、その蛍光体を用いた蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置及び画像表示装置
JP5592602B2 (ja) * 2008-07-31 2014-09-17 株式会社東芝 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP4869317B2 (ja) * 2008-10-29 2012-02-08 株式会社東芝 赤色蛍光体およびそれを用いた発光装置
EP2432037B1 (en) * 2009-08-26 2019-05-22 Mitsubishi Chemical Corporation Semiconductor white light-emitting device
WO2011024296A1 (ja) * 2009-08-28 2011-03-03 株式会社 東芝 蛍光体の製造方法およびそれにより製造された蛍光体
EP2474856A4 (en) * 2009-08-31 2013-08-14 Sharp Kk LIQUID CRYSTAL DISPLAY
JP5190475B2 (ja) * 2010-02-19 2013-04-24 株式会社東芝 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5592729B2 (ja) 2010-08-18 2014-09-17 株式会社東芝 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5127965B2 (ja) * 2010-09-02 2013-01-23 株式会社東芝 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5702568B2 (ja) * 2010-09-17 2015-04-15 株式会社東芝 蛍光体の製造方法および発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120103418A (ko) 2012-09-19
CN103937501A (zh) 2014-07-23
KR101357515B1 (ko) 2014-02-03
TW201237147A (en) 2012-09-16
US20120230010A1 (en) 2012-09-13
EP2497814A1 (en) 2012-09-12
CN102676169A (zh) 2012-09-19
JP2012197412A (ja) 2012-10-18
JP5325959B2 (ja) 2013-10-23
EP2497814B1 (en) 2015-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8471459B2 (en) Fluorescent substance and light-emitting device employing the same
JP5185421B2 (ja) 赤色発光蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP4869317B2 (ja) 赤色蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5190475B2 (ja) 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5592602B2 (ja) 蛍光体およびそれを用いた発光装置
TWI445805B (zh) 螢光物質及使用彼之發光裝置
JP4825923B2 (ja) 赤色蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5758415B2 (ja) 赤色発光蛍光体の製造方法
JP5592729B2 (ja) 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5259770B2 (ja) 赤色蛍光体の製造方法
KR101114190B1 (ko) 산화질화물계 형광체, 그의 제조방법 및 발광 장치
JP2016056241A (ja) 蛍光体、その製造方法、およびその蛍光体を用いた発光装置
JP2014224184A (ja) 蛍光体および発光装置
JP2013047347A (ja) 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5398778B2 (ja) 蛍光体の製造方法
US10081763B2 (en) Oxynitride fluorescent material, method for preparing same, and light emitting device package using same
JP2013227587A (ja) 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP2014127500A (ja) 白色発光装置