TWI518170B - 螢光粉體與發光裝置 - Google Patents

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Description

螢光粉體與發光裝置
本發明是有關於一種螢光粉體，且是有關於一種粒徑分佈寬幅(Span)小於0.7的螢光粉體與使用其之發光裝置。
近年，使用半導體發光的發光裝置被廣泛地使用，特別是發光二極體已被成功開發，此發光裝置較習知的冷陰極燈管、白熾燈等發光設備，具有高發光效率、體積小、低耗電力與低成本等優點，因此可做為各種光源來使用。而半導體發光裝置包含半導體發光元件與螢光體，螢光體可吸收並轉換半導體發光元件所發出的光，藉由半導體發光元件所發出的光與螢光體轉換發出的光兩者混合使用。此種發光裝置可作為螢光燈、車輛照明、顯示器、液晶背光顯示等各種領域使用。
現行的白光二極體發光裝置，主要藉由補色原理進行開發。由半導體發光元件發出藍光，往螢光體入射後，螢光體吸收並轉換為黃光發出，藍光與黃光混合同時進入人眼時，人則感受為白光。例如若使用InGaN為發藍光的半導體，黃色螢光體為(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12：Ce，則可達到上述效果。
又，亦可利用發出紫外線之發光元件與可發出RGB(紅色、綠色、藍色)光之螢光體組合，放出白色光。再者，亦有使用放出紫外線之發光元件，使發出藍色光之螢光體發光，藉由該藍色光使發出黃色光之螢光體激發，發出螢光，而混合發出白色等光。
然而，由於目前使用之發光裝置領域越來越廣泛，且市上販售之黃色螢光體(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12：Ce系列，其發光輝度明顯不足，無法滿足業界之需求，且在提升發光強度的同時，易造成發光色度發生偏移之現象。因此如何能滿足應用於各種發光裝置並同時達到輝度提升之螢光體，已成現行螢光體技術開發之重點之一。
本發明係有關於一種螢光粉體及提供使用所述的螢光體材料搭配半導體發光元件而構成一高輝度的發光裝置，且該螢光體具有優異的發光特性。
提供一種螢光粉體，其包括通式為A3-aCeaQ5-eEeO12的組成物。A、Q、E元素係獨立地包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鎦(Lu)元素或上述之組合。Ce為鈰元素。O為氧元素。0<a3。0e5。螢光粉體的粒徑分佈寬幅(Span)小於0.7。
根據實施例，提供一種發光裝置。發光裝置包括半導體發光元件與上述螢光體。螢光體受半導體發光元件所發出之 光激發，並轉換發出波長相異於半導體發光元件所發出的光。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
11‧‧‧箱體
12‧‧‧樣品槽
13‧‧‧光源
14‧‧‧光導引管
15‧‧‧反射鏡
16‧‧‧輝度計
21‧‧‧發光單元
22‧‧‧螢光層
23‧‧‧封裝層
211‧‧‧基座
212‧‧‧凹形承載面
213‧‧‧發光元件
214‧‧‧連接線
215‧‧‧導線
221‧‧‧螢光體
第1圖係為一實施例中發光裝置的剖面圖。
第2圖繪示螢光體光特性的量測裝置。
實施例之螢光粉體，其包括通式為A3-aCeaQ5-eEeO12的組成物。Ce為鈰元素。O係為氧元素。螢光粉體其粒徑分佈寬幅Span係小於0.7。符合上述條件之螢光體其發光輝度可明顯提升。在色度相同的情況下，實施例之螢光體，相較於之不符合上述條件之螢光體(比較例)具有較高之輝度值。所謂色度相同意味著色度座標x、y差異分別在±0.002之內。
本揭露中提及的「粒徑分佈寬幅(Span)」係定義為(D90-D10)/D50。其中粒徑D10表示粒徑小於、等於該值(D10)的顆粒總體積佔粉體全部顆粒總體積的10%。中位粒徑D50表示粒徑小於、等於該值(D50)的顆粒總體積佔粉體全部顆粒總體積的50%。粒徑D90表示粒徑小於、等於該值(D90)的顆粒總體積佔粉體全部顆粒總體積的90%。粒徑分佈寬幅Span可表示粉體顆粒粒徑集中的程度，當值越小，表示粉體顆粒的粒徑越往中位粒徑D50集中。
實施例之螢光粉體包括通式為A3-aCeaQ5-eEeO12的組成物。Ce為鈰元素。O為氧元素。根據實施例之製造方法所得的螢光粉體其粒徑分佈寬幅Span係小於0.7，較佳為0.40~0.69，更佳為0.60~0.69。且實施例之螢光粉體相較於粒徑分佈寬幅Span更大的螢光體(比較例)具有較高之輝度值。
實施例中，當該螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑大於20 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積<5%，例如小於5%且大於3%。
實施例中，當該螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑10-20 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積>80%，例如大於80%且小於90%。
實施例中，當該螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑小於10 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積<15%，例如小於15%且大於10%。
實施例中，當該螢光粉體的中位粒徑D50小於13 μm時，粒徑10-15 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積>50%。
A3-aCeaQ5-eEeO12螢光粉體中的A元素可包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鎦(Lu)元素或上述之組合。較佳地，A元素包括釔、鑭、釓、鋱、鎦元素至少一種。一實施例中，A元素包括釔元素。Q元素可包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、釓(Gd)、鎦(Lu)元素或上述之組合。較佳地，Q元素包括鎵、鋁元素至少一 種。一實施例中，Q元素包括鋁元素。E元素可包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、釓(Gd)、鎦(Lu)元素或上述之組合。較佳地，E元素包括鎵、銦、鈧、鋁元素至少一種。一實施例中，E元素包括鋁元素。
A3-aCeaQ5-eEeO12螢光粉體係符合：0<a3，例如0.03a0.1；0e5，例如3e5。
螢光體使用455nm光源照射時，螢光體受激發而發光的發光主波長為520~580nm，其發光色調之CIE色度座標(x,y)為，0.360≦x≦0.460，0.530≦y≦0.580。發光主波長係指發光強度最大的波長。
根據實施例，螢光粉體的製造方法可包括以下步驟。混合一螢光體原料與一助熔劑以得到一原料混合物。然後，對上述原料混合物進行燒結步驟，以形成螢光體。亦可對形成的螢光體進行研磨步驟。然後將螢光體(或研磨後的螢光體)與一鹼金屬矽酸鹽水溶液混合以得到一螢光體混合物。接著，研磨、水洗並乾燥螢光體混合物，以得到螢光粉體。
螢光體製備方法中螢光體原料包括螢光粉體之A3-aCeaQ5-eEeO12組成物中各元素的來源材料，亦即鈰(Ce)元素、A元素、Q元素、E元素，或上述之組合的來源材料。A元素可包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鎦(Lu)元素或上述之組合。較佳地，A元素包括釔、鑭、釓、鋱、鎦元素至少一種。一實施例中，A元素包括釔元素。另 一實施例中，A元素包括釔元素與釓元素。Q元素可包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、釓(Gd)、鎦(Lu)元素或上述之組合。較佳地，Q元素包括鎵、鋁元素至少一種。一實施例中，Q元素包括鋁元素。E元素可包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、釓(Gd)、鎦(Lu)元素或上述之組合。較佳地，E元素包括鎵、銦、鈧、鋁元素至少一種。一實施例中，E元素包括鋁元素。螢光體原料各元素的來源材料可包括含氧化合物、含氮化合物或其他任何形式的化合物，或元素態物質，或上述之組合。所謂「含氧化合物」可包含氧化物、碳酸鹽、草酸鹽等化合物，其可在燒結過程中分解。比例上可基於預期螢光粉體之A3-aCeaQ5-eEeO12組成物中各元素的莫耳比作調配。一實施例中，舉例來說，A元素的來源材料包括Y2O3，或更包括Gd2O3，Ce元素的來源材料包括CeO2，Q元素的來源材料包括Ga2O3，E元素的來源材料包括Al2O3，O的來源材料可包括A、Ce、Q、E等來源材料中的氧元素或燒結步驟中產生的氧元素，然不限於此。
螢光體製備方法中其助熔劑可包括含金屬元素的化合物，其中金屬元素可包括Na、K、Ba、Sr、Mg、Al、Y、或上述之組合。舉例來說，助熔劑可包括金屬鹵化物，例如NaF、KF、BaF2、BaF3、SrF2、MgF2、AlF3、YF3、NaCl、BaCl2等等，或上述之組合。一實施例中，助熔劑包括YF3。
螢光體製備方法中其莫耳關係可符合：助熔劑的金 屬元素：螢光體原料的A元素：螢光體原料的鈰元素：螢光體原料的Q元素：螢光體原料的E元素，等於z：3-a：a：5-e：e。藉此，所形成的螢光體，及經由處理螢光體混合物而得到的螢光粉體，能具有前述通式為A3-aCeaQ5-eEeO12的組成物。一實施例中，原料混合物中的元素量或/及形成的螢光體或螢光粉體(A3-aCeaQ5-eEeO12組成物)可符合：0.010z0.016；0<a3，例如0.03a0.1；0e5，例如3e5。
原料雖可為市售原料，但純度越高越好，以儘量減少可能影響螢光粉體產品之發光輝度的雜質，例如2N(99%)以上，尤以3N(99.9%)以上的原料為佳。各原料粒子的粒徑從促進反應的觀點而言，最好為微粒子。
施行本實施形態螢光粉體的組成分析結果，發現從組成分析結果所計算出A3-aCeaQ5-eEeO12組成物中各元素莫耳數關係(3-a、a、5-e、e、12)，相較於從所使用原料調配比例計算出的莫耳數關係可能有稍微偏差。此現象可認為在燒結中有少量的原料分解或蒸發，或者因分析誤差所造成。特別係氧元素量的偏差：，可認為諸如：從開始起就含於原料中的氧，或表面所附著的氧，或者在原料秤量時、混合時及燒結時，因原料表面氧化而混入的氧，以及在燒結後吸附於螢光體表面的水分或氧等所造成。此外，當在含有氮氣及/或氨氣的環境中進行燒結時，在燒結時原料中的氧亦可能脫離而被氮所取代，判斷螢光體(或螢光粉體)中氧元素的量將發生若干偏差。
螢光體原料與助熔劑的混合方式，可為乾式法、濕式法。例如乾式球磨法或加入液體的濕式球磨法等多種實施方式，並不侷限於單一方式。可在非活性或經充分去除水分的環境下的手套箱內進行秤取、混合等操作。此外，若為濕式混合法，可適材料特性選擇適當的溶劑，例如純水或有機溶劑等。混合裝置可使用球磨機或研缽等通常所使用的裝置。
製造方法中，對混合螢光體原料與助熔劑所得之原料混合物進行的燒結步驟可以常壓燒結法或氣壓(以氣體加壓)燒結法等外部未施加機械性加壓之方法進行。由於燒結溫度高，因此進行燒結之高溫爐較佳使用金屬電阻加熱方式或石墨電阻加熱方式之高溫爐。
在燒結步驟中，放置原料混合物的坩鍋較佳為不純物含量極低之高純度材質，如Al2O3坩鍋、Si3N4坩鍋、AlN坩鍋、賽隆坩鍋、BN(氮化硼)坩鍋等可在非活性環境中使用的坩鍋，其中以使用BN坩鍋為最佳，因其對於避免源自坩鍋的不純物混入的效果最佳。坩堝可為氧化鋁、氮化硼或石墨等材質，種類並無限制。坩堝內壁上之保護層，可使用各種原料於高溫下燒結形成。例如，可使用欲燒結之原料混合物成份或其中之一做為保護層原料燒結而得。保護層的燒結條件可為850℃~1800℃、0.5~10hr，溫度太低或時間太短時不易形成有效之保護層，時間太長或溫度太高則不符合經濟效益。此一保護層可避免坩堝中之矽、鈣等雜質，於高溫下析出進入燒結原料混合物所得的螢光體，而影 響螢光體性質。燒結氣氛可為非氧化性氣體，例如，可為氮、氫、氨、氬等或前述氣體之任意組合。
燒結溫度為1000℃~1800℃，更佳為1100℃~1600℃，升溫速度為5~15℃/min。較低溫下燒結可得較細微的螢光體，較高溫下燒結可得粒徑較大螢光體。燒結時間根據原料種類不同而有所差異，一般反應時間為1小時~12小時或1.5小時~5小時較佳。燒結時在非活性環境下之壓力，例如是在0.5 MPa以下(尤以0.1 MPa以下為佳)進行燒結。燒結製程不限於一次，而可實施多次。燒結氣氛中，多次燒結能使原料混合物的原料進入晶格中，將不純物析出，因而達到有效控制螢光體中雜質含量，提高螢光體的發光性質與安定性。
燒結完成後，冷卻至室溫，可使用球磨、或工業用粉碎機械等方式粉碎螢光體。
用以與螢光體(或研磨後的螢光體)混合以得到螢光體混合物的鹼金屬矽酸鹽水溶液，其係包括水玻璃水溶液，例如含有1.5~5wt%水玻璃的水溶液，一實施例中為含有2wt%水玻璃的水溶液。根據實施例，使用上述範圍的水玻璃的水溶液能使製得的螢光粉體其粒徑分佈寬幅Span係小於0.7，並因此具有較高的輝度值。
水玻璃係由鹼金屬氧化物和二氧化矽結合而成的可水溶性材料，其可根據鹼金屬的種類分為鈉水玻璃和鉀水玻璃，其分子式分別為Na2O‧nSiO2和K2O‧nSiO2，式中的係數n稱為水 玻璃模數，是水玻璃中的氧化矽和鹼金屬氧化物的分子比(或摩爾比)。n介於1.5~4.0，較佳為介於2.0~3.5。
實施例中，螢光體與鹼金屬矽酸鹽水溶液混合之後所得的螢光體混合物，可以球磨或其他合適進行研磨，此外，亦可進行水洗、過濾及/或乾燥步驟，以得到螢光粉體。處理步驟的次數不限於一次，而可重複進行多次。
實施例中，鹼金屬矽酸鹽水溶液在螢光體混合物中係用作分散劑，有助於螢光體在研磨過程中分散，降低二次粒子的比例，大顆凝聚的粒子會分開，較細小的粒子會較多，且過小的粒子變得容易懸浮，而可輕易地藉由水洗步驟去除，藉此，可得到粒徑分佈寬幅Span低的螢光粉體，換句話說，螢光粉體之顆粒粒徑分佈較集中，且螢光粉體具有優異的發光輝度值。低的粒徑分佈寬幅Span也表示對發光輝度值造成負面影響的過小或過大的顆粒比例較小。其中螢光粉體的發光主要係發生於粒子表面上。小顆粒的螢光粉體發光能力較差，尤其是9μm以下的小粒子輝度通常只有14μm粒子的80%。過大的粒子雖然發光能力更高，但光遮蔽的負面效果也變高，反而會使輝度下降。綜合了上述兩種因素，粒徑變得集中後，輝度越高。
實施例中，當原料混合物中助熔劑的金屬元素的莫耳關係控制在z大於0.013(亦即13<z0.016)時，製得之螢光粉體的中位粒徑D50係大於13 μm，並且粒徑大於20 μm的顆粒佔螢光粉體之體積<5%，粒徑10-20 μm的顆粒佔螢光粉體之體積 >80%，粒徑小於10 μm的顆粒佔螢光粉體之體積<15%。
實施例中，當原料混合物中助熔劑的金屬元素的莫耳關係控制在z小於0.013(亦即0.010z<13)時，製得之螢光粉體的中位粒徑D50係小於13 μm，並且粒徑10-15 μm的顆粒佔螢光粉體之體積>50%。
製程步驟應儘量避免可能影響螢光體或螢光粉體之發光輝度的雜質，例如控制硼、氯、碳等元素的含量分別小於1000ppm。
本發明之螢光粉體適用於螢光顯示管(VFD)、場發射顯示器(FED)、電漿顯示器(PDP)、陰極射線管(CRT)、發光二極體(LED)等。尤其是，本發明的螢光粉體的發光輝度高，因此特別適用於發光二極體。
於一實施例中，發光裝置包括發光元件與一如上所述之螢光粉體，其中螢光粉體在受到發光元件所發出之激發光的激發後，係發出異於激發光之波長的光。
發光元件可為半導體發光元件，例如包括硫化鋅或氮化鎵等各種半導體，而以發光效率而言，使用氮化鎵半導體較佳。發光元件藉由有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)或氫化物氣相磊晶法(HVPE)等方法於基板上形成氮化物半導體，InαAlβGa1-α-βN(0≦α、0≦β、α+β<1)所形成的發光元件最佳，半導體構造可為MIS接合、PIN接合、PN接合等均質構造、異質接面構造或雙異質接面構造。可藉由半導體層之材料或其混晶度 來選擇各種的發光波長。較佳地，該發光裝置中之發光元件可發出300nm~550nm波長的光。更佳地，發出330nm~500nm波長的光。實施例之螢光粉體可與透光性材質混合形成波長轉換材料。透光性材質可為環氧樹脂、矽利康樹脂(silicone resin)、玻璃、熱塑性塑膠等各種可透光材質。波長轉換材料可為至少含有一種螢光粉體所形成的單層波長轉換材料或以積層方式配置的複數層波長轉換材料。波長轉換材料係設置於發光半導體元件之發光路徑上，例如：將波長轉換材料直接塗佈於發光元件表面上、將波長轉換材料模製成型覆蓋發光元件做為封止材料、將波長轉換材料形成於封止材料表面、將波長轉換材料形成於光學板或光學膜上並配置於LED燈之投光側前方。
第1圖繪示一實施例中發光裝置的剖面圖。發光裝置包含一發光單元21、一螢光層22及一封裝層23。
其中，該發光單元21包括一可導電且具有一凹型承載面212的基座211、一設置於該凹型承載面212且與該基座211電連接的發光元件213、一與該發光元件213電連接的連接線214、一與連接線214電連接的導線215；其中，該基座211與該導線215可配合自外界提供電能至該發光元件213，該發光元件213可將電能轉換成光能向外發出。本實施例是將一市售發光波長455nm，InGaN的發光元件213(製造商：奇力光電)以導電銀膠(型號：BQ6886，製造商：UNINWELL)黏合在該基座211的凹型承載面212上，接著自該發光元件213頂面延伸出與該發光元件 213電連接的該連接線214及該導線215。
該螢光層22包覆該發光元件213。該螢光層22中所含的螢光粉體221在受到該發光元件213所發出之光的激發後，會轉換發出異於激發光波長的光，於本實施例中，該螢光層22是將含有螢光粉體221的聚矽烷氧樹脂塗佈在該發光元件213外表面，並經乾燥硬化後而形成。
該封裝層23包覆該發光單元21部分的基座211、連接線214、部分的導線215及該螢光層22。
本發明之發光裝置中，除了可將本發明之螢光粉體單獨使用外，亦可與具有其他發光特性之螢光粉體搭配一起使用，以構成可發出所需之顏色的發光裝置。
例如，將420nm~500nm之藍色發光元件、發出600nm~650nm之紅色的螢光粉體(如CaAlSiN3：Eu)以及本發明之發黃光之螢光粉體組合製備一發光裝置。當發光元件所發出之藍光照射於該等螢光粉體時，會分別發出紅光及黃光，將該等光與發光元件之藍光混合而成為白色之發光裝置(如照明器具、發光二極體等)。
[實驗例]
以下就實驗例加以說明。
測量方法：
(1)螢光粉體粒徑(D10、D50、D90)分析：以Beckman Coulter Multisizer-3進行量測。
(2)螢光粉體發光光譜：
螢光粉體光特性的量測裝置係如第2圖所示。量測方式係取樣品1.8克置入直徑2公分的樣品槽12中，並經壓平使樣品均勻分佈於樣品槽12，樣品槽12置於黑色箱體11之內部，使用光源波長為455nm的發光源13(以碳化矽作為基板之InGaN藍色發光二極體元件)，距離樣品5公分高度，垂直照射樣品，並經過一反射鏡15使螢光水準式導引進入輝度計16(TOPCON製，機型為SR-3A)。反射鏡15置於直徑2公分的光導引管14中並導引螢光體所發出的螢光。光導引管與光源成45°角，反射鏡15距樣品槽12為8公分，而輝度計16距離反射鏡15為40公分。輝度計16使用field 1°偵測模式，輝度值量測差異為±0.3%以內。螢光粉體發光主波長係以Jobin YVON的Fluoro Max-3進行量測。
(3)螢光粉體組成元素之分析：
(3-1a)儀器：以Jobin YVON的ULTIMA-2型感應耦合電漿原子放射光譜儀(ICP)進行元素含量之量測。
(3-1b)樣品前處理：準確秤取0.1g的樣品，於白金坩鍋內，加入Na2CO3 1g混合均勻後，以1200℃高溫爐熔融(溫度條件：由室溫升溫2小時到達1200℃，於1200℃恆溫5小時)，待熔融物冷卻後加入酸溶液，例如25ml HCl(36%)，並加熱溶解至澄清，冷卻後置入100ml PFA定量瓶中，以純水定量至標線。
(3-2a)儀器：Horiba的氮氧分析儀。型號EMGA-620W。
(3-2b)測量：將螢光粉體20mg置入錫膠囊內，放置於坩堝 中，進行量測。
[實施例與比較例]
實施例與比較例的螢光粉體製造方式類似，差異在於：如表1所示，原料混合物之螢光體原料各元素即通式A3-aCeaQ5-eEeO12中的A為釔和釓元素，Q為鎵元素，E為鋁元素)，與原料混合物之助熔劑YF3之金屬釔元素，之間的莫耳關係；以及如表2及表3所示，水玻璃水溶液的濃度。以下以實施例3為例說明螢光粉體的製造方法。
在實施例3中，使螢光體原料Y2O3(常熟盛昌；99.9%)、Al2O3(住友化學；99.99%)、Ga2O3(河南鋁業；99.99%)、CeO2(上海躍龍新材料股份有限公司；99.9%)與助熔劑YF3(上海鈞聯；99.99%)均勻混合以得到原料混合物，其中各原料採用的比例係使原料混合物符合表1所示的條件(亦即a=0.05，e=3.45表示助熔劑之金屬Y含量的z=0.016)。在具有釓(Gd)元素的實施例7、8、10中係使用螢光體原料Gd2O3(Sigma-Aldrich，純度4N)。
取10克的原料混合物與20-30克純水均勻混合，取前述含水的原料混合物於500 ml氧化鋁坩堝內壁均勻塗布，此坩堝置入高溫爐中加熱，爐內氣氛為氮氣，由室溫緩緩升溫，於1500℃下恆溫約4小時，進行燒結，之後緩緩降至室溫冷卻，利用前述處理方式於坩堝內壁形成保護層。再次置入高溫爐中，爐內氣氛為體積比氮氣：氫氣=95%：5%的環境，由室溫緩緩升溫，於1200℃下恆溫約2小時，進行燒結，之後緩緩降至室溫冷 卻。經由粉碎、球磨、水洗二次、過濾、乾燥、分級等步驟。接著，再次置入高溫爐中，爐內氣氛為體積比氮氣：氫氣=95%：5%的環境，由室溫緩緩升溫，於1500℃下恆溫約4小時，進行燒結，之後緩緩降至室溫冷卻，得到螢光體。
購置市售之水玻璃(SiO2/Na2O莫耳比例為3.4~4)，接著配製含2wt%水玻璃的水溶液(原料為從和光化學購買的濃度28wt%水玻璃的水溶液，加水調整成濃度2wt%)，並將配製的水玻璃水溶液添加入含有螢光體的容器中(100克螢光體加入100毫升水玻璃水溶液)，而配製出螢光體混合物。置有螢光體混合物的容器於球磨機上滾動6小時，在取出混合物後，經過水洗四次、乾燥、分級等步驟，可獲得所需的螢光粉體。
表2及表3列示出螢光粉體製造過程中使用之水玻璃水溶液的濃度，以及製得之螢光粉體的發光強度；粒徑D10、D50、D90；粒徑分佈寬幅Span的結果。其中表2中各例的發光強度係以比較例5視為100%為基準算出。表3中各例的發光強度係以比較例7視為100%為基準算出。且螢光粉體中，不同粒徑範圍之顆粒所佔的體積百分比列示在表4及表5中。
從表2與表3的結果可知，相較於使用濃度較低之水玻璃水溶液或沒有使用水玻璃水溶液的比較例，使用2wt%水玻璃水溶 液的實施例具有較低的Span(小於0.7)，且發光強度較高。
由表2、表3的結果也可知，使用水玻璃水溶液加入球磨製程中，製得的螢光粉體Span值會降低，粒徑變得集中。原因是水玻璃在螢光體混合物中係作為分散劑，有助於螢光體混合物在球磨過程中分散，降低二次粒子的比例，大顆凝聚的粒子會分開，較細小的粒子會較多，而由於水玻璃分散劑的效果，小粒子變的容易懸浮，水洗後可去除的較乾淨，故隨著水玻璃濃度增加，D10上升，D90下降，整體具有這樣的趨勢，其中又以D10上升的程度較明顯，因此能降低螢光粉體的Span值。
而螢光粉體隨著粒徑降低，輝度會跟著下降，小顆粒的發光能力是較差的，由其是9μm以下的小粒子輝度通常只有14μm粒子的80%，因此小顆粒比例少的情況下，整體發光亮度便可提高；而過大的粒子雖然發光能力更高，但光遮蔽的負面效果也變高，反而會使輝度下降。綜合了上述兩種因素，粒徑變得集中後，螢光粉體的發光輝度越高。
從表2與表4的數據可知，對於實施例而言，當螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑大於20 μm的顆粒佔螢光粉體之體積<5%，粒徑10-20 μm的顆粒佔螢光粉體之體積>80%，粒徑小於10 μm的顆粒佔螢光粉體之體積<15%。粒徑變得集中後，螢光粉體的發光輝度越高。
從表3與表5的數據可知，對於實施例而言，當螢光粉體的中位粒徑D50小於13 μm時，粒徑10-15 μm的顆粒佔 螢光粉體之體積>50%。粒徑變得集中後，螢光粉體的發光輝度越高。
從表1、表2與表3的結果可知，在製造過程中，當原料混合物的助熔劑YF3使用量(即z值)大於0.013時，製得的螢光粉體其中位粒徑D50係大於13 μm；當z小於0.013時，製得的螢光粉體其中位粒徑D50係小於13 μm。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
21‧‧‧發光單元
22‧‧‧螢光層
23‧‧‧封裝層
211‧‧‧基座
212‧‧‧凹形承載面
213‧‧‧發光元件
214‧‧‧連接線
215‧‧‧導線
221‧‧‧螢光體

Claims (10)

  1. 一種螢光粉體，包括通式為A3-aCeaQ5-eEeO12的組成物，A、Q、E元素係獨立地包括鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鎦(Lu)元素或上述之組合，Ce為鈰元素，O為氧元素，0<a3，0e5，該螢光粉體的粒徑分佈寬幅(Span)小於0.7。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉體，其中A元素包括釔、鑭、釓、鋱、鎦元素至少一種，Q元素包括鎵、鋁元素至少一種，E元素包括鎵、銦、鈧、鋁元素至少一種，0.03a0.1，3e5。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉體，其中當該螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑大於20 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積<5%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉體，其中當該螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑大於20 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積小於5%且大於3%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉體，其中當該螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑10-20 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積>80%。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉體，其中當該螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑10-20 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積大於80%且小於90%。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉體，其中當該螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑小於10 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積<15%。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉體，其中當該螢光粉體的中位粒徑D50大於13 μm時，粒徑小於10 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積小於15%且大於10%。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之螢光粉體，其中當該螢光粉體的中位粒徑D50小於13 μm時，粒徑10-15 μm的顆粒佔該螢光粉體之體積>50%。
  10. 一種發光裝置，包括：一半導體發光元件；以及一螢光體，包括如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之螢光體，其中該螢光體受該半導體發光元件所發出之光激發，並轉換發出波長相異於該半導體發光元件所發出的光。
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