专利名称：荧光材料以及白光发光组件的制作方法
荧光材料以及白光发光组件技术领域
本发明是有关于一种荧光材料以及发光组件，且特别是有关于一种荧光材料以及 应用此荧光材料的白光发光组件。
背景技术：
发光二极管具有诸如寿命长、体积小、高抗震性、低热产生及低功率消耗等优点， 因此已被广泛应用于家用及各种设备中的指示器或光源。近年来，发光二极管已朝多色彩 及高亮度发展，因此其应用领域已扩展至大型户外广告牌、交通号志灯及相关领域。近年 来，由于发光二极管的发光效率不断地提升，使得白光发光二极管组件在例如扫描仪的灯 源、液晶屏幕的背光源或照明设备等应用领域上已有逐渐取代传统的日光灯与白热灯泡的 趋势。
公知常见的白光发光二极管组件主要包括下列几种类型一、同时使用红光、蓝光及绿光发光二极管芯片，以产生白光。由于此种白光发光二极 管组件需同时使用多个单色发光二极管芯片，因此生产成本较高且驱动线路也较为复杂。
二、以蓝光发光二极管芯片搭配一黄色荧光粉，以产生白光。此种白光发光二极管 组件的制作成本相对低廉。不过，目前常见的黄色荧光粉为钇铝石榴石荧光粉，其应用于白 光发光二极管组件时往往存在有演色性不佳的问题。
三、以发光二极管芯片搭配一红色荧光粉以及一黄绿色荧光粉，以产生白光。在 ORSAM公司所发表的专利W002/11173号中，利用硫化物荧光粉作为黄绿色荧光粉。如此一 来，白光发光二极管组件可以具有不错的演色性。然而，硫化物荧光粉容易与空气中的水气 产生反应，因而稳定性不佳，不利于白光发光二极管组件的质量。发明内容
本发明提供一种荧光粉，可随不同的需求调整放射光的波长。
本发明提供一种白光发光组件，具有较佳的演色性以及较佳的质量。
本发明提出一种荧光材料，其具有一组成成分，上述组成成分包括掺杂有铕(Eu) 以及锰(Mn)至少其中一者的一铝氮氧化物。
在本发明一实施例中，上述铝氮氧化物包括(M1^EumMnn)Al11O16N,其中M为金属， 0刍m含0. 2，且0含η含0. 25。其中，M包括一碱土金属。
在本发明一实施例中，上述组成成分吸收的激发光波长由250nm至400nm。
在本发明一实施例中，上述组成成分发出的放射光波长由420nm至560nm。
本发明还提出一种白光发光组件，包括一发光二极管芯片、一第一荧光材料以及 一第二荧光材料。发光二极管芯片配置于一基板上，并用以发出一激发光。第一荧光材料 配置于发光二极管芯片上，且第一荧光材料的一组成成分包括掺杂有铕(Eu)以及锰(Mn) 至少其中一者的一铝氮氧化物。第二荧光材料配置于发光二极管芯片上，其中第一荧光材 料吸收发光二体芯片所发出的激发光后所发出的一第一放射光与第二荧光材料吸收发光二体芯片所发出的激发光后所发出的一第二放射光混合成一白光。
在本发明一实施例中，上述铝氮氧化物包括(M1^EumMnn) Al11O16N,其中M为金属， 0刍m含0. 2，且0含η含0. 25。其中，M包括一碱土金属。
在本发明一实施例中，上述激发光的波长由250nm至400nm。
在本发明一实施例中，上述第一放射光的波长由420nm至560nm。
在本发明一实施例中，上述第二放射光的波长由570nm至680nm。
在本发明一实施例中，上述白光发光组件还包括一封装胶体，其配置于基板上，覆 盖住发光二极管芯片且第一荧光材料与第二荧光材料皆散布于封装胶体中。
基于上述，本发明的荧光材料不易因为温度及湿气的影响而变质。也就是说，本发 明的荧光材料具有较佳的稳定性而有助于提高白光发光组件的质量。另外，本发明的荧光 材料所发出的放射光波长可以随不同需求而提供蓝-绿色的光。因此，本发明的荧光材料 应用于白光发光组件中有助于提高白光发光组件的演色性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式 作详细说明如下。
图1为本发明一实施例的制作荧光材料的流程示意图。
图2绘示为荧光材料的组成成分为BaAl11O16N =Eu2+时，激发光波长与强度的关系。
图3绘示为荧光材料的组成成分为BaAl11O16N =Eu2+时，放射光波长与强度的关系 以及荧光材料的组成成分为BaAl11O16N =Mn2+时，激发光波长与强度的关系。
图4绘示为本发明一实施例中，荧光材料的放射光在色度坐标中的分布位置。
图5绘示为本发明一实施例的白光发光组件的示意图。
图6绘示为本发明另一实施例的白光发光组件。
具体实施方式
本发明一实施例提出一种荧光材料，其组成成分包括掺杂有铕(Eu)以及锰(Mn) 至少其中一者的铝氮氧化物。具体而言，铝氮氧化物包括(M1^EumMnn)Al11O16N,其中M为金 属，0 ^ m ^ 0. 2，且0含η含0. 25。在一实施例中，M可以选自于一碱土金属。
详言之，图1为本发明一实施例的制作荧光材料的流程示意图。请参照图1，首先 进行步骤110，秤取原料。以本实施例而言，制备上述荧光材料所需的原料包括，但不限于， 碱土金属碳酸盐、氧化铝以及氮化铝。另外，本实施例所使用的原料还选择性地包括有二氯 化铕以及氧化锰至少一者。也就是说，二氯化铕以及氧化锰中可以仅有二氯化铕、仅有氧化 锰或同时有二氯化铕以及氧化锰被使用来制备本实施例的荧光材料。上述各种原料所秤取 的量可依照化学式(M1^EumMnn)Al11O16N中各元素所占的比例(例如m与η的数值)而决 定。
接着，进行步骤120以将上述的原料均勻混合。一般而言，将上述原料均勻混合的 方法包括将上述的原料置放于一容器中并且将其研磨。研磨的时间可以是30分钟或是随 实际的情形而增加或减少。
随后，进行步骤130以烧结均勻混合后的原料。在本实施例中，烧结的温度可以是1400°C-1600°C。不过，在其它实施例中，烧结的温度可视原料的特性而有所改变。另外，烧 结的时间例如是6小时至10小时，当然，烧结所需时间也可以考虑原料的特性而有所调整。 上述参数仅是举例说明之用，并非用以限定本发明。
值得一提的是，本实施例制作荧光材料的方法中，例如是在一还原环境下进行烧 结步骤。上述原料经过烧结后即获得组成成分为(M1TnEumMnn)Al11O16N的荧光材料，其中M 为金属，0 f mf 0.2，且0 = η = 0.25。另外，荧光材料中氮与氧是以三键的方式键结在一 起，所以本实施例的荧光材料可以具备很好的稳定性。更进一步而言，本实施例的荧光材料 中不含有硫等对温度及湿度较为敏感的元素。因此，本实施例的荧光材料具有较佳的稳定 性，其不容易因为温度或湿度的变化而变质。
另外，图2绘示为荧光材料的组成成分为BaAl11O16N =Eu2+时，荧光材料所吸收的激 发光波长与强度的关系。请参照图2，曲线210-270为荧光材料的组成成分为BaAl11O16N Eu2+时，不同的铕(Eu)含量下荧光材料所吸收的激发光波长与强度的关系。由曲线210-270 可知，荧光材料的组成成分为BaAl11O16N =Eu2+时，荧光材料可吸收的激发光波长例如由 250nm至400nm。也就是说，本实施例的荧光材料可以受到紫外光(例如波长为343nm的紫 外光)的激发而发出激发光。
图3绘示为波长与强度的关系。请参照图3，曲线310例如是荧光材料的组成成 分为BaAl11O16N =Eu2+时，荧光材料所发出的放射光波长与强度的关系。在此，荧光材料的组 成成分为BaAl11O16N =Eu2+时，荧光材料的放射光波长例如由420nm至490nm。由图3的曲线 310与图2可知，荧光材料的组成成分为BaAl11O16N =Eu2+时，荧光材料可以将波长为250nm 至400nm的激发光转换成波长为420nm至490nm的放射光。
另夕卜，曲线320例如是荧光材料的组成成分为BaAl11O16N =Mn2+时，荧光材料所吸收 的激发光波长与强度的关系。荧光材料的组成成分为BaAl11O16N =Mn2+时，荧光材料所吸收 的激发光波长例如由350nm至460nm。由曲线310与曲线320可知，荧光材料的组成成分为 BaAl11O16N =Eu2+时，荧光材料所发出的放射光可以被组成成分为BaAl11O16N =Mn2+的荧光材料 吸收。因此，荧光材料同时掺杂有铕(Eu)以及锰(Mn)时，荧光材料可以有能量转换(energy transfer)的作用。也就是说，荧光材料所发出的放射光可以激发荧光材料本身而进一步释 放出更多的放射光。因此，本实施例的荧光材料具有高的发光效率。
在一实施例中，组成成分为BaAl11O16N =Mn2+的荧光材料被激发后所发出的射光波 长例如由490nm至560nm。整体而言，经由前述制作方法所制作出来的荧光材料，其所放出 的放射光波长例如由420nm至560nm。
图4绘示为本发明一实施例中，荧光材料所放出的放射光在色度坐标中的分布位 置。请参照图4，色坐标400中，位置410-430分别为不同组成成分的荧光材料的放射光色 彩。位置410是荧光材料的组成成分为BaAl11O16N=Mn2+时荧光材料的放射光色彩。位置 430则是荧光材料的组成成分为BaAl11O16N =Eu2+时荧光材料的放射光色彩。位置420则是 荧光材料BaAl11O16N :Mn2+，Eu2+时荧光材料的放射光色彩。由图4可知，位置410实质上落 在蓝光范围中，而位置430实质上落在绿光范围中。若荧光材料同时掺杂有铕(Eu)以及锰 (Mn)时，荧光材料的激发光颜色可以落在蓝色-绿色之间，亦即位置420。因此，本实施例 的荧光材料可随不同的需求而调整荧光材料的掺杂成分，藉以提供不同的放射光色彩。
图5绘示为本发明一实施例的白光发光组件的示意图。请参照图5，白光发光组件500包括一基板510、一发光二极管芯片520、一第一荧光材料530以及一第二荧光材料 5400发光二极管芯片520配置于基板510上，并用以发出一激发光L。第一荧光材料520 以及第二荧光材料530皆配置于发光二极管芯片510上，且第一荧光材料510的一组成成 分包括掺杂有铕(Eu)以及锰(Mn)至少其中一者的一铝氮氧化物。也就是说，第一荧光材 料530可以是经由上述实施例所描述的制造方法所制备的荧光材料。简言之，白光发光组 件500是一种双荧光材料的发光组件。
在本实施例中，形成第一荧光粉530的铝氮氧化物包括(M1TnEumMnn) Al11O16N,其中 M为金属，0含m含0. 2，且0含η含0. 25。此外，M实值上可选自于碱土金属。激发光L的 波长例如由250nm至400nm。第一荧光材料530吸收发光二体芯片510所发出的激发光L 后发出一第一放射光E1。由前述实施例可知，第一放射光El的波长可以由420nm至560nm， 其例如是蓝光、蓝-绿光或是绿光。同时，第二荧光材料540吸收发光二体芯片510所发出 的激发光L后发出一第二放射光E2。第二放射光E2的波长例如由570nm至680nm，其例如 是红光。因此，第一放射光El与第二放射光E2可混合成白光W。
由前述的图4可知，第一荧光材料530的第一放射光El可以是偏绿的蓝光或是绿 光。第一放射光El与第二放射光E2(红光)混合之后可以获得色饱和度较佳的白光W。因 此，白光发光组件500具有良好的演色性。另外，第一荧光材料530中的氮与氧是以三键的 形式键结在一起。并且，第一荧光材料530的组成成分实质上不含硫，不易因为温度或湿度 的改变而变质。所以，第一荧光材料530的良好稳定性有助于使白光发光组件500具有良 好的质量以及较长的使用寿命。
图6绘示为本发明另一实施例的白光发光组件。请参照图6，白光发光组件600包 括一基板610、一发光二极管芯片620、一封装胶体630、一第一荧光材料640以及一第二荧 光材料650。发光二极管芯片620配置于基板610上。封装胶体630配置于基板610上，覆 盖住发光二极管芯片620，且第一荧光材料640与第二荧光材料650皆散布于封装胶体630 中。在本实施例中，第一荧光材料640与第二荧光材料650例如分别为前述实施例的第一 荧光材料530以及第二荧光材料M0。
换言之，第一荧光材料640的组成成分包括掺杂有铕(Eu)以及锰(Mn)至少其中 一者的一铝氮氧化物，而第二荧光材料650例如是一红荧光粉。由前述实施例的描述可知， 第一荧光材料640具有较佳的稳定性且第一荧光材料640的放射光波长分布范围较宽，因 此白发光组件600具有理想的质量以及良好的演色性。
综上所述，本发明的荧光材料由掺杂的铝氮氧化物所组成，其具有良好的稳定性。 因此，本发明的荧光材料应用于白光发光组件时有助于提高白光发光组件的质量。另外，本 发明的荧光材料可发出的放射光为蓝-绿色光，其与红色荧光材料搭配可以获得高色饱和 度的白光。因此，白光发光组件使用本发明的荧光材料可具有良好的演色性。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域 中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明 的保护范围当视前述的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种荧光材料，具有一组成成分，其特征在于，该组成成分包括掺杂有铕(Eu)以及 锰(Mn)至少其中一者的一铝氮氧化物。
2.如权利要求1所述的荧光材料，其特征在于，该铝氮氧化物包括(M1TnEumMnn) Al11O16N,其中M为金属，0刍m刍0. 2，且0刍η刍0. 25。
3.如权利要求2所述的荧光材料，其特征在于，M包括一碱土金属。
4.如权利要求1所述的荧光材料，其特征在于，该组成成分吸收的激发光波长由250nm 至 400nm。
5.如权利要求1所述的荧光材料，其特征在于，该组成成分放出的放射光波长由420nm 至 560nmo
6.一种白光发光组件，其特征在于，包括一发光二极管芯片，配置于一基板上，并用以发出一激发光；一第一荧光材料，配置于该发光二极管芯片上，该第一荧光材料的一组成成分包括掺 杂有铕(Eu)以及锰(Mn)至少其中一者的一铝氮氧化物；以及一第二荧光材料，配置于该发光二极管芯片上，其中该第一荧光材料吸收该发光二体 芯片所发出的该激发光后发出的一第一放射光，该第二荧光材料吸收该发光二体芯片所发 出的该激发光后发出的一第二放射光，且该第一放射光与该第二放射光混合成一白光。
7.如权利要求6所述的白光发光组件，其特征在于，该铝氮氧化物包括(M1TnEumMnn) Al11O16N,其中M为金属，0刍m刍0. 2，且0刍η刍0. 25。
8.如权利要求7所述的白光发光组件，其特征在于，M包括一碱土金属。
9.如权利要求6所述的白光发光组件，其特征在于，该激发光的波长由250nm至 400nmo
10.如权利要求6所述的白光发光组件，其特征在于，该第一放射光的波长由420nm至 560nmo
11.如权利要求6所述的白光发光组件，其特征在于，该二放射光的波长由570nm至 680nmo
12.如权利要求6所述的白光发光组件，其特征在于，还包括一封装胶体，配置于该基 板上，覆盖住该发光二极管芯片且该第一荧光材料与该第二荧光材料皆散布于该封装胶体 中。
全文摘要
一种荧光材料以及一种白光发光组件。白光发光组件，包括一发光二极管芯片、一第一荧光材料以及一第二荧光材料。发光二极管芯片配置于一基板上，并用以发出一激发光。第一荧光材料配置于发光二极管芯片上，且第一荧光材料的一组成成分包括掺杂有铕(Eu)以及锰(Mn)至少其中一者的一铝氮氧化物。第二荧光材料配置于发光二极管芯片上，其中第一荧光材料吸收发光二体芯片所发出的激发光后所发出的一第一放射光与第二荧光材料吸收发光二体芯片所发出的激发光后所发出的一第二放射光混合成一白光。
文档编号C09K11/80GK102041003SQ201010572329
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者李怀安, 邱创弘 申请人:中华映管股份有限公司, 华映视讯(吴江)有限公司