一种白光发光二极管的制造方法

专利名称：一种白光发光二极管的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造发光二极管的方法，尤指一种应用发光二极管(LED)配合多种具荧光特性的粉体制作白光发光二极管的方法。
2、合成一配方为SrAl2O4Eu型荧光粉，如(Sr0.96Eu0.04)Al2O4，其合成方法可利用固态反应法、化学合成法，如柠檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法等。
3、合成一配方为BaMgAl10O17Eu型荧光粉，(Ba0.9Eu0.1)MgAl10O17，其合成方法可利用固态反应法、化学合成法，如柠檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法等。
4、将上述三种荧光粉依适当比例调配，并以波长396nm的紫外光为激发源测量其发射光谱，如

图1所示。将发射光谱的数据以1931年由国际照明委员会(Commission lnternationale de l’Eclairage，CIE)所制订的色度坐标图(Chromaticity diagram)的公式换算成此混合荧光体所代表的色度坐标，并以A点标记于图3中。
据前述可知，目前以紫外光发光二极管制作白光LED的方法，其主要是利用紫外光激发可发出红、绿与蓝的三原色荧光体，同时调配荧光体至适当比例，再混合其光色而得白光；然而，此种以组合各原色荧光体的光谱结构形成的白光，因受限于个别荧光粉具特定光谱结构的影响，故其所组成白光光谱波长的分布与连续性不如真实的太阳光，致使白光出现色彩不均匀与饱和度低等缺点。虽然人类的眼睛可以忽略这些现象，只会看见白色的光，但在一些精密度较高的光学侦检器的感测下，例如摄影机或相机等，其演色性在实质上仍偏低，也即在还原物体色彩时会产生误差，故此种方式产生的白光光源只适合作为一般照明之用。
为了达到上述目的，本发明提供一种新的制造白光发光二极管的方法，其特点在于利用多种可受紫外光激发的荧光体，其中部分荧光体组成红、绿与蓝等三种白光光谱的基本结构，另一部分荧光体则发挥修饰光色与增强亮度的功用，进而使其荧光的混合光谱与实际日光光谱间的拟合程度大幅提高。故本发明是利用多种荧光粉的补强与修饰技术，以使所得的白光发光二极管具有高亮度与高演色性的优点。
本发明要解决的另一技术问题在于提供一种关于可变色发光二极管的制作方法，目前欲取得一可变换光色的发光二极管的方法，是利用多颗单色发光二极管组合的，并利用电路操控使其轮流发光，或是利用不同颜色的滤光片或帽套等使其变换光色。然而这些方法的成本高且不具便利性，故需发展新的具可行性的方法。如前述应用多种荧光粉的补强与修饰技术，若其中的全部或部分粉体同时可具荧光或磷光特性，当紫外光停止激发后，该粉体即呈现出随着时间改变的不同颜色，也即本发明方法可制作一可变色的发光二极管。同时，若改变粉体的组成比例也可得到另一不同变色顺序的发光二极管。与已知技术相较，本方法相当简易、成本较低，极具产业应用的价值。
为了进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图标仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
关于本发明的白光发光二极管所需合成与调配的荧光粉的实施例一(本发明的方法，经光谱结构修饰后得到白光光谱)，步骤如下1.合成一配方为Y2O3Eu型的荧光粉，如(Y1.9Eu0.1)O3，其合成方法可利用固态反应法、化学合成法，如柠檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法等。
2.合成一配方为SrAl2O4Eu型荧光粉，如(Sr0.96Eu0.04)Al2O4，其合成方法可利用固态反应法、化学合成法，如柠檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法等。
3.合成一配方为BaMgAl10O17Eu型荧光粉，如(Ba0.9Eu0.1)MgAl10O17，其合成方法可利用固态反应法、化学合成法，如柠檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法等。
4.合成一配方为Y3Al5O12Ce，Gd型荧光粉，如(Y2.3Ce0.05Gd0.65)Al5O12，其合成方法可利用固态反应法、化学合成法，如拧檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法等。
5.将上述四种荧光粉依适当比例调配，并以波长396nm的紫外光为激发源测量其发射光谱，如图2所示。将发射光谱的数据换算成此混合荧光体所代表的色度坐标，并以B点标记于图3中。
本发明也提供了一种可变色发光二极管的制作方法，利用具磷光特性的发光体作为上述多种荧光体中的一种或以上，其光色可随着时间的改变呈现出不同颜色的变化。该发光体可为SrAl2O4Eu，M、CaAl2O4Eu，M、Sr4Al14O25Eu，M、Y2O2SEu，M或ZnSCu，M，其中M可为过渡金属或稀土元素。
关于利用具磷光特性的粉体制得可变色的发光二极管的实施例二，步骤如下1.合成一配方为Y2O3Eu型的荧光粉，如(Y1.9Eu0.1)O3，其合成方法可利用固态反应法，化学合成法，如柠檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法等。
2.合成一配方为SrAl2O4Eu，Dy型荧光粉，如(Sr0.94Eu0.04Dy0.02)Al2O4，其合成方法可利用固态反应法、化学合成法，如微乳胶法、沉淀法或微乳胶法等。
3.合成一配方为BaMgAl10O17Eu型荧光粉，如(Ba0.9Eu0.1)MgAl10O17，其合成方法可利用固态反应法、化学合成法，如柠檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法等。
4.合成一配方为Y3Al5O12Ce，Gd型荧光粉，如(Y2.3Ce0.05Gd0.65)Al5O12，其合成方法可利用固态反应法、化学合成法，如柠檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法等。
5.将上述四种荧光粉依适当比例调配，并以波长396nm的紫外光为激发源测量其发射光谱。再移除紫外光激发光源后，每隔一段时间测量其发色光谱，将此些发射光谱的数据换算成各时间点的色度坐标，将由A点逐渐移向B点，并将其标记于图4。
请参阅下表，是经计算得到已知的方法与本发明实施例一的白光光谱的演色性，由该表得知，本发明的演色性及色温较已知的方法为佳。

1、由图3可得知，本发明的方法(实施例一)与已知的方法皆可获得色度坐标位于标准白光区域，如已知的方法的(0.3130，0.3254)、实施例一的(0.3120，0.3285)，所以本发明的白光发光二极管与已知的方法一样可制作出白光发光二极管。
2、如上表所示，已知的方法以三种荧光粉发出红、蓝与绿等三原色光组成的白光，其演色性仅有85，而色温为6524K(绝对温度)。本发明实施例一，以Y3Al5O12Ce，Gd型黄色荧光粉修饰光谱结构，则可使演色性分别提升至94，色温为6550K。其主要原因乃是经光谱结构修饰后的白光光谱与真实的太阳光光谱分布较为接近，使其获得较高的演色性，所以本发明的白光发光二极管在演色性上优于已知的方法。
3、本发明的白光发光二极管，其发光光谱经过修饰，例如实施例中的Y3Al5O12Ce，Gd型荧光粉的黄光或BaMgAl10O17Eu，Mn型荧光粉的蓝绿光(荧光粉中Eu/Mn的比例与所发出蓝色/绿色波段的相对强度有关，因此其也具有自身色彩修饰与调控的功效)，均接近绿光波段，即人眼较敏感的区段，有助于整体白光强度的提升，所以本发明的白光发光二极管在发光效率上优于已知的方法。
4、本发明的白光发光二极管，如图4所示，因混合荧光粉体中的(Sr0.94Eu0.04Dy0.02)Al2O4具有绿色磷光(长余辉)特性，故移除激发光源后，粉体的光色即由白色逐渐转变成绿色并可维持一段时间。同理，若同时使用二种以上具磷光特性的粉体，则所产生的光色转换将更为多样化，是故，利用本发明的方法依适当比例混合得的混合粉体，配合可发出适当波长(此例为396nm)的紫外光发光二极管作为激发光源，经适当封装后，施以适当的电流使混合的粉体受紫外光照射后再停止激发，即可获得一可随时间变换光色的发光二极管。
上述的实施例仅为本发明的具体实施例，但本发明的要旨并不局限于此。任何以制作同时添加三种可同时发出主波长位于585nm至640nm的红光、500nm至570nm的绿光与430nm至490nm的蓝光等三原色荧光体，再搭配其它一种以上荧光粉作为白光光谱补强与结构修饰的手段，以获得具有高亮度与高演色性等优点的白光发光二极管为目的所实施的变化或修饰皆被包括在本发明的专利保护范围内。
本发明还提供一种可变色发光二极管的制作方法，利用具磷光特性的发光体作为上述多种荧光体中的一种或以上，使其光色可随时间的改变呈现出不同颜色的变化。
权利要求
1.一种白光发光二极管的制造方法，是利用产生紫外光的光源，激发可分别产生出红光、绿光与蓝光的荧光体，并搭配其它一种以上荧光粉作为白光光谱强度补强与结构修饰的手段，以获得具高亮度与高演色性的白光发光二极管。
2.如权利要求1所述的一种白光发光二极管的制造方法，其特征在于用以补强或修饰白光光谱特性的荧光粉为可受紫外光或可见光激发的荧光体。
3.如权利要求1所述的一种白光发光二极管的制造方法，其特征在于用以补强或修饰白光光谱特性的荧光粉，其发光波长范围以接近绿光波段较佳，如Y3Al5O12Ce，Gd型荧光粉的黄绿光或BaMgAl10O17Eu，Mn型荧光粉的蓝绿光。
4.如权利要求1所述的一种白光发光二极管的制造方法，其特征在于所述的荧光体可以固态反应法或化学合成法制得，如柠檬酸盐凝胶法、共沉淀法或微乳胶法。
5.如权利要求1所述的一种白光发光二极管的制造方法，其特征在于所述的产生紫外光的光源为发光二极管、电子束或电浆。
6.如权利要求1所述的一种白光发光二极管的制造方法，其特征在于可利用具磷光特性的荧光体作为上述多种荧光体中的一种或以上，使其光色随时间的改变呈现出不同颜色的变化。
7.如权利要求6所述的一种白光发光二极管的制造方法，其特征在于所述的具磷光特性的发光体为可受紫外光或可见光激发的发光体。
8.如权利要求6所述的一种白光发光二极管的制造方法，其特征在于所述的具磷光特性的发光体为SrAl2O4Eu，M、CaAl2O4Eu，M、Sr4Al14O25Eu，M、Y2O2SEu，M或ZnSCu，M，其中M可为过渡金属或稀土元素。
全文摘要
本发明是关于应用发光二极管配合多种具荧光特性的粉体制作白光发光二极管的方法，其是利用可发出紫外光的发光二极管作为激发光源，激发可分别产生红光、绿光与蓝光的荧光体。同时，再针对此三波段荧光的特性，利用其它一种或一种以上荧光粉的荧光特性予以补强或修饰，而此四个含以上波段的荧光经混合后可产生白色光，与已知仅以红、绿与蓝三种荧光体相较，本发明的荧光补强与修饰技术所得的白光具有亮度高与演色性高的优点。本发明也可利用具磷光特性的发光体作为上述多种荧光体中的一种或以上，使其光色随着时间的改变呈现出不同颜色的变化。
文档编号C09K11/84GK1464568SQ0212308
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月13日 优先权日2002年6月13日
发明者王健源, 刘如熹, 纪喨胜, 苏宏元 申请人:光宝科技股份有限公司