专利名称：荧光粉组合物及使用该荧光粉组合物的白色发光装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种荧光粉组合物(Composition)及使用该荧光粉组合物的白色发光装置，且特别是有关于一种具有较佳光型、热稳定及无能量饱和问题的荧光粉组合物及白色发光装置。
背景技术：
基于节能减碳以及永续发展的环保意识，目前世界先进各国均逐步淘汰高耗能的传统照明，进而选择白色发光二极管。白色发光二极管的优点是体积小，可以配合应用设备来调整，其反应速度快，因此非常适合高频操作。白色发光二极管的耗电量低，仅有传统灯泡的1/8至1/10，日光灯的1/2，并且其寿命长，可达10万小时以上，可以解决白炽灯泡高耗能的问题，其可做为新的照明以及显示光源，并且兼具省电与环保概念，因此被喻为绿色照明光源。 白色发光二极管的技术在1990年代被提出，其是借由蓝光发光二极管(blueLED)激发由掺杂铈的钇铝石榴石荧光粉(Ce-doped YAG phosphor)产生黄光，荧光粉所发出的黄光与剩余蓝光混合而产生白光。然而，钇铝石榴石荧光粉使用于白光技术中有能量饱和(power saturation)的问题，即激发光源的亮度提升后,乾招石槽石突光粉吸收激发光源而发出黄光的亮度在到达一程度后，可以再增加的亮度就受到限制。因此在2000年后，提出基于黄色硅酸盐荧光粉(silicate phosphor)的白色发光二极管作为白光技术的另一种选择。虽然硅酸盐荧光粉没有能量饱和的问题，但是却又面临热稳定(heat stability)的困扰，即硅酸盐荧光粉长时间处于发光二极管所产生的高热环境中，其黄光亮度会逐渐衰减(decay)，造成白光亮度的降低及色温的偏移。再者，早期液晶显示器中的彩色滤光片大多是以钇铝石榴石荧光粉光谱的参数进行设计，因此开发一种新的荧光粉组合物，使其在蓝光激发下具有与钇铝石榴石荧光粉相当的光型(spectrumpattern)，又同时可避免能量饱和及热稳定的问题，是目前产业界一项重要的课题。
发明内容
本发明提供一种荧光粉组合物及使用该荧光粉组合物的白光发光装置，用以解决上述已知的问题并实现闻品质白光光源。本发明提供一种白光发光装置，包括一具有发光波长范围涵盖440_470nm的发光二极管及一配置在该蓝光发光二极管上的荧光粉组合物，其中该荧光粉组合物包括一绿色荧光粉、一黄色荧光粉及一橘色荧光粉，该绿色荧光粉的发光峰值波长为515-525nm，半波宽为70-80nm，该黄色荧光粉的发光峰值波长为535_545nm，半波宽为90_100nm及该橘色荧光粉的发光峰值波长为595-605nm，半波宽为90_100nm。在本发明一实施例中，该绿色荧光粉、该黄色荧光粉及该橘色荧光粉的重量百分比为 I : I : 0. 3 0. 425。在本发明一实施例中，该橘色荧光粉的比值为0. 4。
在本发明一实施例中，该绿色荧光粉包括钪氧化物。在本发明一实施例中，该绿色荧光粉包括CaSc204:Ce2+。在本发明一实施例中，该黄色荧光粉包括P -硅铝氧氮化合物(P-SiAlON)。在本发明一实施例中，该黄色荧光粉包括(Si，Al)6(0，N)8:Eu2+。在本发明一实施例中，该橘色荧光粉包括a -硅铝氧氮化合物(a -SiAlON)。在本发明一实施例中，该橘色荧光粉包括M (Si，Al) 12 (0，N) 16: Eu2+，M是选自碱土金属族元素且包括Ca，Sr，Ba至少其中之一。在本发明一实施例中，该发光二极管具有发光峰值波长450_460nm。
本发明提供一种白光发光装置，包括一蓝光发光二极管及一配置在该蓝光发光二极管上的荧光粉组合物，该荧光粉组合物包括一绿色荧光粉、一第一氮氧化物荧光粉及一第二氮氧化物荧光粉，其中该第一氮氧化物荧光粉的发光波长峰值小于该第二氮化物荧光粉的发光波长峰值。在本发明一实施例中，该第一氮氧化物荧光粉包括3 -硅铝氧氮化合物，该第二氮氧化物荧光粉包括a-硅铝氧氮化合物。在本发明一实施例中，该绿色荧光粉包括CaSc204:Ce2+。在本发明一实施例中，该绿色荧光粉、该第一氮氧化物荧光粉及该第二氮氧化物荧光粉的重量百分比为I : I : 0.3 0.425。在本发明一实施例中，该第二氮氧化物荧光粉的比值为0. 4。本发明提供一种荧光粉组合物，包括一第一荧光粉、一第二荧光粉及一第三荧光粉，其中该一第一荧光粉包括一绿色荧光粉，该第二荧光粉包括一 3 -硅铝氧氮化合物以及该第三荧光粉包括一 a-硅铝氧氮化合物，其中该荧光粉组合物在具有发光波长峰值450-460nm的蓝光光源激发下，混光产生一白光，该白光的NTSC色彩饱和度大于70%。在本发明一实施例中，该绿色荧光粉包括CaSc204:Ce2+。在本发明一实施例中，该第一突光粉、该第二突光粉及该第三突光粉的的重量百分比为 I : I : 0. 3 0. 425。在本发明一实施例中，该第三荧光粉的比值为0. 4。在本发明一实施例中，该第二荧光粉包括(Si，Al)6(0，N)8:Eu2+。在本发明一实施例中，该第三荧光粉包括M (Si，Al) 12 (0，N) 16: Eu2+，M是选自碱土金属族元素且包括Ca，Sr，Ba至少其中之一。本发明的白光发光装置及其所采用的荧光粉组合物对热稳定且无能量饱和问题，本发明白光发光装置所揭露的荧光粉组合物可以取代已知钇铝石镏石荧光粉，因此对于供照明光源及显示器光源，可以提供更高品质的白光光源。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明，其中图I绘示本发明一实施例的白光发光装置的剖面示意图。图2分别绘示本发明实施例荧光粉组合物中各别荧光粉的的发光光谱曲线图。图3绘示根据本发明一实施例的白光发光装置的发光光谱曲线图。
图4为已知含YAG560的白光发光装置与本发明实施例的白光发光装置的发光光谱的比较图。主要元件符号说明100:白光发光装置101 :蓝光发光二极管103 :反射壳体105:导电支架107 :焊线109 :封胶层 111 :荧光粉组合物
具体实施例方式图I绘示本发明一实施例的白光发光装置的剖面示意图。请参考图1，白光发光装置100包括有一蓝光发光二极管101、一反射壳体103及一导电支架105,蓝光发光二极管101设置于反射壳体103之内，并借由焊线107与导电支架电性连接。一封胶层109填入反射壳体103中并封装蓝光发光二极管101，一荧光粉组合物111混合于封胶层109中并位于蓝光发光二极管101上，荧光粉组合物111包括有绿色、黄色及橘色荧光粉，用以将蓝光发光二极管101所发出的波长较短的蓝光的一部分转换成较长波长的可见光，之后与其余的蓝光混合而形成白光。在上述白光发光装置100中，为产生良好色度座的白光，将荧光粉组合物111中的绿色、黄色及橘色荧光粉以适当的比例混合，荧光粉组合物111的发光波长范围(rangeof emission wavelength)约从 480nm 到 700nm,其中包括峰值波长(peak wavelength)为520nm左右的绿光、峰值波长为540nm左右的黄光及峰值波长为600nm左右的红光，而蓝光发光二极管101发光的波长范围约从410nm到480nm，其峰值波长约为450nm_460nm。在上述本发明实施例的荧光粉组合物111中，绿色荧光粉包括了掺杂铈的钪氧化物，其发光峰值波长约为520±5nm,半波宽(FWHM, full width at half maximum)为70-80nm，其分子式例如是CaSc2O4: Ce2+，是购自三菱化学公司(MCC)，型号为BG3IOB。黄色荧光粉包括了以铕活化的￠-硅铝氧氮化合物(Eu-activated P-SiAlON)，其发光峰值波长约为540±5nm，半波宽为90_100nm，其分子式例如是(Si，A1)6(0, N)8:Eu2+，系购自电器化学(Denka chemicals)，型号为GR230。橘色荧光粉包括了以铕活化的a -硅铝氧氮化合物(Eu-activated a -SiAlON)，其发光峰值波长约为600±5nm，半波宽为90_100nm，系购自电器化学，型号为YLC，其分子式例如是M(Si，A1)12(0, N)16:Eu2+, M是选自碱土金属族元素且包括Ca，Sr, Ba至少其中之一。图2是分别绘示本发明实施例荧光粉组合物111中各别荧光粉的发光光谱曲线图。请参考图2，绿色荧光粉为CaSc2O4: Ce2+，在蓝光激发下，其发光峰值波长约为520nm ;黄色荧光粉为(Si，Al)6(0，N)8:Eu2+(P -SiAlON)，在蓝光激发下，其发光峰值波长约为540nm ；橘色荧光粉为M (Si，Al) 12 (0，N) 16: Eu2+ ( a -SiAlON)，M是选自碱土金属族元素且包括Ca，Sr,Ba至少其中之一,在蓝光激发下,其发光峰值波长约为600nm。参考图I,在本发明白光发光装置100中，可以将图2中所示的各色荧光粉以适当的比例混合形成荧光粉组合物111，并与透光封胶混合后，填入反射壳体103中形成封胶层109,借此封装蓝光发光二极管101。参考图3，图3绘示根据本发明一实施例的白光发光装置的发光光谱曲线图。将图2所绘示的绿色荧光粉“CaSc2O4: Ce2+”、黄色荧光粉“ P -SiAlON”及橘色荧光粉“ a -SiAlON”依一特定的比例混合而得一荧光粉组合物，将此发光粉组合物施加于具有峰值波长为450-460nm的蓝光发光二极管上，而得到如图3本发明实施例的白光发光装置的发光光谱曲线图，其中荧光粉组合物里各色荧光粉的比例分别为绿色黄色橘色=1:1: 0. 3 0. 425 (w/w,重量比)，而更佳的比例是绿色黄色橘色=I : I : 0. 4 (w/w)。在已知的白光发光装置中所采用的钇铝石榴石(YAG)荧光粉在蓝光激发下，发光波长范围约从480nm到710nm，峰值波值约560nm(YAG560)。本发明实施例的白光发光装置的发光光谱如图3所示，同样具有约从480nm到710nm的发光波长范围，峰值波值约550-560nm。请参考图4，图4为已知含YAG560的白光发光装置与本发明实施例的白光发光装置的发光光谱的比较图。经比较两者的光谱曲线，可以发现两者的发光光谱相当趋近，甚 至于大部分重叠。表一
权利要求
1.ー种白光发光装置，包括 ー发光二极管，具有发光波长范围涵盖440-470nm ；以及 ー荧光粉组合物，配置在该蓝光发光二极管上，该荧光粉组合物包括 一绿色荧光粉，发光峰值波长为515-525nm，半波宽为70_80nm ； 一黄色荧光粉，发光峰值波长为535-545nm，半波宽为90_100nm ;以及 一橘色荧光粉，发光峰值波长为595-605nm，半波宽为90_100nm。
2.如权利要求I所述的白光发光装置，其特征在于，该绿色荧光粉、该黄色荧光粉及该橘色荧光粉的重量百分比为I : I : 0.3 0.425。
3.如权利要求2所述的白光发光装置，其特征在于，该橘色荧光粉的比值为0.4。
4.如权利要求I所述的白光发光装置，其特征在于，该绿色荧光粉包括钪氧化物。
5.如权利要求4所述的白光发光装置，其特征在于，该绿色荧光粉包括CaSc2O4:Ce2+。
6.如权利要求I所述的白光发光装置，其特征在于，该橘色荧光粉包括a-硅铝氧氮化合物。
7.如权利要求6所述的白光发光装置，其特征在干，该黄橘荧光粉包括M(Si，Al)12 (0，N) 16:Eu2+M是选自碱土金属族元素且包括Ca, Sr, Ba至少其中之一。
8.如权利要求I所述的白光发光装置，其特征在于，该黄色荧光粉包括3-硅铝氧氮化合物。
9.如权利要求8所述的白光发光装置，其特征在于，该黄色荧光粉包括(Si，A1)6(0，N) 8: Eu2+o
10.如权利要求I所述的白光发光装置，其特征在于，该发光二极管具有发光峰值波长450_460nm。
11.ー种白光发光装置，包括 一蓝光发光二极管；以及ー荧光粉组合物，配置在该蓝光发光二极管上，该荧光粉组合物包括一緑色钪氧化物、一黄色3 -硅铝氧氮化合物及一橘色a -硅铝氧氮化合物，其中该绿色钪氧化物、该黄色硅铝氧氮化合物及该橘色a-硅铝氧氮化合物的重量百分比为I : I : 0.3 0.425。
12.如权利要求11所述的白光发光装置，其特征在于，该橘色a-硅铝氧氮化合物的比值为0.4。
13.如权利要求11所述的白光发光装置，其特征在干，该绿色钪氧化物包括CaSc2O4: Ce2+。
14.如权利要求11所述的白光发光装置，其特征在于，该橘色a-硅铝氧氮化合物包括M (Si，Al) 12 (0，N) 16: Eu2+，M是选自碱土金属族元素且包括Ca，Sr，Ba至少其中之一。
15.如权利要求11所述的白光发光装置，其特征在于，该黄色￠-硅铝氧氮化合物包括(Si，Al)6(0，N)8:Eu2+。
16.—种突光粉组合物,包括 一第一突光粉，包括一绿色突光粉； 一第二荧光粉，包括一 3 -硅铝氧氮化合物；以及 一第三荧光粉，包括一 a-硅铝氧氮化合物，其中该荧光粉组合物在具有发光波长峰值450-460nm的蓝光光源激发下，混光产生一白光，该白光的NTSC色彩饱和度大于70%。
17.如权利要求16所述的荧光粉组合物，其特征在于，该绿色荧光粉包括CaSc204:Ce2+。
18.如权利要求16所述的荧光粉组合物，其特征在于，该第一荧光粉、第二荧光粉及第三荧光粉的的重量百分比为I : I : 0.3 0.425。
19.如权利要求18所述的荧光粉组合物，其特征在于，该第三荧光粉的比值为0.4。
20.如权利要求16所述的荧光粉组合物，其特征在于，该第二荧光粉(Si，A1)6(0，N) 8: Eu2+o
21.如权利要求16所述的荧光粉组合物，其特征在于，该第三荧光粉M(Si，A1)12(0，N) 16:Eu2+, M是选自碱土金属族元素包括且Ca, Sr, Ba至少其中之一。
全文摘要
本发明提供一种荧光粉组合物及一种使用该荧光粉组合物的白光发光装置，该白光发光装置包括一蓝光发光二极管及一配置在该蓝光发光二极管上的荧光粉组合物，该荧光粉组合物包括一绿色钪氧化物、一黄色β-硅铝氧氮化合物及一橘色α-硅铝氧氮化合物，其中该绿色钪氧化物、该黄色β-硅铝氧氮化合物及该橘色α-硅铝氧氮化合物的重量百分比为1∶1∶0.3～0.425。
文档编号C09K11/64GK102796522SQ20111014084
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者杨耀瑜, 刘宇桓 申请人:亿广科技(上海)有限公司, 亿光电子工业股份有限公司