专利名称：白光发射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用发光二极管(LED)的白光发射装置，更特别地，涉及一种可以通过使用橙色磷光体与绿色磷光体的混合物来有效地扩大可用的LED的峰值波长的范围的白光发射装置。
背景技术：
近几年，白色发光二极管(LED)装置取代了传统小型照明器(lamp)或荧光灯(fluorescent lamp)，被广泛地用作液晶显示装置的背光。通常地，白色LED装置是通过蓝色LED与黄色磷光体的结合来实现的。磷光体是由从LED发射的蓝光激励的，从而发射黄光。蓝光与黄光的颜色结合被观察者感知为白光。在该情况下，通常将YAG:Ce和TAG:Ce磷光体(由Ce3+活化的深红色的YAG和TAG晶体)用做黄色磷光体。此外，Eu2+-活化硅酸盐磷光体被广泛地用做白色LED装置的黄色磷光体，包括具有由分子式(2-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3·cB2O3·dGeO2:yEu2+，其中0＜x＜1.6、0.005＜y＜0.5、且0＜a、b、c、d＜0.5、以及(3-x)SrO·SiO2:xEu2+，其中0＜x＜1表达的组成的磷光体。这些磷光体被蓝光激励，以发射具有相对高量子效率的黄光。
上述每个磷光体具有特有的黄色峰值波长。因此，为了获得在CIE色度坐标中x＝0.27至0.33、y＝0.25至0.35区域中白光(对应于纯白)，可以与黄色磷光体一起使用的蓝色发光二极管的波长被极大地限制了。为了克服这种缺点，提出了在YAG:Ce磷光体中以Gd替换Y、或者以Ga替换Al，以及在TAG:Ce磷光体中以Gd替换Tb、或者以Ga替换Al从而获得磷光体的短峰值波长或长峰值波长的方法。此外，在硅酸盐磷光体的情况下，可以将Sr、Ca、和Ba互相替换，以引起硅酸盐黄色磷光体的波长改变。
然而，如上所述，通过调节成分来改变波长的范围是有限的。并且，随着磷光体波长的改变，导致在对应波长区域内的发光效率的降低，在实际中，进一步限制了波长可能的改变范围。此外，在使用传统的基于石榴石或基于硅酸盐的黄色磷光体的情况下，黄光发射波长的改变范围是很小的，因此，限制了与其一同使用的用于实现白光的蓝色LED的发光波长。这又阻碍了高质量白光的实现。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题而提出本发明，因此，本发明的一个方面在于提供一种白光发射装置，其可以有效地扩大用于实现白光的蓝色LED的峰值波长。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种白光发射装置，包括蓝色发光二极管；以及橙色磷光体与绿色磷光体的混合物，设置于蓝色发光二极管上。
优选地，白光发射装置进一步包括密封剂，用于密封蓝色发光二极管，其中，橙色磷光体与绿色磷光体的混合物分散在密封剂中。
根据本发明，可以将可用的蓝色LED的峰值波长的选择范围扩大到420nm到480nm的范围。优选地，橙色磷光体具有560nm至590nm的发射峰值。优选地，绿色磷光体具有510nm至550nm的发射峰值。
根据本发明的实施例，橙色磷光体可以是具有由下面的分子式表示的组成的硅酸盐磷光体(3-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3·cB2O3·dGeO2:yEu2+，其中，0≤x＜2.4、0.005＜y＜0.5、且0≤a、b、c、d＜0.5。
根据本发明的实施例，橙色磷光体可以是具有由下面的分子式表示的组成的硅酸盐磷光体Zn1-xSeyS1-y:Cux，其中0＜x＜0.2且0.005＜y＜1。
根据本发明的实施例，橙色磷光体可以是具有由下面的分子式表示的组成的Ca-α硅铝氧氮聚合材料磷光体CaxSi12-(z+w)Alz+wOwN16-w:Euy2+，其中，0.5＜x＜0.9、0.01＜y＜0.15、0＜z＜4、0＜w＜4且0＜z+w＜4。
根据本发明的实施例，橙色磷光体可以包括从由具有下面的分子式表示的组成的磷光体组成的组中选择的至少两种磷光体(3-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5、bAl2O3·cB2O3·dGeO2:yEu2+，其中，0≤x＜2.4、0.005＜y＜0.5且0≤a、b、c、d＜0.5；Zn1-xSeyS1-y:Cux，其中，0＜x＜0.2且0.005＜y＜1；以及CaxSi12-(z+w)Alz+wOwN16-w:Euy2+，其中，0.5＜x＜0.9、0.01＜y＜0.15、0＜z＜4、0＜w＜4且0＜z+w＜4。
根据本发明的实施例，绿色磷光体可以是具有由下面的分子式表示的组成的磷光体(Sr1-x-y，Cax)Ga2(Sz，Se1-z)4:Euy2+，其中，0≤x＜1、0＜y＜0.2、0＜x+y≤1、且0＜z≤1。
根据本发明的实施例，绿色磷光体可以是具有由下面的分子式表示的组成的磷光体(Sr1-x-y-z，Cax，Bay，Mgz)2SiO4:Euw2+，其中，0＜x＜1、0.5＜y＜1、0＜z＜1、0.03＜w＜0.2且0＜x+y+z+w＜1。
根据本发明的实施例，绿色磷光体可以是由Eu活化的β-硅铝氧氮聚合材料磷光体。此外，根据本发明的实施例，绿色磷光体可以是从包括具有由下面的分子式表示的组成的磷光体的组中选择的磷光体Y3(Al1-x，Gax)5O12:Ce，其中，0＜x≤1；SrSi2O2N2:Eu；CaSc2Si3O12:Ce；CaSc2O4:Eu；及其组合。
根据本发明的实施例，绿色磷光体可以包括从具有由下面的分子式表示的组成的磷光体组成的组中选择的至少两种磷光体(Sr1-x-y，Cax)Ga2(Sz，Se1-z)4:Euy2+，其中，0≤x＜1、0＜y＜0.2、0＜x+y≤1且0＜z≤1；以及(Sr1-x-y-z，Cax，Bay，Mgz)2SiO4:Euw2+，其中，0＜x＜1、0.5＜y＜1、0＜z＜1、0.03＜w＜0.2且0＜x+y+z+w＜1；Eu活化的β-硅铝氧氮聚合材料；Y3(Al1-x，Gax)5O12:Ce，其中，0＜x≤1；SrSi2O2N2:Eu；CaSc2Si3O12:Ce；以及CaSc2O4:Eu。
根据本发明的实施例，橙色磷光体可以是Zn(Se0.1，S0.9):Cu，且绿色磷光体可以是Eu活化的β-硅铝氧氮聚合材料。根据本发明的另一实施例，橙色磷光体可以是Sr3SiO5:Eu，且绿色磷光体可以是SrGa2S4:Eu。根据本发明的再一个实施例，橙色磷光体可以是Zn(Se0.1S0.9):Cu，且绿色磷光体可以是CaGa2(S，Se)4:Eu。
根据本发明的实施例，使用橙色磷光体与绿色磷光体的混合物与蓝色LED的结合实现了白光。两种磷光体(橙色和绿色)的类型和混和比例可以被调节，以有效地扩大磷光体的峰值波长范围。因此，可以将可用于实现白光的蓝色LED的峰值波长的选择范围有效地扩大至420nm到480nm的范围。
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征、以及其它优点将变得更加清楚，在附图中图1是示出根据本发明实施例的白光发射装置的侧截面图；图2是示出ZnSeS:Cu磷光体与β-硅铝氧氮聚合材料(sialon)磷光体的光发射光谱的曲线图；图3是示出根据本发明的一个实施例的白光发射装置的光发射光谱的曲线图；图4是示出根据本发明另一实施例的白光发射装置的光发射光谱的曲线图；以及图5是示出根据本发明再一个实施例的白光发射装置的光发射光谱的曲线图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以多种不同形式实施，并且不应理解为限制于在此列出的实施例。相反，提供这些实施例用于使得该披露更加彻底和完整，并且用于将本发明的范围完全地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚，放大了形状与尺寸。
图1是示出根据本发明实施例的白光发射装置的侧截面图。参照图1，白光发射装置100具有蓝色LED104，设置于外壳101的凹口(或反射杯)中。外壳101具有形成于其上的端电极103，该电极通过接合线105电连接至LED104。密封剂110形成于蓝色LED104之上，以密封蓝色LED104。橙色磷光体和绿色磷光体以适当的混合比例分散在密封剂110中。
如上所述，白光发射装置100使用橙色和绿色磷光体的混合物来用于波长变换。可以适当地选择并确定橙色和绿色磷光体的类型及混合比例，以在从580nm左右的橙色到510nm左右的绿色的范围内，调节磷光体混合物的光发射光谱的峰值波长。因此，可以有效地将用于实现白光的蓝色LED104的峰值波长的选择范围扩大至420nm至480nm的范围。也就是说，可以从具有从420nm至480nm的峰值波长的多个蓝色LED中选择白光发射装置100的蓝色LED104。因此，可以扩大用于实现白光的蓝色LED104的选择范围，使具有良好色度坐标特性的高质量白光的获得更加容易。
橙色磷光体可以采用具有由下列分子式表示的组成的硅酸盐磷光体(3-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5、bAl2O3·cB2O3·dGeO2:yEu2+，其中，0≤x＜2.4、0.005＜y＜0.5、且0≤a、b、c、d＜0.5。例如，可以将Sr3SiO5:Eu用于橙色磷光体。此外，橙色磷光体可以采用具有由下面的分子式表示的组成的磷光体Zn1-xSeyS1-y:Cux，其中，0＜x＜0.2且0.005＜y＜1。例如，可以使用Zn(Se0.1S0.9):Cu。此外，橙色磷光体可以采用具有由下面的分子式表示的组成的Ca-α硅铝氧氮聚合材料磷光体CaxSi12-(z+w)Alz+wOwN16-w:Euy2+，其中0.5＜x＜0.9、0.01＜y＜0.1 5、0＜z＜4、0＜w＜4且0＜z+w＜4。此外，橙色磷光体可以包含从具有上述化合分子式的磷光体中选择至少两种的磷光体混合物。具有上述化合分子式的橙色磷光体由蓝光激励，以呈现在560nm至590nm范围内的峰值光发射波长。
绿色磷光体可以采用具有由下面的分子式所表示的组成的磷光体(Sr1-x-y，Cax)Ga2(Sz，Se1-z)4:Euy2+，其中0≤x＜1、0＜y＜0.2、0＜x+y≤1且0＜z≤1。例如，SrGa2S4:Eu或者CaGa2(S，Se)4:Eu可以用于绿色磷光体。此外，绿色磷光体可以采用具有由下面的分子式表示的组成的磷光体(Sr1-x-y-z，Cax，Bay，Mgz)2SiO4:Euw2+，其中0＜x＜1、0.5＜y＜1、0＜z＜1、0.03＜w＜0.2、且0＜x+y+z+w＜1。此外，绿色磷光体可以采用Eu活化的β-硅铝氧氮聚合材料磷光体，Y3(Al1-x，Gax)5O12:Ce，其中，0＜x≤1、SrSi2O2N2:Eu，CaSc2Si3O12:Ce或者CaSc2O4:Eu。此外，绿色磷光体可以包含从具有上述组成分子式的磷光体中选择的至少两种的磷光体混合物。具有上述组成分子式的绿色磷光体由蓝光激励，以呈现在510nm至550nm范围内的光发射峰值。
图2是示出适用于本发明的橙色磷光体和绿色磷光体的光发射光谱的曲线图。特别地，图2示出了“Zn(Se0.1，S0.9):Cu”(其为橙色磷光体)的光发射光谱，以及“Eu掺杂的β-硅铝氧氮聚合材料”(其为绿色磷光体)的光发射光谱。Zn(Se0.1，S0.9):Cu被420nm至480nm的蓝光激励，以发射出具有580nm左右的峰值波长的橙光。也就是说，可以采用Zn(Se0.1，S0.9):Cu作为本发明的橙色磷光体。Eu掺杂的β-硅铝氧氮聚合材料由420nm至480nm的蓝光激励，以发射出具有540nm左右的峰值波长的绿光。
如上所述，可以混合橙色磷光体和绿色磷光体并将其用作用于白光发射装置的磷光体混合物。可以根据需要选择橙色磷光体与绿色磷光体的混合比例，以在从580nm左右的橙色到540nm左右的绿色的范围内，调节磷光体混合物的光发射光谱的峰值波长。
图3是示出根据本发明的一个实施例的白光发射装置的光发射光谱的曲线图。通过将图2中所示的橙色磷光体“Zn(Se0.1，S0.9):Cu”与绿色磷光体“Eu掺杂的β-硅铝氧氮聚合材料”的混合物应用至具有460nm峰值波长的蓝色LED来获得图3的光发射光谱。如图3中所示，白光发射装置的光发射光谱具有在460nm左右和580nm左右的峰值，并且该光谱分布在相对较宽的波长范围之上。这种磷光体混合物与蓝色LED的结合产生了具有良好色度坐标特性的白光。
图4是示出根据本发明另一实施例的白光发射装置的光发射光谱的曲线图。通过将橙色磷光体Sr3SiO5:Eu与绿色磷光体SrGa2S4:Eu的磷光体混合物应用至具有460nm峰值波长的蓝色LED，来获得图4所示的光发射光谱。如图4中所示，白光发射装置的光发射光谱具有460nm左右和580nm左右的峰值，并且该光谱分布在相对较宽的波长范围之上。这种磷光体混合物与蓝色LED的结合产生了具有良好色度坐标特性的白光。根据可用的蓝色LED的波长范围可以调节橙色磷光体Sr3SiO5:Eu与绿色磷光体SrGa2S4:Eu的混合比例。
图5是示出根据本发明再一个实施例的白光发射装置的光发射光谱的曲线图。通过将橙色磷光体Zn(Se0.1S0.9):Cu与绿色磷光体CaGa2(S，Se)4:Eu的磷光体混合物应用至具有452nm峰值波长的蓝色LED，来获得图5所示的光发射光谱。如图5中所示，白光发射装置的光发射光谱具有450nm左右和555nm左右的峰值，并且该光谱分布在相对较宽的波长范围内。本实施例中获得的光发射光谱表明具有良好色度坐标特性的白光。根据蓝色LED的波长范围可以调节橙色磷光体Zn(Se0.1S0.9):Cu与绿色磷光体CaGa2(S，Se)4:Eu的混合比例。
这里，已经通过参照图3至图5描述了根据本发明的使用磷光体混合物的白光发射装置的示例性实施例，但是本发明并不限于此。此外，可以改变橙色磷光体与绿色磷光体的混合比例来容易地调节具有x＝0.27至0.33以及y＝0.25至0.35色度坐标的蓝色LED的峰值波长。这提供了适用于白光发射装置的蓝色LED的更宽的选择范围。
根据上述的本发明，可以将橙色磷光体和绿色磷光体应用于蓝色LED以容易地调节磷光体混合物的峰值波长。因此，有效地将用于实现具有良好色度坐标特性的白光的蓝色LED的峰值波长的选择范围扩大至420nm到480nm的范围。最终，这可以实现高质量的白光。
尽管结合示例性实施例示出并描述本发明，对于本领域技术人员来说，显然可以在不背离如附加权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下做出多种改变与修改。
权利要求
1.一种白光发射装置，包括蓝色发光二极管；以及橙色磷光体与绿色磷光体的混合物，设置于所述蓝色发光二极管之上。
2.根据权利要求1所述的白光发射装置，进一步包括密封剂，用于密封所述蓝色发光二极管，其中，所述橙色磷光体与绿色磷光体的混合物分散在所述密封剂中。
3.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述橙色磷光体具有560nm至590nm的发射峰值。
4.根据权利要求1所述的白光发射装置，所述绿色磷光体具有510nm至550nm的发射峰值。
5.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述橙色磷光体包括具有由下面的分子式表示的组成的硅酸盐磷光体(3-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3·cB2O3·dGeO2:yEu2+，其中，0≤x＜2.4、0.005＜y＜0.5、且0≤a、b、c、d＜0.5。
6.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述橙色磷光体包括具有由下面的分子式表示的组成的磷光体Zn1-xSeyS1-y:Cux，其中0＜x＜0.2且0.005＜y＜1。
7.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述橙色磷光体包括具有由下面的分子式表示的组成的Ca-α硅铝氧氮聚合材料磷光体CaxSi12-(z+w)Alz+wOwN16-w:Euy2+，其中，0.5＜x＜0.9、0.01＜y＜0.15、0＜z＜4、0＜w＜4且0＜z+w＜4。
8.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述橙色磷光体包括从具有由下面的分子式表示的组成的磷光体组成的组中选择的至少两种磷光体(3-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3·cB2O3·dGeO2:yEu2+，其中，0≤x＜2.4、0.005＜y＜0.5且0≤a、b、c、d＜0.5；Zn1-xSeyS1-y:Cux，其中，0＜x＜0.2且0.005＜y＜1；以及CaxSi12-(z+w)Alz+wOwN16-w:Euy2+，其中0.5＜x＜0.9、0.01＜y＜0.15、0＜z＜4、0＜w＜4且0＜z+w＜4。
9.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述绿色磷光体包括具有由下面的分子式表示的组成的磷光体(Sr1-x-y，Cax)Ga2(Sz，Se1-z)4:Euy2+，其中，0≤x＜1、0＜y＜0.2、0＜x+y≤1且0＜z≤1。
10.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述绿色磷光体包括具有由下面的分子式表示的组成的磷光体(Sr1-x-y-z，Cax，Bay，Mgz)2SiO4:Euw2+其中，0＜x＜1、0.5＜y＜1、0＜z＜1、0.03＜w＜0.2且0＜x+y+z+w＜1。
11.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述绿色磷光体包括由Eu活化的β-硅铝氧氮聚合材料磷光体。
12.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述绿色磷光体包括从具有由下面的分子式表示的组成的磷光体组成的组中选择的磷光体Y3(Al1-x，Gax)5O12:Ce，其中，0＜x≤1，SrSi2O2N2:Eu、CaSc2Si3O12:Ce、CaSc2O4:Eu、以及其组合。
13.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述绿色磷光体包括从具有由下面的分子式表示的组成的磷光体组成的组中选择的至少两种磷光体(Sr1-x-y，Cax)Ga2(Sz，Se1-z)4:Euy2+，其中，0≤x＜1、0＜y＜0.2、0＜x+y≤1且0＜z≤1；(Sr1-x-y-z，Cax，Bay，Mgz)2SiO4:Euw2+，其中，0＜x＜1、0.5＜y＜1、0＜z＜1、0.03＜w＜0.2且0＜x+y+z+w＜1；Eu活化的β-硅铝氧氮聚合材料；Y3(Al1-x，Gax)5O12:Ce，其中，0＜x≤1；SrSi2O2N2:Eu；CaSc2Si3O12:Ce；以及CaSc2O4:Eu。
14.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述橙色磷光体包括Zn(Se0.1，S0.9):Cu，以及所述绿色磷光体包括Eu活化的β-硅铝氧氮聚合材料。
15.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述橙色磷光体包括Sr3SiO5:Eu，以及所述绿色磷光体包括SrGa2S4:Eu。
16.根据权利要求1所述的白光发射装置，其中，所述橙色磷光体包括Zn(Se0.1S0.9):Cu，以及所述绿色磷光体包括CaGa2(S，Se)4:Eu。
全文摘要
一种白光发射装置，能够扩大用于实现白光的蓝色LED的波长范围。根据本发明的白光发射装置包括蓝色LED以及设置于蓝色LED上的橙色磷光体与绿色磷光体的混合物。
文档编号H01L33/56GK101026214SQ200710079928
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月17日 优先权日2006年2月22日
发明者尹喆洙, 孙宗洛, 朴一雨 申请人:三星电机株式会社