[发明专利]荧光粉体及发光装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种荧光粉体，尤其是，一种适用于发光二极管光源的荧光粉体。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种无汞的环保光源，同时具有低耗电、高使用寿命、反应速率快、无热辐射、体积小等优点。1996年日本日亚化学公司(Nichia Corporation)首先发表利用蓝光LED搭配钇铝石榴石(YAG)黄色荧光粉体以产生白光的技术，从此白光发光二极管(White Light Emitting Diode，WLED)正式进入商业化。由于近几年相关技术产业的蓬勃发展，WLED产品的发光效率及可靠度已不断提升。因此，随着节能减碳的发展趋势，被喻为绿能光源的WLED，将逐步取代白炽灯泡等传统照明设备，并广泛应用于一般照明设备、显示器、汽车、电子、通讯等产业。

WLED发出的白光，是多种颜色混合而成的二波长光、三波长光或四波长光。目前WLED的制作方式包括：以蓝光LED激发黄色荧光粉体；以蓝光LED激发红色及绿色荧光粉体；以紫光或紫外光LED激发多种颜色荧光粉体(例如，中国台湾专利I340480所揭示的)；利用二至四种发光二极管，通过调整其个别亮度以混合形成白光；等等。其中，利用蓝光LED激发YAG荧光粉体产生黄光，再透过黄光和蓝光的混合而产生白光所制作出的白光发光二极管，成本低、效率高，仍为市场主流。惟其演色性无法与传统灯泡与省电灯泡相比，因此，要做到暖白光的LED，必须再添加红色荧光粉体。而蓝光LED搭配红色及绿色荧光粉体，则于色温、演色性上皆有改善，且效率佳。

荧光粉体是常见的发光材料，其中无机荧光粉体是利用电子跃迁来产生荧光。当荧光粉体受光刺激，其内电子受激到高能级的激发状态后，回到原有的低能级状态时，能量会以光的形式辐射出来。无机荧光粉体主要由主体晶格(host lattice)与活化剂(activator)所组成，有时会视需要地添加助活化剂(co-activator)或增敏剂(sensitizer)以增进发光效率。活化剂是作为发光中心(luminescence center)，主体晶格则在激发过程中传送能量。改变主体晶体及活化剂的组合，可以改变荧光粉体发出的光的波长，即可产生不同发光光色。此外，主体晶格的化学组成、活化剂种类与浓度等因素，都会影响荧光粉体的发光效率。荧光材料的发展是由早期较不安定的硫化物，到后来化学稳定性佳的硅氧化物(硅酸盐)荧光材料。近年来，氮/氮氧化物荧光材料则相当热门。

目前常见的荧光粉体包括铝氧化物荧光粉体、硅氧化物荧光粉体及氮/氮氧化物荧光粉体等。1996年日本日亚化学公司所提出的掺杂铈(Ce)的YAG荧光粉体(主要组成为Y₃Al₅O₁₂:Ce)、德国欧司朗公司于1999年发表的TAG荧光粉体(主要组成为Tb₃Al₅O₁₂:Ce)及中国台湾专利I353377所揭示的荧光粉体，都是以铈(Ce)作为活化剂的铝氧化物荧光粉体。再者，美国GE公司在1998年提出的Ba₂MgSi₂O₇:Eu荧光粉体及中国台湾专利I306675所揭露以铈(Ce)、铕(Eu)、锰(Mn)等作为活化剂的荧光粉体等，则为硅氧化物荧光粉体。此外，由于氮化物及氮氧化物具有热稳定性佳、化学稳定性佳、无毒性、强度高等优异性能，因此，以氮氧化物及氮化物作为主体晶格的荧光粉体也被陆续发表，如美国专利US6,649,946、US6,632,379、US7,193,358、US7,525,127与US7,569,987，以及美国专利申请公开案US2009/0309485及US2006/0175716中所揭示的。然而，在一般氮/氮氧化物荧光粉体中，若使用Tb离子(铽，Terbium)作为活化剂，则常因放射峰窄而有效率不佳及光色缺乏可调性等问题，因而影响其应用价值。因此，仍有需要研发能改良现有技术的缺失，且具高应用价值的荧光粉体。

发明内容

有鉴于现有技术的缺失，本发明提供一种适用于发光装置，尤其是适用于发光二极管光源的荧光粉体，以符合产业利用的需求。