專利名稱：一種熒光材料及其制造方法和包含該熒光材料的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光材料及其制造方法，更特別地涉及一種鹵硅鹽(halosilicate) 熒光材料及其制造方法，以及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前市面應(yīng)用發(fā)光二極管(LEDs，light emitting diodes)的白光發(fā)光裝置將逐漸取代傳統(tǒng)的鎢絲燈及日光燈照明，因其具有下列特性(1)體積小，適用于數(shù)組封裝的 照明使用，且可視其應(yīng)用進(jìn)行不同顏色種類的組合；( 壽命長(zhǎng)，其壽命可達(dá)1萬(wàn)小時(shí)以 上，比一般傳統(tǒng)鎢絲燈泡高出50倍以上；( 耐用，由于其封裝為透明樹脂，因此可耐 震與耐沖擊；(4)環(huán)保，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不含水銀，因此沒(méi)有污染及廢棄物處理問(wèn)題； (5)省能源與低耗電量，其耗電量約是一般鎢絲燈泡的1/3至1/5。
而所謂“白光”通常是指一種多顏色的混合光，人眼看得見的白色光至少包括 兩種以上波長(zhǎng)的色光所形成，例如藍(lán)色光加黃色光可得到二波長(zhǎng)的白光，藍(lán)色光、綠 色光、紅色光混合后可得到三波長(zhǎng)的白光。
白光發(fā)光二極管可依照其制作所使用的物質(zhì)而分為有機(jī)發(fā)光二極管與無(wú)機(jī)發(fā) 光二極管。目前市場(chǎng)主要半導(dǎo)體白光光源主要包括以下三種方式。第一種為以紅藍(lán)綠三 色發(fā)光二極管晶粒組成白光發(fā)光模塊，其具有高發(fā)光效率、高演色性(color render)，但 同時(shí)也因不同顏色晶粒磊晶材料不同，連帶使電壓特性也隨之不同。因此使得制造成本 偏高、電路設(shè)計(jì)復(fù)雜、且混光不易。
第二種為日亞化學(xué)提出以藍(lán)光發(fā)光二極管激發(fā)黃色YAG熒光粉產(chǎn)生白光的發(fā)光 二極管，為目前市場(chǎng)主流方式。在藍(lán)光發(fā)光二極管芯片的外圍填充混有黃光YAG熒光粉 的光學(xué)膠，此藍(lán)光發(fā)光二極管芯片所發(fā)出藍(lán)光的波長(zhǎng)約為400-530nm，利用藍(lán)光發(fā)光二 極管芯片所發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)黃光熒光粉產(chǎn)生黃光，其余藍(lán)光配合熒光粉所發(fā)出的黃光， 即形成藍(lán)黃混合的二波長(zhǎng)的白光。
然而這種白光LED在一般照明上的限制極多，主要原因如下由于藍(lán)光占發(fā)光 光譜的大部份，因此，會(huì)有色溫偏高與不均勻的現(xiàn)象?；谏鲜鲈颍仨毺岣咚{(lán)光與 黃光熒光粉作用的機(jī)會(huì)，以降低藍(lán)光強(qiáng)度或是提高黃光的強(qiáng)度。另外，因?yàn)樗{(lán)光發(fā)光二 極管發(fā)光波長(zhǎng)會(huì)隨溫度提升而改變，進(jìn)而造成不易控制白光源顏色。此外，因缺乏紅光 造成演色性較差。
第三種是以紫外光發(fā)光二極管激發(fā)透明光學(xué)膠中含均勻混有一定比例的藍(lán)色、 綠色、紅色熒光粉，激發(fā)后可得到三波長(zhǎng)的白光。此種白光LED可分別制造三原色的熒 光材料后再進(jìn)行組合，在制程彈性及性質(zhì)上比前兩種白光LED更具優(yōu)勢(shì)。
請(qǐng)參照表1，其列舉出目前揭露有硅酸鹽類熒光粉(silicatephosphors)的相關(guān)專 利及熒光粉結(jié)構(gòu)。
表 權(quán)利要求
1.一種熒光材料，其具有化學(xué)式表示如下 (MhREx) 5Si04-yX6+2y其中，M單獨(dú)為Ba或還包含Mg、Ca、Sr及Zn的至少一種； RE 是 Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er> Sc、Mn、Zn、Cu、 Ni、Lu或其組合；X是F、Cl、&或其組合； 0.001<x<0.6 ；以及 0.001<y<1.5o
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中所述熒光材料包括 (Ba1-JtEux) 5Si04-yX6+2y、 [ (Ba1JVtgz) i-xEux]5Si04-yX6+2y> [ (Ba1^Caz) i-xEux]5Si04-yX6+2y>[(Ba1^zSrz) 1_xEux]5Si04_yX6+2y> 或[(Bai_zZnz) hEulSiCVyX^y，其中 0.001《z《0.4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中所述熒光材料包括(MhREx)5Si04_yCl6+2y、 (M1^REx) 5Si04-y (Cl1^wFw)6+2y> 或(M1-XREx)5SiCVy(CkwBrw)6+2，其中 0.001《W《0.3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中所述熒光材料經(jīng)130nm至430nm的波長(zhǎng)的 光激發(fā)后發(fā)射一藍(lán)光，該藍(lán)光的主發(fā)射波峰介于445nm至455nm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熒光材料，其中所述藍(lán)光的CIE坐標(biāo)為(0.15，0.06)。
6.一種形成熒光材料的方法，其中所述熒光材料具有化學(xué)式表示如下 (MhREx) 5Si04-yX6+2y其中，M單獨(dú)為Ba或還包含Mg、Ca、Sr及Zn的至少一種； RE 是 Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er> Sc、Mn、Zn、Cu、 Ni、Lu或其組合；X是F、Cl、&或其組合； 0.001<x<0.6 ；以及 0.001<y<1.5, 該方法包括混合以下成份得到一混合物(1)具有Ba的含氧化合物；(2)具有RE的含氧化合 物;⑶氧化硅；以及，(4)具有Ba的鹵化物；或還包括混合(5)具有Mg、Ca、Sr或 Zn的含氧化合物的至少一種；以及在一還原氣氛下對(duì)該混合物進(jìn)行燒結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成熒光材料的方法，其中所述燒結(jié)溫度介于800-100(TC 之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成熒光材料的方法，其中當(dāng)升溫至該燒結(jié)溫度，維持該燒 結(jié)溫度0.5至32小時(shí)以燒結(jié)該混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成熒光材料的方法，其中所述(1)具有Ba的含氧化合物 包含氧化鋇、碳酸鋇、或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成熒光材料的方法，其中所述(2)具有RE的含氧化合 物包含具有 Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er> Sc、Mn、Zn、Cu 或 Ni的金屬氧化物或上述金屬氧化物的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成熒光材料的方法，其中所述(3)具有Ba的鹵化物包含氯化鋇、溴化鋇、氟化鋇、或其組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成熒光材料的方法，其中該還原氣氛包含氫氣。
13.—種發(fā)光裝置，包括一激發(fā)光源；以及一根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其中該激發(fā)光源包含發(fā)光二極管、雷射二 極管、有機(jī)發(fā)光二極管、冷陰極燈管、外部電極熒光燈管、或真空紫外光。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，其中所述發(fā)光裝置為一白光發(fā)光裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其還包括一黃光熒光材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其中所述黃光熒光材料包括 Y3Al5O12ICe3+(YAG) > Tb3Al5O12Ce3+(TAG)、(Ca，Mg，Y) SiwAlxOyNz:Eu2+、或(Mg， Ca，Sr, Ba)2Si04:Eu2+。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其還包括一紅光熒光材料及綠光熒光材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)光裝置，其中所述紅光熒光材料包括(Sr，Ca) S:Eu2+、(Y, La, Gd, Lu)203:Eu3+，Bi3+、(Y, La, Gd, Lu)202S:Eu3+，Bi3+、(Ca, Sr, Ba) 2Si5N8:Eu2+、(Ca, Sr) AlSiN3:Eu2+、Sr3Si05:Eu2+、Ba3MgSi208:Eu2+，Mn2+、或 ZnCdS:AgCl。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)光裝置，其中所述綠光熒光材料包括 BaMgAl10O17:Eu2+, Mn2+ (BAM-Mn) > SrSi2N2O2:Eu2+、CaSc204:Ce3+、Ca3Sc2Si3012:Ce3+、 (Ca, Sr, Ba) 4A114025:Eu2+、Ca8Mg (SiO4) 4C12:Eu2+，Mn2+、或(Ba，Sr)2Si04:Eu2+。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熒光材料及其制造方法和包含該熒光材料的發(fā)光裝置，所述熒光材料具有以下化學(xué)式(M1-xREx)5SiO4-yX6+2y，其中，M單獨(dú)為Ba或還包含Mg、Ca、Sr及Zn的至少一種；RE是Y、La、Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn、Cu、Ni、Lu或其組合；X是F、Cl、Br或其組合；0.001≤x≤0.6；以及0.001≤y≤1.5。該熒光材料經(jīng)激發(fā)后可發(fā)射出可見光，與其它適用的各色光熒光材料組合可制造白光發(fā)光裝置。
文檔編號(hào)F21V9/10GK102020989SQ20091017651
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者劉偉仁, 卓麗卿, 葉耀宗, 廖振淳, 張學(xué)明, 蘇芳儀, 邱奕禎, 陳登銘 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院