TW200930793A - Phosphors and lighting apparatus - Google Patents

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Description

200930793 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種螢光材料，特別是可供應用於發光裝置的螢光材料 【先前技術】 半導體發光裝置包括了發光二極體(light emitting diodes，LEDs)以及雷射二 極體(laser diodes)。利用半導體發光裝置提供紫外光(ultraviolet)或近紫外光(near ultraviolet)，並搭配不同的螢光材料可以供製作各式光源所使用。 白光發光二極體是LED產業中最具商品化與普遍化潛力的新興產品，可應 用於民生照明，並可望取代日光燈、平面顯示器的背光源，以及具有體積小、 低熱量、低耗電、使用壽命長等優點。所謂的白光是多種顏色混合而成的光， 人眼可見的白光形式至少要有兩種光混合，例如藍色光與黃色光的組合，或是 綠色光、藍色光與紅色光的組合。 目前商品化的白光發光裝置多使用藍光LED轉換黃光螢光粉Y3Al5012:Ce (YAG:Ce)以產生白光。此商品化之黃光螢光粉係以固態燒結合成法於14〇〇。(3至 1600°C高溫反應得之。以波長467nm之藍光LED激發此黃光螢光粉，可獲得發 射波長為550nm之黃光，其CIE色度座標為(0.48, 0,50)。 此種搭配藍光LED使用的黃光螢光粉的合成條件嚴苛，需要在較高溫度進 行固態燒結，並且發光部份缺乏藍光部分的貢獻，若應用於白光照明裝置，則 有演色性較差的缺點。 目前市面上的藍光勞光粉商品以Kasei Optonix公司的 (Ba^Eu^MgAluA7(簡稱BAM)應用最為廣泛，除了可應用於半導體發光裝置 外，亦為電漿顯示器所不可或缺。但BAM具有壽命較短，且在紫外光環境下穩 定性不足的缺點，並且其最大放光波長在製程時會向長波長移動，使色彩表現 偏向綠光，造成色純度不佳的缺點。 5 200930793 【發明内容】 I發明之4要目_提供U具有聰的化學組錢光材料。 本發明之另目的係提供-系列螢光材料’可為紫外光、近料光與藍光所 激發，激發後可提供藍光輻射源。 本發明之又-目的係提供__種發光裝置，藉由半賴統與螢光材料的配 合’可應用於手機面板、汽車頭燈與日常生活照明。 根據以2+上目的’本發明提供―系㈣光材料，其化學通式如下： AmCBa^EUx )nPy〇z;其中a係選自由匕卜恤及尺所組成之族群至少其中之一; ◎且0 m<l〇,〇<n<i〇 〇<y<i〇 ;m+n+尸3/4ζ ;〇〇〇ι<χ<〇8。 本發明接著提供-種發光裝置，包括—半導體光源以及—種螢光材料，此種 螢光材料的化學通式如下：Am(BaixEu严)ηρΑ :其中Α係選自由Li、Na及κ 所組成之族群至少其中之一；Α〇<ιη<1〇;〇<η<1〇 ;〇<y<1〇 ;m+n中3/4 z ; 0.001 <χ<〇·8 〇 【實施方式】 以下係藉由具體實施例進一步詳述本發明，熟習此項技藝之人士，可由本說 明書所揭示之内容輕易了解本發明之特點及功效。本發明亦可藉由其他不同實 ©施例加以實行或應用，本說明書中各項細節，亦可基於不同觀點在不恃離本發 明之精神下，進行各種修飾與變更。 本發明之螢光材料係利用固態法於高溫所製備，以Na(BaixEUx2+)p〇4為較佳 實施例，其製備方法包括下列步驟：依化學計量秤取碳酸鋇(Βα(：〇3)、碳酸鈉 (Na2C03)、三氧化二銪(Eu2〇3)、磷酸氫二氨((ΝΗ4)2ηρ〇4)均勻混合後研磨1〇分 鐘，放入坩鍋中再置入高溫爐，於空氣中約1〇〇〇〇c〜約13〇〇〇c燒結數小時後， 再置入氧化鋁舟型坩鍋中，送入石英管狀高溫爐内，在氫氣和氬氣之混合氣氛 下，以700。(：〜95(TC之溫度進行4小時至7小時燒成數小時後，即可得到本發明 揭露之螢光材料。 6 200930793 以上方法中的碳酸鈉(NafO3)可以改用碳酸鋰(LbCO3)或碳酸鉀(K2C〇^等 -各種不同的金屬鹽類；選用不同的金屬鹽類可以得到本發明所揭露之勞光材料 Am(Bai-xEux2+)nPy〇z，其中a係選自由Li、Na及K所組成之族群至少其中之一； 且 〇<m<l〇,〇<n<i〇 ;〇<y<1〇 ;111+11+尸3/42 ;〇〇〇1<χ<〇8。 根據上述製程所製備的LKBa^EiWX^、Na(Ba〇0^04與 K(Ba〇.99EUa{)12+)P〇4 ’其X光粉末繞射圖譜如第1圖至第3圖所示，利用X光繞 射方法進行晶相鑑定的結果與文獻資料庫比對，可確定本發明中所合成之主體 為確實為LiBaP〇4、NaBaP04與KBaP04的晶相結構。 ◎ 如第4圖所示，係利用螢光光譜儀（Fluorescence Spectrophotometer)所偵 測本發明之-較佳實施例所製備Li(Ba〇"Eu〇〇i2+)p〇4榮光材料之吸收及放射光 譜，結果顯示本發明所提供之Li(Ba〇"Eu〇()i2，p〇4螢光材料的吸收範圍在約 250nm至約420mn左右，最大吸收峰波長約346nm :而放射波段約為4〇〇nm至 約600nm，且最大放射波峰波長約475nm ;由第4圖可確認本螢光材料可為紫 外光、近紫外光與藍光所激發，且受激發後會放射藍光。 如第5圖所示’係利用螢光光譜儀（Fiu〇rescence Spectr〇ph〇t〇meter)所偵 測本發明之-較佳實施例所製備Na(Ba〇99Eu〇〇i2+)p〇4榮光材料之吸收及放射光 譜，結果顯示本發明所提供之Na(Ba〇99EuG(>i2+)p〇4螢光材料的吸收範圍在約 〇 250nm至約420nm左右，最大吸收峰波長約 352nm ;而放射波段約為400nm至 約550nm，且最大放射波峰波長約434nm :由第5圖可確認本螢光材料可為紫 外光、近紫外光與藍光所激發，且受激發後會放射藍光。 如第6圖所示，係利用螢光光譜儀（Fiu〇rescence Spectr〇ph〇t〇meter)所债 測本發明之一較佳實施例所製備K(Ba〇99Eu〇Gi2+)p〇4螢光材料之吸收及放射光 譜，結果顯示本發明所提供之k(b%99£u〇⑴2+)p〇4螢光材料的吸收範圍在約 250nm至約420nm左右，最大吸收峰波長約348flm ;而放射波段約為4〇〇nm至 約500nm ’且最大放射波峰波長約419nm ;由第6圖可確認本螢光材料可為紫 外光、近紫外光與藍光所激發，且受激發後會放射藍光。 200930793 第7圖至第9圖所示為本發明較佳實施例所提供三種螢光材料 Li(Ba〇.99Eu〇.〇i2+)P〇4、Na(Ba〇.99Eu〇.〇i2+)P04、K(Ba〇.99Eu〇.〇i2+)P〇4 與 Kasei Optonix 公司商品化的螢光材料(Ba〇.8Eu〇.2)MgAl1()017之吸收及放射光譜比較。結果顯示 本發明所製備之三種螢光材料的發光強度、輝度值都與商品化之 (Ba〇.8Eu〇.2)MgAl1()017有相類似的表現，且本發明所提供螢光材料之激發頻寬範 圍較寬，有利於搭配藍光激發光二極體使用。 第10圖則是本發明較佳實施例所提供三種螢光材料Li(Ba〇.99Eu_2+)P04、 NatBa^Euo.o^PO4、K(Ba〇.99Eu〇.〇i2+)P04 與 Kasei Optonix 公司商品化的勞光材 ❹料(Bao.sEuodMgAlHjOn之CIE色度座標比較圖。結果顯示本發明所提供之材料 較商品化的螢光材料(Ba〇.8Eu〇.2)MgAlK)017有更佳的色純度。 本發明所揭露之螢光材料，可應用於發光裝置’發光裝置係包括一半導體光 源，例如：發光二極體或雷射二極體，此半導體光源可發出紫外光、近紫外光 或藍光之光源。當半導體光源搭配本發明之螢光材料時，可放射藍光。 若發光裝置進一步包含一紅光螢光材料以及一綠光螢光材料時，此發光裝置 可發出白光或近似於白光之光源’其中的紅光材料可使用（Sr，Ca)s:Eu2+、 (Y，La，Gd，Lu)203:Eu3+，Bi3+、（Y，La，Gd，Lu)202S:Eu3+，Bi3+ 、Ca2Si5N成
ZnCdS:AgCl等。其中該綠光螢光材料可選用ZnS:Cu , BaMgAli(A7Eu2+。 〇 综上所述，本發明所提供的螢光材料不僅具有新穎的化學組成，且具有寬廣 的激發範圍(從紫外光到藍光區域），可搭配市面上易取得之紫外光led晶片β 此外，本發明所提供之螢光材料，可供應用於製作各式發光裝置，當搭配紅光 螢光材料與藍光螢光材料，適用於白光發光裝置。 以上所述僅為本發明較佳實施例而已，並非用以限定本發明申請專利權利； 同時以上的描述對於熟之本技術領域之專門人士應可明瞭與實施，因此其他未 脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含於下述之申 專利範圍。 ^ ° 200930793 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之一較佳實施例之Li(Ba〇.99Eu_2+)P〇4X光繞射圖譜。 第2圖係本發明之一較佳實施例之Na^a^Euao^PC^X光繞射圖譜。 第3圖係本發明之一較佳實施例之K(Ba〇.99Eua()12+)P〇4X光繞射圖譜。 第4圖係本發明之一較佳實施例之Li(Ba〇.99Eii().()i2+)P〇4發光與激發光譜。 第5圖係本發明之一較佳實施例之Na(Ba〇.99Eu_2+)P〇4發光與激發光譜。 第6圖係本發明之一較佳實施例之KXBa^Euo.o^PC^發光與激發光譜。 第7圖係本發明之一較佳實施例之Li(Ba〇.99Eu〇.012+)P〇4與商品螢光材料 (Ba〇.8Eu〇.2)MgAl1()〇17之激發與放光光譜之比較。 第8圖係本發明之一較佳實施例之與商品螢光材料 (Ba〇.8Eu〇.2)MgAl1()017之激發與放光光譜之比較。 第9圖係本發明之一較佳實施例之K(Ba〇.99Eu〇.〇丨2+)P〇4與商品螢光材料 (Ba〇.8Eu〇.2)MgAl1G〇17之激發與放光光譜之比較。 第10囷係本發明之較佳實施例之LiCBao.wEuo.o^POj'KXBa^Euo.o^PC^ 與K(Ba〇.99Eua()12+)P〇4與商品螢光材料(Ba〇 8Eu〇 2)MgAi1()〇17之CIE色度座標之比 〇 【主要元件符號說明】 無

Claims (1)

  1. 200930793 十、申請專利範圍： u 一種螢光材料，其化學通式如下： Am(Bai.xEux2+)nPy〇z 其中A係選自由Li、Na及K所組成之族群至少其中之一； 且 〇<m<l〇;〇<n<10 ;〇<y<1〇 ;m+n+y=3/4z ; 0.001 <x< 0.8。 2·如申請專利範圍第1項所述之榮光材料，其中該榮光材料係可為紫外光、 近紫外光或藍光所激發。 〇 3’如申請專利範圍帛2項所述之螢光材料，其中該螢光材料受激發後，發 光波段為藍光範圍。 4.如申請專利範圍第i項所述之螢光材料，其中該螢光材料可為波長約 250nm至約430nm輻射源所激發，且受激發後的發光波段為約 400nm 至 約 600nm 〇 5’如申印專利範圍帛4項所述之螢光材料，其中該瑩光材料受激發後發出 藍光。 6. 如申請專利範圍第i項所述之勞光材料，其中該勞光材料係由兩階段固 態法製備’第-階段係空氣下燒結溫度約1〇〇(rc〜約13〇〇Qc ;第二階段 © 係氫氣和氬氣之混合環境燒結溫度約7〇〇〇c〜95〇<t。 7. 一種螢光材料，其化學通式如下： A(Ba〇 99EU0 〇 12+)P〇4 其中a係選自由Li、Na及K所組成之族群至少其中之一 β 8. 如申請專利範圍第7項所述之魏材料，其中該榮光材料係可為紫外光、 近紫外光或藍光所激發。 9. 如申請專利範圍帛8項所述之螢光材料，其中該螢光材料受激發後，發 光波段為藍光範圍。 10. 如申研專利範圍第7項所述之螢光材料，其中該榮光材料可為波長約 200930793 250nm至約430nm輻射源所激發，且受激發後的發光波段為約4〇〇nm至 ^ 約 600nm 〇 11. 如申請專利範圍第10項所述之螢光材料，其中該螢光材料受激發後發出 藍光。 12. 如申請專利範圍第7項所述之螢光材料，其中該螢光材料係由兩階段固 態法製備，第一階段係空氣下燒結溫度約1〇〇〇。〇〜約i3〇〇°C ;第二階段 係氫氣和氬氣之混合環境燒結溫度約700°C〜950。(：。 13_ —種發光裝置，包括： 一半導體光源；以及 〇 一種榮光材料’可為該半導體光源所激發，其化學通式如下： Am(Bai.xEux2+)nPy〇z ； 其中A係選自由Li、Na及K所組成之族群至少其中之一； 且 0<m<10 ; 0<n<10 ； 0<y< 10 ; m+n+y= 3/4 z ; 0.001 <x<0.8。 14. 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該螢光材料係可為紫外 光、近紫外光或藍光所激發。 15. 如申請專利範圍第14項所述之發光裝置，其中該螢光材料受激發後，發 〇 光波段為藍光範圍。 16. 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該螢光材料可為波長約 250nm至約430nm輻射源所激發，且受激發後的發光波段為約4〇〇nm至 約 600nm 〇 Π.如申請專利範圍第16項所述之發光裝置’其中該螢光材料受激發後發出 藍光。 I8·如申請專利範圍帛B項所述之發光裝置’其中該螢光材料係由兩階段固 態法製備，第一階段係空氣下燒結溫度約l〇〇(TC〜約13〇(rc ;第二階段 係氫氣和氬氣之混合環境燒結溫度約700°C〜950°G。 11 200930793 19.如申請專利範圍第丨3項所述之發光裝置，其中該半導體光源包括一發光 二極體。 20_如申請專利範圍第π項所述之發光裝置，其中該半導體光源包括一雷射 二極體。 21. 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中該半導體光源係可發出紫 外光、近紫外光或藍光之光源。 22. 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中更進一步包含一紅光螢光 材料以及一綠光螢光材料。 23. 如申請專利範圍第22項所述之發光裝置，其中該紅光螢光材料包括 (Sr，Ca)S:Eu2+、（Y，La,Gd，Lu)203:Eu3+，Bi3+、(Y，La，Gd，Lu)202S:Eu3+，Bi3+、 Ca2Si5N8:Eu2+或 ZnCdS:Aga。 24. 如申請專利範圍第22項所述之發光裝置，其中該綠光螢光材料可選用 ZnS:Cu 或 BaMgAl1()017Eu2+。 25. 如申請專利範圍第13項所述之發光裝置，其中螢光材料的X值為0.01。 12
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