专利摘要:
此處提供磷光體組成物,其包含經鎵取代之YAG磷光體,諸如,YaCebAlcGadOz,其中,a、b、c、d及z係正數值。亦提供固態發光裝置,其包含經鎵取代之YAG磷光體。
公开号:TW201302984A
申请号:TW101119305
申请日:2012-05-30
公开日:2013-01-16
发明作者:David Clatterbuck;Brian Thomas Collins
申请人:Cree Inc;
IPC主号:H01L33-00
专利说明:
經鎵取代之釔鋁石榴石磷光體以及包含其之發光裝置 發明領域
本發明係有關於磷光體組成物及含有磷光體組成物之發光裝置。 背景
發光二極體("LED")係已知之能產生光之固態發光裝置。LED一般包含多數個半導體層,其可經外延生長於一半導體或非半導體基材上,諸如,藍寶石、矽、碳化矽、氮化鎵,或砷化鎵基材。一或多個半導體活性層係形成於此等外延層。當足夠電壓施加於活性層,於n-型半導體層之電子及於p-型半導體層之電洞流向活性層。當電子及電洞流向彼此,一些電子會與電洞"碰撞"及重組。此每一次發生時,會發射光線之光子,此係LED產生光線之方式。藉由LED產生之光線的波長分佈一般係依使用之半導體材料及構成此裝置之"活性區域"(即,電子及電洞重組之區域)之薄外延層之結構而定。
LED典型上具有一窄波長分佈,其係緊密地以一"峰值"波長為中心(即,以光檢測器測定時,LED之放射發射光譜達其最大值之單一波長)。例如,典型LED之光譜能量分佈可具有,例如,約10-30 nm之全寬度,其中,此寬度係於最大亮度之一半時測量(稱為半高全寬或"FWHM"寬度)。因此,LED通常係以其"峰值"波長或另外以其"主要"波長界定。LED之主要波長係具有當以人類眼睛感受時與LED發光之光線相同表觀顏色之單色光之波長。因此,主要波長係不同於峰值波長,因為主要波長考量人類眼睛對光線之不同波長的敏感性。
因為大部份LED係出現發射具有單一顏色光線之幾乎單色光源,包含多數個發射不同顏色光線之LED之LED燈已被用以提供產生白光之固態發光裝置。於此等裝置,藉由個別LED晶片發射之光線的不同顏色組合產生所欲強度及/或顏色之白色光。例如,藉由將發射紅、綠及藍光之LED同時供給能量,形成之組合光線會出現白色或接近白色,其係依來源之紅、綠及藍色LED之相對強度而定。
白光亦可藉由以將藉由LED發射之一些光線轉化成不同顏色之光線之一發光材料圍繞一單色LED而產生。通過波長轉化材料之藉由單色LED發射之光線與藉由波長轉化材料發射之不同顏色的光線之組合可產生白色或接近白色之光線。例如,單一之發射藍色之LED晶片(例如,由氮化銦鎵及/或氮化鎵製造)可與一黃色磷光體、聚合物,或染料組合使用,諸如,以鈰摻雜之釔鋁石榴石(其具有化學式Y3Al5O12:Ce,且一般稱為YAG:Ce),其將LED發射之一些藍光之波長"下轉化",將其顏色改變成黃色。藉由氮化銦鎵製成之藍色LED展現高效率(例如,高達60%之外部量子效率)。於藍色LED/黃色磷光體之燈,藍色LED晶片產生具有約445-470奈米之主要波長的發射,且磷光體產生回應藍色發射之具有約550奈米之峰值波長之黃色螢光。一些藍光未下轉化地過磷光體(及/或磷光體顆粒之間),而大部份光線係由磷光體吸收,其係變激發且發射黃光(即,藍光下轉化成黃光)。藍光及黃光組合可對觀察者出現白光。此光線典型上係於顏色係以冷白色感受。於另一方式,來自發射紫色或紫外光之LED的光線可藉由以多色磷光體或染料圍繞LED而轉化成白光。於任一情況,亦可添加發射紅光之磷光體顆粒(例如,以CaAlSiN3(“CASN”)為主之磷光體)以改良光線之演色性質,即,使光線出現更"溫暖",特別是當單色LED發射藍光或紫外光時。
如上所示,磷光體係一已知種類之發光材料。磷光體可指於一波長吸收光且於可見光譜之不同波長再次發光之任何材料,而無論吸收及再發射間之延遲且無論涉及之波長。因此,"磷光體"一辭於此處可用以指有時稱為螢光劑及/或磷光劑之材料。一般,磷光體可吸收具有第一波長之光線且再次發射具有不同於第一波長之第二波長的光線。例如,"下轉化"之磷光體可吸收具有較短波長之光線,且再次發射具有較長波長之光線。
LED係用於包括,例如,液晶顯示器之背光、指示燈、汽車頭燈、閃光燈、特別發光應用之應用的宿主,且甚至係作為一般發光及照明應用之傳統白熾燈及/或螢光燈之替代品。於許多此等應用,所欲地提供產生具有特別性質之光線的發源。 概要
依據本發明之某些實施例,提供磷光體組成物,其包含釔鋁石榴石(YAG)磷光體作為主要磷光體,其中,鎵係取代於YAG磷光體晶格內。於某些實施例,鈰亦取代於YAG磷光體內。將鎵添加至YAG晶格可產生排除於產生暖白光之發光裝置需要黃色及綠色磷光體之磷光體材料,相反地,於一材料內提供所需發射。依據本發明實施例亦提供包含YaCebAlcGadOz作為主要磷光體之磷光體組成物,其中,a、b、c、d及z係正數值,且其中,R=(a+b)/(c+d),且0.5<R<0.7。於某些實施例,b/(a+b)=莫耳% Ce,且0<莫耳% Ce<10;d/(c+d)=莫耳% Ga,且0<莫耳% Ga<50。此外,於某些實施例,z公稱上係12。於特別實施例,2<莫耳% Ce<4;10<莫耳% Ga<30;及0.5<R≦0.6。於某些實施例,主要磷光體係以總磷光體濃度之50至100重量%範圍之濃度存在。
於本發明之某些實施例,磷光體組成物將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有500 nm至570 nm範圍之峰值波長的輻射。於某些實施例,磷光體組成物包含一次要磷光體,其將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有600 nm至660 nm範圍之峰值波長的輻射。於某些實施例,次要磷光體包含氮化物及/或氧氮化物磷光體。於特別實施例,次要磷光體包含(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+
於本發明之某些實施例,磷光體組成物係以具有2至25 μm範圍之平均顆粒直徑之顆粒存在。於某些實施例,磷光體組成物亦包含結合劑。
依據本發明之某些實施例亦提供發光裝置,其包含一固態光源,及一依據本發明實施例之磷光體組成物。於某些實施例,磷光體組成物將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有500 nm至570 nm範圍之峰值波長的輻射。於某些實施例,磷光體組成物包含一次要磷光體,其將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有600 nm至660 nm範圍之峰值波長的輻射。於某些實施例,發光裝置包含一個別之次要磷光體組成物,使得磷光體組成物及次要磷光體組成物一起將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有600 nm至660 nm範圍之峰值波長的輻射。於某些實施例,磷光體組成物係以單結晶磷光體存在。
於本發明之某些實施例,磷光體組成物將至少一些藉由固態光源發射之輻射下轉化成具有大於580奈米之峰值波長的輻射。於某些實施例,磷光體組成物將至少一些藉由固態光源發射之輻射下轉化成具有530奈米與585奈米間之峰值波長的輻射,及將至少一些藉由固態光源發射之輻射下轉化成具有600奈米與660奈米間之峰值波長的輻射。
於本發明之某些實施例,固態光源包含一發光二極體,其係發射具有於藍色範圍之主要波長的光。於特別實施例,藍色LED之主要波長係約445 nm至470 nm間。
於某些實施例,發光裝置發射具有約2500K與4500K間之相關色溫之一暖白光。於某些實施例,發光裝置發射具有約2500K與3300K間之相關色溫之一暖白光。於某些實施例,發光裝置具有至少90之CRI值。於某些實施例,藉由發光裝置發射之光具有於1931 CIE色度圖上之黑體軌跡之7 MacAdam橢圓內之顏色點,且具有約2500K與約3300K間之相關色溫。此外,於本發明之某些實施例,發光裝置具有高於50之CRT R9分量。 圖式簡單說明
第1圖係例示普朗克軌跡位置之1931 CIE色度圖之圖。
第2圖係自依據本發明一實施例之磷光體組成物形成之顆粒之掃瞄式電子顯微影像。
第3圖係自依據本發明一實施例之磷光體組成物形成之顆粒之掃瞄式電子顯微影像。
第4圖係例示依據本發明實施例之磷光體組成物之Ga及Ce濃度對於450 nm激發時之光致發光光譜之ccx座標之作用之圖。
第5圖係例示依據本發明實施例之磷光體組成物之Ga及Ce濃度對於450 nm激發時之光致發光光譜之ccy座標之作用之圖。
第6圖係例示於450 mn激發時之依據本發明實施例之不同磷光體組成物之光致發光光譜之代表性顏色座標之圖。LuAG:Ce/YAG:Ce之50:50混合物之顏色點亦被顯示以作比較。
第7圖係顯示依據本發明實施例之磷光體組成物之光致發光光譜。商業上之LuAG:Ce、商業上之YAG:Ce,及LuAG:Ce/YAG:Ce之50:50混合物之光譜亦被顯示以作比較。
第8A-8D圖係依據本發明實施例之固態發光裝置之各種圖。
第9A-9E圖係例示可用以依據本發明實施例將一磷光體組成物塗敷至一LED晶片晶圓之製造步驟之截面圖。
第10A圖係顯示含有各種依據本發明實施例之組成物之發光裝置之顏色點之圖,其中,紅色磷光體被包含作為次要磷光體。與相同紅色磷光體組合之LuAG:Ce/YAG:Ce之50:50物理混合物之顏色點亦被提供作為比較。
第10B圖顯示於第10圖所示之點的亮度。
第10C圖顯示於第10圖所示之點的CRI。
第10D圖顯示於第10A圖所示之點之CRI之R9分量。 本發明實施例之詳細說明
本發明現將於其後參考顯示本發明實施例之附圖作更完整說明。但是,本發明不應被闡釋為被限於此處所示之實施例。相反地,此等實施例係提供,使得本揭露內容會完整及完全,且將本發明範圍完全傳達給熟習此項技藝者。於圖式中,層厚度及區域係為了清楚而被誇大。於各處,相同編號係指相同元件。於此處使用時,"及/或"一辭包括相關列示項目之一或多種之任何及所有組合。
此處使用之用辭僅係用以說明特別實施例且非意欲限制本發明。於此處使用時,單數型式"一"、"一個"及"此"係意欲亦包括複數型式,除非內容中明確作其它指示。進一步瞭解於本說明書中使用時,"包含"及/或"包括"之用辭及其衍生用辭係指定所述特徵、操作、元件,及/或組件之存在,但未排除一或更多之其它特徵、操作、元件、組件,及其等之族群的存在或添加。
需瞭解當諸如一層、區域或其材之一元件被指為係於另一元件之"上"或延伸"至其上"時,其可直接於另一元件之上或直接延伸至其上,或中間元件亦可存在。相反地,當一元件被稱係”直接”於另一元件"之上"或”直接”延伸”至其上”時,其係無中間元件存在。亦需瞭解當一元件被指為係與另一元件"連接"或"偶合"時,其可與此另外元件直接連接或偶合,或中間元件可存在。相反地,當一元件被指稱與另一元件"直接連接"或"直接偶合",其係無中間元件存在。
需瞭解雖然第一、第二等之用辭可於此處用以說明各種不同元件、組件、區域,及/或層,但此等元件、組件、區域,及/或層不應受此等用辭所限制。此等用辭僅係用以將一元件、組件、區域或層與另一元件、組件、區域或層作區別。因此,於未偏離本發明之教示,下述之第一元件、組件、區域或層可被稱為第二元件、組件、區域或層。
再者,諸如"下"或"底"及"上"或"頂"之相對用辭於此可用以描述如圖式所例示般之一元件與另一元件之關係。需瞭解除圖式中所描述之方向外,相對用辭係意欲包含此裝置之不同方向。例如,若圖式中之裝置翻轉,以位於其它元件之"下"側而描述的元件則會位於其它元件之"上"側。因此,例示之用辭"下"可依圖之特定方向而定包含"下"及"上"之方向。
除非其它定義,此處使用之所有用辭(包括技術性及科學性之用辭)具有與熟習本發明所屬技藝者普遍瞭解般相同之意義。進一步瞭解除非於此處明確如此定義外,諸如於一般使用字典中界定者之用辭需被闡釋為具有與其於說明書內容及相關技術之意義一致之意義,且不應以理想化或過度形式意義闡釋。
此處提及之所有專利案及專利申請案在此全部併入本案以為參考資料。於用辭或範圍衝突之情況,本申請案係具控制性。
於此處使用時,"固態發光裝置"一辭可包括發光二極體、雷射元極體及/或其它半導體裝置,其係含有一或多個半導體層,其等可包含矽、碳化矽、氮化鎵及/或其它半導體材料;一選擇性之基材,其可包含藍寶石、矽、碳化矽,及/或其它微電子基材;及一或多個接觸層,其可包含金屬及/或其它導性材料。固態發光裝置之設計及製造係熟習此項技藝者所知。"發光裝置"之表示於此處使用時除了其係能發光之裝置外係不受限。
依據本發明實施例之固態發光裝置可包括於碳化矽或氮化鎵基材上製造之以III-V氮化物(例如,氮化鎵)為主之LED或雷射,諸如,由Durham,N.C.之Cree,Inc.製造及出售之裝置。此等LED及/或雷射可(或不可)被建構操作,使得發光係以所謂之"倒裝晶片"方向經基材發生。依據本發明實施例之固態發光元件包括於晶片之一側上具有陰極接觸且於晶片相反側上具有陽極接觸之垂直元件,及二接觸係於裝置相同側上之裝置。本發明之一些實施例可使用諸如於美國專利第7,564,180;7,456,499;7,213,940;7,095,056;6,958,497;6,853,010;6,791,119;6,600,175;6,201,262;6,187,606;6,120,600;5,912,477;5,739,554;5,631,190;5,604,135;5,523,589;5,416,342;5,393,993;5,359,345;5,338,944;5,210,051;5,027,168;5,027,168;4,966,862,及/或4,918,497號案,及美國專利申請案告開第2009/0184616;2009/0080185;2009/0050908;2009/0050907;2008/0308825;2008/0198112;2008/0179611;2008/0173884;2008/0121921;2008/0012036;2007/0253209;2007/0223219;2007/0170447;2007/0158668;2007/0139923,及/或2006/0221272號案所述之固態發光裝置、元件封裝、裝置、發光材料/元件、供電器、控制元件,及/或方法。
可見光可包含具有許多不同波長之光。可見光之表觀顏色可參考二維色度圖而例示,諸如,於第1圖所示之1931 CIE色度圖。色度圖提供用於以顏色之加權總和定義顏色之有用參考。
如第1圖所示,1931 CIE色度圖之顏色係以落於一般程U形區域內之x及y座標(即,色度座標或顏色點)定義。於此區域外側上或接近此外側的顏色係由具有單一波長或極小波長分佈之光所組成之飽和顏色。於此區域內部上之顏色係由不同波長之混合所組成之不飽和顏色。可為許多不同波長之混合物的白光一般係於接近此圖中間於第1圖之標號為10之區域發現。如區域10之尺寸所證實,具有許多可被認為係"白色"之不同色調的光。例如,諸如藉由鈉蒸氣發光裝置產生之光的一些"白色"光於顏色可出現微黃色,而諸如藉由某些螢光發光裝置產生之光的其它"白色"光於顏色可能出現更藍。
一般出現綠色或包含大量綠色組份之光係繪於在白色區域10之上的區域11、12及13,而位於白色區域10之下的光一般係出現粉紅、紫色,或紫紅色。例如,繪於第1圖之區域14及15之光一般出現紫紅色(即,紅紫色或微紫之紅色)。
進一步知道來自二不同光源之光的二級組合可出現具有與此二組成顏色之任一者不同的顏色。組合光線之顏色可依此二光源之波長及相對強度而定。例如,由一藍色來源及一紅色來源之組合所發射之光對觀察者可出現紫色或紫紅色。相似地,由一藍色來源及一黃色來源之組合所發射之光對觀察者可出現白色。
第1圖之圖中的每一點係指發射具有此顏色之光的光源之"顏色點"。如第1圖所示,稱為"黑體"軌跡16之顏色點的軌跡存在,其係相對應於藉由加熱至各種溫度之黑體輻射體發射的光之顏色點位置。黑體軌跡16亦稱為"普朗克"軌跡,因為位於黑體軌跡之色度座標(即,顏色點)係遵循普朗克方程式:E(λ)=A λ-5(eB/T-1),其中,E係發射強度,λ係發射波長,T係黑體之色溫,且A及B係常數。位於黑體軌跡16或其附近之顏色座標對人類觀察者產生愉悅之白光。
當經加熱之物件變白熱時,其係先發微紅光,然後微黃,然後白色,且最後係微藍,因為與黑體輻射體之峰值輻射有關之波長係隨增加之溫度而逐漸變得更短。此因為與黑體輻射體之峰值輻射有關之波長隨增加之溫度而逐漸變得更短而發生,係與維恩位移定律一致。產生於黑體軌跡16上或其附近之光線的發光物因此可以其相關色溫(CCT)描述。於此處使用時,"白光"一辭係指感覺係白色,係於1931 CIE色度圖上之黑體軌跡之7 MacAdam橢圓內,且具有範圍從2000K至10,000K之CCT之光。具有4000K之CCT之白光於顏色會出現微黃色,而具有8000K或更多之CCT之白光於顏色會出現更藍色,且可被稱為"冷"白光。"暖"白光可用以描述具有約2500K與4500K間之CCT之白光,其於顏色係更紅或更黃。暖白光一般對於人類觀察者係愉悅之顏色。具有2500K至3300K之CCT之暖白光對於某些應用可能較佳。
光源於受照體正確地再現顏色之能力典型上係使用演色性指數("CRI")描述特性。光源之CRI係當照射八個參考顏色時,一照射系統之演色性與一參考黑體輻射體者相比較之相對測量的修改平均值。因此,CRI係當一物件以一特定燈照亮時其表面顏色偏移之相對測量。若以照射系統照射之一組測試顏色之顏色座標與以黑體輻射體照射之相同測試顏色之座標相同時CRI係等於100。日光一般具有接近100之CRI,白熱燈泡具有約95之,螢光照青典型上具有約70至85之CRI,而單色光源具有基本上為0之CRI。具有少於50之CRI之用於一般照明應用之光源一般被認為係極差,且典型上僅用於經濟問題排除其它選擇之應用。具有70與80間之CRI值之光源具有用於物件顏色不重要時之一般照明應用。對於某些一般室內照明,大於80之CRI值係可接受。具有於普朗克軌跡16之4 MacAdam足跡橢圓內之顏色座標及超過85之CRI值之光源係更適於一般照明目的。具有多於90之CRI值的光源提供更大之顏色品質。
對於背光、一般照明,及各種其它應用,通常所欲地係提供產生具有相對較高CRI之白光的光源,使得受此光源照射之物件會出現對人眼晴為更自然之顏色。因此,此等光源可典型上包含一陣列之固態發光裝置,其係包含發射紅、綠及藍光之裝置。當發射紅、綠及藍光之裝置同時供給能量時,形成之組合光會出現白色,或接近白色,其係依紅、綠及藍光源之相對強度而定。但是,組合紅、綠及藍色發射體之均勻光可能具有低CRI,特別是若是發射體產生飽和光時,因為此光可能缺乏來自許多可見波長之助益。
依據本發明之某些實施例,提供包含釔鋁石榴石(YAG)磷光體作為主要磷光體之磷光體組成物,其中,鎵係取代於此YAG磷光體晶格內。於某些實施例,鈰亦取代於此YAG磷光體晶格內。於某些實施例,諸如Tb、Sm、Dy、Nd、Cr、Er、Yb、Ho及Tm之其它活化劑亦可被包含。於本發明之某些實施例,提供包含作為次要磷光體之磷光體組成物,其中,a、b、c、d及z係正數值,其可為分數或整數。於某些情況,b/(a+b)=莫耳% Ce,且0<莫耳% Ce<10及d/(c+d)=莫耳% Ga且0<莫耳% Ga<50。因此,於某些實施例,R=(a+b)/(c+d)且0.5<R<0.7。另外,於某些情況,z公稱上係12(+/-δ)。"主要磷光體"一辭意指諸如YaCebAlcGadOz的經鎵取代之YAG存在於此處所述之磷光體組成物。此經鎵取代之YAG磷光體可為組成物內之唯一磷光體,或磷光體組成物可包含另外磷光體,其不受限地包含此處所述之次要磷光體。另外,於某些情況,磷光體組成物可包含二或更多種不同之經鎵取代之YAG化合物,其包含二或更多種具有如上定義之化學式YaCebAlcGadOz之化合物。於特別實施例,莫耳% Ce係大於2%,但少於4%。於特別實施例,莫耳% Ga係大於10%,但少於30%。再者,於特別實施例,R係大於0.5且少於或等於0.6。於本發明之某些實施例,此處所述之磷光體組成物可具有足夠寬之FWHM帶寬,使得FWHM發射光譜落於青色範圍之至少一部份內。
於某些實施例,包含此處所述之磷光體組成物之發光裝置可發射具有高CRI值之暖白光。於某些實施例,依據本發明實施例之固態發光裝置發射具有超過90之CRI值的光,具有於1931 CIE色度圖上之黑體軌跡之7 MacAdam橢圓內之顏色點,且具有約2500K與約4500K間之相關色溫。於其它實施例,固態發光裝置可發射具有超過85之CRI值之光,於某些實施例,係超過88,且於某些實施例,係超過90,且於某些實施例,可具有於1931 CIE色度圖上於0.385與0.485 ccx間及於0.380與0.435 ccy間之顏色點,及具有2500K至4500K範圍之相關色溫。於某些實施例,相關色溫係於2500K與約3300K之範圍。
於2010年3月9日申請專利範圍之美國申請專利範圍案第12/720,390號案(其揭示內容在此全部合併於本文中以供參考)所組之組成物亦可具有此等所欲特徵。但是,美國申請專利範圍案第12/720,390號案中之組成物可包含黃色、綠色及紅色磷光體之混合物以達此等結果。此處所述之磷光體組成物可排除綠色及黃色磷光體材料之物理混合物之需求,但此處所述之經鎵取代之YAG磷光體組成物卻可提供於單一材料之黃色及綠色磷光體之必要發射。使用單一磷光體材料替代黃色及綠色磷光體材料之混合物具有簡化LED組件製造之優點,且亦可降低與可能需於不同批次之磷光體材料實施之內部品質控制測試有關之後勤負擔。亦具有降低成本之潛能,因為LuAG:Ce係普遍作為綠色磷光體,且含有Lu之原料可能比用以形成經鎵取代之YAG化合物所需之材料更昂貴。
如上所述,於某些實施例,磷光體組成物可包含次要磷光體,其可將自藍色LED接受之光下轉化成具有於紅色範圍之峰值波長的光。於某些實施例,此次要磷光體包含氮化物及/或氧氮化物磷光體。例如,(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+可被包含作為次要磷光體。於某些情況,次要磷光體可發射具有於630奈米與650奈米間之峰值頻率之光,且可具有85-95奈米之FWHM,其亦要係於紅色範圍。可於某些實施例作為次要磷光體之其它紅色或橙色磷光體包含Lu2O3:Eu3+;(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4;Sr2Ce1-xEuxO4;Sr2-xEuxCeO4;CaAlSiN3:Eu2+及/或SrTiO3:Pr3+,Ga3+。可被抱含之磷光體之其它例子包含Ca1-xSrxAlSiN3、Ca2Si5N8、Sr2Si5N8、Ba2Si5N8、BaSi7N10、BaYSi4N7、Y5(SiO4)3N、Y4Si2O7N2、YSiO2N、Y2Si3O3N4、Y2Si3-xAlxO3+xN4-x、Ca1.5Si9Al3N16、Y0.5Si9Al3O1.5N14.5、CaSiN2、Y2Si4N6C,及/或Y6Si11N20O。此等材料可包含含有Ce、Eu、Sm、Yb、Gd及/或Tb之至少一者之活化劑材料。
於某些實施例,主要磷光體係以磷光體組成物內之總磷光體之50至100重量%範圍之濃度存在。於特別實施例,主要磷光體係以磷光體組成物內之總磷光體之60至80重量%範圍之濃度存在。次要磷光體可包含一種磷光體或可包含二或更多種不同磷光體,其係將自藍色LED接收之光下轉化成具有於紅色範圍之峰值波長的光。再者,於某些實施例,於此處所述之磷光體組成物可具有另外磷光體或其它發光化合物。次要磷光體與其它磷光體材料亦可被包含作為用於依據本發明實施例之發光裝置之個別組成物(例如,未與經鎵取代之YAG混合,但係存在於此裝置之另一部份)。
於本發明之某些實施例,磷光體組成物可以顆粒型式存在。任何適合之顆粒尺寸可被使用。磷光體顆粒可於直徑範圍("直徑"一辭對於非球形顆粒係指橫越顆粒之最長距離),且於某些實施例,平均顆粒尺寸係於2至25 μm之範圍。但是,於某些實施例,磷光體組成物可具有範圍從10 nm至100 μm尺寸之顆粒或更大的平均顆粒尺寸。依據本發明一實施例之組成物之顆粒尺寸及形態的例子係顯示於第2及3圖,其等係以二不同放大率顯示依據本發明一實施例之磷光體組成物。於某些實施例,磷光體組成物可能不以顆粒存在。例如,主要及次要磷光體可以單結晶磷光體包含於此處所述之裝置內,諸如,藉由美國申請專利範圍案第11/749,258號案(以美國公開第2008/0283864號案公開)所述之方法形成者。
亦依據本發明實施例提供係包含一固態光源及一此處所述之磷光體組成物之發光裝置。於本發明之某些實施例,固態光源包含發射具有於藍色範圍之主要波長之光的發光二極體。例如,於某些實施例,藍色LED之主要波長係於約445 nm至470 nm間。
依據本發明某些實施例之發光裝置可發射具有大於580 nm峰值波長之輻射。於特別實施例,此等裝置可發射具有600 nm至660 nm範圍之波峰波長的光。於某些實施例,此裝置將藉由固態光源發射之至少一些輻射下轉化成具有530奈米與585奈米間之峰值波長的輻射,及將藉由固態光源發射之至少一些輻射下轉化成具有600奈米與660奈米間之峰值波長的輻射。
於本發明之某些實施例,磷光體組成物可藉由改變磷光體內之鈰及鎵之濃度而調整。當磷光體係藉由藍光激發時,YaCebAlcGadOz之b及d之值的改變會改變藉由此裝置發射之光的顏色。因此,含有此等磷光體之此裝置的組件之亮度、CRI,及其它光學性質可經由改變組成而調整或達最佳化。
參考第4-7,依據本發明實施例之組成物s可提供與黃及綠色磷光體(個別係YAG:Ce及LuAG:Ce)之混合物相等之顏色點。此外,顏色點可藉由改變磷光體內之鎵及鈰的濃度而改變。參考第4及5圖,YaCebAlcGadOz之數種不同鈰濃度時之鎵濃度變化影響以450 nm輻射激發時之光致發光光譜之ccx及ccy座標。於此情況,於一特定鈰濃度時,ccx座標係於鎵濃度增加時減少(第4圖),且於一特定鈰濃度時,ccy座標係於鎵濃度增加時增加(第5圖)。另一方面,於一固定鎵濃度時增加鈰濃度增加ccx座標(第4圖),且減少ccy座標(第5圖)。由此等圖式清楚地係鈰及鎵濃度之變化可經廣範圍之ccx及ccy值調整光致發光光譜之顏色座標。亦可使用此等圖中之關係預期各種組成物之顏色座標,因此,可決定性地選擇用以達成特別所欲顏色座標之組成物。於本發明之某些實施例,鎵係以大於0但少於50莫耳%之濃度存在於YaCebAlcGadOz,於某些實施例,係大於0但少於20莫耳%,於某些實施例,係大於5但少於20莫耳%,且於某些實施例,係大於10但少於30莫耳%。另外,於某些實施例,鈰係以大於0但少於10莫耳%之濃度存在於組成物,且於某些實施例,係大於2但少於5莫耳%。
第6圖係於數個鎵及鈰濃度時之LuAG:Ce/YAG:Ce之50:50物理混合物之光致發光光譜(450nm激發)之顏色點與YaCebAlcGadOz之顏色點的比較。如第6圖所示,YaCebAlcGadOz組成物可達到與LuAG:Ce/YAG:Ce之50:50物理混合物相似之ccx及ccy座標。於此範例,YaCebAlcGadOz組成物之光致發光光譜之ccx座標係於0.400至0.440之範圍,且ccy座標係於0.540與0.556之範圍。
第7圖提供數個不同鎵及鈰濃度之YaCebAlcGadOz磷光體之光致發光發射光譜。波峰波長係於添加更多鎵時減少。如第7圖所示,此等光譜係與LuAG:Ce/YAG:Ce之50:50物理混合物之發射光譜重疊。此等光譜一般係偏移至YAG:Ce之左邊(較低波長),且其等係偏移至LuAG:Ce之右邊(較高波長)。
一固態發光裝置30現將參考第8A-8D圖作說明,其包含依據本發明實施例之一磷光體組成物。固態發光裝置30包含一封裝LED。特別地,第8A圖係不具透鏡之固態發光裝置30之透視圖。第8B圖係由相反側觀看之裝置30之透視圖。第8C圖係具有一覆蓋LED晶片之透鏡的裝置30之側視圖。第8D圖係裝置30之下透視圖。
如第8A圖所示,固態發光裝置30包含一基材/底座("底座")32,其上係安裝單一LED晶片或"晶粒"34。底座32可由許多不同材料形成,諸如,氧化鋁、氮化鋁、有機絕緣體、印刷電路板(PCB)、藍寶石,或矽。LED 34具有以不同方式配置之許多不同半導體層。LED結構及其製造與操作係此項技藝普遍已知,且因此僅於此處簡要地討論。LED 34之各層可使用已知方法製造,諸如,金屬有機化學蒸氣沉積(MOCVD)。LED 34之層可包括至少一夾置於第一及第二相反摻雜之外延層間之活性層/區域,其等全部係於一生長基材上連續地形成。典型上,許多LED係於諸如藍寶石、碳化矽。氮化鋁(AlN)或氮化鎵(GaN)基材之一生長基材上生長,以提供一生長半導體晶圓,然後,此晶圓可被單切成個別LED晶粒,其等被安裝於一封裝物而提供個別之經封裝的LED。生長基材可保留作為最終經單切的LED之一部份,或另外地,生長基材可完全或部份移除。於生長基材保留之實施例,其可被成型及/或質地化以增強光萃取。
亦需瞭解另外之層及元件亦可被包含於LED 34,不受限制地包括緩衝層、成核層、接觸層,及電流散佈層,與光萃取層及元件。亦需瞭解相反摻雜之層可包含多數個層及子層,與超晶格結構及中間層。活性區域可包含,例如,單量子井(SQW)、多量子井(MQW)、雙異質結構,或超晶格結構。活性區域及經摻雜之層可自不同材料系統製造,包括,例如,以第III族氮化物為主之材料系統,諸如,GaN、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN),及/或氮化鋁銦鎵(AlInGaN)。於某些實施例,經摻雜之層係GaN及/或AlGaN層,且活性區域係InGaN層。
LED 34可為發射具有約380至約475 nm範圍之主要波長的輻射之一紫外、紫色或藍色LED。
LED 34可包含於其上表面之一導性電流散佈結構36,與一或多個接觸38,其可於其上表面接取以供引線接合。散佈結構36及接觸38皆可由導性材料製成,諸如,Au、Cu、Ni、In、Al、Ag,或其等之組合,導性氧化物,及透明導性氧化物。電流散佈結構36可包含導性指狀物37,其係以一圖案配置於LED 34上,指狀物係分隔開以增強電流自接觸38散佈至LED 34之上表面內。操作時,一電信號係如下所述般經由一引線接合施加至接觸38,且電信號係經由電流散佈結構36之指狀物37散佈至LED 34內。電流散佈結構通常用於上表面係p-型之LED,但亦可用於n-型材料。
LED 34可以依據本發明實施例之一磷光體組成物39塗覆。需瞭解磷光體組成物39可包含於本揭露內容所探討之任何磷光體組成物。
磷光體組成物39可使用許多不同方法塗覆於LED 34上,且適合方法係描述於美國專利申請序號第11/656,759及11/899,790號案,二者之名稱皆係晶圓級磷光體塗覆方法及使用此方法製造之裝置。另外,磷光體組成物39可使用其它方法塗覆於LED 34上,諸如,電泳沉積(EPD),且適合之EPD方法係描述於名稱為半導體裝置之閉迴路式電泳沉積之美國專利申請案第11/473,089號案。將磷光體組成物39塗覆於LED 34上之一例示方法於此係參考第9A-9E圖作說明。
一光學元件或透鏡70(見第8C-8D圖)係於底座32之上表面40上於LED34上形成,以提供環境及/或機械保護。透鏡70可使用不同模製技術模製,諸如,於名稱為發光二極 體封裝物及其製造方法之美國專利申請序號第11/982,275號案所述者。透鏡70可為許多不同形狀,諸如,半球形。許多不同材料可用於透鏡70,諸如,聚矽氧、塑膠、環氧化物,或玻璃。透鏡70亦可經質地化以改良光萃取及/或散射顆粒。於某些實施例,透鏡70可包含磷光體組成物39,及/或替代將磷光體組成物39直接塗覆於LED晶片34上或除此之外,可用以將磷光體組成物39定位於LED34上。
固態發光裝置30可包含具有不同尺寸或足跡之一LED封裝物。於某些實施例,LED晶片34之表面積可覆蓋底座32之多於10%或甚至15%之表面積。於某些實施例,LED晶片34之寬度W對透鏡70之直徑D(或對於矩形透鏡係寬度D)之比率可為大於0.5。例如,於某些實施例,固態發光裝置30可包含一LED封裝物,其具有一約3.45 mm平方之底座32,及一具有約2.55 mm最大直徑之半球形透鏡。LED封裝物可被配置成固定一約1.4 mm平方之LED晶片。於此實施例,LED晶片34之表面積覆蓋底座32之多於16%之表面積。
底座32之上表面40可具有經圖案化之導性特徵,其可包括具有一完整的第一接觸墊44之一晶粒附接墊42。一第二接觸墊46亦可被包含於底座32之上表面40上,且LED 34係大約安裝於附接墊42之中央。附接墊42與第一及第二接觸墊44,46可包含金屬或其它導性材料,諸如,銅。銅墊42,44,46可鍍於形成於一鈦附著層上之一銅晶種層上。墊材42,44,46可使用標準微影方法圖案化。此等經圖案化之導性特徵係使用已知接觸方法提供與LED 34電連接之導性路徑。LED 34可使用已知方法及材料安裝於附接墊42。
一間隙48(見第8A圖)係包含於第二接觸墊46與附接墊42之間,向下達底座32之表面。一電信號係經由第二墊材46及第一墊材44施加至LED 34,且第一墊材44上之電信號係經由附接墊42直接至LED 34,且來自第二墊材46之信號係經由引線接合至LED 34內。間隙48提供第二墊材46與附接墊材42間之電隔離,以避免施加至LED 34之信號短路。
參考第8C及8D圖,一電信號可藉由經第一及第二表面安裝墊50,52(其等係個別與第一及第二接觸墊44,46至少部份對齊而於底座32之背面54上形成)提供與第一及第二接觸墊44,46之外部電接觸而施加至封裝物30。導電穿孔56係於第一安裝墊50與第一接觸墊44間經底座32形成,使得施加至第一安裝墊50之信號被導引至第一接觸墊44。相似地,導電穿孔56係於第二安裝墊52與第二接觸墊46間形成,以將一電信號於此二者間導引。第一及第二安裝墊50,52能將LED封裝物30表面安裝,且欲施加至LED 34之信號係於第一及第二安裝墊50,52施加。
墊材42,44,46提供延長之導熱路徑,將熱自LED 34導引掉。附接墊42覆蓋比LED 34更多之底座32表面,且附接墊係自LED 34之端緣向著底座32之端緣延伸。接觸墊44,46亦覆蓋底座32之於穿孔56與底座32端緣間之表面。藉由延伸墊材42,44,46,自LED 34散佈之熱可被改良,此可改良LED之操作生命及/或容許更高之操作功率。
LED封裝物30進一步包含於底座32之背面54上之一金屬化區域66,其係於第一及第二安裝墊50,52之間。金屬化區域66可由導熱性材料製成,且可與LED 34呈至少部份垂直對齊。於某些實施例,金屬化區域66係未與底座32之上表面上之元件或底座32之背面上之第一及第二安裝墊50,52呈電接觸。雖然來自LED之熱係藉由附接墊42及墊材44,46於底座32之上表面40上散佈,更多熱會於LED 34之下及周圍直接進入底座32。金屬化區域66可藉由使熱散佈至金屬化區域66內,於此更輕易消散而助於此消散。熱亦可自底座32之上表面40導引,經過穿孔56,熱可於此處散佈至第一及第二安裝墊50,52,而亦可於此處消散。
需瞭解第8A-8D圖係例示可含有依據本發明實施例之磷光體組成物之一例示封裝LED。另外之例示封裝LED係揭示於,例如,2010年4月9日申請之美國專利申請案第12/757,891號案,其全部內容在此係如同其全部被闡述般併入本案以為參考資料。同樣地需瞭解依據本發明實施例之磷光體組成物可與任何其它封裝LED結構使用。例如,於某些實施例,依據本發明一實施例之LED裝置可與諸如紅色LED之另外LED組合使用,其係包含含有二極體及/或此處所述磷光體之LED。依據本發明一實施例之LED裝置與另外LED之組合可提供所欲之ccx及ccy座標,且亦可具有所欲之高CRI。
如上所示,於某些實施例,依據本發明實施例之磷光體組成物可於晶圓單切成個別LED晶片前直接塗覆於一半導體晶圓之表面上。施加磷光體組成物之一此種方法現將關於第9A-9E圖探討。於第9A-9E圖之範例,磷光體組成物係塗覆於複數個LED晶片110。於此實施例,每一LED晶片110係一垂直建構之裝置,其具有一上接觸124及一下接觸122。
參考第9A圖,複數個LED晶片110(僅二個被顯示)係以其製造方法之晶圓級(即,於晶圓被分開/單切成個別LED晶片前)顯示。每一LED晶片110包含一半導體LED,其係於形成於一基材120上。每一LED晶片110具有第一及第二接觸122,124。第一接觸122係於基材120之底部,且第二接觸124係於LED晶片110之頂部。於此特別實施例,頂接觸124係一p-型接觸,且於基材120之底部的接觸122係一n-型接觸。但是,需瞭解於其它實施例,接觸122,124可被不同地配置。例如,於一些實施例,接觸122及接觸124二者皆形成於LED晶片110之上表面。
如第9B圖所示,一導性接觸台座128係於上接觸124上形成,其係用於在LED晶片110以磷光體組成物塗覆後與p-型接觸124電接觸。台座128可由許多不同導電性材料形成,且可使用許多不同之物理或化學沉積方法形成,諸如,電鍍、遮罩沉積(電子束、濺鍍)、無電鍍,或凸塊接合。台座128之高度可依磷光體組成物之所欲厚度改變,且需高到足以與從LED至磷光體組成物塗層之上表面相匹配或超過。
如第9C圖所示,晶圓係以一磷光體組成物塗層132覆蓋,其係覆蓋LED晶片110、接觸122,及台座128之每一者。磷光體組成物塗層132可包一接合劑及一如本發明實施例之磷光體組成物。用於接合劑之材料可為於固化後係堅固且於可見波長光譜係實質上透明之材料,諸如,聚矽氧、環氧物、玻璃、無機玻璃、旋塗式玻璃、介電物、BCB、聚醯亞胺、聚合物等。磷光體組成物塗層132可使用不同方法塗敷,諸如,旋轉塗覆、散佈、電泳沉積、靜電沉積、印刷、噴射印刷,或網版印刷。另一適合之塗覆技術係揭示於2010年3月3日申請之美國專利申請序號第12/717,048號案,其內容在此併入本案以為參考資料。然後,磷光體組成物塗層132可使用一適合固化方法(例如,熱、紫外線(UV)、紅外線(IR),或空氣固化)固化。
不同因素決定會由最終LED晶片110之磷光體組成物塗層132吸收之LED光之量,不受限制地包括磷光體顆粒尺寸、磷光體填充百分率、結合劑材料型式、磷光體型式與發光波長間相匹配效率,及磷光體組成物塗層132之厚度。需瞭解許多其它磷光體可單獨或組合使用以達成所欲之組合光譜輸出。
不同尺寸之磷光體顆粒可被使用,不受限制地包括範圍從10 nm至100 nm尺寸顆粒或更大之平均顆粒尺寸。較小顆粒尺寸典型上係比較大尺寸之顆粒更佳地將顏色散射及混合,以提供更均勻之光。與較小顆粒相比,較大顆粒於光轉化典型上係更有效率,但發射較不均勻之光。於某些實施例,平均顆粒尺寸係於2至25μm範圍。於塗敷前,不同尺寸之磷光體可於所欲時被包含於磷光體組成物塗層132內,使得最終塗層132可具有使光有效地散射及混合之較小尺寸及使光有效地轉化之較大尺寸的所欲組合。
塗層132亦可於結合劑中具有不同濃度或填量之磷光體材料,且典型濃度係於30-90重量%之範圍。於一實施例,磷光體濃度係於60至80重量%之範圍,且一般可均勻地分散於整個結合劑。於其它實施例,塗層132可包含具有不同濃度或型式之磷光體之數個層,且此等數個層可包含不同結合劑材料。此等層之一或多者可以無磷光體而提供。例如,透明聚矽氧之第一塗層可被沉積,其後係沉積以磷光體填充之層。作為另一例子,塗層可包含,例如,二層式塗層,其含有於LED晶片110上之具有主要磷光體之一第一層,及直接位於主要磷光體上具有具於紅色範圍之峰值波長之次要磷光體之一第二層。數種其它層結構係可能,包含於相同層內含有多種磷光體之多數層,且中間之層或元件亦可設於層間及/或於塗層與在下面之LED晶片110之間。
於LED晶片110以磷光體組成物塗層132起始塗覆後,需要進一步加工以使台座128露出。現參考第9D圖,塗層132經薄化或平面化,以使台座128經由塗層132之上表面露出。薄化處理使台座128露出,使塗層132平面化,及能控制塗層132之最終厚度。以LED 110於晶圓上之操作特徵及選擇的磷光體(或螢光)材料之性質為基準,塗層132之最終厚度可被計算以達所欲之顏色點/範圍且仍使台座128露出。塗層132之厚度於晶圓上可為均一或非均一。任何適合之塗層厚度可被使用,不受限制地包括少於1 mm,少於100微米,少於10微米,及少於1微米。
如第9E圖所示,於塗敷塗層132後,個別之LED晶片110可使用已知方法自晶圓單切,諸如,切割、劃線,及碎裂,或蝕刻。單切方法將每一LED晶片110分開,且每一者具有實質上相同厚度之塗層132,因此,係實質上相同量之磷光體及實質上相同之發射特徵。LED晶片110單切後,一層塗層132留於LED110之側表面,且自LED 110側表面發射之光亦通過塗層132及其磷光體顆粒。此造成至少一些側發射光轉化,此可提供於不同視角具有更一致發光特徵之LED晶片110。
單切後,LED晶片110可被安裝於一封裝物內,或於一底座或印刷電路板(PCB),而無需進一步加工添加磷光體。於一實施例,封裝物/底座/PCB可具有傳統之封裝引線,且台座128係與引線電連接。然後,一傳統之包覆物可圍繞LED晶片110及電連接。
雖然上述塗覆方法提供製造含有LED及磷光體組成物之依據本發明實施例之固態發光裝置之一例示方法,但需瞭解數種其它製造方法係可利用。例如,2007年9月7日申請之美國專利申請序號第11/899,790號案(美國專利申請公開第2008/0179611號案),其全部內容在此併入本案以為參考資料,揭示將磷光體組成物塗層塗覆於一固態發光裝置上之各種另外方法。於發光裝置之其它實施例,LED晶片可藉由焊料接合或傳導性環氧化物安裝於一反射杯上,且磷光體組成物可包含一包覆材料,諸如,具有懸浮於其內之磷光體的聚矽氧。此磷光體組成物可用於,例如,部份或完全地填充反射杯。
需瞭解雖然本發明已關於具有垂直幾何之LED作說明,但亦可應用於具有其它幾何之LED,諸如,於LED晶片之相同側上具有二接觸之側式LED。
許多不同實施例已於此處連同上述說明及圖式作揭露。需瞭解逐一說明及例示此等實施例之每一組合及子組合係過度重複及混淆。因此,包括圖式之本說明書需被闡釋為構成此處所述實施例及其製造及使用之方式及方法之所有組合及子組合之完整書面說明,且申請專利範圍係支持任何此等組合或子組合。
雖然本發明實施例於上係主要探討有關於包含LED之固態發光裝置,但需瞭解依據本發明之另外實施例,亦可提供包含如上探討之磷光體組成物之雷射二極體及/或其它固態發光裝置。因此,需瞭解本發明實施例不限於LED,而可包括其它固態發光裝置,諸如,雷射二極體。 範例 範例組成物1:Y2.9Ce0.1Al4.466Ga0.788O12+/-δ
此物料係經由組成氧化物:Y2O3、CeO2、Al2O3及Ga2O3之直接反應而合成。反應物以產生:Y2.9Ce0.1Al4.466Ga0.788O12+/-δ(3.33莫耳% Ce,15莫耳% Ga,R=0.57)而稱重。添加BaF2使得其構成總混合物之10重量%。組份被充份混合。然後,混合物置於坩堝內,且於些微減低之大氣壓加熱至1450-1650℃持續0-12小時。著火後,樣器係使用標準方法粉碎、研磨,及篩選。經Ga取代之YAG:Ce粉末與(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu3+粉末以選擇之比率混合產生具有如下述之暖白色之裝置。 範例組成物2:Y2.9Ce0.1Al4.203Ga1.051O12+/-δ
此物料係使用與對於範例組成物1所述者相同方式但以化學計量Y2.9Ce0.1Al4.203Ga1.051O12+/-δ(3.33莫耳% Ce,20莫耳% Ga,R=0.57)而合成。經Ga取代之YAG:Ce粉末係與用於範例組成物1之相同(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu3+粉末以選擇之比率混合產生具有如下述之暖白色之裝置。 參考組成物:
YAG:Ce、LuAG:Ce,及用於範例組成物1之相同(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu3+之物理混合物係以選擇之比率製造產生具有如下述之暖白色之裝置。
發光裝置係以範例組成物1、範例組成物2,及參考組成物製造,所有皆使用具有相似主要波長及亮度之發射藍色之LED晶粒。具有重疊顏色點之裝置被選擇且繪製於第10A圖。如第10A圖所示,於某些實施例,組成物可於7B及7C顏色分格。於某些實施例,其等具有於1931 CIE色度圖之黑體軌跡之7 MacAdam橢圓內,且具有約2500K與約3300K間之相關色溫。
第10B圖顯示與以參考組成物製成之裝置相比,以範例組成物1及範例組成物2製造之裝置具有相似或更高之亮度。同時,第10C圖顯示以範例組成物1及範例組成物2製成之裝置具有比以參考組成物製成者更高之CRI。於某些實施例,CRI之增加係比參考組成物高1-2點。如第10C圖所示,於某些實施例,CRI係於88至92之範圍,且於某些實施例,CRI達到大於90之值。此外,第10D圖顯示以範例組成物1及範例組成物2製成之裝置具有比以參考組成物製成者更高之CRI R9分量。於某些實施例,CRI之增加係比參考組成物高4-7點。某些實施例能使部份達到高於50之CRI R9分量值。
因此,包含依據本發明實施例之磷光體組成物之裝置可具有與以黃及綠色磷光體之混合物獲得者相同之顏色點。此外,此等裝置可達成與包含黃及綠色磷光體之混合物之裝置相等或更高之CRI值。包含依據本發明實施例之磷光體組成物之裝置之CRI R9值可優於參考裝置(含有黃及綠色磷光體之混合物者)而被更加改良。再者,與具有可相比擬顏色點之參考裝置相比,依據本發明實施例之裝置可產生具有相對較高光通量之暖白光輸出。
於圖式及說明書中,已揭露本發明實施例,雖然特別用辭被使用,但其等係僅以一般且描述性之意義使用,而非用於限制目的,本發明之範圍係於下列申請專利範圍中闡述。
30‧‧‧固態發光元件
32‧‧‧底座
34‧‧‧LED晶片
36‧‧‧導性電流散佈結構
37‧‧‧導性指狀物
38‧‧‧接觸
39‧‧‧磷光體組成物
40‧‧‧上表面
42‧‧‧晶粒附接墊
44‧‧‧第一接觸墊
46‧‧‧第二接觸墊
48‧‧‧間隙
50‧‧‧第一表面安裝墊
52‧‧‧第二表面安裝墊
54‧‧‧背面
56‧‧‧導電穿孔
66‧‧‧金屬化區域
70‧‧‧透鏡
110‧‧‧LED晶片
120‧‧‧基材
122‧‧‧下接觸
124‧‧‧上接觸
128‧‧‧導性接觸台座
132‧‧‧磷光體組成物塗層
第1圖係例示普朗克軌跡位置之1931 CIE色度圖之圖。
第2圖係自依據本發明一實施例之磷光體組成物形成之顆粒之掃瞄式電子顯微影像。
第3圖係自依據本發明一實施例之磷光體組成物形成之顆粒之掃瞄式電子顯微影像。
第4圖係例示依據本發明實施例之磷光體組成物之Ga及Ce濃度對於450 nm激發時之光致發光光譜之ccx座標之作用之圖。
第5圖係例示依據本發明實施例之磷光體組成物之Ga及Ce濃度對於450 nm激發時之光致發光光譜之ccy座標之作用之圖。
第6圖係例示於450 mn激發時之依據本發明實施例之不同磷光體組成物之光致發光光譜之代表性顏色座標之圖。LuAG:Ce/YAG:Ce之50:50混合物之顏色點亦被顯示以作比較。
第7圖係顯示依據本發明實施例之磷光體組成物之光致發光光譜。商業上之LuAG:Ce、商業上之YAG:Ce,及LuAG:Ce/YAG:Ce之50:50混合物之光譜亦被顯示以作比較。
第8A-8D圖係依據本發明實施例之固態發光裝置之各種圖。
第9A-9E圖係例示可用以依據本發明實施例將一磷光體組成物塗敷至一LED晶片晶圓之製造步驟之截面圖。
第10A圖係顯示含有各種依據本發明實施例之組成物之發光裝置之顏色點之圖,其中,紅色磷光體被包含作為次要磷光體。與相同紅色磷光體組合之LuAG:Ce/YAG:Ce之50:50物理混合物之顏色點亦被提供作為比較。
第10B圖顯示於第10圖所示之點的亮度。
第10C圖顯示於第10圖所示之點的CRI。
第10D圖顯示於第10A圖所示之點之CRI之R9分量。
权利要求:
Claims (35)
[1] 一種磷光體組成物,包含YaCebAlcGadOz作為主要磷光體,其中,a、b、c、d及z係正數值,且其中,R=(a+b)/(c+d),且0.5<R<0.7。
[2] 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物,其中,b/(a+b)=莫耳% Ce,且0<莫耳% Ce<10;以及d/(c+d)=莫耳% Ga,且0<莫耳% Ga<50。
[3] 如申請專利範圍第2項之磷光體組成物,其中,2<莫耳% Ce<4;10<莫耳% Ga<30;以及0.5<R≦0.6。
[4] 如申請專利範圍第2項之磷光體組成物,其中,z公稱上係12。
[5] 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物,其中,該磷光體組成物將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有500 nm至570 nm範圍之峰值波長的輻射。
[6] 如申請專利範圍第5項之磷光體組成物,進一步包含一次要磷光體,使得該次要磷光體將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有600 nm至660 nm範圍之峰值波長的輻射。
[7] 如申請專利範圍第6項之磷光體組成物,其中,該主要磷光體係總磷光體濃度之約50至100重量%。
[8] 如申請專利範圍第6項之磷光體組成物,其中,該次要磷光體包含氮化物及/或氧氮化物磷光體。
[9] 如申請專利範圍第8項之磷光體組成物,其中,該次要磷光體包含(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+
[10] 如申請專利範圍第1項之磷光體組成物,其中,該磷光體組成物係以具有2至25μm範圍之平均顆粒直徑之顆粒存在。
[11] 一種發光裝置,包含:一固態光源;以及一磷光體組成物,包含釔鋁石榴石(YAG)磷光體,其於該YAG磷光體內具有取代之鎵。
[12] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該固態光源包含一第III族氮化物發光源。
[13] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該YAG磷光體亦係經鈰取代。
[14] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,經鎵取代之該YAG磷光體具有化學式YaCebAlcGadOz,其中,a、b、c、d及z係正數值,且其中,R=(a+b)/(c+d),且0.5<R<0.7。
[15] 如申請專利範圍第14項之發光裝置,其中,b/(a+b)=莫耳% Ce,且0<莫耳% Ce<10;以及d/(c+d)=莫耳% Ga,且0<莫耳% Ga<50。
[16] 如申請專利範圍第15項之發光裝置,其中,2<莫耳% Ce<4;10<莫耳% Ga<30;以及0.5<R≦0.6。
[17] 如申請專利範圍第15項之發光裝置,其中,z公稱上係12。
[18] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該磷光體組成物將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有500 nm至570 nm範圍之峰值波長的輻射。
[19] 如申請專利範圍第18項之發光裝置,其中,該磷光體組成物進一步包含一次要磷光體,使得該次要磷光體將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有600 nm至660 nm範圍之峰值波長的輻射。
[20] 如申請專利範圍第19項之發光裝置,其中,該主要磷光體係總磷光體濃度之約50至100重量%。
[21] 如申請專利範圍第19項之發光裝置,其中,該次要磷光體包含氮化物及/或氧氮化物磷光體。
[22] 如申請專利範圍第21項之發光裝置,其中,該次要磷光體包含(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+
[23] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該磷光體組成物進一步包含一結合劑。
[24] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該磷光體組成物係以具有2與25μm範圍之平均顆粒直徑之顆粒存在。
[25] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,進一步包含一個別之次要磷光體組成物,使得該磷光體組成物及該個別之次要磷光體組成物一起將具有445 nm至470 nm範圍之峰值波長的輻射下轉化成具有600 nm至660 nm範圍之峰值波長的輻射。
[26] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該磷光體組成物係以單結晶磷光體存在。
[27] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該磷光體組成物將至少一些藉由該固態光源發射之輻射下轉化成具有大於580奈米之峰值波長的輻射。
[28] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該磷光體組成物將至少一些藉由該固態光源發射之輻射下轉化成具有500奈米與570奈米間之峰值波長的輻射,及將至少一些藉由該固態光源發射之輻射下轉化成具有600奈米與660奈米間之峰值波長的輻射。
[29] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該固態光源包含一發光二極體,其係發射具有於藍色範圍之主要波長的光。
[30] 如申請專利範圍第29項之發光裝置,其中,該藍色LED之該主要波長係約445 nm至470 nm之間。
[31] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該發光裝置發射具有約2500K與4500K間之相關色溫之一暖白光。
[32] 如申請專利範圍第31項之發光裝置,其中,該發光裝置發射具有約2500K與3300K間之相關色溫之一暖白光。
[33] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該發光裝置具有至少90之CRI值。
[34] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,藉由該發光裝置發射之光具有於1931 CIE色度圖上之黑體軌跡之7 MacAdam橢圓內之顏色點,且具有約2500K與約3300K間之相關色溫。
[35] 如申請專利範圍第11項之發光裝置,其中,該發光裝置具有大於50之CRT R9分量。
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法律状态:
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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