半导体光源的多波峰荧光无机物.pdf

一种半导体光源的多波峰荧光无机物，用于配合一氮化铟镓异质接面半导体光源，而制成一白光发光装置。荧光无机物不仅含有公知的钇铝石榴石成分，更包含了IIA族及IVB族元素，化学式为(MeII1－XEuXMeIV)α (Y3－m－nGdmCenAl5)βO (3+X/2)α+12β，其中X＝0.0001～0.6，m＝0.001～2，n＝0.0001～1，α∶β＝0.05∶0.95～0.95∶0.05。此荧光无机物受半导体光源所发出的400～530nm光激发时，可分别发出波长575±10nm的黄橙光与595±10nm、613±10nm和625±10nm的橙红光。此等黄橙光与橙红光与蓝光混合后形成色温为10000°K至2,500°K的累积多光带宽光谱。

1.  一种半导体光源的多波峰荧光无机物，其适用于半导体光源的白光发光装置，该半导体光源可发出波长范围为400～530nm之光，其特征是，该荧光无机物不仅含有公知的钇铝石榴石成份，更包含了IVB族氧化物，此等氧化物可与IIA族元素如钙、锶或钡等的氧化物结合，并在铕(Eu³⁺)氧化物的活化作用下形成化学式为(Me^II_1-XEu_XMe^IV)_α(Y_3-m-nGd_mCe_nAl₅)_βO_{(3+X/2)α+12β}的荧光材料，其中X＝0.0001～0.6，m＝0.001～2，n＝0.0001～1，αβ＝0.05∶0.95～0.95∶0.05；如上所述的荧光无机物，可以在半导体光源所发出的波长范围λ＝400～530nm的光照射下而被激发，使得荧光无机物发出主波长为λ＝575±10nm的黄橙光，同时发出峰值波长为λ＝595±10nm、λ＝613±10nm和λ＝625±10nm的橙红光；半导体光源所发出的蓝光、荧光无机物的黄橙光与橙红光相叠加后，可混合形成色温为T＝10000°K至T＝2,500°K的累积多光带宽光谱。

2.  如权利要求1所述的半导体光源的多波峰荧光无机物，其特征是，该荧光无机物可被半导体光源所发出波长为462±3nm的蓝光所激发的(Sr_0.98Eu_0.02Zr)_α(Y_1.9Gd_1.0Ce_0.1Al₅)_βO_3.01α+12β荧光无机物，在该X＝0.02，m＝1.0，n＝0.1的条件下，其平均颗粒尺寸为1.2-1.6μm，可形成质量比为0.9～1.2mg/cm³的散射光和发光的均匀涂层，该涂层可将半导体光源所发出的蓝光与该荧光无机物所发出的黄橙光及橙红光混合形成均匀的白光。

3.  如权利要求1所述的半导体光源的多波峰荧光元机物，其特征是，该荧光无机物可被半导体光源所发出波长范围为465±5nm的蓝光所激发的(Ba_0.98Eu_0.02Hf)_α(Y_1.9Gd_1.0Ce_0.1A_l5)_βO_3.01α+12β荧光无机物，在该X＝0.02，m＝1.0，n＝0.1的条件下，当层质量比为0.45mg/cm³时可将初始蓝光均匀散射，该涂层可将半导体光源所发出的蓝光与该荧光无机物所发出的黄橙光及橙红光混合形成均匀的白光。

4.  如权利要求1所述的半导体光源的多波峰荧光无机物，其特征是，该荧光无机物可被半导体光源所发出波长范围为466±3nm的蓝光所激发的(Ba_0.98Eu_0.02Ti)_α(Y_1.9Gd_1.0Ce_0.1Al₅)_βO_3.01α+12β荧光无机物，在该X＝0.02，m＝1.0，n＝0.1的条件下，在其表面荧光体形成质量比为0.45mg/cm³的薄涂层，该涂层可将半导体光源所发出的蓝光与该荧光无机物所发出的黄橙光及橙红光混合形成均匀的白光。

半导体光源的多波峰荧光无机物
技术领域
本发明关于一种半导体光源的多波峰荧光无机物，用于白光发光装置的荧光无机物，特别是关于对发出多波峰光谱的荧光无机物，其可与半导体光源所发出的400～530nm光配合，而制成高亮度的白光发光装置。
背景技术
近年来，发光半导体光源的制造技术持续改良，使得其发光效率大幅提升，且由于半导体光源可发射接近单色的光波，并具有可靠性高、使用寿命长、工作范围宽广等优点，因此，在许多照明设备应用中，半导体光源已有逐渐取代传统真空灯泡的趋势。
公知技术中，使用半导体光源来产生白光的常见方法主要有三种。其一，是利用红光、绿光、蓝光三颗半导体光源，使三种颜色的光混合而产生所需的白光，此即所谓的RGB法。此种方式中，由于半导体光源结晶的某种既定空间分布的缘故，使得混合的色彩不均匀。再者，于同一发光装置中设置多个半导体光源，使其组件成本较高。此外，其又具有发光强度不完全利用的缺点。其二，是利用黄光与蓝光二颗半导体光源，使二种颜色的光混合而产生所需的白光。此种方式基本上亦具有前述第一种方式的缺点。其三，利用氮化铟镓半导体光源做为光源，并在其上方涂布一层可受半导体光源激发而发出黄色荧光的荧光体。半导体光源所发出的蓝光与荧光体所发出的黄光混合，可有效率地获得色温8000°K的白光。此种方式具有成本较低、驱动电路设计容易等优点，故目前广为业界所采用。
美国专利第5,998,925号“具有一氮化物化合物半导体及含有石榴石荧光材料的荧光体的发光组件”即揭示一种利用上述第三种方法的技术。在此一专利中，是将一蓝光半导体光源设置于凹杯中，并将凹杯填满含有荧光体的树脂涂层，半导体光源的蓝光可激发荧光体使其发出黄光，此一黄光与蓝光混合后可产生白光。其中，半导体光源包含In_iGa_jAl_kN(i+j+k＝1)氮化物化合物，而荧光体则包含(a)选自Y、Lu、Se、La、Gd及Sm的至少其中一者，与(b)选自Al、Ga及In的至少其中一者，并以Ce活化。更具体言之，荧光体包含化学通式为(Y_1-p-q-rGd_pCe_qSm_r)₃(Al_1-sGa_s)₅O₁₂的成分，其中1≤p≤0.8，0.003≤q≤0.2，0.0003≤r≤0.08，0≤s≤1，以获得较佳的光波波长及发光效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体光源的多波峰荧光无机物，其为含有IIA族及IVB族元素，可配合一蓝光发光半导体光源而制成具有高亮度的白光发光装置。
根据本发明半导体光源的多波峰荧光无机物，不仅含有公知的钇铝石榴石成份，更包含了IIA族及IVB族元素，可配合发光波长范围为400～530nm的半导体光源，而制成一白光发光装置。本发明荧光无机物的化学式为(Me^II_1-XEu_XMe^IV)_α(Y_3-m-nGd_mCe_nAl₅)_βO_{(3+X/2)α+12β}，其中X＝0.0001～0.6，m＝0.001～2，n＝0.0001～1，αβ＝0.05∶0.95～0.95∶0.05。此种荧光体复合物于400～530nm的波长带宽内可受激发，使荧光无机物发出575±10nm的黄橙光，以及波长为595±10nm、613±10nm和625±10nm的橙红光。此黄橙光与橙红光可与半导体光源所发出的蓝光混合，而形成色温为T＝10000°K至  T＝2,500°K的累积多光带宽光谱。
具体实施方式
本发明的半导体光源的多波峰荧光无机物，可用于配合一氮化铟镓异质接面半导体光源，而制成一白光发光装置。荧光无机物不仅含有公知的钇铝石榴石成份，更包含了IVB族氧化物，此等氧化物可与IIA族元素如钙(Ca)、锶(Sr)或钡(Ba)等的氧化物结合，并在铕(Eu³⁺)氧化物的活化作用下形成化学式为(Me^II_1-XEu_XMe^IV)_α(Y_3-m-nGd_mCe_nAl₅)_βO_{(3+X/2)α+12β}，其中X＝0.0001～0.6，m＝0.001～2，n＝0.0001～1，αβ＝0.05∶0.95～0.95∶0.05。如上所述的荧光无机物，可以在半导体光源所发出的波长范围λ＝400～530nm的光照射下而被激发，使得荧光无机物发出主波长为λ＝575±10nm的黄橙光，同时发出峰值波长为λ＝595±10nm、λ＝613±10nm和λ＝625±10mn的橙红光。半导体光源所发出的蓝光、荧光无机物的黄橙光与橙红光相叠加后，可混合形成色温为T＝10000°K至T＝2,500°K的累积多光带宽光谱。
本发明的半导体光源的多波峰荧光无机物的组成成分中，较佳是一平均颗粒尺寸为d_cp＝1.2-1.6μm的(Sr_0.98Eu_0.02Zr)_α(Y_1.9Gd_1.0Ce_0.1Al₅)_βO_3.01α+12β荧光无机物，在该X＝0.02，m＝1.0，n＝0.1的条件下，其可被半导体光源所发出波长为λ＝462±3nm的蓝光所激发。将此类(Sr_0.98Eu_0.02Zr)_α(Y_1.9Gd_1.0Ce_0.1Al₅)_βO_3.01α+12β荧光体形成质量比为0.9-1.2mg/cm³的散射光和发光的均匀涂层，则此一涂层可使异质接面半导体光源所发出的初始蓝光、与荧光无机物发出的黄橙光及橙红光混合形成均匀的白光。
本发明的半导体光源的多波峰荧光无机物的组成成分中，较佳是一化学式为(Ba_0.98Eu_0.02Hf)_α(Y_1.9Gd_1.0Ce_0.1Al₅)_βO_3.01α+12β荧光无机物，在该X＝0.02，m＝1.0，n＝0.1的条件下，其可被半导体光源所发出的窄波长范围λ＝465±5nm的蓝光所激发。当层质量比为0.45mg/cm³时，其可将半导体光源所发出的初始蓝光均匀散射，与荧光无机物发出的黄橙光及橙红光混合形成均匀地白光。
本发明的半导体光源的多波峰荧光无机物的组成成分中，较佳是一化学式为(Ba_0.98Eu_0.02Ti)_α(Y_1.9Gd_1.0Ce_0.1Al₅)_βO_3.01α+12β，在该X＝0.02，m＝1.0，n＝0.1的条件下，其可被半导体光源所发出的窄波长范围λ＝466±3nm的蓝光所激发。在其表而荧光体形成质量比为0.45mg/cm³的薄涂层，其可将半导体光源所发出的初始蓝光均匀散射，与荧光无机物发出的黄橙光及橙红光混合形成均匀的白光。