專利名稱：白光發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種白光發(fā)光二極管，尤其是一種在熒光粉層中混合有藍色、黃色與 紅色熒光粉的白光發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
目前市面上用以發(fā)出白光的發(fā)光模塊中的發(fā)光二極管(light emitting diode, LED)，具有體積小且可用于數(shù)組封裝的照明使用等優(yōu)點，當應用不同顏色的LED做不同顏 色的搭配組合時，可發(fā)出白光以外的各種顏色。一般所謂的“白光”通常指一種多顏色的混合光，人眼所見的白色光至少包括二 種以上波長的色光所形成，例如藍色光加黃色光可得到二互補色波長(complementary wavelength)的白光，藍色光、綠色光、紅色光混合后可得到三波長的白光。在日常生活中， 無論室內(nèi)或室外當需要照明光源時，無不希望獲得近似太陽光的光源照射，因此白光發(fā)光 二極管被要求具有類似太陽光例如D65標準光源的光譜、演色性(color rendering)與相 關(guān)色溫(correlated color temperature，CCT)，以滿足日常生活照明需求。演色性以演色 指數(shù)(color rendering index, CRI)來表示對一個測試光源與太陽光源比較是否能使所 照射到的物體顯現(xiàn)出物體本身的真實色彩。在不同照明需求下，對色坐標(chromaticity color coordinates)、演色性與色溫等要求皆不同，如家庭與工廠、辦公室對照明要求截然 不同，家庭要求低色溫的暖白色如同鎢絲燈泡顏色，而辦公室卻追求較高色溫的照明。此 外，在液晶顯示器中用作光源的背光源(backlight)，對光源要求具足夠的色域(gamut)等 規(guī)格。因此，設計制作出各種需求規(guī)格的光源，為目前各方努力目標。白光發(fā)光二極管可依照其所使用的材料分為有機發(fā)光二極管與無機發(fā)光二極 管。目前無機半導體白光光源主要有以下三種方式一為以紅藍綠三色發(fā)光二極管晶粒組成白光發(fā)光模塊，具有高發(fā)光效率、高演色 性優(yōu)點，但同時也因不同顏色晶粒的磊晶材料不同，連帶使電壓特性也隨之不同，因此使得 此方式成本偏高、控制線路設計復雜。此外，將三色光加以混合成白光也不易達到。二為日亞化學提出以藍光發(fā)光二極管來激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生白光，為目前市場主 流方式。在藍光發(fā)光二極管芯片的外圍填充混有黃光熒光粉的光學膠，此藍光發(fā)光二極管 芯片所發(fā)出藍光的波長約為400 530nm，利用藍光發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光線激發(fā)黃 光熒光粉產(chǎn)生黃色光，同時有部分適當比例的藍色光穿透出來，此部分藍色光配合熒光粉 所發(fā)出的黃色光，即可形成藍黃混合的二互補色波長的白光。然而，此種利用藍光發(fā)光二極管芯片與黃光熒光粉組合而成的白光發(fā)光二極管， 至少存在以下缺點一、由于藍光占發(fā)光光譜的大部分，會有色溫偏高與不均勻的現(xiàn)象，因 此，必須提高藍光與黃光熒光粉作用的機會，以降低藍光強度或提高黃光的強度。二、因為 藍光發(fā)光二極管發(fā)光波長會隨溫度提升而改變，進而造成產(chǎn)生白光源顏色飄移現(xiàn)象。三、因 其發(fā)光光譜的紅色部分強度較弱，當照射物體時無法完全呈現(xiàn)紅色，造成演色性較差現(xiàn)象。 現(xiàn)有改良方式為添加紅色熒光粉以改進演色性不高的問題，但顏色隨溫度飄移現(xiàn)象仍無法解決。另一方式為以紫外光發(fā)光二極管激發(fā)透明光學膠中均勻混有一定比例的藍色、綠 色、紅色熒光粉顆粒。此結(jié)構(gòu)類似于日光燈原理，激發(fā)后可得到三波長的白光。三波長白 光發(fā)光二極管的優(yōu)點為無發(fā)光均勻度缺點、無顏色隨溫度飄移現(xiàn)象且演色性高，但缺點為 發(fā)光效率不高。例如Y. Narukawa等人使用紫外光發(fā)光二極管激發(fā)不同色熒光粉的白光制 作方法，使用波長400nm的紫外光發(fā)光二極管激發(fā)藍色與黃色熒光粉在定電流20mA時可得 到白光，色溫為5800K，演色指數(shù)為85. 3。T. Nishida等人以波長350nm的紫外光發(fā)光二極 管激發(fā)紅、藍、綠三色熒光粉則可以獲得演色指數(shù)介于86左右的光源，色坐標為(0. 411 0.416,0.397 0.401)的白光。為了提高演色性，在S. Nayama等人的研究中使用接近波 長375 380nm的紫外光發(fā)光二極管激發(fā)紅、藍、綠、黃四色熒光粉，其演色指數(shù)可以達到 94. 2，色溫為5800K。在Y. Narukawa等人的研究中更提出使用紫外光發(fā)光二極管激發(fā)藍綠、 黃與紅三色熒光粉，制作出在定電流20mA時，演色指數(shù)為97，R9為96，色溫為5000K的白 光LED，因為使用紫外光發(fā)光二極管激發(fā)不同色熒光粉在電流從5mA增加到60mA時，色坐標 偏移量與使用藍光LED激發(fā)黃色熒光粉時相比小很多。在美國專利第6，685，852中提出使用波長由315nm 480nm的光源激發(fā)7種不 同發(fā)射光譜的熒光粉，混合成白光，雖然其制成的白光演色性可以高達95，但是最少也要使 用4種不同色的熒光粉才能實現(xiàn)此目標。而在美國專利公開號第2006/0022582中提出，使 用250nm 500nm的近紫外光或可見光LED激發(fā)至少3種不同發(fā)射光譜的熒光粉混合成白 光，所使用的熒光粉分別為綠色、橘色與紅色，當調(diào)變熒光粉濃度時也可以獲得高演色性的 光源，但是其色坐標屬于暖白色。在美國專利公開號第2007/0235751中提出，使用波長為 405nm的紫光LED，激發(fā)5種不同色熒光粉，可以獲得接近白點的色坐標且演色指數(shù)為97. 4。 在美國專利公開號第2007/0221938中提出，使用波長400nm 405nm的LED激發(fā)紅、黃、藍 或綠或藍綠發(fā)射光譜的熒光粉，改變熒光粉的重量比例，可以獲得演色指數(shù)介于90 99之 間的暖白光。以上這些美國專利文獻所使用的熒光粉都是由相同的激發(fā)光源所激發(fā)，利用 熒光粉所發(fā)射出的不同色光，組成所需要的白光光譜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種新型白光發(fā)光二極管。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一個實施方式提供了一種白光發(fā)光二極管，其 包括一基材，包括正、負電極或一電路；一紫外光發(fā)光二極管晶粒，設置于基材上，紫外光 發(fā)光二極管晶粒發(fā)射波長介于320 400nm的紫外光；以及一熒光粉層，涂布于紫外光發(fā)光 二極管晶粒上，熒光粉層由藍色、黃色、紅色熒光粉和一透明膠材混合而成，黃色熒光粉由 波長介于400 530nm的藍光所激發(fā)，透明膠材為可見光與紫外光所穿透。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的另一實施方式提供了一種白光發(fā)光二極管，其 包括一基材，包括正、負電極或一電路；一紫外光發(fā)光二極管晶粒，設置于基材上，紫外光 發(fā)光二極管晶粒發(fā)射波長介于320 400nm的紫外光；一透明層，覆蓋紫外光發(fā)光二極管晶 粒，透明層為可見光與紫外光所穿透；以及一熒光粉層，涂布于透明層上，熒光粉層由藍色、 黃色、紅色熒光粉和一透明膠材混合而成，黃色熒光粉由波長介于400 530nm的藍光所激 發(fā)，透明膠材為可見光與紫外光所穿透。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的再一實施方式提供了一種白光發(fā)光二極管，其 包括一基材，包括正、負電極或一電路；一紫外光發(fā)光二極管晶粒，設置于基材上，紫外光 發(fā)光二極管晶粒發(fā)射波長介于320 400nm的紫外光；一透明層，覆蓋紫外光發(fā)光二極管晶 粒，透明層為可見光與紫外光所穿透；以及若干熒光粉層，涂布于透明層上，熒光粉層包括 藍色、黃色與紅色熒光粉層，藍色、黃色與紅色熒光粉層分別由藍色、黃色、紅色熒光粉和一 透明膠材混合而成，黃色熒光粉由波長介于400 530nm的藍光所激發(fā)，透明膠材為可見光 與紫外光所穿透。本發(fā)明提出使用紅、藍、黃三色熒光粉顆粒與利用紫外光LED激發(fā)混合成白光。本 發(fā)明中使用的激發(fā)光源為由320nm 400nm波長的紫外光發(fā)光二極管，利用此光源激發(fā)發(fā) 射波長為紅光與藍光的熒光粉，并使用藍色光激發(fā)黃色熒光粉，因此黃色光的生成經(jīng)過二 次激發(fā)生成，而非現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過一次激發(fā)生成的黃光。而利用激發(fā)黃色熒光粉所剩余的 藍色光，結(jié)合黃光與紅光混合成所需的白光光譜，依照本發(fā)明的制作方法可以獲得演色指 數(shù)大于90的白光光源。本發(fā)明白光發(fā)光二極管以紫外光芯片激發(fā)熒光粉膠層中混合有適當比例的藍色、 黃色與紅色熒光粉顆粒，以達到白點色坐標(0. 33，0. 33)，其色溫介于3000 8000K，演色 指數(shù)高于90。


為了讓本發(fā)明的發(fā)明目的、特征和優(yōu)點明顯易懂，現(xiàn)結(jié)合具體實施方式
和附圖，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明，其中圖1為本發(fā)明白光發(fā)光二極管一個實施方式的剖視示意圖。圖2為本發(fā)明白光發(fā)光二極管另一實施方式的剖視示意圖。圖3為本發(fā)明白光發(fā)光二極管又一實施方式的剖視示意圖。圖4為本發(fā)明白光發(fā)光二極管一個實施方式的光譜圖。其中10、20、30 白光發(fā)光二極管；12、22、32:基材；14、24、34 紫外光發(fā)光二極管晶粒；16、28、38 熒光粉層；16，藍色、黃色或紅色熒光粉； 18、28，、39，、40，、41，透明膠材；26、36 透明層；39 藍色熒光粉層；40:黃色熒光粉層；41:紅色熒光粉層。
具體實施例方式請參閱圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，一種白光發(fā)光二極管10包括一基材12、 一紫外光發(fā)光二極管晶粒14和一熒光粉層16。基材12包括正、負電極(未圖示)或一電 路(未圖示)，紫外光發(fā)光二極管晶粒14設置于基材12上。熒光粉層16涂布于紫外光發(fā) 光二極管晶粒14上。熒光粉層16包括藍色、黃色和紅色熒光粉16’與一透明膠材18，黃色 熒光粉可以為鈰摻雜釔鋁石榴石(YAG)熒光粉、鈰摻雜鋱鋁石榴石(TAG)熒光粉或銪摻雜 正硅酸(B0S)。紫外光發(fā)光二極管晶粒14可由氮化鎵、氮化鋁鎵銦或氮化鎵鋁的III-V族光電半 導體所構(gòu)成，紫外光發(fā)光二極管晶粒14可發(fā)射波長介于320 400nm的紫外光，以激發(fā)熒光粉層16中的藍色與紅色熒光粉。黃色熒光粉則由藍色熒光粉所激發(fā)出的藍光所激發(fā)，藍 光波長大致介于400 530nm。剩余藍光與所激發(fā)黃光加上紅光三種不同顏色光混合成白光。熒光粉層16中藍色熒光粉占總熒光粉重量百分比介于15 50%，黃色熒光粉占 總熒光粉重量百分比介于10 70%，紅色熒光粉占總熒光粉重量百分比介于15 40%。 透明膠材18可為紫外光與可見光所穿透，其材質(zhì)可包括環(huán)氧樹脂(印oxy)或硅膠(silicon resin)。白光發(fā)光二極管10為一 SMD(surface mount device)型白光發(fā)光二極管。請參閱圖2，根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，一種白光發(fā)光二極管20包括一基材22、 一紫外光發(fā)光二極管晶粒24、一透明層26，以及一熒光粉層28?；?2包括正、負電極(未 圖示)或一電路(未圖示)。紫外光發(fā)光二極管晶粒24設置于基材22上。透明層26覆蓋 紫外光發(fā)光二極管晶粒24。熒光粉層28涂布于透明層26上。熒光粉層28包括藍色、黃色 與紅色熒光粉16’與透明膠材28’。黃色熒光粉可以為鈰摻雜釔鋁石榴石熒光粉、鋱鋁石榴 石熒光粉或銪摻雜正硅酸。紫外光發(fā)光二極管晶粒24可由例如氮化鎵、氮化鋁鎵銦或氮化鎵鋁的III-V族光 電半導體所構(gòu)成。紫外光發(fā)光二極管晶粒24可發(fā)射波長介于320 400nm的紫外光，以激 發(fā)熒光粉層28中的藍色與紅色熒光粉。黃色熒光粉則由藍色熒光粉所激發(fā)出的藍光所激 發(fā)，藍光波長大致介于400 530nm。剩余藍光與所激發(fā)黃光加上紅光三種不同顏色光混合 成白光。透明層26可為紫外光與可見光所穿透，其材質(zhì)可包括環(huán)氧樹脂或硅膠。熒光粉層28中藍色熒光粉占總熒光粉重量百分比介于15 50%，黃色熒光粉占 總熒光粉重量百分比介于10 70%，紅色熒光粉占總熒光粉重量百分比介于15 40%。 透明膠材28’可為紫外光與可見光所穿透，其材質(zhì)可包括環(huán)氧樹脂或硅膠。請參閱圖3，根據(jù)本發(fā)明的再一實施方式，一種白光發(fā)光二極管30包括一基材32、 一紫外光發(fā)光二極管晶粒34、一透明層36，以及一若干熒光粉層38?；?2包括正、負電 極(未圖示)或一電路(未圖示)。紫外光發(fā)光二極管晶粒34設置于基材32上。透明層 36覆蓋紫外光發(fā)光二極管晶粒34。若干熒光粉層38涂布于透明層36上。若干熒光粉層 38包括藍色熒光粉層39、黃色熒光粉層40與紅色熒光粉層41以及各層中的透明膠材39’、 40，、41，。藍色熒光粉層39中藍色熒光粉的重量百分比介于5 40%，黃色熒光粉層40中 黃色熒光粉的重量百分比介于10 50%，紅色熒光粉層41中紅色熒光粉的重量百分比介 于5 40%。透明膠材39，、40，、41，可為紫外光與可見光所穿透，其材質(zhì)可包括環(huán)氧樹脂 或硅膠。在圖示實施方式中，若干熒光粉層38由下而上依次為藍色熒光粉層39、黃色熒光 粉層40與紅色熒光粉層41。但是，本發(fā)明并不以此為限，可包括任意順序組合的若干熒光 粉層，但是黃色熒光粉須在藍色熒光粉上方，因為黃色熒光粉的激發(fā)光源為藍光。黃色熒光 粉層40中的黃色熒光粉可以為鈰摻雜釔鋁石榴石熒光粉、鋱鋁石榴石熒光粉或銪摻雜正硅酸。紫外光發(fā)光二極管晶粒34可由氮化鎵、氮化鋁鎵銦或氮化鎵鋁所構(gòu)成。紫外光發(fā) 光二極管晶粒34可發(fā)射波長介于320 400nm的紫外光，以激發(fā)熒光粉層38中的藍色與紅 色熒光粉。黃色熒光粉則由藍色熒光粉所激發(fā)出的藍光所激發(fā)，藍光波長大體介于400 530nm。剩余藍光與所激發(fā)黃光加上紅光三種不同顏色光混合成白光。透明層36可為紫外
6光與可見光所穿透，其材質(zhì)可包括環(huán)氧樹脂或硅膠。本發(fā)明提出使用紅、藍、黃三色熒光粉顆粒與利用紫外光LED激發(fā)混合成白光。本 發(fā)明中使用的激發(fā)光源為由320nm 400nm波長的紫外光發(fā)光二極管，利用此光源激發(fā)發(fā) 射波長為紅光與藍光的熒光粉，并使用藍色光激發(fā)黃色熒光粉，因此黃色光的生成乃是經(jīng) 過二次激發(fā)生成，而非現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過一次激發(fā)生成的黃光。利用激發(fā)黃色熒光粉所剩余 的藍色光，結(jié)合黃光與紅光混合成所需的白光光譜，依照本發(fā)明的制作方法可以獲得演色 指數(shù)大于90的白光光源。本發(fā)明白光發(fā)光二極管以紫外光芯片激發(fā)熒光粉層中混合有適當比例的藍色、黃 色與紅色熒光粉，以達到白點色坐標(0. 33，0. 33)，其色溫介于3000 8000K，演色指數(shù)高 于90。實施例實施例1根據(jù)圖1所示的白光發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，藍色熒光粉占總熒光粉重量百分比介于 35 40%，黃色熒光粉占總熒光粉重量百分比介于30 35%，紅色熒光粉占總熒光粉重 量百分比介于35 25%。在上述條件下所制作的白光LED擁有良好的發(fā)光特性，在定電 流20mA時色溫為6188K，演色指數(shù)高達93. 69，色坐標接近D65標準光源的色坐標點，演色 指數(shù)高于90。圖4為本發(fā)明白光發(fā)光二極管所發(fā)出的白光光源光譜與D65標準光源光譜的比 較。從圖中可看出，本發(fā)明白光發(fā)光二極管所發(fā)出的白光光源的光譜變化與標準光源的光 譜變化極為類似，因此可證實本發(fā)明白光發(fā)光二極管所發(fā)出的白光光源具有與標準光源類 似的白光品質(zhì)，即色坐標為(0. 33，0.33)，色溫低于6500K，演色指數(shù)高于90。根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本發(fā)明所屬領域的技術(shù)人員還可以對上述實施方 式進行適當?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼?，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式
，對本 發(fā)明的一些修改和變更也應當落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書 中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
一種白光發(fā)光二極管，其包括一基材，包括正、負電極或一電路；一紫外光發(fā)光二極管晶粒，設置于基材上，紫外光發(fā)光二極管晶粒發(fā)射波長介于320～400nm的紫外光；以及一熒光粉層，涂布于紫外光發(fā)光二極管晶粒上，熒光粉層由藍色、黃色、紅色熒光粉和一透明膠材混合而成，黃色熒光粉由波長介于400～530nm的藍光所激發(fā)，透明膠材為可見光與紫外光所穿透。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于所述藍色熒光粉在所述藍色、 黃色與紅色熒光粉中的重量百分比介于15 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于所述黃色熒光粉在所述藍色、 黃色與紅色熒光粉中的重量百分比介于10 70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于所述紅色熒光粉在所述藍色、 黃色與紅色熒光粉中的重量百分比介于15 40%。
5.一種白光發(fā)光二極管，其包括 一基材，包括正、負電極或一電路；一紫外光發(fā)光二極管晶粒，設置于基材上，紫外光發(fā)光二極管晶粒發(fā)射波長介于 320 400nm的紫外光；一透明層，覆蓋紫外光發(fā)光二極管晶粒，透明層為可見光與紫外光所穿透；以及 一熒光粉層，涂布于透明層上，熒光粉層由藍色、黃色、紅色熒光粉和一透明膠材混合 而成，黃色熒光粉由波長介于400 530nm的藍光所激發(fā)，透明膠材為可見光與紫外光所穿 透。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于所述黃色熒光粉在所述藍色、 黃色與紅色熒光粉中的重量百分比介于10 70%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于所述紅色熒光粉在所述藍色、 黃色與紅色熒光粉中的重量百分比介于15 40%。
8.一種白光發(fā)光二極管，其包括 一基材，包括正、負電極或一電路；一紫外光發(fā)光二極管晶粒，設置于基材上，紫外光發(fā)光二極管晶粒發(fā)射波長介于 320 400nm的紫外光；一透明層，覆蓋紫外光發(fā)光二極管晶粒，透明層為可見光與紫外光所穿透；以及 若干熒光粉層，涂布于透明層上，熒光粉層包括藍色、黃色與紅色熒光粉層，藍色、黃色 與紅色熒光粉層分別由藍色、黃色、紅色熒光粉和一透明膠材混合而成，黃色熒光粉由波長 介于400 530nm的藍光所激發(fā)，透明膠材為可見光與紫外光所穿透。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于所述黃色熒光粉在所述黃色 熒光粉層中的重量百分比介于10 50%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的白光發(fā)光二極管，其特征在于所述紅色熒光粉在所述紅色 熒光粉層中的重量百分比介于5 40%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種白光發(fā)光二極管，其包括一基材，包括正、負電極或一電路；一紫外光發(fā)光二極管晶粒，設置于基材上，紫外光發(fā)光二極管晶粒發(fā)射波長介于320～400nm的紫外光；一熒光粉層，涂布于紫外光發(fā)光二極管晶粒上，熒光粉層由藍色、黃色、紅色熒光粉和一透明膠材混合而成，黃色熒光粉由波長介于400～530nm的藍光所激發(fā)，透明膠材為可見光與紫外光所穿透。
文檔編號H01L33/00GK101866992SQ20091003866
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者蘇忠杰, 陳仙瑋 申請人:蘇忠杰