專利名稱：一種發(fā)光組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光組件，尤其是指一種具有含硫量子點(diǎn)及熒光粉的發(fā)光組件。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode ;LED)為一種半導(dǎo)體材料制成的固態(tài)發(fā)光組件，具有小尺寸、低功耗和高可靠性的特點(diǎn)。使用磷化鎵、氮化鎵等II1-V族化學(xué)元素的組合，通過將這種化合物半導(dǎo)體施加電壓，使空穴與電子在不同的電極電壓作用下相遇而產(chǎn)生復(fù)合，這時電子會降落至較低能階，同時以光子的形式釋放能量，讓電能轉(zhuǎn)換為光能，達(dá)成發(fā)光的效果。日本日亞(Nichia)化學(xué)公司于1996年申請的美國專利號US5998925揭示一種以藍(lán)光發(fā)光二極管芯片激發(fā)鋪摻雜的乾招石槽石(Cerium-doped yttrium aluminumgarnet ；Y3Al5012:Ce ；YAG:Ce)突光粉,可產(chǎn)生黃色的放光,且這種黃光會與發(fā)光二極管所產(chǎn)生的藍(lán)光混合產(chǎn)生白光。這種白光發(fā)光組件的優(yōu)點(diǎn)是制作方法簡單且成本較低，目前已成為市場發(fā)展的主流，然而因其光譜缺少紅光成分，所以演色性(Color Rendering Index ；CRI)并不佳。就演色性來說，若僅使用傳統(tǒng)的藍(lán)光發(fā)光二極管芯片激發(fā)黃色熒光粉，其演色性將會低于80。解決方法之一是在制備發(fā)光二極管發(fā)光組件時使用多元的熒光粉，例如美國專利公開號US2010/0163896揭示了使用藍(lán)光發(fā)光二極管激發(fā)黃色與紅色熒光粉，以及美國專利號US6252254揭示了使用藍(lán)光發(fā)光二極管激發(fā)綠色與紅色熒光粉，其演色性將可高于80。但這些裝置的缺點(diǎn)是紅色熒光粉的顆粒普遍較小，在封裝時造成紅色熒光粉較易懸浮在上方而其他熒光粉則沉降至下方，而導(dǎo)致效率降低。量子點(diǎn)(Quantum Dots ；QDs)為一種納米晶體(Nanocrystals)半導(dǎo)體材料，是由I1-VKII1-V或1-1I1-VI族元素所組成，其與一般塊狀(Bulk)半導(dǎo)體特性不同。量子點(diǎn)粒徑大約2 10納米，相當(dāng)于10 50個原子寬度。通常塊狀半導(dǎo)體的價電帶(Valence band)及導(dǎo)電帶(Conduction band)的能階是呈現(xiàn)連續(xù)性狀態(tài)；然而量子點(diǎn)粒徑小，價電帶及導(dǎo)電帶的能階都是呈現(xiàn)不連續(xù)狀態(tài)，這種物理現(xiàn)象為量子局限效應(yīng)(Quantumconfinement)。量子點(diǎn)從1980年代開始被科學(xué)家關(guān)注及研究,在1993年已被成功合成高質(zhì)量的鎘化合物，例如硫化鎘、硒化鎘等，加速這個領(lǐng)域的發(fā)展。又因量子點(diǎn)有不同尺寸，所以可以設(shè)置不同波段位置的量子點(diǎn)，通過這種設(shè)置單一波長與高量子效率的優(yōu)點(diǎn)，作為極佳的發(fā)光材料。然而，過去已有廣泛研究顯示鎘化合物的量子點(diǎn)尚具許多缺點(diǎn)，其因含有鎘元素，造成生物健康及環(huán)境的危害。因此本發(fā)明提出一種使用含硫量子點(diǎn)的發(fā)光組件，其不含鎘元素且為具有高演色性的白光發(fā)光組件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的，是提供一種具含硫量子點(diǎn)及熒光粉的發(fā)光組件，其在能量轉(zhuǎn)換層中添加含硫量子點(diǎn)，讓發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光線可以激發(fā)含硫量子點(diǎn)發(fā)出紅光，并搭配使用熒光粉組合達(dá)成使本發(fā)明的發(fā)光組件可以發(fā)白光的表現(xiàn)。本發(fā)明的另一目的，是提供一種具含硫量子點(diǎn)及熒光粉的發(fā)光組件，其所使用的量子點(diǎn)為一殼核的結(jié)構(gòu)，外殼為硫化鋅、內(nèi)核為硫化銅銦，并不含鎘元素，因此不會造成生物體健康以及環(huán)境的危害，具有環(huán)保性。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明揭示了一種具含硫量子點(diǎn)及熒光粉的發(fā)光組件，其包括:一發(fā)光二極管芯片；以及一能量轉(zhuǎn)換層，置于可接收該發(fā)光二極管芯片所發(fā)出光線的位置，其為包括若干個含硫量子點(diǎn)以及若干個熒光粉的一膠體；其中，該發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光線、該若干個含硫量子點(diǎn)被激發(fā)產(chǎn)生的紅光，以及該若干個熒光粉被激發(fā)產(chǎn)生的特定波長范圍光線經(jīng)混合后，可產(chǎn)生白光。通過使用這種含硫量子點(diǎn)的作用，發(fā)光組件的演色性將因紅光部分被補(bǔ)足而獲得提升。


圖1是本發(fā)明的一種較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的一種較佳實施例的含硫量子點(diǎn)的掃描式電子顯微鏡 圖3是本發(fā)明的一種較佳實施例的各色光線產(chǎn)生示意 圖4是本發(fā)明的一種較佳實施例的含硫量子點(diǎn)的吸收與放光光譜 圖5A是現(xiàn)有技術(shù)的電激光譜 圖5B是本發(fā)明的一種較佳實施例的電激光譜圖； 圖6是現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的一種較佳實施例的色度比較。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖所示的具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。由于演色性的高低決定發(fā)光組件能否提供使用者舒適的照明，因此本發(fā)明針對發(fā)光二極管構(gòu)成的發(fā)光組件演色性不足之處，提供這種具含硫量子點(diǎn)及熒光粉的發(fā)光組件，以其良好的演色性和環(huán)保性取代過往產(chǎn)品。首先，請參考圖1，本發(fā)明實施例發(fā)光組件的主要結(jié)構(gòu)包括一基板I ;一發(fā)光二極管芯片2 ;—能量轉(zhuǎn)換層3 ;若干個含硫量子點(diǎn)31 ;若干個熒光粉32以及一膠體33。在此圖的實施例中，發(fā)光二極管芯片2為一藍(lán)光發(fā)光二極管芯片并設(shè)置于基板I上，同時能量轉(zhuǎn)換層3包覆發(fā)光二極管芯片2的表面。該能量轉(zhuǎn)換層3的主體是膠體33，當(dāng)中摻雜或均勻散布著含硫量子點(diǎn)31以及熒光粉32。在本實施例中，基板I是具有承載能力的結(jié)構(gòu)，其也兼具有散熱的功能，可選擇使用陶瓷基板、碳化硅基板或氮化鋁基板等。發(fā)光二極管芯片2本身結(jié)構(gòu)依序具有第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層以及第二半導(dǎo)體層，各層材質(zhì)主要可由氮化鎵(GaN)和氮化銦鎵(InGaN)等材料所構(gòu)成，通過施以正向電壓，發(fā)光層將可產(chǎn)生藍(lán)光、紫光或紫外光等特定波長范圍光線。在本實施例中，采用這種藍(lán)光發(fā)光二極管芯片2以和其他色光混色后使發(fā)光組件整體得到發(fā)白光的效果。
本發(fā)明實施例的能量轉(zhuǎn)換層3的組成，其在通過膠體33將藍(lán)光發(fā)光二極管芯片2封裝的同時，均勻混入或摻雜了含硫量子點(diǎn)31以及熒光粉32在其中。這種含硫量子點(diǎn)31為包括選擇自銅、銦、銅銦的同族元素或其組合的硫化物，如硫化銅銦(CuInS2)所構(gòu)成，并不含有可能危害健康的鎘元素，其較佳的構(gòu)成方式是以包括選擇自鋅或鋅的同族元素或其組合的硫化物為外殼的方式，如以硫化鋅(ZnS)作外殼，包覆以包括選擇自銅、銦、銅銦的同族元素或其組合的硫化物所組成的內(nèi)核，如硫化銅銦作內(nèi)核。這種具有殼核結(jié)構(gòu)的含硫量子點(diǎn)31最優(yōu)化的粒徑大小約為3 6納米。這部分可參考圖2，其為本發(fā)明所設(shè)置的含硫量子點(diǎn)透過高解析掃描式電子顯微鏡圖。藍(lán)光發(fā)光二極管芯片2的發(fā)光層獲得正向電壓后,會產(chǎn)生藍(lán)光向外行進(jìn),其在行進(jìn)中將會通過能量轉(zhuǎn)換層3。請參考圖3，當(dāng)藍(lán)光遇上含硫量子點(diǎn)31后，該含硫量子點(diǎn)31將會受到激發(fā)而產(chǎn)生紅光。另外可參考圖4，其揭示了含硫量子點(diǎn)CuInS2/ZnS的吸收與放射光譜，其確實會發(fā)出波長范圍約580 650納米的紅光。能量轉(zhuǎn)換層3除了含硫量子點(diǎn)31以外，還含有黃色或綠色熒光粉32，該熒光粉最優(yōu)化的粒徑大小約為5 20微米。含硫量子點(diǎn)31與該熒光粉32 —起添加在能量轉(zhuǎn)換層3的數(shù)量比例可以根據(jù)使用者設(shè)計或光色需求等使用等于或近似于I比2或2比I的比例。該熒光粉32為一種氧化物或氮化物，例如釔鋁石榴石系熒光體(Y3Al5O12 = Ce ；YAG:Ce)、硅酸鹽系熒光體(Sr2SiO4:Eu、Ba2SiO4:Eu)等氧化物，或包括選擇自鑭系、硅、鋁、氧、鑭硅鋁氧的同族元素或其組合的氮化物，如La3Si6N11:Ce、^ -SiAlON:Eu等氮化物，受到藍(lán)光發(fā)光二極管芯片2的照射激發(fā)而產(chǎn)生特定波長范圍的光線。參考圖3，在藍(lán)色發(fā)光二極管芯片2所提供的藍(lán)光、含硫量子點(diǎn)31受激發(fā)而產(chǎn)生的紅光以及熒光粉32受 激發(fā)而產(chǎn)生的黃光混合下，最終離開能量轉(zhuǎn)換層3的光線將混合表現(xiàn)使發(fā)光組件整體成為白光發(fā)光源，且具有高演色性，適合用于照明。另外，圖3中的藍(lán)、紅、黃等色光路徑為示意用，使用者所觀察到的光線實為三者已混合后的白光。接著，請參考圖5A，其為使用藍(lán)光發(fā)光二極管芯片2單獨(dú)激發(fā)黃色熒光粉32的發(fā)光組件(下稱為A形式)的電激光譜圖，其演色性僅有76，并未達(dá)到80的水平。相比之下，請參考圖5B，其為使用藍(lán)光發(fā)光二極管2激發(fā)同時具有含硫量子點(diǎn)31以及熒光粉32的發(fā)光組件(下稱為B形式)的電激光譜圖，如圖所示，其演色性突破了 80的門坎并達(dá)到86，有明顯的提升，證實具有良好的效果。請參考圖6，其為A形式和B形式在色度圖上的坐標(biāo)差異，如圖所示，A形式為上述演色性較低的發(fā)光組件，其坐標(biāo)為(0.3016,0.3259) ;B形式為上述演色性較高的發(fā)光組件，也就是本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，其坐標(biāo)為(0.3370,0.3073)兩者所表現(xiàn)的色度并不相同。除了結(jié)構(gòu)闡釋以及功效舉證以外，這種具含硫量子點(diǎn)及熒光粉的發(fā)光組件的制作程序，在這里一并揭示如下:
步驟S1:分散含硫量子點(diǎn)于氯仿中，并和膠體混合，形成一量子點(diǎn)膠；
步驟S2:加入熒光粉于量子點(diǎn)膠中并混合均勻，形成一混合膠，其中，熒光粉與含硫量子點(diǎn)的數(shù)量比例為1:2，同時熒光粉以及含硫量子點(diǎn)，其與膠體的重量百分比為12%;
步驟S3:放置混合膠于真空消泡機(jī)中進(jìn)行消泡，該消泡過程的儀器參數(shù)為:轉(zhuǎn)速400rpm,壓力0.2MPa,時間4分鐘；
步驟S4:放置消泡后的混合膠于針筒中，并利用點(diǎn)膠機(jī)將混合膠設(shè)置于藍(lán)光發(fā)光二極管芯片上；
步驟S5:烘烤該覆蓋有混合膠的組件于烘箱中，溫度為攝氏80度，時間2小時；
步驟S6:提升烘烤溫度至攝氏150度，時間I小時。通過這些步驟，即可獲得本發(fā)明所揭示的具有含硫量子點(diǎn)及熒光粉的發(fā)光組件，通過含硫量子點(diǎn)提供原本一般發(fā)光組件所缺乏的紅光，從而提升其演色性，讓這種白光發(fā)光組件給予使用者更舒適的照明環(huán)境；并且本發(fā)明所采用的材料并不含鎘元素，符合環(huán)保上的需求，有利推廣于高環(huán)保檢驗標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)和應(yīng)用范圍，具有實質(zhì)的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包括一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包括在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光組件，其特征在于，包括: 一發(fā)光二極管芯片；以及 一能量轉(zhuǎn)換層包括若干個含硫量子點(diǎn)以及若干個熒光粉，且所述若干個含硫量子點(diǎn)被激發(fā)會產(chǎn)生紅光，所述若干個熒光粉被激發(fā)會產(chǎn)生特定波長范圍光線； 其中，所述能量轉(zhuǎn)換層置于可接收所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光線的位置，并將至少一部分所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光線轉(zhuǎn)換成其他波長范圍光線。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，其特征在于，還包括一基板，設(shè)置于所述發(fā)光二極管芯片下。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述若干個含硫量子點(diǎn)為包括選自銅、銦、銅銦的同族元素或其組合的硫化物。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述若干個含硫量子點(diǎn)為硫化銅銦(CuInS2)。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述若干個含硫量子點(diǎn)包括一外殼以及一內(nèi)核。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述外殼為包括選自鋅或鋅的同族元素或其組合的硫化物。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述外殼為硫化鋅(ZnS)。
8.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述內(nèi)核為包括選擇自銅、銦、銅銦的同族元素或其組合的硫化物。
9.如權(quán)利要求5所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述內(nèi)核為硫化銅銦。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述若干個含硫量子點(diǎn)的粒徑大小為3 6納米。
11.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述若干個熒光粉的粒徑大小為5 20微米。
12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換層中，所述若干個含硫量子點(diǎn)與所述若干個突光粉的數(shù)量比例等于或近似于為2:1或1:2。
13.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述若干個熒光粉為氧化物或氮化物。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述氧化物為釔鋁石榴石系熒光體或硅酸鹽系熒光體。
15.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述氮化物為包括選擇自鑭系、硅、鋁、氧、鑭硅鋁氧的同族元素或其組合的氮化物。
16.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述氮化物為La3Si6N11= Ce或3 -SiA10N:Eu。
17.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換層不含鎘。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述發(fā)光二極管芯片發(fā)藍(lán)光。
19.如權(quán)利要求18所述的發(fā)光組件，其特征在于，所述若干個熒光粉被激發(fā)會產(chǎn)生黃光或綠光。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光組件，其包括一發(fā)光二極管芯片以及一能量轉(zhuǎn)換層，其中能量轉(zhuǎn)換層包括若干個含硫無鎘量子點(diǎn)以及若干個熒光粉，且該若干個含硫量子點(diǎn)被激發(fā)會產(chǎn)生紅光，而且該若干個熒光粉被激發(fā)會產(chǎn)生特定波長范圍光線；另外，該能量轉(zhuǎn)換層置于可接收該發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光線的位置，并將至少一部分該發(fā)光二極管芯片發(fā)出的光線轉(zhuǎn)換成其他波長范圍光線，這樣，本發(fā)明的發(fā)光組件能產(chǎn)生特定光色光源或高演色性的白光，并且不會因使用含鎘材料而危害健康。
文檔編號H01L33/50GK103236487SQ20131012420
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者莊博翔, 劉如熹, 王子翔, 潘錫明 申請人:璨圓光電股份有限公司