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法律状态
2023-09-22
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):C09K11/06 专利号:ZL2016108205174 申请日:20160913 授权公告日:20190716
专利权的终止
2019-07-16
授权
授权
2017-11-24
实质审查的生效 IPC(主分类):C09K11/06 申请日:20160913
实质审查的生效
2017-10-27
公开
公开
技术领域
本发明是关于一种荧光粉组成，特别是有关于一种包括中药萃取物作为类红色荧光粉的荧光粉组成及使用此荧光粉组成的白色发光二极管装置。
背景技术
发光二极管最早于1965年问世，当时是以GaAs(砷化镓)材料作为基材的红色发光二极管(Light Emitting Diode,LED)，但其发光效率(光通量)每瓦仅约0.1流明。
而自1968年起，以荧光粉作为光谱转换的技术开始被广泛地应用于发光二极管当中，而日本日亚(Nichia)化学公司更于1996年提出藉由蓝光LED激发铈参杂的钇铝石榴石(Cerium-doped yttrium aluminum garnet；YAG:Ce)荧光粉产生黄光，进一步与蓝光混合产生冷白光。
随着LED封装技术及发光效率的提升，体积小、耗电量低、寿命长及操作反应迅速的LED也跟着问世。
而由于节能减碳的需求及环保意识的抬头，世界各国也开始逐步地以LED取代传统的钨丝灯泡或汞灯。目前LED已广泛地应用于号志灯、广告灯、汽机车光源、室外或家用照明装置、显示器或计算机周边装置的背光光源等。
而荧光粉的需求量也随着LED的普及而增加，荧光粉中的稀土金属如钇(Yttrium,Y)、铕(Europium,Eu)的需求也开始急速成长。目前，全球稀土金属蕴藏量分布情况为中国(30.86％)、美国(14.88％)、澳洲(5.99％)、独立国协(21.67％)、印度(1.30％)、巴西(0.10％)、马来西亚(0.03％)及其他地区(25.17％)。
自1980年起，美国因环保、开采成本过高等因素下，已不再开采稀土金属。而目前中国的稀土金属产量占全球97％，为全球稀土金属最主要的供应国。虽然稀土金属目前暂时不虞匮乏，但由于中国限制其稀土金属的出口，使得供应链紧缩，因此市场上需藉由回收使用过的稀土金属，才能有效地平抑稀土金属价格的剧升。
目前，荧光粉可以固态扩散法(Solid State Diffusion Method)、水热法(hydrothermal Method)及溶胶凝胶法(Sol-Gel Method)等方式制作，但固态扩散法与水热法均需要极高的反应温度；而溶胶凝胶法则需要昂贵的金属醇盐，且制作时间长，因而不适用于大量的生产。
有鉴于此，如何提供一制备简易且可减少稀土金属使用量的荧光粉组成，为本发明欲解决的技术课题。
发明内容
为了将上述的需求实际运用在企业运营上，本发明主要目的在于提供一种荧光粉组成，其特征在于，包括:
第一荧光粉；及
第二荧光粉，其中第二荧光粉包括黄柏萃取物。
第一荧光粉及第二荧光粉的重量比介于4:1至32:1。
第一荧光粉及第二荧光粉的重量比为10:1。
荧光粉组成的放射波长介于400nm至800nm。
黄柏萃取物的激发波长介于300nm至480nm。
黄柏萃取物的放射波长介于450nm至750nm。
第一荧光粉选自于：黄光荧光粉、红光荧光粉及绿光荧光粉所组成的群组。
黄光荧光粉选自于：Y3Al5O12:Ce3+(YAG)、Tb3Al5O12:Ce3+(TAG)、(Mg,Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu2+以及(Ca,Mg,Y)SiwAlxOyNz:Eu2+所组成的群组。
红光荧光粉选自于：(Sr,Ca)S:Eu2+、(Y,La,Gd,Lu)2O3:Eu3+,Bi3+、(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Eu3+(,Bi3+)、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu2+、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、Sr3SiO5:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、Mn2+以及ZnCdS:Ag1+,Cl1-所组成的群组。
绿光荧光粉选自于：BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+(BAM-Mn)、SrGa2S4:Eu2+、Lu3Al5O12:Ce3+(LuAG)、(Ca,Sr,Ba)Al2O4:Eu2+、SrSi2N2O2:Eu2+、CaSc2O4:Ce3+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、(Ca,Sr,Ba)4Al14O25:Eu2+、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+、Mn2+以及(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+所组成的群组。
本发明另一目的在于提供一种发光二极管装置，其特征在于，包含前述任一项的荧光粉组成。
附图说明
图1为黄柏萃取物的制备概念流程示意图；
图2为黄柏萃取物的NMR图谱；
图3为黄柏萃取物的激发与放射光谱图；
图4为使用含黄柏萃取物的荧光粉组成的LED装置剖面图；
图5为包括不同比例黄柏萃取物的荧光粉组成所封装LED的色度坐标图；
图6为包括不同比例黄柏萃取物的荧光粉组成所封装LED的色度坐标图；
图7为包括不同比例黄柏萃取物的荧光粉组成所封装LED的色度坐标图；
图8为商用黄荧光粉及红荧光粉组成所封装LED的色度坐标图；以及
图9为商用黄荧光粉与添加黄柏萃取物的荧光粉组成的波长相对强度图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术特征及优点，能更为相关技术领域人员所了解，并得以实施本发明，在此配合所附的图式，具体阐明本发明的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，是表达与本发明特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制；而关于本发明实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的技术内容，亦不再加以赘述，合先叙明。
本发明提供一种黄柏萃取物作为红色荧光粉的替代材料，且以本发明提供的黄柏萃取物封装制成的LED具有以商业红色荧光粉封装制成的LED相似的色度。
请参阅图1所示，10为本发明黄柏萃取物的制备概念流程示意图，本发明所使用的黄柏(Phellodendron)取自于芸香科植物，如黄皮树(Phellodendron chinense Schneid)的川黄柏或黄檗(Phellodendron amurense Rupr)的关黄柏等，但所使用的黄柏不以前述黄柏种类为限。首先，进行研磨黄柏的步骤(步骤S11)而获得黄柏粉末；接着，加入乙醚至黄柏粉末中，并均匀地混合(步骤S12)，而获得黄柏溶液。
接着，再将获得的黄柏溶液置于室温下进行萃取(步骤S13)，并以滤纸进行过滤(步骤S14)；于过滤(步骤S14)獲得濾夜后，再将其置于温度10℃的环境下进行减压浓缩(步骤S15)；于减压浓缩(步骤S15)后，即可获得可长时间保存的黄柏萃取物。
再接着，将上述所获得的黄柏萃取物进一步浓缩形成湿粉(步骤S16)；之后，再以氮气干燥湿粉(步骤S17)，以获得干燥的黄柏萃取物粉末，干燥后的黄柏萃取物粉末即可用做LED的封装。
请参阅图2所示，为本发明所提供的黄柏萃取物的核磁共振(Nuclear MagneticResonance,NMR)图谱。
请参阅图3，为本发明所提供黄柏萃取物的激发(photoluminescence,PLE)与放射(photoluminescence,PL)光谱图。如图3所示，本发明所揭示的黄柏萃取物的激发波长介于300nm至480nm，紫外光到蓝光的波段皆可做为其激发的光源，受激发的黄柏萃取物可放射波长介于450nm至750nm的光线，而可用作红荧光粉的替代材料。
请参阅图4，图4为使用含黄柏萃取物的荧光粉组成的LED装置剖面图。如图4所示，本发明的发光二极管装置40封装方式为:先将蓝光发光二极管芯片400配置于基座401，并以打线接合蓝色发光二极管芯片400及基座401；之后，在基座401上以点胶的方式形成一覆盖蓝光发光二极管芯片400与导线403的荧光胶体402；接着，在荧光胶体402上配置一透镜404；其中荧光胶体402包括本发明提供的黄柏萃取物粉末及黄荧光粉；因此，当蓝光发光二极管芯片400发射出波长介于455nm至457.5nm范围的蓝光时，藉由此蓝光来激发荧光胶体402中的黄柏萃取物粉末及黄荧光粉的荧光粉组成，使发光二极管装置40发出波长介于400nm至800nm暖白光。
此外，在本发明的一些实施方式中，此一荧光胶体402可进一步添加红荧光粉或绿荧光粉进行色度的调整。而所述黄荧光粉的材料可以选自Y3Al5O12:Ce3+(YAG)、Tb3Al5O12:Ce3+(TAG)、(Mg,Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu2+以及(Ca,Mg,Y)SiwAlxOyNz:Eu2+所组成的群组；所述红荧光粉的材料可以选自(Sr,Ca)S:Eu2+、(Y,La,Gd,Lu)2O3:Eu3+,Bi3+、(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Eu3+(,Bi3+)、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu2+、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、Sr3SiO5:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+以及ZnCdS:Ag1+,Cl1-所组成的群组；所述绿荧光粉的材料可以选自BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+(BAM-Mn)、SrGa2S4:Eu2+、Lu3Al5O12:Ce3+(LuAG)、(Ca,Sr,Ba)Al2O4:Eu2+、SrSi2N2O2:Eu2+、CaSc2O4:Ce3+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、(Ca,Sr,Ba)4Al14O25:Eu2+、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+,Mn2+以及(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+所组成的群组。
本发明虽仅揭示一种习知LED装置的封装方式，但本发明所提供的包含黄柏萃取物的荧光粉组成实际上可应用于各种不同LED的封装，而不以现有LED的封装方式为限。
请参阅图5、图6、图7及图8，其中，图5、图6及图7为本发明所提供包括不同比例黄柏萃取物的荧光粉组成所封装LED的色度坐标图(Commission International de l’Eclairage,CIE)；图8为对照组，为使用商用黄荧光粉及红荧光粉组成所封装LED的色度坐标图。
如图5所示，形成此LED的色度坐标图所使用的荧光粉组成包括：0.06g的黄荧光粉及0.015g的黄柏萃取物(重量比＝4:1)，图5的封装测试数据如表1.1所示：
(Num为封装测试个数；x及y为色度坐标；Lv为辉度；Vf为正向电压；CCT为色温；CRI为演色性；IR为反向电流；Max为最大值；Avg为平均值；Min为最小值)
表1.1
如图6所示，形成此LED的色度坐标图所使用的荧光粉组成包括：0.08g的黄荧光粉及0.01g的黄柏萃取物(重量比＝8:1)，图6的封装测试数据如表1.2所示：
表1.2
如图7所示，图7为本发明一较佳的实施方式，形成此LED的色度坐标图所使用的荧光粉组成包括：0.1g的黄荧光粉及0.01g的黄柏萃取物(重量比＝10:1)，图7的封装测试数据如表1.3所示：
表1.3
另外，如图8所示，为一种以商用黄荧光粉及红荧光粉组成所封装的LED色度坐标图，其荧光粉组成包括：0.1g的黄荧光粉及0.00475g的红荧光粉，图8的封装测试数据如表1.4所示：
表1.4
明显地，由图5、图6及图7显示，本发明所提供包括不同比例黄柏萃取物的荧光粉组成也可发射出如同图8中商用黄荧光粉及红荧光粉组成相近似的暖白光(如图5、图6、图7及图8中方框标示位置)。
请继续参阅图9，图9为商用黄荧光粉与添加黄柏萃取物的荧光粉组成的波长相对强度图。于图9中，分别以商用黄荧光粉0.08g及添加黄柏萃取物的荧光粉组成(含0.08g黄荧光粉及0.01g黄柏萃取物)进行封装测试，于图9中，在500nm至800nm波长的区段，添加0.01g黄柏萃取物的荧光粉组成其相对强度(％)高于未添加黄柏萃取物的商用黄荧光粉，证明添加黄柏萃取物的荧光粉组成相较于未添加的商用黄荧光粉，具有较佳的衍色性。
相较于现有技术，本发明提供一种制备简易的荧光粉组成，使用荧光粉组成的LED装置可发出与市售LED装置近似的暖白光源，由于制备简易、耗能减少，因此大幅地降低了LED装置的制作成本；故，本发明实为一极具产业价值的创作。
虽然本发明已将各种较佳实施例揭露如前述，然其并非用以限定本发明，任何熟习本领域技艺者，在不脱离本发明精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利范围所界定者为准。
机译： 具有新组成的发黄光的Ce3 +活化的硅酸盐基黄色荧光粉，其制备方法以及包括该荧光粉的白光发光二极管
机译： 由中空粒子，荧光粉浆料，荧光粉珠组成的荧光粉，使用示踪技术进行分析及其生产工艺
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