发光装置及其制造方法

摘要

一种发光装置及其制造方法，其中发光装置包含磷光晶体片材与其上的磷光晶体粉的复合结构。发光装置的发光单元设置于相对于磷光晶体粉一侧的磷光晶体片材的另一侧下方。这种配置可解决发光装置的白光偏蓝的问题。

权利要求

1.一种发光装置，其特征在于，包含：一第一磷光体层，由磷光晶体片材所组成，其中该第一磷光体层具有相对的一第一表面和一第二表面；

一第二磷光体层，设于该第一磷光体层的该第二表面上，其中该第二磷光体层是由多个第一磷光晶体粉所组成，所述多个第一磷光晶体粉具有一单晶结构或一多晶结构，且在没有粘结剂的存在下，所述多个第一磷光晶体粉彼此直接接触而烧结接合，且至少一部分的所述多个第一磷光晶体粉与该第一磷光体层的该第二表面直接接触而烧结接合；

以及

一光源，设于邻近该第一磷光体层的该第一表面的一侧，或设于邻近该第二磷光体层的一侧。

2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该磷光晶体片材具有一单晶结构或一多晶结构。

3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包含一第三磷光体层，设于该第一磷光体层的该第一表面，该第三磷光体层是由多个第二磷光晶体粉所组成，且所述多个第二磷光晶体粉的每一者具有一或多个晶向。

4.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，具有该多晶结构的所述多个第一磷光晶体粉掺杂有一稀土元素，且该稀土元素的一掺杂浓度至少为0.1原子％。

5.如权利要求4所述的发光装置，其特征在于，该光源的一第一放射光具有一第一放射光波长，该第一磷光体层吸收该第一放射光而放出具有一第二放射光波长的一第二放射光，以及该第二磷光体层吸收该第一放射光而放出具有一第三放射光波长的一第三放射光，其中第二放射光波长小于或等于该第三放射光波长。

6.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，具有该单晶结构的该磷光晶体片材掺杂有一稀土元素，且该稀土元素的一掺杂浓度不高于6原子％。

7.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该第一磷光体层与该第二磷光体层的厚度比为1:1至14:1。

8.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该光源设于该第二磷光体层的该侧，且该发光装置还包含一反射层，设于该第一磷光体层的该第一表面。

9.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该光源设于该第二磷光体层的该侧，且该发光装置还包含一反射单元，设于该第二磷光体层和该光源之间。

10.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包含：一基板，其中该光源设置于该基板上；以及一封装层，包覆该光源并设置于该基板上，其中该第一磷光体层经由该第一表面设置于该封装层上。

11.一种发光装置的制造方法，其特征在于，包含：提供一第一磷光体层，其中该第一磷光体层是由一第一磷光晶体柱裁切而得的一磷光晶体片材；

使多个磷光晶体粉分布于该第一磷光体层上，其中所述多个磷光晶体粉是由一第二磷光晶体柱粉碎而得；以及

烧结该第一磷光体层和所述多个磷光晶体粉，使所述多个磷光晶体粉彼此熔接并且熔接于该第一磷光体层上。

12.如权利要求11所述的发光装置的制造方法，其特征在于，烧结该第一磷光体层和所述多个磷光晶体粉的步骤是在1600℃至低于1900℃下进行。

说明书

发光装置及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发光装置及其制造方法，且特别涉及一种应用磷光晶体形成的磷光晶体片材和磷光晶体粉的复合结构，以解决白光偏蓝的问题。

背景技术

[0002] 常见的发光装置主要是以发光二极管放出蓝光，使一部分的蓝光进入荧光粉层产生黄光或绿光，并使另一部分的蓝光穿透荧光粉层。当此黄光和蓝光混合后，可产生白光。
在放光的过程中伴随热的产生，此热的产生易造成荧光粉层的放光效率的衰减，常有白光
中的蓝光过多、发光装置过热等负面影响。

[0003] 目前已知的一种方法是于荧光粉层上额外设置散热片，但其可能造成发光装置的亮度不足。随技术的发展，开发出磷光晶体来取代上述荧光粉层。磷光晶体具有良好的散热
特性，且可为单晶结构，故除了改善荧光粉层散热效果不佳的问题外，具有能阶跃迁稳定、
光转换效率高的优点。然而，蓝光在与荧光粉层相等厚度的磷光晶体中的行进路径较短，造
成可被吸收的蓝光少；蓝光通过率过高，仍无法有效解决白光偏蓝的缺陷。倘若为增加光的
行进路径而增加磷光晶体的厚度，不仅无法符合现有的发光装置的规格，也由于磷光晶体
的成长成本高，故会大幅增加发光装置的制造成本。

[0004] 因此，目前亟需提出一种发光装置及其制造方法，其可改善白光偏蓝的缺陷，并可具有令人满意的散热性、光转换效率和发光效率。再者，这种发光装置优选可适用于现有的
发光装置的规格，以降低生产成本。

发明内容

[0005] 本发明的一个实施方式在于提出一种发光装置，其包含第一磷光体层、第二磷光体层以及光源。所述第一磷光体层是由磷光晶体片材所组成，并具有相对的第一表面和第
二表面。所述第二磷光体层设于第一磷光体层的第二表面上。第二磷光体层是由多个第一
磷光晶体粉所组成，此些磷光晶体粉的每一者皆具有一或多个晶向。第一磷光晶体粉彼此
熔接，且至少一部分的第一磷光晶体粉与第一磷光体层的第二表面熔接。所述光源设置于
邻近第一磷光体层的第一表面的一侧，或设置于邻近第二磷光体层的一侧。

[0006] 依据本发明的一些实施例，磷光晶体片材具有单晶结构或多晶结构，且磷光晶体粉具有单晶结构或多晶结构。

[0007] 依据本发明的一些实施例，所述发光装置还包含第三磷光体层，设于第一磷光体层的第一表面，第三磷光体层是由多个第二磷光晶体粉所组成，且第二磷光晶体粉的每一
者皆具有一或多个晶向。

[0008] 依据本发明的一些实施例，具有多晶结构的磷光晶体粉掺杂有稀土元素，且稀土元素的掺杂浓度至少为0.1原子％。

[0009] 依据本发明的一些实施例，所述光源的第一放射光具有第一放射光波长，第一磷光体层吸收第一放射光而放出具有第二放射光波长的第二放射光，以及第二磷光体层吸收
第一放射光而放出具有第三放射光波长的第三放射光，其中第二放射光波长小于或等于第
三放射光波长。

[0010] 依据本发明的一些实施例，具有单晶结构的磷光晶体片材掺杂有稀土元素，且稀土元素的掺杂浓度不高于6原子％。

[0011] 依据本发明的一些实施例，第一磷光体层与第二磷光体层的厚度比为1： 1至14：1。

[0012] 依据本发明的一些实施例，所述光源设于第二磷光体层的一侧，且发光装置还包含反射层。此反射层设于第一磷光体层的第一表面。

[0013] 依据本发明的一些实施例，所述光源设于第二磷光体层的一侧，且发光装置还包含反射单元，设于第二磷光体层和光源之间。

[0014] 依据本发明的一些实施例，发光装置还包含基板和封装层。所述光源设置于此基板上。所述封装层包覆光源并设置于基板上，而第一磷光体层经由第一表面设置于封装层
上。

[0015] 本发明的另一个实施方式提出一种发光装置的制造方法。首先，提供第一磷光体层。第一磷光体层是由第一磷光晶体柱裁切而得的磷光晶体片材。之后，使多个磷光晶体粉
分布于第一磷光体层上。磷光晶体粉是由第二磷光晶体柱粉碎而得。然后，烧结此第一磷光
体层和磷光晶体粉，使磷光晶体粉彼此熔接并且熔接于第一磷光体层上。

[0016] 依据本发明的一些实施例，烧结第一磷光体层和磷光晶体粉的步骤是在介于1600℃和低于磷光晶体粉的熔点的温度下进行。

附图说明

[0017] 为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，说明书附图的详细说明如下：

[0018] 图1为根据本发明一些实施例示出的发光装置的剖面示意图。

[0019] 图2为根据本发明的一些实施例示出发光装置的制造方法的流程示意图。

[0020] 图3为单晶磷光晶体柱的示意图。

[0021] 图4至图8为本发明一些实施例所述的发光装置的剖面图。

[0022] 附图标记说明：

[0023] 100、400、500、600、700、800：发光装置

[0024] 110：基板

[0025] 120：发光单元

[0026] 130：封装层

[0027] 131：开口

[0028] 140：第一磷光体层

[0029] 150：第二磷光体层

[0030] 151：磷光晶体粉

[0031] 160：第三磷光体层

[0032] 200：制造方法

[0033] 210、220、230、240、250、260：步骤

[0034] 300：第一磷光晶体柱

[0035] 301：头端

[0036] 303：尾端

[0037] 310、312、314、316、318：磷光晶体片材

[0038] 610：光源

[0039] 611：极化激发光

[0040] 613：磷光

[0041] 620：偏振分光镜

[0042] 630：反射层

[0043] 640：聚光透镜

[0044] 642：扩散片

[0045] 650：出射镜

[0046] 652：导光单元

[0047] 654：波长转换二色单元

[0048] 656：反射极化镜

[0049] 670：芯片模块

[0050] 710：分光镜

[0051] 810：反射元件

具体实施方式

[0052] 本发明的实施例旨在提供一种发光装置及其制造方法。在一些实施例中，在维持现有发光装置可使用的磷光体层规格条件下，以磷光晶体片材与其上的具有晶向的磷光晶
体粉的复合结构，使发光单元的光通过磷光晶体片材后，可接着通过所述磷光晶体粉层，此
磷光粉晶体层中的磷光晶体粉粒子可增加光的行进路径，使未能在磷光晶体片材中被吸收
转换的光，可通过磷光晶体粉层被转换为具有预定波长的光。因此，穿透此复合结构的发光
单元的光减少，从而可例如改善白光偏蓝的缺点。选择性地，所述光也可先通过磷光晶体粉
层，再通过磷光晶体片材层。在又一些实施例中，磷光晶体粉可具有与磷光晶体片材不同的
稀土元素掺杂浓度，使得此复合结构可用于产生各种色度的光。据此，磷光晶体粉层可视为
补偿磷光晶体片材不足的光行进路径或色度(相当于光波长)的补偿层，以减少发光单元的
光直接穿透的几率，或可基于色度补偿的方法，增加调整发光装置的色度的宽容度。本发明
的发光装置具有良好的光转换效率、发光效率和宽容的色度可调性。此外，磷光晶体材料本
身具有良好的散热性，故本发明的发光装置可维持良好的散热效果，使其也可应用于易产
生高温的光源(例如激光)上。

[0053] 此处所称的光转换效率是指外部光转换效率。内部光转换效率代表被磷光体所吸收的短波长光中，被转换为长波长光的比例，其是利用光学积分球检测，并根据式(1)的关
系式计算而得。此内部光转换效率进一步经式 (2)换算为外部光转换效率。

[0054] 内部光转换效率＝长波长放射光量/短波长入射光量  (1)

[0055] 外部光转换效率＝光取出系数(Light Extraction Coefficient)×内部光转换效率  (2)

[0056] 此处所称的发光效率与外部光转换效率呈正相关。此外，在优选的实施例，发光效率至少为150流明/瓦。

[0057] 请参考图1，其为根据本发明一些实施例示出的发光装置的剖面示意图。在一些实施例中，发光装置100包含基板110、发光单元120、封装层130、第一磷光体层140以及第二磷
光体层150。发光单元120设置于基板110上，且封装层130覆盖发光单元120并设置于基板
110上。第一磷光体层140 设置于相对于基板110的封装层130的另一侧，而第二磷光体层
150设置于第一磷光体层140上。

[0058] 可使用具有良好导热性质的材料做为基板110。具体而言，做为基板 110的材料可包括但不限于由铝或铜制的金属基板，或是陶瓷基板。

[0059] 所述发光单元120可例如为发光二极管、激光二极管、或其他类似物。在一些实施例中，发光单元120的放射光可例如为波长为380nm至490nm 的蓝光。在某些实施例中，发光
单元120可使用例如氮化镓系半导体化合物的倒芯片型的元件，以发出前述的波长的蓝光。
在其他实施例中，发光单元120的放射光可为其他短波长的光。

[0060] 所述封装层130可例如由树脂所组成，此树脂为不透光的树脂，例如白色树脂。此封装层130内设有一开口131，且由基板110至第一磷光体层 140的方向，此开口的底宽逐渐
增大。上述发光单元120容置于此开口131 中。

[0061] 所述第一磷光体层140和第二磷光体层150的材料可包括但不限于石榴石晶体结构的磷光体(如Re:YxAlyOz，其中Re代表稀土元素，x、y、z分别为大于0的数)、硅酸盐磷光晶
体、氧化物磷光晶体、铝酸盐磷光晶体及其类似物、氧氮化物磷光晶体、硫化物磷光晶体、氮
化物磷光晶体或其类似物等，此些磷光晶体可掺杂有稀土元素。在一些实施例中，所述稀土
元素可包括但不限于铈(Ce)、铕(Eu)、钕(Nd)或其类似物等。在一些具体的例子中，第一磷
光体层140和第二磷光体层150的材料可例如为Y3Al5O12:Ce (Ce：YAG)、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、
Lu3Al5O12:Ce(Ce:LuAG)、Tb3Al3O12:Ce、 Ca3Sc2Si3O12:Ce、Lu2CaMg2(Si,Ge)3O12:Ce、(Sr,Ba)
2SiO4:Eu、Ca3SiO4Cl2:Eu、 Sr3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu、Ca3Si2O7:Eu、CaAl12O19:Mn、SrAl2O4:
Eu、ZnS:Cu,Al、 CaS:Eu、CaGa2S4:Eu、SrGa2S4:Eu、CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:
Eu、 Ca‑α‑SiAlON、CaAlSiN3:Eu、CaSi5N8:Eu或其类似物等。此些磷光体材料具有良好的导
热性，以改善发光装置的散热性能。

[0062] 在本发明中，可通过组合发出蓝光或其他短波长的光的发光单元120 与上述的磷光晶体材料来获得白光或是获得其他色光。可通过选用不同的磷光晶体而任意调整所述白
光的色度。举例而言，为了避免白光偏蓝，可使用吸收发光单元120的光后可发出较长波长
的磷光的材料做为第二磷光体层150。

[0063] 所述第一磷光体层140是由磷光晶体片材所组成。所述第二磷光体层 150是由多个磷光晶体粉151所组成，每个磷光晶体粉151具有晶向。所述磷光晶体片材和磷光晶体粉
151各自可具有单晶结构或多晶结构。在一些实施例中，单晶的磷光晶体片材和磷光晶体粉
151各自可具有0.1原子％至 6原子％的稀土元素掺杂浓度。在一些实施例中，多晶的磷光
晶体片材和磷光晶体粉151各自可具有0.1原子％至15原子％的稀土元素掺杂浓度。基于不
同的形成方式，多晶磷光晶体柱中可掺杂较高浓度的稀土元素而不发生浓度不均的现象，
故多晶磷光晶体柱的稀土元素浓度可调整范围大。而稀土元素的浓度越高，代表此晶体柱
应用于前述的磷光晶体片材或磷光晶体粉151时，在吸收发光单元120的光后，可发出波长
较长的光。可调整的浓度范围变大，也增加放光的色度调整宽容度。通过单晶或多晶的不同
稀土元素掺杂浓度的组合，可将第二磷光体层150做为调整第一磷光体层 140的光色度的
补偿层，以改善白光偏蓝的问题，或是通过混合不同波长范围的色光来获得具有预定波长
的色光。

[0064] 关于第一磷光体层140和第二磷光体层150的复合结构，以下举出几种实施方式做为说明，然本发明的范围并不限于此些例子。再者，下述例子可能配合特定技术效果进行说
明，然此些技术效果也可存在于其他配置的例子中。

[0065] 在一具体例中，磷光晶体片材和磷光晶体粉各自为具有相同铈掺杂浓度的单晶Ce:YAG，例如：2原子％的铈浓度。吸收前述发光单元120的光后，第一磷光体层140和第二磷
光体层150可放射例如介于514nm至546nm 波长的黄光。在此例子中，第二磷光体层150增加
发光单元120的光被磷光体材料吸收的机会、降低直接穿透磷光体层的蓝光比例，因而此单
芯片材与单晶磷光晶体粉的复合结构可解决白光偏蓝的问题。

[0066] 在另一具体例中，磷光晶体片材和磷光晶体粉为具有不同铈掺杂浓度的Ce:YAG，且磷光晶体片材和磷光晶体粉皆具有单晶结构。例如：磷光晶体片材的铈掺杂浓度为0.68
原子％，其吸收发光单元120的光后放射光的波长为528nm；而单晶磷光晶体粉的铈掺杂浓
度为6原子％，其吸收发光单元120的光后放射光的波长为540nm。同为单晶结构的磷光晶体
片材和磷光晶体粉的缺陷少，具有能阶跃迁稳定、光转换效率佳的优点，因而此配置的发光
装置可具有良好的发光效率。此外，通过使单晶磷光粉体的铈掺杂浓度高于磷光晶体片材
的铈掺杂浓度，可造成放射光波长不同、色度不同的二种光，进而可调整发光装置的放光的
色度。

[0067] 在又一具体例中，磷光晶体片材和磷光晶体粉为具有不同铈掺杂浓度的Ce:YAG，磷光晶体片材具有单晶结构，而磷光晶体粉具有多晶结构。例如：磷光晶体片材的铈掺杂浓
度为0.68原子％，其吸收发光单元120的光后放射光的波长为528nm；而多晶磷光晶体粉的
铈掺杂浓度为12原子％，其吸收发光单元120的光后放射光的波长为550nm。相较于单晶磷
光晶体粉，多晶磷光晶体粉的制造成本低、可调整的铈掺杂浓度范围广，故增加调整发光色
度的宽容度。

[0068] 在再一具体例中，磷光晶体片材和磷光晶体粉为具有相同铈掺杂浓度的Ce:YAG，磷光晶体片材和磷光晶体粉都具有多晶结构。例如：磷光晶体片材和磷光晶体粉的铈掺杂
浓度为6原子％，其吸收发光单元120的光后放射光的波长为540nm。多晶的磷光晶体片材和
磷光晶体粉的制造成本低、可调整的铈掺杂浓度范围广，故增加调整发光色度的宽容度。选
择性地，磷光晶体片材和磷光晶体粉可具有不同的铈掺杂浓度。

[0069] 在一些实施例中，第一磷光体层140和第二磷光体层150的厚度比可例如为1：1至14：1。若所述厚度比过大，即第二磷光体层150的厚度不足，将造成光的行进路径过短，而有
无法获得预定色光(例如白光偏蓝)的缺点。另一方面，若厚度比过小，即第一磷光体层140
的厚度不足，由于磷光晶体片材的光转换效率仍优于磷光晶体粉的光转换效率，故过厚的
第二磷光体层150将造成发光装置的发光效率不佳。在一例子中，第一磷光体层140和第二
磷光体层150的总厚度为150μm至200μm。此总厚度符合现有发光装置的规格，因与现有规格
相容，故可有效降低生产成本。

[0070] 所述由发光装置100所产生的光也可为任意色度。例如，在一些例子中，组合发光单元120的蓝光和绿色磷光体，可做为绿光的发光二极管。选择性的，可在上述具体例的结
构中，例如磷光晶体粉中掺入其他颜色的荧光粉。举例而言，可掺入红色荧光粉，从而可使
发光装置的光产生红移。或者，也可于磷光晶体粉的第二磷光体层150上额外形成荧光粉
层，以调整发光装置所产生的光的色度。

[0071] 在一些实施例中，如图1所示，第二磷光体层150的磷光晶体粉151 彼此熔接，且磷光晶体粉151也直接接触第一磷光体层140并熔接。即，本发明的发光装置100中排除设置粘
结剂层。倘若使用粘结剂将磷光晶体粉151设置于第一磷光体层140上，此粘结剂对发光装
置100的散热效果有负面影响。再者，使用粘结剂也可能造成污染风险的提高。

[0072] 在一些实施例中，磷光晶体粉151的平均粒径可例如为10μm至20μm。此外，磷光晶体粉151的粒径差异优选小于粒径的50％。使用具有此平均粒径以及粒径差异范围内的磷
光晶体粉151，有利于形成结构紧密的第二磷光体层150，从而提高发光单元120的光被吸收
磷光体吸收的几率。

[0073] 在本发明的发光装置中，例如：可被第一磷光体层140和第二磷光体层150吸收的发光单元120的短波长的光的吸收率为20％至80％，而此些被吸收的蓝光可具有85％至
95％的光转换效率，从而使得发光装置100可具有至少150流明/瓦的发光效率。

[0074] 本发明的另一个实施方式提供一种发光装置的制造方法。请一并参考图1和图2。图2为根据本发明的一些实施例示出发光装置的制造方法的流程示意图。然而，可于所示出
的步骤的前、中或后加入其他步骤，或可省略或调换所示出的一些步骤。

[0075] 在制造方法200的步骤210中，先提供如图1的基板110，并于其上形成发光单元120和封装层130。在一些实施例中，可例如先于基板110上涂布封装层的材料后，图案化此材料
层，以形成开口131，其中一部分的基板 110自开口131暴露出来。接着，可于开口131中设置
发光单元120。

[0076] 接着，如步骤220所示，裁切磷光晶体柱，以形成磷光晶体片材。在步骤220的一些实施例中，首先可通过如柴氏长晶法或其他类似的外延成长方法，形成具有单晶结构的所
述磷光晶体柱300，如图3所示。磷光晶体柱300具有头端301和尾端303，此磷光晶体柱300掺
杂有浓度为0.1原子％至6原子％的稀土元素，且稀土元素的浓度较均匀分布于整个第一磷
光晶体柱300。在单晶的磷光晶体柱中，倘若稀土元素浓度高于上述范围，会导致稀土元素
分布较不均。若使用稀土元素分布不均的磷光晶体做为前述第一磷光体层140，其吸收发光
单元120的光而得的放光的波长不固定，从而也难以对这种磷光体层进行色度的补偿。而若
稀土元素的浓度过低，无法将发光单元120的光转换为预定波长的光。

[0077] 所述柴氏长晶法可例如先以1mm/hr至5mm/hr的成长速度，形成直径为1mm至10mm、长度为3mm至50mm的细晶部分；接着，降低晶体成长速度为0.5mm/hr至4mm/hr，以进入放肩
步骤，形成直径为20mm至75mm 的晶体；尔后，形成预定直径的晶体后，将成长速度调整为
0.3mm/hr至 3mm/hr，并持续生长晶体至预定的长度。在一些例子中，此晶体可例如具有5公
分至20公分的长度。

[0078] 在步骤220的其他实施例中，首先可通过熔炼法或其他类似的方法，形成具有多晶结构的所述磷光晶体柱。具有多晶结构的磷光晶体柱掺杂有浓度为0.1原子％至15原子％
的稀土元素，且稀土元素的浓度均匀分布于整个磷光晶体柱。纵然多晶磷光晶体的制造方
法对于稀土元素浓度的宽容度较高，一旦此稀土元素浓度超过所订的上限值，会有稀土元
素浓度淬灭与晶体缺陷过多的问题产生。同样地，若多晶磷光晶体的稀土元素浓度低于所
订下限值，无法将发光单元120的光转换为预定波长的光。

[0079] 一般而言，多晶结构的磷光晶体柱的缺陷较多，例如氧空缺。因此，为了减少缺陷，在多晶结构的磷光晶体柱制造过程中，包含对此晶体柱进行退火，以减少氧空缺。

[0080] 具体而言，所述熔炼法可例如将预定组成的原料粉混合并加入坩埚中，于1900℃至2000℃下进行熔炼。例如若要制造Ce：YAG的多晶磷光晶体，可加入氧化钇(Y2O3)、氧化铝
(Al2O3)和氧化铈(CeO2)等。接下来，冷却并形成多晶柱。之后，于1500℃至1800℃下，对多晶
柱进行退火，以减少多晶柱的缺陷，从而可制得多晶磷光晶体。

[0081] 接着，可将单晶或多晶的磷光晶体柱300裁切成如图3所示的磷光晶体片材310、312、314、316和318可分别具有200μm至250μm的厚度。此处虽以图3的单晶柱为例，然多晶柱
亦可以类似的方法进行裁切。可例如以激光切割形成磷光晶体片材310、312、314、316和
318。可对此裁切后的磷光晶体片材进行研磨，以达到预定的片材厚度，并可例如做为前述
的第一磷光体层140。选择性地，也可使用磷光多晶晶体片材做为第一磷光体层140。

[0082] 然后，如步骤230所示，粉碎磷光晶体柱，以形成磷光晶体粉。在步骤230的一些实施例中，类似于步骤220，可通过如柴氏长晶法或其他类似的外延成长方法，形成具有单晶
结构或多晶结构的所述磷光晶体柱，其结构类似于图3的磷光晶体柱300。此外，类似于步骤
220的其他实施例，可通过如熔炼法或其他类似的方法形成具有多晶结构的磷光晶体柱。关
于柴氏长晶法和熔炼法的具体参数悉如前述，因此，此磷光晶体柱的稀土元素浓度也是均
匀分布的。接着，可例如使用常见的粉碎设备，如球磨机、锤式粉碎机或喷气磨机等，进行磷
光晶体柱的粉碎，以形成如图1所示的磷光晶体粉151。磷光晶体粉151的平均粒径和粒径差
异范围悉如前述，此处不另赘述。

[0083] 此磷光晶体粉可用于形成磷光晶体片材的补偿层。例如：发光装置预定的放光的色度坐标为(x1,y1)，而前述磷光晶体片材在吸收特定波长的光 (例如发光单元120)后的
放光的色度坐标例如为(x2,y2)，则根据此二笔色度坐标，可调整第二磷光晶体柱的稀土元
素掺杂浓度，以通过磷光晶体粉补偿磷光晶体片材的放光色度。

[0084] 接着，如步骤240所示，使多个磷光晶体粉分布于磷光晶体片材上。在如步骤240所示的实施例中，可例如使用筛网控制分布于磷光晶体片材 312上的磷光晶体粉151的粒度。
此处所称的使磷光晶体粉分布于磷光晶体片材上的步骤，磷光晶体粉是在保持粉体的状态
下，直接接触磷光晶体片材312。因此，在一些实施例中，本发明排除将磷光晶体粉分散于粘
结剂中。

[0085] 然后，如步骤250所示，对磷光晶体粉与磷光晶体片材进行烧结，使磷光晶体粉彼此熔接并且熔接于磷光晶体片材上，以形成磷光晶体的复合结构。在一些实施例中，此烧结
步骤可例如在介于1600℃至低于磷光晶体粉151的熔点的温度下进行。在一些例子中，此烧
结步骤可于1600℃至低于1900℃下进行1天至3天。于上述温度范围内烧结磷光晶体粉151
达足够的时间，在没有粘结剂的存在下，使磷光晶体粉151彼此黏合，也使磷光晶体粉151与
磷光晶体片材312黏合。在一些实施例中，发光装置的制造方法可进一步包括在烧结后，对
磷光晶体粉151所形成的层进行平坦化步骤。然后，如步骤260所示，将上述复合结构与封装
层130接合，以形成发光装置100。

[0086] 请参考图4，其为本发明另一些实施例所述的发光装置的剖面图。在图 4的发光装置400中，与图1的发光装置100相似的元件是以相同的元件符号标示。不同的是，发光装置
400的第二磷光体层150形成于第一磷光体层140邻近发光单元120一侧的表面上。换言之，
在图4的实施例中，发光单元120的放射光依序接触第二磷光体层150和第一磷光体层140。
在图 4所示的实施例中，第二磷光体层150仅分布于第一磷光体层140和开口 131接触的位
置。然而，在其他实施例中，第二磷光体层150也可额外分布于其他位置：例如位于封装层
130和第一磷光体层140之间。

[0087] 请参考图5，其为本发明再一些实施例所述的发光装置的剖面图。在图 5的发光装置500中，与图1的发光装置100相似的元件是以相同的元件符号标示。发光装置500的第一
磷光体层140的相对二个表面分别设有第二磷光体层150和第三磷光体层160。在一些例子
中，第二磷光体层150和第三磷光体层160可使用相同的磷光晶体粉形成。在另一些例子中，
第二磷光体层150和第三磷光体层160可使用不同的磷光晶体粉形成，以使发光单元120和
各个磷光体层的放射光混合而可获得具有预定波长的光。

[0088] 请参考图6，其为本发明的一些实施例所述的发光装置的剖面图。图6 的发光装置600可例如为反射式的激光投影机。在图6的发光装置600中，与图1的发光装置100相似的元
件是以相同的元件符号标示。发光装置600 至少包含光源610、偏振分光镜(Polarizing 
Beam Splitter)620、第一磷光体层 140和第二磷光体层150的复合结构，以及反射层630。
第二磷光体层150 设置于第一磷光体层140的第一表面，而反射层630是设置于相对第一磷
光体层140的第一表面的第二表面上。此磷光体层与反射层630的复合结构可做为激光投影
机中的色轮(Color Wheel)使用。

[0089] 所述光源610可例如为与极化镜结合的激光阵列、激光二极管、发光二极管。此光源610可输出具有适当波长的极化激发光611，例如光源610 可为蓝光激光阵列，而极化激
发光611可具有400nm至495nm的波长。所述偏振分光镜620是配置以反射光源610的极化激
发光611，并将光导向第一磷光体层140和第二磷光体层150的复合结构。反射层630可例如
由银、二色涂层(Dichroic Coating)和上述的组合的材料所形成。经由第一磷光体层140和
第二磷光体层150吸收并再放射的磷光613，可通过偏振分光镜 620进入激光投影机的芯片
模块670中。

[0090] 在一些实施例中，发光装置600可进一步包含沿极化激发光611的光路径设置的聚光透镜640。此外，发光装置600也可设置扩散片642，使极化激发光611通过聚光透镜640后，
接着通过扩散片642。

[0091] 在其他实施例中，可在极化激发光611经偏振分光镜620反射后的光路径上，依序设置出射镜650、导光单元652、波长转换二色单元654，以及反射极化镜656。所述出射镜650
是配置以将磷光体层所放射的磷光613 转换为远心光束(telecentric bundles)。所述导
光单元652是配置以接收极化激发光611并将此光导向第一磷光体层140和第二磷光体层
150。所述波长转换二色单元654是配置以反射部分经由磷光体层所放射、波长较短的光，此
些被反射的光可例如被回收至第一磷光体层140和第二磷光体层150，再次经磷光体层的吸
收放射。经此循环多次后，以将具有较短波长的光转换为具有适当波长的光(例如磷光
613)。反射极化镜656可反射与极化激发光 611正交极化的极化激发光。

[0092] 特别说明的是，由于所述磷光晶体材料具有良好的导热性，当其应用于易产生高温的发光装置时，可有效改善发光装置的散热性能。在一些例子中，也可进一步在第一磷光
体层140、第二磷光体层150和反射层630的复合结构上设置散热层(未示出)，例如可设置于
反射层630上。

[0093] 请参考图7，其为本发明的一些实施例所述的发光装置的剖面图。图7 的发光装置700可例如为穿透式的激光投影机。在图7的发光装置700中，与图1的发光装置100相似的元
件是以相同的元件符号标示。发光装置700 的第一磷光体层140和第二磷光体层150的复合
结构中，并未设置反射层，使得极化激发光611的一部分可通过第一磷光体层140和第二磷
光体层150，一部分则由第一磷光体层140和第二磷光体层150吸收并放射出磷光613。在如
图7所示的实施例中，极化激发光611是依序通过第二磷光体层150 和第一磷光体层140。然
而，在其他实施例中，类似于图1的发光装置100，可使极化激发光611是依序通过第一磷光
体层140和第二磷光体层150。所产生的磷光613可再经由分光镜710导向激光投影机的芯片
模块670中。

[0094] 请参考图8，其为本发明的一些实施例所述的发光装置的剖面图。图8 的发光装置800可例如为车用大灯。发光装置800可包含如前述的光源610、第一磷光体层140、第二磷光
体层150和反射层630的复合结构，以及反射元件810。所述反射元件810是设置在复合结构
和光源610之间，使得从复合结构所放出或反射出的光，可通过反射元件810反射。

[0095] 本发明此处所举出多个配置的多种例子，但不代表本发明仅限于所举的例子。本发明所述的磷光体层的复合结构，可适用于目前已知的各种发光装置中，并可根据实际需
求改变配置。

[0096] 应用本发明的发光装置及其制造方法，通过磷光晶体片材和磷光晶体粉的复合结构，在不使用粘结剂的情况下，不仅解决白光偏蓝的问题，亦可基于现有的发光装置的规格
简易调整发光装置的放射光色度。同时，此发光装置具有令人满意的散热性、光转换效率和
发光效率。

[0097] 虽然本发明已以数个实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属技术领域中任何技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰，因
此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。