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    • 专利摘要:
    Die Erfindung liefert lichtemittierende Vorrichtungen, die eine Phosphorschicht aufweisen und die als Quellen von weißem Licht und für andere Anwendungen nützlich sind. Die Erfindung liefert eine lichtemittierende Vorrichtung, die eine LED und eine Phosphorzusammensetzung, die positioniert ist, um Licht von der LED zu empfangen, aufweist. Die LED ist angepaßt, um cyanfarbenes Licht zu emittieren, und die Phosphorzusammensetzung ist angepaßt, um cyanfarbenes Licht von der LED zu absorbieren und rotes Licht zu emittieren.
    公开号:DE102004016139A1
    申请号:DE102004016139
    申请日:2004-04-01
    公开日:2005-01-20
    发明作者:Tajul Arosh Baroky；Bee Yin Janet Chua
    申请人:Agilent Technologies Inc；
    IPC主号:C09K11-08
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich allgemein auf lichtemittierende Vorrichtungenund insbesondere auf lichtemittierende Dioden mit einer Phosphorschicht,die als Quelle von weißemLicht und fürandere Anwendungen nützlichsind.
    [0002] HerkömmlicheWeißlichtquellenumfassen Vorrichtungen wie Glühlampenund Leuchtstofflampen. Derartige Vorrichtungen weisen mehrere unerwünschte Charakteristikaauf, unter anderem Größe, Leistungsverbrauch,begrenzte Betriebsdauer. Alternative Weißlichtquellen weisen wunschgemäß verbesserteCharakteristika auf.
    [0003] Halbleiterbauelementewurden bisher als alternative Weißlichtquellen mit einem Zieluntersucht, Weißlichtquellenzu finden, die sowohl leistungs- als auch kosteneffizient sind.Lichtemittierende Dioden (LEDs) sind kompakt und emittieren Lichteiner klaren Farbe mit hoher Effizienz. Da sie Festkörperelementesind, weisen LEDs lange Betriebszeiten, gute Anfangstreibercharakteristikaund eine gute Schwingungsfestigkeit auf und halten wiederholtenEIN-/AUS-Operationenstand. Deshalb finden sie bisher bei Anwendungen wie verschiedenenIndikatoren und verschiedenen Lichtquellen breite Verwendung. Beivielen Anwendungen könnenLEDs geeignete Lichtquellen bei einem geringen Leistungsverbrauchliefern.
    [0004] HerkömmlicheLEDs weisen in der Regel ein schmales Emissionsspektrum auf (erzeugenmonochromatisches Licht) und weisen somit nicht ein breites Emissionsspektrumauf, das notwendig ist, um weißesLicht zu liefern. In der letzten Zeit werden Vorrichtungen, dieeine Kombination von LEDs verwenden, um drei Lichtkomponenten vonRot, Grünund Blau (R, G und B) zu liefern, verwendet, um weißes Lichtzu liefern.
    [0005] Große Bildschirm-LED-Anzeigen,die diese lichtemittierenden Dioden verwenden, sind mittlerweilein Gebrauch. Strategien zum Streuen und Mischen des durch die LEDsemittierten Lichts werden bei derartigen Vorrichtungen wichtig,um weißesLicht des gewünschtenTons, der gewünschtenLuminanz und andere Faktoren der Lichtemission derartiger Vorrichtungenzu erzeugen. Außerdemerfordert ein Kombinieren von drei Dioden (R, G und B), um weißes Lichtzu liefern, ein größeres Gehäuse alseine einzige Diode. Kürzlichentwickelte Vorrichtungen beinhalten mehrere lichterzeugende aktiveRegionen auf einem einzigen Halbleiterchip, wobei die mehreren aktivenRegionen jeweils in einer Region einer gesonderten Wellenlänge emittieren, derart,daß dieKombination von aktiven Regionen das sichtbare Spektrum zum Emittierenvon Weißlichtabdeckt.
    [0006] Einweiterer typischer Ansatz zum Erzeugen von Weißlicht kombiniert UV- oderblaues Licht emittierende Dioden (LEDs) mit Lumineszenzmaterialien(z.B. Phosphoren), die die LED-Emissionzu Licht einer längerenWellenlängeherunterumsetzen. Bei derartigen Vorrichtungen aktiviert die UV-oder Blaulichtemission von einer aktiven Region einer lichtemittierendenDiode eine Phosphorzusammensetzung (sie regt diese an), die positioniertist, um das LED-emittierte Licht zu empfangen. Die angeregte Phosphorzusammensetzung wiederumemittiert Licht bei einer längerenWellenlänge.Das Nettoergebnis ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die Lichtemittiert, das eine Mehrzahl von Wellenlängen über das sichtbare Spektrumaufweist. Eine entsprechende Kombination verschiedener Wellenlängen über dassichtbare Spektrum kann durch das menschliche Auge als weißes Lichtwahrgenommen werden. Die Zusammensetzung des Phosphors wird üblicherweiseeingestellt, um die Farbbalance des emittierten Lichts zu verändern. Inmanchen Fällenenthältdie Phosphorzusammensetzung mehr als einen Phosphor, wobei jederPhosphor bei einer anderen Wellenlänge emittiert.
    [0007] Beispielsweiseoffenbaren die US-Patentschriften Nrn. 5,813,753 und 5,998,925 lichtemittierendeVorrichtungen, bei denen eine in einer reflektierenden Schale angeordneteblaue LED von einer Phosphorzusammensetzung umgeben ist. Die blaueLED emittiert blaues Licht, von dem ein Teil die Phosphore in derPhosphorzusammensetzung anregt. Die Phosphore sind derart ausgewählt, daß sie aufeine Anregung hin rotes und grünesLicht emittieren. Die Vorrichtung emittiert üblicherweise eine Kombinationaus blauem Licht (nicht absorbierte Emission von der LED) und rotesLicht und grünesLicht (von den Phosphoren). Die Kombination von Wellenlängen vonLicht kann durch das menschliche Auge als weiß wahrgenommen werden. DasPhosphor altert üblicherweise über dieLebensdauer der Vorrichtung, was die Effizienz, mit der die LED-Emission ineine höhereWellenlängeumgewandelt wird, verändert.Somit verändertsich die Ausgangslichtcharakteristik der Vorrichtung über dieLebensdauer der Vorrichtung, insbesondere wenn mehrere Phosphoreverwendet werden.
    [0008] Somitwird eine weißesLicht emittierende Vorrichtung gewünscht, die relativ klein ist,ein geringes Gewicht und eine lange effektive Betriebslebensdaueraufweist, leistungseffizient und sparsam ist.
    [0009] DieAufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine lichtemittierendeVorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
    [0010] DieseAufgabe wird durch eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch1 gelöst.
    [0011] DieErfindung widmet sich den zuvor erwähnten Unzulänglichkeiten in der Technikund liefert neuartige weißesLicht emittierende Vorrichtungen, die wünschenswerte Leistungsverbrauchscharakteristikaaufweisen.
    [0012] DieErfindung liefert eine lichtemittierende Vorrichtung, die eine LEDund eine Phosphorzusammensetzung, die positioniert ist, um Lichtvon der LED zu empfangen, aufweist. Die LED ist angepaßt, um cyanfarbenesLicht, üblicherweiseim Bereich von 490 nm bis 530 nm, zu emittieren. Die Phosphorzusammensetzung istangepaßt,um cyanfarbenes Licht von der LED zu absorbieren und rotes und/oderrot-oranges Licht, üblicherweiseim Bereich von 590 nm bis 650 nm, zu emittieren. Die Phosphorzusammensetzungumfaßtin der Regel Phosphorpartikel und ein Bindematerial, das die Phosphorartikelauf eine Phosphor aufweisende Oberfläche immobilisiert.
    [0013] ZusätzlicheZiele, Vorteile und neuartige Merkmale dieser Erfindung werden teilweisein den Beschreibungen und in den Beispielen, die nun folgen, dargelegt,und teilweise werden sie Fachleuten auf eine Überprüfung der folgenden Spezifikationeneinleuchten oder könnendurch die Praxis der Erfindung erfahren werden. Die Ziele und Aufgabender Erfindung könnenmittels der Instrumente, Kombinationen, Zusammensetzungen und Verfahren,die insbesondere in den angehängtenPatentansprüchenaufgezeigt sind, umgesetzt um erreicht werden.
    [0014] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend aufdie beiliegenden Zeichnungen nähererläutert.Es zeigen:
    [0015] 1 ein Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0016] 2 ein weiteres Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung.
    [0017] Umdas Verständniszu erleichtern, wurden identische Bezugszeichen verwendet, wo diespraktikabel war, um entsprechende Elemente, die den Figuren gemeinsind, zu bezeichnen. Die Figurenkomponenten sind nicht maßstabsgetreugezeichnet.
    [0018] Bevordie Erfindung ausführlichbeschrieben wird, sollte man verstehen, daß, wenn nichts anderes angegebenist, diese Erfindung nicht auf bestimmte Materialien, Reagenzien,Reaktionsmaterialien, Herstellungsprozesse oder dergleichen beschränkt ist,da diese variieren können.Ferner sollte man verstehen, daß diehierin verwendete Terminologie lediglich dem Zweck der Beschreibungbestimmter Ausführungsbeispiele dientund keine Einschränkungdarstellen soll. Bei der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, daß Schritte ineiner anderen Reihenfolge ausgeführtwerden, wo dies logisch möglichist. Die beschriebene Sequenz ist jedoch bevorzugt.
    [0019] Esmuß erwähnt werden,daß dieSingularformen „ein", „eine", „eines", „der", „die" und „das" usw. gemäß der Verwendungin der Spezifikation und in den beigefügten Ansprüchen auch Mehrzahlbezugnahmen umfassen,wenn der Kontext nicht deutlich etwas anderes vorgibt. Somit umfaßt beispielsweiseeine Bezugnahme auf „einPhosphorpartikel" eineMehrzahl von Phosphorpartikeln. Bei dieser Spezifikation und inden folgenden Patentansprüchenwird auf eine Anzahl von Begriffen Bezug genommen, die per Definitiondie folgenden Bedeutungen haben sollen, es sei denn, eine anderslautendeAbsicht ist offensichtlich.
    [0020] Gemäß der Verwendunghierin bezieht sich der Begriff „LED" bzw. „lichtemittierende Diode" auf eine Vorrichtung,die einen Stapel von Halbleiterschichten (einen „Chip") aufweist, einschließlich eineraktiven Region, die Licht emittiert, wenn sie vorgespannt ist, umeinen elektrischen Stromfluß durchdie Vorrichtung zu erzeugen, und Kontakten, die an dem Stapel befestigtsind. Eine „Cyan-LED" ist eine LED, diecyanfarbenes Licht, z.B. im Wellenlängenbereich von 490 nm bis530 nm, emittiert. Cyanfarbenes Licht ist Licht, das eine Wellenlänge im Bereichvon 490 nm bis 530 nm aufweist. Rotes Licht ist Licht, das eineWellenlängeim Bereich von etwa 610 nm bis 650 nm aufweist. Rot orangefarbenesLicht ist Licht, das eine Wellenlänge im Bereich von 590 nm bisetwa 610 nm aufweist.
    [0021] „Phosphor" bezieht sich aufjegliche Lumineszenzmaterialien, die Licht einer Wellenlänge absorbieren undLicht einer anderen Wellenlängeemittieren. „LichtemittierendeVorrichtung" beziehtsich auf eine Vorrichtung, die eine LED und eine Phosphorzusammensetzungumfaßt,wobei die Phosphorzusammensetzung angepaßt ist, um Licht von der LEDzu empfangen und Licht, das eine längere Wellenlänge aufweistals das Anregungslicht, zu emittieren. „Weißes Licht emittierende Vorrichtung" bezieht sich aufeine lichtemittierende Vorrichtung, die in der Lage ist, weißes Lichtzu erzeugen. „Weißes Licht" bzw. „Weißlicht" bezieht sich aufLicht, das von einem typischen menschlichen Beobachter als weiß wahrgenommenwird; bestimmte AusführungsbeispieleweißenLichts umfassen Licht, das eine „Korreliert-Farbtemperatur" (CCT – correlatedcolor temperature) im Bereich von etwa 3000 K bis etwa 6500 K aufweistund einen Farbwiedergabeindex (CRI – color rendering index) vonmehr als 85 aufweist. Bei typischeren Ausführungsbeispielen liegt dieCCT im Bereich von etwa 4800 bis etwa 6500 K. Diesbezüglich istCCT als die absolute Temperatur (in Grad Kelvin ausgedrückt) einestheoretischen schwarzen Körpersdefiniert, dessen Chromatizitätder der Lichtquelle am stärksten ähnelt. CRIist eine Angabe der Fähigkeiteiner Lichtquelle, einzelne Farben relativ zu einem Standard zu zeigen;der CRI-Wert ist von einem Vergleich der Spektralverteilung derLampe mit einem Standard (in der Regel einem schwarzen Körper) beiderselben Korreliert-Farbtemperatur abgeleitet. Sowohl die CCT alsauch der CRI sind so, wie sie in der Industrie bekannt sind undverwendet werden.
    [0022] Wennman, gemäß der Verwendunghierin, von einer Lichtemission, z.B. von einer Phosphorzusammensetzungoder einer Diode, sagt, daß siebei einer gegebenen Wellenlängeoder in einem gegebenen Wellenlängenbereichauftritt, soll es als erforderlich interpretiert werden, daß die Emissionzu mindest etwa 10 % (in der Regel zumindest etwa 20 %) der größten relativenEmissionsintensitätbeträgt,die bei einer beliebigen Wellenlängeim Bereich von 340 nm bis 700 nm auftritt. Falls man also von einemPhosphorpartikel (oder einer Phosphorzusammensetzung) sagt, daß es (bzw.da sie) Licht emittiert, das eine Wellenlänge im Bereich von etwa 600nm bis etwa 625 nm aufweist, so ist beabsichtigt, daß das emittierteLicht im Vergleich zu der Intensität bei der Wellenlänge, diedie intensivste Emission (durch das Phosphorpartikel) über denWellenlängenbereichvon 340 nm bis 700 nm aufweist, bei einer Wellenlänge im Bereichvon etwa 600 nm bis etwa 625 nm zumindest etwa 10 % (in der Regelzumindest etwa 20 %) der Intensität aufweisen sollte. Wenn man,gemäß der Verwendunghierin, davon spricht, daß eineLichtemission, z.B. von einer Phosphorzusammensetzung oder einerLED, eine Spitzenemissionswellenlänge bei einer gegebenen Wellenlänge (oderin einem gegebenen Bereich) aufweist, so soll dies so interpretiertwerden, daß eserfordert, daß dieEmissionsintensitätbei der gegebenen Wellenlänge(oder bei einer Wellenlängein dem gegebenen Bereich) zumindest etwa 30 % (in der Regel zumindestetwa 40 %) der größten relativenEmissionsintensitätbeträgt,die bei einer beliebigen Wellenlängeim Bereich von 340 nm bis 700 nm auftritt.
    [0023] DiePraxis der vorliegenden Erfindung verwendet, wenn nichts anderesangegeben ist, herkömmliche Technikeneiner Halbleiterherstellung, -einhäusung, -Beschichtung, herkömmlicheTechniken einer Materialiensynthese und dergleichen, die allesamtunter Fachleuten bekannt sind. Derartige Techniken sind in der Literaturvollständigerklärt.
    [0024] Diefolgenden Beispiele werden dargelegt, um Fachleuten eine vollständige Offenbarungund Beschreibung an die Hand zu geben, wie die hierin offenbartenund beanspruchten Verfah ren durchzuführen und wie die hierin offenbartenund beanspruchten Zusammensetzungen zu verwenden sind. Man bemühte sich, eineGenauigkeit in Bezug auf Zahlen (z.B. Mengen, Temperatur usw.) zugewährleisten,gewisse Fehler und Abweichungen sollten aber berücksichtigt werden. Wenn nichtsanderes angegeben ist, beziehen sich Teileangaben auf das Gewicht,lautet die Temperatur auf Grad Celsius und ist der Druck atmosphärisch odernahezu atmosphärisch.Die Standardtemperatur und der Standarddruck sind als 20°C und 1 Atmosphäre definiert.
    [0025] UnterBezugnahme auf die beigefügtenZeichnungen werden nun im folgenden Ausführungsbeispiele der beschriebenenErfindung beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 ist eine lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 umfaßt eineCyan-LED 102 in Form eines Halbleiterchips. Die Cyan-LED 102 istauf einer Montagebasis-Wärmesenke 104 angeordnet,die in einer in einem Substrat 106 gebildeten Aussparunggetragen ist. Das Substrat 106 weist eine reflektierendeWand 108 zum Lenken von Licht von der lichtemittierendenVorrichtung 100 auf. Die Cyan-LED 102 ist miteiner Phosphorzusammensetzung 110 beschichtet. Kontaktanschlüsse 112a, 112,die benachbart zu dem Substrat 106 sind oder dasselbe tragen,stehen überVerbindungsdrähte 114a, 114 inelektrischer Kommunikation mit den Kontakten der Cyan-LED 102.Die Aussparung in dem Substrat 106 ist mit einer klarenPolymermatrix 116 gefüllt.Eine Kuppellinse 118 ist benachbart zu der Aussparung indem Substrat 106 positioniert, um Licht von der lichtemittierendenVorrichtung 100 zu lenken. In diesem Kontext umfaßt ein Lenkenvon Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung ein Fokussierenund/oder Streuen des Lichts von der Cyan-LED und/oder der Phosphorzusammensetzung.
    [0026] ImGebrauch ist ein Potential überdie Kontaktanschlüsse 112a, 112 angelegt,um überdie aktive Region der Cyan-LED 102 eine Vorspannung anzulegen.Die Cyan-LED 102 emittiert ansprechend auf die Vorspannung über dieaktive Region cyanfarbenes Licht. Das emittierte cyanfarbene Lichtpassiert die Phosphorzusammensetzung 110, und Phosphorpartikelin der Phosphorzusammensetzung absorbieren einen Teil des cyanfarbenenLichts. Die Absorption des cyanfarbenen Lichts durch die Phosphorpartikelführt zueiner Herunterumsetzung (Umwandlung zu einer längeren Wellenlänge) desLichts, wodurch Licht erzeugt wird, das eine längere Wellenlänge aufweistals das cyanfarbene Licht. Die Phosphorpartikel sind ausgewählt, umauf eine Anregung durch das cyanfarbene Licht hin rotes und/oderrot-oranges Licht zu erzeugen. Die lichtemittierende Vorrichtungemittiert somit Licht, das eine Mehrzahl von Wellenlängenkomponentenaufweist, was auf (a) cyanfarbenes Licht, das (nicht absorbiert)die Phosphorschicht passiert, und (b) rotes und/oder rotorangefarbenesLicht, das sich aus einem Herunterumsetzen von phosphorabsorbiertem,durch eine LED emittiertem cyanfarbenem Licht ergibt, zurückzuführen ist.
    [0027] Einweiteres Ausführungsbeispieleiner Vorrichtung gemäß der vorliegendenErfindung ist in 2 veranschaulicht.Eine lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der vorliegendenErfindung umfaßteine Cyan-LED 102 in Form eines Halbleiterchips. Die Cyan-LED 102 istauf einer Montagebasis-Wärmesenke 104 angeordnet,die in einer in einem Substrat 106 gebildeten Aussparunggetragen ist. Das Substrat 106 weist eine reflektierendeWand 108 zum Lenken von Licht von der lichtemittierendenVorrichtung 100 auf. Die Cyan-LED 102 ist miteiner Phosphorzusammensetzung 110 beschichtet. Kontaktanschlüsse 112a, 112b,die benachbart zu dem Substrat 106 sind oder dasselbe tragen,stehen überVerbindungsdrähte 114a, 114b inelektrischer Kommunikation mit den Kontakten der Cyan-LED 102.Die Aussparung in dem Substrat 106 ist mit einer klarenPolymermatrix 116 gefüllt.Eine planare Linse 119 ist benachbart zu der Aussparungin dem Substrat 106 positioniert, um Licht von der lichtemittierendenVorrichtung 100 zu lenken.
    [0028] Dasin 2 veranschaulichteAusführungsbeispielwird zum großenTeil auf dieselbe Weise verwendet wie das in 1 beschriebene Ausführungsbeispiel. Im Gebrauchist ein Potential überdie Kontaktanschlüsse 112a, 112b angelegt,um überdie aktive Region der Cyan-LED 102 eine Vorspannung anzulegen. DieCyan-LED 102 emittiert ansprechend auf die Vorspannung über dieaktive Region cyanfarbenes Licht. Das emittierte cyanfarbene Lichtpassiert die Phosphorzusammensetzung 110, und Phosphorpartikelin der Phosphorzusammensetzung absorbieren einen Teil des cyanfarbenenLichts. Die Absorption des cyanfarbenen Lichts durch die Phosphorpartikelführt zueiner Herunterumsetzung des Lichts, wodurch Licht erzeugt wird, daseine längereWellenlängeaufweist als das cyanfarbene Licht. Die Phosphorpartikel sind ausgewählt, um aufeine Anregung durch das cyanfarbene Licht hin rotes und/oder rot-orangesLicht zu erzeugen. Die lichtemittierende Vorrichtung emittiert somitLicht, das eine Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten aufweist, was auf(a) cyanfarbenes Licht, das (nicht absorbiert) die Phosphorschichtpassiert, und (b) rotes und/oder rot-orangefarbenes Licht, das sichaus einem Herunterumsetzen von phosphorabsorbiertem, durch eineLED emittiertem cyanfarbenem Licht ergibt, zurückzuführen ist.
    [0029] JeglicheCyan-LED, die Licht in dem gewünschtenWellenlängenbereichausgibt, kann potentiell bei einer lichtemittierenden Vorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung verwendet werden. Derartige Cyan-LEDs wurden bereits beschrieben,und Verfahren zum Herstellen des Halbleiterstapels bei der Produktion vonCyan-LEDs sind in der Technik hinreichend bekannt. Die Cyan-LEDist in der Regel eine InGaN-LED, die Licht im Bereich von etwa 490nm bis etwa 505 nm emittiert. Bei manchen Ausführungsbeispielen emittiertdie Cyan-LED Licht im Bereich von etwa 495 nm bis etwa 525 nm. Derexakte Wellenlängenbereichwird durch eine Auswahl von verfügbarenQuellen, gewünschtenFarbattributen der lichtemittierenden Vorrichtung (z.B. der „korreliertenFarbtemperatur" desemittierten weißenLichts), der Wahl der Phosphorzusam mensetzung und dergleichen bestimmt.Angesichts der hierin gegebenen Offenbarung ergeben sich Variationenderartiger Entwurfsparameter aus der üblichen Fachkenntnis.
    [0030] DieCyan-LED ist üblicherweisean einem Substrat angebracht, optional über eine Montagebasis-Wärmesenke.Das Substrat kann ein beliebiges geeignetes Material sein, das für eine(s,n) oder mehrere der Cyan-LED, der Wärmesenke, jeglicher optionalenMontagebasis und/oder der Kontaktanschlüsse eine mechanische Stütze liefert.Die Cyan-LED kann an einem Siliziumcarbid oder an einer anderenMontagebasis angebracht sein. Bei bestimmten Ausführungsbeispielenist die Cyan-LED zu Lichtkollimierungszwecken in einem optischenHohlraum angeordnet. Die Cyan-LED weist einen Halbleiterstapel undKontakte zum Anlegen einer Vorspannung über den Halbleiterstapel auf.Die Kontakte sind üblicherweisemit Kontaktanschlüssendrahtgebondet.
    [0031] Beiden in 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispielenweist die Cyan-LED eine Oberfläche auf,die mit der Phosphorzusammensetzung beschichtet ist. Bei anderenAusführungsbeispielenbefindet sich die Phosphorzusammensetzung anderswo als auf der Cyan-LED-Oberfläche, z.B.auf einer Oberflächeder Linse oder auf einer Oberflächeder reflektierenden Wand des Substrats, vorausgesetzt, daß die Phosphorzusammensetzungpositioniert ist, um Licht von der Cyan-LED zu empfangen. Die Oberfläche, aufder die Phosphorzusammensetzung angeordnet ist, wird hierin alsdie Phosphor aufweisende Oberflächebezeichnet. Die Phosphorzusammensetzung kann mittels beliebigerin der Technik anerkannter Techniken, einschließlich Lackieren, Schleuderbeschichten,Gießen,Einkapseln in einer Matrix oder anhand eines anderen geeigneten Mittelsauf die Phosphor aufweisende Oberfläche aufgebracht werden. DieDicke der Phosphorzusammensetzung auf der Phosphor aufweisendenOberflächeliegt üblicherweiseim Bereich von etwa 15 Mikrometern bis etwa 150 Mikrometern, typischerim Bereich von etwa 20 Mikrometern bis etwa 120 Mikrometern undnoch typischer im Bereich von etwa 25 Mikrometern bis etwa 100 Mikrometern,obwohl bestimmte Ausführungsbeispieleauch außerhalbdieser Bereiche liegen können.Die Phosphorzusammensetzung ist üblicherweiseeine konforme Beschichtung auf der Phosphor aufweisenden Oberfläche. Diekonforme Beschichtung ist eine Beschichtung, die eine gleichmäßige Dickeaufweist, wobei die Dicke um nicht mehr als etwa 20 %, üblicherweise umnicht mehr als etwa 10 %, variiert. Die Phosphorzusammensetzungkann übereinen elektrophoretischen Prozeß,beispielsweise einen Prozeß,der in der US-Patentanmeldung 2002/0187571 oder in der US-PatentanmeldungNr. 10/425,860, die am 28. April 2003 eingereicht wurde, offenbartist, auf die Phosphor aufweisende Oberfläche aufgebracht werden.
    [0032] Beieinem alternativen Ausführungsbeispielumfaßtdie Phosphorzusammensetzung Phosphorpartikel, die in einer klarenPolymermatrix, z.B. einem Harz, die bzw. das die Aussparung in demSubstrat fülltund die Cyan-LED teilweise umgibt, suspendiert sind. Desgleichenkann die Linse aus einem klaren Polymermaterial, in dem Phosphorpartikelsuspendiert sind, hergestellt sein. Eine derartige Linse, die ausdem klaren Polymermaterial mit darin suspendierten Phosphorpartikelnhergestellt ist, ist positioniert, um Licht von der Cyan-LED zuempfangen und um Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung zulenken. Derartige Ausführungsbeispieleweisen in der Regel eine größere räumlicheVariation des Ausgangslichts auf, da die Weglänge des Lichts durch das Polymer üblicherweisevariiert.
    [0033] DiePhosphorzusammensetzung umfaßt üblicherweisePhosphorpartikel und ein Bindematerial, das das Phosphorpartikelauf eine Phosphor aufweisende Oberfläche immobilisiert. Das entsprechendeBindemittel wird unter Bezugnahme auf das zum Beschichten der Phosphoraufweisenden Oberflächeverwendete jeweilige Verfahren ausgewählt. Geeignete Bindemittelwurden in der Technik beschrieben und sind dort bekannt. Siehe beispielsweiseBindemittel, die in der US-Patentschrift Nr. 6,576,488 an Collinset al offenbart sind, welche beispiel hafte Bindemittel offenbart,die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, einschließlich einesorganischen Materials, z.B. ein optisches Kopplungsepoxy, ein optischesKopplungssilikon, ein anorganisches Metalloxid oder Glasfrittenpulver(z.B. ein Glas auf PbO-Basis) oder Sol-Gel. Das Bindematerial kanndurch eine selektive Aufbringung und Kapillarwirkung in die Phosphormatrixeingebracht werden, nachdem die Phosphorpartikel auf die Phosphoraufweisende Oberflächeaufgebracht wurden. Das Bindematerial kann während eines elektrophoretischenAufbringungsprozesses zusammen mit den Phosphorpartikeln auf diePhosphor aufweisende Oberflächeaufgebracht werden. Siehe auch US-Patentschrift Nr. 6,180,029, WIPO-Veröffentlichungsnummer00/33390, die Bindematerialien, klare Polymere und Phosphore zurVerwendung bei Phosphorumwandlungsdioden beschreiben.
    [0034] DiePhosphorpartikel sind so charakterisiert, daß sie zu einem Herunterumsetzenvon cyanfarbenem Licht fähigsind, um rotes und/oder rot-orangefarbenes Licht zu erzeugen. TypischePhosphorpartikel, die sich zur Verwendung bei der Phosphorzusammensetzungeignen, umfassen ein Material, das aus SrS:Eu2+; CaS:Eu2+; CaS:Eu2+, Mn2+; (Zn, Cd)S:Ag+;Mg4GeO5,5F:Mn4+; ZnS:Mn2+ undanderen Phosphormaterialien ausgewählt ist, die auf eine Anregungmit cyanfarbenem Licht von einer Cyan-LED hin, wie sie hierin beschrieben wurde,Emissionsspektren im Rot- oder rot-orangefarbenen Bereich des sichtbarenSpektrums aufweisen. Die Phosphorpartikel weisen üblicherweiseeine Spitzenemissionswellenlängeim Bereich von etwa 590 nm bis etwa 650 nm auf. Bei bestimmten Ausführungsbeispielenweisen die Phosphorpartikel eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereichvon etwa 620 nm bis etwa 650 nm auf, üblicherweise im Bereich vonetwa 625 nm bis etwa 645 nm, noch typischer im Bereich von etwa630 nm bis etwa 640 nm. Bei manchen Ausführungsbeispielen weisen diePhosphorpartikel eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich von etwa 590nm bis etwa 625 nm auf, typischerweise im Bereich von etwa 60 nmbis etwa 615 nm.
    [0035] Beimanchen Ausführungsbeispielenemittieren die Phosphorpartikel Licht mit einer Wellenlänge im Bereichvon etwa 590 nm bis etwa 650 nm, typischerweise im Bereich von etwa600 nm bis etwa 640 nm, noch typischer im Bereich von etwa 610 nmbis etwa 630 nm. Der genaue Wellenlängenbereich wird durch eineAuswahl von verfügbarenQuellen von Phosphoren, gewünschtenFarbattributen der lichtemittierenden Vorrichtung (z.B. der „korreliertenFarbtemperatur" desemittierten weißenLichts), der Wahl der LED und dergleichen bestimmt. Angesichts derhierin gegebenen Offenbarung ergeben sich Variationen derartigerEntwurfsparameter aus der üblichenFachkenntnis.
    [0036] DiePhosphorpartikel können üblicherweisein einer Palette von Partikelgrößen erhaltenwerden. Bei manchen Ausführungsbeispielenliegt der mittlere Partikeldurchmesser der Phosphorpartikel im Bereichvon 2–5Mikrometern. Größere Phosphorpartikelneigen dazu, Licht auf effizientere Weise zu emittieren; mit zunehmenderGröße wirdes jedoch schwieriger, gleichmäßige Beschichtungenvon Phosphorpartikeln zu erhalten. Verfahren einer lektrophoretischenAufbringung werden bei größeren Phosphorpartikelnerfolgreich eingesetzt, z.B. bei solchen, die einen mittleren Partikeldurchmesserim Bereich von etwa 13 Mikrometern bis etwa 20 Mikrometern und eind90 im Bereich von etwa 30 Mikrometern bisetwa 45 Mikrometern aufweisen, wobei sich d90 aufdie Größe bezieht,bei der 90 Prozent der Partikel kleiner sind als die angegebeneGröße.
    [0037] Phosphorpartikelfür bestimmteAusführungsbeispielesind von Phosphor Technology, Ltd. (Essex, England) erhältlich.Ein von dieser Quelle erhältlichesgeeignetes Phosphormaterial ist Strontiumsulfid: Europium (SrS:Eu)(Teilenummer: HL63/S-Dx). Dieses Phosphormaterial weist die nachfolgendgezeigte Partikelgrößenverteilung(wie sie durch einen Coulter-Zählermit einer 50-Mikrometer-Apertur gemessen wurde) auf:
    [0038] DiesesPhosphormaterial weist eine Emissionswellenlängenspitze bei 615 nm und eineAnregungswellenlängenspitzeim Bereich von etwa 460 bis etwa 490 nm auf. Von dieser und weiterenhandelsüblichen Quellenkönnenauch andere geeignete Phosphore zur Verwendung bei Vorrichtungengemäß der vorliegendenErfindung erhalten werden. Die Herstellung von Phosphoren ist inder Literatur beschrieben, und dementsprechend können angesichts der hieringegebenen Offenbarung geeignete Phosphore durch Fachleute hergestelltwerden.
    [0039] Allehierin erwähntenPatentschriften, Patentanmeldungen und Veröffentlichungen sind hiermitin ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in das vorliegende Dokumentaufgenommen.
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] Lichtemittierende Vorrichtung (100),die eine Cyan-LED (102) und eine Phosphorzusammensetzung (110),die positioniert ist, um Licht von der Cyan-LED zu empfangen, aufweist,wobei die Phosphorzusammensetzung in der Lage ist, Licht von derCyan-LED zu absorbieren und rotes Licht zu emittieren.
    [2] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß Anspruch1, wobei die Vorrichtung eine weißes Licht emittierende Vorrichtungist.
    [3] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß Anspruch1 oder 2, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) Lichtmit einer Wellenlängeim Bereich von etwa 600 bis etwa 650 nm emittiert.
    [4] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) eineauf einer Oberflächeder Cyan-LED (102) angeordnete konforme Beschichtung ist.
    [5] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß Anspruch4, bei der die konforme Beschichtung zwischen etwa 15 Mikrometernund etwa 150 Mikrometern dick ist.
    [6] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß einemder Ansprüche1 bis 5, bei der die Cyan-LED (102) in einer in einem Substrat(106) gebildeten Aussparung angeordnet ist und die Phosphorzusammensetzung (110)auf einer Oberflächedes Substrats angeordnet ist, wobei die Oberfläche reflektierend ist.
    [7] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß Anspruch6, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) eine klarePolymermatrix (116) aufweist, in der Phosphorpartikel suspendiertsind, wobei die klare Polymermatrix in der Aussparung um die Cyan-LED(102) herum angeordnet ist.
    [8] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß einemder Ansprüche1 bis 7, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) aufeiner Oberflächeeiner Linse (118, 119) angeordnet ist, die benachbartzu der Cyan-LED (102) positioniert ist.
    [9] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß einemder Ansprüche1 bis 8, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) eineklare Polymermatrix (116) aufweist, in der Phosphorpartikelsuspendiert sind, wobei die klare Polymermatrix als Linse geformtist, wobei die klare Polymermatrix positioniert ist, um Licht vonder Cyan-LED (102)zu empfangen und um Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung(100) zu lenken.
    [10] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß einemder Ansprüche1 bis 9, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) einMaterial umfaßt,das aus SrS:Eu2+; CaS:Eu2+;CaS:Eu2+, Mn2+;(Zn, Cd)S:Ag+; Mg4GeO5,5F:Mn4+; und ZnS:Mn2+ ausgewähltist.
    [11] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß Anspruch10, bei der die Phosphorzusammensetzung ein Material umfaßt, dasaus SrS:Eu2+ und CaS:Eu2+ ausgewählt ist.
    [12] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß Anspruch10 oder 11, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) einMaterial umfaßt,das aus CaS:Eu2+, Mn2+ und(Zn, Cd)S:Ag+ ausgewählt ist.
    [13] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß einemder Ansprüche10 bis 12, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) einMaterial umfaßt,das aus Mg4GeO5,5F:Mn4+; und ZnS:Mn2+ ausgewählt ist.
    [14] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß einemder Ansprüche1 bis 13, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) eineSpitzenemissionswellenlängeim Bereich von etwa 620 nm bis etwa 650 nm aufweist.
    [15] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß einemder Ansprüche1 bis 13, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) eineSpitzenemissionswellenlängeim Bereich von etwa 600 nm bis etwa 625 nm aufweist.
    [16] Lichtemittierende Vorrichtung (100) gemäß einemder Ansprüche1 bis 15, bei der die Phosphorzusammensetzung (110) Phosphorpartikelumfaßt,die einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von etwa 13 bisetwa 20 Mikrometern aufweisen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2005019997A|2005-01-20|
    US7075225B2|2006-07-11|
    US20040263073A1|2004-12-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-01-20| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-10-05| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: AVAGO TECHNOLOGIES ECBU IP (SINGAPORE) PTE. LTD., |
    2007-03-08| 8131| Rejection|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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