BR9710792B1 - dispositivo de emissão de luz, dispositivo de exibição de led e diodo emissor de luz. - Google Patents

dispositivo de emissão de luz, dispositivo de exibição de led e diodo emissor de luz. Download PDF

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Yoshinori Shimizu
Kensho Sakano
Yasunobu Noguchi
Toshio Moriguchi
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Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVODE EMISSÃO DE LUZ, DISPOSITIVO DE EXIBIÇÃO DE LED E DIODOEMISSOR DE LUZ".
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
(Campo da Invenção)
A presente invenção refere-se a um diodo emissor de luz usadoem um display de LED1 uma fonte de luz de fundo, um sinal de trânsito, umsinal de ferrovia, uma chave de iluminação, um indicador, etc. Mais particu-larmente, ela refere-se a um dispositivo de emissão de luz (LED) que com-preende uma substância fosforescente, o qual converte o comprimento deonda de luz emitida por um componente de emissão de luz e emite luz, e umdispositivo de exibição usando o dispositivo de emissão de luz.(Descrição da Técnica Relacionada)
Um diodo emissor de luz é compacto e emite luz de cor claracom alta eficiência. Ele também está livre de um problema tal como queimae tem boa característica de acionamento inicial, alta resistência à vibração edurabilidade para suportar operações repetidas de liga/desliga, por causa deseu elemento semicondutor. Assim, ele foi amplamente usado em aplicaçõescomo indicadores variados e fontes de luz variadas. Recentemente, diodos emissores de luz para cores RBG (vermelho, verde e azul) tendo uma Iumi-nância ultra-alta e alta eficiência foram desenvolvidos, e displays de LED detela grande usando esses diodos emissores de luz foram colocados em uso.O display de LED pode ser operado com menos potência e tem característi-cas boas tais como peso leve e vida útil longa, e, portanto, espera-se que seja mais amplamente usado no futuro.
Recentemente, foram feitas várias tentativas de se fazer fontesde luz branca, usando diodos emissores de luz. Devido ao diodo emissor deluz ter um espectro de emissão favorável para gerar luz monocromática, aconfecção de uma fonte de luz para luz branca requer dispor três componen-tes de emissão de luz de R, G e B próximos uns dos outros enquanto se di-funde e mistura a luz emitida por eles. Quando da geração da luz brancacom um arranjo como esse, tem sido um problema o fato da luz branca dotom desejado não poder ser gerada devido a variações no tom, luminância eoutros fatores do componente de emissão de luz. Também, quando os com-ponentes de emissão de luz são feitos de materiais diferentes, a energia elé-trica requerida para o acionamento difere de um diodo emissor de luz para ooutro, tornando necessário aplicar voltagens diferentes aos componentes deemissão de luz, o que leva a um circuito de acionamento complexo. Maisainda, devido aos componentes de emissão de luz serem componentes deemissão de luz semicondutores, o tom de cor está sujeito a variações devidoà diferença de características de temperatura, mudanças cronológicas e am-biente operacional, ou uma não uniformidade de cor pode ser causada devi-do a uma falha na mistura de modo uniforme da luz emitida pelos compo-nentes de emissão de luz. Assim, os diodos emissores de luz são eficazescomo dispositivos de emissão de luz para geração de cores individuais, ape-sar de uma fonte de luz satisfatória capaz de emitir luz branca pelo uso decomponentes de emissão de luz não ter sido obtida até agora.
De modo a resolver esses problemas, o presente requerentedesenvolveu previamente diodos emissores de luz os quais convertem a corda luz, a qual é emitida pelos componentes de emissão de luz, por meio deum material fluorescente mostrado na Patente Japonesa Kokai No. 5-152609, 7-99345, 7-176794 e 8-8614. Os diodos emissores de luz mostra-dos nessas publicações são tais que, pelo uso de componentes de emissãode luz de um tipo, são capazes de gerar luz de cor branca e de outras cores,e são constituídos como se segue.
O diodo emissor de luz mostrado nas publicações acima sãofeitos pela montagem de um componente de emissão de luz, que tem umespectro de emissão de alta energia de camada de emissão de luz, em uminvólucro provido na ponta de uma armação de fio, e tendo um material fluo-rescente que absorve a luz emitida pelo componente de emissão de luz eemite luz de um comprimento de onda diferente daquele da luz absorvida(conversão de comprimento de onda), contido em um molde de resina quecobre o componente de emissão de luz.
O diodo emissor de luz mostrado como descrito acima capaz deemitir luz branca pela mistura da luz de uma pluralidade de fontes pode serfeito usando-se um componente de emissão de luz capaz de emitir luz azul emoldando o componente de emissão de luz com uma resina que inclui ummaterial fluorescente que absorve a luz emitida pelo diodo emissor de luzazul e emite luz amarelada.
Contudo, os diodos emissores de luz convencionais têm proble-mas tais como deterioração do material fluorescente levando a um desvio dotom da cor e ao escurecimento do material fluorescente, resultando em umaeficiência diminuída de extração de luz. O escurecimento refere-se aqui, nocaso de uso de um material fluorescente inorgânico, tal como um materialfluorescente de (Cd1Zn)S, por exemplo, à parte dos elementos de metal queconstituem o material fluorescente se precipitarem ou mudarem suas propri-edades que levam à coloração ou, no caso de se usar um material fluores-cente orgânico, a coloração devido à quebra de ligação dupla na molécula.Especialmente quando um componente de emissão de luz feito de um semi-condutor tendo um espectro de emissão de alta energia é usado para melho-rar a eficiência de conversão do material fluorescente (isto é, a energia deluz emitida pelo semicondutor é aumentada e o número de fótons tendo e-nergias acima de um limite que podem ser absorvidos pelo material fluores-cente aumenta, resultando em mais luz sendo absorvida), ou a quantidadede consumo de material fluorescente é diminuída (isto é o material fluores-cente é irradiado com uma energia relativamente mais alta), a energia de luzabsorvida pelo material fluorescente inevitavelmente aumenta, resultandoem uma degradação mais significativa do material fluorescente. O uso docomponente de emissão de luz com intensidade mais alta de emissão de luzpor um período de tempo estendido causa ainda uma degradação mais sig-nificativa do material fluorescente.
Também, o material fluorescente provido nas vizinhanças de umcomponente de emissão de luz pode estar exposto a uma alta temperatura,tal como a temperatura elevada do componente de emissão de luz e o calortransmitido do ambiente externo (por exemplo, luz do sol no caso do disposi-tivo ser usado em ambientes externos).Ainda, alguns materiais fluorescentes estão sujeitos a uma dete-rioração acelerada devido à combinação de umidade introduzida do exteriorou introduzida durante o processo de produção, de luz e calor transmitidosdo componente de emissão de luz.
Quando se trata de um corante orgânico de propriedade iônica,o campo elétrico de corrente contínua nas vizinhanças do chip pode causareletroforese, resultando em uma mudança no tom da cor.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Assim, um objeto da presente invenção é resolver os problemasdescritos acima e prover um dispositivo de emissão de luz que experimenteapenas graus extremamente baixos de deterioração na intensidade de emis-são de luz, eficácia luminosa de luz e desvio de cor por um longo tempo deuso com alta luminância.
O presente requerente completou a presente invenção atravésde pesquisas baseadas na hipótese de que um dispositivo de emissão de luztendo um componente de emissão de luz e um material fluorescente deve seadequar às seguintes exigências para que se obtenha o objeto mencionadoacima.
(1) O componente de emissão de luz deve ser capaz de emitirluz de alta luminância com uma característica de emissão de luz que sejaestável por um longo tempo de uso.
(2) O material fluorescente sendo provido nas vizinhanças docomponente de emissão de luz de alta luminância deve mostrar uma resis-tência excelente contra luz e calor, de modo que as propriedades do mesmonão mudem mesmo quando usado por um período de tempo estendido en-quanto é exposto a uma luz de alta intensidade emitida pelo componente deemissão de luz (particularmente, o material fluorescente provido nas vizi-nhanças do componente de emissão de luz é exposto a uma luz de uma in-tensidade de radiação tão alta quanto cerca de 30 a 40 vezes àquela da luzdo sol, de acordo com a estimativa, e é requerido que tenha mais durabilida-de contra luz conforme o componente de emissão de luz de alta luminânciaé usado).(3) Com respeito à relação com o componente de emissão deluz, o material fluorescente deve ser capaz de absorver com alta eficiência àluz de alta monocromaticidade emitida pelo componente de emissão de luz eemitindo luz de um comprimento de onda diferente daquele da luz emitidapelo componente de emissão de luz.
Assim, a presente invenção provê um dispositivo de emissão deluz, que compreende um componente de emissão de luz e uma substânciafosforescente, capaz de absorver uma parte da luz emitida pelo componentede emissão de luz e emitindo luz de comprimento de onda diferente daqueleda luz absorvida; em que o referido componente de emissão de luz compre-ende um semicondutor de composto de nitreto representado pela fórmula!IniGajAIkN1 (onde 0 < i, 0 < j, 0<kei + j + k=1)ea referida substância fos-forescente contém um material fluorescente de granada compreendendopelo menos um elemento selecionado a partir do grupo que consiste em Y,Lu, Sc, La, Gd e Sm, e pelo menos um elemento selecionado a partir dogrupo que consiste em Al, Ga e In, e sendo ativado com cério.
O semicondutor de composto de nitreto (genericamente repre-sentado pela fórmula química IniGajAIkN, onde 0 < i, 0 < j, 0<kei+j + k =1, mencionada acima, contém vários materiais, incluindo InGaN e GaN, do-pados com várias impurezas.
A substância fosforescente mencionada acima contém váriosmateriais definidos como descrito acima, incluindo YaAI5O^iCe eGd3ln5012:Ce.
Devido ao fato do dispositivo de emissão de luz da presente in-venção usar o componente de emissão de luz feito de um semicondutor decomposto de nitreto capaz de emitir luz com alta luminância, o dispositivo deemissão de luz é capaz de emitir luz com alta luminância. Também, a subs-tância fosforescente usada no dispositivo de emissão de luz tem excelenteresistência contra luz, de modo que as propriedades fluorescentes da mes-ma experimentam menos mudança mesmo quando usada por um períodode tempo estendido, enquanto sendo exposta à luz de alta intensidade. Issotorna possível reduzir a degradação de características durante um períodode uso longo e reduzir a deterioração devido à luz de alta intensidade emiti-da pelo componente de emissão de luz, bem como luz externa (luz do sol,incluindo luz ultravioleta, etc.) durante um uso ao ar livre, desse modo pro-vendo um dispositivo de emissão de luz que experimenta um desvio de corextremamente menor e menor diminuição de luminância. O dispositivo deemissão de luz da presente invenção também pode ser usado em aplicaçõesque requeiram velocidades de resposta tão altas quanto 120 nseg., por e-xemplo, porque a substância fosforescente usada aqui permite uma Iumi-nescência residual apenas por um período de tempo curto.
A substância fosforescente usada no diodo emissor de luz dapresente invenção preferencialmente contém um material fluorescente deítrio - alumínio - granada que contém Y e Al, o qual permite aumentar a lumi-nância do dispositivo de emissão de luz.
No dispositivo de emissão de luz da presente invenção, a subs-tância fosforescente pode ser um material fluorescente representado poruma fórmula geral (Rei-rSmrMAh-sGas^O^Ce, onde 0<r<1e0<s<1eRe é pelo menos um selecionado dentre Y e Gd, caso esse em que boascaracterísticas podem ser obtidas de modo similar ao caso em que o materi-al fluorescente de ítrio - alumínio - granada é usado.
Também no dispositivo de emissão de luz da presente invenção,é preferível, com a finalidade de reduzir a dependência da temperatura dascaracterísticas de emissão de luz (comprimento de onda de luz emitida, in-tensidade da emissão de luz, etc.), usar um material fluorescente represen-tado por uma fórmula geral (Y1.p.CKGdpCeqSmr)3(AI1.sGas)50i2 como a subs-tância fosforescente, onde 0 < ρ < 0,8, 0,003 < q < 0,2, 0,0003 < r < 0,08 e 0< s < 1.
Também no dispositivo de emissão de luz da presente invenção,a substância fosforescente pode compreender dois ou mais materiais fluo-rescentes de ítrio - alumínio - granada, ativados com cério, de composiçõesdiferentes incluindo Y e Al. Com esta configuração, a luz de cor desejadapode ser emitida pelo controle do espectro de emissão da substância fosfo-rescente de acordo com a propriedade (comprimento de onda de luz emitida)do componente de emissão de luz.
Ainda no dispositivo de emissão de luz da presente invenção, demodo a se ter uma luz de comprimento de onda específico emitida pelo dis-positivo de emissão de luz, é preferível que a substância fosforescente con-tenha dois ou mais materiais fluorescentes de composições diferentes repre-sentadas pela fórmula geral (Rei.rSmr)3(AI1.sGas)50i2:Ce, onde 0 < r < 1 e 0< s < 1 e Re é pelo menos um selecionado dentre Y e Gd.
Também no dispositivo de emissão de luz da presente invenção,de modo a controlar o comprimento de onda de luz emitida, a substânciafosforescente pode conter um primeiro material fluorescente representadopela fórmula geral Y3(Ali.sGas)50i2:Ce e um segundo material fluorescenterepresentado pela fórmula geral Re3AI5O12ICe, onde 0 < s < 1 e Re é pelomenos um selecionado dentre Y, Gd e La.
Também no dispositivo de emissão de luz da presente invenção,de modo a controlar o comprimento de onda de luz emitida, a substânciafosforescente pode ser um material fluorescente de ítrio - alumínio - granadacontendo um primeiro material fluorescente e um segundo material fluores-cente, com partes diferentes de cada ítrio sendo substituídas por gadolínio.
Ainda no dispositivo de emissão de luz da presente invenção, épreferível que o pico de emissão principal do componente de emissão de luzseja regulado na faixa entre 400 nm e 530 nm, e o comprimento de onda deemissão principal da substância fosforescente seja regulado para ser maislongo do que o pico de emissão principal do componente de emissão de luz.Isso torna possível eficientemente emitir luz branca.
Ainda no dispositivo de emissão de luz da presente invenção, épreferível que a camada de emissão de luz do componente de emissão deluz contenha um semicondutor de nitreto de gálio o qual contenha In, e asubstância fosforescente seja um material fluorescente de ítrio - alumínio -granada, onde uma parte do Al é substituída por Ga, de modo que a propor-ção de Ga:AI esteja na faixa de 1:1 a 4:6 e uma parte do Y seja substituídapor Gd, de modo que a proporção de Y:Gd esteja na faixa de 4:1 a 2:3. Oespectro de absorção da substância fosforescente, o qual é controlado comodescrito acima, mostra boa concordância com aquele de luz emitida pelocomponente de emissão de luz, o qual contém o semicondutor de nitreto degálio, incluindo In como a camada de emissão de luz, e é capaz de melhorara eficiência de conversão (eficácia luminosa de luz). Também a luz, gerada pela mistura de luz azul emitida pelo componente de emissão de luz e luzfluorescente do material fluorescente, é uma luz branca de boa interpretaçãode cor e, nesse sentido, um dispositivo de emissão de luz excelente podeser provido.
O dispositivo de emissão de luz de acordo com uma realização da presente invenção compreende uma placa de guia óptica substancial-mente retangular provida com o componente de emissão de luz montadosobre uma face lateral da mesma via a substância fosforescente e cujas su-perfícies da mesma exceto por uma superfície principal são substancialmen-te cobertas com um material reflexivo, onde a luz emitida pelo componentede emissão de luz é transformada em luz plana pela substância fosforescen-te e pela placa de guia óptica para ser extraída da superfície principal daplaca de guia óptica.
O dispositivo de emissão de luz de acordo com uma outra reali-zação da presente invenção tem uma placa de guia óptica substancialmente retangular, a qual é provida com o componente de emissão de luz montadosobre uma face lateral da mesma e a substância fosforescente instalado emuma superfície principal com as superfícies da mesma e exceto pela superfí-cie principal a ser substancialmente coberta com um material reflexivo, ondea luz emitida pelo componente de emissão de luz é transformada em luz plana pela placa de guia óptica e a substância fosforescente, para ser umasaída da superfície principal da placa de guia óptica.
O dispositivo de exibição de LED de acordo com a presente in-venção tem um dispositivo de exibição de LED que compreende os dispositi-vos de emissão de luz da presente invenção dispostos em uma matriz e umcircuito de acionamento o qual aciona o dispositivo de exibição de LED deacordo com um dado de exibição, o qual é introduzido nele. Esta configura-ção torna possível prover um dispositivo de exibição de LED de preço relati-vãmente baixo, o qual é capaz de uma exibição de alta definição com menosnão uniformidade de cor devido ao ângulo de visão.
O diodo emissor de luz de acordo com uma realização da pre-sente invenção compreende:
um fio de montagem que tem um invólucro e um fio;
um chip de LED montado no invólucro do fio de montagem comum dos eletrodos sendo eletricamente conectado ao fio de montagem;
um material de revestimento transparente preenchendo o invólu-cro para cobrir o chip de LED; e
um diodo emissor de luz que tem um material de moldagem oqual cobre o chip de LED coberto pelo material de revestimento incluindo oinvólucro do fio de montagem, o fio interno e um outro eletrodo do chip deLED, onde
o chip de LED é um semicondutor de composto de nitreto e o material de revestimento contém pelo menos um elemento selecionado apartir do grupo que consiste em Y, Lu, Sc, La, Gd e Sm, pelo menos um e-Iemento selecionado a partir do grupo que consiste em Al, Ga e In, e umasubstância fosforescente feita de material fluorescente de granada ativadocom cério.
A substância fosforescente usada no diodo emissor de luz dapresente invenção preferencialmente contém um material fluorescente deítrio - alumínio - granada que contém Y e Al.
No diodo emissor de luz da presente invenção, a substância fos-forescente pode ser um material fluorescente representado por uma fórmula geral (Rei-rSmr)3(Ali-sGas)50i2:Ce, onde 0<r<1e0<s<1eReé pelomenos um selecionado dentre Y e Gd.
Também no diodo emissor de luz da presente invenção, o mate-rial fluorescente representado por uma fórmula geral (Y1.pK,.rGdpCeqSmr)3(AI1.sGas)50i2 pode ser usado como a substância fosforescente, onde 0 < ρ < 0,8, 0,003 < q < 0,2, 0,0003 < r < 0,08 e 0 < s < 1.
No diodo emissor de luz da presente invenção, a substância fos-forescente preferencialmente contém dois ou mais materiais fluorescentesde ítrio - alumínio - granada, ativados com cério, de composições diferentesincluindo Y e Al, de modo a controlar a luz emitida para um comprimento deonda desejado.
No diodo emissor de luz da presente invenção, de modo similar,dois ou mais materiais fluorescentes de composições diferentes representa-dos por uma fórmula geral (Re1.rSmr)3(AI1.sGas)50i2:Ce, onde 0 < r < 1 e 0 <s < 1 e Re é pelo menos um selecionado dentre Y e Gd podem ser usadoscomo a substância fosforescente de modo a controlar a luz emitida para umcomprimento de onda desejado.
No diodo emissor de luz da presente invenção, de modo similar,um primeiro material fluorescente representado por uma fórmula geral Y3(AIi_sGas)50i2:Ce e um segundo material fluorescente representado por umafórmula geral Re3AI5OiaiCe podem ser usados como a substância fosfores-cente, onde 0 < s < 1 eReé pelo menos um selecionado dentre Y, Ga e La,de modo a controlar a luz emitida para um comprimento de onda desejado.
No diodo emissor de luz da presente invenção, de modo similar,um material fluorescente de ítrio - alumínio - granada, um primeiro materialfluorescente e um segundo material fluorescente podem ser usados, onde aparte do ítrio nos primeiro e segundo materiais fluorescentes é substituídacom gadolínio em diferentes graus de substituição como a substância fosfo-rescente, de modo a controlar a luz emitida para um comprimento de ondadesejado.
Genericamente, um material fluorescente o qual absorve luz deum comprimento de onda curto e emite luz de um comprimento de onda Ion-go tem uma eficiência mais alta do que um material fluorescente que absor-ve luz de um comprimento de onda longo e emite luz de um comprimento deonda curto. É preferível usar um componente de emissão de luz o qual emiteluz visível do que um componente de emissão de luz que emite luz ultravio-leta que degrada a resina (material de moldagem, material de revestimento,etc.). Assim, para o diodo emissor de luz da presente invenção, com a finali-dade de melhorar a eficácia luminosa de luz e assegurar uma vida útil longa,é preferível que o pico de emissão principal do componente de emissão deluz seja regulado em uma faixa de onda de comprimento de onda relativa-mente curto de 400 nm a 530 nm na região de luz visível, e o comprimentode onda de emissão principal da substância fosforescente seja regulado pa-ra ser mais longo do que o pico de emissão principal do componente de e- missão de luz. Com este arranjo, devido à luz convertida pelo material fluo-rescente ter um comprimento de onda mais longo do que a luz emitida pelocomponente de emissão de luz, ele não será absorvido pelo componente deemissão de luz mesmo quando o componente de emissão de luz estiver ir-radiado com luz que foi refletida e convertida pelo material fluorescente (uma vez que a energia da luz convertida é menor do que a energia de banda pro-ibida). Assim, a luz que foi refletida pelo material fluorescente ou similar érefletida pelo invólucro onde o componente de emissão de luz é montado,tornando possível uma eficácia luminosa mais alta.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 é uma vista esquemática em corte de um diodo emis-sor de luz do tipo de condutor de acordo com a realização da presente in-venção.
A Figura 2 é uma vista esquemática em corte de um diodo emis-sor de luz do tipo de ponta de acordo com a realização da presente inven- ção.
A Figura 3A é um gráfico que mostra o espectro de excitação domaterial fluorescente de granada ativado por cério usado na primeira reali-zação da presente invenção.
A Figura 3B é um gráfico que mostra o espectro de emissão do material fluorescente de granada ativado por cério usado na primeira reali-zação da presente invenção.
A Figura 4 é um gráfico que mostra o espectro de emissão dodiodo emissor de luz da primeira realização da presente invenção.
A Figura 5A é um gráfico que mostra o espectro de excitação domaterial fluorescente de ítrio - alumínio - granada ativado por cério usado nasegunda realização da presente invenção.
A Figura 5B é um gráfico que mostra o espectro de emissão domaterial fluorescente de ítrio - alumínio - granada ativado por cério usado nasegunda realização da presente invenção.
A Figura 6 mostra o diagrama de cromaticidade de luz emitidapelo diodo emissor de luz da segunda realização, enquanto os pontos AeBindicam as cores de luz emitidas pelo componente de emissão de luz e ospontos CeD indicam as cores de luz emitidas pelos dois tipos de substân-cias fosforescentes.
A Figura 7 é uma vista esquemática em corte da fonte de luzplana de acordo com uma outra realização da presente invenção.
A Figura 8 é uma vista esquemática em corte de uma outra fontede luz plana diferente daquela da Figura 7.
A Figura 9 é uma vista esquemática em corte de uma outra fontede luz plana diferente daquelas da Figura 7 e da Figura 8.
A Figura 10 é um diagrama de blocos 10 de um dispositivo deexibição, o qual é uma aplicação da presente invenção.
A Figura 11 é uma vista em plano do dispositivo de exibição deLED do dispositivo de exibição da Figura 10.
A Figura 12 é uma vista em plano do dispositivo de exibição deLED onde um pixel é constituído por quatro diodos emissores de luz, incluin-do o diodo emissor de luz da presente invenção e aqueles emitindo coresRGB.
A Figura 13A mostra os resultados do ensaio de vida duráveldos diodos emissores de luz do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 1,mostrando os resultados a 25°C, e a Figura 13B mostra os resultados doensaio de vida durável dos diodos emissores de luz do Exemplo 1 e do E-xemplo Comparativo 1, mostrando os resultados a 60°C e a 90% de U.R.(Umidade Relativa)..
A Figura 14A mostra os resultados do ensaio de climatização doExemplo 9 e do Exemplo Comparativo 2, que mostra a mudança de relaçãode retenção de luminância com o tempo, e a Figura 14B mostra os resulta-dos do Exemplo 9 e do Exemplo Comparativo 2 mostrando o tom de cor an-tes e depois do teste.A Figura 15A mostra os resultados do ensaio de confiabilidadedo Exemplo 9 e do Exemplo Comparativo 2 mostrando a relação entre a re-lação de retenção de luminância e tempo, e a Figura 15B é um gráfico quemostra a relação entre o tom de cor e o tempo.
A Figura 16 é um diagrama de cromaticidade que mostra a faixade tom de cor que pode ser obtida com um diodo emissor de luz que combi-na os materiais fluorescentes mostrados na Tabela 1 e o LED azul que temum comprimento de onda de pico em 465 nm.
A Figura 17 é um diagrama de cromaticidade que mostra a mu- dança de tom de cor quando a concentração de material fluorescente é mu-dada no diodo emissor de luz que combina os materiais fluorescentes mos-trados na Tabela 1 e o LED azul que tem um comprimento de onda de picoem 465 nm.
A Figura 18A mostra o espectro de emissão da substância fosfo- rescente (Y0,6Gd0,4)3Al5Oi2:Ce do Exemplo 18A.
A Figura 18B mostra o espectro de emissão do componente deemissão de luz do Exemplo 18B tendo o comprimento de onda de pico deemissão de 460 nm.
A Figura 18C mostra o espectro de emissão do diodo emissor deluz do Exemplo 2.
A Figura 19A mostra o espectro de emissão da substância fosfo-rescente (Yo,2Gdo,8)3Al50i2:Ce do Exemplo 5.
A Figura 19B mostra o espectro de emissão do componente deemissão de luz do Exemplo 5 tendo o comprimento de onda de pico de e- missão de 450 nm.
A Figura 19C mostra o espectro de emissão do diodo emissor deluz do Exemplo 5.
A Figura 20A mostra o espectro de emissão da substância fosfo-rescente YsAI5O^Ce do Exemplo 6.
A Figura 20B mostra o espectro de emissão do componente deemissão de luz do Exemplo 6 tendo o comprimento de onda de pico de e-missão de 450 nm.A Figura 20C mostra o espectro de emissão do diodo emissor deluz do Exemplo 6.
A Figura 21A mostra o espectro de emissão da substância fosfo-rescente Y3(AI0,5Ga0,5)5Oi2:Ce da sétima realização da presente invenção.
A Figura 21B mostra o espectro de emissão do componente deemissão de luz do Exemplo 7 tendo o comprimento de onda de pico de e-missão de 450 nm.
A Figura 21C mostra o espectro de emissão do diodo emissor deluz do Exemplo 7.
A Figura 22A mostra o espectro de emissão da substância fosfo-rescente (Yo,8Gdo,2)3Al50i2:Ce do Exemplo 11.
A Figura 22B mostra o espectro de emissão da substância fosfo-rescente (Yo^Gdo,6)3AI50i2:Ce do Exemplo 11.
A Figura 22C mostra o espectro de emissão do componente deemissão de luz do Exemplo 11 que tem o comprimento de onda de pico deemissão de 470 nm.
A Figura 23 mostra o espectro de emissão do diodo emissor deluz do Exemplo 11.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS
Com referência às figuras em anexo, as realizações preferidasda presente invenção serão descritas abaixo.
Um diodo emissor de luz 100 da Figura 1 é um diodo emissor deluz do tipo de condutor que tem um fio de montagem 105 e um fio interno106, onde um componente de emissão de luz 102 é instalado em um invólu-cro 105a do fio de montagem 105, e o invólucro 105a é preenchido com umaresina de revestimento 101, a qual contém uma substância fosforescenteespecífica para cobrir o componente de emissão de luz 102 e é moldado naresina. Um eletrodo η e um eletrodo ρ do componente de emissão de luz 102são conectados ao fio de montagem 105 e ao fio interno 106, respectiva-mente, por meio de fios 103.
No diodo emissor de luz constituído como descrito acima, parteda luz emitida pelo componente de emissão de luz (chip de LED) 102 (a par-tir deste ponto referido como luz de LED) excita a substância fosforescentecontida na resina de revestimento 101 para gerar a luz fluorescente tendoum comprimento de onda diferente daquele da luz de LED1 de modo que aluz fluorescente emitida pela substância fosforescente e a luz de LED a qual é extraída sem contribuir para a excitação da substância fosforescente sãomisturadas e extraídas. Como resultado, o diodo emissor de luz 100 tambémextrai luz tendo um comprimento de onda diferente daquele da luz de LEDemitida pelo componente de emissão de luz 102.
A Figura 2 mostra um diodo emissor de luz do tipo chip, onde odiodo emissor de luz (chip de LED) 202 é instalado em um recesso de uminvólucro 204, o qual é preenchido com um material de revestimento, o qualcontém uma substância fosforescente específica para formar um revestimen-to 201. O componente de emissão de luz 202 é fixado usando-se uma resinaepóxi ou similar, a qual contém Ag, por exemplo, e um eletrodo η e um ele-trodo ρ do componente de emissão de luz 202 são conectados a terminaisde metal 205 instalados no invólucro 204 por meio de fios condutores 203.No diodo emissor de luz do tipo chip constituído como descrito acima, demodo similar ao diodo emissor de luz do tipo de condutor da Figura 1, a luzfluorescente emitida pela substância fosforescente e a luz de LED, a qual étransmitida sem ser absorvida pela substância fosforescente, são misturadase extraídas, de modo que o diodo emissor de luz 200 também extraia luztendo um comprimento de onda diferente daquele da luz de LED emitida pe-lo componente de emissão de luz 202.
O diodo emissor de luz contendo a substância fosforescente como descrito acima tem as características a seguir.
1. A luz emitida por um componente de emissão de luz (LED) éusualmente emitida através de um eletrodo, o qual supre energia elétricapara o componente de emissão de luz. A luz emitida é parcialmente bloque-ada pelo eletrodo formado no componente de emissão de luz resultando em um padrão de emissão em particular, e portanto não é emitida uniformemen-te em todas as direções. O diodo emissor de luz, o qual contém o materialfluorescente, contudo, pode emitir luz uniformemente por uma ampla faixasem formar um padrão de emissão indesejável, porque a luz é emitida apósser difundida pelo material fluorescente.
2. Embora a luz emitida pelo componente de emissão de luz(LED) tenha um pico monocromático, o pico é amplo e tem uma alta proprie-dade de interpretação de cor. Esta característica constitui uma vantagemindispensável para uma aplicação que requer comprimentos de onda de umafaixa relativamente ampla. É desejável que uma fonte de luz para um scan-ner de imagem óptica, por exemplo, tenha um pico de emissão mais amplo.
Os diodos emissores de luz das primeira e segunda realizaçõesa serem descritas abaixo têm a configuração mostrada na Figura 1 ou naFigura 2, onde um componente de emissão de luz, o qual usa um semicon-dutor de composto de nitreto tendo uma energia relativamente alta na regiãovisível, e uma substância fosforescente em particular são combinados, e têmpropriedades favoráveis, tais como a capacidade de emitir luz de alta Iumi-nância e menos degradação de eficácia luminosa de luz e menos desvio decor por um período de uso estendido.
Em geral, um material fluorescente o qual absorve luz de umcomprimento de onda curto e emite luz de um comprimento de onda longotem eficiência mais alta do que um material fluorescente que absorve luz deum comprimento de onda longo e emite luz de um comprimento de onda cur-to, e, portanto, é preferível usar um componente de emissão de luz de semi-condutor de composto de nitreto, o qual é capaz de emitir luz azul de com-primento de onda curto. Não é necessário dizer que o uso de um componen-te de emissão de luz que tem alta luminância é preferível.
Uma substância fosforescente a ser usada em combinação como componente de emissão de luz de semicondutor de composto de nitretodeve ter as exigências a seguir:
1. Excelente resistência contra luz para permitir uma luz de altaintensidade por um período de tempo longo, devido ao fato do material fluo-rescente ser instalado nas vizinhanças dos componentes de emissão de luz102, 202 e ser exposto à luz de intensidade tão alta quanto cerca de 30 a 40vezes a da luz do sol.
2. Capacidade de emitir luz eficientemente na região azul para aexcitação por meio dos componentes de emissão de luz 102, 202. Quandouma mistura de cores for usada, deve ser capaz de emitir luz azul, não umraio ultravioleta, com uma alta eficiência.
3. Capacidade de emitir luz das regiões verde até o vermelhocom a finalidade de mistura com a luz azul para gerar luz branca.
4. Boa característica de temperatura adequada para um localnas vizinhanças dos componentes de emissão de luz 102, 202 e a influênciaresultante de diferença de temperatura devido ao calor gerado pelo chipquando acendendo.
5. Capacidade de mudar continuamente o tom da cor em termosda proporção de composição ou relação de mistura com uma pluralidade demateriais fluorescentes.
6. Capacidade de climatização para o ambiente de operação do diodo emissor de luz.
Realização 1
O diodo emissor de luz da primeira realização da presente in-venção emprega um elemento semicondutor de composto de nitreto de gá-lio, o qual tem um espectro de emissão de alta energia na camada de emis- são de luz e é capaz de emitir luz azul, e uma substância fosforescente degranada ativada com cério em combinação. Com esta configuração, o diodoemissor de luz da primeira realização pode emitir luz branca pela mistura daluz azul emitida pelos componentes de emissão de luz 102, 202 e da luzamarela emitida pela substância fosforescente excitada pela luz azul.
Devido à substância fosforescente de granada ativada com cé-rio, a qual é usada no diodo emissor de luz da primeira realização, ter umaresistência à luz e climatização, ela pode emitir luz com graus extremamentepequenos de desvio de cor e diminuição da luminância da luz emitida, mes-mo quando irradiada por uma luz muito intensa emitida pelos componentes de emissão de luz 102, 202 localizados na vizinhança por um longo períodode tempo.
Os componentes do diodo emissor de luz da primeira realizaçãoserão descritos em detalhes abaixo.(Substância Fosforecente)
A substância fosforescente usada no diodo emissor de luz daprimeira realização é uma substância fosforescente que, quando excitadopela luz visível ou um raio ultravioleta emitido pela camada de emissão deluz semicondutora, emite luz de um comprimento de onda diferente daqueleda luz de excitação. A substância fosforescente é especificamente um mate-rial fluorescente de granada ativado com cério, o qual contém pelo menosum elemento selecionado dentre Y1 Lu, Sc, Gd e Sm, e pelo menos um ele-mento selecionado dentre Al, Ga e In. De acordo com a presente invenção, omaterial fluorescente é preferencialmente um material fluorescente de ítrio -alumínio - granada (substância fosforescente YAG) ativado com cério, ou ummaterial fluorescente representado pela fórmula geral (Rei.rSmr)3(Ali.sGas)50i2:Ce, onde 0<r<1e0<s<1eReé pelo menos um selecionadodentre Y e Gd. No caso da luz de LED emitida pelo componente de emissãode luz empregando o semicondutor de composto de nitreto de gálio e a luzfluorescente emitida pela substância fosforescente tendo uma cor de corpoamarela estarem na relação de cores complementares, a cor branca podeser extraída pela mistura da luz de LED e da luz fluorescente.
Na primeira realização, devido ao fato da substância fosfores-cente ser usada pela mistura com uma resina a qual constitui a resina derevestimento 101 e o material de revestimento 201 (detalhado mais tarde), otom de cor do diodo emissor de luz pode ser ajustado, incluindo o branco e acor de lâmpada incandescente, pelo controle da proporção de mistura com aresina ou a quantidade usada no enchimento do invólucro 105 ou o recessodo invólucro 204 de acordo com o comprimento de onda da luz emitida pelocomponente de emissão de luz de nitreto de gálio.
A distribuição da concentração de substância fosforescente teminfluência também na mistura e na durabilidade da cor. Isto é, quando a con-centração de substância fosforescente aumenta da superfície do revestimen-to ou moldagem onde a substância fosforescente está contida em direção aocomponente de emissão de luz, ela tem menos tendência a ser afetada pelaumidade externa, desse modo tornando mais fácil suprimir a deterioraçãodevido à umidade. Por outro lado, quando a concentração de substância fos-forescente aumenta do componente de emissão de luz em direção à superfí-cie da moldagem, tem mais tendência a ser afetada pela umidade externa,mas menos tendência a ser afetada pelo calor e pela radiação do compo-nente de emissão de luz, desse modo tornando possível suprimir a deterio-ração da substância fosforescente. Essas distribuições da concentração dasubstância fosforescente podem ser obtidas pela seleção ou pelo controle domaterial que contém a substância fosforescente, formando a temperatura e aviscosidade, e a configuração e a distribuição de tamanho de partícula dasubstância fosforescente.
Pelo uso da substância fosforescente da primeira realização,pode ser feito um diodo emissor de luz tendo excelentes características deemissão, porque o material fluorescente tem bastante resistência à luz parauma operação de alta eficiência, mesmo quando disposto adjacente a ounas vizinhanças dos componentes de emissão de luz 102, 202 com intensi-dade de radiação (Ee) na faixa de 3 Wcm 2 a 10 Wcm"2.
A substância fosforescente usada na primeira realização, porcausa da estrutura da granada, é resistente ao calor, à luz e à umidade, e,portanto, é capaz de absorver luz de excitação tendo um pico em um com-primento de onda próximo de 450 nm, como mostrado na Figura 3A. Elatambém emite luz de espectro amplo tendo um pico próximo a 580 nm, ter-minando em 700 nm, como mostrado na Figura 3B. Mais ainda, a eficácialuminosa de luz excitada em uma região de comprimentos de onda de 460nm e mais alta pode ser aumentada pela inclusão de Gd no cristal da subs-tância fosforescente da primeira realização. Quando o teor de Gd é aumen-tado, o comprimento de onda de pico de emissão é deslocado em direção aum comprimento de onda mais longo e todo o espectro de emissão é deslo-cado em direção a comprimentos de onda mais longos. Isso significa que,quando a emissão de luz mais avermelhada for requerida, ela pode ser obti-da pelo aumento do grau de substituição com Gd. Quando o teor de Gd éaumentado, a luminância de luz emitida pela fotoluminescência sob a luzazul tende a diminuir.
Especialmente quando parte do Al é substituída com um Gadentre a composição do material fluorescente de YAG tendo uma estruturade granada, o comprimento de onda de luz emitida desloca-se em direção a um comprimento de onda mais curto, e, quando parte do Y é substituída porGd1 o comprimento de onda da luz emitida desloca-se em direção a umcomprimento de onda mais longo.
A Tabela 1 mostra a composição e as características de emissãode luz do material fluorescente de YAG representado pela fórmula geral (Yi.aGda)3(AL1-BGabO12:CeTabela 1
<table>table see original document page 21</column></row><table>
Os valores mostrados na Tabela 1 foram medidos pela excitação
do material fluorescente com luz azul de 460 nm. A luminância e a eficiênciana Tabela 1 são dadas em valores relativos àqueles do material No. 1, os quais são regulados para 100.
Quando da substituição do Al por Ga1 a proporção está prefe-rencialmente na faixa de Ga:AI = 1:1 a 4:6, em consideração à eficácia lumi-nosa e ao comprimento de onda de emissão. De modo similar, quando dasubstituição do Y por Gd, a proporção preferencialmente está na faixa deY:Gd = 9:1 a 1:9, e, mais preferencialmente, de 4:1 a 2:3. Isso se deve aofato de um grau de substituição com Gd abaixo de 20% resultar em uma corde maior componente de verde e menor componente de vermelho, e umgrau de substituição por Gd acima de 60% resultar em uma componente devermelho aumentada, mas uma rápida diminuição de luminância. Quando arelação de Y:Gd de Y e Gd no material fluorescente de YAG for regulada nafaixa de 4:1 a 2:3, em particular, um diodo emissor de luz capaz de emitir luzbranca substancialmente equivalente à radiação de um corpo negro podeser feito usando-se um tipo de material fluorescente de ítrio - alumínio - gra-nada, dependendo do comprimento de onda de emissão do componente deemissão de luz. Quando a relação de Y:Gd de Y e Gd no material fluores-cente de YAG for regulada na faixa de 2:3 a 1:4, um diodo emissor de luzcapaz de emitir luz de lâmpada incandescente pode ser feito embora a lumi-nância seja baixa. Quando o teor (grau de substituição) de Ce for reguladona faixa de 0,003 a 0,2, a intensidade luminosa relativa do diodo emissor deluz de não menos que 70% pode ser obtida. Quando o teor for menor do que0,003, a intensidade luminosa diminui por causa do número de centros deemissão excitados de fotoluminescência devido ao Ce diminuir e, quando oteor é maior do que 0,2, ocorre um amortecimento da densidade.
Assim, o comprimento de onda da luz emitida pode ser desloca-do para um comprimento de onda mais curto pela substituição de parte do Alda composição por Ga, e o comprimento de onda da luz emitida pode serdeslocado para um comprimento de onda mais longo pela substituição departe do Y da composição por Gd. Desta forma, a cor de emissão de luz po-de ser mudada continuamente pela mudança da composição. Também, omaterial fluorescente é pesadamente excitado pelas linhas de emissão deHg, as quais têm comprimentos de onda tais como 254 nm e 365 nm, mas éexcitado com uma eficiência mais alta pela luz de LED emitida por um com-ponente de emissão de luz azul tendo um comprimento de onda em torno de450 nm. Assim, o material fluorescente tem características ideais para aconversão de luz azul do componente de emissão de luz semicondutor denitreto em luz branca, tal como a capacidade de continuamente mudar ocomprimento de onda de pico pela mudança da proporção de Gd.
De acordo com a primeira realização, a eficácia luminosa de luzdo diodo emissor de luz pode ser ainda melhorada pela combinação docomponente de emissão de luz empregando o semicondutor de nitreto degálio e da substância fosforescente feita pela adição de um elemento de ter-ras-raras samário (Sm) aos materiais fluorescentes de ítrio - alumínio - gra-nada (YAG) ativados com cério.
O material para a confecção de uma substância fosforescente éfeito usando-se óxidos de Y1 Gd, Ce, Sm, Al e Ga ou compostos que possamser facilmente convertidos nesses óxidos a alta temperatura, e misturando-se suficientemente esses materiais em proporções estequiométricas. Essamistura é misturada com uma quantidade apropriada de um fluoreto, tal co-mo fluoreto de amônia usado como um fluxo, e queimada em um crisol auma temperatura de 1350 a 1450°C no ar por de 2 a 5 horas. Então, o mate-rial queimado é moído em um moinho de esferas em água, lavado, separa-do, seco e peneirado para que se obtenha, desse modo, o material desejado.
Na produção do processo descrito acima, o material de misturatambém pode ser feito pela dissolução dos elementos de terras-raras Y, Gd,Ce e Sm em proporções estequiométricas em um ácido, co-precipitando asolução em ácido oxálico e queimando o co-precipitado para obter um óxidodo co-precipitado, e, então, misturando-o com óxido de alumínio e óxido degálio.
A substância fosforescente representada pela fórmula geral (Yi.p.q.rGdpCeqSmr)3Al50i2 pode emitir luz de comprimentos de onda de 460 nm emais longos com uma eficiência mais alta mediante excitação, porque o Gdestá contido no cristal. Quando o teor de gadolínio é aumentado, o compri-mento de onda de pico de emissão desloca-se de 530 nm para um compri-mento de onda mais longo de até 570 nm, enquanto todo o espectro de e-missão também desloca-se para comprimentos de onda mais longos. Quan-do uma luz de tom vermelho mais forte é necessário, ele pode ser obtidopelo aumento da quantidade de Gd adicionado para substituição. Quando oteor de Gd é aumentado, a luminância de fotoluminescência com luz azulgradualmente diminui. Portanto, o valor de ρ é preferencialmente 0,8 ou me-nor, e, mais preferencialmente, 0,7 ou menor. Mais ainda preferencialmente,ele é 0,6 ou menor.
A substância fosforescente representada pela fórmula geral (Yi.p.q-rGdpCeqSmr)3 AI5O12 incluindo Sm pode ser tornado menos sujeito à de-pendência de temperatura independentemente do teor aumentado de Gd.
Isto é, a substância fosforescente, quando contém Sm1 tem uma luminânciade emissão grandemente melhorada a temperaturas mais altas. A extensãodo melhoramento aumenta conforme o teor de Gd é aumentado. A caracte-rística de temperatura pode ser grandemente melhorada particularmentepela adição de Sm no caso de um material fluorescente de uma composiçãocomo esse conforme o tom vermelho é aumentado pelo aumento do teor deGd, porque ele tem características de temperatura ruins. A característica detemperatura mencionada aqui é medida em termos da relação (%) de lumi-nância de emissão do material fluorescente a uma temperatura alta (200°C)em relação à luminância de emissão da luz azul de excitação tendo umcomprimento de onda de 450 nm à temperatura normal (25°C).
A proporção de Sm preferencialmente está na faixa de 0,0003 <r < 0,08 para proporcionar uma característica de temperatura de 60% oumais alta. O valor de r abaixo desta faixa leva a um efeito menor de melhoriada característica de temperatura. Quando o valor de r está acima desta fai-xa, ao contrário, a característica de temperatura deteriora-se. A faixa de0,0007 < r < 0,02 para a proporção de Sm onde a característica de tempera-tura torna-se 80% ou mais alta é mais desejável.
A proporção q de Ce está preferencialmente na faixa de 0,003 <q < 0,2, o que torna possível uma luminância de emissão relativa de 70% oumais alta. A luminância de emissão relativa refere-se à luminância de emis-são em termos da percentagem da luminância de emissão de um materialfluorescente onde q = 0,03.
Quando a proporção q de Ce é 0,003 ou menor, a luminânciadiminui porque o número de centros de emissão excitados de fotolumines-cência devido ao Ce diminui e, quando q é maior do que 0,2, ocorre um a-mortecimento de densidade. O amortecimento de densidade refere-se à di-minuição na intensidade de emissão, o qual ocorre quando a concentraçãode um agente de ativação adicionado para aumentar a luminância do mate-rial fluorescente é aumentada além de um nível ótimo.
Para o diodo emissor de luz da presente invenção, uma misturade dois ou mais tipos de substâncias fosforescentes tendo composições de(Y1-pqrGdpCeqSmr)3AI5Oi2 tendo teores diferentes de Al, Ga, Y e Gs ou Smtambém pode ser usada. Isso aumenta os componentes de RGB e permite aaplicação, por exemplo, para um dispositivo de exibição de cristal líquido decor plena por meio do uso de um filtro de cor.
(Componentes de emissão de luz 102. 202)
O componente de emissão de luz é preferencialmente alojadoem um material de moldagem, como mostrado na Figura 1 e na Figura 2. Ocomponente de emissão de luz usado no diodo emissor de luz da presenteinvenção é um semicondutor de composto de nitreto de gálio capaz de exci-tar eficientemente os materiais fluorescentes de granada ativados com cério.
Os componentes de emissão de luz 102, 202 empregando um semicondutorde composto de nitreto de gálio são feitos pela formação de uma camada deemissão de luz de semicondutor de nitreto de gálio tal como InGaN ou umsubstrato no processo MOCVD. A estrutura do componente de emissão deluz pode ser uma homo-estrutura, uma hetero-estrutura ou uma hetero-estrutura dupla, as quais têm uma junção MIS, uma junção PIN ou uma jun-ção PN. Vários comprimentos de onda de emissão podem ser selecionados,dependendo do material da camada semicondutora e da cristalinidade damesma. Ele também pode ser feito em uma única estrutura de poço quânticoou uma estrutura de poço quântico múltipla, onde uma camada de ativaçãosemicondutora é formada tão fina quanto possível para que o efeito quânticoocorra. De acordo com a presente invenção, um diodo emissor de luz capazde emitir com alta luminância sem deterioração da substância fosforescentepode ser feito confeccionando-se a camada de ativação do componente deemissão de luz em uma única estrutura de poço quântico de InGaN.
Quando um semicondutor de composto de nitreto de gálio é u-sado, enquanto safira, espinélio, SiC, Si, ZnO ou similar podem ser usadoscomo o substrato semicondutor, o uso do substrato de safira é preferível demodo a formar um nitreto de gálio de boa cristalinidade. Uma camada semi-condutora de nitreto de gálio é formada no substrato de safira para formaruma junção PN via uma camada de armazenamento temporário de GaN,AIN1 etc. O semicondutor de nitreto de gálio tem uma condutividade do tipo Nsob a condição de não-dopado com qualquer impureza, embora de modo aformar um semicondutor de nitreto de gálio do tipo N tendo as propriedadesdesejadas (concentração de portador, etc.), tais como eficácia luminosa deluz melhorada, ele é preferencialmente revestido com um revestimento dotipo N, tal como Si, Ge, Se, Te, e C. De modo a formar um semicondutor denitreto de gálio do tipo P, por outro lado, ele é preferencialmente revestidocom um revestimento do tipo P tal como Zn, Mg, Be, Ca, Sr e Ba. Devido aofato de ser difícil transformar um semicondutor de composto de nitreto degálio para o tipo P simplesmente revestindo-o com um revestimento do tipoP, é preferível tratar o semicondutor de composto de nitreto de gálio revesti-do com um revestimento do tipo P em um processo tal como aquecimentoem um forno, irradiação com um feixe de elétrons de velocidade baixa e irra-diação com plasma, para, desse modo, transformá-lo no tipo P. Após a ex-posição das superfícies dos semicondutores de nitreto de gálio do tipo P edo tipo N pelo ataque químico ou por outros processos, os eletrodos dosformatos desejados são formados nas camadas semicondutoras por deposi-ção catódica ou deposição com vapor.
Então, a pastilha semicondutora, a qual foi formada, é cortadaem pedaços por meio de uma serra de confecção de comprimidos, ou sepa-rada por uma força externa após o corte de cavidades (meio corte), as quaistêm largura maior do que a largura da borda da lâmina. Ou, caso contrário, apastilha é cortada em chips riscando-se um padrão de grade de linhas ex-tremamente finas na pastilha semicondutora por meio de um graminho quetem um estilete de diamante que faz um movimento reto recíproco. Assim, ocomponente de emissão de luz de semicondutor de composto de nitreto degálio pode ser feito.
De modo a emitir luz branca com o diodo emissor de luz da pri-meira realização, o comprimento de onda de luz emitida pelo componente deemissão de luz é preferencialmente de 400 nm a 530 nm inclusive, conside-rando-se a relação de cor complementar com a substância fosforescente e adeterioração da resina, e, mais preferencialmente, de 420 nm a 490 nm in-clusive. É ainda mais preferível que o comprimento de onda seja de 450 nma 475 nm, de modo a melhorar a eficácia luminosa do componente de emis-são de luz e da substância fosforescente. O espectro de emissão do diodoemissor de luz branca da primeira realização é mostrado na Figura 4. Ocomponente de emissão de luz mostrado aqui é do tipo de condutor mostra-do na Figura 1, o qual emprega o componente de emissão de luz e a subs-tância fosforescente da primeira realização a ser descrita mais tarde. Na Fi-gura 4, a emissão tendo um pico em torno de 450 nm é a luz emitida pelocomponente de emissão de luz, e a emissão tendo um pico em torno de 570nm é a emissão fotoluminescente excitada pelo componente de emissão deluz.
A Figura 16 mostra as cores que podem ser representadas pelodiodo emissor de luz branca feito pela combinação do material fluorescentemostrado na Tabela 1 e o LED azul (componente de emissão de luz) tendoum comprimento de onda de pico de 465 nm. A cor de luz emitida por estediodo emissor de luz branca corresponde a um ponto em uma linha reta queconecta um ponto de cromaticidade gerado pelo LED azul e um ponto decromaticidade gerado pelo material fluorescente, e, portanto, a região de corbranca ampla (porção sombreada na Figura 16) na porção central do dia-grama de cromaticidade pode ser completamente coberta pelo uso dos ma-teriais fluorescentes 1 a 7 na Tabela 1. A Figura 17 mostra a mudança decor de emissão quando os teores de materiais fluorescentes no diodo emis-sor de luz branca são mudados. Os teores de materiais fluorescentes sãodados em percentual em peso para a resina usada no material de revesti-mento. Como será visto a partir da Figura 17, a cor da luz aproxima-se da-quela dos materiais fluorescentes quando o teor de material fluorescente éaumentado e aproxima-se daquela do LED azul quando o teor de materialfluorescente é diminuído.
De acordo com a presente invenção, um componente de emis-são de luz, o qual não excita o material fluorescente, pode ser usado junta-mente com o componente de emissão de luz o qual emite luz que excita omaterial fluorescente. Especificamente, além do material fluorescente o qualé um semicondutor de composto de nitreto capaz de excitar o material fluo- rescente, um componente de emissão de luz que tem uma camada de emis-são de luz feita de fosfato de gálio, arsenieto de alumínio e gálio, fosfato dearsênico e gálio, ou fosfato de alumínio e índio, é disposta em conjunto. Comesta configuração, a luz emitida pelo componente de emissão de luz, a qualnão excita o material fluorescente é irradiada para o exterior sem ser absor- vida pelo material fluorescente, constituindo um diodo emissor de luz quepode emitir luz vermelha/branca.
Outros componentes dos diodos emissores de luz da Figura 1 eda Figura 2 serão descritos abaixo.(Fios condutores 103. 203)
Os fios condutores 103, 203 devem ter boa condutividade elétri-ca, boa condutividade térmica e boa conexão mecânica aos eletrodos doscomponentes de emissão de luz 102, 202. A condutividade térmica é prefe-rencialmente de 0,01 cal/(s)(cm2)(°C/cm) ou mais alta, e, mais preferencial-mente, de 0,5 cal/(s)(cm2)(°C/cm) ou mais alta. Para a trabalhabilidade, o diâmetro do fio condutor é preferencialmente de 10 pm a 45 μιτι inclusive.Mesmo quando o mesmo material for usado para o revestimento incluindo omaterial fluorescente e a moldagem, devido à diferença de coeficiente deexpansão térmica devido ao material fluorescente contido em um dos doismateriais acima, o fio condutor tende a quebrar na interface. Por esta razão,o diâmetro do fio condutor preferencialmente não é menor do que 25pm e,em função da área de emissão de luz e da facilidade de manuseio, preferen-cialmente até 35 pm. O fio condutor pode ser de metal tal como ouro, cobre,platina, alumínio ou qualquer liga dos mesmos. Quando um fio condutor deum material como esse e dessa configuração é usado, ele pode ser facil- mente conectado aos eletrodos dos componentes de emissão de luz, ao fiointerno e ao fio de montagem por meio de um dispositivo de ligação de fio.(Fio de montagem 105)O fio de montagem 105 compreende um invólucro 105a e um fio105b, e é suficiente que tenha tamanho bastante para a montagem do com-ponente de emissão de luz 102 ao dispositivo de ligação de fio no invólucro105a. No caso de uma pluralidade de componentes de emissão de luz se-rem instalados no invólucro e o fio de montagem ser usado como um eletro-do comum para o componente de emissão de luz, devido ao fato de materi-ais de eletrodo diferentes poderem ser usados, são requeridas uma conduti-vidade elétrica suficiente e uma boa condutividade com o fio de ligação eoutros. Quando o componente de emissão de luz é instalado no invólucro do fio de montagem e o invólucro é preenchido com o material fluorescente, aluz emitida pelo material fluorescente é, mesmo se isotrópica, refletida peloinvólucro em uma direção desejada e, portanto, pode-se evitar uma ilumina-ção errada devido à luz de outro diodo emissor de luz montado próximo. Ailuminação errada aqui refere-se a um fenômeno tal como outro diodo emis- sor de luz montado próximo aparecendo iluminado apesar de não estar sen-do suprido com energia.
A ligação do componente de emissão de luz 102 e do fio demontagem 105 com o invólucro 105a pode ser obtida por meio de uma resi-na termoplástica tal como uma resina epóxi, uma resina acrílica e uma resi- na de imida. Quando um componente de emissão de luz voltado para baixo(tal como um tipo de componente de emissão de luz conforme a luz emitidaé extraída da lateral do substrato e é configurada para montagem dos ele-trodos para se oporem ao invólucro 105a) é usado, uma pasta de Ag, umapasta de carbono, uma massa metálica ou similar podem ser usadas para a ligação e a conexão elétrica do componente de emissão de luz e do fio demontagem ao mesmo tempo. Ainda, de modo a melhorar a eficiência de uti-lização de luz do diodo emissor de luz, a superfície do invólucro do fio demontagem onde o componente de emissão de luz é montado pode ser poli-da e espelhada, para proporcionar uma função de reflexão para a superfície. Neste caso, a rugosidade da superfície é preferencialmente de 0,1 Sa 0,8 Sinclusive. A resistência elétrica do fio de montagem é preferencialmente de300 μΩ - cm e, mais preferencialmente, de 3 μΩ - cm. Quando da montagemde uma pluralidade de componentes de emissão de luz no fio de montagemos componentes de emissão de luz geram uma quantidade significativa decalor e, portanto, é requerida uma alta condutividade térmica. Especifica-mente, a condutividade térmica é preferencialmente de 0,01 cal/(s)(cm2)(°C/cm) ou mais alta, e, mais preferencialmente, de 0,5 cal/(s)(cm2)(°C/cm)ou mais alta. Os materiais que satisfazem essas exigências contêm aço, co-bre, aço revestido com cobre, estanho revestido com cobre e cerâmicas me-talizadas.
(Fio interno 106)
O fio interno 106 é conectado a um dos eletrodos do componen-te de emissão de luz 102 montado no fio de montagem 105 por meio de umfio condutor ou similar. No caso de um diodo emissor de luz onde uma plura-lidade de componentes de emissão de luz estejam instalados no fio de mon-tagem, é necessário dispor uma pluralidade de fios internos 106, de modoque os fios condutores não toquem uns aos outros. Por exemplo, o contadodos fios condutores uns com os outros pode ser impedido aumentando-se aárea da face de extremidade onde o fio interno é ligado por fio conforme adistância do fio de montagem aumenta, de modo que o espaço entre os fioscondutores seja seguro. A rugosidade superficial da face de extremidade dofio interno é preferencialmente de 1,6 S a 10 S, incluindo a consideração decontato próximo.
De modo a formar o cabo interno em um formato desejado, elepode ser estampado por meio de uma matriz. Ainda, ele pode ser feito porestampagem para formar o cabo interno quando pressurizando-o na face deextremidade para desse modo controlar a área e a altura da face de extre-midade.
É requerido que o fio interno tenha boa capacidade de conexãocom os fios de ligação, os quais são fios condutores e têm boa condutivida-de elétrica. Especificamente, a resistência elétrica é de preferencialmente300 μΩ-cm e, mais preferencialmente de 3 μΩ.αη. Os materiais que satisfa-zem essas exigências contêm ferro, cobre, cobre contendo ferro, cobre con-tendo estanho, alumínio, ferro e cobre revestidos com cobre, ouro ou prata.(Material de revestimento 101)
O material de revestimento 101 é provido no invólucro do fio demontagem separado do material de moldagem 104 e, na primeira realização,contém a substância fosforescente que converte a luz emitida pelo compo- nente de emissão de luz. O material de revestimento pode ser um materialtransparente que tenha boa climatização, tal como resina epóxi, resinas deuréia e de silicone ou vidro. Um dispersante pode ser usado juntamente coma substância fosforescente. Como dispersante, são preferencialmente usa-dos o titanato de bário, o óxido de titânio, o óxido de alumínio, o dióxido de silício e similares. Quando o material fluorescente é formado por deposiçãocatódica, o material de revestimento pode ser omitido. Neste caso, um diodoemissor de luz capaz de modificar as cores pode ser feito pelo controle daespessura do filme ou provendo-se uma abertura na camada de materialfluorescente.
(Material de moldagem 104)
A moldagem 104 tem a função de proteger o componente deemissão de luz 102, o fio condutor 103 e o material de revestimento 101, oqual contém a substância fosforescente, de uma perturbação externa. Deacordo com a primeira realização, é preferível que o material de moldagem 104 ainda contenha um dispersante, o qual pode alargar o direcionamentode luz do componente de emissão de luz 102, resultando em um ângulo devisão aumentado. O material de moldagem 104 tem a função de lentes parafocalizar ou difundir a luz emitida pelo componente de emissão de luz. Por-tanto, o material de moldagem 104 pode ser feito em uma configuração de lente convexa ou de lente côncava, e pode ter um formato elíptico quandovisto na direção do eixo óptico, ou uma combinação desses. Também, o ma-terial de moldagem 104 pode ser feito em uma estrutura de camadas múlti-plas de materiais diferentes sendo laminados. Como o material de molda-gem 104, materiais transparentes tendo alta climatização, tais como resina epóxi, resina de uréia, resina de silicone ou vidro são preferencialmente em-pregados. Como o dispersante, titanato de bário, óxido de titânio, óxido dealumínio, dióxido de silício e similares podem ser usados. Além do disper-sante, a substância fosforescente pode estar contido também no material demoldagem. Especificamente, de acordo com a presente invenção, a subs-tância fosforescente pode estar contida no material de moldagem ou no ma-terial de revestimento. Quando a substância fosforescente está contida nomaterial de moldagem, o ângulo de visão pode ser mais aumentado. A subs-tância fosforescente também pode estar contida no material de revestimentoe no material de moldagem. Ainda, uma resina incluindo a substância fosfo-rescente pode ser usada como o material de revestimento, enquanto usa-sevidro, diferente do material de revestimento, como o material de moldagem.
Isso torna possível fabricar um diodo emissor de luz o qual é menos sujeito àinfluência da umidade com boa produtividade. A moldagem e o revestimentotambém podem ser feitos do mesmo material, de modo a adaptar o índice derefração, dependendo da aplicação. De acordo com a presente invenção, aadição do dispersante e/ou de um agente de coloração no material de mol-dagem tem os efeitos de mascarar a cor do material fluorescente obscureci-do e melhorando a performance de mistura de cor. Isto é, o material fluores-cente absorve o componente azul de luz externa e emite luz para desse mo-do proporcionar uma aparência como se colorida de amarelo. Contudo, odispersante contido no material de moldagem proporciona uma cor brancaIeitosa ao material de moldagem e o agente de coloração interpreta uma cordesejada. Assim, a cor do material fluorescente não será reconhecida peloobservador. No caso do componente de emissão de luz emitir uma luz tendoum comprimento de onda principal de 430 nm ou mais, é mais preferível queum absorvedor de ultravioleta, o qual serve como um estabilizador de luz,esteja contido.
Realização 2
O diodo emissor de luz da segunda realização da presente in-venção é feito usando-se um elemento provido com um semicondutor decomposto de nitreto de gálio, o qual tem um espectro de emissão de altaenergia na camada de emissão de luz como componente de emissão de luze um material fluorescente incluindo dois ou mais tipos de substâncias fosfo-rescentes de composições diferentes, ou preferencialmente, materiais fluo-rescentes de ítrio - alumínio - granada ativados com cério como a substânciafosforescente. Com esta configuração, um diodo emissor de luz o qual per-mite proporcionar um tom de cor desejado pelo controle dos teores dos doisou mais materiais fluorescentes pode ser feito, mesmo quando o comprimen- to de onda da luz de LED emitida pelo componente de emissão de luz desvi-a-se do valor desejado devido a variações no processo de produção. Nestecaso, a cor de emissão do diodo emissor de luz pode ser feita constante-mente usando-se um material fluorescente que tenha um comprimento deonda de emissão relativamente curto para um componente de emissão de luz de um comprimento de onda de emissão relativamente curto e usando-seum material fluorescente que tenha um comprimento de onda de emissãorelativamente longo para um componente de emissão de luz de um compri-mento de onda de emissão relativamente longo.
Como para o material fluorescente, um material fluorescente re-presentado pela fórmula geral (Rei-rSmr)3(Ali.sGas)50i2:Ce também pode serusado como a substância fosforescente, aqui, 0<r<1e0<s<1eReépelo menos um selecionado dentre Y, Gd e La. Esta configuração torna pos-sível minimizar a desnaturação do material fluorescente mesmo quando omaterial fluorescente for exposto a uma luz visível de alta intensidade e alta energia emitida pelo componente de emissão de luz por um período de tem-po longo ou quando usado sob várias condições ambientais, e, portanto, umdiodo emissor de luz, o qual está sujeito a um desvio de cor e a uma diminu-ição de luminância de emissão extremamente insignificantes e tem o com-ponente de emissão desejado de alta luminância, pode ser feito.
(Substância Fosforescente da segunda realização)
Agora, a substância fosforescente no componente de emissãode luz da segunda realização será descrita em detalhes abaixo. A segundarealização é similar à primeira realização, exceto pelo fato de dois ou maistipos de substâncias fosforescentes de composições diferentes ativados com cério serem usadas como a substância fosforescente, como descrito acima,e o método de uso do material fluorescente é basicamente o mesmo.
De modo similar ao caso da primeira realização, ao diodo emis-sor de luz pode ser proporcionada alta climatização pelo controle da distribu-ição da substância fosforescente (tal como inclinando-se a concentraçãocom a distância do componente de emissão de luz). Uma distribuição comoessa da concentração de substância fosforescente pode ser obtida pela se-leção ou pelo controle do material o qual contém a substância fosforescente,formando a temperatura e a viscosidade, e a configuração e a distribuição detamanho de partículas da substância fosforescente. Assim, de acordo com asegunda realização, a distribuição da concentração de material fluorescenteé determinada de acordo com as condições de operação. Também de acor-do com a segunda realização, a eficiência da emissão de luminância podeser aumentada pelo projeto do arranjo dos dois ou mais tipos de materiaisfluorescentes (por exemplo, dispondo na ordem de proximidade com o com-ponente de emissão de luz) de acordo com a luz gerada pelo componentede emissão de luz.
Com a configuração da segunda realização, de modo similar àprimeira realização, o diodo emissor de luz tem uma alta eficiência e bastan-te resistência à luz, mesmo quando disposto adjacente ou nas vizinhançasde um componente de emissão de luz de saída relativamente alta com in-tensidade de irradiação (Ee) na faixa de 3 Wcm"2 a 10 Wcm'2.
O material fluorescente de ítrio - alumínio - granada ativado comcério (material fluorescente de YAG) usado na segunda realização tem umaestrutura de granada similar ao caso da primeira realização, e portanto éresistente ao calor, à luz e à umidade. O comprimento de onda de pico deexcitação do material fluorescente de ítrio - alumínio - granada da segundarealização pode ser regulado próximo de 450 nm, como indicado pela linhacheia na Figura 5A, e o comprimento de onda de pico de emissão pode serregulado próximo de 510 nm, como indicado pela linha cheia na Figura 5B,enquanto faz-se o espectro de emissão tão amplo de modo a chegar a 700nm. Isso torna possível emitir luz verde. O comprimento de onda de pico deexcitação de um outro material fluorescente de ítrio - alumínio - granada ati-vado com cério da segunda realização pode ser regulado próximo de 450nm, como indicado pela linha pontilhada na Figura 5A, e o comprimento deonda de pico de emissão pode ser regulado próximo de 600 nm, como indi-cado pela linha pontilhada na Figura 5B, enquanto faz-se o espectro de e-missão tão amplo de modo a chegar a 750 nm. Isso torna possível emitir luzvermelha.
O comprimento de onda da luz emitida é deslocado para umcomprimento de onda mais curto pela substituição de parte do Al, dentre osconstituintes do material fluorescente de YAG tendo uma estrutura de gra-nada, por Ga, e o comprimento de onda da luz emitida é deslocado para umcomprimento de onda mais longo pela substituição de parte do Y por Gd e/ou La. A proporção de substituição de Al por Ga é preferencialmente deGa:AI = 1:1 a 4:6, em consideração à eficácia luminosa de luz e ao compri-mento de onda de emissão. De modo similar, a proporção de substituição deY por Gd e/ou La é preferencialmente de Y:Gd e/ou La = 9:1 a 1:9, ou, maispreferencialmente de Y:Gd e/ou La = 4:1 a 2:3. A substituição de menos de 20% resulta em um aumento de componente verde e uma diminuição decomponente vermelha. A substituição de 80% ou de uma parte maior, poroutro lado, aumenta a componente vermelha mas diminui a luminância agu-damente.
O material de confecção de uma substância fosforescente como esse é feito usando-se óxidos de Y, Gd, Ce, La, Al, Sm e Ga ou compostosque podem ser facilmente convertidos nesses óxidos a uma alta temperatu-ra, e misturando-se o suficiente esses materiais em proporções estequiomé-tricas. Ou, o material de mistura é obtido pela dissolução de elementos deterras-raras Y, Gd, Ce, La e Sm em proporções estequiométricas em um ácido, co-precipitando a solução de ácido oxálico e queimando o co-precipitado para obter um óxido do co-precipitado, o qual é então misturadocom o óxido de alumínio e o óxido de gálio. Esta mistura é misturada comuma quantidade apropriada de um fluoreto, tal como um fluoreto de amôniausado como um fluxo, e queimado em um crisol a uma temperatura de 1350a 1450°C em ar por de 2 a 5 horas. Então, o material queimado é moído porum moinho de esferas em água, lavado, separado, secado e peneirado paraque desse modo se obtenha o material desejado.Na segunda realização, os dois ou mais tipos de materiais fluo-rescentes de ítrio - alumínio - granada ativados com cério de composiçõesdiferentes podem ser usados por mistura ou dispostos independentemente(laminados, por exemplo). Quando os dois ou mais tipos de materiais fluo-rescentes são misturados, uma porção de conversão de cor pode ser forma-da relativamente fácil e de uma maneira adequada para produção em mas-sa. Quando os dois ou mais tipos de materiais fluorescentes são dispostosindependentemente, a cor pode ser ajustada após a formação deles pelalaminação das camadas até que uma cor desejada possa ser obtida. Tam-bém, quando da disposição dos dois ou mais tipos de materiais fluorescen-tes independentemente, é preferível dispor um material fluorescente que ab-sorva luz do componente de emissão de luz de um comprimento de ondamais curto próximo ao elemento de LED, e um material fluorescente que ab-sorva luz de um comprimento de onda mais longo longe do elemento deLED. Este arranjo permite uma absorção e uma emissão eficientes de luz.
O diodo emissor de luz da segunda realização é feito usando-seos dois ou mais tipos de materiais fluorescentes de ítrio - alumínio - granadade composições diferentes como os materiais fluorescentes, como descritoacima. Isso torna possível confeccionar um diodo emissor de luz capaz deemitir luz da cor desejada de modo eficiente. Isto é, quando o comprimentode onda de luz emitida pelo componente de emissão de luz semicondutorcorresponder a um ponto na linha reta que conecta o ponto Aeo ponto B nodiagrama de cromaticidade da Figura 6, a luz de qualquer cor na região mar-cada envolvida pelos pontos A, B, C e D na Figura 6, a qual é os pontos decromaticidade (pontos CeD) dos dois ou mais tipos de materiais fluorescen-tes de ítrio - alumínio - granada de composições diferentes podendo ser emi-tidos. De acordo com a segunda realização, a cor pode ser controlada mu-dando-se as composições ou as quantidades dos elementos de LED e dosmateriais fluorescentes. Em particular, um diodo emissor de luz de menorvariação no comprimento de onda de emissão pode ser feito pela seleçãodos materiais fluorescentes de acordo com o comprimento de onda de emis-são do elemento de LED, desse modo compensando a variação do compri-mento de onda de emissão do elemento de LED. Também, um diodo emis-sor de luz incluindo componentes RGB com alta luminância pode ser feitopela seleção do comprimento de onda de emissão dos materiais fluorescentes.
Mais ainda, devido ao material fluorescente de ítrio - alumínio -granada (YAG) usado na segunda realização ter uma estrutura de granada,o diodo emissor de luz da segunda realização pode emitir luz de alta lumi-nância por um período de tempo longo. Também, os diodos emissores deluz da primeira realização e da segunda realização são providos com umcomponente de emissão de luz instalado via um material fluorescente. Tam-bém, devido à luz convertida ter um comprimento de onda mais longo do queaquele da luz emitida pelo componente de emissão de luz, a energia da luzconvertida é menor do que a abertura de banda do semicondutor de nitreto,e tem menos tendência a ser absorvida pela camada de semicondutor denitreto. Assim, embora a luz emitida pelo material fluorescente seja dirigidatambém para o elemento de LED por causa da isotropia de emissão, a luzemitida pelo material fluorescente nunca é absorvida pelo elemento de LEDe, portanto, a eficácia luminosa do diodo emissor de luz não será diminuída.(Fonte de luz plana)
Uma fonte de luz plana, a qual é uma outra realização da pre-sente invenção é mostrada na Figura 7.
Na fonte de luz plana mostrada na Figura 7, a substância fosfo-rescente usada na primeira realização ou na segunda realização está conti-do em um material de revestimento 701. Com esta configuração, a luz azulemitida pelo semicondutor de nitreto de gálio tem a cor convertida e é extraí-da em um estado plano via uma placa de guia óptica 704 e uma folha dis-persiva 706.
Especificamente, um componente de emissão de luz 702 da fon-te de luz plana da Figura 7 é preso a um substrato de metal 703 de formatode C invertido onde uma camada de isolamento e um padrão condutor (não-mostrado) são formados. Após a conexão elétrica do eletrodo do componen-te de emissão de luz e do padrão condutor, a substância fosforescente émisturada com resina epóxi e aplicado ao substrato de metal de formato deC invertido 703, onde o componente de emissão de luz 702 é montado. Ocomponente de emissão de luz preso dessa forma é fixado sobre uma facede extremidade de uma placa de guia óptica acrílica 704 por meio de umaresina epóxi. Um filme refletor 707 contendo um agente de difusão branco édisposto sobre um dos planos principais da placa de guia óptica 704 onde afolha dispersiva 706 não é formada, com a finalidade de evitar uma fluores-cência.
De modo similar, um refletor 705 é provido em toda a superfície atrás da placa de guia óptica 704 e em uma face de extremidade onde ocomponente de emissão de luz não é provido, de modo a melhorar a eficácialuminosa de luz. Com esta configuração, os diodos emissores de luz paraemissão de luz plana, os quais geram luminância suficiente para a luz defundo de LCD, podem ser feitos.
Uma aplicação do diodo emissor de luz para emissão de luz pla-na a um display de cristal líquido pode ser obtida dispondo-se uma placa depolarizador em um plano principal da placa de guia óptica 704 via um cristallíquido injetado entre substratos de vidro (não-mostrados) sobre o que umpadrão condutor translúcido é formado.
Com referência à Figura 8 e à Figura 9, uma fonte de luz planade acordo com uma outra realização da presente invenção será descrita a -baixo. O diodo emissor de luz mostrado na Figura 8 é feito de uma configu-ração tal que a luz azul emitida pelo diodo emissor de luz 702 seja converti-da em luz branca por um conversor de cor 701 o qual contém a substância fosforescente e seja extraída em estado plano via uma placa de guia óptica704.
O dispositivo de emissão de luz mostrado na Figura 9 é feito deuma configuração tal que a luz azul emitida pelo componente de emissão deluz 702 seja transformada para o estado plano pela placa de guia óptica 704, então convertida em luz branca por uma folha dispersiva 706, a qual contéma substância fosforescente formada sobre um dos planos principais da placade guia óptica 704, desse modo extraindo luz branca em estado plano. Asubstância fosforescente pode estar contida na folha dispersiva 706 ou serformado em uma folha por aspersão juntamente com uma resina aglutinantesobre a folha dispersiva 706. Ainda, o aglutinante incluindo a substância fos-forescente pode ser formado em pontos, não em folha, diretamente sobre aplaca de guia óptica 704.
<Aplicacão>
(Dispositivo de Exibição)
Agora, será descrito abaixo um dispositivo de exibição de acordocom a presente invenção. A Figura 10 é um diagrama de blocos que mostraa configuração do dispositivo de exibição de acordo com a presente inven-ção. Como mostrado na Figura 10, o dispositivo de exibição compreende umdispositivo de exibição de LED 601 e um circuito de acionamento 610 tendoum acionador 602, um meio de armazenamento de dados de vídeo 603 e ummeio de controle de tom 604. O dispositivo de exibição de LED 601, que temdiodos emissores de luz branca 501 mostrados na Figura 1 ou na Figura 2dispostos em uma configuração de matriz em um invólucro 504, como mos-trado na Figura 11, é usado como um dispositivo de exibição de LED mono-cromático. O invólucro 504 é provido com um material de bloqueio de luz505 sendo formado integralmente com ele.
O circuito de acionamento 610 tem o meio de armazenamentode dados de vídeo (RAM) 603 para armazenamento temporário de dados deexibição os quais são introduzidos, do meio de controle de tom 604, o qualcomputa e extrai sinais de tom para controle dos diodos emissores de luzindividuais do dispositivo de exibição de LED 601 para acenderem com obrilho especificado de acordo com o dado lido da RAM 603, e o acionador602, o qual é comutado por sinais supridos do meio de controle de tom 604para acionar o diodo emissor de luz para acender. O circuito de controle detom 604 recupera os dados da RAM 603 e computa a duração de acendi-mento dos diodos emissores de luz do dispositivo emissor de LED 601, en-tão extrai sinais de pulso para ligar e desligar os diodos emissores de luzpara o dispositivo de exibição de LED 601. No dispositivo de exibição consti-tuído como descrito acima, o dispositivo de exibição de LED 601 é capaz deexibir imagens de acordo com sinais de pulso os quais são introduzidos apartir do circuito de acionamento, e tem as vantagens a seguir.
É requerido que o dispositivo de exibição de LED1 o qual exibeluz branca usando-se os diodos emissores de luz de três cores, RGB, exiba enquanto controla-se a saída de emissão de luz dos diodos emissores de luzR, G e B e, assim sendo, deve-se controlar os diodos emissores de luz Ie-vando-se em conta a intensidade de emissão, as características de tempera-tura e outros fatores dos diodos emissores de luz, resultando em uma confi-guração complicada do circuito de acionamento que aciona o dispositivo de exibição de LED. No dispositivo de exibição da presente invenção, contudo,devido ao dispositivo emissor de LED 601 ser constituído usando-se os dio-dos emissores de luz 501 da presente invenção, os quais podem emitir luzbranca sem usar diodos emissores de luz de três tipos, RGB, não é neces-sário que o circuito de acionamento controle individualmente os diodos e-missores de luz R, G e B, tornando possível simplificar a configuração docircuito de acionamento e fazer o dispositivo de exibição a um baixo custo.
Com o dispositivo de exibição de LED que exibe na luz brancausando os diodos emissores de luz de três tipos, RGB, os três diodos emis-sores de luz devem ser iluminados ao mesmo tempo e a luz dos diodos e-missores de luz deve ser misturada de modo a exibir a luz branca pela com-binação dos três diodos emissores de luz RGB para cada pixel, resultandoem uma área de exibição grande para cada pixel e tornando impossível umaexibição com alta definição. O dispositivo de exibição de LED do dispositivode exibição de acordo com a presente invenção, em contraste, pode exibir com luz branca, pode ser feito com um único diodo emissor de luz e, portan-to, é capaz de uma exibição com luz branca de definição mais alta. Ainda,com o dispositivo de exibição de LED que exibe pela mistura das cores dostrês diodos emissores de luz, há o caso da cor de exibição mudar devido aobloqueio de parte dos diodos emissores de luz RGB, dependendo do ângulo de visão, o dispositivo de exibição de LED da presente invenção não tendoesse problema.
Como descrito acima, o dispositivo de exibição provido com odispositivo de exibição de LED empregando o diodo emissor de luz da pre-sente invenção o qual é capaz de emitir luz branca é capaz de exibir luzbranca estável com uma definição mais alta e tem a vantagem de menosdesigualdade de cor. O dispositivo de exibição de LED da presente invenção o qual é capaz de exibição com luz branca também impõe menos estímuloao olho se comparado com o dispositivo de exibição de LED convencionalque emprega apenas as cores vermelha e verde, e, portanto, é adequadopara uso por um longo período de tempo.
(Realização de um outro dispositivo de exibição empregando o diodo emis-sor de luz da presente invenção)
O diodo emissor de luz da presente invenção pode ser usadopara constituir um dispositivo de exibição de LED onde um pixel é constituí-do de três diodos emissores de luz RGB e um diodo emissor de luz da pre-sente invenção, como mostrado na FIG. 12. Pela conexão do dispositivo deexibição de LED e um circuito de acionamento específico, o dispositivo deexibição capaz de exibir várias imagens pode ser constituído. O circuito deacionamento deste dispositivo de exibição tem, de modo similar ao dispositi-vo de exibição monocromático, um meio de armazenamento de dados devídeo (RAM) para armazenamento temporário dos dados de exibição de en-trada, um circuito de controle de tom, o qual processa os dados armazena-dos na RAM para computar os sinais de tom para acendimento dos diodosemissores de luz com brilho específico e um acionador, o qual é comutadopelo sinal de saída do circuito de controle de tom para fazer com que os dio-dos emissores de luz se acendam. O circuito de acionamento é requerido exclusivamente para cada um dos diodos emissores de luz RGB e o diodoemissor de luz branca. O circuito de controle de tom computa a duração deiluminação dos diodos emissores de luz a partir dos dados armazenados naRAM, e extrai sinais de pulso para ligar e desligar os diodos emissores deluz. Quando da exibição com luz branca, a largura dos sinais de pulso para iluminação dos diodos emissores de luz é mais curta, ou o valor de pico dosinal de pulso é feito menor ou nenhum sinal de pulso é extraído de formaalguma. Por outro lado, um sinal de pulso é dado ao diodo emissor de luzbranca em compensação. Isso faz com que o dispositivo de exibição de LEDexiba com luz branca.
Como descrito acima, o brilho de exibição pode ser melhoradopela adição do diodo emissor de luz aos diodos emissores de luz RGB.
Quando os diodos emissores de luz RGB são combinados para exibirem luzbranca, uma ou mais das cores RGB pode ser aumentada, resultando emuma falha em exibir um branco puro, dependendo do ângulo de visão, umproblema como esse sendo resolvido pela adição do diodo emissor de luzcomo neste dispositivo de exibição.
Para o circuito de acionamento de um dispositivo de exibiçãocomo esse, como descrito acima, é preferível que uma CPU seja providaseparadamente, como um circuito de controle de tom o qual computa o sinalde pulso para iluminação do diodo emissor de luz branco com o brilho espe-cífico. O sinal de pulso o qual é extraído do circuito de controle de tom éproporcionado ao acionador de diodo emissor de luz branca, para dessemodo comutar o acionador. O diodo emissor de luz branca se acende quan-do o acionador está ligado e se apaga quando o acionador está desligado.
(Sinal de trânsito)
Quando o diodo emissor de luz da presente invenção é usadocomo um sinal de trânsito, o qual é um tipo de dispositivo de exibição, po-dem ser obtidas vantagens tais como uma iluminação estável por um perío-do de tempo longo e nenhuma desigualdade de cor mesmo quando partedos diodos emissores de luz apagam-se. O sinal de trânsito que emprega odiodo emissor de luz da presente invenção tem uma configuração tal que osdiodos emissores de luz branca sejam dispostos em um substrato onde umpadrão condutor é formado. Um circuito de diodos emissores de luz ondeesses diodos emissores de luz são conectados em série ou em paralelo émanipulado como um conjunto de diodos emissores de luz. Dois ou maisconjuntos dos diodos de emissão de luz são usados, cada um possuindo osdiodos de emissão de luz dispostos em conjugações em espiral. Quandotodos os diodos emissores de luz são dispostos, eles são dispostos sobretoda a área em uma configuração circular. Após a conexão das linhas deenergia por soldagem para a conexão dos diodos emissores de luz e dosubstrato com o fornecimento de energia externo, ele é preso em um chasside sinal de ferrovia. O dispositivo de exibição de LED é colocado em umchassi fundido em matriz de alumínio equipado com um elemento de blo-queio de luz e é selado na superfície com um enchimento de borracha desilicone. O chassi é provido com uma lente de cor branca no plano de exibi-ção da mesma. A fiação elétrica do dispositivo de exibição de LED é passa-da através de um invólucro de borracha na traseira do chassi, para vedaçãodo interior do chassi do exterior, com o interior do chassi fechado. Assim, umsinal de luz branca é feito. Um sinal de confiabilidade mais alta pode ser feitopela divisão dos diodos emissores de luz da presente invenção em uma plu-ralidade de grupos e dispondo-os em uma configuração em espiral em re-demoinho do centro para o lado de fora, enquanto são conectados em para-lelo. A configuração de redemoinho do centro para fora pode ser feita contí-nua ou intermitente. Portanto, o número desejado de diodos emissores deluz e o número desejado de conjuntos de diodos emissores de luz podemser selecionados, dependendo da área de exibição do dispositivo de exibi-ção de LED. Este sinal é, mesmo quando um dos conjuntos de diodos emis-sores de luz ou parte dos diodos emissores de luz falha em iluminar devido aalgum problema, capaz de iluminar uniformemente em uma configuraçãocircular sem desvio de cor por meio do conjunto remanescente de diodosemissores de luz ou dos diodos emissores de luz remanescentes. Devido aofato dos diodos emissores de luz serem dispostos em uma configuração emespiral, eles podem estar dispostos de modo mais denso no centro e acio-nados sem qualquer impressão diferente a partir dos sinais empregandolâmpadas incandescentes.
<Exemplos>
Os Exemplos a seguir ilustram a presente invenção em maioresdetalhes, mas não devem ser construídos como limitando o escopo damesma.
(Exemplo 1)
O exemplo 1 provê um componente de emissão de luz que temum pico de emissão a 450 nm e uma meia largura de 30 nm empregando umsemicondutor de GalnN. O componente de emissão de luz da presente in-venção é feito fluindo-se gás TMG (trimetil gálio), gás TMI (trimetil índio), gásnitrogênio e gás de revestimento juntamente com um gás portador em um substrato de safira limpo e formando uma camada de semicondutor de com-posto de nitreto de gálio no processo MOCVD. Um semicondutor de nitretode gálio tendo uma condutividade do tipo N e um semicondutor de nitreto degálio tendo uma condutividade do tipo P são formados alternando-se SiH4 eCp2Mg como o gás de dopagem. O elemento de LED do Exemplo 1 tem umacamada de contato a qual é um semicondutor de nitreto de gálio tendo umacondutividade do tipo N, uma camada de blindagem a qual é um semicondu-tor de alumínio de nitreto de gálio tendo condutividade do tipo P, e entre acamada de contato de condutividade do tipo Nea camada de blindagem decondutividade do tipo P é formada uma camada de ativação de InGaN não dopada de espessura de cerca de 3 nm para confecção de uma estrutura depoço quântico única. O substrato de safira tem uma camada de semicondu-tor de nitreto de gálio formada sob uma baixa temperatura para fazer umacamada de armazenamento temporário. O semicondutor do tipo P é recozidoa uma temperatura de 400°C ou mais, após a formação do filme.
Após a exposição das superfícies das camadas de semicondutordo tipo P e do tipo N por ataque químico, os eletrodos η e ρ são formadospor deposição química. Após riscar a pastilha semicondutora a qual foi feitacomo descrito acima, os componentes de emissão de luz são feitos pela di-visão da pastilha com uma força externa.
O componente de emissão de luz feito no processo acima émontado em um invólucro de um fio de montagem, o qual é feito de aço re-vestido com prata por uma ligação de matriz com resina epóxi. Então, oseletrodos do componente de emissão de luz, o fio de montagem e o fio inter-no são eletricamente conectados por ligação de fio com os fios de ouro de30 μm de diâmetro, para se fazer um diodo emissor de luz do tipo de condu-tor.
Uma substância fosforescente é feita pela dissolução de elemen-tos de terras raras de Y, Gd e Ce em um ácido em proporções estequiomé-tricas, e co-precipitando a solução com ácido oxálico. O óxido do co-precipitado obtido por queima deste material é misturado com óxido de alu-mínio, para que desse modo se obtenha o material de mistura. A mistura foientão misturada com fluoreto de amônia usado como um fluxo, e queimadaem um crisol a uma temperatura de 1400°C no ar por 3 horas. Então, o ma-terial queimado é moído por um moinho de esferas em água, lavado, sepa-rado, seco e peneirado para que se obtenha desse modo o material deseja-do. A substância fosforescente feita como descrito acima é um material fluo-rescente de ítrio - alumínio - granada representado pela fórmula geral(Yo,8Gdo,2)3AI5Oi2:Ce, onde cerca de 20% de Y são substituídos por Gd e arelação de substituição de Ce é 0,03.
80 partes em peso do material fluorescente tendo uma composi-ção de (Yo,8Gdo,2)3Al5012:Ce, o qual foi feito no processo acima, e 100 partesem peso de resina epóxi são suficientemente misturadas para se transformarem uma lama. A lama é vazada no invólucro provido no fio de montagemonde o componente de emissão de luz é montado. Após o vazamento, a la-ma é curada a 130°C por uma hora. Assim, um revestimento tendo uma es-pessura de 120 pm, o qual contém a substância fosforescente, é formado nocomponente de emissão de luz. No Exemplo 1, o revestimento é formadopara conter a substância fosforescente gradualmente aumentando de con-centração em direção ao componente de emissão de luz. A intensidade deirradiação é de cerca de 3,5 W/cm2. O componente de emissão de luz e asubstância fosforescente são moldados com uma resina epóxi translúcidacom a finalidade de proteção contra tensões, umidade e poeira externas.
Uma armação de fio com uma camada de revestimento de substância fosfo-rescente formada sobre ele é colocada em uma matriz em forma de projétil emisturado com uma resina epóxi translúcida e então curado a 150°C por 5horas.
Sob observação visual do diodo emissor de luz formado comodescrito acima na direção normal ao plano de emissão de luz, verificou-seque a porção central era interpretada como de cor amarelada, devido à corde corpo da substância fosforescente.
As medições de ponto de cromaticidade, temperatura de cor eíndice de interpretação de cor do diodo emissor de luz feito como descritoacima e capaz de emitir luz branca deram valores de (0,302, 0,280) para oponto de cromaticidade (x, y), temperatura de cor de 8080 K e 87,5 para oíndice de interpretação de cor (Ra), os quais se aproximam das característi-cas de uma lâmpada fluorescente de forma de onda 3. A eficácia luminosade luz foi de 9,5 Im/W, comparável àquela da luz incandescente. Ainda nostestes de vida útil sob condições de energização com uma corrente de 60mA a 25°C, 20 mA a 25°C e 20 mA a 60°C com 90% de U.R., nenhuma mu-dança devido ao material fluorescente foi observada, provando que o diodoemissor de luz não tinha nenhuma diferença em serviço de vida útil do diodoemissor de luz azul convencional.
(Exemplo Comparativo 1)
A formação de um diodo emissor de luz e os testes de vida útildo mesmo foram conduzidos da mesma maneira que no Exemplo 1, excetopela mudança da substância fosforescente de (Yo,8Gdo,2)3Al50i2:Ce para(ZnCd)S:Cu, Al. O diodo emissor de luz, o qual tinha sido formado, mostrou,imediatamente após a energização, uma emissão de luz branca, mas combaixa luminância. Em um teste de vida útil, a saída diminuiu para zero emcerca de 100 horas. A análise da causa de deterioração mostrou que o ma-terial fluorescente foi escurecido.
Supõe-se que esse problema tenha sido causado pela luz emiti-da pelo componente de emissão de luz, e a umidade a qual tinha sido retidano material fluorescente ou entrado pelo lado de fora gerou uma fotólise parafazer com que o zinco coloidal se precipitasse na superfície do material fluo-rescente, resultando em uma superfície escurecida. Os resultados dos testesde vida útil sob as condições de energização com uma corrente de 20 mA a25°C e 20 mA a 60°C com 90% de U.R. são mostrados na Figura 13 junta-mente com os resultados do Exemplo 1. A luminância é dada em termos devalor relativo em relação ao valor inicial como referência. Uma linha cheiaindica o Exemplo 1 e uma linha tracejada indica o Exemplo Comparativo 1na Figura 13.
(Exemplo 2)
No Exemplo 2, um componente de emissão de luz foi feito damesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo aumento do teor de Instala-ção no semicondutor de composto de nitreto do componente de emissão deluz para ter um pico de emissão a 460 nm e aumentando-se o teor de Gd nasubstância fosforescente mais do que aquele do Exemplo 1 para se ter umacomposição de (Yo,6Gdo,4)3AI5Oi2:Ce.
As medições do ponto de cromaticidade, da temperatura de core do índice de transformação de cor do diodo emissor de Iuz1 as quais foramfeitas como descrito acima e capaz de emitir luz branca, deram valores de(0,375, 0,370) para o ponto de cromaticidade (x, y), temperatura de cor de4400 K e 86,0 para o índice de interpretação de cor (Ra). A Figura 18A, aFigura 18B e a Figura 18C mostram os espectros de emissão da substânciafosforescente do componente de emissão de luz e do diodo emissor de luzdo Exemplo 2, respectivamente.
100 peças de diodos emissores de luz do Exemplo 2 foram feitase as intensidades luminosas das mesmas foram tomadas após uma ilumina-ção por 1000 horas. Em termos de percentagem do valor de intensidade Iu-minosa antes do teste de vida útil, a intensidade luminosa média após o tes-te de vida útil era de 98,8%, não mostrando nenhuma diferença na caracte-rística.
(Exemplo 3)
100 diodos emissores de luz foram feitos da mesma maneiraque no Exemplo 1, exceto pela adição de Sm além dos elementos de terras-raras Y, Gd e Ce na substância fosforescente para se fazer um material fluo-rescente com a composição de (Yo,39Gdo,57Ceo,o3Smo,oi)3Al50i2. Quando osdiodos emissores de luz foram acesos a uma temperatura alta de 130°C,uma característica de temperatura média de cerca de 8% melhor que aquelado Exemplo 1 foi obtida.
(Exemplo 4)
O dispositivo de exibição de LED do Exemplo 4 é feito dos dio-dos emissores de luz do Exemplo 1 sendo dispostos em uma matriz de 16 χ16 sobre um substrato cerâmico onde um padrão de cobre é formado, comomostrado na Figura 11. No dispositivo de exibição de LED do Exemplo 4, osubstrato onde os diodos emissores de luz são dispostos é colocado em um chassi 504, o qual é feito de resina fenólica e é provido com um elemento debloqueio de luz 505 sendo formado integralmente com ele. O chassi, os dio-dos emissores de luz, o substrato e parte do elemento de bloqueio de luz,exceto pelas pontas dos diodos emissores de luz, são cobertos com umaborracha de silicone 506 coberta de preto com um pigmento. O substrato e os diodos emissores de luz são soldados por meio de uma máquina de sol-dagem automática.
O dispositivo de exibição de LED feito na configuração descritaacima, uma RAM a qual temporariamente armazena os dados de exibiçãode entrada, o circuito de controle de tom o qual processa os dados armaze-nados na RAM para computar sinais de tom para acender os diodos emisso-res de luz com um brilho específico, e um meio de acionamento, o qual écomutado pelo sinal de saída do circuito de controle de tom para fazer comque os diodos emissores de luz se acendem, são eletricamente conectadospara fazer um dispositivo de exibição de LED. Pelo acionamento dos disposi- tivos de display de LED, verificou-se que o aparelho pode ser usado comoum dispositivo de exibição de LED preto e branco.
(Exemplo 5)
O diodo emissor de luz do Exemplo 5 foi feito da mesma manei-ra que no Exemplo 1, exceto pelo uso da substância fosforescente represen-tada pela fórmula geral (Y0,2Gdo,e)3Al50i2:Ce. 100 peças de diodos emisso-res de luz do Exemplo 5 foram feitas e medidas quanto a várias característi-cas.
A medição do ponto de cromaticidade deu valores de (0,450,0,420) em média para o ponto de cromaticidade (x, y), e a luz de cor de lâm-pada incandescente foi emitia. A Figura 19A, a Figura 19B e a Figura 19Cmostram os espectros de emissão da substância fosforescente, do compo-nente de emissão de luz e do diodo emissor de luz do Exemplo 5, respecti-vãmente. Embora os diodos emissores de luz do Exemplo 5 tenham mostra-do uma luminância cerca de 40% menor do que aquela dos diodos emisso-res de luz do Exemplo 5, mostraram boa climatização comparável àquela doExemplo 1 no teste de vida útil.
(Exemplo 6)
O diodo emissor de luz do Exemplo 6 foi feito da mesma manei-ra que no Exemplo 1, exceto pelo uso da substância fosforescente represen-tada pela fórmula geral Y3AI5Oi2ICe. 100 peças dos diodos emissores de luzdo Exemplo 6 foram feitas e medidas quanto a várias características.
Na medição de ponto de cromaticidade foi emitida uma luz bran-ca ligeiramente amarelada e esverdeada se comparada com o Exemplo 1. Odiodo emissor de luz do Exemplo 6 mostrou boa climatização similar àquelado Exemplo 1 no teste de vida útil. A Figura 20A, a Figura 20B e a Figura20C mostram os espectros de emissão da substância fosforescente, docomponente de emissão de luz e do diodo emissor de luz do Exemplo 6,respectivamente.
(Exemplo 7)
O diodo emissor de luz do Exemplo 7 foi feito de maneira similarao Exemplo 1, exceto pelo uso da substância fosforescente representada pela fórmula geral Y3(Alo,5Gao,5)50i2:Ce. 100 peças dos diodos emissores deluz do Exemplo 7 foram feitas e medidas quanto a várias características.
Embora os diodos emissores de luz do Exemplo 7 tenham mos-trado uma baixa luminância, emitiram uma luz branca esverdeada e mostra-ram boa climatização similar àquela do Exemplo 1 em teste de vida útil. A Figura 21 A, a Figura 21B e a Figura 21C mostram os espectros de emissãoda substância fosforescente, do componente de emissão de luz e do diodoemissor de luz do Exemplo 7, respectivamente.
(Exemplo 8)
O diodo emissor de luz do Exemplo 8 foi feito da mesma manei-ra que no Exemplo 1, exceto pelo uso da substância fosforescente represen-tada pela fórmula geral GdaíAlo.sGao.s^O^Ce, a qual não contém Y. 100peças dos diodos emissores de luz do Exemplo 8 foram feitas e medidasquanto a várias características.
Embora os diodos emissores de luz do Exemplo 8 tenham mos-trado uma baixa luminância, mostraram boa climatização similar àquela doExemplo 1 no teste de vida útil.
(Exemplo 9)
O diodo emissor de luz do Exemplo 9 é um dispositivo de emis-são de luz plana que tem a configuração mostrada na Figura 7.
Um semicondutor de Ino.osGao.gsN tendo um pico de emissão em450 nm é usado como um componente de emissão de luz. Os componentesde emissão de luz são feitos fluindo-se gás TMG (trimetil gálio), gás TMI(trimetil índio), gás nitrogênio e gás de revestimento juntamente com um gásportador em um substrato de safira limpo e formando uma camada de semi-condutor de composto de nitreto de gálio no processo MOCVD. Uma cama-da semicondutora de nitreto de gálio tendo uma condutividade do tipo N euma camada semicondutora de nitreto de gálio tendo uma condutividade dotipo P são formadas alternando-se SiH4 e Cp2Mg como o gás de revestimen-to, desse modo formando uma junção PN. Para o componente de emissãode luz semicondutor, uma camada de contato, a qual é um semicondutor denitreto de gálio tendo uma condutividade do tipo N, uma camada de blinda-gem a qual é um semicondutor de alumínio de nitreto de gálio tendo conduti-vidade do tipo N, uma camada de blindagem a qual é um semicondutor dealumínio de nitreto de gálio tendo condutividade do tipo P e uma camada decontato a qual é um semicondutor de nitreto de gálio tendo uma condutivida-de do tipo P são formadas. Uma camada de ativação de InGaN revestidacom Zn, a qual faz uma junção hetero dupla, é formada entre a camada deblindagem que tem condutividade do tipo Nea camada de blindagem quetem condutividade do tipo P. Uma camada de armazenamento temporário éprovida no substrato de safira pela formação da camada de semicondutor denitreto de gálio a uma baixa temperatura. A camada de semicondutor de ni-treto do tipo P é recozida a uma temperatura de 400°C ou mais após a for-mação do filme.
Após a formação das camadas semicondutoras e a exposiçãodas superfícies das camadas semicondutores do tipo P e do tipo N por ata-que químico, os eletrodos são formados por deposição por evaporação àvácuo. Após riscar a pastilha semicondutora, a qual foi feita como descritoacima, os componentes de emissão de luz são feitos como componentes deemissão de luz pela divisão da pastilha com uma força externa.
O componente de emissão de luz é montado em um fio de mon-tagem, o qual tem um invólucro na ponta de uma armação de fio de cobrerevestido com prata, por ligação por matriz com resina epóxi. Os eletrodosdo componente de emissão de luz, do fio de montagem e do fio interno são eletricamente conectados por ligação por fio com fios de ouro tendo um diâ-metro de 30 μιτι.
A armação de fio com o componente de emissão de luz afixadoa ela é colocada em uma matriz em forma de cápsula e selada com umaresina epóxi translúcida para moldagem, a qual é então curada a 150°C por5 horas, para desse modo formar um diodo emissor de luz azul. O diodo e-missor de luz azul é conectado a uma face de extremidade de uma placa deguia óptica acrílica a qual é polida em todas as faces de extremidade. Emuma superfície e uma face lateral da placa de acrílico, uma impressão detela é aplicada usando-se titanato de bário disperso em um aglutinante acrí- Iico como um refletor de luz branca, o qual é então curado.
Substâncias fosforescentes de cores verde e vermelho são feitospela dissolução de elementos de terras-raras de Y, Gd, Ce e La em ácidoem proporções estequiométricas, e co-precipitando-se a solução em ácidooxálico. O óxido do co-precipitado obtido por queima deste material é mistu- rado com óxido de alumínio e óxido de gálio, para que se obtenham dessemodo os respectivos materiais de mistura. A mistura é então misturada comfluoreto de amônia usado como um fluxo e queimada em um crisol a umatemperatura de 1400°C no ar por 3 horas. Então, o material queimado é mo-ldo por um moinho de esferas em água, lavado, separado, seco e peneirado para que se obtenha desse modo o material desejado.
120 partes em peso do primeiro material fluorescente tendo umacomposição de Y3(Al0,6Ga0l4)5Oi2:Ce e capaz de emitir luz verde preparadocomo descrito acima e 100 partes em peso do segundo material fluorescentetendo uma composição de (Yo,4Gdo,6)3Al50i2:Ce e capaz de emitir luz verme-lha preparado em um processo similar àquele para o primeiro material fluo-rescente são suficientemente misturados com 100 partes em peso de resinaepóxi para formar uma lama. A lama é aplicada uniformemente sobre umacamada acrílica tendo uma espessura de 0,5 mm por meio de um agente derevestimento múltiplo, e seca para formar uma camada de material fluores-cente para ser usada como um material de conversão de cor tendo uma es-pessura de cerca de 30 μιη. A camada de material fluorescente é cortada nomesmo tamanho que aquele do plano de emissão de luz principal da placade guia óptica, e disposta na placa de guia óptica para desse modo formar odispositivo de emissão de luz plano. As medições do ponto de cromaticidadee do índice de interpretação de cor deram valores de (0,29, 0,34) para o pon-to de cromaticidade (x, y) e 92,0 para o índice de interpretação de cor (Ra),os quais são próximos das propriedades da lâmpada fluorescente de formade onda 3. A eficácia luminosa de luz de 12 Im/W comparável àquela de umalâmpada incandescente foi obtida. Ainda, nos testes de climatização sobcondições normais de energização com uma corrente de 60 mA em tempe-ratura ambiente, 20 mA em temperatura ambiente e 20 mA a 60°C com 90%de U.R., nenhuma mudança devido ao material fluorescente foi observada.
(Exemplo Comparativo 2)
A formação do diodo emissor de luz e os testes de climatizaçãodo mesmo foram conduzidos da mesma maneira que no Exemplo 9, excetopela mistura das mesmas quantidades de um pigmento fluorescente orgâni-co verde (FA-001 da Synleuch Chemisch) e um pigmento fluorescente orgâ-nico vermelho (FA-005 da Synleuch Chemisch), os quais são derivados deperileno, ao invés do primeiro material fluorescente representado pela fórmu-la geral Y3(AI0,6Ga0,4)5Oi2:Ce capaz de emitir luz verde e o segundo materialfluorescente representado pela fórmula geral (Yo,4Gd0,6)3Al50i2:Ce capaz deemitir luz vermelha do Exemplo 9. As coordenadas de cromaticidade do dio-do emissor de luz do Exemplo Comparativo 1 assim formado foram (x, y) =(0,34, 0,35). O teste de climatização foi conduzido por irradiação com umraio ultravioleta gerado por arco de carbono por 200 horas, representandouma irradiação equivalente de luz do sol por um período de um ano, enquan-to mede-se a relação de retenção de luminância e o tom de cor em váriostempos durante o período de teste. Em um teste de confiabilidade, o compo-nente de emissão de luz foi energizado para emitir luz a uma temperaturaconstante de 70°C enquanto se mede a luminância e o tom de cor em tem-pos diferentes. Os resultados são mostrados na Figura 14 e na Figura 15,juntamente com o Exemplo 9. Como será claro a partir da Figura 14 e daFigura 15, o componente de emissão de luz do Exemplo 9 experimenta me-nos deterioração do que o do Exemplo Comparativo 2.
(Exemplo 10)
O diodo emissor de luz do Exemplo 10 é um diodo emissor deluz do tipo de condutor.
No diodo emissor de luz do Exemplo 10, o componente de emis-são de luz tendo uma camada de emissão de luz de Ino.osGao.gsN com umpico de emissão em 450 nm, o qual é feito da mesma maneira que no E-xemplo 9, é usado. O componente de emissão de luz é montado no invólu-cro provido na ponta de um fio de montagem de cobre revestido com prata,por ligação por matriz com resina epóxi. Os eletrodos do componente deemissão de luz, do fio de montagem e do fio interno são eletricamente conectados por ligação de fio com fios de ouro.
A substância fosforescente é feita pela mistura de um primeiromaterial fluorescente representado pela fórmula geral Y3(Alo,5Gao,5)sOi2:Cecapaz de emitir luz verde e de um segundo material fluorescente represen-tado pela fórmula geral (Yo.aGdo.eísAlsO^Ce capaz de emitir luz vermelhapreparada como se segue. Especificamente, os elementos de terras-raras deY, Gd e Ce são dissolvidos em ácido em proporções estequiométricas, e co-precipitando-se a solução com ácido oxálico. O óxido da co-precipitação ob-tido por queima é misturado com óxido de alumínio e óxido de gálio, paraque se obtenham desse modo os respectivos materiais de mistura. A misturaé então misturada com fluoreto de amônia usado como um fluxo, e queima-da em um crisol a uma temperatura de 1400°C no ar por 3 horas. Então, omaterial queimado é moído por um moinho de esferas em água, lavado, se-parado, seco e peneirado para que se obtenham desse modo o primeiro e osegundo materiais fluorescentes da distribuição de tamanho de partículasespecificada.
40 partes em peso do primeiro material fluorescente, 40 partesem peso do segundo material fluorescente e 100 partes em peso de resinaepóxi são suficientemente misturados para formar uma lama. A lama é va-zada no invólucro, o qual é provido no fio de montagem onde o componentede emissão de luz é colocado. Então, a resina incluindo a substância fosfo-rescente é curada a 130°C por 1 hora. Assim, uma camada de revestimentoincluindo a substância fosforescente de espessura de 120 pm é formada nocomponente de emissão de luz. A concentração da substância fosforescentena camada de revestimento é aumentada gradualmente em direção ao com-ponente de emissão de luz. Ainda, o componente de emissão de luz e asubstância fosforescente são selados por moldagem com uma resina epóxitranslúcida com a finalidade de proteção contra tensões, umidade e poeiraexternas. Uma armação de fio com a camada de revestimento de substânciafosforescente formada sobre ela é colocada em uma matriz em forma decápsula e misturada com a resina epóxi translúcida e então curada a 150°Cpor 5 horas. Sob observação visual do diodo emissor de luz formado comodescrito acima na direção normal ao plano de emissão de luz, verificou-seque a porção central foi interpretada como de coloração amarelada devido àcor de corpo da substância fosforescente.
As medições de ponto de cromaticidade, de temperatura de core de índice de interpretação de cor do diodo emissor de luz do Exemplo 10,o qual é feito como descrito acima, deram valores de (0,32, 0,34) para o pon-to de cromaticidade (x, y), 89,0 para o índice de interpretação de cor (Ra) euma eficácia luminosa de luz de 10 Im/W. Ainda nos testes de climatizaçãosob condições normais de energização com uma corrente de 60 mA emtemperatura ambiente, 20 mA em temperatura ambiente e 20 mA a 60°Ccom 90% de U.R., nenhuma mudança devido à substância fosforescente foiobservada, não mostrando nenhuma diferença de um diodo emissor de luzazul comum na característica de vida útil em serviço.(Exemplo 11)
Um semicondutor de lno,4Gao,6N tendo um pico de emissão a470 nm é usado como um elemento de LED. Os componentes de emissãode luz são feitos fluindo-se gás TMG (trimetil gálio), gás TMI (trimetil índio),gás nitrogênio e gás de revestimento juntamente com um gás portador emum substrato de safira limpo e formando uma camada de semicondutor decomposto de nitreto de gálio no processo MOCVD. Uma camada semicondu-tora de nitreto de gálio tendo uma condutividade do tipo N e uma camadasemicondutora de nitreto de gálio tendo uma condutividade do tipo P sãoformadas alternando-se SiH4 e Cp2Mg como o gás de revestimento, dessemodo formando uma junção PN. Para o elemento de LED, uma camada decontato, a qual é um semicondutor de nitreto de gálio tendo uma condutivi-dade do tipo N, uma camada de blindagem a qual é um semicondutor dealumínio de nitreto de gálio tendo condutividade do tipo P, e uma camada decontato a qual é um semicondutor de nitreto de gálio tendo uma condutivida-de do tipo P são formadas. Uma camada de ativação de InGaN não-revestida com espessura de cerca de 3 nm é formada entre a camada decontato que tem condutividade do tipo Nea camada de blindagem que temcondutividade do tipo P. Uma camada de armazenamento temporário é pro-vida no substrato de safira pela formação da camada de semicondutor denitreto de gálio a uma baixa temperatura.
Após a formação das camadas e a exposição das superfícies dotipo P e do tipo N de camadas semicondutoras por ataque químico, os ele-trodos são formados por deposição catódica. Após riscar a pastilha semi-condutora, a qual é feita como descrito acima, os componentes de emissãode luz são feitos dividindo-se a pastilha com uma força externa.
O componente de emissão de luz é montado em um invólucro naponta de um fio de montagem de cobre revestido com prata por ligação pormatriz com resina epóxi. Os eletrodos do componente de emissão de luz, dofio de montagem e do fio interno são eletricamente conectados por ligaçãode fio com fios de ouro tendo um diâmetro de 30 pm.A armação de fio com o componente de emissão de luz afixadoa ela é colocada em uma matriz em forma de cápsula e selada com umaresina epóxi translúcida para moldagem, a qual é então curada a 150°C por5 horas, para desse modo formar um diodo emissor de luz azul. O diodo e- missor de luz azul é conectado a uma face de extremidade de uma placa deguia óptica acrílica a qual é polida em todas as faces de extremidade. Emuma superfície e uma face lateral da placa de acrílico, uma impressão detela é aplicada usando-se titanato de bário disperso em um aglutinante acrí-lico como um refletor de luz branca, o qual é então curado.
A substância fosforescente é feita misturando-se um materialfluorescente representado pela fórmula geral (Yo.sGdoaAIsO-Ce capaz deemitir luz amarela de comprimento de onda relativamente curto e um materi-al fluorescente representado pela fórmula geral (Yo,4Gdo,6)3Al50i2:Ce capazde emitir luz amarela de comprimento de onda relativamente longo prepara-dos como se segue. Especificamente, os elementos de terras-raras de Y, Gde Ce são dissolvidos em um ácido em proporções estequiométricas, e co-precipitando a solução com ácido oxálico. O óxido da co-precipitação obtidopor queima é misturado com óxido de alumínio, para que desse modo seobtenha o respectivo material de mistura. A mistura é então misturada comfluoreto de amônia usado como um fluxo, e queimada em um crisol a umatemperatura de 1400°C no ar por 3 horas. Então, o material queimado é mo-ldo por um moinho de esferas em água, lavado, separado, seco e peneirado.
100 partes em peso de material fluorescente amarelo de com-primento de onda relativamente curto e 100 partes em peso de material fluo- rescente amarelo de comprimento de onda relativamente longo, os quais sãofeitos como descrito acima, são suficientemente misturados com 1000 partesem peso de resina acrílica e extrudados, para formar desse modo um filmede material fluorescente a ser usado como um material de conversão de corde cerca de 180 pm de espessura. O filme de material fluorescente é corta-do do mesmo tamanho que o plano de emissão principal da placa de guiaóptica e disposto sobre a placa de guia óptica, para desse modo fazer umdispositivo de emissão de luz. As medições de ponto de cromaticidade e ín-dice de interpretação de cor do dispositivo de emissão de luz do Exemplo 3,o qual é feito como descrito acima, deram valores de (0,33, 0,34) para o pon-to de cromaticidade (x, y), 88,0 para o índice de interpretação de cor (Ra) euma eficácia luminosa de luz de 10 Im/W. A Figura 22A, a Figura 22B e a
Figura 22C mostram espectros de emissão do material fluorescente repre-sentado por (Yo,8Gdo,2)3Al50i2:Ce e de um material fluorescente representa-do pela fórmula geral (Yo,4Gdo,6)3Al50i2:Ce usados no Exemplo 11. A Figura23 mostra um espectro de emissão do diodo emissor de luz do Exemplo 11.Ainda, nos testes de vida útil sob condições de energização com uma cor-rente de 60 mA em temperatura ambiente, 20 mA em temperatura ambientee 20 mA a 60°C com 90% de U.R., nenhuma mudança devido ao materialfluorescente foi observada. De modo similar, a cromaticidade desejada podeser mantida mesmo quando o comprimento de onda do componente de e-missão de luz é mudado mudando-se o teor do material fluorescente.
(Exemplo 12)
O diodo emissor de luz do Exemplo 12 foi feito da mesma ma-neira que no Exemplo 1, exceto pelo uso da substância fosforescente repre-sentada pela fórmula geral Y3In5O^iCe. 100 peças do diodo emissor de luzdo Exemplo 12 foram feitas. Embora o diodo emissor de luz do Exemplo 12tenha mostrado uma luminância menor que aquela dos diodos emissores deluz do Exemplo 1, mostrou boa climatização comparável àquela do Exemplo1 no teste de vida útil.
Como descrito acima, o diodo emissor de luz da presente inven-ção pode emitir luz de uma cor desejada e está sujeito a menos deterioraçãoda eficácia luminosa e boa climatização, mesmo quando usado com alta lu-minância por um período de tempo longo. Portanto, a aplicação do diodoemissor de luz não está limitada a aplicações eletrônicas, mas pode abrirnovas aplicações incluindo um display para automóveis, aeronaves e bóiaspara baías e portos, bem como um uso externo tal como um sinal e ilumina-ção para vias expressas.

Claims (22)

1. Dispositivo de emissão de luz compreendendo um componen-te de emissão de luz (102) e uma substância fosforescente (101) capaz deabsorver uma parte da luz emitida pelo componente de emissão (102) de luze de emitir luz de comprimento de onda diferente a partir daquela da luz ab-sorvida; em que o componente de emissão de luz (102) compreende umsemicondutor de composto de nitreto representado pela formula InjGajAIkNonde 0 < i, 0 < j, 0 < ke i+j+k = 1, e em que o pico de emissão principal docomponente de emissão de luz é regulado na faixa de 400nm a 530nm e ocomprimento de onda de emissão principal de substância fosforescente éregulado para ser mais longo ao pico de emissão principal do componentede emissão de luz, caracterizado pelo fato de que:a substância fosforescente (101) compreende um material fluo-rescente de granada compreendendo pelo menos um elemento selecionadoa partir do grupo que consiste em Y, Lu, Sc, La, Gd e Sm, e pelo menos umelemento selecionado a partir do grupo que consiste em Al, Ga e In, e que éativado com cério.
2. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a substância fosforescente contém ummaterial fluorescente de ítrio - alumínio - granada contendo Y e Al.
3. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que a substância fosforescente é um materialfluorescente representado por uma fórmula geral (Rei.rSmr)3(Ali.sGas)5012:Ce, onde 0<r<1e0<s<1eReé pelo menos um selecionadoa partir de Y e Gd.
4. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindicação-3, caracterizado pelo fato de que a substância fosforescente contém ummaterial fluorescente representado por uma fórmula geral (Yi-p-q-rGdpCeqSmr)3(Ali-sGas)50i2, onde 0 < ρ < 0,8, 0,003 < q < 0,2, 0,0003 < r <-0,08 e 0 < s < 1.
5. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindicação-2, caracterizado pelo fato de que a substância fosforescente contém doisou mais materiais fluorescentes de ítrio - alumínio - granada, ativados comcério, de diferentes composições.
6. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a substância fosforescente contém doisou mais materiais fluorescentes de composições diferentes representadospela fórmula geral (Rei-rSmr)3 (AI-i.sGas) 50i2: Ce, onde 0<r< 1 eO<s< 1 eRe é pelo menos um selecionado a partir de Y e Gd.
7. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a substância fosforescente contém umprimeiro material fluorescente representado pela fórmula geral Y3(AIi_sGas)50i2:Ce e um segundo material fluorescente representado pela fórmulageral ReaAI5O^Ce, onde O < s < 1 e Re é pelo menos um selecionado den-tre Y, Gd e La.
8. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a substância fosforescente é um materialfluorescente de ítrio - alumínio - granada contendo um primeiro material fluo-rescente e um segundo material fluorescente, com partes diferentes de ítrionos primeiro e segundo fluorescentes sendo substituídas por gadolínio.
9. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de emissão de luz do compo-nente de emissão de luz contém um semicondutor de nitreto de gálio con-tendo In, e a substância fosforescente é um material fluorescente de ítrio -alumínio - granada onde uma parte do Al no material fluorescente de ítrio -alumínio - granada é substituída por Ga de modo que a proporção de Ga:AIesteja na faixa de 1:1 a 4:6 e parte do Y é substituída por Gd de modo que aproporção de Y:Gd esteja na faixa de 4:1 a 2:3.
10. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindica-ção 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma placa de guia ópti-ca (704) substancialmente retangular sendo provida com um componente deemissão de luz (702) montado em uma face lateral da mesma via a substân-cia fosforescente e exceto por uma superfície principal sendo substancial-mente coberta com um material reflexivo (705), onde a luz emitida pelo com-ponente de emissão de luz (702) é transformada em luz plana pela substân-cia fosforescente e pela placa de guia óptica (704) para ser uma saída a par-tir da superfície principal da placa de guia óptica (704).
11. Dispositivo de emissão de luz, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma placa de guia ópti-ca (704) substancialmente retangular, sendo provida com o componente deemissão de luz (702) montado em uma face lateral da mesma e a substânciafosforescente instalada em uma superfície principal da mesma exceto poruma superfície principal sendo substancialmente coberto com um material reflexivo (705), onde a luz emitida pelo componente de emissão de luz (702)é transformada em luz plana pela placa de guia óptica (704) e pela substân-cia fosforescente, para ser uma saída a partir da superfície principal da placade guia óptica (704).
12. Dispositivo de exibição de LED1 caracterizado pelo fato deque compreende o dispositivo de emissão de luz conforme definido emqualquer uma das reivindicações 1 a 9, disposto em uma matriz e um circuitode acionamento o qual aciona o dispositivo de exibição de LED de acordocom dados de exibição, os quais são introduzidos nele.
13. Diodo emissor de luz (100) compreendendo:um fio de montagem (105) tendo um invólucro (105a) e um fio(105b);um chip de LED (102) montado no invólucro (105a) do fio demontagem (105) com um dos eletrodos eletricamente conectado ao fio demontagem (105), o chip de LED (102) sendo um dispositivo semicondutor de composto de nitreto;um material de revestimento (101) transparente preenchendo oinvólucro (105a) para cobrir o chip de LED (102); eum diodo emissor de luz tendo um material de moldagem quecobre o chip de LED (102) coberto pelo material de revestimento (101) inclu- indo o invólucro (105a) do fio de montagem (105) caracterizado pelo fatode que:o material de revestimento (101) compreende uma substânciafosforescente feita de material fluorescente de granada ativado com cério, asubstância fosforescente compreendendo pelo menos um elemento selecio-nado dentre o grupo que consiste em Y, Lu, Sc, La, Gd e Sm, pelo menosum elemento selecionado do grupo consistindo em Al, Ga e In.
14. Diodo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 13, ca-racterizado peto fato de que a substância fosforescente contém um mate-rial fluorescente de ítrio - alumínio - granada contendo Y e Al.
15. Diodo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 13, ca-racterizado pelo fato de que a substância fosforescente é um material fluo-rescente representado por uma fórmula geral (Rei-rSmr)3(Ali.sGas)50i2:Ce,onde 0<r<1e0<s<1eReé pelo menos um selecionado dentre Y e Gd.
16. Diodo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 13, ca-racterizado pelo fato de que a substância fosforescente é um material fluo-rescente representado por uma fórmula geral (Yi-p-q-r GdpCeqSmr)3(Ali.sGas)5012, onde O < ρ < 0,8, 0,003 < q < 0,2, 0,0003 < r < 0,08 e 0 < s < 1.
17. Diodo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 14, ca-racterizado pelo fato de que a substância fosforescente contém dois oumais materiais fluorescentes de ítrio - alumínio - granada, ativados com cé-rio, de composições diferentes.
18. Diodo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 13, ca-racterizado pelo fato de que a substância fosforescente contém dois oumais materiais fluorescentes de composições diferentes representados pelafórmula geral (Rei.rSmr)3 (Ah-sGas^O^Ce, onde 0<r<1e0<s<1eReépelo menos um selecionado dentre Y e Gd.
19. Diodo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 13, ca-racterizado pelo fato de que a substância fosforescente contém um primei-ro material fluorescente representado por uma fórmula geral Ys(AI1-SGas)SOi2:Ce e um segundo material fluorescente representado pela fórmula geralRe3AI50i2:Ce, onde 0 < s < 1 e Re é pelo menos um selecionado dentre Y,Gd e La.
20. Diodo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 14, ca-racterizado pelo fato de que a substância fosforescente contém um mate-rial fluorescente de ítrio - alumínio - granada contendo um primeiro materialfluorescente e um segundo material fluorescente, onde uma parte do ítrio noprimeiro e segundo materiais fluorescentes é substituída por gadolínio emgraus diferentes de substituição.
21. Diodo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 13, ca-racterizado pelo fato de que o pico de emissão principal do componente deemissão de luz é regulado na faixa de 400 nm a 530 nm e o comprimento deonda de emissão principal da substância fosforescente é regulado para sermais longo do que o pico de emissão principal do componente de emissãode luz.
22. Diodo emissor de luz branca compreendendo um componen-te de emissão de luz usando um semicondutor como uma camada de emis-são de luz e uma substância fosforescente que absorve uma parte da luzemitida pelo componente de emissão de luz e emite luz de comprimentos deonda diferente a partir da luz absorvida, caracterizado pelo fato de que acamada de emissão de luz do componente de emissão de luz é um semi-condutor de composto de nitreto e a substância fosforescente compreendeum material fluorescente de granada ativado com cério que contém pelomenos um elemento selecionado a partir do grupo que consiste em Y, Lu,Sc, La, Gd e Sm, e pelo menos um elemento selecionado a partir do grupoque consiste em Al, Ga e In, e em que o pico de emissão principal do com-ponente de emissão de luz é regulado na faixa de 400nm a 530nm e o com-primento de onda de emissão principal da substância fosforescente é regu-lado para ser mais longo que o pico de emissão principal do componente deemissão de luz.
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