DE102005041260A1 - Wellenlängen-Konvertierungssubstanz und Licht emittierende Vorrichtung und einkapselndes Material, das gleiches aufweist - Google Patents

Wellenlängen-Konvertierungssubstanz und Licht emittierende Vorrichtung und einkapselndes Material, das gleiches aufweist Download PDF

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Abstract

Eine Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) weist einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) und eine transparente Schicht (42a, 42b, 52) auf dem Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) auf. Die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) ist ein Material, das sowohl Wellenlängen-Konvertierungs- als auch Lichtstreuungseigenschaften besitzt. Wenn daher die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) in einer Leuchtdiode verwendet wird, wird die Helligkeit verbessert und die Lichtzusammensetzung ist gleichmäßiger als bei der traditionellen Einheit. Eine Licht emittierende Vorrichtung und ein einkapselndes Material, das die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) aufweist, werden ebenfalls offenbart.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wellenlängen-Konvertierungssubstanz, eine Lichtvorrichtung, die die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz aufweist, und ein einkapselndes Material für eine LED-Vorrichtung, die die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 aufweist.
  • In jüngster Zeit wurden neue Anwendungsfelder von Leuchtdioden (LEDs) mit hoher Leuchtkraft entwickelt. Anders als bei einem glühenden Licht, besitzt eine Kaltlicht-LED die Vorzüge niedrigen Energieverbrauchs, langer Lebensdauer des Bauelements, keiner Leerlaufzeit und schneller Ansprechgeschwindigkeit. Da darüber hinaus die LED die Vorzüge einer kleinen Größe besitzt, für eine Massenfertigung geeignet ist und einfach als kleine Einheit oder eine Matrixvorrichtung hergestellt werden kann, wurde sie weithin in Display-Vorrichtungen und Anzeigelampen für Information, Kommunikation und elektronischen Verbraucherprodukten verwendet. Die LED's werden nicht nur bei im Freien befindlichen Verkehrsampeln oder verschiedenen Außendisplays eingesetzt, sondern sind auch sehr wichtige Bauteile in der Automobilindustrie. Darüber hinaus arbeiten die LED's ebenfalls gut in tragbaren Produkten wie z. B. Mobiltelefonen und Hintergrundbeleuchtungen von PDA's. Die LED wurde ein unerlässliches Schlüssel-Bauteil bei sehr populären Flüssigkristallanzeigen, weil sie die beste Wahl bei der Auswahl der Lichtquelle des Hintergrundbeleuchtungs-Anzeigemoduls darstellt.
  • Eine herkömmliche Leuchtdioden-Baugruppe weist eine Leuchtdioden-Vorrichtung auf. Wenn Licht von der Leuchtdioden-Vorrichtung emittiert wird, laufen eine Serie von Vorgängen einschließlich Streuung, Reflexion, Mischen oder eine Lichtwellenlängen-Konversion in einer Pressmasse oder einem einkapselndem Material ab, um eine befriedigende Chromatik und Helligkeit zu erzeugen. Daher ist die Auswahl der Pressmasse oder des einkapselnden Materials wichtig, um eine Leuchtdioden-Einheit auszubilden.
  • Einkapselndes Material, das ein Wellenlängen-Konvertierungsmaterial und einen Streukörper aufweist, wird bei den meisten konventionellen LED-Vorrichtungen verwendet. Wellenlängen-Konvertierungsmaterial ist auch als Material bekannt, das Licht passiv emittiert. Zum Beispiel wird eine Serie von fluoreszierendem Pulver verwendet, um blaues Licht oder UV-Licht in ein Licht mit anderer Wellenlänge, üblicherweise ein gelbes, rotes, blaues oder grünes Licht zu konvertieren. Ein Teil des blauen Lichts pflanzt sich durch das fluoreszierende Pulver fort und vermischt sich mit dem gelben Licht, um ein weißes Licht zu bilden. Einige LED-Bausteine verwenden konvertierendes Material für rotes, blaues oder grünes Licht, um weißes Licht zu hybridisieren.
  • Jedoch wird ein Verlust an Lichtintensität beim Aufbau der konventionellen Einheit aufgrund der Trennflächen-Eigenschaften zwischen dem fluoreszierenden Material und dem Matrix-Material oder den Eigenschaften der verwendeten Streupartikel oder Beschichtungen angetroffen, sodass die Helligkeit des Bausteins reduziert ist.
    •
  • Vor diesem Hintergrund beabsichtigt die vorliegende Erfindung, eine Wellenlängen-Konvertierungssubstanz, mit einer zum typischen fluoreszierenden Material andersartigen Anordnung, bereitzustellen. Die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz ist ein Material, das sowohl Wellenlängen-Konvertierungs- als auch Lichtstreuungs-Eigenschaften besitzt und wenn sie in einer Lichtvorrichtung oder als einkapselndes Material verwendet wird, kann sie die Helligkeit und Gleichmäßigkeit der Lichtmischung bei der Lichtvorrichtung verbessern. Die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz besitzt auch eine verbesserte Hitzebeständigkeit.
  • Dies wird durch eine Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß Anspruch 1 erreicht. Die abhängigen Ansprüche betreffen entsprechende weitere Entwicklungen und Verbesserungen.
  • Wie aus der detaillierten, nachfolgenden Beschreibung klarer ersichtlich, weist die beanspruchte Wellenlängen-Konvertierungssubstanz einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel und eine transparente Schicht auf der Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels auf. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Lichtvorrichtung, um ein erstes Licht zu emittieren, sobald sie angetrieben wird, eine Vielzahl von Wellenlängen-Konvertierungssubstanzen auf, die angeordnet sind, um ein erstes Licht zu empfangen und ein erstes Licht zu einem zweiten Licht zu konvertieren, wobei jede Wellenlängen-Konvertierungssubstanz einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel und eine transparente Schicht aufweist, um den Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel stetig oder inselähnlich zu bedecken. In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das beanspruchte einkapselnde Material für eine Leuchtdiode eine Matrix und mindestens eine in der Matrix verteilte Wellenlängen-Konvertierungssubstanz auf. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die beanspruchte Lichtvorrichtung ein einen Elektronenstrahl emittierendes Element auf, sobald sie angetrieben wird, eine Vielzahl von Wellenlängen-Konvertierungssubstanzen, die angeordnet sind, um einen Elektronenstrahl zu empfangen, der vom Elektronenstrahl emittierenden Element emittiert wurde und den Elektronenstrahl zu einem Licht zu konvertieren, wobei jede Wellenlängen-Konvertierungssubstanz einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel und eine transparente Schicht aufweist, um den Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel stetig oder inselähnlich zu bedecken.
    •
  • Nachfolgend wird die Erfindung weitergehend exemplarisch mit Bezug auf die anliegende Zeichnung dargestellt. Darin ist
  • 1 eine schematische Zeichnung, die einen konventionellen fluoreszierenden Materialpartikel zeigt;
  • 2 eine schematische Zeichnung, die einen konventionellen Führungstyp einer Leuchtdioden-Einheit zeigt;
  • 3 eine schematische Zeichnung, die einen konventionellen Chiptyp einer Leuchtdioden-Einheit zeigt;
  • 4 eine schematische Zeichnung, die eine Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 eine schematische Zeichnung, die eine weitere Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 eine schematische Zeichnung, die den Vergleich jeder der zwei Phasen in den Phasen 1, 2, und 3 zeigt;
  • 7 eine grafische Darstellung, die die Hitzebeständigkeit einer konventionellen YAG bzw. der Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung bei LED-Einheiten zeigt; und
  • 8 eine grafische Darstellung, die den Leuchtkraftunterschied zwischen LED-Einheiten, die die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden bzw. einer konventionellen YAG zeigt.
  • 1 ist eine schematische Zeichnung, die einen konventionellen fluoreszierenden Materialpartikel zeigt. Der fluoreszierende Materialpartikel 10 empfängt einfallendes Licht mit einer Wellenlänge α und konvertiert es in ein Licht mit einer Wellenlänge λ2. Ein einkapselndes Material weist gewöhnlich darüber hinaus photo-inerte und hoch reflektierende Materialpartikel oder Luftblasen für eine gleichmäßigere Lichtmischung auf, die auch als Streukörper bekannt sind, wie z. B. SiO2, PMMA, Si3N4, GaN, InGaN, AlInGa und Luftblasen auf. Jedoch werden diese Streukörper Lichtintensität verbrauchen und daher wird die Helligkeit der LED-Vorrichtung vermindert.
  • 2 zeigt eine schematische Zeichnung eines konventionellen Führungstyps einer Leuchtdioden-Einheit 20. Der konventionelle Führungstyp weist einen Leuchtdioden-Chip 21, einen Führungshalter 24 und eine innere Führung 25 auf. Der Führungshalter 24 weist ferner eine Tasse 26 auf. Der Führungshalter 24 wird als negative Elektrode und die innere Führung als positive Elektrode verwendet. Der Leuchtdioden-Chip 21 ist in der Tasse 26 des Führungshalters 24 angeordnet. Eine P-Elektrode und eine N-Elektrode (beide in der Figur nicht gezeigt) des Leuchtdioden-Chips 21 sind mit dem Führungshalter 24 bzw. der inneren Führung 25 durch Anschlusslitzen 23 verbunden. Die Tasse 26 ist mit Formmasse 22 gefüllt. Eine Vielzahl von fluoreszierenden Materialien (nicht gezeigt) ist in der Formmasse 22 verteilt. Epoxydharz 27 kapselt die gesamte Leuchtdiode, Anschlusslitzen, Tasse und Führungen ein, legt aber ein Ende jeder Führung bloß.
  • 3 ist eine schematische Zeichnung eines konventionellen Chip-Typs einer Leuchtdioden-Einheit 30. Die Leuchtdioden-Einheit 30 weist einen Leuchtdioden-Chip 31 und eine Hülle 32 auf. Die Hülle 32 weist ferner eine positive Metall-Anschlussklemme 34 und eine negative Metall-Anschlussklemme 35 auf. Die positive Metall-Anschlussklemme 34 wird als positive Elektrode und die negative Metall-Anschlussklemme 35 als negative Elektrode verwendet. Der Leuchtdioden-Chip 31 ist auf einer Aussparung 36 der Hülle 32 angeordnet und liegt auf der Oberseite der positiven Metall-Anschlussklemme 34. Eine P-Elektrode und eine N-Elektrode (beide in der Figur nicht gezeigt) des Leuchtdioden-Chips sind mit der positiven Metall-Anschlussklemme 34 bzw. der negativen Metall-Anschlussklemme 35 durch Anschlusslitzen 43 verbunden. Die Aussparung 36 ist mit Formmasse 37 gefüllt. Eine Vielzahl von fluoreszierenden Materialien (nicht gezeigt) ist in der Formmasse 37 verteilt.
  • Die oben erwähnte Führungstyp-LED-Einheit 20 und die Chiptyp-LED-Einheit 30 besitzen einen unterschiedlichen Einheitenaufbau und können beide das weiße Licht oder ein anderes farbiges Licht durch eine Lichtmischung erzielen. Unterschiedliche Einheitenaufbauten führen zu unterschiedlicher Lichtemission. Jedoch wird ein Verlust an Lichtintensität beim Aufbau der konventionellen Einheit aufgrund der Trennflächen-Eigenschaften zwischen dem fluoreszierenden Material und dem Matrix-Material oder den Eigenschaften der verwendeten Streupartikel oder Beschichtungen angetroffen, sodass die Helligkeit des Bausteins reduziert ist.
  • 4 und 5 sind schematische Zeichnungen, die den Aufbau der Wellenlängen-Konvertierungssubstanz 46 und 56 gemäß der vorliegenden Erfindung und deren Herstellung zeigen. Die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz 46 weist einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel 40 und eine transparente Schicht 42a und/oder 42b auf. Die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz 56 weist einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel 50 und eine transparente Schicht 52 auf. Die transparente Schicht ist auf der Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel ausgebildet.
  • Der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Partikel, der aus einem Material hergestellt ist, das Licht passiv emittiert, z. B. einem fluoreszierendem Material, phosphoreszierendem Material, Farbstoffmaterial oder einer Kombination daraus; das heißt, das Material besitzt eine Funktion, um ein Licht mit einer Wellenlänge in ein anderes Licht mit einer unterschiedlichen Wellenlänge zu konvertieren. Das Wellenlängen-Konvertierungsmaterial kann durch ein Material, das durch eine generelle Formel (A)3+t+u (B')5+u+2v (C)12+2t+3u+3v : D repräsentiert wird, beispielhaft gezeigt werden, wobei 0 < t < 5, 0 < u < 15, 0 < v < 9 ist, A mindestens ein gewähltes aus Y, Ce, Tb, Gd und Sc ist, B' mindestens ein gewähltes aus Al, Ga, Tl, In ist und B, C mindestens ein gewähltes aus 0, S, und Se ist und D mindestens ein gewähltes aus Ce und Tb ist.
  • Weiterhin wird ein partikelartiges transparentes Material mit einer Größe von Mikrometern bis Nanometern auf die Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels befestigt und gesintert, wobei eine transparente Schicht ausgebildet wird, die Teile der Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels bedeckt. Wie z. B. in 4 gezeigt, bedeckt die transparente Schicht 42a einen Teil der Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels 40 und die transparente Schicht 42b ist auf inselähnliche Art und Weise verteilt, um Teile der Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels 40 zu bedecken. Wie in 5 gezeigt, kann alternativ eine transparente Schicht 52 auf der gesamten Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels 50 erreicht werden, indem man eine chemische Dampfablagerung, eine physikalische Dampfablagerung durchführt oder auf der Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierung Material-Partikels 50 aufspritzt. Eine Wärmebehandlung kann darüber hinaus durchgeführt werden, um die Gleichmäßigkeit und Planheit der Oberfläche der transparenten Schicht 52 zu verbessern.
  • Eine Funktion der transparenten Schicht 42a, 42b oder 52 ist es, das Licht vom Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel 40 oder 50 zu streuen und eine weitere Funktion ist, die Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels 40 oder 50 zu passivieren, um die Hitzebeständigkeit zu verbessern. Daher besitzt die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung eine relativ hohe Hitzebeständigkeit.
  • Die Dicke der transparenten Schicht beträgt vorzugsweise ca. 50Å bis 2μm. Die Größe des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels kann 5000Å bis 30μm betragen, ist aber darauf nicht begrenzt. Es wird bevorzugt, dass der Umfang der transparenten Schicht 0,1% bis 10% des Gewichts, basierend auf dem Gewicht des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels beträgt. In dieser Situation besitzt der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel eine Größe von 5 bis 30μm und kann mit transparenten Material-Mikronpartikeln (wie z. B. ITO) gemischt und gesintert werden, aber die Größe des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels ist nicht spezifisch begrenzt. Das Material für die transparente Schicht kann exemplarisch Indium-Zinnoxyd (ITO) oder Indium-Zinkoxyd (IZO) sein.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendete transparente Schicht besitzt Lichtstreuungseigenschaften und die Helligkeit der Wellenlängen-Konvertierungssubstanz kann durch die Steuerung/Regelung des Fresnel-Energieverlusts durch eine Materialauswahl mit einem geeigneten Brechungsindex verbessert werden. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete transparente Schicht besitzt vorzugsweise einen Brechungsindex, der sich nicht viel von dem des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels unterscheidet. Bitte beziehen sie sich auf 6. 6 ist eine schematische Zeichnung, die den Vergleich jeder der zwei Phasen in den Phasen 1, 2, und 3 zeigt. Wenn ein Licht mit einer Wellenlänge λ durch zwei benachbarte Phasen, z. B. von Phase 1 in Phase 2 hindurch geht, wird es gebrochen. Es wird angenommen, dass Phase 1 und Phase 2 einen Brechungsindex n1 beziehungsweise n2 aufweisen. Eine Fresnel-Brechnung R1 kann durch die folgende Gleichung berechnet werden: R1 = [(n2 – n1)/(n2 + n1)]2. Ein Übertragungskoeffizient = 4/(2 + n1/n2 + n2/n1). Wenn es eine Phase 3 (z. B. eine transparente Schicht) zwischen Phase 1 (z. B. einem Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel) und Phase 2 (z. B. die Außenumgebung des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels) gibt, verringert sich der Fesnel- (Reflektions-) Energieverlust infolge der Trennfläche, weil sich der Transmissionskoeffizient erhöht, sodass die Helligkeit verbessert wird. Vorzugsweise besitzt der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel in einem Zustand von Luftumgebung einen höheren Brechungsindex als der Brechungsindex der transparenten Schicht.
  • Folglich weist die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung eine transparente Schicht auf der Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels auf und besitzt eine Wellenlängen-Konvertierungsfunktion und Streufunktion zur geeigneten Verwendung. Das für die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz zu konvertierende eintretende Licht ist nicht auf UV- oder sichtbares Licht beschränkt und ein Elektronenstrahl ist ebenfalls nutzbar, solange das Wellenlängen-Konvertierungsmaterial entsprechend ausgewählt wird. Die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um eine Lichtvorrichtung anzuordnen. Folglich weist die Lichtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Licht- Emissionselement und eine Vielzahl von Wellenlängen-Konvertierungssubstanzen auf. Das Licht-Emissionselement emittiert konventionell ein Licht, sobald es angetrieben wird. Die Vielzahl von Wellenlängen-Konvertierungssubstanzen ist angeordnet, um das Licht zu empfangen und das Licht in ein anderes Licht mit einer unterschiedlichen Wellenlänge zu konvertieren. Das Licht-Emissionselement kann eine Leuchtdiode oder ein anderes Licht-Emissionselement sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist, wenn ein Elektronenstrahl in einer Lichtvorrichtung verwendet wird, die Lichtvorrichtung ein Elektronenstrahl-Emissionselement und eine Vielzahl von Wellenlängen-Konvertierungssubstanzen auf. Das Elektronenstrahl-Emissionselement emittiert einen Elektronenstrahl, sobald es angetrieben wird. Die Vielzahl von Wellenlängen-Konvertierungssubstanzen ist angeordnet um den emittierten Elektronenstrahl vom Elektronenstrahl-Emissionselement zu empfangen und den Elektronenstrahl in ein Licht mit einer Wellenlänge zu konvertieren.
  • Die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung kann als einkapselndes Material verwendet werden, um eine Leuchtdiode einzukapseln. Alternativ kann die Lichtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Leuchtdiode aufweist, mit einkapselndem Material eingekapselt werden. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Matrix gemischt werden, sodass die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz in der Matrix verteilt ist, wobei sie ein einkapselndes Material zur Verwendung in verschiedenen Lichtvorrichtungen, die z. B. konventionelle Führungstyp-LED-Vorrichtungen, konventionelle Chiptyp-LED-Vorrichtungen bildet, um ein konventionelles Wellenlängen-Konvertierungsmaterial und Streuungen zu ersetzen. Die Matrix kann ein Kunststoffmaterial (z. B. Epoxydharz), ein organischer Formverbund, ein keramisches lichtdurchlässiges Material, ein lichtdurchlässiges Glasmaterial, eine lichtdurchlässige Isolationsflüssigkeit oder ein Verbundmaterial sein, das zumindest zwei ausgewählte Materialien aufweist, die aus einer Gruppe, die aus den oben genannten Materialien besteht, ausgewählt wurden.
  • Ausführungsform
  • Herstellung der Wellenlängen-Konvertierungssubstanz der vorliegenden Erfindung.
  • Ungefähr 10 bis 15 g (Tb, Y)3A15O13:Ce+3 und ITO-Nanopartikel (in einem Gewichtsverhältnis von 10 1) wurden 200 ml Polyvinylalkohol (PVA) in einer Mischtrommel mit Zirkonoxyd-Kugeln als Mischungsmittel hinzugefügt und gleichmäßig ca. 2 Stunden gemischt. Danach wurde die Mischung 2 Stunden bei 600°C gesintert und der PVA verdampft, was eine Wellenlängen-Konvertierungssubstanz der vorliegenden Erfindung ergibt.
  • (Tb, Y)3A15O13:Ce+3 (eine konventionelle YAG) als Vergleichsbeispiel und die in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhaltene Wellenlängen-Konvertierungssubstanz wurde mit Silikonkleber bzw. einem Dichtungsstoff als einkapselndes Material gemischt, um LED-Einheiten auszuformen. Nach der Trocknung wurden die Mischungen 24 Stunden einer Wärmebehandlung bei 50, 80, 100 bzw. 150°C unterzogen. Nach jeder Wärmebehandlung wurde die relative Leuchtkraft der LED-Einheiten, die die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden bzw. das Vergleichsbeispiel, das eine blaue 455nm LED als Lichtquelle und 20mA als elektrischen Antriebsstrom verwendet, auf der Basis der Leuchtkraft der mit der Wellenlängen-Konvertierungssubstanz eingekapselten LED-Einheiten, nachdem diese ausgeformt, nicht wärmebehandelt waren, in der Ausführungsform untersucht. Die Ergebnisse sind in 7 gezeigt. Vor der Wärmebehandlung beträgt die Leuchtkraft-Differenz 5% und nach der Wärmebehandlung bei 50°C beträgt die Leuchtkraft-Differenz zwischen den Proben gemäß der vorliegenden Erfindung und dem Vergleichsbeispiel 7%. Die Leuchtkraft-Differenz erhöht sich, sobald die Temperatur der Wärmebehandlung erhöht wird. Nach der Wärmebehandlung bei 150°C beträgt die Leuchtkraftdifferenz 14%. Im Hinblick auf die Ergebnisse besitzt die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Hitzebeständigkeit.
  • Darüber hinaus wurde die Helligkeit von LED-Einheiten, die die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden bzw. das Vergleichsbeispiel miteinander verglichen. Die Leuchtkraft (mcd) wurde für die LED-Einheit, die ein Licht mit einer Wellenlänge von 455 bis 460nm, mit einer Größe von 13 mil × 13 mil und mit verschiedenen elektrischen Strömen von 10, 15, 20, 25 und 30mA angetrieben wurde, untersucht. Die Ergebnisse sind in 8 gezeigt. Es stellt sich klar heraus, dass die LED-Einheit, die die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, eine verbesserte Helligkeit besitzt.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass eine Wellenlängen-Konvertierungssubstanz 46, 56 einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel 40, 50 und eine transparente Schicht 42a, 42b, 52 auf dem Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel 40, 50 aufweist. Die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz 46, 56 ist ein Material, das sowohl Wellenlängen-Konvertierung- als auch Lichtstreuungseigenschaften besitzt. Wenn daher die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz 46, 56 in einer Leuchtdiode verwendet wird, wird die Helligkeit verbessert und die Lichtzusammensetzung ist gleichmäßiger, als bei der traditionellen Einheit. Eine Licht emittierende Vorrichtung und ein einkapselndes Material, das die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz 46, 56 aufweist, werden ebenfalls offenbart.

Claims (31)

  1. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56), dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) aufweist: einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50); und eine transparente Schicht (42a, 42b, 52) auf der Oberfläche des Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikels (40, 50).
  2. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) ein fluoreszierendes Material, phosphoreszierendes Material, Farbstoff-Material und eine Kombination davon enthält.
  3. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (42a, 42b, 52) teilweise den Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) bedeckt.
  4. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (42a, 42b, 52) den Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) stetig oder inselähnlich bedeckt.
  5. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (42a, 42b, 52) den Wellenlängen- Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) vollständig bedeckt.
  6. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (42a, 42b, 52) Indium-Zinnoxyd (ITO) oder Indium-Zinkoxyd (IZO) aufweist.
  7. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) einen größeren Brechungsindex als der Brechungsindex der transparenten Schicht (42a, 42b, 52) besitzt.
  8. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (42a, 42b, 52) eine Dicke von 50Å bis 2μm besitzt.
  9. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) einen Durchmesser von 5000Å bis 30μm besitzt.
  10. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) ein Material aufweist, das durch eine generelle Formel (A)3+t+u (B')5+u2v (C)12+2t+3u+3v : D repräsentiert wird, wobei 0 < t < 5, 0 < u < 15, 0 < v < 9 ist, A mindestens ein gewähltes aus Y, Ce, Tb, Gd und Sc ist, B' mindestens ein gewähltes aus Al, Ga, Tl, In ist und C mindestens ein gewähltes aus 0, S, und Se ist und D mindestens ein gewähltes aus Ce und Tb ist.
  11. Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) ein Material ist, das eine Wellenlängen-Konversionsfunktion und die transparente Schicht (42a, 42b, 52) eine Schicht ist, die eine Streuungsfunktion besitzt.
  12. Lichtvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtvorrichtung aufweist: ein Licht emittierendes Element, das ein erstes Licht emittiert, sobald es angetrieben wird; und eine Mehrzahl von Wellenlängen-Konvertierungssubstanzen (46, 56), die angeordnet sind, um ein erstes Licht zu empfangen und ein erstes Licht zu einem zweiten Licht zu konvertieren und jede Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) und eine transparente Schicht (42a, 42b, 52) aufweist, um den Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) stetig oder inselähnlich zu bedecken.
  13. Lichtvorrichtung, gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) fluoreszierendes Material, phosphoreszierendes Material, Farbstoff-Material und eine Kombination davon aufweist.
  14. Lichtvorrichtung, gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (42a, 42b, 52) Indium-Zinnoxyd (ITO) oder Indium-Zinkoxyd (IZO) aufweist.
  15. Lichtvorrichtung, gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) einen größeren Brechungsindex als der Brechungsindex der transparenten Schicht (42a, 42b, 52) besitzt.
  16. Lichtvorrichtung, gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (42a, 42b, 52) eine Dicke von 50Å bis 2μm besitzt.
  17. Lichtvorrichtung, gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) einen Durchmesser von 5000Å bis 30μm besitzt.
  18. Lichtvorrichtung, gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) ein Material aufweist, das durch eine generelle Formel (A)3+t+u (B')3+u+2v (C)12+2t+3u+3v :D repräsentiert wird, wobei 0 < t < 5, 0 < u < 15, 0 < v < 9 ist, A mindestens ein gewähltes aus Y, Ce, Tb, Gd und Sc ist, B' mindestens ein gewähltes aus Al, Ga, Tl, In ist und C mindestens ein gewähltes aus 0, S, und Se ist und D mindestens ein gewähltes aus Ce und Tb ist.
  19. Lichtvorrichtung, gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht emittierende Element eine Leuchtdiode ist.
  20. Lichtvorrichtung, gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) aus einem einkapselnden Material ausgebildet ist, um die Leuchtdiode einzukapseln.
  21. Lichtvorrichtung, gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtvorrichtung ferner ein einkapselndes Material aufweist, um die Leuchtdiode und die Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) einzukapseln.
  22. Einkapselndes Material für eine Leuchtdiode, dadurch gekennzeichnet, dass das einkapselnde Material aufweist: eine Matrix, und mindestens eine Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) gemäß Anspruch 1, die in der Matrix verteilt ist.
  23. Einkapselndes Material gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) fluoreszierendes Material, phosphoreszierendes Material, Farbstoff-Material und eine Kombination davon aufweist.
  24. Einkapselndes Material gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (42a, 42b, 52) Indium-Zinnoxyd (ITO) oder Indium-Zinkoxyd (IZO) aufweist.
  25. Einkapselndes Material gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) einen größeren Brechungsindex als der Brechungsindex der transparenten Schicht (42a, 42b, 52) besitzt.
  26. Einkapselndes Material gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (42a, 42b, 52) eine Dicke von 50Å bis 2μm besitzt.
  27. Einkapselndes Material gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) einen Durchmesser von 5000Å bis 30μm besitzt.
  28. Einkapselndes Material gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) ein Material aufweist, das durch eine generelle Formel (A)3+t+u (B')5+u+2v (C)12+2t+3u+3v :D repräsentiert wird, wobei 0 < t < 5, 0 < u < 15, 0 < v < 9 ist, A mindestens ein gewähltes aus Y, Ce, Tb, Gd und Sc ist, B' mindestens ein gewähltes aus Al, Ga, Tl, In ist und C mindestens ein gewähltes aus 0, S, und Se ist und D mindestens ein gewähltes aus Ce und Tb ist.
  29. Einkapselndes Material gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) ein Material ist, das eine Wellenlängen-Konversionsfunktion und die transparente Schicht (42a, 42b, 52) eine Schicht ist, die eine Streuungsfunktion besitzt.
  30. Einkapselndes Material gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix Epoxydharz aufweist.
  31. Lichtvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtvorrichtung aufweist: ein einen Elektronenstrahl emittierendes Element, das einen Elektronenstrahl emittiert, wenn es angetrieben wird; und eine Mehrzahl von Wellenlängen-Konvertierungssubstanzen (46, 56), die angeordnet sind, um einen Elektronenstrahl zu empfangen, der vom Elektronenstrahl emittierenden Element emittiert wurde und den Elektronenstrahl zu einem Licht zu konvertieren und jede Wellenlängen-Konvertierungssubstanz (46, 56) einen Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) und eine transparente Schicht (42a, 42b, 52) aufweist, um den Wellenlängen-Konvertierungs-Materialpartikel (40, 50) stetig oder inselähnlich zu bedecken.
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