DE10247021A1 - Lichtmischungsschicht und Verfahren - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Lichtmischungsschicht und ein Verfahren. Im Herstellungsstadium arrangiert die vorliegende Erfindung die Partikel der Zusammensetzung in der Lichtmischungsschicht in einer Partikel-verflochtenen Art und Weise und bewirkt, dass die Lichtmischungsschicht eine weitere Wellenlänge anregt, nachdem sie das Licht absorbiert, das von einer Lichtquelle emittiert wird. Diese zwei Arten von Licht werden in der Lichtmischungsschicht gemischt, um eine vollständige Lichtdiffusion, Lichttransformation und Lichtmischung zu erhalten, um eine Lichtquelle mit einer hohen Einheitlichkeit, großen Helligkeit und stabiler Farbtemperatur zu erzeugen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtmischvorrichtung, insbesondere eine Lichtmischungsschicht und ein Verfahren.
  • Im täglichen Leben wurden neuerdings LED-(Licht-emittierende Dioden)-Komponenten gern benutzt. Auf Grund der Vorteile eines kleinen Profils, eines niedrigen Stromverbrauchs, einer geringen Wärmedissipation und einer langen Lebensdauer, haben LED-Komponenten graduell konventionelle Lampen ersetzt, um als Beleuchtungsvorrichtung zu agieren. Insbesondere mit der erfolgreichen Entwicklung einer Helllicht-LED- und Weiß-Licht-LED-Komponente werden mehr und mehr Großbildschirm-LED-Displays und Innenbeleuchtungs-LED-Komponenten zur Beleuchtung verwendet, LED-Komponenten werden daher in der Zukunft noch breiter verwendet werden.
  • Eine bekannte LED-Komponente, die in einem US-Patent Nr. 5,998,925 offenbart ist, ist mit dem Titel "LIGHT EMITTING DEVICE HAVING A NITRIDE COMPOUND SEMICONDUCTOR AND A PHOSPHOR CONTAINING A GARNET FLUORESCENT MATERIAL" versehen. Die LED-Komponente des Standes der Technik enthält einen LED-Chip, Phosphor und Epoxidharz und sie verwendet das Licht, das von einem LED-Chip emittiert wird, um den YAG-Phosphor anzuregen, der in einer Phosphorschicht enthalten ist zum Erzeugen eines fluoreszierenden Lichtes, das eine Wellenlänge aufweist, die von derjenigen der LED-Komponente verschieden ist, so dass das fluoreszierende Licht, das durch den Phosphor emittiert wird und das Licht, das von dem LED-Chip emittiert wird, das ausgegeben wird ohne zu der Anregung des Phosphors beizutragen, gemischt werden und ein weißes Licht ausgeben. Jedoch geschieht die Lichtmischung, die oben erwähnt wurde, nur auf der Oberfläche der Phosphorschicht, daher ist der Effekt der Lichtmischung nicht zufriedenstellend und der Lichtverbrauch ist sehr groß.
  • Die obige Phosphorschicht wird durch Mischen eines YAG-Phosphors und eines Epoxidharzes gebildet und umschließt auf der Oberfläche den LED-Chip. Nach einem Brennen bei einer hohen Temperatur wird die Phosphorschicht gebildet. Jedoch, nach dem Brennen der Phosphorschicht, wird sich der YAG-Phosphor auf Grund einer Differenz des spezifischen Gewichts zu anderen Materialien ablagern und das Ergebnis erhöht die Dichte der Phosphorschicht und reduziert auch die Einheitlichkeit der Phosphorschicht. Das obige Phänomen das normale Licht-Emittieren des LED-Chips stören und bewirken, dass der YAG-Phosphor daran scheitert, vollständig das Licht zu absorbieren, das von dem LED-Chip emittiert wird, und wird dadurch die Beleuchtungseffizienz reduzieren. Das Licht, das von dem LED-Chip emittiert wird und das Licht, das von dem YAG-Phosphor emittiert wird, welcher durch Absorbieren eines Anteils des Lichts, das von dem LED-Chip emittiert wird, angeregt wird, kann keine vollständige Mischung erreichen auf Grund der nichteinheitlichen Dichte der Phosphorschicht und somit weist die LED-Komponente kein einheitliches Licht auf.
  • 1 zeigt eine LED-Komponente des Standes der Technik, einen LED-Chip 11 enthaltend, der auf einer Chipschale 12 platziert ist, eine Phosphorschicht 15, die den LED-Chip 11 bedeckt, eine Elektrode 13, Verbindungsdrähte 14, die den LED-Chip 11, die Elektrode 13 bzw. die Chipschale 12 verbinden, und eine transparente Kapsel 16. 2 zeigt ein vergrößertes Hinweisdiagramm des LED-Chips 11 und der Phosphorschicht 15 in 1.
  • 3 zeigt ein Hinweisdiagramm der Phosphorschicht 15 der LED-Komponente des Standes der Technik. Die Phosphorschicht 15 wird gebildet durch Mischen des YAG-Phosphors 31 und des Epoxidharzes 32, der die Zwischenräume zwischen den Partikeln des YAG-Phosphors 31 durch einen Hochtemperaturprozess auffüllt. 4 zeigt ein Licht-Mischungsprinzip der LED-Komponente des Standes der Technik. Das Licht, das von dem LED-Chip 11 emittiert wird und durch den Epoxidharz 32 passiert, die Zwischenräume zwischen den Partikeln des YAG-Phosphors 31 auffüllend, weist eine Wellenlänge B auf, und ein Licht, das durch den YAG-Phosphor 31 angeregt wird, welches einen Anteil der Wellenlänge B 1 absorbiert, weist eine Wellenlänge Y auf. Das Licht der Wellenlänge B und Y bildet ein weiteres Licht der Wellenlänge W, welches die Oberfläche des LED-Chips verlässt über verschiedene emittierende Winkel. Jedoch, da der YAG-Phosphor 31 und der Epoxidharz 32 unterschiedliche spezifische Gewichte aufweisen, wird sich der YAG-Phosphor 31 nach dem Brennen ablagern und die Dichte der Phosphorschicht 31 wird nicht in einem einheitlichen Zustand gehalten werden. Darüber hinaus geschieht die obige Lichtmischung nur auf der emittierenden Oberfläche (oder der Oberfläche der Phosphorschicht 15) der LED-Komponente. Daher wird viel Licht verschwinden bevor die Mischung auftritt und es bewirkt einen großen Verlust der Beleuchtungseffizienz.
  • 5 zeigt ein entsprechendes Diagramm der Wellenlänge gegen die Beleuchtungsintensität der LED-Komponente des Standes der Technik. Es zeigt, dass obwohl die notwendige Wellenlänge durch das Lichtmischungsverfahren des Standes der Technik erhalten werden könnte jedoch die Beleuchtungseffizienz nicht zufriedenstellend ist und die Helligkeit nicht genügend ist.
    •
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Licht-Mischungsschicht und ein Verfahren vorzusehen und ein spezifisches farbiges Licht mit einer großen Einheitlichkeit, großer Helligkeit und einer stabilen Farbtemperatur zu erzeugen. Um den obigen Zweck zu erreichen, arrangiert die vorliegende Erfindung die Partikel der Zusammensetzung in der Lichtmischungsschicht in einer Partikelverflochtenen Art und Weise und bewirkt, dass die Licht-Mischungsschicht eine weitere Wellenlänge nach einem Absorbieren des Lichtes anregt, das von einer Lichtquelle emittiert wird. Diese zwei Arten des Lichts werden in der Licht-Mischungsschicht gemischt, um eine vollständige Lichtdiffusion, Lichttransformation und Lichtmischung zum Erzeugen einer weiteren Lichtquelle mit einer großen Einheitlichkeit, großer Helligkeit und stabiler Farbtemperatur zu erhalten.
  • Die Lichtmischungsschicht und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können zumindest die folgenden Vorteile erhalten:
    • 1. Durch Hinzufügen der Licht-streuenden Partikel (wie beispielsweise Quarz, Glas oder andere polymerische transparente Materialien) in die Lichtmischungsschicht hinein, wird die Dichte der Phosphorpartikel reduziert werden. Da die transparente Eigenschaft der Glas-streuenden Partikeln so gut ist, dass das Licht vollständig von der Licht-Mischungsschicht emittiert werden kann, wird der Lichtverbrauch reduziert werden. Der Lichtmischungseffekt der vorliegenden Erfindung ist unabhängig von der Dichte der Phosphorpartikel; daher ist der Lichtmischungseffekt ausgezeichnet.
    • 2. Durch die Streuung der Licht-streuenden Partikel, kann das Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, vollständig die Phosphorpartikel in jeder Schicht der Lichtmischungsschicht anregen und in Licht einer anderen Wellenlänge umwandeln.
  • 3. Durch Hinzufügen der Diffuserpartikel (wie beispielsweise BaTiO3, Ti2O3, SiOx) in die Lichtmischungsschicht der vorliegenden Erfindung, werden das Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird und das Licht, das durch die Phosphorpartikel angeregt wird, vollständig gemischt werden und der Lichtverbrauch wird reduziert werden. Durch verschiedene Male von zirkularen Mischungen wird eine weitere Lichtquelle mit einer großen Einheitlichkeit, großer Helligkeit und stabiler Farbtemperatur erhalten werden.
    •
  • Die vorliegende Erfindung wird gemäß den angehängten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 eine Querschnittsansicht einer LED-Komponente des Standes der Technik zeigt;
  • 2 eine Phosphorschicht einer LED-Komponente des Standes der Technik zeigt;
  • 3 einen Licht-emittierenden und Licht-mischenden Prozess einer LED-Komponente des Standes der Technik zeigt;
  • 4 eine Lichtmischungsverwendung eines LED-Chips und einer Phosphorschicht des Standes der Technik zeigt;
  • S ein Lichtmischungsspektrum einer LED-Komponente des Standes der Technik zeigt;
  • 6 eine Lichtmischungsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 eine Lichtmischungsverwendung eines LED-Chips und einer Phosphorschicht gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ein Lichtmischungsverfahren der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9 ein Hinweisdiagramm eines Lichtmischungsprozesses der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 10 ein lichtspektrales Diagramm der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Gemäß 6, wird die Lichtmischungsschicht 61 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einer Chipschale 63 platziert, und sie kann sich mit einem Epoxidharz mischen und damit überzogen werden und einen LED-Chip 62 (ein Beispiel einer Lichtquelle) umschließen zur vollständigen Absorption des Lichts, das von dem LED-Chip 62 emittiert wird. Die Lichtmischungsschicht 61 ist aus Licht-streuenden Partikeln 64, Phosphorpartikeln 65 und Diffuserpartikeln 66 zusammengesetzt. Die Licht-streuenden Partikel 64 könnten aus Quarz, Glas oder anderen polymerischen transparenten Materialien hergestellt sein, die Phosphorpartikel 65 könnten aus Phosphorpartikeln hergestellt sein und die Diffuserpartikel 66 könnten aus BaTiO3, Ti2O3 und SiOx hergestellt sein. Nach einem Brennen oder einer UV-Lichtbestrahlung, werden die Licht-streuenden Partikel 64, Phosphorpartikel 65 und Diffuserpartikel 66 in einer Partikel-verflochtenen Art und Weise arrangiert durch die Verfahren von Trägheitskraft, Druck, Kondensation, etc.
  • In 7 verändert ein Anteil des Lichts, das von dem LED-Chip 62 emittiert wird, seine fortlaufenden Richtungen durch die Licht-streuenden Partikel 64, und die Phosphorpartike165 wandeln das Licht, das von Licht-streuenden Partikeln 64 und Diffuserpartikeln 66 emittiert wird, welche das Licht des LED-Chips 62 freigeben, in ein Licht anderer Wellenlänge. Die Diffuserpartikel 66 werden verwendet, um das oben genannte Licht von verschiedenen Wellenlängen zu mischen. Da die Licht-streuenden Partikel 64, Phosphorpartikel 65 und Diffuserpartikel 66 in einer Partikel-verflochtenen Art und Weise angeordnet sind, können die Phosphorpartikel 65 der Lichtmischungsschicht einen gesättigten Absorptionszustand erreichen und eine weitere Wellenlänge freigeben. Durch die fortlaufende Lichtmischung unter den Licht-streunenden Partikeln 64, Phosphorpartikeln 65 und Diffuserpartikeln 66 kann ein einheitliches, helles und farbtemperaturkonstantes Licht erhalten werden (gekennzeichnet durch Pfeile).
  • 8 zeigt ein Lichtmischungs-Flussdiagramm der vorliegenden Erfindung. In Schritt 81 emittiert ein LED-Chip 62 ein Licht durch Anlegen einer Stromquelle. In Schritt 82, nachdem der LED-Chip 62 ein Licht in die Lichtmischungsschicht 61 emittiert hat, werden die Licht-streuenden Partikel 64 in der Lichtmischungsschicht 61 die fortlaufende Richtung des Lichts transferieren und ändern. In Schritt 83 absorbieren die Phosphorpartikel 65 einen Anteil des Lichts, das von den Licht-streuenden Partikeln 64 und Diffuserpartikeln 66 emittiert wird, und regen weiterhin ein Licht einer anderen Wellenlänge an. In Schritt 84 mischen die Diffuserpartikel 66 das Licht, das von den Phosphorpartikeln 65 und Lichtstreuenden Partikeln 64 emittiert wird. In Schritt 85, durch das fortlaufender Lichtstreuung werden Lichtumwandlung und Lichtmischung in jedem Partikel (einschließlich der Licht-streuenden Partikel 64, Phosphorpartikel 65 und Diffuserpartikel 66) der Lichtmischungsschicht 61 durchgeführt und ein einheitliches, helles und farbtemperaturkonstantes Licht kann erhalten werden.
  • 9 zeigt ein Hinweisdiagramm eines Lichtmischungsprozesses der vorliegenden Erfindung. Als erstes emittiert der LED-Chip 62 ein Licht in die Lichtmischungsschicht. Als nächstes beginnt der erste Lichtmischungsprozess, d.h. ein Anteil des Lichts von dem LED-Chip 62 emittiert in die transparenten Lichtstreuenden Partikel 64, welche das Licht in den Phosphorpartikeln 65 und Diffuserpartikeln 66 streuen; ein Anteil des Lichts von dem LED-Chip 62 emittiert in die Diffuserpartikel 66, welche das Licht in den Phosphorpartikeln 65 und Lichtstreuenden Partikeln 64 streuen; und ein Anteil von Licht von dem LED-Chip 62 emittiert in die Phosphorpartikel 65, welche angeregt werden und ein Licht einer anderen Wellenlänge zu den Licht-streuenden Partikeln 64 und Diffuserpartikeln 66 konvertieren. Durch die gleiche Regel werden die folgenden Lichtmischungsverfahren fortgeführt. Das Licht von zwei verschiedenen Wellenlängen wird vollständig gemischt durch die Partikel-verflochtene Art und Weise der Lichtmischungsschicht und durch die Eigenschaft der fortlaufenden Lichtstreuung, Lichttransformation und Lichtmischung in allen Partikeln der Lichtmischungs schicht, kann ein einheitliches, helles und farbtemperaturkonstantes Licht erhalten werden.
  • 10 zeigt ein Lichtspektraldiagramm der vorliegenden Erfindung. In dieser Zeichnung wird gezeigt, dass die Beleuchtungseffizienz der vorliegenden Erfindung viel besser ist, als diejenige der LED-Komponente des Standes der Technik, und die Beleuchtungsintensität der vorliegenden Erfindung ist viel höher als diejenige der LED-Komponente des Standes der Technik.
  • Die Lichtmischungsschicht der LED-Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung könnte durch ein Verfahren von Dispersion, Drucken, SPIN, Plattieren oder Evaporation etc. gebildet werden und der LED-Chip wird durch ein Verfahren durch Ablagerung, Trägheitskraft, Druck, Kondensation, Beschichtung, Sputtering, Plattieren oder Evaporation etc. eingeschlossen werden. Darüber hinaus kann die Lichtmischungsschicht einen Abstand zu dem LED-Chip halten und das Licht absorbieren, das von dem LED-Chip durch Reflexion emittiert wird absorbieren und die vorliegende Erfindung schränkt nicht jegliche verbindende Beziehung zwischen der Lichtmischungsschicht und dem LED-Chip ein. Weiterhin kann das Verhältnis der Licht-streuenden Partikel 64, Phosphorpartikel 65 und Diffuserpartikel 66 in der Lichtmischungsschicht dynamisch gemäß der verlangten Ausgabewellenlänge angepasst werden. Jedoch, im Allgemeinen gesagt, ist es besser, die Licht-streuenden Partikel 64 in einer Besetzung von 10 bis 70 Gewichtsprozent zu halten, die Phosphorpartikel 65 in einer Besetzung von 10 bis 65 Gewichtsprozent und die Diffuserpartikel 66 in einer Besetzung von 15 bis 60 Gewichtsprozent zu halten. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist auch geeignet zur Herstellung einer EL-Scheibe oder in anderen Bereichen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die spezifische Verwendung, wie beispielsweise eines LEDs, beschränkt.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nur dazu gedacht, illustrativ zu sein. Viele alternative Ausführungsformen können durch den Fachmann entworfen werden ohne von dem Rahmen der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (11)

  1. Eine Lichtmischungsschicht zum Absorbieren einer Lichtquelle, umfassend: Licht-streuende Partikel zum Streuen des Lichts, das von der Lichtquelle emittiert wird; Phosphorpartikel zum Konvertieren eines Anteils des Lichts, das von der Lichtquelle stammt, in ein Licht anderer Wellenlänge; und Diffuserpartikel zum Mischen des Lichts, das von den Licht-streunenden Partikeln und den Phosphorpartikeln emittiert wird; wobei die Licht-streuenden Partikel, Phosphorpartikel und Diffuserpartikel in einer Partikel-verflochtenen Art und Weise angeordnet sind.
  2. Die Lichtmischungsschicht gemäß Anspruch 1, wobei eine Anordnung von Licht-streuenden Partikeln, Diffuserpartikeln und Phosphorpartikeln durch ein Verfahren des Druckens, Dispersion, SPIN, Evaporation, Trägheitskraft, Druck, Kondensation, Plattieren oder Sputtern hergestellt wird.
  3. Die Lichtmischungsschicht gemäß Anspruch 1, wobei die Lichtstreuenden Partikel aus Quarz, Glas oder polymerischen transparenten Materialien hergestellt sind.
  4. Die Lichtmischungsschicht gemäß Anspruch 1, wobei die Diffuserpartikel ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus BaTiO3, Ti2O3 und SiOx.
  5. Die Lichtmischungsschicht gemäß Anspruch 1, wobei die Phosphorpartikel aus einem anorganischen Phosphormaterial hergestellt sind.
  6. Die Lichtmischungsschicht gemäß Anspruch 1, welche die Lichtquelle durch ein Verfahren von Trägheitskraft, Druck oder Kondensation bedeckt.
  7. Die Lichtmischungsschicht gemäß Anspruch 1, welche die Lichtquelle durch einen Beschichtungs- oder Druckprozess bedeckt.
  8. Die Lichtmischungsschicht gemäß Anspruch 1, welche die Lichtquelle durch einen Sputter-, Plattier- oder Evaporationsprozess bedeckt.
  9. Eine LED-Komponente, welche einen Chip, eine Chipschale, Elektroden und eine transparente Kapsel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Komponente eine Lichtmischungsschicht zum Absorbieren von Licht enthält, das von dem LED-Chip emittiert wird, wobei die Lichtmischungsschicht Licht-streuende Partikel zum Streuen des Lichts enthält, das von dem LED-Chip emittiert wird, Phosphorpartikel zum Umwandeln eines Anteils des Lichts, das von dem LED-Chip ausgeht in ein Licht anderer Wellenlänge und Diffuserpartikel zum Mischen des Lichts, das von den Licht-streuenden Partikeln und den Phosphorpartikeln emittiert wird, wobei die Licht-streuenden Partikel, Phosphorpartikel und Diffuserpartikel in einer Partikel-verflochtenen Art und Weise angeordnet sind.
  10. Die LED-Komponente gemäß Anspruch 9, wobei die Lichtmischungsschicht einen Abstand von dem LED-Chip hält und die Lichtmischungsschicht das Licht absorbiert, das von dem LED-Chip emittiert wird durch Reflexion.
  11. Ein Lichtmischungsverfahren, die Schritte umfassend: Vorsehen einer Lichtmischungsschicht, die Licht-streuende Partikel, Phosphorpartikel und Diffuserpartikel enthält, und der Lichtmischungsschicht, die zum Absorbieren des Lichts verwendet wird, das von einer Lichtquelle emittiert wird; Verwenden der Licht-streuenden Partikel, um das Licht zu streuen, das von der Lichtquelle emittiert wird; Verwenden der Phosphorpartikel, um einen Anteil des Lichts umzuwandeln, das von der Lichtquelle ausgeht, in ein Licht anderer Wellenlänge; und Verwenden der Diffuserpartikel, um das Licht zu mischen, das von den Licht-streuenden Partikeln und den Phosphorpartikeln emittiert wird.
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