DE112009001627T5

DE112009001627T5 - Leuchtvorrichtung mit einer feuerfesten Phosphor- bzw. Leuchtstoffschicht

Info

Publication number: DE112009001627T5
Application number: DE112009001627T
Authority: DE
Inventors: Alex Sunnyvale Shaikevitch; Chris Sunnyvale Lowery
Original assignee: Bridgelux Inc
Current assignee: Bridgelux Inc
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2011-04-21
Also published as: CN102217099A; WO2010002708A1; US8410681B2; CN102217099B; TW201017932A; KR101202309B1; US20090322208A1; JP2011527116A; HK1162082A1; KR20110027724A

Abstract

Eine Vorrichtung, die Folgendes aufweist:
eine transparente, wärmeleitende Schicht;
eine feuerfeste Leuchtstoffschicht, die auf der transparenten, wärmeleitenden Schicht vorgesehen ist; und
einen Licht emittierenden Halbleiter, der angeordnet ist, um Licht zu der transparenten, wärmeleitenden Schicht und der feuerfesten Leuchtstoffschicht hin zu emittieren.

Description

Hintergrund
Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Licht emittierende bzw. Leuchtvorrichtungen und insbesondere auf Halbleiterleuchtvorrichtungen mit einer Hochtemperatur- bzw. feuerfesten Phosphor- bzw. Leuchtstoffschicht.
Hintergrund
Leuchtdioden (LEDs) sind attraktive Kandidaten für das Ersetzen herkömmlicher Lichtquellen, wie beispielsweise Glühlampen und fluoreszierende Lichtquellen. LEDs besitzen wesentlich höhere Lichtumwandlungswirkungsgrade als Glühlampen und längere Lebensdauern als beide Arten von herkömmlichen Lichtquellen. Darüber hinaus besitzen einige Arten von LEDs mittlerweile höhere Umwandlungswirkungsgrade als fluoreszierende Lichtquellen und noch höhere Umwardlungswirkungsgrade sind im Labor nachgewiesen worden. Darüber hinaus erfordern LEDs niedrigere Spannungen als fluoreszierende Lampen und sind daher besser für Anwendungen geeignet, in denen die Lichtquelle von einer Niederspannungsquelle mit Energie versorgt wird, wie beispielsweise einer Batterie oder einer rechnerinternen Gleichstromquelle.
Bedauerlicherweise erzeugen LEDs Licht in einem relativ engen Bandenspektrum. Um die herkömmlichen Lichtquellen zu ersetzen, sind LEDs erforderlich, die Licht erzeugen, welches dem menschlichen Beobachter als „weiß” erscheint. Eine Lichtquelle die scheinbar weiß ist und die einen Umwandlungswirkungsgrad aufweist, der dem fluoreszierender Lichtquellen vergleichbar ist, kann aus einem blaues Licht emittierenden Halbleiter konstruiert werden, der mit einer Schicht von Leuchtstoff bedeckt ist, die einen Teil des blauen Lichts in gelbes Licht umwandelt. Wenn das Verhältnis von blauem zu gelbem Licht in geeigneter Weise gewählt wird, erscheint die resultierende Lichtquelle einem menschlichen Beobachter als weiß. In Anwendungen, die eine Hochleistungsbeleuchtung erfordern, kann sich die Leuchtstoffschicht jedoch überhitzen, da der Umwandlungsprozess selbst Wärme erzeugt. Wenn die Hitze nicht in ausreichender Weise abgeführt wird, kann diese eine vorzeitige Degeneration der Leuchtstoffschicht verursachen, was die Leistung und Lebensdauer der Vorrichtung verringert.
Um das Überhitzen der Leuchtstoffschicht zu verhindern, sind viele gegenwärtige Vorrichtungen so ausgelegt, dass die Leuchtstoffschicht weiter weg von dem Licht emittierenden Halbleiter angebracht ist. Dieser Ansatz erzeugt jedoch zusätzliche Probleme. Das Erhöhen der Entfernung zwischen der Leuchtstoffschicht und dem Licht emittierenden Halbleiter erhöht die Größe der Vorrichtung und kann auf diese Weise die Herstellungskosten der Vorrichtung erhöhen. Darüber hinaus adressiert ein derartiger Aufbau die Wärmeableitungsproblematik nicht effektiv, da er kein Mittel zum Ableiten der Wärme weg von der Leuchtstoffschicht vorsieht.
Obwohl heutige LEDs sich als allgemein geeignet für ihre angedachten Zwecke erwiesen haben, weisen sie demgemäß jedoch inhärente Mängel auf, die ihre Gesamteffektivität und Attraktivität mindern. Infolgedessen besteht ein Bedarf für kleine, Hochleistungs-LEDs mit „weißem Licht” mit einem System zum Ableiten der Wärme aus der Leuchtstoffschicht.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt der Offenbarung weist eine Vorrichtung eine transparente, wärmeleitende Schicht, eine feuerfeste Leuchtstoffschicht, die auf der transparenten, wärmeleitenden Schicht vorgesehen ist und einen Licht emittierenden Halbleiter auf, der angeordnet ist, um Licht zu der transparenten, wärmeleitenden Schicht und der feuerfesten Leuchtstoffschicht hin zu emittieren.
In einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst eine Leuchtvorrichtung eine feuerfeste Leuchtstoffschicht, die auf eine transparente Schicht mit einer Wärmeleitfähigkeit größer als der der feuerfesten Leuchtstoffschicht aufgeschmolzen ist.
In einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung das Ablagern von zumindest einer Leuchtstoffmischung auf einem transparentes Substrat, wobei die Leuchtstoffmischung ein Leuchtstoffpulver, Glasfritte bzw. Glasurmasse und ein Bindemittel umfasst.
In noch einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung das Aufschmelzen einer feuerfesten Leuchtstoffschicht auf eine transparente Schicht.
Es ist verständlich, dass weitere Aspekte der Leuchtvorrichtungen Fachleuten auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung in einfacher Weise verständlich werden, wobei diese nur in Beispielen verschiedener Aspekte der Leuchtvorrichtungen mittels Darstellungen gezeigt und beschrieben sind. Wie erkannt werden wird, können die verschiedenen Aspekte der Leuchtvorrichtungen, die hierin offenbart sind, auf verschiedene Arten und Weisen modifiziert werden ohne den Umfang und Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Demgemäß sind die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung die folgen als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind mit Hilfe von Beispielen und nicht in beschränkender Weise in den begleitenden Zeichnungen dargestellt, wobei zeigt:
1 eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer Licht emittierenden bzw. Leuchtvorrichtung darstellt;
2 eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer Leuchtvorrichtung mit einer feuerfesten Leuchtstoffschicht darstellt; und
3 ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel eines Prozesses zum Vorsehen einer feuerfesten Leuchtstoffschicht auf einer transparenten Schicht darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ist als eine Beschreibung verschiedener Aspekte von Leuchtvorrichtungen bestimmt und soll nicht sämtliche Wege darstellen, in denen Aspekte der vorliegenden Erfindung praktisch umgesetzt werden können. Die detaillierte Beschreibung kann spezifische Details zum Liefern eines umfassenden Verständnisses der verschiedenen Aspekte der Leuchtvorrichtungen umfassen; es wird jedoch Fachleuten des Gebiets offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Details praktisch umgesetzt werden kann. In einigen Fällen sind hinreichend bekannte Strukturen und Komponenten zusammenfassend beschrieben und/oder in Blockdiagrammform gezeigt, um ein Verschleiern der Konzepte der vorliegenden Erfindung zu verhindern.
Darüber hinaus sollte verschiedenen beschreibenden Ausdrücken hierin, wie beispielsweise „vorgesehen auf” und „transparent” die breitest mögliche Bedeutung innerhalb des Zusammenhangs der vorliegenden Offenbarung gegeben werden. Wenn beispielsweise zum Ausdruck gebracht wird, dass eine Schicht „auf” einer anderen Schicht „vorgesehen” ist, sollte verstanden werden, dass diese eine Schicht oberhalb oder auf der anderen Schicht abgelagert, angeätzt, angebracht oder in anderer Weise aufbereitet oder direkt oder indirekt erzeugt werden kann. Ebenfalls sollte erkannt werden, dass etwas das als „transparent” beschrieben wird, als eine Eigenschaft besitzend angesehen werden sollte, die keine signifikante Behinderung oder Absorption elektromagnetischer Strahlung in der bestimmten Wellenlänge (oder Wellenlängen) von Interesse ermöglicht.
1 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer Leuchtvorrichtung 100 darstellt. In diesem Beispiel kann die Vorrichtung einen blaues Licht emittierenden Halbleiter 102 umfassen, der innerhalb eines eingelassenen Gehäuses 104 vorgesehen ist. Der Licht emittierende Halbleiter 102 kann durch eine Leistungsquelle (nicht gezeigt) angetrieben werden, die elektrisch mit dem Licht emittierenden Halbleiter 102 über elektrisch leitende Spuren (nicht gezeigt) gekoppelt ist. Das eingelassene Gehäuse 104 kann durch Bohren einer Aushöhlung 106, wie beispielsweise einer konischen Aushöhlung, zum Beispiel in einer Schicht eines Materials, wie beispielsweise Keramik, Harz, Polyphthalamid, Polycarbonat oder eines anderen geeigneten Materials gebildet sein. Eine Innenwand 108 des eingelassenen Gehäuses 106 kann mit einem reflektierenden Material, wie beispielsweise Aluminium, Silber oder einem geeigneten Kunststoff beschichten sein, der durch Spritzgießen mit Titaniumdioxid imprägniert ist. Die Aushöhlung 106 kann mit einem Brechungsindexmaterial, wie beispielsweise Silikon, gefüllt sein, oder mit einem sauerstoffreduzierenden Gas, wie beispielsweise Stickstoff. Danach kann eine Leuchtstoffschicht 110 auf dem eingelassenen Gehäuse 104 vorgesehen werden, das die Aushöhlung 106 abdeckt.
Die Leuchtstoffschicht 110 wird in Verbindung mit dem Licht emittierenden Halbleiter 102 verwendet, um Licht mit einer Bandbreite von Farbtemperaturen und Spektralzusammensetzungen zu erzeugen. Die Leuchtstoffschicht 110 kann eine Mischung aus Silikon- und Leuchtstoffpartikeln umfassen, die gleichmäßig in dem Silikon verteilt und enthalten sind. Die Leuchtstoffpartikel können unterschiedliche Farben (z. B. gelb, rot, blau) besitzen, um einen Farbwiedergabeindex des Lichts zu verstärken, der durch die Vorrichtung 100 erzeugt wird. Die Leuchtstoffschicht 110 kann eine runde scheibenartige Form besitzen, um ein gleichmäßiges Strahlungsmuster vorzusehen.
Während des Betriebs kann der Licht emittierende Halbleiter 102 ein blaues Licht emittieren. Ein Teil des blauen Lichts kann durch die Leuchtstoffpartikel der Leuchtstoffschicht 110 absorbiert werden und das restlich blaue Licht kann durch die Leuchtstoffschicht 110 hindurchgehen. Sobald das blaue Licht durch die Leuchtstoffpartikel absorbiert wird, können die Leuchtstoffpartikel ein Licht ihrer entsprechenden Farbe emittieren. Diese sekundäre Emission gefärbten Lichts von den Leuchtstoffpartikeln, die auch als Stokesverschiebung bekannt ist, wird optisch mit dem restlichen blauen Licht gemischt und die gemischten Spektren, die auf diese Weise erzeugt werden, werden durch das menschliche Auge als weiß wahrgenommen.
Unglücklicherweise ist der Stokesverschiebungsprozess zur Umwandlung des blauen Lichts in andere Wellenlängen in dem Leuchtstoff nicht zu 100% effizient. Jedes Photon des blauen Lichts, das durch den Leuchtstoffpartikel absorbiert wird, kann nicht immer ein Photon Licht mit einer anderen Wellenlänge erzeugen. Diese verlorene Energie wird durch den Leuchtstoff absorbiert und wird als Wärme in die Leuchtstoffschicht 110 emittiert. Für kleine Vorrichtungen ist diese erzeugte Wärme sehr gering und hat typischer Weise keinen Effekt auf die Leistung der Vorrichtung. Aber für leistungsfähigere Vorrichtungen, wie beispielsweise solche die mehr als 1 Watt elektrische Leistung verbrauchen, wird der Wärmebetrag, der innerhalb der Leuchtstoffschicht erzeugt wird, signifikant, wenn diese nicht in ausreichender Weise abgeleitet wird. Übermäßige Wärme kann in der Folge die Leuchtstoffschicht degenerieren und ihre Effizienz verringern. D. h. die Leuchtstoffschicht wird weiterhin die gleiche Menge an optischer Strahlungsleistung aufnehmen, wird aber weniger Licht emittieren. Infolgedessen kann die Leuchtkraft abnehmen und die Farbtemperatur kann sich von weiß zu blau verschieben, was die Leistung der Vorrichtung 100 negativ beeinflusst. Um die Wärme abzuleiten, die innerhalb der Leuchtstoffschicht 110 erzeugt wird, kann eine Wärmeableitungsstruktur in der Leuchtvorrichtung integriert werden, wie in 2 dargestellt.
2 ist eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer Vorrichtung 200 mit einer Wärmeableitungsstruktur mit einer feuerfesten Leuchtstoffschicht 214 darstellt. Der Licht emittierende Halbleiter 202, das eingelassene Gehäuse 204, die reflektierende Innenwand 208, und die Aushöhlung 206 der 2 entsprechen dem Licht emittierenden Halbleiter 102, dem eingelassenen Gehäuse 104, der reflektierenden Innenwand 108 bzw. der Aushöhlung 106 der 1 und infolgedessen werden ihre entsprechenden Beschreibungen weggelassen. Die Wärmeableitungsstruktur der Vorrichtung 200 kann die transparente Schicht 210, eine Metallhülle 216, ein Metallsubstrat 218 und Rippen 220 umfassen. Die Metallhülle 216, das Metallsubstrat 218 und die Rippen 220 können alle aus einem wärmeleitenden Material bestehen, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium, Aluminiumnitrid oder Diamant.
Die Leuchtstoffschicht 214 kann auf die transparente Schicht 210 aufgeschmolzen werden, um eine integrierte, glasartige Schicht zu bilden. Die transparente Schicht 210 kann aus einem transparenten und wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Glas, Saphir oder Diamant bestehen. Die Leuchtstoffschicht 214 kann, nachdem sie auf die transparente Schicht 210 aufgeschmolzen wurde, eine feuerfeste, glasartige Schicht sein, die Leuchtstoffpartikel von einer oder einer Vielzahl von Farben (z. B. gelb, rot, grün) umfasst. Der Prozess des Aufschmelzens der Leuchtstoffschicht 214 auf die transparente Schicht 210 wird später im Detail unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Sobald sie aufgeschmolzen ist, können die Leuchtstoffschicht 214 und die transparente Schicht 210 auf dem eingelassenen Gehäuse 204 vorgesehen werden, wobei die Aushöhlung 206 abgedeckt wird. Obwohl 2 die Leuchtstoffschicht 214 als über der transparenten Schicht 210 angeordnet zeigt, kann die Anordnung der Schichten umgekehrt werden, so dass die Leuchtstoffschicht 214 unterhalb der transparenten Schicht 210 gelegen ist.
Optional kann ein Spiegel 212, wie beispielsweise ein Bragg-Spiegel (DBR) unterhalb der transparenten Schicht 210 und der Leuchtstoffschicht 214 vorgesehen sein. Der Spiegel 212 kann beispielsweise aus abwechselnden Titaniumdioxid- und Silikondioxidschichten einer bestimmten Dicke zusammengesetzt sein. Der Spiegel 212 kann so ausgelegt sein, dass er Licht kurzer Wellenlängen (z. B. blau) überträgt, das durch den Licht emittierenden Halbleiter 202 emittiert wird, aber Licht längerer Wellenlängen (z. B. rot, gelb) reflektiert, das durch die Leuchtstoffschicht 214 emittiert wird. Dies verhindert, dass die Lichtstrahlen, die durch die Leuchtstoffschicht 214 emittiert werden, in die Aushöhlung 206 eintreten, wo sie potentiell verloren gehen und reflektiert stattdessen derartige Strahlen aus der Vorrichtung 200 heraus. Infolgedessen kann der Spiegel 212 die Effizienz der Vorrichtung 200 verbessern.
Das eingelassene Gehäuse 204 einschließlich des Licht emittierenden Halbleiters 202 und der Leuchtstoffschicht 214, der transparenten Schicht 210 und des Spiegels 212 kann innerhalb eines Metallgehäuses vorgesehen sein, welches aus der Metallhülle 216 und dem Metallsubstrat 218 besteht. Die Metallhülle 216 kann an das Metallsubstrat 218 durch Schalterkapazitäts-Entladungsschweißen oder ein anderes geeignetes Verfahren gebondet werden. Das eingelassene Gehäuse 204 kann an das Metallsubstrat 218 durch irgendein geeignetes chemisches und/oder mechanisches Bondungsverfahren gebondet werden. Sobald sie innerhalb des Metallgehäuses sind, können die Leuchtstoffschicht 214, die transparente Schicht 210 und der Spiegel 212 an dem eingelassenen Gehäuse 204 durch irgendein Verfahren befestigt werden, welches geeignet ist, um die Aushöhlung 206 hermetisch abzudichten. Beispielsweise können die Schichten 214, 210, 212 an das eingelassene Gehäuse 204 durch mechanisches Falten über die Kanten der Metallhülle 216 gecrimpt werden, wie in 2 gezeigt. Das hermetische Abdichten der Vorrichtung 200 in einer derartigen Art und Weise baut die Vorrichtung 200 so auf, dass sie extremen Schwankungen in der Temperatur, dem Druck und anderen Umweltbedingungen widersteht.
Zusätzlich zum Vorsehen einer hermetischen Dichtung stellt das Crimpen bzw. Falzen der Schichten 214, 210, 212 über das Metallgehäuse 216 sicher, dass die Leuchtstoffschicht 214 und die transparente Schicht 210 thermisch an die Metallhülle 216 gekoppelt sind, die ihrerseits thermisch mit dem Metallsubstrat 218 und den Rippen 220 gekoppelt ist, wodurch die Wärmeleitungsschaltung der Wärmeableitungsstruktur aufgebaut wird.
Während des Betriebs der Vorrichtung 200 kann die Wärme, die durch die Leuchtstoffpartikel in der Leuchtstoffschicht 214 erzeugt wird, von der Leuchtstoffschicht 214 zu der Metallhülle 216 über die Leuchtstoffschicht 214 selbst ebenso wie die transparente Schicht 210 abgeleitet werden. Die Metallhülle 216 überträgt die Wärme an das Metallsubstrat 218, welches wiederum die Wärme an die Außenumgebung durch die Rippen 220 ablässt. Infolgedessen wird die Leuchtstoffschicht 214 gekühlt, was die Degeneration der Leuchtstoffschicht 214 verhindert.
3 ist ein Flussdiagramm 300, welches ein Beispiel eines Prozesses zum Kombinieren der Leuchtstoffschicht 214 und der transparenten Schicht 210 darstellt. Der Prozess beginnt und schreitet zum Block 302 voran, wo verschiedene Komponenten der Leuchtstoffschicht 214 vermischt werden. Beispielsweise kann eine spezifische Menge des Phosphor- bzw. Leuchtstoffpulvers mit einer spezifischen Menge an Glasfritte, organischem Bindemittel und Glasfließmittel vermischt werden. Das Leuchtstoffpulver kann beispielsweise eine bestimmte Farbe oder eine Kombination von Farben (z. B. gelb, rot, grün) und eine besondere wie beispielsweise Granatstruktur-Leuchtstoffe (z. B. Yttriumaluminiumgranat, Terbiumaluminiumgranat) Sulfid-Leuchtstoffe (z. B. Zinksulfid, Strontiumsulfid), Selenid-Leuchtstoffe (z. B. Cadmiumselenid, Zinkselenid), Silikat-Leuchtstoffe (z. B. Bariumsilikat, Strontiumsilikat, Calciumsilikat) und Alkalihalogenid-Leuchtstoffe (z. B. Cäsiumchlorid, Kaliumbromid) umfassen. Das Leuchtstoffpulver kann Leuchtstoffpartikel mit einem Durchmesser von ungefähr 3 μm bis 25 μm aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt. Die Glasfritte kann irgendeine geeignete Art von pulverisiertem Glas sein. Das organische Bindemittel kann irgendein geeignetes organisches Dispersionsmittel sein, das während dem Brennen bei oder unterhalb von 600° Celsius verbrannt wird und kann Komponenten enthalten, wie beispielsweise Zinkoxid, Bleioxid und Borax. Das Leuchtstoffpulver, die Glasfritte, das organische Bindemittel und das Glasfließmittel können vermischt werden, um die Mischung in effektiver Weise zu vermischen und zu entgasen, so dass die Leuchtstoffpartikel suspergiert und gleichmäßig innerhalb der Mischung verteilt sind und die Mischung im Wesentlichen frei von Gasblasen ist.
Sobald die Mischung vorbereitet ist, schreitet der Prozess zu Block 304 voran, wo die Mischung gleichmäßig auf einem transparenten Substrat abgelagert wird, wie beispielsweise dem transparenten Substrat 210, und zwar durch Siebdruck, Schablonieren oder irgendein geeignetes Verfahren abgelagert wird. Eine Vorrichtung, so wie eine derartige, die für die Herstellung von Leiterplatten verwendet wird, kann zu diesem Zweck verwendet werden. Die Mischung kann abgelagert werden, so dass sie einen großen Teil des transparenten Schichtbereichs beispielsweise als eine kontinuierliche Schicht, als ein bestimmtes Muster oder als eine Anordnung von Punkten abdeckt. Die Dicke der abgelagerten Mischung kann gesteuert werden, um eine erwünschte, endgültige Dicke der Leuchtstoffschicht zu erhalten.
Nachdem die Mischung auf der transparenten Schicht abgelagert wurde, schreitet der Prozess zum Block 306 voran, wo eine Bestimmung erfolgt, ob sämtliche erwünschten Leuchtstoffe auf der transparenten Schicht vorhanden sind. Wenn bestimmt wird, dass nicht sämtliche erwünschten Leuchtstoffe auf der transparenten Schicht vorhanden sind, dann schreitet der Prozess zu Block 308 voran. Bei Block 308 wird die Mischung für eine vorbestimmte Zeitspanne getrocknet und der Prozess geht zurück zu Block 302, wo ein Leuchtstoffpulver einer anderen Art und/oder Farbe mit der Glasfritte, dem organischen Bindemittel und dem Glasfließmittel vermischt wird. Der Prozess schreitet dann durch die Blöcke 302–306 voran, und zwar bis sämtliche erwünschten Leuchtstoffe auf der transparenten Schicht vorhanden sind.
In einem derartigen Fall, wo der Prozess eine Iteration für jedes unterschiedliche Leuchtstoffpulver durchläuft, kann in Block 304 jede Leuchtstoffmischung als ein besonderes Muster und/oder eine Anordnung von Punkten auf der transparenten Schicht abgelagert werden. Die resultierende Leuchtstoffschicht kann dadurch eine Kombination von Mustern und/oder Punktanordnungen unterschiedlicher Leuchtstoffmischungen sein. Die kann mit einem spezifischen lithographischen Muster beim Siebdruck jeder Mischung vorgenommen werden. Die Anordnung kann dergestalt sein, dass jede Leuchtstoffmischung so abgelagert wird, dass sie sich nicht mit einer benachbarten Leuchtstoffmischung überlappt. Es kann wünschenswert sein, die verschiedenen Leuchtstoffe in einer solchen Anordnung abzulagern, um die Absorption des Lichts durch benachbarte Leuchtstoffpartikel einer anderen Farbe zu verringern. Ferner ermöglicht das separate Ablagern jeder Leuchtstoffmischung, dass inkompatible Leuchtstoffmischungen innerhalb der entstehenden Leuchtstoffschicht existieren, wobei die inkompatiblen Leuchtstoffmischungen innerhalb ihrer entsprechenden Schichten und/oder Bereiche innerhalb der Anordnung angeordnet sind.
Wenn in Block 306 bestimmt wird, dass sämtliche erwünschten Leuchtstoffe auf der transparenten Schicht vorhanden sind, schreitet der Prozess zu Block 310 voran.
Bei Block 310 wird die transparente Schicht mit der abgelagerten Mischung in einem Ofen gebrannt, wo die Mischung auf die transparente Schicht aufgeschmolzen wird. Der Ofen kann beispielsweise ein Mehrzonen-Banddurchlaufofen sein, wo die Mischung auf eine spezifische Temperatur (z. B. 600° Celsius) erhitzt, gekühlt und innerhalb einer Spanne von 30–40 Minuten ausgekühlt wird. Während die Mischung schmilzt und an der transparenten Schicht anschmilzt, eignet sie sich eine feuerfeste, glasartige Eigenschaft an (d. h. sie wird zu einer feuerfesten Leuchtstoffschicht). Aufgrund der ähnlichen anorganischen Zusammensetzungen der feuerfesten Leuchtstoffschicht und der transparenten Schicht, kann die resultierende Bindung zwischen diesen Schichten außergewöhnliche chemische und optische Eigenschaften aufweisen.
Nachdem die feuerfeste Leuchtstoffschicht auf der transparenten Schicht in Block 310 aufgeschmolzen wurde, schreitet der Prozess zu Block 312 voran, wo die feuerfeste Leuchtstoffschicht und die transparente Schicht in Scheiben einer vorbestimmten Form (z. B. Kreis, Quadrat) durch eine Formschneidemaschine oder eine ähnliche Vorrichtung geschnitten werden. Nach Block 312 endet der Prozess.
Vor dem Anbringen der Scheiben an ihren entsprechenden optischen Vorrichtungen, wie beispielsweise der Vorrichtung 200, die in 2 gezeigt ist, kann jede Scheibe auf ihre verschiedenen Leistungseigenschaften (z. B. Farbtemperatur) getestet werden.
LEDs mit einer Wärmeableitungsstruktur umfassen eine transparente, wärmeleitende Schicht, die in zahlreichen Anwendungen verwendet werden kann. Beispielsweise können diese LEDs gut geeignet für Hintergrundbeleuchtungsanwendungen von Flüssigkristallanzeigen (LCDs = Liquid Crystal Displays) sein. Andere Anwendungen können – ohne darauf beschränkt zu sein – Automobilinnenraumbeleuchtungen, Glühbirnen, Laternen, Straßenbeleuchtungen, Blitzlichter oder irgendeine andere Anwendung umfassen, wo LEDs verwendet werden.
Die obige Beschreibung wurde vorgesehen, um es irgendeiner Person mit Fachkenntnissen zu ermöglichen, die verschiedenen Aspekte, die hierin beschrieben sind, in der Praxis zu implementieren. Verschiedene Modifikationen dieser Aspekte werden Fachleuten des Gebiets offensichtlich sein und die hierin definierten, generischen Prinzipien können auf andere Aspekte angewendet werden. Folglich sollen die Ansprüche nicht auf die hierin gezeigten Aspekte beschränkt sein, sondern sollen den vollständigen Rahmen berücksichtigen, der mit der Sprache der Ansprüche übereinstimmt, wobei die Bezugnahme auf ein Element im Singular nicht „eines und nur eines” bedeuten soll, außer dies wird speziell erwähnt, sondern eher „eines oder mehrere”. Außer es wird ausdrücklich erwähnt, bezeichnet der Ausdruck „einige” eines oder mehrere. Sämtliche strukturellen und funktionalen Äquivalente der Elemente der verschiedenen Aspekte, die während dieser Offenbarung beschrieben wurden, die bekannt sind oder gewöhnlichen Fachleuten später bekannt, sollen ausdrücklich hierin durch Bezugnahme enthalten und sollen durch die Ansprüche eingeschlossen sein. Darüber hinaus ist nichts hierin Offenbartes der Öffentlichkeit darzulegen, und zwar unabhängig ob eine derartige Offenbarung explizit in den Ansprüchen vorgetragen wurde. Kein Anspruchselement soll unter den Bestimmungen der 35 U.S.C. §112, sechster Abschnitt, ausgelegt werden, außer das Element ist ausdrücklich unter Verwendung des Ausdrucks „Mittel zum” erwähnt oder in dem Fall eines Verfahrensanspruchs das Element ist erwähnt unter Verwendung des Ausdrucks „Schritt zum”.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Leuchtvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen dieser sind offenbart. Die Leuchtvorrichtung umfasst eine transparente, wärmeleitende Schicht, eine feuerfeste Leuchtstoffschicht, die auf der transparenten, wärmeleitenden Schicht vorgesehen ist und einen Licht emittierenden Halbleiter, der angeordnet ist, um Licht zu der transparenten, wärmeleitenden Schicht und der feuerfesten Leuchtstoffschicht hin zu emittieren.

Claims

Eine Vorrichtung, die Folgendes aufweist: eine transparente, wärmeleitende Schicht; eine feuerfeste Leuchtstoffschicht, die auf der transparenten, wärmeleitenden Schicht vorgesehen ist; und einen Licht emittierenden Halbleiter, der angeordnet ist, um Licht zu der transparenten, wärmeleitenden Schicht und der feuerfesten Leuchtstoffschicht hin zu emittieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die feuerfeste Leuchtstoffschicht auf die transparente, wärmeleitende Schicht aufgebrannt bzw. aufgeschmolzen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die transparente, wärmeleitende Schicht konfiguriert ist, um Wärme von der feuerfesten Leuchtstoffschicht abzuleiten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner einen Bragg-Spiegel aufweist, der unterhalb der feuerfesten Leuchtstoffschicht vorgesehen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner ein eingelassenes Gehäuse aufweist, das eine Aushöhlung aufweist, wobei die Aushöhlung hermetisch abgedichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die feuerfeste Leuchtstoffschicht an das eingelassene Gehäuse gecrimpt bzw. gefalzt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, die ferner ein Metallgehäuse aufweist, wobei ein Teil des Metallgehäuses die feuerfeste Leuchtstoffschicht an das eingelassene Gehäuse falzt bzw. bördelt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei das Metallgehäuse konfiguriert ist, um die Wärme von der feuerfesten Leuchtstoffschicht abzuleiten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die feuerfeste Leuchtstoffschicht eine Vielzahl von Leuchtstoffabschnitten aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Leuchtstoffabschnitte eine Anordnung von Leuchtstoffpunkten sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Leuchtstoffabschnitte eine Vielzahl von separaten Leuchtstoffmustern sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei zumindest einer der Leuchtstoffabschnitte konfiguriert ist, um ein Licht einer Farbe zu erzeugen, die sich der von zumindest einem anderen der Leuchtstoffabschnitte unterscheidet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei zumindest einer der Leuchtstoffabschnitte Leuchtstoffpartikel einer Art aufweist, die sich von der von zumindest einem der anderen Leuchtstoffabschnitte unterscheidet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die transparente Schicht aus einem Material gebildet wird, das aus einer Gruppe bestehend aus Glas, Saphir und Diamant ausgewählt wird.
Leuchtvorrichtung, die Folgendes aufweist: eine feuerfeste Leuchtstoffschicht, die auf eine transparente Schicht aufgebrannt bzw. aufgeschmolzen wird, die eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer als die der feuerfesten Leuchtstoffschicht ist.
Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung, das Folgendes aufweist: Ablagern von zumindest einer Leuchtstoffmischung auf einem transparenten Substrat, wobei die Leuchtstoffmischung ein Leuchtstoffpulver, Glasfritte und ein Bindemittel aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei eine der Leuchtstoffmischungen in einer ersten Anordnung der Leuchtstoffabschnitte abgelagert wird, und eine andere der Leuchtstoffmischungen in einer zweiten Anordnung der Leuchtstoffabschnitte abgelagert wird, so dass die Leuchtstoffabschnitte der ersten Anordnung nicht die Leuchtstoffabschnitte der zweiten Anordnung überlappen.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei zumindest eine der Leuchtstoffmischungen konfiguriert ist, um ein Licht einer Farbe zu produzieren, die sich von der von zumindest einer anderen der Leuchtstoffmischungen unterscheidet.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei zumindest eine Leuchtstoffmischung Leuchtstoffpartikel einer Art aufweist, die sich von der von zumindest einer anderen der Leuchtstoffmischungen unterscheidet.
Verfahren gemäß Anspruch 16, das ferner das Brennen der zumindest einen abgelagerten Mischung vorsieht, so dass die Leuchtstoffmischung auf das transparente Substrat aufgeschmolzen wird.
Verfahren zur Herstellung einer Leuchtvorrichtung, das Folgendes aufweist: Aufschmelzen einer feuerfesten Leuchtstoffschicht auf eine transparente, wärmeleitende Schicht.
Verfahren gemäß Anspruch 21, das ferner das Crimpen bzw. Bördeln der feuerfesten Leuchtstoffschicht auf ein eingelassenes Gehäuse vorsieht.