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QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung bezieht sich auf die U.S. Seriennummer 61/216,374, eingereicht am 15. Mai 2009, U.S. Seriennummer 61/273,129, eingereicht am 30. Juli 2009, U.S. Seriennummer 61/284,792, eingereicht am 26. Dezember 2009, U.S. Seriennummer 12/587,290, eingereicht am 5. Oktober 2009, U.S. Seriennummer 12/587,281, eingereicht am 5. Oktober 2009, und U.S. Seriennummer 12/587,291, eingereicht am 5. Oktober 2009, die hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft Verfahren zum Übertragen einer gleichmäßigen Phosphorschicht auf ein Objekt, und insbesondere ein Verfahren zum Übertragen einer gleichmäßigen Phosphorschicht, die die Wellenlänge von Licht, das durch eine LED emittiert wird, umwandelt, und eine dadurch gefertigte lichtemittierende Struktur.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Phosphormaterialien werden weitläufig bei LED-Gehäusen angewandt, die blaue Pump-LEDs und grüne oder rote Phosphore umfassen und weißes Licht emittieren (z. B. eine Mischung aus blauem Licht, das von den blauen Pump-LEDs emittiert wird, mit grünem oder rotem Licht, das aus dem blauen Licht durch die Phosphormaterialien umgewandelt wird). Herkömmliche Verfahren zum Abscheiden von Phosphormaterialien auf einen Chip oder eine Gehäuseanordnung für eine blaue LED umfassen:
Schlämmeverfahren: Phosphorpulver werden in Silizium-, Epoxidharz- oder Lösungsmittelfüllmaterial verteilt, um eine Phosphormischung zu bilden, und die Phosphormischung wird auf eine Oberfläche einer LED oder eines Gehäuselinsenmaterials durch Spritzbeschichtungs- oder Eintauchbeschichtungstechniken aufgebracht.
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Das obige herkömmliche Verfahren sieht sich einem Problem gegenübergestellt, dass eine LED eine ungleichmäßige Gehäuseoberfläche aufweist. Das Schlämmeverfahren bildet eine Schicht aus Partikeln, die keine gleichmäßige Dicke aufweist. Infolgedessen besitzt die LED keine gleichmäßigen Lichtfarbpunkte und das durch die Phosphore umgewandelte Licht hat eine schlechte Farbgleichmäßigkeit. Darüber hinaus sind die herkömmlichen Verfahren schwierig auf eine ungleichmäßige Oberfläche anzuwenden und es ist schwierig, eine gleichmäßige Schicht aus Phosphoren zu bilden. Es ist eine echte Herausforderung, die herkömmlichen Verfahren zu verwenden, um Anforderungen von Beleuchtungsanwendungen zu erfüllen.
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Das herkömmliche Verfahren hat noch die Probleme, dass die Verteilungsfähigkeit von Phosphoren nicht gesteuert werden kann, die LED keine beständigen Lichtfarbpunkte aufweist, und das Licht, das aus den Phosphoren umgewandelt wird, eine schlechte Farbgleichmäßigkeit aufweist. Wie ein Verfahren zum Übertragen einer gleichmäßigen Phosphorschicht auf einem Gegenstand und eine somit gefertigte lichtemittierende Struktur vorzusehen sind, wird daher eines der verbreitetsten Probleme in der Technik.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Anbetracht der obigen Probleme aus dem Stand der Technik stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Fertigen einer lichtemittierenden Struktur bereit, umfassend: Vorsehen eines Trägers, der zumindest einen LED-Chip aufweist, der auf einer Oberfläche davon angeordnet ist; Bedecken des zumindest einen LED-Chips mit einer gleichmäßigen Phosphorschicht, wobei durch den Träger und die gleichmäßige Phosphorschicht ein Aufnahmeraum gebildet wird; und Bilden eines ersten lichtdurchlässigen Körpers in dem Aufnahmeraum.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die gleichmäßige Phosphorschicht Phosphorpulver und ein Bindermaterial, und die Phosphorpulver in der gleichmäßigen Phosphorschicht nehmen mehr als 75 Volumen-% der gleichmäßigen Phosphorschicht ein.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die gleichmäßige Phosphorschicht Phosphorpulver, die durch eine Vielzahl von Phosphorpartikeln gebildet sind, von denen keines vollständig von benachbarten getrennt ist; und die gleichmäßige Phosphorschicht kann erhalten werden, indem ein elektrostatischer Aufladeprozess verwendet wird, um die Phosphorpartikel gleichmäßig an dem Träger anzuhaften.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus eine Binderschicht gebildet, um die gleichmäßige Phosphorschicht festzulegen, und die gleichmäßige Phosphorschicht wird zwischen der Binderschicht und dem Träger angeordnet.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zunächst die gleichmäßige Phosphorschicht auf einer Oberfläche eines Formhohlraums einer ersten Form gebildet; und das Verfahren umfasst darüber hinaus nach dem Bilden des ersten lichtdurchlässigen Körpers das Entfernen der ersten Form. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren darüber hinaus nach dem Bilden des ersten lichtdurchlässigen Körpers (nach dem Entfernen der ersten Form) das Bilden eines zweiten lichtdurchlässigen Körpers auf der gleichmäßigen Phosphorschicht, so dass die gleichmäßige Phosphorschicht zwischen dem ersten lichtdurchlässigen Körper und dem zweiten lichtdurchlässigen Körper angeordnet wird.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zunächst die gleichmäßige Phosphorschicht auf einer Oberfläche des zweiten lichtdurchlässigen Körpers gebildet, so dass nach dem Bilden des ersten lichtdurchlässigen Körpers die gleichmäßige Phosphorschicht zwischen dem ersten lichtdurchlässigen Körper und dem zweiten lichtdurchlässigen Körper angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine lichtemittierende Struktur bereit, die einen Träger, zumindest einen LED-Chip, der auf dem Träger vorgesehen ist; einen ersten lichtdurchlässigen Körper, der auf dem Träger gebildet ist und den zumindest einen LED-Chip bedeckt; und eine gleichmäßige Phosphorschicht umfasst, die auf dem ersten lichtdurchlässigen Körper vorgesehen ist und den zumindest einen LED-Chip bedeckt. Bei dem traditionellen Verfahren werden die Phosphorpulver im Allgemeinen in dem Silikon oder der Flüssigkeit verteilt und dann auf der Oberfläche einer LED oder eines Gehäuses angeordnet, so dass die Phosphorpulver in dem Silikon oder der Flüssigkeit nicht effektiv gleichmäßig verteilt werden können. Nachdem das Silikon oder die Flüssigkeit, in welchem/welcher die Phosphorpartikel verteilt sind, als Schicht auf das LED-Element oder Gehäuse aufgetragen worden sind, kann die Verteilungsgleichmäßigkeit der Phosphorpulver nicht effektiv gesteuert werden. Infolgedessen wird sich in den Phosphorpulvern, die in der gleichmäßigen Phosphorschicht durch die herkömmlichen Verfahren gebildet sind, etwas Pulver ansammeln und miteinander verbinden, während anderes Pulver unabhängig vorliegt. Daher hat das LED-Produkt die Probleme inkonsistenter Lichtfarbpunkte und dass die Farbgleichmäßigkeit nicht die Anforderung erfüllt. Die vorliegende Erfindung kann die herkömmlichen Probleme effektiv überwinden. Das gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Verfahren umfasst das Vorsehen eines Trägers, der zumindest einen LED-Chip aufweist, der auf einer Oberfläche davon angeordnet ist; Bedecken des zumindest einen LED-Chips mit einer gleichmäßigen Phosphorschicht, wobei durch den Träger und die gleichmäßige Phosphorschicht ein Aufnahmeraum gebildet wird; und Bilden eines ersten lichtdurchlässigen Körpers in dem Aufnahmeraum. Daher kann eine gleichmäßige Phosphorschicht in verschiedenen Gestalten auf dem LED-Chip gebildet werden, um eine ausgezeichnete optische Eigenschaft vorzusehen. Die gleichmäßige Phosphorschicht wird im Voraus auf einer Oberfläche einer Form oder eines zweiten lichtdurchlässigen Körpers gebildet, so dass die gleichmäßige Phosphorschicht Farbpunkte und einen Farberzeugungsindex aufweist, die im Voraus definiert sind. Infolgedessen weist die somit gefertigte lichtemittierende Struktur eine ausgezeichnete optische Eigenschaft auf.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung kann durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen umfassender verstanden werden, in denen:
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1A bis 1C schematische Diagramme sind, die ein Verfahren zum Fertigen einer lichtemittierenden Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
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2A bis 2F schematische Diagramme sind, die ein Verfahren zum Fertigen einer anderen lichtemittierenden Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
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3A bis 3F schematische Diagramme sind, die ein Verfahren zum Fertigen einer nochmals anderen lichtemittierenden Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen; und
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4A und 4B schematische Diagramme sind, die eine gleichmäßige Phosphorschicht, die zumindest einen LED-Chip bedeckt, veranschaulichen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgenden veranschaulichenden Ausführungsformen sind vorgesehen, um die Offenbarung der vorliegenden Erfindung darzustellen, wobei diese und weitere Vorteile und Effekte von Fachleuten nach Lesen der Offenbarung dieser Beschreibung deutlich verstanden werden können. Die vorliegende Erfindung kann auch mit anderen unterschiedlichen Ausführungsformen durchgeführt oder angewandt werden. Die Details der Beschreibung können auf unterschiedlichen Punkten und Anwendungen beruhen, und es können zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen erdacht werden, ohne vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Phosphore wandeln Lichtwellenlängen um oder verändern diese, d. h. wandeln eine Lichtquelle in einem LED-Typ um oder verändern diese. Übliche Phosphore umfassen YAG-Material, TAG-Material, ZnSeS+-Material, SiAlON-Material (z. B. α-SiALON) usw. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann jedoch jedes Material, das die Wellenlänge einfallenden Lichts umwandelt oder verändert, als ein Phosphormaterial verwendet werden. Der Ausdruck ”Phosphor” hierin gibt irgendein Material an, das eine Lichtwellenlänge in eine andere Wellenlänge umwandeln oder verändern kann, und umfasst eine Mischung oder Zusammensetzung, die die Wellenlänge verändernde Materialien aufweist. In einer Ausführungsform liegt der Phosphor in der Form von Pulvern vor und kann als Phosphorpulver bezeichnet werden. Die Phosphorpulver sind durch eine Vielzahl von Phosphorpartikeln gebildet.
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Erste Ausführungsform
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Es sei auf die 1A bis 1C verwiesen, die ein Verfahren zum Fertigen einer lichtemittierenden Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
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Wie es in 1A gezeigt ist, ist ein Träger 30 vorgesehen, der zumindest einen LED-Chip 100 aufweist, der auf einer Oberfläche davon vorgesehen ist. In 1A sind drei LED-Chips 100 beispielhaft ausgeführt. Eine gleichmäßige Phosphorschicht 10 ist oberhalb des Trägers 30 vorgesehen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die gleichmäßige Phosphorschicht 10, die im Wesentlichen gleichmäßig ist, auf einer ersten Form 40 (z. B. einer Oberfläche eines Formhohlraums 101) in einem elektrostatischen Aufladeprozess abgeschieden. Der elektrostatische Aufladeprozess kann nachgeschlagen werden in U.S. Seriennummer 61/216,374, eingereicht am 15. Mai 2009, U.S. Seriennummer 61/273,129, eingereicht am 30. Juli 2009, U.S. Seriennummer 61/284,792, eingereicht am 26. Dezember 2009, U.S. Seriennummer 12/587,290, eingereicht am 5. Oktober 2009, U.S. Seriennummer 12/587,281, eingereicht am 5. Oktober 2009, und U.S. Seriennummer 12/587,291, eingereicht am 5. Oktober 2009, die hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
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Beispielsweise wird die gleichmäßige Phosphorschicht 10 gebildet, indem elektrostatische Ladungen auf der ersten Form 40 gebildet werden oder die erste Form 40 geerdet wird und bewirkt wird, dass die erste Form 40 in einer Nähe der gleichmäßigen Phosphorschicht 10 die gleichmäßige Phosphorschicht 10 bildet, die entgegengesetzt geladene Phosphorpulver oder -partikel aufweist, die durch Phosphorpulver und Bindermaterial gebildet sind, das an der Oberfläche der ersten Form 40 anzubringen oder festzulegen ist, um die gleichmäßige Phosphorschicht 10 zu bilden. Natürlich können die Phosphorpulver keine Ladung tragen, und die gleichmäßige Phosphorschicht 10 wird durch die erste Form 40, die Ladungen aufweist, gebildet. Im Unterschied zu dem herkömmlichen elektrochemischen Aufladeprozess in einer Schlämmeumgebung wird der elektrostatische Aufladeprozess in einer nichtflüssigen Umgebung durchgeführt. Dementsprechend müssen die Phosphorpulver und ein Bindermaterial während des Abscheidungsprozesses keine gleichmäßige Verteilung in einer flüssigen Suspension aufweisen und werden daher dieses Problem nicht haben. In einem Teil der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Phosphorpulver und das Bindermaterial auf einer ersten Oberfläche einer Form gebildet und/oder als Schicht aufgetragen. Deshalb können die Phosphorpulver eine Beschichtungsdichte und Schichtdicke aufweisen, die in dem elektrostatischen Aufladeprozess genau gesteuert werden. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können eine Vielzahl von gleichmäßigen Phosphorschichten gebildet werden, indem der elektrostatische Aufladeprozess wiederholt wird. Die ”Partikel, die durch Phosphorpulver und ein Bindermaterial gebildet sind” sind eine Mischung aus Phosphorpulvern und einem Bindermaterial oder dem Bindermaterial, das die Phosphorpulver verkapselt, und die Phosphorpulver nehmen mehr als 75 Volumen-☐ der gleichmäßigen Phosphorschicht ein.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der elektrostatische Aufladeprozess oder Abscheidungsprozess in einer Quasi-Vakuumumgebung angewandt, wobei die Phosphorpulver nicht durcheinandergebracht werden.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die gleichmäßige Phosphorschicht Phosphorpulver, die durch eine Vielzahl von Phosphorpartikeln gebildet sind, von denen keines vollständig von benachbarten getrennt ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die gleichmäßige Phosphorschicht 10 darüber hinaus eine Binderschicht (weniger als 10 μm dick, nicht gezeigt) umfassen, die nach dem elektrostatischen Aufladeprozess gebildet wird. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Binderschicht Silikon, Epoxidharz, Glas, Weichmacher (engl. ”softens”) oder irgendein anderes geeignetes Material für ein LED-Gehäuse sein. Die Binderschicht kann z. B. Parylen umfassen, das eine ausgezeichnete Feuchtigkeitsschutzeigenschaft aufweist, um zu verhindern, dass die Phosphore oder LEDs während feuchten/heißen Betriebsbedingungen Schaden nehmen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Träger 30 ein gewöhnliches Substrat, wie etwa ein Keramiksubstrat oder ein Silizium-Wafer oder Metallstab, sein, das Metallanschlussflächen aufweist.
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Wie es in 1B gezeigt ist, bedeckt zumindest ein Teil der gleichmäßigen Phosphorschicht 10 den LED-Chip 10, ein Aufnahmeraum ist durch den Träger 30 und die gleichmäßige Phosphorschicht 10 gebildet, und ein erster lichtdurchlässiger Körper 20 ist in dem Aufnahmeraum gebildet. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste lichtdurchlässige Körper 20 Silikon.
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Wie es in 1C gezeigt ist, wird nach dem Bilden des ersten lichtdurchlässigen Körpers 20 die erste Form 40 entfernt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Lösemittel oder Lösefilm auf einer Oberfläche des Formhohlraums 101 der ersten Form 40 vorgesehen werden, so dass die gleichmäßige Phosphorschicht 10 leicht von der ersten Form 40 getrennt werden kann.
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Der Teil der gleichmäßigen Phosphorschicht 10, der den zumindest einem LED-Chip 100 bedeckt, steht darüber hinaus mit dem Träger 30 in Kontakt.
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Zweite Ausführungsform
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Es sei auf die 2A bis 2F verwiesen, die ein anderes Verfahren zum Fertigen einer lichtemittierenden Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass in der zweiten Ausführungsform nach dem Bilden des ersten lichtdurchlässigen Körpers 20 ein zweiter lichtdurchlässiger Körper 20' auf der gleichmäßigen Phosphorschicht 10 gebildet wird, so dass die gleichmäßige Phosphorschicht 10 zwischen dem ersten lichtdurchlässigen Körper 20 und dem zweiten lichtdurchlässigen Körper 20' angeordnet wird.
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Wie es in den 2A bis 2C gezeigt ist, kann aufgrund der Zweckmäßigkeit des Formungsprozesses ein Abstand zwischen der gleichmäßigen Phosphorschicht 10 und dem LED-Chip 100 wie erforderlich eingestellt werden. Wie es in den 2D bis 2F gezeigt ist, wird eine vierte Form 80 dazu verwendet, den zweiten lichtdurchlässigen Körper 20' zu bilden und die vierte Form 80 wird anschließend entfernt. Deshalb kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auf dem LED-Chip eine gleichmäßige Phosphorschicht in verschiedenen Gestalten und Intervallen bilden, um eine ausgezeichnete optische Eigenschaft vorzusehen.
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Dritte Ausführungsform
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Es sei auf die 3A bis 3F verwiesen, die ein nochmals anderes Verfahren zum Fertigen einer lichtemittierenden Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform in der Reihenfolge des Bildens des zweiten lichtdurchlässigen Körpers. In der dritten Ausführungsform wird die gleichmäßige Phosphorschicht 10 zunächst auf dem zweiten lichtdurchlässigen Körper 20' gebildet, und anschließend wird der erste lichtdurchlässige Körper 20 in dem Aufnahmeraum gebildet, so dass die gleichmäßige Phosphorschicht 10 zwischen dem ersten lichtdurchlässigen Körper 20 und dem zweiten lichtdurchlässigen Körper 20' angeordnet wird.
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Wie es in den 3A und 3B gezeigt ist, wird auf einer Oberfläche einer zweiten Form 50 eine gleichmäßige Phosphorschicht 10 gebildet; und mit einer dritten Form 60 wird ein zweiter lichtdurchlässiger Körper 20' auf der gleichmäßigen Phosphorschicht 10 geformt und gebildet. Wie es in 3B gezeigt ist, umgibt ein Verbindungsteil 70 die gleichmäßige Phosphorschicht 10 und wird auf dem Träger 30 angeordnet, nachdem die gleichmäßige Phosphorschicht 10 den zumindest einen LED-Chip 100 bedeckt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Verbindungsteil 70 ein Leitungsrahmen oder die gleichmäßige Phosphorschicht 10 und/oder der zweite lichtdurchlässige Körper 20' zur Array-Anordnung sein.
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Wie es in 3C gezeigt ist, wird die zweite Form 50 entfernt, und die gleichmäßige Phosphorschicht 10 wird somit auf einer Oberfläche des zweiten lichtdurchlässigen Körpers 20' gebildet.
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Wie es in den 3D bis 3F gezeigt ist, bedeckt gemäß dem in der zweiten Ausführungsform offenbarten Verfahren die gleichmäßige Phosphorschicht 10 den LED-Chip 100, der Träger 30 und die gleichmäßige Phosphorschicht 10 bilden einen Aufnahmeraum, und der erste lichtdurchlässige Körper 20 ist in dem Aufnahmeraum gebildet.
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Vierte Ausführungsform
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Es sei auf die 4A und 4B verwiesen, die zeigen, dass die gleichmäßige Phosphorschicht 10 zumindest einen LED-Chip 100, wie etwa zwei LED-Chips 100, wie es gezeigt ist, bedeckt.
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Der erste lichtdurchlässige Körper 20 und der zweite lichtdurchlässige Körper 20', die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gefertigt sind, können als eine Linsenstruktur wie erforderlich gefertigt werden. Wenn die gleichmäßige Phosphorschicht 10 zwischen dem ersten lichtdurchlässigen Körper 20 und dem zweiten lichtdurchlässigen Körper 20' angeordnet ist, kann der zweite lichtdurchlässige Körper 20' gemäß Konstruktionsanforderungen eine Linsenstruktur aufweisen.
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Gemäß den oben beschriebenen Verfahren stellt die vorliegende Erfindung auch eine lichtemittierende Struktur bereit, die einen Träger 30; zumindest einen LED-Chip 100, der auf dem Träger 30 vorgesehen ist; einen ersten lichtdurchlässigen Körper 20, der auf dem Träger 30 gebildet ist und den zumindest einen LED-Chip 1001 bedeckt; und eine gleichmäßige Phosphorschicht 10 umfasst, die auf dem ersten lichtdurchlässigen Körper 20 angeordnet ist und den zumindest einen LED-Chip 100 bedeckt.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die lichtemittierende Struktur ferner einen zweiten lichtdurchlässigen Körper 20', der auf der gleichmäßigen Phosphorschicht 10 gebildet ist, und die gleichmäßige Phosphorschicht 10 ist zwischen dem ersten lichtdurchlässigen Körper 20 und dem zweiten lichtdurchlässigen Körper 20' angeordnet. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht ein Teil der gleichmäßigen Phosphorschicht 10, z. B. ein Kontaktteil 10a, mit dem Träger 30 in Kontakt.
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Die vorstehenden Beschreibungen der ausführlichen Ausführungsformen sind nur veranschaulicht, um die Merkmale und Funktionen der vorliegenden Erfindung zu offenbaren und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken. Fachleute werden verstehen, dass alle Modifikationen und Abwandlungen gemäß den Gedanken und dem Prinzip in der Offenbarung der vorliegenden Erfindung in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen sollten.
