DE29804149U1

DE29804149U1 - Leuchtdiode (LED) mit verbesserter Struktur

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Publication number: DE29804149U1
Application number: DE29804149U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Solidlite Corp
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2008-03-10

Description

Leuchtdiode(LED) mit verbesserter Struktur

Die Erfindung betrifft eine LED-Vorrichtung mit verbesserter Struktur, insbesondere eine die Wellenlänge umwandelnde, auf der Oberfläche oder Umgebung des Kristallelements bzw. Kristallkorns aufgetragene fluoreszierende Puderschicht, womit eine LED weißes oder farbiges Licht erzeugt, welche die durch unterschiedliche Materialien oder Herstellungsverfahren bedingten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Wenn die Erfindung ein violett leuchtendes Kristallplättchen verwendet, wird der auf dessen Oberfläche aufgetragene und die Wellenlänge umwandelnde Fluoreszenzpuder angeregt und eine mit beliebiger Farbe leuchtende LED erzeugt.

Die Erfindung betrifft eine LED mit verbesserter Struktur, welche weißes Licht erzeugt, so daß die das weiße Licht erzeugende LED im Vergleich mit herkömmlichen Produkten einen gleichmäßigeren und vergrößerten Abstrahlwinkel aufweist und das einfache Herstellungsverfahren die Anforderungen der 0 Serienfertigung leicht erfüllt.

Die in Computern, Kommunikationsgeräten oder kleinen Haushaltsgeräten eingebauten LED's strahlen meist rotes, gelbes oder blaues Licht ab, nur selten weißes Licht. Der Grund dafür liegt darin, daß das Herstellungsverfahren für die weißes Licht 5 erzeugende LED komplizierter ist und auch weißes Licht schwieriger zu erzeugen ist. Wenn beispielweise eine LED rotes, gelbes und blaues Licht gemeinsam in einer LED-Einheit erzeugen kann, wird bei gleichzeitigem Aufleuchten weißes Licht erzeugt. Das erzeugte weiße Licht ist jedoch nicht leicht zu 0 kontrollieren, da das rote, gelbe oder blaue LED-Kristallelement jeweils unterschiedliche Spannung und

unterschiedlichen Strom aufweisen.

Kürzlich brachte die Firma Japan Asia Chemical Co. ihr Produkt auf den Markt (Patentnummer in Japan: Te Ping 7-99345), siehe Fig.l. Die Besonderheit dieses Herstellungsverfahrens liegt darin, daß auf das blau strahlende LED-Kristallelement zuerst eine gelb fluoreszierende Puderschicht aufgetragen wird und dann durch das gelbe Licht weißes Licht erzeucjt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß die Dicke der fluoreszierenden Puderschicht schwer zu kontrollieren ist, was zu Ungleichmäßigkeit des erzeugten weißen Lichts führt. Wenn die Fluoreszenzpuderschicht zu dick ist, ist das erzeugte Licht gelber. Wenn sie zu dünn oder zu wenig ist, ist es blau. Auch wenn in der Umgebung des Kristallkorns zu viel Fluoreszenzpuder'verteilt ist, wird ein gelber Lichtring am Außenring des ausgestrahlten Lichtpunktes beim Aufleuchten dieses Produktes erzeugt. Dadurch kann der Abstrahlwinkel der LED schlecht vergrößert werden.

Infolgedessen hat der Erfinder gemäß den obigen Nachteilen eine LED entwickelt, welche gleichmäßig weiß leuchtet und deren 0 Abstrahlwinkel groß ist und welche zur Serienfertigung geeignet ist (Gebrauchmuster in China: 97238703.X). Dies bedeutet, daß wenn der die Wellenlänge umwandelnde Fluoreszenzpuder verwendet wird, welcher auf den leuchtenden Pfad des leuchtenden Kristallelements bzw. Kristallkorns eingelegt oder auf die Oberfläche oder die Umgebung des leuchtenden Kristallkorns aufgetragen ist, weißes Licht oder das gewünschte Spektrum erzeugt wird. Da das aus GaN Material hergestellte blaues oder ultraviolettes Licht erzeugende LED-Kristallkorn eine lichtdurchlässige Einheit ist, wird es nach dem Anschließen des 0 Stroms erleuchtet und strahlt nach vier Seiten durch überlagerte Wellenlängen erzeugtes weißes Licht ab.

Die Erfindung betrifft eine LED mit verbesserter Struktur, welche den durch unterschiedliche Stoffe und Herstellungsverfahren bedingten Nachteil des Standes der Technik bezüglich der Farbabweichung vermeidet. We:nn dieses Produkt das violett leuchtende Kristallplattchen verwendet, kann der auf dessen Oberfläche aufgetragene, die Wellenlänge umwandelnde Fluoreszenzpuder angeregt und unterschiedliche Farben durch die LED erzeugt werden.

In der Zeichnung zeigen:

Fig.l die Struktur einer von Japan Asia Chemical Co. hergestellten LED;

Fig.2 eine erste Ausführungsform der Erfindung; Fig.3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung; Fig.4 eine dritte Ausführungsform der Erfindung; Fig.5 eine vierte Ausführungsform der Erfindung; Fig.6 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung; Fig.7 eine sechste Ausführungsform der Erfindung;

Fig.8 eine Innenansicht der siebten Ausführungsform der Erfindung;

0 Fig.9 eine vergrößerte innere Teilansicht der siebten Ausführungsform der Erfindung;

Fig.10 eine vergrößerte innere Teilansicht der achten Ausführungsform der Erfindung,

dabei bezeichnet:
1 leuchtendes Kristallkorn;

2 erster Elektrodenhalter; 21 zweiter Elektrodenhalter;

3 Harz;

4 Fluoreszenzharz;

0 41 Fluoreszenzpuderschicht;

5 Kunststoff;

6 Grundrahmen;

7 Filterschicht.

Fig.2 zeigt die Struktur einer LED gemäß der Erfindung. Zuerst wird das leuchtende Kristallkorn 1 in die prismatische Nut des ersten Elektrodenhalters 2 eingesetzt und darin befestigt. Danach wird die erste Harzschicht 3 in der prismatischen Nut aufgetragen, wobei die Dicke der ersten Harzschicht 3 größer ist als die Höhe des leuchtenden Kristallkorns 1. Nach dem Trocken der ersten Harzschicht 3 wird das Fluoreszenzharz 4 aufgetragen, wobei das Fluoreszenzharz den die Wellenlänge umwandelnden Fluoreszenzpuder aufweist und das Fluoreszenzharz 4 eine dünne Schicht ausbildet. Nach dem Trocken des Fluoreszenzharzes 4 wird es mit dem Kunststoff 5 umgeben und die linsenförmige Einheit der LED ausgebildet.

Die Vorteile: gleichmäßige Wellenlänge, großer Abstrahlwinkel und geringer Verbrauch von Fluoreszenzpuder. Fig.3 zeigt die Struktur der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Zuerst wird das leuchtende Kristallkorn 1 in die prismatische Nut des ersten Elektrodenhalters 2 eingesetzt und darin befestigt. Danach wird die erste Harzschicht 3 in der prismatischen Nut aufgetragen, wobei die erste Harzschicht 3 etwas dicker als das leuchtende Kristallkorn 1 ist. Nach dem Trocken der ersten Harzschicht 3 wird das Fluoreszenzharz 4 aufgetragen und darauf eine Filterschicht 7 aufgetragen, welche die unerwünschten Wellenlängen filtert und gleichmäßige Wellenlänge erzeugt. Falls das bei dieser Ausführungsform verwendete leuchtende Kristallkorn 1 das ultraviolett leuchtende Kristallkorn ist, kann das ultraviolette Licht den Fluoreszenzpuder leicht anregen, da das ultraviolette Licht kurze Wellenlänge und hohe Energie aufweist und damit den Fluoreszenzpuder stark anregt. Das ultraviolett leuchtende

Kristallkorn wird aus GaN Material hergestellt und kann Wellenlängen zwischen 360-390 mm erzeugen, welche gleich dem ultravioletten Licht unschädlich für den menschlichen Körper sind. Dies bedeutet, daß das ultraviolette Licht den in dem Fluoreszenzharz 4 vorgesehenen Fluoreszenzpuder anregt, welcher eine beliebige Farbe erzeugen kann, wodurch in unterschiedlichen Farben leuchtende LED's hergestellt werden können.

Außerdem kann, wenn die drei Fluoreszenzpuder roter, grüner und blauer Farbe gemischt verwendet werden, die weißleuchtende LED mit drei Wellenlängen geschaffen werden, wobei diese LED zum Vermeiden von schädlichen Wirkungen der ultravioletten Strahlung auf den Kunststoff 5 eine Filterschicht 7 aufweisen kann.

Fig.4 zeigt die dritte Ausführungsform der Erfindung. Beim Aufbau wird der Kunststoff 5 zuerst angeordnet. Zuerst wird der Kunststoff zur Hälfte aufgetragen. Nach dem Trocken wird das Fluoreszenzharz 4 aufgetragen und dann wird die andere Hälfte mit des Kunststoffs 5 aufgetragen. Bei dieser Ausführungsform 0 der Erfindung weisen das erste Harz 3 und der Kunststoff 5 das gleiche Material auf. Die beiden weisen Kunststoff auf. Das Fluoreszenzharz 4 ist oben auf der prismatischen Nut des ersten Elektrodenhalters 2 angeordnet und weist eine bogenförmige Struktur auf, so daß die Umwandlung der Wellenlänge 5 durchgeführt werden kann.

Außerdem weist diese Ausführungsform einen anderen Anwendungsfall auf. Das bedeutet, daß wenn auf der Oberfläche einer 3mm LED mit einem gelben Fluoreszenzpuder das Fluoreszenzharz 4 aufgetragen ist und dadurch eine 5mm LED 0 ausgebildet wird, eine weißes Licht erzeugende LED geschaffen wird. Fig.5 zeigt, daß das leuchtende Kristallkorn 1 zuerst in

einer 3mm LED ausgebildet ist und anschließend auf deren Oberfläche eine Schicht Fluoreszenzharze 4 aufgetragen wird und schließlich durch den Kunststoff 5 daraus eine LED mit 5mm Durchmesser ausgebildet wird.

Fig.6 zeigt die Konstruktion der fünften Ausführungsform der Erfindung. Die Abmessungen der Ausführungsform für Oberflächenmontage sind zwar geringer als die der leuchtenförmigen Ausführungsform, sie wird jedoch häufig verwendet. Zuerst wird'das leuchtende Kristallkorn 1 in die Nut des Grundrahmens 6 eingesetzt. Dann wird das erste Harz 3 darauf aufgetragen. Nach dem Trocken wird das Fluoreszenzharz aufgetragen und schließlich der Kunststoff 5 ausgebildet. Dadurch wird eine Ausführungsform der Erfindung für Oberflächenmontage geschaffen.

Fig.7 zeigt die Struktur der sechsten Ausführungsform der Erfindung. Zuerst wird das leuchtende Kristallkorn 1 in die Nut des Grundrahmens 6 eingesetzt. Dann wird das erste Harz 3 aufgetragen. Nach dem Trocken wird das Fluoreszenzharz 4 aufgetragen und dann die Filterschicht 7 anstatt des 0 Kunststoffs 5 aufgetragen. Nach dem Trocken ist die eine andere Ausführungsform der Erfindung für Oberflächenmontage geschaffen.

Fig.8 zeigt die siebte Ausführungsform der Erfindung. Zuerst wird das leuchtende Kristallkorn 1 in die prismatische 5 Nut des ersten Elektrodenhalters 2 eingesetzt und darin befestigt, wobei in der prismatischen Nut eine Fluoreszenzpuderschicht 41 aufgetragen wird und diese Fluoreszenzpuderschicht 41 die Oberfläche und die Umgebung des leuchtenden Kristallkorns 1 bedeckt. Dann wird durch den Kunststoff 5 eine rundliche LED-Einheit ausgebildet. Die Fluoreszenzpuderschicht 41 wird wie folgt aufgetragen: Zuerst

wird der Fluoreszenzpuder mit Flüssigkeit (Alkohol oder Wasser mit etwas Haftungsflüssigkeit) portionenweise vermischt und auf das leuchtende Kristallkorn 1 aufgetragen, so daß der Fluoreszenzpuder gleichmäßig vermischt und fließfähig ist und auf der Oberfläche und der Umgebung des leuchtenden Kristallkorns 1 haftet. Nach dem Verdunsten und Trocken der Flüssigkeit ist eine dünne Fluoreszenzpuderschicht 41 über dem leuchtenden Kristallkorn 1 ausgebildet. Vorteile der Erfindung: gleichmäßige Wellenlänge, großer Abstrahlwinkel, geringer Verbrauch an Fluoreszenzpuder und leichte Serienfertigung und damit geringe Herstellkosten.

Fig.10 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer prismatischen Nut der achten Ausführungsform der Erfindung. Zuerst wird der 'Fluoreszenzpuder mit der Flüssigkeit portionsweise gemischt (die Dicke der Fluoreszenzpuderschicht ist dünner als bei der ersten Aus führungs form der Erfindung)· und die prismatische Nut vollständig damit gefüllt und anschließend erhitzt, so daß die Flüssigkeit verdunstet und die verbleibende Fluoreszenzpuderschicht 41 an der Innenwand der prismatischen Nut und auf der Oberfläche des leuchtenden Kristallkorns 1 ausgebildet wird. Dieses Herstellungsverfahren kann den Prozeß verkürzen und eine gleichmäßige Wellenlänge erzeugen. Wenn weißes Licht in der LED der Erfindung erzeugt wird, kann das blau leuchtende Kristallkorn als leuchtende Kristallkorn 1 verwendet werden. Die Fluoreszenzpuderschicht 3 weist gelben Fluoreszenzpuder (YAG Oxyd) auf. Statt dessen kann auch das gelb leuchtende Kristallkorn zusammen mit blauem Fluoreszenzpuder verwendet werden. Derartiges Anregen des Fluoreszenzpuders mit langer Wellenlänge um diese in kurze 0 Wellenlänge umzuwandeln führt jedoch zu schlechter Strahlungsleistung. Jedoch weist das blau leuchtende

Kristallkorn erheblich höhere Herstellkosten auf als das gelb leuchtende Kristallkorn, so daß eine Weiß-Licht-LED nur zur Anzeige und nicht zur Beleuchtung wirtschaftlich ist. Besser ist es, das ultraviolett leuchtende Kristallkorn zum Erzeugen von ultraviolettem Licht zu wählen, wobei das ultraviolette Licht den auf der Oberfläche oder Umgebung befindlichen Fluoreszenzpuder anregt und Licht der durch den Fluoreszenzpuder vorbestimmten Wellenlänge abgestrahlt wird. Mit unterschiedlichen farbigen Fluoreszenzpudern kann die gewünschte Farbe des Lichts bestimmt werden. Wenn weißes Licht mit drei Wellenlängen erwünscht ist, kann dies durch Mischen von roter, blauer und grüner Farbe erzeugt werden. Das ultraviolette Licht kann den Fluoreszenzpuder leicht und stark anregen, da seine Wellenlänge kurz und seine Energie groß ist.

Das ultraviolett leuchtende Kristallkorn kann aus dem GaN Material leicht hergestellt werden und erzeugt Wellenlängen zwischen 360-390mm, welche gleich dem ultravioletten Licht für den menschlichen Körper unschädlich sind. Die Struktur der von Jan Asia Chemical Co. hergestellten Weißlicht-LED ist aus Fig.1 ersichtlich. Hauptsächlich wird die prismatische Nut vollständig mit dem Fluoreszenzharz 4 gefüllt. Dies verursacht eine Ungleichmäßigkeit der Wellenlänge. Bei der Erfindung wird der Fluoreszenzpuder direkt auf der Oberfläche und in der Umgebung des leuchtenden Kristallkorns aufgetragen, so daß die Wellenlänge der von dem Kristallkorn erzeugten Strahlung einheitlich ist und die Ausführungsformen der Erfindung sich gut zur Serienfertigung eignen.

Claims

Ansprüche

1. LED-Vorrichtung, welche einen Elektrodenhalter (2) aufweist, wobei dieser Elektrodenhalter (2) in seiner prismatischen Nut ein leuchtendes Kristallelement (1) aufweist und in seiner prismatischen Nut eine erste Harzschicht (3) aufgetragen ist, wobei die Dicke der ersten Harzschicht (3) nicht kleiner als die Höhe des leuchtenden Kristallelements (1) ist; und wobei auf der ersten Harzschicht(3) nach dem Trocken Fluoreszenzharz (4) aufgetragen ist, wobei das Fluoreszenzharz (4) die Wellenlänge umwandelnden Fluoreszenzpuder aufweist; und wobei das ausgehärtete Fluoreszenzharz (4) unter Ausbildung einer konvex-linsenförmigen LED-Einheit mit dem Kunststoff(5) umgeben ist.

2. LED-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer 3mm-LED eine Schicht des die Wellenlänge umwandelnden Fluoreszenzharzes (4) aufgetragen ist und eine LED-Einheit mit mehr als 5mm Durchmesser aus■dem Kunststoff(5) ausgebildet ist.

3. LED-Vorrichtung, welche einen Grundrahmen (6) aufweist, wobei der Grundrahmen (6) eine Nut aufweist und in der Nut ein leuchtendes Kristallelement (1) eingesetzt ist, auf dem die erste Harzschicht (3) aufgetragen ist, wobei auf die ausgehärtete erste Harzschicht (3) das Fluoreszenzharz (4) aufgetragen ist; wobei das Fluoreszenzharz (4) die Wellenlänge umwandelnden Fluoreszenzpuder aufweist; und wobei das ausgehärtete Fluoreszenzharz (4) unter Ausbilden einer LED-Einheit für Oberflächenmontage mit dem Kunststoff(5) umgeben ist.

4. LED-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Elektrodenhalter (2) in seiner prismatischen Nut das
leuchtende Kristallelement (1) aufweist; wobei das leuchtende
Kristallelement (1) auf seiner Oberfläche und in seiner
Umgebung mit einer die Wellenlänge umwandelnden
Fluoreszenzpuderschicht (41) versehen ist und mit dem

Kunststoff (5) eine LED-Einheit bildet; wobei das aus dem
leuchtenden Kristallelement (1) abgestrahlte Licht mit der auf dessen Oberfläche und Umgebung aufgetragenen

Fluoreszenzpuderschicht (41) unter Abstrahlung von Licht mit
vorbestimmter Wellenlänge zusammenwirkt.

5. LED-Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das leuchtende Kristallelement (1) ein
ultraviolett leuchtendes Kristallelement ist und daß der

Fluoreszenzpuder im Fluoreszenzharz (4) unter Ausbildung einer LED-Einheit beliebiger Farbe die entsprechende Farbe aufweist.

6. LED-Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Fluoreszenzharz (4) 0 eine schädliche Wirkungen der ultravioletten Strahlung auf den Kunststoff (5) vermeidende Filterschicht (7) aufgetragen ist.