DE69836245T2 - Durchsichtige Beschichtung für Leuchtdioden und fluoreszierende Lichtquellen - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein transparentes Beschichtungselement zum Verbinden mit der Oberfläche einer Licht-emittierenden Diode (hierin nachstehend „LED") und eine Lichtquelle zum Verändern der Farbe eines Lichts, das von einer LED emittiert wird, durch Verbinden mit dem Beschichtungselement.
  • Wie allgemein bekannt, ist ein LED-Chip ein Kristallkörper mit einem p-n-Übergang. Beim Anlegen einer Vorwärtsspannung werden die Elektronen von der n-Region zu dem p-n-Übergang injiziert und Löcher werden aus der p-Region zu dem p-n-Übergang injiziert. Licht wird emittiert, wenn die Elektronen und Löcher rekombiniert werden. Folglich werden freie Elektronen kombiniert und Energie, die während dieser Rekombination freigesetzt wird, als Licht ausgestrahlt. Daher existieren LEDs nur mit eingeschränkten Farben. Mit anderen Worten emittieren LEDs mit einem roten LED-Chip nur rotes Licht; emittieren LEDs mit einem grünen LED-Chip nur grünes Licht und emittieren LEDs mit einem blauen LED-Chip nur blaues Licht.
  • Jedoch bestand jüngst ein großer Bedarf an LEDs, die ein daraus emittiertes Licht verändern können, um Mehrzweckanwendungen zu erfüllen. Ein Farbveränderungsverfahren, um einem solchen Bedarf gerecht zu werden, ist beispielsweise das Einstellen einer geeigneten Kombination von roten, grünen und blauen LED-Chips in der LED und das Verändern der Farbe des Lichts, das von der LED emittiert wird, durch Hervorrufen einer anderen Kombination von Chips zum Emittieren von Licht.
  • Eine solche LED führt zu einem komplizierten Konstruktionsdesign, da vier Anschlüsse: drei unterschiedliche Anodenanschlüsse der roten, grünen und blauen LED-Chips und ein Kathodenanschluß, notwendig sind. Das fatalste Problem ist, daß, da drei unterschiedliche Chips in der LED eingestellt werden, das Farbgleich gewicht verloren geht, wenn irgendeiner der Chips zerbricht, mit dem Ergebnis, daß eine gewünschte Farbe nicht erhalten werden kann.
  • Ferner ist in den letzten Jahren eine weiße LED-Lampe vorgeschlagen worden, in der eine Schicht aus YAG-Fluophor (Yttriumaluminat-Fluophor) auf einem blauen LED-Chip bereitgestellt wird (Nikkei Sangyo Shinbun, ausgegeben am 13. Sept. 1991). Diese weiße LED-Lampe ist so konstruiert, daß sie weißes Licht durch Licht erzeugt, das durch die Fluophorschicht und das Nachleuchten des blauen LED-Chips angeregt wird. Wenn eine Kappe oder eine Schicht, enthaltend ein Färbemittel, auf einer solchen weißen LED-Lampe montiert wird, kann Licht mit einer gewünschten Farbe erhalten werden.
  • Jedoch weist die obige weiße LED-Lampe verschiedene Probleme auf, daß ein hoher Grad an Anwendungstechnik aufgrund von nur einer sehr kleinen Menge an fluoreszierender Substanz auf dem blauen LED-Chip, einer großen Variation der Farbe, verursacht durch einen leichten Fehler und die Anwendung einer feinen Menge, erforderlich ist, und der Preis pro Lampe sehr teuer ist.
  • Andererseits ist es in der Realität sehr schwierig, LEDs von einheitlicher Qualität herzustellen, und die Farbe und Leuchtdichte der hergestellten LEDs variiert unvermeidbar. Es ist ein sehr wichtiges Problem, wie diese Variationen ohne Erhöhung der Produktionskosten unterdrückt werden können. Bis heute sind die Variationen noch nicht ausreichend unterdrückt worden.
  • DE 38 04 293 A1 offenbart eine Lichtquelle, umfassend einen LED-Chip, dessen emittierende Oberfläche durch ein Kunststoffelement aus Polycarbonat bedeckt ist, und umfassend eine organische fluoreszierende Substanz.
  • US 3 959 655 offenbart eine Lichtquelle, einschließlich eines Licht-emittierenden Diodenchips, bedeckt durch eine dünne Schicht aus transparentem Material, enthaltend einen Fluoreszenzfarbstoff, der verwendet wird, um die Ausgabe des Licht-emittierenden Diodenchips auf eine feine Linie zu konzentrieren.
  • US 3 593 055 offenbart eine Lichtquelle, umfassend einen Infrarot-emittierenden Diodenchip, der mit Phosphor zur Umwandlung der Infrarotemission aus dem LED-Chip in sichtbares Licht beschichtet ist.
  • „Full-Color Fluorescent Display Devices Using a Near-UV Light-Emitting Diode, Yuichi Sato et al., Jpn. J. Appl. Phys., Bd. 35, S. L838–L839, Teil 2, Nr. 7A, 1. Juli 1996, offenbart eine Vollfarbenlumineszenzanzeigevorrichtung unter Verwendung einer nahes UV-Licht emittierenden Diode, deren Licht auf fluoreszierende Filme gestrahlt wird, die durch Aufschleudern der Suspensionen auf einen Objektträger hergestellt wird.
  • US 3 932 881 offenbart eine Lichtquelle, umfassend einen Infrarotlicht-emittierenden Diodenchip und ein Lumineszenzmaterial, das in einer schrittweisen Art und Weise anregbar ist, um Infrarotstrahlen in sichtbare Strahlen umzuwandeln, und einen Resonanzraum, der das Lumineszenzmaterial umschließt.
  • US 4 599 537 offenbart eine Lichtquelle, die so gebildet ist, daß Infrarotstrahlen und sichtbare Strahlen gleichzeitig emittiert werden können. Die Lichtquelle umfaßt einen versiegelten Infrarotlicht-emittierenden Diodenchip und ein sichtbares Infrarotumwandlungselement aus Silikon und umfaßt eine anorganische fluoreszierende Substanz.
  • JP06104491 offenbart eine Lichtquelle, umfassend einen eingekapselten LED-Chip und ein transparentes Beschichtungselement, umfassend ein Färbemittel, das auf der Oberfläche der eingekapselten LED montiert ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist im Ergebnis der Studien, um die obengenannten verschiedenen Probleme zu lösen, entwickelt worden und ein Gegenstand der Erfindung ist, ein transparentes Beschichtungselement für eine LED bereitzustellen, das leicht die Farbe von Licht, das daraus emittiert wird, in eine gewünschte Farbe ändern kann.
  • Es ist ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Fluoreszenzfarblichtquelle bereitzustellen, die leicht die Farbe eines daraus strahlenden Lichts ändern und das Licht einer stabilen Farbe bei einer hohen Leuchtdichte streuen kann und leicht zu erhalten und preisgünstig ist.
  • Die Erfindung ist auf ein transparentes Beschichtungselement gerichtet, wie in Anspruch 1 definiert.
  • Die Erfindung ist ebenso auf eine Fluoreszenzfarblichtquelle gerichtet, wie in Anspruch 7 definiert.
  • Die Wellenlänge von emittiertem Licht, die für die Licht-emittierende Diode typisch ist, wird durch die fluoreszierende Substanz (im folgenden ebenso als „Fluophor" abgekürzt), die in dem Beschichtungsteil enthalten ist, geändert, um die Lumineszenzfarbe zu ändern.
  • Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und der anhängenden Zeichnungen offensichtlicher.
  • 1 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Fluoreszenzfarblichtquelle, bei der eine fluoreszierende Farbkappe als ein Beschichtungselement (kappenförmig) der Erfindung auf einer LED vom Lampentyp montiert ist;
  • 2 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Fluoreszenzfarblichtquelle, bei der eine fluoreszierende Farbkappe als ein anderes Beschichtungselement (kappenförmig) der Erfindung auf einer LED vom Lampentyp montiert ist;
  • 3 ist ein Diagramm, das einen variablen Bereich von Licht, das diffus aus der Fluoreszenzfarbquelle der Erfindung emittiert wird, durch CIE (International Committee on Illumination) Standardfarbartdiagramm zeigt;
  • 4 ist eine Schnittdarstellung einer fluoreszierenden Farbkappe gemäß der Erfindung, bei dem ein Lichtfangmechanismus an ihrem Führungsendbereich bereitgestellt wird;
  • 5 ist eine graphische Darstellung, die eine Spektralwellenlänge einer blauen LED zeigt, die im Herstellungsbeispiel 1 verwendet wird;
  • 6 ist eine graphische Darstellung, die eine Spektralwellenlänge zeigt, wenn die fluoreszierende Farbkappe auf der blauen LED in dem Herstellungsbeispiel 1 montiert ist;
  • 7 ist eine graphische Darstellung, die eine Spektralwellenlänge zeigt, wenn eine gefärbte Kappe wie im Herstellungsbeispiel 3 montiert ist;
  • 8 ist eine graphische Darstellung, die eine Spektralwellenlänge zeigt, wenn eine gefärbte Kappe wie im Herstellungsbeispiel 4 montiert ist und
  • 9 ist eine graphische Darstellung, die eine Spektralwellenlänge zeigt, wenn eine fluoreszierende Farbkappe wie im Herstellungsbeispiel 1 montiert ist.
  • Ein signifikantes Merkmal des transparenten Beschichtungselements für eine LED gemäß der Erfindung liegt in der hierin enthaltenen fluoreszierenden Substanz. Im Gegensatz zu dem Verfahren des Standes der Technik zum Erzeugen von Licht mit einer gewünschten Farbe durch Auftragen einer feinen Menge an fluoreszierender Substanz auf den LED-Chip kann Licht mit einer gewünschten Farbe durch Verbinden des erfindungsgemäßen transparenten Beschichtungselements mit einer LED ohne die Notwendigkeit eines hohen Technikaufwandes erzeugt werden.
  • Die fluoreszierende Substanz kann bevorzugt ein Yttriumaluminatfluophor sein. Bezüglich des kappenförmigen Beschichtungselements kann ein Lichtfangmechanismus an einem Führungsendbereich davon bereitgestellt werden.
  • Ebenso wird eine Fluoreszenzfarblichtquelle durch Verbinden des transparenten Beschichtungselements mit einer Licht-emittierenden Diode hergestellt, wodurch die Wellenlänge von emittiertem Licht, die für die Licht-emittierende Diode typisch ist, durch die fluoreszierende Substanz, die in dem Beschichtungselement enthalten ist, geändert, und verändert dadurch die Lumineszenzfarbe.
  • Die Fluoreszenzfarblichtquelle ist so, daß das durch das Beschichtungselement oder die Deckschicht diffus emittierte Licht eine Lumineszenzfarbe innerhalb eines Bereiches, definiert durch (x, y) = (0,148, 0,123), (0,199, 0,718), (0,651, 0,341) und (0,343, 0,623) in Farbart-Koordinatensystemen, und stärker bevorzugt im Bereich, definiert durch (x, y) = (0,27, 0,19), (0,19, 0,24), (0,35, 0,48) und (0,48, 0,37) in Farbart-Koordinatensystemen, aufweist. Die Fluoreszenzfarblichtquelle kann derart sein, daß ein Beschichtungselement oder eine Deckschicht, enthaltend ein Färbemittel, weiter auf dem Beschichtungselement montiert oder gebildet wird. Bevorzugt kann ein Haltemechanismus in einer gewünschten Position der Kontaktoberfläche der Licht-emittierenden Diode und des Beschichtungselements bereitgestellt werden. Die Licht-emittierende Diode, auf der das Beschichtungselement bevorzugt montiert werden kann, ist eine blaues Licht emittierende Diode oder eine grünes Licht emittierende Diode mit hoher Energie.
  • Die Farbe von emittiertem Licht, das während des Durchgangs durch das Beschichtungselement gestreut werden soll, kann durch teilweise Änderung der Konzentration der fluoreszierenden Substanz in dem Beschichtungselement eingestellt werden. Beispielsweise beträgt in bezug auf Herstellungsbeispiel 8, das später beschrieben werden soll, wenn die fluoreszierende Substanz einheitlich und dispers in einer Fluoreszenzfarbenkappe gemischt wird, hat Licht, das durch einen Führungsendbereich der Kappe emittiert wird: x = 0,2346, y = 0,2365, und hat Licht, das durch einen Seitenoberflächenbereich der Kappe emitttiert wird: x = 0,3095, y = 0,3389. Mit anderen Worten unterscheidet sich die Farbe des emittierten Lichts in Abhängigkeit, ob das Licht durch den Führungsendbereich der Kappe oder den Seitenoberflächenbereich davon führt. Wenn eine andere Kappe, die eine spezifizierte Menge an fluoreszierender Substanz enthält, außerdem auf dem Führungsendbereich der Kappe montiert wird, d. h. die Konzentration der fluoreszierenden Substanz an dem Führungsendbereich und dem Seitenoberflächenbereich geändert wird, hat das Licht, das durch den Führungsendbereich emittiert wird: x = 0,3060, y = 0,3355 und ist dieselbe Farbe wie die Farbe des Lichts, das durch den Seitenoberflächenbereich emittiert wird.
  • Fluoreszierende Substanzen, die für das erfindungsgemäße transparente Beschichtungselement für eine LED nützlich sind, sind anorganische Fluophore, ausgewählt aus Aluminaten, Phosphaten, Silikaten. Unter diesen Substanzen ist Yttriumaluminat besonders bevorzugt, da es über einen längeren Zeitraum nutzbar ist.
  • Additive, die zu den Fluophoren zugegeben werden sollen, umfassen beispielsweise Cer, Europium, Mangan, Gadolinium, Samarium, Terbium, Zinn, Chrom usw. Cer ist unter diesen am stärksten bevorzugt. Eine Menge an Additiv im Bereich von 0,1 bis 10 mol-% in bezug auf das Fluophor ist bevorzugt.
  • Eine bevorzugte Kombination des Fluophors und Additivs sind Yttriumaluminat und Cer.
  • Die Art des erfindungsgemäßen transparenten Beschichtungselements für eine LED stimmt in der kappenartigen Form mit der Form der LED überein. Um das Beschichtungselement in eine kappenartige Form zu bringen, können beispielsweise die fluoreszierende Substanz und ein Bindeharz gemischt werden, und das resultierende Gemisch kann unter Verwendung einer Form und einer Wärmepresse geformt werden.
  • Bezüglich dessen, daß das transparente Beschichtungselement für eine LED kappenförmig ist, kann ein Lichtfangmechanismus an seinem Führungsendbereich bereitgestellt werden. Die Leuchtdichte kann durch einen solchen Mechanismus erhöht werden, wodurch eine wirksame Beleuchtung mit geringer Energie erreicht werden kann. Der Lichtfangmechanismus kann beispielsweise durch eine Linsenkonstruktion konstruiert werden. Ein spezielles Konstruktionsbeispiel wird in 4 gezeigt. Ein Lichtfangbereich kann an dem Führungsendbereich der Kappe bereitgestellt werden, indem er integral mit anderen Teilen unter Verwendung einer Form geformt wird, in der der Führungsendbereich dicker ist als die anderen Teile, oder durch Anhaften oder Montieren eines separat hergestellten Lichtfangbereichs auf dem Führungsendbereich der Kappe.
  • Eine Menge der fluoreszierenden Substanz, die in dem Beschichtungselement verwendet wird, liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 70 Gew.-Teilen des anorganischen Fluophors pro 100 Gew.-Teile Bindeharz.
  • Jede bekannte LED kann als eine LED verwendet werden, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Beispielsweise Ga : ZnO rote LED, GaP : N grüne LED, GaAsP rote LED, GaAsP orange/gelbe LED, GaAlAs-LED, InGaAlP orange/gelbe LED, GaN blaue LED, SiC blaue LED, II-VI blaue LED kann verwendet werden.
  • Die Wellenlänge des Lichts, das aus der LED emittiert, kann auf eine gewünschte Wellenlänge durch Montieren des obigen Beschichtungselements auf der LED verändert werden.
  • Um das Beschichtungselement auf der LED zu montieren, wird es mit der LED verbunden. Um das Beschichtungselement sicherer zu montieren, kann ein Haltemechanismus an einem peripheren Bereich des Beschichtungselements bereitgestellt werden. In bezug auf 1 wird ein erfindungsgemäßes Beschichtungselement (Kappe) 1, enthaltend eine fluoreszierende Substanz, direkt abbaubar an einer LED 2 montiert. Da eine Kappe 10, gezeigt in 2, relativ hart ist, wird eine Vertiefung 11 in der Kappe 10 gebildet und ein Vorsprung 12 wird auf der LED 2 gebildet, um eine relative Verschiebung und eine Trennung zu verhindern, wenn die Kappe 10 auf der LED 2 montiert wird. Die Kappe 10 und die LED 2 sind abkuppelbar durch einen Vorgang miteinander verbunden. Die Vertiefung 11 und der Vorsprung 12 können eine ringförmige Konfiguration entlang des Umfangs der Kappe aufweisen oder können in einer Vielzahl von Positionen entlang einer Umfangsrichtung bei spezifizierten Intervallen gebildet sein. Ferner können die Vertiefung 11 und der Vorsprung 12 auf der LED 2 bzw. der Kappe 10 umgekehrt zu der vorhergehenden Konstruktion gebildet werden.
  • Die Farbe des Lichts, das diffus aus der LED mit dem darauf montierten Beschichtungselement oder mit der darauf gebildeten Deckschicht emittiert, liegt bevorzugt in einem Bereich, definiert durch (x, y) = (0,148, 0,123), (0,199, 0,718), (0,651, 0,341), (0,343, 0,623) in den Farbart-Koordinatensystemen. Wenn die Emission innerhalb eines solchen Bereiches fallen würde, konnte eine Vielzahl von Beleuchtungen realisiert werden und eine Farbwiedergabe als ein Videobild soll ausreichend sein. Ferner, wenn die Farbe des emittierten Lichts in einem Bereich liegt, definiert durch (x, y) = (0,27, 0,19), (0,19, 0,24), (0,35, 0,48), (0,48, 0,37) in den Farbart-Koordinaten systemen, d. h. es nahe weiß ist, kann die Farbe des emittierten Lichts leicht auf eine gewünschte Farbe eingestellt werden.
  • Mit anderen Worten kann, wenn die Farbe des Lichts, das aus der LED emittiert, durch Montieren des Beschichtungselements auf weiß eingestellt wird, das emittierte Licht unter Verwendung eines Färbemittels so eingestellt werden, daß es eine gewünschte Farbe aufweist. In einem solchen Fall kann das Färbemittel in dem Beschichtungselement zusammen mit der fluoreszierenden Substanz enthalten sein, oder ein separates Beschichtungselement, enthaltend das Färbemittel, kann außerdem darauf montiert oder gebildet werden.
  • Die folgenden können als ein Färbemittel verwendet werden. Beispielsweise können Gelbblei, Gelbzink, Cadmiumgelb, gelbes Eisenoxid, Mineralechtgelb, Nickeltitangelb, Naphtholgelb S, Hansagelb G, Hansagelb 10G, Benzingelb G, Benzingelb GR, Chinolingelblackfarbstoff, Echtgelb-NCG, Tartrazinlackfarbstoff als ein gelbes Pigment verwendet werden. Chromorange, Molybdänorange, Echtorange-GTR, Pyrazolonorange, Vulkanorange, Benzinorange G können als ein orangefarbenes Pigment verwendet werden. Kondensationsazofarbstoff, rotes Eisenoxid, Cadmiumrot, rotes Bleioxid, Cadmiumquecksilber(II)-sulfid, Permanentrot 4R, Litholrot, Pyrazolonrot, Markierungsrot-Calciumsalz, Lackfarbstoff rot D, Brilliant-Carmin 6B, Eosinlackfarbstoff, Rhodaminlackfarbstoff B, Alizarin-Krapplack, Brilliant-Carmin 3B können als rotes Pigment verwendet werden. Manganviolett, Echtviolett B, Methylviolettlackfarbstoff können als ein violettes Pigment verwendet werden. Eisenblau, Kobaltblau, Alkaliblaulackfarbstoff, Victoriablaulackfarbstoff, Phthalocyaninblau, Metall-freies Phthalocyaninblau, Phthalocyaninblau-Teilchlorid, Echthimmelblau können als ein blaues Pigment verwendet werden. Chromgrün, Chromoxid, Pigmentgrün B, Malachitgrünlackfarbstoff können als ein grünes Pigment verwendet werden. Hydrozinkit, Titanoxid, Antimonweiß, Zinksulfid, Barytpulver, Bariumcarbonat, Ton, Kieselgel, weißer Kohlenstoff, Talk, Aluminiumoxidweiß können als ein weißes Pigment verwendet werden. Es ist geeignet, die obigen Färbemittel in einem Bereich von 0,001 bis 0,1 Gew.-Teilen, besonders 0,01 bis 0,05 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Bindeharz zu verwenden.
  • Die LED, auf der das obige Beschichtungselement montiert ist, ist bevorzugt eine blaue LED mit einer hohen Energie. Jedoch kann es eine grüne LED oder andere LED sein.
  • Unter Verwendung des Beschichtungselements gemäß der Erfindung kann die Lumineszenzfarbe fein eingestellt werden. Beispielsweise sorgt dieses Beschichtungselement dafür, daß LEDs emittiertes Licht jenseits eines zulässigen Bereiches aufgrund einer Variation während der Herstellung zu einer LED mit emittiertem Licht innerhalb dieses zulässigen Bereiches aufweisen. In bezug auf Herstellungsbeispiel 9 kann eine gewünschte Lumineszenzfarbe innerhalb eines Bereiches von x = 0,2886 bis 0,3046, y = 0,3102 bis 0,3165 durch Montieren einer Fluoreszenzfarbenkappe erhalten werden, enthaltend 10,0 Teile YAG-Fluophore, 10,5 Teile davon, 11,0 Teile davon und 11,5 Teile davon auf der LED, wenn beispielsweise ein Strom, der in eine blaue LED fließt, 5 mA, 10 mA, 20 mA bzw. 30 mA beträgt. Es sollte angemerkt werden, daß die Beobachtung oder Messung mittels eines Spektrophotometers „PR-704" durch einen Lichtstrommesser oder nicht durch einen Lichtstrommesser durchgeführt wurde.
  • [Beispiele]
  • Herstellungsbeispiel 1
  • 40 Teile YAG-Fluophor (Yttrium 28,0 Gew.-%, Aluminium 13,6 Gew.-%, Gadolinium 56,62 Gew.-%, Cer 1,23 Gew.-%) wurden als eine fluoreszierende Substanz in Silikonkautschuk dispergiert, und eine Fluoreszenzfarbenkappe mit einer Dicke von 0,6 mm wurde unter Verwendung einer Form und einer Wärmepresse geformt.
  • Ferner wurde eine blaue LED, die Licht emittiert, definiert durch x = 0,1275, y = 0,0883 gemäß den Farbart-Koordinatensystemen, und mit einer Leuchtdichte von 28,95 cd/m2, verwendet. 5 zeigt eine Spektralwellenlänge dieser blauen LED. Wenn diese blaue LED Licht mit der darauf montierten Fluoreszenzfarbkappe emittiert, wurde gestreutes weißes Licht, definiert durch x = 0,3192, y = 0,3375 in den Farbart-Koordinatensystemen und mit einer Leuchtdichte von 66,36 cd/m2, beobach tet. Die Spektralwellenlänge zu diesem Zeitpunkt wird in 6 gezeigt. In diesem Beispiel wurde die Messung durch den Lichtstrommesser durchgeführt.
  • Herstellungsbeispiel 2
  • 40 Teile YAG-Fluophor, verwendet in dem Herstellungsbeispiel 1, wurden gemischt und in Silikonkautschuk dispergiert, und eine fluoreszierende Farbkappe mit einer Dicke von 0,6 mm wurde unter Verwendung einer Form und einer Wärmepresse hergestellt. Eine linsenförmige Kappe aus Silikonkautschuk mit einer Durchlässigkeit von 80% oder größer wurde auf einem Führungsendbereich der fluoreszierenden Farbkappe montiert. Diese fluoreszierende Farbkappe wurde auf einer blauen LED montiert, die dann durch Anlegen eines Stroms von 20 mA angestellt wurde. Die Farbartkoordinaten und Leuchtdichte wurden von der Vorderseite des Führungsendbereiches der LED gemessen. Die Meßergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt. In diesem Beispiel wurde die Messung nicht durch den Lichtstrommesser durchgeführt.
  • TABELLE-2
    Figure 00110001
  • Durch Bereitstellen der Linse an dem Führungsendbereich der Fluoreszenzkappe konnte die Leuchtdichte des Lichts, das aus der Vorderoberfläche emittierte, um etwa 70% ohne Verändern der Lumineszenzfarbe erhöht werden.
  • Herstellungsbeispiel 3
  • 12,5 Teile YAG-Fluophor (Yttrium 28,0 Gew.-%, Aluminium 13,6 Gew.-%, Gadolinium 56,62 Gew.-%, Cer 1,23 Gew.-%) wurden als fluoreszierende Substanz in Silikonkautschuk dispergiert, und eine fluoreszierende Farbkappe mit einer Dicke von 0,6 mm wurde unter Verwendung einer Form und einer Wärmepresse hergestellt.
  • Unter Verwendung der blauen LED, die in dem Herstellungsbeispiel 1 verwendet wurde, wurde die obige fluoreszierende Farbkappe auf der blauen LED montiert, die dann durch Anlegen eines Stroms von 20 mA angestellt wurde. Infolgedessen wurde ein gestreutes weißes Licht, definiert durch x = 0,3192, y = 0,3375 in den Farbart-Koordinatensystemen und mit einer Leuchtdichte von 66,36 cd/m2, beobachtet.
  • Andererseits wurden 0,03 Teile Kondensationsazofarbstoff als ein rotes Färbemittel in Silikonkautschuk dispergiert, und eine gefärbte Kappe mit einer Dicke von 0,5 mm wurde unter Verwendung einer Form und einer Wärmepresse geformt.
  • Diese gefärbte Kappe wurde auf der LED mit der darauf montierten fluoreszierenden Farbkappe montiert, und die LED emittierte Licht. Infolgedessen wurde ein gestreutes rotes Licht, definiert durch x = 0,5997, y = 0,3081 in den Farbart-Koordinatensystemen und mit einer Leuchtdichte von 9,813 cd/m2, beobachtet. Die Spektralwellenlänge zu diesem Zeitpunkt wird in 7 gezeigt. In diesem Beispiel wurde die Messung durch den Lichtstrommesser durchgeführt.
  • Herstellungsbeispiel 4
  • 0,03 Teile Phthalocyaningrün wurden als ein grünes Färbemittel in Silikonkautschuk dispergiert, und eine gefärbte Kappe mit einer Dicke von 0,5 mm wurde unter Verwendung einer Form und einer Wärmepresse geformt.
  • Ähnlich dem Herstellungsbeispiel 3 wurde diese gefärbte Kappe auf der LED mit der darauf montierten fluoreszierenden Farbkappe montiert, und die LED emittierte Licht. Infolgedessen wurde ein gestreutes grünes Licht, definiert durch x = 0,2127, y = 0,3702 in den Farbart-Koordinatensystemen und mit einer Leuchtdichte von 32,38 cd/m2, beobachtet. Die Spektralwellenlänge zu diesem Zeitpunkt wird in 8 gezeigt. In diesem Beispiel wurde die Messung durch den Lichtstrommesser durchgeführt.
  • Herstellungsbeispiel 5
  • Eine gefärbte Kappe wurde in derselben Weise wie in dem Herstellungsbeispiel 4 geformt, außer daß eine Menge des verwendeten grünen Färbemittels von 40 Teilen in 80 Teile geändert wurde. Diese gefärbte Kappe wurde auf der LED mit der darauf montierten fluoreszierenden Farbkappe montiert, und die LED emittierte Licht. Infolgedessen wurde ein gestreutes grünes Licht, definiert durch x = 0,1859, y = 0,3971 in den Farbart-Koordinatensystemen und mit einer Leuchtdichte von 22,34 cd/m2, beobachtet. In diesem Beispiel wurde die Messung durch den Lichtstrommesser durchgeführt.
  • Herstellungsbeispiel 6
  • 0,03 Teile Phthalocyaninblau wurden als ein blaues Färbemittel in Silikonkautschuk dispergiert, und eine gefärbte Kappe mit einer Dicke von 0,5 mm wurde unter Verwendung einer Form und einer Wärmepresse geformt.
  • Ähnlich dem Herstellungsbeispiel 3 wurde diese gefärbte Kappe auf der LED mit der darauf montierten fluoreszierenden Farbkappe montiert, und die LED emittierte Licht. Infolgedessen wurde gestreutes blaues Licht, definiert durch x = 0,1236, y = 0,1585 in den Farbart-Koordinatensystemen und mit einer Leuchtdichte von 10,19 cd/m2, beobachtet. In diesem Beispiel wurde die Messung durch den Lichtstrommesser durchgeführt.
  • Wie aus den Ergebnissen der Herstellungsbeispiele 3 bis 6 hervorgeht, kann eine gewünschte Lumineszenzfarbe, wenn eine gefärbte Kappe, enthaltend ein Färbemittel einer gewünschten Farbe, weiter auf der LED montiert wird, die eine weiße Lumineszenzfarbe aufweisen kann, durch Montieren der fluoreszierenden Farbkappe erhalten werden.
  • Herstellungsbeispiel 7
  • 40 Teile YAG-Fluophor (Yttrium 28,0 Gew.-%, Aluminium 13,6 Gew.-%, Gadolinium 56,62 Gew.-%, Cer 1,23 Gew.-%) als fluoreszierende Substanz und 0,03 Teile Kondensationsazofarbstoff als ein rotes Färbemittel wurden in Silikonkautschuk dispergiert, und eine fluoreszierende Farbkappe mit einer Dicke von 0,5 mm wurde unter Verwendung einer Form und einer Wärmepresse hergestellt.
  • Diese fluoreszierende Farbkappe wurde auf einer blauen LED montiert, die dann Licht emittierte. Dann wurde blaues Licht, definiert durch x = 0,1275, y = 0,0883 in den Farbart-Koordinatensystemen und mit einer Leuchtdichte von 2,895 cd/m2, zu gestreutem rotem Licht mit einer Farbe, definiert durch x = 0,5289, y = 0,2542 und eine Leuchtdichte von 0,9259 cd/m2, nach dem Montieren der Kappe. Eine Lichtstärke in bezug auf die Wellenlänge zu diesem Zeitpunkt wird in 9 gezeigt. In diesem Beispiel wurde die Messung durch den Lichtstrommesser durchgeführt.
  • Wie aus dem Herstellungsbeispiel 7 hervorgeht, kann eine gewünschte Lumineszenzfarbe erhalten werden, indem ein Färbemittel einer gewünschten Farbe in der fluoreszierenden Kappe enthalten ist.
  • Herstellungsbeispiel 8
  • 23 Teile YAG-Fluophor (Yttrium 28,0 Gew.-%, Aluminium 13,6 Gew.-%, Gadolinium 56,62 Gew.-%, Cer 1,23 Gew.-%) wurden als fluoreszierende Substanz in Silikonkautschuk dispergiert, und eine fluoreszierende Farbkappe mit einer Dicke von 0,35 mm wurde hergestellt.
  • Unter Verwendung der blauen LED, die in dem Herstellungsbeispiel 1 verwendet wird, wurde die obige Kappe auf dieser blauen LED montiert, die dann durch Anlegen eines Stroms von 20 mA angestellt wurde. Licht, das aus dem Führungsendbereich und dem Seitenoberflächenbereich der Kappe emittierte, wurde durch das Spektrophotometer gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt. In diesem Beispiel wurde die Messung nicht durch den Lichtstrommesser durchgeführt.
  • TABELLE-3
    Figure 00140001
  • Dann wurden 12 Teile YAG-Fluophor (Yttrium 28,0 Gew.-%, Aluminium 13,6 Gew.-%, Gadolinium 56,62 Gew.-%, Cer 1,23 Gew.-%) als fluoreszierende Substanz in Silikonkautschuk dispergiert, und ein Folienstück mit einer Dicke von 0,35 mm wurde hergestellt. Nach dem Montieren dieses Folienstückes auf dem Führungsende der Kappe wurde die Farbart erneut durch das Spektrophotometer gemessen. Das Ergebnis wird in Tabelle 4 gezeigt.
  • TABELLE-4
    Figure 00150001
  • Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß die Farbart des gestreuten Lichts während des Durchgangs durch das Beschichtungselement durch Verändern der Konzentration der fluoreszierenden Substanz in dem Beschichtungselement eingestellt werden kann.
  • Herstellungsbeispiel 9
  • Unter Verwendung einer blauen LED mit einem Durchmesser von 3 mm wurde die Farbe des Lichts, das aus dieser LED emittierte, durch Verändern des Werts eines Stroms, der in die LED fließt, verändert. Eine fluoreszierende Farbkappe (Dicke: 0,6 mm), enthaltend eine spezielle Menge an YAG-Fluophor, wurde montiert, und die Lumineszenzfarbe und die Leuchtdichte wurden nach dem Montieren der Kappe durch das Spektrophotometer gemessen. Die Messungsergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt. In diesem Beispiel wurde die Messung durch den Lichtstrommesser durchgeführt.
  • TABELLE 5
    Figure 00160001
  • Aus Tabelle 5 geht hervor, daß, selbst wenn es eine Variation in der Lumineszenzfarbe der LED gibt, die Lumineszenzfarbe innerhalb eines spezifizierten Bereiches durch Montieren der fluoreszierenden Farbkappe, enthaltend die spezielle Menge an fluoreszierender Substanz, eingestellt werden kann.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß dem erfindungsgemäßen Beschichtungselement, enthaltend die fluoreszierende Substanz, die Lumineszenzfarbe der LED auf eine gewünschte Farbe, einschließlich weiß, durch Montieren dieses Beschichtungselement auf der LED verändert werden.
  • Ferner kann, da die Lumineszenzfarbe durch Anregen der Wellenlänge des Lichts, das aus der LED emittiert, durch die fluoreszierende Substanz verändert wird, ein stabiles Farbgleichgewicht durch eine einzelne LED erhalten werden. Ferner ist es, da das kappenförmige Beschichtungselement geformt wird, hinsichtlich der Größe präzise und leicht bei dieser zu halten. Außerdem ist, da diese Kappe direkt auf der LED montiert wird, kein spezieller Raum notwendig und kann ungeachtet der Form der LED montiert werden.

Claims (19)

  1. Transparentes Beschichtungselement (1, 10) zum Verbinden mit der Oberfläche einer Licht-emittierenden Diode (2), wobei das transparente Beschichtungselement (1, 10) in der Form einer Kappe vorliegt und aus einem Siliconelastomer als ein bindendes Harz hergestellt ist und eine anorganische fluoreszierende Substanz, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminaten, Phosphaten und Silikaten, umfaßt.
  2. Transparentes Beschichtungselement (1, 10) nach Anspruch 1, wobei die fluoreszierende Substanz ein anorganisches Aluminat ist.
  3. Transparentes Beschichtungselement (1, 10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die fluoreszierende Substanz ein Yttriumaluminat ist.
  4. Transparentes Beschichtungselement (1, 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cer, Europium, Mangan, Gadolinium, Samarium, Terbium, Zinn und Chrom, zu der fluoreszierenden Substanz gegeben ist.
  5. Transparentes Beschichtungselement (1, 10) nach Anspruch 3, wobei das Yttriumaluminat weiter Cer und Gadolinium einschließt.
  6. Transparentes Beschichtungselement (1, 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kappe eine Linsenkonstruktion aufweist, in welcher der Führungsendbereich dicker als die anderen Bereiche ist.
  7. Fluoreszenzfarblichtquelle, umfassend: eine Licht-emittierende Diode (2) und ein transparentes Beschichtungselement (1, 10), verbunden mit der Oberfläche der Licht-emittierenden Diode (2), wobei das transparente Beschichtungselement (1, 10) in der Form einer Kappe vorliegt und aus einem Siliconelastomer als ein bindendes Harz hergestellt ist und eine anorganische fluoreszierende Substanz, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminaten, Phosphaten und Silikaten, umfaßt, wobei die Wellenlänge des durch die Licht-emittierende Diode (2) emittierten Lichtes durch die fluoreszierende Substanz in dem transparenten Beschichtungselement (1, 10) verändert wird, um die Lumineszenzfarbe zu ändern.
  8. Fluoreszenzfarblichtquelle nach Anspruch 7, wobei die fluoreszierende Substanz ein anorganisches Aluminat ist.
  9. Fluoreszenzfarblichtquelle nach Anspruch 7 oder 8, wobei die fluoreszierende Substanz ein Yttriumaluminat ist.
  10. Fluoreszenzfarblichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cer, Europium, Mangan, Gadolinium, Samarium, Terbium, Zinn und Chrom, zu der fluoreszierenden Substanz gegeben ist.
  11. Fluoreszenzfarblichtquelle nach Anspruch 9, wobei das Yttriumaluminat weiter Cer und Gadolinium einschließt.
  12. Fluoreszenzfarblichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Kappe eine Linsenkonstruktion aufweist, in welcher der Führungsendbereich dicker als die anderen Bereiche ist.
  13. Fluoreszenzfarblichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei das durch das transparente Beschichtungselement (1, 10) diffus emittierte Licht eine Lumineszenzfarbe innerhalb eines Bereiches, definiert durch (x, y) = (0,148, 0,123), (0,199, 0,718), (0,651, 0,341) und (0,348, 0,623) in Farbart-Koordinatensystemen, aufweist.
  14. Fluoreszenzfarblichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei das durch das transparente Beschichtungselement (1, 10) diffus emittierte Licht eine Lumineszenzfarbe innerhalb eines Bereiches, definiert durch (x, y) = (0,27, 0,19), (0,19, 0,24), (0,35, 0,48) und (0,48, 0,37) in Farbart-Koordinatensystemen, aufweist.
  15. Fluoreszenzfarblichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 14, welche weiter einen sekundären Beschichtungsbereich, aufgebracht oder gebildet auf dem Beschichtungselement (1, 10), umfaßt, wobei der sekundäre Beschichtungsbereich ein Färbemittel enthält.
  16. Fluoreszenzfarblichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei das transparente Beschichtungselement (1, 10) von der Licht-emittierenden Diode abtrennbar ist.
  17. Fluoreszenzfarblichtquelle nach Anspruch 16, umfassend einen Halter, der abnehmbar das transparente Beschichtungselement (1, 10) und die Licht-emittierende Diode (2) hält.
  18. Fluoreszenzfarblichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei die Licht-emittierende Diode (2) eine Licht-emittierende Diode ist, welche blaues Licht emittiert.
  19. Fluoreszenzfarblichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei die Licht-emittierende Diode (2) eine Licht-emittierende Diode ist, welche grünes Licht emittiert.
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