KR101521312B1 - 상향변환 루미노포릭 매체를 포함하는 광 전자 디바이스 - Google Patents

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Abstract

열을 발생하는 요소를 발생 또는 포함하여 작동하는 마이크로전자 디바이스는 그러한 열보다 더 짧은 파장을 가지는 빛 방출로 열을 변환하는 열 변환 매체를 구성하는 디바이스이며, 그에 의하여 디바이스를 냉각시키고 빛 방출에 의한 기대하지 않았던 열을 소멸시킨다. 열 변환 매체는 상향변환 루미노포릭 재료, 예를 들어 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 또는 형광체 성분을 포함할 수 있다. 그러한 열 변환 매체의 작동은 마이크로전자 디바이스, 효과적인 방식으로 수행되며 그들의 작동으로 과열되는 작용을 저하시키는 LED나 레이저 다이오드 등과 같은 디바이스들의 수명을 연장할 수 있도록 하는 광학적 디바이스 등에 대하여 온도 관리를 할 수 있다.

Description

상향변환 루미노포릭 매체를 포함하는 광 전자 디바이스{Optoelectronic Device with Upconverting Luminophoric Medium}
본 발명은 광학적 디바이스, 및 상향변환 매체의 사용에 의한 향상된 성능을 발휘하기 위한 디바이스의 작동 및/또는 온도 관리를 위한 방법과 배치에 관한 것이다.
열 발생은 과열이 디바이스의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 마이크로전자 구성요소와 회로를 손상시킬 수 있기 때문에, 전자 디바이스에 있어서 끊임없이 제기되는 문제이다. 방열판, 팬, 냉각 매체, 그리고 디바이스 또는 회로의 작동이 보장된 다른 열 전환 수단에 의존한 집적 회로와 마이크로전자 디바이스에서 열을 소멸시키는 방법에 대한 현재의 연구 단계는 필요한 한도 내에서 유지되고 있다.
광학적 디바이스는 일반적으로 전자 디바이스에서와 같은 목적으로 온도 관리를 하고 있으며, 전도, 복사, 대류 그리고/또는 직접적인 기계적 냉각을 통하여 열을 소멸시키는 방법을 활용할 수 있다.
광학적 디바이스는 1차 방사(radiation) 입력분을 더 높은 진동수를 가지는 방사로 변환하여 방출하는 상향변환 루미노포릭 매체(upconverting luminophoric medium)를 이용할 수 있다. 예를 들어 이미징, 영상 처리, 광학적 데이타 저장, 서브캐리어 변조(subcarrier modulation) 등과 같은 다양한 종류의 응용에 사용되고 있는, 광전자 고주파 믹서(harmonic optoelectronic mixers), 광전자 수광소자 디바이스(optoelectronic photodetector devices), 평면 광도파 앰프(planar waveguide amplifiers), 형광 공명 에너지 변환(flourescent resonance energy trasfer; FRET) 디바이스 등과 같은 방법이 포함된다.
광전자 디바이스의 온도 관리를 하는 것은 열관련 저하 및 그러한 디바이스의 손상을 피할 수 있을 뿐만 아니라, 온도 관리 기술을 적용시킴으로써 디바이스의 효율도 증가시킬 수 있는 방식이므로 높은 이점을 가질 수 있을 것이다. 그러므로 현재와 미래에 예상되어지는 램프 디자인에 있어서 발광 다이오드(light emitting diodes;LEDs)의 온도 증가에 관한 혁신적인 방법이 새롭게 요구되어 진다.
본 발명은 마이크로전자 디바이스(microelectronic device), 예를 들어 발광 다이오드(LEDs)와 같은 광전자 디바이스, 그리고 성능의 향상을 얻기 위한 디바이스의 작동 및/또는 온도 관리의 방법 및 배치에 관한 것이다.
하나의 광범위한 관점에서 본 발명은 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 있어서, 그 안에 열을 더 짧은 파장을 가지는 빛 방출로 변환하는 방출 변환 재료를 함유한 열 변환 매체를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 관한 것이다.
또 다른 광범위한 관점에서, 본 발명은 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 있어서, 열을 소멸시키는데 효과적인 빛 방출로 열을 변환하는 열변환 매체를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 있어서, 그 안에 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 재료를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 관점은 마이크로전자 디바이스는 상기 마이크로전자 디바이스의 작동시 열을 발생하는 열 발생 구조, 및 열에 노출시 상기 열을 빛으로 변환시켜, 그러한 빛에 의하여 상기 열을 소멸시키고 상기 디바이스를 냉각시키는, 상향변환 루미노포릭 재료를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 관한 것이다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 상기 마이크로전자 디바이스를 작동하여 열을 발생하는 마이크로전자 디바이스 및 디바이스의 열 에너지를 감소 및/또는 그러한 열을 상향변환 재료에 노출시 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하도록 배치된 상향변환 재료에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 관점에서 상향변환된 빛을 생성하기 위하여 열에너지에 반응하는 제 1 상향변환 재료 및 열 에너지, 상향변환된 빛 및/또는 상기 마이크로전자 디바이스의 활성 영역 유래의 에너지에 반응하여 상향변환하는 빛을 생성하는 제 2 상향변환 재료를 함유하는, 다수의 상향변환 재료를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 관한 것이다.
또 다른 관점에서 본 발명은 상향변호나 재료 및 하향변환 재료를 포함하되,각각 디바이스 안에서 에너지 상호 작용을 하도록 배치된 마이크로전자 디바이스에 관한 것이다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 상기 마이크로전자 디바이스에 대하여 미리 예정된 발광 스펙트럼을 생성하기 위한 상기 마이크로전자 디바이스의 발광 영역에 의하여 방출된 에너지에 반응하는 다수의 상향 변환 및/또는 하향변환 요소를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 안티-스톡스(anti-Stokes) 및 스톡스(Stocks) 형광체를 포함한 혼합물에 관한 것이다.
하나의 광범위한 방법의 관점에서, 본 발명은 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 재료를 통합 사용하는 것을 포함한, 마이크로전자 디바이스의 온도를 관리하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 열에 노출시 열을 빛 방출로 변환하여, 이러한 빛 방출에 의하여 열을 소멸시키고 디바이스를 냉각시키는 상향변환 루미노포릭 재료로 열을 흡수하는 것을 포함하는, 작동시 열을 발생하는 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
다른 방법 관점에서 본 발명은 상향변환하는 재료와 상호작용에 의해서 상기 마이크로전자 디바이스의 열 에너지를 감소하는 단계 및/또는 상향변환하는 재료를 상기 마이크로전자 디바이스에 의해 발생된 열에 노출시, 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하는 단계을 포함하는 상기 마이크로전자 디바이스의 작동시 열을 발생하는 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 방법 관점에서 본 발명은 상향변환된 빛을 생성하기 위하여 열 에너지에 반응하는 제 1 상향변환 재료 및 열 에너지, 제 1의 상향변환 재료 유래 상향변환된 빛, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환 빛을 생성하는 제 2 상향변환 재료로 구성된 다수의 상향변환 재료를 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점에서 열 에너지, 제 1 상향변환 재료 유래 상향변환된 빛, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 재료를 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
다른 관점에서 본 발명은 각각 상기 마이크로전자 디바이스에서 에너지 상호 작용을 하는 상향변환 재료와 하향변환 재료를 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에서 본 발명은 상기 마이크로전자 디바이스에 대하여 미리 예정된 발광 스펙트럼을 생성하도록 상기 마이크로전자 디바이스의 발광 영역에서 방출되는 에너지와 반응하는 다수의 상향변환 및/또는 하향변환 요소를 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 디바이스를 제작하는 방법에 관한 것이다.
다른 관점에서 본 발명의 특성과 구현은 전적으로 뒤따르는 개시와 덧붙여진 청구항으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 상향변환 루미노포릭 매체가 폐열 에너지를 빛으로 방출하기 위하여 사용되어지며 그것에 의하여 마이크로전자 디바이스의 작동으로 발생하는 열을 소멸시키는 마이크로전자 디바이스의 구조 및 배치에 대하여 광범위하게 연구한다는 점에서 높이 평가될 수 있을 것이다.
도 1은 발광 다이오드와 발광 다이오드로부터 나온 1차 방사를 수용하기 위해 배열된 하향변환 루미노포릭 매체를 포함하며, 발광 다이오드 지지대의 측면에 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름을 포함하는 광전자 빛 방출 조립체 일부분의 입면도(elevation view)이다.
도 2는 제 1 하향변환 루미노포릭 재료, 제 2 하향변환 루미노포릭 재료 및 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름을 포함하는 발명의 또 다른 구현에 따른 광전자 빛 방출 조립체 단면의 입면도이다.
도 3은 발명의 또 다른 구현에 따른 광전자 디바이스 일부분의 입면도이다.
도 4는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 비연속적 필름 영역위에 증착된 1차 하향변환 형광체로 구성된 형광체 입자 합성물의 투시도이다.
도 5는 기판위의 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 인접층으로부터 위 또는 바깥쪽으로 돌출된 표면 실장(surface mount)LED를 가지는 모듈(module)의 예시도를 나타낸 것이다.
도 6은 그 위로 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 막을 가지는 기판 위에 구성요소 LED가 있는 LED 모듈의 예시도를 나타낸 것이다.
도 7은 LED와 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 층이 기판위에 배치된 LED/안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 조립체이다.
본 발명은 마이크로전자 디바이스, 예를 들어 발광 다이오드(LEDs)를 포함한 광전자 디바이스, 그리고 향상된 성능을 얻기 위한 디바이스의 온도 관리의 방법 및 배치에 관련된 것이다.
본 발명에서 루미노포릭(luminophoric)(발광) 재료와 관련하여 사용된 용어"anti-Stokes"는 재료의 발광성 방출이 흡수된 입사 광자 에너지보다 더 낮은 광자 에너지를 갖는다는 Stoke의 두번째 법칙에 따르지 않는 재료를 나타낸다. 이와는 반대로, Stokes 재료는 그 법칙을 따르고, 입사 방사를 흡수하고 반응하여 더 낮은 에너지와 더 긴 파장의 루미네선스(luminescence)를 방출할 때, 스톡스 전이(Stokes shift)라고 불리우는 현상을 나타낸다.
일예로서, 형광체와 같은 안티-스톡스(anti-Stokes) 재료는 1500-1610nm 파장 범위의 방사에 민감하고, 950-1075nm 파장 범위의 빛을 방출할 것이다. 에르븀(Er3+), 이르븀 (Yb3+) 또는 툴륨 (Tm+3)와 같이 3가로 이온화 된 희토류 이온이 도핑된 재료를 포함하여, 많은 재료들이 알려졌다. 그 중 한가지는 ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF-PbF2에 도핑되어진 Tm+3이다. 다른 적합한 재료는 Y2O2S:Yb,Tm; La2O2S:Er,Yb; Y2O2S:Er,Yb; YF3:Er,Yb; Y2O3-YOF:Er,Yb; 및 YOCl:Er,Yb를 제한 없이 포함한다.
본 발명의 일관점에서 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성요소를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 있어서, 열 보다 더 짧은 파장을 가지는 빛의 방출로 열을 변환하는 열 변환 매체를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 관한 것이다. 이러한 절차에 의하여, 상기 마이크로전자 디바이스의 복사 냉각에 의하여 열이 소멸되는 열변환 매체가 결여된 상응하는 마이크로전자 디바이스에 비하여, 상기 마이크로전자 디바이스가 훨씬 더 잘 냉각된다.
일 구현예에서, 본 발명은 마이크로전자 디바이스의 작동에 의하여 열을 발생하는 열 발생 구조 및 열에 노출시 열을 빛 방출로 반응하여 변환시켜 디바이스를 냉각시키고 더 높은 진동수를 가지는 빛에 의하여 열을 소멸시키는 상향변환 루미노포릭 재료를 포함하는 마이크로전자 디바이스를 연구한 것이다.
또 다른 구현에 있어서 본 발명은 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성요소를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 있어서, 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 재료를 포함하는 마이크로전자 디바이스를 연구한 것이다. 어떠한 구현에 있어서, 상기 마이크로전자 디바이스는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드와 같은 광전자 디바이스이고, 상향변환 재료는 열 에너지를 감소 및/또는 가시광선의 빛을 생성할 수 있다.
다른 구현에 있어서, 상기 마이크로전자 디바이스는 다수의 상향변환하는 재료, 상향변환된 빛을 생성하기 위하여 열에너지에 반응하는 제 1 상향변환 재료 및 열에너지, 제1 상향변환 빛 유래 상향변환된 빛 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환하는 빛을 생성하는 제 2 상향변환 재료를 포함할 수 있다. 또 다른 구현에 있어서, 제2 상향변환 재료는 하향변환하는 재료로부터 생성된 에너지에 반응할 수 있다.
다른 관점에 있어서, 본 발명은 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체와 같은 상향변환 재료와 스톡스(Stokes) 형광체와 같은 하향변환 재료를 포함하는 마이크로전자 디바이스에 관한 것이다. 어떤 구현에 있어서, 하향변환 에너지는 열에너지를 가시광선으로 상향변환하고, 하향변환 형광체는 하향변환된 빛을 생성하는 마이크로전자 디바이스의 활성영역 유래 에너지에 반응한다.
어떤 다른 구현에 있어서, 상향변환된 빛과 하향변환된 빛은 둘다 가시 광선의 영역에 있고, 그 변환 재료는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체와 일반적인 스톡스(Stokes) 형광체로 구성된 합성물의 형태로 제공되어 진다.
더 나아간 구현에 있어서, 마이크로전자 디바이스는 상기 마이크로전자 디바이스에 대해 특정한 빛을 생성하는 상기 마이크로전자 디바이스의 발광 영역에 의하여 방출된 에너지에 반응하는 다수의 하향변환 및/또는 상향변환 요소를 포함할 수 있다.
본 발명의 추가된 관점에 있어서, 열에 노출시 열을 빛 방출로 전환시켜, 광 출력에 의해 열을 소멸시키고 디바이스를 냉각시키는 상향변환 루미노포릭 재료로 열을 흡수하는 것을 포함하는, 작동시 열을 발생시키는 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
다양한 특정 구현에서의 본 발명은 광전자 디바이스의 효과적인 냉각을 위하여, 가시광선으로 열을 변환하기 위한 상향변환 루미노포릭 매체를 이용한다.
더 구체적으로, 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 광전자 디바이스의 작동으로 발생되어진 폐열(廢熱)을 가시광선 방사로 변환하기 위한 냉각 매체로서 이용되어 질 수 있다. 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 장파장 방사선, 예를 들어 적외선 영역에 긴 파장의 방사선의 2-3 광자를 흡수할 수 있는 재료, 가시광선 광자와 결합하여 하나의 적외선 광자를 흡수하는 안티 스톡스(anti-Stokes)의 행동을 나타내는 다른 재료뿐만 아니라, 단일 가시광선 방사 광자의 방출과 같은 방사선을 상향변환할 수 있는 재료를 포함한다. 이러한 행동은 더 긴 파장을 가지는 루미네선스가 더 짧은 파장의 여기(exciting) 방사선에 의하여 생성되어지는 것에 따른, Stoke의 규칙을 따르는 종래의 형광체의 반응과 대조된다.
다양한 구현에서의 본 발명은 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체가 광전자 디바이스에 발생된 열을 광 출력으로 변환을 하는데 있어서 유용하게 이용될 수 있다는 것을 발견한 것에 기초하며, 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 그러한 광 출력을 방출하기 위하여 열(예를 들어, 광자 그리고/또는 음향 양음자 열에너지)에 의해 여기(excite)된다.
하나의 구현에서 본 발명에 따르는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 광전자 디바이스 조립체로부터 예를 들어 직접적인 전도 및/또는 방사 열변환에 의한 광 출력을 받고, 광 방출로 열 에너지의 변환을 하는 효과를 위하여 배치된다.
그러한 배치에 의하여, 광전자 디바이스 조립체는 작동으로 발생된 폐열을 빛 에너지로 소멸시키기 때문에 열적으로 관리되어 진다. 발광 다이오드, LED 램프 조립체, 디스플레이 또는 유사물과 같은 빛 방출에 적용된 타입이라면, 또는 디바이스안에서의 광자신호 발생기, 디바이스의 작동에 의해 발생된 열을 제거하여 소멸시키는 매체 또는 디바이스의 과열 감지 신호 표시기로서가 아니라면, 그러한 빛 에너지의 보완은 광전자 디바이스의 배출량을 늘리는데 이용될 수 있다.
그와 같은 방식으로 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 매체는 광전자 디바이스의 작동으로 발생하는 열의 부작용을 개선하거나 제거하기까지하는 냉각기능을 제공한다. 따라서, 종래의 열 안정기(thermal ballast structures), 팬, 열 교환기는 필요하지 않거나, 아주 최소한의 작은 사이즈로 적용될 수 있기 때문에 디바이스 조립은 간단하다. 더욱이, 전자 디바이스 조립체의 열 부하 감소에 의하여, 그러한 조립체의 열 감지 요소의 수명이 그에 상응하여 증가하기 때문에, 조립체가 수리 또는 대체가 필요하기까지 지속적인 작동을 할 수 있다.
본 발명의 다양한 구현에 있어서 유용한 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 어떤 적합한 타입일 수 있는데, 예를 들어 전자 디바이스 조립체로부터 열 에너지를 흡수하기 위해서 설치 및 배치되고, 방열(heat-dissipative) 빛 방출과 같은 전환을 하는 형광체 일 수 있다. 본 발명의 다양한 방면에서 유용하게 이용될 수 있는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 실례는 L:M의 화학식으로 나타나는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체가 제한 없이 적용되며, 여기서 L은 이트륨 산화물(yttrium oxide), 이트륨 불화물(yttrium fluoride), 이트륨 옥시플루오라이드(yttrium oxyfluoride), 이트륨 옥시클로라이드(yttrium oxychloride), 이트륨 옥시설파이드(yttrium oxysulfide) 또는 이테르븀 옥시클로라이드(ytterbium oxychloride)이고, 상기 M은 이테르븀(ytterbium), 에르븀(erbium) 및 툴륨(thulium)중 선택된 하나 이상이다.
특정한 용도에 유용하게 이용될 수 있는 타입인 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 특별한 예는 Y2O2S:Yb,Tm; La2O2S:Er,Yb,; Y2O2S:Er,Yb; YF3:Er,Yb; Y2O3-YOF:Er,Yb; YOCl:Er,Yb; YbOCl:Er; 및 ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF-BpF2 가 도핑된 Tm+3 이 제한없이 포함된다.
안티-스톡스(anti-Stokes) 형광 재료는 적합한 방식으로 분말안에 형광체를 포함한 슬러리로부터 얻어진 형광체 필름 형태나, 표면 필름을 얻기 위해 용매 또는 분산매를 증발시키거나 다른 방법으로 제거한 방법을 따른 용매 또는 분산매에 결합한 다른 입자 형태로서 특정 구성요소의 특정 기판 또는 표면위에 증착될 수 있다.
안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 또한 전기영동 증착(Electrophoretic deposition), 스크린 인쇄(Screen Printing), 제거 가공(Sputtering), 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition)또는 다른 적합한 증착 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 하나 이상의 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 하나 이상의 일반적인 형광체 및 하나 이상의 LED와 함께 유용하게 사용될 수 있다. 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 및 일반적인 형광체는 마이크로전자 디바이스 조립체의 어떤 표면에 코팅하는 혼합물로서 적용되거나, 층으로 사용될 수 있다. 그러한 형광체는 또한 마이크로전자 디바이스 조립체안에 독립되거나(free-standing) 지지되어지는 형광체 층을 형성하기 위한 지지 또는 보강 재료 또는 구조와 나란히 또는 위에 형성되어질 수 있다.
형광체의 위치, 두께, 밀도 및 구성은 그러한 형광체에 의하여 처리된 방열(heat-dissipating)하는 빛을 발생하는 방식으로 냉각을 유지하는 동안 원하는 광학적 출력을 달성하기 위하여 변경할 수 있다. 형광체의 특정한 분포는 또한 단지 어떤 마이크로전자 디바이스 또는 그것의 하나 이상의 활성부분이 존재하는 형광체가 없이, 일부, 또는 모두와 상호 작용을 하기 위하여 변경될 수 있다. 결합 재료, 빛 분산기, 투과기 등은 원하는 스펙트럼의 출력을 생성하기 위한 형광체와 함께 이용될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시에서, 마이크로전자 디바이스에 있는 열 발생기는 LED, 예를 들어 질화갈륨(GaN) 혹은 다른 Ⅲ-Ⅴ족 질화물(nitride)이 조립된 LED, 또는 마이크로전자 디바이스가 작동하는 동안 원하지 않은 열이 발생하거나 수동적으로 축적되는 다른 재료로 형성된 요소나 구조를 포함할 수 있다.
그러므로 본 발명은 마이크로전자 디바이스의 작동으로 열을 발생하는 상기 마이크로전자 디바이스 및 상기 마이크로전자 디바이스의 열 에너지를 감소하기 위하여 및/또는 상향변환 재료가 열에 노출시, 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하기 위하여 배치된 상향변환 재료에 관하여 연구한 것이다. 마이크로전자 디바이스는 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 또는 다른 적합한 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 마이크로전자 디바이스는 상향변환된 빛을 생성하기 위해 열적 에너지에 반응하는 제 1 상향변환 재료, 및 열, 제 1 상향변환 재료 또는 다른 소스로부터 상향변환된 빛, 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환 빛을 생성하는 제 2 상향변환 재료를 함유한, 다수의 상향변환 재료를 포함하여 제작된다.
또한, 마이크로전자 디바이스는 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 디바이스일 수 있고, 그 안에 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 재료를 포함하는 디바이스이다.
좀더 일반적으로, 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 디바이스일 수 있고, 그 안에 열을 소멸시키기에 효과적인 빛 방출로 열을 변환하는 열 변환 매체를 포함하는 마이크로전자 디바이스이다.
그러한 디바이스는 두번째 상향변환 재료가 하향 변환 재료에 의해 생성된 에너지에 반응하는 하향변환 재료를 더 함유할 수 있다.
또 다른 형태로서, 마이크로전자 디바이스는 각각 디바이스에서 에너지 상호 작용을 하도록 배열된 상향변환 재료 및 하향변환 재료를 함유하여 제조될 수 있다. 하나의 특정한 배치에 있어서, 상향변환 재료는 하향변환 재료에 의하여 생성된 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성한다. 상기 상향변환 재료는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 혹은 다른 적합한 상향변환 재료를 포함할 수 있고, 상기 하향변환 재료는 스톡스(Stokes) 형광체 혹은 적합한 성질을 가지는 다른 하향변환물질을 포함할 수 있다.
그러한 마이크로전자 디바이스는 상기 디바이스의 작동으로 발생된 하향변환 에너지가 열에너지를 빛 에너지로 상향변환하도록 구성되어 질 수 있다. 또 다른 변형으로, 상기 하향변환물질은 마이크로전자 디바이스의 활성 영역으로부터 방출된 에너지에 반응하고 하향변환된 빛을 생성하도록 배치될 수 있다. 추가된 변형으로, 마이크로전자 디바이스는 적합한 재료를 선택하여, 마이크로전자 디바이스의 작동으로 가시 광선 영역의 상향변환된 빛 및 하향변환된 빛이 발생되도록 구성되어 질 수 있다. 또 다른 변형으로, 상향변환 재료(예를 들어 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체)는 마이크로전자 디바이스의 활성영역 유래 에너지 및 상향변환된 빛을 생성하는 열 에너지에 반응하도록 배치될 수 있다.
다른 구현예에서, 마이크로전자 디바이스는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 및 스톡스(Stokes) 형광체를 포함하는 합성물로 구성되어 질 수 있다.
또 다른 실시에서 본 발명의 마이크로전자 디바이스는 마이크로전자 디바이스에 대하여 미리 예정된 광 출력 스펙트럼을 생성하는 마이크로전자 디바이스의 발광 영역에 의하여 방출된 에너지에 반응하는 다수의 상향변환 및/또는 하향변한 요소를 포함할 수 있다.
그러므로 본 발명은 상향변환 재료를 상호 작용을 이용하여 마이크로전자 디바이스의 열에너지를 감소시키는 단계 및/또는 상기 디바이스에 의해 발생된 열에 상기 상향변환 재료의 노출시, 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하는 단계를 포함하는, 디바이스의 작동시 열을 생성하는 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법을 실행할 수 있게 한다.
하나의 실시에 있어서, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법은 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 재료를 그러한 디바이스 안에 통합 사용하는 것을 포함한다.
마이크로전자 디바이스의 온도 관리 방법은 상향변환된 빛을 생성하기 위해 열 에너지에 반응하는 제 1 상향변환 재료, 및 열 에너지, 상향변환된 빛 및/또는 마이크로전자 디바이스의 활성 영역 유래 에너지에 반응하는 상향변환 빛을 생성하는 제 2 상향변환 재료를 함유하는 다수의 상향변환 재료를 통합 사용하는 것을 포함할 수 있다.
더욱이, 하향변환 재료는 하향변환 재료에 의해 생성되어진 에너지에 반응하 는 제 2 상향변환 재료와 함께 마이크로전자 디바이스 안에 통합 사용되어질 수 있다.
마이크로전자 디바이스의 온도 관리에 대한 또 다른 접근에 따르면, 각각 디바이스 안에서 에너지 상호 작용을 하도록 배치된 상향변환 재료 및 하향변환 재료 모두 디바이스 안에 통합 사용되어질 수 있다. 그러한 접근에서, 상기 상향변환 재료는 하향변환 재료에 의해 생성된 에너지에 반응하는 상향변환 된 빛을 생성할 수 있다. 상향변환 재료는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 혹은 다른 적합한 재료 또는 매체를 포함할 수 있고, 하향변환 재료는 스톡스(Stokes) 형광체 혹은 적합한 하향변환 성질을 가지는 대체가능한 재료를 포함할 수 있다.
그러한 마이크로전자 디바이스의 온도 및/또는 작동 관리는 열에너지가 빛 에너지로 상향변환되는 디바이스의 작동으로 생성된 하향변환된 에너지를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 혹은 추가로 하향변환 재료는 하향변환된 빛을 생성하기 위하여, 상기 마이크로전자 디바이스의 활성 영역으로부터 방출된 에너지에 반응할 수 있고, 특정한 구현에서, 가시광선 스펙트럼에서 생성된 상황변환 및 하향변환된 빛은상기 마이크로전자 디바이스의 작동으로 생성될 수 있다.
본 발명은 하나의 구현에서 마이크로전자에 대해 미리 예정된 광 출력 스펙트럼을 생성하기 위한 마이크로전자 디바이스의 발광 영역에 의해서 방출된 에너지에 반응하는 다수의 상향변환 및/또는 하향변환 요소를 상기 마이크로전자 디바이스에 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 디바이스의 제조 방법에 대해 추가적으로 연구한다.
본 발명의 마이크로전자 디바이스는 원하는 온도 관리 및/또는 빛 방출 능력을 제공하는 특정한 배치로 다양하게 제조되어 질 수 있으므로 높이 평가될 수 있다.
본 발명의 특정한 실례가 되는 구현은 첨부하는 도 1-4의 그림을 인용 설명한다.
참조된 그림, 도 1은 발광 다이오드(12) 및 발광 다이오드로부터 나온 1차 방사선을 수용하도록 배치된 하향변환 루미노포릭 매체(20)를 포함한 광전자 빛 방출 조립체(10)의 일부분의 입면도이고, 여기서 광전자 빛 방출 조립체는 발광 다이오드 지지체(22)의 옆 표면에 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름(24)을 포함한다. 이 조립체 안의 하향변환 루미노포릭 매체(20)는 LED(12) 위에 놓인 덮개(18)의 안쪽 표면위에 필름으로서 구성되어 진다.
그림에 나타난 LED 조립체는 조립체의 출력 방향을 바꾸어 반사하게 할 수 있으며, LED 지지체(22)는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광 재료에 의하여 얻어지는 냉각효과를 최대화하기 위해, 지지체의 바닥 부분 뿐만아니라 수직 기둥 구조의 옆면에도 증착된 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체를 가질 수 있다.
작동에 있어서, LED에 의해 발생된 열과 지지체(22)에 의하여 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름(24)으로 전도된 관련 구성요소는 투입된 열에너지를 그것에 의해서 LED조립체의 냉각 효과를 나타내는 빛 방출로 전환시킨다. LED의 부가적인 냉각은 램프 조립체의 뒷쪽면에 접촉하는 냉각 핀, 열전자 냉각기 등과 같은 것의 이용을 통해 수행될 수 있다.
도 2는 첫번째 하향변환 루미노포릭 매체, 두번째 하향변환 루미노포릭 매체 및 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름을 포함하고, 발명의 또 다른 구현에 따르는 광전자 빛 방출 조립체(30)의 단면에 대한 입면도(elevation view)이다.
광전자 빛 방출 조립체(30)는 조립체의 내부 체적(43)을 부분적으로 에워싸고 있는 공간을 그 안에 정의하고 있는 본체(46)를 포함한다. 반사면(36)을 가지고 있는 본체인 46은 발광 다이오드(32)가 그 위에 위치하고 전기적으로 접촉되는 마운팅 포스트(mounting post)(31)를 포함한다. 하향변환 루미노포릭 매체(33)는 발광 다이오드(32)에 놓여있고 발광 다이오드(32)로부터 나온 1차 방사선을 수용하도록 배치된다. 두번째 하향변환 루미노포릭 매체(34)는 LED(32)와 하향변환 루미노포릭 재료(33)로부터 나온 빛을 수용하도록 조립체 안에 배치된다.
이 구현에서 제 2 하향변환 루미노포릭 재료(34)는 내부 체적(43)을 둘러싼 본체(46)와 짝지어 놓여진 투과렌즈(35)의 윗면에 코팅체로서 제공되어진다. 또한, 그러한 제 2 하향변환 루미노포릭 재료는 프리-스탠딩 필름(free-standing film), 예를 들어 적합한 매트릭스 재료로 강화되어지거나 그렇지 않으면 광전자 발광 조립체안에 다른 구조체로 지지된 필름으로 제공되어 질 수 있다.
안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름(37)은 발광 다이오드를 올리는 기둥인 31의 옆면에 위치한다. 반사면(36)은 그 위에 반사 돌출부(38)와 같은 형태를 포함하는데, 이는 1차 방출의 일부를 32에서 37로 반사하는 역할을 하여 냉각 과정을 가능하게 한다. 그러므로 이 구성은 마이크로전자 디바이스 내부의 또는 디바이스로부터 나온 열을 제거하는 데 이용되는 열 변환 요소로 구성되는 LED 마운팅 포스트(31)의 적어도 한 부분에 코팅되거나 부착된 상향변환 루미노포릭 재료를 제공한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현에 따른 광전자 디바이스의 일부분의 입면도이다. 이 디바이스에서, 발광 다이오드(50)는 뒷쪽면(54)에서 지지하는/전기적인 전도체(52)로 지지되어지고, 두번째 전기적 전도체(56)는 그림에서 보이는 것처럼 LED의 방출면(60)과 접촉을 할 수 있도록 배치된다.
LED(50)는 LED에 대해 수용(receiving) 관계로 배치된 하향변환 루미노포릭 매체 필름(64)에 영향을 주고 디바이스로부터 빛을 투과하는 빛 투과막(66)의 외부면에 형성되어지는 1차 방사를 방출한다.
이러한 구현예에 있어서, 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 경계 필름(Circumscribing film)(62)은 LED(50)의 옆면에 형성되어서, LED 몸체에서 생성되는 옆면이 62로 전도되고 그러한 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름으로부터 방출되는 빛으로 변환될 수 있게 한다. 이렇게 구성됨으로써, LED 다이(Die)는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름의 열 소멸 작용에 의하여 미리 예정되어진 온도로 작동하기 위하여 열적으로 관리되어 진다.
본 발명의 또 다른 구현에 있어서, 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 LED 혹은 다른 1차 방사원으로부터 나온 1차 방사선을 수용하도록 배치된 합성 코팅체안에일반적인 (스톡스) 형광체와 함께 결합하여 이용되어 질 수 있다. 고에너지 작동에서, 일반적인 형광체는 그 자체로서 과엔탈피를 성장시킬 수 있고 과열되어 질 수 있으며, 그러고 나서 형광체 필름의 그러한 열은 합성 필름의 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 구성 요소에 의하여 소멸될 수 있다. 그러한 목적을 위하여 입자 형광체는 해당되는 코팅 합성물을 형성하기 위하여, 적합한 필름 형성 운반체(Film-Forming carrier) 안에 분산되어질 수 있다.
도 4는 형광체 필름 안에 열 구축에 저항하기 위한 특정한 용도에 적합할 수 있는 것과 같은 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 비연속적인 필름 영역(84)에 대해 그 위에 증착된 1차 하향변환 형광체(82)로 구성되어진 합성 형광 입자(80)의 투시도이다. 그러한 합성 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체/스톡스(Stokes) 형광체 입자를 대신하여, 안티-스톡스(anti-Stokes)와 스톡스(Stokes) 형광체 각각은, 서로와의 혼합물 안에서 각 타입의 별개의 입자로서 이용될 수 있다. 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체와 일반적인 형광체는 또한 화학적 기상 증착과 같은 일반적 증착 기술을 사용하여 얇은 막으로 증착될 수 있다.
다른 관점에 있어서, 본 발명은, 예를 들어 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체가 LED로부터 제거된 LED 모듈과 같은 LED 구조체를 연구한다. 예를 들어 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 LED와의 관계에서 나란하게 배열될 수 있거나, LED가 LED 구성요소로부터 물리적으로 분리되어 질 수 있다.
도 5는 기판 위에 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 근접층으로부터 위쪽이나 외부로 돌출된 표면실장(surface mount) LED를 가진 LED 모듈의 예시도이다. 예시도에 따르면, LED 모듈(100)은 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 재료의 층(106) 너머(beyond)(그림에서는 위(above)), 외부로(outwardly) (그림에서는 위쪽으로(upwardly)) 확장된 LED(104)가 그 위에 있는 기판(102)을 포함한다.
그림 6은 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 층(116)을 가지는 기판(112) 위에 구성요소 LED(114)를 가지고 있는 LED 모듈(110)에 대한 예시도이다.
그러한 종류의 LED 모듈은, LED/안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 요소를 포함하며, 상기 모듈은 LED를 하나 이상 포함할 수 있고 각각 다른 종류이거나 같은 종류일 수 있다. 예를 들어 모든 LED가 흰색 발광 LED일 수 있다. 또한 LED가 다양한 색으로 이루어질 수도 있다. LED가 장착된 구조체나 기판은 적절하게 선택되어 질 수 있고 그러한 배열 안에 LED로부터 열을 전도하고 분산하도록 구성되어 질 수 있다.
도 7은 LED(124)와 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체(126)가 기판(122) 위에 배치된 LED/안티-스톡스(anti-Stokes) 형광 조립체(120)이다. 상기 조립체는 외부의 반사체(128), 렌즈(lenz) 및 여과기(filter) 혹은 산광기(diffucer)(130)를 포함한다. 도 5에 따르면 LED(124) 각각은 기판으로부터 위쪽, 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 층의 표면 위 상단 말단쪽으로 확장된다.
도 5~7에서 보여지는 배치안에서, 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 디바이스의 전기적인 성질에 영향을 주지 않을 수 있도록 배치되어진다. 예를 들어, 형광체 층이 전기를 전도한다면, 모듈안에 흔적을 나타내지 않거나, 모듈에 적합한 작동을 보장하기 위해 유전체층(dielectric layer)에 의하여 분리되어질 것이다.
그러므로 본 발명은 상향변환 루미노포릭 매체가 폐열 에너지를 빛으로 방출하기 위하여 사용되어지며 그것에 의하여 마이크로전자 디바이스의 작동으로 발생하는 열을 소멸시키는 마이크로전자 디바이스의 구조 및 배치에 대하여 광범위하게 연구한다는 점에서 높이 평가될 수 있을 것이다.
본 발명이 광전자 디바이스의 온도 관리에 적용된다는 점이 1차적으로 설명되어 있지만, 본 발명이 본 발명에 따라 발생된 열이 빛으로 변환되는 기능에 의하여 현존하는 광원이 최소화되거나 제거될 수도 있는, 광원 전용 구성요소에 유용한 초소형 전자 디바이스일 뿐만 아니라, 비광학적 디바이스, 예를 들어 열감지기의 냉각에 적용될 수 있다는 사실이 알려질 것이다.
본 발명은 발명의 특정 관점, 특징, 실례가 되는 구현예와 관련하여 설명되어 있는 반면, 본원의 개시에 기초하여, 본 발명 분야의 일반적인 기술을 가진 자들이 그 자체를 제안할 수 있는 것처럼, 수많은 다른 변형, 수정 및 대체가능한 구현예를 포함하고 확장할 수 있지만, 본 발명의 유용성은 제한되지 않는다는 점에서 높이 평가될 수 있을 것이다. 이에, 이하 청구항에 따른 본 발명은 그것의 사상과 범위안에서, 그러한 변형, 수정 및 대체가능한 구현을 포함하는 것으로 광범위하게 이해되고 해석되어 질 것이다.
10 광전자 빛 방출 조립체
12 발광 다이오드
18 덮개
20 하향변환 루미노포릭 매체
22 발광 다이오드 지지체의 표면 윗쪽 면
24 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름
30 광전자 빛 방출 조립체
31 전자적으로 접촉하며 올리는 장소
32 발광 다이오드
33 하향변환 루미노포릭 매체
34 두번째 하향변환 루미노포릭 매체
35 투과렌즈
36 반사면
37 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름
38 반사 돌출부
43 조립체의 내부
46 본체
50 발광 다이오드
52 전도체
56 두번째 전기적 전도체
60 LED의 방출면
62 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 경계 필름
64 하향변환 루미노포릭 매체 필름
66 투과막
80 합성 형광 입자
82 증착된 1차 하향변환 형광체
84 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 비연속적인 필름 영역
100 LED 모듈
102 기판
104 LED
106 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 재료의 층
110 LED 모듈
112 기판
114 LED
116 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체에 대해 층
120 LED/안티-스톡스(anti-Stokes)형광 조립체
122 기판
124 LED
126 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체
128 외부의 반사체
130 렌즈 및 여과기 혹은 산광기

Claims (73)

  1. 마이크로전자 디바이스(microelectronic device)로서,
    가시광 출력을 방출하고 열 에너지를 생성하도록 조정되는 열 발생 구조(heat-generating structure); 및
    상기 열 에너지의 일부분을 수용(receive)하고, 상기 열 발생 구조에 의해 방출되는 상기 가시광 출력에 더하여지는 상향변환된 가시광으로 상기 열 에너지의 일부분을 적어도 부분적으로 변환하는, 상향변환 루미노포릭 재료(upconverting luminophoric material)
    를 포함하며,
    상기 마이크로전자 디바이스는 상기 상향변환된 가시광 및 상기 열 발생 구조에 의해 방출된 상기 가시광 출력을 방사하는, 마이크로전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상향변환 루미노포릭 재료는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체(phosphor)를 포함하는, 마이크로전자 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상향변환 루미노포릭 재료는,
    (a) 화학식 L:M의 재료 ― 상기 L은 이트륨 산화물(yttrium oxide), 이트륨 불화물(yttrium fluoride), 이트륨 옥시플루오라이드(yttrium oxyfluoride), 이트륨 옥시클로라이드(yttrium oxychloride), 이트륨 옥시설파이드(yttrium oxysulfide) 또는 이테르븀 옥시클로라이드(ytterbium oxychloride)이고, 상기 M은 이테르븀(ytterbium), 에르븀(erbium) 및 툴륨(thulium) 중 하나 이상임 ― ; 및
    (b) Y2O2S:Yb,Tm; La2O2S:Er,Yb; Y2O2S:Er,Yb; YF3:Er,Yb; Y2O3-YOF:Er,Yb; YOCl:Er,Yb; 및 YbOCl:Er으로 구성된 군으로부터 선택된 재료
    중에서 선택된 재료를 포함하는, 마이크로전자 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상향변환 루미노포릭 재료는 방사성 열 전환 및 전도성 열 전환 중 적어도 하나에 의한 열-발생 구조로부터 열 입력(input)을 수용(receive)하도록 배치되는, 마이크로전자 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열 발생 구조는 발광 다이오드(light-emitting diode)를 포함하는, 마이크로전자 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 발광 다이오드는 Ⅲ-Ⅴ 질화물 재료로 형성되는, 마이크로전자 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 발광 다이오드로부터 1차 방사(radiation)를 수용하고, 반응하여 광 출력(output)을 방출하도록 배치되는, 하향변환 루미노포릭 재료(down-converting luminophoric material)를 더 포함하는, 마이크로전자 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 열 발생 구조는 하향변환 루미노포릭 재료를 포함하는, 마이크로전자 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열 발생 구조는 LED 다이(LED die) 및 하향변환 루미노포릭 재료를 포함하는, 마이크로전자 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 상향변환 루미노포릭 재료는 상기 디바이스의 적어도 일부분 상에 또는 상기 열 발생 구조의 적어도 일부분 상에 코팅된 것과 동일한 것을 함유하는 층에 존재하는, 마이크로전자 디바이스.
  11. 가시광 출력을 방출하고 열을 발생하도록 구성되는 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법으로서,
    상기 열의 일부분에 노출시 적어도 부분적으로 상기 열의 일부분을 상기 방출된 가시광 출력과 함께 방사되는 방열(heat dissipative) 가시광 출력으로 변환하는 상향변환 루미노포릭 재료로 상기 열의 일부분을 흡수시키는 단계를 포함하는, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 상향변환 루미노포릭 재료는 안티-스톡스 형광체를 포함하는, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 상향변환 루미노포릭 재료는,
    (a) 화학식 L:M의 재료 ― 상기 L은 이트륨 산화물, 이트륨 불화물, 이트륨 옥시플루오라이드, 이트륨 옥시클로라이드, 이트륨 옥시설파이드 또는 이테르븀 옥시클로라이드이고, 상기 M은 이테르븀, 에르븀 및 툴륨 중 하나 이상임 ―; 및
    (b) Y2O2S:Yb,Tm; La2O2S:Er,Yb; Y2O2S:Er,Yb; YF3:Er,Yb; Y2O3-YOF:Er,Yb; YOCl:Er,Yb; 및 YbOCl:Er으로 구성된 군으로부터 선택된 재료
    중에서 선택된 재료를 포함하는, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 상향변환 루미노포릭 재료는 전도성 열 전달 또는 복사성 열 전달에 의해 상기 디바이스의 열 발생 구조로부터 열 입력을 수용하도록 배치되는, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 디바이스는 발광 다이오드로부터의 1차 방사(radiation)를 수용하고, 반응하여 광 출력을 방출하도록 배치된 하향변환 루미노포릭 재료를 포함하는, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 열은 상기 하향변환 루미노포릭 재료에서 발생되는, 마이크로전자 디바이스를 열적으로 관리하는 방법.
  17. 열을 생성하는 가시광 발생 장치를 포함하는 마이크로전자 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    상기 마이크로전자 디바이스에 대하여 미리 예정된 광 출력 스펙트럼을 생성하도록 상기 마이크로전자 디바이스의 발광 영역들 중 임의의 영역에 의해 방출되는 에너지와 반응하는 다수의 상향변환 및/또는 하향변환 요소들을 상기 마이크로전자 디바이스에 통합하는 단계를 포함하는, 마이크로전자 디바이스 제조 방법.
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