KR20070093055A - 광원 및 광원의 제조 방법 - Google Patents

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KR20070093055A
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외르크 아놀드
아드리안 딜로
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이페2하 아게
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Abstract

본 발명은 발광 유도를 위해 두 개의 적절한 반도체 물질(1, 2)의 배열에 의해 형성된 적어도 하나의 p-n 접합(3)을 갖는 광원에 관한다. 상기 광원은 상기 반도체 물질들(1, 2) 중 적어도 하나가 입자들의 형태로 존재하는 방식으로 구체화되고 향상됨으로써, 특히 많은 양의 빛이 생성될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 유형의 광원을 제조하는 방법에 관한다.
광원, 반도체, p-n 접합, 증착

Description

광원 및 광원의 제조 방법 { Light source and method for producing a light source }
본 발명은 발광 유도를 위하여 두 개의 적절한 반도체 물질을 배치함으로써 형성된 적어도 하나의 p-n 접합을 갖는 광원에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 광원을 제조하는 방법에 관한 것이다.
광원 및 이를 제조하는 방법은 실제로 알려져 있고 다른 변형들로 존재한다. 예를 들면, 이러한 광원들은 발광 램프들, 특히 발광 다이오드들(LEDs)로 알려져 있다.
이러한 LED들은 1970년대 이래로 제조되고 판매되어 왔다. 이들은 작동 방식이 대부분 광 발생 전자-정공(light-generating electron-hole) 재결합, 즉 전자 도너(electron donor) 상태에서 반도체의 밴드 경계 근처의 가전자대(valence band) 및 전도대(conduction band) 사이의 밴드 갭(band gap)에서 활성화되어 있는 전자 억셉터(electron acceptor) 상태로의 천이에 기초하는 반도체 소자들이다. 발광은 전류의 흐름(일명, 피드 전류(feed current))에 의해 유도되는데, 이때 전자-정공 쌍들은 분리되고, 전자들은 더 높은 에너지 준위로 올라가고 발광하면서 더 낮은 에너지 준위로 내려가 정공들과 재결합한다. 이 과정에서 좁은 광파 대역 또 는 단색 광이 불리하게 생성된다. 종래 LED들의 발광은 근적외선과 근자외선 사이의 범위에 존재한다.
종래 LED들은 층상 구조, 예를 들면 얇은 공통 경계면을 갖는 에피택시(epitaxy)에 의해 두 개의 다르게 도핑된 반도체 물질을 결합함으로써 구성된다. 4족-4족 또는 3족-4족 원소의 반도체 소자 또는 반도체 부품들로는 예로서, n-도핑 원자 또는 전자 도너 원자로서 텔루르(tellurium), 실리콘, 게르마늄, 안티몬, 산소 또는 셀레늄을 함유하거나, p-도핑 원자 또는 전자 억셉터 원자로서 리튬, 마그네슘, 니켈, 크롬, 철, 구리, 주석, 카드뮴, 망간, 게르마늄을 함유하는 갈륨 인(gallium phosphide), 갈륨 비소-인(gallium arsenide-phosphorus), 갈륨-인듐 인(gallium-indium phosphide), 갈륨-알루미늄 비소 또는 질화 갈륨이 공지되어 있다. 반도체 다이오드의 p-n 접합 또는 발광 공핍층은 자유 전자들의 확산 거리 내에서 이 얇은 경계면 주위에 형성된다. 반도체 층들은 석영 웨이퍼 또는 사파이어 웨이퍼에서 냉각 소자로서 사용되는 솔리드 서포트(solid support)에 부착된다. 반도체 층들은 다른 기하학적 가능성에 대응하는 금속 전극층을 갖는 하부 및 상부로부터 샌드위치 형태로 코팅되고, 전극층은 일반적으로 금으로 이루어져 있다. 이러한 유형의 구조를 칩이라고 한다. 이 구조는 복잡하고 제조가 할로겐 램프보다 훨씬 비싸다는 단점이 있다. 높은 여자 전류 밀도(exciting current density)가 상대적으로 다량의 빛을 생성하는데 필요하다. 이를 위해 도선 횡단면과 칩 사이즈가 가능한 한 작아야 한다. 그 결과, 종래의 LED들은 점광원(point light source)들이다. 이는 또한 열 발생 불순물 확산 또는 LED의 열 파괴에 의한 LED의 상당한 수명 단축을 피하는데 필수적인 칩에서의 열 제거를 방해한다. 그러므로 LED의 종래의 칩 구조에서는 할로겐 램프에 비해 훨씬 적은 양의 빛이 생성된다는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 기본 과제는 특히 많은 양의 빛을 단순한 설계 방법으로 얻을 수 있음에 따른 상기된 유형의 광원 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 과제는 청구항 1의 특징을 갖는 광원에 의한 본 발명에 의해서 해결된다. 이에 따르면, 상기된 유형의 광원은 적어도 하나의 반도체 물질이 입자 형태로 있도록 변화되고 구성된다.
본 발명에 따르면, 상기된 유형의 광원이 제조시 요구되는 복잡한 칩 구조 없이 제조될 수 있다는 것을 최초로 개시한다. 이를 위해, 적어도 하나의 반도체 물질이 본 발명에 따른 방식으로 입자로 생성된다. 한편, 광원은 각각의 입자에서 구성되며, 공핍층은 통상 다르게 도핑된 반도체 물질들에서 두 입자의 접촉면에 의해 생성된다. 다르게 도핑된 반도체 물질중 두 입자 모두 접촉면에서 p-n 접합 또는 발광 공핍층을 생성한다. 사용된 반도체 물질들은 광 생성 다이오드 전이 또는 p-n 접합을 발생시킬 수 있는 특성이 있어야 한다. 본 발명에 따른 광원은 많은 이러한 입자 및 제조된 p-n 접합들로부터 구성되고, 이로부터 많은 발광 영역이 얻어진다. 동시에 본 설계는 이미 공지된 칩 구조들에 비해 상당히 단순화된다.
그 결과, 광원은 특히 많은 양의 빛을 단순한 설계 방식으로 얻을 수 있음에 따라, 본 발명에 의한 광원으로 제공된다.
구체적으로, 입자들은 결정, 입자 및/또는 미립자 형태일 수 있다. 이는 작은 원소의 최종 리스트는 아니다. 대신, 입자는 특별히 제한되지 않는다면, 임의의 형태 및 강도의 원소를 의미하는 것으로 이해된다. 그러므로 빛을 내는, 구, 사면체, 정육면체 또는 다면체 등의 대칭 원소들 또는 감자 형상의 원소와 같이 부드러운 표면을 갖는 대형 비대칭 원소들을 포함할 뿐만 아니라, 다른 방향 또는 그 밖의 방향들과 비교할 때 그 크기의 하나 이상의 방향에서 바늘, 얇은 디스크, 바늘 모양의 별 또는 잎 모양의 별처럼 매우 길고 대칭적이거나, 섬유 또는 엉킨 섬유처럼 매우 비대칭적인 원소들이다. 이러한 원소들은 착안한 경계 프로세스에서 점 접촉할 수 있는 단지 연접면(coherent surface) 또는 착안한 경계 프로세스에서 선 접촉만 할 수 있는 단지 비연접면을 가질 수 있다. 이는 짧거나 긴 튜브, 또는 일반적으로 다수 또는 짝수의 고리 및/또는 구멍을 선택적으로 갖는 토러스(torus)이다. 이 원소들 또는 입자들 또는 결정들은 또한 무기질 골격의 조류 또는 빙정(ice crystals)처럼 이상할 수도 있다.
선택적으로, 다른 반도체 입자들 또는 결정들의 접촉면의 양호한 형성을 위해, 다른 입자 형태 또는 결정 형태 및 다른 입자 사이즈 또는 결정 사이즈가 선택될 수 있다. 다각형의 원소들이나 결정들, 또는 부드러운 표면이나 균열된 표면을 갖는 원소들이나 결정들은 p-n 접합의 생성에 관하여 좋은 결과들로 특히 유리함을 나타내고, 평평한 다각형 표면들 또는 평평한 균열 표면들은 서로 마주하여 있을 수 있다. 선택된 결정 또는 원소 사이즈들은 통계 확률 및 통계 주파수에 영향을 미치고 이에 따라 다른 반도체 결정 또는 원소들이 발광 공핍층을 형성하기 위해 알맞게 서로 마주하여 배치된다. 결정 또는 원소 사이즈와 함께 결정 또는 원소 형태의 선택은 반도체 물질에 효과적인 전류 경로 횡단면의 형성 및 이로 인한 광 발생에 영향을 끼친다.
종래 사용된 반도체 물질 이외에, 나노튜브 형태와 같은 다른 형태의 탄소가 그 형태에 따라 반도체로서 거동할 수 있기 때문에 또한 적절하다. 특히, 반도체 물질 중의 하나가 탄소가 될 수 있고, 탄소는 가급적 나노튜브의 형태로 존재할 수 있다.
본 발명은 다수의 결정으로부터 구성될 수 있는 광원을 제공한다. 이때 입자들이 먼지, 분말, 과립 또는 부유물의 형태로 다수의 p-n 접합을 생성하기 위해 함께 혼합될 수 있다. 동시에 성분들의 가장 균질한 가능 혼합이 유리하다. 결국, 제조 방법에서 적절한 반도체 물질들만이 혼합되어야 한다.
부유물 사용시, 부유액이 반도체 공핍층 표면에 스며들지 않아 p-n 접합의 생성을 막는다는 것을 유의해야 한다. 이를 위해, 사용되는 부유물은 본질적으로 완전히 증발하는 용매로부터 제조될 수 있다. 그러나 그런 용매는 반도체 물질들을 용해해서는 안 된다.
이미 p-n 접합을 하고 있는 입자들은 특히 유리하게 사용될 수 있다. 부유물의 사용시, p-n 접합을 방해하는 반도체 입자들 또는 반도체 결정들의 습윤이 특히 방지될 수 있다. 한편, 혼합 전에 p-n 접합을 갖는 다이오드 입자들 또는 다이오드 결정들로 이미 존재하는 입자들 또는 결정들이 여기에서 사용된다.
이러한 다이오드 입자들 또는 다이오드 결정들을 만들기 위하여, 이미 p-n 접합을 하고 있는 입자들 또는 결정들은 적어도 적절한 반도체 물질을 갖는 영역에서 특히 단순하게 코팅될 수 있다. 한편, 이 다이오드 입자들 또는 다이오드 결정들은 반도체 입자들 또는 반도체 결정들이 제2의 적절한 반도체 물질 또는 제2의 다르게 도핑된 반도체 물질과 함께 코팅되는 이전 제조 단계에서 이미 제조될 수 있다.
기체 상태 또는 용액에서의 증착에 의한 코팅은 특히 단순하게 실시될 수 있다. 이때, 코팅될 반도체 입자들 또는 결정들은 부분적, 즉 일부 표면상의 영역에만 코팅될 수 있다.
선택적으로, 필요한 반도체 물질들의 거시적인 다층들을 제조할 수 있으며 동시에 적절한 다이오드 입자들 또는 다이오드 결정들을 제조하기 위하여 이 다층들을 과립화하거나 분말화할 수 있다. 한편, 이미 p-n 접합을 하고 있는 입자들은 적절한 반도체 물질들의 단층 구조 또는 다층으로부터의 과립 분말로 존재할 수 있다. 이러한 과립, 분말 또는 먼지에서 p-n 공핍층을 갖는 적절한 결정들 또는 입자들이 매우 높은 확률로 이미 존재한다.
특히 안정된 광원을 만들기 위하여, 먼지, 분말, 과립이나 부유물은 서포트상에 배치될 수 있다. 이를 위해 바인더 또는 접착층이 먼지, 분말 또는 과립이나 부유물의 양호한 접착을 보증하기 위해 서포트상에 배치될 수 있다. 두 경우에서 분말 혼합물 또는 부유물 또는 다이오드 덩어리가 서포트에 단순히 부착될 수 있다.
이미 바인더 또는 접착층을 가지고 있는 서포트에 대한 대안으로서, 먼지, 분말, 과립 또는 부유물은 바인더와 혼합될 수 있다. 이때 서포트로의 바인더 또는 접착층의 부착이 제거될 수 있다. 각 경우에, 먼지, 분말, 과립 또는 부유물은 서포트에 확실하게 접착할 수 있다.
광원의 전기 전도성의 신뢰성 높은 유지와 관련하여, 바인더는 전기 전도성 물질일 수 있다. 이때 전기 전도성 폴리머가 바인더로서 유리하게 사용될 수 있다.
광원의 특히 단순한 설계와 관련하여, 서포트는 광원에 전원 공급을 보증하기 위하여 적절한 전기 접촉을 할 수 있다. 전기 접촉은 금속 박(metal foil), 바람직하게는 서포트에 부착 또는 접착된 금박에 의해 특히 단순한 방식으로 형성될 수 있다. 선택적으로, 전기 접촉은 서포트상에 인쇄된 금속 안료 코팅 또는 용액에서 융착되거나 서포트상으로 증착된 금속에 의해 다른 단순한 방식으로 형성될 수 있다.
광원의 확실한 전원 공급을 위하여, 서포트는 전기 비전도성 또는 약전도성 물질로부터 형성될 수 있다. 광원의 작동시 발생하는 열의 효과적인 열 제거와 관련하여, 서포트는 뛰어난 열전도성 물질로부터 형성될 수 있다. 석영, 사파이어 또는 다이아몬드로부터 서포트의 형성이 특히 만족할 정도로 작용한다.
다른 유익한 실시예에서, 특히 안정된 광원과 관련하여 서포트는 튜브 형태로 설계될 수 있고 입자들은 서포트에 배치될 수 있으며, 이 경우 전기 접촉이 서포트의 단부들 상에서 이루어지는 것이 바람직하다. 한편, 튜브 형태의 서포트는 이제 입자들로 가득 찬다.
원칙적으로, 서포트는 단결정질(monocrystalline) 또는 다결정질(polycryst-alline)로 설계된다. 이는 단 또는 다결정질 서포트가 이미 스스로 p- 또는 n-도핑을 하고 따라서 반도체 물질 중 하나를 형성하게 된다는 이점을 제공한다. 한편, 서포트가 반도체 물질 중 하나로서 사용되고 부착된 입자들이 제2 반도체 물질로서 다른 적절한 도핑을 할 수 있는 광원이 유익하다. 서포트가 p-도핑 된다면, 입자들은 n-도핑 되고 그 역도 마찬가지이다.
특히 안정된 다른 광원에서 서포트는 입자들을 샌드위치 형태로 둘러싸기 위해 두 소자로부터 형성될 수 있다. 한편, 입자들은 서포트의 두 평평한 소자들에 의해 샌드위치 형상으로 둘러싸일 수 있다. 서포트 소자들의 이러한 다른 도핑에서 둘러싸인 입자들이 다른 적절한 도핑을 한 채로 이미 존재할 수 있다.
원칙적으로, 이미 도핑된 서포트에서 적절한 p-n 접합의 생성 가능성이 두 반도체 물질용 입자들의 배타적인 사용시보다 더 높다.
또한, 입자들은 상기 방법에 의해 도핑된 서포트에 부착될 수 있다. 이때, 서포트상에서 입자들의 단순한 접착 또는 소결이 일어난다.
서포트는 개개의 구성 요건에 적응하기 위하여 딥드로잉(deep drawing)에 의해 적절하게 형성된다. 다른 필요한 구조에 대한 단순한 조정이 여기에서 가능하다. 이는 서포트의 단순한 구조 및 샌드위치 구조에 모두 적합하다.
증착된 금속 접촉에서, 모든 두 접촉 스트립 또는 전극 스트립들 사이에 정의된 전압이 인가될 수 있고, 두 인접 전극 사이에 놓인 반도체 입자들 또는 반도체 결정들 위를 지나가는 필수적인 피드 전류를 생산한다.
반도체 입자들의 배치를 통하여 전류 경로의 적절한 저항 조건을 조절하기 위하여, 먼지, 분말, 과립 또는 부유물이 도전성 물질과 혼합될 수 있다. 특히 간단한 방법으로 도전성 물질은 분말화되거나 유동성의 폴리머 물질 또는 그래파이트, 또는 금속 과립이나 분말 또는 금속 부유물일 수 있다. 이때 도전성 물질은 다른 적절한 반도체 물질로부터 형성될 수 있다.
미시적으로 매우 작은 선택된 입자 또는 결정의 사이즈에서, 생성된 빛의 상당 부분이 광 생성 LED 층 내에서 다시 흡수된다. 이런 문제를 해결하기 위하여, 광전도 물질이 먼지, 분말, 과립 또는 부유물과 혼합될 수 있다. 특히 단순한 방법으로 광전도 물질이 유리 입자들 또는 광전도 플라스틱을 갖는다. 이러한 광전도 물질은 LED 표면에서의 도광(light guide) 효과가 지원되도록 입자 혼합물에 용액 또는 부유물 등의 분말 또는 액상 형태로 첨가될 수 있다.
요약하면, 본 발명에 따른 광원에서, 먼지, 분말, 과립 또는 부유물의 혼합이 이루어지고, 필요하고 적절한 반도체 물질들, 바인더들, 도전제들, 도광제들 및/또는 열 전도제들이 첨가되거나 혼합된다.
특히 유리한 점화 특성을 갖는 광원을 만들기 위해, 반도체 물질들은 다른 입자 쌍이 다른 발광 파장(light emission wavelength)으로 생성될 수 있도록 선택된다. 한편, 본 발명에 따른 광원에서 다른 반도체 물질들 및/또는 다른 도핑의 결합 또는 사용에 의해, 다른 발광 파장을 갖는 다른 단원소 LED들 또는 다른 미시적인 반도체 입자 쌍이나 반도체 결정 쌍들이 제조될 수 있다. 그러므로 본 발명 또는 다이오드 덩어리는 컬러 오버래핑(color overlapping)을 방사하고, 제한된 경우에 매우 많은 수의 매우 작은 반도체 입자 쌍 또는 단원소 다이오드는 연속적인 빛 스펙트럼을 생성하고 방사한다. 따라서 본 발명은 종래의 백색 LED에 비해 훨씬 고효율 및 천연의 연속 스펙트럼을 갖는 광 LED의 제조를 가능하게 한다.
특히 기계적으로 안정된 광원을 만들기 위해, 서포트의 입자들은 소결에 의해 서로에게 접하여 정렬될 수 있다. 이때 대부분의 다결정질 구조가 생성된다. 원칙적으로, 다결정질 압축은 입자들로부터 고체의 형태로 유도된다.
또 다른 유리한 특정 실시예에서, 광원은 에칭된 선 필라멘트 대신 백열 전구나 할로겐 전구에 삽입될 수 있다. 한편, 광원은 보통의 필라멘트를 대체할 수 있다. 다른 실시예에서, 광원은 형광등으로 설계될 수도 있다.
또한, 전술된 과제는 광원, 특히 청구항 1 내지 37중 하나에 따른 광원을 제조하는 방법에 의해 해결된다. 광원은 유도 발광을 위해 두 개의 적절한 반도체 물질의 배열에 의해 형성된 적어도 하나의 p-n 접합을 포함하고 적어도 하나의 반도체 물질이 입자들의 형태로 사용된다는 사실에 의해 특징지어진다.
본 발명에 따른 방법의 특별한 이점 및 특징들과 관련하여, 유사하거나 일치하는 이점들이 청구된 광원과 관련하여 이미 기술됨에 따라, 반복을 피하기 위해 이전의 서술이 인용된다.
특히 유리한 방식으로, 입자들은 먼지, 분말, 과립 또는 부유물의 형태로 다수의 p-n 접합을 형성하기 위해 함께 혼합될 수 있다. 이때, 이미 p-n 접합을 하고 있는 입자들이 사용될 수 있다.
또한, 이미 p-n 접합을 갖는 입자들은 적어도 적절한 반도체 물질을 갖는 영역에서 코팅에 의해 제조되는 것이 유리하다.
선택적으로, 이미 p-n 접합을 갖는 입자들은 단층 구조 또는 다층 구조의 적절한 반도체 물질들로부터 과립 또는 분말의 제조자들일 수 있다.
특정 광원을 생산하기 위해, 먼지, 분말, 과립 또는 부유물은 캐리어에 배치될 수 있다. 또한, 반도체 물질들은 다른 발광 파장을 갖는 다른 입자 쌍들이 생성되도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 백색 LED들이 이렇게 제조될 수 있다.
특히 안정된 광원을 생산하기 위해, 입자들이 소결에 의해 서로 인접하여 배치될 수 있고, 대부분 다결정질 구조가 생성될 수 있다.
원칙적으로, 본 발명에 따른 광원의 제조는 매우 간단하다. 필요하고 적절한 물질들만 분말화 또는 부유 상태로 혼합될 필요가 있고, 이 다이오드 덩어리는 단지 전극을 장착한 서포트에 부착될 수 있다. 예를 들면, 전극의 인가는 인쇄 방법의 형태로 디핑 조(dipping bath) 또는 스프레이 코팅에 의해 이루어질 수 있다. 제조 방법은 일반적인 LED 칩의 제조에서처럼 매우 복잡하거나 비싼 제조 공정 또는 제조 투자를 필요로 하지 않는다. 입자 혼합물 또는 다이오드 덩어리는 평평하고 굽은 소형 및 대형 표면 서포트들 또는 표면들 상에 부착될 수 있다. 따라서 본 발명은 임의로 정해질 수 있는 발광 공간각(light emission space angle), 임의로 정해질 수 있는 발광 표면 사이즈 및 임의로 조절될 수 있는 빛 스펙트럼을 갖는 발광 소자, 광원 또는 램프의 형성을 보장한다.
본 발명의 다른 제조 방법은 다이오드 덩어리 또는 입자 혼합물을 소결시킴으로써 이루어질 수 있다. 박판이나 박막, 얇은 막대나 전선, 또는 얇은 튜브 등의 소정의 형상을 갖는 서포트가 없는 고체 광원 또는 발광 소자가 제조될 수 있다. 발광 실행을 위해 이들은 전류 트랙에 접하는 단부에서 전기 접촉을 하여야만 한다. 이때, 필요한 피드 전압은 입자 혼합물을 갖는 다이오드 덩어리의 조절 가능한 특정 전기 저항과 함께 전류 트랙 길이에 따라 임의로 정해질 수 있다. 따라서 본 발명은 110볼트 또는 230볼트 AC로 직접 다이오드 광원의 작동을 가능하게 한다. 그러므로 백열 램프 또는 할로겐 램프의 텅스텐 필라멘트는 유리하게 다이오드 와이어에 의해 대체될 수 있거나, 형광등은 다이오드 튜브에 의해 유리하게 대체될 수 있다.
본 발명의 이점을 유리하게 구성하고 수정할 다양한 가능성이 있다. 이를 위해, 한편으로 종속항이 참조되고 다른 한편으로는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광원의 실시예들의 상세한 설명이 참조된다. 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광원의 바람직한 실시예들의 설명과 함께, 이점의 바람직한 실시예 및 수정이 또한 일반적으로 설명된다.
도 1 내지 5는 본 발명에 따른 광원의 실시예들을 도식적으로 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 광원의 하나의 실시예를 도식적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 광원의 다른 실시예를 도식적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 광원의 제3의 실시예를 도식적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 광원의 제4의 실시예를 도식적으로 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 광원의 제5의 실시예를 도식적으로 나타낸다.
도 1은 발광 유도를 위해 두 개의 적절한 반도체 물질(1, 2)의 배열에 의해 형성된 적어도 하나의 p-n 접합(3)을 갖는 본 발명에 따른 광원의 하나의 실시예를 도식적으로 나타낸다. 단순한 설계 수단을 갖는 특히 많은 양의 빛과 관련하여, 반도체 물질들(1, 2)은 입자 형태로 존재한다. 이때 적절한 반도체 물질들(1, 2)로부터 다수의 입자를 혼합하는 것이 가능하고, 이 경우 적절한 p-n 접합(3)이 입자들의 접촉면에서 형성된다.
반도체 물질들(1, 2)의 입자들은 안정된 광원을 형성하기 위해 서포트(4)에 배치된다. 광원의 전기 접촉을 위해 전기 접촉부들(5, 6)이 서포트(4)에 부착된다. 이때 전기 접촉부들(5, 6)은 서포트(4)에 부착된 금속 박에 의해 형성된다. 서포트 자체는 비전도성 물질, 특히 석영으로부터 만들어진다.
도 2는 서포트(4)가 튜브 형상으로 설계되고 p-n 접합(3)을 형성하기 위해 반도체 물질들(1, 2)의 역할을 하는 입자들로 채워진 본 발명에 따른 광원의 다른 실시예를 도식적으로 나타낸다. 전기적 접촉이 튜브 형태의 서포트(4)의 단부에서 적절한 방식으로 이루어질 수 있다.
도 3은 반도체 물질들 중 하나(1)가 동시에 서포트의 역할을 하고 n-도핑된 단결정질 또는 다결정질 물질에 의해 형성되는 본 발명에 따른 광원의 제3의 실시예를 도식적으로 나타낸다. p-도핑된 물질(2)은 입자들에 의해 형성된다. p-n 접합(3)이 서포트(4)와 입자들 사이의 경계면에서 형성된다. 전기적 접촉이 한편으로는 금속 박(7)에 접촉하는 전기 접촉부(5)를 통하여 발생하고, 다른 한편으로는 서포트(4)에 접촉하는 전기 접촉부(6)를 통하여 발생한다.
도 4는 반도체 물질들(1, 2)이 서포트(4)와 서포트(4)의 두 소자들 사이에 배치된 입자들에 의해 형성되는 본 발명에 따른 광원의 제4의 실시예를 도식적으로 나타낸다. 입자들은 평평한 서포트 소자들(4) 사이에서 샌드위치 형상으로 배치된다.
도 5는 형상화된 영역의 광원을 갖는 본 발명에 따른 광원의 제5의 실시예를 도식적으로 나타낸다. 도 5에 도시된 실시예는 도 4에 도시된 실시예와 유사하게 설계되지만, 서포트(4)가 도핑 되지 않고, 입자들로 형성된 반도체 물질들(1, 2)에 대한 인클로저의 역할만 한다.
본 발명에 따른 광원 및 본 발명에 따른 광원의 제조 방법의 다른 유리한 실시예들과 관련하여, 반복을 피하기 위해 일반적인 부분의 기재 및 수반되는 청구항이 참조된다.
마지막으로, 앞서 기술된 실시예들이 청구된 이점들을 설명하기 위해 제공되지만 이 실시예들에 제한되지는 않는다는 것이 특히 지적된다.

Claims (45)

  1. 발광 유도를 위해 두 개의 적절한 반도체 물질(1, 2)의 배열에 의해 형성된 적어도 하나의 p-n 접합(3)을 갖고,
    상기 반도체 물질들(1, 2) 중 적어도 하나는 입자들의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 광원.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입자들은 결정들, 입자들 및/또는 미립자들의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 광원.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자들은 다각형 원소들 또는 부드러운 표면이나 균열된 표면을 갖는 원소들인 것을 특징으로 하는 광원.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 물질들(1, 2) 중 하나는 탄소인 것을 특징으로 하는 광원.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탄소는 나노튜브 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 광원.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들은 다수의 p-n 접 합(3)을 형성하기 위해 먼지, 분말, 과립 또는 부유물의 형태로 함께 혼합되는 것을 특징으로 하는 광원.
  7. 제6항에 있어서, 상기 부유물은 본질적으로 완전히 증발하는 용매로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 광원.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 이미 p-n 접합(3)을 갖는 입자들이 사용되는 것을 특징으로 하는 광원.
  9. 제8항에 있어서, 이미 p-n 접합을 갖는 상기 입자들은 적어도 적절한 반도체 물질들(1, 2)을 갖는 영역에 코팅되는 것을 특징으로 하는 광원.
  10. 제9항에 있어서, 코팅이 기체 상태 및 용액으로부터의 증착에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 광원.
  11. 제8항에 있어서, 이미 p-n 접합(3)을 갖는 상기 입자들은 상기 적절한 반도체 물질들(1, 2)의 단층 구조 또는 다층으로부터 과립 또는 분말로 존재하는 것을 특징으로 하는 광원.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 먼지, 분말, 과립 또는 부 유물이 서포트(4)에 배열되는 것을 특징으로 하는 광원.
  13. 제12항에 있어서, 바인더 또는 접착층이 서포트(4)에 배열되는 것을 특징으로 하는 광원.
  14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 먼지, 분말, 과립 또는 부유물은 바인더와 혼합되는 것을 특징으로 하는 광원.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 바인더는 전기 전도성 물질인 것을 특징으로 하는 광원.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바인더는 전기 전도성 폴리머인 것을 특징으로 하는 광원.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 적절한 전기 접촉부들(5, 6)을 갖는 것을 특징으로 하는 광원.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전기 접촉부들(5, 6)은 서포트(4) 상에서 부착되거나 접착된 금속 박, 바람직하게는 금박(gold foil)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 전기 접촉부들(5, 6)은 서포트(4) 위로 인쇄된 금속 안료 페인트 또는 서포트(4) 위로 용액으로부터 융착된 금속이거나 증착된 금속에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 전기 비전도성 또는 약전도성 물질로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  21. 제12항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 우수한 열전도성 물질로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  22. 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 석영, 사파이어 또는 다이아몬드로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  23. 제12항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 튜브 형상으로 설계되고 상기 입자들은 상기 서포트(4)에 배열되며, 전기 접촉부들(5, 6)은 바람직하게 상기 서포트(4)의 단부들에 제공되는 것을 특징으로 하는 광원.
  24. 제12항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 단결정질로 설계되는 것을 특징으로 하는 광원.
  25. 제12항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 다결정질로 설계되는 것을 특징으로 하는 광원.
  26. 제12항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 p- 또는 n-도핑을 갖고 이에 따라 상기 반도체 물질들(1, 2) 중 하나를 형성하는 것을 특징으로 하는 광원.
  27. 제12항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 상기 입자들의 샌드위치 형상의 인클로저를 위해 두 소자로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  28. 제12항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들은 소결에 의해 서포트(4)에 부착되는 것을 특징으로 하는 광원.
  29. 제12항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서포트(4)는 딥 드로잉(deep drawing)에 의해 적절하게 형성되는 것을 특징으로 하는 광원.
  30. 제6항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 먼지, 분말, 과립 또는 부유물이 전도성 물질과 혼합되는 것을 특징으로 하는 광원.
  31. 제30항에 있어서, 상기 전도성 물질은 분말화되거나 액체 폴리머 물질, 그래파이트, 금속 과립이나 분말, 또는 금속 부유물인 것을 특징으로 하는 광원.
  32. 제6항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 광전도성 물질이 상기 먼지, 분말, 과립 또는 부유물과 혼합되는 것을 특징으로 하는 광원.
  33. 제32항에 있어서, 상기 광전도성 물질은 유리 입자들 또는 광전도성 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 물질들(1, 2)은 다른 발광 파장을 갖는 다른 입자 쌍들이 생성되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광원.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들은 소결에 의해 서로에 접하여 배열되는 것을 특징으로 하는 광원.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 열선 필라멘트 대신 백열 전구 또는 할로겐 전구에서 사용되는 것을 특징으로 하는 광원.
  37. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 형광등으로 설계되는 것을 특징으로 하는 광원.
  38. 발광 유도를 위해 두 개의 적절한 반도체 물질(1, 2)의 배열에 의해 형성된 적어도 하나의 p-n 접합(3)을 갖는 광원, 특히 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 따른 광원의 제조 방법에 있어서,
    상기 반도체 물질들(1, 2) 중 적어도 하나는 입자들의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 광원의 제조 방법.
  39. 제38항에 있어서, 다수의 p-n 접합(3)의 형성을 위한 상기 입자들이 먼지, 분말, 과립 또는 부유물의 형태로 함께 혼합되는 것을 특징으로 하는 광원의 제조 방법.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서, 이미 p-n 접합(3)을 갖는 입자들이 사용되는 것을 특징으로 하는 광원의 제조 방법.
  41. 제40항에 있어서, 이미 p-n 접합(3)을 갖는 상기 입자들이 적어도 적절한 반도체 물질들(1, 2)을 갖는 영역에서 코팅에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 광원의 제조 방법.
  42. 제40항에 있어서, 이미 p-n 접합(3)을 갖는 상기 입자들이 적절한 반도체 물질들(1, 2)의 단층 구조 또는 다층으로부터 과립 또는 분말로 제조되는 것을 특징으로 하는 광원의 제조 방법.
  43. 제39항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 먼지, 분말, 과립 또는 부유물이 서포트(4)에 배열되는 것을 특징으로 하는 광원의 제조 방법.
  44. 제38항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 반도체 물질들(1, 2)은 다른 발광 파장을 갖는 다른 입자 쌍이 생성되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광원의 제조 방법.
  45. 제38항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들은 소결에 의해 서로에 접하여 배열되는 것을 특징으로 하는 광원의 제조 방법.
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