KR20100039387A - 상향변환 발광 매체를 포함하는 광 전자 장치 - Google Patents
상향변환 발광 매체를 포함하는 광 전자 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100039387A KR20100039387A KR1020107002409A KR20107002409A KR20100039387A KR 20100039387 A KR20100039387 A KR 20100039387A KR 1020107002409 A KR1020107002409 A KR 1020107002409A KR 20107002409 A KR20107002409 A KR 20107002409A KR 20100039387 A KR20100039387 A KR 20100039387A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- microelectronic device
- light emitting
- heat
- light
- upconversion
- Prior art date
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title abstract description 27
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 claims abstract description 193
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 164
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 17
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 16
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 10
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 9
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 230000031070 response to heat Effects 0.000 claims description 5
- HICARRDFVOAELS-UHFFFAOYSA-N O(Cl)Cl.[Y] Chemical compound O(Cl)Cl.[Y] HICARRDFVOAELS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 4
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HYLHLPMZEWLMGR-UHFFFAOYSA-N chloro hypochlorite ytterbium Chemical compound O(Cl)Cl.[Yb] HYLHLPMZEWLMGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GFKJCVBFQRKZCJ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);yttrium(3+);trisulfide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[S-2].[S-2].[S-2].[Y+3].[Y+3].[Y+3].[Y+3] GFKJCVBFQRKZCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940105963 yttrium fluoride Drugs 0.000 claims description 3
- RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K yttrium(iii) fluoride Chemical compound F[Y](F)F RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 claims 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 claims 2
- CHBIYWIUHAZZNR-UHFFFAOYSA-N [Y].FOF Chemical compound [Y].FOF CHBIYWIUHAZZNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 claims 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 26
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 20
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017768 LaF 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- -1 rare earth ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001652 electrophoretic deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/644—Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7767—Chalcogenides
- C09K11/7769—Oxides
- C09K11/7771—Oxysulfides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
- H01L33/60—Reflective elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
열을 발생하는 요소를 발생 또는 포함하여 작동하는 마이크로전자 장치는 그러한 열보다 더 짧은 파장을 가지는 빛 방출로 열을 변환하는 열 변환매체를 구성하는 장치이며, 그렇게 함으로써 장치를 냉각시키고 빛 방출에 의한 기대하지 않았던 열을 소멸시킨다. 열 변환 매체는 상향변환 발광 물질, 예를 들어 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 또는 형광체 성분을 포함할 수 있다. 그러한 열 변환 매체의 작동은 마이크로전자 장치, 효과적인 방식으로 수행되며 그들의 작동으로 과열되는 작용을 저하시키는 LED나 레이저 다이오드 등과 같은 장치들의 수명을 연장할 수 있도록 하는 광학적 장치 등에 대하여 온도 관리를 할 수 있다.
Description
본 발명은 광학적 장치, 및 상향변환 매체의 사용에 의한 향상된 성능을 발휘하기 위한 장치의 작동 및/또는 온도 관리를 위한 방법과 배치에 관한 것이다.
열 발생은 과열이 장치의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 마이크로전자 구성요소와 회로를 손상시킬 수 있기 때문에, 전자 장치에 있어서 끊임없이 제기되는 문제이다. 방열판, 팬, 냉각 매체, 그리고 장치 또는 회로의 작동이 보장된 다른 열 전환 수단에 의존한 집적 회로와 마이크로전자 장치에서 열을 소멸시키는 방법에 대한 현재의 연구 단계는 필요한 한도 내에서 유지되고 있다.
광학적 장치는 일반적으로 전자 장치에서와 같은 목적으로 온도 관리를 하고 있으며, 전도, 복사, 대류 그리고/또는 직접적인 기계적 냉각을 통하여 열을 소멸시키는 방법을 활용할 수 있다.
광학적 장치는 1차 방사선 투입분을 더 높은 진동수를 가지는 방사선으로 변환하여 방출하는 상향변환 발광 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 장치(optoelectronic photodetector devices), 평면 광도파 앰프(planar waveguide amplifiers), 형광 공명 에너지 변환(flourescent resonance energy trasfer; FRET)장치 등과 같은 방법이 포함된다.
광전자 장치의 온도 관리를 하는 것은 열관련 저하 및 그러한 장치의 손상을 피할 수 있을 뿐만 아니라, 온도 관리 기술을 적용시킴으로써 장치의 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 장치(microelectronic device), 예를 들어 발광 다이오드(LEDs)와 같은 광전자 장치, 그리고 성능의 향상을 얻기 위한 장치의 작동 및/또는 온도 관리의 방법 및 배치에 관한 것이다.
하나의 광범위한 관점에서 본 발명은 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 마이크로전자 장치에 있어서, 그 안에 열을 더 짧은 파장을 가지는 빛 방출로 변환하는 방출 변환 물질을 함유한 열 변환 매체을 포함하는 마이크로전자 장치에 관한 것이다.
또 다른 광범위한 관점에서, 본 발명은 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 마이크로전자 장치에 있어서, 열을 소멸시키는데 효과적인 빛 방출로 열을 변환하는 열변환 매체를 포함하는 마이크로전자 장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 마이크로전자 장치에 있어서, 그 안에 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 장치의 활성영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 물질을 포함하는 마이크로전자 장치에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 관점은 마이크로전자 장치는 상기 마이크로전자 장치의 작동시 열을 발생하는 열발생 구조, 및 열에 노출시 상기 열을 빛으로 변환시켜, 그러한 빛에 의하여 상기 열을 소멸시키고 상기 장치를 냉각시키는, 상향변환 발광 물질을 포함하는 마이크로전자 장치에 관한 것이다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 상기 마이크로전자 장치를 작동하여 열을 발생하는 마이크로전자 장치 및 장치의 열 에너지를 감소 및/또는 그러한 열을 상향변환 물질에 노출시 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하도록 배치된 상향변환 물질에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 관점에서 상향변환된 빛을 생성하기 위하여 열에너지에 반응하는 제 1 상향변환 물질 및 열 에너지, 상향변환된 빛 및/또는 상기 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래의 에너지에 반응하여 상향변환하는 빛을 생성하는 제 2 상향변환 물질을 함유하는, 다수의 상향변환 물질을 포함하는 마이크로전자 장치에 관한 것이다.
또 다른 관점에서 본 발명은 상향변호나 물질 및 하향변환 물질을 포함하되,각각 장치 안에서 에너지 상호 작용을 하도록 배치된 마이크로전자 장치에 관한 것이다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 상기 마이크로전자 장치에 대하여 미리 예정된 빛 방출 스펙트럼을 생성하기 위한 상기 마이크로전자 장치의 빛 방출 영역에 의하여 방출된 에너지에 반응하는 다수의 상향 변환 및/또는 하향변환 요소를 포함하는 마이크로전자 장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 안티-스톡스(anti-Stocks) 및 스톡스(Stocks) 형광체를 포함한 혼합물에 관한 것이다.
하나의 광범위한 방법의 관점에서, 본 발명은 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 물질을 통합 사용하는 것을 포함한, 마이크로전자 장치의 온도를 관리하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 열에 노출시 열을 빛 방출로 변환하켜 이러한 빛 방출에 의하여 열을 소멸시키고 장치를 냉각시키는 상향변환 발광 물질로 열을 흡수하는 것을 포함하는, 작동시 열을 발생하는 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
다른 방법 관점에서 본 발명은 상향변환하는 물질과 상호작용에 의해서 상기 마이크로전자 장치의 열 에너지를 감소하는 단계 및/또는 상향변환하는 물질을 상기 마이크로전자 장치에 의해 발생된 열에 노출시, 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하는 단계을 포함하는 상기 마이크로전자 장치의 작동시 열을 발생하는 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 방법 관점에서 본 발명은 상향변환된 빛을 생성하기 위하여 열 에너지에 반응하는 제 1 상향변환 물질 및 열 에너지, 제 1의 상향변환 물질 유래 상향변환된 빛, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환 빛을 생성하는 제 2 상향변환 물질로 구성된 다수의 상향변환 물질을 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점에서 열 에너지, 제 1 상향변환 물질 유래 상향변환된 빛, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 물질을 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
다른 관점에서 본 발명은 각각 상기 마이크로전자 장치에서 에너지 상호 작용을 하는 상향변환 물질과 하향변환 물질을 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에서 본 발명은 상기 마이크로 전자 장치에 대하여 미리 예정된 빛 방출 스펙트럼을 생성하도록 상기 마이크로 전자 장치의 빛 방출 영역에서 방출되는 에너지와 반응하는 다수의 상향변환 및/또는 하향변환 요소를 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 장치를 제작하는 방법에 관한 것이다.
다른 관점에서 본 발명의 특성과 구현은 전적으로 뒤따르는 개시와 덧붙여진 청구항으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 상향변환 발광 매체가 폐열 에너지를 빛으로 방출하기 위하여 사용되어지며 그것에 의하여 마이크로전자 장치의 작동으로 발생하는 열을 소멸시키는 마이크로전자 장치의 구조 및 배치에 대하여 광범위하게 연구한다는 점에서 높이 평가될 수 있을 것이다.
도 1은 발광 다이오드와 발광 다이오드로부터 나온 1차 방사선을 받기위해 배열된 하향변환 발광 매체를 포함하며, 발광 다이오드 지지대의 측면에 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 필름을 포함하는 광전자 빛 방출 조립체 일부분의 입면도(elevation view)이다.
도 2는 제 1 하향변환 발광 물질, 제 2 하향변환 발광 물질 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 필름을 포함하는 발명의 또 다른 구현에 따른 광전자 빛 방출 조립체 단면의 입면도이다.
도 3은 발명의 또 다른 구현에 따른 광전자 장치 일부분의 입면도이다.
도 4는 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체의 비연속적 필름 영역위에 증착된 1차 하향변환 형광체로 구성된 형광체 입자 합성물의 투시도이다.
도 5는 기판위의 안티-스톡스(anti-Stocks) 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-Stocks) 형광체 막을 가지는 기판 위에 구성요소 LED가 있는 LED 모듈의 예시도를 나타낸 것이다.
도 7은 LED와 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 층이 기판위에 배치된 LED/안티-스톡스(anti-Stokes)형광체 조립체이다.
도 2는 제 1 하향변환 발광 물질, 제 2 하향변환 발광 물질 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 필름을 포함하는 발명의 또 다른 구현에 따른 광전자 빛 방출 조립체 단면의 입면도이다.
도 3은 발명의 또 다른 구현에 따른 광전자 장치 일부분의 입면도이다.
도 4는 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체의 비연속적 필름 영역위에 증착된 1차 하향변환 형광체로 구성된 형광체 입자 합성물의 투시도이다.
도 5는 기판위의 안티-스톡스(anti-Stocks) 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-Stocks) 형광체 막을 가지는 기판 위에 구성요소 LED가 있는 LED 모듈의 예시도를 나타낸 것이다.
도 7은 LED와 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 층이 기판위에 배치된 LED/안티-스톡스(anti-Stokes)형광체 조립체이다.
본 발명은 마이크로전자 장치 예를 들어 발광 다이오드(LEDs)를 포함한 광전자 장치, 그리고 향상된 성능을 얻기 위한 장치의 온도 관리의 방법 및 배치에 관련된 것이다.
본 발명에서 발광(빛 방출)물질과 관련하여 사용된 용어"anti-Stokes"는 물질의 발광 방출이 흡수된 입사 광자 에너지보다 더 낮은 광자 에너지를 갖는다는 Stoke의 두번째 법칙에 따르지 않는 물질을 나타낸다. 이와는 반대로, Stokes 물질은 그 법칙을 따르고, 입사 방사선을 흡수하고 반응하여 더 낮은 에너지와 더 긴 파장의 발광을 방출할 때, 스톡스 전이(Stokes shift)라고 불리우는 현상을 나타낸다.
일예로서, 형광체와 같은 안티-스톡스(anti-Stocks)물질은 1500-1610nm 파장 범위의 방사선에 민감하고, 950-1075nm 파장 범위의 빛을 방출할 것이다. 에르븀(Er3+), 이르븀 (Yb3+) 또는 툴륨 (Tm+3)와 같이 3가로 이온화 된 희토류 이온이 도핑된 물질을 포함하여, 많은 물질들이 알려졌다. 그 중 한가지는 ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF-PbF2에 도핑되어진 Tm+3이다. 다른 적합한 물질은 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 장치에 있어서, 열 보다 더 짧은 파장을 가지는 빛의 방출로 열을 변환하는 열 변환 매체를 포함하는 마이크로전자 장치에 관한 것이다. 이러한 절차에 의하여, 상기 마이크로전자 장치의 복사 냉각에 의하여 열이 소멸되는 열변환 매체가 결여된 상응하는 마이크로전자 장치에 비하여, 상기 마이크로전자 장치가 훨씬 더 잘 냉각된다.
일 구현예에서, 본 발명은 마이크로전자 장치의 작동에 의하여 열을 발생하는 열 발생 구조 및 열에 노출시 열을 빛 방출로 반응하여 변환시켜 장치를 냉각시키고 더 높은 진동수를 가지는 빛에 의하여 열을 소멸시키는 상향변환 발광 물질을 포함하는 마이크로전자 장치를 연구한 것이다.
또 다른 구현에 있어서 본 발명은 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성요소를 포함하는 마이크로전자 장치에 있어서, 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 물질을 포함하는 마이크로전자 장치를 연구한 것이다. 어떠한 구현에 있어서, 상기 마이크로전자 장치는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드와 같은 광전자 장치이고, 상향변환 물질은 열 에너지를 감소 및/또는 가시광선의 빛을 생성할 수 있다.
다른 구현에 있어서, 상기 마이크로전자 장치는 다수의 상향변환하는 물질, 상향변환된 빛을 생성하기 위하여 열에너지에 반응하는 제 1 상향변환 물질 및 열에너지, 제1 상향변환 빛 유래 상향변환된 빛 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환하는 빛을 생성하는 제 2 상향변환 물질을 포함할 수 있다. 또 다른 구현에 있어서, 제2 상향변환 물질은 하향변환하는 물질로부터 생성된 에너지에 반응할 수 있다.
다른 관점에 있어서, 본 발명은 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체와 같은 상향변환 물질과 스톡스(Stokes) 형광체와 같은 하향변환 물질을 포함하는 마이크로전자 장치에 관한 것이다. 어떤 구현에 있어서, 하향변환 에너지는 열에너지를 가시광선으로 상향변환하고, 하향변환 형광체는 하향변환된 빛을 생성하는 마이크로전자 장치의 활성영역 유래 에너지에 반응한다.
어떤 다른 구현에 있어서, 상향변환된 빛과 하향변환된 빛은 둘다 가시 광선의 영역에 있고, 그 변환 물질은 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체와 일반적인 스톡스(Stokes) 형광체로 구성된 합성물의 형태로 제공되어 진다.
더 나아간 구현에 있어서, 마이크로전자 장치는 상기 마이크로전자 장치에 대해 특정한 빛을 생성하는 상기 마이크로전자 장치의 빛 방출 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, 빛 출력에 의해 열을 소멸시키고 장치를 냉각시키는 상향변환 발광 물질로 열을 흡수하는 것을 포함하는, 작동시 열을 발생시키는 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.
다양한 특정 구현에서의 본 발명은 광전자 장치의 효과적인 냉각을 위하여, 가시광선으로 열을 변환하기 위한 상향변환 발광 매체를 이용한다.
더 구체적으로, 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 광전자 장치의 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 물질, 가시광선 광자와 결합하여 하나의 적외선 광자를 흡수하는 안티 스톡스(anti-Stokes)의 행동을 나타내는 다른 물질뿐만 아니라, 단일 가시광선 방사 광자의 방출과 같은 방사선을 상향변환할 수 있는 물질을 포함한다. 이러한 행동은 들뜬 방사선의 짧은 파장에 의하여 긴 파장을 가지는 발광체가 생성되어지는 것에 응하여, Stoke의 규칙을 따르는 종래의 형광체의 반응과 대조된다.
다양한 구현에서의 본 발명은 열(예를 들어, 광자 그리고/또는 음향 양음자 열에너지)에 의해 들뜬 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체가 빛 방출을 하는 것을 응용하여, 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체가 광전자 장치에 발생된 열을 빛 출력으로 변환를 하는데 있어서 유용하게 이용될 수 있다는 것을 발견한 것에 기초한다.
하나의 구현에서 본 발명에 따르는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체는 광전자 장치 조립체로부터 예를 들어 직접적인 전도 및/또는 방사 열변환에 의한 빛 출력을 받고, 빛 방출로 열 에너지의 변환를 하는 효과를 위하여 배치된다.
그러한 배치에 의하여, 광전자 장치 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 장치안에서의 광자신호 발생기, 장치의 작동에 의해 발생된 열을 제거하여 소멸시키는 매체 또는 장치의 과열 감지 신호 표시기로서가 아니라면, 그러한 빛 에너지의 보완은 광전자 장치의 배출량을 늘리는데 이용될 수 있다.
그와 같은 방식으로 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 매체는 광전자 장치의 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 장치 조립은 간단하다. 더욱이, 전자 장치 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 장치 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 산화이트륨(yttrium oxide), 불화이트륨(yttrium fluoride), 이트륨 옥시플루오라이드(yttrium osyfluoride), 이트륨 옥시클로라이드(yttrium oxychloride), 이트륨 옥시황화합물(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 물질은 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 장치 조립체의 어떤 표면에 코팅하는 혼합물로서 적용되거나, 층으로 사용될 수 있다. 그러한 형광체는 또한 마이크로전자 장치 조립체안에 독립되거나(free-standing) 지지되어지는 형광체 층을 형성하기 위한 지지 또는 보강 물질이나 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 장치 또는 그것의 하나 이상의 활성부분이 존재하는 형광체가 없이, 일부, 또는 모두와 상호 작용을 하기 위하여 변경될 수 있다. 결합 물질, 빛 분산기, 투과기 등은 원하는 스펙트럼의 출력을 생성하기 위한 형광체와 함께 이용될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시에서, 마이크로전자 장치에 있는 열 발생기는 LED, 예를 들어 질화갈륨(GaN) 혹은 다른 III-V족 질화물(nitride)이 조립된 LED, 또는 마이크로전자 장치가 작동하는 동안 원하지 않은 열이 발생하거나 수동적으로 축적되는 다른 물질로 형성된 요소나 구조를 포함할 수 있다.
그러므로 본 발명은 마이크로전자 장치의 작동으로 열을 발생하는 상기 마이크로전자 장치 및 상기 마이크로전자 장치의 열 에너지를 감소하기 위하여 및/또는 상향변환 물질이 열에 노출시, 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하기 위하여 배치된 상향변환 물질에 관하여 연구한 것이다. 마이크로전자 장치는 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 또는 다른 적합한 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 마이크로전자 장치는 상향변환된 빛을 생성하기 위해 열적 에너지에 반응하는 제 1 상향변환물질, 및 열, 제 1 상향변환 물질이나 다른 소스로부터 상향변환된 빛, 및/또는 마이크로 전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환 빛을 생성하는 제 2 상향변환물질을 함유한, 다수의 상향변환물질을 포함하여 제작된다.
또한, 마이크로전자 장치는 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 장치일 수 있고, 그 안에 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 장치의 활성영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 물질을 포함하는 장치이다.
좀더 일반적으로, 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성 요소를 포함하는 장치일 수 있고, 그 안에 열을 소멸시키기에 효과적인 빛 방출로 열을 변환하는 열 변환 매체를 포함하는 마이크로전자 장치이다.
그러한 장치는 두번째 상향변환 물질이 하향 변환 물질에 의해 생성된 에너지에 반응하는 하향변환 물질을 더 함유할 수 있다.
또 다른 형태로서, 마이크로전자 장치는 각각 장치에서 에너지 상호 작용을 하도록 배열된 상향변환 물질 및 하향변환 물질을 함유하여 제조될 수 있다. 하나의 특정한 배치에 있어서, 상향변환물질은 하향변환 물질에 의하여 생성된 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성한다. 상기 상향변환 물질은 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 혹은 다른 적합한 상향변환 물질을 포함할 수 있고, 상기 하향변환 물질은 스톡스(Stokes) 형광체 혹은 적합한 성질을 가지는 다른 하향변환물질을 포함할 수 있다.
그러한 마이크로전자 장치는 상기 장치의 작동으로 발생된 하향변환 에너지가 열에너지를 빛 에너지로 상향변환하도록 구성되어 질 수 있다. 또 다른 변형으로, 상기 하향변환물질은 마이크로전자 장치의 활성 영역으로부터 방출된 에너지에 반응하고 하향변환된 빛을 생성하도록 배치될 수 있다. 추가된 변형으로, 마이크로전자 장치는 적합한 물질을 선택하여, 마이크로전자 장치의 작동으로 가시 광선 영역의 상향변환된 빛 및 하향변환된 빛이 발생되도록 구성되어 질 수 있다. 또 다른 변형으로, 상향변환 물질(예를 들어 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체)은 마이크로전자 장치의 활성영역 유래 에너지 및 상향변환된 빛을 생성하는 열 에너지에 반응하도록 배치될 수 있다.
다른 구현예에서, 마이크로전자 장치는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 및 스톡스(Stokes) 형광체를 포함하는 합성물로 구성되어 질 수 있다.
또 다른 실시에서 본 발명의 마이크로전자 장치는 마이크로전자 장치에 대하여 미리 예정된 빛 출력 스펙트럼을 생성하는 마이크로전자 장치의 빛 방출 영역에 의하여 방출된 에너지에 반응하는 다수의 상향변환 및/또는 하향변한 요소를 포함할 수 있다.
그러므로 본 발명은 상향변환물질을 상호 작용을 이용하여 마이크로전자 장치의 열에너지를 감소시키는 단계 및/또는 상기 장치에 의해 발생된 열에 상기 상향변환 물질의 노출시, 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하는 단계를 포함하는, 장치의 작동시 열을 생성하는 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법을 실행할 수 있게 한다.
하나의 실시에 있어서, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법은 열, 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 물질을 그러한 장치 안에 통합 사용하는 것을 포함한다.
마이크로전자 장치의 온도 관리 방법은 상향변환된 빛을 생성하기 위해 열 에너지에 반응하는 제 1 상향변환물질, 및 열 에너지, 상향변환된 빛 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하는 상향변환 빛을 생성하는 제 2 상향변환 물질을 함유하는 다수의 상향변환물질을 통합 사용하는 것을 포함할 수 있다.
더욱이, 하향변환 물질은 하향변환 물질에 의해 생성되어진 에너지에 반응하 는 제 2 상향변환 물질과 함께 마이크로전자 장치 안에 통합 사용되어질 수 있다.
마이크로전자 장치의 온도 관리에 대한 또 다른 접근에 따르면, 각각 장치 안에서 에너지 상호 작용을 하도록 배치된 상향변환 물질 및 하향변환 물질 모두 장치 안에 통합 사용되어질 수 있다. 그러한 접근에서, 상기 상향변환 물질은 하향변환 물질에 의해 생성된 에너지에 반응하는 상향변환 된 빛을 생성할 수 있다. 상향변환 물질은 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 혹은 다른 적합한 물질 또는 매체를 포함할 수 있고, 하향변환 물질은 스톡스(Stokes) 형광체 혹은 적합한 하향변환 성질을 가지는 대체가능한 물질을 포함할 수 있다.
그러한 마이크로전자 장치의 온도 및/또는 작동 관리는 열에너지가 빛 에너지로 상향변환되는 장치의 작동으로 생성된 하향변환된 에너지를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 혹은 추가로 하향변환 물질은 하향변환된 빛을 생성하기 위하여, 상기 마이크로전자 장치의 활성 영역으로부터 방출된 에너지에 반응할 수 있고, 특정한 구현에서, 가시광선 스펙트럼에서 생성된 상황변환 및 하향변환된 빛은상기 마이크로전자 장치의 작동으로 생성될 수 있다.
본 발명은 하나의 구현에서 마이크로전자에 대해 미리 예정된 빛 출력 스펙트럼을 생성하기 위한 마이크로전자 장치의 발광 영역에 의해서 방출된 에너지에 반응하는 다수의 상향변환 및/또는 하향변환 요소를 상기 마이크로전자 장치에 통합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 장치의 제조 방법에 대해 추가적으로 연구한다.
본 발명의 마이크로전자 장치는 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 받도록 배치된 하향변환 발광 매체 20을 포함한 광전자 빛 방출 조립체 10의 일부분의 입면도이고, 여기서 광전자 빛 방출 조립체는 발광 다이오드 지지체 22의 옆 표면에 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름 24를 포함한다. 이 조립체 안의 하향변환 발광 매체 20은 LED 12 위에 놓인 덮개 18의 안쪽 표면위에 필름으로서 구성되어 진다.
그림에 나타난 LED 조립체는 조립체의 출력 방향을 바꾸어 반사하게 할 수 있으며, LED 지지체 22는 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광 물질에 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 22에 의하여 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름 24로 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 발광 매체, 두번째 하향변환 발광 매체 및 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름을 포함하고, 발명의 또 다른 구현에 따르는 광전자 빛 방출 조립체 30의 단면에 대한 입면도(elevation view)이다.
광전자 빛 방출 조립체 30은 조립체의 내부면적 43을 부분적으로 에워싸고 있는 공간을 그 안에 정의하고 있는 본체 46을 포함한다. 반사면 36을 가지고 있는 본체인 46은 발광 다이오드 32가 그 위에 위치하고 전기적으로 접촉되는 마운팅 포스트(mounting post) 31을 포함한다. 하향변환 발광 매체 33은 발광 다이오드 32 에 놓여있고 발광 다이오드 32로부터 나온 1차 방사선을 받도록 배치된다. 두번째 하향변환 발광 매체 34는 LED 32와 하향변환 발광물질 33으로부터 나온 빛을 받도록 조립체 안에 배치된다.
이 구현에서 제 2 하향변환 발광 물질 34는 내부체 43을 둘러싼 본체 46과 짝지어 놓여진 투과렌즈 35의 윗면에 코팅체로서 제공되어진다. 또한, 그러한 제 2 하향변환 발광 물질은 프리-스탠딩 필름(free-standing film), 예를 들어 적합한 매트릭스 물질로 강화되어지거나 그렇지 않으면 광전자 발광 조립체안에 다른 구조체로 지지된 필름으로 제공되어 질 수 있다.
안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름 37은 발광 다이오드를 올리는 기둥인 31의 옆면에 위치한다. 반사면 36은 그 위에 반사 돌출부 38과 같은 형태를 포함하는데, 이는 1차 방출의 일부를 32에서 37로 반사하는 역할을 하여 냉각 과정을 가능하게 한다. 그러므로 이 구성은 마이크로전자 장치 내부의 또는 장치로부터 나온 열을 제거하는 데 이용되는 열 변환 요소로 구성되는 LED 마운팅 포스트 31의 적어도 한 부분에 코팅되거나 부착된 상향변환 발광 물질을 제공한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현에 따른 광전자 장치의 일부분의 입면도이다. 이 장치에서, 발광 다이오드 50은 뒷쪽면 54에서 지지하는/전기적인 전도체 52로 지지되어 지고, 두번째 전기적 전도체 56은 그림에서 보이는 것처럼 LED의 방출면 60과 접촉을 할 수 있도록 배치된다.
LED 50은 LED로 받는 관계에 배치된 하향변환 발광 매체 필름 64에 영향을 주고 장치로부터 빛을 투과하는 빛 투과막 66의 외부면에 형성되어지는 1차 방사를 방출한다.
이러한 구현예에 있어서, 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체의 경계 필름(Circumscribing film) 62는 LED 50의 옆면에 형성되어서, LED몸체에서 생성되는 옆면이 62로 전도되고 그러한 안티-스톡스(anti-Stokes) 형광체 필름으로부터 방출되는 빛으로 변환 될수 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 받도록 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 84에 대해 그 위에 증착된 1차 하향변환 형광체 82로 구성되어진 합성 형광 입자 80의 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 모듈100은 안티-스톡스(anti-Stokes)형광체 물질의 층 106 너머(beyond)(그림에서는 위(above)), 외부로(outwardly) (그림에서는 위쪽으로(upwardly)) 확장된 LED 104가 그 위에 있는 기판 102를 포함한다.
그림 6은 안티-스톡스(anti-Stokes)형광체의 층 116을 가지는 기판 112 위에 구성요소 LED 114를 가지고 있는 LED 모듈 110에 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 124와 안티-스톡스(anti-Stokes)형광체 126이 기판 122위에 배치된 LED/안티-스톡스(anti-Stokes)형광 조립체 120이다. 상기 조립체는 외부의 반사체 128, 렌즈(lenz) 및 여과기(filter) 혹은 산광기(diffucer) 130을 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 장치의 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 발광 매체가 폐열 에너지를 빛으로 방출하기 위하여 사용되어지며 그것에 의하여 마이크로전자 장치의 작동으로 발생하는 열을 소멸시키는 마이크로전자 장치의 구조 및 배치에 대하여 광범위하게 연구한다는 점에서 높이 평가될 수 있을 것이다.
본 발명이 광전자 장치의 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 장치일 뿐만 아니라, 비광학적 장치, 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 발광 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 발광 매체
34 두번째 하향변환 발광 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 발광 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 물질의 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
12 발광 다이오드
18 덮개
20 하향변환 발광 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 발광 매체
34 두번째 하향변환 발광 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 발광 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 물질의 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)
- 마이크로 전자 장치의 작동시 열을 발생하는 열 발생 구조(heat-generating structure), 및 열에 노출시 상기 열을 빛으로 변환시켜, 이러한 빛에 의해 상기 열을 소멸시키고 상기 장치를 냉각시키는 상향변환 발광 물질(upconvertin luminophoric material)을 포함하는 마이크로전자 장치(microelectronic device).
- 제1항에 있어서, 상기 상향변환 발광 물질은 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 상향변환 발광 물질은 화학식 L:M의 물질을 포함하되, 상기 L은 산화이트륨(yttrium oxide), 불화이트륨(yttrium fluoride), 이트륨 옥시플루오라이드(yttrium osyfluoride), 이트륨 옥시클로라이드(yttrium oxychloride), 이트륨 옥시황화합물(yttrium oxysulfide) 또는 이테르븀 옥시클로라이드(ytterbium oxychloride)이고, 상기 M은 이테르븀(ytterbium), 에르븀(erbium) 및 툴륨(thulium)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 상향변환 발광 물질은 Y2O2S:Yb,Tm; La2O2S:Er,Yb,; Y2O2S:Er,Yb; YF3:Er,Yb; Y2O3-YOF:Er,Yb; YOCl:Er,Yb; 및 YbOCl:Er으로 구성된 군에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 상향변환 발광 물질은 전도성 열 전환에 의한 열 발생구조로부터 열 투입(input)을 받도록 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상향변환 발광 물질은 방사성 열 전환에 의한 열 발생구조로부터 열 투입(input)을 받도록 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제1항에 있어서, 열 발생기는 발광 다이오드(diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제7항에 있어서, 발광 다이오드는 III-V 질화물(nitride)로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제8항에 있어서, 발광 다이오드에서 1차 방사(radiation)를 받고, 반응하여 빛 출력(output)을 방출하도록 배치된 하향변환 발광 물질(down-converting luminophoric material)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제9항에 있어서, 열 발생 구조는 하향변환 발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제1항에 있어서, 광학전자 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제1항에 있어서, 열 발생 구조는 LED 다이(LED die)와 하향변환 발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 상향변환 발광 물질은 상기 장치의 적어도 일 부분에 코팅된 물질을 함유하는 층에 존재하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제1항에 있어서, 상향변환 발광 물질은 상기 열발생기의 적어로 일 부분에 코팅된 물질을 함유하는 층에 존재하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 열에 노출시 상기 장치의 열에너지를 감소시키고, 및/또는 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하도록 배치된 상향변환 물질 및 마이크로전자 장치 작동시 열을 발생하는 마이크로전자 장치
- 제15항에 있어서, 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제15항에 있어서, 상향변환된 빛을 생성하기 위하여 열에너지에 반응하는 제 1 상향변환 물질, 및 열에너지, 상기 상향변환된 빛 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환하는 빛을 생성하는 제 2 상향변환 물질을 함유하는 다수의 상향변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제18항에 있어서, 하향변환 물질을 더 포함하되, 상기 제 2 상향변환 물질이 상기 하향변환 물질에 의해서 생성된 에너지에 반응하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 상향변환 물질과 하향변환 물질을 함유하되, 각각은 마이크로전자 장치와 또는 상기 장치 내부에서 에너지 상호 작용을 하도록 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 상향변환 물질은 상기 하향변환 물질에 의해서 생성된 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제19항에 있어서, 상향변환 물질은 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체를 포함하고, 하향변환 물질은 스톡스(Stocks) 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제19항에 있어서, 장치의 작동시 발생된 하향변환 에너지는 열 에너지를 빛 에너지로 상향변환하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 하향변환 물질은 마이크로전자 장치의 활성 영역으로부터 방출된 에너지에 반응하여 하향변환된 빛을 생성하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제20항에 있어서, 상향변환 및 하향변환된 가시광선 스펙트렘의 빛은 마이크로전자 장치의 작동에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 마이크로 전자 장치에 대하여 미리 예정된 빛 방출 스펙트럼을 생성하도록 상기 마이크로 전자 장치의 빛 방출 영역에서 방출되는 에너지와 반응하는 다수의 상향변환 및/또는 하향변환 요소를 함유하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 안티-스톡스(anti-Stocks) 및 스톡스(Stocks) 형광체를 포함하는 합성 물질.
- 제26항에 있어서, 상기 안티-스톡스(anti-Stocks) 및 스톡스(Stocks) 형광체는 각각 미립자 형태인 것을 특징으로 하는 합성 물질.
- 제27항에 있어서, 상기 미립자 형태 안티-스톡스(anti-Stocks) 및 스톡스(Stocks) 형광체는 코팅 조성으로서, 필름-형성 캐리어(film-forming carrier)에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 합성 물질.
- 열에 노출되어 열을 빛 출력으로 변환하는 상향변환 발광 물질로 열을 흡수시켜, 이러한 빛 출력에 의해 상기 열을 소멸시키고 상기 장치를 냉각시키는 것을포함하는, 작동시 열을 발생하는 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법 방법.
- 제29항에 있어서, 상기 상향변환 발광 물질은 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제29항에 있어서, 상향변환 발광 물질은 화학식 L:M의 물질을 포함하되, 상기 L은 산화이트륨(yttrium oxide), 불화이트륨(yttrium fluoride), 이트륨 옥시플루오라이드(yttrium osyfluoride), 이트륨 옥시클로라이드(yttrium oxychloride), 이트륨 옥시황화합물(yttrium oxysulfide) 또는 이테르븀 옥시클로라이드(ytterbium oxychloride)이고, 상기 M은 이테르븀(ytterbium), 에르븀(erbium) 및 툴륨(thulium)으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제29항에 있어서, 상기 상향변환 발광 물질은 Y2O2S:Yb,Tm; La2O2S:Er,Yb,; Y2O2S:Er,Yb; YF3:Er,Yb; Y2O3-YOF:Er,Yb; YOCl:Er,Yb; 및 YbOCl:Er으로 구성된 군에서 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제29항에 있어서, 상기 상향변환 발광 물질은 전도성 열 전달 또는 복사성 열 전달에 의해 마이크로전자 장치의 열발생 구조로부터 열 투입을 받도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제29항에 있어서, 상기 마이크로전자 장치는 발광 다이오드에서 방출된 제 1 방사(radiation)를 받고, 빛 출력을 반응하여 방출하도록 배치된 하향변환 발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제34항에 있어서, 상기 열은 상기 하향변환 발광 물질에서 발생하는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 상향변환 물질과 그 상호작용에 의해 마이크로전자 장치의 열 에너지를 감소시키는 단계 및/또는 장치에 의해 발생된 열에 상기 상향변환 물질의 노출시, 가시광선 스펙트럼에서 빛을 생성하는 단계를 포함하는, 마이크로전자 장치의 작동시 열을 발생하는 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제36항에 있어서, 마이크로 전자 장치는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제36항에 있어서, 상향변환된 빛을 생성하기 위하여 열에너지에 반응하는 제 1 상향변환 물질, 및 열에너지, 상기 상향변환된 빛 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환하는 빛을 생성하는 제 2 상향변환 물질을 그 내부에 함유하는 다수의 상향변환 물질을 통합 사용하는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제38항에 있어서, 하향변환 물질을 추가로 통합 사용하는 것을 포함하되, 상기 제 2 상향변환 물질이 상기 하향변환 물질에 의해서 생성된 에너지에 반응하는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 그 내부에 상향변환 물질과 하향변환 물질을 통합 사용하는 것을 포함하되, 각각은 마이크로전자 장치에서 에너지 상호 작용을 하도록 배치된 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제40항에 있어서, 상기 상향변환 물질은 하향변환 물질에 의하여 생성되는 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제40항에 있어서, 상기 상향변환 물질은 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체를 포함하고, 하향변환 물질은 스톡스(Stocks) 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 제40항에 있어서, 가시광선 스펙트럼에서 상향변환 및 하향변환되어진 빛은 마이크로전자 장치의 작동에 의하여 발생되는 것을 특징으로 하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
- 마이크로 전자 장치에 대하여 미리 예정된 및 방출 스펙트럼을 생성하도록 상기 장치의 빛 방출 영역에서 방출되는 에너지와 반응하는 다수의 상향변환 및/또는 하향변환 요소를 상기 마이크로전자 장치에 통합 사용하는 것을 포함하는 마이크로전자 장치의 제작 방법.
- 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성요소를 포함하는 마이크로전자 장치에 있어서, 상기 열 복사보다 짧은 파장을 가지는 빛 방출로 상기 열을 변환하는 방출 변환 물질을 함유하는 열 변환 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45항에 있어서, 상기 빛 방출은 상기 마이크로전자 장치를 냉각시키기에 효과적인 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45항에 있어서, 상기 빛 방출은, 상기 열이 상기 마이크로 전자 장치의 방사성 및 전도성 냉각에 의하여 소멸되는 상기 열 변환 매체가 결여된 상응하는 마이크로 전자 장치에 비하여, 상기 마이크로전자 장치 냉각에 훨씬 더 효과가 있는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45항에 있어서, 전도 및 복사 중 적어도 하나에 의해 열이 상기 마이크로전자 장치 또는 그것의 구성요소로부터 상기 열 변환 매체로 전달되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45항에 있어서, 상기 열 변환 매체는 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체를 함유하는 다수의 형광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45항에 있어서, 가시 광원을 추가로 포함하되, 상기 방출 변환 물질은 상기 가시 광원에 의해 방출된 빛에 대한 반응과 상기 빛 방출을 포함하는 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45에 있어서, 상기 열 발생 요소는 하향변환 발광 물질과 발광 다이오드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45항에 있어서, 상기 열변환 매체는 상향변환된 빛을 생성하기 위하여 상기 빛에 반응하는 제 1 상향변환 물질, 및 상기 열, 상기 제 1 상향변환 물질에서 유래된 상기 상향변환된 빛 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 제 2 상향변환 물질을 함유하는 다수의 상향변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45항에 있어서, 상향변환 물질 및 하향변환 물질을 함유하되, 각각은 상기 마이크로 장치에서 에너지 상호작용을 하도록 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45항에 있어서, 상기 방출 변환 물질은 형광체로부터 유래된 에너지를 상향변환하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제45항에 있어서, 발광 다이오드 또는 형광체로부터 유래된 에너지를 하향변환하는 발광 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성요소를 포함하는 마이크로전자 장치에 있어서, 상기 열을 소멸시키는데 효과적인 빛 방출로 상기 열을 변환하는 열 변환 매체를 포함하는 마이크로전자 장치.
- 작동시 열을 발생하거나 열을 발생하는 구성요소를 포함하는 마이크로전자 장치에 있어서, 그 안에 열, 외부광원 및/또는 상기 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 물질을 포함하는 마이크로전자 장치.
- 제2항에 있어서, 열 발생 구조는 발광 다이오드로 구성되고, 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체는 발광 다이오드로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제58항에 있어서, 발광 다이오드는 질화갈륨(GaN) 발광 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제58항에 있어서, 발광 다이오드 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체는 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제58항에 있어서, 발광 다이오드 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체는 물리적으로 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제2항에 있어서, 열 발생 구조는 발광 다이오드를 포함하며, 발광 다이오드 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체는, 기판 위의 층 안에 있는 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체의 층 너머(beyond) 기판의 외부로 돌출된 발광 다이오드와 함께, 기판위에 있는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제2항에 있어서, 열 발생 구조는 발광 다이오드를 포함하며, 발광 다이오드 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체는, 기판 위의 층 안에 있는 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체의 층으로부터 물리적으로 분리된 LED를 포함한 발광 다이오드와 함께, 기판위에 있는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제2항에 있어서, 열 발생 구조는 다수의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제64항에 있어서, 다수의 발광 다이오드는 각각 같은 색을 방출하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제64항에 있어서, 다수의 발광 다이오드는 각각 흰색 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제64항에 있어서, 상기 다수의 발광 다이오드는 다른 색을 방출하는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제2항에 있어서, 반사기(reflector), 렌즈(lenz), 여과기(filter) 및 산광기(diffuser)로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 구성요소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제2항에 있어서, 발광 다이오드로부터 방출되는 직사 광선에 대한 반사 장치 및 렌즈를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제69항에 있어서, 발광 다이오드 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체는, 기판위의 층 안에 있는 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체 층 너머(beyond) 기판의 외부로 돌출된 발광 다이오드와 함께, 기판위에 있는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제70항에 있어서, 다수의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 제2항에 있어서, 열 발생 구조는 발광 다이오드를 포함하고, 발광 다이오드 및 안티-스톡스(anti-Stocks) 형광체는 유전체층(dielectric layer)에 의해서 서로 분리는 것을 특징으로 하는 마이크로전자 장치.
- 열 및 외부의 광원 및/또는 마이크로전자 장치의 활성 영역 유래 에너지에 반응하여 상향변환된 빛을 생성하는 상향변환 물질을 조합 사용하는 것을 포함하는, 마이크로전자 장치를 열적으로 관리하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11/832,785 | 2007-08-02 | ||
| US11/832,785 US8297061B2 (en) | 2007-08-02 | 2007-08-02 | Optoelectronic device with upconverting luminophoric medium |
| PCT/US2008/072042 WO2009018558A2 (en) | 2007-08-02 | 2008-08-02 | Optoelectronic device with upconverting luminophoric medium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100039387A true KR20100039387A (ko) | 2010-04-15 |
| KR101521312B1 KR101521312B1 (ko) | 2015-05-18 |
Family
ID=40305299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020107002409A KR101521312B1 (ko) | 2007-08-02 | 2008-08-02 | 상향변환 루미노포릭 매체를 포함하는 광 전자 디바이스 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8297061B2 (ko) |
| EP (1) | EP2176893B1 (ko) |
| JP (1) | JP5453262B2 (ko) |
| KR (1) | KR101521312B1 (ko) |
| CN (1) | CN101790800B (ko) |
| WO (1) | WO2009018558A2 (ko) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11355676B2 (en) | 2004-05-07 | 2022-06-07 | Bruce H. Baretz | Light emitting diode |
| US8089085B2 (en) * | 2009-02-26 | 2012-01-03 | Bridgelux, Inc. | Heat sink base for LEDS |
| DE102009029776B3 (de) * | 2009-06-18 | 2010-12-02 | Carl Zeiss Smt Ag | Optisches Element |
| US8426871B2 (en) * | 2009-06-19 | 2013-04-23 | Honeywell International Inc. | Phosphor converting IR LEDs |
| DE102010047839A1 (de) | 2010-09-28 | 2011-11-17 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Aktiv kühlbares optisches Element, optisches System mit einem solchen optischen Element und Verfahren zum Kühlen eines optischen Elements |
| DE102010047832A1 (de) | 2010-09-28 | 2012-07-12 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Aktiv kühlbares optisches Element sowie optisches System mit einem solchen optischen Element |
| DE102010047838A1 (de) | 2010-09-28 | 2011-12-01 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Aktiv kühlbares optisches Element sowie optisches System mit einem solchen optischen Element |
| CN102074608B (zh) * | 2010-10-21 | 2012-08-29 | 罗维鸿 | 用于太阳能电池及其增效转换层 |
| CN102305387A (zh) * | 2011-06-01 | 2012-01-04 | 厦门昰能机电科技有限公司 | Led灯具的效能提升装置、方法及具有该装置的led灯具 |
| CN104205375B (zh) * | 2012-03-30 | 2019-01-15 | 亮锐控股有限公司 | 包括发光器件和波长转换材料的光学腔 |
| CN111048972A (zh) | 2012-07-30 | 2020-04-21 | 工业研究与发展基金会有限公司 | 太阳能系统、使用太阳能的方法、用于发电的方法和设备 |
| KR102283422B1 (ko) | 2014-11-11 | 2021-07-30 | 엘지이노텍 주식회사 | 조명 장치 |
| DE102015106635A1 (de) * | 2015-04-29 | 2016-11-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronische Anordnung |
| WO2018236947A2 (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-27 | Photonica, Inc. | VISUALIZATION THAT CAN BE INCREASED IN REALITY |
| EP3514440B1 (en) * | 2018-01-18 | 2021-12-29 | BGT Materials Limited | Method of manufacturing a led light bulb having thermal radiation filaments |
| KR20190077254A (ko) * | 2019-06-13 | 2019-07-03 | 엘지전자 주식회사 | 마이크로미터 단위 크기의 반도체 발광 소자를 이용하는 발광 장치 및 그 제조 방법 |
| US10950773B1 (en) | 2019-12-02 | 2021-03-16 | Bruce H Baretz | Light emitting diode devices |
| US20230106866A1 (en) * | 2021-08-27 | 2023-04-06 | Bruce H. Baretz | Illumination Devices with Nested Enclosures |
Family Cites Families (65)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3529200A (en) * | 1968-03-28 | 1970-09-15 | Gen Electric | Light-emitting phosphor-diode combination |
| US3593055A (en) | 1969-04-16 | 1971-07-13 | Bell Telephone Labor Inc | Electro-luminescent device |
| JPS5026433B1 (ko) | 1970-12-21 | 1975-09-01 | ||
| US3932881A (en) | 1972-09-05 | 1976-01-13 | Nippon Electric Co., Inc. | Electroluminescent device including dichroic and infrared reflecting components |
| US5208462A (en) | 1991-12-19 | 1993-05-04 | Allied-Signal Inc. | Wide bandwidth solid state optical source |
| US6159686A (en) * | 1992-09-14 | 2000-12-12 | Sri International | Up-converting reporters for biological and other assays |
| US5447032A (en) * | 1994-04-19 | 1995-09-05 | The Regents Of The University Of California | Fluorescent refrigeration |
| US5544268A (en) | 1994-09-09 | 1996-08-06 | Deacon Research | Display panel with electrically-controlled waveguide-routing |
| US6600175B1 (en) | 1996-03-26 | 2003-07-29 | Advanced Technology Materials, Inc. | Solid state white light emitter and display using same |
| US6359745B1 (en) * | 1997-09-26 | 2002-03-19 | Iomega Corporation | Latent illuminance discrimination marker system for data storage cartridges |
| US6275211B1 (en) | 1997-12-05 | 2001-08-14 | Gateway, Inc. | Waste heat actuated display back light |
| WO1999052341A2 (en) * | 1998-04-10 | 1999-10-21 | The Regents Of The University Of California | Optical refrigerator using reflectivity tuned dielectric mirror |
| AU2373200A (en) * | 1999-02-05 | 2000-08-25 | Alien Technology Corporation | Apparatuses and methods for forming assemblies |
| US6208791B1 (en) * | 1999-04-19 | 2001-03-27 | Gemfire Corporation | Optically integrating pixel microstructure |
| US7202506B1 (en) * | 1999-11-19 | 2007-04-10 | Cree, Inc. | Multi element, multi color solid state LED/laser |
| US7320593B2 (en) * | 2000-03-08 | 2008-01-22 | Tir Systems Ltd. | Light emitting diode light source for curing dental composites |
| US6596079B1 (en) * | 2000-03-13 | 2003-07-22 | Advanced Technology Materials, Inc. | III-V nitride substrate boule and method of making and using the same |
| US6378321B1 (en) * | 2001-03-02 | 2002-04-30 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor-based optical refrigerator |
| US7008559B2 (en) * | 2001-06-06 | 2006-03-07 | Nomadics, Inc. | Manganese doped upconversion luminescence nanoparticles |
| US7218527B1 (en) | 2001-08-17 | 2007-05-15 | Alien Technology Corporation | Apparatuses and methods for forming smart labels |
| US6863219B1 (en) | 2001-08-17 | 2005-03-08 | Alien Technology Corporation | Apparatuses and methods for forming electronic assemblies |
| WO2003021268A1 (en) | 2001-08-30 | 2003-03-13 | Hrl Laboratories, Llc | Addressable concentrators |
| US6593055B2 (en) * | 2001-09-05 | 2003-07-15 | Kodak Polychrome Graphics Llc | Multi-layer thermally imageable element |
| DE10153829A1 (de) * | 2001-11-05 | 2003-05-28 | Bayer Ag | Assay basierend auf dotierten Nanoteilchen |
| US6771916B2 (en) * | 2001-11-13 | 2004-08-03 | Nexpress Solutions Llc | Air quality management apparatus for an electrostatographic printer |
| AU2003215785A1 (en) * | 2002-03-25 | 2003-10-08 | Philips Intellectual Property And Standards Gmbh | Tri-color white light led lamp |
| JP2005530349A (ja) * | 2002-06-13 | 2005-10-06 | クリー インコーポレイテッド | 飽和変換材料を有するエミッタパッケージ |
| US7088040B1 (en) * | 2002-06-27 | 2006-08-08 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Light source using emitting particles to provide visible light |
| US6998777B2 (en) * | 2002-12-24 | 2006-02-14 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting diode and light emitting diode array |
| US8118032B2 (en) * | 2003-02-14 | 2012-02-21 | American Environmental Systems, Inc. | Rapid cryo-heating devices and their applications |
| FR2853200B1 (fr) * | 2003-03-27 | 2005-10-07 | Valeo Vision | Procede de fixation d'une diode electroluminescente de puissance sur un radiateur, et dispositif de signalisation comportant une telle diode. |
| FI20030460A0 (fi) * | 2003-03-28 | 2003-03-28 | Tero Soukka | Homogeeninen määritysmenetelmä, joka perustuu luminesenssienergiasiirtoon |
| US8118732B2 (en) * | 2003-04-01 | 2012-02-21 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Force feedback control system for video endoscope |
| US7274043B2 (en) * | 2003-04-15 | 2007-09-25 | Luminus Devices, Inc. | Light emitting diode systems |
| US7005679B2 (en) * | 2003-05-01 | 2006-02-28 | Cree, Inc. | Multiple component solid state white light |
| US20060237636A1 (en) * | 2003-06-23 | 2006-10-26 | Advanced Optical Technologies, Llc | Integrating chamber LED lighting with pulse amplitude modulation to set color and/or intensity of output |
| US7075225B2 (en) * | 2003-06-27 | 2006-07-11 | Tajul Arosh Baroky | White light emitting device |
| US7088038B2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-08-08 | Gelcore Llc | Green phosphor for general illumination applications |
| US6864571B2 (en) * | 2003-07-07 | 2005-03-08 | Gelcore Llc | Electronic devices and methods for making same using nanotube regions to assist in thermal heat-sinking |
| US7252787B2 (en) * | 2003-10-29 | 2007-08-07 | General Electric Company | Garnet phosphor materials having enhanced spectral characteristics |
| US7261730B2 (en) * | 2003-11-14 | 2007-08-28 | Lumerx, Inc. | Phototherapy device and system |
| US7374807B2 (en) * | 2004-01-15 | 2008-05-20 | Nanosys, Inc. | Nanocrystal doped matrixes |
| WO2005086846A2 (en) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Ledeep, Llc | Phototherapy systems and methods |
| US7075047B2 (en) * | 2004-03-10 | 2006-07-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Temperature control apparatus |
| US6990903B2 (en) | 2004-04-21 | 2006-01-31 | Print-Lock Corporation | Kit for labeling valuables for their identification and method therefor |
| US7252385B2 (en) * | 2004-05-11 | 2007-08-07 | Infocus Corporation | Projection LED cooling |
| US7919325B2 (en) * | 2004-05-24 | 2011-04-05 | Authentix, Inc. | Method and apparatus for monitoring liquid for the presence of an additive |
| US7553683B2 (en) * | 2004-06-09 | 2009-06-30 | Philips Lumiled Lighting Co., Llc | Method of forming pre-fabricated wavelength converting elements for semiconductor light emitting devices |
| US7037073B2 (en) * | 2004-07-16 | 2006-05-02 | Cooler Master Co., Ltd. | Cooling fan with a light-emitting device |
| US7265488B2 (en) * | 2004-09-30 | 2007-09-04 | Avago Technologies General Ip Pte. Ltd | Light source with wavelength converting material |
| US7180065B2 (en) | 2004-09-30 | 2007-02-20 | Battelle Memorial Institute | Infra-red detector and method of making and using same |
| KR101080355B1 (ko) * | 2004-10-18 | 2011-11-04 | 삼성전자주식회사 | 발광다이오드와 그 렌즈 |
| DE102004062989A1 (de) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Leuchtdiode und Fahrzeugscheinwerfer |
| US7564180B2 (en) * | 2005-01-10 | 2009-07-21 | Cree, Inc. | Light emission device and method utilizing multiple emitters and multiple phosphors |
| US7710531B2 (en) * | 2005-02-15 | 2010-05-04 | Denso Corporation | Liquid crystal display apparatus |
| CN100590377C (zh) * | 2005-02-18 | 2010-02-17 | 阳傑科技股份有限公司 | 热管冷却系统及其热传递连接器 |
| US7272275B2 (en) | 2005-03-31 | 2007-09-18 | Eastman Kodak Company | Polarized light emitting source with an electro-optical addressing architecture |
| US7113663B1 (en) | 2005-03-31 | 2006-09-26 | Eastman Kodak Company | Visual display with electro-optical individual pixel addressing architecture |
| US7262439B2 (en) * | 2005-11-22 | 2007-08-28 | Lumination Llc | Charge compensated nitride phosphors for use in lighting applications |
| US7547123B2 (en) * | 2005-09-26 | 2009-06-16 | Advanced Illumination, Inc. | High efficiency, compact, modular forced air cooling system for high intensity LED light source |
| US20070096057A1 (en) * | 2005-10-28 | 2007-05-03 | Cabot Corporation | Luminescent compositions, methods for making luminescent compositions and inks incorporating the same |
| TWI417604B (zh) * | 2005-12-28 | 2013-12-01 | Semiconductor Energy Lab | 顯示裝置 |
| WO2007084640A2 (en) | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Cree Led Lighting Solutions, Inc. | Shifting spectral content in solid state light emitters by spatially separating lumiphor films |
| US7586125B2 (en) * | 2006-02-20 | 2009-09-08 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting diode package structure and fabricating method thereof |
| US7829162B2 (en) * | 2006-08-29 | 2010-11-09 | international imagining materials, inc | Thermal transfer ribbon |
-
2007
- 2007-08-02 US US11/832,785 patent/US8297061B2/en active Active
-
2008
- 2008-08-02 EP EP08797079.4A patent/EP2176893B1/en active Active
- 2008-08-02 KR KR1020107002409A patent/KR101521312B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2008-08-02 JP JP2010519264A patent/JP5453262B2/ja active Active
- 2008-08-02 CN CN200880101599.0A patent/CN101790800B/zh active Active
- 2008-08-02 WO PCT/US2008/072042 patent/WO2009018558A2/en active Application Filing
-
2012
- 2012-10-17 US US13/654,281 patent/US20130049011A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009018558A3 (en) | 2009-05-07 |
| EP2176893A4 (en) | 2010-12-22 |
| CN101790800A (zh) | 2010-07-28 |
| EP2176893A2 (en) | 2010-04-21 |
| EP2176893B1 (en) | 2016-01-27 |
| WO2009018558A2 (en) | 2009-02-05 |
| CN101790800B (zh) | 2014-01-22 |
| US20090034201A1 (en) | 2009-02-05 |
| US20130049011A1 (en) | 2013-02-28 |
| JP5453262B2 (ja) | 2014-03-26 |
| JP2010535421A (ja) | 2010-11-18 |
| KR101521312B1 (ko) | 2015-05-18 |
| US8297061B2 (en) | 2012-10-30 |
| WO2009018558A9 (en) | 2009-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20100039387A (ko) | 상향변환 발광 매체를 포함하는 광 전자 장치 | |
| Lin et al. | Stable CsPbBr3‐glass nanocomposite for low‐étendue wide‐color‐gamut laser‐driven projection display | |
| US9459000B2 (en) | Thermal conductivity and phase transition heat transfer mechanism including optical element to be cooled by heat transfer of the mechanism | |
| EP3438710A1 (en) | Wavelength conversion member, manufacturing method therefor, and light-emitting device | |
| US8076833B2 (en) | Methods and apparatuses for enhancing heat dissipation from a light emitting device | |
| Yue et al. | β‐SiAlON: Eu2+ phosphor‐in‐glass film: an efficient laser‐driven color converter for high‐brightness wide‐color‐gamut projection displays | |
| Xu et al. | Design of a CaAlSiN3: Eu/glass composite film: Facile synthesis, high saturation-threshold and application in high-power laser lighting | |
| JP2009527071A (ja) | 照明装置 | |
| Ma et al. | Packaging for laser-based white lighting: Status and perspectives | |
| Zhang et al. | High lumen density of Al2O3‐LuAG: Ce composite ceramic for high‐brightness display | |
| JP5675248B2 (ja) | 光源装置および照明装置 | |
| US11280948B2 (en) | Pixelated high brightness light engine | |
| JPWO2017077739A1 (ja) | 発光体、発光装置、照明装置、および発光体の製造方法 | |
| US11543577B2 (en) | Luminescent concentrator with CPC, light guide and additional phosphor | |
| JP2013541223A (ja) | 量子ドットを用いた光学組立体 | |
| WO2020078790A1 (en) | Hld module with improved thermal performance | |
| Rahman | Diode laser-excited phosphor-converted light sources: a review | |
| Liao et al. | Novel Color Converters for High Brightness Laser‐Driven Projection Display: Transparent Ceramics–Glass Ceramics Film Composite | |
| US20210210660A1 (en) | Wavelength conversion element and light source device | |
| JP6323253B2 (ja) | 蛍光光源装置 | |
| Hoelen et al. | High brightness light sources based on LD-pumped luminescent converters and LED-pumped luminescent concentrators | |
| JP2005302988A (ja) | 発光装置 | |
| CN213630088U (zh) | 一种光转换器散热结构 | |
| Hoelen et al. | Challenges and improvements in LED-pumped luminescent concentrators | |
| US11079530B2 (en) | Lighting system with light guiding body having trivalent cerium luminescent material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |