KR20130007583A - 높은 연색 지수 수치를 갖는 온 백색 발광 소자를 형성하는 방법 그리고 관련된 발광 소자 - Google Patents

높은 연색 지수 수치를 갖는 온 백색 발광 소자를 형성하는 방법 그리고 관련된 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20130007583A
KR20130007583A KR1020127024761A KR20127024761A KR20130007583A KR 20130007583 A KR20130007583 A KR 20130007583A KR 1020127024761 A KR1020127024761 A KR 1020127024761A KR 20127024761 A KR20127024761 A KR 20127024761A KR 20130007583 A KR20130007583 A KR 20130007583A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphor
light emitting
led
radiation
color range
Prior art date
Application number
KR1020127024761A
Other languages
English (en)
Inventor
브라이언 토마스 콜린스
재스퍼 카바루
매튜 도노프리오
나다니엘 오. 캐논
Original Assignee
크리, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US12/720,390 external-priority patent/US8643038B2/en
Application filed by 크리, 인코포레이티드 filed Critical 크리, 인코포레이티드
Publication of KR20130007583A publication Critical patent/KR20130007583A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • 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
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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

Abstract

본 발명에 따르면, 고상 광원이 가열되고 발광 용액이 발광 소자를 형성하도록 가열된 고상 광원에 적용되는 발광 소자를 형성하는 방법이 제공된다. 발광 용액은 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖고 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 재료 그리고 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 또 다른 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 적어도 1개의 추가 재료를 포함한다.

Description

높은 연색 지수 수치를 갖는 온 백색 발광 소자를 형성하는 방법 그리고 관련된 발광 소자{METHODS OF FORMING WARM WHITE LIGHT EMITTING DEVICES HAVING HIGH COLOR RENDERING INDEX VALUES AND RELATED LIGHT EMITTING DEVICES}
관련출원에 대한 교차-참조
본 출원은 그 개시 내용이 전체가 참조로 여기에 합체되는 2010년 3월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/720,390호의 일부-계속 출원으로서 35 U.S.C § 120 하에서 우선권을 향유한다.
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 더 구체적으로 높은 연색 지수("CRI: color rendering index") 수치를 갖는 발광 소자를 형성하는 방법, 그리고 이러한 높은 CRI 수치를 갖는 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드("LED: light emitting diode")는 광을 발생시킬 수 있는 주지된 고상 발광 소자이다. LED는 일반적으로 사파이어, 규소, 규소 탄화물, 갈륨 질화물 또는 갈륨 비화물 기판 등의 반도체 또는 비-반도체 기판 상에 에피택시얼 방식으로 성장될 수 있는 복수개의 반도체 층을 포함한다. 1개 이상의 반도체 p-n 접합부가 이들 에피택시얼 층 내에 형성된다. 충분한 전압이 p-n 접합부를 횡단하여 인가될 때에, n-형 반도체 층 내의 전자 그리고 p-형 반도체 층 내의 정공이 p-n 접합부를 향해 흐른다. 전자 및 정공이 서로를 향해 흐름에 따라, 전자들 중 일부가 정공과 "충돌"되어 재결합될 것이다. 이것이 일어날 때마다, 광의 광자가 방출되고, 이것은 LED가 광을 발생시키는 방법이다. LED에 의해 발생되는 광의 파장 분포는 일반적으로 사용된 반도체 재료 그리고 소자의 "활성 영역"(즉, 전자 및 정공이 재결합되는 영역)을 구성하는 얇은 에피택시얼 층의 구조에 의존한다.
LED는 전형적으로 "피크" 파장(LED의 복사 방출 스펙트럼이 광-검출기(photo-detector)에 의해 검출될 때에 그 최대치에 도달되는 단일 파장) 주위에 빽빽하게 집중되는 좁은 파장 분포를 갖는다. 예컨대, 전형적인 LED의 스펙트럼 출력 분포는 예컨대 10-30 ㎚의 전폭을 가질 수 있고, 여기에서 폭은 [반치전폭(full width half maximum) 또는 "FWHM" 폭으로서 불리는] 반치 조사량에서 측정된다. 따라서, LED는 종종 그 "피크" 파장에 의해 또는 그 대신에 그 "지배" 파장에 의해 식별된다. LED의 지배 파장은 인간의 눈에 의해 지각될 때에 LED에 의해 방출되는 광과 동일한 외관 색상을 갖는 단색 광의 파장이다. 이와 같이, 지배 파장이 상이한 파장의 광에 대한 인간의 눈의 감도를 고려한다는 점에서, 지배 파장은 피크 파장과 상이하다.
대부분의 LED가 단일 색상을 갖는 광을 방출하는 것처럼 보이는 거의 단색의 광원이므로, 상이한 색상의 광을 방출하는 다중 LED를 포함하는 LED 램프가 백색 광을 발생시키는 고상 발광 소자를 제공하는 데 사용되었다. 이들 소자에서, 개별 LED 칩에 의해 방출되는 상이한 색상의 광은 요구 세기 및/또는 색상의 백색 광을 생성하도록 조합된다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 발광 LED를 동시에 작동시킴으로써, 그 결과의 조합된 광은 예컨대 적색, 녹색 및 청색 LED 광원의 상대 세기, 피크 파장 및 스펙트럼 출력 분포에 따라 백색 또는 거의 백색처럼 보일 수 있다.
백색 광은 또한 LED에 의해 방출되는 광의 일부를 다른 색상의 광으로 변환하는 발광 재료로 단일-색상 LED를 포위함으로써 생성될 수 있다. 발광 재료에 의해 방출되는 상이한 색상의 광과 함께 발광 재료를 통과하는 단일-색상 LED에 의해 방출되는 광의 조합은 백색 또는 근-백색 광을 생성할 수 있다. 예컨대, (예컨대, 인듐 갈륨 질화물 및/또는 갈륨 질화물로 제조되는) 단일 청색-방출 LED 칩이 LED에 의해 방출되는 청색 광의 일부의 파장을 "하향-변환(down-convert)"하는 (화학식 Y3Al5O12:Ce을 갖고, 통상적으로 YAG:Ce로서 불리는) 세륨-도핑 이트륨 알루미늄 가넷 등의 황색 인광체, 중합체 또는 염료와 조합하여 사용될 수 있고, 그에 의해 황색으로 그 색상을 변화시킨다. 인듐 갈륨 질화물로 제조되는 청색 LED는 높은 효율(예컨대, 60% 정도로 높은 외부 양자 효율)을 나타낸다. 청색 LED/황색 인광체 램프에서, 청색 LED 칩은 약 450-460 ㎚의 지배 파장을 갖는 방출물을 생성하고, 인광체는 청색 방출물에 따라 약 550 ㎚의 피크 파장을 갖는 황색 형광을 생성한다. 청색 광의 일부가 하향-변환되지 않으면서 인광체(및/또는 인광체 입자들 사이)를 통과하고, 한편 광의 상당한 부분이 인광체에 의해 흡수되고, 이것은 여기되어 황색 광을 방출한다(즉, 청색 광은 황색 광으로 하향-변환된다). 청색 광 및 황색 광의 조합은 관찰자에게 백색처럼 보일 수 있다. 이러한 광은 전형적으로 색상 면에서 냉 백색(cool white)인 것으로서 지각된다. 또 다른 접근법에서, 보라색 또는 자외선 방출 LED로부터의 광이 다색 인광체 또는 염료로 LED를 포위함으로써 백색 광으로 변환될 수 있다. 어느 경우에나, 적색-방출 인광체 입자[예컨대, CaAlSiN3("CASN") 계열 인광체]가 또한 특히 단일 색상 LED가 청색 또는 자외선 광을 방출할 때에 광의 연색 성질을 개선하도록 즉 광이 "따뜻하게" 보이게 하도록 추가될 수 있다.
위에서 언급된 것과 같이, 인광체는 하나의 공지된 종류의 발광 재료이다. 인광체는 흡수와 재-방출 사이의 지연과 무관하게 그리고 관련된 파장과 무관하게 가시 스펙트럼 내에서 하나의 파장의 광을 흡수하고 상이한 파장의 광을 재-방출하는 임의의 재료를 말할 수 있다. 따라서, 용어 "인광체"는 종종 형광 및/또는 인광으로 불리는 재료를 말하는 데 여기에서 사용될 수 있다. 일반적으로, 인광체는 제1 파장을 갖는 광을 흡수하여 제1 파장과 상이한 제2 파장을 갖는 광을 재-방출할 수 있다. 예컨대, "하향-변환" 인광체는 더 짧은 파장을 갖는 광을 흡수하여 더 긴 파장을 갖는 광을 재-방출할 수 있다.
LED는 LED를 덮도록 LED 위에 인광체-함유 봉지재 재료(예컨대, 에폭시 수지 또는 실리콘)를 분배함으로서 인광체 층과 조합된다. 그러나, 인광체 층의 기하 구조 및/또는 두께를 제어하기 어려울 수 있다. 결과적으로, 상이한 각도로 LED로부터 방출되는 광이 상이한 양의 발광 재료를 통과할 수 있고, 이것은 관찰 각도의 함수로서 불-균일한 색상 온도를 갖는 LED를 초래할 수 있다. 기하 구조 및 두께가 제어하기 어렵기 때문에, 동일 또는 유사한 방출 특성을 갖는 LED를 일관되게 재현하는 것이 또한 어려울 수 있다.
LED 상으로 인광체 층을 코팅하는 또 다른 종래의 방법은 스텐실 인쇄에 의해 수행된다. 스텐실 인쇄 접근법에서, 다중 LED가 인접한 LED들 사이의 요구 거리로 기판 상에 배열된다. LED와 정렬되는 개구를 갖는 스텐실이 제공되고, 이 때에 구멍은 LED보다 약간 크고, 스텐실은 LED보다 두껍다. 스텐실은 LED의 각각이 스텐실 내의 개구들 중 각각의 개구 내에 위치된 상태로 기판 상에 위치된다. 조성물이 그 다음에 스텐실 개구 내에 증착되고, 그에 의해 LED를 덮고, 이 때에 전형적인 조성물은 열 또는 광에 의해 경화될 수 있는 실리콘 중합체 내의 인광체이다. 구멍이 충전된 후에, 스텐실이 기판으로부터 제거되고, 스텐실링 조성물이 고체 상태로 경화된다.
위에서 설명된 체적 분배 방법과 같이, 스텐실링 방법은 또한 인광체 함유 중합체의 기하 구조 및/또는 층 두께를 제어하는 데 어려움을 제기할 수 있다. 스텐실링 조성물은 스텐실 개구를 완전히 충전하지 못할 수 있고, 그에 의해 불-균일한 층을 초래한다. 인광체-함유 조성물은 또한 스텐실 개구에 부착될 수 있고, 이것은 LED 상에 남아 있는 조성물의 양을 감소시킬 수 있다. 이들 문제점은 불-균일한 색상 온도를 갖는 LED 그리고 동일 또는 유사한 방출 특성을 일관되게 재현하기 어려운 LED를 초래할 수 있다.
인광체로 LED를 코팅하는 또 다른 종래의 방법은 전기영동 증착(EPD: electrophoretic deposition)을 이용한다. 인광체 입자는 전해질 계열 용액 내에 현탁된다. 복수개의 LED가 전해질 용액 내에 침지된다. 전원으로부터의 하나의 전극이 LED에 결합되고, 다른 전극은 전해질 용액 내에 배열된다. 전원으로부터의 바이어스가 전극을 횡단하여 인가되고, 이것은 전류가 LED로 용액을 통과하게 한다. 이것은 인광체 입자가 LED로 흡인되게 하는 전기장을 생성하고, 그에 의해 변환 재료로 LED를 덮는다.
LED가 인광체 입자에 의해 덮인 후에, 이들은 LED 및 그 인광체 입자가 보호 수지에 의해 덮일 수 있도록 전해질 용액으로부터 제거된다. 이것은 공정에 추가 단계를 추가하고, 인광체 입자는 수지의 적용 전에 교란될 수 있다. 증착 공정 전에, 전해질 용액 내의 전기장이 또한 변화될 수 있고, 그에 의해 상이한 농도의 인광체 입자가 LED를 횡단하여 증착될 수 있다. 추가로, 전해질 용액 내의 전기장은 입자 크기에 따라 우선적으로 작용할 수 있고, 그에 의해 상이한 입자 크기의 혼합된 인광체를 증착하는 어려움을 증가시킨다. 인광체 입자는 또한 용액 내에 정착될 수 있고, 이것은 또한 LED를 횡단하여 상이한 인광체 입자 농도를 초래할 수 있다. 전해질 용액은 정착을 방지하도록 교반될 수 있지만, 이것은 LED 상에 이미 존재하는 입자를 교란할 위험성을 제기한다.
LED를 위한 또 다른 코팅 방법은 잉크-제트 인쇄 장치에서와 유사한 시스템을 사용한 액적 증착을 이용한다. 액체 인광체-함유 재료의 액적이 인쇄 헤드로부터 분무된다. 인광체-함유 액적은 열 버블에 의해 및/또는 압전 결정 진동에 의해 인쇄 헤드 내에 발생되는 압력에 응답하여 인쇄 헤드 상의 노즐로부터 방출된다. 그러나, 잉크-제트 인쇄 헤드로부터의 인광체-함유 조성물의 유동을 제어하기 위해, 인쇄 헤드 노즐이 비교적 작을 것이 필요할 수 있다. 사실상, 인광체 입자가 노즐 내에 포획되어 인쇄 헤드를 폐쇄하는 것을 방지하도록 인광체 입자의 크기 및/또는 형상을 공학적으로 조정하는 것이 바람직할 수 있다.
LED는 예컨대 액정 디스플레이를 위한 백라이팅, 표시등, 자동차 헤드라이트, 손전등 및 전문 조명 용례를 포함하는 다수개의 용례에서 그리고 심지어 일반 조명 용례에서의 종래의 백열 및/또는 형광 조명에 대한 대체물로서 사용된다. 이들 용례 중 많은 용례에서, 특정 성질을 갖는 광을 발생시키는 광원을 제공하도록 인광체 또는 다른 발광단 매체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이들이 양호한 순응성 및/또는 균일성을 갖도록 이러한 광원에 인광체 또는 다른 발광단 매체를 적용하는 것이 또한 바람직할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 고상 광원이 가열되는 발광 소자를 형성하는 방법이 제공된다. 발광 용액이 그 다음에 발광 소자를 형성하도록 가열된 고상 광원에 적용된다. 발광 용액은 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖고 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 재료 그리고 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 또 다른 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 적어도 1개의 추가 재료를 포함한다.
일부 실시예에서, 발광 용액은 고상 광원이 적어도 약 90℃의 온도에 있는 상태에서 고상 광원으로 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 이 방법은 고상 광원 상에 수용 발광단 매체를 제공하도록 발광 용액을 경화시키는 단계를 추가로 포함한다. 발광 용액은 결합제 재료 및/또는 용매를 포함할 수 있다. 발광 용액의 경화 단계는 용매의 적어도 일부를 증발시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 재료는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 525 내지 550 ㎚의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하고 500 ㎚ 아래로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 제1 인광체일 수 있다. 적어도 1개의 추가 재료는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 580 ㎚ 초과의 적어도 1개의 피크 파장을 갖는 복사선으로 함께 하향-변환하는 제2 인광체 및 제3 인광체일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 인광체는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 530 내지 585 ㎚의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있고, 제3 인광체는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 600 내지 660 ㎚의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있다.
일부 실시예에서, 고상 광원은 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드일 수 있고, 발광 소자는 약 2500K 내지 4500K의 상관 색상 온도를 갖고 적어도 90의 CRI 수치를 갖는 온 백색 광(warm white light)을 방출할 수 있다. 발광 용액은 휘발성 용매 및 결합제 재료를 포함하는 용액 내에 현탁되는 파장 변환 입자일 수 있다. 휘발성 용매는 가열된 고상 광원 내의 열 에너지를 통해 증발될 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 용액은 비휘발성 용매 및 결합제 재료를 포함하는 용액 내에 현탁되는 파장 변환 입자일 수 있다. 이러한 실시예에서, 비휘발성 용매 및/또는 결합제 재료는 가열된 고상 광원 내의 열 에너지를 통해 경화될 수 있다.
일부 실시예에서, 고상 광원은 상부 표면 그리고 상부 표면 상의 와이어본드 패드를 갖는 단수화된 발광 다이오드일 수 있다. 와이어가 단수화된 발광 다이오드를 가열하기 전에 와이어본드 패드에 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 고상 광원은 발광 다이오드 웨이퍼일 수 있다. 이러한 웨이퍼는 발광 용액이 그에 적용된 후에 복수개의 발광 다이오드 칩으로 단수화될 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 용액은 가열된 고상 광원 상으로 제1 원자화 발광 용액의 층을 분무하고 그 다음에 제1 원자화 발광 용액의 층을 경화시키고 그 다음에 제1 원자화 발광 용액의 경화된 층 상으로 제2 원자화 발광 용액의 층을 분무함으로써 가열된 고상 광원에 적용될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 인광체는 제1 알루미늄 가넷-계열 인광체일 수 있고, 제2 인광체는 제2 알루미늄 가넷-계열 인광체일 수 있고, 제3 인광체는 질화물- 또는 산질화물-계열 인광체일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 인광체는 세륨 활성화 인광체일 수 있고, 제2 인광체는 세륨 활성화 인광체일 수 있고, 제3 인광체는 유로퓸 활성화 인광체일 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드("LED") 그리고 LED에 의해 방출되는 광의 적어도 일부를 하향-변환하도록 구성되는 등각 수용 발광단 매체를 포함하는 발광 소자가 제공된다. 수용 발광단 매체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 인광체, LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제2 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 인광체, LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제3 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제3 인광체 그리고 등각 수용 발광단 매체 층이 LED에 적용될 때에 LED 내의 열 에너지에 의해 경화되는 결합제 재료를 적어도 포함한다.
일부 실시예에서, 제1 인광체는 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는다. 제2 인광체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있고, 제3 인광체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있다. 수용 발광단 매체 및 LED 내에 포함되는 인광체는 약 2500K 내지 3300K의 상관 색상 온도를 갖는 그리고 적어도 90의 CRI를 갖는 온 백색 광을 함께 방출하도록 구성될 수 있다. 제1 인광체는 LuAG:Ce 인광체일 수 있고, LED의 지배 파장은 약 460 내지 470 ㎚이다. 등각 수용 발광단 매체는 LED 상에 직접적으로 있는 제1 등각 수용 발광단 매체 층 그리고 제1 등각 수용 발광단 매체 층 상에 있는 제2 등각 수용 발광단 매체 층을 포함할 수 있고, 여기에서 제1 등각 수용 발광단 매체 층 및 제2 등각 수용 발광단 매체 층 중 적어도 하나가 광 확산제 입자를 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 발광 소자는 높은 연색 지수를 갖는 온 백색 광을 제공하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따르면, 서브마운트(submount), 서브마운트 상에 장착되는 LED, 그리고 LED 상에 그리고 서브마운트 상에 등각으로 코팅되는 수용 발광단 매체를 포함하는 패키징 발광 소자가 제공된다. 이러한 수용 발광단 매체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 제1 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 재료, LED에 의해 방출되는 복사선을 제2 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 재료 그리고 LED에 의해 방출되는 복사선을 제3 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제3 재료를 적어도 포함한다.
일부 실시예에서, LED는 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하고, 제1 재료는 LED에 의해 방출되는 복사선을 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환한다. 제2 재료는 LED에 의해 방출되는 복사선을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있다. 제3 재료는 LED에 의해 방출되는 복사선을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있다. 일부 실시예에서, 패키징 발광 소자는 서브마운트 상에 장착되는 추가 LED를 추가로 포함한다. 추가 LED는 예컨대 적색 색상 범위 또는 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따르면, 서브마운트, 서브마운트 상에 장착되는 LED, 그리고 LED 상에 그리고 서브마운트 상에 등각으로 코팅되는 수용 발광단 매체를 포함하는 패키징 발광 소자가 제공된다. 수용 발광단 매체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 재료 그리고 LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 색상 범위 내의 제2 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따르면, 서브마운트, 서브마운트 상에 장착되는 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 적어도 2개의 LED 그리고 적어도 2개의 청색 LED에 의해 방출되는 광을 수용하도록 장착되는 등각 수용 발광단 매체를 포함하는 패키징 LED가 제공된다. 등각 수용 발광단 매체는 적어도 2개의 청색 LED에 의해 방출되는 복사선을 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 인광체 그리고 적어도 2개의 청색 LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제2 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 인광체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 인광체는 적어도 2개의 청색 LED에 의해 방출되는 복사선을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있고, 등각 수용 발광단 매체는 적어도 2개의 청색 LED에 의해 방출되는 복사선을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제3 인광체를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따르면, LED가 서브마운트 상에 장착되는 패키징 LED를 형성하는 방법이 제공된다. LED에 의해 방출되는 복사선을 제1 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 재료, LED에 의해 방출되는 복사선을 제2 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 재료 그리고 LED에 의해 방출되는 복사선을 제3 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제3 재료를 적어도 포함하는 발광 용액이 준비된다. 이러한 발광 용액은 그 다음에 LED 상으로 그리고 서브마운트 상에 등각으로 코팅된다.
일부 실시예에서, 발광 용액은 LED 상으로 그리고 서브마운트 상에 분무된다. 일부 실시예에서, LED는 발광 용액이 LED 상으로 분무될 때에 LED가 적어도 약 90℃의 온도에 있도록 가열된다. 가열된 LED로부터의 열은 LED 상에 등각 수용 발광단 매체를 형성하도록 발광 용액을 경화시킬 수 있다.
도1은 플랑키안 궤적(planckian locus)의 위치를 도시하는 1931 CIE 색도도의 그래프이다.
도2는 파장의 함수로서 종래의 온 백색 고상 발광 소자에 의해 방출되는 복사선의 세기를 도시하는 그래프이다.
도3은 상이한 지배 파장을 갖는 청색 LED를 사용하는 3개의 온 백색 고상 발광 소자에 의해 파장의 함수로서 방출되는 복사선의 세기를 도시하는 그래프이다.
도4는 파장의 함수로서 본 발명의 실시예에 따른 3개의 상이한 고상 발광 소자에 의해 방출되는 복사선의 세기를 도시하는 그래프이다.
도5a는 복수개의 종래의 고상 발광 소자에 대한 중간치 CRI에 비교될 때의 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 고상 발광 소자에 대한 중간치 CRI를 도시하는 차트이다.
도5b는 도5a를 발생시키는 데 사용되는 소자에 대한 중간치 광속을 도시하는 차트이다
도6a는 복수개의 종래의 고상 발광 소자에 대한 그리고 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 고상 발광 소자에 대한 측정된 CRI를 도시하는 차트이다.
도6b는 도6a의 차트로부터의 데이터의 그래프이다.
도7a는 소자 내에 포함되는 청색 LED의 지배 파장의 함수로서 다양한 고상 발광 소자에 대한 중간치 CRI를 도시하는 그래프이다.
도7b는 동일한 지배 파장을 갖는 청색 LED를 갖는 종래의 고상 발광 소자의 광속의 백분율로서 도7a의 고상 발광 소자의 광속을 도시하는 그래프이다.
도8a-도8d는 본 발명의 실시예에 따른 고상 발광 소자의 다양한 도면이다.
도9a-도9d는 본 발명의 실시예에 따른 다중 LED 칩을 포함하는 패키징 발광 소자의 다양한 도면이다.
도10a-도10d는 본 발명의 실시예에 따른 다중 LED 칩을 포함하는 또 다른 패키징 발광 소자의 다양한 도면이다.
도11a-도11c는 본 발명의 실시예에 따른 다중 LED 칩을 포함하는 또 다른 패키징 발광 소자의 다양한 도면이다.
도12a-도12e는 본 발명의 실시예에 따른 LED 칩 웨이퍼에 발광단 매체를 적용하는 데 사용될 수 있는 형성 단계를 도시하는 단면도이다.
도13은 본 발명의 추가 실시예에 따른 LED 칩 웨이퍼에 수용 발광단 매체를 적용하는 작업을 도시하는 흐름도이다.
도14a-도14l은 본 발명의 일부 실시예에 따른 발광 소자로의 수용 발광단 매체의 적용을 도시하는 일련의 개략도이다.
도15a-도15b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 수용 발광단 매체의 적용을 도시하고 있다.
도16은 본 발명의 일부 실시예에 따른 작업을 도시하는 흐름도이다.
도17은 본 발명의 일부 실시예에 따른 수용 발광단 매체를 증착하는 가압 증착 시스템을 도시하는 개략도이다.
도18은 본 발명의 실시예에 따른 분무 노즐을 도시하는 개략도이다.
도19는 본 발명의 일부 실시예에 따른 발광 소자 상에 수용 발광단 매체를 증착하는 배치 증착 시스템을 도시하는 개략도이다.
도20a 내지 도20c는 본 발명의 일부 실시예에 따른 웨이퍼에 수용 발광단 매체를 가하는 것을 도시하는 개략도이다.
본 발명의 실시예가 이제부터 본 발명의 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 이후에서 더 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 여기에 기재된 실시예에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 실시예는 본 발명이 철저하고 완전해지도록 제공되고, 당업자에게 본 발명의 범주를 완전하게 전달할 것이다. 도면에서 층 및 영역의 두께는 명료화를 위해 과장되어 있다. 동일한 도면 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일한 요소를 나타낸다. 여기에서 사용되는 것과 같이, 용어 "및/또는"은 관련되어 나열된 항목들 중 1개 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
여기에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명할 목적을 위한 것이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기에서 사용되는 것과 같이, 단수 형태와 관련된 용어("a", "an" 및 "the")는 문맥이 그렇지 않은 것으로 명확하게 지시되지 않으면 복수 형태를 또한 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용될 때에, 포함과 관련된 용어("comprises" 및/또는 "including" 및 그 파생어)는 언급된 특징부, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재를 특정하고, 1개 이상의 다른 특징부, 동작, 요소, 성분 및/또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해되어야 한다.
층, 영역 또는 기판 등의 요소가 또 다른 요소 "상에(on)" 있거나 그 "상으로(onto)" 연장되는 것으로서 언급될 때에, 이러한 요소는 다른 요소 상에 직접적으로 있거나 그 상으로 직접적으로 연장될 수 있거나 개재 요소가 또한 존재할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 대조적으로, 요소가 또 다른 요소 "상에 직접적으로(directly on)" 있거나 그 "상으로 직접적으로(directly onto)" 연장되는 것으로서 언급될 때에, 어떠한 개재 요소도 존재하지 않는다. 요소가 또 다른 요소에 "연결(connected)" 또는 "결합(coupled)"되는 것으로서 언급될 때에, 이러한 요소는 다른 요소에 직접적으로 연결 또는 결합될 수 있거나 개재 요소가 존재할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 대조적으로, 요소가 또 다른 요소에 "직접적으로 연결(directly connected)" 또는 "직접적으로 결합(directly coupled)"되는 것으로서 언급될 때에, 어떠한 개재 요소도 존재하지 않는다.
용어 제1, 제2 등은 다양한 요소, 성분, 영역 및/또는 층을 설명하는 데 여기에서 사용될 수 있지만, 이들 요소, 성분, 영역 및/또는 층은 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 이들 용어는 단지 또 다른 요소, 성분, 영역 또는 층으로부터 하나의 요소, 성분, 영역 또는 층을 구별하는 데 사용된다. 이와 같이, 아래에서 논의되는 제1 요소, 성분, 영역 또는 층이 본 발명의 개시 범위로부터 벗어나지 않으면서 제2 요소, 성분, 영역 또는 층으로 한정될 수 있다.
나아가, "하부(lower)" 또는 "저부(bottom)" 그리고 "상부(upper)" 또는 "위(top)" 등의 상대 용어가 도면에 도시된 것과 같이 또 다른 요소에 대한 하나의 요소의 관계를 설명하는 데 여기에서 사용될 수 있다. 상대 용어는 도면에 도시된 배향에 추가하여 소자의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 도면 내의 소자가 전도되면, 다른 요소의 "하부"측 상에 있는 것으로서 설명되는 요소가 다른 요소의 "상부"측 상에 배향될 것이다. 그러므로, 예시 용어 "하부"는 도면의 특정한 배향에 따라 "하부" 및 "상부"의 배향의 양쪽 모두를 포함할 수 있다.
그렇지 않은 것으로 정의되지 않으면, 여기에서 사용되는 (기술 및 과학 용어를 포함하는) 모든 용어는 본 발명이 속하는 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 통상적으로 사용되는 사전에서 정의되는 것들 등의 용어는 본 명세서의 문맥에서의 그 의미 그리고 관련 기술과 일관되는 의미를 갖는 것으로서 해석되어야 하고, 여기에서 명시적으로 그러한 것으로 정의되지 않으면 이상화되거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다는 것이 추가로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예가 본 발명의 이상화된 실시예(및 중간 구조물)의 개략도인 단면도를 참조하여 여기에서 설명될 것이다. 도면에서 층 및 영역의 두께는 명료화를 위해 과장되어 있다. 추가로, 예컨대 제조 기술 및/또는 공차의 결과로서의 도면의 형상으로부터의 변화가 예측되어야 한다. 이와 같이, 본 발명의 실시예는 여기에 도시된 영역의 특정한 형상에 제한되는 것으로서 해석되지 않아야 하고, 예컨대 제조로부터 기인하는 형상 면에서의 편차를 포함하도록 해석되어야 한다.
여기에서 사용되는 것과 같이, 용어 "고상 발광 소자"는 규소, 규소 탄화물, 갈륨 질화물 및/또는 다른 반도체 재료를 포함할 수 있는 1개 이상의 반도체 층과, 사파이어, 규소, 규소 탄화물 및/또는 다른 마이크로전자 기판을 포함할 수 있는 선택 사항의 기판과, 금속 및/또는 다른 전도성 재료를 포함할 수 있는 1개 이상의 접촉 층을 포함하는 발광 다이오드, 레이저 다이오드 및/또는 다른 반도체 소자를 포함할 수 있다. 고상 발광 소자의 설계 및 형성은 당업자에게 주지되어 있다. 표현 "발광 소자"는 여기에서 사용되는 것과 같이 광을 방출할 수 있는 소자인 점을 제외하면 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 고상 발광 소자는 미국 노스 캐롤라이나주 더햄에 소재한 크리, 인크.(Cree, Inc.)에 의해 제조 및/또는 판매되는 소자 등의 규소 탄화물, 사파이어 또는 갈륨 질화물 기판 상에 형성되는 Ⅲ-Ⅴ 질화물(예컨대, 갈륨 질화물) 계열 LED 또는 레이저를 포함할 수 있다. 이러한 LED 및/또는 레이저는 발광이 소위 "플립 칩(flip chip)" 배향으로 기판을 통해 일어나게 동작되도록 구성될 수 있다(또는 구성되지 않을 수 있다). 본 발명의 실시예에 따른 고상 발광 소자는 칩의 일측 상의 캐소드 접촉부 그리고 칩의 대향측 상의 애노드 접촉부를 갖는 수직 소자, 그리고 양쪽 모두의 접촉부가 소자의 동일측 상에 있는 소자의 양쪽 모두를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예는 미국 특허 제7,564,180호; 제7,456,499호; 제7,213,940호; 제7,095,056호; 제6,958,497호; 제6,853,010호; 제6,791,119호; 제6,600,175호; 제6,201,262호; 제6,187,606호; 제6,120,600호; 제5,912,477호; 제5,739,554호; 제5,631,190호; 제5,604,135호; 제5,523,589호; 제5,416,342호; 제5,393,993호; 제5,359,345호; 제5,338,944호; 제5,210,051호; 제5,027,168호; 제5,027,168호; 제4,966,862호; 및/또는 제4,918,497호 그리고 미국 특허 출원 공개 제2009/0184616호; 제2009/0080185호; 제2009/0050908호; 제2009/0050907호; 제2008/0308825호; 제2008/0198112호; 제2008/0179611호; 제2008/0173884호; 제2008/0121921호; 제2008/0012036호; 제2007/0253209호; 제2007/0223219호; 제2007/0170447호; 제2007/0158668호; 제2007/0139923호; 및/또는 제2006/0221272호에 기재된 것 등의 고상 발광 소자, 소자 패키지, 고정물, 발광 재료/요소, 전원, 제어 요소 및/또는 방법을 사용할 수 있다.
가시 광은 많은 상이한 파장을 갖는 광을 포함할 수 있다. 가시 광의 외관 색상은 도1에 도시된 1931 CIE 색도도 등의 2-차원 색도도를 참조하여 도시될 수 있다. 색도도는 색상의 가중 합계로서 색상을 정의하는 유용한 기준을 제공한다.
도1에 도시된 것과 같이, 1931 CIE 색도도 상의 색상은 대체로 U자-형상의 영역 내에 속하는 x 및 y 좌표(즉, 색도 좌표 또는 색상 지점)에 의해 정의된다. 영역의 외부측 상의 또는 그 근처의 색상은 단일 파장 또는 매우 작은 파장 분포를 갖는 광으로 구성되는 포화 색상이다. 영역의 내부 상의 색상은 상이한 파장의 혼합물로 구성되는 불포화 색상이다. 많은 상이한 파장의 혼합물일 수 있는 백색 광은 일반적으로 도1 내의 영역(10)에서 색도도의 중앙 근처에서 발견된다. 영역(10)의 크기에 의해 입증되는 것과 같이 "백색"으로 간주될 수 있는 많은 상이한 색조의 광이 있다. 예컨대, 나트륨 증기 조명 장치에 의해 발생되는 광 등의 일부 "백색" 광은 색상 면에서 누르스름하게 보일 수 있고, 한편 일부 형광 조명 장치에 의해 발생되는 광 등의 다른 "백색" 광은 색상 면에서 더 푸르스름하게 보일 수 있다.
일반적으로 녹색처럼 보이거나 상당한 녹색 성분을 포함하는 광이 백색 영역(10) 위에 있는 영역(11, 12, 13)에 도시되어 있고, 백색 영역(10) 아래의 광은 일반적으로 분홍색, 자주색 또는 마젠타색처럼 보인다. 예컨대, 도1의 영역(14, 15) 내에 도시된 광은 일반적으로 마젠타색(즉, 적색-자주색 또는 자줏빛 적색)처럼 보인다.
2개의 상이한 광원으로부터의 광의 이진 조합은 2개의 성분 색상 중 어느 한쪽과 상이한 색상을 갖는 것처럼 보일 수 있다는 것이 추가로 공지되어 있다. 조합 광의 색상은 2개의 광원의 파장 및 상대 세기에 의존할 수 있다. 예컨대, 청색 광원 및 적색 광원의 조합에 의해 방출되는 광은 관찰자에게 자주색 또는 마젠타색처럼 보일 수 있다. 마찬가지로, 청색 광원 및 황색 광원의 조합에 의해 방출되는 광은 관찰자에게 백색처럼 보일 수 있다.
도1의 그래프 내의 각각의 지점은 그 색상을 갖는 광을 방출하는 광원의 "색상 지점"으로서 불린다. 도1에 도시된 것과 같이, 다양한 온도까지 가열되는 흑체 복사체에 의해 방출되는 광의 색상 지점의 위치에 대응하는 "흑체" 궤적(16)으로서 불리는 색상 지점의 궤적이 존재한다. 흑체 궤적(16)은 또한 흑체 궤적을 따라 놓인 색도 좌표(즉, 색상 지점)가 플랑크의 방정식 즉 E(λ)=Aλ-5/(eB/T-1)(여기에서, E는 방출 세기, λ는 방출 파장, T는 흑체의 색상 온도, A 및 B는 상수)를 따르기 때문에 "플랑키안" 궤적으로서 불린다. 흑체 궤적(16) 상에 또는 그 근처에 놓인 색상 좌표는 인간 관찰자에게 만족스러운 백색 광을 생성한다.
가열된 물체가 강렬해짐에 따라, 물체는 흑체 복사체의 피크 복사선과 관련되는 파장이 온도 상승에 따라 점진적으로 짧아짐에 따라, 불그스름하게, 그 다음에 누르스름하게, 그 다음에 백색으로 그리고 마지막으로 푸르스름하게 빛난다. 이것은 흑체 복사체의 피크 복사선과 관련되는 파장이 빈 변위 법칙(Wien Displacement Law)에 따라서 온도 상승에 따라 점진적으로 짧아지기 때문에 일어난다. 이와 같이, 흑체 궤적(16) 상에 또는 그 근처에 있는 광을 생성하는 발광체는 그 상관 색상 온도(CCT: correlated color temperature)의 관점에서 설명될 수 있다. 여기에서 사용되는 것과 같이, 용어 "백색 광"은 백색으로서 지각되고 1931 CIE 색도도 상의 흑체 궤적의 7 맥아담(MacAdam) 타원 내에 있고 2000K 내지 10,000K의 범위 내의 CCT를 갖는 광을 말한다. 4000K의 CCT를 갖는 백색 광은 색상 면에서 노르스름하게 보일 수 있고, 한편 8000K 이상의 CCT를 갖는 백색 광은 색상 면에서 더 푸르스름하게 보일 수 있고, "냉" 백색 광으로서 불릴 수 있다. "온" 백색 광은 색상 면에서 더 불그스름하거나 누르스름한 약 2500K 내지 4500K의 CCT를 갖는 백색 광을 설명하는 데 사용될 수 있다. 온 백색 광은 일반적으로 인간 관찰자에게 만족스러운 색상이다. 2500K 내지 3300K의 CCT를 갖는 온 백색 광이 일부 용례에서 선호될 수 있다.
조명된 물체에서 색상을 정확하게 재현할 수 있는 광원의 능력은 전형적으로 연색 지수("CRI")를 사용하는 것을 통상적으로 특징으로 한다. 광원의 CRI는 조명 시스템의 색상 연출이 8개의 기준 색상을 조명할 때에 기준 흑체 복사체에 비교되는 정도의 상대 측정치의 변형 평균이다. 이와 같이, CRI는 특정한 램프에 의해 조명될 때의 물체의 표면 색상 면에서의 변화의 상대 측정치이다. CRI는 조명 시스템에 의해 조명되는 한 세트의 시험 색상의 색상 좌표가 흑체 복사체에 의해 조사되는 동일한 시험 색상의 좌표와 동일하면 100과 동일하다. 주광은 일반적으로 거의 100의 CRI를 갖고, 백열 전구는 약 95의 CRI를 갖고, 형광 조명은 전형적으로 약 70 내지 85의 CRI를 갖고, 한편 단색 광원은 기본적으로 0의 CRI를 갖는다. 50 미만의 CRI를 갖는 일반 조명 용례를 위한 광원은 일반적으로 매우 불량한 것으로 간주되고, 전형적으로 단지 절약 문제가 다른 대안을 가로막는 용례에서 사용된다. 70 내지 80의 CRI 수치를 갖는 광원은 물체의 색상이 중요하지 않은 일반 조명을 위한 용례를 갖는다. 일부 일반 인테리어 조명에 대해, 80 초과의 CRI 수치가 수용 가능하다. 플랑키안 궤적(16)의 4 맥아담 단계 타원 내의 색상 좌표 그리고 85를 초과하는 CRI 수치를 갖는 광원이 일반 조명 목적에 더 적절하다. 90 초과의 CRI 수치를 갖는 광원이 더 큰 색상 품질을 제공한다.
백라이트, 일반 조명 그리고 다양한 다른 용례에 대해, 광원에 의해 조명되는 물체가 인간의 눈에 더 자연스러운 색상을 갖는 것처럼 보이도록 비교적 높은 CRI를 갖는 백색 광을 발생시키는 광원을 제공하는 것이 종종 바람직하다. 따라서, 이러한 광원은 전형적으로 적색, 녹색 및 청색 발광 소자를 포함하는 고상 발광 소자의 어레이를 포함할 수 있다. 적색, 녹색 및 청색 발광 소자가 동시에 작동될 때에, 그 결과의 조합 광이 적색, 녹색 및 청색 광원의 상대 세기에 따라 백색 또는 거의 백색처럼 보인다. 그러나, 적색, 녹색 및 청색 발광기의 조합인 광이라도 특히 발광기가 포화 광을 발생시키면 이러한 광은 많은 가시 파장으로부터의 기여가 부족할 수 있기 때문에 낮은 CRI를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 높은 CRI 수치를 갖는 온 백색 광을 방출하는 LED 및 다른 고상 발광 소자가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 고상 발광 소자는 90을 초과하는 CRI 수치를 갖는 광을 방출할 수 있고, 1931 CIE 색도도 상의 흑체 궤적의 7 맥아담 타원 내에 있는 색상 지점을 가질 수 있고, 약 2500 내지 약 4500K의 상관 색상 온도를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 고상 발광 소자는 90을 초과하는 CRI 수치를 갖는 광을 방출할 수 있고, 1931 CIE 색도도 상의 0.385 및 0.485 ccx 내지 0.380 및 0.435 ccy인 색상 지점을 가질 수 있고, 약 2500 내지 약 4500K의 상관 색상 온도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상관 색상 온도는 약 2500 내지 약 3300K이다. 본 발명의 실시예에 따른 LED는 비교 가능한 LED를 사용하고 비교 가능한 색상 지점을 갖는 종래의 단일-다이 LED가 전형적으로 더 낮은 CRI수치 또는 감소된 광속 중 어느 한쪽을 가지므로 이러한 종래의 LED에 비해 이들 높은 CRI 수치 그리고 비교적 높은 광속을 갖는 온 백색 광 출력을 성취할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 LED는 높은 CRI 수치를 갖는 온 백색 광을 제공하도록 발광단 매체를 사용한다. 여기에서, 용어 "발광단 매체"는 인광체 등의 1개 이상의 발광 재료를 포함하는 매체를 말한다. 광범위한 발광 재료가 공지되어 있고, 이 때에 예시 재료가 예컨대 미국 특허 제6,600,175호 및 미국 특허 출원 공개 제2009/0184616호에 개시되어 있다. 인광체에 추가하여, 다른 발광 재료는 신틸레이터(scintillator), 데이 글로우 테이프(day glow tape), 나노인광체(nanophosphor), 양자 점(quantum dot) 그리고 (예컨대, 자외선) 광으로의 조명 시에 가시 스펙트럼 내에서 빛나는 잉크를 포함한다. 예시 발광단 매체는 고상 발광 소자 상에 코팅되는 발광 재료를 포함하는 층 그리고 1개 이상의 고상 발광 소자를 부분적으로 또는 완전히 덮도록 배열되는 발광 재료를 포함하는 투명한 봉지재(예컨대, 에폭시-계열 또는 실리콘-계열 경화성 수지)를 포함한다.
기존에, 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 복사선(예컨대, 465 ㎚의 지배 파장을 갖는 복사선)을 방출하는 LED를 포함하는 단일-다이 고상 발광 소자가 이용 가능하다. 발광단 매체가 다이 상에, 그 위에 및/또는 그 주위에 코팅 또는 위치되거나 그렇지 않으면 LED에 의해 방출되는 청색 광을 수용하도록 배열된다(여기에서, 이러한 LED와 같은 고상 광원에 의해 방출되는 광을 수용하도록 배열되는 발광단 매체가 "수용 발광단 매체"로서 불린다). 수용 발광단 매체는 그 내에 현탁되는 YAG:Ce 인광체 입자 및 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체 입자를 갖는 실리콘 등의 봉지재 재료를 포함한다. YAG:Ce 인광체 입자는 LED로부터 수용되는 청색 광을 황색 광으로 하향-변환하고, (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체 입자는 LED로부터 수용되는 청색 광을 적색 광으로 하향-변환한다. 도2는 파장의 함수로서 이러한 고상 발광 소자에 의해 방출되는 복사선의 세기를 도시하는 그래프이다. 도2의 그래프를 발생시키는 데 사용되는 예시 소자는 456 ㎚의 지배 파장을 갖는 청색 LED를 사용하고, 80.1의 CRI를 갖는 온 백색 광을 생성한다. 하향-변환되지 않는 상태로 발광단 매체를 통해(또는 그 주위에서) 통과되는 청색 LED로부터의 광은 456 ㎚에서 도2의 곡선 A 내의 좁은 피크를 발생시킨다. 황색 및 적색 인광체에 의해 하향-변환되는 청색 LED로부터의 광은 600 ㎚ 약간 위에서 도2의 곡선 A 내의 넓은 피크를 발생시킨다. 여기에서, 도2의 그래프를 발생시키는 데 사용되는 소자 등의 황색 인광체 및 적색 인광체를 갖는 수용 발광단 매체를 포함하는 단일-다이 고상 발광 소자가 황색/적색 인광체 소자로서 불린다.
LED로부터 수용되는 청색 광을 녹색 광으로 하향-변환하는 인광체 입자 그리고 LED로부터 수용되는 청색 광을 적색 광으로 하향-변환하는 인광체 입자를 포함하는 수용 발광단 실리콘 봉지재 재료를 갖는 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 복사선을 방출하는 LED를 포함하는 단일-다이 고상 발광 소자가 또한 기존에 이용 가능하다. 이들 소자는 84-94 사이의 CRI 등의 상당히 더 높은 CRI 수치를 갖는 온 백색 광을 생성한다. 여기서 이들 소자는 녹색/적색 인광체 소자로 불린다. 그러나, 녹색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 인광체가 다양한 다른 인광체보다 덜 효율적일 수 있기 때문에, 녹색/적색 인광체 소자는 비교 가능한 황색/적색 인광체 소자의 광속 수치보다 (예컨대, 25-30% 이상만큼) 상당히 낮은 광속 수치를 가질 수 있다.
종래의 황색/적색 인광체 소자의 CRI 수치를 증가시키기 위해, 소자 내에 포함되는 청색 LED의 지배 파장이 증가되었다. 구체적으로, 도3은 3개의 상이한 황색/적색 인광체 소자에 의해 방출되는 복사선의 세기를 도시하는 그래프이고, 여기에서 3개의 소자 사이의 유일한 차이는 그 내에 포함되는 청색 LED의 지배 파장이다.
도3에서, 곡선 A는 456 ㎚의 지배 파장을 갖는 청색 LED를 갖는 고상 발광 소자의 출력을 도시하고 있다(곡선 A는 도2의 그래프에서의 곡선 A와 동일하다). 곡선 B는 464 ㎚의 지배 파장을 갖는 청색 LED를 갖는 고상 발광 소자의 출력을 도시하고 있고, 곡선 C는 472 ㎚의 지배 파장을 갖는 청색 LED를 갖는 고상 소자의 출력을 도시하고 있다. 곡선 A-C를 발생시키는 데 사용되는 소자에서, 적색 인광체에 대한 황색 인광체의 비율은 소자의 각각이 도1에 도시된 1931 CIE 색도도 상의 대략 동일한 위치에 있는 색상을 갖는 광을 생성하도록 변화된다. 구체적으로, 청색 LED에 의해 방출되는 광의 지배 파장이 증가됨에 따라, 황색 대 적색 인광체의 비율은 더 많은 적색 인광체 그리고 더 적은 황색 인광체를 포함하도록 변화된다. 이와 같이, 곡선 B를 발생시키는 데 사용되는 소자의 수용 발광단 매체는 곡선 A를 발생시키는 데 사용되는 소자의 수용 발광단 매체보다 높은 비율의 적색-대-황색 인광체를 갖고, 곡선 C를 발생시키는 데 사용되는 소자의 수용 발광단 매체는 곡선 B를 발생시키는 데 사용되는 소자의 수용 발광단 매체보다 높은 비율의 적색-대-황색 인광체를 갖는다.
곡선 A-C의 각각에 대해, y-축은 소자의 정규화된 광속을 나타내고, 여기에서 각각의 파장에서의 광속은 그 특정한 곡선에 대한 피크 방출 파장에서의 광속의 백분율로서 작성된다. 따라서, 도3은 각각의 소자에 대한 파장의 함수로서의 광속의 상대 세기를 도시하고 있지만, 3개의 소자 사이의 상대 광속 수치를 도시하고 있지 않다.
도3의 곡선 A 및 B에 도시된 것과 같이, 청색 LED의 지배 파장이 456 ㎚(곡선 A)로부터 464 ㎚(곡선 B)로 증가될 때에, 시안색 색상 범위(시안 색상 범위는 약 480 내지 500 ㎚의 피크 파장을 갖는 광으로서 여기에서 정의됨) 내의 광속의 백분율은 456 ㎚ 청색 LED를 포함하는 소자에 비해 증가된다. 또한 도3에 도시된 것과 같이, 이러한 변화는 곡선 A의 소자에 대한 80.1로부터 곡선 B의 소자에 대한 84.3으로 소자의 CRI를 증가시킨다.
도3의 곡선 C에 도시된 것과 같이, 청색 LED의 지배 파장이 472 ㎚로 추가로 증가될 때에, 시안색 색상 범위 내의 광속의 백분율은 청색 LED의 지배 파장이 이제 시안 색상 범위 바로 외부측에 있으므로 더욱 증가된다. 이와 같이, 도3의 곡선 C를 발생시키는 데 사용된 소자와 관련하여, 시안 범위 내의 광속은 적색 및 황색 인광체의 조합에 의해 방출되는 광의 피크에서의 광속의 절반 정도이고, 한편 곡선 A를 발생시키는 데 사용되는 소자와 관련하여, 시안 범위 내의 광속은 적색 및 황색 인광체의 조합에 의해 방출되는 광의 피크에서의 광속의 단지 10-20% 정도이다. 도3에 추가로 도시된 것과 같이, 472 ㎚로 청색 LED의 지배 파장을 추가로 이동시킴으로써, 소자의 CRI는 88.1로 추가로 증가된다.
도3의 곡선 C의 소자는 개선된 CRI를 나타내지만, 90 초과의 CRI 수치를 갖는 단일 다이 온 백색 LED가 요구되는 적용 분야가 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 온 백색 광을 방출하고 90을 초과할 수 있는 CRI 수치 등의 비교적 높은 CRI 수치를 갖는 단일 다이 고상 발광 소자가 제공된다.
일부 실시예에서, 이들 고상 발광 소자는 제1, 제2 및 제3 인광체를 포함하는 수용 발광단 매체를 포함하는 청색 LED를 포함한다. 제1 인광체는 청색 LED로부터 수용되는 광을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 광으로 하향-변환할 수 있다. 이러한 인광체는 그 FWHM 방출 스펙트럼이 시안 색상 범위의 적어도 일부 내에 속할 정도로 충분히 넓은 FWHM 대역폭을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 제1 인광체는 LuAG:Ce 인광체(즉, 세륨 도핑 LuAG)를 포함할 수 있다. LuAG:Ce 인광체는 535 내지 545 ㎚의 피크 방출 파장 그리고 약 110-115 ㎚의 FWHM 대역폭을 가질 수 있다. 이와 같이, LuAG:Ce 인광체의 FWHM 대역폭은 전체 시안 색상 범위에 걸쳐 연장될 수 있다. 제2 인광체는 청색 LED로부터 수용되는 광을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 광으로 하향-변환할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 제2 인광체는 YAG:Ce 인광체를 포함할 수 있다. 제3 인광체는 청색 LED로부터 수용되는 광을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 광으로 하향-변환할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 제3 인광체는 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, LuAG:Ce 인광체 및 YAG:Ce는 루테튬, 이트륨, 알루미늄 및 산소를 포함하는 단일 세륨-도핑 구조물에서 함께 성장될 수 있다. 예컨대, LuAG:Ce 인광체 및 YAG:Ce는 Lu1-xYxAl5O12:Ce 재료로서 함께 실시될 수 있다. 이러한 재료는 LuAG:Ce 인광체와 같이 광을 방출하는 제1 인광체 그리고 YAG:Ce 인광체와 같이 광을 방출하는 제2 인광체의 양쪽 모두로서 작용할 것이다(이것은 LuAG:Ce 인광체의 피크 파장과 YAG:Ce 인광체의 피크 파장 사이에 피크를 갖는 조합 스펙트럼을 제공할 것이다). 이와 같이, 제1 및 제2 인광체는 2개의 별개 인광체, 함께 혼합되는 2개의 별개 인광체 및/또는 양쪽 모두의 인광체가 동일한 구조물 내에서 함께 성장되는 조성물을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 인광체는 제1 알루미늄 가넷-계열 인광체를 포함할 수 있고, 제2 인광체는 제2 알루미늄 가넷-계열 인광체를 포함할 수 있고, 제3 인광체는 질화물- 또는 산질화물-계열 인광체를 포함한다는 것이 또한 이해되어야 한다. 이들 실시예 중 일부에서, 제1 인광체는 녹색 색상 범위 내의 광을 방출할 수 있고, 제2 인광체는 황색 색상 범위 내의 광을 방출할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 인광체는 LuAG:Ce 인광체를 포함할 수 있거나 임의의 다른 알루미늄 가넷-계열 인광체를 포함할 수 있고, 제2 인광체는 YAG:Ce을 포함할 수 있거나 임의의 다른 알루미늄 가넷-계열 인광체를 포함할 수 있다. 제3 인광체는 임의의 적절한 질화물- 또는 산질화물-계열 인광체를 포함할 수 있고, 칼슘 및 스트론튬 계열 질화물- 또는 산질화물-계열 인광체에 제한되지 않는다. 제1 및 제2 알루미늄 가넷-계열 인광체의 사용은 2개의 알루미늄 가넷-계열 인광체가 예컨대 결합제 내에서 함께 혼합될 때에 양호한 호환성을 가질 수 있으므로 그리고 알루미늄 가넷-계열 인광체가 발광단 매체에서 사용될 때에 양호한 안정성을 나타내고 다른 바람직한 특징을 가질 수 있으므로 특정한 실시예에서 일부 장점을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도4는 파장의 함수로서 본 발명의 실시예에 따른 3개의 상이한 고상 발광 소자에 의해 방출되는 복사선의 세기를 도시하는 그래프이다. 도4에서, 모든 고상 소자는 464 ㎚의 지배 파장을 갖는 청색 LED를 사용한다. 곡선 D를 발생시키는 데 사용되는 소자에서, 발광 소자는 황색 인광체(YAG:Ce) 및 적색 인광체[(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+]를 갖는 수용 발광단 매체를 포함하는 황색/적색 인광체 소자이고; 곡선 E를 발생시키는 데 사용되는 소자에서, LED는 녹색 인광체(LuAG:Ce), 황색 인광체(YAG:Ce) 및 적색 인광체[(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+]를 갖는 수용 발광단 매체를 포함하고(여기에서, "녹색/황색/적색 인광체 소자"); 곡선 F를 발생시키는 데 사용되는 소자에서, LED는 녹색 인광체(LuAG:Ce) 및 적색 인광체[(Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+]를 갖는 수용 발광단 매체를 포함한다(여기에서, "녹색/적색 인광체 소자").
곡선 D에 도시된 것과 같이, 황색/적색 인광체 소자는 86.6의 CRI를 나타낸다. 이러한 소자는 도2의 곡선 B를 발생시키는 데 사용되는 소자와 유사하지만, 도1의 1931 CIE 색도도 상의 상이한 위치에서 색상 지점을 갖기 때문에 개선된 CRI를 나타낸다. 그러나, 소자는 시안 색상 범위 내의 광속의 비교적 낮은 백분율을 여전히 갖고, 90 초과의 CRI를 성취하지 못한다.
대조적으로, 곡선 E 및 F의 양쪽 모두의 소자는 90 초과의 CRI 수치를 성취한다. 구체적으로, 곡선 E를 발생시키는 데 사용된 녹색/황색/적색 인광체 소자는 90.6의 CRI 수치를 성취하고, 곡선 F를 발생시키는 데 사용된 녹색/적색 인광체 소자는 91.4의 CRI 수치를 성취한다. 각각의 경우에, 이들 소자는 시안 색상 범위 내의 그 광속의 증가된 백분율을 갖고, 이것은 시안 색상 범위 내에서 상당한 방출물을 갖는 녹색 인광체의 포함에 기인한다. 곡선 F는 또한 곡선 F를 발생시키는 데 사용되는 소자 내에서의 임의의 황색 인광체의 생략이 스펙트럼 내의 주요 피크(즉, 600 내지 700 ㎚의 피크)를 우측으로(즉, 더 높은 파장으로) 이동시킨다는 것을 보여준다. 곡선 D-F를 발생시키는 데 사용되는 소자에서, 적색 인광체에 대한 황색 인광체의 비율은 소자의 각각이 도1에 도시된 1931 CIE 색도도 상의 대략 동일한 위치에 있는 색상을 갖는 광을 생성하도록 재차 변화된다. 이것은 녹색 인광체 내에 포함되는 소자 내의 적색 인광체의 백분율을 증가시킴으로써 달성된다.
도4로부터 관찰될 수 있는 것과 같이, 곡선 E 및 F를 발생시키는 데 사용되는 고상 발광 소자에서, 발광단 매체 내에서의 녹색 인광체의 포함은 종래의 황색/적색 인광체 소자에 의해 방출되는 광 내에 존재할 수 있는 시안 색상 범위 내의 스펙트럼 간극의 일부를 "충전"하는 것을 도울 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자는 높은 CRI 수치를 나타낼 수 있다.
도5a 및 도5b는 녹색/황색/적색 인광체 소자를 제공하기 위한 발광단 매체 내에서의 녹색 형광체의 포함이 종래의 황색/적색 인광체 소자에 비해 소자의 성능에 영향을 미치는 정도를 보여주는 추가 데이터를 제공한다. 구체적으로, 도5a는 동일한 2개의 온 백색 색상 빈 내에 속하는 복수개의 종래의 황색/적색 인광체 소자에 대한 중간치 CRI에 비교될 때의 2개의 상이한 온 백색 색상 빈(색상 빈은 1931 CIE 색도도 상의 영역을 말함) 내에 속하는 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 녹색/황색/적색 인광체 소자에 대한 중간치 CRI를 도시하고 있다. 도5a에 도시된 것과 같이, 제1 색상 빈에서, 녹색 인광체의 추가는 (85로부터 90으로) 평균적으로 5%만큼 CRI를 증가시키고, 한편 제2 색상 빈에서, 녹색 인광체의 추가는 (83으로부터 90으로) 평균적으로 7%만큼 CRI를 증가시킨다. 이와 같이, 녹색 인광체의 추가는 6%의 CRI 면에서의 평균 증가를 초래한다.
도5b는 도5a를 발생시키는 데 사용되는 소자에 대한 중간치 광속(단위: 루멘)을 도시하고 있다. 도5b에 도시된 것과 같이, 제1 온 백색 색상 빈 내에 속하는 녹색/황색/적색 인광체 소자의 광속은 동일한 색상 빈 내에 속하는 황색/적색 인광체 소자에 대한 중간치보다 10%만큼 작다. 제2 색상 빈을 참조하면, 녹색 인광체의 추가는 평균적으로 14%만큼 광속을 감소시킨다. 이와 같이, 녹색 인광체의 추가는 약 12%의 광속 면에서의 평균 감소를 초래한다. 광속 면에서의 이러한 감소는 25-30% 이상일 수 있는 종래의 녹색/적색 인광체 소자에 의해 나타나는 광속 면에서의 감소보다 상당히 작다.
도6a 및 도6b는 황색/녹색 인광체 소자 그리고 본 발명의 실시예에 따른 녹색/황색/적색 인광체 소자의 양쪽 모두에 대한 청색 LED의 지배 파장의 영향을 도시하고 있다. 구체적으로, 도6a의 차트는 청색 LED에 대한 3개의 지배 파장(458, 462 및 466 ㎚)의 각각에서의 복수개의 황색/적색 인광체 소자에 대한 측정된 CRI 그리고 또한 청색 LED에 대한 7개의 지배 파장(455, 457, 462, 464, 470, 471 및 474 ㎚)의 각각에서의 복수개의 녹색/황색/적색 인광체 소자에 대한 측정된 CRI를 도시하고 있다. 도6b는 도6a의 차트로부터의 데이터를 그래프로 도시하고 있고, 황색/적색 인광체 소자에 대한 CRI 수치(곡선 G) 그리고 녹색/황색/적색 인광체 소자에 대한 CRI 수치(곡선 H)가 청색 LED의 지배 파장의 함수로서 변화되는 추세를 더 양호하게 도시하도록 곡선 맞춤을 제공한다.
도6b에 도시된 것과 같이, 녹색/황색/적색 인광체 소자는 대체로 동일한 파장에서 황색/적색 인광체 소자보다 높은 CRI 수치를 제공한다. 더욱이, 녹색/황색/적색 인광체 소자에 의해 나타나는 CRI 수치는 황색/적색 인광체 소자에 의해 나타나는 CRI 수치보다 피크 수치로부터 느리게 떨어진다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고상 발광 소자는 더 높은 CRI 수치를 제공할 수 있고, 또한 소자 내에 포함되는 청색 LED에 대한 더 넓은 범위의 지배 파장에 걸쳐 수용 가능한 CRI 성능을 나타낼 수 있다.
도7a 및 도7b는 소자 내에 포함되는 청색 LED의 지배 파장의 함수로서 종래의 황색/적색 인광체 소자에 비교될 때의 본 발명의 실시예에 따라 제조되는 녹색/황색/적색 인광체 소자에 대한 CRI 및 광속 면에서의 차이를 추가로 도시하는 그래프이다. 도7a는 청색 LED의 지배 파장의 함수로서 다양한 소자에 대한 중간치 CRI 수치를 도시하고 있고, 한편 도7b는 동일한 지배 파장을 갖는 청색 LED와 관련하여 황색/적색 인광체 소자의 광속의 백분율로서 녹색/황색/적색 인광체 소자의 광속을 도시하고 있다.
특히, 도7a 내의 곡선 I는 녹색/황색/적색 인광체 소자의 CRI를 도시하고 있고, 곡선 J는 종래의 황색/적색 인광체 소자의 CRI를 도시하고 있다. 도7a로부터 분명한 것과 같이, 녹색/황색/적색 인광체 소자는 471 ㎚ 미만의 지배 파장을 갖는 청색 LED에 대해 더 높은 CRI 수치를 제공한다. 피크 CRI는 약 464 ㎚의 파장에서 제공되고, 여기에서 CRI 수치는 종래의 황색/적색 인광체 소자의 CRI 수치보다 5.1%만큼 높다. CRI 수치 면에서의 개선은 464 ㎚ 이하의 지배 파장에서 더 높다(즉, 456 ㎚에서 7.8%의 개선). 도7a는 464 ㎚의 지배 파장을 갖는 청색 LED를 사용하는 녹색/적색 인광체 소자의 측정된 CRI 수치를 도시하는 단일 데이터 지점 곡선 K를 추가로 포함한다. 도7a에 도시된 것과 같이, 이러한 소자는 464 ㎚에서 지배 파장을 갖는 청색 LED를 갖는 황색/적색 인광체 소자의 CRI 수치보다 7.1%만큼 큰, 즉 거의 92의 훨씬 높은 CRI 수치를 나타낸다.
도7b를 이제부터 참조하면, 곡선 L은 여러 종래의 황색/적색 인광체 소자의 광속(단위: 루멘)을 도시하고 있다. 모든 이들 광속 수치는 0으로 정규화된다. 곡선 M은 여러 녹색/황색/적색 인광체 소자의 광속(단위: 루멘)을 도시하고 있고, 여기에서 광속 수치는 동일한 지배 파장에서 청색 LED를 갖는 황색/적색 인광체 소자의 광속 수치로부터의 백분율 변화로서 그래프로 작성된다. 도7a에 도시된 것과 같이, 녹색/황색/적색 인광체 소자는 황색/적색 인광체 소자에 비해 감소된 광속을 제공한다. 광속 면에서의 감소는 청색 LED의 지배 파장이 낮을수록 커진다(즉, 비교 가능한 황색/적색 인광체 소자에 비교될 때의 광속 면에서의 감소는 472 ㎚의 지배 파장을 갖는 청색 LED에 대해 8.2%이고, 한편 비교 가능한 황색/적색 인광체 소자에 비교될 때의 광속 면에서의 감소는 456 ㎚의 지배 파장을 갖는 청색 LED에 대해 12.5%이다). 도7b는 464 ㎚의 지배 파장을 갖는 청색 LED를 사용하는 녹색/적색 인광체 소자의 정규화된 광속을 도시하는 단일 데이터 지점 곡선 N을 추가로 포함한다. 도7b에 도시된 것과 같이, 이러한 소자는 종래의 황색/적색 인광체 소자에 비해 31.3%의 광속 면에서의 상당한 손실을 나타낸다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 녹색/황색/적색 인광체 소자는 종래의 황색/적색 인광체 소자에 비해 광속 면에서의 손실을 나타내지만, 이러한 손실은 단지 8-12% 정도이고, 한편 종래의 녹색/적색 인광체 소자 그리고 곡선 N의 녹색/적색 인광체 소자 중 어느 한쪽에 의해 나타나는 광속 면에서의 비교 손실은 2배 이상 정도로 높다.
위에서 언급된 것과 같이, 일부 실시예에서, 수용 발광단 매체는 535 내지 545 ㎚의 피크 주파수 그리고 주로 녹색 색상 범위 내에 있는 110-115 ㎚의 FWHM을 갖는 광을 방출하는 LuAG:Ce 인광체, 545 내지 565 ㎚의 피크 주파수 그리고 주로 황색 색상 범위 내에 있는 115-120 ㎚의 FWHM을 갖는 광을 방출하는 YAG:Ce 인광체 그리고 630 내지 650 ㎚의 피크 주파수 그리고 주로 적색 색상 범위 내에 있는 85-95 ㎚의 FWHM을 갖는 광을 방출하는 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, LuAG:Ce 인광체 대 YAG:Ce 인광체의 비는 중량 기준으로 약 3:1 내지 1:3일 수 있다. 더 구체적인 실시예에서, LuAG:Ce 인광체 대 YAG:Ce 인광체의 비는 중량 기준으로 약 1.5:1 내지 1:1.5일 수 있다. 일부 실시예에서, LuAG:Ce 인광체 및 YAG:Ce 인광체의 조합 대 적색 인광체의 비는 중량 기준으로 약 1:1 내지 9:1일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 청색 또는 자외선 LED 등의 고상 광원 그리고 고상 광원에 의해 방출되는 복사선의 적어도 일부를 하향-변환하는 수용 발광단 매체를 포함하는 발광 소자가 제공된다. 발광단 매체는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 시안 색상 범위 내로 연장되는 FWHM 대역폭을 갖는 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 인광체 등의 재료 그리고 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 또 다른 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 1개 이상의 추가 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 인광체는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 525 내지 550 ㎚의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있고, 500 ㎚ 미만으로 연장되는 FWHM 방출 대역폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 1개 이상의 추가 재료는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 580 ㎚ 초과의 피크 파장을 갖는 복사선으로 함께 하향-변환하는 제2 및 제3 인광체일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 인광체는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있고, 제3 인광체는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환할 수 있다. 제1 인광체는 LuAG:Ce 인광체일 수 있고, 제2 인광체는 YAG:Ce 인광체일 수 있고, 제3 인광체는 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체일 수 있다. 이러한 발광 소자는 약 2500K 내지 4500K의 상관 색상 온도, 적어도 90의 CRI 수치 그리고 1931 CIE 색도도 상의 흑체 궤적의 7 맥아담 타원 내에 있는 색상 지점을 갖는 온 백색 광을 방출할 수 있다. 일부 실시예에서, 상관 색상 온도는 약 2500K 내지 3300K일 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 LED 그리고 LED에 의해 방출되는 광의 적어도 일부를 하향-변환하도록 구성되는 수용 발광단 매체를 포함하는 발광 소자가 제공된다. 수용 발광단 매체는 적어도 LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 인광체, LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제2 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 인광체 그리고 LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제3 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제3 인광체를 포함할 수 있다. 제1 인광체는 시안 색상 범위 내로 연장되는 FWHM 방출 대역폭을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 수용 발광단 매체 및 LED 내에 포함되는 인광체는 약 2500K 내지 4500K(또는 심지어 약 2500K 내지 3300K)의 상관 색상 온도를 갖는 및/또는 적어도 90의 CRI를 갖는 온 백색 광을 함께 방출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제2 인광체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하고, 제3 인광체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환한다. 제1 인광체는 LuAG:Ce 인광체일 수 있고, 제2 인광체는 YAG:Ce 인광체일 수 있고, 제3 인광체는 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체일 수 있다.
또 다른 추가 실시예에서, 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 LED 그리고 LED에 의해 방출되는 광의 적어도 일부를 하향-변환하도록 구성되는 수용 발광단 매체를 포함하는 발광 소자가 제공된다. 수용 발광단 매체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 재료 그리고 LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제2 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 재료를 포함한다. 발광 소자에 의해 방출되는 스펙트럼은 청색 색상 범위 내의 제1 피크 그리고 녹색 색상 범위와 관련되는 파장보다 긴 파장에서의 제2 피크를 포함하는 가시 스펙트럼 내의 2개의 별개의 피크를 갖는다.
일부 실시예에서, 제1 재료는 LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하고 시안 색상 범위 내로 연장되는 FWHM 방출 대역폭을 갖는 LuAG:Ce 인광체 등의 제1 인광체일 수 있고, 제2 재료는 LED에 의해 방출되는 복사선을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 YAG:Ce 인광체 등의 제2 인광체 그리고 LED에 의해 방출되는 복사선을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체 YAG:Ce 인광체 등의 제3 인광체일 수 있다. LED는 약 2500K 내지 4500K(또는 심지어 약 2500K 내지 3300K)의 상관 색상 온도 그리고 적어도 90의 CRI 수치를 갖는 온 백색 광을 방출할 수 있다.
일부 실시예에서, LED(또는 다른 고상 발광 소자)는 약 430 내지 470 ㎚의 지배 주파수를 갖는 광을 방출할 수 있다. 제1 인광체는 약 525 내지 545 ㎚의 피크 주파수를 갖는 광을 방출할 수 있다. 제2 인광체는 약 545 내지 585 ㎚의 피크 주파수를 갖는 광을 방출할 수 있다. 제3 인광체는 약 600 내지 650 ㎚의 피크 주파수를 갖는 광을 방출할 수 있다.
녹색, 황색 및 적색 인광체를 위한 인광체 입자는 직경(입자가 반드시 구형 형상을 가질 필요는 없으므로, 용어 직경은 느슨하게 사용됨)이 약 1 내지 약 30 ㎛의 범위 내에 있을 수 있고, 이 때에 입자의 대략 절반은 직경이 약 4 내지 약 20 ㎛의 범위 내에 있다. 일부 실시예에서, 녹색, 황색 및 적색 인광체의 입자의 적어도 절반은 2 내지 20 ㎛의 범위 내의 크기(직경)를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광단 매체를 포함하는 고상 발광 소자(30)가 도8a-도8d를 참조하여 이제부터 설명될 것이다. 고상 발광 소자(30)는 패키징 LED를 포함한다. 구체적으로, 도8a는 상부에 렌즈가 없는 고상 발광 소자(30)의 사시도이다. 도8b는 대향측으로부터 관찰되는 소자(30)의 사시도이다. 도8c는 렌즈가 LED 칩을 덮은 상태의 소자(30)의 측면도이다. 도8d는 소자(30)의 저면 사시도이다.
도8a에 도시된 것과 같이, 고상 발광 소자(30)는 단일 LED 칩 또는 "다이"(34)가 장착되는 기판/서브마운트("서브마운트")(32)를 포함한다. 서브마운트(32)는 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 유기 절연체, 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board), 사파이어 또는 규소 등의 많은 상이한 재료로 형성될 수 있다. LED(34)는 상이한 방식으로 배열되는 많은 상이한 반도체 층을 가질 수 있다. LED 구조 그리고 그 형성 및 동작은 일반적으로 당업계에 공지되어 있으므로, 여기에서 단지 간략하게 논의될 것이다. LED(34)의 층은 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD: metal organic chemical vapor deposition) 등의 공지된 공정을 사용하여 형성된다. LED(34)의 층은 모두가 성장 기판 상에 연속적으로 형성되는 제1 및 제2 반대 도핑 에피택시얼 층들 사이에 개재되는 적어도 1개의 활성 층/영역을 포함할 수 있다. 전형적으로, 많은 LED가 성장된 반도체 웨이퍼를 제공하도록 사파이어, 규소 탄화물, 알루미늄 질화물(AlN) 또는 갈륨 질화물(GaN) 기판 등의 성장 기판 상에서 성장되고, 이러한 웨이퍼는 그 다음에 개별 패키징 LED를 제공하도록 패키지 내에 장착되는 개별 LED 다이로 단수화될 수 있다. 성장 기판이 마지막 단수화 LED의 일부로서 남아 있을 수 있거나, 그 대신에, 성장 기판이 완전히 또는 부분적으로 제거될 수 있다. 성장 기판이 남아 있는 실시예에서, 이것은 광 추출을 향상시키도록 성형 및/또는 구성될 수 있다.
완충, 핵생성, 접촉 및 전류 확산 층 그리고 또한 광 추출 층 및 요소를 포함하지만 그에 제한되지 않는 추가 층 및 요소가 또한 LED(34) 내에 포함될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 반대 도핑 층은 다중 층 및 서브-층 그리고 또한 초 격자(super lattice) 구조 및 중간층을 포함할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 활성 영역은 예컨대 단일 양자 우물(SQW: single quantum well), 다중 양자 우물(MQW: multiple quantum well), 이중 헤테로구조 및/또는 초 격자 구조를 포함할 수 있다. 활성 영역 및 도핑 층은 예컨대 GaN, 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN), 인듐 갈륨 질화물(InGaN) 및/또는 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN) 등의 Ⅲ-족 질화물 계열 재료 시스템을 포함하는 상이한 재료 시스템으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 도핑 층은 GaN 및/또는 AlGaN 층이고, 활성 영역은 InGaN 층이다.
LED(34)는 약 380 내지 약 475 ㎚의 범위 내의 지배 파장을 갖는 복사선을 방출하는 자외선, 보라색 또는 청색 LED일 수 있다.
LED(34)는 그 상부 표면 상의 전도성 전류 확산 구조물(36) 그리고 와이어 본딩을 위해 그 상부 표면에서 접근 가능한 1개 이상의 접촉부(38)를 포함할 수 있다. 확산 구조물(36) 및 접촉부(38)는 양쪽 모두가 Au, Cu, Ni, In, Al, Ag 또는 그 조합, 전도성 산화물 및 투명 전도성 산화물 등의 전도성 재료로 제조될 수 있다. 전류 확산 구조물(36)은 LED(34) 상에 소정 패턴으로 배열되는 전도성 핑거(37, finger)를 포함할 수 있고, 이 때에 핑거는 LED(34)의 접촉부(38)로부터 상부 표면 내로의 전류 확산을 향상시키도록 이격된다. 동작 시에, 전기 신호가 아래에서 설명되는 것과 같이 와이어 본드를 통해 접촉부(38)로 가해지고, 전기 신호는 LED(34) 내로 전류 확산 구조물(36)의 핑거(37)를 통해 확산된다. 전류 확산 구조물은 종종 상부 표면이 p-형인 LED에서 사용되지만, 또한 n-형 재료에 사용될 수 있다.
LED(34)는 본 발명의 실시예에 따른 발광단 매체(39)로 코팅될 수 있다. 위에서 논의된 것과 같이, 이러한 수용 발광단 매체(39)는 LED가 인광체 및 LED로부터의 광의 조합을 방출하도록 LED 광의 적어도 일부를 흡수하여 상이한 파장의 광을 방출하는 다중 인광체(또는 다른 발광 재료)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 수용 발광단 매체(39)는 (함께 및/또는 별개 층으로) 그 내에 혼합되는 녹색 인광체의 입자, 황색 인광체의 입자 그리고 적색 인광체의 입자를 포함한다. 수용 발광단 매체(39)는 본 발명에서 논의된 수용 발광단 매체들 중 임의의 매체를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
수용 발광단 매체(39)는 많은 상이한 방법을 사용하여 LED(34) 상에 코팅될 수 있고, 이 때에 적절한 방법은 양쪽 모두가 웨이퍼 레벨 인광체 코팅 방법 그리고 이러한 방법을 이용하여 형성되는 소자의 발명의 명칭을 갖는 미국 특허 출원 제11/656,759호 및 제11/899,790호에 기재되어 있다. 대신에, 수용 발광단 매체(39)는 전기영동 증착(EPD) 등의 다른 방법을 사용하여 LED(34) 상에 코팅될 수 있고, 이 때에 적절한 EPD 방법은 반도체 소자의 폐쇄 루프 전기영동 증착의 발명의 명칭을 갖는 미국 특허 출원 제11/473,089호에 기재되어 있다. LED(34) 상으로 수용 발광단 매체(39)를 코팅하거나 그렇지 않으면 적용하는 여러 예시 방법이 아래에서 설명될 것이다.
광학 요소 또는 렌즈(70)(도8c-도8d 참조)가 환경적 및/또는 기계적 보호의 양쪽 모두를 제공하도록 LED(34) 위의 서브마운트(32)의 상부 표면(40) 상에 형성된다. 렌즈(70)는 발광 다이오드 패키지 그리고 이것을 형성하는 방법의 발명의 명칭을 갖는 미국 특허 출원 제11/982,275호에 기재된 것들 등의 상이한 성형 기술을 사용하여 성형될 수 있다. 렌즈(70)는 반구형 등의 많은 상이한 형상일 수 있다. 실리콘, 플라스틱, 에폭시 또는 유리 등의 많은 상이한 재료가 렌즈(70)에 사용될 수 있다. 렌즈(70)는 또한 광 추출을 개선하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈(70)는 수용 발광단 매체(39)를 포함할 수 있고, 및/또는 LED 칩(34) 상으로 직접적으로 발광단 매체(39)를 코팅하는 것 대신에 및/또는 그에 추가하여 LED(34) 위의 제 위치에 발광단 매체(39)를 보유하는 데 사용될 수 있다.
고상 발광 소자(30)는 다양한 크기 또는 점유 공간을 갖는 LED 패키지를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, LED 칩(34)의 표면적은 서브마운트(32)의 표면적의 10% 초과 또는 심지어 15% 초과를 덮을 수 있다. 일부 실시예에서, 렌즈(70)의 직경 D(또는 정사각형 렌즈에 대해, 폭 D)에 대한 LED 칩(34)의 폭(W)의 비율은 0.5 초과이다. 예컨대, 일부 실시예에서, 고상 발광 소자(30)는 대략 3.45 ㎜ 정사각형인 서브마운트(32)를 갖는 LED 패키지 그리고 대략 2.55 ㎜의 최대 직경을 갖는 반구형 렌즈를 포함할 수 있다. LED 패키지는 대략 1.4 ㎜ 정사각형인 LED 칩을 보유하도록 배열될 수 있다. 이러한 실시예에서, LED 칩(34)의 표면적은 서브마운트(32)의 표면적의 16% 초과를 덮는다.
서브마운트(32)의 상부 표면(40)은 일체형 제1 접촉 패드(44)와 함께 다이 부착 패드(42)를 포함할 수 있는 패터닝 전도성 특징부를 가질 수 있다. 제2 접촉 패드(46)가 또한 LED(34)가 대략 부착 패드(42)의 중심에 장착된 상태로 서브마운트(32)의 상부 표면(40) 상에 포함된다. 부착 패드(42) 그리고 제1 및 제2 접촉 패드(44, 46)는 예컨대 구리 등의 금속 또는 다른 전도성 재료를 포함할 수 있다. 구리 패드(42, 44, 46)는 결국 티타늄 부착 층 상에 형성되는 구리 시드 층(copper seed layer) 상으로 도금될 수 있다. 패드(42, 44, 46)는 표준 리소그래피 공정을 사용하여 패터닝된다. 이들 패터닝 전도성 특징부는 공지된 접촉 방법을 사용하여 LED(34)로의 전기 연결을 위한 전도성 경로를 제공한다. LED(34)는 공지된 방법 및 재료를 사용하여 부착 패드(42)에 장착될 수 있다.
간극(48)(도8a)이 제2 접촉 패드(46)와 서브마운트(32)의 표면 아래의 부착 패드(42) 사이에 포함된다. 전기 신호가 제2 패드(46) 및 제1 패드(44)를 통해 LED(34)로 가해지고, 이 때에 제1 패드(44) 상의 전기 신호는 부착 패드(42)를 통해 LED(34)로 직접적으로 이동되고, 제2 패드(46)로부터의 전기 신호는 와이어 본드를 통해 LED(34) 내로 이동된다. 간극(48)은 LED(34)로 가해지는 신호의 단락을 방지하도록 제2 패드(46)와 부착 패드(42) 사이의 전기 절연을 제공한다.
도8c 및 도8d를 참조하면, 전기 신호가 각각 제1 및 제2 접촉 패드(44, 46)와 적어도 부분적으로 정렬되도록 서브마운트(32)의 후방 표면(54) 상에 형성되는 제1 및 제2 표면 장착 패드(50, 52)를 거쳐 제1 및 제2 접촉 패드(44, 46)에 외부 전기 접촉부를 제공함으로써 패키지(30)로 가해질 수 있다. 전기 전도성 비아(56)가 제1 장착 패드(50)와 제1 접촉 패드(44) 사이의 서브마운트(32)를 통해 형성되고, 그에 의해 제1 장착 패드(50)로 가해지는 신호가 제1 접촉 패드(44)로 전도된다. 마찬가지로, 전도성 비아(56)가 제2 장착 패드(52)와 제2 접촉 패드(46) 사이에서 전기 신호를 전도하도록 이들 2개의 사이에 형성된다. 제1 및 제2 장착 패드(50, 52)는 LED 패키지(30)의 표면 장착을 가능케 하고, 이 때에 LED(34)로 가해질 전기 신호는 제1 및 제2 장착 패드(50, 52)를 횡단하여 가해진다.
패드(42, 44, 46)는 LED(34)로부터 멀어지게 열을 전도하도록 연장 열 전도성 경로를 제공한다. 부착 패드(42)는 LED(34)보다 서브마운트(32)의 표면의 많은 부분을 덮고, 이 때에 부착 패드는 LED(34)의 모서리로부터 서브마운트(32)의 모서리를 향해 연장된다. 접촉 패드(44, 46)는 또한 비아(56)와 서브마운트(32)의 모서리 사이의 서브마운트(32)의 표면을 덮는다. 패드(42, 44, 46)를 연장시킴으로써, LED(34)로부터의 열 확산이 개선될 수 있고, 이것은 LED의 동작 수명을 개선할 수 있고 및/또는 더 높은 동작 출력을 가능케 할 수 있다.
LED 패키지(30)는 제1 및 제2 장착 패드(50, 52) 사이의 서브마운트(32)의 후방 표면(54) 상의 금속화 영역(66)을 추가로 포함한다. 금속화 영역(66)은 열 전도성 재료로 제조될 수 있고, LED(34)와 적어도 부분적으로 수직 정렬될 수 있다. 일부 실시예에서, 금속화 영역(66)은 서브마운트(32)의 상부 표면 상의 요소 또는 서브마운트(32)의 후방 표면 상의 제1 및 제2 장착 패드(50, 52)와 전기 접촉되지 않는다. LED로부터의 열이 부착 패드(42) 및 패드(44, 46)에 의해 서브마운트(32)의 상부 표면(40) 위로 확산되지만, 더 많은 열이 LED(34) 아래에서 및 주위에서 직접적으로 서브마운트(32) 내로 이동될 것이다. 금속화 영역(66)은 이러한 열이 더 용이하게 소산될 수 있는 금속화 영역(66) 내로 확산되게 함으로써 이러한 소산을 도울 수 있다. 열은 또한 서브마운트(32)의 상부 표면(40)으로부터, 열이 또한 소산될 수 있는 제1 및 제2 장착 패드(50, 52) 내로 확산될 수 있는 비아(56)를 통해 전도될 수 있다.
도9a-도9d는 본 발명의 실시예에 따른 다중 LED 칩 그리고 1개 이상의 수용 발광단 매체를 포함하는 패키징 발광 소자(100)를 도시하고 있다. 도9a는 패키징 발광 소자(100)의 사시도이다. 도9b는 패키징 발광 소자(100)의 평면도이다. 도9c는 패키징 발광 소자(100)의 측면도이다. 도9d는 패키징 발광 소자(100)의 저면도이다. 도9a-도9c에서의 일부 요소가 다양한 다른 실시예에서 생략되거나 상이하게 위치될 수 있으므로 점선을 사용하여 도시되어 있지만, 이들 요소는 대신에 실선으로 도시되어 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도9a-도9c에서 실선으로 도시된 다양한 요소가 또한 생략 또는 재위치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도9a에 도시된 것과 같이, 패키징 발광 소자(100)는 공통 기판 또는 서브마운트(102) 상에 장착되는 4개의 LED 다이(104)를 포함한다. 서브마운트(102) 및 LED(104)는 예컨대 도8a-도8d를 참조하여 위에서 논의된 것들 중 임의의 서브마운트 및 LED일 수 있다. 일부 실시예에서, LED(104)는 예컨대 각각 약 380 내지 약 475 ㎚의 범위 내의 지배 파장을 갖는 복사선을 방출하는 자외선, 보라색 또는 청색 LED일 수 있다. 다른 실시예에서, 적어도 1개의 LED(104)가 약 380 내지 약 475 ㎚의 범위 내의 지배 파장을 갖는 복사선을 방출하는 자외선, 보라색 또는 청색 LED일 수 있고, 한편 적어도 1개의 다른 LED(104)가 550 ㎚보다 큰 지배 파장을 갖는 복사선을 방출하는 LED일 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, LED(104)는 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 복사선을 방출하는 1개 이상의 LED 그리고 적색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 복사선을 방출하는 적어도 1개 이상의 LED(104)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, LED(104)의 각각은 (도시되지 않은) 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체로 코팅될 수 있다. 위에서 논의된 것과 같이, 이러한 수용 발광단 매체는 LED가 LED 및 인광체로부터의 광의 조합을 방출하도록 LED 광의 적어도 일부를 흡수하여 상이한 파장의 광을 방출하는 다중 인광체(또는 다른 발광 재료)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 수용 발광단 매체는 (함께 및/또는 별개 층으로) 그 내에 혼합되는 녹색 인광체의 입자, 황색 인광체의 입자 그리고 적색 인광체의 입자를 포함한다. 수용 발광단 매체는 본 발명에서 논의된 수용 발광단 매체들 중 임의의 매체를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
수용 발광단 매체는 예컨대 위에서-인용된 미국 특허 출원 제11/656,759호, 제11/899,790호 또는 제11/473,089호에 기재된 코팅 방법을 사용하여 LED(104)가 성장되는 웨이퍼(들)를 코팅함으로써, 또는 아래에서 설명되는 웨이퍼 레벨 또는 다이 레벨 중 어느 한쪽에서 LED 상으로 수용 발광단 매체를 코팅하거나 그렇지 않으면 적용하는 예시 방법들 중 임의의 방법에 의해 임의의 적절한 방식으로 LED(104)에 적용될 수 있다. 아래에서 설명되는 것과 같이, 수용 발광단 매체는 대신에 패키징 발광 소자(100)의 렌즈(110) 상으로 증착되고 및/또는 그 내로 구축될 수 있거나, 렌즈(110)와 LED(104) 사이에 제공될 수 있다. 렌즈(110) 등의 렌즈 상에 또는 그에 인접하게 수용 발광단 매체를 제공하는 예시 기술이 아래에서 논의될 것이다.
패키징 발광 소자(100) 내의 각각의 LED(104)는 발광 소자(30)를 참조하여 위에서 논의된 전류 확산 구조물(36) 등의 그 상부 표면 상의 전도성 전류 확산 구조물(106) 그리고 또한 와이어 본딩을 위해 그 상부 표면에서 접근 가능한 1개 이상의 접촉부(108)를 포함할 수 있다. 광학 요소 또는 렌즈(110)가 환경적 및/또는 기계적 보호를 제공하도록 4개의 LED(104) 위의 서브마운트(102)의 상부 표면 상에 형성된다. 렌즈(110)는 도8a-도8d의 발광 소자(30)를 참조하여 위에서 논의된 렌즈(70) 중 임의의 렌즈를 포함하는 임의의 적절한 렌즈일 수 있다. 일부 실시예에서, 수용 발광단 매체가 렌즈(110) 상에 증착되고 및/또는 그 내에 포함될 수 있거나, 렌즈(110)가 LED 칩(104)의 각각 상에 직접적으로 수용 발광단 매체를 제공하는 것 대신에 및/또는 그에 추가하여 LED(104) 위의 제 위치에 수용 발광단 매체를 보유하는 데 사용될 수 있다.
도9a-도9c는 각각의 LED(104)의 상부측에 부착되는 2개의 와이어 본드를 도시하고 있지만, 그보다 많거나 적은 와이어 본드가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도시된 실시예에서, 2개의 와이어 본드가 LED의 n-형 층으로의 2개의 접촉부, LED의 p-형 층으로의 2개의 접촉부 또는 LED의 n-형 층으로의 1개의 접촉부 그리고 p-형 층으로의 1개의 접촉부를 포함할 수 있는 각각의 LED(104)에 부착된다. 추가 접촉부가 각각의 LED(104)의 저부측 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 도9a-도9c의 발광 소자(100) 내의 LED(104) 중 특정한 LED에 부착되는 2개의 와이어 본드가 LED(104)의 n-형 층 상의 접촉 패드에 부착되는 와이어 본드를 포함하면, (예컨대, 접촉 패드일 수 있는) 1개 이상의 추가 접촉부가 발광 소자(104)의 p-측 층으로의 외부 접촉부를 제공하도록 LED(104)의 저부측 상에 제공될 수 있다.
직렬로, 병렬로 또는 그 조합으로 LED(104)를 전기 연결하는 데 사용될 수 있는 추가 와이어 본드 또는 다른 접촉 구조물이 제공될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 2개의 이러한 와이어본드(109)가 도9a-도9b에 도시되어 있다.
서브마운트(102)의 상부 표면은 LED(104)가 장착될 수 있는 다이 부착 패드(112)를 포함할 수 있는 패터닝 전도성 특징부를 가질 수 있다. 전기 접촉부가 도8a-도8b의 발광 소자(30)에 대해 논의된 것들 등의 공지된 와이어 본딩 및 접촉 방법을 사용하여 및/또는 다이 부착 패드(112)로의 전기 연결을 통해 LED(104)의 각각에 형성될 수 있다. 다이 부착 패드(112)를 포함하는 패터닝 전도성 특징부는 반사 상부 표면을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체는 일부 실시예에서 이들 패터닝 전도성 특징부 상으로 코팅되거나 그렇지 않으면 그 상에 증착될 수 있고, 그에 의해 이들 반사 표면 상에 충돌되는 LED(104)에 의해 방출되는 광을 추가로 하향-변환하도록 작용할 수 있다.
패키징 발광 소자(100)(도9d)의 저부측은 (비록 더 크지만) 패키징 발광 소자(30)의 저부측과 실질적으로 동일할 수 있으므로, 그 추가 설명이 여기에서 생략될 것이다. 서브마운트(102)의 후방 표면 상에 형성되는 (도시되지 않은) 제1 및 제2 표면 장착 패드로의 외부 전기 접촉부를 제공함으로써 전기 신호가 패키징 발광 소자(100)에 가해질 수 있다. 이러한 전기 신호는 전기 신호가 도8a-도8d의 LED(34)에 제공되는 위에서 설명된 것과 동일한 방식으로 LED(104)의 각각에 가해질 수 있다.
도10a-도10d는 본 발명의 실시예에 따른 다중 LED 칩 그리고 1개 이상의 수용 발광단 매체를 포함하는 또 다른 패키징 발광 소자(120)를 도시하고 있다. 구체적으로, 도10a는 패키징 발광 소자(120)의 사시도이다. 도10b는 패키징 발광 소자(120)의 평면도이다. 도10c 및 도10d는 패키징 발광 소자(120)의 측면도 및 저면도이다.
도면으로부터 분명한 것과 같이, 도10a-도10d의 패키징 발광 소자(120)는 도9a-도9d의 패키징 발광 소자(100)와 매우 유사하다. 2개의 소자(100, 120) 사이의 주요 차이에 따르면, 소자(100)는 2개의 상부측 접촉부를 갖고 그에 따라 각각의 LED 칩(104)과 서브마운트(102) 사이에 2개의 상부측 와이어 본드(109)를 갖는 LED(104)를 사용하고, 한편 소자(120)는 단일 상부측 접촉부를 갖고 그에 따라 각각의 LED 칩(124)과 서브마운트(122) 사이에 단일 상부측 와이어 본드를 갖는 LED(124)를 사용한다. 패키징 발광 소자(120) 내의 LED(124)의 각각은 구체적으로 (함께 및/또는 별개 층으로) 그 내에 혼합되는 녹색 인광체의 입자, 황색 인광체의 입자 그리고 적색 인광체의 입자를 갖는 수용 발광단 매체를 포함하는 (도시되지 않은) 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체와 연계하여 동작될 수 있다. 수용 발광단 매체는 LED(124)의 상부 표면 상에 증착되고, 패키징 발광 소자(120)의 렌즈(130) 상에 증착되고 및/또는 그 내에 포함되고, 및/또는 렌즈(130)와 LED(124) 사이에 제공될 수 있다.
수용 발광단 매체는 예컨대 패키징 발광 소자(100)에 대해 위에서 논의된 방법의 각각 및/또는 아래에서 논의되는 다양한 추가 방법에 의해 임의의 적절한 방식으로 LED(124) 또는 렌즈(130)에 적용되거나 그 사이에 장착될 수 있다.
도11a-도11c는 본 발명의 실시예에 따른 다중 LED 칩 그리고 1개 이상의 수용 발광단 매체를 포함하는 또 다른 패키징 발광 소자(140)를 도시하고 있다. 구체적으로, 도11a는 패키징 발광 소자(140)의 사시도이다. 도11b는 패키징 발광 소자(140)의 평면도이다. 도10c는 패키징 발광 소자(140)의 측면도이다.
도11a-도11d의 패키징 발광 소자(140)는 도9a-도9d의 패키징 발광 소자(100)와 매우 유사하고, 이 때에 주요 차이에 따르면, 패키징 발광 소자는 패키징 발광 소자(100) 내에 포함되는 4개의 LED(104)와 대조적으로 총 12개의 LED(144)를 포함한다. 패키징 발광 소자(140) 내의 LED(144)의 각각은 구체적으로 (함께 및/또는 별개 층으로) 그 내에 혼합되는 녹색 인광체의 입자, 황색 인광체의 입자 그리고 적색 인광체의 입자를 갖는 수용 발광단 매체를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체와 연계하여 동작될 수 있다. 수용 발광단 매체(들)는 LED(144)의 상부 표면 상에 증착되고, 패키징 발광 소자(140)의 렌즈(150) 상에 증착되고 및/또는 그 내에 포함되고, 및/또는 렌즈(150)와 LED(144) 사이에 제공될 수 있다. 수용 발광단 매체는 예컨대 여기에서 논의된 수용 발광단 매체를 증착하는 방법들 중 임의의 방법을 사용하여 LED(144) 또는 렌즈(150)에 적용되거나 그 사이에 장착될 수 있다. 패키징 발광 소자(140)가 상이한 개수의 LED 및 그에 따라 적절한 와이어 본드 및 접촉부를 갖는다는 점을 제외하면 패키징 발광 소자(100)와 기본적으로 동일할 수 있으므로, 패키징 발광 소자(140)의 추가 논의가 생략될 것이다.
도8a-도11c는 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체를 포함할 수 있는 여러 예시적인 패키징 발광 소자를 도시하고 있지만, 이들 수용 발광단 매체는 일반적으로 임의의 적절한 패키징 발광 소자와 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 추가예로서, 추가 예시 패키징 LED가 그 전체 내용이 온전히 기재된 것처럼 여기에 참조로 합체되어 있는 2009년 4월 28일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 61/173,550호에 개시되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체는 임시 특허 출원에 개시된 패키징 LED들 중 임의의 패키징 LED에 대해 사용될 수 있다.
위에서 언급된 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체는 웨이퍼가 예컨대 개별 LED 칩으로 단수화되기 전에 반도체 웨이퍼의 표면 상으로 직접 코팅될 수 있다. 수용 발광단 매체를 적용하는 하나의 이러한 공정이 도12a-도12e를 참조하여 이제부터 논의될 것이다. 도12a-도12e의 예에서, 수용 발광단 매체는 복수개의 LED 칩(210) 상으로 코팅된다. 이러한 실시예에서, 각각의 LED 칩(210)은 상부 접촉부(224) 및 저부 접촉부(222)를 갖는 수직-구성 소자이다.
도12a를 참조하면, (단지 2개가 도시되어 있는) 복수개의 LED 칩(210)이 그 형성 공정의 웨이퍼 레벨에서(즉, 웨이퍼가 개별 LED 칩으로 분리/단수화되기 전의 상태에서) 도시되어 있다. LED 칩(210)의 각각은 기판(220) 상에 형성되는 반도체 LED를 포함한다. LED 칩(210)의 각각은 제1 및 제2 접촉부(222, 224)를 갖는다. 제1 접촉부(222)는 기판(220)의 저부 상에 있고, 제2 접촉부(224)는 LED 칩(210)의 상부 상에 있다. 이러한 특정 실시예에서, 상부 접촉부(224)는 p-형 접촉부이고, 기판(220)의 저부 상의 접촉부(222)는 n-형 접촉부이다. 그러나, 다른 실시예에서, 접촉부(222, 224)가 상이하게 배열될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 일부 실시예에서, 접촉부(222) 및 접촉부(224)의 양쪽 모두가 LED 칩(210)의 상부 표면 상에 형성될 수 있다.
도12b에 도시된 것과 같이, LED 칩(210)이 발광단 매체로 코팅된 후에 p-형 접촉부(224)로의 전기 연결을 형성하는 데 이용되는 전도성 접촉 페디스틀(228, pedestal)이 상부 접촉부(224) 상에 형성된다. 페디스틀(228)은 많은 상이한 전기 전도성 재료로 형성될 수 있고, 전기도금, 마스크 증착(e-빔, 스퍼터링), 무전해 도금 또는 스터드 범핑 등의 많은 상이한 공지된 물리 또는 화학 증착 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 페디스틀(228)의 높이는 발광단 매체의 요구 두께에 따라 변화될 수 있고, 후속 단계에서 증착되는 발광단 매체 코팅의 상부 표면과 정합되거나 그 위로 연장될 정도로 충분히 높아야 한다.
도12c에 도시된 것과 같이, 웨이퍼는 LED 칩(210)의 각각, 접촉부(222) 및 페디스틀(228)을 덮는 수용 발광단 매체 코팅(232)에 의해 덮인다. 발광단 매체 코팅(232)은 결합제 그리고 복수개의 인광체를 포함할 수 있다. 인광체는 예컨대 본 발명의 실시예에 따른 위에서 논의된 인광체 조합을 포함할 수 있다. 결합제에 사용되는 실리콘, 에폭시, 유리, 무기 유리, 스핀-온 글래스, 유전체, BCB, 폴리이미드, 중합체 등의 경화 후에 강력하고 가시 파장 스펙트럼 내에서 실질적으로 투명한 재료일 수 있다. 발광단 매체 코팅(232)은 스핀 코팅, 분배, 전기영동 증착, 정전 증착, 인쇄, 제트 인쇄 또는 스크린 인쇄 등의 상이한 공정을 사용하여 적용될 수 있다. 또 다른 적절한 코팅 기술이 그 내용이 참조로 여기에 합체되어 있는 2010년 3월 3일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/717,048호에 개시되어 있다. 발광단 매체 코팅(232)은 그 다음에 적절한 경화 방법[예컨대, 열, 자외선(UV), 적외선(IR) 또는 공기 경화]을 사용하여 경화될 수 있다.
인광체 입자의 크기, 인광체 로딩의 백분율, 결합제 재료의 종류, 인광체의 종류와 방출된 광의 파장 사이의 정합의 효율 그리고 발광단 매체 코팅(232)의 두께를 포함하지만 그에 제한되지 않는 상이한 인자가 최종 LED 칩(210) 내의 발광단 매체 코팅(232)에 의해 흡수될 LED 광의 양을 결정한다. 많은 상이한 인광체가 본 발명에 따른 수용 발광단 매체 코팅(232)에서 사용될 수 있다. 위에서 논의된 것과 같이, 일부 실시예에서, 수용 발광단 매체 코팅(232)은 녹색 인광체, 황색 인광체 및 적색 인광체를 포함할 수 있다. 녹색 인광체는 시안 색상 범위 내로 또는 심지어 그를 횡단하여 줄곧 연장될 수 있는 FWHM 대역폭을 가질 수 있다. 녹색 인광체는 예컨대 LuAG:Ce를 포함할 수 있다. 녹색 색상 범위에서 또는 그 근처에서 방출하는 다른 인광체는 Sr6P5BO20:Eu; MSi2O2N2:Eu2 +; 및 (Zn,Cd)S:Cu:Al을 갖는 아연 황화물:Ag; 또는 다른 조합을 포함하지만 그에 제한되지 않는다. 황색 인광체는 예컨대 YAG:Ce를 포함할 수 있다. 다른 적절한 황색 인광체는 Tb3-xRExO12:Ce(TAG)를 포함하고, 여기에서 RE=Y, Gd, La, Lu; 및 Sr2-x-yBaxCaySiO4:Eu이다. 적색 인광체는 예컨대 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 사용될 수 있는 다른 적색 또는 주황색 인광체는 Lu2O3:Eu3+; (Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4; Sr2Ce1-xEuxO4; Sr2-xEuxCeO4; SrTiO3:Pr3+,Ga3+; CaAlSiN3:Eu2+; 및/또는 Sr2Si5N8:Eu2+를 포함한다. 많은 다른 인광체가 요구 조합 스펙트럼 출력을 성취하는 데 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
10-100 ㎚ 크기의 입자 내지 20-30 ㎛ 크기의 입자 또는 그보다 큰 입자를 포함하지만 그에 제한되지 않는 상이한 크기의 인광체 입자가 사용될 수 있다. 더 작은 크기의 입자가 전형적으로 더 균일한 광을 제공하도록 더 큰 크기의 입자보다 양호하게 색상을 산란시켜 혼합한다. 더 큰 입자가 전형적으로 더 작은 입자에 비해 광을 변환할 때에 더 효율적이지만, 덜 균일한 광을 방출한다. 일부 실시예에서, 녹색, 황색 및 적색 인광체에 대한 인광체 입자는 약 1 내지 약 30 ㎛의 범위 내에 있을 수 있고, 이 때에 입자의 약 절반이 약 4 내지 약 20 ㎛의 범위 내에 있다. 일부 실시예에서, 녹색, 황색 및 적색 인광체의 입자의 적어도 절반이 2 내지 20 ㎛의 범위 내의 크기(직경)를 가질 수 있다. 상이한 크기의 인광체가 적용되기 전에 요구에 따라 수용 발광단 매체 코팅(232) 내에 포함될 수 있고, 그에 의해 단부 코팅(232)은 광을 효과적으로 산란시켜 혼합하는 더 작은 크기 그리고 광을 효율적으로 변환하는 더 큰 크기의 요구 조합을 가질 수 있다.
코팅(232)은 또한 결합제 내에서 상이한 농도 또는 로딩의 인광체 재료를 가질 수 있고, 이 때에 전형적인 농도는 30-70 중량%의 범위 내에 있다. 하나의 실시예에서, 인광체 농도는 대략 65 중량%이고, 결합체 전체에 걸쳐 대체로 균일하게 분산될 수 있다. 다른 실시예에서, 코팅(232)은 다중 층의 상이한 농도 또는 종류의 인광체를 포함할 수 있고, 다중 층은 상이한 결합제 재료를 포함할 수 있다. 층들 중 1개 이상이 인광체가 없는 상태로 제공될 수 있다. 예컨대, 투명한 실리콘의 제1 코트가 증착되고, 인광체 로딩 층이 후속될 수 있다. 또 다른 예로서, 코팅은 예컨대 LED 칩(210) 상에 직접적으로 코팅되는 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 제1 인광체를 갖는 제1 층, 제1 층 상에 직접적으로 코팅되는 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 제2 인광체를 갖는 제2 층 그리고 제2 인광체 상에 직접적으로 코팅되는 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 제3 인광체를 갖는 제3 층을 포함하는 3개의 층 코팅을 포함할 수 있다. 동일한 층 내에 다중 인광체를 포함하는 다층을 포함하는 많은 다른 층 구조물이 가능하다. 개재 층 또는 요소가 또한 층들 사이에 및/또는 코팅과 하부 LED 칩(210) 사이에 제공될 수 있다.
수용 발광단 매체 코팅(232)으로의 LED 칩(210)의 초기 코팅 후에, 추가의 처리가 페디스틀(228)을 노출시키는 데 요구된다. 이제부터, 도12d를 참조하면, 코팅(232)은 코팅(232)의 상부 표면을 통해 페디스틀(228)을 노출시키도록 얇아지거나 평탄화된다. 얇아지게 하는 공정은 페디스틀(228)을 노출시키고, 코팅(232)을 평탄화하고, 코팅(232)의 최종 두께의 제어를 가능케 한다. 웨이퍼를 횡단하는 LED(210)의 동작 특성 그리고 선택된 인광(형광) 재료의 성질을 기초로 하여, 코팅(232)의 단부 두께가 요구 색상 지점/범위에 도달하고 페디스틀(228)을 계속하여 노출시키도록 계산될 수 있다. 코팅(232)의 두께는 웨이퍼를 횡단하여 균일 또는 불-균일할 수 있다.
도12e에 도시된 것과 같이, 코팅(232)이 적용된 후에, 개별 LED 칩(210)이 다이싱, 스크라이브 및 브레이킹 또는 식각 등의 공지된 방법을 사용하여 웨이퍼로부터 단수화될 수 있다. 단수화 공정은 LED 칩(210)의 각각을 분리시키고, 이 때에 각각은 실질적으로 동일한 두께의 코팅(232)과, 결과적으로 실질적으로 동일한 양의 인광체와, 그에 따라 실질적으로 동일한 방출 특성을 갖는다. LED 칩(210)의 단수화에 후속하여, 코팅(232)의 층이 LED(210)의 측면 표면 상에 남아 있고, LED(210)의 측면 표면으로부터 방출되는 광이 또한 코팅(232) 및 그 인광체 입자를 통과한다. 이것은 측면 방출 광의 적어도 일부의 변환을 초래하고, 이것은 상이한 관찰 각도에서 더 일관된 발광 특성을 갖는 LED 칩(210)을 제공할 수 있다.
단수화에 후속하여, LED 칩(210)은 인광체를 추가할 추가 처리에 대한 필요성 없이 패키지 내에 또는 서브마운트 또는 인쇄 회로 기판(PCB)에 장착될 수 있다. 하나의 실시예에서, 패키지/서브마운트/PCB는 페디스틀(228)이 리드에 전기 연결된 상태의 종래의 패키지 리드를 가질 수 있다. 종래의 캡슐화가 그 다음에 LED 칩(210) 및 전기 연결부를 포위할 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 수용 발광단 매체는 발광 소자가 경화제에 노출되는 동안, 발광 소자에 적용될 수 있다. 경화제는 예컨대 열, 복사선, 발광 소자 상에 또는 그 내에 존재하는 물질, 또는 수용 발광단 매체의 경화를 촉진시키는 다른 작용제일 수 있다.
이제부터, 열이 수용 발광단 매체의 적용 중에 경화제로서 가해지는 발광 소자 상으로 수용 발광단 매체를 적용하는 작업을 도시하는 흐름도인 도13에 대한 참조가 수행될 것이다. 발광 소자는 예컨대 단수화된 LED 칩 또는 단수화 전의 LED 웨이퍼를 포함할 수 있다. 도13의 흐름도에 도시된 것과 같이, 발광 소자는 1개 이상의 가열 장치에 의해 가열된다(블록 250). 가열 장치(들)는 예컨대 전기 저항 가열 구성 요소, 유도 가열 구성 요소 및/또는 연소-관련 가열 구성 요소를 포함할 수 있다. 일부 예시 실시예에서, 발광 소자가 가열되고 그 다음에 후속적으로 가열 작업(들) 후에 처리될 수 있고, 한편 다른 예시 실시예에서, 가열 장치(들)가 후속적으로 설명된 작업 전체에 걸쳐 열을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 소자는 약 90 내지 약 155℃의 범위 내의 온도까지 가열될 수 있다.
수용 발광단 매체가 가열된 발광 소자에 적용된다(블록 252). 일부 실시예에서, 수용 발광단 매체는 가압 가스의 유동을 사용하여 원자화될 수 있는 발광 용액의 형태로 적용될 수 있다. 전형적으로 발광 용액은 액체 혼합물을 포함할 수 있지만, 용어 "용액"은 이러한 혼합물이 균질하든 균질하지 않든 간에, 그리고 물질의 형태와 무관하게 임의의 물질 혼합물을 포함하도록 여기에서 넓게 사용된다. 원자화된 발광 용액은 가열 가스의 유동을 사용하여 가열된 발광 소자 상으로 분무되거나 그렇지 않으면 증착될 수 있다. 예컨대, 원자화된 발광 용액은 공기 가압 분무 시스템을 사용하여 가열된 발광 소자 상으로 분무될 수 있다. 원자화된 발광 용액은 상이한 및/또는 다중 각도, 방향 및/또는 배향으로 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일부 실시예에서, 발광 용액은 휘발성 액체 용매 및 결합제 재료를 포함하는 용액 내에 현탁되는 인광체 입자 등의 파장 변환 입자를 포함한다. 이러한 실시예에서, 휘발성 액체 용매는 발광 소자 상에 파장 변환 입자의 등각 층을 제공하도록 가열된 발광 소자 내의 열 에너지를 통해 적어도 부분적으로 증발될 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 용액은 대신에 또는 추가로 비휘발성 액체를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 비휘발성 액체는 가열된 발광 소자 내의 열 에너지를 통해 경화될 수 있다.
일부 실시예에서, 발광 소자는 1개 이상의 와이어본드 패드를 상부에 구비한 상부 표면 및/또는 1개 이상의 와이어본드 패드를 상부에 구비한 저부 표면을 가질 수 있는 단수화된 발광 소자일 수 있다.
각각의 와이어가 발광 소자를 가열하기 전에 그리고 발광 소자 상으로 발광 용액을 분무하기 전에 이들 와이어본드 패드(들)에 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 발광 소자는 발광 용액을 수용하는 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있고, 이러한 웨이퍼는 그 후에 수용 발광단 매체 층이 상부에 형성된 후에 복수개의 개별 발광 소자로 단수화될 수 있다.
일부 실시예에서, 다중 층이 수용 발광단 매체를 형성하도록 발광 소자에 가해질 수 있다. 이들 층은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 예컨대, 제1 층이 제1 세트의 적어도 1개의 발광 재료를 포함할 수 있고, 제2 층이 제2 세트의 적어도 1개의 발광 재료를 포함할 수 있고, 여기에서 제1 및 제2 세트는 상이하다. 각각의 층은 가열된 발광 소자 상에 증착되면 급속하게 경화될 수 있으므로, 후속의 층이 그 후에 바로 적용될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 발광 소자는 층들 사이에서 냉각되고 그 다음에 후속적으로 적용되는 층에 대해 재차 가열되도록 구성될 수 있다.
도14a-도14l은 발광 소자 상에 수용 발광단 매체를 형성하도록 본 발명의 추가 실시예에 따른 발광 소자에 발광 용액(354)을 적용하는 작업을 도시하고 있다. 도14a 및 도14c-도14l을 참조하여 논의되는 실시예에서, 발광 용액(354)은 기판(360) 상에 장착되는 [도14a 및 도14c-도14l의 예에서, LED 칩(370)으로서 도시되어 있는] 단수화된 발광 소자(370)에 적용된다. 기판(360)은 발광 소자(370)의 에피택시얼 층이 성장된 성장 기판 및/또는 에피택시얼 층이 전사된 캐리어 기판을 포함할 수 있다. 발광 용액(354)은 여기에서 나중에 논의되는 것과 같이 또한 및/또는 그 대신에 렌즈(394) 및/또는 LED(370) 칩의 반사기 컵(362)에 적용될 수 있다. 발광 용액(354)은 예컨대 베어(bare)(즉, 장착되지 않은) LED 다이에 및/또는 LED 웨이퍼(도14b)에 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
도14a에 도시된 것과 같이, 가열 장치(337)가 LED 칩(370)에 열을 제공한다. 일부 실시예에서, 노즐(350)이 가열된 LED 칩(370) 상으로 발광 용액(354)을 분무하여 그 상에 수용 발광단 매체(380)를 제공하도록 구성된다. 수용 발광단 매체(380)는 등각 층일 수 있다.
도14b에 도시된 것과 같이, 발광 소자(370)는 그 대신에 가열 장치(337)에 의해 가열되는 LED 칩의 웨이퍼(370')를 포함할 수 있고, 발광 용액(354)은 상부에 등각 수용 발광단 매체(380)를 제공하도록 칩의 웨이퍼(370')의 노출 표면에 적용될 수 있다. 도14b의 실시예에서, 웨이퍼(370')는 개별 LED 칩을 제공하도록 발광 용액(354)이 적용된 후에 단수화될 수 있다. 웨이퍼 등의 큰 영역을 분무할 때에, 노즐(350)의 속도 및 높이가 이러한 영역 위에서 균일한 피복을 성취하도록 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 등각 층의 균일성을 제공하도록 발광 용액(354)을 적용하기 전에 노즐(350)의 가속이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 용액(354)은 균일성을 추가로 개선하고 및/또는 가속 부분 중에 발광 용액의 낭비를 감소시키도록 동일한 작업(들)에서 다중 웨이퍼에 적용될 수 있다. 추가로, 공정 온도를 변화시킴으로써, 적용 후의 유동 시간이 요구 피복을 성취하도록 제어될 수 있다.
도14c에 도시된 것과 같이, LED 칩(370)은 기판(360) 상에 장착될 수 있다. LED 칩(370)은 (도시되지 않은) 본딩 패드 및/또는 서브마운트 등의 중간 구조물을 통해 기판(360) 상에 장착될 수 있다. 일부 실시예에서, LED 칩(370)은 기판(360) 상에 위치되는 반사기 컵(362)에 의해 한정되는 광학 공동(364) 내에 장착될 수 있다. 반사기 컵(362)은 광학 공동(364)으로부터 멀어지게 LED 칩(370)에 의해 방출되는 광을 반사하도록 구성되는 LED 칩(370)과 대면하는 경사형 반사 표면(366)을 포함한다. 반사기 컵(362)은 렌즈(94)(도14d)를 수용 및 보유하는 채널을 한정하는 상향 연장 측벽(362A)을 추가로 포함한다.
반사기 컵(362)은 선택 사항이다. 예컨대, LED 칩(370)은 어떠한 반사부도 LED 칩(370) 주위에 없는 상태로 기판(360), 인쇄 회로 기판 또는 다른 지지 부재 상에 장착될 수 있다. 더욱이, 반사기 컵(362) 및 기판(360)은 일체형 구조물로서 합체될 수 있다. 기판(360)은 또한 리드프레임을 포함할 수 있고, 패키지 본체가 광학 공동(364)을 한정하도록 LED 칩(370)을 포위하는 리드프레임 상에 형성될 수 있다. 마찬가지로, LED 칩(370)은 도8a-도11c를 참조하여 위에서 논의된 예시 패키지들 중 임의의 패키지 내에 장착될 수 있다. 따라서, LED 칩(370)은 많은 상이한 방식으로 장착될 수 있고, 본 발명은 임의의 특정한 패키징 구성에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
또한, 도14c를 참조하면, LED 칩(370)은 와이어본드 패드(372)를 포함할 수 있고, 와이어본드 패드(372)로부터 기판(360) 또는 다른 장소 상의 (도시되지 않은) 대응 접촉 패드까지의 와이어본드 연결부(374)가 형성될 수 있다. 그러나, LED 칩(370)은 칩의 동일측 상에 애노드 및 캐소드의 양쪽 모두를 갖는 수평 LED 칩일 수 있고, 일부 실시예에서 어떠한 본드 와이어 연결부도 LED 칩에 형성될 것이 필요하지 않도록 기판(360) 상에 플립-칩 방식으로 장착될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도14c에 도시된 것과 같이, 발광 용액(354)은 액체 공급 라인(336)을 통해 분무 노즐(350)로 공급될 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 용액(354)은 액체 용매, 결합제 및 인광체 재료를 포함할 수 있다. 가열 장치(337)는 LED 칩(370), 기판(360), 반사기 컵(362) 및 와이어본드 패드(372)의 온도를 상승시키도록 열(339)을 가할 수 있다. 공급 라인(336) 내의 발광 용액(354)은 LED 칩(370) 상으로 분무되고, 그에 의해 그 상에 수용 발광단 매체(380)로서 작용하는 원자화된 결합제, 용매 및 인광체 재료를 형성한다. 가열된 LED 칩(370) 및 기판(360)으로부터의 열 에너지는 가해진 결합제, 용매 및 인광체가 급속하게 경화되게("스냅-경화"로서 여기에서 또한 불림) 할 수 있다. 가해진 결합제, 용매 및 인광체를 스냅-경화시킴으로써, 실질적으로 균일한 등각 수용 발광단 매체(380)가 LED 칩(370) 및 기판(360) 상에 제공될 수 있다. 결합제 재료는 실리콘 및/또는 에폭시 등의 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 용매는 알코올 등의 휘발성 액체 용매를 포함할 수 있다. 공급 라인(336)은 발광 용액(354)의 증착 전에 세정될 수 있다.
휘발성 용매 액체는 가열된 기판(360) 및 LED 칩(370)의 열 에너지에 의해 증발될 수 있고, 그에 의해 등각 수용 발광단 매체(380)를 제공하도록 결합제 재료 내에 인광체 입자[그리고 아마도 발광 용액(354) 내에 있을 수 있는 확산 입자 등의 다른 요소]를 남긴다. 그러나, 일부 실시예에서, 실리콘 및/또는 에폭시 수지 등의 비-휘발성 액체가 인광체/확산 입자를 위한 캐리어 액체로서 사용될 수 있고, 이러한 경우에 비-휘발성 액체는 LED 칩(370) 상에 등각 수용 발광단 매체(380)를 제공하도록 가열된 기판(360) 및 LED 칩(370)의 열 에너지에 의해 경화될 수 있다.
도14d를 참조하면, 결합제 및 인광체 재료의 등각 층(380)으로 LED 칩(370)을 분무-코팅한 후에, 실리콘 및/또는 에폭시 등의 봉지재 재료(392)가 광학 공동(364)을 적어도 부분적으로 충전하도록 분배될 수 있고, 유리 또는 실리콘 렌즈 등의 렌즈(394)가 LED 칩(370) 위에 위치될 수 있다. 봉지재 재료(392)의 경화가 구조물에 렌즈(394)를 고정하고, 반사기 컵(362)의 벽 부분(362A)은 봉지재 재료(392)가 가열/냉각 사이클에 따라 팽창 및 수축됨에 따라 렌즈가 이동되게 한다.
도14e에 도시된 것과 같이, 추가 실시예에 따르면, 공급 라인(336) 내의 발광 용액(354)은 상부에 수용 발광단 매체(380)를 형성하도록 LED 칩(370) 그리고 반사기 컵(362) 등의 포위 구조물 상으로 분무될 수 있다. 도14f에 도시된 것과 같이, 또 다른 실시예에서, 수용 발광단 매체(380)는 그에 적용될 때에 수용 발광단 매체(380)가 경화되게 하도록 가열되는 렌즈(394)의 외부 및/또는 내부 표면 상에 형성될 수 있다. 도14g에 도시된 것과 같이, 또 다른 추가 실시예에서, 수용 발광단 매체(380)는 렌즈(394) 및/또는 다른 투과 및/또는 반사 광학 요소 등의 2-차원 구조물에 적용될 수 있다. 다른 실시예에서, 위에서-설명된 기술들 중 다중 기술이 사용될 수 있다. 예컨대, 도14h에 도시된 것과 같이, 제1 수용 발광단 매체(380A)가 가열된 렌즈(394)에 적용될 수 있고, 제2 수용 발광단 매체(380B)가 가열된 LED 칩(370)에 적용될 수 있다.
도14i에 도시된 것과 같이, 또 다른 추가 실시예에서, 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체가 다중 LED 칩(370A-D)을 포함하는 발광 소자 상에 형성될 수 있다. 일부 이러한 실시예에서, LED 칩(370A-D)은 전기 단말부를 위한 와이어 본드를 갖지 않는 플립-칩을 포함할 수 있지만, 그 대신에 예컨대 (도시되지 않은) 접촉 패드에 의해 하부 기판(360)에 전기 연결된다. LED 칩(370A-D)은 1개 이상의 상이한 지배 파장 및/또는 그 조합에서의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 도14i에 도시된 실시예에서, 수용 발광단 매체(380)는 렌즈(394)의 외부측 상에 제공된다. 도14j, 도14k 및 도14l은 다중 비-와이어 본딩 LED 칩(370A-D)이 상부에 수용 발광단 매체(380)를 포함하는 렌즈(394) 내부측에 제공되는 추가 예시 실시예를 도시하고 있다. 또 다른 추가 실시예에서, 수용 발광단 매체(380)는 렌즈(394)에 추가하여 또는 그 대신에 다중 LED 칩(370A-D) 중 1개 이상에 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, LED 칩(370A-D)은 와이어본딩될 수 있다.
수용 발광단 매체(380)는 LED 칩(370A-D)과의 조립 전에, 그 중에 또는 그 후에 렌즈(394)에 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 일부 실시예에서, 다중 렌즈의 어레이가 가열될 수 있고, 그 다음에 발광 용액(354)이 그에 적용된다. 또 다른 실시예에서, 발광 용액(354)은 수용 발광 매체(380)를 형성하도록 마이크로 주형 내에 분무되거나 그렇지 않으면 증착될 수 있고, 이러한 수용 발광 매체(380)는 그 다음에 주형으로부터 제거되어 발광 소자[예컨대, LED 칩(370)] 상에 위치될 수 있다.
여기에서 설명된 다양한 실시예에서, 수용 발광단 매체(380)는 복수개의 층으로서 형성될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 이러한 실시예에서, 수용 발광단 매체(380)의 다양한 층은 동일한 및/또는 상이한 발광 재료(및/또는 다른 재료)를 가질 수 있다. 예컨대, 도15a는 제1 층(380A) 및 제2 층(380B)을 포함하는 다층 수용 발광단 매체(380)를 그 상에 갖는 서브마운트 또는 기판(360)에 장착되는 LED 칩(370)을 도시하고 있다. 추가 및/또는 개재 층이 또한 제공될 수 있다. 수용 발광단 매체(380)의 상이한 층(380A, 380B)은 동일한 또는 상이한 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 층(380A)은 제1 인광체를 포함할 수 있고, 제2 층(380B)은 제1 인광체, 상이한 제2 인광체 및/또는 다른 요소(예컨대, 확산 입자)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 크기를 갖는 인광체 입자가 상이한 층 내에 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 3개의 층(380A, 380B, 380C)이 제공될 수 있다. 제1 층(380A)은 입사 광을 제1 피크 파장(예컨대, 황색 색상 범위 내의 피크 파장)을 중심으로 하는 파장으로 변환하도록 구성되는 인광체 입자를 포함할 수 있고, 제2 층(380B)은 입사 광을 제1 피크 파장과 상이한 색상 범위 내에 있는 제2 피크 파장(예컨대, 녹색 색상 범위 내의 피크 파장)을 중심으로 하는 파장으로 변환하도록 구성되는 인광체 입자를 포함할 수 있고, 제3 층(380C)은 입사 광을 제1 및 제2 피크 파장의 양쪽 모두와 상이한 색상 범위 내에 있는 제3 피크 파장(예컨대, 적색 색상 범위 내의 피크 파장)을 중심으로 하는 파장으로 변환하도록 구성되는 인광체 입자를 포함할 수 있다. 따라서, 패키징 LED 칩(370)에 의해 출력되는 광이 LED 칩(370)에 의해 방출되는 1차 광 그리고 층(380A, 380B, 380C) 내에 포함되는 상이한 인광체 또는 다른 발광 재료에 의해 방출되는 2차 광의 혼합물일 수 있다. 이러한 광은 단지 1개 종류의 인광체를 사용하여 발생되는 광에 비해 개선된 연색 성질을 가질 수 있다.
도15b에 도시된 것과 같이, 수용 발광단 매체(380)가 경사부 등의 비-평면형 표면을 포함하는 LED 칩(370)에 적용될 수 있다. 가열된 LED 칩(370) 및 기판(360)으로부터의 열 에너지는 LED 칩(370) 및 기판(360) 상에 실질적으로 균일한 등각 수용 발광단 매체(380)를 제공하도록 가해진 결합제, 용매 및 인광체를 스냅-경화시킬 수 있다.
도16은 발광 소자에 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체들 중 하나를 가하는 방법의 흐름도이다. 도16에 도시된 것과 같이, 이들 방법에 따르면, 발광 소자가 가열된다(블록 402). 예컨대 액체 용매, 결합제 재료 그리고 인광체 입자 등의 광학 재료를 포함하는 발광 용액이 예컨대 본 발명의 실시예에 따른 분무 증착 시스템을 사용하여 가열된 발광 소자에 적용될 수 있다(블록 404). 발광 용액 내의 액체 용매는 그 다음에 결합제 재료가 발광 소자에 광학 재료를 부착시키도록 경화되어 등각 층(380A)을 형성할 수 있도록 가열된 발광 소자 내의 열 에너지에 의해 용매가 휘발성인지 또는 비-휘발성인지에 따라 급속하게 증발 및/또는 경화될 수 있다(블록 406). 일부 실시예에서, 발광 소자는 그 다음에 추가 조정을 위해 나중에 회수될 수 있도록 예컨대 실온에서 저장될 수 있다.
발광 소자는 그 다음에 예컨대 방출 부분의 애노드 및 캐소드 단자를 횡단하여 전압을 가함으로써 작동될 수 있고, 출력 전력, 색상 지점 및/또는 상관 색상 온도 등의 그 결과의 소자의 1개 이상의 광학 특성이 측정될 수 있다(블록 408). 예컨대, 발광 소자에 의해 출력되는 광은 광학 센서(335)에 의해 측정될 수 있고, 그 결과가 제어기(320)(도17)에 제공될 수 있다. 예컨대 설정된 비닝(binning) 요건을 충족시킨다는 점에서 (단수화된 LED, LED 웨이퍼 등일 수 있는) 발광 소자의 광학 특성이 수용 가능한지 여부에 대한 결정이 그 다음에 수행될 수 있다(블록 410). 발광 소자의 광학 특성이 수용 불가능하면, 소자를 폐기할 지(블록 416) 또는 소자를 재작업할 지에 대한 결정이 블록 412에서 수행된다. 그러나, 광학 특성이 만족스러우면, 제조 공정은 다음의 제조 단계로 진행된다.
소자가 재작업될 수 있는 것으로 결정되면, 발광 소자에 대응하는 광 출력이 구조물의 색상 지점/CCT를 수정하는 데 요구되는 추가 인광체의 양 및 종류를 결정함으로써 조정될 수 있다(블록 414). 제2 등각 층(380B)이 적용될 수 있다(블록 404). 일부 실시예에서, 시험은 발광 소자가 계속하여 가열되는 상태에서 수행될 수 있다. 발광 소자는 또한 제2 등각 층(380B)을 적용하는 중에 가열될 수 있다. 제2 등각 층(380B)은 제1 등각 층(380A)에서 사용된 인광체와 동일한 및/또는 상이한 종류를 포함할 수 있다. 블록(404-414)의 작업은 요구 광학 특성을 성취하도록 다수회 반복될 수 있다. 그러나, 과도한 인광체가 적용되면, 발광 특성이 광학 요소로부터의 광의 재흡수 및/또는 과도한 흡수로 인해 악화될 수 있고, 이러한 시점에서 발광 소자는 블록 410에서의 시험을 실패할 수 있다.
도17은 본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체(380)를 형성하도록 발광 용액(354)으로 발광 소자(310)를 코팅하는 데 사용될 수 있는 가압 증착 시스템(300)을 도시하는 개략도이다. 발광 소자(310)는 예컨대 LED 웨이퍼, 장착된 LED 다이 및/또는 장착되지 않은(즉, 베어) LED 다이일 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 소자(310)는 특히 광 투과, 반사 및/또는 지지 구조물 등의 다른 구조물을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 LED 구조물을 포함할 수 있다.
시스템(300)은 발광 소자(310) 상으로 발광 용액(354)을 분무하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 발광 용액(354)은 특히 푸어링(pouring), 디핑(dipping), 롤링(rolling) 및/또는 브러싱(brushing) 등의 다른 가하는 기술을 사용하여 가해질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 가열 장치(337)가 상부에 발광 용액(354)을 분무하기 전에 발광 소자(310)의 온도를 상승시키도록 발광 소자(310)에 열(열 에너지)(339)을 가한다. 도17에 도시된 것과 같이, 공급 라인(336)이 발광 소자(310) 상으로 발광 용액(354)을 분무하는 분무 노즐(350)에 발광 용액(354)을 공급한다. 고압 가스 공급 라인(344)을 통해 분무 노즐(350)에 공급되는 가압 가스가 발광 용액(354)을 원자화시키고, 이를 발광 소자(310)를 향해 안내한다. 용어 "원자화"는 미세한 입자까지 및/또는 미세한 분무물까지 액체를 감소시키는 것을 말하는 데 일반적인 의미로 여기에서 사용된다. 가열된 발광 소자(310) 상에 증착되는 원자화된 발광 용액(354)은 발광 소자(310) 상에 등각 수용 발광단 매체(380)를 형성하도록 급속하게 경화될 수 있다. 가열된 발광 소자(310)에 적용되는 발광 용액(354)의 경화 시간은 가열되지 않은 소자에 적용되는 발광 용액(354)보다 실질적으로 짧을 수 있다. 이와 같이, 수용 발광단 매체(380) 내에서의 인광체 또는 다른 발광 재료의 정착, 분리 및/또는 성층(stratification)이 감소될 수 있다. 따라서, 더 양호한 층 결합 그리고 층 두께 및 조성 면에서의 더 큰 균일성이 성취될 수 있다.
일부 실시예에서, 공급 라인(336) 내의 액체는 유기 및/또는 유기-무기 혼성 재료를 포함하는 결합제를 포함할 수 있다. 결합제 재료는 예컨대 액체 실리콘 및/또는 액체 에폭시일 수 있고, 휘발성 또는 비휘발성 용매 재료는 예컨대 알코올, 물, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 케톤, 이소프로피놀, 탄화수소 용매, 헥산, 에틸렌 글리콜, 메틸 에틸 케톤, 크실렌, 톨루엔 및 그 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 결합제는 약 1.25 초과의 굴절률을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 결합제 재료의 굴절률은 약 1.5 초과일 수 있다. 가시 스펙트럼을 횡단하여 높은 광 투과성을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 결합제는 적어도 약 440 내지 약 470 ㎚의 파장 범위 내에서 약 90% 이상을 포함하는 광의 투과성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 결합제는 적어도 약 440 내지 약 470 ㎚의 파장 범위 내에서 약 95% 이상을 포함하는 광의 투과성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 결합제는 적어도 약 440 내지 약 470 ㎚의 파장 범위 내에서 약 98% 이상을 포함하는 광의 투과성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 결합제는 녹색, 황색 및/또는 적색 등의 가시 스펙트럼 내의 다른 파장에 대해 적어도 약 90% 이상, 약 95% 이상 및/또는 약 98% 이상의 광의 투과성을 가질 수 있다. 일반적으로, 휘발성 용매는 증착된 직후에 건조 또는 증발될 수 있다. 휘발성 또는 비휘발성 용매 재료는 특히 발광 재료(예컨대, 인광체)의 입자 등의 LED 구조물 상으로 증착되어야 하는 입자 및/또는 티타늄 이산화물 등의 광-산란 재료의 입자를 그 내에 포함할 수 있다. 공급 라인(336) 내의 액체는 공급 라인(336)에 부착되는 복수개의 유체 저장조(330A-D) 중 하나로부터 각각의 입력 라인(332A-D)을 통해 제공될 수 있다. 입력 라인(332A-D)을 통한 액체의 유동은 각각 전자-제어 질량 유동 제어기(334A-D)에 의해 제어될 수 있다.
도17에 도시된 것과 같이, 저장조(330A-D)는 알코올, 물 등의 휘발성 액체 용매를 수용하는 용매 저장조(330A), 그리고 액체 실리콘 및/또는 액체 에폭시 등의 액체 결합제 재료를 수용하는 결합제 저장조(330B)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 용매 저장조(330A) 및 결합제 저장조(330B)는 "순수한" 액체 즉 그 내에 어떠한 인광체, 확산제 또는 다른 입자를 함유하지 않는 액체를 포함할 수 있다. 저장조(330A-D)는 소정 농도의 인광체 입자가 현탁되는 액체 용매를 수용하는 인광체 저장조(330C)를 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 인광체 저장조(330C)는 인광체 입자가 발광 소자(310) 상으로 가해질 농도보다 큰 농도로 인광체 입자를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 저장조(330A-D)는 소정 농도의 확산제 입자가 현탁되는 액체 용매를 수용하는 확산제 저장조(330D)를 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 확산제 저장조(330D)는 확산제 입자가 광학 요소(310) 상으로 가해질 농도보다 큰 농도로 확산제 입자를 포함할 수 있다.
저장조(330A-D) 중 1개 이상이 가압될 수 있고, 그에 의해 저장조(330A-D)로부터의 유동이 공급 라인(363) 내로 양압에 의해 얻어질 수 있다. 구체적으로, 용매 저장조(330A) 및 결합제 저장조(330B)가 가압될 수 있다. 일부 실시예에서, 인광체 저장조(330C) 및/또는 확산제 저장조(330D)가 가압되지 않을 수 있고, 그에 의해 인광체 저장조(330C) 및/또는 확산제 저장조(330D)로부터의 유동이 공급 라인(336)을 통한 유동에 의해 유발되는 음압에 의해 공급 라인(336) 내로 유도될 수 있다. 일부 실시예에서, 액체 공급 라인(336) 내의 압력은 광학 요소(310) 상으로 액체를 분무하는 힘이 고압 가스 라인(344)에 의해 제공될 수 있으므로 높지 않아도 된다.
공급 라인(336)을 통한 액체의 유동은 전자식으로 제어 가능한 밸브(340)에 의해 제어될 수 있다. 밸브(340)가 개방될 때에, 공급 라인(336) 내의 액체가 분무 노즐(350)로 공급된다.
도18은 더 상세하게 분무 노즐(350)을 도시하고 있다. 도17 및 도18을 참조하면, 가스 가압기(342)에 의해 발생되는 가압 가스(예컨대, 가압 공기)가 가압 가스 공급 라인(344)을 통해 분무 노즐(350)로 공급된다. 가압 가스는 액체 출구 포트(351)에 인접한 분무 노즐(350) 내의 가스 출구 포트(352)를 통해 안내된다. 액체 출구 포트(351)를 통한 액체의 유동은 예컨대 후퇴 가능한 핀(353)의 위치를 제어함으로써 조절될 수 있다. 핀(353)이 후퇴될 때에, 액체 출구 포트(351)가 개방된다. 가스 출구 포트(352)로부터의 가압 가스의 유동은 액체 출구 포트(351)에 대한 음압 구배를 생성하고, 이것은 액체 출구 포트(351)로부터 분배되는 액체가 원자화되게 한다. 원자화된 발광 용액(354)은 그 다음에 발광 소자(310) 상으로 가스 출구 포트(352)로부터의 가스 유동에 의해 분무된다.
도17에 추가로 도시된 것과 같이, 질량 유동 제어기(334A-D), 전자식으로 제어 가능한 유동 밸브(340) 및 가스 가압기(342)의 동작이 전자 제어 라인(322, 324, 326)을 통해 제어기(320)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(320)는 종래의 프로그래밍 가능한 제어기일 수 있고, 및/또는 시스템(300)의 각각의 요소의 동작을 제어하도록 구성되는 주문형 집적 회로(ASIC: application-specific integrated circuit), 또는 범용 마이크로프로세서 또는 제어기(예컨대, 컴퓨터)를 포함할 수 있다.
도17을 계속하여 참조하면, 질량 유동 제어기(MFC: mass flow controller)(334A-D) 및 밸브(340)의 동작을 제어함으로써, 제어기(320)는 공급 라인(336)을 통해 분무 노즐(350)로 공급되는 액체의 조성을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어기(320)는 MFC(330B) 및 밸브(340)가 온된 상태에서 MFC(330A, 330C, 330D)가 오프되게 할 수 있고, 그에 의해 분무 노즐(350)로 결합제 액체를 공급한다. 마찬가지로, 제어기(320)는 MFC(330A) 및 밸브(340)가 온된 상태에서 MFC(330B, 330C, 330D)가 오프되게 할 수 있고, 그에 의해 분무 노즐(350)로 단지 용매 액체를 공급한다. 용매 저장조(330A)로부터의 용매 재료가 유동하는 상태에서, 제어기(320)는 MFC(334C 및/또는 334D)가 공급 라인(336) 내의 유동 내로 인광체 입자[인광체 저장조(330C)의 경우] 및/또는 확산제 입자[확산제 저장조(330D)의 경우]를 보유하는 액체를 방출하게 할 수 있다. 따라서, 제어기(320)는 분무 노즐(350)에 의해 발광 소자(310) 상으로 분무되는 재료의 조성을 정확하게 제어할 수 있다.
도17은 단일 인광체 저장조(330C) 및 단일 확산제 저장조(330D)를 도시하고 있지만, 더 많은 저장조가 제어기(320)에 의해 전자식으로 제어될 수 있는 각각의 MFC 및/또는 공급 밸브를 통해 공급 라인에 제공 및 부착될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 별개 인광체 저장조가 제품 요건에 따라 적색 인광체, 녹색 인광체, 황색 인광체, 청색 인광체를 위해 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 1개 초과의 색상의 인광체가 각각 별개 영역 내에서 발광 소자(310)에 적용될 수 있고 및/또는 단일 층을 형성하도록 혼합될 수 있다. 나아가, 1개 이상의 종류의 확산제 입자가 상이한 확산제 저장조를 사용하여 선택적으로 제공될 수 있다. 예컨대, 발광 소자(310)의 하나의 부분 상에 제1 조성 및/또는 직경을 갖는 확산제 입자를 그리고 발광 소자(310)의 또 다른 부분 상에 상이한 조성 및/또는 직경을 갖는 확산제 입자를 적용하는 것이 바람직할 수 있다. LED 구조물의 별개 영역 내에 1개 이상의 인광체(예컨대, 상이한 색상)를 적용하는 것이 바람직할 수 있다. (상이한 색상의 인광체가 단일 층 내에 있다는 점을 제외하면, 도15a와 유사하게) LED 구조물의 단일 층, 구역 및/또는 영역 내에 상이한 색상의 인광체를 혼합하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, 적어도 2개의 상이한 인광체가 별개 저장조 또는 다중 인광체를 수용하는 단일 저장조 중 어느 한쪽으로부터 동시에 적용될 수 있다.
도시된 것과 같이, 가열 장치(337)는 그 상에 발광 용액(354)을 분무하기 전에 발광 소자(310)의 온도를 상승시키도록 발광 소자(310)에 열(339)을 가한다. 일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 전자 제어 라인(329)을 통해 제어기(320)에 의해 전자식으로 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 분무 작업(들) 중에 발광 소자(310)에 열(339)을 가할 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 분무 작업(들) 전에 발광 소자(310)를 가열하는 데 사용될 수 있고 및/또는 제어기(320)와 독립적으로 동작될 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 열(339)이 발광 소자(310)로 전달되는 열 전도성 가열 표면을 포함한다. 일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 발광 소자(310)로 열(339)을 전달하는 데 가열된 공기 및/또는 가스 등의 열 전달 매체를 사용할 수 있다. 가열 장치의 실시예는 전기 저항 및/또는 전도 및/또는 연소 관련 열 발생 요소를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 발광 소자(310)는 70℃ 초과로 가열된다. 일부 실시예에서, 발광 소자(310)는 90℃ 초과로 가열된다. 일부 실시예에서, 발광 소자(310)는 120℃ 초과로 가열된다. 일부 실시예에서, 발광 소자(310)는 약 70 내지 약 155℃의 범위 내의 온도까지 가열된다. 일부 실시예에서, 발광 소자(310)는 약 90 내지 약 155℃의 범위 내의 온도까지 가열된다. 일부 실시예에서, 발광 소자(310)는 약 90 내지 약 120℃의 범위 내의 온도까지 가열된다. 일부 실시예에서, 발광 소자(310)는 약 90 내지 약 155℃의 범위 내의 온도까지 가열된다. 원자화된 발광 용액(354)이 발광 소자(310) 상에 증착될 때에, 가열된 발광 소자(310) 내의 열 에너지가 원자화된 발광 용액(354)의 용매 부분을 급속하게 경화 및/또는 증발시킬 수 있다. 용매를 급속하게 경화 및/또는 증발시킴으로써, 경화 전의 발광 재료의 정착 및/또는 재분포가 감소될 수 있다. 이러한 관점에서, 적용된 층 내에서의 발광 재료의 더 균일한 농도가 보존될 수 있고, 그에 의해 발광 소자(310) 상에 실질적으로 등각의 층을 제공한다.
도17에 도시된 것과 같은 시스템(300)이 여러 부분으로 분할될 수 있다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 예컨대, 시스템(300)은 제1 방향으로부터 및/또는 발광 소자(310)에 대해 제1 각도로 원자화된 발광 용액(354)을 분무-적용하는 것에 전용되는 제1 공급 라인(336) 및 노즐(350) 그리고 제2의 상이한 방향으로부터 및/또는 발광 소자(310)에 대해 제2의 상이한 각도로 원자화된 발광 용액(354)을 분무-적용하는 것에 전용되는 제2 공급 라인(336) 및 노즐(350)을 갖도록 변형될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 공급 라인(336) 및 노즐(350)은 동일한 원자화된 발광 용액(354)을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 공급 라인(336) 및 노즐(350)은 상이한 원자화된 발광 용액(354)을 제공하도록 구성된다. 따라서, 저장조, 공급 라인 및 분무 노즐의 많은 상이한 조합이 다양한 실시예에 따라 고려될 수 있다.
혼합기(341)가 저장조(330A-D) 중 다양한 상이한 저장조로부터의 공급 라인(336) 성분을 혼합하도록 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 혼합기(341)는 그를 통한 유동에 의해 공급 라인(336) 내의 재료가 혼합되게 하는 정적 혼합 요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 재료 전체에 걸쳐 현탁 및/또는 실질적으로 균일하게 분포된 상태로 유지하도록 공급 라인(336) 재료를 교반하는 동적 혼합 요소가 제공될 수 있다. 도시되어 있지 않지만, 압력 제어기가 구성 요소들 중 다양한 구성 요소에 대해 제공될 수 있다. 예컨대, 저장조(330A-D) 및 노즐(350)은 특히 공급 및/또는 분배 압력에 대한 제어를 제공하는 압력 제어기를 포함할 수 있다. 나아가, 일부 실시예는 저장조(330A-D) 내에 정적 및/또는 동적 혼합 요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 인광체 저장조(330C) 및 확산제 저장조(330D)는 현탁 상태로 입자를 유지하는 데 혼합 요소를 사용할 수 있다.
도17에 추가로 도시된 것과 같이, 발광 소자(310)에 의해 방출되는 광(337)을 감지하도록 구성되는 광학 센서(335)가 제공될 수 있다. 예컨대, 광학 센서(335)는 발광 소자(310)에 의해 방출되는 광의 색상 지점 및/또는 세기를 검출할 수 있다. 검출된 광 정보는 통신 라인(328)을 통해 제어기(330)에 제공될 수 있고, 여기에서 더 상세하게 설명되는 것과 같이 증착 시스템(300)의 동작의 제어에서 피드백 신호로서 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 발광 용액으로 발광 소자를 코팅하는 배치 증착 시스템(500)을 도시하는 도19에 대한 참조가 이제부터 수행될 것이다. 도18 및 도19에 도시된 것과 같이, 가스 가압기(342)에 의해 발생되는 가압 가스(예컨대, 가압 공기)가 가압 가스 공급 라인(344)을 통해 분무 노즐(350)로 공급될 수 있다. 가압 가스는 액체 출구 포트(351)에 인접한 분무 노즐(350) 내의 가스 출구 포트(352)를 통해 안내된다. 액체 출구 포트(351)를 통한 액체의 유동은 예컨대 후퇴 가능한 핀(353)의 위치를 제어함으로써 조절될 수 있다.
발광 용액(354)을 포함하는 주사기(357)가 제공될 수 있다. 발광 용액(354)은 예컨대 1개 이상의 종류의 인광체 입자, 1개 이상의 종류의 확산제 입자, 결합제 및/또는 1개 이상의 용매를 포함할 수 있다. 주사기(357)에는 그 내의 성분의 정착 및/또는 성층을 감소시키도록 적용 작업 직전에 예컨대 카트리지를 사용하여 발광 용액(354)이 로딩될 수 있다. 일부 실시예에서, 주사기(357)는 발광 용액(354) 내의 현탁 입자의 정착을 감소시키도록 노즐(350)에 직접적으로 및/또는 그에 근접하게 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 측방 유체 경로가 발광 용액(354) 내에서의 발광 재료의 정착 및/또는 성층을 초래할 수 있으므로 측방 유체 경로는 감소 및/또는 회피될 수 있다. 일부 실시예에서, 동적 및/또는 정적 혼합 요소가 정착을 감소시키도록 주사기(357)와 함께 및/또는 그 내에 제공된다.
유체 가압기(356)가 주사기(357) 내의 유체 압력을 제공 및/또는 제어하도록 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 압력은 가스 가압기(342)에 의해 제공되는 가스 압력보다 실질적으로 낮을 수 있다.
도19에 추가로 도시된 것과 같이, 가스 가압기(342), 유체 가압기(356) 및 가열 장치(337)의 동작이 전자 제어 라인(324, 326, 329)을 통해 제어기(320)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(320)는 종래의 프로그래밍 가능한 제어기일 수 있고, 및/또는 시스템(500)의 각각의 요소의 동작을 제어하도록 구성되는 주문형 집적 회로(ASIC), 또는 범용 마이크로프로세서 또는 제어기(예컨대, 컴퓨터)를 포함할 수 있다. 유체 가압기(356) 및 가스 가압기(342)의 동작을 제어함으로써, 제어기(320)는 분무 노즐(350)로 공급되는 액체의 유동을 제어할 수 있다.
도19는 단일 주사기(357) 및 노즐(350)을 도시하고 있지만, 더 많은 주사기(357) 및 노즐(350)이 가스 가압기(342) 및 유체 가압기(356)에 제공 및 부착될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 추가 가스 가압기(342) 및 유체 가압기(356)가 제어기(320)에 의해 전자식으로 제어될 수 있다.
도시된 것과 같이, 가열 장치(337)는 발광 용액(354)이 발광 소자(310) 상으로 분무되기 전에 그 온도를 상승시키도록 발광 소자(310)에 열(339)을 가한다. 일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 전자 제어 라인(329)을 통해 제어기(320)에 의해 전자식으로 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 분무 작업(들) 중에 발광 소자(310)에 열(339)을 가할 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 분무 작업(들) 전에 발광 소자(310)를 가열하는 데 사용될 수 있고 및/또는 제어기(320)와 독립적으로 동작될 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 열(339)이 발광 소자(310)로 전달되는 열 전도성 가열 표면을 포함한다. 일부 실시예에서, 가열 장치(337)는 발광 소자(310)로 열(339)을 전달하는 데 가열된 공기 및/또는 가스 등의 열 전달 매체를 사용할 수 있다. 가열 장치(337)의 실시예는 전기 저항 및/또는 전도 및/또는 연소 관련 열 발생 요소를 포함할 수 있다.
도19에 도시된 것과 같은 시스템(500)은 예컨대 별개 주사기(357)가 제공되고 및/또는 별개 분무 노즐(350)기 제공되도록 여러 부분으로 분할될 수 있다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 따라서, 주사기(357), 노즐(350), 유체 가압기(356) 및/또는 가스 가압기(342)의 많은 상이한 조합이 다양한 실시예에 따라 고려될 수 있다.
도20a-도20c는 일부 실시예에 따른 LED 웨이퍼 등의 웨이퍼를 코팅하는 것과 관련되는 작업을 도시하고 있다. 도20a를 참조하면, 발광 다이오드 구조물을 한정하는 복수개의 얇은 에피택시얼 층을 포함하는 LED 웨이퍼(610)가 제공된다. 에피택시얼 층은 성장 기판 및/또는 캐리어 기판에 의해 지지될 수 있다. LED 웨이퍼(610)의 에피택시얼 영역은 예컨대 메사(mesa) 및/또는 임플랜트(implant) 격리부에 의해 복수개의 별개 소자 영역으로 분할될 수 있다. 일부 실시예에서, 다이싱 스트리트(dicing street)[즉, 웨이퍼가 다이싱 소(saw)를 사용하여 다이싱되어야 하는 선형 영역] 및/또는 스크라이브 라인이 LED 웨이퍼(610) 상에 미리 형성될 수 있다. 복수개의 전기 접촉부(612)가 LED 웨이퍼(610) 상에 형성된다. 구체적으로, LED 웨이퍼(610) 내의 각각의 별개 소자는 수용 발광단 매체가 적용되어야 하는 웨이퍼의 측면 상에 적어도 1개의 전기 접촉부(612)를 포함할 수 있다.
희생 패턴(614)이 전기 접촉부(612) 상에 형성된다. 희생 패턴(614)은 종래의 포토리소그래픽 기술을 사용하여 적용 및 패터닝될 수 있는 용해 가능한 중합체 및/또는 유리 등의 재료를 포함할 수 있다. 희생 패턴(614)은 하부 전기 접촉부(612)와 정렬될 수 있다. 그 대신에, 희생 패턴(614)은 단지 전기 접촉부(612)의 일부를 덮을 수 있고, 이 때에 전기 접촉부(612)의 일부 부분이 노출된다. 일부 실시예에서, 희생 패턴(614)은 전기 접촉부에 인접한 LED 웨이퍼(610)의 표면(610A)의 일부가 또한 희생 패턴에 의해 덮이도록 전기 접촉부(612)보다 넓을 수 있다. 이들 구성의 각각이 도20a에 도시되어 있다.
도20a 및 도20b를 계속하여 참조하면, LED 웨이퍼(610)는 가열 장치(337)를 사용하여 가열되고, 수용 발광단 매체(380)의 1개 이상의 등각 층이 예컨대 본 발명의 실시예에 따른 가압 증착 시스템을 사용하여 LED 웨이퍼(610)의 표면(610A)에 적용된다. 수용 발광단 매체(380)는 LED 웨이퍼(610)의 표면(610A) 상으로 그리고 희생 패턴(614) 상에 코팅된다. 일부 실시예에서, 수용 발광단 매체(380)는 또한 LED 웨이퍼(610)에 대향되는 전기 접촉부(612)의 상부 부분 상으로 코팅될 수 있다.
LED 웨이퍼(610)를 분무-코팅한 후에, 희생 패턴(614)은 예컨대 희생 패턴 재료에 특정한 액체 용매에 대한 노출에 의해 제거될 수 있고, 그에 의해 LED 웨이퍼(610)의 표면 상에 노출된 전기 접촉부(612) 및 수용 발광단 매체(380)를 포함하는 도20c에 도시된 것과 같은 LED 웨이퍼(610)를 초래한다. 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 일부 실시예에서, 희생 패턴(614)은 LED 웨이퍼가 분무 코팅된 후에 제거될 수 있는 필름 및/또는 테이프를 사용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따르면, 수용 발광단 매체(380)는 개별 단수화 발광 소자(310) 상으로 코팅될 수 있다. 예컨대, 하나의 이러한 예시 방법에 따르면, 발광 소자가 납땜 본드 또는 전도성 에폭시에 의해 반사기 컵 상에 장착될 수 있고, 그 내에 현탁되는 인광체를 갖는 실리콘 등의 봉지재 재료가 수용 발광단 매체로서 사용될 수 있다. 이러한 수용 발광단 매체는 예컨대 반사기 컵을 부분적으로 또는 완전히 충전하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수용 발광단 매체(380)를 적용하고 그렇지 않으면 발광 소자를 형성하는 예시 방법이 위에서 논의되었지만, 많은 다른 형성 방법이 이용 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 그 전체 내용이 참조로 여기에 합체되어 있는 2007년 9월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/899,790호가 고상 발광 소자 상으로 수용 발광단 매체를 코팅하는 다양한 추가 방법을 개시하고 있다.
본 발명은 수직 기하 구조를 갖는 LED를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 또한 LED 칩의 동일측 상에 양쪽 모두의 접촉부를 갖는 측방 LED 등의 다른 기하 구조를 갖는 LED에 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
많은 상이한 실시예가 위의 설명 및 도면과 연계하여 여기에서 개시되었다. 이들 실시예의 모든 조합 및 하위조합을 그대로 설명 및 예시하는 것은 부당하게 반복적이고 불명료하다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 도면을 포함하는 본 명세서는 여기에서 설명된 실시예의 모든 조합 및 하위조합의 그리고 이들을 제조 및 사용하는 방식 및 공정의 완전한 문서화 설명을 구성하도록 해석될 것이고, 임의의 이러한 조합 또는 하위조합에 대한 특허청구범위를 뒷받침할 것이다.
본 발명의 실시예는 주로 LED를 포함하는 고상 발광 소자를 참조하여 위에서 설명되었지만, 본 발명의 추가 실시예에 따르면, 위에서 논의된 발광단 매체를 포함하는 레이저 다이오드 및/또는 다른 고상 조명 소자가 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이와 같이, 본 발명의 실시예는 LED에 제한되지 않고, 레이저 다이오드 등의 다른 고상 조명 소자를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도면 및 명세서에서, 본 발명의 실시예가 개시되었고, 특정한 용어가 채용되지만, 이들은 제한의 목적이 아닌 단지 일반적 및 설명적 의미로 사용되고, 본 발명의 범주는 다음의 특허청구범위 내에 설정되어 있다.

Claims (29)

  1. 발광 소자이며,
    고상 광원과;
    고상 광원에 의해 방출되는 복사선의 적어도 일부를 하향-변환하는 수용 발광단 매체를 포함하고,
    상기 수용 발광단 매체는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 재료와, 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 또 다른 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 적어도 1개의 추가 재료를 포함하는, 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 제1 재료는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 525 내지 550 ㎚의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하고 500 ㎚ 아래로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 제1 인광체를 포함하고, 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 또 다른 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 적어도 1개의 추가 재료는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 580 ㎚ 초과의 피크 파장을 갖는 복사선으로 함께 하향-변환하는 제2 인광체 및 제3 인광체를 포함하는, 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서, 고상 광원은 청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드를 포함하고, 제1 재료는 제1 인광체를 포함하고, 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 또 다른 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 적어도 1개의 추가 재료는 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 530 내지 585 ㎚의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 인광체 그리고 고상 광원에 의해 방출되는 복사선을 600 내지 660 ㎚의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제3 인광체를 포함하는, 발광 소자.
  4. 제2항에 있어서, 제1 인광체는 LuAG:Ce 인광체를 포함하고, 제2 인광체는 YAG:Ce 인광체를 포함하고, 제3 인광체는 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체를 포함하는, 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서, 발광 소자에 의해 방출되는 광은 1931 CIE 색도도 상의 흑체 궤적의 7 맥아담 타원 내에 있는 색상 지점, 적어도 90의 CRI 수치 그리고 약 2500K 내지 약 3300K의 상관 색상 온도를 갖는 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서, 수용 발광단 매체는 등각 수용 발광단 매체를 포함하는 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서, 수용 발광단 매체는 열 경화성 결합제 재료를 추가로 포함하는 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 1개의 반사 부분을 포함하는 서브마운트를 추가로 포함하고, 고상 광원은 서브마운트 상에 장착되고, 수용 발광단 매체는 적어도 1개의 반사 부분 상에 코팅되는, 발광 소자.
  9. 발광 소자이며,
    청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드("LED")와;
    LED에 의해 방출되는 광의 적어도 일부를 하향-변환하도록 구성되는 수용 발광단 매체를 포함하고,
    상기 수용 발광단 매체는,
    LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 인광체와;
    LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제2 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 인광체와;
    LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제3 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제3 인광체를 적어도 포함하는, 발광 소자.
  10. 제9항에 있어서, 제1 인광체는 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 발광 소자.
  11. 제10항에 있어서, 수용 발광단 매체 및 LED 내에 포함되는 인광체는 약 2500K 내지 3300K의 상관 색상 온도 그리고 적어도 90의 CRI를 갖는 온 백색 광을 함께 방출하도록 구성되는 발광 소자.
  12. 제10항에 있어서, 제2 인광체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하고, 제3 인광체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는, 발광 소자.
  13. 제9항에 있어서, 제1 인광체는 LuAG:Ce 인광체를 포함하고, 제2 인광체는 YAG:Ce 인광체를 포함하고, 제3 인광체는 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체를 포함하는, 발광 소자.
  14. 제10항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 인광체와 관련되는 광 방출물의 스펙트럼이 단일 피크를 포함하고, 제1 인광체와 관련되는 광 방출물의 스펙트럼은 시안 색상 범위 내의 피크를 발생시키지 않는, 발광 소자.
  15. 제9항에 있어서, 수용 발광단 매체는 등각 수용 발광단 매체를 포함하는 발광 소자.
  16. 제9항에 있어서, 수용 발광단 매체는 열 경화성 결합제 재료를 추가로 포함하는 발광 소자.
  17. 발광 소자이며,
    청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드("LED")와;
    LED에 의해 방출되는 광의 적어도 일부를 하향-변환하도록 구성되는 수용 발광단 매체를 포함하고,
    상기 수용 발광단 매체는 LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 재료와, LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제2 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 재료를 포함하고,
    발광 소자에 의해 방출되는 스펙트럼이 청색 색상 범위 내의 제1 피크, 및 녹색 색상 범위와 관련되는 파장보다 긴 파장에서의 제2 피크를 포함하는, 가시 스펙트럼 내의 2개의 별개의 피크를 갖는,
    발광 소자.
  18. 제17항에 있어서, 제1 재료는 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 발광 소자.
  19. 제18항에 있어서, 제1 재료는 제1 인광체를 포함하고, 제2 재료는 LED에 의해 방출되는 복사선을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 인광체와, LED에 의해 방출되는 복사선을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제3 인광체를 포함하는, 발광 소자.
  20. 제17항에 있어서, 수용 발광단 매체는 등각 수용 발광단 매체를 포함하는 발광 소자.
  21. 제17항에 있어서, 수용 발광단 매체는 열 경화성 결합제 재료를 추가로 포함하는 발광 소자.
  22. 제17항에 있어서, 적어도 1개의 반사 부분을 포함하는 서브마운트를 추가로 포함하고, LED는 서브마운트 상에 장착되고, 수용 발광단 매체는 적어도 1개의 반사 부분 상에 코팅되는, 발광 소자.
  23. 발광단 매체이며,
    결합제와;
    청색 광을 시안 색상 범위 내로 연장되는 반치전폭 대역폭을 갖는 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하도록 구성되는 제1 인광체와;
    청색 광을 황색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하도록 구성되는 제2 인광체와;
    청색 광을 적색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하도록 구성되는 제3 인광체를 포함하는, 발광단 매체.
  24. 제23항에 있어서, 제1 인광체는 인광체가 525 내지 544 ㎚의 피크 파장을 갖는 복사선을 방출하는 것을 포함하고 500 ㎚ 아래로 연장되는 반치전폭 방출 대역폭을 갖는 발광단 매체.
  25. 제23항에 있어서, 제1 인광체는 LuAG:Ce 인광체를 포함하고, 제2 인광체는 YAG:Ce 인광체를 포함하고, 제3 인광체는 (Ca1-xSrx)SiAlN3:Eu2+ 인광체를 포함하는, 발광단 매체.
  26. 발광 소자이며,
    청색 색상 범위 내의 지배 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드("LED")와;
    LED에 의해 방출되는 광의 적어도 일부를 하향-변환하도록 구성되는 수용 발광단 매체를 포함하고,
    상기 수용 발광단 매체는,
    LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제1 알루미늄 가넷-계열 인광체와;
    LED에 의해 방출되는 복사선을 녹색 색상 범위 위의 파장을 갖는 제2 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제2 알루미늄 가넷-계열 인광체와;
    LED에 의해 방출되는 복사선을 제2 색상 범위 위의 파장을 갖는 제3 색상 범위 내의 피크 파장을 갖는 복사선으로 하향-변환하는 제3 질화물-계열 또는 산질화물-계열 인광체를 포함하는, 발광 소자.
  27. 제26항에 있어서, 수용 발광단 매체는 등각 수용 발광단 매체를 포함하는 발광 소자.
  28. 제26항에 있어서, 수용 발광단 매체는 열 경화성 결합제 재료를 추가로 포함하는 발광 소자.
  29. 제26항에 있어서, 적어도 1개의 반사 부분을 포함하는 서브마운트를 추가로 포함하고, LED는 서브마운트 상에 장착되고, 수용 발광단 매체는 적어도 1개의 반사 부분 상에 코팅되는, 발광 소자.
KR1020127024761A 2010-03-09 2011-03-07 높은 연색 지수 수치를 갖는 온 백색 발광 소자를 형성하는 방법 그리고 관련된 발광 소자 KR20130007583A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/720,390 2010-03-09
US12/720,390 US8643038B2 (en) 2010-03-09 2010-03-09 Warm white LEDs having high color rendering index values and related luminophoric mediums
US13/017,983 2011-01-31
US13/017,983 US20110220920A1 (en) 2010-03-09 2011-01-31 Methods of forming warm white light emitting devices having high color rendering index values and related light emitting devices
PCT/US2011/027362 WO2011112494A1 (en) 2010-03-09 2011-03-07 Methods of forming warm white light emitting devices having high color rendering index values and related light emitting devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130007583A true KR20130007583A (ko) 2013-01-18

Family

ID=44559103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127024761A KR20130007583A (ko) 2010-03-09 2011-03-07 높은 연색 지수 수치를 갖는 온 백색 발광 소자를 형성하는 방법 그리고 관련된 발광 소자

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110220920A1 (ko)
EP (1) EP2545577B1 (ko)
JP (1) JP5766728B2 (ko)
KR (1) KR20130007583A (ko)
CN (1) CN102893365B (ko)
TW (1) TW201201414A (ko)
WO (1) WO2011112494A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170054464A (ko) * 2013-09-09 2017-05-17 지이 라이팅 솔루션스, 엘엘씨 Lag, 질화물, 및 pfs 형광체를 사용한 향상된 컬러 선호도 led 광원
KR20170075273A (ko) * 2015-12-23 2017-07-03 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지

Families Citing this family (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10008637B2 (en) 2011-12-06 2018-06-26 Cree, Inc. Light emitter devices and methods with reduced dimensions and improved light output
WO2012012354A2 (en) 2010-07-19 2012-01-26 Rensselaer Polytechnic Institute Full spectrum solid state white light source, method for manufacturing and applications
EP2665796A1 (en) * 2011-01-21 2013-11-27 Osram Sylvania Inc. Luminescent converter and led light source containing same
US11251164B2 (en) * 2011-02-16 2022-02-15 Creeled, Inc. Multi-layer conversion material for down conversion in solid state lighting
US10147853B2 (en) 2011-03-18 2018-12-04 Cree, Inc. Encapsulant with index matched thixotropic agent
US20120305955A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Hussell Christopher P Luminescent Particles, Methods and Light Emitting Devices Including the Same
JP2014525146A (ja) 2011-07-21 2014-09-25 クリー インコーポレイテッド 発光デバイス、パッケージ、部品、ならびに改良された化学抵抗性のための方法および関連する方法
US10211380B2 (en) 2011-07-21 2019-02-19 Cree, Inc. Light emitting devices and components having improved chemical resistance and related methods
US10686107B2 (en) 2011-07-21 2020-06-16 Cree, Inc. Light emitter devices and components with improved chemical resistance and related methods
EP3483496B1 (en) 2011-11-07 2020-07-29 Kabushiki Kaisha Toshiba White light source and white light source system including the same
US9496466B2 (en) 2011-12-06 2016-11-15 Cree, Inc. Light emitter devices and methods, utilizing light emitting diodes (LEDs), for improved light extraction
EP2792215A1 (en) * 2011-12-16 2014-10-22 Marvell World Trade Ltd. Current balancing circuits for light-emitting-diode-based illumination systems
US9055647B2 (en) 2011-12-16 2015-06-09 Marvell World Trade Ltd. Current balancing circuits for light-emitting-diode-based illumination systems
DE102011056813A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiode
CN103199172B (zh) * 2012-01-10 2015-10-07 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管封装结构的制造方法
US8907362B2 (en) 2012-01-24 2014-12-09 Cooledge Lighting Inc. Light-emitting dies incorporating wavelength-conversion materials and related methods
WO2013112435A1 (en) 2012-01-24 2013-08-01 Cooledge Lighting Inc. Light - emitting devices having discrete phosphor chips and fabrication methods
US8896010B2 (en) 2012-01-24 2014-11-25 Cooledge Lighting Inc. Wafer-level flip chip device packages and related methods
WO2013118076A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 Koninklijke Philips N.V. Low cost encapsulated light-emitting device
US9343441B2 (en) 2012-02-13 2016-05-17 Cree, Inc. Light emitter devices having improved light output and related methods
US9240530B2 (en) 2012-02-13 2016-01-19 Cree, Inc. Light emitter devices having improved chemical and physical resistance and related methods
US9310065B2 (en) 2012-04-13 2016-04-12 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp
US9310028B2 (en) 2012-04-13 2016-04-12 Cree, Inc. LED lamp with LEDs having a longitudinally directed emission profile
US9410687B2 (en) 2012-04-13 2016-08-09 Cree, Inc. LED lamp with filament style LED assembly
US9234638B2 (en) 2012-04-13 2016-01-12 Cree, Inc. LED lamp with thermally conductive enclosure
US8757839B2 (en) 2012-04-13 2014-06-24 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp
US9322543B2 (en) 2012-04-13 2016-04-26 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp with heat conductive submount
US9951909B2 (en) 2012-04-13 2018-04-24 Cree, Inc. LED lamp
US9395051B2 (en) 2012-04-13 2016-07-19 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp
US9395074B2 (en) 2012-04-13 2016-07-19 Cree, Inc. LED lamp with LED assembly on a heat sink tower
US9515055B2 (en) 2012-05-14 2016-12-06 Cree, Inc. Light emitting devices including multiple anodes and cathodes
US9349929B2 (en) 2012-05-31 2016-05-24 Cree, Inc. Light emitter packages, systems, and methods
USD749051S1 (en) * 2012-05-31 2016-02-09 Cree, Inc. Light emitting diode (LED) package
US10439112B2 (en) 2012-05-31 2019-10-08 Cree, Inc. Light emitter packages, systems, and methods having improved performance
US9818919B2 (en) * 2012-06-11 2017-11-14 Cree, Inc. LED package with multiple element light source and encapsulant having planar surfaces
US20130328074A1 (en) * 2012-06-11 2013-12-12 Cree, Inc. Led package with multiple element light source and encapsulant having planar surfaces
US10424702B2 (en) 2012-06-11 2019-09-24 Cree, Inc. Compact LED package with reflectivity layer
US9887327B2 (en) * 2012-06-11 2018-02-06 Cree, Inc. LED package with encapsulant having curved and planar surfaces
US10468565B2 (en) 2012-06-11 2019-11-05 Cree, Inc. LED package with multiple element light source and encapsulant having curved and/or planar surfaces
US8907502B2 (en) * 2012-06-29 2014-12-09 Nitto Denko Corporation Encapsulating layer-covered semiconductor element, producing method thereof, and semiconductor device
USD753612S1 (en) * 2012-09-07 2016-04-12 Cree, Inc. Light emitter device
US9353917B2 (en) 2012-09-14 2016-05-31 Cree, Inc. High efficiency lighting device including one or more solid state light emitters, and method of lighting
WO2014054290A1 (ja) * 2012-10-04 2014-04-10 株式会社 東芝 白色発光装置、照明装置、および歯科用照明装置
DE102012109650A1 (de) 2012-10-10 2014-04-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Keramisches Konversionselement, optoelektronisches Halbleiterelement und Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements
US8933478B2 (en) 2013-02-19 2015-01-13 Cooledge Lighting Inc. Engineered-phosphor LED packages and related methods
US8754435B1 (en) 2013-02-19 2014-06-17 Cooledge Lighting Inc. Engineered-phosphor LED package and related methods
DE102013103983B4 (de) 2013-04-19 2021-09-23 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips
WO2014179519A2 (en) * 2013-05-02 2014-11-06 Cree, Inc. Led lamp
DE102013217055B4 (de) 2013-05-17 2022-08-25 Tridonic Gmbh & Co Kg Weisslicht-LED-Modul zur Objektbeleuchtung
US9099575B2 (en) 2013-07-16 2015-08-04 Cree, Inc. Solid state lighting devices and fabrication methods including deposited light-affecting elements
US9589852B2 (en) * 2013-07-22 2017-03-07 Cree, Inc. Electrostatic phosphor coating systems and methods for light emitting structures and packaged light emitting diodes including phosphor coating
US9461024B2 (en) 2013-08-01 2016-10-04 Cree, Inc. Light emitter devices and methods for light emitting diode (LED) chips
US8999737B2 (en) 2013-08-27 2015-04-07 Glo Ab Method of making molded LED package
US9142745B2 (en) 2013-08-27 2015-09-22 Glo Ab Packaged LED device with castellations
TW201517323A (zh) 2013-08-27 2015-05-01 Glo Ab 模製發光二極體封裝及其製造方法
WO2016039800A1 (en) * 2014-09-09 2016-03-17 GE Lighting Solutions, LLC Enhanced color-preference led light sources using lag, nitride and pfs phosphors
JP2015092529A (ja) * 2013-10-01 2015-05-14 ソニー株式会社 発光装置、発光ユニット、表示装置、電子機器、および発光素子
US9240528B2 (en) 2013-10-03 2016-01-19 Cree, Inc. Solid state lighting apparatus with high scotopic/photopic (S/P) ratio
JP6237316B2 (ja) * 2014-02-18 2017-11-29 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法および発光装置
DE102013114466A1 (de) 2013-12-19 2015-06-25 Osram Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
EP3091585A4 (en) * 2013-12-27 2017-07-26 Citizen Electronics Co., Ltd Light-emitting device and method for designing light emitting device
US9343443B2 (en) 2014-02-05 2016-05-17 Cooledge Lighting, Inc. Light-emitting dies incorporating wavelength-conversion materials and related methods
USD741821S1 (en) * 2014-04-10 2015-10-27 Kingbright Electronics Co., Ltd. LED component
US9515056B2 (en) * 2014-06-06 2016-12-06 Cree, Inc. Solid state lighting device including narrow spectrum emitter
US9534741B2 (en) 2014-07-23 2017-01-03 Cree, Inc. Lighting devices with illumination regions having different gamut properties
US10622522B2 (en) * 2014-09-05 2020-04-14 Theodore Lowes LED packages with chips having insulated surfaces
US10727380B2 (en) * 2014-11-18 2020-07-28 PlayNitride Inc. Wavelength converting film and manufacturing method thereof
WO2016102295A1 (en) * 2014-12-24 2016-06-30 Koninklijke Philips N.V. Phosphor converted led
US9530944B2 (en) 2015-01-27 2016-12-27 Cree, Inc. High color-saturation lighting devices with enhanced long wavelength illumination
US9871173B2 (en) 2015-06-18 2018-01-16 Cree, Inc. Light emitting devices having closely-spaced broad-spectrum and narrow-spectrum luminescent materials and related methods
WO2017131714A1 (en) * 2016-01-28 2017-08-03 Ecosense Lighting Inc Methods for generating melatonin-response-tuned white light with high color rendering
KR102578085B1 (ko) 2016-04-29 2023-09-14 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 형광체 조성물, 이를 포함하는 발광 소자 패키지 및 조명 장치
CN113178514B (zh) * 2016-05-20 2024-04-02 首尔半导体株式会社 白色光源
EP3418041A1 (en) * 2017-06-20 2018-12-26 Vestel Elektronik Sanayi ve Ticaret A.S. Quantum dot lens, devices comprising the same, and method of manufacturing a quantum dot lens
US10056530B1 (en) * 2017-07-31 2018-08-21 Eie Materials, Inc. Phosphor-converted white light emitting diodes having narrow-band green phosphors
US10837607B2 (en) * 2017-09-26 2020-11-17 Lumileds Llc Light emitting device with improved warm-white color point
US10541353B2 (en) 2017-11-10 2020-01-21 Cree, Inc. Light emitting devices including narrowband converters for outdoor lighting applications
EP3712495A4 (en) * 2017-11-13 2020-12-16 Denka Company Limited LIGHTING DEVICE WITH MOUNTING SUBSTRATE FOR LED LIGHTING
USD926714S1 (en) * 2019-10-30 2021-08-03 Creeled, Inc. Light emitting diode package
WO2023125740A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-06 Iotena Technology Limited Lighting devices, lighting systems, methods and components
USD996377S1 (en) * 2022-02-17 2023-08-22 Creeled, Inc. Light-emitting diode package
WO2024033217A1 (en) * 2022-08-09 2024-02-15 Signify Holding B.V. Led's with improved efficiency and filled spectral power distribution

Family Cites Families (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6600175B1 (en) * 1996-03-26 2003-07-29 Advanced Technology Materials, Inc. Solid state white light emitter and display using same
TW383508B (en) * 1996-07-29 2000-03-01 Nichia Kagaku Kogyo Kk Light emitting device and display
US5959316A (en) * 1998-09-01 1999-09-28 Hewlett-Packard Company Multiple encapsulation of phosphor-LED devices
US6621211B1 (en) * 2000-05-15 2003-09-16 General Electric Company White light emitting phosphor blends for LED devices
MY131962A (en) * 2001-01-24 2007-09-28 Nichia Corp Light emitting diode, optical semiconductor device, epoxy resin composition suited for optical semiconductor device, and method for manufacturing the same
JP3749243B2 (ja) * 2001-09-03 2006-02-22 松下電器産業株式会社 半導体発光デバイス，発光装置及び半導体発光デバイスの製造方法
US6924596B2 (en) * 2001-11-01 2005-08-02 Nichia Corporation Light emitting apparatus provided with fluorescent substance and semiconductor light emitting device, and method of manufacturing the same
PL225427B1 (pl) * 2002-05-17 2017-04-28 Ammono Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Struktura urządzenia emitującego światło, zwłaszcza do półprzewodnikowego urządzenia laserowego
DE60330023D1 (de) * 2002-08-30 2009-12-24 Lumination Llc Geschichtete led mit verbessertem wirkungsgrad
KR101182041B1 (ko) * 2002-09-19 2012-09-11 크리 인코포레이티드 경사 측벽을 포함하고 인광물질이 코팅된 발광 다이오드,및 그의 제조방법
EP1413619A1 (en) * 2002-09-24 2004-04-28 Osram Opto Semiconductors GmbH Luminescent material, especially for LED application
US7038370B2 (en) * 2003-03-17 2006-05-02 Lumileds Lighting, U.S., Llc Phosphor converted light emitting device
US7141641B2 (en) * 2003-06-26 2006-11-28 General Electric Company Method and apparatus for production of alkyl aryl ether and diaryl carbonate
US20060285324A1 (en) * 2003-08-29 2006-12-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Color-mixing lighting system
US7095056B2 (en) * 2003-12-10 2006-08-22 Sensor Electronic Technology, Inc. White light emitting device and method
JP2005286312A (ja) * 2004-03-02 2005-10-13 Fujikura Ltd 発光デバイス及び照明装置
US7279346B2 (en) * 2004-03-31 2007-10-09 Cree, Inc. Method for packaging a light emitting device by one dispense then cure step followed by another
KR100887489B1 (ko) * 2004-04-27 2009-03-10 파나소닉 주식회사 형광체 조성물과 그 제조 방법, 및 그 형광체 조성물을이용한 발광 장치
JP4128564B2 (ja) * 2004-04-27 2008-07-30 松下電器産業株式会社 発光装置
JP4702767B2 (ja) * 2004-07-01 2011-06-15 シンジーテック株式会社 放射線検出用Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法及び放射線検出用（ＺｘＬｕ１−ｘ）３Ａｌ５Ｏ１２結晶材料の製造方法
US7616797B2 (en) * 2004-08-23 2009-11-10 Bailey Kenneth S Minutia detection from measurement of a human skull and identifying and profiling individuals from the human skull detection
JP2008523169A (ja) * 2004-12-07 2008-07-03 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 放射線源とルミネッセンス材料を含む照明システム
JP2006190723A (ja) * 2004-12-28 2006-07-20 Intekkusu Kk 光源装置
US8125137B2 (en) * 2005-01-10 2012-02-28 Cree, Inc. Multi-chip light emitting device lamps for providing high-CRI warm white light and light fixtures including the same
EP1693904B1 (en) * 2005-02-18 2020-03-25 Nichia Corporation Light emitting device provided with lens for controlling light distribution characteristic
TWI400817B (zh) * 2005-04-08 2013-07-01 Nichia Corp 具有藉由網版印刷形成之矽酮樹脂層的發光裝置
US7319246B2 (en) * 2005-06-23 2008-01-15 Lumination Llc Luminescent sheet covering for LEDs
KR100691273B1 (ko) * 2005-08-23 2007-03-12 삼성전기주식회사 복합 형광체 분말, 이를 이용한 발광 장치 및 복합 형광체분말의 제조 방법
US20070045641A1 (en) * 2005-08-23 2007-03-01 Yin Chua Janet B Light source with UV LED and UV reflector
US7847302B2 (en) * 2005-08-26 2010-12-07 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Blue LED with phosphor layer for producing white light and different phosphor in outer lens for reducing color temperature
US20070080358A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-12 Luminoso Photoelectric Technology Co. White light emitting device
US20070080635A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-12 Luminoso Photoelectric Technology Co. Light emitting device for visible light generation
US20070128745A1 (en) * 2005-12-01 2007-06-07 Brukilacchio Thomas J Phosphor deposition method and apparatus for making light emitting diodes
US7213940B1 (en) * 2005-12-21 2007-05-08 Led Lighting Fixtures, Inc. Lighting device and lighting method
KR100735320B1 (ko) * 2005-12-27 2007-07-04 삼성전기주식회사 형광체막 형성방법 및 이를 이용한 발광다이오드 패키지제조방법
US7569406B2 (en) * 2006-01-09 2009-08-04 Cree, Inc. Method for coating semiconductor device using droplet deposition
US7821194B2 (en) * 2006-04-18 2010-10-26 Cree, Inc. Solid state lighting devices including light mixtures
WO2007141688A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-13 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Colored and white light generating lighting device
TWI428396B (zh) * 2006-06-14 2014-03-01 Shinetsu Chemical Co 填充磷光體之可固化聚矽氧樹脂組成物及其固化產物
US7910395B2 (en) * 2006-09-13 2011-03-22 Helio Optoelectronics Corporation LED structure
JP5399252B2 (ja) * 2006-10-18 2014-01-29 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 照明システムおよびディスプレイ装置
JP5367218B2 (ja) * 2006-11-24 2013-12-11 シャープ株式会社 蛍光体の製造方法および発光装置の製造方法
US9159888B2 (en) * 2007-01-22 2015-10-13 Cree, Inc. Wafer level phosphor coating method and devices fabricated utilizing method
JP5200741B2 (ja) * 2007-08-01 2013-06-05 三菱化学株式会社 結晶性窒化珪素及びその製造方法、並びに、それを用いた蛍光体、該蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、画像表示装置、焼結体及び顔料
US8883528B2 (en) * 2007-10-01 2014-11-11 Intematix Corporation Methods of producing light emitting device with phosphor wavelength conversion
EP2210036B1 (en) * 2007-10-10 2016-11-23 Cree, Inc. Lighting device and method of making
WO2009055079A1 (en) * 2007-10-26 2009-04-30 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Illumination device having one or more lumiphors, and methods of fabricating same
JP2009111131A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Kyocera Corp 発光装置
JP2009123908A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Mitsubishi Chemicals Corp 発光装置
US8940561B2 (en) * 2008-01-15 2015-01-27 Cree, Inc. Systems and methods for application of optical materials to optical elements
US8058088B2 (en) * 2008-01-15 2011-11-15 Cree, Inc. Phosphor coating systems and methods for light emitting structures and packaged light emitting diodes including phosphor coating
US20090283721A1 (en) * 2008-05-19 2009-11-19 Intematix Corporation Nitride-based red phosphors
KR20100024231A (ko) * 2008-08-25 2010-03-05 삼성전자주식회사 광추출 효율이 향상된 발광 소자, 이를 포함하는 발광 장치, 상기 발광 소자 및 발광 장치의 제조 방법
WO2010023840A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Panasonic Corporation Semiconductor light emitting device and backlight source, backlight source system, display device, and electronic device using the same
US9428688B2 (en) * 2008-11-17 2016-08-30 Cree, Inc. Phosphor composition
US8287759B2 (en) * 2009-05-15 2012-10-16 Cree, Inc. Luminescent particles, methods and light emitting devices including the same
US20100181582A1 (en) * 2009-01-22 2010-07-22 Intematix Corporation Light emitting devices with phosphor wavelength conversion and methods of manufacture thereof
CN102379046B (zh) * 2009-04-02 2015-06-17 台湾积体电路制造股份有限公司 从晶体材料的非极性平面形成的器件及其制作方法
US20100289044A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Wavelength conversion for producing white light from high power blue led
US20110211330A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 Wen Wen Wang Lighting apparatus
US8104908B2 (en) * 2010-03-04 2012-01-31 Xicato, Inc. Efficient LED-based illumination module with high color rendering index

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170054464A (ko) * 2013-09-09 2017-05-17 지이 라이팅 솔루션스, 엘엘씨 Lag, 질화물, 및 pfs 형광체를 사용한 향상된 컬러 선호도 led 광원
KR20170075273A (ko) * 2015-12-23 2017-07-03 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지

Also Published As

Publication number Publication date
EP2545577B1 (en) 2018-09-19
US20110220920A1 (en) 2011-09-15
WO2011112494A1 (en) 2011-09-15
CN102893365B (zh) 2016-06-08
TW201201414A (en) 2012-01-01
CN102893365A (zh) 2013-01-23
EP2545577A1 (en) 2013-01-16
EP2545577A4 (en) 2015-08-19
JP2013522875A (ja) 2013-06-13
JP5766728B2 (ja) 2015-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5766728B2 (ja) 高い演色評価数値を有する温白色発光装置の形成方法及び関連発光装置
EP3553835B1 (en) Semiconductor light emitting devices comprising recipient luminophoric mediums having narrow-spectrum luminescent materials
US8643038B2 (en) Warm white LEDs having high color rendering index values and related luminophoric mediums
JP6134706B2 (ja) ガリウム置換イットリウムアルミニウムガーネット蛍光体及びこれを含む発光デバイス
US8814621B2 (en) Methods of determining and making red nitride compositions
US8618569B2 (en) Packaged light emitting diodes including phosphor coating and phosphor coating systems
JP5785499B2 (ja) ウエハレベルの白色ｌｅｄの色補正
US8906263B2 (en) Red nitride phosphors
KR20130028905A (ko) 광학 소자로의 광학 재료의 도포를 위한 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
WITB Written withdrawal of application