KR20190131089A - 개선된 열전도율을 갖는 파장 변환기들 및 이를 포함하는 조명 디바이스들 - Google Patents

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Abstract

개선된 열전도율을 갖는 파장 변환기들(103)이 설명된다. 일부 실시예들에서 파장 변환기들은 열전도성 소자(204, 206) 및 열전도성 소자와 혼합되거나 그 안에 분산된 파장 변환 재료(205)를 포함한다. 파장 변환 재료(205)는 비집괴된 퀀텀 닷들을 포함한다. 열전도성 소자의 존재는 파장 변환기로부터의 열의 제거를 용이하게 할 수 있어서, 그 안의 파장 변환 재료의 성능에의 상승된 온도의 영향을 잠재적으로 감소시킨다. 이러한 파장 변환기들을 제조하는 방법들 및 이러한 파장 변환기들을 포함하는 조명 디바이스들이 또한 설명된다.

Description

개선된 열전도율을 갖는 파장 변환기들 및 이를 포함하는 조명 디바이스들
본 개시내용은 일반적으로 파장 변환기들 및 이를 포함하는 조명 디바이스들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 일반적으로 개선된 열전도율을 갖는 파장 변환기들, 및 이러한 파장 변환기들을 포함하는 조명 디바이스들에 관한 것이다.
발광 다이오드들(LED들)과 같은 광원들은 가시(예를 들어, 청색, 적색, 녹색 등), 자외선(UV), 근-UV, 및/또는 적외선 영역들, 이들의 조합들 내에서와 같은, 전자기 스펙트럼의 특정한 영역 내의 가시 또는 비가시 광(이후, "1차 광"), 및/또는 전자기 스펙트럼의 일부 다른 영역 내의 광을 발생할 수 있다. 방출된 1차 광의 파장 또는 파장 범위는 LED의 재료 조성과 같지만 이로 제한되지 않는 다양한 파라미터들에 의존할 수 있다. 어느 경우에나, 1차 광은 제1 파장 또는 파장 범위의 광일 수 있다.
파장 변환기들은 그에 입사한 1차 광의 제1 파장 또는 파장 범위와 상이한 제2 파장 또는 파장 범위인 광(이후, 2차 광)을 발생하는 조명 디바이스를 구성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 파장 변환기들은 일반적으로 예를 들어, 광루미네선스를 통해, 그에 입사한 1차 광의 모두 또는 일부를 2차 광으로 변환하는 기능을 하는 하나 이상의 파장 변환 재료를 포함한다. 제2 파장/파장 범위는 파장 변환기 내의 파장 변환 재료의 유형 및 조성과 같지만 이들로 제한되지 않는, 다양한 파라미터들에 의존할 수 있다. 원하는 파장/파장 범위의 2차 광은 그러므로 파장 변환 재료의 적절한 선택에 의해 달성될 수 있다. 파장 변환기와 조합된 LED 광원은 "파장 변환된 LED"인 것으로 이해될 수 있다.
퀀텀 닷들(QD들)(반도체 나노결정들이라고도 함)은 조명 산업에서 잠재적으로 사용될 비교적 새로운 재료들이다. 통상적인 인광체 입자들과 같이, 일부 퀀텀 닷들은 입사하는 1차 광을 흡수하고 전자기 스펙트럼의 또 하나의 부분 내의 2차 광을 방출하는 능력을 갖는다. 많은 QD들은 정밀하게 설계된 출력 스펙트럼들을 갖는 파장 변환기들을 생성하도록 추진될 수 있는 특성들을 나타낸다. 이러한 특성들은 예를 들어, 넓은 흡수 스펙트럼(펌프(1차 광) 파장의 선택의 자유) 및 QD들의 재료 및 크기에 의해 결정되는 피크 방출 파장을 갖는 좁은-대역(25-50㎚) 내의 2차 광의 방출을 포함한다. QD들의 피크 방출 파장은 그러므로 예를 들어, 그들의 크기 및/또는 조성을 제어함으로써, 수 나노미터 내에서 미세 조정될 수 있다. QD들은 따라서 조명 설계자들로 하여금 방출 색들의 미세 조정된 스펙트럼을 포함하는 2차 광을 발생하는 파장 변환기들을 생성하게 할 수 있다. 퀀텀 닷들은 그러므로 LED들과 같은 반도체 디바이스들을 위한 신규한 파장 변환기들의 형성에 있어서 잠재적인 사용을 위해 연구되어 왔다.
상당한 양의 열이 1차 광을 발생하는 광원의 동작뿐만 아니라, 파장 변환기 내의 파장 변환 재료들에 의해 1차 광의 2차 광으로의 변환에 의해 발생될 수 있다. 열의 부적절한 발산은 파장 변환기의 온도를 조명 디바이스의 동작 동안 상당히 증가시키어, 전체적으로 파장 변환 재료 및 조명 디바이스의 성능을 잠재적으로 저하시킨다. 따라서, 파장 변환된 LED들과 같은 조명 디바이스들에서 열을 관리하는 새로운 방식들의 개발에 관심이 있다.
유사한 번호들이 유사한 부분들을 표시하는 다음의 도면과 함께 읽어야 하는 다음의 상세한 설명이 이제 참조된다.
도 1은 본 개시내용에 따른 파장 변환기를 포함하는 조명 디바이스의 한 예를 도시하고;
도 2는 본 개시내용에 따른 파장 변환기를 포함하는 조명 디바이스의 또 하나의 예를 도시하고;
도 3은 본 개시내용에 따른 파장 변환기를 포함하는 조명 디바이스의 또 하나의 예를 도시하고;
도 4는 본 개시내용에 따른 파장 변환기를 포함하는 조명 디바이스의 또 하나의 예를 도시하고;
도 5는 본 개시내용에 따른 파장 변환기를 포함하는 조명 디바이스를 형성하는 방법의 한 예의 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 6a-6c는 본 개시내용에 따른 방법에 따른 파장 변환기의 제1 예의 형성의 한 예를 단계적으로 도시한다.
도 7a-7c는 본 개시내용에 따른 방법에 따른 파장 변환기의 제2 예의 형성의 한 예를 단계적으로 도시한다.
도 8a-8c는 본 개시내용에 따른 방법에 따른 파장 변환기의 제3 예의 형성의 한 예를 단계적으로 도시한다.
도 9는 본 개시내용에 따른 파장 변환기를 포함하는 조명 디바이스의 또 하나의 예를 도시한다.
도 10은 다양한 테스트 샘플들에 대한 방출 세기 대 온도의 플롯이다.
본 개시내용은 본 개시내용에 따른 예시적인 실시예들이 도시된 첨부 도면을 참조하여 이제 진행할 것이다. 도면들 내의 예들은 단지 예시 및 이해의 용이성을 위한 것이고, 여기에 설명되는 방법들, 파장 변환기들, 및 디바이스들은 많은 형태들로 실시될 수 있고 도면들 내의 예시된 실시예들 또는 여기에 설명되는 특정한 실시예들로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
본 개시내용의 하나 이상의 요소는 예를 들어, 제1, 제2, 제3 등의 요소로서 숫자적으로 지정될 수 있다. 이 맥락에서 숫자 지정은 (예를 들어, 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해) 단지 명료성의 목적을 위한 것이고, 이렇게 지정된 요소들은 그들의 특정한 숫자 지정에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
여기에 사용된 것과 같은 단수 표현들은 그들의 단수 형태로 제한되지 않고, 문맥이 분명히 달리 표시하지 않는다면 역시 복수 형태들을 커버하는 것으로 의도된다. 이 이해로부터 제외된 특정한 용어들/문구들은 단일(즉, 하나의) 층 및 단일(즉, 하나의) 층으로 이루어진 파장 변환기를 지정하기 위해 여기에 사용되는 "단일 층", 및 "단일 층 파장 변환기"를 포함한다.
여기에 사용된 것과 같이, 용어들 "실질적으로" 및 '약"은 양 또는 범위와 관련하여 사용될 때 기술된 양의 플러스 또는 마이너스 5% 또는 기술된 범위의 끝점들을 의미한다.
여기에 사용된 것과 같이, 용어 "광학적으로 투명한"은 재료(예를 들어, 호스트 재료, 열전도성 입자들, 또는 또 하나의 재료)와 관련하여 사용될 때 참조된 재료가 입사 광의 약 90% 이상, 약 95% 이상, 약 99% 이상, 또는 심지어 약 100%와 같은, 입사 광의 약 80% 이상을 투과하는 것을 의미한다. 입사 광은 특정된 파장 또는 파장 범위(예를 들어, 자외선, 가시, 적외선 등)의 1차 및/또는 2차 광일 수 있고/있거나, 다수의 파장 범위에 걸쳐 있을 수 있다. 제한 없이, 여기에 설명되는 광학적으로 투명한 재료들은 바람직하게는 전자기 스펙트럼의 자외선, 가시, 및 적외선 영역들 중 적어도 하나 내의 1차 및/또는 2차 광의 약 95% 이상(예를 들어, 약 99% 이상 또는 심지어 약 100%)을 투과한다.
용어들, "발광 다이오드", "LED", 및 "LED 광원"은 여기서 서로 교환하여 사용되고, 임의의 발광 다이오드 또는 전기 신호에 응답하여 광선을 발생할 수 있는 다른 유형의 캐리어 주입/접합-기반 시스템을 의미한다. 따라서, 용어 LED는 전류에 응답하여 광을 방출하는 다양한 반도체-기반 구조들, 발광 폴리머들, 발광 스트립들, 일렉트로-루미네슨트 스트립들, 이들의 조합 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다. 특히, 용어 LED는 가시, 자외선 및 적외선 스펙트럼의 모두 또는 그 중 하나 이상의 다양한 부분들 내의 광을 발생하도록 구성될 수 있는 모든 유형들(반도체 및 유기 발광 다이오드들을 포함)의 발광 다이오드들을 의미한다. 사용될 수 있는 적합한 LED들의 비제한적인 예들은 다양한 유형들의 적외선 LED들, 자외선 LED들, 적색 LED들, 녹색 LED들, 청색 LED들, 황색 LED들, 호박색 LED들, 오렌지색 LED들, 및 백색 LED들을 포함한다. 이러한 LED들은 넓은 스펙트럼(예를 들어, 전체 가시 광 스펙트럼) 또는 좁은 스펙트럼에 걸쳐 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
여기에 사용된 것과 같이, 용어 "상에"는 또 하나의 소자(예를 들어, 제2 층)에 대한 하나의 소자(예를 들어, 제1 층)의 상대적 위치를 설명하기 위해 사용된다. 이러한 예들에서 용어 "상에"는 제1 소자가 제2 소자 위에 존재하는 것을 표시하는 것으로 이해되어야 하지만, 반드시 제2 소자의 하나 이상의 표면과 접촉하지 않는다. 즉, 제1 소자가 제2 소자 "상에" 있을 때, 하나 이상의 중간 소자가 제1과 제2 소자들 사이에 존재할 수 있다. 대조적으로, 용어 "바로 위에"는 제1 소자가 제2 소자의 표면(예를 들어, 상부 표면)에 접촉하여 있다는 것을 의미한다고 해석되어야 한다. 그러므로 제1 소자가 제2 소자 "바로 위에" 있을 때, 제1 소자는 제2 소자에 접촉하여 있고, 중간 소자들이 제1과 제2 소자들 사이에 존재하지 않는다고 이해되어야 한다.
범위들은 여기서 본 개시내용의 요소들의 다양한 특징들을 설명하기 위해 사용된다. 여기에 나열된 범위들은 달리 명확히 표시되지 않는다면, 단지 예의 목적을 위한 것이라는 것을 이해하여야 한다. 범위들은 여기서 이러한 값들이 명확히 나열된 것처럼 표시된 범위 내에 드는 개별적인 값들의 모두를 포함하고, 그러한 하위 범위들을 명확히 나열된 것처럼 하위 범위들을 표시된 범위 내에 포함하는 것으로 또한 이해되어야 한다. 예를 들면, 1 내지 10의 범위는 이러한 값들 및 하위 범위들이 명확히 나열된 것처럼, 2 내지 10, 3 내지 10, 2 내지 8 등의 하위 범위뿐만 아니라, 2, 3, 4... 등의 개별적인 값들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
용어 "열전도성 소자"는 광학적 실리콘의 열전도율보다 큰 열전도율, 즉, 0.2Wm-1K-1(미터-켈빈 당 와트)보다 큰 열전도율을 갖는 하나 이상의 재료를 의미한다. 실시예들에서, 열전도성 소자는 "열전도성 폴리머", 즉, 0.2Wm-1K-1보다 큰 열전도율을 갖는 폴리머이거나 그를 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 일부 실시예들에서 열전도성 소자는 "열전도성 입자들", 즉, 약 1Wm-1K-1 이상, 약 3Wm-1K-1 이상, 또는 심지어 약 4Wm-1K-1 이상과 같은, 0.2Wm-1K-1보다 큰 열전도율을 갖는 입자들이거나 그들을 포함한다.
배경에서 간략히 설명된 것과 같이, 퀀텀 닷들은 조명 응용들에서 사용하기 위해 연구되어 왔던 비교적 새로운 재료들이다. 연구에 따르면 퀀텀 닷들은 조명 디바이스들에서 파장 변환 재료들로서 사용하기 위해 일부 기대를 갖는 것으로 입증되었지만, 이러한 응용들에서의 그들의 성능이 온도에 의해 영향받는다는 것도 또한 입증되었다. 실제로 본 발명자들은 퀀텀 닷들이 LED에 의해 방출된 1차 광을 2차 광으로 변환하기 위해 파장 변환 재료로서 사용될 때, 이러한 퀀텀 닷들이 1차 광을 2차 광을 변환하는 효율은 증가하는 온도에 따라, 예를 들어 열 담금질로 인해 저하한다는 것을 관찰하였다.
파장 변환 재료로서의 퀀텀 닷들의 성능에의 온도의 영향을 평가하는 한가지 방법은 섭씨 100도와 같은 상승된 온도에서의 2차 광의 그들의 통합된 방출을 상온에서의 2차 광의 그들의 통합된 방출과 비교하는 것이다. (상온과 비교한) 상승된 온도에서의 2차 광의 통합된 방출의 저하는 이러한 재료들이 2차 광을 방출하는 효율의 감소와 상관되는 것으로 이해될 수 있다. 이를 염두에 두고, 본 발명자들은 실리콘 또는 아크릴레이트와 같은 (비열전도성) 호스트 재료 내에 (파장 변환 재료로서) 퀀텀 닷 입자들을 분산시킴으로써 형성된 파장 변환기들은 상온(예를 들어, 섭씨 25도)에서의 파장 변환기에 의한 2차 광의 통합된 방출보다 40% 이상 적은 섭씨 100도에서의 2차 광의 통합된 방출을 나타낸다는 것을 관찰하였다. 그 감소는 파장 변환기들에서, 특히 파장 변환된 LED 및/또는 레이저 지원 원격 인광체 응용들에서의 퀀텀 닷들의 사용과 연관된 하나의 난제를 강조하는데 - 여기서 상당한 양들의 열이 광원의 동작뿐만 아니라 1차 광의 2차 광으로의 변환에 의해 발생될 수 있다.
상승된 온도에서의 퀀텀 닷들 및 다른 파장 변환 재료들에 의한 2차 광의 통합된 방출의 감소는 파장 변환기의 호스트 재료로서 사용되는 많은 재료들이 비교적 낮은 열전도율을 갖는다는 사실에 의해 악화될 수 있다. 이러한 호스트 재료들은 비교적 약한 열 도체들이고, 그러므로 온도들이 파장 변환기의 성능이 부정적으로 영향받는 점으로 상승하는 것을 방지하기에 충분한 속도로 열을 전도 또는 전달할 수 없다.
전술한 점을 염두에 두고, 본 개시내용의 한 양태는 개선된 열전도율을 나타내는 파장 변환기들에 관한 것이다. 일반적으로, 여기에 설명된 파장 변환기들은 열전도성 소자 및 열전도성 소자 내에 분산되거나 그와 혼합된 적어도 하나의 파장 변환 재료를 포함한다.
다양한 실시예들에서 적어도 하나의 파장 변환 재료는 제1 파장 변환 재료이거나 그를 포함하고, 제1 파장 변환 재료는 그에 입사한 1차 광을 2차 광으로 변환하도록 구성된 퀀텀 닷들(예를 들어, 비집괴된 반도체 나노결정들이라고도 하는 비집괴된 퀀텀 닷들)이거나 그들을 포함한다. 실시예들에서, 제1 파장 변환 재료는 비집괴된 퀀텀 닷들을 포함하거나, 그들로 구성되거나, 또는 필수적으로 구성된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 파장 변환 재료는 제2 파장 변환 재료이거나 그를 포함할 수 있고, 제2 파장 변환 재료는 퀀텀 닷들 이외의 파장 변환 재료, 예를 들어, 하나 이상의 무기 인광체의 입자들이다.
어느 경우에나, 열전도성 소자는 적어도 하나의 열전도성 폴리머, 열전도성 입자들, 또는 이들의 조합이다. 열전도성 입자들이 사용될 때, 일부 실시예들에서 이러한 입자들은 높은 열전도율을 갖는 적어도 하나의 재료의 입자들, 즉, 약 10Wm-1K-1 이상, 또는 심지어 약 30Wm-1K-1 이상과 같은, 약 4Wm-1K-1 이상인 열전도율을 갖는 적어도 하나의 재료의 입자들이거나 그들을 포함한다. 대안적으로, 일부 실시예들에서 열전도성 소자는 0.2Wm-1K-1보다 큰 열전도율을 갖는 혼성 무기-유기 폴리머와 같지만 이로 제한되지 않는 열전도성 폴리머이다.
이해의 편의 및 용이성을 위해 본 개시내용은 파장 변환기가 열전도성 소자 및 열전도성 소자와 혼합되거나 그 안에 분산된 적어도 하나의 파장 변환 재료를 포함하는 실질적으로 평탄한 층의 형태로 된 실시예들에 집중한다. 이러한 설명은 단지 예를 위한 것이고, 여기에 설명된 파장 변환기들은 실질적으로 평탄한 층의 형태로 될 필요가 없다는 것을 이해하여야 한다. 실제로 본 개시내용은 광범위하게 다양한 상이한 형상들을 갖는 파장 변환기들의 사용을 상상한다. 실제로 실시예들에서 여기에 설명된 파장 변환기들은 곡선 또는 양면 볼록 단면, 불규칙한 단면 등을 가질 수 있다.
열전도성 소자가 열전도성 입자들이고 그들을 포함하는 예들에서, 파장 변환기는 그들 열전도성 입자들과 적어도 하나의 파장 변환 재료의 혼합물, 및 선택적으로 (비교적 낮은 열전도율을 갖는) 호스트 매트릭스 재료의 층의 형태로 될 수 있다. 대안적으로 열전도성 소자가 열전도성 폴리머인 경우에, 열적 파장 변환기는 열전도성 폴리머의 층의 형태로 될 수 있고, 적어도 하나의 파장 변환 재료가 열전도성 폴리머 내에 분산될 수 있다.
여기에 설명된 파장 변환기들은 열전도성 입자들 또는 열전도성 폴리머와 같은 열전도성 소자를 포함하지 않는 다른 유사한 파장 변환기들에 비해 개선된 열전도율을 나타낼 수 있다. 본 개시내용에 따른 파장 변환기들은 그러므로 열전도성 소자를 포함하지 않는 파장 변환기들에 비해, 상승된 온도들에서 개선된 성능을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 여기에 설명된 파장 변환기들은 상온에서의 (2차 광의) 제1 통합된 방출 및 섭씨 100도에서의 (또한 2차 광의) 제2 통합된 방출을 나타낼 수 있고, 제2 통합된 방출은 제1 통합된 방출의 약 70% 이상, 제1 통합된 방출의 약 80% 이상, 제1 통합된 방출의 약 90% 이상, 제1 통합된 방출의 약 95% 이상, 또는 심지어 제1 통합된 방출의 약 99% 이상과 같은, 제1 통합된 방출의 60%보다 크다. 이론에 의해 구속되기를 원하지 않고서, 열전도성 소자를 파장 변환 재료와 통합하고/하거나 함께 섞으면 열이 파장 변환기로부터 멀리 더 신속하게 전달될 수 있다고 생각된다. 그 안의 파장 변환 재료(들)의 열 담금질은 그럼으로써 제한되어, 결국 파장 변환된 LED와 같은 파장 변환된 광원의 동작 조건들에서 파장 변환 재료의 성능의 대응하는 개선에 이르게 한다. 바꾸어 말하면, 여기에 설명된 파장 변환기들은 호스트 재료 내에 분산된 열전도성 입자들을 포함하지 않지만 그렇지 않으면 동일한 파장 변환기의 2차 광의 통합된 방출에 비해, (예를 들어, 섭씨 100도에서) 광원의 동작 조건들에서 2차 광의 더 많은 통합된 방출을 나타낼 수 있다.
요구되지는 않지만, 일부 실시예들에서 여기에 설명된 파장 변환기들은 (비열전도성) 호스트 재료를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 여기에 설명된 파장 변환기들은 열전도성 소자(예를 들어, 열전도성 입자들) 및 적어도 하나의 파장 변환 재료가 그 안에 분산된 호스트 재료를 포함한다. 임의의 적합한 재료가 이러한 실시예들에서 호스트 재료로서 사용될 수 있다. 적합한 호스트 재료들의 비제한적인 예들은 (광학적으로 투명한) 폴리머 수지들, 모노머 수지들, 아크릴 폴리머들, 에폭시 폴리머들, 실리콘 폴리머들, 플루오르화된 폴리머들, 이들의 조합 등과 같은 광학적으로 투명한 재료들을 포함한다. 호스트 재료는 예를 들어, 그 안에 분산된 열전도성 입자들에 비해 낮은 열전도율을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 호스트 재료는 0.2Wm-1K-1 이하인 열전도율을 가질 수 있다.
대안적으로, 일부 실시예들에서 여기에 설명된 파장 변환기들은 열전도성 입자들의 형태로 열전도성 소자를 포함하지만, 호스트 재료를 포함하지 않는다. 예를 들어, 일부 예들에서 여기에 설명된 파장 변환기들은 열전도성 소자(예를 들어, 열전도성 입자들)와 적어도 하나의 파장 변환 재료의 혼합물을 포함하거나, 그들로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된 층의 형태로 될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 열전도성 입자들 및 파장 변환 재료는 예컨대 정전기력들에 의해, 임의의 적합한 방식으로 하부 지지부의 표면(예를 들어, LED의 발광 표면) 상에 유지될 수 있다. 특히, 이들 실시예에서 파장 변환기들은 비열전도성 호스트 재료를 포함하지 않고, 보다 구체적으로 임의의 유기 폴리메릭 호스트 재료를 포함하지 않는다.
추가의 비제한적인 실시예들에서 파장 변환기들은 광학적으로 투명한 혼성 폴리머와 같은 혼성 폴리머이거가 그를 포함하는 열전도성 소자를 포함한다. 여기에 사용된 것과 같이, "혼성 폴리머"는 무기와 유기 성분들 둘 다를 포함하는 폴리머이고, 따라서 혼성 무기 유기 폴리머라고 할 수 있다. 본 개시내용에 따른 열전도성 소자로서 사용될 수 있는 적합한 혼성 무기 유기 폴리머의 한 예는 2017년 4월 19일에 또는 그 전에 Micro Resist Technology GMBH에 의해 시판되고 있는 혼성 무기 유기 폴리머들의 ORMOCLEAR® 시리즈를 포함한다. 그들이 광학 응용들에 사용하기에 적합한 특성들(예를 들어, 입사하는 1차 및/또는 2차 광에 투명, 황변에 대한 저항력 등)을 갖는다면, 물론 다른 혼성 폴리머들이 사용될 수 있다. 혼성 폴리머의 성질에 상관없이, 이들 실시예에서 적어도 하나의 파장 변환 재료는 열전도성 입자들과 선택적으로 조합하여, 혼성 폴리머 내로 혼합되거나 그렇지 않으면 그 안에 분산될 수 있다.
앞서 기재된 것과 같이 본 개시내용의 파장 변환기들은 또한 적어도 하나의 파장 변환 재료를 포함한다. 실시예들에서 파장 변환 재료들은 퀀텀 닷들(예를 들어, 반도체 나노결정들) 및/또는 하나 이상의 인광체의 입자들과 같은, 다른 파장 변환 재료들의 입자들의 형태로 된다. 그들의 성질에 상관없이, 파장 변환 재료(들)는 임의의 적합한 방식으로 열전도성 소자와 혼합되거나 그 안에 분산될 수 있다.
예를 들어, 열전도성 소자가 열전도성 폴리머인 예들에서, 파장 변환 재료(들)는 그 열전도성 폴리머 내에 균질 또는 불균질 분포로 존재할 수 있다. 불균질 분포의 경우에, 예를 들어, 파장 변환 재료는 열전도성 폴리머 내에 및/또는 그것의 하나 이상의 표면에 패턴으로 분포될 수 있다. 예를 들어, 파장 변환기는 상부 표면, 하부 표면, 및 중간 부분을 갖는 열전도성 폴리머의 단일 층이거나 그를 포함할 수 있고, 파장 변환 재료는 파장 변환 재료의 농도가 중간 부분에 근접하여 더 높고, 상부 표면에 또는 그에 근접하여 더 높고, 하부 표면에 또는 그에 근접하여 더 높고, 또는 이들의 조합으로 되도록 그 안에 분포된다. 제한 없이, 실시예들에서 열전도성 소자는 열전도성 폴리머(예를 들어, 혼성 폴리머)이고, 여기에 설명된 파장 변환 재료는 파장 변환기 내에 균질 분포로 존재한다.
대안적으로 그리고 위에 기재된 것과 같이 일부 실시예들에서 여기에 설명된 파장 변환기들은 어떤(비열전도성) 호스트 재료도 포함하지 않고, 열전도성 소자는 열전도성 입자들의 형태로 될 수 있다. 이러한 예들에서, 파장 변환기는 열전도성 입자들과 적어도 하나의 파장 변환 재료의 입자들의 균질 또는 불균질 혼합물을 포함하거나, 그로 구성되거나, 또는 필수적으로 구성된 층이거나 그를 포함할 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서 파장 변환기들은 (비열전도성) 호스트 재료를 포함할 수 있고, 열전도성 소자는 열전도성 입자들의 형태로 될 수 있다. 이러한 예들에서 파장 변환기는 호스트 재료의 층이거나 그를 포함할 수 있고, 층은 열전도성 입자들 및 그 안에 분산된 적어도 하나의 파장 변환 재료의 입자들을 포함한다. 열전도성 폴리머가 사용되는 실시예들과 같이, 열전도성 입자들 및/또는 파장 변환 재료는 호스트 재료 내에 균질 또는 불균질 분포로 존재할 수 있다. 불균질 분포의 경우에, 예를 들어, 열전도성 입자들 및/또는 파장 변환 재료는 호스트 재료 내에 및/또는 그것의 하나의 이상의 표면에서 패턴으로 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서 파장 변환기는 상부 표면, 하부 표면, 및 중간 부분을 갖는 호스트 재료의 단일 층이거나 그를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 파장 변환 재료 및/또는 열전도성 입자들은 파장 변환 재료(들) 및/또는 열전도성 입자들의 농도가 중간 부분에 근접하여 더 높고, 상부 표면에 또는 그에 근접하여 더 높고, 하부 표면에 또는 그에 근접하여 더 높고, 또는 이들의 조합으로 되도록 층 내에 분포된다.
임의의 적합한 유형의 파장 변환 재료가 여기에 설명된 파장 변환기들에서 사용될 수 있다. 적합한 파장 변환 재료들의 비제한적인 예들은 인광체 입자들 및 퀀텀 닷들을 포함하지만, 다른 파장 변환 재료들이 또한 사용될 수 있다.
일반적으로, 인광체는 루미네선스를 통해 전자기 스펙트럼의 가시 및/또는 자외선 영역 내의 유용한 양들의 광선(예를 들어, 2차 광)을 외부 에너지원(예를 들어, 1차 광)에 의한 여기 시에 방출할 수 있는 화합물이다. 사용될 수 있는 적합한 인광체들의 예들은 황색 인광체, 녹색 인광체, 적색 인광체, 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 물론, 이들 예시적인 인광체 유형들은 제한적이 아니고, 임의의 적합한 인광체가 본 개시내용에 따라 사용될 수 있다.
본 개시내용에 따라 사용될 수 있는 적합한 인광체들의 특정한 비제한적인 예들은 산플루오르화 인광체들, (산질화물을 포함하는) 질화물 인광체들, 산화물 인광체들(예를 들어, 알루미네이트 가넷들, 실리케이트들 등)과 같은 무기 인광체들을 포함한다. 사용될 수 있는 적합한 인광체들의 또 다른 비제한적인 예들은 세륨-활성화된 알루미늄 가넷들(YAG:Ce), 세륨-활성화된 이트륨 가돌리늄 알루미늄 가넷들(YGdAG:Ce), 세륨-활성화된 루테튬 알루미늄 가넷들(LuAG:Ce), 유로퓸- 또는 세륨-활성화된 알칼리 토류(AE) 실리콘 산질화물(AE-SiON:Eu, 여기서 AE는 Ba, Sr, 및 Ca로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 지정함), 유로퓸- 또는 세륨-활성화된 금속-SiAlON(M-SiAlON, 여기서 M은 알칼리 이온들, 희토류 이온들, 알칼리 토류 이온들, Y, Sc, 및 이들의 조합들로부터 선택됨) 등을 포함한다.
인광체들은 세륨, 가돌리늄, 스칸듐, 유로퓸, 이들의 조합들 등과 같지만, 이들로 제한되지 않는 작은 양의 활성제 이온으로 도핑될 수 있다. 사용될 때, 활성제 이온의 양은 폭넓게 변화할 수 있는데, 예를 들어, 약 1 내지 약 5 원자%, 또는 심지어 약 1 내지 2 원자%와 같은, 0 초과 내지 약 10 원자%일 수 있다. 한 비제한적인 실시예에서, 여기에 설명된 파장 변환 입자들은 도핑된 YAG, 도핑된 LuAG, 도핑된 실리케이트들, 및 도핑된 질화물 인광체들의 2개 이상의 조합을 포함하는 인광체 입자들을 포함한다.
인광체 입자들의 평균 입자 크기 및/또는 입자 크기 분포는 호스트 재료 및/또는 열전도성 폴리머(사용될 때) 내에 이러한 입자들을 분포시키는 그들의 성능 및/또는 능력에 영향을 줄 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 그들의 평균 입자 크기/분포에 적어도 부분적으로 기초하여, 다른 파장 변환 재료의 평균 입자 크기/분포에 독립적으로 또는 관련하여, 여기에 설명된 파장 변환 재료들에서 사용되는 인광체 입자들의 크기를 선택 및/또는 제어하는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서 여기에 설명된 인광체 입자들은 약 1 내지 약 40미크론, 약 1 내지 약 30미크론, 또는 심지어 약 10 내지 약 40미크론과 같은, 약 1 내지 약 50미크론의 범위의 평균 입자 크기를 갖는다. 일부 실시예들에서, 인광체 입자들의 평균 입자 크기는 약 20 내지 약 40미크론의 범위에 있다. 그들 또는 다른 비제한적인 실시예들에서 인광체 입자들의 평균 입자 크기는 아래에 설명되는 퀀텀 닷들과 같지만 이들로 제한되지 않는, 파장 변환기에서 사용될 수 있는 또 하나의 유형의 파장 변환 입자들보다 크거나 작을 수 있다. 약 100 내지 약 200나노미터(㎚)의 평균 입자 크기를 갖는 나노인광체들(즉, 퀀텀 닷들과 상반되는 나노스케일 인광체들)이 또한 본 개시내용에 따른 파장 변환 재료로서 또는 파장 변환 재료에서 사용될 수 있다.
퀀텀 닷들(즉, 반도체 나노결정들)은 본 개시내용에 따른 파장 변환 재료로서 사용될 수 있는 유형의 파장 변환 입자들의 또 하나의 예이다. 여기에 사용된 것과 같이, 용어 "퀀텀 닷들"은 그들의 대응하는 벌크 반도체의 보어 반경(즉, 보어 여기 반경)보다 작은 반경을 갖는 반도체 나노결정들을 의미한다. 그들의 제1 파장 또는 파장 범위의 입사하는 1차 광을 제2 파장 또는 파장 범위의 2차 광으로 변환할 수 있는 한, 임의의 적합한 유형의 퀀텀 닷들이 사용될 수 있다. 제한 없이, 일부 실시예들에서 여기에 설명된 퀀텀 닷들은 약 0.1나노미터(㎚) 내지 약 10㎚의 범위의 평균 입자 크기를 갖는 코어 퀀텀 닷들(즉, 코어 반도체 나노결정들)이거나 그들을 포함한다.
여기에 사용된 것과 같이 용어 "코어 퀀텀 닷들"은 집괴를 방지하고, 분산을 용이하게 하고/하거나, 표면 상에 비방사 재조합 센터들을 패시베이트하기 위해 하나 이상의 유기 리간드로 오버 코팅될 수 있는 반도체 나노결정들을 의미한다. 대조적으로, 용어들 "코어/쉘 퀀텀 닷들"은 제1 반도체 나노결정이 더 큰 밴드갭 반도체 나노결정 재료의 "쉘"로 오버 코팅되는 "코어"를 형성하는 반도체 나노결정들을 의미한다. 코어 퀀텀 닷들과 같이, 코어/쉘 퀀텀 닷들은 집괴를 방지하고, 분산을 용이하게 하고/하거나, 비방사 센터들을 패시베이트하기 위해 하나 이상의 유기 리간드로 추가로 오버 코팅되거나 되지 않을 수 있다. 또한, 용어 "퀀텀 닷 비드들"은 복수의 코어 퀀텀 닷 및/또는 코어/쉘 퀀텀 닷이 통합되는 비드 매트릭스를 포함하는 복합 입자들을 의미한다. 따라서 달리 명확히 표시되지 않는다면, 용어 "퀀텀 닷들"은 코어 퀀텀 닷들, 코어/쉘 퀀텀 닷들, 및 달리 표시되지 않는다면 퀀텀 닷 비드들을 포함한다.
본 개시내용에 따라 파장 변환 재료로서 또는 파장 변환 재료에서 사용될 수 있는 코어 퀀텀 닷들의 예들은 다음의 반도체들: CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, InP, InAs, InSb, AlP, AIS, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, PbS, PbSe, Si, Ge 및 이들의 조합들 중 하나 이상의 분말로 된 또는 입자화된 형태들과 같지만 이들로 제한되지 않는 하나 이상의 루미네슨트 반도체 나노결정을 포함한다. 일부 실시예들에서, 본 개시내용의 파장 변환 재료는 나노결정 인듐 인화물(InP)의 코어 퀀텀 닷들을 포함한다. 제한 없이, 여기에 설명된 퀀텀 닷들은 바람직하게는 카드뮴이 없다.
본 개시내용은 위에 기재된 것들 단독으로와 같은 코어 퀀텀 닷들의 사용을 상상하지만, 이러한 재료들은 입사한 1차 광을 변환하는 그들의 능력에 물질적으로 영향을 주지 않고서 취급 또는 처리하는 것을 어렵게 할 수 있는 하나 이상의 단점을 겪을 수 있다. 코어 퀀텀 닷들은 또한 그들의 표면에서 또는 표면에 결손들 및 단글링 본드들에서 발생하는 비방사 전자-정공 재조합으로 인해 비교적 낮은 양자 효율들을 나타낼 수 있다. 습기 및 산소에의 노출은 입자의 표면의 산화를 야기할 수 있고 그들의 성능을 나쁘게 바꿀 수 있다.
그 문제를 다루기 위해 여기에 설명된 코어 퀀텀 닷들은 코어/쉘 퀀텀 닷들을 형성하도록, 하나 이상의 "쉘"로 코팅될 수 있다. 이러한 입자들에서, "코어"는 위에 기재된 것들과 같은 코어 퀀텀 닷들이고, "쉘"은 코어 퀀텀 닷 입자를 개별적으로 코팅 또는 봉합하는 무기 및/또는 유기 재료이다. 코어/쉘 퀀텀 닷들의 코어를 위한 적합한 재료들은 위에 기재된 코어 퀀텀 닷들을 포함한다. 코어/쉘 퀀텀 닷들의 쉘(들)을 형성하기 위한 적합한 재료들은 코어보다 더 큰 밴드갭을 갖는 하나 이상의 나노결정 반도체 재료를 포함한다. 이러한 재료들의 예들은 ZnS 및/또는 ZnSe와 ZnS의 조합을 포함한다. 실시예들에서, InP의 코어 및 ZnSe 또는 ZnS의 쉘을 갖는 코어/쉘 퀀텀 닷들이 사용된다. 물론, 쉘 재료가 코어보다 더 큰 밴드갭을 갖는다면, 다른 나노결정 반도체 재료들이 코어/쉘 퀀텀 닷의 쉘로서 사용될 수 있다.
쉘 재료들은 본 기술 분야에 공지된 임의의 기술을 사용하여 코어에 도포될 수 있다. 예를 들면, 코어는 습식 화학 합성, 연속적 이온 층 흡수 및 반응(SILAR) 등을 사용하여 하나 이상의 쉘로 코팅될 수 있다. 어느 경우에나 쉘의 두께는 폭넓게 변화할 수 있고, 약 1-20㎚, 또는 심지어 약 1 내지 약 10㎚와 같은, 약 1 내지 약 30㎚의 범위일 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 쉘이 코어 퀀텀 닷 주위에 형성된다. 예를 들어 코어 퀀텀 닷 입자들은 1개, 2개, 3개 이상의 쉘로 코팅될 수 있고, 각각의 쉘은 앞서 언급된 쉘 재료들로부터 선택될 수 있다.
퀀텀 닷 비드들은 본 개시내용에 따른 파장 변환 재료로서 사용될 수 있는 퀀텀 닷들의 또 하나의 형태이다. 일반적으로, 퀀텀 닷 비드들은 복수의 코어 퀀텀 닷, 코어/쉘 퀀텀 닷, 또는 이들의 조합을 봉합하는 비드 매트릭스를 포함한다. 일부 실시예들에서 비드 매트릭스는 광학적으로 투명한 수지, 폴리머(예를 들어, 실리콘, 에폭시, (메타)크릴레이트 등), 유리(예를 들어, 실리카), 졸겔 등)와 같지만 이들로 제한되지 않는 광학적으로 투명한 매체이다. 적합한 비드 매트릭스 재료들의 보다 구체적인 비제한적인 예들은 폴리메틸(메타)크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리옥틸메타크릴레이트, 알킬시아노아크릴레이트들, 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 폴리비닐아세테이트 등과 같은 아크릴레이트 폴리머들, EPOTEK 301 A+B 열 경화 에폭시, EPOTEK OG112-4 단일 포트 UV 경화 에폭시, 또는 EX0135A 및 B 열 경화 에폭시, 폴리아미드들, 폴리이미드들, 폴리에스테르들, 폴리카보네이트들, 폴리티오에테르들, 폴리아크릴로니트릴들, 폴리디엔들, 폴리스티렌 폴리부타디엔 코폴리머들(크라톤들), 피렐렌들, 폴리-파라-자일릴렌(파릴렌들), 실리카, 실리카-아크릴레이트 하이브리드들, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF), 폴리디비닐 벤젠, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리이소부틸렌(부틸 고무), 폴리이소프렌, 및 셀룰로스 유도체들(메틸 셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 하이드록시프로필메틸 셀룰로스, 하이드록시프로필메틸셀룰로스 프탈레이트, 니트로셀룰로스, 및 이들의 조합들과 같은 에폭시드들을 포함한다.
광범위하게 다양한 비드 매트릭스들이 상상되지만, 호스트 재료의 것과 상당히 상이한 광학 굴절률을 갖는 비드 매트릭스의 사용은 파장 변환기 내에서 광을 산란, 반사, 및/또는 굴절할 수 있는 호스트 재료와의 인터페이스들을 도입할 수 있다. 그러므로 일부 실시예들에서 비드 매트릭스 및 호스트 재료는 그들이 비교적 가까운 또는 심지어 동일한 광학 굴절률들을 갖도록 선택된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 호스트 재료는 제1 광학 굴절률 n1을 나타낼 수 있고, 비드 매트릭스는 제2 광학 굴절률 n2를 나타낼 수 있고, n1은 15%, 10%, 5%, 1%, 또는 심지어 0.1% 이하만큼 n2와 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, n1은 n2와 동일하다. 일부 실시예들에서, 호스트 재료는 1.4 내지 약 1.6과 같은, 약 1.2 내지 약 2.1의 범위의 광학 굴절률 n1을 나타내고, 퀀텀 닷 비드들의 비드 매트릭스는 n1과 동일한, 또는 전술한 범위들 내에서 n1과 상이한 광학 굴절률 n2를 나타낸다.
코어 퀀텀 닷들과 같이 여기에 설명된 퀀텀 닷 비드들은 또한 예를 들어, 퀀텀 닷 입자들의 산소와의 접촉을 제한하는 목적을 위해, 무기 또는 유기 재료의 하나 이상의 층 또는 쉘로 코팅될 수 있다. 그와 관련하여 임의의 적합한 재료가 질화물들, 산화물들, 및 코어 퀀텀 닷 입자들을 코팅하기에 적합한 것으로서 위에 언급된 유기 재료들과 같지만 이들로 제한되지 않는 퀀텀 닷 비드들을 코팅하기 위해 사용될 수 있다.
위에 제시한 것과 같이 광범위하게 다양한 퀀텀 닷들이 본 개시내용에 따른 파장 변환 재료로서 또는 파장 변환 재료에서 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 적합한 코어 퀀텀 닷들, 코어/쉘 퀀텀 닷들, 및 퀀텀 닷 비드들의 구체적인 비제한적인 예들로서, 그 전체 내용이 본원에 참조로 포함되는, 미국 공개 공보 번호 2013/0189803에서 설명된 코어 퀀텀 닷들, 코어/쉘 퀀텀 닷들, 및 퀀텀 닷 비드들이 언급되고 있다. 제한 없이, 일부 실시예들에서 여기에 설명된 퀀텀 닷들은 하나 이상의 유형의 퀀텀 닷 비드들이다.
퀀텀 닷 비드들의 입자 크기는 호스트 재료 내에 분포되는 그들의 능력에 영향을 줄 수 있다. 그러므로 퀀텀 닷 비드들을 그들의 평균 입자 크기에 적어도 부분적으로 기초하여 선택 및/또는 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 제한 없이, 일부 실시예들에서 여기에 설명된 퀀텀 닷 비드들은 약 1 내지 약 40미크론 또는 심지어 약 1 내지 약 30미크론과 같은, 약 1 내지 약 50미크론의 범위의 평균 입자 크기를 갖는다. 이들 또는 다른 비제한적인 실시예들에서 퀀텀 닷 비드들의 평균 입자 크기는 위에 기재된 것과 같은 인광체 입자들과 같지만 이들로 제한되지 않는 폴리메릭 매트릭스 및 매트릭스 전구체 내의 또 하나의 유형의 파장 변환 재료보다 크거나 작을 수 있다.
여기에 사용된 파장 변환 재료(들)는 처리 및/또는 다른 난제들을 제시할 수 있다. 예를 들어 특정한 조치가 취해지지 않는다면, 퀀텀 닷들은 집괴물들을 형성하기 위해 함께 집괴하는 경향이 있을 수 있고, 집괴물들은 파장 변환 재료(예를 들어, 개별적인 퀀텀, 닷)의 개별적인 입자들/나노결정들보다 큰(예를 들어 몇배 큰) 크기로 된다. 이러한 집괴물들이 파장 변환 재료의 개별적인(즉, 비집괴된) 입자들/반도체 나노결정들의 특성들과 상이한 광학적 및/또는 다른 특성들을 나타낼 수 있으므로, 본 개시내용의 맥락에서 사용된 파장 변환 재료들의 집괴를 제한 및/또는 방지하는 단계들을 취하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서 예를 들어, 일부 실시예들에서 파장 변환 재료(예를 들어, 퀀텀 닷들)는 그들의 집괴를 제한 및/또는 방지하고, 분산을 용이하게 하고/하거나, 그 표면들 상의 비방사 재조합 센터들을 패시베이트하기 위해 하나 이상의 유기 또는 무기 리간드로 코팅될 수 있거나 그렇지 않으면 처리될 수 있다. 물론, 이러한 처리는 집괴하지 않는 경향이 있는 파장 변환 재료들의 입자들이 사용될 때와 같이, 모든 예들에서 필요하지 않을 수 있다.
본 개시내용의 실시예들에서 여기에 설명된 파장 변환기들은 비집괴된(즉, 개별적인) 퀀텀 닷들(예를 들어, 코어 퀀텀 닷들, 코어/쉘 퀀텀 닷들, 및/또는 퀀텀 닷 비드들)을 포함하는 적어도 하나의 파장 변환 재료를 포함한다. 일부 예들에서, 파장 변환 재료는 비집괴된 퀀텀 닷들과 같지만 이들로 제한되지 않는, 하나 이상의 비집괴된 파장 변환 재료를 포함하거나, 그로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다.
일부 실시예들에서 여기에 설명된 파장 변환기들은 하나 이상의 유형의 파장 변환 재료를 포함한다. 예를 들어 여기에 설명된 파장 변환기들은 적어도 제1 및 제2 유형들의 파장 변환 재료를 포함하는 파장 변환 재료를 포함할 수 있고, 제1 유형의 파장 변환 재료는 위에 설명된 것들로부터 선택된 인광체 입자들을 포함하고, 제2 유형의 파장 변환 재료는 하나 이상의 유형의 퀀텀 닷들을 포함한다. 일부 실시예들에서 제1 유형의 파장 변환 재료는 위에 설명된 인광체들 중 적어도 하나의 입자들/나노결정들을 포함하고, 제2 유형의 파장 변환 재료는 위에 설명된 적어도 하나의 유형의 퀀텀 닷들을 포함한다. 예를 들어, 일부 예들에서 파장 변환 재료는 LED와 같은 광원으로부터 웜 백색 광을 발생하기 위해 적색 퀀텀 닷 비드들과 조합하여 민트 녹색 광대역 인광체 입자들을 포함할 수 있다. 다른 비제한적인 실시예들에서, 파장 변환 재료는 백색 광 스펙트럼을 넓힐 수 있는, 녹색 및/또는 적색 퀀텀 닷 비드들과 조합하여 황색 광대역 인광체 입자들을 포함할 수 있다. 그러므로 여기에 설명된 퀀텀 닷들은 광원 및/또는 인광체 입자들에 의해 발생된 광 출력을 튜닝 또는 조정하기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
여기에 설명된 파장 변환기들 내에 포함된 파장 변환 재료의 총량은 폭넓게 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 파장 변환 재료는 파장 변환기의 총 중량에 비해, 약 1 내지 약 50%, 약 5 내지 약 40%, 약 10 내지 약 30%, 또는 심지어 약 20 중량%와 같은, 약 1 내지 약 70 중량%의 범위의 총량으로 여기에 설명된 파장 변환기들 내에 존재할 수 있다.
다수의 유형의 파장 변환 재료들이 사용되는 예들에서, 상이한 유형들의 파장 변환 재료의 상대적 양들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 인광체 입자들이 제1 파장 변환 재료로서 사용되고 퀀텀 닷들이 제2 파장 변환 재료로서 사용되는 예에 대해, 인광체 입자들 및 퀀텀 닷들의 양은 독립적으로 또는 서로에 대해, 폭넓게 변화할 수 있다. 예를 들어 퀀텀 닷들은 파장 변환기의 총 중량에 비해, 약 10 내지 약 50 중량%(약 10 내지 약 40 중량% 또는 심지어 약 10 내지 약 20 중량%)의 범위의 양으로 존재할 수 있는 반면, 인광체 입자들은 파장 변환기의 (약 10 내지 약 20 중량%와 같은) 약 1 내지 약 20 중량%의 범위의 양으로 존재할 수 있다.
파장 변환 재료들이 입자들/나노결정들(예를 들어, 퀀텀 닷들 및/또는 인광체의 입자들/나노결정들)의 형태로 되어 있는 예들에서, 이러한 입자들의 형상은 여기에 설명된 파장 변환기들의 제조 및/또는 성능에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 파장 변환기들에서 사용되는 파장 변환 재료의 형상을 선택 또는 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 그와 관련하여 파장 변환 재료(들)는 사용될 수 있는 임의의 적합한 형상의 입자들/나노결정들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 여기에 설명된 파장 변환 재료들은 구형, 회전타원형, 로드형(예를 들어, 나노로드), 테트라포드, 플레이크, 휘스커 등 형상, 이들의 조합들 등을 갖는 입자들/나노결정들을 포함할 수 있다. 제한 없이, 실시예들에서 파장 변환 재료들은 구형 인광체들 및/또는 구형 퀀텀 닷들과 같은, 구형 파장 변환 입자들을 포함하거나, 그들로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다.
위에 기재된 것과 같이 여기에 설명된 파장 변환기들은 호스트 재료 및/또는 열전도성 폴리머 내에 열전도성 소자로서 또는 열전도성 소자에서 열전도성 입자들을 포함할 수 있다. 이러한 예들에서 열전도성 입자들은 호스트 재료 또는 열전도성 폴리머의 열전도율보다 높은 열전도율을 갖는 하나 이상의 재료의 입자들이다. 즉, 일부 실시예들에서 호스트 재료/열전도성 폴리머는 제1 열전도율을 나타낼 수 있고 열전도성 입자들은 제2 열전도율을 나타낼 수 있고, 제2 열전도율은 제1 열전도율보다 높다. 일부 실시예들에서, 열전도성 입자들은 약 10Wm-1K-1 이상, 약 20Wm-1K-1 이상, 또는 심지어 약 40Wm-1K-1 이상과 같은, 약 4Wm-1K-1 이상인 열전도율을 갖는 적어도 하나의 물질의 입자들을 포함한다. 제한 없이, 실시예들에서 열전도성 입자들은 전술한 범위들 중 하나 이상 내의 열전도율(TC)을 갖는 적어도 하나의 재료의 광학적으로 투명한 입자들이다.
본 개시내용에 따른 열전도성 입자들로서 사용될 수 있는 적합한 재료들의 비제한적인 예들은 알루미늄 산화물(Al2O3; 12-38.5Wm-1K-1 범위의 TC), 알루미늄 질화물(약 17Wm-1K-1 내지 285Wm-1K-1 범위의 TC), 티타늄 산화물(TiO2; 4.8-11.8Wm-1K-1 범위의 TC), 티타늄 질화물(TiN; 약 28.8Wm-1K-1의 TC), 아연 산화물(약 40Wm-1K-1의 TC), 이트륨 알루미늄 가넷(YAG: 약 14Wm-1K-1의 TC), 6방정계 또는 결정질 붕소 질화물(BN; TC>600Wm-1K-1), 그래핀(약 2000Wm-1K-1의 TC), 다이아몬드(약 600-2000Wm-1K-1의 TC), 이들의 조합들 등과 같지만 이들로 제한되지 않는 금속 산화물들 및 금속 질화물들을 포함한다. 제한 없이, 일부 실시예들에서 열전도성 입자들은 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 또는 이들의 조합의 입자들이다.
열전도성 입자들의 입자 크기 및/또는 입자 크기 분포는 호스트 재료 및/또는 열전도성 폴리머 내에 분포되는 그들의 성능 및/또는 그들의 능력에 영향을 줄 수 있다. 그러므로 여기에 설명된 파장 변환 재료에서 사용하기 위한 열전도성 입자들을 그들의 입자 크기/분포에 적어도 부분적으로 기초하여, 위에 설명된 파장 변환 입자들의 입자 크기/분포에 독립적으로 또는 관련하여 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로 일부 실시예들에서 열전도성 입자들은 약 10나노미터(㎚) 내지 약 1㎛, 약 100㎚ 내지 약 1㎛, 또는 심지어 약 100㎚ 내지 약 500㎚와 같은, 0보다 크고 2미크론(㎛) 미만의 범위의 평균 입자 크기를 갖는다.
여기에 설명된 파장 변환기들에서 사용된 열전도성 입자들의 양은 폭넓게 변화할 수 있고, 임의의 적합한 양의 열전도성 입자들이 사용될 수 있다. 그러나, 열전도성 입자들의 양은 파장 변환기의 다양한 성능 특성들에 영향을 줄 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 열전도성 입자들의 양이 증가함에 따라, 파장 변환기의 열전도율은 대응하여 증가할 수 있다. 그러나, 열 전도성 입자들의 초과 양들의 사용은 예를 들어, 파장 변환기 등의 영역 다운필드 내로 1차/2차 광의 출력 결합을 방해하는 2차 광의 산란을 증가시킴으로써 파장 변환기의 광 출력에 나쁘게 영향을 줄 수 있다. 그러므로 향상된 열전도율과 광학 특성들 간의 원하는 균형을 달성하기 위해 파장 변환기에서 사용된 열전도성 입자들의 양을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 이것을 염두에 두고, 실시예들에서 열전도성 입자들은 파장 변환기의 총 중량에 비해, 약 99.99 내지 약 80 중량%(예를 들어, 약 099.99 내지 약 90 중량% 또는 심지어 약 99.99 내지 약 95 중량%)의 범위의 양으로 존재할 수 있다.
열전도성 입자들의 형상은 또한 여기에 설명된 파장 변환기들의 제조 및/또는 성능에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 파장 변환기들에서 원하는 형상을 갖는 열전도성 입자들을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그와 관련하여 임의의 적합한 형상의 열전도성 입자들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 열전도성 입자들은 구형 입자들, 회전타원형 입자들, 플레이크들, 휘스커들, 이들의 조합들 등일 수 있거나 그들을 포함할 수 있다. 제한 없이, 실시예들에서 열전도성 입자들은 구형 금속 산화물 또는 금속 질화물 입자(예를 들어, 구형 TiO2, 구형 Al2O3)와 같은, 구형 열전도성 입자들을 포함하거나, 그들로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 일부 실시예들에서 열전도성 입자들은 (예를 들어, 붕소 질화물, 그래핀, 또는 이들의 조합의) 플레이크들 및/또는 휘스커들을 포함하거나, 그들로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다. 일부 실시예들에서, 사용된 열전도성 입자들은 크기에 있어서 단분산 또는 실질적으로 단분산이다.
본 개시내용에 따른 파장 변환기들은 임의의 적합한 방법에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서 예를 들어, 파장 변환기는 파장 변환 재료의 "전구체"(이후, "변환기 전구체")를 형성함으로써 형성될 수 있다. 일반적으로, 여기에 설명된 변환기 전구체들은 파장 변환기의 형성 동안 사용될 열전도성 소자와 파장 변환 재료의 조합을 포함한다. 일부 실시예들에서 변환기 전구체는 호스트 재료의 전구체(이후, "호스트 재료 전구체") 내에, 그리고 선택적으로 액상("용매")으로 파장 변환 재료 및 열전도성 입자들을 (열전도성 소자로서) 포함한다. 이러한 전구체들은 예를 들어, 호스트 재료 전구체(및 사용될 때, 선택적인 액상)와 열전도성 입자들 및 파장 변환 재료를 (예를 들어, 혼합 또는 일부 다른 기술에 의해) 조합함으로써 형성될 수 있다. 호스트 재료가 사용되지 않는 예들에서, 변환기 전구체는 열전도성 입자들과 파장 변환 재료의 혼합물 또는 블렌드를, 선택적으로 액상(예를 들어, 톨루엔과 같은 용매)으로 포함할 수 있다. 또한, 열전도성 소자가 열전도성 폴리머이거나 그를 포함하는 실시예들에서, 변환기 전구체는 열전도성 폴리머의 액체 전구체 및/또는 액상으로 열전도성 폴리머의 용액/분산/현탁으로 분산된 하나 이상의 파장 변환 재료를 포함할 수 있다.
어느 경우에나, 변환기 전구체는 임의의 적합한 방법으로 파장 변환기를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 변환기 전구체가 (예를 들어, 폴리머 또는 용매의) 액상을 포함할 때, 변환기 전구체는 예를 들어, 드롭 캐스팅, 테이프 캐스팅, 스핀 코팅, 기타 등을 통해, 기판 또는 다른 지지부 상에 퇴적될 수 있다. 후속하여, 액상은 (예를 들어, 기화 또는 다른 공정을 통해) 제거될 수 있고, (있다면) 폴리메릭 성분들이 경화/폴리머화/건조하는 것이 가능하게 되어서, 열전도성 소자와 혼합 또는 그 안에 분산된 파장 변환 재료를 갖는 열전도성 소자를 포함하는 단일 층 파장 변환기의 형성을 초래한다. 일부 예들에서, 파장 변환기는 기판 상에 파장 변환 재료, 열전도성 입자들, 및 호스트 재료를 포함하는 분산을 드롭 캐스팅함으로써 형성될 수 있고, 그 다음에 분산은 건조된다. 다른 실시예들에서, 파장 변환기는 기판 상에 파장 변환 재료, 열전도성 입자들을 포함하고 호스트 재료를 포함하지 않는 분산을 드롭 캐스팅함으로써 형성될 수 있고, 그 다음에 분산은 파장 변환 재료(예를 들어, 퀀텀 닷들)와 열전도성 입자들의 혼합물을 포함하거나, 그로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된 층을 형성하기 위해 건조된다. 그리고 또한, 일부 실시예들에서 파장 변환기는 기판 상에 열전도성 폴리머(예를 들어, ORMOCLEAR와 같은 무기-유기 혼성 폴리머) 및 파장 변환 입자들을 포함하는 분산을 드롭 캐스팅함으로써 형성될 수 있고, 그 다음에 분산은 파장 변환 재료를 포함하는 열전도성 폴리머의 층을 형성하기 위해 건조된다.
여기에 설명된 파장 변환기들은 임의의 적합한 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 여기에 설명된 파장 변환기들은 열전도성 입자들 및/또는 파장 변환 재료의 단층 두께(어느 것이든 큰 것) 내지 약 500미크론 이상의 총 두께의 범위의 두께를 가질 수 있다. 제한 없이, 일부 실시예들에서, 여기에 설명된 파장 변환기들은 약 100㎚ 내지 약 150㎛, 약 100㎚ 내지 약 100㎛, 또는 심지어 약 100㎚ 내지 약 10㎛와 같은, 약 100㎚ 내지 약 250㎛의 범위의 총 두께를 갖는다.
파장 변환기들의 두께 및 굴절률은 그들의 광학 성능에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 이러한 특성들은 1차 및 2차 광이 산란되는 방식 및 정도에 영향을 줄 수 있다. 보다 구체적으로, 파장 변환기의 굴절률 간의 차이는 1차 및/또는 2차 광이 변환기에 의해 산란되는 정도에 영향을 줄 수 있다. 원한다면, 그 현상은 파장 변환기에 입사하는 1차(예를 들어, 청색) 광의 2차 광으로의 변환을 증가시키도록 추진될 수 있다. 즉, 이러한 산란은 파장 변환기 내에 입사하는 1차 광을 분산시킴으로써 변환 효율을 향상시키기 위해 이용될 수 있게 되어서, 이러한 광이 파장 변환 재료에 입사되고 2차 광으로 변환될 확률을 증가시킨다. 그러나, 이러한 산란은 또한 광 손실을 야기할 수 있고, 그러므로 산란으로 인한 손실들을 감소 또는 최소화하면서 높은 광 변환 효율을 달성하도록 열전도성 입자들 및/또는 파장 변환 입자들의 굴절률 및/또는 입자 크기를 최적화하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시내용의 또 하나의 양태는 본 개시내용에 따른 파장 변환기를 포함하는 조명 디바이스들에 관한 것이다. 본 개시내용이 광범위하게 다양한 조명 디바이스들에서 파장 변환기들 및 파장 변환 재료들의 사용을 고려하지만, 이러한 변환기들 및 변환 조성물들이 발광 다이오드 패키지와 같은 고상 광원을 포함하는 조명 디바이스들에서 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 이러한 응용들에서, 여기에 설명된 파장 변환기들은 발광 다이오드로부터 방출된 입사하는 1차 광을 변환하고 이러한 광의 모두 또는 일부를 2차 광으로 변환할 수 있다.
그러므로 본 개시내용에 따른 파장 변환기를 포함하는 조명 디바이스의 한 예를 도시한 도 1이 참조된다. 도시한 것과 같이, 조명 디바이스(100)는 광원(101)을 포함한다. 광범위하게 다양한 광원들이 광원(101)으로서 사용될 수 있지만, 예시의 목적을 위해 본 개시내용은 광원(101)이 LED인 실시예들에 집중할 것이다. 그러므로 그리고 도 1에 도시한 것과 같이, 광원(101)은 발광 표면(102)을 포함한다.
다양한 실시예들에서 광원(101)은 예를 들어, 전자기 스펙트럼의 자외선, 가시, 및/또는 적외선 영역(들) 내의 1차 광을 방출하도록 구성된 LED이다. 제한 없이, 일부 실시예들에서 광원(101)은 청색 1차 광을 방출하도록 구성된 LED이다. 그것의 성질에 관계없이, 광원(101)은 그것의 발광 표면(102)으로부터 1차 광(도시 안됨)을 임의의 방향으로 방출할 수 있다. 광원(101)에 의한 방출에 후속하여, 1차 광원의 적어도 일부는 파장 변환기(103)에 충돌할 수 있다.
전술한 논의에 따르면, 파장 변환기(103)는 열전도성 소자 및 열전도성 소자와 혼합되거나 그 안에 분산된 파장 변환 재료를 포함할 수 있다. 열전도성 소자는 열전도성 입자들, 열전도성 폴리머, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서, 열전도성 소자는 열전도성 입자들이고, 파장 변환 재료는 퀀텀 닷들이거나 그들을 포함하고, 파장 변환기는 호스트 재료를 포함하거나 포함하지 않는다. 그와 관련하여, 도 2는 호스트 재료(204), 파장 변환 재료(205)의 입자들, 및 열전도성 입자들(206)을 포함하는 파장 변환기를 포함하는 광원(200)의 한 예를 도시하고, 파장 변환 재료(205) 및 열전도성 입자들이 호스트 매트릭스(204) 내에 (예를 들어, 균질하게) 분산된다. 예의 목적을 위해, 파장 변환 재료(205) 및 열전도성 입자들(206)은 파장 변환기(103) 내에 균질 분포로 존재하는 것으로 도 2에 도시된다. 이러한 예시는 단지 예의 목적을 위한 것이고, 위에 기재된 것과 같이 파장 변환 재료(205) 및 열전도성 입자들(206)은 불균질 분포와 같은, 임의의 적합한 분포로 파장 변환기(103) 내에 존재할 수 있다.
대조적으로, 도 3은 파장 변환 재료(205)의 입자들 및 열전도성 입자들(206)을 포함하거나, 그들로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된 층을 포함하고 호스트 재료를 포함하지 않는 파장 변환기를 포함하는 광원(300)의 한 예를 도시한다. 예의 목적을 위해, 파장 변환 재료(205) 및 열전도성 입자들(206)이 느슨한(즉, 소결되지 않은) 입자들의 층의 형태로 발광 표면(102) 상에 존재하는 것으로 도 3에 도시된다. 이러한 예들에서 정전기력 또는 다른 힘들이 발광 표면(102) 상에 파장 변환 재료(205) 및 열전도성 입자들(206)을 유지시킬 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 실시예들에서, 파장 변환 재료(205)와 열전도성 입자들(206)의 층 및/또는 혼합물이 발광 표면(102) 상의 이러한 소자들의 유지를 용이하게 하기 위해 압축 또는 다른 처리들을 받을 수 있다.
도 2 및 도 3과 대조적으로, 도 4는 열전도성 소자로서 열전도성 폴리머(406)의 층을 포함하는 광원(400)의 한 예를 도시한다. 그 예시된 실시예에 추가로 도시한 것과 같이, 파장 변환 재료(205)는 열전도성 폴리머(406)의 층 내에 분산된다. 도면들에 도시되지는 않았지만, (도 2 및 3에 도시한 것들과 같은) 열전도성 입자들은 또한 예를 들어, 열전도성 폴리머(406) 내에 분산된 입자들로서, 도 4의 실시예 내에 포함될 수 있다는 점에 주목한다.
호스트 재료(204)의 비제한적인 예들은 앞서 설명된 광학적으로 투명한 폴리머들을 포함한다. 파장 변환 재료(205)의 비제한적인 예들은 앞서 설명된 것과 같이, 인광체 입자들/나노결정들 및 퀀텀 닷들을 포함한다. 열전도성 입자들(206)의 비제한적인 예들은 앞서 설명된 것과 같이, 약 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 금속 산화물 및 금속 질화물 입자들을 포함한다. 열전도성 폴리머(406)의 비제한적인 예들은 앞서 설명된 것과 같은 ORMOCLEAR®과 같은, 혼성 무기 유기 폴리머들을 포함한다.
제한 없이, 일부 실시예들에서 파장 변환 재료(205)는 앞서 설명된 것과 같이, 비집괴된 코어 퀀텀 닷들, 코어/쉘 퀀텀 닷들, 및 퀀텀 닷 비드들과 같지만 이들로 제한되지 않는, 비집괴된 퀀텀 닷들을 포함하거나, 그들로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다. 이러한 실시예들에서 또는 다른 실시예들에서, 열전도성 입자들(206)은 ZnO, TiO2, YAG, Al2O3, 또는 이들 2개 이상의 조합의 입자들과 같지만 이들로 제한되지 않는, 약 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 적어도 하나의 재료의 입자를 포함하거나, 그들로 필수적으로 구성되거나, 또는 구성된다.
예시의 목적 및 이해의 용이성을 위해 광원들(100, 200, 300, 400, 및 900)은 발광 표면(102)과 직접 접촉하는 단일 파장 변환기(103)를 포함하는 것으로서 예시된다. 이것은 단지 예시적이고, 하나보다 많은 파장 변환기들(103)이 사용될 수 있고 이러한 파장 변환기(들)의 위치가 변화할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 조명 디바이스들(100, 200, 300, 400)은 광원(101)의 발광 표면(102) 바로 위에 배치된 제1 파장 변환기(103)를 포함할 수 있고, 하나 이상의 추가의(예를 들어, 제2, 제3, 제4 등) 파장 변환기들이 파장 변환기(103)의 상부 표면 위에(예를 들어, 바로 위에) 배치될 수 있다. 대안적으로, 실시예들에서 파장 변환기(103)는 광원(101)의 발광 표면(102)으로부터, 예를 들어 원격 인광체 구성으로 이격될 수 있다.
조명 디바이스들(100, 200, 300, 400, 900)은 도 1-4 및 9에 도시한 것과 같은 선택적 소자(107)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서 선택적 소자(107)는 파장 변환기(103)의 하나 이상의 노출된 표면을 밀봉하는 기능을 할 수 있음으로써, 주위 환경으로부터 파장 변환기(103)의 상부 표면을 절연한다. 이러한 예들에서 선택적 소자(107)는 밀봉 층인 것으로 이해될 수 있다. 알 수 있는 것과 같이, 밀봉 층은 파장 변환 재료(205)가 광원(101)으로부터의 1차 광을 2차 광으로 변환하는 그들의 능력을 잠재적으로 방해하는, 주변 분위기에서 원소들(예를 들어, 산소)과 반응할 수 있는 원소들 및/또는 화합물을 포함하거나 그들로부터 형성되는 예들에서 사용될 수 있다. 선택적 소자(107)는 그러므로, 임의의 적합한 밀봉 재료로부터 형성될 수 있다. 이러한 재료들의 비제한적인 예들은 광학적으로 투명한 실리콘, 투명한 에폭시 등과 같은 광학적으로 투명한 폴리머들을 포함한다.
대안적으로 또는 부가적으로, 선택적 소자(107)는 렌즈와 같지만 이로 제한되지 않는 광학적 소자의 형태로 될 수 있다. 그러므로 선택적 소자(107)가 도 1-4에 층의 형태로 도시되지만, 그것은 임의의 적합한 기하구조를 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 선택적 소자(107)는 (렌즈의 형태로 선택적 소자(907)를 도시한) 도 9에 도시한 기하구조와 같은, 양면 볼록 또는 다른 기하구조를 가질 수 있다. 어느 경우에나, 선택적 소자는 광학적 글루와 같은 접착제의 사용이 있거나 없이 파장 변환기(103)의 표면에 부착될 수 있다.
이해의 명료성 및 용이성을 위해, 조명 디바이스들(100, 200, 300, 400, 900)은 제한된 소자들로 도 1-4 및 9에 도시된다는 점에 주목한다. 여기에 설명된 조명 디바이스들은 예시된 소자들로 제한되지 않고, 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 것과 같이 다양한 다른 요소들을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 조명 디바이스들(100, 200, 300, 400, 900)은 발광 디바이스들의 기술 분야의 통상의 기술자들에 의해 이해되는 것과 같이 회로 보드 또는 다른 구동 전자 장치들과 같은, 하부 기판을 포함하고/하거나 그 위에 형성될 수 있다. 그와 관련하여 본 개시내용에 따르고, 지지부(901)를 포함하는 조명 디바이스(900)를 도시한 도 9가 다시 참조된다. 제한 없이, 지지부(901)는 광원(101)을 구동하기 위한 전기 회로들, 접점들 등을 포함하는 회로 보드의 형태로 될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 지지부(901)는 광원(100, 200, 300, 400, 900), 예를 들어, LED 조명 패키지 내의 다른 소자들을 위한 기계적 지지부를 제공하는 지지 구조일 수 있다.
본 개시내용의 또 하나의 양태는 본 개시내용에 따른 파장 변환된 조명 디바이스를 제조하는 방법들에 관한 것이다. 이와 관련하여 본 개시내용에 따른 파장 변환기를 포함하는 조명 디바이스를 만드는 방법의 실시예에 따른 예시적인 동작들의 흐름도인 도 5가 참조된다. 예시의 목적 및 이해의 용이성을 위해, 도 5의 동작들은 본 개시내용에 따른 다양한 파장 변환된 조명 디바이스들의 형성을 단계적으로 도시한 도 6a-8c와 함께 설명될 것이다. 도 5의 동작들 및 도 6a-8c에 도시한 예시들은 단지 예의 목적을 위한 것이고, 본 개시내용에 따른 파장 변환기들은 상이한 방식으로 제조될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어 도 6a-8c는 LED의 발광 표면 바로 위의 파장 변환기의 형성을 도시하지만, 본 개시내용에 따른 파장 변환기들을 별개로, 즉, 광원의 사용이 없이 형성하는 것이 가능하다. 또한 도 3a-8c가 단일 광원 상의 단일 파장 변환기의 형성을 도시하지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 여기에 설명된 방법들이 예를 들어, 광원들의 어레이(예를 들어, LED들의 어레이 또는 LED 패키지들) 상에 다수의 파장 변환기를 제조하도록 스케일될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
이제 도 5로 돌아오면, 도시한 것과 같이 방법(500)은 블록 501에서 시작한다. 방법은 블록 503으로 진행할 수 있고, 그에 따라 하나 이상의 지지부가 제공될 수 있다. 기판, 회로 보드, 광원의 발광 표면 등과 같은 임의의 적합한 지지부가 사용될 수 있다. 제한 없이 일부 실시예들에서 블록 503에 따라 제공된 지지부는 LED와 같은 광원의 발광 표면이다. 이러한 동작은 각각이 앞서 설명된 것과 같이, 발광 표면(102)을 포함하는 광원(101)의 제공을 도시한 도 6a, 7a, 및 8a에 표시된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 하나 이상의 LED, LED 패키지들, LED 패키지들의 어레이들 등이 예를 들어, 분리된 형태로 또는 회로 보드와 같은 또 하나의 소자에 의해 지지되게, 블록 503에 따라 제공될 수 있다. 어느 경우에나, 광원(들)(101)은 위에 기재된 것과 같이, 제1 파장 또는 파장 범위 내의 1차 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
방법(500)은 다음에 선택적 블록 505로 진행할 수 있고, 그에 따라 변환기 전구체가 형성될 수 있다. 예를 들어, 블록 205에 따라 일부 실시예들에서 변환기 전구체는 광학적으로 투명한 폴리머의 전구체와 같은, 호스트 재료의 전구체 내로 (열전도성 소자로서) 파장 변환 재료 및 열전도성 입자들을 혼합 또는 그렇지 않으면 포함시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 호스트 매트릭스의 전구체(예를 들어, 경화되지 않은 수지), 파장 변환 재료, 및 열전도성 입자들은 예를 들어, 혼합물 또는 분산의 형태로 변환기 전구체를 형성하기 위해 교반기, 리본 블렌더, 패들 믹서, 정적 믹서, 유화제, 드럼 믹서 등을 사용하여 혼합될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 파장 변환 재료 및/또는 열전도성 입자들은 일부 다른 방법을 통해 호스트 재료 전구체에 첨가될 수 있다. 이러한 예들에서, 파장 변환 재료 및/또는 열전도성 입자들은 균질 또는 불균질 분포로 변환기 전구체 내에 존재할 수 있다. 참조의 목적을 위해 그 유형의 변환기 전구체는 여기서 "제1 변환기 전구체"라고 한다.
대안적으로, 변환기 전구체는 (열전도성 소자로서) 파장 변환 재료 및 열전도성 입자들의 분산을 형성함으로써 블록 505에 따라 형성될 수 있다. 이것은 분산을 형성하기 위해, 예를 들어, 액상(예를 들어, 톨루엔 또는 다른 적합한 유기 용매) 등으로 열전도성 입자들 및 파장 변환 재료를 (예를 들어, 교반기, 리본 블렌더, 패들 믹서, 정적 믹서, 유화제, 드럼 믹서를 사용하여) 혼합함으로써 달성될 수 있다. 참조의 목적을 위해 그 유형의 변환기 전구체는 여기서 "제2 변환기 전구체"라고 한다.
또한, 파장 변환기의 변환기 전구체는 열전도성 혼성 무기-유기 폴리머 또는 그것의 전구체와 같지만 이들로 제한되지 않는 열전도성 폴리머 또는 그것의 전구체 내로 파장 변환 재료를 혼합 또는 그렇지 않으면 포함시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 열전도성 폴리머의 전구체(예를 들어, 경화되지 않은 수지)와 파장 변환 재료는 혼합물 또는 분산을 형성하기 위해 (예를 들어, 교반기, 리본 블렌더, 패들 믹서, 정적 믹서, 유화제, 드럼 믹서 등을 사용하여) 혼합될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 파장 변환 재료 및/또는 열전도성 입자들은 일부 다른 방법을 통해 호스트 재료 전구체에 첨가될 수 있다. 이러한 예들에서, 파장 변환 재료는 균질 또는 불균질 분포로 파장 변환기 전구체 내에 존재할 수 있다. 참조의 목적을 위해 그 유형의 변환기 전구체는 여기서 "제3 변환기 전구체"라고 한다.
블록 505의 동작들 후에 또는 이러한 동작들이 생략되면(예를 들어, 변환기 전구체가 이전에 형성되거나 또는 상업적으로 구득가능한 경우) 방법(500)은 블록 507로 진행할 수 있고, 그에 따라 파장 변환기가 형성된다. 파장 변환기의 형성은 임의의 적합한 방식으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2, 또는 제3 파장 변환기 전구체가 위에 논의된 것과 같이 형성된 예들에서, 파장 변환기의 형성은 LED의 발광 표면과 같지만 이로 제한되지 않는 지지부의 표면 상에 파장 재료 전구체의 층을 퇴적 또는 그렇지 않으면 형성함으로써 진행할 수 있다. 지지부 상의 파장 변환기 전구체의 퇴적은 드롭 캐스팅, 잉크젯 프린팅, 테이프 캐스팅, 스핀 코팅 등과 같지만 이들로 제한되지 않는 임의의 적합한 방식으로 달성될 수 있다. 어느 경우에나, 이러한 퇴적 후에 파장 변환기 전구체는 임의의 방식으로 경화/폴리머화될 수 있어서, 결국 본 개시내용에 따른 파장 변환기의 형성에 이르게 한다. 그 개념은 위에 논의된 것과 같이, 제1, 제2, 또는 제3 변환기 전구체를 (각각) 사용하여 발광 다이오드(101)의 발광 표면(102) 상의 파장 변환기(103)의 형성을 도시한 도 6b, 7b, 및 8b에 도시된다.
방법(500)은 다음에 선택적 블록 509로 진행할 수 있고, 그에 따라 선택적 소자가 예를 들어, 위에 설명된 것과 같은 파장 변환기의 하나 이상의 표면을 커버/밀봉하기 위해 제공될 수 있다. 이 개념은 각각이 파장 변환기(103)의 상부 표면 상의 선택적 소자(107)의 형성을 도시한 도 6c, 7c, 및 8c에 도시된다.
예를 들어, 파장 변환기의 하나 이상의 표면은 위에 기재된 밀봉 재료들과 같은 밀봉 재료로 밀봉될 수 있다. 밀봉 층의 형성은 예를 들어, 드롭 캐스팅, 잉크젯 프린팅, 스핀 코팅, 이들의 조합들 등을 통해 달성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 파장 변환기의 하나 이상의 표면은 앞서 설명된 렌즈와 같은, 또 하나의 유형의 선택적 소자로 커버될 수 있다. 렌즈가 폴리메릭 재료로부터 형성되는 예들에서, 그것은 예를 들어, 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 스핀 코팅 등에 의해 파장 변환기의 표면 상에 이러한 폴리메릭 재료 또는 그 전구체를 퇴적함으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 렌즈가 별도로 형성될 수 있고, 다음에 파장 변환기의 하나 이상의 표면, 조명 디바이스, 또는 이들의 조합에 (예를 들어, 접착제로) 결합된다. 후자의 경우에, 파장 변환기에의 렌즈의 결합은 소위 "픽앤플레이스" 기술을 사용하여 달성될 수 있고, 렌즈는 플레이스먼트 암에 의해 픽업되고, 파장 변환기의 표면 상에 적절히 배치되고, (예를 들어, 접착제로) 제위치에 결합될 수 있다.
선택적 블록 509 다음에(또는 그 블록의 동작들이 생략되면), 방법(500)은 블록 511로 진행할 수 있고 종료한다.
예들
예시의 목적을 위해 본 개시내용은 파장 변환 입자들의 조합이 본 개시내용에 따른 단일 층 파장 변환기를 형성하기 위해 사용되는 몇가지 예들을 설명하는 것으로 이제 진행할 것이다. 다음의 예들은 단지 대표하는 것이고, 여기에 설명된 본 발명의 전체 범위를 대표하는 것으로 고려되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다.
열전도성 입자들의 첨가의 효과를 결정하기 위해 몇가지 테스트 파장 변환기들이 준비되었다.
샘플 1: 제1 샘플 파장 변환기가 기판 상으로 톨루엔(농도 6㎎/㎖) 내에 인듐 인화물/아연 황화물(InP/ZnS) 코어/쉘 퀀텀 닷들의 분산을 드롭 캐스팅함으로써 준비되었다. 액체가 기화되었고, 결국 InP/ZnS 코어/쉘 퀀텀 닷들을 포함하는 층의 형태로 파장 변환기의 형성에 이르게 되었다. 파장 변환기는 다음에 비침투성 패키지 재료 내에 봉합되었다.
샘플 2: 제2 샘플 파장 변환기가 1그램의 알루미나 입자들로 사파이어 기판 상의 리세스 영역을 채움으로써 준비되었다. 다음에, 톨루엔(농도 6㎎/㎖) 내의 0.5㎕의 인듐 인화물/아연 황화물(InP/ZnS) 코어/쉘 퀀텀 닷들의 분산이 알루미나 입자들의 층 상으로 드롭 캐스팅되었다. 액체가 기화되었고, 결국 InP/ZnS 코어/쉘 퀀텀 닷들과 열전도성 알루미나 입자들의 혼합물을 포함하는 층의 형태로 파장 변환기의 형성에 이르게 되었다. 파장 변환기는 다음에 비침투성 패키지 재료 내에 봉합되었다.
샘플 3: 제3 샘플 파장 변환기가 준비되었고, 수지의 밀리리터당 6㎎ 퀀텀 닷들의 평가된 로딩으로 라우릴 메타크릴레이트 내에 InP/ZnS 코어/쉘 퀀텀 닷들이 포함되었다. 파장 변환기는 다음에 비침투성 패키지 재료 내에 봉합되었다.
샘플 4: 제4 샘플 파장 변환기가 1그램의 경화되지 않은 혼성 폴리머(ORMOCLEAR®)와 톨루엔(농도 5㎎/㎖) 내의 0.5㎕의 InP/ZnS 코어/쉘 퀀텀 닷들의 분산을 혼합함으로써 준비되었다. 결과적인 변환기 전구체는 기판 상으로 드롭 캐스팅되었다. 혼성 폴리머의 가교결합이 405㎚ 광의 조명으로 조사되었고, 조성물이 코어/쉘 퀀텀 닷들을 포함하는 혼성 폴리머의 층의 형태로 파장 변환기를 형성하기 위해 경화되었다. 파장 변환기는 다음에 비침투성 패키지 재료 내에 봉합되었다.
샘플들의 방출 스펙트럼들의 통합된 방출(즉, 세기)이 Horiba Jobin-Yvon Fluorolog-3 분광광도계를 사용하여, 약 280 내지 약 500켈빈의 온도 범위에 걸쳐 평가되었다. 각각의 샘플은 분광광도계의 샘플 칸 내에 배치되었고, 크세논 램프에 의해 방출된 1차 광에 노출되었다. 각각의 샘플의 방출 스펙트럼들이 다음에 광증배관(PMT) 검출기 또는 전하 결합 디바이스(CCD) 검출기를 사용하여 측정되었다. 고려 중인 샘플의 온도가 몇배 증가되었고, 통합된 방출 측정이 온도 범위에 걸쳐 반복되었다. 각각의 샘플의 기록된 통합된 방출이 다음에 도 10에 도시한 것과 같이, 온도의 함수로서 플롯되었다. 알 수 있는 것과 같이, (열전도성 입자들 또는 열전도성 폴리머와 같은 열전도성 소자를 포함한) 샘플들 2 및 4는 (열전도성 소자를 포함하지 않는) 샘플들 1 및 3보다 섭씨 100도(약 400켈빈)에서 더 높은 통합된 방출을 나타냈다.
전술한 것으로부터 알 수 있는 것과 같이, 본 개시내용의 기술들은 개선된 열전도율을 갖는 파장 변환기들의 형성을 가능하게 할 수 있다. 이러한 파장 변환기들은 광원의 동작 조건들에서, 특히 파장 변환기가 파장 변환 재료로서 퀀텀 닷들을 포함할 때 개선된 성능을 나타낼 수 있다. 더구나, 파장 변환기들은 바람직한 성능 특성들을 나타낼 수 있고, 잠재적으로 복잡하고 비싼 제조 기술들에 의존할 필요없이, 조명 설계자들로 하여금 조명 디바이스의 광 출력을 맞추게 할 수 있다.
실시예들
다음은 본 개시내용의 추가적인 실시예들이다.
실시예 1: 본 실시예에 따르면 파장 변환기(103)를 포함하는 조명 디바이스(100, 200, 300, 400, 900)가 제공되고, 상기 파장 변환기(103)는 열전도성 소자(206, 406); 및 상기 열전도성 소자(206, 406)와 혼합되거나 그 안에 분산된 파장 변환 재료(205)를 포함하는 층을 포함하고; 상기 파장 변환 재료(205)는 비집괴된 퀀텀 닷들을 포함하고; 상기 열전도성 소자는 열전도성 폴리머(406) 또는 열전도성 입자들(206)로 구성된 그룹으로부터 선택되고; 상기 열전도성 폴리머는 0.2Wm-1K-1(미터-켈빈 당 와트)보다 큰 열전도율을 갖고; 상기 열전도성 입자들(206)은 약 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 적어도 하나의 재료의 입자들이다.
실시예 2: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들(206)이고; 상기 열전도성 입자들(106)은 약 100나노미터 내지 약 1미크론의 범위 내의 평균 입자 크기를 갖는다.
실시예 3: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들(206)이고, 약 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 상기 적어도 하나의 재료는 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 또는 이들의 조합이다.
실시예 4: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들(206)이고, 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 상기 적어도 하나의 재료는 알루미나, 알루미늄 질화물, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물, 아연 산화물, 및 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
실시예 5: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 상기 적어도 하나의 재료는 10Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 적어도 하나의 재료를 포함한다.
실시예 6: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 호스트 재료(204)를 추가로 포함하고, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들(206)이고; 약 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 상기 적어도 하나의 재료는 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 또는 이들의 조합이고; 상기 열전도성 입자들(206) 및 상기 파장 변환 재료(205)는 상기 호스트 재료(204) 내에 분산된다.
실시예 7: 본 실시예는 실시예 6의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 호스트 재료(204)는 폴리머이다.
실시예 8: 본 실시예는 실시예 6의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 파장 변환 재료(205) 및 상기 열전도성 입자들(206)은 상기 호스트 재료(204) 내에 균질하게 분산된다.
실시예 9: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 폴리머(406)이고, 파장 변환 재료(205)는 상기 열전도성 폴리머(406) 내에 분산된다.
실시예 10: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 파장 변환 재료(205)는 비집괴된 퀀텀 닷들로 필수적으로 구성된다.
실시예 11: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들이고, 상기 파장 변환기(103)는 상기 파장 변환 재료와 상기 열전도성 입자들의 혼합물의 층으로 필수적으로 구성된다.
실시예 12: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 파장 변환기(103)는 입사하는 1차 광에 응답하여, 상온에서 제1 통합된 방출 및 섭씨 100도에서 제2 통합된 방출을 나타내고, 상기 제2 통합된 방출은 상기 제1 통합된 방출의 약 80% 이상이다.
실시예 13: 본 실시예는 실시예 1의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 발광 표면(102)을 포함하는 광원(101)을 추가로 포함하고, 상기 파장 변환기(103)는 상기 발광 표면(102) 상에 배치되거나 상기 발광 표면(102)으로부터 멀리 이격된다.
실시예 14: 본 실시예는 실시예 13의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 광원(101)은 발광 다이오드(LED)이다.
실시예 15: 본 실시예는 실시예 14의 특징들 중 어느 또는 모두를 포함하고, 상기 광원(101)은 제1 파장 또는 제1 파장 범위의 1차 광을 방출하도록 구성되고; 상기 비집괴된 퀀텀 닷 입자들은 상기 1차 광을 상기 제1 파장 또는 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 또는 제2 파장 범위의 2차 광으로 변환하도록 구성되고; 상기 파장 변환기(103)는 입사하는 1차 광에 응답하여, 상온에서 제1 통합된 방출 및 섭씨 100도에서 제2 통합된 방출을 나타내고, 상기 제2 통합된 방출은 상기 제1 통합된 방출의 약 80% 이상이다.
예들에서의 것 이외로, 또는 달리 표시되지 않는다면, 범위들의 끝점들을 표현하고, 명세서 및 청구범위에 제시되어 사용된 모든 수들은 용어 "약"으로 모든 예들에서 수정되는 것으로 이해된다. 따라서, 반대로 표시되지 않는다면, 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 파라미터들은 본 개시내용에 의해 획득되고자 하는 원하는 특성들에 의존하여 변화할 수 있는 근사들이다. 매우 최소한으로, 그리고 청구범위의 범위와 등가들인 원칙의 응용을 제한하고자 하지 않는 것으로, 각각의 수치 파라미터들은 유효 숫자들의 수 및 통상적인 라운딩 방식들에 비추어서 해석되어야 한다.
본 개시내용의 폭넓은 범위를 제시한 수치 범위들 및 파라미터들이 근사들임에도 불구하고, 달리 표시되지 않는다면 특정한 예들에서 제시된 수치 값들은 가능한 한 정밀한 것으로 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본래 그들 각각의 테스트 요건들에서 발견된 표준 편차로부터 반드시 야기되는 소정의 오차들을 본래 포함한다.
본 발명의 다른 실시예들이 여기에 개시된 본 발명의 명세서 및 실시의 고려로부터 본 기술 분야의 기술자들에게 분명할 것이다. 명세서 및 예들은 단지 예시적인 것으로 고려되고, 본 발명의 진정한 범위 및 취지는 다음의 청구범위에 의해 표시되는 것으로 의도된다.
본 특허 출원은 그 개시내용이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 출원 번호 15/499,598호를 우선권 주장한다.
참조의 용이성을 위해, 다음에 참조 번호들의 표가 제공된다.
[표 1]
Figure pct00001

Claims (16)

  1. 파장 변환기(103)를 포함하는 조명 디바이스(100, 200, 300, 400, 900)로서,
    상기 파장 변환기(103)는
    열전도성 소자(206, 406); 및
    상기 열전도성 소자(206, 406)와 혼합되거나 그 안에 분산된 파장 변환 재료(205)
    를 포함하는 층을 포함하고;
    상기 파장 변환 재료(205)는 비집괴된 퀀텀 닷들을 포함하고;
    상기 열전도성 소자는 열전도성 폴리머(406) 또는 열전도성 입자들(206)로 구성된 그룹으로부터 선택되고;
    상기 열전도성 폴리머는 0.2Wm-1K-1(미터-켈빈 당 와트)보다 큰 열전도율을 갖고;
    상기 열전도성 입자들(206)은 약 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 적어도 하나의 재료의 입자들인 조명 디바이스(100, 200, 300, 400, 900).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들(206)이고;
    상기 열전도성 입자들(106)은 약 100나노미터 내지 약 1미크론의 범위 내의 평균 입자 크기를 갖는 조명 디바이스(100, 200, 300, 900).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들(206)이고, 약 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 상기 적어도 하나의 재료는 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 또는 이들의 조합인 조명 디바이스(100, 200, 300, 900).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들(206)이고, 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 상기 적어도 하나의 재료는 알루미나, 알루미늄 질화물, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물, 아연 산화물, 및 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 조명 디바이스(100, 200, 300, 900).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 상기 적어도 하나의 재료는 10Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 적어도 하나의 재료를 포함하는 조명 디바이스(100, 200, 300, 900).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 호스트 재료(204)를 추가로 포함하고,
    상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들(206)이고;
    약 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 상기 적어도 하나의 재료는 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 또는 이들의 조합이고;
    상기 열전도성 입자들(206) 및 상기 파장 변환 재료(205)는 상기 호스트 재료(204) 내에 분산되는 조명 디바이스(100, 200, 900).
  7. 제6항에 있어서, 상기 호스트 재료(204)는 폴리머인 조명 디바이스(100, 200, 900).
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 파장 변환 재료(205) 및 상기 열전도성 입자들(206)은 상기 호스트 재료(204) 내에 균질하게 분산되는 조명 디바이스(200, 900).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 폴리머(406)이고, 파장 변환 재료(205)는 상기 열전도성 폴리머(406) 내에 분산되는 조명 디바이스(400, 900).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장 변환 재료(205)는 비집괴된 퀀텀 닷들로 필수적으로 구성되는 조명 디바이스(100, 200, 300, 400, 900).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 소자는 상기 열전도성 입자들이고, 상기 파장 변환기(103)는 상기 파장 변환 재료와 상기 열전도성 입자들의 혼합물의 층으로 필수적으로 구성되는 조명 디바이스(300, 900).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장 변환기(103)는 입사하는 1차 광에 응답하여, 상온에서 제1 통합된 방출 및 섭씨 100도에서 제2 통합된 방출을 나타내고, 상기 제2 통합된 방출은 상기 제1 통합된 방출의 약 80% 이상인 조명 디바이스(100, 200, 300, 900).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 발광 표면(102)을 포함하는 광원(101)을 추가로 포함하고, 상기 파장 변환기(103)는 상기 발광 표면(102) 상에 배치되거나 상기 발광 표면(102)으로부터 멀리 이격되는 조명 디바이스(100, 200, 300, 400, 900).
  14. 제13항에 있어서, 상기 광원(101)은 발광 다이오드(LED)인 조명 디바이스(100, 200, 300, 400, 900).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광원(101)은 제1 파장 또는 제1 파장 범위의 1차 광을 방출하도록 구성되고;
    상기 비집괴된 퀀텀 닷 입자들은 상기 1차 광을 상기 제1 파장 또는 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 또는 제2 파장 범위의 2차 광으로 변환하도록 구성되고;
    상기 파장 변환기(103)는 입사하는 1차 광에 응답하여, 상온에서 제1 통합된 방출 및 섭씨 100도에서 제2 통합된 방출을 나타내고, 상기 제2 통합된 방출은 상기 제1 통합된 방출의 약 80% 이상인 조명 디바이스(100, 200, 300, 400, 900).
  16. 파장 변환기(103)로서,
    열전도성 소자(206, 406); 및
    상기 열전도성 소자(206, 406)와 혼합되거나 그 안에 분산된 파장 변환 재료(205)를 포함하고;
    상기 파장 변환 재료(205)는 비집괴된 퀀텀 닷들을 포함하고;
    상기 열전도성 소자는 열전도성 폴리머(406) 또는 열전도성 입자들(206)로 구성된 그룹으로부터 선택되고;
    상기 열전도성 폴리머는 0.2Wm-1K-1(미터-켈빈 당 와트)보다 큰 열전도율을 갖고;
    상기 열전도성 입자들(206)은 약 4Wm-1K-1 이상의 열전도율을 갖는 적어도 하나의 재료의 입자들인 파장 변환기(103).
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