KR20220045236A - 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지 - Google Patents

과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR20220045236A
KR20220045236A KR1020227009789A KR20227009789A KR20220045236A KR 20220045236 A KR20220045236 A KR 20220045236A KR 1020227009789 A KR1020227009789 A KR 1020227009789A KR 20227009789 A KR20227009789 A KR 20227009789A KR 20220045236 A KR20220045236 A KR 20220045236A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphor
led package
overlayer
mixture
led
Prior art date
Application number
KR1020227009789A
Other languages
English (en)
Inventor
애쉬파퀄 이슬람 쵸더리
개리 로버트 알렌
뎅케 카이
Original Assignee
커런트 라이팅 솔루션즈, 엘엘씨
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52596638&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20220045236(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 커런트 라이팅 솔루션즈, 엘엘씨 filed Critical 커런트 라이팅 솔루션즈, 엘엘씨
Priority to KR1020247004203A priority Critical patent/KR20240023202A/ko
Publication of KR20220045236A publication Critical patent/KR20220045236A/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
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/61—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing fluorine, chlorine, bromine, iodine or unspecified halogen elements
    • C09K11/617—Silicates
    • 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
    • H01L33/0004—Devices characterised by their operation
    • H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
    • H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
    • 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
    • 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
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3135—Double encapsulation or coating and encapsulation
    • 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
    • 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
    • H01L2933/005—Processes relating to semiconductor body packages relating to encapsulations
    • 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
    • H01L33/44—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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices 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
    • 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
    • H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
    • 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
    • H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/284—Applying non-metallic protective coatings for encapsulating mounted components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Abstract

높은 안정성을 갖는 과중하게 형광체가 로딩된 LED 패키지, 및 과중하게 형광체가 로딩된 LED 패키지의 안정성을 증가시키기 위한 방법. 실리콘 오버레이어가 형광체 실리콘 혼합층 상에 제공된다.

Description

과중하게 형광체가 로딩된 LED 패키지{HEAVILY PHOSPHOR LOADED LED PACKAGE}
본 발명은 일반적으로 형광체가 로딩된 발광 다이오드(light emitting diode; LED)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 높은 안정성을 갖는 과중하게 형광체가 로딩된 LED 패키지, 및 과중하게 형광체가 로딩된 LED 패키지의 안정성을 증가시키기 위한 방법에 관한 것이다.
LED는 백열등과 같은 다른 광원에 대한 교체물로서 주로 사용되는 반도체 방사체이다. 특히, 이들은 불연속 광 또는 고농도 광이 요구되는 애플리케이션에서 조명 소스로서 유용하다. LED 패키지에 의해 생성된 광의 색은 그 제조에서 사용된 반도체 물질의 타입에 의존하고, 형광체 시스템이 사용되는 경우, 사용되는 형광체 혼합물에 의존한다.
발광 다이오드 및 레이저(양자 모두는 일반적으로 본원에서 LED로 언급됨)를 포함하는 색상 반도체 LED는 갈륨 질화물(GaN)과 같은 III-V족 합금으로 생성되었다. GaN-기반 LED를 참조하면, 광은 일반적으로 전자기파 스펙트럼의 UV 내지 녹색 범위에서 방출된다. 최근까지, LED는 LED에 의해 생성된 광의 내재하는 색으로 인해, 밝은 백색 광이 필요한 경우 조명으로 사용하기에 적합하지 않았다.
형광체는 방사선(에너지)을 가시 광선으로 변환한다. 형광체의 상이한 조합은 상이한 색상의 광 방출을 제공한다. 생성된 가시 광선의 색은 형광체 물질의 특정 성분에 의존한다. 형광체 물질은 단지 단일 형광체 조성물을 포함하거나, 또는 기본 색의 두 개 이상의 형광체, 예를 들어, 원하는 색(색조)의 광을 방출하기 위해서 황색 및 적색 형광체 중 하나 이상을 갖는 특정 혼합체(mix)를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "형광체" 및 "형광체 물질"은 단일 형광체 조성물뿐만 아니라 두 개 이상의 형광체 조성물의 혼합물(blend) 양자 모두를 나타내기 위해 사용될 수 있다.
"백색" 광이 요구되는 통상적인 애플리케이션에서, 형광체는 원하는 특성의 허용 가능한 순수 방출 스펙트럼을 제공하기 위해 LED와 함께 사용된다. "백색" 광은 통상적으로 2500K 내지 6000K의 상관 색온도(Correlated Color Temperature; CCT) 영역에서의 색의 흑체 궤적에 가까운 것으로 정의된다. 예를 들어, 통상적인 조명 애플리케이션에서, 전자기파 스펙트럼의 청색 영역에서 발출하는 InGaN(인듐 갈륨 질화물)로 만들어진 LED가 약 2500 K CCT 내지 6000 K CCT에 이르는 복합 스펙트럼 출력을 제공하기 위해서 황색, 녹색 및 적색 형광체와 함께 사용된다. CIE 3자극 그래프의 결과적인 색 온도 및 색점은 출력 스펙트럼 전력, 다이오드 방사체의 파장, 혼합 비율, 변환 특성, 및 사용되는 형광체의 양에 의존한다.
미국 특허 제7,497,973호는 Mn4+로 활성화된 복합 형광체를 포함하는 형광체 물질 및 반도체 광원을 포함하는 LED를 개시한다. 특정 형광체 물질은 K2[SiF6]:Mn4+(플루오르화칼륨 실리콘(potassium fluoride silicon; PFS))이다.
다른 LED는 PFS 형광체 및 형광체 BSY(청색 변화 이트륨 알루미늄 가넷(Yttrium Aluminum Garnet; YAG))의 조합을 사용한다. 이 조합은 BSY-PFS라고 불리고, 백색광을 산출한다. BSY-PFS 조합을 사용하는 LED 패키지의 하나의 바람직한 실시예는, 중간 전력 LED 패키지(<1W)이고, 이는 본원에서 예시적인 실시예로서 사용된다. 패키지는 니치아(Nichia) 757 패키지에서 니치아 민트 형광체(BSY) 및 GE PFS 형광체를 사용하여 제조되었다. 백색 LED에서 가넷 형광체의 사용은 미국 특허 제5,998,925호 및 제7,026,756호 하에서 커버된다. 본 발명 요소의 구현이 니치아 757로 제한되지 않는다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명은 PFS가 BSY 형광체 또는 스펙트럼으로 유사한 형광체와 함께 사용되는 경우 다수의 상이한 LED 패키지로 구현될 수 있다.
이에 따라서, LED 패키지에서 형광체의 사용은 장점을 제공하며 일반적이다. 그러나, 일반적으로, PFS 형광체를 포함하는 LED 패키지는 장기적 색 안정성 문제 및 루멘 안전성 문제를 나타낸다. 예를 들어, 4000K Hi CRI(color rendering index; 연색 지수)에서 BSY-PFS 시스템의 색 요건은 실리콘/형광체 디스크/몰드의 매우 높은 형광체 로딩을 필요로 한다. 신뢰성 테스트에서, 습도의 존재 시에, 동력이 공급된 LED 패키지로부터의 결과적인 가시 방사선은 색을 변화시킨다. 주로, 스펙트럼 전력 분배의 적색 성분은 동작 시간이 지남에 따라 점차적으로 강도를 잃는다. 높은 형광체 로딩은 또한 측벽 "트렌치" 형성 및 순수 색점 변화를 야기하는 다른 효과를 야기한다.
전술한 단점은 BSY-PSF LED와 같은 PSF LED의 유용성을 상당히 제한한다. 그러므로, 색 불안정성 문제를 완화시키는 LED 패키지 레벨 개선을 갖는 것이 유용 할 것이다.
본 발명은 PFS 형광체를 사용하는 LED 패키지의 안정성을 개선시키는 것에 관한 것이다. 일반적으로, 이러한 패키지에서, 형광체 로딩은 전술한 바와 같이 높다. 이러한 맥락에서 높은 로딩은 20 % 이상의 실리콘에 대한 형광체 중량비를 의미한다.
적어도 일 양태에서, 본 발명은 높은 안정성을 갖는 과중하게 형광체가 로딩된 LED 패키지를 제공한다. 바람직하게, LED 패키지는 저전력 내지 중간 전력 LED이다. 일 예시적인 실시예는 니치아 757 중간 전력 LED 패키지이고, 이는 BSY-PFS 형광체 혼합물로 많이 로딩된다. 형광체 혼합물은 형광체를 보호하고 색 변화의 개선을 제공하는 실리콘 오버레이어(overlayer)로 오버레이(overlay)된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 PFS 형광체 시스템을 이용하는 LED 패키지의 장기 안정성 및 신뢰성을 개선시키는 방법을 제공한다. 방법에서, 실리콘 오버레이어가 실리콘/형광체 층의 상부에 제공된다.
도 1은 종래 기술의 LED의 개략도를 도시한다.
도 2는 실리콘 오버레이어를 갖는 LED 패키지를 도시한다.
본 발명은 다양한 구성 요소 및 구성 요소의 배치의 형태를 취할 수 있고, 다양한 프로세스 동작 및 프로세스 동작의 배치의 형태를 취할 수 있다. 본 발명은 첨부 도면에 도시되어 있고, 첨부 도면에 걸쳐, 같은 참조 부호가 다양한 도면에서 대응하거나 유사한 부분을 나타낼 수 있다. 도면은 단지 바람직한 실시예를 도시하기 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되는 것이 아니다. 도면의 다음의 가능한 설명을 고려하면, 본 발명의 신규한 양태들은 당업자에게 명백해져야 한다.
다음의 상세한 설명은 단지 예시적인 것에 불과하며, 본원에 개시된 애플리케이션 및 사용을 제한하려는 것이 아니다. 또한, 이전의 배경기술 또는 요약 그리고 다음의 상세한 설명에 제시된 임의의 이론에 얽매이게 할 의도는 없다. 본 기술의 실시예들이 PFS LED 패키지, 구체적으로, 니치아 757 BSY-PFS LED 패키지와 관련하여 본원에서 주로 설명되지만, 개념은 또한 다른 타입의 형광체가 로딩된 LED, 특히, 과중하게 형광체가 로딩된 다른 타입의 LED에도 적용 가능하다. 구체적으로, 개념은 실리콘에 대한 형광체 중량비가 높은 (20 % 이상) LED 패키지에 대부분 적용 가능하고, 형광체 중 적어도 하나는 수분과 같은 주위 대기 성분에 대한 감도를 나타낸다.
도 1은 예시적인 종래 기술의 LED 패키지(10)를 도시한다. 패키지(10)는 발광 다이오드(LED) 칩(12)을 포함한다. 형광체와 실리콘 혼합층(22)이 칩(12)을 오버레이한다. LED 칩(12) 및 형광체 실리콘 혼합층(22)은 렌즈(18)로 캡슐화된다. LED 패키지(10)는 외부 인클로저(30)를 포함한다.
형광체 실리콘 혼합층(22)은 화살표(24)로 표시된 방향으로 LED 칩(12)에 방사상 결합된다. 방사상 결합은, 요소들이 서로 연관되어 있어서, 하나의 요소로부터 방출된 방사선의 적어도 일부가 다른 요소에 전송된다는 것을 의미한다.
더 큰 안정성을 갖는 과중하게 형광체가 로딩된 LED 패키지(50)의 일 실시예가 도 2에 도시된다. 패키지(50)는 발광 다이오드(LED) 칩(52)과 같은 반도체 UV 또는 가시 광선 소스를 포함한다. 형광체와 실리콘 혼합층(54)이 칩(52)을 오버레이한다.
패키지(50)는 방출된 방사선이 형광체 상으로 보내지는 경우 백색광을 생성할 수 있는 임의의 반도체 가시 광원 또는 UV 광원을 포함할 수 있다. LED 칩(52)의 바람직한 피크 방출은 사용되는 형광체의 아이덴티티에 의존할 것이며, 예컨대, 250-550 nm의 범위일 수 있다. 일 바람직한 실시예에서, 그러나, LED의 방출은 자색 내지 청색-녹색 영역에 있을 것이고, 약 420 내지 약 500 nm의 범위의 피크 파장을 가질 것이다. 그런 다음, 통상적으로, 반도체 광원은 다양한 불순물로 도핑된 LED를 포함한다. 따라서, LED는 임의의 적합한 III-V, II-VI 또는 IV-IV 반도체 층에 기초하고 약 250 내지 550 nm의 피크 방출 파장을 갖는 반도체 다이오드를 포함할 수 있다.
본원에서 논의된 본 발명의 예시적인 구조물의 일반적인 논의가 무기 LED 기반 광원에 관한 것이지만, 달리 명시하지 않는 한, LED 칩은 유기 발광 구조물 또는 다른 방사선 소스에 의해 대체될 수 있고, LED 칩 또는 반도체에 대한 임의의 참조는 단지 임의의 적절한 방사선 소스를 나타낸다는 것이 이해되어야 한다.
형광체 실리콘 혼합층(54)은 바람직하게 과중하게 형광체가 로딩되고, 특히 형광체 중량 백분율 20 이상으로 과중하게 로딩된다. 형광체 실리콘 혼합층(54)은 일반적으로 두께가 약 0.2 mm이다. 바람직한 실시예들에서, 형광체는 PFS 형광체 및 BSY 형광체의 혼합물 또는 스펙트럼으로 유사한 형광체이다. 저전력 내지 중간 전력 LED 패키지에서 바람직하게, 니치아 민트 형광체(BSY) 및 GE PFS 형광체가 특히 바람직하다. 예는 니치아 757 패키지이다.
실리콘 오버레이어(56)가 형광체 실리콘 혼합층(54)의 상부에 제공된다. 오버레이어는 약 0.1 mm의 두께를 갖고, 바람직하게 약 0.1과 0.5 mm 사이의 두께를 갖는다. 사용되는 실리콘은 바람직하게 형광체 실리콘 혼합층(54)에서의 것과 동일한 타입이다.
실리콘 오버레이어(56)는 바람직하게 혼합물에 적용되거나 혼합물로부터 합성적으로 생성되고, 분리를 피하기 위해 실리콘/형광체 슬러리의 제공 및 후속적인 동시 경화가 즉시 이어진다. 바람직한 실시예에서, LED 패키지에서 실리콘 형광체 혼합물을 경화하기 전에, 실리콘 보호용 오버레이어(56)는 실리콘 혼합물에서 형광체의 중력 침강에 의해 형성될 수 있다. 침강 프로세스는 원심 분리기 또는 유사한 디바이스를 통해 추가의 중력을 인위적으로 생성함으로써 도움을 받을 수 있다. 이러한 중력 작용은 형광체 실리콘 혼합층(54)을 아래로 LED 칩(52) 상에 물리적으로 침강시키고, 실리콘 단독 보호용 오버레이어(56)를 형성하기 위해 상부에 실리콘 침윤을 허용한다.
LED 칩(52) 및 형광체 실리콘 혼합층(54)은 렌즈(58)로 캡슐화될 수 있다. 렌즈(58)는, 예를 들어, 에폭시, 플라스틱, 저온 유리, 중합체, 열가소성, 열경화성 물질, 수지, 또는 당업계에 공지된 바와 같이 다른 타입의 LED 봉합 물질일 수 있다. 선택적으로, 렌즈(58)는 스핀온 유리 또는 높은 굴절률을 갖는 일부 다른 물질이다. 일 바람직한 실시예에서, 렌즈(58)는 에폭시, 실리콘, 또는 실리콘 에폭시와 같은 중합체 물질이지만, 다른 유기 또는 무기 봉합재가 사용될 수 있다.
렌즈(58)는 바람직하게 투명하거나 또는, LED 칩(52) 및 형광체 실리콘 혼합 물질(54)에 의해 생성된 빛의 파장에 대해 실질적으로 광학적으로 투과형이다. 대안적인 실시예에서, 패키지(50)는 외부 렌즈 없이 오직 봉합 물질만 포함할 수 있다.
LED 패키지의 외부 인클로저(60)는 통상적으로 중합 복합 물질 EMC(Epoxy Moldable Compound; 에폭시 성형 화합물)로 구성된다. LED 칩(52)은, 예를 들어, 리드 프레임(도시되지 않음)에 의해, 자립형 전극에 의해, 인클로저(60)의 하단에 의해, 또는 쉘에 또는 리드 프레임에 장착된 받침대(도시되지 않음)에 의해, 지지될 수 있다. LED 칩(52)은 외부 인클로저(60)의 하단 표면에서 전기 콘택에 전기적으로 부착된다. 유사한 기능적 특성을 갖는 LED 패키지에 존재하는 다수의 칩이 있을 수 있다는 것이 당업자에게 공지되어 있다.
실리콘 오버레이어(56)는, 물과 같은 주위 성분으로부터의 격리 및 형광체의 보호로 인해, 실리콘 오버레이어가 없는 동일한 LED 패키지에 비해 패키지 색 변화에서 약 25 % 개선을 제공하는 것으로 정량화되었다.
예시:
실리콘 오버레이어가 있고, 실리콘 오버레이어가 없는, 높은 BSY-PFS 형광체 로딩을 갖는 니치아 757 LED들(중량비 49:40:11의 실리콘:PFS:BSY)이 만들어졌고, 이들은 제어된 동작 조건 하에서 비교되었다. 두 경우 모두에서, 사용된 형광체의 양은 동일하였고, LED 구동 및 주위 조건은 동일하게 유지되었다. LED 동작 조건은 47 C 항온 챔버에서 30 mA 였다.
아래의 표 1은 색 변화에서의 상대적인 개선을 도시한다.
동작 시간 이후의 MPCD의 색 변화
동작 시간 500 1000 2000 3000 4000
실리콘 오버레이어 있음 0.51 0.64 0.7 0.8 0.9
실리콘 오버레이어 없음 0.77 0.81 0.8 0.94 1.26
색 변화의 개선은 500 동작 시간 이후에 34 % 였고, 4000 동작 시간 이후에 29 % 였다.
여전히 본 개시에 포함되는 대안적인 실시예, 예 및 변형은, 특히, 상기 교시에 비추어 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 본 개시를 기술하기 위해 사용된 용어는 제한보다는 설명의 특성으로 의도된 것이 이해되어야 한다.
당업자는 전술한 바람직한 실시예 및 대안적인 실시예의 다양한 적응 및 변형이 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 구성될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 그러므로, 첨부된 청구항의 범위 내에서, 본 개시는 본원에 구체적으로 기재된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (12)

  1. 형광체(phosphor) 로딩된 LED 패키지에 있어서,
    LED;
    상기 LED를 오버레이(overlay)하는 실리콘과 형광체의 중력으로 침강된 혼합물 - 상기 혼합물은 적어도 20 %의 실리콘에 대한 형광체 중량비를 포함하고, 상기 혼합물은 적어도 K2SiF6:Mn4+(PFS) 형광체를 포함함 - 을 포함하는 제 1 층; 및
    실리콘을 포함하는 오버레이어(overlayer) - 상기 오버레이어는 상기 제 1 층을 오버레이하고, 상기 오버레이어는 0.1mm 이상의 두께를 갖고, 상기 오버레이어는 상기 혼합물에서의 실리콘과 동일한 실리콘으로 만들어짐 - 를 포함하는 형광체 로딩된 LED 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합물에서의 상기 PFS 형광체는 주위 수분에 대해 민감성을 나타내는 것인, 형광체 로딩된 LED 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합물은 청색 변화 이트륨 알루미늄 가넷(blue-shifted Yttrium Aluminum Garnet(YAG); BSY) 형광체를 포함하는 것인, 형광체 로딩된 LED 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 LED는 저전력 내지 중간 전력을 소비하고, 상기 혼합물은 BSY-PFS 형광체를 포함하는 것인, 형광체 로딩된 LED 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합물은 0.2mm의 두께를 갖는 것인, 형광체 로딩된 LED 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 오버레이어는 0.1mm와 0.5 mm 사이의 두께를 갖는 것인, 형광체 로딩된 LED 패키지.
  7. 형광체(phosphor) 로딩된 LED 패키지에 있어서,
    LED;
    상기 LED를 오버레이(overlay)하는 실리콘과 형광체의 혼합물 - 상기 혼합물은 적어도 20 %의 실리콘에 대한 형광체 중량비를 포함하고, 상기 혼합물은 적어도 이트륨 알루미늄 가넷(Yttrium Aluminum Garnet; YAG) 및 K2SiF6:Mn4+(PFS) 형광체를 포함함 - 을 포함하는 제 1 층; 및
    실리콘을 포함하는 오버레이어(overlayer) - 상기 오버레이어는 상기 제 1 층을 오버레이함 - 를 포함하는 형광체 로딩된 LED 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 오버레이어는 0.1mm 이상의 두께를 갖는 것인, 형광체 로딩된 LED 패키지.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 혼합물은 0.2mm의 두께를 갖는 것인, 형광체 로딩된 LED 패키지.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 오버레이어는 0.1mm와 0.5 mm 사이의 두께를 갖는 것인, 형광체 로딩된 LED 패키지.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 오버레이어는 상기 혼합물에서의 실리콘과 동일한 실리콘으로 만들어진 것인, 형광체 로딩된 LED 패키지.
  12. 형광체(phosphor) 로딩된 LED 패키지에 있어서,
    LED;
    상기 LED를 오버레이(overlay)하는 실리콘과 형광체의 혼합물 - 상기 혼합물은 적어도 20 %의 실리콘에 대한 형광체 중량비를 포함하고, 상기 혼합물은 적어도 K2SiF6:Mn4+(PFS) 형광체를 포함함 - 을 포함하는 제 1 층; 및
    실리콘을 포함하는 오버레이어(overlayer) - 상기 오버레이어는 상기 제 1 층을 오버레이하고, 상기 오버레이어는 0.1mm 이상의 두께를 가짐 - 를 포함하는 형광체 로딩된 LED 패키지.
KR1020227009789A 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지 KR20220045236A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020247004203A KR20240023202A (ko) 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/217,831 US9680067B2 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Heavily phosphor loaded LED packages having higher stability
US14/217,831 2014-03-18
KR1020167028521A KR20160133528A (ko) 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지
PCT/US2015/017010 WO2015142478A1 (en) 2014-03-18 2015-02-23 Heavily phosphor loaded led package

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167028521A Division KR20160133528A (ko) 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247004203A Division KR20240023202A (ko) 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220045236A true KR20220045236A (ko) 2022-04-12

Family

ID=52596638

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227009789A KR20220045236A (ko) 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지
KR1020167028521A KR20160133528A (ko) 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지
KR1020247004203A KR20240023202A (ko) 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167028521A KR20160133528A (ko) 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지
KR1020247004203A KR20240023202A (ko) 2014-03-18 2015-02-23 과중하게 형광체가 로딩된 led 패키지

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9680067B2 (ko)
EP (2) EP3120394B1 (ko)
JP (1) JP6855245B2 (ko)
KR (3) KR20220045236A (ko)
CN (2) CN106463584A (ko)
CA (1) CA2942044C (ko)
MX (1) MX2016012013A (ko)
MY (1) MY178038A (ko)
TW (1) TWI657600B (ko)
WO (1) WO2015142478A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9590148B2 (en) * 2014-03-18 2017-03-07 GE Lighting Solutions, LLC Encapsulant modification in heavily phosphor loaded LED packages for improved stability
US9680067B2 (en) 2014-03-18 2017-06-13 GE Lighting Solutions, LLC Heavily phosphor loaded LED packages having higher stability
EP3590307B1 (en) * 2017-02-28 2023-09-27 Quarkstar LLC Lifetime color stabilization of color-shifting artificial light sources
RU2666578C1 (ru) * 2017-08-08 2018-09-11 Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон" Светоизлучающий диод
CN111712555B (zh) 2018-02-12 2023-06-09 昕诺飞控股有限公司 照明装置、灯具和提供聚合物主体基质元件的方法
US11056625B2 (en) * 2018-02-19 2021-07-06 Creeled, Inc. Clear coating for light emitting device exterior having chemical resistance and related methods
CN109668062A (zh) * 2018-12-11 2019-04-23 业成科技（成都）有限公司 发光二极体面光源结构
GB2590450B (en) * 2019-12-18 2022-01-05 Plessey Semiconductors Ltd Light emitting diode precursor

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW383508B (en) * 1996-07-29 2000-03-01 Nichia Kagaku Kogyo Kk Light emitting device and display
JP4271747B2 (ja) 1997-07-07 2009-06-03 株式会社朝日ラバー 発光ダイオード用透光性被覆材及び蛍光カラー光源
US6204523B1 (en) 1998-11-06 2001-03-20 Lumileds Lighting, U.S., Llc High stability optical encapsulation and packaging for light-emitting diodes in the green, blue, and near UV range
CN101335322B (zh) 2001-09-03 2010-12-08 松下电器产业株式会社 荧光体层、半导体发光装置及半导体发光元件的制造方法
TWI245436B (en) 2003-10-30 2005-12-11 Kyocera Corp Package for housing light-emitting element, light-emitting apparatus and illumination apparatus
US7497973B2 (en) * 2005-02-02 2009-03-03 Lumination Llc Red line emitting phosphor materials for use in LED applications
TWI413274B (zh) * 2005-03-18 2013-10-21 Mitsubishi Chem Corp 發光裝置，白色發光裝置，照明裝置及影像顯示裝置
JP2007123390A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Kyocera Corp 発光装置
US7521728B2 (en) 2006-01-20 2009-04-21 Cree, Inc. Packages for semiconductor light emitting devices utilizing dispensed reflectors and methods of forming the same
KR100785492B1 (ko) 2006-04-17 2007-12-13 한국과학기술원 새로운 조성의 황색 발광 Ｃｅ３＋부활 실리케이트황색형광체, 그 제조방법 및 상기 형광체를 포함하는 백색발광 다이오드
JP5205724B2 (ja) * 2006-08-04 2013-06-05 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP5578597B2 (ja) * 2007-09-03 2014-08-27 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体及びその製造方法、並びにそれを用いた発光装置
KR101592836B1 (ko) * 2008-02-07 2016-02-05 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 반도체 발광 장치, 백라이트, 컬러 화상 표시 장치, 및 그들에 사용하는 형광체
US9287469B2 (en) * 2008-05-02 2016-03-15 Cree, Inc. Encapsulation for phosphor-converted white light emitting diode
JP2010093132A (ja) 2008-10-09 2010-04-22 Sharp Corp 半導体発光装置およびそれを用いた画像表示装置、液晶表示装置
JP5308773B2 (ja) 2008-10-30 2013-10-09 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置
US8058667B2 (en) 2009-03-10 2011-11-15 Nepes Led Corporation Leadframe package for light emitting diode device
US8039862B2 (en) 2009-03-10 2011-10-18 Nepes Led Corporation White light emitting diode package having enhanced white lighting efficiency and method of making the same
JP5423120B2 (ja) 2009-04-17 2014-02-19 三菱化学株式会社 半導体発光装置
JP2011054958A (ja) * 2009-08-06 2011-03-17 Mitsubishi Chemicals Corp 半導体発光装置、並びに画像表示装置及び照明装置
US20110031516A1 (en) 2009-08-07 2011-02-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led with silicone layer and laminated remote phosphor layer
US20100276712A1 (en) * 2009-11-03 2010-11-04 Alexander Shaikevitch Light emitting diode with thin multilayer phosphor film
JP5076017B2 (ja) * 2010-08-23 2012-11-21 株式会社東芝 発光装置
CN103081141B (zh) * 2010-08-31 2016-10-12 日亚化学工业株式会社 发光装置及其制造方法
JP5622494B2 (ja) 2010-09-09 2014-11-12 スタンレー電気株式会社 発光装置およびその製造方法
JP4974310B2 (ja) 2010-10-15 2012-07-11 三菱化学株式会社 白色発光装置及び照明器具
DE102010063760B4 (de) 2010-12-21 2022-12-29 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement
KR101529997B1 (ko) * 2011-01-28 2015-06-18 쇼와 덴코 가부시키가이샤 양자 도트 형광체를 포함하는 조성물, 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체, 양자 도트 형광체를 포함하는 구조물, 발광 장치, 전자기기, 기계 장치, 및 양자 도트 형광체 분산 수지 성형체의 제조 방법
DE102011003969B4 (de) 2011-02-11 2023-03-09 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
JP5762044B2 (ja) * 2011-02-23 2015-08-12 三菱電機株式会社 発光装置及び発光装置群及び製造方法
US8252613B1 (en) 2011-03-23 2012-08-28 General Electric Company Color stable manganese-doped phosphors
TWI489656B (zh) 2011-03-25 2015-06-21 Samsung Electronics Co Ltd 發光二極體、發光二極體之製造方法、發光二極體模組及發光二極體模組之製造方法
JP5105132B1 (ja) 2011-06-02 2012-12-19 三菱化学株式会社 半導体発光装置、半導体発光システムおよび照明器具
CN107068838B (zh) 2011-06-03 2021-11-30 西铁城电子株式会社 用于展示展示物的装置和用于展示展示物的系统
CN103650183B (zh) * 2011-06-30 2017-02-22 松下知识产权经营株式会社 发光装置
DE102011081083A1 (de) 2011-08-17 2013-02-21 Osram Ag Presswerkzeug und verfahren zum pressen eines silikonelements
US8841689B2 (en) * 2012-02-03 2014-09-23 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Heat-curable silicone resin sheet having phosphor-containing layer and phosphor-free layer, method of producing light emitting device utilizing same and light emitting semiconductor device obtained by the method
US9343441B2 (en) * 2012-02-13 2016-05-17 Cree, Inc. Light emitter devices having improved light output and related methods
JP5840540B2 (ja) * 2012-03-15 2016-01-06 株式会社東芝 白色照明装置
DE102012208900A1 (de) 2012-05-25 2013-11-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen optoelektronischer Bauelemente und Vorrichtung zum Herstellen optoelektronischer Bauelemente
US10424702B2 (en) 2012-06-11 2019-09-24 Cree, Inc. Compact LED package with reflectivity layer
JP2014041993A (ja) * 2012-07-24 2014-03-06 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置及びその製造方法
DE102012213195A1 (de) 2012-07-26 2014-01-30 Osram Gmbh Verfahren zum Belegen einer Oberfläche mit Leuchtstoff
US9761763B2 (en) * 2012-12-21 2017-09-12 Soraa, Inc. Dense-luminescent-materials-coated violet LEDs
US9680067B2 (en) 2014-03-18 2017-06-13 GE Lighting Solutions, LLC Heavily phosphor loaded LED packages having higher stability

Also Published As

Publication number Publication date
MY178038A (en) 2020-09-30
KR20160133528A (ko) 2016-11-22
US20150270451A1 (en) 2015-09-24
TWI657600B (zh) 2019-04-21
EP4332196A2 (en) 2024-03-06
CN113675322A (zh) 2021-11-19
WO2015142478A1 (en) 2015-09-24
CA2942044C (en) 2023-01-03
EP3120394A1 (en) 2017-01-25
CA2942044A1 (en) 2015-09-24
KR20240023202A (ko) 2024-02-20
JP2017511599A (ja) 2017-04-20
EP3120394B1 (en) 2023-12-20
CN106463584A (zh) 2017-02-22
US9680067B2 (en) 2017-06-13
JP6855245B2 (ja) 2021-04-07
MX2016012013A (es) 2016-12-05
TW201547060A (zh) 2015-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9680067B2 (en) Heavily phosphor loaded LED packages having higher stability
US10862009B2 (en) Encapsulant modification in heavily phosphor loaded LED packages for improved stability
KR101408508B1 (ko) 발광 장치
JP2000031531A (ja) 発光装置
US20110037081A1 (en) White light-emitting diode packages with tunable color temperature
KR101417874B1 (ko) 고연색성 백색 발광 소자
US8519611B2 (en) Hybrid illumination system with improved color quality
US9837585B2 (en) Light emitting device
JP5905648B2 (ja) 半導体を利用した発光デバイス
TWI595803B (zh) 白光照明系統
KR102503519B1 (ko) 옥시플루오라이드 인광체 조성물 및 이의 조명 장치
KR101706600B1 (ko) 고연색성 백색 발광 소자
KR102496975B1 (ko) 인광체 조성물 및 이의 조명 장치
KR102354843B1 (ko) 발광 장치
KR20190081679A (ko) 색변환 소재 및 이를 적용한 led 패키지
KR102514150B1 (ko) 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치
CN105489731A (zh) 一种发出近红外光的氮化镓基led芯片结构

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination