JP5376324B2 - 色安定蛍光体変換led - Google Patents
色安定蛍光体変換led Download PDFInfo
- Publication number
- JP5376324B2 JP5376324B2 JP2009508584A JP2009508584A JP5376324B2 JP 5376324 B2 JP5376324 B2 JP 5376324B2 JP 2009508584 A JP2009508584 A JP 2009508584A JP 2009508584 A JP2009508584 A JP 2009508584A JP 5376324 B2 JP5376324 B2 JP 5376324B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light emitting
- emitting diode
- filter
- color
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 54
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 44
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 40
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 30
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 10
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 claims description 10
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 8
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 5
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012860 organic pigment Substances 0.000 description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 4
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 3
- SBRXLTRZCJVAPH-UHFFFAOYSA-N ethyl(trimethoxy)silane Chemical compound CC[Si](OC)(OC)OC SBRXLTRZCJVAPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 3
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 3
- -1 phosphor compound Chemical class 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- PXZQEOJJUGGUIB-UHFFFAOYSA-N isoindolin-1-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)NCC2=C1 PXZQEOJJUGGUIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 2
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 2
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DENFJSAFJTVPJR-UHFFFAOYSA-N triethoxy(ethyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC)(OCC)OCC DENFJSAFJTVPJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JCVQKRGIASEUKR-UHFFFAOYSA-N triethoxy(phenyl)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C1=CC=CC=C1 JCVQKRGIASEUKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004209 (C1-C8) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- LHENQXAPVKABON-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-1-ol Chemical compound CCC(O)OC LHENQXAPVKABON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WIFCKLPZYYALGY-UHFFFAOYSA-N 1h-pyrrole-2,3-dione Chemical compound O=C1NC=CC1=O WIFCKLPZYYALGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IYHIFXGFKVJNBB-UHFFFAOYSA-N 5-chloro-2-[(2-hydroxynaphthalen-1-yl)diazenyl]-4-methylbenzenesulfonic acid Chemical compound C1=C(Cl)C(C)=CC(N=NC=2C3=CC=CC=C3C=CC=2O)=C1S(O)(=O)=O IYHIFXGFKVJNBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 101001135826 Homo sapiens Serine/threonine-protein phosphatase 2A activator Proteins 0.000 description 1
- NRCMAYZCPIVABH-UHFFFAOYSA-N Quinacridone Chemical compound N1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=C1C(=O)C3=CC=CC=C3NC1=C2 NRCMAYZCPIVABH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100036782 Serine/threonine-protein phosphatase 2A activator Human genes 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009372 YVO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WLDHEUZGFKACJH-UHFFFAOYSA-K amaranth Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].C12=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C=C(S([O-])(=O)=O)C(O)=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C2=CC=CC=C12 WLDHEUZGFKACJH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- HSXUHWZMNJHFRV-UHFFFAOYSA-L disodium;6-oxido-5-phenyldiazenyl-4-sulfonaphthalene-2-sulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].OC1=CC=C2C=C(S([O-])(=O)=O)C=C(S([O-])(=O)=O)C2=C1N=NC1=CC=CC=C1 HSXUHWZMNJHFRV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N heliogen blue Chemical compound [Cu].[N-]1C2=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=NC([N-]1)=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=N2 RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- GWVMLCQWXVFZCN-UHFFFAOYSA-N isoindoline Chemical compound C1=CC=C2CNCC2=C1 GWVMLCQWXVFZCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- YCWSUKQGVSGXJO-NTUHNPAUSA-N nifuroxazide Chemical group C1=CC(O)=CC=C1C(=O)N\N=C\C1=CC=C([N+]([O-])=O)O1 YCWSUKQGVSGXJO-NTUHNPAUSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- DGBWPZSGHAXYGK-UHFFFAOYSA-N perinone Chemical compound C12=NC3=CC=CC=C3N2C(=O)C2=CC=C3C4=C2C1=CC=C4C(=O)N1C2=CC=CC=C2N=C13 DGBWPZSGHAXYGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- JOUDBUYBGJYFFP-FOCLMDBBSA-N thioindigo Chemical compound S\1C2=CC=CC=C2C(=O)C/1=C1/C(=O)C2=CC=CC=C2S1 JOUDBUYBGJYFFP-FOCLMDBBSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical compound CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNOCGWVLWPVKAO-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(phenyl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C1=CC=CC=C1 ZNOCGWVLWPVKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(propyl)silane Chemical group CCC[Si](OC)(OC)OC HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Description
LEDはUV-ダイオードから、可視範囲を経て、IR-ダイオードまでの、異なる色で現在入手し得る。特に赤色及び黄褐色(amber)のLEDによる問題は夫々、光アウトプット及びカラーポイントの強い温度依存性である。接合部温度の関数としての光アウトプットは赤色、黄褐色、緑色、及び青色のLEDについて異なる。この効果は出力密度を制限し、特に、車の後部照明灯及びブリンキングインジケーター中の周囲温度変化に対する感受性を増大する。
この温度依存性を部分的に解消するために、所謂蛍光体変換LEDが提案されており、即ち、発光ダイオードが蛍光体化合物(即ち、発光性化合物)を備えており、これがダイオードの光を吸収し、それを異なる色に変換する。例えば、青色ダイオードは赤色蛍光体を備えていてもよく、これが青色の光の少なくとも一部を吸収し、その結果、赤色の光を放出する。
蛍光体変換青色ダイオード及び紫色ダイオード、並びにUVダイオードの温度依存性はそれ程ではないが、特にそのカラーポイント及び相関関係にあるカラー温度が使用される蛍光体の層厚さに強く依存する。LEDにおける小さい層厚さ変化さえもが視野角依存性カラーポイント変化をもたらし得る。加えて、蛍光体変換青色LED、特にUV-LEDによる問題は蛍光体層中の青色リーク及びUV-リークを減少することが非常に困難であることである。青色及びUVをリークする放射線は蛍光体のマトリックス材料及び周囲のシリコーン並びにプラスチック包装成分を更に分解する。
しかしながら、蛍光体変換LEDの残っている不都合は10ミクロン又は更には100ミクロンの厚い蛍光体層が放出された色の高飽和を得、又はUVもしくは青色の光の高リークを防止することを必要とされることである。蛍光体の厚い層はチップへ戻る光の反射及び蛍光体LED組み合わせ中の光の有効路長を増大し、これは有効性が減少することを意味する。
更に、米国特許出願第2004/0061433号に記載されたゾルゲルをベースとする別の不利はその熱膨張係数が典型的なLEDの熱膨張係数と著しく異なることと組み合わせてそれがかなり可撓性ではないことである。運転する時に、LEDは熱を消失し、LED-構造の熱膨張をもたらす。これはLEDと蛍光体層の界面が応力にかけられ、蛍光体層の剥離のリスクが今にも起ころうとしていることをもたらす。更に、従来技術のゾル-ゲルをベースとするマトリックスの可撓性の欠如のために、ゾル-ゲル結合された蛍光体層内の亀裂が生じて、疲労をもたらし得る。層の多孔度が熱ストレスが蓄積されず、又は蛍光体粒子の移動により解消される程に高い場合、層の機械的安定性が充分ではなく、しかも界面が良く形成されず、平滑ではない。
こうして、蛍光体層の厚さに依存しない、カラーポイントを有する改良された発光ダイオードについての要望が存する。
また、一層薄い蛍光体層からの高い色飽和を可能にする改良された発光ダイオードについての要望が存する。
結果として、蛍光体により変換されなかった光がフィルター材料に吸収され、一方、蛍光体により変換された光がフィルター材料に吸収されないが、フィルター材料中を本質的に影響されないで透過される。
このために、ダイオードからの合計の光(即ち、未変換光と変換光の組み合わせ)のカラーポイントが蛍光体層の厚さに依存性ではなくなり、一層薄い蛍光体層が一層飽和された変換色の光を依然として得つつ使用し得る。
更に、フィルター材料はケイ素原子及び炭素原子を含むマトリックスに分布された顔料化合物であるように選ばれ、そのマトリックス中のケイ素原子の少なくとも一部が炭化水素基に直接結合される。このような材料はかなり可撓性の材料であり、こうして発光ダイオードの温度が変化している時に剥離及び亀裂する傾向が小さい。
こうして、第一の局面において、本発明は第一の色の光を放出するための少なくとも一つの発光ダイオード及び前記発光ダイオードにより放出される光の少なくとも一部を受け取るための前記少なくとも一つの発光ダイオードの上に配置された発光材料を含む発光素子に関する。該発光素子は、前記発光ダイオードにより放出されかつ前記発光材料中を透過した光を受け取り、かつ前記第一の色の光を吸収するために配置されたフィルターを更に含む。該フィルターはケイ素原子及び酸素原子のマトリックス中に分布された顔料化合物を含むが、前記マトリックス中で、前記ケイ素原子の少なくとも一部は炭化水素基に直接結合されている。
典型的には、前記ケイ素原子の10〜95%の範囲が、所望の弾性、多孔度及び顔料化合物を保持する能力を有するマトリックスを生じるために、炭化水素基に直接結合される。
ケイ素原子に直接結合された炭化水素基は典型的にはアルキル及びアリールの中から、好ましくはメチル、エチル及びフェニルから選ばれる。炭化水素基の選択は、例えば、マトリックスの屈折率に影響する。
マトリックスは典型的にはアルキル-又はアリール-トリアルコキシシラン、例えば、-トリメトキシシラン及び-トリエトキシシランを含む組成物を重合することにより得られるものである。このような重合反応から得られるものは顔料化合物を保持する良好な能力を有し、かつ所望の弾性を有する多孔性マトリックスである。
マトリックスの弾性モジュールを増大するために、重合される組成物はテトラアルコキシシランを更に含んでもよい。
本発明の実施態様において、顔料化合物は250nm未満の平均粒径(mean particle diameter)を有する粒子の形態である。このような粒子サイズでは、顔料化合物は顔料により吸収されない波長の光に対しほんのわずかに散乱性又は更には透明性である。顔料化合物の例として、貴金属コロイド粒子、無機顔料、有機顔料、及びこれらの2種以上のあらゆる組み合わせが挙げられる。
本発明の幾つかの実施態様において、フィルターはLEDの上の前記発光材料の上に配置される。本発明のその他の実施態様において、その装置は前記発光ダイオードにより放出された光を受け取るために配置された光学部材を更に含み、前記フィルターは前記光学部材の上に配置される。
第二の局面において、本発明は第一の色の光を放出するための少なくとも一つの発光ダイオードを用意すること、及び前記発光材料の上に重合性組成物を配置し、重合することにより、前記発光材料の上に、フィルターを配置すること、を含む発光素子の製造方法であって、前記発光ダイオードの上に、発光材料が前記発光ダイオードにより放出された光の少なくとも一部を受け取るために配置され、前記重合性組成物が液体媒体中の一般式R1-トリアルコキシシラン(式中、R1はアリール及びアルキルからなる群から選ばれる)を有する有機変性シラン及び顔料化合物を少なくとも含み、かつ前記顔料化合物は前記第一の色の光を吸収する、前記製造方法を提供する。
また、本発明の第二の局面はまた第一の色の光を放出するための少なくとも一つの発光ダイオードを用意すること、光学部材を用意すること、前記光学部材の上に組成物を配置し、重合することにより、前記光学部材の上に、フィルターを配置すること、及び前記フィルターが、前記発光ダイオードにより放出されかつ発光材料中を透過した光を受け取るように前記光学部材を配置すること、を含む発光素子の製造方法であって、前記発光ダイオードの上に、発光材料が前記発光ダイオードにより放出された光の少なくとも一部を受け取るために配置され、前記組成物が液体媒体中の一般式R1-トリアルコキシシラン(式中、R1はアリール及びアルキルからなる群から選ばれる)を有する有機変性シラン及び顔料化合物を少なくとも含み、かつ前記顔料化合物が前記第一の色の光を吸収する、前記製造方法を提供し得る。
これらの局面及びその他の局面並びに本発明の利点が以下の図面と一緒の本発明の下記の詳細な記載から明らかであろう。
本明細書に特定される、“発光ダイオード”(“LED”と略記される)という用語は、当業者に知られているあらゆる型の発光ダイオード、例えば、無機系LED、ポリマー系LED(polyLED)、有機小分子系LED(smOLED)等を表す。加えて、レーザー放出ダイオードが用語“発光ダイオード”により含まれる。
本発明の目的のために、LEDは一般に紫外(UV)線から、可視光を経て、赤外(IR)線までの、あらゆる色の光を放出するのに適しているかもしれない。
第一の例示実施態様が、発光表面101(即ち、ダイオード中で生じられた光がダイオードを出る表面)を有する発光ダイオード100を含む本発明の発光素子を示す、図1に図示される。運転中、LED100が第一の波長又は波長間隔(即ち、色)の光を放出する。本発明の目的のために、この光が“ポンプ-光”と称され、こうして“ポンプ-波長範囲”又は“ポンプ-色”を有する。
本明細書に使用される“ルミネセンス”という用語は蛍光及びりん光の両方、即ち、励起電子の緩和による光子放出を表す。
蛍光体層102の上に、フィルター103が配置される。このフィルター層103の目的は蛍光体層102により放出された変換光の少なくとも一部及びダイオード100からのポンプ-光(これは蛍光体層102中を変換されずに透過される)の少なくとも一部を受け取ることである。
このフィルター103の主目的は変換光がフィルター103中を本質的に透過される間に、ポンプ-光の少なくとも一部を吸収することである。
結果として、装置からの合計の光、即ち、フィルター103後の光の合計は、蛍光体層が薄い場合でさえも、高含量の変換光及び低含量のポンプ-光を有する。
フィルター203は光学部材204(ここでは例として凸レンズとして示される)の上に配置される。フィルター203及び光学部材204はフィルターが蛍光体層202と光学部材204の間のレイパスの少なくとも一部に位置されるように配置される。
図3に図示される、発光素子の第三の実施態様は、発光表面301を有する発光ダイオード300、及びLED300により放出された光の少なくとも一部を受け取るために配置された発光材料(蛍光体層)302を含む。
フィルター303は光学部材304(ここでは例として凸レンズとして示される)の上に配置される。フィルター303及び光学部材304は光学レンズが蛍光体層302とフィルター303の間のレイパスの少なくとも一部に位置されるように配置される。それ故、フィルター材料は発光ダイオードに遠位のその表面で、光学部材の上に位置される。
LED(100;200;300)は典型的にはUV又は可視範囲の光を放出するLEDである。LEDはその適用及び所望される全体の色に応じて、UV、青色又は緑色LEDであることが好ましい。
発光材料(102;202;302)は当業者に知られているあらゆる発光材料であってもよい。典型的には、発光材料はポンプ-光についての発光波長ピーク付近の波長についての高い吸収係数を有し、その結果、光の高い強さが低濃度でさえも発光材料により吸収されるかもしれない。
更に、発光材料のルミネセンス量子収量(即ち、吸収されたポンプ光と放出された変換光の比)が高く、発光材料中のポンプ-光の有効な変換を可能にする。
本発明の発光素子中の使用に適した発光化合物(蛍光体)はポンプ-色及び変換光の所望の色に依存し、黄色発光蛍光体、例えば、YAG:Ce及び(Sr,Ca)2SiO4:Eu;赤色発光蛍光体、例えば、(Sr,Ba)2Si5N8:Eu、(Gd,La,Y)2O2S:Bi,Eu、(Ca,Sr)S:Eu、YVO4:Eu,Bi;緑色発光蛍光体、例えば、Sr2Si2N2O2:Eu、LuAG:Ce、(Ba,Sr)2SiO4:Euが挙げられるが、これらに限定されない。
蛍光体は単独で使用されてもよく、又は2種以上のこのような蛍光体の混合物中で使用でき、その結果、赤色、緑色、又は黄褐色の変換色がつくられる。
発光ダイオードに発光材料を用意する方法は当業界で公知であり、例えば、噴霧、分配、及び適当なマスクを使用するブレード被覆による。
フィルター(103;203;303)は発光材料と発光素子の潜在的ビュアーの間のレイパス中に配置される。フィルターの主たる性質はそれが(i)本質的に非発光性である(即ち、その結果として光を放出しないでポンプ光を吸収している)間に、ポンプ-色の光について高い吸収係数、及び(ii)変換色の光について高い透過係数を有するべきであることである。
結果として、変換光はそれがフィルター層によらないよりも全体の光に大いに寄与し、こうして全体の光が変換光で更に飽和される。従って、ポンプ-光のリークが空間の光分布とは独立に強く減少される。
その結果はまた発光層の厚さ及び/又は濃度がフィルター層を含まない発光素子と同じ範囲で全体の光のカラーポイントに影響しない発光素子である。
本発明における使用に適した顔料化合物として、
貴金属コロイド、例えば、Auコロイド及びAgコロイド;無機顔料、例えば、金属酸化物、例えば、Fe、Zn、Ti、Sb、Cr、Co、Bi及び/又はVの酸化物、例えば、Fe2O3(PR101)、FeOOH(PY42)、PドーピングしたFe2O3、ZnFe2O4(PB119)、(Fe,Zn,Cr)酸化物(PB33)、(Ti,Sb,Cr)酸化物(PB24)、BiVO4(PY184)、(Zr,Si,Fe)酸化物(PR232)、(Co,Al,Cr,Ti)酸化物(PG26)、(Ti,Zn,Co,Ni)酸化物(PG50)、及び金属オキシ窒化物、例えば、Mg、Ca、Fe、Mn、Co、Ni、In、Cr、Sr、Ba、Zn、Ln、Bi、Ak、Fe、V、Nb、Ta、Mo、W、Ti、Zr、Hf、Sn、Ge、Si、Taの中から選ばれた一種以上の金属のオキシ窒化物、例えば、TaOxNy(このような金属オキシ窒化物をベースとする顔料の例についてEP1160833を参照のこと)、並びに
有機顔料、例えば、イエロージアリール(PY83)、イエローイソインドリノン(PY110-クロモフタルイエロー3RT又はイルガジンイエロー2RLT)、イエローアゾ-縮合物(PY93-クロモフタルイエロー3G)、イエローイソインドリン(PY139、PY185)、オレンジイソインドリノン(PO61-クロモフタルオレンジ2G)、ペリレン(PR149-PVファストレッド、PR179、PR224、PV29)、アントラキノン(PR177-イルガジンレッドA2BN)、キナクリドン(PR122又は/及びPV19)、Ni-イソインドリン(PR257)、チオインジゴ(PR88)、ペリノン(PR54)、ジケト-ピロール(PR254、PR272、PR264)、銅フタロシアニン(PB15、PB16、PG7、PG36)、レッドアゾ-縮合物(PR221、PR166)、レーキレッドC(Ba)(PR53:1)、ボンアリールアミド(PR2)が挙げられるが、これらに限定されない。
例えば、Fe2O3、ペリレン(PR149-PVファストレッド)及びアントラキノン(PR177-イルガジンレッドA2BN)が青色の光の吸収に特に適している。
あいまいに、顔料化合物はポンプ-光についての高い吸収係数及び変換光についての低い吸収係数(高い透過率)を有するべきである。
典型的には、顔料化合物はナノ-スケールのオーダ、例えば、直径1μm未満、例えば、直径500nm未満、典型的には直径250nm未満の平均一次粒子サイズを有する粒子としてマトリックス中に存在する。弱散乱性の粒子について、直径は約200nm未満であることが好ましい。透明粒子について、直径は約100nm未満であることが好ましい。
顔料化合物が分布されているマトリックスはケイ素原子及び酸素原子を含むマトリックスであり、この場合、ケイ素原子の少なくとも一部が炭化水素基に直接結合されている。
典型的には、マトリックス中のケイ素原子の少なくとも10%、例えば、少なくとも50%、例えば、95%以上が炭化水素基に直接結合されている。
本発明の目的のために、“有機基に直接結合されたケイ素原子”という用語は、Si-C-結合を介して有機基に結合されたケイ素原子に関する。それ故、メトキシ基は“ケイ素原子に直接結合された有機基”ではない。何とならば、メトキシ基はSi-O-結合を介してケイ素原子に結合されているからである。
典型的には、マトリックスは総合の化学式Si-R1 x-O2-x/2(式中、xは1未満、典型的には0.1〜0.95の範囲である)を有する。
このようなケイ素-酸素マトリックスは典型的には以下に記載されるような一般式R1-Si(OR2)(OR3)(OR4)の有機変性シランを含み、必要により一般式Si(OR')のシランを更に含んでもよい組成物を少なくとも部分的に加水分解することにより得られる。
上記化学式中で、R1はアルキル基、例えば、直鎖又は分岐C1-8-アルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、n-ブチル、t-ブチル、i-ブチル、ペンチル等、又はアリール基、例えば、フェニル基に相当する。
R1は先に定義されたとおりである。
R2、R3及びR4は独立にアルキル、例えば、直鎖及び分岐C1-8-アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル等であってもよい。
本発明における使用に適したR1-トリアルコキシシランの例として、メチルトリメトキシシラン(MTMS)、メチルトリエトキシシラン(MTES)、エチルトリメトキシシラン(ETMS)、エチルトリエトキシシラン(ETES)、フェニルトリメトキシシラン(PTMS)及びフェニルトリエトキシシラン(PTES)が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明に適した一般式Si(OR')4のシランにおいて、R'は典型的には夫々の出現について炭化水素基、例えば、直鎖及び分岐C1-8-アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル等の中から独立に選ばれるが、これらに限定されない。このようなシランの例として、テトラメトキシシラン(TMOS)及びテトラエトキシシラン(TEOS)が挙げられる。
反応混合物中のSi(OR2)(OR3)(OR4)とSi(OR')4の比は典型的には1:9から10:0まで、典型的には95:5までの範囲である。
マトリックスを製造する一つの方法が以下に記載される。当業者により認められるように、異なる試薬及び/又は反応条件を使用する、この方法の別法が、本発明のフィルターを得るのに使用されてもよい。
一種以上の顔料化合物が分散液、例えば、必要により分散剤を含んでもよい、H2O:エタノール中の分散液として加水分解された混合物に添加されて、被覆組成物を生成する。
被覆組成物は支持体(例えば、発光ダイオードの蛍光体層の表面、又は光学部材、例えば、レンズの表面)に付着され、縮合反応が開始される。その縮合反応中に、隣接するSi-OH基がH2Oの縮合によりSi-O-Siブリッジを形成する。
試薬及び反応開始剤に応じて、縮合反応が異なる方法で、例えば、加熱、UV照射、反応性化合物の添加等により開始されてもよい。好ましい縮合メカニズムは加熱である。
必要により、残存溶媒が典型的には蒸発により除去される。
この方法により得られるマトリックスはかなり薄くなるかもしれない。一層大きい厚さを有するマトリックスを得るために、粒子(充填材)を反応混合物に添加することが可能である。充填材は透明又はわずかに散乱性の材料、例えば、SiO2、Al2O3、又はその他の好適な材料であってもよい。これらの充填材は1μm未満、<100nmより下、更には非散乱性粒子については<50nmの平均一次粒子サイズでもって散乱性であり得る。
例えば、SiO2は製造中に層の収縮を減少し得る。典型的には、約100nm未満、例えば、約50nm未満の直径を有するシリカ粒子がマトリックス層の厚さを増大するのに使用されてもよい。充填材の一例はLUDOXTMであり、これは厚さを増大し、厚いフィルム中の応力を減少するのに使用される。
有益な添加剤、例えば、付加的な溶媒、湿潤剤、沈降防止剤、垂れ防止剤、レオロジー改質剤(増粘剤又はシンナーとして)等が反応混合物に添加し得る。可能な添加剤のこのリストは非排他的であり、被覆開発者により公知である。
ケイ素原子の少なくとも一部が3個の酸素原子及び1個の炭化水素基に配位することのために、得られるマトリックスは低い弾性モジュールを有する、実に可撓性の構造である。比較として、本質的に夫々のケイ素原子が4個の酸素原子に配位するマトリックス、例えば、テトラエトキシシラン(TEOS)の重合(加水分解及び縮合)により得られるマトリックスは極めて一層硬質であり、73GPaの一層高い弾性モジュールを有する。
このようなマトリックスの可撓性の別の利益は1ミクロンから4ミクロンまで、付加的な充填材が添加される場合には20ミクロンまでの妥当なフィルター層厚さで一層多量の顔料を挿入することができることである。
これらの有機変性シランは、透明であり、高出力LEDの通常の接合温度で温度安定性であり、かつUV-青色耐性である、層を与える。
本発明において、発光材料(蛍光体)層は典型的にはLEDの上に配置される。フィルター材料は発光層の上に配置され、それ故、同様のマトリックス材料の使用から利益を得るかもしれない。何とならば、結合性能が改良されるからである。
運転中、LEDが熱を消失し、これが多くの場合にサファイアからつくられる発光表面の熱膨張をもたらす。発光表面に配置された非可撓性材料では、この材料が亀裂し、破断し、又は表面から剥離する傾向があるだろうが、可撓性材料、例えば、本発明のマトリックスでは、これらの有害な出来事が起こる可能性は極めて小さい。
顔料化合物はマトリックス中に均一に分布される。顔料化合物の濃度は使用される一種以上の顔料化合物の性質、フィルターの厚さ、蛍光体層の厚さひいてはカットオフされるUV及び青色の光の量等に依存し、典型的には乾燥最終フィルター層(即ち、溶媒等の蒸発後)を基準として1%(容積基準)から65%までの範囲である。
上記したように、この型のマトリックスはまた、フィルター層に加えて、発光層のマトリックスとして適している。
上記可撓性の他に、この型のマトリックスを使用することの一つの利点は、マトリックスが、例えば、TEOSをベースとするマトリックス(これは高い比表面積を与える)と較べて低い比表面積を有することであろう。高い比表面積は不純物、例えば、水及びシリコーン化合物が吸収し得る高い面積を与える。こうして、本発明のマトリックス材料は有利である。
本発明の発光素子は、例えば、放出された光のカラーポイントの高い制御及び高い安定性が、特に大きい温度範囲にわたって必要とされる照明システムに使用されてもよい。
例えば、本発明の発光素子は信号灯、例えば、乗り物のブレーキライト、交通信号灯等に使用されてもよい。装置はまたその他の型の照明適用、例えば、一般の照明、液晶ディスプレイのためのバックライト、LEDをベースとするディスプレイ装置中の主たるカラー源等として有益であるかもしれない。
本発明の特に好ましい態様を以下に示す。
[1]
第一の色の光を放出するための少なくとも一つの発光ダイオード(100;200;300)及び前記発光ダイオードにより放出される光の少なくとも一部を受け取るための前記少なくとも一つの発光ダイオードの上に配置された発光材料(102;202;302)を含む、発光素子であって、
前記発光素子が、前記発光ダイオード(101;201;301)により放出されかつ前記発光材料(102;202;302)中を透過した光を受け取り、かつ前記第一の色の光を吸収するために配置されたフィルター(103;203;303)を更に含み、かつ
前記フィルター(103;203;303)がケイ素原子及び酸素原子のマトリックス中に分布された顔料化合物を含み、ここで、前記マトリックス中で、前記ケイ素原子の少なくとも一部が炭化水素基に直接結合されていることを特徴とする発光素子。
[2]
前記ケイ素原子の少なくとも10%が炭化水素基に直接結合されている、[1]記載の発光素子。
[3]
前記ケイ素原子の少なくとも95%が炭化水素基に直接結合されている、[1]記載の発光素子。
[4]
前記炭化水素基がアルキル及びアリールの中から選ばれる、[1]から[3]のいずれかに記載の発光素子。
[5]
前記マトリックスがR 1 -トリアルコキシシラン(式中、R 1 はアルキル及びアリールからなる群から選ばれる)を含む組成物を重合することから得られるものである、[4]記載の発光素子。
[6]
R 1 がメチル、エチル、プロピル及びフェニルの中から選ばれる、[5]記載の発光素子。
[7]
前記R 1 -トリアルコキシシランがR 1 -トリメトキシシラン及びR 1 -トリエトキシシランからなる群から選ばれる、[5]又は[6]記載の発光素子。
[8]
前記組成物が更にテトラアルコキシシランを含む、[4]から[7]のいずれかに記載の発光素子。
[9]
前記顔料化合物が本質的に非発光性である、[1]から[8]のいずれかに記載の発光素子。
[10]
前記顔料化合物が250nm未満の平均粒径を有する粒子の形態である、[1]から[9]のいずれかに記載の発光素子。
[11]
前記顔料化合物が貴金属コロイド粒子、無機顔料、有機顔料、及びこれらの2種以上のあらゆる組み合わせからなる群から選ばれる、[1]から[10]のいずれかに記載の発光素子。
[12]
前記フィルター(103)が充填材粒子をさらに含む、[1]から[11]のいずれかに記載の発光素子。
[13]
前記フィルター(103)が前記発光材料(102)の上に配置されている、[1]から[12]のいずれかに記載の発光素子。
[14]
前記発光ダイオード(200;300)により放出される光を受け取るために配置された光学部材(204;304)を更に含み、前記フィルター(203;303)が前記光学部材の上に配置される、[1]から[12]のいずれかに記載の発光素子。
[15]
前記第一の色がUV又は青色である、[1]から[14]のいずれかに記載の発光素子。
[16]
前記発光材料が前記第一の色の光を吸収し、かつ緑色、黄褐色又は赤色の光を放出する、[1]から[15]のいずれかに記載の発光素子。
[17]
−第一の色の光を放出するための少なくとも一つの発光ダイオード(100)を用意すること、
−前記発光材料の上に重合性組成物を配置し、重合することにより、前記発光材料(102)の上に、フィルター(103)を配置すること、
を含む、発光素子の製造方法であって、前記発光ダイオード(100)の上に、発光材料(102)が前記発光ダイオードにより放出される光の少なくとも一部を受け取るために配置され、前記重合性組成物が液体媒体中の一般式R 1 -トリアルコキシシラン(式中、R 1 はアリール及びアルキルからなる群から選ばれる)を有する有機変性シラン及び顔料化合物を少なくとも含み、かつ前記顔料化合物が前記第一の色の光を吸収する、前記製造方法。
[18]
−第一の色の光を放出するための少なくとも一つの発光ダイオード(200;300)を用意すること、
−光学部材(204;304)を用意すること、
−前記光学部材の上に組成物を配置し、重合することにより、前記光学部材(204;304)の上に、フィルター(203;303)を配置すること、及び
−前記フィルターが前記発光ダイオード(200;300)により放出され、かつ前記発光材料(202;302)中を透過した光を受け取るように前記光学部材(204;304)を配置すること、
を含む、発光素子の製造方法であって、前記発光ダイオード(200;300)の上に、発光材料(202;302)が前記発光ダイオードにより放出される光の少なくとも一部を受け取るために配置され、前記組成物が液体媒体中の一般式R 1 -トリアルコキシシラン(式中、R 1 はアリール及びアルキルからなる群から選ばれる)を有する有機変性シラン及び顔料化合物を少なくとも含み、かつ前記顔料化合物が前記第一の色の光を吸収する、前記製造方法。
[19]
前記組成物がテトラアルコキシシランを更に含み、ここで、モル比R 1 -トリアルコキシシラン:テトラアルコキシシランが1:9から10:0までの範囲である、[17]又は[18]記載の方法。
[20]
前記R 1 トリアルコキシシランがメチル-、エチル-、プロピル-及びフェニル-トリメトキシシラン及び-トリエトキシシラン、並びにこれらの2種以上のあらゆる組み合わせからなる群から選ばれる、[17]から[19]のいずれかに記載の方法。
[21]
前記顔料化合物が本質的に非発光性である、[17]から[20]のいずれかに記載の方法。
[22]
前記顔料化合物が250nm未満の平均粒径を有する粒子の形態である、[17]から[21]のいずれかに記載の方法。
[23]
前記顔料化合物が貴金属コロイド粒子、無機顔料、有機顔料、及びこれらの2種以上のあらゆる組み合わせからなる群から選ばれる、[17]から[22]のいずれかに記載の方法。
[24]
前記フィルターが充填材粒子を更に含む、[17]から[23]のいずれかに記載の方法。
実験1:フィルター材料(フィルター層の例1)の調製
Disperbyk 190を分散剤として使用して、粒子サイズ40-70nmのZnFe2O4 10gを50:50の水:エタノール混合物に分散させることにより第一の顔料分散液を調製した。
Disperbyk 190を分散剤として使用して、粒子サイズ35-40nmのFe2O3 3gを50:50の水:エタノール混合物に分散させることにより第二の顔料分散液を調製した。
MTMS 40g、TEOS 0.6g、水32g、エタノール4g及び氷酢酸0.15gを混合することにより加水分解混合物を調製した。次いで加水分解されたMTMS溶液を室温で48時間放置した。
前記ZnFe2O4分散液10gをFe2O3分散液6g及びメトキシプロパノール4gとのMTMS/TEOS加水分解混合物10gと混合することにより被覆液を調製した。
この被覆液を被覆についての透過率測定に適したガラス支持体に付着し、次いで250℃で10分間硬化した。これを透過率測定のためのガラス支持体について行なった。
得られる光吸収被覆物は2.7μmまでの厚さを有していた。それは黄褐色に着色され、透明であり、散乱がなかった。CIE 1931におけるそのカラーポイントは52%の総合の透過率で(x=0.589、y=0.0405)であった。
Disperbyk 190を分散剤として使用して、Fe2O3(粒子サイズ35-40nm)3gを50:50の水:エタノール混合物に分散させることにより顔料分散液を調製した。
MTMS 40g、TEOS 0.6g、水32g、エタノール4g及び氷酢酸0.15gを混合することにより加水分解混合物を調製した。次いで加水分解されたMTMS溶液を室温で48時間貯蔵した。
Fe2O3分散液20g及びMTMS/TEOS加水分解混合物10gをジ-アセトン-アルコール(DAA)4gと混合することにより被覆液を調製した。
この被覆液を被覆のためのガラス支持体表面に付着し、次いで250℃で5分間硬化した。
それは黄褐色に着色され、透明であり、散乱がなかった。UV-可視スペクトロフォトメーターを使用して波長の関数のスペクトルの測定を行なった。そのカラーポイントをD65ランプに関してCIE 1931で計算し、カラー座標は(x=0.5504、y=0.4286)であった。
蛍光体の層厚さの信頼できる測定がLEDよりも薄いガラスプレート上の被覆物について容易に行なわれたので、図4に示される、特殊組立体を使用してカラーポイントの層厚さ依存性を測定した。
3μmの平均直径(D50)を有するYAG:Ce(QUMK58UF-D1、Phosphor Technology Ltd.)をHFTラッカー(Philips/Eques Coating Oss)中に分散させ、ガラス支持体に噴霧した。層厚さを基準金属プレート(これらをガラスプレートと同じ実験で被覆した)上でFischer ISOSCOPE(登録商標)で測定し、6〜45μmの間で変化した。
サブマウント(submount)上のLED(1W青色LED)をしっかりとフィットするアルミニウムミラーにより包囲した。
異なるガラス支持体(異なる厚さのYAG:Ceを有する)をLEDの上に一つずつ置き、一体化された球体中のLEDの発光を測定することにより光強さ及びカラーポイントに関する厚さ依存性を測定した。
この実験からのデータを図4a(CIE 1931-プロットで厚さの関数としてのカラーポイントを示す)、及び図4b(厚さの関数としての強さ(可視パワー)を示す)に示す。
図4aは(i)変化する厚さの蛍光体層を含むが、フィルターを含まないLED(“蛍光体”により示される)、及び(ii)(i)と同じLEDと蛍光体の組み合わせ(両方とも、蛍光体層に加えて実験2に記載されたフィルター層を含む)(“蛍光体+フィルター”により示される)に関するカラーポイントを示す。蛍光体層の厚さは矢印の方向に6μmから45μmまで増大する。
図4bは(i)蛍光体層を含み、フィルターを含まないLEDに関して測定された強さvs.蛍光体層厚さ(“蛍光体”により示される)、(ii)蛍光体層に加えて実験2に記載されたフィルター層を含むLEDに関して測定された強さvs.蛍光体層厚さ(“蛍光体+フィルター”により示される)、及び(iii)蛍光体層又はフィルター層を含まないLEDに関して測定された強さ(“LED”により示される)を示す。
ここでは、蛍光体を含むが、フィルターを含まない装置に関する強さがYAG:Ce-層の厚さとともに減少することが明らかに見られる。他方で、フィルター層を含む装置について、最大の強さが約30μmの蛍光体厚さで到達される。図4aの教示と一緒になって、たとえ、可視強さが依然としてYAG:Ce-厚さにより影響されるとしても、本発明のフィルター層が使用される場合には、カラーポイントが極めて影響されないことが明らかである。
また図4aから、高い色飽和が発光材料の薄い層でさえも可能であることが明らかである。
101、201、301−発光表面
102、202、302−発光材料
103、203、303−フィルター
204、304−光学部材
Claims (2)
- 第一の色の光を放出するための少なくとも一つの発光ダイオード(100;200;300)及び前記発光ダイオードにより放出される光の少なくとも一部を受け取るための前記少なくとも一つの発光ダイオードの上に配置された発光材料の層(102;202;302)を含む、発光素子であって、
前記発光素子が、前記発光ダイオード(101;201;301)により放出されかつ前記発光材料の層(102;202;302)中を透過した光を受け取り、かつ前記第一の色の光を吸収するために配置されたフィルター(103;203;303)を更に含み、かつ
前記フィルター(103;203;303)がケイ素原子及び酸素原子のマトリックス中に分布された顔料化合物を含み、ここで、前記マトリックスは一般式Si-R 1 x -O 2-x/2 (式中、xは0.1〜0.95である)で表され、前記マトリックスがR1-トリアルコキシシラン(式中、R1はアルキル及びアリールからなる群から選ばれる)を含む組成物を重合することから得られるものであって、前記組成物が更にテトラアルコキシシランを含むことを特徴とする発光素子。 - −第一の色の光を放出するための少なくとも一つの発光ダイオード(100)を用意すること、ここで、前記発光ダイオード(100)の上に、発光材料の層(102)が前記発光ダイオードにより放出される光の少なくとも一部を受け取るために配置され、
−前記発光材料の上に重合性組成物を配置し、重合することにより、前記発光材料の層(102)の上に、フィルター(103)を配置すること、
を含む、発光素子の製造方法であって、前記重合性組成物が液体媒体中の一般式R1-トリアルコキシシラン(式中、R1はアリール及びアルキルからなる群から選ばれる)を有する有機変性シラン及び顔料化合物を少なくとも含み、前記組成物がテトラアルコキシシランを更に含み、ここで、モル比R1-トリアルコキシシラン:テトラアルコキシシランが1:9から95:5までの範囲であり、前記組成物を重合して得られるマトリックスが一般式Si-R 1 x -O 2-x/2 (式中、xは0.1〜0.95である)で表され、かつ前記顔料化合物が前記第一の色の光を吸収する、前記製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP06113391.4 | 2006-05-02 | ||
EP06113391 | 2006-05-02 | ||
PCT/IB2007/051553 WO2007125493A2 (en) | 2006-05-02 | 2007-04-26 | Color-stable phosphor converted led |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009535834A JP2009535834A (ja) | 2009-10-01 |
JP2009535834A5 JP2009535834A5 (ja) | 2010-06-17 |
JP5376324B2 true JP5376324B2 (ja) | 2013-12-25 |
Family
ID=38578559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009508584A Active JP5376324B2 (ja) | 2006-05-02 | 2007-04-26 | 色安定蛍光体変換led |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8138671B2 (ja) |
EP (1) | EP2016630B1 (ja) |
JP (1) | JP5376324B2 (ja) |
KR (1) | KR101303377B1 (ja) |
CN (1) | CN101438425B (ja) |
TW (1) | TWI417487B (ja) |
WO (1) | WO2007125493A2 (ja) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007060198A1 (de) | 2007-12-14 | 2009-06-18 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Konversions-LED |
DE102008015941A1 (de) | 2007-12-21 | 2009-06-25 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Beleuchtungseinrichtung |
JP5665160B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2015-02-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 発光装置および照明器具 |
US9711688B2 (en) | 2008-12-02 | 2017-07-18 | Koninklijke Philips N.V. | Controlling LED emission pattern using optically active materials |
DE102009010952A1 (de) | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Schott Ag | Beschichtung für den Anzeigebereich von Glas- oder Glaskeramik-Scheiben, Verfahren zur Herstellung einer solchen Beschichtung und deren Verwendung |
KR101064005B1 (ko) * | 2009-03-02 | 2011-09-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 장치 및 그 제조방법 |
DE102010025608A1 (de) * | 2010-06-30 | 2012-01-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauteil |
US10955109B1 (en) * | 2010-07-07 | 2021-03-23 | Courtney Joseph Monzyk | Portable lighting device |
DE102010034913B4 (de) * | 2010-08-20 | 2023-03-30 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Strahlung emittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung des Strahlung emittierenden Bauelements |
KR20120054484A (ko) * | 2010-11-19 | 2012-05-30 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 패키지 및 이의 제조방법 |
TW201242099A (en) * | 2011-04-14 | 2012-10-16 | Lextar Electronics Corp | Light-tuning method |
DE102011050872A1 (de) | 2011-06-06 | 2012-12-06 | Inomat Gmbh | Semitransparentes Beschichtungsmaterial |
CN103764788B (zh) * | 2011-08-04 | 2016-04-20 | 皇家飞利浦有限公司 | 光转换器和包括这样的光转换器的照明单元 |
DE102012211217A1 (de) * | 2012-06-28 | 2014-01-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronische bauelementevorrichtung und verfahren zum herstellen einer optoelektronischen bauelementevorrichtung |
US10299441B2 (en) * | 2013-01-11 | 2019-05-28 | Signify Holding B.V. | Horticulture lighting device and a method to stimulate plant growth and bio-rhythm of a plant |
CN103227271A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-31 | 山东浪潮华光照明有限公司 | 一种减少蓝光成分的led封装方法 |
CN104282825A (zh) * | 2013-07-03 | 2015-01-14 | 光宝电子(广州)有限公司 | 照明装置 |
JP2015088483A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-05-07 | 信越化学工業株式会社 | 赤色ランプ及び車両用灯火装置 |
DE102014206995A1 (de) * | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Halbleiterelement, optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterelementen |
JP6991066B2 (ja) * | 2015-03-24 | 2022-02-03 | ルミレッズ ホールディング ベーフェー | Ledパッケージ、照明装置、及びそれらの使用 |
KR102318382B1 (ko) * | 2015-04-06 | 2021-10-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
KR102415331B1 (ko) | 2015-08-26 | 2022-06-30 | 삼성전자주식회사 | 발광 소자 패키지, 및 이를 포함하는 장치 |
DE102017104128A1 (de) | 2017-02-28 | 2018-08-30 | Osram Gmbh | Konversionselement, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements |
CN107170875A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-09-15 | 漳州立达信光电子科技有限公司 | 一种减少蓝光危害的发光装置及发光方法 |
EP3457444A1 (en) * | 2017-09-19 | 2019-03-20 | ams AG | Phosphor-converted light-emitting device |
US10771155B2 (en) | 2017-09-28 | 2020-09-08 | Soraa Laser Diode, Inc. | Intelligent visible light with a gallium and nitrogen containing laser source |
CN111370563A (zh) * | 2018-12-25 | 2020-07-03 | 弗洛里光电材料(苏州)有限公司 | 复合荧光胶膜及其应用 |
US11757250B2 (en) | 2019-12-23 | 2023-09-12 | Kyocera Sld Laser, Inc. | Specialized mobile light device configured with a gallium and nitrogen containing laser source |
Family Cites Families (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3197432A (en) * | 1962-07-02 | 1965-07-27 | Gen Electric | Transparent resinous organopolysiloxanes |
JPH05331378A (ja) * | 1992-06-03 | 1993-12-14 | Nippon Kayaku Co Ltd | カラーフィルター用顔料組成物及びカラーフィルター |
US5376172A (en) * | 1992-12-23 | 1994-12-27 | Xerox Corporation | Metal oxide processes and toners thereof |
WO1995016731A1 (en) * | 1993-12-13 | 1995-06-22 | Ppg Industries, Inc. | Coating composition and articles having a cured coating |
JP3183109B2 (ja) * | 1995-07-03 | 2001-07-03 | 信越化学工業株式会社 | オルガノポリシロキサン組成物、表面処理剤及びシリコーンゴム部品 |
KR100643442B1 (ko) | 1996-06-26 | 2006-11-10 | 오스람 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁 | 발광 변환 소자를 포함하는 발광 반도체 소자 |
JPH11145519A (ja) * | 1997-09-02 | 1999-05-28 | Toshiba Corp | 半導体発光素子、半導体発光装置および画像表示装置 |
US6335548B1 (en) | 1999-03-15 | 2002-01-01 | Gentex Corporation | Semiconductor radiation emitter package |
WO2000034396A1 (fr) * | 1998-12-09 | 2000-06-15 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | Materiau de revetement dur et film obtenu au moyen de celui-ci |
DE69921691T2 (de) * | 1998-12-29 | 2005-10-27 | PPG Industries Ohio, Inc., Cleveland | Zusammensetzung für abriebfeste beschichtung und damit beschichtete gegenstände |
JP2000219845A (ja) * | 1999-02-01 | 2000-08-08 | Teijin Chem Ltd | 表面を保護された透明プラスチック成形体 |
DE60039590D1 (de) * | 1999-02-01 | 2008-09-04 | Teijin Chemicals Ltd | Transparentes kunststofflaminat mit geschützter oberfläche |
JP2000315062A (ja) * | 1999-05-06 | 2000-11-14 | Hitachi Ltd | 平面表示装置 |
JP3503131B2 (ja) | 1999-06-03 | 2004-03-02 | サンケン電気株式会社 | 半導体発光装置 |
US6455158B1 (en) * | 2000-06-16 | 2002-09-24 | Crompton Corporation | Treatment of minerals with alkylsilanes and alkylsilane copolymers |
JP2002076434A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光装置 |
US6417019B1 (en) * | 2001-04-04 | 2002-07-09 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Phosphor converted light emitting diode |
US6686676B2 (en) * | 2001-04-30 | 2004-02-03 | General Electric Company | UV reflectors and UV-based light sources having reduced UV radiation leakage incorporating the same |
US6642652B2 (en) | 2001-06-11 | 2003-11-04 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Phosphor-converted light emitting device |
WO2003034508A1 (en) | 2001-10-12 | 2003-04-24 | Nichia Corporation | Light emitting device and method for manufacture thereof |
DE10213294B4 (de) * | 2002-03-25 | 2015-05-13 | Osram Gmbh | Verwendung eines UV-beständigen Polymers in der Optoelektronik sowie im Außenanwendungsbereich, UV-beständiges Polymer sowie optisches Bauelement |
US6744077B2 (en) * | 2002-09-27 | 2004-06-01 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Selective filtering of wavelength-converted semiconductor light emitting devices |
US7042020B2 (en) | 2003-02-14 | 2006-05-09 | Cree, Inc. | Light emitting device incorporating a luminescent material |
DE10316769A1 (de) * | 2003-04-10 | 2004-10-28 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Leuchtstoffbassierte LED und zugehöriger Leuchtstoff |
JP2005036150A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 有機顔料の製造方法 |
US7393469B2 (en) * | 2003-07-31 | 2008-07-01 | Ramazan Benrashid | High performance sol-gel spin-on glass materials |
EP1675437A4 (en) * | 2003-10-01 | 2008-08-06 | Idemitsu Kosan Co | COLOR CONVERSION LAYER AND LIGHT EMITTING DEVICE |
JP2006077234A (ja) * | 2004-08-10 | 2006-03-23 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Led素子封止用樹脂組成物および該組成物を硬化してなる硬化物 |
JP2007243076A (ja) * | 2006-03-11 | 2007-09-20 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置及び発光装置の製造方法 |
-
2007
- 2007-04-26 WO PCT/IB2007/051553 patent/WO2007125493A2/en active Application Filing
- 2007-04-26 JP JP2009508584A patent/JP5376324B2/ja active Active
- 2007-04-26 CN CN2007800158441A patent/CN101438425B/zh active Active
- 2007-04-26 KR KR1020087029402A patent/KR101303377B1/ko active IP Right Grant
- 2007-04-26 EP EP07735671.5A patent/EP2016630B1/en active Active
- 2007-04-26 US US12/298,966 patent/US8138671B2/en active Active
- 2007-04-27 TW TW096115118A patent/TWI417487B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8138671B2 (en) | 2012-03-20 |
KR20090013217A (ko) | 2009-02-04 |
EP2016630A2 (en) | 2009-01-21 |
TW200809140A (en) | 2008-02-16 |
TWI417487B (zh) | 2013-12-01 |
WO2007125493A2 (en) | 2007-11-08 |
EP2016630B1 (en) | 2016-10-12 |
US20090128028A1 (en) | 2009-05-21 |
JP2009535834A (ja) | 2009-10-01 |
WO2007125493A3 (en) | 2008-01-10 |
KR101303377B1 (ko) | 2013-09-03 |
CN101438425A (zh) | 2009-05-20 |
CN101438425B (zh) | 2011-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5376324B2 (ja) | 色安定蛍光体変換led | |
US11084928B2 (en) | Transparent siloxane encapsulant and adhesive | |
JP5971393B2 (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
JP6314472B2 (ja) | プロジェクター用蛍光ホイール、その製造方法及びプロジェクター用発光デバイス | |
TWI422666B (zh) | 半導體發光裝置用構件及其製造方法,暨使用其之半導體發光裝置 | |
US8710741B2 (en) | Illuminating device | |
JP5332921B2 (ja) | 半導体発光装置、照明装置、及び画像表示装置 | |
JP4895574B2 (ja) | 波長変換部材及び発光装置 | |
JP2018178116A (ja) | 複合材料を使った発光装置、複合材料の製造方法、および光学フィルム | |
JP4793029B2 (ja) | 照明装置 | |
TW200307025A (en) | Wavelength-converting reaction-resin , its production method, light-radiating optical component and light-radiating semiconductor-body | |
KR102388629B1 (ko) | 실록산 입자 물질을 갖는 led 램프 | |
US11430922B2 (en) | Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component | |
US20090206301A1 (en) | Inorganic phosphor bodies for light emitting diodes | |
JP4923771B2 (ja) | 表示装置 | |
TWI784922B (zh) | Led燈、led燈之製造方法以及led裝置之密封方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100423 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100423 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120216 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120420 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120514 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120809 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121022 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130403 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20130408 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130624 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130724 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130819 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20130912 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130912 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5376324 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |