説明

発光ダイオードおよび波長変換材料

【課題】波長変換活性剤と散乱体とを含む波長変換材料を提供する。
【解決手段】波長変換活性剤310は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。散乱体320は波長変換活性剤上に配置される。散乱体は、第1の光とその表面に照射された第2の光を散乱させるのに適している。波長変換活性剤上に散乱体を配置した結果、互いに隣接する2つの波長変換活性剤間のギャップが増大するので、波長変換活性剤が波長λの光によって照射されている間波長λの光を放射するために、波長変換活性剤が十分に励起されることができる。従って、この波長変換材料300を備えた発光ダイオードの輝度は向上する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、発光ダイオードおよびその波長変換材料に関する。より詳細には、本発明は、高輝度な発光ダイオードおよびその波長変換材料に関する。
【背景技術】
【0002】
図1は、従来の発光ダイオード(LED)の概略図である。図1を参照すると、このLED100は、キャリアー110と、青色LEDチップ120と、黄色蛍光体カプセル体130とを含む。青色LEDチップ120はキャリアー110上に配置され、ボンディングワイヤー140を介してキャリアー110と電気的に接続されており、青色LEDチップ120は青色光を出すのに適している。
【0003】
黄色蛍光体カプセル体130は、青色LEDチップ120の上に直接被せられており、青色光の照明範囲内に位置している。黄色蛍光体カプセル体130は、透明材料132と黄色蛍光体134とを含み、黄色蛍光体134が透明材料132の中に均一に混合されており、青色LEDチップ120が放射した青色光によって励起され、黄色光を放射するのに適している。LED100は、その中の青色光と黄色光とが適切に混合されて、白色光源として使用することができる。
【0004】
図2は、図1の領域Aの拡大概略図である。図2を参照すると、黄色蛍光体134は透明材料132と均一に混合されるが、実際には、黄色蛍光体134a〜134cに示すように、黄色蛍光体134の凝集現象(aggregation phenomenon)がしばしば生じている。このように、黄色蛍光体の一部(例えば134a)が他の黄色蛍光体(例えば134bや134c)によって遮へいされやすく、青色光によって照射されなくなってしまう。従って、凝集現象は、結果として黄色蛍光体の波長変換効率の悪化を招く。
【0005】
さらに、従来の技術では、LED100の中で青色光と黄色光とを均一に混合するために、光不感性および好ましい反射率を備えた散乱体(scatter、散乱剤)や気泡が黄色蛍光体カプセル体130の中にドープされ、黄色蛍光体134と均一に混合されていた。しかしながら、この処理は光量の一部を消費し、LED100の輝度を減少させていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って、本発明の目的は、高い波長変換効率を備えた波長変換材料を提供することにある。
【0007】
本発明の他の目的は、高い輝度を備えたLEDを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明によって提供される波長変換材料は、波長変換活性剤と散乱体とを備える。前記波長変換活性剤は、波長λの光によって励起され波長λの光を放射するのに適している。前記散乱体は、前記波長変換活性剤上に配置される。前記散乱体は、その表面に照射された光を散乱させるのに適している。
【0009】
本発明の実施形態で述べられる波長変換材料によれば、前記波長変換活性剤の材料は、蛍光体(fluorescent material)、リン系材料(phosphorous material)、色素(dyes)、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。前記波長変換活性剤の組成は、例えば、
(A)2x(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数で、tは成分Cの原子価数で、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)によって表される。
【0010】
本発明の実施形態で述べられる波長変換材料によれば、前記散乱体の材料は、例えば、Al,ZnO,SiO,TiO、あるいは、
(A)2x’(B)2y’(C)2z’(D)3x’+s’y’+t’z’:(E)(ただし、0≦x’≦15、0≦y’≦9、0≦z’≦4で、s’は成分Bの原子価数、t’は成分Cの原子価数、AはY,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、BはMg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、CはMo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)の組成をもった物質の中から選択される。
【0011】
本発明の実施形態で述べられる波長変換材料によれば、前記散乱体は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。
【0012】
本発明の実施形態で述べられる波長変換材料によれば、前記散乱体は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。
【0013】
本発明の実施形態で述べられる波長変換材料によれば、この波長変換材料はさらに、前記波長変換活性剤と前記散乱体との間に位置する結合化合物を含む。さらに、前記結合化合物は波長λの光によって励起され、波長λの光を放射するのに適している。前記結合化合物の材料は、M2sTisu+2t,M2xAl2yxz+3y(ただし、MはAl,Y,Ce,Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Ni,Li,Na、K,およびAgから選択される。)のいずれかである。
【0014】
本発明の実施形態で述べられる波長変換材料によれば、前記波長変換活性剤は、コアと、第1透明被膜とを含む。前記コアは、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。前記コアは、前記第1透明被膜によって被覆される。前記コアの材料は、蛍光体やリン系材料、色素、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。前記コアの組成は、例えば、(A)2x(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数、tは成分Cの原子価数、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される)によって表される。
【0015】
本発明の実施形態で述べられる波長変換材料によれば、この波長変換材料はさらに、前記波長変換活性剤および前記散乱体を被覆する第2透明被膜を含み、前記第2透明被膜の材料は、例えばSiOである。
【0016】
本発明の実施形態で述べられる波長変換材料によれば、この波長変換材料はさらに透明材料を含み、前記波長変換活性剤および前記散乱体は、前記透明材料の中に分散される。
【0017】
本発明によって提供されるLEDは、キャリアーと、LEDチップと、波長変換材料とを備える。LEDチップは、前記キャリアー上に配置され前記キャリアーと電気的に接続され、LEDチップは波長λの光を放射するのに適している。前記波長変換材料はLEDチップの周囲に配置され、波長変換活性剤と散乱体とを備える。前記波長変換活性剤は、波長λの光によって励起され波長λの光を放射するのに適している。前記散乱体は、前記波長変換活性剤上に配置され、その表面に照射された光を散乱させるのに適している。
【0018】
本発明の実施形態で述べられるLEDによれば、前記波長変換活性剤の材料は、蛍光体、リン系材料、色素、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。前記波長変換活性剤の組成は、例えば、(A)2x(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数で、tは成分Cの原子価数で、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)によって表される。
【0019】
本発明の実施形態で述べられるLEDによれば、前記散乱体の材料は、例えば、Al,ZnO,SiO,TiO、あるいは、
(A)2x’(B)2y’(C)2z’(D)3x’+s’y’+t’z’:(E)(ただし、0≦x’≦15、0≦y’≦9、0≦z’≦4で、s’は成分Bの原子価数、t’は成分Cの原子価数、AはY,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、BはMg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、CはMo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)の組成をもった物質の中から選択される。
【0020】
本発明の実施形態で述べられるLEDによれば、前記散乱体は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。
【0021】
本発明の実施形態で述べられるLEDによれば、前記散乱体は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。
【0022】
本発明の実施形態で述べられるLEDによれば、このLEDはさらに、結合化合物を備え、前記結合化合物は前記波長変換活性剤と前記散乱体との間に配置される。前記結合化合物は波長λの光によって励起され、波長λの光を放射するのに適している。前記結合化合物の材料は、M2sTisu+2t,M2xAl2yxz+3y(ただし、MはAl,Y,Ce,Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Ni,Li,Na、K,およびAgから選択される)のいずれかである。
【0023】
本発明の実施形態で述べられるLEDによれば、前記波長変換活性剤は、コアと、第1透明被膜とを含む。前記コアは、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。前記コアは、前記第1透明被膜によって被膜されており、前記第1透明被膜の材料は、例えば、SiOである。前記コアの材料は、蛍光体やリン系材料、色素、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。前記コアの組成は、例えば、(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数、tは成分Cの原子価数、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される)によって表される。
【0024】
さらに、前記透明材料の光屈折率は、光が前記第1透明被膜から前記透明材料の中に照射されたときに、前記第1透明被膜と前記透明材料との接合点における全反射やフレネルロスを避けるために、前記第1透明被膜の光屈折率に近似している。
【0025】
本発明の実施形態で述べられるLEDによれば、前記波長変換材料は、さらに第2透明被膜を含み、第2透明被膜は波長変換活性剤および前記散乱体を被覆し、第2透明被膜は、例えば、SiO2である。
【0026】
本発明の実施形態で述べられるLEDによれば、前記波長変換材料はさらに透明材料を含み、前記波長変換活性剤および前記散乱体は、前記透明材料の中に分散される。
【0027】
波長変換活性剤上の散乱体が、互いに隣接する2つの波長変換活性剤間のギャップを増大させるので、波長変換材料が波長λの光によって照射されている時、波長λの光が波長変換活性剤間のギャップを通って波長変換活性剤を励起させる。従って、それらの波長変換活性剤が十分に励起され、波長λの光を放射する。このようにして、この波長変換材料を備えた発光ダイオードの輝度を向上させることができる。
【0028】
以下、本発明の上述の事柄および他の目的、特徴、利点をより理解するために、添付の図面を用いて本発明の好ましい実施形態について述べる。
【0029】
なお、添付の図面は、本発明をより理解するために添付されたもので、本発明に組み込まれて本明細書の一部を構成する。図面は明細書と共に本発明の実施形態を説明しており、本発明の原理を説明する働きをする。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
図3は、本発明の実施形態に係る波長変換材料の概略図である。図3を参照すると、この波長変換材料300は、主に波長変換活性剤310と、散乱体(scatter、散乱材)320とを含んでいる。波長変換活性剤310は、波長λの光によって励起されて波長λ(ただし、λ≠λ)の光を放射するのに適している。波長変換材料310の材料は、例えば、蛍光体やリン系材料(phosphorous material)、色素(dyes)、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。特に、波長変換活性剤310の組成は、例えば、
(A)2x(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)
(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数、tは成分Cの原子価数、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)によって表される。
【0031】
散乱体320の材料は、例えば、Al,ZnO,SiO,TiO,および特定波長の光を反射することのできる任意の材料から選択される。散乱体320は物理的あるいは化学的に波長変換活性剤310と結合し、波長変換活性剤310上に配置されている。ここで、散乱体320は、特定の波長帯の光を反射する機能のみを備えることもできるが、特定の波長帯の光を反射すると共に同時に別の特定の波長帯の別の光によって励起される機能を備えることもできる。そのような2つの機能を備えた散乱体320の材料は、例えば、Al,ZnO,SiO,TiO,あるいは
(A)2x’(B)2y’(C)2z’(D)3x’+s’y’+t’z’:(E)
(ただし、0≦x’≦15、0≦y’≦9、0≦z’≦4で、s’は成分Bの原子価数、t’は成分Cの原子価数、AはY,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、BはMg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、CはMo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)の組成をもった物質の中から選択される。ここで、x’とx、y’とy、z’とz、s’とs、t’とt、のうちの少なくとも一組の数値は異なっていることに注意する。つまり、2つの機能を備えた散乱体320の構成要素は、波長変換活性剤310の構成要素と同様とすることができるが、それらの組成の比は異なっている。
【0032】
さらにまた、散乱体320は波長λの光によって励起されて波長λの光を放射し、波長λの光を反射する。また、他の実施形態においては、散乱体320は波長λの光によって励起されて波長λの光を放射し、波長λの光を反射する。明らかに、本発明の他の実施形態においては、散乱体320の一部は波長λの光によって励起されて波長λの光を放射し、波長λの光を反射するのに適しており、散乱体320の他の部分は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射し、波長λの光を反射するのに適している。
【0033】
散乱体320が波長変換活性剤310と化学的に結合している場合、結合化合物330が散乱体320と波長変換活性剤310との間に位置している。結合化合物330の材料は、例えば、M2sTisu+2t,M2xAl2yxz+3y(ただし、MはAl,Y,Ce,Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Ni,Li,Na、K,およびAgの中から選択される。)、あるいは散乱体320と波長変換活性剤310が結合したときに生じるあらゆる化合物である。散乱体320はその表面に照射された光を散乱させるのに適している。
【0034】
ここで、発生する結合化合物330の量は結合反応の条件に依存するので、図3に示すように波長変換活性剤310の表面の一部を露出させることもあれば、図4に示すように、結合化合物330が波長変換活性剤を完全に被覆することもありうる。なお、図4は本発明の実施形態に係る波長変換材料の概略図である。また、本実施形態では、結合化合物330は、特定の波長帯の光によって励起されるのに適している。例えば、結合化合物330は波長λの光によって励起され、波長λの光を放射することができる。
【0035】
また、粒子の形状に加えて、波長変換材料300は、製造工程の間、ゲルの形状を取ることもできる。図5を参照すると、図5は本発明の実施形態に係るゲル状の波長変換材料の概略図である。波長変換材料300’と波長変換材料300との違いは、主に、波長変換材料300’はさらに波長変換活性剤310と散乱体320とが分散された透明材料340を含んでいる、という点にある。
【0036】
なおさらに、波長変換活性剤は、蛍光体やリン系材料、色素、およびそれらのいずれかの組み合わせに加えて、コアと第1透明被膜を含むことができる。以下に、関係する説明を詳細に述べる。
【0037】
図6は、本発明の別の実施形態にかかる波長変換材料の概略図である。図6を参照すると、この波長変換材料301は、主に波長変換活性剤310と散乱体320とを含む。この波長変換材料301と図3の波長変換材料300との差異は、この波長変換活性剤が主にコア312と第1透明被膜314とを含んでいる点にある。コア312は、波長λの光によって励起されて波長λ(ただし、λ≠λ)の光を放射するのに適している。
【0038】
コア312の材料は、例えば、蛍光体やリン系材料、色素、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。特に、波長変換活性剤310の組成は、例えば、
(A)2x(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数、tは成分Cの原子価数、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)によって表される。第1透明被膜314はコア312上に被覆されており、第1透明被膜314は、例えばSiOや他の透明材料である。散乱体320は物理的あるいは化学的に第1透明被膜314と結合している。
【0039】
明らかに、本実施形態の波長変換材料301は、図5に示したような透明材料340をさらに含むことができ、その結果波長変換材料301は、製造工程の間ゲル状となるが、ここでは再度の説明は省略する。
【0040】
また、本発明の他の実施形態においては、波長変換材料は、第1透明被膜に加えて、第2透明被膜を含むことができる。図7を参照すると、図7は本発明の実施形態に係る波長変換材料の概略図である。この波長変換材料302と図6の波長変換材料301との差異は、主に波長変換材料302がさらに第2透明被膜350を含んでいる点にあり、第2透明被膜350は波長変換活性剤310および散乱体320上に被覆されている。第2透明被膜350は、例えばSiOや他の透明材料である。
【0041】
もちろん、本実施形態の波長変換材料302も、さらに図5に示したような透明材料を含むことができ、その結果、波長変換材料302は製造工程の間ゲル状となるが、ここでは再度の説明は省略する。
【0042】
上記の説明を踏まえて、本発明によれば、上記波長変換材料(例えば、波長変換材料300,301,302)は、LEDや、電界放出素子(FED)、その他の発光装置のような様々な発光装置に適用することができる。以下、一例としてLEDを取り上げ、詳細に説明する。
【0043】
図8は、本発明の実施形態に係るLEDの概略図である。図8を参照すると、このLED500は、主にキャリアー(carrier、支持体)510と、LEDチップ520と、波長変換材料300’とを備え、LEDチップ520は、例えば青色LEDチップや、紫外線LEDチップ、青緑色LEDチップ、あるいは他の励起光源として機能するのに適したLEDチップである。LEDチップ520は、キャリアー510上に配置され、ボンディングワイヤー530を介してキャリアー510と電気的に接続されている。LEDチップ520は、波長λの光を放射するのに適している。ここで、本実施形態は、本発明のキャリアーの形状やLEDチップとキャリアーとの接続方法を限定するものではない点に注意すべきである。本発明の他の実施形態においては、リードフレームのような他の形状のキャリアーを採用することができ、またキャリアーとLEDチップとを他の電気接続方法によって接続することもできる。
【0044】
波長変換材料300’はLEDチップ520の周囲に配置される。さらに、本発明のLED500は、キャリアー510に配置された成形材料540を備え、キャリアー510と成形材料540との間にLEDチップ520と波長変換材料300’とが密閉される。
【0045】
LEDチップ520が波長λの光を放射したとき、波長λの光の一部は、直接波長変換活性剤310へ照射される。波長λの光の残りの部分は、散乱体320へ照射され、散乱体320によって散乱された後に、波長変換活性剤310へ照射される。そして、波長変換活性剤310は波長λの光によって励起され、波長λの光を放射する。そのようにして、二つの波長の光が混合されることを経て、LEDチップ520は特定の色の光を放射することができる。例えば、λが青色光の波長帯でλが黄色光の波長帯の時、LEDチップ520は白色光を放射することができる。
【0046】
なお、波長変換材料300’を備えたLED500を例に挙げたが、本発明の他の実施形態においては、ゲル状の波長変換材料301や、あるいは波長変換材料302を備えたLEDもまた使用することができる。ここで、本発明において、LEDが製造工程中にゲル状である波長変換材料301を採用した場合、透明材料の光屈折率を第1透明被膜314の光屈折率に近づくように調節することができ、その結果、光が第1透明被膜314から透明材料340の中に照射されたときに、第1透明被膜314と透明材料340との接合点における全反射やフレネルロスを避けることができる点に注目すべきである。
【0047】
上記の説明を鑑みると、本発明によって提供されるLEDと波長変換材料は少なくとも以下の利点を有している。
【0048】
1.散乱体がその表面に照射された光を散乱させることができるので、LEDによって放射された波長λの光と、励起された波長変換活性剤によって放射された波長λの光とが、均一に混合されることができる。
【0049】
2.波長変換活性剤上の散乱体が二つの隣接する波長変換活性剤間のギャップを増大させることができるので、波長変換活性剤が十分に励起されることができる。図5を例に挙げると、散乱体320が波長変換活性剤310間のギャップを増大させることができるので、波長変換活性剤310の凝集現象が起こっても、隣接する波長変換活性剤310間に適切なギャップを保つことができる。従って、波長λの光がそのようなギャップを通って波長変換活性剤を励起することができる。つまり、従来技術と比較して、本発明によって提供される波長変換活性剤は、十分に励起されることができて、波長λの光を放射する。
【0050】
3.LEDがこの波長変換材料を備えているとき、波長変換活性剤がより一層十分に励起されることができるので、本発明によって提供されるLEDの輝度はより高くなる。
【0051】
この技術分野における通常の知識を持った人にとって、本発明の範疇および精神から離れることなしに、本発明の構造に様々な変形や修整を施すことができるということは明らかである。その点を鑑みて、もし本発明の修整や変形が添付の請求の範囲やそれに同等なものの範疇にある場合は、本発明はその修整や変形も含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】従来のLEDの概略図である。
【図2】図1の領域Aの拡大概略図である。
【図3】本発明の実施形態に係る波長変換材料の概略図である。
【図4】本発明の実施形態に係る波長変換材料の概略図である。
【図5】本発明の実施形態に係る物質の形状をした波長変換材料の概略図である。
【図6】本発明の実施形態に係る波長変換材料の概略図である。
【図7】本発明の実施形態に係る波長変換材料の概略図である。
【図8】本発明の実施形態に係る発光ダイオードの概略図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
波長λの光によって励起され波長λの光を放射するのに適した波長変換活性剤と、
前記波長変換活性剤上に配置され、その表面に照射された光を散乱させるのに適した散乱体とを備えたことを特徴とする波長変換材料。
【請求項2】
請求項1に記載の波長変換材料であって、
前記波長変換活性剤の材料は、蛍光体、リン系材料、色素、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。
【請求項3】
請求項2に記載の波長変換材料であって、
前記波長変換活性剤の組成は、
(A)2x(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数で、tは成分Cの原子価数で、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)によって表される。
【請求項4】
請求項1に記載の波長変換材料であって、
前記散乱体の材料は、Al,ZnO,SiO,TiO、あるいは、
(A)2x’(B)2y’(C)2z’(D)3x’+s’y’+t’z’:(E)(ただし、0≦x’≦15、0≦y’≦9、0≦z’≦4で、s’は成分Bの原子価数、t’は成分Cの原子価数、AはY,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、BはMg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、CはMo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)の組成をもった物質の中から選択される。
【請求項5】
請求項1に記載の波長変換材料であって、
前記散乱体は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。
【請求項6】
請求項1に記載の波長変換材料であって、
前記散乱体は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。
【請求項7】
請求項1に記載の波長変換材料であって、
さらに、前記波長変換活性剤と前記散乱体との間に位置する結合化合物を含む。
【請求項8】
請求項7に記載の波長変換材料であって、
前記結合化合物の材料は、M2sTisu+2t,M2xAl2yxz+3y(ただし、MはAl,Y,Ce,Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Ni,Li,Na、K,およびAgから選択される)、あるいは前記散乱体と前記波長変換活性剤とが結合したときに生じるあらゆる化合物のいずれかである。
【請求項9】
請求項7に記載の波長変換材料であって、
前記結合化合物は波長λの光によって励起され、波長λの光を放射するのに適している。
【請求項10】
請求項1に記載の波長変換材料であって、
前記波長変換活性剤は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適したコアと、前記コアを被覆する第1透明被膜とを含む。
【請求項11】
請求項10に記載の波長変換材料であって、
前記コアの材料は、蛍光体やリン系材料、色素、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。
【請求項12】
請求項10に記載の波長変換材料であって、
前記コアの組成は、(A)2x(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数、tは成分Cの原子価数、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される)によって表される。
【請求項13】
請求項10に記載の波長変換材料であって、
前記第1透明被膜は、SiOである。
【請求項14】
請求項1に記載の波長変換材料であって、
さらに、前記波長変換活性剤および前記散乱体を被覆する第2透明被膜を含む。
【請求項15】
請求項14に記載の波長変換材料であって、
前記第2透明被膜は、SiOである。
【請求項16】
請求項1に記載の波長変換材料であって、
さらに透明材料を含み、前記波長変換活性剤および前記散乱体は、前記透明材料の中に分散される。
【請求項17】
キャリアーと、
前記キャリアー上に配置され前記キャリアーと電気的に接続され、波長λの光を放射するのに適したLEDチップと、
前記LEDチップの周囲に配置された波長変換材料とを備え、
前記波長変換材料は、
波長λの光によって励起され波長λの光を放射するのに適した波長変換活性剤と、
前記波長変換活性剤上に配置され、その表面に照射された光を散乱させるのに適した散乱体とを備えたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項18】
請求項17に記載の発光ダイオードであって、
前記波長変換活性剤の材料は、蛍光体、リン系材料、色素、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。
【請求項19】
請求項18に記載の発光ダイオードであって、
前記波長変換活性剤の組成は、
(A)2x(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数で、tは成分Cの原子価数で、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)によって表される。
【請求項20】
請求項17に記載の発光ダイオードであって、
前記散乱体の材料は、Al,ZnO,SiO,TiO、あるいは、
(A)2x’(B)2y’(C)2z’(D)3x’+s’y’+t’z’:(E)(ただし、0≦x’≦15、0≦y’≦9、0≦z’≦4で、s’は成分Bの原子価数、t’は成分Cの原子価数、AはY,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、BはMg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、CはMo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される。)の組成をもった物質の中から選択される。
【請求項21】
請求項17に記載の発光ダイオードであって、
前記散乱体は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。
【請求項22】
請求項17に記載の発光ダイオードであって、
前記散乱体は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適している。
【請求項23】
請求項17に記載の発光ダイオードであって、
さらに、前記波長変換活性剤と前記散乱体との間に位置する結合化合物を含む。
【請求項24】
請求項23に記載の発光ダイオードであって、
前記結合化合物は波長λの光によって励起され、波長λの光を放射するのに適している。
【請求項25】
請求項23に記載の発光ダイオードであって、
前記結合化合物の材料は、M2sTisu+2t,M2xAl2yxz+3y(ただし、MはAl,Y,Ce,Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Ni,Li,Na、K,およびAgから選択される)、あるいは前記散乱体と前記波長変換活性剤とが結合したときに生じるあらゆる化合物のいずれかである。
【請求項26】
請求項17に記載の発光ダイオードであって、
前記波長変換活性剤は、波長λの光によって励起されて波長λの光を放射するのに適したコアと、前記コアを被覆する第1透明被膜とを含む。
【請求項27】
請求項26に記載の発光ダイオードであって、
前記コアの材料は、蛍光体やリン系材料、色素、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選ばれる。
【請求項28】
請求項26に記載の発光ダイオードであって、
前記コアの組成は、(A)2x(B)2y(C)2z(D)3x+sy+tz:(E)(ただし、0≦x≦15、0≦y≦9、0≦z≦4で、sは成分Bの原子価数、tは成分Cの原子価数、Aは、Y,Ce,Tb,Gd,Sc,Sm,Eu,Al,Ga,Tl,In,B,Lu、およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cu,Ni,Li,Na,K,Ag,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Cは、Mo,W,P,V,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Dは、O,S,Se,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択され、Eは、Ce,Eu,Tb,Mn,およびそれらのいずれかの組み合わせの中から選択される)によって表される。
【請求項29】
請求項26に記載の発光ダイオードであって、
前記波長変換材料はさらに透明材料を含み、前記波長変換活性剤および前記散乱体は、前記透明材料の中に分散される。
【請求項30】
請求項29に記載の発光ダイオードであって、
前記透明材料の光屈折率は、光が前記第1透明被膜から前記透明材料の中に照射されたときに、前記第1透明被膜と前記透明材料との接合点における全反射やフレネルロスを避けるために、前記第1透明被膜の光屈折率に近似している。
【請求項31】
請求項26に記載の発光ダイオードであって、
前記第1透明被膜はSiOである。
【請求項32】
請求項17に記載の発光ダイオードであって、
前記波長変換材料は、さらに前記波長変換活性剤および前記散乱体を被覆する第2透明被膜を含む。
【請求項33】
請求項32に記載の発光ダイオードであって、
前記第2透明被膜は、SiOである。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2007−305951(P2007−305951A)
【公開日】平成19年11月22日(2007.11.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−191853(P2006−191853)
【出願日】平成18年7月12日(2006.7.12)
【出願人】(504337660)凱鼎科技股▲ふん▼有限公司 (2)
【Fターム(参考)】