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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf lichtemittierende Vorrichtungen
und insbesondere auf lichtemittierende Dioden mit einer Phosphorschicht,
die als Quelle von weißem
Licht und für
andere Anwendungen nützlich
sind.
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Herkömmliche
Weißlichtquellen
umfassen Vorrichtungen wie Glühlampen
und Leuchtstofflampen. Derartige Vorrichtungen weisen mehrere unerwünschte Charakteristika
auf, unter anderem Größe, Leistungsverbrauch,
begrenzte Betriebsdauer. Alternative Weißlichtquellen weisen wunschgemäß verbesserte
Charakteristika auf.
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Halbleiterbauelemente
wurden bisher als alternative Weißlichtquellen mit einem Ziel
untersucht, Weißlichtquellen
zu finden, die sowohl leistungs- als auch kosteneffizient sind.
Lichtemittierende Dioden (LEDs) sind kompakt und emittieren Licht
einer klaren Farbe mit hoher Effizienz. Da sie Festkörperelemente
sind, weisen LEDs lange Betriebszeiten, gute Anfangstreibercharakteristika
und eine gute Schwingungsfestigkeit auf und halten wiederholten
EIN-/AUS-Operationen
stand. Deshalb finden sie bisher bei Anwendungen wie verschiedenen
Indikatoren und verschiedenen Lichtquellen breite Verwendung. Bei
vielen Anwendungen können
LEDs geeignete Lichtquellen bei einem geringen Leistungsverbrauch
liefern.
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Herkömmliche
LEDs weisen in der Regel ein schmales Emissionsspektrum auf (erzeugen
monochromatisches Licht) und weisen somit nicht ein breites Emissionsspektrum
auf, das notwendig ist, um weißes
Licht zu liefern. In der letzten Zeit werden Vorrichtungen, die
eine Kombination von LEDs verwenden, um drei Lichtkomponenten von
Rot, Grün
und Blau (R, G und B) zu liefern, verwendet, um weißes Licht
zu liefern.
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Große Bildschirm-LED-Anzeigen,
die diese lichtemittierenden Dioden verwenden, sind mittlerweile
in Gebrauch. Strategien zum Streuen und Mischen des durch die LEDs
emittierten Lichts werden bei derartigen Vorrichtungen wichtig,
um weißes
Licht des gewünschten
Tons, der gewünschten
Luminanz und andere Faktoren der Lichtemission derartiger Vorrichtungen
zu erzeugen. Außerdem
erfordert ein Kombinieren von drei Dioden (R, G und B), um weißes Licht
zu liefern, ein größeres Gehäuse als
eine einzige Diode. Kürzlich
entwickelte Vorrichtungen beinhalten mehrere lichterzeugende aktive
Regionen auf einem einzigen Halbleiterchip, wobei die mehreren aktiven
Regionen jeweils in einer Region einer gesonderten Wellenlänge emittieren, derart,
daß die
Kombination von aktiven Regionen das sichtbare Spektrum zum Emittieren
von Weißlicht
abdeckt.
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Ein
weiterer typischer Ansatz zum Erzeugen von Weißlicht kombiniert UV- oder
blaues Licht emittierende Dioden (LEDs) mit Lumineszenzmaterialien
(z.B. Phosphoren), die die LED-Emission
zu Licht einer längeren
Wellenlänge
herunterumsetzen. Bei derartigen Vorrichtungen aktiviert die UV-
oder Blaulichtemission von einer aktiven Region einer lichtemittierenden
Diode eine Phosphorzusammensetzung (sie regt diese an), die positioniert
ist, um das LED-emittierte Licht zu empfangen. Die angeregte Phosphorzusammensetzung wiederum
emittiert Licht bei einer längeren
Wellenlänge.
Das Nettoergebnis ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die Licht
emittiert, das eine Mehrzahl von Wellenlängen über das sichtbare Spektrum
aufweist. Eine entsprechende Kombination verschiedener Wellenlängen über das
sichtbare Spektrum kann durch das menschliche Auge als weißes Licht
wahrgenommen werden. Die Zusammensetzung des Phosphors wird üblicherweise
eingestellt, um die Farbbalance des emittierten Lichts zu verändern. In
manchen Fällen
enthält
die Phosphorzusammensetzung mehr als einen Phosphor, wobei jeder
Phosphor bei einer anderen Wellenlänge emittiert.
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Beispielsweise
offenbaren die US-Patentschriften Nrn. 5,813,753 und 5,998,925 lichtemittierende
Vorrichtungen, bei denen eine in einer reflektierenden Schale angeordnete
blaue LED von einer Phosphorzusammensetzung umgeben ist. Die blaue
LED emittiert blaues Licht, von dem ein Teil die Phosphore in der
Phosphorzusammensetzung anregt. Die Phosphore sind derart ausgewählt, daß sie auf
eine Anregung hin rotes und grünes
Licht emittieren. Die Vorrichtung emittiert üblicherweise eine Kombination
aus blauem Licht (nicht absorbierte Emission von der LED) und rotes
Licht und grünes
Licht (von den Phosphoren). Die Kombination von Wellenlängen von
Licht kann durch das menschliche Auge als weiß wahrgenommen werden. Das
Phosphor altert üblicherweise über die
Lebensdauer der Vorrichtung, was die Effizienz, mit der die LED-Emission in
eine höhere
Wellenlänge
umgewandelt wird, verändert.
Somit verändert
sich die Ausgangslichtcharakteristik der Vorrichtung über die
Lebensdauer der Vorrichtung, insbesondere wenn mehrere Phosphore
verwendet werden.
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Somit
wird eine weißes
Licht emittierende Vorrichtung gewünscht, die relativ klein ist,
ein geringes Gewicht und eine lange effektive Betriebslebensdauer
aufweist, leistungseffizient und sparsam ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine lichtemittierende
Vorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Die
Erfindung widmet sich den zuvor erwähnten Unzulänglichkeiten in der Technik
und liefert neuartige weißes
Licht emittierende Vorrichtungen, die wünschenswerte Leistungsverbrauchscharakteristika
aufweisen.
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Die
Erfindung liefert eine lichtemittierende Vorrichtung, die eine Laserdiode
und eine Phosphorzusammensetzung, die positioniert ist, um Licht
von der Laserdiode zu empfangen, aufweist. Die Laserdiode ist angepaßt, um Licht, üblicherweise
im Bereich von 340 nm bis 490 nm, zu emittieren. Die Phosphorzusammensetzung
ist angepaßt,
um Licht von der Laserdiode zu absorbieren und Licht zu emittieren,
das eine längere Wellenlänge aufweist
als das von der Laserdiode emittierte Licht. Bei einem typischen
Ausführungsbeispiel
ist die Phosphorzusammensetzung angepaßt, um Licht in dem roten und
grünen
Abschnitt des sichtbaren Spektrums zu emittieren. Das rote Licht
liegt üblicherweise
im Bereich von 590 nm bis 650 nm, und das grüne Licht liegt in der Regel
im Bereich von 520 nm bis 550 nm. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die Phosphorzusammensetzung angepaßt, um Licht in dem gelben
Abschnitt des sichtbaren Spektrums zu emittieren, beispielsweise
im Bereich von 560 nm bis 580 nm.
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Die
Phosphorzusammensetzung umfaßt üblicherweise
zumindest eine Art von Phosphorpartikeln, obwohl bestimmte Ausführungsbeispiele
zwei (oder mehr) unterschiedliche Typen von Phosphorpartikeln umfassen
können,
z.B. einen ersten Typ von Phosphorpartikeln und einen zweiten Typ
von Phosphorpartikeln. Bei manchen Ausführungsbeispielen emittiert
der erste Typ von Phosphorpartikeln auf eine Anregung hin rotes Licht,
und der zweite Typ von Phosphorpartikeln emittiert auf eine Anregung
hin grünes
Licht. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
umfaßt
die Phosphorzusammensetzung einen Typ von Phosphorpartikeln, der
auf eine Anregung hin gelbes Licht emittiert. Bei einem Ausführungsbeispiel
umfaßt
die Phosphorzusammensetzung drei unterschiedliche Typen von Phosphorpartikeln,
z.B. einen ersten Typ von Phosphorpartikeln, der auf eine Anregung
hin blaues Licht emittiert, einen zweiten Typ von Phosphorpartikeln,
der auf eine Anregung hin grünes
Licht emittiert, und einen dritten Typ von Phosphorpartikeln, der
auf eine Anregung hin rotes Licht emittiert. Die Phosphorzusammensetzung
umfaßt
in der Regel ein Bindematerial, das die Phosphorpartikel auf eine Phosphor
aufweisende Oberfläche
immobilisiert.
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Zusätzliche
Ziele, Vorteile und neuartige Merkmale dieser Erfindung werden teilweise
in den Beschreibungen und in den Beispielen, die nun folgen, dargelegt,
und teilweise werden sie Fachleuten auf eine Überprüfung der folgenden Spezifikationen
einleuchten oder können
durch die Praxis der Erfindung erfahren werden. Die Ziele und Aufgaben
der Erfindung können
mittels der Instrumente, Kombinationen, Zusammensetzungen und Verfahren,
die insbesondere in den angehängten
Patentansprüchen
aufgezeigt sind, umgesetzt um erreicht werden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Um
das Verständnis
zu erleichtern, wurden identische Bezugszeichen verwendet, wo dies
praktikabel war, um entsprechende Elemente, die den Figuren gemein
sind, zu bezeichnen. Die Figurenkomponenten sind nicht maßstabsgetreu
gezeichnet.
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Bevor
die Erfindung ausführlich
beschrieben wird, sollte man verstehen, daß, wenn nichts anderes angegeben
ist, diese Erfindung nicht auf bestimmte Materialien, Reagenzien,
Reaktionsmaterialien, Herstellungsprozesse oder dergleichen beschränkt ist,
da diese variieren können.
Ferner sollte man verstehen, daß die
hierin verwendete Terminologie lediglich dem Zweck der Beschreibung
bestimmter Ausführungsbeispiele dient
und keine Einschränkung
darstellen soll.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, daß Schritte in einer anderen
Reihenfolge ausgeführt
werden, wo dies logisch möglich
ist. Die beschriebene Sequenz ist jedoch bevorzugt.
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Es
muß erwähnt werden,
daß die
Singularformen „ein", „eine", „eines", „der", „die" und „das" usw. gemäß der Verwendung
in der Spezifikation und in den beigefügten Ansprüchen auch Mehrzahlbezugnahmen umfassen,
wenn der Kontext nicht deutlich etwas anderes vorgibt. Somit umfaßt beispielsweise
eine Bezugnahme auf „ein
Phosphorpartikel" eine
Mehrzahl von Phosphorpartikeln. Bei dieser Spezifikation und in
den folgenden Patentansprüchen
wird auf eine Anzahl von Begriffen Bezug genommen, die per Definition
die folgenden Bedeutungen haben sollen, es sei denn, eine anderslautende
Absicht ist offensichtlich.
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Gemäß der Verwendung
hierin bezieht sich der Begriff „Laserdiode" auf eine Vorrichtung,
die einen Stapel von Halbleiterschichten aufweist, einschließlich einer
doppelten Heterostruktur und einer aktiven Region, die Licht emittiert,
wenn sie vorgespannt ist, um einen elektrischen Stromfluß durch
die Vorrichtung zu erzeugen, eines optischen Resonators und Kontakten,
die an dem Stapel befestigt sind. „LED" oder „lichtemittierende Diode" bezieht sich auf
eine Vorrichtung, die einen Stapel von Halbleiterschichten aufweist
(einen „Chip"), einschließlich einer
aktiven Region, die Licht emittiert, wenn sie vorgespannt ist, um
einen elektrischen Stromfluß durch
die Vorrichtung zu erzeugen, und Kontakten, die an dem Stapel befestigt
sind, vorausgesetzt, daß die
LED keine doppelte Heterostruktur und keinen optischen Resonator
aufweist. Eine „blaue
Laserdiode" ist
eine Laserdiode, die blaues Licht emittiert, z.B. im Wellenlängenbereich
von etwa 440 nm bis etwa 490 nm. Eine „violette Laserdiode" ist eine Laserdiode,
die violettes Licht emittiert, z.B. im Wellenlängenbereich von etwa 400 nm
bis etwa 440 nm. Eine „UV-Laserdiode" ist eine Laserdiode,
die ultraviolettes Licht emittiert, z.B. im Wellenlän genbereich
von etwa 200 nm bis etwa 400 nm. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
emittiert die UV-Laserdiode ultraviolettes Licht im Wellenlängenbereich
von etwa 340 bis etwa 400 nm. Bezüglich eines von einer Laserdiode
oder von einer Phosphorzusammensetzung emittierten Lichts weist,
wenn kein anderslautender Bereich explizit angegeben ist, Licht,
das als rot beschrieben wird, eine Wellenlänge im Bereich von 590 nm bis
etwa 650 nm auf, weist gelbes Licht eine Wellenlänge im Bereich von 560 nm bis
580 nm auf, weist grünes
Licht eine Wellenlänge
im Bereich von 520 nm bis etwa 550 nm auf, weist blaues Licht eine
Wellenlänge
im Bereich von 440 nm bis etwa 490 nm auf, weist violettes Licht
eine Wellenlänge
im Bereich von 400 nm bis etwa 440 nm auf und weist ultraviolettes
Licht eine Wellenlänge
im Bereich von 200 nm bis etwa 400 nm auf (üblicherweise etwa 340 nm bis
etwa 400 nm); und Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, die Laserdioden und Phosphorzusammensetzungen
aufweisen, die Licht emittieren, das Wellenlängen in einem oder mehreren
der in diesem Satz spezifizierten Bereiche aufweist, werden spezifisch
in Betracht gezogen und sind hierin enthalten.
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„Phosphor" bezieht sich auf
jegliche Lumineszenzmaterialien, die Licht einer Wellenlänge absorbieren und
Licht einer anderen Wellenlänge
emittieren. „Lichtemittierende
Vorrichtung" bezieht
sich auf eine Vorrichtung, die eine Laserdiode und eine Phosphorzusammensetzung
umfaßt,
wobei die Phosphorzusammensetzung angepaßt ist, um Licht von der Laserdiode
zu empfangen und Licht, das eine längere Wellenlänge aufweist
als das durch die Laserdiode emittierte Licht, zu emittieren. „Anregung" bezieht sich auf
den Vorgang, durch den die Phosphorzusammensetzung Licht empfängt. „Weißes Licht
emittierende Vorrichtung" bezieht sich
auf eine lichtemittierende Vorrichtung, die in der Lage ist, weißes Licht
zu erzeugen. „Weißes Licht" bzw. „Weißlicht" bezieht sich auf
Licht, das von einem typischen menschlichen Beobachter als weiß wahrgenommen
wird; bestimmte Ausführungsbeispiele
weißen
Lichts umfassen Licht, das eine „Korre fiert-Farbtemperatur" (CCT – correlated
color temperature) im Bereich von etwa 3000 K bis etwa 6500 K aufweist
und einen Farbwiedergabeindex (CRI – color rendering index) von
mehr als 85 aufweist. Bei typischeren Ausführungsbeispielen liegt die
CCT im Bereich von etwa 4800 bis etwa 6500 K. Diesbezüglich ist
CCT als die absolute Temperatur (in Grad Kelvin ausgedrückt) eines
theoretischen schwarzen Körpers
definiert, dessen Chromatizität
der der Lichtquelle am stärksten ähnelt. CRI
ist eine Angabe der Fähigkeit
einer Lichtquelle, einzelne Farben relativ zu einem Standard zu
zeigen; der CRI-Wert ist von einem Vergleich der Spektralverteilung
der Lampe mit einem Standard (in der Regel einem schwarzen Körper) bei
derselben Korreliert-Farbtemperatur abgeleitet. Sowohl die CCT als
auch der CRI sind so, wie sie in der Industrie bekannt sind und
verwendet werden.
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Wenn
man, gemäß der Verwendung
hierin, von einer Lichtemission, z.B. von einer Phosphorzusammensetzung
oder einer Laserdiode, sagt, daß sie
bei einer gegebenen Wellenlänge
oder in einem gegebenen Wellenlängenbereich
auftritt, soll es als erforderlich interpretiert werden, daß die Emission
zumindest etwa 10 % (in der Regel zumindest etwa 20 %) der größten relativen
Emissionsintensität
beträgt,
die bei einer beliebigen Wellenlänge
im Bereich von 340 nm bis 700 nm auftritt. Falls man also von einem
Phosphorpartikel (oder einer Phosphorzusammensetzung) sagt, daß es (bzw.
da sie) Licht emittiert, das eine Wellenlänge im Bereich von etwa 600
nm bis etwa 625 nm aufweist, so ist beabsichtigt, daß das emittierte
Licht im Vergleich zu der Intensität bei der Wellenlänge, die
die intensivste Emission (durch das Phosphorpartikel) über den
Wellenlängenbereich
von 340 nm bis 700 nm aufweist, bei einer Wellenlänge im Bereich
von etwa 600 nm bis etwa 625 nm zumindest etwa 10 % (in der Regel
zumindest etwa 20 %) der Intensität aufweisen sollte. Wenn man,
gemäß der Verwendung
hierin, davon spricht, daß eine
Lichtemission von einem spezifizierten Element (z.B. von einer Phosphorzusammensetzung
oder einer Laserdiode) eine Spitzenemissionswellenlänge bei
einer gegebenen Wellenlänge (oder
in einem gegebenen Bereich) aufweist, so soll dies so interpretiert
werden, daß es erfordert,
daß die
Emissionsintensität
bei der gegebenen Wellenlänge
(oder bei einer Wellenlänge
in dem gegebenen Bereich) zumindest etwa 30 (in der Regel zumindest
etwa 40 %) der größten relativen
Emissionsintensität
beträgt,
die bei einer beliebigen Wellenlänge
im Bereich von 340 nm bis 700 nm für das spezifizierte Element
unter denselben Bedingungen auftritt.
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BEISPIELE:
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Die
Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet, wenn nichts anderes
angegeben ist, herkömmliche Techniken
einer Halbleiterherstellung, -einhäusung, -beschichtung, herkömmliche
Techniken einer Materialiensynthese und dergleichen, die allesamt
unter Fachleuten bekannt sind. Derartige Techniken sind in der Literatur
vollständig
erklärt.
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Die
folgenden Beispiele werden dargelegt, um Fachleuten eine vollständige Offenbarung
und Beschreibung an die Hand zu geben, wie die hierin offenbarten
und beanspruchten Verfahren durchzuführen und wie die hierin offenbarten
und beanspruchten Zusammensetzungen zu verwenden sind. Man bemühte sich, eine
Genauigkeit in Bezug auf Zahlen (z.B. Mengen, Temperatur usw.) zu
gewährleisten,
gewisse Fehler und Abweichungen sollten aber berücksichtigt werden. Wenn nichts
anderes angegeben ist, beziehen sich Teileangaben auf das Gewicht,
lautet die Temperatur auf Grad Celsius und ist der Druck atmosphärisch oder
nahezu atmosphärisch.
Die Standardtemperatur und der Standarddruck sind als 20°C und 1 Atmosphäre definiert.
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen werden nun im folgenden Ausführungsbeispiele der beschriebenen
Erfindung beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 ist eine lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht. Die lichtemittierende Vorrich tung 100 umfaßt eine
Laserdiode 102 in Form eines Halbleiterchips. Die Laserdiode 102 ist
auf einer Montagebasis-Wärmesenke 104 angeordnet,
die auf einer Basis 106 eines Gehäuses vom Typ einer „Metalldose", wie es üblicherweise
in der Elektronikkomponentenindustrie verwendet wird, getragen ist.
Das Gehäuse
vom Metalldosentyp umfaßt
eine Verkleidungswand 108, die an einem Ende der Verkleidungswand 108 an
die Basis 106 angefügt
und an einem entgegengesetzten Ende der Verkleidungswand 108 an
eine transparente Abdeckung 109 angefügt ist. Eine Oberfläche der
Laserdiode 102 ist mit einer Phosphorzusammensetzung 110 beschichtet.
Kontaktanschlüsse 112a, 112b,
die sich neben der Laserdiode 102 befinden, befinden sich über Verbindungsdrähte 114a, 114b in elektrischer
Kommunikation mit den Kontakten der Laserdiode 102. Die
Kontaktanschlüsse 112a, 112b erstrecken
sich durch die Basis 106 zu dem Äußeren des Gehäuses, um
zu ermöglichen,
daß ein
an die Kontaktanschlüsse 112a, 112b angelegtes
elektrisches Potential zu der Laserdiode 102 kommuniziert
wird. Eine Kuppellinse 118 ist benachbart zu der transparenten
Abdeckung 109 positioniert, um Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung 100 zu
lenken. In diesem Kontext umfaßt
ein Lenken von Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung ein
Fokussieren und/oder Streuen des Lichts von der Laserdiode und/oder
der Phosphorzusammensetzung.
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Im
Gebrauch wird über
die Kontaktanschlüsse 112a, 112b ein
Potential angelegt, um die Laserdiode 102 zu treiben. Die
Laserdiode 102 emittiert ansprechend auf das angelegte
Potential Licht. Das von der Laserdiode emittierte Licht passiert
die Phosphorzusammensetzung 110, und Phosphorpartikel in
der Phosphorzusammensetzung absorbieren einen Teil des Lichts (das „Anregungslicht"), das von der Laserdiode
emittiert wird. Die Absorption des Anregungslichts durch die Phosphorpartikel
führt zu
einer Herunterumsetzung (Umwandlung zu einer längeren Wellenlänge) des
Anregungslichts, wodurch Licht erzeugt wird, das eine längere Wellenlänge aufweist
als das Anregungslicht. Die lichtemittierende Vor richtung emittiert
somit Licht, das eine Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten aufweist, was
auf (a) Licht, das von der Laserdiode emittiert wird und (nicht
absorbiert) die Phosphorschicht passiert, und (b) Licht, das von
der Phosphorzusammensetzung emittiert wird, was sich aus einem Herunterumsetzen
von phosphorabsorbiertem, durch eine Laserdiode emittiertem Licht
ergibt, zurückzuführen ist.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in 2 veranschaulicht.
Eine lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt
eine Laserdiode 102 in Form eines Halbleiterchips. Die
Laserdiode 102 ist auf einer Montagebasis-Wärmesenke 104 angeordnet,
die auf einer Basis 106 eines Gehäuses vom Metalldosentyp, wie
es üblicherweise
in der Elektronikkomponentenindustrie verwendet wird, getragen ist.
Das Gehäuse
vom Metalldosentyp umfaßt
eine Verkleidungswand 108, die an einem Ende der Verkleidungswand 108 an
die Basis 106 angefügt
ist und an einem entgegengesetzten Ende der Verkleidungswand 108 an
eine transparente Abdeckung 109 angefügt ist. Eine Oberfläche der
transparenten Abdeckung 109 ist mit einer Phosphorzusammensetzung 110 beschichtet.
Die Kontaktanschlüsse 112a, 112b,
die sich neben der Laserdiode 102 befinden, stehen über Verbindungsdrähte 114a, 114b in
elektrischer Kommunikation mit den Kontakten der Laserdiode 102.
Die Kontaktanschlüsse 112a, 112b erstrecken
sich durch die Basis 106 zu dem Äußeren des Gehäuses, um
zu ermöglichen,
daß ein an
die Kontaktanschlüsse 112a, 112b angelegtes
elektrisches Potential zu der Laserdiode 102 kommuniziert wird.
Eine Kuppellinse 118 ist benachbart zu der transparenten
Abdeckung 109 positioniert, um Licht von der lichtemittierenden
Vorrichtung 100 zu lenken.
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Das
in 2 veranschaulichte
Ausführungsbeispiel
wird zu einem großen
Teil auf dieselbe Weise verwendet, wie sie für das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel beschrieben
wurde. Im Gebrauch wird über
die Kontaktanschlüsse 112a, 112b ein
Potential angelegt, um die Laserdiode 102 zu treiben. Die
Laserdiode 102 emittiert ansprechend auf das angelegte
Potential Licht. Das von der Laserdiode emittierte Licht passiert
die Phosphorzusammensetzung 110, und Phosphorpartikel in
der Phosphorzusammensetzung absorbieren einen Teil des Lichts (das „Anregungslicht"), das von der Laserdiode
emittiert wird. Die Absorption des Anregungslichts durch die Phosphorpartikel
führt zu
einer Herunterumsetzung des Lichts, wodurch Licht erzeugt wird,
das eine längere
Wellenlänge
aufweist als das Anregungslicht. Die lichtemittierende Vorrichtung
emittiert somit Licht, das eine Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten
aufweist, was auf (a) Licht, das von der Laserdiode emittiert wird
und (nicht absorbiert) die Phosphorschicht passiert, und (b) Licht,
das von der Phosphorzusammensetzung emittiert wird, was sich aus
einem Herunterumsetzen von phosphorabsorbiertem, durch eine Laserdiode
emittiertem Licht ergibt, zurückzuführen ist.
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Jegliche
Laserdiode, die Licht in dem gewünschten
Wellenlängenbereich
ausgibt, kann potentiell bei einer lichtemittierenden Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Beispiele von geeigneten Laserdioden
zur Verwendung bei einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
umfassen blaue Laserdioden, violette Laserdioden, UV-Laserdioden.
Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
ist die Laserdiode eine UV-Laserdiode, die Licht mit einer Wellenlänge im Bereich
von etwa 340 nm bis etwa 400 nm emittiert, und bei anderen Ausführungsbeispielen
kann die UV-Laserdiode
Licht mit einer Wellenlänge
im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 400 nm emittieren. In einem
weiteren Ausführungsbeispiel
ist die blaue Laserdiode eine Laserdiode aus Galliumnitrid auf einem
Siliziumcarbidsubstrat, die Licht im Bereich von etwa 440 nm bis
etwa 490 nm emittiert. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Laserdiode
eine violette Laserdiode, die Licht im Bereich von etwa 400 nm bis
etwa 440 nm emittiert. Bei manchen Ausführungsbeispielen emittiert
die violette Laserdiode Licht im Bereich von etwa 405 nm bis etwa
430 nm. Der genaue Wellenlängenbe reich
wird durch eine Auswahl von verfügbaren
Quellen, gewünschten
Farbattributen der lichtemittierenden Vorrichtung (z.B. der „Korreliert-Farbtemperatur" des emittierten
weißen
Lichts), der Auswahl der Phosphorzusammensetzung und dergleichen
bestimmt. Angesichts der hierin gegebenen Offenbarung ergeben sich
Variationen derartiger Entwurfsparameter aus der üblichen
Fachkenntnis.
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Bei
bestimmten Ausführungsbeispielen
ist die Laserdiode in einem gepulsten Modus betreibbar. Bei manchen
Ausführungsbeispielen
ist die Laserdiode in einem Gleichwellenmodus bzw. Continuous-Wave-Modus
betreibbar. Die lichtemittierende Vorrichtung kann eine Treiberschaltungsanordnung
zum Betreiben der Laserdiode in einem Pulsmodus und/oder in einem
Gleichwellenmodus umfassen. Die Laserdiode kann bei einer Temperatur
unter 0°C,
z.B. in einem Temperaturbereich von etwa minus 210°C bis etwa
minus 80°C,
betreibbar sein. Üblicherweise
ist die Laserdiode im Temperaturbereich von etwa minus 20°C bis etwa
100°C, typischer
im Temperaturbereich von etwa 0°C
bis etwa 80°C,
betreibbar. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
umfaßt
die lichtemittierende Vorrichtung außerdem eine Temperatursteuervorrichtung,
z.B. ein thermoelektrisches Kühlelement,
wie in der Technik bekannt ist.
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Die
Laserdiode ist üblicherweise
an einer Basis angebracht, optional über eine Montagebasis-Wärmesenke.
Die Basis kann ein beliebiges geeignetes Material sein, das für eine(s,
n) oder mehrere der Laserdiode, der Wärmesenke, jeglicher optionalen
Montagebasis und/oder der Kontaktanschlüsse eine mechanische Stütze liefert.
Die Laserdiode kann an einem Siliziumcarbid oder an einer anderen
Montagebasis angebracht sein. Bei den veranschaulichten Ausführungsbeispielen
ist die Laserdiode in einem Gehäuse
vom Metalldosentyp angeordnet; jedoch kann als Gehäuse jegliches
Gehäuse
verwendet werden, das dieselben Funktionen des Stützens von
Elementen der lichtemittierenden Vorrichtung erfüllt und gleichzeitig ermöglicht,
daß Licht
von der lichtemittieren den Vorrichtung gelenkt wird. Die Laserdiode
weist einen Halbleiterstapel und Kontakte zum Anlegen einer Vorspannung über den
Halbleiterstapel auf. Die Kontakte sind üblicherweise mit Kontaktanschlüssen drahtgebondet.
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Bei
dem in 1 veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
weist die Laserdiode eine Oberfläche
auf, die mit der Phosphorzusammensetzung beschichtet ist. Bei dem
in 2 veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
befindet sich die Phosphorzusammensetzung auf einer Oberfläche der
transparenten Abdeckung. Bei anderen Ausführungsbeispielen befindet sich
die Phosphorzusammensetzung in anderen Positionen, z.B. auf einer
Oberfläche
der Linse oder auf einer Oberfläche
der separaten Struktur, die zwischen der Laserdiode und der Linse
liegt, vorausgesetzt, die Phosphorzusammensetzung ist positioniert,
um Licht von der Laserdiode zu empfangen. Die Oberfläche, auf
der die Phosphorzusammensetzung angeordnet ist, wird hierin als
die Phosphor aufweisende Oberfläche
bezeichnet. Die Phosphorzusammensetzung kann mittels beliebiger
in der Technik anerkannter Techniken, einschließlich Lackieren, Schleuderbeschichten,
Gießen,
Einkapseln in einer Matrix oder anhand eines anderen geeigneten
Mittels auf die Phosphor aufweisende Oberfläche aufgebracht werden. Die
Dicke der Phosphorzusammensetzung auf der Phosphor aufweisenden
Oberfläche
liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 15 Mikrometern bis etwa 150 Mikrometern, typischer
im Bereich von etwa 20 Mikrometern bis etwa 120 Mikrometern und
noch typischer im Bereich von etwa 25 Mikrometern bis etwa 100 Mikrometern,
obwohl bestimmte Ausführungsbeispiele
auch außerhalb
dieser Bereiche liegen können.
Die Phosphorzusammensetzung ist üblicherweise
eine konforme Beschichtung auf der Phosphor aufweisenden Oberfläche. Die
konforme Beschichtung ist eine Beschichtung, die eine gleichmäßige Dicke
aufweist, wobei die Dicke um nicht mehr als etwa 20 %, üblicherweise
um nicht mehr als etwa 10 %, variiert. Die Phosphorzusammensetzung
kann über
einen elektrophoretischen Prozeß,
beispielsweise einen Prozeß,
der in der US-Patentanmeldung
2002/0187571 oder in der US-Patentanmeldung Nr. 10/425,860, die
am 28. April 2003 eingereicht wurde, offenbart ist, auf die Phosphor
aufweisende Oberfläche
aufgebracht werden.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel
umfaßt
die Phosphorzusammensetzung Phosphorpartikel, die in einer klaren
Polymermatrix, z.B. einem Harz, die bzw. das zwischen der Laserdiode
und der transparenten Abdeckung positioniert ist, suspendiert sind.
Optional kann die klare Polymermatrix die Laserdiode teilweise umgeben.
Desgleichen kann bzw. können
die Linse und/oder die transparente Abdeckung aus einem klaren Polymermaterial,
in dem Phosphorpartikel suspendiert sind, hergestellt sein. Eine
derartige Linse und/oder transparente Abdeckung, die aus dem klaren
Polymermaterial mit darin suspendierten Phosphorpartikeln hergestellt
ist bzw. sind, ist bzw. sind positioniert, um Licht von der Laserdiode
zu empfangen und um Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung
zu lenken. Derartige Ausführungsbeispiele
weisen in der Regel eine größere räumliche
Variation des Ausgangslichts auf, da die Weglänge des Lichts durch das Polymer üblicherweise
variiert. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen
kann die Linse je nach den gewünschten
Lichtausgangscharakteristika der lichtemittierenden Vorrichtung
unterschiedliche Konfigurationen aufweisen, z.B. kann die Linse
eine Kuppellinse, eine planare Linse oder eine andere geeignete
Konfiguration sein.
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Die
Phosphorzusammensetzung umfaßt
zumindest einen, üblicherweise
zumindest zwei (oder drei oder vier) Typen von Phosphorpartikeln,
die jeweils ihre eigenen Emissionscharakteristika aufweisen. Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfaßt
die Phosphorzusammensetzung zwei unterschiedliche Typen von Phosphorpartikeln
(einen ersten Typ von Phosphorpartikeln und einen zweiten Typ von
Phosphorpartikeln). Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Laserdiode
aus einer blauen Laserdiode oder einer violetten Laserdiode ausgewählt, ist
der erste Typ von Phosphorpartikeln in der Lage, auf eine Anregung
durch das Licht von der Laserdiode hin rotes Licht zu emittieren,
und ist der zweite Typ von Phosphorpartikeln in der Lage, auf eine
Anregung durch das Licht von der Laserdiode hin grünes Licht
zu emittieren. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel emittiert die
lichtemittierende Vorrichtung somit Licht, das eine Mehrzahl von
Wellenlängenkomponenten
aufweist, aufgrund von (a) Licht, das von der Laserdiode emittiert
wird und (nicht absorbiert) die Phosphorschicht passiert, (b) rotem
Licht, das sich aus einer Herunterumsetzung von phosphorabsorbiertem,
durch eine Laserdiode emittiertem Licht ergibt, und (c) grünem Licht,
das sich aus einem Herunterumsetzen von phosphorabsorbiertem, durch
eine Laserdiode emittiertem Licht ergibt. Das Ergebnis ist eine
lichtemittierende Vorrichtung, die weißes Licht emittiert.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
umfaßt
die Phosphorzusammensetzung einen Typ von Phosphorpartikeln, der
in der Lage ist, auf eine Anregung durch blaues oder violettes Licht
hin gelbes Licht, z.B. mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 560
bis etwa 580, zu emittieren, und ist die Laserdiode aus einer blauen Laserdiode
oder einer violetten Laserdiode ausgewählt. Ein derartiges Ausführungsbeispiel
der lichtemittierenden Vorrichtung emittiert somit Licht, das eine
Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten
aufweist, aufgrund von (a) Licht, das durch die Laserdiode emittiert
wird und das (nicht absorbiert) die Phosphorschicht passiert, und
(b) gelbem Licht, das sich aus einem Herunterumsetzen von phosphorabsorbiertem,
durch eine Laserdiode emittiertem Licht ergibt. Das Ergebnis ist
eine lichtemittierende Vorrichtung, die weißes Licht emittiert.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfaßt
die Laserzusammensetzung drei unterschiedliche Typen von Phosphorpartikeln
(einen ersten Typ von Phosphorpartikeln, einen zweiten Typ von Phosphorpartikeln
und einen dritten Typ von Phosphorpartikeln). Bei einem Ausführungsbeispiel
ist die Laserdiode eine UV-Laserdiode, ist der erste Typ von Phosphorpartikeln
in der Lage, auf eine Anregung hin rotes Licht zu emittie ren, und
ist der zweite Typ von Phosphorpartikeln in der Lage, auf eine Anregung
hin grünes
Licht zu emittieren, und ist der dritte Typ von Phosphorpartikeln
in der Lage, auf eine Anregung hin blaues Licht zu emittieren. Bei
einem derartigen Ausführungsbeispiel
emittiert die lichtemittierende Vorrichtung somit Licht, das eine
Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten
aufweist, aufgrund von (a) UV-Licht, das (nicht absorbiert) die
Phosphorschicht passiert, (b) rotem Licht, das sich aus einem Herunterumsetzen
von phosphorabsorbiertem Licht ergibt, (c) von grünem Licht,
das sich aus einem Herunterumsetzen von phosphorabsorbiertem Licht
ergibt, und (d) blauem Licht, das sich aus einem Herunterumsetzen
von phosphorabsorbiertem Licht ergibt. Das Ergebnis ist eine lichtemittierende
Vorrichtung, die weißes
Licht emittiert.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel
einer weißes
Licht emittierenden Vorrichtung umfaßt die Vorrichtung eine UV-Laserdiode
und eine Phosphorzusammensetzung, die zwei unterschiedliche Typen
von Phosphorpartikeln (einen ersten Typ von Phosphorpartikeln und
einen zweiten Typ von Phosphorpartikeln) umfaßt. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel
ist der erste Typ von Phosphorpartikeln in der Lage, auf eine Anregung
hin gelbes Licht zu emittieren, und der zweite Typ von Phosphorpartikeln
ist in der Lage, auf eine Anregung hin blaues Licht zu emittieren.
Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel
emittiert die lichtemittierende Vorrichtung somit Licht, das eine
Mehrzahl von Wellenlängenkomponenten
aufweist, aufgrund von (a) UV-Licht, das (nicht absorbiert) die
Phosphorschicht passiert, (b) von gelbem Licht, das sich aus einem
Herunterumsetzen von phosphorabsorbiertem Licht ergibt, und (c)
blauem Licht, das sich aus einem Herunterumsetzen von phosphorabsorbiertem
Licht ergibt. Das Ergebnis ist eine lichtemittierende Vorrichtung,
die weißes Licht
emittiert.
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Die
Phosphorzusammensetzung umfaßt üblicherweise
Phosphorpartikel und ein Bindematerial, das das Phosphorpartikel auf
eine Phosphor aufweisende Oberfläche
immobilisiert. Das entsprechende Bindemittel wird unter Bezugnahme
auf das zum Beschichten der Phosphor aufweisenden Oberfläche verwendete
jeweilige Verfahren ausgewählt.
Geeignete Bindemittel wurden in der Technik beschrieben und sind
dort bekannt. Das Bindematerial kann ein organisches Material wie
z.B. ein optisches Kopplungsepoxy (z.B. PT 1002 von Pacific Polymer
Technology), ein optisches Kopplungssilikon (ein von Nye Lubricants
geliefertes Silizium), ein anorganisches Metalloxid oder Glasfrittenpulver
(z.B. ein Glas auf PbO-Basis) oder Sol-Gel sein. Das Bindematerial
kann durch eine selektive Aufbringung und Kapillarwirkung in die
Phosphormatrix eingebracht werden, nachdem die Phosphorpartikel
auf die Phosphor aufweisende Oberfläche aufgebracht wurden. Das
Bindematerial kann während
eines elektrophoretischen Aufbringungsprozesses zusammen mit den
Phosphorpartikeln auf die Phosphor aufweisende Oberfläche aufgebracht
werden. Siehe auch US-Patentschrift Nr. 6,180,029, WIPO-Veröffentlichungsnummer
00/33390, die Bindematerialien, klare Polymere und Phosphore zur
Verwendung bei Phosphorumwandlungsdioden beschreiben.
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Die
Phosphorpartikel sind so charakterisiert, daß sie zu einem Herunterumsetzen
fähig sind,
das heißt nachdem
sie durch ein Licht einer relativ kürzeren Wellenlänge stimuliert
wurden (Anregung), erzeugen sie ein Licht einer längeren Wellenlänge (Emission).
Die Phosphorzusammensetzung umfaßt zumindest eine, üblicherweise
zumindest zwei (oder drei oder vier) Typen von Phosphorpartikeln,
die jeweils ihre eigenen Emissionscharakteristika aufweisen. Bei
einem Ausführungsbeispiel,
das zumindest zwei unterschiedliche Typen von Phosphorpartikeln
aufweist, emittiert der erste Typ von Phosphorpartikeln auf eine
Anregung hin rotes Licht, und der zweite Typ von Phosphorpartikeln
emittiert auf eine Anregung hin grünes Licht. Bezüglich einer Rot-Emission umfassen
typische Phosphorpartikel, die sich zur Verwendung bei der Phosphorzusammensetzung
eignen, ein Material, das aus SrS:Eu2+;
CaS:Eu2+; CaS:Eu2+,
Mn2+; (Zn, Cd)S:Ag+;
Mg4GeO5,5F:Mn4+; Y2O2S:Eu2+, ZnS:Mn2+ und
anderen Phosphormaterialien ausgewählt ist, die auf eine Anregung
hin, wie sie hierin beschrieben wurde, Emissionsspektren im Rot-Bereich
des sichtbaren Spektrums aufweisen. In bezug auf eine Grün-Emission
umfassen typische Phosphorpartikel, die sich zur Verwendung bei
der Phosphorzusammensetzung eignen, ein Material, das aus SrGa2S4:Eu2+;
ZnS:Cu,Al und anderen Phosphormaterialien ausgewählt ist, die auf eine Anregung
hin, wie sie hierin beschrieben wurde, Emissionsspektren im Grün-Bereich
des sichtbaren Spektrums aufweisen. Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel
können
zusätzlich
zu den Rot und Grün
emittierenden Phosphoren auch Blau emittierende Phosphorpartikel
in der Phosphorzusammensetzung enthalten sein; geeignete Blau emittierende
Phosphorpartikel können
z.B. BaMg2Al16O27:Eu2+,Mg oder andere
Phosphormaterialien umfassen, die auf eine Anregung hin, wie sie
hierin beschrieben wurde, Emissionsspektren im Blau-Bereich des
sichtbaren Spektrums aufweisen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
umfaßt
die Phosphorzusammensetzung einen Typ von Phosphorpartikeln, der
ausgewählt
ist, um auf eine Anregung hin gelbes Licht zu erzeugen. Für eine Gelb-Emission
umfassen typische Phosphorpartikel, die sich für eine Verwendung bei der Phosphorzusammensetzung
eignen, ein Material, das aus (Y, Gd)3Al5O12:Ce,Pr und anderen
Phosphormaterialien ausgewählt
ist, die auf eine Anregung hin, wie sie hierin beschrieben ist,
Emissionsspektren im Gelb-Bereich
des sichtbaren Spektrums aufweisen.
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Die
Rot emittierenden Phosphorpartikel weisen üblicherweise eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich
von etwa 590 nm bis etwa 650 nm auf. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
weisen die Phosphorpartikel eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich
von etwa 620 nm bis etwa 650 nm, üblicherweise im Bereich von
etwa 625 nm bis etwa 645 nm, noch typischer im Bereich von etwa
630 nm bis etwa 640 nm auf . Bei manchen Ausführungsbeispielen weisen die
Phosphorpartikel eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich von etwa 590
nm bis etwa 625 nm, üblicherweise
im Bereich von etwa 600 nm bis etwa 620 nm auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen
emittieren die Phosphorpartikel ein Licht mit einer Wellenlänge im Bereich
von etwa 600 nm bis etwa 650 nm, üblicherweise im Bereich von
etwa 610 nm bis etwa 640 nm, noch typischer im Bereich von etwa
610 nm bis etwa 630 nm.
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Die
Grün emittierenden
Phosphorpartikel weisen üblicherweise
eine Spitzenemissionswellenlänge
im Bereich von etwa 520 nm bis etwa 550 nm auf. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
weisen die Phosphorpartikel eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich
von etwa 530 nm bis etwa 550 nm, üblicherweise im Bereich von
etwa 535 nm bis etwa 545 nm auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen
weisen die Phosphorpartikel eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich
von etwa 520 nm bis etwa 535 nm auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen
emittieren die Phosphorpartikel Licht mit einer Wellenlänge im Bereich
von etwa 520 nm bis etwa 550 nm, üblicherweise im Bereich von
etwa 535 nm bis etwa 550 nm oder im Bereich von etwa 520 nm bis
etwa 535 nm.
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Die
Blau emittierenden Phosphorpartikel weisen üblicherweise eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich
von etwa 440 nm bis etwa 490 nm auf. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
weisen die Phosphorpartikel eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich
von etwa 450 nm bis etwa 470 nm, typischerweise im Bereich von etwa
455 nm bis etwa 465 nm auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen weisen die
Phosphorpartikel eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich von etwa 440
nm bis etwa 450 nm, üblicherweise
im Bereich von etwa 435 nm bis etwa 445 nm auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen
emittieren die Phosphorpartikel Licht mit einer Wellenlänge im Bereich
von etwa 440 nm bis etwa 480 nm, üblicherweise im Bereich von etwa
450 nm bis etwa 470 nm.
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Die
Gelb emittierenden Phosphorpartikel weisen üblicherweise eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich
von etwa 560 nm bis etwa 580 nm auf. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
weisen die Phosphorpartikel eine Spitzenemissionswel lenlänge im Bereich
von etwa 565 nm bis etwa 575 nm auf. Bei manchen Ausführungsbeispielen
weisen die Phosphorpartikel eine Spitzenemissionswellenlänge im Bereich
von etwa 575 nm bis etwa 585 nm auf. Bei einem Ausführungsbeispiel
emittieren die Phosphorpartikel Licht mit einer Wellenlänge im Bereich
von etwa 560 nm bis etwa 580 nm, üblicherweise im Bereich von
etwa 565 nm bis etwa 575 nm.
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Der
genaue Wellenlängenbereich
für jeden
der oben beschriebenen Typen von Phosphorpartikeln wird durch eine
Auswahl von verfügbaren
Quellen von Phosphoren, gewünschten
Farbattributen der lichtemittierenden Vorrichtung (z.B. der „Korreliert-Farbtemperatur" des emittierten
weißen
Lichts), der Auswahl der LED und dergleichen bestimmt. Angesichts
der hierin gegebenen Offenbarung ergeben sich Variationen derartiger
Entwurfsparameter aus der üblichen
Fachkenntnis. Nützliche
Phosphormaterialien und andere Informationen finden sich bei Mueller-Mach
et al., „High
Power Phosphor-Converted
Light Emitting Diodes Bases on III-Nitrides", IEEE J. Sel. Top. Quant. Elec. 8(2):339
(2002).
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Die
Phosphorpartikel können üblicherweise
in einer Palette von Partikelgrößen erhalten
werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen
liegt der mittlere Partikeldurchmesser der Phosphorpartikel im Bereich
von 2–5
Mikrometern. Größere Phosphorpartikel
neigen dazu, Licht auf effizientere Weise zu emittieren; mit zunehmender
Größe wird
es jedoch schwieriger, gleichmäßige Beschichtungen
von Phosphorpartikeln zu erhalten. Verfahren einer lektrophoretischen
Aufbringung werden bei größeren Phosphorpartikeln
erfolgreich eingesetzt, z.B. bei solchen, die einen mittleren Partikeldurchmesser
im Bereich von etwa 13 Mikrometern bis etwa 20 Mikrometern und ein
d90 im Bereich von etwa 30 Mikrometern bis
etwa 45 Mikrometern aufweisen, wobei sich d90 auf
die Größe bezieht,
bei der 90 Volumenprozent der Partikel kleiner sind als die angegebene
Größe.
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Phosphorpartikel
für bestimmte
Ausführungsbeispiele
sind von Phosphor Technology, Ltd. (Essex, England) erhältlich.
Ein von dieser Quelle erhältliches
geeignetes Phosphormaterial ist Strontiumsulfid: Europium (SrS:Eu
2+) (Teilenummer: HL63/S-D1). Dieses Phosphormaterial
weist die nachfolgend gezeigte Partikelgrößenverteilung (wie sie durch einen Coulter-Zähler mit
einer 50-Mikrometer-Apertur gemessen wurde) auf:
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Dieses
Rot emittierende Phosphormaterial weist eine Emissionswellenlängenspitze
von etwa 615 nm und eine Anregungswellenlängenspitze im Bereich von etwa
460 bis 490 nm auf.
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Ein
weiteres geeignetes Phosphormaterial, das von Phosphor Technology,
Ltd. erhältlich
ist, ist Strontiumthiogallat: Europium (SrGa
2S
4:Eu
2+). Dieses Phosphormaterial
weist die nachfolgend gezeigte Partikelgrößenverteilung (wie sie durch
einen Coulter-Zähler
mit einer 50-Mikrometer-Apertur gemessen wurde) auf:
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Dieses
Grün emittierende
Phosphormaterial weist eine Emissionswellenlängenspitze bei etwa 535 nm und
eine Anregungswellenlängenspitze
im Bereich von etwa 440 bis 470 nm auf.
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Ein
weiteres geeignetes Phosphormaterial, das von Phosphor Technology,
Ltd. erhältlich
ist, ist (Yttrium, Gadolinium) Aluminatphosphor (Y, Gd)
3Al
5O
12:Ce,Pr). Dieses
Phosphormaterial weist die nachfolgend gezeigte Partikelgrößenvertei lung
(wie sie durch einen Coulter-Zähler
mit einer 50-Mikrometer-Apertur
gemessen wurde) auf:
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Dieses
Gelb emittierende Phosphormaterial weist eine Emissionswellenlängenspitze
bei etwa 570 nm und eine Anregungswellenlängenspitze bei etwa 470 nm
auf.
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Von
dieser und weiteren handelsüblichen
Quellen können
auch andere geeignete Phosphore zur Verwendung bei Vorrichtungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten werden. Die Herstellung von Phosphoren ist in
der Literatur beschrieben, und dementsprechend können angesichts der hierin
gegebenen Offenbarung geeignete Phosphore durch Fachleute hergestellt
werden.
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Alle
hierin erwähnten
Patentschriften, Patentanmeldungen und Veröffentlichungen sind hiermit
in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument
aufgenommen.