Dispositivo emisor de luz y visor.

Un dispositivo emisor de luz que comprende:

un chip de diodo emisor de luz (LED) que emite una luz visible y que tiene un semiconductor basado en nitruro de galio;

y

un material trasparente, que es un material de revestimiento que reviste dicho chip de LED, y que contiene un fósforo capaz de absorber una parte de una primera luz de color azul, emitida desde el chip de LED, y de emitir una segunda luz que tiene una longitud de onda de emisión principal más larga que la de la primera luz absorbida,

en el que dicho fósforo comprende un material fluorescente de granate activado con cerio, que contiene al menos un elemento seleccionado entre Y, Lu, Sc, La, Gd y Sm, y al menos un elemento seleccionado entre Al, Ga e In;

en el que dicha segunda luz emitida desde dicho fósforo y dicha primera luz pasada a través de dicho fósforo son capaces de solaparse entre sí para formar luz blanca; y

en el que una concentración de dicho fósforo aumenta desde la superficie de dicho material de revestimiento hacia dicho chip de LED.

Dispositivo emisor de luz y visor

La presente invención se refiere a un diodo emisor de luz usado en visores de LED, fuentes de retro-iluminación, señales de tráfico, señales ferroviarias, conmutadores de iluminación, indicadores, etc. Más específicamente, se refiere a un dispositivo emisor de luz (LED) que comprende un fósforo, que convierte la longitud de onda de la luz emitida por un componente emisor de luz y emite luz, y un dispositivo visor que usa el dispositivo emisor de luz.

Un diodo emisor de luz es compacto y emite luz de color claro con alta eficacia. También está libre de problemas tales como la extinción y tiene una buena característica de impulso inicial, alta resistencia a la vibración y durabilidad para resistir operaciones repetitivas de ENCENDIDO / APAGADO, porque es un elemento semiconductor. Por tanto, ha sido usado extensamente en aplicaciones tales como indicadores diversos y diversas fuentes de luz. Han sido desarrollados recientemente diodos emisores de luz para colores RGB (rojo, verde y azul) que tienen luminancia ultra-alta y alta eficacia, y se han puesto en uso visores de LED de pantalla grande, que usan estos diodos emisores de luz. El visor de LED puede ser operado con menos energía y tiene buenas características, tales como peso ligero y larga vida y, por lo tanto, se espera que sea usado más extensamente en el futuro.

Recientemente, se han hecho varios intentos para hacer fuentes de luz blanca usando diodos emisores de luz. Debido a que el diodo emisor de luz tiene un espectro de emisión favorable para generar luz monocromática, hacer una fuente de luz para luz blanca requiere disponer estrechamente entre sí tres componentes emisores de luz de rojo, verde y azul, difundiendo y mezclando a la vez la luz emitida por ellos. Al generar luz blanca con tal disposición, ha habido un problema tal como que la luz blanca del tono deseado no puede ser generada, debido a las variaciones en el tono, la luminancia y otros factores del componente emisor de luz. Además, cuando los componentes emisores de luz están hechos de distintos materiales, la energía eléctrica requerida para accionar difiere de un diodo emisor de luz a otro, haciendo necesario aplicar distintos voltajes a distintos componentes emisores de luz, lo que conduce a un circuito impulsor complejo. Además, debido a que los componentes emisores de luz son componentes semiconductores emisores de luz, el tono del color está sujeto a variación, debido a la diferencia en características de temperatura, a cambios cronológicos y al entorno operativo, o bien la disparidad en el color puede ser provocada debido a no lograr mezclar uniformemente la luz emitida por los componentes emisores de luz. Por tanto, los diodos emisores de luz son efectivos como dispositivos emisores de luz para generar colores individuales, aunque hasta ahora no se ha obtenido una fuente de luz satisfactoria, capaz de emitir luz blanca usando componentes emisores de luz.

A fin de resolver estos problemas, el presente solicitante desarrolló previamente diodos emisores de luz que convierten el color de la luz, que es emitida por componentes emisores de luz, por medio de un material fluorescente divulgado en las Patentes Japonesas JP-A-5-152609, JP-A-7-99345, JP-A-7-176794 y JP-A-8-7614. Los diodos emisores de luz divulgados en estas publicaciones son tales que, usando componentes emisores de luz de una clase, son capaces de generar luz de color blanco y de otros colores, y están constituidos según lo siguiente.

El diodo emisor de luz divulgado en los anteriores boletines está hecho montando un componente emisor de luz, que tiene una gran brecha de banda de energía de la capa emisora de luz, en una copa proporcionada en la punta de un marco conductor, y que tiene un material fluorescente que absorbe la luz emitida por el componente emisor de luz y emite luz de una longitud de onda distinta a la de la luz absorbida (conversión de longitud de onda), contenido en un molde de resina que cubre el componente emisor de luz.

El diodo emisor de luz divulgado según lo descrito anteriormente, capaz de emitir luz blanca mezclando la luz de una pluralidad de fuentes, puede ser hecho usando un componente emisor de luz capaz de emitir luz azul, y moldeando el componente emisor de luz con una resina que incluye un material fluorescente que absorbe la luz emitida por el diodo emisor de luz azul y emite una luz amarillenta.

Sin embargo, los diodos emisores de luz convencionales tienen problemas tales como el deterioro del material fluorescente, que conduce a la desviación del tono del color y al oscurecimiento del material fluorescente, dando como resultado una eficacia disminuida de la extracción de luz. El oscurecimiento aquí se refiere, en el caso de usar un material fluorescente inorgánico, tal como material fluorescente de (Cd, Zn)S, por ejemplo, a una parte de elementos metálicos que constituyen el precipitado de material fluorescente, o a un cambio de sus propiedades, que conduce a la coloración o, en el caso de usar un material fluorescente orgánico, a coloración debida a la rotura de la doble unión en la molécula. Especialmente cuando se usa un componente emisor de luz hecho de un semiconductor que tiene una alta brecha de banda de energía para mejorar la eficacia de conversión del material fluorescente (es decir, aumenta la energía de la luz emitida por el semiconductor y aumenta el número de fotones con energías por encima de un umbral que pueden ser absorbidos por el material fluorescente, dando como resultado que se absorba más luz), o se reduce la magnitud del consumo de material fluorescente (es decir, el material fluorescente es irradiado con energía relativamente mayor), la energía lumínica absorbida por el material fluorescente aumenta inevitablemente, dando como resultado una degradación más significativa del material fluorescente. El uso del componente emisor de luz con mayor Intensidad de emisión de luz

para un periodo de tiempo extendido provoca además una degradación más significativa del material fluorescente.

El documento EP-A-0 209 942 divulga una lámpara de descarga de vapor de mercurio de baja presión. Esta lámpara tiene un relleno que comprende mercurio y un gas raro, y una capa luminiscente que comprende material luminiscente cuya emisión se halla principalmente en la gama entre 590 y 630 nm y en la gama entre 520 y 565 nm. La luz emitida por la lámpara de descarga está en gama de longitudes de onda que es casi totalmente invisible y que tiene que ser transformada por la capa luminiscente para hacerse visible. La lámpara también está dotada de una capa de absorción que comprende un aluminato luminiscente activado por cerlo trivalente y que tiene una estructura de cristal de granate.

También el material fluorescente proporcionado en la vecindad del componente emisor de luz puede ser expuesto a una alta temperatura, tal como la temperatura en ascenso del componente emisor de luz y el calor transmitido desde el entorno externo (por ejemplo, la luz solar en el caso en que el dispositivo se use en el exterior).

Además, algunos materiales fluorescentes están sujetos a un deterioro acelerado, debido a la combinación de humedad que entra desde el exterior, o que se introduzca durante el proceso de producción, a la luz y al calor transmitidos desde el componente emisor de luz.

Cuando llega a un tinte orgánico de propiedad iónica, el campo eléctrico de corriente continua en la vecindad del chip puede causar electroforesis, dando como resultado un cambio en el tono del color. Esta lámpara no puede ser realizada como un dispositivo sencillo, pequeño, ligero y barato.

Por tanto, un objeto de la presente invención es resolver los problemas descritos anteriormente y proporcionar un dispositivo emisor de luz que experimente solamente grados extremadamente bajos de deterioro en la intensidad lumínica de emisión, la eficacia de emisión lumínica y el desplazamiento de colores durante un largo tiempo de uso con alta luminancia.

El objeto anterior puede ser logrado por las características definidas en las reivindicaciones.

El presente solicitante completó la presente invención mediante investigaciones basadas en la hipótesis de que un dispositivo emisor de luz con un componente emisor de luz y un material fluorescente debe satisfacer los siguientes requisitos para lograr el objeto mencionado anteriormente.

(1) El componente emisor de luz debe ser capaz de emitir luz de alta luminancia con una característica emisora de luz que sea estable durante un largo tiempo de uso.

(2) El material fluorescente proporcionado en la vecindad del componente emisor de luz de alta luminancia debe mostrar una excelente resistencia ante la luz y el calor, de modo que las propiedades del... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo emisor de luz que comprende:

un chip de diodo emisor de luz (LED) que emite una luz visible y que tiene un semiconductor basado en nitruro de galio; y

un material trasparente, que es un material de revestimiento que reviste dicho chip de LED, y que contiene un fósforo 5 capaz de absorber una parte de una primera luz de color azul, emitida desde el chip de LED, y de emitir una segunda luz que tiene una longitud de onda de emisión principal más larga que la de la primera luz absorbida,

en el que dicho fósforo comprende un material fluorescente de granate activado con cerio, que contiene al menos un elemento seleccionado entre Y, Lu, Se, La, Gd y Sm, y al menos un elemento seleccionado entre Al, Ga e In;

en el que dicha segunda luz emitida desde dicho fósforo y dicha primera luz pasada a través de dicho fósforo son capaces 10 de solaparse entre sí para formar luz blanca; y

en el que una concentración de dicho fósforo aumenta desde la superficie de dicho material de revestimiento hacia dicho chip de LED.

2. El dispositivo emisor de luz de acuerdo a la reivindicación 1, en el que dicho semiconductor basado en nitruro de galio contiene indio.

3. El dispositivo emisor de luz de acuerdo a la reivindicación 1 o 2, en el que dicho material fluorescente de granate

activado con cerio comprende Y y Al.

4. El dispositivo emisor de luz de acuerdo a la reivindicación 3, en el que dicho material fluorescente de granate activado con cerio comprende además Gd.

5. El dispositivo emisor de luz de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el espectro de dicha 20 primera luz tiene una longitud de onda máxima dentro de la gama entre 420 y 490 nm.