Una fuente de luz plana.

Una fuente de luz plana que comprende:

un chip de diodo emisor de luz (LED) (702) que tiene un semiconductor basado en nitruro de galio y que emite una luz azul,



un material de revestimiento (701) que comprende un material fluorescente para absorber una parte de la luz azul y convertir la luz azul absorbida en una luz que tiene una longitud de onda distinta de la longitud de onda de luz azul, comprendiendo dicho material fluorescente un material fluorescente de granate activado con cerio, conteniendo el material fluorescente de granate activado con cerio al menos un elemento seleccionado de Y, Lu, Sc, La, Gd y Sm y al menos un elemento seleccionado de Al, Ga e In,

una placa de guía óptica (704) realizada de una placa acrílica,

un cerramiento en forma de C (703) fijado sobre una cara extrema de dicha placa de guía óptica (704), estando dicho cerramiento en forma de C (703) realizado de un metal y que tiene una forma de C en vista en sección transversal, en el que el chip de LED (702) está dispuesto en el cerramiento en forma de C (703) y dicho material de revestimiento (701) se aplica al cerramiento en forma de C (703),

una lamina dispersiva (706) dispuesta sobre un plano principal de dicha placa de guía óptica (704), y un reflector (705) provisto sobre toda superficie del reverso de la placa de guía óptica y otra cara extrema de la placa de guía óptica en la que el chip de LED no se proporciona,

en la que dicha placa de guía óptica (704) acepta la luz convertida mezclada con luz azul sin absorber del chip de LED a través del material de revestimiento (701) en una cara extrema de la placa de guía óptica (704) y emite luz blanca de un plano principal de la placa de guía óptica (704).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04001378.

Solicitante: Nichia Corporation.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 491-100, Oka, Kaminaka-cho Anan-shi, Tokushima 774-8601 JAPON.

Inventor/es: SHIMIZU, YOSHINORI, SAKANO, KENSHO, NOGUCHI, YASUNOBU, MORIGUCHI, TOSHIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C09K11/77 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09K SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE SUSTANCIAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09K 11/00 Sustancias luminiscentes, p. ej. electroluminiscentes, quimiluminiscentes. › que contienen metales de las tierras raras.
  • G02B6/00 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › Guías de luz; Detalles de estructura de las disposiciones que comprenden guías de luz y otros elementos ópticos, p. ej. medios de acoplamiento.
  • H01L33/50 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 33/00 Dispositivos semiconductores que tienen al menos una barrera de potencial o de superficie especialmente adaptados para la emisión de luz; Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Detalles (H01L 51/50  tiene prioridad; dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores formados en o sobre un sustrato común y que incluyen componentes semiconductores con al menos una barrera de potencial o de superficie, especialmente adaptados para la emisión de luz H01L 27/15; láseres de semiconductor H01S 5/00). › Elementos de conversión de longitud de onda.
  • H05B33/14 H […] › H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.H05B CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.H05B 33/00 Fuentes de luz electroluminiscente. › caracterizadas por la composición química o física o la disposición del material electroluminiscente.

PDF original: ES-2550823_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Una fuente de luz plana La presente invención se refiere a un diodo emisor de luz usado en pantalla de LED, fuente de retro-iluminación, señal de tráfico, señal ferroviaria, conmutador de iluminación, indicador, etc. Más particularmente, 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 de pantalla que usa el dispositivo emisor de luz.

Un diodo emisor de luz es compacto y emite luz de color claro con alta eficiencia. 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, se ha usado extensamente en aplicaciones tales como indicadores diversos y diversas fuentes de luz. Se han desarrollado recientemente diodos emisores de luz para colores RGB (rojo, verde y azul) que tienen luminancia ultra-alta y alta eficiencia, y se han puesto en uso pantallas de LED de pantalla grande, que usan estos diodos emisores de luz. La pantalla de LED puede ser operado con menos energía y tiene buenas características, tales como peso ligero y larga duración 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 R, G y B, mientras que difunden y mezclan 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, cambios cronológicos y al entorno operativo, o 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 eficaces 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.

Con el 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 hacerse 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 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 del doble enlace 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 eficiencia de conversión del material fluorescente (es decir, aumenta la energía de la luz emitida por el semiconductor y aumenta el número de fotones que tienen 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 prolongado 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 encuentra principalmente en el intervalo de 590-630 nm y en el intervalo de 520-565 nm. La luz emitida por la lámpara de descarga está en un intervalo de longitudes de onda que es casi totalmente invisible y tiene que ser transformada por la capa luminiscente para hacerse visible. La lámpara también está provista de una capa de absorción que comprende un aluminato luminiscente activado por cerio trivalente y que tiene una estructura de cristal de granate.

También el material fluorescente proporcionado en la vecindad del componente emisor de luz puede exponerse 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 introduce durante el procedimiento 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 una fuente de luz plana que comprende un dispositivo emisor de luz que experimente solamente grados extremadamente bajos de deterioro en la intensidad lumínica de emisión, la eficiencia 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 que se proporciona en la vecindad del componente emisor de luz de alta luminancia debe mostrar una excelente resistencia a la luz y el calor, de modo que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una fuente de luz plana que comprende:

un chip de diodo emisor de luz (LED) (702) que tiene un semiconductor basado en nitruro de galio y que emite una luz azul, un material de revestimiento (701) que comprende un material fluorescente para absorber una parte de la luz azul y convertir la luz azul absorbida en una luz que tiene una longitud de onda distinta de la longitud de onda de luz azul, comprendiendo dicho material fluorescente un material fluorescente de granate activado con cerio, conteniendo el material fluorescente de granate activado con cerio al menos un elemento seleccionado de Y, Lu, Sc, La, Gd y Sm y al menos un elemento seleccionado de Al, Ga e In, una placa de guía óptica (704) realizada de una placa acrílica, un cerramiento en forma de C (703) fijado sobre una cara extrema de dicha placa de guía óptica (704) , estando dicho cerramiento en forma de C (703) realizado de un metal y que tiene una forma de C en vista en sección transversal, en el que el chip de LED (702) está dispuesto en el cerramiento en forma de C (703) y dicho material de revestimiento (701) se aplica al cerramiento en forma de C (703) , una lamina dispersiva (706) dispuesta sobre un plano principal de dicha placa de guía óptica (704) , y un reflector (705) provisto sobre toda superficie del reverso de la placa de guía óptica y otra cara extrema de la placa de guía óptica en la que el chip de LED no se proporciona, en la que dicha placa de guía óptica (704) acepta la luz convertida mezclada con luz azul sin absorber del chip de LED a través del material de revestimiento (701) en una cara extrema de la placa de guía óptica (704) y emite luz blanca de un plano principal de la placa de guía óptica (704) .

2. Una fuente de luz plana según la reivindicación 1, en la que un pico de emisión principal de la luz azul está establecido dentro del intervalo de 420 a 490 nm.

3. Una fuente de luz plana según la reivindicación 1 o 2, en la que dicho material de revestimiento se forma mezclando el material fluorescente con resina epoxi.

4. Una pantalla de cristal líquido que comprende una fuente de luz plana según al menos una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicha pantalla de cristal líquido comprende además una placa polarizadora dispuesta sobre un plano principal de dicha placa de guía óptica (704) mediante cristal líquido inyectado entre los sustratos de vidrio sobre los cuales se forma un patrón conductor traslúcido.


 

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