게터 시스템을 포함한 화이트 또는 자외선 LED(WHITE OR ULTRAVIOLET LEDS CONTAINING A GETTER SYSTEM)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2010-0029222
(43) 공개일자 2010년03월16일
(51) Int. Cl.

H01L 33/48 (2010.01)
(21) 출원번호 10-2009-7027528
(22) 출원일자 2008년06월13일
심사청구일자 없음
(85) 번역문제출일자 2009년12월30일
(86) 국제출원번호 PCT/EP2008/057483
(87) 국제공개번호 WO 2008/155295
국제공개일자 2008년12월24일
(30) 우선권주장
MI2007A001238 2007년06월20일 이탈리아(IT)
(71) 출원인
사에스 게터스 에스.페.아.
이탈리아 아이-20020(밀라노)라이나떼 비알레 이
딸리아 77
(72) 발명자
카렛티, 코르라도
이탈리아 20153 밀라노 엠아이 비아 루이지 조자
15
지안난토니오, 로베르토
이탈리아 28047 올레그기오 엔오 비아 몽타그니나
9
론데나, 세르기오
이탈리아 20013 마젠타 엠아이 스트라다 마르콜로
(74) 대리인
남상선
전체 청구항 수 : 총 3 항
(54) 게터 시스템을 포함한 화이트 또는 자외선 ＬＥＤ
(57) 요 약
게터 물질(13) 및 금속 부품(10)을 포함한 게터 시스템을 포함한 LED(30)가 설명되고, 이 경우 게터 물질은 금속
부품으로부터 광학적으로 차폐된다.
대 표 도 - 도3
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공개특허 10-2010-0029222
특허청구의 범위
청구항 1
LED(30; 40)로서,
반도체 물질(32; 42)로 된 증착물이 위에 있는 베이스(31; 41);
상기 반도체 물질로 된 증착물의 전력 공급원을 위한 피드스루(33; 43);
상기 베이스의 주위에 밀봉식으로 고정되며 상기 베이스의 맞은편에(in front of) 부분적으로(in its part) 개
구(35; 45)를 갖는 캡(34; 44); 및
상기 LED의 내부를 향한 표면 상에 형광체(38; 48)로 된 층을 가지며 차례로 상기 개구의 엣지에 밀봉식으로 고
정되는 글라스(36; 46)로 이루어지고,
상기 베이스, 상기 캡 및 상기 글라스로 이루어진 어셈블리가 밀봉된 공간(37; 47)을 형성하며,
상기 밀봉된 공간은 비활성 가스로 채워지고 상기 반도체 물질로 된 증착물을 에워싸며 게터 물질(13; 22)을 포
함하고,
상기 게터 물질(13; 22)은 상기 밀봉된 공간(37; 47)에 배열된 금속 부품(10; 20)의 오직 일 표면에만 증착되므
로, 상기 공간을 향한 상기 금속 부품의 표면은 게터 물질이 없는 것을 특징으로 하는,
LED(30; 40).
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 금속 부품(10)이 상기 밀봉된 공간(37)에 수용되고, 링 형태를 갖는 밴드를 포함하며, 상기 베이스(31)에
놓이며 서로 120°간격으로 배열된 3개의 다리(12)가 상기 밴드로부터 연장하는,
LED(30; 40).
청구항 3
제 1 항에 있어서,
상기 금속 부품(20)은 용접점에 의해 또는 탄성 특성 덕택에 상기 캡(44)의 내부 표면에 대해 일정한 위치에서
지지되는 링 형태를 가진 금속 밴드(21)로 형성되는,
LED(30; 40).
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 게터 시스템을 포함한 화이트 또는 자외선 LED에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
LED(발광 다이오드)는 교통신호, 일반적인 광 사인, 자동차에서의 토치(torches) 또는 마킹, 액정 디스플레이의[0002]
백라이트, 그리고 현재 개발중인 다양한 다른 응용품에서 광원으로 이용된다. 이러한 유형의 광원의 확산은 화
이트 LED 소스의 이용 가능성을 필요로 한다.
LED에서 광의 발산은 알루미늄 갈륨 아세나이드(AlGaAs), 갈륨 니트리드(GaN), 알루미늄 니트리드(AlN) 또는 이[0003]
와 유사한 것과 같은 반도체 물질에서의 전자 및 전자 홀의 재조합에 의해 야기된다. 모든 반도체 물질은 일정
한 스펙트럼 범위에서만 광을 발산한다: 예를 들면 AlGaAs는 적외선 및 레드에서, GaN는 그린 및 블루에서, 그
리고 AlN은 자외선(UV)에서 발산한다.
따라서, 화이트 광을 생성하기 위해서는 3개의 주요 색을 발산하는 3개의 상이한 LED를 이용하는 것이[0004]
가능하다: 이러한 해법은 이용 가능한 공간이 제한되어 있는 응용에서는 특히 많이 인정되고 있지는 않다. 대
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안적으로, 형광체(phosphor)라고 불리는 물질이 내부에 있으며 UV 또는 블루에서 발산한느 단일 LED를 이용하는
것이 가능하고, 이 경우 형광체는 이러한 복사를 흡수하며 더 높은 파장의 광을 재발산한다. 그린 및 레드에서
(블루 LED의 경우) 또는 3개의 주요 색상에서(UV LED의 경우) 발산하는 형광체의 혼합물을 이용하면, 화이트 광
의 발산을 얻는 것이 가능하다.
블루 또는 UV LED의 구조는 도 5에서 필수적인 요소에서의 단면에서 도시되고; 일반적으로, LED는 베이스(B)로[0005]
구성되고(예를 들면 금속 또는 세라믹 물질로 만들어짐), 그 위에 전력 공급원에 대한 전기적 피드스루(L)에 연
결된 반도체 물질(S)로 된 증착물이 있다. 베이스의 주위에는 금속 물질로 일반적으로 만들어진 캡(C)이 밀봉
식으로 고정된다. 베이스 앞의 캡의 부품은 글라스(glass; V)에 의해 폐쇄된 개구를 가지며, 이에 의해 LED의
광 발산을 가능하게 하고; 글라스는 예를 들면 납땜 페이스트(미도시)에 의해 개구의 엣지로 그 주위에서 밀봉
식으로 고정된다. LED의 내부를 향하는 글라스의 표면 상에는 형광체(F)의 층이 증착된다. 베이스, 캡 및 글
라스로 이루어진 어셈블리는 밀봉된 공간(I)을 형성하고, 이는 LED의 생산 동안 일반적으로 대기 압력에서 비활
성 가스로 채워지며; 이러한 방식으로 LED의 작동 부품들은 기계적으로뿐만 아니라 대기 환경으로부터(즉, 대기
가스의 화학적 파괴작용으로부터) 보호된다.
그러나, 이러한 LED의 생산 프로세스에서, 미세량의 산소가 공간(I)에 트랩된 채로 남아 있다. 산소의 다른 가[0006]
능한 소스는, 고온 프로세스가 수행될 때 특히 소자의 밀봉과 관련된 물질 및 구성요소의 기체 배출
(outgassing)로부터 초래된다.
산소는 LED의 발광 효율의 시간에 따른 감소와 함께 형광체의 감손 효과를 일으킨다고 알려져 있다: 게다가, 이[0007]
러한 관점에서 결정적인 증거는 없지만, 또한 물도 LED의 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 알려져 있다.
문제는 본 출원인의 이름으로 특허출원 WO 2005/106958호에서 이미 개시되었다. 이 출원은 공간(I)의 내부에[0008]
반응성 가스의 미세량(traces)을 흡수할 수 있는 물질인 게터 물질의 이용을 개시한다; 예로서 습기의 흡수를
위한 칼슘 산화물 그리고 다른 가스들, 그 중 산소의 흡수를 위한 지르코늄-코발트-희토류의 합금(St 787
®
의 이
름으로 출원인의 의해 생산되어 판매중)이 인용된다. 이러한 이용의 개시 내용에 따르면, 게터 물질은 공간
(I)을 형성하고 동일한 것을 향하는 내부 표면 중 하나에 증착된다(deposited). 그러나, 이러한 구성으로, 활
성 물질로부터 발산되며 게터로 투사되는 블루 또는 UV 복사는 표면 형태에 의해 반사되지 않으며(또는 최소 부
분에서만 반사되며), 따라서 형광체에 도달하지 못하고, 이에 의해 LED의 발광 효율의 손실을 일으킨다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 목적은 상기 언급된 문제점이 없는 게터 물질을 함유한 LED를 제공하는 것이다.[0009]
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 다음과 같은 구성요소로 이루어진 LED에 의해 달성된다: 위에 반도체 물질로[0010]
된 증착물이 있는 베이스; 상기 반도체 물질로 된 증착물의 전력 공급을 위한 피드스루; 상기 베이스의 주위에
밀봉식으로 고정되며 상기 베이스의 맞은 편에 위치하며 부분적으로 개구를 갖는 캡; 상기 LED의 내부를 향한
표면 상에 형광체로 된 층을 가지며 차례로 상기 개구의 엣지에 밀봉식으로 고정되는 글라스로 이루어지고, 상
기 베이스, 상기 캡 및 상기 글라스로 이루어진 어셈블리가 밀봉된 공간을 형성하며, 상기 밀봉된 공간은 비활
성 가스로 채워지고 상기 반도체 물질로 된 증착물을 에워싸며 게터 물질을 포함하고, 상기 게터 물질은 상기
밀봉된 공간에 배열된 금속 부품의 오직 일 표면에만 증착되므로, 상기 공간을 향한 상기 금속 부품의 표면은
게터 물질이 없다.
실 시 예
도 1은 본 발명의 LED에 이용되는 게터를 게터를 가진 제 1 금속 부품을 도시한다. 부품(10)은 3개의 "다[0017]
리"(12)를 가진 금속 밴드(11)의 형태를 갖고; "금속 밴드"란 용어는 순수 금속 또는 금속 합금으로 만들어진
링의 형태의 밴드를 의미한다. "다리"는 동일한 금속 시트로부터 커팅에 의해 형성될 수 있고, 이 금속 시트로
부터 밴드(11)가 형성되거나 또는 분리되어 만들어져서 예를 들어 용접에 의해 밴드에 고정될 수 있다. 밴드
(11)의 외부면은 게터 물질의 증착물(13)로 코팅된다.
도 2는 본 발명의 LED에 이용되는 게터를 가진 금속 부품의 대안적인 실시예를 도시한다. 이 경우에, 금속 부[0018]
품(20)은 게터 물질 증착물(22)이 외부 표면 상에 입혀진 금속 밴드(21)로 형성된다.
단순화를 위해, 밴드(11) 및 밴드(21)의 모두의 경우에, 도면은 원통형 표면을 커팅함에 의해 얻어질 수 있는[0019]
것과 같은 링과 같이 폐쇄된 요소를 도시한다; 그러나, 이러한 밴드는 게터 물질이 증착되는 표면 중 하나로의
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금속 시트로부터 시작하여, 이 시트로부터 조각들로 커팅하고, 그리고 원이 될 때까지 이 조각을 말음으로서 일
반적으로 만들어진다; 원은 예를 들어 조각들의 두 대향 단부를 용접함에 의해 폐쇄될 수 있고, 또는 이러한 폐
쇄는 서로 고정시키지 아니하고 겹침으로써 간단히 만들어질 수 있다.
밴드(11 또는 21)가 만들어지는 물질은 LED의 생산 조건에 견딜 수 있고, 따라서 캡을 베이스 및 글라스에 밀봉[0020]
식으로 고정시키는데 필요한 용접 또는 납땜 작업 동안 도달하는 온도에 견딜 수 있는 어떠한 금속(또는 합금)
일 수 있다; 왜냐하면 캡의 고정 작업 동안 도달하는 온도는 작업의 특별한 유형에 따르기 때문에, 밴드의 금속
은 그에 따라 선택되어야만 한다. 그 실행에 있어, 바람직한 물질은 Kovar(철, 니켈 및 코발트로 주로 이루어
진 합금)인데, 왜냐하면 이는 도 5의 요소(element; V) 또는 다양한 유형의 강을 형성하는데 이용되는 글라스의
열팽창 계수와 유사한 열팽창 계수를 갖기 때문이다.
게터 물질은 예를 들어 티타늄, 지르코늄 또는 니오븀과 같은 단일 물질일 수 있다. 더욱 일반적인 게터 합금[0021]
은 일반적으로 티타늄 및/또는 지르코늄계 합금이 이용되고, 이는 알루미늄, 희토류 원소 및 전이 원소 중 선택
된 적어도 다른 원소를 갖는다. 이러한 경우에, 밴드(11 또는 21)로의 부착은 다양한 방식으로 얻어질 수 있는
데, 예를 들어 본 출원인의 이름의 미국 특허 제 5,882,727호에서 설명된 것과 같이 실크스크린날염법 또는 냉
간 압연 이후 증착물을 안정화시키고 용매를 제거하기 위해 열처리에 의한 방법이 있고 또는 스퍼터링 혹은 이
와 유사한 것과 같은 박막층 증착 기술에 의한 방법이 있다.
물 수착(water sorption)의 특정 경우에, 게터 물질은 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 또는 바륨 중에서 선택된 알칼[0022]
리토금속 산화물이 바람직하다; 이 경우에, 게터 물질은 예를 들어 출원인의 이름의 특허출원 WO 2004/072604호
에서 설명된 것과 같이 바람직하게 폴리머 매트릭스로 동일한 것을 유입시킴에 의해 밴드에 부착되도록 이루어
진다.
도 3은 본 발명의 LED의 단면도를 도시한다. LED(30)는, 전기적 피드스루(33)로 연결된 반도체 물질(32)이 위[0023]
에 있는 베이스(31); 베이스의 엣지에서 베이스의 맞은편에 부분적으로(in its part) 개구(35)를 가지며 밀봉식
으로 고정되는 캡(34); 개구(35)의 엣지에 인접하여 고정된 글라스(36)로서, LED의 내부 공간(37)을 향한 표면
이 형광체(38)로 코팅된, 글라스(36)로 형성된다. 또한, 내부 공간(37)은 도 1에서 도시된 금속 부품(10)을 수
용하고: 도면은 밴드(11)의 둘레를 따라 서로 120°로 3개의 다리가 배열되기 때문에 단면에서는 오직 하나의
다리(12)만이 도시된 것이다(이에 의해 나머지 두 다리는 단면도에서는 보이지 않는다). 부품(10)은 공간(37)
에서 다리가 베이스(31) 상에 위치하도록 그리고 게터 증착물(13)이 캡(34)의 내부면을 향하도록 배열된다. 이
러한 구성으로, 게터는 공간(37)에서 유해한 가스들의 미세량을 수용 가능하고, 또한 이는 세 다리(12) 사이의
넓은 공간 덕택이며, 부품(10)의 모든 표면은 공간(37)을 향하고, 따라서 반도체 증착물(32)에 의해 발산되는
복사의 가능한 광학 경로에서 반사적이며 형광체(38)를 향해 복사를 재배향시킬 수 있다.
도 3과 유사한 도 4는 금속 부품(20)을 함유한 LED를 도시한다. 또한, 이 경우에 LED(40)는 반도체 물질로 된[0024]
증착물(42) 및 전기적 피드스루(43)를 가진 베이스(41), 베이스의 주위에서 고정되며 개구(45)를 가진 캡(44),
및 개구(45)에 인접하여 고정된 글라스(46)로 형성되고, 글라스 표면 상의 형광체(48)로 된 증착물은 LED의 내
부 공간(47)을 향한다. 캡(44)의 내부면에 대해 금속 부품(20)이 고정되고이는 밴드(21)에 의해 형성되며, 밴
드(21)는 캡의 내부면을 향하는 표면 상에서만 게터 증착물(22)을 수반하고, 공간(47)을 향한 밴드(21)의 표면
은 증착물이 없으며 따라서 반사적이다(reflective). 금속 부품(20)의 유형의 밴드는 예를 들어 하나 이상의
용접 지점에 의해 일정한 위치에서 지지될 수 있고; 대안적으로, 예를 들어 경화된 스프링 강과 같이 탄성 금속
으로 만들어진 밴드를 이용하는 것이 가능하고, 이를 일정한 위치에서 유지시키시 위해 캡의 내벽에 대한 스러
스트(thrust) 및 평면 구성으로 되돌리는 자연적인 경향을 이용하는 것이 가능하다.
도 3 및 4에서 LED의 캡의 제한된 높이 부분 상에서 게터 물질로 된 증착물이 연장하는 실시예가 도시되지만,[0025]
일정한 실시예에서 증착물이 LED의 캡의 높이의 가장 큰 부분을 커버하도록 도달하는 큰 연장부를 갖는 것이 가
능하고; 분명하게 이러한 게터 물질로 된 증착물은 게터 시스템의 금속 부품으로부터 차폐되어야 한다. 게터
물질을 차폐하는 금속 부품이 캡의 높이의 상당한 부분을 커버하는 결과를 나타내는 경우에 있어서, 반사 효율
을 향상시키기 위해 게터 시스템의 금속 부품 상으로 다중층 반사 UV 복사를 배열 또는 증착시키는 것이 유용할
수 있다.
도면의 간단한 설명
본 발명은 도면을 참고로 하여 이하에서 설명될 것이다.[0011]
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도 1은 본 발명의 LED에 이용되는 게터 물질의 증착물을 가진 금속 부품의 제 1 가능한 실시예의 사시도이다.[0012]
도 2는 본 발명의 LED에 이용되는 게터 물질의 증착물을 가진 금속 부품의 제 2 가능한 실시예의 사시도이다.[0013]
도 3은 도 1의 게터를 가진 금속 부품을 함유한 본 발명의 LED의 단면도이다.[0014]
도 4는 도 2의 게터를 가진 금속 부품을 함유한 본 발명의 LED의 단면도이다.[0015]
도 5는 가장 일반적인 형태로 LED의 단면을 도시하고, 이는 상세한 설명의 도입부에서 이미 설명되었다.[0016]
도면
도면1
도면2
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도면3
도면4
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