Устройство для бокового излучения с гибридным верхним отражателем


 

H01L33/50 - Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42; полупроводниковые лазеры H01S 5/00; электролюминесцентные источники H05B 33/00)

Владельцы патента RU 2481672:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Настоящее изобретение относится к светоизлучающим устройствам. Светоизлучающее устройство с боковым излучением (100) содержит, по меньшей мере, один светоизлучающий диод (101), установленный на подложке (102) и обращенный к рассеивающему отражателю (103), расположенному на расстоянии от подложки и простирающемуся вдоль протяженности упомянутой подложки, упомянутый отражатель (103) содержит рассеивающие компоненты (110), распределенные по носителю (108), причем рассеивающие компоненты (110) обладают показателем преломления, отличным от показателя преломления упомянутого носителя (108), упомянутые рассеивающие компоненты (110) содержат поры, обладающие более низким показателем преломления, чем показатель преломления упомянутого носителя (108). Изобретение обеспечивает возможность легко изготовить светоизлучающее устройство с боковым излучением с небольшой толщиной. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к светоизлучающему устройству с боковым излучением, содержащим, по меньшей мере, один светоизлучающий диод, установленный на подложке и обращенный к рассеивающему отражателю, расположенному на расстоянии и простирающемуся вдоль протяженности упомянутой подложки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цветные светоизлучающие диоды (СИД), а также люминесцентные СИД с высокой мощностью являются привлекательными для использования в крупных панелях заднего света в качестве эффективных источников света высокой яркости. Однако в некоторых применениях, таких как тонкие ручные индикаторные устройства заднего освещения, таких как мобильные телефоны, персональные цифровые ассистенты, и т.п., является желательным использование в качестве источников света тонких светоизлучающих устройств с боковым излучением.

Светоизлучающее устройство с побочным излучением описано в Патенте США US 2006/0208269 Al, выданном Киму и др., в котором описан светоизлучающий диод, установленный на подложке и под отражающей поверхностью, которая рассчитана на то, что свет из светоизлучающего диода отражается по направлению к боковым сторонам устройства посредством полного внутреннего отражения. Позади отражающей поверхности, на стороне, противоположной от СИД, установлен рассеивающий материал для рассеивания и отражения назад через отражающую поверхность света, прошедшего через отражающую поверхность, т.е. света, не подвергнутого полному внутреннему отражению, на отражающую поверхность.

Однако для того чтобы вышеупомянутое устройство работало надлежащим образом, отражающая поверхность должна быть наклонена таким образом, чтобы свет, идущий снизу, отражался к боковым сторонам за счет внутреннего отражения. Следовательно, расстояние от подложки до отражающей поверхности должно плавно возрастать по направлению к сторонам. Это увеличивает общую толщину устройства. Кроме того, для предотвращения выхода света из рассеивающего материала через верхнюю поверхность рассеивающий материал должен обладать существенной толщиной, которая также может повышать общую толщину устройства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит, по меньшей мере, в частичном преодолении этой проблемы и в обеспечении устройства с боковым излучением, которое можно легко изготавливать таким образом, чтобы оно обладало низкой толщиной.

При наличии низкой толщины может возникнуть ситуация, при которой тепло, рассеиваемое СИД, может воздействовать на все устройство. Особенно при использовании СИД высокой мощности термическая нагрузка будет существенно воздействовать на компоненты устройства. Следовательно, дополнительной задачей настоящего изобретения будет обеспечение светоизлучающего устройства с боковым излучением, которое может выдерживать рабочие температуры в течение продолжительных периодов времени использования.

Следовательно, согласно первой особенности настоящего изобретения обеспечено светоизлучающее устройство с боковым излучением, содержащее, по меньшей мере, один светоизлучающий диод, установленный на подложке и обращенный по направлению к рассеивающему отражателю, расположенному на расстоянии и простирающемуся вдоль протяженности упомянутой подложки, причем упомянутый отражатель содержит рассеивающие компоненты, распределенные по носителю, и данные рассеивающие компоненты обладают показателем преломления, отличным от показателя преломления упомянутого носителя.

Например, рассеивающие компоненты могут представлять собой твердые частицы, обладающие показателем преломления выше или ниже, предпочтительно выше, показателя преломления носителя, или, в качестве альтернативы, могут представлять собой поры, обладающие показателем преломления ниже, чем у носителя.

Свет, испускаемый СИД, падает на отражатель и независимо от угла падения он будет рассеиваться и отражаться. Благодаря рассеивающим свойствам отражателя незначительное количество света будет выходить из устройства через отражатель, и, следовательно, с большей частью света, выходящего из устройства, должно происходить это в отверстии между подложкой и отражателем.

Рассеивающее действие приводит к угловому перераспределению в устройстве, что в целом повышает вероятность выхода света из устройства. Следовательно, рассеивающий отражатель будет усиливать извлечение света выше зеркального отражателя.

Рассеивающие частицы обычно изготавливают из неорганического материала, такого как оксид металла, который является термостойким и светостойким.

Носитель рассеивающего отражателя может представлять собой, например, кремнийсодержащую сеть, как правило, силикатную сеть, например алкилсиликатную сеть или полисилоксановую сеть. Отражатель на основе кремнийсодержащей сети полностью или в основном является неорганическим и, следовательно, обладает низкой восприимчивостью к термическому разложению и световому разложению. Дополнительно, его легко наносить на твердую подложку.

В качестве альтернативы, носитель рассеивающего отражателя является керамическим материалом. Керамические материалы обычно являются светостойкими и термостойкими и, следовательно, хорошо подходят для этой цели.

В вариантах воплощения настоящего изобретения верхний отражатель можно устанавливать поверх упомянутого рассеивающего отражателя.

Как правило, такой верхний отражатель в основном бывает непрозрачным. Следовательно, рассеивающий компонент отражателя может быть сделан просто достаточно толстым для достижения желаемого рассеивающего эффекта. Когда верхний отражатель расположен поверх рассеивающего отражателя, свет, соударяющийся с верхним отражателем, будет проходить через сдвоенный рассеивающий отражатель. К тому же толщина рассеивающего слоя может оказаться существенно более низкой, по сравнению с рассеивающим слоем без отражателя, расположенного поверх, с получением того же уровня рассеивания. Это способствует снижению общей толщины устройства.

В вариантах воплощения настоящего изобретения между подложкой и отражателем может быть установлен твердый передаточный материал.

Твердый передаточный материал может привести к более эффективному извлечению света из СИД, так как от материала СИД с материалом, обладающим высоким показателем преломления, в твердый слой, обладающий более высоким показателем преломления, например, по воздуху, попадает меньше света. В дополнение, предельный угол полного внутреннего отражения на границе СИД повышается за счет твердого тела, повышающего извлечение света из СИД.

В вариантах воплощения настоящего изобретения передаточный материал может включать в себя материал, преобразующий длину волны.

Когда материал, преобразующий длину волны, установлен между подложкой и отражателем, свет, испускаемый СИД, будет подвергаться преобразованию длины волны, а цвет выходящего света можно будет настраивать в соответствии с запросами пользователя, без повышения размера устройства или добавления внешних элементов к устройству. В дополнение, материал, преобразующий длину волны, может оказывать рассеивающее воздействие на свет, повышая преимущества рассеивания в устройстве.

В вариантах воплощения настоящего изобретения, особенно в вариантах воплощения, в которых верхний отражатель отсутствует, рассеивающий отражатель может содержать пигмент или пигментированный слой, который может быть установлен поверх упомянутого рассеивающего отражателя.

Пигмент можно использовать для настройки цвета света, выходящего через рассеивающий отражатель, или отражающегося от отражателя, или для ослабления яркости света, выходящего через рассеивающий отражатель. Дополнительно, пигмент придает устройству настраиваемое видимое восприятие, такое как желаемый цвет при выключенном СИД.

В вариантах воплощения настоящего изобретения рассеивающий отражатель может быть установлен в основном параллельно упомянутой подложке. Из-за рассеивающего эффекта отражателя большая часть света, испускаемого СИД, будет выходить через отверстие (отверстия) между подложкой и отражателем, даже если отражатель параллелен подложке. Следовательно, устройство согласно настоящему изобретению можно сделать тонким.

В вариантах воплощения настоящего изобретения часть боковых граней твердого передаточного материала может быть покрыта отражающим покрытием. Следовательно, испускаемый свет может быть направлен в одном или нескольких выбранных направлениях.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЖА

Эта и другая особенность настоящего изобретения будет далее более подробно описана со ссылкой на прилагаемый чертеж, показывающий предпочтительный в настоящее время вариант воплощения изобретения.

Фиг.1 схематически иллюстрирует поперечный разрез одного варианта воплощения устройства согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Первый вариант воплощения светоизлучающего устройства 100 с боковым излучением согласно настоящему изобретению схематично проиллюстрирован на Фиг.1 и содержит светоизлучающий диод, называемый здесь также как «СИД» 101, и подложку 102, на которой установлен СИД 101. В устройстве также присутствует, но не показана на чертеже, стандартная цепь управления для СИД согласно уровню техники. Отражатель 103 установлен выше поверхности подложки 102, на которой установлен СИД 101. Следовательно, СИД 101 обращен к отражателю 103.

В данном варианте воплощения подложка 102 и рассеивающий отражатель 103 проиллюстрирован как в основном параллельный, но, как будет видно из описания, приведенного ниже, это не является необходимым для всех вариантов воплощения изобретения.

Подложка 102 и отражатель 103 образуют нижнюю и верхнюю границу, соответственно, для области распространения света 115, расположенную между ними. Область распространения света 115 может быть пустой (вакуум), заполненной газом, жидкостью, гелем или твердым передаточным материалом 106 для света, излучаемого СИД и распространяемого по нему.

Устройство имеет, по меньшей мере, одно боковое отверстие 114, по меньшей мере, в одной боковой грани для распространения света 115, и между подложкой и отражателем, и через это отверстие (отверстия) СИД 101 испускает свет, который, распространяясь по области для распространения света 115, может выходить из устройства 100.

Светоизлучающий диод 101 установлен на подложке 102. Свет из СИД 101 обычно обладает практически угловой расходимостью, такой как излучение в форме полусферы или более низкой расходимостью, и имеет обычно основное направление распространения света, которое перпендикулярно поверхности подложки, - это так называемый СИД, излучающий сверху. Однако в устройстве согласно настоящему изобретению также можно использовать и другие типы СИД.

В соответствии с целями настоящей заявки термин «светоизлучающий диод», обозначенный здесь как «СИД», относится к любому типу светоизлучающего диода или лазерно-излучающему диоду, известному специалистам в данной области техники, который включает в себя (но не ограничен) СИД на основе неорганических соединений, СИД на основе малых органических молекул (small organic molecule based LEDs, smOLEDs) и СИД на основе полимера (polymeric based LEDs, poly LEDs). В дополнение, также можно использовать СИД с фотонной запрещенной зоной, который испускает свет в виде сужающегося и регулируемого конуса. Свет, испускаемый СИД, пригодный для использования в настоящем изобретении, обычно находится в пределах диапазона длин волн от ультрафиолетового излучения до видимого света. Для видимого света излучение может быть любого цвета от фиолетового до красного. Как правило, в устройствах согласно настоящему изобретению используют СИД, испускающие синий свет.

Подложка 102 является подложкой для СИД 101 и может представлять собой многослойную структуру. Как правило, подложка 102 содержит слой, который отражает свет, испускаемый СИД. Отражающий слой может представлять собой отражающую заднюю панель СИД 101, в которой сочетается электродная функция и отражающая функция, или может представлять собой отдельный слой. Отражающий слой обычно содержит металл, такой как Ag или Al. Согласно общему объему изобретения отражатель 103 отражает и рассеивает свет, падающий на отражатель, по преимуществу независимо от угла падения света на отражатель.

Свет, испускаемый СИД 101, испускается при наличии, по меньшей мере, компонента света, направленного в сторону отражателя 103, и при столкновении с отражателем свет отражается назад в область для распространения света, однако после этого отраженный свет рассеивается, т.е. имеет место значительно более высокий угол расходимости, а также имеет место значительное отклонение распространения света от направления падающего света. Как правило, угловая расходимость после отражения в отражателе 103 становится близкой к расходимости для полусферы. Из-за этой высокой расходимости существует большая вероятность того, что свет будет в конечном счете выходить из устройства через боковые отверстия 114. Перераспределение рассеяния также может возникнуть в волноводном слое, например, при наличии некоторых рассеивающих частиц или пор в них.

Уровень отражения в отражателе обычно находится в диапазоне R>примерно 90%, например, R>примерно 95%.

Следовательно, передача света через верхнюю поверхность отражателя очень низка, обычно ниже 10%.

Отражатель 103 в варианте воплощения на Фиг.1 будет описан более подробно ниже.

СИД 101 испускает свет в область между подложкой 102 и отражателем 103. Эта область здесь обозначена как область распространения света 115. Цель наличия данной области распространения света 115 состоит в выводе света из СИД 101 в боковые отверстия 114. В данной области распространения света свет отражается назад и выходит наружу между отражающими поверхностями и будет в конечном счете выходить из устройства через боковые отверстия 114.

Является предпочтительным, чтобы область распространения света была в основном прозрачна для света с длинами волн, испускаемыми СИД устройства, таким образом, чтобы свет не поглощался в заметной степени.

Область распространения света 115 может представлять собой открытую полость, заполненную газом, таким как, например, воздух, или, в качестве альтернативы, вакуумом, или может представлять собой жидкость, гель или твердое вещество. Примеры твердых веществ, пригодных для использования в твердотельной области для распространения света 115, включают в себя (но не ограничены) твердые неорганические материалы, такие как оксид алюминия, стекло, расплавленный диоксид кремния, сапфир и YAG (yttrium-aluminum garnet, иттрий-алюминиевый гранат) и кремнийорганические соединения, фторполимеры, полиолефины или другие полимеры. Твердотельная область распространения света 115 может дополнительно содержать дополнительное количество рассеивающего материала для получения равномерного распределения света в области. В вариантах воплощения изобретения твердотельная область распространения 115 может, но не обязательно, должна содержать материал, преобразующий длину волны 107, установленный таким образом, чтобы он был распределен по области распространения света 115, или же он может быть образован из материала, преобразующего длину волны. Следовательно, значительная часть света, выходящего из области распространения света 115, будет подвергнута воздействию материала, преобразующего длину волны 107.

Материал, преобразующий длину волны 107, представляет собой материал, который при поглощении света с определенной длиной волны или диапазоном длин волн спускает свет с отличающейся, преобразованной длиной волны или диапазоном длин волн. Как правило, преобразованные длины волн смещены к длинноволновой области спектра. Традиционно, такие материалы обычно бывают флуоресцентными и/или фосфоресцирующими. Специалистам в данной области техники известны многие такие материалы, преобразующие длину волны, и такая широко используемая группа соединений носит название «люминофоров».

Материалы, преобразующие длину волны, могут, например, представлять собой керамические, твердые материалы или быть внедренными в связующий материал, такой как полимер-носитель. Материал, преобразующий длину волны, может быть расположен непосредственно на поверхности СИД или связан с помощью адгезивного слоя с поверхностью СИД.

Материал, преобразующий длину волны 107, подобран для СИД 101 таким образом, чтобы он поглощал, по меньшей мере, часть света, испускаемого СИД. Следовательно, выбор материала, преобразующего длину волны, зависит от выбора СИД. Например, материал, преобразующий длину волны, может частично преобразовывать синий свет в зеленый/желтый свет, который смешивается с белым светом. Однако также могут быть использованы и другие материалы, преобразующие длину волны, например, полностью преобразующие синий свет в зеленый, желтый или красный, или преобразующие ультрафиолетовое излучение в видимый свет.

Отражатель 103, схематически проиллюстрированный на Фиг.1, будет теперь далее описан более подробно.

При эксплуатации, СИД 101 рассеивает тепло, и поэтому также отражатель подвергается воздействию тепла. Следовательно, отражатель 103 должен выдержать повышенные температуры в течение продолжительного периода времени при поддержании оптических свойств. Кроме того, когда СИД 101 испускает ультрафиолетовое или синее излучение, отражатель должен выдерживать воздействие ультрафиолетовым или синим излучением в течение продолжительных периодов времени с поддержанием оптических свойств.

Рассеивающий отражатель 103 содержит материал-носитель, по которому распределены компоненты, рассеивающие свет 110.

Рассеяние достигается наличием разницы в показателях преломления между одной фазой и окружающей фазой, в которой размер дисперсной фазы составляет порядка длины волны излучения, рассеиваемого таким образом, чтобы оно было эффективным. Такая система может, например, содержать в носителе дисперсные частицы с высоким показателем преломления или поры с низким показателем преломления.

В данном варианте воплощения отражатель 103 содержит носитель 108 силикатной сетки и (не обязательно) частицы кремнезема (диоксида кремния - Прим. переводчика), и рассеивающие частицы 110, распределенные по ней. Рассеивающие частицы 110 изготавливают из материала, как правило, оксида металла, обладающего показателем преломления, который превышает показатель преломления носителя.

Силикатная сеть обладает преимуществом, будучи термостойкой и светостойкой. Следовательно, силикатные сети хорошо подходят в качестве материала-носителя для рассеивающего отражателя по настоящему изобретению.

Типичный состав для рассеивающего отражателя согласно настоящему изобретению состоит из прегидролизованного золя алкоксисилана и/или алкилалкоксисилана (например, метилтриметоксисилана (МТМС)) в подкисленной воде. Примеры алкоксисиланов включают в себя тетраметоксисилан или тетраэтоксисилан. Примеры алкилалкоксисиланов включают в себя метилтриметоксисилан (МТМС), метилтриэтоксисилан (МТЭС) или фенилтриметоксисилан, фенилтриэтоксисилан или диметилдиметоксисилан. Суспензию наночастиц кремнезема (не обязательно) добавляют к этому золю для улучшения механических свойств и ослабления сморщивания при отверждении слоя. Впоследствии к золю добавляют частицы оксида с высоким показателем преломления, обладающие субмикронным диапазоном распределения частиц по размерам. Полученная суспензия стабильна и ее можно использовать, по меньшей мере, в течение 2 месяцев, если она хранится в холодильнике. При комнатной температуре суспензия медленно вступает в реакцию, при которой гидролизованный алкоксисилан или алкилалкокси-мономеры реагируют с образованием жесткой неорганической сетки. Реакция ускоряется в ходе выполнения процедур нанесения покрытия, когда растворитель (обычно вода, или смесь вода/спирт) удален. После нанесения покрытия слой подвергают термическому отвердеванию для ускорения образования сети. При использовании алкоксисиланов в качестве несущего материала образуются силикатные сети с внедренными рассеивающими пигментами и наночастицы (не обязательно). При использовании алкилалкоксисиланов образуется алкилсиликатная сеть, такая как метилсиликатная сетка при использовании метилтриметоксисилана.

В другом типе состава использовано уже предварительно полимеризованнон соединение-предшественник промышленного силана (например, Silres - Wacker Chemie), которое легко растворяется в органических растворителях, а стабильную суспензию получают путем добавления частиц оксида с высоким показателем преломления в субмикронном диапазоне размеров частиц.

Еще один тип несущего/связующего материала состоит из силоксанов, таких как силиконы. Растворитель можно добавлять для снижения вязкости, но также можно использовать нерастворимые силоксаны. К силоксану или растворенному силоксану добавляют рассеивающие частицы для достижения окрашивающей дисперсии.

Примеры рассеивающих частиц включают в себя частицы оксидов металла, таких как TiO2 рутил (n=2,7), TiO2 анатаз (n=2,4), ZrO2 (n=2,1), Ta2O5 (n=2,2), Nb2O5 (n=2,2), SnO2 (n=1,89), Al2O3 (n=1,76), или другого неорганического материала, такого как, например, ZnS (n=2,3). Толщина слоя, необходимая для получения такого же значения коэффициента отражения при том же содержании оксида в объеме, понижается с ростом значения показателя преломления при сходном распределении частиц по размерам. Как правило, для соответствующих оптических свойств средний размер рассеивающих частиц составляет менее примерно 1 мкм, но превышает 50 нм.

Обычно рассеивающие частицы составляют от 10 до 70 объемн.% от упомянутого отражателя.

В еще одном типе рассеивающего отражателя в качестве носителя использован керамический материал. Обычно керамический носитель содержит поры размером порядка длины волны света. Концентрация пор обычно составляет 10-70 объемных процентов. Керамический связующий материал обычно состоит из алюмоиттриевого граната (АИГ), оксида алюминия (Al2O3), оксида циркония (ZrO2) или оксида титана (TiO2), но также можно использовать и другие керамические материалы, известные специалистам в данной области техники. Поры обычно состоят из пустот, заполненных воздухом. Керамические материалы обычно формируют из порошков, которые спрессовывают, в сочетании с полимерным связующим веществом, с образованием плоской подложки. В ходе этого процесса внутри образуются воздушные карманы. Подложки также можно получать с использованием технологий шликерного литья или пленочного литья, известных специалистам в данной области техники. Подложки спекают для удаления связующего вещества и получения уплотненного когезионного слоя при повышенной температуре. Количество и размеры оставшихся воздушных карманов регулируется за счет регулирования продолжительности спекания, температуры и спекающего газа. Эти керамические отражатели обычно связаны со слоем для распространения света 106 посредством клеящего материала. Керамический пористый отражатель является высокотермосветостойким, поскольку он состоит из растворов неорганических материалов, которые обрабатывают при температурах, далеко превышающих рабочие температуры СИД, что обычно составляет 150-200ºC.

Основная часть света, испускаемая СИД, будет отражаться назад в область распространения света 115 из-за рассеяния, но доля света будет также проходить отражатель 103 в основном в нерассеянном состоянии, или рассеянный свет, но еще при его прямолинейном направлении.

Согласно первому альтернативному варианту этот остаточный свет, проходящий через рассеивающий отражатель 103, блокируют. Это можно сделать, например, путем размещения на рассеивающем отражателе 103 обычно непрозрачного верхнего отражателя 109. Свет, сталкивающийся с верхним отражателем 109, будет отражаться назад в рассеивающийся отражатель 103, и, в конечном счете, в область для распространения света 115, для его передачи к боковым выходным отверстиям 114. Свет, следовательно, имеет две возможности для рассеяния, что повышает эффективность рассеяния. Следовательно, толщина рассеивающего отражателя или концентрация рассеивающих частиц может быть снижена, с достижением, в сочетании с верхним отражателем, желаемого эффекта рассеяния и перераспределения.

Верхний отражатель может, как правило, представлять собой металлический слой, такой как слой из серебра или алюминия, или может представлять собой дихроичное зеркало. Слой металлического отражателя обычно бывает тонким, примерно 100-500 нм, по сравнению с рассеивающим отражателем, который может иметь толщину в диапазоне 10-100 мкм, например, 30-50 мкм. Дихроичное зеркало обычно имеет угловой диапазон очень высокого отражения, такой как 99%, но оно, вероятно, имеет угловую зависимость, которая приводит к снижению отражательной способности при существенно отклоняющихся углах. Отражательная способность также, вероятно, является спектрально-зависимой.

Верхний отражатель обычно представляет собой зеркальный отражатель для минимизации потерь отражения, но может, в некоторых применениях, представлять собой диффузный отражатель, такой как диффузный отражатель, аналогичный рассеивающему отражателю.

Когда верхний отражатель представляет собой диффузный отражатель, верхний отражатель может представлять собой рассеивающий отражатель, в котором использован пигмент с более высокой рассеивающей способностью, чем у рассеивающего отражателя. Свет, выходящий из слоя, преобразующего свет 107, затем рассеивается рассеивающим отражателем и частично отражается назад и частично передается на верхний отражатель. Преимущества этого относятся к тому факту, что пигменты с низкой рассеивающей способностью, такие как анатаз, имеют полосу поглощения при более низких длинах волн, чем рутил, который обладает очень высокой рассеивающей способностью. Поэтому анатаз практически не поглощает свет при длине волны, более высокой чем 400 нм, но рутил имеет границу полосы поглощения, что приводит к потерям поглощения ниже 425 нм. Синий СИД может иметь световое излучение 400-425 нм, которое может частично поглощаться отражателем, содержащим рутил. Анатаз, содержащий отражатель, будет поэтому отражать значительную часть света от 400 до 425 нм, без потерь поглощения, тогда как верхний отражатель, содержащий пигмент рутила, показывает более высокую отражающую способность при длинах волн, превышающих 425 нм. Аналогично, если СИД испускает ультрафиолетовое излучение, слой рассеивающего отражателя может содержать пигмент оксида алюминия или оксида циркония, который не имеет ультрафиолетового поглощения вблизи к ультрафиолетовой области, в сочетании с пигментом рутила или анатаза с более высокой рассеивающей способностью, что приводит к повышению коэффициента отражения для видимого света с преобразованной длиной волны за счет слоя, преобразующего длину волны.

Во втором альтернативном варианте остаточный свет можно использовать для освещения верхней поверхности светоизлучающего диода. В определенных применениях может существовать преимущество, состоящее в том, что местоположение светоизлучающего диода легко обнаруживается, исходя из вышеописанного. Это может придать диоду привлекательный внешний вид.

Небольшое количество пигмента можно добавлять к или поверх отражающего слоя. Является предпочтительным, чтобы это был типичный неорганический пигмент (такой как, но не ограниченный, Cr2O3, CoAl2O4, и т.д.), в зависимости от желаемого цвета, или это может быть люминесцентный пигмент. Пигмент обычно внедряют в связующее вещество, такое как силикон или силановая сеть, как было описано выше.

Пигмент можно добавлять к составам отражателя или можно наносить поверх рассеивающего отражателя, составленного (не обязательно) согласно рецептуре отражающего покрытия.

Цветной внешний вид СИД с боковым излучением очень привлекателен для регулирования внешнего вида СИД для применения и конструирования устройства, в котором использован СИД. Это особенно важно в случае СИД для световых индикаторов, таких как используемые в мобильных телефонах. СИД с боковым излучением в сочетании с отражателем вокруг СИД, таким как параболический отражатель, можно использовать в качестве импульсного освещения. Однако при использовании верхняя поверхность отражателя видна. Цветное, свето- и термостойкое поверхностное покрытие, следовательно, является желательным для соответствия дизайну устройства. Поскольку цветное покрытие может быть практически изолировано отражающим покрытием от прямого света СИД (лишь незначительная часть света выходит через верхнюю поверхность рассеивающего отражателя), оно не препятствует эксплуатации бокового излучателя.

С другой стороны, остаточное или спланированное рассеяние светового потока через рассеивающий отражатель, свет которого взаимодействует с окрашенным или люминесцентным пигментом наверху, может придать цветной свет свету, испускаемому из боковых поверхностей. При применении этот свет может быть смешан для регулировки общего цвета освещения.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено предпочтительными вариантами воплощения, описанными выше. Напротив, в рамках объема прилагаемой формулы изобретения возможны многие модификации и варианты. Например, на чертеже проиллюстрировано, что подложка и отражатель имеют одинаковый размер опорной поверхности. Однако возможно, чтобы одно из двух - подложка или отражатель - имело больший размер опорной поверхности, чем другое.

Кроме того, в устройстве с боковым излучением согласно настоящему изобретению не является необходимым, чтобы боковые отверстия 114, через которые свет выходит из устройства, располагались вокруг всей периферии устройства.

В некоторых вариантах воплощения изобретения часть боковых граней области распространения света могут быть покрыты таким образом, чтобы никакой свет не мог выходить из устройства в этом направлении. Например, в квадратном устройстве могут быть покрыты боковые грани на одной или нескольких сторонах квадрата, вследствие чего свет выходит лишь через непокрытые стороны. Является предпочтительным, чтобы покрытые стороны были покрыты отражающим покрытием 113 таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть света, сталкивающаяся с поверхностью покрытой стороны, отражалась назад в область распространения света. Более предпочтительным является, чтобы отражающее покрытие было изготовлено из того же материала, что и используемое в качестве рассеивающего отражателя 103. Резюмируя, обеспечено светоизлучающее устройство с боковым излучением, содержащее, по меньшей мере, один светоизлучающий диод, установленный на подложке и обращенный к рассеивающему отражателю, расположенному на расстоянии и простирающемуся вдоль протяженности упомянутой подложки. Рассеивающий отражатель содержит рассеивающие компоненты, распределенные по носителю, а рассеивающие компоненты обладают показателем преломления, отличным от показателя преломления упомянутого носителя.

Рассеивающее действие отражателя приводит к повышению углового перераспределения в устройстве, что повышает вероятность выхода света из устройства через боковые отверстия между отражателем и подложкой, тогда как свет в основном предохраняется от выхода через верхнюю поверхность. Светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению можно использовать, например, в областях СИД-освещения, например, для применения в задней подсветке в индикаторных устройствах, в световодах, включая плоские светильники со светопроводящим кабелем, в коллиматорных устройствах, содержащих СИД, таких как те, которые можно использовать для автомобильного лобового освещения или общего местного освещения на основе СИД. Области использования, однако, не ограничены вышеперечисленным.

1. Светоизлучающее устройство с боковым излучением (100), содержащее, по меньшей мере, один светоизлучающий диод (101), установленный на подложке (102) и обращенный к рассеивающему отражателю (103), расположенному на расстоянии от и простирающемуся вдоль протяженности упомянутой подложки,
в котором упомянутый отражатель (103) содержит рассеивающие компоненты (110), распределенные по носителю (108), причем рассеивающие компоненты (110) обладают показателем преломления, отличным от показателя преломления упомянутого носителя (108), и
в котором упомянутые рассеивающие компоненты (110) содержат поры, обладающие более низким показателем преломления, чем показатель преломления упомянутого носителя (108).

2. Светоизлучающее устройство по п.1, в котором упомянутые рассеивающие компоненты (110) составляют 10-70% от объема упомянутого отражателя.

3. Светоизлучающее устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутый носитель (108) содержит кремнийсодержащую сеть.

4. Светоизлучающее устройство по п.3, в котором упомянутая кремнийсодержащая сеть выбрана из силикатной сети и полисилоксановой сети.

5. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый носитель (108) содержит керамический материал.

6. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый рассеивающий отражатель (103) обладает коэффициентом отражения более 90%.

7. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором верхний отражатель (109) установлен поверх упомянутого рассеивающего отражателя (103).

8. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором твердый передаточный материал (106) установлен между упомянутой подложкой (102) и упомянутым отражателем (103).

9. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый твердый передаточный материал (106) содержит материал, преобразующий длину волны.

10. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый отражатель (103) содержит пигмент.

11. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый рассеивающий отражатель (103) установлен параллельно упомянутой подложке (102).

12. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором часть боковых граней упомянутого твердого передаточного материала (106) покрыта отражающим покрытием (113).



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам, специально предназначенным для изготовления приборов для светового излучения методом хлоридно-гидридной эпитаксии. .

Изобретение относится к электронике и энергосберегающим технологиям, а именно к конструкции светодиодов. .

Изобретение относится к светоизлучающим диодам, смонтированным методом перевернутого кристалла. .

Изобретение относится к источникам белого света на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов с удаленными фотолюминофорными конвертерами. .

Изобретение относится к области осветительной полупроводниковой техники. .

Изобретение относится к светодиодным лампам

Изобретение относится к области электротехники и касается ламп светодиодных, работа которых сопровождается нагревом колб

Изобретение относится к области полупроводниковых светоизлучающих приборов и может использоваться для производства светодиодов

Изобретение относится к способам изготовления светоизлучающего элемента с длиной волны из ближней инфракрасной области спектра

Изобретение относится к способам изготовления светоизлучающего элемента с длиной волны из ближней инфракрасной области спектра

Изобретение относится к светоизлучающим устройствам и более конкретно к светоизлучающим устройствам, включающим в себя, по меньшей мере, один светодиод и люминофор, причем люминофор включает в себя химические соединения, легированные свинцом и/или медью и преобразующие длину волны света

Изобретение относится к способам изготовления светоизлучающего элемента с длиной волны из ближней инфракрасной области спектра
Наверх