Светодиодное устройство



Светодиодное устройство
Светодиодное устройство

 

H01L33/58 - 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 2513645:

Пуйша Александр Эдуардович (RU)
Полякова Инесса Петровна (RU)
Кузовая Вера Лаврентьевна (RU)
Кононова Галина Алексеевна (RU)

Изобретение относится к области оптического приборостроения. Светодиодное устройство согласно изобретению включает один или несколько излучателей-чипов, установленных по любой топографии на единую плоскую подложку и покрытых общим слоем компаунда-геля, возможно с кристаллами люминофора, и пластину из оптического материала, размещенную без воздушного промежутка на плоской поверхности геля. На внутренней стороне пластины, граничащей с гелем, нарезаны взаимноперпендикулярные канавки, грани которых наклонены к поверхности геля на угол α=55°…65°, глубина нарезки канавок не более h=0,8 мм. Вершины канавок образуют квадраты, стороны которых составляют D=(1,75…2,3)Dc, где Dc - размер стороны чипа, причем D=D0, где D0 - расстояние между оптическими осями излучателей-чипов, при этом оптические оси квадратов нарезки и соответствующих чипов совпадают. Изобретение обеспечивает повышение энергетических параметров устройства, а именно значительное увеличение осевой силы света и уменьшение энергетических потерь за счет увеличения угла охвата излучения кристалла чипа до σ1=±75°. 2 ил.

 

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к классу мощных светодиодов «Chip-on-board», которые используются в качестве аналогов галогенных ламп, а также для потолочных, индустриальных, фасадных и других светильников.

Использование кристаллов, излучающих свет в различной цветовой гамме оптического диапазона, дает возможность получения светодиодных устройств с широким разнообразием цветов и оттенков светового потока. Основным достоинством этих устройств является их большая энергосберегаемость и большие, практически неограниченные, сроки службы, по сравнению с обычными галогенными светильниками.

Наиболее важными энергетическими параметрами светодиодного устройства являются осевая сила света и индикатриса распределения светового потока по углу расходимости светового излучения на выходе устройства.

Известны промышленные образцы СОВ фирмы «Оптоган» [1], описание конструкций которых даны в статье [2]. Они представляют собой массив из одного или нескольких светодиодных чипов, установленных по различной топографии на единую плоскую подложку и покрытых общим слоем компаунда-геля с кристаллами люминофора, причем наружная поверхность геля, контактирующая с воздухом, является плоской. По технической сущности эти устройства наиболее близки к предлагаемому светодиодному устройству и являются прототипом.

Данная конструкция системы не позволяет получить высокие энергетические параметры, так как используемый угол охвата прямого излучения кристалла не превышает ±40°, в то время как прямое излучение кристалла распространяется в углах ±90°, что соответствует индикатрисе излучения кристалла, представленной на Фиг.1. Это приводит к потере энергии не менее 25%, что является основным недостатком прототипа.

Целью предлагаемого изобретения является повышение энергетических параметров светодиодных устройств типа СОВ, а именно, значительное увеличение осевой силы света при использовании прямого излучения кристалла чипа с углом охвата излучения не менее ±75°.

Эта цель достигается тем, что светодиодное устройство состоит из одного или нескольких излучателей-чипов, установленных по любой топографии на единую плоскую подложку и покрытых общим слоем компаунда-геля, возможно, с кристаллами люминофора, причем на плоскую поверхность геля установлена без воздушного промежутка пластина из оптического материала, на внутренней стороне которой, граничащей с гелем, нарезаны взаимноперпендикулярные канавки, грани которых наклонены к поверхности геля на угол α=55°…65°, глубина нарезки канавок не более h=0,8 мм. Вершины канавок образуют квадраты, стороны которых составляют D=(1,75…2,3)Dc, где Dc - размер стороны чипа, причем D=D0, где D0 - расстояние между оптическими осями излучателей-чипов, при этом оптические оси квадратов нарезки и соответствующих чипов совпадают.

На Фиг.2 в качестве примера представлена принципиальная схема предлагаемого светодиодного устройства. В его состав входят излучатели-чипы (1), размещенные на плоской подложке (2) и покрытые общим слоем компаунда-геля (3), с плоской поверхностью на границе гель-воздух. На поверхность геля установлена без воздушного промежутка пластина (4) из оптического материала. На внутренней стороне пластины нарезаны взаимноперпендикулярные канавки (5), грани которых наклонены к поверхности геля на угол α=55°…65°, причем глубина нарезки канавок не более h=0,8 мм. Вершины канавок образуют квадраты, стороны которых равны D=(1,75…2,3)Dc, где Dc - размер стороны чипа, при этом D=D0, где D0 - расстояние между оптическими осями излучателей-чипов, при этом оптические оси квадратов нарезки и соответствующих чипов совпадают.

Конкретная конструкция светодиодного устройства, соответствующая приведенному выше описанию предлагаемого изобретения, разработана на базе СОВ, чипы (1) которого толщиной t=0,15 мм имеют форму квадрата с размером стороны Dc=1,15 мм, при этом чипы расположены на подложке (2) с расстоянием между оптическими осями соседних чипов D0=2,5 мм. На подложке размером 10×10 мм размещены 9 чипов и залиты компаундом-гелем (3), причем расстояние от излучающей поверхности чипа до плоской поверхности гель-воздух равно d=0,35 мм. Показатель преломления компаунда-геля n1=1,54. На плоскую поверхность геля установлена без воздушного промежутка пластина (4) из оптического материала - полиметилметакрилата (ПММА), показатель преломления которого n2=1,49.

На внутренней стороне пластины нарезаны взаимноперпендикулярные канавки (5), грани которых наклонены к поверхности геля на угол α=60°, причем глубина нарезки h=0,8 мм, при общей толщине пластины 1,5 мм. Вершины канавок образуют квадраты, стороны которых равны D=2,5 мм, что соответствует соотношению D=2,17 Dc и равно величине D0. Оптические оси квадратов нарезки и соответствующих чипов совпадают.

Данная конструкция обеспечивает использование углов охвата излучения кристаллов чипа:

- прямое излучение через гель и пластину в пределах σ1=±42°;

- излучение через гель, отраженное по закону полного внутреннего отражения от граней в среде ПММА, в пределах σ1=±(42°…75°).

Таким образом, общий угол охвата излучения кристалла чипа для данного светодиодного устройства равен Σσ1=±75°, за счет чего величина используемой энергии излучения чипа составляет ΣЕ=~90% Е0, где Е0 - энергия излучения чипа, то есть потери энергии уменьшаются до 10%.

Положительный эффект предлагаемой конструкции светодиодного устройства заключается в том, что она обеспечивает увеличение энергетических параметров на выходе системы за счет использования значительно увеличенного угла охвата излучения чипа в пределах σ1=±75° (против σ1=±40° в прототипе), и за счет этого уменьшение потерь энергии до ~10% (против ~25% в прототипе).

Источники информации

[1] Электронный документ. «Мощные светодиоды»« Chip-on-board» http://www.optogan.ru/products/leds/chip-on-board.

[2] Статья. Е.Мухина, П.Блашто. «Технология CHIP-on-BoARD: Основные процессы и оборудование». Электроника. Наука. Технология. Бизнес, 2008 г., №3, 2008 г., стр.54-58.

Светодиодное устройство, состоящее из одного или нескольких излучателей-чипов, размещенных по любой топографии на единой плоской подложке и покрытых общим слоем компаунда-геля, возможно с кристаллами люминофора, отличающееся тем, что на плоскую поверхность геля установлена без воздушного промежутка пластина из оптического материала, на внутренней стороне которой, граничащей с гелем, нарезаны взаимноперпендикулярные канавки, грани которых наклонены к поверхности геля на угол α=55°…65°, глубины нарезки канавок не более h=0,8 мм, а вершины канавок образуют квадраты, стороны которых составляют D=(1,75…2,3)Dc, где Dc - размер стороны чипа, причем D=D0, где D0 - расстояние между оптическими осями излучателей-чипов, при этом оптические оси квадратов нарезки и соответствующих чипов совпадают.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к классу мощных светодиодов, которые используются в качестве аналогов галогенных ламп, а также для потолочных, индустриальных, фасадных и других светильников.

Использование: для применений, связанных с освещением, отличным от подсветок, где вертикальная диаграмма направленности (диаграмма коллимирования) и диаграмма направленности бокового излучения света могут определяться независимо.

Блок LED, содержащий LED кристалл (10), слой (12) люминофора и фильтрующий слой (14), который расположен таким образом, что световые лучи, излучаемые от LED кристалла (10), с углом излучения ниже предварительно определенного угла относительно нормали фильтра, по меньшей мере, частично отражаются, и световые лучи, излучаемые от LED кристалла выше этого предварительно определенного угла, относительно нормали к фильтрующему слою (14) пропускаются.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является обеспечение излучения общего практически однородного цвета.

Изобретение относится к источникам света, работающим на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов. Радиатор отвода тепла выполнен из набора пластин или -образной формы, контактирующих одна с другой плоской горизонтальной частью.

Изобретение относится к области светотехники и, в частности, к люминесцирующим материалам, используемым в твердотельных источниках белого света. Согласно изобретению предложен композиционный люминесцирующий материал для твердотельных источников белого света, которые содержат светодиод, излучающий в области 430-480 нм, а также смесь, по крайней мере, двух люминофоров, первый из которых имеет желто-оранжевое свечение в области (560-630 нм), а второй взят из группы алюминатов щелочноземельных металлов, активированных европием.

Изобретение относится к способу формирования люминесцентного керамического преобразователя и к люминесцентному керамическому преобразователю, полученному таким способом.

Изобретение относится к монтажной плате с повышенной устойчивостью к коррозии, способу изготовления такой монтажной платы, дисплейной панели и дисплейного устройства.

Предложены два варианта светоизлучающих устройств, использующих проводящий связывающий агент при соединении корпуса и крышки. Также предложен способ изготовления светоизлучающего устройства, который включает в себя этап соединения крышки 3, имеющей рамную часть 4, с корпусом 1, имеющим светоизлучающий элемент 2, установленный в углублении корпуса 1, чтобы закрыть отверстие углубления.

Способ изготовления светодиодного модуля согласно изобретению включает формирование на подложке изолирующей пленки; формирование на изолирующей пленке первой заземляющей контактной площадки и второй заземляющей контактной площадки, отделенных друг от друга; формирование первой разделительной пленки, которая заполняет пространство между первой и второй заземляющими контактными площадками, второй разделительной пленки, осажденной на поверхность первой заземляющей контактной площадки и третьей разделительной пленки, осажденной на поверхность второй заземляющей контактной площадки; формирование первого разделяющего слоя заданной высоты на каждой из разделительных пленок; распыление затравочного металла на подложку, на которой сформирован первый разделяющий слой; формирование второго разделяющего слоя заданной высоты на первом разделяющем слое; формирование первого зеркала, соединенного с первой заземляющей контактной площадкой, и второго зеркала, соединенного со второй заземляющей контактной площадкой с помощью выполнения процесса нанесения металлического покрытия на подложку, на которой сформирован второй разделяющий слой; удаление первого и второго разделяющих слоев; соединение стабилитрона с первым зеркалом и соединение светодиода со вторым зеркалом; и осаждение флуоресцентного вещества для того, чтобы заполнить пространство, образованное первым зеркалом и вторым зеркалом.

Изобретение относится к изготовлению и производству интегральных светоизлучающих приборов. Способ согласно изобретению включает размещение светоизлучающих элементов (СЭ) в замкнутом поле (ЗП) повторяющимися группами (Г) с виртуальными номерами гирлянд внутри Г вначале в прямом порядке, затем в обратном. Последовательное соединение СЭ с одноименными СЭ внутри Г осуществляют, например, с правой стороны, а между соседними Г с левой стороны, с поочередно прилегающими к друг другу проводниками (П), параллельно ориентированными оси расположения СЭ в ЗП в случае размещения П в плоскости (ПЛ) размещения СЭ. Б случае многоуровневого соединения СЭ под ПЛ размещения СЭ П в изолирующих слоях (ИС) соединение СЭ осуществляют соединительной металлизацией сквозь ИС с соответствующими П на ИС, которые располагают по двум виртуальным непересекающимся линиям, по которым, например, с левой стороны соединения с СЭ осуществляют внутри Г СЭ, а с правой стороны между соседними Г в зонах отсутствия П в предыдущих ИС. Технический результат: повышение плотности размещения Г СЭ в интегральной матрице, неизменности формы излучения светоизлучающего устройства при отказе одной или нескольких Г, надежности светоизлучающей матрицы в процессах изготовления, проверки, классификации, эксплуатации. Изобретение обеспечивает возможность нахождения приемов размещения и соединения гирлянд светоизлучающих элементов в их интегральной матрице для повышения плотности размещения, сохранение излучения светоизлучающего устройства при отказе одной или нескольких гирлянд светоизлучающей матрицы в процессах изготовления, проверки, классификации, эксплуатации и повышение процента выхода годных изделий. 1 з.п. ф-лы, 16 ил.

Предложено светодиодное светоизлучающее устройство, в котором упрощена регулировка цветовой температуры белого света, при этом светодиодное светоизлучающее устройство содержит множество блоков светоизлучения разных типов, содержащих, соответственно, светодиодные элементы, которые испускают ультрафиолетовое излучение или видимый свет фиолетового цвета, и люминофоры, которые поглощают ультрафиолетовое излучение или видимый свет фиолетового цвета и излучают цветной свет; причем цветной свет, излучаемый множеством блоков светоизлучения разных типов, смешивается и становится белым светом; светодиодные элементы указанного множества блоков светоизлучения разных типов являются одинаковыми и смонтированы на одном основании; и два или более блоков светоизлучения частично перекрывают друг друга. Также предложены изобретения, касающиеся системы светоизлучения, сформированной на основе описанного выше светодиодного светоизлучающего устройства, и способа изготовления светодиодного светоизлучающего устройства. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

Способ изготовления полупроводникового светоизлучающего устройства согласно изобретению включает выращивание множества III-нитридных полупроводниковых структур на подложке, причем каждая полупроводниковая структура включает в себя светоизлучающий слой, расположенный между областью n-типа и областью р-типа; подложка включает в себя основание, множество участков III-нитридного материала, разделенных углублениями, причем углубления простираются через всю толщину III-нитридного материала, который формирует упомянутые структуры, связывающий слой, расположенный между основанием и множеством участков III-нитридного материала; при этом светоизлучающий слой каждой полупроводниковой структуры имеет значение постоянной решетки, большее чем 3,19 ангстрем; и формирование проводящего материала, который электрически соединяет две из III-нитридных полупроводниковых структур. Также предложено полупроводниковое светоизлучающее устройство. Изобретение обеспечивает улучшение производительности и надежности, за счет исключения деформации и дефектов кристалла в слоях III-нитридного устройства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Источник (1) инфракрасного излучения содержит первичный преобразователь (2) энергии с токоподводящими контактами (3) и активную область (4) с оптической толщиной в направлении вывода излучения, не превышающей двойного значения обратной величины среднего коэффициента поглощения активной области в диапазоне энергий квантов излучения источника (1). Активная область (4) выполнена по меньшей мере из одной непроводящей жидкости или газа, имеющих полосы поглощения излучения источника. Первичный преобразователь (2) энергии выполнен из пьезоэлектрика. Активная область (4) и первичный преобразователь (2) энергии помещены в герметичный корпус (5), по меньшей мере часть которого прозрачна для излучения источника (1). Источник (1) обеспечивает повышенную мощность инфракрасного излучения в области энергий hν2<0,12 эВ. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к оптическим устройствам и способам их изготовления. Предложено оптическое устройство, включающее светоизлучающий или светочувствительный элемент, установленный на подложку, и отвержденный кремнийорганический материал, объединенные в единое изделие в результате герметизации элемента кремнийорганической композицией, отверждаемой с помощью реакции гидросилилирования, причем поверхность отвержденного кремнийорганического материала обработана полиорганосилоксаном, который включает по меньшей мере три атома водорода, связанных с атомами кремния, в одной молекуле. Предложен также способ изготовления указанного оптического устройства. Технический результат - предложенное оптическое устройство устойчиво к налипанию пыли и грязи вследствие уменьшения липкости поверхности отвержденного кремнийорганического материала, который герметизирует светоизлучающий или светочувствительный элемент. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 6 пр.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является обеспечение низкого потребления энергии и упрощение изготовления. Источник света включает печатную плату, способную рассеивать тепло, пакет светодиодной матрицы, расщепитель пучка и рефлектор. Пакет светодиодной матрицы прикреплен к печатной плате и закрыт расщепителем пучка, который в свою очередь прижат и позиционирован с рефлектором. Центральные световые пучки от пакета светодиодной матрицы коллимируются расщепителем пучка для проецирования наружу. Боковые световые пучки преломляются в направлении расщепителем пучка, перехватываются рефлектором и направляются на целевую область освещения вместе с центральными световыми пучками. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является увеличение угла излучения. Осветительное устройство включает в себя осветительные средства (40), которые при подаче напряжения излучают первичное излучение, и твердые частицы (64, 66), которые, по меньшей мере, участками окружают осветительные средства (40) и которые взаимодействуют с первичным излучением. Концентрация частиц (64, 66), по меньшей мере, в одном направлении от осветительных средств (40) изменяется от первой концентрации частиц ко второй концентрации частиц. 23 з.п. ф-лы, 22 ил.

Использование: для излучения света посредством светоизлучающих диодов. Сущность изобретения заключается в том, что светодиодное (LED) устройство содержит металлическую подложку, имеющую отражающую поверхность, и множество светодиодных кристаллов, установленных непосредственно на отражающей поверхности металлической подложки, чтобы обеспечить возможность рассеяния тепла, при этом, по меньшей мере, часть светодиодных (LED) кристаллов размещена на расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить возможность отражения света от части отражающей поверхности, которая расположена между частями светодиодных (LED) кристаллов, а также электрическую цепь, сформированную путем соединения светодиодных (LED) кристаллов кристалл к кристаллу. Технический результат: повышение светоотдачи, улучшение теплоотвода от матрицы светодиодных кристаллов и упрощение изготовления матрицы светодиодных кристаллов. 4 н. и 28 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области светоизлучающих диодов Согласно изобретению предложен способ формирования герметизации светоизлучающих диодов, причем способ содержит этапы, на которых определяют геометрическую форму для герметизации; выбирают ограждающий материал; наносят ограждающий материал на подложку для формирования границы, определяющей пространство, имеющее геометрическую форму, причем указанное нанесение содержит нанесение ограждающего материала при помощи автоматического распыления; и наполняют пространство герметизирующим материалом для формирования герметизации. Также согласно изобретению предложены светодиод и лампа на основе светодиода. Изобретение обеспечивает упрощение изготовления светодиодов и снижение затрат на их производство. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к осветительному устройству на белых светодиодах, возбуждаемому импульсным током. Устройство включает упакованные внутри синие, фиолетовые или ультрафиолетовые светодиодные чипы и люминесцентное покрытие, использующее люминесцентный материал. Люминесцентный материал является сочетанием (1) или (2) люминесцентного материала А с синим послесвечением и желтого люминесцентного материала. Желтый люминесцентный материал В способен излучать свет при возбуждении синих, фиолетовых или ультрафиолетовых чипов и/или возбуждении люминесцентного материала А с синим послесвечением. Сочетание (1) представляет собой сочетание 5% Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ + 15% CaSrS:Bi3+ + 20% Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ и 15% Sr3SiO5:Eu2+,Dy3+ + 20% Ca2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ + 25% Y3Al5O12:Се, а сочетание (2) представляет собой сочетание 35% CaS:Br3+,Na+ и 25% Y2O3·Al2O3·SiO2:Ce·B·Na·P + 10 %CaS:Sm3+ + 15% Y2O2S:Mg,Ti + 5% Sr3SiO5:Eu2+,Dy3+ + 10% Ca2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+. При этом осветительное устройство на белых светодиодах возбуждает светодиодные чипы импульсным током, имеющим частоту не меньше чем 50 Гц. Изобретение позволяет улучшить стабильность люминесценции и уменьшить тепловой эффект. 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл., 2 пр.
Наверх