Способ получения модифицированных трехцветных светодиодных источников белого света

Изобретение относится к области светотехники и, в частности, к светодиодным источникам белого света на основе светодиодов синего (450-455 нм), зеленого (525-535 нм) и красного цветов (605-615 нм), называемых после объединения RGB триадой. Способ получения модифицированных трехцветных источников белого света посредством нанесения на RGB триаду светодиодов суспензии возбуждаемого синим светом люминофора, при этом в качестве люминофора используют активированные церием композиции Ln3+αAl5O12+1,5α нестехиометрического состава, где Ln - иттрий или вместе с ним один или несколько редкоземельных элементов, содержащих избыток Ln по отношению к А1 так, что величина индекса α изменяется в интервале 0<α≤0,45, или активированные церием композиции Ln3+αAl5O12+1,5α нестехиометрического состава, где Ln - иттрий или вместе с ним один или несколько редкоземельных элементов, содержащих недостаток Ln по отношению к А1 так, что величина индекса α изменяется в интервале 0<α≤1,5, или активированные европием силикатные люминофоры общей формулы (Sr-Ba-Ca)2SiO4 и (Sr-Ba-Ca)SiO3, обладающие желто-зеленой или желтой люминесценцией при возбуждении синим светом. Изобретение обеспечивает повышение качества цветопередачи и увеличение эффективности преобразования света у трехцветных светодиодных источников белого света. 6 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к области светотехники и, в частности, к светодиодным источникам белого света на основе светодиодов синего (450-455 нм), зеленого (525-535 нм) и красного цветов (605-615 нм), называемых после объединения RGB триадой. Источники света данного типа достаточно широко используются в системах бытового и декоративного освещения.

Существенным недостатком промышленных источников белого света на основе светодиодов с узкими спектральными (20-30 нм) линиями является невысокий уровень качества цветопередачи. Этот параметр определяется значениями общего (Ra) и частных индексов (R) цветопередачи. В промышленных трехцветных источниках белого света общий индекс цветопередачи (Ra) обычно не превосходит 70 единиц (при физиологически допустимой норме составляющей для внутренних помещений 80-95). Это обусловлено невысокими значениями частных индексов цветопередачи, характеризующих вклад в общий световой поток насыщенного красного излучения (R9), насыщенного желтого (R10), насыщенного зеленого (R11) и насыщенного синего (R12) цвета.

Качество цветопередачи в RGB источниках белого света зависит от положения максимумов и интенсивности света, излучаемого каждым светодиодом. Интенсивность света, в свою очередь, зависит от плотности тока, проходящего через светодиод. Увеличение ее всегда сопровождается возрастанием температуры р-n перехода, что в свою очередь приводит к уширению излучаемой спектральной линии и изменению положения максимума на спектральной кривой. При этом каждая из этих величин для различных линий имеет свой температурный коэффициент. Поэтому поиск цветового баланса в источниках данного типа достигаемый коррекцией мощности излучения всех компонент излучения при заданной величине цветовой температуры источника белого света или заданном спектре излучения, представляет собой достаточно сложную задачу, что также является недостатком устройств данного типа.

Третий недостаток состоит в невысокой объемной однородности цвета. Цветность источника белого света не должна зависеть от направления излучения. В промышленных RGB источниках расстояние между светодиодами в триаде может превосходить 1 мм, и в этих условиях источник каждого света становится физически различимым, что приводит к снижению эффективности системы в целом.

В статье [Zukauskas A., a.o. nd "Optimization of white polychromatic semiconductor lamps": Appl. Phys. Lett. 80, 234(2002b)] описаны различные способы оптимизации оптических параметров многоцветных светодиодных источников белого света, основанные на физических принципах регулирования. Применительно к промышленным источникам белого света, предназначенным для бытового и декоративного освещения, эти приемы достаточно сложны и сопряжены с необходимостью периодической подстройки электрических параметров.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков традиционных RGB источников белого света.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества цветопередачи и увеличение эффективности преобразования света у трехцветных светодиодных источников белого света. Этот результат достигается способом получения модифицированных трехцветных светодиодных источников белого света, заключающимся в том, что на RGB триаду наносят суспензию возбуждаемого синим светом люминофора в отверждаемом оптически прозрачном фото- и термостойком полимере.

В качестве люминофора могут быть использованы:

1) активированные церием люминофоры семейства стехиометрического граната Ln3Аl5О12, где Ln - иттрий или вместе с ним один или несколько редкоземельных элементов;

2) активированные церием композиции Ln3+αAl5O12+1.5α нестехиометрического состава, где Ln - иттрий или вместе с ним один или несколько редкоземельных элементов, содержащих избыток Ln по отношению к Аl, так что величина индекса α изменяется в интервале 0<α≤0,45, и в случае которых в отличие от стехиометрического граната соотношение между Ln:Al:O не равно 3:5:12 и составляет (3÷3,45):5:(12÷12,67);

3) активированные церием композиции Ln3-αAl5O12-1,5α нестехиометрического состава, где Ln - иттрий или вместе с ним один или несколько редкоземельных элементов, содержащих недостаток Ln по отношению к Аl, так что величина индекса α изменяется в интервале 0<α≤1,5, и в случае которых в отличие от стехиометрического граната соотношение между Ln:Al:O не равно 3:5:12 и составляет (3÷1,5):5:(12÷9,75);

4) активированные европием силикатные люминофоры общей формулы (Sr-Ba-Ca)2SiO4 и (Sr-Ва-Са)SiO3, обладающие желто-зеленой или желтой люминесценцией при возбуждении синим светом. Наблюдаемый эффект повышения качества цветопередачи и эффективности светопреобразования обусловлен улучшением объемной однородности цвета, достигаемой в результате рассеяния каждой из цветовых компонент в нанесенной дисперсионной среде и значительным уширением каждой из цветовых полос.

Примеры практического выполнения

Приведенные ниже примеры №№1-5 показывают, как изменяются светотехнические характеристики трехцветного светодиодного источника белого света при модифицировании его посредством нанесения на RGB триаду суспензии люминофоров различного состава. В табл.1 (см. в графической части) приведены оптические характеристики этих люминофоров (цветовые координаты - х и у, положение максимума в спектре люминесценции - λр(нм), доминирующая длина волны в спектре люминесценции - λd(нм), цветовая температура - Тc (К), ширина спектра на половине высоты - Δλ(нм), яркость люминесценции при возбуждении светом с длиной волны 460 нм (% по отношении к стандарту «902» компании Nemoto).

Пример №1

На защитную линзу серийно выпускаемого трехцветного светодиодного источника белого света, спектр и оптические параметры которого приведены в левой части табл.2 (см. в графической части), была нанесена суспензия порошкообразного люминофора FL 4255. Этот люминофор представлял собой композицию нестехиометрического состава, содержащую избыток иттрия и редкоземельных элементов по отношению к алюминию в сравнении с этим соотношением в стехиометрическим гранате, составляющем 3:5.

Суспензия, содержащая 0,5 г люминофора, была приготовлена в растворе силикона (2 мл) и отвердителя (2 мл). 2 капли приготовленной суспензии были нанесены с помощью промышленного дозатора на поверхность защитной линзы RGB триады. Данные об оптических параметрах модифицированного источника света приведены в правой части табл.2.

Как видно, модифицирование RGB источника приводит к принципиальному изменению всех оптических характеристик, повышению общего и всей совокупности частных индексов, а также к увеличению более чем на 50% общего светового потока, величина которого пропорциональна эффективности источника света. Следует отметить также значительное расширение всех базовых полос и увеличение интенсивностей полос зеленого и красного света.

Величина цветовой температуры у модифицированного источника была близка к стандарту нормального белого цвета.

Пример №2

В данном случае в отличие от примера №1 наносимый люминофор по составу соответствовал стехиометрическому гранату. Он характеризовался немного более низким значением цветовой температуры. Методика проведения эксперимента не отличалась от описанной в примере №1.

Можно отметить, что в данном случае наблюдается более значительное повышение общего и частных индексов цветопередачи, а также понижение цветовой температуры до стандарта нормального белого цвета, как в отношении величины цветовой температуры, так и относительно всей совокупности индексов цветопередачи.

Увеличение величины общего светового потока сохраняется на уровне примера №1.

Пример №3

В данном примере наносимый люминофор представлял собой композицию нестехиометрического состава, содержащую недостаток иттрия и редкоземельных элементов по отношению к алюминию в сравнении с соотношением в стехиометрическом гранате, составляющим 3:5. Содержание гадолиния в образце было значительно выше, чем в люминофоре, использовавшемся в примере №1. Данные, приведенные в табл.4 (см. в графической части), показывают, что воспроизводится тенденция, наблюдавшаяся в предшествующих случаях, а именно: имеет место дальнейшее улучшение всех светотехнических параметров модифицированных источников белого света, приближающихся к возможному максимуму значений применительно к выбранному исходному трехцветному светодиодному источнику белого света (табл.4).

Примеры №4 и №5.

В этих примерах использовались активированные церием нестехиометрические композиции с избытком алюминия по отношению к Ln, характеризующиеся высоким содержанием гадолиния. Вследствие этого люминофоры имели желто-оранжевое свечение. Известно, что в отличие от желто-зеленых и желтых люминофоров они имеют меньшую яркость и характеризуются более низкими цветовыми температурами. Поэтому использование таких люминофоров для модифицирования трехцветных источников не приводит к принципиальному изменению достигнутого высокого уровня значений индексов цветопередачи, но сопровождается уменьшением относительной доли синего излучения и снижением величины общего светового потока. Одновременно происходит спад цветовой температуры до значений, характерных для теплого белого света (см. табл.5 и 6 в графической части).

Следует отметить, что даже в наиболее неблагоприятном случае (пример №5) эффективность модифицированного RGB источника белого света более чем на 30% превышает уровень, характеризующий промышленные образцы.

Таким образом, применение желто-зеленых, желтых и желто-оранжевых люминофоров, возбуждаемых синим и, частично, зеленым светом, позволяет после нанесения их на поверхность промышленных трехцветных светодиодных источников белого света существенно улучшить весь комплекс их светотехнических параметров, а именно:

- повысить общий индекс цветопередачи до значений >84 и частных индексов цветопередачи R9-R14>75-85;

- увеличить при прочих равных условиях величину общего светового потока на 30-50%;

- снизить цветовую температуру до значений, отвечающих теплому белому свету.

Способ получения модифицированных трехцветных источников белого света посредством нанесения на RGB триаду светодиодов суспензии возбуждаемого синим светом люминофора, отличающийся тем, что в качестве люминофора используют активированные церием композиции Ln3+αAl5O12+1,5α нестехиометрического состава, где Ln - иттрий или вместе с ним один или несколько редкоземельных элементов, содержащих избыток Ln по отношению к А1 так, что величина индекса α изменяется в интервале 0<α≤0,45,
или активированные церием композиции Ln3+αAl5O12+1,5α нестехиометрического состава, где Ln - иттрий или вместе с ним один или несколько редкоземельных элементов, содержащих недостаток Ln по отношению к А1 так, что величина индекса α изменяется в интервале 0<α≤1,5,
или активированные европием силикатные люминофоры общей формулы (Sr-Ba-Ca)2SiO4 и (Sr-Ba-Ca)SiO3, обладающие желто-зеленой или желтой люминесценцией при возбуждении синим светом.



 

Похожие патенты:

Полупроводниковое светоизлучающее устройство содержит полупроводниковую структуру, которая в свою очередь содержит светоизлучающий слой, размещенный между областью n-типа и областью р-типа; р-электрод, размещенный на части области р-типа, а р-электрод содержит отражающий первый материал в непосредственном контакте с первой частью области р-типа; второй материал в непосредственном контакте со второй частью области р-типа, соседней с первой частью; и третий материал, размещенный поверх первого и второго материала, при этом третий материал выполнен с возможностью предотвращения миграции первого материала, при этом первый материал и второй материал представляют собой плоские слои одинаковой толщины.

Изобретения относятся к полупроводниковой оптоэлектронике и могут быть использованы при изготовлении различного вида источников излучения. Светоизлучающий диод содержит светоизлучающий кристалл, покрытый оптическим элементом, наружная поверхность которого сферическая и выполнена световыводящей, а в качестве оптического элемента используют полимер класса полиэфироакрилатов, содержание остаточного количества мономеров в котором не более 0,01 массовой части.

Изобретение относится к способу получения люминесцентного материала - конвертера вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона в виде аморфной пленки оксида кремния SiOX на кремниевой подложке, предназначенного для создания функциональных элементов фотонных приборов нового поколения, а также для контроля жесткого ультрафиолетового излучения в вакуумных технологических процессах.

Изобретение относится к осветительной технике. Осветительная система содержит первичный источник света и по меньшей мере одну рассеивающую и преобразующую свет пластину, которая содержит первый слой (12), имеющий рассеивающие свойства и, по существу, не имеющий преобразующих свойств, и второй слой (14), имеющий преобразующие свойства и расположенный на оптическом пути между первичным источником света и первым слоем, при этом толщина А первого слоя и толщина В слоя соотносятся как А ≥ 3*В, первый слой, по существу, выполнен из керамического материала с плотностью ≥90% и ≤100% от теоретической плотности, толщина В второго слоя составляет ≥5 мкм и ≤80 мкм, а толщина А первого слоя составляет ≥50 мкм и ≤1000 мкм.

Способ изготовления нитридного светоизлучающего диода включает последовательное формирование на диэлектрической подложке слоя нитридного полупроводника n-типа проводимости, активного слоя нитридного полупроводника, слоя нитридного полупроводника р-типа проводимости, первого прозрачного электропроводящего слоя оксида индия олова (ITO) толщиной 5-15 нм электронно-лучевым напылением с промежуточным отжигом в атмосфере газа при давлении, близком к атмосферному, второго прозрачного электропроводящего слоя ITO существенно большей толщины, с последующим отжигом полученной структуры при давлении газа, близком к атмосферному, и нанесение металлических контактов соответственно на второй прозрачный электропроводящий слой ITO и на слой нитридного полупроводника n-типа проводимости.
Изобретение относится к светотехнике, а именно изготовлению светоизлучающих полупроводниковых приборов на подложке из аморфного минерального стекла. Стекловидная композиция на основе минерального стекла, содержащего окислы элементов II, и/или III, и/или IV группы периодической системы, отличается тем, что поверхность стекла покрыта выращенным слоем электропроводящего и светоизлучающего полупроводникового соединения типа A2B5, и/или A2B6, и/или А3В5, и/или А4В6.

Светоизлучающий прибор согласно изобретению содержит связанные друг с другом светоизлучающий элемент и элемент, преобразующий длину волны, при этом светоизлучающий элемент содержит со стороны элемента, преобразующего длину волны, первую область и вторую область, а элемент, преобразующий длину волны, содержит со стороны светоизлучающего элемента третью область и четвертую область, причем первая область имеет нерегулярное расположение атомов по сравнению со второй областью, а третья область имеет нерегулярное расположение атомов по сравнению с четвертой областью, при этом первая область и третья область связаны напрямую.

Изобретение относится к светодиодному модулю. Технический результат - разработка состоящего из нескольких расположенных на печатной плате светодиодов светодиодного модуля, в котором выход из строя отдельных светодиодов не виден снаружи благодаря «вводу» излучаемого пассивным светодиодом светового потока в элемент ввода светового излучения вышедшего из строя светодиода.

Использование: для изготовления органических светоизлучающих диодов. Сущность изобретения заключается в том, что светоизлучающий диод содержит прозрачную или частично прозрачную подложку с нанесенной на нее слоистой структурой, содержащей по меньшей мере один органический электролюминесцентный слой и транспортные подслои из органических веществ n- и p-типов проводимости, расположенных на границах электролюминесцентный слой - контактный слой.

Изобретение относится к полупроводниковым нитридным наногетероструктурам и может быть использовано для изготовления светодиодов ультрафиолетового диапазона с длинами волн в диапазоне 260-380 нм.

Светоизлучающее устройство включает в себя основной корпус с образованным в нем углублением, ограниченным его нижней поверхностью и боковой стенкой, проводящий элемент, верхняя поверхность которого открыта в углублении, а нижняя поверхность образует внешнюю поверхность, выступающий участок, расположенный в углублении, светоизлучающий элемент, установленный в углублении и электрически связанный с проводящим элементом, а также уплотнительный элемент, расположенный в углублении для закрытия светоизлучающего элемента. В основном корпусе имеется нижняя часть и часть боковой стенки, изготовленные из полимера и неразъемно связанные, внутренняя поверхность части боковой стенки является боковой стенкой, образующей углубление, и имеет изогнутый участок, а выступающая часть расположена в непосредственной близости от изогнутой поверхности. Подобная компоновка позволяет получать тонкие и небольшие по размеру светоизлучающие устройства с высокой светоотдачей. 7 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к светодиодным лампам для освещения бытовых, общественных, офисных и промышленных помещений. Достигаемый технический результат - создание светодиодного источника света, имеющего диаграмму направленности, близкую к шаровой при сохранении основных размеров ламп накаливания. Светодиодная лампа содержит винтовой цоколь (3), источник питания (7), керамическое изолирующее кольцо (9), металлический теплопроводящий фланец (12), мощный светодиод (8), цилиндрический пластинчатый радиатор (29), формирователь шарового излучения (32), оптическую насадку (30) или уплотнитель светового потока (34). 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области полупроводниковой светотехники, а именно к светодиодным лампам, и может быть использовано для освещения. Техническим результатом изобретения является создание светодиодной лампы простой конструкции с меньшими габаритами, с улучшенным теплоотводом и с меньшими потерями света в колбе. Светодиодная лампа содержит корпус (1 и 2), колбу (7), гибкую печатную плату (4) со светодиодами, источник питания (3) и цоколь (6). Корпус выполнен из теплопроводящего материала и имеет канал, образованный выступами (9) корпуса, причем на дне канала прикреплена гибкая печатная плата со светодиодами. Все пространство между колбой, корпусом и печатной платой со светодиодами заполнено прозрачным материалом (8) с теплопроводностью выше теплопроводности воздуха. 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является увеличение эффективности теплоотвода, который достигается за счет того, что осветительное устройство, содержащее корпус, расположенный в нем источник света, предпочтительно светодиод, и люминесцентный материал. Корпус содержит пропускающую часть, содержащую пропускающий керамический материал и выполненную с возможностью пропускания, по меньшей мере, части света источника света или, по меньшей мере, части света люминесцентного материала, и отражающую часть, в которой отражающая часть содержит керамический отражающий материал и выполнена с возможностью отражения, по меньшей мере, части света источника света. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 15 ил.

Модуль излучателя света содержит подложку, кристалл излучателя света, установленный на подложке, при этом отношение ширины кристалла к ширине подложки составляет 0,35 или более, и линзу над кристаллом излучателя света, причем отношение ширины кристалла к ширине линзы составляет 0,5 или более. Согласно изобретению предложены еще три варианта модулей излучателей света и конструкция модуля светодиода (LED). Изобретение обеспечивает повышение светового потока и светоотдачи. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

Группа изобретений относится к полупроводниковой технике на основе нитридов, а именно к способу формирования темплейта для светоизлучающего устройства, а также к конструкции самого прибора. Способ формирования темплейта полупроводникового светоизлучающего устройства характеризуется тем, что на размещенной в реакторе кремниевой подложке с ориентацией (100), разориентированной на 1-10 град в направлении <011>, формируют наноступени на ее поверхности путем нагрева до температуры 1270-1290 град С. После этого в атмосфере оксида углерода на каждой ступени вдоль ее ребра методом твердофазной эпитаксии формируют продольный клинообразный выступ карбида кремния, имеющий вершину, выступающую над площадкой ступени, и имеющий наклонную грань, доходящую до площадки низлежащей ступени, с образованием угла откоса 30-40 град. Затем на сформированной складчатой поверхности методом гидридной парофазной эпитаксии синтезируют буферный слой нитрида алюминия, на котором этим же методом гидридной парофазной эпитаксии формируют слой нитрида галлия полуполярной (20-23) ориентации, после чего удаляют кремниевую подложку методом травления. Полупроводниковое светоизлучающее устройство имеет в своем составе электроды и темплейт, полученный согласно способу, на котором сформированы активные слои устройства, при этом темплейт имеет в своей основе слой нитрида галлия полуполярной (20-23) ориентации, сформированный на буферном слое нитрида алюминия, нанесенного на складчатую поверхность слоя карбида кремния. Изобретение позволяет формировать темплейт с толстым слоем нитрида галлия (20-200 мкм и выше) полуполярной ориентации на дешевой и доступной кремниевой подложке. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к области полупроводниковой светотехники, а именно к светодиодным лампам. Светодиодная лампа содержит колбу из прозрачного материала, сменный излучающий элемент и средство фиксации в виде электропатрона. Средство фиксации включает в себя корпус и по меньшей мере одну пару пружинных контактов, выполненных с возможностью подключения к источнику питания. Сменный излучающий элемент имеет центральный радиатор охлаждения, который с трех сторон покрывает гибкая печатная плата. Плата имеет дорожки, при этом на верхней стороне установлен по меньшей мере один светодиод. Две боковые стороны печатной платы соприкасаются с пружинными контактами с образованием токопроводящего соединения между пружинными контактами и дорожками печатной платы. Лампа содержит по меньшей мере два боковых радиатора охлаждения, которые соединены с одной стороны с колбой, а с другой стороны с корпусом. Две боковые стороны центрального радиатора охлаждения и покрывающие их боковые стороны печатной платы зажаты между двумя боковыми радиаторами охлаждения с образованием теплового контакта печатной платы с центральным и с боковыми радиаторами охлаждения. Обеспечивается улучшение теплоотвода, что позволяет использовать мощные светодиоды. 20 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым нитридным наногетероструктурам и может быть использовано для изготовления светодиодов видимого диапазона с длиной волны 460±5 нм. Указанный синий флип-чип светодиод на нитридных гетероструктурах содержит металлические электроды p-типа, нитридный слой p-типа, III-нитридную активную область, III-нитридный слой n-типа, подложку из карбида кремния с текстурированной полуполярной или неполярной поверхностью, выполненной в виде нанообразований, размеры которых и расстояние между которыми сравнимы с длиной волны излучения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано в производстве белых светодиодов. Проблема, подлежащая решению в настоящем изобретении, состоит в том, чтобы экономически эффективно преодолеть ряд недостатков, таких как стробоскопический эффект светодиодов переменного тока и проблемы с диссипацией тепла, возникающие при интегрировании множества светодиодов. Белый светодиодный элемент содержит светодиодный чип и светоизлучающий материал, который может излучать свет при возбуждении его светодиодным чипом. Время жизни излучения светоизлучающего материала лежит в диапазоне от 1 до 100 мс. Светодиодный чип содержит только один p-n-переход. Свет, излучаемый светодиодным чипом, смешивается со светом, излучаемым светоизлучающим материалом, с получением белого света. Белый светодиодный элемент приводится в действие переменным током с частотой, не превышающей 100 Гц. В белом светодиодном устройстве согласно настоящему изобретению использован чип с одним p-n-переходом, а не интегральный корпусной чип переменного тока, содержащий множество светодиодов. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 табл., 6 ил.

Настоящее изобретение относится к способу получения галогендиалкоксидов индия (III) общей формулы InX(OR)2 с Х=F, Cl, Br, I и R = алкильный остаток, алкилоксиалкильный остаток. Способ включает взаимодействие композиции (А), включающей тригалогенид индия InX3, где Х=F, Cl, Br и/или I и, по меньшей мере, один спирт общей формулы ROH, где R = алкильный остаток, алкилоксиалкильный остаток с, по меньшей мере, одним вторичным амином общей формулы R'2NH, где R' = алкильный остаток. Изобретение позволяет снизить содержание хлора в целевом продукте. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Наверх