Светоизлучающее устройство, имеющее силикатные люминофоры с модифицированной поверхностью

Изобретение относится к светоизлучающим устройствам, которые способны преобразовывать высокоэнергетическое первичное излучение во вторичное излучение с большей длиной волны в видимой области спектра, и могут быть использованы в качестве преобразователей излучения в светоизлучающих устройствах, излучающих цветной или белый свет. Светоизлучающее устройство согласно изобретению содержит первый светоизлучающий диод, поверхностно-модифицированный люминофор, выполненный с возможностью поглощать свет, излучаемый из первого светоизлучающего диода, и излучать свет, имеющий отличную от поглощенного света длину волны, причем поверхностно-модифицированный люминофор содержит силикатный люминофор, и фторированное покрытие, расположенное на силикатном люминофоре. Изобретение имеет улучшенную устойчивость к влажности воздуха и другим факторам окружающей среды, и увеличенный эксплуатационный ресурс. 15 з.п. ф-лы, 11 ил., 6 табл.

 

Область техники

Примерные варианты реализации настоящего изобретения относятся к светоизлучающим устройствам с неорганическими люминофорами на основе легированных силикатных соединений щелочноземельных металлов, которые способны преобразовывать высокоэнергетическое первичное излучение, т.е., например, ультрафиолетовое (УФ) излучение или синий свет, во вторичное излучение с большей длиной волны в видимой области спектра, которые могут применяться в качестве преобразователей излучения в светоизлучающих устройствах, таких как светоизлучающие диоды (СИД), излучающие цветной или белый свет. Примерные варианты реализации настоящего изобретения также относятся к светоизлучающим устройствам с силикатными неорганическими люминофорами, которые могут иметь улучшенную устойчивость к влажности воздуха и другим факторам окружающей среды и увеличенный эксплуатационный ресурс.

Уровень техники

Люминофоры могут применяться в источниках света, таких как СИД, которые излучают цветной или белый свет. В СИД люминофоры, которые могут применяться в комбинации с другими люминофорами, используются для того, чтобы преобразовывать ультрафиолетовое или синее первичное излучение, испускаемое из СИД, во вторичное излучение с большей длиной волны, в частности, белый свет.

Люминофоры на основе силикатов щелочноземельных металлов, которые включают в себя легированные европием ортосиликаты щелочноземельных металлов, соответствующие оксиортосиликаты и дисиликаты вида Ba(Sr)3MgSi2O8:Eu, известны уже некоторое время. Обзор классификации силикатных соединений щелочноземельных металлов приведен в книге Hollemann-Wiberg, "Lehrbuch der Anorganischen Chemie" Inorganic Chemistry, 102 edition, (Walter de Gruyter & Co., Berlin, 2007). Их приготовление и существенные люминесцентные свойства подробно описаны в различных патентах и публикациях, например: патенте США № 6489716, выданный на имя Tew et al.; публикации европейской заявки № EP 0550937, подданной на имя Ouwerkerk et al.; публикации европейской заявки № EP 0877070, подданной на имя Hase et al.; и справочнике W.M. Yen et al., "Phosphor Handbook", 2nd Ed., CRC Press (2007). Эти публикации указывают, что такие люминофоры имеют высокие квантовые и излучательные выходы для преобразования высокоэнергетического излучения в видимый свет, и многочисленные представители этого класса люминофоров благодаря их свойствам могут быть использованы в изделиях для освещения, подсветки и дисплейных технологий.

Однако люминофоры, основанные на силикатах щелочноземельных металлов, также имеют различные неблагоприятные свойства. Некоторые из недостатков включают сравнительно низкую излучающую стабильность и высокую чувствительность люминофоров к воде, влажности воздуха и другим факторам окружающей среды. Эта чувствительность зависит от конкретного состава люминофора, структурных условий и природы ионов-активаторов люминофоров. Для некоторых современных применений преобразующих длину волны люминофоров эти свойства могут быть проблематичными. Ввиду потребности в длительном сроке службы это может относиться к применениям в СИД. Одно известное решение заключается в использовании подходящих технологий и материалов для создания (на поверхности порошкообразных неорганических люминофоров) барьерных слоев для снижения влияния водяного пара.

Эти способы могут включать в себя инкапсулирование органическими полимерами, покрытие наноразмерными оксидами, такими как SiO2 или Al2O3, или химическое осаждение из газовой фазы (CVD) таких оксидов. Однако в отношении силикатных люминофоров достижимая защита может быть недостаточной, чтобы улучшить ресурс соответствующих СИД ламп в желаемой степени. Кроме того, в случае покрытых люминофоров может быть необходимо соглашаться с потерями яркости, сдвигами цветового положения и другими потерями качества. Способы микроинкапсулирования частиц люминофора с помощью газофазных процессов могут быть неудобными и дорогими.

Раскрытие

Техническая проблема

Примерные варианты реализации настоящего изобретения предусматривают светоизлучающие устройства, использующие силикатные люминофоры, которые могут обеспечивать устойчивость к влажности, устойчивость к излучению и другим воздействиям окружающей среды и улученный эксплуатационный ресурс.

Примерные варианты реализации настоящего изобретения также предусматривают светоизлучающие устройства, использующие люминофоры, которые были подвергнуты обработке поверхности фторированными неорганическими или органическими агентами.

Примерные варианты реализации настоящего изобретения также предусматривают обнаружимую фиксацию тонкодиспергированных фторидов или соединений фтора на поверхности люминофора или образование поверхностных сеток из таких соединений, которые способны делать поверхности люминофоров гидрофобными и могут залечивать поверхностные дефекты.

Дополнительные признаки изобретения будут изложены в последующем описании и отчасти будут очевидны из описания или могут быть изучены при практической реализации данного изобретения.

Техническое решение

Примерный вариант реализации настоящего изобретения раскрывает светоизлучающее устройство, включающее в себя первый светоизлучающий диод и поверхностно-модифицированный люминофор, выполненный с возможностью поглощать свет, излучаемый из первого светоизлучающего диода, и с возможностью излучать свет, имеющий отличную от поглощенного света длину волны, причем поверхностно-модифицированный люминофор включает в себя силикатный люминофор и фторированное покрытие, расположенное на силикатном люминофоре.

Следует понимать, что и предыдущее общее описание, и последующее подробное описание являются примерными и поясняющими и предназначены обеспечивать дополнительное пояснение заявленного изобретения. Дополнительные признаки изобретения будут изложены в последующем описании и отчасти будут очевидны из описания или могут быть изучены при практической реализации данного изобретения.

Описание чертежей

Сопровождающие чертежи, которые включены, чтобы обеспечить дополнительное понимание данного изобретения, и введены в данное описание и составляют его часть, иллюстрируют примерные варианты реализации изобретения и вместе с описанием служат для объяснения различных аспектов изобретения.

Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 100 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 200 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 300 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 400 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Фиг. 5 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 500 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Фиг. 6а представляет собой спектры излучения контрольного материала Sr2,9Ba0,01Ca0,05Eu0,04SiO5, коммерческого люминофора Sr3SiO5:Eu и оксиортосиликатных люминофоров F-103, F-202, F-202Т, F-320 и F-TS-600 согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения.

Фиг. 6b представляет собой спектры излучения контрольного материала Sr0,876Ba1,024Ca0,05Eu0,1SiO4 и двух люминофоров на основе ортосиликатов щелочноземельных металлов F-401 и F-401TS согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения.

Фиг. 7а представляет собой электронные микрофотографии нефторированного и фторированного люминофоров на основе оксиортосиликатов щелочноземельных металлов, показывающие необработанные частицы люминофора Sr2,9Ba0,01Ca0,05SiO слева и фторированные частицы люминофора F-202 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения справа.

Фиг. 7b представляет собой увеличенные электронные микрофотографии поверхности люминофора F-202 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Фиг. 8 представляет собой электронные микрофотографии непокрытого, фторированного и покрытого SiO2 люминофоров на основе ортосиликатов щелочноземельных металлов с составом решетки основы Sr0,876Ba1,024SiO4:Eu0,1, показывающие фотографию в сканирующем электронном микроскопе непокрытого исходного материала слева, поверхность фторированного люминофора в середине и справа образец люминофора, дополнительно покрытый SiO2, согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Фиг. 9 представляет собой изображение энергодисперсионного рентгеновского спектра (EDX) люминофора F-103 с выраженной структурой фторированной поверхности согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Фиг. 10 представляет собой рентгеновский фотоэлектронный (РФЭС) спектр люминофора F-103 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Фиг. 11 представляет собой график, показывающий характерные РФЭС-пики фтора для разных образов люминофоров. Кривая 1 относится к механической смеси люминофора, имеющего состав Sr2,9Ba0,01Ca0,05Eu0,04SiO5, с некоторым количеством NH4F согласно рабочему примеру А1, а кривая 2 относится к 1s пику фтора фторированного люминофора F-103 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения.

Лучший вариант реализации

Изобретение описывается более подробно далее со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых показаны примерные варианты реализации изобретения. Это изобретение, однако, может быть реализовано во многих других формах, и не следует считать, что оно ограничивается изложенными здесь примерными вариантами реализации. Точнее, эти примерные варианты реализации представлены с тем, чтобы данное описание было тщательным и полностью доносило объем изобретения до специалистов в данной области техники. На чертежах размер и относительные размеры слоев и областей могут быть преувеличены для ясности. Аналогичные численные обозначения на чертежах обозначают аналогичные элементы.

Будет понятно, что, когда элемент или слой назван находящимся "на" другом элементе или слое или "соединенным с" другим элементом или слоем, он может быть непосредственно на этом другом элементе или слое или непосредственно соединен с этим другим элементом или слоем, или же могут присутствовать промежуточные элементы или слои. Напротив, когда элемент назван находящимся "непосредственно на" другом элементе или слое или "непосредственно соединенным с" другим элементом или слоем, промежуточные элементы или слои отсутствуют. Будет понятно, что для целей данного раскрытия выражение "по меньшей мере один из Х, Y и Z" можно толковать как только Х, только Y, только Z или любая комбинация двух или более элементов Х, Y и Z (например, XYZ, XYY, YZ, ZZ).

Согласно примерным вариантам реализации настоящего раскрытия светоизлучающее устройство включает в себя светоизлучающий диод, который излучает свет в УФ или видимой области, и поверхностно-модифицированный люминофор, расположенный вокруг светоизлучающего диода, чтобы поглощать по меньшей мере часть света, излучаемого из светоизлучающего диода, и излучать свет, имеющий отличную от поглощенного света длину волны.

При возбуждении высокоэнергетическим УФ излучением, синим светом, электронными пучками, рентгеновскими лучами или гамма-лучами и в зависимости от их конкретного химического состава и природы активатора люминофоры согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения могут излучать видимый свет и инфракрасное излучение с высокими выходами излучения и существенно улучшенной устойчивостью к Н2О, влажности воздуха и другим факторам окружающей среды по сравнению с предшествующим уровнем техники. По этой причине они могут быть использованы в промышленных изделиях с длительным сроком службы, например, в электронно-лучевых трубках и других генерирующих изображение системах (системы со сканирующим лазерным лучом) в преобразователях рентгеновского изображения, высокопроизводительных источниках света, СИД всех цветов для внутреннего и внешнего освещения, подсветке ЖК-дисплеев, солнечных элементах, пленках для теплиц и стеклах в качестве преобразователей излучения.

Люминофоры согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения, включая поверхностно-модифицированные силикатные люминофоры, могут характеризоваться тем, что их поверхность имеет покрытие из фторированных неорганических или органических агентов для создания гидрофобных поверхностных центров, или же комбинацию такого фторированного покрытия с одним или более влагозащитными слоями. Влагозащитные слои могут быть образованы с использованием слоеобразующих материалов, таких как по меньшей мере один из оксидов MgO, Al2O3, Ln2O3 (где Ln = Y, La, Gd или Lu) и SiO2, или соответствующих предшественников и золь-гель технологий.

Люминофоры, включая поверхностно-модифицированные силикатные люминофоры, согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения могут включать в себя порошкообразные люминофоры на основе силикатов щелочноземельных металлов. Эти поверхностно-модифицированные силикатные люминофоры могут иметь общую формулу:

(Me1+Me2+Me3+)x·(Si, Al, B, P, V, N, C, Ge)y·(O, N)z:(A, F, S),

где А представляет собой активатор, выбранный из группы лантаноидов или марганца; F представляет собой фиксированный на поверхности и возможно пришитый фтор или соединения фтора; и S обозначает возможное дополнительное покрытие с нефторированными слоеобразующими материалами. Ме1+ представляет собой одновалентный металл, Ме2+ представляет собой двухвалентный металл, а Ме3+ представляет собой трехвалентный металл, выбранный из группы III Периодической таблицы или из лантаноидов. Некоторая часть кремния может быть замещена на Р, Al, B, V, N, Ge или С. Коэффициенты х, у и z могут иметь следующие интервалы: 0<x<5, 0<y<12 и 0<z<24.

Согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения, которые могут оптимизировать свойства люминесценции и характеристики стабильности, некоторые из ионов щелочноземельных металлов в поверхностно-модифицированных силикатных люминофорах могут быть заменены другими двухвалентными ионами, например, Mg, Zn, или, при выполнении надлежащих мер для компенсации заряда, одновалентными или трехвалентными катионами из группы щелочных металлов или редкоземельных металлов. Кроме того, Р, B, V, N, Ge или С могут быть встроены в анионную подрешетку поверхностно-модифицированных силикатных люминофоров, замещая некоторую часть кремния.

Согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения люминофоры на основе силикатов щелочноземельных металлов могут быть фторированы с использованием фтор-функционализированных органосиланов вида Si(OR)3Х, где R=СН3, С2Н5, ..., и Х = F-функционализированный органический лиганд, и контролируемый гидролиз и конденсация могут приводить к образованию фторированного барьерного слоя на матрице силикатного люминофора, который может представлять собой барьер и может также иметь гидрофобные свойства.

Поверхностно-модифицированные силикатные люминофоры согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения могут характеризоваться общей формулой:

Sr3-x-y-zCaxBaySiO5:Euz, F, S,

где 0≤x≤2, 0≤y≤2 и 0<z<0,5. Поверхностно-модифицированные силикатные люминофоры согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения могут также характеризоваться формулой:

Sr3-x-y-zCaxBaySiO5:Euz, F, S,

где 0≤x≤0,05, 0≤y≤0,5 и 0<z<0,25.

Светоизлучающее устройство согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения может излучать белый свет или свет желаемого цвета посредством объединения света, излучаемого из светоизлучающего диода и люминофора. Кроме того, в светоизлучающее устройство могут быть введены и другие люминофоры, чтобы излучать свет другого желаемого цвета. Люминофоры могут быть расположены на по меньшей мере одной из боковых, верхней и нижней сторон светоизлучающего диода. Кроме того, люминофоры могут быть смешаны с адгезивным или формовочным материалом, который может быть расположен на светоизлучающем диоде.

Светоизлучающий диод и люминофоры могут быть объединены в одном корпусе. Согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения светоизлучающее устройство может дополнительно включать в себя другой светоизлучающий диод в этом же корпусе. Другой светоизлучающий диод может излучать свет, имеющий такую же длину волны, как и свет, излучаемый из упомянутого светоизлучающего диода, или другую длину волны. Например, другой светоизлучающий диод может излучать свет, имеющий большую длину волны, чем длина волны пика эмиссии люминофора.

Корпус может включать в себя подложку, такую как печатная плата или рамка с выводами, на которой установлен светоизлучающий диод. Согласно одному примерному варианту реализации настоящего изобретения корпус может дополнительно включать в себя отражатель, который отражает свет, излученный из светоизлучающего диода. В данном примерном варианте реализации светоизлучающий диод установлен внутри отражателя.

Светоизлучающее устройство может дополнительно включать в себя формовочный элемент, который инкапсулирует светоизлучающий диод на подложке. Люминофоры могут быть диспергированы в формовочном элементе, но не ограничиваются этим. Корпус может дополнительно включать в себя теплоотвод, и светоизлучающий диод может быть установлен на этом теплоотводе.

Согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения светоизлучающий диод может быть образован из полупроводниковых соединений на основе (Al, Ga, In)N. Светоизлучающий диод может иметь, например, двойную гетероструктуру, структуру с одной квантовой ямой или структуру с множественными квантовыми ямами, причем единственная активная область расположена между слоем полупроводника n-типа и слоем полупроводника р-типа.

Светоизлучающий диод может дополнительно включать в себя множество светоизлучающих ячеек, которые отделены друг от друга и размещены на одной подложке. Каждая из светоизлучающих ячеек может иметь активную область. Светоизлучающие ячейки могут быть электрически соединены друг с другом последовательно и/или параллельно проводами. С этими светоизлучающими ячейками можно обеспечить светоизлучающий диод переменного тока (АС), который может приводиться в действие непосредственно источником питания переменного тока. Такой светоизлучающий диод переменного тока может приводиться в действие без дополнительного преобразователя переменного тока в постоянный (АС/DC) путем формирования на одной подложке мостового выпрямителя и последовательных массивов светоизлучающих ячеек, подключенных к мостовому выпрямителю, или же путем формирования на одной подложке последовательных массивов светоизлучающих ячеек, подключенных встречно-параллельно друг другу.

Фигура 1 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 100 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения. Светоизлучающее устройство 100 можно назвать корпусом типа чипа. Обращаясь к фигуре 1, на обеих сторонах подложки 1 могут быть сформированы электроды 5, а на одном из электродов 5 с одной стороны подложки 1 может быть установлен светоизлучающий диод 6, излучающий первичный свет. Светоизлучающий диод 6 может быть установлен на электроде 5 с помощью электропроводного клея 9, такого как Ag эпоксид, и может электрически соединен с другим электродом 5 посредством электропроводной проволоки 2. Светоизлучающий диод 6 излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне или видимом диапазоне и может быть образован из полупроводниковых соединений на основе нитрида галлия. Светоизлучающий диод 6 может излучать УФ или синий свет.

Люминофоры 3 могут быть точечно расположен на верхней и боковой поверхностях светоизлучающего диода 6. Формовочный элемент 10, например, термореактивный полимер, инкапсулирует светоизлучающий диод 6. Люминофоры 3 точечно расположены вокруг светоизлучающего диода 3, но не ограничиваются какой-либо конкретной конфигурацией. Например, люминофоры 3 могут быть равномерно распределены в формовочном элементе 10. Люминофоры 3 поглощают по меньшей мере часть света, излучаемого из светоизлучающего диода 6, и изучают свет, имеющий отличную от поглощенного света длину волны.

Светоизлучающий диод 6 электрически соединен с внешним источником питания через электроды 5 и, таким образом, может излучать первичный свет. Люминофоры 3 поглощают по меньшей мере часть первичного света и излучают вторичный свет, имеющий длину волны, которая больше, чем длина волны первичного света. В результате первичный свет и вторичный свет смешиваются, образуя смешанный свет, который излучается из светоизлучающего устройства 100. Таким образом может быть реализован желаемый цвет света, например белый свет.

Светоизлучающее устройство 100 может включать в себя один или более дополнительных светоизлучающих диодов. Эти светоизлучающие диоды могут излучать свет, имеющий такие же пики эмиссии или иные пики эмиссии. Например, светоизлучающее устройство 100 может включать в себя светоизлучающие диоды такого же или других типов, каждый из которых может излучать ультрафиолетовый или синий свет. Кроме того, светоизлучающее устройство 100 может включать в себя светоизлучающий диод, который может излучать свет, имеющий большую длину волны, чем длина волны пика эмиссии люминофоров. Такой светоизлучающий диод с большей длиной волны излучаемого света может применяться, чтобы улучшить индекс цветопередачи светоизлучающего устройства 100. Кроме того, светоизлучающее устройство 100 может дополнительно включать в себя другие люминофоры в дополнение к люминофорам 3. Примеры других люминофоров включают в себя ортосиликатные люминофоры, люминофоры на основе иттрий-алюминиевого граната (YAG) и тиогаллатные люминофоры, но не ограничиваются ими. Соответственно, желаемый цвет света может достигаться путем надлежащего выбора светоизлучающих диодов 6 и люминофоров.

Фигура 2 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 200 согласно другому примерному варианту реализации настоящего изобретения. Светоизлучающее устройство 200 можно назвать корпусом типа с обзором сверху (top-view type package). Обращаясь к фигуре 2, светоизлучающее устройство 200 имеет структуру, подобную структуре светоизлучающего устройства 100, и дополнительно включает в себя отражатель 21 на подложке 1. Светоизлучающий диод 6 установлен в отражатель 21. Отражатель 21 отражает свет, излучаемый из светоизлучающего диода 6, чтобы увеличить яркость внутри определенного угла обзора.

Люминофоры 3 расположены вокруг светоизлучающего диода 6, поглощают по меньшей мере часть света, излучаемого из светоизлучающего диода 6, и излучают свет, имеющий другую длину волны, чем поглощенный свет. Люминофоры 3 могут быть точечно расположены на светоизлучающем диоде 6 или могут быть равномерно распределены внутри формовочного элемента 10 из термореактивного полимера.

Светоизлучающее устройство 200 может также включать в себя один или более дополнительных светоизлучающих диодов, которые излучают свет, имеющий одинаковые пики эмиссии или отличные друг от друга пики эмиссии, и может дополнительно включать в себя другие люминофоры в дополнение к люминофорам 3.

Светоизлучающие устройства 100, 200 могут включать в себя подложки 1, образованные из металлического материала, например, металлические печатные платы (РСВ), которые демонстрируют хорошую теплопроводность. Такая подложка может легко рассеивать тепло от светоизлучающего диода 6. Кроме того, в качестве подложки 1 может быть использована рамка с выводами, имеющая контактные выводы. Такая рамка с выводами может быть окружена и может поддерживаться формовочным элементом 10, который инкапсулирует светоизлучающий диод 6.

В светоизлучающем устройстве 200 отражатель 21 может быть образован из отличающегося от подложки 1 материала, хотя не ограничивается этим. Например, отражатель 21 может быть образован из материала того же типа, что и подложка 1. Рамка с выводами, имеющая контактные выводы, может быть образована как одно целое с подложкой 1 и отражателем 21 формованием со вставкой пластиков, таких как полифталамид (ПФА). Затем контактные выводы могут быть загнуты, образуя электроды 5.

Фигура 3 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 300 согласно другому примерному варианту реализации настоящего изобретения. Светоизлучающее устройство 300 можно назвать светодиодной лампой. Обращаясь к фигуре 3, светоизлучающее устройство 300 включает в себя пару подводящих электродов 31, 32 и чашеобразную часть 33, имеющую форму чашки, на верхнем конце одного подводящего электрода 31. По меньшей мере один светоизлучающий диод 6 может быть установлен в чашеобразной части 33 с помощью электропроводного клея 9 и электрически соединен с другим подводящим электродом 32 через проводящую проволоку 2. Когда внутри чашеобразной части 33 устанавливают множество светоизлучающих диодов, эти светоизлучающие диоды могут излучать свет, имеющий одинаковую длину волны или отличные друг от друга длины волн.

Люминофоры 3 расположены вокруг светоизлучающего диода 6. Люминофоры 3 поглощают по меньшей мере часть света, излучаемого из светоизлучающего диода 6, и излучают свет, имеющий иную длину волны, чем длина волны поглощенного света. Люминофоры 3 могут быть точечно расположены на светоизлучающем диоде 6 в чашеобразной части 33 или равномерно распределены внутри формовочного элемента 34 из термореактивного полимера, сформированного в чашеобразной части 33.

Формовочный элемент 10 инкапсулирует светоизлучающий диод 6, люминофоры и часть подводящих электродов 31, 32. Формовочный элемент 10 может быть образован, например, из эпоксида или силикона. В данном примерном варианте реализации светоизлучающее устройство 300 включает в себя пару подводящих электродов 31, 32. Однако светоизлучающее устройство 300 может иметь больше подводящих электродов, чем пара подводящих электродов 31, 32.

Фигура 4 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 400 согласно еще одному примерному варианту реализации настоящего изобретения. Светоизлучающее устройство 400 можно назвать корпусом с высокомощным светоизлучающим диодом. Обращаясь к фигуре 4, светоизлучающее устройство 400 включает в себя теплоотвод 41, который вставлен в корпус 43. Теплоотвод 41 имеет нижнюю поверхность, которая открыта наружу. Подводящие электроды 44 открыты внутри корпуса 43 и простираются наружу сквозь корпус 43. По меньшей мере один светоизлучающий диод 6 может быть установлен на верхней поверхности теплоотвода 41 с помощью электропроводного клея 9. Светоизлучающий диод 6 электрически соединен с одним из подводящих электродов 44 посредством электропроводной проволоки 2. Кроме того, другая электропроводная проволока 2 соединяет другой подводящий электрод 44 с теплоотводом 41, так что светоизлучающий диод 6 может быть электрически соединен с каждым из двух подводящих электродов 44.

Люминофоры 3 расположены вокруг светоизлучающего диода 6 на теплоотводе 41. Люминофоры 3 поглощают по меньшей мере часть света, излучаемого из светоизлучающего диода 6, и излучают свет, имеющий отличную от поглощенного света длину волны. Люминофоры 3 могут быть точечно расположены на светоизлучающем диоде 6 или равномерно распределены внутри формовочного элемента (не показан), покрывая светоизлучающий диод.

Фигура 5 представляет собой вид в разрезе светоизлучающего устройства 500 согласно еще одному примерному варианту реализации настоящего изобретения. Обращаясь к фигуре 5, светоизлучающее устройство 500 включает в себя корпус 53 и множество теплоотводов 51, 52, которые могут быть присоединены к корпусу 53 и изолированы друг от друга. Светоизлучающие диоды 6, 7 установлены на теплоотводах 51, 52 с помощью электропроводного клея. Светоизлучающие диоды 6, 7 электрически соединены с подводящими электродами 54 посредством соответственных электропроводных проволок (не показаны). Подводящие электроды 54 простираются изнутри корпуса 53 наружу. Каждый из светоизлучающих диодов 6, 7 соединен с двумя подводящими электродами 54, но для этого может быть предусмотрено больше подводящих электродов. Люминофоры 3 могут быть расположены вокруг по меньшей мере одного из светоизлучающих диодов 6 или 7, как описано со ссылкой на фигуру 4.

В вышеприведенных примерных вариантах реализации светоизлучающий диод 6 может быть установлен на подложке 1 или на теплоотводе 41 с помощью электропроводного клея 9 и электрически соединен с электродом или подводящим электродом посредством электропроводной проволоки 2. Когда светоизлучающий диод 6 представляет собой "кристалл с двумя соединениями", который имеет два электрода на своей верхней стороне, светоизлучающий диод 6 может быть электрически соединен с электродами или подводящими электродами посредством двух электропроводных проволок соответственно. Таким образом, клей не должен быть электропроводным.

В некоторых примерных вариантах реализации светоизлучающий диод 6 может быть образован из сложного полупроводника на основе (Al, Ga, In)N. Светоизлучающий диод 6 может иметь, например, двойную гетероструктуру, структуру с одной квантовой ямой или структуру с множественными квантовыми ямами, которая может иметь единственную активная область, расположенную между слоями полупроводника n-типа и р-типа.

Порошки люминофора, используемые в качестве основы для приготовления поверхностно-модифицированных люминофоров 3 согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения, могут быть синтезированы с помощью многостадийных высокотемпературных твердофазных реакций при температурах выше 1000°С между карбонатами щелочноземельных металлов, которые могут быть использованы в качестве исходного материала, или соответствующими оксидами металлов и SiO2. Дополнительно, к реакционной смеси могут быть добавлены минеральные добавки (например, NH4Cl, NH4F или галогениды щелочных металлов или щелочноземельных металлов, или галогениды трехвалентных металлов), чтобы увеличить реакционную способность и управлять распределением по размерам частиц получаемых люминофоров. В зависимости от конкретного выбора стехиометрических соотношений, может быть возможно получать желаемые составы люминофоров на основе легированных силикатов щелочноземельных металлов, более конкретно - соответствующих орто- и оксиортосиликатных люминофоров.

Соответственно, расчетные количества исходных материалов тщательно смешивают и затем подвергают многостадийному процессу прокаливания в инертной или восстановительной атмосфере в желаемом температурном диапазоне. В целях оптимизации свойств люминофора основной процесс прокаливания может необязательно также иметь несколько стадий прокаливания в разных температурных диапазонах. После окончания процесса прокаливания образцы охлаждают до комнатной температуры и подвергают подходящим процессам последующей обработки, которые направлены, например, на устранение остатков флюса, минимизацию поверхностных дефектов или же тонкую регулировку распределения частиц по размерам. Вместо оксида кремния альтернативно также можно использовать нитрид кремния (Si3N4) или другие кремнийсодержащие предшественники в качестве реагентов для реакции с используемыми соединениями щелочноземельных металлов. Синтез порошков поликристаллических люминофоров, используемых для получения примерных вариантов реализации люминофоров, не ограничивается описанными выше способами приготовления.

Для фторирования поверхностей порошкообразных люминофоров на основе силикатов щелочноземельных металлов согласно настоящему изобретению могут быть использованы различные неорганические соединения фтора, такие как фториды щелочных металлов (например, LiF, NaF, KF), фториды щелочноземельных металлов (MgF2, CaF2, SrF2, BaF2), AlF3 и фториды редкоземельных металлов (например, YF3, LaF3 и GdF3), NH4F и NH4HF2, а также другие неорганические или органические соединения фтора (например, фторсодержащие амины). Выбранные материалы смешивают с порошками силикатных люминофоров, при этом могут применяться водные суспензии. Требуемые доли добавляемых фторирующих агентов зависят от растворимости соединений и от условий реакции (рН, температура, интенсивность перемешивания, время пребывания и др.) и могут быть определены экспериментально.

После окончания обработки поверхности фторированные люминофоры извлекаются из суспензии и могут быть промыты подходящими растворителями и затем высушены при температурах между 80°С и 200°С. После охлаждения и просеивания они находятся в форме, готовой для применения.

Для достижения оптимальных свойств люминофоров, в зависимости от конкретного состава предлагаемых изобретением люминофоров, от типа и количества использованных фторирующих агентов и других факторов, подвергают люминофоры, полученные в соответствии с изобретением, дополнительно или вместо процесса сушки, последующей термической обработке (термообработке) в интервале температур от 300°С до 600°С в восстановительной атмосфере. Подробная информация относительно получения люминофоров согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения дается ниже с помощью нескольких рабочих примеров.

Рабочий пример А1

Рабочий пример А1 описывает приготовление люминофора, снабженного фторированным поверхностным слоем и имеющего состав решетки основы Sr2,9Ba0,01Ca0,05SiO5:Eu0,04, согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения, который описывается в таблице 1 как образец F-103 вместе с его оптическими данными и имеет спектр излучения, который обозначен как "3" на фиг. 6a.

Таблица 1 содержит оптические данные и данные об устойчивости к влажности образцов люминофора на основе активированного европием оксиортосиликата стронция, которые были обработаны различными количествами NH4F. Чтобы синтезировать матрицу соответствующего люминофора, тщательно перемешивали стехиометрические количества SrCO3, BaCO3, CaCO3, Eu2O3 и SiO2 и 0,2 моль NH4Cl и затем подвергали 5-часовому процессу прокаливания в корундовых тиглях при 1400°С в атмосфере N22, содержащей 2% водорода. После окончания процесса прокаливания прокаленный материал гомогенизировали, измельчали и промывали Н2О. Затем 100 г высушенного и просеянного люминофора вводили вместе с 1,1 г NH4F, 200 г стеклянных шариков и 1 литром воды в подходящий пластиковый сосуд и тщательно перемешивали на вибрационной мельнице при низкой скорости в течение 30 минут. После оседания в течение нескольких минут надосадочную жидкость сначала декантировали, а затем отфильтровывали с откачкой через воронку Бюхнера. Затем следовала сушка и просеивание конечного продукта.

Рабочий пример А2

Чтобы приготовить люминофор, содержащий образец F-202 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения, оптические данные которого приведены в таблице 2 и спектр излучения которого обозначен цифрой "4" на фиг. 6а, 100 г матрицы люминофора, описанной в рабочем примере А1, смешивали с 2,474 г NH4HF2. Таблица 2 содержит оптические данные и данные об устойчивости к влажности образцов люминофора на основе активированного европием оксиортосиликата стронция, которые были обработаны различными количествами NH4HF2. В этом случае фторированный поверхностный слой наносили путем мокрого химического осаждения, помещая данную смесь в 1 л деионизованной воды и 400 г стеклянных шариков в вальцовую мельницу. За обработкой в течение одного часа следовало удаление покрытого люминофора из раствора и последующая обработка, аналогичная рабочему примеру А1.

Рабочий пример А3

Здесь 30 г люминофора, полученного согласно рабочему примеру А2, термообрабатывали в корундовом тигле при 400°С в атмосфере N22, содержащей 35% водорода, в течение 60 минут. После охлаждения образец F-202Т, оптические данные которого приведены в таблице 2 и спектр излучения которого обозначен цифрой "5" на фиг. 6а, гомогенизировали путем отсеивания, получая примерный вариант реализации настоящего изобретения.

Рабочий пример А4

Оксиортосиликатный люминофор с составом решетки основы Sr2,948Ba0,01Cu0,002SiO5:Eu0,04 согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения синтезировали в твердом состоянии согласно рабочему примеру А1 и покрывали сеткой SiO2, используя материал-предшественник тетраэтоксисилан (ТЭОС). Для этой цели 50 г люминофора смешивали с 500 мл раствора из 1 л этанола, 18,2 г ТЭОС и 100 мл 32% водного аммиака и перемешивали в реакционном сосуде в течение 2 часов. После этого покрытый люминофор отфильтровывали с откачкой, промывали этанолом и сушили при 160°С в течение 24 часов.

После этой предварительной обработки поверхности люминофор подвергали, как и в рабочем примере А1, фторированию с помощью NH4F в качестве фторирующего агента. Для этой цели 80 г предварительно покрытого люминофора заставляли реагировать с 1,98 г NH4F в условиях из рабочего примера А1. Таким образом получали люминофор согласно данному примерному варианту реализации в виде образца F-TS-600, оптические данные которого описаны в таблице 6 и спектр излучения которого обозначен цифрой "7" на фиг. 6а, подобно люминофорам, описанным в рабочих примерах А1, А2 и А3, и который может иметь значительно улучшенную влагостойкость по сравнению с обычными оксиортосиликатными люминофорами и такой же состав решетки основы, как непокрытые основные люминофоры. Эксплуатационные характеристики этих люминофоров согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения собраны в таблицах 1, 2 и 6.

Рабочий пример В1

Для получения люминофора согласно примерному варианту реализации настоящего изобретения в виде образца F-320 синтезировали решетку основы состава Sr2,9485Ba0,01Cu0,0015SiO5:Eu0,04. Для этой цели стехиометрические количества SrCO3, BaCO3, CuO, Eu2O3, 65 г SiO2 и 0,3 моль NH4Cl смешивали, помещали в подходящие тигли для прокаливания и прокаливали в высокотемпературной печи в течение 24 часов. Программа прокаливания имела две основных зоны прокаливания при 1200°С и 1350°С в течение 3 часов при каждой температуре. Во время первой фазы прокаливания прокаливание выполняли в формирующем газе с концентрацией водорода 5%, и концентрацию водорода увеличивали до 20% на последующей второй фазе прокаливания.

За охлаждением, промывкой и гомогенизацией матричного материала следовало фторирование поверхности люминофора. Для этой цели использовали фторирующий агент фторид алюминия AlF3 вместо NH4F или NH4HF2. Для взаимодействия с поверхностью частиц люминофора вводили 1,2 г AlF3 в 1 л Н2О при 60°С и тщательно перемешивали данную смесь в течение 1 часа. Затем к суспензии добавляли 100 г синтезированной матрицы люминофора. Время реакции могло быть 60 минут. Покрытый люминофор в виде образца F-320 подвергали последующей обработке аналогично рабочим примерам А1, А2, А3 и А4. Оптические данные показаны в таблице 3, а спектр его излучения обозначен цифрой "6" на фиг. 6a. Таблица 3 содержит оптические данные и данные по устойчивости других фторированных люминофоров на основе легированного Eu2+ оксиортосиликата стронция.

Рабочий пример С1

Следующие рабочие примеры относятся к люминофорам на основе ортосиликатов щелочноземельных металлов, покрытым согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения и имеющим состав Sr0,876Ba1,024SiO4:Eu0,1. В данном примерном варианте реализации материал основы получали с помощью высокотемпературной твердофазной реакции, при этом исходная смесь содержала стехиометрические количества SrCO3, BaCO3, Eu2O3, SiO2 и 0,2 моль NH4Cl.

Процесс прокаливания включал в себя нагрев тиглей, наполненных исходной смесью, до 1275°С в атмосфере азота, поддержание данной температуры в течение периода 10 часов и последующее охлаждение до комнатной температуры. После достижения высокотемпературного участка к защитному газу добавляли 20% водорода. После охлаждения получившиеся материалы подвергали промывке, чтобы удалить остатки флюса, а затем сушили и просеивали.

Для фторирования материала основы 150 г порошка люминофора и 4,268 г NH4F суспендировали в 3 л Н2О и перемешивали в течение периода 2 часа. После окончания процедуры нанесения покрытия фторированный люминофор отфильтровывали с откачкой, получая образец F-401, промывали этанолом на вакуумном фильтре и сушили при 130°С в течение 24 часов. Оптические данные образца F-401 показаны в таблице 4, и спектр излучения F-401 обозначен цифрой "3" на фиг. 6b. Таблица 4 содержит оптические данные и данные по устойчивости фторированных, излучающих зеленый свет люминофоров на основе ортосиликатов щелочноземельных металлов, которые были дополнительно покрыты SiO2.

На дополнительном этапе люминофор согласно данному примерному варианту реализации в виде образца F-401 может быть снабжен покрытием из SiO2. Для этой цели 50 г порошка фторированного люминофора Sr0,876Ba1,024SiO4:Eu0,1 добавляли к 500 мл раствора ТЭОС, состоящего из 1 л этанола, 25 г ТЭОС и 150 мл 32% водного аммиака, который был приготовлен за 24 часа до применения. После перемешивания в течение времени 5 часов реакцию прекращали. Люминофор с покрытой поверхностью в виде образца F-401TS отфильтровывали с откачкой, снова промывали этанолом и сушили. Оптические данные образца F-401TS указаны в таблице 4, спектр излучения F-401TS обозначен цифрой "4" на фиг. 6b.

Спектры излучения фторированных люминофоров с разным составом матрицы по сравнению с необработанными люминофорами в каждом случае приведены на фиг. 6a и фиг. 6b, которые показывают, что интенсивности люминесценции люминофоров с фторированной структурой поверхности согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения немного отличаются от интенсивностей люминесценции контрольного материала. Это также подтверждается данными по люминесценции образов люминофоров согласно примерным вариантам реализации, собранными в таблице 1, таблице 2, таблице 3, таблице 4, таблице 5 и таблице 6, хотя немного меньшие интенсивности люминесценции были измерены в некоторых случаях для фторированных и возможно дополнительно покрытых SiO2 образцов. В таблицах также есть примеры, относящиеся к тому, что обработка поверхности ведет к слабому увеличению эффективности люминесценции. Последний эффект может быть приписан немного лучшему излучению света в случае покрытых материалов.

На фиг. 7а и фиг. 7b электронные микрофотографии фторированного люминофора Sr3SiO5:Eu согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения сравниваются с микрофотографиями необработанного исходного материала. Эти микрофотографии демонстрируют, что описанная в рабочих примерах обработка поверхности подходящими фторирующими агентами приводит к образованию особых поверхностных структур, которые могут быть визуализированы с помощью фотографий в сканирующем электронном микроскопе.

Сравнимая ситуация имеет место для электронных микрофотографий, показанных на фиг. 8 для излучающих зеленый свет люминофоров на основе ортосиликатов щелочноземельных металлов. Микрофотографии на фиг. 8 показывают характерную поверхность частицы образца необработанного люминофора, поверхность частицы фторированного материала, полученного в соответствии с примерными вариантами реализации настоящего изобретения, и поверхность частицы другого образца, полученного из этого исходного материала, который был дополнительно покрыт SiO2.

В то же время, из результатов соответствующих анализов методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX), показанных на фиг. 9, становится ясно, что эти поверхностные структуры содержат фтор. В дополнение к пикам от стронция (Sr), кремния (Si) и кислорода (О), которые характерны для матрицы люминофора, в EDX-спектрах люминофоров, фторированных в соответствии с изобретением, обнаруживаются отчетливые одиночные отражения со значительной высотой пика, которые должны быть однозначно отнесены к элементу фтору (F) на основании энергетического положения пика. Кроме того, показанный спектр также содержит отражения, отнесенные к золоту (Au) и палладию (Pd), которые являются результатом покрытия образца люминофора золотом и палладием по причинам, связанным с методологией анализа.

Дополнительное свидетельство фиксации тонкодиспергированных фторидов или соединений фтора или образования сеток из таких соединений на поверхности люминофоров согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения задокументировано на фиг. 10 и фиг. 11 с помощью результатов анализов методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Фиксация может включать в себя адсорбцию и подобные средства, например, хемосорбцию или физическую сорбцию. Показанный на фиг. 5 РФЭС-спектр люминофора с составом решетки основы Sr2,9Ba0,01Ca0,05Eu0,04SiO5, обработанного NH4F согласно рабочему примеру 1, демонстрирует, что с помощью этого метода анализа в твердом состоянии также можно детектировать элемент фтор (F) в качестве компонента поверхностных структур фторированных люминофоров. Из РФЭС-спектра также могут быть сделаны дополнительные выводы. Например, из сравнения внутренне калиброванных РФЭС-спектров фторированного NH4F оксиортосиликатного люминофора (кривая 2 на фиг. 11) со спектром образца механической смеси соответствующей матрицы люминофора с эквивалентным количеством NH4F (кривая 1 на фиг. 11) ясно, что пики F 1s, определенные в каждом случае, имеют разные интенсивности, а также демонстрируют смещение энергии связи относительно друг друга, как показано на фиг. 6.

Меньшая интенсивность пика F 1s у образца, обозначенного как кривая 2, может быть интерпретирована как потеря некоторой части добавленного фтора с поверхности люминофора во время обработки. Смещение пика F 1s к меньшим энергиям связи на кривой 1 может означать образование химической связи между нанесенным фторирующим агентом и поверхностью матрицы люминофора.

В таблице 1, таблице 2, таблице 3, таблице 4, таблице 5 и таблице 6 собраны несколько параметров люминесценции разных силикатных люминофоров, выполненных в соответствии с примерными вариантами реализации настоящего изобретения, и результаты испытаний на устойчивость и сравниваются с аналогичными параметрами неизмененных (т.е. с не фторированной поверхностью) порошков люминофоров и, в некоторых случаях, с аналогичными параметрами коммерческих сравнительных люминофоров. Таблица 5 содержит оптические данные и данные по устойчивости фторированных, а также фторированных и покрытых SiO2, покрытых Eu2+ люминофоров на основе оксиортосиликата стронция. Таблица 6 содержит оптические данные и данные по устойчивости покрытых SiO2 люминофоров на основе оксиортосиликата стронция, которые были фторированы.

Устойчивость к влаге данных материалов оценивали путем хранения соответствующих образцов люминофоров в камере с контролируемым климатом, которую устанавливали на температуру 85°С и влажность воздуха 85%, в течение семи дней. Затем люминофоры сушили при 150°С в течение 24 часов и потом подвергали сравнительному измерению выхода люминесценции.

Результаты сравнительных измерений люминесценции показывают, что и эффективности люминесценции люминофоров согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения, и их температурные зависимости равны соответствующим параметрам коммерческих люминофоров на основе активированных европием оксиортосиликатов или соответствующих ортосиликатов щелочноземельных металлов, или даже превосходят их. Во вторых, результаты испытаний на устойчивость показывают, что люминофоры согласно примерным вариантам реализации настоящего изобретения с фторированной структурой поверхности и возможным дополнительным покрытием из SiO2, как показано в таблице 4, таблице 5 и таблице 6, имеют значительно улучшенные влагостойкости по сравнению с неизмененными (т.е. с не фторированной поверхностью) люминофорами с таким же составом матрицы.

Специалистам в данной области техники будет очевидно, что в настоящем изобретении могут быть проделаны различные модификации и вариации без отклонения от сущности и объема изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и вариации данного изобретения при условии, что они подпадают под объем пунктов приложенной формулы изобретения и их эквивалентов.

1. Светоизлучающее устройство, содержащее:
первый светоизлучающий диод; и
поверхностно-модифицированный люминофор, выполненный с возможностью поглощать свет, излучаемый из первого светоизлучающего диода, и с возможностью излучать свет, имеющий отличную от поглощенного света длину волны, причем поверхностно-модифицированный люминофор содержит:
силикатный люминофор и
фторированное покрытие, расположенное на силикатном люминофоре.

2. Светоизлучающее устройство по п. 1, при этом фторированное покрытие выполнено с возможностью создавать гидрофобные поверхностные центры, причем фторированное покрытие содержит фторированный неорганический агент, фторированный органический агент или же как фторированный неорганический агент, так и фторированный органический агент.

3. Светоизлучающее устройство по п. 1, при этом поверхностно-модифицированный люминофор дополнительно содержит влагозащитный слой, содержащий оксид, расположенный на фторированном покрытии или расположенный между фторированным покрытием и силикатным люминофором.

4. Светоизлучающее устройство по п. 3, при этом оксид содержит по меньшей мере один из MgO, Al2O3, Y2O3, La2O3, Gd2O3, Lu2O3 и SiO2.

5. Светоизлучающее устройство по п. 1, при этом силикатный люминофор содержит люминофор на основе силиката щелочноземельного металла, и при этом фторированное покрытие содержит фторированный барьерный слой, образованный фторированием люминофора на основе силиката щелочноземельного металла с использованием фтор-функционализованного органосилана, имеющего общую формулу Si(OR)3Х, где R = СН3, С2Н5 или высшие алканы, а Х содержит фтор-функционализованный органический лиганд.

6. Светоизлучающее устройство по п. 1, при этом поверхностно-модифицированный люминофор имеет общую формулу (Me1+Me2+Me3+)x·(Si, P, Al, B, V, N, C, Ge)y·(O, N)z:(A, F, S), где А представляет собой активатор, выбранный из группы лантаноидов и/или марганца, F представляет собой фиксированный на поверхности или пришитый фтор или соединение фтора, и S представляет собой дополнительное покрытие с нефторированными слоеобразующими материалами, Ме1+ представляет собой одновалентный металл, Ме2+ представляет собой двухвалентный металл, а Ме3+ представляет собой трехвалентный металл, выбранный из группы III или лантаноидов, некоторая часть Si может быть замещена на Р, Al, B, V, N, Ge или С, и 0<x<5, 0<y<12 и 0<z<24.

7. Светоизлучающее устройство по п. 1, при этом поверхностно-модифицированный люминофор имеет формулу Sr3-x-y-zCaxBaySiO5:Euz, F, S, где F представляет собой фиксированный на поверхности или пришитый фтор или содержащее фтор соединение, а S представляет собой дополнительное покрытие, содержащее нефторированные материалы, и 0≤x≤2, 0≤y≤2 и 0<z<0,5.

8. Светоизлучающее устройство по п. 7, при этом 0≤x≤0,05, 0≤y≤0,5 и 0<z<0,25.

9. Светоизлучающее устройство по п. 1, при этом силикатный люминофор содержит люминофор на основе силиката щелочноземельного металла, причем люминофор на основе силиката щелочноземельного металла содержит:
первый элемент замещения, замещающий часть ионов щелочноземельного металла в силикатном люминофоре, причем первый элемент замещения содержит двухвалентный ион, выбранный из Mg и Zn, одновалентный ион, выбранный из группы щелочных металлов, или трехвалентный ион, выбранный из группы редкоземельных металлов; и
второй элемент замещения, замещающий часть кремния, причем второй элемент замещения содержит по меньшей мере один, выбранный из группы Р, B, V, N, Ge и С.

10. Светоизлучающее устройство по п. 1, при этом первый светоизлучающий диод и люминофор объединены в корпусе.

11. Светоизлучающее устройство по п. 10, дополнительно содержащее второй светоизлучающий диод в упомянутом корпусе, при этом второй светоизлучающий диод выполнен с возможностью излучать свет с большей длиной волны пика эмиссии, чем у люминофора.

12. Светоизлучающее устройство по п. 10, при этом корпус дополнительно содержит подложку, на которой установлен первый светоизлучающий диод.

13. Светоизлучающее устройство по п. 12, при этом подложка содержит печатную плату или рамку с выводами.

14. Светоизлучающее устройство по п. 13, дополнительно содержащее формовочный элемент, инкапсулирующий первый светоизлучающий диод,
при этом поверхностно-модифицированный люминофор расположен внутри этого формовочного элемента.

15. Светоизлучающее устройство по п. 10, при этом корпус содержит теплоотвод, на котором установлен первый светоизлучающий диод.

16. Светоизлучающее устройство по п. 1, при этом первый светоизлучающий диод содержит множество светоизлучающих ячеек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области изготовления наноструктурных материалов и может быть использовано в оптоэлектронике для производства светоизлучающих индикаторов.

Светоизлучающее диодное (СИД) устройство содержит кристалл (40) СИД, содержащий светоизлучающий полупроводниковый слой (20), эпитаксиально выращенный на подложке роста и продолжающийся, по существу, по всему кристаллу СИД, причем кристалл СИД имеет верхнюю поверхность, содержащую слой (28) растекания тока, покрывающий полупроводниковый слой; и металлический электродный рисунок (42, 44, 46) только на участке верхней поверхности для пропускания тока через СИД для питания СИД, причем упомянутый электродный рисунок содержит множество металлических контактов (42) на верхней поверхности, имеющих ширины приблизительно между 2 и 10 разами больше, чем длина Lt передачи контактов, где длина передачи определяется из соотношения связывающего поверхностное сопротивление в Омах на квадрат слоя растекания тока и контактное удельное сопротивление границы раздела контакта и слоя растекания тока в Ом/м2, причем металлические контакты, по существу, блокируют свет, излученный светоизлучающим полупроводниковым слоем; и металлические соединения (44), соединяющие одни из контактов друг с другом, причем металлические соединения имеют ширины меньше чем 2Lt.

Изобретение относится к светодиоду или лазерному диоду и способу его изготовления. Нитридный полупроводниковый элемент 1 включает в себя основную структурную часть 5 и структурную часть 11 элемента, сформированную на основной структурной части 5 и имеющую, по меньшей мере, полупроводниковый слой 6 AlGaN n-типа и полупроводниковые слои 8, 9, 10 AlGaN p-типа и дополнительно включает в себя n-электродную контактную часть 13а, образованную на полупроводниковом слое 6 AlGaN n-типа, n-электродную часть 13b контактной площадки, образованную на n-электродной контактной части 13a, и p-электрод 12, образованный на полупроводниковых слоях 8, 9, 10 AlGaN p-типа, причем мольная доля AlN в полупроводниковом слое 6 AlGaN n-типа составляет 20% или более, n-электродная контактная часть 13а включает в себя один или более металлических слоев, и p-электрод 12 и n-электродная часть 13b контактной площадки имеют общую наслоенную структуру из двух или более слоев со слоем Au как самым верхним слоем и слоем, предотвращающим диффузию Au, состоящим из проводящего оксида металла и образованным под самым верхним слоем для предотвращения диффузии Au.

Изобретение относится к области электронной техники и техники освещения на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД), а именно к фотолюминофорной смеси для приготовления фотолюминесцентной пленки белых светодиодов.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение эффективности теплоотвода и упрощение конструкции.

Подложка для оптической системы снабжена тонкоструктурным слоем, включающим в себя точки, состоящие из множества выпуклых или вогнутых участков, проходящих в направлении от главной поверхности подложки наружу поверхности, причем тонкоструктурный слой имеет множество точечных линий, в которых множество точек размещено с шагом Py в первом направлении на главной поверхности подложки, в то же время имея множество точечных линий, в которых множество точек размещено с шагом Px во втором направлении, ортогональном первому направлению, на главной поверхности подложки, один из шага Py и шага Px является постоянным интервалом нанометрового диапазона, тогда как другой является непостоянным интервалом нанометрового диапазона, или оба они являются непостоянными интервалами нанометрового диапазона.

Изобретение может использоваться как для изготовления энергосберегающих ламп, так и светосильных светодиодных излучателей. Оптическое согласующее устройство состоит из оптического согласующего элемента, излучающего полупроводникового светодиода и расположенным между ними промежуточного слоя, причем оптический согласующий элемент выполнен из оптически прозрачного материала, показатель преломления которого подобен показателю преломления излучающего полупроводникового светодиода, при этом промежуточный слой выполнен туннельно-прозрачным, с модулем упругости более низким по сравнению с модулями упругости полупроводникового светодиода и оптического согласующего элемента.

Настоящее изобретение относится к области получения наноструктур на поверхности карбида кремния. Cпособ получения наноструктур на поверхности карбида кремния содержит этапы, на которых устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью, устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик, осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, при этом Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт, и в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса.

Изобретение относится к активным электронным компонентам. Согласно изобретению в отличие от обычного светотранзистора с одним излучающим p-n-переходом в светотиристоре в открытом состоянии два перехода являются излучающими, а один переход поглощает тепловую энергию.

Изобретение относится к осветительной технике, а именно к светодиодным осветительным устройствам, в которых в качестве источников света использованы светоизлучающие диоды.

Изобретение относится к области электронной техники. Техническим результатом является обеспечение высокой эффективности светодиодного источника белого света с удаленным конвертером, обеспечение высокой цветовой однородности, а также возможность задавать диаграмму направленности испускаемого светового потока при малом размере светодиодного источника белого света. В светодиодном источнике белого света, содержащем корпус и рефлектор, корпус выполнен из теплорассеивающего материала, внутренняя часть корпуса выполнена в виде по меньшей мере одного сегментированного рефлектора, формирующего диаграмму направленности распределения светового потока, содержащего слой отражающего материала, состоящий из по меньшей мере одного слоя, и слой светопропускающего диэлектрического материала, состоящий из по меньшей мере одного слоя. По меньшей мере один кристалл светоизлучающего диода (СИД) закреплен внутри корпуса. Сверху корпус накрыт конвертером, выполненным из по меньшей мере одного слоя светопропускающего материала. По меньшей мере на одну сторону конвертера нанесен слой точечного люминофора. Сторона конвертера, направленная к по меньшей мере одному кристаллу СИД, покрыта слоем отражающего материала, состоящим из по меньшей мере одного слоя. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Использование: для изготовления твердотельных светоизлучающих диодов. Сущность изобретения заключается в том, что светоизлучающий диод содержит множество слоев, причем первый слой из данного множества слоев содержит наноструктурированную поверхность, которая содержит квазипериодический анизотропный массив удлиненных ребристых элементов, имеющих рисунок волнообразной структуры, причем каждый ребристый элемент имеет волнообразное поперечное сечение и ориентирован по существу в первом направлении. Технический результат: обеспечение возможности повышения КПД тонкопленочного СИД, уменьшения потерь света и исключения неравномерного распределения тока. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 24 ил.

Изобретение относится к области полупроводниковых светоизлучающих приборов, а именно, к светоизлучающим устройствам, содержащим эпитаксиальные структуры на основе нитридных соединений металлов III группы - алюминия, галлия, индия (AIIIN). Сущность изобретения заключается в том, что в светоизлучающем устройстве, содержащем расположенные на общей изолирующей подложке и разделенные промежутками светоизлучающие элементы, каждый из которых включает эпитаксиальную структуру, содержащую расположенные последовательно в направлении эпитаксиального роста слой n-типа проводимости, активный слой с p-n-переходом и слой р-типа проводимости, а также металлическую n-контактную площадку к слою n-типа проводимости, размещенную в углублении, сформированном в эпитаксиальной структуре на уровне слоя n-типа проводимости, и первый металлический слой, нанесенный поверх слоя р-типа проводимости, при этом, по меньшей мере, для части светоизлучающих элементов слой n- типа проводимости одного светоизлучающего элемента электрически связан со слоем р-типа проводимости соседнего с ним светоизлучающего элемента с обеспечением их последовательного электрического соединения, согласно изобретению металлическая контактная площадка к слою n-типа проводимости каждого светоизлучающего элемента в горизонтальной плоскости сечения имеет вид протяженной узкой полосы, ориентированной вдоль двух его противоположных сторон и размещенной в центральной части указанного сечения так, что концевые участки указанной полосы расположены с зазором относительно двух других противоположных сторон указанного сечения, при этом устройство содержит изоляционный слой, в каждом светоизлучающем элементе расположенный поверх первого металлического слоя и покрывающий боковую поверхность углубления, сформированного в эпитаксиальной структуре для размещения металлической контактной площадки к слою n-типа проводимости, а также покрывающий поверхность разделяющих светоизлучающие элементы промежутков, и второй металлический слой, расположенный поверх изоляционного слоя и контактирующий в каждом светоизлучающем элементе в сформированном в эпитаксиальной структуре углублении со слоем n-типа проводимости с образованием металлической контактной площадки к слою n-типа проводимости, причем в каждом светоизлучающем элементе в изоляционном слое имеется выборка, образующая сквозное окно, в месте расположения которого первый и второй металлические слои контактируют друг с другом, а во втором металлическом слое на участке поверхности светоизлучающего элемента, расположенном вблизи указанной выборки, по всей поверхности элемента выполнен разрыв, расположенный таким образом, что слой n-типа проводимости одного светоизлучающего элемента электрически связан со слоем р-типа проводимости соседнего с ним светоизлучающего элемента. Изобретение обеспечивает повышение эффективности излучения высоковольтного светоизлучающего устройства. 2 ил.

Предложен способ изготовления светоизлучающего устройства, выполненного с возможностью предотвращения образования неоднородностей цвета и желтого кольца с малыми затратами. Способ изготовления светоизлучающего устройства со светоизлучающим элементом и слоем полимерной смолы, содержащим частицы флуоресцентного материала и наполнителя, который отражает свет, причем способ содержит процесс осаждения флуоресцентного материала для осаждения частиц флуоресцентного материала раньше, чем наполнителя. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, предназначенным для детектирования и испускания инфракрасного (ИК) излучения при комнатной температуре и может быть использовано, например, в устройствах, измеряющих характеристики сред, содержащих газообразные углеводороды, и в волоконно-оптических датчиках, измеряющих состав жидкости по методу исчезающей волны, для которых указанная полоса совпадает с максимумом фундаментального поглощения измеряемого компонента, например спирта или нефтепродуктов. Полупроводниковый диод для средневолнового инфракрасного диапазона спектра (1) содержит гетероструктуру с подложкой (2) и плоские эпитаксиальные p- и n-области (3, 4), p-n-переход (5), контакты (6, 7), мезу травления (10), при этом контакт (7) к неактивной области (8) расположен сбоку от активной области (9), а его поперечный размер выбирают исходя из максимального размера мезы, а минимальное расстояние между краями мезы и чипа выбирают исходя из размера чипа. Меза имеет расширение в направлении к световыводящей поверхности и имеет, как и контакты, прямоугольную форму с округлениями. Диод согласно изобретению обеспечивает повышенную яркость и фоточувствительность к излучению в средней инфракрасной области спектра. 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к светотехнике, а именно к светодиодным модулям, используемым в качестве индикаторов или в качестве источников света с различным диапазоном спектра световых волн, и приспособлениям для их монтажа. Техническим результатом изобретения является упрощение подключения светодиодного модуля к электрической цепи и его замены. Светодиодный модуль состоит из светодиода и монтажного приспособления. Светодиод имеет просвечивающий корпус с основанием и линзой в верхней части, внутри которого размещен светодиодный излучатель. Электроды светодиода выведены наружу из его корпуса через боковые стенки под углом 180 градусов относительно друг друга и перпендикулярно к его вертикальной оси, образуя по бокам корпуса электрические контакты. Монтажное приспособление выполнено в виде изолирующего корпуса с отверстиями и прорезями и/или пазами под корпус и контакты светодиода, в которых, также, размещены подпружиненные контакты монтажного приспособления, выполненные в виде металлических пластин, имеющих выводы наружу изолирующего корпуса. Подсоединение светодиода к монтажному приспособлению осуществляют погружением светодиода в изолирующий корпус и заклиниванием его контактов с контактами монтажного приспособления путем поступательного и/или вращательного движения светодиода. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Светодиодная матрица относится к области информационной техники и может быть использована при построении крупногабаритных матричных экранов и иных средств отображения визуальных данных. Светодиодная матрица содержит несущий элемент, имеющий верхнее основание, на котором расположены светодиоды, и нижнее основание, на котором расположены элементы для управления светодиодами. При этом светодиодная матрица имеет защитное покрытие, однородно сформированное по всей площади верхнего основания из эластичного светопрозрачного эпоксидного компаунда с вязкостью 5050…6050 сП и твердостью 50…60 Шор А, полностью закрывающее все светодиоды. Использование изобретения позволит получить повышение надежности от механических повреждений, повышение степени защиты от электростатических повреждений кристалла светодиода. А также обеспечивается теплоперенос, стабилизируется температура светодиодов за счет прямого контакта компонента с корпусом светодиода, что увеличивает в 3-5 раз время эксплуатации видеоэкрана. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам автоматической и полуавтоматической блокировки железнодорожного транспорта. Предназначено для использования в качестве источника света в сигнальных установках (светофорах) железнодорожного транспорта и метрополитена с контролем работоспособности во включенном и выключенном состоянии. Технический результат: повышение надежности и снижение потребляемой мощности светофорной лампы за счет использования реактивного балласта. При этом предлагаемая лампа полностью взаимозаменяема с традиционными 2-нитевыми лампами накаливания. Светодиодная лампа для железнодорожного светофора с реактивным балластом содержит электрическую цепь с мостом, предохранителем, корпус, выполненный в виде стандартного цоколя светофорной лампы накаливания ЖС-12-15+15 или ЖС-12-25+25, а также реактивный балласт, в качестве которого могут выступать балластный конденсатор, или индуктивность, или насыщенный трансформатор, или автотрансформатор. Устройство снабжено схемой отключения лампы от сети при наличии питающего напряжения и одновременном отсутствии излучения полупроводникового излучателя или излучателей, которая управляется от светочувствительного элемента, находящегося в оптической видимости с излучателем. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электронной полупроводниковой промышленности и может быть использовано в производстве светодиодных источников света. Согласно способу изготовления светодиода,полупроводниковый излучатель и прозрачный световыводящий элемент соединяют в единый излучающий элемент, на наружную поверхность световыводящего элемента наносят защитное просветляющее покрытие. Защитное просветляющее покрытие выполняют из материала, показатель преломления которого в n П n Э раз меньше показателя преломления материала световыводящего элемента, где nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия, nЭ - показатель преломления материала световыводящего элемента. Толщину hП просветляющего покрытия задают из условия получения максимального коэффициента пропускания световыводящего элемента по формуле где d0 - оптическая толщина просветляющего покрытия, nП - показатель преломления материала защитного просветляющего покрытия. Технический результат - упрощение технологии изготовления светодиода. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является создание оптимального теплового режима работы светодиодов для получения максимальной светоотдачи, повышение надежности, долговечности и уменьшение габаритов корпуса. Светодиодная лампа содержит полый корпус, на котором закреплены колба и цоколь, а внутри корпуса расположены средство для теплоотвода с оребрением, вентилятор, плата источника питания и плата как минимум с одним источником света. Корпус выполнен состоящим из двух соединенных между собой частей - металлической, соединенной с колбой, и второй части, соединенной с цоколем. Металлическая часть выполнена с внутренним оребрением, ребра которого обращены в сторону полости корпуса, и выполняет функцию средства теплоотвода. Стенки обеих частей корпуса выполнены с выступами, обращенными наружу и совместно образующими внутри корпуса сквозные каналы, открытые в полость корпуса и сообщенные с внешней средой входными и выходными отверстиями. Входные отверстия сквозных каналов расположены со стороны торца металлической части корпуса, а выходные - со стороны противоположного торца на второй части корпуса. На внешнем плоском торце металлической части корпуса закреплена плата по меньшей мере с одним светодиодом. Вентилятор установлен на рамке внутри металлической части корпуса и расположен между платой по меньшей мере с одним светодиодом и платой источника питания, закрепленной во второй части корпуса и соединенной проводами с контактными элементами цоколя и платой по меньшей мере с одним светодиодом. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к светоизлучающим устройствам, которые способны преобразовывать высокоэнергетическое первичное излучение во вторичное излучение с большей длиной волны в видимой области спектра, и могут быть использованы в качестве преобразователей излучения в светоизлучающих устройствах, излучающих цветной или белый свет. Светоизлучающее устройство согласно изобретению содержит первый светоизлучающий диод, поверхностно-модифицированный люминофор, выполненный с возможностью поглощать свет, излучаемый из первого светоизлучающего диода, и излучать свет, имеющий отличную от поглощенного света длину волны, причем поверхностно-модифицированный люминофор содержит силикатный люминофор, и фторированное покрытие, расположенное на силикатном люминофоре. Изобретение имеет улучшенную устойчивость к влажности воздуха и другим факторам окружающей среды, и увеличенный эксплуатационный ресурс. 15 з.п. ф-лы, 11 ил., 6 табл.

Наверх