Источник белого света

Изобретение относится к области источников, излучающих белый свет. Источник, формирующий белый свет путем аддитивного смешения красного, зеленого и синего света, состоит из источника синего света и флюоресцентного слоя, выполненного из кристаллического молибдата гадолиния Gd₂(MoO₄)₃, легированного туллием, тербием и европием. Источник синего света освещает непосредственно флюоресцентный слой, в котором происходит излучение красного, зеленого и синего света и их аддитивное смешение, в результате чего излучается белый свет. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции источника белого света. 6 ил.

 

Изобретение относится к области источников, излучающих белый свет, сформированный по схеме «красный-зеленый-синий» (КЗС), то есть путем аддитивного смешения красного, зеленого и синего света.

Известен источник белого света, сформированного по схеме КЗС, состоящий из источника ультрафиолетового (УФ) света и трех отдельных элементов, содержащих люминофоры [Liu Shengfeng, Tao Dejie, Yuan Xianlong, Li Yi Qun. Nitride-based red-emitting phosphors in RGB (red-green-blue) lighting systems. WO 2010/074963 A1] - аналог, в котором УФ-свет проходит через раздельные элементы, один из которых состоит из люминофора, излучающего красный свет, второй состоит из люминофора, излучающего зеленый свет и третий содержит люминофор, испускающий синий свет под действием УФ-излучения.

Основным недостатком такого источника является его сложность: устройство состоит из четырех элементов, причем для получения белого света дополнительно требуется аддитивное смешение трех лучей (красного, зеленого и синего).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является источник белого света, сформированного по схеме КЗС, состоящий из источника синего света и слоя смеси двух флюоресцентных материалов. При облучении синим один из них испускает красный, а другой - зеленый свет. Источник синего света отделен от флюоресцентного слоя прозрачной перегородкой, необходимой для однородного освещения флюоресцентного слоя [С.Н.Lowery. Multiple encapsulation of phosphor-LED devices. US 005959316 A] - прототип. Такое устройство конструктивно проще, так как содержит всего три активных элемента. Кроме того, смешение цветов происходит непосредственно в слое смеси люминофоров, что также упрощает источник белого света.

Тем не менее, источник-прототип остается достаточно сложным, так как требует высокой однородности освещения флюоресцентного слоя синим светом, что достигается введением специальной прозрачной перегородки. Кроме того, во флюоресцентном слое возникают значительные потери интенсивности излучения за счет поглощения и рассеяния света.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции источника белого света.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, включающем источник синего света и флюоресцентный слой, флюоресцентный слой выполнен из кристаллического молибдата гадолиния Gd₂(MoО₄)₃, легированного туллием, тербием и европием.

Молибдат гадолиния, легированный туллием, при облучении синим светом с максимумом интенсивности в диапазоне длин волн 370-390 нм излучает синий же свет, но с максимумом полосы излучения на длине волны 453 нм, что иллюстрируется спектром люминесценции Фиг.1. Gd₂(MoО₄)₃, легированный тербием, при облучении синим светом с максимумом интенсивности в диапазоне длин волн 370-390 нм излучает зеленый свет с максимумами полос излучения на длинах волн 543 нм и 548 нм, что показано спектром люминесценции Фиг.2. Молибдат гадолиния, легированный европием, при облучении синим светом с максимумом интенсивности в диапазоне длин волн 370-390 нм, излучает красный свет с максимумом полосы излучения 615 нм, что иллюстрируется спектром люминесценции Фиг.3.

При совместном легировании Gd₂(MoО₄)₃ туллием, тербием и европием облучение кристалла синим светом с максимумом интенсивности в диапазоне длин волн 370-390 нм приводит к независимому излучению всех трех оптически активных центров, что показано на спектре люминесценции Фиг.4. При этом, за счет аддитивного смешения, визуально фиксируется белое излучение, что подтверждается фотографией Фиг.5, где 1 - светодиод, излучающий синий свет с максимумом интенсивности в диапазоне длин волн 370-390 нм, 2 - кристалл Gd₂(MoО₄)₃, легированный туллием, тербием и европием, 3 - область кристалла, через которую проходит излучение светодиода. На Фиг.5 видно, что эта область излучает белый свет.

Предлагаемый источник белого света работает следующим образом. Источник синего света с максимумом интенсивности в диапазоне длин волн 370-390 нм освещает непосредственно флюоресцентный слой, в котором происходит излучение красного, зеленого и синего света и в результате их аддитивного смешения формируется белый свет.

Конструкция такого источника проще, чем у устройства-прототипа, так как она содержит всего два элемента - источник синего света и флюоресцентный слой. Необходимость использования прозрачной перегородки между этими элементами отпадает, так как ее роль играет сам кристаллический молибдат гадолиния, обладающий значительной прозрачностью. Высокое светопропускание Gd₂(MoО₄)₃ легированного туллием, тербием и европием иллюстрируется спектром Фиг.6, где представлена кривая пропускания света видимого диапазона, полученная от кристаллического образца большой толщины (12,5 мм).

При этом потери интенсивности излучения во флюоресцентном слое малы вследствие его высокого светопропускания, что также подтверждается спектром Фиг.6.

Важно отметить, что Gd₂(MoО₄)₃, легированный туллием, тербием и европием, является термически стабильным в широком температурном интервале и характеризуется высокой радиационной стойкостью, что позволяет использовать предлагаемый источник белого света в различных практических применениях.

Источник белого света, состоящий из источника синего света и флюоресцентного слоя, отличающийся тем, что флюоресцентный слой выполнен из кристаллического молибдата гадолиния Gd₂(MoO₄)₃, легированного туллием, тербием и европием.