Светодиод белого света с композитным люминофором

Авторы патента:

H01L33/32 - Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42; полупроводниковые лазеры H01S 5/00; электролюминесцентные источники H05B 33/00)

F21K9/00 - Источники света, не отнесенные к другим группам

C09K11/06 - содержащие органические люминесцентные вещества

Владельцы патента RU 2780382:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к светодиоду с эмиссией белого света, и может быть использовано при изготовлении светодиодов в устройствах бытового и промышленного назначения. Снижение энергопотребления за счет использования композитного материала с высоким уровнем флуоресценции и повышение надежности устройства является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что светодиод выполнен с длиной волны эмиссии, составляющей 405 nm, корпус которого выполнен в форме типа "пуля", и снабжен покрытием из прозрачного полимера на основе полиуретана и этилацетата с нанесенным на него методом обсыпки мелкодисперсным флуоресцентным композитным материалам на основе нитрида углерода и оксида алюминия g-C₃N₄/Al₂O₃, при этом поверхностный слой прозрачного полимера защищает эмиссионное покрытие от механических повреждений. 2 ил. 1 пр.

Изобретение относится к светотехнике, в частности к светодиоду нового поколения, заменяющей светодиоды использующие люминофор с содержанием редкоземельных металлов в устройствах бытового и промышленного назначения.

Последнее десятилетие осветительные приборы на базе светодиодов используются повсеместно и постепенно заменяют все классические источники освещения, такие как газоразрядные лампы и лампы накаливания. Светодиодные лампы используют меньше электроэнергии для того же светового потока - на 85% меньше электроэнергии по сравнению с обычным освещением и примерно на 18% меньше электроэнергии по сравнению с компактными люминесцентными лампами. Во всем мире около 20% электроэнергии расходуется на освещение. Светодиод может оказать большое влияние на потребление энергии. Предприятия могут сделать огромную экономию на электроэнергии. Низкая мощность, вес и механическая прочность светодиодов делают их еще более привлекательными для использования.

Изобретение относится к светодиодам белого свечения, являющимся полупроводниковыми оптоэлектронными устройствами. Изобретение позволяет изготовлять светодиодные лампы пригодные для использования в бытовых целях, для световой индикации в приборах или как источник подсветки объектов, где важно низкое энергопотреблением.

Как правило, в быту применяются светодиоды с белым свечением. Светодиоды белого света бывают двух видов. Первый вид технический сложный, в котором совмещены три диода (красный, зеленый, синий), регулируя интенсивность каждого диода можно изменить цветовую температуру диода [RU 254860 C2 от 20.062013]. Второй вид диодов испускает белый свет с помощью люминофора и синего светодиода. Данный тип светодиодов прост в изготовлении, но, как правило, люминофор содержит редкоземельные металлы (иттрий, стронций), цена которых высокая, а добыча его не всегда экологична [RU 2511030 C2 от 04.12.2009].

Технический результат, получаемый от использования в разработанном светодиоде композита, не содержащего иттрий или другой дорогой и сложно получаемый редкоземельный металл, дешевле аналогов и более экологичен. Экологичность, при производстве, является ключевым фактором, обеспечивающим конкурентоспособность данной разработки, и согласуется со стратегией устойчивого экологического развития.

Преимущества изобретения - оптимальная для бытового применения цветовая температура 7000 К, то есть слабо холодный белый свет. Низкая стоимость сырья на рынке, а также отсутствие опасных и токсичных материалов при изготовлении. Возможность быстрого масштабирования производства, а также стабильность производства за счет использования российского сырья. Устройства высокоэффективно и просто в изготовлении.

Данный технический результат достигается за счет использования мелкодисперсного высокофлюоресцентного композитного материалам на основе нитрида углерода и оксида алюминия [Патент RU 2725796 С1] g-C₃N₄/Al₂O₃, которой характеризуется высокой яркостью и светотехническими параметрами. Светодиод, выполненный в круглом корпусе и имеют линзу типа "пуля" с длинной волны эмиссии 405nm (синего цвета). На светодиод нанесен тонкий слой прозрачного полимера на основе полиуретана и этилацетата. На полимер методом обсыпки нанесен композитный материал на основе нитрида углерода и оксида алюминия, по мере склеиванья композитного материала с синим диодом проведено повторное покрытие диода тонким слоем прозрачного полимера для защиты эмиссионного покрытия от механических повреждения.

Изобретение иллюстрируется следующими изображениями:

Фиг. 1 изображен светодиод белого света с композитным люминофором;

Фиг. 2 Спектр люминесценции при комнатной температуре.

На Фиг. 1 показаны определяющие элементы диода, такие как 1 - контакты диода; 2 - корпус синего светодиода; 3 - высокофлюоресцентный композитный материал; 4 - защитный полимерный слой.

Принцип работы такого светодиода заключается в том, что излучение синего светодиода возбуждает композитный люминофор, который флюоресцирует в широком диапазоне длин волн, что позволяет добиться белого света. Толщина композитного слоя продиктована особенностью поглощения материала, в данном примере она составляет 1-2 мм, при ее кратном увеличении будет очень слабое белое свечения, а при уменьшении слоя возможен уход спектра свечения в синий оттенок.

На Фиг. 2 представлен график "Спектр электролюминесценции белого света с композитным люминофором в диапазоне 410-700 nm". На спектре видна явная тенденция ухода максиму пика в синюю область спектра, что влечет за собой цветовую температуру 7000 К. Свечение светодиода можно определить как слегка холодный белый свет.

Светодиод белого света с композитным люминофором, отличающийся тем, что светодиод с длиной волны эмиссии, составляющей 405 nm, корпус которого выполнен в форме типа "пуля", имеет покрытие, состоящее из прозрачного полимера на основе полиуретана и этилацетата с нанесенным на него методом обсыпки мелкодисперсным высокофлуоресцентным композитным материалам на основе нитрида углерода и оксида алюминия g-C₃N₄/Al₂O₃, а также дополнительный поверхностный слой прозрачного полимера для защиты эмиссионного покрытия от механических повреждений.

Изобретение относится к способу коллоидного синтеза квантовых точек бинарных полупроводников состава элементов М (металл) и Н (неметалл), включающему смешивание в стеклянной колбе-реакторе заранее приготовленных нагретых до определённой температуры растворов прекурсоров-элементов с такими концентрациями, чтобы в растворе в колбе-реакторе они были: первого прекурсора ММ и второго – МН, характеризующемуся тем, что используется общий для всех случаев несольватирующий для второго прекурсора растворитель, нагретый до температуры на 5-15 градусов ниже точки его кипения; концентрации прекурсоров выбраны в соотношении МН:ММ в пределах 0.01-0.1, подбираемом экспериментально из условия максимальной скорости, оцениваемой минимальным временем t, образования квантовых точек; исходный выдержанный нагретый раствор содержит первый прекурсор, а второй добавляется капельными порциями в нулевой точке отсчёта времени процесса; при этом смешивание проводится за время не более 0.1t.

Электрооптический конструктивный узел с отводом тепла, а также способ изготовления такого конструктивного узла // 2770597

Изобретение относится к электрооптическому конструктивному узлу и способу изготовления электрооптического конструктивного узла. Предложен конструктивный узел (1), состоящий по меньшей мере из одной базовой пластины (2), соединенной с ней обратной пластины (3) и электрооптического элемента (4).

Способ снижения вредного воздействия на человека излучения полноспектрального светодиодного светильника // 2765922

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам света на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД). За счет применения данной комбинированной технологии вырастает мощность излучения в диапазоне длин волн 490-510 нанометров (синий пик), поэтому при равных мощностных характеристиках светодиодного светильника одновременно снижается мощность излучения в диапазоне длин волн 400-470 нанометров.

Габаритная светодиодная лампа // 2756571

Изобретение относится к безцокольной габаритной светодиодной лампе и может использоваться в автомобильной технике для габаритных огней, подсветки номера, освещения салона. Техническим результатом является увеличение площади расположения светодиодов большой мощности при эффективном теплоотводе с помощью радиатора, чем обеспечивается больший срок службы лампы и возможность повышения светимости для габаритной светодиодной лампы.

Светоизлучающий диод на кремниевой подложке // 2755933

Изобретение относится к области полупроводниковых светоизлучающих приборов, а именно к светоизлучающим диодам. Светоизлучающий диод содержит подложку из кремния с нанесенным на нее слоем карбида кремния, на котором сформированы слои светоизлучающей структуры, и снабжен токоподводящими контактами.

Способ изготовления светоизлучающего диода // 2755769

Способ изготовления светоизлучающего диода на основе гетероструктуры AlGaAs/GaAs включает формирование фронтального омического контакта на поверхности контактного слоя GaAs, травление световыводящей поверхности AlGaAs/GaAs по маске фронтального омического контакта и текстурирование по маске фронтального омического контакта световыводящей поверхности светоизлучающего диода жидкостным химическим селективным стравливанием контактного слоя GaAs гетероструктуры в травителе, содержащем гидроксид аммония (NH4OH), перекись водорода (H2O2) и деионизованную воду, и последующим травлением слоя AlGaAs гетероструктуры на глубину (0,8-1,1) мкм в травителе, содержащем фторид аммония (NH4F), фтороводород (HF), перекись водорода и деионизованную воду.

Многослойный материал для фотопроводящих антенн // 2755003

Изобретение относится к полупроводниковым материалам группы А3В5, используемым для изготовления фотопроводящих антенн для генерации или детектирования электромагнитных волн терагерцевого диапазона. Способ формирования материала для фотопроводящей антенны заключается в формировании многослойной структуры, состоящей из чередующихся слоев InGaAs/InAlAs, эпитаксиально выращенных при температуре 300-500°С на подложке GaAs или InP с ориентацией (100).

Способ получения оптического полупроводникового материала на основе нанодисперсного оксида кадмия, допированного литием // 2754888

Изобретение относится к технологии функциональных материалов, конкретно к технологии оптически прозрачных оксидных полупроводников, применяемых в оптоэлектронике, фотовольтаике и плазмонике. Согласно изобретению предложен способ получения нанодисперсного оксида кадмия, допированного литием, включающий получение исходной смеси путем растворения карбоната кадмия и карбоната лития, взятых в стехиометрическом соотношении, в 10%-ной муравьиной кислоте, взятой в количестве 5,6 мл раствора кислоты на 1 г суммарного количества карбоната кадмия и карбоната лития, упаривание полученной смеси при температуре 50-60 °С до получения сухого остатка и отжиг при температуре 300-320 °С в течение 0,5 часа на первой стадии и при фиксированном значении температуры, находящейся в интервале 500-900 °С, в течение 1 часа на второй стадии.

Магниторезистивный спиновый светодиод // 2748909

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, касается магниторезистивного спинового светодиода, в котором с помощью магнитного поля можно независимо управлять интенсивностью излучения и степенью циркулярной поляризации. Магниторезистивный спиновый светодиод содержит спиновый светодиод и магниторезистивный элемент, последовательно расположенные друг над другом.

Электропроводящее покрытие // 2748182

Изобретение может быть использовано в оптических элементах из оптической керамики для коммутации элементов электрических схем оптико-электронных приборов, в том числе космического назначения, создания контактных электродов и электрообогрева входных окон из оптической керамики. Электропроводящее покрытие содержит нанесенные на подложку из керамики адгезионный, токопроводящий и контактный слои.

Система управления фитооблучателем с обратной связью и применением газообразного водорода в качестве катализатора роста растений // 2780199

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано для облучения овощных и зеленных сельскохозяйственных культур на разных стадиях роста в условиях защищенного грунта, фитотронах и промышленных теплицах. Технический результат - повышение энергоэффективности облучения, урожайности выращиваемых культур продукции и сокращение сроков ее получения.