CZ2002167A3

CZ2002167A3 - Bílé světlo emitující fosforová směs pro zařízení s prvky LED

Info

Publication number: CZ2002167A3
Application number: CZ2002167A
Authority: CZ
Inventors: Alok Mani Srivastava; Holly Ann Comanzo
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2002-07-17
Also published as: AU6155301A; WO2001089000A1; BR0106639A; US7015510B2; JP2003533852A; US7267785B2; US20060113553A1; CA2375069A1; AU782598B2; US20030067008A1; CN1386306A; EP1295347A1; US6501100B1; CN1197175C

Description

Bílé světlo emitující fosforová směs pro zařízení s prvky LED.

Oblast techniky

Předložený vynález se týká světelného systému, vyzařujícího bílé světlo, a zejména se týká keramické fosforové směsi pro přeměnu UV záření, vyzařovaného světlo emitující diodou (prvek LED), na bílé světlo.

Dosavadní stav techniky

Bílé světlo emitující prvky LED jsou používány jako prosvěcovací zdroje světla u displejů na bázi tekutých krystalů a také jsou používány jako náhrada fluorescenčních svítilen a běžných svítilen s malými rozměry. Jak je uvedeno v kapitole 10.4 publikace Blue Laser Diodě autora S. Nakamury a kolektivu, strany 216 až 221 (Springer 1997), na kterou se předložený vynález tímto odkazuje, jsou prvky LED, emitující bílé světlo, vyráběny vytvořením keramické fosforové vrstvy na výstupním povrchu polovodičového prvku LED, který emituje modré světlo. Modré světlo emitující prvek LED je obvykle InGaN prvek LED s jedinou kvantovou jámou a fosfor je ceriem dotovaný yttrium-hliníkový granát (YAG:Ce), Y₃A1₅O₃₂ '· Ce³⁺.

Modré světlo, které je emitováno prvkem LED, vybudí fosfor, což způsobí, že emituje žluté světlo. Modré světlo, které je emitováno prvkem LED, projde skrze fosfor a smísí se žlutým světlem, které emituje fosfor. Pozorovateli je tato směs modrého a žlutého světla jeví jako světlo bílé.

• *

Nicméně světelný systém, který je složen z prvku LED, emitujícího modré světlo, a YAG:Ce fosforu a který vyzařuje bílé světlo, se vyznačuje následujícími nevýhodami. Barvový výstup prvku LED ( například rozložení spektrální výkonové hustoty a špičkové emitované vlnové délky ) je závislý na šířce pásmové mezery aktivní vrstvy prvku LED a také je závislý na výkonu, který je přiváděn do prvku LED. V průběhu výrobního procesu je určité množství prvků LED vyrobeno tak, že skutečná šířka pásmové mezery jejich aktivní vrstvy je větší nebo menší než požadovaná šířka pásmové mezery aktivní vrstvy. V důsledku toho se potom parametry barvového výstupu podobných prvků LED odchylují od parametrů požadovaných. Dále je potřeba říci, že i v případě, že pásmová mezera určitého prvku LED má požadovanou šířku, dochází k tomu, že prvek LED je v průběhu svého provozu napájen výkonem, jehož velikost se často liší od požadované hodnoty. V důsledku tohoto jevu se potom parametry barvového výstupu prvku LED odchylují od požadovaných hodnot. Jelikož tímto systémem emitované světlo obsahuje modrou složku, vytvořenou prvkem LED, pak v případě, že se barvový výstup prvku LED odchýlí svými parametry od požadovaných hodnot, se světelný výstup systému svými parametry také odchýlí od požadovaných hodnot. Podstatné odchylky od požadovaných parametrů mohou způsobit, že barvový výstup celého systém se nejeví bílý ( jinými slovy, jeví se například jako namodralý nebo nažloutlý ).

Dále je potřeba říci, že barvový výstup systému, skládajícího se z modré světlo emitujícího prvku LED a YAG:Ce fosforu, se podstatným způsobem mění, což je dáno běžnými,

neodstranitelnými a častými odchylkami od požadovaný parametrů, vzniklých při výrobě svítilny na bází LED prvku ( ty mohou být způsobeny například systematickými tolerančními odchylkami ) , jelikož barvový výstup systému, skládajícího se z modré světlo emitujícího prvku LED a YAG:Ce fosforu, je velmi citlivý na velikost tloušťky fosforu. V případě, že je fosfor příliš tenký, pak fosforem pronikne větší než požadované množství modrého světla, emitovaného prvkem LED. Světelný výstup kombinovaného systému prvek LED - fosfor se potom bude jevit jako namodralý, jelikož v něm bude převažovat složka modrého světla, emitovaného prvkem LED. Pokud bude naopak vrstva fosforu příliš tenká, pak YAG:Ce fosforovou vrstvou pronikne menší než požadované množství modrého světla, emitovaného prvkem LED. Světelný výstup kombinovaného systému prvek LED - fosfor se potom bude jevit jako nažloutlý, protože v něm bude převažovat žlutá složka YAG:Ce fosforu.

Z těchto důvodů je tloušťka fosforu kritickou proměnnou, která má podstatný vliv na barvový výstup systémů podle dosavadního stavu techniky. Při velké sériové výrobě systémů, skládajících se z modré světlo emitujícího prvku LED a YAG:Ce fosforu, je ovšem bohužel velmi těžké kontrolovat přesnou tloušťku fosforu. Změny v tloušťce fosforu mají často za následek skutečnost, že výstup systému je nevhodný pro aplikace, ve kterých je používáno osvětlování bílým světlem, jelikož barvový výstup systému se nejeví jako bílý ( jinými slovy, jeví se například jako namodralý nebo nažloutlý ) . Tato skutečnost pak má za následek nepřijatelně nízkou výtěžnost při výrobě systémů, skládajících se z modré světlo emitujícího prvku LED a YAG:Ce fosforu.

• ft • ·

* ^:/ ♦ · * • · · _Α ft * ·· ·

Systém, skládající se z modré světlo emitujícího prvku LED a YAG:Ce fosforu, se také vyznačuje efektem svatozáře, který vzniká jako důsledek oddělení modrého a žlutého světla. Prvek LED emituje modré světlo směrovým způsobem. Nicméně fosfor emituje žluté světlo izotropickým způsobem ( tedy ve všech směrech ) . Pokud je tedy světelný výstup systému pozorován v přímém směru ( tedy přímo v směru emise prvku LED ) , jeví se světlo namodrale bílé. Pokud je naopak světelný výstup pozorován pod úhlem, světlo se jeví jako nažloutlé, což je dáno převahou žlutého světla, emitovaného fosforem. V případě, že je světelný výstup podobného systému nasměrován na plochý povrch, je patrná nažloutlá záře, která obklopuje namodralou plochu. Z těchto důvodů si tedy předložený vynález pokládá za úkol vyřešit nebo alespoň omezit výše uvedené problémy.

Podstata vynálezu

Podstatou předloženého vynálezu je světelný systém, vyzařující bílé světlo, který obsahuje zdroj záření, první luminiscenční materiál se špičkovou emitovanou vlnovou délkou přibližně 570 až přibližně 620 nm, a druhý luminiscenční materiál se špičkovou emitovanou vlnovou délkou přibližně 480 až přibližně 500 nm, který se liší od prvního luminiscenčního materiálu.

V souladu s jiným aspektem předloženého vynálezu je vytvořen světelný systém, vyzařující bílé světlo, který obsahuje světlo emitující diodu se špičkovou emitovanou

první APO: Eu^{2 +} , Mn²⁺ fosfor, ze skupiny, obsahující Sr, který je zvolen z alespoň

- 5 vlnovou délkou mezi 370 a 405 nm, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek Ca, Ba nebo Mg, a druhý fosfor, jedné z následujících substancí:

a) A₄Di₄O₂5 : Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

b) (2A0 * 0,84P₂Os * 0,16B₂O₃) :Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

c) AD₈O₁₃:Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

d) Aio (POJ 6C1₂: Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

nebo

e) A2S13O8 * 2AC1₂: Eu , kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg.

Jiným aspektem předloženého vynálezu je návrh způsobu vytváření světelného systému, vyzařujícího bílé světlo, který obsahuje smíchání prvního fosforového prášku se špičkovou emitovanou vlnovou délkou přibližně 570 až přibližně 620 nm a druhého fosforového prášku se špičkovou emitovanou vlnovou délkou přibližně 480 až přibližně 500 nm za účelem vytvoření fosforové práškové směsi a umístění fosforové práškové směsi do světelného systému, vyzařujícího bílé světlo, do blízkosti zdroje záření.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 schematickým způsobem zobrazuje světelný systém, který vyzařuje bílé světlo a který je v souladu s jedním příkladem provedení předloženého vynálezu.

Obr. 2 až 4 schematickým způsobem zobrazují řezy světelnými systémy, které používají prvky LED a které jsou v souladu s prvním upřednostňovaným příkladem provedení předloženého vynálezu.

Obr. 5 schematickým způsobem zobrazuje řez světelným systémem, který používá fluorescenční svítilnu a který je v souladu s druhým upřednostňovaným příkladem provedení předloženého vynálezu.

Obr. 6 schematickým způsobem zobrazuje řez světelným systémem, který používá plazmový displej a který je v souladu se třetím upřednostňovaným příkladem provedení předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

S ohledem na problémy, kterými je zatížen dosavadní stav φ φ

techniky, je potřeba vytvořit světelný systém, vyzařující bílé světlo, jehož barvový výstup by byl méně citlivý na změny parametrů systému, které vznikají při provozování systému a při jeho výrobě. Zmíněnými změnami parametrů jsou například změny napájecího výkonu prvku LED, změny šířky pásmové mezery aktivní vrstvy prvku LED a tloušťky luminiscenčního materiálu. Autoři předloženého vynálezu zjistili, že v případě, že barvový výstup systému, skládajícího se ze zdroje záření a luminiscenčního materiálu, neobsahuje podstatné viditelné záření, emitované zdrojem záření, jakým je prvek LED, pak barvový výstup je méně citlivý na uvedené změny parametrů. V tomto případě barvový výstup systému v podstatě nezávisí na napájecím výkonu prvku LED, šířce pásmové mezery a tloušťce luminiscenčního materiálu. Pod pojmem luminiscenční materiál se rozumí luminiscenční materiál ve volné nebo kompaktní práškové podobě ( fosfor ) a v pevné krystalické podobě ( scintilátor ) .

Barvový výstup systému v podstatě nezávisí na tloušťce luminiscenčního materiálu, pokud bílé světlo, které je emitováno systém, neobsahuje významnou viditelnou složku, emitovanou zdrojem záření, jakým je prvek LED. Proto množství záření prvku LED, které projde luminiscenčním materiálem, jakým je fosfor, neovlivní barvový výstup systému. Uvedené skutečnosti je možné dosáhnout alespoň dvěma způsoby.

První způsob, jak zabránit ovlivnění barvového výstupu systému, spočívá v použití zdroje záření, který emituje záření na vlnových délkách, jenž jsou neviditelné pro lidské oko.

Například prvek LED může být zkonstruován tak, že emituje

ultrafialové záření ( UV }, které má vlnovou délku 380 nm nebo méně a které je pro lidské oko zcela neviditelné. Lidské oko navíc není příliš citlivé na UV záření, které má vlnovou délku mezi 380 a 400 nm, a na fialové světlo, které má vlnovou délku mezi 400 a 420 nm. Záření, které je emitováno prvkem LED, jenž má vlnovou délku 420 nm nebo méně, by z výše uvedených důvodů v podstatě neovlivňovalo barvový výstup systému, skládajícího se z prvku LED - fosforu, bez ohledu na to, zda prvkem LED emitované záření prochází fosforem nebo ne, jelikož záření, které má vlnovou délku přibližně 420 nm nebo méně, je pro lidské oko v podstatě neviditelné.

Druhý způsob, jak zabránit ovlivnění barvového výstupu systému, spočívá v použití tlustého luminiscenčního materiálu, který neumožní, aby jím prošlo záření ze zdroje záření. Pokud například prvek LED emituje viditelné světlo mezi 420 a 650 nm, pak za účelem zajištění neovlivňování barvového výstupu tloušťkou fosforu systému by měl být fosfor dostatečně tlustý na to, aby zabránil průchodu fosforem jakémukoliv podstatnému množství viditelného světla, emitovaného prvkem LED. Nicméně ikdyž je tento způsob zabránění ovlivňování barvového výstupu systému v principu možný, není používán, jelikož snižuje výstupní efektivitu systému.

U obou výše popsaných případech závisí barva systémem emitovaného viditelného světla pouze na druhu použitého luminiscenčního materiálu. Aby systém, skládající se z prvku

LED - fosforu, emitoval bílé světlo, měl by prvkem LED ozářený fosfor také emitovat bílé světlo.

«· »···

Autoři předloženého vynálezu objevili skutečnost, že v případě, že je použit první fosfor, emitující oranžové světlo a vyznačující se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi přibližně 570 a přibližně 620 nm, a společně s ním i druhý fosfor, emitující modro-zelené světlo a vyznačující se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi přibližně 480 a přibližně 500 nm, že se lidskému pozorovateli jeví jimi emitované kombinované světlo jako světlo bílé. Pro účely vytvoření světelného systému, který vyzařuje bílé světlo, je možné v kombinaci se zdrojem záření použít jakékoliv luminiscenční materiály, jakými jsou fosfory, které se vyznačují špičkovými emitovanými vlnovými délkami mezi 570 a 620 nm a mezi 480 a 500 nm. Luminiscenční materiály mají s výhodou vysokou kvantovou účinnost na určité emisní vlnové délce zdroje záření. Každý luminiscenční materiál je navíc s výhodou průhledný pro vlnové délky viditelného světla, emitovaného jinými luminiscenčními materiály.

Obr. 1 schematickým způsobem zobrazuje výše uvedený princip. V souladu s obr. 1, emituje zdroj 1_ záření, jakým je prvek LED, záření 2^, které dopadá na dva luminiscenční materiály, kterými jsou první fosfor 3 a druhý fosfor j4. Oba fosfory 3 a _4 jsou na obr. 1 schematickým způsobem odděleny pomocí diagonální čáry, která naznačuje, že oba fosfory mohou být navzájem promíchány nebo že oba fosfory mohou představovat diskrétní sousední vrstvy. Diagonální čára je použita pouze pro definiční účely a nereprezentuje nutnou diagonální podobu hranice mezi uvedenými fosfory.

Záření 2 se může vyznačovat vlnovou délkou, na kterou není

0*

0« ···· lidské oko citlivé. Touto vlnovou délkou může být například vlnová délka o velikosti 420 nm a méně. Fosfory 3 a 4. mohou být také příliš tlusté na to, aby jimi mohlo proniknout záření 2_ na druhou stranu. Po absorbci dopadajícího záření 2_ první fosfor 3 emituje oranžové světlo 5 se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 570 a 620 nm, zatímco druhý fosfor £ emituje modro-zelené světlo 6 se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 480 a 500 nm. Lidský pozorovatel ]_ vnímá kombinaci oranžového světla _5 a modro-zeleného světla _6 jako bílé světlo 8_. Obr. 1 schematickým způsobem zobrazuje, že oranžové světlo 5 a modro-zelené světlo ý vychází z diskrétních fosforových oblastí, čímž je naznačen jev míšení barev. Nicméně je potřeba říci, že v případě, že první a druhý fosfor 3 a _4 jsou vzájemně smícháni do podoby jedné smíšené fosforové vrstvy, emituje fosfor 3_ světlo 5^ a fosfor 4_ emituje světlo 6. Jak oranžové světlo _5, tak i modro-zelené světlo 6 mohou být emitováni ze stejných ploch.

Zdroj _1 záření může představovat jakýkoliv zdroj záření, který je schopen vyvolat emisi prvního fosforu _3 a druhého fosforu 4. Zdroj 1^ záření je s výhodou realizován jako prvek LED. Nicméně zdrojem _! záření může být také plyn, jakým je rtuť ve fluorescenční svítilně nebo vzácný plyn, jakým je Ne, Ar a/nebo Xe v plazmových displejích, nebo jím může být vysokotlaká svítilna se rtuťovými párami.

Zdroj 1 záření může například zahrnovat jakýkoliv prvek

LED, který u prvního fosforu 3. ^{a u} druhého fosforu £ vyvolá emisi světelného záření 8_, jenž se lidskému pozorovateli 7 jeví jako bílá. Záření 2, emitované prvkem LED, je přitom nasměrováno na první fosfor 3 a druhý fosfor 4_. Prvek LED tedy může zahrnovat polovodičovou diodu, vytvořenou z jakýchkoliv vhodných polovodičových vrstev typu III-V, II-VI nebo IV-IV a vyznačující se emitovanou vlnová délka 360 až 420 nm. Prvek LED může například obsahovat alespoň jednu polovodičovou vrstvu, vytvořenou z GaN, ZnSe nebo SiC polovodičů. Pokud by bylo potřeba, může prvek LED v aktivní oblasti obsahovat také jednu nebo více kvantových jam. Aktivní oblast prvku LED může s výhodou obsahovat PN přechod, který je vytvořen z GaN, AlGaN a/nebo InGaN polovodičových vrstev. PN přechod může být oddělen tenkou nedotovanou InGaN vrstvou nebo jedním nebo větším počtem InGaN kvantových jam. Prvek LED se může vyznačovat emitovanou vlnovou délkou mezi 360 a 420 nm, s výhodou mezi 370 a 405 nm, nejlépe však mezi 370 a 390 nm. Nicméně prvek LED s emitovanou vlnovou délkou nad 420 nm může být použit ve spojení s tlustým fosforem, jehož tloušťka zabrání, aby světlo, které je emitováno prvkem LED, prošlo fosforem. Prvek LED se může vyznačovat například následujícími vlnovými délkami: 370, 375, 380, 390 nebo 405 nm.

Zdroj 1 záření světelného systému, který vyzařuje bílé světlo, byl ve výše uvedeném popise popsán jako polovodičová dioda, emitující světlo. Nicméně zdroj záření podle předloženého vynálezu se neomezuje pouze na polovodičovou diodu, emitující světlo. Zdroj záření může obsahovat laserovou diodu nebo organickou diodu ( OLED ), emitující světlo. Výše popsaný upřednostňovaný světelný systém, vyzařující bílé světlo, obsahuje jediný zdroj 1 záření. Nicméně v případě potřeby je možné v systému použít větší počet zdrojů záření za účelem vylepšení parametrů emitovaného bílého světla nebo za

účelem zkombinování emitovaného bílého světla se světlem s jinou barvou / s jinými barvami. Systém, který emituje bílé světlo, může být u zobrazovacího zařízení použit například v kombinaci s diodami, emitujícími červené, zelené a/nebo modré světlo.

Prvním luminiscenčním materiálem může být jakýkoliv fosfor 3, který v závislosti na dopadajícím záření 2 ze zdroj 1 záření emituje viditelné světlo se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 570 a 620 nm. Pokud zdroj 1_ záření obsahuje prvek LED se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 360 a 420 nm, pak první fosfor 3 s výhodou obsahuje APO: Eu²⁺, Mn²⁺ kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg. Výhodnější ovšem je, pokud první fosfor 2 obsahuje fosfor na bázi europiem a manganem dotovaného pyrofosfátu alkalické zeminy, A2P2O7: Eu²⁺,Mn²⁺, který může být zapsán jako (Ai__x__yEu_xMn_y) ₂P₂O7, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a kde 0 < x < 0,2 a 0 < y < 0,2. As výhodou představuje stroncium. Uvedený fosfor je upřednostňován pro použití ve funkci zdroje záření prvku LED, protože tento fosfor emituje viditelné světlo se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 575 a 595 nm a protože se vyznačuje vysokou efektivitou a vysokou kvantovou účinností pro dopadající záření, které má špičkovou vlnovou délku mezi 360 a 420 nm, jaká je emitována prvkem LED. První fosfor také může obsahovat A₃P₂O_a: Eu²⁺, Mn²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg.

Ve fosforu na bázi Eu'

2+ a Mn²⁺ dotovaného pyrofosfátu • * « · · «« 00«

00·

• ·

0« 0·

0 « 0 « 0 0 • ·

Μ·’ alkalické zeminy slouží ionty Eu obvykle jako senzibilizátory a ionty Mn obvykle slouží jako aktivátory. Ionty Eu proto absorbují dopadající energii ( tedy fotony }, emitovanou zdrojem záření, a přenáší absorbovanou energii na ionty Mn. Mn ionty jsou přenesenou absorbovanou energií uvedeny do excitovaného stavu a emitují širokopásmové záření, které se vyznačuje špičkovou vlnovou délkou, jenž se v závislosti na provozních podmínkách mění od přibližně 575 do přibližně 595 nm.

Druhý luminiscenční materiál může být jakýkoliv fosfor £, který v závislosti na dopadajícím záření 2 ze zdroje záření emituje viditelné světlo se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 480 a 500 nm. Pokud zdroj 1 záření obsahuje prvek LED se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 360 a 420 nm, pak druhý fosfor může obsahovat jakýkoliv komerčně dostupný fosfor se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 480 a 500 nm, vysokou efektivitou a vysokou kvantovou účinností pro dopadající záření se špičkovou vlnovou délkou mezi 370 a 420 nm. Například následujících pět fosforů splňuje uvedené kritéria:

a) A₄Di₄O25: Eu²*, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

b) (2AO * 0,84P₂C>5 * 0,16B2O3) : Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

c) AD₈0i3:Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

d) Αχό (PO4) 6C1₂: Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

nebo

e) A₂Si₃O_s * 2AC1₂:Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg.

Upřednostňovanými složeními výše uvedených pěti fosforů, která jsou běžně komerčně dostupná, jsou:

a) Sr4Ali40₂₅ :Eu²⁺ ( též známo jako fosfor SAE );

b) (2SrO * 0,84P₂O₅* 0, 16B₂O₃) : Eu²⁺;

c) BaAlsOn: Eu²⁺;

d) (Sr,Mg,Ca) ίο (PO4) ₆C1₂:Eu²⁺;

nebo

e) Sr₂Si₃0s * 2SrCl₂:Eu^z+.

Tyto fosfory se vyznačují špičkovými emitovanými vlnovými délkami v rozsahu od 480 to 493 nm a jsou popsány na stranách 389 - 432 publikace Phosphor Handbook, editované autory Ξ. Shíonoyou a W. M. Yenem, CRC Press, (1987, 1999), na kterou se

0 0 β · * « ♦ · • 4 4 4 4 4

předložený vynález tímto odkazuje. Druhý fosfor 4_ proto může obsahovat jeden nebo větší počet fosforů a} až e) v jakékoliv kombinaci. Je upřednostňován SAE fosfor, protože se vyznačuje kvantovou účinností alespoň 90 % pro dopadající záření, které má vlnovou délku 340 až 400 nm, a málo absorbuje viditelné nebo jej absorbuje neselektivním způsobem.

Nicméně je možné použít i jiné fosfory, které mají špičkové emitované vlnové délky mezi 570 a 620 nm nebo mezi 480 a 500 nm, přičemž je možné je použít místo výše uvedených fosforů nebo je možné je použít společně. Například za účelem realizace zdroje záření, který má jinou podobu než podobu prvku LED, je možné použít fosfory, které mají vysokou efektivitu a vysokou kvantovou účinnost pro dopadající záření se špičkovou vlnovou délkou 254 nm a 147 nm, přičemž realizovaným zdrojem záření může být pro uvedené vlnové délky fluorescenční svítilna a plazmový displej. Emise par rtuti ve fluorescenční svítilně má špičkovou emitovanou vlnovou délku 254 nm a výboj v plasmatu Xe v plazmovém displeji má špičkovou emitovanou vlnovou délku 147 nm.

V souladu s upřednostňovaným aspektem předloženého vynálezu je první fosfor 3 promíchán s druhým fosforem 4_. Přitom nej výhodnější je stav, kdy je první fosfor 3 smíchán s druhým fosforem 4. a vytváří rovnoměrnou směs. Množství každého z fosforů ve směsi závisí na druhu fosforu a druhu použitého zdroje záření. Nicméně první fosfor 3 a druhý fosfor 4. by měli být smícháni takovým způsobem, aby se světelné záření 8_, zkombinované ze světelného záření 5_, emitovaného prvním fosforem 3, a ze světelného záření 6, emitovaného druhým

fosforem 4_, jevilo lidskému pozorovateli 1_ jako bílé.

První a druhý fosfor a 4_ však mohou být realizováni také tak, že vytváří diskrétní vrstvy na zdroji _1 záření. Nicméně je třeba zajistit, aby horní vrstva fosforu byla v podstatě průhledná pro záření, které je emitováno spodní vrstvou fosforu. Jeden z obou fosforů a může navíc obsahovat diskrétní částice, zapuštěné v druhé fosforové vrstvě. Pokud by bylo potřeba, jeden nebo oba fosfory ze skupiny, zahrnující první fosfor 2 ^a druhý fosfor £, mohou být nahrazeni jediným krystalovým scintilátorem, vyznačujícím se špičkovými emitovanými vlnovými délkami mezi 570 a 620 nm a/nebo mezi 480 a 500 nm.

V souladu s prvním upřednostňovaným příkladem provedení předloženého vynálezu je prášek prvního a prásek druhého fosforu umístěn do světelného systému, který vyzařuje bílé světlo a který jako zdroj záření zahrnuje prvek LED. V souladu s upřednostňovaným aspektem předloženého vynálezu může být světelný systém, vyzařující bílé světlo, realizován v různých strukturách.

První upřednostňovaná struktura je schematickým způsobem zobrazena na obr. 2. Světelný systém obsahuje čip 11 se světlo emitující diodou a elektrické vedení 13, které je elektricky spojeno s čipem prvku LED. Elektrické vedení 13 může představovat tenké drátky, podložené tlustšími přípojkami 15. Elektrické vedení může být realizováno také jako samcnosné elektrody a přípojky mohou být vynechány. Elektrické vedení 13 přivádí elektrický proud do čipu 11 prvku LED a tímto způsobem zajišťuje, že čip 11 prvku LED emituje záření.

Čip 11 prvku LED je zapouzdřen v pouzdru 17, které uzavírá čip prvku LED, a nachází se v zapouzdřovacím materiálu 19. Zapouzdřovací materiál s výhodou obsahuje epoxidovou pryskyřici, která je odolná proti UV záření. Pouzdro 17 může být například skleněné nebo plastové. Zapouzdřovací materiál může být například epoxyóový nebo polymerový materiál, jakým je silikon. Samostatné pouzdro 17 může být nicméně odděleno a vnější povrch zapouzdřovacího materiálu 19 může zahrnovat pouzdro 17. Čip 11 prvku LED může být uložen například na přípojkách 15, na samonosných elektrodách, na spodní části pouzdra 17 nebo na podstavci, který je připevněn k pouzdru nebo k přípojce.

První upřednostňována struktura světelného systému obsahuje fosforovou vrstvu 21, která zahrnuje první fosfor 3 a druhý fosfor _4. Fosforová vrstva 21 může být vytvořena nad světlo emitujícím povrchem čipu 11 prvku LED nebo přímo na něm a to pomocí potažení čipu 11 prvku LED suspenzí, jenž obsahuje prášek prvního fosforu 3 a prášek druhého fosforu £, a jejím usušením. Po dokončení procesu sušení vytvoří prášky fosforů 3 a _4 pevnou fosforovou vrstvu nebo potah 21. Jak pouzdro 17, tak i zapouzdřovací materiál 19 by měli být průhlední, aby bylo možné zajistit průchod bílého světla 23 uvedenými prvky. Fosfor emituje bílé světlo 2 3, který zahrnuje oranžové světlo 5, které je emitováno prvním fosforem 3_, a modro-zelené světlo _6, které je emitováno druhým fosforem 4_.

Obr. 3 zobrazuje druhou upřednostňovanou strukturu systému * » podle prvního upřednostňovaného příkladu provedení předloženého vynálezu. Struktura podle obr. 3 je stejná jako struktura podle obr. 2. Výjimkou je skutečnost, že prášek prvního fosforu 2 ^a prášek druhého fosforu 4_ jsou smícháni v rámci zapouzdřovacího materiálu 19 namísto nad čipem 11 prvku LED. Prášek prvního fosforu 3 a prášek druhého fosforu 4_ mohou být smícháni v jedné jediné oblasti zapouzdřovacího materiálu 19 nebo mohou být smícháni v celém objemu zapouzdřovacího materiálu. Fosforové prášky jsou smíchány v rámci zapouzdřovacího materiálu například pomocí přidání prášků do polymerového předchůdce a poté je polymerový předchůdce vytvrzen do podoby polymerového materiálu. Fosforové prášky mohou být smíchány s epoxydovým zapouzdřovacím materiálem. Je také možné použít i jiné způsoby promíchání fosforových prášků. Prášek prvního fosforu _3 a prášek druhého fosforu 4_ mohou být smícháni ještě před tím než bude směs prášků těchto fosforů 3 a 4_ přidána do zapouzdřovacího materiálu 19. Prášky uvedených fosforů 3 a 4 mohou být také do zapouzdřovacího materiálu 19 přidány odděleně. Pokud by bylo potřeba, tak muže být pevná fosforová vrstva 21, která obsahuje první a druhý fosfor 3 a 4_, také zasazena do zapouzdřovacího materiálu 19. V této struktuře fosforová vrstva 21 absorbuje záření 25, emitované prvkem LED, a v závislosti na tomto jevu emituje bílé světlo 23.

Obr. 4 zobrazuje třetí upřednostňovanou strukturu systému podle prvního upřednostňovaného příkladu provedení předloženého vynálezu. Struktura podle obr. 4 je stejná jako struktura podle obr. 2. Výjimkou je skutečnost, že fosforová vrstva 21, která obsahuje první a druhý fosfor 3 a £, je

				·«· « · · · · · «•+a «· « ·*·· ·» ····
vytvořena	na pouzdru 17	namísto	na čipu	11 prvku LED.
Fosforová	vrstva 21 je s	výhodou	vytvořena	uvnitř povrchu
pouzdra 17	, ikdyž v případě	potřeby	může být	fosforová vrstva

vytvořena na povrchu uvedeného pouzdra. Fosforová vrstva 21 může být vytvořena na celém povrchu pouzdra nebo pouze v horní části povrchu pouzdra 17.

Příklady provedené předloženého vynálezu podle obr. 2 až 4 mohou být samozřejmě různě zkombinovány a fosfor může být umístěn v libovolných dvou nebo ve všech třech polohách nebo v jakéhokoliv jiné vhodné poloze, jakou je od pouzdra oddělené poloha nebo zaintegrování do prvku LED.

V souladu s druhým upřednostňovaným příkladem provedení předloženého vynálezu jsou prášky prvního fosforu 2 ^a druhého fosforu _4 umístěny do světelného systému, který vyzařuje bílé světlo a který obsahuje fluorescenční svítilnu jako zdroj záření. Část fluorescenční svítilny je schematickým způsobem zobrazena na obr. 5. Svítilna 31 obsahuje fosforový plášť 35, který zahrnuje první fosfor 3_ a druhý fosfor _4 na povrchu krytu 33 svítilny, s výhodou na vnitřním povrchu. Fluorescenční svítilna 31 také s výhodou obsahuje patku 37 svítilny a katodu 39. Kryt 33 svítilny uzavírá plyn, jakým je rtuť, jenž emituje UV záření v závislosti na napětí, které je přiváděno na katodu 39.

V souladu se třetím upřednostňovaným příkladem provedení předloženého vynálezu jsou prášek prvního fosforu 3 a prášek druhého fosforu 4_ umístěni do světelného systému, který vyzařuje bílé světlo a který obsahuje plazmový displej. Přitom « · v

·

je možné použít jakýkoliv plazmový displej, ať už plazmový displej se střídavým napájením nebo se stejnosměrným napájením, jaké jsou popsány na stranách 623 až 639 publikace Phosphor Handbook, editované autory S. Shionoyou a W. M. Yenem, CRC Press, (1987, 1999), na kterou se tímto předložený vynález odkazuje. Obr. 6 schematickým způsobem zobrazuje jednu buňku 41 plazmového displeje se stejnosměrným napájením. Buňka obsahuje první skleněnou desku 42, druhou skleněnou desku 4 3, alespoň jednu katodu 44, alespoň jednu anodu 45, fosforovou vrstvu 46, obsahující první fosfor 3 a druhý fosfor hraniční žebra 47 a prostor 48 pro vzácný plyn. Ve střídavě napájeném plazmovém displeji je mezi katodu a prostor 48 pro vzácný plyn přidána ještě dodatečná dielektrická vrstva. Přivedení napětí mezi anodu 45 a katodu 44 způsobí, že vzácný plyn v prostoru 4 8 pro vzácný plyn emituje vakuové ultrafialové záření (VUV) s krátkou vlnovou délkou, která excituje fosforovou vrstvu 4 6, jenž pak v důsledku této skutečnosti emituje bílé světlo.

Jednotlivé fosfory 3_ a 4, mohou být vyrobeny jakýmkoliv keramickým práškovým způsobem, například za použití mokrých chemickým technologií nebo za použití technologií, pracujících s pevnou fází. Způsob výroby prvního fosforu _3, který zahrnuje fosfor na bázi europiem a manganem dotovaného pyrofosfátu stroncia, obsahuje následující fáze:

Výchozí složky materiálu prvního fosforu jsou nejprve manuálním způsobem smíchány nebo namixovány v kelímku nebo jsou mechanicky smíchány nebo namixovány v jiné vhodné nádobě, jakým je mlecí zařízení, založené na valení kamenných či

kovových koulí, díky čemuž je vytvořena výchozí prášková směs. Výchozí složky fosforu mohou obsahovat jakýkoliv oxid, fosfát, hydroxid, oxalát, uhličitan a/nebo dusičnan. Upřednostňované výchozí složky fosforu obsahují prášky hydrogenfosforečnan strontnatý SrHPO₄, uhličitan manganičitý MnCC>3, oxid europitý EU2O3 a hydrogenf osforečnan amonný (NH₄)HPO₄. Prášek (NH₄)HPO₄je s výhodou přimíchán v množství, které o 2 % přesahuje stechiometrický molovy poměr vytvořeného prvního fosforu. Pokud je potřeba, je také možné přidat malý nadbytek prvku Sr. Pokud je potřeba substituovat některé nebo všechny výchozí složky, obsahující stroncium, složkami, které obsahují vápník, baryum a/nebo hořčík, je možné jako výchozí složky přidat vápník, baryum a hořčík.

Výchozí prášková směs je poté ve vzduchu zahřívána při teplotě přibližně 300 až 800 °C po dobu přibližně 1 až 5 hodin, přednostně pak při teplotě 600 °C. Výsledný prášek je potom opětně promíchán a následně je žíhán v redukční atmosféře při teplotě přibližně 1000 až 1250 °C, s výhodou při teplotě 1000 °C, za účelem vytvoření vyčíhané fosforové hmoty nebo dávek. Výchozí prášková směs je s výhodou žíhána v peci v atmosféře, která obsahuje dusík a 0,1 až 10 % vodíku, přičemž žíhání je prováděno po dobu čtyř až deseti hodin, s výhodou po dobu osmi hodin, a následně je ochlazena ve stejné atmosféře ve vypnuté žíhací peci.

Pevná vyčíhaná fosforová hmota může být přeměněna na prášek prvního fosforu 3 za účelem jednoduššího potažení části světelného systému, vyzařujícího bílé světlo, získaným fosforovým práškem. Pevná fosforová hmota může být přeměněna

na prášek prvního fosforu pomocí drcení, mletí nebo pomocí podobných rozmělňovacích technologií, jakými je mokré mletí, suché mletí, proudové mletí nebo drcení. Pevná hmota je s výhodou mleta za mokra v propanolu, metanolu a/nebo ve vodě a následně je sušena.

Druhý fosfor £ může být zvolen z jakékoliv kombinace jednoho nebo většího počtu následujících pěti fosforů:

a) A₄Di₄O25: Eu²⁺, s výhodou Sr₄Ali₄O₂₅: Eu²⁺ ( SAE )

b) (2A0 * 0,84P₂O₅ * 0,16B₂O₃) :Eu²⁺, s výhodou (2SrO * 0,84P₂O₅ * 0,16B₂O₃) : Eu²⁺

c) AD₈0i₃:Eu²⁺, s výhodou BaAl₈0i₃: Eu²⁺

d) Aio (P0₄) 6C1₂: Eu²⁺, s výhodou (Sr,Mg,Ca) 10 (P0₄) eCl₂:Eu²⁺ nebo

e) A₂Si₃O₈ * 2AC1₂:Eu²⁺, s výhodou Sr₂SÍ3O₈ * 2SrCl₂:Eu²⁺

Způsob výroby těchto fosforů je znám z dosavadního stavu techniky a je popsán na stranách 389 až 432 publikace Phosphor Handbook, editované autory S. Shionoyou a W. M. Yenem, CRC Press, (1987, 1999), na kterou se tímto předložený vynález odkazuje. Například SAE fosfor je připraven pomocí následujících kroků: smíchání alfa oxidu hlinitého, oxid europitý a uhličitan strontnatý s boritanovým tavidlem; vypalování směsi při 1200 °C po dobu několika hodin a ·· 4 · · · * * · ♦ * • 4» 4 · 444 · » « · · 9 «44 «*·· 4« ·» «·« ·· «·*» následného ochlazení směsi ve výrobním plynu (98 % N₂ / 2 %

H₂) ; přeměny do práškové podoby a proceděním vyžíhané hmoty, opětovného vypálení výsledného prášku při teplotě 1300 °C ve vlhké plynové směsi H₂/N₂ a následné opětovné přeměny vyžíhané hmoty do podoby prášku za účelem vytvoření prášku druhého fosforu 4_. Upřednostňovaným složením SAE fosforu je (Sri-_XEu_x) ₄Ali4O₂5, kde x nabývá hodnot v rozsahu od 0,1 do 0,01, přičemž upřednostňovanou hodnotou je 0,1. Podobná technologie může být použita pro vytvoření BaAlgOi₃: Eu²⁺ fosforu, u kterého je namísto uhličitan strontnatý použit uhličitan barnatý.

Výchozí materiály pro (2SrO * 0,84P₂Os * 0,16B₂O₃) : Eu²⁺ fosfor jsou SrHPO₄, SrCO₃, Eu₂O₃ a H₃BO₃ ( 99,5 % ). Vypálení je provedeno při teplotě 1100 až 1250 °C v lehce redukční atmosféře, přičemž je prováděno po dobu několika hodin. Fosfor s výhodou obsahuje 2 až 3 mol. % Eu. Výchozí materiály pro (Sr,Mg, Ca} iq (POJ gCl₂: Eu²⁺ fosfor jsou BaHPO4, BaCO3, CaCO3, MgO, NH4C1 a Eu2O3. Vypálení je prováděno při teplotě 800 °C ve vzduchu a je po provedení přeměny do podoby prášku je prováděno v lehce redukční atmosféře. Výchozí materiály pro Sr2Si3O8 * 2SrCl2:Eu²⁺ fosfor jsou SrCO3, SiO₂ a SrCl₂ v poměru 2:3:2 s 0,lEu₂Q3- Výchozí materiály jsou smíseny s vodou, žíhány ve vzduchu při teplotě 850 °C po dobu 3 hodin, přeměněny na prášek, opětně vyšíhány při teplotě 950 °C v lehce redukční atmosféře a poté jsou opět přeměněny na prášek. Do podoby prášku převedená vyžíhaná hmota je poté vymyta vodou za účelem odstranění zbývajícího SrCl₂. Nicméně je potřeba říci, že libovolný z pěti práškových druhých fosforů £ je možné získat komerčním způsobem, a proto přesných způsob jejich výroby není podstatný.

Prášek prvního fosforu .3 a prášek druhého fosforu 4. jsou potom smícháni nebo společně smixováni za účelem vytvoření směsi fosforového prášku. Prásky fosforů 3 a £ mohou být smíchány v kelímku nebo jsou mechanicky smíchány nebo namixovány v jiné vhodné nádobě, jakým je mlecí zařízení, založené na valení kamenných či kovových koulí. Pokud je potřeba, může směs fosforových prášků samozřejmě obsahovat i více než dva prášky. První a druhá vyžíhaná hmota mohou být také společně přeměňovány na prášek a míchány.

Složení směsi fosforového prášku může být optimalizováno na základě složení prvního fosforu 3 a druhého fosforu £ a na základě špičkové emitované vlnové délky zdroje 1 záření. Například pro zdroj záření se špičkovou emitovanou vlnovou délkou o velikosti 405 nm směs fosforového prášku s výhodou obsahuje 89 % hmotnosti (Sro,e Eu₀,i Mn₀,i) 2P2O7 a 11 % hmotnosti SAE. Naopak pro zdroj záření se špičkovou emitovanou vlnovou délkou o velikosti 380 nm směs fosforového prášku s výhodou obsahuje 77 % hmotnosti (Sro,e Eu₀,i Mn₀,1)2^207 a 23 % hmotnosti SAE.

Směs fosforového prášku je poté umístěna do světelného systému, který vyzařuje bílé světlo. Směs fosforového prášku přitom může být například umístěna nad čip prvku LED, může být přimíchána do zapouzdřovacího materiál nebo může být nanesena na povrch pouzdra, jak již bylo řečeno ve výše uvedeném popise v souvislosti s prvním upřednostňovaným příkladem provedení předloženého vynálezu.

Pokud je směs fosforového prášku nanesena na čip prvku LED nebo na pouzdro, pak je pro účely potažení čipu prvku LED nebo povrchu pouzdra s výhodou použita suspenze směsi fosforového prášku a kapaliny. Suspenze může také volitelně obsahovat adhezní látku v rozpouštědle. Adhezní látkou je s výhodou organický materiál, jakým je nitrocelulóza nebo etylcelulóza, který se nachází v rozpouštědle, jakým je butylacetát nebo xylen. Adhézní látka zvyšuje vzájemné přilnutí částic prášku a také přilnutí k prvku LED nebo k pouzdru. Nicméně pokud je potřeba, může být za účelem zjednodušení celého procesu vynecháno použití adhézní látky. Po nanesení potahu je suspenze vysušena a může být zahřáta, aby se z ní vypařila adhézní látka. Směs fosforového prášku pak po vysušení rozpouštědla získá podobu fosforové vrstvy 21.

Pokud má být fosforová směs smíchána se zapouzdřovacím materiálem 19, pak může být fosforová směs přidána do polymerového předchůdce, přičemž polymerový předchůdce potom může být přeměněn na pevný polymerový materiál. Fosforová směs může být také smíchána s epoxydovým zapouzdřovacím materiálem. Je samozřejmě také možné použít jiný způsob promíchání fosforu.

Pokud je fosforová směs umístěna do fluorescenční svítilny nebo do plazmového displeje, pak je pro účely potažení vnitřního povrchu svítilny nebo plazmového displeje použita suspenze směsi fosforového prášku a kapaliny. Suspenze může také volitelně obsahovat adhézní látku v rozpouštědlu, jak již bylo řečeno ve výše uvedeném popise.

• · 00 · 00 0*

Ikdyž byl způsob potažení fosforem popsán jako potahování fosforovou směsí, může první fosfor .3 společně s druhým fosforem _4 tvořit strukturu jednotlivých, navzájem se překrývájicích vrstev na povrchu světelného systému, vyzařujícího bílé světlo. Pokud by bylo potřeba, mohou také luminiscenční materiály navíc obsahovat jednotlivé krystalové scintilátorové materiály, které jsou použity místo fosforů nebo které jsou použity v kombinaci s nimi. Scintilátory mohou být vyrobeny pomocí libovolného způsobu výroby scintilátorů. Scintilátory mohou být vyrobeny například pomocí Czochralského způsobu pěstování krystalů, pomocí plovoucí zóny nebo pomocí jiného způsobu pěstování krystalů. Scintilátory mohou být poté umístěny nad čip prvku LED nebo mohou být použity jako pouzdro nebo jako horní část pouzdra světelného systému, vyzařujícího bílé světlo.

Následující příklady jsou spíše ilustrativní povahy a neměly by být považovány za jakékoliv omezení podstaty předloženého vynálezu.

Příklad 1

První fosfor (Sro,g Euo,i Mno,i)2P20? byl připraven pomocí smíchání prášků SrHPO₄, MnCO₃, Eu₂O₃ a (NH₄)HPO₄, díky čemuž se získala výchozí prášková směs. (NH₄)HPO₄ byl přidán v množství, které o 2 % přesahuje stechiometrický molovy poměr vytvořeného prvního fosforu. Výchozí prášková směs byla poté ve vzduchu zahřáta na teplotu přibližně 600 °C, přičemž ohřívání probíhalo po dobu jedné hodiny. Výsledný prášek byl poté • * · · tt · · · tttt tttttt tt tt · tt · tt •tt ···· ·· tttttttt opětně smíchán a následně byl po dobu osmi hodin žíhán v redukční atmosféře, obsahující dusík a 0,5 % vodíku, při teplotě přibližně 1000 °C, díky čemuž se vytvořila vyžíhaná fosforová hmota. Pevná fosforová hmota byla pomocí mletí za mokra a pomocí následného sušení přeměněna do podoby prášku prvního fosforu.

Prášek prvního fosforu byl smíchán s komerčně získaným SAE fosforový práškem v hmotnostním poměru 89:11 za účelem získání směsi fosforového prášku. Směs fosforového prášku byla ozářena zdrojem záření se špičkovou emitovanou vlnovou délkou 405 nm. Fosforová emise se jevila jako bílá a na základě fotometrických výpočtů byly určeny její barevné souřadnice v barevném modelu CIE, přičemž jejich velikosti činily x=0,39 a y=0,42. Barevné souřadnice reprezentují barvový výstup, který se lidskému pozorovateli jeví jako bílý.

Příklad 2

Byl zopakován experiment podle Příkladu 1, ovšem výjimkou byla skutečnost, že zdroj záření se vyznačoval špičkovou emitovanou vlnovou délkou 380 nm a směs fosforového prášku obsahovala hmotnostní poměr 77:23 pyrofosforečnan strontnatý a SAE. Fosforová emise se jevila jako bílá a na základě fotometrických výpočtů byly určeny její barevné souřadnice v barevném modelu CIE, přičemž jejich velikosti činily x=O,39 a y=0,42. Barevné souřadnice reprezentují barvový výstup, který se lidskému pozorovateli jeví jako bílý.

4 4« · · 44 * · 4 v »·4 4 4 4 «4 *

Upřednostňované příklady provedení byly ve výše se nacházejícím popise popsány z ilustrativních důvodů. V této souvislosti je tedy potřeba říci, že podstata předloženého vynálezu se neomezuje pouze na uvedený popis. V souladu s uvedenými skutečnostmi jsou odborníkovi se znalostí dosavadního stavu techniky zřejmě četné modifikace, úpravy a varianty, které se svou povahou neodchylují od podstaty a ducha předloženého vynálezu.

Zastupuj e

JUDr. 0. Švorčík ?\J 2.CO2- -4<S4·· ·· ·* fcfc fcfc ·· • fcfcfc fcfcfcfc fcfcfc· • fcfc fcfc fcfcfc fc •fcfcfc fcfc fcfc fcfc··

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Světelný systém, vyzařující bílé světlo, vyznačující se tím, že obsahuje:

- zdroj záření;

- první luminiscenční materiál se špičkovou emitovanou vlnovou délkou o velikosti přibližně 570 až přibližně 620 nm;

a

- druhý luminiscenční materiál se špičkovou emitovanou vlnovou délkou o velikosti přibližně 480 až přibližně 500 nm, který se liší od prvního luminiscenčního materiálu.
2. Systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že v systém emitovaném bílém světle chybí jakákoliv podstatná viditelná složka, emitovaná zdrojem záření.
3. Systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že špičková emitovaná vlnová délka zdroje záření je 360 až 420 nm.
4. Systém podle nároku 3 vyznačující se tím, že zdroj záření obsahuje světlo emitující diodu, která obsahuje InGaN aktivní vrstvu a která má špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 370 a 405 nm.

• »
5. Systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že :

- zdroj záření obsahuje plyn, umístěný ve fluorescenční svítilně;

- záření, emitované zdrojem záření, obsahuje ultrafialové záření.
6. Systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že :

- zdroj záření obsahuje plyn, umístěný v plazmovém displeji;

- záření, emitované zdrojem záření, obsahuje ultrafialové záření.
7. Systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že :

- první luminiscenční materiál obsahuje první fosfor APO: Eu²⁺, Mn²⁺;

a φφ φφ » φ · * • φφ φφ φφφφ φφφ φφφ φφ φφφφ

A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg.
8. Systém podle nároku Ί vyznačující se tím, že první fosfor obsahuje A₂P₂O₇: Eu²⁺, Mn²⁺.
9. Systém podle nároku 8 vyznačující se tím, že :

- první fosfor obsahuje (Ai__x__yEu_xMn_y} ₂Ρ₂Ο₇;

- 0 < x < 0,2;

a

- 0 < y < 0,2.
10. Systém podle nároku 9 vyznačující se tím, že druhý

luminiscenční materiál alespoň jednoho z: obsahuje druhý fosfor, zvolený z a) A₄Di₄O₂₅:Eu² , kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

b) (2AO * 0,84P₂O₅ * 0,16B₂O₃) :Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

c) ADeOi3:Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny,

I» »· φ · φ • · * Φ · · ’ · · * X ϊ φ φφ * · • · · · φ ·

- 32 «« • · I φ · · φφ· ’·. ............

obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

d) Aio (PO₄) ₆C1₂: Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

nebo

e) A₂Si₃O₈ * 2ACi₂:Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg.
11. Systém podle nároku 10 vyznačuj ící se tím, že druhý luminiscenční materiál obsahuje druhý fosfor, zvolený z alespoň jednoho z:

a) Sr₄Ali₄O25: Eu²⁺ fosfor;

b) (2SrO * 0,84P₂O₅* 0,16B₂O₃) : Eu^{2 +} fosfor;

c) BaAlsOi₃: Eu²⁺ fosfor;

d) (Sr,Mg, Ca) 10 (P0₄) ₆C1₂: Eu²⁺ fosfor;

nebo

e) Sr₂Si₃O8 * 2SrCl₂:Eu²⁺ fosfor.
12. Systém podle nároku 11 vyznačující se tím, že první ι**·*'· • ·· • · · * • · « ft · · · ft · · • ft *··»

4* • · ·

0 · · ft 0 ·· ft 0 fosfor a druhý fosfor jsou promícháni.
13. Systém podle nároku 12 vyznačující se tím, že zdroj světla obsahuje světlo emitující diodu se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 370 a 405 nm.
14. Systém podle nároku 13 vyznačující se tím, že dále obsahuj e:

- pouzdro, obsahující světlo emitující diodou;

zapouzdřovací materiál diodou; mezi ' pouzdrem a světlem emitující přičemž: a) první a druhý fosfor j sou naneseni na povrch světlo emitující diody; b) první a druhý fosfor jsou smícháni se zapouzdřujícím

materiálem;

nebo první a druhý fosfor jsou naneseni na pouzdro.
15. Systém podle nároku 14 vyznačující se tím, že první fosfor obsahuje (Sr₀,e Euo,i Μη₀,ι)2Ρ2θ7;

··· · · · · ·'·« ·· ·· ···· ··

- druhý fosfor obsahuje (Sro,9o-o,99 Eu₀,oi-o,i) ₄Ali₄O₂₅;

- špičková emitovaná vlnová délka světlo emitující diody je přibližně 380 nm;

- hmotnostní poměr prvního fosforu a druhého fosforu je přibližně 77:23;

- CIE barevné souřadnice záření, emitovaného systém, jsou přibližně x=0,39 a y=0,42.
16. Systém podle nároku 14 vyznačující se tím, že :

- první fosfor obsahuje (Sro,e Eu₀,i Mno,i)₂P20₇;

- druhý fosfor obsahuje (Sr₀,90-0,99 Eu₀,01-0,1) ₄A1₁₄O₂s;

- špičkové emitovaná vlnová délka světlo emitující diody je přibližně 405 nm;

hmotnostní poměr prvního fosforu a druhého fosforu je přibližně 89:11;

CIE barevné souřadnice záření, emitovaného systém, jsou přibližně x=0,39 a y=0,42.
17. Světelný systém, vyzařující bílé světlo, vyznačující se tím, že obsahuje:

- světlo emitující diodu se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 370 a 405 nm;

- první APO: Eu²⁺, Mn²⁺ fosfor, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

a

- druhý fosfor, zvolený z alespoň jednoho z:

a) A4D14O25: Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

b) (2A0 * 0,84P₂0₅ ★ 0,16B2O3) : Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

c) AD₈0i₃:Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

d) Aio (P0₄) ₆Cl2:Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

nebo

e) A₂SÍ3O₈ * 2AC1₂:Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg.
18. Systém podle nároku 17 vyznačující se tím, že :

- první fosfor obsahuje (Sri-_x-_y Eu_x Mn_y)₂I?2O7, kde 0 < x < 0,2 a 0 < y < 0,2 ;

- druhý fosfor je zvolený z alespoň jednoho z:

a) Sr4Ali₄C>25: Eu²⁺ fosfor;

b) (2SrO * 0,84P₂O₅* 0,16B₂O₃) : Eu²⁺ fosfor;

c) BaAlgOi3: Eu²⁺ fosfor;

d) (Sr, Mg, Ca) io { PO₄) ₆C1₂: Eu²⁺ fosfor;

nebo

e) Sr₂Si₃O₈ * 2SrCl₂:Eu²⁺ fosfor;

♦ · φ ·

- první fosfor je promíchán s druhým fosforem.
19. Systém podle nároku 18 vyznačující se tím, že dále obsahuje:

- pouzdro, obsahující světlo emitující diodu;

- zapouzdřovaci materiál mezi pouzdrem a světlo emitující diodou;

přičemž:

a) první a druhý fosfor jsou naneseni na povrch světlo emitující diody;

b) první a druhý fosfor jsou smícháni se zapouzdřovacím materiálem;

nebo

c) první a druhý fosfor jsou naneseni na pouzdro.
20. Systém podle nároku 19 vyznačující se tím, že první fosfor obsahuje (Sr_0(B Eu₀,i Mn₀,i) 2P2O7;

- druhý fosfor obsahuje {Src,90-0,99 Euq,oi-o, 1) ΆΙ14Ο25;

- CIE barevné souřadnice záření, emitovaného systém, jsou přibližně x=0,39 a y=0,42.

- špičková emitovaná vlnová délka světlo emitující diody a hmotnostní poměr prvního fosforu a druhého fosforu splňují jeden z následujících vztahů:

a) špičková emitovaná vlnová délka světlo emitující diody je přibližně 380 nm a hmotnostní poměr prvního fosforu a druhého fosforu je přibližně 77:23;

nebo

b) špičková emitovaná vlnová délka světlo emitující diody je přibližně 405 nm a hmotnostní poměr fosforu a druhého fosforu je přibližně prvního

89:11.
21. Způsob výroby světlo, vyznačující světelného systému, vyzařujícího bílé se tim, že obsahuje:

- smíchání prášku prvního fosforu se špičkovou emitovanou vlnovou délkou o velikosti přibližně 570 až přibližně 620 nm a prášku druhého fosforu se špičkovou emitovanou « 0 vlnovou délkou o velikosti přibližně 480 až přibližně nm za účelem vytvoření fosforové práškové směsi;

500 a

- umístění fosforové práškové směsi do světelného systému, vyzařujícího bílé světlo, do blízkosti zdroje záření.
22. Způsob podle nároku 21 vyznačující se tím, že :

- zdroj záření obsahuje světlo emitující diodu se špičkovou emitovanou vlnovou délkou mezi 370 a 405 nm;

- prášek prvního fosforu obsahuje APO: Eu²⁺, Mn²⁺, kde A

zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg; a d. - prášek druhého fosforu je zvolený z alespoň jednoho z: a) A4D14O25: Eu² , kde A zahrnuje alespoň jeden

prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

b} (2A0 * 0,84P₂O₅ * 0,16B₂O₃) : Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

c) ADgOi3: Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg, a D zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Al nebo Ga;

d) Aio (PO₄) ₆C1₂: Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg;

nebo

e) A₂Si₃O₈ * 2ACl₂:Eu²⁺, kde A zahrnuje alespoň jeden prvek ze skupiny, obsahující Sr, Ca, Ba nebo Mg.
23. Způsob podle nároku 22 vyznačující se tím, že :

- APO: Eu²⁺, Mn²⁺ fosfor obsahuje (Ali__x__y Eu_x Mn_y}₂P₂O7, kde 0 < x < 0,2 a 0 < y < 0,2;

- druhý fosfor obsahuje alespoň jeden z:

a) Sr4Ali₄O₂5: Eu²⁺;

b) (2SrO * 0,84P₂O₅* 0,16B₂O₃) : Eu²⁺;

«6 «a · · · *

c) B3AlgOi3: Eu.² ;

d) (Sr,Mg,Ca) ₁₀ (P0₄) _eCl₂:Eu²⁺;

nebo

e) Sr₂SÍ30s * 2SrCl₂:Eu²⁺.
24. Způsob podle nároku 23 vyznačující se tím, že dále obsahuj e:

- smíchání SrHPO₄ prášku, Eu₂G3 prášku, MnCO₃ prášku a (NH₄}HPO₄ prášku za účelem vytvoření výchozí práškové směsi;

- zahřátí výchozí práškové směsi ve vzduchu na teplotu přibližně 600 až 800 °C;

- vypálení výchozí práškové směsi v redukční atmosféře při teplotě přibližně 1000 až 1250 °C za účelem vytvoření vyčíhané hmoty;

a

- přeměnu vyžíhané hmoty do podoby prášku prvního fosforu.
25. Způsob podle nároku 2 4 vyznačující se tím, že dále obsahuje smíchání výchozí práškové směsi po provedení fáze • * zahřívání a před provedením fáze vypálení.
26. Způsob podle nároku 25 vyznačující se tím, že výchozí prášková směs je po dobu čtyř až deseti hodin vypalována v peci v atmosféře, obsahující dusík a 0,1 až 10 % vodíku.
27. Způsob podle nároku 26 vyznačující se tím, že (NH₄)HPO₄ prášek je přidán v množství, které o 2 % přesahuje stechiometrický molový poměr vytvořeného prvního fosforu.
28. Způsob podle nároku 22 vyznačující se tím, že dále obsahuje:

- umístění světlo emitující diody do pouzdra;

- vyplnění pouzdra zapouzdřovacím materiálem.
29. Způsob podle nároku 28 obsahuj e:

vyznačující se tím, že dále

a) potažení povrchu světlo emitující diody suspenzí fosforové práškové směsi a rozpouštědla a vysušení suspenze;

b) smíchání fosforové práškové směsi se zapouzdřovacím materiálem;

nebo

c) nanesení suspenze fosforové práškové směsi a rozpouštědla na pouzdro a vysušení suspenze.