DE19756360A1 - White LED - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung zur Erzeugung von weißem Licht aus einer Lumineszenzdiode und einer Phosphorschicht.The invention relates to a light-emitting device for producing white Light from a luminescent diode and a phosphor layer.
Lumineszenzdioden werden als Signalleuchten, Indikatoranzeigen, Kontroll- und Warnlampen, als Lichtsender in Lichtschranken, für Optokoppler, IR-Fernsteue rungs- und Lichtwellenleiterübertragungssysteme angewendet. Sie bieten eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber anderen lichtemittierenden Bauelementen, z. B. Glühlampen. Sie haben eine hohe Lebensdauer, große Stoß- und Vibrationsfestig keit, gute Modulierbarkeit bis ins MHZ-Gebiet, hohe Packungsdichten, breite Schaltkreiskompatibilität und keine Einschaltstromspitzen. Sie benötigen eine niedri ge Betriebsspannung und haben eine geringe Leistungsaufnahme.Luminescent diodes are used as signal lights, indicator displays, control and Warning lamps, as light transmitters in light barriers, for optocouplers, IR remote control and fiber optic transmission systems applied. They offer a whole A number of advantages over other light emitting devices, e.g. B. Lightbulbs. They have a long service life, high shock and vibration resistance ability to be easily modulated into the MHZ area, high packing densities, wide Circuit compatibility and no inrush current peaks. You need a low ge operating voltage and have a low power consumption.
Es war jedoch lange Zeit ein Nachteil der Lumineszenzdioden für sichtbares Licht, daß nicht alle Farben des sichtbaren Lichtes mit der gleichen Leuchtintensität verfügbar waren. Der Wirkungsgrad der Lumineszenzdioden verschlechtert sich mit abnehmender Wellenlänge, d. h. von rot über grün nach blau. Während die Hellig keit von roten und grünen Lumineszenzdioden sehr gut war und durch moderne Herstellungsverfahren noch erheblich gesteigert wurde, hatten blaue Lumineszenz dioden eine verhältnismäßig geringe Lichtintensität. Deshalb war es nicht möglich, mit einfachen Mitteln eine farbneutrale, weiße Beleuchtung durch eine Kombination von Lumineszenzdioden zu erreichen.However, for a long time it was a disadvantage of visible light emitting diodes, that not all colors of visible light have the same luminous intensity were available. The efficiency of the luminescent diodes also deteriorates decreasing wavelength, d. H. from red to green to blue. While the Hellig red and green LEDs was very good and modern Manufacturing process had increased significantly, had blue luminescence diodes have a relatively low light intensity. So it was not possible with simple means a color-neutral, white lighting by a combination of luminescent diodes.
Theoretisch läßt sich jede Farbe des sichtbaren Lichtes aus kurzwelligem Licht, d. h. blauem, violettem und ultraviolettem Licht erzeugen. Man kombiniert dazu die Lumineszenzdiode, die kurzwelliges Licht abstrahlt, mit einem geeigneten Phosphor, der das kurzwellige Licht in die gewünschte Farbe konvertiert, indem er das kurzwellige Licht absorbiert und Licht der anderen Farbe im längerwelligen Bereich wieder abstrahlt.In theory, any color of visible light can be derived from short-wave light, i.e. H. generate blue, violet and ultraviolet light. You combine the Luminescent diode that emits short-wave light with a suitable phosphor, which converts the short-wave light into the desired color by using the absorbs short-wave light and light of the other color in the longer-wave range emits again.
Weißes Licht läßt sich z. B. mit einer blauemittierenden Lumineszenzdiode erzeu gen, wenn sie mit einem Phosphor kombiniert wird, der blaues Licht absorbiert, es konvertiert und es als Licht im gelborangenen Bereich des Spektrums abgibt. Das gelborange Licht mischt sich mit dem verbliebenen Anteil des blauen Lichtes aus der Lumineszenzdiode und man erhält aus Blau zusammen mit der Komplementärfarbe Gelb weißes Licht.White light can e.g. B. with a blue-emitting LED when combined with a phosphor that absorbs blue light, it converts and emits it as light in the yellow-orange region of the spectrum. The yellow-orange light mixes with the remaining portion of the blue light from the Luminescent diode and you get from blue together with the complementary color Yellow white light.
Beispielsweise ist aus JP 08007614 A (Patent Abstracts of Japan) eine flächige Lichtquelle bekannt, für die eine lichtemittierende Diode benutzt wird, die blaues Licht emittiert, und die mit einer fluoreszierenden Schicht aus einem orange fluores zierenden Pigment kombiniert wird, so daß das blaue Licht der Diode als weißes Licht beobachtet werden kann. Ein Nachteil dieser Lichtquelle ist es, daß der Farb ton des weißen Lichtes durch die kleine Menge des fluoreszierenden Pigmentes in der fluoreszierenden Schicht stark beeinflußt wird und deshalb schwer zu kontrol lieren ist. Nur mit einer hohen Farbtemperatur zwischen 8000 und 8600 K erhält man eine gute Farbwiedergabe. Erniedrigt man die Farbtemperatur, so fällt auch der Farbwiedergabeindex CRI erheblich.For example, JP 08007614 A (Patent Abstracts of Japan) is a flat one Light source known for which a light-emitting diode is used, the blue one Light emitted, and that with a fluorescent layer of an orange fluores decorative pigment is combined so that the blue light of the diode as white Light can be observed. A disadvantage of this light source is that the color tone of white light due to the small amount of fluorescent pigment in the fluorescent layer is strongly influenced and therefore difficult to control lieren is. Only with a high color temperature between 8000 and 8600 K. you get good color rendering. If you lower the color temperature, so does the color temperature Color rendering index CRI significantly.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lichtemittierende Vorrich tung zur Erzeugung von weißem Licht zu schaffen, deren Farbtonwiedergabe leicht zu regulieren ist und dessen Farbwiedergabeindex hoch ist.It is therefore the object of the present invention to provide a light emitting device tion to create white light, the color rendering easily is to be regulated and its color rendering index is high.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine lichtemittierende Vorrichtung mit einer UV-Diode mit einer Primäremission von 300 nm ≦ λ ≦ 370 nm und mit einer Phosphorschicht mit einer Kombination von einem blau-emittierenden Phos phor mit einer Emissionsbande mit 430 nm ≦ λ ≦ 470 nm, einem grün-emittie renden Phosphor mit einer Emissionsbande mit 525 nm ≦ λ ≦ 570 nm und einem rot-emittierenden, europiumhaltigen Phosphor mit einer Emissionsbande mit 600 nm ≦ λ ≦ 630 nm.According to the invention, the object is achieved by a light-emitting device with a UV diode with a primary emission of 300 nm ≦ λ ≦ 370 nm and with a phosphor layer with a combination of a blue-emitting phos phor with an emission band with 430 nm ≦ λ ≦ 470 nm, a green-emittie phosphor with an emission band with 525 nm ≦ λ ≦ 570 nm and a red-emitting, europium-containing phosphor with an emission band of 600 nm ≦ λ ≦ 630 nm.
Die lichtemittierende Vorrichtung zeigt eine hohe Farbwiedergabe und gleichzeitig hohe Effizienz, weil die Phosphore die UV-Bande mit hoher Effizienz absorbieren, die Quantenausbeute hoch - über 90% - ist und die Halbwertsbreite der Emissions linie gering ist. Die Lichtausbeute ist hoch, weil kein Licht im Bereich oberhalb 440 nm und unterhalb 650 nm emittiert wird, wo die Augenempfindlichkeit gering ist.The light emitting device shows high color rendering and at the same time high efficiency because the phosphors absorb the UV band with high efficiency, the quantum yield is high - over 90% - and the half-value range of the emissions line is low. The light output is high because there is no light in the range above 440 nm and is emitted below 650 nm, where eye sensitivity is low.
Das von der lichtemittierenden Vorrichtung emittierte weiße Licht ist von hoher Qualität. Der Farbwiedergabeindex CRI liegt bei 90 bei einer Farbtemperatur von 4000 K. Die Farbwiedergabe hängt dabei nur von der Zusammensetzung der drei Phosphore ab, nicht von der Relation von konvertiertem zu nichtkonvertiertem Licht und ist deshalb einfach zu kontrollieren und zu regulieren.The white light emitted by the light emitting device is high Quality. The color rendering index CRI is 90 at a color temperature of 4000 K. The color rendering depends only on the composition of the three Phosphors, not on the ratio of converted to unconverted light and is therefore easy to control and regulate.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß der rot-emittierende Phosphor ein Linienemitter mit einer Emissionsbande mit einem Wellenlängenmaxi mum mit 605 nm ≦ λ ≦ 620 nm ist.In the context of the present invention, it is preferred that the red-emitting Phosphorus a line emitter with an emission band with a wavelength maximum mum with 605 nm ≦ λ ≦ 620 nm.
Es ist ebenso bevorzugt, daß der grün-emittierende Phosphor ein Linienemitter mit einer Emissionsbande mit einem Wellenlängenmaximum mit 520 nm ≦ λ ≦ 570 nm ist.It is also preferred that the green emitting phosphor have a line emitter an emission band with a wavelength maximum of 520 nm ≦ λ ≦ 570 nm is.
Es ist weiterhin bevorzugt, daß die UV-Diode ein GaN-Diode ist.It is further preferred that the UV diode is a GaN diode.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es bevorzugt sein, daß die Phosphor schicht einen blau-emittierenden Phosphor in einer Menge x1 von 0 < x1 ≦ 30 Gew.-%, einen grün-emittierenden Phosphor in einer Menge x2 von 20 ≦ x2 ≦ 50 Gew.-% und einen rot-emittierenden Phosphor in einer Menge x3 von 30 ≦ x3 ≦ 70 Gew.-% enthält. In the context of the present invention, it may be preferred that the phosphorus layer a blue-emitting phosphor in an amount x1 of 0 <x1 ≦ 30% by weight, a green-emitting phosphor in an amount x2 of 20 ≦ x2 ≦ 50% by weight and a red-emitting phosphor in an amount x3 of 30 ≦ x3 ≦ Contains 70 wt .-%.
Es kann auch bevorzugt sein, daß die Phosphorschicht als blau-emittierenden Phos phor BaMgAl10O17 : Eu, als grün-emittierenden Phosphor ZnS : Cu, und als rot-emittie renden Phosphor Y2O2S enthält.It may also be preferred that the phosphor layer contains BaMgAl 10 O 17 : Eu as the blue-emitting phosphor, ZnS: Cu as the green-emitting phosphor, and Y 2 O 2 S as the red-emitting phosphor.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es besonders bevorzugt, daß die Phos phorschicht als rotemittierenden Phosphor einen Phosphor der Zusammensetzung [Eu(diketonat)aXb1X'b2], wobei X = Pyridin oder ein einzähniges Pyridinderivat und X' = 2,2'-Bipyridin oder ein 2,2'-Bipyridylderivat und 2a +b1 +2b2 = 8 ist, enthält.In the context of the present invention, it is particularly preferred that the phosphor layer as red-emitting phosphor is a phosphor of the composition [Eu (diketonate) a X b1 X ' b2 ], where X = pyridine or a monodentate pyridine derivative and X' = 2.2 ' -Bipyridine or a 2,2'-bipyridyl derivative and 2a + b 1 + 2b 2 = 8 contains.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Figur und drei Ausführungsbeispielen weiter beschrieben.The invention is illustrated below with the aid of a figure and three exemplary embodiments further described.
Eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt eine UV-Diode als Anregungsquelle für die UV-Strahlung und eine Phosphorschicht, mit einer Mischung aus drei Phosphoren, die das UV-Licht der UV-Diode in sichtbares, weißes Licht umwandeln. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiel ist die Vorrichtung so aufgebaut, daß die UV-Diode in einen halbkugeligen Napf aus einem Polymeren eingegossen ist, der auf einem transparenten Substrat (Frontplatte) 1 angeordnet ist. Die drei Phosphorpulver 2 sind feinverteilt in das Polymere 3 eingebettet. Der Polymerennapf bildet zusammen mit den Phosphor pulvern die Phosphorschicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin Spiegel 4 für UV- und sichtbares Licht zur Verbesserung der Lichtauskoppelung umfassen. Beispielsweise kann der Napf selbst als Reflektor ausgebildet sein.A light-emitting device according to the invention comprises a UV diode as an excitation source for the UV radiation and a phosphor layer with a mixture of three phosphors which convert the UV light of the UV diode into visible, white light. In the embodiment shown in the drawing, the device is constructed in such a way that the UV diode is cast into a hemispherical bowl made of a polymer, which is arranged on a transparent substrate (front plate) 1 . The three phosphor powders 2 are embedded in the polymer 3 in finely divided form. The polymer bowl forms the phosphor layer together with the phosphor powders. The device according to the invention can further comprise mirrors 4 for UV and visible light to improve the coupling out of light. For example, the bowl itself can be designed as a reflector.
Im einfachsten Fall besteht die lichtemittierende Vorrichtung aus einer UV-Diode und einer auf dieser aufgebrachten transparenten Beschichtung, die die Phosphore enthält. Die transparente Beschichtung kann beispielsweise die Phosphore in einer festen Lösung in einer transparenten Matrix aus Polyacrylat, Polystyrol, Epoxyharz oder einem anderen Polymeren enthalten.In the simplest case, the light-emitting device consists of a UV diode and a transparent coating applied thereon, which covers the phosphors contains. The transparent coating can be, for example, the phosphors in one solid solution in a transparent matrix made of polyacrylate, polystyrene, epoxy resin or contain another polymer.
Als Massenprodukte werden LEDs üblicherweise in Epoxyharz-Gehäuse vergossen, wobei eine angegossene domförmige Linse aus Epoxidharz zur Verbesserung der Auskoppelung des Lichtes aus der Diode dient. Die Phosphore können bei dieser Ausführungsform als Kontaktschicht zwischen der eigentlichen Diode und dem Epoxyharzdom aufgebracht werden. Sie können auch als Beschichtung außen auf dem Epoxyharzdom aufgebracht sein.Bulk products are usually cast in epoxy resin housings, a molded dome-shaped lens made of epoxy resin to improve the The light is decoupled from the diode. The phosphors in this Embodiment as a contact layer between the actual diode and the Epoxy resin dome can be applied. You can also use it as a coating on the outside be applied to the epoxy resin dome.
Große, zweidimensionale, lichtemittierende Vorrichtungen können leicht hergestellt werden, indem ein Dioden-Array mit der Phosphorschicht nach der Erfindung kombiniert wird. Beispielsweise kann das Diodenarray durch eine Glasplatte abgedeckt sein, die mit den Phosphoren bedruckt ist.Large, two-dimensional, light-emitting devices can be easily manufactured by using a diode array with the phosphor layer according to the invention is combined. For example, the diode array can be through a glass plate be covered, which is printed with the phosphors.
Die UV-Diode ist insbesondere eine UV-Diode aus InGaN oder GaN und hat ihr Emissionsmaximum zwischen 370 und 410 nm mit einer Halbwertsbreite FWHM < 50 nm.The UV diode is in particular a UV diode made of InGaN or GaN and has it Emission maximum between 370 and 410 nm with a half width FWHM <50 nm.
Zur Aufrechterhaltung der Lichtemission sind Mittel zur Zuführung von elektrischer Energie zu der UV-Diode vorgesehen. Diese Mittel umfassen mindestens zwei Elektroden.To maintain the light emission are means for supplying electrical Energy is provided to the UV diode. These funds include at least two Electrodes.
Die drei Phosphore werden so ausgewählt, daß sie durch das UV-Licht der UV-Dio de angeregt werden und daß der rote Phosphor eine enge Emissionslinie bei 590 nm ≦ λ ≦ 630 nm, der grüne Phosphor eine enge Emissionslinie bei 520 nm ≦ λ ≦ 570 nm und der blaue Phosphor eine enge Emissionslinie bei 430 nm ≦ λ ≦ 490 nm hat. Für den blauen Phosphor kann statt eines Linienemitters mit einer engen Emissionslinie auch ein Breitbandemitter verwendet werden. Die Emissions linien der drei Phosphore können sehr genau aufeinander abgestimmt werden, auch wenn die Emissionen nicht ganz unabhängig voneinander sind, da Emissionsflanken teilweise überlappen. Dadurch können die Farbkoordinaten des weißen Lichtes genau eingestellt werden. Die Phosphore sind bevorzugt Lanthanid-aktivierte Phosphore z. B. Eu3⁺- oder Tb3⁺-aktivierte Phosphore.The three phosphors are selected so that they are excited by the UV light of the UV diodes and that the red phosphor has a narrow emission line at 590 nm ≦ λ ≦ 630 nm, the green phosphor has a narrow emission line at 520 nm ≦ λ ≦ 570 nm and the blue phosphor has a narrow emission line at 430 nm ≦ λ ≦ 490 nm. A broadband emitter can also be used for the blue phosphor instead of a line emitter with a narrow emission line. The emission lines of the three phosphors can be matched very precisely to one another, even if the emissions are not completely independent of one another, since emission edges partially overlap. This enables the color coordinates of the white light to be set precisely. The phosphors are preferably lanthanide-activated phosphors e.g. B. Eu 3 ⁺- or Tb 3 ⁺-activated phosphors.
Als rote Phosphore werden Phosphore der Zusammensetzung [Eu(diketonat)aXb1X'b2], wobei X = Pyridin oder ein einzähniges Pyridinderivat und X' = 2,2'-Bipyridin oder ein 2,2'-Bipyridylderivat und 2a +b1 +2b2 = 8 ist, bevor zugt. Diese komplexen Koordinationsverbindungen des Europium(III) enthalten Eu3⁺ als Metallzentrum, Diketonate als anionische Chelatliganden und 2,2'-Bipyridin oder ein 2,2'-Bipyridylderivat als neutrale Chelatliganden. Als Diketonate werden Pentan 2,4-dithionat (acac), 2,2,6,6-Tetramethyl-3,5-heptandithionat (thd), 1-(2-Thenoyl)- 4,4,4-trifluor-1,3-butandithionat (ttfa), 7,7-Dimethyl-1,1,1,2,2,3,3-heptafluor-4,6-octan dithionat (fod), 4,4,4-Trifluor-1-(2-naphtyl)-1,3-butandithionat (tfnb), 1,3-Di phenyl-1,3-propandithionat (dbm), als neutrale Liganden X Pyridin, oder die zweizähnigen Liganden 2,2'-Bipyridin (bpy), 1,10-Phenanthrolin (phen), 4,7-Di phenyl-1,10-Phenanthrolin (dpphen), 5-Methyl-1,10 phenathrolin (mphen), 4,7-Di methyl-1,10-phenanthrolin (dmphen), 3,4,7,8-Tetramethyl-1,10-Phenanthrolin (tmphen), 5-Nitro-1,10-Phenanthrolin (NOphen), 5-Chlor-1,10-Phenanthrolin (Clphen) oder Dipyridinphenazin (dppz) verwendet.The red phosphors are phosphors of the composition [Eu (diketonate) a X b1 X ' b2 ], where X = pyridine or a monodentate pyridine derivative and X' = 2,2'-bipyridine or a 2,2'-bipyridyl derivative and 2a + b 1 + 2b 2 = 8 before moving. These complex coordination compounds of europium (III) contain Eu 3 ⁺ as the metal center, diketonates as anionic chelate ligands and 2,2'-bipyridine or a 2,2'-bipyridyl derivative as neutral chelate ligands. Pentane 2,4-dithionate (acac), 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptane dithionate (thd), 1- (2-thenoyl) -4,4,4-trifluoro-1, are used as diketonates. 3-butanedithionate (ttfa), 7,7-dimethyl-1,1,1,2,2,3,3-heptafluoro-4,6-octane dithionate (fod), 4,4,4-trifluoro-1- ( 2-naphtyl) -1,3-butanedithionate (tfnb), 1,3-diphenyl-1,3-propanedithionate (dbm), as neutral ligands X pyridine, or the bidentate ligands 2,2'-bipyridine (bpy), 1,10-phenanthroline (phen), 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (dpphen), 5-methyl-1,10 phenathroline (mphen), 4,7-dimethyl-1,10-phenanthroline ( dmphen), 3,4,7,8-tetramethyl-1,10-phenanthroline (tmphen), 5-nitro-1,10-phenanthroline (NOphen), 5-chloro-1,10-phenanthroline (Clphen) or dipyridinephenazine ( dppz) used.
In Tab. 1 sind die blauemittierenden, grünemittierenden und rotemittierenden Phosphoren für die erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung mit ihrem Wellenlängenmaximum und ihrer Absorption bei 370 nm angegeben.Tab. 1 shows the blue-emitting, green-emitting and red-emitting Phosphors for the light emitting device according to the invention with their Wavelength maximum and their absorption at 370 nm.
Tabelle 1Table 1
Durch die erfindungsgemäße Mischung wird ein guter Farbwiedergabeindex und gleichzeitig eine gute Energieausbeute erhalten. Die lichtemittierende Vorrichtung hat einen Farbwiedergabeindex CRI < 90 bei einer Farbtemperatur ≧4000 K und eignet sich damit für Innenraumbeleuchtung.The mixture according to the invention gives a good color rendering index and get a good energy yield at the same time. The light emitting device has a color rendering index CRI <90 at a color temperature ≧ 4000 K and is therefore suitable for interior lighting.
Zur Herstellung der Phosphorschicht können die drei Phosphore als Beschichtung mit einem Bindemittel auf der Dioden-Oberfläche aufgebracht. Als Bindemittel eignen sich beispielsweise filmbildende Acrylpolymerisate wie Methylacrylat und Polystyrol. Alternativ können sie in Mikrogrammengen dem Epoxyharz des Epoxy harzdoms beigemischt werden und gleichmäßig im gesamten Epoxyharzdom verteilt werden. Statt Epoxyharz kann auch ein anderes transparentes Duroplast verwendet werden. Dadurch erhält man eine stärker diffuse Emission des weißen Lichtes. Wegen der großen Helligkeit der lichtemittierenden Vorrichtung kann es aus Sicher heitsgründen erwünscht sein, daß die Lichtemission diffuser ist. To produce the phosphor layer, the three phosphors can be used as a coating applied to the diode surface with a binder. As a binder For example, film-forming acrylic polymers such as methyl acrylate and Polystyrene. Alternatively, they can be in microgram quantities of the epoxy resin resin domes are added and evenly distributed throughout the epoxy resin dome will. Another transparent thermoset can be used instead of epoxy resin will. This gives a more diffuse emission of white light. Because of the high brightness of the light emitting device, it can be safe safety reasons that the light emission is more diffuse.
Im Betrieb wird durch die UV-Diode UV-Licht mit einer Wellenlänge λ ≦ 370 nm erzeugt, das auf die Mischung der Phosphore in dem Phosphorschicht fällt. Diese absorbieren die Strahlung und emittieren eine längerwellige Strahlung, d. h. die Phosphore transformieren die unsichtbare UV-Strahlung in sichtbares Licht, welches durch die Phosphore in sichtbares Licht umgewandelt wird. Durch die Mischung der drei Phosphore mit unterschiedlichen Emissionslinien wird das Licht der gewün schten Zusammensetzung erhalten.In operation, the UV diode uses UV light with a wavelength λ wird 370 nm generated that falls on the mixture of phosphors in the phosphor layer. This absorb the radiation and emit longer-wave radiation, i. H. the Phosphors transform the invisible UV radiation into visible light, which is converted into visible light by the phosphors. By mixing the three phosphors with different emission lines make the light of day preserved composition.
Da es sich bei dem Leuchten der erfindungsgemäßen lichtemittierenden Vorrichtung nicht um das von einem glühenden Körper ausgesandte Licht handelt, sondern um das Anregungsleuchten der Phosphore in der Phosphorschicht, ist die Lichtausbeute außerordentlich hoch. Die erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung liefert ein angenehmes, farbgetreues Licht. Die im sichtbaren liegenden Emissionslinien der Phosphore liegen so dicht beieinander, daß sich ein quasi-kontinuierliches Spektrum ergibt, woraus eine gute Farbwiedergabe folgt.Since it is in the lighting of the light emitting device according to the invention is not about the light emitted by a glowing body, but about the excitation glow of the phosphors in the phosphor layer is the luminous efficacy extremely high. The light-emitting device according to the invention delivers a pleasant, true-to-color light. The emission lines lying in the visible Phosphors are so close together that there is a quasi-continuous spectrum results in good color rendering.
Es wurde eine lichtemittierende Vorrichtung aus einer UV-Diode und einer Phos phorschicht mit einer Mischung der drei Phosphore hergestellt. Verwendet wurde eine undotierte GaN-Diode mit transparentem Saphir als Diodensubstrat. Das Diodensubstrat wurde mit einer Suspension aus drei Phosphoren in verschiedenen Mengenverhältnissen gemäß Tab. 2 in einer 1%igen Polyvinylalkohollösung beschichtet und bei 200°C eingebrannt.It became a light emitting device from a UV diode and a Phos Phorschicht made with a mixture of the three phosphors. Was used an undoped GaN diode with transparent sapphire as the diode substrate. The Diode substrate was made with a suspension of three phosphors in different Ratios according to Table 2 in a 1% polyvinyl alcohol solution coated and baked at 200 ° C.
Tabelle 2Table 2
Es wurde eine lichtemittierende Vorrichtung aus einer UV-Diode und einer Phos phorschicht mit einer Mischung der drei Phosphore hergestellt. Verwendet wurde eine undotierte GaN-Diode mit transparentem Saphir als Diodensubstrat. Das Diodensubstrat wurde mit einer Suspension aus drei Phosphoren in verschiedenen Mengenverhältnissen gemäß Tab. 2 in einer 1%igen Polyvinylalkohollösung beschichtet und bei 200°C eingebrannt.It became a light emitting device from a UV diode and a Phos Phorschicht made with a mixture of the three phosphors. Was used an undoped GaN diode with transparent sapphire as the diode substrate. The Diode substrate was made with a suspension of three phosphors in different Ratios according to Table 2 in a 1% polyvinyl alcohol solution coated and baked at 200 ° C.
Tabelle 3Table 3
Es wurde eine lichtemittierende Vorrichtung aus einer UV-Diode und einer Phos phorschicht mit einer Mischung der drei Phosphore hergestellt. Verwendet wurde eine undotierte GaN-Diode mit transparentem Saphir als Diodensubstrat. Das Diodensubstrat wurde mit einer Suspension aus drei Phosphoren in verschiedenen Mengenverhältnissen gemäß Tab. 2 in einer 1%igen Polyvinylalkohollösung beschichtet und bei 200°C eingebrannt.It became a light emitting device from a UV diode and a Phos Phorschicht made with a mixture of the three phosphors. Was used an undoped GaN diode with transparent sapphire as the diode substrate. The Diode substrate was made with a suspension of three phosphors in different Ratios according to Table 2 in a 1% polyvinyl alcohol solution coated and baked at 200 ° C.
Tabelle 4Table 4
Claims (7)
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000019546A1 (en) * | 1998-09-28 | 2000-04-06 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Lighting system |
| WO2000033390A1 (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-08 | General Electric Company | Light emitting device with phosphor composition |
| DE19934126A1 (en) * | 1999-07-23 | 2001-01-25 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Fluorescent oxide for forming white LEDs, includes cerium-activated garnet-based oxide with terbium addition |
| US6396081B1 (en) | 1998-06-30 | 2002-05-28 | Osram Opto Semiconductor Gmbh & Co. Ohg | Light source for generating a visible light |
| DE10316769A1 (en) * | 2003-04-10 | 2004-10-28 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Luminescence conversion LED used in optical semiconductor components has LED chip emitting primary radiation in specified region which is partially or completely converted into longer wavelength radiation |
| DE102005020695B4 (en) * | 2004-04-30 | 2006-06-22 | Optotransmitter-Umweltschutz-Technologie E.V. | Radiation emitting device with variable spectral properties, superimposes beams from luminescent dyes with different absorption spectra excited by LEDs with different emission spectra |
| US7137541B2 (en) | 2004-04-02 | 2006-11-21 | Black & Decker Inc. | Fastening tool with mode selector switch |
| US7285877B2 (en) | 2004-04-02 | 2007-10-23 | Black & Decker Inc. | Electronic fastening tool |
| US7646157B2 (en) | 2007-03-16 | 2010-01-12 | Black & Decker Inc. | Driving tool and method for controlling same |
| DE10261908B4 (en) * | 2002-12-27 | 2010-12-30 | Osa Opto Light Gmbh | Method for producing a conversion light-emitting element based on semiconductor light sources |
| US8347978B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-01-08 | Black & Decker Inc. | Method for controlling a power driver |
| US8434566B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-05-07 | Black & Decker Inc. | Fastening tool |
| EP1610593B1 (en) | 1999-11-18 | 2015-07-08 | Philips Lighting North America Corporation | Generation of white light with Light Emitting Diodes having different spectrum |
-
1997
- 1997-12-18 DE DE19756360A patent/DE19756360A1/en not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-01-21 DE DE19802046A patent/DE19802046A1/en not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6252254B1 (en) | 1998-02-06 | 2001-06-26 | General Electric Company | Light emitting device with phosphor composition |
| US6396081B1 (en) | 1998-06-30 | 2002-05-28 | Osram Opto Semiconductor Gmbh & Co. Ohg | Light source for generating a visible light |
| WO2000019546A1 (en) * | 1998-09-28 | 2000-04-06 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Lighting system |
| WO2000033390A1 (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-08 | General Electric Company | Light emitting device with phosphor composition |
| DE19934126A1 (en) * | 1999-07-23 | 2001-01-25 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Fluorescent oxide for forming white LEDs, includes cerium-activated garnet-based oxide with terbium addition |
| EP1610593B1 (en) | 1999-11-18 | 2015-07-08 | Philips Lighting North America Corporation | Generation of white light with Light Emitting Diodes having different spectrum |
| DE10261908B4 (en) * | 2002-12-27 | 2010-12-30 | Osa Opto Light Gmbh | Method for producing a conversion light-emitting element based on semiconductor light sources |
| DE10316769A1 (en) * | 2003-04-10 | 2004-10-28 | Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH | Luminescence conversion LED used in optical semiconductor components has LED chip emitting primary radiation in specified region which is partially or completely converted into longer wavelength radiation |
| US8434566B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-05-07 | Black & Decker Inc. | Fastening tool |
| US7137541B2 (en) | 2004-04-02 | 2006-11-21 | Black & Decker Inc. | Fastening tool with mode selector switch |
| US7285877B2 (en) | 2004-04-02 | 2007-10-23 | Black & Decker Inc. | Electronic fastening tool |
| US8347978B2 (en) | 2004-04-02 | 2013-01-08 | Black & Decker Inc. | Method for controlling a power driver |
| DE102005020695B4 (en) * | 2004-04-30 | 2006-06-22 | Optotransmitter-Umweltschutz-Technologie E.V. | Radiation emitting device with variable spectral properties, superimposes beams from luminescent dyes with different absorption spectra excited by LEDs with different emission spectra |
| US7646157B2 (en) | 2007-03-16 | 2010-01-12 | Black & Decker Inc. | Driving tool and method for controlling same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19802046A1 (en) | 1998-09-17 |
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