RU2413335C2 - Электролюминесцентное устройство - Google Patents

Электролюминесцентное устройство Download PDF

Info

Publication number
RU2413335C2
RU2413335C2 RU2007148434/28A RU2007148434A RU2413335C2 RU 2413335 C2 RU2413335 C2 RU 2413335C2 RU 2007148434/28 A RU2007148434/28 A RU 2007148434/28A RU 2007148434 A RU2007148434 A RU 2007148434A RU 2413335 C2 RU2413335 C2 RU 2413335C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
converting element
radiation
primary radiation
iii
Prior art date
Application number
RU2007148434/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007148434A (ru
Inventor
Хельмут БЕХТЕЛЬ (DE)
Хельмут БЕХТЕЛЬ
Вольфганг БАССЕЛЬТ (DE)
Вольфганг БАССЕЛЬТ
Петер ШМИДТ (DE)
Петер ШМИДТ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Publication of RU2007148434A publication Critical patent/RU2007148434A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2413335C2 publication Critical patent/RU2413335C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material

Abstract

Электролюминесцентное устройство содержит по меньшей мере один электролюминесцентный источник (2) света для испускания первичного излучения, предпочтительно имеющего длины волн от 200 нм до 490 нм, и по меньшей мере один светопреобразующий элемент (3), расположенный на пути лучей первичного излучения, для частичного поглощения первичного излучения и испускания вторичного излучения, причем этот светопреобразующий элемент (3) имеет размер в направлении (5) излучения первичного излучения, который является меньшим, чем средняя длина рассеяния первичного излучения в светопреобразующем элементе (3). Изобретение обеспечивает возможность создания электролюминесцентного устройства с преобразованием люминофором, которое отличается высоким коэффициентом ослабления упаковки в сочетании с цветовой температурой, которая является как можно более независимой от угла зрения. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к электролюминесцентному устройству, элементу для преобразования цвета испускаемого света, а также к способу изготовления этого элемента.
Известны электролюминесцентные устройства с преобразованием (света) люминофором (ПЛСИД) (от англ. pcLED, phosphor-converted light-emitting diode), которые имеют электролюминесцентный источник света (СИД), и излучаемый им свет (первичное излучение) поглощается по меньшей мере частично слоем порошка-люминофора и переизлучается с большей длиной волны (вторичное излучение). Так называемые ПЛСИД-устройства обычно используются в качестве источников белого света, в которых СИД излучают ультрафиолетовый (УФ) или синий свет (первичное излучение), часть которого поглощается слоем, расположенным на СИД, в типичном случае - слоем порошка-люминофора, и переизлучается, например, в виде желтого или зеленого и красного света (вторичное излучение). Этот процесс также называется преобразованием цвета или света. Затем белый свет получается посредством аддитивного смешения цветов. Самые лучшие ПЛСИД, имеющиеся на сегодняшний день, имеют отношение испускаемых фотонов со слоем люминофора (первичного излучения и вторичного излучения) и без слоя люминофора (первичного излучения), так называемый «коэффициент ослабления упаковки» (от англ. package gain), менее 50%. Поскольку слои порошка-люминофора состоят из материала-матрицы с заделанными в него частицами люминофора, эффективность такого источника света снижается по мере его эксплуатации в результате температурно-индуцированного или фотохимически-индуцированного ухудшения материала-матрицы, обусловленного УФ частью излучения СИД, и, следовательно, снижением светопропускания слоя порошка. Кроме того, однородность светового излучения ПЛСИД сильно зависит от однородности слоя порошка-люминофора. Например, так называемая коррелированная цветовая температура (КЦТ) может изменяться от 4500 K до 6500 K как функция угла зрения.
В документе DE 10349038 A1 раскрыто электролюминесцентное устройство с преобразованием люминофором для излучения белого света, в котором преобразование цвета достигается посредством поликристаллического керамического тела, которое расположено над СИД, если смотреть в направлении излучения света. В отличие от слоев порошка-люминофора керамическое тело не требует температурно- или светочувствительного материала-матрицы для заделывания частиц люминофора, и, тем самым, исключается снижение эффективности как функции срока эксплуатации вследствие ухудшения оптических характеристик материала-матрицы. Однородность испускания света, например цветовая температура, которая является как можно более независимой от угла зрения, обусловлена рассеянием первичного и вторичного излучения на кристаллитах в поликристаллическом материале. Однако с помощью поликристаллических материалов этого типа коэффициент ослабления упаковки по сравнению с ПЛСИД со слоями порошка-люминофора не повышается. Таким образом, по-прежнему желательным является заметно более высокий коэффициент ослабления упаковки.
Поэтому задача данного изобретения состоит в том, чтобы создать электролюминесцентное устройство с преобразованием люминофором, которое отличается высоким коэффициентом ослабления упаковки в сочетании с цветовой температурой, которая является как можно более независимой от угла зрения.
Эта задача решается посредством электролюминесцентного устройства, которое содержит по меньшей мере один электролюминесцентный источник света для испускания первичного излучения, предпочтительно имеющего длины волн от 200 нм до 490 нм, и по меньшей мере один светопреобразующий элемент, расположенный на пути лучей первичного излучения, для частичного поглощения первичного излучения и испускания вторичного излучения, причем этот светопреобразующий элемент имеет такую протяженность в направлении излучения первичного излучения, которая является меньшей, чем средняя длина рассеяния первичного излучения в светопреобразующем элементе. Чем меньше количество света, рассеянного в светопреобразующем элементе, тем короче оптический путь в соответствующем материале, и поэтому вероятность того, что свет поглотиться в светопреобразующем материале без последующего переизлучения, уменьшается. Таким образом, может быть получен более высокий коэффициент ослабления упаковки, чем в случае сильно рассеивающих светопреобразующих элементов, например, слоев порошка или обычных поликристаллических слоев с центрами рассеяния. Согласно закону Ламберта-Бэра потеря интенсивности излучения Iloss(Θ) в направлении Θ вследствие поглощения и рассеяния может быть описана как функция длин поглощения и рассеяния la и ls, а не как функция коэффициентов пропускания и отражения. Тогда средняя длина рассеяния какого-либо материала с протяженностью d вдоль направления распространения излучения, который имеет среднюю плотность упаковки PD по центрам рассеяния, приблизительно пропорциональна 1/PD.
При этом предпочтительно, чтобы светопреобразующий элемент состоял из материала, имеющего плотность от 93% до 99,5% от теоретической плотности материала в светопреобразующем элементе.
В предпочтительном электролюминесцентном устройстве вторичное излучение содержит одну или более областей спектра с длинами волн, превышающими длины волн первичного излучения. Белый свет может быть получен, например, смешиванием в соответствующих пропорциях синего первичного излучения и желтого или зеленого и красного вторичного излучения.
При этом предпочтительно, чтобы средняя длина поглощения первичного излучения в светопреобразующем элементе была меньшей, чем средняя длина рассеяния первичного излучения, а предпочтительно - меньшей, чем протяженность светопреобразующего элемента в направлении излучения первичного излучения. Таким образом гарантируется, что достаточная часть первичного излучения преобразуется во вторичное излучение для получения белого света.
Особенно предпочтительно, чтобы светопреобразующий элемент содержал первую, по существу плоскую, поверхность, которая обращена к электролюминесцентному источнику света, и вторую поверхность, которая имеет структуру для улучшения вывода света из светопреобразующего элемента. Первая плоская поверхность делает возможным непосредственное нанесение (наложение) светопреобразующего элемента на электролюминесцентный источник света. Структурированная вторая поверхность используется для улучшения вывода света первичного и вторичного излучения из светопреобразующего элемента и дополнительно приводит к улучшенной однородности выводимого света благодаря светораспределяющему действию структурированной поверхности. Благодаря этому изменение коррелированной цветовой температуры как функции угла зрения заметно снижается.
В предпочтительном варианте реализации по меньшей мере та сторона светопреобразующего элемента, которая обращена от электролюминесцентного источника света, окружена выводным элементом из по меньшей мере одного прозрачного материала с показателем преломления nA>1,3. Еще более предпочтительно, чтобы светопреобразующий элемент имел такой показатель преломления nC, что |nC-nA|>0,1. С одной стороны, потери на вывод света вследствие полного внутреннего отражения при выводе света из светопреобразующего элемента можно снизить при nA<nC и можно исключить при nA≥nC. С другой стороны, светораспределяющее действие второй поверхности дополнительно сохраняется за счет минимальной разности |nC-nA|>0,1 показателей преломления в случае структурированной второй поверхности светопреобразующего элемента.
В особенно предпочтительном варианте реализации светопреобразующий элемент преобразует от 75% до 90%, предпочтительно - от 80% до 85% первичного излучения во вторичное излучение. При таком соотношении первичного излучения к полному излучению (первичному плюс вторичному излучению) получается наименьшее изменение цветовой температуры как функции угла зрения.
При этом предпочтительно, чтобы светопреобразующий элемент имел протяженность в по меньшей мере 50 мкм в направлении излучения первичного излучения.
При этом предпочтительные материалы светопреобразующего элемента содержат по меньшей мере один материал из групп, состоящих из
- (MI 1-x-yMII xMIII y)3(Al1-zMIV z)5O12
где MI=(Y, Lu); MII=(Gd, La, Yb); MIII=(Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu) и MIV=(Gd, Sc) при 0≤x≤1; 0≤y≤0,1 и 0≤z≤1,
- (MI 1-x-yMII xMIII y)2O3
где MI=(Y, Lu); MII=(Gd, La, Yb) и MIII=(Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu, Bi, Sb) при 0≤x≤1 и 0≤y≤0,1,
- (MI 1-x-yMII xMIII y)S1-zSez
где MI=(Ca, Sr, Mg, Ba); MII=(Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr, Sb, Sn) и MIII=(K, Na, Li, Pb, Zn) при 0≤x≤0,01; 0≤y≤0,05 и 0≤z≤1,
- (MI 1-x-yMII xMIII y)O
где MI=(Ca, Sr, Mg, Ba); MII=(Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr) и MIII=(K, Na, Li, Pb, Zn) при 0≤x≤0,1 и 0≤y≤0,1,
- (MI 2-xMII xMIII 2)O7
где MI=(La, Y, Gd, Lu, Ba, Sr); MII=(Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm) и MIII=(Hf, Zr, Ti, Ta, Nb) при 0≤x≤1,
- (MI 1-xMII xMIII 1-yMIV y)O3
где MI=(Ba, Sr, Ca, La, Y, Gd, Lu); MII=(Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm); MIII=(Hf, Zr, Ti, Ta, Nb) и MIV=(Al, Ga, Sc, Si) при 0≤x≤0,1 и 0≤y≤0,1.
Применяемая здесь запись, такая как, например, MI=(Ca, Sr, Mg, Ba) для MI, должна обозначать не только отдельные элементы, но и композиции (смеси) указанных в скобках элементов.
Кроме того, изобретение относится к способу изготовления светопреобразующего элемента в электролюминесцентном устройстве по пункту 1, который содержит следующие этапы:
- спекание материала светопреобразующего элемента при температуре от 1700 до 1750°C в течение от 2 до 8 часов в восстановительных условиях или в вакууме с использованием спекающей добавки, предпочтительно оксида магния или оксида кремния в количестве от 500 до 1000 м.д. по отношению к керамической основной фазе материала, при температуре от 1700 до 1750°C в течение от 10 до 24 часов,
- спекание материала светопреобразующего элемента при температуре от 1700 до 1750°C в течение от 9 до 11 часов в атмосфере аргона под давлением от 0,5 до 2,0 кбар,
- отжиг материала светопреобразующего элемента при температуре от 1200 до 1400°C в течение от 2 до 20 часов в кислородсодержащей атмосфере, предпочтительно воздухе.
Этим способом получают материал с высокой плотностью и, соответственно, меньшим числом центров рассеяния на единицу объема, что приводит к увеличению длины рассеяния в светопреобразующем элементе.
Эти и другие аспекты изобретения следуют из вариантов реализации и проиллюстрированы в описанных ниже вариантах реализации, хотя изобретение не следует рассматривать как ограниченное ими.
На этих чертежах показаны:
фиг.1 - электролюминесцентное устройство в соответствии с изобретением,
фиг.2 - структурированный светопреобразующий элемент в соответствии с изобретением,
фиг.3 - электролюминесцентное устройство с одним выводным элементом в соответствии с изобретением,
фиг.4 - коррелированные цветовые температуры как функция угла испускания для разных ПЛСИД.
На фиг.1 показано электролюминесцентное устройство 1 в соответствии с изобретением, имеющее нанесенный на подложку 4 электролюминесцентный источник 2 света для испускания первичного излучения и светопреобразующий элемент 3, расположенный на пути лучей первичного излучения (вдоль направления 5 излучения), для частичного поглощения первичного излучения и испускания вторичного излучения, причем этот светопреобразующий элемент 3 имеет такую протяженность в направлении 5 излучения первичного излучения, которая является меньшей, чем средняя длина рассеяния первичного излучения в светопреобразующем элементе.
Согласно закону Лаберта-Бэра потеря интенсивности излучения Iloss(Θ) в направлении Θ вследствие поглощения и рассеяния может быть описана как функция длин поглощения и рассеяния la и ls. Тогда средняя длина рассеяния немонокристаллического материала с протяженностью d вдоль направления распространения излучения и средней плотностью упаковки PD по центрам рассеяния приблизительно пропорциональна d/PD. Чем больше длина рассеяния, тем меньше средние оптические пути первичного и вторичного излучения и, следовательно, потери света за счет поглощения без последующего переизлучения в светопреобразующем элементе. При объеме Vs центра рассеяния и числе N центров рассеяния в светопреобразующем элементе с объемом V, плотность упаковки PD получается как PD=N·VS/V. Например, для сферических центров рассеяния с 10-процентной плотностью упаковки получается длина рассеяния, в 3,33 раза превышающая протяженность рассеивающего материала в направлении распространения света. При этом коэффициент пропорциональности зависит помимо прочего от типа и формы центра рассеяния и, таким образом, от состава материала светопреобразующего элемента 3.
В качестве электролюминесцентного источника 2 света могут быть использованы СИД с органическими или неорганическими электролюминесцентными слоями, которые расположены между двумя электродами и нанесены, как правило, на прозрачное основание. При этом предпочтительно, чтобы основание было прозрачным как для первичного, так и для вторичного излучения. Обычно электрод, обращенный к подложке 4, является отражающим, благодаря чему первичное излучение испускается в сторону, обращенную от подложки, что указано на фиг.1 стрелкой 5. При этом электролюминесцентный источник 2 света также может содержать множество СИД с одинаковым и/или разным первичным излучением. В данном случае светопреобразующий элемент 3 расположен на пути лучей первичного излучения для поглощения первичного излучения. Он может быть непосредственно нанесен (наложен) на электролюминесцентный источник 2 света или оптически соединен с электролюминесцентным источником 2 света посредством прозрачных материалов. Для оптического соединения светопреобразующего элемента 3 с электролюминесцентным источником 2 света можно использовать между светопреобразующим элементом 3 и электролюминесцентным источником 2 света, например, адгезионные слои из упругих или твердых материалов с показателем преломления от 1,4 до 3,0, таких как, например, сшиваемые двухкомпонентные силиконовые каучуки, которые сшиты платиной, или альтернативно стекловидные материалы, которые прикреплены к источнику света и светопреобразующему элементу при высоких температурах. Кроме того, особо предпочтительно, чтобы светопреобразующий элемент приводился в тесный контакт с электролюминесцентным источником света, так что расстояние между ними составляло в среднем в 3 раза меньше средней длины волны первичного излучения, предпочтительно - в 2 раза меньше средней длины волны первичного излучения, особо предпочтительно - одну среднюю длину волны первичного излучения. Однако в других вариантах реализации множество светопреобразующих элементов, отличающихся по их расположению, размеру, геометрии или материалу, также можно оптически соединять с одним или более электролюминесцентными источниками света.
Средняя длина волны первичного излучения предпочтительно находится в диапазоне длин волн от 200 нм до 490 нм, так что могут возбуждаться все дополнительные области спектра, необходимые для получения белого света посредством смешения первичного излучения и вторичного излучения. В случае синего первичного излучения вторичное излучение предпочтительно содержит свет в желтой или зеленой и красной областях спектра, что позволяет получать белый свет посредством смешения цветов.
Чтобы гарантировать, что посредством тонких светопреобразующих элементов также можно было обеспечить более длинноволновую часть вторичного излучения, необходимую для получения белого света, необходим минимум поглощения первичного излучения в светопреобразующем элементе. Для этой цели предпочтительно, чтобы средняя длина поглощения первичного излучения в светопреобразующем элементе 3 была меньшей, чем средняя длина рассеяния первичного излучения, предпочтительно - меньшей, чем протяженность светопреобразующего элемента 3 в направлении 5 излучения первичного излучения. При этом вторичное излучение, испускаемое после поглощения первичного излучения, испускается изотропно. В результате обусловленного материалом многократного отражения первичного излучения на поверхностях светопреобразующего элемента 3 и связанного с этим изменения направления распространения первичного излучения в светопреобразующем элементе 3 электролюминесцентное устройство 1 в соответствии с изобретением также отличается меньшим изменением так называемой коррелированной цветовой температуры (КЦТ) как функции угла зрения.
В примере реализации электролюминесцентного устройства в соответствии с изобретением при соответственно показанной на фиг.1 геометрии светопреобразующего элемента 3 с толщиной 1,0 мм и углом боковых граней светопреобразующего элемента 3 относительно направления 5 излучения в 45°, который состоит из АИГ-керамики, легированной 0,3% Ce, получен коэффициент ослабления упаковки в 70%. Это соответствует значительному улучшению по сравнению с традиционными светопреобразующими элементами из слоев порошка-люминофора.
В предпочтительном варианте реализации электролюминесцентного устройства 1 в соответствии с изобретением светопреобразующий элемент 3 имеет первую по существу плоскую поверхность 3a, которая делает возможным непосредственное нанесение (наложение) на электролюминесцентный источник 2 света, и вторую поверхность 3b, которая имеет структуру 6 для улучшения вывода света из светопреобразующего элемента 3. Особо предпочтительный пример реализации светопреобразующего элемента 3, имеющего структурированную вторую поверхность 3b, показан на фиг.2. Здесь структура 6 содержит первые области 61, расположенные по существу параллельно первой поверхности 3a, и сужающиеся вторые области 62, если смотреть в направлении 5 излучения. Благодаря сужающимся областям достигается повышение прямого светового вывода той части света, который распространяется в светопреобразующем элементе 3 под большими углами относительно направления 5 излучения. По существу плоские первые области 61 обеспечивают прямой вывод света, который распространяется в светопреобразующем элементе под малыми углами относительно направления 5 излучения. В особо предпочтительном варианте реализации светопреобразующий элемент содержит третьи области 63, которые расположены по существу параллельно первой поверхности 3a и под вторыми областями 62, если смотреть в направлении 5 излучения.
Пример реализации такой структурированной второй поверхности 3b содержит структуру 6 с глубиной (расстоянием между первыми областями 61 и третьими областями 63, если смотреть в направлении 5 излучения) в 180 мкм при толщине светопреобразующего элемента в 350 мкм, с расстоянием между соседними первыми областями 63 в 500 мкм и со вторыми областями 62, которые расположены под углом 45° к первой поверхности 3a. Такие структуры могут быть изготовлены, например, с помощью так называемой «машины для нарезания кристаллов» производства компании Disco Corporation. С этой целью в по существу плоской поверхности светопреобразующего элемента сначала прорезают канавки шириной 200 мкм и глубиной 180 мкм, а затем увеличивают их посредством так называемого режущего под 90° диска серии A1A. Посредством другого расстояния между канавками, другой геометрии канавок, другого режущего диска и/или другой глубины резки, структуры 6 можно адаптировать к другим требованиям относительно вывода света и светораспределяющего действия.
Для улучшения вывода света первичного и вторичного излучения из светопреобразующего элемента 3 с показателем преломления nC особо предпочтительный вариант реализации содержит выводной элемент 7 из по меньшей мере одного прозрачного материала с показателем преломления nA>1,3, который окружает по меньшей мере ту сторону светопреобразующего элемента 3, которая обращена от электролюминесцентного источника 2 света, см. фиг.3. В случае nC>nA потери на вывод света в направлении 5 излучения света из светопреобразующего элемента 3 вследствие полного внутреннего отражения на стороне светопреобразующего элемента 3, обращенной от электролюминесцентного источника 2 света, могут быть снижены вследствие меньшей разности показателей преломления относительно перехода в воздух. Если nC<nA, потери на вывод в светопреобразующем элементе предотвращаются вследствие перехода из оптически менее плотной среды (светопреобразующего элемента 3) в оптически более плотную среду (выводной элемент 7). В обоих случаях предпочтительно, чтобы внешняя поверхность выводного элемента 7, если смотреть в направлении 5 излучения света, имела вогнутую форму (см. фиг.3), если смотреть со стороны воздуха, для снижения доли света, отраженного обратно на поверхности раздела выводного элемента и воздуха.
В примерном варианте реализации, показанном на фиг.3, как электролюминесцентный источник 2 света, так и светопреобразующий элемент 3, нанесенный на электролюминесцентный источник 2 света, окружены выводным элементом 7, имеющим по меньшей мере один прозрачный материал, причем выводной элемент имеет вогнутую внешнюю поверхность, если смотреть в направлении 5 излучения света. Однако изобретение включает и другие варианты реализации, в которых светопреобразующий элемент 3 и/или электролюминесцентный источник 2 света лишь частично окружены выводным элементом 7. Аналогично, изобретение включает варианты реализации с невогнутой внешней поверхностью выводного элемента 7, если смотреть в направлении 5 излучения света. Кроме того, выводной элемент 7 может содержать несколько прозрачных материалов. Помимо вывода света выводной элемент 7 также может использоваться для того, чтобы влиять на характеристику излучения источника света в отношении углового распределения полного излучения. Если светопреобразующий элемент 3 имеет структурированную вторую поверхность 3b, то особо предпочтительно, чтобы прозрачный материал выводного элемента 7 имел показатель преломления nA, не равный показателю преломления nC светопреобразующего элемента 3. Помимо особенно высокого коэффициента ослабления упаковки такой конфигурации сохраняется предпочтительное светораспределяющее действие, позволяющее получать мало меняющуюся с углом испускания коррелированную цветовую температуру, когда разность показателей преломления |nC-nA|>0,1, независимо от того является ли nC большим или меньшим, чем nA. Согласно такому особенно предпочтительному варианту реализации можно добиться коэффициента ослабления упаковки свыше 70%, что представляет собой значительное улучшение над традиционными ПЛСИД со слоями порошок-люминофоров в качестве светопреобразующих элементов.
На фиг.4 показана приведенная к соответствующему максимуму коррелированная цветовая температура (КЦТ) в градусах Кельвина как функция угла испускания β относительно направления 5 излучения электролюминесцентного устройства, содержащего излучающий синим (с длиной волны <490 нм) электролюминесцентный источник 2 света и нанесенный на этот электролюминесцентный источник света светопреобразующий элемент 3, который выполнен из слоя порошкообразного АИГ:Ce для получения вторичного излучения в желтой области спектра, окруженный выводным элементом с вогнутой формой поверхности. Белый свет получается посредством аддитивного смешения цветов. Данные, приведенные в сравнении между традиционными слоями порошков-люминофоров (кривая PPS) и светопреобразующими элементами 3 (кривые A, B и C) в соответствии с изобретением, показывают, что цветовая температура существенно меняется с углом испускания. В случае обычных светопреобразующих элементов, состоящих из слоев порошков-люминофоров, коррелированная цветовая температура варьируется между 6500K (угол испускания 0°) и 4500K (угол испускания 65°), что соответствует изменению почти в 40% и представляет собой мешающий визуальный эффект для наблюдателя. Электролюминесцентное устройство в соответствии с изобретением, содержащее светопреобразующий элемент, который в отличие от слоев порошков-люминофоров имеет большую длину рассеяния, демонстрирует меньшее изменение коррелированной цветовой температуры, см. кривую A на фиг.4. В данном случае значения лежат между 6762K и 4760K, что соответствует изменению в 30%.
Предпочтительный светопреобразующий элемент 3, имеющий структурированную вторую поверхность 3b (кривая B), демонстрирует еще более отчетливо уменьшенное изменение коррелированной цветовой температуры как функции угла испускания β. В данном случае цветовая температура изменяется между 6765K и 5542K, что соответствует изменению менее чем на 20%.
Изменение цветовой температуры в зависимости от угла испускания может быть дополнительно улучшено за счет предпочтительного отношения между первичным и вторичным излучениями. Особо предпочтительно, чтобы светопреобразующий элемент 3 преобразовывал от 75% до 90%, предпочтительно - от 80% до 85% первичного излучения во вторичное излучение. Например, коррелированная цветовая температура изменяется как функция угла испускания всего лишь между 5406K и 4836K при процентном отношении синего первичного излучения к полному излучению в 16,7%, см. фиг.4, кривая C. В результате это изменение на менее чем 9% оказывает наиболее однородное цветовое впечатление на наблюдателя.
При этом в зависимости от сферы применения и желаемого конечного цвета излучения предпочтительные светопреобразующие элементы состоят из по меньшей мере одного материала из групп, состоящих из
- (MI 1-x-yMII xMIII y)3(Al1-zMIV z)5O12
где MI=(Y, Lu); MII=(Gd, La, Yb); MIII=(Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu) и MIV=(Gd, Sc) при 0≤x≤1; 0≤y≤0,1 и 0≤z≤1,
- (MI 1-x-yMII xMIII y)2O3
где MI=(Y, Lu); MII=(Gd, La, Yb) и MIII=(Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu, Bi, Sb) при 0≤x≤1 и 0≤y≤0,1,
- (MI 1-x-yMII xMIII y)S1-zSez
где MI=(Ca, Sr, Mg, Ba); MII=(Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr, Sb, Sn) и MIII=(K, Na, Li, Pb, Zn) при 0≤x≤0,01; 0≤y≤0,05 и 0≤z≤1,
- (MI 1-x-yMII xMIII y)O
где MI=(Ca, Sr, Mg, Ba); MII=(Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr) и MIII=(K, Na, Li, Pb, Zn) при 0≤x≤0,1 и 0≤y≤0,1,
- (MI 2-xMII xMIII 2)O7
где MI=(La, Y, Gd, Lu, Ba, Sr); MII=(Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm) и MIII=(Hf, Zr, Ti, Ta, Nb) при 0≤x≤1,
- (MI 1-xMII xMIII 1-yMIV y)O3
где MI=(Ba, Sr, Ca, La, Y, Gd, Lu); MII=(Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm); MIII=(Hf, Zr, Ti, Ta, Nb) и MIV=(Al, Ga, Sc, Si) при 0≤x≤0,1 и 0≤y≤0,1.
Применяемая здесь запись, такая как, например, MI=(Ca, Sr, Mg, Ba) для MI, должна обозначать не только отдельные элементы для MI, но и композиции (смеси) элементов, указанных в скобках.
Для изготовления светопреобразующих элементов могут быть использованы стандартные методики смешивания порошков оксидных предшественников, измельчения, гранулирования и прессования сырых керамических масс. Характеристики рассеяния в соответствии с изобретением достигаются с помощью особых способов спекания, два из которых в качестве примера описаны ниже:
1) спекание керамики при 1700-1750°C в течение 2-8 ч в восстановительных условиях, в результате чего получают материалы с плотностью >96% от теоретической плотности без пористости.
Затем материал спекают при 1750°C в атмосфере аргона под давлением (0,500 кбар - 2 кбар) в течение 10 ч, для удаления остаточной пористости.
2) вакуумное спекание керамики с использованием вспомогательной спекающей фазы (MgO или SiO2, 500-1000 массовых миллионных долей (м.м.д.) по отношению к керамической основной фазе) при 1750°C в течение 10-24 ч.
После этапов 1) или 2) необходим этап отжига в воздухе или в кислородсодержащей атмосфере при 1200-1400°C в течение 2-20 ч (в зависимости от толщины образца) для улучшения характеристик люминесценции. При необходимости образцы могут быть предварительно разделены на слои толщиной менее 3 мм, предпочтительно - менее 2 мм, особо предпочтительно - менее 1 мм.
При данном составе материала толщину светопреобразующего элемента 3 нужно адаптировать к желаемому отношению между первичным и вторичным излучением. При этом предпочтительно, чтобы толщина светопреобразующего элемента 3 составляла по меньшей мере 50 мкм, если смотреть в направлении 5 излучения.
Варианты реализации, поясненные посредством фигур и описания, представляют собой только примеры для улучшения коэффициента ослабления упаковки и снижения изменения коррелированной цветовой температуры как функции угла испускания электролюминесцентного устройства и не должны рассматриваться в качестве ограничения формулы изобретения этими примерами. Специалисты в данной области техники могут предложить альтернативные варианты реализации, которые также подпадают под объем охраны формулой изобретения. Нумерация зависимых пунктов формулы не подразумевает, что другие комбинации этих пунктов не представляют собой предпочтительные варианты реализации изобретения.

Claims (10)

1. Электролюминесцентное устройство, содержащее по меньшей мере один электролюминесцентный источник (2) света для испускания первичного излучения, предпочтительно имеющего длины волн от 200 до 490 нм, и по меньшей мере один светопреобразующий элемент (3), расположенный на пути лучей первичного излучения, для частичного поглощения первичного излучения и испускания вторичного излучения, причем этот светопреобразующий элемент (3) имеет размер в направлении (5) излучения первичного излучения, который является меньшим, чем средняя длина рассеяния первичного излучения в светопреобразующем элементе (3).
2. Электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что светопреобразующий элемент состоит из материала, который в светопреобразующем элементе имеет плотность от 93 до 99,5% от теоретической плотности этого материала.
3. Электролюминесцентное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вторичное излучение содержит одну или более областей спектра с большими длинами волн, чем длины волн первичного излучения.
4. Электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что средняя длина поглощения первичного излучения в светопреобразующем элементе (3) является меньшей, чем средняя длина рассеяния первичного излучения, предпочтительно меньшей, чем размер светопреобразующего элемента (3) в направлении (5) излучения первичного излучения.
5. Электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что светопреобразующий элемент (3) содержит первую, по существу, плоскую поверхность (3а), которая обращена к электролюминесцентному источнику (2) света, и вторую поверхность (3b), которая имеет структуру (6) для улучшения вывода света из светопреобразующего элемента (3).
6. Электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере та сторона светопреобразующего элемента (3), которая обращена от электролюминесцентного источника (2) света, окружена выводным элементом (7) из по меньшей мере одного материала с показателем преломления nA>1,3.
7. Электролюминесцентное устройство по п.6, отличающееся тем, что светопреобразующий элемент (3) имеет показатель преломления nC, и |nC-nA|>0,1.
8. Электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что светопреобразующий элемент (3) преобразует от 75 до 90%, предпочтительно от 80 до 85%, первичного излучения во вторичное излучение.
9. Электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что светопреобразующий элемент (3) имеет размер в по меньшей мере 50 мкм в направлении (5) излучения первичного излучения.
10. Электролюминесцентное устройство по п.1, отличающееся тем, что материал светопреобразующего элемента (3) содержит по меньшей мере один материал из групп, состоящих из
- (MI 1-x-yMII xMIII y)3(Al1-zMIV z)5O12,
где MI=(Y, Lu); MII=(Gd, La, Yb); MIII=(Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu) и MIV=(Gd, Sc) при 0≤x≤1; 0≤у≤0,1 и 0≤z≤1,
- (MI 1-x-yMII xMIII y)2O3,
где MI=(Y, Lu); MII=(Gd, La, Yb) и MIII=(Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu, Bi, Sb) при 0≤x≤1 и 0≤у≤0,1,
- (MI 1-x-yMII xMIII y)S1-zSez,
где MI=(Ca, Sr, Mg, Ba); MII=(Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr, Sb, Sn) и MIII=(K, Na, Li, Pb, Zn) при 0≤x≤0,01; 0≤у≤0,05 и 0≤z≤1,
- (MI 1-x-yMII xMIII y)О,
где MI=(Ca, Sr, Mg, Ba); MII=(Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr) и MIII=(K, Na, Li, Pb, Zn) при 0≤x≤0,1 и 0≤у≤0,1,
- (MI 2-xMII xMIII 2)O7,
где MI=(La, Y, Gd, Lu, Ba, Sr); MII=(Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm) и MIII=(Hf, Zr, Ti, Та, Nb) при 0≤х≤1,
- (MI 1-xMII xMIII 1-yMIV y)O3,
где MI=(Ва, Sr, Ca, La, Y, Gd, Lu); MII=(Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm); MIII=(Hf, Zr, Ti, Та, Nb) и MIV=(Al, Ga, Sc, Si) при 0≤x≤0,1 и 0≤у≤0,1.
RU2007148434/28A 2005-05-25 2006-05-09 Электролюминесцентное устройство RU2413335C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05104445 2005-05-25
EP05104445.1 2005-05-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007148434A RU2007148434A (ru) 2009-06-27
RU2413335C2 true RU2413335C2 (ru) 2011-02-27

Family

ID=37116238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007148434/28A RU2413335C2 (ru) 2005-05-25 2006-05-09 Электролюминесцентное устройство

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7800123B2 (ru)
EP (1) EP1889301B1 (ru)
JP (1) JP5291458B2 (ru)
KR (1) KR101402190B1 (ru)
CN (1) CN100585892C (ru)
RU (1) RU2413335C2 (ru)
TW (1) TWI491061B (ru)
WO (1) WO2006126119A2 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8648372B2 (en) * 2009-04-14 2014-02-11 Panasonic Corporation Light-emitting device, method for adjusting optical properties, and method for manufacturing light-emitting devices
US8803171B2 (en) * 2009-07-22 2014-08-12 Koninklijke Philips N.V. Reduced color over angle variation LEDs
US20110031516A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Led with silicone layer and laminated remote phosphor layer
DE102010049312B4 (de) 2010-10-22 2023-08-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines Konversionsplättchens und Konversionsplättchen
DE102010050832A1 (de) 2010-11-09 2012-05-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lumineszenzkonversionselement, Verfahren zu dessen Herstellung und optoelektronisches Bauteil mit Lumineszenzkonversionselement
US8816377B2 (en) * 2010-11-30 2014-08-26 Panasonic Corporation Phosphor and light emitting device
US8461504B1 (en) * 2011-01-31 2013-06-11 Sunlight Photonics Inc. Methods for optical restricting including a photorestrictor for producing and transferring photoexcitations(as amended)
US8455808B1 (en) * 2011-01-31 2013-06-04 Sunlight Photonics Inc. Apparatus for optical restricting having an absorber material for producing and transferring photoexcitations to an emitter material(as amended)
RU2475887C1 (ru) * 2011-08-01 2013-02-20 Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Коммерческая Фирма "Элтан Лтд" Светодиодный источник белого света с удаленным отражательным многослойным фотолюминесцентным конвертером
DE102012101892B4 (de) * 2012-03-06 2021-05-12 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Wellenlängenkonversionselement, Licht emittierendes Halbleiterbauelement und Anzeigevorrichtung damit sowie Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängenkonversionselements
US20130258637A1 (en) * 2012-03-31 2013-10-03 Michael Dongxue Wang Wavelength-converting structure for a light source
RU2504048C1 (ru) * 2012-06-18 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук (НТЦ микроэлектроники РАН) Полупроводниковый электролюминесцентный излучатель
JP2015088524A (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社東芝 半導体発光装置
US9499740B2 (en) 2013-11-22 2016-11-22 Nitto Denko Corporation Light extraction element
TWI592467B (zh) * 2013-12-26 2017-07-21 奇美實業股份有限公司 螢光體與發光裝置
TWI518170B (zh) 2013-12-26 2016-01-21 奇美實業股份有限公司 螢光粉體與發光裝置
EP3612871A1 (en) * 2017-04-21 2020-02-26 Lumileds Holding B.V. Reliable light conversion device for laser-based light sources
ES2941512T3 (es) 2017-10-18 2023-05-23 Jubilant Epipad LLC Compuestos de imidazo-piridina como inhibidores de PAD
DE102019121507B4 (de) * 2019-08-09 2021-04-22 Schott Ag Beleuchtungseinrichtung mit Lichtkonversionselement
DE102019121515A1 (de) * 2019-08-09 2021-02-11 Schott Ag Lichtkonversionseinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Lichtkonversionseinrichtung
CN114479856B (zh) * 2021-11-09 2023-05-23 松山湖材料实验室 发光材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3584748B2 (ja) * 1998-09-10 2004-11-04 富士電機ホールディングス株式会社 蛍光変換フィルタおよび該フィルタを有するカラー表示装置
US6504301B1 (en) * 1999-09-03 2003-01-07 Lumileds Lighting, U.S., Llc Non-incandescent lightbulb package using light emitting diodes
US6635363B1 (en) 2000-08-21 2003-10-21 General Electric Company Phosphor coating with self-adjusting distance from LED chip
JP4940504B2 (ja) * 2000-09-01 2012-05-30 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2002216962A (ja) * 2001-01-17 2002-08-02 Fuji Electric Co Ltd 色変換フィルタ基板、および色変換フィルタ基板を具備する色変換カラーディスプレイ
US6791119B2 (en) * 2001-02-01 2004-09-14 Cree, Inc. Light emitting diodes including modifications for light extraction
CA2427559A1 (en) * 2002-05-15 2003-11-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. White color light emitting device
US7554258B2 (en) * 2002-10-22 2009-06-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Light source having an LED and a luminescence conversion body and method for producing the luminescence conversion body
US7248035B2 (en) 2002-12-12 2007-07-24 Analog Devices, Inc. Automatic test equipment pin channel with T-coil compensation
US20040223315A1 (en) 2003-03-03 2004-11-11 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light emitting apparatus and method of making same
JP4846191B2 (ja) * 2003-06-04 2011-12-28 住友化学株式会社 色変換膜および発光装置
US20050006659A1 (en) * 2003-07-09 2005-01-13 Ng Kee Yean Light emitting diode utilizing a discrete wavelength-converting layer for color conversion

Also Published As

Publication number Publication date
CN101185172A (zh) 2008-05-21
US20080217636A1 (en) 2008-09-11
EP1889301A1 (en) 2008-02-20
RU2007148434A (ru) 2009-06-27
CN100585892C (zh) 2010-01-27
JP2008542988A (ja) 2008-11-27
KR20080026557A (ko) 2008-03-25
JP5291458B2 (ja) 2013-09-18
KR101402190B1 (ko) 2014-06-03
EP1889301B1 (en) 2016-09-28
WO2006126119A8 (en) 2009-09-03
TW200703720A (en) 2007-01-16
TWI491061B (zh) 2015-07-01
WO2006126119A2 (en) 2006-11-30
US7800123B2 (en) 2010-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2413335C2 (ru) Электролюминесцентное устройство
KR101370362B1 (ko) 다결정 세라믹 구조 내의 인광체 및 이를 포함하는 발광 요소
JP5049336B2 (ja) エレクトロルミネセントデバイス
JP5009788B2 (ja) 発光装置用の発光セラミック
US20080265749A1 (en) Phosphor-Converted Electroluminescent Device with Absorbing Filter
US20150162503A1 (en) Led assembly
TWI406432B (zh) 場致發光裝置
US20080116467A1 (en) Light Emitting Device Including Luminescent Ceramic and Light-Scattering Material
JP5491867B2 (ja) 照明デバイス、とりわけ発光セラミックを有する照明デバイス
JP2011012215A (ja) セラミックス複合体
US11069841B2 (en) Multilayer ceramic converter with stratified scattering
TWI757521B (zh) 波長轉換構件及發光裝置
CN110494776B (zh) 波长变换部件和发光装置
KR20190042959A (ko) 고색재현성 칩 스케일 led 패키지 및 그 제조방법
JP2020154012A (ja) 波長変換部材及びその製造方法、並びに発光装置
JP2016193408A (ja) 成形体良否判定方法及び光学部品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20190823

PD4A Correction of name of patent owner