Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2451365

(19)

RU

(11)

2451365

(13)

C1

(51) МПК H01L33/30 (2010.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011107609/28, 22.02.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

22.02.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 22.02.2011

(45) Опубликовано: 20.05.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: JP 2010238972 A, 21.10.2010. ЕР 2074668 А1, 01.07.2009. ЕР 1768195 А2, 28.03.2007. HK 1060213 А1, 14.07.2006. RU 2402110 C1, 10.10.2010. RU 2402109 C1, 10.10.2010. RU 2369943 C2, 10.10.2009. RU 2331951 C1, 20.08.2008.

Адрес для переписки:

194223, Санкт-Петербург, а/я 3, Н.И. Степановой

(72) Автор(ы):

Феопёнтов Анатолий Валерьевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КБ "СВЕТА-ЛЕД" (RU)

(54) СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД

(57) Реферат:

Изобретение относится к светотехнике, а именно к светоизлучающим полупроводниковым приборам. Светоизлучающий диод включает полупроводниковый светоизлучающий элемент с нанесенным поверх него покрытием из оптически прозрачного компаунда, содержащего частицы люминофора, распределенные в компаунде. Согласно изобретению распределение частиц люминофора в компаунде характеризуется их послойным гексагональным расположением, при этом расстояние между краевыми участками соседних частиц люминофора не превышает 1,5 среднего диаметра совокупности частиц используемого люминофора. Изобретение обеспечивает повышение постоянства светового потока и цветности излучения светоизлучающего диода. 2 ил.

Изобретение относится к светотехнике, а именно к светоизлучающим полупроводниковым приборам.

В современных светоизлучающих приборах, содержащих в качестве источника света полупроводниковые светоизлучающие элементы, широко применяются выполненные из светопрозрачного компаунда покрытия, наносимые на светоизлучающий элемент. Указанные покрытия защищают светоизлучающие элементы от механических повреждений, а также выполняют световыводящую функцию.

Кроме того, указанные компаунды используются в качестве сред для диспергирования в них частиц люминофора, за счет присутствия которых рассматриваемые покрытия из компаунда дополнительно выполняют функцию преобразования частотного спектра излучения. При этом выбранный вид распределения частиц люминофора в компаунде оказывает существенное влияние на световые характеристики полупроводникового светоизлучающего прибора.

Известен светоизлучающий диод [ЕР 1768195], который содержит полупроводниковый светоизлучающий элемент, покрытый оптически прозрачным компаундом, в котором диспергированы частицы люминофора. При этом с целью получения заданных цветовых характеристик излучения и заданного пространственного изменения интенсивности излучения частицы люминофора образуют в объеме компаунда два слоя, в нижнем из которых, расположенном вблизи верхней поверхности светоизлучающего элемента, концентрация частиц люминофора выше, чем в верхнем слое.

Известен светоизлучающий диод [ЕР 2074668], который выбран авторами в качестве ближайшего аналога.

Рассматриваемый светоизлучающий диод содержит полупроводниковый светоизлучающий элемент с нанесенным поверх него покрытием из оптически прозрачного компаунда, который содержит частицы люминофора, распределенные в объеме компаунда. При этом с целью получения требуемых световых характеристик светодиода частицы люминофора распределены в компаунде заданным образом, а именно концентрация частиц люминофора в компаунде увеличивается по толщине покрытия в направлении снизу вверх.

В рассматриваемом светоизлучающем диоде при описанном выше характере распределения частиц люминофора в компаунде их взаимное пространственное расположение носит хаотичный характер, при этом в верхней части покрытия, где концентрация частиц люминофора мала, частицы расположены на значительном удалении друг от друга. При неупорядоченном взаимном расположении частиц люминофора в компаунде и наличии значительных промежутков между ними существенное влияние на световые характеристики компаунда оказывает происходящее в его объеме переотражение излучения светоизлучающего кристалла и частиц люминофора, которое приводит к изменению спектральных характеристик компаунда и, как следствие, к изменению светового потока и цветности излучения.

Задачей заявляемого изобретения является повышение постоянства светового потока и цветности излучения светоизлучающего диода.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в светоизлучающем диоде, включающем полупроводниковый светоизлучающий элемент с нанесенным поверх него покрытием из оптически прозрачного компаунда, содержащего частицы люминофора, распределенные в компаунде заданным образом, согласно изобретению распределение частиц люминофора в компаунде характеризуется их послойным гексагональным расположением, при этом расстояние между краевыми участками соседних частиц люминофора не превышает 1,5 среднего диаметра совокупности частиц используемого люминофора.

В заявляемом изобретении частицы люминофора в компаунде расположены близко друг от друга, поскольку расстояние между краевыми участками соседних частиц люминофора не превышает 1,5 их среднего диаметра. При этом распределение частиц люминофора в слое компаунда носит упорядоченный характер, характеризующийся гексагональным расположением частиц, что способствует уменьшению промежутков между ними. Тем самым достигается распределение частиц люминофора в компаунде, характерное для плотно упакованных систем с гексагональным расположением элементов, которое является наиболее выгодным с точки зрения снижения свободного пространства между элементами.

Таким образом, в заявляемом изобретении обеспечивается высокая объемная доля частиц люминофора в компаунде и минимизируется объем промежутков между ними.

При высокой объемной доле и упорядоченном послойном гексагональном расположении частиц люминофора в объеме компаунда переотражение излучения светоизлучающего кристалла и частиц люминофора снижается, благодаря чему уменьшается доза облучения компаунда и улучшается постоянство его спектральных характеристик, что способствует повышению постоянства светового потока и цветности излучения заявляемого устройства.

Как следует из практики, лучшие результаты с точки зрения улучшения постоянства спектральных характеристик компаунда достигаются в случае, когда не менее 80% частиц люминофора имеют упорядоченное послойное гексагональное расположение в объеме компаунда.

При этом следует отметить, что частицы люминофора могут иметь описанное выше распределение в компаунде как во всем объеме покрытия, так и некоторой его части, например в нижней части покрытия, примыкающей к светоизлучающему элементу.

Указанное выше предельное значение для соотношения среднего диаметра частиц люминофора и расстояний между ними было подобрано авторами экспериментально из условия достижения распределения частиц люминофора в компаунде, характерного для плотно упакованных систем с гексагональным расположением элементов.

В качестве характеристики линейных размеров частиц люминофора и расстояний между ними выбран средний диаметр частиц, который, согласно ГОСТ 16887-71, характеризует средний линейный размер совокупности полидисперсных твердофазных частиц сферической или неправильной формы без значительной разницы между линейными размерами этих частиц. Как следует из практики, в каждой конкретной партии частиц люминофора не менее чем у 80% частиц средний линейный размер отличается не более чем в 1,2 раза, что позволяет рассматривать совокупность частиц люминофора как совокупность частиц без значительной разницы между их линейными размерами.

Указанные выше расстояние между частицами люминофора и их послойное гексагональное расположение обеспечиваются подбором объемной концентрации частиц люминофора в исходном компаунде, а также проведением процесса термоотверждения компаунда в два этапа, на первом из которых процесс ведут не менее двух часов при температуре, обеспечивающей вязкость компаунда не более 500 сПз, а на втором этапе процесс осуществляют в соответствии со стандартным режимом, заданным производителем для конкретного вида компаунда.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение постоянства светового потока и цветности излучения светоизлучающего диода.

На фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства; на фиг.2 представлен рисунок, иллюстрирующий вид послойного расположения частиц люминофора в компаунде на примере двух слоев.

Светоизлучающий диод (фиг.1) включает полупроводниковый светоизлучающий элемент 1, а также корпус 2, имеющий полость 3, в донной части которой помещен светоизлучающий элемент 1. Светоизлучающий элемент 1 имеет покрытие (на чертеже не обозначено), выполненное из оптически прозрачного компаунда, заполняющего полость 3, в котором диспергированы частицы 4 люминофора (условно изображены на фиг.2).

Расстояние 5 (фиг.2) между краевыми участками соседних частиц 4 люминофора не превышает 1,5 среднего диаметра совокупности частиц 4 используемого люминофора. При этом распределение частиц 4 люминофора в компаунде характеризуется их послойным гексагональным расположением, при котором каждая частица 4 окружена шестью близко расположенными вокруг нее соседними частицами 4, а местоположение последних соответствует местоположению вершин описанного вокруг рассматриваемой частицы условного шестиугольника (на фиг.2 представлено гексагональное расположение частиц 4 в двух слоях люминофора).

Как следует из практики, средний диаметр совокупности частиц 4 люминофоров в зависимости от вида люминофора лежит в пределах от 1 до 25 мкм.

Светоизлучающий диод работает следующим образом.

При протекании тока через светоизлучающий элемент 1 последний излучает свет в некоторой области видимого спектра. Находящиеся в компаунде частицы 4 люминофора частично поглощают указанное излучение и, в свою очередь, излучают свет в другой области видимого спектра, изменяя цветность суммарного излучения.

При этом за счет упорядоченного расположения частиц 4 в люминофоре, характерного для плотно упакованных систем с гексагональным расположением элементов, обеспечивается повышение постоянства светового потока и цветности излучения светоизлучающего диода.

Формула изобретения

Светоизлучающий диод, включающий полупроводниковый светоизлучающий элемент с нанесенным поверх него покрытием из оптически прозрачного компаунда, содержащего частицы люминофора, распределенные в компаунде заданным образом, отличающийся тем, что распределение частиц люминофора в компаунде характеризуется их послойным гексагональным расположением, при этом расстояние между краевыми участками соседних частиц люминофора не превышает 1,5 среднего диаметра совокупности частиц используемого люминофора.

РИСУНКИ