RU2219622C1 - Полупроводниковый источник белого света - Google Patents

Полупроводниковый источник белого света Download PDF

Info

Publication number
RU2219622C1
RU2219622C1 RU2002129264/28A RU2002129264A RU2219622C1 RU 2219622 C1 RU2219622 C1 RU 2219622C1 RU 2002129264/28 A RU2002129264/28 A RU 2002129264/28A RU 2002129264 A RU2002129264 A RU 2002129264A RU 2219622 C1 RU2219622 C1 RU 2219622C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phosphor
light source
semiconductor
white light
crystal
Prior art date
Application number
RU2002129264/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002129264A (ru
Inventor
Г.В. Иткинсон
А.Л. Закгейм
Е.Д. Васильева
Б.В. Черновец
Ф.Ф. Греков
А.А. Богданов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Светлана-Оптоэлектроника"
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 Закрытое акционерное общество "Светлана-Оптоэлектроника" filed Critical Закрытое акционерное общество "Светлана-Оптоэлектроника"
Priority to RU2002129264/28A priority Critical patent/RU2219622C1/ru
Priority to AT03774413T priority patent/ATE515551T1/de
Priority to EP03774413A priority patent/EP1560273B1/de
Priority to PCT/RU2003/000472 priority patent/WO2004038815A1/ru
Priority to AU2003284852A priority patent/AU2003284852A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2219622C1 publication Critical patent/RU2219622C1/ru
Publication of RU2002129264A publication Critical patent/RU2002129264A/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/0883—Arsenides; Nitrides; Phosphides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77348—Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48257—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
    • 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
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

Изобретение относится к оптоэлектронике, а именно к конструкциям полупроводниковых источников излучения белого цвета. Техническим результатом изобретения является создание полупроводникового источника белого света, обладающего высокой оптической эффективностью и стабильностью параметров. Сущность изобретения заключается в том, что в полупроводниковом источнике белого света, включающем полупроводниковый излучающий кристалл на основе многокомпонентной Al-In-Ga-N системы, генерирующий свет в фиолетово-синей области спектра, и покрытие, содержащее люминофор, поглощающий часть излучаемого кристаллом света и испускающий свет в желтой области спектра. В качестве люминофора использован активированный двухвалентным европием оксонитридный α-сиалоновый материал. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Изобретение относится к оптоэлектронике, а именно к конструкциям полупроводниковых источников излучения белого цвета.
В последнее время активно ведется разработка полупроводниковых приборов, излучающих белый свет, что объясняется перспективностью их использования в качестве экономичных и надежных источников света, способных заменить традиционные накальные и люминесцентные лампы в осветительных системах.
Известны конструкции светодиодов, например [S. Nakamura, G. Fasol. "The blue laser diode" Chap. 10.4 "White LEDs", p.343, Springer-Verlag, Berlin, 1997; патент US 5962971, публ. 2001 г.], которые включают полупроводниковый электролюминесцентный кристалл, излучающий свет в синей области спектра, и нанесенное на кристалл покрытие из фотолюминесцентного материала, спектр возбуждения которого согласован со спектром излучения кристалла. При этом фотолюминесцентный материал излучает желтый свет, который при смешивании его со светом, излучаемым кристаллом, дает белый свет.
Описанный принцип получения белого света лежит в основе конструкции полупроводникового источника белого света [US 5998925, публ. 1999 г.], который выбран авторами в качестве прототипа.
Указанный источник света содержит полупроводниковый электролюминесцентный кристалл на основе многокомпонентной Al-In-Ga-N системы, генерирующий свет в фиолетово-синей области спектра, и покрытие, содержащее люминофор, в качестве которого использован алюмоиттриевый гранат, активированный церием.
Недостатком рассматриваемой конструкции является то, что используемый в ней люминофор имеет в сине-фиолетовой области относительно узкий спектр возбуждения с резко выраженным максимумом на длине волны 470 нм, в то время как Al-In-Ga-N кристаллы имеют заметный разброс по длинам волн генерации, причем максимальной эффективностью обладают кристаллы, излучающие в более коротковолновой области 400-450 нм.
Кроме того, указанный люминофор обладает сравнительно низкой температурой тушения люминесценции.
Задачей заявляемого изобретения является создание нового полупроводникового источника белого света на основе Al-In-Ga-N излучающего кристалла, обладающего высокой оптической эффективностью и стабильностью параметров.
Сущность изобретения заключается в том, что в полупроводниковом источнике белого света, включающем полупроводниковый излучающий кристалл на основе многокомпонентной Al-In-Ga-N системы, генерирующий свет в фиолетово-синей области спектра, и покрытие, содержащее люминофор, поглощающий часть излучаемого кристаллом света и испускающий свет в желтой области спектра, согласно изобретению в качестве люминофора использован активированный двухвалентным европием оксонитридный α-сиалоновый материал.
Целесообразно, чтобы люминофор дополнительно содержал один элемент или несколько элементов из группы Се, Рr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Mn, Ti, Cr, Sn.
Целесообразно, чтобы люминофор дополнительно содержал фтор в количестве от 1 до 25 ат.% по отношению к общему содержанию азота, кислорода и фтора в α-сиалоновом материале.
В заявляемом источнике света используется излучающий кристалл на основе многокомпонентной Al-In-Ga-N системы, который, в зависимости от содержания In и Ga в активной области, испускает свет, близкий к чистому (насыщенному) фиолетовому, синему или голубому (полуширина спектральной линии составляет примерно 15-20 нм, положение максимума варьируется в диапазоне длин волн 400 -470 нм).
Необходимый для реализации изобретения дополнительный к фиолетово-синему желтый цвет люминесценции обеспечивается за счет внутрицентровых переходов атомов двухвалентного европия, внедренного в частицы люминофора, основу которого составляет оксонитридный α-сиалоновый материал.
Название "сиалоны" является обобщающим названием для обширной группы материалов, которые представляют собой оксонитридные фазы переменного состава (твердые растворы), включающие кремний (Si), алюминий (А1), кислород (О), азот (N) [Р.А. Андриевский, И.И. Спивак. Нитрид кремния и материалы на его основе. - М: Металлургия, 1984, с.5-15]. В состав сиалонов кроме указанных четырех элементов могут входить и другие элементы. В частности, кремний может быть частично замещен германием, алюминий может быть частично замещен галлием. Кроме того, в состав сиалонов могут входить щелочные и щелочноземельные металлы, такие как литий, натрий, калий, рубидий, цезий, бериллий, магний, кальций, стронций, барий.
Для реализации данного изобретения принципиально важным является то, что в качестве основы люминофора используются так называемые α-сиалоновые материалы, которые, несмотря на отличия в составе, воспроизводят в структурном отношении α-нитрид кремния, каркасная матрица которого (и соответственно каркасная матрица α-сиалона) имеет полости, согласованные по размерам и координации с атомами европия, выбранного в качестве активатора используемого люминофора.
Как показали проведенные авторами исследования, активированный двухвалентным европием оксонитридный α-сиалоновый материал имеет широкий спектр возбуждения в диапазоне длин волн 400-470 нм, перекрывающий область расположения максимумов типовых спектров излучения кристаллов на основе Al-In-Ga-N. При этом люминофор излучает свет в диапазоне длин волн 560-580 нм, соответствующем желтой области спектра, который в комбинации со светом, излучаемым кристаллом, дает белый цвет. Способность α-сиалоновой матрицы к гетеровалентным замещениям позволяет дополнительно к европию включать в люминофор один или несколько элементов из группы Се, Рr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Mn, Ti, Cr, Sn или их сочетания. Введение указанных элементов позволяет управлять частотными характеристиками спектров возбуждения и излучения. Это достигается благодаря тому, что атомы указанных элементов, поглощая возбуждающее излучение, могут не только дополнять спектр излучения, но и передавать энергию соседним атомам-излучателям (в основном, европию), то есть может быть реализован эффект сенсибилизации. Суммарное количество европия и дополнительно включенных элементов составляет не менее 0,3 ат.%, при котором достигается значимый (регистрируемый в опыте) эффект люминесценции. Максимально возможное суммарное количество европия и дополнительно включенных элементов ограничивается естественно возможной степенью заполнения полостей матрицы выбранного в качестве основы люминофора конкретного α-сиалонового материала.
Введение указанных элементов позволяет управлять частотными характеристиками спектров возбуждения и излучения. Это достигается благодаря тому, что атомы указанных элементов, поглощая возбуждающее излучение, могут не только дополнять спектр излучения, но и передавать энергию соседним атомам-излучателям (в основном, европию), то есть может быть реализован эффект сенсибилизации.
Введение фтора в люминофор упрощает согласование валентностей элементов, входящих в состав люминофора, и в то же время увеличивает ионность каркасной матрицы, что положительно влияет на эффективность люминесценции. Для того чтобы вышеуказанные эффекты проявлялись, количество фтора должно быть не меньше 1 ат. % от общего содержания кислорода, азота и фтора в люминофоре. При количестве фтора 25 ат.% от той же величины теряется устойчивость каркасной структуры люминофора.
На фиг. 1 представлен чертеж общего вида полупроводникового источника белого света; на фиг. 2 представлены вид спектра возбуждения люминофора Eu0.5Si7.5Al4.5O3.5Ni12.5 (далее SiAlON:Eu) и вид спектра возбуждения люминофора - активированного церием алюмо-иттриевого граната марки PTCW01-B, производства "Phosphor Tech", США (далее YAG:Ce), а также виды типичных спектров излучения кристаллов на основе системы Al-In-Ga-N с различным содержанием In и Ga в активной области; на фиг.3 представлены зависимости квантового выхода излучения люминофора SiAlON: Eu и люминофора YAG:Ce от длины волны возбуждающего излучения; на фиг.4 показаны спектры фотолюминесценции для люминофора SiAlON:Eu и для люминофора YAG:Ce; на фиг.5а и 5в представлены результаты исследований температурной стабильности для источника света с люминофором SiAlON:Eu; на фиг.6а и фиг.6в представлены результаты исследований температурной стабильности для источника света с люминофором YAG:Ce; на фиг. 7а и 7в показана деградация спектральных характеристик от времени наработки источника света с люминофором SiAlON:Eu и источника света с люминофором YAG:Ce.
Источник белого света содержит полупроводниковый излучающий Al-In-Ga-N кристалл 1, смонтированный в выполненном из металла микрорефлекторе 2. Кристалл 1 снабжен выводами 3 для подведения электропитания. Кристалл 1 имеет покрытие, содержащее люминофорный материал. В конструкции, представленной на фиг. 1, указанное покрытие является заполняющей микрорефлектор 2 иммерсионной средой и представляет собой распределенные в эпоксидном компаунде 4 частицы 5 люминофора. В качестве люминофора использован активированный двухвалентным европием α-сиалоновый материал с содержанием европия 3 ат. %. Содержание люминофора в эпоксидном компаунде составляет 30-60 мас.%. Для герметизации источника света и формирования индикатрисы излучения на него наклеивается линза из прозрачного эпоксидного компаунда 6.
Излучающий кристалл 1 получают методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений Al, In и Ga в присутствии аммиака.
Люминофор может быть получен, в частности, методом совместного гидролитического осаждения концентрированным раствором аммиака высокоактивной смеси оксидов тех металлов, которые выбраны в качестве составляющих основу катионной части синтезируемой α-сиалоновой матрицы, из соответствующих элементорганических соединений или неорганических солей. Для введения в люминофор европия и прочих дополнительных элементов высушенную смесь полученных оксидов смешивают с оксидом или фторидом европия, а также с оксидом (оксидами) или фторидом (фторидами) соответствующего элемента (элементов), используя метод мокрого помола в среде изопропилового спирта. Затем смесь подвергают ступенчатому отжигу в атмосфере аммиака, контролируя степень его диссоциации в реакторе. На заключительном этапе синтеза производят гомогенизирующий отжиг продукта в атмосфере азота при температуре выше 1500oС. Размер частиц получаемого люминофора варьируется в диапазоне 5-25 мкм.
Устройство работает следующим образом.
Кристалл 1 с помощью выводов 3 подключают к источнику электропитания (на чертеже не показан), при этом он начинает излучать свет в сине-фиолетовой области спектра. Частицы 5 люминофора, распределенные в эпоксидном компаунде 4, поглощают часть излучения кристалла 1 и испускают свет в желтой области спектра. Смешиваясь в пропорции, определяемой толщиной люминофорного покрытия и концентрацией частиц люминофора 5 в нем, оба излучения дают белый цвет.
Проводили испытания люминофора, состав которого соответствовал формуле Eu0.5Si7.5Al4.5O3.5N12.5 (SiAlON: Eu), а также испытания источника света, в котором использовался Al-In-Ga-N кристалл с квантово-размерной гетероструктурой, имеющей состав активной области In0.2Ga0.8N, и покрытие, содержащее вышеуказанный люминофор. Для сравнения проводили испытания имеющегося на рынке люминофора - активированного церием алюмоиттриевого граната марки PTCW01-B, производства "Phosphor Tech", США (YAG:Ce), а также испытания источника света, в котором использовался Al-In-Ga-N кристалл с такими же спектральными характеристиками, что и у кристалла в заявляемом источнике света, и с покрытием, содержащим люминофор YAG:Ce.
Исследовали спектры возбуждения люминофора SiAlON:Eu и люминофора YAG: Ce. На фиг. 2 представлены вид спектра возбуждения люминофора SiAlON:Eu (кривая 6) и вид спектра возбуждения люминофора YAG:Ce (кривая 5), а также вид типичных спектров излучения кристаллов на основе системы Al-In-Ga-N с различным содержанием In и Ga в активной области (кривые 1-4).
Исследовали квантовый выход излучения люминофора SiAlON:Eu и люминофора YAG: Ce. На фиг.3 представлены зависимости квантового выхода излучения люминофора SiAlON:Eu (кривая 2) и люминофора YAG:Ce (кривая 1) от длины волны возбуждающего излучения.
Как видно из графиков на фиг.2 и фиг.3, люминофор SiAlON:Eu имеет широкий спектр возбуждения, перекрывающий весь диапазон длин волн от 400 до 480 нм, в котором располагаются максимумы типичных спектров излучения кристаллов на основе системы Al-In-Ga-N, и почти плоскую, слегка возрастающую к коротковолновому краю, зависимость от длины волны квантового выхода излучения в рассматриваемом диапазоне длин волн. В то же время люминофор YAG: Ce характеризуется колоколообразной формой кривой спектра возбуждения, спадающей почти до нуля к коротковолновому краю диапазона длин волн 400-480 нм. Соответственно этому кривая квантового выхода люминофора YAG:Ce имеет резкий спад при длинах волн менее 440 нм.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что люминофор SiAlON:Eu характеризуется согласованностью спектра возбуждения со спектрами излучения (накачки) кристаллов на основе системы Al-In-Ga-N в широком диапазоне длин волн, что расширяет круг пригодных для использования в заявляемом источнике света кристаллов, а также характеризуется высокой квантовой эффективностью преобразования излучения накачки в люминесцентное излучение. Это особенно актуально в связи с тем, что, как показывают последние экспериментальные исследования [Т. Mukai. Recent Progress in Group-III Nitride Light-emitting Diodes. IEEE J. on selected topic of quantum electronics, v. 6, No. 2, 2002, p. 264] , максимальный внешний квантовый выход (максимальная эффективность) Al-In-Ga-N светодиодов наблюдается именно в коротковолновой области (λ= 400-440 нм) рассматриваемого диапазона длин волн.
Исследовали спектры фотолюминесценции люминофоров SiAlON:Eu и YAG:Ce при возбуждении излучением накачки с λmax = 470 нм. На фиг.4 показан пунктирной линией спектр фотолюминесценции для люминофора SiAlON:Eu, сплошной линией - для люминофора YAG:Ce.
Как следует из вида кривых, оба люминофора имеют одинаковую доминантную длину волны излучения λdom = 574 нм, что позволяет получить при смешении с излучением накачки для каждого из люминофоров белый цвет, близкий к "идеальному" (для люминофора SiAlON: Eu координаты цветности x=0.325, у= 0.346, для люминофора YAG:Ce координаты цветности х=0.324, у=0.342). Однако важным преимуществом люминофора SiAlON:Eu является отсутствие в его спектре фотолюминесценции длинноволнового "хвоста", лежащего за границей видимой человеческим глазом области спектра, что положительно сказывается на его световой эффективности (световая эффективность для люминофора SiAlON:Eu составляет величину Кv= 310 лм/Вт, для люминофора YАG:Се - величину Кv=260 лм/Вт).
Исследовали изменение в зависимости от температуры окружающей среды спектральных характеристик источников света с излучением накачки λmax = 470 нм соответственно, с люминофором SiAlON:Eu и с люминофором YAG: Ce.
На фиг. 5а представлены спектры излучения источника света с люминофором SiAlON: Eu при различных температурах в интервале от 0 до 115oС, на фиг.5в представлено соответствующее указанным спектрам излучения положение координат цветности на цветовой диаграмме.
Как видно из кривых на фиг.5а, при изменении температуры соотношение синей и желтой полос в спектрах излучения источника света сохраняется практически постоянным (нет эффекта температурного тушения фотолюминесценции) и, в соответствии с этим, как видно из рисунка на фиг.5в, координаты цветности излучения почти не меняются с температурой, оставаясь в пределах одного и того же оттенка белого цвета.
На фиг.6а и фиг.6в представлены результаты аналогичных исследований температурной стабильности для источника света с люминофором YAG:Ce (в интервале температур от 0 до 111oС).
Как видно из кривых на фиг.6а, начиная с температур 50oС, происходит заметное тушение фотолюминесценции, что приводит к изменению координат цветности излучения источника и выходу их за пределы области белого цвета (фиг. 6в).
Исследовали деградацию спектральных характеристик от времени наработки источника света с люминофором SiAlON:Eu (фиг. 7а) и источника света с люминофором YAG: Ce (фиг.7в). На кривых 7а и 7в сплошной линией показаны спектральные характеристики соответствующих источников света в начальный момент времени, пунктирной линией - после наработки 3000 часов в режиме: температура окружающей среды 60oС, питание постоянным током 20 мА.
Как видно из рисунка на фиг.7а, с течением времени не происходит заметного изменения спектральной характеристики источника света с люминофором SiAlON:Eu, в то время как (фиг.7в) спектральная характеристика источника света с люминофором YAG:Ce с течением времени деградирует со смещением цвета в голубую область.
Таким образом, как показали исследования, разработанный авторами новый источник белого света обладает высокой оптической эффективностью за счет использования в нем излучающего кристалла на основе системы Al-In-Ga-N в сочетании с входящим в состав покрытия люминофором - α-сиалоновым материалом, активированным двухвалентным европием. Кроме того, заявляемый источник света обладает высокой температурной и временной стабильностью параметров.

Claims (3)

1. Полупроводниковый источник белого света, включающий полупроводниковый излучающий кристалл на основе многокомпонентной Al-In-Ga-N системы, генерирующий свет в фиолетово-синей области спектра, и покрытие, содержащее люминофор, поглощающий часть излучаемого кристаллом света и испускающий свет в желтой области спектра, отличающийся тем, что в качестве люминофора использован активированный двухвалентным европием оксонитридный α-сиалоновый материал.
2. Полупроводниковый источник белого света по п.1, отличающийся тем, что люминофор дополнительно содержит один элемент или несколько элементов из группы Се, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Mn, Ti, Cr, Sn.
3. Полупроводниковый источник белого света по п.1 или 2, отличающийся тем, что люминофор дополнительно содержит фтор в количестве от 1 до 25 ат.% по отношению к общему содержанию азота, кислорода и фтора в α-сиалоновом материале.
RU2002129264/28A 2002-10-25 2002-10-25 Полупроводниковый источник белого света RU2219622C1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002129264/28A RU2219622C1 (ru) 2002-10-25 2002-10-25 Полупроводниковый источник белого света
AT03774413T ATE515551T1 (de) 2002-10-25 2003-10-23 Halbleiter-weisslichtquelle
EP03774413A EP1560273B1 (de) 2002-10-25 2003-10-23 Halbleiter-weisslichtquelle
PCT/RU2003/000472 WO2004038815A1 (fr) 2002-10-25 2003-10-23 Source semi-conductrice de lumiere blanche
AU2003284852A AU2003284852A1 (en) 2002-10-25 2003-10-23 Semiconductor white light source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002129264/28A RU2219622C1 (ru) 2002-10-25 2002-10-25 Полупроводниковый источник белого света

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2219622C1 true RU2219622C1 (ru) 2003-12-20
RU2002129264A RU2002129264A (ru) 2004-04-27

Family

ID=32067138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002129264/28A RU2219622C1 (ru) 2002-10-25 2002-10-25 Полупроводниковый источник белого света

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1560273B1 (ru)
AT (1) ATE515551T1 (ru)
AU (1) AU2003284852A1 (ru)
RU (1) RU2219622C1 (ru)
WO (1) WO2004038815A1 (ru)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451366C2 (ru) * 2006-12-05 2012-05-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Осветительное устройство, в частности, с люминесцентной керамикой
RU2455335C2 (ru) * 2010-05-26 2012-07-10 Геннадий Николаевич Мельников Фотолюминофор желто-оранжевого свечения и светодиод на его основе
RU2456712C1 (ru) * 2011-03-02 2012-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Источник белого света
RU2457582C2 (ru) * 2006-11-20 2012-07-27 Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. Светоизлучающее устройство, включающее в себя люминесцентную керамику и светорассеивающий материал (варианты)
RU2472252C1 (ru) * 2011-06-22 2013-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ГОУ ВПО ТУСУР) Способ изготовления полупроводникового источника света
DE112010005456T5 (de) 2010-03-16 2013-06-13 "Dis Plus" Ltd. Verfahren zur Lichtstromfarbregelung einer Weißleuchtdiode und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
RU2485633C2 (ru) * 2004-12-22 2013-06-20 Сеул Семикондактор Ко., Лтд. Светоизлучающее устройство
RU2504047C2 (ru) * 2008-09-24 2014-01-10 ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи Сид с управляемой угловой неравномерностью
RU2503881C2 (ru) * 2009-07-06 2014-01-10 Шарп Кабусики Кайся Устройство подсветки, устройство отображения и телевизионный приемник
RU2515185C2 (ru) * 2009-02-05 2014-05-10 СиСиЭс ИНК. Светодиодное светоизлучающее устройство
RU2522461C2 (ru) * 2010-03-12 2014-07-10 Сычуань Санфор Лайт Ко., Лтд Осветительное устройство на белых светодиодах, возбуждаемое импульсным током
RU2524690C2 (ru) * 2010-03-12 2014-08-10 Сычуань Санфор Лайт Ко., Лтд Осветительное устройство на белых светодиодах
RU2525620C2 (ru) * 2009-06-04 2014-08-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Эффективное светоизлучающее устройство и способ изготовления такого устройства
RU2541425C2 (ru) * 2010-11-09 2015-02-10 Сычуань Санфор Лайт Ко., Лтд Белое светодиодное устройство переменного тока

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006034139A1 (de) * 2006-07-24 2008-01-31 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Lichtquelle und Leuchtstoffschicht für eine Lichtquelle

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW383508B (en) 1996-07-29 2000-03-01 Nichia Kagaku Kogyo Kk Light emitting device and display
RU2214073C2 (ru) * 1999-12-30 2003-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Кристаллы и Технологии" Источник белого света
RU2170995C1 (ru) * 2000-08-31 2001-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Корвет - Лайтс" Светодиодное устройство
GB2373368B (en) * 2001-03-12 2004-10-27 Arima Optoelectronics Corp Light emitting devices

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485633C2 (ru) * 2004-12-22 2013-06-20 Сеул Семикондактор Ко., Лтд. Светоизлучающее устройство
RU2457582C2 (ru) * 2006-11-20 2012-07-27 Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. Светоизлучающее устройство, включающее в себя люминесцентную керамику и светорассеивающий материал (варианты)
RU2451366C2 (ru) * 2006-12-05 2012-05-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Осветительное устройство, в частности, с люминесцентной керамикой
RU2504047C2 (ru) * 2008-09-24 2014-01-10 ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи Сид с управляемой угловой неравномерностью
RU2515185C2 (ru) * 2009-02-05 2014-05-10 СиСиЭс ИНК. Светодиодное светоизлучающее устройство
RU2525620C2 (ru) * 2009-06-04 2014-08-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Эффективное светоизлучающее устройство и способ изготовления такого устройства
RU2503881C2 (ru) * 2009-07-06 2014-01-10 Шарп Кабусики Кайся Устройство подсветки, устройство отображения и телевизионный приемник
RU2522461C2 (ru) * 2010-03-12 2014-07-10 Сычуань Санфор Лайт Ко., Лтд Осветительное устройство на белых светодиодах, возбуждаемое импульсным током
RU2524690C2 (ru) * 2010-03-12 2014-08-10 Сычуань Санфор Лайт Ко., Лтд Осветительное устройство на белых светодиодах
DE112010005456T5 (de) 2010-03-16 2013-06-13 "Dis Plus" Ltd. Verfahren zur Lichtstromfarbregelung einer Weißleuchtdiode und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
RU2455335C2 (ru) * 2010-05-26 2012-07-10 Геннадий Николаевич Мельников Фотолюминофор желто-оранжевого свечения и светодиод на его основе
RU2541425C2 (ru) * 2010-11-09 2015-02-10 Сычуань Санфор Лайт Ко., Лтд Белое светодиодное устройство переменного тока
RU2456712C1 (ru) * 2011-03-02 2012-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Источник белого света
RU2472252C1 (ru) * 2011-06-22 2013-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ГОУ ВПО ТУСУР) Способ изготовления полупроводникового источника света

Also Published As

Publication number Publication date
ATE515551T1 (de) 2011-07-15
AU2003284852A1 (en) 2004-05-13
WO2004038815A1 (fr) 2004-05-06
EP1560273B1 (de) 2011-07-06
EP1560273A1 (de) 2005-08-03
EP1560273A4 (de) 2008-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6469322B1 (en) Green emitting phosphor for use in UV light emitting diodes
EP1566426B1 (en) Phosphor converted light emitting device
US6850002B2 (en) Light emitting device for generating specific colored light, including white light
RU2219622C1 (ru) Полупроводниковый источник белого света
US7038370B2 (en) Phosphor converted light emitting device
EP2013918B1 (en) Fluorescent lighting creating white light
JP4617323B2 (ja) 新しい組成の黄色発光Ｃｅ３＋賦活シリケート系黄色蛍光体、その製造方法及び前記蛍光体を包含する白色発光ダイオード
KR100358575B1 (ko) 광소스용 인광체 및 해당 광 소스
KR20030007742A (ko) Ｌｅｄ계 백색광 발광 조명 유닛
JP2005526899A (ja) 黄色発光ハロホスフェート燐光物質及びそれを組み込む光源
KR20080058192A (ko) 적색 발광 질화물 형광 물질 및 이것을 사용하는 백색 발광장치
JP4825923B2 (ja) 赤色蛍光体およびそれを用いた発光装置
KR20080081058A (ko) 황색 발광 형광체 및 그를 이용한 백색 발광 디바이스
US7176501B2 (en) Tb,B-based yellow phosphor, its preparation method, and white semiconductor light emitting device incorporating the same
KR20110042122A (ko) 알파-사이알론 형광체
US20070040502A1 (en) High CRI LED lamps utilizing single phosphor
US20120049116A1 (en) Alkaline and alkaline earth metal phosphate halides and phosphors
JP4896927B2 (ja) 新規組成のＣｅ３＋賦活カルシウムシリケート黄色蛍光体とそれを含有する白色発光ダイオード
US10131839B2 (en) Light emitting device
JP2017527114A (ja) 白熱様減光発光ダイオード
KR101405596B1 (ko) 알루미늄 실리케이트계 형광체 및 이의 제조방법
JP4989454B2 (ja) 蛍光体及びそれを用いた発光装置
JP2005146172A (ja) 発光装置および発光装置用蛍光体
US20140246692A1 (en) Phosphor mixture, optoelectronic component comprising a phosphor mixture, and street lamp comprising a phosphor mixture
US20170275532A1 (en) Fluorescent material, a manufacturing method thereof, and a photo-luminescent composition containing the fluorescent material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171026