СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД

Полезная модель 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 защищает 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 [ЕР1768195], 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 [ЕР2074668], 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 частицы 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 заявляемой полезной модели является повышение постоянства светового потока и цветности излучения светоизлучающего диода.
Сущность заявляемой полезной модели 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 полезной модели 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 заявляемой полезной модели 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 заявляемой полезной модели 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 заявляемой полезной модели, 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