УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ ИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД

Полезная модель относится к оптоэлектронике, в частности к светодиодной технике и может быть использована для создания компактных устройств подсветки ультрафиолетовым излучением. Современные светоизлучающие диоды обладают высоким коэффициентом полезного действия, достигающим 50 и более процентов, благодаря высокому внутреннему квантовому выходу и специальным мерам, принимаемым для увеличения коэффициента вывода излучения. В ультрафиолетовой области спектра эти показатели в несколько раз ниже в силу объективных причин. В связи с этим при конструировании диодов с ультрафиолетовым излучением необходимо использовать передовые технологии и современные достижения оптической электроники и материаловедения с целью создания надежных приборов с увеличенной мощностью излучения.
Известна конструкция светодиода (см. RU 2207663, H01L 33/00, 27.06.2003), содержащего излучающие кристаллы с p-n-переходами, отражатель бокового излучения кристаллов, установленные на теплоотводящем основании внутри сопряженного с ними полимерного полусферического купола из эпоксидного компаунда с показателем преломления n=1,5-1,6, выполнен таким образом, что светоотражающая поверхность отражателя покрыта слоем кремнийорганического компаунда, который не смачивается эпоксидным компаундом полимерного купола. Вследствие эффекта несмачивания на границе раздела эпоксидного и кремнийорганического компаундов возникает тонкая воздушная прослойка, благодаря которой на поверхности эпоксидного компаунда, прилегающей к отражателю, действует эффект полного внутреннего отражения лучей, падающих на границу раздела под углом, большим критического для границы эпоксидного компаунда с воздухом. Эта граница 100-процентно зеркально отражает фотоны, падающие на нее под углом, большим критического. Проведенные исследования показали, что применение предлагаемого изобретения позволяет повысить световой поток на 20-30%.
Недостатком известной конструкции является ограничение ее использования для ультрафиолетового излучения из-за больших потерь на поглощение в применяемых материалах, а также относительно низкой теплопроводности металлостеклянного корпуса.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение удельной мощности светодиода и увеличение коэффициента вывода ультрафиолетового излучения.
Поставленная цель достигается тем, что в ультрафиолетовом излучающем диоде, содержащем излучающий кристалл с гетеропереходами, установленный на теплоотводящем керамическом основании, отражатель бокового излучения кристалла внутри сопряженного с ними полимерного купола, отражатель и купол изготовлены из пластмассы с высоким коэффициентом пропускания ультрафиолетового излучения и вместе образуют линзу, имеющую полусферическую полость для размещения излучающего кристалла. Причем пространство полусферической полости, не занятое кристаллом, может быть заполнено прозрачным для ультрафиолетового излучения гелем (компаундом).
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого диода, где:
1 - основание; 2 - контактные площадки; 3 - отверстия установки штифтов оправы линзы; 4 - оправа линзы; 5 - линза; 6 - полусферическая полость; 7 - кристалл излучающего диода; 8 - выводы корпуса.
На основание 1 установлена оправа 4 линзы 5 с полусферической полостью 6, а также кристалл излучающего диода 7, контактные площадки которого соединены с контактными площадками основания и выводами корпуса 8.
Светодиод, содержащий излучающий кристалл с гетеропереходами, отражатель бокового излучения кристалла, установленного на теплоотводящем основании внутри сопряженного с ними полимерного купола излучает и формирует за счет эффектов полного внутреннего отражения и преломления лучей направленный поток ультрафиолетового излучения. Теплоотводящее основание прибора выполнено из керамики с высокой удельной теплопроводностью (более 150 Вт/(м·K)), снабжено металлизированными контактными площадками для пайки или разварки выводов кристалла диода, а также контактами для поверхностного либо навесного монтажа прибора. В основании имеются отверстия для штифтов, используемых для крепления оправы линзы путем их оплавления. Линза выполнена из пластмассы с высоким коэффициентом пропускания ультрафиолетового излучения, имеет полусферическую полость для размещения излучающего кристалла. Боковая поверхность линзы в виде усеченного конуса обеспечивает полное внутреннее отражение лучей, исходящих от кристалла. Конструкция прибора пригодна для монтажа по групповой технологии СОВ (чип на плате), с последующим разделением кадров оснований и установкой линзы.
Разработана конструкция высокоэффективного излучающего диода по предполагаемому варианту. Применен кристалл с ультрафиолетовым излучением на основе p-n-гетероструктуры в системе GaAlN фирмы "Нитридные кристаллы" размером 1,0×1,0 мм, с длиной волны излучения 360 нм и с мощностью излучения более 20 мВт при токе 350 мА. При пропускании электрического тока через кристалл генерируемое ультрафиолетовое излучение направляется как на поверхность отражателя, так и на световыводящую поверхность линзы. Боковое излучение кристаллов за счет внутреннего отражения на конической поверхности эффективно используется и после фокусировки на сферической поверхности линзы выводится из корпуса.
Предлагаемая конструкция позволяет повысить удельную мощность светодиода и увеличить коэффициент вывода ультрафиолетового излучения.