Моддинг форум
Только не смейтесь!)
У нас в городе нет специализированных моддерских магазинов, а в обычной электротехнике расцветки ограничиваются стандартными красно-зелёно-жёлтыми. В любом случае, цена на диоды нестандартных цветов обычно завышена, найти их сложнее, да и расцветок не так много, как хотелось бы.
Есть ли способ изменить цвет светодиода, не нанося серьёзного ущерба яркости?
Как вариант — что-то вроде прозрачного(!) цветного лака, в который можно обмакнуть светодиод. (синий диод + красный лак = фиолетовый диод и т.п.)
С чем можно смешать лак (и какой лак брать), чтобы получить цветную, но не мутную смесь?
Возможно, есть готовые прозрачные краски, но вариант с лаком всё-же предпочтительнее (легче достать).
Farrel offline Ultra Modder
Сообщения: 130 Зарегистрирован: 17 дек 2006 01:23
Добрый спутник » 24 дек 2006 01:50
Мне кажется врятли. а почему не делать схемы типа синий диод + красный диод = фиолетовый диод? confused
Добрый спутник offline Super Modder
Сообщения: 25 Зарегистрирован: 22 дек 2006 18:49 Откуда: говорят сам нашелся
Nighthorror » 24 дек 2006 02:37
Farrel , а нестандартные цвета — это, извеняюсь, какие ?
Лак имеет свойство выцветать, если не облазить.
А вот экставагантных: малиновых, сереневых, бордовых, бирюзовых, кислотно желтых, оранжевых светиков я даже и не видел.
Зеленый/изумрудный — 5р./15р.
Желтый/красный — 5р./5р.
Голубой/синий — 15р./15р.
Белый — 20р.
3х чиповый (красный, зеленый, желтый)/ 4х чиповый (красный, зеленый, желтый, синий.) Под одной линзой — 85р./120р.
Вот все что есть
В этой жизни можно абсолютно все, без исключений, было бы желание.
Nighthorror offline Уважаемый Моддер
Сообщения: 2497 Зарегистрирован: 27 апр 2003 02:12 Откуда: Планета Земля, Страна Россия
CeLaHIR » 24 дек 2006 02:41
Farrel , попробуй цапонлаком.
Окунаешь в него и все.
Nighthorror , Цапонлак не облезет, он въедается в пластик намертво.
Ф’нглуи мглв’нафх Ктулху Р’лиех Вгах’нагл фхтан!
CeLaHIR offline God
Сообщения: 1385 Зарегистрирован: 09 сен 2005 19:23 Откуда: Москва
Farrel » 24 дек 2006 08:20
Добрый спутник писал(а): синий диод + красный диод = фиолетовый диод? confused
Не получится равномертного фиолетового цвета. Получится градиент красный->синий, фиолетовый будет только посередине.
Nighthorror писал(а): Farrel , а нестандартные цвета — это, извеняюсь, какие ?
Вы же сами ответили на свой вопрос:
Nighthorror писал(а): А вот экставагантных: малиновых, сереневых, бордовых, бирюзовых, кислотно желтых, оранжевых светиков я даже и не видел.
Конкретно меня интересуют пока фиолетовые, синереневые и розовые.
Nighthorror писал(а): Лак имеет свойство выцветать, если не облазить.
Светодиоды сильно не разогреваются, так что есть их не царапать — вряд ли с лаком что-то случится.
CeLaHIR писал(а): Farrel , попробуй цапонлаком..
Спасибо за совет.
Может, дадите пару ссылок на фотки процесса покраски чего-либо цапонлаком?
И как насчёт варианта обычный лак + красящее вещество?
Скажем, флуоресцентные порошки нарушают прозрачность лака?
Farrel offline Ultra Modder
Сообщения: 130 Зарегистрирован: 17 дек 2006 01:23
TANk » 24 дек 2006 10:30
Farrel , «Скажем, флуоресцентные порошки нарушают прозрачность лака?»
Берешь УФ светодиод и наносишь на него люминофор нужного тебе цвета
Нужный цвет получаешь смешиванием люминофоров разных цветов. Например розовый можно получить смешав крсный с небольшим количеством синего.
Делайте всегда все хорошо.
Плохо оно само получиться.
TANk offline Т-80
Сообщения: 3711 Зарегистрирован: 10 ноя 2005 09:40 Откуда: Ижевск. 2:5050/11.11
Farrel » 24 дек 2006 10:38
TANk писал(а): Берешь УФ светодиод и наносишь на него люминофор нужного тебе цвета
Нужный цвет получаешь смешиванием люминофоров разных цветов. Например розовый можно получить смешав крсный с небольшим количеством синего.
Это всё понятно, но на вопрос вы не ответили. Смесь лака с люминофором прозрачна или нет? Люминофор растворяется или просто висит в лаке крупинками?
Farrel offline Ultra Modder
Сообщения: 130 Зарегистрирован: 17 дек 2006 01:23
CeLaHIR » 24 дек 2006 16:35
Farrel , при соединении двух светиков не обязательно получится градиент.
Если допустим взять матовые светики (или сделать их такими — окунуть в ацетон быстренько) и залить термоклеем, то там получится один цвет.
Люминофоры и краски на их основе — для КАЖДОГО
Хочу затронуть очень интересный вопрос, который приходится периодически слышать от наших Партнеров: «Вот в России, в Украине, в Казахстане есть ряд поставщиков-«производителей», которые продают Люминофоры для различных поверхностей, а у вас какие и чем отличаются?»
Вопрос, конечно, интересный, но некорректный. Давайте разбираться почему.
1. Что такое люминофор? Люминофор — это порошок (не жидкость и не краска). Даже пигментом полноценным его назвать нельзя. Мы относим его, скорее, к глиттерам (блесткам) по своему поведению в связующем. Поведение в жидкости схоже с поведением морского песка в воде. Требуются настоящие специалисты, чтобы заставить люминофор держаться в смеси и не оседать на дно 1, 2, 3 года.. при этом краска должна быть превосходной!
2. Как наносится люминофор?
Идеальный случай — наносить люминофор непосредственно на бетон, дерево, металл, кирпич, картон и так далее.
Теоретически — можно, если предварительно нанести на поверхность клей, а потом сверху напылить порошком.
Гораздо удобнее и практичнее наносить его как краску — в подготовленном связующем, не так ли?
Для того чтобы закрепить люминофор на металле нужно взять лак для металла, добавить туда люминофор, перемешать и наносить. На дерево? Берем лак по дереву, смешиваем с люминофором и — наносим! Решили нанести на волосы — берите прозрачный гель для волос и добавляйте туда люминофор. Перемешайте и наносите.
Таким образом, что мы имеем?
Подбирать для соответствующей поверхности нужно связующее, а не цветовую добавку (в данном случае — люминофор). Люминофоры, по природе своей, стойкие к растворителям и некоторые, особо качественные люминофоры, стойкие к водным средам. Изменить их формулу (алюминат редкоземельных металлов), для улучшения свойств, не представляется возможным и целесообразным. Никто в мире пока этого не сделал — люминофоры на редких землях сейчас являются самым последним вариантом из ныне изобретенных фотолюминофоров.
Что мы имеем в итоге? Два варианта — покупать готовую краску для требуемой поверхности и создавать смесь прозрачной основы с люминофором для нужной поверхности.
Скажу Вам по секрету, что настоящая люминесцентная краска выглядит как краска — открываете банку, макаете кисточку — и красьте на здоровье и в радость себе и окружающим!
До сих пор не понимаю, почему составы с выпавшим (седиментированным) на дно осадком (люминофором) называют красками?
Возьмите лак, всыпьте туда люминофор и у Вас получится такая «краска».
Сами понимаете, что если это и краска, то сделана она «на коленках» и непрофессионально.
Настоящая люминесцентная Краска, которая экономит Ваше время, силы и позволяет сосредоточиться на главном — на художественном предмете, и в которой не нужно взбалтывать люминофор и постоянно перемешивать его, продается в нашем магазине: www.Luminofor.Ru
И это прямая реклама, потому что это действительно Вещь и мы гордимся тем, что создали её!
Пробуйте и сравнивайте с другими, приносите ваши образцы в наш магазин и мы бесплатно протестируем на них краску, чтобы Вы могли убедиться в её превосходном качестве и стойкости!
Я не говорю, что добавлять люминофор в лак — это плохо. Нет, это хорошо — особенно для тех, кто еще не пробовал красить, постоянно взбалтывая и перемешивая люминофор в лаке и для тех кто не пробовал красить нашей краской.
Прозрачный лак (или другая база) + люминофор будут хорошей альтернативой, когда нет готовой краски для данной поверхности или нужны специфические требования. Например, в составе с эпоксидной смолой или в смеси с метилакрилатом или автолаком — для повышенной износостойкости.
Когда нужна обычная краска — используйте готовые краски различных типов — БЕЗ ОСАДКА.
Всегда спрашивайте поставщиков и продавцов: «Есть ли в Вашей краске осадок люминофора?»
Если осадка нет и по остальным параметрам Вас все устраивает — покупайте.
В противном случае, вы рискуете получить состав, который не сможете равномерно нанести на поверхность, особенно если Вы этим занимаетесь первый раз.
Люминофор в светодиодах: какой лучше?
Главное назначение применяемого в светодиодах люминофора – преобразование синего света, излучаемого p-n переходом в один или несколько цветных или белых оттенков. Они после смешивания возле торца p-n перехода образуют нужный оттенок белого свечения, требуемый в осветительном приборе. Основные цвета в колористике, т. е. науке о цвете и его получении – это цвета, при смешивании дающие белый свет. Есть такие комбинации:
- синий и желтый;
- красный, синий, зеленый и другие.
Последнюю комбинацию в мировой светотехнике назвали цветной триадой. Она в светодиодах получила применение аббревиатурой английских названий цветов: green – зеленый, red – красный, blue – синий. Комбинацию договорились применять в виде R, G и B.
Использование люминофоров в лампах
Первой конструкцией, в которой использовался для этой цели люминофор, был не светодиод, а лампа газового разряда. Электроразряд в воздухе даёт слабое розоватое видимое свечение. Часть его энергии– невидимое ультрафиолетовое излучение (УФ). Повышают выход излучения вводя в колбу ртуть. Опасный металл в колбе применяют в жидком виде.
Для снижения опасности ртуть связывают в амальгаму – твердый сплав металла, растворенного в ртути. Высвобождается она при нагреве до десятков градусов, и лампа набирает яркость. Амальгама в разбитой колбе не опасна.
В лампах в свет преобразуют УФ-излучение. В светодиодах тоже используют этот эффект. Но переизлучают синий свет от p-n перехода кристалла. На сайте есть подробности о светодиодах, их цветах, оттенках, мощности и конструкции.
Трех и более компонентные люминофоры
Первый массовый люминофор в лампах – силикат бериллия. Но светоотдача его была не более 35 Лм/Вт. Поиск веществ с большей светоотдачей в 1942 г. дал галофосфат кальция. Его называли фосфорным люминофором или однокомпонентным.
Но по современным требованиям галофосфатные смеси уже устарели. Они не только дают мало света от потребленной энергии, но и имеют низкую цветопередачу.
В светодиодах обычно 2-х- и 3-х компонентные смеси. Первые в зависимости от соотношения компонентов дают несколько белых оттенков. Трехкомпонентные люминофоры – обеспечивают цветную триаду, а значит точное белое свечение. Их цветопередача Ra не менее 80 – 85, а светоэффективность – 80 – 95 Лм/Вт.
Пятикомпонентные приборы получили Ra не менее 90, самую высокую светоотдачу.
На сайте есть устройства со светодиодами с разными люминофорами. Они обеспечивают любой белый или цветной оттенок.
Белый светодиод с изолированным несплошным слоем люминофора
Были исследованы белые светодиоды высокой эффективности с превосходной цветопередачей. Предполагается, что структура с изолированным и неполным слоем люминофора могла бы улучшить равномерность углового распределения коррелированной цветовой температуры (CCT) и помочь достижению высокой хроматической стабильности в широком диапазоне рабочего тока, по сравнению с обычной структурой с изолированным люминофором (remote phosphor). В этом эксперименте для создания несплошного слоя люминофора использовался метод импульсного напыления для нанесения люминофора на поверхность корпуса с оставлением свободных промежутков. Область промежутка, свободное пространство без покрытия не только повышает эффективность синего излучения на большых углах, но и улучшает стабильность угловой зависимости CCT. Кроме того, с помощью этого метода отклонение CCT может быть снижено с 1320 К до 266 К, можно контролировать и существенно снизить паразитное синее и желтое излучение, направленное внутрь корпуса. Конструкция была проверена экспериментально и теоретически.
Введение
Твердотельные источники света (SSL) в виде высокоэффективных белых светоизлучающих диодов (СИД) были разработаны для замены традиционных источников освещения [1]. Как правило, белые светодиоды изготавливаются тремя способами:
1) смешиванием индивидуальных цветов: использование светодиодов разных цветов для создания широкой видимой области спектра, таких как синий (B) + зеленый (G) + красный (R), или B + G + R + желтый (Y) светодиоды [2];
2) использованием ультрафиолетовых (УФ) светодиодов в комбинации с люминофорами различного цвета: коротковолновые светодиоды обеспечивают достаточную энергию активации для возбуждения различных люминофоров с преобразованием длины волны исходного излучения и создания белого спектра [3];
3) использованием синих светодиодов в сочетании с желтым люминофором, метод получения так называемых люминофорных светодиодов (phosphor-converted white light-emitting diodes — PC-WLEDs).
Среди этих трех технологий, первая имеет высокие производственные затраты и трудности в стабильном смешивании цветов, что не является благоприятным для массового производства. Вторая страдает низкой эффективностью преобразования для всех вариантов люминофоров. Кроме того, такая технология пока не позволяет изготовить приборы большой мощности. Третий метод может предложить не только высокую эффективность преобразования, но и хорошую технологичность и, следовательно, представляет собой один из самых эффективных методов для применения.
Для PC-WLEDs, синий или УФ InGaN светодиодный чип может возбудить YAG : Ce3+ люминофор и излучить видимый свет широкого спектра. В стандартной конструкции PC-WLEDs, порошок желтого люминофора смешивается с прозрачной герметизирующей смолой и затем наносится на поверхность отражателя или непосредственно на поверхность светодиодного чипа. Хотя последний метод прямого нанесения является наиболее распространенным подходом в серийном производстве, однако для некоторых типов люминофора, повышение температуры светодиодного устройства может измениться длину волны возбуждения и повлиять на снижение эффективности процесса преобразования. Эффективность преобразования в такой конструкции страдает от неравномерности распределения энергии и тепловыделения светодиодного чипа. Было показано, что около 60% переизлученного желтого света направляется обратно на светодиодный чип, что серьезно уменьшает световой поток [4]. Чтобы решить эту проблему, очень важно увеличить эффективность извлечения как обратного излучения, так и исходного излучения чипа. Для этого были разработаны перевернутая конусная герметизирующая линза и кольцо с изолированным слоем люминофора. Это так называемая структура с «удаленным кольцом» люминофора могла бы уменьшить вероятность обратного излучения от слоя люминофора на светодиодный чип [5,6]. Для того, чтобы получить низкий нагрев в условиях высоких значений тока, вызвающего тепловые проблемы, была предложена конструкция корпуса с термоизолированным слоем люминофора [7]. Теплоизолирующий герметизирующий материал может эффективно снизить передачу тепла от чипа светодиода к слою люминофора, таким образом, слой люминофора с таким способом охлаждения может быть эффективным вариантом повышения светового выхода и уменьшения цветовых искажений. Кроме того, корпус с рассеянием фотонов (scattered photon extraction — SPE), который был разработан Narendran и соавт. может повысить эффективность выхода на 61% по сравнению с обычными люминофорными белыми светодиодами [8]. Ким и др. [9] также показали, что корпус с рассеивающей линзой может увеличить световую эффективность и снизить процесс реабсорбции в конструкции с изолированным люминофором.
Предыдущие подходы для получения структур с изолированным слоем люминофора используют двухступенчатый метод. На первом этапе корпус частично заполняется прозрачной смолой, а затем запекается в камере для затвердевания герметика. На втором этапе на застывшую смолу наносится слой люминофора, так чтобы частицы люминофора находились в некотором удалении от синего светодиодного чипа. Тем не менее, в ходе процесса, поверхность герметика, как правило, становится вогнутой из-за капиллярных явлений, которые могут привести к неоднородности толщины люминофора. Кроме того с увеличением угла к нормали, увеличивается оптический путь, что вызывает увеличение доли обратного излучения желтого света, и соответственно к увеличению желтой составляющей света по периметру корпуса светодиодов [10,11]. В дополнение к эффекту желтого кольца, так как люминофор полностью покрывает поверхность корпуса, большáя часть синих и/или обратно излученных желтых фотонов поглощаются в корпусе. Если же в конструкцию корпуса добавляются дополнительные линзы для снижения угловой зависмости CCT, это приводит к удорожанию и снижению светового выхода.
В этом исследовании мы предложили структуру с изолированным слоем люминофора несплошной формы как развитие концепции корпуса с изолированным люминофором. Наиболее очевидным различием между обычным слоем люминофора и слоем в виде пятна является то, что слой люминофора в последней конструкции имеет зоны без покрытия люминофором по периметру корпуса. Эти чистые зоны предназначены не только для улучшения выхода синих лучей на больших углах, но и для уменьшения угловой зависимости CCT.
Эксперимент
В этой работе традиционная и несплошная структуры с изолированным люминофором были получены методом импульсного напыления. Цель метода состоит создании акцента на процессе удобном, без загрязнения окружающей среды химическими реагентами и на пригодности для изготовления систем освещения больших площадей плоской формы [12]. Поскольку способ импульсного напыления дает равномерный слой суспензии люминофора, можно легко корректировать ССТ. Прежде всего, порошок люминофора YAG : Ce3+ тщательно смешивается с силиконовым связующим и алкильным растворителем в соотношении 1:1:2.5 для получения суспензии люминофора. Сопло распылителя испускает суспензию при помощи сжатого воздуха, направление движения воздуха в камере было сформировано для достижения высокой равномерности напыления. Корпуса светодиодов имеют размер 5 мм на 7 мм, а размер кристалла составляет 24 mils (тысячная доля дюйма) квадратной формы с толщиной 220 мкм. Синие светодиодные чипы были закреплены содержащим серебро клеем на кристаллодержатель с золотыми проводниками. Затем был измерен поток излучения. Были выбраны корпуса светодиодов с голыми синими чипами с выходом 123 мВт при 150 мА для обеспечения одинаковых начальных условий. Обычные структуры были получены непосредственным нанесением слоя люминофора YAG : Ce3+ на поверхность прозрачной смолы семь раз. Структура с пятном люминофора была сформирована путем распыления люминофора, содержащего растворитель на поверхность отвердевшей смолы с помощью маски круглой формы. Таким образом, на краях корпуса поверхность выглядела чистой и прозрачной. Поскольку коэффициент преобразования люминофора в этих двух структурах был различным, слой люминофора одинаковой толщины не может дать одинаковую CCT.
Чтобы лучше сравнить эти две структуры, мы контролировали цветовые хроматические координаты (0,33 ± 0,003, 0,34 ± 0,003) на базе системы CIE 1931, цвет RGB при токе 150 мА. Поскольку световой выход светодиодных изделий зависит не только от цветовой температуры, но и от хроматических координат цветности. При слишком большой разнице цветовых хроматических координат, образцы не должны считаться репрезентативными для сравнения, даже если они имеют ту же CCT.
Рис. 1. Рентгеновская фотография двух моделей распределения люминофора:
(а) обычная структура с изолированным люминофором, видно слой люминофора на поверхности герметика,
(б) структура с изолированным люминофором в виде пятна, осталось место без напыления люминофора.
В связи с инженерно-техническими ограничениями, даже когда мы использовали импульсный способ напыления для получения структуры с изолированным люминофором, сохранять равномерность толщины люминофора на большой площади по-прежнему трудно. Реальный вид слоя люминофора обычной структуры показан на рис. 1 (а), похоже, он в центре толще, чем на периферии. Предположительно, эта неоднородность приводит к появлению желтого кольца при включении светодиода. Несмотря на это, желтое кольцо может быть убрано с помощью вторичной оптики и рассеивателя, таких как рассеивающие линзы или линзы Френеля, но это будет стоить дополнительных затрат и потери энергии в этих конструкциях. Структура с изолированным слоем люминофора в виде пятна позволяет получить бóльшую угловую стабильность CCT. На рис. 2 показана угловая зависимость CCT от -80 до 80 градусов для обычных структур и структур с несплошным слоем люминофора. CCT были 1302 К и 266 К, соответственно. Очевидно, что по данным измерений, угловая зависимость CCT структуры с пятном более равномерна в большем диапазоне угла распределения. Когда синее излучение проходит слишком длинный путь в смоле, что происходит при больших углах дифракции фотонов, часть обратного излучения желтого света будет расти за счет увеличения пути света и увеличения поглощения люминофором. Если желтая составляющая будет увеличиваться, на периметре корпуса появится свет с низкой CCT, который обычно называют «желтым кольцом». В нашем варианте исполнения с точечной маской, большая часть синего излучения под большим углом и желтого излучения обратного рассеяния выходят из пакета через окно, которое не было полностью покрыто слоем люминофора. Таким образом, мы смогли получить отношение интенсивности желтого и синего излучений (Iyellow/Iblue) с хорошим постоянством по сравнению с обычной структурой в бóльшем диапазоне углов. Следовательно, явление желтого кольца может быть убрано с помощью структуры с несплошным слоем люминофора.
Рис. 2. Угловая зависимость цветовой температуры, две структуры распределения люминофора.
Для более глубокого понимания оптических характеристик для структуры с изолированным слоем люминофора, мы измеряли зависимость светового выхода от прямого тока и рассчитывали световую эффективность. На рис. 3 видно, что световой выход и эффективность образцов с слоем люминофора в виде пятна немного снизились на 1,38% и 1,12% соответственно при токе 150 мА, по сравнению с обычными образцами. Для достижения той же цветовой характеристики для сравнения вариантов, образец с изолированным люминофором в виде пятна имеет более толстый слой люминофора, чем изготовленный традиционно, как показано на рис. 1. Поскольку пятно люминофора не распространяется по всей поверхности корпуса, было нанесено дополнительное количество силиконово-люминофорной композиции с помощью маски и можно увидеть более толстый слой люминофора в центре корпуса (как показано на рис. 1 (б )). Когда синее излучение проходит через толстый слой люминофора, часть желтого обратного излучения может поглощаться в слое люминофора, что может привести к несколько меньшим значениям общего светового выхода и эффективности. В будущем, структура с изолированным люминофором в виде пятна может быть оптимизирована в части формы, толщины слоя и снижения его концентрации для увеличения общего светового выхода.
Рис. 3. Зависимость светового выхода и световой эффективности от прямого тока для структур с обычным изолированным слоем люминофора и слоем в виде пятна.
Мы также исследовали отклонение хроматических координат цветности в зависимости от прямого тока. Как показано на рис. 4, в обычным и «пятнистом» образцах имеется некоторое различие в изменении координат цветности в диапазоне тока от 0 до 250 мА. Так как обе структуры соответствуют модели с изолированным люминофором, температурное изменение цвета должно быть снижено [13]. Мы связываем зависимость координат цветности с различной толщиной покрытия люминофора. Образец с изолированным слоем люминофора в виде пятна с более толстым слоем люминофора показывает меньшее изменение цвета, что указывает на бóльшую стабильность такой структуры при высоких значениях интенсивности возбуждающего света. Эта меньшее изменение CIE координат от прямого тока может быть обосновано следующим образом. Количество оратно излученного желтого света меняет CCT при различных токах, а поскольку в нашем образце слой люминофора неполный, большинство синего излучения под большим углом не преобразуется ни при каких значениях тока. Эти свободные синие фотоны могут скомпенсировать изменение цвета по оси светодиода. Таким образом, обычная структура с изолированным тонким слоем люминофора имеет худшие показатели цветности, хотя световой поток и световая эффективность обычных структура немного выше, чем в структуре с неполным слоем люминофора. В настоящее время приложения освещения требуют не только световой поток (люмен на ватт), но и качество света, такое как угловая зависимость CCT. Поэтому, очень важно сохранить постоянство CCT во всех режимах работы светодиодного устройства.
Рис. 4. Отклонение цвета светодиода с обычной структурой с изолированным слоем люминофора
и с неполным слоем люминофора при различных токах возбуждения.
Симуляция
Мы использовали программу Speos, базирующуюся на методе Монте-Карло для моделирования излучения как обычной структуры с изолированным слоем люминофора, так и для образца с неполным слоем. При моделировании трассировки лучей, мы предполагали, что параметры Nphosphor = 1,82, Nsilicone = 1,54, Nfree_space = 1,0 (над корпусом) и коэффициент отражения серебра RAg = 95%, Nblue_chip = 2.4, светодиодный чип толщиной 220 мкм, площадью 24 mils. Для структуры с неполным слоем изолированного люминофора, показанной на рис. 5 (б), мы видим что синий свет выходит свободно при больших уголах излучения и часть обратно излученного желтого света также выходит сквозь прозрачную поверхность. С другой стороны, в случае обычной структуры с изолированным и тонким слоем люминофора, синие лучи концентрируются в нормальном направлении и проходят без конвертации в желтый свет. Мы также рассчитали угловую зависимость соотношения интенсивностей желтого и синего света (Iyellow/Iblue), что показано на рис. 6. Структура с обычным слоем люминофора имеет неоднородную зависимость. Тогда как, структура с неполным слоем люминофора сохраняет высокую стабильность от нуля до 70 градусов. Эти результаты хорошо согласуются с тем, что мы наблюдали в эксперименте, и обычные структуры имеет худшие геометрические показатели смешивания цветов по сравнению со структурой с неполным слоем люминофора.
Рис. 5.Трассировка лучей и результаты моделирования:
(а) Слева — обычная структура (с тонким слоем люминофора на всей поверхности) и
(б) справа — структура с неполным слоем люминофора (с толстым покрытием люминофором только в центре области).
Рис. 6. Угловая зависимость соотношения интенсивностей желтого и синего излучения. Обычная структура имеет серьезные отклонения. В то же время, структура с неполным слоем изолированного люминофора сохраняет высокую согласованность даже до углов около 70 градусов.
Заключение
В этом исследовании, мы эффективно уменьшили угловую зависимость CCT с помощью метода неполного изолированного слоя люминофора. Мы считаем, что при больших углах излучения, отклонение CCT может быть изменено с помощью отражении и/или непосредственного выхода синего света от поверхности чипа, и открытая область окна может помочь. Несмотря на то, что световой поток и люмен на ватт были несколько ниже, чем у обычной конструкции, они все еще в пределах допуска. С другой стороны, равномерность угловой зависимости CCT значительно улучшилось, что очень важно для достижения высокого качества освещения. Мы считаем, что благодаря реализации этого нового дизайна, а также улучшения производительности чипа, в ближайшем будущем могут быть созданы более качественные твердотельные источники света.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить LiteOn Technology Corporation, Helio Opto., Kismart корпорации за техническую работу и поддержку. Исследования финансировались Национальным научным советом Тайваня по гранту NSC98-3114-E-009-002-С2. Наконец, авторы хотели бы выразить искреннюю признательность проф. Вэнь-Feng Се Национального университета Цзяотун за плодотворные предложения.
Авторы
Hao-Chung Kuo, Cheng-Wei Hung, Hsin-Chu Chen, Kuo-Ju Chen, Chao-Hsun Wang, Chia-Chi Yeh, Department of Photonics and Institute of Electro-Optical Engineering, National Chiao Tung University, Hsinchu 30010, Taiwan
Chien-Chung Lin, Institute of Lighting and Energy Photonics, National Chiao Tung University, 301 Gaofa 3rd Rd., Guiren Township,
Tainan County 711, Taiwan
Chin-Wei Sher, Cheng-Huan Chen, Department of Power Mechanical Engineering, Tsing Hung University, Hsinchu 30010, Taiwan, China
Yuh-Jen Cheng, Research Center for Applied Sciences, Academia Sinica, Taipei 11529, Taiwan, China
Литература
1. M. R. Krames, O. B. Shchekin, R. Mueller-Mach, G. O. Mueller, L. Zhou, G. Harbers, and M. G. Craford, “Status and future of high-power light-emitting diodes for solid-state lighting,” J. Disp. Technol. 3(2), 160–175 (2007).
2. N. Narendran, N. Maliyagoda, L. Deng, and R. Pysar, “Characterizing LEDs for general illumination applications: mixed-color and phosphor-based white sources,” Proc. SPIE 4445, 137–147 (2001).
3. T. Nishida, T. Ban, and N. Kobayashi, “High-color-rendering light sources consisting of a 350-nm ultraviolet light-emitting diode and three-basal-color phosphors,” Appl. Phys. Lett. 82(22), 3817–3819 (2003).
4. N. Narendran, “Improved performance white LED,” Proc. SPIE 5941, 1–6 (2005).
5. M. T. Lin, S. P. Ying, M. Y. Lin, K. Y. Tai, S. C. Tai, C. H. Liu, J. C. Chen, and C. C. Sun, “Ring Remote Phosphor Structure for Phosphor-Converted White LEDs,” IEEE Photon. Technol. Lett. 22(8), 574–576 (2010).
6. M. T. Lin, S. P. Ying, M. Y. Lin, K. Y. Tai, S. C. Tai, C. H. Liu, J. C. Chen, and C. C. Sun, “Design of the Ring Remote Phosphor Structure for Phosphor-Converted White-Light-Emitting Diodes,” Jpn. J. Appl. Phys. 49(7), 072101 (2010).
7. B. F. Fan, H. Wu, Y. Zhao, Y. L. Xian, and G. Wang, “Study of phosphor thermal-isolated packaging technologies for high-power white light-emitting diodes,” IEEE Photon. Technol. Lett. 19(15), 1121–1123 (2007).
8. N. Narendran, Y. Gu, J. P. Freyssinier-Nova, and Y. Zhu, “Extracting phosphor-scattered photons to improve white LED efficiency,” Phys. Status Solidi 202(6), 60–62 (2005) (a).
9. J. K. Kim, H. Luo, E. F. Schubert, J. Cho, C. Sone, and Y. Park, “Strongly enhanced phosphor efficiency in GaInN white light-emitting diodes using remote phosphor configuration and diffuse reflector cup,” Jpn. J. Appl. Phys. 44(21), 649–651 (2005).
10. Z. Y. Liu, S. Liu, K. Wang, and X. B. Luo, “Analysis of Factors Affecting Color Distribution of White LEDs,” 2008 International Conference on Electronic Packaging Technology & High Density Packaging, Vols 1 and 2, 386–393 (2008).
11. Z. Liu, S. Liu, K. Wang, and X. Luo, “Optical Analysis of Color Distribution in White LEDs with Various Packaging Methods,” IEEE Photon. Technol. Lett. 20(24), 2027–2029 (2008).
12. H. T. Huang, C. C. Tsai, and Y. P. Huang, “Conformal phosphor coating using pulsed spray to reduce color deviation of white LEDs,” Opt. Express 18(S2 Suppl 2), A201–A206 (2010).
13. S. Ye, F. Xiao, Y. X. Pan, Y. Y. Ma, and Q. Y. Zhang, “Phosphors in phosphor-converted white light-emitting diodes: Recent advances in material, techniques and properties,” Mater. Sci. Eng. Rep. 71(1), 1–34 (2010).
