CZ308769B6 - Compact light module - Google Patents
Compact light module Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308769B6 CZ308769B6 CZ2020147A CZ2020147A CZ308769B6 CZ 308769 B6 CZ308769 B6 CZ 308769B6 CZ 2020147 A CZ2020147 A CZ 2020147A CZ 2020147 A CZ2020147 A CZ 2020147A CZ 308769 B6 CZ308769 B6 CZ 308769B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- phosphor
- light module
- radiation
- compact light
- module according
- Prior art date
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 51
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 25
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 10
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- -1 cerium ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
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
- C09K11/64—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing aluminium
- C09K11/641—Chalcogenides
- C09K11/643—Chalcogenides with alkaline earth metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K2/00—Non-electric light sources using luminescence; Light sources using electrochemiluminescence
- F21K2/06—Non-electric light sources using luminescence; Light sources using electrochemiluminescence using chemiluminescence
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Description
PATENTOVÝ SPIS (11) Číslo dokumentu:PATENT FILE (11) Document number:
308 769 (19)308 769 (19)
ČESKÁ REPUBLIKACZECH REPUBLIC
ÚŘAD PRŮMYSLOVÉHO VLASTNICTVÍOFFICE OF INDUSTRIAL PROPERTY
(13) Druh dokumentu: B6 (51)Int. Cl.:(13) Document's type: B6 (51) Int. Cl .:
C09K11/64C09K11 / 64
C30B 29/22C30B 29/22
F21K2/06F21K2 / 06
H01L 27/14 (2006.01) (2006.01) (2006.01) (2006.01) (56) Relevantní dokumenty:H01L 27/14 (2006.01) (2006.01) (2006.01) (2006.01) (56) Relevant documents:
CZ 2014-67 A3; CZ 2014-302 A3; CZ 2013-301 A3; CZ 2017-764 A3; WO 2014/155250 AI; JP 2004231966 A; CN 1880404 A; US 6580097 Bl;CZ 2014-67 A3; CZ 2014-302 A3; CZ 2013-301 A3; CZ 2017-764 A3; WO 2014/155250 A1; JP 2004231966 A; CN 1880404 A; US 6580097 B1;
US 6252254 Bl.US 6252254 Bl.
(73) Maj itel patentu:(73) Patent holder:
CRYTUR, spol. s.r.o., Turnov, CZ (72) Původce:CRYTUR, SPOL. s.r.o., Turnov, CZ (72)
Ing. RNDr. Jan Kubát, Ph.D., Žďár, CZIng. RNDr. Jan Kubát, Ph.D., Zdar, CZ
Dr. Jindřich Houžvička, Turnov, CZDr. Jindrich Huzvicka, Turnov, CZ
RNDr. Martin Pokorný, Karlovice, CZ (74) Zástupce:RNDr. Martin Pokorný, Karlovice, CZ (74) Representative:
PatentCentrum Sedlák & Partners s.r.o., Okružní 2824, 370 01 České Budějovice, České Budějovice 3 (54) Název vynálezu:PatentCentrum Sedlák & Partners s.r.o., Okružní 2824, 370 01 České Budějovice, České Budějovice 3 (54)
Kompaktní světelný modul (57) Anotace:Compact light module (57)
Kompaktní světelný modul (1) pro vyzařování alespoň jednoho spektra vlnových délek se zvýšenou intenzitou záření je sestaven z alespoňjednoho zdroje (2) excitačního záření emitujícího ve spektru UV vlnových délek, které mají vyšší energii, a z alespoňjednoho monokrystalického luminoforu (3) tvořeného sloučeninou aluminátového typu obecného vzorce AtxMgAhoOi7:Eu2+x, kde A je chemicky prvek z dvojice chemických prvků Ba a Sr, a X leží v rozsahu 0 až 0,15, a využívá jevu totální reflexe k zesílení vystupujícího záření.The compact light module (1) for emitting at least one wavelength spectrum with increased radiation intensity is composed of at least one source (2) of excitation radiation emitting in the UV wavelength spectrum having higher energy and of at least one monocrystalline phosphor (3) formed by an aluminate type compound of the general formula AtxMgAhoOi7: Eu 2+ x, where A is chemically an element of a pair of chemical elements Ba and Sr, and X lies in the range 0 to 0.15, and uses the phenomenon of total reflection to amplify the emitting radiation.
Kompaktní světelný modulCompact light module
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká modulu světelného zdroje pro vyzařování alespoň jednoho spektra vlnových délek se zvýšenou intenzitou záření.The invention relates to a light source module for emitting at least one spectrum of wavelengths with increased radiation intensity.
Dosavadní stav technikyPrior art
V současné době se ke konverzi světla požadovaných parametrů používají luminofomí materiály, tzv. luminofory. Luminofory jsou excitovány excitačním světlem se specifickým spektrem vlnových délek, načež samy začnou emitovat světlo o jiném specifickém spektru vlnových délek.Currently, phosphor materials, so-called phosphors, are used to convert light of the required parameters. Luminophores are excited by excitation light with a specific wavelength spectrum, after which they themselves begin to emit light of another specific wavelength spectrum.
Tohoto známého stavu techniky je s výhodou využito pro vytvoření světla se specifickým spektrem vlnových délek, nebo pro vytvoření světla kombinujícího v sobě více spekter vlnových délek, zejména bílého světla a to kombinací modré diody a luminoforu emitujícího zelenou, žlutou a červenou část optického spektra. Například je známo, že jedny z nej rozšířenějších elektrických zdrojů světla - polovodičové světlo emitující diody (LED) - mají mimo jiných nevýhod také obtíže produkovat světlo ve spektru zelených vlnových délek („Green gap“), zatímco produkce modrého světlaje možné, s typickou účinností 30%, dosáhnout za pomocí InGaN polovodičových diod. Z toho důvodu se polovodičové diody využívají k emisi modrého excitačního světla a jeho část je následně absorbována materiálem luminoforu, načež je doplňkové zelené nebo žluté doplňkové spektrum emitováno materiálem luminoforu. Konkrétním materiálovým příkladem luminoforu sloužícího ve světelných zdrojích je velmi rozšířená granátová struktura Y3AI5O12 dopovaná ionty ceru Ce3+ (YAG:Ce3+). Tato granátová struktura může s přidáním dalších dopantů, nahrazujících iont yttria, zejména lutecia, po excitaci emitovat světlo vlnových délek od zeleného spektra po žluté spektrum, a proto je jedním z nej využívanějších materiálů pro zdroje bílého světla. Příkladem použití luminoforu ve zdroji bílého světlaje vynález prezentovaný v dokumentu CZ 304579 B6.This prior art is preferably used to produce light with a specific wavelength spectrum, or to produce light combining several wavelength spectra, especially white light, by combining a blue diode and a phosphor emitting the green, yellow and red parts of the optical spectrum. For example, it is known that some of the most common electrical light sources - semiconductor light emitting diodes (LEDs) - have, among other disadvantages, difficulties in producing light in the "green gap" spectrum, while blue light production is possible, with typical efficiency. 30%, achieved with the help of InGaN semiconductor diodes. For this reason, semiconductor diodes are used to emit blue excitation light, and part of it is subsequently absorbed by the phosphor material, after which the additional green or yellow complementary spectrum is emitted by the phosphor material. A specific material example of a phosphor used in light sources is the very widespread garnet structure Y3AI5O12 doped with cerium ions Ce 3+ (YAG: Ce 3+ ). This garnet structure, with the addition of other dopants replacing the yttrium ion, especially lutecia, can emit light of wavelengths from the green spectrum to the yellow spectrum after excitation, and is therefore one of the most widely used materials for white light sources. An example of the use of a phosphor in a white light source is the invention presented in document CZ 304579 B6.
Obecně lze říct, že se luminofory využívají k zisku světla se spektry vlnových délek, které současné elektrické zdroje světla, zejména polovodičové světlo emitující diody, nemají dostatečně efektivní schopnosti produkovat nebo nejsou schopny dosáhnout požadované hustoty záření, jasu, z diody emitované. Což je problém zvláště pro zelené (AlGaP) a červené polovodičové diody (AlGaAs).In general, phosphors are used to obtain light with wavelength spectra which current electrical light sources, especially semiconductor light emitting diodes, do not have sufficiently efficient ability to produce or are unable to achieve the desired radiation density, brightness, from the emitted diode. This is a problem especially for green (AlGaP) and red semiconductor diodes (AlGaAs).
Pro dosažení výrazně vyšší hustoty výkonu s hodnotami jasu více než 1000 cd/mm2 je využíván koncept světelného zdroje využívajícího monokrystalického luminoforu jako koncentrátoru záření popsaný v patentu WO 2014/155250 AI. Zde je vyroben z materiálu koncentrátoru ze skupiny granátů a osvícen polem modrých LED diod, tak aby záření z diod bylo maximálně absorbováno. V závislosti na úhlu dopadu fotonu na rozhraní krystal a okolní prostředí, je emitované záření zpětně odraženo vlivem jevu totální reflexe (TIR). Tento jev je přitom významnější pro materiály s vyšším indexem lomu. Takto uvězněné záření je následně emitované vyvažováno z jednoho čela koncentrátoru a je úměrné celkové intenzitě záření koncentrátorem absorbované.To achieve a significantly higher power density with brightness values of more than 1000 cd / mm 2 , the concept of a light source using a monocrystalline phosphor as a radiation concentrator described in WO 2014/155250 A1 is used. Here it is made of a concentrator material from a group of grenades and illuminated by an array of blue LEDs so that the radiation from the diodes is maximally absorbed. Depending on the angle of incidence of the photon at the interface of the crystal and the environment, the emitted radiation is reflected back due to the phenomenon of total reflection (TIR). This phenomenon is more significant for materials with a higher refractive index. The radiation thus trapped is subsequently emitted balanced from one face of the concentrator and is proportional to the total intensity of the radiation absorbed by the concentrator.
Nevýhodou výše uvedeného řešení je, že prostor pro obestavení luminoforu zdroji excitačního záření je ve světelném zdroji omezen, což v konkrétních aplikacích, zejména v časech miniaturizace, limituje počet zdrojů excitačního záření. Pro omezený počet použitých zdrojů excitačního záření se za účelem vyšší intenzity emitovaného světla musí používat výkonnější polovodičové diody. Dále uvedené skutečnosti limitují konstrukci konkrétních řešení světelných zdrojů z hlediska odvodu odpadního tepla, jak z luminoforů, tak z vysoce výkonných zdrojů excitačního světla, přičemž špatné řešení nakládání s odpadním teplem může vést ke zhášení luminoforu, či k degradaci luminoforů a zdrojů excitačního světla. Lze tedy zjednodušeně prohlásit, že v současném stavu techniky světelných zdrojů existuje limit excitační energie, kterouThe disadvantage of the above solution is that the space for enclosing the phosphor by the excitation radiation source is limited in the light source, which in specific applications, especially in times of miniaturization, limits the number of excitation radiation sources. For a limited number of excitation radiation sources used, more powerful semiconductor diodes must be used in order to increase the intensity of the emitted light. The following facts limit the design of specific light source solutions in terms of waste heat dissipation, both from phosphors and high-power excitation light sources, while poor waste heat management can lead to phosphor quenching or degradation of phosphors and excitation light sources. Thus, it can be simply stated that in the current state of the art of light sources there is a limit of excitation energy which
- 1 CZ 308769 B6 je možné v daný okamžik distribuovat do objemu luminoforu, což znamená, že je intenzita záření emitovaného světla omezena.- 1 CZ 308769 B6 can be distributed to the volume of the phosphor at a given moment, which means that the intensity of the radiation of the emitted light is limited.
Na druhou stranu je známo, že fotony světelného záření kratší vlnové délky nesou v sobě více energie, oproti fotonům delší vlnové délky. Pokud by došlo ke zkrácení vlnové délky excitačního světla, bude výše uvedený teoretický limit excitační energie pro daný okamžik posunut dále. Jinými slovy to znamená, že by bylo možné v daný okamžik přenést do luminoforu více excitační energie, a tím by bylo možné získat intenzivnější emitované světlo.On the other hand, it is known that photons of light radiation of shorter wavelength carry more energy than photons of longer wavelength. Should the wavelength of the excitation light be shortened, the above theoretical limit of excitation energy for a given moment will be shifted further. In other words, it would be possible to transfer more excitation energy to the phosphor at a given moment, and thus it would be possible to obtain more intense emitted light.
Úkolem vynálezu je vytvoření kompaktního světelného modulu, který by vyzařoval alespoň jedno spektrum vlnových délek se zvýšenou intenzitou záření díky přeměně excitačního světla o kratších vlnových délkách.The object of the invention is to provide a compact light module which emits at least one spectrum of wavelengths with increased radiation intensity due to the conversion of excitation light of shorter wavelengths.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Vytčený úkol je vyřešen vytvořením kompaktního světelného modulu podle dále uvedeného vynálezu.The stated object is solved by creating a compact light module according to the following invention.
Kompaktního světelný modul slouží k vyzařování alespoň jednoho spektra vlnových délek se zvýšenou intenzitou záření. Kompaktní světelný modul využívající luminofor je sestaven dle zavedených principů, to znamená, že zahrnuje alespoň jeden zdroj excitačního záření a alespoň jeden monokrystalický luminofor pro emisi emitovaného záření.The compact light module is used to emit at least one spectrum of wavelengths with increased radiation intensity. The compact light module using a phosphor is assembled according to established principles, i.e. it comprises at least one source of excitation radiation and at least one monocrystalline phosphor for the emission of emitted radiation.
Podstata vynálezu spočívá vtom, že pro monokrystalický luminofor byla vynalezena nová sloučenina aluminátového typu obecného vzorce Ai-xMgAlioOi7:Eu2+x, kde A je chemicky prvek z dvojice chemických prvků Ba a Sr, a X leží v rozsahu 0 až 0,15. Tato sloučenina dovede také konvertovat excitační záření UV spektra vlnových délek s emisí v oblasti mezi 340 nm až 420 nm, kde každý foton nese vyšší energii. Aktivními centry jsou v tomto případě ionty Eu2+. Současně musí být alespoň jeden zdroj excitačního světla schopen produkovat UV záření.The essence of the invention is that a novel aluminate-type compound of the general formula Ai-xMgAlioOi7: Eu 2+ x has been invented for a monocrystalline phosphor, where A is chemically an element of a pair of chemical elements Ba and Sr, and X is in the range 0 to 0.15. This compound can also convert the excitation radiation of the UV wavelength spectrum with an emission in the range between 340 nm and 420 nm, where each photon carries a higher energy. The active centers in this case are Eu 2+ ions. At the same time, at least one source of excitation light must be able to produce UV radiation.
Hlavní výhodou vynálezu je, že při použití v již navržených konstrukcích modulů světelných zdrojů, ve formě koncentrátoru záření, produkuje intenzivnější záření, než je záření z jednotlivých LED (WO 2014/155250 Al). Není nutné pro zisk intenzivnějšího záření navrhovat složitější konstrukce modulů světelných zdrojů, anebo při zachování stejného světelného výkonu lze světelný modul podle vynálezu miniaturizovat.The main advantage of the invention is that, when used in already designed constructions of light source modules, in the form of a radiation concentrator, it produces more intense radiation than radiation from individual LEDs (WO 2014/155250 A1). It is not necessary to design more complex constructions of light source modules in order to obtain more intense radiation, or the light module according to the invention can be miniaturized while maintaining the same light output.
V dalším výhodném provedení kompaktního světelného modulu podle vynálezu má monokrystalický luminofor tvar hranolu, nebo válce. Hranol a válec jsou pro praktické aplikace nej vhodnějšími tvary tělesa luminoforu. Současně alespoň jedna plocha tělesa luminoforu tvoří emisní plochu a alespoň část povrchu tělesa luminoforu tvoří napájecí plochu pro excitační záření. Vzhledem k malému obsahu emisní plochy, vůči velkému obsahu napájecí plochy, vystupuje emitované záření v podobě intenzivního světelného toku. S výhodou je možné koncentrovat veškeré emitované záření do jedné emisní plochy, pokud má těleso luminoforu jednu podstavu zaslepenou proti emisi emitovaného světla reflexní vrstvou, nebo kovovým náparem, nebo zrcátkem.In another preferred embodiment of the compact light module according to the invention, the monocrystalline phosphor has the shape of a prism or a cylinder. The prism and the cylinder are the most suitable shapes of the phosphor body for practical applications. At the same time, at least one surface of the phosphor body forms an emission surface and at least a part of the surface of the phosphor body forms a supply surface for excitation radiation. Due to the small content of the emission area, compared to the large content of the supply area, the emitted radiation emits in the form of an intense luminous flux. Advantageously, it is possible to concentrate all the emitted radiation into one emitting surface, if the phosphor body has one base blinded to the emission of emitted light by a reflective layer, or a metal vapor, or a mirror.
Rovněž je výhodné provedení kompaktního světelného modulu podle vynálezu, ve kterém má vynalezený luminofor k emisní ploše připojen alespoň jeden komplementární luminofor pro alespoň částečnou konverzi emitovaného záření. Konverzí alespoň části emitovaného záření vznikne další spektrum vlnových délek, které se smíchá s emitovaným spektrem vlnových délek podle požadavku konkrétní aplikace. Je výhodné použít komplementární luminofor tvořený sloučeninou definovanou vzorcem (Yi-x-yLuxGdy)3A150i2:Ce3+, kde koeficienty x a y jsou voleny z rozmezí od 0 do 1, neboť tato sloučenina má absorpční maximum v oblasti vlnových délek spektra emitovaného záření vynalezené aluminátové sloučeniny.Also preferred is an embodiment of a compact light module according to the invention, in which the inventive phosphor has at least one complementary phosphor connected to the emission surface for at least partial conversion of the emitted radiation. The conversion of at least part of the emitted radiation results in another wavelength spectrum, which is mixed with the emitted wavelength spectrum according to the requirements of the specific application. It is preferable to use a complementary phosphor formed by a compound defined by the formula (Yi-x-yLuxGdy) 3A150i2: Ce 3+ , where the coefficients x and y are selected from 0 to 1, since this compound has an absorption maximum in the wavelength range of the emitted radiation spectrum of the invented aluminate compound .
-2 CZ 308769 B6-2 CZ 308769 B6
V neposlední řadě je výhodné provedení kompaktního světelného modulu podle vynálezu, ve kterém má těleso luminoforu k alespoň jedné emisní ploše, nebo ke komplementárnímu luminoforu, optickým lepidlem, nebo transparentním silikonem, nebo technikou difúzního bondování, připojený parabolický koncentrátor, nebo optický hranol. S výhodou je parabolický koncentrátor, nebo optický hranol, ze skla, nebo ze silikonu, nebo z plastu. Je výhodné se světelným tokem emitovaného záření ihned opticky pracovat, jakmile se vyváže z objemu luminoforů.Last but not least, an embodiment of the compact light module according to the invention is preferred, in which the phosphor body has a parabolic concentrator or an optical prism attached to the at least one emission surface, or to a complementary phosphor, by an optical adhesive or transparent silicone or by diffusion bonding. Preferably, the parabolic concentrator, or optical prism, is made of glass, or silicone, or plastic. It is advantageous to work optically with the luminous flux of the emitted radiation as soon as it is exported from the volume of the phosphors.
Mezi výhody vynálezu patří možnost konvertovat záření UV spektra s větší energií pro zisk ve výsledku intenzivnějšího záření požadovaného spektra vlnových délek. To přináší nové možnosti miniaturizace známých konstrukcí světelných modulů, a dále to přináší možnost vytvářet nové aplikace s požadavkem na intenzivnější záření.Advantages of the invention include the ability to convert UV spectrum radiation with greater energy for gain as a result of more intense radiation of the desired wavelength spectrum. This brings new possibilities for miniaturization of known light module constructions, and it also brings the possibility to create new applications with a requirement for more intense radiation.
Objasnění výkresůExplanation of drawings
Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:The present invention will be further elucidated in the following figures, where:
obr. 1 znázorňuje kompaktní světelný modul pro emisi modrého světla;Fig. 1 shows a compact light module for emitting blue light;
obr. 2 znázorňuje kompaktní světelný modul pro emisi bílého světla; a obr. 3 je graf popisující vlastnosti vynalezeného materiálu.Fig. 2 shows a compact light module for emitting white light; and Fig. 3 is a graph describing the properties of the inventive material.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention
Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení vynálezu na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde popsána.It is to be understood that the specific embodiments of the invention described and illustrated below are presented by way of illustration and not by way of limitation. Those skilled in the art will find, or be able to ascertain using routine experimentation, more or less equivalents to the specific embodiments of the invention described herein.
Jak je patrno z grafů obr. 3, tak vynalezený luminofor 3 má absorpční pás v rozmezí od 340 nm do 420 nm, takže může být osvětlován, jak UV UED, tak LED diodami. Emisní maxima vynalezeného materiálu jsou podle obr. 3 v oblasti 460 nm.As can be seen from the graphs of Fig. 3, the inventive phosphor 3 has an absorption band in the range from 340 nm to 420 nm, so that it can be illuminated by both UV UEDs and LEDs. According to Fig. 3, the emission maxima of the invented material are in the region of 460 nm.
Změna koncentrace dopantu Eu2+ ve zkušebních vzorcích luminoforu 3 měnila míru optické absorpce v luminoforu 3, přičemž bylo zjištěno, že od obsahu 15%at výše nebyla úprava optické absorpce pro vynález již dále využitelná.The change in the dopant concentration Eu 2+ in the test samples of phosphor 3 changed the degree of optical absorption in phosphor 3, and it was found that from a content of 15% onwards, the adjustment of optical absorption was no longer usable for the invention.
Příklad 1Example 1
Kompaktní světelný modul 1 pro emisi modrého světla vyobrazený na obr. 1 má trámečkový monokrystalický luminofor 3 o rozměrech 1,5 x 2,5 x 70 mm s leštěnými plochami a je vyroben z materiálu BaMgAlioOi7:Eu2+ s obsahem 5%at Eu2+. Ze dvou stran je osvícen zdroji 2 excitačního světla tvořenými UV LED diodami s emisí v oblasti 375 nm. K emisní ploše 4 je připojen skleněný parabolický koncentrátor 7 zakrývající celou emisní plochu 4, Na druhé straně hranolu luminoforu 3 je deponována reflexní vrstva na bázi Ag. (Na obr. 1 je pro lepší názornost vyobrazeno zrcátko 5.) Parabolický koncentrátor 7 může být eventuálně nahrazen optickým hranolem, který poslouží jako optické vedení, pokud si to konkrétní aplikace použití vynálezu žádá.The compact light module 1 for emitting blue light shown in Fig. 1 has a beam monocrystalline phosphor 3 measuring 1.5 x 2.5 x 70 mm with polished surfaces and is made of BaMgAlioOi7: Eu 2+ with a content of 5% and Eu 2. + . It is illuminated on two sides by a source 2 of excitation light formed by UV LED diodes with emission in the region of 375 nm. A glass parabolic concentrator 7 covering the entire emission surface 4 is connected to the emission surface 4. A reflective layer based on Ag is deposited on the other side of the prism of the phosphor 3. (Mirror 5 is shown in Fig. 1 for clarity.) The parabolic concentrator 7 may optionally be replaced by an optical prism, which will serve as an optical guide if a particular application of the invention so requires.
Excitační záření z UV diod je absorbované v materiálu modrého luminoforu 3 a zpětně emitované na vlnové délce v oblasti 460 nm. Toto záření je vedeno v materiálu luminoforu 3 díky jevu totální reflexe a vystupuje z hranolu luminoforu 3 skrze parabolický koncentrátor 7. Výsledné zářeníThe excitation radiation from the UV diodes is absorbed in the material of the blue phosphor 3 and emitted back at a wavelength in the region of 460 nm. This radiation is conducted in the material of the phosphor 3 due to the phenomenon of total reflection and emerges from the prism of the phosphor 3 through the parabolic concentrator 7. The resulting radiation
-3 CZ 308769 B6 vystupující ze světelného modulu 1 je charakterizované maximem emise o vlnové délce 460 nm a světelném výkonu 30 W, při excitaci výkonem 110 W. Kompaktní světelný modul 1 může být následně využit jako náhrada modrých vysoce výkonných polovodičových diod.-3 CZ 308769 B6 emitting from the light module 1 is characterized by a maximum emission with a wavelength of 460 nm and a light output of 30 W, when excited with a power of 110 W. The compact light module 1 can then be used as a replacement for blue high-power semiconductor diodes.
Příklad 2Example 2
Kompaktní světelný modul 1 zahrnuje monokrystalický hranol modrého luminoforu 3 z materiálu SrMgAlioOi7:Eu2+ s obsahem 2%at Eu2+ o rozměrech 2,1 x 2,0 x 50 mm s leštěnými plochami. Luminofor 3 je ze dvou stran osvícen zdroji 2 excitačního světla tvořenými UV LED diodami s emisí v oblasti 375 nm. K emisní ploše 4 luminoforu 3 je pomocí transparentního silikonu připojen celoleštěný hranolek žlutého komplementárního luminoforu 6 z materiálu YjALO^Ce3* o rozměrech 2,1 x 2,0 x 0,25 mm, a k němu je dále připojen skleněný parabolický koncentrátor 7 zakrývající celé čelo hranolu komplementárního luminoforu 6. Na druhé straně hranolu luminoforu 3 je umístěné stříbrné zrcátko 5.The compact light module 1 comprises a monocrystalline prism of a blue phosphor 3 made of SrMgAlioOi7: Eu 2+ with a content of 2% and Eu 2+ with dimensions of 2.1 x 2.0 x 50 mm with polished surfaces. Luminofor 3 is illuminated on two sides by a source 2 of excitation light formed by UV LED diodes with emission in the region of 375 nm. An all-polished prism of a yellow complementary phosphor 6 made of YjALO ^ Ce 3 * measuring 2.1 x 2.0 x 0.25 mm is connected to the emission surface 4 of the phosphor 3 by means of transparent silicone, and a glass parabolic concentrator 7 covering the whole the front of the prism of the complementary phosphor 6. On the other side of the prism of the phosphor 3 is a silver mirror 5.
Excitační záření z UV diod je absorbované v materiálu modrého luminoforu 3 a zpětně emitované na vlnové délce v oblasti 460 nm. Toto záření je vedeno v materiálu monokrystalu luminoforu 3 díky jevu totální reflexe a vstupuje do žlutého komplementárního luminoforu 6, kde je částečně absorbované a emituje žlutou složku barevného spektra s maximem emise 550 nm. Obě emitované složky záření jsou vedeny ve složené monokrystalické komponentě modulu 1 a vychází jako bílé záření skrze parabolický koncentrátor 7, které je charakterizované barevnou teplotou CCT = 6600 K a hodnotou CRI = 71.The excitation radiation from the UV diodes is absorbed in the material of the blue phosphor 3 and emitted back at a wavelength in the region of 460 nm. This radiation is conducted in the single crystal material of the phosphor 3 due to the phenomenon of total reflection and enters the yellow complementary phosphor 6, where it is partially absorbed and emits the yellow component of the color spectrum with a maximum emission of 550 nm. Both emitted radiation components are conducted in the composite monocrystalline component of module 1 and emerge as white radiation through a parabolic concentrator 7, which is characterized by a color temperature CCT = 6600 K and a CRI value = 71.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Kompaktní světelný modul podle vynálezu nalezne uplatnění zejména v osvětlovací technice, do jejíchž aplikací spadají např. světelné zdroje projektorů, světlometů, či osvětlení budov.The compact light module according to the invention finds application especially in lighting technology, the applications of which include, for example, light sources for projectors, headlights or building lighting.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020147A CZ308769B6 (en) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Compact light module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020147A CZ308769B6 (en) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Compact light module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2020147A3 CZ2020147A3 (en) | 2021-05-05 |
| CZ308769B6 true CZ308769B6 (en) | 2021-05-05 |
Family
ID=75684112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2020147A CZ308769B6 (en) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Compact light module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308769B6 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6252254B1 (en) * | 1998-02-06 | 2001-06-26 | General Electric Company | Light emitting device with phosphor composition |
| US6580097B1 (en) * | 1998-02-06 | 2003-06-17 | General Electric Company | Light emitting device with phosphor composition |
| JP2004231966A (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | General Electric Co <Ge> | High luminous intensity phosphor blend for generating white light from near-uv/blue light-emitting device |
| CN1880404A (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-20 | 大连路明发光科技股份有限公司 | Red light-emitting phosphor powder excited by UV and blue light LED |
| CZ2013301A3 (en) * | 2013-04-22 | 2014-07-16 | Crytur Spol. S R. O. | White light-emitting diode with monocrystalline luminophore and process for producing thereof |
| WO2014155250A1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | Koninklijke Philips N.V. | Light emitting device comprising wavelength converter |
| CZ201467A3 (en) * | 2014-01-29 | 2015-05-20 | Crytur, Spol. S R.O. | Process for preparing single crystals of laser grade |
| CZ2014302A3 (en) * | 2014-05-05 | 2015-11-18 | Crytur, Spol.S R.O. | Lighting source |
| CZ2017764A3 (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-19 |
-
2020
- 2020-03-17 CZ CZ2020147A patent/CZ308769B6/en unknown
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6252254B1 (en) * | 1998-02-06 | 2001-06-26 | General Electric Company | Light emitting device with phosphor composition |
| US6580097B1 (en) * | 1998-02-06 | 2003-06-17 | General Electric Company | Light emitting device with phosphor composition |
| JP2004231966A (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | General Electric Co <Ge> | High luminous intensity phosphor blend for generating white light from near-uv/blue light-emitting device |
| CN1880404A (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-20 | 大连路明发光科技股份有限公司 | Red light-emitting phosphor powder excited by UV and blue light LED |
| WO2014155250A1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | Koninklijke Philips N.V. | Light emitting device comprising wavelength converter |
| CZ2013301A3 (en) * | 2013-04-22 | 2014-07-16 | Crytur Spol. S R. O. | White light-emitting diode with monocrystalline luminophore and process for producing thereof |
| CZ201467A3 (en) * | 2014-01-29 | 2015-05-20 | Crytur, Spol. S R.O. | Process for preparing single crystals of laser grade |
| CZ2014302A3 (en) * | 2014-05-05 | 2015-11-18 | Crytur, Spol.S R.O. | Lighting source |
| CZ2017764A3 (en) * | 2017-11-29 | 2019-06-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2020147A3 (en) | 2021-05-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10746374B2 (en) | Nearly index-matched luminescent glass-phosphor composites for photonic applications | |
| CN101370906B (en) | Phosphor converted light emitting device | |
| US7791092B2 (en) | Multiple component solid state white light | |
| RU2686192C2 (en) | Light source | |
| US7989833B2 (en) | Silicon nanoparticle white light emitting diode device | |
| US20040012027A1 (en) | Saturated phosphor solid state emitter | |
| US8585246B2 (en) | Optoelectronic module and projection apparatus comprising the optoelectronic module | |
| US20100263723A1 (en) | Nearly Index-Matched Luminescent Glass-Phosphor Composites For Photonic Applications | |
| JP2011105951A (en) | Material of fluorescent substance | |
| CN102203505A (en) | Illumination device | |
| CN108368991B (en) | Multiple pump glow stick configuration for ultra high brightness | |
| CN108361566A (en) | A kind of light supply apparatus | |
| CZ308769B6 (en) | Compact light module | |
| US10619802B2 (en) | Solid state white-light lamp | |
| JP2002299692A (en) | Reflection type led light source | |
| CN103489857A (en) | White light LED light-emitting device | |
| CZ2020667A3 (en) | Light source | |
| CN207316491U (en) | High color rendering index (CRI) laser white light obtains device | |
| CN117480343A (en) | Laser-based light engine using tapered optical fibers to improve thermal management | |
| US20210003762A1 (en) | Single-sided illumination of high lumen density lamps | |
| TW202435473A (en) | Material arrangements in cover structures for light-emitting diodes | |
| JP2015018677A (en) | Lighting device | |
| Tanabe et al. | Glass ceramic phosphors for solid state lighting | |
| Hartmann et al. | Novel chip coating approaches to improve white LED technology | |
| KR20130024874A (en) | Led lighting apparatus |