Спосіб визначення придатності фотолюмінофорних суспензій для виготовлення білих світлодіодів

Спосіб визначення придатності фотолюмінофорних суспензій для виготовлення білих світлодіодів, який включає вимірювання кольорових координат х1 та у1 на кольоровій діаграмі МКО точки колірності білого світлодіода, який складається з синього свiтлодiода та фотолюмінофорної суспензії, та визначення кольорових координат х2 та у2 еталонної точки, який відрізняється тим, що додатково вимірюються кольорові координати синього світлодіода х3 та у3 і по формулах 2 x ( y  y 2 )2  (( y1( y 2  y 3 )  y1  y 2  y 3 )  x 3 ( x1  x 2 ))  ( x1  x 2 ) , x  1 1 Запропонована корисна модель відноситься до світлодіодів, які використовуються в світлодіодних дисплеях, освітленні доріг, індикаторах і т. д., зокрема, до способів виготовлення білих світлодіодів, які складаються з синього світлодіода та фотолюмінофорної суспензії, яка частково поглинає світло синього світлодіода. Біле світло створюється при змішуванні синього світла світлодіода, яке пройшло через фотолюмінофорну суспензію та світла фотолюмінофорної суспензії. При відпрацюванні технологічного процесу синтезу фотолюмінофорів, що використовуються для виготовлення білих світлодіодів, технологу необхідно оперативно знати які зміни технологічного режиму синтезу ведуть до покращення, а які - до погіршення кольорових характеристик фотолюмінофора з точки зору перспективності їх використання. Кольорові характеристики системи фотолюмінофорна суспензіясиній світлодіод визначаються чотирма параметрами: спектром фотолюмінісценції суспензії, довжиною хвилі синього світлодіода (зазвичай 460нм), концентрацією порошку фотолюмінофора в суспензії та товщиною плівкового композиту. В патенті [1] показано, що процедура визначення оптимальних кольорових координат (оптимальних параметрів) білого світлодіода дуже трудомістка. Вона вимагає виготовлення та дослідження при однакових відтворюваних умовах десятків експериментальних зразків, але навіть після таких трудомістких і високої вартості досліджень немає впевненості в тому, що отримані емпіричним шляхом оптимальні параметри дозволяють виготовляти зразки, з даного фотолюмінофору, з найкращими кольоровими координатами, тобто повністю використати його потенціал. Під оптимальними параметрами розуміють найменшу різницю кольорових координат еталонної точки та найкращих кольорових координат системи фотолюмінофорсиній світлодіод на кольоровій діаграмі МКО. (Еталонна точка це точка до якої необхідно наблизити кольорові координати системи фотолюмінофорсиній світлодіод на кольоровій діаграмі МКО. В якості еталонної точки білого світла можуть бути: точка рівної енергії Е (0,3333; 0,3333), точка джерела D65 (0,3128; 0,3292) - денне світло, точка джерела А (0,4476; 0,4074) - світло від лампи розжарювання та ін. При цьому, еталонна точка 4 y4  ( x 2  x1 ) 2  ( y 2  y1 ) 2 ( y1( x1  x 2 )  x1( y1 y 2 ))  (( x1  x 2 )2  ( y1  y 2 )2 )  x 3 ( x1  x 2 )2  ( y1  y 2 )  x1( y1  y 2 )3  ( x1  x 2 )( y1  y 2 )2  ( y 1  y 3 ) (( x1  x 2 )2  ( y1  y 2 )2  ( x1  x 2 ) визначають кольорові координати x4 та у4 найкращої точки колірності білого світлодіода при використанні даного фотолюмінофора і по формулі (19) UA (11) 60543 (13) U d  ( x 4  x 2 )2  ( y 4  y 2 )2 визначають найменшу кольорову відстань d на кольоровій діаграмі від еталонної точки до найкращої точки колірності білого світлодіода і по величині цієї відстані оцінюють придатність фотолюмінофорної суспензії. 3 задається відповідно до вирішу вальної проблеми). В даному патенті лише за допомогою графічного методу, приблизно, визначається девіація кольорових координат промислових світлодіодів від центральної зони, в якій X і Y світлодіодів знаходяться в діапазоні 0.33±0.01. Недоліком даного методу є: 1) мала точність визначення кольорової відстані світлодіода від еталонної точки, яка дорівнює 0.01, 2) неможливість визначення найкращих кольорових координат світлодіоду, при використанні даної фотолюмінофорної суспензії, в результаті чого необхідно виконувати велику кількість зразків. В патентах [2, 3] описується метод виробництва пристрою світлового випромінювання білого кольору, який містить джерело синього світла (450-465нм) та фотолюмінофор, що може поглинати частину синього світла і випромінювати більш довгохвильове випромінювання. В даних патентах показано, що кольорові координати такого пристрою змінюються по прямій лінії при зміні концентрації фотолюмінофору (лінія локуса системи фотолюмінофор-синій світлодіод). Недоліком методу є те, що неможливо графічно, або аналітично визначити відстань такої прямої лінії від еталонної точки, а також неможливо знайти кольорові координати найкращої точки. Найбільш близьким рішенням, обраним за прототип, є винахід [4] в якому показано, що кольорові координати світла білого світлодіода наближаються до кольорових координат фотолюмінофору, коли його кількість в суспензії збільшується, або наближається до кольорових координат синього світлодіода коли зменшується. При цьому кольорова точка білого світлодіоду переміщується на площині кольорової діаграми МКО по прямій лінії, що сполучає кольорову точку синього свІтлодіода та кольорову точку фотолюмінісцентного матеріалу. Ця пряма лінія проходить на деякій відстані від кольорової еталонної точки випромінювання чорного тіла. Кількість фотолюмінофору підбирається експериментальним шляхом так, щоб дана пряма лінія проходила якомога ближче до певної кольорової точки чорного тіла. Недоліком прототипу є те, що для якісного експериментального визначення відстані, на якій проходить вищеназвана лінія від еталонної точки необхідно виготовити десятки експериментальних зразків та провести вимірювання їх кольорових координат (чим точніше необхідно знайти цю відстань, тим більше треба виготовити зразків, наприклад, від декількох десятків до сотень зразків). Оскільки даний метод не дозволяє знайти кольорові координати найкращої точки, то він не в змозі визначити і найменшу кольорову відстань. Задачею корисної моделі є спрощення визначення придатності фотолюмінофорних суспензій для виготовлення білих світлодіодів за допомогою лише одного зразка фотолюмінофорної суспензії з досліджуваного фотолюмінофору і підвищення точності оцінки його придатності. Поставлена задача досягається тим, що спосіб визначення придатності фотолюмінофорних суспензій для виготовлення 60543 4 білих світлодіодів, який включає вимірювання кольорових координат х1 та у1 точки колірності білого свІтлодіода на кольоровій діаграмі МКО, який складається з синього світлодіода та фотолюмінофорної суспензії, та визначення кольорових координат х2 та у2 еталонної точки, який відрізняється тим, що додатково вимірюють кольорові координати синього свІтлодіода х3 та у3 і по формулам А та В визначають кольорові координати х4 та у4 найкращої точки колірності білого світлодіода при використанні даної фотолюмінофорної суспензії і по формулі d визначають найменшу кольорову відстань d на кольоровій діаграмі від еталонної точки до найкращої точки колірності білого світлодіода і по величині відстані оцінюють придатність фотолюмінофорної суспензії. Позитивний ефект запропонованої корисної моделі пояснюється тим, що спосіб дозволяє знайти координати найкращої точки (найкраща точка це точка, яка знаходиться найближче до еталонної точки) на площині кольорової діаграми МКО, аналітично визначити з точністю 0,0001 найменшу кольорову відстань (d) від найкращої кольорової точки до еталонної точки, а також може застосовуватись до фотолюмінофорних суспензії у складі яких фотолюмінофори з коефіцієнтом поглинання від кількох обернених сантиметрів до 4 -1 порядку 10 см Використання способу дозволяє зменшити в десятки разів процес визначення перспективності використання фотолюмінофорних суспензій, в результаті чого багатократно знижується вартість експериментальних досліджень Спосіб реалізується таким чином. За допомогою спектрального пристрою отримують кольорові координати джерела світла (синій світлодіод 460нм) та досліджуваного зразка фотолюмінофорної суспензії. На першому етапі за допомогою виведених нами формул A  x4  B  y4  2 x1( y1  y 2 ) 2  (( y1( y 2  y 3 )  y1  y 2  y 3 )  x 3 ( x1  x 2 ))  ( x1  x 2 ) ( x 2  x1 ) 2  ( y 2  y1 ) 2 ( y1( x1  x 2 )  x1( y1 y 2 ))  (( x1  x 2 )2  ( y1  y 2 )2 )  x3 ( x1  x 2 )2  ( y1  y 2 )  x1( y1  y2 )3  ( x1  x 2 )( y1  y 2 )2  ( y 1  y3 ) (( x1  x2 )2  ( y1  y 2 )2  ( x1  x 2 ) обчислюємо кольорові координати х4 та у4 найкращої точки колірності цієї системі. На другому етапі знаходимо найменшу кольорову відстань d від отриманої найкращої точки до точки рівної енергії. Для цього використовуємо формулу d  ( x 4  x 2 )2  ( y 4  y 2 )2 По величині даної відстані відразу визначається перспективність фото-люмінофорної суспензії (чим менша відстань, тим більш перспективнішою є фотолюмінофорна суспензія для виготовлення на її основі білих світлодіодів). Приклад реалізації Для реалізації запропонованої корисної моделі було виготовлено тест-зразки на покрівельному склі, на яке було нанесено фотолюмінофорні суспензії з фотолюмінофорІв PLY-7-xx, ZnCdS:Ag та Са2ВО3Сl:Еu в одному і тому ж біндері. Джерелом збудження був синій світлодіод з довжиною 5 60543 хвилі 460нм. Для реєстрації кольорових координат було використано матричний спектрометр HAAS2000. Визначення придатності фотолюмінофорів проводився на зразках з товщиною фотолюмінофорної суспензії 150мкм та концентрацією фотолюмінофору 60%. Спочатку знімались кольорові координати досліджуваних тест-зразків X] та у і, а потім кольорові координати джерела збудження х3 та уз. 6 В якості еталонної точки білого світла нами було вибрано точку рівної енергії Е з кольоровими координатами х2=0,3333 та у2=0,3333 тому, що до неї намагаються наблизити кольори джерел білого світла. Використавши відомі кольорові координати точки рівної енергії Е х2=0,3333тау2=0,3333 () обчислення провели по формулам. Отримані результати представлені в таблиці. Таблиця № 1 2 3 Люмінофор d, фотолюмінофорної суспензії PLY-7-xx ZnCdS:Ag CaBO3Cl:Eu 0,006669 0,01096 0,02503 иходячи з отриманих даних можна зробити висновок, що для виготовлення білих світлодіодів найкраще підходить PLY-7-xx. При цьому було підтверджено можливість виконання поставленої задачі, а саме визначення придатності фотолюмінофора для виготовлення білих світлодіодів за допомогою лише одного зразка фотолюмінофорної суспензії з досліджуваного фотолюмїнофору. Джерела інформації: 1. Katsuhiko Noguchi, Megumi Horiuchi White light emitting device, United States, patent US 2004/0070338 Al, pub. date: Apr. 15, 2004 2. Yoshinori Shimizu, Kensho Sakano, Yasunobu Noguchi, Toshi Moriguchi Light emitting device with Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко Кольорові х4 0,3276 0,3239 0,3532 координати y4 0,3368 0,3386 0,3182 blue light led and phosphor components, United States, patent US 2008/0138918 Al, pub. date: Jun. 12, 2008 3. Yoshinori Shimizu, Kensho Sakano, Yasunobu Noguchi, Toshi Moriguchi Light emitting device with blue light led and phosphor components, United States, patent US 2007/0159060 Al, pub. date: Jun. 12, 2007 4. Yoshinori Shimizu, Kensho Sakano, Yasunobu Noguchi, Toshi Moriguchi Light emitting device with blue light led and phosphor components, United States, patent US 2004/0000868 Al, pub. date: Jan. 1, 2004 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601