ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ УСИЛЕННОГО ЛЮМИНОФОРОМ ИСТОЧНИКА СВЕТА, СОДЕРЖАЩИЙ ОРГАНИЧЕСКИЕ И НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ЛЮМИНОФОРЫ Российский патент 2014 года по МПК H01J61/44 H01L33/50 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к люминесцентному преобразователю для усиленного люминофором источника света.

Изобретение также относится к усиленному люминофором источнику света, содержащему излучатель света и люминесцентный преобразователь.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Усиленные люминофором источники света как таковые известны и используются для источников света по существу всех видов. Усиленные люминофором источники света содержат излучатель света и люминесцентный материал. Люминесцентный материал выполнен с возможностью преобразования по меньшей мере части света, эмитируемого излучателем света, в свет с большей длиной волны.

Хорошо известными усиленными люминофором источниками света являются, например, ртутные разрядные лампы, в которых свет эмитируется от разряда и в которых наличие паров ртути побуждает разряд эмитировать ультрафиолетовое излучение. По меньшей мере часть ультрафиолетового излучения поглощается люминесцентным материалом и преобразуется в свет с большей длиной волны, который затем эмитируется люминесцентным материалом. Такая ртутная разрядная лампа может, например, содержать разрядный резервуар, в котором формируется разряд. Люминесцентный материал обычно наносится на внутреннюю поверхность стенки разрядного резервуара, так что ультрафиолетовому излучению, эмитированному разрядом, не требуется проходить разрядный резервуар, а оно преобразуется внутри разрядного резервуара, например, в видимый свет.

В качестве альтернативы, усиленный люминофором источник света может содержать твердотельный излучатель света, эмитирующий свет. Такой твердотельный излучатель света может, например, являться светоизлучающим диодом, или лазерным диодом, или органическим светоизлучающим диодом. Свет, эмитированный твердотельным излучателем света, обычно имеет сравнительно узкий спектр, упорядоченный с обеих сторон центральной длины волны. Ширина спектра может быть, например, определена посредством полной ширины на половине максимальной высоты (далее обозначаемой FWHM) эмиссионного пика, которая представляет собой ширину эмиссионного пика, измеренную при интенсивности, составляющей половину от максимальной интенсивности света, эмитируемого твердотельным излучателем света. FWHM типичного эмиссионного спектра твердотельного излучателя света составляет меньше чем 30 нанометров, что обычно идентифицируется человеческим глазом как монохроматический свет. Для того чтобы изменить цвет света, эмитируемого твердотельным излучателем света, могут быть добавлены люминесцентные материалы, чтобы образовать усиленный люминофором источник света. Люминесцентный материал может быть, например, нанесен в виде слоя поверх кристалла твердотельного излучателя света или может быть, например, диспергирован в матрице, которая может быть расположена на расстоянии от твердотельного излучателя света, так называемая компоновка с «удаленным люминофором». Люминесцентный материал может также быть частью смеси разных люминесцентных материалов, например, каждый из которых генерирует разный цвет, так что смешанный цвет образует, например, белый свет, имеющий определенную цветовую температуру. Кроме того, люминесцентные материалы могут быть добавлены к твердотельным излучателям света, чтобы улучшить характеристики цветопередачи твердотельных излучателей света, когда типичная эмиссионная характеристика люминесцентных материалов является сравнительно широким спектром светового излучения.

В последнее время новые люминесцентные материалы, такие как органические люминесцентные материалы, используются в усиленных люминофором источниках света, главным образом, чтобы заменить известные неорганические люминесцентные материалы, которые используются для обеспечения «красного» вклада в источники белого света. Известные неорганические люминесцентные материалы, которые обеспечивают «красный» вклад, обладают сравнительно низкой эффективностью вследствие их большой FWHM и связанной с этим эмиссией в дальней (инфра)красной области. Для того чтобы, тем не менее, обеспечить достаточный «красный» вклад для генерации белого света, имеющего требуемую цветовую температуру, требуется сравнительно большое количество люминесцентного материала, вносящего «красный» вклад. Как таковое сравнительно большое количество требуемого люминесцентного материала, вносящего «красный» вклад, приводит к повышенным затратам и требует сравнительно высокой интенсивности эмиссии света от излучателя света в усиленном люминофором источнике света. По существу требуются более эффективные люминесцентные материалы, в особенности чтобы обеспечить «красный» вклад свету, эмитируемому усиленным люминофором источником света. В качестве таковых в усиленные люминофором источники света вводятся органические люминесцентные материалы, которые могут быть смешаны с известными люминесцентными материалами, чтобы получить более эффективный преобразователь света.

Такие усиленные люминофором источники света, содержащие органические люминесцентные материалы в смеси люминофоров, известны, например, из заявки на патент США 2006/0214578 и из заявки на патент США US 2006/0220531. Обе указанные заявки на патент США раскрывают полупроводниковые светоизлучающие устройства, которые включают корпусной элемент, светоизлучающий элемент, смонтированный в корпусном элементе, и преобразователь длины волны. Преобразователь длины волны поглощает свет от светоизлучающего элемента и эмитирует свет с преобразованной длиной волны. Преобразователь длины волны включает неорганический люминесцирующий материал и органический люминесцирующий материал.

Тем не менее, эффективность преобразования света смесью люминесцентных материалов, как описано в указанных заявках на патент, должна быть дополнительно улучшена.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача данного изобретения состоит в создании люминесцентного преобразователя, обладающего повышенной эффективностью.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения цель достигается посредством люминесцентного преобразователя для усиленного люминофором источника света, причем данный люминесцентный преобразователь содержит:

первый люминесцентный материал, выполненный с возможностью поглощения по меньшей мере части возбуждающего света, эмитируемого излучателем света усиленного люминофором источника света, и для преобразования по меньшей мере части поглощенного возбуждающего света в первый эмитируемый свет, содержащий длину волны большей величины по сравнению с возбуждающим светом, данный люминесцентный преобразователь также содержит

второй люминесцентный материал, содержащий органический люминесцентный материал и выполненный с возможностью поглощения по меньшей мере части первого эмитируемого света, испускаемого первым люминесцентным материалом, и для преобразования по меньшей мере части поглощенного первого эмитируемого света во второй эмитируемый свет, имеющий длину волны большей величины по сравнению с первым эмитируемым светом.

Действие люминесцентного преобразователя в соответствии с данным изобретением заключается в том, что двухступенчатое преобразование света в соответствии с данным изобретением обеспечивает возможность использования органического люминесцентного материала (красного свечения) со сравнительно небольшим стоксовым сдвигом. Без намерения придерживаться определенной теории, авторы изобретения нашли, что этот сравнительно небольшой стоксовый сдвиг приводит к эмиссионному спектру, эмитируемому органическим люминесцентным материалом, который остается сравнительно узким. Обычно второй эмитируемый свет имеет сравнительно большую длину волны и типично представляет «красный» вклад в световое излучение, эмитируемое усиленным люминофором источником света. Этот «красный» вклад должен предпочтительно иметь эмиссионный спектр, имеющий определенную ширину, а не в основном линейную эмиссию, чтобы обеспечить хорошие характеристики цветопередачи усиленного люминофором источника света. Однако величина FWHM эмиссионного спектра «красного» вклада должна быть ограничена, для того чтобы не содержать слишком много инфракрасного излучения, поскольку оно приводит лишь к эмиссии неприменимого инфракрасного излучения, которое к тому же уменьшает эффективность усиленного люминофором источника света. Авторы изобретения нашли, что посредством уменьшения стоксового сдвига органического люминесцентного материала ширина спектра второго эмитируемого света ограничивается таким образом, что может быть получен достаточный «красный» вклад, чтобы иметь хорошую цветопередачу, наряду с тем, что по существу не эмитируется излучение в инфракрасной части спектра. Соответственно, повышается эффективность.

Обычно двухступенчатое преобразование света не является предпочтительным из соображений эффективности. Потери вследствие преобразование света люминесцентным материалом представляют собой комбинацию стоксовых потерь от каждого преобразования и потерь, обусловленных квантовым выходом люминесцентного материала, использованного для каждого преобразования. Генерация света с увеличенной длиной волны посредством двухступенчатого преобразования света представляется менее эффективной, чем в случае одной ступени, поскольку эффективность уменьшается как произведение квантовых выходов каждого из отдельных люминесцентных материалов. Однако разработанные в последнее время органические люминесцентные материалы имеют сравнительно эффективный пик поглощения в части спектра светового излучения, воспринимаемого как зеленый или вблизи него. Кроме того, указанные разработанные в последнее время органические люминесцентные материалы эмитируют свет в части спектра светового излучения, воспринимаемого как красный свет, наряду с тем, что квантовый выход составляет 90% или более. Это означает, что 90% или более фотонов, соответствующих зеленому цвету, которые поглощены этим органическим люминесцентным материалом, преобразуются в фотоны с длиной волны большей величины. Эта комбинация сравнительно небольшого стоксового сдвига и высокой величины поглощения и квантового выхода обеспечивает возможность эффективного использования этих люминесцентных материалов в таком устройстве с двухступенчатым преобразованием светового излучения, наряду с тем, что, кроме того, повышается общая эффективность усиленного люминофором источника света.

Известные усиленные люминофором источники света, использующие органические люминесцентные материалы, содержат органические люминесцентные материалы, которые выполнены с возможностью возбуждения светом, эмитируемым светоизлучающим элементом, обычно синим или УФ светоизлучающим диодом. Это обычно влечет за собой сравнительно большой стоксовый сдвиг для органического люминесцентного материал и, соответственно, сравнительно широкий эмиссионный спектр, эмитируемый известными органическими люминесцентными материалами, который поэтому содержит значительное количество инфракрасного света. Кроме того, преобразование света, которое требует сравнительно большого стоксового сдвига, также часто имеет сравнительно низкий квантовый выход, и в соответствии с этим общая эффективность преобразования известного органического люминесцентного материала является все же сравнительно низкой. Это особенно справедливо для люминесцентных материалов, эмитирующих свет красного цвета. В люминесцентном преобразователе в соответствии с данным изобретением используется сравнительно небольшой стоксовый сдвиг, что приводит к сравнительно узкому эмиссионному спектру, предоставляющему конструктору возможность выбора органического люминесцентного материал, который обеспечивает достаточный «красный» вклад, чтобы обеспечивать хорошую цветопередачу, наряду с тем, что предотвращается эмиссия инфракрасного света, и имеет место сравнительно высокий квантовый выход. По существу, хотя люминесцентный преобразователь в соответствии с данным изобретением включает двухступенчатое преобразование света, общая эффективность люминесцентного преобразователя повышена.

Дополнительное преимущество использования органических люминесцентных материалов, имеющих высокий квантовый выход, заключается в том, что количество люминесцентного материала для обеспечения достаточного «красного» вклада, чтобы создавать требуемую цветовую температуру света, эмитируемого усиленным люминофором источником света, является сравнительно небольшим. Поскольку люминесцентные материалы сравнительно дороги, то применение таких люминесцентных материалов, имеющих сравнительно высокие степень поглощения и квантовый выход, предоставляет также возможность уменьшения затрат, так как требуется меньше люминесцентного материала. Хотя уменьшение затрат на усиленный люминофором источник света может не быть большим в абсолютных числах, вследствие обычно значительного числа производимых усиленных люминофором источников света эти уменьшения затрат весьма существенны с коммерческой точки зрения.

Излучатель света может быть любым источником света, эмитирующим возбуждающий свет, имеющий определенный спектр, например разрядной лампой низкого давления, разрядной лампой высокого давления, лампой накаливания, твердотельным излучателем света или даже дополнительным люминесцентным материалом, эмитирующим возбуждающий свет.

В данном случае свет определенного цвета, например красный или зеленый свет, обычно содержит свет, имеющий определенный спектр. Определенный спектр конкретного цвета может содержать вклады света, имеющего определенную ширину полосы вокруг центральной длины волны, которая воспринимается как свет конкретного цвета. Определенный спектр может также быть образован несколькими узкими спектрами, и в таком спектре центральная длина волны может быть определена как длина волны воспринимаемого цвета нескольких узких спектров. Центральная длина волны представляет собой среднюю длину волны спектрального распределения мощности излучения. В данном случае, свет определенного цвета также включает невидимый свет, такой как ультрафиолетовый свет и инфракрасный свет. Термин «основной цвет» типично используется для света, который используется для смешивания таким образом, что может быть генерирован по существу любой цвет. Основные цвета, например, включают красный, зеленый, синий, желтый, янтарный и пурпурный. Свет конкретного цвета может также содержать смеси основных цветов, например синий и янтарный, или синий, желтый и красный, или синий, зеленый и красный. Конкретный цвет может, например, быть образован определенной комбинацией красного, зеленого и синего света. Свет определенного цвета также включает белый свет и включает разные виды белого света, на которые обычно указывают как на белый свет, имеющий определенную цветовую температуру. Число основных цветов, используемых, чтобы образовать определенный цвет, может варьироваться.

В варианте осуществления люминесцентного преобразователя разность длины волны между первым эмитируемым светом и вторым эмитируемым светом составляет менее чем 150 нанометров и/или в котором разность длины волны между первым эмитируемым светом и вторым эмитируемым светом составляет менее чем 100 нанометров. Авторы изобретения нашли, что при использовании органического люминесцентного материала, который преобразует свет наряду с тем, что имеет место стоксовый сдвиг менее 150 нанометров или, более предпочтительно, менее 100 нанометров, эмиссионный спектр остается узким, что обеспечивает возможность ограничения инфракрасного вклада органического люминесцентного материала и, соответственно, обеспечивает высокую эффективность. В таком люминесцентном преобразователе первый люминесцентный материал может, например, преобразовывать возбуждающий свет в синий свет, а второй люминесцентный материал может, например, преобразовывать часть синего цвета в желтый свет. Выбор определенной комбинации синего света и желтого света приводит в результате к по существу белому свету, который эмитируется из усиленного люминофором источника света. В качестве альтернативы, излучатель света может эмитировать возбуждающий свет, который может, предпочтительно, быть синим светом. Лишь часть возбуждающего света поглощается первым люминесцентным материалом и преобразуется в зеленый свет. Остаток синего цвета эмитируется непосредственным образом усиленным люминофором источником света без преобразования и вносит вклад в цвет, эмитируемый усиленным люминофором источником света. Затем часть зеленого света, эмитируемого первым люминесцентным материалом, поглощается вторым люминесцентным материалом и преобразуется в красный свет. Остаток зеленого света эмитируется усиленным люминофором источником света без дополнительного преобразования и вносит вклад вместе с синим светом и красным светом в цвет света, эмитируемого усиленным люминофором источником света. Выбор определенного количества первого люминесцентного материал и второго люминесцентного материала, соответственно, определяет индивидуальные вклады возбуждающего света, первого эмитируемого света и второго эмитируемого света, и, соответственно, цвет света, эмитируемого усиленным люминофором источником света.

В варианте осуществления люминесцентного преобразователя первый люминесцентный материал содержит неорганический люминесцентный материал. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что уже известен широкий ассортимент неорганических люминесцентных материалов, которые используются во многих различных видах применения. Часто эти неорганические люминесцентные материалы могут сравнительно легко противостоять жестким условиям среды внутри разрядного резервуара или вблизи светоизлучающего диода и, соответственно, могут быть использованы для экранирования органических люминесцентных материалов от светового потока высокой интенсивности и высокой плотности, эмитируемого излучателем света.

В варианте осуществления люминесцентного преобразователя первый люминесцентный материал и второй люминесцентный материал образуют слои люминесцентного материала в пакете люминесцентных материалов. Первый люминесцентный материал и второй люминесцентный материал могут, например, не смешиваться или могут не смешиваться в сходном растворителе. Как таковая слоистая структура обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что разные люминесцентные материалы могут быть получены посредством производственного процесса, который наилучшим образом подходит для конкретного люминесцентного материала. Например, органические люминесцентные материалы часто являются растворимыми, чтобы образовать жидкость, имеющую определенную вязкость. Такая жидкость может быть, например, легко нанесена на материал-носитель в виде по существу однородного слоя посредством хорошо известных методов нанесения покрытия центрифугированием. Первый люминесцентный материал может не быть растворимым, и, соответственно, слой первого люминесцентного материала может быть сформирован другими методами, подходящими для выбранного первого люминесцентного материала.

В варианте осуществления люминесцентного преобразователя на второй люминесцентный материал нанесен защитный слой для защиты второго люминесцентного материала. Такой защитный слой может, например, защищать второй люминесцентный материал от воздействия окружающей среды, например, когда второй люминесцентный материал нанесен на внешнюю стенку усиленного люминофором источника света или устройства со светоизлучающим диодом. В качестве альтернативы, защитный слой может, например, защищать второй люминесцентный материал от царапин, которые предпочтительно должны предотвращаться, поскольку царапины будут создавать неравномерный внешний вид усиленного люминофором источника света при его функционировании.

В варианте осуществления люминесцентного преобразователя люминесцентный преобразователь содержит смесь люминесцентных материалов, причем смесь люминесцентных материалов содержит как первый люминесцентный материал, так и второй люминесцентный материал. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что первый люминесцентный материал и второй люминесцентный материал могут быть применены к усиленному люминофором источнику света на одном производственном этапе. Кроме того, первый люминесцентный материал, являющийся неорганическим люминесцентным материалом, может функционировать как рассеивающий материал в смеси люминесцентных материалов. Часто люминесцентный материал применяется в виде слоя материала. В таком слое свет часто захватывается, например, вследствие внутреннего отражения. Часть захваченного света часто повторно поглощается и, тем самым, теряется, что уменьшает эффективность преобразования люминесцентного преобразователя. Для того чтобы предотвращать захватывание света внутри слоя, к люминесцентному слою может быть добавлен дополнительный рассеивающий материал. Однако рассеивающий материал также представляет некоторый вид световых потерь, что не является предпочтительным. Посредством смешивания неорганического люминесцентного материала, являющегося первым люминесцентным материалом, с органическим люминесцентным материалом, являющимся вторым люминесцентным материалом, в единственную смесь люминесцентных материалов неорганический люминесцентный материал может действовать как рассеивающий материал, улучшая отвод света, генерированного внутри люминесцентного материала. Дополнительное преимущество использования смеси люминесцентных материалов заключается в том, что внешний вид усиленного люминофором источника света определяется смесью люминесцентных материалов, а не внешним видом верхнего люминесцентного материала, как это было бы в случае пакетной конфигурации. Это будет создавать более естественный внешний вид усиленного люминофором источника света, что будет уменьшать введение потребителя в заблуждение.

В варианте осуществления люминесцентного преобразователя люминесцентный преобразователь расположен на некотором расстоянии от излучателя света, образуя удаленное расположение люминофора. Удаленное расположение люминофора обеспечивает такое позиционирование люминесцентного материала по отношению к излучателю света, что высокие температуры излучателя света или высокие плотности светового потока через люминесцентные материалы предотвращаются, обеспечивая то, что поддерживаются и/или повышаются эффективность преобразования и срок службы люминесцентного материала. Кроме того, преимущество применения удаленного расположения люминофора заключается в том, что обычно увеличивается широта выбора люминесцентных материалов, поскольку многие известные люминесцентные материалы не могут противостоять жестким условиям окружающей среды, таким как условия внутренней среды разрядных резервуаров разрядных ламп и высокотемпературные условия окружающей среды, когда люминесцентный материал наносится непосредственно на твердотельный излучатель света. Особенно органические люминесцентные материалы чувствительны к сравнительно высоким плотностям светового потока и сравнительно высоким температурам. Применение удаленного расположения люминофора, соответственно, предоставляет возможность использования широкого ассортимента органических люминесцентных материалов в качестве второго люминесцентного материала.

В варианте осуществления люминесцентного преобразователя второй люминесцентный материал выбран из группы, содержащей:

производные перилена, такие как люмогены F (например, 083 (желтый), 170 (желтый), 240 (оранжевый), 305 (красный), 850 (зеленый)), производные дифторбораиндацена (BODIPY), флюоресцеиновые красители, производные флуорена, кумариновые красители, ксантеновые красители, комплексы пиррометен-BF2 (P-BF2), производные стильбена, родаминовые красители, периленкарбоксимидные красители и люминесцентные полимеры, такие как полифениленвинилен (PPV), производные полифенила.

Первый люминесцентный материал, например, может содержать следующие неорганические люминесцентные материалы и/или их смеси, которые поглощают ультрафиолетовый свет или синий свет:

(Lu_1-x-y-a-bY_xGd_y)₃(Al_1-z-uGa_zSi_u)₅O_12-uN_u:Ce_aPr_b, в котором 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0<z≤0,1, 0≤u≤0,2, 0<a≤0,2 и 0<b≤0,1, например, Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ и Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺,

(Sr_1-a-b-cCa_bBa_c)Si_xN_yO_z:Eu_a ²⁺, в котором a=0,002-0,2, b=0,0-0,25, c=0,0-1,0, x=1,5-2,5, y=0,67-2,5, z=1,5-4 включая, например, SrSi₂N₂O₂:Eu²⁺ и BaSi₂N_0,67O₄:Eu²⁺,

(Sr_1-u-v-xMg_uCa_vBa_x)(Ga_2-y-zAl_yIn_zS₄):Eu²⁺ включая, например, SrGa₂S₄:Eu²⁺,

(Sr_1-xBa_x)₂SiO₄:Eu, в котором 0<x≤1, включая, например, BaSrSiO₄:Eu²⁺,

(Ca_1-x-y-a-bY_xLu_y)₃(Sc_1-zAl_z)₂(Si_1-x-yAl_x+y)₃O₁₂:Ce_aPr_b, в котором 0≤x≤l, 0≤y≤l, 0<z≤l, 0≤u≤0,2, 0<a≤0,2 и 0<b≤0,1, например, Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce³⁺.

В соответствии со вторым аспектом данного изобретения цель достигается посредством усиленного люминофором источника света, содержащего излучатель света, эмитирующего возбуждающий свет, и содержащего люминесцентный преобразователь в соответствии с данным изобретением.

В варианте осуществления усиленного люминофором источника света излучатель света содержит твердотельный излучатель света. Как указано выше, твердотельные излучатели света являются, например, светоизлучающим диодом, или лазерным диодом, или органическим светоизлучающим диодом. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что применение твердотельных излучателей света обеспечивает очень высокую компактность усиленного люминофором источника света наряду с тем, что он имеет высокий световой выход. Кроме того, широкий ассортимент твердотельных излучателей света эмитирует свет синего цвета, и этот свет может непосредственно вносить вклад и может быть непосредственным образом смешан с выходным светом усиленного люминофором источника света, чтобы образовывать выходящий свет, имеющий заданный цвет. Соответственно, дополнительное преобразование света из УФ в видимый свет может не выполняться, повышая тем самым эффективность усиленного люминофором источника света.

В варианте осуществления усиленного люминофором источника света излучатель света включает разряд в разрядной лампе. Преимущество этого варианта осуществления по сравнению с известными разрядными лампами заключается в том, что цветопередача улучшается (особенно в красном интервале) при дополнительных преимуществах, заключающихся в низкой величине потерь в эффективности по сравнению со стандартными доступными лампами с высокой цветопередачей (например, лампами с цветопередачей 90). Кроме того, комбинирование различных смесей люминофора на внешней стороне разрядной лампы обеспечивает простой способ выбора цветовой температуры и цветопередачи после изготовления лампы.

В варианте осуществления усиленного люминофором источника света излучатель выполнен с возможностью эмитирования возбуждающего света, содержащего основной синий цвет. Даже для разрядных ламп разработан новый тип разряд, известный как молекулярная разрядная лампа, в котором по меньшей мере часть света, эмитируемого разрядной лампой, находится в видимой области, обычно эмитируется синий свет. Преимущество использования синего света заключается в том, что видимая часть возбуждающего света, которая не используется для возбуждения первого люминесцентного материала, может непосредственным образом вносить вклад в видимый свет, эмитируемый усиленным люминофором источником света, без необходимости в преобразовании первым люминесцентным материалом или вторым люминесцентным материалом в свет с большей длиной волны. Устранение необходимости в преобразовании части света с возбуждающей длиной волны также повышает эффективность усиленного люминофором источника света. Возбуждающий свет может, например, быть видимым светом синего цвета, который может быть использован вместе с первым люминесцентным материалом, эмитирующим свет зеленого цвета, и вторым люминесцентным материалом, эмитирующим свет красного цвета, чтобы получить, при надлежащем смешивании, белый свет, имеющий заданную цветовую температуру.

В варианте осуществления усиленного люминофором источника света излучатель света включает разряд разрядной лампы, причем разрядная лампа содержит разрядный резервуар, окружающий, газонепроницаемым образом, разрядное пространство, содержащее заполняющий газ и содержащее разрядное средство для поддержания разряда в разрядном пространстве при функционировании, для эмитирования возбуждающего света, при этом второй люминесцентный материал нанесен на сторону стенки разрядного резервуара, обращенную в противоположную сторону от разряда. Обычно внутреннее пространство разрядного резервуара разрядной лампы имеет сравнительно жесткие условия окружающей среды вследствие присутствия заполняющего газа и вследствие наличия разряда вблизи стенки разрядного резервуара. Кроме того, когда люминесцентный материал используется вместе с разрядной лампой, люминесцентные материалы обычно до сих пор наносились на сторону стенки разрядного резервуара, обращенную к внутреннему пространству разрядного резервуара. Причина такого расположения заключается в том, что генерирует ультрафиолетовый свет, который конвертируется люминесцентными материалами в видимый свет. Для того чтобы предоставить возможность ультрафиолетовому свету проходить через разрядный резервуар, разрядный резервуар должен быть изготовлен из кварца или другого материала, прозрачного для УФ излучения, что делает разрядный резервуар очень дорогим. Вследствие того, что имеет место преобразование из ультрафиолетового света в видимый свет внутри разрядного резервуара, от стенки разрядного резервуара требуется лишь, чтобы она была прозрачной для видимого света, что существенно уменьшает стоимость разрядного резервуара. По этой причине известные разрядные лампы, содержащие смесь люминесцентных материалов, имеют люминесцентный материал, нанесенный на стенку разрядного резервуара со стороны разряда. Применение органического люминесцентного материала для повышения эффективности вклада красного цвета неосуществимо в известных источниках света, поскольку органические люминесцентные материалы не могут в настоящее время противостоять жестким условиям среды внутри разрядного резервуара. Соответственно, известное из литературы применение органических люминесцентных материалов обычно ограничивается твердотельными источниками света. Однако в люминесцентном преобразователе в соответствии с данным изобретением второй люминесцентный материал, содержащий органический люминесцентный материал, возбуждается при применении первого эмитируемого света, которым обычно является видимый свет. Соответственно, при использовании второго люминесцентного материала в таком расположении по данному изобретению, второй люминесцентный материал может быть очень легко применен с внешней стороны разрядного резервуара и, таким образом, может не подвергаться жестким условиям среды внутри разрядного резервуара. Таким образом, посредством нанесения второго люминесцентного материала на сторону стенки разрядного резервуара, обращенную в противоположную сторону от разряда, или, иначе говоря, посредством нанесения второго люминесцентного материала на внешнюю сторону разрядного резервуара первый эмитируемый свет, который генерируется внутри разрядного резервуара, передается через разрядный резервуар и затем попадает на второй люминесцентный материал, который поглощает часть этого первого эмитируемого света, чтобы генерировать второй эмитируемый свет. Поскольку это может быть сделано очень эффективно, то применение органического люминесцентного материала на внешней стороне разрядного резервуара приводит к эффективному вкладу красного цвета. Вклад синего и зеленого цветов создается при применении известных люминесцентных материалов, размещенных внутри разрядного резервуара. Стандартный люминесцентный материал, обеспечивающий вклад красного цвета (обычно, например, YOX), удаляется (или частично удаляется) и заменяется вторым люминесцентным материалом, содержащим органический люминесцентный материал, расположенным на внешней стороне разрядного резервуара, который поглощает либо часть зеленого света, эмитируемого разрядным резервуаром, либо часть синего цвета, эмитируемого из разрядного резервуара.

В варианте осуществления усиленного люминофором источника света излучатель света содержит разрядную лампу, причем разрядная лампа содержит разрядный резервуар, окружающий, газонепроницаемым образом, разрядное пространство, содержащее заполняющий газ и содержащее разрядное средство для поддержания разряда в разрядном пространстве при функционировании, для эмитирования возбуждающего света, разрядная лампа также содержит внешнюю колбу, окружающую разрядный резервуар, при этом второй люминесцентный материал размещен на стенке внешней колбы. Внешняя колба будет увеличивать расстояние между вторым люминесцентным материалом и разрядным резервуаром и тем самым будет обусловливать функционирование второго люминесцентного материала при дополнительно пониженных температурах. Кроме того, нанесение второго люминесцентного материала на внутреннюю сторону внешней колбы будет защищать второй люминесцентный материал от царапин и предоставит также ему возможность нахождения в определенной окружающей среде, в которой располагается второй люминесцентный материал. Например, пространство между разрядным резервуаром и внешней колбой может быть бескислородным, чтобы предотвращать окисление люминесцентного материала, помещенного во внешнюю колбу. Кроме того, люминофор, эмитирующий синий и зеленый свет, может быть применен внутри разрядного резервуара, поскольку эти хорошо известные люминофоры могут противостоять жестким условиям окружающей среды, иметь высокую эффективность и предотвращать необходимость изготовления разрядного резервуара в усиленном люминофором источнике света из материала, прозрачного для УФ излучения.

В варианте осуществления усиленного люминофором источника света второй люминесцентный материал размещен на стороне стенки внешней колбы, обращенной к разрядному резервуару. Преимущество этого расположения заключается в том, что температура второго люминесцентного материала также уменьшается.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты данного изобретения будут очевидны из вариантов осуществления, описанных далее в данном документе, и будут разъяснены при ссылках на них.

На чертежах:

Фиг. 1A и 1B показывают люминесцентный преобразователь в соответствии с данным изобретением,

Фиг. 2A и 2B показывают вариант осуществления усиленного люминофором источника света, содержащего твердотельный излучатель света и люминесцентный преобразователь в соответствии с данным изобретением,

Фиг. 3A и 3B показывают вариант осуществления усиленных люминофором источников света, образующих разрядную лампу, в которой излучатель света образован разрядом разрядной лампы,

Фиг. 4A показывает спектр возбуждения органического люминесцентного материала и эмиссионный спектр неорганического люминесцентного материала, являющегося алюмоиттриевым гранатом (АИГ), эмитирующим зеленый свет, и Фиг. 4B показывает спектр возбуждения и эмиссионный спектр органического люминесцентного материала, и

Фиг. 5A показывает эмиссионный спектр усиленного люминофором источника света, содержащий синий возбуждающий свет от твердотельного излучателя света, зеленый первый эмитируемый свет от первого люминесцентного материала и красный второй эмитируемый свет от органического люминесцентного материала, и Фиг. 5B показывает эмиссионный спектр разрядной лампы, содержащей неорганический первый люминесцентный материал (АИГ) и органический второй люминесцентный материал.

Фигуры являются чисто схематическими и не изображены в масштабе. В частности, для ясности некоторые размеры сильно преувеличены. Одни и те же компоненты на фигурах указываются одинаковыми цифровыми обозначениями, насколько это возможно.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1A и 1B показывают люминесцентный преобразователь 10, 12 в соответствии с данным изобретением, Люминесцентный преобразователь 10, 12 образован двумя разными люминесцентными материалами, первым люминесцентным материалом 20 и вторым люминесцентным материалом 30, содержащим органический люминесцентный материал 30. Первый люминесцентный материал 20 выполнен с возможностью поглощения по меньшей мере части возбуждающего света hv0, который падает на люминесцентный преобразователь 10, 12. Часть света, поглощенная первым люминесцентным материалом 20, затем преобразуется в первый эмитируемый свет hv1, имеющий длину волны большей величины и эмитируемый первым люминесцентным материалом 20. Не поглощенная часть возбуждающего света hv0 может, например, быть передана через люминесцентный преобразователь 10, 12 и может вносить вклад в общий свет, эмитируемый люминесцентным преобразователем 10, 12 посредством смешивания со светом, эмитируемым первым люминесцентным материалом 20 и вторым люминесцентным материалом 30. Второй люминесцентный материал 30 выполнен с возможностью поглощения по меньшей мере части первого эмитируемого света hv1 и преобразует часть поглощенного первого эмитируемого света hv1 во второй эмитируемый свет hv2, который имеет длину волны большей величины по сравнению с длиной первого эмитируемого света hv1. По существу, первый эмитируемый свет hv1 используется, чтобы возбуждать второй люминесцентный материал 30, являющийся органическим люминесцентным материалом 30.

В тексте выше часть падающего света поглощается люминесцентным материалом, который затем преобразует дополнительную часть поглощенного света в свет с большей длиной волны. Часть падающего света, которая поглощается, и последующая дополнительная часть, которая преобразуется в свет с большей длиной волны, обычно разные. Количество поглощенного падающего света зависит, например, от концентрации конкретного люминесцентного материала, который облучается возбуждающим светом. Количество поглощенного света, которое затем преобразуется, зависит обычно от квантового выхода люминесцентного материала и, соответственно, разное для каждого люминесцентного материала. Следовательно, посредством изменения концентрации люминесцентного материала может быть установлен вклад возбуждающего света hv0, первого эмитируемого света hv1 и второго эмитируемого света hv2 в общий свет, эмитируемый люминесцентным преобразователем 10, 12, что определяет общий цвет света, эмитируемого люминесцентным преобразователем 10, 12.

Авторы изобретения нашли, что двухступенчатое преобразование света в соответствии с данным изобретением создает сравнительно небольшой стоксовый сдвиг света, эмитируемого органическим люминесцентным материалом 30. Из экспериментов найдено, что этот сравнительно небольшой стоксовый сдвиг приводит к эмиссионному спектру hv2, эмитируемому органическим люминесцентным материалом 30, который сохраняется сравнительно узким. Обычно второй эмитируемый свет имеет сравнительно большую длину волны и типично представляет «красный» вклад в световое излучение, эмитируемое усиленным люминофором источником 100, 102, 104 света (см. Фиг. 2 и 3). Этот «красный» вклад должен предпочтительно иметь эмиссионный спектр hv2, имеющий определенную ширину, а не в основном линейную эмиссию, чтобы обеспечить хорошие характеристики цветопередачи усиленного люминофором источника 100, 102, 104 света. Однако обычно «красный» вклад не должен содержать слишком много инфракрасного света, поскольку это приводит лишь к эмиссии неприменимого инфракрасного света, что дополнительно уменьшает эффективность усиленного люминофором источника 100, 102, 104 света. Посредством уменьшения стоксового сдвига органического люминесцентного материала 30 ширина спектра второго эмитируемого света 30 ограничивается таким образом, что может быть получен достаточный «красный» вклад, чтобы иметь хорошую цветопередачу, наряду с тем, что по существу не эмитируется излучение в инфракрасной части спектра. Соответственно, повышается эффективность.

Фиг. 1A показывает вариант осуществления, в котором люминесцентный преобразователь 10 содержит пакет 50 из первого люминесцентного материала 20 и второго люминесцентного материала 30, расположенных в отдельных слоях люминесцентного материала. Как таковой пакет 50 слоев люминесцентных материалов 20, 30 обеспечивает возможность того, что каждый из разных люминесцентных материалов может быть нанесен на материал-носитель (не показано) посредством производственного процесса, который наилучшим образом подходит для конкретного люминесцентного материала 20, 30. Как правило, когда органический и неорганический люминесцентные материалы смешиваются, чтобы образовать люминесцентный преобразователь 10, 12, эти разные материалы не обязательно смешиваются, например, в одном и том же растворителе. В качестве альтернативы, теплостойкость разных люминесцентных материалов 20, 30 может быть слишком разной, чтобы просто смешивать их. Соответственно, пакет 50 слоев обеспечивает возможность нанесения отдельных люминесцентных материалов 20, 30 при применении их собственных оптимизированных процессов.

Фиг. 1B показывает вариант осуществления, в котором люминесцентный преобразователь 12 образован смесью люминесцентных материалов 52, на которую также указывается как на матрицу 52. Матрица 52, как показано на Фиг. 1B, содержит смесь первого люминесцентного материала 20 и второго люминесцентного материала 30. В такой композиции смесь нескольких люминесцентных материалов может быть нанесена одновременно, уменьшая число производственных этапов, требующихся для изготовления люминесцентного преобразователя 12. Кроме того, применение матрицы 52 обеспечивает возможность использования некоторых неорганических люминесцентных материалов, например первого люминесцентного материала 20 в качестве рассеивающего материала, чтобы улучшить выход и поглощение света от матрицы 52. Обычно свет может быть захвачен в прозрачном слое материала, такого как матрица 52. Это захватывание обычно основано на полном внутреннем отражении и сравнительно эффективно, так что оно часто используется в световодах. Однако, когда захватывается свет в матрице 52, часть этого захваченного света теряется вследствие потерь на поглощение внутри матрицы 52, которые существенно уменьшают эффективность люминесцентного преобразователя 10, 12. Добавление дополнительных рассеивающих веществ или светоизвлекающих структур также может быть использовано, однако такие дополнительные рассеивающие вещества представляют некоторую потерю в системе и уменьшают общую эффективность. Посредством смешивания, например, кристаллов неорганического люминесцентного материала внутри матрицы 52, например первого люминесцентного материала 20, отвод света может быть улучшен без необходимости добавления дополнительного материала к матрице 52.

Люминесцентный преобразователь 10, 12, как показано на Фиг. 1A и 1B, может быть нанесен непосредственно на излучатель света 40, 42 (см. Фиг. 2 и 3) или может быть нанесен на некотором расстоянии от излучателя света 40, 42, так что создается удаленное расположение люминофора. Это удаленное расположение люминофора хорошо известно и обеспечивает преимущества, заключающиеся в том, что температура люминесцентных материалов при функционировании остается ниже по сравнению со случаем, когда люминесцентные материалы непосредственно нанесены на излучатель света 40, 42. Дополнительное преимущество этого удаленного расположения люминофора заключается в том, что поток света через удаленный люминофор обычно меньше вследствие отдаленности. Высокая температура и большой световой поток через люминесцентный материал могут вызывать более быструю деградацию люминесцентного материала. Следовательно, посредством применения удаленного расположения люминофора более широкий выбор люминесцентных материалов может быть использован в люминесцентном преобразователе 10, 12 для усиленного люминофором источника 100, 102, 104 света.

Фиг. 2A и 2B показывают вариант осуществления усиленного люминофором источника 100 света, содержащего твердотельный излучатель 40 света и люминесцентный преобразователь 10 в соответствии с данным изобретением. Фиг. 2A показывает собранный усиленный люминофором источник 100 света, и Фиг. 2B показывает отдельные элементы 20, 30, 40, 60 усиленного люминофором источника 100 света. На твердотельном излучателе 40 света первый люминесцентный материал 20 выполнен с возможностью преобразования по меньшей мере части возбуждающего света hv0, эмитируемого твердотельным излучателем 40 света, в первый эмитируемый свет hv1. Затем поверх первого люминесцентного материала 20 располагается второй люминесцентный материал 30, который выполнен с возможностью преобразования по меньшей мере части первого эмитируемого света hv1 во второй эмитируемый свет hv2. Поскольку не весь возбуждающий свет hv0 и не весь первый эмитируемый свет hv1 преобразуется, эмитируемый свет усиленного люминофором источника 100 света обычно содержит смесь возбуждающего света hv0, первого эмитируемого света hv1 и второго эмитируемого света hv2. Кроме того, элемент 60 для придания формы свету может быть размещен поверх второго люминесцентного материала 30, чтобы сформировать свет, эмитируемый усиленным люминофором источником 100 света.

Предпочтительно, возбуждающий свет hv0 является синим светом, поскольку это способствовало бы вкладу синего цвета, чтобы образовать белый свет, эмитируемый усиленным люминофором источником 100 света. В качестве альтернативы, твердотельный излучатель 40 света может эмитировать ультрафиолетовый свет hv0, который должен быть преобразован, например, в синий свет и желтый свет, чтобы образовать белый свет. В такой конфигурации, элемент 60 для придания формы свету может быть образован материалом, блокирующим УФ-свет, или может содержать слой, блокирующий УФ-свет (не показан), чтобы предотвращать эмитирование ультрафиолетового света усиленным люминофором источником 100 света. В случае, когда возбуждающий свет hv0 является ультрафиолетовым светом, люминесцентный преобразователь 10, 12 может содержать дополнительный люминесцентный материал, так что три разных цвета света образуются при падении ультрафиолетового света hv0. Дополнительный люминесцентный материал может, например, преобразовывать ультрафиолетовый свет в синий свет, первый люминесцентный материал 20 может, например, преобразовывать ультрафиолетовый свет в зеленый свет, и второй люминесцентный материал 30 может, например, преобразовывать часть зеленого света в красный свет.

При расположении, показанном на Фиг. 2A и 2B, люминесцентный преобразователь 10 по существу непосредственным образом закреплен на твердотельном излучателе 40 света. Это не представляет собой удаленное расположение люминофора, поскольку при расположении, показанном на Фиг. 2A и 2B, первый люминесцентный материал 20 и второй люминесцентный материал 30 будут становиться сравнительно горячими при функционировании и будут испытывать сравнительно высокий световой поток при функционировании, что, несомненно, ограничивает выбор люминесцентных материалов, подходящих для этого расположения. В качестве альтернативы, естественно, люминесцентный преобразователь 10 может быть расположен как самоподдерживающийся элемент, который, например, размещен на расстоянии (не показано) от твердотельного излучателя 40 света при удаленном расположении люминофора. Например, твердотельный излучатель 40 света может быть расположен в отражающем колпачке (не показан) таким образом, что содержится где-нибудь в отражающем колпачке на некотором расстоянии от твердотельного излучателя 40 света люминесцентного преобразователя 10, 12 в соответствии с любой из Фиг. 1A или 1B. В качестве альтернативы, люминесцентный преобразователь 10, 12 может быть расположен на коллиматоре (не показан), который коллимирует свет твердотельного излучателя света 40, или может быть его частью.

Кроме того, при расположении, показанном на Фиг. 2A и 2B, люминесцентный преобразователь 10 содержит пакет 50 (см. Фиг. 1A) разных люминесцентных материалов 20, 30. Этот пакет 50 разных люминесцентных материалов может, естественно, быть заменен матрицей 52, содержащей смесь разных люминесцентных материалов, как показано на Фиг. 1B.

Фиг. 3 A и 3B показывают вариант осуществления усиленных люминофором источников 102, 104 света, образующих разрядную лампу 102, 104, в которой излучатель света 42 образован разрядом 42 разрядной лампы 102, 104. Усиленные люминофором источники 102, 104 света также содержат люминесцентный преобразователь 10, 12 в соответствии с данным изобретением. Разрядная лампа 102, 104 содержит разрядный резервуар 110, который заключает в себе герметизированное разрядное пространство 120. Разрядный резервуар 110 содержит заполняющий газ и содержит разрядное средство 130 для поддержания, при функционировании, разряда 42 в разрядном пространстве 120. Возбуждающий свет hv0, эмитируемый, при функционировании, от разряда 42, зависит, например, от заполняющего газа в разрядном резервуаре 110. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 3A, первый люминесцентный материал 20 размещен внутри разрядного резервуара на поверхности стенки 114 разрядного резервуара 110, обращенной к разряду 42. Преимущество этого расположения заключается в том, что когда возбуждающий свет hv0 является ультрафиолетовым светом hv0, первый люминесцентный материал 20 преобразует этот ультрафиолетовый свет hv0 в первый эмитируемый свет hv1, который предпочтительно является видимым светом hv1 и который сравнительно легко проходит через разрядный резервуар 110. Второй люминесцентный материал 30 нанесен на внешнюю сторону разрядного резервуара 110 таким образом, что он нанесен на поверхность стенки 112 разрядного резервуара 110, обращенную наружу от разряда 42. Следовательно, второй люминесцентный материал 30 не открыт воздействию жестким условиям среды внутри разрядного резервуара 110 и подвергается воздействию более низких температур по сравнению с первым люминесцентным материалом 20. Также вследствие того, что второй люминесцентный материал 30 выполнен с возможностью поглощать часть первого эмитируемого света hv1, который в данном случае является видимым светом hv1, должен отсутствовать ультрафиолетовый свет hv0, эмитируемый из разрядного резервуара 110, и, соответственно, отсутствует необходимость в изготовлении разрядного резервуара 110 из кварца или другого материала, прозрачного для УФ-излучения, что уменьшает стоимость разрядного резервуара 110. Поскольку люминесцентный материал, обеспечивающий «красный» вклад в известных разрядных лампах с высокой величиной CRI, имеет сравнительно низкую эффективность, в то время как люминесцентные материалы, обеспечивающие «синий» вклад, и материалы, обеспечивающие «зеленый» вклад, имеют высокую эффективность, применение второго люминесцентного материала 30, являющегося органическим люминесцентным материалом 30, имеющим высокий квантовый выход, с внешней стороны разрядного резервуара существенно повышает эффективность разрядной лампы 102, 104 с высоким CRI.

В варианте осуществления, показанном на Фиг. 3A, представлена лишь часть разрядной лампы 102, и показано лишь одно из по меньшей мере двух разрядных средств 130, являющихся электродом 130. В дополнение к этому, левая часть варианта осуществления, показанного на Фиг. 3A, содержит дополнительный слой 150, нанесенный поверх второго люминесцентного слоя 30 и являющийся защитным слоем 150 для защиты второго люминесцентного материала 30. Такой защитный слой 150 может, например, защищать второй люминесцентный материал 30 от воздействия окружающей среды с внешней стороны усиленного люминофором источника 102 света или может, например, защищать второй люминесцентный материал 30 от повреждения царапинами. Должно быть ясно, что если такой защитный слой 150 требуется, то защитный слой 150 наносится, чтобы покрывать весь второй люминесцентный материал 30 таким образом, как на правой стороне варианта осуществления, показанного на Фиг. 3A.

В качестве альтернативы, люминесцентный материал 30 на Фиг. 3A и 3B может также быть смесью 30 первого и второго люминесцентного материала, и в котором третий люминесцентный материал 20 расположен на внутренней поверхности стенки 114 разрядного резервуара 110. Этот третий люминесцентный материал 20 может, например, эмитировать свет, часть которого поглощается первым люминесцентным материалом и преобразуется в свет, имеющий длину волны большей величины. Затем часть света, эмитируемого первым люминесцентным материалом, поглощается вторым люминесцентным материалом, содержащимся в смеси 30, и преобразуется в свет, имеющий длину волны еще большей величины. Такое трехступенчатое преобразование показано, например, на Фиг. 5B.

В варианте осуществления, показанном на Фиг. 3B, усиленный люминофором источник 104 света также содержит внешнюю колбу 140, окружающую разрядный резервуар 110. Второй люминесцентный материал 30 размещен на стенке внешней колбы 140. При таком расположении, показанном на Фиг. 3B, расстояние между вторым люминесцентным материалом 30 и разрядным резервуаром 110 дополнительно увеличивается, обычно также уменьшая температуру второго люминесцентного материала 30. Второй люминесцентный материал 30 может, например, быть нанесен на внутреннюю сторону внешней колбы 140, а именно на сторону 142 стенки внешней колбы 140, обращенную внутрь разрядного резервуара 110. При этом расположении, как показано на Фиг. 3B, внешняя колба 140 может быть использована для создания особых условий окружающей среды для второго люминесцентного материала 30, например образовывать бескислородные условия окружающей среды, чтобы предотвращать окисление второго люминесцентного материала 30. В качестве альтернативы, пространство между внешней колбой 140 и разрядным резервуаром 110 может быть вакуумом, чтобы предотвращать передачу тепла от разрядного резервуара 110 второму люминесцентному материалу 30.

В качестве альтернативы, второй люминесцентный материал 30 может быть размещен на внешней стороне внешней колбы 140 (не показано), а именно на поверхность стенки внешней колбы 140, расположенную с наружной стороны разрядного резервуара 110. При таком расположении защитный слой 150 (см. Фиг. 3A) может также быть нанесен поверх второго люминесцентного материала 30, чтобы защищать второй люминесцентный материал 30.

Дополнительным преимуществом использования внешней колбы 140 заключается в том, что возможно сравнительно простым образом изменять цвет усиленного люминофором источника 104 света просто посредством замены внешней колбы 140 на внешнюю колбу 140, имеющую другой люминесцентный материал или имеющую другую смесь люминесцентных материалов.

Фиг. 4A показывает спектр возбуждения hv_e2 второго люминесцентного материала 30, являющегося органическим люминесцентным материалом 30, известным как F305, и первый эмиссионный спектр hv1 первого люминесцентного материала 20, являющегося неорганическим люминесцентным материалом, известным как АИГ, эмитирующий зеленый свет. Как можно ясно видеть из Фиг. 4A, пик поглощения второго люминесцентного материала 30 по существу совпадает с эмиссионным пиком первого эмитируемого света hv1. Соответственно, ясно, что применение органического люминесцентного материала 30, известного как F305, обеспечивает возможность эффективного поглощения части первого эмитируемого света hv1 и преобразования части поглощенного первого эмитируемого света hv1 во второй эмитируемый свет hv2.

Фиг. 4B показывает спектр возбуждения hv_e2 и спектр второго эмитируемого света hv2 второго люминесцентного материала 30, являющегося органическим люминесцентным материалом 30, известным как F305. Из показанных спектров следует, что стоксовый сдвиг при преобразовании света органическим люминесцентным материалом 30, известным как F305, обычно составляет менее чем 100 нанометров. Кроме того, можно непосредственно видеть, что спектр второго эмитируемого света hv2 не слишком широкий, что приводит к хорошей цветопередаче вследствие «красного» вклада органического люминесцентного материала 30, наряду с тем, что отсутствует свет, эмитируемый в инфракрасной области.

Фиг. 5A показывает эмиссионный спектр усиленного люминофором источника 100 света (см. Фиг. 2), содержащий синий возбуждающий свет от твердотельного излучателя 40 света (см. Фиг. 2), зеленый первый эмитируемый свет hv1 от первого люминесцентного материала 20 и красный второй эмитируемый свет hv2 от органического люминесцентного материала 30. В качестве первого люминесцентного материала 20 снова используется люминесцентный материал, известный как АИГ, который поглощает возбуждающий свет hv0 и преобразует часть возбуждающего света hv0 в первый эмитируемый свет hv1, являющийся зеленым светом. Затем часть первого эмитируемого света hv1 поглощается вторым люминесцентным материалом 30 и преобразуется во второй эмитируемый свет hv2. Разность между двумя спектрами, показанными на Фиг. 5 A, обусловлена разными концентрациями первого люминесцентного материала 20 и второго люминесцентного материала 30 в люминесцентном преобразователе 10, 12. Кроме того, видно, что возбуждающий свет hv0, эмитируемый твердотельным излучателем 40 света, обычно имеет сравнительно узкий спектр, в то время как первый эмитируемый свет hv1 и второй эмитируемый свет hv2 имеют более широкие спектры, которые частично перекрываются. Этот сравнительно широкий спектр обычно обеспечивает хорошую цветопередачу усиленного люминофором источника 100 света.

Фиг. 5B показывает эмиссионный спектр разрядной лампы 102, 104, содержащей неорганический люминесцентный материал АИГ и органический люминесцентный материал. Смесь дополнительных люминофоров (обозначенная как 865) внутри разрядного резервуара 110 преобразует ультрафиолетовое излучение от разрядного резервуара в синий свет hv0, эмитируемый из разрядного резервуара 110 (см. Фиг. 3A или 3B). Часть синего света hv0, эмитируемого дополнительным люминофором, затем поглощается первым люминесцентным материалом 30, являющимся АИГ:Ce. АИГ: Ce затем преобразует часть поглощенного синего света hv0 в зеленый свет hv1 и эмитирует зеленый свет hv1. Из этого зеленого света hv1 часть поглощается снова посредством Lumogen F 305, чтобы создать эмиссию дополнительного красного свет hv2. Таким образом, это фактически является 3-ступенчатым преобразованием света.

Следует заметить, что рассмотренные выше варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают данное изобретение, и что специалисты в данной области смогут разработать многие альтернативные варианты осуществления без отклонения от объема прилагаемой формулы изобретения.

В данной формуле изобретения любые ссылочные обозначения, заключенные в круглые скобки, не должны истолковываться как ограничивающие формулу изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не включает наличие элементов или объектов иных, чем те, что указаны в утверждении. Употребление термина в единственном числе не исключает присутствие нескольких таких элементов. Изобретение может быть осуществлено посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько отличных элементов. В пунктах формулы изобретения с перечислением нескольких средств некоторые из этих средств могут быть реализованы одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Сам по себе тот факт, что некоторые показатели перечисляются в отличных один от другого зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что не может быть использована выгодным образом комбинация этих показателей.

Изобретение относится к люминесцентному преобразователю (10, 12) для усиленного люминофором источника (100, 102, 104) света. Люминесцентный преобразователь содержит первый люминесцентный материал (20), выполненный с возможностью поглощения по меньшей мере части возбуждающего света (hv0), эмитируемого излучателем (40, 42) света усиленного люминофором источника света, и преобразования по меньшей мере части поглощенного возбуждающего света в первый эмитируемый свет (hv1), содержащий длину волны большей величины по сравнению с возбуждающим светом. Люминесцентный преобразователь также содержит второй люминесцентный материал (30), содержащий органический люминесцентный материал (30) и выполненный с возможностью поглощения по меньшей мере части первого испускаемого света, эмитируемого первым люминесцентным материалом, и преобразования по меньшей мере части поглощенного первого эмитируемого света во второй эмитируемый свет (hv2), имеющий длину волны большей величины по сравнению с первым эмитируемым светом. Действие люминесцентного преобразователя в соответствии с изобретением заключается в том, что двухступенчатое преобразование света в соответствии с изобретением создает сравнительно небольшой стоксовый сдвиг света, эмитируемого органическим люминесцентным материалом. Технический результат - повышение эффективности преобразования. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Люминесцентный преобразователь (10, 12) для усиленного люминофором источника (100, 102, 104) света, причем люминесцентный преобразователь (10, 12) содержит:
первый люминесцентный материал (20), выполненный с возможностью поглощения по меньшей мере части возбуждающего света (hv0), эмитируемого излучателем (40, 42) света усиленного люминофором источника (100, 102, 104) света, и преобразования по меньшей мере части поглощенного возбуждающего света (hv0) в первый эмитируемый свет (hv1), содержащий длину волны большей величины по сравнению с возбуждающим светом (hv0), причем люминесцентный преобразователь (10, 12) дополнительно содержит
второй люминесцентный материал (30), содержащий органический люминесцентный материал (30) и выполненный с возможностью поглощения по меньшей мере части первого эмитируемого света (hv1), испускаемого первым люминесцентным материалом (20), и преобразования по меньшей мере части поглощенного первого эмитируемого света (hv1) во второй эмитируемый свет (hv2), имеющий длину волны большей величины по сравнению с первым эмитируемым светом (hv1),
в котором разность длины волны между первым эмитируемым светом (hv1) и вторым эмитируемым светом (hv2) составляет менее чем 100 нанометров и в котором второй люминесцентный материал является органическим люминесцентным материалом, эмитирующим красный свет.

2. Люминесцентный преобразователь (10, 12) по п.1, в котором первый люминесцентный материал (20) содержит неорганический люминесцентный материал (20).

3. Люминесцентный преобразователь (10) по любому из пп.1 и 2, в котором первый люминесцентный материал (20) и второй люминесцентный материал (30) образуют слои люминесцентного материала в пакете (50) люминесцентных материалов.

4. Люминесцентный преобразователь (10) по п.1 или 2, в котором для защиты второго люминесцентного материала (30) на второй люминесцентный материал (30) нанесен защитный слой (60, 150).

5. Люминесцентный преобразователь (10, 12) по п.1 или 2, в котором люминесцентный преобразователь (10, 12) содержит смесь люминесцентных материалов (52), причем смесь люминесцентных материалов (52) содержит как первый люминесцентный материал (20), так и второй люминесцентный материал (30).

6. Люминесцентный преобразователь (10, 12) по п.1 или 2, в котором люминесцентный преобразователь (10, 12) расположен на некотором расстоянии от излучателя (40, 42) света, образуя удаленное расположение люминофора.

7. Люминесцентный преобразователь (10, 12) по п.1 или 2, в котором второй люминесцентный материал (30) выбран из группы, содержащей:
производные перилена, производные дифторбораиндацена (BODIPY), флюоресцеиновые красители, производные флуорена, кумариновые красители, ксантеновые красители, комплексы пиррометен-BF2 (P-BF2), производные стильбена, родаминовые красители, периленкарбоксимидные красители и люминесцентные полимеры, содержащие полифениленвинилен (PPV) или производные полифенила.

8. Усиленный люминофором источник (100, 102, 104) света, содержащий излучатель (40, 42) света, эмитирующий возбуждающий свет (hv0), и содержащий люминесцентный преобразователь (10, 12) по любому из пп. 1-7.

9. Усиленный люминофором источник (100, 102, 104) света по п. 8, в котором излучатель (40, 42) света содержит твердотельный излучатель (40) света.

10. Усиленный люминофором источник (100, 102, 104) света по п.8, в котором излучатель (40, 42) света содержит разряд (42) в разрядной лампе (102, 104).

11. Усиленный люминофором источник (100, 102, 104) света по любому из пп.8, 9 и 10, в котором излучатель (40, 42) света выполнен с возможностью эмитирования возбуждающего света (hv0), содержащего основной цвет синий.

12. Усиленный люминофором источник (100, 102, 104) света по п.10, в котором излучатель (40, 42) света содержит разряд (42) разрядной лампы (102, 104), причем разрядная лампа (102, 104) содержит разрядный резервуар (110), газонепроницаемо окружающий разрядное пространство (120), содержащее заполняющий газ и содержащее разрядное средство (130) для поддержания разряда (42) в разрядном пространстве (120) при функционировании для эмитирования возбуждающего света (hv0), при этом второй люминесцентный материал (30) нанесен на сторону стенки (112) разрядного резервуара (110), обращенную в противоположную сторону от разряда (42).

13. Усиленный люминофором источник (100, 102, 104) света по п.10, в котором излучатель (40, 42) света содержит разрядную лампу (104), причем разрядная лампа (104) содержит разрядный резервуар (120), газонепроницаемо окружающий разрядное пространство (42), содержащее заполняющий газ и содержащее разрядное средство (130) для поддержания разряда в разрядном пространстве (42) при функционировании для эмитирования возбуждающего света (hv0), причем разрядная лампа (104) дополнительно содержит внешнюю колбу (140), окружающую разрядный резервуар (110), при этом второй люминесцентный материал (30) размещен на стенке внешней колбы (140).

14. Усиленный люминофором источник (100, 102, 104) света по п.13, в котором второй люминесцентный материал (30) размещен на стороне (142) стенки внешней колбы (140), обращенной к разрядному резервуару (120).