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