Использование удаленных фотолюминесцентных конвертеров

Использование удаленных
фотолюминесцентных конвертеров для
создания новых биологически адекватных
светодиодных источников белого света
Владимир Уласюк,
ЗАО «ЭЛТАН»
Наум Сощин,
ОАО «НИИ «Платан» с заводом при НИИ
InGaN СИД с приближенным
фотолюминесцентным конвертером (ПФлК)
1
Принцип построения и конструкция ламп и
систем задней дисплейной подсветки на
основе СИД с ПФлК
2
Принципиальные недостатки СИД с ПФлК
Повышенная температура чипа СИД сокращает световой поток
и срок его службы из-за термического сопротивления слоёв
фотолюминофора и оптического компаунда между чипом СИД и
окружающей средой
Высокая температура нагретого СИД нежелательным образом
изменяет цветовые координаты фотолюминофора и приводит к
его деградации
Трудно достигнуть цветовой однородности при прямом
механическом, оптическом и тепловом контакте
фотолюминофора с поверхностью СИД, из-за значительных
изменений в длине пути света в зависимости от угла
распространения излучения через слой фотолюминофора
3
Решение проблем ПФлК - удаленные композитные
фотолюминесцентные конвертеры (УФлК)
Эффективность УФлК на 30% выше, чем у ПФлК
Плоские просветные удаленные конвертеры Intematix
Просветные удаленные
3D конвертеры
4
Принцип построения светодиодных ламп с просветным
композитным УФлК на примере ретрофитной лампочки
СREE TrueWhite Light (США)
5
СИД лампочка EnduraLED (ф.Philips) с удаленным
композитным фотолюминесцентным конвертером
Впервые решена проблема светодиодной замены 60-Вт лампочки
накаливания, полностью отвечающей требованиям L-премии
Конгресса США за создание альтернативы лампе накаливания 6
Отражательные 3D конвертеры
(Патенты RU2452059, RU2457393,
RU2475887, RU2499329, заявки
WO2012/112073A1, WO2013/039418A1,
WO2013/100815A2, US20130306998 (A1),
CA2824309 (A1), CN201180064616.X,
JP2013-549382, EP2665099 A1)
Конверсионная эффективность удаленных композитных
конвертеров для светодиодного освещения
7
Некоторые аспекты воздействия света на организм человека
Интенсивность продуцирования некоторых
гормонов в организме человека в течение суток
Зависимость диаметра зрачка
от степени возбуждения меланопсина
8
Мелатонин - регулятор циркадных ритмов («гормон сна»)
Максимально высока эффективность
подавления генерации мелатонина в
диапазоне 460-470 нм, характерном для
современного светодиодного освещения
с ПФлК, причем с течением времени
из-за нагрева светодиода и старения
люминофора процент синего света
в спектре белого светодиода неизбежно
возрастает, усиливая его воздействие.
Кривая спектральной чувствительности
меланопсина сдвинута в длинноволновую
Сравнение спектров различных
область относительно спектральной
источников белого света
зависимости эффективности подавления
генерации мелатонина и имеет максимум при λ = 480 нм.
Провал в спектре белых композитных СИД при 480 нм приводит к относительно
большому сравнительно с другими источниками света раскрытию зрачка,
увеличивая тем самым дозу синего света с λ в диапазоне подавления генерации
мелатонина 455-475 нм
9
Известные принципы создания биологически
адекватных светодиодных источников освещения
Свет ламп Soraa (фиолетовые СИД, УФлК, из
трех люминофоров) максимально близок к свету
ламп накаливания, они имеют высокую
цветопередачу (Rc ≥ 92) и отлично подходят для
использования в бытовых и промышленных
светильниках. Однако светоотдача их слишком
низка и в настоящее время не превышает 60
лм/Вт.
В ретрофитных лампах для бытового
освещения CREE LLS используются выходной
узкополосный селективный фильтр для
подавления спектрального пика 465 нм и
красный СИД для улучшения коэффициента
цветопередачи, что снижает эффективность
лампы и не обеспечивается соответствие
спектру ЛН, особенно в красной области спектра.
10
Сохраняется и провал при λ = 480 нм.
Принцип построения биологически адекватных
светодиодных ламп с комбинированным удаленным композитным
конвертером
Спектры возбуждения и излучения наиболее широко применяемого в «белых»
СИД фотолюминофора YAG:Ce3+ и спектр излучения специально
синтезированного нового фотолюминофора КСаРО4:Eu2+
11
со спектральным максимумом излучения 468 нм
Варианты конструкций нового источника света
В формфакторе линейной газоразрядной
лампы
В форфакторе ретрофитной лампы
накаливания
Решает актуальную проблему создания
12
полноценной светодиодной замены 100 Вт ЛН!
Спектрограмма излучения комбинированных УФлК
Высокий коэффициент
цветопередачи R >90
Иллюстрация влияния Rc
на цветопередачу
Левая сторона: высокий Rc >90,
Правая сторона: низкий Rc< 80
13