+

RU2499329C2 - Luminescent polycarbonate film for white light-emitting diodes and detectors - Google Patents

Luminescent polycarbonate film for white light-emitting diodes and detectors Download PDF

Info

Publication number
RU2499329C2
RU2499329C2 RU2011136455/28A RU2011136455A RU2499329C2 RU 2499329 C2 RU2499329 C2 RU 2499329C2 RU 2011136455/28 A RU2011136455/28 A RU 2011136455/28A RU 2011136455 A RU2011136455 A RU 2011136455A RU 2499329 C2 RU2499329 C2 RU 2499329C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
polycarbonate
phosphor
luminescent
polycarbonate film
Prior art date
Application number
RU2011136455/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011136455A (en
Inventor
Наум Пинхасович Сощин
Владимир Николаевич Уласюк
Павел Юрьевич Федоровский
Юрий Павлович Федоровский
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Коммерческая Фирма "Элтан Лтд"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Коммерческая Фирма "Элтан Лтд" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Коммерческая Фирма "Элтан Лтд"
Priority to RU2011136455/28A priority Critical patent/RU2499329C2/en
Publication of RU2011136455A publication Critical patent/RU2011136455A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499329C2 publication Critical patent/RU2499329C2/en

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: disclosed is a flexible (self supporting) polycarbonate film filled with inorganic phosphors made from solid solutions of aluminates and silicates of rare-earth elements. The film is formed by moulding from a solution of a suspension of a polycarbonate and phosphor in chlorinated aliphatic solvents and contains 10-14 wt % polycarbonate, 4-8 wt % inorganic phosphor with a garnet structure, 0.08-0.8% plasticiser based on an acrylonitrile-styrene composition, 0.5-2% polyoxy monooleate surfactant and a solvent based on chlorinated aliphatic solvents selected from methylene chloride and/or chloroform, bringing its composition to 100%.
EFFECT: invention enables to form a polymeric luminescent flexible, self supporting polycarbonate film, which is suitable for use in scintillators, where contacting is carried out by mechanical attachment, as well as in semiconductor illumination structures in which there is adhesive attachment of a film, having optical contact with a heterostructure.
6 cl, 1 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к области физической электроники, конкретно к детекторам ионизирующих излучений, а также к области полупроводникового освещения (английское сокращение SSL). В детекторах предложенная пленка используется в виде полотна определенной площади, тогда как при изготовлении осветительных приборов из пленки предварительно формируют люминесцирующие конвертеры. В качестве наполнителя в предлагаемой полимерной пленке предлагается использовать неорганические люминофоры, возбуждаемые различными видами электромагнитного излучения, например, от жесткого гамма-излучения до синего света, с испусканием при этом видимого света. Областью применения предлагаемого изобретения может быть ядерная физика и ядерная дозиметрия, при этом предлагаемая пленка является частью сцинтилляционного детектора, свет от которого улавливается полупроводниковыми приемниками. Еще одной областью использования предлагаемого изобретения является полупроводниковая светотехника, где преобразователем электролюминесцентного излучения нитридного гетероперехода светодиода является слой люминофора в полимерном конвертере, находящимся на отдалении от гетероперехода, но в оптическом контакте с ним.The invention relates to the field of physical electronics, specifically to ionizing radiation detectors, as well as to the field of semiconductor lighting (English abbreviation SSL). In the detectors, the proposed film is used in the form of a canvas of a certain area, while in the manufacture of lighting devices from the film, luminescent converters are pre-formed. As a filler in the proposed polymer film, it is proposed to use inorganic phosphors excited by various types of electromagnetic radiation, for example, from hard gamma radiation to blue light, with the emission of visible light. The scope of the present invention can be nuclear physics and nuclear dosimetry, while the proposed film is part of a scintillation detector, the light from which is captured by semiconductor receivers. Another area of use of the present invention is semiconductor lighting, where the converter of electroluminescent radiation of a nitride heterojunction of an LED is a phosphor layer in a polymer converter located at a distance from the heterojunction, but in optical contact with it.

Существующее положение. Использование наполненных неорганическими люминофорами полимерных пленок известно и описано, в том числе и в патентах авторов [Ru 2779692 от 10.01.2005 и Ru 2388017 от 27.04.2010], взятых нами в качестве патентов-аналогов. В соответствии с указанными патентами в состав полимера вводятся силикатные или алюминатные люминофоры, которые при возбуждении их гамма-излучением от радиактивных изотопов сцинтиллируют в синей или желтой части видимого света, имея очень короткое послесвечение (менее 100нс). Полимерным связующим в указанных аналогах является поликарбонат. Подобные пленки и детекторы на их основе широко используются в ядерной физике, однако они имеют и ряд существенных недостатков:The status quo. The use of polymer films filled with inorganic phosphors is known and described, including in the patents of the authors [Ru 2779692 from 01/10/2005 and Ru 2388017 from 04/27/2010], taken by us as analogues patents. In accordance with these patents, silicate or aluminate phosphors are introduced into the polymer, which, when excited by gamma radiation from radioactive isotopes, scintillate in the blue or yellow part of visible light, having a very short afterglow (less than 100 ns). The polymer binder in these analogues is polycarbonate. Such films and detectors based on them are widely used in nuclear physics, but they also have a number of significant drawbacks:

- излучение в них преимущественно коротковолнового поддиапазона длин волн, т.е. ультрафиолетовое, синее или зелено-желтое.- the radiation in them is predominantly of a short-wave sub-band of wavelengths, i.e. ultraviolet, blue or green-yellow.

- изготовляемая люминесцентная пленка имеет высокую жесткость и хрупкость, в результате чего используется только механическое закрепление пленки в конструкциях.- the manufactured luminescent film has high rigidity and fragility, as a result of which only mechanical fixing of the film in the structures is used.

В полупроводниковой светотехнике люминесцирующие покрытия используются в качестве конвертеров - преобразователей определенной части первичного синего излучения от гетероперехода. Синее излучение гетероперехода, смешиваясь на выходе из светодиода с длинноволновым желто-оранжевым или красным излучением люминофорного конвертера, создает белый свет различных оттенков белого: холодного, нейтрального или теплого цветов. Физическая сущность процессов в светодиоде описана в монографии Шуберта [3], а конкретное использование полимерного конвертера в патентных заявках одного из авторов [4, 5]: US 20100033075 А1 от 11.02.2010 г. и US 201000044728 А1 от 25.02.2010 г.In semiconductor lighting technology, luminescent coatings are used as converters - converters of a certain part of the primary blue radiation from a heterojunction. The blue radiation of the heterojunction, mixing at the output of the LED with the long-wave yellow-orange or red radiation of the phosphor converter, creates white light of various shades of white: cold, neutral or warm colors. The physical nature of the processes in the LED is described in the monograph by Schubert [3], and the specific use of the polymer converter in the patent applications of one of the authors [4, 5]: US 20100033075 A1 from 02/11/2010 and US 201000044728 A1 from 02/25/2010.

В качестве связующего в полимерных конвертерах, описанных в двух последних патентных документах, используются поликарбонат или силиконовый компаунд. Несмотря на широкое использование в СИД, люминесцентные конвертеры имеют существенный недостаток, заключающийся в недостаточно высоком их световом выходе. Наиболее близкой по существенным признакам к заявляемой пленке является полимерная пленка, выполненная согласно патенту RU 2388017. Недостатком прототипа является его высокая жесткость, хрупкость пленки и сложность сочленения с полупроводниковыми структурами. Задачей настоящего изобретения является создание полимерной люминесцентной гибкой самонесущей поликарбонатной пленки, пригодной для использования в сцинтилляторах, в которых контактирование осуществляется механическим закреплением, а также в полупроводниковых осветительных структурах, в которых осуществляется адгезионное закрепление пленки, имеющей оптический контакт с гетероструктурой.As a binder in the polymer converters described in the last two patent documents, polycarbonate or silicone compound are used. Despite the widespread use in LEDs, luminescent converters have a significant drawback consisting in their insufficiently high light output. Closest to the essential features of the claimed film is a polymer film made according to patent RU 2388017. The disadvantage of the prototype is its high stiffness, fragility of the film and the complexity of articulation with semiconductor structures. An object of the present invention is to provide a polymer luminescent flexible self-supporting polycarbonate film suitable for use in scintillators in which contacting is carried out by mechanical fixing, as well as in semiconductor lighting structures in which adhesive fixing of a film having optical contact with a heterostructure is carried out.

Поставленная задача достигается тем, что полимерная пленка. включающая поликарбонат преимущественно на основе бисфенола А и неорганический люминофор из твердых растворов неорганических алюминатов или силикатов с кристаллической структурой граната, отличающаяся тем, что в указанную пленку дополнительно вводят пластификатор в виде сополимера акрило-нитрил-бутадиона и поверхностно-активное вещество в виде полиоксимоноолеата при следующем соотношении компонент в отвержденной пленке:The problem is achieved in that the polymer film. comprising polycarbonate mainly based on bisphenol A and an inorganic phosphor from solid solutions of inorganic aluminates or silicates with a crystalline structure of pomegranate, characterized in that plasticizer in the form of an acrylonitrile butadione copolymer and a surfactant in the form of a polyoximonooleate are additionally introduced into the said film in the following ratio of components in the cured film:

- поликарбонат, гранулы на основе бисфенола А 10-14%- polycarbonate, granules based on bisphenol A 10-14%

- неорганический люминофор со структурой граната 8-4%- inorganic phosphor with a garnet structure of 8-4%

- пластификатор из акрило-нитрил-бутадиона 0,02-0,8%- plasticizer from acryl-nitrile butadione 0.02-0.8%

- поверхностно-активное вещество из полиоксимоноолеата 0,5-2%- surfactant from polyoximonooleate 0.5-2%

В предложенной пленке используется поликарбонат на основе ароматических бисфенолов с молекулярной массой от 20000 до 40000 углеродных единиц, выпускаемый под маркой «оптический радиационно-стойкий». В качестве высокомолекулярного пластификатора используются акрило-нитрил-стирольная композиция АБС-полимер, выпускаемая по ТУ 6-05-1587-84. В качестве поверхностно-активного вещества используется полиоксимоноалеат (производства компании С1ва, Швейцария).The proposed film uses polycarbonate based on aromatic bisphenols with a molecular weight of from 20,000 to 40,000 carbon units, produced under the brand name “optical radiation-resistant”. As a high molecular weight plasticizer, an acryl-nitrile-styrene composition ABS-polymer, manufactured in accordance with TU 6-05-1587-84, is used. As a surfactant, polyoximonoaleate (manufactured by C1va, Switzerland) is used.

Существенным отличием предлагаемой полимерной пленки является использование в ней неорганических люминофоров с кристаллической структурой граната, имеющих общую стехиометрическую формулу (ΣLn)3(Al,Ga)2Al3O12, где ΣLn=Y, и/или Gd, и/или Tb, и/или Lu и Се и Dy при оптимальном массовом соотношении люминофора в пленке от 16 до 24 мч и толщине пленки от 60 до 160 мкм.A significant difference of the proposed polymer film is the use of inorganic phosphors with the crystalline structure of garnet, having the general stoichiometric formula (ΣLn) 3 (Al, Ga) 2 Al 3 O 12 , where ΣLn = Y, and / or Gd, and / or Tb, and / or Lu and Ce and Dy at the optimum mass ratio of the phosphor in the film from 16 to 24 mph and the film thickness from 60 to 160 μm.

Другим существенным отличием предлагаемой полимерной пленки на основе поликарбоната, является использование для ее получения метода литья через фильеру на подложку из нержавеющей стали, отличающегося тем, что указанный состав пленки приготавливают в виде суспензии на основе алифатических хлорированных растворителей из группы метиленхлорида и/или хлороформа, например метиленхлорида с содержанием последнего до 80% ко всей массе суспензии.Another significant difference of the proposed polycarbonate-based polymer film is the use of a casting method for drawing it through a die on a stainless steel substrate, characterized in that said film composition is prepared in the form of a suspension based on aliphatic chlorinated solvents from the group of methylene chloride and / or chloroform, for example methylene chloride with a content of the latter up to 80% to the entire mass of the suspension.

Еще одним существенным отличием предлагаемой пленки является использование в ней неорганических люминофоров со структурой граната, имеющих стехиометрическую формулу (ΣLn)3Al2Al3O12 и содержание с концентрацией 10<Gd<15 атомных долей, 50<Y<80 атомных долей, 1<Се<4 атомных долей, ΣTb+Lu<1 атомных долей.Another significant difference of the proposed film is the use of inorganic phosphors with a garnet structure in it, having the stoichiometric formula (ΣLn) 3 Al 2 Al 3 O 12 and a concentration of 10 <Gd <15 atomic fractions, 50 <Y <80 atomic fractions, 1 <Ce <4 atomic fractions, ΣTb + Lu <1 atomic fractions.

При использовании предлагаемой пленки в нитридных светодиодах достигается высокий световой выход свечения с цветовой температурой Т>4500К и световой отдачей более 120 лм/Вт. Благодаря использованию в пленке пластификатора, она легко закрепляется на различных деталях светоизлучающего диода, таких, например, как конический светосборник, излучающая поверхность гетероперехода, промежуточная стеклоподложка. Адгезивом для закрепления служит раствор используемого поликарбоната в метияенхлориде или хлороформе.When using the proposed film in nitride LEDs, a high luminous yield of luminescence with a color temperature of T> 4500K and a light output of more than 120 lm / W is achieved. Due to the use of a plasticizer in the film, it is easily fixed on various parts of a light-emitting diode, such as, for example, a conical light collector, a radiating heterojunction surface, an intermediate glass substrate. An adhesive for fixing is a solution of the polycarbonate used in methylene chloride or chloroform.

Отличительной особенностью предложенной полимерной пленки является возможность ее применения для получения излучения тепло-белого света в том случае, когда состав используемого в пленке неорганического люминофора представляет собой твердый раствор алюминатов гадолиния, иттрия, церия, лютеция, тербия при их соотношении:A distinctive feature of the proposed polymer film is the possibility of its application to obtain radiation of warm white light in the case when the composition of the inorganic phosphor used in the film is a solid solution of aluminates of gadolinium, yttrium, cerium, lutetium, terbium with their ratio:

60<Gd<80 атомных долей,60 <Gd <80 atomic fractions,

10<Y<15 атомных долей10 <Y <15 atomic fractions

1<Се≤4 атомных долей1 <Ce ≤4 atomic fractions

ΣTb+Lu<1 атомных долейΣTb + Lu <1 atomic fractions

при толщине используемой пленки от 30 до 80 мкм и ее сочленении с конструктивными деталями светодиода с помощью раствора поликарбоната в метиленхлориде или хлороформе.when the thickness of the used film is from 30 to 80 microns and its articulation with the structural parts of the LED using a solution of polycarbonate in methylene chloride or chloroform.

При подобном адгезивном закреплении предлагаемой пленки на деталях светодиода получено яркое тепло-белое излучение с цветовой температурой Т от 2900К до 3600К и высокой интенсивности. Отличительной особенностью предлагаемой пленки является возможность ее использования для получения супер-тепло-белого излучения при том, что состав используемого при этом в пленке люминофора соответствует стехиометрической формуле Σ(Lu,Ce)3(Ca,Mg)2Si3O12 при следующем содержании компонент в материале:With a similar adhesive fixing of the proposed film on the details of the LED, a bright warm-white radiation with a color temperature T from 2900K to 3600K and high intensity was obtained. A distinctive feature of the proposed film is the possibility of its use for obtaining super-warm-white radiation, despite the fact that the composition of the phosphor used in the film corresponds to the stoichiometric formula Σ (Lu, Ce) 3 (Ca, Mg) 2 Si 3 O 12 at the following content component in the material:

90<Lu<95 атомных долей;90 <Lu <95 atomic fractions;

1<Се<5 атомных долей;1 <Ce <5 atomic fractions;

1<Са<100 атомных долей;1 <Ca <100 atomic fractions;

10<Mg<100 атомных долей,10 <Mg <100 atomic fractions,

излучающим при возбуждении сине-голубым светом в области от 580 до 750 нм с цветовой температурой Т менее <2750К/emitting upon excitation with blue-blue light in the region from 580 to 750 nm with a color temperature T less than <2750K /

Описанное применение предлагаемого изобретения является особенно важным ввиду того, что именно низкотемпературные светильники необходимы для бытового освещения. Известные неорганические фотолюминофоры, излучающие супер тепло-белое (цветовая температура <2700К) свечение имеют низкую температурную устойчивость, поэтому их целесообразно наносить на какие-либо теплопроводящие подложки, например, на металлокерамику или прозрачную стеклянную планшайбу. В этом случае необходим прочный адгезионный контакт между пленкой люминофорного конвертера и подложкой. В соответствии с изобретением в состав пленки входит поверхностно-активное вещество [6], позволяющее увеличить прочность адгезионного контакта между предлагаемой пленкой и твердой подложкой.The described application of the present invention is especially important in view of the fact that it is low-temperature lamps that are necessary for domestic lighting. Known inorganic photophosphors emitting super warm white (color temperature <2700K) glow have a low temperature stability, so it is advisable to apply them to any heat-conducting substrates, for example, cermets or a transparent glass plate. In this case, a strong adhesive contact is required between the phosphor converter film and the substrate. In accordance with the invention, the composition of the film includes a surfactant [6], which allows to increase the strength of the adhesive contact between the proposed film and a solid substrate.

Еще одним важным применением предлагаемый поликарбонатной пленки является ее использование в сцинтилляционных детекторах, состоящих из фотоприемника и сцинтиллирующей пленки, отличающейся тем, что указанная пленка содержит люминофор со стехиометрической формулой (ΣLu,Tb,Се)3Ga2Al3O12 при концентрации исходных элементов в составе люминофора:Another important application of the proposed polycarbonate film is its use in scintillation detectors consisting of a photodetector and a scintillating film, characterized in that said film contains a phosphor with a stoichiometric formula (ΣLu, Tb, Ce) 3 Ga 2 Al 3 O 12 at a concentration of the starting elements in the phosphor:

75<Lu<85 атомных долей75 <Lu <85 atomic fractions

5<Tb<10 атомных долей5 <Tb <10 atomic fractions

1<Се<5 атомных долей1 <Ce <5 atomic fractions

при том, что указанная пленка содержит по массе до 50% зерен указанного люминофора, обеспечивая максимум выхода сцинтилляции при энергии возбуждающих квантов в диапазоне 220 кэВ≤Е≤250 кэВ при длительности сцинтилляций менее τ≤42нс.despite the fact that the specified film contains up to 50% by weight of the grains of the specified phosphor, providing a maximum scintillation yield at energies of exciting quanta in the range of 220 keV≤E≤250 keV with a duration of scintillation less than τ≤42ns.

Подобные сцинтилляторные детекторы удобны для мобильного использования благодаря тому, что их излучение в области с λ=560 нм актинично (спектрально согласовано) для фотоприемников на основе тонкопленочного кремния. Ниже даются конкретные описания получения используемых в предлагаемом изобретении люминофоров, а также полимерной поликарбонатной пленки.Such scintillator detectors are convenient for mobile use because their radiation in the region with λ = 560 nm is actinic (spectrally matched) for photodetectors based on thin-film silicon. The following are specific descriptions of the preparation of the phosphors used in the present invention, as well as the polymeric polycarbonate film.

Пример 1. Смешивают 0.4 грамм-моль оксида иттрия, 0,075 грамм-моль оксида гадолиния, 0,08 грамм-моль оксида церия и по 0,5 г оксида тербия и оксида лютеция. В состав шихты вводят 25 г фторида бария, шихту загружают в циркониевый контейнер и нагревают при 1520°С в течение 6 ч, после чего продукт охлаждают и промывает раствором азотной кислоты (1:1). Параметры люминофора приведены в таблице 1Example 1. 0.4 gram-mol of yttrium oxide, 0.075 gram-mol of gadolinium oxide, 0.08 gram-mol of cerium oxide and 0.5 g of terbium oxide and lutetium oxide are mixed. 25 g of barium fluoride is introduced into the mixture, the mixture is loaded into a zirconium container and heated at 1520 ° C for 6 hours, after which the product is cooled and washed with a solution of nitric acid (1: 1). The phosphor parameters are shown in table 1

Пример 2. Смешивает 0,8 грамм-моль оксида гадолиния, 0,075 грамм-моль оксида иттрия, 0,08 грамм-моль оксида церия 4 и по 0,5 г оксидов лютеция и тербия. В шихту вводят 20 г фторида стронция, загружают в циркониевый контейнер и нагревают при температуре 1500°С в течение 5 ч. Продукт охлаждают и промывают раствором азотной кислоты (1:1). Параметры люминофора приведены в таблице 1Example 2. It mixes 0.8 gram moles of gadolinium oxide, 0.075 gram moles of yttrium oxide, 0.08 gram moles of cerium 4 and 0.5 g of lutetium and terbium oxides. 20 g of strontium fluoride are introduced into the charge, loaded into a zirconium container and heated at a temperature of 1500 ° C for 5 hours. The product is cooled and washed with a solution of nitric acid (1: 1). The phosphor parameters are shown in table 1

Пример 3. Смешивают 0,095 грамм-моль оксида лютеция, 0,1 грамм-моль оксида церия. 2,8 г оксида кальция, 2 г оксида магния и 3 г оксида кремния. В шихту вводят 2,5 г хлорида бария и прокаливают в алундовом тигле при Т=1420°С в течение 5 ч. Полученный продукт охлаждают, промывают раствором азотной кислоты (1:1). Параметры люминофора приведены в табл 1.Example 3. Mix 0,095 gram-mol of lutetium oxide, 0.1 gram-mol of cerium oxide. 2.8 g of calcium oxide, 2 g of magnesium oxide and 3 g of silicon oxide. 2.5 g of barium chloride is introduced into the charge and calcined in an alundum crucible at T = 1420 ° C for 5 hours. The resulting product is cooled, washed with a solution of nitric acid (1: 1). The phosphor parameters are given in table 1.

Пример 4. Смешивают 0,85 грамм-моль оксида лютеция, 0,5 грамм-моль оксида тербия, 0,1 грамм-моль оксида церия, 1 грамм-моль оксида галлия и 1,5 грамм-моль оксида алюминия. В шихту вводят 30 г фторида магния, загружают в циркониевый контейнер и нагревают при до Т=1480°С в течение 6 ч. Полученный продукт охлаждают и промывают раствором азотной кислоты (1:1).Example 4. 0.85 gram mol of lutetium oxide, 0.5 gram mol of terbium oxide, 0.1 gram mol of cerium oxide, 1 gram mol of gallium oxide and 1.5 gram mol of aluminum oxide are mixed. 30 g of magnesium fluoride is introduced into the charge, loaded into a zirconium container and heated at T = 1480 ° C for 6 hours. The resulting product is cooled and washed with a solution of nitric acid (1: 1).

Параметры люминофора приведены в таблице 1The phosphor parameters are shown in table 1

№ п/пNo. p / p Состав люминофораPhosphor composition Цвет свеченияGlow color Координаты цветностиColor coordinates Спектральный максимум излучения, нмSpectral maximum of radiation, nm ХX YY 1one (Y0.8Gd0.15Tb0.05Lu0.05Се0.04)3Al5O12 (Y 0.8 Gd 0.15 Tb 0.05 Lu 0.05 Ce 0.04 ) 3 Al 5 O 12 Желто-зеленыйYellow green 0,380.38 0,450.45 546546 22 (Gd0.8Y0.15Tb0.04Lu0.006Ce0.004)3Al5O12 (Gd 0.8 Y 0.15 Tb 0.04 Lu 0.006 Ce 0.004 ) 3 Al 5 O 12 Оранжево-красныйOrange red 0,450.45 0,430.43 580580 33 (Lu0.95Ce0.05)3CaMgSi3O12 (Lu 0.95 Ce 0.05 ) 3 CaMgSi 3 O 12 КрасныйRed 0,540.54 0,430.43 610610 4four (Lu0.85Tb0.10Ce0.05)3Gd2Al5O12 (Lu 0.85 Tb 0.10 Ce 0.05 ) 3 Gd 2 Al 5 O 12 Зелено-желтыйGreen yellow 0,350.35 0,560.56 530530

Далее опишем способ приготовления полимерной гибкой (самонесущей) пленки с описанными люминофорами.Next, we describe a method for preparing a polymer flexible (self-supporting) film with the described phosphors.

Пример 5. Используют поликарбонат на основе бисфенолов в виде бисерных гранул в количестве 100 г. Полимер смешивают с 200 г люминофора состава (Y0.8Gd0.15Tb0.05Lu0.05Се0.04)3Al5O12 в специальном аттриторе и заливают смесью метиленхлорида и хлороформа (1:1) в количестве 500 мл. Растворение гранул полимера и гомогенизацию суспензии проводят в течение 6 ч. В суспензию вводят пластификатор в количестве 2,5 г акрило-нитрил-бутадиен-стирола в хлороформе (10% раствор), и тщательно перемешивают. Вязкость суспензии 150 сантипуаз. Суспензия заливается в фильеру объемом 500 мл с внешним отверстием по основанию 0,3 мм. Фильера установливается на специальных креплениях, регулирующих расстояние ее кромки от подвижной металлической ленты из нержавеющей стали, которая служат основанием для литья суспензии. Скорость перемещения металлической ленты 1 см/мин. При меньшей скорости получают более толстую пленку. На расстоянии 100 см от узла крепления фильеры начинается зона желатинизации и сушки отлитого покрытия с помощью ИК-ламп мощностью 500 Вт. Длина всей подвижной части установки 400 см. После сушки отлитого покрытия оно легко отделяется от подвижной металлической ленты.Example 5. Use bisphenol-based polycarbonate in the form of bead granules in an amount of 100 g. The polymer is mixed with 200 g of phosphor composition (Y 0.8 Gd 0.15 Tb 0.05 Lu 0.05 Ce 0.04 ) 3 Al 5 O 12 in a special attritor and filled with a mixture of methylene chloride and chloroform (1: 1) in an amount of 500 ml. Dissolution of the polymer granules and homogenization of the suspension is carried out for 6 hours. A plasticizer in the amount of 2.5 g of acrylonitrile-butadiene-styrene in chloroform (10% solution) is introduced into the suspension and mixed thoroughly. Slurry viscosity 150 centipoise. The suspension is poured into a 500 ml die with an external opening at the base of 0.3 mm. The die is mounted on special mounts that regulate the distance of its edge from the movable stainless steel metal tape, which serve as the basis for casting the suspension. The speed of the metal tape is 1 cm / min. At a lower speed, a thicker film is obtained. At a distance of 100 cm from the attachment point of the die, the zone of gelation and drying of the cast coating begins using 500 W IR lamps. The length of the entire movable part of the installation is 400 cm. After drying the cast coating, it is easily separated from the movable metal tape.

В конкретном примере была отлита пленка шириной 400 мм толщиной 100 мкм и длиной 400 см. Отлитая пленка имела яркий зелено-желтый цвет, имела высокую гибкость и сворачивалась в рулон.In a specific example, a film was cast with a width of 400 mm, a thickness of 100 μm and a length of 400 cm. The cast film had a bright green-yellow color, had high flexibility and rolled up.

Ниже приведен пример изготовления светодиода белого цвета.The following is an example of manufacturing a white LED.

Пример 6. Предварительно на отлитой пленке измеряют ее светотехнические параметры: яркость и цвет свечения при их сравнении с эталоном. После этого на специальной штамповочной установке с помощью вырубного штампа изготавливаются светящиеся элементы люминофорного конвертера в виде квадратов 300×300 мкм или 450×450 мкм в зависимости от размера используемого гетероперехода InGaN. Используют конструкцию с «удаленным слоем люминофора», который располагается на поверхности специального стекла (микроскопное предметное стекло толщиной 0,2 мм). Раствором поликарбоната в метиленхлориде слой пленки закрепляется на стекле. Эта стеклоподложка закрепляется затем сверху конического светосборника из керамики, на дне которого закреплен гетеропереход на кристаллодержателе. Поверх полимерной пленки конвертера формируется гелевая прослойка из силиконового компаунда, которая заполняет пространство между внешней линзовой крышкой СИД и его корпусом. После полимеризации силиконового компаунда при 120°С в течение 1 ч проводят испытания светодиода подачей на его электроды напряжения до 3,2 В, изменяя плотность тока, протекающего через конструкцию. В приборе измеряют силу света, излучаемого СИД. В конкретном примере для линзовой крышки с углом 2θ=120° сила света составила 46 кд, что соответствует световому потоку F=141,3 лм. При электрическом возбуждении мощностью W=3,20 V×0,35 A=1.12 Вт световая отдача изготовленного прибора составляет η=126 лм/Вт при цветовой коррелированной температуре Т=4250К. Достигнутое значение указывает на высокий уровень изготовленного прибора и его люменесцентного конвертера на основе поликарбонатной пленки.Example 6. Previously, on a cast film, its lighting parameters are measured: the brightness and color of the glow when they are compared with the standard. After that, luminous elements of the phosphor converter are made in the form of squares 300 × 300 μm or 450 × 450 μm depending on the size of the InGaN heterojunction used in a special stamping unit using a die cutter. Use the design with the "removed phosphor layer", which is located on the surface of a special glass (microscopic slide 0.2 mm thick). With a solution of polycarbonate in methylene chloride, the film layer is fixed on the glass. This glass substrate is then fixed on top of a conical ceramic light collector, at the bottom of which a heterojunction is fixed on the crystal holder. A gel layer of silicone compound is formed over the polymer film of the converter, which fills the space between the external lens cap of the LED and its housing. After polymerization of the silicone compound at 120 ° C for 1 h, the LED is tested by applying voltage up to 3.2 V to its electrodes, changing the density of the current flowing through the structure. The device measures the intensity of the light emitted by the LED. In a specific example, for a lens cap with an angle of 2θ = 120 °, the light intensity was 46 cd, which corresponds to a luminous flux of F = 141.3 lm. With electric excitation with a power of W = 3.20 V × 0.35 A = 1.12 W, the light output of the manufactured device is η = 126 lm / W at a color correlated temperature of T = 4250K. The achieved value indicates a high level of the manufactured device and its luminescent converter based on a polycarbonate film.

Соответственно на двух других составах люминофоров для СИД получено значение η=104 лм/Вт для Т=3250К и η=85 лм/Вт для Т=2700К.Accordingly, on two other phosphor compositions for LEDs, η = 104 lm / W for T = 3250K and η = 85 lm / W for T = 2700K.

Пример 7. На описанной выше установке отливают поликарбонатную пленку, используя состав люминофора №4 (Lu0.85Tb0.10Се0.05)3Ga2Al3O12., толщина пленочного покрытия составляет 120 мкм при массовой доле люминофора в пленке 30%. Пленка после отливки снимается с металлической подложки и закрепляется на поверхности цилиндрического акрилового светосборника диаметром 50 мм. Торцы пленки проклеиваются раствором поликарбоната в метиленхлориде. В конце светосборника закрепляется скоростной фотоумножитель "Хамаматцу" для фиксации сцинтилляций. При детектировании γ-излучения Хе133 наблюдаются сцинтилляции длительностью 42 нс. Подобные дозиметрические приборы используют для комплектования новых ядерно-энергетических установок.Example 7. On the installation described above, a polycarbonate film is cast using the phosphor composition No. 4 (Lu 0.85 Tb 0.10 Ce 0.05 ) 3 Ga 2 Al 3 O 12. , The thickness of the film coating is 120 μm with a mass fraction of phosphor in the film of 30%. After casting, the film is removed from the metal substrate and fixed on the surface of a cylindrical acrylic light collector with a diameter of 50 mm. The ends of the film are glued with a solution of polycarbonate in methylene chloride. At the end of the light collector, a Hamamatzu high-speed photomultiplier is attached to fix scintillations. When detecting γ radiation of Xe 133 , scintillations of 42 ns duration are observed. Similar dosimetric devices are used to complete new nuclear power plants.

Предлагаемая поликарбонатная люминесцирующая пленка обладает очень высокими светотехнический параметрами при ее использовании в качестве люминесцентного конвертера (преобразователя) в белых светодиодах, а также в детекторах ионизирующего излучения.The proposed polycarbonate luminescent film has very high lighting parameters when used as a luminescent converter (converter) in white LEDs, as well as in ionizing radiation detectors.

Предлагаемая полимерная пленка позволит упростить технологию изготовления промышленных белых светодиодов. Одновремению полученная пленка позволяет создавать высокоэффективные дозиметры.The proposed polymer film will simplify the manufacturing technology of industrial white LEDs. At the same time, the resulting film allows the creation of highly effective dosimeters.

Массовое производство предложенной поликарбонатной пленки намечено в конце 2011 года.Mass production of the proposed polycarbonate film is scheduled for late 2011.

ЛитератураLiterature

1. Федоровский Ю.П. и др. Патент RU 27779692 от 20.01.2005.1. Fedorovsky Yu.P. and other Patent RU 27779692 from 01.20.2005.

2. Сощин Н.П. и др. Патент RU 2388017 от 27.04.2010.2. Soshchin N.P. and other Patent RU 2388017 from 04/27/2010.

3. Ф. Шуберт «Светодиоды» пер. с английского под ред. А.Э. Юновича. Москва, Физматлит, 2008.3. F. Schubert "LEDs" per. from English under the editorship of A.E. Yunovich. Moscow, Fizmatlit, 2008.

4. Soshchin N.P. Pat. App. US 20100033075 A1 11.02.2010.4. Soshchin N.P. Pat. App. US 20100033075 A1 02/11/2010.

5. Soshchin N.P. Pat. App. US 201000044722 A1 25.02.2010.5. Soshchin N.P. Pat. App. US 201000044722 A1 02/25/2010.

6. Маргенков А.В. Патент RU 2286367 С1 от 28.02.2005.6. Margenkov A.V. Patent RU 2286367 C1 of 02.28.2005.

Claims (6)

1. Люминесцирующая поликарбонатная пленка для белых светодиодов и детекторов ионизирующего излучения, включающая ароматический поликарбонат преимущественно на основе бисфенола и неорганический люминофор из твердых растворов алюминатов или силикатов с кристаллической структурой граната, отличающаяся тем, что в указанную пленку дополнительно вводят сополимер акрило-нитрил-бутадиона и поверхностно-активное вещество в виде полиоксимоноалеата при следующем массовом соотношении компонент в суспензии для получения пленки:
поликарбонат, гранулы на основе бисфенола А 10-14% неорганический люминофор со структурой граната 4-8% пластификатор из акрило-нитрил-бутадиона 0,02-0,8% поверхностно-активное вещество из полиоксимоноалеата 0,5-2%

и растворитель на основе хлорированных алифатических растворителей из группы метиленхлорида и/или хлороформа, дополняя ее состав до 100%.
1. Luminescent polycarbonate film for white LEDs and ionizing radiation detectors, including aromatic polycarbonate mainly based on bisphenol and an inorganic phosphor from solid solutions of aluminates or silicates with a crystalline structure of garnet, characterized in that an acryl-nitrile butadiene copolymer is additionally introduced into said film a surfactant in the form of polyoxymonoaleate in the following weight ratio of components in suspension to obtain a film:
polycarbonate, bisphenol A granules 10-14% inorganic phosphor with garnet structure 4-8% acryl-nitrile-butadione plasticizer 0.02-0.8% polyoxymonoaleate surfactant 0.5-2%

and a solvent based on chlorinated aliphatic solvents from the group of methylene chloride and / or chloroform, supplementing its composition to 100%.
2. Люминесцирующая поликарбонатная пленка по п.1, отличающаяся тем, что введенный в ее состав неорганический люминофор со структурой граната имеет общую стехиометрическую формулу (Ln)3Al2Al3O12 где сумма Ln=Y, и/или Gd, и/или Tb, и/или Lu, и Се и Dy при толщине указанной пленки от 60 до 160 нм.2. The luminescent polycarbonate film according to claim 1, characterized in that the inorganic phosphor with the garnet structure introduced into its composition has the general stoichiometric formula (Ln) 3 Al 2 Al 3 O 12 where the sum is Ln = Y, and / or Gd, and / or Tb, and / or Lu, and Ce and Dy with a thickness of the specified film from 60 to 160 nm. 3. Люминесцирующая поликарбонатная пленка по п.1, отличающаяся тем, что пленку формируют методом литья через фильеру на подвижную подложку из нержавеющей стали, используя суспензию на основе хлорированных алифатических растворителей из группы метиленхлорида и/или хлороформа при содержании растворителей до 80% ко всей массе суспензии с последующим формированием литого полотна пленки.3. The luminescent polycarbonate film according to claim 1, characterized in that the film is formed by casting through a die onto a movable stainless steel substrate using a suspension based on chlorinated aliphatic solvents from the group of methylene chloride and / or chloroform with a solvent content of up to 80% by weight suspensions followed by the formation of a cast film web. 4. Люминесцирующая поликарбонатная пленка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве люминофора в нее дополнительно вводится твердый раствор алюминатов гадолиния, иттрия, церия, тербия, лютеция со структурой граната для получения указанной пленки толщиной от 30 до 80 мкм с последующим ее сочленением на конструктивных деталях светодиода при помощи раствора поликарбоната в метиленхлориде.4. The luminescent polycarbonate film according to claim 1, characterized in that as a phosphor, a solid solution of aluminates of gadolinium, yttrium, cerium, terbium, lutetium with a garnet structure is additionally introduced into it to obtain the specified film with a thickness of 30 to 80 μm with its subsequent articulation on the structural parts of the LED using a solution of polycarbonate in methylene chloride. 5. Люминесцирующая поликарбонатная пленка по п.1, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен люминофор со стехиометрической формулой (Lu,Ce)3(Ca,Mg)2SiO12 и структурой граната, излучающий при возбуждении пленки сине-голубым светом излучение в области от 580 до 750 нм с цветовой температурой менее 2750К.5. The luminescent polycarbonate film according to claim 1, characterized in that a phosphor with a stoichiometric formula (Lu, Ce) 3 (Ca, Mg) 2 SiO 12 and a garnet structure that emits blue-blue light when excited by a blue areas from 580 to 750 nm with a color temperature of less than 2750K. 6. Люминесцирующая поликарбонатная пленка по п.1, отличающаяся тем, что указанная пленка дополнительно содержит люминофор со стехиометрической формулой (Ln,Tb,Се)3Ga2Al3O12 и структурой граната, при том, что указанная пленка обеспечивает максимум выхода сцинтилляции при энергии возбуждающих квантов в диапазоне 100 кэВ до 1000 кэВ. 6. The luminescent polycarbonate film according to claim 1, characterized in that said film further comprises a phosphor with a stoichiometric formula (Ln, Tb, Ce) 3 Ga 2 Al 3 O 12 and a garnet structure, while said film provides maximum scintillation yield at energies of exciting quanta in the range of 100 keV to 1000 keV.
RU2011136455/28A 2011-09-02 2011-09-02 Luminescent polycarbonate film for white light-emitting diodes and detectors RU2499329C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011136455/28A RU2499329C2 (en) 2011-09-02 2011-09-02 Luminescent polycarbonate film for white light-emitting diodes and detectors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011136455/28A RU2499329C2 (en) 2011-09-02 2011-09-02 Luminescent polycarbonate film for white light-emitting diodes and detectors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011136455A RU2011136455A (en) 2013-03-10
RU2499329C2 true RU2499329C2 (en) 2013-11-20

Family

ID=49123153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011136455/28A RU2499329C2 (en) 2011-09-02 2011-09-02 Luminescent polycarbonate film for white light-emitting diodes and detectors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2499329C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768468C1 (en) * 2020-12-01 2022-03-24 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Фотонные Технологические Системы" Luminescent polymer composite film for imaging ultraviolet, visible and infrared radiation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2279692C1 (en) * 2005-04-22 2006-07-10 Зао "Сниип-Конвэл" Scintillator
WO2008051486A1 (en) * 2006-10-20 2008-05-02 Intematix Corporation Nano-yag:ce phosphor compositions and their methods of preparation
RU2331951C1 (en) * 2007-07-24 2008-08-20 Закрытое акционерное общество "Светлана-Оптоэлектроника" Led with double-layer compound zone
RU2388017C1 (en) * 2009-02-12 2010-04-27 Закрытое акционерное общество "СНИИП-КОНВЭЛ" Film-type scintillator for detecting beta- and photon emissions
RU2405804C1 (en) * 2009-07-22 2010-12-10 Открытое акционерное общество "Институт пластмасс имени Г.С. Петрова" Polymer luminescent composition for obtaining white light excited by blue light-emtting diode

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2279692C1 (en) * 2005-04-22 2006-07-10 Зао "Сниип-Конвэл" Scintillator
WO2008051486A1 (en) * 2006-10-20 2008-05-02 Intematix Corporation Nano-yag:ce phosphor compositions and their methods of preparation
RU2331951C1 (en) * 2007-07-24 2008-08-20 Закрытое акционерное общество "Светлана-Оптоэлектроника" Led with double-layer compound zone
RU2388017C1 (en) * 2009-02-12 2010-04-27 Закрытое акционерное общество "СНИИП-КОНВЭЛ" Film-type scintillator for detecting beta- and photon emissions
RU2405804C1 (en) * 2009-07-22 2010-12-10 Открытое акционерное общество "Институт пластмасс имени Г.С. Петрова" Polymer luminescent composition for obtaining white light excited by blue light-emtting diode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2768468C1 (en) * 2020-12-01 2022-03-24 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Фотонные Технологические Системы" Luminescent polymer composite film for imaging ultraviolet, visible and infrared radiation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011136455A (en) 2013-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8252613B1 (en) Color stable manganese-doped phosphors
CN101128563B (en) Phosphor, its manufacturing method and application
CN1156552C (en) Single-component phosphors producing high luminosity and high color rendering index white light in ultraviolet light-emitting diode devices
JP5216330B2 (en) Illumination system including radiation source and luminescent material
WO2007120216A2 (en) Charge compensated nitride phosphors for use in lighting applications
WO2006113656A1 (en) Red phosphor for led based lighting
US20100033075A1 (en) White lght-emitting diode and its fluorine-oxide phosphor powder
WO2006094139A2 (en) Oxynitride phosphors for use in lighting applications having improved color quality
JP5768024B2 (en) Fluorescent material and light emitting device using the same
JP2010270196A (en) Phosphor, method for manufacturing phosphor, phosphor-containing composition, light-emitting device, lighting apparatus, image display, and fluorescent paint
CN102517013B (en) Photon conversion material and preparation method thereof
RU2499329C2 (en) Luminescent polycarbonate film for white light-emitting diodes and detectors
JP5544404B2 (en) Fluorescent material and light emitting device using the same
CN1851918A (en) Day-light diode light-source and making method for fluorescent powder
JP2016020420A (en) Light-emitting composition and light-emitting device using the same
US9651483B1 (en) Compositions of inorganic luminescent materials
TWI731048B (en) Oxy-bromide phosphors and uses thereof
KR101250142B1 (en) Processing method of a long phosphorescence phosphor by combustion-reaction and its application for the fabrication of luminescent sheet
KR20160133548A (en) Europium or samarium-doped terbium molybdates
CN101649199B (en) Ultraviolet light stimulated phosphor
TWI428423B (en) A phosphor and a light-emitting device using the same
US8153024B2 (en) Warm-white light-emitting diode and its orange phosphor powder
WO2007034609A1 (en) Ultraviolet emission long-persistence phosphor
Han et al. Persistent luminescence property of rare earth doped BaMg2Al6Si9O30 phosphor
JP2013227527A (en) Phosphor and light emitting device using the same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140903

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161127

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190703

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190903

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载