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

1 InGaN СИД с приближенным фотолюминесцентным конвертером (ПФлК)

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 Решение проблем ПФлК - удаленные композитные фотолюминесцентные конвертеры (УФлК) Эффективность УФлК на 30% выше, чем у ПФлК 4 Плоские просветные удаленные конвертеры Intematix Плоские просветные удаленные конвертеры Intematix Просветные удаленные Просветные удаленные 3D конвертеры 3D конвертеры

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

Конверсионная эффективность удаленных композитных конвертеров для светодиодного освещения Конверсионная эффективность удаленных композитных конвертеров для светодиодного освещения Отражательные 3D конвертеры Отражательные 3D конвертеры (Патенты RU , RU , RU , RU , заявки WO2012/112073A1, WO2013/039418A1, WO2013/100815A2, US (A1), CA (A1), CN X, JP , EP A1) 7

Некоторые аспекты воздействия света на организм человека Зависимость диаметра зрачка Зависимость диаметра зрачка Интенсивность продуцирования некоторых от степени возбуждения меланопсина Интенсивность продуцирования некоторых от степени возбуждения меланопсина гормонов в организме человека в течение суток гормонов в организме человека в течение суток Кривые спектральной чувствительности меланопсина Типовой спектр композитного (фоторецептор третьего типа) и подавления «белого» светодиода (фоторецептор третьего типа) и подавления «белого» светодиода генерации мелатонина генерации мелатонина 8

Мелатонин - регулятор циркадных ритмов («гормон сна») Максимально высока эффективность подавления генерации мелатонина в диапазоне 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 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 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 (R c 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. Сохраняется и провал при λ = 480 нм. 10

11 Принцип построения биологически адекватных светодиодных ламп с комбинированным удаленным композитным конвертером Спектры возбуждения и излучения наиболее широко применяемого в «белых» СИД фотолюминофора YAG:Ce 3+ и спектр излучения специально синтезированного нового фотолюминофора КСаРО 4 :Eu 2+ со спектральным максимумом излучения 468 нм

Варианты конструкций нового источника света В формфакторе линейной газоразрядной В формфакторе линейной газоразрядной лампы лампы В форфакторе ретрофитной лампы В форфакторе ретрофитной лампы накаливания накаливания Решает актуальную проблему создания полноценной светодиодной замены 100 Вт ЛН! Решает актуальную проблему создания полноценной светодиодной замены 100 Вт ЛН! 12

Иллюстрация влияния R c на цветопередачу Левая сторона: высокий R c >90, Правая сторона: низкий R c 90, Правая сторона: низкий R c < Высокий коэффициент цветопередачи R c >90 Спектрограмма излучения комбинированных УФлК