采用具有不同含量的氟和氧的钕基材料的LED设备制造技术

一种设备，例如照明设备(110A、110B、110C、110D)，该设备包括至少一个LED(或OLED)模块(115)，其被配置为产生可见光例如白光，以及至少一个部件，例如包含化合物的光学部件，所述化合物基本上由元素钕(Nd)和氟(F)组成，并且任选地包括一种或多种其它元素。照明设备(110A、110B、110C、110D)被配置为通过使用化合物过滤产生的可见光来提供所需光谱。至少一个部件可包含NdFxOy化合物，其中x和y的值确定含量比F/O，所述含量比F/O可在NdFxOy化合物的制造过程中进行调节，以提供设备的所需输出光参数，包括至少通过使用NdFxOy化合物过滤产生的可见光实现的所需输出光谱。

LED equipment using neodymium-based materials with different contents of fluorine and oxygen

A device, such as a lighting device (110A, 110B, 110C, 110D), comprising at least one LED (or OLED) module (115) configured to generate visible light, such as white light, and at least one component, such as an optical component containing a compound consisting essentially of elements neodymium (Nd) and fluorine (F), and optionally including one or more other elements. Lighting devices (110A, 110B, 110C, 110D) are configured to provide the required spectrum by filtering the visible light generated by the use of compounds. At least one component may comprise NdFxOy compounds, where the values of X and Y determine the content ratio F/O, which can be adjusted during the manufacture of NdFxOy compounds to provide the required output optical parameters of the device, including the required output spectra achieved at least by filtering the visible light generated by NdFxOy compounds.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用具有不同含量的氟和氧的钕基材料的LED设备相关申请的交叉引用本美国非临时专利申请是部分继续申请，并且根据35USC120，要求于2015年10月6日提交的未决美国非临时专利申请号14/876366(案卷号276824-1)的提交日的权益，所述未决美国非临时专利申请根据35USC119(e)，要求于2014年10月7日提交的美国临时专利申请号62/061129的提交日的权益，所述美国临时专利申请的教导以引用的方式全文并入本文。
本专利技术一般涉及照明应用和相关技术，并且更具体地但非排他地，本专利技术涉及在发光二极管(LED)发光设备中使用包含钕和氟的化合物，例如具有可变x和y的NdFxOy，用于赋予所需的滤色效果和其它参数。
技术介绍
本文使用的发光二极管(LED)也包括有机LED(OLED)，其是将电能转换成包括可见光(波长约400至750nm)的电磁辐射的固态半导体器件。LED通常包括半导体材料的芯片(管芯)，其掺杂有杂质以产生p-n结。LED芯片电连接到阳极和阴极，所有阳极和阴极通常安装在LED封装内。与诸如白炽灯或荧光灯的其它灯相比，发射可见光的LED在较窄的光束中更具方向性。OLED通常包括位于电极(至少一个电极是透明的)之间的至少一个发光的电致发光层(有机半导体膜)。电致发光层响应于在电极之间流动的电流而发光。LED/OLED光源(灯)提供了优于传统白炽灯和荧光灯的各种优点，包括但不限于更长的预期寿命、更高的能量效率和全亮度而不需要预热时间。尽管LED/OLED照明在效率、寿命、灵活性和其它有利方面具有吸引力，但是仍然需要持续改进LED照明的颜色特性，尤其是在用于普通照明和显示器应用的白色LED/OLED器件中。图1是适合于区域照明应用的常规的基于LED的照明设备10的透视图。照明设备(也可称为“照明单元”或“灯”)10包括透明或半透明的盖或封罩12、螺纹基座连接器14以及在封罩12和连接器14之间的外壳或基座16。基于LED的光源(未示出)可为包括多个LED器件的LED阵列，其位于封罩12的下端并邻近基座16。因为LED器件发射窄带波长的可见光，例如绿色、蓝色、红色等，在LED灯中经常采用不同LED器件的组合来产生各种光颜色，包括白光。可替代地，可通过来自蓝色LED的光和将蓝色LED的至少一些蓝光转换成不同颜色的磷光体(例如钇铝石榴石：铈，缩写为YAG：Ce)的组合来产生；转换光和蓝光的组合可产生呈现为白色或基本上白色的光。LED器件可以安装在基座16内的载体上，并且可以用包括折射率匹配材料的保护盖封装在载体上，以提高从LED器件提取可见光的效率。为了提高照明设备10以近全向性的方式发射可见光的能力，图1中所示的封罩12可以是基本上球形或椭圆形的。为了进一步提高近全向性的照明能力，封罩12可以包括使封罩12能够用作光学漫射器的材料。用于制造漫射器的材料可包括聚酰胺(例如尼龙)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)等。这些聚合物材料还可以包括SiO2以促进光的折射，从而获得白色反射外观。封罩12的内表面可设置有包含磷光体组合物的涂层(未示出)。虽然可以利用不同LED器件和/或磷光体的组合的使用来提高LED灯产生白光效果的能力，但仍想要有作为替代、或另外的方法，来改善由LED器件产生的白光的颜色特性。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例，提供了包括以下的设备：至少一个发光二极管(LED)模块，其被配置为产生可见光；以及至少一个部件，其包含具有相应浓度的钕(Nd)、氟(F)和氧(O)的NdFxOy化合物，其中x和y的值确定F和O的比率并且在NdFxOy化合物的制造过程中进行调节，以提供设备的所需输出光参数，包括至少通过使用NdFxOy化合物过滤产生的可见光实现的所需输出光谱。此外，NdFxOy化合物可为单晶相化合物。根据本专利技术的一些实施例，NdFxOy化合物可通过使用湿化学处理，使用流动的氟气(F2)或氢氟酸(HF)的氟化处理，由氧化钕(Nd2O3)制造。此外，可在氟化处理过程中使用改变的一个或多个参数来控制NdFxOy中的参数x和y，所述参数包括：氢氟酸(HF)浓度、处理温度、反应时间和氟气(F2)浓度。根据本专利技术的一些实施例，NdFxOy化合物可通过使用固体反应方法的干式法来制造，所述固体反应方法包括将氧化钕(Nd2O3)和氟化钕(NdF3)以Nd2O3和NdF3的预定重量比共混，以形成共混的化合物，随后在惰性气体的保护气氛下，将共混的化合物高温合成NdFxOy化合物，其中Nd2O3和NdF3的预定重量比对应于制造的NdFxOy化合物中的F和O比。进一步地，惰性气体可包含氮(N2)气或氩(Ar)气。再进一步地，高温合成的温度可高于800℃。更进一步根据本专利技术的一些实施例，提供所需输出光参数还可包括增强以下中的一个或多个：相关色温(CCT)、颜色饱和度指数(CSI)、显色指数(CRI)、显色值R9、以及生成的可见光的显现度(revealness)。附图说明当参考附图阅读下面的具体实施方式时，本公开的这些和其它特征和方面将变得更好理解，在所有图中类似的标记表示类似的部件，在附图中：图1是常规的基于LED的照明设备的透视图；图2是比较在硅酮中分散的氟化钕相对于标准钕玻璃的可见光谱(通过反射技术测量的)中的吸收的曲线图；图3是比较共混到硅酮内并直接沉积于商业LED封装(NICHIA757)上的NdF3的发射光谱和基础NITCHIA757LED的发射光谱的曲线图；图4是比较共混到硅酮内并直接沉积于COB阵列(TG66)上的NdF3的发射光谱和基础TG66COB阵列的发射光谱的曲线图；图5是比较共混到硅酮内并直接沉积于商业LED封装(具有4000KCCT的NICHIA757)上的Nd-F-O的发射光谱和基础NITCHIA757LED的发射光谱的曲线图；图6是通过固体反应过程/方法(干式法)，用于制备具有所需比率F/O的NdFxOy化合物的示例性流程图；图7是通过固体湿化学过程/方法，用于从Nd2O3制备具有所需比率F/O的NdFxOy化合物的示例性流程图；图8是描绘具有不同F/O比的NdFxOy化合物和具有不同单晶相结构的NdF3化合物的X射线衍射(XRD)结果的曲线图；图9是比较由80％的Nd2O3和20％的NdF3制造的NdF0.33O1.33在可见光谱(通过反射技术测量的)中的吸收的曲线图；图10A和10B是比较具有不同比率的F和O的NdFxOy和NdF3的可见光谱(通过反射技术测量的)中的吸收的示例性曲线图；图11A-11D是根据本专利技术的各种实施例基于LED的照明设备的非限制性实例，其掺入ND-F化合物(或更一般地，如本文所述的Nd-X-F化合物，例如NdFxOy化合物)连同磷光体，以赋予有利的可见吸收/产生特性。图12是根据本专利技术的一个实施例的基于LED的照明设备的剖面视图；图13是根据本专利技术另一个实施例的基于LED的照明设备的剖面视图；图14是根据本专利技术又一实施例的基于LED的照明设备的透视图。图15是根据本专利技术的再一实施例的基于LED的照明设备的透视图。具体实施方式本文呈现了新设备，例如照明设备，该设备包括至少一个LED(或OLED)模块，其配置为产生可见光，例如白光，以及至少一个部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，其包括：至少一个发光二极管(LED)模块，其被配置成产生可见光；和至少一个部件，其包含具有相应浓度的钕(Nd)、氟(F)和氧(O)的NdFxOy化合物，其中x和y的值确定F和O的比率并且在NdFxOy化合物的制造过程中进行调节，以提供设备的所需输出光参数，包括至少通过使用NdFxOy化合物过滤产生的可见光实现的所需输出光谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，其包括：至少一个发光二极管(LED)模块，其被配置成产生可见光；和至少一个部件，其包含具有相应浓度的钕(Nd)、氟(F)和氧(O)的NdFxOy化合物，其中x和y的值确定F和O的比率并且在NdFxOy化合物的制造过程中进行调节，以提供设备的所需输出光参数，包括至少通过使用NdFxOy化合物过滤产生的可见光实现的所需输出光谱。2.根据权利要求1所述的设备，其中提供所需输出光参数还包括增强以下中的一个或多个：相关色温(CCT)、颜色饱和度指数(CSI)、显色指数(CRI)、显色值R9、以及生成的可见光的显现度。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述NdFxOy化合物包含在约560nm和600nm之间的波长范围内的所需吸收峰，以提供所需的输出光谱。4.根据权利要求3所述的设备，其中在所需吸收峰处的所需折射率为约1.6至约1.8。5.根据权利要求1所述的设备，其中x的值在0.3和0.5之间。6.根据权利要求1所述的设备，其中y的值在1.25和1.33之间。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述NdFxOy化合物是单晶相化合物。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述NdFxOy化合物通过使用湿化学处理，使用流动的氟气(F2)或氢氟酸(HF)的氟化处理，由氧化钕(Nd2O3)制造。9.根据权利要求9所述的设备，其中在所述氟化处理过程中使用改变的一个或多个参数来控制所述NdFxOy中的x和y，所述参数包括：氢氟酸(HF)浓度、处理温度、反应时间和氟气(F2)浓度。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述NdFxOy化合物通过使用固体反应方法的干式法来制造，所述固体反应方法包括将氧化钕(Nd2O3)和氟化钕(NdF3)以Nd2O3和NdF3的预定重量比共混，以形成共混的化合物，随后在惰...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡登科，KJ本纳，TJ博伊勒，T克林，WE科亨，JP杜克鲁克斯，何建民，JB詹斯马，C林，JP赖斯曼，AM斯里瓦斯塔瓦，BJ沃德，王智勇，WR怀特，Q伊，
申请(专利权)人：通用电气照明解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US