[发明专利]LED系统

说明书

包含活性组合物的非气密密封的LED系统，活性组合物的量为每cm²系统光学窗口面积0.06mg至2.5mg，活性组合物包含粉末形式的活性材料，其中至少75重量％的所述活性材料选自活性炭、银、铜、锌、铜氧化物、锌氧化物、钙氧化物、银氧化物中的一者或更多者。

本发明涉及包含活性组合物的LED系统。活性组合物的目的是除去有害物质，例如硫或卤素(特别是氯)、基于硫和基于卤素的挥发性化合物。

已知LED是一种利用一些半导体材料的光学特性通过电子-空穴复合来产生光子的光电子器件。为了获得所谓的p-n结，将电子和空穴通过两个区域(一个包含用于电子的n型掺杂剂，另一个包含用于空穴的p型掺杂剂)注入复合区域中。

LED发光是由半导体材料和/或由一种或更多种发光材料(磷光体)确定并限定的，其各自在可见光谱的明确限定的区域中发光，不同颜色通过所述发光材料的适当组合来获得。例如，白光可以通过组合红色LED、绿色LED和蓝色LED来获得，或者可使用单一发射蓝色/UV LED来激发相邻的磷光体再发射更长波长的光，以此方式使得具有磷光体的单LED可以具有并显示适当的色谱，例如黄色或者黄色和红色，其与从LED发出的蓝色组合来产生白光。

基本上，LED包括在其上分布有磷光体的半导体材料薄片(通常被叫作并被称为“管芯”)，薄片与用于电源和散热的适当结构连接。然后通过聚合物封装材料保护管芯，并且该系统通常被称为LED封装件。

为了本发明的目的，术语LED系统既包括安装在传统基底上并且经标准有机硅或环氧树脂封装的简单LED封装件，又包括由LED封装件和另外的部件(例如散热器、反射器、扩散器、灯泡或外部包封)构成的照明装置。

相对于传统光源，LED系统显示增强的发光和更长的使用寿命，但是由于硫或卤素(例如氯)的存在，可能遭受性能衰减并使可靠性问题显现，硫或卤素可以从外面环境渗入(例如来自瓦楞纸板或有机橡胶包装的硫)，或者他们可以是从LED材料(例如焊膏、印刷电路板(PCB)和衬垫材料)释放的。更具体地，LED系统的高工作温度可以导致大量的氯释放，氯和硫一起可以在整个系统中扩散，与涂覆银的反射表面反应使他们变黑，或者与银接触件反应导致Ag₂S和AgCl的形成，从而改变其光学和/或电学特性。

为了克服这些问题，LED制造商设法最大程度地避免硫和/或卤素释放材料的使用，但这导致对于生产而言可能相当昂贵的LED系统设计和制造上的限制，例如通过使用特别类型的PCB。此外，在LED的使用寿命期间，不可能完全避免这些物质的渗入和释放，因此甚至在其实际使用之前，即使库存在货架上时，其也会遭遇逐渐衰减。

如已经概述的，LED系统的主要劣化原因之一与硫或卤素(特别是氯)的渗入有关，并且存在于大气中的并且甚至以低浓度存在的他们的化合物也可以引起上述光学特性和电学特性衰减。特别是在一些受污染的区域，空气中S-化合物或Cl-化合物的水平可以比平均值显著更高(例如在一些靠近高速公路的区域或在隧道中，H₂S浓度可以高于10ppb)，并且通过非气密密封的LED系统的扩散可以导致加速劣化问题。硫化氢(H₂S)结果成为可以影响LED系统性能的最有害的污染物之一，因此在下文中本发明的描述主要涉及污染物H₂S，但是当然其也涉及所有与其他S-化合物或卤素-化合物相关的影响。

本发明的目的是提供能够克服这些问题的LED系统，并且在其第一个方面中，其包括一种LED系统，所述LED系统具有光学窗口和非气密密封的内部体积，意味着当H₂S外部体积浓度为10ppb时所述内部体积中的H₂S进入量为5.5*10^-4微克/天至1.9*10^-1微克/天，并且在所述内部体积中包含活性组合物，所述活性组合物的量为每cm²系统光学窗口面积0.06mg至2.5mg，所述活性组合物包含粉末形式的活性材料，其中至少75重量％的所述活性材料选自活性炭、银、铜、锌、铜氧化物、锌氧化物、钙氧化物、银氧化物中的一者或更多者。