DE1915290C

DE1915290C - Light source

Info

Publication number: DE1915290C
Authority: DE
Inventors: Ralph Miles Pepper Pike Ohio Galginaitis Simeon Vitis Schenec tady N Y Potter, (V St A )
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Publication date: 1971-12-23

Description

I 915 290I 915 290

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtquelle, die mit einem guten Wirkungsgrad sichtbares Licht erzeugt.The invention relates to a light source that emits visible light with good efficiency generated.

Es sind bereits verschiedene Leuchtdioden bekannt, in denen elektrische Energie in Strahlungsenergie umgewandelt wird. Lichtaussendende Dioden enthalten ein Halbleitermaterial mit weitem Bandabstand, in dem durch geeignete Dotierung mit Fremdatomen ein p-n-Übergang ausgebildet ist. Wird an den übergang eine Vorspannung angelegt, so fließen die Elektronen vom η-Teil zum p-Teil, und die Löcher fließen vom p-Teil zum η-Teil. Bei Rekombination der Elektronen mit den Löchern wird sichtbares Licht erzeugt, wenn der Bandabstand ausreichend groß, d. h. etwa 2 eV oder größer ist.Various light-emitting diodes are already known in which electrical energy is converted into radiant energy will. Light emitting diodes contain a wide band gap semiconductor material, in a p-n junction is formed by suitable doping with foreign atoms. Will be at the transition When a bias voltage is applied, the electrons flow from the η part to the p part, and the holes flow from the p-part to η-part. When the electrons recombine with the holes, visible light is generated when the band gap is sufficiently large, d. H. is about 2 eV or greater.

Die Mehrzahl der Halbleiter, einschließlich Germanium und Silicium, weisen geringe Bandabstände auf, so daß ihre Strahlung im infraroten Bereich liegt. Halbleiter dieser Art und ihre Wirkungsweise sind in «Industrial Electronics«, Januar 1968, Bd. 6, Nr. I, S. 6 bis 10, und in »Applied Physics Letters«, Januar 1968, Bd. 12, Nr. 1, S. 5 bis 7, beschrieben. Es gibt aber verhältnismäßig wenige Materialien mit weitem Bandabstand, die zum p- und η-Typus gemacht werden und leistungsfähige, lichtaussendende Dioden oder Körper bilden I önnen. Zu den brauchbaren Materialien gehört Galliumphosphid, das für Rot aussendende und Siliciumcarbid, das tür GelJ aussendende Dioden verwendet wird. Es ist jedoch kein Halbleitermaterial erhältlich, aus dem Vorrichtungen hergestellt worden sind, die eine vergleichbare Helligkeit im Grün oder Blau aufweisen wurden. Es gibt ein Grün aussendendes Galliumphosphid, dessen Wirksamkeit jedoch weniger als 10°/₀ derjenigen des Rot aussendenden Galliumphosphids beträgt.The majority of semiconductors, including germanium and silicon, have narrow bandgaps so that their radiation is in the infrared range. Semiconductors of this type and their mode of operation are in "Industrial Electronics", January 1968, Vol. 6, No. I, pp. 6 to 10, and in "Applied Physics Letters", January 1968, Vol. 12, No. 1, p 5 to 7. There are, however, relatively few materials with a wide band gap which can be made p- and η-types and which can form powerful, light-emitting diodes or bodies. Useful materials include gallium phosphide, which is used for red-emitting diodes, and silicon carbide, which is used for gel-emitting diodes. However, no semiconductor material is available from which devices have been fabricated that have a comparable brightness in green or blue. There is a green-emitting gallium phosphide, whose efficacy but less than 10 ° / ₀ of that of the red emitting Galliumphosphids.

Das von einem Leuchtstoff ausgesandte Licht ist normalerweise weniger energiereich und weist deshalb eine längere Wellenlänge als die Anregungsstrahlung auf. Diese Tatsache wurde schon früh erkannt und im folgenden als Stokessches Gesetz bekannt. Der Grund hierfür kann aus einer Betrachtung der Energieniveaus der Elektronen erklärt werden. Nach Photoanregung eines Atoms durch Licht einer bestimmten Wellenlänge, bei der ein Elektron auf ein vorgegebenes finergieniveau angehoben wird, kann infolge von Gitterschwingungen dem System Energie entzogen werden, ehe ein lichtaussendender übergang in den Grundzustand eintritt. Die Lichtaussendung rührt deshalb aus einem kleineren Energieübergang her und deshalb von einer größeren Wellenlänge. Es sind jetzt jedoch immerhin einige Leuchtstoffe bekannt, die dem Stokcsschen Gesetz nicht gehorchen und die manchmal als antislokessche Leuchtstoffe bezeichnet werden. Hierher gehören Leuchtstoffe, bei denen der lichtaussendende Mechanismus eine schrittweise oder mehr* stufige Anregung des Atoms beinhaltet. Bei einem Zweistufenprozeß beispielsweise, wie er in »Neues aus der Technik«. Würzburg, 1. Juli 1964, Nr. 3, S. 1, beschrieben ist, regt ein erstes Strahlungsquant ein Plektron auf ein Niveau und anschließend ein anderes Quant das gleiche Elektron auf ein höheres Energie· niveau an. Ein Übergung des Elektrons vom höheren Energieniveau zurück in den Grundzustand bewirkt die Aussendung eines Strahlenquants, das energie· reicher ist als jedes einzelne Anregtingst|tiant. Deshalb hat die ausgesandte Strahlung des Leuchtstoffes eine kürzere Wellenlänge als die Anregungsstrahlung. Rl solcher Leuchtstoffe sind ZnCd: AgCu, das von R. M. P ο 11 e r in »Spring Meeting of the Electrochemical Society«, Enlarged Abstracts, Electronics Division, 3. Mat 1959, S. 56, Abstract Nr. 58, beschrieben wurde und das bei Raumtemperatur und 5 orangefarbener und infraroter Anregung grünes Licht aussendet, und LaCI₃: Pr³^, das von J. F. Porter, Jr. ir. Phys. Rev. Letters, 1961, Bd. 7, Nr. 11, S. 414 bis 415, beschrieben wurde.The light emitted by a phosphor is normally less energetic and therefore has a longer wavelength than the excitation radiation. This fact was recognized early on and is hereinafter known as Stokes' law. The reason for this can be explained from a consideration of the energy levels of the electrons. After photo-excitation of an atom by light of a certain wavelength, at which an electron is raised to a given energy level, energy can be withdrawn from the system as a result of lattice vibrations before a light-emitting transition to the ground state occurs. The light emission therefore results from a smaller energy transition and therefore from a larger wavelength. However, some phosphors are now known which do not obey Stokcs' law and which are sometimes referred to as antislocs phosphors. This subheading includes phosphors in which the light-emitting mechanism involves a gradual or multi-stage excitation of the atom. In a two-stage process, for example, as described in "News from Technology". Würzburg, July 1, 1964, No. 3, p. 1, a first radiation quantum excites a pick to one level and then another quantum excites the same electron to a higher energy level. A transition of the electron from the higher energy level back to the ground state causes the emission of a radiation quantum that is richer in energy than any individual stimulus. Therefore, the emitted radiation of the phosphor has a shorter wavelength than the excitation radiation. Rl of such phosphors are ZnCd: AgCu, which was described by RM P ο 11 er in "Spring Meeting of the Electrochemical Society", Enlarged Abstracts, Electronics Division, 3. Mat 1959, p. 56, Abstract No. 58, and that at Room temperature and 5 orange and infrared excitation emits green light, and LaCI ₃ : Pr ³ ^, developed by JF Porter, Jr. ir. Phys. Rev. Letters, 1961, Vol. 7, No. 11, pp. 414-415.

Der hauptsächliche Anreiz zur Entwicklung stufenweise angeregter Leuchtstoffe war die Möglichkeit, sie zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Glüh-• lampen zu verwenden, indem deren mehr als überflüssige Aussendung infraroter Strahlung in sichtbares Licht verwandelt wird. Bis auf den heutigen Tag konnte jedoch dieser Gedanke, die Strahlung weiter ins sichtbare Gebiet vorzutreiben, der schon im November 1965 in »Fortschritte der Physik«, Bd. 13, Nr. 11, S. 748, formuliert wurde, technisch nicht verwirklicht werden, da die bekannten, stufenweise an-The main incentive to develop phased phosphors has been the ability to use them to improve the efficiency of incandescent lamps • to use by removing more than superfluous Emission of infrared radiation is converted into visible light. To this day However, this thought could drive the radiation further into the visible area, which was already in the November 1965 in "Advances in Physics", Vol. 13, No. 11, p. 748, was not technically realized as the well-known, gradually increasing

ao regbaren Leuchtstoffe mehr sichtbare Strahlung aus dem Glühfaden absorbieren, als sie durch Umwandlung infraroter Strahlung erzeuger.Ao regulatable phosphors absorb more visible radiation from the filament than they do through conversion infrared radiation generator.

Es war deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiter-Leuchtdiode bzw. eine Feststofflampe mit relativ hoher Leuchtdichte und Leistungsfähigkeit zu schaffen, die vorzugsweise Licht im Grün- oder Blau-Bereich aussendet.It was therefore the object of the present invention to provide a semiconductor light-emitting diode or a solid-state lamp to create with relatively high luminance and efficiency, which is preferably light in green or Emits blue area.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine bekannte, im nahen Infrarot schmal bandig mit großem Wirkungsgrad strahlende Arsenid-Elektrolumineszenzdiode mit pn-Übergang einen antistokesschen Fluoreszenzleuchtstoff anregt, dessen Absorptionsspektrum dem Emissionsspektrum der Elektrolumineszenzdiode weitgeherd gleicht und der das Infrarot in sichtbares Licht verwandelt.This object is achieved according to the invention in that a known, narrow in the near infrared arsenide electroluminescent diode emitting bandy with high efficiency with a pn junction stimulates an antistokes fluorescent phosphor, the absorption spectrum of which largely resembles the emission spectrum of the electroluminescent diode and that Infrared transformed into visible light.

Die Leuchtstoffe sind wie folgt zu kennzeichnen:The phosphors are to be labeled as follows:

1. Die Abhängigkeit der Ausbeute an sichtbarem Licht von der Intensität de:, einfallenden Infrarots ist übeTÜnear (stärker als linear). Die Leistung eines zweistufig anregbaren Leuchtstoffes nimmt beispielsweise quadratisch mit der Intensität des einfallenden Infrarots zu, und die Umwandlungsleistung nimmt nahezu linear mit der Einfallsintensität zu. Dies macht es äußeret vorteilhaft, den Leuchtstoff mit den höchstmöglichen Infrarotintensitäten anzuregen.1. The dependence of the yield of visible light on the intensity of the incident infrared is übeTÜnear (stronger than linear). The power of a two-stage stimulable phosphor decreases for example increases quadratically with the intensity of the incident infrared, and the conversion power increases almost linearly with the incident intensity to. This makes it extremely advantageous to have the phosphor with the highest possible infrared intensities to stimulate.

2. Der Wirkungsgrad der Leuchtstoffe nimmt ab, wenn ihre Temperatur stark über die Raumtemperatur hinaus erhöht wird.2. The efficiency of the phosphors decreases when their temperature is significantly above room temperature addition is increased.

3. Das Anregungsspektrum des Leuchtstoffes ist eng und beträgt bei der Halbwertsbreite weniger als 1000 A.3. The excitation spectrum of the phosphor is narrow and is less than the half width 1000 A.

Die vorstehend aufgeführten Eigenschaften beschreiben allgemein die Klasse der mit Seltenen Erden SS aktivierten und im besonderen die mit Ytterbium sensibitisierten Leuchtstoffe. The properties listed above generally describe the class of the phosphors activated with rare earths SS and, in particular, the phosphors sensitized with ytterbium.

Die vorstehend beschriebenen Eigenschaften machen diese Leuchtstoffe zur Umwandlung der in Glühlampen verlorenen, infraroten Strahlungsenergie wenig geeignet.The properties described above make these phosphors little in terms of converting the infrared radiation energy lost in incandescent lamps suitable.

1. Der Wolframfaden, im groben ähnlich einem schwarzen Körper bei 2500 C, ist eine Infrarotquelle verhältnismäßig geringer Intensität, und die optische Verbindung mit einem Leuchtstoff1. The tungsten filament, roughly similar to one black body at 2500 C, is a relatively low intensity infrared source, and the optical connection with a phosphor

ββ wie er oben beschrieben wurde, führt zu einem sehr niedrigen Wirkungsgrad.ββ as described above leads to a very low efficiency.

2. Das Infrarot aus einer Glühlampe zeigt ein sehr breites Spektrum, nämlich eine Halbwertsbreite2. The infrared from an incandescent lamp shows a very broad spectrum, namely a half-width

von etwa 5000 A von einem schwarzen Körper mittels nicht kritisch, obwohl hier Silicium wegen bei 2500' C. Da das Abregungsspektrum des seiner amphoteren Natur und der !Einfachheit seiner Leuchtstoffes weniger als 1000 A breit ist, geht Anwendung Verwendung linden kann,
der größte Teil der Energie verloren. Man kann den p-n-übergang oder die Dio.le auf 3. Um eine Erwärmung des Leuchtstoffes durch die 5 den Leuchtstoff auch dadurch abstimmen, dall man durch Strahlung, Konvektion oder Ableitung aus für den Körper, in dem der Übergang ausgebildet dem Faden übertragene Wärme zu vermeiden, wird, einen Mischkristall verwendet, Beispiele hierfür müßte der Leuchtstoff vom Faden räumlich ent- sind Mischkristalle aus Gallium-Indiumarsenid (Ga, fernt, beispielsweise auf der Wand der Umhüllung In) As und Galliumarsenidantimonid Ga (As, Sb). In angebracht werden. Dadurch wird die auf den io !Mischkristallen kann die Spitze des Emissionsspek-Leuchtstofi auftreffende Iniensität beträchtlich, trums innerhalb gewisser Grenzen verschoben werden, nämlich um mehr als das Zehnfache vermindert. indem die Verhältnisse der beiden Bestandteile, d. h. In der gemeinsamen Anordnung gemäß der vor- das Verhältnis des Gallium zum Indium oder das Hegenden Erfindung passen dagegen die beschriebenen Verhältnis des Arsens zu Antimon variiert wird. Eigenschaften der Leuchtstoffe ausgezeichnet zu den 15 Gebiete gegensinniger Leitfähigkeit zur Bildung eines Eigenschaften typischer im Infrarot aussendender p-n-Überganges können beispielsweise dadurch erHalbleiterdioden mit p-n-Übergang. halten werden, daß ei.i Kristall gezüchtet wird, derof about 5000 A from a black body by means of not critical, although here silicon because of its amphoteric nature and the simplicity of its phosphor is less than 1000 A wide, because of silicon at 2500 ° C.
most of the energy is lost. One can adjust the pn-junction or the Di. To avoid this, a mixed crystal is used; examples of this would have to be spatially separated from the thread by mixed crystals of gallium indium arsenide (Ga, removed, for example on the wall of the envelope In) As and gallium arsenide antimonide Ga (As, Sb). To be attached in. As a result, the iniensity impinging on the mixed crystals can be shifted considerably within certain limits, namely by more than ten times. by varying the proportions of the two constituents, that is, in the common arrangement according to the above the proportion of gallium to indium or the present invention, on the other hand, the described proportion of arsenic to antimony is varied. The properties of the phosphors are excellent for the 15 areas of opposing conductivity to form a property of typical pn junction emitting in the infrared, for example semiconductor diodes with pn junction. will keep that egg.i crystal is grown that

1. Diese Halbleiter sind zu eine- sehr hohen Ober- auf Grund eines Zusatzes von Tellur als Fremdstoff flächenintensität des Infrarots fähig uiid nähern die Leitfähigkeit des η-Typus zeigt. Ein Gebiet der sich der eines bei 6000⁰C strahlenden schwarzen ao Leitfähigkeit des p-Typus kann dann durch Diffusion Körpers. von Zink in das Material erhalten werden. Wahlweise1. These semiconductors are capable of a very high surface intensity of the infrared due to the addition of tellurium as a foreign substance and which approximate the conductivity of the η-type. An area of a black ao conductivity of the p-type radiating ^{at 6000 0 C can then be through diffusion body.} of zinc can be obtained into the material. Optional

2. Aus diesen Halbleitern können, ohne daß sie kann auch Silicium als Dotierungsmittel des p-Typus stark erhitzt werden müßten, hohe Intensitäten verwendet werden.2. Silicon can also be used as a dopant of the p-type from these semiconductors without them would have to be heated strongly, high intensities are used.

des Infrarots als Ausbeute erhalten werden, und Der Leuchtstoff kann auf vielfache Weise optischof the infrared can be obtained as a yield, and the phosphor can be optically in many ways

sie stellen deshalb echte Quellen »kalten Lichtes« 35 mit der Strahlungsquelle in Verbindung gebrachtthey therefore represent real sources of "cold light" 35 associated with the source of radiation

dar. werden. Eine einfache Anordnung besteht darin, daßbe. A simple arrangement is that

3. Das Emissionsspektrum dieser Halbleiter ist der Leuchtstoff in einem geeigneten Bindemittel relativ eng und ist bei der Halbwertsbreite geringer suspendiert und auf die Infrarot aussendende Oberais 1000 A. fläche der Diode aufgetragen wird. Eine andere,3. The emission spectrum of these semiconductors is the phosphor in a suitable binder relatively narrow and is less suspended at the half width and on the infrared emitting Oberais 1000 A. area of the diode is applied. Another,

4. Die mittlere Energieaufnahme wird durch die «. optisch vorteilhafte Anordnung besteht darin, den Temperaturerhöhung der Diode begrenzt, was zu Leuchtstoff als Einkristall zu züchten und ihn mit dem einer Abnahme der geleisteten Infrarot-Erzeugung Diodenkristall in enge optische Verbindung zu führt. Diese Dioden können jedoch sehr schnell, bringen.4. The mean energy consumption is determined by the «. An optically advantageous arrangement consists in limiting the increase in temperature of the diode, which leads to growing fluorescent material as a single crystal and bringing it into close optical connection with the diode crystal, which is a decrease in infrared generation. However, these diodes can bring in very quickly.

in hunderttausendstel Sekunden oder weniger. Einige bevorzugte AusführungSi'ormen der Erfin-in hundred thousandths of a second or less. Some preferred embodiments of the invention

ab- und angeschaltet werden. Dadurch genügt ein 35 dung werden im folgenden an Hand der Zeichnungcan be switched off and on. This means that it is sufficient to use the drawing below

Impuls von geringer Dauer, um die Intensität näher beschrieben.Impulse of short duration, described in more detail to the intensity.

der Sofortleistung mindestens um eine Größen- In F i g. 1 zeigt die ausgezogene Kurve ein charak-the immediate performance by at least one size. 1 shows the solid curve a characteristic

ordnung gegenüber der Leistung zu erhöhen, die teristisches Anregungsspektrum von Lanthanfluorid,order to increase the performance, the teristic excitation spectrum of lanthanum fluoride,

hei gleicher Energieaufnahme unter Gleichstrom das mit Ytterbium sensibilisiürt und mit Erbiumwith the same energy absorption under direct current that sensitizes with ytterbium and with erbium

aufrechterhalten werden kann. 40 aktiviert ist. Die spezielle Kurve stellt das Spektrumcan be sustained. 40 is activated. The special curve represents the spectrum

Daraus geht hervor, daß äußerst leistungsfähige des La₀,₈,F₃Yb_0il2Er_0>0i dar. Die Intensität des Leuch-This shows that extremely powerful des La ₀ , ₈ , F ₃ Yb _0il2 Er _{0> 0} i represent. The intensity of the luminous

Kombinationen dann erreicht werden, wenn das Er- tens von Er hängt sowohl von der Menge des an-Combinations can then be achieved when the first of he depends on both the amount of

rc-gungsspektrurr. eines bestimmten Leuchtstoffes zum wesenden Yb und von der Intensität der innerhalbrc transmission spectrum of a certain phosphor to the essential Yb and the intensity of the inside

Emissionsspektrum einer vorgegebenen, im Infrarot des Yb-Absorptionsbandes liegenden einfallendenEmission spectrum of a given incident lying in the infrared of the Yb absorption band

aussendenden Vorrichtung mit p-n-Übergang paßt, 45 Strahlung ab. Im Bereich der gemessenen Einfalls-emitting device with p-n junction matches, 45 radiation. In the area of the measured incidence

d. h., wenn Anregungs- und Emissionsspektren voll- intensität ändert sich das Leuchten mit dem Quadratd. That is, when the excitation and emission spectra are at full intensity, the glow changes with the square

ständig oder nahezu zusammenfallen. der einfallenden Strahlung, was zeigt, daß zwei Infra-constantly or almost coincide. the incident radiation, which shows that two infra-

Geeignete Kombinationen können als Leuchfstof rotqwanten zur Erzeugung eines Quants sichtbarenSuitable combinations can be seen as fluorescent shrouds to generate a quantum

ein Fluorid oder Oxysulfid des Lanthan, Gadolinium Lichts erforderlich sind. Das Anregungsspektruma fluoride or oxysulfide of lanthanum, gadolinium light are required. The stimulus spectrum

oder Yttrium verwenden, das durch Erbium oder 50 erstreckt sich von etwa 9100 bis 10200 A, und seineor use yttrium, which extends through erbium or 50 from about 9100 to 10200 A, and its

Thulium aktiviert und durch Ytterbium sensibilisiert Bandbreite beträgt bei halber Intensität etwa 500 A.Thulium activated and sensitized by ytterbium Bandwidth is about 500 A at half intensity.

ist. Diese Leuchtstoffe zeigen ein Anregungsspektrum, Die gestrichelt gezeichnete Linie stellt das Emissions-is. These phosphors show an excitation spectrum, the dashed line represents the emission

das von etwa 9(XX) bis 10400 A reicht. Spektrum des Galliiimarsenids dar, wobei Silicium alswhich ranges from about 9 (XX) to 10400 A. Spectrum of gallium arsenide, with silicon as

Als eine im Infrarot aussendende Vorrichtung eignet amphoteres Dotierungsmittel zur Erzeugung einesAs a device emitting in the infrared, amphoteric dopant is suitable for producing a

sich eine Galliumarsenid-Diode, die einen p-n-Uber- 55 p-n-überganges verwendet wurde. Die Bandbreite desa gallium arsenide diode, which was used a p-n junction 55 p-n junction. The range of the

gang aufweist und in der das Gebiet der Leitfähigkeit Emissionsspektrums beträgt bei halber Intensitätand in which the area of the conductivity emission spectrum is at half the intensity

des p-Typus unter Verwendung von Silicium als ebenfalls etwa 500 A. Zwischen der Anregungskurveof the p-type using silicon as also about 500 A. Between the excitation curve

Akzeptor-Dotierungsmittel gebildet wird und dessen des Leuchtstoffes und der Emissionskurve der DiodeAcceptor dopant is formed and that of the phosphor and the emission curve of the diode

Ausstrahlung innerhalb des Anregungsspektrums des besteht Jne enge Annäherung bzw ein Zusammen-Radiation within the excitation spectrum of the There is a close approximation or a co-operation

Leuchtstoffes lifgt. Ein Vorteil der Verwendung von 60 fallen der Spitzen, so daß daraus eine leistungsfähigeFluorescent lifgt. One benefit of using 60 traps of the tips, making it a powerful one

Silicium als Alzeptor-Dotierungsmittel besteht, ver- Kombination entsteht.Silicon exists as an alceptor dopant, and a combination arises.

glichen mit anderen möglichen Akzeptor-Fremd· in den F i g. 2a bis 2c wird eine erttndungsgemälle. stoffen, darin, daß die Spitze der spektralen Aus* Licht aussendende Diode oder Feststofflampe auf strahlung des «üilstehenden p-n-Ubergunges besser aufeinanderfolgenden Stufen ihrer Fertigung gezeigt. auf den Leuchtstoff abgestimmt ist, d. h„ daß die «s Bei t ist ein auf einem Kopfstück 2 des Transistor-Spitze der Strahlung der Diode und die Anregungs- typus aufmontierter Kristallsplitter aus Galliumspitze des Leuchtstoffes näher zusammenfallen. Für arsenid gezeigt, der richtig dotiert ist, um einen Uberdas Gebiet des η-Typus ist die Wahl des Dotierungs- gang zu bilden, und bei dem Silicium als Akzeptor-were similar to other possible acceptor foreign · in FIGS. 2a to 2c is a development according to the invention. substances, in that the tip of the spectral off * light emitting diode or solid lamp on Radiation of the remaining p-n envelope is better shown in successive stages of its production. is matched to the phosphor, d. h "that the" s at t is on a head piece 2 of the transistor tip the radiation of the diode and the excitation type of mounted crystal splinters made of gallium tip of the phosphor coincide closer together. For arsenide shown that is properly doped to an uberdas The area of the η-type is the choice of the doping path to be formed, and in the case of silicon as the acceptor

Fremdstoff verwendet ist. Das Köpfstück hat eine vergoldete ßasisscheibe, an deren Unterseite ein geerdeter Hlcidraht 3 befestigt ist. Ein anderer Bleidraht 4 führt durch die Scheibe hindurch und ist davon durch eine Hülse S isoliert. Der Galliumarsenidsplitler ist mit dem fvTeil nach unten leitend mit der Kopfscheibe verbunden, was zweckmäßigerweise durch Anlegicren oder Löten unter Verwendung von vorzugsweise Indium -Zink oder auch Blei —Indium-Zink, Silber -Indium—Zink oder Gold - Zink als bindende Legierungen geschieht und durch die ein ohmscher Kontakt hergestellt wird. Zum η-Teil wird eine ohmsche Verbindung dadurch hergestellt, daß vorzugsweise Zinn, aber auch Gold — Germanium oder Silber Indium—Germanium als Lötmittel in Form eines kleinen Punktes 6 an den n-Teii angeschmolzen wird, ehe es auf dem Kopfstück aufmontiert wird. Nachdem der Splitter auf dem Kopfstück aufmontiert wird, ist ein weicher Metalldraht 7, vorzugsweise aus Gold, aus dem legierten Punkt 6 der Oberseite der Halterung durch Thermokompression befestigt, nach der Seite umgebogen und auf der Spitze des durch die Scheibe hindurchführenden Bleidrahles 4. wie es in F i g. 2a gezeigt ist. durch Thermokompression befestigt.Foreign matter is used. The head piece has a gold-plated base disk, on the underside of which a grounded Hlcidraht 3 is attached. Another lead wire 4 passes through the disk and is isolated from it by a sleeve S. The gallium arsenide splitter is with the fv part downwardly conductively connected to the head disk, which is expediently through Anglicren or soldering using preferably indium-zinc or lead-indium-zinc, silver-indium-zinc or gold-zinc as binding alloys happens and through which an ohmic contact is established. The η part becomes an ohmic connection is established in that preferably tin, but also gold - germanium or silver indium-germanium is melted as solder in the form of a small point 6 to the n-part before it is mounted on the head piece. After the splinter on the head piece is mounted is a soft metal wire 7, preferably made of gold, from the alloy point 6 of Top of the bracket attached by thermocompression, bent over to the side and on the Tip of the lead beam 4 passing through the disk, as shown in FIG. 2a is shown. attached by thermocompression.

Per Lanthanfluorid-Leuchtstoff kann mit dem im Infrarot aussendenden Kristall dadurch in optische Verbindung gebracht werden, daß er in einem geeigneten Bindemittel, wie beispielsweise einem Polymeren, suspendiert wird. Polystyrol hat sich hierfür als brauchbar erwiesen. Ein Tropfen des Leuchtstoffes, der in Polystyrol suspendiert ist, das in einem Verdünner wie Aceton aufgelöst ist, wird auf das Kopfstück aufgebracht und trocknen gelassen. Der Leuchtstoff in dem Polystyrol erhärtet als Klecks 8 auf dem Kopfstück, wie es F i g. 2b zeigt und bedeckt den Kristallsplitter bis zu einer Stärke von wenigen Tausendstel eines Zentimeters. Als Isolator hat der Leuchtstoff in dem Polystyrol keinen Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften der Vorrichtung. Das Kopfstück kann durch eine Metallbüchse oder Abdeckung 9 abgedeckt sein, die in ihrer Wand, wie es F i g. 2c zeigt, eine Linse 10 aufweist, um die Diode und den Leuchtstoff zu umhüllen und zu schützen. Wahlweise kann auch eine Ganzglashülle verwendet werden, die sehr einfach an der Basisscheibe festgeklebt werden kann.The im Infrared emitting crystal can be optically connected by suspending it in a suitable binder such as a polymer. Polystyrene has been used for this proven to be useful. A drop of the phosphor suspended in polystyrene that works in one Thinner such as acetone dissolved is applied to the head piece and allowed to dry. the Phosphor in the polystyrene hardens as a blob 8 on the head piece, as shown in FIG. 2b shows and covers the crystal splinters up to a thickness of a few thousandths of a centimeter. As an insulator, the Phosphor in the polystyrene does not affect the electrical properties of the device. The Head piece can be covered by a metal sleeve or cover 9 that is in its wall, like it F i g. 2c shows a lens 10 to enclose and protect the diode and phosphor. Optionally, an all-glass cover can be used, which can be easily glued to the base pane.

Nach Anlegung von 1,5 Volt Gleichstrom an die Diode mit der angegebenen Polarität betrug der Eingangsstrom 100 mA, und die Vorrichtung leuchtete grün auf. Im Zentrum des Leuchtstoff-Kunststoffkleckses, der über dem Kristallsplitter lag, betrug dieWhen 1.5 volts DC was applied to the diode of the indicated polarity, the input current was 100 mA and the device was illuminated green on. In the center of the blob of fluorescent plastic that lay over the crystal splinter, the Leuchtdichte 750 bis 1075 asb. Diese Leuchtdichte ist bei normaler Raumbeleuchtung leicht zu erkennen.Luminance 750 to 1075 asb. This luminance is easy to see in normal room lighting.

Für eine Bläu aussendende Feststofflampe wird die Verwendung von Lanthanfluofid, aktiviert mit Thu-S lium und sensibilisiert mit Ytterbium, vorgezogen. Eine spezifische, geeignete Zusammensetzung ist La₀^tMF₃Yb₀₁₁₀Tm₀₁₀₀₁₅. Ansonsten kann die Feststofflampe auf die gleiche Weise hergestellt werden, wie es obenstehend beschrieben wurde.For a solid lamp emitting blue, the use of lanthanum fluoride, activated with Thu-S lium and sensitized with ytterbium, is preferred. A specific, suitable composition is La ₀ ^ tMF ₃ Yb ₀₁₁₀ Tm ₀₁₀₀₁₅ . Otherwise, the solid lamp can be manufactured in the same way as described above.

Claims

Patent claims:

1. Lichtquelle für mit gutem Wirkungsgrad erfolgende Erzeugung von sichtbarem Licht, dadurch gekennzeichnet, daß eine he-1. Light source for the generation of visible light taking place with good efficiency, characterized in that a he-

i$ kannte, im nahen Infrarot schmaibandig mit großem Wirkungsgrad strahlende Arsenid-Elektrolumineszenzdiode mit p-n-übergang einen antistokesschen Fluoreszenzleuchtstoff anregt, dessen Absorptionsspektrum dem Emissionsspektrum deri $ knew, narrow-banded in the near infrared high efficiency radiating arsenide electroluminescent diode with p-n junction stimulates an antistoke fluorescent phosphor, whose Absorption spectrum corresponds to the emission spectrum of the

*o Elektrolumineszenzdiode weitgehend gleicht und der das Infrarot in sichtbares Licht verwandelt.* o Electroluminescent diode largely resembles and which converts the infrared into visible light.

2. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluoreszenzleuchtstoff aus einem Fluorid oder Oxysulfid der Seltenen Erden2. Light source according to claim 1, characterized in that the fluorescent phosphor consists of a rare earth fluoride or oxysulfide

»5 Lanthan, Gadolinium oder Yttrium besteht, und daß er mit Erbium oder Thulium aktiviert und mit Ytterbium sensibibsiert ist.“5 consists of lanthanum, gadolinium or yttrium, and that it activates with erbium or thulium and with Ytterbium is sensitized.

3. Lichtquelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arsenid-Elektrolumines3. Light source according to claim 1 and 2, characterized in that the arsenide electrolumines zenzdiode aus Galliumarsenid, Gallium-Indium- arsenid oder Galliumarsenid-antimonid besteht.cence diode made of gallium arsenide, gallium indium arsenide or gallium arsenide antimonide.

4. Lichtquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arsenid-Elektrolumineszenzdiode aus einem Galliumarsenid-Einkristall mit4. Light source according to claim 3, characterized in that the arsenide electroluminescent diode consists of a gallium arsenide single crystal with Silizium als Dotierung für den p-Typ der Leitfähigkeit besteht.Silicon exists as a doping for the p-type of conductivity.

5. Lichtquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Galliumarsenid-Einkristall (1) mit einem Tran5. Light source according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the gallium arsenide single crystal (1) with a tran sistor-Kopfstück (2) leitend verbunden ist.sistor head piece (2) is conductively connected.

6. Lichtquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Galliumarsenid-Einkristall (1) mit dem p-Bereich nach unten über eine Indium-Zink-, Biei-Indium-Zink-, Silber-Indium-6. Light source according to claim 5, characterized in that the gallium arsenide single crystal (1) with the p-area down over an indium-zinc, Biei-indium-zinc, silver-indium Zink- oder Gold-Zink-Legierung jhmisch mit dem Kopfstück (2) verbunden ist.Zinc or gold-zinc alloy with the Jhmisch Head piece (2) is connected.

7. Lichtquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der η-Bereich des Galliumarsenid-Einkristalls (1) über Zinn, eine GoId-7. Light source according to claim 5, characterized in that the η region of the gallium arsenide single crystal (1) via tin, a gold Germanium- oder eine Silber-Indium-Germanium-Legierung mit einem Leiterdraht aus Gold verbunden ist.Germanium or a silver-indium-germanium alloy is connected with a conductor wire made of gold.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings