DE102007049005A1 - Radiating device, especially a light-emitting diode, has a layer emitting primary radiation and a conversion layer comprising two materials which convert this radiation into first and second secondary radiation - Google Patents

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Abstract

A radiating device comprising a functional layer (30) emitting primary radiation and a conversion layer (50) in the beam path from layer (30), in which layer (50) comprises a first conversion material (6) which converts at least some of the primary radiation (PR) into a first secondary radiation (SR1) and a second conversion material (7) which converts at least some of the PR and/or SR1 into a second secondary radiation (SR2).

Description

Die Erfindung betrifft eine strahlungsemittierende Vorrichtung, die eine strahlungsemittierende Funktionsschicht und eine Strahlungskonversionsschicht umfasst.The The invention relates to a radiation-emitting device which a radiation-emitting functional layer and a radiation conversion layer includes.

Strahlungsemittierende Vorrichtungen können Licht einer Farbe emittieren. Häufig ist es wünschenswert, dass diese Farbe zumindest teilweise in andere Farben konvertiert wird. Zu diesem Zweck werden Strahlungskonversionsmaterialien eingesetzt.radiation Devices can emit light of a color. Often It is desirable that this color be at least partially is converted to other colors. For this purpose, radiation conversion materials used.

Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Strahlungskonversionsmaterialien bereitzustellen und in geeigneter Kombination in strahlungsemittierenden Vorrichtungen anzuordnen.task The invention is to provide improved radiation conversion materials and in a suitable combination in radiation-emitting To arrange devices.

Diese Aufgabe wird durch eine strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand weiterer Ansprüche.These The object is achieved by a radiation-emitting device according to claim 1 solved. Other embodiments are the subject further claims.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine strahlungsemittierende Vorrichtung eine strahlungsemittierende Funktionsschicht, die eine Primärstrahlung emittiert. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Strahlungskonversionsschicht, die im Strahlengang der strahlungsemittierenden Funktionsschicht angeordnet ist, wobei die Strahlungskonversionsschicht zumindest ein erstes Strahlungskonversionsmaterial und ein zweites Strahlungskonversionsmaterial aufweist. Das erste Strahlungskonversionsmaterial konvertiert zumindest einen Teil der Primärstrahlung in eine erste Sekundärstrahlung und das zweite Strahlungskonversionsmaterial konvertiert zumindest einen Teil der Primärstrahlung und/oder der ersten Sekundärstrahlung in eine zweite Sekundärstrahlung. Somit können zwei Strahlungskonversionsmaterialien als Mischung in der strahlungsemittierenden Vorrichtung angeordnet werden und die vorteilhaften Eigenschaften beider Strahlungskonversionsmaterialien genutzt werden. Dazu muss nur eine Schicht auf der strahlungsemittierenden Funktionsschicht aufgebracht werden. Dies ermöglicht einen technisch einfach kontrollierbaren und kostengünstigen Herstellungsprozess.According to one Embodiment of the invention comprises a radiation-emitting Device a radiation-emitting functional layer, the one Primary radiation emitted. Furthermore, the device comprises a radiation conversion layer in the beam path of the radiation-emitting functional layer is arranged, wherein the radiation conversion layer at least a first radiation conversion material and a second radiation conversion material having. The first radiation conversion material converts at least a portion of the primary radiation in a first secondary radiation and the second radiation conversion material converts at least a portion of the primary radiation and / or the first secondary radiation in a second secondary radiation. Thus, you can two radiation conversion materials as a mixture in the radiation-emitting Device can be arranged and the advantageous properties Both radiation conversion materials are used. This must be only one layer on the radiation-emitting functional layer be applied. This allows a technically simple controllable and cost-effective manufacturing process.

Weiterhin können die Primärstrahlung, die erste Sekundärstrahlung und die zweite Sekundärstrahlung voneinander verschiedene Wellenlängenbereiche aufweisen. Dadurch kann eine Mischung von beispielsweise unterschiedlichen Farben des Lichts erzeugt werden, die zu einer Gesamtstrahlung mit der gewünschten, resultierenden Farbe führen.Farther can the primary radiation, the first secondary radiation and the second secondary radiation are different from each other Have wavelength ranges. This can be a mixture of for example, different colors of light are generated resulting in a total radiation with the desired, resulting Lead color.

Weiterhin kann die Primärstrahlung Strahlung eines Wellenlängenbereichs aufweisen, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die UV, Blau, Blau-Grün und Grün umfasst. Licht dieser Farbe kann zumindest teilweise konvertiert werden, sodass beispielsweise weißes Licht resultiert.Farther the primary radiation can radiation a wavelength range which is selected from the group consisting of UV, Blue, blue-green and green covers. Light this Color can be at least partially converted, so for example white light results.

Weiterhin kann die Strahlungskonversionsschicht eine Matrix umfassen, in der das erste Strahlungskonversionsmaterial und das zweite Strahlungskonversionsmaterial vorhanden sind. Die Matrix kann ein Material aufweisen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die thermoplastische Polymere, fluoreszente Polymere, Mehrkomponentensysteme und Nanopartikel-Gele umfasst. Thermoplastische Polymere können z. B. Polystyrol, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat (PMMA) umfassen. Beispiele für Mehrkomponentensysteme sind Polyacrylate, Epoxidharze, Silikone oder Polyurethane. Nanopartikel, die für ein Nanopartikel-Gel eingesetzt werden können, umfassen TCO(transparent conductive oxide)-Materialien wie beispielsweise stabilisier te Kolloide aus ZnO, SnO, Al2O3, SiO2, SnO2, CdSnO3 , In2O3, Zn2SnO4, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5, In4Sn3O12 und Mischungen daraus oder auch ZnS oder CdS. Die Nanopartikel können mit wenigstens einem der folgenden Materialien dotiert sein: Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Silizium, Magnesium, Cadmium. Die Nanopartikel können also dotierte Systeme wie ITO, IZO, AZO, GaZO umfassen. Wird ein Nanopartikel-Gel verwendet, so werden Nanopartikel mit dem Strahlungskonversionsmaterial in einem Lösungsmittel vermischt, das Lösungsmittel langsam verdampft, sodass zunächst ein Gel und schließlich ein glasartiger Festkörper erhalten wird. Die Matrix kann für alle Wellenlängen der Primärstrahlung, der ersten Sekundärstrahlung und der zweiten Sekundärstrahlung transparent sein. Sie kann aber auch die emittierte Strahlung absorbieren und die aufgenommene Energie via Förster- oder Dexter-Transfer an das Strahlungskonversionsmaterial abgeben. Der Einsatz einer Matrix kann dazu dienen, das erste oder zweite Strahlungskonversionsmaterial so zu verdünnen, dass eine effiziente Fluoreszenz und Emission der Sekundärstrahlung stattfinden kann.Furthermore, the radiation conversion layer may comprise a matrix in which the first radiation conversion material and the second radiation conversion material are present. The matrix may comprise a material selected from the group consisting of thermoplastic polymers, fluorescent polymers, multicomponent systems, and nanoparticle gels. Thermoplastic polymers may, for. Polystyrene, polycarbonate or polymethyl methacrylate (PMMA). Examples of multicomponent systems are polyacrylates, epoxy resins, silicones or polyurethanes. Nanoparticles that can be used for a nanoparticle gel include TCO (transparent conductive oxide) materials such as stabilized colloids of ZnO, SnO, Al 2 O 3 , SiO 2 , SnO 2 , CdSnO 3 , In 2 O 3 , Zn 2 SnO 4 , ZnSnO 3 , MgIn 2 O 4 , GaInO 3 , Zn 2 In 2 O 5 , In 4 Sn 3 O 12 and mixtures thereof or else ZnS or CdS. The nanoparticles may be doped with at least one of the following materials: boron, aluminum, gallium, indium, silicon, magnesium, cadmium. The nanoparticles can thus comprise doped systems such as ITO, IZO, AZO, GaZO. If a nanoparticle gel is used, nanoparticles are mixed with the radiation conversion material in a solvent, the solvent evaporates slowly, so that first a gel and finally a glassy solid is obtained. The matrix can be transparent for all wavelengths of the primary radiation, the first secondary radiation and the second secondary radiation. However, it can also absorb the emitted radiation and release the absorbed energy via Förster or Dexter transfer to the radiation conversion material. The use of a matrix can serve to dilute the first or second radiation conversion material so that efficient fluorescence and emission of the secondary radiation can take place.

Weiterhin kann das erste Strahlungskonversionsmaterial anorganisches Material umfassen. Das anorganische Material kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Granatleuchtstoffe, Nitridosilikate und Nitride umfasst. Granatleuchtstoffe können beispielsweise dotierte Granate wie beispielsweise mit Cer oder Terbium aktivierter Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:Ce) Terbium-Aluminium-Granat (TAG:Ce) oder Terbium-Yttrium-Aluminum-Granat (TbYAG:Ce) sein. Weitere Beispiele für Granatleuchtstoffe sind in den Patentanmeldungen WO 97/50132 A1 , WO 98/12757 A1 und WO 01/08452 A1 genannt, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird. Diese Strahlungskonversionsmaterialien verfügen über eine Absorption im Bereich der Primärstrahlung und weisen eine Fluoreszenz im sichtbaren Bereich (VIS) auf. Das erste Strahlungskonversionsmaterial kann Strahlung im gelben Bereich emittieren.Furthermore, the first radiation conversion material may comprise inorganic material. The inorganic material may be selected from a group comprising garnet phosphors, nitridosilicates and nitrides. Garnet phosphors may be, for example, doped garnets, such as cerium or terbium activated yttrium aluminum garnet (YAG: Ce), terbium aluminum garnet (TAG: Ce) or terbium yttrium aluminum garnet (TbYAG: Ce). Further examples of garnet phosphors are in the patent applications WO 97/50132 A1 . WO 98/12757 A1 and WO 01/08452 A1 to which reference is hereby incorporated by reference. These radiation conversion materials have an absorption in the range of the primary radiation and have a fluorescence in the visible range (VIS) on. The first radiation conversion material can emit radiation in the yellow region.

Das erste Strahlungskonversionsmaterial kann in Form von Partikeln ausgeformt sein. Die Partikel können eine Größe von 2 bis 500 μm aufweisen, bevorzugt 2 bis 20 μm, besonders bevorzugt 2 bis 10 μm. Weiterhin können die Partikel zumindest teilweise die Primärstrahlung streuen. Damit ist das erste Strahlungskonversionsmaterial ein Leuchtzentrum, das Strahlung der Primärstrahlung teilweise absorbiert, eine erste Sekundärstrahlung emittiert und gleichzeitig teilweise die Primärstrahlung und/oder die erste und/oder die zweite Sekundärstrahlung streut. Damit können Streueigenschaften des ersten, anorganischen Strahlungskonversionsmaterials genutzt werden, die zu einer verbesserten Lichtauskopplung führen. Die Streuwirkung kann z. B. zu einer Steigerung der Absorptionswahrscheinlichkeit von dem weiteren, in der Matrix enthaltenen Strahlungskonversionsmaterial führen. Damit ist weniger zweites Strahlungskonversionsmaterial nötig, was zu geringeren Kosten führt. Weiterhin ist eine geringere Schichtdicke der Strahlungskonversionsschicht möglich, wenn weniger Strahlungskonversionsmaterial eingesetzt wird.The First radiation conversion material can be shaped in the form of particles be. The particles can be one size from 2 to 500 μm, preferably from 2 to 20 μm, more preferably 2 to 10 microns. Furthermore you can the particles at least partially scatter the primary radiation. Thus, the first radiation conversion material is a luminous center, the Radiation of the primary radiation partially absorbed, a first secondary radiation emitted and at the same time partially the primary radiation and / or the first and / or the second Secondary radiation scatters. This allows scattering properties of the first inorganic radiation conversion material which lead to improved light extraction. The scattering effect can z. B. to an increase in the absorption probability of the further radiation conversion material contained in the matrix to lead. This is less second radiation conversion material necessary, which leads to lower costs. Farther is a smaller layer thickness of the radiation conversion layer possible if less radiation conversion material used becomes.

Weiterhin kann das zweite Strahlungskonversionsmaterial organisches Material umfassen. Das organische Material kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine sowie Azo-, Terrylen-, Quaterrylen-, Naphthalimid-, Cyanin-, Xanthen-, Oxazin-, Anthracen-, Naphthacen-, Anthrachinon- und Thiazin-Farbstoffe umfasst. Die Kombination aus anorganischem ersten Strahlungskonversionsmaterial und organischem zweiten Strahlungskonversionsmaterial in einer Strahlungskonversionsschicht bewirkt, dass die Streuwirkung des anorganischen Strahlungskonversionsmaterials zu einer gesteigerten Absorptionswahrscheinlichkeit des organischen Strahlungskonversionsmaterials führt. Zusammen mit der in der Strahlungskonversionsschicht vorhandenen Matrix liegt das organische Strahlungskonversionsmaterial in ausreichender Verdünnung vor, um effizient zu emittieren. Weiterhin ist weniger organisches Strahlungskonversionsmaterial in der Strahlungskonversionsschicht nötig, um zusammen mit dem anorganischen Strahlungskonversionsmaterial effizient Strahlung zu emittieren. Ferner führt die Streuwirkung des anorganischen Strahlungskonversionsmaterials zu einer verbesserten Lichtauskopplung.Farther For example, the second radiation conversion material may be organic material include. The organic material may be selected from a group be the perylenes, benzopyrene, coumarins, rhodamines and azo, Terrylene, quaterrylene, naphthalimide, cyanine, xanthene, oxazine, Anthracene, naphthacene, anthraquinone and thiazine dyes. The combination of inorganic first radiation conversion material and organic second radiation conversion material in a radiation conversion layer causes the scattering effect of the inorganic radiation conversion material to an increased absorption probability of the organic Radiation conversion material leads. Together with the in the radiation conversion layer present matrix is the organic Radiation conversion material in sufficient dilution before to emit efficiently. Furthermore, less organic Radiation conversion material in the radiation conversion layer necessary to work together with the inorganic radiation conversion material efficiently emit radiation. Furthermore, the scattering effect of the inorganic radiation conversion material to an improved Light extraction.

Weiterhin kann das zweite Strahlungskonversionsmaterial anorganische, halb leitende Nanopartikel umfassen. Die Nanopartikel können eine Größe von weniger als 1 μm aufweisen. Solche Nanopartikel haben die Funktion von Quantenpunkten und können beispielsweise CdSe, CdS und ZnS sein. Organisches Material des zweiten Strahlungskonversionsmaterials kann vollständig oder teilweise durch diese Nanopartikel ersetzt sein. Das Emissionsspektrum der resultierenden zweiten Sekundärstrahlung kann bei den Nanopartikeln über ihre Partikelgröße eingestellt werden.Farther For example, the second radiation conversion material may be inorganic, semi include conductive nanoparticles. The nanoparticles can have a size of less than 1 micron. Such nanoparticles have the function of quantum dots and can for example, CdSe, CdS and ZnS. Organic material of the second radiation conversion material can completely or partially replaced by these nanoparticles. The emission spectrum the resulting second secondary radiation can at the Nanoparticles adjusted by their particle size become.

Das zweite Strahlungskonversionsmaterial kann durch die Strahlung der Primärstrahlung und der ersten Sekundärstrahlung angeregt werden und eine Fluoreszenz im sichtbaren Bereich (VIS) aufweisen. Das zweite Strahlungskonversionsmaterial kann beispielsweise eine zweite Sekundärstrahlung im roten Bereich emittieren. Durch die Zugabe des zweiten Strahlungskonversionsmaterials kann der Farbort der Gesamtemission, die sich aus Primärstrahlung, erster Sekundärstrahlung und zweiter Sekundärstrahlung zusammensetzt, in den gewünschten Bereich verschoben werden. Somit kann beispielsweise eine Gesamtemission erzeugt werden, die kaltweiße bis warmweiße Strahlung umfasst.The second radiation conversion material may be due to the radiation of the Primary radiation and the first secondary radiation be excited and fluorescence in the visible range (VIS) exhibit. The second radiation conversion material may be, for example emit a second secondary radiation in the red region. By the addition of the second radiation conversion material can the color location of the total emission, consisting of primary radiation, first Secondary radiation and second secondary radiation be moved to the desired area. Thus, for example, a total emission can be generated, the cold white to warm white radiation.

Die vom ersten und zweiten Strahlungskonversionsmaterial emittierte Sekundärstrahlung kann weiterhin eine spektrale Verteilung, ein Spektrum aufweisen und das Spektrum der Sekundärstrahlung des zweiten Strahlungskonversionsmaterials kann eine kleinere Halbwertsbreite aufweisen als das Spektrum der vom ersten Strahlungskonversionsmaterial emittierten Sekundärstrahlung. Somit kann beispielsweise das erste Strahlungskonversionsmaterial breitbandig Strahlung emittieren und das zweite Strahlungskonversionsmaterial schmalbandig Strahlung emittieren. Durch die schmalbandige Emission des zweiten Strahlungskonversionsmaterials kann die gesamte emittierte Strahlung für das menschliche Auge nutzbar gemacht werden.The emitted from the first and second radiation conversion materials Secondary radiation can continue to have a spectral distribution, have a spectrum and the spectrum of the secondary radiation of the second radiation conversion material may have a smaller half width have as the spectrum of the first radiation conversion material emitted secondary radiation. Thus, for example the first radiation conversion material emit broadband radiation and the second radiation conversion material has narrow band radiation emit. Due to the narrow-band emission of the second radiation conversion material can all the emitted radiation to the human eye be made usable.

Die Vorrichtung kann eine Gesamtstrahlung abgeben, die einer Mischung aus Primärstrahlung, erster Sekundärstrahlung und zweiter Sekundärstrahlung entspricht. Dabei kann die Vorrichtung eine Gesamtstrahlung aufweisen, die weißes Licht umfasst, und jeweils eine der Strahlungskomponenten aus Primärstrahlung, erster Sekundärstrahlung und zweiter Sekundärstrahlung rote, gelbe, blaue oder grüne Strahlung umfassen.The Device can give a total radiation, which is a mixture from primary radiation, first secondary radiation and second secondary radiation. It can the Device have a total radiation, the white Includes light, and in each case one of the radiation components of primary radiation, first secondary radiation and second secondary radiation include red, yellow, blue or green radiation.

Beispielsweise kann die Primärstrahlung blaues Licht emittieren, wobei die Emission breit- oder schmalbandig sein kann, das erste Strahlungskonversionsmaterial kann gelbes Licht emittieren und das zweite Strahlungskonversionsmaterial rotes Licht. Um aus der blauen Primärstrahlung beispielsweise weißes Licht zu erzeugen, kann eine Mischung aus gelb emittierendem ersten Strahlungskonversionsmaterial und rot emittierendem zweitem Strahlungskonversionsmaterial in der Strahlungskonversionsschicht angeordnet werden, wobei mehr erstes Strahlungskonversionsmaterial als zweites Strahlungsmaterial vorhanden ist. Somit sind nur geringe Mengen des roten Strah lungskonversionsmaterials nötig, was zu einer Senkung der Kosten aufgrund der Materialersparnis führt. Durch den Anteil des ersten und zweiten Strahlungskonversionsmaterials in der Strahlungskonversionsschicht im Vergleich zu dem vorhandenen Matrixmaterial können die Schichtdicke der Strahlungskonversionsschicht sowie der Anteil an Primärstrahlung, der von dem ersten und zweiten Strahlungskonversionsmaterial konvertiert wird, eingestellt werden. Je nach Gehalt des konvertierten Lichts der Primärstrahlung kann der Farbort der Gesamtstrahlung beeinflusst werden. Weiterhin kann eine Mischung von mehreren ersten und/oder zweiten Strahlungskonversionsmaterialien in der Strahlungskonversionsschicht vorhanden sein, die zu einer spektralen Verbreiterung der Gesamtemission und damit zu einem höheren Farbwiedergabeindex führen. Eine Variation der Konzentration der verschiedenen Strahlungskonversionsmaterialien kann den gewünschten Farbort der Gesamtstrahlung beeinflussen.For example, the primary radiation may emit blue light, wherein the emission may be broad or narrow band, the first radiation conversion material may emit yellow light, and the second radiation conversion material may emit red light. For example, to generate white light from the blue primary radiation, a mixture of yellow emitting first radiation conversion material and red emitting second radiation conversion material may be disposed in the radiation conversion layer, with more first radiation conversion material than second radiation material. Thus, only small Amounts of red radiation conversion material conversion necessary, which leads to a reduction in costs due to the material savings. By the proportion of the first and second radiation conversion material in the radiation conversion layer compared to the existing matrix material, the layer thickness of the radiation conversion layer and the proportion of primary radiation, which is converted by the first and second radiation conversion material, can be adjusted. Depending on the content of the converted light of the primary radiation, the color location of the total radiation can be influenced. Furthermore, a mixture of a plurality of first and / or second radiation conversion materials may be present in the radiation conversion layer, leading to a spectral broadening of the total emission and thus to a higher color rendering index. A variation in the concentration of the various radiation conversion materials can affect the desired color location of the total radiation.

Es ist weiterhin möglich, in die Strahlungskonversionsschicht zusätzlich Streupartikel, die keine Sekundärstrahlung emittieren, einzuführen, die die Gesamtstrahlung in ihrer Farbe kaum verändern, aber zu einer erhöhten Lichtauskopplung durch ihre Streuwirkung führen. Diese Streupartikel können in unterschiedlichen Konzentrationen zugegeben werden und Durchmesser im Bereich von 10 nm bis 100 μm aufweisen.It is still possible in the radiation conversion layer In addition, scattering particles that have no secondary radiation emit, introduce, which the total radiation in their Color hardly change, but to an increased light extraction lead by their scattering effect. These scattering particles can be added in different concentrations and diameter in the range of 10 nm to 100 microns.

Die strahlungsemittierende Vorrichtung kann eine Leuchtdiode umfassen, wobei die Leuchtdiode eine strahlungsemittierende Funktionsschicht aufweist, die einen anorganischen Halbleiter umfasst. Dabei kann die Strahlungskonversionsschicht auf der Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein oder als Verguss die gesamte Schichtenfolge verkapseln.The radiation-emitting device may comprise a light-emitting diode, wherein the light-emitting diode is a radiation-emitting functional layer comprising an inorganic semiconductor. It can the radiation conversion layer on the semiconductor layer sequence be arranged or encapsulate the entire layer sequence as potting.

Weiterhin kann die Vorrichtung eine organische Leuchtdiode umfassen, die eine strahlungsemittierende Funktionsschicht umfasst, die organisches Material aufweist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Polymere und kleine Moleküle umfasst. Die Polymere oder kleinen, nicht-polymeren Moleküle können zur Strahlungsemission oder zum Ladungstransport dienen. In einer organischen Leuchtdiode können eine erste und zweite Elektrode vorhanden sein, zwischen denen die strahlungsemittierende Funktionsschicht sowie weitere Funktionsschichten vorhanden sind. Es kann sich dabei um einen Bottom-Emitter handeln, der ein transparentes Substrat aufweist, auf dem auf der von den übrigen Schichten entgegengesetzten Seite die Strahlungskonversionsschicht aufgebracht ist. Es kann sich weiterhin um einen Top-Emitter handeln, bei dem die Strahlungskonversionsschicht auf der von dem Substrat entfernteren Elektrode, die in diesem Fall transparent ist, angeordnet ist. Weiterhin ist es möglich, dass die Leuchtdiode eine Kombination aus Bottom- und Top-Emitter und somit eine oder zwei Strahlungskonversionsschichten umfasst. Generell befindet sich die Strahlungskonversionsschicht auf der Seite der Schichtenfolge, an der die Strahlung austritt.Farther For example, the device may comprise an organic light emitting diode comprising a radiation-emitting functional layer comprising the organic Having material selected from a group which includes polymers and small molecules. The polymers or small, non-polymeric molecules serve for radiation emission or charge transport. In a organic light emitting diode can be a first and second electrode present between which the radiation-emitting functional layer as well as further functional layers are present. It can work to act as a bottom emitter, which is a transparent substrate on which on the opposite of the other layers Side of the radiation conversion layer is applied. It can continue to be a top emitter, in which the radiation conversion layer on the electrode more remote from the substrate, in this case is transparent, is arranged. Furthermore, it is possible that the light emitting diode is a combination of bottom and top emitter and thus comprising one or two radiation conversion layers. As a general rule the radiation conversion layer is on the side of the Layer sequence at which the radiation emerges.

Zur Herstellung der Strahlungskonversionsschicht kann das erste und zweite Strahlungskonversionsmaterial auf einer Trägerfolie aufgebracht werden und anschließend durch die Matrix fixiert werden. Weiterhin kann das erste und zweite Strahlungskonversionsmaterial in einer Matrix eingebettet werden und dann auf eine Trägerfolie aufgetragen werden. Es ist weiterhin möglich, ohne Trägerfolie Folien oder Platten aus der Mischung aus Matrix, erstem und zweitem Strahlungskonversionsmaterial herzustellen.to Preparation of the radiation conversion layer can be the first and second radiation conversion material on a carrier film are applied and then fixed by the matrix become. Furthermore, the first and second radiation conversion material embedded in a matrix and then on a carrier foil be applied. It is still possible without a carrier film Sheets or sheets of the mixture of matrix, first and second Produce radiation conversion material.

Die Strahlungskonversionsschicht kann zusätzlich auf der Strahlungsauskoppelfläche eine Oberflächenstruktur aufweisen, die die Lichtauskopplung aus der Strahlungskonversionsschicht verbessert. Eine Oberflächenstruktur kann ausgewählt sein aus einer Gruppe, die Aufrauungen, Gräben, Prismen, Linsen und Kegelstümpfe umfasst.The Radiation conversion layer may additionally on the radiation output surface have a surface structure that the light extraction improved from the radiation conversion layer. A surface texture may be selected from a group, the roughening, Includes trenches, prisms, lenses and truncated cones.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden:Based of the figures, the invention will be explained in more detail become:

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung. 1 shows a schematic side view of an embodiment of the radiation-emitting device.

2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung. 2 shows a schematic side view of another embodiment of the radiation-emitting device.

3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung. 3 shows a schematic side view of another embodiment of the radiation-emitting device.

4 zeigt die Emissionsspektren der Primärstrahlung, ersten Sekundärstrahlung und zweiten Sekundärstrahlung. 4 shows the emission spectra of the primary radiation, first secondary radiation and second secondary radiation.

5 zeigt das Emissionsspektrum der resultierenden Gesamtstrahlung. 5 shows the emission spectrum of the resulting total radiation.

1 zeigt die schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung. Es handelt sich dabei um eine anorganische Halbleiterschichtenfolge 1, die eine strahlungsemittierende Funktionsschicht enthält, und die über einen Bonddraht 2 und auch direkt mit jeweils einem Leiterband 4 kontaktiert ist. Die Halbleiterschichtenfolge 1 befindet sich in einem Gehäuse 5 und ist mit einem Verguss 3 verkapselt. Der Verguss 3 enthält ein erstes Strahlungskonversionsmaterial 6 und ein zweites Strahlungskonversionsmaterial 7 sowie eine Matrix 8. Der Verguss 3 könnte auch als Strahlungskonversionsschicht über der Halbleiterschichtenfolge vorhanden sein (hier nicht gezeigt). Die Matrix kann ein thermoplastisches Polymer, ein Strahlungskonversionsmaterial in Form eines fluoreszenten Polymers, ein Mehrkomponentensystem und Nanopartikel-Gele umfassen. Das erste Strahlungskonversionsmaterial kann anorganisches Material umfassen, das Granatleuchtstoffe, Nitridosilikate und Nitride umfasst. Das zweite Strahlungskonversionsmaterial kann organisches Material umfassen, das Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine sowie Azo-, Terrylen-, Quaterrylen-, Naphthalimid-, Cyanin-, Xanthen-, Oxazin-, Anthracen-, Naphthacen-, Anthrachinon- und Thiazin-Farbstoffe umfasst. Das zweite Strahlungskonversionsmaterial kann aber auch anorganische, halbleitende Nanopartikel, die als Quantenpunkte dienen, umfassen. Die Halbleiterschichtenfolge kann beispielsweise blaues Licht emittieren, das die Primärstrahlung darstellt. Das erste und zweite Strahlungskonversionsmaterial kann die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbieren und Strahlung in einer ersten und zweiten Sekundarstrahlung abgeben. Dabei kann die erste Sekundärstrahlung beispielsweise gelbes Licht umfassen und die zweite Sekundärstrahlung rotes Licht. Die Gesamtstrahlung, die in 1 mit Pfeilen dargestellt ist, aus Primärstrahlung, erster und zweiter Sekundärstrahlung kann somit weißes Licht umfassen. 1 shows the schematic side view of an embodiment of the radiation-emitting device. It is an inorganic semiconductor layer sequence 1 containing a radiation-emitting functional layer and via a bonding wire 2 and also directly with one ladder band each 4 is contacted. The semiconductor layer sequence 1 is located in a housing 5 and is with a casting 3 encapsulated. The casting 3 contains a first radiation conversion material 6 and a second radiation conversion material 7 as well as one matrix 8th , The casting 3 could also be present as a radiation conversion layer over the semiconductor layer sequence (not shown here). The matrix may comprise a thermoplastic polymer, a radiation conversion material in the form of a fluorescent polymer, a multicomponent system and nanoparticle gels. The first radiation conversion material may include inorganic material comprising garnet phosphors, nitridosilicates, and nitrides. The second radiation conversion material may include organic material including perylenes, benzopyrene, coumarins, rhodamines and azo, terrylene, quaterrylene, naphthalimide, cyanine, xanthene, oxazine, anthracene, naphthacene, anthraquinone and thiazine dyes includes. However, the second radiation conversion material may also include inorganic, semiconducting nanoparticles serving as quantum dots. The semiconductor layer sequence can, for example, emit blue light which represents the primary radiation. The first and second radiation conversion material may at least partially absorb the primary radiation and emit radiation in a first and second secondary radiation. In this case, the first secondary radiation may include, for example, yellow light and the second secondary radiation red light. The total radiation in 1 is shown with arrows, primary radiation, first and second secondary radiation may thus comprise white light.

2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung. Dabei handelt es sich um eine organische Leuchtdiode, die ein Substrat 10, eine erste Elektrode 20, eine strahlungsemittie rende Funktionsschicht 30 und eine zweite Elektrode 40 umfasst. Neben der strahlungsemittierenden Funktionsschicht 30 können weitere Funktionsschichten zwischen der ersten und zweiten Elektrode vorhanden sein. Bei dem Substrat handelt es sich um ein transparentes Substrat, beispielsweise aus Glas, sodass die strahlungsemittierende Vorrichtung eine Bottom-Emitter organische Leuchtdiode darstellt, die durch das Substrat hindurch ihre Strahlung emittiert, was in 2 durch Pfeile angedeutet ist. Auf der von der Schichtenfolge abgewandten Seite des Substrats 10 befindet sich die Strahlungskonversionsschicht 50, die sich aus einem ersten Strahlungskonversionsmaterial 6, einem zweiten Strahlungskonversionsmaterial 7 und einer Matrix 8 zusammensetzt. Die Materialien der Strahlungskonversionsmaterialien sowie der Matrix entsprechen dabei den zu 1 genannten Materialien. Die von der strahlungsemittierenden Funktionsschicht emittierte Primärstrahlung verlässt die Schichtenfolge durch das transparente Substrat, wo es zumindest teilweise vom ersten und zweiten Strahlungskonversionsmaterial absorbiert wird und in einer ersten und zweiten Sekundärstrahlung emittiert wird. Die Mischung aus Primärstrahlung, erster und zweiter Sekundärstrahlung ergibt die Gesamtstrahlung der organischen Leuchtdiode, die beispielsweise weißes Licht umfasst. 2 shows a schematic side view of another embodiment of the radiation-emitting device. It is an organic light-emitting diode, which is a substrate 10 , a first electrode 20 , a radiation-emitting functional layer 30 and a second electrode 40 includes. In addition to the radiation-emitting functional layer 30 For example, further functional layers may be present between the first and second electrodes. The substrate is a transparent substrate, such as glass, such that the radiation-emitting device is a bottom-emitter organic light emitting its radiation through the substrate 2 indicated by arrows. On the side facing away from the layer sequence of the substrate 10 is the radiation conversion layer 50 made up of a first radiation conversion material 6 , a second radiation conversion material 7 and a matrix 8th composed. The materials of the radiation conversion materials and the matrix correspond to the 1 mentioned materials. The primary radiation emitted by the radiation-emitting functional layer leaves the layer sequence through the transparent substrate, where it is at least partially absorbed by the first and second radiation conversion material and emitted in a first and second secondary radiation. The mixture of primary radiation, first and second secondary radiation results in the total radiation of the organic light-emitting diode, which comprises, for example, white light.

3 zeigt analog zu 2 eine organische Leuchtdiode in schematischer Seitenansicht mit dem Substrat 10, der ersten Elektrode 20, der strahlungsemittierenden Funktionsschicht 30 und der zweiten Elektrode 40. In dieser Ausführungsform handelt es sich um eine Top-Emitter organische Leuchtdiode, bei der die emittierte Strahlung die Schichtenfolge durch die transparente zweite Elektrode verlässt, wie es durch die Pfeile angedeutet ist. Auf der von den übrigen Schichten abgewandten Seite der zweiten Elektrode ist die Strahlungskonversionsschicht 50 angeordnet, die sich wieder aus erstem Strahlungskonversionsmaterial, zweitem Strahlungskonversionsmaterial und der Matrix zusammensetzt. Auch in dieser Ausführungsform kann wiederum die von der organischen Schichtenfolge emittierte Primärstrahlung von dem ersten und zweiten Strahlungskonversionsmaterial zumindest teilweise absorbiert werden und in einer ersten und zweiten Sekundärstrahlung emittiert werden. Die Gesamtstrahlung ergibt sich aus der Mischung aus Primärstrahlung, erster Sekundärstrahlung und zweiter Sekundärstrahlung. 3 shows analogously to 2 an organic light emitting diode in a schematic side view with the substrate 10 , the first electrode 20 , the radiation-emitting functional layer 30 and the second electrode 40 , In this embodiment, it is a top-emitter organic light-emitting diode, in which the emitted radiation leaves the layer sequence through the transparent second electrode, as indicated by the arrows. On the side of the second electrode facing away from the remaining layers is the radiation conversion layer 50 arranged again composed of first radiation conversion material, second radiation conversion material and the matrix. In this embodiment as well, the primary radiation emitted by the organic layer sequence can in turn be at least partially absorbed by the first and second radiation conversion material and emitted in a first and a second secondary radiation. The total radiation results from the mixture of primary radiation, first secondary radiation and second secondary radiation.

Weiterhin ist es möglich, dass die organische Leuchtdiode bottom- und top-emittierend ist, und somit sowohl auf einer transparenten, zweiten Elektrode als auch auf der von den Schichten abgewandten Seite des transparenten Substrats jeweils eine Strahlungskonversionssicht auf weist (hier nicht gezeigt).Farther It is possible that the organic light-emitting diode bottom- and top-emitting, and thus on a transparent, second electrode as well as on the side facing away from the layers of the transparent substrate each have a radiation conversion view points to (not shown here).

4 zeigt ein Emissionsspektrum, bei dem die Wellenlänge λ in nm und die normalisierte Emission En in willkürlichen Einheiten auf den Achsen angegeben ist. Es sind die Spektren B, G und R zu sehen. Das Spektrum B beschreibt die von der strahlungsemittierenden Funktionsschicht emittierte Primärstrahlung, die im blauen Bereich (etwa bei 450 nm) emittiert. Das Spektrum G zeigt die Emission des ersten Strahlungskonversionsmaterials, das breitbandig im gelben Bereich (etwa bei 520 nm) Strahlung emittiert. Weiterhin ist das Spektrum R des zweiten Strahlungskonversionsmaterials zu sehen, das schmalbandig im roten Bereich (etwa bei 620 nm) Strahlung emittiert. Breitbandig meint hier, dass die Halbwertsbreite des Spektrums G ca. 200 nm umfasst, während das schmalbandige Spektrum R nur eine Halbwertsbreite von ca. 40 nm umfasst. 4 shows an emission spectrum in which the wavelength λ in nm and the normalized emission E n is given in arbitrary units on the axes. The spectra B, G and R can be seen. Spectrum B describes the primary radiation emitted by the radiation-emitting functional layer, which emits in the blue region (approximately at 450 nm). Spectrum G shows the emission of the first radiation conversion material emitting broadband in the yellow region (approximately at 520 nm) radiation. Furthermore, the spectrum R of the second radiation conversion material can be seen, which emits radiation in the narrow band (approximately at 620 nm) in the narrow band. Broadband here means that the half-width of the spectrum G comprises about 200 nm, while the narrow-band spectrum R only has a half-width of about 40 nm.

In 5 ist das Emissionsspektrum der resultierenden Gesamtstrahlung W zu sehen. Es ist wieder die normalisierte Emission En in willkürlichen Einheiten gegen die Wellenlänge λ in nm aufgetragen. Dieses Spektrum zeigt deutlich die zwei charakteristischen Maxima bei 450 bis 500 nm und bei etwa 620 nm, die zu einem weißen emittierten Licht führen.In 5 the emission spectrum of the resulting total radiation W can be seen. Again, the normalized emission E n is plotted against the wavelength λ in nm in arbitrary units. This spectrum clearly shows the two characteristic maxima at 450 to 500 nm and at about 620 nm, resulting in a white emitted light.

Die in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsformen und Beispiele können beliebig variiert werden. Es ist weiterhin zu berücksichtigen, dass sich die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt, sondern weitere, hier nicht aufgeführte Ausgestaltungen zulässt.The in the 1 to 5 shown off Guides and examples can be varied as desired. It should also be noted that the invention is not limited to these examples, but allows other, not listed here embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (23)

Strahlungsemittierende Vorrichtung, umfassend – eine strahlungsemittierende Funktionsschicht (30), die eine Primärstrahlung emittiert, und – eine Strahlungskonversionsschicht (50), die im Strahlengang der strahlungsemittierenden Funktionsschicht angeordnet ist, wobei die Strahlungskonversionsschicht zumindest ein erstes Strahlungskonversionsmaterial (6), das zumindest einen Teil der Primärstrahlung in eine erste Sekundärstrahlung konvertiert, und ein zweites Strahlungskonversionsmaterial (7), das zumindest einen Teil der Primärstrahlung und/oder der ersten Sekundärstrahlung in eine zweite Sekundärstrahlung konvertiert, aufweist.A radiation-emitting device, comprising - a radiation-emitting functional layer ( 30 ) emitting a primary radiation, and - a radiation conversion layer ( 50 ), which is arranged in the beam path of the radiation-emitting functional layer, wherein the radiation conversion layer at least a first radiation conversion material ( 6 ) which converts at least part of the primary radiation into a first secondary radiation, and a second radiation conversion material ( 7 ), which converts at least a portion of the primary radiation and / or the first secondary radiation into a second secondary radiation. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Primärstrahlung, die erste Sekundärstrahlung und die zweite Sekundärstrahlung zumindest teilweise voneinander verschiedene Wellenlängenbereiche aufweisen.Radiation-emitting device according to the preceding Claim, wherein the primary radiation, the first secondary radiation and the second secondary radiation at least partially different from each other Have wavelength ranges. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Primärstrahlung Strahlung eines Wellenlängenbereiches aufweist, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die UV, Blau, Blau-Grün und Grün umfasst.Radiation-emitting device according to the preceding Claim, wherein the primary radiation radiation of a wavelength range selected from the group consisting of UV, blue, Includes blue-green and green. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlungskonversionsschicht (50) eine Matrix (8) umfasst, in der das erste Strahlungskonversionsmaterial (6) und das zweite Strahlungskonversionsmaterial (7) vorhanden sind.Radiation-emitting device according to one of the preceding claims, wherein the radiation conversion layer ( 50 ) a matrix ( 8th ) in which the first radiation conversion material ( 6 ) and the second radiation conversion material ( 7 ) available. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Matrix (8) ein Material aufweist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die thermoplastische Polymere, fluoreszente Polymere, Mehrkomponentensysteme und Nanopartikel-Gele umfasst.A radiation-emitting device according to the preceding claim, wherein the matrix ( 8th ) comprises a material selected from the group consisting of thermoplastic polymers, fluorescent polymers, multicomponent systems and nanoparticle gels. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Strahlungskonversionsmaterial (6) anorganisches Material umfasst.A radiation-emitting device according to any one of the preceding claims, wherein the first radiation conversion material ( 6 ) comprises inorganic material. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das anorganische Material aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Granat-Leuchtstoffe, Nitrido-Silikate und Nitride umfasst.Radiation-emitting device according to the preceding Claim, wherein the inorganic material is selected from a group which includes garnet phosphors, nitrido-silicates and nitrides. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das erste Strahlungskonversionsmaterial (6) im gelben Bereich emittiert.A radiation emitting device according to any one of claims 6 or 7, wherein the first radiation conversion material ( 6 ) in the yellow area. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das erste Strahlungskonversionsmaterial (6) in Form von Partikeln ausgeformt ist.A radiation emitting device according to any one of claims 6 to 8, wherein the first radiation conversion material ( 6 ) is shaped in the form of particles. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Partikel eine Größe von 2 bis 500 μm aufweisen.Radiation-emitting device according to the preceding Claim, wherein the particles have a size of 2 have up to 500 microns. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Partikel zumindest teilweise die Primärstrahlung und/oder die erste Sekundärstrahlung und/oder die zweite Sekundärstrahlung streuen.Radiation-emitting device according to one of Claims 9 or 10, wherein the particles at least partially the primary radiation and / or the first secondary radiation and / or scatter the second secondary radiation. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Strahlungskonversionsmaterial (7) organisches Material umfasst.A radiation emitting device according to any one of the preceding claims, wherein the second radiation conversion material ( 7 ) comprises organic material. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das organische Material aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine, Azo-, Terrylen-, Quaterrylen-, Naphthalimid-, Cyanin-, Xanthen-, Oxazin-, Anthracen-, Naphthacen-, Anthrachinon- und Thiazin-Farbstoffe umfasst.Radiation-emitting device according to the preceding Claim, wherein the organic material selected from a group is the perylenes, benzopyrene, coumarins, rhodamines, azo, terrylene, Quaterrylene, naphthalimide, cyanine, xanthene, oxazine, anthracene, Naphthacene, anthraquinone and thiazine dyes. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das zweite Strahlungskonversionsmaterial (7) organisches Material und/oder anorganische, halbleitende Nanopartikel umfasst.A radiation-emitting device according to any one of claims 1 to 11, wherein the second radiation conversion material ( 7 ) comprises organic material and / or inorganic semiconducting nanoparticles. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Nanopartikel eine Größe von weniger als 1 μm umfassen.Radiation-emitting device according to the preceding Claim, wherein the nanoparticles a size of less than 1 micron. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das zweite Strahlungskonversionsmaterial (7) im roten Bereich emittiert.A radiation emitting device according to any one of claims 12 to 14, wherein said second radiation conversion material ( 7 ) in the red area. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emission des ersten (6) und zweiten Strahlungskonversionsmaterials (7) ein Spektrum aufweist, und das Spektrum des zweiten Strahlungskonversionsmaterials eine kleinere Halbwertsbreite aufweist als das Spektrum des ersten Strahlungskonversionsmaterials.A radiation emitting device according to any one of the preceding claims, wherein the emission of the first ( 6 ) and second radiation conversion material ( 7 ) has a spectrum, and the spectrum of the second radiation conversion material has a smaller half width than the spectrum of the first radiation conversion material. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine Gesamtstrahlung abgibt, die einer Mischung aus Primärstrahlung, erster Sekundärstrahlung und zweiter Sekundärstrahlung entspricht.Radiation-emitting device according to one of preceding claims, wherein the device comprises a total radiation which gives off a mixture of primary radiation, first Secondary radiation and second secondary radiation equivalent. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Gesamtstrahlung weißes Licht umfasst, und jeweils eine der Strahlungskomponenten aus Primärstrahlung, erster Sekundärstrahlung und zweiter Sekundärstrahlung rote, gelbe, blaue oder grüne Strahlung umfasst.A radiation-emitting device according to the preceding claim, wherein the total radiation comprises white light, and in each case one of the radiation components of primary radiation, first Secondary radiation and second secondary radiation comprises red, yellow, blue or green radiation. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine Leuchtdiode umfasst.Radiation-emitting device according to one of preceding claims, wherein the device is a light emitting diode includes. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Leuchtdiode eine Halbleiterschichtenfolge (1) aufweist, die anorganisches Material umfasst.A radiation-emitting device according to the preceding claim, wherein the light-emitting diode comprises a semiconductor layer sequence ( 1 ) comprising inorganic material. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Vorrichtung eine organische Leuchtdiode umfasst.Radiation-emitting device according to one of Claims 1 to 19, wherein the device is an organic Includes light emitting diode. Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die organische Leuchtdiode eine strahlungsemittierende Funktionsschicht (30) aufweist, die organisches Material umfasst, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Polymere und kleine Moleküle umfasst.A radiation-emitting device according to the preceding claim, wherein the organic light-emitting diode comprises a radiation-emitting functional layer ( 30 ) comprising organic material selected from a group comprising polymers and small molecules.
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