DE102014208661A1 - Conversion element for the conversion of short-wave pump radiation - Google Patents

Conversion element for the conversion of short-wave pump radiation Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konversionselement (1) zur zumindest teilweisen Konversion von kurzwelliger Pumpstrahlung (4) zu Konversionsstrahlung (5, 6) längerer Wellenlänge, wozu das Konversionselement (1) aus einem ersten Konversionskörper (7) zur Emission langwelliger Konversionsstrahlung (6) und einem zweiten Konversionskörper (8) zur Emission mittelwelliger Konversionsstrahlung (5) aufgebaut ist, wobei zwischen den beiden Konversionskörpern (7, 8) ein Bandsperrfilter (10) angeordnet ist, der für die kurzwellige Pumpstrahlung (4) und die langwellige Konversionsstrahlung (6) transmissiv ist, vom zweiten Konversionskörper (8) in Richtung des ersten Konversionskörpers (7) abgegebenes mittelwelliges Konversionslicht (5) jedoch zumindest teilweise reflektiert, um einer Reabsorption davon im ersten Konversionskörper (7) vorzubeugen.The present invention relates to a conversion element (1) for the at least partial conversion of short-wave pump radiation (4) to conversion radiation (5, 6) of longer wavelength, including the conversion element (1) from a first conversion body (7) for emitting long-wave conversion radiation (6) and a second conversion body (8) for emitting medium-wave conversion radiation (5) is constructed, between the two conversion bodies (7, 8) a band stop filter (10) is arranged, for the short-wave pump radiation (4) and the long-wave conversion radiation (6) transmissive however, medium-wave conversion light (5) emitted by the second conversion body (8) in the direction of the first conversion body (7) is at least partially reflected in order to prevent reabsorption thereof in the first conversion body (7).

Figure DE102014208661A1_0001
Figure DE102014208661A1_0001

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konversionselement zur zumindest teilweisen Konversion von kurzwelliger Pumpstrahlung zu Konversionsstrahlung längerer Wellenlänge. The present invention relates to a conversion element for the at least partial conversion of short-wave pump radiation to longer-wavelength conversion radiation.

Stand der TechnikState of the art

Ein Konversionselement kann beispielsweise in Verbindung mit einer LED eingesetzt werden und deren kurzwellige und damit höherenergetische Pumpstrahlung konvertieren. Als Pumpstrahlung bzw. Pumplicht wird also insbesondere elektromagnetische Strahlung bzw. Licht angesehen, die bzw. das dazu geeignet ist, mittels eines geeigneten Konversionselements zumindest teilweise in niederenergetischere Strahlung, insbesondere Licht, umgewandelt zu werden. Die LED ist in diesem Beispiel also eine dem Konversionselement zugeordnete Pumpstrahlungsquelle, und bei der davon emittierten Pumpstrahlung kann es sich beispielsweise um ultraviolette Strahlung oder um blaues Pumplicht handeln. Die resultierende Konversionsstrahlung, die das Konversionselement auf die Bestrahlung mit dem Pumplicht bzw. der Pumpstrahlung hin emittiert, hat eine längere Wellenlänge und ist üblicherweise sichtbares Licht. Um beispielsweise Weißlicht zu erzeugen, werden dabei im Stand der Technik mehrere Konversionsmaterialien, also Leuchtstoffe, in einer Mischung vorgesehen.A conversion element can, for example, be used in conjunction with an LED and convert its short-wave and thus higher-energy pump radiation. The pumping radiation or pumping light is thus considered in particular to be electromagnetic radiation or light which is suitable for being converted, at least in part, into lower-energy radiation, in particular light, by means of a suitable conversion element. The LED is therefore in this example a pump radiation source associated with the conversion element, and the pump radiation emitted therefrom may be, for example, ultraviolet radiation or blue pump light. The resulting conversion radiation, which emits the conversion element in response to the irradiation with the pumping light or the pump radiation, has a longer wavelength and is usually visible light. For example, to produce white light, several conversion materials, ie phosphors, are provided in a mixture in the prior art.

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein besonders vorteilhaftes Konversionselement anzugeben.The present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous conversion element.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe ein Konversionselement zur zumindest teilweisen Konversion von kurzwelliger Pumpstrahlung zu Konversionsstrahlung längerer Wellenlänge, welches Konversionselement einen ersten Konversionskörper aufweist, der dazu ausgelegt ist, die kurzwellige Pumpstrahlung zum Teil in langwellige Konversionsstrahlung zu konvertieren, einen zweiten Konversionskörper, der dazu ausgelegt ist, die kurzwellige Pumpstrahlung zumindest zum Teil in mittelwellige Konversionsstrahlung zu konvertieren, und einen Bandsperrfilter, der für die kurzwellige Pumpstrahlung und die langwellige Konversionsstrahlung jedenfalls weitgehend transmissiv ist, die mittelwellige Konversionsstrahlung jedoch zumindest zum Teil reflektiert, wobei der erste Konversionskörper und der zweite Konversionskörper jeweils eine Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche und eine Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche aufweisen, und wobei der Bandsperrfilter zwischen der Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche des ersten Konversionskörpers und der Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche des zweiten Konversionskörpers angeordnet ist, um in dem zweiten Konversionskörper erzeugte und in Richtung dessen Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche emittierte mittelwellige Konversionsstrahlung zumindest zum Teil zu reflektieren, und zwar in Richtung der Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche des zweiten Konversionskörpers.According to the invention, this object solves a conversion element for the at least partial conversion of short-wave pump radiation to longer-wavelength conversion radiation, which conversion element has a first conversion body which is designed to convert the short-wave pump radiation partly into long-wave conversion radiation, a second conversion body which is designed to convert the short-wave pump radiation at least partially into medium-wave conversion radiation, and a band reject filter which is at least largely transmissive to the short-wave pump radiation and the long-wave conversion radiation, but the medium-wave conversion radiation at least partially reflected, wherein the first conversion body and the second conversion body each have a pump radiation Entrance surface and a conversion radiation exit surface, and wherein the band stop filter between the conversion radiation exit surface e of the first conversion body and the pump radiation entrance surface of the second conversion body is arranged to reflect at least partially generated in the second conversion body and emitted in the direction of the pump radiation entrance surface medium-wave conversion radiation, in the direction of the conversion radiation exit surface of the second conversion body.

Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs-, Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.Preferred embodiments can be found in the dependent claims and the description below, wherein in the presentation is not always distinguished in detail between device, process or use aspects; In any case, implicitly, the disclosure must be read with regard to all categories of claims.

Mit dem ersten und zweiten Konversionskörper werden also mindestens zwei Konversionskörper vorgesehen, die zwar mit derselben kurzwelligen Pumpstrahlung angeregt werden können, sich jedoch hinsichtlich der spektralen Eigenschaften der jeweilig daraufhin emittierten Konversionsstrahlung unterscheiden. Die vom ersten Konversionskörper emittierte Konversionsstrahlung ist langwellig, vorzugsweise handelt es sich dabei um rotes Konversionslicht; die vom zweiten Konversionskörper emittierte Konversionsstrahlung ist hingegen mittelwellig, und es handelt sich vorzugsweise um grünes Konversionslicht. Bevorzugt ist eine Anregung bzw. Anregbarkeit (soweit allein das Konversionselement in Rede steht) mit blauem Pumplicht, wobei die Anregung im Allgemeinen beispielsweise auch im Ultravioletten erfolgen kann.Thus, at least two conversion bodies are provided with the first and second conversion bodies which, although they can be excited with the same shortwave pump radiation, differ in terms of the spectral properties of the conversion radiation then emitted in each case. The conversion radiation emitted by the first conversion body is long-wave, preferably red conversion light; the conversion radiation emitted by the second conversion body, on the other hand, is medium-wave, and is preferably green conversion light. Preferably excitation or excitability (as far as the conversion element alone is in question) with blue pump light, wherein the excitation can generally be done, for example, in the ultraviolet.

Der erste Konversionskörper konvertiert nur einen Teil des Pumplichts, der übrige Teil durchsetzt dann den zweiten Konversionskörper und kann von diesem im Allgemeinen auch vollständig (Vollkonversion) oder zum Teil (Teilkonversion) konvertiert werden.The first conversion body converts only a part of the pump light, the remaining part then passes through the second conversion body and can be converted by this generally also completely (full conversion) or partial (partial conversion).

Mit dem ersten und zweiten Konversionskörper sind nun zunächst die entsprechenden Konversionsmaterialien, also Leuchtstoffe, räumlich getrennt voneinander vorgesehen, eben nach langwelliger/mittelwelliger Konversionsstrahlung aufgetrennt. Mit dem zwischen den beiden Konversionskörpern angeordneten Bandsperrfilter wird nun zumindest ein Teil der im zweiten Konversionskörper erzeugten, jedoch in Richtung des ersten Konversionskörpers emittierten Lichts zurückreflektiert. Damit gelangt also weniger mittelwellige Konversionsstrahlung in den ersten Konversionskörper und wird entsprechend mehr davon an der Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche des zweiten Konversionskörpers abgegeben.With the first and second conversion bodies, the corresponding conversion materials, ie phosphors, are now provided spatially separated from each other, and are separated just after long-wave / medium-wave conversion radiation. With the band-stop filter arranged between the two conversion bodies, at least part of the light generated in the second conversion body but emitted in the direction of the first conversion body is now reflected back. Thus, less medium-wave conversion radiation passes into the first conversion body and correspondingly more is emitted at the conversion radiation exit surface of the second conversion body.

Die Erfinder haben nämlich festgestellt, dass es anderenfalls zu einer Reabsorption der mittelwelligen Konversionsstrahlung im ersten Konversionskörper kommen kann. Im bevorzugten Fall des mittelwelligen grünen Konversionslichts haben sie insbesondere eine Reabsorption des kurzwelligen Grünanteils beobachtet, sodass dieser im resultierenden Gesamtspektrum geschwächt und damit beispielsweise die Farbwiedergabe schlechter ist.The inventors have in fact stated that otherwise it would be a reabsorption of the medium-wave conversion radiation in the first Conversion body can come. In the preferred case of medium-wave green conversion light, they have in particular observed a reabsorption of the short-wave green component, so that this weakened in the resulting overall spectrum and thus, for example, the color reproduction is worse.

An dieser Stelle ist auch anzumerken, dass, wenngleich von Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche und Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche die Rede ist, in der Regel nicht bereits das Konversionsmaterial an sich der Konversionsstrahlung eine Richtung vorgibt, sondern die Emission prinzipiell omnidirektional erfolgt. Dementsprechend wird in einem Konversionskörper nicht nur zur Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche, sondern auch zur Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche hin Konversionsstrahlung abgegeben.It should also be noted at this point that, although the pumping radiation entrance surface and the conversion radiation exit surface are mentioned, the conversion material as a rule does not already predetermine the direction of the conversion radiation, but the emission is principally omnidirectional. Accordingly, conversion radiation is emitted in a conversion body not only for the conversion radiation exit surface but also for the pump radiation entry surface.

Ist als Pumpstrahlungsquelle beispielsweise eine LED vorgesehen und mit ihrer Abstrahlfläche der Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche des ersten Konversionskörpers zugeordnet, tritt aus dieser Eintrittsfläche auch langwellige Konversionsstrahlung aus und fällt auf die LED. Zwischen LED und Konversionselement kann deshalb auch ein Eintrittsfilter vorgesehen sein, der für die Pumpstrahlung transmissiv, für die langwellige Konversionsstrahlung jedoch reflektiv ist. Da ein solcher Filter jedoch zusätzlichen Aufwand und damit erhöhte Kosten bedeutet, kann im Falle der LED auch darauf verzichtet werden, weil auch diese selbst einen Teil der ersten Konversionsstrahlung reflektieren kann.If, for example, an LED is provided as the pump radiation source and associated with its emission surface of the pump radiation entrance surface of the first conversion body, long-term conversion radiation also emerges from this entrance surface and falls onto the LED. Therefore, an inlet filter can also be provided between LED and conversion element, which is transmissive for the pump radiation but reflective for the long-wavelength conversion radiation. However, since such a filter means additional effort and thus increased costs, it can be dispensed with in the case of the LED, because even this can itself reflect a part of the first conversion radiation.

Wenngleich der Bandsperrfilter insoweit noch aufwendiger sein kann, als auch ein zweiter Wellenlängenbereich (die langwellige Konversionsstrahlung) transmittiert werden muss, hat er sich im Gesamtsystem als vorteilhaft erwiesen. Es sind nämlich insbesondere durch Reabsorptionen bedingte „Lücken“ im mittelwelligen, vorzugsweise grünen Spektralbereich auf andere Weise schlecht oder nur mit erheblichem Aufwand zu vermeiden.Although the band-stop filter can be even more expensive insofar as a second wavelength range (the long-wave conversion radiation) must be transmitted, it has proved to be advantageous in the overall system. Namely, it is in particular due to reabsorptionsen "gaps" in the medium-wave, preferably green spectral range in other ways poor or only with considerable effort to avoid.

Eine von den Erfindern angedachte Alternative wäre beispielsweise, für den ersten Konversionskörper ein Konversionsmaterial vorzusehen, welches im Bereich der mittelwelligen Konversionsstrahlung nicht absorbiert, sodass die mittelwellige Konversionsstrahlung den ersten Konversionskörper durchsetzen und (zumindest zum Teil) an der LED reflektiert werden würde. Dies ist jedoch schon insoweit nachteilig, als die Wahl des Konversionsmaterials damit beschränkt wäre, was die Optimierung an anderer Stelle einschränken kann (etwa die Farbwiedergabe oder Effizienz betreffend).An alternative suggested by the inventors would be, for example, to provide a conversion material for the first conversion body which does not absorb in the region of medium-wave conversion radiation, so that the medium-wave conversion radiation would pass through the first conversion body and be reflected (at least in part) on the LED. However, this is already disadvantageous insofar as the choice of the conversion material would be limited, which may restrict the optimization elsewhere (for example, color rendering or efficiency).

Der für die kurzwellige Pumpstrahlung und die langwellige Konversionsstrahlung „weitgehend transmissive“ Bandsperrfilter muss nicht die gesamte jeweilige Strahlung (zu 100 %) transmittieren. Für die langwellige Konversionsstrahlung liegt die Transmissivität bei vorzugsweise mindestens 70 %, weiter bevorzugt mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 85 %. Für die kurzwellige Pumpstrahlung liegt die Transmissivität vorzugsweise bei mindestens 80 %, weiter bevorzugt mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 %. Betrachtet wird hierbei jeweils ein Mittelwert der Transmissivität über den Spektralbereich der jeweiligen Strahlung. Im Falle der langwelligen Konversionsstrahlung beziehen sich die Angaben auf die konkrete Situation im Konversionselement, also auf die vom ersten Konversionskörper „erzeugte“ und „in Richtung“ der Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche des zweiten Konversionskörpers emittierte Strahlung (inklusive verschiedener Winkel, siehe die nachstehenden Erläuterungen zur „mittleren Reflektivität“). Die Angaben zur Transmission der Pumpstrahlung beziehen sich auf eine Situation mit senkrechtem Strahlungseinfall.The band-stop filter "largely transmissive" for the short-wave pump radiation and the long-wave conversion radiation does not have to transmit all of the respective radiation (100%). For the long-wavelength conversion radiation, the transmissivity is preferably at least 70%, more preferably at least 80%, particularly preferably at least 85%. For the short-wave pump radiation, the transmissivity is preferably at least 80%, more preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%. In each case, an average of the transmissivity over the spectral range of the respective radiation is considered. In the case of long-wave conversion radiation, the data relate to the specific situation in the conversion element, that is to say the radiation emitted by the first conversion body and emitted in the direction of the pump radiation entrance surface of the second conversion body (including different angles, see the explanations below). average reflectivity "). The data on the transmission of the pump radiation refer to a situation with normal incidence of radiation.

Die „kurzwellige“ Strahlung ist (im Vergleich zur Konversionsstrahlung) hochenergetische elektromagnetische Strahlung, die „mittelwellige“ Strahlung ist elektromagnetische Strahlung geringerer Energie als die kurzwellige Strahlung, jedoch höherer Energie als die „langwellige“ elektromagnetische Strahlung.The "short-wave" radiation is (compared to the conversion radiation) high-energy electromagnetic radiation, the "medium-wave" radiation is electromagnetic radiation of lower energy than the short-wave radiation, but higher energy than the "long-wave" electromagnetic radiation.

Das bevorzugt rote (langwellige) Konversionslicht hat vorzugsweise eine Wellenlänge λpeak ≥ 600 nm, besonders bevorzugt λpeak ≥ 610 nm. Dementsprechend soll der Bandsperrfilter vorzugsweise zwischen 600 nm und 650 nm eine vorstehend konkretisierte Transmissivität haben.The preferably red (long-wavelength) conversion light preferably has a wavelength λ peak ≥ 600 nm, particularly preferably λ peak ≥ 610 nm. Accordingly, the band stop filter should preferably have an above-specified transmissivity between 600 nm and 650 nm.

Das bevorzugt grüne (mittelwellige) Konversionslicht kann beispielsweise eine Peakwellenlänge λpeak zwischen 470 nm und 600 nm haben. Dementsprechend liegt in bevorzugter Ausgestaltung in diesem Bereich auch ein (spektrales) Reflexionsfenster des Bandsperrfilters, welches eine Breite von mindestens 50 nm, vorzugsweise mindestens 75 nm, besonders bevorzugt mindestens 100 nm, hat und in dem die mittlere Reflektivität mindestens 25 %, vorzugsweise mindestens 40 %, besonders bevorzugt mindestens 50 %, beträgt.The preferably green (medium-wave) conversion light may, for example, have a peak wavelength λ peak between 470 nm and 600 nm. Accordingly, in a preferred embodiment, this region also has a (spectral) reflection window of the band-stop filter having a width of at least 50 nm, preferably at least 75 nm, particularly preferably at least 100 nm, and in which the mean reflectivity is at least 25%, preferably at least 40 %, more preferably at least 50%.

Betrachtet wird hierbei die mittlere Reflektivität, die also über dem Spektralbereich des entsprechenden Reflexionsfensters gemittelt ist. Die Angaben beziehen sich dabei auf konkret das vom zweiten Konversionskörper „erzeugte“ und „in Richtung“ seiner Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche, also in einer der eigentlichen Nutzlichtrichtung entgegengesetzter Richtung, abgegebene Licht und damit auf die tatsächlich im jeweiligen Konversionselement gegebene Situation, in der also auch Licht schräg auf den Bandsperrfilter fällt. Soweit dessen optische Eigenschaften also vom Einfallswinkel abhängen, wird mit den Angaben zur Reflektivität integral die Situation im Konversionselement betrachtet (auf die es ja auch ankommt).Considered here is the mean reflectivity, which is thus averaged over the spectral range of the corresponding reflection window. Specifically, the data relate to the light "generated" by the second conversion body and "in the direction" of its pumping radiation entrance surface, ie in a direction opposite the actual useful light direction, and thus to the situation actually present in the respective conversion element, ie in the same Light falls diagonally on the band stop filter. Insofar as its optical properties depend on the angle of incidence, the situation becomes integral with the reflectivity information considered in the conversion element (which also matters).

Außerhalb des Reflexionsfensters soll die Reflektivität (wiederum gemittelt) beispielsweise höchstens 10 % bzw. 5 % betragen, jedenfalls im Spektralbereich der kurzwelligen und langwelligen Strahlung.Outside the reflection window, the reflectivity (again averaged) should be for example at most 10% or 5%, at least in the spectral range of the short-wave and long-wave radiation.

In einer bevorzugten Weiterbildung liegt in einem Spektralbereich zwischen 500 nm und 550 nm die mittlere Reflektivität des Bandsperrfilters bei mindestens 25 %, und zwar wiederum bezogen auf die Beleuchtungssituation konkret im Konversionselement (weitere bevorzugte Werte, siehe die vorstehende Offenbarung). In anderen Worten liegt also das Reflexionsfenster bevorzugt zwischen 500 nm und 550 nm bzw. überdeckt ein breiteres Reflexionsfenster diesen Bereich.In a preferred embodiment, in a spectral range between 500 nm and 550 nm, the mean reflectivity of the band rejection filter is at least 25%, again in relation to the lighting situation concretely in the conversion element (further preferred values, see the above disclosure). In other words, therefore, the reflection window is preferably between 500 nm and 550 nm or covers a wider reflection window this area.

In bevorzugter Ausgestaltung weist der erste Konversionskörper ein Nitridosilikat der Form M2X5Y8:Eu und/oder SCASN:Eu als Konversionsmaterial auf. Bei einem bevorzugten Nitridosilikat weist die Komponente M Sr und Ba auf, besonders bevorzugt kann sie auch ausschließlich daraus bestehen. Im letztgenannten Fall kann der Anteil von Ba an M beispielsweise mindestens 35 Mol.-%, vorzugsweise mindestens 40 Mol.-%, weiter bevorzugt mindestens 45 Mol.-% ausmachen, wobei eine bevorzugte Obergrenze des Ba-Anteils (von der Untergrenze unabhängig) bei höchstens 75 Mol.-%, vorzugsweise höchstens 65 Mol.-%, weiter bevorzugt höchstens 55 Mol.-%, liegt.In a preferred embodiment, the first conversion body has a nitridosilicate of the form M 2 X 5 Y 8 : Eu and / or SCASN: Eu as conversion material. In a preferred nitridosilicate, the component M Sr and Ba, more preferably, they may also consist exclusively thereof. In the latter case, the proportion of Ba to M may for example be at least 35 mol%, preferably at least 40 mol%, more preferably at least 45 mol%, a preferred upper limit of the Ba fraction (independent of the lower limit) at most 75 mol%, preferably at most 65 mol%, more preferably at most 55 mol%.

Die Komponente M kann zusätzlich zu Sr und Ba auch Ca aufweisen, vorzugsweise aus Sr, Ba und Ca bestehen. Hinsichtlich eines bevorzugten Ba-Anteils an M wird auf die vorstehende Offenbarung verwiesen, der Ca-Anteil an M kann dann beispielsweise mindestens 1 Mol.-%, vorzugsweise mindestens 2 Mol.-%, und (von diesen Untergrenzen unabhängig) höchstens 5 Mol.-%, vorzugsweise höchstens 3 Mol.-%, ausmachen.In addition to Sr and Ba, the component M may also comprise Ca, preferably consisting of Sr, Ba and Ca. With regard to a preferred Ba content of M, reference is made to the above disclosure, the Ca content of M may then, for example, at least 1 mol%, preferably at least 2 mol%, and (independent of these lower limits) at most 5 mol. %, preferably at most 3 mol%.

Die Komponente X weist Si auf, vorzugsweise besteht sie aus Si; die Komponente Y weist N auf, vorzugsweise besteht sie daraus. Im Allgemeinen kann das Si beispielsweise auch teilweise durch Al und/oder B ausgetauscht sein und/oder es kann für die Komponente Y C und/oder insbesondere O anstelle von N vorhanden sein, letzteres auch herstellungsbedingt.The component X has Si, preferably it is Si; the component Y has N, preferably it consists thereof. In general, for example, the Si can also be partially replaced by Al and / or B and / or it can be present for the component Y C and / or in particular O instead of N, the latter also due to the production.

Als Dotierung des Nitridosilikats ist Eu vorgesehen, und zwar vorzugsweise zu einem Anteil bezogen auf M von mindestens 0,5 Mol.-%, vorzugsweise mindestens 1 Mol.-%, weiter bevorzugt mindestens 2 Mol.-%, und (davon unabhängig) von höchstens 6 Mol.-%, vorzugsweise höchstens 5 Mol.-%.Eu is provided as doping of the nitridosilicate, preferably in a proportion based on M of at least 0.5 mol%, preferably at least 1 mol%, more preferably at least 2 mol%, and (independently of) at most 6 mol%, preferably at most 5 mol%.

Der bevorzugt alternativ zu dem Nitridosilikat (im Allgemeinen aber auch in Verbindung damit) vorgesehene SCASN-Leuchtstoff ist SrCaAlSiN, ebenfalls mit Eu dotiert. In bevorzugter Ausgestaltung weist der zweite Konversionskörper als Konversionsmaterial ein Granat der Form A3B5O12:Ce auf. Die Komponente A weist Lu und/oder Y auf, vorzugsweise besteht sie aus Lu, aus Lu und Y oder aus Y; soweit sie aus Lu und Y besteht, sind mindestens 70 Mol.-% Lu bevorzugt, besonders bevorzugt sind mindestens 75 Mol.-%.The preferred alternative to the nitridosilicate (generally but also in conjunction therewith) SCASN phosphor is SrCaAlSiN, also doped with Eu. In a preferred embodiment, the second conversion body has a garnet of the form A 3 B 5 O 12 : Ce as the conversion material. Component A has Lu and / or Y, preferably consisting of Lu, Lu and Y or Y; if it consists of Lu and Y, at least 70 mol .-% Lu are preferred, more preferably at least 75 mol .-%.

Die Komponente B weist Al auf, vorzugsweise besteht sie aus Al oder aus Al und Ga; im letztgenannten Fall beträgt der Ga-Anteil an B vorzugsweise mindestens 5 Mol.-%, weiter bevorzugt mindestens 10 Mol.-%, wobei (davon unabhängig) höchstens 40 Mol.-%, vorzugsweise höchstens 30 Mol.-%, als Obergrenzen bevorzugt sind.The component B comprises Al, preferably it consists of Al or of Al and Ga; in the latter case, the Ga content of B is preferably at least 5 mol%, more preferably at least 10 mol%, and (independently) at most 40 mol%, preferably at most 30 mol%, as upper limits are.

Unabhängig von der genauen Zusammensetzung der Komponenten A und B ist ein Ce-Anteil von mindestens 0,5 Mol.-% bezogen auf A bevorzugt und sind mindestens 0,75 Mol.-%, 1 Mol.-%, 1,25 Mol.-% bzw. 1,5 Mol.-% weiter bevorzugt; als (von den Untergrenzen unabhängige) Obergrenzen können höchstens 3 Mol.-% bevorzugt sein und sind höchstens 2,5 Mol.-% bzw. 2,25 Mol.-% weiter bevorzugt.Regardless of the exact composition of components A and B, a Ce content of at least 0.5 mol% based on A is preferred and is at least 0.75 mol%, 1 mol%, 1.25 mol. -% or 1.5 mol .-% more preferred; as upper limits (independent of the lower limits) at most 3 mol .-% may be preferred and more than 2.5 mol .-% or 2.25 mol .-% are more preferred.

Bevorzugte Grün-Leuchtstoffe können beispielsweise YAG:Ce, LuAG:Ce oder LuYAG:Ce sein.Preferred green phosphors may be, for example, YAG: Ce, LuAG: Ce or LuYAG: Ce.

Soweit die vorstehenden Absätze die Zusammensetzung des bzw. der Konversionsmaterialien betreffen, richtet sich die folgende Offenbarung auf die Art deren Bereitstellung, also auf die strukturelle Beschaffenheit des bzw. der Konversionskörper.Insofar as the preceding paragraphs relate to the composition of the conversion material (s), the following disclosure is directed to the manner of their provision, that is to say the structural nature of the conversion body (s).

In bevorzugter Ausgestaltung ist der erste und/oder der zweite Konversionskörper als Leuchtstoff-Einkristall vorgesehen, was insbesondere bei einem YAG- oder LuYAG-Leuchtstoff bevorzugt sein kann. Ein entsprechender Leuchtstoff-Einkristall kann beispielsweise aus der Schmelze gezogen werden; es wird also beispielsweise ein Impfkristall in die Schmelze eingebracht und unter langsamem Drehen herausbewegt.In a preferred embodiment, the first and / or the second conversion body is provided as a phosphor single crystal, which may be preferred in particular with a YAG or LuYAG phosphor. A corresponding phosphor monocrystal can be drawn, for example, from the melt; Thus, for example, a seed crystal is introduced into the melt and moved out with slow rotation.

Alternativ zum Leuchtstoff-Einkristall kann auch eine Leuchtstoff-Keramik als Konversionskörper bevorzugt sein; der Konversionskörper wird dann also beispielsweise durch Sintern hergestellt. Sowohl die vorstehend genannten Granate, insbesondere YAG, LuAG und LuYAG, als auch das Nitridosilikat bzw. der SCASN-Leuchtstoff können jeweils in Form einer jeweiligen Keramik vorgesehen sein.As an alternative to the phosphor monocrystal, a phosphor ceramic may also be preferred as the conversion body; the conversion body is then produced for example by sintering. Both the above-mentioned grenades, in particular YAG, LuAG and LuYAG, as well as the nitridosilicate or the SCASN phosphor can each be provided in the form of a respective ceramic.

Eine Leuchtstoffkeramik bietet generell, wie der Leuchtstoff-Einkristall auch, beispielsweise den Vorteil einer vergleichsweise guten Wärmeleitfähigkeit, sodass also etwa einer überhitzungsbedingten Degradation des Leuchtstoffs vorgebeugt werden kann. Im Falle sogenannter Second Phase-Keramiken kann zur weiteren Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit auch eine zweite Phase vorgesehen sein, beispielsweise Al2O3.A phosphor ceramic generally offers, like the phosphor single crystal, for example, the advantage of a comparatively good one Thermal conductivity, so that so about an overheating-related degradation of the phosphor can be prevented. In the case of so-called second-phase ceramics may be provided to further increase the thermal conductivity and a second phase, for example, Al 2 O 3 .

Ein weiterer bevorzugter, ebenfalls für Hochtemperaturanwendungen geeigneter Konversionskörper kann aus einem erhöht wärmeleitfähigen Matrixmaterial mit darin eingebettetem Konversionsmaterial vorgesehen sein. Das Matrixmaterial soll dabei eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,5 W/mK, vorzugsweise mindestens 1 W/mK, weiter bevorzugt mindestens 1,5 W/mK, haben. Als Matrixmaterial kann also beispielsweise Glas vorgesehen sein, in welchem dann Leuchtstoff-Partikel statistisch verteilt eingebettet sind.Another preferred, also suitable for high-temperature applications conversion body may be provided from a highly thermally conductive matrix material having embedded therein conversion material. The matrix material should have a thermal conductivity of at least 0.5 W / mK, preferably at least 1 W / mK, more preferably at least 1.5 W / mK. For example, glass can be provided as the matrix material, in which phosphor particles are then embedded in a statistically distributed manner.

Im Allgemeinen kann der erste Konversionskörper als Einkristall-/Keramik- oder Wärmeleit-Matrix-Konversionskörper vorgesehen sein und kann der zweite Konversionskörper davon unabhängig auch in einer der drei Varianten vorgesehen sein. Es können also insbesondere auch zwei unterschiedliche Konversionskörper kombiniert werden, etwa ein Einkristall-Konversionskörper mit einem Wärmeleit-Matrix-Konversionskörper. Bevorzugt sind indes beide Konversionskörper als Keramik-Konversionskörper vorgesehen, auch aus Gründen der thermischen Leistungsfähigkeit.In general, the first conversion body may be provided as a single crystal / ceramic or heat conduction matrix conversion body, and the second conversion body thereof may also be provided independently in one of the three variants. In particular, two different conversion bodies can therefore also be combined, for example a single-crystal conversion body with a heat-conducting matrix conversion body. However, both conversion bodies are preferably provided as a ceramic conversion body, also for reasons of thermal performance.

In diesem Zusammenhang kann ein bereits eingangs genannter Vorteil im Besonderen zum Tragen kommen, nämlich die mit dem Bandsperrfilter gegebene Freiheit, das Konversionsmaterial unabhängig vom Reabsorptionsverhalten zu wählen. Die Erfinder haben nämlich festgestellt, dass sich nicht sämtliche Leuchtstoffe sintern lassen. Mit dem erfindungsgemäßen Konzept können nun einerseits Leuchtstoffe ausgewählt werden, die sich sintern lassen, und werden dabei andererseits mit dem Bandsperrfilter gleichwohl Reabsorptionen vermieden (auch wenn die Leuchtstoffe in dieser Hinsicht eigentlich nicht optimal zueinander passen).In this context, an already mentioned advantage in particular come to fruition, namely given with the band-stop filter freedom to choose the conversion material regardless of Reabsorptionsverhalten. The inventors have found that not all phosphors can be sintered. With the concept according to the invention, on the one hand phosphors can be selected which can be sintered, and on the other hand reabsorptions are nevertheless avoided with the band-stop filter (even if the phosphors in this respect do not actually fit together optimally).

Der Bandsperrfilter ist vorzugsweise ein Mehrschichtsystem, das also aus mindestens zwei jeweiligen Schichtmaterialien aufgebaut ist, wobei sich die Schichtmaterialien in ihren Brechungsindizes unterscheiden. Ein erstes Schichtmaterial kann beispielsweise Siliziumdioxid und ein zweites Schichtmaterial beispielsweise Titandioxid sein. Aus jedem Schichtmaterial werden dann jeweils eine Vielzahl Schichten gebildet, die so angeordnet sind, dass die verschiedenen Schichtmaterialien abwechselnd aufeinander folgen.The band stop filter is preferably a multilayer system, which is thus constructed of at least two respective layer materials, wherein the layer materials differ in their refractive indices. A first layer material may, for example, be silicon dioxide and a second layer material, for example titanium dioxide. From each layer material, a plurality of layers are then each formed, which are arranged so that the different layer materials follow one another alternately.

In bevorzugter Ausgestaltung ist ein als Bandsperrfilter vorgesehenes Mehrschichtsystem direkt auf entweder die Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche des ersten Konversionskörpers oder die Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche des zweiten Konversionskörpers abgeschieden, können Konversionskörper und Bandsperrfilter dann also auch gemeinsam gehandhabt werden. Dies kann etwa insoweit vorteilhaft sein, als das Mehrschichtsystem vorzugsweise eine Dicke von nicht mehr als 60 µm hat, weiter bevorzugt nicht mehr als 40 µm, besonders bevorzugt nicht mehr als 30 µm; Bauteile solch geringer Dicke sind in der Regel nicht für sich allein handhabbar, jedenfalls nicht in einer Massenfertigung, weswegen dann zusätzlich ein transparenter Träger vorgesehen sein müsste, was die Aufbauhöhe und den Aufwand insgesamt vergrößern würde.In a preferred embodiment, a multi-layer system provided as a bandstop filter is deposited directly on either the conversion radiation exit surface of the first conversion body or the pump radiation entry surface of the second conversion body, so conversion bodies and bandstop filters can then also be handled together. This may be advantageous, for example, insofar as the multilayer system preferably has a thickness of not more than 60 μm, more preferably not more than 40 μm, particularly preferably not more than 30 μm; Components of such small thickness are generally not handled alone, at least not in a mass production, which is why in addition a transparent support would have to be provided, which would increase the overall height and complexity overall.

Der mit dem Bandsperrfilter beschichtete Konversionskörper kann dann mit dem anderen Konversionskörper verbunden werden, wobei der Bandsperrfilter dazwischen liegt und die Verbindung vorzugsweise über eine Fügeverbindungsschicht zwischen dem Bandsperrfilter und dem anderen Konversionskörper (der nicht mit dem Bandsperrfilter beschichtet ist) hergestellt wird. Die Fügeverbindungsschicht kann beispielsweise eine Klebstoffschicht sein, etwa aus einem Silikon-basierten Klebstoff.The conversion body coated with the band-stop filter may then be connected to the other conversion body with the band-stop filter in between and the bond preferably made via a joint connection layer between the band-stop filter and the other conversion body (not coated with the band-stop filter). The jointing layer may, for example, be an adhesive layer, such as a silicone-based adhesive.

Generell kann für den ersten und/oder den zweiten Konversionskörper eine Mindestdicke von 80 µm bevorzugt sein, wobei mindestens 90 µm weiter und mindestens 95 µm besonders bevorzugt sind. Davon unabhängig können bevorzugte Obergrenzen beispielsweise bei höchstens 200 µm, vorzugsweise höchstens 150 µm, weiter bevorzugt höchstens 120 µm, liegen.In general, a minimum thickness of 80 μm may be preferred for the first and / or the second conversion body, at least 90 μm further and at least 95 μm being particularly preferred. Irrespective of this, preferred upper limits may, for example, be at most 200 μm, preferably at most 150 μm, more preferably at most 120 μm.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Konversionselements ist an der Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche ein Eintrittsfilter vorgesehen, der für die kurzwellige Pumpstrahlung weitgehend transmissiv, für die langwellige Konversionsstrahlung jedoch zumindest teilweise reflektiv ist. Bezüglich der Transmissivität für die Pumpstrahlung wird auf die vorstehende Offenbarung zum Bandsperrfilter verwiesen; es sollen diese Angaben ausdrücklich auch für den Eintrittsfilter offenbart sein. Der Eintrittsfilter ist vorzugsweise ein Mehrschichtsystem.In a preferred embodiment of the conversion element, an inlet filter is provided on the pump radiation entry surface, which is largely transmissive for the short-wave pump radiation, but at least partially reflective for the long-wavelength conversion radiation. With regard to the transmissivity for the pump radiation, reference is made to the above disclosure of the band stop filter; this information should also be expressly disclosed for the inlet filter. The inlet filter is preferably a multilayer system.

Die Reflektivität der langwelligen Konversionsstrahlung betreffend ist bevorzugt, dass die mittlere Reflektivität für die im zweiten Konversionskörper erzeugte und in Richtung dessen Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche emittierte Konversionsstrahlung mindestens 25 %, weiter bevorzugt mindestens 40 %, besonders bevorzugt mindestens 50 %, beträgt, und zwar gemittelt über den gesamten Spektralbereich der Konversionsstrahlung, also vorzugsweise des roten Konversionslichts. Hinsichtlich der Winkelabhängigkeit wird wiederum die Situation konkret im Konversionselement betrachtet und damit ein Integral über die verschiedenen Einfallswinkel.As regards the reflectivity of the long-wave conversion radiation, it is preferred that the average reflectivity for the conversion radiation generated in the second conversion body and emitted in the direction of its pump radiation entrance surface is at least 25%, more preferably at least 40%, particularly preferably at least 50%, and averaged over the entire spectral range of the conversion radiation, so preferably the red conversion light. With regard to the angle dependence, the situation becomes concrete again Conversion element considered and thus an integral over the different angles of incidence.

Die Erfindung betrifft auch eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem vorliegend offenbarten Konversionselement und einer Pumpstrahlungsquelle zur Emission der kurzwelligen Pumpstrahlung, die so angeordnet ist, dass im Betrieb der Pumpstrahlungsquelle die kurzwellige Pumpstrahlung auf die Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche des ersten Konversionskörpers fällt. Soweit generell im Rahmen dieser Offenbarung auf die Ausbreitung von Strahlung bzw. Licht Bezug genommen wird, soll dies selbstverständlich nicht implizieren, dass zur Erfüllung des Gegenstands auch eine entsprechende Ausbreitung erfolgen muss, sondern es wird eine Vorrichtung beschrieben, die für eine entsprechende Strahlungs- bzw. Lichtausbreitung ausgelegt ist.The invention also relates to a lighting device with a conversion element disclosed herein and a pump radiation source for emitting the short-wave pump radiation, which is arranged such that the short-wave pump radiation falls onto the pump radiation entrance surface of the first conversion body during operation of the pump radiation source. As far as generally in the context of this disclosure, reference is made to the propagation of radiation or light, this is of course not to imply that for the fulfillment of the subject also a corresponding spread must be made, but it is described a device that is suitable for a corresponding radiation or Light propagation is designed.

In bevorzugter Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung ist als Pumpstrahlungsquelle eine LASER-Quelle vorgesehen, zu welcher das Konversionselement beabstandet angeordnet ist (remote phosphor). Die Laser-Strahlung durchsetzt also beispielsweise zunächst ein Luftvolumen, bevor sie auf die Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche des ersten Konversionskörpers trifft. Bei der LASER-Quelle kann es sich beispielsweise um einen UV-Laser oder vorzugsweise Blaulicht-Laser handeln.In a preferred embodiment of the lighting device is provided as a pump radiation source, a LASER source to which the conversion element is arranged at a distance (remote phosphor). Thus, for example, the laser radiation first passes through an air volume before it hits the pump radiation entrance surface of the first conversion body. The LASER source may be, for example, a UV laser or preferably blue light laser.

Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung ist als Pumpstrahlungsquelle eine LED vorgesehen, die an einer Abstrahlfläche die kurzwellige Pumpstrahlung emittiert. Bevorzugt ist eine auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial basierende LED; besonders bevorzugt ist hierbei ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, etwa AlnIn1-n-mGamN mit 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1; die Halbleiterschichtenfolge kann auch Dotierungsstoffe und generell zusätzliche Bestandteile aufweisen, und es sind der Einfachheit halber nur die wesentlichen Bestandteile angegeben. Besonders bevorzugt wird für die erfindungsgemäße Leuchtstoff-LED eine InGaN-LED vorgesehen.In another preferred embodiment of the illumination device, an LED is provided as the pump radiation source, which emits the short-wave pump radiation at a radiation surface. Preferred is an LED based on a III-V compound semiconductor material; Particularly preferred here is a nitride compound semiconductor material, such as Al n In 1-nm Ga m N with 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1; The semiconductor layer sequence can also have dopants and generally additional constituents, and for the sake of simplicity, only the essential constituents are indicated. Particularly preferred for the phosphor LED according to the invention, an InGaN LED is provided.

Der Begriff „LED“ kann sich hierbei sowohl auf eine gehäuste LED beziehen, die also beispielsweise auf einem Träger angeordnet, elektrisch kontaktiert und mit einem Hüllkörper bedeckt ist, etwa aus Silikon. Andererseits kann die „LED“ auch ein ungehäuster LED-Chip sein.The term "LED" here can refer both to a packaged LED, which is thus arranged, for example, on a support, electrically contacted and covered with an enveloping body, such as silicone. On the other hand, the "LED" can also be an unhoused LED chip.

In bevorzugter Ausgestaltung ist das Konversionselement jedenfalls in direktem optischen Kontakt mit der Abstrahlfläche der LED vorgesehen, also entweder in direktem optischen Kontakt mit der Abstrahlfläche des LED-Chips selbst oder im Falle eines gehäusten LED-Chips in direktem optischen Kontakt mit dem Hüllkörper (an welchem in diesem Fall die Lichtabstrahlfläche der LED ausgebildet ist).In a preferred embodiment, the conversion element is provided in any case in direct optical contact with the emitting surface of the LED, so either in direct optical contact with the emitting surface of the LED chip itself or in the case of a packaged LED chips in direct optical contact with the enveloping body (on which in this case, the light emitting surface of the LED is formed).

„Direkter optischer Kontakt“ meint, dass die Strahlung zwischen LED-Abstrahlfläche und Konversionskörper-Eintrittsfläche kein Material mit einem Brechungsindex n < 1,2 durchsetzen soll; LED-Abstrahlfläche und Konversionskörper-Eintrittsfläche können also entweder direkt aneinandergrenzen (der erste Konversionskörper also beispielsweise an die LED angeformt sein) oder es soll dazwischen eben nur Material mit einem Brechungsindex n ≥ 1,2 angeordnet sein, etwa eine Fügeverbindungsschicht, vorzugsweise eine Klebstoffschicht. So kann das Konversionselement vorteilhafterweise einerseits relativ zur LED lagefixiert montiert sein und lassen sich andererseits Brechungsverluste verringern."Direct optical contact" means that the radiation between the LED radiating surface and the conversion body entry surface should not penetrate material with a refractive index n <1.2; LED emission surface and conversion body entry surface can thus either adjoin one another directly (ie, the first conversion body be molded onto the LED, for example) or only material with a refractive index n ≥ 1.2 should be arranged therebetween, for example a joint connection layer, preferably an adhesive layer. Thus, the conversion element can be advantageously mounted on the one hand fixed in position relative to the LED and on the other hand can reduce refractive losses.

Bevorzugt ist generell, dass auch der erste Konversionskörper, der Bandsperrfilter und der zweite Konversionskörper im eben beschriebenen Sinne in direktem optischen Kontakt miteinander vorgesehen sind. Besonders bevorzugt ist eben der Bandsperrfilter direkt auf einen der Konversionskörper aufgebracht und ist dieser Verbund über eine Fügeverbindungsschicht, vorzugsweise Klebstoffschicht, mit dem anderen Konversionskörper verbunden.It is generally preferred that also the first conversion body, the band stop filter and the second conversion body are provided in the just described sense in direct optical contact with each other. Particularly preferably, the bandstop filter is applied directly to one of the conversion body and this composite is connected via a joining compound layer, preferably adhesive layer, with the other conversion body.

Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung eines vorliegend offenbarten Konversionselements, bei welcher die Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche des ersten Konversionskörpers mit kurzwelliger Pumpstrahlung bestrahlt wird, vorzugsweise mit blauem Pumplicht.The invention also relates to a use of a presently disclosed conversion element, in which the pump radiation entrance surface of the first conversion body is irradiated with short-wave pump radiation, preferably with blue pump light.

Auch aufgrund der vorliegend beschriebenen Hochtemperatureignung, kann das erfindungsgemäße Konversionselement in besonders vorteilhafter Weise bei Anwendungen eingesetzt werden, die eine hohe Leuchtdichte erfordern, etwa im Bereich der Bühnenbeleuchtung oder der Kraftfahrzeug-Außenbeleuchtung, und zwar besonders bevorzugt zur Ausleuchtung der Straße. Bevorzugt wird das Konversionselement also in einer Beleuchtungsvorrichtung eingesetzt, die das Abblend- und/oder Fernlicht eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung stellt.Also, due to the high temperature suitability described herein, the conversion element according to the invention can be used in a particularly advantageous manner in applications that require a high luminance, such as in the field of stage lighting or automotive exterior lighting, particularly preferably for illuminating the road. Preferably, the conversion element is thus used in a lighting device which provides the low beam and / or high beam of a motor vehicle.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht immer im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments, wherein the individual features can also be essential to the invention in another combination and furthermore, it is not always distinguished in detail between the different categories of claims.

Im Einzelnen zeigt:In detail shows:

1 ein erstes erfindungsgemäßes Konversionselement in einer schematischen Schnittdarstellung; 1 a first inventive conversion element in a schematic sectional view;

2 ein zweites erfindungsgemäßes Konversionselement in einer schematischen Schnittdarstellung. 2 a second inventive conversion element in a schematic sectional view.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Konversionselement 1, das auf eine InGaN-LED 2 als Pumplichtquelle aufgebracht ist und gemeinsam mit dieser eine Beleuchtungsvorrichtung darstellt. Die InGaN-LED 2 emittiert an einer Lichtabstrahlfläche 3 blaues Pumplicht 4, das von dem Konversionselement 1 zum Teil konvertiert wird, und zwar in grünes Konversionslicht 5 und rotes Konversionslicht 6. Da nicht das gesamte blaue Pumplicht 4 konvertiert wird, resultiert im Ergebnis weißes Mischlicht. 1 shows a conversion element according to the invention 1 pointing to an InGaN LED 2 is applied as a pump light source and together with this represents a lighting device. The InGaN LED 2 emitted at a light emitting surface 3 blue pump light 4 that of the conversion element 1 is partially converted, in green conversion light 5 and red conversion light 6 , Not all the blue pump light 4 is converted results in the result of white mixed light.

Das erfindungsgemäße Konversionselement 1 ist aus einem ersten Konversionskörper 7 und einem zweiten Konversionskörper 8 aufgebaut, wobei das blaue Pumplicht 4 von ersterem zu dem roten Konversionslicht 6 und von letzerem zu dem grünen Konversionslicht 5 konvertiert wird (jeweils nur ein Teil des den entsprechenden Konversionskörper 7, 8 durchsetzenden Pumplichts 4).The conversion element according to the invention 1 is from a first conversion body 7 and a second conversion body 8th built, with the blue pump light 4 from the former to the red conversion light 6 and from the latter to the green conversion light 5 is converted (only a part of the corresponding conversion body 7 . 8th permeating pump light 4 ).

Beide Konversionskörper 7, 8 sind jeweils für sich aus dem jeweiligen Leuchtstoff gesinterte Keramikkörper. Bei dem ersten Konversionskörper 7 handelt es sich um eine SCASN-Keramik und bei dem zweiten Konversionskörper 8 um eine YAG-Keramik. Das erste Konversionslicht 6 ist rotes Licht, das zweite Konversionslicht 5 ist grünes Licht.Both conversion bodies 7 . 8th are each sintered from the respective phosphor ceramic body. In the first conversion body 7 it is a SCASN ceramic and the second conversion body 8th around a YAG ceramic. The first conversion light 6 is red light, the second conversion light 5 is green light.

Die Emission des Konversionslichts erfolgt im Prinzip statistisch zufallsverteilt omnidirektional, es wird also vereinfacht gesprochen die Hälfte des Lichts in Richtung zur LED 2 hin abgegeben. Das rote Konversionslicht 6 wird zumindest zum Teil an der LED 2 reflektiert und so letztlich der Anwendung zur Verfügung gestellt. Das grüne Konversionslicht 5 würde im ersten Konversionskörper 7 jedoch weitgehend absorbiert werden, insbesondere ein kurzwelliger Anteil davon. Im Ergebnis wäre die Effizienz reduziert und insbesondere die Farbwiedergabe (aufgrund der „Lücke“ im Spektrum) verschlechtert.The emission of the conversion light takes place in principle statistically randomly distributed omnidirectional, so it is simply spoken half of the light in the direction of the LED 2 delivered. The red conversion light 6 will be at least partly due to the LED 2 reflected and so ultimately the application provided. The green conversion light 5 would be in the first conversion body 7 however, are largely absorbed, in particular a short-wave fraction thereof. As a result, the efficiency would be reduced and in particular the color rendering (due to the "gap" in the spectrum) would be degraded.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten 7 und dem zweiten Konversionskörper 8 deshalb ein Bandsperrfilter 10 vorgesehen, der das blaue Pumplicht 4 und das rote Konversionslicht 6 weitgehend transmittiert, jedoch zwischen ca. 470 nm und 600 nm ein Reflexionsfenster hat und damit das grüne Konversionslicht 5 jedenfalls zum Teil reflektiert.According to the invention is between the first 7 and the second conversion body 8th therefore a band stop filter 10 provided the blue pump light 4 and the red conversion light 6 largely transmitted, but between about 470 nm and 600 nm has a reflection window and thus the green conversion light 5 at least partially reflected.

In der Figur sind zwei Situationen für das grüne Konversionslicht 5 dargestellt, nämlich zum einen grünes Konversionslicht 5, das ohnehin in Richtung der Austrittsfläche 11 des zweiten Konversionskörpers 8 abgegeben wird und zum anderen grünes Konversionslicht 5, das zur Pumplicht-Eintrittsfläche 12 des zweiten Konversionskörpers 8 abgegeben wird. Letzteres wird an dem Bandsperrfilter 10 reflektiert, um anschließend ebenfalls an der Konversionslicht-Austrittsfläche 11 des zweiten Konversionskörpers 8 auszutreten.In the figure, there are two situations for the green conversion light 5 shown, namely on the one hand green conversion light 5 , anyway in the direction of the exit surface 11 of the second conversion body 8th and on the other hand green conversion light 5 leading to the pumping light entrance surface 12 of the second conversion body 8th is delivered. The latter is at the band stop filter 10 reflected, then also at the conversion light exit surface 11 of the second conversion body 8th withdraw.

Der Bandsperrfilter 10 ist ein direkt auf den zweiten Konversionskörper 8 abgeschiedenes Mehrschichtsystem.The bandstop filter 10 is a direct on the second conversion body 8th deposited multilayer system.

Der Verbund aus zweitem Konversionskörper 8 und Bandsperrfilter 10 ist über eine (der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte) Klebstoffschicht mit der Konversionslicht-Austrittsfläche 13 des ersten Konversionskörpers 7 verbunden, und zwar mittels eines Silikonbasierten Klebstoffs. Der erste Konversionskörper 7 ist seinerseits ebenfalls über eine Schicht aus Silikonbasiertem Klebstoff (nicht dargestellt) mit der LED 2 verbunden. Die Klebstoffschicht ist also zwischen der Pumplicht-Eintrittsfläche 14 des ersten Konversionskörpers 7 und der Lichtabstrahlfläche 3 der LED 2 angeordnet.The composite of second conversion body 8th and notch filter 10 is over a (not shown for clarity) adhesive layer with the conversion light exit surface 13 of the first conversion body 7 connected, by means of a silicone-based adhesive. The first conversion body 7 is in turn also over a layer of silicone-based adhesive (not shown) with the LED 2 connected. The adhesive layer is thus between the pumping light entrance surface 14 of the first conversion body 7 and the light emitting surface 3 the LED 2 arranged.

Das von der LED 2 an ihrer Abstrahlfläche 3 emittierte Primärlicht 4 durchsetzt dann also die Klebstoffschicht, um an der Pumplicht-Eintrittsfläche 14 des ersten Konversionskörpers 7 in das Konversionselement 1 einzutreten. That from the LED 2 at their radiating surface 3 emitted primary light 4 then penetrates the adhesive layer so as to be at the pumping light entrance surface 14 of the first conversion body 7 in the conversion element 1 enter.

Im ersten Konversionskörper 7 wird ein Teil davon zu rotem Konversionslicht 6 konvertiert. Das rote Konversionslicht 6 und das blaue Pumplicht 4 können den Bandsperrfilter 10 passieren und so über die Pumplicht-Eintrittsfläche 12 des zweiten Konversionskörpers 8 in diesen eintreten. Im zweiten Konversionskörper 8 wird wiederum ein Teil des blauen Pumplichts 4 konvertiert, und zwar zu dem grünen Konversionslicht 5. Das rote Konversionslicht 6 und ein verbleibender Teil des blauen Pumplichts 4 durchsetzen den zweiten Konversionskörper 8 und treten an dessen Konversionslicht-Austrittsfläche 11 zusammen mit dem grünen Konversionslicht 5 aus.In the first conversion body 7 Part of it becomes red conversion light 6 converted. The red conversion light 6 and the blue pump light 4 can use the band stop filter 10 happen and so on the pumping light-entry surface 12 of the second conversion body 8th enter into this. In the second conversion body 8th in turn becomes part of the blue pump light 4 converted to the green conversion light 5 , The red conversion light 6 and a remaining portion of the blue pump light 4 enforce the second conversion body 8th and occur at its conversion light exit surface 11 together with the green conversion light 5 out.

2 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Konversionselement 1, das in seinem Aufbau prinzipiell jenem gemäß 1 entspricht. Insoweit wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen, und es bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Teile (bzw. dasselbe Licht). 2 shows a second inventive conversion element 1 , in principle, in its construction according to that 1 equivalent. In that regard, reference is made to the above description, and the same reference numerals designate the same parts (or the same light).

Bei dem Konversionselement 1 gemäß 2 ist lediglich zusätzlich an der Pumplicht-Eintrittsfläche 14 des ersten Konversionskörpers 7 ein Eintrittsfilter 21 vorgesehen, der für das blaue Pumplicht 4 transmissiv ist, das rote, im ersten Konversionskörper 7 erzeugte Konversionslicht 6 jedoch reflektiert. Mit dem Eintrittsfilter 21 wird dem roten Konversionslicht 6 im ersten Konversionskörper 7 eine Richtung vorgegeben (es geht indes nicht um das Vermeiden von Reabsorptionen).At the conversion element 1 according to 2 is only in addition to the pumping light entrance surface 14 of the first conversion body 7 an inlet filter 21 provided for the blue pump light 4 is transmissive, the red, in the first conversion body 7 generated conversion light 6 however reflected. With the inlet filter 21 becomes the red conversion light 6 in the first conversion body 7 one direction given (it is not, however, to avoid reabsorptionsen).

Als Pumplichtquelle ist im Falle des Konversionselements 1 gemäß 2 nämlich keine mit der Pumplicht-Eintrittsfläche 14 des ersten Konversionskörpers 7 in direktem optischen Kontakt stehende LED 2 vorgesehen, sondern das Pumplicht wird von einem zum Konversionselement 1 beabstandet angeordneten Blaulicht-Laser emittiert. Dieser ist nicht dargestellt, das Laser-Licht durchsetzt dem Konversionselement 1 vorgelagert einen Luftraum und trifft dann auf den Eintrittsfilter 21 und tritt über die Pumplicht-Eintrittsfläche 14 in den ersten Konversionskörper 7 ein. Hinsichtlich der weiteren Lichtausbreitung wird auf die vorstehende Offenbarung verwiesen.As a pump light source is in the case of the conversion element 1 according to 2 namely none with the pumping light entrance surface 14 of the first conversion body 7 in direct optical contact standing LED 2 provided, but the pump light is from one to the conversion element 1 spaced blue light laser emitted. This is not shown, the laser light passes through the conversion element 1 upstream of an airspace and then hits the inlet filter 21 and passes over the pumping light entrance surface 14 in the first conversion body 7 one. With regard to the further propagation of light, reference is made to the above disclosure.

Claims (15)

Konversionselement (1) zur zumindest teilweisen Konversion von kurzwelliger Pumpstrahlung (4) zu Konversionsstrahlung (5, 6) längerer Wellenlänge, welches Konversionselement (1) aufweist einen ersten Konversionskörper (7), der dazu ausgelegt ist, die kurzwellige Pumpstrahlung (4) zum Teil in langwellige Konversionsstrahlung (6) zu konvertieren, einen zweiten Konversionskörper (8), der dazu ausgelegt ist, die kurzwellige Pumpstrahlung (4) zumindest zum Teil in mittelwellige Konversionsstrahlung (5) zu konvertieren, und einen Bandsperrfilter (10), der für die kurzwellige Pumpstrahlung (4) und die langwellige Konversionsstrahlung (6) jedenfalls weitgehend transmissiv ist, die mittelwellige Konversionsstrahlung (5) jedoch zumindest zum Teil reflektiert, wobei der erste Konversionskörper (7) und der zweite Konversionskörper (8) jeweils eine Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche (12, 14) und eine Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche (11, 13) aufweisen, und wobei der Bandsperrfilter (10) zwischen der Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche (13) des ersten Konversionskörpers (7) und der Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche (12) des zweiten Konversionskörpers (8) angeordnet ist, um in dem zweiten Konversionskörper (8) erzeugte und in Richtung dessen Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche (12) emittierte mittelwellige Konversionsstrahlung (5) zumindest zum Teil zu reflektieren, und zwar in Richtung der Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche (11) des zweiten Konversionskörpers (8).Conversion element ( 1 ) for the at least partial conversion of short-wave pump radiation ( 4 ) to conversion radiation ( 5 . 6 ) longer wavelength, which conversion element ( 1 ) has a first conversion body ( 7 ), which is adapted to the short-wave pump radiation ( 4 ) partly in long-wavelength conversion radiation ( 6 ) to convert a second conversion body ( 8th ), which is adapted to the short-wave pump radiation ( 4 ) at least partly in medium-wave conversion radiation ( 5 ) and a band stop filter ( 10 ), which is responsible for the short-wave pump radiation ( 4 ) and the long-wavelength conversion radiation ( 6 ) is largely transmissive, the medium-wave conversion radiation ( 5 ) but at least partially reflected, wherein the first conversion body ( 7 ) and the second conversion body ( 8th ) each have a pump radiation entrance surface ( 12 . 14 ) and a conversion radiation exit surface ( 11 . 13 ), and wherein the band-stop filter ( 10 ) between the conversion radiation exit surface ( 13 ) of the first conversion body ( 7 ) and the pump radiation entrance surface ( 12 ) of the second conversion body ( 8th ) is arranged to in the second conversion body ( 8th ) and in the direction of the pump radiation entrance surface ( 12 ) emitted medium-wave conversion radiation ( 5 ) at least in part, in the direction of the conversion radiation exit surface ( 11 ) of the second conversion body ( 8th ). Konversionselement (1) nach Anspruch 1, bei welcher die langwellige Konversionsstrahlung (6) rotes Konversionslicht und die mittelwellige Konversionsstrahlung (5) grünes Konversionslicht ist.Conversion element ( 1 ) according to claim 1, wherein the long-wavelength conversion radiation ( 6 ) red conversion light and the medium-wave conversion radiation ( 5 ) is green conversion light. Konversionselement (1) nach Anspruch 2, bei welchem der Bandsperrfilter (10) zwischen 470 nm und 600 nm ein Reflexionsfenster hat, das eine Breite von mindestens 50 nm hat und in dem die mittlere Reflektivität für das im zweiten Konversionskörper (8) erzeugte und in Richtung dessen Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche (12) emittierte grüne Konversionslicht (5) mindestens 25 % beträgt.Conversion element ( 1 ) according to claim 2, wherein the band-stop filter ( 10 ) has a reflection window between 470 nm and 600 nm, which has a width of at least 50 nm and in which the average reflectivity for that in the second conversion body ( 8th ) and in the direction of the pump radiation entrance surface ( 12 ) emitted green conversion light ( 5 ) is at least 25%. Konversionselement (1) nach Anspruch 3, bei welchem zwischen 500 nm und 550 nm die mittlere Reflektivität für das im zweiten Konversionskörper (8) erzeugte und in Richtung dessen Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche (12) emittierte grüne Konversionslicht (5) mindestens 25 % beträgt.Conversion element ( 1 ) according to claim 3, wherein between 500 nm and 550 nm, the average reflectivity for that in the second conversion body ( 8th ) and in the direction of the pump radiation entrance surface ( 12 ) emitted green conversion light ( 5 ) is at least 25%. Konversionselement (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem der erste Konversionskörper (7) als Konversionsmaterial zumindest eines von einem Nitridosilikat M2X5Y8:Eu und SCASN:Eu aufweist.Conversion element ( 1 ) according to one of claims 2 to 4, in which the first conversion body ( 7 ) as conversion material at least one of a nitridosilicate M 2 X 5 Y 8 : Eu and SCASN: Eu. Konversionselement (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welchem der zweite Konversionskörper (8) als Konversionsmaterial ein Granat A3B5O12:Ce aufweist.Conversion element ( 1 ) according to one of claims 2 to 5, in which the second conversion body ( 8th ) as the conversion material has a garnet A 3 B 5 O 12 : Ce. Konversionselement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem zumindest einer von dem ersten Konversionskörper (7) und dem zweiten Konversionskörper (8) eines von einem Konversionsmaterial-Einkristall und einer Konversionsmaterial-Keramik ist.Conversion element ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which at least one of the first conversion body ( 7 ) and the second conversion body ( 8th ) is one of a conversion material single crystal and a conversion material ceramic. Konversionselement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem zumindest einer von dem ersten Konversionskörper (7) und dem zweiten Konversionskörper (8) aus einem Matrixmaterial mit einem darin eingebetteten Konversionsmaterial aufgebaut ist, welches Matrixmaterial eine Wärmeleitfähigkeit ≥ 0,5 W/mK hat.Conversion element ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which at least one of the first conversion body ( 7 ) and the second conversion body ( 8th ) is constructed of a matrix material with a conversion material embedded therein, which matrix material has a thermal conductivity ≥ 0.5 W / mK. Konversionselement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der Bandsperrfilter (10) ein Mehrschichtsystem ist, welches direkt auf eine von der Konversionsstrahlungs-Austrittsfläche (13) des ersten Konversionskörpers (7) und der Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche (12) des zweiten Konversionskörpers (8) abgeschieden ist.Conversion element ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the band-stop filter ( 10 ) is a multilayer system which directly faces one of the conversion radiation exit surface ( 13 ) of the first conversion body ( 7 ) and the pump radiation entrance surface ( 12 ) of the second conversion body ( 8th ) is deposited. Konversionselement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem an der Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche (14) des ersten Konversionskörpers (7) ein Eintrittsfilter (21) vorgesehen ist, der für die kurzwellige Pumpstrahlung (4) jedenfalls weitgehend transmissiv, für die langwellige Konversionsstrahlung (6) jedoch zumindest teilweise reflektiv ist.Conversion element ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein at the pump radiation entrance surface ( 14 ) of the first conversion body ( 7 ) an inlet filter ( 21 ) provided for the short-wave pump radiation ( 4 ) in any case largely transmissive, for the long-wave conversion radiation ( 6 ) is at least partially reflective. Beleuchtungsvorrichtung mit einem Konversionselement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche und einer Pumpstrahlungsquelle (2) zur Emission der kurzwelligen Pumpstrahlung (4), wobei die Pumpstrahlungsquelle (2) so angeordnet ist, dass im Betrieb die kurzwellige Pumpstrahlung (4) auf die Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche (14) des ersten Konversionskörpers (7) fällt.Lighting device with a conversion element ( 1 ) according to one of the preceding claims and a pump radiation source ( 2 ) for the emission of the short-wave pump radiation ( 4 ), the pump radiation source ( 2 ) is arranged so that during operation the short-wave pump radiation ( 4 ) on the pump radiation entrance surface ( 14 ) of the first conversion body ( 7 ) falls. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11 mit einem Konversionselement (1) nach Anspruch 10, bei welcher als Pumpstrahlungsquelle (2) eine LASER-Quelle vorgesehen ist, welche zu dem Konversionselement (1) beabstandet angeordnet ist. Lighting device according to claim 11 with a conversion element ( 1 ) according to claim 10, in which as pump radiation source ( 2 ) a LASER source is provided which leads to the conversion element ( 1 ) is arranged at a distance. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher als Pumpstrahlungsquelle (2) eine LED vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, an einer Abstrahlfläche (3) die kurzwellige Pumpstrahlung (4) zu emittieren, vorzugsweise eine InGaN-LED.Lighting device according to claim 11, in which as a pump radiation source ( 2 ) an LED is provided, which is adapted to a radiating surface ( 3 ) the short-wave pump radiation ( 4 ), preferably an InGaN LED. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die Abstrahlfläche (3) und das Konversionselement (1) in direktem optischen Kontakt miteinander vorgesehen sind.Lighting device according to claim 13, wherein the radiating surface ( 3 ) and the conversion element ( 1 ) are provided in direct optical contact with each other. Verwendung eines Konversionselements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher die Pumpstrahlungs-Eintrittsfläche (14) des ersten Konversionskörpers (7) mit kurzwelliger Pumpstrahlung (4) bestrahlt wird, vorzugsweise zur Bühnenbeleuchtung oder Kfz-Außenbeleuchtung, besonders bevorzugt zur Beleuchtung mit zumindest einem von Abblend- und Fernlicht.Using a conversion element ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, in which the pump radiation entrance surface ( 14 ) of the first conversion body ( 7 ) with short-wave pump radiation ( 4 ) is irradiated, preferably for stage lighting or automotive exterior lighting, more preferably for illumination with at least one of dipped and main beam.
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