CN101072843A - 包括辐射源和荧光材料的照明系统 - Google Patents

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Abstract

一种照明系统，包括辐射源和至少包括一种荧光体的荧光材料，该荧光体能吸收辐射源所发射出的光的一部分，并发射出波长与所吸收光不同的光；其中，所述的至少一种荧光体为具有以下通式(Sr1－x－y－zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的发射黄红光的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a＜2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d＜7；0＜e＜2，可提供具有高发光度和彩色再现性的光源，特别是结合发光二极管作为辐射源。通过电磁频谱的近UV到蓝范围内的初级辐射，可有效地激发通式为红到黄发光镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001＜z＜0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c＜2；0＜d＜7；0＜e＜2。

Description

包括辐射源和荧光材料的照明系统
技术领域
本发明一般而言涉及包括辐射源和包含荧光体的荧光材料的照明系统。本发明还涉及用于这种照明系统的荧光体。
更具体而言，本发明涉及照明系统和包括荧光体的荧光材料，所述荧光体通过发光下变频和附加调色基紫外或蓝光发射辐射源，产生包括白色在内的特定颜色的光。特别考虑以发光二级管作为辐射源。
背景技术
近年来，人们已经进行了多种使用发光二级管作为辐射源以产生白光发射照明系统的尝试。当利用红、绿和蓝发光二级管的配置产生白光时，存在的问题是，由于发光二级管的色调、亮度和其他因素的改变，不能产生所需色调的白光。
为了解决这些问题，以前已经研究出多种照明系统，它们利用包括荧光体的荧光材料转换发光二级管的颜色，提供可见白光照明。
以前的白光照明系统具体是基于三色(RGB)方法，即基于将三种颜色，即红、绿和蓝混合，在此情形中，可由荧光体和/或通过LED的初级发射产生输出光的各个成分，或者在第二种简化的解决方案中，基于二色(BY)方法，将黄色与蓝色混合，在此情形中可由黄色荧光体产生输出光的黄色次级分量，由荧光体或通过蓝色LED的初级发射产生蓝色成分。
特别是，如美国专利5,998,925所披露的二色方法，使用与Y3Al5O12:Ce(YAG-Ce3+)荧光体结合的InGaN基半导体材料的蓝光发光二极管。将YAG-Ce3+荧光体涂覆在InGaN LED上，并且从LED发射出的蓝光的一部分被荧光体转换成黄光。LED发出的蓝光的另一部分通过荧光体发射出。从而，该系统发射出LED发射的蓝光，和从荧光体发射出的黄光。观察者使用70年代中期的典型CRI，且色温Tc从大约6000K到大约8000K，感觉蓝与黄发射带混合成白光。
根据US 5,998,925的LED关心的是，对于彩色再现性(colorrendition)而言，“白”输出光具有不合需要的色平衡。
对于彩色再现性而言，指标为彩色再现指数(CRI)。测量彩色再现指数，是照明系统的彩色再现性与黑体辐射体的彩色再现性相比的相对测量值。如果被照明系统照射的一组试验颜色的颜色坐标与被黑体辐射体照射的相同试验颜色的坐标相同，则CRI等于100。
彩色再现性是很重要的，因为颜色通常具有为人们提供多种视觉环境信息的功能。颜色对于在公路或隧道中驾驶汽车的汽车驾驶员所接收到的视觉信息具有特别大的作用。例如，在被低CRI的灯照射的公路上或隧道中，很难区分路面上的白色和黄色道路标记。
此外，在颜色识别中重要的是要将表面颜色中的红色识别为红色。因为红色代表重要的含义，诸如危险、禁止、停止和消防。从而，从安全性看，改善视觉环境的重点在于增强红色表面的照明。
在此情形中，如果使用前面所述的二色辐射型(BY)基光源，则由于缺乏可见光谱的红色区域(647-700nm范围)中的光谱，作为表示危险的重要颜色的红色的识别概率会减小。输出白光中的红色缺乏，导致被照射的红色物体与其在具有良好平衡色特性的白光下相比，其颜色显示出更低的亮度。
发明内容
因此，需要提供可由近UV到蓝色范围的辐射源激发、并且在可见的黄到红范围内发光的新型荧光体。
用于通用目的的照明系统的所需性质是在经济的成本下也具有高亮度。
从而，本发明提供一种照明系统，包括辐射源和至少包括一种荧光体的荧光材料，该荧光体能吸收辐射源所发射出的光的一部分，并发射出波长与所吸收光不同的光，其中，所述的至少一种荧光体为具有以下通式的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐(oxonitridosilicate)：(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
根据本发明的照明系统可提供一种复合白色输出光，其对于颜色保持良好地平衡。特别是，复合白色输出光与传统照明系统相比，在红色范围内具有更大的发光量。这一性质使得该装置对于需要彩色再现性的应用而言是很理想的。
本发明的这类应用包括交通照明，街道照明，安全照明和自动化工厂的照明，以及用于汽车和交通的信号照明。
特别期待的是辐射源为发光二极管。
根据本发明第一方面，提供一种白光照明系统，包括峰值波长处于420到480nm范围内的蓝色发光二极管作为辐射源，和至少包括一种荧光体的荧光材料，所述荧光体为具有以下通式的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐：(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
这种照明系统在操作时将产生白光。LED发射出的蓝光激发荧光体，使其发射出黄光。LED发射出的蓝光通过荧光体发射出，并与荧光体发射出的黄光混合。观察者感觉蓝光与黄光混合成白光。
一个重要的因素是，镱(II)活化氧合次氮基硅酸型黄到红荧光体具有如此宽的波带，使其在整个光谱区域内具有足够比例的发射。
根据第一方面的一个实施例，本发明提供一种白光照明系统，包括峰值发射波长处于460到480nm范围内的蓝色发光二极管作为辐射源，和一种荧光材料，所述荧光材料包括具有以下通式的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐：(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2，以及至少一种第二荧光体。
当荧光材料包括镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐型与至少一种第二荧光体的荧光体混合物时，可进一步改善根据本发明的白光照明系统的彩色再现性。
特别是，本实施例的荧光材料可以为包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐和红荧光体的荧光体混合物。
这种红荧光体可选自Eu(II)活化荧光体组，其选自组(Ca1-xSrx)S:Eu、其中0≤x≤1，以及(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz，其中0≤a＜5，0＜x≤1，0≤y≤1且0＜z≤1。
另外，荧光材料可以为包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，与黄到绿荧光体的混合物。这种黄到绿荧光体可选自包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu、其中0≤x≤1，SrGa2S4:Eu，SrSi2N2O2:Eu，Ln3Al5O12:Ce、其中Ln包括镧和所有镧系金属，以及Y3Al5O12:Ce的组。
这种包括附加荧光体的荧光材料的发射光谱具有适当的波长，与LED的蓝光以及根据本发明的黄到红镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐型荧光体一起，获得在所需颜色温度下具有良好彩色再现性的高质量白光。
根据本发明的另一实施例，提供一种白光照明系统，其中辐射源选自峰值发射波长处于200到420nm UV范围内的发光二极管，并且荧光材料至少包括一种通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.01≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2，以及第二荧光体。
特别是，根据本发明的荧光材料可包括白光发射荧光体混合物，其包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.01≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2，以及蓝荧光体。
这种蓝荧光体可选自包括BaMgAl10O17:Eu，Ba5SiO4(Cl，Br)6:Eu，CaLn2S4:Ce、其中Ln包括镧和所有镧系金属，以及(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu的组。
本发明的第二方面提供一种发射红到黄光的照明系统。本发明的应用包括安全照明以及用于汽车和交通的信号照明。
特别关注黄到红光照明系统，其中辐射源选自峰值发射波长处于400到490nm范围内的蓝色发光二极管，并且荧光材料包括至少一种荧光体，其为通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
此外，还关注黄到红光照明系统，其中辐射源选自峰值发射波长处于200到400nm UV范围内的发光二极管，并且荧光材料至少包括一种通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
本发明的另一方面提供一种荧光体，其能吸收辐射源所发射出的一部分光，并且发射出波长与所吸收的光不同的光；其中，所述荧光体为通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
荧光材料可由具有200nm到400nm的UV-A光激发，不过可被具有大约400到490nm波长的蓝色发光二极管发射出的蓝光更高效率地激发。从而，荧光材料具有将氮化物半导体发光部件的蓝光转换成白光的理想性质。
这些荧光体是宽带发射体，其中，可见发射是如此之宽以至于可见发射主要位于的波长范围没有80nm。这些镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体以非常高的效率发射出处于可见光谱的红到黄光谱范围内的一个宽带。总转换效率可高达90％。
荧光体的附加重要性质包括1)在典型装置操作温度(例如80℃)下发光具有耐热淬熄性；2)与装置制造时所使用的封装树脂不具有干扰反应；3)适当的吸收分布，使可见光谱内的死吸收最小；4)在装置的工作寿命期间具有随时间稳定的发光输出；以及5)可对荧光激发和发射性质进行综合控制调整。
这些镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐型荧光体还可以包括铕(II)和包括阳离子混合物的其他阳离子作为共活化剂。
特别是，本发明涉及具体荧光体成分Sr2Si2N2O2:Ybz，其中0.001≤z≤0.2，其表现出80-90％的高量子效率，在200nm到500nm的范围内具有60-80％的高吸收率，峰值波长为大约615到625nm的发射光谱，以及低损耗，低于因100℃室温的热淬息所产生的发光光输出的10％。
具体荧光体组分Sr2Si2N2O2:Ybz，其中0.001≤z≤0.2，在作为具有低色温和改善彩色再现性的白光发射荧光体转换型LED中的荧光体时特别有价值。
将Sr2Si2N2O2:Ybz(其中0.01≤z≤0.2)与镱(II)共掺，产生发射光谱包括处于542和620nm的两个峰值波长区域的发光材料。
这些荧光体可具有选自包括元素铝、钪、钇、镧、钆和镥的氟化物和正磷酸盐，铝、钇和镧的氧化物，以及铝的氮化物的组的涂层。
具体实施方式
本发明关注的是在包含辐射源的任意结构的照明系统中作为荧光体的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，所述辐射源包括但不限于放电灯、荧光灯、LED、LD和X-射线管。正如此处所使用的，术语“辐射”优选包含电磁谱中UV和可见区域中的辐射。
尽管现有荧光体被用于多种照明中，不过，本发明具体涉及并特别应用于发光二极管，特别是UV和蓝色发光二极管。
根据本发明的荧光材料包括镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐。荧光体符合通式(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。这类荧光体材料是基于取代氧合次氮基硅酸盐的活化发光。
通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2的荧光体，在由链接形成二维网格的SiON3-四面体组成的(Si2N2O2)2-单元层中，包括主要成分为硅、氮和氧的主晶格。N原子桥接三个Si原子，而O原子与Si原子末端结合。Al-O单元可取代Si-N单元。6个氧原子与锶、钙和钡以及镱的碱土阳离子配位，并最终按照扭曲三角棱镜方式形成共活化剂。
图4表示基本主晶格Sr2Si2N2O2的晶体结构，其中，锶阳离子可被镱(II)阳离子取代。
这些材料的主晶格可以为5种元素(两个阳离子)氧合次氮基硅酸盐，诸如镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐Sr2Si2N2O2:Yb，或者可包括多于5种元素，诸如镱(II)活化钙-锶-氧合次氮基硅酸盐(Sr，Ca)2Si2N2O2:Yb。
特别是，在基本主晶格取代中，可由二价稀土金属，诸如铕(II)取代钙、锶和钡的二价碱土金属离子。
镱(II)的比例z优选处于0.001＜z＜0.2的范围内。
当镱(II)的比例z为0.001或更低时，亮度减小，因为由镱(II)阳离子所产生的光致发光的活化发射中心的数量减小，而当z大于0.2时，发生强度淬熄。强度淬熄指的是发射强度下降，当被填加用于增大荧光材料的亮度的激活剂的浓度增大到超过最佳水平时会发生这种淬熄。
用铕(II)将镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐中的一部分镱取代成共活化剂具有以下效果，即铕产生集中在可见光谱的红色区域中的次级发射，取代从镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体产生的通常中心在于可见光谱的橙到黄区域中的典型宽带次级发射。
与光谱的可见部分相比，这些镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体对于电磁波频谱的更大能量部分作出响应。特别是，根据本发明的荧光体特别地可由产生波长为200到400nm的UV发射的辐射源(诸如UV-LED)激发，不过可由提供波长从400到490nm的蓝光的辐射源(诸如蓝色发光LED)更高效率地激发。从而，荧光材料具有将氮化物半导体发光二极管的蓝光转换成白光的理想特性。
本发明的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体的制造方法不加以特别限制，其可以通过将产生镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光材料的原材料混合物烧制而制造。
例如，通过以下方法制造由SrSi2N2O2:Yb2+表示的一种优选化合物，其中将作为原材料的氧化镱，碳酸锶和氮化硅称重并混合，使SrSi2N2O2:Yb的摩尔比为2％，然后烧制。
优选使用具有99.9％或更大纯度，并且平均颗粒尺寸为1μm或更小的精细颗粒形式的原材料。
在第一位置处，利用多种已知混合方法中的任何一种，诸如球磨、V-形混合器、搅拌器等，通过干和/或湿处理将原材料(即，碱土碳酸盐，镱化合物如氧化物，以及硅-氮化合物如二酰亚胺硅或氮化硅)很好地混合。
将所获得的混合物放置在诸如氧化铝坩埚和钨舟皿的耐热容器中，然后在电炉中烧结。优选的烧结温度从1,200到1,500摄氏度C。
对烧结气氛不加以特别限制，例如，优选在还原气氛下进行烧结，诸如包含诸如氮和氩等惰性气体的气氛，并且氢的比例为0.1到10体积％。根据多种条件，如容器中填充的混合物的量，烧结温度和从炉中取出产物的温度来决定烧结时间周期，不过通常在2到4小时的范围内。
可使用例如球磨、喷射研磨等来研磨通过上述方法得到的荧光材料。此外，可进行洗涤和分类。为了增强所产生的粒状荧光体的结晶能力，建议进行再烧结。
然后将所产生的荧光材料研磨，用水和乙醇洗涤，干燥并过滤。得到黄色粉末，在UV和蓝光激发下其在621nm下有效地发光。色点为x＝0.578，y＝0.418。流明当量为2661m/w。
在烧结后，通过粉末X-射线衍射(Cu，Kα线)来获得粉末的性质，表明已经形成了所有化合物。图2表示SrSi2N2O2的X-射线衍射数据。图3为SrSi2N2O2:Yb2+的X-射线衍射数据。
当受到电磁波频谱的UVA或蓝色范围辐射的激发时，每种镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐型荧光体发射黄到红荧光。
在说明书的附图5中，给出了SrSi2N2O2:Yb2+的激发、发射和反射光谱。
从激发光谱可以看出，显然，利用波长处于254nm和460nm之间的辐射也能有效地将镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体SrSi2N2O2:Yb2+激发。
当用波长为365nm的辐射激发时，发现SrSi2N2O2:Yb2+产生宽带发射，其峰值波长处于615和625nm之间，其衰减尾部超过700nm。
优选地，根据本发明的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体被涂覆一薄而均匀的由一种或多种化合物组成的保护层，所述化合物选自由元素铝、钪、钇、镧、钆和镥的氟化物和正磷酸盐，铝、钇和镧的氧化物，以及铝的氮化物所形成的组。
保护层厚度通常从0.001到0.2gm，从而是如此之薄，其可被辐射源的辐射光穿透而基本不会损失能量。例如，可通过汽相湿涂覆过程产生的沉积在荧光体颗粒上涂覆这些材料的涂层。
本发明还涉及照明系统，包括辐射源和包含至少一种通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐的荧光材料，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
辐射源包括半导体光辐射发射器，以及其他根据电激发而发射光辐射的装置。半导体光辐射发射器包括发光二极管LED芯片，发光聚合物(LEP)，有机发光装置(OLED)，聚合物发光装置(PLED)等。
此外，诸如放电灯和荧光灯中的发光部件，诸如汞低压和高压放电灯，硫放电灯和基于分子辐射体的放电灯，也可用作具有本发明荧光组分的辐射源。
在本发明的一个优选实施例中，辐射源为发光二极管(LED)。
本发明中涵盖包括发光二极管和镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体组分的任何结构的照明系统，优选添加有其他公知荧光体，如上面具体指出的，当被LED发光初级UV或蓝光照射时，可组合得到特定颜色或白色。
现在将描述图1中所示的包括辐射源和荧光材料的这类照明系统的一个实施例的详细结构。
图1表示具有包括荧光材料的涂层的芯片型发光二极管的示意图。该装置包括芯片型发光二极管(LED)1作为辐射源。发光二极管小片被设置在反射体杯状引线框2中。小片1通过粘接线7与第一端6连接，并直接与第二电接头6连接。反射体杯体的凹槽充满包含根据本发明的荧光材料的涂层材料，形成嵌入反射体杯体中的涂层。分别或者按照混合方式施加荧光体3，4。
涂层材料通常包括用于封装荧光体或荧光体混合物的聚合物5。在本实施例中，荧光体或荧光体混合物对于密封剂应当表现出高稳定性。优选地，聚合物是光学清澈的，以防止发生明显的光散射。在制造LED照明系统的LED工业中已知有多种聚合物。
在一个实施例中，聚合物选自由环氧树脂和硅树脂组成的组。可执行封装，将荧光体混合物填加到作为聚合物前体的液体中。例如，荧光体混合物可以为颗粒状粉末。将荧光体颗粒引入聚合物前体液体中，形成液浆(即颗粒的悬浮液)。在聚合时，通过封装将荧光体混合物严格固定在适当位置处。在一个实施例中，将两种荧光材料和LED小片封装到聚合物中。
透明涂层材料可包括光漫射颗粒，有利的是所谓的漫射体。这些漫射体的例子有矿物填充物，特别是CaF2，TiO2，SiO2，CaCO3或BaSO4，或者任何其他的有机颜料。可按照一种简单的方式将这些材料加入上述树脂中。
在工作时，将电功率输送给小片，激活该小片。当被激活时，小片发射出初级光，例如蓝光。所发射的初级光的一部分被涂层中的荧光材料完全或部分地吸收。然后，根据初级光的吸收，荧光材料发射次级光，即被转换的具有更长峰值波长的光，主要是处于足够宽带(特别是具有大比例的红光)的黄光。所发射的初级光中剩余的未被吸收部分与次级光一起通过荧光层发射出。封装沿通常方向引导未吸收的初级光和次级光，作为输出光。从而，输出光是由从小片发射出的初级光和从荧光层发射出的次级光组成的复合光。
根据本发明的照明系统的输出光的色温或色点随光谱分布以及次级光相比初级光的强度而变。
首先，通过适当选择发光二极管，可改变初级光的色温或色点。
其次，通过适当选择发光材料中的荧光体，其颗粒尺寸以及其浓度，可改变次级光的色温或色点。此外，这些配置还有利于提供在发光材料中使用荧光体混合物的可能，结果，可更为精确地设定所需色调。
根据本发明一个方面，照明系统的输出光可具有使其表现为“白”光的光谱分布。
在第一实施例中，通过选择发光材料，使蓝色发光二极管发射出的蓝色辐射被转换成互补波长范围，以形成二色性白光，可有利地制造出根据本发明的白色发光照明系统。
在此情形中，利用包括镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体的发光材料产生黄光。此外，除此之外可使用第二种荧光材料，以改善该照明系统的彩色再现性。
使用发光最大值处于400到490nm的蓝色LED，可得到特别好的结果。发现当具体考虑镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐的激发光谱时，最佳值为445到468nm。
通过将无机发光材料SrSi2N2O2:Yb2+与用于产生发光转换封装或层的硅树脂混合，特别优选地实现根据本发明的白色发光照明系统。
462nm InGaN发光二极管发射出的蓝光的一部分，被无机发光材料SrSi2N2O2:Yb2+偏移到橙色光谱区域中，因此被偏移到颜色与蓝色互补的波长区域中。观察者感觉蓝色初级光与黄色发光荧光体的次级光组合成白光。
图6表示这种照明系统的发射光谱，包括初级发射为462nm的蓝色发光InGaN片和作为荧光材料的SrSi2N2O2:Yb2+，它们一起形成表现出高质量白色感的全部光谱。
当与现有技术LED产生的白色输出光的光谱分布相比时，光谱分布的明显差别在于，处于可见光谱红色区域中的峰值波长发生移动。从而，与现有技术LED产生的输出光相比，照明系统产生的白色输出光具有明显附加数量的红颜色。
在第二实施例中，通过选择发光材料使蓝色发光二极管发射出的蓝色光被转换成互补的波长范围，以形成多色白光，有利于制造根据本发明的白色发光照明系统。在此情形中，利用包括具有镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体和第二荧光体的荧光体混合物的发光材料，产生黄光。
通过使用与蓝色发光LED和黄到红发光镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体一起覆盖整个光谱范围的附加的红和绿宽带发射荧光体，可产生具有均匀的高彩色再现性的白光发射。
下面的表2中归纳出有用的第二荧光体及其光学性质。
表2：
成分   λmax[nm]  色点x，y
(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu   523  0.272，0.640
SrGa2S4:Eu   535  0.270，0.686
SrSi2N2O2:Eu   541  0.356，0.606
SrS:Eu   610  0.627，0.372
(Sr1-x-yCaxBay)2Si5N8:Eu   615  0.615，0.384
(Sr1-x-yCaxBay)2Si5-aAlaN8-aOa:Eu   615-650  *
CaS:Eu   655  0.700，0.303
(Sr1-xCax)S:Eu   610-655  *
发光材料可以是两种荧光体的混合物，这两种荧光体为黄到红镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体和选自组(Ca1-xSrx)S:Eu、其中0≤x≤1，和(Sr1-x-yBaxCay)2Si5-aAlaN8-aOa:Eu，其中0≤a＜5，0＜x≤1且0≤y≤1的红色荧光体。
发光材料可以是两种荧光体的混合物，这两种荧光体例如为黄到红镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体和选自包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu、其中0≤x≤1，SrGa2S4:Eu和SrSi2N2O2:Eu的组的绿色荧光体。
发光材料可以是三种荧光体的混合物，这三种荧光体例如为黄到红镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体，选自组(Ca1-xSrx)S:Eu、其中0≤x≤1，和(Sr1-x-yBaxCay)2Si5-aAlaN8-aOa:Eu、其中0≤a＜5、0＜x≤1且0≤y≤1的红色荧光体，以及选自包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu、其中0≤x≤1，SrGa2S4:Eu和SrSi2N2O2:Eu的组的黄到绿荧光体。
特别优选地通过将包括三种荧光体的混合物的无机发光材料与用于产生发光转换封装或层的硅树脂混合，来实现根据本发明的白光发射照明系统。第一荧光体(1)为黄色发光氧合次氮基硅酸盐SrSi2N2O2:Yb2+，第二荧光体(2)为红色发光CaS:Eu，第三荧光体(3)为SrSi2N2O2:Eu类绿色发光荧光体。
462nm InGaN发光二极管发射出的蓝色光的一部分，被无机发光材料SrSi2N2O2:Yb2+偏移到黄色光谱区域中，因此被偏移到颜色与蓝色互补的波长区域中。462nm InGaN发光二极管发射出的蓝色光的另一部分，被无机发光材料CaS:Eu偏移到红色光谱区域中。462nm InGaN发光二极管发射出的蓝色光的又一部分被无机发光材料SrSi2N2O2:Eu偏移到绿色光谱区域。观察者感觉蓝色初级光与荧光体混合物的多色次级光组合成白光。
在此情形中，通过对混合物中的荧光体和浓度作出适当选择，可改变所产生的白光的色调(CIE色品图中的色点)。
在第三实施例中，通过选择发光材料使UV发光二极管发射出的UV辐射被转换到互补波长范围中、形成二色白光，有利于制造根据本发明的白光发射照明系统。在此情形中，利用荧光材料产生黄和蓝光。利用包括镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体的发光材料产生黄光。利用包括选自包含BaMgAl10O17:Eu，Ba5SiO4(Cl，Br)6:Eu，CaLn2S4:Ce和(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu的组的蓝色荧光体的发光材料，产生蓝光。
当与发射最大值处于200到400nm的UVA发光二极管相结合时，可实现特别好的结果。发现当考虑镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐的激发光谱时，最佳值处于365nm处。
在第四实施例中，通过选择发光材料使UV发光二极管发射出的UV辐射被转换成互补波长范围、通过附加三色组(例如蓝、绿和红)形成多色白光，有利于制造根据本发明的白光发射照明系统。
在此情形中，利用发光材料产生黄到红，绿和蓝光。
除此之外，还可使用第二红色荧光材料，以改善该照明系统的彩色再现性。
通过使用与UV发光LED和黄到红发光镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体一起覆盖整个光谱范围的蓝和绿宽带发射荧光体，可产生具有均匀的高彩色再现性的白光发射。
发光材料可以为三种荧光体的混合物，这三种荧光体为黄到红镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体，选自包括BaMgAl10O17:Eu，Ba5SiO4(Cl，Br)6:Eu，CaLn2S4:Ce和(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu的组的蓝色荧光体，和选自包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu、其中0≤x≤l，SrGa2S4:Eu和SrSi2N2O2:Eu的组的绿色荧光体。
在此情形中，通过对混合物中的荧光体和浓度作出适当选择，可改变所产生的白光的色调(CIE色品图中的色点)。
根据本发明的另一方面，涉及一种照明系统，其发射具有显示为“黄到红”光的光谱分布的输出光。
包含以镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐作为荧光体的荧光材料，特别适合作为由初级UVA或蓝色辐射源、例如UVA-发光LED或蓝色发光LED激励的黄到红成分。
从而，可实现在电磁频谱的黄到红区域中发光的照明系统。
在第五实施例中，通过选择荧光材料使蓝色发光二极管发射出的蓝色光被转换成互补波长范围、以形成二色黄到红光，有利于制造根据本发明的黄光发光照明系统。
在此情形中，利用包括镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体的发光材料，产生黄到红光。
LED-荧光体系统的颜色输出对于荧光体层的厚度非常敏感，如果荧光体层较厚，且包括过量的黄色镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐荧光体，则更少数量的蓝色LED光将穿透较厚的荧光层。从而，组合的LED-荧光体系统将显示出黄到红色，因为荧光体的黄到红次级光占支配地位。因此，荧光体层的厚度是影响系统颜色输出的关键变量。
在此情形中，通过对混合物中的荧光体和浓度作出适当选择，可改变所产生的黄到红光的色调(CIE色品图中的色点)。
使用发射最大值处于400到480nm处的蓝色LED，可获得特别好的结果。发现当考虑氧合次氮基硅酸盐的激发光谱时，最佳值处于445到465nm处。
通过将过量的无机发光材料SrSi2N2O2:Yb2+与用于产生发光转换封装或层的硅树脂混合，特别优选地实现根据本发明的黄到橙发光照明系统。462nm InGaN发光二极管发射出的蓝色光，被无机发光材料SrSi2N2O2:Yb2+偏移到黄到橙光谱区域中，从而被偏移到颜色相对于蓝色互补的波长范围。观察者感觉蓝色初级光与橙色发光荧光体的过量次级光组合成黄到橙光。
在第六实施例中，通过选择发光材料使UV发光二极管发射出的UV辐射被全部转换成单色黄到红光，有利于制造根据本发明的黄到红发光照明系统。在此情形中，利用荧光材料产生黄到红光。
通过将无机发光材料SrSi2N2O2:Yb2+与用于产生发光转换封装或层的硅树脂混合，特别有利于制造根据本发明的黄光发光照明系统。UV发光二极管发射出的UV辐射的一部分，被无机发光材料SrSi2N2O2:Yb2+偏移到黄到橙光谱区域中。观察者感觉UVA初级辐射与橙色发光荧光体的次级光组合成黄到橙光。
附图说明
图1表示二色性白LED灯的示意图，包括设置在LED结构发射光路中的本发明的荧光体。
图2表示通过Cu Kα辐射测得的SrSi2N2O2的XRD图案。
图3表示通过Cu Kα辐射测得的SrSi2N2O2:Yb2+的XRD图案。
图4表示主晶格SrSi2N2O2的层状结构。
图5表示SrSi2N2O2:Yb2+的激励、发射和反射谱。
图6表示包括蓝色LED和作为荧光材料的SrSi2N2O2:Yb2+的照明系统的光谱辐射强度。

Claims (15)

1.照明系统，包括辐射源和至少包括一种荧光体的荧光材料，该荧光体能吸收由辐射源所发射出的光的一部分，并发射出波长与所吸收光不同的光，其中，所述的至少一种荧光体为具有以下通式的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐：(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述辐射源为发光二极管。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述辐射源选自具有处于400到490nm范围内的峰值发射波长的蓝色发光二极管，并且其中所述荧光材料包括具有以下通式的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐：(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
4.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述辐射源选自具有处于400到490nm范围内的峰值发射波长的发光二极管，并且所述荧光材料包括具有以下通式的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐：(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2，和第二荧光体。
5.根据权利要求4所述的照明系统，其中，第二荧光体为选自组(Ca1-xSrx)S:Eu、其中0≤x≤1，和(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz、其中0≤a＜5，0＜x≤1，0≤y≤1且0＜z≤0.09的红色荧光体。
6.根据权利要求4所述的照明系统，其中第二荧光体是选自包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu、其中0≤x≤1，SrGa2S4:Eu，SrSi2N2O2:Eu，Ln3Al5O12:Ce、其中Ln包括镧和所有镧系金属，以及Y3Al5O12:Ce的组的黄到绿荧光体。
7.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述辐射源选自具有处于200到400nm UV范围内的峰值发射波长的发光二极管，并且其中所述荧光材料包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
8.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述辐射源选自具有处于200到400nm UV范围内的峰值发射波长的发光二极管，并且其中所述荧光材料包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.01≤z≤0.2；0＜a≤2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2，以及第二荧光体。
9.根据权利要求8所述的照明系统，其中，所述第二荧光体是选自由BaMgAl10O17:Eu、Ba5SiO4(Cl，Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu和LaSi3N5:Ce组成的组的蓝色荧光体。
10.根据权利要求8所述的照明系统，其中，所述第二荧光体是选自组(Ca1-xSrx)S:Eu、其中0≤x≤1，和(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz、其中0≤a＜5.0，0＜x≤1，0≤y≤1且0＜z≤0.09的红色荧光体。
11.根据权利要求8所述的照明系统，其中，所述第二荧光体是选自包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu、其中0≤x≤1，SrGa2S4:Eu，SrSi2N2O2:Eu，Ln3Al5O12:Ce、其中Ln包括镧和所有镧系金属，以及Y3Al5O12:Ce的组的黄到绿荧光体。
12.能够吸收由辐射源发射出的一部分光并发射波长与所吸收的光不同的光的荧光体，其中，所述荧光体是通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)aSibAlcNdOe:Ybz的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.2；0＜a≤ 2；0＜b≤2；0＜c≤2；0＜d≤7；0＜e≤2。
13.根据权利要求12所述的荧光体，其中，所述荧光体还包括共活化剂。
14.根据权利要求12所述的荧光体，其中，所述荧光体为通式为SrSi2N2O2:Yb2+的镱(II)活化氧合次氮基硅酸盐。
15.根据权利要求12所述的荧光体，其中，所述荧光体具有选自包括元素铝、钪、钇、镧、钆和镥的氟化物和正磷酸盐，铝、钇和镧的氧化物，以及铝的氮化物的组的涂层。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107068838A (zh) * 2011-06-03 2017-08-18 西铁城电子株式会社 用于展示展示物的装置和用于展示展示物的系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008007734A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Sony Corp 発光組成物、光源装置、表示装置、及び発光組成物の製造方法
CN105273713A (zh) 2014-07-18 2016-01-27 三星电子株式会社 磷光体及其制备方法
JP6239456B2 (ja) * 2014-07-18 2017-11-29 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 蛍光体およびその製造方法
JP6157783B1 (ja) * 2015-11-27 2017-07-05 株式会社ネモト・ルミマテリアル 赤色系発光蓄光性蛍光体

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6632379B2 (en) * 2001-06-07 2003-10-14 National Institute For Materials Science Oxynitride phosphor activated by a rare earth element, and sialon type phosphor
JP3726131B2 (ja) * 2002-05-23 2005-12-14 独立行政法人物質・材料研究機構 サイアロン系蛍光体
DE10147040A1 (de) * 2001-09-25 2003-04-24 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Beleuchtungseinheit mit mindestens einer LED als Lichtquelle
ATE329479T1 (de) * 2002-10-14 2006-06-15 Koninkl Philips Electronics Nv Lichtemittierendes bauelement mit einem eu(ii)- aktivierten leuchtstoff
ATE454718T1 (de) * 2002-11-08 2010-01-15 Nichia Corp Lichtemissionsbauelement, leuchtstoff und verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107068838A (zh) * 2011-06-03 2017-08-18 西铁城电子株式会社 用于展示展示物的装置和用于展示展示物的系统

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