CN101072844A - 包括辐射源和发光材料的照明系统 - Google Patents

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Abstract

一种照明系统，包括辐射源(1)和包括至少一种能够吸收辐射源发射光的一部分并且发射与所吸收光不同波长的光的磷光体的发光材料(3，4，5)；其中所述至少一种磷光体是发射黄红光的铕(II)激活碱土原硅酸锂，其通式为(Sr1－x－y－zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.01＜z＜0.3，该照明系统能够提供具有高亮度和显色指数的光源，特别与作为辐射源的发光二极管结合时。通式为(Sr1－x－y－zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0＜x≤1；0≤y＜1；0.01＜z＜0.3的红到黄光发射的铕(II)激活碱土原硅酸锂能被电磁光谱的近紫外到蓝光范围的初级辐射有效地激发。

Description

包括辐射源和发光材料的照明系统
发明背景
本发明通常涉及一种包括辐射源和包括磷光体的发光材料的照明系统。发明也涉及在这样的照明系统中使用的磷光体。
更具体地，本发明涉及一种照明系统和发光材料，该发光材料包括通过荧光降频变换和以紫外或蓝光辐射发射辐射源为基础的加色混合而产生包括白光的特殊颜色光的磷光体。尤其考虑作为辐射源的发光二极管。
最近，通过使用发光二极管作为辐射源制造白光发射照明系统已经进行多种尝试。当利用红、绿和蓝光发光二极管的排列产生白光时，由于发光二极管的色调、亮度和其它因素的变化，存在不能产生预期色调的白光的问题。
为了解决该问题，已经研发了多种照明系统，其通过包括磷光体的发光材料变换发光二极管的颜色以提供可见的白光照明。
上述白光照明系统特别基于三原色(RGB)方法，即混合三种颜色，也就是红色、绿色和蓝色，在这种情况下，输出光后面的成分可以由磷光体或LED的初级发射提供，或者基于第二种基于混合黄色和蓝色的二色(BY)的简单方法，在这种情况下，输出光的黄色次级成分可以由黄色磷光体提供，蓝色成分可以由磷光体或蓝光LED的初级发射提供。
特别地，如美国专利5,998,925公开的二色方法使用基于与Y3Al5O12:Ce(YAG-Ce3+)磷光体结合的半导体材料的InGaN蓝光发光二极管。YAG-Ce3+磷光体涂敷在InGaN的LED上，从LED发射的蓝光的一部分被磷光体变换成黄光。来自LED的蓝光的另一部分穿过磷光体传输。因此，该系统同时发射从LED发射的蓝光和从磷光体发射的黄光。观测者看到的蓝光和黄光混合的发射谱带为典型的白光，其具有70tie中间的典型CRI，和从约6000K到约8000K范围内的色温Tc。
对于磷光体变换的照明系统，特别是包括发光二极管作为辐射源的系统，效率是公认的问题。
使用初级辐射源和在次级辐射中变换初级辐射的磷光体的照明系统的效率取决于辐射变换过程的效率。辐射变换过程的效率尤其依赖于初级辐射源波长和磷光体激发波长之间的波长差异。
为了改善照明系统的效率，由此通常需要包括电磁光谱的UVA/蓝光区域中的宽激发光谱的磷光体。
发明内容
特别地，需要提供一种包括新磷光体的照明系统，这种新磷光体能够在可见的黄光和红光范围内发射且能够被辐射源高效率的激发，该辐射源在电磁光谱的近UV到蓝光范围内的宽波长范围中发射初级辐射。
因此本发明提供一种包括辐射源和发光材料的照明系统，该发光材料包括至少一种能吸收由辐射源发射光的一部分且能够发射与所吸收光不同波长的光的磷光体；其中所述至少一种磷光体是通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz的铕(II)激活碱土原硅酸锂，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3。
由于通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz的铕(II)激活碱土原硅酸锂，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3提供了电磁光谱中的蓝光和UVA范围中的宽激发波段，所以根据本发明的照明系统能够高效率地提供可见光。这样的照明系统具有用于以经济成本提供高亮度为目的的常用照明所希望的特性。
根据本发明的照明系统可以提供颜色均匀的混合白色输出光。特别地，该混合白色输出光在红光范围内具有比传统照明系统更大的发射量。该特性使该器件非常适用于全彩再现与高效率同时需要的场合。
本发明的应用尤其还包括红绿灯、街道照明、警戒照明和自动化工厂的照明，以及用于汽车和交通的信号灯。
特别考虑发光二极管作为辐射源。
根据本发明的第一方面，白光照明系统包括作为辐射源的蓝光发光二极管，其具有在400至480nm范围内的峰值发射波长，和包括至少一种磷光体的发光材料，该磷光体通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz的铕(II)激活碱土原硅酸锂，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3。
在运行中，上述照明系统提供白光。通过LED发射的蓝光激发磷光体，使它发射黄色至橙色的光。LED发射的蓝光穿过磷光体传输并且与磷光体发射的黄色到橙色的光混合。观察者看到的蓝光和黄色至橙色光的混合光为白光。
一个重要的因素是，铕(II)激活碱土原硅酸锂型黄色到红色磷光体的激发光谱在420到480nm范围内具有如此宽的波段，以致于它们能够被市场上所有蓝光到紫外发光二极管充分地激发。
根据第一方面的一个实施例，本发明提供白光照明系统，其包括具有在400至480nm范围内的峰值发射波长的作为辐射源的蓝光发光二极管和发光材料，该发光材料包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3的铕(II)激活碱土原硅酸锂和至少一种第二磷光体发光材料。
当发光材料包括铕(II)激活碱土原硅酸锂型的磷光体和至少一种第二磷光体的混合物时，本发明的白光照明系统的现色性可以进一步改善。
特别地，该实施例的发光材料可以是磷光体混合物，包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3的铕(II)激活碱土原硅酸锂和红色磷光体。
上述红色磷光体可以是从铕(II)激活磷光体的组中选出来，该组包括(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≤l，0≤y≤l以及0≤z≤l。
或者所述磷光体可以是磷光体混合物，包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3的铕(II)激活碱土原硅酸锂和黄色至绿色磷光体。所述黄色至绿色磷光体可以从包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu，其中0≤x≤1、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce和Y3Al5O12:Ce的组中选择，其中Ln包括镧和所有的镧系金属。
包括其它磷光体的所述发光材料的发射光谱具有适当的波长以和LED的蓝光和根据本发明的铕(II)激活碱土原硅酸锂型磷光体的黄色至红色光一起，得到在所需色温下具有良好现色性的高质量白光。
根据本发明的另一个实施例，提供一种白光照明系统，其中辐射源选自在200至400nm的UV范围内具有峰值发射波长的发光二极管，发光材料包括至少一种磷光体，即通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3的铕(II)激活碱土原硅酸锂和第二磷光体。
特别地，依据这个实施例的发光材料可以包含发射白光的磷光体混合物，包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3的铕(II)激活碱土原硅酸锂和蓝色磷光体。
发光材料这样的蓝色磷光体可以是从包括BaMgAl10O17:Eu、Ba5SiO4(Cl，Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu的组中选择，其中Ln包括镧和所有镧系元素金属。
本发明的第二方面提供一种提供红色至黄色光的照明系统。本发明的应用包括警戒照明和用于汽车和交通的信号灯。
特别考虑的是黄色至红色光照明系统，其中辐射源选自具有在400至480nm范围内的峰值发射波长的蓝光发光二极管，发光材料包括至少一种磷光体，即通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3的铕(II)激活碱土原硅酸锂。
也可以考虑黄色至红色光照明系统，其中辐射源是从具有200至400nm的UV范围内的峰值发射波长的发光二极管中选择的，发光材料包括至少一种磷光体，即通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3的铕(II)激活碱土原硅酸锂。
本发明的另一方面提供一种能吸收由辐射源发射光的一部分且能够发射与所吸收光不同波长的光的磷光体；其中上述磷光体是由通式(Sr1-z-y-zCazBay)Li2SiO4:Euz表示的铕(II)激活碱土原硅酸锂，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3。
该发光材料可通过具有从200nm到400nm的波长的UVA发射激发，但通过具有约400到480nm波长的蓝光发光二极管发射的蓝光能够更高效地激发。因此该发光材料具有把氮化物半导体发光元件的蓝光变换到白光的理想特性。
当由初级辐射激发时，这些铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体在可见光谱的红色到黄色光谱区的宽波段发射次级辐射。该可见发射是如此的宽以至于没有可见光发射主要位于的80nm波长范围。
由于根据本发明的磷光体的激发光谱包括电磁光谱的UVA/蓝光波段中的宽波段，所以该辐射变换以很高的效率产生。总变换效率可以达到90％。
该磷光体其它重要特征包括：1)在通常的器件运行温度(例如80℃)下对发光热淬灭的抵抗性；2)缺少与器件制造中使用的封装树脂和湿气的干扰反应；3)适当的吸收性形状以最小化在可见光谱内的失效吸收；4)在器件的运行寿命期间的稳定发光输出；5)磷光体激发和发射特征的成分可控调节。
这些铕(II)激活碱土原硅酸锂型磷光体也可以包括其它阳离子，其包括作为共激活剂的阳离混合物。
特别地，本发明涉及具体的磷光体合成物Sr1-zLi2SiO4:Euz，其中0.01≤z≤0.3，其具有80-90％的高量子效率、从250nm到500nm范围内的60-80％的高吸收率、具有约590至600nm的峰值波长和低损耗的发射光谱、由于从室温到100℃的热猝灭的低于发光流明输出的10％。
具体的磷光体成分Sr1-zLi2SiO4:Euz，其中0.01≤z≤0.3，作为在具有低色温和改善的现色性的白光发射磷光体变换LED中的磷光体，是特别重要的。
这些磷光体可以具有从元素铝、钪、钇、镧、钆和镥的氟化物和正磷酸盐、铝、钇和镧的氧化物、铝的氮化物的组中选出的涂层。
发明的详细说明
本发明集中在包含辐射源的照明系统的任何结构中作为磷光体的铕(II)激活碱土原硅酸锂，该辐射源包括但不限于放电灯、荧光灯、发光二极管、激光二极管和X射线管。如这里所使用的，术语″辐射″优选包括电磁光谱的UV和可见区内的辐射。
虽然目前的磷光体考虑用于宽的照明阵列，但是通过特别参照和特别应用发光二极管，特别是UV和蓝光发光二极管来描述本发明。
根据本发明的发光材料包括如铕(II)激活碱土原硅酸锂。磷光体符合通式(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3。磷光体材料的分类以替代的碱土原硅酸锂的激发发光为基础。
通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3的磷光体包括主晶格SrLi2SiO4。主晶格的晶体结构是三角形对称的，晶体对称性空间群是P3(1)21，其中晶胞轴为a＝5.0259和c＝12.470。在主晶格晶格位置中，激活剂铕(II)替换部分碱土阳离子。在这些晶格位置上，激活剂暴露于极强的配位体分裂场(ligand splittingfield)中。
那些材料的主晶格可以是五种元素(两个阳离子)的碱土原硅酸锂，例如铕(II)激活原硅酸锂锶Sr1-2Li2SiO4:Euz，或者可以包含比五种元素更多，例如铕(II)激活锶钡原硅酸锂(Sr1-y-zBay)Li2SiO4:Euz。
铕(II)的比例z优选为0.001＜z＜0.09。
当铕(II)的比例是0.001或更低时，因为由于铕(II)阳离子的光致发光的激发发射中心的数量减少，发光减少，当z大于0.09时，发生密度猝灭。密度猝灭是指发射强度降低，其当为了增加发光材料亮度而添加的激活试剂的浓度增加到超过最佳值时发生。
铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体对光谱的UV和可见光部分内的电磁光谱的宽能量部分很敏感。
具体地，根据本发明的磷光体可特别地由提供具有如200至420nm的波长的UV发射的辐射源例如UV-LED激发，但是由提供具有从400到480nm波长的蓝光的辐射源，例如蓝光发射LED可以更高效率地激发。因此发光材料具有用于把氮化物半导体发光二极管的蓝光变换到白光的理想特征。
本发明用于制造铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体的方法并没有特别的限制，其可以通过烧制提供铕(II)激活碱土原硅酸锂发光材料的原材料的混合物而制造。
例如，由Sr1-zLi2SiO4:Euz表示的优选磷光体化合物之一种可以通过该方法制造，其中作为原材料的硝酸铕(III)、硝酸碱土和氮化硅被称重和混合以给出根据通式Sr1-2Li2SiO4:Eu的2％的摩尔比，然后被烧制。
优选使用99.9％或更大的高纯度和具有1μm或更小的平均粒度的细颗粒形式的原材料。
首先，利用各种已知混合方法例如球磨、V形混合器、搅拌器等通过干法和/或湿法工艺很好地混合原材料(即碳酸碱土、铕化合物如氧化物以及硅氮化物化合物如二酰亚胺硅或氮化硅)。
另一种制造方法使用共沉淀物碳酸盐作为原材料。根据具体实施例，为了制备Sr1-zLi2SiO4:Euz-磷光体，在蒸馏水中溶解Sr(NO3)2和Eu(NO3)3.6H2O并添加浓缩的(NH4)2S溶液。在12小时后，该溶液(溶液A)通过微孔滤器过滤。
草酸、H2C2O4.2H2O在蒸馏水中溶解并且添加氨浓缩液直到PH值浓度稍高于7。在12小时之后通过微孔滤器过滤该溶液(溶液B)。
在搅拌时把溶液A倒入溶液B中。沉淀物通过蒸馏水和甲醇清洗并干燥。然后，该粉末在空气中在500℃下烧制30分钟。
通过湿浆法工艺在异丙醇中把得到的碳酸盐与Li2CO3和纳米微晶石英粉(Degussa)混合并干燥。
得到的混合物放置在耐热容器例如氧化铝坩埚和钨舟皿中，然后在电炉中烧制。烧制的适宜温度在700到900℃的范围内。
烧制的气氛并没有特别的限定，例如，其优选在一种还原气氛中烧制，该气体例如包括惰性气体如氮气和氩气等，和体积百分比为0.1到10％的氢气。烧制周期取决于各种条件，例如容器中所装混合物的量、烧制温度和产品从炉中取出时的温度，但通常在20到24小时的范围内。
可以通过使用例如球磨机、喷射碾磨机等研磨通过上述方法得到的发光材料。此外，可以进行清洗和分类。为了提高得到的粒状磷光体的结晶度，建议进行再次烧制。
所得发光材料然后被研磨、用水和乙醇清洗、干燥和过滤。得到了一种黄色粉末，其在UV和蓝光激发下在590nm处高效发光。该色点为x＝0.496和y＝0.483。流明当量是330lm/W。
烧制后，该粉末通过粉末X射线(Cu，Kα线)衍射表征，表明已经形成全部化合物。
当通过电磁光谱的UVA或蓝光范围内的辐射激发时，每一种铕(II)激活碱土原硅酸锂型的磷光体发射黄色到红色的荧光。
在结合说明书的附图2，示出了Sr1-zLi2SiO4:Euz的发射和反射光谱。
从激发光谱，很明显看出通过具有200到400nm、特别是250nm到350nm波长的UV辐射以及400到480nm的蓝光辐射，能够有效地激发铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体。
当利用460nm波长的辐射激发时，发现铕(II)激活碱土原硅酸锂盐磷光体出现了宽带发射，其峰值波长在590nm并且尾发射达到了700nm。
因为其碱土原硅酸锂主晶格，特殊磷光体Sr1-zLi2SiO4:Euz耐热、耐光和耐湿气，并且如图2所示能够吸收在波长接近430nm有峰值的激发光。它也发射具有接近593nm峰值的宽光谱的光。
根据本发明的铕(II)激活碱土原硅酸锂盐型磷光体优选被由一种或多种化合物组成的薄且均匀的保护层覆盖，该化合物从由元素铝、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构成的组中选择。
保护层的厚度通常在0.001到0.2μm的范围，保护层如此之薄以至于在基本没有能量损失的情况下可以被辐射源的辐射穿透。在磷光体颗粒上的这些材料涂层可以通过例如气相湿涂敷工艺以沉积施加。
本发明也描述包括辐射源和发光材料的照明系统，该发光材料包括至少一种通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz，其中0≤x≤l；0≤y≤l；0.001≤z≤0.3≤0.3的铕(II)激活碱土原硅酸锂发光材料。
辐射源包括半导体光辐射发射体和响应电磁激发发射光辐射的其它器件。半导体光辐射发射体包括发光二极管LED芯片、发光聚合物(LEP)、有机发光器件(OLED)、聚合物发光器件(PLED)等。
此外，发光部件例如那些在放电灯和荧光灯中的部件，例如水银低压和高压放电灯、硫放电灯和基于分子辐射的放电灯也可以考虑用作辐射源使用本发明的磷光体合成物。
在本发明的优选实施例中，辐射源是发光二极管(LED)。
在本发明中考虑了包括发光二极管和铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体的照明系统的任意结构，优选添加其它已知的磷光体，该磷光体可以结合以在上述发射初级UV或蓝光的LED辐照时获得特殊颜色光或白光。
现在将描述图1中示出的包括辐射源和发光材料的照明系统的一个实施例的具体结构。
图1示出了具有包括发光材料的涂层的芯片型发光二极管的示意图。该器件包括芯片型发光二极管(LED)1作为辐射源。发光二极管块位于反射杯引线框架2中。块1通过连接线7连接到第一端子6，并直接连接到第二电端子6。反射杯的凹陷填充有包含本发明发光材料的涂层材料以形成嵌入在反射杯中的涂层。磷光体4、5分别涂敷或以混合物方式涂敷。
涂层材料通常包括用于密封磷光体或磷光体混合物的聚合物3。在这个实施例中，磷光体或磷光体混合物应该对密封剂具有高稳定性。优选地，聚合物是光学透明的以防止大量的光散射。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，聚合物是从由环氧树脂和有机硅树脂构成的组中选择的。把磷光体混合物添加到液体即聚合物前体中可进行密封。例如磷光体混合物可以是粒状粉末。把磷光体颗粒引入到聚合物前体液体中导致浆液的形成(即颗粒悬浮液)。在聚合时，通过密封将磷光体混合物严格固定在位置上。在一个实施例中，发光材料和发光二极管块都密封在聚合物中。
透明涂层材料可以包含光漫射颗粒，有利地为所谓漫射体。这种漫射体的示例是无机填料，特别是CaF2、TiO2、SiO2、CaCO3或BaSO4或任何其它的有机颜料。这些材料可以以简单的方式添加到上述树脂中。
在运行中，给块提供电源以激活该块。当激活时，该块发射初级光如蓝光。发射的初级光的一部分被涂层中的发光材料完全或部分地吸收。发光材料然后发射次级光，即具有更长峰值波长的变换光，在足够宽的波段中主要为黄色(特别具有显著比例的红色)，以与初级光的吸收响应。发射的初级光的剩余未被吸收的部分与次级光一起穿过荧光层传输。封装在总方向上导引未被吸收的初级光和次级光作为输出光。因此，输出光是由从管芯发射的初级光和从荧光层发射的次级光构成的混合光。
本发明照明系统输出光的色温或色点(color point)的变化取决于与初级光相比次级光的光谱分布和强度。首先，初级光的色温或色点可以通过适当选择发光二极管而变化。
其次，次级光的色温或色点可以通过适当选择发光材料中磷光体、它的的粒度和浓度而变化。而且，这些配置也有利于可能在发光材料中使用磷光体混合物发光材料，其结果是有利于甚至更加精确地设定所期望的色度。
根据本发明的一个方面，该照明系统的输出光可以具有使得看起来″白色″光的光谱分布。
在第一实施例中，可以通过选择发光材料使蓝光发光二极管发射的蓝光辐射变换为互补光波长范围以形成二色白光，从而有利地制造本发明的白光发射照明系统。
在这种情况下，黄色光由包含铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体的发光材料产生。另外，为了改善照明系统的现色性，也可以使用第二发光材料。
通过发射最大值为400到480nm的蓝光发光二极管能够获得特别好的结果。如果特别考虑铕(II)激活碱土原硅酸锂的激发光谱，已经发现最佳波长为445到468nm。
在具体实施例中，通过把无机发光材料Sr1-zLi2SiO4:Euz与用于制造462nmInGaN发光二极管的发光变换封胶或层的硅树脂混合，可特别优选地实现本发明的白光发射照明系统。
462nmInGaN发光二极管发射的蓝光辐射的一部分被无机发光材料Sr1-zLi2SiO4:Euz变换为橙色光谱区，并且由此变换成相对于蓝色互补的颜色光的波长范围内。观察者看到蓝色初级光和黄光发射磷光体的次级光的混合光为白光。
图3和4示出这样的包括具有462nm的初级发射的蓝光发射InGaN管芯和Sr1-ZLi2SiO4:Eu2作为发光材料的照明系统的发射光谱，其共同形成了显示高质量白光色感的总光谱。
在另一个实施例，通过选择发光材料以使蓝光发光二极管发射的蓝光辐射变换成互补光波长范围以形成多色的白光，从而有益地形成本发明的白光发射照明系统。在这种情况下，通过包含包括铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体和第二磷光体的磷光体混合物的发光材料产生黄光。
通过将覆盖整个光谱区的红光和绿光宽波段发射体磷光体和蓝光发光LED以及黄色到红色光发射的铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体一起使用，使得能够产生具有更高现色性(rendering)的白光发射。
以下表2中概括了有用的第二磷光体以及它们的光学性质。
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磷光体的混合物，黄色到红色铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体和从由(Ca1-xSrx)S:Eu，其中0≤x≤l和(Sr1-x-yBaxCay)2Si5-aAlaN8-aOa:Euz，其中0≤a＜5，0＜x≤l，0≤y≤1，0≤z≤l构成的组中选出来的红色磷光体。
发光材料可以是两种磷光体的混合物，一种黄色到红色铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体和一种从包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu，其中0≤x≤l，SrGa2S4:Eu和SrSi2N2O2:Eu的组中选出的绿色磷光体。
下面的表概括了以包括磷光体混合物的发光材料为基础的白光LED的效率和现色性数据与色温的函数关系，磷光体混合物由5到40％的SrGa2S4:Eu和60到95％的SrLi2SiO4:Eu构成。
表1：各种光谱部分x(蓝光发光LED，462nm)、y(SrGa2S4:Eu，SSE)和z(SrLi2SiO4:Eu，SLS)的白光LED的效率(Eff.)和现色性(Ra8)与色温Tc的函数关系。
 Tc[K]  x(460)  y(SSE)  z(SLS)  Ra8  Eff.[1m/W]  Rel.Eff.[％]
 4000  0.185  0.069  0.746  68  34.9  100
 5000  0.245  0.108  0.647  73  33.9  97
 6300  0.295  0.153  0.552  74  33.4  96
 8000  0.351  0.147  0.502  77  31.6  91
 8600  0.363  0.151  0.486  77  31.3  90
提供多色白光的使用蓝光发射LED的照明系统的发光材料以可以是三种(或更多)磷光体的混合物，例如黄色到红色铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体、从(Ca1-xSrx)S:Eu，其中0≤x≤l和(Sr1-x-yBaxCay)2Si5-aAlaN8-aOa:Eu，其中0≤a＜5，0＜x≤l，0≤y≤1构成的组中选出的红色磷光体和从包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu，其中0≤x≤l和SrGa2S4:Eu和SrSi2N2O2:Eu的组中选出的绿色磷光体。
根据本发明这个方面的白光发射照明系统可以特别优选地通过将包括三种磷光体混合物的无机发光材料与用于制造发光变换封胶或层的硅树脂混合而实现。第一磷光体(1)是发射黄光的碱土原硅酸锂Sr1-zLi2SiO4:Euz，第二磷光体(2)是发射红光的CaS:Eu，第三磷光体(3)是发射绿光的磷光体类型的SrSi2N2O2:Eu。462nmInGaN发光二极管发射的蓝光辐射的一部分通过无机发光材料Sr1-zLi2SiO4:Euz变换到黄色光谱区，并由此变换成相对于蓝色的互补颜色的波长范围内。
462nmInGaN发光二极管发射的蓝光辐射的另一部分通过无机发光材料CaS:Eu变换到红光谱区。462nmInGaN发光二极管发射的蓝光辐射的又另一部分通过无机发光材料SrSi2N2O2:Eu变换到绿色光谱区。观察者看到蓝色初级光和磷光体混合物的多色次级光的混合为白光。
在这种情况下，可以通过适当选择磷光体的混合物和浓度而改变由此产生的白光的色调(在CIE色度图中的色点)。
在另一实施例中，可以通过选择发光材料，使得紫外发光二极管发射的紫外辐射变换到互补波长范围以形成二色白光，从而有利地形成根据本发明的白光发射照明系统。在这种情况下，通过发光材料产生黄光和蓝光。通过包含铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体的发光材料产生黄色到红色的光。通过包含从包括BaMgAl10O17:Eu、Ba5SiO4(Cl，Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce和(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu的组中选出的蓝色磷光体的发光材料产生蓝光。
结合发射最大值为300到400nm的UVA发光二极管能够获得特别好的结果。特别考虑到铕(II)激活碱土原硅酸锂的激发光谱，已经发现最佳值为365nm。
在具体实施例中，可以通过选择发光材料使UV发光二极管发射的UV辐射变换到互补光波长范围内，以例如通过加入三点色组形成多色白光，从而有利地形成根据本发明的白光发射照明系统，其中三色点组例如蓝色、绿色和红色。
在这种情况下，通过发光材料产生黄色到红色光、绿色和蓝色的光。
同样地，为了改善照明系统的现色性，可以附加使用第二红色发光材料。
通过将覆盖整个光谱范围的蓝色和绿色宽波段发射磷光体与紫外发光LED和黄色到红色发光的铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体一起使用，可能产生特别高现色性的白光发射。
该发光材料可以是黄色到红色铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体、从包括BaMgAl10O17:Eu、Ba5SiO4(Cl，Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce和(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu的组中选出的蓝色磷光体和从包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu，其中0≤x≤1、SrGa2S4:Eu和SrSi2N2O2:Eu的组中选出的绿色磷光体的混合物。
在这种情况下可以通过适当选择磷光体的混合物和浓度而改变由此产生的白光的色度(在色度图中的色点)。
根据本发明的另一方面，说明了发射具有使得看起来为″黄色到红色″光的光谱分布的输出光的照明系统。
包括铕(II)激活碱土原硅酸锂作为磷光体的发光材料非常适用作由初级UVA或蓝光辐射源例如UVA发射LED或蓝光LED激发的黄色成分。
由此可以实现在电磁光谱的黄光到红光范围内发射的照明系统。
在本发明这个方面的实施例中，可以通过选择发光材料使得蓝光发光二极管发射的蓝光辐射变换到互补光波长范围内以形成二色黄光，来有利地制造黄光发射照明系统。
在这种情况下，通过包含铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体的发光材料产生黄光。
通过其发射最大值为400到480nm的蓝光发光二极管能够获得特别好的结果。具体考虑到碱土硅酸盐磷光体的激发光谱，已经发现最佳波长为445到465nm。
通过把过量的无机发光材料Sr1-ZLi2SiO4:Euz与用于产生荧光变换的封胶或层的硅树脂混合，可特别优选实现根据本发明的黄光发射照明系统。462nmInGaN发光二极管发射的蓝光辐射的一部分通过无机发光材料Sr1-zLi2SiO4:Euz变换到黄色光谱区，并且由此变换成相对于蓝色互补颜色的波长范围内。观察者看到蓝色初级光和发黄光的磷光体的过量次级光的混合为黄光。
LED-磷光体系统的颜色输出对磷光体层的厚度非常敏感，如果磷光体层很厚且包括过量的黄色铕(II)激活碱土原硅酸锂磷光体，那么更少量的蓝色LED光将穿透厚的磷光体层。由于磷光体的黄色到红色次级光占优势，合成的LED-磷光体系统将呈现黄色到红色的光。因此，磷光体层厚度是影响系统颜色输出的关键变量。
在这种情况下，可以通过适当选择磷光体的混合物和浓度而改变由此产生的黄光的色度(在色度图中的色点)。
在本发明这个方面的另一实施例中，通过选择发光材料以使UV发光二极管发射的UV辐射完全地变换为单色的黄色到红色的光，可有利地形成根据本发明的黄色到红色光发射的照明系统。在这种情况下，通过发光材料产生黄色到红色光。
通过把无机发光材料Sr1-zLi2SiO4:Euz与用于形成发光变换封胶或层的硅树脂混合，可特别优选地实现根据本发明的黄光发射照明系统。462nmInGaN发光二极管发射的蓝光辐射的一部分由无机发光材料Sr1-zLi2SiO4:Euz变换到黄色光谱区。观察者看到UVA初级辐射和黄光发射磷光体的次级光的合成为黄光。
在这种情况下，可以通过适当选择磷光体的混合物和浓度而改变由此产生的白光的色度(在色度图中的色点)。
附图说明
图1示出了二色白光LED灯的示意图，该灯包括位于LED结构发射的光的通路上的本发明磷光体。
图2示出了Sr1-zLi2SiO4:Euz的激发、发射和反射光谱。
图3示出了包括蓝色LED和Sr1-zLi2SiO4:Euz的照明系统的光谱辐射，其中Sr1-zLi2SiO4:Euz作为具有Tc＝8000K和CRI＝77的发光材料。
图4示出了包括蓝色LED和Sr1-zLi2SiO4:Euz的照明系统的光谱辐射，其中Sr1-zLi2SiO4:Euz作为具有Tc＝4000K和CRI＝68的发光材料。

Claims (14)

1.一种照明系统，包括辐射源和发光材料，该发光材料包括至少一种能吸收辐射源发射的光的一部分并且能够发射与所吸收光不同波长的光的磷光体，其中所述至少一种磷光体是通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz的铕(II)激活碱土原硅酸锂，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.3。
2.根据权利要求1的照明系统，其中该辐射源是发光二极管。
3.根据权利要求1的照明系统，其中辐射源选自具有400至480nm范围内峰值发射波长的发射的发光二极管，并且其中该发光材料包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz的铕(II)激活锶原硅酸锂，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.3。
4.根据权利要求1的照明系统，其中辐射源选自具有400至480nm范围内峰值发射波长的发射的发光二极管，该发光材料包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz的铕(II)激活碱土原硅酸锂和第二磷光体，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.3。
5.根据权利要求4的照明系统，其中第二磷光体是从由(Ca1-xSrx)S:Eu，其中0≤x≤1、(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz，其中0≤a≤5；0≤x≤1；0≤y≤1和0≤z≤1构成的组中选出的红色磷光体。
6.根据权利要求4的照明系统，其中第二磷光体是从包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu，其中0≤x≤1、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce以及YAG:Ce3+的组中选择的黄色至绿色磷光体。
7.根据权利要求1的照明系统，其中辐射源是从具有200至400nm紫外范围内峰值发射波长的发射的发光二极管中选择的，其中该发光材料包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz的铕(II)激活碱土原硅酸锂，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.3。
8.根据权利要求1的照明系统，其中辐射源是从具有200至400nm的紫外范围内的峰值发射波长的发射的发光二极管选择的，其中发光材料包括通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz的铕(II)激活碱土原硅酸锂和第二磷光体，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.3。
9.根据权利要求8的照明系统，其中第二磷光体是从BaMgAl10O17:Eu、Ba5SiO4(Cl，Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu和LaSi3N5:Ce的组中选择的蓝色磷光体。
10.根据权利要求8的照明系统，其中第二磷光体是从由(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≤1，0＜z≤1构成的组中选出的红色磷光体。
11.根据权利要求8的照明系统，其中第二磷光体是从包括(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu，其中0≤x≤1，SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce和YAG:Ce3+的组中选出的黄色到绿色磷光体。
12.能够吸收辐射源发射光的一部分并且发射波长不同于吸收光波长的光的磷光体；其中所述磷光体是通式为(Sr1-x-y-zCaxBay)Li2SiO4:Euz的铕(II)激活碱土原硅酸锂，其中0≤x≤1；0≤y≤1；0.001≤z≤0.3。
13.根据权利要求12的磷光体，其中所述磷光体另外包括共激活剂。
14.根据权利要求12的磷光体，其中磷光体具有从元素铝、钪、钇、镧、钆和镥的氟化物和正磷酸盐、铝、钇和镧的氧化物、铝的氮化物的组中选出的涂层。
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