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场致发光器件

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CN101223824B
CN101223824B CN 200680025554 CN200680025554A CN101223824B CN 101223824 B CN101223824 B CN 101223824B CN 200680025554 CN200680025554 CN 200680025554 CN 200680025554 A CN200680025554 A CN 200680025554A CN 101223824 B CN101223824 B CN 101223824B
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P·J·施米特
W·巴塞尔特
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    • H01L51/5036Multi-colour light emission, e.g. colour tuning, polymer blend, stack of electroluminescent layers

Abstract

一种场致发光器件,包括至少一个具有场致发光层(21)的场致发光光源(2),该场致发光层(21)围绕中间发射方向(5)发射具有一种发射特性的初级辐射,和至少一个光转换元件(3),用于将至少一部分述述初级辐射转化成二次辐射,其中使得光转换元件(3)的形状适应场致发光光源(2)的发射特性,以便于产生作为视角(10)函数的规定关联色温。

Description

场致发光器件

[0001] 本发明涉及一种磷光体转化的场致发光器件,其中关联色温作为视角的函数变 化,并涉及一种改变(adapt)色温的方法。

[0002] 包括场致发光光源(LED)和光转换磷光体粉末层的磷光体转化场致发光器件 (pcLED)是已知的。在这种pcLED中,LED发射初级辐射,其中的一部分被设置在LED上的 磷光体粉末层吸收并被重新发射为波长更长的二次辐射。该过程还被称作颜色转换或者光 转换。通过初级和二次辐射的适当组合,例如可以借助于蓝色初级辐射和黄色二次辐射的 附加颜色混合来产生白光。PcLED的重要参数是所谓的封装增益(光转换和提取的效率) 以及用于设定LED的整体混合颜色的初级辐射与二次辐射之间的强度比例。封装增益可理 解为表示具有磷光体层的pcLED和不具有磷光体层的pcLED之间发射的光子比例。目前可 利用的最好的PcLED具有小于50%的封装增益。

[0003] 文献US6417019公开了一种具有磷光体粉末层的pcLED,其包含不同尺寸的磷光 体颗粒。根据材料的颗粒尺寸和状况,可以区分具有高光散射的磷光体粉末层(称为磷光 体层)和具有低光散射的磷光体层(称为磷光体膜)。LED可以设置在填充有磷光体粉末 材料或者涂覆均勻厚度的磷光体层的的凹槽(碗状,bowl)底部。在磷光体层的情况中,嵌 在基体中的磷光体颗粒的浓度和特性决定了转化成二次辐射的初级辐射的整体比例。将磷 光体膜涂覆到LED上作为具有均勻厚度的陶瓷层,其基本上只包含磷光体颗粒材料,其中 这里磷光体膜的厚度和它们的散射能力决定了初级辐射转化成二次辐射的比例。而且,磷 光体层的散射能力决定了光源初级辐射的角分布决定磷光体层的二次辐射的余弦分布的 程度。由于目前的LED具有明显不同于余弦分布的角分布,所以使用具有高散射能力的磷 光体层,但是这也减小了光源的封装增益。不同实施例的磷光体膜只是起到设置整体关联 (correlated)色温的作用。在整个视角上的平均色温被称作整体关联色温。

[0004] 当可选择的发射体的色彩和黑体发射体的色彩不一样时,使用术语关联色温。所 谓的关联色温于是指的是,其被感知的颜色与给出的发射体最接近的黑体发射体的色温。 对于CIE色图的所有值,可以决定相应的关联色温。

[0005] 然而,例如,具有整体关联色温的白色pcLED光源在视角范围中显示出高达2000K 的关联色温变化,这可以被观察者很容易地觉察到。对于作为视角函数的关联色温的均勻 性或者变化存在很多条件。一方面,对于很多应用,例如指示灯,所需要的是在在视角上所 述关联色温的变化尽可能的小。另一方面,例如具有特定光效应的应用可能需要关联色温 在视角范围中具有限定的不均勻性。现有技术没有给本领域技术人员任何指示,关于如何 以设定的方式设置关联色温FT相对于视角β的所需函数FT(i3)。

[0006] 因此本发明的目的是提供一种磷光体转化的场致发光器件,其特征在于关联色温 在视角范围上的变化适于具体应用。

[0007] 该目的通过场致发光器件来实现,其包括至少一个具有场致发光层的场致发光光 源,其中该场致发光层围绕中间(mean)发射方向发射具有一定发射特征的初级辐射,和至 少一个光转换元件,用于将初级辐射的至少一部分转化成二次辐射,其中光转换元件的形 状适于场致发光光源的发射特征,以便于产生作为视角函数的限定关联色温。这里发射特征指的是初级辐射的围绕中间辐射方向的传播方向分布。

[0008] 在场致发光器件的一个实施例中,光转换元件光学地连接到场致发光光源上。通 过连接材料,光源到光转换元件的连接允许几乎各向同性的发射特征,结果,相对于具有接 近Lambert发射特征的非连接光源更容易适应色温对角度的依赖性。Lambert光源是具有 余弦发射特征的光源。

[0009] 在另一个实例中,光转换元件包括陶瓷材料和/或具有嵌入的光转换颗粒的尺寸 稳定的基体材料。这里,尺寸稳定可理解为表示在操作环境和整个操作时间上保持完好的 几何形状。陶瓷材料本身提供了这种特性。

[0010] 在包括由陶瓷材料构成的光转换元件的场致发光器件的另一个实施例中,陶瓷材 料具有大于理论固体密度97%的密度。由于高密度,降低了光转换元件内的光散射,其结果 是可以不受散射的比例限制来调节初级/ 二次辐射比例,并且这对色温的角分布产生了影 响。

[0011] 在另一个实施例中,光转换元件的形状包括朝向场致发光光源的第一表面,背向 场致发光光源的第二表面,和布置在第一和第二表面之间的边缘表面。

[0012] 在另一个实施例中,光转换元件的形状是选自于由片状形状、盘状形状和/或凹 槽(bowl-like)状构成的组中的形状。这里,片状指的是在两个空间方向上其平均尺寸远 远大于垂直于其它空间方向的第三空间方向的尺寸。盘状形状指的是其第一和第二表面基 本上彼此平行地布置的形状。凹槽状形状指的是其围绕场致发光光源的整个发射侧面的形 状。

[0013] 在场致发光器件的另一个实施例中,将边缘表面布置在和场致发光光源的场致发 光层的层法线成一定角的位置处,其适于产生定义的关联色温。层法线可理解为表示以垂 直方式位于相应层上的矢量。在大视角情况下的关联色温,可以通过边缘表面到场致发光 层的层法线的角度来设置。在一个优选实施例中,该角度在20°和70°之间。在对于边缘 表面的这个角度范围中,可以获得基本上不依赖于视角的色温。

[0014] 在另一个实施例中,场致发光层突出于光转换元件一个长度Ua,其平行于光转换 元件的第一表面。在另一个实施例中,光转换元件在平行于场致发光光源的场致发光层上 突出于场致发光层一个长度队『由于超出的长度,对于大视角来说可以改变来自场致发光 光源的侧区域的初级辐射的强度,并由此该色温可以相对于小视角情况下的色温来设置。

[0015] 在另一个实施例中,超出长度Uuffi等于或者大于场致发光层和光转换元件的第一 表面之间的距离。由于这种超出的长度,所以平衡了大视角和小视角下的色温。

[0016] 在另一个实施例中,在光转换元件的第一和第二表面之间,存在着第一间隔和小 于或等于第一间隔四倍的第二间隔。由于这些间隔的差异,所以对于沿着中间发射方向传 播的光束来说,借助于初级辐射吸收的增加或者减少还可以设置边缘区域中的关联色温。

[0017] 在另一个实施例中,选自由第一表面、第二表面和边缘表面构成的组中的至少一 个表面具有折射结构。由于这种结构,所以可以提高光从场致发光光源到光转换元件的入 耦合(coupling-in),也提高了光从光转换元件向外的出耦合(coupling-out)。而且,折射 结构对初级和二次辐射的光分布有影响,并对作为视角函数的色温产生影响。

[0018] 在另一个实施例中,光转换元件反射小于20%的初级辐射。结果,降低了光转换元 件的散射特性,因此对于某一视角范围来说,允许更好地调整关联色温中在一定视角范围中的变化。另外,更好的传输能力产生更好的封装增益。

[0019] 另外,本发明涉及一种制造如权利要求1所述的场致发光器件的方法,包括步骤:

[0020] 所需关联色温定义为视角的函数,

[0021] 确定没有光转换元件的场致发光光源的发射特性,

[0022] 使光转换元件适应于场致发光光源的发射特性,以便于产生作为视角函数的定义 关联色温。

[0023] 将参考附图所示的实例进一步描述本发明,然而不会对本专利构成限制。

[0024] 图1示出了依照现有技术的场致发光器件。

[0025] 图2示出了根据本发明的场致发光器件的另一个实例。

[0026] 图3示出了对于多种超出长度Uel和Ulke,作为视角函数的关联色温的变化。

[0027] 图4示出了在超出长度等于零的情况中对于多种第一和第二间隔,作为视角函数 的关联色温的变化。

[0028] 图5示出了在超出长度等于光转换元件的第一表面和场致发光层之间的距离的 情况下,对于多种第一和第二间隔,作为视角函数的关联色温的变化。

[0029] 图6示出了对于根据图3所示的本发明的场致发光器件,作为视角函数的关联色 温的变化的比较。

[0030] 图1示出了根据现有技术的场致发光器件1,包括施加到基座4上的场致发光光源 2,用于围绕中间发射方向5发射具有一个发射特征的初级辐射,和光转换元件3,布置在初 级辐射的光束路径中,用于至少部分地吸收初级辐射和发射二次辐射。场致发光光源2发 射由初级和二次辐射构成的具有合成关联色温的混合光。场致发光光源2和应用到场致发 光光源2的光转换元件3通常被由透明材料构成的透镜6围绕,从光发射方向5看,透镜具 有夕卜凹的(outer concave)表面。

[0031] 如图1所示的场致发光光源2包括衬底,例如是蓝宝石的,和施加到衬底的场致发 光层,所述的层结构包括至少一个有机或者无机场致发光层,这个发光层布置在两个电极 之间。通常,对于初级和次级辐射,衬底是透明的。通常地,面向衬底的电极是透明的,所以 初级辐射穿过衬底发射。从而,在背离衬底这边的电极是反射型的(底部发射体,bottom emitter)。在其它实例中,初级发射不是通过衬底而是通过背离衬底这一侧上的透明电极 (上发射体,top emitter)发射也是可能的。场致发光器件1还可以包括多个场致发光光 源2,用于发射相同的和/或不同的初级辐射。光转换元件3布置在初级辐射的光束路径 上,以便于至少部分地吸收初级辐射。在这种情况中,可以直接将光转换元件施加到场致发 光光源2或者借助于透明材料光学地连接到场致发光光源2。为了将光转换元件3光学地 连接到场致发光光源2,例如,在光转换元件3和场致发光光源2之间,使用由对初级辐射具 有在1. 4和3. 0之间的折射率的弹性或者刚性材料构成的粘着(adhesion)层,例如,与钼 (platinum)或者玻璃材料交联(crosslinked)的交联(crosslinkable)两组分硅橡胶,其 在高温下结合到连接光源和光转换元件中。而且,如果使光转换元件和场致发光光源紧密 连接,使两者之间的距离平均小于初级辐射的平均波长的30倍,优选10倍,更优选是平均 波长的3倍,那是非常有利的。另一方面,在其它实例中,在它们的布置、尺寸、几何形状或 者材料上不同的多个光转换元件也可以光学地连接到一个或者多个场致发光光源。

[0032] 在非连接光转换元件3的情况中,初级辐射以接近于Lambert的角分布(相对于中间发射方向5的传播角的分布)到达光转换元件3。如果把光转换元件光学地连接到场 致发光光源2,则根据光连接的折射系数,初级辐射的角分布近似于各向同性角分布。而且, 场致发光光源的角分布很大程度上是由光源本身的多个有源层的层结构决定的。

[0033] 不像图1所示的光转换元件3,根据本发明的光转换元件具有这样的形状,其适应 于视角所需的关联色温。为了能够实现适当的适应(adaptation),必须预先确定该场致发 光光源2的发射特性,(不用光转换元件幻。为此,场致发光光源的初级辐射的强度是在没 有光转换元件情况下,用角度相关的方式测量的。这里应该注意,确保在用于光连接到光转 换元件的材料/媒介中测量角关系式。根据所需的关联色温的角相关性,由于光转换元件 的适当形状,可以增加或者降低混合光中初级辐射的比例。

[0034] 图2示出了根据本发明具有盘状光转换元件3的场致发光器件1的实施例。在 这种情况中,光转换元件3可包括例如主要由光转换磷光体材料或者尺寸稳定的基体材料 (例如PMMA)或者能掺杂其他粒子的其它材料构成的压制陶瓷,包括嵌入的光转换颗粒。这 里,改变光转换元件3的几何形状,以便于设置所需的混合光的关联色温与观察者11观看 场致发光器件的视角10的相关性(cbpendence)。借助于图2所示的盘状形状,包括第一和 第二表面3a和北以及边缘表面3c。盘状形状是其第一和第二表面3a和北基本上彼此 平行布置的形状。布置光转换元件3使得光转换元件3的第一表面3a和场致发光层21之 间具有一个距离8。另一方面,比如根据使用的条件而不管光转换元件3的材料,光转换元 件3还可以具有其他的形状,例如片状、弯曲的或者凹槽状。这里,片状指的是其两个空间 方向上的平均尺寸远远大于垂直于其它空间方向的第三空间方向的尺寸的形状。在这种情 况中,可以具体理解这样的片状形状,在第三维度上弯曲或者不平坦的片。凹槽状的形状指 的是其围绕着场致发光光源2的整个发光侧的形状。

[0035] 一个用于修改(adapt)大视角情况中的关联色温的参数,是平行于场致发光层21 的光转换元件3的相对超出长度Uel或者Ulkeo如果场致发光光源2突出于光转换元件3, 则超出长度表示为UEL。如果光转换元件3超出场致发光光源2,则光转换元件3突出于场 致发光光源2且平行于场致发光层21的超出长度7表示为Ura。

[0036] 另一个用于修改(adapt)视角10上的色温的参数是,光转换元件3的第一和第二 表面3a和北之间的间隔(否则为,厚度)。在光转换元件3具有区域33中的第一间隔9a 和区域34中的第二间隔9b的情况中,可以彼此独立地对于视角的特定区域设置色温。

[0037] 另一个用于适应(adapt)视角10上的色温的参数,是光转换元件3的边缘面3c 到场致发光光源2的场致发光层21的层法线之间的角度12。

[0038] 图3使用光学地连接到场致发光光源2的盘状光转换元件3的例子示出了,对于 多个超出长度Ulke和Uel,作为视角10函数的色温的变化,上述光转换元件3具有均勻的厚 度(第一间隔9a =第二间隔9b)和平行于场致发光层的层法线(这里对应于发射方向) 布置的边缘表面3c。在这种情况中,超出长度设置为光转换元件3的第一表面 3a和场致发光层21之间的距离8(在图3的图例中用参数d表示)的倍数。对于大的超 出长度7来说,在小视角和大视角之间色温的变化特别大,因为在与中间发射方向5成大角 度的传播方向的初级辐射有更多的比例,由于较长的光路径而在光转换元件3中被吸收。 这尤其适用于从场致发光光源2的侧面发射的初级辐射。假定光转换元件3的这样形状, 在大视角10下,随着Ura的值的增加,色温越来越多地对应于纯二次辐射的色温。对于与光转换元件3的第一表面3a和场致发光层21之间的距离8有关的非常小超出长度Ura, 或者是关于场致发光层突出于光转换元件的超出长度U^得到了初级和二次辐射反相对比 (invertedrelative ratio)0

[0039] 借助于边缘表面3c到场致发光光源2的场致发光层21的层法线的角度12,可以 额外地调节从小到大视角10的关联色温曲线。对于大的角度12,在对于视角10发射的混 合光中,可以实现初级辐射比例在一个大的角度范围内随着该视角10增加而增加。另一方 面,在小的或者负的角度12的情况下,对于大视角10的初级辐射比例甚至可能小于场致发 光器件1的垂直观察情况下。

[0040] 在图4中通过盘状光转换元件的例子,其中超出长度7等于零以及边缘表面3c平 行于场致发光层21的层法线(这里对应于发射方向5),示出了,第一和第二间隔9a和9b 对于作为视角10的函数的关联色温的影响。在图4的图例(legend)中,第一间隔表示为 Al以及第二间隔表示为A2。在光转换元件3的外部区域34的第二间隔9b为光转换元件 3的内部区域33中第一间隔9a的60%的情况中,得到了作为视角10函数的波动色温,其 对于相对于中间发射方向5在-50°和+50°之间的视角,具有基本上均勻的关联色温。对 于大于|50° I的视角,在混合光中的初级辐射的比例增加了,因此色温相对于小视角情况 下的值的差也增加了。尽管(由于光转换元件有零的超出长度),对于视角大于|60° I的 色温曲线基本上不依赖于区域34中的第二间隔%,但是在角范围20°到50°以及-20° 到-50°中所述第二辐射比例,相对于小视角10,随着第二间隔的增加而增加。

[0041] 图5示出了作为视角函数的关联色温的曲线,其中第一和第二间隔的比率与如图 4中举例示出的盘形光转换元件相同,其中超出长度7等于光转换元件3的第一表面3a和 场致发光层21之间的距离8,以及边缘表面3c平行于场致发光层21的层法线(其对应于 发射方向5)。在图5的标注中,第一间隔用Al表示,第二间隔用A2表示。在光转换元件3 的外部区域34中的第二间隔9b为光转换元件3的内部区域33中第一间隔9a的60%的情 况中,图5示出了一种色温,其中混合光中的初级辐射的比例随着视角10增加而增加。外 部区域34中的第二间隔9b越大,视角10上的关联色温的均勻性越好。在第二间隔9b是 第一间隔9a两倍大的情况中,色温基本上不依赖视角10。在这种情况中,必须通过第一间 隔9a和第二间隔9b的绝对值,将色点的位置(其对应于初级与二次辐射的比例)改变到 所需的值。在这里,对于大的第二间隔%,可以局部地降低混合光中初级辐射的比例,直到 它完全地转化成二次辐射。由于光转换元件3的合适构成,所以可以在混合光中产生具有 高或低比例初级辐射的其它局部区域。

[0042] 在所给的第一间隔9a和第二间隔9b下,关联色温还依赖于超出长度,这可以从图 4和图5的比较中看出。

[0043] 具有上述作用的这些参数,通过相应的改变,还可以用于其它的光转换元件3非 片状几何形状实例中。

[0044] 对于其它实例,其中在整个视角10上的关联色温变化尽可能低,应当注意保证, 非转化初级辐射的光路径,其根据场致发光光源2发射特性以大角度经过光转换元件3的 外部区域34,和具有相应传播方向的光转换元件3内部区域33中的光路大致相同。例如, 对于一种场致发光器件1,可以在整个视角10上获得均勻的关联色温,其中该场致发光器 件1中的光转换元件3具有超出长度队皿了,其大于场致发光层21和光转换元件3的第一表面3a之间的距离。为了提高关联色温的均勻性,边缘表面3c的角度12在20°和70°之 间。外部区域34内的第二间隔9b大于光转换元件3的内部区域33的第一间隔9a的60% 和100%之间。在这种情况中,对于透射率大于40%的陶瓷光转换材料,平均间隔(或者平 均元件厚度)在50 μ m和500 μ m之间。高透射率降低了以大角度进入光转换元件3的初 级辐射散射的可能性,并由此增加了对于大视角10的初级辐射比例。另外,场致发光器件 1的所谓封装增益随着光转换元件3的透射率而增加。

[0045] 图6示出了根据本发明的两个发射白光的场致发光器件1的关联色温,其具有蓝 色初级辐射和用于产生黄色二次辐射的掺杂Ce的YAG陶瓷,其中该关联色为温视角的函 数。为了比较的目的,示出了传统粉末磷光体层和磷光体粉末膜的对应数据。从发射谱计 算图6中示出的数据,其中该发射光谱通过使用来自Melchers GmbH的Autronic DMS 401 测量装置对于pcLED来测量。在每种情况下,这个测量的面积比pcLED的发射面积要大。

[0046] 在pcLED上,测量两个根据本发明的场致发光器件的数据,其具有超出场致发光 光源不同量的不同光转换元件3。在每一种情况中的场致发光光源具有2X2mm2的表面面 积。对具有由嵌入了光转换颗粒的基体材料构成的光转换元件的场致发光光源,确定了图 6中的曲线51,所述的光转换元件以圆顶的形式覆盖了场致发光光源。这里作为视角10函 数的关联色温变化超过了 2000K。在关联色温800K时,曲线52有较小的变化,该曲线是在 其中通过电泳产生的覆盖颗粒层具有恒定厚度的场致发光光源上进行测量的。曲线53和 54对应于两种根据本发明的场致发光器件1的值,其中光转换元件3具有上述的形状参数, 所述曲线在整个视角上的变化量可能小于300K。通过改变外部区域34中的元件厚度,可 以进一步分别降低大视角>60°的关联色温中的稍微增加和稍微降低。通过光转换元件 3的形状,其根据本发明适应场致发光光源2的发射特性的,可以提供例如一种用于发射复 合光的场致发光器件1,其混合光的关联色温的几乎不依赖于视角10。光转换元件的平均 厚度是450 μ m。超出长度是场致发光层21和光转换元件3之间的距离的5倍,边缘表面 3c布置在和场致发光层21的层法线成45°角的位置处。第一间隔9a和第二间隔9b之间 的差是200 μ m。

[0047] 在场致发光光源和光转换元件3周围没有透镜6或者光元件的场致发光光源上测 量图6所示的测量值。尽管如此,根据本发明的实施例的效率大于常规pcLED的效率。

[0048] 根据本发明的场致发光器件1的另一个实例中,根据本发明光连接到场致发光 光源2的光转换元件3,在至少一个来自由第一表面3a,第二表面北和边缘表面3c的构 成的组中的表面上,具有一个折射结构,这个结构用于提高在光从场致发光光源2耦合到 转换元件3之外和/或提高光到光转换元件3的耦合。在一个实例中,根据本发明的光 转换元件3可以既包括改善入光耦合(coupling-in)的折射结构也包括改善出光耦合 (coupling-out)的折射结构。这些结构可以包含在光转换元件的材料中,或者例如借助于 粘接层应用为光转换元件的附加层。例如,可以将折射结构设计为锥形的、圆顶形的规则图 案,或者以一些其它方式构成的结构。

[0049] 光转换元件的材料可以由有机荧光物质,例如来自BASF的Lumogens构成,其主要 是基于嵌在载体材料例如PMMA中的二萘嵌苯(perylene)染料。获得了覆盖从黄色经过橙 色、红色、蓝色和绿色的颜色空间的高效透明光转换元件。一般地,使用可以借助于常规沉 积技术施加的无机粉末荧光物质。一方面,把粉末荧光物质嵌入在典型有机基体材料例如PMMA中。可以将这种材料处理成层或者板。另一方面,还可以处理这些粉末荧光物质,以形 成多晶陶瓷。在这种情况中,陶瓷的密度依赖于工艺参数。对于具有高透射率的光转换元 件,需要这种陶瓷的密度大于理论固体密度的97%。

[0050] 根据应用领域和所需的混合颜色,光转换元件包括由至少一种来自下述组中的材 料构成的无机粉末荧光物质:

[0051 ] - (M11^yM11xM111y) 3 (ΑΙ』1。5012

[0052]其中 M1 = (Y, Lu) ;Mn = (Gd, La, Yb) ;Mm = (Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu)以及 Miv = (Gd,Se),0彡χ彡1 ;0彡y彡0. 1以及0彡ζ彡1

[0053] -(M11TyM11xM111y)2O3

[0054]其中 M1 = (Y, Lu) ;Mn = (Gd, La, Yb) ;Min = (Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu, Bi, Sb); 0 ^ χ ^ 1以及0彡y彡0. 1

[0055] -(M11TyMnxM111y) ShSez

[0056]其中 M1 = (Ca, Sr, Mg, Ba) ;Mn = (Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr, Sb, Sn)以及 Mm = (K, Na, Li, Pb, Zn),0 彡 χ 彡 0. 01 ;0 彡 y 彡 0. 05 以及 0 彡 ζ 彡 1

[0057] -(MVx-YMnxM111y)O

[0058]其中 M1 = (Ca, Sr, Mg, Ba) ;Mn = (Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr)以及 Min = (K, Na, Li, Pb,Zn),0彡χ彡0. 1以及0彡y彡0. 1

[0059] - (MVxM11xMm2) O7

[0060]其中 M1 = (La, Y, Gd, Lu, Ba, Sr) ;Mn = (Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm)以及 Min = (Hf, Zr, Ti, Ta, Nb) ,0 ^ χ ^ 1,

[0061] -(MVxM11xMnVyMivy)O3

[0062]其中 M1 = (Ba, Sr, Ca, La, Y, Gd, Lu) ;Mn = (Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm) ;Min = (Hf, Zr, Ti, Ta, Nb)以及 Miv = (Al, Ga, Se, Si) ,0 彡 χ 彡 0. 1 以及 0 彡 y 彡 0. 1。

[0063] -(MVxM11xMmy)Al11O19

[0064]其中 M1 = (La, Y, Gd, Lu, Sc, Ba, Sr, Ca) ;Mn = (Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm)以及 Mm = (Mg,Al,Zn,Sc,B,Ga,Mn),0 彡 χ 彡 1 并且 0 彡 y 彡 1 以及

[0065] -(MVxM11xMmy)Al10O17

[0066]其中 M1= (Ba, Sr, Ca) ;Mn = (Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm)以及 Mni = (Mg, Al, Zn, Sc, B, Ga), 0彡χ彡1并且0彡y彡1。

[0067] 这里,例如符号,用于M1的M1 = (Ca, Sr,Mg,Ba)的意思表示不仅仅是单个元素, 而是括号中元素的混合。

[0068] 初级辐射的平均波长优选位于200nm和490nm之间的波长范围中,使得用于通过 混合初级辐射和二次辐射来产生白光所需的所有其它光谱区域将要被激发。在蓝色初级辐 射的情况中,二次辐射由此优选包括黄色或者绿色和红色光谱区域中的光,由此可以借助 颜色混合产生白光。

[0069] 在根据本发明的光转换元件的另一个实例中,尺寸稳定的基体材料包括具有不同 直径的光转换颗粒,其中平均直径可能局部不同。吸收和散射之间的比例依赖于颗粒尺寸, 并可以通过第一和第二光转换颗粒的数量和浓度调节。磷光体层的传输和吸收特性由所 谓的散射功率、散射系数和层厚度的乘积以及吸收系数来决定。尽管吸收系数是材料常数(例如,由催化剂特性和浓度来决定),以um为单位的直径中,散射系数和平均颗粒直径成 反比。在假定场致发光器件发射的光中初级和二次辐射的比例相同,增加光转换元件中的 散射(例如通过减少颗粒直径产生)产生这样的效果:更少的初级辐射以其最初的发射方 向离开场致发光器件。

[0070] 参考附图和说明书解释的实施例仅仅是,减少作为场致发光器件的视角函数的关 联色温的变化的例子,而不应当理解为将专利要求限制这些例子。对于本领域技术人员可 替换的实施例也是可能的,这些替换实例同样被专利要求的保护范围所涵盖。从属要求的 数量不意味着权利要求的其它组合不表示本发明的有利实施例。

Claims (12)

1. 一种场致发光器件,包括至少一个具有场致发光层的场致发光光源O),该场 致发光层用于围绕中间发射方向(¾发射具有一种发射特性的初级辐射,和至少一个 光转换元件(3),用于将一部分所述初级辐射转化成二次辐射,其中光转换元件(3)的形状 包括朝向所述场致发光光源的第一表面(3a)、背离所述场致发光光源的第二表面 (3b)和设置在第一和第二表面(3a,3b)之间的边缘表面(3c),通过将所述边缘表面(3c) 布置成与所述场致发光光源(¾的场致发光层的层法线呈一个位于20°和70°之间 的角度(12),使得所述光转换元件C3)的形状适应于场致发光光源(¾的所述发射特性,以 便于产生作为视角(10)函数的规定关联色温。
2.如权利要求1所述的场致发光器件,其特征在于光转换元件C3)光学地连接到该场 致发光光源(2)。
3.如权利要求1或者2所述的场致发光器件,其特征在于所述光转换元件C3)包括陶 瓷材料和/或具有嵌入的光转换颗粒的尺寸稳定基体材料。
4.如权利要求3所述的场致发光器件,其特征在于所述陶瓷材料具有大于理论固体密 度97%的密度。
5.如权利要求1所述的场致发光器件,其特征在于所述光转换元件(3)的所述形状是 选自由片状、盘状、凹槽形状构成的组中的一种形状。
6.如权利要求1所述的场致发光器件,其特征在于所述场致发光层以平行于光转 换元件(3)的所述第一表面(3a)突出所述光转换元件C3) —个超出长度U^
7.如权利要求1所述的场致发光器件,其特征在于所述光转换元件(3)以平行于所 述场致发光光源O)的所述场致发光层突出于所述场致发光层—个超出长度 Ulke (7)。
8.如权利要求7所述的场致发光器件,其特征在于所述超出长度队皿口)等于或者大于 所述场致发光层和光转换元件(3)的第一表面(3a)之间的距离(8)。
9.如权利要求1所述的场致发光器件,其特征在于,在光转换元件(3)的第一和第二 表面(3a,3b)之间,具有第一间隔(9a)和小于或者等于该第一间隔(9a)四倍的第二间隔 (9b)。
10.如权利要求1所述的场致发光器件,其特征在于选自由第一表面(3a)、第二表面 (3b)和边缘表面(3c)构成的组中的至少一个表面具有折射结构。
11.如权利要求1所述的场致发光器件,其特征在于所述光转换元件(3)反射小于 20%的初级辐射。
12. 一种用于制造如权利要求1所述的场致发光器件的方法,包括以下步骤:-将所需的关联色温定义为视角的函数,-确定没有光转换元件(3)的场致发光光源O)的发射特性,-光转换元件(3)的形状包括朝向所述场致发光光源O)的第一表面(3a)、背离所 述场致发光光源O)的第二表面(3b)和设置在第一和第二表面(3a,3b)之间的边缘表面 (3c),通过将所述边缘表面(3c)布置成与所述场致发光光源O)的场致发光层的层 法线呈一个位于20°和70°之间的角度(1¾,使该光转换元件C3)适应于该场致发光光源 (2)的发射特性,以便于产生作为视角的函数的规定关联色温。
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