CN105793391A - 发光材料混合物、具有发光材料混合物的发光半导体器件和具有发光材料混合物的路灯 - Google Patents
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Abstract
说明一种具有第一发光材料（1）和第二发光材料（2）的发光材料混合物，其中在用蓝色光激发时，第一发光材料（1）的发射光谱在大于或等于540nm并且小于或等于560nm的波长情况下在黄绿色光谱范围中具有相对强度最大值，并且第二发光材料（2）的发射光谱在大于或等于600nm并且小于或等于620nm的波长情况下在橙红色光谱范围中具有相对强度最大值。此外，说明具有发光材料混合物的路灯和发光半导体器件。
Description
技术领域
该专利申请要求德国专利申请10 2013 113 382.7的优先权，该专利申请的公开内容通过回引被接纳于此。
说明发光材料混合物、具有发光材料混合物的发光半导体器件和具有发光材料混合物的路灯。
背景技术
发射白光的二极管对于普通照明具有重要意义。为了应用在外部照明中、例如用于照明道路，经常需要至少70的色彩重现指数。为了能够适宜地照明大量各种各样交通情形和道路情形，此外在例如3000 K至6500 K范围中的可实现的色温方面大的灵活性是值得期望的。因为在道路照明时的环境条件、例如环境温度可能强烈地波动，所以此外在变换的温度情况下亮度和色点（Farbort）的高度稳定性有大的优点。此外，用于在道路照明中使用的发光二极管必须尤其是相对于例如湿度的环境影响具有非常高的老化稳定性。同时，系统效率出于能量节省和成本最小化的原因而应该尽可能高。
发明内容
特定实施方式的至少一个任务是说明一种发光材料混合物，所述发光材料混合物适用于在尽可能大的温度范围上产生尽可能高的色彩重现指数。其他实施方式的任务是说明具有这样的发光材料混合物的发光半导体器件以及路灯。
所述任务通过按照独立专利权利要求所述的主题解决。所述主题的有利实施方式和改进方案在从属权利要求中表明并且此外由随后的描述和附图中得知。
根据至少一个实施方式，发光材料混合物具有第一发光材料和第二发光材料。第一发光材料具有带有在黄绿色光谱范围中的相对强度最大值的发射光谱。第二发光材料具有带有在橙红色光谱范围中的相对强度最大值的发射光谱。尤其是，第一发光材料可以在大于或等于540nm并且小于或等于560nm的波长情况下具有相对强度最大值并且第二发光材料可以在大于或等于600nm并且小于或等于620nm的波长情况下具有相对强度最大值。发光材料尤其是在用蓝色光激发时可以具有带有所说明的相对强度最大值的发射光谱。
发光材料混合物尤其是可以被设置和适用于在用来自蓝色光谱范围中的光激发时产生具有在白色范围中的CIE标准比色图表的色点的光。为此，第一发光材料优选地将第一波长范围中的入射光（尤其是蓝色光）的一部分转变成第二波长范围中的光、尤其是转变成黄绿色光，而第二发光材料将在第一波长范围中的入射光的另一部分转变成第三波长范围中的光、尤其是转变成橙红色光。特别优选地，第一波长范围中的入射光的一部分保持不被转换，使得形成混合光，所述混合光优选地由第一波长范围的未转换的蓝色光以及第二波长范围的通过第一发光材料转换的黄绿色光和第三波长范围的经转换的橙红色光组成。
特别优选地，在用蓝色光激发时由发光材料混合物产生的光具有带有在3000K与6500K之间且包括3000K在内和包括6500K在内的色温的色点。术语“色温”这里和下文中可以表示普朗克（plancksch）黑体辐射器的色温或者在白色发光印象情况下也可以表示对于技术人员已知的所谓相关色温（“correlated
color temperature”，CCT），所述白色发光印象通过色点坐标表征，所述色点坐标与普朗克黑体辐射器的色点坐标不同。在用蓝色光激发时由发光材料混合物产生的光的色彩重现指数优选地为至少65并且特别优选地为至少70。特别优选地，发光材料混合物适用于相对于大于或等于85℃的运行温度是稳定的。
根据另一实施方式，第一发光材料是石榴石发光材料。尤其是，第一发光材料可以从材料系统(Y,
Lu, Gd, Ce)3(Al,
Ga)5O12中选择。作为这里和下文中描述的包含Ce的石榴石发光材料的替代名称也可以使用写法“…:Ce”，也即例如(Y, Lu, Gd)3(Al, Ga)5O12:Ce。特别优选地，对于第一发光材料使用从材料系统(Y, Lu, Ce)3Al5O12和(Y, Lu,Ce)3(Al, Ga)5O12中选择的发光材料。这里和下文中对于第一和第二发光材料说明的材料系统在总公式方面不应严格地在数学上来理解。相反地，当在小的程度上附加地包含材料、例如杂质时，第一和第二发光材料还是能够被纳入所说明的总公式下。在石榴石发光材料情况下，例如氧可以小部分地由诸如N、F、Cl、Br的材料代替。
根据另一实施例，第一发光材料从具有大于或等于0.5% 并且小于或等于5%的Ce含量和大于或等于0%并且小于或等于20%的Y含量的材料系统(Y, Lu, Ce)3Al5O12中选择。特别优选地，Ce含量可以大于或等于1%并且小于或等于3%。Y含量特别优选地可以大于或等于5%并且小于或等于20%。只要没有另外说明，这里和下文中用与发光材料组成有关的百分比说明来表示莫尔%（Mol-%）。此外，Al的一部分也可以通过Ga取代。特别优选地，具有所说明的组成的第一发光材料可以具有带有在大于或等于540nm并且小于或等于560nm范围中的强度最大值的发射范围。
根据另一实施方式，第二发光材料是次氨基硅酸盐发光材料。尤其是，第二发光材料可以从材料系统(Ca, Sr, Ba，Eu)2Si5N8、(Ca, Sr, Eu)AlSiN3·Si2N2O和(Ca, Sr, Eu)AlSiN3中选择。作为这里和下文中描述的包含Eu的次氨基硅酸盐发光材料的替代名称也可以使用写法“…:Eu”，也即例如(Ca, Sr, Ba)2Si5N8：Eu。此外，第二发光材料可以从在专利申请DE 10
2013 222 144.4中描述的材料系统中选择，所述专利申请的公开内容对此全面地通过回引结合于此。第二发光材料特别优选地在大于或等于600nm并且小于或等于620nm的范围中和特别优选地在大于或等于605nm并且小于或等于615nm的范围中的波长情况下具有发射的峰值波长、也即相对强度最大值。如上面已经描述的那样，第二发光材料以及第一发光材料即使其在小程度上具有附加材料、诸如杂质也仍可以属于所说明的材料系统。这样的附加材料例如可以是F、Cl、Br、C、O、B、Al。
根据另一实施方式，第二发光材料从具有大于或等于0.5% 并且小于或等于4%的Eu含量、具有大于或等于30% 并且小于或等于70%的Ba含量和具有大于或等于0%并且小于或等于20%的Ca含量的材料系统(Ca, Sr, Ba，Eu)2Si5N8中选择。在此情况下，Sr含量如此被选择，使得碱土金属和铕的总和、也即Eu、Ba、Ca和Sr含量的总和得出100%。优选地，第二发光材料如此被选择，使得Eu含量大于或等于1%并且小于或等于2.5%和/或Ba含量大于或等于45%并且小于或等于55%和/或Ca含量大于或等于0%并且小于或等于10%。这样的第二发光材料除了高转换效率、发射的温度稳定性和化学耐抗性之外还可以以相对于辐射、高温、湿度和其组合的非常高的稳定性而出色。
根据另一实施方式，第二发光材料从具有大于或等于0.1% 并且小于或等于2%的Eu含量和具有大于或等于60% 并且小于或等于100%的Sr含量的系统材料(Ca, Sr, Eu)AlSiN3·Si2N2O中选择。在此情况下，Ca含量如此被选择，使得Eu、Sr和Ca含量的总和得出100%。优选地，第二发光材料如此被选择，使得Eu含量大于或等于0.3%并且小于或等于1%和/或Sr含量大于或等于80%并且小于或等于100%。
特别优选地，第一和/或第二发光材料的激发光谱在大于或等于440nm并且小于或等于460nm并且优选地大于或等于445nm并且小于或等于455nm的波长情况下在蓝色光谱范围中具有相对最大值。
发光材料混合物例如可以由发光材料颗粒构成。这意味着，第一发光材料和/或第二发光材料在发光材料混合物中以颗粒形式存在，其中大量第一颗粒具有第一发光材料或者由第一发光材料构成并且大量第二颗粒具有第二发光材料或者由第二发光材料构成。
第一发光材料的颗粒和/或第二发光材料的颗粒优选地具有在5μm和50μm之间（包括5μm在内和包括50μm在内）和特别优选地在10μm和30μm之间（包括10μm在内和包括30μm在内）的平均粒度。
发光材料的颗粒此外可以具有涂层。尤其是对于从材料系统(Ca, Sr, Eu)AlSiN3·Si2N2O中选择的第二发光材料，具有惰性材料、例如SiO2和/或Al2O3的涂层是有利的，以便使发光材料稳定，因为基结构（Wirtsstruktur）显示相对湿度的固有非稳定性，所述固有非稳定性可能导致在具有高空气湿度的条件下快速降格。
此外，也可能的是，发光材料混合物由不同的层构成，其中第一层具有第一发光材料或者由第一发光材料构成并且第二层具有第二发光材料或者由第二发光材料构成。
这里描述的发光材料除了先前描述的优点之外还具有其他优点，即所述发光材料在热负荷情况下具有特别小的淬灭（Quenching）性能、也即在高温下与其他发光材料相比较小的转换效率降低。此外，这里描述的发光材料也显示相对辐射和湿度的高耐抗性。
特别优选地，发光材料混合物无其他波长转换材料。换句话说，波长转换在这里所建议的发光材料混合物情况下特别优选地仅仅通过第一发光材料和通过第二发光材料实现。波长转换当前被理解为：发光材料吸收特定波长范围的入射光，将所述辐射转变成另一波长范围的辐射并且再次发射。尤其是在不转变成另一波长的辐射情况下纯散射、吸收或反射当前不被理解为波长转换。
根据一种实施方式，第一发光材料与第二发光材料在重量方面具有小于或等于100：1或60：1或40：1并且大于或等于2：1或1：1或0.5：1的比例。
尤其是，发光材料混合物根据先前描述的实施方式适用于与发光半导体芯片相结合地被使用在发光半导体器件中。发光半导体芯片在运行中特别优选地发出第一波长范围中的光并且所述的发光材料混合物将由发光半导体芯片发出的辐射的至少一部分转变成第二和第三波长范围的光，其中第一、第二和第三波长范围彼此不同。第一、第二和第三波长范围彼此不同尤其是可以意味着，波长范围具有彼此不同的强度最大值。但是除此之外，不同的波长范围也可以部分地重叠。第一波长范围优选地是发光半导体芯片的发射光谱。第二波长范围优选地是第一发光材料的发射光谱。第三波长范围优选地是第二发光材料的发射光谱。
发光半导体芯片在此情况下被设置用于激发发光材料混合物用于波长转换。发光半导体芯片因此特别优选地从光出射面发出来自蓝色光谱范围的第一波长范围中的光。特别优选地，发光半导体芯片发出与第一发光材料和/或第二发光材料的激发光谱匹配的光。特别优选地，发光半导体芯片的发射光谱具有至少一个相对或绝对最大值，所述相对或绝对最大值与第一发光材料的激发光谱的相对或绝对最大值相偏差不超过20nm和优先地相偏差不超过10nm。
根据另一实施方式，第一波长范围、也即发光半导体芯片的发射光谱具有大于或等于440nm并且小于或等于460n和优选地大于或等于445nm并且小于或等于455nm的主导波长。主导波长在此情况下尤其不应与峰值波长等同。主导波长对应于CIE图表的轮廓线、也即CIE图表中的光谱色线与在所说明的光的色点和具有色点坐标cx=xy=1/3的消色差点（Unbuntpunkt）之间的连接线的交点的值。
尤其是在发光材料混合物具有如上所述的发光材料颗粒的情况下，根据一种实施方式，所述发光材料颗粒被引入到树脂、优选硅树脂或者环氧树脂中。具有发光材料颗粒的树脂例如以波长转换层的形式布置在发光半导体芯片上。此外，也可能的是，具有发光材料颗粒的树脂以体积铸型形式布置在发光半导体芯片上方。在此情况下，发光半导体芯片优选地布置在器件壳体的间隙中，铸型被填充到所述间隙中，使得发光半导体芯片由铸型包封。
此外可以理解的是，发光材料混合物可以以每种其他方式这样布置在发光半导体器件内，使得第一波长范围中的由发光半导体芯片发出的基色光的期望的部分穿过发光材料混合物并且射到发光材料混合物上并且被所述发光材料混合物转换。
特别优选地，发光半导体器件发出混色光，所述混色光由第一波长范围的光和两种其他波长范围的光组成并且具有CIE标准比色图表的白色范围中的色点。特别优选地，由发光半导体器件辐射的光在大于或等于3000 K并且小于或等于6500 K的色温情况下具有大于或等于65和特别优选地大于或等于70的色彩重现指数。
当前建议的发光材料混合物尤其是比较温度稳定的。因此，所述发光材料混合物特别好地适用于在路灯中使用，所述路灯作为发光装置具有根据先前描述的实施方式所述的、具有至少一个发光半导体芯片和发光材料混合物的发光半导体器件。
所描述的特征和实施方式同样地适合于发光材料混合物、具有发光材料混合物的发光半导体器件和具有发光半导体器件的路灯。
这里描述的发光材料混合物尤其是在使用于发光半导体器件中情况下显示在非常大的色温范围上大于或等于65和特别优选地大于或等于70的高色彩重现指数。65和优选70的最小色彩重现指数通过选择两种发光材料也利用非常高效的、发射短波光的半导体芯片实现。此外，通过对于发光半导体芯片的大波长范围的可用性此外可以增高生产收益。此外，这里描述的发光材料混合物附加地在相对于辐射、温度和湿度的同时高的耐抗性情况下显示相对于现有技术增高的转换效率。
本发明的其他有利的实施方式和改进方案从下面结合图描述的实施例中得出。
附图说明
图1示出根据一种实施例的发光材料混合物的示意图。
图2示出根据第一实施例的发光半导体器件。
图3至7示出根据其他实施例的发光材料和发光材料混合物的特性。
图8示出根据一种实施例的路灯的示意图。
具体实施方式
相同的、类似的或相同地起作用的元件在图中配备有相同的附图标记。图以及在图中所示的元件彼此的大小比例不应被看作是按比例的。相反地，各个元件、尤其是层厚为了更好的可示性和/或为了更好的理解可以过度大地示出。
在图1中示出具有第一发光材料1 和第二发光材料2的发光材料混合物的一种实施例，其中在用第一波长范围中的光激发时，第一发光材料1辐射与第一波长范围不同的第二波长范围中的光并且第二发光材料2辐射与第一和第二波长范围不同的第三波长范围的光。第一、第二和第三波长范围彼此不同尤其是可以意味着，波长范围具有彼此不同的强度最大值。但是除此之外，不同的波长范围也可以部分地重叠。尤其是，在用蓝色光激发时，第一发光材料1可以辐射绿黄色光并且第二发光材料2可以辐射橙红色光。
特别优选地，第一和/或第二发光材料1、2的激发光谱在大于或等于440nm并且小于或等于460nm和优选地大于或等于445nm并且小于或等于455nm的波长情况下在蓝色光谱范围中具有相对最大值。
第一发光材料1的组成与激发光的波长范围并且与第二发光材料2 的发射光谱如此协调，使得实现总系统的高系统效率和温度稳定性。在此情况下，第一发光材料1尤其是如此被选择，使得在用蓝色光、尤其是大于或等于440nm并且小于或等于460nm的波长范围中的光激发时，第一发光材料1的发射峰值处于大于或等于540nm并且小于或等于560nm范围中，而第二发光材料2的发射峰值处于大于或等于600并且小于或等于620nm范围中并且特别优选地处于大于或等于605nm并且小于或等于615nm范围中。
作为第一发光材料1设置发射黄绿色的石榴石发光材料，尤其是来自材料系统(Y,
Lu, Gd, Ce)3(Al,
Ga)5O12。特别优选地，对于第一发光材料1使用来自材料系统(Y, Lu, Ce)3Al5O12和(Y, Lu, Ce)3(Al, Ga)5O12的发光材料，其具有从440nm至455nm（包括440nm在内和包括455nm在内）、优选地从445nm至455nm（包括445nm在内和包括455nm在内）的范围中的最大可激发性。第一发光材料1的所述先前描述的特性优选地通过来自具有0.5% 至5%（包括0.5% 在内和包括5%在内）和优选地1%至3%（包括1%在内和包括3%在内）的Ce含量以及具有0至20%（包括0在内和包括20%在内）并且优选地5至20%（包括5在内和包括20%在内）的Y含量的材料系统(Y, Lu, Ce)3Al5O12的发光材料实现。此外，其他元素组合也是可能的，所述元素组合导致类似的光谱特性，尤其是还有前述发光材料，其中Al的一部分通过Ga取代。
第二发光材料2如此选择，使得以与激发光和第一发光材料1的发射光谱组合的方式得出在尽可能大的色温范围上大于或等于65并且优选地大于或等于70的色彩重现指数。尤其是，色温范围在3000 K至6500
K（包括3000K在内和包括6500K在内）上延伸。此外，第二发光材料2的组成如此被选择，使得相对于辐射、温度和湿度影响实现高的稳定性。
优选地，第二发光材料2具有来自具有在600nm与620nm之间（包括600nm在内和包括620nm在内）并且特别优选地在605nm与615nm之间（包括605nm在内和包括615nm在内）的发射峰值波长的系统材料(Ca, Sr, Ba，Eu)2Si5N8、(Ca, Sr, Eu)AlSiN3·Si2N2O和(Ca, Sr, Eu)AlSiN3的一种或多种次氨基硅酸盐发光材料。
优选地，利用来自具有大于或等于0.5% 并且小于或等于4%的Eu含量、具有大于或等于30% 并且小于或等于70%的Ba含量和具有大于或等于0%并且小于或等于20%的Ca含量的材料系统(Ca, Sr, Ba，Eu)2Si5N8的第二发光材料2实现所述光谱特性。在此，Sr含量如此被选择，使得碱土金属和铕的总和、也即Eu、Ba、Ca和Sr含量的总和得出100%。优选地，第二发光材料如此被选择，使得Eu含量大于或等于1%并且小于或等于2.5%，Ba含量大于或等于45%并且小于或等于55%并且Ca含量大于或等于0%并且小于或等于10%。对于第二发光材料2特别优选的所述发光材料除了高转换效率、发射的温度稳定性和化学耐抗性之外还以相对于辐射、高温、湿度和其组合的非常高的稳定性而出色。
可替代地或附加地，第二发光材料2可以具有带有大于或等于0.1% 并且小于或等于2%的Eu含量和具有大于或等于60% 并且小于或等于100%的Sr含量的 (Ca,
Sr, Eu)AlSiN3·Si2N2O。在此情况下，Ca含量如此被选择，使得Eu、Sr和Ca含量的总和得出100%。优选地，第二发光材料2如此被选择，使得Eu含量大于或等于0.3%并且小于或等于1%并且Sr含量大于或等于80%并且小于或等于100%。因为该材料系统的基结构具有相对于湿度的固有非稳定性，所以有利的是，给所述发光材料的颗粒配备由惰性材料、例如SiO2和/或Al2O3组成的涂层或包封。由此可以避免例如在具有高湿度的条件下发生例如在具有发光二极管的应用中荧光特性的降格（Degradation）。
第一和第二发光材料1、2在发光材料混合物中尤其可以以颗粒形式存在。在所示的实施例中，第一发光材料1与第二发光材料2在重量方面优选地具有小于或等于100：1或小于或等于60：1或小于或等于40：1并且大于或等于2：1或大于或等于1：1或大于或等于0.5：1的比例。
在图2中是具有发光半导体芯片3和先前描述的发光材料混合物的发光半导体器件100的实施例。
发光半导体芯片3被构造为发光二极管并且具有有源区4，所述有源区4适用于产生光，所述光经由光出射面5辐射。发光半导体芯片3尤其是从其光出射面5发射第一波长范围的光，其中第一波长范围包括尤其是具有大于或等于440nm并且小于或等于460nm和特别优选地大于或等于445nm并且小于或等于455nm的主导波长的蓝色辐射。
在发光半导体芯片3的光出射面5上，发光半导体器件100具有波长转换层6。所述波长转换层6具有树脂7，如例如根据图1已经描述的发光材料混合物被引入到所述树脂中。
第一发光材料1的颗粒适用于将第一波长范围的蓝色光转变成第二波长范围的黄绿色光，所述第一波长范围的光当前由发光半导体芯片3的光出射面5辐射。此外，第二发光材料2的颗粒将第一波长范围的蓝色光转变成第三波长范围的橙红色光，所述第一波长范围的蓝色光由有源区4产生。波长转换层6在此这样被构造，使得具有在CIE标准比色图表的白色范围中的色点的混色辐射形成。
此外，在所示的实施例中，侧向地在波长转换层6旁边施加接合焊盘8，所述接合焊盘8被设置用于电接触发光半导体芯片3。发光半导体芯片3的所述实施应纯示例性地来理解。与所示的实施例不同，发光半导体芯片3也可以具有发光半导体芯片的附加的或替代的特征，所述特征对于技术人员是已知的并且因此这里不对其进行进一步探讨。
在这里描述的发光半导体器件情况下，光谱优化的黄绿色第一发光材料和光谱优化的橙红色第二发光材料与合适的发射蓝色的发光半导体芯片被组合成相比于迄今现有技术更灵活的总系统。第一发光材料的发射和最佳可激发性相比于在现有技术中的解决方案情况下通常黄色的发光材料朝向更短的波长偏移，由此在所得出的总光谱中可以达到更高的蓝绿色分量，以便尤其是在高色温情况下和/或在使用短波的发射蓝色的半导体芯片情况下增高色彩重现。第二发光材料如此被选择，使得对于低的色温也可以保证65和优选70的最小色彩重现指数。总系统这样被优化，使得在从3000
K至6500 K（包括3000K在内和包括6500K在内）的色温范围中即使在使用例如具有小于或等于446
nm的主导波长的短波的发射蓝色的半导体芯片的情况下也实现大于或等于65并且优选地大于或等于70的高色彩重现指数。在此，这里描述的发光材料混合物尽管这里明确改善的色彩重现和灵活性但是同时也显示相比于现有技术的解决方案增高的转换效率。
在图3至7中示出相比于通常在现有技术中使用的这样的发光材料和发光材料混合物的示例性发光材料和发光材料混合物的特性。
在图3中相比于其他转换橙色或红色的发光材料示出这里对于第二发光材料描述的次氨基硅酸盐发光材料的所谓温度淬灭（“thermal
quenching（热淬灭）”）。为此在水平轴上示出以℃为单位的温度并且在竖直轴上示出相对于在温度25℃时的亮度的绝对亮度BA。作为发光材料考虑带有具有大于或等于45% 并且小于或等于55%的Ba含量并且具有大于或等于0% 并且小于或等于10%的Ca含量的组成(Ca, Sr, Ba，Eu)2Si5N8的这样的发光材料。尤其是图3示出具有50% Ba含量的(Sr, Ba)2Si5N8:Eu（空心三角形）、具有50% Ba含量和2.5% Ca含量的(Sr, Ba,Ca)2Si5N8:Eu（实心圆）、具有50% Ba含量和10% Ca含量的(Sr, Ba,Ca)2Si5N8:Eu（实心正方形）、具有75% Ba含量的(Sr, Ba)2Si5N8:Eu（实心三角形）、Ca2Si5N8:Eu（空心圆）以及(Sr, Ba，Ca)2SiO4:Eu（空心棱形）。表明，尤其是对于50% Ba含量和0%或者2.5% Ca含量可以实现对于这里所描述的第二发光材料的非常小的温度淬灭。
在图4中示出与其他黄绿色发光材料相比这里对于第一发光材料描述的石榴石发光材料的温度淬灭。轴标记是与在图3中相同的轴标记。表明，尤其是具有大于或等于0%并且小于或等于20%的Y含量的组成(Y, Lu)3Al5O12:Ce（实心正方形）导致非常小的温度淬灭。其他曲线代表Y3 (Al, Ga)5O12:Ce（空心三角形）以及 (Sr1-x,
Bax)2SiO4:Eu（空心棱形和空心圆）的两种组成。
在图5中示出激光快速老化测试，利用所述激光老化测试确定具有10%
Ca含量和可变的Ba含量（实心正方形：50% Ba；实心棱形：40% Ba；实心三角形：30% Ba；空心正方形：20% Ba；空心棱形：10% Ba；空心三角形：0% Ba）的发光材料系统(Ca, Sr,Ba)2Si5N8:Eu的老化稳定性。试样遭受强蓝色激光辐射。同时，以时间分辨的方式确定出红色峰值与蓝色峰值的比例、也即所得出的光谱的转换比例。图5示出在以分钟为单位的时间t期间转换程度R的时间依赖性（被标准化到在测量开始时的值）。所测量的值越保持接近100%，发光材料越稳定。所述数据显示基结构的Ba含量对发光材料的稳定性的强烈影响。从大约50%的Ba含量开始，在测量误差范围内不再能测量到降格，大约50%的Ba含量因此证明是特别有利的。
在图6中示出用于确定具有可变的Ba含量和Ca含量（实心三角形：50% Ba、2.5% Ca；实心正方形：50% Ba、0% Ca；空心棱形：20% Ba、0% Ca）的发光材料系统(Ca, Sr,Ba)2Si5N8:Eu的老化温度性，其中与图5的测量相比，作为蓝色光源代替激光使用具有440nm的主导波长的被实施为发射蓝色的发光二极管的发光半导体芯片。发射蓝色的半导体芯片利用硅树脂发光材料分散（Dispersion）浇注并且接着在提高的环境温度下、尤其是在焊点处可测量的温度为85℃下在正向电流500mA情况下被运行总共1000分钟。红色峰值和蓝色峰值的比例、也即所得出的光谱的转换比例在此以时间分辨的方式（zeitaufgelöst）被确定。轴标记是与在图5中相同的轴标记，再次绘出转换程度R的时间依赖性，其被标准化到测量开始时的值。如已经在图5中所示的测量那样，在图6中示出的数据也示出基结构的Ba含量对发光材料的稳定性的强烈影响。在具有大约50%的Ba含量以及0%和2.5%的Ca含量的两种试样情况下，在测量误差范围内不再能测量到降格，大约50% 的Ba含量因此证明是特别有利的。
在图7中示出具有70的色彩重现指数和大约5000 K的相关色温的两个发射白色的半导体器件的相对亮度BR的与以℃为单位的温度T有关的变化曲线。两个半导体器件具有带有445nm主导波长的发光半导体芯片。点划线示出利用带有具有作为第一发光材料的(Y, Lu)3Al5O12:Ce（10% Y、3% Ce）和具有作为第二发光材料的(Ca, Sr,Ba)2Si5N8:Eu（2.5% Ca、50% Ba、2% Eu）的发光材料混合物的这里所描述的半导体器件的测量。实线示出利用具有由Y3（Al,Ga）5O12:Ce（25% Ga 、4% Ce）和(Sr, Ba)2Si5N8:Eu（50% Ba、4% Eu）组成的组合的来自现有技术的发光二极管的测量。按照现有技术的发光二极管在温度T为116℃时相比于在室温下运行丧失大约16% 亮度，而在具有这里描述的发光材料混合物的半导体器件情况下亮度仅减小大约9%。
除了所描述的测量之外，执行其他试验，其中这里描述的发光材料混合物与来自现有技术的发光材料组合相比较。
在此情况下，除了先前并且与实施例结合地和在一般部分中描述的发光材料混合物之外，与发射蓝色的半导体芯片组合地尤其是以下发光材料混合物已证明是特别有利的，其中此外分别说明第一发光材料的主导波长、总浓度、绿红比例、色点坐标cx和cy、以K为单位的相关色温CCT和色彩重现指数CRI：
1、半导体芯片的主导波长：450nm；
第一发光材料：(Y, Lu)3Al5O12:Ce（5% Y、3% Ce）；
第二发光材料：(Sr, Ba)2Si5N8:Eu（50% Ba、4% Eu）；
第一发光材料的主导波长：566.6nm；
总浓度：17.1%；
绿红比例：30.0:1；
cx：0.338；cy：0.370；
CCT：5310 K；
CRT：70
2、半导体芯片的主导波长：444.5nm；
第一发光材料：(Y, Lu)3Al5O12:Ce（15% Y、2% Ce）；
第二发光材料：(Ca,Sr, Ba)2Si5N8:Eu（50% Ba、0% Ca、1% Eu）；
第一发光材料的主导波长：565.2nm；
总浓度：20.3%；
绿红比例：3.2:1；
cx：0.433；cy：0.406；
CCT：3075 K；
CRT：68
3、半导体芯片的主导波长：444.4nm；
第一发光材料：(Y, Lu)3Al5O12:Ce（15% Y、2% Ce）；
第二发光材料：(Ca,Sr, Ba)2Si5N8:Eu（50% Ba、2.5% Ca、1% Eu）；
第一发光材料的主导波长：565.2nm；
总浓度：19.5%；
绿红比例：3.25:1；
cx：0.432；cy：0.404；
CCT：3079 K；
CRT：69
4、半导体芯片的主导波长：444.5nm；
第一发光材料：(Y, Lu)3Al5O12:Ce（15% Y、2% Ce）；
第二发光材料：(Ca,Sr, Ba)2Si5N8:Eu（50% Ba、0% Ca、1% Eu）；
第一发光材料的主导波长：565.2nm；
总浓度：18.5%；
绿红比例：4.5:1；
cx：0.432；cy：0.403；
CCT：3072 K；
CRT：70
5、半导体芯片的主导波长：444.5nm；
第一发光材料：(Y, Lu)3Al5O12:Ce（15% Y、2% Ce）；
第二发光材料：(Ca,Sr, Ba)2Si5N8:Eu（50% Ba、0% Ca、1% Eu）；
第一发光材料的主导波长：565.2nm；
总浓度：16.5%；
绿红比例：8.3:1；
cx：0.345；cy：0.354；
CCT：5029K；
CRT：70
6、半导体芯片的主导波长：444.4nm；
第一发光材料：(Y, Lu)3Al5O12:Ce（15% Y、2% Ce）；
第二发光材料：(Ca,Sr, Ba)2Si5N8:Eu（50% Ba、0% Ca、1% Eu）；
第一发光材料的主导波长：565.2nm；
总浓度：13.7%；
绿红比例：14.0:1；
cx：0.314；cy：0.329；
CCT：6450 K；
CRT：69。
在来自现有技术的发光材料组合情况下确定出，在第一发光材料如此变化使得其发射越来越短波地被偏移的情况下，色彩重现指数持续增加并且相对效率和绿红比例持续减小。
但是针对用于产生具有大约70的色彩重现指数和在大约5000 K范围中的相关色温的混合光的发光材料混合物的先前描述的示例1即使在第一发光材料的发射朝向更短的波长偏移时也显示比来自现有技术的参考发光材料组合更大的相对效率。相同的效果也能够在发光材料混合物的示例2至4情况下以及在示例5情况下和在示例6情况下被确定，所述发光材料混合物被设置用于产生具有大约70的色彩重现指数和在大约3000 K范围中的相关色温的混合光，所述示例5的发光材料混合物被设置用于产生具有大约70的色彩重现指数和在大约5000
K范围中的相关色温的混合光，所述示例6的发光材料混合物被设置用于产生具有大约70的色彩重现指数和在大约6500 K范围中的相关色温的混合光。因此尤其是此外能够确定出，先前提到的发光材料混合物相比于来自现有技术的相应参考发光材料混合物显示显著提高的相对效率。
在图8中示出针对路灯200的实施例。路灯200具有灯架9以及灯罩10，所述灯罩10包围发光装置。作为发光装置使用如例如以上结合图2所描述的发光半导体器件100。
结合图所描述的实施例和特征可以彼此组合。此外，在图中所示的实施例可替代地或附加地可以具有在一般部分中根据说明书的其他特征和实施方式。
本发明不通过根据实施例的描述而局限于此。相反地，本发明包括每个新的特征和特征的每种组合，这尤其是包含在专利权利要求中的特征的每种组合，即使该特征或该特征组合本身未明确地在专利权利要求中或实施例中予以说明。
Claims (19)
1.具有第一发光材料（1）和第二发光材料（2）的发光材料混合物，其中在用蓝色光激发时，第一发光材料（1）的发射光谱在大于或等于540nm并且小于或等于560nm的波长情况下在黄绿色光谱范围中具有相对强度最大值，并且第二发光材料（2）的发射光谱在大于或等于600nm并且小于或等于620nm的波长情况下在橙红色光谱范围中具有相对强度最大值。
2.按照前述权利要求所述的发光材料混合物，其中所述第一发光材料（1）是石榴石发光材料。
3.按照前述权利要求所述的发光材料混合物，其中所述第一发光材料（1）在大于或等于545nm并且小于或等于555nm的波长情况下具有相对强度最大值。
4.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中所述第一发光材料（1）从材料系统(Y, Lu, Gd,
Ce)3(Al, Ga)5O12中选择。
5.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中所述第一发光材料（1）从材料系统(Y, Lu, Ce)3Al5O12和(Y, Lu, Ce)3(Al,
Ga)5O12中选择并且在大于或等于440nm并且小于或等于460nm、优选地大于或等于445nm并且小于或等于455nm的波长情况下具有最大可激发性。
6.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中第一发光材料从具有大于或等于0.5% 并且小于或等于5%的Ce含量和大于或等于0%并且小于或等于20%的Y含量的材料系统(Y, Lu, Ce)3Al5O12中选择。
7.按照权利要求6所述的发光材料混合物，其中所述Ce含量大于或等于1%并且小于或等于3%并且所述Y含量大于或等于5%并且小于或等于20%。
8.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中所述第二发光材料（2）是次氨基硅酸盐发光材料。
9.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中所述第二发光材料（2）在大于或等于605nm并且小于或等于615nm的波长情况下具有相对强度最大值。
10.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中所述第二发光材料（2）从材料系统(Ca, Sr,
Ba，Eu)2Si5N8、(Ca, Sr, Eu)AlSiN3·Si2N2O和(Ca, Sr, Eu)AlSiN3中选择。
11.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中所述第二发光材料（2）从具有大于或等于0.5% 并且小于或等于4%的Eu含量、具有大于或等于30% 并且小于或等于70%的Ba含量和具有大于或等于0%并且小于或等于20%的Ca含量的材料系统(Ca, Sr, Ba，Eu)2Si5N8中选择，其中所述Sr含量如此被选择，使得Eu、Ba、Ca和Sr含量的总和得出100%。
12.按照权利要求11所述的发光材料混合物，其中所述Eu含量大于或等于1%并且小于或等于2.5%，所述Ba含量大于或等于45%并且小于或等于55%，并且所述Ca含量大于或等于0%并且小于或等于10%。
13.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中所述第二发光材料（2）从具有大于或等于0.1% 并且小于或等于2%的Eu含量和具有大于或等于60% 并且小于100%的Sr含量的系统材料(Ca, Sr,
Eu)AlSiN3·Si2N2O中选择，其中所述Ca含量如此选择，使得Eu、Sr和Ca含量的总和得出100%。
14.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中所述第一和第二发光材料（1,2）以颗粒形式存在。
15.按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物，其中所述第二发光材料（2）从材料系统(Ca, Sr,
Eu)AlSiN3·Si2N2O中选择，并且被构造为具有从SiO2和Al2O3中选择的惰性涂层的颗粒。
16.具有发光半导体芯片（3）和按照前述权利要求之一所述的发光材料混合物的发光半导体器件，其中所述发光半导体芯片在运行中发出第一波长范围中的光，所述发光材料混合物将由所述发光半导体芯片（3）发出的、第一波长范围中的光的至少一部分转变成与第一波长范围不同的第二波长范围中的光并且转变成与第一和第二波长范围不同的第三波长范围中的光。
17.按照前述权利要求所述的发光半导体器件，其中所述第一波长范围具有大于或等于440nm并且小于或等于460n和优选地大于或等于445nm并且小于或等于455nm的主导波长。
18.按照权利要求17所述的发光半导体器件，其中所述发光半导体器件发出白色光，所述白色光由第一波长范围的光和第二和第三波长范围的光组成并且在大于或等于3000 K并且小于或等于6500 K的色温情况下具有大于或等于70的色彩重现指数。
19.具有按照权利要求16至18之一所述的发光半导体器件的路灯。
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