DE102012213467B4 - Vorrichtung zum bereitstellen elektromagnetischer strahlung - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (10) zum Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung, mit einer Strahlungsanordnung (12) zum Erzeugen von Anregungsstrahlung (14), und mit mindestens einem Konversionselement (20, 26) zum Erzeugen von Konversionsstrahlung (22), das zumindest einen ersten Leuchtstoff aufweist und das mit einem Abstand zu der Strahlungsanordnung (12) in einem Strahlengang der Anregungsstrahlung (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Leuchtstoff ein Nitridosilikat des Typs M2Si5N8:D eingesetzt ist, wobei D = Aktivator und wobei M ausgewählt ist aus der Gruppe Ba, Sr, Ca allein oder in Kombination, wobei die mittlere Korngröße d50 des Leuchtstoffs mindestens 10 µm beträgt, und wobei die Konzentration an Aktivator D, relativ zu M, 0,1 % bis 1,5 % beträgt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung. Die Vorrichtung weist eine Strahlungsanordnung zum Erzeugen von Anregungsstrahlung und mindestens ein Konversionselement zum Erzeugen von Konversionsstrahlung auf. Das Konversionselement weist Leuchtstoffe auf und ist mit einem Abstand zu der Strahlungsanordnung in einem Strahlengang der Anregungsstrahlung angeordnet.
  • Stand der Technik
  • Heutzutage kommen bei modernen Beleuchtungseinrichtungen vermehrt energieeffiziente, intensitätsstarke und/oder eine hohe Lichtleistungsdichte bereitstellende Strahlungsquellen wie Hochleistungs-LEDs (light emitting diode - Licht emittierende Diode), Laser, beispielsweise in Form von Laserdioden, und/oder Superlumineszenzdioden zum Einsatz. Anders als Glühbirnen, bei denen es sich um thermische Strahler handelt, emittieren diese Strahlungsquellen Licht in einem eng begrenzten Spektralbereich, so dass ihr Licht nahezu monochrom bzw. exakt monochrom ist. Eine Möglichkeit, weitere Spektralbereiche zu erschließen, besteht beispielsweise in der Strahlungskonversion, bei welcher Leuchtstoffe mittels LEDs und/oder Laserdioden bestrahlt werden und ihrerseits Strahlung einer anderen Wellenlänge emittieren. Bei sogenannten „Remote-Phosphor“ (Fern-Phosphor)-Anwendungen wird beispielsweise eine sich in einem Abstand zu einer Strahlungsquelle befindende Leuchtstoff aufweisende Schicht üblicherweise mittels LEDs oder Laserdioden beleuchtet und strahlt ihrerseits Strahlung einer anderen Wellenlänge ab. Beispielsweise kann diese Technik verwendet werden, um Licht blauer LEDs durch Beimischung von gelbem Licht, welches durch Anregung einer Leuchtstoff enthaltenden Schicht erzeugt wird, in weißes Licht umzuwandeln.
  • Ferner werden heutzutage regelmäßig Projektoren (Beamer) eingesetzt, um Daten optisch darzustellen. Ein derartiger Projektor projiziert die darzustellenden Daten in Form von einzelnen stehenden und/oder bewegten Bildern auf beispielsweise eine Leinwand. Es ist bekannt, bei einem herkömmlichen Projektor die nötige Anregungsstrahlung mit Hilfe einer konventionellen Entladungslampe zu erzeugen, also beispielsweise einer Quecksilberdampf-Höchstdrucklampe. Neuerdings wird aber auch schon die LARP(Laser Activated Remote Phosphor)-Technologie eingesetzt. Bei dieser Technologie wird ein von der Strahlungsquelle beabstandet angeordnetes Konversionselement, das Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht, mit Anregungsstrahlung, insbesondere einem Anregungsstrahl (Pumpstrahl, Pumplaserstrahl) bestrahlt. Die Anregungsstrahlung des Anregungsstrahls wird vom Leuchtstoff ganz oder teilweise absorbiert und in eine Konversionsstrahlung (Emissionsstrahlung) umgewandelt, deren Wellenlängen und somit spektralen Eigenschaften und/oder Farbe durch die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt wird. Bei der Down-Konversion wird die Anregungsstrahlung der Strahlungsquelle durch den bestrahlten Leuchtstoff in Konversionsstrahlung mit längeren Wellenlängen als die der Anregungsstrahlung konvertiert. Beispielsweise kann so mit Hilfe des Konversionselements blaue Anregungsstrahlung (blaues Laserlicht) in rote oder grüne Konversionsstrahlung (Konversionslicht, Beleuchtungslicht) konvertiert werden.
  • Die Anregungsstrahlung kann eine hohe Energiemenge in das Konversionselement einbringen, wodurch sich dieses stark erwärmen kann. Dies kann zu einer Beschädigung des Konversionselements und/oder der darin enthaltenen Leuchtstoffe führen, die als Einzelleuchtstoff oder Leuchtstoffgemisch vorliegen können. Außerdem treten bei mangelnder Kühlung des Leuchtstoffs Konversionsverluste aufgrund Effizienzminderung bedingt durch thermisches Quenchen auf. Zum Vermeiden einer zu starken Erwärmung und zum Vermeiden der damit verbundenen möglichen Schäden des Konversionselements bzw. des Leuchtstoffs ist es bekannt, mehrere Konversionselemente auf einem Leuchtstoffrad (oft auch als Phosphorrad, Pumprad oder Farbrad bezeichnet) anzuordnen, das mit dem Anregungsstrahl bestrahlt wird, während es sich dreht. Aufgrund der Drehung werden nacheinander unterschiedliche Konversionselemente und/oder Bereiche der Konversionselemente beleuchtet und somit die eingebrachte Lichtenergie flächenmäßig verteilt.
  • Bisher ist konzeptbedingt ein Miniaturisierungsgrad bei der LARP-Technologie beschränkt, da die Anordnung, die die Strahlungsquelle (Pumplaser) und das Leuchtstoff Rad aufweist, viel Bauraum benötigt. Für unterschiedliche Anwendungen ist jedoch ein kleiner Bauraum wünschenswert, beispielsweise im Bereich von Pico-Projektion, also bei klein dimensionierten mobilen Projektoren, und/oder von miniaturisierten Projektionseinheiten bei der sogenannten Embedded-Projektion, bei der die Projektionseinheit beispielsweise in ein Handy oder eine Kamera integriert ist. Wichtig dabei ist die thermische Anbindung des Konversionselements, um eine Überhitzung und Schaden zu vermeiden.
  • DE 10 2009 010 705 A1 betrifft Verbindungen der Formel I (Ca,Sr,Ba)SiMeN:Eu(I) wobei Me = Hf und/oder Zr x = 0,0015 bis 0,20 und z < 4 ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen und Verwendung als Leuchtstoffe sowie Konversionsleuchtstoffe zur Konversion der blauen oder im nahen UV liegenden Emission einer LED.
  • DE 20 2005 011 701 U1 betrifft einen Leuchtstoff für Lumineszenzkonversions-LED. Es handelt sich dabei um Nitridosilikate, die mit Europium dotiert sind. Es handelt sich dabei um Leuchtstoffe, die mit Primärstrahlung aus dem Blauen oder UV-Strahlungsbereich angeregt werden können.
  • DE 10 2006 016 548 A1 betrifft einen Leuchtstoff EA2-x-a SEx Eua SiO4-x Nx mit EA = zumindest eines der EA-Elemente Sr, Ca, Ba, Mg. Die Abkürzung EA steht für Erdalkali. SE steht für Seltene Erden, insbesondere La und/oder Y. Dabei liegt a bevorzugt im Bereich 0,02 bis 0,45. Außerdem liegt x bevorzugt im Bereich 0,003 bis 0,02.
  • US 2011 /0 116 253 A1 betrifft eine Halbleiter-Lichtquellenvorrichtung umfassend ein Leuchtstoffrad, einen Motor, der das Leuchtstoffrad dreht, eine Lichtquelle und ein bewegliches Modul. Das Leuchtstoffrad kann mindestens eine Leuchtstoffschicht enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie angeregtes Licht emittiert. Das Phosphorrad kann ein Mischungsverhältnis von weißem Licht, das durch von der Lichtquelle ausgestrahltes Licht und durch das von der mindestens einen Phosphorschicht angeregte Licht erzeugt wird, in Abhängigkeit von einer von der Lichtquelle emittierten Position des Phosphorrads verändern. Das bewegliche Modul, das mit dem Motor verbunden ist, kann die Position des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichts einstellen.
  • CHAE, H.; KIM, C. H.: Synthesis of SrCaSi5N8:Eu2+ by Carbothermal Reaction Method. In: ECS Meet. Abst. MA2010-02, 2010, Abstract Nr. 2359, 218th ECS Meeting. DOI 0.1149/MA2010-02/43/2359 betrifft die Synthese von SrCaSi5N8 :Eu2+.
  • Darstellung der Erfindung
  • Für Remote-Phosphor-Anwendungen werden dünne Leuchtstoffschichten wie kubische Silikat-Minerale, Orthosilikate, Granate oder Nitride auf Oberflächen von entsprechenden Trägern aufgebracht. Die Leuchtstoffschichten werden dabei meist mit Bindemitteln mechanisch fixiert und an ein optisches System (Linsen, Kollimatoren, etc.) angebunden, wobei die Lichtkopplung beispielsweise über Luft oder mittels eines Immersionsmediums erfolgen kann. Um eine möglichst optimale optische Anbindung des optischen Systems zum Leuchtstoff zu gewährleisten und Lichtverluste zu vermeiden, sollte eine möglichst direkte optische Anbindung gewährleistet sein. Für Remote-Phosphor-Anwendungen, d.h. Anwendungen bei denen Leuchtstoff (Phosphor) und Strahlungsquelle, z.B. Hochleistungs-Laserdioden, räumlich getrennt sind, wird beispielsweise eine dünne Leuchtstoffschicht auf eine Oberfläche, beispielsweise eines Substrats und/oder eines Träger, aufgebracht, mit Bindemitteln mechanisch fixiert und an ein optisches System (Linsen, Kollimatoren, etc.) angebunden (Luft, Immersion etc.).
  • Bei den vorstehend genannten Anwendungen werden die Leuchtstoffe für gewöhnlich mittels LEDs und/oder Laserdioden mit hohen Lichtleistungen zur Emission angeregt. Die dabei entstehenden thermischen Verluste sind, beispielsweise über den Träger, abzuführen, um eine Überhitzung und damit thermisch bedingte Änderungen der optischen Eigenschaften oder auch die Zerstörung des Leuchtstoffes zu vermeiden. Die Leuchtstoffe werden beispielsweise mit Lichtquellen hoher Leistungsdichte (einige W/mm2) zur Emission angeregt. Die dabei entstehenden hohen thermischen Verluste (Stokes) führen zu einem Wärmeeintrag in der Leuchtstoffschicht. Werden diese Temperaturen zu hoch, beispielsweise durch unzureichende Entwärmung, kann es zu thermisch bedingten Änderungen der optischen Eigenschaften (Emissionswellenlänge, Konversionseffizienz usw.) kommen oder letztendlich zu der Zerstörung der Leuchtstoffe bzw. der Schicht selbst. Ursächlich für diese Degeneration der Leuchtstoffschicht können sowohl Leuchtstoff als auch Bindemittel sein. Aus diesem Grund sollte die Leuchtstoffschicht so gestaltet sein, dass sie optimal entwärmt werden kann, um die thermische Zerstörung der Leuchtstoffe und des Bindemittels zu vermeiden.
  • Die Leuchtstoffe, die zumeist pulverförmig vorliegen, bilden ohne eine zusätzliche Verwendung von Bindemitteln, beispielsweise Silikonen, keine mechanisch stabilen Schichten, d.h. keine abrieb- und/oder kratzfesten Schichten. Bindemittel werden aber auch generell verwendet, um die Leuchtstoffteilchen zu einer Phase zusammenzubringen, welche dann auf entsprechende Oberflächen aufgetragen werden kann. Bei Verwendung von Bindemitteln zur Schichtstabilisierung können jedoch diese Binder selbst mit den Leuchtstoffen in Wechselwirkung treten und damit ihre optischen und thermischen Eigenschaften, sowie ihre Lebensdauer, negativ beeinflussen. Darüber hinaus stellt die thermische Leitfähigkeit der Bindemittel häufig eine begrenzende Größe bei der Abfuhr von im Konversionselement entstehender Wärme dar. Zudem sollten die Bindemittel selbst thermisch und spektral stabil sein und keine bis geringe Alterungseigenschaften zeigen. Aus diesem Grund ist die Verwendung eines inerten, optisch transparenten, thermisch und spektral stabilen Bindemittels für die Erzeugung stabiler und langlebigere Leuchtstoffschichten vorteilhaft.
  • Es ist bekannt, Silikone als Bindermatrizen für eine lichttechnische Anregung (z.B. LEDs) zu verwenden. Diese erlauben jedoch keine zu hohen Lichtleistungen (Leistungsdichten einige W/mm2) oder machen weiteren technologischen Aufwand nötig (z.B. Farbräder zur Reduzierung der Lichteinwirkzeit). Die bekannten Leuchtstoff-Silikongemische werden üblicherweise direkt auf metallische Substrate aufgebracht. Beispielsweise wird der Leuchtstoff in organischen Matrizen wie z.B. Silikon suspendiert und dann z.B. siebgedruckt. Die Schichten sind beispielsweise ca. 30 µm dick. Silikon besitzt eine schlechte Wärmeleitfähigkeit von 0,1-0,2 W/m·K, die dazu führt, dass sich der Leuchtstoff im Betrieb stärker erwärmt und dadurch ineffizienter wird. Dies ist insbesondere bei leistungsstarken LEDs und bei Laseranwendungen problematisch.
  • Der Beschichtungsprozess beim Ausbilden einer Leuchtstoffschicht wird durch die Art der Substratmaterialien limitiert. So sind Hochtemperaturprozesse auf vielen Kunststoffen und metallischen Materialien (z.B. Aluminium) aufgrund von deren Schmelztemperaturen bzw. thermischen Beständigkeit nicht denkbar. Alternativ verfügbare gut wärmeleitfähige keramische Materialien (z.B. AlN) sind dagegen mit erhöhtem technologischem und finanziellem Aufwand verbunden.
  • Aus verschiedenen Druckschriften sind anorganische Matrizen mit einer verbesserten Wärmeableitung bekannt, wie z.B. niederschmelzendes Glas aus WO 2011/104364 A1 oder Metallphosphate aus WO 2011/138169 A1 .
  • Anorganische Matrizen haben gegenüber organischen Matrizen jedoch den Nachteil, dass zur Erzielung einer kompakten blasenarmen Schicht in der Regel relativ hohe Temperaturen benötigt werden, wenn eine gewisse chemische Stabilität (beispielsweise gegenüber UV-Strahlung und/oder Feuchte) gefordert ist. Typische Erweichungstemperaturen von gängigen niederschmelzenden Gläsern liegen bei 500°C bis 600°C. Bei diesen Temperaturen werden optoelektronische Substrate wie z.B. ein LED-Chip oder gut reflektierende Substrate z.B. hochreflektierendes Aluminium oder der einzubettende Leuchtstoff, insbesondere Nitride, bereits geschädigt und dadurch ineffizienter.
  • Als Alternativen sind Konversionselemente bekannt, die aus einer den Leuchtstoff umfassenden Keramik oder aus einem den Leuchtstoff umfassenden Kristall gebildet sind. Insbesondere kann der Leuchtstoff die Keramik bzw. das Kristall bilden. Derartige Konversionselemente können an Kühlkörpern festgeklebt werden, damit die darin entstehende Wärme abgeführt werden kann. Eine begrenzende Größe für die Abführung der Wärme ist dabei die thermische Leitfähigkeit des verwendeten Klebstoffs. Des Weiteren ist es einer guten Wärmeabfuhr zuträglich, wenn die Konversionselemente besonders dünn ausgebildet werden.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt, die einfach und/oder kostengünstig herstellbar ist und/oder die ermöglicht, Konversionsstrahlung mit hochenergetischer Anregungsstrahlung bereitzustellen. Ferner wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt, deren Konversionselement temperatur- und witterungsbeständig ist und/oder eine hohe Effizienz und/oder lange Lebensdauer hat.
  • In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt. Die Vorrichtung weist eine Strahlungsanordnung zum Erzeugen von Anregungsstrahlung und mindestens ein Konversionselement zum Erzeugen von Konversionsstrahlung auf. Das Konversionselement weist ein grobkörniges Nitridosilikat als einzigen oder einen von mehreren Leuchtstoffen auf. Das Konversionselement ist mit einem vorgegebenen Abstand zu der Strahlungsanordnung in einem Strahlengang der Anregungsstrahlung angeordnet.
  • Das Konversionselement und damit die Vorrichtung sind einfach und/oder kostengünstig herstellbar. Der neuartige Leuchtstoff ermöglicht, das Konversionselement zum Erzeugen von Konversionsstrahlung mit hochenergetischer Anregungsstrahlung zu verwenden. Mit anderen Worten kann die Strahlungsanordnung ein, zwei oder mehr Strahlungsquellen aufweisen, die die Anregungsstrahlung mit einer hohen Leistungsdichte erzeugen. Ferner ist das den neuartigen Leuchtstoff aufweisende Konversionselement besonders temperatur- und witterungsbeständig und hat eine hohe Effizienz und lange Lebensdauer, da durch den neuartigen Leuchtstoff eine verbesserte Strahlungsbeständigkeit, beispielweise UV-beständigkeit, und Wärmeabfuhr gegeben ist und der eingebettete Leuchtstoff weniger durch Umweltfaktoren geschädigt wird.
  • Das Konversionselement kann beispielsweise eine Konversionsschicht aufweisen, die beispielsweise auf einem Substrat ausgebildet werden kann. Mit Hilfe eines geeignete Binders wie Metallphosphat kann beispielsweise eine besonders haftfeste Konversionsschicht erzeugt werden. Die Konversionsschicht kann ferner so ausgebildet sein, dass sie keine mechanische Schädigung und/oder Zerstörung bei anschließenden Verarbeitungsschritten erfährt. Ferner kann die Konversionsschicht bei moderaten Temperaturen hergestellt werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das Konversionselement relativ zu der Strahlungsanordnung bewegbar angeordnet. Beispielsweise ist das Konversionselement drehbar angeordnet.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Vorrichtung ein Leuchtstoffrad auf, das um eine Achse drehbar angeordnet ist und das das Konversionselement aufweist. Das Konversionselement kann beispielsweise an einem Rand des Leuchtstoffrads und/oder auf einer Kreisfläche des Leuchtstoffrads angeordnet sein. Zusätzlich zu dem Konversionselement können beispielsweise ein, zwei oder mehr weitere Konversionselemente angeordnet sein. Die Konversionselemente können beispielsweise unterschiedliche Leuchtstoffe aufweisen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das Konversionselement relativ zu der Strahlungsanordnung fest angeordnet. Beispielsweise kann die Vorrichtung für eine Pico-Projektions-Anwendung ohne Leuchtstoffrad verwendet werden, beispielsweise in einem tragbaren elektronischen Gerät, wobei die Verwendung einer geeignete Matrix wie beispielsweise eines kondensierten Metallphosphats als Matrix für das Konversionselement zu einer ausreichenden Wärmeabfuhr beitragen kann.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist eine Oberfläche des Konversionselements eine Kühlstruktur auf. Die Kühlstruktur weist eine künstlich vergrößerte Oberfläche des Konversionselements auf. Dies kann zu einer guten Kühlung des Konversionselements beitragen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Kühlstruktur Riefen und/oder Lamellen auf. Dies kann dazu beitragen, die Kühlstruktur auf einfache Weise effektiv auszubilden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Strahlungsanordnung mindestens eine Strahlungsquelle auf, die die Anregungsstrahlung mit einer hohen Leuchtdichte erzeugt.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die Strahlungsquelle ein Laser, eine Laserdiode oder eine Superlumineszenzdiode.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen liegt die hohe Leuchtdichte im Bereich zwischen 1 W/mm2 und 50 W/mm2.
  • Zur Konversion von blauem Licht aus insbesondere LASER-Dioden werden extrem strahlungs- und temperaturstabile Leuchtstoffe benötigt. Für Projektionsanwendungen werden dazu zum Aufspannen eines akzeptablen Farbraumes neben grün und gelb emittierenden Leuchtstoffen auch rot emittierende Leuchtstoffe benötigt, die bei Wellenlängen von λdom ~ 600 nm mit hoher Effizienz emittieren und gleichzeitig trotz der thermischen und optischen Belastung im endgültigen Produkt stabil sind.
  • In bisherigen Projektionsmodulen werden verschiedene Rotleuchtstoffe verwendet: niedrig dotierte MAlSiN3:Eu2+-basierte Leuchtstoffe und hochdotierte M2Si5N8:Eu2+-Leuchtstoffe (Eu-Gehalt ≥ 4% bezogen auf M (M ist eines oder mehrere der Elemente Ca, Sr und Ba).
  • Leuchtstoffe der Klasse MAlSiN3:Eu2+ werden in einigen auf dem Markt befindlichen Produkten eingesetzt (CASIO, Intematix). Aufgrund der hohen Dominanzwellenlänge der verwendeten Leuchtstoffe haben diese Systeme jedoch nur einen geringen optischen Nutzeffekt. Modifikation des Leuchtstoffes erlaubt zwar das Verschieben der Emission zugunsten eines besseren visuellen Nutzeffektes jedoch nur auf Kosten der Stabilität (M ist normalerweise Ca, kann jedoch teilweise durch z. B. Sr substituiert werden, was zwar die Stabilität verringert, aber auch die Dominanzwellenlänge verschiebt).
  • Bei der Verwendung von hoch dotierten Nitridosilikaten M2Si5N8:Eu2+ ist der visuelle Nutzeffekt aufgrund der Lage des Emissionsspektrums deutlich größer, jedoch sind diese Systeme unter der starken optischen Belastung nur wenig effizient und zeigen hohes thermisches Löschungsverhalten.
  • Sämtliche bislang untersuchten, niedrig dotierten Nitridosilikate M2Si5N8:Eu2+, die aufgrund von vorteilhaftem thermischen Löschungsverhalten deutlich effizienter sind, emittierten bei zu kurzen Wellenlängen für die Anwendung (z. B. λdom = 595 nm bei 30W optisch für Ca0,1Sr0,9BaSi5N8: 4% Eu2+) oder sind nicht stabil gegen die optische und thermische Belastung (z. B. feinkörniges CaSrSi5N8 - siehe Abbildungen).
  • Die neuen niedrig dotierten Nitridosilikate (Eu2+-Gehalt ≤ 2 % bezogen auf M, bevorzugt mindestens 0,1 Mol.-%) der Zusammensetzung M2Si5N8:Eu2+ (M ist eines oder mehrere der Elemente Ca, Sr und Ba) haben deutlich größere Primärkörner mit mittleren Korngrößen von d50 ≥ 10 pm, gemessen mittels statischer Laserbeugung, als die deutlich feineren, verbackenen Primärkörner klassischer niedrig dotierter 258-Systeme (d50 typischerweise ca. 5 µm oder kleiner). Bevorzugt ist d50 größer als oder gleich 21 µm. Diese neuen Leuchtstoffe zeigen für einen Eu2+-Gehalt ≤ 2 % verbesserte und für Eu2+-Gehalte ≤ 1 % sogar erheblich verbesserte Stabilität und weit geringeres thermisches Löschungsverhalten als feinkörnige Leuchtstoffe dieser Zusammensetzung.
  • Diese grobkörnigen, niedrig dotierten Leuchtstoffe sind stabil gegen optische und thermische Belastung bei der Anregung mit einem LASER. Damit sind sie für die Anwendung in LASER-basierten Konversionselementen ideal geeignet.
    Grobkörnige Proben von Ca(1-x) SrxSi5N8: Eu2+ sind alle stabil und für die Anwendung in LASER-basierten Konversionselementen geeignet. Ihre Emissionswellenlänge lässt sich über die genaue Zusammensetzung (Ca-Sr) und die Aktivatorkonzentration festlegen.
  • Figuren
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
    • 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung;
    • 2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung;
    • 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung;
    • 4-7 REM-Darstellungen verschiedener Leuchtstoffe;
    • 8 einen Vergleich typsicher Korngrößen von Leuchtstoffen für die Laseranwendung
    • 9 Ergebnis eines Laserbelastungstest für verschiedene Leuchtstoffe;
    • 10 Vergleich der Effizienz von Leuchtstoffen mit unterschiedlicher Dotierung an Eu;
    • 11 Ergebnis eines Laser-Überstresstests für verschiedene Leuchtstoffe;
    • 12 Ergebnis eines Laser-Überstresstests für verschiedene Leuchtstoffe mit unterschiedlichem Durchmesser;
    • 13 Ergebnis eines Oxidationstests für verschiedene Leuchtstoffe mit unterschiedlichem Durchmesser.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement sein und/oder als eine elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als eine organische elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als ein elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor oder als ein organischer elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor ausgebildet sein. Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. In diesem Zusammenhang kann das elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelement beispielsweise als Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED) als organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als Licht emittierender Transistor oder als organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Das Licht emittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
  • 1 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Bereitstellen elektromagnetischer Strahlung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Die Vorrichtung 10 weist eine Strahlungsanordnung 12 auf, die Anregungsstrahlung 14 erzeugt. Die Strahlungsanordnung 12 ist beispielsweise eine Strahlungsquelle oder weist ein, zwei oder mehr Strahlungsquellen auf. Als Strahlungsquelle wird beispielsweise ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement verwendet. Die Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise eine Laserstrahlungsquelle sein. Die Laserstrahlungsquelle kann beispielsweise eine Laserdiode sein. Die Laserdiode kann eine Single- oder MultiMode Laserdiode sein. Beispielsweise kann die Laserdiode eine blaues Laserlicht emittierende Laserdiode sein, die auch als blaue Laserdiode bezeichnet wird. Eine Leistung der Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise 50 mW bis 5 W sein. Alternativ zu der blauen Laserdiode, deren Emissionswellenlängen beispielsweise im Spektralbereich von 400 nm bis 480 nm liegen kann, kann als Strahlungsquelle 12 eine UV-(Laser-)Strahlungsquelle verwendet werden, beispielsweise mit einer Emissionswellenlänge zwischen 300 nm und 400 nm.
  • Die Anregungsstrahlung 14 ist beispielsweise elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich. Bei der Anregungsstrahlung (Pumplicht o. Pumpstrahlung) 14 kann es sich beispielsweise auch um ultraviolette Strahlung, Infrarot-Strahlung oder sogar Korpuskularstrahlung handeln, etwa um einen Elektronen- oder Ionenstrahl, bevorzugt ist die Anregungsstrahlung 14 jedoch Laserstrahlung und/oder LED-Licht. Die Anregungsstrahlung 14 ist nicht zwingend auf einen bestimmten Spektralbereich begrenzt; es kann beispielsweise im roten, grünen, blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich gepumpt werden, etwa durch eine entsprechende Strahlungsquelle (Pumpstrahlungsquelle) oder auch eine Kombination mehrerer Strahlungsquellen in der Strahlungsanordnung 12. Generell können die Strahlungsquellen dazu ausgelegt sein, mit beispielsweise im Wesentlichen konstanter Leistung oder aber auch gepulst betrieben zu werden.
  • Die Anregungsstrahlung 14 ist auf ein an einem Träger 16 befestigtes Konversionselement 20 gerichtet. In anderen Worten beleuchtet oder bestrahlt die Strahlungsanordnung 12 das Konversionselement 20 und/oder das Konversionselement 20 ist in einem Strahlengang der Anregungsstrahlung 14 angeordnet. Der Träger 16 kann auch als Substrat bezeichnet werden. Ferner kann das Konversionselement 20 auf einem Substrat aufgebracht sein, das dann an dem Träger 16 befestigt werden kann. Die Strahlungsanordnung 12 hat einen vorgegebenen Abstand, der größer null ist, zu dem Konversionselement 20 und ist somit nicht in direktem körperlichem Kontakt mit dem Konversionselement 20. Der Träger 16 kann beispielsweise ein Teil eines Farbrades und/oder beispielsweise ein Teil eines Projektors sein. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise in dem Projektor angeordnet sein. Alternativ dazu kann die Vorrichtung 10 beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise als Innenbeleuchtung, Scheinwerfer oder Rücklicht, in einem tragbaren elektronischen Gerät, beispielsweise einem tragbaren Projektor und/oder einem Mobiltelefon, oder in einem Endoskop angeordnet sein. Ferner kann der Träger 16 eine Kühlvorrichtung aufweisen.
  • Das bestrahlte Konversionselement 20 strahlt seinerseits Konversionsstrahlung 22 ab. Alternativ kann die Vorrichtung 10 mehrere Strahlungsanordnungen 12 und/oder mehrere Konversionselemente 20 aufweisen. Die Anregungsstrahlung 14 und/oder die Konversionsstrahlung 22 können auch als elektromagnetische Strahlung bezeichnet werden. Zum Erzeugen der Konversionsstrahlung 22 weist das Konversionselement 20 Leuchtstoff bzw. Leuchtstoffe auf. Die Leuchtstoffe werden mit Hilfe des abgelenkten Anregungsstrahls 14 energetisch angeregt. Beim nachfolgenden energetischen Abregen emittieren die Leuchtstoffe die Konversionsstrahlung einer oder mehrerer vorgegebener Wellenlängen. Es findet somit eine Konversion der Anregungsstrahlung 14 statt, wodurch die Konversionsstrahlung 22 erzeugt wird. Bei der Konversion werden die Wellenlängen der Anregungsstrahlung 14 zu kürzeren oder längeren Wellenlängen verschoben. Die Farben können Einzelfarben oder Mischfarben sein. Die Einzelfarben können beispielsweise grünes, rotes oder gelbes Licht aufweisen und/oder die Mischfarben können beispielsweise aus grünem, rotem und/oder gelbem Licht gemischt sein und/oder beispielsweise weißes Licht aufweisen. Zusätzlich kann blaues Licht bereitgestellt werden, beispielsweise indem das Konversionselement 20 so ausgebildet wird, dass zumindest teilweise nicht konvertierte Anregungsstrahlung 14 die Vorrichtung 10 als nutzbare elektromagnetische Strahlung verlässt. Die Einzel- oder Mischfarben können mit Hilfe der Konversionsstrahlung 22 und/oder der Anregungsstrahlung 14 dargestellt werden. Beispielsweise können grün, rot und gelb mit Hilfe von blauem Laserlicht dargestellt werden. Bei Verwendung des UV-Laserlichts als Pumplicht können die Leuchtstoffe auch so gewählt werden, dass sie rot, grün, blau und gelb darstellen.
  • Das Konversionselement 20 weist optional ein Matrixmaterial (Bindemittel) auf, das beispielsweise ein kondensiertes Metallphosphat aufweist. Der bzw. die Leuchtstoffe sind in das Matrixmaterial eingebettet. Als Leuchtstoff kann ein Stoff verstanden werden, der verlustbehaftet elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung anderer (längerer) Wellenlänge umwandelt, beispielsweise mittels Phosphoreszenz oder Fluoreszenz. Die Energiedifferenz aus absorbiertem elektromagnetischer Strahlung und emittierter elektromagnetischer Strahlung kann in Phononen, d.h. Wärme, umgewandelt werden und/oder mittels Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge proportional zur Energiedifferenz.
  • Übliche bekannte Leuchtstoffe, die zusammen mit dem neuartigen rot emittierenden Leuchtstoff verwendet werden können, sind beispielsweise Granate oder Nitride, Silikate, Oxide, Phosphate, Borate, Oxynitride, Sulfide, Selenide, Aluminate, Wolframate, und Halide von Aluminium, Silizium, Magnesium, Calcium, Barium, Strontium, Zink, Cadmium, Mangan, Indium, Wolfram und anderen Übergangsmetallen, oder Seltenerdmetallen wie Yttrium, Gadolinium oder Lanthan, die mit einem Aktivator, wie zum Beispiel Kupfer, Silber, Aluminium, Mangan, Zink, Zinn, Blei, Cer, Terbium, Titan, Antimon oder Europium dotiert sind. In verschiedenen Ausführungsformen ist der zusätzliche Leuchtstoff ein oxidischer oder (oxi-)nitridischer Leuchtstoff, wie ein Granat, Orthosilikat, Nitrido(alumo)silikat, Nitrid oder Nitridoorthosilikat, oder ein Halogenid oder Halophosphat. Konkrete Beispiele für geeignete Leuchtstoffe sind Strontiumchloroapatit:Eu ((Sr,Ca)5(PO4)3Cl:Eu; SCAP), Yttrium-Aluminium-Granat:Cer (YAG:Ce), CaAlSiN3:Eu oder grün emittierender Granat A3B5O12;Eu, A ist bevorzugt Y, Lu allein oder in Kombination, B ist bevorzugt Al oder Ga allein oder in Kombination. Ferner können im Leuchtstoffgemisch beispielsweise Partikel mit Licht streuenden Eigenschaften und/oder Hilfsstoffe enthalten sein. Beispiele für temporäre Hilfsstoffe schließen Tenside und organische Lösungsmittel ein. Beispiele für permanente Zusätze sind Licht streuende Partikel, beispielsweise Metalloxidpartikel oder Stabilisatoren, beispielsweise oxidische Nanopartikel.
  • Das Matrixmaterial weist ggf. ein kondensiertes Metallphosphat, beispielsweise ein kondensiertes Aluminiumphosphat, beispielsweise aus einer Mono-Aluminiumphosphat-Lösung auf. Das Matrixmaterial ist beispielsweise amorph bzw. überwiegend amorph, farblos und/oder für die Anregungsstrahlung 14 und/oder die Konversionsstrahlung 22 transparent. Das kondensierte Metallphosphat weist eine gute Wärmeleitfähigkeit, die höher als die von Silikon ist, und eine gute UV-Beständigkeit auf. Das kondensierte Metallphosphat ist beispielsweise bleifrei oder bleiarm, beispielsweise mit einem Anteil unter 1 Mol.-%. Das kondensierte Metallphosphat ist in der Regel alkali- und/oder halogenarm, beispielsweise alkali- bzw. halogenfrei. Die Konzentrationen an Alkalimetallen und Halogenen können deshalb vernachlässigbar sein und/oder jeweils unter 1 Mol.-% liegen. Das heißt beispielsweise, dass diese Elemente nicht bewusst zugegeben werden und allenfalls von Verunreinigungen der eingesetzten Vormaterialien herrühren. Dadurch wird eine höhere Feuchtestabilität erzielt. Eine Ausnahme ist die Kombination von Metallphosphat mit Alkalisilikat.
  • Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Konversionsschicht mit der Matrix aus Metallphosphat und mit dem Leuchtstoff und/oder gegebenenfalls mit Zusatzstoffen kann beispielsweise größer 5,0×10-6 K-1 sein.
  • Das Substrat, auf das die Leuchtstoffschicht aufgebracht wird, kann beispielsweise der Träger 16, das Leuchtstoffrad, ein Kühlkörper oder optisches Bauteil, wie zum Beispiel ein Kollimator sein. Das Substrat kann aus verschiedenen geeigneten Materialien, wie z.B. Kunststoff, Glas, Keramik oder Metall bestehen. Zur Ausbildung eines Leuchtstoffkörpers können Formen aus den genannten Materialien verwendet werden. Der Leuchtstoffkörper kann beispielsweise ein Leuchtstofffilm sein. Die Leuchtstoffschicht, der Leuchtstofffilm und/oder der Leuchtstoffkörper, beispielsweise ein Leuchtstoffplättchen, können dann das Konversionselement 20 bilden oder ein Teil des Konversionselements 20 sein.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, das weitgehend dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht, wobei im Unterschied dazu bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 der Träger 16 zumindest teilweise für die Konversionsstrahlung 22 und/oder die Anregungsstrahlung 14 transparent ausgebildet ist.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, das weitgehend dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht, wobei im Unterschied dazu bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 der Träger 16 als ein Leuchtstoffrad ausgebildet ist. Das Leuchtstoffrad ist um eine Achse 24 drehbar gelagert. Das Leuchtstoffrad kann mit Hilfe einer nicht dargestellten Antriebseinheit um die Achse 24 gedreht werden. Optional ist auf dem Leuchtstoffrad ein weiteres Konversionselement 26 angeordnet. Ferner können noch weitere Konversionselemente auf dem Leuchtstoffrad angeordnet sein. Die Konversionselemente 20, 26 können gleiche und/oder unterschiedliche Leuchtstoffe aufweisen, so dass mit ihrer Hilfe Konversionsstrahlung 22 gleicher bzw. unterschiedlicher Wellenlänge erzeugbar ist.
  • 4 bis 7 zeigt REM-Darstellungen von Leuchtstoff-Proben in 500-facher Vergrößerung (4 und 5) und in 3000-facher Vergrößerung (6 und 7). Dabei zeigt 4 und 6 jeweils den gleichen Leuchtstoff des Typs M2Si5N8:Eu mit niedriger Dotierung an Eu (1 Mol.-% Eu) mit großem Primärkorn (d50 = 22 um). 5 und 7 zeigt jeweils den gleichartigen Leuchtstoff M2Si5N8:Eu mit hoher Dotierung an Eu (4 Mol.-%) mit kleinem Primärkorn (d50 = 5 µm). Ein konkretes Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung ist der Leuchtstoff CaSrSi5N8:1 % Eu mit einer mittleren Korngröße von d50 = 22 µm wird mit blauen LASER-Dioden (λ ≈ 445 nm) angeregt. Er emittiert mit λdom ≈ 599 nm bei Anregung mit 45W optisch und ist unter den angegebenen Bedingungen stabil. Ein weiteres Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung ist der Leuchtstoff CaSrSi5N8:0,5% Eu mit einer mittleren Korngröße von d50 = 20 µm wird mit blauen LASER-Dioden (λ ≈ 445 nm) angeregt. Er emittiert mit λdom ≈ 598 nm bei Anregung mit 45 W optisch und ist unter den angegebenen Bedingungen stabil. Ein vergleichendes Ausführungsbeispiel 3 ist der Leuchtstoff CaSrSi5N8:0,5%Eu (fein) mit einer mittleren Korngröße von d50 = 4 µm.
  • Dieser feinkörnige Leuchtstoff und der Leuchtstoff CaSr-Si5N8:0,5%Eu (grob) mit einer mittleren Korngröße von d50 = 22 µm wurden einem LASER Belastungstest unterzogen (30W/mm2; 409 nm). Der feinkörnige Leuchtstoff emittierte anfangs mit λdom ≈ 597 nm, der grobkörnige mit λdom ≈ 599 nm. Nach 120 Minuten Belastung verlor der feinkörnige Leuchtstoff 71% Konversionseffizienz, der grobkörnige nur 17%.
  • 8 zeigt einen Vergleich typischer Korngrößen (jeweils d50) eines gleichartigen Leuchtstoffs M2si5N8:Eu. Für die Laser-Anwendung sollte die mittlere Korngröße bei beispielsweise 20 oder 22 µm liegen, bisher wurden meist Leuchtstoffe mit mittlerer Korngröße von deutlich unter 10 µm verwendet, typisch ist hier d50 = 5pm.
  • 9 zeigt das Ergebnis eines Laser-Belastungstests. Dabei wurde das Verhalten von grobkörnigem und feinkörnigem Leuchtstoff M2Si5N8:Eu mit d50 =20 µm bzw. 4 µm miteinander verglichen. Die Abszisse ist die Zeit in Minuten, die Ordinate die relative Effizienz. Die Dotierung ist jeweils gleich groß, nämlich 0,5 Mol.-% Eu bezogen auf M. Dabei ist M = Ca0,5Sr0,5. Die chemische Zusammensetzung ist also gleich, der einzige Unterschied ist die mittlere Korngröße d50. Es zeigt sich, dass der feinkörnige Leuchtstoff den Belastungstest erheblich schlechter verkraftet als die grobkörnige Variante.
  • 10 zeigt einen Vergleich der ausgegebenen Leistung (relativ zu Probe 1, linke Säule) von verschiedenen Leuchtstoffen mit unterschiedlichem Dotierungsgrad an Eu (0,5 bis 3 Mol.-% relativ zu M) bei einer optischen Anregung mit 30 W Leistung. Je niedriger die Dotierung mit dem Aktivator ist, desto höher ist die Stabilität. Bei Probe 1 handelt es sich um CaSrSi5N8:Eu(0,5%), bei Probe 2 (mittlere Säule) um CaSr-Si5N8:Eu(1%), bei Probe 3 (rechte Säule) um Sr2Si5N8:Eu(3%). Zwischen 1% und 3% als Konzentration des Aktivators nimmt die Stabilität drastisch ab. Ein optimaler Bereich liegt zwischen 0,3% und 1,7% Eu, insbesondere 0,5 % bis 1,5 % Eu. 11 zeigt das Ergebnis eines Laser-Überstresstest. Die Belastung betrug jeweils etwa 30 W/mm2. Die Proben haben im Prinzip ähnliche Zusammensetzung. Grobkörnige Leuchtstoffe (22pm = d50) (durchgezogene Linien) haben deutlich bessere Resistenz gegen Überstress als feinkörnige Leuchtstoffe des gleichen Typs (gestrichelte Linie).
  • 12 zeigt ein weiteres Ergebnis eines Laser-Überstresstests. Die Belastung betrug jeweils etwa 30 W/mm2. Die Proben haben im Prinzip ähnliche Zusammensetzung. Grobkörnige Leuchtstoffe (22pm = d50) (durchgezogene Linien) haben deutlich bessere Resistenz gegen Überstress als feinkörnige Leuchtstoffe des gleichen Typs (gestrichelte Linie). 13 zeigt das Ergebnis eines Oxidationstests über einen Zeitraum von 16 Stunden bei 350°C an Luft. Vergleichsbeispiel ist ein feinkörniger Leuchtstoff (d50=4pm), dessen relativer Quanteneffizienz-Verlust auf 100% gesetzt wurde. Es handelt sich um SrCaSi5N8:Eu(0,5%). Sämtliche grobkörnige Leuchtstoffe, auch mit größerer Dotierung verlieren deutlich weniger an Effizienz. Relativ zur feinkörnigen Variante liegt der Effizienzverlust nur bei einem Bruchteil, nämlich zwischen 30 und 70%. Überraschenderweise zeigt sich bei diesem Test eine höhere Beständigkeit bei grobkörnigen Leuchtstoffen mit höherer Dotierung des Aktivators Eu, nämlich 1%, verglichen mit niedrigerer Dotierung von 0,5%.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass überraschenderweise bei Leuchtstoffen des Typs Nitridosilikat festgestellt wurde, dass die Stabilität unter extremen Anwendungsbedingungen durch sorgfältige Wahl der Korngröße und insbesondere gleichzeitiger sorgfältiger Wahl des Dotierungsgehalts, der unter 2 Mol.-% gewählt werden sollte, entscheidend verbessert werden kann. Als Dotierung eignet sich dabei nicht nur das wohlbekannte Eu, sondern auch andere Dotierstoffe wie Ce, Mn oder Tb, allein oder ggf. in Kombination. Die Korngröße sollte dabei mindestens d50= 10 µm betragen, bevorzugt mindestens 15 pm, besonders bevorzugt mindestens 20 µm. Sie kann insbesondere in einem Bereich bis 30pm liegen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können die angegebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden. Beispielsweise kann das Konversionselement 20 bei jedem beliebigen Ausführungsbeispiel die Kühlstruktur aufweisen oder nicht.

Claims (10)

  1. Vorrichtung (10) zum Bereitstellen von elektromagnetischer Strahlung, mit einer Strahlungsanordnung (12) zum Erzeugen von Anregungsstrahlung (14), und mit mindestens einem Konversionselement (20, 26) zum Erzeugen von Konversionsstrahlung (22), das zumindest einen ersten Leuchtstoff aufweist und das mit einem Abstand zu der Strahlungsanordnung (12) in einem Strahlengang der Anregungsstrahlung (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Leuchtstoff ein Nitridosilikat des Typs M2Si5N8:D eingesetzt ist, wobei D = Aktivator und wobei M ausgewählt ist aus der Gruppe Ba, Sr, Ca allein oder in Kombination, wobei die mittlere Korngröße d50 des Leuchtstoffs mindestens 10 µm beträgt, und wobei die Konzentration an Aktivator D, relativ zu M, 0,1 % bis 1,5 % beträgt.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Korngröße d50 mindestens 15 µm, insbesondere mindestens 20 µm beträgt.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivator Eu enthält.
  4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (20, 26) relativ zu der Strahlungsanordnung (12) bewegbar angeordnet ist.
  5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Leuchtstoffrad aufweist, das um eine Achse (24) drehbar angeordnet ist und das das Konversionselement (20, 26) aufweist.
  6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (20, 26) relativ zu der Strahlungsanordnung (12) fest angeordnet ist.
  7. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Konversionselements eine Kühlstruktur aufweist.
  8. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsanordnung (12) mindestens eine Strahlungsquelle aufweist, die die Anregungsstrahlung (14) mit einer hohen Leuchtdichte erzeugt.
  9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle ein Laser, eine Laserdiode oder eine Superlumineszenzdiode ist.
  10. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei der die hohe Leuchtdichte zwischen 1 W/mm2 und 50 W/mm2 liegt.
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