DE102014107972B9

DE102014107972B9 - Leuchtvorrichtung mit einem ersten Leuchtstoff und Filterpartikeln

Info

Publication number: DE102014107972B9
Application number: DE102014107972.8A
Authority: DE
Inventors: Rebecca Römer; Stefan Lange; Dominik Eisert
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2034-06-06
Also published as: DE102014107972A1; US10233388B2; WO2015158516A1; DE102014107972B4; US20170037308A1

Abstract

Leuchtvorrichtung (1), umfassend:- eine Primärstrahlung im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm bis 570 nm abstrahlende Strahlungsquelle (2),- einen ersten Leuchtstoff (3), der im Strahlengang der primären Strahlungsquelle (2) angeordnet ist, und zumindest einen Teil der Primärstrahlung in Sekundärstrahlung in einem orangen bis roten Wellenlängenbereich von 570 nm bis 800 nm, bevorzugt 580 nm bis 650 nm, weiter bevorzugt 590 nm bis 640 nm konvertiert, sowie- Filterpartikel (4) umfassend gemahlenes Filterglas, die im Strahlengang der Sekundärstrahlung angeordnet sind und zumindest einen Teil der Sekundärstrahlung absorbieren, wobei das Transmissionsspektrum der Filterpartikel (4) eine Cut-Off-Wellenlänge zwischen 590 nm bis 640 nm, bevorzugt zwischen 590 nm bis 610 nm, weiter bevorzugt zwischen 590 nm bis 630 nm oder 590 nm bis 620 nm aufweist.

Description

Bei vielen Beleuchtungsanwendungen und optischen Anwendungen, beispielsweise bei Rücklichtern, Bremslichtern von Automobilen, sowie bei Verkehrsampeln, Bildschirmen und RGB-Anwendungen werden häufig Lichtquellen im tiefroten Bereich benötigt.
Üblicherweise können InGaAlP-LEDs eingesetzt werden, die im roten Spektralbereich Licht emittieren. Diese LEDs haben allerdings den Nachteil, dass sie nur gute Effizienzen bei geringen Temperaturen aufweisen, aber bei ansteigenden Temperaturen die Effizienz rapide sinkt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Strahlung blau emittierender LEDs mittels herkömmlicher Leuchtstoffe, die häufig die allgemeine Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ mit M = Ca, Sr, Ba und eine Dotierung mit Europium aufweisen in rotes Licht zu konvertieren. Das Problem bei derartigen Anordnungen besteht darin, dass diese Leuchtstoffe häufig eine gute Stabilität aufweisen aber eher bei kürzeren Wellenlängen emittieren und daher sehr hohe Konzentrationen dieser Leuchtstoffe notwendig sind um eine tiefrote Leuchtvorrichtung mit einer LED als Primärlichtquelle zu realisieren. Diese hohen Konzentrationen sollen dabei sicherstellen, dass es zur Re-Absorption der kurzwelligen Bereiche der konvertierten Strahlung durch weitere Leuchtstoffpartikel kommt und daher eine Verlagerung der Gesamtemission zu längeren Wellenlängen hin resultiert. Hohe Selbstabsorption bewirkt aber hohe Verluste in der Leuchthelligkeit. Weiterhin sind hohe Konzentrationen des Leuchtstoffs nur schwer prozessierbar.
Eine weitere Möglichkeit rot emittierende Leuchtvorrichtungen zu realisieren, besteht darin einen tiefrot emittierenden Leuchtstoff der allgemeinen Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ mit M = Ca, Sr, Ba herzustellen. Dies erfordert aber häufig hohe Strontium- sowie Europium-Anteile im Leuchtstoff, die sich als instabil unter Strahlungs- und Temperaturbelastung, beispielsweise bei Anwendungen in LEDs erwiesen haben.
Eine andere Möglichkeit für tiefrote Beleuchtungsanwendungen besteht darin, CaAlSiN₃-Leuchtstoffe, wie sie beispielsweise in der EP-Patentanmeldung EP 1 696 016 A1 beschrieben werden, anzuwenden. Derartige Leuchtstoffe zeigen aber nur bei niedrigen Dotierstoffkonzentrationen gute optische Eigenschaften, so dass auch hier wieder große Mengen an Leuchtstoff notwendig sind, um eine tiefrote Anwendung zu realisieren. Bei derartig hohen Leuchtstoffkonzentrationen kommt es allerdings zu Streueffekten und weiterhin sind hohe Leuchtstoffkonzentrationen auch nur schwer prozessierbar.
Die Druckschrift DE 3 117 571 A1 beschreibt ein Lumineszenz-Halbleiterbauelement.
Die Druckschrift US 2014/ 0 008 684 A1 beschreibt ein Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle, einem Konversionselement und einem Filter.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine strahlungsemittierende Leuchtvorrichtung die Verbesserungen gegenüber den oben dargelegten Nachteilen im Stand der Technik aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung sind Gegenstand weiterer abhängiger Patentansprüche.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist:

Eine Leuchtvorrichtung, umfassend:
- - eine Primärstrahlung im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm bis 570 nm abstrahlende Strahlungsquelle,
- - einen ersten Leuchtstoff, der im Strahlengang der primären Strahlungsquelle angeordnet ist, und zumindest einen Teil der Primärstrahlung in Sekundärstrahlung in einem orangen bis roten Wellenlängenbereich von 570 nm bis 800 nm, bevorzugt 580 nm bis 650 nm, weiter bevorzugt 590 nm bis 640 nm, weiter bevorzugt 590 nm bis 630 nm konvertiert, sowie
- - Filterpartikel, die im Strahlengang der Sekundärstrahlung angeordnet sind und zumindest einen Teil der Sekundärstrahlung absorbieren, wobei das Transmissionsspektrum der Filterpartikel (4) eine Cut-Off-Wellenlänge zwischen 590 nm bis 640 nm, bevorzugt zwischen 590 nm bis 610 nm, weiter bevorzugt zwischen 590 nm bis 630 nm oder 590 nm bis 620 nm aufweist.

Weiterhin kann der erste Leuchtstoff auch noch die Primärstrahlung in Sekundärstrahlung eines Wellenlängenbereichs von 580 nm bis 630 nm, bzw. 590 nm bis 620 nm konvertieren.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung besteht darin, dass einerseits Filterpartikel eingesetzt werden, insbesondere pulverförmige Filterpartikel, die besonders gut im Vergleich zu größeren Filterscheiben oder Filterschichten prozessierbar sind. Bei Filterpartikeln kann insbesondere auch deren Konzentration besonders einfach ganz individuell für eine zu erzielende Leuchtstoffanwendung angepasst werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung besteht darin, dass die Filterpartikel zumindest einen Teil der roten, orangenen oder gelbgrünen Sekundärstrahlung des ersten Leuchtstoffs absorbieren, so dass im Vergleich zu Leuchtvorrichtungen, die die Filterpartikel nicht aufweisen eine schmalbandigere Emission erzielt werden kann. Weiterhin lassen sich mittels der Filterpartikel besonders einfach auch erwünschte Farborte für bestimmte Anwendungen, beispielsweise im Automotiv-Bereich (Blinker, Bremslicht) einstellen.
Als Strahlungsquelle, die die Primärstrahlung abstrahlt lassen sich beispielsweise anorganische Halbleiterdioden (LEDs) oder organische Leuchtdioden (OLEDs) verwenden. Bei der Verwendung von Punktlichtquellen, beispielsweise LEDs, ist es besonders vorteilhaft Filterpartikel gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden, da diese besonders einfach in pulverförmiger Form mit gut einstellbaren Konzentrationen in erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtungen in geringeren Mengen verwendet werden können. Die LED oder OLED der Primärlichtquelle kann weiterhin Strahlung bevorzugt in einem Bereich von größer als 300 nm bis maximal zu 500 nm emittieren.
Die Teilchen der Filterpartikel können besonders bevorzugt eine Korngröße < 50 µm, weiter bevorzugt < 40 µm, weiter bevorzugt < 31 µm aufweisen. Bei derartigen Partikelgrößen ist einerseits eine gute Absorption der Primärstrahlung gewährleistet, aber andererseits werden auch übermäßige Rückstreuungen der Primärstrahlung an den Filterpartikeln vermindert.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz von gemahlenen Glasfiltern. Glasfilter können beispielsweise glasartige Filter sein, die Ionen von Schwermetallen oder seltenen Erden enthalten, die eine dementsprechende Färbung und Absorptionseigenschaft der Gläser bewirken. Als färbende Verbindungen können insbesondere anorganische Salze und auch Oxide verschiedener Metalle verwendet werden, die die entsprechende Strahlung der primären Strahlungsquelle absorbieren. Derartige Glasfilter mit anorganischen färbenden Metallverbindungen auch kolloidal gefärbte Gläser, können besonders einfach als Filterscheiben erhalten und anschließend gemahlen werden, so dass auf besonders einfache Weise die Filterpartikel der vorliegenden erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtungen erhalten werden können. Besonders bevorzugt können so genannte Langpassfilter als Filterpartikel verwendet werden, die einen nicht gewünschten kurzwelligen Wellenlängenbereich absorbieren und lediglich Licht längerer Wellenlängen, insbesondere im roten Wellenlängenbereich, passieren lassen. Besonders bevorzugt können Langpassfilter als Filterpartikel eingesetzt werden, deren Transmissionsspektrum eine Cut-Off-Wellenlänge zwischen 590 nm bis 640 nm, bevorzugt zwischen 590 bis 610 nm, weiter bevorzugt zwischen 590 nm bis 630 nm oder 590 nm bis 620 nm aufweisen, wobei die Cut-Off-Wellenlänge die Wellenlänge angibt bei der ein Langpassfilter 50 % der Strahlung transmittiert. Bei längeren Wellenlängen, die auf die Cut-Off-Wellenlänge folgen weisen diese Langpassfilter dann eine sehr hohe Transmission von größer 80%, bevorzugt etwa 90% bis über 95 % auf, so dass diese Filter Strahlung insbesondere im roten Wellenlängenbereich passieren lassen.
Derartige Langpassfilter können auch besonders gut dazu eingesetzt werden, weitgehend vollständig, zumindest zu 80, 90 oder 95 % oder bis zu 100% die blaue Primärstrahlung der Strahlungsquelle zu absorbieren, so dass besonders einfach Leuchtvorrichtungen realisiert werden können, deren Spektren keine oder nur sehr geringe Anteile an Primärlicht aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung absorbieren die Filterpartikel den kurzwelligen Bereich der Sekundärstrahlung im Wellenlängenbereich unterhalb von 610 nm, bevorzugt unterhalb von 620 nm noch bevorzugter unterhalb von 630 nm Somit werden insbesondere die kurzwelligen Anteile der konvertierten Sekundärstrahlung durch die Filterpartikel absorbiert, so dass es zu einer langwelligeren Verschiebung der Sekundärstrahlung hin in den tiefroten Bereich kommt. Filterpartikel, die vor allen Dingen die kurzwelligen Anteile der konvertierten Sekundärstrahlung absorbieren, können beispielsweise die bereits weiter oben beschriebenen Langpassfilter mit Cut-Off-Wellenlängen von 590 bis 640 nm, oder von 590 bis 610 nm, bevorzugt 600 bis 610 nm sein. Diese absorbieren neben dem besonders kurzwelligen blauen Primärlicht der Strahlungsquelle zusätzlich auch noch die kurzwelligen Anteile der konvertierten Sekundärstrahlung.
Die Filterpartikel können insbesondere in ihrem Volumen gefärbte Filtergläser sein, die die Filtermaterialien (z. B. Metalloxide) in ihrem Volumen aufweisen und die nicht nur lediglich eine Filterbeschichtung auf dem Glas aufweisen.
Die Filterpartikel können dadurch hergestellt werden, dass ein in seinem Volumen eingefärbtes Filterglas, das z. B. quadratisch mit einer Kantenlänge von 5 cm und einer Dicke von 2 bis 3 mm ist, mit Mörser und Pistill zerkleinert wird. Dieses vorzerkleinerte Material wird dann 2 bis 6 min. in einer Mörsermühle (RM-100 der Firma Retsch GmbH, Anpressdruck Pistill 4 bis 6) gemahlen und anschließend über ein 31 µm Filtergaze gesiebt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung können die Filterpartikel alternativ oder zusätzlich zu dem gemahlenen Filterglas einen zweiten Leuchtstoff umfassen oder daraus bestehen, wobei der zweite Leuchtstoff zumindest einen Teil der Sekundärstrahlung absorbiert und in längerwelligere rote Strahlung umwandelt. Insbesondere kann ein Leuchtstoff als zweiter Leuchtstoff verwendet werden, der im Vergleich zum ersten Leuchtstoff bei höheren Wellenlängen Strahlung absorbiert. Beispielsweise kann als erster Leuchtstoff der bereits oben beschriebene Leuchtstoff der allgemeinen Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ verwendet werden, und als zweiter Leuchtstoff einer der bereits oben beschriebenen CaAlSiN₃-Leuchtstoffe eingesetzt werden, der eine längerwelligere Dominanzwellenlänge im Vergleich zu ersten Leuchtstoffen der allgemeinen Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ aufweist und geeignet bezüglich seiner Absorptionseigenschaften ausgewählt wurde.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Leuchtvorrichtungen der Erfindung kann der erste oder der zweite Leuchtstoff ein Leuchtstoff der allgemeinen Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ mit M = Ca, Sr, Ba und Eu als Aktivator, insbesondere Ca_0,1Sr_0,4Ba_0,5)₂Si₅N₈ (3,5% bis 5% Eu) oder Ca_0,025Sr_0,475Ba_0,5)₂Si₅N₈ sein. Derartige Leuchtstoffe werden beispielsweise in der PCT-Patentanmeldung WO 01/ 39 574 A1 , WO 2004/ 055 910 A1 und WO 2010/ 057 745 A1 . offenbart. Diese Leuchtstoffe können einen Dominanzwellenlängenbereich von etwa 575 bis 610 nm aufweisen.
Hier und im Folgenden werden %-Angaben für den Aktivator, insbesondere Eu, als Mol%-Angaben bezogen auf die Molanteile der Erdalkalimetalle im jeweiligen Leuchtstoff verstanden.
Unter einer Dominanzwellenlänge wird insbesondere diejenige Wellenlänge verstanden, die sich als Schnittpunkt der Spektralfarblinie der CIE-Normfarbtafel mit einer geraden Linie ergibt, wobei diese gerade Linie, ausgehend vom Weißpunkt in der CIE-Normfarbtafel durch den tatsächlichen Farbort der Strahlung verläuft. Im Allgemeinen weicht die Dominanzwellenlänge von einer Wellenlänge maximaler Intensität ab. Insbesondere liegt die Dominanzwellenlänge im roten Spektralbereich bei kleineren Wellenlängen als die Wellenlänge maximaler Intensität, da das menschliche Auge eine geringere Empfindlichkeit für tiefrotes Licht aufweist.
Weiterhin kann der erste oder der zweite Leuchtstoff auch die Elemente M, A, D, E, und X aufweisen, wobei M eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus: Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, und Yb ist und A eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus divalenten Metallelementen, die unterschiedlich sind zu M; D eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus tetravalenten Metallelementen, E eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus trivalenten Metallelementen, X eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: O, N, und F und der die gleiche Kristallstruktur hat wie CaAlSiN₃. Derartige Leuchtstoffe sowie deren Synthese werden insbesondere in der europäischen Patentanmeldung EP 1 696 016 A1 beschrieben.
Derartige CaAlSiN₃-Leuchtstoffe weisen eine Dominanzwellenlänge von ungefähr 590 bis 610 nm auf und sind daher auch gut geeignet, als erster Leuchtstoff bei erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtungen verwendet zu werden.
Weiterhin können als erste oder zweite Leuchtstoffe auch noch Leuchtstoffe der allgemeinen Formel (M_1-xEu)_x (Al,Q) (Si,Y)N₃ verwendet werden, wobei M = Ca, Sr, alleine oder in Kombination oder in Kombination mit anderen divalenten und/oder monovalenten Elementen, beispielsweise Li, Q = trivalentes Kation anders als Al³⁺, Y = andere tetravalente Kationen anders als Si⁴⁺, N^3- kann teilweise durch O^2-, F^-, Cl^-, Br^-, C^4-substituiert sein.
Weiterhin kann der erste oder zweite Leuchtstoff eine anorganische Substanz beinhalten die in ihrer Zusammensetzung zumindest das Element D, das Element A1, das Element AX, das Element SX und das Element NX beinhaltet, wobei D eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Yb darstellt, A1 eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe der divalenten Metalle darstellt, die nicht in D beinhaltet sind, SX eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe der tetravalenten Metalle darstellt, AX eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe der trivalenten Metalle darstellt und NX eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe O, N, S, C, Cl, F darstellt und das die dieselbe Kristallstruktur aufweist wie Sr(Sr_1-aCa_a) Si₂Al₂N₆. Insbesondere kann der Leuchtstoff die allgemeine Struktur Sr(Sr_1-aCa_a) Si₂Al₂N₈ mit a zwischen 0,6 und 1,0 beziehungsweise zwischen 0,8 bis 1,0 aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist dieser Leuchtstoff eine allgemeine Summenformel Sr(Sr_aCa_1-a)Si₂Al₂N₆:D auf. Dabei ist D mindestens ein Aktivierungselement. Häufig ist D von Element Eu und/oder auch Ce gebildet. Andere oder zusätzliche Aktivierungselemente oder Dotierungen können aus der Gruppe Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, und Lu jeweils allein oder in Kombination ausgewählt sein. Es ist möglich, dass der Leuchtstoff weitere Elemente, etwa in Form von Verunreinigungen aufweist, wobei diese Verunreinigungen zusammen genommen bevorzugt höchstens einen Gewichtsanteil an dem Leuchtstoff von höchstens 0,1 Promille oder 100 ppm oder 10 ppm, parts per million, aufweisen sollten.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Leuchtstoffs angegeben. Merkmale des Leuchtstoffs sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform weist das Verfahren mindestens die folgenden Schritte auf, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

A) Bereitstellen von als Festkörper vorliegenden Edukten für Sr, Al, Si und Eu sowie optional für Ca,
B) Mischen der Edukte,
C) Erhitzen der Edukte unter Formiergasatmosphäre auf mindestens 1.500°C und Formen eines Glühkuchens, und
D) Zerkleinern des Glühkuchens zu dem Leuchtstoff

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt zumindest der Schritt C) oder auch alle Schritte bei etwa Atmosphärendruck. Insbesondere erfolgt das Verfahren dann nicht unter Hochdruckbedingungen. Bevorzugt liegt der Atmosphärendruck und/oder ein Gesamtdruck zwischen einschließlich 0,9 bar und 1,5 bar oder 0,95 bar und 1,05 bar.
Als Edukt und als Quelle für Strontium, Aluminium und/oder Kalzium können die jeweiligen reinen Metalle oder auch Metalllegierungen mit den entsprechenden Metallen Verwendung finden. Ebenso können als Edukte eingesetzt werden Silicide, Hydride, Nitride, Oxinitride, Halogenide und/oder Oxide dieser Metalle. Weiterhin können Mischungen dieser Verbindungen verwendet werden.
Als Edukt oder Quelle für Silicium für die Herstellung des Leuchtstoffs kann eine Silizium-Metallverbindung, ein Siliziumnitrid, ein Erdalkalisilicid, Siliziumdiimid oder eine Mischung dieser Verbindungen eingesetzt werden. Bevorzugt werden Siliziumnitride und/oder Siliziummetalle eingesetzt.
Als Edukt oder Quelle für Eu kann metallisches Europium, eine Europiumlegierung, ein Europiumoxid, ein Europiumnitrid, Europiumhydrid oder ein Europiumhalogenid dienen. Ebenso können Mischungen dieser Verbindungen eingesetzt werden. Bevorzugt wird Europiumoxid als Edukt für Europium verwendet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden ein Schmelzmittel und/oder ein Flussmittel für die Verbesserung der Kristallinität und/oder zur Unterstützung des Kristallwachstums eingesetzt. Hierzu werden bevorzugt Chloride, Fluoride, Halogenide und/oder borhaltige Verbindungen der eingesetzten Erdalkalimetalle herangezogen werden. Auch Kombinationen aus zwei oder mehreren Schmelzmitteln oder Flussmitteln können Verwendung finden. Insbesondere dient als Schmelzmittel und/oder als Flussmittel zB. zumindest einer der folgenden Stoffe: LiF, LiCl, NaF, NaCl, SrCl₂, SrF₂, CaCl₂, CaF₂, BaCl₂, BaF₂, NH₄Cl, NH₄F, KF, KCl, MgF₂, MgCl₂, AlF₃, H₃BO₃, B₂O₃, Li₂B₄O₇, NaBO₂, Na₂B₄O₇, LiBF₄. Auch NH₄HF₂, NaBF₄, KBF₄, EuF₃ und davon abgeleitete Verbindungen wie zB. Hydrate sind geeignet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Ausgangssubstanzen, insbesondere für Sr, Ca, Al und/oder Si sowie Eu, gemäß der allgemeinen Summenformel des Leuchtstoffs eingewogen. Es ist möglich, das die Erdalkalikomponenten Sr, Ca auch mit einem Überschuss eingewogen werden, um eventuell auftretende Abdampfungsverluste während der Synthese zu kompensieren. Außerdem ist auch die Anwendung von Ba als Erdalkalikomponente möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform folgt dem Schritt D) ein Schritt E) nach. In dem Schritt E) erfolgt ein weiteres Glühen des Leuchtstoffs, auch als Tempern bezeichenbar. Das Glühen erfolgt insbesondere bei einer Temperatur von mindestens 1500 °C und bevorzugt unter Stickstoffatmosphäre oder Formiergasatmosphäre. Formiergas bezeichnet eine Mischung aus N₂ und H₂. Die Temperatur von mindestens 1500 °C in den Schritten C) und/oder E) liegt bevorzugt für mindestens vier Stunden oder sechs Stunden an. Beispielsweise liegt in den Schritten C) und E) jeweils eine Temperatur von 1650 °C ± 50 °C an.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines solchen Leuchtstoffs können anstelle des Schrittes E) auch die Schritte C) und D) wiederholt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt ein Mischen der Edukte in einer Kugelmühle oder in einem Taumelmischer. Beim Mischprozess kann es von Vorteil sein, die Bedingungen so zu wählen, dass viel Energie in das Mischgut eingetragen wird, wodurch es zu einer Vermahlung der Edukte kommt. Die damit erhöhte Homogenität und Reaktivität der Mischung kann einen positiven Einfluss auf die Eigenschaften des resultierenden Leuchtstoffs haben.
Durch gezielte Veränderung der Schüttdichte oder durch Modifikation der Agglomeration der Eduktmischung kann die Entstehung von Nebenphasen reduziert werden. Außerdem können eine Partikelgrößenverteilung, eine Partikelmorphologie und/oder eine Ausbeute des resultierenden Leuchtstoffs beeinflusst werden. Hierfür besonders geeignete Techniken sind Siebungen und Granulieren, auch unter Verwendung geeigneter Zusätze.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt eine Temperung, insbesondere in einem Tiegel aus Wolfram, Molybdän oder Bornitrid. Die Temperung erfolgt bevorzugt in einem gasdichten Ofen in einer Stickstoff-Atmosphäre oder in einer Stickstoff/Wasserstoff-Atmosphäre. Die Atmosphäre kann fließen oder stationär sein. Es kann zudem Kohlenstoff in feinverteilter Form im Ofenraum anwesend sein. Es sind auch mehrfache Temperungen des Leuchtstoffs möglich, um die Kristallinität oder die Korngrößenverteilung zu verbessern oder gezielt zu beeinflussen. Weitere Vorteile können eine niedrigere Defektdichte, verbunden mit verbesserten optischen Eigenschaften des Leuchtstoffs und/oder eine höhere Stabilität des Leuchtstoffs, sein. Zwischen den Temperungen kann der Leuchtstoff auf verschiedenste Weisen behandelt werden oder es können dem Leuchtstoff Substanzen wie Schmelzmittel zugegeben werden.
Für ein Mahlen des Leuchtstoffs können etwa eine Mörsermühle, eine Fließbettmühle oder eine Kugelmühle eingesetzt werden. Es ist beim Mahlen bevorzugt darauf zu achten, den Anteil von erzeugtem Splitterkorn möglichst gering zu halten, da dieser die optischen Eigenschaften des Leuchtstoffs verschlechtern kann.
Der Leuchtstoff kann zusätzlich gewaschen werden. Hierzu kann der Leuchtstoff in Wasser oder in wässrigen Säuren wie Salzsäure, Salpetersäure, Flusssäure, Schwefelsäure, organischen Säuren oder einer Mischung dieser gewaschen werden. Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich in einer Lauge wie Natronlauge, Kalilauge, einer wässrigen Ammoniak-Lösung oder Mischungen hieraus gewaschen werden. Alternativ oder zusätzlich ist eine Waschung in organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Propanol und/oder Phenol möglich. Das Waschen erfolgt bevorzugt nach dem Mahlen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt etwa durch das Tempern, weitere Glühen, Mahlen, Sieben und/oder Waschen eine Entfernung von Nebenphasen, Glasphasen oder andere Verunreinigung und damit eine Verbesserung der optischen Eigenschaften des Leuchtstoffs. Es ist auch möglich, durch diese Behandlung gezielt kleine Leuchtstoffpartikel abzutrennen oder aufzulösen und die Partikelgrößenverteilung für die Anwendung zu beeinflussen. Außerdem kann durch eine solche Behandlung eine Oberfläche der Leuchtstoffpartikel gezielt verändert werden, wie zum Beispiel das Entfernen bestimmter Bestandteile aus der Partikeloberfläche. Diese Behandlung kann, auch in Verbindung mit einer nachgeschalteten Behandlung, zu einer verbesserten Stabilität des Leuchtstoffs führen. Insbesondere ist das Aufbringen einer Schutzschicht möglich, wie an sich grundsätzlich bekannt.
Ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtstoffs der allgemeinen Formel Sr(Sr_aCa_1-a) Si₂Al₂N₆:D lässt sich wie folgt herstellen:

Als Edukte für die Synthese des Leuchtstoffs der allgemeinen Summenformel Sr(Sr_aCa_1-a) Si₂Al₂N₆:Eu werden die binären Nitride der konstituierenden Elemente, also Ca₃N₂, Sr₃N₂, AlN und Si₃N₄ eingesetzt. Da es sich dabei um stark oxidationsempfindliche und hydrolyseempfindliche Substanzen handelt, wird in einer sogenannten Glove-Box gearbeitet, unter einer N₂-Atmosphäre mit O₂ < 1 ppm und H₂O < 1 ppm. Zusätzlich wird zur Dotierung mit Eu²⁺ Eu₂O₃ eingesetzt. Eine Einwaage erfolgt so, dass quasi in vereinfachender Darstellung folgendes atomares Verhältnis vorliegt:
- Sr : Ca : Si : Al : Eu = (1+a) : (1-a) : 2 : 2 : y, wobei y dem Dotierungsgrad entspricht, also dem Anteil der zweiwertigen Gitterplätze, die durch Eu substituiert werden. Zusätzlich werden verschiedene Flussmittel hinzugefügt, siehe die obige Erläuterung. Eine Eduktmischung wird unter Beibehaltung der oben beschriebenen atomaren Verhältnisse beispielsweise auf eine Gesamteinwaage von 50 - 100 g skaliert. Es ist auch möglich andere Gesamteinwaagen zu verwenden.

Die Eduktmischung wird beispielsweise zusammen mit ZrO₂-Kugeln in einen PET-Mischbehälter gegeben und für 6 h auf einer Rollenbank in der Glove-Box gemischt. Anschließend werden die Kugeln aus der Mischung entfernt und das Pulver wird in einen geschlossenen Molybdän-Tiegel überführt. Dieser Tiegel wird in einen Wolfram-Übertiegel, ein halbrundes offenes Rohr aus Wolfram, gelegt und in einen Rohrofen überführt. Der Rohrofen wird während der Laufzeit mit 3 l/min Formiergas mit 92,5% N₂ und 7,5% H₂ durchströmt. In dem Rohrofen wird die Mischung mit einer Rate von 250 K/h auf 1650 °C erhitzt, bei dieser Temperatur für 4 h gehalten und anschließend mit 250 K/h auf 50 °C abgekühlt. Der entstandene Glühkuchen wird nach Erkalten des Ofens herausgenommen, mit einer Mörser-Mühle zerkleinert und über ein Sieb mit einer Maschenweite von 31 µm gesiebt. Die Siebfraktion < 31 µm ist der verwendete Leuchtstoff.
Dem Sieben kann optional ein weiteres Glühen, Tempern und/oder Waschen und/oder ein Beschichtungsvorgang nachfolgen.
Beispielhafte Einwaagen m in g sowie resultierende Farborte CIE x, CIE y, auch als color locus oder „chromaticity coordinate“ bezeichnet, des Emissionsspektrums des jeweiligen Leuchtstoffs in der CIE-Normfarbtafel bei Anregung mit blauem Licht bei 460 nm und bei vollständiger Absorption des blauen Lichts sind tabellarisch in 5 aufgeführt. Einwaagen mit x ≤ 0,8 bezeichnen dabei herkömmliche Leuchtstoffe, während Einwaagen mit x > 0,8 (entspricht a ≤ 0,6) Leuchtstoffe der allgemeinen Formel Sr(Sr_aCa_1-a)Si₂Al₂N₆:D kennzeichnen.
Weiterhin kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der erste Leuchtstoff in einem ersten Matrixmaterial eingebettet sein, das sowohl transparent für die Primärstrahlung als auch für die konvertierte Sekundärstrahlung ist und beispielsweise ausgewählt sein kann aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus: Glas, Silikon, Epoxidharz, Polysilazan, Polymethacrylat und Polycarbonat sowie Kombinationen davon. Als Polymethacrylat kann insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) verwendet werden. Durch das Einbetten des ersten Leuchtstoffs in ein Matrixmaterial, beispielsweise in einem Verguß der die Primärlichtquelle umgibt, beispielsweise eine LED lassen, sich die ersten Leuchtstoffpartikel besonders gut verarbeiten. Alternativ oder zusätzlich können die ersten Leuchtstoffpartikel auch als Keramik ausgeformt sein, beispielsweise als eine keramische Scheibe, die im Strahlengang der von der Strahlenquelle emittierten Primärstrahlung angeordnet ist.
Analog zu dem Matrixmaterial des ersten Leuchtstoffes können auch die Filterpartikel in einem zweiten Matrixmaterial eingebettet sein, mit der Folge, dass die Verarbeitbarkeit der Filterpartikel, besonders in Bezug auf kleine LED-Leuchtdioden beziehungsweise LED-Leuchtmodule stark verbessert ist. Gegenüber herkömmlichen Filtergläsern mit vordefinierter Größe und Dicke weisen die Filterpartikel den Vorteil auf, dass deren Konzentration besonders einfach an die kleinen LED Leuchtdioden als Punkt-Lichtquellen angepasst werden kann. Das zweite Matrixmaterial kann insbesondere analog zum ersten Matrixmaterial ausgewählt sein aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus Silikon, Polycarbonat, Epoxidharz, Polysilazan, Polymethacrylat sowie Glas, falls als Filterpartikel zweite Leuchtstoffpartikel eingesetzt werden. Als Polymethacrylat kann insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA) verwendet werden.
Der erste Leuchtstoff und die Filterpartikel können somit insbesondere in separaten Schichten gemäß einiger Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtungen vorhanden sein. Alternativ ist es auch möglich, dass der erste Leuchtstoff und die Filterpartikel miteinander vermischt sind in einer einzigen Schicht und insbesondere der erste Leuchtstoff und die Filterpartikel in ein Matrixmaterial, beispielsweise das erste Matrixmaterial eingebracht sind.
Neben dem ersten Leuchtstoff sowie den Filterpartikeln, die gegebenenfalls den zweiten Leuchtstoff enthalten, können auch weitere nicht leuchtende Partikel, z. B. Streupartikel sowie Diffusoren im Strahlengang der Strahlungsquelle vorhanden sein.
Im Folgenden sollen einige Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtungen anhand von Figuren und konkreten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden. Die Figuren sind insbesondere nicht maßstabsgetreu gezeichnet, wobei gleiche Elemente immer mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:

1A bis 1F verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtungen im Querschnitt.
2A bis 4B in tabellarischer Form die Zusammensetzung bezüglich der Leuchtstoffe und der Filterpartikel, sowie die x-und y-CIE Farbkoordinaten mit dem Lichtstrom und der Strahlungsleistung verschiedener erfindungsgemäßer Leuchtvorrichtungen und herkömmlicher Leuchtvorrichtungen als Vergleichsbeispiele sowie die entsprechenden LED-Emissionsspektren.
5 die Einwaagen für verschiedene Leuchtstoffe der allgemeinen Strukturformel Sr(Sr_aCa_1-a)Si₂Al₂N₆:D sowie für andere herkömmliche Leuchtstoffe.

1A zeigt im Querschnitt eine erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung 1 bei der Filterpartikel 4 und ein erster Leuchtstoff 3 zusammen in einem Volumenverguss rund um den LED-Chip, die Strahlungsquelle 2 vorhanden sind. Die Filterpartikel 4 und der erste Leuchtstoff 3 sind dabei in einem ersten Matrixmaterial 5 dispergiert. Die blaue Primärstrahlung des LED-Chips 2 wird dabei an den ersten Leuchtstoffpartikeln 3 in orange bis rote Sekundärstrahlung umgewandelt, wobei diese Sekundärstrahlung dann wiederum durch die Filterpartikel 4 derart gefiltert werden kann, dass insbesondere die kurzwelligen, orangen Anteile des roten Sekundärlichts absorbiert werden. Gleichzeitig können die Filterpartikel, falls es sich dabei um gemahlene Glasfilterpartikel handelt besonders einfach auch die blaue Primärstrahlung absorbieren, so dass eine Vollkonversions-LED realisiert werden kann, die die blaue Primärstrahlung komplett in tiefrote Sekundärstrahlung konvertiert.
1B zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung der 1A, wobei bei der Vorrichtung der 1B die Filterpartikel 4 in einer separaten Schicht mit einem zweiten Matrixmaterial 6 vorhanden sind. Die Filterpartikel sind den ersten Leuchtstoffpartikeln 3 in dem ersten Matrixmaterial 5 im Strahlengang des LED-Chips 2 nachgeordnet. Bei einer derartigen Anordnung kann besonders einfach die an den ersten Leuchtstoffpartikeln 3 gebildete Sekundärstrahlung durch Streuung an den Filterpartikeln 4, die im Strahlengang nachgeordnet sind, weiter gefiltert, beziehungsweise konvertiert werden, falls die Filterpartikel auch einen zweiten Leuchtstoff umfassen.
In 1C ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leuchtstoffvorrichtung im Querschnitt gezeigt, bei dem die Filterpartikel 4 im zweiten Matrixmaterial 6 im Vergleich zu den ersten Leuchtstoffpartikeln 3 im Matrixmaterial 5 in einer separaten Schicht angeordnet sind, wobei zwischen beiden Schichten ein Zwischenraum 7 vorhanden ist. Bei einer derartigen Anordnung wirkt sich insbesondere auch die Konversionswärme, die bei der Konversion der Primärstrahlung an den ersten Leuchtstoffpartikeln 3 auftritt nicht negativ auf das Filterverhalten der Filterpartikel 4 in der separaten Schicht aus.
1D zeigt eine im Vergleich zur 1C alternative Ausführungsform, bei der sowohl die Filterpartikel 4 als auch der erste Leuchtstoff 3 in einem zweiten Matrixmaterial 6 vorhanden sind. Die gemeinsame Schicht ist dabei vom LED-Leuchtchip als Primärlichtquelle 2 über einen Zwischenraum 7 beabstandet, so dass vorliegend eine „remote conversion“ vorliegt.
1E zeigt im Querschnitt zwei getrennte Schichten, die die Filterpartikel 4 in einem zweiten Matrixmaterial 6 und den ersten Leuchtstoff 3 in einem ersten Matrixmaterial 5 enthalten, wobei wiederum die Filterpartikel dem ersten Leuchtstoff im Strahlengang der Strahlungsquelle 2 nachgeordnet sind. Auch bei dieser „remote conversion“-Konfiguration tritt wieder ein Zwischenraum 7 zwischen der Primärlichtquelle 2 und den beiden Schichten mit den Filterpartikeln 4 und dem ersten Leuchtstoff 3 auf.
1F zeigt eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit, bei der direkt auf der Primärlichtquelle 2 beispielsweise in Form eines „phosphors in glass“ oder einer Keramikscheibe die ersten Leuchtstoffpartikel 3 vorhanden sind. Die Filterpartikel 4, die im zweiten Matrixmaterial 6 eingebettet sind, sind durch den Zwischenraum 7 von der Primärlichtquelle 2 und den Leuchtstoffpartikeln 3 getrennt.
1G zeigt einen Volumenverguss mit Filterpartikeln 4 in einem zweiten Matrixmaterial 6, der den LED-Chip 2 mit einer darauf befindlichen Schicht umhüllt, in der die ersten Leuchtstoffpartikel 3 vorhanden sind.
Im Folgenden sollen konkrete Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Leuchtstoffvorrichtungen näher beschrieben werden. Bei allen drei Ausführungsformen wurde auf einen Indium-Gallium-Nitrid LED-Chip (InGaN-Chip) ein Silikonverguss aufgebracht, in dem die ersten Leuchtstoffpartikel vorhanden sind. Auf dem LED Chip mit dem Verguß wurde Filterglaspartikel in einem zweiten Matrixmaterial, ebenfalls einem Silikonverguss angeordnet.
Die Tabelle der 2A zeigt dabei die Dominanzwellenlängen λ_{dom(blue LED)} der InGaN-LED-Chips als Primärlichtquellen, die chemischen Formeln der verwendeten Leuchtstoffpartikel sowie für das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel der Leuchtstoffvorrichtung (Ausführungsbeispiel 1) das verwendete Filtermaterial, einen gemahlenen Langpass-Glasfilter R-60 der Firma HOYA. Die Konzentrationen der Filterpartikel sowie des Leuchtstoffs sind jeweils in Gew% angegeben. Mit x und y sind die CIE Farbkoordinaten des emittierten konvertierten Lichts beschrieben, sowie als λ_dom die Dominanzwellenlänge des abgestrahlten konvertierten Rotlichts bezeichnet. Weiterhin ist noch der Lichtstrom Φ_v(filled), sowie die Strahlungsleistung Φ_e(filled) der vergossenen LED-Anordnung im Vergleich zu einer LED-Anordnung ohne Verguß Φ_e(nocast) gezeigt.
Im Vergleichsbeispiel 1 wurde lediglich ein Leuchtstoff der allgemeinen Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ in den Verguß eingebracht, ohne diesem Leuchtstoff im Strahlengang ein Filtermaterial nachzuordnen. Dieses Vergleichsbeispiel weist den gleichen Farbort auf wie das Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Im Vergleichsbeispiel 2 wurde ein anderer Leuchtstoff der allgemeinen Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ ohne Filterpartikel im Verguß eingebettet und beim Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung wurde als erster Leuchtstoff der gleiche Leuchtstoff wie im Vergleichsbeispiel 2, sowie als Filterpartikel ein gemahlenes Hoyar R-60 Filterglas verwendet. Dieses Filterglas wurde für sechs Minuten in der Mörsermühle RM-100 (Firma: RETSCH GmbH, Anpressdruck für Pistill: 8) gemahlen und anschließend mittels eines Feinsiebes gesiebt, wobei nur die Feinfraktion mit einem Partikeldurchmesser < 31 µm verwendet wurde. Ein Silikonplättchen mit den Filterpartikeln, das eine Dicke von 0,7 bis 0,8 mm aufweist, wurde gefertigt und über die LED platziert.
Es ist deutlich zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 eine sehr hohe Farbreinheit mit deutlich verbessertem Lichtstrom und erhöhter Strahlungsleistung gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 aufweist. Vergleichsbeispiel 2 weist die gleiche LED wie Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung auf, aber enthält nicht den Pulverfilter mit den erfindungsgemäßen Filterpartikeln. Diese LED-Vorrichtung hat eine geringere Farbreinheit als die LED des Ausführungsbeispiels 1 der vorliegenden Erfindung und hat zusätzlich einen Farbort, der außerhalb der entsprechenden Verordnung, der „Regelung Nr. 48 der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UN/ECE) -Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung der Fahrzeuge hinsichtlich des Anbaus der Beleuchtungs- und Lichtsignaleinrichtungen“ für Automotive Anwendungen liegt. Die entsprechenden Emissionsspektren der Vergleichsbeispiele 1 und 2 sowie des Ausführungsbeispiels 1 sind in 2B gezeigt.
Ausführungsbeispiel 2 gemäß der Tabelle in 3A zeigt ein Vergleichsbeispiel 3 in dem eine blau emittierende LED mit einem Leuchtstoff ohne Filterpartikel vergossen wurde. Vergleichsbeispiel 4 zeigt die gleiche LED-Anordnung wie Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung aber ohne Filterpartikel. Diese Vergleichs-LED hat eine geringere Farbreinheit als die LED des Ausführungsbeispiels 2 der vorliegenden Erfindung und einen Farbort der außerhalb der vorgeschriebenen Farborte für Automotive Anwendungen im Rotbereich liegt. Beim Ausführungsbeispiel 2 wurde eine 1:1 (Gew%) Mischung aus Filterglaspartikeln des gemahlenen HOYA R-60 Filterglases und des gemahlenen Schott RG610 Filterglases mit Cut off Wellenlängen von 600 nm bzw. 610 nm gemäß des bereits weiter oben beschriebenen Verfahrens hergestellt.
3B zeigt die LED-Emissionsspektren der Vergleichsbeispiele 3 und 4 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Wieder ist zu erkennen, dass bei den Vergleichsbeispielen entweder die Anteile von kurzwelligerer Konversionsstrahlung gegenüber dem Ausführungsbeispiel erhöht sind, beziehungsweise die Intensität des konvertierten tiefroten Lichts gegenüber dem Ausführungsbeispiel vermindert ist.
Im Ausführungsbeispiel 3 der Tabelle der 4A wurde bei der erfindungsgemäßen Leuchtstoffvorrichtung wieder ein Leuchtstoff der allgemeinen Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ als erster Leuchtstoff im Verguß eingesetzt, wobei als Filterpartikelmaterial im Silikonplättchen ein zweiter Leuchtstoff, nämlich ein CaAlSiN₃ Leuchtstoff mit 0,4% Europium als Aktivator verwendet wurde. Dieser zweite Leuchtstoff absorbiert die kurzwelligen orangen und roten Anteile des konvertierten Sekundärlichts und emittiert sie im längerwelligeren roten Bereich. Vergleichsbeispiel 5 ist eine LED, in deren Verguß lediglich ein Leuchtstoff ohne Filterpartikel vorhanden ist. Das Emissionsspektrum der 4B zeigt eindeutig, dass mit dem Ausführungsbeispiel 3 eine erhöhte Intensität im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 5 erreicht werden kann, wobei die Farbreinheiten beider LEDs in etwa vergleichbar sind.

Claims

Leuchtvorrichtung (1), umfassend: - eine Primärstrahlung im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm bis 570 nm abstrahlende Strahlungsquelle (2), - einen ersten Leuchtstoff (3), der im Strahlengang der primären Strahlungsquelle (2) angeordnet ist, und zumindest einen Teil der Primärstrahlung in Sekundärstrahlung in einem orangen bis roten Wellenlängenbereich von 570 nm bis 800 nm, bevorzugt 580 nm bis 650 nm, weiter bevorzugt 590 nm bis 640 nm konvertiert, sowie - Filterpartikel (4) umfassend gemahlenes Filterglas, die im Strahlengang der Sekundärstrahlung angeordnet sind und zumindest einen Teil der Sekundärstrahlung absorbieren, wobei das Transmissionsspektrum der Filterpartikel (4) eine Cut-Off-Wellenlänge zwischen 590 nm bis 640 nm, bevorzugt zwischen 590 nm bis 610 nm, weiter bevorzugt zwischen 590 nm bis 630 nm oder 590 nm bis 620 nm aufweist.
Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Teilchen der Filterpartikel (4) eine Korngröße < 50 µm, bevorzugt < 40 µm, weiter bevorzugt < 31 µm aufweisen.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Filterpartikel zusätzlich einen zweiten Leuchtstoff umfassen, und - wobei der zweite Leuchtstoff zumindest einen Teil der Sekundärstrahlung absorbiert und in Tertiärstrahlung umwandelt.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste Leuchtstoff (3): - die allgemeine Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ mit M = Ca, Sr, Ba und Eu als Aktivator aufweist, - die gleiche Kristallstruktur hat wie CaAlSiN₃ und die Elemente M, A, D, E, und X aufweist, wobei M eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, und Yb, A eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus divalenten Metallelementen, die unterschiedlich sind zu M, D eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus tetravalenten Metallelementen, E eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus trivalenten Metallelementen, X eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: O, N, und F, oder - eine anorganische Substanz beinhaltet, die dieselbe Kristallstruktur aufweist wie Sr(Sr_1-aCa_a) Si₂Al₂N₆ und in ihrer Zusammensetzung zumindest das Element D, das Element A1, das Element AX, das Element SX und das Element NX beinhaltet, wobei D eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Yb darstellt, A1 eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe der divalenten Metalle darstellt, die nicht in D beinhaltet sind, SX eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe der tetravalenten Metalle darstellt, AX eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe der trivalenten Metalle darstellt, und NX eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe O, N, S, C, Cl, F darstellt.
Leuchtvorrichtung nach Patentanspruch 3 oder 4 wobei der zweite Leuchtstoff (3): - die allgemeine Formel M₂(Al,Si)₅(N,O)₈ mit M = Ca, Sr, Ba und Eu als Aktivator aufweist, - die gleiche Kristallstruktur hat wie CaAlSiN₃ und die Elemente M, A, D, E, und X aufweist, wobei M eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, und Yb, A eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus divalenten Metallelementen, die unterschiedlich sind zu M, D eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus tetravalenten Metallelementen, E eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus trivalenten Metallelementen, X eines oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: O, N, und F, oder - eine anorganische Substanz beinhaltet, die dieselbe Kristallstruktur aufweist wie Sr(Sr_1-aCa_a)Si₂Al₂N₆ und in ihrer Zusammensetzung zumindest das Element D, das Element A1, das Element AX, das Element SX und das Element NX beinhaltet, wobei D eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Yb darstellt, A1 eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe der divalenten Metalle darstellt, die nicht in D beinhaltet sind, SX eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe der tetravalenten Metalle darstellt, AX eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe der trivalenten Metalle darstellt, und NX eines, zwei oder mehrere Elemente aus der Gruppe O, N, S, C, Cl, F darstellt.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste Leuchtstoff (3) in einem ersten Matrixmaterial (5) eingebettet ist.
Leuchtvorrichtung nach dem vorhergehenden Patentanspruch, wobei das erste Matrixmaterial (5) ausgewählt ist aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus: Glas, Silikon, Epoxidharz, Polysilazan, Polymethacrylat und Polycarbonat, sowie Kombinationen davon.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 5, wobei der erste Leuchtstoff (3) als keramisches Konverterelement vorliegt.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Filterpartikel (4) in einem zweiten Matrixmaterial (6) eingebettet sind.
Leuchtvorrichtung nach dem vorhergehenden Patentanspruch, wobei das zweite Matrixmaterial (6) ausgewählt ist aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus: Silikon, Epoxidharz, Polysilazan, Polymethacrylat und Polycarbonat, sowie Kombinationen davon.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste Leuchtstoff (3) und die Filterpartikel (4) miteinander vermischt sind.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der erste Leuchtstoff (3) und die Filterpartikel von der Strahlungsquelle beabstandet sind.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 10, wobei nur die Filterpartikel von der Strahlungsquelle beabstandet sind.
Leuchtvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, 8 oder 11 bis 13, wobei der erste Leuchtstoff und die Filterpartikel in einer keramischen Schicht vorhanden sind.
Leuchtvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10 oder 12 bis 14, wobei die Filterpartikel (4) im Strahlengang dem ersten Leuchtstoff nachgeordnet sind.