DE102016121694A1 - lighting device - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst einen Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel (MA)a(MB)b(MC)c(MD)d(TA)e(TB)f(TC)g(TD)h(TE)i(TF)j-(XA)k(XB)l(XC)m(XD)n. Dabei ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, MB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, MC ist aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt, MD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, TA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, TB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, TC ist aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt, TD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, TE ist aus einer Gruppe von pentavalenten Elementen ausgewählt, TF ist aus einer Gruppe von hexavalenten Elementen ausgewählt, XA ist aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die Halogene umfasst, XB aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt ist, die O, S und Kombinationen daraus umfasst, XC = N und XD = C. Weiter gilt: a + b + c + d = t; e + f + g + h + i + j = u; k + l + m + n = v; a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j – k – 2l – 3m – 4n = w; 0,8 ≤ t ≤ 1; – 3,5 ≤ u ≤ 4; 3,5 ≤ v ≤ 4; (–0,2) ≤ w ≤ 0,2 und 0 ≤ m < 0,875 v und/oder v ≥ l > 0,125 v.A lighting device is specified. The illumination device comprises a phosphor having the general empirical formula (MA) a (MB) b (MC) c (MD) d (TA) e (TB) f (TC) g (TD) h (TE) i (TF) j (XA) k (XB) l (XC) m (XD) n. Where MA is selected from a group of monovalent metals, MB is selected from a group of divalent metals, MC is selected from a group of trivalent metals, MD is selected from a group of tetravalent metals, TA is selected from a group of monovalent metals , TB is selected from a group of divalent metals, TC is selected from a group of trivalent metals, TD is selected from a group of tetravalent metals, TE is selected from a group of pentavalent elements, TF is selected from a group of hexavalent elements , XA is selected from a group of elements comprising halogens, XB is selected from a group of elements comprising O, S and combinations thereof, XC = N and XD = C. Further: a + b + c + d = t; e + f + g + h + i + j = u; k + 1 + m + n = v; a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j - k - 2l - 3m - 4n = w; 0.8 ≤ t ≤ 1; - 3.5 ≤ u ≤ 4; 3.5 ≤ v ≤ 4; (-0.2) ≤ w ≤ 0.2 and 0 ≤ m <0.875 v and / or v ≥ l> 0.125 v.
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Konversions-lichtemittierende Diode (Konversions-LED). The invention relates to a lighting device, in particular a conversion light-emitting diode (conversion LED).
Leuchtstoffe, die effizient mit ultravioletter, blauer oder grüner Primärstrahlung angeregt werden können und eine effiziente Emission im blauen, grünen, gelben, roten oder tiefroten Spektralbereich aufweisen, sind von größtem Interesse für die Herstellung von weißen und farbigen Konversions-LEDs. Konversions-LEDs werden für viele Anwendungen, beispielsweise zur Allgemeinbeleuchtung, Displayhinterleuchtung, Beschilderung, Anzeigetafeln, in Automobilen und in zahlreichen weiteren Verbraucherprodukten, eingesetzt. Konversions-LEDs für die Hinterleuchtung von Anzeigeelementen, wie beispielsweise Displays, unterscheiden sich stark von Konversions-LEDs für die Allgemeinbeleuchtung. Die Anforderungen an Konversions-LEDs für die Allgemeinbeleuchtung bestehen insbesondere in einer hohen Lichtausbeute kombiniert mit einer hohen Effizienz, einem hohen Farbwiedergabeindex und einer Farbtemperatur unter 3500 K. Für Konversions-LEDs für die Hinterleuchtung von Anzeigeelementen werden insbesondere Leuchtstoffe mit schmalbandigen Emissionen im blauen, grünen und roten Spektralbereich benötigt, um einen möglichst breiten Farbraum abzudecken. Zudem ist die Nachfrage nach farbigen Konversions-LEDs groß, die an Verbraucherwünsche angepasste Farben wiedergeben (sogenannte "color on demand"-Anwendungen).Phosphors that can be efficiently excited with ultraviolet, blue, or green primary radiation and have efficient emission in the blue, green, yellow, red, or deep red spectral region are of great interest for the production of white and color conversion LEDs. Conversion LEDs are used in many applications, such as general lighting, display backlighting, signage, scoreboards, in automobiles, and many other consumer products. Conversion LEDs for the backlighting of display elements, such as displays, are very different from conversion LEDs for general lighting. The requirements for conversion LEDs for general lighting consist in particular in a high luminous efficacy combined with high efficiency, a high color rendering index and a color temperature below 3500 K. For conversion LEDs for the backlighting of display elements in particular phosphors with narrowband emissions in the blue, green and red spectral range needed to cover as wide a color space as possible. In addition, there is a great demand for colored conversion LEDs which reproduce colors adapted to consumer requirements (so-called "color on demand" applications).
Bisherige weiß emittierende Konversions-LEDs für die Allgemeinbeleuchtung und die Hinterleuchtung verwenden einen Halbleiterchip, der eine blaue Primärstrahlung emittiert und einen roten und grünen Leuchtstoff. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die epitaktisch aufgewachsenen Halbleiterchips, basierend beispielsweise auf GaN oder InGaN, Schwankungen in der Peakwellenlänge der emittierten Primärstrahlung aufweisen können. Dies führt zu Schwankungen in der weißen Gesamtstrahlung, wie eine Änderung des Farborts und der Farbwiedergabe, da die Primärstrahlung den blauen Anteil zu der Gesamtstrahlung beiträgt. Dies ist insbesondere bei dem Einsatz mehrerer Halbleiterchips in einer Vorrichtung problematisch. Previous white-emitting conversion LEDs for general lighting and backlighting use a semiconductor chip that emits a blue primary radiation and a red and green phosphor. A disadvantage of this solution is that the epitaxially grown semiconductor chips, based for example on GaN or InGaN, may exhibit fluctuations in the peak wavelength of the emitted primary radiation. This leads to fluctuations in the total white radiation, such as a change of the color location and the color reproduction, since the primary radiation contributes the blue component to the total radiation. This is particularly problematic in the use of multiple semiconductor chips in a device.
Um Schwankungen zu verhindern, werden die Halbleiterchips entsprechend ihren Farborten sortiert ("Binning"). Je enger die Toleranzen bezüglich der Wellenlänge der emittierten Primärstrahlung gesetzt werden, desto höher ist die Qualität von Konversions-LEDs, die aus mehr als einem Halbleiterchip bestehen. Aber auch nach einer Sortierung mit engen Toleranzen kann sich die Peakwellenlänge der Halbleiterchips bei variablen Betriebstemperaturen und Durchlassströmen signifikant ändern. In Allgemeinbeleuchtungs- und anderen Anwendungen kann dies zu einer Änderung der optischen Eigenschaften, wie des Farborts und der Farbtemperatur, führen. In order to prevent fluctuations, the semiconductor chips are sorted according to their color locations ("binning"). The closer the tolerances to the wavelength of the emitted primary radiation are set, the higher the quality of conversion LEDs consisting of more than one semiconductor chip. But even after sorting with tight tolerances, the peak wavelength of the semiconductor chips may change significantly at variable operating temperatures and throughput currents. In general lighting and other applications, this may result in a change in optical properties, such as color location and color temperature.
Bei der Hinterleuchtung von Anzeigeelementen, wie Displays in Fernsehern, Computer-Monitoren, Tablets und Smartphones sind die Hersteller bestrebt, die Farben lebendig und naturgetreu wiederzugeben, da dies für die Verbraucher sehr attraktiv ist. Für die Hinterleuchtung von Anzeigeelementen werden daher Lichtquellen mit sehr schmalbandigen Emissionen, also einer geringen Halbwertsbreite, im grünen, blauen und roten Spektralbereich benötigt, um einen möglichst breiten Farbraum abzudecken. Als Lichtquellen für Hinterleuchtungsanwendungen werden vorwiegend ein blau emittierender Halbleiterchip mit einem Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im grünen und einem Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich kombiniert. In the backlighting of display elements, such as displays in televisions, computer monitors, tablets and smartphones manufacturers are keen to reproduce the colors alive and lifelike, as this is very attractive to consumers. For the backlighting of display elements therefore light sources with very narrow band emissions, ie a low half width, in the green, blue and red spectral range are needed to cover the widest possible color space. As light sources for backlighting applications, a blue semiconductor chip with a phosphor having a peak wavelength in the green and a phosphor having a peak wavelength in the red spectral range are predominantly combined.
Konversions-LEDs für Hinterleuchtungsanwendungen setzen herkömmlich als grünen Leuchtstoff beispielsweise ein Yttrium-Aluminium-Granat, ein Lutetium-Aluminium-Granat oder ein β-SiAlON (Si6-zAlzOzN8-z:RE oder Si6-xAlzOyN8-y:REz mit RE = Metall der Seltenen Erden) ein. Yttrium-Aluminium-Granat weist allerdings einen Emissionspeak mit einer großen Halbwertsbreite auf, so dass durch erhebliche Filterverluste der erreichbare Farbraum beschränkt wird und auch die Effizienz gesenkt wird. β-SiAlON weist mit einer Halbwertsbreite von unter 60 nm eine schmalbandige Emission im grünen Spektralbereich auf, die zu einer gesättigteren Grünwiedergabe führt als mit einem Granat-Leuchtstoff. Den β-SiAlONen fehlt es aber an einer guten internen und externen Quanteneffizienz, was die gesamte Hinterleuchtung wenig effizient gestaltet. Des Weiteren erfordert die Herstellung dieser Leuchtstoffe sehr hohe Temperaturen und ein aufwendiges Equipment. Damit ist der Leuchtstoff in seiner Herstellung sehr teuer und damit auch die Herstellung von Konversions-LEDs mit diesem Leuchtstoff. Conversion LEDs for backlighting applications conventionally employ as green phosphor, for example, an yttrium-aluminum garnet, a lutetium-aluminum garnet, or a β-SiAlON (Si 6-z Al z O z N 8-z : RE or Si 6-x Al z O y N 8-y : RE z where RE = rare-earth metal). However, yttrium aluminum garnet has an emission peak with a large half-width, so that significant filter losses limit the achievable color space and also reduce efficiency. β-SiAlON exhibits a narrowband emission in the green spectral range with a half-value width of less than 60 nm, which leads to a more saturated green reproduction than with a garnet phosphor. However, the β-SiAlONs lack good internal and external quantum efficiency, which makes the overall backlighting less efficient. Furthermore, the production of these phosphors requires very high temperatures and complex equipment. Thus, the phosphor is very expensive to manufacture and thus the production of conversion LEDs with this phosphor.
Auch Quantenpunkte werden aufgrund ihrer sehr schmalbandigen Emission zur Konversion von Primärstrahlung für Hinterleuchtungsanwendungen eingesetzt. Quantenpunkte sind allerings sehr instabil. Zudem weisen die meisten kommerziell erhältlichen Quantenpunkte schädliche Elemente wie Hg oder Cd auf, deren Konzentration unter den Regulierungen des RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe, "reduction of hazardous substances",
Bekannte blau-grüne bis grüne Leuchtstoffe für Konversions-LEDs sind beispielsweise die Leuchtstoffe Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu, (Sr, Ba)2SiO4:Eu und Lu3(Al, Ga)5O12:Ce. Konversions-LEDs mit diesen Leuchtstoffen weisen allerdings eine unzureichende Farbreinheit auf und können bestimmte Farborte nicht erzielen, weshalb sie für viele "color on demand"-Anwendungen nicht in Frage kommen.Known blue-green to green phosphors for conversion LEDs are, for example, the phosphors Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu, (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu and Lu 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce. Conversion LEDs with these phosphors, however, have insufficient color purity and can not achieve certain color locations, which is why they are out of the question for many "color on demand" applications.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Konversions-LED anzugeben, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und die insbesondere für die Allgemeinbeleuchtung, die Hinterleuchtung und "color on demand"-Anwendungen eingesetzt werden kann. The object of the present invention is to provide a lighting device, in particular a conversion LED, which is improved over the prior art and which can be used in particular for general lighting, backlighting and "color on demand" applications.
Die Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sowie Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben. The object is achieved by a lighting device according to
Es wird ein Leuchtstoff angegeben. Der Leuchtstoff weist die allgemeine Summenformel auf:
(MA)a(MB)b(MC)c(MD)d(TA)e(TB)f(TC)g(TD)h(TE)i(TF)j(XA)k(XB)l(XC)m (XD)n. It is indicated a phosphor. The phosphor has the general empirical formula:
(MA) a (MB) b (MC) c (MD) d (TA) e (TB) f (TC) g (TD) h (TE) i (TF) j (XA) k (XB) 1 (XC ) m (XD) n.
Dabei ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, MB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, MC ist aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt, MD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, TA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, TB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, TC ist aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt, TD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, TE ist aus einer Gruppe von pentavalenten Elementen ausgewählt, TF ist aus einer Gruppe von hexavalenten Elementen ausgewählt, XA ist aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die Halogene umfasst, XB ist aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die O, S und Kombinationen daraus umfasst, XC = N und XD = C. Weiter gilt:
- – a + b + c + d = t;
- – e + f + g + h + i + j = u
- – k + l + m + n = v
- – a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j – k – 2l – 3m – 4n = w
- – 0.8 ≤ t ≤ 1
- – 3.5 ≤ u ≤ 4
- – 3.5 ≤ v ≤ 4
- – (–0.2) ≤ w ≤ 0.2.
- - a + b + c + d = t;
- - e + f + g + h + i + j = u
- - k + 1 + m + n = v
- - a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j - k - 2l - 3m - 4n = w
- - 0.8 ≤ t ≤ 1
- - 3.5 ≤ u ≤ 4
- - 3.5 ≤ v ≤ 4
- - (-0.2) ≤ w ≤ 0.2.
Hier und im Folgenden werden Leuchtstoffe anhand von Summenformeln beschrieben. Es ist bei den angegebenen Summenformeln möglich, dass der Leuchtstoff weitere Elemente etwa in Form von Verunreinigungen aufweist, wobei diese Verunreinigungen zusammengenommen bevorzugt höchstens einen Gewichtsanteil an dem Leuchtstoff von höchstens 1 Promille oder 100 ppm (parts per million) oder 10 ppm aufweisen sollten. Here and below, phosphors are described by means of molecular formulas. It is possible with the stated empirical formulas that the phosphor has further elements approximately in the form of impurities, these impurities taken together should preferably have at most one part by weight of the phosphor of at most 1 part per million or 10 parts per million (ppm).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für den Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel
(MA)a(MB)b(MC)c(MD)d(TA)e(TB)f(TC)g(TD)h(TE)i(TF)j(XA)k(XB)l(XC)m (XD)n:0 ≤ m < 0,875 v und/oder v ≥ l > 0,125 v.In accordance with at least one embodiment, the phosphor having the general empirical formula applies
(MA) a (MB) b (MC) c (MD) d (TA) e (TB) f (TC) g (TD) h (TE) i (TF) j (XA) k (XB) 1 (XC ) m (XD) n : 0 ≤ m <0.875 v and / or v ≥ l> 0.125 v.
Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung umfassend einen Leuchtstoff angegeben. Der Leuchtstoff weist die folgende allgemeine Summenformel auf:
(MA)a(MB)b(MC)c(MD)d(TA)e(TB)f(TC)g(TD)h(TE)i(TF)j(XA)k(XB)l(XC)m (XD)n,
wobei
- – MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt ist, die Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst,
- – MB aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt ist, die Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni, Fe, Co und Kombinationen daraus umfasst,
- – MC aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt ist, die Y, Fe, Cr, Sc, In, Seltene Erden und Kombinationen daraus umfasst,
- – MD aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt ist, die Zr, Hf, Mn, Ce und Kombinationen daraus umfasst,
- – TA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt ist, die Li, Na, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst,
- – TB aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt ist, Mg, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni und Kombinationen daraus umfasst,
- – TC aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt ist, die B, Al, Ga, In, Y, Fe, Cr, Sc, Seltene Erden und Kombinationen daraus umfasst,
- – TD aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt ist, die Si, Ge, Sn, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce und Kombinationen daraus umfasst,
- – TE aus einer Gruppe von pentavalenten Elementen ausgewählt ist, die P, Ta, Nb, V und Kombinationen daraus umfasst,
- – TF aus einer Gruppe von hexavalenten Elementen ausgewählt ist, die W, Mo und Kombinationen daraus umfasst,
- – XA aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt ist, die F, Cl, Br und Kombinationen daraus umfasst,
- – XB aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt ist, die O, S und Kombinationen daraus umfasst,
- – XC = N
- – XD = C
- – a + b + c + d = t
- – e + f + g + h + i + j = u
- – k + l + m + n = v
- – a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j – k – 2l – 3m – 4n = w
- – 0.8 ≤ t ≤ 1
- – 3.5 ≤ u ≤ 4
- – 3.5 ≤
v ≤ 4 - – (–0.2) ≤ w ≤ 0.2 und 0 ≤ m < 0,875 v und/oder v ≥ l > 0,125 v.
(MA) a (MB) b (MC) c (MD) d (TA) e (TB) f (TC) g (TD) h (TE) i (TF) j (XA) k (XB) 1 (XC ) m (XD) n ,
in which
- MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag and combinations thereof;
- MB is selected from a group of divalent metals comprising Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni, Fe, Co and combinations thereof;
- MC is selected from a group of trivalent metals comprising Y, Fe, Cr, Sc, In, rare earths and combinations thereof;
- MD is selected from a group of tetravalent metals comprising Zr, Hf, Mn, Ce and combinations thereof,
- TA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, Cu, Ag and combinations thereof,
- TB is selected from a group of divalent metals, comprising Mg, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni and combinations thereof,
- TC is selected from a group of trivalent metals comprising B, Al, Ga, In, Y, Fe, Cr, Sc, rare earths and combinations thereof,
- TD is selected from a group of tetravalent metals comprising Si, Ge, Sn, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce and combinations thereof,
- TE is selected from a group of pentavalent elements comprising P, Ta, Nb, V and combinations thereof,
- TF is selected from a group of hexavalent elements comprising W, Mo and combinations thereof,
- XA is selected from a group of elements comprising F, Cl, Br and combinations thereof,
- XB is selected from a group of elements comprising O, S and combinations thereof,
- - XC = N
- - XD = C
- - a + b + c + d = t
- - e + f + g + h + i + j = u
- -
k + 1 + m + n = v - - a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j - k - 2l - 3m - 4n = w
- - 0.8 ≤ t ≤ 1
- - 3.5 ≤ u ≤ 4
- - 3.5 ≤
v ≤ 4 - - (-0.2) ≤ w ≤ 0.2 and 0 ≤ m <0.875 v and / or v ≥ l> 0.125 v.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Beleuchtungsvorrichtung um eine Konversions-lichtemittierende Diode.In one embodiment, the illumination device is a conversion light emitting diode.
Es wird eine Konversions-lichtemittierende Diode (Konversions-LED) angegeben. Die Konversions-lichtemittierende Diode (Konversions-LED) umfasst einen Leuchtstoff der Summenformel
(MA)a(MB)b(MC)c(MD)d(TA)e(TB)f(TC)g(TD)h(TE)i(TF)j(XA)k(XB)l(XC)m (XD)n. A conversion light-emitting diode (conversion LED) is indicated. The conversion light emitting diode (conversion LED) comprises a phosphor of the molecular formula
(MA) a (MB) b (MC) c (MD) d (TA) e (TB) f (TC) g (TD) h (TE) i (TF) j (XA) k (XB) 1 (XC ) m (XD) n.
Dabei ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, MB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, MC ist aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt, MD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, TA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, TB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, TC ist aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt, TD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, TE ist aus einer Gruppe von pentavalenten Elementen ausgewählt, TF ist aus einer Gruppe von hexavalenten Elementen ausgewählt, XA ist aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die Halogene umfasst, XB ist aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die O, S und Kombinationen daraus umfasst, XC = N und XD = C. Weiter gilt:
- – a + b + c + d = t;
- – e + f + g + h + i + j = u
- – k + l + m + n = v
- – a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j – k – 2l – 3m – 4n = w
- – 0.8 ≤ t ≤ 1
- – 3.5 ≤ u ≤ 4
- – 3.5 ≤
v ≤ 4 - – (–0.2) ≤ w ≤ 0.2. Insbesondere ist der Leuchtstoff in einem Konversionselement angeordnet.
- - a + b + c + d = t;
- - e + f + g + h + i + j = u
- -
k + 1 + m + n = v - - a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j - k - 2l - 3m - 4n = w
- - 0.8 ≤ t ≤ 1
- - 3.5 ≤ u ≤ 4
- - 3.5 ≤
v ≤ 4 - - (-0.2) ≤ w ≤ 0.2. In particular, the phosphor is arranged in a conversion element.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED eine Primärstrahlungsquelle, die dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED eine elektromagnetische Primärstrahlung zu emittieren. Weiter umfasst die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED ein Konversionselement, das im Strahlengang der elektromagnetischen Primärstrahlung angeordnet ist. Das Konversionselement umfasst einen Leuchtstoff, der dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren. Der Leuchtstoff weist insbesondere folgende Summenformel auf:
(MA)a(MB)b(MC)c(MD)d(TA)e(TB)f(TC)g(TD)h(TE)i(TF)j(XA)k(XB)l(XC)m (XD)n,
wobei
- – MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt ist, die Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst,
- – MB aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt ist, die Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni, Fe, Co und Kombinationen daraus umfasst,
- – MC aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt ist, die Y, Fe, Cr, Sc, In, Seltene Erden und Kombinationen daraus umfasst,
- – MD aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt ist, die Zr, Hf, Mn, Ce und Kombinationen daraus umfasst,
- – TA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt ist, die Li, Na, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst,
- – TB aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt ist, Mg, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni und Kombinationen daraus umfasst,
- – TC aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt ist, die B, Al, Ga, In, Y, Fe, Cr, Sc, Seltene Erden und Kombinationen daraus umfasst,
- – TD aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt ist, die Si, Ge, Sn, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce und Kombinationen daraus umfasst,
- – TE aus einer Gruppe von pentavalenten Elementen ausgewählt ist, die P, Ta, Nb, V und Kombinationen daraus umfasst,
- – TF aus einer Gruppe von hexavalenten Elementen ausgewählt ist, die W, Mo und Kombinationen daraus umfasst,
- – XA aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt ist, die F, Cl, Br und Kombinationen daraus umfasst,
- – XB aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt ist, die O, S und Kombinationen daraus umfasst,
- – XC = N
- – XD = C
- – a + b + c + d = t
- – e + f + g + h + i + j = u
- – k + l + m + n = v
- – a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j – k – 2l – 3m – 4n = w
- – 0.8 ≤ t ≤ 1
- – 3.5 ≤ u ≤ 4
- – 3.5 ≤
v ≤ 4 - – (–0.2) ≤ w ≤ 0.2 und 0 ≤ m < 0,875 v und/oder v ≥ l > 0,125 v.
(MA) a (MB) b (MC) c (MD) d (TA) e (TB) f (TC) g (TD) h (TE) i (TF) j (XA) k (XB) 1 (XC ) m (XD) n ,
in which
- MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag and combinations thereof;
- MB is selected from a group of divalent metals comprising Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni, Fe, Co and combinations thereof;
- MC is selected from a group of trivalent metals comprising Y, Fe, Cr, Sc, In, rare earths and combinations thereof;
- MD is selected from a group of tetravalent metals comprising Zr, Hf, Mn, Ce and combinations thereof,
- TA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, Cu, Ag and combinations thereof,
- TB is selected from a group of divalent metals, comprising Mg, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni and combinations thereof,
- TC is selected from a group of trivalent metals comprising B, Al, Ga, In, Y, Fe, Cr, Sc, rare earths and combinations thereof,
- TD is selected from a group of tetravalent metals comprising Si, Ge, Sn, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce and combinations thereof,
- TE is selected from a group of pentavalent elements comprising P, Ta, Nb, V and combinations thereof,
- TF is selected from a group of hexavalent elements comprising W, Mo and combinations thereof,
- XA is selected from a group of elements comprising F, Cl, Br and combinations thereof,
- XB is selected from a group of elements comprising O, S and combinations thereof,
- - XC = N
- - XD = C
- - a + b + c + d = t
- - e + f + g + h + i + j = u
- -
k + 1 + m + n = v - - a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j - k - 2l - 3m - 4n = w
- - 0.8 ≤ t ≤ 1
- - 3.5 ≤ u ≤ 4
- - 3.5 ≤
v ≤ 4 - - (-0.2) ≤ w ≤ 0.2 and 0 ≤ m <0.875 v and / or v ≥ l> 0.125 v.
0 ≤ m < 0,875 v und/oder v ≥ l > 0,125 v bedeutet, dass der Mol-Anteil an XC, also Stickstoff, in dem Leuchtstoff unter 87,5 Mol% in Bezug auf die Gesamtstoffmenge v an XA, XB, XC und XD beträgt und/oder der Mol-Anteil an XB, also Sauerstoff und/oder Schwefel, in dem Leuchtstoff über 12,5 Mol% in Bezug auf die Gesamtstoffmenge v an XA, XB, XC und XD beträgt.0 ≤ m <0.875 v and / or v ≥ l> 0.125 v means that the mole fraction of XC, ie nitrogen, in the luminescent material is less than 87.5 mol% relative to the total amount v of XA, XB, XC and X XD is and / or the mole fraction of XB, ie oxygen and / or sulfur, in the phosphor is above 12.5 mole% with respect to the total amount of material v at XA, XB, XC and XD.
Dass der Leuchtstoff die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert, kann zum einen bedeuten, dass die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise von dem Leuchtstoff absorbiert und als Sekundärstrahlung mit einem zumindest teilweise von der Primärstrahlung verschiedenen Wellenlängenbereich emittiert wird. Bei dieser sogenannten Teilkonversion emittiert die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED insbesondere eine Gesamtstrahlung, die sich aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung zusammensetzt. Es ist also möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED eine Mischstrahlung aus Primärstrahlung und Sekundärstrahlung emittiert. The fact that the phosphor at least partially converts the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation may mean that the electromagnetic primary radiation is partially absorbed by the phosphor and emitted as secondary radiation with a wavelength range at least partially different from the primary radiation. In this so-called partial conversion, the illumination device, in particular the conversion LED, emits, in particular, a total radiation that is composed of the primary radiation and the secondary radiation. It is thus possible for the illumination device, in particular the conversion LED, to emit a mixed radiation of primary radiation and secondary radiation.
Dass der Leuchtstoff zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert, kann auch bedeuten, dass die elektromagnetische Primärstrahlung nahezu vollständig durch den Leuchtstoff absorbiert wird und in Form einer elektromagnetischen Sekundärstrahlung abgegeben wird. Die emittierte Strahlung beziehungsweise Gesamtstrahlung der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform entspricht somit nahezu vollständig der elektromagnetischen Sekundärstrahlung. Unter nahezu vollständiger Konversion ist eine Konversion über 90 %, insbesondere über 95 %, zu verstehen. Es ist also möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED überwiegend Sekundärstrahlung emittiert.The fact that the phosphor at least partially converts the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation may also mean that the electromagnetic primary radiation is almost completely absorbed by the phosphor and emitted in the form of electromagnetic secondary radiation. The emitted radiation or total radiation of the illumination device, in particular the conversion LED according to this embodiment thus corresponds almost completely to the electromagnetic secondary radiation. Almost complete conversion is a conversion over 90%, especially over 95% to understand. It is therefore possible for the illumination device, in particular the conversion LED, to predominantly emit secondary radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Primärstrahlungsquelle um eine Schichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung eine elektromagnetische Primärstrahlung zu emittieren. In accordance with at least one embodiment, the primary radiation source is a layer sequence with an active layer, which is set up to emit an electromagnetic primary radiation during operation of the illumination device.
Unter "Schichtenfolge" ist in diesem Zusammenhang eine mehr als eine Schicht umfassende Schichtenfolge zu verstehen, beispielsweise eine Folge einer p-dotierten und einer n-dotierten Halbleiterschicht, wobei die Schichten übereinander angeordnet sind und wobei zumindest eine aktive Schicht enthalten ist, die elektromagnetische Primärstrahlung emittiert. In this context, "layer sequence" is understood as meaning a layer sequence comprising more than one layer, for example a sequence of a p-doped and an n-doped semiconductor layer, wherein the layers are arranged one above the other and wherein at least one active layer is contained, the primary electromagnetic radiation emitted.
Die Schichtenfolge kann als Epitaxieschichtenfolge oder als strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge ausgeführt sein. Dabei kann die Schichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InGaAlN ausgeführt sein. InGaAlN-basierte Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen sind insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlN aufweisen, können beispielsweise elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis blauen Wellenlängenbereich emittieren.The layer sequence can be embodied as an epitaxial layer sequence or as a radiation-emitting semiconductor chip with an epitaxial layer sequence, that is to say as an epitaxially grown semiconductor layer sequence. In this case, the layer sequence can be implemented, for example, on the basis of InGaAlN. InGaAlN-based semiconductor chips and semiconductor layer sequences are, in particular, those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence has a layer sequence of different individual layers which contains at least one single layer comprising a material of the III-V compound semiconductor material system In x Al y Ga 1-xy N with 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 and x + y ≦ 1. Semiconductor layer sequences which comprise at least one InGaAlN-based active layer can, for example, emit electromagnetic radiation in an ultraviolet to blue wavelength range.
Die aktive Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektroden sowie Kombinationen daraus. Weiterhin können beispielsweise auf einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge eine oder mehrere Spiegelschichten aufgebracht sein. Die hier beschriebenen Strukturen, die aktive Schicht oder die weiteren funktionalen Schichten und Bereiche betreffend sind dem Fachmann insbesondere hinsichtlich Aufbau, Funktion und Struktur bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.The active semiconductor layer sequence may comprise, in addition to the active layer, further functional layers and functional regions, such as p- or n-doped charge carrier transport layers, ie electron or hole transport layers, undoped or p- or n-doped confinement, cladding or waveguide layers, barrier layers, planarization layers , Buffer layers, protective layers and / or electrodes and combinations thereof. Furthermore, one or more mirror layers can be applied, for example, on a side of the semiconductor layer sequence facing away from the growth substrate. The structures described here, the active layer or the further functional layers and areas are known to the person skilled in the art in particular with regard to structure, function and structure and are therefore not explained in detail at this point.
In einer Ausführungsform liegt die emittierte Primärstrahlung der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der aktiven Schicht der Schichtenfolge im nahen UV-Bereich bis blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Im nahen UV-Bereich kann dabei bedeuten, dass die emittierte Primärstrahlung eine Wellenlänge zwischen einschließlich 300 nm und einschließlich 420 nm aufweist. Im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums kann dabei bedeuten, dass die emittierte Primärstrahlung eine Wellenlänge zwischen 420 nm und einschließlich 500 nm, bevorzugt bis einschließlich 460 nm aufweist.In one embodiment, the emitted primary radiation of the primary radiation source or of the active layer of the layer sequence lies in the near UV region to the blue region of the electromagnetic spectrum. In the near UV range, this may mean that the emitted primary radiation has a wavelength of between 300 nm and 420 nm inclusive. In the blue region of the electromagnetic spectrum may mean that the emitted primary radiation has a wavelength between 420 nm and 500 nm inclusive, preferably up to and including 460 nm.
In einer Ausführungsform emittiert die aktive Schicht der Schichtenfolge im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung eine elektromagnetische Primärstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen einschließlich 300 nm und einschließlich 500 nm oder zwischen einschließlich 300 nm und einschließlich 460 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 300 nm oder 330 nm und einschließlich 450 nm oder 440nm oder 430 nm.In one embodiment, during operation of the illumination device, the active layer of the layer sequence emits electromagnetic primary radiation having a wavelength of between 300 nm and 500 nm inclusive or between 300 nm and 460 nm inclusive, preferably between 300 nm or 330 nm inclusive and 450 nm inclusive 440nm or 430nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Primärstrahlungsquelle beziehungsweise die Schichtenfolge eine Strahlungsaustrittsfläche auf, über der das Konversionselement angeordnet ist.In accordance with at least one embodiment, the primary radiation source or the layer sequence has a radiation exit surface over which the conversion element is arranged.
Dass eine Schicht oder ein Element "auf" oder "über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischem und/oder elektrischem Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiter kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen oder der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen oder dem anderen Element angeordnet sein. The fact that a layer or an element is arranged or applied "on" or "over" another layer or another element can mean here and below that the one layer or the one element is directly in direct mechanical and / or electrical contact is arranged on the other layer or the other element. Furthermore, it can also mean that the one layer or the one element is arranged indirectly on or above the other layer or the other element. In this case, further layers and / or elements can then be arranged between the one or the other layer or between the one or the other element.
Die Strahlungsaustrittsfläche ist dabei eine Hauptfläche der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge. Die Strahlungsaustrittsfläche erstreckt sich insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Schichtenfolge. Beispielsweise tritt mindestens 75 % oder 90 % der die Schichtenfolge verlassenden Primärstrahlung über die Strahlungsaustrittsfläche aus der Schichtenfolge heraus.The radiation exit surface is a main surface of the primary radiation source or of the layer sequence. The radiation exit surface extends in particular parallel to a main extension plane of the semiconductor layers of the layer sequence. For example, at least 75% or 90% of the primary radiation leaving the layer sequence emerges from the layer sequence via the radiation exit surface.
In einer Ausführungsform weist das Konversionselement einen direkten mechanischen Kontakt zu der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge, insbesondere zu der Strahlungsaustrittfläche der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge, auf.In one embodiment, the conversion element has a direct mechanical contact with the primary radiation source or the layer sequence, in particular with the radiation exit surface of the primary radiation source or the layer sequence.
In einer Ausführungsform ist das Konversionselement vollflächig über der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge, insbesondere der Strahlungsaustrittfläche der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge, angeordnet. In one embodiment, the conversion element is arranged over the entire surface over the primary radiation source or the layer sequence, in particular the radiation exit surface of the primary radiation source or the layer sequence.
In einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement ein Matrixmaterial. Der Leuchtstoff kann in dem Matrixmaterial verteilt sein, beispielsweise ist er in dem Matrixmaterial homogen verteilt.In one embodiment, the conversion element comprises a matrix material. The phosphor can be distributed in the matrix material, for example it is homogeneously distributed in the matrix material.
Das Matrixmaterial ist sowohl transparent für die Primärstrahlung als auch für die Sekundärstrahlung und ist beispielsweise ausgewählt aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus: Gläser, Silikone, Epoxidharze, Polysilazane, Polymethacrylate und Polycarbonate sowie Kombinationen davon. Unter transparent wird verstanden, dass das Matrixmaterial zumindest teilweise durchlässig für die Primärstrahlung als auch für die Sekundärstrahlung ist.The matrix material is both transparent to the primary radiation and to the secondary radiation and is for example selected from a group of materials consisting of: glasses, silicones, epoxy resins, polysilazanes, polymethacrylates and polycarbonates and combinations thereof. Transparent means that the matrix material is at least partially permeable to the primary radiation as well as to the secondary radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei MA, MB, MC, MD, TA, TB, TC, TD, TE und TF um die entsprechenden monovalenten, divalenten, trivalenten, tetravalenten, pentavalenten oder hexavalenten Kationen. Mit anderen Worten weisen MA und TA die Oxidationsstufe +1, MB und TB die Oxidationsstufe +2, MC und TC die Oxidationsstufe +3, MD und TD die Oxidationsstufe +4, TE die Oxidationsstufe +5 und TF die Oxidationsstufe +6 auf. Bei XA, XB, XC und XD handelt es sich insbesondere um die Anionen der entsprechenden Elemente. Dabei weist XA bevorzugt die Oxidationsstufe –1, XB die Oxidationsstufe –2, XC, also N, die Oxidationsstufe –3 und XD, also C, die Oxidationsstufe –4 auf.In at least one embodiment, MA, MB, MC, MD, TA, TB, TC, TD, TE and TF are the corresponding monovalent, divalent, trivalent, tetravalent, pentavalent or hexavalent cations. In other words, MA and TA have the oxidation state +1, MB and TB the oxidation state +2, MC and TC the oxidation state +3, MD and TD the oxidation state +4, TE the oxidation state +5 and TF the
In der
Unter der Halbwertsbreite wird hier und im Folgenden die spektrale Breite auf halber Höhe des Maximums des Emissionspeaks, kurz FWHM oder Full-width at half maximum, verstanden. Als Emissionspeak wird der Peak mit der maximalen Intensität verstanden.The half-width is understood here and below to mean the spectral width at half the height of the maximum of the emission peak, FWHM for short or Full-width at half maximum. The emission peak is understood as the peak with the maximum intensity.
Überraschenderweise haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass ein höherer Sauerstoff- und/oder Schwefelanteil, also ein Sauerstoff- und/oder Schwefelanteil in dem Leuchtstoff über 12,5 Mol% in Bezug auf die Gesamtstoffmenge an anionischen Elementen, beziehungsweise ein geringerer Stickstoffanteil, also ein Stickstoffanteil in dem Leuchtstoff unter 87,5 Mol% in Bezug auf die Gesamtstoffmenge an anionischen Elementen, zu sehr stabilen und effizienten Leuchtstoffen mit hoher Quanteneffizienz führt. Die Leuchtstoffe weisen ein hohes Absorptionsvermögen im UV-Bereich bis grünen Bereich, insbesondere zwischen 300 nm und 500 nm oder zwischen 300 nm und 460 nm, bevorzugt zwischen 300 nm und 430 nm oder 300 nm und 450 nm, auf und lassen sich damit effizient mit einer Primärstrahlung in diesem Wellenlängenbereich anregen. Die Primärstrahlung kann von den Leuchtstoffen ganz (Vollkonversion) oder teilweise (Teilkonversion) in eine längerwellige Strahlung, auch als Sekundärstrahlung bezeichenbar umgewandelt werden.Surprisingly, the inventors of the present invention have found that a higher oxygen and / or sulfur content, ie an oxygen and / or sulfur content in the luminescent substance, exceeds 12.5 mol% with respect to the total amount of anionic elements or a lower nitrogen content. Thus, a nitrogen content in the phosphor below 87.5 mol% relative to the total amount of anionic elements leads to very stable and efficient phosphors with high quantum efficiency. The phosphors have a high absorption capacity in the UV range to green range, in particular between 300 nm and 500 nm or between 300 nm and 460 nm, preferably between 300 nm and 430 nm or 300 nm and 450 nm, and can thus be efficiently with excite a primary radiation in this wavelength range. The primary radiation can be converted by the luminescent material entirely (full conversion) or partially (partial conversion) into a longer-wave radiation, also denominatable as secondary radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bevorzugt, dass gilt: 0 ≤ m < 0,75 v oder v ≥ l > 0,25 v, 0 ≤ m < 0,625 v oder v ≥ l > 0,375 v. Besonders bevorzugt ist: 0 ≤ m < 0,5 v oder v ≥ l > 0,5 v, 0 ≤ m < 0,375 v oder v ≥ l > 0,625 v, 0 ≤ m < 0,25 v oder v ≥ l > 0,7 v, 0 ≤ m < 0,125 v oder v ≥ l > 0,875 v oder m = 0 oder l = v. According to at least one embodiment, it is preferred that 0 ≦ m <0.75 v or v ≥ 1> 0.25 v, 0 ≦ m <0.625 v or v ≥ l> 0.375 v. Particularly preferred is: 0 ≤ m <0.5 v or v ≥ l> 0.5 v, 0 ≤ m <0.375 v or v ≥ l> 0.625 v, 0 ≤ m <0.25 v or v ≥ l> 0 , 7 v, 0 ≤ m <0.125 v or v ≥ l> 0.875 v or m = 0 or l = v.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass sich überraschenderweise mit zunehmendem Sauerstoff- und/oder Schwefelgehalt beziehungsweise mit abnehmendem Stickstoffgehalt die Peakwellenlänge der Leuchtstoffe hin zu kürzeren Wellenlängen verschiebt und zudem sehr stabile Leuchtstoffe resultieren. Dadurch ist es mit Vorteil möglich, die gewünschte Peakwellenlänge des Leuchtstoffs durch eine Variation des Sauerstoffgehalts entsprechend einzustellen. Auch lässt sich die Peakwellenlänge und/oder die Halbwertsbreite des Leuchtstoffs durch Kombinationen oder Substitutionen der Metalle oder Elemente MA, MB, MC, MD, TA, TB, TC, TD, TE, TF, XA, XC, XD und/oder XB variieren. Es wurde also eine Möglichkeit gefunden, Leuchtstoffe bereitzustellen, die in ihren Eigenschaften, insbesondere der Peakwellenlänge und der Halbwertsbreite, gezielt für eine entsprechende Anwendung angepasst werden können und dabei überraschenderweise auch noch sehr stabil sind. Insbesondere können die Leuchtstoffe sehr schmale Halbwertsbreiten, beispielsweise unter 50 nm, unter 30 nm oder unter 20 nm, aufweisen, was die Leuchtstoffe für viele Anwendungen, zum Beispiel für Hinterleuchtungsanwendungen, interessant macht.The inventors have found that, surprisingly, with increasing oxygen and / or sulfur content or with decreasing nitrogen content, the peak wavelength of the phosphors shifts toward shorter wavelengths and, in addition, results in very stable phosphors. As a result, it is advantageously possible to set the desired peak wavelength of the phosphor accordingly by varying the oxygen content. Also, the peak wavelength and / or the half width of the phosphor can be varied by combinations or substitutions of the metals or elements MA, MB, MC, MD, TA, TB, TC, TD, TE, TF, XA, XC, XD and / or XB , It was thus found a way to provide phosphors, which can be adjusted specifically for a corresponding application in their properties, in particular the peak wavelength and the half-width, and are surprisingly also very stable. In particular, the phosphors can have very narrow half-widths, for example below 50 nm, below 30 nm or below 20 nm, which makes the phosphors interesting for many applications, for example for backlighting applications.
Als "Peakwellenlänge" wird vorliegend die Wellenlänge im Emissionsspektrum bezeichnet, bei der die maximale Intensität im Emissionsspektrum liegt. In the present case, the term "peak wavelength" refers to the wavelength in the emission spectrum at which the maximum intensity lies in the emission spectrum.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für den Leuchtstoff mit der Summenformel
(MA)a(MB)b(MC)c(MD)d(TA)e(TB)f(TC)g(TD)h(TE)i(TF)j(XA)k(XB)l(XC)m (XD)n:
a + b + c + d = 1;
e + f + g + h + i + j = 4;
k + l + m + n = 4;
a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j – k – 2l – 3m – 4n = 0 und m < 3,5 oder l > 0,5. Dabei handelt es sich also um einen elektroneutralen Leuchtstoff.According to at least one embodiment, the phosphor having the empirical formula applies
(MA) a (MB) b (MC) c (MD) d (TA) e (TB) f (TC) g (TD) h (TE) i (TF) j (XA) k (XB) 1 (XC ) m (XD) n :
a + b + c + d = 1;
e + f + g + h + i + j = 4;
k + 1 + m + n = 4;
a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j - k - 2l - 3m - 4n = 0 and m <3.5 or l> 0.5. This is therefore an electroneutral phosphor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt n = 0, k = 0, v = 4 und m < 3,5 und l > 0,5. Der Leuchtstoff weist dann also folgende Summenformel auf:
(MA)a(MB)b(MC)c(MD)d(TA)e(TB)f(TC)g(TD)h(TE)i(TF)j(XB)l(XC)m. MA, MB, MC, MD, TA, TB, TC, TD, TE, TF, XC und XB sind dabei wie vorstehend definiert. Gemäß dieser Ausführungsform weist der Leuchtstoff nur Stickstoff und Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel oder Stickstoff, Schwefel und Sauerstoff, bevorzugt nur Stickstoff und Sauerstoff, als Anionen auf. Dabei ist aber nicht ausgeschlossen, dass weitere, auch anionische Elemente in Form von Verunreinigungen vorhanden sind. Bevorzugt gilt m < 3,0 und l > 1,0; m < 2,5 und l > 1,5; m < 2,0 und l < 2,0; m < 1,5 und l > 2,5; m < 1,5 und l > 2,5; m < 1,0 und l > 3,0; m < 0,5 und l > 3,5 oder m = 0 und l = 4. In accordance with at least one embodiment, n = 0, k = 0, v = 4 and m <3.5 and l> 0.5. The phosphor then has the following empirical formula:
(MA) a (MB) b (MC) c (MD) d (TA) e (TB) f (TC) g (TD) h (TE) i (TF) j (XB) 1 (XC) m . MA, MB, MC, MD, TA, TB, TC, TD, TE, TF, XC and XB are as defined above. According to this embodiment, the phosphor has only nitrogen and oxygen, nitrogen and sulfur or nitrogen, sulfur and oxygen, preferably only nitrogen and oxygen, as anions. However, it is not excluded that further, including anionic elements are present in the form of impurities. Preferably, m <3.0 and l>1.0; m <2.5 and 1>1.5; m <2.0 and 1 <2.0; m <1.5 and 1>2.5; m <1.5 and 1>2.5; m <1.0 and l>3.0; m <0.5 and l> 3.5 or m = 0 and l = 4.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel (MA)a(MB)b(TA)e(TD)h(XB)l(XC)m auf. Dabei gilt bevorzugt:
- – MA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, K, Rb und Kombinationen daraus umfasst,
- – MB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, die Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni, Fe, Co und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist MB aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, die Mn, Eu, Yb und Kombinationen daraus umfasst. Ganz besonders bevorzugt ist MB = Eu oder eine Kombination aus Eu und Mn und/oder Yb,
- – TA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist TA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na und Kombinationen daraus umfasst. Ganz besonders bevorzugt ist TA = Li,
- – TD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, die Si, Ge, Sn, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist TD aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, die Si, Ge, Sn, Mn, Ti, und Kombinationen daraus umfasst. Ganz besonders bevorzugt ist TD = Si,
- – XB ist aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die O, S und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist XB = O,
- – XC = N. Weiter gilt:
- – a + b = t,
- – e + h = u,
- – l + m = v,
- – a + 2b + e + 4h – 2l – 3m = w
- – 0.8 ≤ t ≤ 1
- – 3.5 ≤ u ≤ 4
- – 3.5 ≤
v ≤ 4 - – (–0.2) ≤ w ≤ 0.2
- – 0 ≤ m < 0,875 v und/oder v ≥ l > 0,125 v.
- MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag and combinations thereof. More preferably, MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb and combinations thereof.
- MB is selected from a group of divalent metals comprising Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni, Fe, Co and combinations thereof. Most preferably, MB is selected from a group of divalent metals comprising Mn, Eu, Yb and combinations thereof. Most preferably MB = Eu or a combination of Eu and Mn and / or Yb,
- TA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, Cu, Ag and combinations thereof. More preferably, TA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, and combinations thereof. Most preferably, TA = Li,
- TD is selected from a group of tetravalent metals comprising Si, Ge, Sn, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce and combinations thereof. More preferably, TD is selected from a group of tetravalent metals comprising Si, Ge, Sn, Mn, Ti, and combinations thereof. Most preferably, TD = Si,
- XB is selected from a group of elements comprising O, S and combinations thereof. Particularly preferred is XB = O,
- - XC = N. Next applies:
- - a + b = t,
- - e + h = u,
- - l + m = v,
- - a + 2b + e + 4h - 2l - 3m = w
- - 0.8 ≤ t ≤ 1
- - 3.5 ≤ u ≤ 4
- - 3.5 ≤
v ≤ 4 - - (-0.2) ≤ w ≤ 0.2
- 0 ≤ m <0.875 v and / or v ≥ l> 0.125 v.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel:
(MA)a(MB)b(TA)e(TD)h(XB)l(XC)m auf. Dabei gilt:
- – MA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, K, Rb und Kombinationen daraus umfasst,
- – MB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, die Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni, Fe, Co und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, die Mn, Eu, Yb und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist MB = Eu oder eine Kombination von Eu mit Mn und/oder Yb,
- – TA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt ist TA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist TA = Li,
- – TD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, die Si, Ge, Sn, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt ist TD aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, die Si, Ge, Sn, Mn, Ti, und Kombinationen daraus umfasst. Besonders bevorzugt ist TD = Si,
- – XB ist aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die O, S und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt ist XB = O.
- – XC = N. Weiter gilt: a + b = 1; e + h = 4; l + m = 4;
- – a + 2b + e + 4h – 2l – 3m = 0 und m < 3,5 oder l > 0,5.
(MA) a (MB) b (TA) e (TD) h (XB) 1 (XC) m . Where:
- MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag and combinations thereof. Preferably, MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb and combinations thereof,
- MB is selected from a group of divalent metals comprising Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Eu, Yb, Ni, Fe, Co and combinations thereof. Preferred is selected from a group of divalent metals comprising Mn, Eu, Yb and combinations thereof. Particularly preferred is MB = Eu or a combination of Eu with Mn and / or Yb,
- TA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, Cu, Ag and combinations thereof. Preferably, TA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, and combinations thereof. Particularly preferred is TA = Li,
- TD is selected from a group of tetravalent metals comprising Si, Ge, Sn, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce and combinations thereof. Preferably, TD is selected from a group of tetravalent metals comprising Si, Ge, Sn, Mn, Ti, and combinations thereof. Particularly preferred is TD = Si,
- XB is selected from a group of elements comprising O, S and combinations thereof. Preferably, XB = O.
- - XC = N. Furthermore: a + b = 1; e + h = 4; l + m = 4;
- - a + 2b + e + 4h - 2l - 3m = 0 and m <3.5 or l> 0.5.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Leuchtstoff um ein Oxid, das heißt es liegt nur Sauerstoff als anionisches Element in dem Leuchtstoff vor. Der Leuchtstoff weist dann eine der folgenden allgemeinen Summenformeln auf:
(MA)1(TA)3(TD)1(XB)4:E,
(MA)1(TA)3-x(TD)1-x(TB)x(TC)x(XB)4:E,
(MA)1-x'(MB)x'(TA)3(TD)1-x'(TC)x'(XB)4:E,
(MA)1-x''(MB)x''(TA)3-x''(TD)1-x''(TB)2x''(XB)4:E,
(MA)1(TA)3-2z(TB)3z(TD)1-z(XB)4:E oder
(MA)1(TA)3(TD)1-2z'(TC)z'(TE)z'(XB)4:E, wobei
XB = O,
0 ≤ x ≤ 1, beispielsweise x = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5;
0,6; 0,7; 0,8; 0,9 oder 1, bevorzugt 0 < x < 1,
beispielsweise x = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 oder 0,9,
0 ≤ x' ≤ 1, beispielsweise x' = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 oder 1, bevorzugt 0 < x' < 1,
beispielsweise x' = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 oder 0,9,
0 ≤ x'' ≤ 1, beispielsweise x'' = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 oder 1, bevorzugt 0 < x < 1,
beispielsweise x'' = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 oder 0,9,
0 ≤ z ≤ 1, bevorzugt z = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6;
0,7; 0,8; 0,9 oder 1, bevorzugt 0 < z < 1, beispielsweise z = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 oder 0,9,
0 ≤ z' ≤ 0,5, bevorzugt 0 < z' < 0,5, beispielsweise z' = 0, 0,1; 0,2; 0,3 oder 0,4,
und E aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Eu, Ce, Yb, Mn und Kombinationen daraus umfasst.In accordance with at least one embodiment, the phosphor is an oxide, that is, only oxygen is present as an anionic element in the phosphor. The phosphor then has one of the following general empirical formulas:
(MA) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E,
(MA) 1 (TA) 3-x (TD) 1-x (TB) x (TC) x (XB) 4 : E,
(MA) 1-x ' (MB) x' (TA) 3 (TD) 1-x ' (TC) x' (XB) 4 : E,
(MA) 1-x '' (MB) x '' (TA) 3-x '' (TD) 1-x '' (TB) 2x '' (XB) 4 : E,
(MA) 1 (TA) 3-2z (TB) 3z (TD) 1-z (XB) 4 : E or
(MA) 1 (TA) 3 (TD) 1-2z ' (TC) z' (TE) z ' (XB) 4 : E, where
XB = O,
0 ≤ x ≤ 1, for example, x = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5;
0.6; 0.7; 0.8; 0.9 or 1, preferably 0 <x <1,
for example, x = 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8 or 0.9,
0 ≤ x '≤ 1, for example, x' = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9 or 1, preferably 0 <x '<1,
for example, x '= 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8 or 0.9,
0 ≦ x "≦ 1, for example, x" = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9 or 1, preferably 0 <x <1,
for example, x "= 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8 or 0.9,
0 ≦ z ≦ 1, preferably z = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6;
0.7; 0.8; 0.9 or 1, preferably 0 <z <1, for example z = 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8 or 0.9,
0 ≦ z '≦ 0.5, preferably 0 <z'<0.5, for example z '= 0, 0.1; 0.2; 0.3 or 0.4,
and E is selected from a group comprising Eu, Ce, Yb, Mn and combinations thereof.
Hier und im Folgenden kann E auch als Aktivator bezeichnet werden. Der Aktivator und insbesondere dessen Umgebung in dem Wirtsgitter sind für die Lumineszenz, insbesondere die Peakwellenlänge der Emission des Leuchtstoffs, verantwortlich. Here and below, E can also be referred to as an activator. The activator and in particular its surroundings in the host lattice are responsible for the luminescence, in particular the peak wavelength of the emission of the phosphor.
Die Metalle beziehungsweise Elemente MA, MB, TA, TB, TC, TD, TE und/oder XB bilden bei den Leuchtstoffen das Wirtsgitter, E kann dabei Gitterplätze der kationischen Elemente MA, MB, TA, TB, TC, TD und/oder TE teilweise ersetzen, oder Zwischengitterplätze einnehmen. Insbesondere besetzt E dabei die Gitterplätze von MA. Zum Ladungsausgleich kann sich der Anteil der weiteren Elemente, beispielsweise der von TA und/oder TD, ändern.The metals or elements MA, MB, TA, TB, TC, TD, TE and / or XB form the host lattice in the case of the phosphors, E can in this case be lattice sites of the cationic elements MA, MB, TA, TB, TC, TD and / or TE partially replace, or take interstitial spaces. In particular, E occupies the lattice sites of MA. For charge equalization, the proportion of other elements, for example TA and / or TD, may change.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff ein Oxid oder Oxonitrid, bevorzugt ein Oxonitrid und weist daher in seiner Summenformel nur Sauerstoff oder Sauerstoff und Stickstoff als anionische Elemente auf. Der Leuchtstoff kann dabei eine der folgenden allgemeinen Summenformeln aufweisen:
(MA)1-y(TB)y(TA)3-2y(TC)3y(TD)1-y(XB)4-4y(XC)4y:E,
(MA)1(TA)3-y'(TC)y'(TD)1(XB)4-2y'(XC)2y':E,
(MA)1(TA)3-y''(TB)y''(TD)1(XB)4-y''(XC)y'':E,
(MA)1-w'''(MB)w'''(TA)3(TD)1(XB)4-w'''(XC)w''':E,
(MA)1(TA)3-w'(TC)2w'(TD)1-w'(XB)4-w'(XC)w':E oder
(MA)1-w''(MB)w''(TA)3-w''(TD)1-w''(TC)2w''(XB)4-2w''(XC)2w'':E,
wobei
XB = O,
0 ≤ y ≤ 1, beispielsweise y = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 oder 1, bevorzugt 0 < y < 0,875,
beispielsweise y = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 oder 0,8, ganz besonders bevorzugt 0 ≤ y ≤ 0,4,
0 ≤ y' ≤ 2, beispielsweise y' = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9 oder 2,0, bevorzugt 0 < y' ≤ 1,75, besonders bevorzugt 0 ≤ y' ≤ 0,9,
0 ≤ y'' ≤ 3, beispielsweise y'' = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 2,9 oder 3,0, bevorzugt 0 < y'' < 3, besonders bevorzugt 0 < y'' ≤ 1,9,
0 ≤ w''' ≤ 1, beispielsweise w''' = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 oder 1, bevorzugt 0 < w''' < 1,
0 ≤ w' ≤ 1, beispielsweise w' = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 oder 1, bevorzugt 0 < w' < 1,
0 ≤ w'' ≤ 1, beispielsweise w'' = 0, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 oder 1, bevorzugt 0 < w'' < 1 und E aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Eu, Ce, Yb, Mn und Kombinationen daraus umfasst.In accordance with at least one embodiment, the phosphor is an oxide or oxonitride, preferably an oxonitride, and therefore has in its empirical formula only oxygen or oxygen and nitrogen as anionic elements. The phosphor can have one of the following general empirical formulas:
(MA) 1-y (TB) y (TA) 3-2y (TC) 3y (TD) 1-y (XB) 4-4y (XC) 4y : E,
(MA) 1 (TA) 3-y ' (TC) y' (TD) 1 (XB) 4-2y ' (XC) 2y' : E,
(MA) 1 (TA) 3-y " (TB) y" (TD) 1 (XB) 4-y " (XC) y" : E,
(MA) 1-w ''' (MB) w''' (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4-w ''' (XC) w''' : E,
(MA) 1 (TA) 3-w ' (TC) 2w' (TD) 1-w ' (XB) 4-w' (XC) w ' : E or
(MA) 1-w '' (MB) w '' (TA) 3-w '' (TD) 1-w '' (TC) 2w '' (XB) 4-2w '' (XC) 2w '' : e,
in which
XB = O,
0 ≤ y ≤ 1, for example, y = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9 or 1, preferably 0 <y <0.875,
for example, y = 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7 or 0.8, most preferably 0 ≤ y ≤ 0.4,
0 ≦ y '≦ 2, for example, y' = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6; 1.7; 1.8; 1.9 or 2.0, preferably 0 <y '≦ 1.75, particularly preferably 0 ≦ y' ≦ 0.9,
0 ≦ y '' ≦ 3, for example, y '' = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6; 1.7; 1.8; 1.9; 2.0; 2.1; 2.2; 2.3; 2.4; 2.5; 2.6; 2.7; 2.8; 2.9 or 3.0, preferably 0 <y "<3, particularly preferably 0 <y"<1.9,
0 ≦ w '''≦ 1, for example, w''' = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9 or 1, preferably 0 <w '''<1,
0 ≦ w '≦ 1, for example, w' = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9 or 1, preferably 0 <w '<1,
0 ≦ w "≦ 1, for example, w" = 0, 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9 or 1, preferably 0 <w ''<1 and E is selected from a group comprising Eu, Ce, Yb, Mn and combinations thereof.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist E ist aus einer Gruppe ausgewählt, die Eu, Ce, Yb, Mn und Kombinationen daraus umfasst. Insbesondere handelt es sich bei E um Eu2+, Ce3+, Yb3+, Yb2+ und/oder Mn4+. According to at least one embodiment, E is selected from a group comprising Eu, Ce, Yb, Mn and combinations thereof. In particular, E is Eu 2+ , Ce 3+ , Yb 3+ , Yb 2+ and / or Mn 4+ .
Die Metalle beziehungsweise Elemente MA, MB, TA, TB, TC, TD, XC und/oder XB bilden bei den Leuchtstoffen das Wirtsgitter, E kann dabei Gitterplätze von MA, MB, TA, TB, TC und/oder TD, bevorzugt von MA, teilweise ersetzen, oder Zwischengitterplätze einnehmen.The metals or elements MA, MB, TA, TB, TC, TD, XC and / or XB in the case of the phosphors form the host lattice, E can be lattice sites of MA, MB, TA, TB, TC and / or TD, preferably of MA , partially replace, or take interstitial spaces.
Durch Verwendung der Aktivatoren Eu, Ce, Yb und/oder Mn, insbesondere Eu oder Eu in Kombination mit Ce, Yb und/oder Mn, kann besonders gut der Farbort des Leuchtstoffs im CIE-Farbraum, dessen Peakwellenlänge λpeak beziehungsweise Dominanzwellenlänge λdom, und die Halbwertsbreite eingestellt werden.By using the activators Eu, Ce, Yb and / or Mn, in particular Eu or Eu in combination with Ce, Yb and / or Mn, particularly well the color locus of the phosphor in the CIE color space, the peak wavelength λpeak or dominant wavelength λdom, and the Half width can be adjusted.
Die Dominanzwellenlänge ist eine Möglichkeit, nichtspektrale (polychromatische) Lichtmischungen durch spektrales (monochromatisches) Licht, welches eine ähnliche Farbtonwahrnehmung erzeugt, zu beschreiben. Im CIE-Farbraum kann die Linie, die einen Punkt für eine bestimmte Farbe und den Punkt CIE-x = 0.333, CIE-y = 0.333 verbindet, so extrapoliert werden, dass sie den Umriss des Raums in zwei Punkten trifft. Der Schnittpunkt, der näher an der besagten Farbe liegt, repräsentiert die Dominanzwellenlänge der Farbe als Wellenlänge der reinen spektralen Farbe an diesem Schnittpunkt. Die Dominanzwellenlänge ist also die Wellenlänge, die von dem menschlichen Auge wahrgenommen wird.The dominant wavelength is one way of describing non-spectral (polychromatic) light mixtures by spectral (monochromatic) light that produces similar color perception. In the CIE color space, the line connecting a point for a particular color and the point CIE-x = 0.333, CIE-y = 0.333, can be extrapolated to meet the outline of the space in two points. The point of intersection closer to said color represents the dominant wavelength of the color as the wavelength of the pure spectral color at that point of intersection. The dominant wavelength is therefore the wavelength perceived by the human eye.
Der Aktivator E kann gemäß einer weiteren Ausführungsform in Mol%-Mengen zwischen 0,1 Mol% bis 20 Mol%, 1 Mol% bis 10 Mol%, 0,5 Mol% bis 5 Mol%, 2 Mol% bis 5 Mol%, vorhanden sein. Hier und im Folgenden werden Mol%-Angaben für den Aktivator E, insbesondere Eu, als Mol%-Angaben bezogen auf die Molanteile von MA und/oder TA im jeweiligen Leuchtstoff verstanden. The activator E according to another embodiment in mol% amounts between 0.1 mol% to 20 mol%, 1 mol% to 10 mol%, 0.5 mol% to 5 mol%, 2 mol% to 5 mol%, to be available. Here and below,% by mole of the activator E, in particular Eu, are understood to mean molar% based on the molar proportions of MA and / or TA in the respective phosphor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine der folgenden allgemeinen Summenformeln auf:
(MA)Li3-xSi1-xZnxAlxO4:E;
(MA)Li3-xSi1-xMgxAlxO4:E;
(MA)1-x'Cax'Li3Si1-x'Alx'O4:E;
(MA)1-x''Cax''Li3-x''Si1-x''Mg2x''O4:E;
(MA)Li3-2zMg3zSi1-zO4:E;
(MA)Li3Si1-2z'Alz'Pz'O4:E. In accordance with at least one embodiment, the phosphor has one of the following general empirical formulas:
(MA) Li 3-x Si 1-x Zn x Al x O 4 : E;
(MA) Li 3-x Si 1-x Mg x Al x O 4 : E;
(MA) 1-x ' Ca x' Li 3 Si 1-x ' Al x' O 4 : E;
(MA) 1-x " Ca x" Li 3-x " Si 1-x" Mg 2x " O 4 : E;
(MA) Li 3-2z Mg 3z Si 1-z O 4 : E;
(MA) Li 3 Si 1-2z ' Al z' P z ' O 4 : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform LiSi zumindest teilweise durch ZnAl oder MgAl ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)Li3-xSi1-xZnxAlxO4:E oder (MA)Li3-xSi1-xMgxAlxO4:E.Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment, LiSi may at least partially be replaced by ZnAl or MgAl and a phosphor of the formula (MA) Li 3-x Si 1-x Zn x Al is obtained x O 4 : E or (MA) Li 3-x Si 1-x Mg x Al x O 4 : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform (MA)Si zumindest teilweise durch CaAl ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)1-x'Cax'Li3Si1-x'Alx'O4:E.Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment (MA) Si may at least partially be replaced by CaAl and a phosphor of the formula (MA) 1-x ' Ca x' Li 3 Si is obtained 1-x ' Al x' O 4 : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform (MA)LiSi zumindest teilweise durch CaMg2 ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)1-x''Cax''Li3-x''Si1-x''Mg2x''O4:E.Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment (MA), LiSi can be at least partially replaced by CaMg 2 and a phosphor of the formula (MA) 1-x " Ca x '' is obtained. Li 3-x " Si 1-x" Mg 2x " O 4 : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform Li2Si zumindest teilweise durch Mg3 ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)Li3-2zMg3zSi1-zO4:E. Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment, Li 2 Si may at least partially be replaced by Mg 3 , and a phosphor of the formula (MA) Li 3-2z Mg 3z Si 1-z is obtained O 4 : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform Si2 zumindest teilweise durch AlP ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)Li3Si1-2z'Alz'Pz'O4:E.Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment, Si 2 may be at least partially replaced by AlP and a phosphor of the formula (MA) Li 3 Si 1-2z ' Al z' P z is obtained ' O 4 : E.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine der folgenden allgemeinen Summenformeln auf:
(MA)1-yCayLi3-2yAl3ySi1-yO4-4yN4y:E,
(MA)Li3-y'Aly'SiO4-2y'N2y':E,
(MA)Li3-y''Mgy''SiO4-y''Ny'':E,
(MA)1-w'''Caw'''Li3SiO4-w'''Nw''':E,
(MA)Li3-w'Al2w'Si1-w'O4-w'Nw':E,
(MA)1-w''Caw''Li3-w''Si1-w''Al2w''O4-2w''N2w'':E.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has one of the following general empirical formulas:
(MA) 1-y Ca y Li 3-2y Al 3y Si 1-y O 4-4y N 4y : E,
(MA) Li 3- y'Al y ' SiO 4-2y' N 2y ' : E,
(MA) Li 3-y " Mg y" SiO 4-y " N y" : E,
(MA) 1-w ''' Ca w''' Li 3 SiO 4-w ''' N w''' : E,
(MA) Li 3-w ' Al 2w' Si 1-w ' O 4-w' N w ' : E,
(MA) 1-w " Ca w" Li 3-w " Si 1-w" Al 2w " O 4-2w" N 2w " : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform (MA)Li3SiO4 zumindest teilweise durch CaLiAl3N4 ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)1-yCayLi3-2yAl3ySi1-yO4-4yN4y:E. Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment (MA) Li 3 SiO 4 may at least partially be replaced by CaLiAl 3 N 4 and a phosphor of the formula (MA) 1-y Ca is obtained y Li 3-2y Al 3y Si 1-y O 4-4y N 4y : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform LiO2 zumindest teilweise durch AlN2 ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)Li3-y'Aly'SiO4-2y'N2y':E.Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment, LiO 2 can be at least partially replaced by AlN 2 and a phosphor of the formula (MA) Li 3-y ' Al y' SiO 4 is obtained. 2y ' N 2y' : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform LiO zumindest teilweise durch MgN ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)Li3-y''Mgy''SiO4-y''Ny'':E.Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment, LiO may be at least partially replaced by MgN and a phosphor of the formula (MA) Li 3-y " Mg y" SiO 4 is obtained. y '' N y '' : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform (MA)O zumindest teilweise durch CaN ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)1-w'''Caw'''Li3SiO4-w'''Nw''':E.Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment (MA) O may at least partially be replaced by CaN and a phosphor of the formula (MA) 1-w ''' Ca w''is obtained. ' Li 3 SiO 4-w''' N w ''' : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform LiSiO zumindest teilweise durch Al2N ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)Li3-w'Al2w'Si1-w'O4-w'Nw':E.Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment, LiSiO can be at least partially replaced by Al 2 N and a phosphor of the formula (MA) Li 3-w ' Al 2w' Si 1 is obtained. w ' O 4-w' N w ' : E.
Ausgehend von dem Leuchtstoff der Summenformel (MA)Li3SiO4:E kann gemäß zumindest einer Ausführungsform (MA)Li3SiO2 zumindest teilweise durch CaAl2N2 ersetzt sein und man erhält einen Leuchtstoff der Formel (MA)1-w''Caw''Li3-w''Si1-w''Al2w''O4-2w''N2w'':E. Starting from the phosphor of the empirical formula (MA) Li 3 SiO 4 : E, according to at least one embodiment (MA) Li 3 SiO 2 can be at least partially replaced by CaAl 2 N 2 and a phosphor of the formula (MA) 1-w 'is obtained. ' Ca w'' Li 3-w'' Si 1-w'' Al 2w'' O 4-2w'' N 2w'' : E.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, K, Rb und Kombinationen daraus umfasst. Beispielsweise kann MA wie folgt gewählt sein: MA = Na, K, (Na, K), (Rb, Li). (Na, K), (Rb, Li) bedeutet dabei, dass eine Kombination aus Na und K beziehungsweise eine Kombination aus Rb und Li vorliegt. Diese Wahl an MA ergibt besonders effiziente Leuchtstoffe, die vielseitig anwendbar sind.In accordance with at least one embodiment, MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb and combinations thereof. For example, MA can be chosen as follows: MA = Na, K, (Na, K), (Rb, Li). (Na, K), (Rb, Li) means that there is a combination of Na and K or a combination of Rb and Li. This choice of MA results in particularly efficient phosphors that are versatile.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine der folgenden allgemeinen Summenformeln auf:
NaLi3-xSi1-xZnxAlxO4:E,
NaLi3-xSi1-xMgxAlxO4:E,
Na1-x'Cax'Li3Si1-x'Alx'O4:E,
Na1-x''Cax''Li3-x''Si1-x''Mg2x''O4:E,
NaLi3-2zMg3zSi1-zO4:E,
NaLi3Si1-2z'Alz'Pz'O4:E.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has one of the following general empirical formulas:
NaLi 3-x Si 1-x Zn x Al x O 4 : E,
NaLi 3-x Si 1-x Mg x Al x O 4 : E,
Na 1-x ' Ca x' Li 3 Si 1-x ' Al x' O 4 : E,
Na 1-x " Ca x" Li 3-x " Si 1-x" Mg 2x " O 4 : E,
NaLi 3-2z Mg 3z Si 1-z O 4 : E,
NaLi 3 Si 1-2z ' Al z' P z ' O 4 : E.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine der folgenden allgemeinen Summenformeln auf:
(NarK1-r)1Li3-xSi1-xZnxAlxO4:E,
(NarK1-r)1Li3-xSi1-xMgxAlxO4:E,
(NarK1-r)1-x'Cax'Li3Si1-x'Alx'O4:E,
(NarK1-r)1-x''Cax''Li3-x''Si1-x''Mg2x''O4:E,
(NarK1-r)1Li3-2zMg3zSi1-zO4:E,
(NarK1-r)1Li3Si1-2z'Alz'Pz'O4:E, wobei
0 ≤ r ≤ 1, beispielsweise r = 0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35, 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1,0. Bevorzugt ist 0 ≤ r ≤ 0,1 oder 0,1 < r ≤ 0,4 oder 0,4 < r ≤ 1,0; besonders bevorzugt r = 0, 0,25, 0,5 oder 1,0.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has one of the following general empirical formulas:
(Na r K 1-r ) 1 Li 3-x Si 1-x Zn x Al x O 4 : E,
(Na r K 1-r ) 1 Li 3-x Si 1-x Mg x Al x O 4 : E,
(Na r K 1-r ) 1-x ' Ca x' Li 3 Si 1-x ' Al x' O 4 : E,
(Na r K 1-r ) 1-x " Ca x" Li 3-x " Si 1-x" Mg 2x " O 4 : E,
(Na r K 1-r ) 1 Li 3-2z Mg 3z Si 1-z O 4 : E,
(Na r K 1-r ) 1 Li 3 Si 1-2z ' Al z' P z ' O 4 : E, where
0 ≤ r ≤ 1, for example, r = 0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35, 0.4; 0.45; 0.5; 0.55; 0.6; 0.65; 0.7; 0.75; 0.8; 0.85; 0.9; 0.95; 1.0. Preferably, 0 ≤ r ≤ 0.1 or 0.1 ≤ r ≤ 0.4 or 0.4 ≤ r ≤ 1.0; particularly preferably r = 0, 0.25, 0.5 or 1.0.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine der folgenden allgemeinen Summenformeln auf:
(Rbr'Li1-r')1Li3-xSi1-xZnxAlxO4:E,
(Rbr'Li1-r')1Li3-xSi1-xMgxAlxO4:E,
(Rbr'Li1-r')1-x'Cax'Li3Si1-x'Alx'O4:E,
(Rbr'Li1-r')1-x''Cax''Li3-x''Si1-x''Mg2x''O4:E,
(Rbr'Li1-r')1Li3-2zMg3zSi1-zO4:E,
(Rbr'Li1-r')1Li3Si1-2z'Alz'Pz'O4:E, wobei 0 ≤ r' ≤ 1,
beispielsweise r' = 0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35, 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1,0, bevorzugt 0,25 ≤ r' ≤ 0,75, besonders bevorzugt 0,4 ≤ r' ≤ 0,6 ganz besonders bevorzugt r' = 0,5.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has one of the following general empirical formulas:
(Rb r ' Li 1-r' ) 1 Li 3-x Si 1-x Zn x Al x O 4 : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) 1 Li 3-x Si 1-x Mg x Al x O 4 : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) 1-x ' Ca x' Li 3 Si 1-x ' Al x' O 4 : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) 1-x " Ca x" Li 3-x " Si 1-x" Mg 2x " O 4 : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) 1 Li 3-2z Mg 3z Si 1-z O 4 : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) 1 Li 3 Si 1-2z ' Al z' P z ' O 4 : E, where 0 ≤ r' ≤ 1,
for example, r '= 0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35, 0.4; 0.45; 0.5; 0.55; 0.6; 0.65; 0.7; 0.75; 0.8; 0.85; 0.9; 0.95; 1.0, preferably 0.25 ≦ r '≦ 0.75, more preferably 0.4 ≦ r' ≦ 0.6, most preferably r '= 0.5.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine der folgenden allgemeinen Summenformeln auf:
(NarK1-r)1-yCayLi3-2yAl3ySi1-yO4-4yN4y:E,
(NarK1-r)Li3-y'Aly'SiO4-2y'N2y':E,
(NarK1-r)Li3-y''Mgy''SiO4-y''Ny'':E,
(NarK1-r)1-w'''Caw'''Li3SiO4-w'''Nw:E,
(NarK1-r)Li3-w'Al2w'Si1-w'O4-w'Nw':E,
(NarK1-r)1-w''Caw''Li3-w''Si1-w''Al2w''O4-2w''N2w'':E, wobei
0 ≤ r ≤ 1, beispielsweise r = 0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35, 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1,0. Bevorzugt ist 0 ≤ r ≤ 0,1 oder 0,1 < r ≤ 0,4 oder 0,4 < r ≤ 1,0; besonders bevorzugt r = 0, 0,25, 0,5 oder 1,0.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has one of the following general empirical formulas:
(Na r K 1-r ) 1-y Ca y Li 3-2y Al 3y Si 1-y O 4-4y N 4y : E,
(Na r K 1-r ) Li 3- y'Al y ' SiO 4-2y' N 2y ' : E,
(Na r K 1-r ) Li 3-y " Mg y" SiO 4-y " N y" : E,
(Na r K 1-r ) 1-w ''' Ca w''' Li 3 SiO 4-w ''' N w : E,
(Na r K 1-r ) Li 3-w ' Al 2w' Si 1-w ' O 4-w' N w ' : E,
(Na r K 1-r ) 1-w " Ca w" Li 3-w " Si 1-w" Al 2w " O 4-2w" N 2w " : E, where
0 ≤ r ≤ 1, for example, r = 0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35, 0.4; 0.45; 0.5; 0.55; 0.6; 0.65; 0.7; 0.75; 0.8; 0.85; 0.9; 0.95; 1.0. Preferably, 0 ≤ r ≤ 0.1 or 0.1 ≤ r ≤ 0.4 or 0.4 ≤ r ≤ 1.0; particularly preferably r = 0, 0.25, 0.5 or 1.0.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine der folgenden allgemeinen Summenformeln auf:
(Rbr'Li1-r')1-yCayLi3-2yAl3ySi1-yO4-4yN4y:E,
(Rbr'Li1-r')Li3-y'Aly'SiO4-2y'N2y':E,
(Rbr'Li1-r')Li3-y''Mgy''SiO4-y''Ny'':E,
(Rbr'Li1-r')1-w'''Caw'''Li3SiO4-w'''Nw:E,
(Rbr'Li1-r')Li3-w'Al2w'Si1-w'O4-w'Nw':E,
(Rbr'Li1-r')1-w''Caw''Li3-w''Si1-w''Al2w''O4-2w''N2w'':E, wobei
wobei 0 ≤ r' ≤ 1, beispielsweise r' = 0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35, 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1,0, bevorzugt 0,25 ≤ r' ≤ 0,75, besonders bevorzugt 0,4 ≤ r' ≤ 0,6 ganz besonders bevorzugt r' = 0,5.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has one of the following general empirical formulas:
(Rb r ' Li 1-r' ) 1-y Ca y Li 3-2y Al 3y Si 1-y O 4-4y N 4y : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) Li 3-y ' Al y' SiO 4-2y ' N 2y' : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) Li 3-y " Mg y" SiO 4-y " N y" : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) 1-w ''' Ca w''' Li 3 SiO 4-w ''' N w : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) Li 3-w ' Al 2w' Si 1-w ' O 4-w' N w ' : E,
(Rb r ' Li 1-r' ) 1-w '' Ca w '' Li 3-w '' Si 1-w '' Al 2w '' O 4-2w '' N 2w '' : E, where
where 0 ≤ r '≤ 1, for example r' = 0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35, 0.4; 0.45; 0.5; 0.55; 0.6; 0.65; 0.7; 0.75; 0.8; 0.85; 0.9; 0.95; 1.0, preferably 0.25 ≦ r '≦ 0.75, more preferably 0.4 ≦ r' ≦ 0.6, most preferably r '= 0.5.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine der folgenden allgemeinen Summenformeln auf:
Na1-yCayLi3-2yAl3ySi1-yO4-4yN4y:E,
NaLi3-y'Aly'SiO4-2y'N2y':E,
NaLi3-y''Mgy''SiO4-y''Ny'':E,
Na1-w'''Caw'''Li3SiO4-w'''Nw:E,
NaLi3-w'Al2w'Si1-w'O4-w'Nw':E,
Na1-w''Caw''Li3-w''Si1-w''Al2w''O4-2w''N2w'':E.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has one of the following general empirical formulas:
Na 1-y Ca y Li 3-2y Al 3y Si 1-y O 4-4y N 4y : E,
NaLi 3- y'Al y ' SiO 4-2y'N 2y' : E,
NaLi 3-y " Mg y" SiO 4-y " N y" : E,
Na 1-w ''' Ca w''' Li 3 SiO 4-w ''' N w : E,
NaLi 3-w ' Al 2w' Si 1-w ' O 4-w' N w ' : E,
Na 1-w " Ca w" Li 3-w " Si 1-w" Al 2w " O 4-2w" N 2w " : E.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel (MA)1(TA)3(TD)1(XB)4:E auf. Dabei ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, K, Rb und Kombinationen daraus umfasst. TA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, Cu, Ag und Kombinationen daraus umfasst. TD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, die Si, Ge, Sm, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce und Kombinationen daraus umfasst. XB ist aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die O, S und Kombinationen daraus umfasst. E ist aus einer Gruppe ausgewählt, die Eu, Ce, Yb, Mn und Kombinationen daraus umfasst. Insbesondere besetzt E die Gitterplätze von MA. Zum Ladungsausgleich kann sich dabei der Anteil der weiteren Elemente, beispielsweise der von TA und/oder TD, ändern. Beispielsweise ist E = Eu2+ und ersetzt MA+, der Ladungsausgleich erfolgt über eine Änderung des Anteils an TA und/oder TD. In accordance with at least one embodiment, the phosphor has the general empirical formula (MA) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E. Here, MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag and combinations thereof. Preferably, MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb and combinations thereof. TA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, Cu, Ag and combinations thereof. TD is selected from a group of tetravalent metals comprising Si, Ge, Sm, Mn, Ti, Zr, Hf, Ce, and combinations thereof. XB is selected from a group of elements comprising O, S and combinations thereof. E is selected from a group comprising Eu, Ce, Yb, Mn and combinations thereof. In particular, E occupies the lattice sites of MA. For charge equalization, the proportion of further elements, for example TA and / or TD, may change. For example, E = Eu 2+ and replaces MA + , the charge compensation takes place via a change in the proportion of TA and / or TD.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel (MA)1(TA)3(TD)1(XB)4:E auf. Dabei ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, die Li, Na, K, Rb und Kombinationen daraus umfasst. TA = Li, TD = Si, XB = O und E ist aus einer Gruppe ausgewählt, die Eu, Ce, Yb, Mn und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt gilt: E = Eu oder eine Kombination aus Eu mit Ce, Yb und/oder Mn. In accordance with at least one embodiment, the phosphor has the general empirical formula (MA) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E. In this case, MA is selected from a group of monovalent metals comprising Li, Na, K, Rb and combinations thereof. TA = Li, TD = Si, XB = O and E is selected from a group comprising Eu, Ce, Yb, Mn and combinations thereof. Preferably, E = Eu or a combination of Eu with Ce, Yb and / or Mn.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich durch eine Variation der Zusammensetzung von MA die Eigenschaften des Leuchtstoffs, insbesondere bezüglich der Peakwellenlänge und der Halbwertsbreite, erheblich ändern lassen. Zudem weisen die Leuchtstoffe ein großes Absorptionsvermögen von Primärstrahlung im Bereich von 300 nm bis 460 nm oder 300 nm bis 500 nm, insbesondere zwischen 300 nm und 450 nm oder 300 nm und 430 nm auf.Surprisingly, it has been found that by varying the composition of MA, the properties of the phosphor, in particular with regard to the peak wavelength and the half-width, can be changed considerably. In addition, the phosphors have a high absorption capacity of primary radiation in the range of 300 nm to 460 nm or 300 nm to 500 nm, in particular between 300 nm and 450 nm or 300 nm and 430 nm.
Beispielsweise emittiert der Leuchtstoff der Formel NaLi3SiO4:Eu bei Anregung mit einer Primärstrahlung mit einer Wellenlänge von 400 nm im blauen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums und zeigt eine schmalbandige Emission, das heißt eine Emission mit einer geringen Halbwertsbreite. Bei einer Anregung mit einer Primärstrahlung mit einer Wellenlänge von 400 nm emittiert dagegen der Leuchtstoff der Formel KLi3SiO4:Eu sehr breitbandig vom blauen bis roten Spektralbereich, so dass ein weißfarbiger Leuchteindruck entsteht. Der Leuchtstoff der Formel (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu emittiert schmalbandig im blau-grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums und die Leuchtstoffe der Formel (Rb0,5Li0,5)Li3SiO4:Eu und (Na0,25K0,75)Li3SiO4:Eu emittieren schmalbandig im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums. In nachstehender Tabelle sind die Eigenschaften der Leuchtstoffe dargestellt:
Durch die unterschiedlichen Emissionseigenschaften sind die Leuchtstoffe für die verschiedensten Anwendungen geeignet.Due to the different emission properties, the phosphors are suitable for a wide variety of applications.
Als blauer Spektralbereich wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 420 nm und 520 nm, verstanden. The blue spectral range is understood to be the range of the electromagnetic spectrum between 420 nm and 520 nm.
Als grüner Spektralbereich wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen einschließlich 520 nm und 580 nm verstanden. The green spectral range is understood to be the range of the electromagnetic spectrum between 520 nm and 580 nm inclusive.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E auf, 0 ≤ r ≤ 1, beispielsweise r = 0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35, 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1,0. Bevorzugt ist 0 ≤ r ≤ 0,1 oder 0,1 < r ≤ 0,4 oder 0,4 < r ≤ 1,0; besonders bevorzugt r = 0, 0,25, 0,5 oder 1,0. Überraschenderweise ändern sich die Eigenschaften des Leuchtstoffs, insbesondere die Peakwellenlänge und die Halbwertsbreite, bei einer Variation der Anteile an Na und K in dem Leuchtstoff. Dadurch sind durch diese Leuchtstoffe die verschiedensten Anwendungen einsetzbar.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has the general empirical formula (Na r K 1 -r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E, 0 ≦ r ≦ 1, for example r = 0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35, 0.4; 0.45; 0.5; 0.55; 0.6; 0.65; 0.7; 0.75; 0.8; 0.85; 0.9; 0.95; 1.0. Preferably, 0 ≤ r ≤ 0.1 or 0.1 ≤ r ≤ 0.4 or 0.4 ≤ r ≤ 1.0; particularly preferably r = 0, 0.25, 0.5 or 1.0. Surprisingly, the properties of the phosphor, in particular the peak wavelength and the half-width, change with a variation of the proportions of Na and K in the phosphor. As a result, a wide variety of applications can be used by these phosphors.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,4 < r ≤ 1, bevorzugt 0,45 < r ≤ 1, ganz besonders bevorzugt r = 0,5 oder 1 auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Beispielsweise weist der Leuchtstoff die Formel NaLi3SiO4:Eu oder (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu auf. Die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs liegt im blauen Spektralbereich, insbesondere im Bereich zwischen 450 nm und 500 nm.According to at least one embodiment, the phosphor has the formula (Na r K 1 -r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.4 <r ≦ 1, preferably 0.45 <r ≦ 1, very particularly preferably r = 0.5 or 1. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. For example, the phosphor has the formula NaLi 3 SiO 4 : Eu or (Na 0.5 K 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu. The peak wavelength of the phosphor lies in the blue spectral range, in particular in the range between 450 nm and 500 nm.
Der Leuchtstoff (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,4 < r ≤ 1, beispielsweise NaLi3SiO4:Eu oder (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu eignet sich insbesondere für die Verwendung in Konversions-LEDs, die weiße Strahlung emittieren. Dazu kann der Leuchtstoff mit einem roten und grünen Leuchtstoff kombiniert werden. The phosphor (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.4 <r ≦ 1, for example NaLi 3 SiO 4 : Eu or (Na 0.5 K 0, 5 ) Li 3 SiO 4 : Eu is particularly suitable for use in conversion LEDs that emit white radiation. For this purpose, the phosphor can be combined with a red and green phosphor.
Zudem eignet sich der Leuchtstoff (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,4 < r ≤ 1, insbesondere (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu für die Verwendung in Beleuchtungsvorrichtungen wie Konversions-LEDs, die eine blaue Strahlung emittieren. In addition, the phosphor (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.4 <r ≦ 1, in particular (Na 0.5 K 0.5 ) Li 3 is suitable SiO 4 : Eu for use in lighting devices such as conversion LEDs that emit blue radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r ≤ 0,15 bevorzugt 0 ≤ r ≤ 0,1, besonders bevorzugt r = 0 auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Beispielsweise ist der Leuchtstoff KLi3SiO4:Eu. Der Leuchtstoff emittiert sehr breitbandig vom blauen bis roten Spektralbereich, so dass ein weißer Leuchteindruck entsteht.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E where 0 ≦ r ≦ 0.15, preferably 0 ≦ r ≦ 0.1, especially preferably r = 0. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. For example, the phosphor KLi 3 SiO 4 : Eu. The phosphor emits very broadband from the blue to the red spectral range, so that a white light impression is created.
Der Leuchtstoff (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r ≤ 0,15, insbesondere KLi3SiO4:Eu eignet sich beispielsweise für die Verwendung in Beleuchtungsvorrichtungen wie Konversions-LEDs, die weiße Strahlung emittieren. Durch die breite Emission des Leuchtstoffs kann dieser mit Vorteil als einziger Leuchtstoff in einer Beleuchtungsvorrichtungen wie einer Konversions-LED eingesetzt werden.The phosphor (Na r K 1 -r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E where 0 ≦ r ≦ 0.15, in particular KLi 3 SiO 4 : Eu is suitable, for example, for use in lighting devices such as Conversion LEDs that emit white radiation. Due to the broad emission of the phosphor, this can be used with advantage as the only phosphor in a lighting devices such as a conversion LED.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel (Rbr'Li1-r')1(TA)3(TD)1(XB)4:E auf, wobei 0 ≤ r' ≤ 1, beispielsweise r' = 0; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35, 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1,0, bevorzugt 0,25 ≤ r' ≤ 0,75, besonders bevorzugt 0,4 ≤ r' ≤ 0,6 ganz besonders bevorzugt r' = 0,5. Es hat sich gezeigt, dass diese Leuchtstoffe eine geringe Halbwertsbreite aufweisen und vielseitig anwendbar sind.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has the general empirical formula (Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E, where 0 ≦ r '≦ 1, for example r' = 0 ; 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35, 0.4; 0.45; 0.5; 0.55; 0.6; 0.65; 0.7; 0.75; 0.8; 0.85; 0.9; 0.95; 1.0, preferably 0.25 ≦ r '≦ 0.75, more preferably 0.4 ≦ r' ≦ 0.6, most preferably r '= 0.5. It has been found that these phosphors have a low half-width and are versatile.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 0,4, bevorzugt 0,15 < r ≤ 0,35, besonders bevorzugt 0,2 < r ≤ 0,3, ganz besonders bevorzugt r = 0,25 oder (Rbr'Li1-r')1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, bevorzugt 0,25 ≤ r' ≤ 0,75, besonders bevorzugt 0,4 ≤ r' ≤ 0,6 auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs liegt im grünen Spektralbereich und weist eine Halbwertsbreite von unter 50 nm auf.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≦ 0.4, preferably 0.15 <r ≦ 0.35, more preferably 0.2 <r ≦ 0.3, most preferably r = 0.25 or (Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0 ≦ r '≦ 1, preferably 0.25 ≦ r' ≦ 0.75, particularly preferably 0.4 ≦ r '≦ 0.6. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. The peak wavelength of the phosphor is in the green spectral range and has a half-width of less than 50 nm.
Überraschenderweise weisen die erfindungsgemäßen Leuchtstoffe (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 0,4 und (Rbr'Li1-r')1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, beispielsweise (Rb0,5Li0,5)Li3SiO4:Eu und (Na0,25K0,75)Li3SiO4:Eu eine Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich und eine sehr kleine Halbwertsbreite auf und sind deshalb insbesondere für weiß emittierende Beleuchtungsvorrichtungen wie beispielsweise weiß emittierende Konversions-LEDs in Verbindung mit einem blaue Primärstrahlung emittierenden Halbleiterchip und einem roten Leuchtstoff für Hinterleuchtungsanwendungen insbesondere für Anzeigeelemente wie Displays geeignet. Mit Vorteil kann mit einer solchen weiß emittierende, insbesondere einer solchen Konversions-LED eine besonders große Bandbreite an Farben erreicht werden. Durch die geringe Halbwertsbreite der erfindungsgemäßen Leuchtstoffe
(NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 0,4 und
(Rbr'Li1-r')1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, beispielsweise
(Rb0,5Li0,5)Li3SiO4:Eu und (Na0,25K0,75)Li3SiO4:Eu zeigen die Emissionspeaks eine sehr große Überlappung mit dem Transmissionsbereich eines Standard-Grünfilters, so dass nur wenig Licht verlorengeht und der erreichbare Farbraum groß ist.Surprisingly, the phosphors according to the invention (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≦ 0.4 and (Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0 ≤ r '≤ 1, for example (Rb 0.5 Li 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu and (Na 0.25 K 0.75 ) Li 3 SiO 4 : Eu a peak wavelength in the green spectral range and a very small half width and are therefore particularly for white-emitting illumination devices such as white-emitting conversion LEDs in conjunction with a blue primary radiation emitting semiconductor chip and a red phosphor for backlighting applications, especially for display elements such Displays suitable. Advantageously, with such a white-emitting, in particular such a conversion LED, a particularly wide range of colors can be achieved. Due to the low half-width of the phosphors according to the invention
(Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≤ 0.4 and
(Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E where 0 ≤ r '≤ 1, for example
(Rb 0.5 Li 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu and (Na 0.25 K 0.75 ) Li 3 SiO 4 : Eu show the emission peaks a very large overlap with the transmission range of a standard green filter, so that only little light is lost and the achievable color space is large.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kristallisiert der Leuchtstoff in einer Kristallstruktur mit gleicher Atomsequenz wie in UCr4C4, CsKNa2Li12Si4O16 oder RbLi5{Li[SiO4]}2. Dass der Leuchtstoff in einer Kristallstruktur mit gleicher Atomsequenz wie in UCr4C4, CsKNa2Li12Si4O16 oder RbLi5{Li[SiO4]}2 kristallisiert, bedeutet hier und im Folgenden, dass die Abfolge der Atome des Leuchtstoffs demselben Muster folgt wie die Abfolge der Atome in UCr4C4, CsKNa2Li12Si4O16 oder RbLi5{Li[SiO4]}2. Mit anderen Worten zeigt die Kristallstruktur die gleichen Strukturmotive wie UCr4C4, CsKNa2Li12Si4O16 oder RbLi5{Li[SiO4]}2. Beispielsweise kristallisiert der Leuchtstoff der Formel (Na0,5K0,5)Li3SiO3:Eu in einer Kristallstruktur mit gleicher Atomsequenz wie in CsKNa2Li12Si4O16, dabei besetzt K die Plätze des Cs und des K, Na die Plätze des Na, Li die Plätze des Li, Si die Plätze des Si und O die Plätze des O. Durch die Variation der Ionenradien bei der Substitution mit anderen Atomsorten kann sich die absolute Position (Atomkoordinaten) der Atome ändern. In accordance with at least one embodiment, the phosphor crystallizes in a crystal structure having the same atomic sequence as in UCr 4 C 4 , CsKNa 2 Li 12 Si 4 O 16 or RbLi 5 {Li [SiO 4 ]} 2 . That the phosphor crystallizes in a crystal structure with the same atomic sequence as in UCr 4 C 4 , CsKNa 2 Li 12 Si 4 O 16 or RbLi 5 {Li [SiO 4 ]} 2 means here and in the following that the sequence of the atoms of the phosphor follows the same pattern as the sequence of atoms in UCr 4 C 4 , CsKNa 2 Li 12 Si 4 O 16 or RbLi 5 {Li [SiO 4 ]} 2 . In other words, the crystal structure shows the same structural motifs as UCr 4 C 4 , CsKNa 2 Li 12 Si 4 O 16 or RbLi 5 {Li [SiO 4 ]} 2 . For example, the phosphor of the formula (Na 0.5 K 0.5 ) Li 3 SiO 3 : Eu crystallizes in a crystal structure with the same atomic sequence as in CsKNa 2 Li 12 Si 4 O 16 , where K occupies the sites of the Cs and the K, Na the places of the Na, Li the places of the Li, Si the places of the Si and O the places of the O. By the variation of the ionic radii with the substitution with other atomic places the absolute position (atomic coordinates) of the atoms can change.
Der Leuchtstoff kann auch in einer Kristallstruktur mit gleicher Atomsequenz wie in den von UCr4C4 abgeleiteten Strukturen NaLi3SiO4 oder KLi3GeO4 kristallisieren. The phosphor can also crystallize in a crystal structure with the same atomic sequence as in the structures derived from UCr 4 C 4 NaLi 3 SiO 4 or KLi 3 GeO 4 .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kristallisiert der Leuchtstoff im gleichen Strukturtyp wie
- – NaLi3SiO4
- – KLi3SiO4
- – RbLi5{Li[SiO4]}2
- – UCr4C4
- – CsKNa2Li12Si4O16 oder
- – CsKNaLi9{Li[SiO4]}4.
- NaLi 3 SiO 4
- - KLi 3 SiO 4
- - RbLi 5 {Li [SiO 4 ]} 2
- - UCr 4 C 4
- - CsKNa 2 Li 12 Si 4 O 16 or
- - CsKNaLi 9 {Li [SiO 4 ]} 4 .
Die Kristallstrukturen der Ausführungsformen zeichnen sich insbesondere durch ein dreidimensional verknüpftes Raumnetzwerk aus. Dabei sind TA, TB, TC, TD, TE und/oder TF von XA, XB, XC und/oder XD umgeben und die sich daraus ergebenden Baueinheiten über gemeinsame Ecken und Kanten verknüpft. Diese Anordnung führt zu einer sich dreidimensional erstreckenden anionischen Substruktur. In den sich daraus ergebenden Hohlräumen sind MA, MB, MC und/oder MD angeordnet.The crystal structures of the embodiments are characterized in particular by a three-dimensionally linked spatial network. In this case, TA, TB, TC, TD, TE and / or TF are surrounded by XA, XB, XC and / or XD, and the resulting assemblies are linked via common corners and edges. This arrangement results in a three-dimensionally extending anionic substructure. In the resulting cavities MA, MB, MC and / or MD are arranged.
Gemäß zumindest eine Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine Kristallstruktur auf, in der TA, TB, TC, TD, TE und/oder TF von XA, XB, XC und/oder XD umgeben sind und die sich daraus ergebenden Baueinheiten über gemeinsame Ecken und Kanten zu einem dreidimensionalen Raumnetz mit Hohlräumen verknüpft sind und in den Hohlräumen MA, MB, MC und/oder MD angeordnet sind.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has a crystal structure in which TA, TB, TC, TD, TE and / or TF are surrounded by XA, XB, XC and / or XD and the resulting assemblies are distributed over common corners and edges a three-dimensional network of space with cavities are linked and are arranged in the cavities MA, MB, MC and / or MD.
Beispielsweise sind in der Kristallstruktur der Ausführungsform KLi3SiO4:E, welche isotyp zu KLi3GeO4 ist, Li und Si von O umgeben und bilden die anionische Substruktur in Form eines Raumnetzes aus verzerrten (Li/Si)O4-Tetraedern. In den sich dabei ergebenden Hohlräumen sind die K-Atome verzerrt würfelförmig von 8 O-Atomen umgeben. For example, in the crystal structure of the embodiment, KLi 3 SiO 4 : E, which is iso-type to KLi 3 GeO 4 , Li and Si are surrounded by O and form the anionic substructure in the form of a space network of distorted (Li / Si) O 4 tetrahedra. In the resulting cavities, the K atoms are distorted cube-shaped surrounded by 8 O atoms.
In der Kristallstruktur des Ausführungsbeispiels RbLi5{Li[SiO4]}2:E sind ein Teil der Li-Atome und Si von O umgeben und bilden die anionische Substruktur in Form eines Raumnetzes aus. Dabei sind die Si-Atome verzerrt tetraedrisch von 4 O-Atomen umgeben. Die an der Substruktur beteiligten Li-Atome sind in ihrer ersten Koordinationssphäre verzerrt trigonal planar von 3 O-Atomen umgeben. Unter Hinzunahme weiterer O-Atome in der Umgebung lässt sich die Koordination auch als verzerrt tetraedrisch bzw. verzerrt trigonal bipyramidal beschreiben. In den sich ergebenden Hohlräumen sind die Rb-Atome verzerrt würfelförmig von 8 O-Atomen umgeben, während der andere Teil der Li-Atome verzerrt quadratisch planar von 4 O-Atomen umgeben ist. In the crystal structure of the embodiment RbLi 5 {Li [SiO 4 ]} 2 : E, part of the Li atoms and Si are surrounded by O and form the anionic substructure in the form of a space network. The Si atoms are distorted tetrahedrally surrounded by 4 O atoms. The Li atoms involved in the substructure are distorted in their first coordination sphere trigonal planar surrounded by 3 O atoms. With the addition of additional O atoms in the environment, the coordination can also be described as distorted tetrahedral or distorted trigonal bipyramidal. In the resulting cavities, the Rb atoms are distorted cube-like surrounded by 8 O atoms, while the other part of the Li atoms is distorted square planar surrounded by 4 O atoms.
In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung der hier offenbarten Leuchtstoffe kann es zu einer starken Verzerrung der Koordinationssphäre um MA, MB, MC und/oder MD kommen. Das führt beispielsweise im Falle des Ausführungsbeispiels NaLi3SiO4:E dazu, dass die Umgebung der Na-Atome als verzerrtes trigonales Prisma bzw. unter Hinzunahme eines weiteren O-Atoms als verzerrter gekappter Würfel vorliegt. Depending on the chemical composition of the phosphors disclosed herein, there may be a strong distortion of the coordination sphere around MA, MB, MC and / or MD. This leads, for example, in the case of the exemplary embodiment NaLi 3 SiO 4 : E, to the fact that the environment of the Na atoms is present as a distorted trigonal prism or with the addition of a further O atom as a distorted clipped cube.
Die angegebenen Ausführungsformen des Leuchtstoffs können gemäß nachfolgend angegebenen Verfahren hergestellt werden. Alle für den Leuchtstoff beschriebenen Merkmale gelten somit auch für das Verfahren zu dessen Herstellung und umgekehrt.The specified embodiments of the phosphor can be prepared according to the following methods. All features described for the phosphor thus also apply to the process for its preparation and vice versa.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs angegeben.A method for producing a phosphor is given.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel auf: (MA)a(MB)b(MC)c(MD)d(TA)e(TB)f(TC)g(TD)h(TE)i(TF)j(XA)k(XB)l(XC)m (XD)n. Dabei ist MA aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, MB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, MC ist aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt, MD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, TA ist aus einer Gruppe von monovalenten Metallen ausgewählt, TB ist aus einer Gruppe von divalenten Metallen ausgewählt, TC ist aus einer Gruppe von trivalenten Metallen ausgewählt, TD ist aus einer Gruppe von tetravalenten Metallen ausgewählt, TE ist aus einer Gruppe von pentavalenten Elementen ausgewählt, TF ist aus einer Gruppe von hexavalenten Elementen ausgewählt, XA ist aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die Halogene umfasst, XB aus einer Gruppe von Elementen ausgewählt, die O, S und Kombinationen daraus umfasst, XC = N und XD = C. Weiter gilt:
a + b + c + d = t;
- – e + f + g + h + i + j = u
- – k + l + m + n = v
- – a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j – k – 2l – 3m – 4n = w
- – 0.8 ≤ t ≤ 1
- – 3.5 ≤ u ≤ 4
- – 3.5 ≤
v ≤ 4 - – (–0.2) ≤ w ≤ 0.2. Bevorzugt gilt: 0 ≤ m < 0,875 v und/oder v ≥ l > 0,125 v.
a + b + c + d = t;
- - e + f + g + h + i + j = u
- -
k + 1 + m + n = v - - a + 2b + 3c + 4d + e + 2f + 3g + 4h + 5i + 6j - k - 2l - 3m - 4n = w
- - 0.8 ≤ t ≤ 1
- - 3.5 ≤ u ≤ 4
- - 3.5 ≤
v ≤ 4 - - (-0.2) ≤ w ≤ 0.2. Preferably, 0 ≤ m <0.875 v and / or v ≥ l> 0.125 v.
Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
- A) Vermengen von Edukten des Leuchtstoffs,
- B) Aufheizen des unter A) erhaltenen Gemenges auf eine Temperatur T1 zwischen 500 und 1400 °C, bevorzugt zwischen 700 und 1400 °C,
- C) Glühen des Gemenges bei einer
Temperatur T1 von 500 bis 1400 °C, bevorzugt zwischen 700 und 1400 °C, 0,5 Minuten bis zehn Stunden.für
- A) mixing of educts of the phosphor,
- B) heating the mixture obtained under A) to a temperature T1 between 500 and 1400 ° C, preferably between 700 and 1400 ° C,
- C) annealing the batch at a temperature T1 of 500 to 1400 ° C, preferably between 700 and 1400 ° C, for 0.5 minutes to ten hours.
In einer Ausführungsform liegen die Edukte als Pulver vor.In one embodiment, the starting materials are present as a powder.
In einer Ausführungsform folgt nach Verfahrensschritt C) ein weiterer Verfahrensschritt:
- D) Abkühlen des Gemenges auf Raumtemperatur. Unter Raumtemperatur werden insbesondere 20 °C verstanden.
- D) Cool the mixture to room temperature. By room temperature is meant in particular 20 ° C.
In einer Ausführungsform folgen auf Verfahrensschritt D) erneut die Verfahrensschritte B) und C), wobei dann der in Verfahrensschritt D) erhaltene Leuchtstoff aufgeheizt beziehungsweise geglüht wird. Durch diesen weiteren Glühvorgang können die optischen Eigenschaften des Leuchtstoffs verbessert werden.In one embodiment, process steps B) and C) are followed by process step D), in which case the phosphor obtained in process step D) is heated or annealed. By this further annealing process, the optical properties of the phosphor can be improved.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schmelzen die Edukte beim Aufheizen des unter A) erhaltenen Gemenges in Verfahrensschritt B).In accordance with at least one embodiment, the educts melt during the heating of the batch obtained under A) in process step B).
Die Auf- und Abkühlraten können beispielsweise bei 250 °C pro Stunde liegen.For example, the cooling and cooling rates can be at 250 ° C per hour.
In einer Ausführungsform finden die Verfahrensschritte B), C) und/oder D) unter Formiergasatmosphäre statt. Bevorzugt liegt in dem Formiergas das Verhältnis von Stickstoff:Wasserstoff bei 92,5:7,5. In one embodiment, the process steps B), C) and / or D) take place under a forming gas atmosphere. Preferably, in the forming gas, the ratio of nitrogen: hydrogen is 92.5: 7.5.
In einer Ausführungsform finden die Verfahrensschritte B), C) und/oder D) in einem Rohrofen statt. In one embodiment, the process steps B), C) and / or D) take place in a tube furnace.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den folgenden Verfahrensschritt A):
- A) Vermengen der Edukte umfassend K2CO3, Na2CO3 und/oder RbCO3.
- A) mixing the starting materials comprising K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 and / or RbCO 3 .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den folgenden Verfahrensschritt A):
- A) Vermengen der Edukte umfassend oder bestehend aus SiO2, Eu2O3, Li2CO3 und zumindest ein Carbonat aus K2CO3, Na2CO3 und RbCO3.
- A) mixing the starting materials comprising or consisting of SiO 2 , Eu 2 O 3 , Li 2 CO 3 and at least one carbonate of K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 and RbCO 3 .
Das Verfahren zur Herstellung ist im Vergleich zu vielen anderen Herstellungsverfahren für Leuchtstoffe sehr einfach durchzuführen. Insbesondere wird keine Schutzgasatmosphäre benötigt, da weder die Edukte noch die Produkte feuchtigkeits- oder sauerstoffempfindlich sind. Zudem erfolgt die Synthese bei moderaten Temperaturen und ist daher sehr energieeffizient. Die Anforderungen beispielsweise an den verwendeten Ofen sind damit gering. Die Edukte sind kostengünstig kommerziell erhältlich und nicht toxisch.The manufacturing process is very easy to perform compared to many other phosphor production processes. In particular, no inert gas atmosphere is required since neither the starting materials nor the products are sensitive to moisture or oxygen. In addition, the synthesis takes place at moderate temperatures and is therefore very energy efficient. The requirements, for example, the oven used are so low. The educts are inexpensive commercially available and non-toxic.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED im Betrieb eine weiße Strahlung. Die Strahlung kann sich aus einer Überlagerung der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung oder nur aus der Sekundärstrahlung zusammensetzen.In accordance with at least one embodiment, the illumination device, in particular the conversion LED, emits white radiation during operation. The radiation can be composed of a superposition of the primary radiation and the secondary radiation or only of the secondary radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert der Leuchtstoff eine Sekundärstrahlung mit einer Peakwellenlänge im blauen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums. Um eine weiße Gesamtstrahlung zu erzeugen, kann das Konversionselement einen zweiten und einen dritten Leuchtstoff umfassen. Insbesondere kann der zweite Leuchtstoff dazu eingerichtet sein, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, die im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Der dritte Leuchtstoff kann insbesondere dazu eingerichtet sein, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, die im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Eine Überlagerung der blauen, grünen und roten Sekundärstrahlung erzeugt einen weißen Leuchteindruck. Die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform eignet sich insbesondere für die Allgemeinbeleuchtung.According to at least one embodiment, the phosphor emits a secondary radiation having a peak wavelength in the blue spectral range of the electromagnetic spectrum. In order to produce a total white radiation, the conversion element may comprise a second and a third phosphor. In particular, the second phosphor can be set up to partially convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation which lies in the red spectral range of the electromagnetic spectrum during operation of the illumination device. In particular, the third phosphor can be set up to partially convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation which lies in the green spectral range of the electromagnetic spectrum during operation of the illumination device. A superposition of the blue, green and red secondary radiation produces a white luminous impression. The lighting device, in particular the conversion LED according to this embodiment is particularly suitable for general lighting.
Als blauer Spektralbereich wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 420 nm und 520 nm verstanden. The blue spectral range is understood to be the range of the electromagnetic spectrum between 420 nm and 520 nm.
Als grüner Spektralbereich wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen einschließlich 520 nm und 580 nm verstanden. The green spectral range is understood to be the range of the electromagnetic spectrum between 520 nm and 580 nm inclusive.
Als roter Spektralbereich wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 630 nm und 780 nm verstanden. The red spectral range is understood to be the range of the electromagnetic spectrum between 630 nm and 780 nm.
Die Konversion der UV- beziehungsweise blauen Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung mit einer etwas längeren Wellenlänge im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums erhöht die Effizienz der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED. Die Peakwellenlänge der Sekundärstrahlung liegt im Vergleich zu der Primärstrahlung näher am Maximum der Augenempfindlichkeit bei 555 nm, wodurch die emittierte Strahlung einen höheren Überlapp mit der Augenempfindlichkeitskurve aufweist und somit als heller empfunden wird. The conversion of the UV or blue primary radiation into a secondary radiation with a slightly longer wavelength in the blue region of the electromagnetic spectrum increases the efficiency of the illumination device, in particular the conversion LED. The peak wavelength of the secondary radiation is closer to the maximum of the eye sensitivity at 555 nm compared to the primary radiation, whereby the emitted radiation has a higher overlap with the eye sensitivity curve and is therefore perceived as lighter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert der Leuchtstoff eine Sekundärstrahlung mit einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums. Um eine weiße Gesamtstrahlung zu erzeugen, kann das Konversionselement einen zweiten Leuchtstoff umfassen, der dazu eingerichtet sein kann, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums zu konvertieren. Eine Überlagerung der blauen Primärstrahlung und der grünen und roten Sekundärstrahlung erzeugt einen weißen Leuchteindruck. Die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform eignet sich insbesondere für Hinterleuchtungsanwendungen.In accordance with at least one embodiment, the phosphor emits secondary radiation having a peak wavelength in the green spectral range of the electromagnetic spectrum. In order to produce a total white radiation, the conversion element may comprise a second phosphor, which may be configured to partially convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation in the red spectral region of the electromagnetic spectrum during operation of the illumination device. A superimposition of the blue primary radiation and the green and red secondary radiation produces a white light impression. The lighting device, in particular the conversion LED according to this embodiment is particularly suitable for backlighting applications.
Der dritte Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die β-SiAlONe, α-SiAlONe, Chlorosilikate, Orthosilikate, Siliciumoxidnitride (SiONe), Granate und Kombinationen daraus umfasst. The third phosphor having a peak wavelength in the green spectral region may be selected from a group comprising β-SiAlONs, α-SiAlONs, chlorosilicates, orthosilicates, silicon oxide nitrides (SiONe), garnets, and combinations thereof.
Der Granat-Leuchtstoff kann gemäß einer Ausführungsform aus dem Materialsystem (Y, Lu, Gd, Ce)3(Al, Ga)5O12 oder (Y, Lu, Gd, Ce)3(Al)5O12 ausgewählt sein. Bevorzugt ist der Granat-Leuchtstoff aus dem Materialsystem (Y, Lu, Ce)3Al5O12 und (Y, Lu, Ce)3(Al, Ga)5O12 ausgewählt. Beispielsweise ist der Leuchtstoff Y3Al5O12. The garnet phosphor may according to one embodiment be selected from the material system (Y, Lu, Gd, Ce) 3 (Al, Ga) 5 O 12 or (Y, Lu, Gd, Ce) 3 (Al) 5 O 12 . The garnet phosphor is preferably selected from the material system (Y, Lu, Ce) 3 Al 5 O 12 and (Y, Lu, Ce) 3 (Al, Ga) 5 O 12 . For example, the phosphor Y 3 Al 5 O 12.
Die α-SiAlONe können beispielsweise folgende Summenformel aufweisen: MtSi12-(t'+t'')Al(t'+t'')OnN16-n:Eu mit M = Ca, Mg, Y, bevorzugt Ca.The α-SiAlONs may, for example, have the following empirical formula: M t Si 12- (t '+ t'') Al (t' + t '') O n N 16-n : Eu with M = Ca, Mg, Y, preferred approximately
Die Chlorosilikate können beispielsweise folgende Summenformel aufweisen: (Ca, Sr, Ba, Eu)8Mg(SiO4)4Cl2.The chlorosilicates may, for example, have the following empirical formula: (Ca, Sr, Ba, Eu) 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 .
Die Siliciumoxidnitride können beispielsweise folgende Summenformel aufweisen:
(EA*1-t'''Eut''')Si2O2N2 mit 0<t'''≤0,2, bevorzugt 0<t'''≤0,15, besonders bevorzugt 0,02≤t'''≤0,15 und EA* = Sr, Ca, Ba und/oder Mg. Bevorzugt ist (Sr1-t'''-oEA*oEut''')Si2O2N2 mit EA* = Ba, Ca und/oder Mg und 0 ≤ o < 0,5.The silicon oxynitrides may have, for example, the following empirical formula:
(EA * 1-t ''' Eu t''' ) Si 2 O 2 N 2 with 0 <t '''≤0.2, preferably 0 <t''' ≤0.15, particularly preferably 0.02 ≤t '''≤0.15 and EA * = Sr, Ca, Ba and / or Mg. Preferred is (Sr 1-t''' - o EA * o Eu t ''' ) Si 2 O 2 N 2 with EA * = Ba, Ca and / or Mg and 0 ≤ o <0.5.
Der zweite Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich kann beispielsweise ein Nitridosilikat oder ein Nitridoaluminat sein. Insbesondere kann das Nitridosilikat ausgewählt sein aus den Materialsystemen (Ca, Sr, Ba, Eu)2(Si, Al)5(N, O)8, (Ca, Sr, Ba, Eu)AlSi(N, O)3, (Ca, Sr, Ba, Eu)AlSi(N, O)3·Si2N2O, (Ca, Sr, Ba, Eu)2Si5N8, (Ca, Sr, Ba, Eu)AlSiN3 und Kombinationen daraus. Das Nitridoaluminat kann die Formel MLiAl3N4:Eu (M = Ca, Sr) aufweisen.The second phosphor having a peak wavelength in the red spectral range may be, for example, a nitridosilicate or a nitridoaluminate. In particular, the nitridosilicate may be selected from the material systems (Ca, Sr, Ba, Eu) 2 (Si, Al) 5 (N, O) 8 , (Ca, Sr, Ba, Eu) AlSi (N, O) 3 , ( Ca, Sr, Ba, Eu) AlSi (N, O) 3 .Si 2 N 2 O, (Ca, Sr, Ba, Eu) 2 Si 5 N 8 , (Ca, Sr, Ba, Eu) AlSiN 3 and combinations it. The nitridoaluminate may have the formula MLiAl 3 N 4 : Eu (M = Ca, Sr).
Weiterhin kann der zweite Leuchtstoff aus einem Materialsystem mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich ausgewählt sein, der in der Patentanmeldung
Der zweite Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich kann auch ein Leuchtstoff mit der Summenformel A2[SiF6]:Mn4+ mit A = Li, Na, K, Rb, Cs sein, beispielsweise K2SiF6:Mn4+.The second phosphor having a peak wavelength in the red spectral range may also be a phosphor having the empirical formula A 2 [SiF 6 ]: Mn 4+ with A = Li, Na, K, Rb, Cs, for example K 2 SiF 6 : Mn 4+ .
Der zweite Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich kann auch Mg4GeO5,5F:Mn sein.The second phosphor having a peak wavelength in the red spectral region may also be Mg 4 GeO 5.5 F: Mn.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED dazu eingerichtet, eine weiße Strahlung zu emittieren. Der Leuchtstoff weist dabei die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r ≤ 0,1 bevorzugt 0 ≤ r ≤ 0,15, besonders bevorzugt r = 0, auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Beispielsweise ist der Leuchtstoff KLi3SiO4:Eu. Der Leuchtstoff emittiert sehr breitbandig vom blauen bis roten Spektralbereich, so dass ein weißfarbiger Leuchteindruck entsteht. Mit Vorteil ist es dabei möglich, dass das Konversionselement aus diesem Leuchtstoff oder diesem Leuchtstoff und dem Matrixmaterial besteht. Insbesondere weist das Konversionselement beziehungsweise die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform keinen weiteren Leuchtstoff auf. Der Leuchtstoff kann damit also als einziger Leuchtstoff in dem Konversionselement beziehungsweise der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED vorhanden sein. Die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED weist eine hohe Effizienz und einen hohen Farbwiedergabeindex auf. Insbesondere emittiert die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform warmweiße Strahlung mit einer Farbtemperatur unter 3500 K, insbesondere unter 3000 K. Damit ist diese Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere diese Konversions-LED insbesondere für die Allgemeinbeleuchtung geeignet. In accordance with at least one embodiment, the illumination device, in particular the conversion LED, is configured to emit white radiation. The phosphor has the formula (Na r K 1 -r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E where 0 ≦ r ≦ 0.1, preferably 0 ≦ r ≦ 0.15, particularly preferably r = 0, up. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. For example, the phosphor KLi 3 SiO 4 : Eu. The phosphor emits very broadband from the blue to red spectral range, so that a white-colored light impression is created. Advantageously, it is possible that the conversion element consists of this phosphor or this phosphor and the matrix material. In particular, the conversion element or the illumination device, in particular the conversion LED according to this embodiment, has no further phosphor. The phosphor can therefore be present as the only phosphor in the conversion element or the illumination device, in particular the conversion LED. The lighting device, in particular the conversion LED has a high efficiency and a high color rendering index. In particular, the illumination device, in particular the conversion LED according to this embodiment, emits warm white radiation having a color temperature below 3500 K, in particular below 3000 K. Thus, this illumination device, in particular this conversion LED, is particularly suitable for general illumination.
Im Vergleich zu bekannten weiß emittierenden Konversions-LEDs, die einen blau emittierenden Halbleiterchip und einen roten und grünen Leuchtstoff zur Erzeugung von weißem Licht einsetzen, kann hier auf das aufwendige Binning der Halbleiterchips verzichtet werden oder dieses zumindest mit einer größeren Toleranz durchgeführt werden. Es können Halbleiterchips eingesetzt werden, die eine Primärstrahlung aufweisen, die vom menschlichen Auge nicht oder nur kaum wahrgenommen wird (300 nm bis 430 nm oder 440 nm). Herstellungs-, temperatur- oder durchlassstrombedingte Schwankungen der Primärstrahlungen wirken sich nicht negativ auf die Gesamtstrahlungseigenschaften aus. Im Vergleich zur Verwendung von zwei oder mehr Leuchtstoffen ist keine Farbanpassung durch Variation der Konzentrationen der Leuchtstoffe notwendig, da das Emissionsspektrum von nur einem Leuchtstoff erzeugt wird und damit konstant ist. Die Konversions-LEDs können so mit hohem Durchsatz hergestellt werden, da keine Farbanpassung oder ein aufwendiges Chip-Binning notwendig ist. Es treten keine Farbverschiebungen oder andere negative Effekte auf das Emissionsspektrum durch selektive Degradierung nur eines Leuchtstoffs auf. Je nach Anwendung kann auch eine Teilkonversion der Primärstrahlung erfolgen. Da es möglich ist, den Leuchtstoff mit einer Primärstrahlung im Bereich von 300 nm bis 430 nm oder 440 nm anzuregen, führt ein Beitrag der Primärstrahlung, bevorzugt im kurzwelligen blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums, zu der Gesamtstrahlung dazu, dass damit beleuchtete Gegenstände weißer, strahlender und deshalb attraktiver wirken. Damit können beispielsweise optische Aufheller in Textilien angeregt werden.In comparison to known white-emitting conversion LEDs, which use a blue-emitting semiconductor chip and a red and green phosphor to generate white light, the elaborate binning of the semiconductor chips can be dispensed with here, or this can be carried out at least with a larger tolerance. It is possible to use semiconductor chips which have a primary radiation which is not or barely perceived by the human eye (300 nm to 430 nm or 440 nm). Manufacturing, temperature or Durchlassstrombedingte fluctuations in the primary radiation have no negative impact on the overall radiation properties. Compared to the use of two or more phosphors, no color matching by varying the concentrations of the phosphors is necessary because the emission spectrum of only one phosphor is generated and thus constant. The conversion LEDs can be manufactured with high throughput, since no color matching or complex chip binning is necessary. There are no color shifts or other negative effects on the emission spectrum due to selective degradation of only one phosphor. Depending on the application, partial conversion of the primary radiation can also take place. Since it is possible to excite the phosphor with a primary radiation in the range of 300 nm to 430 nm or 440 nm, a contribution of the primary radiation, preferably in the short-wave blue region of the electromagnetic spectrum, to the total radiation results in objects illuminated thereby becoming whiter, more radiant and therefore more attractive. Thus, for example, optical brighteners in textiles can be stimulated.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-lichtemittierende Diode dazu eingerichtet, eine weiße Strahlung zu emittieren, wobei der Leuchtstoff die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 1, bevorzugt 0,15 < r ≤ 1 oder (Rbr'Li1-r')1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, bevorzugt 0,25 ≤ r' ≤ 0,75, besonders bevorzugt 0,4 ≤ r' ≤ 0,6, aufweist. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Das Konversionselement umfasst zumindest einen zweiten Leuchtstoff, der dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, die im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt.In accordance with at least one embodiment, the illumination device, in particular the conversion light-emitting diode, is configured to emit white radiation, the phosphor having the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≦ 1, preferably 0.15 <r ≦ 1 or (Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0 ≦ r '≦ 1, preferably 0.25 ≦ r '≦ 0.75, particularly preferably 0.4 ≦ r' ≦ 0.6. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. The conversion element comprises at least a second phosphor, which is adapted to convert the electromagnetic primary radiation during operation of the lighting device, in particular the conversion LED partially into an electromagnetic secondary radiation in the red spectral range of the electromagnetic spectrum.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 0,4, bevorzugt 0,15 < r ≤ 0,35, besonders bevorzugt 0,2 < r ≤ 0,3, ganz besonders bevorzugt r = 0,25 oder (Rbr'Li1-r')1 (TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, bevorzugt 0,25 ≤ r' ≤ 0,75, besonders bevorzugt 0,4 ≤ r' ≤ 0,6, auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs liegt bevorzugt im grünen Spektralbereich und weist eine Halbwertsbreite von unter 50 nm auf. Das Konversionselement umfasst einen zweiten Leuchtstoff, der dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Beleuchtungsvorrichtung die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, die im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Es möglich, dass das Konversionselement aus dem Leuchtstoff und dem zweiten Leuchtstoff oder aus dem Leuchtstoff, dem zweiten Leuchtstoff und dem Matrixmaterial besteht. Insbesondere weist das Konversionselement beziehungsweise die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform keinen weiteren Leuchtstoff auf. Der Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff können damit also als einzige Leuchtstoffe in dem Konversionselement beziehungsweise der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED vorhanden sein. Eine Überlagerung der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung im roten und grünen Spektralbereich erweckt einen weißfarbigen Leuchteindruck.In accordance with at least one embodiment, the phosphor has the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≦ 0.4, preferably 0.15 <r ≦ 0.35, more preferably 0.2 <r ≦ 0.3, most preferably r = 0.25 or (Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0 ≦ r '≦ 1, preferably 0.25 ≦ r' ≦ 0.75, particularly preferably 0.4 ≦ r '≦ 0.6. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. The peak wavelength of the phosphor is preferably in the green spectral range and has a half-width of less than 50 nm. The conversion element comprises a second phosphor, which is set up to partially convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation which lies in the red spectral region of the electromagnetic spectrum during operation of the illumination device. It is possible that the conversion element consists of the phosphor and the second phosphor or of the phosphor, the second phosphor and the matrix material. In particular, the conversion element or the conversion LED according to this embodiment has no further phosphor. The phosphor and the second phosphor can thus be present as the only phosphors in the conversion element or the lighting device, in particular the conversion LED. A superposition of the primary radiation and the secondary radiation in the red and green spectral range gives rise to a white-colored luminous impression.
Mit Vorteil kann mit einer Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere mit einer Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform eine besonders große Bandbreite an Farben wiedergegeben werden. Damit eignet sich die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform insbesondere für Hinterleuchtungsanwendungen für Anzeigeelemente wie Displays.Advantageously, with a lighting device, in particular with a conversion LED according to this embodiment, a particularly wide range of colors can be reproduced. So it is suitable the lighting device, in particular the conversion LED according to this embodiment, in particular for backlighting applications for display elements such as displays.
Bei LCD-Displays („liquid crystal displays“) und anderen Displays werden die Farben durch die Primärfarben Rot, Grün und Blau wiedergegeben. Die Bandbreite an Farben, die an einem Display wiedergegeben werden können, ist daher durch das aufgespannte Farbdreieck der Farben Rot, Grün und Blau limitiert. Diese Farben werden von dem Spektrum für die Hinterleuchtung von roten, grünen und blauen Farbfiltern entsprechend herausgefiltert. Jedoch ist der Wellenlängenbereich der transmittierten Strahlung der Farbfilter immer noch sehr breit. Deshalb werden Lichtquellen mit sehr schmalbandigen Emissionen, also einer geringen Halbwertsbreite, im grünen, blauen und roten Spektralbereich benötigt, um einen möglichst breiten Farbraum abzudecken. Als Lichtquellen für Hinterleuchtungsanwendungen werden vorwiegend ein blau emittierender Halbleiterchip mit einem Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im grünen und einem Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im roten Spektralbereich kombiniert, wobei die Leuchtstoffe eine möglichst geringe Halbwertsbreite der Emission aufweisen. Im Idealfall sind die Emissionspeaks dabei deckungsgleich zu dem Transmissionsbereich des jeweiligen Farbfilters, um so wenig Licht wie möglich zu verlieren, die maximale Effizienz zu erreichen und ein Übersprechen beziehungsweise eine Überlappung der verschiedenen Farbkanäle, das den erreichbaren Farbraum limitiert, zu reduzieren. For liquid crystal displays (LCDs) and other displays, the colors are represented by the primary colors red, green, and blue. The range of colors that can be reproduced on a display is therefore limited by the spanned color triangle of the colors red, green and blue. These colors are filtered out accordingly by the backlighting spectrum of red, green and blue color filters. However, the wavelength range of the transmitted radiation of the color filters is still very wide. Therefore, light sources with very narrow band emissions, ie a low half width, in the green, blue and red spectral range are needed to cover the widest possible color space. As light sources for backlighting applications, a blue-emitting semiconductor chip with a phosphor having a peak wavelength in the green and a phosphor having a peak wavelength in the red spectral range are predominantly combined, the phosphors having the lowest possible half-width of the emission. Ideally, the emission peaks are congruent with the transmission range of the respective color filter in order to lose as little light as possible, to achieve the maximum efficiency and to reduce crosstalk or overlapping of the different color channels, which limits the achievable color space.
Durch die geringe Halbwertsbreite der erfindungsgemäßen Leuchtstoffe (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 0,4 oder (Rbr'Li1-r')1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, beispielsweise (Rb0,5Li0,5)Li3SiO4:Eu oder (Na0,25K0,75)Li3SiO4:Eu, zeigen die Emissionspeaks eine sehr große Überlappung mit dem Transmissionsbereich eines Standard-Grünfilters (mit einer Halbwertsbreite im Bereich von typischerweise 70 bis 120 nm), so dass nur wenig Licht verlorengeht und der erreichbare Farbraum groß ist. Insbesondere wird als zweiter Leuchtstoff ein Leuchtstoff mit geringer Halbwertsbreite, wie K2SiF6:Mn, Mg4GeO5,5F:Mn, SrLiAl3N4:Eu oder Sr(Sr, Ca)Si2Al2N6:Eu, eingesetzt. Insbesondere die Kombination von einem grünen und einem roten Leuchtstoff mit geringer Halbwertsbreite führt zur Abdeckung eines großen Farbraums. Due to the low half-width of the phosphors according to the invention (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≦ 0.4 or (Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0 ≦ r '≦ 1, for example (Rb 0.5 Li 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu or (Na 0.25 K 0, 75 ) Li 3 SiO 4 : Eu, the emission peaks show a very large overlap with the transmission range of a standard green filter (with a half-width in the range of typically 70 to 120 nm), so that only little light is lost and the achievable color space is large. Specifically, as the second phosphor, a phosphor having a narrow half-width, such as K 2 SiF 6 : Mn, Mg 4 GeO 5 .5 F: Mn, SrLiAl 3 N 4 : Eu or Sr (Sr, Ca) Si 2 Al 2 N 6 : Eu used. In particular, the combination of a green and a red phosphor with low half-width results in the coverage of a large color space.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-lichtemittierende Diode dazu eingerichtet, eine grüne Strahlung zu emittieren, der Leuchtstoff weist die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 0,4, bevorzugt 0,15 < r ≤ 0,35, besonders bevorzugt 0,2 < r ≤ 0,3, ganz besonders bevorzugt r = 0,25 oder (Rbr'Li1-r')1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, bevorzugt 0,25 ≤ r' ≤ 0,75, besonders bevorzugt 0,4 ≤ r' ≤ 0,6, auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs liegt im grünen Spektralbereich und weist eine Halbwertsbreite von unter 50 nm auf. Es ist möglich, dass das Konversionselement aus diesem Leuchtstoff oder diesem Leuchtstoff und dem Matrixmaterial besteht. Insbesondere weist das Konversionselement beziehungsweise die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform keinen weiteren Leuchtstoff auf. Der Leuchtstoff kann damit also als einziger Leuchtstoff in dem Konversionselement beziehungsweise der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED vorhanden sein. In accordance with at least one embodiment, the illumination device, in particular the conversion light-emitting diode, is configured to emit green radiation, the phosphor has the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≦ 0.4, preferably 0.15 <r ≦ 0.35, more preferably 0.2 <r ≦ 0.3, most preferably r = 0.25 or (Rb r ' Li 1 -r ' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0 ≦ r' ≦ 1, preferably 0.25 ≦ r '≦ 0.75, particularly preferably 0.4 ≦ r' ≦ 0, 6, up. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. The peak wavelength of the phosphor is in the green spectral range and has a half-width of less than 50 nm. It is possible that the conversion element consists of this phosphor or this phosphor and the matrix material. In particular, the conversion element or the illumination device, in particular the conversion LED according to this embodiment, has no further phosphor. The phosphor can therefore be present as the only phosphor in the conversion element or the illumination device, in particular the conversion LED.
Grüne lichtemittierende Dioden, die eine Strahlung im grünen Wellenlängenbereich emittieren, können zum einen durch direkt grün emittierende Halbleiterchips oder Konversions-LEDs mit einem Halbleiterchip und einem grünen Leuchtstoff erhalten werden. Direkt grün emittierende Halbleiterchips zeigen eine sehr geringe Quanteneffizienz. Bei den Konversions-LEDs kann die Primärstrahlung zum einen vollständig in grüne Sekundärstrahlung konvertiert werden (Vollkonversion) oder zum anderen nur teilweise in grüne Sekundärstrahlung konvertiert werden (Teilkonversion) und der verbleibende Anteil an grüner Strahlung wird mittels eines Filters herausgefiltert.Green light-emitting diodes which emit radiation in the green wavelength range can be obtained firstly by directly green-emitting semiconductor chips or conversion LEDs with a semiconductor chip and a green phosphor. Direct green emitting semiconductor chips show a very low quantum efficiency. With the conversion LEDs, the primary radiation can be completely converted into green secondary radiation (full conversion) or partly converted into green secondary radiation (partial conversion) and the remaining amount of green radiation is filtered out by means of a filter.
Herkömmlich werden (Y, Lu)3(Al, Ga)5O12:Ce, Orthosilikate oder Oxonitridoorthosilikate als grüne Leuchtstoffe eingesetzt. Die herkömmlichen Konversions-LEDs weisen oft eine geringe Effizienz und Farbreinheit auf. Um diese Nachteile zu umgehen, werden Filter eingesetzt, um die Emission anzupassen. Dies wirkt sich allerdings negativ auf die Gesamtleistung der Konversions-LED aus. Conventionally, (Y, Lu) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, orthosilicates or oxonitrido-orthosilicates are used as green phosphors. The conventional conversion LEDs often have low efficiency and color purity. To overcome these disadvantages, filters are used to adjust the emission. However, this has a negative effect on the overall performance of the conversion LED.
Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere Konversions-LEDs mit dem erfindungsgemäßen grünen Leuchtstoff der Formel (NarK1-r)1 (TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 0,4 oder (Rbr'Li1-r')1 (TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, beispielsweise (Rb0,5Li0,5)Li3SiO4:Eu und (Na0,25K0,75)Li3SiO4:Eu, sind dagegen sehr effizient und zeigen auch ohne Einsatz eines Farbfilters eine hohe Farbreinheit und eine hohe Leistung.Illumination devices, in particular conversion LEDs with the green phosphor according to the invention of the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≦ 0.4 or (Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E where 0 ≤ r '≤ 1, for example, (Rb 0.5 Li 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu and (Na 0.25 K 0.75 ) Li 3 SiO 4 : Eu, on the other hand, are very efficient and show high color purity and high performance even without the use of a color filter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-lichtemittierende Diode dazu eingerichtet, eine weiße Strahlung zu emittieren. Der Leuchtstoff weist die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,4 < r ≤ 1, bevorzugt 0,45 < r ≤ 1, ganz besonders bevorzugt r = 0,5 oder 1, auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Beispielsweise weist der Leuchtstoff die Formel NaLi3SiO4:Eu oder (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu auf. Die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs liegt bevorzugt im blauen Spektralbereich, insbesondere im Bereich zwischen 450 nm und 500 nm. Das Konversionselement umfasst einen zweiten und einen dritten Leuchtstoff, wobei der zweite Leuchtstoff dazu eingerichtet ist, die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, die im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt, und der dritte Leuchtstoff dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, die im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Es möglich, dass das Konversionselement aus dem Leuchtstoff, dem zweiten und dritten Leuchtstoff oder aus dem Leuchtstoff, dem zweiten und dem dritten Leuchtstoff und dem Matrixmaterial besteht. Insbesondere weist das Konversionselement beziehungsweise die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform keinen weiteren Leuchtstoff auf. Der Leuchtstoff und der zweite und dritte Leuchtstoff können damit also als einzige Leuchtstoffe in dem Konversionselement beziehungsweise der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED vorhanden sein. Eine Überlagerung der Sekundärstrahlungen im blauen, roten und grünen Spektralbereich erweckt einen weißfarbigen Leuchteindruck. Die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform eignet sich insbesondere für die Allgemeinbeleuchtung. In accordance with at least one embodiment, the illumination device, in particular the conversion light-emitting diode, is configured to emit white radiation. The phosphor has the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.4 <r ≦ 1, preferably 0.45 <r ≦ 1, most preferably r = 0, 5 or 1, on. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. For example, the phosphor has the formula NaLi 3 SiO 4 : Eu or (Na 0.5 K 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu. The peak wavelength of the phosphor is preferably in the blue spectral range, in particular in the range between 450 nm and 500 nm. The conversion element comprises a second and a third phosphor, wherein the second phosphor is adapted to partially convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation which is in the red spectral range of the electromagnetic spectrum, and the third phosphor is adapted to convert the electromagnetic primary radiation in the operation of the lighting device into a secondary electromagnetic radiation, which is in the green spectral range of the electromagnetic spectrum. It is possible that the conversion element consists of the phosphor, the second and third phosphor or of the phosphor, the second and the third phosphor and the matrix material. In particular, the conversion element or the illumination device, in particular the conversion LED according to this embodiment, has no further phosphor. The phosphor and the second and third phosphors can therefore be present as the only phosphors in the conversion element or the illumination device, in particular the conversion LED. A superposition of the secondary radiations in the blue, red and green spectral range gives rise to a white-colored luminous impression. The lighting device, in particular conversion LED according to this embodiment is particularly suitable for general lighting.
Bekannte weiß emittierende Konversions-LEDs verwenden einen Halbleiterchip, der eine blaue Primärstrahlung emittiert und einen roten und grünen Leuchtstoff. Durch eine Überlagerung der blauen Primarstrahlung und der roten und grünen Sekundärstrahlung entsteht weißes Licht. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die epitaktisch aufgewachsenen Halbleiterchips, basierend beispielsweise auf GaN oder InGaN, Schwankungen in der Peakwellenlänge der emittierten Primärstrahlung aufweisen können. Dies führt zu Schwankungen in der weißen Gesamtstrahlung, wie eine Änderung des Farborts und der Farbwiedergabe, da die Primärstrahlung den blauen Anteil zu der Gesamtstrahlung beiträgt. Dies ist insbesondere bei dem Einsatz mehrerer Halbleiterchips in einer Vorrichtung problematisch. Um Schwankungen zu verhindern, müssen die Halbleiterchips entsprechend ihren Farborten sortiert werden ("Binning"). Je enger die Toleranzen bezüglich der Wellenlänge der emittierten Primärstrahlung gesetzt werden, desto höher ist die Qualität von Vorrichtungen, die aus mehr als einem Halbleiterchip bestehen. Aber auch nach einer Sortierung mit engen Toleranzen kann sich die Peakwellenlänge der Halbleiterchips bei variablen Betriebstemperaturen und Durchlassströmen signifikant ändern. In Allgemeinbeleuchtungs- und anderen Anwendungen kann dies zu einer Änderung der optischen Eigenschaften, wie des Farborts und der Farbtemperatur, führen. Hinzu kommt, dass für herkömmliche Lösungen im Bereich von 450 nm bis 500 nm des elektromagnetischen Spektrums eine spektrale Lücke im Emissionsspektrum besteht, in welcher kein oder nur sehr wenig Licht emittiert wird. Dies hat eine Reduzierung des Farbwiedergabeindexes im Vergleich zur Referenzlichtquelle zur Folge.Known white-emitting conversion LEDs use a semiconductor chip which emits a blue primary radiation and a red and green phosphor. Overlaying the blue primary radiation and the red and green secondary radiation produces white light. A disadvantage of this solution is that the epitaxially grown semiconductor chips, based for example on GaN or InGaN, may exhibit fluctuations in the peak wavelength of the emitted primary radiation. This leads to fluctuations in the total white radiation, such as a change of the color location and the color reproduction, since the primary radiation contributes the blue component to the total radiation. This is particularly problematic in the use of multiple semiconductor chips in a device. To prevent fluctuations, the semiconductor chips must be sorted according to their color locations ("binning"). The closer the tolerances to the wavelength of the emitted primary radiation are set, the higher the quality of devices consisting of more than one semiconductor chip. But even after sorting with tight tolerances, the peak wavelength of the semiconductor chips may change significantly at variable operating temperatures and throughput currents. In general lighting and other applications, this may result in a change in optical properties, such as color location and color temperature. In addition, for conventional solutions in the range of 450 nm to 500 nm of the electromagnetic spectrum, there is a spectral gap in the emission spectrum in which no or only very little light is emitted. This results in a reduction of the color rendering index compared to the reference light source.
Der Leuchtstoff (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,4 < r ≤ 1, beispielsweise NaLi3SiO4:Eu oder (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu, lässt sich effizient mit einer Primärstrahlung von 300 nm bis 440 nm anregen. Die Kombination eines Halbleiterchips mit einer Primärstrahlung von 300 nm bis 440 nm, beispielsweise basierend auf GaInN, führt zu der Emission einer Sekundärstrahlung im blauen Spektralbereich, die über einen deutlich breiteren Temperaturbereich und größere Bereiche für die Durchlassströme stabil ist. Da die Primärstrahlung von 300 nm bis 440 nm nicht oder kaum sichtbar ist, können verschiedenste Halbleiterchips als Primärstrahlungsquelle eingesetzt werden und dennoch ein konstantes und stabiles Emissionsspektrum der Konversions-LED erhalten werden. So kann ein aufwendiges "Binning" der Halbleiterchips vermieden oder vereinfacht und die Effizienz gesteigert werden. Durch eine Peakwellenlänge des Leuchtstoffs im Bereich von 450 nm und 500 nm wird die Emission in diesem Bereich erhöht. Damit kann mit Vorteil der Farbwiedergabeindex erhöht werden.The phosphor (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.4 <r ≦ 1, for example NaLi 3 SiO 4 : Eu or (Na 0.5 K 0, 5 ) Li 3 SiO 4 : Eu, can be efficiently excited with a primary radiation of 300 nm to 440 nm. The combination of a semiconductor chip with a primary radiation of 300 nm to 440 nm, for example based on GaInN, leads to the emission of a secondary radiation in the blue spectral range, which is stable over a much wider temperature range and larger ranges for the forward currents. Since the primary radiation of 300 nm to 440 nm is not or hardly visible, a wide variety of semiconductor chips can be used as a primary radiation source and still obtain a constant and stable emission spectrum of the conversion LED. Thus, a complex "binning" of the semiconductor chips can be avoided or simplified and the efficiency can be increased. A peak wavelength of the phosphor in the range of 450 nm and 500 nm increases the emission in this range. This can be increased with advantage the color rendering index.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-lichtemittierende Diode dazu eingerichtet, eine blaue Strahlung zu emittieren. Der Leuchtstoff weist die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,4 < r ≤ 1, bevorzugt 0,45 < r ≤ 1, ganz besonders bevorzugt r = 0,5, auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Beispielsweise weist der Leuchtsoff die Formel (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu auf. Die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs liegt im blauen Spektralbereich. Es ist möglich, dass das Konversionselement aus diesem Leuchtstoff oder diesem Leuchtstoff und dem Matrixmaterial besteht. Insbesondere weist das Konversionselement beziehungsweise die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform keinen weiteren Leuchtstoff auf, der Leuchtstoff kann damit also als einziger Leuchtstoff in dem Konversionselement beziehungsweise der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED vorhanden sein. Mit Vorteil ist es mit der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform möglich, viele Farborte im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu erzielen, die bislang nicht erreicht werden können. In accordance with at least one embodiment, the illumination device, in particular the conversion light-emitting diode, is configured to emit blue radiation. The phosphor has the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.4 <r ≦ 1, preferably 0.45 <r ≦ 1, most preferably r = 0.5, on. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. For example, the luminous substance has the formula (Na 0.5 K 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu. The peak wavelength of the phosphor is in the blue spectral range. It is possible that the conversion element consists of this phosphor or this phosphor and the matrix material. In particular, the conversion element or the lighting device, in particular the conversion LED according to this embodiment, no further phosphor, the phosphor can thus thus be present as the only phosphor in the conversion element or the lighting device, in particular the conversion LED. Advantageously, it is possible with the illumination device, in particular the conversion LED according to this embodiment, to achieve many color locations in the blue region of the electromagnetic spectrum, which can not be achieved so far.
Die Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere die Konversions-LEDs dieser Ausführungsform eignen sich beispielsweise für Signallichter, wie Blaulichter von beispielsweise Polizei-, Kranken-, Notarzt- oder Feuerwehrfahrzeugen. Da diese Signallichter zum einen sehr hell sein und zum anderen in einem bestimmten Farbortbereich (üblicherweise liegt die Dominanzwellenlänge zwischen 465 nm und 480 nm) liegen müssen, sind nicht alle Blaulichtquellen für diese Verwendung geeignet. Zum anderen sind Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere Konversions-LEDs mit dem Leuchtstoff (NarK1-r)1 (TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,4 < r ≤ 1, insbesondere mit (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu, geeignet, die Melatoninproduktion beim Menschen zu unterdrücken. Die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform kann damit gezielt eingesetzt werden, um die Wachsamkeit und/oder die Konzentrationsfähigkeit zu steigern. Beispielsweise kann sie dazu beitragen, einen Jet-Lag schneller zu überwinden. Außerdem eignet sich der Leuchtstoff beziehungsweise eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Konversions-LED mit dem Leuchtstoff für "color on demand"-Anwendungen, das heißt für Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere Konversions-LEDs mit an Verbraucherwünschen angepassten blauen Farborten, beispielsweise zur Realisierung bestimmter markenspezifischer oder produktspezifischer Farben, beispielsweise in der Werbung oder auch im Design der Innenausstattung für Autos. The illumination devices, in particular the conversion LEDs of this embodiment, are suitable, for example, for signal lights, such as blue lights of, for example, police, medical, ambulance or fire fighting vehicles. Since these signal lights must be very bright on the one hand and on the other hand in a certain Farbortbereich (usually the dominant wavelength between 465 nm and 480 nm) must be, not all blue light sources are suitable for this use. On the other hand, lighting device, in particular conversion LEDs with the phosphor (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.4 <r ≦ 1, in particular with (Na 0, 5 K 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu, capable of suppressing melatonin production in humans. The lighting device, in particular conversion LED according to this embodiment can thus be used selectively to increase the alertness and / or the ability to concentrate. For example, it can help to overcome a jet lag faster. In addition, the phosphor or a lighting device, in particular a conversion LED with the phosphor for "color on demand" applications, that is for lighting devices, in particular conversion LEDs adapted to consumer needs blue color locations, for example, for the realization of certain brand-specific or product-specific colors For example, in advertising or in the interior design of cars.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED ein die Primärstrahlung und/oder teilweise die Sekundärstrahlung absorbierenden Filter oder Filterpartikel auf. Insbesondere weist die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere Konversions-LED ein die Primärstrahlung und/oder teilweise die Sekundärstrahlung absorbierenden Filter oder Filterpartikel auf, wenn die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED für die Hinterleuchtung von Anzeigeelementen eingesetzt wird.In accordance with at least one embodiment, the illumination device, in particular the conversion LED, has a filter or filter particles which absorbs the primary radiation and / or partially the secondary radiation. In particular, the illumination device, in particular the conversion LED, has a filter or filter particles absorbing the primary radiation and / or partially the secondary radiation when the illumination device, in particular the conversion LED, is used for the backlighting of display elements.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei den Filtern um Farbfiltersysteme der Farben Rot, Grün und Blau.In one embodiment, the filters are red, green and blue color filter systems.
In einer Ausführungsform besitzt das Farbfiltersystem je eine Halbwertsbreite im Bereich von 70 bis 120 nm für die Farben Rot, Grün, Blau.In one embodiment, the color filter system each has a half width in the range of 70 to 120 nm for the colors red, green, blue.
Das Farbfiltersystem weist bevorzugt einen blauen Filter, einen grünen Filter und einen roten Filter auf, die die Gesamtstrahlung zu Licht eines ersten, zweiten und dritten Transmissionsspektrums filtern.The color filter system preferably comprises a blue filter, a green filter and a red filter, which filter the total radiation to light of first, second and third transmission spectrum.
In einer Ausführungsform werden die Emission der Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere der Konversions-LED und die Transmission des Farbfiltersystems so gewählt, dass die Maxima bei ähnlichen Wellenlängen liegen. Dadurch gibt es nur wenig Reabsorption am Farbfiltersystem.In one embodiment, the emission of the illumination device, in particular the conversion LED and the transmission of the color filter system are chosen so that the maxima are at similar wavelengths. As a result, there is little reabsorption on the color filter system.
In einer Ausführungsform sind der oder die Leuchtstoffe in dem Konversionselement homogen verteilt. In one embodiment, the phosphor or phosphor is homogeneously distributed in the conversion element.
In einer Ausführungsform sind der oder die Leuchtstoffe mit einem Konzentrationsgradienten in dem Konversionselement verteilt. In one embodiment, the phosphor or phosphors are distributed with a concentration gradient in the conversion element.
In einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff mit einer kürzeren Peakwellenlänge dem oder den Leuchtstoffen mit einer längeren Peakwellenlänge nachgeordnet, um Absorptionsverluste zu verringern. In one embodiment, the phosphor having a shorter peak wavelength is located downstream of the phosphor or phosphors having a longer peak wavelength to reduce absorption losses.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Leuchtstoff oder den Leuchtstoffen um Partikel des entsprechenden Leuchtstoffs.In one embodiment, the phosphor or phosphors are particles of the corresponding phosphor.
Die Partikel der Leuchtstoffe können unabhängig voneinander eine mittlere Korngröße zwischen 1 µm und 50 µm, bevorzugt zwischen 5 µm und 40 µm, besonders bevorzugt zwischen 8 µm und 35 µm, ganz besonders bevorzugt zwischen 8 µm und 30 µm, aufweisen. Mit diesen Korngrößen wird die Primärstrahlung beziehungsweise die Sekundärstrahlung an diesen Partikeln vorteilhafterweise wenig und/oder hauptsächlich in Vorwärtsrichtung gestreut, was Effizienzverlusten verringert. The particles of the phosphors can independently of one another have an average particle size between 1 μm and 50 μm, preferably between 5 μm and 40 μm, particularly preferably between 8 μm and 35 μm, very particularly preferably between 8 μm and 30 μm. With these particle sizes, the primary radiation or the secondary radiation is scattered on these particles advantageously little and / or mainly in the forward direction, which reduces efficiency losses.
In einer Ausführungsform besteht das Konversionselement aus dem Leuchtstoff und dem Matrixmaterial oder den Leuchtstoffen und dem Matrixmaterial.In one embodiment, the conversion element consists of the phosphor and the matrix material or the phosphors and the matrix material.
In einer Ausführungsform ist das Konversionselement als ein Plättchen ausgebildet.In one embodiment, the conversion element is formed as a small plate.
In einer Ausführungsform hat das Plättchen eine Dicke von 1 µm bis 1 mm, bevorzugt 10 µm bis 150 µm, besonders bevorzugt 25 µm bis 100 µm.In one embodiment, the platelet has a thickness of 1 .mu.m to 1 mm, preferably 10 .mu.m to 150 .mu.m, particularly preferably 25 .mu.m to 100 .mu.m.
Die Schichtdicke des gesamten Plättchens kann gleichmäßig sein. So kann über die gesamte Fläche des Plättchens ein konstanter Farbort erzielt werden. The layer thickness of the entire plate can be uniform. Thus, a constant color location can be achieved over the entire surface of the platelet.
In einer Ausführungsform kann es sich bei dem Konversionselement um ein keramisches Plättchen handeln. Darunter ist zu verstehen, dass das Plättchen aus zusammengesinterten Partikeln des Leuchtstoffs oder der Leuchtstoffe besteht.In one embodiment, the conversion element may be a ceramic plate. By this is meant that the plate consists of co-sintered particles of the phosphor or the phosphors.
In einer Ausführungsform umfasst das Plättchen ein Matrixmaterial, beispielsweise Glas, indem der oder die Leuchtstoffe eingebettet ist oder sind. Das Plättchen kann auch aus dem Matrixmaterial, beispielsweise aus Glas, und dem oder den Leuchtstoffen bestehen. Als Matrixmaterialien für das Plättchen sind auch Silikone, Epoxidharze, Polysilazane, Polymethacrylate und Polycarbonate sowie Kombinationen davon möglich.In one embodiment, the platelet comprises a matrix material, for example glass, in which the phosphor or phosphors is or are embedded. The plate may also consist of the matrix material, for example of glass, and the one or more phosphors. Also suitable as matrix materials for the platelet are silicones, epoxy resins, polysilazanes, polymethacrylates and polycarbonates, and combinations thereof.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Konversionselement als ein Plättchen ausgebildet, das über der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge angeordnet ist. According to one embodiment, the conversion element is designed as a small plate, which is arranged above the primary radiation source or the layer sequence.
Das Konversionselement kann als Plättchen ausgeformt direkt auf der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge angebracht sein. Es ist möglich, dass das Plättchen die gesamte Oberfläche, insbesondere die Strahlungsaustrittsfläche der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge vollständig bedeckt. The conversion element may be formed as platelets mounted directly on the primary radiation source or the layer sequence. It is possible that the plate completely covers the entire surface, in particular the radiation exit surface of the primary radiation source or of the layer sequence.
Die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED kann ein Gehäuse umfassen. In dem Gehäuse kann in der Mitte eine Ausnehmung vorhanden sein. Die Primärstrahlungsquelle beziehungsweise die Schichtenfolge kann in der Ausnehmung angebracht sein. Möglich ist auch, dass eine oder mehrere weitere der Primärstrahlungsquellen beziehungsweise Schichtenfolgen in der Ausnehmung angebracht sind.The lighting device, in particular the conversion LED, may comprise a housing. In the housing, a recess may be present in the middle. The primary radiation source or the layer sequence can be mounted in the recess. It is also possible that one or more further of the primary radiation sources or layer sequences are mounted in the recess.
Es ist möglich, dass die Ausnehmung mit einem die Primärstrahlungsquelle beziehungsweise die Schichtenfolge abdeckenden Verguss ausgefüllt ist. Die Ausnehmung kann aber auch aus einem Luftraum bestehen.It is possible for the recess to be filled with a potting covering the primary radiation source or the layer sequence. The recess may also consist of an airspace.
In einer Ausführungsform ist das Konversionselement über der Ausnehmung des Gehäuses angeordnet. Bei dieser Ausführungsform besteht insbesondere kein direkter und/oder formschlüssiger Kontakt des Konversionselements mit der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge. Das heißt, dass zwischen dem Konversionselement und der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise Schichtenfolge ein Abstand bestehen kann. Mit anderen Worten ist das Konversionselement der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge nachgeordnet und wird von der Primärstrahlung angestrahlt. Zwischen dem Konversionselement und der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge kann dann ein Verguss oder ein Luftspalt ausgebildet sein. Diese Anordnung kann als "remote phosphor conversion" bezeichnet werden.In one embodiment, the conversion element is arranged above the recess of the housing. In particular, in this embodiment there is no direct and / or positive contact of the conversion element with the primary radiation source or the layer sequence. This means that there can be a gap between the conversion element and the primary radiation source or layer sequence. In other words, the conversion element is arranged downstream of the primary radiation source or the layer sequence and is illuminated by the primary radiation. An encapsulation or an air gap can then be formed between the conversion element and the primary radiation source or the layer sequence. This arrangement can be referred to as "remote phosphor conversion".
In einer Ausführungsform ist das Konversionselement Teil eines Vergusses der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise der Schichtenfolge oder das Konversionselement bildet den Verguss. In one embodiment, the conversion element is part of a potting of the primary radiation source or the layer sequence or the conversion element forms the potting.
In einer Ausführungsform ist das Konversionselement als eine Schicht ausgebildet. Die Schicht kann über der Strahlungsaustrittsfläche der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise des Schichtenstapels oder über der Strahlungsaustrittsfläche und den Seitenflächen der Primärstrahlungsquelle beziehungsweise des Schichtenstapels angeordnet sein.In one embodiment, the conversion element is formed as a layer. The layer can be arranged over the radiation exit surface of the primary radiation source or of the layer stack or over the radiation exit surface and the side surfaces of the primary radiation source or of the layer stack.
Es wird die Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere einer Konversions-LED angegeben. Alle Merkmale der Beleuchtungsvorrichtung und der Konversions-LED sind auch für ihre Verwendung offenbart und umgekehrt. It is the use of a lighting device, in particular a conversion LED specified. All features of the lighting device and the conversion LED are also disclosed for their use and vice versa.
Es wird die Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere einer Konversions-LED zur Hinterleuchtung von Anzeigevorrichtungen, insbesondere Displays, angegeben. It is the use of a lighting device, in particular a conversion LED for backlighting of display devices, in particular displays specified.
Beispielsweise handelt es sich um Displays von Fernsehern, wie Flüssigkeitskristall-Fernsehern, Computer-Monitoren, Tablets oder Smartphones.For example, they are displays of televisions such as liquid crystal televisions, computer monitors, tablets or smartphones.
Für die Hinterleuchtung von Anzeigeelementen müssen die verwendeten Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere Konversions-LEDs zum einen eine hohe Helligkeit aufweisen und zum anderen einen großen Farbraum abdecken. Bekannte Filtersysteme, die in Konversions-LEDs für die Hinterleuchtung verwendet werden, bestehen aus drei beziehungsweise vier Farbfiltern (blau, grün und rot beziehungsweise blau, grün, gelb und rot). Die Filter besitzen üblicherweise eine Halbwertsbreite im Bereich von typischerweise 70 bis 120 nm. Die Transmission ergibt sich aus der Superposition der drei Farbfilter, dadurch ergeben sich Bereiche des sichtbaren Spektrums, in denen keine vollständige Transmission erreicht wird. Das führt dazu, dass bei einem breitbandigen Spektrum der Konversions-LED, die die Farbfilter hinterleuchtet, ein Anteil des emittierten Lichts vom Filter absorbiert wird. Um die maximale Lichtmenge aus der Konversions-LED auf Displayebene zu erhalten, werden daher schmalbandige Leuchtstoffe benötigt. Um zudem eine hohe Farbsättigung zu erhalten, ist es wichtig, dass die einzelnen Emissionen der Konversions-LEDs spektral jeweils möglichst nur eine Farbe des Farbfiltersystems ansprechen. For the backlighting of display elements, the illumination devices used, in particular conversion LEDs, firstly have to have high brightness and, secondly, to cover a large color space. Known filter systems used in conversion LEDs for backlighting consist of three or four color filters (blue, green and red or blue, green, yellow and red). The filters usually have a half-width in the range of typically 70 to 120 nm. The transmission results from the superposition of the three color filters, resulting in regions of the visible spectrum in which no complete transmission is achieved. As a result, with a broadband spectrum of the conversion LED that backlit the color filters, a portion of the emitted light is absorbed by the filter. To obtain the maximum amount of light from the conversion LED at the display level, therefore, narrow-band phosphors are needed. In addition, in order to obtain a high color saturation, it is important that the individual emissions of the conversion LEDs spectrally in each case respond as possible only one color of the color filter system.
Überraschenderweise eignen sich die erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere Konversions-LEDs sehr gut für die Hinterleuchtung von Displays. Insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere Konversions-LED mit einem Konversionselement umfassend den Leuchtstoff der Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 0,4, bevorzugt 0,15 < r ≤ 0,35, besonders bevorzugt 0,2 < r ≤ 0,3, ganz besonders bevorzugt r = 0,25 oder (Rbr'Li1-r')1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, bevorzugt 0,25 ≤ r' ≤ 0,75, besonders bevorzugt 0,4 ≤ r' ≤ 0,6, hat sich als besonders geeignet für die Hinterleuchtung von Anzeigeelementen erwiesen, da die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt und eine Halbwertsbreite von unter 50 nm aufweist. Durch die geringe Halbwertsbreite der erfindungsgemäßen Leuchtstoffe zeigen die Emissionspeaks eine sehr große Überlappung mit dem Transmissionsbereich eines Standard-Grünfilters, so dass nur wenig Licht verlorengeht und der erreichbare Farbraum groß ist.Surprisingly, the illumination devices according to the invention, in particular conversion LEDs are very well suited for the backlighting of displays. In particular, a lighting device, in particular a conversion LED with a conversion element comprising the phosphor of the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≦ 0.4 preferably 0.15 <r ≦ 0.35, more preferably 0.2 <r ≦ 0.3, most preferably r = 0.25 or (Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0 ≦ r '≦ 1, preferably 0.25 ≦ r' ≦ 0.75, particularly preferably 0.4 ≦ r '≦ 0.6, has proven particularly suitable for the backlighting of display elements Since the peak wavelength of the phosphor is in the green spectral range of the electromagnetic spectrum and has a half-width of less than 50 nm. Due to the low half-width of the phosphors according to the invention, the emission peaks show a very large overlap with the transmission range of a standard green filter, so that only little light is lost and the achievable color space is large.
Es wird die Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere einer Konversions-LED in Blaulichtquellen, zur Senkung der Melatoninproduktion oder für color-on-demand-Anwendungen angegeben. Die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-lichtemittierende Diode ist dazu eingerichtet, eine blaue Strahlung zu emittieren. Bevorzugt weist der Leuchtstoff die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,4 < r ≤ 1, bevorzugt 0,45 < r ≤ 1, ganz besonders bevorzugt r = 0,5, auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Beispielsweise weist der Leuchtsoff die Formel (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu auf. Die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs liegt im blauen Spektralbereich. The use of a lighting device, in particular a conversion LED in blue light sources, for reducing melatonin production or for color-on-demand applications is specified. The illumination device, in particular the conversion light-emitting diode, is configured to emit blue radiation. The phosphor preferably has the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.4 ≦ r ≦ 1, preferably 0.45 ≦ r ≦ 1, very particularly preferably r = 0.5, up. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. For example, the luminous substance has the formula (Na 0.5 K 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu. The peak wavelength of the phosphor is in the blue spectral range.
Durch die Senkung der Melatoninproduktion kann die Wachsamkeit und/oder die Konzentrationsfähigkeit gesteigert werden.By lowering melatonin production, alertness and / or concentration can be increased.
Es wird die Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere einer Konversions-LED für die Allgemeinbeleuchtung angegeben. Die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-lichtemittierende Diode ist dazu eingerichtet, eine weiße Strahlung zu emittieren. Insbesondere handelt es sich um warmweiße Strahlung mit einer Farbtemperatur unter 3500 K, bevorzugt unter 3000 K. It is indicated the use of a lighting device, in particular a conversion LED for general lighting. The illumination device, in particular the conversion light-emitting diode, is configured to emit white radiation. In particular, it is warm white radiation with a color temperature below 3500 K, preferably below 3000 K.
Für die Allgemeinbeleuchtung weist der Leuchtstoff dabei beispielsweise die Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r ≤ 0,1 bevorzugt 0 ≤ r ≤ 0,15, besonders bevorzugt r = 0, auf. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Beispielsweise ist der Leuchtstoff KLi3SiO4:Eu. Der Leuchtstoff emittiert sehr breitbandig vom blauen bis roten Spektralbereich, so dass ein weißfarbiger Leuchteindruck entsteht. Die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED gemäß dieser Ausführungsform emittiert eine warmweiße Strahlung mit einer Farbtemperatur unter 3500 K, insbesondere unter 3000 K. For general lighting, the phosphor has, for example, the formula (Na r K 1 -r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0 ≦ r ≦ 0.1, preferably 0 ≦ r ≦ 0.15, particularly preferably r = 0, on. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. For example, the phosphor KLi 3 SiO 4 : Eu. The phosphor emits very broadband from the blue to red spectral range, so that a white-colored light impression is created. The illumination device, in particular the conversion LED according to this embodiment emits a warm-white radiation having a color temperature below 3500 K, in particular below 3000 K.
Für die Allgemeinbeleuchtung kann der Leuchtstoff auch folgende Formel
(NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,4 < r ≤ 1, bevorzugt 0,45 < r ≤ 1, ganz besonders bevorzugt r = 0,5 oder 1, aufweisen. Bevorzugt ist TA = Li, TD = Si und XB = O. Beispielsweise weist der Leuchtstoff die Formel NaLi3SiO4:Eu oder (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu auf. Die Peakwellenlänge des Leuchtstoffs liegt bevorzugt im blauen Spektralbereich, insbesondere im Bereich zwischen 450 nm und 500 nm. Das Konversionselement umfasst einen zweiten und einen dritten Leuchtstoff, wobei der zweite Leuchtstoff dazu eingerichtet ist, die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich zu konvertieren und der dritte Leuchtstoff dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Beleuchtungsvorrichtung die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im grünen Spektralbereich zu konvertieren. For general lighting, the phosphor may also have the following formula
(Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.4 <r ≦ 1, preferably 0.45 <r ≦ 1, most preferably r = 0.5 or 1, have. Preferably, TA = Li, TD = Si and XB = O. For example, the phosphor has the formula NaLi 3 SiO 4 : Eu or (Na 0.5 K 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu. The peak wavelength of the phosphor is preferably in the blue spectral range, in particular in the range between 450 nm and 500 nm. The conversion element comprises a second and a third phosphor, wherein the second phosphor is adapted to the electromagnetic primary radiation in part to an electromagnetic secondary radiation in the red spectral range convert and the third phosphor is adapted to convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation in the green spectral range during operation of the lighting device.
Es wird eine Anzeigevorrichtung angegeben. Die Anzeigevorrichtung umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Konversions-LED. Alle Merkmale der Anzeigevorrichtung sind auch für die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED und deren Verwendung offenbart und umgekehrt. A display device is indicated. The display device comprises a lighting device, in particular a conversion LED. All features of the display device are also disclosed for the lighting device, in particular the conversion LED and its use, and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Anzeigevorrichtung um ein Display, beispielsweise eines Fernsehers, eines Smartphones, eines Computer-Bildschirms oder eines Tablets. In accordance with at least one embodiment, the display device is a display, for example a television, a smartphone, a computer screen or a tablet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere die Konversions-LED ein Konversionselement umfassend den Leuchtstoff der Formel (NarK1-r)1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0,1 < r ≤ 0,4, bevorzugt 0,15 < r ≤ 0,35, besonders bevorzugt 0,2 < r ≤ 0,3, ganz besonders bevorzugt r = 0,25 oder (Rbr'Li1-r')1(TA)3(TD)1(XB)4:E mit 0 ≤ r' ≤ 1, bevorzugt 0,25 ≤ r' ≤ 0,75, besonders bevorzugt 0,4 ≤ r' ≤ 0,6, ganz besonders bevorzugt r' = 0,5, auf. Das Konversionselement umfasst einen zweiten Leuchtstoff, der dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, die im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt.In accordance with at least one embodiment, the illumination device, in particular the conversion LED, has a conversion element comprising the phosphor of the formula (Na r K 1-r ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E with 0.1 <r ≦ 0.4, preferably 0.15 <r ≦ 0.35, more preferably 0.2 <r ≦ 0.3, most preferably r = 0.25 or (Rb r ' Li 1-r' ) 1 (TA) 3 (TD) 1 (XB) 4 : E where 0 ≦ r '≦ 1, preferably 0.25 ≦ r' ≦ 0.75, more preferably 0.4 ≦ r '≦ 0.6, most preferably r' = 0.5, on. The conversion element comprises a second phosphor, which is set up during operation of the illumination device to partially convert the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation which lies in the red spectral region of the electromagnetic spectrum.
Ausführungsbeispieleembodiments
Das erste Ausführungsbeispiel (AB1) des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs weist die Summenformel NaLi3SiO4:Eu2+ (2 Mol% Eu2+ bezogen auf die Stoffmenge von Na) auf und wird wie folgt hergestellt: Na2CO3, Li2CO3, SiO2 und Eu2O3 werden in einem der Summenformel entsprechenden stöchiometrischen Verhältnis in einem offenen Nickeltiegel geschmolzen. Die Einwaagen der Edukte finden sich in nachfolgender Tabelle 1. Der Nickeltiegel mit den gemischten Edukten wird für eine Stunde auf etwa 1000 °C unter einer Formiergasatmosphäre (N2:H2 = 92,5:7,5) erhitzt und anschließend abgekühlt. Weiteres Aufheizen unter derselben Formiergasatmosphäre und auf Temperaturen unter dem Schmelzpunkt des Leuchtstoffs können durchgeführt werden, um die optischen Eigenschaften des Leuchtstoffs weiter zu verbessern. Tabelle 1:
Die Edukte des Leuchtstoffs sind kommerziell erhältlich, stabil und zudem sehr preisgünstig. Die einfache Synthese bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen macht den Leuchtstoff sehr preisgünstig in seiner Herstellung und dadurch auch wirtschaftlich attraktiv.The educts of the phosphor are commercially available, stable and also very inexpensive. The simple synthesis at comparatively low temperatures makes the phosphor very inexpensive to manufacture and thus economically attractive.
Der Leuchtstoff des ersten Ausführungsbeispiels (AB1) zeigt eine Emission im blauen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums.The phosphor of the first embodiment (AB1) shows an emission in the blue spectral region of the electromagnetic spectrum.
Das zweite Ausführungsbeispiel (AB2) des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs weist die Summenformel KLi3SiO4:Eu2+ (2 Mol% Eu2+ bezogen auf die Stoffmenge von K)auf und wird wie folgt hergestellt: K2CO3, Li2CO3, SiO2 und Eu2O3 werden in einem der Summenformel entsprechenden stöchiometrischen Verhältnis in einem offenen Nickeltiegel geschmolzen. Die Einwaagen der Edukte finden sich in nachfolgender Tabelle 2. Der Nickeltiegel mit den gemischten Edukten wird für eine Stunde auf etwa 1000 °C unter einer Formiergasatmosphäre (N2:H2 = 92,5:7,5) erhitzt und anschließend abgekühlt. Weiteres Aufheizen unter derselben Formiergasatmosphäre und auf Temperaturen unter dem Schmelzpunkt des Leuchtstoffs können durchgeführt werden, um die optischen Eigenschaften des Leuchtstoffs weiter zu verbessern. Tabelle 2:
Der Leuchtstoff des zweiten Ausführungsbeispiels (AB2) zeigt eine breite Emission vom blauen bis roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums und emittiert damit weiße, insbesondere warmweiße Strahlung mit einer Farbtemperatur unter 3500 K. The phosphor of the second embodiment (AB2) shows a broad emission from the blue to red spectral region of the electromagnetic spectrum and thus emits white, in particular warm white, radiation with a color temperature below 3500 K.
Das dritte Ausführungsbeispiel (AB3) des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs weist die Summenformel (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu2+ (2 Mol% Eu2+ bezogen auf die Stoffmenge von Na und K) beziehungsweise NaKLi6Si2O8:Eu2+ auf und wird wie folgt hergestellt: K2CO3, Na2CO3, Li2CO3, SiO2 und Eu2O3 werden in einem der Summenformel entsprechenden stöchiometrischen Verhältnis in einem offenen Nickeltiegel geschmolzen. Die Einwaagen der Edukte finden sich in nachfolgender Tabelle 3. Der Nickeltiegel mit den gemischten Edukten wird für eine Stunde bis acht Stunden auf 800 °C bis 1100 °C unter einer Formiergasatmosphäre (N2:H2 = 92,5:7,5) erhitzt und anschließend abgekühlt. Weiteres Aufheizen unter derselben Formiergasatmosphäre und auf Temperaturen unter dem Schmelzpunkt des Leuchtstoffs können durchgeführt werden, um die optischen Eigenschaften des Leuchtstoffs weiter zu verbessern. Tabelle 3:
Der Leuchtstoff des dritten Ausführungsbeispiels (AB3) zeigt eine Emission im blauen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums. The phosphor of the third embodiment (AB3) exhibits emission in the blue spectral region of the electromagnetic spectrum.
Das vierte Ausführungsbeispiel (AB4) des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs weist die Summenformel (Na0,25K0,75)Li3SiO4:Eu2+ (2 Mol% Eu2+ bezogen auf die Stoffmenge von Na und K) beziehungsweise NaK3Li12Si4O16:Eu2+ auf und wird wie folgt hergestellt: K2CO3, Na2CO3, Li2CO3, SiO2 und Eu2O3 werden in einem der Summenformel entsprechenden stöchiometrischen Verhältnis in einem offenen Nickeltiegel gemischt. Die Einwaagen der Edukte finden sich in nachfolgender Tabelle 4. Der Nickeltiegel mit den gemischten Edukten wird für vier Stunden auf 900 °C bis 1100 °C unter einer Formiergasatmosphäre (N2:H2 = 92,5:7,5) erhitzt und anschließend abgekühlt. Weiteres Aufheizen unter derselben Formiergasatmosphäre und auf Temperaturen unter dem Schmelzpunkt des Leuchtstoffs können durchgeführt werden, um die optischen Eigenschaften des Leuchtstoffs weiter zu verbessern. Tabelle 4:
Der Leuchtstoff des vierten Ausführungsbeispiels (AB4) zeigt eine Emission im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums. The phosphor of the fourth embodiment (AB4) exhibits emission in the green spectral region of the electromagnetic spectrum.
Das fünfte Ausführungsbeispiel (AB5) des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs weist die Summenformel (Rb0,5Li0,5)Li3SiO4:Eu2+ (2 Mol% Eu2+ bezogen auf die Stoffmenge von (Rb0,5Li0,5)) beziehungsweise RbLiLi6Si2O8:Eu2+ auf und wird wie folgt hergestellt: Rb2CO3, Li2CO3, SiO2 und Eu2O3 werden in einem der Summenformel entsprechenden stöchiometrischen Verhältnis in einem offenen Nickeltiegel gemischt. Die Einwaagen der Edukte finden sich in nachfolgender Tabelle 5. Der Nickeltiegel mit den gemischten Edukten wird für vier Stunden auf etwa 1000 °C unter einer Formiergasatmosphäre (N2:H2 = 92,5:7,5) erhitzt und anschließend abgekühlt. Anschließend wird das erhaltende Produkt gemahlen und man erhält ein grünes Pulver.The fifth embodiment (AB5) of the phosphor according to the invention has the empirical formula (Rb 0.5 Li 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu 2+ (2 mol% Eu 2+ based on the molar amount of (Rb 0.5 Li 0, 5 )) or RbLiLi 6 Si 2 O 8 : Eu 2+, respectively, and is prepared as follows: Rb 2 CO 3 , Li 2 CO 3 , SiO 2 and Eu 2 O 3 have a stoichiometric ratio in an open nickel crucible in a molecular formula mixed. The initial weights of the educts are shown in Table 5 below. The nickel crucible containing the mixed educts is heated for four hours to approximately 1000 ° C. under a forming gas atmosphere (N 2 : H 2 = 92.5: 7.5) and then cooled. The resulting product is then ground and a green powder is obtained.
Weiteres Aufheizen unter derselben Formiergasatmosphäre und auf Temperaturen unter dem Schmelzpunkt des Leuchtstoffs können durchgeführt werden, um die optischen Eigenschaften des Leuchtstoffs weiter zu verbessern. Tabelle 5:
Der Leuchtstoff des fünften Ausführungsbeispiels (AB5) zeigt eine Emission im grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums. The phosphor of the fifth embodiment (AB5) exhibits emission in the green spectral region of the electromagnetic spectrum.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Further advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the embodiments described below in conjunction with the figures.
In
K/S = (1-Rinf)2/2Rinf), wobei Rinf der diffusen Reflexion (Remission) des Leuchtstoffs entspricht. K / S = (1-R inf ) 2 / 2R inf ), where R inf corresponds to the diffuse reflection (remission) of the phosphor.
Aus
In
Die
In
In
In
In
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs in einer weiß emittierenden Konversions-LED weist zahlreiche Vorteile auf. Es kann eine Primärstrahlung eingesetzt werden, die vom menschlichen Auge nicht oder nur kaum wahrgenommen wird (300 nm bis 430 nm oder 440 nm). Schwankungen der Primärstrahlungen wirken sich so nicht negativ auf die Gesamtstrahlungseigenschaften aus. Es ist keine Farbanpassung notwendig, da das Emissionsspektrum konstant ist. Die Konversions-LEDs können mit hohem Durchsatz hergestellt werden, da keine Farbanpassung oder ein aufwendiges Chip-Binning notwendig ist. Es treten keine Farbverschiebungen oder andere negative Effekte auf das Emissionsspektrum durch selektive Degradierung nur eines Leuchtstoffs oder durch Temperatur- oder Durchlassstromschwankungen verursachte Änderungen der Primärstrahlung auf. Des Weiteren weist die Konversions-LED keine Eigenfarbe auf, sondern zeigt im ausgeschalteten Zustand ein weißes Erscheinungsbild. Deshalb ist der Leuchtstoff auch für "remote-phosphor"-Anordnungen geeignet, bei denen kein gelbes oder oranges Erscheinungsbild im ausgeschalteten Zustand erwünscht ist. Je nach Anwendung kann auch eine Teilkonversion der Primärstrahlung erfolgen. Da es möglich ist, den Leuchtstoff mit einer Primärstrahlung im Bereich von 300 nm bis 430 nm oder 440 nm anzuregen, führt ein Beitrag der Primärstrahlung, bevorzugt im kurzwelligen blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums, zu der Gesamtstrahlung dazu, dass damit beleuchtete Gegenstände weißer, strahlender und deshalb attraktiver wirken. Damit können beispielsweise optische Aufheller in Textilien angeregt werden.The use of the phosphor of the invention in a white-emitting conversion LED has numerous advantages. It can be used a primary radiation that is not or barely perceived by the human eye (300 nm to 430 nm or 440 nm). Variations in the primary radiation do not have a negative effect on the overall radiation properties. No color matching is necessary since the emission spectrum is constant. The conversion LEDs can be manufactured with high throughput, since no color matching or complex chip binning is necessary. There are no color shifts or other negative effects on the emission spectrum due to selective degradation of only one phosphor or changes in primary radiation caused by temperature or forward current variations. Furthermore, the conversion LED has no intrinsic color, but shows a white appearance when switched off. Therefore, the phosphor is also suitable for "remote phosphor" arrangements in which no yellow or orange appearance in the off state is desired. Depending on the application, partial conversion of the primary radiation can also take place. Since it is possible to excite the phosphor with a primary radiation in the range of 300 nm to 430 nm or 440 nm, a contribution of the primary radiation, preferably in the short-wave blue region of the electromagnetic spectrum, to the total radiation results in objects illuminated thereby becoming whiter, more radiant and therefore more attractive. Thus, for example, optical brighteners in textiles can be stimulated.
In
In
In
In
Die
Die mit smel bezeichnete Kurve zeigt die Empfindlichkeitskurve für die Melatoninproduktion, das heißt, mit welchen Wellenlängen die Melatoninproduktion im Körper am besten unterdrückt werden kann ("human response function for melanopic effects";
In
Der schwarze Punkt markiert den Weißpunkt Ew mit den Koordinaten CIE-x = 1/3 und CIE-y = 1/3. Die schwarzen Linien, die die Farbpunkte eines blauen Indiumgalliumnitrid-Halbleiterchips (λpeak = 445 nm; λdom = 449 nm) mit den Farborten der Leuchtstoffe verbindet, repräsentieren die Konversionslinien von Konversions-LEDs, die aus dem Indiumgalliumnitrid-Halbleiterchip und den entsprechenden Leuchtstoffen aufgebaut sind. Die mit EVL gekennzeichnete Fläche zeigt den typischen blauen Farbraum für Produkte zur Anwendung im Bereich der Signallichter für beispielsweise Polizeifahrzeuge. Die offenen Kreise markieren Farborte mit 100 %iger Farbreinheit für ausgewählte Dominanzwellenlängen bei 468 nm, 476 nm und 487 nm. Die gestrichelte Linie repräsentiert Farborte mit Dominanzwellenlängen bei 487 nm mit unterschiedlicher Farbreinheit. Farborte auf dieser gestrichelten Linie, die näher an dem offenen Kreis 487 liegen, zeigen höhere Farbreinheiten als Farborte, die näher an dem Weißpunkt E liegen. Aus dieser Figur werden die vorteilhaften Effekte des neuen Leuchtstoffs AB3 deutlich: Die Konversionslinie (K) einer typischen blauen LED zu dem Farbort des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs AB3 schneidet den EVL-Farbraum in der Mitte, wohingegen die Konversionslinien derselben blauen LED mit den Leuchtstoffen OS, ClS und G nur eine geringe Überlappung mit dem EVL-Farbraum zeigen. Damit können mit Vorteil mehrere Farbräume innerhalb des EVL-Farbraums durch Verwendung des Leuchtstoffs AB3 erzielt werden als mit den herkömmlichen Leuchtstoffen. Zudem schneidet die Konversionslinie K die gestrichelte Linie für die Dominanzwellenlänge 487 nm in dem Punkt I1, der im Vergleich zu den Schnittpunkten der Konversionslinien der bekannten Leuchtstoffe eine höhere Farbreinheit aufweist. Dieselbe Verbesserung der Farbreinheit unter Verwendung des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs AB3 zeigt sich auch für andere Zieldominanzwellenlängen, insbesondere innerhalb des EVL-Farbraums. Die korrespondierenden Linien sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Eine hohe Farbreinheit führt zu einem gesättigteren Farbeindruck. Mit dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff ist es damit möglich, zusätzliche Farborte zu erzielen, die bislang nicht erreicht werden können. Der erfindungsgemäße Leuchtstoff (Na0,5K0,5)Li3SiO4:Eu2+ eignet sich daher besonders für Konversions-LEDs, die eine blaue Strahlung mit hoher Farbsättigung emittieren. Diese Konversions-LEDs sind geeignet für den Einsatz in Blaulichtern oder auch für "Color-on-Demand"-Anwendungen.The black dot marks the white point Ew with the coordinates CIE-x = 1/3 and CIE-y = 1/3. The black lines, which connect the color dots of a blue indium gallium nitride semiconductor chip (λpeak = 445 nm, λdom = 449 nm) to the color loci of the phosphors, represent the conversion lines of conversion LEDs made up of the indium gallium nitride semiconductor chip and the corresponding phosphors , The area labeled EVL shows the typical blue color space for products for use in the area of signal lights for, for example, police vehicles. The open circles mark color loci with 100% chroma for selected dominant wavelengths at 468 nm, 476 nm, and 487 nm. The dashed line represents color loci at 487 nm with different color purity. Color loci on this dashed line that are closer to the open circle 487 show higher color purity than color loci closer to the white point E. From this figure, the advantageous effects of the new phosphor AB3 become clear: The conversion line (K) of a typical blue LED to the color location of the phosphor AB3 according to the invention intersects the EVL color space in the middle, whereas the conversion lines of the same blue LED with the phosphors OS, ClS and G show only a slight overlap with the EVL color space. This can advantageously be achieved by using the phosphor AB3 more color spaces within the EVL color space than with the conventional phosphors. In addition, the conversion line K intersects the dotted line for the dominant wavelength 487 nm in the point I1, which has higher color purity compared to the intersections of the conversion lines of the known phosphors. The same color purity improvement using the phosphor AB3 of the present invention also shows for other target dominant wavelengths, especially within the EVL color space. The corresponding lines are not shown for clarity. High color purity leads to a more saturated color impression. With the phosphor according to the invention it is thus possible to achieve additional color locations, which can not be achieved so far. The phosphor according to the invention (Na 0.5 K 0.5 ) Li 3 SiO 4 : Eu 2+ is therefore particularly suitable for conversion LEDs which emit blue radiation with high color saturation. These conversion LEDs are suitable for use in blue lights or for "color-on-demand" applications.
Die
Die
In
In
In
Die
In
Die
Die
Die
Die
In
Die
Die Konversions-LED gemäß
Das Konversionselement
In
Die Konversions-LED
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- ppmppm
- parts per million parts per million
- λpeakλpeak
- Peakwellenlänge Peak wavelength
- λdomλdom
- Dominanzwellenlänge Dominant wavelength
- AB1AB1
- erstes Ausführungsbeispiel first embodiment
-
AB2
STARTING AT 2 - zweites Ausführungsbeispiel second embodiment
- AB3FROM 3
- drittes Ausführungsbeispiel third embodiment
- AB4FROM 4
- viertes Ausführungsbeispiel fourth embodiment
- AB5FROM 5
- fünftes Ausführungsbeispiel Fifth embodiment
- gG
- Gramm gram
- Ee
- Emission emission
- mmolmmol
- Millimol millimoles
- Mol%mol%
- Molprozent mole percent
- Rinf R inf
- diffuse Reflexion diffuse reflection
- lmlm
- Lumen lumen
- WW
- Watt watt
- LERLER
- Lichtausbeute light output
- LEDLED
- lichtemittierende Diode light emitting diode
- CRICRI
- Farbwiedergabeindex Color rendering index
- CCTCCT
- korrelierte Farbtemperatur correlated color temperature
- R9R9
- Farbwiedergabeindex Color rendering index
- K/SK / S
- Kubelka-Munk-Funktion Kubelka-Munk function
- KK
- Kelvin Kelvin
- cmcm
- Zentimeter centimeter
- nmnm
- Nanometer nanometer
- °2θ° 2θ
-
Grad 2 Theta
Grade 2 Theta - I, II, III, IV, V, VII, II, III, IV, V, VI
- Röntgenpulverdiffraktogramm X-ray powder
- EwEw
- Weißpunkt White point
- KK
- Konversionslinie conversion line
- TT
- Temperatur temperature
- °C° C
- Grad Celsius centigrade
- 11
- Konversions-LED Conversion LED
- 22
- Schichtenfolge/Halbleiterchip Layer sequence / semiconductor chip
- 2a2a
- Strahlungsaustrittsfläche Radiation exit area
- 33
- Konversionselement conversion element
- 1010
- Substrat substratum
- 1111
- Gehäuse casing
- SS
- Strahlengang der Primärstrahlung Beam path of the primary radiation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (16)
Priority Applications (22)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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