DE102021115189A1 - Leuchtstoff, verfahren zur herstellung des leuchtstoffs und beleuchtungsvorrichtung umfassend den leuchtstoff - Google Patents

Abstract

Es wird ein Leuchtstoff mit der allgemeinen SummenformelRE14-xEAxM17-yTyN36-x-yO1+x+y:AE,mitRE = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +3 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Th, Yb, und Lu,EA = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mg, Ca, Sr, Ba, Nd, Eu, Sm, Dy und Tm,M = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +4,T = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +3,AE = mindestens einem Aktivatorelement mit der Oxidationszahl +2, +3, +4, oder eine Kombination davon,0 ≤ x ≤14, und0≤y≤17angegeben.Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffes, ein Konversionselement sowie eine Beleuchtungsvorrichtung umfassend den Leuchtstoff.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Leuchtstoff, ein Verfahren zur Herstellung des Leuchtstoffs und eine Beleuchtungsvorrichtung, die insbesondere den Leuchtstoff umfasst.
• Es gibt nur wenige Leuchtstoffe, die blaue Primärstrahlung, auch unter hohen Bestrahlungsstärken, effizient in gelborange Sekundärstrahlung, d.h. in Strahlung mit einer Dominanzwellenlänge im Bereich von 565 nm bis 595 nm, umwandeln.
• Für den roten bis tiefroten Spektralbereich sind nur Eu²⁺-aktivierte Leuchtstoffe im Einsatz, z. B. sind die Systeme (Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈:Eu²⁺ und (Ca,Sr)AlSiN₃:Eu²⁺ weit verbreitet. Mit dem System (Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈:Eu²⁺ sind üblicherweise Dominanzwellenlängen von λ_dom > 580 nm realisierbar, mit (Ca,Sr)AlSiN₃:Eu²⁺ sogar nur λ_dom > 587 nm. Auch die orangen α-SiALON-Verbindungen realisieren üblicherweise Dominanzwellenlängen von über λ_dom > 580 nm.
• Für die Konversion von blauer Primärstrahlung der LED in Sekundärstrahlung im gelben Spektralbereich kommt in konversionsbasierten LED-Lösungen derzeit fast ausschließlich Ce³⁺-aktiviertes Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (YAG) zur Anwendung. YAG kristallisiert in der Granatstruktur in der kubischen Raumgruppe Ia3d. YAG absorbiert effizient Strahlung im blauen Spektralbereich und emittiert im gelben Spektralbereich. Dabei ist YAG sehr effizient in der Konversion der Strahlung und durch den Ersatz von AI durch Ga lässt sich die genaue Emissionslage etwas beeinflussen (Y₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺, YAGaG). Die genauen spektralen Werte für YAG und YAGaG hängen von Dotierungsgrad, Korngröße und der genauen Zusammensetzung (Ga-Gehalt) ab. Typische spektrale Werte für YAG betragen zwischen 565 nm - 574 nm für die Dominanzwellenlänge und zwischen 110 nm - 125 nm für die spektrale Halbwertsbreite.
• In der Literatur werden weitere Ce³⁺-aktivierte Leuchtstoffe für langwelligere Emissionen beschrieben. Beispiele hierfür sind Tb₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (TbAG) oder Gd₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (GdAG). Diese sind jedoch für manche Anwendung nicht geeignet, weil sie starkes thermisches Quenching aufweisen (Ogieglo et al, Luminescence and Energy Transfer in Garnet Scintillators, University of Utrecht, 2012; Yang et al., Beilstein J. Nanotechnol. 2019, 10, 1237-1242).
• Untersuchungen von Ce³⁺-aktivierten Leuchtstoffen weisen im Vergleich zu Eu²⁺dotierten Leuchtstoffen teilweise erst ab höheren Bestrahlungsstärken merkliche Quenchingeffekte auf. Beispielsweise demonstrieren Lenef et al. Intensitätsquenching in Y₃Al₅O₁₂.Ce³⁺ oberhalb 10 W/mm², also mehr als eine Größenordnung oberhalb der Bestrahlungsstärken, bei denen an Eu²⁺-aktivierten Systemen Quenchingeffekte auftreten (A. Lenef, M. Raukas, J. Wang, C. Li, ECS J. Solid State Sci. Technol. 2020, 9, 016019).
• Konversionsleuchtstoffe für den gelborangefarbenen Spektralbereich werden daher dringend benötigt und können zu effizienteren und/oder einfacheren und damit günstigeren Lösungen für eine bestimmte Anwendung beitragen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen neuen Leuchtstoff, ein Verfahren zur Herstellung des Leuchtstoffs, ein Konversionselement mit diesem Leuchtstoff und eine neue Beleuchtungsvorrichtung mit dem hier beschriebenen vorteilhaften Leuchtstoff zur Verfügung zu stellen.
• Diese Aufgabe wird bzw. diese Aufgaben werden durch einen Leuchtstoff, ein Verfahren, ein Konversionselement, eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Verwendung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
• Es wird ein Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-O_1+x+y:AE,
  mit
  RE = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +3 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Th, Yb, und Lu,
  EA = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mg, Ca, Sr, Ba, Nd, Eu, Sm, Dy,und Tm,
  M = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +4,
  T = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +3,
  AE = mindestens einem Aktivatorelement mit der Oxidationszahl +2, +3, +4, oder eine Kombination davon,
  0 ≤ x ≤14, und
  0 ≤ y ≤ 17, angegeben.
• Die Gitterplätze der Elemente „RE“, „EA“ „M“, „T“ und „AE“ können dabei jeweils von Atomen eines oder mehrerer Elemente besetzt sein. Die Parameter, insbesondere „x“ und „y“ sind dabei so zu wählen, dass Ladungsneutralität in der allgemeinen Summenformel RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE herrscht.
• Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung handelt es sich bei einem Leuchtstoff um einen Stoff, der elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs (Primärstrahlung) in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs (Sekundärstrahlung) umwandelt.
• Vorliegend 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 einen Gewichtsanteil an dem Leuchtstoff von höchstens 1 Promille oder 100 ppm (parts per million) oder 10 ppm aufweisen sollten.
• Ein erfindungsgemäßer Leuchtstoff weist zudem mindestens einen Aktivator auf. Der Aktivator ist insbesondere für die Emission von Strahlung des Leuchtstoffs verantwortlich. Geeignete Aktivatoren sind beispielsweise Europium, Cer, Ytterbium, Terbium, Bismut, Dysprosium, Samarium, Praseodym und/oder Mangan.
• Der Aktivator kann in einer Menge zwischen ca. 0,0001 Gew% und ca. 15 Gew%, basierend auf der Gesamtmenge des Leuchtstoffs, in dem Leuchtstoff vorliegen, vorzugsweise in einer Menge zwischen ca. 0,001 Gew% und ca. 10 Gew%. In einer Ausführungsform ist der Aktivator in dem Leuchtstoff in einer Menge von ca. 2 Gew%, basierend auf der Gesamtmenge des Leuchtstoffs, vorhanden.
• Die Menge des Aktivators kann auch in Bezug auf die jeweilige Atomlage angegeben werden. Beispielsweise kann bei Beschreibung des Leuchtstoffs in der Raumgruppe P6₃/m, die Menge des Aktivators bezogen auf die in Tabelle 4 angegebenen La-Lagen (La1 - La5B) zwischen 0,001 % und 20 % sein, vorzugsweise zwischen 0,1 % und 10 %, stärker bevorzugt zwischen 0,5 % und 5 %.
• Der mindestens eine Aktivator kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Eu²⁺, Eu³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Ce³⁺, und Mn⁴⁺.
• Unter der „Halbwertsbreite“ wird hierin die spektrale Breite bei halber Intensität des Maximums eines Emissionspeaks bzw. einer Emissionsbande verstanden.
• Als „Peakwellenlänge“ wird hierin die Wellenlänge im Emissionsspektrum eines Leuchtstoffs bezeichnet, bei der die maximale Intensität im Emissionsspektrum bzw. einer Emissionsbande liegt.
• Die Dominanzwellenlänge λ_dom ist eine Möglichkeit, polychromatische Lichtmischungen durch monochromatisches Licht, welches eine ähnliche Farbtonwahrnehmung erzeugt, zu beschreiben. Im CIE Farbraum kann die Linie, die einen Punkt für eine bestimmte Farbe und den 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 Spektralfarben an diesem Schnittpunkt. Die Dominanzwellenlänge ist also die Wellenlänge, die von dem menschlichen Auge wahrgenommen wird.
• In einer Ausführungsform sind in dem Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE
  RE = Y³⁺, La³⁺, Ce³⁺, Pr³⁺, Nd³⁺, Pm³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Ho³⁺, Er³⁺, Th³⁺, Yb³⁺, und/oder Lu³⁺,
  EA = Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, und/oder Ba²⁺
  M = Si⁴⁺, Ge⁴⁺, und/oder Sn⁴⁺,
  T = Al³⁺, Ga³⁺, und/oder B³⁺, und
  AE = Ce³⁺, Eu²⁺, Eu³⁺, Sm³⁺, Mn⁴⁺ und/oder Pr³⁺. In dieser Ausführungsform sind die Parameter x und y wie vorstehend definiert.
• In einer weiteren Ausführungsform sind in dem Leuchtstoff der allgemeinen Summenformel
  RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE
  RE = Y³⁺, La³⁺, und/oder Lu³⁺,
  EA = Ca²⁺, Sr²⁺, und/oder Ba²⁺
  M = Si⁴⁺, und/oder Ge⁴⁺,
  T = Al³⁺, und/oder Ga³⁺ und
  AE = Ce³⁺. In dieser Ausführungsform sind die Parameter x und y wie vorstehend definiert.
• In einer weiteren Ausführungsform sind in dem Leuchtstoff der allgemeinen Summenformel
  RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE
  RE = La³⁺,
  EA = Ba²⁺
  M = Si⁴⁺,
  T = Al³⁺, und
  AE = Ce³⁺.
  In dieser Ausführungsform sind die Parameter x und y wie vorstehend definiert.
• In einer weiteren Ausführungsform kann der Parameter 0 ≤ y ≤ 10, vorzugsweise 0 ≤ y ≤ 5 sein. Der Parameter y kann beispielsweise 2 sein.
• In einer Ausführungsform kann der Parameter 0 ≤ x ≤ 10 sein, vorzugsweise 0 ≤ x ≤ 5, weiter bevorzugt 0 ≤ x ≤ 2. Der Parameter x kann beispielsweise 0 sein.
• In einer weiteren Ausführungsform kann der Parameter 0 ≤ y ≤ 10 und 0 ≤ x ≤ 10 sein. In einer alternativen Ausführungsform kann der Parameter 0 ≤ y ≤ 5 und 0 ≤ x ≤ 5, oder 0 ≤ x ≤ 2 sein.
• In einer bevorzugten Ausführungsform kann in dem Leuchtstoff der allgemeinen Formel RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE, 0 ≤ y ≤ 2 sein.
• Leuchtstoffe der allgemeinen Summenformel RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE können Licht im Bereich zwischen 400 und 1000 nm emittieren. Die Emissionslage hängt dabei vom Aktivator ab. Beispielsweise emittieren Leuchtstoffe bei Verwendung von Eu³⁺ im roten Spektralbereich (580-650 nm). Leuchtstoffe gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen emittieren, mit Ce³⁺ als Aktivator, insbesondere gelboranges Licht mit einer Dominanzwellenlänge λ_dom im Bereich von 565 nm bis 595 nm, vorzugsweise im Bereich von 570 nm bis 585 nm, insbesondere 578 nm. Die breite Emissionsbande der Leuchtstoffe kann eine spektrale Halbwertsbreite FWHM im Bereich von 100 nm bis 200 nm, vorzugsweise 120 nm bis 160 nm, insbesondere 156 nm um das spektrale Maximum λ_peak im Bereich von 550 nm bis 650 nm, vorzugsweise 570 nm bis 620 nm aufweisen, insbesondere 589 nm.
• In einer Ausführungsform emittiert ein erfindungsgemäßer Leuchtstoff Licht mit einer Dominanzwellenlänge λ_dom von 578 nm und die breite Emissionsbande des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs kann eine spektrale Halbwertsbreite FWHM von 156 nm um das spektrale Maximum λ_peak von 589 nm aufweisen.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann der Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE, wobei die Parameter RE, EA, M, T, AE, x und y wie hierin definiert sind, ein Volumen der Elementarzelle von V= n*z*V₀ aufweisen, mit n = ganze, natürliche Zahl (1-1000) , 0,95 ≤ z ≤ 1,05 und V₀ = 1,87024(3) nm³. Der Parameter z repräsentiert hierbei die Fehlertoleranz. Der Parameter n ist eine ganze, natürliche Zahl. Mit anderen Worten kann der Leuchtstoff ein abweichendes Volumen V von V₀ aufweisen, welches dabei ein ganzzahliges Vielfaches von V₀ ist. Der Parameter n ist dabei abhängig von der Veränderung der Gitterparameter der Elementarzelle durch eine Symmetriereduktion (Untergruppe). Der Parameter „V₀“ definiert dabei das Volumen der Elementarzelle
• Gemäß einer Ausführungsform kristallisiert der Leuchtstoff der vorliegenden Erfindung in einer hexagonalen Raumgruppe. In einer alternativen Ausführungsform kristallisiert der Leuchtstoff in einer von einer hexagonalen Raumgruppe ableitbaren Untergruppe.
• Eine Raumgruppe G1 besteht aus einer Menge von Symmetrieoperationen. Wenn eine andere Raumgruppe G2 aus einer Untermenge dieser Symmetrieoperationen besteht, dann ist sie eine Untergruppe von G1. Untergruppen werden dabei als translationengleich oder klassengleich klassifiziert. Beispielweise sind Untergruppen einer Raumgruppe aus dem hexagonalen Kristallsystem selbst Teil des hexagonalen Kristallsystems oder Teil des trigonalen, orthorhombischen, monoklinen oder triklinen Kristallsystems.
• In einer weiteren Ausführungsform kristallisiert der Leuchtstoff der vorliegenden Erfindung in der hexagonalen Raumgruppe P6₃/m oder einer davon ableitbaren Untergruppe. Beispielhafte Untergruppen zur hexagonalen Raumgruppe P6₃/m sind P6₃/m, P-6, P6₃, P6₅, P6₁, R-3, P-3, R3, P3₂, P3₁, P3, P2₁/c, P2₁/m, Ge, Cm, Pc, Pm, P2₁, P-1, P1.
• Die Leuchtstoffe, entsprechend der hier beschriebenen Ausführungsformen, können, insbesondere bei AE = Ce³⁺, bei einer Anregung mit einer Primärstrahlung im Bereich von ca. 330 nm bis ca. 500 nm Sekundärstrahlung im gelborangefarbenen Bereich des elektromagnetischen Spektrums, insbesondere mit einer Peakwellenlänge zwischen ca. 565 nm bis ca. 615 nm, bevorzugt ca. 580 nm bis ca. 600 nm, und einer Halbwertsbreite über 130 nm, bevorzugt über 155 nm emittieren.
• In einer Ausführungsform kann der Leuchtstoff Primärstrahlung aus dem UV bis blauen Spektralbereich absorbieren und in Sekundärstrahlung konvertieren, die eine Peakwellenlänge λ_peak zwischen ca. 575 nm und ca. 610 nm, bevorzugt zwischen ca. 585 nm und ca. 595 nm aufweist.
• Der Leuchtstoff kann zudem eine Halbwertsbreite von über 100 nm, bevorzugt über 120 nm aufweisen. Der Leuchtstoff kann eine Halbwertsbreite im Bereich von ca. 125 nm bis 165 nm aufweisen.
• Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffes der allgemeinen Summenformel RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE gerichtet, wobei die Parameter RE, EA, M, T, AE, x und y wie hierin definiert sind. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte:
• - Bereitstellen einer Mischung von Erdalkalimetallen, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Th, Yb, Lu, Bi, Si, Ge, Sn, Al, Ga und/oder B; Oxiden, Nitriden, Oxid-Präkursoren und/oder Nitrid-Präkursoren unabhängig voneinander ausgewählt von Erdalkalimetallen, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Th, Yb, Lu, Bi, Si, Ge, Sn, Al, Ga und/oder B; und
• - Aussetzen der Mischung einer inerten und/oder reduzierenden Atmosphäre (z. B. N₂, NH₃ oder Gemische aus N₂ und H₂) im Druckbereich von 1 bar bis 200 bar bei einer Temperatur im Bereich von 750 °C bis 1800 °C.
• In einer Ausführungsform kann die Mischung ferner mindestens einen Hilfsstoff aufweisen. Hilfsstoffe können einen besonders vorteilhaften Einfluss auf Herstellung haben und z.B. bei der Kristallisation von Vorteil sein. Bei dem Hilfsstoff kann es sich zum Beispiel um einen Fluorid-Präkursor, wie z. B. CeF₃ handeln. Beispiele für Hilfsstoffe sind Metallfluoride oder Alkali und Erdalkaliborate.
• Bei den Oxid-Präkursoren und bei den Nitrid-Präkursoren handelt es sich insbesondere um Stoffe, die während eines Glühvorgangs durch Reaktion Oxide bzw. Nitride bilden. Beispiele für Oxid-Präkursoren und Nitrid-Präkursoren sind Oxalate, Nitrate, Carbonate, Amide und Imide. Bei dem Glühvorgang kann es sich um das Aussetzen der Mischung einer inerten und/oder reduzierenden Atmosphäre (z. B. N₂, NH₃ oder Gemische aus N₂ und H₂) im Druckbereich von 1 bar bis 100 bar bei Temperaturen im Bereich von 750 °C bis 1800 °C handeln.
• In einer Ausführungsform erfolgt die Synthese bei 1700 °C und 10 bar N₂/H₂-Atmosphäre (95/5%).
• In einer Ausführungsform wird das Ion des Aktivators vorzugsweise als Oxid zugegeben.
• In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner den Schritt auf, dass die bereitgestellte Mischung vermengt wird, beispielsweise mit einem Mörser (z. B. Handmörser, Mörsermühle), einer Mühle (z. B. Kugelmühle), einem Mischer (z. B. Mehrachsmischer), etc..
• Die vermengten Substanzen werden dann vorzugsweise in ein geeignetes Gefäß überführt, wie beispielsweise einem Tiegel, z. B. aus Wolfram.
• Die Mischung kann anschließend unter ca. 10 bar Druck einer N₂-Atmosphäre, oder einer N₂/H₂-Atmosphäre ausgesetzt werden.
• Die Mischung wird vorzugsweise zusätzlich einer erhöhten Temperatur von ca. 1700 °C ausgesetzt.
• Das entstandene Produkt kann dann mehrere Aufarbeitungsschritte durchlaufen, wie z. B. Mahlung, Siebung, Waschung, Trocknung. Diese können zwar noch Eigenschaften wie die Korngröße, Morphologie, Haftungseigenschaften etc. verändern, wirken sich jedoch nicht auf die erfindungsgemäßen Konversionseigenschaften oder die Kristallstruktur des entstandenen Leuchtstoffes aus.
• Die vorliegende Erfindung ist ferner auf einen Leuchtstoff gerichtet, der durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt wurde.
• Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein Konversionselement gerichtet, umfassend mindestens einen Leuchtstoff gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Bei einem Konversionselement handelt es sich um ein Bauteil, mittels dessen Primärstrahlung in Sekundärstrahlung umgewandelt werden kann.
• Ein erfindungsgemäßes Konversionselement kann neben mindestens einem Leuchtstoff auch weitere Komponenten umfassen. So kann das Konversionselement eine Matrix umfassen, in der mindestens ein Leuchtstoff eingebettet ist. Bei der Matrix kann es sich z. B. um ein Silikon, ein Epoxid, ein Harz, ein Glas, eine keramische Matrix oder ein Hybridmaterial handeln.
• In einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement einen erfindungsgemäßen Leuchtstoff. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Konversionselement mindestens einen erfindungsgemäßen Leuchtstoff sowie mindestens einen weiteren Leuchtstoff aus dem Stand der Technik.
• In einer weiteren Ausführungsform besteht das Konversionselement aus einem erfindungsgemäßen Leuchtstoff. Der Leuchtstoff konvertiert dabei zumindest teilweise oder vollständig die elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung.
• In einer Ausführungsform weist das Konversionselement nur einen erfindungsgemäßen Leuchtstoff auf. Das Konversionselement kann dabei die Primärstrahlung teilweise in Sekundärstrahlung konvertieren (Teilkonversion). Die Gesamtstrahlung, die ausgesendet wird, ist somit eine Mischstrahlung aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung. Insbesondere liegt eine Wellenlänge oder das Emissionsmaximum der Primärstrahlung im sichtbaren blauen Bereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen ca. 400 nm und ca. 470 nm.
• Eine Mischstrahlung, beispielsweise eine weiße Mischstrahlung, eignet sich insbesondere für die Allgemeinbeleuchtung. Beispielsweise kann Weißlicht mit einem warmweißen Farbton erzeugt werden.
• Alternativ kann das Konversionselement die Primärstrahlung vollständig in Sekundärstrahlung konvertieren. Dies kann auch als Vollkonversion bezeichnet werden.
• Eine Vollkonversion mittels eines erfindungsgemäßen Leuchtstoffes bzw. eines erfindungsgemäßen Konversionselements eignet sich insbesondere für gelborange LED-Anwendungen, z. B. Blinklicht für Automobile oder zusätzliches gelboranges Blitzlicht für Mobiltelefone.
• Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung umfassend einen Leuchtstoff gemäß der vorliegenden Erfindung oder ein Konversionselement gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Die hierin genannten Ausführungsformen für einen erfindungsgemäßen Leuchtstoff bzw. ein erfindungsgemäßes Konversionselement gelten auch für die Beleuchtungsvorrichtung und umgekehrt.
• In einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine Halbleiterschichtfolge, die zur Emission von elektromagnetischer Primärstrahlung eingerichtet ist und ein Konversionselement, das den Leuchtstoff umfasst und zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert. Das Konversionselement umfassend den Leuchtstoff ist vorzugsweise im Strahlengang der Halbleiterschichtfolge angeordnet.
• Bevorzugt emittiert die Beleuchtungsvorrichtung in Teilkonversion warmweißes Licht und in Vollkonversion gelborangefarbenes Licht mit einer Dominanzwellenlänge λ_dom im Bereich von 565 nm bis 595 nm, vorzugsweise im Bereich von 570 nm bis 585 nm.
• Bei der Halbleiterschichtfolge kann es sich um einen blau-emittierenden GaN Chip oder InGaN Chip handeln.
• Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Beleuchtungsvorrichtung um eine Leuchtdiode („light emitting diode“, LED). Vorzugsweise kann mit der Beleuchtungsvorrichtung weißes, insbesondere warmweißes Licht emittiert werden. In einer alternativen Ausführungsform kann mit der Beleuchtungsvorrichtung auch farbiges, insbesondere gelborangefarbenes Licht emittiert werden.
• Die Erfindung ist ferner auf die Verwendung eines erfindungsgemäßen Leuchtstoffes, einem erfindungsgemäßen Konversionselement oder einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung in Automobilanwendungen, Allgemeinbeleuchtungen oder Mobilfunkanwendungen, gerichtet.
• Figurenliste
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
• Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
• 1 zeigt einen Strukturausschnitt von La₁₄Si_17-yAl_yN_36-yO_1+y:Ce³⁺ ohne Darstellung der La-Lagen.
• 2 zeigt einen Strukturausschnitt von La₁₄Si_17-yAl_yN_36-yO_1+y:Ce³⁺.
• 3 zeigt ein Emissionsspektrum von handelsüblichem YAG:Ce³⁺ (Vergleichsbeispiel 1).
• 4 zeigt ein Emissionsspektrum von La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce³⁺ bei 448 nm Anregungslicht.
• 5 zeigt Emissionsspektren von Vergleichsbeispiel 1 (handelsüblicher Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, gestrichelte Linie) und dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce³⁺.
• 6 zeigt eine simulierte Weißlichtlösung aus einer blauen LED mit dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff.
• 7 zeigt eine simulierte Weißlichtlösung aus einer blauen LED mit Vergleichsbeispiel 1 (YAG:Ce³⁺).
• 8 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung.
• 1 zeigt einen Strukturausschnitt von La₁₄Si_17-yAl_yN_36-yO_1+y:Ce³⁺ aus Blickrichtung der kristallographischen c-Achse. Gezeigt ist eine schematische Darstellung des Tetraedernetzwerks mit [AX₄]-Tetraedern, die schwarz dargestellt sind, wobei A = Si oder AI und X = N oder O ist.
• 2 zeigt einen Strukturausschnitt von La₁₄Si_17-yAl_yN_36-yO_1+y:Ce³⁺ aus Blickrichtung der kristallographischen c-Achse. [AX₄]-Tetraeder mit A = Si oder AI, X = N oder O sind schwarz dargestellt. Die Lanthan-Atome sind als nicht ausgefüllte Kreise dargestellt. Nicht alle La-Lagen sind in dem gezeigten Strukturausschnitt voll besetzt.
• 3 zeigt ein Emissionsspektrum von handelsüblichem YAG:Ce³⁺ (Vergleichsbeispiel 1).
• 4 zeigt ein Emissionsspektrum von La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce ³⁺ bei 448 nm Anregungslicht.
• 5 zeigt Emissionsspektren von Vergleichsbeispiel 1 (handelsüblicher Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺, gestrichelte Linie) und dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce³⁺. Das Emissionsspektrum von Vergleichsbeispiel 1 emittiert dabei kurzwelliger als das Emissionsspektrum eines erfindungsgemäßen Leuchtstoffs.
• 6 zeigt eine simulierte Weißlichtlösung aus einer blauen LED mit dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff als einzigen Leuchtstoff. Der Leuchtstoff emittiert bei Anregung mit blauer Strahlung bei 589 nm (Peakwellenlänge). Auf der x-Achse ist die Wellenlänge in Nanometern aufgetragen und auf der y-Achse die Intensität in Prozent.
• 7 zeigt eine simulierte Weißlichtlösung aus einer blauen LED mit Vergleichsbeispiel 1 (YAG:Ce³⁺). Der Leuchtstoff emittiert bei Anregung mit blauer Strahlung bei 563 nm (Peakwellenlänge). Auf der x-Achse ist die Wellenlänge in Nanometern aufgetragen und auf der y-Achse die Intensität in Prozent.
• Als Beispiel für eine Anwendung sind in 6 und 7 simulierte Spektren und in Tabelle 5 die zugehörigen spektralen Daten für Weißlicht-LEDs zu finden, die aus einer blauen LED und dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff oder einem handelsüblichen Leuchtstoff (Vergleichsbeispiel 1, YAG) aufgebaut sind. Die Lösung mit dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff erreicht dabei einen höheren Farbwiedergabewert CRI = 73 im Vergleich zu CRI = 63 für die Lösung mit handelsüblichem YAG (siehe 6 und 7). Bei Vergleichsbeispiel 1 (YAG) handelt es sich um einen der langwelligsten heute im Einsatz befindlichen Ce³⁺-aktivierten Leuchtstoffe. Da die erreichbare Farbtemperatur direkt von der Emissionslage abhängt, ist die hier simulierte Farbtemperatur von 4369 K eine der kleinsten Farbtemperaturen, die mit herkömmlichen Ce³⁺-aktivierten Leuchtstoffen erreichbar ist. Farbtemperaturen unter 4000 K (CCT < 4000 K) sind mit diesen Leuchtstoffen üblicherweise nicht erreichbar. Die simulierte Lösung mit dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff hingegen erreicht eine Farbtemperatur von 3155 K. Damit erweitert der erfindungsgemäße Leuchtstoff den Bereich, in dem man Ce³⁺-aktivierte Leuchtstoffe einsetzen kann, erheblich gegenüber den heute verfügbaren Lösungen.
• 8 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung 1, insbesondere einer Konversions-LED. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 weist zumindest einen hier beschriebenen erfindungsgemäßen Leuchtstoff auf. Zusätzlich kann ein weiterer Leuchtstoff oder eine Kombination von Leuchtstoffen in der Beleuchtungsvorrichtung vorhanden sein. Die zusätzlichen Leuchtstoffe sind dem Fachmann bekannt und werden nicht näher ausgeführt.
• Die Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß 8 weist eine Halbleiterschichtfolge 2 auf, die auf einem Substrat 4 angeordnet ist. Die Halbleiterschichtfolge steht dabei bevorzugt in direktem mechanischen Kontakt mit dem Substrat 4 und ist vorzugsweise auf das Substrat 4 geklebt. Das Substrat 4 kann beispielsweise reflektierend sein. Über der Halbleiterschichtfolge 2, die Primärstrahlung aussendet, ist ein Konversionselement 3 angeordnet. Das Maximum der Primärstrahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ca. 330 nm bis ca. 470 nm liegen. Das Konversionselement 3 ist im Strahlengang der Primärstrahlung angeordnet. Vorzugsweise wird die Primärstrahlung nur durch das Konversionselement 3 geleitet und nicht durch das Substrat 4. In alternativen Ausführungsformen kann die Primärstrahlung auch seitlich an dem Konversionselement 3 aus der Halbleiterschichtfolge 2 ausgesendet werden. Das Konversionselement 3 weist bevorzugt einen erfindungsgemäßen Leuchtstoff auf. Der Leuchtstoff kann in einem Matrixmaterial, wie beispielsweise ein Silikon, ein Epoxid, ein Harz oder ein Hybridmaterial, oder in Glas eingebettet sein. Der Leuchtstoff kann dabei als Partikel vorliegen. Der Leuchtstoff kann auch als Keramik vorliegen. Der Leuchtstoff kann die Primärstrahlung zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung umwandeln. Ein oder mehrere Maxima der Sekundärstrahlung kann in einem Wellenlängenbereich von ca. 460 nm bis ca. 800 nm liegen. Das Konversionselement 3 steht in direktem mechanischen Kontakt mit der Halbleiterschichtfolge 2. Das Konversionselement kann dabei mittels eines geeigneten Klebers auf die Halbleiterschichtfolge 2 aufgebracht sein. Alternativ kann das Konversionselement 3 auch zur Halbleiterschichtfolge 2 beabstandet angeordnet sein.
• Das Konversionselement 3 kann durch Spritzguss-, Spritzpress- oder durch Spraycoating-Verfahren aufgebracht werden. Alternativ kann das Konversionselement 3 auch vorgefertigt sein und mittels eines sogenannten Pick-and-Place-Prozesses auf die Halbleiterschichtfolge 2 aufgebracht werden.
• Die Beleuchtungsvorrichtung 1 kann zudem elektrische Kontaktierung (hier nicht gezeigt) aufweisen. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 kann zudem weitere Bauteile aufweisen, wie eine Schutzschicht, Bragg-Spiegel oder weitere Konversionselemente, die hierin nicht gezeigt werden.
• Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind.
• Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung aufweisen.
• Ausführungsbeispiel
• Zur Synthese von La₁₄Si_17-yAl_yN_36-yO_1+y:Ce³⁺ werden die Edukte CeO₂, LaN, Si₃N₄ und AIN miteinander vermengt. Das kann z. B. in einem Handmörser, einer Mörsermühle, einer Kugelmühle, einem Mehrachsmischer o. ä. erfolgen. Die Edukte werden anschließend in einen Tiegel überführt. Dieser kann z.B. aus Wolfram bestehen.
• Tabelle 1 zeigt beispielhafte Einwaagen der Edukte. Tabelle 1

  Edukt	CeO2	LaN	Si3N4	AIN
  Einwaage	0.02 g	1.3776 g	0.3210 g	0.2814 g

• Das Eduktgemenge wird anschließend unter N₂-Atmosphäre oder einem N₂/H₂ Gemisch (95/5 %) bei 10 bar für 12 Stunden bei 1700 °C zur Reaktion gebracht. Nach erfolgter Reaktion und Abkühlung wird der erhaltene Glühkuchen zerkleinert, was z. B. wieder in einem Handmörser, einer Mörsermühle oder einer Kugelmühle erfolgen kann, und charakterisiert.
• Der erfindungsgemäße Leuchtstoff zeigt bei Anregung durch blaues Licht gelborangefarbene Fluoreszenz. Der Leuchtstoff emittiert dabei abhängig von der exakten Zusammensetzung im gelben bis orangen Spektralbereich.
• Tabelle 2 zeigt spektrale Daten von La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce³⁺. Der erfindungsgemäße Leuchtstoff La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce³⁺ emittiert mit einer Dominanzwellenlänge von λ_dom = 578 nm. Die breite Emissionsbande weist eine spektrale Halbwertsbreite FWHM = 156 nm um das spektrale Maximum bei λ_peak = 589 nm auf. Tabelle 2

  	Anregung bei 448 nm
  Dominanzwellenlänge λdom	578 nm
  Peakwellenlänge λmax	589 nm
  FWHM	156 nm

• Tabelle 3 zeigt kristallographische Daten von La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce³⁺. Tabelle 3

  Summenformel		La14Si15Al2N34O3:Ce3+
  Formelmasse / g mol-1		2946,61
  Z		2
  Kristallsystem		hexagonal
  Raumgruppe		P63/m
  Gitterparameter
  a/pm	1510,54(10)	α /°	90
  b /pm	1510,54(10)	β /°	90
  c/pm	946,46(10)	γ/°	120
  Volumen V/nm3		1,87024(3)
  Kristallographische Dichte p / g		5,232
  cm-3
  T/K		296 (2)
  Diffraktometer		Bruker D8 Quest
  Strahlung		Cu Kα (154,178 nm)
  Messbereich		8,9700° ≤ θ ≤ 65,0366°
  Gemessene / unabhängige		63795/1137
  Reflexe
  Gemessener reziproker Raum		-17≤h≤17;
  		-17≤ k ≤ 17;
  		-11 ≤/≤ 11
  Rall/wRref		2,67% / 6,24%
  GooF		1,095

• Tabelle 4 zeigt kristallographische Lageparameter von La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce³⁺. Tabelle 4

  Nam e	Atom typ	Wyckoff-Lage	x	y	z	Beset zung	Uiso *Uani
  La1	La	6h	0,54299(4)	0,74442(4 )	0,25	1	0,00818(1 6)*
  La2	La	12i	0,65457(3)	0,58762(3 )	0,46989 (4)	1	0,00900(1 5)*
  La3A	La	2b	0	0	1/2	0,95	0,0125(3)*
  La3B	La	6h	-0,017(4)	0,008(4)	1/4	0,016 7	0,0100
  La4A	La	2d	2/3	1/3	1/4	0,843	0,0167(4)*
  La4B	La	6h	0,7045(11)	0,3472(9)	1/4	0,052 3	0,0100
  La5A	La	6h		-		0,736	0,0178(3)*
  			0,18166(12)	0,05951(8 )	3/4
  La5B	La	6h		-		0,264	0,0100
  			0,1431(3)	0,0691(2)	3/4
  Si6	Si	12i	0,46318(13)	0,29462(1 4)	0,4139( 2)	1	0,0068(4)
  Si7	Si	4f	2/3	1/3	0,5700( 3)	1	0,0062(6)
  Si8	Si	6h	0,4753(2)	0,4643(2)	1/4	1	0,0090(5)
  Si9	Si	12i	0,23541(13)	0,15214(1 4)	0,5743( 2)	1	0,0079(4)
  O10	O	6h	0,5615(5)	0,5900(5)	1/4	1	0,0115(15)
  N11	N	2c	2/3	1/3	3/4	1	0,015(3)
  N12	N	12i	0,5054(4)	0,4225(4)	0,4009( 7)	1	0,0096(12)
  N13	N	6h	0,4432(7)	0,2352(7)	1/4	1	0,017(2)
  N14	N	12i	0,5439(5)	0,2668(5)	0,5045( 6)	1	0,0117(12)
  N15	N	12i	0,3527(4)	0,2407(5)	0,5098( 6)	1	0,0113(12)
  N16	N	12i	0,1958(5)	0,0436(5)	0,4672( 7)	1	0,0180(14)
  N17	N	6h	0,2451(8)	0,1295(8)	3/4	1	0,023(2)
  N18	N	6h	0,3488(8)	0,4271(8)	1/4	1	0,022(2)

• U_iso ist der isotrope Auslenkungs- oder Temperaturfaktor, der im Wesentlichen wiedergibt, in welche Richtung und wie stark das Atom um seine Gleichgewichtslage schwingt.
• Bei mit U_ani bezeichneten Lagen wurden bei der Strukturlösung anisotrope Auslenkungs- oder Temperaturfaktoren berechnet. Der in der Tabelle angegebene Faktor entspricht dem äquivalenten isotropen Auslenkungs- oder Temperaturfaktor.
• Die Struktur von La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce ³⁺ wurde mittels Einkristallröntgenbeugung bestimmt. La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce ³⁺ kristallisiert in der hexagonalen Raumgruppe P6₃/m. Die Gitterparameter, kristallographischen Daten sowie die grundlegenden Güteparameter der röntgenographischen Bestimmung finden sich in Tabelle 3. Die kristallographischen Lageparameter sind in Tabelle 4 zusammengestellt.
• Der erfindungsgemäße Leuchtstoff La₁₄Si₁₅Al₂N₃₄O₃:Ce ³⁺ kristallisiert in einer Raumnetzstruktur aus eckenverknüpften, A-zentrierten [AX4]-Tetraedern mit A = Si oder AI und X= O oder N. In der Struktur, wie sie beispielsweise in 6 dargestellt ist, existieren vier symmetrisch unterschiedliche Arten solcher Tetraeder. Drei davon verknüpfen über alle vier Ecken zu jeweils einem weiteren [AX4]-Tetraeder. Das vierte dieser Tetraeder verknüpft nur über zwei seiner Ecken jeweils zu einem benachbarten Tetraeder. Durch diese Verknüpfungen ergibt sich insgesamt ein komplexes, dreidimensional unendlich ausgedehntes Raumnetz aus [AX₄]-Tetraedern. Dieses Raumnetz weist Hohlräume auf, in denen die Lanthanionen angeordnet sind. Die Lanthanionen sind dabei über insgesamt acht zum Teil unterbesetzte kristallographische Lagen verteilt. Das bedeutet, dass es in der Struktur acht symmetrisch unterschiedliche Lagen gibt, auf denen Lanthan zu finden sein kann. Diese sind jedoch nicht in jeder Elementarzelle auch zwingend alle besetzt. Einige dieser Lagen können aus Platzgründen auch in einer Elementarzelle nicht gleichzeitig besetzt sein. Diese Lagen sind in Tabelle 4 mit der gleichen Nummer gekennzeichnet (z. B. La5A und La5B). 1 zeigt das Tetraedernetzwerk ohne die Lagen der Lanthanionen zur besseren Übersicht. 2 zeigt dann zusätzlich die Positionen, auf denen sich in der Struktur Lanthan befinden kann. Bei Ausführungen mit x > 0 werden die Lanthanlagen auch teilweise durch die zweiwertigen Atome EA besetzt (Mischbesetzung).
• In einer alternativen Ausführungsform kann in der allgemeinen Formel eines erfindungsgemäßen Leuchtstoffs RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE, y = 0 - 2 sein.
• Allgemein ist es mit röntgenographischen Methoden nicht möglich Si von AI und N von O Atomen eindeutig zu unterscheiden, so dass die Angabe von y = 2 nur eine mögliche Beschreibung darstellt. Alternativ kann es auch sein, dass die angegebene Sauerstofflage (O10), statt einer reinen Sauerstoffbesetzung eine Mischbesetzung von O und N-Atomen aufweist. Im Extremfall 1/3 O und 2/3 N (y = 0). Der Ladungsausgleich erfolgt dann durch Anpassung des Si/Al-Verhältnis. Mit zunehmendem y muss eine entsprechende Substitution von Si-Atomen durch Al-Atome erfolgen. Das bedeutet, dass die 4 Si-Lagen dann teilweise eine Mischbesetzung mit AI aufweisen.
• Tabelle 5 zeigt einen Vergleich einer Lösung für die Weißlichterzeugung zwischen einem erfindungsgemäßen Leuchtstoff und Vergleichsbeispiel 1 (handelsüblicher YAG:Ce³⁺) (siehe auch 6 und 7). Tabelle 5

  Leuchtstoff	Vergleichsbeispiel 1 (YAG:Ce3+)	La14Si15Al2N34O3:Ce3+ (Anregung bei 448 nm)
  Farbtemperatur CCT	4369 K	3155 K
  Farbwiedergabe CRI	63	73

• Ein erfindungsgemäßer Leuchtstoff stellt eine effiziente und kostengünstige Lösung für alle Anwendungen zur Verfügung, bei denen es neben Helligkeit auch auf einen leichten roten Anteil ankommt (z. B. Beleuchtungslösungen für Allgemeinbeleuchtung, Automobilscheinwerfer oder Blinker).
• 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.
• Bezugszeichenliste

1

Beleuchtungsvorrichtung

2

Halbleiterschichtfolge

3

Konversionselement

4

Substrat

Claims (15)

1. Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel RE_14-xEA_xM_17-yTyN_36-x-yO_1+x+y:AE, mit RE = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +3 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Th, Yb, und Lu, EA = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mg, Ca, Sr, Ba, Nd, Eu, Sm, Dy, und Tm, M = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +4, T = mindestens einem Element mit der Oxidationszahl +3, AE = mindestens einem Aktivatorelement mit der Oxidationszahl +2, +3, +4, oder eine Kombination davon, 0 ≤ x ≤14, und 0≤ y≤ 17.
2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, wobei RE = Y³⁺, La³⁺, Ce³⁺, Pr³⁺, Nd³⁺, Pm³⁺, Sm³⁺, Eu³, Gd³, Tb³⁺, Dy³⁺, Ho³⁺, Er³⁺, Th³⁺, Yb³⁺, und/oder Lu³⁺, EA = Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, und/oder Ba²⁺, M = Si⁴⁺, Ge⁴⁺, und/oder Sn⁴⁺, T = Al³⁺, Ga³⁺, und/oder B³⁺, und AE = Ce³⁺, Eu²⁺, Eu³⁺, Sm³⁺, Mn⁴⁺ und/oder Pr³⁺ist.
3. Leuchtstoff nach Anspruch 1 oder 2, wobei RE = Y³⁺, La³⁺, und/oder Lu³⁺, EA = Ca²⁺, Sr²⁺, und/oder Ba²⁺ M = Si⁴⁺, und/oder Ge⁴⁺, T = Al³⁺, und/oder Ga³⁺ und AE = Ce³⁺ ist.
4. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei RE = La³⁺, M = Si⁴⁺, T = Al³⁺, AE = Ce³⁺ ist, und x = 0.
5. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff ein Volumen der Elementarzelle V= n*z*V₀ aufweist, mit n = ganze, natürliche Zahl (1-1000), 0,95 ≤ z ≤ 1,05 und V₀ = 1,87024(3) nm³.
6. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff in einer hexagonalen Raumgruppe oder einer davon ableitbaren Untergruppe kristallisiert.
7. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff in der hexagonalen Raumgruppe P6₃/m oder einer davon ableitbaren Untergruppe kristallisiert.
8. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 0 ≤ y ≤ 10, vorzugsweise 0 ≤ y ≤ 5.
9. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit der allgemeinen Formel RE_14-xEA_xM_17-yT_yN_36-x-yO_1+x+y:AE wobei 0 ≤ y ≤ 2 ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer Mischung von Erdalkalimetallen, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Th, Yb, Lu, Bi, Si, Ge, Sn, AI, Ga und/oder B; Oxiden, Nitriden, Oxid-Präkursoren und/oder Nitrid-Präkursoren unabhängig voneinander ausgewählt von Erdalkalimetallen, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Th, Yb, Lu, Bi, Si, Ge, Sn, AI, Ga und/oder B; und - Aussetzen der Mischung einer inerten und/oder reduzierenden Atmosphäre im Druckbereich von 1 bar bis 100 bar bei einer Temperatur im Bereich von 750 °C bis 1800 °C.
11. Leuchtstoff hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 10.
12. Konversionselement umfassend mindestens einen Leuchtstoff gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, oder 11.
13. Beleuchtungsvorrichtung umfassend einen Leuchtstoff gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, oder 11, oder einem Konversionselement nach Anspruch 12.
14. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, umfassend eine Halbleiterschichtfolge, die zur Emission von elektromagnetischer Primärstrahlung eingerichtet ist, und ein Konversionselement, das den Leuchtstoff umfasst und zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert.
15. Verwendung eines Leuchtstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, oder 11, einem Konversionselement nach Anspruch 12 oder einer Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14 in Automobilanwendungen, Allgemeinbeleuchtungen oder Mobilfunkanwendungen.

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