DE202011106052U1 - Lichtquelle mit Leuchtstoff und zugehörige Beleuchtungseinheit. - Google Patents

Lichtquelle mit Leuchtstoff und zugehörige Beleuchtungseinheit. Download PDF

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Abstract

Lichtquelle mit einer primären Strahlungsquelle, die Strahlung im kurzwelligen Bereich des optischen Spektralbereichs im Wellenlängenbereich 420 bis 480 nm emittiert, wobei diese Strahlung zumindest mittels eines ersten Leuchtstoffs ganz oder teilweise in sekundäre längerwellige Strahlung im sichtbaren Spektralbereich konvertiert wird, wobei der erste Leuchtstoff aus der Klasse der nitridisch modifizierten Orthosilikate (NOS) stammt, der aus der Struktur M2SiO4:D abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff als Komponente M überwiegend die Gruppe EA = Sr, Ba, Ca oder Mg allein oder in Kombination aufweist, wobei die aktivierende Dotierung D zumindest aus Eu besteht und einen Anteil von M ersetzt, und wobei ein Anteil SiO2 im Unterschuss eingebracht ist, so dass ein modifiziertes unterstöchiometrisches Orthosilikat vorliegt, wobei das Orthosilikat ein mit RE und N stabilisiertes Orthosilikat ist, mit RE = Seltenerdmetall, so dass die Ansatz-Stöchiometrie der Formel EA2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx entspricht, wobei RE = La oder Lu oder Dy oder Yb allein oder in...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung geht aus von einer Lichtquelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere einer Konversions-LED. Derartige Konversions-LEDs sind insbesondere für Allgemeinbeleuchtung geeignet.
  • Stand der Technik
  • Aus der US-B 7 489 073 ist eine Konversions-LED bekannt, die als Leuchtstoff ein modifiziertes reguläres Orthosilikat verwendet.
  • Stabile grüne Leuchtstoffe, insbesondere mit einem Emissionsmaximum um 520–540 nm, stehen kaum zur Verfügung. Das erschwert den Einsatz von Konversions-LEDs bei der Displayhinterleuchtung und schränkt die Optimierung von High-CRI-LEDs oder Warmweiß-LEDs ein. Bisher werden in Produkten hauptsächlich Orthosilikate als Grünleuchtstoffe für diesen Bereich eingesetzt. Diese besitzen zwar teils hohe Quanteneffizienzen, zeigen aber ein unzureichendes Alterungsverhalten in LEDs.
  • Aus der US-B 7,489,073 ist ein Nitrido-Orthosilikat mit der Zusammensetzung AE2-x-aRExEuaSiO4-xNx (AE = Sr, Ba, Ca, Mg; RE = Seltene Erden, insbesondere Y und/oder La) bekannt. EA oder auch AE steht hier für Erdalkali-Elemente. Durch den Einbau von YN und/oder LaN wird eine Rotverschiebung der spektralen Lage und zumeist eine Verbesserung der Quanteneffizienz des Leuchtstoffes erreicht. Das LED-Alterungsverhalten dieses Leuchtstoffs ist bereits mit dem dort beschriebenen Herstellverfahren deutlich besser als bei den konventionellen Orthosilikaten oder anderen grünen Sion-Leuchtstoffen wie z. B. Ba3Si6O12N2:Eu.
  • Für viele Anwendungen, wie z. B. für LCD-Hintergrundbeleuchtung, ist die Stabilität in feuchter Umgebung und bei höheren Temperaturen jedoch immer noch nicht optimal.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtquelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die es gestattet, hohe Effizienz und Stabilität zu erzielen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Lichtquelle für LCD-Hinterleuchtung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird jetzt ein neuartiger nitridischer Leuchtstoff bereitgestellt. Darunter fallen blau bzw. blau-grün bis gelb emittierende Leuchtstoffe, die insbesondere im Emissionsbereich typischer UV- und Blau-LEDs anregbar sind und gleichzeitig eine sehr hohe Stabilität in der LED aufweisen. Anwendungen können die Leuchtstoffe insbesondere in LEDs mit guter Farbwiedergabe, in LEDs für LCD-Hintergrundbeleuchtung, Color-on-demand LEDs oder weißen OLEDs finden. Auch ein Einsatz bei Laser Remote Phosphor-Geräten (LARP) oder LED Remote Phosphor-Geräten ist möglich.
  • Weiße Halbleiter-basierte Lichtquellen wie LED, LARP und LERP gewinnen insbesondere in der LCD-Hinterleuchtung immer mehr an Bedeutung. Insbesondere steigt die Nachfrage nach warmweißen LEDs mit niedrigen Farbtemperaturen und guter Farbwiedergabe und gleichzeitig hoher Effizienz.
  • Die Leuchtstoffe müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen: Eine sehr hohe Stabilität gegenüber chemischen Einflüssen, beispielsweise Sauerstoff, Feuchtigkeit, Wechselwirkungen mit Vergussmaterialien, sowie gegenüber Strahlung. Um einen stabilen Farbort bei steigender Systemtemperatur zu gewährleisten, sind außerdem Leuchtstoffe erforderlich, die ein geringes Temperaturlöschverhalten aufweisen.
  • Derartige Leuchtstoffe werden in weißen LEDs und Color-on-Demand LEDs eingesetzt.
  • Die Anregung derartiger Leuchtstoffe geschieht bevorzugt mit kurzwelliger Strahlung im UV und kurzwelligen Blau, insbesondere im Bereich 360 bis 480 nm.
  • Die Erfindung basiert auf der Bereitstellung von Leuchtstoffen aus den Stoffklassen der Nitrido-Orthosilikate.
  • Es hat sich gezeigt, dass ein Unterschuss an SiO2 bei diesen Leuchtstoffen zu höheren Quanteneffizienzen führt. Damit ergibt sich eine Zusammensetzung der Ansatzmischung für das stabilisierte Nitrido-Orthosilikat von AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx (AE = Sr, Ba, Ca, Mg; RE = Seltene Erdmetalle, ausgewählt aus der Gruppe La, Lu, Dy, Yb allein oder in Kombination), wobei x bevorzugt zwischen 0,002 und 0,02, a bevorzugt zwischen 0,01 und 0,2 liegt. Der für den SiO2-Unterschuss maßgebende Faktor y liegt im Bereich zwischen 0 < y ≤ 0,1, bevorzugt im Bereich von 0,002 ≤ y ≤ 0,02. Bei dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Nitrido-Orthosilikats erweitert sich außerdem bevorzugt in einer Ausführungsform die Eduktseite um Si3N4 und RE2PO3.
  • Für die Präparation von AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx benötigt man entweder AECO3, SiO2, REN und Eu2O3 oder AECO3, SiO2, Si3N4, RE2O3 und Eu2O3 als Ausgangssubstanzen. Weiterhin können insbesondere Fluoride und Chloride, wie AECl2, AEF2, aber auch NH4Cl/NH4F, H3BO3, LiF und Kryolithe, sowie Kombinationen davon, als Schmelzmittel eingesetzt werden.
  • Überraschenderweise zeigt sich, dass ein Leuchtstoff vom Typ stabilisiertes Nitrido-Orthosilikat mit ganz speziellen RE ausgewählt aus der Gruppe La, Lu, Dy, Yb allein oder in Kombination die für Halbleiter-Lichtquellen besonders kritischen Eigenschaften guter Effizienz bei Hochstrombetrieb und stabilen Alterungsverhaltens in optimaler Weise erfüllen. Dies gilt in besonderer Weise für die Anforderungen bei Lichtquellen für die LCD-Hinterleuchtung. Eine andere Anforderung ist Stabilität unter Bestrahlung mit Lasern als primärer Lichtquelle.
  • LCD-Hintergrundbeleuchtung gewinnt in vielen Industriesegmenten immer mehr an Bedeutung. Insbesondere steigt die Nachfrage nach flachen Bauweisen der Hintergrundbeleuchtung. Sie kann zurzeit nur mittels Halbleiter-Lichtquellen wie LED-Hintergrundbeleuchtung befriedigt werden. Außerdem steigen gleichzeitig die Anforderungen der Bauteile bezüglich Farbwiedergabe, Lebensdauer und Effizienz stetig an.
  • Um z. B. eine weiße LED für die Hintergrundbeleuchtung, die einen hinreichend großen Farbraum besitzt, herstellen zu können, ist es erforderlich hinreichend schmalbandige grüne und rote Leuchtstoffe einzusetzen.
  • Die Leuchtstoffe müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen, um eine hohe Lebensdauer und Effizienz zu gewährleisten: Eine sehr hohe Stabilität gegenüber chemischen Einflüssen, beispielsweise Sauerstoff, Feuchtigkeit, Wechselwirkungen mit Vergussmaterialien, sowie gegenüber Strahlung. Um einen stabilen Farbort bei steigender Systemtemperatur zu gewährleisten, sind außerdem Leuchtstoffe erforderlich, die ein geringes Temperaturlöschverhalten bei Betriebstemperatur der LED aufweisen. Insbesondere grüne schmalbandige Leuchtstoffe, die eine hinreichende chemische Stabilität aufweisen, sind am Markt zurzeit nicht kommerziell erhältlich.
  • Bisherige LEDs für die Hintergrundbeleuchtung werden in der Regel entweder erreicht durch:
    • 1. eine Kombination aus einer relativ langwelligen LED mit einem gelben Leuchtstoff,
    • 2. eine Kombination von blauer LED mit breitbandigen Grünleuchtstoffen und Rotleuchtstoffen oder
    • 3. eine Kombination von blauer LED mit einem schmalbandigen Grünleuchtstoff, bevorzugt ein Orthosilikat, und einem Rotleuchtstoff.
  • Die erste Lösung ist zwar effizient, es kann aber ein nur sehr kleiner Farbraum abgedeckt werden. Die zweite Lösung kann ebenfalls durch die breitbandige Grünemission nur für einen schmalen RGB-Farbraum genutzt werden. Die dritte Lösung ist zwar prinzipiell für einen NTSC Farbraum 85% geeignet, aber zeigt aufgrund des verwendeten Grünleuchtstoffs (Orthosilikat) starke LED-Alterungserscheinungen und damit auch Effizienzverluste sowie Farbortverschiebungen, da Orthosilikate nicht hinreichend chemisch stabil sind. Die Abkürzung NTSC (National Television System Committee) bezieht sich dabei auf eine hochwertige Fernsehnorm.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ist erstmals für eine ausreichend stabile und effiziente Hintergrundbeleuchtung geeignet, die einen hinreichend großen NTSC Farbraum (≥ 85%) aufspannt. Sie besteht aus der Kombination einer blau-emittierenden LED mit einem neuartigen schmalbandig gelb-grün emittierenden Nitrido-Orthosilikatleuchtstoff der Form AE2-x-aRExEuaSiO4Nx bzw. insbesondere eines besonders stabilisierten, unterstöchiometrischen Nitrido-Orthosilikats der Form AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx und einem schmalbandigen roten Nitridoalumosilikat-Leuchtstoff der Form AEAlSiN3:Eu2+.
  • Beide Leuchtstoff-Typen sind ähnlich stabil und ähnlich effizient, so dass es zu keinen unerwünschten Farbort-Verschiebungen kommt. Diese Entwicklung stellt einen Meilenstein hinsichtlich Halbleiter-basierter Lichtquellen, insbesondere zur Anwendung für die Hinterleuchtung von NTSC-tauglichen Geräten, dar.
  • In diesem Zusammenhang hat sich vor allem RE = Lu, Dy, Yb allein oder in Kombination bewährt, da diese die erforderliche Hochstrom-Effizienz bereitstellen können.
  • Ein besonders bevorzugte Lichtquelle verwendet ein modifiziertes Orthosilikat, das eine Korngröße d50 im Bereich 10 bis 30 μm aufweist. Diese relativ grobe Körnung erweist sich als besonders effizient verglichen mit feinerer Körnung, aufgrund geringerer Streueigenschaften und der damit verbundenen sehr guten Absorption im Bereich der Anregungslichtquelle. Ein weiterer vorteilhafter Parameter des modifizierten Orthosilikats ist der Wert b80, dieser sollte im Bereich ≤ 1,5 liegen, um eine schmale Korngrößenverteilung zu gewährleisten, was ebenfalls die Effizienz und das Streuverhalten verbessert. Durch einen kleinen Wert b80 = (d90 – d10)/d50, also sehr schmale Kornverteilungen, wird die daraus resultierende Streuung nahezu konstant gehalten. Dies ist wichtig z. B. für die Farbortsteuerung in einer LED. Bei sehr breiten Kornverteilungen mit b80 größer 1,5 ist die Streuung sehr unterschiedlich, je nach Korngrößenanteilen, und damit sind auch die daraus resultierenden Farborte unterschiedlich.
  • Als besonders bevorzugt stellt sich das unterstöchiometrische Orthosilikat, das mit RE stabilisiert ist, heraus. Der Anteil SiO2 ist hier besonders kritisch. Die Langzeitstabilität der Lichtquelle, die das REN-stabilisierte Orthosilikat verwendet, verbessert sich dabei um mindestens 20% bis hin zu weit über 50%, je nach Umfang der Abweichung von der Stöchiometrie. Der Anteil y des RE bezogen auf M, sollte bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 5% liegen, je nach Anwendungsbereich kann dieser Anteil auch noch höher gewählt werden, sollte aber 10% nicht übersteigen. Gute Ergebnisse werden mit y = 0,25 bis 1% erzielt.
  • Der Leuchtstoff vom Typ modifiziertes Orthosilikat ist bevorzugt in Gießharz eingebettet und auf einer LED aufgebracht, bzw. als Keramik einer LED oder auch Laserdiode vorgeschaltet (LERP und LARP-Anwendung).
  • Bei Verwendung von Gießharz kann dieses auf der LED mittels chip level conversion, Sedimentation oder Volumenguss aufgebracht sein. Dabei wird vorzugsweise ein Füllmaterial mit einem Anteil von 1 bis 50 Gew.-% am Gießharz verwendet. Das Füllmaterial ist bevorzugt SiO2, insbesondere mit Korngröße d50 zwischen 3 und 7 μm. Weitere Bestandteile sind insbesondere Silikon.
  • Der Leuchtstoff ist grün emittierend und hat die Formel AE(2-x-y)RExEuySiO(4-x)Nx oder AE(2-x-y)RExEuySi(1-s)O(4-2s-x)Nx. AE ist Ba, Sr, Ca allein oder in Kombination, RE ist Lu, La, Dy, Yb allein oder in Kombination, wobei 0 < x < 0,1 sowie 0 < y < 0,2. Der besondere Wert derartiger Leuchtstoffe liegt darin, dass sie sehr schmalbandig emittieren, so dass sie die konkurrierende, aber sehr aufwendige Lösung mit drei farbig emittierenden LEDs vom Typ RGB ersetzen können. Grundsätzlich sind nur sehr wenige Leuchtstoffe schmalbandig genug, um für diese Anforderungen geeignet zu sein, noch dazu in der stark belasteten Umgebung einer Halbleiter-Lichtquelle als primäre Lichtquelle. Derartige Leuchtstoffe werden im folgenden auch als NOS, Nitrido-Orthosilikate, bezeichnet, wobei die Modifizierung mit Seltenen Erden RE auf Basis einer Nitrid-Zugabe REN als Dotierung mit der Seltenen Erde RE ausgedrückt wird, beispielsweise NOS:RE.
  • Ein bevorzugter zusätzlicher rot emittierender Leuchtstoff ist Calsin:Eu, insbesondere ist es ein modifizierter Leuchtstoff mit der Beschränkung AE(1-z)EuzA1SiN(3-0,67t)Ot wobei 0 < z < 0,1 und 0 < t < 0,1 mit AE = Ca, Sr allein oder in Kombination. Der besondere Wert dieser Kombination liegt darin, dass diese Leuchtstoffe ähnlich schmalbandig emittieren wie der neuartige grün emittierende Leuchtstoff. Damit steht eine technische Lösung für die LCD-Hinterleuchtung bereit, die die sehr aufwendige Lösung mit drei farbig emittierenden LEDs vom Typ RGB ersetzten kann. Grundsätzlich sind nur sehr wenige Leuchtstoffe schmalbandig genug, um für diese Anforderungen geeignet zu sein, noch dazu in der stark belasteten Umgebung einer Halbleiter-Lichtquelle als primäre Lichtquelle. Schmalbandig heißt hier, dass beide Leuchtstoffe, der grün und der rot emittierende, eine FWHM von maximal 95 nm aufweisen.
  • Die besondere Herausforderung bei LCD-Lösungen ist die Anpassung an die dabei verwendeten grünen und roten Farbfilter. Übliche grün emittierende Leuchtstoffe, die hier Verwendung finden, haben eine Peakemission bei 540 nm und sind wenig flexibel. Daher ist es schwierig damit einen hohen Farb-Gamut zu erzielen, weil die üblichen Farbfilter auf ein grünes Maximum von 515 bis 535 nm angepasst sind. Verwendet man übliche Orthosilikate, so kann die Peakemission zwar gezielt in diesen Fensterbereich gebracht werden, aber es kommt bald zu Farbverschiebungen aufgrund der hohen Betriebstemperaturen und die Farbhomogenität lässt zu wünschen übrig.
  • Eine Beleuchtungseinheit gemäß der Erfindung beinhaltet neben der Lichtquelle mindestens ein Farbfilter mit einem Maximum im Bereich 625 bis 655 nm. Bevorzugt wird ein zweites Farbfilter für den grünen Bereich mit einem Maximum zwischen 515 und 535 nm eingesetzt. Bevorzugt ist insbesondere eine Lösung mit drei Farbfilter, einem blauen Farbfilter mit einem Maximum zwischen 435 und 455 nm, einem grünen Farbfilter mit einem Maximum zwischen 515 und 535 nm und einem roten Farbfilter mit einem Maximum von 625 bis 655 nm.
  • Hier ist der neuartige grün emittierende Leuchtstoff des Typs modifiziertes Orthosilikat wesentlich besser angepasst und insbesondere schmalbandig genug. Die FWHM des neuartigen Leuchtstoffs liegt typisch bei 60 bis 90 nm, ähnlich wie dies auch ein dazu passender Calsin-Leuchtstoff zeigt. Der Peak der Emission des modifizierten Leuchtstoffs lässt sich variabel auf 515 bis 535 nm durch geeignete Zusammensetzung einstellen, wodurch er optimal auf übliche Farbfilter angepasst ist. Die Kombination aus geeigneter blauer Halbleiter-Primärlichtquelle, LED oder Laserdiode, mit Peakemission 430 bis 460 nm, mit teilweiser Konversion des Primärlichts durch ein modifiziertes grün emittierendes Nitrido-Orthosilikat mit Peakemission im Bereich 510 bis 540 nm und mit teilweiser Konversion des Primärlichts durch einen rot emittierenden Leuchtstoff, AEAlSiN3:Eu, evtl. modifiziert, zeigt einen hohen Farb-Gamut und hohe Helligkeit, auch bei Verwendung der üblichen Farbfilter. Die Effizienz bleibt über die Lebensdauer konstant hoch.
  • Ein geeignetes Füllmaterial, das zusammen mit diesen Leuchtstoffen in Gießharz verwendet wird, ist SiO2, das nahezu transparent ist für Licht, bezogen auf Raumtemperatur. Eine Alternative ist Al2O3. Daher treten dabei keine Helligkeitsverluste bei Raumtemperatur auf. Bei höheren Betriebstemperaturen ergibt sich eine Brechungsindex-Differenz zwischen dem Füllmaterial und dem Gießharz, wodurch die Streuung sich verstärkt. Dadurch werden Farbverschiebungen minimiert und die Farbhomogenität verbessert, wenn die Betriebstemperatur erreicht ist.
  • Statt Gießharz kann auch ein anderes Medium wie Silikon oder Glas verwendet werden. Der Leuchtstoff bzw. die Mischung kann ggf. auch direkt auf den Chip aufgebracht werden oder beabstandet davon, beispielsweise in einer Platte aus Glas oder Keramik.
  • Je nach gewähltem Farbraum und dabei angewendetem Farbfilter können auch andere Seltenerdmetalle Anwendung finden oder zu Yb, Dy, La oder Lu als Beifügung verwendet werden. Dies gilt vor allem für Ho, Er und Tm.
  • Je nach Anwendung können auch andere Aktivierungsmetalle außer Eu Anwendung finden. Bevorzugte Alternativen sind Ce oder Mn. Diese können insbesondere auch neben Eu als Ko-Dotierung verwendet werden. Im allgemeinen ist ihr Anteil dann bevorzugt maximal 30% am Aktivator D neben Eu.
  • Während NOS:La chemisch außerordentlich stabil ist, nimmt dessen Effizienz bei sehr hohen Vorwärtsströmen in einer LED ab. Je höher die Umgebungstemperatur, desto geringer wird überraschenderweise dieser nachteilige Effekt. Dagegen zeigen NOS:Lu, NOS:Yb und NOS:Dy etwas weniger chemische Stabilität, aber sehr gute Konstanz der Effizienz bei hohen Vorwärtsströmen.
  • Die stabilisierende Wirkung des REN tritt bereits bei kleinen Konzentrationen von 0,025% am NOS:RE auf, dieser Stabilisierungseffekt bleibt bis mindestens zu einer Konzentration von 0,25% am NOS:RE erhalten.
  • Bevorzugte Konzentrationen der Aktivierung sind 2 bis 10% bezogen auf M, das im wesentlichen AE und RE ist.
  • Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:
    • 1. Lichtquelle mit einer primären Strahlungsquelle, die Strahlung im kurzwelligen Bereich des optischen Spektralbereichs im Wellenlängenbereich 420 bis 480 nm emittiert, wobei diese Strahlung zumindest mittels eines ersten Leuchtstoffs ganz oder teilweise in sekundäre längerwellige Strahlung im sichtbaren Spektralbereich konvertiert wird, wobei der erste Leuchtstoff aus der Klasse der nitridisch modifizierten Orthosilikate (NOS) stammt, der aus der Struktur M2SiO4:D abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff als Komponente M überwiegend die Gruppe EA = Sr, Ba, Ca oder Mg allein oder in Kombination aufweist, wobei die aktivierende Dotierung D zumindest aus Eu besteht und einen Anteil von M ersetzt, und wobei ein Anteil SiO2 im Unterschuss eingebracht ist, so dass ein modifiziertes unterstöchiometrisches Orthosilikat vorliegt, wobei das Orthosilikat ein mit RE und N stabilisiertes Orthosilikat ist, mit RE = Seltenerdmetall, so dass die Ansatz-Stöchiometrie der Formel EA2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx entspricht, wobei RE = La oder Lu oder Dy oder Yb allein oder in Kombination ist, und wobei die Halbwertsbreite FWHM des NOS höchstens 90 nm beträgt.
    • 2. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil a des Eu zwischen a = 0,01 und 0,20 beträgt.
    • 3. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass EA Sr und/oder Ba mit mindestens 66 mol-% enthält, insbesondere mit einem Anteil des Ca von maximal 5 mol-% und insbesondere mit einem Anteil des Mg von maximal 30 mol-%, wobei EA bevorzugt eine Mischung aus Sr und Ba ist Sr/Ba = 0,3 bis 2,3, bevorzugt eine Mischung aus Sr und Ba ist mit Sr/Ba = 0,8 bis 1,2, und besonders bevorzugt eine Mischung aus Sr und Ba ist mit Sr/Ba = 0,9 bis 1,1.
    • 4. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil x zwischen 0,002 und 0,02 beträgt.
    • 5. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der für den Unterschuss maßgebende Faktor y im Bereich von 0 < y ≤ 0,1, insbesondere zwischen 0,002 y ≤ 0,02, liegt.
    • 6. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Strahlungsquelle Strahlung im Blauen im Wellenlängenbereich 440 bis 470 nm emittiert, wobei diese Strahlung mittels des ersten Leuchtstoffs teilweise in sekundäre grüne Strahlung im sichtbaren Spektralbereich konvertiert wird, insbesondere mit Peakemission im Bereich 510 bis 540 nm.
    • 7. Lichtquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als primäre Strahlungsquelle eine Leuchtdiode auf Basis von InGaN oder InGaAlP verwendet wird.
    • 8. Lichtquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der primären Strahlung weiterhin mittels weiterer Leuchtstoffe in längerwellige Strahlung konvertiert wird, wobei mindestens ein Leuchtstoff eine FWHM von höchstens 90 nm aufweist.
    • 9. Lichtquelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Leuchtstoff der Lichtquelle vorgeschaltet ist, der rot emittiert und insbesondere aus der Klasse AEAlSiN3:Eu stammt, mit AE = Ca und/oder Sr, allein oder in Kombination.
    • 10. Konversions-LED mit einem Chip, der primäre Strahlung emittiert, sowie einer dem Chip vorgelagerten zumindest einen Leuchtstoff enthaltenden Schicht, die mindestens einen Teil der primären Strahlung des Chips in sekundäre Strahlung konvertiert, aus der Klasse der nitridisch modifizierten Orthosilikate (NOS) stammt, der aus der Struktur M2SiO4:D abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff als Komponente M überwiegend die Gruppe EA = Sr, Ba, Ca oder Mg allein oder in Kombination aufweist, wobei die aktivierende Dotierung D zumindest aus Eu besteht und einen Anteil von M ersetzt, und wobei SiO2 im Unterschuss eingebracht ist, so dass ein modifiziertes unterstöchiometrisches Orthosilikat vorliegt, wobei das Orthosilikat ein mit RE und N stabilisiertes Orthosilikat ist, mit RE = Seltenerdmetall, so dass die Ansatz-Stöchiometrie der Formel EA2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx entspricht, wobei RE = La oder Lu oder Dy oder Yb allein oder in Kombination ist, und wobei die Halbwertsbreite FWHM des NOS höchstens 90 nm beträgt.
    • 11. Konversions-LED nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Leuchtstoff ein modifiziertes CaAlSiN3:Eu verwendet wird.
    • 12. Konversions-LED nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoff enthaltende Schicht Gießharz, Silikon oder Glas ist.
    • 13. Konversions-LED nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoff enthaltende Schicht Gießharz ist, wobei als weiterer Füllstoff SiO2 verwendet ist.
    • 14. Beleuchtungseinheit für die LCD-Hinterleuchtung, wobei eine Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 oder eine Konversions-LED nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13 zusammen mit mindestens einem, insbesondere zwei, bevorzugt mit drei Farbfiltern verwendet wird, wobei Lichtquelle und Farbfilter so aufeinander abgestimmt sind, dass ein vordefinierter Farbraum zu mindestens 85% abgedeckt ist, wobei der Farbraum insbesondere NTSC ist.
    • 15. Beleuchtungseinheit für die LCD-Hinterleuchtung, wobei eine Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 oder eine Konversions-LED nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13 zusammen mit mindestens einem Farbfilter für den roten Spektralbereich mit einem Maximum im Bereich von 625 bis 655 nm verwendet wird, bevorzugt zusammen mit einem Farbfilter für den grünen Spektralbereich mit Maximum im Bereich 515 bis 535 nm, besonders bevorzugt zusammen mit einem Filter für den blauen Spektralbereich mit einem Maximum zwischen 435–455 nm.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
  • 1 eine Konversions-LED;
  • 2 ein LED-Modul mit entfernt angebrachter Leuchtstoffmischung;
  • 3 ein Emissionsspektrum einer LCD-Backlight-LED mit einer Mischung aus einem grünen Leuchtstoff des Typs (Sr, Ba)2Si1-yO4-x-2yNx:Eu, Lu und einem roten Leuchtstoff des Typs Alumonitridosilikat CaAlSiN3:Eu2+
  • 4 einen Vergleich des Farbraums NTSC und dem von einer LED gemäß 3 aufgespannten Farbraum;
  • 5 einen Vergleich des von verschieden dotierten LEDs aufgespannten Farbraums relativ zum Farbraum NTSC;
  • 6 die Effizienz verschiedener Leuchtstoffe im Betrieb einer LED unter Niederstrom- und Hochstrom-Bedingungen;
  • 7 der Effizienzverlust nach 1000 h eines Lu-dotierten NOS unter harschen Bedingungen, die die chemische Stabilität herausfordern;
  • 8 der Effizienzverlust nach 1000 h eines Yb-dotierten NOS unter harschen Bedingungen, die die chemische Stabilität herausfordern;
  • 9 der Effizienzverlust nach 1000 h eines Dy-dotierten NOS unter harschen Bedingungen, die die chemische Stabilität herausfordern;
  • 10 der Effizienzverlust nach 1000 h eines La-dotierten NOS unter harschen Bedingungen, die die chemische Stabilität herausfordern;
  • 11 der Effizienzverlust nach 1000 h eines geringfügig La-dotierten NOS unter harschen Bedingungen, die die chemische Stabilität herausfordern;
  • 12 die Darstellung verschiedener Farbräume unter Einbezug von NTSC;
  • 13 eine Darstellung einer Lampe mit Leuchtstoff;
  • 14 eine Darstellung des Einflusses von SiO2 auf die Stabilisierung des Farborts.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • 1 zeigt den Aufbau einer Konversions-LED für weißes Licht auf RGB-Basis wie an sich bekannt. Die Lichtquelle ist ein Halbleiterbauelement mit einem blau emittierende Chip 1 des Typs InGaN mit einer Peakemissionswellenlänge von 435 bis 455 nm Peakwellenlänge, beispielsweise 445 nm, das in ein lichtundurchlässiges Grundgehäuse 8 im Bereich einer Ausnehmung 9 eingebettet ist. Der Chip 1 ist über einen Banddraht 14 mit einem erstem Anschluss 3 und direkt mit einem zweiten elektrischen Anschluss 2 verbunden. Die Ausnehmung 9 ist mit einer Vergussmasse 5 gefüllt, die als Hauptbestandteile ein Silikon (60–90 Gew.-%) und Leuchtstoffe 6 (etwa 15 bis 40 Gew.-%) enthält. Ein erster Leuchtstoff ist ein grün emittierender Nitrido-Orthosilikat-Leuchtstoff EA2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx mit AE ist Ba, Sr und mit RE ist Lu. Andere Ausführungsbeispiele verwenden zumindest eines der folgenden Elemente: für AE = Ba, Sr, Ca, Mg und für RE = Dy, Yb, La. Außerdem wird als zweiter Leuchtstoff ein rot emittierender Leuchtstoff, beispielsweise ein Alumonitridosilikat oder Calsin verwendet. Die Ausnehmung hat eine Wand 17, die als Reflektor für die Primär- und Sekundärstrahlung vom Chip 1 bzw. den Leuchtstoffen 6 dient. Konkrete Ausführungsbeispiele für weitere Leuchtstoffe sind zur Erzeugung von Weiß ein durch Cu oder Sauerstoff modifiziertes CaAlSiN3:Eu oder ein (Ca, Sr)AlSiN3:Eu.
  • Grundsätzlich ist die Verwendung der Leuchtstoff-Mischung als Dispersion, als Dünnfilm, etc. direkt auf der LED oder auch, wie an sich bekannt, auf einem separaten, der LED vorgeschalteten Träger möglich.
  • Eine Beleuchtungseinheit umfasst weiterhin auch ein grünes Farbfilter 45, ein rotes Farbfilter 46 und ggf. ein blaues Farbfilter 47, die der LED vorgelagert sind.
  • 2 zeigt ein derartiges Modul 20 mit diversen LEDS 24 auf einer Grundplatte 21. Darüber ist ein Gehäuse montiert mit Seitenwänden 22 und einer Deckplatte 12. Die Leuchtstoff-Mischung ist hier als Schicht 25 sowohl auf den Seitenwänden als auch vor allem auf der Deckplatte 23, die transparent ist, angebracht.
  • Andere geeignete Lichtquellen sind Leuchtstofflampen oder Hochdruckentladungslampen, bei denen der neuartige Leuchtstoff zur Konversion der primären Strahlung herangezogen werden kann, allein oder in Kombination mit anderen Leuchtstoffen. Diese Leuchtstoffe sind üblicherweise an der Wand eines Kolbens der Lampe angebracht.
  • 3 zeigt das Spektrum einer konvertierenden LCD-Backlight-LED auf Basis zweier Leuchtstoffe. Die Anregung erfolgt durch eine primär emittierende LED mit 448 nm Peak-Wellenlänge (blau). Auf der Abszisse ist die Wellenlänge in nm, auf der Ordinate die relative Emissionsintensität aufgetragen. Ein erster eingebrachter Leuchtstoff ist ein Rotleuchtstoff des Typs CaAlSiN3:Eu, der zweite ist ein erfindungsgemäßer Grünleuchtstoff mit der Ansatzstöchiometrie (Ba, Sr)2-x-aLuxEuaSi1-yO4-x-2yNx mit x = 0,005, a = 0,08 und y = 0,0075.
  • Die Herstellung des neuartigen unterstöchiometrischen Leuchtstoffs gelingt auf folgende Weise:
    Die Edukte analog den Ansatzmischungen 1 bis 4 werden, bevorzugt zusammen mit einem geeigneten Schmelzmittel, eingewogen und homogenisiert. Anschließend wird die Eduktmischung für mehrere Stunden unter reduzierender Atmosphäre (insbesondere unter N2 bzw. Ar oder einem Gemisch aus N2/H2 oder Ar/H2) bei Temperaturen zwischen 1000°C und 1500°C geglüht. Darauf kann eine Zweitglühung, ebenfalls unter reduzierender Atmosphäre (insbesondere unter N2 bzw. Ar oder einem Gemisch aus N2/H2 oder Ar/H2) bei Temperaturen zwischen 800°C und 1400°C, erfolgen. Die Synthese wird in einem geeigneten Ofen, wie z. B. Rohr- oder Kammerofen durchgeführt.
  • a) Vergleichsbeispiel/Ansatzmischung 1 (Stand der Technik):
    • 73,5 g SrCO3, 98,1 g BaCO3, 31,1 g SiO2 und 7,2 g Eu2O3;
  • b) Vergleichsbeispiel/Ansatzmischung 2 (Stand der Technik):
    • 73,3 g SrCO3, 97,9 g BaCO3, 31,1 g SiO2, 0,4 g LaN und 7,2 g Eu2O3;
  • c) Ausführungsbeispiel/Ansatzmischung 3:
    • 73,4 g SrCO3, 98,0 g BaCO3, 30,8 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g La2O3 und 7,2 g Eu2O3;
  • d) Ausführungsbeispiel/Ansatzmischung 4:
    • 73,3 g SrCO3, 98,0 g BaCO3, 30,9 g SiO2, 0,4 g LaN und 7,2 g Eu2O3;
  • Bereits durch den Einbau von Lanthan und Stickstoff wie in Vergleichsbeispiel 2 ist bereits bei höheren Temperaturen und in feuchter Umgebung eine deutliche Verbesserung der LED-Stabilität zu erkennen. Für viele Anwendungen, wie z. B. für LCD-Hintergrundbeleuchtung, ist diese Stabilität jedoch immer noch nicht optimal.
  • Die hier beschriebene neue Ansatzstöchiometrie gemäß Ausführungsbeispiel 3 bzw. 4 mit einem entsprechenden Unterschuss an SiO2 führt nachweislich zu einer verbesserten LED-Stabilität, vor allem in feuchter Umgebung und bei höheren Temperaturen. In 5 ist die LED-Stabilität bei einer Temperatur von 45°C und 95% Luftfeuchtigkeit für die vier verschiedenen Ansatzmischungen dargestellt. Als Ordinate ist das relative Konversionsverhältnis aufgetragen, die Abszisse ist die Zeit in Minuten. Es zeigt sich, dass die Ausführungsbeispiele 3 und 4 etwa zueinander gleichwertig sind und beide den Vergleichsbeispielen 1 und 2 merklich überlegen sind.
  • Die relative Quanteneffizienzen QE460 der neuartigen Leuchtstoffe gemäß Ausführungsbeispiel 3 und 4 bei Anregung mit 460 nm ist um 3% höher als beim Vergleichsbeispiel 2.
  • Die Präparation der dargestellten Nitrido-Orthosilikate der Form AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx erfolgt typischerweise aus AECO3, SiO2, REN und Eu2O3 oder AECO3, SiO2, Si3N4, (RE)2O3 und Eu2O3 als Ausgangssubstanzen. Im Letzteren werden die Seltenen Erden als (RE)2O3 eingesetzt, wenn bevorzugt dreiwertige Oxide gebildet werden. Bei Selten-Erd-Oxiden die bevorzugt als Mischoxide vorliegen wie beispielsweise Tb gewöhnlich als III/IV Mischoxid Tb4O7 vorliegt, werden die Mischoxide bevorzugt eingesetzt. Weiterhin können anstelle von REN oder RE-Oxid in Verbindung mit Si3N4, auch In, Y oder Sc als Nitrid bzw. als eine Kombination aus Oxid und Si3N4 eingesetzt werden.
  • Weiterhin können insbesondere Fluoride und Chloride, wie AECl2 oder RECl2, AEF2 oder RECl2, aber auch NH4Cl/NH4F, H3BO3, LiF und Kryolithe, sowie Kombinationen davon, als Schmelzmittel eingesetzt werden.
  • Die Edukte analog der Ansatzmischungen 1 bis werden zusammen mit einem geeigneten Schmelzmittel eingewogen und homogenisiert. Anschließend wird die Eduktmischung für mehrere Stunden unter reduzierender Atmosphäre (z. B. unter N2 bzw. Ar oder einem Gemisch aus N2/H2 oder Ar/H2) bei Temperaturen zwischen 1000°C und 1500°C geglüht. Darauf kann eine Zweitglühung, ebenfalls unter reduzierender Atmosphäre (z. B. unter N2 bzw. Ar oder einem Gemisch aus N2/H2 oder Ar/H2) bei Temperaturen zwischen 800°C und 1400°C, erfolgen. Die Synthese wird in einem geeigneten Ofen, wie z. B. Rohr- oder Kammerofen durchgeführt.
  • Ansatzmischung 1:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g La2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 2:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g Pr6O11 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 3:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g Nd2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 4:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g Sm2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 5:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g Gd2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 6:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g SaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Tb4O7 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 7:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Dy2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 8:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Ho2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 9:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Er2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 10:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Tm2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 11:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Yb2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 12:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Lu2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 13:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g Y2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 14:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,2 g Sc2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 15:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g In2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • In der nachfolgenden Tabelle 1 ist ein Vergleich der spektralen Eigenschaften am Beispiel einer La/N-Dotierung mit und ohne SiO2-Unterschuss wiedergegeben. Tab. 1
    Zusammensetzung λexc. [nm] x y λdom [nm] FWHM [nm] QE [%]
    (Ba0.9575Sr0.9575La0.005Eu0.08)SiO3.995N0.005 460 0.285 0.638 545.9 64.2 87
    (Ba0.9575Sr0.9575La0.005Eu0.08)v 460 0.285 0.639 545.9 64.1 100
  • Die spektralen Daten weiterer Ausführungsbeispiele sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt. Tab. 2
    Zusammensetzung [nm] λexe. x y λdom [nm] FWHM [nm] QE [%]
    (Ba0.9575Sr0.9575La0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.285 0.639 545.9 64.1 1.00
    (Ba0.9575Sr0.9575Pr0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.288 0.636 546.4 64.4 0.95
    (Ba0.9575Sr0.9575Sm0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.285 0.638 545.9 65.0 0.89
    (Ba0.9575Sr0.9575Gd0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.286 0.637 546.1 65.4 0.97
    (Ba0.9575Sr0.9575Tb0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.290 0.637 546.9 65.2 1.02
    (Ba0.9575Sr0.9575Dy0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.289 0.637 546.7 65.1 1.00
    (Ba0.9575Sr0.9575Ho0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.292 0.635 547.2 65.7 0.98
    (Ba0.9575Sr0.9575Er0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.297 0.632 548.1 66.5 0.97
    (Ba0.9575Sr0.9575Tm0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.297 0.634 548.2 66.4 1.00
    (Ba0.9575Sr0.9575Yb0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.298 0.633 548.3 67.1 0.98
    (Ba0.9575Sr0.9575Lu0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.298 0.632 548.3 67.2 1.01
    (Ba0.9575Sr0.9575Y0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.294 0.635 547.6 65.5 1.02
    (Ba0.9575Sr0.9575In0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.301 0.630 548.8 68.0 0.99
    (Ba0.9575Sr0.9575Sc0.005Eu0.08)Si0.9925O3.9875N0.005 460 0.296 0.633 548.0 66.9 1.00
  • Ein Ausführungsbeispiel einer weißen LED (gemäß Aufbau aus 2) mit dem zugehörigen Farbraum im Vergleich zum NTSC Farbraum ist in 4 dargestellt. Die Blaukomponente wird hier durch die Primärstrahlung mit der Peak-Emissionswellenlänge 448 nm der LED bereitgestellt, die Grünkomponente ist Sekundärstrahlung, basierend auf einem modifizierten Nitrido-Orthosilikat der Form (Ba0.9575Sr0.9575Lu0.005Eu0.08)Si0.9925O3.98N0.005, die Rotkomponente Sekundärstrahlung, basierend auf einem roten Nitridoalumosilikat der Form CaAlSiN3:Eu2 +. Das zugehörige Spektrum ist in 3 dargestellt.
  • Um einen hinreichend großen NTSC-Farbraum ≥ 85% aufspannen zu können, ist es nötig, den Farbort der Leuchtstoffe durch ein geeignetes AE-RE-Verhältnis anzupassen. Diese gute Anpassbarkeit ist ein besonderer Vorteil des stabilisierten NOS. Im Folgenden ist die Abhängigkeit des Farborts vom relativen Ba/Sr-Gehalt im stabilisierten Nitrido-Orthosilikat gemäß 3 beispielhaft dargestellt, wobei die Farbkoordinaten u' und v' als Abszisse und Ordinate aufgetragen sind. Damit einher geht die Beeinflussung der Größe des NTSC-Farbraumes, siehe 5. Der größte Farbraum wir hier mit einem relativen Verhältnis Sr/Ba von 1:1 erzielt (Kurve (2)), auch ein Verhältnis 1,1:0,9 gemäß Kurve (3) zeigt noch akzeptable Ergebnisse.
  • Der neue grüne Nitrido-Orthosilikat-Leuchtstoff zeigt generell gegenüber herkömmlichen grünen Orthosilikaten eine höhere chemische Stabilität, wobei das Ausmaß der Stabilisierung und die Effizienz des Leuchtstoffes bei niedrigen und hohen Strömen von der „Dotierung” mit REN abhängig sind. Dotierung meint hier die Zugabe in kleinen Mengen.
  • Ausführungsbeispiele des Nitrido-Orthosilikats der Form (Ba0.9575Sr0.9575RE0.005Eu0.08)Si0.9925O3.98N0.005 zur Hoch- bzw. Niedrigstrom-Effizienz sind in 6 dargestellt. Hochstrombetrieb bedeutet dabei typisch 500 mA, allgemeiner mindestens 200 mA bis hin zu 700 mA. Niedrigstrombetrieb bedeutet typisch 50 mA, allgemeiner 30 mA bis hin zu 150 mA. Hier zeigen Lu und Yb als RE-Dotierung die besten Ergebnisse. Das Vergleichsbeispiel Orthosilikat bedeutet BaSrSiO4:Eu als Orthosilikat ohne REN-Dotierung, die anderen Leuchtstoff sind mit REN stabilisierte Leuchtstoffe des gleichen Typs, wobei RE jeweils das angegebene Element bedeutet. Eine Zugabe von Lu und Yb sind dem reinen Orthosilikat in der Hochstromeignung mindestens ebenbürtig, mit dem zusätzlichen Vorteil der Farbort-Anpassung.
  • Die Präparation der dargestellten Nitrido-Orthosilikate der Form AE2-x-aRExEuaSiO4Nx, siehe auch US 7 489 073 , oder AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx erfolgt typischerweise aus AECO3, SiO2, REN und Eu2O3 oder AECO3, SiO2, Si3N4, (RE)2O3 und Eu2O3 als Ausgangssubstanzen. Im Letzteren werden die Seltenen Erden als (RE)2O3 eingesetzt, wenn bevorzugt dreiwertige Oxide gebildet werden. Bei Selten-Erd-Oxiden, die bevorzugt als Mischoxide vorliegen, wie beispielsweise Tb gewöhnlich als III/IV-Mischoxid Tb4O7 vorliegt, werden die Mischoxide bevorzugt eingesetzt.
  • Weiterhin können insbesondere Fluoride und Chloride, wie AECl2 oder RECl2, AEF2 oder RECl2, aber auch NH4Cl/NH4F, H3BO3, LiF und Kryolithe, sowie Kombinationen davon, als Schmelzmittel eingesetzt werden.
  • Die Edukte analog der Ansatzmischungen 1 bis 12 werden zusammen mit einem geeigneten Schmelzmittel eingewogen und homogenisiert. Anschließend wird die Eduktmischung für mehrere Stunden unter reduzierender Atmosphäre (z. B. unter N2 bzw. Ar oder einem Gemisch aus N2/H2 oder Ar/H2) bei Temperaturen zwischen 1000°C und 1500°C geglüht. Darauf kann eine Zweitglühung, ebenfalls unter reduzierender Atmosphäre (z. B. unter N2 bzw. Ar oder einem Gemisch aus N2/H2 oder Ar/H2) bei Temperaturen zwischen 800°C und 1400°C, erfolgen. Die Synthese wird in einem geeigneten Ofen, wie z. B. Rohr- oder Kammerofen durchgeführt.
  • Ansatzmischung 1:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g La2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 2:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g Pr6O11 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 3:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g Nd2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 4:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g Sm2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 5:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,4 g Gd2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 6:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Tb4O7 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 7:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Dy2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 8:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Ho2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 9:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Er2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 10:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Tm2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 11:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Yb2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Ansatzmischung 12:
    • 69,9 g SrCO3, 93,3 g BaCO3, 29,3 g SiO2, 0,1 g Si3N4, 0,5 g Lu2O3 und 7,0 g Eu2O3
  • Hierbei werden drei Varianten des Nitrido-Orthosilikat-Leuchtstoffes der Form AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx aufgrund ihres Verhaltens bei der kombinierten Betrachtung von Alterungsstabilität und Effizienz bevorzugt. Beide Aspekte sind für eine Beleuchtungseinheit für LCD-Hinterleuchtung gleichermaßen bedeutend.
    • 1. Ein Nitrido-Orthosilikat der Ausführung AE2-x-aLuxEuxSi1-yO4-x-2yNx, welches eine höhere chemische Stabilität im Vergleich zu kommerziellen Orthosilikaten aufweist, siehe dazu 7 und sowohl bei niedrigen Strömen als auch bei hohen LED-Strömen vergleichbare Effizienz zeigt, siehe dazu 6. Als Benchmark ist normales Orthosilikat ohne REN aber sonst gleicher Zusammensetzung gewählt. Das dargestellte NOS:Lu ist (Ba0.9575Sr0.9575Lu0.005Eu0.08)Si0.9925O3.98N0.005 unter blauer primärer Anregung bei 447 nm.
    • 2. Ein Nitrido-Orthosilikat der Ausführung AE2-x-aYbxEuaSi1-yO4-x-2yNx, welches eine höhere chemische Stabilität in der LED gegenüber herkömmlichen Orthosilikaten aufweist, siehe dazu 8, und sowohl bei niedrigen Strömen als auch bei hohen LED-Strömen vergleichbare Effizienz zeigt, siehe dazu 6. Das dargestellt NOS:Yb ist (Ba0.9575Sr0.9575Yb0.005Eu0.08)Si0.9925O3.98N0.005, unter blauer prirärer Anregung bei 448 nm.
    • 3. Ein Nitrido-Orthosilikat der Ausführung AE2-x-aDyxEuaSi1-yO4-x-2yNx, welches eine höhere chemische Stabilität in der LED gegenüber herkömmlichen Orthosilikaten aufweist, siehe dazu 9, und bei niedrigen Strömen vergleichbare, bei hohen LED-Strömen nahezu vergleichbare Effizienz zeigt, siehe dazu 6. Das dargestellt NOS:Dy ist (Ba0.9575Sr0.9575Dy0.005Eu0.08)Si0.9925O3.98N0.005 unter blauer prirärer Anregung bei 447 nm.
  • Die Eigenschaften der oben beschriebenen Leuchtstoffkombinationen erlauben die Realisierung einer Abdeckung von mindestens 85% des NTSC Farbraums bei sehr guter Alterungsstabilität und Effizienz.
  • Für Applikationen, die hohe chemische Stabilitätsansprüche stellen, kann bevorzugt ein Nitrido-Orthosilikat der Ausführung AE2-x-aLaxEuaSi1-yO4-x-2yNx, welches eine extrem hohe chemische Stabilität in der LED gegenüber herkömmlichen Orthosilikaten aufweist, eingesetzt werden, siehe dazu 10 und 11 für verschiedene Anteile La, mit vergleichbarer Effizienz bei niedrigen Betriebsströmen, siehe 6, das in 10 dargestellte NOS:La ist (Ba0.9575Sr0.9575La0.005Eu0.08)Si0.9925O3.98N0.005 unter blauer primärer Anregung bei 447 nm. In 11 ist der La-Anteil 0,0025.
  • Schließlich zeigt 12 einen Vergleich der verschiedenen derzeit verwendeten Farbräume. Dabei ist NTSC einer der größten überhaupt definierten Farbräume. Entsprechend schwer ist er mit technischen Lösungen darzustellen. Je größer der Überlapp mit diesem Farbraum durch eine technische Lösung ist, desto mehr Farben können damit beispielsweise auf einem Fernseher dargestellt werden.
  • Der Begriff 85% NTSC bedeutet, dass mit einer entsprechenden Lichtquelle, nämlich einer Kombination aus LED (blau) und zwei Leuchtstoffen (rot und grün) nach Filterung durch die roten und grünen Farbfilter 85% dieses Farbraums flächenmäßig abgedeckt werden können. Für einen derart großen Farbraum benötigt man ungewöhnlich schmalbandige Leuchtstoffe, die bevorzugt nur eine FWHM von 70 nm und weniger besitzen. Daher können für die Realisierung des NTSC-Farbraums die allermeisten Leuchtstoffe nicht eingesetzt werden, insbesondere beispielsweise keine Granate oder modifizierte Granate. Ein Beispiel ist die mögliche Verwendung von LuAGaG:Ce, der wegen seiner fehlenden Schmalbandigkeit nur für den sehr viel kleineren Farbraum sRGB (in 12 dargestellt) eingesetzt werden kann, aber keinesfalls für den NTSC-Farbraum.
  • Überraschenderweise gelingt die zuverlässige Realisierung bisher nur mit ausgewählten modifizierten Nitrido-Orthosilikaten, sofern RE als Lu, Dy, La oder Yb oder eine Kombination daraus ausgewählt ist.
  • 13 zeigt eine Leuchtstofflampe 90 mit einem Kolben 91 und zwei Elektroden 92. Sie enthält eine übliche Füllung, die Quecksilber aufweist, und eine Leuchtstoff-Schicht 93 unter Einbeziehung eines NOS-Leuchtstoffs mit Ansatz-Stöchiometrie der Formel EA2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx.
  • 14 zeigt den Einfluss von SiO2 als Füllmaterial im Vergussmaterial auf die Stabilisierung des Farborts als Funktion der Temperatur. Mit einem Anteil von 10 Gew.-% SiO2 gelingt es im gezeigten Ausführungsbeispiel, die Farbortverschiebung, was die x-Koordinate betrifft, in einem Temperaturbereich von 25°C bis 145°C unter 0,001 zu halten. Die y-Koordinate lässt sich schlechter stabilisieren, jedoch hat auch hier SiO2 einen positiven Einfluss. Empfehlenswert ist vor allem ein Anteil von SiO2 im Bereich 5 bis 15%. Weitere Bestandteile des Vergussmaterials sind im wesentlichen Silikon und Leuchtstoff.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7489073 B [0002, 0004]
    • US 7489073 [0077]

Claims (15)

  1. Lichtquelle mit einer primären Strahlungsquelle, die Strahlung im kurzwelligen Bereich des optischen Spektralbereichs im Wellenlängenbereich 420 bis 480 nm emittiert, wobei diese Strahlung zumindest mittels eines ersten Leuchtstoffs ganz oder teilweise in sekundäre längerwellige Strahlung im sichtbaren Spektralbereich konvertiert wird, wobei der erste Leuchtstoff aus der Klasse der nitridisch modifizierten Orthosilikate (NOS) stammt, der aus der Struktur M2SiO4:D abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff als Komponente M überwiegend die Gruppe EA = Sr, Ba, Ca oder Mg allein oder in Kombination aufweist, wobei die aktivierende Dotierung D zumindest aus Eu besteht und einen Anteil von M ersetzt, und wobei ein Anteil SiO2 im Unterschuss eingebracht ist, so dass ein modifiziertes unterstöchiometrisches Orthosilikat vorliegt, wobei das Orthosilikat ein mit RE und N stabilisiertes Orthosilikat ist, mit RE = Seltenerdmetall, so dass die Ansatz-Stöchiometrie der Formel EA2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx entspricht, wobei RE = La oder Lu oder Dy oder Yb allein oder in Kombination ist, und wobei die Halbwertsbreite FWHM des NOS höchstens 90 nm beträgt.
  2. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil a des Eu zwischen a = 0,01 und 0,20 beträgt.
  3. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass EA Sr und/oder Ba mit mindestens 66 mol-% enthält, insbesondere mit einem Anteil des Ca von maximal 5 mol-% und insbesondere mit Einem Anteil des Mg von maximal 30 mol-%, wobei EA bevorzugt eine Mischung aus Sr und Ba ist Sr/Ba = 0,3 bis 2,3, bevorzugt eine Mischung aus Sr und Ba ist mit Sr/Ba = 0,8 bis 1,2, und besonders bevorzugt eine Mischung aus Sr und Ba ist mit Sr/Ba = 0,9 bis 1,1.
  4. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil x zwischen 0,002 und 0,02 beträgt.
  5. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der für den Unterschuss maßgebende Faktor y im Bereich von 0 < y ≤ 0,1, insbesondere zwischen 0,002 ≤ y ≤ 0,02, liegt.
  6. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Strahlungsquelle Strahlung im Blauen im Wellenlängenbereich 440 bis 470 nm emittiert, wobei diese Strahlung mittels des ersten Leuchtstoffs teilweise in sekundäre grüne Strahlung im sichtbaren Spektralbereich konvertiert wird, insbesondere mit Peakemission im Bereich 510 bis 540 nm.
  7. Lichtquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als primäre Strahlungsquelle eine Leuchtdiode auf Basis von InGaN oder InGaAlP verwendet wird.
  8. Lichtquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der primären Strahlung weiterhin mittels weiterer Leuchtstoffe in längerwellige Strahlung konvertiert wird, wobei mindestens ein Leuchtstoff eine FWHM von höchstens 90 nm aufweist.
  9. Lichtquelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Leuchtstoff der Lichtquelle vorgeschaltet ist, der rot emittiert und insbesondere aus der Klasse AEAlSiN3:Eu stammt, mit AE = Ca und/oder Sr, allein oder in Kombination.
  10. Konversions-LED mit einem Chip, der primäre Strahlung emittiert, sowie einer dem Chip vorgelagerten zumindest einen Leuchtstoff enthaltenden Schicht, die mindestens einen Teil der primären Strahlung des Chips in sekundäre Strahlung konvertiert, aus der Klasse der nitridisch modifizierten Orthosilikate (NOS) stammt, der aus der Struktur M2SiO4:D abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff als Komponente M überwiegend die Gruppe EA = Sr, Ba, Ca oder Mg allein oder in Kombination aufweist, wobei die aktivierende Dotierung D zumindest aus Eu besteht und einen Anteil von M ersetzt, und wobei SiO2 im Unterschuss eingebracht ist, so dass ein modifiziertes unterstöchiometrisches Orthosilikat vorliegt, wobei das Orthosilikat ein mit RE und N stabilisiertes Orthosilikat ist, mit RE = Seltenerdmetall, so dass die Ansatz-Stöchiometrie der Formel EA2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx entspricht, wobei RE = La oder Lu oder Dy oder Yb allein oder in Kombination ist, und wobei die Halbwertsbreite FWHM des NOS höchstens 90 nm beträgt.
  11. Konversions-LED nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Leuchtstoff ein modifiziertes CaAlSiN3:Eu verwendet wird.
  12. Konversions-LED nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoff enthaltende Schicht Gießharz, Silikon oder Glas ist.
  13. Konversions-LED nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoff enthaltende Schicht Gießharz ist, wobei als weiterer Füllstoff SiO2 verwendet ist.
  14. Beleuchtungseinheit für die LCD-Hinterleuchtung, wobei eine Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 oder eine Konversions-LED nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13 zusammen mit mindestens einem, insbesondere zwei, bevorzugt mit drei Farbfiltern verwendet wird, wobei Lichtquelle und Farbfilter so aufeinander abgestimmt sind, dass ein vordefinierter Farbraum zu mindestens 85% abgedeckt ist, wobei der Farbraum insbesondere NTSC ist.
  15. Beleuchtungseinheit für die LCD-Hinterleuchtung, wobei eine Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 oder eine Konversions-LED nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13 zusammen mit mindestens einem Farbfilter für den roten Spektralbereich mit einem Maximum im Bereich von 625 bis 655 nm verwendet wird, bevorzugt zusammen mit einem Farbfilter für den grünen Spektralbereich mit Maximum im Bereich 515 bis 535 nm, besonders bevorzugt zusammen mit einem Filter für den blauen Spektralbereich mit einem Maximum zwischen 435–455 nm.
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JP2014531165A JP5832654B2 (ja) 2011-09-23 2012-09-05 蛍光体を有する光源及び前記光源を有する照明ユニット
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012202927A1 (de) * 2012-02-27 2013-08-29 Osram Gmbh Lichtquelle mit led-chip und leuchtstoffschicht
DE102012104274A1 (de) * 2012-05-16 2013-11-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements, keramisches Konversionselement und optoelektronisches Halbleiterbauelement
DE102013207448A1 (de) * 2013-04-24 2014-10-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konverterelement, Baugruppe, Hintergrundbeleuchtung und Anzeigevorrichtung
DE102015105897A1 (de) * 2015-04-17 2016-10-20 Osram Gmbh Optoelektronisches Bauteil
DE102015105893A1 (de) * 2015-04-17 2016-10-20 Osram Gmbh Optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils
DE102015105896A1 (de) * 2015-04-17 2016-10-20 Osram Gmbh Optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105567234B (zh) * 2013-04-19 2017-12-22 四川新力光源股份有限公司 氮氧化物发光材料及其制备方法和应用、包含该氮氧化物的荧光粉以及由其制成的led光源
US20170321120A1 (en) * 2014-11-05 2017-11-09 Ube Industries, Ltd. Phosphor and Light-Emitting Device
EP3241880B1 (de) * 2016-05-03 2018-04-18 Lumileds Holding B.V. Wellenlängenkonvertierendes material für eine lichtemittierende vorrichtung
DE102018101428A1 (de) * 2018-01-23 2019-07-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7489073B2 (en) 2005-04-15 2009-02-10 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Blue to yellow-orange emitting phosphor, and light source having such a phosphor

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1413619A1 (de) * 2002-09-24 2004-04-28 Osram Opto Semiconductors GmbH Lumineszentes Material, insbesondere zur Anwendung in Leuchtdioden
JP4128564B2 (ja) * 2004-04-27 2008-07-30 松下電器産業株式会社 発光装置
KR100865624B1 (ko) 2004-04-27 2008-10-27 파나소닉 주식회사 형광체 조성물과 그 제조 방법, 및 그 형광체 조성물을이용한 발광 장치
WO2006068141A1 (ja) 2004-12-24 2006-06-29 Kabushiki Kaisha Toshiba 白色ｌｅｄおよびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置
DE102006016548B9 (de) * 2005-04-15 2021-12-16 Osram Gmbh Blau bis Gelb-Orange emittierender Leuchtstoff und Lichtquelle mit derartigem Leuchtstoff
JP4899433B2 (ja) * 2005-11-15 2012-03-21 三菱化学株式会社 蛍光体、並びにそれを用いた発光装置、画像表示装置及び照明装置
DE102005061204A1 (de) 2005-12-21 2007-07-05 Perkinelmer Elcos Gmbh Beleuchtungsvorrichtung, Beleuchtungssteuergerät und Beleuchtungssystem
JP2009040944A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Mitsubishi Chemicals Corp 蛍光体、蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び、画像表示装置
KR101055769B1 (ko) 2007-08-28 2011-08-11 서울반도체 주식회사 비화학양론적 정방정계 알칼리 토류 실리케이트 형광체를채택한 발광 장치
US20090117672A1 (en) 2007-10-01 2009-05-07 Intematix Corporation Light emitting devices with phosphor wavelength conversion and methods of fabrication thereof
US8883528B2 (en) * 2007-10-01 2014-11-11 Intematix Corporation Methods of producing light emitting device with phosphor wavelength conversion
JP2010225960A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Kyocera Corp 発光装置および照明装置
DE102009049056A1 (de) 2009-10-12 2011-04-14 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Beschichtung eines Silikat-Leuchtstoffs
DE102010030473A1 (de) * 2010-06-24 2011-12-29 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leuchtstoff und Lichtquelle mit derartigem Leuchtstoff

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7489073B2 (en) 2005-04-15 2009-02-10 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Blue to yellow-orange emitting phosphor, and light source having such a phosphor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012202927A1 (de) * 2012-02-27 2013-08-29 Osram Gmbh Lichtquelle mit led-chip und leuchtstoffschicht
US10533729B2 (en) 2012-02-27 2020-01-14 Osram Gmbh Light source with LED chip and luminophore layer
DE102012202927B4 (de) * 2012-02-27 2021-06-10 Osram Gmbh Lichtquelle mit led-chip und leuchtstoffschicht
DE102012104274A1 (de) * 2012-05-16 2013-11-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines keramischen Konversionselements, keramisches Konversionselement und optoelektronisches Halbleiterbauelement
DE102013207448A1 (de) * 2013-04-24 2014-10-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konverterelement, Baugruppe, Hintergrundbeleuchtung und Anzeigevorrichtung
DE102015105897A1 (de) * 2015-04-17 2016-10-20 Osram Gmbh Optoelektronisches Bauteil
DE102015105893A1 (de) * 2015-04-17 2016-10-20 Osram Gmbh Optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils
DE102015105896A1 (de) * 2015-04-17 2016-10-20 Osram Gmbh Optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils
DE102015105896B4 (de) 2015-04-17 2023-03-09 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils

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US20140217454A1 (en) 2014-08-07

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