EP2460192A1 - Light-emitting diode with compensating conversion element and corresponding conversion element - Google Patents

Light-emitting diode with compensating conversion element and corresponding conversion element

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EP2460192A1
EP2460192A1 EP10729840A EP10729840A EP2460192A1 EP 2460192 A1 EP2460192 A1 EP 2460192A1 EP 10729840 A EP10729840 A EP 10729840A EP 10729840 A EP10729840 A EP 10729840A EP 2460192 A1 EP2460192 A1 EP 2460192A1
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EP
European Patent Office
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phosphor
light
emitting diode
absorption
conversion element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10729840A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Dominik Eisert
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Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • a light emitting diode is indicated.
  • a conversion element for a light-emitting diode is specified.
  • An object to be solved is to specify a light-emitting diode which generates electromagnetic radiation whose color locus is particularly insensitive to fluctuations in the operating current and / or the operating temperature of the light-emitting diode.
  • the light emitting diode should be suitable for producing cold white light.
  • the light-emitting diode comprises a light-emitting diode chip.
  • the light-emitting diode chip has, for example, a semiconductor body of one
  • the semiconductor body comprises one or more active zones, which are provided for generating electromagnetic radiation.
  • LED chip preferably emits during operation
  • the LED chip emits ultraviolet radiation and / or blue light emitted by the light-emitting diode chip
  • Light emitting diode chip emitted electromagnetic radiation is the primary radiation of the light emitting diode.
  • the light-emitting diode comprises a conversion element.
  • the conversion element is intended to absorb at least a portion of the primary radiation of the LED chip.
  • the primary radiation is emitted by the light emitting diode chip, which at least partially enters the light source
  • Conversion element of which in turn it is partially absorbed.
  • the conversion element is absorbed by the
  • Secondary radiation preferably has wavelengths which are greater than wavelengths of the primary radiation.
  • the conversion element comprises a first phosphor and a second phosphor. That is, the conversion element is not formed with a single phosphor used for
  • the conversion element can also be formed with more than two phosphors, it is only important that the conversion element at least with a first
  • Phosphor and is formed with a second phosphor.
  • the conversion element has an absorption wavelength range. In the absorption wavelength range lying
  • electromagnetic radiation is absorbed by the conversion element.
  • the absorbed radiation can do this
  • the absorption wavelength range does not have to be the entire wavelength range in which the phosphor absorbs primary radiation and generates secondary radiation. It can be a section of this wavelength range.
  • the first phosphor of the conversion element in the absorption wavelength range has an absorption which decreases with increasing wavelength. That is, within the absorption wavelength range, the first phosphor has greater absorption and smaller absorption, the first phosphor having the smaller absorption at longer wavelengths than the larger absorption. For example, the absorption of the first phosphor falls in the absorption wavelength region with increasing wavelength
  • the second phosphor in the same absorption wavelength range has an absorption which increases with increasing wavelength. That is, within the absorption wavelength range, the second phosphor has a larger absorption and a smaller absorption, and the second phosphor has the smaller absorption at smaller wavelengths than the larger absorption. For example, the absorption of the second phosphor in the absorption wavelength range increases with increasing wavelength
  • the absorption behavior of the two phosphors in the absorption wavelength range is opposite. With increasing wavelength, the absorption of the first phosphor decreases, whereas the absorption of the second
  • the absorption wavelength range is then at least by a section of that
  • Wavelength range is formed in which this statement applies.
  • the primary radiation comprises wavelengths which are in the abovementioned
  • Absorption wavelength range are. That is, the
  • Primary radiation includes wavelengths that are in the one
  • Wavelength range lie in which the absorption behavior of the first and second phosphor in opposite directions.
  • white mixed light of primary radiation and secondary radiation is emitted by the light-emitting diode.
  • the mixed light has a color temperature of at least 4000 K. For example, the color temperature is then at most 7,000 K. That is, the white mixed light is cold white light.
  • the light-emitting diode comprises a light-emitting diode chip which emits primary radiation in the spectral range of blue light during operation of the light-emitting diode. Furthermore, the light-emitting diode comprises a
  • Conversion element comprises a first phosphor and a second phosphor.
  • the first phosphor has in an absorption wavelength range a decreasing with increasing wavelength absorption and the second phosphor has in the same absorption wavelength range increasing with increasing wavelength absorption.
  • the primary radiation includes wavelengths that are in the aforementioned absorption wavelength range and the
  • LED emits white mixed light from primary radiation and secondary radiation having a color temperature of at least 4000K.
  • Conversion element is for use with a
  • Conversion element suitable for a light-emitting diode described here. This means that all features disclosed for the conversion element are also for those described here
  • the conversion element is for the absorption of a
  • Primary radiation and for emitting a secondary radiation provided.
  • the secondary radiation comprises longer wavelengths than the primary radiation.
  • the conversion element comprises a first phosphor and a second phosphor, wherein the first phosphor in an absorption wavelength range has a decreasing absorption with increasing wavelength and the second phosphor in the same absorption wavelength range has an increasing absorption with increasing wavelength having.
  • the wavelengths of the maximum emission intensity of the first and second phosphors differ by at most 20 nm.
  • the first luminescent material and the second luminescent material have a different wavelength of the maximum emission intensity.
  • the difference in the wavelength of the maximum emission intensity is thereby but at most 20 nm.
  • the difference is at most 10 nm, more preferably at most 7 nm.
  • the two phosphors emit light of the same color, wherein the maximum in the emission of the two phosphors can be slightly shifted from each other.
  • the following embodiments relate to both the light emitting diode and the conversion element.
  • the wavelength of the maximum emission intensity of the second phosphor is greater than that of the first phosphor. That is, the second one
  • Phosphor has its maximum emission at a wavelength greater than the wavelength at which the second
  • Fluorescent has its maximum emission.
  • the first phosphor is based on europium as a luminous center and the second phosphor is based on cerium as a luminous center.
  • the second phosphor based on cerium as a luminous center has a wavelength of the maximum
  • Emission intensity which is slightly larger than that Wavelength of the maximum emission intensity of the first phosphor based on Eu as the luminous center.
  • the maximum of the emission intensity of the primary radiation is between at least 440 nm and at most 470 nm, preferably between 445 nm and 460 nm
  • Primary radiation preferably forms the absorption wavelength range in which the first phosphor has a decreasing absorption with increasing wavelength and the second phosphor has an increasing absorption with increasing wavelength.
  • the absorption of the conversion element falls in the absorption wavelength range, that is to say in particular in FIG.
  • Conversion element is the summed absorption of the phosphors of the conversion element.
  • the first phosphor and the second phosphor are based on cerium as the luminous center, wherein the absorption wavelength range of one of the phosphors is based on a change in the composition of the phosphor
  • Conversion element between at least 0.6 and at most 1.5.
  • weight ratios of the first phosphor to the second phosphor are particularly preferred: 2: 3, 7: 8, 1: 1, 8: 7, 3: 2.
  • the light-emitting diode comprises at least two light-emitting diode chips, wherein the maximum of the emission intensity of two of the
  • LED chips of the LED at least 5 nm
  • Light-emitting diode chips are not exactly presorted, but have a relatively large difference in the
  • LED chips of the light emitting diode is arranged downstream of a conversion element described here. Due to the broad, almost uniform absorption of the conversion element is in spite of the use of light-emitting diode chips with each other strongly
  • White light-emitting light-emitting diodes can be produced from a blue-emitting LED chip 1 and a yellow-glowing conversion element 34, see also FIGS. 10A to 10D. That is, the LED chip 1
  • Conversion element 34 emitted yellow secondary radiation.
  • the conversion element 34 absorbs a portion of the blue light, which is then re-emitted in the yellow spectral range. Together, the transmitted part of the blue light with the converted yellow light gives the white color impression.
  • the structure of the LED can be kept very compact when the blue LED chip 1 is coated with the conversion element 34, see in particular the figures 1OB to 10D. Blue light-emitting diode chips 1 are based, for example, on
  • the emission wavelength can be adjusted by the indium content in a wide range of the visible spectrum, for example, from about 360 nm to about 600 nm.
  • white LEDs is present in the
  • Spectral range of 440 nm to 470 nm is preferably used.
  • a particularly suitable material is the cerium-doped YAG (Y3Al5O12), or certain modifications with Gd, Tb or Ga.
  • the cerium-doped phosphors have a strong absorption band in the blue spectral range and emit in the yellow, that is
  • Luminous center are proving beneficial.
  • the human eye is very sensitive to small color differences. Therefore, one tries to keep the Farbortstreuung within a narrow bandwidth in the production of white bulbs.
  • an important contribution to chromaticity dispersion is the spectral variation of the light emitted by the light-emitting diode chip 1.
  • the scatter The emission wavelength in the production process has a certain width. Likewise, it may be logistically advantageous to be able to mix light emitting diodes with different emission wavelengths in the products.
  • FIG. 1 shows a series of spectra of blue LED chips 1 from the spectral range in question.
  • Emission spectra of the blue light-emitting diode chips extend over wavelengths of the maximum emission intensity, ie the dominant wavelengths ⁇ p of at least 440 nm to at most 470 nm.
  • the intensity I is plotted against the wavelength ⁇ .
  • the second spectral change occurs in the application of the LED itself.
  • the emission wavelength of a light-emitting diode chip shifts both with the operating current I, and with the operating temperature T.
  • FIG. 2A shows the spectral change in the operation of a blue light-emitting diode chip 1 with the operating current I.
  • the wavelengths of the maximum emission intensity shift with increasing current I to smaller wavelengths.
  • FIG. 2B shows the spectral change in the operation of a blue LED chip 1 with the operating temperature T.
  • Emission wavelength performs (so-called binning).
  • binning Emission wavelength performs (so-called binning).
  • binning is time consuming and costly, it also leads to yield losses due to unusable LED chips.
  • the demand for closely sorted groups is increasing, so that a supply bottleneck can arise here in the future.
  • Wavelength sorting is not possible because, for example, a wafer with a plurality of light-emitting diode chips to be coated with a common conversion element.
  • tolerant processes must ensure the necessary accuracy.
  • Brightness dimming a pulse width modulation used to avoid a Farbortdrift by current density effects Brightness dimming a pulse width modulation used to avoid a Farbortdrift by current density effects.
  • Air conditioning of the components could be dimensioned easier.
  • the absorption K is against the Wavelength ⁇ plotted.
  • the emission intensity E is plotted against the wavelength ⁇ .
  • FIG. 3B shows the absorption and emission behavior of a first, Eu-doped oxinitride phosphor 3 in more detail.
  • the absorption K is plotted against the wavelength ⁇ .
  • the emission intensity E is plotted against the wavelength ⁇ .
  • the spectra of the blue LED chips were measured on (Ga, In) N-based light-emitting diodes.
  • the emission spectra of the phosphors were measured on powder samples.
  • the degree of absorption could be determined.
  • the Kubelka-Munk method was used to evaluate the data.
  • the degree of absorption refers to the Kubelka-Munk parameter K, which is the attenuation in
  • the change in the white color locus when the emission of the light-emitting diode chip 1 changes is based, to a certain extent, on the color shift of the blue light per se.
  • the greater part of the color shift is but by the spectral
  • FIGS. 3A and 3B Dependence of the absorption caused by the phosphor.
  • FIG. 4 shows the calculated color locus for light-emitting diode chips 1 with different colors
  • the swept color space is unacceptably large, so is a sorting and control of the conversion element
  • the GeIb content increases with increasing emission wavelength, while for the Eu-doped oxynitride, the first phosphor 3, the yellow component decreases. This can also be seen from the combination of the absorption bands for the first phosphor 3, curve a), and the second phosphor 4, curve b), with the emission spectra for different blue LED chips 1, see FIG. 5.
  • Fluorescent can be used. However, that would be
  • the proportion of Eu-doped red phosphor would be much lower, so that the change in the absorption behavior described here can not be achieved.
  • FIG. 6 shows the combination of cerium-doped second phosphor, curve b), and Eu-doped first phosphor, curve a).
  • curve a + b an almost constant absorption K for wavelengths ⁇ 460 nm can be set.
  • the absorption wavelength range ⁇ ab in particular in the wavelength range of at least 440 nm and at most 470 nm, ie the absorption wavelength range ⁇ ab , the absorption K of the conversion element 34 with the first 3 and second phosphor 4 drops by at most 35%.
  • Emission wavelengths within the diagram It can even the color temperature is maintained within a range of about 100 K (the drawn Judd 's see straight lines of the same color temperature have a distance of 100 K).
  • Curves c2, c3, c4 and c5 show weight mixing ratios of second to first phosphor of 7: 8, 1: 1, 8: 7, and 3: 2.
  • the curve a) is the Planck curve.
  • Markings in FIG. 7 are in each case 2.5 nm.
  • the Farbortverschiebung with the operating current can be significantly reduced by using the phosphor mixture.
  • Ratio 1 1 of volume of the first phosphor 3 to
  • Second Phosphor 4 Volume of Second Phosphor 4.
  • Second phosphor 4 for example YAG: Ce, achieves the lowest scatter over the entire range. Restricting the blue wavelength range, without the use of extremely long and shortwave diodes, then can also be a lighter
  • both phosphors in the relevant wavelength range have the same maximum absorption intensity, based on the volume of phosphor. That's why we achieve the same Concentrations the best result. But it may also be useful to change the doping concentration of a phosphor. For example, lower cerium dopants result in improved high-temperature behavior in YAG: Ce. Also, the phosphor ink is adjusted via the doping concentration. The concentration data made here therefore relate less to the total mass of the phosphor, but to the content of light centers. FIG. 8 shows the color shift when changing the
  • Phosphor 3 (curve a)), the second phosphor 4 (curve b)) and the first and the second phosphor (curve a + b)).
  • the embodiments considered here are preferably based on the "cold white" designated color range, with
  • the intrinsic color of the conversion element 34 is in the range around 570 nm, with a
  • Variation width of approximately +/- 5 nm. Small color temperatures require a longer emission wavelength, colder white a shorter wavelength. The emission color of the
  • LED chips should move in the range 440 nm to 470 nm, preferred is a limited range of approximately 445 nm to 460 nm. Again, one for lower
  • Color temperatures select the LEDs in the longer wavelength range.
  • Phosphors 4 the cerium-doped garnet phosphors in
  • Emission wavelength of, for example, 572 nm.
  • the color is determined by the cerium content, low-doped phosphors push shortwave.
  • Other representatives are (Lu, Y) (Ga, Al) GiCe with shortwave shifted emission and absorption, and (Gd, Y) AlGiCe with long wavelength shifted emission.
  • the replacement of yttrium with terbium or praseodymium rather than cerium is
  • the orthosilicates (Ca, Mg, Ba, Sr) SiC> 4 have representatives with yellow emission.
  • Phosphors emit in the yellow spectral range.
  • Thiogallates and orthosilicates are around 80%, but significantly lower at even higher temperatures.
  • the oxynitrides however, at 150 ° C still at 95% of their ambient temperature performance, so that by combining garnet and oxynitride a usable even at high temperatures system
  • Semiconductors or semiconductor nanoparticles can also be used as an alternative to the classic phosphors, since they increase at shorter wavelengths
  • the emission color of the two different phosphors can lie in one embodiment in the yellow spectral range.
  • the second phosphor is shifted to long wavelength.
  • long-wave-emitting chips are pulled down in the color locus, so that a narrowing of the color locus in the red-green axis can be achieved.
  • a mixture of three or more phosphors can be used, wherein the additional phosphors can again belong to the class of cerium-doped or Eu-doped phosphors.
  • FIG. 9 shows the spectral course of the white
  • Beneficial effect has a positive effect, since at 555 nm the maximum of the eye sensitivity is.
  • the color locus calculation for the light-emitting diode was also carried out again using the Kubelka-Munk method taking into account scattering, absorption and emission with full spectral
  • FIGS. 10A to 10D show exemplary embodiments of light-emitting diodes and conversion elements 34 described here in schematic sectional representations.
  • Figure 10 A the first embodiment, Figure 10 A, the
  • Fluorescent pairs used in mixture are the
  • This conversion element 43 is filled in the cavity of an LED, wherein the
  • Total concentration of the phosphor mixture is matched to the height of the cavity, which is defined by the housing base body 5.
  • FIG. 1 In a further application form, FIG.
  • Phosphor can be sprayed around the LED chip 1 around, printed, laminated or sedimented. Also possible is the separate production of the layer with subsequent Stick on.
  • the layer can be applied as a mixture, as shown in the figure IOC.
  • laminations can also be used, see FIG. 1OD.
  • two films are combined with the phosphors 3,4.
  • Phosphors do not absorb each other.
  • the conversion element 34 a carrier made of one of the phosphors on which the other phosphor is arranged.
  • the support may be made of a cerium-doped YAG ceramic on which the second phosphor is deposited or in one

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Abstract

Specified is a light-emitting diode comprising: a light-emitting diode chip (1) emitting primary radiation in the spectral range of blue light when operating; a conversion element (34) absorbing one part of the primary radiation and re-emits secondary radiation, wherein: the conversion element (34) comprises a first fluorescent substance (3) and a second fluorescent substance (4); the first fluorescent substance (3) has in an absorption wavelength range (Δλab) an absorption that decreases as the wavelength increases and the second fluorescent substance (4) has in the same absorption wavelength range (Δλab) an absorption that increases as the wavelength increases; the primary radiation comprises wavelengths that lie in the stated absorption wavelength range (Δλab); and the light-emitting diode emits white mixed light from primary radiation and secondary radiation, which has a color temperature of at least 4000K.

Description

Beschreibung description
LEUCHTDIODE MIT KOMPENSIERENDEM KONVERSIONSELEMENT UND ENTSPRECHENDES KONVERSIONSΞLEMENT Es wird eine Leuchtdiode angegeben. Darüber hinaus wird ein Konversionselement für eine Leuchtdiode angegeben.  LUMINOUS DIODE WITH COMPENSATING CONVERSION ELEMENT AND CORRESPONDING CONVERSION SINGLE A light emitting diode is indicated. In addition, a conversion element for a light-emitting diode is specified.
Die Druckschrift WO 2008/020913 A2 beschreibt ein The document WO 2008/020913 A2 describes a
Konversionselement zur Erzeugung von warmweißem Mischlicht. Conversion element for producing warm white mixed light.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Leuchtdiode anzugeben, die elektromagnetische Strahlung erzeugt, deren Farbort besonders unempfindlich ist gegen Schwankungen im Betriebsstrom und/oder der Betriebstemperatur der Leuchtdiode. Insbesondere soll die Leuchtdiode zur Erzeugung von kaltweißem Licht geeignet sein. An object to be solved is to specify a light-emitting diode which generates electromagnetic radiation whose color locus is particularly insensitive to fluctuations in the operating current and / or the operating temperature of the light-emitting diode. In particular, the light emitting diode should be suitable for producing cold white light.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode einen Leuchtdiodenchip. Der Leuchtdiodenchip weist beispielsweise einen Halbleiterkörper aus einem In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the light-emitting diode comprises a light-emitting diode chip. The light-emitting diode chip has, for example, a semiconductor body of one
anorganischen Halbleitermaterial auf. Der Halbleiterkörper umfasst eine oder mehrere aktive Zonen, die zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen sind. Der inorganic semiconductor material. The semiconductor body comprises one or more active zones, which are provided for generating electromagnetic radiation. Of the
Leuchtdiodenchip emittiert im Betrieb vorzugsweise LED chip preferably emits during operation
Primärstrahlung im Spektralbereich von ultravioletter Primary radiation in the spectral range of ultraviolet
Strahlung und/oder blauem Licht. Das heißt, im Betrieb des Leuchtdiodenchips wird vom Leuchtdiodenchip ultraviolette Strahlung und/oder blaues Licht abgestrahlt, die vom  Radiation and / or blue light. In other words, during operation of the LED chip, the LED chip emits ultraviolet radiation and / or blue light emitted by the light-emitting diode chip
Leuchtdiodenchip emittierte elektromagnetische Strahlung ist dabei die Primärstrahlung der Leuchtdiode. Light emitting diode chip emitted electromagnetic radiation is the primary radiation of the light emitting diode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode ein Konversionselement. Das Konversionselement ist vorgesehen, zumindest einen Teil der Primärstrahlung des Leuchtdiodenchips zu absorbieren. Das heißt, im Betrieb der Leuchtdiode wird vom Leuchtdiodenchip die Primärstrahlung emittiert, diese gelangt zumindest teilweise in das In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the light-emitting diode comprises a conversion element. The conversion element is intended to absorb at least a portion of the primary radiation of the LED chip. In other words, during operation of the light emitting diode, the primary radiation is emitted by the light emitting diode chip, which at least partially enters the light source
Konversionselement, von dem sie wiederum zum Teil absorbiert wird. Das Konversionselement wird durch die absorbierte Conversion element, of which in turn it is partially absorbed. The conversion element is absorbed by the
Primärstrahlung zur Re-Emission einer Sekundärstrahlung angeregt. Das heißt, im Betrieb der Leuchtdiode re-emittiert das Konversionselement Sekundärstrahlung. Die Primary radiation for re-emission of secondary radiation excited. That is, during operation of the light emitting diode, the conversion element re-emits secondary radiation. The
Sekundärstrahlung weist dabei vorzugsweise Wellenlängen auf, die größer sind als Wellenlängen der Primärstrahlung. Secondary radiation preferably has wavelengths which are greater than wavelengths of the primary radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst das Konversionselement einen ersten Leuchtstoff und einen zweiten Leuchtstoff. Das heißt, das Konversionselement ist nicht mit einem einzigen Leuchtstoff gebildet, der zur In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the conversion element comprises a first phosphor and a second phosphor. That is, the conversion element is not formed with a single phosphor used for
Absorption und Re-Emission von elektromagnetischer Strahlung geeignet ist, sondern mit zwei unterschiedlichen Absorption and re-emission of electromagnetic radiation is suitable, but with two different ones
Leuchtstoffen. Das Konversionselement kann dabei auch mit mehr als zwei Leuchtstoffen gebildet sein, wichtig ist lediglich, dass das Konversionselement wenigstens mit einem ersten Phosphors. The conversion element can also be formed with more than two phosphors, it is only important that the conversion element at least with a first
Leuchtstoff und mit einem zweiten Leuchtstoff gebildet ist. Phosphor and is formed with a second phosphor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode weist das Konversionselement einen Absorptions-Wellenlängenbereich auf. Im Absorptions-Wellenlängenbereich liegende In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the conversion element has an absorption wavelength range. In the absorption wavelength range lying
elektromagnetische Strahlung wird vom Konversionselement absorbiert. Die absorbierte Strahlung kann das electromagnetic radiation is absorbed by the conversion element. The absorbed radiation can do this
Konversionselement zur Re-Emission von Sekundärstrahlung anregen. Der Absorptions-Wellenlängenbereich muss dabei nicht der gesamte Wellenlängenbereich sein, in dem der Leuchtstoff Primärstrahlung absorbieren und Sekundärstrahlung re- emittieren kann, sondern es kann sich um einen Ausschnitt aus diesem Wellenlängenbereich handeln. Stimulate conversion element for re-emission of secondary radiation. The absorption wavelength range does not have to be the entire wavelength range in which the phosphor absorbs primary radiation and generates secondary radiation. It can be a section of this wavelength range.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode weist der erste Leuchtstoff des Konversionselements im Absorptions- Wellenlängenbereich eine mit zunehmender Wellenlänge kleiner werdende Absorption auf. Das heißt, innerhalb des Absorptions- Wellenlängenbereichs weist der erste Leuchtstoff eine größere Absorption und eine kleinere Absorption auf, wobei der erste Leuchtstoff die kleinere Absorption bei größeren Wellenlängen aufweist als die größere Absorption. Beispielsweise fällt die Absorption des ersten Leuchtstoffs im Absorptions- Wellenlängenbereich mit größer werdender Wellenlänge In accordance with at least one embodiment of the light emitting diode, the first phosphor of the conversion element in the absorption wavelength range has an absorption which decreases with increasing wavelength. That is, within the absorption wavelength range, the first phosphor has greater absorption and smaller absorption, the first phosphor having the smaller absorption at longer wavelengths than the larger absorption. For example, the absorption of the first phosphor falls in the absorption wavelength region with increasing wavelength
kontinuierlich ab. continuously off.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode weist der zweite Leuchtstoff im selben Absorptions- Wellenlängenbereich eine mit zunehmender Wellenlänge größer werdende Absorption auf. Das heißt, innerhalb des Absorptions- Wellenlängenbereichs weist der zweite Leuchtstoff eine größere Absorption und eine kleinere Absorption auf, wobei der zweite Leuchtstoff die kleinere Absorption bei kleineren Wellenlängen aufweist als die größere Absorption. Beispielsweise steigt die Absorption des zweiten Leuchtstoffs im Absorptions- Wellenlängenbereich mit größer werdender Wellenlänge In accordance with at least one embodiment of the light emitting diode, the second phosphor in the same absorption wavelength range has an absorption which increases with increasing wavelength. That is, within the absorption wavelength range, the second phosphor has a larger absorption and a smaller absorption, and the second phosphor has the smaller absorption at smaller wavelengths than the larger absorption. For example, the absorption of the second phosphor in the absorption wavelength range increases with increasing wavelength
kontinuierlich an. continuously on.
Mit anderen Worten ist das Absorptionsverhalten der beiden Leuchtstoffe im Absorptions-Wellenlängenbereich gegenläufig. Mit zunehmender Wellenlänge nimmt die Absorption des ersten Leuchtstoffs ab, wohingegen die Absorption des zweiten In other words, the absorption behavior of the two phosphors in the absorption wavelength range is opposite. With increasing wavelength, the absorption of the first phosphor decreases, whereas the absorption of the second
Leuchtstoffs zunimmt. Der Absorptions-Wellenlängenbereich ist dann zumindest durch einen Ausschnitt desjenigen Phosphor increases. The absorption wavelength range is then at least by a section of that
Wellenlängenbereichs gebildet, in dem diese Aussage zutrifft. Wavelength range is formed in which this statement applies.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Primärstrahlung Wellenlängen, die im genannten In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the primary radiation comprises wavelengths which are in the abovementioned
Absorptions-Wellenlängenbereich liegen. Das heißt, die  Absorption wavelength range are. That is, the
Primärstrahlung umfasst Wellenlängen, die in demjenigen Primary radiation includes wavelengths that are in the one
Wellenlängenbereich liegen, in dem das Absorptionsverhalten von erstem und zweitem Leuchtstoff gegenläufig ist. Wavelength range lie in which the absorption behavior of the first and second phosphor in opposite directions.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode wird von der Leuchtdiode weißes Mischlicht aus Primärstrahlung und Sekundärstrahlung emittiert. Das Mischlicht weist dabei eine Farbtemperatur von wenigstens 4000 K auf. Beispielsweise beträgt die Farbtemperatur dann höchstens 7000 K. Das heißt, das weiße Mischlicht ist kaltweißes Licht. In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, white mixed light of primary radiation and secondary radiation is emitted by the light-emitting diode. The mixed light has a color temperature of at least 4000 K. For example, the color temperature is then at most 7,000 K. That is, the white mixed light is cold white light.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb der Leuchtdiode Primärstrahlung im Spektralbereich von blauem Licht emittiert. Ferner umfasst die Leuchtdiode ein In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the light-emitting diode comprises a light-emitting diode chip which emits primary radiation in the spectral range of blue light during operation of the light-emitting diode. Furthermore, the light-emitting diode comprises a
Konversionselement, das einen Teil der Primärstrahlung Conversion element, which is part of the primary radiation
absorbiert und Sekundärstrahlung re-emittiert . Das absorbed and secondary radiation re-emitted. The
Konversionselement umfasst dabei einen ersten Leuchtstoff und einen zweiten Leuchtstoff. Der erste Leuchtstoff weist in einem Absorptions-Wellenlängenbereich eine mit zunehmender Wellenlänge kleiner werdende Absorption auf und der zweite Leuchtstoff weist im selben Absorptions-Wellenlängenbereich eine mit zunehmender Wellenlänge größer werdende Absorption auf. Die Primärstrahlung umfasst dabei Wellenlängen, die im genannten Absorptions-Wellenlängenbereich liegen und die Conversion element comprises a first phosphor and a second phosphor. The first phosphor has in an absorption wavelength range a decreasing with increasing wavelength absorption and the second phosphor has in the same absorption wavelength range increasing with increasing wavelength absorption. The primary radiation includes wavelengths that are in the aforementioned absorption wavelength range and the
Leuchtdiode emittiert weißes Mischlicht aus Primärstrahlung und Sekundärstrahlung, das eine Farbtemperatur von wenigstens 4000 K aufweist. LED emits white mixed light from primary radiation and secondary radiation having a color temperature of at least 4000K.
Es wird darüber hinaus ein Konversionselement für eine It also becomes a conversion element for a
Leuchtdiode angegeben. Das hier beschriebene LED indicated. The one described here
Konversionselement ist zur Verwendung mit einem  Conversion element is for use with a
Leuchtdiodenchip geeignet. Beispielsweise ist das LED chip suitable. For example, that is
Konversionselement für eine hier beschriebene Leuchtdiode geeignet. Das bedeutet, sämtliche für das Konversionselement offenbarten Merkmale sind auch für die hier beschriebene Conversion element suitable for a light-emitting diode described here. This means that all features disclosed for the conversion element are also for those described here
Leuchtdiode offenbart und umgekehrt. LED is revealed and vice versa.
Das Konversionselement ist zur Absorption einer The conversion element is for the absorption of a
Primärstrahlung und zur Emission einer Sekundärstrahlung vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Sekundärstrahlung größere Wellenlängen als die Primärstrahlung. Primary radiation and for emitting a secondary radiation provided. Preferably, the secondary radiation comprises longer wavelengths than the primary radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements umfasst das Konversionselement einen ersten Leuchtstoff und einen zweiten Leuchtstoff, wobei der erste Leuchtstoff in einem Absorptions-Wellenlängenbereich eine mit zunehmender Wellenlänge kleiner werdende Absorption aufweist und der zweite Leuchtstoff im selben Absorptions-Wellenlängenbereich eine mit zunehmender Wellenlänge größer werdende Absorption aufweist. In accordance with at least one embodiment of the conversion element, the conversion element comprises a first phosphor and a second phosphor, wherein the first phosphor in an absorption wavelength range has a decreasing absorption with increasing wavelength and the second phosphor in the same absorption wavelength range has an increasing absorption with increasing wavelength having.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Konversionselements unterscheiden sich die Wellenlängen der maximalen Emissions- Intensität von erstem und zweitem Leuchtstoff um höchstens 20 nm. Mit anderen Worten weisen der erste Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff eine unterschiedliche Wellenlänge der maximalen Emissions-Intensität auf. Der Unterschied in der Wellenlänge der maximalen Emissions-Intensität beträgt dabei aber höchstens 20 nm. Vorzugsweise beträgt der Unterschied höchstens 10 nm, besonders bevorzugt höchstens 7 nm. In accordance with at least one embodiment of the conversion element, the wavelengths of the maximum emission intensity of the first and second phosphors differ by at most 20 nm. In other words, the first luminescent material and the second luminescent material have a different wavelength of the maximum emission intensity. The difference in the wavelength of the maximum emission intensity is thereby but at most 20 nm. Preferably, the difference is at most 10 nm, more preferably at most 7 nm.
Mit anderen Worten emittieren die beiden Leuchtstoffe Licht der gleichen Farbe, wobei das Maximum in der Emission der beiden Leuchtstoffe leicht gegeneinander verschoben sein kann. In other words, the two phosphors emit light of the same color, wherein the maximum in the emission of the two phosphors can be slightly shifted from each other.
Die folgenden Ausführungsformen beziehen sich sowohl auf die Leuchtdiode als auch auf das Konversionselement. The following embodiments relate to both the light emitting diode and the conversion element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die According to at least one embodiment, the
Sekundärstrahlung, die vom Konversionselement emittiert wird, im Spektralbereich von gelbem Licht. Das heißt insbesondere, beide Leuchtstoffe des Konversionselements emittierende elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich von gelbem Licht, wobei die Wellenlängen der maximalen Emissions- Intensität wie oben beschrieben gegeneinander verschoben sein können . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Wellenlänge der maximalen Emissions-Intensität des zweiten Leuchtstoffs größer als die des ersten Leuchtstoffs. Das heißt, der zweite Secondary radiation emitted by the conversion element in the spectral range of yellow light. That means, in particular, both the phosphors of the conversion element emitting electromagnetic radiation in the spectral range of yellow light, wherein the wavelengths of the maximum emission intensity as described above may be shifted from each other. In accordance with at least one embodiment, the wavelength of the maximum emission intensity of the second phosphor is greater than that of the first phosphor. That is, the second one
Leuchtstoff hat seine maximale Emission bei einer Wellenlänge, die größer ist als die Wellenlänge, bei der der zweite Phosphor has its maximum emission at a wavelength greater than the wavelength at which the second
Leuchtstoff seine maximale Emission hat. Fluorescent has its maximum emission.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode basiert der erste Leuchtstoff auf Europium als Leuchtzentrum und der zweite Leuchtstoff basiert auf Cer als Leuchtzentrum. According to at least one embodiment of the light emitting diode, the first phosphor is based on europium as a luminous center and the second phosphor is based on cerium as a luminous center.
Vorzugsweise weist der zweite Leuchtstoff, der auf Cer als Leuchtzentrum basiert, eine Wellenlänge der maximalen Preferably, the second phosphor based on cerium as a luminous center has a wavelength of the maximum
Emissions-Intensität auf, die etwas größer ist als die Wellenlänge der maximalen Emissions-Intensität des auf Eu als Leuchtzentrum basierenden ersten Leuchtstoffs. Emission intensity, which is slightly larger than that Wavelength of the maximum emission intensity of the first phosphor based on Eu as the luminous center.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt das Maximum der Emissions-Intensität der Primärstrahlung, das heißt der vom Leuchtdiodenchip emittierten elektromagnetischen Strahlung, zwischen wenigstens 440 nm und höchstens 470 nm, bevorzugt zwischen 445 nm und 460 nm. Der Wellenlängenbereich der In accordance with at least one embodiment, the maximum of the emission intensity of the primary radiation, that is to say the electromagnetic radiation emitted by the light-emitting diode chip, is between at least 440 nm and at most 470 nm, preferably between 445 nm and 460 nm
Primärstrahlung bildet dabei bevorzugt den Absorptions- Wellenlängenbereich, in dem der erste Leuchtstoff eine mit zunehmender Wellenlänge kleiner werdende Absorption aufweist und der zweite Leuchtstoff eine mit zunehmender Wellenlänge größer werdende Absorption aufweist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode fällt die Absorption des Konversionselements im Absorptions- Wellenlängenbereich, das heißt insbesondere im Primary radiation preferably forms the absorption wavelength range in which the first phosphor has a decreasing absorption with increasing wavelength and the second phosphor has an increasing absorption with increasing wavelength. In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the absorption of the conversion element falls in the absorption wavelength range, that is to say in particular in FIG
Wellenlängenbereich von wenigstens 440 nm bis höchstens 470 nm, um höchstens 35 % ab. Bei der Absorption des Wavelength range of at least 440 nm to at most 470 nm, at most 35% from. In the absorption of the
Konversionselements handelt es sich dabei um die summierte Absorption der Leuchtstoffe des Konversionselements. Conversion element is the summed absorption of the phosphors of the conversion element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode basieren der erste Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff auf Cer als Leuchtzentrum, wobei der Absorptions-Wellenlängenbereich eines der Leuchtstoffe durch Änderung der Komposition des In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the first phosphor and the second phosphor are based on cerium as the luminous center, wherein the absorption wavelength range of one of the phosphors is based on a change in the composition of the phosphor
Wirtsgitters des Leuchtstoffs gegenüber dem anderen Host lattice of the phosphor over the other
Leuchtstoff verschoben ist. Dadurch ergibt sich in der Summe eine breitere Absorptionsbande als für die Einzelleuchtstoffe. Als Beispiel kommt das Gallium-haltige System YAG:Ce und Fluorescent is shifted. This results in the sum of a broader absorption band than for the individual luminescent substances. As an example, the gallium-containing system YAG: Ce and
Y(Ga, Al)GiCe in Frage. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode beträgt das Gewichtsverhältnis von erstem Leuchtstoff im Y (Ga, Al) GiCe in question. In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the weight ratio of the first phosphor in the
Konversionselement zu zweitem Leuchtstoff im Conversion element to second phosphor in
Konversionselement zwischen wenigstens 0,6 und höchstens 1,5. Beispielsweise sind folgende Gewichtsverhältnisse von erstem Leuchtstoff zu zweitem Leuchtstoff besonders bevorzugt: 2:3, 7:8, 1:1, 8:7, 3:2.  Conversion element between at least 0.6 and at most 1.5. For example, the following weight ratios of the first phosphor to the second phosphor are particularly preferred: 2: 3, 7: 8, 1: 1, 8: 7, 3: 2.
Mit derartigen Gewichtsverhältnissen von erstem Leuchtstoff zu zweitem Leuchtstoff ist es möglich, ein Konversionselement zu schaffen, bei dem die Absorption im Absorptions- Wellenlängenbereich des Konversionselements nahezu konstant ist, das heißt, beispielsweise kaum abfällt. Eine Leuchtdiode mit einem solchen Konversionselement ist daher besonders unempfindlich gegen Veränderungen in der Wellenlänge der With such weight ratios of the first phosphor to the second phosphor, it is possible to provide a conversion element in which the absorption in the absorption wavelength range of the conversion element is almost constant, that is, for example, hardly decreases. A light emitting diode with such a conversion element is therefore particularly insensitive to changes in the wavelength of the
PrimärStrahlung. Primary radiation.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode wenigstens zwei Leuchtdiodenchips, wobei sich das Maximum der Emissions-Intensität von zwei der In accordance with at least one embodiment of the light-emitting diode, the light-emitting diode comprises at least two light-emitting diode chips, wherein the maximum of the emission intensity of two of the
Leuchtdiodenchips der Leuchtdiode um wenigstens 5 nm  LED chips of the LED at least 5 nm
voneinander unterscheidet. Das heißt, die beiden different from each other. That is, the two
Leuchtdiodenchips sind nicht besonders genau vorsortiert, sondern weisen einen relativ großen Unterschied in der Light-emitting diode chips are not exactly presorted, but have a relatively large difference in the
dominanten Wellenlänge ihrer Primärstrahlung auf. Den dominant wavelength of their primary radiation. The
Leuchtdiodenchips der Leuchtdiode ist ein hier beschriebenes Konversionselement nachgeordnet. Aufgrund der breiten, nahezu gleichmäßigen Absorption des Konversionselements ist trotz der Verwendung von Leuchtdiodenchips mit stark voneinander  LED chips of the light emitting diode is arranged downstream of a conversion element described here. Due to the broad, almost uniform absorption of the conversion element is in spite of the use of light-emitting diode chips with each other strongly
unterschiedlicher dominanter Wellenlänge, eine Leuchtdiode geschaffen, die weißes Mischlicht in einem vorgebbaren, wohl definierten Farbortbereich emittieren kann. Der Farbort des erzeugten weißen Lichts weist trotz der Verwendung unterschiedlicher Leuchtdiodenchips kaum räumliche Schwankungen auf. different dominant wavelength, created a light emitting diode that can emit white mixed light in a predetermined, well-defined Farbortbereich. The color location of the generated white light, despite the use different LED chips hardly spatial variations.
Im Folgenden werden die hier beschriebene Leuchtdiode sowie das hier beschriebene Konversionselement anhand von Below, the light-emitting diode described here and the conversion element described here are based on
Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .  Embodiments and the associated figures explained in more detail.
Die grafischen Darstellungen der Figuren 1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4 bis 9 dienen zur Veranschaulichung von hier beschriebenen Leuchtdioden und Konversionselementen. The graphs of Figures 1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4 to 9 are illustrative of light emitting diodes and conversion elements described herein.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 10A bis 10D sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Leuchtdioden und Reference to the schematic sectional views of Figures 10A to 10D are different embodiments of light-emitting diodes described herein and
Konversionselementen näher erläutert.  Conversion elements explained in more detail.
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 The same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals. The figures and the proportions of the elements shown in the figures with each other are not to scale
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. consider. Rather, individual elements may be exaggerated in size for better representability and / or better understanding.
Weißes Licht emittierende Leuchtdioden können aus einem blau emittierenden Leuchtdiodenchip 1 und einem gelb leuchtenden Konversionselement 34 hergestellt werden, siehe dazu auch die Figuren 10A bis 10D. Das heißt, der Leuchtdiodenchip 1 White light-emitting light-emitting diodes can be produced from a blue-emitting LED chip 1 and a yellow-glowing conversion element 34, see also FIGS. 10A to 10D. That is, the LED chip 1
emittierte blaue Primärstrahlung, während das emitted blue primary radiation while the
Konversionselement 34 gelbe Sekundärstrahlung emittiert. Das Konversionselement 34 absorbiert dabei einen Teil des blauen Lichtes, der dann im gelben Spektralbereich reemittiert wird. Zusammen ergibt der transmittierte Teil des blauen Lichts mit dem konvertierten gelben Licht den weißen Farbeindruck. Der Aufbau der Leuchtdiode kann sehr kompakt gehalten werden, wenn der blaue Leuchtdiodenchip 1 mit dem Konversionselement 34 ummantelt wird, siehe dazu insbesondere die Figuren 1OB bis 10D. Blaue Leuchtdiodenchips 1 basieren zum Beispiel auf dem Conversion element 34 emitted yellow secondary radiation. The conversion element 34 absorbs a portion of the blue light, which is then re-emitted in the yellow spectral range. Together, the transmitted part of the blue light with the converted yellow light gives the white color impression. The structure of the LED can be kept very compact when the blue LED chip 1 is coated with the conversion element 34, see in particular the figures 1OB to 10D. Blue light-emitting diode chips 1 are based, for example, on
Materialsystem GaInN. Die Emissionswellenlänge kann durch den Indiumgehalt in einem weiten Bereich des sichtbaren Spektrums zum Beispiel von circa 360 nm bis circa 600 nm eingestellt werden. Für weiße Leuchtdioden wird vorliegend der  Material system GaInN. The emission wavelength can be adjusted by the indium content in a wide range of the visible spectrum, for example, from about 360 nm to about 600 nm. For white LEDs is present in the
Spektralbereich von 440 nm bis 470 nm bevorzugt verwendet. Spectral range of 440 nm to 470 nm is preferably used.
Bei den LED-Leuchtstoffen ist ein besonders gut geeignetes Material der Cer-dotierte YAG (Y3AI5O12) , beziehungsweise gewisse Modifikationen mit Gd, Tb oder Ga. Die Cer-dotierten Leuchtstoffe haben eine starke Absorptionsbande im blauen Spektralbereich und emittieren im Gelben, sind also In the case of LED phosphors, a particularly suitable material is the cerium-doped YAG (Y3Al5O12), or certain modifications with Gd, Tb or Ga. The cerium-doped phosphors have a strong absorption band in the blue spectral range and emit in the yellow, that is
hervorragend für weiße Leuchtdioden geeignet. Aber auch andere gelb emittierende Leuchtstoff, die auf Europium als Excellent for white light emitting diodes. But also other yellow-emitting luminescent on europium as
Leuchtzentrum basieren, erweisen sich als vorteilhaft. Luminous center are proving beneficial.
Darunter fallen die zum Beispiel die Orthosilikate (Ca, Sr, Ba)Siθ4:Eu oder die Oxinitride (Ca, Sr, Ba) Si2θ2N2 :Eu . These include, for example, the orthosilicates (Ca, Sr, Ba) SiO 4: Eu or the oxynitrides (Ca, Sr, Ba) Si 2 O 2 N 2 : Eu.
Das menschliche Auge reagiert sehr empfindlich auf kleine Farbunterschiede. Deshalb versucht man, bei der Produktion von weißen Leuchtmitteln die Farbortstreuung innerhalb einer geringen Bandbreite zu halten. Bei weißen Leuchtdioden ist ein wichtiger Beitrag zur Farbortstreuung die spektrale Variation des vom Leuchtdiodenchip 1 emittierten Lichts. Die Streuung der Emissionswellenlänge im Produktionsprozess hat eine gewisse Breite. Ebenso kann es logistisch vorteilhaft sein, Leuchtdioden mit verschiedenen Emissionswellenlängen in den Produkten mischen zu können. The human eye is very sensitive to small color differences. Therefore, one tries to keep the Farbortstreuung within a narrow bandwidth in the production of white bulbs. In the case of white light-emitting diodes, an important contribution to chromaticity dispersion is the spectral variation of the light emitted by the light-emitting diode chip 1. The scatter The emission wavelength in the production process has a certain width. Likewise, it may be logistically advantageous to be able to mix light emitting diodes with different emission wavelengths in the products.
Figur 1 zeigt eine Serie von Spektren blauer Leuchtdiodenchips 1 aus dem infrage kommenden Spektralbereich. Die FIG. 1 shows a series of spectra of blue LED chips 1 from the spectral range in question. The
Emissionsspektren der blauen Leuchtdiodenchips erstrecken sich dabei über Wellenlängen der maximalen Emissions-Intensität, also die dominanten Wellenlängen λp von wenigstens 440 nm bis höchstens 470 nm. In der Figur 1 ist die Intensität I gegen die Wellenlänge λ aufgetragen. Emission spectra of the blue light-emitting diode chips extend over wavelengths of the maximum emission intensity, ie the dominant wavelengths λp of at least 440 nm to at most 470 nm. In FIG. 1, the intensity I is plotted against the wavelength λ.
Die zweite spektrale Veränderung tritt in der Anwendung der Leuchtdiode selber auf. So verschiebt die Emissionswellenlänge eines Leuchtdiodenchips sowohl mit dem Betriebsstrom I, als auch mit der Betriebstemperatur T. The second spectral change occurs in the application of the LED itself. Thus, the emission wavelength of a light-emitting diode chip shifts both with the operating current I, and with the operating temperature T.
Die Figur 2A zeigt hierzu die spektrale Veränderung im Betrieb eines blauen Leuchtdiodenchips 1 mit dem Betriebsstrom I. Die Wellenlängen der maximalen Emissions-Intensität verschieben sich mit größer werdendem Strom I zu kleineren Wellenlängen. For this purpose, FIG. 2A shows the spectral change in the operation of a blue light-emitting diode chip 1 with the operating current I. The wavelengths of the maximum emission intensity shift with increasing current I to smaller wavelengths.
Die Figur 2B zeigt die spektrale Veränderung im Betrieb eines blauen Leuchtdiodenchips 1 mit der Betriebstemperatur T. Die Wellenlängen der maximalen Emissions-Intensität verschieben sich mit größer werdender Temperatur T zu größeren FIG. 2B shows the spectral change in the operation of a blue LED chip 1 with the operating temperature T. The wavelengths of the maximum emission intensity shift with increasing temperature T to larger ones
Wellenlängen, die Spektren werden breiter. Die Änderung des Spektrums des blauen Leuchtdiodenchips 1 hat auch Auswirkungen auf den Farbort der weißen Leuchtdiode. Das Absorptionsverhalten der verwendeten Leuchtstoffe ist selber auch spektral abhängig. Dadurch ändert sich die Menge des absorbierten blauen beziehungsweise re-emittierten gelben Lichtes, was zu einer Blau- beziehungsweise Gelb-Verschiebung des weißen Mischlichts der weißen LED führt. In der Produktion versucht man das Problem zu vermeiden, indem man eine Vorsortierung der Halbleiter nach Wavelengths, the spectra are getting wider. The change in the spectrum of the blue LED chip 1 also affects the color locus of the white LED. The absorption behavior of the phosphors used is itself spectrally dependent. This changes the amount of absorbed blue or re-emitted yellow light, resulting in a blue or yellow shift of the white white light mixing light. In production, one tries to avoid the problem by pre-sorting the semiconductors
Emissionswellenlänge durchführt (so genanntes binning) . Eine solche Sortierung ist allerdings zeit- und kostenintensiv, zudem führt sie zu Ausbeuteverlusten durch nicht verwertbare Leuchtdiodenchips. Der Bedarf nach eng sortierten Gruppen nimmt zu, so dass hier in Zukunft ein Lieferengpass entstehen kann .  Emission wavelength performs (so-called binning). However, such a sorting is time consuming and costly, it also leads to yield losses due to unusable LED chips. The demand for closely sorted groups is increasing, so that a supply bottleneck can arise here in the future.
Des Weiteren sind im Bereich der Leuchtdioden-Technologie auch Prozesse auf Waferebene denkbar, bei denen ein Furthermore, in the field of light-emitting diode technology, wafer-level processes are also conceivable in which a
Wellenlängensortieren nicht möglich ist, da zum Beispiel ein Wafer mit einer Vielzahl von Leuchtdiodenchips mit einem gemeinsamen Konversionselement beschichtet werden soll. Hier müssen also tolerante Prozesse für die nötige Genauigkeit sorgen.  Wavelength sorting is not possible because, for example, a wafer with a plurality of light-emitting diode chips to be coated with a common conversion element. Here, therefore, tolerant processes must ensure the necessary accuracy.
Auch im Bereich der Leuchtdioden-Applikation bereitet die Farbortvariation Probleme. So wird zum Beispiel für die Also in the field of light-emitting diode application, the Farbortvariation prepares problems. So for example for the
Helligkeitsdimmung eine Pulsweitenmodulation eingesetzt, um eine Farbortdrift durch Stromdichteeffekte zu umgehen. Brightness dimming a pulse width modulation used to avoid a Farbortdrift by current density effects.
Farbortstabilere Bauteile würden die Rückkehr zu einfacheren stromgetriebenen Ansteuerungen ermöglichen. Auch die  Color stable parts would allow the return to simpler current driven drives. Also the
Klimatisierung der Bauteile könnte einfacher dimensioniert werden . Air conditioning of the components could be dimensioned easier.
In der Figur 3A ist das Absorptions- und Emissionsverhalten eines zweiten, Cer-dotierten Leuchtstoffes 4 näher In FIG. 3A, the absorption and emission behavior of a second, cerium-doped phosphor 4 is closer
dargestellt. In der Kurve a) ist die Absorption K gegen die Wellenlänge λ aufgetragen. In der Kurve b) ist die Emissions- Intensität E gegen die die Wellenlänge λ aufgetragen. shown. In the curve a), the absorption K is against the Wavelength λ plotted. In the curve b) the emission intensity E is plotted against the wavelength λ.
In der Figur 3B ist das Absorptions- und Emissionsverhalten eines ersten, Eu-dotierten Oxinitrid-Leuchtstoffes 3 näher dargestellt. In der Kurve a) ist die Absorption K gegen die Wellenlänge λ aufgetragen. In der Kurve b) ist die Emissions- Intensität E gegen die die Wellenlänge λ aufgetragen. Zur Bestimmung der Spektren sei folgendes angemerkt: FIG. 3B shows the absorption and emission behavior of a first, Eu-doped oxinitride phosphor 3 in more detail. In the curve a), the absorption K is plotted against the wavelength λ. In the curve b) the emission intensity E is plotted against the wavelength λ. To determine the spectra, note the following:
Die Spektren der blauen Leuchtdiodenchips wurden an (Ga, In)N- basierenden Leuchtdioden vermessen. Die Emissionsspektren der Leuchtstoffe wurden an Pulverproben gemessen. Aus The spectra of the blue LED chips were measured on (Ga, In) N-based light-emitting diodes. The emission spectra of the phosphors were measured on powder samples. Out
Reflexionsmessungen konnte der Absorptionsgrad bestimmt werden. Zur Auswertung der Daten wurde die Kubelka-Munk- Methode verwendet. Der Absorptionsgrad bezieht sich auf den Kubelka-Munk-Parameter K, der die Dämpfung in Reflection measurements, the degree of absorption could be determined. The Kubelka-Munk method was used to evaluate the data. The degree of absorption refers to the Kubelka-Munk parameter K, which is the attenuation in
Ausbreitungsrichtung wiedergibt. Propagation direction.
Die Änderung des Weiß-Farbortes bei Änderung der Emission des Leuchtdiodenchips 1 beruht zu einem gewissen Teil auf der Farbverschiebung des blauen Lichtes an sich. Der größere Teil der Farbortverschiebung wird aber durch die spektrale The change in the white color locus when the emission of the light-emitting diode chip 1 changes is based, to a certain extent, on the color shift of the blue light per se. The greater part of the color shift is but by the spectral
Abhängigkeit der Absorption durch den Leuchtstoff verursacht. Wie in den Figuren 3A und 3B zu sehen ist, haben die Dependence of the absorption caused by the phosphor. As can be seen in FIGS. 3A and 3B, FIGS
Leuchtstoffe gerade im relevanten blauen Spektralbereich steil ansteigende Flanken der Absorption. Kleine spektrale Phosphors just in the relevant blue spectral range steeply rising edges of absorption. Small spectral
Änderungen der Anregung wirken sich also stark auf den Changes in the stimulus thus have a strong effect on the
späteren Farbort aus. Die Abhängigkeiten sind durch die atomare Struktur der Leuchtstoffe bedingt und lassen sich, anders als die Emissionswellenlänge, kaum beeinflussen. Eine geringe Verschiebung der Absorptionsbande ist bei YAG- basierten Leuchtstoffen zum Beispiel durch Zugabe von Gallium möglich, ändert aber nichts an der prinzipiellen Form der Absorptions-Kurve . Figur 4 zeigt die Farbverschiebung bei Verwendung later color location. The dependencies are due to the atomic structure of the phosphors and, unlike the emission wavelength, can hardly be influenced. A slight shift of the absorption band is at YAG based phosphors, for example, by adding gallium possible, but does not change the basic form of the absorption curve. Figure 4 shows the color shift when used
verschiedener Emissionswellenlängen bei gleicher different emission wavelengths at the same
Konversionsschicht. Die Figur 4 zeigt dabei den berechneten Farbort für Leuchtdiodenchips 1 mit verschiedener Conversion layer. FIG. 4 shows the calculated color locus for light-emitting diode chips 1 with different colors
Blauemissionswellenlänge bei gleicher Konfiguration des Blue emission wavelength with the same configuration of the
Konversionselements. Die Kurve a) wurde für den ersten Conversion element. The curve a) was for the first
Leuchtstoff 3, die Kurve b) für den zweiten Leuchtstoff 4 berechnet .  Fluorescent 3, the curve b) calculated for the second phosphor 4.
Der überstrichene Farbraum ist inakzeptabel groß, deshalb ist eine Sortierung und Steuerung des Konversionselements The swept color space is unacceptably large, so is a sorting and control of the conversion element
notwendig. Aber selbst damit lassen sich die geforderten necessary. But even so can the required
Genauigkeiten nur schwer erreichen. Achieve accuracies only with difficulty.
Für den Cer-dotierten Granat Leuchtstoff 4 nimmt der GeIb- Anteil mit steigender Emissionswellenlänge zu, während für das Eu-dotierte Oxinitrid, den ersten Leuchtstoff 3, der gelbe Anteil abnimmt. Dies ist auch aus der Zusammenstellung der Absorptionsbanden für den ersten Leuchtstoff 3, Kurve a) , und den zweiten Leuchtstoff 4, Kurve b) , mit den Emissionsspektren für unterschiedliche blaue Leuchtdiodenchips 1 zu erkennen, siehe die Figur 5. For the cerium-doped garnet phosphor 4, the GeIb content increases with increasing emission wavelength, while for the Eu-doped oxynitride, the first phosphor 3, the yellow component decreases. This can also be seen from the combination of the absorption bands for the first phosphor 3, curve a), and the second phosphor 4, curve b), with the emission spectra for different blue LED chips 1, see FIG. 5.
Eine Idee des hier beschriebenen Konversionselements und einer hier beschriebenen Leuchtdiode ist nun, eine An idea of the conversion element described here and a light-emitting diode described here is now, a
Leuchtstoffmischung einzusetzen, bei der die Komponenten im Bereich der eingesetzten blauen Leuchtdiodenchip-Wellenlänge ein gegenläufiges Verhalten der Absorption haben. Durch geeignete Wahl der Konzentrationsverhältnisse lässt sich damit eine breite konstante Absorptionsbande einstellen. Da die Emissionsfarben der beiden Leuchtstoffe eng beieinander liegen, können fast beliebige Konzentrationen verwendet werden, ohne den Weißpunkt zu beeinflussen. Use phosphor mixture in which the components in the range of the used blue LED chip wavelength have an opposite behavior of the absorption. By a suitable choice of the concentration ratios can be so set a broad constant absorption band. Since the emission colors of the two phosphors are close together, almost any concentration can be used without affecting the white point.
Hier liegt eine Unterscheidung zu warmweißen Leuchtdioden mit Farbtemperaturen um 3000 K. Bei diesen könnte eine Here is a distinction to warm white LEDs with color temperatures around 3000 K. These could be a
Leuchtstoffmischung aus einem gelben und einem roten Fluorescent mixture of a yellow and a red
Leuchtstoff eingesetzt werden. Allerdings wäre die Fluorescent can be used. However, that would be
Konzentration nicht frei wählbar, da über das Verhältnis gleichzeitig auch der Farbort eingestellt werden müsste. Concentration can not be chosen freely, as the ratio also needs to be set using the ratio.
Dabei wäre zum Beispiel der Anteil des Eu-dotierten roten Leuchtstoffes deutlich geringer zu wählen, so dass sich die hier beschriebene Veränderung des Absorptionsverhaltens nicht erzielen lässt. In this case, for example, the proportion of Eu-doped red phosphor would be much lower, so that the change in the absorption behavior described here can not be achieved.
Die Figur 6 zeigt die Kombination von Cer-dotiertem zweitem Leuchtstoff, Kurve b) , und Eu-dotiertem ersten Leuchtstoff, Kurve a) . In der Mischung, Kurve a+b) lässt sich eine fast konstante Absorption K für Wellenlängen < 460 nm einstellen. Im Absorptions-Wellenlängenbereich Δλab, insbesondere im Wellenlängenbereich von wenigstens 440 nm und höchstens 470 nm, also dem Absorptions-Wellenlängenbereich Δλab, fällt die Absorption K des Konversionselements 34 mit erstem 3 und zweitem Leuchtstoff 4 um höchstens 35 % ab. FIG. 6 shows the combination of cerium-doped second phosphor, curve b), and Eu-doped first phosphor, curve a). In the mixture, curve a + b), an almost constant absorption K for wavelengths <460 nm can be set. In the absorption wavelength range Δλ ab , in particular in the wavelength range of at least 440 nm and at most 470 nm, ie the absorption wavelength range Δλ ab , the absorption K of the conversion element 34 with the first 3 and second phosphor 4 drops by at most 35%.
Der positive Effekt auf die Farbortstreuung ist in Figur 7 zu sehen. Die Kurven cl, c6 beziehen sich auf die reinen The positive effect on the chromaticity distribution can be seen in FIG. The curves cl, c6 refer to the pure
Leuchtstoffe. Dabei befindet sich nur ein kleiner Teil der möglichen Anregungswellenlängen im gezeigten Farbfeld. Anders ist das bei den eingesetzten Leuchtstoffmischungen. Hier befinden sich die Farborte für alle verwendeten Phosphors. In this case, only a small part of the possible excitation wavelengths is in the color field shown. This is different with the phosphor mixtures used. Here are the color locations for all used
Emissionswellenlängen innerhalb des Diagramms. Es kann sogar die Farbtemperatur innerhalb eines Bereichs von zirka 100 K eingehalten werden (die eingezeichneten Judd' sehen Geraden gleicher Farbtemperatur haben einen Abstand von 100 K) . Die Farborte liegen innerhalb eines Fensters von Δcx=0.005, was eine sehr enge Verteilung darstellt. Die Kurven c2, c3, c4 und c5 zeigen Gewichts-Mischverhältnisse von zweiten zu erstem Leuchtstoff von 7:8, 1:1, 8:7, und 3:2. Die Kurve a) ist die Planck-Kurve. Der Wellenlängenabstand zwischen zwei Emission wavelengths within the diagram. It can even the color temperature is maintained within a range of about 100 K (the drawn Judd 's see straight lines of the same color temperature have a distance of 100 K). The color locations lie within a window of Δcx = 0.005, which represents a very narrow distribution. Curves c2, c3, c4 and c5 show weight mixing ratios of second to first phosphor of 7: 8, 1: 1, 8: 7, and 3: 2. The curve a) is the Planck curve. The wavelength separation between two
Markierungen beträgt in der Figur 7 jeweils 2.5 nm. Markings in FIG. 7 are in each case 2.5 nm.
Auch die Farbortverschiebung mit dem Betriebsstrom lässt sich durch Verwendung der Leuchtstoffmischung deutlich reduzieren. Bei einem Δcx=0.001 ist die Verschiebung kaum noch messbar, ein Dimming der Leuchtdiode ist daher ohne zusätzliche The Farbortverschiebung with the operating current can be significantly reduced by using the phosphor mixture. With a Δcx = 0.001, the shift is barely measurable, so dimming the LED is therefore no additional
Maßnahmen möglich, ohne dass sich der Farbort des weißen Measures possible without changing the color of the white
Mischlichts merkbar verschiebt. Mixed light noticeably shifts.
Die Konzentrationen für das Erzielen einer engen Verteilung bewegen sich bei den verwendeten Leuchtstoffen um das Concentrations for achieving a narrow distribution are about that for the phosphors used
Verhältnis 1:1 von Volumen des ersten Leuchtstoffs 3 zu Ratio 1: 1 of volume of the first phosphor 3 to
Volumen des zweiten Leuchtstoffs 4. Ein leichter Überschuss an zweitem Leuchtstoff 4, zum Beispiel YAG:Ce, erzielt die geringste Streuung über den gesamten Bereich. Schränkt man den Blauwellenlängenbereich ein, also ohne Verwendung von extrem lang- und kurzwellige Dioden, dann kann auch ein leichter Volume of Second Phosphor 4. A slight excess of second phosphor 4, for example YAG: Ce, achieves the lowest scatter over the entire range. Restricting the blue wavelength range, without the use of extremely long and shortwave diodes, then can also be a lighter
Überschuss an erstem Leuchtstoff 3, zum Beispiel SiON:Eu, enge Verteilungen erzielen. Excess of first phosphor 3, for example SiON: Eu, achieve close distributions.
Die Angabe einer Konzentration hängt natürlich davon ab, welche Absorptionsstärke der Leuchtstoff mitbringt. Im The indication of a concentration of course depends on the absorption strength of the phosphor brings. in the
gezeigten Beispiel haben beide Leuchtstoffe im relevanten Wellenlängenbereich die gleiche maximale Absorptionsstärke, bezogen auf das Leuchtstoffvolumen . Deshalb erreichen gleiche Konzentrationen das beste Ergebnis. Es kann aber auch sinnvoll sein, die Dotierkonzentration eines Leuchtstoffs zu verändern. Geringere Cer-Dotierungen ergeben zum Beispiel im YAG:Ce ein verbessertes Hochtemperaturverhalten. Ebenfalls wird über die Dotierkonzentration die Leuchtstofffärbe eingestellt. Die hier gemachten Konzentrationsangaben beziehen sich also weniger auf die Gesamtmasse des Leuchtstoffes, sondern auf den Gehalt an Leuchtzentren . Die Figur 8 zeigt den Farbortshift bei Änderung des As shown, both phosphors in the relevant wavelength range have the same maximum absorption intensity, based on the volume of phosphor. That's why we achieve the same Concentrations the best result. But it may also be useful to change the doping concentration of a phosphor. For example, lower cerium dopants result in improved high-temperature behavior in YAG: Ce. Also, the phosphor ink is adjusted via the doping concentration. The concentration data made here therefore relate less to the total mass of the phosphor, but to the content of light centers. FIG. 8 shows the color shift when changing the
Betriebsstroms I für Konversionselemente mit dem ersten  Operating current I for conversion elements with the first
Leuchtstoff 3 (Kurve a) ) , dem zweiten Leuchtstoff 4 (Kurve b) ) und dem ersten und dem zweiten Leuchtstoff (Kurve a+b) ) . Die hier betrachteten Ausführungen beziehen sich vorzugsweise auf den als "Kaltweiß" bezeichneten Farbbereich, mit Phosphor 3 (curve a)), the second phosphor 4 (curve b)) and the first and the second phosphor (curve a + b)). The embodiments considered here are preferably based on the "cold white" designated color range, with
Farbtemperaturen zwischen 4000 K und 7000 K im Bereich des Planck 'sehen Farbzuges. Die Eigenfarbe des Konversionselements 34 liegt dabei im Bereich um 570 nm, mit einer Color temperatures between 4000 K and 7000 K in the area of the Planck 'color train. The intrinsic color of the conversion element 34 is in the range around 570 nm, with a
Variationsbreite von zirka +/- 5 nm. Kleine Farbtemperaturen erfordern eine längere Emissionswellenlänge, kälteres Weiß eine geringere Wellenlänge. Die Emissionsfarbe der Variation width of approximately +/- 5 nm. Small color temperatures require a longer emission wavelength, colder white a shorter wavelength. The emission color of the
Leuchtdiodenchips soll sich im Bereich 440 nm bis 470 nm bewegen, bevorzugt ist ein eingeschränkter Bereich von zirka 445 nm bis 460 nm. Auch hier wird man für niedrigere LED chips should move in the range 440 nm to 470 nm, preferred is a limited range of approximately 445 nm to 460 nm. Again, one for lower
Farbtemperaturen die Leuchtdioden im längerwelligen Bereich wählen .  Color temperatures select the LEDs in the longer wavelength range.
Für die Auswahl der Leuchtstoffe kommen als zweite For the selection of the phosphors come as second
Leuchtstoffe 4 die Cer-dotierten Granatleuchtstoffe in Phosphors 4, the cerium-doped garnet phosphors in
Betracht. Typischer Vertreter ist das YAG:Ce mit einer Consideration. Typical representative is the YAG: Ce with a
Emissionswellenlänge von zum Beispiel 572 nm. Die Farbe wird durch den Cer-Gehalt mitbestimmt, niederdotierte Leuchtstoffe schieben kurzwellig. Andere Vertreter sind (Lu, Y) (Ga, Al)GiCe mit kurzwellig verschobener Emission und Absorption, sowie (Gd, Y)AlGiCe mit langwellig verschobener Emission. Der Ersatz von Yttrium mit Terbium oder Praesodym anstatt Cer ist Emission wavelength of, for example, 572 nm. The color is determined by the cerium content, low-doped phosphors push shortwave. Other representatives are (Lu, Y) (Ga, Al) GiCe with shortwave shifted emission and absorption, and (Gd, Y) AlGiCe with long wavelength shifted emission. The replacement of yttrium with terbium or praseodymium rather than cerium is
möglich. Kombinationen der genannten Zusammensetzungen sind möglich. possible. Combinations of said compositions are possible.
Als erste Leuchtstoff 3 mit einer Wellenlänge der maximalen Emissions-Intensität die geringer ist, als die des zweiten Leuchtstoffs 4 kommen verschiedene Klassen der Eu2+-dotierten Leuchtstoffe in Frage. Mögliche Materialien sind die As the first phosphor 3 having a wavelength of the maximum emission intensity which is lower than that of the second phosphor 4, various classes of the Eu 2+ -doped phosphors come into question. Possible materials are the
Thiogallate (Mg, Ba, Sr)Ga2SzI, allerdings mit vorzugsweise grünlicher Emissionsfarbe. Die Orthosilikate (Ca, Mg, Ba, Sr) SiC>4 haben Vertreter mit gelber Emission. Bevorzugt wird die Klasse der Oxinitride (Ba, Sr, Ca) Si2θ2N21Eu2+ . DieseThiogallate (Mg, Ba, Sr) Ga 2 SzI, but with preferably greenish emission color. The orthosilicates (Ca, Mg, Ba, Sr) SiC> 4 have representatives with yellow emission. Preferred is the class of oxynitrides (Ba, Sr, Ca) Si 2 O 2 N 2 1Eu 2+ . These
Leuchtstoffe emittieren im gelben Spektralbereich. Ein Phosphors emit in the yellow spectral range. One
wichtiges Auswahlkriterium hierfür ist die important selection criterion for this is the
Konversionseffizienz bei erhöhter Temperatur Conversion efficiency at elevated temperature
(Temperaturlöschung). Ein YAGiCeQ.02 hat bei 150° c noch 90 % seiner Konversionseffizienz bei Raumtemperatur. Die (Temperature quenching). At 150 ° C , a YAGiCeQ.02 still has 90% of its conversion efficiency at room temperature. The
Thiogallate und Orthosilikate liegen etwa bei 80 %, bei noch höheren Temperaturen deutlich weniger. Die Oxinitride sind dagegen bei 150° C noch bei 95 % ihrer Raumtemperaturleistung, so dass sich durch Kombination von Granat und Oxinitrid ein auch bei hohen Temperaturen verwendbares System  Thiogallates and orthosilicates are around 80%, but significantly lower at even higher temperatures. The oxynitrides, however, at 150 ° C still at 95% of their ambient temperature performance, so that by combining garnet and oxynitride a usable even at high temperatures system
zusammenstellen lässt. put together.
Als Alternative zu den klassischen Leuchtstoffen können auch Halbleiter beziehungsweise Halbleiternano-Partikel verwendet werden, da sie eine zu kürzeren Wellenlängen ansteigende Semiconductors or semiconductor nanoparticles can also be used as an alternative to the classic phosphors, since they increase at shorter wavelengths
Absorption zeigen. Emission im Gelben zeigen zum Beispiel die Klasse der II/VI-Verbindungshalbleiter (Zn, Mg, Cd) (S, Se), oder auch (Ga, In)N. Show absorption. Emission in the yellow show, for example, the Class of II / VI compound semiconductors (Zn, Mg, Cd) (S, Se), or (Ga, In) N.
Die Emissionsfarbe der beiden unterschiedlichen Leuchtstoffe kann in einer Ausführungsform im Gelben Spektralbereich liegen. In einer ersten Ausführungsform würde man versuchen, die Emissionswellenlänge beider Leuchtstoffe möglichst gut aufeinander abzustimmen. Dann ist es egal, welcher Leuchtstoff verstärkt zur Emission beiträgt. Nachteil dieser Methode ist, dass durch die Farbortverschiebung des blauen The emission color of the two different phosphors can lie in one embodiment in the yellow spectral range. In a first embodiment, one would try to match the emission wavelength of both phosphors as well as possible. Then it does not matter which phosphor contributes more to the emission. Disadvantage of this method is that due to the color shift of the blue
Leuchtdiodenchips eine gewisse Farbortaufspreizung in der Rot- Grün-Richtung nicht vermieden werden kann. Man kann diese Methode deshalb vorteilhaft bei niedrigen Farbtemperaturen mit höherem Konversionsgrad anwenden, da hier die Aufspreizung abnimmt.  LED chips a certain Farbortaufspreizung in the red-green direction can not be avoided. This method can therefore be used advantageously at low color temperatures with a higher degree of conversion, since here the spread decreases.
In einer zweiten Ausführung bietet es sich an, die In a second embodiment, it lends itself to the
Emissionswellenlängen um wenige Nanometer, bevorzugt um weniger als 7 nm, gegeneinander zu verschieben. Vorzugsweise wird der zweite Leuchtstoff langwellig verschoben. Dadurch werden langwellig emittierende Chips im Farbort nach unten gezogen, so dass sich auch eine Eingrenzung des Farbortes in der Rot-Grün-Achse erreichen lässt. Für eine exaktere Farbortsteuerung kann auch eine Mischung von drei oder mehr Leuchtstoffen eingesetzt werden, wobei die zusätzlichen Leuchtstoffe wieder zur Klasse der Cer-dotierten oder der Eu-dotierten Leuchtstoffe gehören können. Die Figur 9 zeigt den spektralen Verlauf der weißen Emission wavelengths by a few nanometers, preferably by less than 7 nm, to move against each other. Preferably, the second phosphor is shifted to long wavelength. As a result, long-wave-emitting chips are pulled down in the color locus, so that a narrowing of the color locus in the red-green axis can be achieved. For a more accurate color control, a mixture of three or more phosphors can be used, wherein the additional phosphors can again belong to the class of cerium-doped or Eu-doped phosphors. FIG. 9 shows the spectral course of the white
Leuchtdiode für die Einzelleuchtstoffe beziehungsweise die Mischung (Kurve a+b) ) . Das Spektrum des zweiten Leuchtstoffs (Kurve b) ) weist eine Halbwertsbreite von zirka 100 nm auf. Das Spektrum des ersten Leuchtstoffs (Kurve a) ) ist etwas schmalbandiger (zirka 70 - 80 nm) . Auf den visuellen LED for the individual luminescent substances or the mixture (curves a + b)). The spectrum of the second phosphor (curve b)) has a half-width of about 100 nm. The spectrum of the first phosphor (curve a)) is somewhat narrower (about 70-80 nm). On the visual
Nutzeffekt wirkt sich das positiv aus, da bei 555 nm das Maximum der Augenempfindlichkeit liegt. Beneficial effect has a positive effect, since at 555 nm the maximum of the eye sensitivity is.
Die Farbortberechnung für die Leuchtdiode erfolgte auch wieder mittels der Kubelka-Munk-Methode unter Berücksichtigung von Streuung, Absorption und Emission mit voller spektraler The color locus calculation for the light-emitting diode was also carried out again using the Kubelka-Munk method taking into account scattering, absorption and emission with full spectral
Abhängigkeit . Dependency.
Die Figuren 10A bis 10D zeigen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Leuchtdioden und Konversionselementen 34 in schematischen Schnittdarstellungen . In einer ersten Ausführung, Figur 10 A, werden die FIGS. 10A to 10D show exemplary embodiments of light-emitting diodes and conversion elements 34 described here in schematic sectional representations. In a first embodiment, Figure 10 A, the
Leuchtstoffpaare in Mischung eingesetzt. Dazu werden die  Fluorescent pairs used in mixture. These are the
Leuchtstoffpulver zur Bildung des Konversionselements 43 im richtigen Verhältnis zusammengewogen, und anschließend in ein Matrixmaterial 2, zum Beispiel ein Silikon- oder Epoxidharz oder ein Glas eingemischt. Diese Konversionselement 43 wird in die Kavität einer LED eingefüllt, wobei die Phosphor powder weighed to form the conversion element 43 in the correct ratio, and then mixed into a matrix material 2, for example, a silicone or epoxy resin or a glass. This conversion element 43 is filled in the cavity of an LED, wherein the
Gesamtkonzentration der Leuchtstoffmischung auf die Höhe der Kavität, die durch den Gehäusegrundkörper 5 definiert ist, abgestimmt ist.  Total concentration of the phosphor mixture is matched to the height of the cavity, which is defined by the housing base body 5.
In einer weiteren Applikationsform, Figur 1OB, ist das In a further application form, FIG
Konversionselement 34 um den Leuchtdiodenchip 1 herum Conversion element 34 around the LED chip 1 around
angeordnet. Dazu werden zum Beispiel hochkonzentrierte dünne Schichten des Konversionselements 34 hergestellt. Der arranged. For this purpose, for example, highly concentrated thin layers of the conversion element 34 are produced. Of the
Leuchtstoff kann um den Leuchtdiodenchip 1 herum gespritzt, gedruckt, laminiert oder absedimentiert werden. Möglich ist auch die separate Herstellung der Schicht mit anschließendem Aufkleben. Die Schicht kann als Mischung aufgebracht werden, wie dies in der Figur IOC dargestellt ist. Phosphor can be sprayed around the LED chip 1 around, printed, laminated or sedimented. Also possible is the separate production of the layer with subsequent Stick on. The layer can be applied as a mixture, as shown in the figure IOC.
Neben dem Einsatz einer Mischung können auch Schichtungen verwendet werden, siehe Figur 1OD. Hierbei werden zum Beispiel zwei Folien mit den Leuchtstoffen 3,4 zusammengesetzt. In addition to the use of a mixture, laminations can also be used, see FIG. 1OD. In this case, for example, two films are combined with the phosphors 3,4.
Ebenfalls können Kombinationen aus Beschichtung und Also can be combinations of coating and
Volumenverguss eingesetzt werden. Die Reihenfolge der Volume Verguss be used. The order of
Leuchtstoffe spielt keine große Rolle, da sich die Phosphors do not matter much as the
Leuchtstoffe nicht gegenseitig absorbieren. Phosphors do not absorb each other.
Es ist Ferner auch möglich, für das Konversionselement 34 einen Träger aus einem der Leuchtstoffe zu verwenden, auf dem der andere Leuchtstoff angeordnet ist. Zum Beispiel kann der Träger aus einer Cer-dotierten YAG-Keramik bestehen, auf der der zweite Leuchtstoff abgeschieden oder in einem Furthermore, it is also possible to use for the conversion element 34 a carrier made of one of the phosphors on which the other phosphor is arranged. For example, the support may be made of a cerium-doped YAG ceramic on which the second phosphor is deposited or in one
Matrixmaterial eingebracht ist. Matrix material is introduced.
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 The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly incorporated in the claims
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Claims or embodiments is given.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102009035100.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. This patent application claims the priority of German Patent Application 102009035100.0, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.

Claims

Patentansprüche claims
1. Leuchtdiode mit 1. LED with
- einem Leuchtdiodenchip (1), der im Betrieb Primärstrahlung im Spektralbereich von blauem Licht emittiert,  a light-emitting diode chip (1) which emits primary radiation in the spectral range of blue light during operation,
- einem Konversionselement (34), das einen Teil der  a conversion element (34) forming part of
Primärstrahlung absorbiert und Sekundärstrahlung re-emittiert, wobei Absorbed primary radiation and secondary radiation re-emitted, wherein
- das Konversionselement (34) einen ersten Leuchtstoff (3) und einen zweiten Leuchtstoff (4) umfasst,  the conversion element (34) comprises a first phosphor (3) and a second phosphor (4),
- der erste Leuchtstoff (3) in einem Absorptions- Wellenlängenbereich (Δλab) eine mit zunehmender Wellenlänge kleiner werdende Absorption aufweist und der zweite - The first phosphor (3) in an absorption wavelength range (Δλ ab ) has a decreasing with increasing wavelength absorption and the second
Leuchtstoff (4) im selben Absorptions-Wellenlängenbereich (Δλab) eine mit zunehmender Wellenlänge größer werdende Phosphor (4) in the same absorption wavelength range (Δλ ab ) an increasing with increasing wavelength
Absorption aufweist, Absorption,
- die Primärstrahlung Wellenlängen umfasst, die im genannten Absorptions-Wellenlängenbereich (Δλab) liegen, und - The primary radiation comprises wavelengths which lie in said absorption wavelength range (Δλ ab ), and
- die Leuchtdiode weißes Mischlicht aus Primärstrahlung und Sekundärstrahlung emittiert, das eine Farbtemperatur von wenigstens 4000K aufweist.  - The LED emits white mixed light of primary radiation and secondary radiation having a color temperature of at least 4000K.
2. Leuchtdiode nach dem vorherigen Anspruch, bei der 2. Light-emitting diode according to the preceding claim, wherein
der erste Leuchtstoff (3) und der zweite Leuchtstoff (4) Licht der gleichen Farbe emittieren, wobei die Wellenlängen der maximalen Emissions-Intensität von erstem und zweitem the first phosphor (3) and the second phosphor (4) emit light of the same color, the wavelengths of the maximum emission intensity of the first and second
Leuchtstoff leicht gegeneinander verschoben sind. Fluorescent slightly shifted from each other.
3. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Wellenlängen der maximalen Emissions-Intensität von erstem und zweitem Leuchtstoff sich um höchsten 20 nm, bevorzugt höchstens 10 nm, besonders bevorzugt höchstens 7 nm 3. Light-emitting diode according to one of the preceding claims, wherein the wavelengths of the maximum emission intensity of the first and second phosphor are at most 20 nm, preferably at most 10 nm, more preferably at most 7 nm
unterscheiden . distinguish.
4. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Sekundärstrahlung im Spektralbereich von gelbem Licht liegt . 4. Light-emitting diode according to one of the preceding claims, wherein the secondary radiation is in the spectral range of yellow light.
5. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Wellenlänge der maximalen Emissions-Intensität des zweiten Leuchtstoffs (4) größer ist als des ersten Leuchtstoffs (3). 5. Light-emitting diode according to one of the preceding claims, wherein the wavelength of the maximum emission intensity of the second phosphor (4) is greater than the first phosphor (3).
6. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der erste Leuchtstoff (3) auf Europium als Leuchtzentrum basiert und der zweite Leuchtstoff (4) auf Cer als 6. Light-emitting diode according to one of the preceding claims, wherein the first phosphor (3) based on europium as a luminous center and the second phosphor (4) on cerium as
Leuchtzentrum basiert. Luminous center based.
7. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der zweite Leuchtstoff (4) (Gd, Lu, Y) (Al, Ga) G: Cer3+ umfasst. 7. A light-emitting diode according to any one of the preceding claims, wherein the second phosphor (4) (Gd, Lu, Y) (Al, Ga) G comprises: Cer 3+ .
8. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der erste Leuchtstoff (3) (Ca, Sr, Ba) SiO4 :Eu2+ und/oder 8. Light-emitting diode according to one of the preceding claims, wherein the first phosphor (3) (Ca, Sr, Ba) SiO 4 : Eu 2+ and / or
(Ca, Sr, Ba) Si2O2N2: Eu2+ umfasst. (Ca, Sr, Ba) Si 2 O 2 N 2 : Eu 2+ .
9. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Maximum der Emissions-Intensität der Primärstrahlung (λD) zwischen wenigstens 440 nm und höchstens 470 nm liegt. 9. Light-emitting diode according to one of the preceding claims, wherein the maximum of the emission intensity of the primary radiation (λ D ) is between at least 440 nm and at most 470 nm.
10. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der erste Leuchtstoff (3) und der zweite Leuchtstoff (4) auf Cer als Leuchtzentrum basieren, wobei der Absorptions- Wellenlängenbereich (Δλab) eines der Leuchtstoffe (3,4) durch Änderung der Komposition des Wirtsgitters des Leuchtstoffs10. Light-emitting diode according to one of the preceding claims, wherein the first phosphor (3) and the second phosphor (4) based on cerium as a luminous center, wherein the absorption wavelength range (Δλ ab ) of the phosphors (3,4) by changing the Composition of the host lattice of the phosphor
(3,4) gegenüber dem anderen Leuchtstoff (4,3) verschoben ist. (3,4) relative to the other phosphor (4,3) is shifted.
11. Leuchtdiode nach dem vorherigen Ansprüche, bei der einer der Leuchtstoffe (3,4) YAG:Ce ist oder enthält und der andere Leuchtstoff Y (Ga, Al)GiCe ist oder enthält. 11. Light-emitting diode according to the preceding claims, wherein one of the phosphors (3,4) YAG: Ce is or contains and the other phosphor Y (Ga, Al) is or contains GiCe.
12. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Absorption des Konversionselements im Absorptions-12. Light-emitting diode according to one of the preceding claims, wherein the absorption of the conversion element in the absorption
Wellenlängenbereich (Δλab) , insbesondere im Wellenlängenbereich von wenigstens 440 nm und höchstens 470 nm, um höchstens 35 % abfällt. Wavelength range (Δλ ab ), in particular in the wavelength range of at least 440 nm and at most 470 nm, by at most 35% decreases.
13. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der das Gewichtsverhältnis von erstem Leuchtstoff (3) zu zweitem Leuchtstoff (4) zwischen wenigstens 0,60 und höchstens 1, 5 beträgt . 13. Light-emitting diode according to one of the preceding claims, wherein the weight ratio of the first phosphor (3) to the second phosphor (4) is between at least 0.60 and at most 1, 5.
14. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche mit zwei Leuchtdiodenchips (1), wobei sich das Maximum der 14. Light-emitting diode according to one of the preceding claims with two LED chips (1), wherein the maximum of
Emissions-Intensität der von den Leuchtdiodenchips (1) im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung um wenigstens 5 nm unterscheidet. Emission intensity of the light generated by the LED chips (1) in operation electromagnetic radiation differs by at least 5 nm.
15. Konversionselement (34) für einen Leuchtdiode, das zur 15. Conversion element (34) for a light emitting diode, the
Absorption einer Primärstrahlung und zur Emission einer Sekundärstrahlung vorgesehen ist, mit  Absorption of a primary radiation and for emitting a secondary radiation is provided with
- einem ersten Leuchtstoff (3) und einem zweiten Leuchtstoff (4), wobei  - A first phosphor (3) and a second phosphor (4), wherein
- der erste Leuchtstoff (3) in einem Absorptions- Wellenlängenbereich (Δλab) eine mit zunehmender Wellenlänge kleiner werdende Absorption aufweist und der zweite - The first phosphor (3) in an absorption wavelength range (Δλ ab ) has a decreasing with increasing wavelength absorption and the second
Leuchtstoff (4) im selben Absorptions-Wellenlängenbereich (Δλab) eine mit zunehmender Wellenlänge größer werdende Phosphor (4) in the same absorption wavelength range (Δλ ab ) an increasing with increasing wavelength
Absorption aufweist, und - die Wellenlängen der maximalen Emissions-Intensität von erstem und zweitem Leuchtstoff sich um höchsten 20 nm unterscheiden . Has absorption, and the wavelengths of the maximum emission intensity of the first and second phosphors differ by a maximum of 20 nm.
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