WO2019091774A1 - Beleuchtungsvorrichtung und verwendung einer beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung und verwendung einer beleuchtungsvorrichtung Download PDF

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WO2019091774A1
WO2019091774A1 PCT/EP2018/078984 EP2018078984W WO2019091774A1 WO 2019091774 A1 WO2019091774 A1 WO 2019091774A1 EP 2018078984 W EP2018078984 W EP 2018078984W WO 2019091774 A1 WO2019091774 A1 WO 2019091774A1
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phosphor
radiation
lighting device
electromagnetic
conversion element
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PCT/EP2018/078984
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Ion Stoll
Philipp Pust
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements

Definitions

  • the invention relates to a lighting device. Furthermore, the invention relates to the use of a
  • LEDs light emitting diodes
  • Conversion LEDs with a blue-emitting semiconductor chip and a red phosphor are usually used for this purpose, which converts the blue primary radiation of the semiconductor chip completely into a red secondary radiation and as
  • the dominant wavelength of the total radiation should be above 590 nm.
  • Known phosphors having emission with a dominant wavelength above 590 nm show
  • An object of the invention is a
  • the lighting device for rear or brake lights in
  • the illumination device thus emits, in particular, a total radiation which originates from the red region of the electromagnetic spectrum
  • the red region of the electromagnetic spectrum can be understood as the range between 590 nm and 780 nm.
  • the lighting device comprises a
  • the first phosphor at least partially converts the electromagnetic primary radiation into an electromagnetic secondary radiation in the red region of the electromagnetic spectrum.
  • the first phosphor Sr [Al 2 LI 2 O 2 2 ]: Eu 2+ are phosphors based on
  • Molar formulas make it possible for the phosphor to have further elements, for example in the form of impurities, these impurities taken together preferably having at most one part by weight of the phosphor of 1 »or 100 ppm (parts per million) or 10 ppm.
  • the crystal structure of the first phosphor Sr [Al 2 L1 2 O 2 2 ]: Eu in the tetragonal space group P4 2 / m can indeed be described as
  • UCr 4 C4 Superstructure of UCr 4 C4 are described, however, the Bravais lattice types of these structures are different. Therefore, the first phosphor described herein does not crystallize in the crystal structure of UCr 4 C4.
  • the UCr 4 C4 type can be described in the space group 14 / m.
  • the phosphor can crystallize and crystallize in a tetragonal space group, it is clear that the crystal structure does not have the same space group as the UCr 4 C 4 structure.
  • the primitive lattice of this one shows
  • the first phosphor does not crystallize in the space group 14 / m or
  • the first phosphor emits a secondary radiation with a
  • Dominant wavelength between 590 nm inclusive and 620 nm inclusive, preferably between 595 nm inclusive and 615 nm inclusive, more preferably between 600 nm inclusive and 610 nm inclusive.
  • the dominant wavelength is one way of spectral spectral non-spectral (polychromatic) light mixtures
  • the point of intersection closer to said color represents the dominant wavelength of the color as the wavelength of the pure spectral color at this
  • the first phosphor of the formula SrLi 2 Al 2 O 2 2 : Eu which crystallizes in the space group P4 2 / m when excited with a primary radiation having a wavelength of 460 nm in the red spectral region of the electromagnetic spectrum with a dominant wavelength between
  • narrow band emission that is, low half width, preferably one, emission
  • Half-width of less than 50 nm. Below the half-width, here and below, the spectral width at half the height of the maximum of
  • Emission peaks short FWHM or filling width at half maximum understood.
  • the emission peak is understood as the peak with the maximum intensity.
  • the term "peak wavelength” can be used to denote the wavelength in the emission spectrum in which the maximum intensity lies in the emission spectrum.
  • the half-width of the first phosphor is less than 55 nm, preferably less than 50 nm, for example less than or equal to 45 nm
  • Conversion element a second phosphor, at least partially, preferably partially the electromagnetic
  • the conversion element may also consist of the first and the second phosphor.
  • the first and the second phosphor can partially or completely convert the primary radiation into a secondary radiation.
  • the first and the second phosphor partially convert the primary radiation, but the primary radiation is fully converted by both phosphors and thus is not involved in the total radiation.
  • the second phosphor additionally partially absorbs and converts the secondary radiation of the first phosphor.
  • this includes
  • the conversion element can also consist of the first, the second and the third phosphor.
  • the first, second and third phosphors can be the
  • the first as well as the second and third phosphors partially convert the primary radiation, the primary radiation but is fully converted by the three phosphors and thus is not involved in the total radiation. It is also possible that the second or the third phosphor
  • Phosphor absorbs and converts.
  • Phosphor can be adapted to the color of the total radiation with advantage as needed. For example, color loci that fall within the ECE standard for vehicle rear and brake lights or within the standard for red
  • the amount of first phosphor in the conversion element relative to the total amount of first and second or first, second and third phosphors is between 5 and 5 inclusive
  • the color location can be adjusted as needed.
  • a majority of the converted photons of the total radiation is formed by the first phosphor.
  • the proportion of converted photons of the first phosphor is between 40 and 98 percent.
  • the inventors have recognized that a second or a second and a third phosphor in addition to the already very
  • Lighting device comprise a disposed over the conversion element mirror or filter.
  • the mirror in particular a dichroic mirror or Bragg mirror or filter, is designed to reflect or filter the primary radiation so that it does not emerge from the mirror or filter and thus from the illumination device.
  • the mirror or filter is thus not permeable to the primary radiation and permeable to the secondary radiation, so that the
  • Lighting device a mirror or filter, when the first or the first and the other phosphors the
  • the mirror or filter is according to at least one
  • the main surface of the conversion element extends in particular parallel to
  • Conversion element is arranged.
  • the Conversion element is arranged.
  • the mirror or filter in direct mechanical contact with the conversion element.
  • the mirror or filter can be any suitable optical contact with the conversion element.
  • the mirror or filter can be any suitable optical contact with the conversion element.
  • the side edges of the main surface of the conversion element may not be covered with the filter or mirror.
  • this includes
  • the Conversion element or the lighting device only the first phosphor and thus in particular no further phosphor.
  • the lighting device further includes a mirror or filter arranged above the conversion element. By filtering out the primary radiation through the filter or the back reflection of the primary radiation through the mirror, the total radiation is in the red region of the electromagnetic spectrum, even if the Primary radiation is only partially converted by the first phosphor.
  • M Ca, Sr and / or Ba
  • A Mg, Mn and / or Zn
  • B B, Al and / or Ga
  • RE Eu 2+ , Eu 3+ , Yb 2+ and / or Yb 3+ ;
  • the second phosphor preferably crystallizes in the space group 14 / m.
  • M Ca, Sr and / or Ba
  • A Mg, Mn and / or Zn
  • B B, Al and / or Ga
  • the second phosphor in the space group 14 Im crystallizes.
  • M Ca, Sr and / or Ba
  • B B, Al and / or Ga
  • the second phosphor crystallizes in the
  • Phosphorus of the formula Sr [Al 2 LI 2 O 2 2 ]: Eu preferred
  • a * Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag and / or NH 4 ;
  • M * Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn and / or Sn;
  • B * Si, Ge, Sn, Ti, Zr and / or Hf;
  • C * Al, Ga, In, Gd, Y, Sc, La, Tb, Bi and / or Cr;
  • B * Si, Ge, Sn, Ti, Zr and / or Hf.
  • Phosphorus has the general formula Na 2 SiF 6 : Mn 4+ , K 2 TiF 6 : Mn 4+ or K 2 SiF 6: Mn 4+ .
  • the second phosphor is preferred
  • K 2 SiF 6: Mn 4+ Due to the narrow-band emission, in particular of K 2 SiF 6: Mn 4+ as the second phosphor and the narrow-band emission of the first phosphor, the secondary radiation is not or only slightly in the infrared region, so that no or only slightly radiation is lost here and the secondary radiation is complete or almost completely contributes to the color location of the total radiation, so that the amount of phosphor required phosphorus can be kept low.
  • Phosphorus has the general formula (4-x) MgO -xMgF 2 -Ge0 2 : Mn 4+ , A 2 Ge 4 0 9 : Mn 4+ or A 3 A 'Ge 8 0i 8 : Mn 4+ , where
  • A Li, K, Na and / or Rb
  • a ' Li, K, Na and / or Rb.
  • the second is preferred
  • Phosphor selected from Mg 4 Ge0 3 : Mn 4+ , K 2 Ge 4 0 9 : Mn 4+ ,
  • CaZr0 3 Mn 4+, Gd 3 Ga 5 0i 2: Mn 4+, Al 2 0 3: Mn 4+, GdA10 3: Mn 4+, LaA10 3: Mn 4+, LiAl 5 0 8: Mn 4+, SrTiO 3 : Mn 4+ , Y 2 Ti 2 O 7 : Mn 4+ , Y 2 Sn 2 O 7 : Mn 4+ ,
  • CaAl 12 Oi 9 Mn 4+ , MgO: Mn 4+ and Ba 2 LaNb0 6 : Mn 4+ .
  • Phosphor selected from quantum dots comprising a semiconductive material.
  • the semiconductive material may be selected from CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, InN, AlN, and combinations thereof.
  • the quantum dots may, for example, comprise a core of the semiconductive material, the core of a shell of a
  • Quantum dots with an alloy structure have a core, a first shell and a second shell, the first shell surrounding the core and the second shell partially or completely surrounding the first shell.
  • the first shell is formed from the material of the core and the material of the second shell.
  • the core is formed of CdSe, the first shell of Cd 2 SSe and the second shell of CdS.
  • the secondary radiation is not or only slightly in the infrared region, so that no or only slightly radiation is lost and the secondary radiation contributes completely or almost completely to the color location of the total radiation, so that the amount of phosphor needed is low can be held.
  • the use of quantum dots as the second phosphor has thus proved to be particularly advantageous.
  • the second one
  • Phosphor selected from semiconductor perovskites.
  • Semiconductor perovskites preferably have the general formula ZMX 3
  • Z Cs, CH 3 NH 3 , CH (NH 2 ) 2 and / or (CH 3 ) 3 NH;
  • M Pb, Sn, Ge, Mn, Cd and / or Zn and
  • a 1 Cs, CH 3 NH 3 , CH (NH 2 ) 2 and / or (CH 3 ) 3 NH;
  • M 1 Ag, K, Tl and / or Au
  • M 111 Sb, Bi, As and / or Sn and
  • X Br, I and / or SCN.
  • Cs3Sb 2 Ig, (CH3NH3) can be used 3 Sb 2 Ig or Cs 2 SnI. 6
  • the conversion element comprises a third phosphor
  • the third phosphor can be selected from the same phosphors as the second phosphor.
  • the second and third phosphors are different phosphors.
  • this includes
  • the second phosphor has the formula M (1 _ 0, 5z) Z z [A a B b C c D d E e N 4 -NO n]: X ES, RE y, preferably
  • Phosphor has the general formula
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material, such as Al n I ni n - m G m m N, or a phosphide compound semiconductor material, such as Al n I ni n - m Ga m P, or even to m is m Ga as, where in each case 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1 - a arsenide compound semiconductor material such as Al n I n ni.
  • the semiconductor layer sequence may have dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, only the essential components of the semiconductor layer sequence, ie Al, As, Ga, In, N or P, are given, even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.
  • the semiconductor layer sequence is formed from InGaN.
  • the semiconductor layer sequence includes an active layer with at least one pn junction and / or with one or more quantum well structures.
  • a wavelength or the wavelength maximum of the radiation is preferably in the ultraviolet and / or visible range, in particular at wavelengths between and including 360 nm
  • 550 nm for example between 400 nm inclusive and 500 nm inclusive, in particular between 420 nm inclusive and 480 nm inclusive.
  • the lighting device is a light-emitting diode, in short LED, in particular a conversion LED.
  • a light-emitting diode in short LED, in particular a conversion LED.
  • Lighting device preferably adapted to, in
  • the illumination device in combination with the first, first and second or first, second and third phosphors present in the illumination device and the mirror or filter, is preferably configured to emit red overall radiation in partial conversion and filtering.
  • the first phosphor or the first phosphor and the others convert
  • the electromagnetic primary radiation partly into secondary electromagnetic radiation. This can also be called partial conversion. According to this
  • the illumination device comprises a mirror or filter arranged above the conversion element. This ensures that the outside
  • radiated total radiation contains little or no primary radiation.
  • the first and the further phosphors are present in a matrix.
  • a matrix silicones and / or siloxanes can be used.
  • a glass matrix may be used
  • Glass matrix may consist in particular of phosphates, silicates,
  • the glass matrix may be selected from Si0 2 , Al 2 O 3 , Al 3 PO 4 and combinations thereof.
  • the phosphors may also be present in a converter ceramic. This can be the
  • Conversion element consist of the phosphors or the phosphors can be incorporated into a ceramic matrix.
  • the ceramic matrix can be, for example, Al 2 O 3 ,
  • Oxynitridische ceramic matrix materials may preferably have a cation from the group of alkali metals, alkaline earth metals or lanthanides and the crystal framework is composed of the elements Al, Si, Li and / or Nb and 0 and N.
  • the conversion element can be applied directly or at a distance from the semiconductor layer sequence.
  • Conversion element can be square or rectangular
  • Lighting device as a lamp, in particular as a lamp for a motor vehicle or a traffic light, particularly preferably formed as a tail lamp and / or brake light for a motor vehicle.
  • the invention further relates to the use of a
  • the lighting device is in particular as Light for a motor vehicle or a traffic light, particularly preferably as a tail lamp and / or brake light for a
  • the first phosphor can by means of solid state reaction
  • the reactants of the phosphor can be mixed.
  • Lithium nitride (L13N) and europium oxide (EU 2 O3) are used to prepare SrLi 2 Al 2 O 2 2 : Eu.
  • the starting materials are mixed together in a corresponding ratio.
  • the educts can, for example, in a nickel crucible
  • the mixture to a temperature between 700 ° C and 1000 ° C, preferably 800 ° C, heated.
  • Formiergasstrom done, the temperatures are held for 1 to 400 hours.
  • the proportion of hydrogen (H 2 ) in nitrogen (N 2 ) may be 7.5%, for example.
  • the heating and cooling rates can be, for example, at 250 ° C per hour.
  • the first phosphor can also be produced with a solid state synthesis in a sealed tantalum ampoule.
  • the starting materials such as in the case of the phosphor
  • SrlI 2 Al 2 N 2 0 2 Eu, Sr 3 Al 2 0 6, Li (Flux), LiN 3 and Eu 2 0 3, are mixed together in an appropriate mixing ratio, and are placed in a tantalum tube. There is, for example, a heating from room temperature to 800 ° C, followed by holding the temperature for
  • the educts of the first phosphor are present as powder.
  • Room temperature is cooled. Under room temperature can be understood in particular a temperature of 20 ° C or 25 ° C.
  • the temperature is maintained at that value for 1 hour to 400 hours, for example 100 hours.
  • the glow of the phosphor takes place in this period.
  • the synthesis takes place at moderate temperatures and is therefore very energy efficient.
  • the requirements, for example, the oven used are so low.
  • the educts are inexpensive commercially available and non-toxic.
  • FIG. 1A shows an emission spectrum of the total radiation of a conversion LED which comprises a semiconductor chip which has a primary radiation in the blue region of the FIG
  • Phosphors completely convert the primary radiation into a secondary radiation in the red region of the
  • Electromagnetic spectrum so that the secondary radiation of the total radiation of the conversion LED corresponds.
  • Color location of the total radiation is in the red region of the electromagnetic spectrum. The color place of the
  • FIG. 1B Total radiation of the conversion LED (FOG) in the CIE color space is shown in FIG. 1B. It can be seen from FIG. 1B that the color location of the total conversion LED (FOG) radiation is in the red ECE color range for automotive applications and also within the color range for the traffic signal standard EN 12368.
  • the ECE regulation is ECE-R48.
  • a particularly high color saturation and efficiency of the total radiation can be achieved by the combination of the first and the second phosphor.
  • Such a high color saturation and efficiency of the total radiation can not be achieved with the use of only one of the two phosphors.
  • the color location can be adjusted as needed by changing the weight percent of the two phosphors based on the total amount of phosphor. According to the current state of the art, no other Eu-doped phosphor having an emission in it can be used
  • FIG. 2A shows an emission spectrum of the total radiation of a conversion LED which comprises a semiconductor chip which a primary radiation in the blue area of the
  • the conversion LED comprises a first phosphor of the formula
  • the second phosphor is present at 5 to 10 percent by weight based on the total amount of phosphor.
  • the conversion LED contains next to the first and the second phosphor no further phosphor. The first and the second
  • Phosphors partially convert the primary radiation into a secondary radiation in the red region of the
  • Primary radiation corresponds.
  • the color location of the total radiation (FOG) lies in the red area of the electromagnetic
  • the conversion LED comprises a filter or a mirror, which is arranged above the conversion element and which is not permeable to the primary radiation, which is thus filtered out of the mixed radiation, so that the total radiation that is emitted to the outside which corresponds to secondary radiation.
  • Total radiation of the conversion LED is shown in FIG. 2B.
  • the color locations of the total radiation FOG and FOG F in the CIE color space are shown in FIG. 2C.
  • the filter or Mirror By using the filter or Mirror, the color location of the total radiation can be moved to the red ECE color range while maintaining efficiency.
  • FIG. 3A shows an emission spectrum of the total radiation of a conversion LED, which comprises a semiconductor chip which emits a primary radiation in the blue region of the electromagnetic spectrum. Furthermore, the conversion LED comprises a first phosphor of the formula
  • the first, second and third phosphors completely convert the primary radiation into one
  • FIG. 3B Total radiation of the conversion LED (FOG) in the CIE color space is shown in FIG. 3B. It can be seen from FIG. 3B that the color location of the total radiation of the conversion LED (FOG) lies in the red ECE color range for automotive applications (ECE-R48). Surprisingly, by the combination of the first, the second and the third phosphor a
  • Total radiation can be achieved. Such a high color saturation of the total radiation can not be achieved with the use of only one of the three phosphors.
  • Conversion LEDs can not be inserted.
  • the color location can be adjusted as required by changing the percentages by weight of the three phosphors based on the total amount of phosphor.
  • no equivalent Eu doped phosphor having an emission in this color range can achieve equivalent spectral efficiency.
  • FIG. 4A shows an emission spectrum of the total radiation of a conversion LED which comprises a semiconductor chip which has a primary radiation in the blue region of the FIG
  • the conversion LED comprises a first phosphor of the formula
  • the first, second and third phosphors partially convert the primary radiation into one
  • the color location of the total radiation is in the red region of the electromagnetic spectrum, but not within the red ECE color range for automotive applications.
  • the conversion LED comprises a filter or a mirror, which is located above the conversion element and not for the primary radiation is permeable, which is thus filtered out of the Michstrahlung, so that the total radiation that is emitted to the outside, the secondary radiation corresponds.
  • the color location of the overall conversion (FOG F ) radiated across the mirror or filter is in the red region of the electromagnetic spectrum and within the red ECE color range for automotive applications.
  • Emission spectrum of the total emitted via the mirror or the filter total radiation of the conversion LED is shown in Figure 4B.
  • the color locations of the total radiation FOG and FOG F in the CIE color space are shown in FIG. 4C.
  • the filter or mirror By using the filter or mirror, the color location of the total radiation can be shifted to the red ECE color range while maintaining efficiency.
  • FIG. 5A shows an emission spectrum of the total radiation of a conversion LED, which comprises a semiconductor chip which has a primary radiation in the blue region of FIG
  • the conversion LED comprises a first phosphor of the formula
  • Phosphor completely converts the primary radiation into a secondary radiation in the red area of the
  • Electromagnetic spectrum so that the secondary radiation of the total radiation of the conversion LED corresponds.
  • Color location of the total radiation is in the red region of the electromagnetic spectrum. The color place of the
  • FIG. 5B Total radiation of the conversion LED (FOG) in the CIE color space is shown in FIG. 5B. It can be seen from FIG. 5B that the color locus of the total conversion LED (FOG) radiation in the red ECE color range is for automotive applications and also within the color range for the traffic light standard EN 12368.
  • the ECE regulation is the ECE-R48.
  • FIG. 6A shows an emission spectrum of the total radiation of a conversion LED which comprises a semiconductor chip which has a primary radiation in the blue region of the FIG
  • the conversion LED contains next to the first and the second phosphor no further phosphor.
  • the first and second phosphors convert the
  • Total radiation corresponds to a mixed radiation of secondary radiation and primary radiation.
  • Total radiation (FOG) is in the red area of the
  • the conversion LED comprises a filter or a mirror, which is located above the conversion element and not for the primary radiation
  • the color location of the overall conversion (FOG F ) radiated across the mirror or filter is in the red region of the electromagnetic spectrum and within the red ECE color range for automotive applications.
  • Emission spectrum of the total emitted via the mirror or the filter total radiation of the conversion LED is shown in Figure 6B.
  • the color locations of the total radiation FOG and FOG F in the CIE color space are shown in Figure 6C.
  • the filter or mirror By using the filter or mirror, the color location of the total radiation can be shifted to the red ECE color range while maintaining efficiency.
  • FIG. 7A shows an emission spectrum of the total radiation of a conversion LED comprising a semiconductor chip which has a primary radiation in the blue region of the FIG
  • the conversion LED comprises a first phosphor of the formula
  • Total radiation of the conversion LED (FOG) in the CIE color space is shown in FIG. 7B. It can be seen from Figure 7B that the color location of the total conversion LED (FOG) radiation is in the red ECE color range for automotive applications.
  • a particularly high color saturation and efficiency of the total radiation can be achieved by the combination of the first and the second phosphor.
  • Such a high color saturation and efficiency of the total radiation can not be achieved with the use of only one of the two phosphors.
  • the color location by a change the weight percentages of the two phosphors are adjusted as needed based on the total amount of phosphor. According to the current state of the art, no other Eu-doped phosphor having an emission in it can be used
  • FIG. 8A shows an emission spectrum of the total radiation of a conversion LED which comprises a semiconductor chip which has a primary radiation in the blue region of the FIG
  • the conversion LED comprises a first phosphor of the formula
  • the conversion LED contains next to the first and the second phosphor no further phosphor.
  • the first and second phosphors convert the
  • the larger proportion of the total radiation in this embodiment has the secondary radiation of the second phosphor K 2 SiF 6 : Mn 4+ .
  • the color location of the total radiation lies in the red area of the electromagnetic spectrum.
  • the color location of the total radiation of the conversion LED (FOG) in the CIE color space is shown in FIG. 8B. It can be seen from FIG. 8B that the color location of the total conversion LED (FOG) radiation is in the red ECE color range for automotive applications and also within the color range for the traffic signal standard EN 12368.
  • a particularly high color saturation and efficiency of the total radiation can be achieved by the combination of the first and the second phosphor.
  • Such a high color saturation and efficiency of Total radiation can not be achieved when using only one of the two phosphors.
  • the color location can be adjusted as needed by changing the weight percent of the two phosphors based on the total amount of phosphor.
  • the conversion LEDs of FIGS. 9 to 11 have at least one first phosphor of the formula Sr [Al 2 LI 2 O 2 2 ]: Eu, which crystallizes in the tetragonal space group P4 2 / m.
  • a second or a second and a third phosphor may be present.
  • the conversion LED according to FIG. 9 has a
  • the substrate 10 may be, for example
  • Semiconductor layer sequence 2 is a conversion element 3 arranged in the form of a layer.
  • the semiconductor layer sequence 2 has an active layer (not shown), which in the operation of the conversion LED, a primary radiation with a
  • Conversion element 3 is arranged in the beam path of the primary radiation S.
  • the conversion element 3 comprises a
  • Matrix material such as a silicone and particles of the first phosphor and the second phosphor or
  • Particles of the first phosphor, the second phosphor and the third phosphor can over the conversion element a filter or a mirror (not shown here) may be arranged, which is adapted to filter the primary radiation, so that no primary radiation emerges from the filter or mirror.
  • the first or the first and the second or the first, the second and the third phosphor have a mean grain size of 10 ym.
  • the phosphors are capable of converting the primary radiation S in the operation of the conversion LED partially or completely into a secondary radiation SA in the red spectral range.
  • the first or the first and the second or the first, the second and the third phosphor are homogeneously distributed in the conversion element 3 in the matrix material within the manufacturing tolerance.
  • the phosphors also with a
  • Concentration gradient be distributed in the matrix material.
  • the matrix material may also be missing, so that the first or the first and the second or the first, the second and the third phosphor 4 is formed as a ceramic converter.
  • the conversion element 3 is above the
  • the conversion element 3 can be applied for example by injection molding, transfer molding or by spray coating process.
  • the conversion LED has
  • the conversion element can also be prefabricated and applied to the semiconductor layer sequence 2 by means of a so-called pick-and-place process.
  • the conversion LED 1 has a semiconductor layer sequence 2 on a substrate 10. On the semiconductor layer sequence 2, the conversion element 3 is formed. The conversion element 3 is formed as a platelet. The plate can be made of sintered together
  • the conversion element 3 can be applied to the semiconductor layer sequence 2 by means of an adhesion layer (not shown), for example made of silicone.
  • the conversion LED 1 according to FIG. 11 has a housing 11 with a recess. In the recess is a
  • the active layer (not shown).
  • the active layer (not shown).
  • a primary radiation S with a wavelength of 300 nm to 460 nm.
  • the conversion element 3 is formed as encapsulation of the layer sequence in the recess and comprises a matrix material such as a silicone and a first phosphor, a first and second phosphor or a first, a second and a third phosphor.
  • a matrix material such as a silicone and a first phosphor, a first and second phosphor or a first, a second and a third phosphor.
  • Primary radiation S during operation of the conversion LED 1 at least partially into a secondary radiation SA.
  • a filter or a mirror is disposed above the conversion element 3 (not shown).
  • the phosphors completely convert the primary radiation S into secondary radiation SA. Contains that
  • Conversion element 3 only the first phosphor, this is adapted to convert the primary radiation only partially into a red secondary radiation and above the
  • Conversion element 3 a mirror or filter arranged
  • Semiconductor layer sequence 2 or the radiation exit surface 2a is arranged spaced. This can be achieved for example by sedimentation or by applying the conversion layer on the housing.
  • the encapsulation may consist only of a matrix material, for example silicon, wherein the encapsulation is at a distance from the semiconductor layer sequence 2
  • Conversion element 3 is applied as a layer on the housing 11 and on the potting.

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Abstract

Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung zur Emission einer roten Gesamtstrahlung angegeben. Die Beleuchtungsvorrichtung weist auf : - eine Halbleiterschichtenfolge, die zur Emission von elektromagnetischer Primärstrahlung eingerichtet ist; - ein Konversionselement, das einen ersten Leuchtstoff der Formel Sr [AI2Li2O2N2] : Eu, in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert, umfasst und zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert, wobei - das Konversionselement einen zweiten Leuchtstoff umfasst, der zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert und/oder - die Beleuchtungsvorrichtung eine über dem Konversionselement angeordneten Spiegel oder Filter umfasst.

Description

Beschreibung
BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG UND VERWENDUNG EINER BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer
Beieuchtungs orrichtung .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der PCT- Anmeldung PCT/EP2017/078913 und der deutschen Patentanmeldung 102018205464.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch
Rückbezug aufgenommen wird.
Für Rück- oder Bremslichter in Fahrzeugen und
Ampelanwendungen werden lichtemittierende Dioden (LEDs) , die eine rote Gesamtstrahlung emittieren, benötigt. Hierzu werden üblicherweise Konversions-LEDs mit einem blau emittierenden Halbleiterchip und einem roten Leuchtstoff eingesetzt, der die blaue Primärstrahlung des Halbleiterchips vollständig in eine rote Sekundärstrahlung konvertiert und als
Gesamtstrahlung von der Konversions-LED emittiert wird. Diese Vollkonversion führt allerdings zu einem Effizienzverlust, da üblicherweise ein hoher Leuchtstoffgehalt eingesetzt werden muss, was zu Streuverlusten führt. Um einen Farbort der
Gesamtstrahlung mit einem gesättigten Rot zu erhalten, sollte die Dominanzwellenlänge der Gesamtstrahlung bei über 590 nm liegen. Bekannte Leuchtstoffe, die eine Emission mit einer Dominanzwellenlänge über 590 nm aufweisen, zeigen
nachteiliger Weise eine breite Emission, die sich bis in den infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums
erstreckt. Dadurch wird zum einen die visuelle Effizienz erniedrigt und zum anderen trägt die Emission im infraroten Bereich nicht zu dem Farbort der Gesamtstrahlung bei, wodurch sich die Menge an benötigtem Leuchtstoff erhöht.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
Beleuchtungsvorrichtung anzugeben, die effizient eine
Gesamtstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die Beleuchtungsvorrichtung für Rück-oder Bremslichter in
Fahrzeugen und Ampelanwendungen zu verwenden.
Diese Aufgabe wird beziehungsweise diese Aufgaben werden durch eine Beleuchtungsvorrichtung und die Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils abhängigen
Ansprüche .
Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung zur Emission einer roten Gesamtstrahlung angegeben. Die Beleuchtungsvorrichtung emittiert somit insbesondere eine Gesamtstrahlung, die aus dem roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums
ausgewählt ist.
Als roter Bereich des elektromagnetischen Spektrums kann der Bereich zwischen 590 nm und 780 nm verstanden werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine
Halbleiterschichtenfolge, die zur Emission von
elektromagnetischer Primärstrahlung eingerichtet ist und ein Konversionselement, das einen ersten Leuchtstoff der Formel Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert, umfasst. Der erste Leuchtstoff konvertiert zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Insbesondere ist der erste Leuchtstoff Sr [AI2L12O2 2] :Eu2+. Hier und im Folgenden werden Leuchtstoffe anhand von
Summenformeln beschrieben. Es ist bei den angegebenen
Summenformeln möglich, dass der Leuchtstoff weitere Elemente, etwa in Form von Verunreinigungen, aufweist, wobei diese Verunreinigungen zusammengenommen bevorzugt höchstens einen Gewichtsanteil an dem Leuchtstoff von 1 » oder 100 ppm (Parts per Million) oder 10 ppm aufweisen.
Die Kristallstruktur des ersten Leuchtstoffs Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kann zwar als
Überstruktur von UCr4C4 beschrieben werden, allerdings sind die Bravais-Gittertypen dieser Strukturen unterschiedlich. Daher kristallisiert der hier beschriebene erste Leuchtstoff nicht in der Kristallstruktur von UCr4C4. Der UCr4C4-Typ kann in der Raumgruppe 14/m beschrieben werden.
Bei der Einkristallröntgenstrukturanalyse sind, je nach
Symmetrie der untersuchten Kristallstruktur, nicht immer alle theoretisch möglichen Reflexe auch wirklich zu beobachten. Im hier vorliegenden Fall gilt auf Grund der Raumgruppe 14/m bei der UCr4C4-Struktur, dass ein Reflex mit dem Index 100 nicht zu beobachten sein dürfte, da 1 + 0 + 0 ungerade ist
(entspricht der symmetriebedingten integralen
Auslöschungsbedingungen h + k + 1 + 2n (ungerade) für I- zentrierte Gitter) . Da man diesen Reflex bei dem ersten
Leuchtstoff beobachten kann und dieser ebenfalls in einer tetragonalen Raumgruppe kristallisiert, steht fest, dass die Kristallstruktur nicht die gleiche Raumgruppe aufweist wie die UCr4C4-Struktur . Im Vergleich zu einem Leuchtstoff, welcher die Raumgruppe von UCr4C4 aufweist, zeigt das primitive Gitter des hier
beschriebenen ersten Leuchtstoffes keine derartigen
Auslöschungsbedingungen und führt zum Auftreten zusätzlicher Reflexe, zum Beispiel mit dem Index 100 bei ungefähr 11,11° 2 Θ (für Kupfer-Kai-Strahlung) mit einem Netzebenenabstand (d- Wert) von ungefähr 7,96 Ä. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kristallisiert der erste Leuchtstoff nicht in der Raumgruppe 14/m oder der
Kristallstruktur vom UCr4C4-Typ.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste
Leuchtstoff mit der Formel SrLi2Al2N202 : Eu die Gitterparameter von beispielsweise a = 7,952 (2) Ä, c = 3,1843 (12) Ä auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert der erste Leuchtstoff eine Sekundärstrahlung mit einer
Dominanzwellenlänge zwischen einschließlich 590 nm und einschließlich 620 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 595 nm und einschließlich 615 nm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 600 nm und einschließlich 610 nm. Die Dominanzwellenlänge ist eine Möglichkeit, nichtspektrale (polychromatische) Lichtmischungen durch spektrales
(monochromatisches) Licht, welches eine ähnliche
Farbtonwahrnehmung erzeugt, zu beschreiben. Im CIE-Farbraum kann die Linie, die einen Punkt für eine bestimmte Farbe und den Punkt CIE-x = 0.333, CIE-y = 0.333 verbindet, so
extrapoliert werden, dass sie den Umriss des Raums in zwei Punkten trifft. Der Schnittpunkt, der näher an der besagten Farbe liegt, repräsentiert die Dominanzwellenlänge der Farbe als Wellenlänge der reinen spektralen Farbe an diesem
Schnittpunkt. Die Dominanzwellenlänge ist also die
Wellenlänge, die von dem menschlichen Auge wahrgenommen wird. Beispielsweise emittiert der erste Leuchtstoff der Formel SrLi2Al202 2 : Eu, der in der Raumgruppe P42/m kristallisiert bei Anregung mit einer Primärstrahlung mit einer Wellenlänge von 460 nm im roten Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums mit einer Dominanzwellenlänge zwischen
einschließlich 590 nm und einschließlich 620 nm und zeigt eine schmalbandige Emission, das heißt eine Emission mit einer geringen Halbwertsbreite, vorzugsweise mit einer
Halbwertsbreite von kleiner als 50 nm. Unter der Halbwertsbreite wird hier und im Folgenden die spektrale Breite auf halber Höhe des Maximums des
Emissionspeaks , kurz FWHM oder Füll Width at Half Maximum, verstanden. Als Emissionspeak wird der Peak mit der maximalen Intensität verstanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste
Leuchtstoff eine Sekundärstrahlung mit einer maximalen
Peakwellenlänge von 614 nm +/- 10 nm, 9 nm, 8 nm, 7 nm, 6 nm, 5 nm, 4 nm, 3 nm, 2 nm oder 1 nm und/oder einer
Halbwertsbreite von kleiner als 70 nm, kleiner als 65 nm oder kleiner als 60 nm, insbesondere kleiner als 55 nm, bevorzugt kleiner als 50 nm, beispielsweise 48 nm, auf.
Als "Peakwellenlänge" kann vorliegend die Wellenlänge im Emissionsspektrum bezeichnet werden, bei der die maximale Intensität im Emissionsspektrum liegt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Halbwertsbreite des ersten Leuchtstoffs kleiner als 55 nm, bevorzugt kleiner als 50 nm, beispielsweise kleiner oder gleich 45 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Konversionselement einen zweiten Leuchtstoff, der zumindest teilweise, bevorzugt teilweise die elektromagnetische
Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums
konvertiert. Das Konversionselement kann auch aus dem ersten und dem zweiten Leuchtstoff bestehen. Der erste und der zweite Leuchtstoff können die Primärstrahlung teilweise oder vollständig in eine Sekundärstrahlung konvertieren. So ist es möglich, dass der erste als auch der zweite Leuchtstoff die Primärstrahlung teilweise konvertieren, die Primärstrahlung aber durch beide Leuchtstoffe vollkonvertiert wird und somit nicht an der Gesamtstrahlung beteiligt ist. Es ist auch möglich, dass der zweite Leuchtstoff zusätzlich teilweise die Sekundärstrahlung des ersten Leuchtstoffs absorbiert und konvertiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Konversionselement einen dritten Leuchtstoff, der zumindest teilweise, bevorzugt teilweise die elektromagnetische
Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums
konvertiert. Das Konversionselement kann auch aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Leuchtstoff bestehen. Der erste, der zweite und der dritte Leuchtstoff können die
Primärstrahlung teilweise oder vollständig in eine
Sekundärstrahlung konvertieren. So ist es möglich, dass der erste als auch der zweite und der dritte Leuchtstoff die Primärstrahlung teilweise konvertieren, die Primärstrahlung aber durch die drei Leuchtstoffe vollkonvertiert wird und somit nicht an der Gesamtstrahlung beteiligt ist. Es ist auch möglich, dass der zweite oder der dritte Leuchtstoff
zusätzlich teilweise die Sekundärstrahlung des ersten
Leuchtstoffs absorbiert und konvertiert.
Durch den zweiten oder den zweiten und den dritten
Leuchtstoff kann der Farbort der Gesamtstrahlung mit Vorteil nach Bedarf angepasst werden. Beispielsweise können dadurch Farborte die innerhalb der ECE Norm für Rück-und Bremslichter für Fahrzeuge liegen oder innerhalb der Norm für rote
Ampellichter liegen, erreicht werden. Ferner wird dadurch eine besonders hohe Farbsättigung und Effizienz erreicht, die durch die Verwendung nur eines Leuchtstoff üblicherweise nicht erzielt werden kann. Insbesondere kann durch ein geeignetes Mischungsverhältnis der Leuchtstoffe die
Gesamtstrahlung hinsichtlich dem Überlapp mit der
Augenempfindlichkeitskurve und somit der Effizienz und der Lage des Farborts optimiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Menge an ersten Leuchtstoff in dem Konversionselement bezogen auf die gesamte Menge an ersten und zweiten oder ersten, zweiten und dritten Leuchtstoff zwischen einschließlich 5 und
einschließlich 95 Gewichtsprozent, beispielweise zwischen einschließlich 20 und einschließlich 95 Gewichtsprozent, zwischen einschließlich 50 und einschließlich 95
Gewichtsprozent, zwischen einschließlich 75 und
einschließlich 95 Gewichtsprozent oder zwischen
einschließlich 80 und einschließlich 95 Gewichtsprozent.
Durch das Mischungsverhältnis der Leuchtstoffe kann
insbesondere der Farbort nach Bedarf angepasst werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Großteil der konvertierten Photonen der Gesamtstrahlung von dem ersten Leuchtstoff gebildet. Beispielsweise beträgt der Anteil an konvertierten Photonen des ersten Leuchtstoffs zwischen 40 und 98 Prozent.
Die Erfinder haben erkannt, dass ein zweiter oder ein zweiter und ein dritter Leuchtstoff neben dem bereits sehr
effizienten ersten Leuchtstoff, der in der Raumgruppe P42/m kristallisiert, zu einer unerwartet hohen
Lumineszenzeffizienz und Farbsättigung der roten
Gesamtstrahlung der Beleuchtungsvorrichtung führt. Durch die schmalbandige Sekundärstrahlung des ersten Leuchtstoffs weist dessen Sekundärstrahlung einen hohen Überlapp mit der
Augenempfindlichkeitskurve auf, weshalb die Effizienz sehr hoch ist. Durch den zweiten oder den zweiten und den dritten Leuchtstoff wird die Effizienz und zudem die Farbsättigung der Gesamtstrahlung nochmals erhöht. Alternativ oder zusätzlich zu dem zweiten Leuchtstoff oder dem zweiten und dem dritten Leuchtstoff kann die
Beleuchtungsvorrichtung einen über dem Konversionselement angeordneten Spiegel oder Filter umfassen. Der Spiegel, insbesondere ein dichroitischer Spiegel oder Bragg Spiegel oder Filter ist dazu eingerichtet die Primärstrahlung zu reflektieren oder zu filtern, so dass diese nicht aus dem Spiegel oder Filter und somit aus der Beleuchtungsvorrichtung heraustritt. Insbesondere ist der Spiegel oder Filter also nicht durchlässig für die Primärstrahlung und durchlässig für die Sekundärstrahlung ausgebildet, so dass die
Gesamtstrahlung, die nach außen abgestrahlt wird der
Sekundärstrahlung des ersten Leuchtstoffs oder des ersten Leuchtstoffs und der weiteren Leuchtstoffe entspricht. Durch den Spiegel wird die Primärstrahlung insbesondere zurückreflektiert. Insbesondere umfasst die
Beleuchtungsvorrichtung einen Spiegel oder Filter, wenn der erste oder der erste und die weiteren Leuchtstoffe die
Primärstrahlung nur teilweise in eine Sekundärstrahlung konvertieren .
Der Spiegel oder Filter ist gemäß zumindest einer
Ausführungsform auf einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Hauptoberfläche des Konversionselements
angeordnet. Die Hauptoberfläche des Konversionselements erstreckt sich dabei insbesondere parallel zur
Haupterstreckungsebene des Konversionselements oder der
Halbleiterschichtenfolge. Möglich ist auch, dass der Spiegel oder Filter zusätzlich über den Seitenflächen des
Konversionselements angeordnet ist. Bevorzugt steht der
Spiegel oder der Filter in direktem mechanischen Kontakt zu dem Konversionselement. Der Spiegel oder Filter kann
teilweise oder vollflächig, bevorzugt vollflächig auf der, der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Hauptoberfläche des Konversionselements angeordnet sein. Beispielweise können bei einer teilweisen Anordnung des Spiegels oder des Filters, die Seitenränder der Hauptoberfläche des Konversionselements nicht mit dem Filter oder Spiegel bedeckt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Konversionselement oder die Beleuchtungsvorrichtung nur den ersten Leuchtstoff und damit insbesondere keinen weiteren Leuchtstoff. Die Beleuchtungsvorrichtung enthält weiter einen über dem Konversionselement angeordneten Spiegel oder Filter. Durch das Herausfiltern der Primärstrahlung durch den Filter bzw. das Zurückreflektieren der Primärstrahlung durch den Spiegel liegt die Gesamtstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, selbst wenn die Primärstrahlung durch den ersten Leuchtstoff nur teilkonvertiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Leuchtstoff die allgemeine Formel
Mi-o,5zZz [AaBbCcDdEeN4-nOn] :ESx,REy auf, wobei
M = Ca, Sr und/oder Ba;
Z = Na, K ,Rb, Cs und/oder Ag;
A = Mg, Mn und/oder Zn;
B = B, AI und/oder Ga;
C = Si, Ge, Ti, Zr und/oder Hf;
D = Li und/oder Cu;
E = P, V, Nb und/oder Ta;
ES = Ce3+;
RE = Eu2+, Eu3+, Yb2+ und/oder Yb3+;
0 < x < 0,2; 0 < y < 0,2; 0 < x+y < 0,4; 0 < z < 1; 0 < n < 4 , ; 0 < a < 4 ; 0 < b < 4 ; 0 < c < 4 ; 0 < d < 4 ; 0 < e < 4 ; a + b + c + d + e = 4 und 2a+3b+4c+d+5e = 10-n+z. Bevorzugt kristallisiert der zweite Leuchtstoff in der Raumgruppe 14/m.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Leuchtstoff die allgemeine Formel
Mi-o,5zZz [AaBbCcDdEeN4-nOn] :ESx,REy auf, wobei
M = Ca, Sr und/oder Ba;
Z = Na, K ,Rb, Cs und/oder Ag;
A = Mg, Mn und/oder Zn;
B = B, AI und/oder Ga;
C = Si, Ge, Ti, Zr und/oder Hf;
D = Li und/oder Cu;
E = P, V, Nb und/oder Ta;
ES : = Ce3+;
RE ■■ = Eu2+, Eu3+, Yb2+, Yb3+; 0 < x < 0,2; 0 < y < 0,2; 0 < x+y < 0,2; 0 < z < 0,9 oder 0 < z < 0 , 5 ; 0 < n < 4 ; 0 < a < 4 ; 0 < b < 4 ; 0 < c < 4 ; 0 < d < 4; 0 < e < 4; a + b + c + d + e = 4 und 2a+3b+4c+d+5e = 10- n+z. Bevorzugt kristallisiert der zweite Leuchtstoff in der Raumgruppe 14 Im.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Leuchtstoff die allgemeine Formel M(i-y) [BbDdN4-nOn] : REy auf, wobei
M = Ca, Sr und/oder Ba;
B = B, AI und/oder Ga;
D = Li und/oder Cu;
RE = Eu2+;
0 < y < 0,2; 0 < n < 4; 0 < b < 4; 0 < d < 4 und b + d = 4. Bevorzugt kristallisiert der zweite Leuchtstoff in der
Raumgruppe 14 Im.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Leuchtstoff die Formel Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, bevorzugt
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu2+ auf und kristallisiert in der Raumgruppe 14/m. Die Kombination des ersten Leuchtstoffs
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu2+, der in der Raumgruppe P42/m kristallisiert mit einem zweiten Leuchtstoff der Formel Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der Raumgruppe I4/m kristallisiert, hat
überraschenderweise als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Effizienz und der Farbsättigung der Gesamtstrahlung erwiesen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Leuchtstoff die allgemeine Formel
M*x*A*y* [B*z*C*f*D*g*E*h*Oa*Fb*] :Mn4+ auf, wobei
A* = Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und/oder NH4;
M* = Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn und/oder Sn; B* = Si, Ge, Sn, Ti, Zr und/oder Hf;
C* =A1, Ga, In, Gd, Y, Sc, La, Tb, Bi und/oder Cr;
D* = Nb, Ta und/oder V;
E* = W und/oder Mo;
2x+y = -(4z + 3f + 5g+ 6h+ 4c - 2+ a-b) ;
0 < x*; 0 < y*; 0 < z*; 0 < f*; 0 < g*; 0 < h*; 0 < a*; 0 < b*; x*+y*+z*+f*+g*+h* > 0 und a*+b* > 0.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Leuchtstoff die allgemeine Formel A*2B*F6iMn4+ auf, wobei A* = Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und/oder NH4 und
B* = Si, Ge, Sn, Ti, Zr und/oder Hf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Leuchtstoff die allgemeine Formel Na2SiF6 : Mn4+, K2TiF6:Mn4+ oder K2SiF6:Mn4+ auf. Bevorzugt ist der zweite Leuchtstoff
K2SiF6:Mn4+. Durch die schmalbandige Emission insbesondere von K2SiF6:Mn4+ als zweiten Leuchtstoff und die schmalbandige Emission des ersten Leuchtstoffs, liegt die Sekundärstrahlung nicht oder nur geringfügig im infraroten Bereich, so dass hier keine oder nur geringfügig Strahlung verloren geht und die Sekundärstrahlung vollständig oder nahezu vollständig zu dem Farbort der Gesamtstrahlung beiträgt, so dass die Menge an benötigtem Leuchtstoff gering gehalten werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite
Leuchtstoff die allgemeine Formel (4-x) MgO -xMgF2 -Ge02 :Mn4+, A2Ge409 :Mn4+ oder A3A' Ge80i8 : Mn4+ auf, wobei
0 < x < 4;
A = Li, K, Na und/oder Rb und
A' = Li, K, Na und/oder Rb . Bevorzugt ist der zweite
Leuchtstoff ausgewählt aus Mg4Ge03 : Mn4+, K2Ge409 : Mn4+,
Rb2Ge409 :Mn4+ oder Li3RbGe80i8 : Mn4+ . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite
Leuchtstoff ausgewählt aus Sr4Al14025 : Mn4+, Mg2Ti04 : Mn4+,
CaZr03:Mn4+, Gd3Ga50i2 : Mn4+, Al203 :Mn4+, GdA103:Mn4+, LaA103:Mn4+, LiAl508 :Mn4+, SrTi03:Mn4+, Y2Ti207 : Mn4+, Y2Sn207 : Mn4+,
CaAl120i9:Mn4+, MgO:Mn4+ und Ba2LaNb06 : Mn4+ .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite
Leuchtstoff ausgewählt aus Quantenpunkten umfassend ein halbleitendes Material. Das halbleitende Material kann ausgewählt sein aus CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, InN, A1N und Kombinationen daraus. Die Quantenpunkte können beispielweise einen Kern aus dem halbleitenden Material aufweisen, wobei der Kern von einer Hülle aus einem
anorganischen Material umgeben, vorzugsweise vollständig umgeben ist. Möglich ist auch, dass es sich um Quantenpunkte mit einer Alloy Struktur handelt. Quantenpunkte mit einer Alloy Struktur weisen einen Kern, eine erste Hülle und eine zweite Hülle auf, wobei die erste Hülle den Kern und die zweite Hülle die erste Hülle teilweise oder vollständig umgibt. Die erste Hülle ist dabei aus dem Material des Kerns und dem Material der zweiten Hülle gebildet. Beispielsweise ist der Kern aus CdSe, die erste Hülle aus Cd2SSe und die zweite Hülle aus CdS gebildet.
Durch die schmalbandige Emission von Quantenpunkten und die schmalbandige Emission des ersten Leuchtstoffs, liegt die Sekundärstrahlung nicht oder nur geringfügig im infraroten Bereich, so dass hier keine oder nur geringfügig Strahlung verloren geht und die Sekundärstrahlung vollständig oder nahezu vollständig zu dem Farbort der Gesamtstrahlung beiträgt, so dass die Menge an benötigtem Leuchtstoff gering gehalten werden kann. Der Einsatz von Quantenpunkten als zweiter Leuchtstoff hat sich damit als besonders vorteilhaft erwiesen . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite
Leuchtstoff ausgewählt aus Halbleiterperovskiten . Die
Halbleiterperovskite weisen bevorzugt die allgemeine Formel ZMX3 mit
Z = Cs, CH3NH3, CH(NH2)2 und/oder (CH3)3NH;
M = Pb, Sn, Ge, Mn, Cd und/oder Zn und
X = Br, I und/oder SCN oder
die allgemeine Formel A^M^M11^ mit
A1 = Cs, CH3NH3, CH(NH2)2 und/oder (CH3)3NH;
M1 = Ag, K, Tl und/oder Au;
M111 = Sb, Bi, As und/oder Sn und
X = Br, I und/oder SCN auf. Als Halbleiterperovskite können auch Cs3Sb2Ig, (CH3NH3) 3Sb2Ig oder Cs2SnI6 verwendet werden.
Umfasst das Konversionselement einen dritten Leuchtstoff kann der dritte Leuchtstoff aus denselben Leuchtstoffen ausgewählt sein wie der zweite Leuchtstoff. Insbesondere sind der zweite und der dritte Leuchtstoff unterschiedliche Leuchtstoffe.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Konversionselement den ersten Leuchtstoff, einen zweiten und einen dritten Leuchtstoff. Der zweite Leuchtstoff weist die Formel M(1_0, 5z) Zz [AaBbCcDdEeN4-nOn] : ESX, REy, bevorzugt
M(i-y) [BbDdN4-nOn] : REy, besonders bevorzugt Sr [Al2Li202N2 ] : Eu auf und kristallisiert in der Raumgruppe 14/m. Der dritte
Leuchtstoff weist die allgemeine Formel
M*x*A*y* [B*z*C*f*D*g*E*h*Oa*Fb*] :Mn4+ auf . Besonders bevorzugt ist der dritte Leuchtstoff A*2B*F6 : Mn4+ ' besonders bevorzugt
K2SiF6:Mn4+. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Halbleiterschichtenfolge zumindest ein III-V-
Verbindungshalbleitermaterial auf. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, wie AlnI ni-n-mGamN, oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial , wie AlnI ni-n-mGamP, oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial , wie AlnI ni-n-mGamAs , wobei jeweils 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m < 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Insbesondere ist die Halbleiterschichtenfolge aus InGaN geformt .
Die Halbleiterschichtenfolge beinhaltet eine aktive Schicht mit mindestens einem pn-Übergang und/oder mit einer oder mit mehreren Quantentopfstrukturen . Im Betrieb der
Beleuchtungsvorrichtung wird in der aktiven Schicht eine elektromagnetische Strahlung erzeugt. Eine Wellenlänge oder das Wellenlängenmaximum der Strahlung liegt bevorzugt im ultravioletten und/oder sichtbaren Bereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen einschließlich 360 nm und
einschließlich 550 nm, zum Beispiel zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 500 nm, insbesondere zwischen einschließlich 420 nm und einschließlich 480 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Beleuchtungsvorrichtung um eine Leuchtdiode, kurz LED, insbesondere eine Konversions-LED. In Kombination mit dem in der Beleuchtungsvorrichtung
vorhandenen ersten und zweiten Leuchtstoff oder ersten, zweiten und dritten Leuchtstoff ist die
Beleuchtungsvorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, in
Vollkonversion eine rote Gesamtstrahlung zu emittieren.
In einer alternativen Ausführungsform ist in Kombination mit dem in der Beleuchtungsvorrichtung vorhandenen ersten, ersten und zweiten oder ersten, zweiten und dritten Leuchtstoff und dem Spiegel oder Filter die Beleuchtungsvorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, in Teilkonversion und Filterung eine rote Gesamtstrahlung zu emittieren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform konvertieren der erste Leuchtstoff oder der erste Leuchtstoff und die weiteren
Leuchtstoffe die elektromagnetische Primärstrahlung teilweise in elektromagnetische Sekundärstrahlung. Dies kann auch als Teilkonversion bezeichnet werden. Gemäß dieser
Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung einen über dem Konversionselement angeordneten Spiegel oder Filter. So kann gewährleistet werden, dass die nach außen
abgestrahlte Gesamtstrahlung keine oder kaum Primärstrahlung enthält .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen der erste und die weiteren Leuchtstoffe in einer Matrix vor. Als Matrix können Silikone und/oder Siloxane verwendet werden.
Alternativ kann eine Glasmatrix verwendet werden, die
Glasmatrix kann insbesondere aus Phosphaten, Silikaten,
Boraten, Aluminaten, Sulfaten und Kombinationen daraus ausgewählt sein. Beispielsweise kann die Glasmatrix aus Si02, AI2O3, AI3PO4 und Kombinationen daraus ausgewählt sein. Alternativ können die Leuchtstoffe auch in einer Konverterkeramik vorliegen. Hierzu kann das
Konversionselement aus den Leuchtstoffen bestehen oder die Leuchtstoffe können in eine keramische Matrix eingebracht sein. Die keramische Matrix kann zum Beispiel AI2O3,
(Y, Lu, Sc) AI5O12, A1N, S13N4, bevorzugt (Ba, Sr, Ca) Si202N2,
(Li,Mg, Ca, Y) xSii2-m-nAlm+nOnN16-n mit v = Valenz von M, 0,001 < x <0,1 und 0, 5 < m = 2n < 3, 5 (a-SiA10N) , ß-Si6-zAlzOzN8-z mit 0,1 < z < 2) (ß-SiAlON), Nitridoorthosilikate wie AE2-xRExSii-y04-x- 2yNx:Eumit x = 0 - 2, RE = Sc, Y, La, Lu und AE= Ca, Sr, Ba und/oder Mg,, Sr3Sii3Al302 2i oder Ba3SieOi2N2 sein. Bevorzugt können oxinitridische keramische Matrixmaterialien ein Kation aus der Gruppe der Alkalimetalle, der Erdalkalimetalle oder der Lanthanoide aufweisen und das Kristallgerüst ist aus den Elementen AI, Si, Li und/oder Nb und 0 und N aufgebaut.
Das Konversionselement kann direkt oder beabstandet auf der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht sein. Das
Konversionselement kann quadratisch oder rechteckig
ausgeführt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Beleuchtungsvorrichtung als Leuchte, insbesondere als Leuchte für ein Kraftfahrzeug oder eine Ampel, besonders bevorzugt als Rückleuchte und/oder Bremsleuchte für ein Kraftfahrzeug ausgeformt .
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer
Beleuchtungsvorrichtung. Insbesondere gelten alle
Ausführungen und Definitionen für die Beleuchtungsvorrichtung auch für die Verwendung der Beleuchtungsvorrichtung und umgekehrt. Die Beleuchtungsvorrichtung wird insbesondere als Leuchte für ein Kraftfahrzeug oder eine Ampel, besonders bevorzugt als Rückleuchte und/oder Bremsleuchte für ein
Kraftfahrzeug verwendet. Der erste Leuchtstoff kann mittels Festkörperreaktion
hergestellt werden. Dazu können die Edukte des Leuchtstoffes vermengt werden. Beispielsweise können Strontiumnitrid
(Sr3 2) , Aluminiumnitrid (A1N) , Aluminiumoxid (AI2O3) ,
Lithiumnitrid (L13N) und Europiumoxid (EU2O3) zur Herstellung von SrLi2Al202 2 : Eu verwendet werden. Die Edukte werden in einem entsprechenden Verhältnis miteinander vermengt. Die Edukte können beispielsweise in einen Nickeltiegel
eingebracht werden. Anschließend kann das Gemenge auf eine Temperatur zwischen 700 °C und 1000 °C, vorzugsweise 800 °C, aufgeheizt werden. Zusätzlich kann das Aufheizen in einem
Formiergasstrom erfolgen, wobei die Temperaturen über 1 bis 400 Stunden gehalten werden. Der Anteil des Wasserstoffs (H2) im Stickstoff (N2) kann beispielsweise 7,5 % sein. Die Aufheiz- und Abkühlraten können beispielsweise bei 250 °C pro Stunde liegen.
Alternativ zu dem oben beschriebenen Verfahren kann der erste Leuchtstoff auch mit einer Festkörpersynthese in einer zugeschweißten Tantalampulle erzeugt werden. Dazu können die Edukte, wie beispielsweise im Falle des Leuchtstoffes
SrLi2Al2N202 : Eu, Sr3Al206, Li (Flux) , LiN3 und Eu203, in einem entsprechenden Mischungsverhältnis miteinander vermengt werden und in eine Tantalampulle eingebracht werden. Es erfolgt beispielsweise ein Aufheizen von Raumtemperatur auf 800 °C, ein anschließendes Halten der Temperatur für
beispielsweise 100 Stunden, wobei anschließend das System wieder auf Raumtemperatur abkühlt wird und der Leuchtstoff erzeugt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen die Edukte des ersten Leuchtstoffs als Pulver vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform folgt nach dem
Heizschritt ein Abkühlvorgang, wobei das Gemenge auf
Raumtemperatur abgekühlt wird. Unter Raumtemperatur kann insbesondere eine Temperatur von 20 °C oder 25 °C verstanden werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Temperatur für 1 Stunde bis 400 Stunden, beispielsweise 100 Stunden, auf diesem Wert gehalten. Insbesondere erfolgt die Glühung des Leuchtstoffs in diesem Zeitraum.
Die Synthese erfolgt bei moderaten Temperaturen und ist daher sehr energieeffizient. Die Anforderungen beispielsweise an den verwendeten Ofen sind damit gering. Die Edukte sind kostengünstig kommerziell erhältlich und nicht toxisch.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Die Figur 1A zeigt ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung einer Konversions-LED, die einen Halbleiterchip umfasst, der eine Primärstrahlung im blauen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst die
Konversions-LED einen ersten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert und einen zweiten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der Raumgruppe 14/m kristallisiert. Der zweite Leuchtstoff liegt zu 5 bis 10 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtleuchtstoffmenge vor.. Die Konversions- LED enthält neben dem ersten und dem zweiten Leuchtstoff keinen weiteren Leuchtstoff. Der erste und der zweite
Leuchtstoff konvertieren die Primärstrahlung vollständig in eine Sekundärstrahlung im roten Bereich des
elektromagnetischen Spektrums, so dass die Sekundärstrahlung der Gesamtstrahlung der Konversions-LED entspricht. Der
Farbort der Gesamtstrahlung liegt im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Der Farbort der
Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) im CIE-Farbraum ist in Figur 1B gezeigt. Aus Figur 1B ist ersichtlich, dass der Farbort der Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) in dem roten ECE Farbbereich für Automobilanwendungen und auch innerhalb des Farbbereichs für die Ampel-Norm EN 12368 liegt. Bei der ECE-Regelung handelt es sich um ECE-R48.
Überraschenderweise kann durch die Kombination des ersten und des zweiten Leuchtstoffs eine besonders hohe Farbsättigung und Effizienz der Gesamtstrahlung erreicht werden. Eine so hohe Farbsättigung und Effizienz der Gesamtstrahlung lässt sich bei dem Einsatz nur eines der beiden Leuchtstoffe nicht erzielen. Mit Vorteil kann der Farbort durch eine Änderung der Gewichtsprozent der beiden Leuchtstoffe bezogen auf die Gesamtleuchtstoffmenge nach Bedarf angepasst werden. Nach gegenwärtigen Stand der Technik kann mit keinem anderen Eu dotiertem Leuchtstoff mit einer Emission in diesem
Farbbereich eine gleichwertige spektrale Effizienz erzielt werden.
Die Figur 2A zeigt ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung einer Konversions-LED, die einen Halbleiterchip umfasst, der eine Primärstrahlung im blauen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst die Konversions-LED einen ersten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert und einen zweiten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der Raumgruppe 14/m kristallisiert. Der zweite Leuchtstoff liegt zu 5 bis 10 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtleuchtstoffmenge vor. Die Konversions- LED enthält neben dem ersten und dem zweiten Leuchtstoff keinen weiteren Leuchtstoff. Der erste und der zweite
Leuchtstoff konvertieren die Primärstrahlung teilweise in eine Sekundärstrahlung im roten Bereich des
elektromagnetischen Spektrums, so dass die Gesamtstrahlung einer Mischstrahlung aus Sekundärstrahlung und
Primärstrahlung entspricht. Der Farbort der Gesamtstrahlung (FOG) liegt im roten Bereich des elektromagnetischen
Spektrums, allerdings nicht innerhalb des roten ECE
Farbbereichs für Automobilanwendungen. Um den Farbort zu verschieben, umfasst die Konversions-LED einen Filter oder einen Spiegel, der über dem Konversionselement angeordnet ist und der für die Primärstrahlung nicht durchlässig ist, die somit aus der Mischstrahlung herausgefiltert wird, so dass die Gesamtstrahlung, die nach außen abgestrahlt wird, der Sekundärstrahlung entspricht. Der Farbort der über den
Spiegel oder den Filter abgestrahlten Gesamtstrahlung (FOGF) der Konversions-LED liegt im roten Bereich des
elektromagnetischen Spektrums und innerhalb des roten ECE Farbbereichs für Automobilanwendungen. Das Emissionsspektrum der über den Spiegel oder den Filter abgestrahlten
Gesamtstrahlung der Konversions-LED ist in Figur 2B gezeigt. Die Farborte der Gesamtstrahlung FOG und FOGF im CIE-Farbraum sind Figur 2C gezeigt. Durch die Verwendung des Filters oder Spiegels kann der Farbort der Gesamtstrahlung unter Erhalt der Effizienz in den roten ECE Farbbereich verschoben werden.
In Figur 3A ist ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung einer Konversions-LED gezeigt, die einen Halbleiterchip umfasst, der eine Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst die Konversions-LED einen ersten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert, einen zweiten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der Raumgruppe 14/m kristallisiert und einen dritten Leuchtstoff der Formel K2SiF6:Mn4+. Die Konversions-LED enthält neben dem ersten, dem zweiten
Leuchtstoff und dem dritten Leuchtstoff keinen weiteren
Leuchtstoff. Der erste, der zweite und der dritte Leuchtstoff konvertieren die Primärstrahlung vollständig in eine
Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, so dass die Sekundärstrahlung der Gesamtstrahlung der Konversions-LED entspricht. Der Farbort der
Gesamtstrahlung liegt im roten Bereich des
elektromagnetischen Spektrums. Der Farbort der
Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) im CIE-Farbraum ist in Figur 3B gezeigt. Aus Figur 3B ist erkennbar, dass der Farbort der Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) in dem roten ECE Farbbereich für Automobilanwendungen liegt (ECE- R48) . Überraschenderweise kann durch die Kombination des ersten, des zweiten und des dritten Leuchtstoffs eine
besonders hohe Farbsättigung und Effizienz der
Gesamtstrahlung erreicht werden. Eine so hohe Farbsättigung der Gesamtstrahlung lässt sich bei dem Einsatz nur eines der drei Leuchtstoffe nicht erzielen. Die Effizienz der
Gesamtstrahlung mit nur K2SiF6:Mn4+ als Leuchtstoff kann zwar höher sein, allerdings ist die Verwendung von K2SiF6:Mn4+ aufgrund des geringen Absorptionsvermögens von K2SiF6:Mn4+ zur Vollkonversion nicht möglich, da hierfür zu hohe Mengen an dem Leuchtstoff benötigt werden, die in konventionellen
Konversions-LEDs nicht eingebracht werden können. Mit Vorteil kann der Farbort durch eine Änderung der Gewichtsprozente der drei Leuchtstoffe bezogen auf die Gesamtleuchtstoffmenge nach Bedarf angepasst werden. Nach gegenwärtigen Stand der Technik kann mit keinem anderen Eu dotiertem Leuchtstoff mit einer Emission in diesem Farbbereich eine gleichwertige spektrale Effizienz erzielt werden.
Die Figur 4A zeigt ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung einer Konversions-LED, die einen Halbleiterchip umfasst, der eine Primärstrahlung im blauen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst die Konversions-LED einen ersten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert, einen zweiten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der Raumgruppe 14/m kristallisiert und einen dritten Leuchtstoff der Formel K2SiF6:Mn4+. Die Konversions-LED enthält neben dem ersten, dem zweiten
Leuchtstoff und dem dritten Leuchtstoff keinen weiteren
Leuchtstoff. Der erste, der zweite und der dritte Leuchtstoff konvertieren die Primärstrahlung teilweise in eine
Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, so dass die Gesamtstrahlung einer Mischstrahlung aus Sekundärstrahlung und Primärstrahlung entspricht. Der Farbort der Gesamtstrahlung (FOG) liegt im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, allerdings nicht innerhalb des roten ECE Farbbereichs für Automobilanwendungen. Um den
Farbort zu verschieben umfasst die Konversions-LED einen Filter oder einen Spiegel, der über dem Konversionselement angeordnet ist und der für die Primärstrahlung nicht durchlässig ist, die somit aus der Michstrahlung herausgefiltert wird, so dass die Gesamtstrahlung, die nach außen abgestrahlt wird, der Sekundärstrahlung entspricht. Der Farbort der über den Spiegel oder den Filter abgestrahlten Gesamtstrahlung (FOGF) der Konversions-LED liegt im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums und innerhalb des roten ECE Farbbereichs für Automobilanwendungen. Das
Emissionsspektrum der über den Spiegel oder den Filter abgestrahlten Gesamtstrahlung der Konversions-LED ist in Figur 4B gezeigt. Die Farborte der Gesamtstrahlung FOG und FOGF im CIE-Farbraum sind in Figur 4C gezeigt. Durch die Verwendung des Filters oder Spiegels kann der Farbort der Gesamtstrahlung unter Erhalt der Effizienz in den roten ECE Farbbereichs verschoben werden.
Die Figur 5A zeigt ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung einer Konversions-LED, die einen Halbleiterchip umfasst, der eine Primärstrahlung im blauen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst die Konversions-LED einen ersten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert. Die Konversions-LED enthält neben dem ersten Leuchtstoff keinen weiteren Leuchtstoff. Der erste
Leuchtstoff konvertiert die Primärstrahlung vollständig in eine Sekundärstrahlung im roten Bereich des
elektromagnetischen Spektrums, so dass die Sekundärstrahlung der Gesamtstrahlung der Konversions-LED entspricht. Der
Farbort der Gesamtstrahlung liegt im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Der Farbort der
Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) im CIE-Farbraum ist in Figur 5B gezeigt. Aus Figur 5B ist erkennbar, dass der Farbort der Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) in dem roten ECE Farbbereich für Automobilanwendungen und auch innerhalb des Farbbereichs für die Ampel-Norm EN 12368 liegt. Bei der ECE-Regelung handelt es sich um den ECE-R48.
Die Figur 6A zeigt ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung einer Konversions-LED, die einen Halbleiterchip umfasst, der eine Primärstrahlung im blauen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst die
Konversions-LED einen ersten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2N2 ] : Eu, der in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert und einen zweiten Leuchtstoff der Formel
K2SiF6:Mn4+. Die Konversions-LED enthält neben dem ersten und dem zweiten Leuchtstoff keinen weiteren Leuchtstoff. Der erste und der zweite Leuchtstoff konvertieren die
Primärstrahlung teilweise in eine Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, so dass die
Gesamtstrahlung einer Mischstrahlung aus Sekundärstrahlung und Primärstrahlung entspricht. Der Farbort der
Gesamtstrahlung (FOG) liegt im roten Bereich des
elektromagnetischen Spektrums, allerdings nicht innerhalb des roten ECE Farbbereichs für Automobilanwendungen. Um den
Farbort zu verschieben umfasst die Konversions-LED einen Filter oder einen Spiegel, der über dem Konversionselement angeordnet ist und der für die Primärstrahlung nicht
durchlässig ist, die somit aus der Michstrahlung
herausgefiltert wird, so dass die Gesamtstrahlung, die nach außen abgestrahlt wird, der Sekundärstrahlung entspricht. Der Farbort der über den Spiegel oder den Filter abgestrahlten Gesamtstrahlung (FOGF) der Konversions-LED liegt im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums und innerhalb des roten ECE Farbbereichs für Automobilanwendungen. Das
Emissionsspektrum der über den Spiegel oder den Filter abgestrahlten Gesamtstrahlung der Konversions-LED ist in Figur 6B gezeigt. Die Farborte der Gesamtstrahlung FOG und FOGF im CIE-Farbraum sind in Figur 6C gezeigt. Durch die Verwendung des Filters oder Spiegels kann der Farbort der Gesamtstrahlung unter Erhalt der Effizienz in den roten ECE Farbbereichs verschoben werden.
Die Figur 7A zeigt ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung einer Konversions-LED, die einen Halbleiterchip umfasst, der eine Primärstrahlung im blauen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst die Konversions-LED einen ersten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, der in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert und einen zweiten Leuchtstoff der Formel K2SiF6:Mn4+. Die Konversions-LED enthält neben dem ersten und dem zweiten Leuchtstoff keinen weiteren Leuchtstoff. Der erste und der zweite Leuchtstoff konvertieren die
Primärstrahlung vollständig in eine Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, so dass die Sekundärstrahlung der Gesamtstrahlung der Konversions-LED entspricht. Der größere Anteil an der Gesamtstrahlung hat in dieser Ausführungsform die Sekundärstrahlung des ersten
Leuchtstoffs Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu . Der Farbort der
Gesamtstrahlung liegt im roten Bereich des
elektromagnetischen Spektrums. Der Farbort der
Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) im CIE-Farbraum ist in Figur 7B gezeigt. Aus Figur 7B ist ersichtlich, dass der Farbort der Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) in dem roten ECE Farbbereich für Automobilanwendungen liegt.
Überraschenderweise kann durch die Kombination des ersten und des zweiten Leuchtstoffs eine besonders hohe Farbsättigung und Effizienz der Gesamtstrahlung erreicht werden. Eine so hohe Farbsättigung und Effizienz der Gesamtstrahlung lässt sich bei dem Einsatz nur eines der beiden Leuchtstoffe nicht erzielen. Mit Vorteil kann der Farbort durch eine Änderung der Gewichtsprozente der beiden Leuchtstoffe bezogen auf die Gesamtleuchtstoffmenge nach Bedarf angepasst werden. Nach gegenwärtigen Stand der Technik kann mit keinem anderen Eu dotiertem Leuchtstoff mit einer Emission in diesem
Farbbereich eine gleichwertige spektrale Effizienz erzielt werden .
Die Figur 8A zeigt ein Emissionsspektrum der Gesamtstrahlung einer Konversions-LED, die einen Halbleiterchip umfasst, der eine Primärstrahlung im blauen Bereich des
elektromagnetischen Spektrums emittiert. Weiter umfasst die Konversions-LED einen ersten Leuchtstoff der Formel
Sr [AI2L12O2N2 ] : Eu, der in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert und einen zweiten Leuchtstoff der Formel
K2SiF6:Mn4+. Die Konversions-LED enthält neben dem ersten und dem zweiten Leuchtstoff keinen weiteren Leuchtstoff. Der erste und der zweite Leuchtstoff konvertieren die
Primärstrahlung vollständig in eine Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums, so dass die Sekundärstrahlung der Gesamtstrahlung der Konversions-LED entspricht. Der größere Anteil an der Gesamtstrahlung hat in dieser Ausführungsform die Sekundärstrahlung des zweiten Leuchtstoffs K2SiF6:Mn4+. Der Farbort der Gesamtstrahlung liegt im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Der Farbort der Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) im CIE- Farbraum ist in Figur 8B gezeigt. Aus Figur 8B ist erkennbar, dass der Farbort der Gesamtstrahlung der Konversions-LED (FOG) in dem roten ECE Farbbereich für Automobilanwendungen und auch innerhalb des Farbbereichs für die Ampel-Norm EN 12368 liegt. Überraschenderweise kann durch die Kombination des ersten und des zweiten Leuchtstoffs eine besonders hohe Farbsättigung und Effizienz der Gesamtstrahlung erreicht werden. Eine so hohe Farbsättigung und Effizienz der Gesamtstrahlung lässt sich bei dem Einsatz nur eines der beiden Leuchtstoffe nicht erzielen. Mit Vorteil kann der Farbort durch eine Änderung der Gewichtsprozent der beiden Leuchtstoffe bezogen auf die Gesamtleuchtstoffmenge nach Bedarf angepasst werden.
Die Figuren 9 bis 11 zeigen jeweils schematische
Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen von hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere
Konversions-LEDs.
Die Konversions-LEDs der Figuren 9 bis 11 weisen zumindest einen ersten Leuchtstoff der Formel Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu auf, der in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert.
Zusätzlich können ein zweiter oder ein zweiter und ein dritter Leuchtstoff vorhanden sein.
Die Konversions-LED gemäß Figur 9 weist eine
Halbleiterschichtenfolge 2 auf, die auf einem Substrat 10 angeordnet ist. Das Substrat 10 kann beispielsweise
reflektierend ausgebildet sein. Über der
Halbleiterschichtenfolge 2 ist ein Konversionselement 3 in Form einer Schicht angeordnet. Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist eine aktive Schicht auf (nicht gezeigt) , die im Betrieb der Konversions-LED eine Primärstrahlung mit einer
Wellenlänge von 300 nm bis 500 nm emittiert. Das
Konversionselement 3 ist im Strahlengang der Primärstrahlung S angeordnet. Das Konversionselement 3 umfasst ein
Matrixmaterial, wie beispielsweise ein Silikon und Partikel des ersten Leuchtstoffs und des zweiten Leuchtstoffs oder
Partikel des ersten Leuchtstoffs, des zweiten Leuchtstoff und des dritten Leuchtstoffs. Alternativ oder zusätzlich zu dem zweiten oder dem zweiten und dritten Leuchtstoff kann über dem Konversionselement ein Filter oder ein Spiegel (hier nicht gezeigt) angeordnet sein, der dazu eingerichtet ist, die Primärstrahlung zu filtern, so dass keine Primärstrahlung aus dem Filter oder Spiegel heraustritt.
Beispielsweise weist der erste oder der erste und der zweite oder der erste, der zweite und der dritte Leuchtstoff eine mittlere Korngröße von 10 ym auf. Die Leuchtstoffe sind dazu befähigt, die Primärstrahlung S im Betrieb der Konversions- LED teilweise oder vollständig in eine Sekundärstrahlung SA im roten Spektralbereich zu konvertieren. Der erste oder der erste und der zweite oder der erste, der zweite und der dritte Leuchtstoff sind in dem Konversionselement 3 in dem Matrixmaterial im Rahmen der Herstellungstoleranz homogen verteilt.
Alternativ können die Leuchtstoffe auch mit einem
Konzentrationsgradienten in dem Matrixmaterial verteilt sein. Alternativ kann das Matrixmaterial auch fehlen, sodass der erste oder der erste und der zweite oder der erste, der zweite und der dritte Leuchtstoff 4 als Keramikkonverter ausgeformt ist. Das Konversionselement 3 ist über der
Strahlungsaustrittsfläche 2a der Halbleiterschichtenfolge 2 und über den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 2 vollflächig aufgebracht und steht mit der
Strahlungsaustrittsfläche 2a der Halbleiterschichtenfolge 2 und den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 2 in direktem mechanischen Kontakt. Die Primärstrahlung S kann auch über die Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 2 austreten . Das Konversionselement 3 kann beispielsweise durch Spritzguss-, Spritzpress- oder durch Spraycoating-Verfahren aufgebracht werden. Zudem weist die Konversions-LED
elektrische Kontaktierungen (hier nicht gezeigt) auf, deren Ausbildung und Anordnung dem Fachmann bekannt ist.
Alternativ kann das Konversionselement auch vorgefertigt sein und mittels eines sogenannten Pick-and-Place-Prozesses auf die Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht werden.
In Figur 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Konversions-LED 1 gezeigt. Die Konversions-LED 1 weist eine Halbleiterschichtenfolge 2 auf einem Substrat 10 auf. Auf der Halbleiterschichtenfolge 2 ist das Konversionselement 3 ausgeformt. Das Konversionselement 3 ist als Plättchen ausgeformt. Das Plättchen kann aus zusammengesinterten
Partikeln des ersten Leuchtstoffs, des ersten und des zweiten Leuchtstoffs oder des ersten, des zweiten und des dritten Leuchtstoffs bestehen und somit ein keramisches Plättchen sein, oder das Plättchen weist beispielsweise Glas, Silikon, als Matrixmaterial mit darin eingebetteten Partikeln des ersten Leuchtstoff oder der Leuchtstoffe auf. Besteht das Konversionselement 3 aus zusammengesinterten Partikeln des ersten Leuchtstoffs, ist dieser dazu eingerichtet, die
Primärstrahlung nur teilweise in eine rote Sekundärstrahlung zu konvertieren und über dem Konversionselement 3 ein Spiegel oder Filter angeordnet (nicht gezeigt) , der dazu eingerichtet ist, die Primärstrahlung zu filtern, so dass keine oder nur geringfügig Primärstrahlung aus dem Filter oder Spiegel heraustritt . Das Konversionselement 3 ist über der
Strahlungsaustrittsfläche 2a der Halbleiterschichtenfolge 2 vollflächig aufgebracht. Insbesondere tritt keine
Primärstrahlung S über die Seitenflächen der
Halbleiterschichtenfolge 2 aus, sondern überwiegend über die Strahlungsaustrittsfläche 2a. Das Konversionselement 3 kann mittels einer Haftschicht (nicht gezeigt) , beispielsweise aus Silikon, auf der Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht sein. Die Konversions-LED 1 gemäß der Figur 11 weist ein Gehäuse 11 mit einer Ausnehmung auf. In der Ausnehmung ist eine
Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet, die eine aktive
Schicht aufweist (nicht gezeigt) . Die aktive Schicht
emittiert im Betrieb der Konversions-LED eine Primärstrahlung S mit einer Wellenlänge von 300 nm bis 460 nm.
Das Konversionselement 3 ist als Verguss der Schichtenfolge in der Ausnehmung ausgeformt und umfasst ein Matrixmaterial wie beispielsweise ein Silikon und einen ersten Leuchtstoff, einen ersten und zweiten Leuchtstoffs oder einen ersten, einen zweiten und einen dritten Leuchtstoff. Der erste
Leuchtstoffs oder die Leuchtstoffe konvertieren die
Primärstrahlung S im Betrieb der Konversions-LED 1 zumindest teilweise in eine Sekundärstrahlung SA. Bei einer teilweisen Konversion ist über dem Konversionselement 3 ein Filter oder ein Spiegel angeordnet (nicht gezeigt) . Alternativ
konvertieren die Leuchtstoffe die die Primärstrahlung S vollständig in Sekundärstrahlung SA. Enthält das
Konversionselement 3 nur den ersten Leuchtstoff, ist dieser dazu eingerichtet, die Primärstrahlung nur teilweise in eine rote Sekundärstrahlung zu konvertieren und über dem
Konversionselement 3 ein Spiegel oder Filter angeordnet
(nicht gezeigt) , der dazu eingerichtet ist, die Primärstrahlung zu filtern, so dass keine Primärstrahlung aus dem Filter oder Spiegel heraustritt.
Möglich ist auch, dass der erste Leuchtstoff oder die
Leuchtstoffe in den Ausführungsbeispielen der Figuren 9 bis 11 in dem Konversionselement 3 räumlich von der
Halbleiterschichtenfolge 2 oder der Strahlungsaustrittsfläche 2a beabstandet angeordnet ist. Dies kann beispielsweise durch Sedimentation oder durch Aufbringen der Konversionsschicht auf dem Gehäuse erreicht werden.
Beispielsweise kann im Gegensatz zu der Ausführungsform der Figur 11 der Verguss lediglich aus einem Matrixmaterial, beispielsweise Silikon, bestehen, wobei auf dem Verguss beabstandet zu der Halbleiterschichtenfolge 2 das
Konversionselement 3 als Schicht auf dem Gehäuse 11 und auf dem Verguss aufgebracht wird.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 Beleuchtungsvorrichtung oder Konversions-LED
2 Halbleiterschichtenfolge oder Halbleiterchip 2a Strahlungsaustrittsfläche
3 Konversionselement
10 Substrat
11 Gehäuse
S Primärstrahlung
SA Sekundärstrahlung
LED lichtemittierende Diode
FOG Farbort der Gesamtstrahlung
FOGF Farbort der Gesamtstrahlung gefiltert

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung (1) zur Emission einer roten
Gesamtstrahlung, aufweisend
- eine Halbleiterschichtenfolge (2), die zur Emission von elektromagnetischer Primärstrahlung (S) eingerichtet ist;
- ein Konversionselement (3) , das einen ersten Leuchtstoff der Formel Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu, in der tetragonalen Raumgruppe P42/m kristallisiert, umfasst und zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung (S) in eine
elektromagnetische Sekundärstrahlung (SA) im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert, wobei
- das Konversionselement (3) einen zweiten Leuchtstoff umfasst, der teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung (S) in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung (S) im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert und/oder
- die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine über dem
Konversionselement (3) angeordneten Spiegel oder Filter umfasst.
2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der zweite Leuchtstoff die allgemeine Formel
M(i-o,5z) Zz [AaBbCcDdEeN4-nOn] :ESX, REy aufweist, wobei
M = Ca, Sr und/oder Ba;
Z = Na, K ,Rb, Cs und/oder Ag;
A = Mg, Mn und/oder Zn;
B = B, AI und/oder Ga;
C = Si, Ge, Ti, Zr und/oder Hf;
D = Li und/oder Cu;
E = P, V, Nb und/oder Ta;
ES = Ce3+;
RE = Eu2+, Eu3+, Yb2+ und/oder Yb3+; 0 < x < 0,2; 0 < y < 0,2; 0 < x+y < 0,2; 0 < z < 0,9 oder 0 < z < 0 , 5 ; 0 < n < 4 ; 0 < a < 4 ; 0 < b < 4 ; 0 < c < 4 ; 0 < d < 4; 0 < e < 4; a + b + c + d + e = 4 und 2a+3b+4c+d+5e = 10- n+z .
3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei der zweite Leuchtstoff die allgemeine Formel M(i-y) [BbDdN4-nOn] : Ey aufweist, wobei
M = Ca, Sr und/oder Ba;
B = B, AI und/oder Ga;
D = Li und/oder Cu;
RE = Eu2+;
0 < y < 0,2; 0 < n < 4; 0 < b < 4; 0 < d < 4 und b + d = 4
4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der zweite Leuchtstoff in der Raumgruppe 14/m kristallisiert.
5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei der zweite Leuchtstoff die Formel Sr [AI2L12O2 2 ] : Eu aufweist.
6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der zweite Leuchtstoff die allgemeine Formel
M*x*A*y* [B*z*C*f*D*g*E*h*Oa*Fb*] :Mn4+ aufweist, wobei
A* = Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und/oder NH4;
M* = Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn und/oder Sn;
B* = Si, Ge, Sn, Ti, Zr und/oder Hf;
C* =A1, Ga, In, Gd, Y, Sc, La, Tb, Bi und/oder Cr;
D* = Nb, Ta und/oder V;
E* = W und/oder Mo;
2x+y = -(4z + 3f + 5g+ 6h+ 4c - 2+ a-b) ;
0 < x*; 0 < y*; 0 < z*; 0 < f*; 0 < g*; 0 < h*; 0 < a*; 0 < b*; x*+y*+z*+f*+g*+h* > 0 und a*+b* > 0.
7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei der zweite Leuchtstoff die allgemeine Formel A*2B*F6 : Mn+4, wobei A* = Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und/oder NH4 und
B* = Si, Ge, Sn, Ti, Zr und/oder Hf.
8. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der zweite Leuchtstoff die allgemeine Formel
(4-x) MgO -xMgF2 -Ge02 :Mn4+, A2Ge409 : Mn4+ oder A3A' Ge80i8 : Mn4+ aufweist' wobei
A = Li, K, Na oder Rb und
A' = Li, K, Na oder Rb .
9. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der zweite Leuchtstoff ausgewählt ist aus Sr4Ali4025 : Mn4+,
Mg2Ti04 :Mn4+, CaZr03:Mn4+, Gd3Ga50i2 : Mn4+, Al203 :Mn4+, GdA103:Mn4+, LaA103:Mn4+, LiAl508 : Mn4+, SrTi03:Mn4+, Y2Ti207 : Mn4+, Y2Sn207 : Mn4+, CaAl120i9:Mn4+, MgO:Mn4+, Ba2LaNb06 : Mn4+ .
10. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der zweite Leuchtstoff ausgewählt ist aus Quantenpunkten
umfassend ein halbleitendes Material.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das halbleitende Material ausgewählt ist aus CdS, CdSe, CdTe,
ZnS, ZnTe, HgTe, HgSe, GaP, GaAs, GaSb, AIP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, InN, A1N und Kombinationen daraus.
12. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der zweite Leuchtstoff ausgewählt ist aus Halbleiterperovskiten der allgemeine Formel ZMX3 mit
Z = Cs, CH3NH3, CH(NH2)2 und/oder (CH3)3NH;
M = Pb, Sn, Ge, Mn, Cd und/oder Zn und X = Br, I und/oder SCN oder
der allgemeinen Formel AI2MIIMIIIX6 mit
A1 = Cs, CH3NH3, CH(NH2)2 und/oder (CH3)3NH;
M1 = Ag, K, Tl und/oder Au;
M111 = Sb, Bi, As und/oder Sn und
X = Br, I und/oder SCN.
13. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Konversionselement (3) einen dritten
Leuchtstoff umfasst, der teilweise die elektromagnetische
Primärstrahlung (S) in elektromagnetische Sekundärstrahlung
(SA) im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums konvertiert und die allgemeine Formel
M*x*A*y* [B*z*C*f*D*g*E*h*Oa*Fb*] :Mn4+ aufweist, wobei
A* = Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag und/oder NH4;
M* = Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Zn und/oder Sn;
B* = Si, Ge, Sn, Ti, Zr und/oder Hf;
C* =A1, Ga, In, Gd, Y, Sc, La, Tb, Bi und/oder Cr;
D* = Nb, Ta und/oder V;
E* = W und/oder Mo;
2x+y = -(4z + 3f + 5g+ 6h+ 4c - 2+ a-b) ;
0 < x*; 0 < y*; 0 < z*; 0 < f*; 0 < g*; 0 < h*; 0 < a*; 0 < b*; x*+y*+z*+f*+g*+h* > 0 und a*+b* > 0.
14. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die als Leuchte für ein Kraftfahrzeug ausgeformt ist.
15. Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für eine Rück- oder Bremsleuchte eines Kraftfahrzeugs oder als Leuchte für eine Ampel.
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