WO2020245282A1 - Gelber leuchtstoff und lichtquelle - Google Patents

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WO2020245282A1
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emission
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empirical formula
radiation
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Daniel Bichler
Simon Dallmeir
Gudrun PLUNDRICH
Mark VORSTHOVE
Simon PESCHKE
Johanna STRUBE-KNYRIM
Jutta THOMA
Christian Koch
Philipp Schmid
Christiane STOLL
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the invention relates to a phosphor and a light source
  • Light source which in particular comprises the phosphor.
  • the yellow phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG) is currently used almost exclusively for the conversion of blue primary radiation from a light-emitting diode (LED) or laser diode into secondary radiation in the yellow spectral range.
  • YAG crystallizes in the garnet structure in the cubic space group ⁇ 3 ⁇ .
  • YAG is very efficient in converting the radiation, but the yellow secondary radiation has a very high spectral range
  • One object of the invention is to provide a phosphor which emits radiation in the yellow-green to yellow spectral range and a narrow spectral range
  • This task is or these tasks are carried out by a phosphor, a phosphor mixture, a Light source and use according to the independent
  • the phosphor has the general empirical formula XA 3 AlO 4 : E, where
  • - X Mg, Ca, Sr and / or Ba;
  • E Eu, Ce, Yb and / or Mn.
  • E can be referred to as an activator and is responsible in particular for the emission of radiation from the phosphor.
  • phosphors are based on
  • impurities should preferably have at most a weight fraction of the phosphor of at most 1 per thousand or 100 ppm (parts per million) or 10 ppm.
  • the phosphors have a
  • the peak wavelength is preferably between 510 nm and 580 nm inclusive, particularly preferred
  • the “peak wavelength” is the wavelength in the emission spectrum of a phosphor at which the maximum intensity in the emission spectrum or a
  • Emission band lies.
  • Phosphor here and below can be one or two
  • Emission band in particular two emission maxima, the emission maximum with the greater intensity of the
  • the point of intersection which is closer to the said color, represents the dominant wavelength of the color as the wavelength of the pure spectral color at this
  • the emission or the emission spectrum has one or two emission peaks.
  • the emission peaks each have a
  • Emission maximum It is particularly possible here for the emission peaks to at least partially overlap, so that an emission band results which, depending on the intensity of the individual two emission peaks, has an emission maximum or two emission maximums. It may be that the emission maxima of the emission band compared to the
  • the emission maxima of the individual emission peaks are shifted, i.e. at shorter or longer wavelengths.
  • the emission or the emission spectrum has two emission peaks.
  • the emission peaks are at least partially superimposed, so that an emission band with an emission maximum which corresponds to the peak wavelength or two emission maxima which correspond to an emission maximum and a second emission maximum at approximately the peak wavelength result.
  • an emission maximum of the emission band is between 510 nm and 530 nm inclusive and the peak wavelength of the emission band is between
  • Emission band lies between 565 nm and inclusive 575 nm inclusive and the peak wavelength of the emission band between 515 nm and inclusive
  • Peak wavelength preferably between 560 nm and 580 nm inclusive or between 510 nm and 530 nm inclusive, preferably between 565 nm and 575 nm inclusive or between 515 nm and 525 nm inclusive.
  • the relative intensity of the two emission peaks can be determined via the
  • Synthesis conditions can be set so that the color point of the secondary radiation can be varied.
  • an emission peak is completely suppressed or almost completely suppressed and the emission spectrum thus has only one emission peak and the emission band thus corresponds to the emission peak.
  • the emission or the emission spectrum has an emission peak or consists of an emission peak.
  • the peak wavelength is preferably between 560 nm and 580 nm inclusive, particularly preferably between 565 nm and 575 nm inclusive and thus in the yellow range of the
  • Emission band has a spectral half width below 90 nm, preferably between 40 nm and inclusive
  • the emission band is made up of two emission peaks, the emission peaks can each have a spectral half-width below 50 nm, preferably
  • the emission or the emission spectrum has only one emission peak or
  • Half width is between 40 nm and 50 nm
  • the phosphor with the empirical formula XA 3 AlO 4 E crystallizes in a triclinic crystal structure.
  • the phosphor preferably crystallizes in the triclinic space group P1 ⁇ .
  • E is at least Eu, preferably at least Eu 2+ .
  • Eu or Eu 2+ can be combined with Ce, Yb and / or Mn.
  • E Eu or Eu 2+ applies particularly preferably.
  • the activator E can be used in mol% amounts between 0.1 mol% to 20 mol%, 1 mol% to 10 mol%, 0.5 mol% to 5 mol%, 2 mol% to 5 mol%, to be available. Too high concentrations of E can lead to a loss of efficiency due to concentration quenching.
  • mol% data for the activator E in particular Eu, understood in particular as mol% data based on the molar proportions of X in the respective phosphor.
  • the phosphor has the general empirical formula (Sr 1-x X * x ) A 3 AlO 4 : E, where
  • the position of the peak wavelength can be influenced.
  • the phosphor has the general empirical formula SrA 3 AlO 4 : E, where
  • the phosphor has the general empirical formula SrLi3AlO4: E, where
  • the phosphor is capable of emitting primary radiation from the UV to blue
  • the phosphor has the general empirical formula SrLi 3 AlO 4 : Eu. Eu is
  • the phosphor SrLi 3 AlO 4 : Eu emits secondary radiation with a peak wavelength in the yellow-green spectral range, in particular between 535 nm and 545 nm inclusive, or in the yellow spectral range, in particular between 565 nm and 565 nm inclusive
  • Synthesis conditions affect the emission spectrum. So the emission or the emission spectrum can have one or two emission peaks, which is a setting of the
  • the emission band consists of one or two
  • the emission peaks can each have a spectral half-width below 50 nm. The inventors have thus recognized that a novel
  • the further phosphor when excited with primary radiation, the further phosphor also has an emission or secondary radiation with a peak or dominance wavelength in the yellow-green to yellow spectral range and also shows a narrow spectral half-width (FWHM, full width at half maximum).
  • FWHM narrow spectral half-width
  • the emission or the emission spectrum of the further phosphor has a
  • x y applies to the further phosphor.
  • 0.10 ⁇ x ⁇ 0.18 applies to the further phosphor.
  • the further phosphor crystallizes in a tetragonal crystal structure.
  • the phosphor preferably crystallizes in the tetragonal space group I4 / m.
  • E ' is at least Eu, preferably at least Eu 2+ .
  • Eu or Eu 2+ can be combined with Ce, Yb and / or Mn.
  • the activator E ' can be used in mol% amounts between 0.01 mol% to 20 mol%, 1 mol% to 10 mol%, 0.5 mol% to 5 mol%, 2 mol% to 5 mol% , to be available. Too high concentrations of E can lead to a loss of efficiency due to concentration quenching.
  • mol% data for the activator E ', in particular Eu are understood in particular as mol% data based on the molar proportions of X' in the respective phosphor.
  • the phosphor has the general empirical formula Sr 0.86 Li 0.14 (Li 2.93 Al 1.07 ) O 4 : Eu. In particular, Eu is Eu 2+ . Compared to SrLi 3 AlO 4 : Eu, in
  • the invention also relates to a phosphor mixture.
  • the phosphor mixture comprises the phosphor and the further phosphor. All explanations and definitions apply of the phosphor and the further phosphor also for the phosphor mixture. According to at least one embodiment, this includes
  • the invention also relates to a light source.
  • the light source has the phosphor, the other
  • the light source has a primary radiation source. Is preferred
  • Primary radiation source a semiconductor light source, especially preferably a light emitting diode (LED) or a
  • the primary radiation source is set up to emit electromagnetic primary radiation. In combination with that available in the light source
  • the light source is preferably set up to emit luminescent material or the phosphor mixture to emit yellow or yellow-green light in full conversion or white light in partial or full conversion. Due to the high overlap of the
  • the light source shows a high light yield of the total radiation.
  • the light source has a conversion element. In particular, this includes
  • the conversion element comprises the phosphor, the further phosphor or the phosphor mixture or consists of the phosphor, the further phosphor or the phosphor mixture.
  • Phosphor mixture at least partially or completely converts the electromagnetic primary radiation into
  • the peak wavelength of the secondary radiation is in particular between 510 nm and 580 nm inclusive and thus in the yellow-green to yellow range of the electromagnetic spectrum. According to at least one embodiment, this is
  • Conversion element a rotatable fluorescent wheel.
  • the fluorescent wheel can in particular be rotated about an axis of rotation and can, for example, be circular or ring-shaped.
  • a rotation frequency or speed can for example be between 1 Hz and 200 Hz. According to at least one embodiment, this is
  • Conversion element in particular the rotatable fluorescent wheel arranged at a distance from the primary radiation source.
  • the conversion element is not in direct mechanical contact with the primary radiation source. According to at least one embodiment, this is
  • Conversion element in particular the rotatable fluorescent wheel arranged at a distance from a laser diode.
  • the conversion element is not directly related
  • the light source according to this embodiment is in particular a laser activated remote phosphor (LARP) system.
  • LTP laser activated remote phosphor
  • a use of the light source in a projector or a display is specified. In particular, that is
  • Conversion element designed as a rotatable fluorescent wheel and the light source is a LARP system. According to at least one embodiment, the
  • Conversion element can also consist of the phosphor, the
  • the phosphor mixture can be set up for this
  • the total radiation from the light source is white mixed radiation.
  • the light source emitting white mixed radiation can preferably be used in addition to the phosphor, the further phosphor or the
  • Phosphor mixture does not contain any other phosphor.
  • the phosphor mixture is set up to partially convert the primary radiation.
  • the peak wavelength of the primary radiation is preferably in the visible blue
  • Spectral range for example between 400 nm and 460 nm.
  • yellow-green to yellow secondary radiation results in total white radiation from the light source.
  • the phosphor or the further phosphor is used, it is a so-called single phosphor solution.
  • Such light sources can be used in general lighting and in the
  • Automotive sector especially in vehicle headlights or direction indicators, are used.
  • the vehicle headlights or direction indicators are used.
  • the conversion element can comprise further phosphor.
  • the conversion element can comprise further phosphor.
  • the light source can have a second phosphor for the emission of radiation from the green spectral range. Additionally or alternatively, the light source can have a third phosphor. The third phosphor can be used to
  • the light source can then have at least three phosphors, the green-yellow to yellow-emitting phosphor, and one red-emitting one
  • the light source can at least that
  • Phosphor mixture a red-emitting phosphor and a green-emitting phosphor.
  • the light source is set up for full conversion or partial conversion, the primary radiation preferably being selected from the UV to blue spectral range for full conversion and from the blue range for partial conversion.
  • the resulting total radiation from the light source is then in particular white mixed radiation.
  • a second and / or third phosphor present in addition to the phosphor, the further phosphor or the phosphor mixture can in particular increase the color rendering index (CRI). Further phosphors in addition to the second and the third phosphor are in particular not excluded. The higher the
  • the invention also relates to a headlight.
  • the headlight has the light source.
  • the headlight includes a light source.
  • the light source has at least one
  • the headlight is a vehicle headlight. According to at least one embodiment, the headlight is used for general lighting, outdoor lighting,
  • Embodiments An embodiment AB1 of the invention
  • Phosphor with the empirical formula SrLi 3 AlO 4 : Eu 2+ was prepared as follows: SrO, Li 2 CO 3 , Al 2 O 3 and Eu 2 O 3 were mixed and the mixture in a nickel crucible at 800 ° C in a gas pressure sintering furnace below 10 bar nitrogen atmosphere annealed for 20 h. After cooling to room temperature, a
  • AB1 emits blue when excited
  • the peak wavelength l peak is 566 nm.
  • the spectral half-width of the emission band is 46 nm. It has been shown that next to the phosphor
  • Phosphor with the empirical formula SrLi 3 AlO 4 : Eu 2+ was prepared as follows: SrO, Li 2 O, Al 2 O 3 and EuN were mixed and the mixture at 800 ° C. in a flow oven under a forming gas atmosphere containing 10% hydrogen for 20 h annealed. After cooling to room temperature, a
  • the half-width of the emission band is 85 nm.
  • the weights of the starting materials for AB2 can be found in the following table 2.Table 2:
  • the starting materials of the phosphor are commercially available, largely stable, easy to handle and, moreover, very inexpensive.
  • Table 3 shows crystallographic data for SrLi 3 AlO 4 : Eu 2+ (AB1). The phosphor crystallizes in the triclinic crystal system in the space group P1 ⁇ .
  • the crystal structure has two crystallographically different Sr atoms (Sr01, Sr02), two crystallographically
  • Al03, Al04 different Al atoms (Al03, Al04), six
  • Table 6 below shows crystallographic position parameters of Sr 0.86 Li 0.14 (Li 2.93 Al 1.07 ) O 4: Eu 2+ (AB1 '). Table 6:
  • Figure 1 shows a section of the
  • FIGS. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 show emission spectra.
  • Figure 1 shows a section of the crystal structure
  • Tetrahedra for LiO 4 tetrahedra and filled tetrahedra for AlO4 tetrahedra are Oxygen atoms at the corners and Al or Li im
  • Figure 2 shows the emission spectrum of the phosphor
  • the emission band EB shows next to
  • FIG. 3 shows the emission spectrum of the
  • Emission band EB has an emission maximum EM resulting from EP1 and a further emission maximum which corresponds approximately to the peak wavelength resulting from EP2.
  • the emission maximum of EP1 is around 520 nm, the
  • FIG. 4 shows the emission spectrum of the phosphor
  • FIG. 5 shows the emission spectrum of the
  • Emission band EB has an emission maximum EM resulting from EP2 and a further emission maximum which corresponds approximately to the peak wavelength I peak , resulting from EP1.
  • the emission maximum EM is the emission band compared to the
  • EP1 Emission peaks EP1 is shifted slightly in the long wave.
  • the emission maximum of EP1 is around 520 nm, the
  • the half width of EP1 is approx. 40 nm, that of EP2 approx. 46 nm.
  • a comparison with the emission spectrum of AB1 from FIG. 3 shows that for AB1 the intensity of EP1 is lower than that of EP2, while for AB2 the intensity of EP2 is less than that of EP1.
  • the emission spectra of AB1 and AB2 in FIGS. 2 to 5 thus show that the ratio of the emission peaks EP1 and EP2 to one another can be changed and at least the emission peak EP1 can be completely or almost completely suppressed (see FIGS. 2 and 3).
  • the emission band of AB1 therefore almost corresponds to that
  • Emission peak EP2 The inventors have thus surprisingly succeeded in providing a phosphor whose peak wavelength is in a range between 510 nm and 530 nm inclusive or between 560 nm and 580 nm inclusive.
  • the location of the phosphor is in a range between 510 nm and 530 nm inclusive or between 560 nm and 580 nm inclusive.
  • the peak wavelength depends on the relative intensity of the two emission peaks of the emission band, it being possible for the emission peak EP1 in particular to have a very low intensity or be completely suppressed by changing the synthesis conditions.
  • FIG. 6 shows a comparison of the emission spectrum of AB1 with that of the phosphor Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (VB1).
  • VB1 has, measured at the dominant wavelength l dom , a
  • FIG. 7 shows a comparison of the emission spectrum of AB2 with that of the phosphor Lu 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (VB2).
  • VB2 has, measured at the dominant wavelength l dom , a
  • the exemplary embodiments AB1 and AB2 have significantly smaller spectral half-widths than the corresponding ones

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Abstract

Es wird ein Leuchtstoff angegeben. Der Leuchtstoff kristallisiert in einem triklinen Kristallsystem und weist die allgemeinen Summenformel XA3AlO4:E, wobei - X = Mg, Ca, Sr und/oder Ba; - A = Li, Na, K, Rb und/oder Cs und - E = Eu, Ce, Yb und/oder Mn. Es wird ein weiterer10 Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel X'1-xA'y(Al1+zA'3-z)O4:E' angegeben. Der weitere Leuchtstoff kristallisiert in einem tetragonalen Kristallsystem, wobei - X' = Mg, Ca, Sr und/oder Ba; - A' = Li, Na, K, Rb und/oder Cs;15 - E' = Eu, Ce, Yb und/oder Mn; - 0 < x < 0,25; - y ≤ x und - z = 0,5(2x-y).

Description

Beschreibung GELBER LEUCHTSTOFF UND LICHTQUELLE Die Erfindung betrifft einen Leuchtstoff und eine
Lichtquelle, die insbesondere den Leuchtstoff umfasst. In konversionsbasierten Lichtquellen kommt derzeit für die Konversion blauer Primärstrahlung einer lichtemittierenden Diode (LED) oder Laserdiode in Sekundärstrahlung im gelben Spektralbereich fast ausschließlich der gelbe Leuchtstoff Y3Al5O12:Ce3+ (YAG) zur Anwendung. YAG kristallisiert in der Granatstruktur in der kubischen Raumgruppe ^^3^. YAG
absorbiert effizient Strahlung im blauen Spektralbereich und emittiert im gelben Spektralbereich. Dabei ist YAG zwar sehr effizient in der Konversion der Strahlung, jedoch weist die gelbe Sekundärstrahlung eine sehr hohe spektrale
Halbwertsbreite („full width at half maximum“ – FWHM) von über 100 nm auf. Es besteht Bedarf an Leuchtstoffen, die eine Emission im gelben Spektralbereich und eine schmale spektrale
Halbwertsbreite aufweisen. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Leuchtstoff anzugeben, der im gelbgrünen bis gelben Spektralbereich Strahlung emittiert und eine schmale spektrale
Halbwertsbreite aufweist. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Lichtquelle mit dem hier beschriebenen
Leuchtstoff und eine Verwendung der Lichtquelle anzugeben. Diese Aufgabe wird beziehungsweise diese Aufgaben werden durch einen Leuchtstoff, eine Leuchtstoffmischung, eine Lichtquelle und eine Verwendung gemäß den unabhängigen
Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche. Es wird ein Leuchtstoff angegeben. Der Leuchtstoff weist die allgemeine Summenformel XA3AlO4:E auf, wobei
- X = Mg, Ca, Sr und/oder Ba;
- A = Li, Na, K, Rb und/oder Cs und
- E = Eu, Ce, Yb und/oder Mn. E kann als Aktivator bezeichnet werden und ist insbesondere für die Emission von Strahlung des Leuchtstoffs verantwortlich. Hier und im Folgenden werden Leuchtstoffe anhand von
Summenformeln beschrieben. Es ist bei den angegebenen
Summenformeln möglich, dass der Leuchtstoff weitere Elemente etwa in Form von Verunreinigungen aufweist, wobei diese
Verunreinigungen zusammengenommen bevorzugt höchstens einen Gewichtsanteil an dem Leuchtstoff von höchstens 1 Promille oder 100 ppm (parts per million) oder 10 ppm aufweisen sollten. Überraschenderweise weisen die Leuchtstoffe bei einer
Anregung mit einer Primärstrahlung eine Emission bzw.
Sekundärstrahlung mit einer Peak- oder Dominanzwellenlänge im gelbgrünen bis gelben Spektralbereich auf und zeigen zudem eine schmale spektrale Halbwertsbreite (FWHM, full width at half maximum). Die Peakwellenlänge liegt bevorzugt zwischen einschließlich 510 nm und 580 nm, besonders bevorzugt
zwischen einschließlich 510 nm und einschließlich 530 nm oder zwischen einschließlich 560 nm und einschließlich 580 nm. Unter der spektralen Halbwertsbreite wird hier und im
Folgenden die spektrale Breite auf halber Höhe des Maximums eines Emissionspeaks bzw. einer Emissionsbande verstanden. Als "Peakwellenlänge" wird vorliegend die Wellenlänge im Emissionsspektrum eines Leuchtstoffs bezeichnet, bei der die maximale Intensität im Emissionsspektrum bzw. einer
Emissionsbande liegt. Eine Emissionsbande oder das Emissionsspektrum des
Leuchtstoffs kann hier und im Folgenden einen oder zwei
Emissionspeaks aufweisen. Weist eine Emissionsbande oder das Emissionsspektrum zwei Emissionspeaks auf, zeigt die
Emissionsbande insbesondere zwei Emissionsmaxima, wobei das Emissionsmaximum mit der größeren Intensität der
Peakwellenlänge oder ungefähr der Peakwellenlänge entspricht. Wenn die beiden Emissionsmaxima nahe beisammen liegen, kann es durch Überlagerung zu einem leichten Shift im Maximum der Gesamtbande gegenüber des Emissionsmaximums des
Emissionspeaks mit der größeren Intensität kommen. 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. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Emission bzw. das Emissionsspektrum einen oder zwei Emissionspeaks auf. Die Emissionspeaks weisen insbesondere jeweils ein
Emissionsmaximum auf. Dabei ist es insbesondere möglich, dass sich die Emissionspeaks zumindest teilweise überlagern, so dass eine Emissionsbande resultiert, die je nach Intensität der einzelnen zwei Emissionspeaks ein Emissionsmaximum oder zwei Emissionsmaxima aufweist. Dabei kann es sein, dass die Emissionsmaxima der Emissionsbande gegenüber den
Emissionsmaxima der einzelnen Emissionspeaks verschoben, also bei kürzeren oder längeren Wellenlängen liegen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Emission bzw. das Emissionsspektrum zwei Emissionspeaks auf. Insbesondere sind die Emissionspeaks zumindest teilweise überlagert, so dass eine Emissionsbande mit einem Emissionsmaximum, die der Peakwellenlänge entspricht oder zwei Emissionsmaxima, die einem Emissionsmaximum und einem zweiten Emissionsmaximum bei ungefähr der Peakwellenlänge entsprechen, resultiert.
Insbesondere liegt ein Emissionsmaximum der Emissionsbande zwischen einschließlich 510 nm und einschließlich 530 nm und die Peakwellenlänge der Emissionsbande zwischen
einschließlich 560 nm und einschließlich 580 nm oder ein Emissionsmaximum der Emissionsbande liegt zwischen
einschließlich 560 nm und einschließlich 580 nm und die
Peakwellenlänge der Emissionsbande zwischen einschließlich 510 nm und einschließlich 530 nm. Bevorzugt liegt ein
Emissionsmaximum der Emissionsbande zwischen einschließlich 515 nm und einschließlich 525 nm und die Peakwellenlänge der Emissionsbande zwischen einschließlich 565 nm und
einschließlich 575 nm oder ein Emissionsmaximum der
Emissionsbande liegt zwischen einschließlich 565 nm und einschließlich 575 nm und die Peakwellenlänge der Emissionsbande zwischen einschließlich 515 nm und
einschließlich 525 nm. Weist die Emissionsbande nur ein
Emissionsmaximum auf liegt dieses und damit die
Peakwellenlänge bevorzugt zwischen einschließlich 560 nm und einschließlich 580 nm oder zwischen einschließlich 510 nm und einschließlich 530 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 565 nm und einschließlich 575 nm oder zwischen einschließlich 515 nm und einschließlich 525 nm. Vorteilhafterweise kann die relative Intensität der zwei Emissionspeaks über die
Synthesebedingungen eingestellt werden, so dass darüber der Farbort der Sekundärstrahlung variiert werden kann. So ist es insbesondere auch möglich, dass ein Emissionspeak vollständig unterdrückt oder nahezu vollständig unterdrückt wird und somit das Emissionsspektrum nur einen Emissionspeak aufweist und somit die Emissionsbande dem Emissionspeak entspricht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Emission bzw. das Emissionsspektrum einen Emissionspeak auf bzw. besteht aus einem Emissionspeak. Die Peakwellenlänge liegt bevorzugt zwischen einschließlich 560 nm und einschließlich 580 nm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 565 nm und einschließlich 575 nm und somit im gelben Bereich des
elektromagnetischen Spektrums. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Emissionsbande eine spektrale Halbwertsbreite unter 90 nm auf, bevorzugt zwischen einschließlich 40 nm und
einschließlich 90 nm. Setzt sich die Emissionsbande aus zwei Emissionspeaks zusammen können die Emissionspeaks jeweils eine spektrale Halbwertsbreite unter 50 nm, bevorzugt
zwischen einschließlich 40 nm und einschließlich 50 nm aufweisen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Emission bzw. das Emissionsspektrum nur einen Emissionspeak auf bzw.
besteht aus einem Emissionspeak. Die spektrale
Halbwertsbreite liegt zwischen 40 nm und 50 nm,
beispielsweise bei 46 nm. Insbesondere liegt die
Peakwellenlänge dieser Ausführungsform zwischen
einschließlich 560 nm und einschließlich 580 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 565 nm und einschließlich 575 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kristallisiert der Leuchtstoff mit der Summenformel XA3AlO4:E in einer triklinen Kristallstruktur. Bevorzugt kristallisiert der Leuchtstoff in der triklinen Raumgruppe P1^. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist E zumindest Eu, bevorzugt zumindest Eu2+. Dabei kann Eu oder Eu2+ mit Ce, Yb und/oder Mn kombiniert sein. Besonders bevorzugt gilt E = Eu oder Eu2+. Durch Verwendung der Aktivatoren Eu, Ce, Yb und/oder Mn, insbesondere Eu oder Eu in Kombination mit Ce, Yb und/oder Mn, kann besonders gut der Farbort des Leuchtstoffs im CIE- Farbraum (1931), dessen Peakwellenlänge ( ^peak)
beziehungsweise Dominanzwellenlänge ( ^dom), und die spektrale Halbwertsbreite eingestellt werden. Der Aktivator E kann gemäß einer weiteren Ausführungsform in Mol%-Mengen zwischen 0,1 Mol% bis 20 Mol%, 1 Mol% bis 10 Mol%, 0,5 Mol% bis 5 Mol%, 2 Mol% bis 5 Mol%, vorhanden sein. Zu hohe Konzentrationen an E können zu einem Effizienzverlust durch Konzentrationsquenching führen. Hier und im Folgenden werden Mol%-Angaben für den Aktivator E, insbesondere Eu, insbesondere als Mol%-Angaben bezogen auf die Molanteile von X im jeweiligen Leuchtstoff verstanden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel (Sr1-xX*x)A3AlO4:E auf, wobei
- X* = Mg, Ba und/oder Ca,
- A = Li, Na, K, Rb und/oder Cs,
- E = Eu, Ce, Yb und/oder Mn,
und
- 0 £ x £ 1, bevorzugt 0 £ x < 1, besonders bevorzugt 0 £ x £ 0,5, ganz besonders bevorzugt 0 £ x £ 0,3. Durch die
Variation des Anteils an Sr in dem Leuchtstoff kann mit
Vorteil die Lage der Peakwellenlänge beeinflusst werden.
Insbesondere haben sich Leuchtstoffe mit einem hohen
Strontiumanteil als besonders effizient und langzeitstabil erwiesen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel SrA3AlO4:E auf, wobei
- A = Li, Na, K, Rb und/oder Cs und
- E = Eu, Ce, Yb und/oder Mn. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel (Sr1-xX*x)Li3AlO4:E auf, wobei - X* = Mg, Ba und/oder Ca,
- E = Eu, Ce, Yb und/oder Mn,
und
- 0 £ x £ 1, bevorzugt 0 £ x < 1, besonders bevorzugt 0 £ x £ 0,5, ganz besonders bevorzugt 0 £ x £ 0,3. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel SrLi3AlO4:E auf, wobei
- E = Eu, Ce, Yb und/oder Mn, bevorzugt E = Eu. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff dazu befähigt, Primärstrahlung aus dem UV bis blauen
Spektralbereich zu absorbieren und in Sekundärstrahlung zu konvertieren, die eine Peakwellenlänge zwischen
einschließlich 510 nm und 580 nm, besonders bevorzugt
zwischen einschließlich 510 nm und einschließlich 530 nm oder zwischen einschließlich 560 nm und einschließlich 580 nm aufweist. Die Dominanzwellenlänge kann bei einer Anregung mit einer Primärstrahlung aus dem UV bis blauen Spektralbereich im Bereich zwischen einschließlich 550 nm und 580 nm liegen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel SrLi3AlO4:Eu auf. Eu ist
insbesondere Eu2+. Der Leuchtstoff SrLi3AlO4:Eu emittiert bei Anregung mit einer Primärstrahlung aus dem UV- bis blauen Spektralbereich eine Sekundärstrahlung mit einer Peakwellenlänge im gelbgrünen Spektralbereich, insbesondere zwischen einschließlich 535 nm und einschließlich 545 nm oder im gelben Spektralbereich, insbesondere zwischen einschließlich 565 nm und
einschließlich 575 nm. Mit Vorteil kann durch die
Synthesebedingungen das Emissionsspektrum beeinflusst werden. So kann die Emission bzw. das Emissionsspektrum eine oder zwei Emissionspeaks aufweisen, was eine Einstellung des
Farborts ermöglicht. Im Falle von zwei Emissionspeaks kann deren Intensität variiert werden. Überraschenderweise weist die Emissionsbande, bestehend aus einem oder zwei
Emissionspeaks des Leuchtstoffs, eine sehr schmale spektrale Halbwertsbreite unter 90 nm und damit eine hohe Lichtausbeute infolge eines großen Überlapps mit der menschlichen
Augenempfindlichkeitskurve mit einem Maximum bei 555 nm, auf. Dadurch können mit dem Leuchtstoff besonders effiziente
Lichtquellen bereitgestellt werden. Die Emissionspeaks können dabei jeweils eine spektrale Halbwertsbreite unter 50 nm aufweisen. Die Erfinder haben somit erkannt, dass ein neuartiger
schmalbandiger Leuchtstoff mit einer Peakwellenlänge im gelbgrünen bis gelben Bereich mit vorteilhaften Eigenschaften bereitgestellt werden kann, der bisher nicht bereitgestellt werden konnte. Die Erfindung betrifft ferner einen weiteren Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel X‘1-xA‘y(Al1+zA‘3-z)O4:E‘, der in einem tetragonalen Kristallsystem kristallisiert und wobei - X‘ = Mg, Ca, Sr und/oder Ba;
- A‘ = Li, Na, K, Rb und/oder Cs;
- E‘ = Eu, Ce, Yb und/oder Mn;
- 0 < x < 0,25;
- y £ x und
- z = 0,5(2x-y). Überraschenderweise weist auch der weitere Leuchtstoff bei einer Anregung mit einer Primärstrahlung eine Emission bzw. Sekundärstrahlung mit einer Peak- oder Dominanzwellenlänge im gelbgrünen bis gelben Spektralbereich auf und zeigt zudem eine schmale spektrale Halbwertsbreite (FWHM, full width at half maximum). Die Schreibweise der Summenformel X‘1-xA‘y(Al1+zA‘3-z)O4:E‘, bei der A‘ zweimal aufgeführt ist, ist einem Fachmann auf dem Gebiet der anorganischen Chemie allgemein bekannt.
Insbesondere verdeutlicht diese Summenformel dem Fachmann, dass das A‘ innerhalb der Kristallstruktur des Leuchtstoffs unterschiedliche Positionen besetzen kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Emission bzw. das Emissionsspektrum des weiteren Leuchtstoffs einen
Emissionspeak auf bzw. besteht aus einem Emissionspeak. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der weitere
Leuchtstoff die allgemeine Summenformel
X‘1-xLiy(Al1+zLi3-z)O4:E‘ auf, wobei
- X‘ = Mg, Ca, Sr und/oder Ba;
- E‘ = Eu, Ce, Yb und/oder Mn;
- 0 < x < 0,25;
- y £ x und
- z = 0,5(2x-y). Eine alternative Schreibweise der
allgemeinen Summenformel X‘1-xLiy(Al1+zLi3-z)O4:E‘ ist X‘1-xLiy+3- zAl1+zO4:E‘. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der weitere
Leuchtstoff die allgemeine Summenformel
Sr1-xLiy(Al1+zLi3-z)O4:E‘ auf, wobei
- E‘ = Eu, Ce, Yb und/oder Mn;
- 0 < x < 0,25;
- y £ x und
- z = 0,5(2x-y). Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für den weiteren Leuchtstoff x = y. Gemäß zumindest einer Ausführungsform gilt für den weiteren Leuchtstoff 0,10 < x < 0,18. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kristallisiert der weitere Leuchtstoff in einer tetragonalen Kristallstruktur. Bevorzugt kristallisiert der Leuchtstoff in der tetragonalen Raumgruppe I4/m. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist E‘ zumindest Eu, bevorzugt zumindest Eu2+. Dabei kann Eu oder Eu2+ mit Ce, Yb und/oder Mn kombiniert sein. Besonders bevorzugt gilt E‘ = Eu oder Eu2+. Der Aktivator E‘ kann gemäß einer weiteren Ausführungsform in Mol%-Mengen zwischen 0,01 Mol% bis 20 Mol%, 1 Mol% bis 10 Mol%, 0,5 Mol% bis 5 Mol%, 2 Mol% bis 5 Mol%, vorhanden sein. Zu hohe Konzentrationen an E können zu einem Effizienzverlust durch Konzentrationsquenching führen. Hier und im Folgenden werden Mol%-Angaben für den Aktivator E‘, insbesondere Eu, insbesondere als Mol%-Angaben bezogen auf die Molanteile von X‘ im jeweiligen Leuchtstoff verstanden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Summenformel Sr0,86Li0,14(Li2,93Al1,07)O4:Eu auf. Eu ist insbesondere Eu2+. Im Vergleich zu SrLi3AlO4:Eu sind in
Sr0,86Li0,14(Li2,93Al1,07)O4:Eu die AlO4- und die LiO4-Tetraeder fehlgeordnet. Zusätzlich ist die Sr-Lage statistisch
unterbesetzt. Das wird durch einen leichten Überschuss an Al in den (Li,Al)O4-Tetraedern und etwas zusätzliches Li in den Kanälen ausgeglichen. Die Erfindung betrifft ferner ein Leuchtstoffgemisch. Das Leuchtstoffgemisch umfasst den Leuchtstoff und den weiteren Leuchtstoff. Dabei gelten alle Ausführungen und Definitionen des Leuchtstoffs und des weiteren Leuchtstoffs auch für das Leuchtstoffgemisch. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Leuchtstoffgemisch den Leuchtstoff mit der allgemeinen
Summenformel SrLi3AlO4:E, der in einem triklinen
Kristallsystem kristallisiert, wobei
- E = Eu
und den weiteren Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel Sr1-xLiy(Al1+zLi3-z)O4:E‘, der in einem tetragonalen
Kristallsystem kristallisiert, wobei
- E‘ = E;
- 0 < x < 0,25;
- y £ x, bevorzugt x =y und
- z = 0,5 (2x-y). Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Leuchtstoffgemisch den Leuchtstoff mit der Summenformel
SrLi3AlO4:Eu, der in einem triklinen Kristallsystem
kristallisiert und den weiteren Leuchtstoff
Sr0,86Li0,14(Li2,93Al1,07)O4:Eu, der in einem tetragonalen
Kristallsystem kristallisiert. Die Erfindung betrifft ferner eine Lichtquelle. Insbesondere weist die Lichtquelle den Leuchtstoff, den weiteren
Leuchtstoff oder das Leuchtstoffgemisch auf. Dabei gelten alle Ausführungen und Definitionen des Leuchtstoffs, des weiteren Leuchtstoffs und des Leuchtstoffgemischs auch für die Lichtquelle und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Lichtquelle eine Primärstrahlungsquelle auf. Bevorzugt ist die
Primärstrahlungsquelle eine Halbleiterlichtquelle, besonders bevorzugt eine lichtemittierende Diode (LED) oder eine
Laserdiode. Die Primärstrahlungsquelle ist zur Emission von elektromagnetischer Primärstrahlung eingerichtet. In Kombination mit dem in der Lichtquelle vorhandenen
Leuchtstoff oder dem Leuchtstoffgemisch ist die Lichtquelle bevorzugt dazu eingerichtet, in Vollkonversion gelbes oder gelbgrünes Licht oder in Teil- oder Vollkonversion weißes Licht zu emittieren. Durch den hohen Überlapp der
Sekundärstrahlung des Leuchtstoffs, des weiteren Leuchtstoffs oder des Leuchtstoffgemischs mit der
Augenempfindlichkeitskurve weist die Lichtquelle eine hohe Lichtausbeute der Gesamtstrahlung auf. Die Lichtquelle weist gemäß zumindest einer Ausführungsform ein Konversionselement auf. Insbesondere umfasst das
Konversionselement den Leuchtstoff, den weiteren Leuchtstoff oder das Leuchtstoffgemisch oder besteht aus dem Leuchtstoff, dem weiteren Leuchtstoff oder dem Leuchtstoffgemisch. Der Leuchtstoff, der weitere Leuchtstoff oder das
Leuchtstoffgemisch konvertiert zumindest teilweise oder vollständig die elektromagnetische Primärstrahlung in
elektromagnetische Sekundärstrahlung. Die Peakwellenlänge der Sekundärstrahlung liegt insbesondere zwischen einschließlich 510 nm und einschließlich 580 nm und somit im gelbgrünen bis gelben Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Konversionselement ein drehbares Leuchtstoffrad. Das
Leuchtstoffrad ist insbesondere um eine Drehachse drehbar und kann beispielweise kreisförmig oder ringförmig geformt sein. Eine Rotationsfrequenz oder Drehzahl kann beispielsweise zwischen 1 Hz und 200 Hz liegen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Konversionselement, insbesondere das drehbare Leuchtstoffrad beabstandet von der Primärstrahlungsquelle angeordnet. Mit anderen Worten steht das Konversionselement nicht in direktem mechanischen Kontakt mit der Primärstrahlungsquelle. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Konversionselement, insbesondere das drehbare Leuchtstoffrad beabstandet von einer Laserdiode angeordnet. Mit anderen Worten steht das Konversionselement nicht in direktem
mechanischen Kontakt mit der Laserdiode. Bei der Lichtquelle gemäß dieser Ausführungsform handelt es sich insbesondere um ein Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System. Solche Systeme eignen sich insbesondere für Projektoren und
Displays. Es wird eine Verwendung der Lichtquelle in einem Projektor oder einem Display angegeben. Insbesondere ist das
Konversionselement als drehbares Leuchtstoffrad ausgebildet und bei der Lichtquelle handelt es sich um ein LARP System. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Konversionselement bzw. die Lichtquelle neben dem
Leuchtstoff, dem weiteren Leuchtstoff oder dem
Leuchtstoffgemisch keinen weiteren Leuchtstoff auf. Das
Konversionselement kann auch aus dem Leuchtstoff, dem
weiteren Leuchtstoff oder dem Leuchtstoffgemisch bestehen. Der Leuchtstoff, der weitere Leuchtstoff oder das
Leuchtstoffgemisch kann dazu eingerichtet sein die
Primärstrahlung vollständig zu konvertieren. Die
Gesamtstrahlung der Lichtquelle liegt gemäß dieser Ausführungsform im gelbgrünen bis gelben Bereich des
elektromagnetischen Spektrums. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Gesamtstrahlung der Lichtquelle eine weiße Mischstrahlung. Die, eine weiße Mischstrahlung emittierende, Lichtquelle kann bevorzugt neben dem Leuchtstoff, dem weiteren Leuchtstoff oder dem
Leuchtstoffgemisch keinen weiteren Leuchtstoff enthalten. Der Leuchtstoff, der weitere Leuchtstoff oder das
Leuchtstoffgemisch ist dazu eingerichtet die Primärstrahlung teilweise zu konvertieren. Hierzu liegt die Peakwellenlänge der Primärstrahlung bevorzugt im sichtbaren blauen
Spektralbereich, beispielsweise zwischen 400 nm und 460 nm. Eine Überlagerung der blauen Primärstrahlung und der
gelbgrünen bis gelben Sekundärstrahlung ergibt eine weiße Gesamtstrahlung der Lichtquelle. Es handelt sich im Falle der Verwendung des Leuchtstoffs oder des weiteren Leuchtstoffs um eine sogenannte Ein-Leuchtstoff-Lösung. Solche Lichtquellen können insbesondere in der Allgemeinbeleuchtung und im
Automotive Bereich, insbesondere in Fahrzeugscheinwerfern oder Fahrtrichtungsanzeiger, Anwendung finden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Konversionselement neben dem Leuchtstoff, dem weiteren
Leuchtstoff oder dem Leuchtstoffgemisch einen zweiten
und/oder dritten Leuchtstoff auf. Das Konversionselement kann neben dem Leuchtstoff, dem weiteren Leuchtstoff oder dem Leuchtstoffgemisch und dem zweiten und dritten Leuchtstoff weitere Leuchtstoffe umfassen. Beispielsweise sind die
Leuchtstoffe in einem Matrixmaterial eingebettet. Alternativ können die Leuchtstoffe auch in einer Konverterkeramik vorliegen. Die Lichtquelle kann einen zweiten Leuchtstoff zur Emission von Strahlung aus dem grünen Spektralbereich aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Lichtquelle einen dritten Leuchtstoff aufweisen. Der dritte Leuchtstoff kann zur
Emission von Strahlung aus dem roten Spektralbereich
eingerichtet sein. Mit anderen Worten kann die Lichtquelle dann zumindest drei Leuchtstoffe, den grüngelb bis gelb emittierenden Leuchtstoff, einen rot emittierenden
Leuchtstoff und einen grün emittierenden Leuchtstoff,
aufweisen oder die Lichtquelle kann zumindest das
Leuchtstoffgemisch, einen rot emittierenden Leuchtstoff und einen grün emittierenden Leuchtstoff, aufweisen. Die
Lichtquelle ist zur Vollkonversion oder Teilkonversion eingerichtet, wobei die Primärstrahlung bei Vollkonversion vorzugsweise aus dem UV bis blauen Spektralbereich und bei Teilkonversion aus dem blauen Bereich ausgewählt ist. Die resultierende Gesamtstrahlung der Lichtquelle ist dann insbesondere eine weiße Mischstrahlung. Ein zusätzlich zu dem Leuchtstoff, dem weiteren Leuchtstoff oder dem Leuchtstoffgemisch vorhandener zweiter und/oder dritter Leuchtstoff kann insbesondere den Farbwiedergabeindex (CRI, „color rendering index“) steigern. Weitere Leuchtstoffe neben dem zweiten und dem dritten Leuchtstoff sind dabei insbesondere nicht ausgeschlossen. Je höher der
Farbwiedergabeindex desto echter oder naturgetreuer ist der wahrgenommene Farbeindruck. Die Erfindung betrifft ferner einen Scheinwerfer.
Insbesondere weist der Scheinwerfer die Lichtquelle auf.
Dabei gelten alle Ausführungen und Definitionen der
Lichtquelle für den Scheinwerfer und umgekehrt. Es wird ein Scheinwerfer angegeben. Der Scheinwerfer umfasst eine Lichtquelle. Die Lichtquelle weist zumindest eine
Primärstrahlungsquelle und ein Konversionselement umfassend den Leuchtstoff, den weiteren Leuchtstoff oder das
Leuchtstoffgemisch auf. Bevorzugt ist die
Primärstrahlungsquelle eine Laserdiode. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Scheinwerfer ein Fahrzeugscheinwerfer. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Scheinwerfer zur Allgemeinbeleuchtung, Außenbeleuchtung,
Sicherheitsbeleuchtung, Spezialbeleuchtung oder
Bühnenbeleuchtung verwendet. Ausführungsbeispiele Ein Ausführungsbeispiel AB1 des erfindungsgemäßen
Leuchtstoffs mit der Summenformel SrLi3AlO4:Eu2+ wurde wie folgt hergestellt: SrO, Li2CO3, Al2O3 und Eu2O3 wurden gemischt und die Mischung in einem Nickeltiegel bei 800 °C in einem Gasdrucksinterofen unter 10 bar Stickstoffatmosphäre für 20 h geglüht. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde ein
Einkristall des Leuchtstoffs AB1 isoliert und
charakterisiert. AB1 emittiert bei Anregung mit blauer
Primärstrahlung gelbes Licht mit einer Dominanzwellenlänge ldom = 568 nm. Die Peakwellenlänge lpeak liegt bei 566 nm. Die spektrale Halbwertsbreite der Emissionsbande liegt bei 46 nm. Es hat sich gezeigt, dass sich neben dem Leuchtstoff
SrLi3AlO4:Eu2+ (AB1) auch der Leuchtstoff
Sr0,86Li0,14(Li2,93Al1,07)O4:Eu (AB1‘) gebildet hat. Auch von AB1‘ wurde ein Einkristall des Leuchtstoffs isoliert und charakterisiert. Die Kristalle der Leuchtstoffe AB1 und AB1‘ sind in dem entstehenden Leuchtstoffgemisch durch
Röntgenbeugungsexperimente und durch deren Kristallstruktur unterscheidbar und separierbar. Durch die Separierbarkeit können die Leuchtstoffe AB1 und AB1‘ jeweils getrennt
zueinander verwendet werden. Möglich ist auch die Verwendung des Leuchtstoffgemischs aus AB1 und AB1‘. Die Einwaagen der Edukte der Synthese für AB1 und AB1‘ finden sich in nachfolgender Tabelle 1. Tabelle 1:
Figure imgf000020_0001
Ein Ausführungsbeispiel AB2 des erfindungsgemäßen
Leuchtstoffs mit der Summenformel SrLi3AlO4:Eu2+ wurde wie folgt hergestellt: SrO, Li2O, Al2O3 und EuN wurden gemischt und die Mischung bei 800 °C in einem Strömungsofen unter 10% Wasserstoff enthaltender Formiergasatmosphäre für 20 h geglüht. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde ein
Einkristall des Leuchtstoffs isoliert und charakterisiert. AB2 emittiert bei Anregung mit blauer Primärstrahlung
gelbgrünes Licht mit einer Dominanzwellenlänge ldom = 555 nm. Die Peakwellenlänge liegt bei 521 nm. Die spektrale
Halbwertsbreite der Emissionsbande liegt bei 85 nm. Die Einwaagen der Edukte für AB2 finden sich in nachfolgender Tabelle 2. Tabelle 2:
Figure imgf000021_0001
Die Edukte des Leuchtstoffs sind kommerziell erhältlich, weitestgehend stabil, einfach handhabbar und zudem sehr preisgünstig. Nachfolgende Tabelle 3 zeigt kristallographische Daten von SrLi3AlO4:Eu2+ (AB1). Der Leuchtstoff kristallisiert im triklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P1^.
Tabelle 3:
Figure imgf000022_0001
Nachfolgende Tabellen 4a und 4b zeigen kristallographische Lageparameter von SrLi3AlO4:Eu2+ (AB1). Tabelle 4a:
Figure imgf000023_0001
Tabelle 4b:
Figure imgf000024_0001
Die Kristallstruktur und die in den Tabellen 4a und 4b gezeigten kristallographischen Daten wurden durch
Röntgenbeugungsexperimente an Einkristallen des Leuchtstoffs bestimmt. Wie aus den Tabellen 4a und 4b ersichtlich weist die Kristallstruktur zwei kristallographisch unterschiedliche Sr-Atome (Sr01, Sr02), zwei kristallographisch
unterschiedliche Al-Atome (Al03, Al04), sechs
kristallographisch unterschiedliche Li-Atome (Li0D, Li0E, Li0F, Li0G, Li0H, Li0I) und acht kristallographisch
unterschiedliche O-Atome (O005, O006, O007, O008, O009, O00A, O00B, O00C) auf. Nachfolgende Tabelle 5 zeigt kristallographische Daten von Sr0,86Li0,14(Li2,93Al1,07)O4:Eu2+ (AB1‘). Der Leuchtstoff kristallisiert im tetragonalen Kristallsystem in der Raumgruppe I4/m.
Figure imgf000025_0001
Nachfolgende Tabelle 6 zeigt kristallographische Lageparameter von Sr0,86Li0,14(Li2,93Al1,07)O4:Eu2+ (AB1‘). Tabelle 6:
Figure imgf000026_0002
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Figur 1 zeigt einen Ausschnitt der
Kristallstruktur des
erfindungsgemäßen Leuchtstoffs Figuren 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 zeigen Emissionsspektren. Figur 1 zeigt einen Ausschnitt der Kristallstruktur
(monoklin, Raumgruppe
Figure imgf000026_0001
des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs der Formel SrLi3AlO4:Eu2+. Die Kristallstruktur wurde mittels Einkristallröntgenbeugung bestimmt. Die Gitterparameter, kristallographischen Daten sowie die Güteparameter der röntgenographischen Bestimmung finden sich in Tabelle 3 und die kristallographischen Lageparameter der verfeinerten
Struktur in den Tabellen 4a und 4b. Die Kristallstruktur des Leuchtstoffes entspricht derer von Sr[LiAl3N4]:Eu2+ (Pust, P. et al. Narrow-band red-emitting Sr[LiAl3N4]:Eu2+ as a next- generation LED-phosphor material. Nat. Mater. (2014)). In Figur 1 stehen ausgefüllte Kreise für Sr, schraffierte
Tetraeder für LiO4-Tetraeder und ausgefüllte Tetraeder für AlO4-Tetraeder. Bei den Tetreadern befinden sich Sauerstoffatome jeweils an den Ecken und Al oder Li im
Zentrum der Tetraeder. Figur 2 zeigt das Emissionsspektrum des Leuchtstoffs
SrLi3AlO4:Eu2+ (AB1). Auf der x-Achse ist die Wellenlänge in Nanometern aufgetragen und auf der y-Achse die relative
Intensität in Prozent. Der Leuchtstoff emittiert bei Anregung mit blauer Primärstrahlung gelbe Sekundärstrahlung mit einer Dominanzwellenlänge ldom = 568 nm und einer Peakwellenlänge lpeak = 566 nm. Die Emissionsbande EB weist neben der
Peakwellenlänge ein Emissionsmaximum EM auf. Die spektrale Halbwertsbreite der Emissionsbande liegt bei 46 nm. Figur 3 zeigt wie Figur 2 das Emissionsspektrum des
Leuchtstoffs SrLi3AlO4:Eu2+ (AB1). Hier wird deutlich, dass sich die Emissionsbande EB aus einer teilweisen Überlagerung von zwei Emissionspeaks EP1 und EP2 ergibt. EP1 weist eine geringere Intensität auf als EP2. Die sich ergebende
Emissionsbande EB weist ein Emissionsmaximum EM resultierend aus EP1 und ein weiteres Emissionsmaximum, welches ungefähr der Peakwellenlänge entspricht, resultierend aus EP2 auf. Das Emissionsmaximum von EP1 liegt bei ca. 520 nm, das
Emissionsmaximum von EP2 bei ca. 570 nm. Die spektrale
Halbwertsbreite von EP1 beträgt ca. 40 nm, die von EP2 ca. 46 nm. Figur 4 zeigt das Emissionsspektrum des Leuchtstoffs
SrLi3AlO4:Eu2+ (AB2). Der Leuchtstoff emittiert bei Anregung mit blauer Primärstrahlung gelbe Sekundärstrahlung mit einer Dominanzwellenlänge ldom = 555 nm und einer Peakwellenlänge lpeak = 521 nm. Die Emissionsbande weist neben der
Peakwellenlänge ein Emissionsmaximum EM auf. Die spektrale Halbwertsbreite der Emissionsbande liegt bei 85 nm. Figur 5 zeigt wie Figur 4 das Emissionsspektrum des
Leuchtstoffs SrLi3AlO4:Eu2+ (AB2). Hier wird deutlich, dass sich die Emissionsbande EB aus einer teilweisen Überlagerung von zwei Emissionspeaks EP1 und EP2 ergibt. EP2 weist eine geringere Intensität auf als EP1. Die sich ergebende
Emissionsbande EB weist ein Emissionsmaximum EM resultierend aus EP2 und ein weiteres Emissionsmaximum, welches ungefähr der Peakwellenlänge lpeak entspricht, resultierend aus EP1 auf. Wie in dem Emissionsspektrum deutlich erkennbar, ist das Emissionsmaximum EM der Emissionsbande gegenüber dem
Emissionsmaximum des Emissionspeaks EP2 gering kurzwellig verschoben, während die Peakwellenlänge lpeak der
Emissionsbande gegenüber dem Emissionsmaximum des
Emissionspeaks EP1 gering langwellig verschoben ist. Das Emissionsmaximum von EP1 liegt bei ca. 520 nm, das
Emissionsmaximum von EP2 bei ca. 570 nm. Die spektrale
Halbwertsbreite von EP1 beträgt ca. 40 nm, die von EP2 ca. 46 nm. Ein Vergleich mit dem Emissionsspektrum von AB1 aus Figur 3 zeigt, dass für AB1 die Intensität von EP1 geringer ist als die von EP2, während für AB2 die Intensität von EP2 geringer ist als die von EP1. Die Emissionsspektren von AB1 und AB2 der Figuren 2 bis 5 zeigen somit, dass das Verhältnis der Emissionspeaks EP1 und EP2 zueinander veränderbar ist und zumindest der Emissionspeak EP1 komplett oder nahezu komplett unterdrückt werden kann (siehe Figuren 2 und 3). Die
Emissionsbande von AB1 entspricht daher nahezu dem
Emissionspeak EP2. Den Erfindern ist es somit überaschenderweise gelungen einen Leuchtstoff bereit zu stellen, dessen Peakwellenlänge in einem Bereich zwischen einschließlich 510 nm und einschließlich 530 nm oder zwischen einschließlich 560 und einschließlich 580 nm liegen kann. Die Lage der
Peakwellenlänge hängt von der relativen Intensität der zwei Emissionspeaks der Emissionsbande ab, wobei durch Änderung der Synthesebedingungen insbesondere der Emissionspeak EP1 eine sehr geringe Intensität aufweisen oder vollständig unterdrückt werden kann. In Figur 6 ist ein Vergleich des Emissionsspektrums von AB1 mit dem des Leuchtstoffs Y3Al5O12:Ce3+ (VB1) gezeigt. VB1 weist, gemessen an der Dominanzwellenlänge ldom, einen
vergleichbaren Farbeindruck wie der erfindungsgemäße
Leuchtstoff AB1 auf. In Figur 7 ist ein Vergleich des Emissionsspektrums von AB2 mit dem des Leuchtstoffs Lu3Al5O12:Ce3+ (VB2) gezeigt. VB2 weist, gemessen an der Dominanzwellenlänge ldom, einen
vergleichbaren Farbeindruck wie der erfindungsgemäße
Leuchtstoff AB2 auf. Wie aus den Figuren 6 und 7 deutlich erkennbar, weisen die Ausführungsbeispiele AB1 und AB2 deutlich geringere spektrale Halbwertsbreiten auf als die entsprechenden
Vergleichsbeispiele VB1 und VB2. Diese geringere spektrale Halbwertsbreite führt in beiden Fällen zu einer deutlich erhöhten Lichtausbeute (LER), wie man an der in Tabelle 7 dargestellten relativen Lichtausbeute
erkennen kann.
Figure imgf000029_0001
Tabelle 7:
Figure imgf000030_0001
Diese ca. 20% erhöhte Lichtausbeute der Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs ist direkt vorteilhaft für die meisten konversionsbasierten Lichtquellen. Als
Einzelleuchtstoff in einer Vollkonversionslösung eingesetzt entspricht diese erhöhte Lichtausbeute dem Effizienzgewinn der Konversionslösung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Leuchtstoffe. Diese deutlichen Vorteile erstrecken sich nicht nur auf
Vollkonversionsanwendungen mit nur einem einzelnen
Leuchtstoff. Als Teil einer Konversionslösung mit mehreren Leuchtstoffen (z. B. weißes Licht emittierende Lichtquellen) kann der Effizienzgewinn durch den erfindungsgemäßen
Leuchtstoff immer noch zu deutlichen Verbesserungen führen. Die genaue Größe des Effizienzgewinns in einer Mischung ist jedoch auch von den anderen Leuchtstoffen in der Mischung abhängig. Figur 8 zeigt das Emissionsspektrum des Leuchtstoffs
Sr0,86Li0,14(Li2,93Al1,07)O4:Eu2+ (AB1‘). Auf der x-Achse ist die Wellenlänge in Nanometern aufgetragen und auf der y-Achse die relative Intensität in Prozent.
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.
Bezugszeichenliste EP1 Emissionspeak
EP2 Emissionspeak
EB Emissionsbande
EM Emissionsmaxiumum
LED lichtemittierende Diode LER Lichtausbeute
FWHM Halbwertsbreite
ldom Dominanzwellenlänge lpeak Peakwellenlänge
AB Ausführungsbeispiel VB Vergleichsbeispiel g Gramm
I Intensität
Mol% Molprozent
nm Nanometer
°C Grad Celsius

Claims

Patentansprüche 1. Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel
XA3AlO4:E, der in einem triklinen Kristallsystem
kristallisiert und wobei
- X = Mg, Ca, Sr und/oder Ba;
- A = Li, Na, K, Rb und/oder Cs und
- E = Eu, Ce, Yb und/oder Mn.
2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, der in der triklinen
Raumgruppe P1^ kristallisiert.
3. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit der allgemeinen Summenformel XLi3AlO4:E.
4. Leuchtstoff nach Anspruch 1 oder 2 mit der allgemeinen Summenformel (Sr1-xX*x)A3AlO4:E, wobei
- X* = Mg, Ba und/oder Ca,
und
- 0 £ x £ 1.
5. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit der allgemeinen Summenformel (Sr1-xX*x)Li3AlO4:E, wobei
- X* = Mg, Ba und/oder Ca,
und
- 0 £ x £ 1.
6. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit der allgemeinen Summenformel SrLi3AlO4:E.
7. Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei E = Eu.
8. Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel X‘1-xA‘y(Al1+zA‘3-z)O4:E‘, der in einem tetragonalen
Kristallsystem kristallisiert und wobei
- X‘ = Mg, Ca, Sr und/oder Ba;
- A‘ = Li, Na, K, Rb und/oder Cs;
- E‘ = Eu, Ce, Yb und/oder Mn;
- 0 < x < 0,25;
- y £ x und
- z = 0,5(2x-y). 9. Leuchtstoff nach Anspruch 8 mit der allgemeinen
Summenformel X‘1-xLiy(Al1+zLi3-z)O4:E‘. 10. Leuchtstoff nach einem der Ansprüche 8 bis 9 mit der allgemeinen Summenformel Sr1-xLiy(Al1+zLi3-z)O4:E‘. 11. Leuchtstoff nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei x = y. 12. Leuchtstoff nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei 0,10 < x < 0,18 13. Leuchtstoff nach einem der Ansprüche 8 bis 12, der in der tetragonalen Raumgruppe I4/m kristallisiert.
14. Leuchtstoffgemisch umfassend einen Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel XA3AlO4:E, der in einem triklinen Kristallsystem kristallisiert, wobei
- X = Mg, Ca, Sr und/oder Ba;
- A = Li, Na, K, Rb und/oder Cs und
- E = Eu, Ce, Yb und/oder Mn und einen Leuchtstoff mit der allgemeinen Summenformel X‘1-xA‘y(Al1+zA‘3-z)O4:E‘, der in einem tetragonalen Kristallsystem kristallisiert, wobei - X‘ = Mg, Ca, Sr und/oder Ba;
- A‘ = Li, Na, K, Rb und/oder Cs;
- E‘ = Eu, Ce, Yb und/oder Mn;
- 0 < x < 0,25;
- y £ x und
- z = 0,5(2x-y).
15. Lichtquelle umfassend einen Leuchtstoff gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13 oder einem Leuchtstoffgemisch gemäß Anspruch 14.
16. Lichtquelle nach Anspruch 15 aufweisend
- zumindest eine Primärstrahlungsquelle, die zur Emission von elektromagnetischer Primärstrahlung eingerichtet ist und - ein Konversionselement, das den Leuchtstoff oder das
Leuchtstoffgemisch umfasst und zumindest teilweise die elektromagnetische Primärstrahlung in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert.
17. Lichtquelle nach Anspruch 16, wobei die Lichtquelle zur Emission einer weißen Gesamtstrahlung oder zur Emission einer gelben Gesamtstrahlung eingerichtet ist.
18. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die zumindest eine Primärstrahlungsquelle eine
lichtemittierende Diode oder eine Laser Diode ist.
19. Lichtquelle nach Anspruch 18, wobei die
Primärstrahlungsquelle eine Laser Diode ist.
20. Lichtquelle nach Anspruch 19, wobei das
Konversionselement ein drehbares Leuchtstoffrad ist.
21. Scheinwerfer umfassend eine Lichtquelle nach Anspruch 19.
22. Scheinwerfer nach Anspruch 21, wobei es sich bei dem Scheinwerfer um einen Fahrzeugscheinwerfer handelt.
23. Verwendung eines Scheinwerfers nach Anspruch 21 in der Allgemeinbeleuchtung, Außenbeleuchtung,
Sicherheitsbeleuchtung, Bühnenbeleuchtung oder
Spezialbeleuchtung.
24. Verwendung einer Lichtquelle nach einem der Ansprüche 8 bis 20 in einem Display oder einem Projektor.
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