WO2022200501A1 - Leuchtstoff, verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs und strahlungsemittierendes bauelement - Google Patents

Leuchtstoff, verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs und strahlungsemittierendes bauelement Download PDF

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radiation
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combinations
emission
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Dominik BAUMANN
Markus SEIBALD
Jascha BANDEMEHR
Florian Kraus
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10H20/8513—Wavelength conversion materials having two or more wavelength conversion materials

Definitions

  • a phosphor, a method for producing a phosphor and a radiation-emitting component are specified.
  • the object of at least one embodiment is to specify a phosphor with improved properties.
  • the object of at least one further embodiment is to specify an improved method for producing a phosphor.
  • the object of at least one further embodiment is to specify a radiation-emitting component with improved properties.
  • a phosphor is specified. According to at least one embodiment, the phosphor has the general formula
  • A is selected from tetravalent elements
  • X is selected from monovalent elements
  • E is selected from activator elements
  • the term "phosphor” is understood here and below to mean a wavelength conversion substance, i.e. a material that is used for the absorption and emission of electromagnetic radiation is set up.
  • the phosphor absorbs electromagnetic radiation that has a different wavelength maximum than the electromagnetic radiation emitted by the phosphor.
  • the phosphor absorbs radiation with a wavelength maximum at shorter wavelengths than the emission maximum and thus emits radiation with an emission maximum shifted towards red. Pure scattering or pure absorption are not understood here as wavelength-converting.
  • the phosphor in the formulas given, it is possible for the phosphor to have other elements, for example in the form of impurities, these impurities together being present in the phosphor in a proportion of at most 5 mol%, in particular at most 1 mol%, preferably at most 0.1 mol% are.
  • the phosphor is composed of elements that are present in the phosphor as ions, ie anions or cations.
  • the components of the phosphor, Li, A, X and E are referred to both as elements and as ions or cations or anions.
  • the specification of concrete elements does not necessarily include the specification of the charge.
  • Li, A and E exist as a cation while X exists as an anion.
  • valency in relation to a particular element is used here to mean how many elements with a simple opposite charge are required in a chemical compound in order to balance the charge achieve. Thus, the term “valency” includes the element's charge number.
  • Single-valued elements are elements with the valency one.
  • Monovalent elements in chemical compounds are often simply negatively charged and have a charge number of -1.
  • a charge equalization in a chemical compound can take place, for example, via an element that is simply positively charged.
  • Four-valued elements are elements with the valency four.
  • tetravalent elements are often positively charged four times and have a charge number of +4.
  • a charge equalization in a chemical compound can take place, for example, via an element that is fourfold negatively charged, through two elements that are doubly negatively charged, or four elements that are single negatively charged.
  • the present phosphor can be uncharged to the outside. This means that there can be a complete charge equalization between positive and negative charges in the phosphor towards the outside. On the other hand, it is also possible that the phosphor formally does not have complete charge equalization to a small extent.
  • the phosphor can in particular have a crystalline, for example ceramic, host material into which foreign elements are introduced as activator elements E.
  • the phosphor is a ceramic material, for example.
  • the activator element E changes the electronic structure of the host material to the extent that electromagnetic radiation in a first wavelength range can be absorbed by the phosphor. This so-called primary radiation can stimulate an electronic transition in the phosphor, which can return to the basic state by emitting electromagnetic radiation of a second wavelength range (secondary radiation).
  • the activator element that is introduced into the host material is therefore responsible for the wavelength-converting properties of the phosphor.
  • a phosphor described here can, for example, emit secondary radiation in the red spectral range when excited with primary radiation from the blue or the UV spectral range. It can therefore be used in particular in radiation-emitting components, such as LEDs emitting white light (LED: light-emitting diode), in which a semiconductor chip emits blue primary radiation, which is partly converted into secondary radiation by phosphors.
  • LEDs emitting white light LED: light-emitting diode
  • CCT Correlated Color Temperature
  • R a Color Rendering Index
  • red light-emitting phosphors are typically used in addition to yellow light-emitting phosphors .
  • R 9 of the CRI metric is heavily dependent on the properties of the red phosphor. The sensitivity of the human eye to light is relatively low in the red spectral range and also decreases there almost exponentially with increasing wavelength.
  • the spectral position of the emission of a red-emitting phosphor therefore has a strong influence on the overall spectral efficiency of a radiation-emitting component, such as a phosphor-converted LED. Even small shifts in the spectral position of the red-emitting phosphor can lead to changes in the efficiency of the component in the double-digit percentage range.
  • the full width at half maximum usually also influences the spectral efficiency of phosphors.
  • a low FWHM, i.e. narrow-band emission is advantageous, since in this case comparatively fewer photons are generated in the deep-red spectral range, which the human eye perceives only very inefficiently, while at the same time the red color impression of the light is retained becomes.
  • Narrow-band emission of a red-emitting phosphor is also advantageous if a radiation-emitting component that contains the phosphor is used as display backlighting.
  • a radiation-emitting component that contains the phosphor is used as display backlighting.
  • another effect comes into play here.
  • color filters separate the white light from the background lighting emitted by the component, in particular an LED, into the colors red, green and blue for the respective subpixels. This works best when between the specified spectral ranges in the Output spectrum, ie the light emitted by the component, as little as possible to no overlap.
  • a phosphor described here in particular when excited with blue or UV light, has a narrow-band emission, in particular in the red spectral range.
  • the narrow-band emission can be described by a narrow half-width of the emission spectrum.
  • the phosphor described here has a shorter-wave emission than, for example, the conventionally used red-emitting phosphors SrLiAl 3 N 4 :Eu or K 2 SiF 6 :Mn.
  • the emission of the phosphor described here which is shifted to shorter wavelengths, also causes a better overlap of the emission spectrum with the human eye sensitivity curve, which leads to an increased photometric radiant equivalent (LER).
  • the phosphor described here can be produced without the use of toxic heavy metals, which makes it less of a concern in terms of health and the environment than, for example, quantum dots used to date. The phosphor described here therefore satisfies the RoHS guidelines. Furthermore, the phosphor described here can be produced easily and while avoiding toxic educts.
  • A is selected from Sn, Ti, Ge and combinations thereof.
  • Sn 4+ , Ti 4+ , Ge 4+ or combinations thereof are present in the phosphor.
  • X is selected from F, Ci, Br, I and combinations thereof. X is thus a monovalent halogen which balances the charges of the Li and A cations. According to one embodiment, F is substituted for X.
  • E is selected from Mn, Cr, Ni, Eu, Ce and combinations thereof. In particular, these are Mn 4+ , Cr 3+ and Ni 2+ , Eu 2+ or Ce 3+ .
  • Activator elements of different values can thus be used in the phosphor.
  • the activator element E is Mn, in particular Mn 4+ .
  • the phosphor has the formula Li 2 GeF 6 :Mn, Li 2 TiF 6 :Mn or Li 2 SnF 6 :Mn.
  • A is Sn, Ti or Ge
  • XF and E is Mn, in particular Mn 4+ .
  • a phosphor that has one of the formulas mentioned is free from toxic heavy metals and can be produced easily while avoiding toxic educts, such as hydrofluoric acid. In addition, it has a narrow-band and comparatively short-wave emission in the red spectral range.
  • Li 2 SnF 6 :Mn, Li 2 TiF 6 :Mn or Li 2 GeF 6 :Mn have an improved spectral efficiency, which results in an at least comparable, in particular a higher photometric radiation equivalent (LER, luminous efficacy of radiation). .
  • the phosphor has a host structure comprising LiX6 and AX6 octahedra.
  • these are LiF6 and AF6 octahedrons.
  • Li or A is surrounded by the six X atoms in the shape of an octahedron.
  • the LiX6 and ⁇ Cb ⁇ ochedrons are corner-sharing on all sides. This means that each X forms a corner of two octahedra.
  • the octahedrons can also be edge-linked, at least in part. A joined edge then forms the edge of two octahedra.
  • the LiX6 and AX6 octahedra thus form a network of corner and at least partially edge-sharing LiX6 and AX6 octahedra, which are linked via shared X ions.
  • the AX6 octahedra are isolated from each other by the LiX6 octahedra, that is, two AX6 octahedra are not linked directly to each other.
  • two or more LiX 6 octahedra can already be linked to one another.
  • the A can be replaced by the activator element E within an AX 6 octahedron.
  • the phosphor has a crystal structure which is selected from the Na2SiF6 structure type, the trirutile structure type and the Li2ZrF6 structure type.
  • the phosphor thus has a different structure type than, for example, the conventionally used K2S1F6, which crystallizes in the K2PtCl6 structure type.
  • the phosphor crystallizes in a space group selected from P321,
  • the phosphor has the Na2SiF6 structure type and crystallizes in the space group P321 or the phosphor has the trirutile structure type and crystallizes in the space group P4 2 /mnm or the phosphor has the Li2ZrF6 structure type and crystallizes in the
  • the phosphor has an emission spectrum which has at least one emission peak in the range from 600 nm to 700 nm.
  • the phosphor has such an emission spectrum when excited with blue and/or UV light. The phosphor thus emits radiation in particular from the red spectral range and can therefore be used particularly well in radiation-emitting components and improve their spectral efficiency.
  • the emission peak includes an emission maximum in the range of 625 nm to 635 nm inclusive.
  • the emission maximum may be in the range of 629 nm to 632 nm inclusive.
  • the emission maximum is at 629.9 nm or at 631.4 nm.
  • the phosphor thus emits in the red spectral range with an emission maximum that is shorter than conventional red-emitting phosphors such as SrLiAl 3 N4:Eu or BbSiF öi Mn wavelength is shifted. Due to the associated better overlapping of the emission spectrum of the phosphor described here with the human eye sensitivity curve, this leads to a higher spectral efficiency compared to conventional phosphors such as the BGSiFeiMn phosphor.
  • the emission peak has a half-value width in the range from 2 nm up to and including 20 nm, preferably in the range from 3 nm up to and including 11 nm.
  • the phosphor thus emits in a particularly narrow band, which improves the spectral efficiency of the components containing the phosphor and also makes them suitable for display backlighting.
  • the phosphor has an additional emission peak in the range from 600 nm to 700 nm with an emission maximum in the range from 618 nm to 622 nm inclusive.
  • the additional emission peak has an emission maximum at 620 nm.
  • the phosphor has an additional emission peak when excited with blue and/or UV light.
  • This emission peak also referred to as zero phonon line (ZPL)
  • ZPL zero phonon line
  • This additional emission peak contributes to the fact that the focal point of the emission spectrum of the phosphor described here is shifted to even shorter wavelengths compared to K2S1F6, thus increasing the photometric radiation equivalent (LER).
  • the phosphor has a dominant wavelength ⁇ ih from the range from 605 nm to 625 nm inclusive.
  • the dominant wavelength can be 618.6 nm, 619.4 nm or 609.7 nm.
  • a method for producing a phosphor is also specified.
  • a phosphor as described above can be produced with the method. All features and embodiments disclosed in connection with the phosphor therefore also apply to the method and vice versa.
  • a phosphor with the general formula Li b A c X 6 :E is produced with the method, where
  • A is selected from tetravalent elements
  • X is selected from monovalent elements
  • E is selected from activator elements
  • the method includes the steps
  • composition in particular a suitable composition, of starting materials, - Homogenization of the starting materials to produce a reaction mixture
  • the starting materials are selected from a group comprising halides, carbonates, sulfides, oxides, oxalates, imides, permanganates, nitrates, nitrites, sulfates, sulfites, hydrogen sulfates, disulfates, thiosulfates, cyanides, cyanates, thiocyanates, acetates, carboxylic acid derivatives , ternary compounds, especially ammonium compounds, and amides of each of Li, A and E, elemental X2 and combinations thereof.
  • the starting materials are preferably selected from a group comprising halides, carbonates, oxides and permanganates of Li, A and E, elemental X 2 and combinations thereof.
  • the starting materials are selected from a group that includes lithium carbonate,
  • elemental X2 is used as starting material for component X.
  • the reaction mixture is heated to a maximum temperature of at most 600°C.
  • the reaction mixture is heated to a maximum temperature of at most 500°C.
  • the reaction mixture is preferably heated to a maximum temperature of at most 450.degree.
  • the maximum temperature can be 400°C, for example.
  • the heating occurs in a stream containing F2.
  • the stream can contain or consist of both pure F2 and up to 100% by volume of F2 in an inert gas.
  • pure F2 is passed through the reaction mixture during the heating.
  • the stream has F2 and an inert gas.
  • up to 100% by volume, for example up to 10% by volume, of F2 is passed through the reaction mixture in an inert gas.
  • the inert gas is He, Ne, Kr, Ar, Xe, N2 or SF 6 , in particular Ar. This ensures oxidizing conditions.
  • no hydrofluoric acid solution is used in the method.
  • the potential danger of adding a toxic hydrofluoric acid solution is therefore avoided.
  • a hazard from gaseous F2 can be minimized with the process described here by working in closed systems.
  • the heating is a high temperature, dry process. This means that no additional solvents or acids are added during heating. The hazard potential of adding an acid, in particular a hydrofluoric acid solution, is therefore avoided.
  • the conventionally used red-emitting phosphor K2SiF6:Mn is industrially synthesized using an aqueous hydrofluoric acid solution. Due to the toxicity and poor handling of hydrofluoric acid, this requires very complex safety precautions.
  • the synthesis is an aqueous solution, in particular a hydrofluoric acid solution, is not possible, however, since the starting materials, for example LiF with a solubility of only 1.34 g/l, can hardly be dissolved in water and synthesis with an aqueous hydrofluoric acid solution is therefore not possible is.
  • the dry high-temperature process represents a simplified synthesis route compared to the process using hydrofluoric acid.
  • the starting materials are homogenized.
  • the resulting reaction mixture from the educts can then be placed in a crucible, for example in a corundum boat or a jet net boat, and placed in a furnace, in particular in a tube furnace, through which pure F2 or up to 100% F2 in an inert gas such as Ar is conducted.
  • the method comprises heating the reaction mixture in stages.
  • Staged heating means that the reaction mixture is heated to at least one intermediate temperature at at least one heating rate and the reaction mixture is held at an intermediate temperature with a hold time before the maximum temperature is reached.
  • the intermediate temperature is equal to or lower than the maximum temperature.
  • the gradual heating has two heating rates, which can be the same or different from each other.
  • the intermediate temperature is, for example, between 80°C and 420°C inclusive.
  • the holding time is, for example, between five hours and 30 days inclusive.
  • the heating rate is, for example, between 0.05° C. per minute and 5° C. per minute inclusive.
  • the gradual heating comprises at least one cooling step.
  • the cooling step takes place in particular after heating to an intermediate temperature.
  • the reaction mixture is cooled to a minimum temperature in the furnace.
  • the minimum temperature is in particular between 20°C and 50°C inclusive, for example 30°C.
  • the reaction mixture is preferably mixed and then heated again.
  • the reaction mixture in a first process step, is heated to at least two intermediate temperatures with at least two heating rates and is held at one intermediate temperature in each case with at least two holding times. The reaction mixture is then cooled to a minimum temperature in the furnace. The first method step can optionally be repeated at least once.
  • the reaction mixture is again placed in the furnace and heated to the maximum temperature with at least one heating rate and maintained at the maximum temperature with a holding time. After the holding time at the maximum temperature, the reaction mixture is cooled in the furnace to a minimum temperature, for example room temperature, and the phosphor is obtained.
  • Intermediate temperature may be selected from the range 80°C to 120°C, a second intermediate temperature from the range 280°C to 420°C.
  • a first hold time can be selected from the range of 5 hours to 22 hours, a second hold time from the range of 1 day to 20 days.
  • the Hold time at the maximum temperature can be selected from the range 10 days to 30 days.
  • the radiation-emitting component comprises
  • a conversion element which has a phosphor which converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range, the phosphor having the general formula Li b A c X 6 :E, wherein
  • A is selected from tetravalent elements
  • X is selected from monovalent elements
  • E is selected from activator elements
  • the phosphor described above is particularly suitable and intended for use in a radiation-emitting component.
  • Features and embodiments that are described in connection with the phosphor and/or the method for producing a phosphor therefore also apply to the radiation-emitting component and vice versa.
  • the electromagnetic radiation of the first wavelength range forms the emission spectrum of the semiconductor chip and is also referred to as primary radiation.
  • the semiconductor chip is, for example, a light-emitting diode chip or a laser diode chip.
  • the component can thus be a light-emitting diode (LED) or a laser.
  • the semiconductor chip preferably has an epitaxially grown semiconductor layer sequence with an active zone that is suitable for generating electromagnetic radiation.
  • the active zone has, for example, a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well or a multiple quantum well structure.
  • the semiconductor chip can emit electromagnetic radiation, for example from the ultraviolet spectral range and/or from the visible spectral range, in particular from the blue spectral range.
  • the primary radiation thus has wavelengths in the range from 400 nm to 500 nm, for example.
  • the phosphor in the conversion element converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a second one
  • the electromagnetic radiation of the second wavelength range forms the emission spectrum of the phosphor and is also referred to as secondary radiation.
  • Wavelength range is at least partially different from the first wavelength range.
  • the phosphor that is contained in the conversion element or from which the conversion element consists imparts wavelength-converting properties to the conversion element.
  • the conversion element converts the electromagnetic Radiation of the semiconductor chip only partially into electromagnetic radiation of the second wavelength range, while another part of the electromagnetic radiation of the semiconductor chip is transmitted by the conversion element.
  • the radiation-emitting component emits mixed light composed of electromagnetic radiation in the first wavelength range and electromagnetic radiation in the second wavelength range.
  • the mixed light includes white light, for example. If the primary radiation is completely converted by the conversion element and/or there is no transmission of primary radiation by the conversion element, this is referred to as full conversion. In this case, the radiation-emitting component emits the secondary radiation emitted by the conversion element.
  • the component Due to the nature of the phosphor described here, in particular the narrow-band emission that is shifted to shorter wavelengths compared to conventionally used red-emitting phosphors, the component has a high spectral efficiency with a high visual useful effect and is also suitable for general lighting as well as for use well suited as display background lighting.
  • the conversion element contains at least one further phosphor.
  • the additional phosphor differs in particular from the first phosphor and converts electromagnetic radiation in the first wavelength range into electromagnetic radiation in a third wavelength range.
  • the other phosphor can For example, emit electromagnetic radiation that is selected from the yellow spectral range or from the green spectral range.
  • the phosphor described here and the further phosphor thus form a phosphor mixture which converts the primary radiation in whole or in part.
  • another phosphor can be selected from a group that includes Y 3 (Ali- x Ga x ) 5 O 12 :Ce 3+ , (Lu,Y) 3 (Al ⁇ x Ga 5 O 12 :Ce 3+ , (Y ,Gd) 3 (Al !- x Ga x ) 5 O 12 :Ce 3+ , (Y,Tb) 3 (Al !-x Ga x ) 5 O 12 :Ce 3+ , Lu 3 (Al !-x Ga x ) 5 O 12 :Ce 3+ ,
  • the conversion element is designed as a conversion layer.
  • the conversion layer can be applied to the radiation exit area of the semiconductor chip in direct or indirect contact. In the case of indirect contact, it can be applied to the radiation exit surface with the aid of, for example, an adhesive layer, or encapsulation can be applied between the radiation exit surface and the conversion element.
  • the semiconductor chip, conversion layer and optionally adhesive layer can also all be surrounded by an encapsulation.
  • the semiconductor chip, conversion element and possibly an adhesive layer are then arranged in the recess of a housing, in which the encapsulation is also arranged.
  • a potting can have a permeability for the primary radiation and/or the secondary radiation and/or the radiation emitted by other phosphors that are present is at least 85%, preferably 95%. Furthermore, a potting can have silicone or epoxy resin as the material, for example.
  • the phosphor is present in the conversion element as a ceramic.
  • the conversion layer can consist of the phosphor forming the ceramic.
  • the phosphor is embedded in a matrix in the conversion element.
  • the phosphor is then present in particle form. Any other phosphors that may be present can also be embedded in the matrix, in particular in particle form.
  • the phosphor is in particle form, in particular with grain sizes between 500 nm and 50 ⁇ m inclusive.
  • the matrix may comprise a material selected from a group consisting of polymers and glass.
  • polystyrene, polysiloxane, polysilazane, PMMA, polycarbonate, polyacrylate, polytetrafluoroethylene, polyvinyl, silicone resin, silicone, epoxy resin and transparent synthetic rubber can be selected as polymers.
  • silicates, water glass and quartz glass can be selected as the glass.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting component in accordance with an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting component in accordance with an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 shows a Le Bail adjustment a) or Rietveld adjustments b), c) of X-ray powder diffractograms in comparison to measured X-ray powder diffractograms of exemplary embodiments of the phosphor.
  • FIG. 4 shows schematic illustrations of crystal structure sections of the phosphor according to various exemplary embodiments.
  • FIG. 5 shows in a) the emission spectrum of a phosphor according to an exemplary embodiment and in b) the comparison of the emission spectrum of the phosphor according to an exemplary embodiment with a comparison example.
  • FIG. 6 shows in a) the emission spectrum of a phosphor according to an exemplary embodiment and in b) the comparison of the emission spectrum of the phosphor according to an exemplary embodiment with a comparison example.
  • FIG. 7 shows in a) the emission spectrum of a phosphor according to an exemplary embodiment and in b) the comparison of the emission spectrum of the phosphor according to an exemplary embodiment with a comparison example.
  • FIG. 8 shows the comparison of the relative photometric radiation equivalent between a phosphor according to an exemplary embodiment and a comparison example.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting component in accordance with one embodiment.
  • the radiation-emitting component 100 has a semiconductor chip 10 .
  • the semiconductor chip 10 emits electromagnetic radiation in a first wavelength range (primary radiation) from a radiation exit area 11.
  • the semiconductor chip 10 has an epitaxially grown semiconductor layer sequence with an active zone 12 which is suitable for generating electromagnetic radiation.
  • the primary radiation has wavelengths in the blue and/or ultraviolet range, for example.
  • the component has a conversion element 20 .
  • the conversion element 20 either contains a matrix in which the first phosphor 1, in particular particles of the first phosphor 1, is embedded, or the conversion element 20 has a ceramic formed from the phosphor 1 or consists of it.
  • the phosphor 1 has the general formula Li b A c X 6 :E, where A, X, E, b and c can be selected as listed above.
  • the phosphor 1 is Li2SnF6:Mn, Li2TiF6:Mn or Li2GeF6:Mn.
  • all possible variants specified with regard to the general formula with regard to the elements contained in the phosphor or the values for b and c are also possible.
  • At least one second phosphor can be present in the conversion element 20, which forms a phosphor mixture with the first phosphor 1 described here.
  • the conversion element 20 has a matrix in which the phosphor 1 or optionally the phosphor mixture is embedded, the matrix has a material selected from polymers such as polystyrene, polysiloxane, polysilazane, PMMA, polycarbonate, polyacrylate, polytetrafluoroethylene, polyvinyl , silicon resin, silicone, epoxy resin and transparent synthetic rubber, and glass such as silicate, water glass and quartz glass.
  • polymers such as polystyrene, polysiloxane, polysilazane, PMMA, polycarbonate, polyacrylate, polytetrafluoroethylene, polyvinyl , silicon resin, silicone, epoxy resin and transparent synthetic rubber, and glass such as silicate, water glass and quartz glass.
  • the phosphor 1 converts electromagnetic radiation in the first wavelength range into electromagnetic radiation in the second wavelength range (secondary radiation).
  • second radiation In the exemplary embodiments Li2SnF6:Mn, Li2TiF6:Mn and Li2GeF6:Mn, the secondary radiation is in the deep red range, in particular when excited with blue or UV radiation. If the conversion element does not completely convert the primary radiation, the component thus emits mixed light consisting of primary and secondary radiation and, if more Phosphors are present in the conversion element 20, which is composed of the emitted radiation from these other phosphors.
  • the conversion element 20, which is embodied here as a conversion layer, can either be applied directly to the semiconductor chip 10 or, for example, be attached to it by means of an adhesive layer (not explicitly shown here).
  • the semiconductor chip 10 with the conversion element 20 arranged thereon is arranged in the recess of a housing 30 .
  • the housing 30 has side faces which are bevelled towards the semiconductor chip 10 and which can be embodied to be reflective.
  • the semiconductor chip 10 and the conversion element 20 can be surrounded by a potting 40 in the housing 30, as shown here. However, the presence of a potting 40 is not absolutely necessary.
  • the encapsulation can be formed from a silicone or epoxy resin, for example, and has a permeability for electromagnetic radiation of the active zone 12 that is at least 85%, preferably 95%.
  • the housing 30 can also have no side walls and thus no recess and can be designed as a carrier (not shown here).
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a radiation-emitting component.
  • the conversion element 20 is not arranged directly on the semiconductor chip 10, but at a distance therefrom on the of the Semiconductor chip 10 facing away from the encapsulation 40.
  • the conversion element 20 is again formed as a conversion layer.
  • FIGS. 1 and 2 are LEDs, for example.
  • additional elements, such as electrical contacts, are not shown in FIGS.
  • the method for producing the phosphor 1 is explained in more detail below using the exemplary embodiments Li2GeF6:Mn, Li2TiF6:Mn and Li2SnF6:Mn.
  • Li2GeF6:Mn For the synthesis of Li2GeF6:Mn, the educts lithium carbonate (L12CO3, 371.7 mg, 5.03 mmol), germanium (IV) oxide (GeC>2, 458.7 mg, 4.39 mmol) and manganese (11 ) chloride tetrahydrate (MnCl2 ⁇ 4 H2O, 50.5 mg, 0.26 mmol), mixed intimately in an agate mortar and the resulting, homogenized reaction mixture was placed in a corundum vessel. This corundum vessel is placed in a corundum tube that can be heated by a tube furnace and through which 10% F2 in argon (v/v) is passed (5 ml/min).
  • v/v 10% F2 in argon
  • the temperature is increased within 5 h from 30 °C to the intermediate temperature of 100 °C, which is maintained for a holding time of 20 h, before the temperature is gradually increased by 100 °C (heating rate 10 °C/h, 10 h holding time) to to the intermediate temperature of 400°C.
  • the reaction material is cooled to the minimum temperature of 30° C., mixed in a glass-carbon mortar and placed again in the oven. This is at a heating rate from 4°C/min to the maximum temperature of 400°C and the sample fluorinated with a holding time of 13 days.
  • the sample is then cooled to room temperature and the phosphor Li2GeF6:Mn is obtained.
  • Li2TiF6:Mn For the synthesis of Li2TiF6:Mn, the starting materials lithium carbonate (L12CO3, 414 mg, 5.60 mmol), titanium (IV) oxide (T1O2, 440 mg, 5.51 mmol) and lithium permanganate trihydrate (LiMnCy 3 H2O, 3 mg, 0.02 mmol) were intimately mixed in an agate mortar and the resulting, homogenized reaction mixture was placed in a previously passivated steel net boat (plain weave, 0.04 mm wire thickness, 0.063 mm mesh size, wire weaving workshop Pausa GmbH). This boat is placed in a corundum tube that can be heated by a tube furnace and through which 10% F2 in argon (v/v) is passed (5 ml/min).
  • v/v 10% F2 in argon
  • the temperature is raised from 30°C over 10 hours to the intermediate temperature of 100°C, which is held for a holding time of 10 hours.
  • the reaction mixture is removed once and ground again in a glass-carbon mortar in air before the temperature is increased in steps of 100°C (heating rate 10°C/h, 10 h holding time) to the intermediate temperature of 300°C.
  • the furnace is cooled down to the minimum temperature of 30°C, the sample is taken out, ground in a mortar and placed back in the tube furnace. This is again heated to 300°C using the same oven profile as before.
  • the oven is cooled down to the minimum temperature of 30°C, the sample is ground again, transferred to a corundum boat and placed in the oven. This is heated up at a rate of 4°C/min the maximum temperature is 400°C and the sample is fluorinated for a holding time of 11 days. The sample is then cooled to room temperature and the phosphor Li2TiF6:Mn is obtained.
  • Li2SnF6:Mn For the synthesis of Li2SnF6:Mn, the educts lithium carbonate (L12CO3, 295 mg, 3.99 mmol), tin(II) chloride tetrahydrate (SnCl2 4 H2O, 887 mg, 3.93 mmol) and lithium permanganate trihydrate ( LiMn04 ⁇ 3 H2O, 21 mg, 0.12 mmol) in an agate mortar and the resulting, homogenized reaction mixture was placed in a previously passivated steel net boat (plain weave, 0.04 mm wire thickness, 0.063 mm mesh size, wire weaving Pausa GmbH).
  • This boat is placed in a corundum tube that can be heated by a tube furnace and through which 10% F2 in argon (V/V) is passed (5 ml/min).
  • the temperature is increased within 10 hours from 30°C to the intermediate temperature of 100°C, which is maintained for a holding time of 10 hours.
  • the reaction mixture is removed once, ground again in a glass-carbon mortar in air and transferred back to the oven before the temperature is then gradually increased by 100 °C (heating rate 10 °C/h, 10 h holding time) to the intermediate temperature of 300 °C C is increased.
  • the furnace is cooled down to the minimum temperature of 30°C, the sample is ground and placed back in the tube furnace.
  • All three exemplary embodiments shown can thus be produced simply by means of high-temperature fluorination and without the use of toxic hydrofluoric acid.
  • the phosphor 1 does not contain any RoHS-relevant heavy metals, as is shown with reference to the exemplary embodiments.
  • phase composition of the samples produced in this way which comprise or consist of the phosphors 1, is determined by means of X-ray powder diffractometry (Cu-Kcg radiation).
  • Figure 3 shows the measured diffractogram (M, light gray crosses), the calculated diffractogram (R, black line), the difference diagram (D, dark gray line) and the expected reflection positions of the phosphor 1 (RI, black markings) and any by-products (R2, black markings).
  • the angle 2Q in ° is plotted against the intensity in arbitrary units (a.u.)
  • FIG. 3a shows a Le-Bail refinement of the exemplary embodiment Li2GeF6.
  • the calculated reflex positions are those of Li2GeF6 (RI) and LiF (R2).
  • FIG. 3b shows a Rietveld refinement of the exemplary embodiment Li2TiF6. The calculated ones
  • Reflex positions are those of Li2TiF6 (RI) and LiF (R2). It can be seen that, in addition to small amounts of LiF, only the target phase Li2TiF6 is present.
  • the starting values for the refinement of the lattice parameters of Li2TiF6 correspond to known values for Li2TiF6 from the literature.
  • FIG. 3c shows a Rietveld refinement of the exemplary embodiment Li2SnF6.
  • the calculated reflex positions RI are those of the target phase Li2TiF6, which is exclusively present.
  • the starting values for the refinement of the lattice parameters of Li2SnF6 correspond to known values for Li2SnF6 from the literature.
  • Table 1 lists the refined lattice parameters a and c obtained by X-ray powder diffractometry, the volume V and the space group for the three exemplary embodiments.
  • the crystal structures of the exemplary embodiments Li2GeF6 (FIG. 4a, projection along [001]), Li2TiF6 (FIG. 4b, projection along [010]) and Li2SnF6 (FIG. 4c, projection along) are shown schematically in FIGS. 4a to 4c [100]) shown.
  • the white octahedrons represent the LiF 6 octahedrons, the hatched octahedrons the GeF 6 ( Figure 4a), TiF 6 ( Figure 4b) and SnF 6 (Figure 4c) octahedrons. Shading is represented by dotted areas.
  • the white circles represent F, respectively.
  • Li2GeF6 crystallizes in the Na2SiF6 structure type, Li2TiF6 in the trirutile structure type, and Li2SnF6 in the Li2ZrF6 structure type.
  • Common to all crystal structures is the network of corner and at least partially edge-linked LiF 6 and GeF 6 ⁇ or TiF 6 and SnF 6 octahedra, with the linking taking place via common fluoride ions.
  • the crystal structures thus differ significantly from that of the comparative example K2S1F6, which crystallizes in the K2PtCl6 structure type.
  • Figures 5 to 7 show emission spectra of powdered samples of the exemplary embodiments alone ( Figures 5a, 6a and 7a) and in comparison to the comparative example K2SiF6:Mn ( Figures 5b, 6b and 7b, the dashed line indicates the emission spectrum of the comparative example).
  • the wavelength l in nm is plotted against the intensity in arbitrary units a.u.
  • the excitation wavelength is 460 nm in each case.
  • FIG. 5a shows the emission spectrum of Li2GeF6:Mn with the characteristic Mn 4+ line emission.
  • the emission maximum l ⁇ hac of the emission peak is at about 630 nm.
  • FIG. 6a shows the emission spectrum of Li2TiF6:Mn with the characteristic Mn 4+ line emission.
  • the emission maximum l ⁇ hac of the emission peak is at about 631 nm.
  • the emission spectrum of Li2TiF6:Mn is shifted to somewhat shorter wavelengths compared to the comparative example, which means that there is a shift of about 0.6 lm W opt V 1 , corresponding to about 0.3%, higher photometric radiation equivalent (LER) can be achieved, so that the phosphor Li2TiF6:Mn has a higher spectral brightness potential than the comparative example.
  • LER photometric radiation equivalent
  • FIG. 7a shows the emission spectrum of Li2SnF6:Mn with the characteristic Mn 4+ line emission.
  • the emission maximum l ⁇ hac of the emission peak is at about 631 nm.
  • the emission spectrum of Li2SnF6:Mn is shifted to shorter wavelengths compared to the comparative example, resulting in a 21.4 lm W opt V 1 (corresponding to about 10%) higher photometric radiation equivalent (LER) can be achieved than in the comparative example, so that the phosphor 1 according to the exemplary embodiment Li2SnF6:Mn has a higher spectral brightness potential.
  • Table 2 shows selected optical data of the exemplary embodiments and the comparative example:
  • the relative photometric radiation equivalent LER is set at 100% for the comparative example, then it is 103% for the LiGeF:Mn exemplary embodiment, which represents a significant increase compared to the comparative example. This comparison is shown again schematically in FIG. 8 for illustration purposes.
  • the phosphor 1 as shown here using the exemplary embodiments, thus emits in a narrow band and with an emission spectrum shifted towards shorter wavelengths in comparison to the comparative example KSiF:Mn. It can thus be shown that the phosphor is suitable for use in radiation-emitting components, in particular LEDs, and improves their spectral efficiencies, which makes them suitable for general lighting and for display backlighting.

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Abstract

Es wird ein Leuchtstoff (1) mit der allgemeinen Formel LibAcX6:E angegeben, wobei A ausgewählt ist aus vierwertigen Elementen, X ausgewählt ist aus einwertigen Elementen, E ausgewählt ist aus Aktivatorelementen, 1,9 ≤ b ≤ 2,1 und 0,9 ≤ c ≤ 1,1. Es werden weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs sowie ein strahlungsemittierendes Bauelement (100) angegeben.

Description

Beschreibung
LEUCHTSTOFF, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES LEUCHTSTOFFS UND STRAHLUNGSEMITTIERENDES BAUELEMENT
Es werden ein Leuchtstoff, ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs und ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben .
Aufgabe zumindest einer Ausführungsform ist es, einen Leuchtstoff mit verbesserten Eigenschaften anzugeben. Aufgabe zumindest einer weiteren Ausführungsform ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs anzugeben. Aufgabe zumindest einer weiteren Ausführungsform ist es, ein strahlungsemittierendes Bauelement mit verbesserten Eigenschaften anzugeben. Diese Aufgaben werden durch einen Leuchtstoff, ein Verfahren sowie ein strahlungsemittierendes Bauelement gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Es wird ein Leuchtstoff angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die allgemeine Formel
LibAcX6:E auf, wobei
A ausgewählt ist aus vierwertigen Elementen,
X ausgewählt ist aus einwertigen Elementen,
E ausgewählt ist aus Aktivatorelementen,
1,9 < b < 2,1, und 0,9 < c < 1,1.
Unter dem Begriff „Leuchtstoff" wird hier und im Folgenden ein Wellenlängenkonversionsstoff verstanden, also ein Material, das zur Absorption und Emission von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. Insbesondere absorbiert der Leuchtstoff elektromagnetische Strahlung, die ein anderes Wellenlängenmaximum als die von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung aufweist. Beispielsweise absorbiert der Leuchtstoff Strahlung mit einem Wellenlängenmaximum bei kleineren Wellenlängen als das Emissionsmaximum und emittiert somit Strahlung mit einem in Richtung Rot verschobenen Emissionsmaximum. Reine Streuung oder reine Absorption werden vorliegend nicht als wellenlängenkonvertierend verstanden.
Hier und im Folgenden werden Leuchtstoffe mit Summenformeln beschrieben. Es ist bei den angegebenen Formeln möglich, dass der Leuchtstoff weitere Elemente etwa in Form von Verunreinigungen aufweist, wobei diese Verunreinigungen zusammengenommen mit einem Anteil von höchstens 5 Mol%, insbesondere höchstens 1 Mol%, bevorzugt höchstens 0,1 Mol% in dem Leuchtstoff vorhanden sind.
Der Leuchtstoff setzt sich aus Elementen zusammen, die in dem Leuchtstoff als Ionen, also Anionen oder Kationen vorliegen. Hier und im Folgenden werden die Bestandteile des Leuchtstoffs, Li, A, X und E, sowohl als Elemente als auch als Ionen bzw. Kationen oder Anionen bezeichnet. Die Angabe von konkreten Elementen erfolgt dabei der Übersichtlichkeit halber nicht notwendigerweise mit der Angabe der Ladung. Insbesondere liegen Li, A und E als Kation vor, während X als Anion vorliegt.
Mit dem Begriff „Wertigkeit" in Bezug auf ein bestimmtes Element ist vorliegend gemeint, wie viele Elemente mit einfacher entgegengesetzter Ladung in einer chemischen Verbindung benötigt werden, um einen Ladungsausgleich zu erzielen. Somit umfasst der Begriff „Wertigkeit" die Ladungszahl des Elements.
Einwertige Elemente sind Elemente mit der Wertigkeit eins. Einwertige Elemente sind häufig in chemischen Verbindungen einfach negativ geladen und besitzen eine Ladungszahl von -1. Ein Ladungsausgleich in einer chemischen Verbindung kann beispielsweise über ein Element, das einfach positiv geladen ist stattfinden.
Vierwertige Elemente sind Elemente mit der Wertigkeit vier. Vierwertige Elemente sind häufig in chemischen Verbindungen vierfach positiv geladen und besitzen eine Ladungszahl von +4. Ein Ladungsausgleich in einer chemischen Verbindung kann beispielsweise über ein Element, das vierfach negativ geladen ist, durch zwei Elemente, die zweifach negativ geladen sind, oder vier Elemente, die einfach negativ geladen sind, stattfinden .
Der vorliegende Leuchtstoff kann nach außen hin ungeladen vorliegen. Das bedeutet, dass im Leuchtstoff nach außen hin ein vollständiger Ladungsausgleich zwischen positiven und negativen Ladungen bestehen kann. Es ist hingegen auch möglich, dass der Leuchtstoff formell in geringem Maße keinen vollständigen Ladungsausgleich besitzt.
Der Leuchtstoff kann insbesondere ein kristallines, beispielsweise keramisches Wirtsmaterial, in das Fremdelemente als Aktivatorelemente E eingebracht sind, aufweisen. Bei dem Leuchtstoff handelt es sich beispielsweise um ein keramisches Material. Das Aktivatorelement E verändert die elektronische Struktur des Wirtsmaterials insofern, dass elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs von dem Leuchtstoff absorbiert werden kann. Diese sogenannte Primärstrahlung kann in dem Leuchtstoff einen elektronischen Übergang anregen, der unter Aussenden von elektromagnetischer Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs (Sekundärstrahlung) wieder in den Grundzustand übergehen kann. Das Aktivatorelement, das in das Wirtsmaterial eingebracht ist, ist somit für die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften des Leuchtstoffs verantwortlich .
Ein hier beschriebener Leuchtstoff kann beispielsweise bei Anregung mit einer Primärstrahlung aus dem blauen oder dem UV Spektralbereich eine Sekundärstrahlung im roten Spektralbereich emittieren. Damit kann er insbesondere in strahlungsemittierenden Bauelementen, wie beispielsweise weißes Licht emittierende LEDs (LED: Licht emittierende Diode), eingesetzt werden, in denen ein Halbleiterchip blaue Primärstrahlung emittiert, welche von Leuchtstoffen zum Teil in Sekundärstrahlung umgewandelt wird.
Sollen in strahlungsemittierenden Bauelementen, wie beispielsweise weißes Licht emittierenden LEDs, geringe Farbtemperaturen (CCT, Correlated Color Temperature) und ein hoher Farbwiedergabeindex Ra (CRI, Color Rendering Index) erreicht werden, werden typischerweise neben gelbes Licht emittierenden Leuchtstoffen auch rotes Licht emittierende Leuchtstoffe eingesetzt. Insbesondere der spezielle Farbwiedergabeindex R9 der CRI-Metrik ist stark von den Eigenschaften des roten Leuchtstoffes abhängig. Die Empfindlichkeit des menschlichen Auges für Licht ist im roten Spektralbereich relativ gering und sinkt dort zudem mit steigender Wellenlänge annähernd exponentiell ab. Daher hat die spektrale Lage der Emission eines rot emittierenden Leuchtstoffs einen starken Einfluss auf die gesamte spektrale Effizienz eines strahlungsemittierenden Bauelements, wie einer leuchtstoffkonvertierten LED. Bereits kleine Verschiebungen der spektralen Lage des rot emittierenden Leuchtstoffs können zu Änderungen der Effizienz des Bauelements im zweistelligen Prozentbereich führen.
Neben der Lage der Emissionsbanden im Emissionsspektrum beeinflusst in der Regel auch die Halbwertsbreite die spektrale Effizienz von Leuchtstoffen. Im Falle von rot emittierenden Leuchtstoffen ist eine geringe Halbwertsbreite, also eine schmalbandige Emission, vorteilhaft, da in diesem Fall vergleichsweise weniger Photonen im tiefroten Spektralbereich, welcher vom menschlichen Auge nur sehr ineffizient wahrgenommen wird, erzeugt werden, während gleichzeitig der rote Farbeindruck des Lichtes beibehalten wird.
Eine schmalbandige Emission eines rot emittierenden Leuchtstoffs ist auch vorteilhaft, wenn ein strahlungsemittierendes Bauelement, das den Leuchtstoff enthält, als Displayhinterleuchtung eingesetzt wird. Hier kommt neben der höheren spektralen Effizienz ein weiterer Effekt zu tragen. Beispielsweise sorgen in LC (Liquid Crystal)-Displays Farbfilter für die Trennung des weißen Lichtes der von dem Bauelement, insbesondere einer LED, emittierten Hintergrundbeleuchtung in die Farben Rot, Grün und Blau für die jeweiligen Subpixel. Dies funktioniert am besten, wenn zwischen den genannten Spektralbereichen im Ausgangsspektrum, also dem von dem Bauelement emittierten Licht, möglichst wenig bis kein Überlapp besteht. Bei der Verwendung von Leuchtstoffen mit breiter Emission, wie beispielsweise herkömmlich verwendetes Eu2+-aktiviertes (Sr,Ca)AlSiN3:Eu, kommt es allerdings zum so genannten Übersprechen, bei dem auch teilweise beispielsweise rotes Licht in den grünen Farbkanal gelangen kann. Dies führt im Endeffekt zu einer Verkleinerung des maximal darstellbaren Farbraums des Displays. Zwar kann dieser Effekt durch Farbfilter mit engeren spektralen Transmissionsfenstern teilweise reduziert werden, allerdings nur auf Kosten der Gesamthelligkeit und damit der Effizienz des Displays.
Die Erfinder haben erkannt, dass ein hier beschriebener Leuchtstoff, insbesondere bei Anregung mit blauem oder UV Licht, eine schmalbandige Emission, insbesondere im roten Spektralbereich aufweist. Die schmalbandige Emission kann durch eine geringe Halbwertsbreite des Emissionsspektrums beschrieben werden. Zudem weist der hier beschriebene Leuchtstoff eine kurzwelligere Emission auf, als beispielsweise die herkömmlich eingesetzten rot emittierenden Leuchtstoffe SrLiAl3N4:Eu oder K2SiF6:Mn. Diese Eigenschaften wirken sich vorteilhaft auf die spektrale Effizienz des Leuchtstoffs und damit auch auf die spektrale Effizienz des den Leuchtstoff enthaltenden Bauelements bei Verwendung als Allgemeinbeleuchtung sowie als Displayhinterleuchtung aus.
Die zu kürzeren Wellenlängen verschobene Emission des hier beschriebenen Leuchtstoffs bewirkt außerdem eine bessere Überlappung des Emissionsspektrums mit der menschlichen Augenempfindlichkeitskurve, was zu einem erhöhten photometrischen Strahlungsäquivalent (LER) führt. Darüber hinaus kann der hier beschriebene Leuchtstoff ohne die Verwendung giftiger Schwermetalle hergestellt werden, was ihn weniger bedenklich im Hinblick auf Gesundheit und Umwelt macht als beispielsweise bislang eingesetzte Quantenpunkte. Damit genügt der hier beschriebene Leuchtstoff den RoHS- Richtlinien. Des Weiteren lässt sich der hier beschriebene Leuchtstoff einfach und unter Vermeidung giftiger Edukte hersteilen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist A ausgewählt aus Sn, Ti, Ge und Kombinationen daraus. Somit sind in dem Leuchtstoff Sn4+, Ti4+, Ge4+ oder Kombinationen daraus vorhanden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist X ausgewählt aus F, Ci, Br, I und Kombinationen daraus. X ist somit ein einwertiges Halogen, welches die Ladungen der Kationen Li und A ausgleicht. Gemäß einer Ausführungsform wird F für X eingesetzt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist E ausgewählt aus Mn, Cr, Ni, Eu, Ce und Kombinationen daraus. Insbesondere handelt es sich dabei um Mn4+, Cr3+ und Ni2+, Eu2+ oder Ce3+. Es können somit Aktivatorelemente verschiedener Wertigkeiten in dem Leuchtstoff zum Einsatz kommen. Gemäß einer Ausführungsform ist das Aktivatorelement E Mn, insbesondere Mn4+.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist b = 2 und c = 1. Die allgemeine Formel des Leuchtstoffs ist dann somit Li2AX6:E. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Formel Li2GeF6:Mn, Li2TiF6:Mn oder Li2SnF6:Mn auf. Bei diesen Leuchtstoffen ist somit für A Sn, Ti bzw. Ge, für X F und für E Mn, insbesondere Mn4+, ausgewählt. Ein Leuchtstoff der eine der genannten Formeln aufweist, ist frei von giftigen Schwermetallen und kann einfach und unter Vermeidung giftiger Edukte, wie beispielsweise Flusssäure, hergestellt werden. Zudem weist er eine schmalbandige und vergleichsweise kurzwellige Emission im roten Spektralbereich auf. Gegenüber herkömmlich verwendetem BGSiFeiMn weisen Li2SnF6:Mn, Li2TiF6:Mn oder Li2GeF6:Mn eine verbesserte spektrale Effizienz auf, welche ein zumindest vergleichbares, insbesondere ein höheres photometrisches Strahlungsäquivalent (LER, luminous efficacy of radiation) bedingt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine Wirtsstruktur auf, die LiX6- und AX6-Oktaeder umfasst. Beispielsweise handelt es sich dabei um LiF6- und AF6- Oktaeder. Dabei wird jeweils Li bzw. A von den sechs X-Atomen in der Gestalt eines Oktaeders umgeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die LiX6- und ΆCb~ Okteder allseitig eckenverknüpft. Das bedeutet, dass jedes X eine Ecke von zwei Oktaedern bildet. Zusätzlich können die Oktaeder zumindest teilweise auch miteinander kantenverknüpft sein. Eine verknüpfte Kante bildet dann die Kante zweier Oktaeder .
Die LiX6- und AX6-Oktaeder bilden somit ein Netzwerk aus ecken- und zumindest teilweise kantenverknüpften LiX6- und AX6-Oktaedern, welche über gemeinsame X-Ionen verknüpft sind. Dabei sind die AX6-Oktaeder durch die LiX6-Oktaeder voneinander isoliert, das heißt, zwei AX6-Oktaeder sind nicht direkt miteinander verknüpft. Dahingegen können zwei oder mehrere LiX6-Oktaeder schon miteinander verknüpft sein. Innerhalb eines AX6-Oktaeders kann das A durch das Aktivatorelement E ersetzt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine Kristallstruktur auf, die ausgewählt ist aus dem Na2SiF6-Strukturtyp, dem Trirutil-Strukturtyp und dem Li2ZrF6- Strukturtyp. Damit weist der Leuchtstoff einen anderen Strukturtyp auf als beispielsweise das herkömmlich verwendete K2S1F6, welches im K2PtCl6-Strukturtyp kristallisiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kristallisiert der Leuchtstoff in einer Raumgruppe, die ausgewählt ist aus P321,
P z/mnm und P3lm. Insbesondere weist der Leuchtstoff den Na2SiF6-Strukturtyp auf und kristallisiert in der Raumgruppe P321 oder der Leuchtstoff weist den Trirutil-Strukturtyp und kristallisiert in der Raumgruppe P42/mnm oder der Leuchtstoff weist den Li2ZrF6-Strukturtyp auf und kristallisiert in der
Raumgruppe P3lm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff ein Emissionsspektrum auf, das in dem Bereich von 600 nm bis 700 nm mindestens einen Emissionspeak aufweist. Insbesondere weist der Leuchtstoff ein solches Emissionsspektrum bei Anregung mit blauem und/oder UV Licht auf. Damit emittiert der Leuchtstoff Strahlung insbesondere aus dem roten Spektralbereich und kann somit besonders gut in strahlungsemittierenden Bauelementen eingesetzt werden und deren spektrale Effizienz verbessern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Emissionspeak ein Emissionsmaximum in dem Bereich von einschließlich 625 nm bis einschließlich 635 nm. Insbesondere kann das Emissionsmaximum in dem Bereich von einschließlich 629 nm bis einschließlich 632 nm liegen. Beispielsweise ist das Emissionsmaximum bei 629,9 nm oder bei 631,4 nm. Damit emittiert der Leuchtstoff im roten Spektralbereich mit einem Emissionsmaximum, das im Vergleich zu herkömmlichen rot emittierenden Leuchtstoffen, wie beispielsweise SrLiAl3N4:Eu oder BbSiFöiMn, zu kürzeren Wellenlängen verschoben ist. Dies führt auf Grund der damit einhergehenden besseren Überlappung des Emissionsspektrums des hier beschriebenen Leuchtstoffs mit der menschlichen Augenempfindlichkeitskurve zu einer höheren spektralen Effizienz gegenüber herkömmlichen Leuchtstoffen wie beispielsweise dem Leuchtstoff BGSiFeiMn.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Emissionspeak eine Halbwertsbreite aus dem Bereich von einschließlich 2 nm bis einschließlich 20 nm, bevorzugt aus dem Bereich von einschließlich 3 nm bis einschließlich 11 nm, auf. Damit emittiert der Leuchtstoff besonders schmalbandig, was die spektrale Effizienz von den Leuchtstoff enthaltenden Bauelementen begünstigt und sie auch geeignet für die Displayhinterleuchtung macht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff in dem Bereich von 600 nm bis 700 nm einen zusätzlichen Emissionspeak mit einem Emissionsmaximum in dem Bereich von einschließlich 618 nm bis einschließlich 622 nm auf. Insbesondere weist der zusätzliche Emissionspeak ein Emissionsmaximum bei 620 nm auf. Insbesondere weist der Leuchtstoff einen zusätzlichen Emissionsbeak bei Anregung mit blauem und/oder UV Licht auf. Dieser auch als Zero Phonon Line (ZPL) bezeichnete Emissionspeak kann insbesondere vorhanden sein, wenn der Leuchtstoff den Na2SiF6-Strukturtyp aufweist, und tritt beispielsweise nicht bei dem herkömmlichen Leuchtstoff BbSiFeiMn auf, der in dem BbPtCle- Strukturtyp kristallisiert. Dieser zusätzliche Emissionspeak trägt dazu bei, dass der Schwerpunkt des Emissionsspektrums des hier beschriebenen Leuchtstoffs gegenüber K2S1F6 zu noch kürzeren Wellenlängen verschoben ist und damit das photometrische Strahlungsäquivalent (LER) erhöht wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine Dominanzwellenlänge l^ih aus dem Bereich von einschließlich 605 nm bis einschließlich 625 nm auf. Beispielsweise kann die Dominanzwellenlänge bei 618,6 nm, bei 619,4 nm oder bei 609,7 nm liegen.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein wie oben beschriebener Leuchtstoff hergestellt werden. Sämtliche in Verbindung mit dem Leuchtstoff offenbarten Merkmale und Ausführungsformen gelten somit auch für das Verfahren und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mit dem Verfahren ein Leuchtstoff mit der allgemeinen Formel LibAcX6:E hergestellt, wobei
A ausgewählt ist aus vierwertigen Elementen,
X ausgewählt ist aus einwertigen Elementen,
E ausgewählt ist aus Aktivatorelementen,
1,9 < b < 2,1, und 0,9 < c < 1,1.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte
- Bereitstellen einer Zusammensetzung, insbesondere einer geeigneten Zusammensetzung, von Edukten, - Homogenisieren der Edukte zur Herstellung eines Reaktionsgemenges,
- Erhitzen des Reaktionsgemenges auf eine Maximaltemperatur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Edukte ausgewählt aus einer Gruppe, die Halogenide, Carbonate, Sulfide, Oxide, Oxalate, Imide, Permanganate, Nitrate, Nitrite, Sulfate, Sulfite, Hydrogensulfate, Disulfate, Thiosulfate, Cyanide, Cyanate, Thiocyanate, Acetate, Carbonsäurederivate, ternäre Verbindungen, insbesondere Ammoniumverbindungen, und Amide jeweils von Li, A und E, elementares X2 und Kombinationen daraus umfasst. Bevorzugt sind die Edukte ausgewählt aus einer Gruppe, die Halogenide, Carbonate, Oxide und Permanganate jeweils von Li, A und E, elementares X2und Kombinationen daraus umfasst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Edukte ausgewählt aus einer Gruppe, die Lithiumcarbonat,
Germanium (IV)-oxid, Titan (IV)-oxid, Mangan (II)-chlorid- Tetrahydrat, Lithiumpermanganat-Trihydrat, Zinn (II)-chlorid- Tetrahydrat und Kombinationen daraus umfasst. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird elementares X2 als Edukt für die Komponente X eingesetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Reaktionsgemenge auf eine Maximaltemperatur von höchstens 600 °C erhitzt. Insbesondere wird das Reaktionsgemenge auf eine Maximaltemperatur von höchstens 500 °C erhitzt. Bevorzugt wird das Reaktionsgemenge auf eine Maximaltemperatur von höchstens 450 °C erhitzt. Die Maximaltemperatur kann beispielsweise 400°C betragen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform findet das Erhitzen in einem Strom statt, der F2 enthält. Darunter ist zu verstehen, dass der Strom sowohl reines F2 als auch bis zu 100 Vol.-% F2 in einem Inertgas enthalten oder daraus bestehen kann. Insbesondere wird bei dem Erhitzen reines F2durch das Reaktionsgemenge geleitet. Alternativ weist der Strom F2 und ein Inertgas auf. Insbesondere wird bei dem Erhitzen durch das Reaktionsgemenge bis zu 100 Vol.-%, beispielsweise bis zu 10 Vol.-%, F2 in einem Inertgas geleitet. Beispielsweise ist das Inertgas He, Ne, Kr, Ar, Xe, N2 oder SF6, insbesondere Ar. Damit können oxidierende Bedingungen gewährleistet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird bei dem Verfahren keine Flusssäure-Lösung verwendet. Das Gefahrenpotential durch Hinzugabe einer giftigen Flusssäure-Lösung wird demzufolge vermieden. Eine Gefährdung durch gasförmiges F2 lässt sich bei dem hier beschriebenen Verfahren durch Arbeiten in abgeschlossenen Systemen minimieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Erhitzen ein trockenes Hochtemperaturverfahren. Das heißt, es werden bei dem Erhitzen keine zusätzlichen Lösungsmittel oder Säuren hinzugegeben. Das Gefahrenpotential durch Hinzugabe einer Säure, insbesondere einer Flusssäure-Lösung, wird demzufolge vermieden .
Im Gegensatz dazu wird der konventionell verwendete rot emittierende Leuchtstoff K2SiF6:Mn industriell mithilfe einer wässrigen Flusssäure-Lösung synthetisiert. Dies erfordert auf Grund der Giftigkeit und schlechten Handhabbarkeit der Flusssäure sehr aufwendige Sicherheitsvorkehrungen. Bei dem hier beschriebenen Leuchtstoff ist die Synthese mithilfe einer wässrigen Lösung, insbesondere einer Flusssäure-Lösung, jedoch nicht möglich, da sich die Edukte, beispielsweise LiF mit einer Löslichkeit von nur 1,34 g/1, kaum in Wasser lösen lassen und somit die Synthese mit einer wässrigen Flusssäure- Lösung nicht möglich ist. Zusätzlich stellt das trockene Hochtemperaturverfahren im Vergleich zu dem Verfahren mit Flusssäure eine vereinfachte Syntheseroute dar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Edukte homogenisiert. Das entstandene Reaktionsgemenge aus den Edukten kann dann in einen Tiegel, beispielsweise in ein Korundschiff oder einem Strahlnetzschiffchen, gegeben werden und in einem Ofen, insbesondere in einem Rohrofen platziert werden, durch welchen reines F2 oder bis zu 100% F2 in einem Inertgas wie beispielsweise Ar geleitet wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein stufenweises Erhitzen des Reaktionsgemenges. Stufenweises Erhitzen bedeutet, dass das Reaktionsgemenge mit mindestens einer Aufheizrate auf mindestens eine Zwischentemperatur erhitzt wird und das Reaktionsgemenge mit einer Haltezeit auf einer Zwischentemperatur gehalten wird, bevor die Maximaltemperatur erreicht wird. Die Zwischentemperatur ist insbesondere gleich oder kleiner als die Maximaltemperatur. Insbesondere weist das stufenweise Erhitzen zwei Aufheizraten auf, welche gleich oder voneinander verschieden sein können.
Die Zwischentemperatur liegt beispielsweise zwischen einschließlich 80 °C und einschließlich 420 °C. Die Haltezeit liegt beispielsweise zwischen einschließlich fünf Stunden und einschließlich 30 Tagen. Die Aufheizrate liegt beispielsweise zwischen einschließlich 0,05 °C pro Minute und einschließlich 5 °C pro Minute. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das stufenweise Erhitzen mindestens einen Abkühlschritt. Der Abkühlschritt erfolgt insbesondere nach einem Erhitzen auf eine Zwischentemperatur. Bei dem Abkühlschritt wird das Reaktionsgemenge im Ofen auf eine Minimaltemperatur abgekühlt. Die Minimaltemperatur liegt insbesondere zwischen einschließlich 20 °C und einschließlich 50 °C, beispielsweise bei 30°C. Nach dem Abkühlschritt wird das Reaktionsgemenge bevorzugt vermengt und anschließend erneut erhitzt.
Beispielsweise wird in einem ersten Verfahrensschritt das Reaktionsgemenge mit mindestens zwei Aufheizraten auf mindestens zwei Zwischentemperaturen erhitzt und mit mindestens zwei Haltezeiten bei jeweils einer Zwischentemperatur gehalten. Anschließend wird das Reaktionsgemenge auf eine Minimaltemperatur in dem Ofen abgekühlt. Der erste Verfahrensschritt kann optional mindestens einmal wiederholt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das Reaktionsgemenge erneut in dem Ofen platziert und mit mindestens einer Aufheizrate auf die Maximaltemperatur erhitzt und mit einer Haltezeit bei der Maximaltemperatur gehalten. Nach der Haltezeit auf der Maximaltemperatur wird das Reaktionsgemenge im Ofen auf eine Minimaltemperatur, beispielsweise Raumtemperatur, abgekühlt und der Leuchtstoff wird erhalten.
Im ersten Verfahrensschritt kann eine erste
Zwischentemperatur ausgewählt sein aus dem Bereich 80°C bis 120°C, eine zweite Zwischentemperatur aus dem Bereich 280°C bis 420°C. Eine erste Haltezeit kann aus dem Bereich 5h bis 22h ausgewählt sein, eine zweite Haltezeit aus dem Bereich 1 Tag bis 20 Tage. Im zweiten Verfahrensschritt kann die Haltezeit auf der Maximaltemperatur aus dem Bereich 10 Tage bis 30 Tage ausgewählt sein.
Es wird weiterhin ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das strahlungsemittierende Bauelement
- einen Halbleiterchip, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs von einer Strahlungsaustrittsfläche emittiert, und
- ein Konversionselement, das einen Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs konvertiert, wobei der Leuchtstoff die allgemeine Formel LibAcX6:E aufweist, wobei
A ausgewählt ist aus vierwertigen Elementen,
X ausgewählt ist aus einwertigen Elementen,
E ausgewählt ist aus Aktivatorelementen,
1,9 < b < 2,1,
0,9 < c < 1,1.
Der oben beschriebene Leuchtstoff ist insbesondere zur Verwendung in einem strahlungsemittierenden Bauelement geeignet und vorgesehen. Merkmale und Ausführungsformen, die in Verbindung mit dem Leuchtstoff und/oder dem Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs beschrieben sind, gelten somit ebenso für das strahlungsemittierende Bauelement und umgekehrt .
Die elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs bildet das Emissionsspektrum des Halbleiterchips aus und wird auch als Primärstrahlung bezeichnet . Bei dem Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip. Das Bauelement kann somit eine Licht emittierende Diode (LED) oder ein Laser sein. Bevorzugt weist der Halbleiterchip eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone auf, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Hierzu weist die aktive Zone beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, ein Einfachquantentopf- oder eine MehrfachquantentopfStruktur auf.
Der Halbleiterchip kann im Betrieb elektromagnetische Strahlung beispielsweise aus dem ultravioletten Spektralbereich und/oder aus dem sichtbaren Spektralbereich, insbesondere aus dem blauen Spektralbereich aussenden. Die Primärstrahlung weist somit beispielsweise Wellenlängen aus dem Bereich 400 nm bis 500 nm auf.
Der Leuchtstoff in dem Konversionselement wandelt elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten
Wellenlängenbereichs um. Die elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs bildet das Emissionsspektrum des Leuchtstoffs aus und wird auch als Sekundärstrahlung bezeichnet.
Die elektromagnetische Strahlung des zweiten
Wellenlängenbereichs ist von dem ersten Wellenlängenbereich zumindest teilweise verschieden. Der Leuchtstoff, der in dem Konversionselement enthalten ist oder aus dem das Konversionselement besteht, verleiht dem Konversionselement wellenlängenkonvertierende Eigenschaften. Beispielsweise wandelt das Konversionselement die elektromagnetische Strahlung des Halbleiterchips lediglich teilweise in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs um, während ein weiterer Teil der elektromagnetischen Strahlung des Halbleiterchips von dem Konversionselement transmittiert wird. Das strahlungsemittierende Bauelement emittiert in diesem Fall Mischlicht, das sich aus elektromagnetischer Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs und elektromagnetischer Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs zusammensetzt. Das Mischlicht umfasst beispielsweise weißes Licht. Erfolgt eine vollständige Konversion der Primärstrahlung durch das Konversionselement und/oder findet keine Transmission von Primärstrahlung durch das Konversionselement statt, bezeichnet man das als Vollkonversion. In diesem Fall emittiert das strahlungsemittierende Bauelement die von dem Konversionselement emittierte Sekundärstrahlung.
Aufgrund der Beschaffenheit des hier beschriebenen Leuchtstoffs, insbesondere die schmalbandige und im Vergleich zu herkömmlich verwendeten rot emittierenden Leuchtstoffen zu kürzeren Wellenlängen verschobene Emission, weist das Bauelement eine hohe spektrale Effizienz mit hohem visuellem Nutzeffekt auf und ist zudem sowohl für die Allgemeinbeleuchtung als auch für die Verwendung als Displayhintergrundbeleuchtung gut geeignet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält das Konversionselement zumindest einen weiteren Leuchtstoff. Der weitere Leuchtstoff ist insbesondere von dem ersten Leuchtstoff unterschiedlich und wandelt elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs um. Der weitere Leuchtstoff kann beispielsweise elektromagnetische Strahlung emittieren, die aus dem gelben Spektralbereich oder aus dem grünen Spektralbereich ausgewählt ist. Der hier beschriebene Leuchtstoff und der weitere Leuchtstoff bilden somit eine Leuchtstoffmischung, die die Primärstrahlung ganz oder teilweise konvertiert. Beispielsweise kann ein weiterer Leuchtstoff ausgewählt sein aus einer Gruppe, die Y3 (Ali- xGax)5O12 :Ce3+, (Lu,Y)3 (Al^xGa 5O12 :Ce3+, (Y,Gd)3(Al!- xGax)5O12 :Ce3+, (Y,Tb)3 (Al!-xGax)5O12 :Ce3+, Lu3 (Al!-xGax)5O12 :Ce3+,
(La,Y)3Si6Nn:Ce3+, (Ca,Ba,Sr)2Si04 :Eu2+, ß-SiAlON:Eu2+,
NaK2Li(Li3Si04)4 :Eu2+, RbLi(Li3Si04)2 :Eu2+ und RbNa (Li3Si04)2 :Eu2+ umfasst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement als Konversionsschicht ausgebildet. Die Konversionsschicht kann in direktem oder in indirektem Kontakt auf die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips aufgebracht sein. Im Falle eines indirekten Kontakts kann sie mit Hilfe von beispielsweise einer Klebeschicht auf die Strahlungsaustrittsfläche aufgebracht sein oder zwischen der Strahlungsaustrittsfläche und dem Konversionselement kann ein Verguss angebracht sein.
Halbleiterchip, Konversionsschicht und gegebenenfalls Klebeschicht können gemäß einer weiteren Ausführungsform auch alle von einem Verguss umgeben sein. Beispielsweise sind Halbleiterchip, Konversionselement und gegebenenfalls eine Klebeschicht dann in der Vertiefung eines Gehäuses angeordnet, in der weiterhin der Verguss angeordnet ist.
Ein Verguss kann eine Durchlässigkeit für die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung und/oder die von weiteren vorhandenen Leuchtstoffen emittierte Strahlung aufweisen, die mindestens 85 %, bevorzugt 95 % beträgt. Weiterhin kann ein Verguss beispielsweise Silikon oder Epoxidharz als Material aufweisen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Leuchtstoff in dem Konversionselement als Keramik vor. In einem solchen Fall kann die Konversionsschicht aus dem die Keramik bildenden Leuchtstoff bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Leuchtstoff in dem Konversionselement in eine Matrix eingebettet vor. Insbesondere liegt dann der Leuchtstoff in Partikelform vor. Gegebenenfalls vorhandene weitere Leuchtstoffe können ebenfalls, insbesondere in Partikelform, in der Matrix eingebettet vorliegen. Gemäß einer Ausführungsform liegt der Leuchtstoff in Partikelform insbesondere mit Korngrößen zwischen einschließlich 500 nm und einschließlich 50 pm vor.
Die Matrix kann beispielsweise ein Material aufweisen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Polymere und Glas umfasst. Als Polymere können beispielsweise Polystyrol, Polysiloxan, Polysilazan, PMMA, Polycarbonat, Polyacrylat, Polytetrafluorethylen, Polyvinyl, Silikonharz, Silikon, Epoxidharz und transparentes Synthesekautschuk ausgewählt werden. Als Glas können beispielsweise Silikate, Wasserglas und Quarzglas ausgewählt werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Bauelements und des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen . Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel .
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel .
Figur 3 zeigt eine Le Bail-Anpassung a) bzw. Rietveld- Anpassungen b), c) von Röntgenpulverdiffraktogrammen im Vergleich zu gemessenen Röntgenpulverdiffraktogrammen von Ausführungsbeispielen des Leuchtstoffs.
Figur 4 zeigt in a), b) und c) schematische Darstellungen von Kristallstrukturausschnitten des Leuchtstoffs gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
Figur 5 zeigt in a) das Emissionsspektrum eines Leuchtstoffs gemäß eines Ausführungsbeispiels und in b) den Vergleich des Emissionsspektrums des Leuchtstoffs gemäß eines Ausführungsbeispiels mit einem Vergleichsbeispiel.
Figur 6 zeigt in a) das Emissionsspektrum eines Leuchtstoffs gemäß eines Ausführungsbeispiels und in b) den Vergleich des Emissionsspektrums des Leuchtstoffs gemäß eines Ausführungsbeispiels mit einem Vergleichsbeispiel.
Figur 7 zeigt in a) das Emissionsspektrum eines Leuchtstoffs gemäß eines Ausführungsbeispiels und in b) den Vergleich des Emissionsspektrums des Leuchtstoffs gemäß eines Ausführungsbeispiels mit einem Vergleichsbeispiel. Figur 8 zeigt den Vergleich des relativen photometrischen Strahlungsäquivalents zwischen einem Leuchtstoff gemäß eines Ausführungsbeispiels und einem Vergleichsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einer Ausführungsform. Das strahlungsemittierende Bauelement 100 weist einen Halbleiterchip 10 auf. Der Halbleiterchip 10 emittiert im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs (Primärstrahlung) aus einer Strahlungsaustrittsfläche 11. Der Halbleiterchip 10 weist eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone 12 auf, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Die Primärstrahlung weist beispielsweise Wellenlängen im blauen und/oder ultravioletten Bereich auf.
Weiterhin weist das Bauelement ein Konversionselement 20 auf. Das Konversionselement 20 enthält entweder eine Matrix, in der der erste Leuchtstoff 1, insbesondere Partikel des ersten Leuchtstoffs 1, eingebettet ist, oder das Konversionselement 20 weist eine aus dem Leuchtstoff 1 gebildete Keramik auf oder besteht daraus. Der Leuchtstoff 1 weist die allgemeine Formel LibAcX6:E auf, wobei A, X, E, b und c ausgewählt werden können wie oben aufgeführt. Gemäß Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Leuchtstoff 1 um Li2SnF6:Mn, Li2TiF6:Mn oder Li2GeF6:Mn. Alle bezüglich der allgemeinen Formel angegebenen möglichen Varianten bezüglich der in dem Leuchtstoff enthaltenen Elemente bzw. der Wertes für b und c sind aber ebenso möglich .
Zusätzlich kann mindestens ein zweiter Leuchtstoff in dem Konversionselement 20 vorhanden sein, der mit dem hier beschriebenen ersten Leuchtstoff 1 eine Leuchtstoffmischung bildet.
Wenn das Konversionselement 20 eine Matrix aufweist, in der der Leuchtstoff 1 oder gegebenenfalls die Leuchtstoffmischung eingebettet ist, weist die Matrix dabei ein Material auf, das ausgewählt ist aus Polymeren wie beispielsweise Polystyrol, Polysiloxan, Polysilazan, PMMA, Polycarbonat, Polyacrylat, Polytetrafluorethylen, Polyvinyl, Silikonharz, Silikon, Epoxidharz und transparentes Synthesekautschuk, und Glas wie beispielsweise Silikate, Wasserglas und Quarzglas.
Der Leuchtstoff 1 wandelt im Betrieb elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (Sekundärstrahlung) um. Bei den Ausführungsbeispielen Li2SnF6:Mn, Li2TiF6:Mn und Li2GeF6:Mn liegt die Sekundärstrahlung im tiefroten Bereich, insbesondere bei Anregung mit blauer oder UV-Strahlung. Bei nicht vollständiger Konversion der Primärstrahlung durch das Konversionselement sendet das Bauelement somit Mischlicht, das aus Primär- und Sekundärstrahlung und, wenn weitere Leuchtstoffe in dem Konversionselement 20 vorhanden sind, der emittierten Strahlung dieser weiteren Leuchtstoffe zusammengesetzt ist, aus.
Das Konversionselement 20, das hier als Konversionsschicht ausgebildet ist, kann entweder direkt auf dem Halbeiterchip 10 aufgebracht sein, oder beispielsweise mittels einer Klebeschicht (hier nicht explizit gezeigt), daran befestigt sein.
Der Halbleiterchip 10 mit dem darauf angeordneten Konversionselement 20 ist in der Ausnehmung eines Gehäuses 30 angeordnet. Das Gehäuse 30 hat zum Halbleiterchip 10 hin abgeschrägte Seitenflächen, die reflektiv ausgebildet sein können. Der Halbleiterchip 10 und das Konversionselement 20 können in dem Gehäuse 30 von einem Verguss 40 umgeben sein, wie hier gezeigt. Das Vorhandensein eines Vergusses 40 ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Verguss kann beispielsweise aus einem Silikon oder Epoxidharz gebildet sein und weist eine Durchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone 12 auf, die mindestens 85%, bevorzugt 95% beträgt.
Alternativ kann das Gehäuse 30 auch keine Seitenwände und damit keine Ausnehmung aufweisen und als Träger ausgebildet sein (hier nicht gezeigt).
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines strahlungsemittierenden Bauelements. Für die Elemente mit gleichen Bezugszeichen gelten die in Bezug auf Figur 1 gemachten Ausführungen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Konversionselement 20 nicht direkt auf dem Halbleiterchip 10 angeordnet, sondern beabstandet dazu auf der von dem Halbleiterchip 10 abgewandten Seite des Vergusses 40. Auch hier ist das Konversionselement 20 wieder als Konversionsschicht ausgebildet.
Bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Bauelementen handelt es sich beispielsweise um LEDs. Der Übersichtlichkeit halber sind in den Figuren 1 und 2 zusätzlich vorhandene Elemente, wie beispielsweise elektrische Kontaktierungen, nicht gezeigt.
Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des Leuchtstoffs 1 anhand der Ausführungsbeispiele Li2GeF6:Mn, Li2TiF6:Mn und Li2SnF6:Mn näher erläutert.
Li2GeF6:Mn
Für die Synthese von Li2GeF6:Mn werden die Edukte Lithiumcarbonat (L12CO3, 371,7 mg, 5,03 mmol), Germanium (IV)- oxid (GeC>2, 458,7 mg, 4,39 mmol) und Mangan (11)-chlorid- Tetrahydrat (MnCl2 · 4 H2O, 50,5 mg, 0,26 mmol) bereitgestellt, in einem Achatmörser innig vermengt und das so erhaltene, homogenisierte Reaktionsgemenge in ein Korundschiff gegeben. Dieses Korundschiff wird in einem, durch einen Rohrofen beheizbares Korundrohr platziert, durch welches 10% F2 in Argon (V/V) geleitet wird (5 ml/min). Die Temperatur wird innerhalb von 5 h von 30 °C auf die Zwischentemperatur 100°C erhöht, welche bei einer Haltezeit von 20 h gehalten wird, bevor die Temperatur stufenweise um 100°C (Aufheizrate 10°C/h, 10 h Haltezeit) bis auf die Zwischentemperatur 400°C erhöht wird. Nach 18 Tagen Reaktionszeit wird das Reaktionsgut auf die Minimaltemperatur 30°C abgekühlt, in einem Glaskohlenstoffmörser vermengt und erneut im Ofen platziert. Dieser wird mit einer Aufheizrate von 4°C/min wieder auf die Maximaltemperatur 400°C erhitzt und die Probe bei einer Haltezeit von 13 Tagen fluoriert. Danach wird die Probe auf Raumtemperatur abgekühlt und der Leuchtstoff Li2GeF6:Mn erhalten.
Li2TiF6:Mn
Für die Synthese von Li2TiF6:Mn werden die Edukte Lithiumcarbonat (L12CO3, 414 mg, 5,60 mmol), Titan (IV)-oxid (T1O2, 440 mg, 5,51 mmol) und Lithiumpermanganat-Trihydrat (LiMnCy · 3 H2O, 3 mg, 0,02 mmol) in einem Achatmörser innig vermengt und das so erhaltene, homogenisierte Reaktionsgemenge in ein zuvor passiviertes Stahlnetzschiffchen (Leinwandbindung, 0,04 mm Drahtdicke, 0,063 mm Maschenweite, Drahtweberei Pausa GmbH) gegeben. Dieses Schiffchen wird in einem, durch einen Rohrofen beheizbaren Korundrohr platziert, durch welches 10% F2 in Argon (V/V) geleitet wird (5 ml/min). Die Temperatur wird innerhalb von 10 h von 30°C auf die Zwischentemperatur 100°C erhöht, welche für eine Haltezeit von 10 h gehalten wird. Bei dieser Zwischentemperatur wird das Reaktionsgemisch einmal herausgenommen und in einem Glaskohlenstoffmörser an Luft erneut verrieben, bevor die Temperatur stufenweise um 100°C (Aufheizrate 10°C/h, 10 h Haltezeit) bis auf die Zwischentemperatur 300°C erhöht wird. Nach einer Haltezeit von drei Tagen im Fluorstrom wird der Ofen auf die Minimaltemperatur 30°C abgekühlt, die Probe herausgenommen, gemörsert und erneut im Rohrofen platziert. Dieser wird abermals mit demselben Ofenprofil wie zuvor auf 300°C erhitzt. Nach einer Haltezeit von drei Tagen wird der Ofen auf die Minimaltemperatur 30°C abgekühlt, die Probe erneut gemörsert, in ein Korundschiffchen umgefüllt und im Ofen platziert. Dieser wird mit einer Aufheizrate von 4°C/min auf die Maximaltemperatur 400°C erhitzt und die Probe für eine Haltezeit von 11 Tagen fluoriert. Danach wird die Probe auf Raumtemperatur abgekühlt und der Leuchtstoff Li2TiF6:Mn erhalten .
Li2SnF6:Mn
Für die Synthese von Li2SnF6:Mn werden die Edukte Lithiumcarbonat (L12CO3, 295 mg, 3,99 mmol), Zinn (II)- chlorid-Tetrahydrat (SnCl2 · 4 H2O, 887 mg, 3,93 mmol) und Lithiumpermanganat-Trihydrat (LiMn04 · 3 H2O, 21 mg, 0,12 mmol) in einem Achatmörser innig vermengt und das so erhaltene, homogenisierte Reaktionsgemenge in ein zuvor passiviertes Stahlnetzschiffchen (Leinwandbindung, 0,04 mm Drahtdicke, 0,063 mm Maschenweite, Drahtweberei Pausa GmbH) gegeben. Dieses Schiffchen wird in einem, durch einen Rohrofen beheizbares Korundrohr platziert, durch welches mit 10% F2 in Argon (V/V) geleitet wird (5 ml/min). Die Temperatur wird innerhalb von 10 h von 30 °C auf die Zwischentemperatur 100°C erhöht, welche für eine Haltezeit von 10 h gehalten wird. Bei dieser Zwischentemperatur wird das Reaktionsgut einmal herausgenommen, in einem Glaskohlenstoffmörser an Luft erneut verrieben und wieder in den Ofen transferiert, bevor die Temperatur dann stufenweise um 100 °C (Aufheizrate 10°C/h, 10 h Haltezeit) bis auf die Zwischentemperatur 300°C erhöht wird. Nach einer Haltezeit von drei Tagen im Fluorstrom wird der Ofen auf die Minimaltemperatur 30°C abgekühlt, die Probe gemörsert und erneut im Rohrofen platziert. Dieser wird abermals mit demselben Ofenprofil wie zuvor auf die Zwischentemperatur 300°C erhitzt. Nach einer Haltezeit von drei Tagen wird der Ofen auf die Minimaltemperatur 30°C abgekühlt, die Probe erneut gemörsert, in ein Korundschiffchen umgefüllt und im Ofen platziert. Dieser wird mit einer Aufheizrate von 4°C/min auf die Maximaltemperatur 400°C erhitzt und die Probe für eine Haltezeit von 28 Tage fluoriert. Danach wird die Probe auf Raumtemperatur abgekühlt und der Leuchtstoff Li2SnF6:Mn erhalten .
Im Folgenden wird auch auf das Vergleichsbeispiel BbSiFeiMn Bezug genommen, ein mit Mn4+ dotiertes Fluorid, welches eine Emission im roten Spektralbereich zeigt.
Alle drei gezeigten Ausführungsbeispiele können somit einfach mittels Hochtemperaturfluorierung und ohne die Verwendung von giftiger Flusssäure hergestellt werden. Zudem enthält der Leuchtstoff 1, wie anhand der Ausführungsbeispiele gezeigt wird, keine RoHS-relevanten Schwermetalle.
Die Phasenzusammensetzung der so hergestellten Proben, die die Leuchtstoffe 1 umfassen oder daraus bestehen, wird mittels Röntgenpulverdiffraktometrie (Cu-Kcg-Strahlung) bestimmt. Figur 3 zeigt jeweils das gemessene Diffraktogramm (M, hellgraue Kreuze), das berechnete Diffraktogramm (R, schwarze Linie), das Differenzdiagramm (D, dunkelgraue Linie) sowie die zu erwartenden Reflexpositionen des Leuchtstoffs 1 (RI, schwarze Markierungen) und gegebenenfalls von Nebenprodukten (R2, schwarze Markierungen). Aufgetragen ist jeweils der Winkel 2Q in ° gegen die Intensität in willkürlichen Einheiten (a.u.)
Figur 3a zeigt eine Le-Bail Verfeinerung des Ausführungsbeispiels Li2GeF6. Die berechneten Reflexpositionen sind die von Li2GeF6 (RI) und von LiF (R2).
Es zeigt sich, dass neben geringen Mengen LiF ausschließlich die Zielphase Li2GeF6 vorliegt. Die Startwerte für die Verfeinerung der Gitterparameter von Li2GeF6 entsprechen bekannten Werten für Li2GeF6 aus der Literatur.
Figur 3b zeigt eine Rietveld-Verfeinerung des Ausführungsbeispiels Li2TiF6. Die berechneten
Reflexpositionen sind die von Li2TiF6 (RI) und LiF (R2). Es zeigt sich, dass neben geringen Mengen LiF ausschließlich die Zielphase Li2TiF6 vorliegt. Die Startwerte für die Verfeinerung der Gitterparameter von Li2TiF6 entsprechen bekannten Werten für Li2TiF6aus der Literatur.
Figur 3c zeigt eine Rietveld-Verfeinerung des Ausführungsbeispiels Li2SnF6. Die berechneten Reflexpositionen RI sind die der Zielphase Li2TiF6, die ausschließlich vorliegt. Die Startwerte für die Verfeinerung der Gitterparameter von Li2SnF6 entsprechen bekannten Werten für Li2SnF6aus der Literatur.
In Tabelle 1 sind die durch die Röntgenpulverdiffraktometrie jeweils erhaltenen verfeinerten Gitterparameter a und c, das Volumen V sowie die Raumgruppe für die drei Ausführungsbeispiele aufgeführt.
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Tabelle 1
In den Figuren 4a bis 4c sind schematisch die Kristallstrukturen der Ausführungsbeispiele Li2GeF6 (Figur 4a, Projektion entlang [001]), Li2TiF6 (Figur 4b, Projektion entlang [010]) und Li2SnF6 (Figur 4c, Projektion entlang [100]) dargestellt. Die weißen Oktaeder stellen jeweils die LiF6 Oktaeder dar, die schraffierten Oktaeder die GeF6 (Figur 4a), TiF6 (Figur 4b) bzw. SnF6 (Figur 4c) Oktaeder. Schattierungen sind jeweils durch gepunktete Flächen dargestellt. Die weißen Kreise stehen jeweils für F. Li2GeF6 kristallisiert im Na2SiF6-Strukturtyp, Li2TiF6 im Trirutil- Strukturtyp und Li2SnF6 im Li2ZrF6-Strukturtyp. Allen Kristallstrukturen gemeinsam ist das Netzwerk aus ecken- und zumindest teilweise kantenverknüpften LiF6- und GeF6~ bzw. TiF6- bzw. SnF6-Oktaedern, wobei die Verknüpfung über gemeinsame Fluoridionen erfolgt. Die Kristallstrukturen unterscheiden sich damit deutlich von der des Vergleichsbeispiels K2S1F6, welches im K2PtCl6-Strukturtyp kristallisiert.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen Emissionsspektren von pulverförmigen Proben der Ausführungsbeispiele alleine (Figuren 5a, 6a und 7a) sowie im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel K2SiF6:Mn (Figuren 5b, 6b und 7b, die gestrichelte Linie kennzeichnet jeweils das Emissionsspektrum des Vergleichsbeispiels). Aufgetragen ist jeweils die Wellenlänge l in nm gegen die Intensität in willkürlichen Einheiten a.u. Die Anregungswellenlänge beträgt jeweils 460 nm.
Figur 5a zeigt das Emissionsspektrum von Li2GeF6:Mn mit der charakteristischen Mn4+-Linienemission. Das Emissionsmaximum lϊhac des Emissionspeaks befindet sich bei etwa 630 nm. Bei dem Vergleich des Emissionsspektrums mit dem des Vergleichsbeispiels in Figur 5b ist ersichtlich, dass das Emissionsspektrum von Li2GeF6 deutlich zu kürzeren Wellenlängen hin verschoben ist. Dies führt auf Grund der damit einhergehenden besseren Überlappung des Emissionsspektrums mit der menschlichen Augenempfindlichkeitskurve zu einer merklich höheren spektralen Effizienz gegenüber dem Vergleichsbeispiel. Dies äußert sich in einem um etwa 3% höheren photometrischen Strahlungsäquivalent (LER). Bedingt durch die zu K2S1F6 unterschiedliche Kristallstruktur, trägt hier auch die messbare Zero Phonon Line bei Ämax « 620 nm merklich zu diesem Effekt bei.
Figur 6a zeigt das Emissionsspektrum von Li2TiF6:Mn mit der charakteristischen Mn4+-Linienemission. Das Emissionsmaximum lϊhac des Emissionspeaks befindet sich bei etwa 631 nm. Wie Figur 6b zu entnehmen ist, ist das Emissionsspektrum von Li2TiF6:Mn gegenüber dem Vergleichsbeispiel insgesamt zu etwas kürzeren Wellenlängen verschoben, womit sich ein um etwa 0,6 lm WoptV1, entsprechend etwa 0,3%, höheres photometrisches Strahlungsäquivalent (LER) erreichen lässt, so dass der Leuchtstoff Li2TiF6:Mn ein höheres spektrales Helligkeitspotenzial als das Vergleichsbeispiel aufweist.
Figur 7a zeigt das Emissionsspektrum von Li2SnF6:Mn mit der charakteristischen Mn4+-Linienemission. Das Emissionsmaximum lϊhac des Emissionspeaks befindet sich bei etwa 631 nm. Wie Figur 7b zu entnehmen ist, ist das Emissionsspektrum von Li2SnF6:Mn gegenüber dem Vergleichsbeispiel insgesamt zu kürzeren Wellenlängen verschoben, womit sich ein um 21,4 lm WoptV1 (entsprechend etwa 10%) höheres photometrisches Strahlungsäquivalent (LER) als bei dem Vergleichsbeispiel erreichen lässt, so dass der Leuchtstoff 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel Li2SnF6:Mn ein höheres spektrales Helligkeitspotenzial aufweist. Tabelle 2 zeigt ausgewählte optische Daten der Ausführungsbeispiele und des Vergleichsbeispiels:
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Wenn man das relative photometrische Strahlungsäquivalent LER für das Vergleichsbeispiel 100% setzt, dann beträgt es für das Ausführungsbeispiel LiGeF:Mn 103%, was eine deutliche Steigerung gegenüber dem Vergleichsbeispiel darstellt. Dieser Vergleich ist zur Veranschaulichung in Figur 8 nochmals schematisch dargestellt.
Wie den Figuren 5 bis 7 zu entnehmen ist, emittiert der Leuchtstoff 1, wie hier gezeigt anhand der Ausführungsbeispiele, somit schmalbandig und mit einem zu kürzeren Wellenlängen verschobenen Emissionsspektrum im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel KSiF:Mn. Damit kann gezeigt werden, der Leuchtstoff für den Einsatz in strahlungsemittierenden Bauelementen, insbesondere LEDs geeignet ist und deren spektrale Effizienzen verbessert, was sie für die Allgemeinbeleuchtung sowie für die Displayhinterleuchtung geeignet macht.
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. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102021107550.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 Leuchtstoff
10 Halbleiterchip 11 Strahlungsaustrittsfläche
12 Aktive Zone
20 Konversionselement
30 Gehäuse
40 Verguss 100 Strahlungsemittierendes Bauelement
M Gemessenes Diffraktogramm
R Berechnetes Diffraktogramm
D Differenzdiagramm
RI Reflexposition R2 Reflexposition

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtstoff (1) mit der allgemeinen Formel
LibAcX6:E wobei
A ausgewählt ist aus Sn, Ti, Ge und Kombinationen daraus,
X ausgewählt ist aus F, Ci, Br, I und Kombinationen daraus,
E ausgewählt ist aus Mn, Cr, Ni, Eu, Ce und Kombinationen daraus,
1,9 < b < 2,1,
0,9 < c < 1,1.
2. Leuchtstoff (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, aufweisend die Formel Li2SnF6:Mn, Li2TiF6:Mn oder Li2GeF6:Mn.
3. Leuchtstoff (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, der eine Wirtsstruktur aufweist, die LiX6- und AX6-Oktaeder umfasst.
4. Leuchtstoff (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die LiX6- und AX6-Okteder allseitig eckenverknüpft sind.
5. Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Kristallstruktur aufweist, die ausgewählt ist aus dem Na2SiF6-Strukturtyp, dem Trirutil-Strukturtyp und dem LiZrF6-Strukturtyp .
6. Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der in einer Raumgruppe kristallisiert, die ausgewählt ist aus P321, P42/mnm und P3lm.
7. Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ein Emissionsspektrum aufweist, das in dem Bereich von 600 nm bis 700 nm mindestens einen Emissionspeak aufweist.
8. Leuchtstoff (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Emissionspeak ein Emissionsmaximum in dem Bereich von einschließlich 625 nm bis einschließlich 635 nm umfasst.
9. Leuchtstoff (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Emissionspeak eine Halbwertsbreite aus dem Bereich von einschließlich 2 nm bis einschließlich 20 nm aufweist.
10. Leuchtstoff (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, der in dem Bereich von 600 nm bis 700 nm einen zusätzlichen Emissionspeak mit einem Emissionsmaximum in dem Bereich von einschließlich 618 nm bis einschließlich 622 nm aufweist.
11. Leuchtstoff (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Dominanzwellenlänge l^ih aus dem Bereich von einschließlich 605 nm bis einschließlich 625 nm aufweist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs (1) mit der allgemeinen Formel LibAcX6:E, wobei
A ausgewählt ist aus Sn, Ti, Ge und Kombinationen daraus,
X ausgewählt ist aus F, Ci, Br, I und Kombinationen daraus,
E ausgewählt ist aus Mn, Cr, Ni, Eu, Ce und Kombinationen daraus,
1,9 < b < 2,1,
0,9 < c < 1,1 umfassend die Schritte
- Bereitstellen einer Zusammensetzung von Edukten,
- Homogenisieren der Edukte zur Herstellung eines Reaktionsgemenges,
- Erhitzen des Reaktionsgemenges auf eine Maximaltemperatur.
13. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs (1) nach Anspruch 12, bei dem das Erhitzen in einem Strom stattfindet, der F2 enthält .
14. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs (1) nach einem der Ansprüche 12 und 13, bei dem keine Flusssäure- Lösung verwendet wird.
15. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) aufweisend
- einen Halbleiterchip (10), der im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten
Wellenlängenbereichs von einer Strahlungsaustrittsfläche (11) emittiert, und
- einem Konversionselement (20), das zumindest einen Leuchtstoff (1) aufweist, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs konvertiert, wobei der Leuchtstoff (1) die allgemeine Formel LibAcX6:E aufweist, wobei
A ausgewählt ist aus Sn, Ti, Ge und Kombinationen daraus,
X ausgewählt ist aus F, CI, Br, I und Kombinationen daraus,
E ausgewählt ist aus Mn, Cr, Ni, Eu, Ce und Kombinationen daraus,
1,9 < b < 2,1,
0,9 < c < 1,1.
16. Strahlungsemittierendes Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Konversionselement (20) zumindest einen weiteren Leuchtstoff enthält.
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