WO2024033022A1 - 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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WO2024033022A1
WO2024033022A1 PCT/EP2023/069774 EP2023069774W WO2024033022A1 WO 2024033022 A1 WO2024033022 A1 WO 2024033022A1 EP 2023069774 W EP2023069774 W EP 2023069774W WO 2024033022 A1 WO2024033022 A1 WO 2024033022A1
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phosphor
radiation
electromagnetic radiation
elements
july
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PCT/EP2023/069774
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French (fr)
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Frauke PHILIPP
Juliane Kechele
Christiane STOLL
Simon Dallmeir
Gina Maya ACHRAINER
Daniel Bichler
Johanna STRUBE-KNYRIM
Mark VORSTHOVE
Original Assignee
Ams-Osram International Gmbh
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Publication date
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/77748—Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/77928—Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides

Definitions

  • a phosphor, a method for producing a phosphor and a radiation-emitting component are specified.
  • the task of at least one embodiment is to provide a phosphor with improved properties.
  • the object of at least one further embodiment is to provide a method for producing a phosphor with improved properties.
  • the object of at least one further embodiment is to provide a radiation-emitting component with improved properties.
  • the phosphor has the general formula EA 2-x RE x Si 5-xy Al x+y N 8-y O y :A, where 0 ⁇ x ⁇ 2 and 0 ⁇ y ⁇ 2.
  • EA an element or a combination of elements from the group of alkaline earth elements
  • RE an element or a combination of elements from the group of rare earth elements
  • A an activator element.
  • phosphor is understood here and below to mean a wavelength conversion substance, i.e. a material that is designed to absorb and emit electromagnetic radiation.
  • the phosphor absorbs electromagnetic radiation 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 2 - has a different wavelength maximum than the electromagnetic radiation emitted by the phosphor.
  • the phosphor absorbs radiation with a wavelength maximum at wavelengths smaller 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.
  • phosphors are described using molecular formulas.
  • the phosphor it is possible for the phosphor to have further elements, for example in the form of impurities, these impurities being present in the phosphor together 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, i.e. anions or cations.
  • the components of the phosphor, EA, RE, Si, Al, O, N and A are referred to both as elements and as ions or cations or anions.
  • the specification of specific elements does not necessarily occur with the specification of the load.
  • alkaline earth elements include the chemical elements of the 2nd main group of the periodic table.
  • alkaline earth elements are generally selected from the group formed by beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium and radium.
  • rare earth elements include the chemical elements of the 3rd subgroup of the periodic table as well as the lanthanoids.
  • rare earth elements are generally selected from the group formed by scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.
  • the phosphor can in particular have a crystalline, for example ceramic, host material or host lattice, into which A is introduced as an activator element.
  • the phosphor is, for example, a ceramic material.
  • the activator element A changes the electronic structure of the host material in such a way that electromagnetic radiation of 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 ground state by emitting electromagnetic radiation of a second wavelength range, also called secondary radiation.
  • the activator element which is incorporated into the host material, is therefore responsible for the wavelength-converting properties of the phosphor. 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 4 - A phosphor described here can, for example, emit secondary radiation in the cyan to NIR (NIR: near infrared) wavelength range when excited with primary radiation from the blue or UV spectral range.
  • NIR near infrared
  • a phosphor system a wide variety of phosphors with different conversion properties can be obtained.
  • the entire visible spectral range can be covered with the phosphor described here, especially when it is excited with UV to blue primary radiation. Excitation with different primary radiation, for example with differently emitting semiconductor chips, is also possible.
  • the phosphor is therefore suitable for use in phosphor-converted LEDs (LED: light-emitting diode) and can be used for various applications depending on the choice of activator element A and the exact composition.
  • LED light-emitting diode
  • Ba2Si5N8:Ce 3+ and Ba 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ are known so far, with Ba 2 Si 5 N 8 :Ce 3+ not being used commercially and Ba 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ only being used partially substituted variant with Sr as (Ba,Sr) 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ .
  • the emission position and shape of the emission spectrum of Ba 2 Si 5 N 8 :Ce 3+ and Ba 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ is less flexible than that of the phosphor described here and can only be adjusted by using additional alkaline earth elements or by substitution with aluminum and oxygen 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 5 - vary, but the entire wavelength range is still not covered.
  • TbAG Tb 3 Al 5 O 12 :Ce 3+
  • GdAG Gd 3 Al 5 O 12 :Ce 3+
  • a variety of applications can be implemented cheaply and efficiently with the phosphor described here: If the composition of the phosphor is within the framework of the general formula EA 2-x RE x Si 5-xy Al x+y N 8-y O y :A chosen so that the phosphor emits in the cyan-green spectral range, it can be used, for example, in human centric lighting, where an increased cyan content in the spectrum is desired.
  • composition of the phosphor is chosen within the framework of the general formula EA 2-x RE x Si 5-xy Al x+y N 8-y O y :A so that the phosphor emits in the yellow to orange spectral range, it can be in a radiation-emitting 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 7 - Component for generating warm white light with only one, for example Ce 3+ -activated phosphor.
  • the phosphor is also suitable for full conversion for orange applications, such as flashing lights in automobiles.
  • composition of the phosphor is chosen within the framework of the general formula EA 2-x RE x Si 5-xy Al x+y N 8-y O y :A so that the phosphor emits in the red to NIR spectral range, it can be used for spectroscopic Applications can be used where, for example, the “near-infrared window” is important. It can also be used in IR-enhanced human centric lighting applications in which the health-promoting effect of NIR radiation is used. Such a phosphor can also be used as a component for LEDs to treat eye diseases or support eye regeneration.
  • A is an element or a combination of elements selected from the group Ce and Eu.
  • A can therefore be, for example, Ce 3+ or Eu 2+ .
  • the phosphor described here which is activated with Ce 3+ , can be advantageous for 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 8 - such applications are used because low quenching effects are usually expected at high irradiance. This is mainly due to the short excited state lifetime for Ce 3+ .
  • the typical excited state lifetime of a Ce 3+ ion during conversion is usually less than 100 ns, while typical excited state lifetimes of, for example, Eu 2+ are in the range of 1 ⁇ s to 10 ⁇ s.
  • the phosphor described here can therefore also be used at higher irradiance levels due to its low flux quenching, especially if Ce 3+ is chosen as the activator element.
  • activating the phosphor described here with Eu offers the possibility of shifting the emission spectrum into the red to NIR spectral range, for which there are currently no efficient and inexpensive solutions for use.
  • a phosphor activated with Ce 3+ and described here can, for example, convert UV to blue primary radiation into secondary radiation in the cyan to orange spectral range.
  • EA 2-x RE x Si 5-xy Al x+y N 8-y O y :Ce can thus be a cyan-green or orange-emitting phosphor and in particular replace previously used, less stable phosphors that emit in these spectral ranges.
  • a phosphor activated with Eu 2+ and described here can, for example, convert UV to blue primary radiation into secondary radiation in the orange to NIR spectral range, in particular red to NIR spectral range.
  • the content of A in the phosphor is selected from the range including 0.01 mol% up to and including 10 mol%, in particular from the range including 0.1 mol% up to and including 5 mol%, based on the content of EA and R.E.
  • EA is an element or a combination of elements selected from the group Ba and Sr. EA can thus be either Ba, Sr or a combination of Ba and Sr.
  • EA is Ba, Sr or a combination of Ba and Sr and the activator element A is Ce.
  • EA is Ba or a combination of Ba and Sr and the activator element A is Eu.
  • RE is an element or a combination of elements selected from the group of lanthanides and Y.
  • Lanthanoids are referred to here and below as the elements lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium , holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium.
  • RE is the element La.
  • x in the general formula of the phosphor is chosen so that 0 ⁇ x ⁇ 1.15, in particular 0 ⁇ x ⁇ 1, for example 0.2 ⁇ x ⁇ 1.
  • the choice of x determines the RE content, for example La, in the phosphor, which in turn can influence the emission range of the phosphor.
  • a lower RE content, in particular at x ⁇ 0.5, for example 0.2 ⁇ x ⁇ 0.5 can lead to a shorter-wave emission, while a higher RE content, in particular at x > 0.5, can lead to a longer wavelength emission.
  • the phosphor has the molecular formula EA 2-x RE x Si 5-x Al x+y N 8 :A.
  • EA 2-x RE x Si 5-xy Al x+y N 8-y O y :A y 0.
  • the phosphor has a formula selected from ( Ba,Sr) 2-x La x Si 5- x Al x N 8 :Ce 3+ and (Ba,Sr) 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Eu 2+ .
  • (Ba,Sr) 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Ce 3+ is a Ce 3+ - activated phosphor that converts UV to blue primary radiation into secondary radiation - depending on the selected x - cyan to orange spectral range.
  • (Ba,Sr) 2-x La x Si 5- x Al x N 8 :Ce 3+ is therefore suitable, depending on x, as a cyan-green or orange phosphor, particularly for use in LEDs.
  • such a phosphor represents a solution that is more stable against quenching in these spectral ranges.
  • the phosphor Due to the increased cyan content of the emitted radiation compared to conventional phosphors and the excitability in the deep blue 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 11 - to NUV spectral range, such a phosphor can also be used well for human centric lighting applications. With orange emission, the phosphor can, on the other hand, be used to generate warm white light in radiation-emitting components with only a Ce-activated phosphor or to produce orange-emitting components with full conversion by the phosphor.
  • (Ba,Sr) 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Eu 2+ is a Eu 2+ - activated phosphor that converts UV to blue primary radiation into radiation in the orange to NIR spectral range, in particular red to NIR spectral range.
  • (Ba,Sr) 2-x La x Si 5- x Al x N 8 :Eu 2+ is therefore suitable, depending on x, as an orange to deep red phosphor with NIR content for use in LEDs, for example in IR-enhanced LEDs, or as a NIR phosphor for use in NIR LEDs, for example for spectrometric applications.
  • the phosphor comprises a crystalline, for example ceramic, host lattice.
  • the crystalline host lattice is constructed in particular from a generally periodically repeating three-dimensional elementary cell.
  • the unit cell is the smallest repeating unit of the crystalline host lattice. All contained elements occupy fixed positions, so-called point positions, in the three-dimensional unit cell of the host lattice.
  • six lattice parameters are required, three lengths a, b and c and three angles ⁇ , ⁇ and ⁇ .
  • the three lattice parameters a, b and c are the lengths of the 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 12 - lattice vectors that span the unit cell.
  • the phosphor has a unit cell that has angles ⁇ , ⁇ and ⁇ between lattice vectors, the angles ⁇ , ⁇ and ⁇ each being approximately or exactly 90°.
  • the unit cell has lattice vectors with a length a, b and c, where the lengths a, b and c are the same or different from one another.
  • the phosphor crystallizes in an orthorhombic space group.
  • the phosphor crystallizes in the orthorhombic space group Pmn2 1 (No.31).
  • the phosphor described here crystallizes in the structure of the well-known, rare-earth-free Ba 2 Si 5 N 8 . Both EA and RE as well as Si and Al occupy the same crystallographic layers.
  • the phosphor has Si-centered Si(N,O) 4 tetrahedra and Al-centered Al(N,O) 4 tetrahedra, the tetrahedra being corner-linked on all sides. Corner-linked on all sides means that each tetrahedron is linked to one corner of another tetrahedron across all four corners. The tetrahedra with corners connected on all sides form a tetrahedral network. 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 13 - The Si(N,O) 4 tetrahedra or Al(N,O) 4 tetrahedra can each have a tetrahedral gap.
  • the tetrahedral gap is an area inside the respective tetrahedron.
  • the term “tetrahedral gap” refers to the area inside the tetrahedron that remains free when touching balls are placed in the corners of the tetrahedron.
  • the N or O atoms of the Si(N,O) 4 tetrahedra or Al(N,O) 4 tetrahedra span the tetrahedron, with the Si or Al atom in the tetrahedral gap of the spanned tetrahedron located. In other words, the tetrahedra are centered around the Si or Al atom.
  • the Si or Al atom is surrounded in a tetrahedral shape by four N and/or O atoms. In particular, all atoms that span the tetrahedron are at a similar distance to the Si or Al atom that is located in the tetrahedral gap.
  • the Si(N,O) 4 tetrahedra and Al(N,O) 4 tetrahedra form six-rings and four-rings, with gaps within the six-rings each containing an EA or RE atom are occupied.
  • the phosphor has an absorption range at least in the UV to red wavelength range of the electromagnetic spectrum. In particular, the phosphor has an absorption range in the UV to blue wavelength range.
  • the phosphor has an absorption region in which 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 14 - wavelength range from 300 nm to 600 nm, in particular 350 nm to 500 nm, for example at 420 nm.
  • the phosphor emits in the cyan to orange and/or in the orange to near-infrared, in particular red to near-infrared, wavelength range of the electromagnetic spectrum.
  • Ce is selected as the activator element
  • the phosphor emits in the cyan to orange wavelength range
  • the phosphor when Eu is selected as the activator element emits in the orange, in particular red, to NIR wavelength range.
  • electromagnetic radiation emitted by the phosphor has a focal wavelength between 600 nm and 900 nm inclusive.
  • the electromagnetic radiation emitted by the phosphor has a focal wavelength between 650 nm and 850 nm inclusive, in particular between 670 nm and 830 nm inclusive.
  • a phosphor described here, in which Eu is selected as the activator element has such a center of gravity wavelength.
  • the center wavelength refers to a center of gravity of a spectral distribution of an emission spectrum. In other words, the centroid wavelength indicates where the center of the emission spectrum is located.
  • the center of gravity wavelength is calculated as the weighted arithmetic mean of the wavelengths ⁇ , weighted by their amplitudes using the distribution function s( ⁇ ): 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 15 -
  • the phosphor can also have a dominant wavelength.
  • an electromagnetic radiation emitted by the phosphor has a dominance wavelength between 450 nm and 620 nm inclusive, for example between 480 nm and 600 nm inclusive.
  • Ce is selected as the activator element
  • electromagnetic radiation emitted by the phosphor has an emission maximum of at least one emission peak between 430 nm and 950 nm inclusive.
  • the position of the emission peak with the emission maximum can be influenced in particular by the choice of activator element A and by the RE content, i.e. the size of x.
  • the phosphor with A Ce and x > 0.5 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 16 - emission maximum in the range 550 nm to 620 nm
  • the electromagnetic radiation emitted by the phosphor has an emission maximum of at least one emission peak between 430 nm and 550 nm inclusive, between 550 nm and 620 nm inclusive, between 510 nm and 630 nm inclusive, between 500 nm inclusive and including 650 nm, or between including 650 nm and including 950 nm.
  • electromagnetic radiation emitted by the phosphor has a spectral half-width between 80 nm and 230 nm inclusive. The exact composition of the phosphor can influence the half-width.
  • a large spectral range of emission can be covered by a suitable choice of the composition of the phosphor, making the phosphor suitable for many different applications.
  • Such an emission has a large overlap with the sensitivity curve of the photoreceptor melanopsin in the human eye and thus a high melanopic ELR (ELR: 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 17 - “efficacy of luminous radiation”). Due to the possibility of exciting the phosphor with UV and/or deep blue radiation, it can be used particularly flexibly in such human-centric lighting applications.
  • a phosphor described here with A Eu and x > 0.3, in particular x > 0.5, continues to emit broadband in the deep red to NIR spectral range, in particular in the range 640 nm to 1040 nm.
  • the radiation-emitting component can then be used as a light source for Spectroscopic investigations in biological samples can be used because the broadband emission of the phosphor in the NIR range is well suited to providing radiation in the “near-infrared window” for biological tissue, i.e. radiation in the wavelength range from around 650 nm to 1350 nm . Such radiation can spread as far as possible through biological tissue.
  • the phosphor described here can be used to exploit the fact that a NIR radiation component is present 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 18 - radiation-emitting components can have a health-promoting effect.
  • NIR phosphors in the range from 600 nm to 1000 nm can be used in the treatment of eye diseases.
  • EA in this case is Ba or a combination of Ba and Sr.
  • the method produces a phosphor with the general formula EA 2-x RE x Si 5-x- y Al x+y N 8-y O y :A where 0 ⁇ x ⁇ 2 and 0 ⁇ y ⁇ 2 , EA is an element or a combination of elements from the group of alkaline earth elements, RE is an element or a combination of elements from the group of rare earth elements, and A is an activator element.
  • the method comprises the steps of providing educts, mixing the educts to form an educt mixture and heating the educt mixture. During heating, the educts are caused to react and the phosphor is formed.
  • the starting materials are selected from a group that includes oxides, nitrides, carbonates, 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 19 - Nitrates, oxalates, citrates each of EA, RE, Si, Al and A, and combinations thereof.
  • the starting materials used are at least one from the group SrO, Sr 3 N 2 , Sr 2 N, BaO, SrAl 2 O 4 , Sr 3 Al 2 N 4 , LaN, BaN y (with y approximately equal to 0.7 to 1), AlN, Si 3 N 4 , CeO 2 and Eu 2 O 3 selected.
  • the mixing of the starting materials takes place under a protective gas atmosphere.
  • the starting materials are mixed in a glovebox. After mixing, the resulting educt mixture can be transferred to a crucible, for example a tungsten crucible.
  • the educt mixture is heated to a temperature in the range between 1400°C and 2100°C inclusive, in particular between 1500°C and 2000°C inclusive, for example between 1600°C and 1950°C inclusive. According to at least one embodiment, the educt mixture is heated for a period of 0.5 hours up to and including 24 hours. According to at least one embodiment, the educt mixture is heated under an N 2 atmosphere or a forming gas atmosphere. According to one embodiment, the forming gas atmosphere is composed of N 2 and H 2 , for example with a ratio of 95/5 (N 2 /H 2 ). According to at least one embodiment, no overpressure or excess pressure is applied during heating.
  • the heating is carried out at normal pressure or a pressure in the range between 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 20 - including 3 bar and including 100 bar, in particular between including 5 bar and including 50 bar, for example between including 10 bar and including 30 bar, is selected.
  • a radiation-emitting component is also specified.
  • the radiation-emitting component comprises a semiconductor chip which, during operation, emits electromagnetic radiation of a first wavelength range, and a conversion element which has at least one phosphor described here, which converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range, which is of the first wavelength range is at least partially different.
  • 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 therefore be a light-emitting diode (LED) or a laser.
  • the semiconductor chip preferably has an epitaxial 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 21 - 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 therefore has, for example, wavelengths in the range 300 nm to 600 nm.
  • the conversion element is arranged in particular on the semiconductor chip, for example on a radiation exit surface of the semiconductor chip. In particular, the conversion element is located in the beam path of the semiconductor chip, so that at least part of the radiation emitted by the semiconductor chip hits the conversion element.
  • the at least one phosphor in the conversion element converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a second wavelength range.
  • the electromagnetic radiation of the second wavelength range forms the emission spectrum of the phosphor and is also referred to as secondary radiation.
  • the electromagnetic radiation of the second wavelength range is at least partially different from the first wavelength range.
  • the phosphor that is in the 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WHERE N - 22 - Conversion element is contained or from which the conversion element consists, gives the conversion element wavelength-converting properties.
  • the conversion element only partially converts the electromagnetic radiation of the semiconductor chip into electromagnetic radiation of the second wavelength range, while a further part of the electromagnetic radiation of the semiconductor chip is transmitted by the conversion element.
  • the radiation-emitting component emits mixed light, which is composed of electromagnetic radiation of the first wavelength range and electromagnetic radiation of the second wavelength range.
  • the mixed light includes, for example, white light. If the primary radiation is completely converted by the conversion element and/or if there is no transmission of primary radiation through 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 conversion element has a second phosphor as described above, which converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a third wavelength range, which is at least partially different from the first and second wavelength ranges. In the conversion element, at least two different phosphors described here are combined, which form a phosphor mixture.
  • the conversion element has a further phosphor which converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of a fourth wavelength range, which is at least partially different from the first, second and optionally third wavelength range.
  • the further phosphor can be selected from phosphors that are different from the phosphor described here.
  • the first phosphor and the second phosphor have at least different x and/or different A. This makes it possible to select a first and a second phosphor whose emission differs from one another. Due to the nature of the first and possibly second phosphor described here, the radiation-emitting component has advantages over conventional components. In particular, the component can be used for many different applications, depending on which composition of the phosphor or phosphors is selected in the conversion element.
  • the conversion element is designed as a conversion layer.
  • the conversion layer can be applied to 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 a potting can be applied between the radiation exit surface and the conversion element.
  • Semiconductor chip, optionally the conversion layer and optionally an adhesive layer can be surrounded by a potting according to a further embodiment.
  • the semiconductor chip, conversion element and, if necessary, an adhesive layer are then arranged in the recess of a housing, in which the potting 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 present, which is at least 85%, preferably 95%.
  • a casting can have, for example, silicone or epoxy resin as a material.
  • the first and optionally the second phosphor is present in the conversion element as ceramic.
  • the conversion layer can consist of the or optionally the phosphor or phosphors forming the ceramic.
  • particles of the first and optionally second phosphor can be in a matrix, for example a polymer 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 25 - Matrix, embedded.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting component according to an exemplary embodiment.
  • 2 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting component according to an exemplary embodiment.
  • 3 shows emission spectra of the phosphor according to exemplary embodiments.
  • 4 shows emission spectra of crystals of phosphors according to exemplary embodiments.
  • 5 shows emission spectra of the phosphor according to exemplary embodiments.
  • 6 shows an emission spectrum of the phosphor according to an exemplary embodiment.
  • 7 shows emission spectra of the phosphor according to an exemplary embodiment and according to comparative examples in comparison to the sensitivity curve of the photoreceptor melanopsin. 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 26 - Fig. 8 shows emission spectra of comparative examples.
  • 9 shows a simulated emission spectrum of a component according to an exemplary embodiment.
  • 10 shows a simulated emission spectrum of a component according to a comparative example.
  • FIG. 11 shows a simulated emission spectrum of a component according to a comparative example.
  • 12 shows emission spectra of a phosphor according to an exemplary embodiment and according to a comparative example.
  • 13 shows reflectance spectra of phosphors according to exemplary embodiments.
  • Identical, similar or identically acting elements are provided with the same reference numerals in the figures.
  • the figures and the size relationships between the elements shown in the figures should not be considered to scale. Rather, individual elements, in particular layer thicknesses, can be shown exaggeratedly large for better representation and/or better understanding.
  • Figure 1 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting component according to an exemplary embodiment.
  • the radiation-emitting component 100 has a semiconductor chip 10.
  • the semiconductor chip 10 emits electromagnetic radiation of a first wavelength range (primary radiation) from a radiation exit surface 11.
  • the semiconductor chip 10 has 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 27 - an epitaxially grown semiconductor layer sequence with an active zone that is suitable for generating electromagnetic radiation.
  • the primary radiation has, for example, wavelengths in the blue to red, in particular in the blue and/or ultraviolet range.
  • 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 conversion element 20 contains a matrix in which a phosphor mixture containing particles of the first phosphor 1 and a second phosphor 1' are embedded, or the conversion element 20 has a ceramic formed from the phosphor mixture containing the first phosphor 1 and the second phosphor 1' or consists of it.
  • a further, for example conventional, phosphor can also be present in the conversion element 20 and form a phosphor mixture with the phosphor 1 and optionally phosphor 1'.
  • the conversion element 20 has a matrix in which the first phosphor 1 and optionally second phosphor 1 'and / or optionally further phosphor is embedded, the matrix has a material that is selected from polymers such as polystyrene, polysiloxane, polysilazane, PMMA, polycarbonate, polyacrylate, polytetrafluoroethylene, polyvinyl, silicone resin, silicone, epoxy resin and transparent synthetic rubber, and glass such as silicates, water glass and quartz glass.
  • polymers such as polystyrene, polysiloxane, polysilazane, PMMA, polycarbonate, polyacrylate, polytetrafluoroethylene, polyvinyl, silicone resin, silicone, epoxy resin and transparent synthetic rubber, and glass such as silicates, water glass and quartz glass.
  • the conversion element 20 which is designed here as a conversion layer, can either be applied directly to the semiconductor chip 10, in particular on the radiation exit surface 11, or, for example, by means of an adhesive layer (not explicitly shown here ) be attached to it.
  • 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 surfaces that are beveled towards the semiconductor chip 10 and can be designed to be reflective.
  • the semiconductor chip 10 and the conversion element 20 are surrounded by a potting 40 in the housing 30.
  • the presence of a potting 40 is not absolutely necessary.
  • the casting can be formed, for example, from a silicone or epoxy resin and has a permeability to electromagnetic radiation of the active zone 12 which is at least 85%, preferably 95%.
  • the housing 30 can also have no side walls and therefore no recess and can be designed as a carrier (not shown here).
  • Figure 2 shows a further exemplary embodiment of a radiation-emitting component. The statements made in relation to FIG. 1 apply to the elements with the same reference numbers.
  • the conversion element 20 is not arranged directly on the semiconductor chip 10, but rather at a distance from it on the side of the potting 40 facing away from the semiconductor chip 10.
  • the conversion element 20 is again designed as a conversion layer.
  • the components shown in Figures 1 and 2 are, for example, LEDs.
  • additional elements present, such as electrical contacts, are not shown in Figures 1 and 2.
  • the exemplary embodiments mentioned below apply equally to the first phosphor 1 and the second phosphor 1'.
  • only phosphor 1 will be mentioned below.
  • the phosphor 1 converts electromagnetic radiation of the first wavelength range into electromagnetic radiation of the second wavelength range (secondary radiation). If several different phosphors are present, the entire secondary radiation is composed of the respective emitted wavelength ranges of the phosphors.
  • the starting materials LaN, BaN y with y approximately equal to 0.7 to 1, Si 3 N 4 , AlN and, depending on the selected activator element A, CeO 2 or Eu 2 O 3 are provided, intimately mixed in a glovebox under a protective gas atmosphere and then transferred to a tungsten crucible.
  • the synthesis of the phosphor 1 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 30 - takes place during heating at temperatures between 1400 ° C and 2100 ° C, preferably between 1500 ° C and 2000 ° C, particularly preferably between 1600 ° C and 1950 ° C, for a period of 0.5h to 24h under N 2 or forming gas.
  • an overpressure of 3 bar to 100 bar, preferably 5 bar to 50 bar, particularly preferably 10 bar to 30 bar can be used. It can also be carried out without excess pressure.
  • Tables 1 and 2 show the weights for exemplary embodiments 1 to 11.
  • Embodiments 1 to 7 have the formula Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Ce 3+ with variable x (Table 1)
  • embodiments 8 to 11 have the formula Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Eu 2+ with variable x (Table 2).
  • the x was calculated from the weighed ratio of La and Ba. The x values given in Tables 1 and 2 therefore correspond to the nominal weights.
  • Table 1 Table 2 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 31 -
  • the phases Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Ce 3+ and Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Eu2+ were found mixed with other phases in the exemplary embodiments given.
  • composition of the crystals results from the Ba to La ratio, which was determined using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis, and the charge neutrality, which is achieved by an adjusted Si to Al ratio.
  • EDX energy dispersive X-ray spectroscopy
  • charge neutrality which is achieved by an adjusted Si to Al ratio.
  • x 0.37 and 0.56 could be determined.
  • the starting materials LaN, Sr 3 N 2 , Si 3 N 4 , AlN and CeO 2 are provided, thoroughly mixed in a glovebox under a protective gas atmosphere and then transferred to a tungsten crucible.
  • the synthesis of the phosphor according to embodiment 12 takes place during heating at temperatures between 1400 ° C and 2100 ° C, preferably between 1500 ° C and 2000 ° C, particularly preferably between 1600 ° C and 1950 ° C, for a period of 0.5 h up to 24 hours under N 2 or forming gas.
  • an overpressure of 3 bar to 100 bar, preferably 5 bar to 50 bar, particularly preferably 10 bar to 30 bar can be used.
  • crystals with the composition according to embodiment 12 are from an educt mixture of 4.171 g 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 32 - Sr 3 N 2 , 10.161 g Si 3 N 4 , 0.594 g AlN and 0.075 g CeO 2 were created, the lanthanum content found in EDX measurements comes from contamination of the crucible used with LaN from previous syntheses.
  • the phase Sr 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Ce 3+ was found mixed with other phases in the exemplary embodiment given.
  • composition of the crystals results from the Sr to La ratio, which was determined using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis, and the charge neutrality, which is achieved by an adjusted Si to Al ratio.
  • EDX energy-dispersive X-ray spectroscopy
  • charge neutrality which is achieved by an adjusted Si to Al ratio.
  • Sr 1.7 La 0.3 Si 4.7 Al 0.3 N 8 for the crystal from exemplary embodiment 12, for example.
  • the phase was Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 or Sr 2-x La x Si 5-x Al x N 8 were clearly detected in the corresponding samples using single crystal diffractometry.
  • Table 3 shows the lattice parameters, the crystallographic data and the basic quality parameters of Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Ce 3+, which were determined by X-ray analysis on crystals of exemplary embodiment 2 and exemplary embodiment 7. 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 33 - Table 3
  • the crystallographic position parameters of exemplary embodiment 7 are summarized in Table 4.
  • the Wyckoff position describes the symmetry of the point positions according to RWG Wyckoff.
  • x, y and z indicate the atomic positions.
  • U ani is the radius of the anisotropic deflection parameters of the respective atom.
  • U iso is the radius of the isotropic deflection parameters of the respective atom.
  • the phosphor 1 crystallizes in the structure of the rare earth-free, known Ba 2 Si 5 N 8 . Both Ba and La as well as Si and Al occupy the same crystallographic layers. Because of the comparable electron density, these elements cannot be distinguished using X-ray methods; in the refinement, the population was either retained or only Ba or Si was refined.
  • the phosphor 1 with the formula Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Ce3+ crystallizes in the orthorhombic space group Pmn2 1 (No. 31).
  • Table 6 shows the spectral data of four crystals of exemplary embodiments 2, 5 and 7.
  • crystal 1 the dominance wavelength cannot be calculated because the color locus of the phosphor is too central in the CIE color triangle, so that it is not clear the edge can be extrapolated.
  • Figures 3 and 4 show the associated emission spectra.
  • the wavelength ⁇ in nm is plotted against the 2022PF00670 July 17, 2023 P2022.0850 WO N - 36 - relative intensity I/I max .
  • the spectra of the respective exemplary embodiments are marked with the number of the exemplary embodiment and a preceding A.
  • the dominant wavelength is 486 nm (crystal from exemplary embodiment 2) to 583 nm (crystal from exemplary embodiment 7).
  • the emission band has a spectral half-width FWHM of 103 nm to 178 nm. This makes Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Ce 3+ suitable, depending on the x, as a cyan-green or orange conversion phosphor for use in LEDs.
  • Table 7 shows the spectral data of exemplary embodiments 8 to 11, which were obtained with excitation at 448 nm.
  • the emission band has a spectral half-width FWHM of 90 nm to 210 nm. This makes Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Eu 2+ suitable, depending on the NIR LEDs e.g. for spectrometric applications.
  • Table 8 shows the spectral data of embodiment 12, which were obtained with excitation at 408 nm. 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 38 - The associated emission spectrum is shown in Figure 6.
  • the emission band has a spectral half-width FWHM of 173 nm. This makes Sr 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Eu 2+ suitable as an orange conversion phosphor for use in LEDs.
  • Various properties and applications of the phosphor 1 are described below using the exemplary embodiments in comparison to the comparative examples 1 (Ba 2 Si 5 N 8 :Ce 3+ ), 2 (Y 3 (Al,Ga) 5 O 12 :Ce 3+ , YAGaG ), 3 (Lu 3 Al 5 O 12 :Ce 3+ , LuAG), 4 (Y 3 Al 5 O 12 :Ce 3+ , YAG:Ce 3+ ) and 5 (Ba 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ ).
  • Comparative examples 2 and 4 are phosphors which crystallize in the garnet structure in the cubic space group ⁇ 3 ⁇ .
  • YAG absorbs radiation in the blue spectral range and emits in the yellow spectral range.
  • Al By replacing Al with Ga, the exact emission level can be influenced somewhat.
  • the exact spectral values for YAG and YAGaG depend on the doping level, 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 39 - grain size and the exact composition (Ga content).
  • Typical spectral values for YAG are between 565 nm to 574 nm for the dominant wavelength and between 110 nm to 125 nm for the spectral half-width.
  • LuAG absorbs radiation in the blue spectral range and emits in the green spectral range.
  • Typical spectral values for LuAG are between 558 nm to 562 nm for the dominant wavelength and between 106 nm to 120 nm for the spectral half-width.
  • Figure 7 shows the overlap of the emission spectra of exemplary embodiment 1 (A1, solid, thin line), comparative example 1 (V1, dashed line), comparative example 2 (V2, dot-dash line) and comparative example 3 (V3, dotted line) with the Sensitivity curve of the photoreceptor melanopsin (M, solid, thick line).
  • Figure 8 again shows the emission spectra of comparative examples 2 (V2, dashed line) and 3 (V3, solid line) at an excitation of 460 nm.
  • the phosphors of comparative examples 2 and 3 in contrast to phosphor 1, as here, for example, according to exemplary embodiment 1, cannot be excited in the NUV and deep blue spectral range, which makes them less flexible for use in human centric lighting applications.
  • Embodiment example 4 Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Ce 3+ with x > 0.5, emits broadband in the orange spectral range. This makes it an efficient Ce 3+ -based phosphor that emits in the orange spectral range ( ⁇ dom > 575 nm).
  • the phosphor 1 can therefore be advantageous for all applications in which, in addition to brightness, a slight red component is also important (e.g. lighting solutions for general lighting, automobile headlights or indicators).
  • simulated spectra can be found in FIGS. 9 to 11 and the associated spectral data for white light LEDs can be found in Table 10, which consist of a blue LED and the phosphor 1 according to exemplary embodiment 4 (FIG. 9), the la- free Ba 2 Si 5 N 8 :Ce 3+ (comparative example 1, 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 41 - Figure 10) or a commercially available phosphor (comparative example 4, YAG:Ce, Figure 11): Table 10
  • Comparative example 4 is one of the longest wavelength Ce 3+ in use today -activated phosphors. Since the achievable color temperature depends directly on the emission level, the color temperature of 4369 K simulated here is one of the lowest color temperatures that can be achieved with conventional Ce 3+ -activated phosphors. Color temperatures below 4000 K (CCT ⁇ 4000 K) are usually not achievable with these phosphors. The simulated solution with the phosphor 1 (example 4), on the other hand, achieves a color temperature of 2788 K. The phosphor 1 thus significantly expands the range in which Ce 3+ -activated phosphors can be used compared to the solutions available today.
  • Comparative example 1 achieves a very high CRI of 89 but also a very high color temperature of 10888 K and is therefore not useful as a single phosphor for a white light solution.
  • the phosphor 1 with the formula Ba 2-x La x Si 5-x Al x N 8 :Eu2+ emits broadband in the deep red to NIR (IR-A) 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 42 - Spectral range in which not many known phosphors emit.
  • the broadband emission of the phosphor 1 in the near-infrared range is well suited to providing radiation in the “near-infrared window” for biological tissue. This lies in the wavelength range from approx.
  • the phosphor 1 is well suited for this purpose in that it provides a lot of broadband radiation between approximately 640 nm to 1040 nm (see FIG. 5), especially at high x (for example embodiment 11). Furthermore, a portion of NIR radiation in lighting devices can have a health-promoting effect. For example, NIR phosphors in the 600 nm to 1000 nm range can be used advantageously in the treatment of eye diseases.
  • the phosphor 1 is also suitable for these new “IR-enhanced human centric lighting” applications because this area can be covered with the phosphor 1.
  • using this comparative example would therefore require an additional NIR phosphor, which would increase the complexity of the overall system.
  • FIG. 12 shows the comparison of the emission spectra of exemplary embodiment 8 2022PF00670 July 17, 2023 P2022,0850 WO N - 43 - (A8) and comparative example 5 (V5).
  • Figure 13 shows the reflectance spectra of exemplary embodiments 1 (A1) and 8 (A8). The wavelength ⁇ in nm is plotted against the reflectance R in %. It can be seen that the phosphor 1 according to exemplary embodiment 1 can be excited up to a wavelength of approximately 450 nm, according to exemplary embodiment 8 up to a wavelength of approximately 550 nm.
  • the features and exemplary embodiments described in connection with the figures can be combined with one another according to further exemplary embodiments can be combined, even if not all combinations are explicitly described.

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Abstract

Es wird ein Leuchtstoff mit der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:A, angegeben, wobei 0 < x ≤ 2 und 0 ≤ y ≤ 2, EA ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe der Erdalkalielemente ist, RE ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe der Seltenerdelemente ist, und A ein Aktivator-Element ist. Es werden weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs sowie ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben.

Description

2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 1 - Beschreibung LEUCHTSTOFF, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES LEUCHTSTOFFS UND STRAHLUNGSEMITTIERENDES BAUELEMENT Es werden ein Leuchtstoff, ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs sowie ein strahlungsemittierendes Bauelement angegeben. Aufgabe zumindest einer Ausführungsform ist es, einen Leuchtstoff mit verbesserten Eigenschaften anzugeben. Aufgabe zumindest einer weiteren Ausführungsform ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs mit verbesserten Eigenschaften 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 EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:A auf, wobei gilt 0 < x ≤ 2 und 0 ≤ y ≤ 2. Dabei ist EA ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe der Erdalkalielemente, RE ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe der Seltenerdelemente, und A ein Aktivator-Element. 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 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 2 - 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, EA, RE, Si, Al, O, N und A, 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 EA, RE, Si, Al und A als Kation vor, während O und N als Anion vorliegen. 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. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 3 - Erdalkalielemente umfassen vorliegend die chemischen Elemente der 2. Hauptgruppe des Periodensystems. Erdalkalielemente sind vorliegend in der Regel ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Radium. Seltenerdelemente umfassen vorliegend die chemischen Elemente der 3. Nebengruppe des Periodensystems sowie die Lanthanoide. Seltenerdelemente sind vorliegend in der Regel ausgewählt aus der Gruppe gebildet durch Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium. Der Leuchtstoff kann insbesondere ein kristallines, beispielsweise keramisches Wirtsmaterial oder Wirtsgitter, in das A als Aktivator-Element eingebracht ist, aufweisen. Bei dem Leuchtstoff handelt es sich beispielsweise um ein keramisches Material. Das Aktivator-Element A 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, auch Sekundärstrahlung genannt, wieder in den Grundzustand übergehen kann. Das Aktivator-Element, das in das Wirtsmaterial eingebracht ist, ist somit für die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften des Leuchtstoffs verantwortlich. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 4 - Ein hier beschriebener Leuchtstoff kann beispielsweise bei Anregung mit einer Primärstrahlung aus dem blauen oder dem UV Spektralbereich eine Sekundärstrahlung im cyanen bis NIR (NIR: nahes Infrarot) Wellenlängenbereich emittieren. Unter Verwendung von nur einer Materialklasse, also einem Leuchtstoffsystem, kann somit eine breite Variation von Leuchtstoffen mit unterschiedlichen Konversionseigenschaften erhalten werden. Insbesondere kann mit dem hier beschriebenen Leuchtstoff der gesamte sichtbare Spektralbereich abgedeckt werden, insbesondere, wenn er mit UV bis blauer Primärstrahlung angeregt wird. Dabei ist auch eine Anregung mit unterschiedlicher Primärstrahlung, beispielsweise mit unterschiedlich emittierenden Halbleiterchips, möglich. Der Leuchtstoff eignet sich daher für den Einsatz in leuchtstoffkonvertierten LEDs (LED: Licht emittierende Diode) und kann, je nach Wahl des Aktivator-Elements A und der genauen Zusammensetzung für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Bislang sind nur wenige Materialsysteme bekannt, in denen ein Leuchtstoff den gesamten Wellenlängenbereich von cyan bis NIR abdeckt und somit für verschiedenste Anwendungen eingesetzt werden kann. Bislang bekannt sind beispielsweise Ba2Si5N8:Ce3+ und Ba2Si5N8:Eu2+, wobei Ba2Si5N8:Ce3+ nicht kommerziell im Einsatz ist und Ba2Si5N8:Eu2+ nur als teilsubstituierte Variante mit Sr als (Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+. Die Emissionslage und Form des Emissionsspektrums von Ba2Si5N8:Ce3+ und Ba2Si5N8:Eu2+ ist weniger flexibel als die des hier beschriebenen Leuchtstoffs und lässt sich nur durch Einsatz weiterer Erdalkalielemente oder durch Substitution mit Aluminium und Sauerstoff 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 5 - variieren, wodurch aber trotzdem nicht der gesamte Wellenlängenbereich abgedeckt wird. Somit kommen bislang unterschiedliche Leuchtstoffsysteme zum Einsatz, wenn der gesamte Bereich von cyan bis NIR abgedeckt werden soll: Für die Emission im cyan-grünen Spektralbereich werden herkömmlich vor allem Eu-aktivierte Leuchtstoffe wie zum Beispiel Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+ eingesetzt, welche jedoch bereits ab niedrigen Bestrahlungsstärken um die 100 mW/mm2 unerwünschte Quenchingeffekte aufweisen, die zu einer Verringerung der Quanteneffizienz führen. Für die Verwendung Ce-dotierter Leuchtstoffe im cyanen Spektralbereich stehen bislang vor allem Granatleuchtstoffe wie Lu3(Al,Ga)5O12:Ce3+ zur Verfügung. Diese haben ihre Emission jedoch vor allem im grünen Spektralbereich mit nur geringen Anteilen des Spektrums im cyanen Bereich. Cyan emittierende, Ce-dotierte Leuchtstoffe stehen kommerziell bislang nicht zur Verfügung. Die Granatleuchtstoffe Lu3(Al,Ga)5O12:Ce3+ zeigen darüber hinaus nur einen geringen Überlapp mit der Empfindlichkeitskurve des Photorezeptors Melanopsin. Damit haben sie nur geringe Wirksamkeit für gesteigerte Aufmerksamkeit und Wachheit eines Betrachters in Human Centric Lighting-Anwendungen und sind demnach für solche Anwendungen nicht geeignet. Zudem sind diese Leuchtstoffe nur in einem schmalen Bereich des blauen Spektrums anregbar und eignen sich daher nicht für die Anwendung in LEDs mit tiefblauer Primärstrahlung oder Primärstrahlung im nahen UV- (NUV)-Bereich. Bislang sind nur wenige effiziente Leuchtstoffe bekannt, die NUV bis blaue Primärstrahlung effizient in orange 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 6 - Sekundärstrahlung konvertieren. Für den roten bis tiefroten Spektralbereich sind nur Eu2+-aktivierte Leuchtstoffe im Einsatz, z.B. die Systeme (Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu2+ und (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+. Mit dem System (Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu2+ sind üblicherweise nur Dominanzwellenlängen von λdom > 580 nm realisierbar, mit (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+ sogar nur λdom > 587 nm. Auch orange emittierende Eu2+-aktivierte α-SiAlONe realisieren üblicherweise nur Dominanzwellenlängen von λdom > 580 nm. Für die Konversion von blauer Primärstrahlung einer LED in Sekundärstrahlung im gelben Spektralbereich kommt in konversionsbasierten LED-Lösungen derzeit fast ausschließlich Ce3+-aktiviertes Y3Al5O12:Ce3+ (YAG) zur Anwendung. Weitere langwelligere bekannte Leuchtstoffe sind beispielsweise Tb3Al5O12:Ce3+ (TbAG) oder Gd3Al5O12:Ce3+ (GdAG), welche jedoch für die Anwendung nicht geeignet sind, da sie starkes thermisches Quenching aufweisen. Im Gegensatz zu den bislang bekannten verschiedenen Leuchtstoffen, kann mit dem hier beschriebenen Leuchtstoff eine Vielzahl von Anwendungen günstig und effizient realisiert werden: Wird die Zusammensetzung des Leuchtstoffs im Rahmen der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:A so gewählt, dass der Leuchtstoff im cyan-grünen Spektralbereich emittiert, kann er beispielsweise im Human Centric Lighting, wo ein erhöhter Cyan-Anteil im Spektrum erwünscht ist, eingesetzt werden. Wird die Zusammensetzung des Leuchtstoffs im Rahmen der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:A so gewählt, dass der Leuchtstoff im gelben bis orangenen Spektralbereich emittiert, kann er in einem strahlungsemittierenden 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 7 - Bauelement zur Erzeugung von warmweißen Licht mit nur einem, beispielsweise Ce3+-aktivierten Leuchtstoff, dienen. Auch für eine Vollkonversion für orangene Anwendungen, beispielsweise Blinklichter von Automobilen, ist der Leuchtstoff geeignet. Wird die Zusammensetzung des Leuchtstoffs im Rahmen der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:A so gewählt, dass der Leuchtstoff im roten bis NIR-Spektralbereich emittiert, kann er für spektroskopische Anwendungen eingesetzt werden, wo beispielsweise das „Near-infrared window“ von Bedeutung ist. Auch sein Einsatz in IR-enhanced Human Centric Lighting Anwendungen ist möglich, in denen der gesundheitsfördernde Effekt der NIR-Strahlung genutzt wird. Ein solcher Leuchtstoff kann auch als Komponente für LEDs eingesetzt werden, um Augenleiden zu behandeln bzw. die Augenregeneration zu unterstützen. Aufgrund der erst sehr kurzzeitigen kommerziellen Verwendung von NIR/IR-Leuchtstoffen sind Leuchtstoffe, die beispielsweise NUV bis blaue Primärstrahlung effizient in tiefrote bis NIR Sekundärstrahlung konvertieren, bisher kaum in Anwendung. Daher trägt der hier beschriebene Leuchtstoff, der im tiefroten bis NIR Spektralbereich insbesondere breitbandig emittiert, zu einer effizienten und damit günstigen Lösung für solche Anwendungen bei. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist A ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe Ce und Eu. A kann somit beispielsweise Ce3+ oder Eu2+ sein. Da die meisten heute üblichen Anwendungen mit hohen Bestrahlungsstärken arbeiten, kann der hier beschriebene Leuchtstoff, der mit Ce3+ aktiviert ist, vorteilhaft für 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 8 - solche Anwendungen eingesetzt werden, da man für ihn üblicherweise niedrige Quenchingeffekte bei hoher Bestrahlungsstärke erwartet. Das liegt vor allem an der niedrigen Lebensdauer des angeregten Zustands für Ce3+. Die typische Lebensdauer des angeregten Zustands eines Ce3+-Ions während der Konversion beträgt üblicherweise unter 100 ns, während typische Lebensdauern für den angeregten Zustand von beispielsweise Eu2+ im Bereich von 1 µs bis 10 µs liegen. Somit kann der hier beschriebene Leuchtstoff aufgrund seines geringen Flux-Quenchings auch bei höheren Bestrahlungsstärken zum Einsatz kommen, insbesondere dann, wenn als Aktivator- Element Ce3+ gewählt wird. Andererseits bietet die Aktivierung des hier beschriebenen Leuchtstoffs mit Eu die Möglichkeit, das Emissionsspektrum in den roten bis NIR Spektralbereich zu verschieben, für den es bislang keine effizienten und günstigen Lösungen für die Anwendung gibt. Ein mit Ce3+ aktivierter, hier beschriebener Leuchtstoff kann beispielsweise UV bis blaue Primärstrahlung in Sekundärstrahlung im cyanen bis orangenen Spektralbereich umwandeln. Je nachdem, wie das x in der allgemeinen Formel des Leuchtstoffs gewählt wird, kann EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:Ce somit ein cyan-grün oder orange emittierender Leuchtstoff sein und insbesondere bislang verwendete, weniger stabile Leuchtstoffe, die in diesen Spektralbereichen emittieren, ersetzen. Ein mit Eu2+ aktivierter, hier beschriebener Leuchtstoff kann beispielsweise UV bis blaue Primärstrahlung in Sekundärstrahlung im orangen bis NIR-Spektralbereich, insbesondere roten bis NIR-Sprektralbereich, umwandeln. Je 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 9 - nachdem, wie das x in der allgemeinen Formel des Leuchtstoffs gewählt wird, kann EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:Eu somit ein oranger bis tiefroter Leuchtstoff mit NIR-Anteil oder ein NIR Leuchtstoff sein. Damit ist der hier beschriebene Leuchtstoff auch für Anwendungen geeignet, die diese Spektralbereiche benötigen, beispielsweise für die Spektroskopie biologischer Proben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Gehalt an A in dem Leuchtstoff ausgewählt aus dem Bereich einschließlich 0,01 mol% bis einschließlich 10 mol%, insbesondere aus dem Bereich einschließlich 0,1 mol% bis einschließlich 5 mol%, bezogen auf den Gehalt an EA und RE. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist EA ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe Ba und Sr. EA kann somit entweder Ba, Sr oder eine Kombination aus Ba und Sr sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist EA Ba, Sr oder eine Kombination aus Ba und Sr und das Aktivator-Element A ist Ce. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform ist EA Ba oder eine Kombination aus Ba und Sr und das Aktivator-Element A ist Eu. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist RE ein Element oder eine Kombination von Elementen ausgewählt aus der Gruppe der Lanthanoide und Y. Unter Lanthanoiden werden hier und im Folgenden die Elemente Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium verstanden. Insbesondere ist RE das Element La. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 10 - Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist x in der allgemeinen Formel des Leuchtstoffs so gewählt, dass 0 < x < 1,15, insbesondere 0 < x < 1, beispielsweise 0,2 < x < 1. Durch die Wahl des x wird der Gehalt an RE, beispielsweise La, in dem Leuchtstoff festgelegt, durch welchen wiederum der Emissionsbereich des Leuchtstoffs beeinflusst werden kann. Beispielsweise kann ein geringerer Gehalt an RE, insbesondere bei x < 0,5, beispielsweise 0,2 < x < 0,5, zu einer kurzwelligeren Emission führen, während ein höherer Gehalt an RE, insbesondere bei x > 0,5, zu einer langwelligeren Emission führen kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist 0,2 < x ≤ 2. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff die Summenformel EA2-xRExSi5-xAlx+yN8:A auf. Mit anderen Worten ist in der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:A y = 0. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine Formel auf, die ausgewählt ist aus (Ba,Sr)2-xLaxSi5- xAlxN8:Ce3+ und (Ba,Sr)2-xLaxSi5-xAlxN8:Eu2+. Bei (Ba,Sr)2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+ handelt es sich um einen Ce3+- aktivierten Leuchtstoff, der UV bis blaue Primärstrahlung in Sekundärstrahlung im – je nach dem gewählten x - cyanen bis orangenen Spektralbereich umwandelt. (Ba,Sr)2-xLaxSi5- xAlxN8:Ce3+ eignet sich somit je nach x als cyan-grüner oder orangener Leuchtstoff insbesondere für die Anwendung in LEDs. Ein solcher Leuchtstoff stellt gegenüber bislang verwendeten Eu-dotierten Leuchtstoffen eine gegenüber Quenching stabilere Lösung in diesen Spektralbereichen dar. Aufgrund des gegenüber herkömmlichen Leuchtstoffen erhöhten cyan-Anteils der emittierten Strahlung und der Anregbarkeit im tiefblauen 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 11 - bis NUV-Spektralbereichs kann ein solcher Leuchtstoff zudem gut für Human Centric Lighting Anwendungen eingesetzt werden. Bei orangener Emission kann der Leuchtstoff andererseits zur Erzeugung von warmweißen Licht in strahlungsemittierenden Bauelementen mit nur einem Ce-aktiviertem Leuchtstoff oder zu orange emitterenden Bauelementen bei Vollkonversion durch den Leuchtstoff dienen. Bei (Ba,Sr)2-xLaxSi5-xAlxN8:Eu2+ handelt es sich um einen Eu2+- aktivierten Leuchtstoff, der UV bis blaue Primärstrahlung in Strahlung im orangen bis NIR-Spektralbereich, insbesondere roten bis NIR-Spektralbereich, umwandelt. (Ba,Sr)2-xLaxSi5- xAlxN8:Eu2+ eignet sich somit je nach x als oranger bis tiefroter Leuchtstoff mit NIR-Anteil für die Anwendung in LEDs, beispielsweise in IR-enhanced LEDs, oder als NIR Leuchtstoff für die Anwendung in NIR-LEDs, beispielsweise für spektrometrische Anwendungen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Leuchtstoff ein kristallines, beispielsweise keramisches, Wirtsgitter. Das kristalline Wirtsgitter ist insbesondere aus einer sich in der Regel periodisch wiederholenden dreidimensionalen Elementarzelle aufgebaut. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Elementarzelle um die kleinste wiederkehrende Einheit des kristallinen Wirtsgitters. Alle enthaltenen Elemente besetzen darin jeweils festgelegte Plätze, sogenannte Punktlagen, der dreidimensionalen Elementarzelle des Wirtsgitters. Zur Beschreibung der dreidimensionalen Elementarzelle des kristallinen Wirtsgitters werden sechs Gitterparameter benötigt, drei Längen a, b und c und drei Winkel α, β und γ. Die drei Gitterparameter a, b und c sind die Längen der 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 12 - Gittervektoren, die die Elementarzelle aufspannen. Die weiteren drei Gitterparameter α, β und γ sind die Winkel zwischen diesen Gittervektoren. α ist der Winkel zwischen b und c, β ist der Winkel zwischen a und c und γ ist der Winkel zwischen a und b. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff eine Elementarzelle auf, die Winkel α, β und γ zwischen Gittervektoren aufweist, wobei die Winkel α, β und γ jeweils ungefähr oder genau 90° sind. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist die Elementarzelle Gittervektoren mit einer Länge a, b und c auf, wobei die Längen a, b und c gleich oder verschieden voneinander sind. Denkbare Bereiche für die Längen sind beispielsweise 5,3 Ǻ < a < 6,2 Ǻ, 6,5 Ǻ < b < 7,4 Ǻ und 9,0 Ǻ < c < 9,8 Ǻ. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kristallisiert der Leuchtstoff in einer orthorhombischen Raumgruppe. Insbesondere kristallisiert der Leuchtstoff in der orthorhombischen Raumgruppe Pmn21 (Nr.31). Der hier beschriebene Leuchtstoff kristallisiert in der Struktur des bekannten, seltenerdfreien Ba2Si5N8. Dabei besetzen sowohl EA und RE als auch Si und Al gleiche kristallographische Lagen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff Si-zentrierte Si(N,O)4-Tetraeder und Al-zentrierte Al(N,O)4- Tetraeder auf, wobei die Tetraeder allseitig eckenverknüpft vorliegen. Allseitig eckenverknüpft bedeutet, dass jeder Tetraeder über alle vier Ecken mit jeweils einer Ecke eines anderen Tetraeders verknüpft ist. Die allseitig eckenverknüpften Tetraeder bilden ein Tetraedernetz aus. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 13 - Die Si(N,O)4-Tetraeder bzw. Al(N,O)4-Tetraeder können jeweils eine Tetraederlücke aufweisen. Die Tetraederlücke ist ein Bereich im Innern des jeweiligen Tetraeders. Beispielsweise wird mit dem Begriff „Tetraederlücke“ der Bereich im Innern des Tetraeders bezeichnet, der frei bleibt, wenn in die Ecken des Tetraeders sich berührende Kugeln gesetzt werden. Die N- bzw. O-Atome der Si(N,O)4-Tetraeder bzw. Al(N,O)4- Tetraeder spannen das Tetraeder auf, wobei sich in der Tetraederlücke des aufgespannten Tetraeders das Si- bzw. Al- Atom befindet. Mit anderen Worten sind die Tetraeder um das Si- bzw. Al-Atom zentriert. Das Si- bzw. Al-Atom ist tetraederförmig von vier N- und/oder O-Atomen umgeben. Insbesondere haben alle Atome, die den Tetraeder aufspannen, einen ähnlichen Abstand zu dem Si- bzw. Al-Atom, das sich in der Tetraederlücke befindet. Die Si(N,O)4-Tetraeder und Al(N,O)4-Tetraeder formen gemäß zumindest einer Ausführungsform Sechser-Ringe und Vierer- Ringe, wobei Lücken innerhalb der Sechser-Ringe von jeweils einem EA- bzw. RE-Atom besetzt sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtstoff einen Absorptionsbereich zumindest im UV bis roten Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums auf. Insbesondere weist der Leuchtstoff einen Absorptionsbereich im UV bis blauen Wellenlängenbereich auf. Beispielsweise weist der Leuchtstoff einen Absorptionsbereich in dem 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 14 - Wellenlängenbereich von 300 nm bis 600 nm, insbesondere 350 nm bis 500 nm, beispielsweise bei 420 nm auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert der Leuchtstoff im cyanen bis orangen und/oder im orangen bis nah-infraroten, insbesondere roten bis nah-infraroten, Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums. Beispielsweise emittiert der Leuchtstoff, wenn als Aktivator- Element Ce gewählt ist, im cyanen bis orangen Wellenlängenbereich, während der Leuchtstoff, wenn als Aktivator-Element Eu gewählt ist, im orangen, insbesondere roten, bis NIR Wellenlängenbereich emittiert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung eine Schwerpunktwellenlänge zwischen einschließlich 600 nm und einschließlich 900 nm auf. Beispielsweise weist die von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung eine Schwerpunktwellenlänge zwischen einschließlich 650 nm und einschließlich 850 nm, insbesondere zwischen einschließlich 670 nm und einschließlich 830 nm, auf. Insbesondere weist ein hier beschriebener Leuchtstoff, bei dem als Aktivator-Element Eu gewählt ist, eine solche Schwerpunktwellenlänge auf. Die Schwerpunktwellenlänge bezeichnet einen Schwerpunkt einer spektralen Verteilung eines Emissionsspektrums. Mit anderen Worten gibt die Schwerpunktwellenlänge an, wo sich der Mittelpunkt des Emissionsspektrums befindet. Die Schwerpunktwellenlänge wird berechnet als gewichtetes arithmetisches Mittel der Wellenlängen λ, gewichtet mit ihren Amplituden anhand der Verteilungsfunktion s(λ): 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 15 -
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Der Leuchtstoff kann weiterhin eine Dominanzwellenlänge aufweisen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung eine Dominanzwellenlänge zwischen einschließlich 450 nm und einschließlich 620 nm auf, beispielsweise zwischen einschließlich 480 nm und einschließlich 600 nm. Insbesondere weist ein hier beschriebener Leuchtstoff, bei dem als Aktivator-Element Ce gewählt ist, eine solche Dominanzwellenlänge auf. Zur Bestimmung der Dominanzwellenlänge der von dem Leuchtstoff ausgesandten elektromagnetischen Strahlung wird in dem CIE-Normdiagramm ausgehend vom Weißpunkt durch den Farbort der elektromagnetischen Strahlung eine gerade Linie gezogen. Der Schnittpunkt der geraden Linie mit der das CIE- Normdiagramm begrenzenden Spektralfarblinie bezeichnet die Dominanzwellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Im Allgemeinen weicht die Dominanzwellenlänge von der Wellenlänge des Emissionsmaximums ab. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung ein Emissionsmaximum zumindest eines Emissionspeaks zwischen einschließlich 430 nm und einschließlich 950 nm auf. Die Lage des Emissionspeaks mit dem Emissionsmaximum kann insbesondere durch die Wahl des Aktivator-Elements A und durch den Gehalt an RE, also die Größe von x, beeinflusst werden. Beispielsweise hat der Leuchtstoff mit EA = Ba und A = Ce und x < 0,5 ein Emissionsmaximum in dem Bereich 430 nm bis 550 nm, der Leuchtstoff mit A = Ce und x > 0,5 ein 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 16 - Emissionsmaximum in dem Bereich 550 nm bis 620 nm, der Leuchtstoff mit EA = Sr und A = Ce und x < 0,5 ein Emissionsmaximum in dem Bereich 510 nm bis 630 nm, der Leuchtstoff mit EA = Ba und A = Eu und x < 0,3 ein Emissionsmaximum in dem Bereich 500 nm bis 650 nm und der Leuchtstoff mit A = Eu und x > 0,3 ein Emissionsmaximum in dem Bereich 650 nm bis 950 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung ein Emissionsmaximum zumindest eines Emissionspeaks zwischen einschließlich 430 nm und einschließlich 550 nm, zwischen einschließlich 550 nm und einschließlich 620 nm auf, zwischen einschließlich 510 nm und einschließlich 630 nm, zwischen einschließlich 500 nm und einschließlich 650 nm, oder zwischen einschließlich 650 nm und einschließlich 950 nm auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung eine spektrale Halbwertsbreite zwischen einschließlich 80 nm und einschließlich 230 nm auf. Die genaue Zusammensetzung des Leuchtstoffs kann die Halbwertsbreite beeinflussen. Damit kann durch geeignete Wahl der Zusammensetzung des Leuchtstoffs ein großer Spektralbereich der Emission abgedeckt werden, wodurch der Leuchtstoff für viele verschiedene Anwendungen geeignet ist. Beispielsweise kann ein hier beschriebener Leuchtstoff mit A = Ce und x < 0,5 eine Emission im cyanen Spektralbereich aufweisen. Eine solche Emission hat einen großen Überlapp mit der Empfindlichkeitskurve des Photorezeptors Melanopsin im menschlichen Auge und damit eine hohe melanopische ELR (ELR: 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 17 - „efficacy of luminous radiation“). Durch die Möglichkeit, den Leuchtstoff mit UV- und/oder tiefblauer Strahlung anzuregen, ist er besonders flexibel in solchen Human Centric Lighting- Anwendungen einsetzbar. Auch als orange emittierender Leuchtstoff ist der hier beschriebene Leuchtstoff gut einsetzbar, beispielsweise wenn EA = Ba, A = Ce und x > 0,5. So kann er in allen Anwendungen eingesetzt werden, in denen es neben Helligkeit auch auf einen leichten roten Anteil ankommt, wie beispielsweise in Beleuchtungslösungen für Allgemeinbeleuchtung, Automobilscheinwerfer oder Blinker. In solchen Anwendungen zeichnet sich der hier beschriebene Leuchtstoff insbesondere durch einen gegenüber herkömmlichen Leuchtstoffen höheren Farbwiedergabeindex und einen erweiterten Bereich der Farbtemperatur aus. Weiterhin weist er eine höhere Stabilität auf als bislang bekannte, orange emittierende Leuchtstoffe. Beispielsweise emittiert weiterhin ein hier beschriebener Leuchtstoff mit A = Eu und x > 0,3, insbesondere x > 0,5, breitbandig im tiefroten bis NIR Spektralbereich, insbesondere in dem Bereich 640 nm bis 1040 nm. Dann kann das strahlungsemittierende Bauelement als Lichtquelle für spektroskopische Untersuchungen in biologischen Proben verwendet werden, da die breitbandige Emission des Leuchtstoffs im NIR Bereich gut geeignet ist, um Strahlung im „Near-infrared window“ für biologisches Gewebe, also Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 650 nm bis 1350 nm, zur Verfügung zu stellen. Solche Strahlung kann sich maximal weit durch biologisches Gewebe ausbreiten. Zudem kann mit dem hier beschriebenen Leuchtstoff ausgenutzt werden, dass ein NIR-Strahlungsanteil in 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 18 - strahlungsemittierenden Bauelementen einen gesundheitsförderlichen Effekt aufweisen kann. Beispielsweise können NIR-Leuchtstoffe im Bereich von 600 nm bis 1000 nm bei der Behandlung von Augenleiden eingesetzt werden. Auch für diesen sogenannten „IR-enhanced human centric lighting“ Anwendungsbereich kann der hier beschriebene Leuchtstoff eingesetzt werden, da der hierfür erforderliche Spektralbereich abgedeckt werden kann, insbesondere bei A = Eu und x < 0,5, insbesondere x < 0,3. Insbesondere ist EA in diesem Fall Ba oder eine Kombination aus Ba und Sr. 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 EA2-xRExSi5-x- yAlx+yN8-yOy:A wobei 0 < x ≤ 2 und 0 ≤ y ≤ 2, EA ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe der Erdalkalielemente ist, RE ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe der Seltenerdelemente ist, und A ein Aktivator-Element ist, hergestellt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte Bereitstellen von Edukten, Vermengen der Edukte zu einem Eduktgemenge und Erhitzen des Eduktgemenges. Während des Erhitzens werden die Edukte zur Reaktion gebracht und der Leuchtstoff gebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Edukte aus einer Gruppe ausgewählt, die Oxide, Nitride, Carbonate, 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 19 - Nitrate, Oxalate, Citrate jeweils von EA, RE, Si, Al und A, und Kombinationen daraus umfasst. Beispielsweise werden als Edukte zumindest eines aus der Gruppe SrO, Sr3N2, Sr2N, BaO, SrAl2O4, Sr3Al2N4, LaN, BaNy (mit y ungefähr gleich 0,7 bis 1), AlN, Si3N4, CeO2 und Eu2O3 ausgewählt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform findet das Vermengen der Edukte unter Schutzgasatmosphäre statt. Beispielsweise werden die Edukte in einer Glovebox vermengt. Nach dem Vermengen kann das erhaltene Eduktgemenge in einen Tiegel, beispielsweise einen Wolframtiegel, überführt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Eduktgemenge auf eine Temperatur aus dem Bereich zwischen einschließlich 1400°C und einschließlich 2100°C, insbesondere zwischen einschließlich 1500°C und einschließlich 2000°C, beispielswiese zwischen einschließlich 1600°C und einschließlich 1950°C erhitzt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Eduktgemenge für einen Zeitraum von einschließlich 0,5h bis einschließlich 24h erhitzt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Eduktgemenge unter N2-Atmosphäre oder Formiergasatmosphäre erhitzt. Die Formiergasatmosphäre setzt sich gemäß einer Ausführungsform aus N2 und H2 zusammen, beispielsweise mit einem Verhältnis von 95/5 (N2/H2). Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird während des Erhitzens kein Überdruck oder ein Überdruck angewandt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Erhitzen bei Normaldruck oder einem Druck, der aus dem Bereich zwischen 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 20 - einschließlich 3 bar und einschließlich 100 bar, insbesondere zwischen einschließlich 5 bar und einschließlich 50 bar, beispielsweise zwischen einschließlich 10 bar und einschließlich 30 bar, ausgewählt ist, durchgeführt. 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 emittiert, und ein Konversionselement, das zumindest einen hier beschriebenen Leuchtstoff aufweist, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, der von dem ersten Wellenlängenbereich zumindest teilweise verschieden ist. 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 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 21 - 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, eine 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 300 nm bis 600 nm auf. Das Konversionselement ist insbesondere auf dem Halbleiterchip, beispielsweise auf einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips angeordnet. Insbesondere befindet sich das Konversionselement im Strahlengang des Halbleiterchips, so dass zumindest ein Teil der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung auf das Konversionselement trifft. Der zumindest eine 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 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 22 - 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. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Konversionselement einen zweiten Leuchtstoff wie oben beschrieben auf, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umwandelt, der von dem ersten und zweiten Wellenlängenbereich zumindest teilweise verschieden ist. In dem Konversionselement werden somit mindestens zwei voneinander verschiedene, hier beschriebene Leuchtstoffe kombiniert, die eine Leuchtstoffmischung bilden. In dieser Leuchtstoffmischung können verschiedene Emissionsfarben kombiniert werden. Da die Leuchtstoffe demselben Leuchtstoffsystem angehören und somit das gleiche 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 23 - Wirtsgitter aufweisen, ist eine solche Kombination gut verwirklichbar. Damit kann eine Leuchtstoffmischung mit je nach Anwendung angepasstem Farbort bereitgestellt werden, die zu einer Konversionskeramik weiterverarbeitet werden kann. Alternativ oder zusätzlich weist das Konversionselement gemäß einer weiteren Ausführungsform einen weiteren Leuchtstoff auf, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines vierten Wellenlängenbereichs umwandelt, der von dem ersten, zweiten und gegebenenfalls dritten Wellenlängenbereich zumindest teilweise verschieden ist. Der weitere Leuchtstoff kann aus Leuchtstoffen, die von dem hier beschriebenen Leuchtstoff unterschiedlich sind, ausgewählt sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der erste Leuchtstoff und der zweite Leuchtstoff zumindest unterschiedliche x und/oder unterschiedliche A auf. Damit können ein erster und ein zweiter Leuchtstoff ausgewählt werden, deren Emission voneinander unterschiedlich ist. Aufgrund der Beschaffenheit des ersten und gegebenenfalls zweiten hier beschriebenen Leuchtstoffs weist das strahlungsemittierende Bauelement Vorteile gegenüber herkömmlichen Bauelementen auf. Insbesondere kann das Bauelement für viele verschiedene Anwendungen Verwendung finden, je nachdem welche Zusammensetzung des Leuchtstoffs bzw. der Leuchtstoffe in dem Konversionselement ausgewählt wird. So ist beispielsweise eine Anwendung im Human Centric Lighting Bereich, in der Allgemeinbeleuchtung, in der Spektroskopie von biologischen Proben sowie im IR Enhanced Human Centric Lighting denkbar, wenn der oder die Leuchtstoffe wie oben beschrieben geeignet ausgewählt und 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 24 - eingesetzt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement als Konversionsschicht ausgebildet. Die Konversionsschicht kann in direktem oder in indirektem Kontakt auf dem Halbleiterchip 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, optional die Konversionsschicht und gegebenenfalls eine Klebeschicht können gemäß einer weiteren Ausführungsform 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 erste und optional der zweite Leuchtstoff in dem Konversionselement als Keramik vor. In einem solchen Fall kann die Konversionsschicht aus dem oder optional den die Keramik bildenden Leuchtstoff bzw. Leuchtstoffen bestehen. Alternativ können Partikel des ersten und gegebenenfalls zweiten Leuchtstoffs in einer Matrix, beispielsweise einer Polymer- 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 25 - Matrix, eingebettet vorliegen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Leuchtstoffs, des Verfahrens zur Herstellung eines Leuchtstoffs und des strahlungsemittierenden Bauelements ergeben sich aus den folgenden, in Verbindung mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. FIG. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 3 zeigt Emissionsspektren des Leuchtstoffs gemäß Ausführungsbeispielen. Fig. 4 zeigt Emissionsspektren von Kristallen von Leuchtstoffen gemäß Ausführungsbeispielen. Fig. 5 zeigt Emissionsspektren des Leuchtstoffs gemäß Ausführungsbeispielen. Fig. 6 zeigt ein Emissionsspektrum des Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 7 zeigt Emissionsspektren des Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel und gemäß Vergleichsbeispielen im Vergleich zu der Empfindlichkeitskurve des Photorezeptors Melanopsin. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 26 - Fig. 8 zeigt Emissionsspektren von Vergleichsbeispielen. Fig. 9 zeigt ein simuliertes Emissionsspektrum eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 10 zeigt ein simuliertes Emissionsspektrum eines Bauelements gemäß einem Vergleichsbeispiel. Fig. 11 zeigt ein simuliertes Emissionsspektrum eines Bauelements gemäß einem Vergleichsbeispiel. Fig. 12 zeigt Emissionsspektren eines Leuchtstoffs gemäß einem Ausführungsbeispiel und gemäß einem Vergleichsbeispiel. Fig. 13 zeigt Remissionsspektren von Leuchtstoffen gemäß Ausführungsbeispielen. 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 einem Ausführungsbeispiel. 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 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 27 - eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone auf, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Die Primärstrahlung weist beispielsweise Wellenlängen im blauen bis roten, insbesondere 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. Alternativ enthält das Konversionselement 20 eine Matrix, in der ein Leuchtstoffgemisch enthaltend Partikel des ersten Leuchtstoffs 1 und eines zweiten Leuchtstoffs 1´ eingebettet sind, oder das Konversionselement 20 weist eine aus dem Leuchtstoffgemisch enthaltend den ersten Leuchtstoff 1 und den zweiten Leuchtstoff 1´ gebildete Keramik auf oder besteht daraus. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein weiterer, beispielsweise herkömmlicher Leuchtstoff in dem Konversionselement 20 vorhanden sein und mit dem Leuchtstoff 1 und gegebenenfalls Leuchtstoff 1´ ein Leuchtstoffgemisch bilden. Wenn das Konversionselement 20 eine Matrix aufweist, in der der erste Leuchtstoff 1 und gegebenenfalls zweite Leuchtstoff 1´ und/oder gegebenenfalls weitere Leuchtstoff 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. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 28 - Das Konversionselement 20, das hier als Konversionsschicht ausgebildet ist, kann entweder direkt auf dem Halbeiterchip 10, insbesondere auf der Strahlungsaustrittsfläche 11, 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 sind in diesem Ausführungsbeispiel in dem Gehäuse 30 von einem Verguss 40 umgeben. 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 ein weiteres Ausführungsbeispiel 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 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 29 - 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. Die im Folgenden genannten Ausführungsbeispiele gelten für den ersten Leuchtstoff 1 wie den zweiten Leuchtstoff 1´ gleichermaßen. Der Einfachheit halber wird im Folgenden nur noch der Leuchtstoff 1 genannt. Der Leuchtstoff 1 wandelt im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements 100 elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs (Sekundärstrahlung) um. Bei Vorhandensein mehrerer, verschiedener Leuchtstoffe setzt sich die gesamte Sekundärstrahlung aus den jeweiligen emittierten Wellenlängenbereichen der Leuchtstoffe zusammen. Im Folgenden wird die Herstellung von Ausführungsbeispielen des Leuchtstoffs 1 der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8- yOy:A mit EA= Ba, RE = La und A entweder Eu oder Ce erläutert. Die Edukte LaN, BaNy mit y ungefähr gleich 0,7 bis 1, Si3N4, AlN und, je nach gewähltem Aktivator-Element A, CeO2 oder Eu2O3 werden bereitgestellt, in einer Glovebox unter Schutzgasatmosphäre innig vermengt und anschließend in einen Wolframtiegel überführt. Die Synthese des Leuchtstoffs 1 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 30 - findet während des Erhitzens bei Temperaturen zwischen 1400 °C und 2100°C, bevorzugt zwischen 1500°C und 2000°C, besonders bevorzugt zwischen 1600°C und 1950°C, für einen Zeitraum von 0,5h bis 24h unter N2 oder Formiergas statt. Zusätzlich kann ein Überdruck von 3 bar bis 100 bar, bevorzugt 5 bar bis 50 bar, besonders bevorzugt von 10 bar bis 30 bar verwendet werden. Eine Durchführung ohne Überdruck ist ebenso möglich. In den Tabellen 1 und 2 sind die Einwaagen für die Ausführungsbeispiele 1 bis 11 angegeben. Ausführungsbeispiele 1 bis 7 haben die Formel Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+ mit variablem x (Tabelle 1), Ausführungsbeispiele 8 bis 11 haben die Formel Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Eu2+ mit variablem x (Tabelle 2). Das x wurde jeweils aus dem eingewogenen Verhältnis von La und Ba errechnet. Die in den Tabellen 1 und 2 angegebenen x-Werte entsprechen damit den nominalen Einwaagen.
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Tabelle 1
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Tabelle 2 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 31 - Die Phasen Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+ und Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Eu2+ wurden in den angegebenen Ausführungsbeispielen mit weiteren Phasen vermengt gefunden. Die genaue Zusammensetzung der Kristalle ergibt sich aus dem Verhältnis Ba zu La, welches mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX)-Analyse bestimmt wurde, sowie der Ladungsneutralität, die durch ein angepasstes Verhältnis Si zu Al erreicht wird. Damit ergibt sich für den Kristall aus Ausführungsbeispiel 2 beispielsweise eine Zusammensetzung von Ba1,86La0,14Si4,86Al0,14N8 und für den Kristall aus Ausführungsbeispiel 7 eine Zusammensetzung von Ba1,13La0,87Si4,13Al0,87N8. Für zwei Kristalle des Ausführungsbeispiels 5 konnte so x = 0,37 und 0,56 bestimmt werden. Im Folgenden wird die Herstellung des Leuchtstoffs 1 gemäß Ausführungsbeispiel 12 mit der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5- x-yAlx+yN8-yOy:A mit EA= Sr, RE = La und A = Ce erläutert. Die Edukte LaN, Sr3N2, Si3N4, AlN und CeO2 werden bereitgestellt, in einer Glovebox unter Schutzgasatmosphäre innig vermengt und anschließend in einen Wolframtiegel überführt. Die Synthese des Leuchtstoffs gemäß Ausführungsbeispiel 12 findet während des Erhitzens bei Temperaturen zwischen 1400°C und 2100°C, bevorzugt zwischen 1500°C und 2000°C, besonders bevorzugt zwischen 1600°C und 1950°C, für einen Zeitraum von 0,5h bis 24h unter N2 oder Formiergas statt. Zusätzlich kann ein Überdruck von 3 bar bis 100 bar, bevorzugt 5 bar bis 50 bar, besonders bevorzugt von 10 bar bis 30 bar verwendet werden. Beispielsweise sind Kristalle mit der Zusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 12 aus einem Eduktgemenge von 4,171 g 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 32 - Sr3N2, 10,161 g Si3N4, 0,594 g AlN und 0,075 g CeO2 entstanden, der bei EDX-Messungen gefundene Lanthangehalt stammt aus Verunreinigungen des verwendeten Tiegels mit LaN aus vorangegangenen Synthesen. Die Phase Sr2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+ wurde in dem angegebenen Ausführungsbeispiel mit weiteren Phasen vermengt gefunden. Die genaue Zusammensetzung der Kristalle ergibt sich aus dem Verhältnis Sr zu La, welches mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX)-Analyse bestimmt wurde, sowie der Ladungsneutralität, die durch ein angepasstes Verhältnis Si zu Al erreicht wird. Damit ergibt sich für den Kristall aus Ausführungsbeispiel 12 beispielsweise eine Zusammensetzung von Sr1,7La0,3Si4,7Al0,3N8. Für alle Ausführungsbeispiele wurde die Phase Ba2-xLaxSi5-xAlxN8 bzw. Sr2-xLaxSi5-xAlxN8 in den entsprechenden Proben mittels Einkristalldiffraktometrie eindeutig nachgewiesen. Tabelle 3 zeigt die Gitterparameter, die kristallographischen Daten und die grundlegenden Güteparameter von Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+, die an Kristallen des Ausführungsbeispiels 2 und des Ausführungsbeispiels 7 röntgenographisch bestimmt wurden.
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2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 33 -
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Tabelle 3 Die kristallographischen Lageparameter des Ausführungsbeispiels 7 sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Die Wyckoff-Lage beschreibt die Symmetrie der Punktlagen nach R.W.G. Wyckoff. x, y und z geben die Atomlagen an. Uani ist der Radius der anisotropen Auslenkungsparameter des jeweiligen Atoms. Uiso ist der Radius der isotropen Auslenkungsparameter des jeweiligen Atoms.
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Tabelle 4 Es kann somit gezeigt werden, dass der Leuchtstoff 1 in der Struktur des seltenerdfreien, bekannten Ba2Si5N8 kristallisiert. Dabei besetzen sowohl Ba und La als auch Si und Al gleiche kristallographische Lagen. Wegen der vergleichbaren Elektronendichte können diese Elemente mit röntgenographischen Methoden nicht unterschieden werden, in der Verfeinerung wurde die Besetzung entweder festgehalten oder es wurde nur Ba bzw. Si verfeinert. Der Leuchtstoff 1 mit der Formel Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+ kristallisiert in der orthorhombischen Raumgruppe Pmn21 (Nr. 31). Bei seiner Struktur handelt es sich um ein dreidimensional verknüpftes Netzwerk aus allseitig eckenverknüpften SiN4-Tetraedern. Diese SiN4- bzw. AlN4- Tetraeder formen Sechser-Ringe und Vierer-Ringe; die Ba- bzw. La-Atome besetzen Lücken innerhalb der Sechser-Ringe. Die spektralen Eigenschaften der Ausführungsbeispiele 1 bis 7 werden in den Tabellen 5 und 6 angegeben:
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5 Die in Tabelle 5 angegebenen Daten wurden bei einer Anregung mit 408 nm erhalten. Für Ausführungsbeispiel 2 lässt sich die Dominanzwellenlänge nicht berechnen, da der Farbort des Leuchtstoffs zu zentral im CIE Farbdreieck liegt, so dass nicht eindeutig auf den Rand extrapoliert werden kann.
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Tabelle 6 Tabelle 6 zeigt die spektralen Daten von vier Kristallen der Ausführungsbeispiele 2, 5 und 7. Für Ausführungsbeispiel 5, Kristall 1, lässt sich die Dominanzwellenlänge nicht berechnen, da der Farbort des Leuchtstoffs zu zentral im CIE Farbdreieck liegt, so dass nicht eindeutig auf den Rand extrapoliert werden kann. Die Figuren 3 und 4 zeigen die zugehörigen Emissionsspektren. Aufgetragen ist jeweils die Wellenlänge ^ in nm gegen die 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 36 - relative Intensität I/Imax. In diesen und den folgenden Figuren sind die Spektren der jeweiligen Ausführungsbeispiele mit der Nummer des Ausführungsbeispiels und einem vorangestellten A gekennzeichnet. Figur 3 zeigt die Emissionsspektren der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 bei Anregung mit 408 nm (A1: durchgezogene Linie, nominales x = 0,16, A2: gestrichelte Linie, nominales x = 0,36, A3: gepunktete Linie, nominales x = 0,66, A4: Strich-Punkt-Line, nominales x = 1,14). Figur 4 zeigt Emissionsspektren von einem Kristall des Ausführungsbeispiels 2 (Anregung 408 nm, A2, gepunktete Linie, per EDX bestätigtes x = 0,14), zwei Kristallen des Ausführungsbeispiels 5 (A5-1: Kristall 1, Anregung 408 nm, durchgezogene Linie, per EDX bestätigtes x = 0,37, A5-2: Kristall 2, Anregung 448 nm, gestrichelte Linie, per EDX bestätigtes x = 0,56) und einem Kristall des Ausführungsbeispiels 7 (A7, Anregung 448 nm, Strich-Punkt- Linie, per EDX bestätigtes x = 0,87). Der Leuchtstoff 1 mit A = Ce gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 7 wandelt somit je nach x UV- bis blaue Primärstrahlung in Sekundärstrahlung im cyanen bis orangenen Spektralbereich um. Je nach x ist die Dominanzwellenlänge bei 486 nm (Kristall aus Ausführungsbeispiel 2) bis 583 nm (Kristall aus Ausführungsbeispiel 7). Die Emissionsbande weist eine spektrale Halbwertsbreite FWHM von 103 nm bis 178 nm auf. Damit eignet sich Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+ je nach x als cyan- grüner oder oranger Konversionsleuchtstoff für die Anwendung in LEDs. Tabelle 7 zeigt die spektralen Daten der Ausführungsbeispiele 8 bis 11, welche bei einer Anregung mit 448 nm gewonnen wurden. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 37 -
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Die zugehörigen Emissionsspektren sind in Figur 5 gezeigt. Ausführungsbeispiel 8 ist mit der durchgezogenen Linie dargestellt (A8, nominales x = 0,16), Ausführungsbeispiel 9 mit der gestrichelten Linie (A9, nominales x = 0,36), Ausführungsbeispiel 10 mit der gepunkteten Linie (A10, nominales x = 0,66) und Ausführungsbeispiel 11 mit der Strich-Punkt-Linie (A11, nominales x = 1,14). Der Leuchtstoff 1 mit A = Eu gemäß den Ausführungsbeispielen 8 bis 11 wandelt UV bis blaue Primärstrahlung in Sekundärstrahlung im roten bis NIR Spektralbereich um. Er emittiert dabei mit einer Schwerpunktwellenlänge von λcentroid von 679 nm bis 828 nm. Die Emissionsbande weist eine spektrale Halbwertsbreite FWHM von 90 nm bis 210 nm auf. Damit eignet sich Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Eu2+ je nach x als tiefroter Konversionsleuchtstoff mit NIR-Anteil für die Anwendung in LEDs z.B. in IR-enhanced LEDs oder als NIR Leuchtstoff für die Anwendung in NIR-LEDs z.B. für spektrometrische Anwendungen. Tabelle 8 zeigt die spektralen Daten des Ausführungsbeispiels 12, welche bei einer Anregung mit 408 nm gewonnen wurden.
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Das zugehörige Emissionsspektrum ist in Figur 6 gezeigt. Der Leuchtstoff 1 mit A = Ce und EA = Sr gemäß dem Ausführungsbeispiel 12 wandelt UV bis blaue Primärstrahlung in Sekundärstrahlung im orangen Spektralbereich um. Er emittiert dabei mit einer Dominanzwellenlänge von λdom von 573 nm. Die Emissionsbande weist eine spektrale Halbwertsbreite FWHM von 173 nm auf. Damit eignet sich Sr2-xLaxSi5-xAlxN8:Eu2+ als oranger Konversionsleuchtstoff für die Anwendung in LEDs. Im Folgenden werden verschiedene Eigenschaften und Anwendungen des Leuchtstoffs 1 anhand der Ausführungsbeispiele im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 (Ba2Si5N8:Ce3+), 2 (Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+, YAGaG), 3 (Lu3Al5O12:Ce3+, LuAG), 4 (Y3Al5O12:Ce3+, YAG:Ce3+) und 5 (Ba2Si5N8:Eu2+) erläutert. Die in den Figuren gezeigten Spektren der Vergleichsbeispiele sind mit einem vorangestellten V gekennzeichnet. Bei den Vergleichsbeispielen 2 bzw. 4 handelt es sich um Leuchtstoffe die in der Granatstruktur in der kubischen Raumgruppe ^^3^ kristallisieren. YAG absorbiert Strahlung im blauen Spektralbereich und emittiert im gelben Spektralbereich. Durch den Ersatz von Al durch Ga lässt sich die genaue Emissionslage etwas beeinflussen. Die genauen spektralen Werte für YAG und YAGaG hängen von Dotierungsgrad, 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 39 - Korngröße und der genauen Zusammensetzung (Ga-Gehalt) ab. Typische spektrale Werte für YAG betragen zwischen 565 nm bis 574 nm für die Dominanzwellenlänge und zwischen 110 nm bis 125 nm für die spektrale Halbwertsbreite. LuAG absorbiert Strahlung im blauen Spektralbereich und emittiert im grünen Spektralbereich. Typische spektrale Werte für LuAG betragen zwischen 558 nm bis 562 nm für die Dominanzwellenlänge und zwischen 106 nm bis 120 nm für die spektrale Halbwertsbreite. Figur 7 zeigt den Überlapp der Emissionsspektren des Ausführungsbeispiels 1 (A1, durchgezogene, dünne Linie), Vergleichsbeispiel 1 (V1, gestrichelte Linie), Vergleichsbeispiel 2 (V2, Punkt-Strich-Linie) und Vergleichsbeispiel 3 (V3, gepunktete Linie) mit der Empfindlichkeitskurve des Photorezeptors Melanopsin (M, durchgezogene, dicke Linie). Figur 8 stellt nochmals die Emissionsspektren der Vergleichsbeispiele 2 (V2, gestrichelte Linie) und 3 (V3, durchgezogene Linie) bei einer Anregung von 460 nm dar. Das Ausführungsbeispiel 1, Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+ mit x < 0,5, emittiert schmalbandig im cyanen Spektralbereich. Die Emission ist deutlich schmaler als von Vergleichsbeispiel 1. Dadurch ergibt sich ein größerer Überlapp mit der Empfindlichkeitskurve des Photorezeptors Melanopsin und damit eine höhere „melanopic efficacy of luminous radiation“ („melanopische ELR“). Noch geringer ist der Überlapp für die Vergleichsbeispiele 2 und 3. Tabelle 9 zeigt die erreichten Werte der melanopischen ELR (relativ zu Tageslicht) für das Ausführungsbeispiel 1 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 3: 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 40 -
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Tabelle 9 Vergleichsbeispiel 1 wird durch das Ausführungsbeispiel 1 um 110% übertroffen, der Unterschied gegenüber Vergleichsbeispiele 2 und 3 ist noch höher. Zudem können die Leuchtstoffe der Vergleichsbeispiele 2 und 3 im Gegensatz zum Leuchtstoff 1, wie hier beispielsweise gemäß Ausführungsbeispiel 1, nicht im NUV und tiefblauen Spektralbereich angeregt werden, was sie weniger flexibel für den Einsatz in Human Centric Lighting- Anwendungen macht. Ausführungsbeispiel 4, Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+ mit x > 0,5, emittiert breitbandig im orangenen Spektralbereich. Damit ist er ein effizienter Ce3+-basierter Leuchtstoff, der im orangenen Spektralbereich (λdom > 575 nm) emittiert. Somit kann der Leuchtstoff 1 für alle Anwendungen vorteilhaft sein, bei denen es neben Helligkeit auch auf einen leichten roten Anteil ankommt (z.B. Beleuchtungslösungen für Allgemeinbeleuchtung, Automobilscheinwerfer oder Blinker). Als Beispiel für eine solche Anwendung sind in den Figuren 9 bis 11 simulierte Spektren und in Tabelle 10 die zugehörigen spektralen Daten für Weißlicht-LEDs zu finden, die aus einer blauen LED und dem Leuchtstoff 1 gemäß Ausführungsbeispiel 4 (Figur 9), dem La-freien Ba2Si5N8:Ce3+ (Vergleichsbeispiel 1, 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 41 - Figur 10) oder einem handelsüblichen Leuchtstoff (Vergleichsbeispiel 4, YAG:Ce, Figur 11) aufgebaut sind:
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Tabelle 10 Die Lösung mit dem Leuchtstoff 1 gemäß Ausführungsbeispiel 4 erreicht dabei einen höheren Farbwiedergabewert CRI = 77 im Vergleich zu CRI = 63 für die Lösung mit dem Vergleichsbeispiel 4. Bei Vergleichsbeispiel 4 handelt es sich um einen der langwelligsten heute im Einsatz befindlichen Ce3+-aktivierten Leuchtstoffe. Da die erreichbare Farbtemperatur direkt von der Emissionslage abhängt, ist die hier simulierte Farbtemperatur von 4369 K eine der kleinsten Farbtemperaturen, die mit herkömmlichen Ce3+-aktivierten Leuchtstoffen erreichbar ist. Farbtemperaturen unter 4000 K (CCT < 4000 K) sind mit diesen Leuchtstoffen üblicherweise nicht erreichbar. Die simulierte Lösung mit dem Leuchtstoff 1 (Ausführungsbeispiel 4) hingegen erreicht eine Farbtemperatur von 2788 K. Damit erweitert der Leuchtstoff 1 den Bereich, in dem man Ce3+-aktivierte Leuchtstoffe einsetzen kann, erheblich gegenüber den heute verfügbaren Lösungen. Vergleichsbeispiel 1 erreicht dagegen einen sehr hohen CRI von 89 bei allerdings auch einer sehr hohen Farbtemperatur von 10888 K und ist somit nicht sinnvoll als Einzelleuchtstoff für eine Weißlichtlösung einsetzbar. Der Leuchtstoff 1 mit der Formel Ba2-xLaxSi5-xAlxN8:Eu2+ emittiert breitbandig im tiefroten bis NIR (IR-A) 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 42 - Spektralbereich, in dem nicht viele bekannte Leuchtstoffe emittieren. Die breitbandige Emission des Leuchtstoffes 1 im nahen infraroten Bereich ist gut geeignet, um Strahlung im „Near-infrared window“ für biologisches Gewebe zur Verfügung zu stellen. Dieses liegt im Wellenlängenbereich von ca. 650 nm bis 1350 nm und bezeichnet den Wellenlängenbereich, in dem sich Licht maximal weit durch biologisches Gewebe ausbreiten kann. Für spektroskopische Untersuchungen in biologischen Proben sind daher Lichtquellen vorteilhaft, die breitbandig Licht in diesem Spektralbereich zur Verfügung stellen. Dazu ist der Leuchtstoff 1 gut geeignet, indem er breitbandig viel Strahlung zwischen ca. 640 nm bis 1040 nm zur Verfügung stellt (vgl. Figur 5), insbesondere bei hohem x (zum Beispiel Ausführungsbeispiel 11). Des Weiteren kann ein NIR-Strahlungsanteil in Beleuchtungseinrichtungen einen gesundheitsförderlichen Effekt aufweisen. Zum Beispiel können NIR-Leuchtstoffe im Bereich von 600 nm 1000 nm vorteilhaft bei der Behandlung von Augenleiden eingesetzt werden. Auch für diese neuen „IR- enhanced human centric lighting“ Anwendungen ist der Leuchtstoff 1 daher geeignet, da dieser Bereich mit dem Leuchtstoff 1 abgedeckt werden kann. Dafür eignet sich vor allem die Ausführung mit niedrigem x, insbesondere x < 0,5, (zum Beispiel Ausführungsbeispiel 8), die sowohl einen Rotanteil für die Erzeugung von weißem Licht als auch einen NIR-Anteil zur Verfügung stellt. Im Gegensatz dazu liefert Vergleichsbeispiel 5, Ba2Si5N8:Eu2+ ohne La, nur Emission im orangenen Spektralbereich. Für eine „IR-enhanced human centric lighting“ Anwendung wäre daher bei Verwendung dieses Vergleichsbeispiels ein zusätzlicher NIR-Leuchtstoff nötig, der die Komplexität des Gesamtsystems erhöhen würde. Der Vergleich der Emissionsspektren des Ausführungsbeispiels 8 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 43 - (A8) und des Vergleichsbeispiels 5 (V5) ist in Figur 12 gezeigt. Figur 13 zeigt die Remissionsspektren der Ausführungsbeispiele 1 (A1) und 8 (A8). Aufgetragen ist die Wellenlänge ^ in nm gegen die Remission R in %. Man erkennt, dass der Leuchtstoff 1 gemäß Ausführungsbeispiel 1 bis zu einer Wellenlänge von etwa 450 nm anregbar ist, gemäß Ausführungsbeispiel 8 bis zu einer Wellenlänge von etwa 550 nm. Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102022119913.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. 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. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 44 - Bezugszeichenliste 1 Leuchtstoff 1´ Zweiter Leuchtstoff 10 Halbleiterchip 11 Strahlungsaustrittsfläche 20 Konversionselement 30 Gehäuse 40 Verguss 100 Strahlungsemittierendes Bauelement ^ ^ Wellenlänge ^ I/Imax Relative Intensität R Remission A1 Spektrum des Ausführungsbeispiels 1 A2 Spektrum des Ausführungsbeispiels 2 A3 Spektrum des Ausführungsbeispiels 3 A4 Spektrum des Ausführungsbeispiels 4 A5-1 Spektrum des Ausführungsbeispiels 5, Kristall 1 A5-2 Spektrum des Ausführungsbeispiels 5, Kristall 2 A7 Spektrum des Ausführungsbeispiels 7 A8 Spektrum des Ausführungsbeispiels 8 A9 Spektrum des Ausführungsbeispiels 9 A10 Spektrum des Ausführungsbeispiels 10 A11 Spektrum des Ausführungsbeispiels 11 V1 Spektrum des Vergleichsbeispiels 1 V2 Spektrum des Vergleichsbeispiels 2 V3 Spektrum des Vergleichsbeispiels 3 V4 Spektrum des Vergleichsbeispiels 4 V5 Spektrum des Vergleichsbeispiels 5

Claims

2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 45 - Patentansprüche 1. Leuchtstoff (1) mit der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:A wobei 0,2 < x ≤ 2 und 0 ≤ y ≤ 2, EA ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe Ba und Sr ist, RE ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe gebildet durch Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium ist, und A ein Aktivator-Element ist. 2. Leuchtstoff (1) mit der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:A wobei 0 < x ≤ 2 und 0 ≤ y ≤ 2, EA ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe der Erdalkalielemente ist, RE ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe der Seltenerdelemente ist, A ein Aktivator-Element ist, und eine von dem Leuchtstoff emittierte elektromagnetische Strahlung ein Emissionsmaximum zumindest eines Emissionspeaks zwischen einschließlich 550 nm und einschließlich 620 nm aufweist. 3. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei A ein Element oder eine Kombination von Elementen ist ausgewählt aus der Gruppe Ce und Eu. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 46 - 4. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei RE ein Element oder eine Kombination von Elementen ist ausgewählt aus der Gruppe der Lanthanoide und Y. 5. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff (1) eine Formel aufweist, die ausgewählt ist aus (Ba,Sr)2-xLaxSi5-xAlxN8:Ce3+ und (Ba,Sr)2- xLaxSi5-xAlxN8:Eu2+. 6. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff (1) in einer orthorhombischen Raumgruppe kristallisiert. 7. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff Si-zentrierte Si(N,O)4-Tetraeder und Al-zentrierte Al(N,O)4-Tetraeder aufweist, wobei die Tetraeder allseitig eckenverknüpft vorliegen. 8. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff (1) einen Absorptionsbereich zumindest im UV bis roten Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums aufweist. 9. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff (1) im cyanen bis orangen und/oder im orangen bis nah-infraroten Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. 10. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine von dem Leuchtstoff (1) emittierte elektromagnetische Strahlung eine Schwerpunktwellenlänge 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 47 - zwischen einschließlich 600 nm und einschließlich 900 nm aufweist. 11. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine von dem Leuchtstoff (1) emittierte elektromagnetische Strahlung eine Dominanzwellenlänge zwischen einschließlich 450 nm und einschließlich 620 nm aufweist. 12. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine von dem Leuchtstoff (1) emittierte elektromagnetische Strahlung ein Emissionsmaximum zumindest eines Emissionspeaks zwischen einschließlich 430 nm und einschließlich 950 nm aufweist. 13. Leuchtstoff (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine von dem Leuchtstoff (1) emittierte elektromagnetische Strahlung eine spektrale Halbwertsbreite zwischen einschließlich 80 nm und einschließlich 230 nm aufweist. 14. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs (1) mit der allgemeinen Formel EA2-xRExSi5-x-yAlx+yN8-yOy:A wobei 0,2 < x ≤ 2 und 0 ≤ y ≤ 2, EA ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe Ba und Sr ist, RE ein Element oder eine Kombination von Elementen aus der Gruppe gebildet durch Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium ist, und 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 48 - A ein Aktivator-Element ist, umfassend die Schritte - Bereitstellen von Edukten, - Vermengen der Edukte zu einem Eduktgemenge, und - Erhitzen des Eduktgemenges. 15. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Eduktgemenge auf eine Temperatur aus dem Bereich zwischen einschließlich 1400°C und einschließlich 2100°C erhitzt wird und/oder wobei das Eduktgemenge für einen Zeitraum von einschließlich 0,5h bis einschließlich 24h erhitzt wird. 16. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 14 und 15, wobei das Eduktgemenge unter N2-Atmosphäre oder Formiergasatmosphäre erhitzt wird. 17. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, wobei das Erhitzen bei Normaldruck oder einem Druck, der aus dem Bereich zwischen einschließlich 3 bar bis einschließlich 100 bar ausgewählt ist, durchgeführt wird. 18. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) mit - einem Halbleiterchip (10), der im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs emittiert, - einem Konversionselement (20), das zumindest einen ersten Leuchtstoff (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandelt, der von dem ersten Wellenlängenbereich zumindest teilweise verschieden ist. 2022PF00670 17. Juli 2023 P2022,0850 WO N - 49 - 19. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Konversionselement (20) einen zweiten Leuchtstoff (1´) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist, der elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umwandelt, der von dem ersten und zweiten Wellenlängenbereich zumindest teilweise verschieden ist. 20. Strahlungsemittierendes Bauelement (100) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Leuchtstoff (1) und der zweite Leuchtstoff (1´) zumindest unterschiedliche x und/oder A aufweisen.
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