发光材料、照明设备和照明设备的应用的制作方法

文档序号:18090081发布日期:2019-07-06 10:43阅读:270来源:国知局
发光材料、照明设备和照明设备的应用的制作方法
本发明涉及一种发光材料。本发明还涉及一种照明设备,所述照明设备尤其包括所述发光材料。本发明还涉及一种照明设备的应用。相关专利的交叉参引本申请要求德国专利申请102016121694.1和pct申请pct/ep2017/070343以及德国专利申请102016121692.5和pct申请pct/ep2017/070329的优先权,其公开内容通过参引并入本文。
背景技术
:能够被紫外的、蓝色的或绿色的初级辐射有效激发并且具有在蓝色的、绿色的、黄色的、红色的或深红色的光谱范围中的有效发射的发光材料对于制造白色和彩色的转换型led是最令人感兴趣的。转换型led用于多种应用,例如用于普通照明、显示器背光照明、高标铭牌、显示板、用在汽车和用在众多其他消费产品中。用于显示元件、例如显示器的背光照明的转换型led与用于普通照明的转换型led强烈不同。对用于普通照明的转换型led的要求尤其在于高的光收益以及高的效率、高的色彩还原系数和特定的色温(例如对于所谓的暖白色的光低于3500k或者例如对于所谓的冷白色的光为6500k)。对于用于显示元件的背光照明的转换型led,尤其需要具有在蓝色的、绿色的和红色的光谱范围中的窄带发射的发光材料,以便覆盖尽可能宽的色彩空间。此外,对彩色的转换型led的需求大,所述彩色的转换型led还原与消费者期望相匹配的色彩(所谓的“按需色彩”应用)。迄今,用于普通照明和背光照明的发射白色的转换型led使用发射蓝色的初级辐射的半导体芯片和红色的发光材料以及绿色的发光材料。该解决方案的缺点是,例如基于gan或ingan的外延生长的半导体芯片在发射的初级辐射的峰值波长中能够具有波动。这引起在白色的总辐射中的波动,如色坐标和色彩还原度的改变,因为初级辐射为总辐射贡献蓝色份额。这尤其在设备中使用多个半导体芯片时成问题。为了防止波动,半导体芯片根据其色坐标分选(“binning”)。将关于发射的初级辐射的波长的公差设定越窄,转换型led的质量就越高,所述转换型led由超过一个半导体芯片构成。但在以窄的公差分选之后,在可变的运行温度和通态电流的情况下,半导体芯片的峰值波长也能够显著改变。在普通照明应用和其他应用中,这能够引起光学特性、如色坐标和色温的改变。在显示元件的、如在电视机、计算机监视器、平板电脑和智能电话中的显示器的背光照明中,制造商力争生动地并且逼真地还原色彩,因为这非常吸引消费者。因此,对于显示元件的背光照明,需要具有在绿色的、蓝色的和红色的光谱范围中的非常窄带的发射、即小的半值宽度的光源,以便覆盖尽可能宽的色彩空间。主要是发射蓝色的半导体芯片与具有在绿色光谱范围中的峰值波长的发光材料以及具有在红色光谱范围中的峰值波长的发光材料组合作为用于背光照明应用的光源。用于背光照明应用的转换型led常规例如使用钇铝石榴石、镥铝石榴石或β-sialon(si6-zalzozn8-z:re或si6-xalzoyn8-y:re,其中re=稀土金属)作为绿色发光材料。当然,钇铝石榴石具有半值宽度大的发射峰,使得通过显著的滤波器损耗限制能达到的色彩空间并且也降低效率。β-sialon在半值宽度小于60nm的情况下具有在绿色的光谱范围中的窄带发射,所述β-sialon比借助石榴石发光材料引起更饱和的绿色还原。但β-sialon缺少良好的内部的和外部的量子效率,这使整个背光照明效率更低。此外,该发光材料的制造需要非常高的温度和耗费的设备。由此,发光材料在其制造方面是非常贵的,从而用该发光材料制造转换型led也是非常贵的。量子点由于其非常窄带的发射也用于转换用于背光照明应用的初级辐射。当然,量子点是非常不稳定的。此外,多数可商购的量子点具有有害元素、如hg或cd,在商用电器和电子仪器中,所述有害元素的浓度受限于rohs的规定(危险物质限制,“reductionofhazardoussubstances”,欧盟准则2011/65/eu)。用于转换型led的已知的蓝绿色至绿色的发光材料例如是发光材料ca8mg(sio4)4cl2:eu、(sr,ba)2sio4:eu和lu3(al,ga)5o12:ce。当然,具有这些发光材料的转换型led具有不足够的色彩纯度并且不能够实现特定的色坐标,因此所述转换型led不考虑用于多种“按需色彩”应用。照明设备、如例如发射白色的发光二极管能够用作为背光照明装置。为此,通常需要发射红色的发光材料。当然,发射红色的发光材料在照明设备中的应用限于少量发光材料,例如氮化硅酸盐发光材料,例如(ca,sr,ba)2si5n8:eu,和氮化铝硅酸盐发光材料,例如(ca,sr)alsin3:eu。当然,这些发光材料关于色彩空间覆盖、光谱位置、半值宽度(fwhm)和与背光照明装置的常规的滤波单元的重叠区域显示出一系列缺点。在使用(ca,sr,ba)2si5n8:eu时,通过钡由锶和/或钙取代能够发生发射波长从橙色光谱范围移动至红色光谱范围。作为结果得出发光材料,然而所述发光材料是非常不稳定的。附加地,具有值大于605nm的高的主波长(λdom)的发光材料具有非常大的半值宽度。这导致低效率的发光材料和小的色彩饱和。氮化铝硅酸盐发光材料典型地显示出直至608nm的主波长,然而显示出宽的发射光谱进而低的发光效率。因此,尤其在照明设备、例如背光照明装置中使用时,对在红色光谱范围中发射并且其发射光谱具有小的半值宽度的发光材料非常感兴趣。技术实现要素:本发明的目的在于,提出一种发光材料,所述发光材料在红色光谱范围中发射辐射并且具有小的半值宽度。本发明的目的还是,提出一种具有在此描述的有利的发光材料的照明设备。本发明的目的还是,将所述照明设备用于显示设备、尤其显示器的背光照明。所述一个目的或多个目的通过根据独立权利要求的发光材料、照明设备和照明设备的应用来实现。本发明的有利的实施方式和改进方案是相应的从属权利要求的主题。在至少一个实施方式中,发光材料具有式:(mb)(ta)3-2x(tc)1+2xo4-4xn4x:e。ta选自一价金属。尤其地,ta选自如下组,所述组包括一价金属锂、钠、铜、银和由其构成的组合。尤其地,ta是锂。mb选自二价金属。尤其地,mb选自如下组,所述组包括二价金属镁、钙、锶、钡、锌和由其构成的组合。mb优选是钙、锶、钡或由其构成的组合。尤其地,mb是锶。tc选自三价金属。尤其地,tc选自如下组,所述组包括三价金属硼、铝、镓、铟、钇、铁、铬、钪、稀土金属和由其构成的组合。尤其地,tc是铝。e选自如下组,所述组包括铕、锰、铈、镱和由其构成的组合。尤其地,e是eu3+、eu2+、ce3+、yb3+、yb2+和/或mn4+。适用0<x<0.875。尤其适用0.45<x<0.55。优选x=0.5。在至少一个实施方式中,发光材料具有式:(mb)li2al2o2n2:e。mb选自二价金属。尤其地,mb选自如下组,所述组包括镁、钙、锶、钡、锌和由其构成的组合。mb优选是钙、锶、钡或由其构成的组合。尤其地,mb是锶。e选自如下组,所述组包括铕、锰、铈、镱和由其构成的组合。尤其地,e是eu3+、eu2+、ce3+、yb3+、yb2+和/或mn4+。适用0<x<0.875。尤其适用0.45<x<0.55。优选x=0.5。在此和在下文中,根据化学通式描述发光材料。在给出的化学通式中可行的是,发光材料具有例如呈杂质的形式的其他元素,其中这些杂质总共优选具有最高占发光材料的1‰或100ppm(百万分率)或10ppm的重量份额。在此和在下文中,将半值宽度理解为在发射峰的最大值的一半高度处的光谱宽度,简称fwhm或fullwidthathalfmaximum。具有最大强度的峰理解为发射峰。通过使用活化剂eu、ce、yb和/或mn,尤其eu或eu与ce、yb和/或mn的组合,能够尤其好地调节发光材料在cie色彩空间中的色坐标,其峰值波长λpeak或主波长λdom和半值宽度主波长是通过产生类似的色调感觉的光谱(单色)光来描述非光谱(多色)混合光的可行性。在cie色彩空间中,能够将连接用于特定的色彩的点和点cie-x=0.333、cie-y=0.333的线外插,使得所述线在两个点中与空间的轮廓相交。距所述色彩更近的交点代表色彩的主波长作为在该交点处的纯的光谱色彩的波长。因此,主波长是由人眼察觉的波长。当前,发射光谱中的如下波长能够称作“峰值波长”,在所述波长处存在发射光谱中的最大强度。根据另一实施方式,活化剂e的摩尔%量能够处于0.1摩尔%至20摩尔%,1摩尔%至10摩尔%,0.5摩尔%至5摩尔%,2摩尔%至5摩尔%之间。过高浓度的e能够通过浓度淬灭而引起效率损失。在此和在下文中,用于活化剂e、尤其eu的摩尔%数据尤其理解为按发光材料中的mb的摩尔份额计的摩尔%数据。根据另一实施方式,mb的摩尔%量能够处于80摩尔%至99.9摩尔%。根据至少一个实施方式,发光材料以四方空间群p42/m(nr.84)结晶。根据至少一个实施方式,x=0.5。得出具有式(mb)li2al2o2n2:e的发光材料,其中mb选自二价金属,所述二价金属包括镁、钙、锶、钡、锌和由其构成的组合,其中e选自如下组,所述组包括铕、锰、铈、镱和由其构成的组合。尤其地,发光材料是srli2al2o2n2:eu。根据至少一个实施方式,发光材料发射出自红色光谱范围中的电磁辐射。尤其地,发光材料发射主波长在590nm和620nm之间(包括边界值)、优选在595nm和615nm之间(包括边界值)、尤其优选在600nm和610nm之间(包括边界值)的辐射。例如,在用波长为460nm的初级辐射激发时,式srli2al2o2n2:eu的发光材料在电磁谱的红色光谱范围中发射并且显示出窄带的发射,也就是说,具有小的半值宽度、优选具有小于50nm的半值宽度的发射。根据至少一个实施方式,发光材料具有最大峰值波长为614nm+/-10nm、9nm、8nm、7nm、6nm、5nm、4nm、3nm、2nm或1nm,和/或半值宽度小于70nm、小于65nm或小于60nm、尤其小于55nm、优选小于50nm、例如为48nm的发射谱。根据至少一个实施方式,半值宽度小于55nm,优选小于50nm,例如小于或等于45nm。根据至少一个实施方式,发光材料不以空间群i4/m或ucr4c4类型的晶体结构进行结晶。根据至少一个实施方式,mb是钙、锶和/或钡。尤其地,mb是由钙、锶和/或钡构成的组合。根据至少一个实施方式,mb是锶。根据至少一个实施方式,e是铕。根据至少一个实施方式,发光材料能用出自uv和/或蓝色光谱范围的初级辐射激发。例如,发光材料能用460nm+/-10%的波长激发。发光材料尤其是铕掺杂的氧代氮化锂铝酸盐发光材料。发光材料能够借助于固体反应制造。为此能够混合发光材料的反应物。例如,氮化锶(sr3n2)、氮化铝(aln)、氧化铝(al2o3)、氮化锂(li3n)和氧化铕(eu2o3)能够用于制造srli2al2o2n2:eu。反应物以相应的比例彼此混合。反应物例如能够引入到镍坩埚中。紧接着,能够将混合物加热到在700℃和1000℃之间、优选为800℃的温度上。附加地,加热能够在氮氢混合气流中进行,其中温度在1小时至400小时中保持。氢气(h2)占氮气(n2)的份额例如能够是7.5%。加热速率和冷却速率例如能够为250℃/小时。对上述方法替选地,发光材料也能够借助固体合成在密封焊的钽安瓿中产生。为此,如例如在发光材料为srli2al2n2o2:eu、sr3al2o6、li(助熔剂)、lin3和eu2o3的情况下,反应物按相应的混合比彼此混合并且引入到钽安瓿中。例如,从室温加热到800℃,紧接着保持温度例如100小时,其中紧接着将体系在此冷却到室温并且产生发光材料。根据至少一个实施方式,反应物作为粉末存在。根据至少一个实施方式,冷却过程跟随加热步骤之后,其中将混合物冷却到室温。室温尤其能够理解为20℃或25℃的温度。根据至少一个实施方式,温度在该值上保持1小时至400小时,例如100小时。尤其地,在该时间段中进行发光材料的退火。合成在适度的温度下进行从而是非常节能的。因此,例如对所使用的炉的要求低。反应物是可便宜商购的并且是无毒的。本发明还涉及一种照明设备。照明设备尤其具有所述发光材料。在此,发光材料的全部实施方案和限定也适用于照明设备并且反之亦然。根据至少一个实施方式,照明设备具有半导体层序列。半导体层序列设计用于发射初级电磁辐射。根据至少一个实施方式,半导体层序列具有至少一种iii-v族化合物半导体材料。半导体材料例如是氮化物化合物半导体材料,如alnin1-n-mgamn,或磷化物化合物半导体材料,如alnin1-n-mgamp,或还有砷化物化合物半导体材料,如alnin1-n-mgamas,其中分别有0≤n≤1、0≤m≤1和n+m≤1。在此,半导体层序列能够具有掺杂物以及附加的组成部分。为简单起见,然而仅说明半导体层序列的主要组成部分,即al、as、ga、in、n或p,即使所述主要组成部分能够部分地由少量其他物质替代和/或补充时也如此。尤其地,半导体层序列由ingan构成。半导体层序列包含有源层,所述有源层具有至少一个pn结和/或具有一个或多个量子阱结构。在照明设备运行中,在有源层中产生电磁辐射。辐射的波长或波长最大值优选位于紫外和/或可见范围中,尤其在360nm和550nm之间(包括边界值)、例如在400nm和500nm之间(包括边界值)、尤其在420nm和480nm之间(包括边界值)的波长处。根据至少一个实施方式,照明设备是发光二极管,简称led,尤其是转换型led。那么照明设备优选设计用于:发射白色的或彩色的光。根据一个实施方式,照明设备、尤其转换型led包括初级辐射源,所述初级辐射源设计用于:在照明设备、尤其转换型led运行时发射初级电磁辐射。照明设备、尤其转换型led还包括转换元件,所述转换元件设置在初级电磁辐射的光路中。转换元件包括发光材料,所述发光材料设计用于:在照明设备、尤其转换型led运行时至少部分地将初级电磁辐射转换成次级电磁辐射。与存在于照明设备中的发光材料组合,照明设备优选设计用于:在完全转换时发射红光并且在部分转换时发射白光。有源层例如能够构成为pn结、双异质结构、单量子阱结构或多量子阱结构。在此,名称量子阱结构包括其中载流子由于限域(confinement)得到其能量状态的量子化的任何结构。尤其地,名称量子阱结构不包含关于量子化的维度的说明。因此,所述量子阱结构还包括量子阱、量子线和/或量子点和这些量子结构的任意组合。尤其电磁谱在420nm和520nm之间的范围能够理解为蓝色的或蓝绿色的光谱范围。尤其电磁谱在520nm和580nm之间(包括边界值)的范围能够理解为绿色光谱范围。电磁谱在610nm和780nm之间的范围能够理解为红色光谱范围。尤其电磁谱在580nm和610nm之间的范围能够理解为黄色或黄橙色光谱范围。照明设备具有转换元件。转换元件尤其包括发光材料或由发光材料构成。发光材料至少部分地或完全地将初级电磁辐射转换成次级电磁辐射。根据至少一个实施方式,照明设备的总辐射是白色的混合辐射。根据至少一个实施方式,发光材料将初级电磁辐射部分地转换成次级电磁辐射。这也能够称作为部分转换。那么从照明设备中射出的总辐射由初级辐射和次级辐射构成,尤其是白色的混合辐射。根据至少一个实施方式,除所述发光材料之外,转换元件具有第二发光材料、第三发光材料、第四发光材料和/或第五发光材料。例如,发光材料嵌入基质材料中。替选地,发光材料也能够以转换陶瓷存在。例如,第二发光材料设计用于发射出自绿色光谱范围中的辐射。附加地或替选地,照明设备能够具有第三发光材料。第三发光材料能够设计用于发射出自红色光谱范围中的辐射。换言之,那么照明设备具有至少三种发光材料,两种发射红色的发光材料和一种发射绿色的发光材料。因此,照明设备至少设计用于部分转换,其中初级辐射优选选自蓝色光谱范围。那么照明设备的所产生的总辐射尤其是白色的混合辐射。根据至少一个实施方式,照明设备构成为灯,尤其构成为用于机动车的灯,尤其优选构成为用于机动车的尾灯和/或刹车灯。因此,照明设备的总辐射尤其选自橙红色的波长范围。本发明还涉及一种照明设备的应用。尤其地,用于照明设备和发光材料的全部实施方案和限定也适用于照明设备的应用并且反之亦然。照明设备尤其用于显示设备的背光照明。例如,显示设备尤其能够是显示器。用于显示器、例如lcd显示器的背光照明的照明设备与用于普通照明的光源不同。对用于普通照明的光源的要求尤其在于高的光收益以及连续的光谱,以便达到高的色彩还原系数。在lcd显示器(“liquidcrystaldisplays,液晶显示器”)和其他显示器中,色彩通过原色红色、绿色和蓝色还原。因此,能够在显示器上还原的色彩的带宽能够由颜色红色、绿色和蓝色的展开的色品图限制。这些色彩从用于背光照明的光谱中由红色过滤器、绿色过滤器和蓝色过滤器相应地滤除。然而,色彩过滤器的透射辐射的波长范围总是仍然非常宽。因此,需要具有在绿色的、蓝色的和红色的光谱范围中的非常窄带的发射、即小的半值宽度的光源,以便覆盖尽可能宽的色彩空间。主要发射蓝色的半导体芯片与具有在绿色光谱范围中的峰值波长的发光材料和具有在红色光谱范围中的峰值波长的发光材料组合作为用于背光照明应用的光源,其中发光材料具有发射的尽可能小的半值宽度。在理想情况下,在此,发射峰与相应的色彩过滤器的透射区域重叠,以便尽可能少地损失光,达到最大的效率并且减少不同的色彩通道的串扰或叠加,这限制可达到的色彩空间。根据至少一个实施方式,发光材料具有式srli2al2o2n2:eu并且以四方空间群p42/m结晶。虽然在四方空间群p42/m中的晶体结构能够作为ucr4c4的超结构描述,但这些结构的布拉维晶格类型是不同的。因此,在此描述的发光材料不以ucr4c4的晶体结构进行结晶。ucr4c4类型能够以空间群i4/m描述。在单晶x射线结构分析中,根据所研究的晶体结构的对称性,并非实际上也始终观察全部理论上可能的反射。在当前的情况下,由于空间群i4/m,在ucr4c4结构中适用:不需要观察具有指数100的反射,因为1+0+0是奇数(对应于以i为中心的晶格的对称相关的积分消光条件h+k+l≠2n(奇数))。因为在根据本发明的发光材料中能够观察该反射并且所述发光材料同样以四方空间群结晶,所以确定:晶体结构不具有与ucr4c4结构相同的空间群。与具有ucr4c4的空间群的发光材料相比,在此描述的发光材料的原始晶格不显示出这样的消光条件并且导致出现附加的反射,例如在指数为100时具有大约的晶面间距(d值)的情况下在2θ大约为11,11°(对于铜-kα1辐射)处的反射。根据至少一个实施方式,发光材料是srli2al2o2n2:eu并且在出自初级辐射的uv至蓝色光谱范围的激发的情况下具有出自红色光谱范围的次级辐射。发光材料尤其具有带有优选小于55nm的小的半值宽度的窄带发射。与主波长类似的常规的发射红色的发光材料相比,由于与人眼灵敏度曲线的提高的重叠,短的主波长结合小的半值宽度引起例如为266lm/wopt的高的发光效率。这尤其对于饱和的红色又引起具有非常好的色彩还原的高效的发射白色的照明设备。根据至少一个实施方式,发光材料具有至少一个、尤其多于一个相。尤其地,所述一个相包括在此描述的铕掺杂的氧代氮化锂铝酸盐发光材料或由其构成。与srlial3n4:eu2+、calial3n4:eu2+、sr4lial11n11:eu2+和ca18.75li10.5[al39n55]:eu2+相比,在此描述的发光材料具有不同的晶体结构。与常规的发光材料相比,在此描述的发光材料在x射线粉末衍射图中具有反射的不同位置。迄今,少量铝酸锂发光材料,例如仅srlial3n4:eu2+、calial3n4:eu2+、sr4lial11n11:eu2+和ca18.75li10.5[al39n55]:eu2+是已知的。根据至少一个实施方式,例如,带有式srli2al2n2o2:eu的发光材料具有的晶格参数并且在四方空间群p42/m中结晶。根据至少一个实施方式,发光材料为此有能力吸收出自蓝色光谱范围中的初级辐射并且将其转换成次级辐射,所述次级辐射具有在580nm和640nm之间、尤其在600nm和620nm之间的发射带的最大值。这造成<620nm、尤其<610nm、例如为606nm的有利的主波长λdom。此外,发光材料具有<60nm、优选<55nm、尤其优选<50nm的小的半值宽度。附加地,发光材料能够具有大约或刚好615nm+/-10nm、9nm、8nm、7nm、6nm、5nm、4nm、3nm、2nm或1nm的最大峰值波长。与迄今已知的发光材料、如srlial3n4:eu2+相比,在此描述的发光材料具有改进的光度计辐射当量(ler)。换言之,与式srlial3n4:eu2+的发光材料相比,在此描述的发光材料由于波长更短的发射最大值在红色光谱范围中与人眼灵敏度曲线更强烈地“重叠”。发明人已经认识到,能够提供具有有利的特性的新型发光材料,迄今不可能提供所述发光材料。尤其地,所述发光材料具有在此描述的四方空间群p42/m。与迄今已知的氮化锂铝酸盐发光材料、如例如srlial3n4:eu2+和calial3n4:eu2+相比,所述发光材料显示出改进的发光效率。与srlial3n4:eu2+相比,发光效率大约是其四倍大,与calial3n4:eu2+相比,所述发光效率甚至是其八倍大,使得在此描述的发光材料能够在照明设备的转换元件中出色地使用。根据至少一个实施方式,转换型led例如用于普通照明、显示器背光照明、高标铭牌、用在显示板、用在汽车或用在众多其他消费产品中。附图说明其他优点、有利的实施方式和改进方案从下文中结合附图描述的实施例中得出。图1示出根据一个实施方式的发射光谱(大块样本),图2示出根据一个实施方式的库贝尔卡-蒙克(kubelka-munk)函数与波长的相关性,图3示出对比实例和实施例的相对强度和温度的相关性,图4示出根据一个实施方式的晶体结构,图5示出根据对比实例和实施例的模拟的x射线粉末衍射图,图6a至图6c示出根据一个实施方式的结晶学数据,图7a至图8g示出对比实例和实施例的模拟的发射光谱或相关数据,图8h示出根据对比实例和实施例的色度坐标,图9和图10示出对比实例和实施例的x射线粉末衍射图,图11示出对比实例和实施例的发射带,图12示出对比实例和实施例的光度计辐射当量,和图13至图15分别示出根据一个实施方式的照明设备的示意侧视图。在实施例和附图中,相同的、同类的或起相同作用的元件能够分别设有相同的附图标记。示出的元件和其大小关系不视为是符合比例的。更确切地说,为了更好的可视性和/或为了更好的理解,个别元件,例如层、构件、器件和区域能够夸大地示出。具体实施方式发光材料具有化学通式(mb)li3-2xal1+2xo4-4xn4x:e,其中mb选自二价金属的如下组,所述组包括镁、钙、锶、钡、锌和由其构成的组合。e选自如下组,所述组包括铕、锰、铈、镱和由其构成的组合。适用:0<x<0.875。尤其地,x=0.5,mb=锶,并且e=铕,使得得到具有式srli2al2o2n2:eu的实施例b1。实施例b1能够通过固体反应产生。为此,原材料、如氮化锶、氮化铝、氧化铝、氮化锂和氮化铕能够按下述给出的比例(表1)、物质量和/或称重混合。表1原材料能够混合并且例如引入到镍坩埚中。紧接着,能够将所述原材料加热到在700℃和1000℃之间的温度上,优选加热到750℃至850℃、例如为800℃的温度上。加热能够在含7.5%的氢气的氮气流中进行。紧接着,温度能够在1小时至400小时、例如5小时至150小时、例如100小时的时间段中保持。得出实施例b1的发光材料。对已经描述的方法替选地,在此根据本发明的发光材料也能够通过在表2中列举的原材料按示例性给出的量的固体合成来制造。为此,能够将原材料填入到钽安瓿并且以每小时180℃的加热速率加热到800℃,在800℃保持100小时,紧接着,以每小时6℃的加热速率冷却到500℃,并且然后例如关断炉,使得体系冷却到室温。表2原材料质量m/mgsr3al2o697.34lin323.09li(助熔剂)16.37eu2o30.83图1示出作为所谓的粉末样本(大块样本)的实施例b1的发射光谱。示出相对强度irel与以nm为单位的波长λ的相关性。样本由波长为460nm的初级辐射激发。实施例b1示出红色发射。发射光谱示出具有小的半值宽度和大约616nm的最大峰值的单峰。发射的半值宽度小于55nm。主波长是605nm并且cie-x:0.644以及cie-y:0.352。由于短的主波长以及小的半值宽度以及与此关联的与人眼灵敏度曲线的良好的重叠,实施例b1具有232lm/wopt的高的光度计辐射当量。在将实施例b1在照明设备中应用时,该高的效率结合红色的色坐标尤其对于饱和的红色调引起具有非常好的色彩还原的高效的照明设备。图2示出库贝尔卡-蒙克函数。示出第一实施例b1的归一化的kmf(kmf=(1-rinf)2/2rinf)与以nm为单位的波长λ的相关性。库贝尔卡-蒙克函数示出,实施例b1具有在uv光谱范围和蓝色以及绿色光谱范围中的吸收。这表示,实施例b1的发光能够借助于uv光、蓝光和绿光来激发,使得该实施例b1或发光材料能够出色地用于具有蓝色的初级辐射的转换型led。图3示出实施例b1和其他常规的发光材料的温度淬灭表现(热淬灭)。示出(分别以25℃下的强度计的)相对强度irel与以℃为单位的温度的相关性。从曲线中可看出,实施例b1与yag:ce的热淬灭类似,所述yag:ce常规地用于白色的转换型led。在适当的温度下,实施例b1与其他常规的发射红色的发光材料、例如m2si5n8:eu类型相比甚至显示出更好的表现。图4示出沿着结晶学c轴观察的实施例b1的晶体结构。黑色圈是sr,白色单元是lio3n四面体并且画阴影的单元是alon3四面体。实施例b1的单晶x射线结构分析显示出,新的发光材料以四方空间群p42/m结晶。晶体结构能够作为ucr4c4结构类型的超结构描述。当然,发光材料以与ucr4c4结构类型不同的结构结晶。这两种结构的布拉维晶格根本上不同。ucr4c4类型能够以体心空间群i4/m描述。因此,仅能够观察到如下反射,所述反射满足条件h+k+l=2n,使得反射的指数的和是偶数。与ucr4c4类型相比,对于在此描述的实施例的原始晶格不适用这种条件。这导致存在附加的反射,例如在指数为100具有大约的晶面间距(d值)的情况下在2θ大约为11,11°(对于铜-kα1辐射)处的反射。反射的不同数量从不同的布拉维晶格中得出。图5示出具有空间群p42/m的实施例b1的模拟的粉末衍射图(上方图)和具有空间群i4/m、带有ucr4c4类型的晶体结构的假设的srli2al2o2n2(下方图)的比较。示出以为单位的晶面间距。从图中看出,在此描述的发光材料(在此以实施例b1为例示出)不以与ucr4c4相同的空间群结晶,而是以四方空间群p42/m结晶。在此描述的实施例b1示出对称性的降低,这导致原子位置的更高的自由度。与其中全部四面体中心是对称等效的ucr4c4类型相反,这导致两个不等效的结晶学的四面体中心。在根据本发明的srli2al2o2n2中能够确定两个种类的四面体、lio3n四面体和aln3o四面体。通过多个四面体共享共同的角,每个类型的四面体沿着结晶学c轴形成柱。通过与其他四面体类型共享角,得出具有沿着结晶学c方向的三个不同通道(纯的lio3n通道、纯的aln3o通道和混合的(lio3n)0.5(aln3o)0.5通道)的三维的四面体网络。仅被lio3n四面体和aln3o四面体包围的通道由锶占据。锶以轻微畸变的sr(o4,n4)立方体的形式配位。在此描述的实施例b1示出小于50nm的半值宽度。与此相反,对于假设的呈ucr4c4类型的srli2al2o2n2预期大于70nm的半值宽度。图6a至图6c示出实施例b1的结晶学数据。示出化学通式f、公式权重m、晶系c、空间群s、晶胞体积vc、密度d、辐射r、测量范围m、测量到的反射的数量rt、对称无关的反射ir、参数的数量np、占位o。晶系c是四方晶系(tetr)。参数a、c、t、rint、r1、wr2、goof、uiso、u11至u12的定义是本领域技术人员已知的从而在该处不详细阐述。图6b示出实施例b1的原子参数并且图6c示出实施例b1的各向异性的偏移参数。图7a至图7d示出实施例a1至实施例a10和对比实例的模拟的led光谱的结果。图7a至图7d示出结果的表格,所述表格也能够称作为图7。由于其尺寸,表格被分成图7a至图7d。用ax标记的结果(其中x=1至10)示出实施例。用vx标记的结果(其中x=1至7)示出相应的实施例ax的所属的对比实例。要注意的是,与所属的对比实例相比,实施例具有更高的光度计辐射当量(ler)。潜在的ler值比在所属的对比实例中高大约15%至23%(例如参见a1和v1的相对ler)。在图8a至图8g中示出图7a至图7d的实施例和对比实例的所属的模拟的总发射光谱。图8a至图8g分别示出以任意单位a.u.表示的强度i与以nm为单位的波长λ的相关性。图8a示出实施例a1、a9、a10和对比实例v1的模拟的发射光谱。图8b示出实施例a2和对比实例v2的模拟的发射光谱。图8c示出实施例a3和对比实例v3以及实施例a8的发射光谱。图8d示出实施例a4和对比实例v4的模拟的发射光谱。图8e示出实施例a5和对比实例v5的模拟的发射光谱。图8f示出实施例a6和对比实例v6的模拟的发射光谱。图8g示出实施例a7和对比实例v7的模拟的发射光谱。实例a1至a6和a8至a10产生具有3000k的色温的白光,相反地,实施例a7示出经由完全转换产生的红光。与对比实例v7相比,实施例a7显示出105%更高的相对ler值。在图8h中示出实施例a7和对比实例v7的色度坐标。从图8h中可看出,两个实例位于用于汽车应用的橙红色ece色彩范围中。ece规则是ece-r48。根据本发明的发光材料与传统的发射红色的发光材料、如例如caalsin3:eu或srlial3n4:eu相比显示出改进的发光效率。由于发光材料的小的半值宽度造成在背光照明设备中的高的色彩空间覆盖以及高的发光效率。此外,发光材料能在适度的温度下制造,这能够实现成本适宜的生产。借助于在图8a至图8h中示出的模拟的led发射光谱,能够确定在暖白色的led中的潜在的效率(ler)。全部模拟在假设具有在448nm和453nm之间的主波长的、出自蓝色光谱范围中的波长的单个的进行发射的半导体芯片的条件下进行。此外,使用发射绿色至黄色的石榴石发光材料与实施例b1或常规的发射红色的发光材料、如caalsin3:eu的组合。对于两种应用,发射光谱在3000k的色温下用大于90的色彩还原系数ra或在3000k下用大于80的ra来模拟。在普朗克曲线上或在普朗克曲线附近在cct≈3000k下的色坐标用于全部实例。附加地,为混合物添加常规的发光材料,如yag:ce和/或caalsin3:eu,以便改进用于应用的光谱特性。实施例a8、实施例a9和实施例a10示出该构思。实施例a8与实施例a3类似,但附加地还包含发射黄色的石榴石发光材料(yag:ce)。因此,能够调节cri值并且用于暖白色的光谱的ler值升高(+2%)。实施例a9和实施例a10与实施例a1近似,其中所述实施例附加地还具有发射红色的氮化物发光材料(caalsin3:eu和srlial3n4:eu)。在该实例中,添加发射红色的氮化物发光材料造成r9值的变化。实施例a9和实施例a10示出大于或等于50的r9值,相反地实施例a1示出为20的r9值。该构思不限于在此示出的实施例。尤其也能够使用总计超过三种的发光材料,例如四种、五种、六种或更多种发光材料。此外,该构思并非仅限于添加石榴石发光材料和/或氮化物发光材料,而是也能够使用本领域技术人员已知的全部发光材料来优化发射带。附加地,实施例a7和对比实例v7示出完全转换,其中照明设备、尤其发光二极管具有橙红的总发射光谱。将实施例a7用实施例b1和将对比实例v7用caalsin3:eu模拟。对于全部实例选择在ece-r48色彩盒之内的目标色点。图9示出实施例b1和对比实例x11至x14的模拟的x射线粉末衍射图。x11=srlial3n4,x12=calial3n4,x13=sr4lial11n4并且x14=ca18.75li10.5al39n55。示出y轴上的衍射强度(计数,c)与x轴上以表示的晶面间距的相关性。在此根据本发明的发光材料示出与对比实例x11至x14不同的晶体结构从而在x射线粉末衍射图中不同的反射样式。由于发射带的显著的蓝移和发射带的小的半值宽度fwhm,与对比实例x11至x14相比,新型的发射红色的发光材料显示出改进的视觉有效功率(vs;vs=ler/683lm/w)。关于对比实例x11,视觉有效功率是其4倍大(39%与10%对比),使得所述根据本发明的发光材料能够出色地用于转换型led的转换元件。与对比实例x12相比,因此根据本发明的发光材料具有是其至少八倍大的视觉有效功率(vs)。图10示出新型的发光材料的粉末衍射图的比较(上方图是出自单晶结构确定的结晶学数据的模拟,下方图是实验曲线)。示出实施例b1的衍射强度(计数,c)与晶面间距(d值)的相关性。模拟曲线和实验曲线显示出出色的一致性,使得以实施例b1为例的在此描述的发光材料以四方空间群p42/m结晶。图11示出对比实例和实施例l1的发射光谱。示出强度i与以nm为单位的波长λ的相关性。实线示出具有460nm的激发波长的新型的发光材料(b1-化合物srli2al2n2o2的粉末样本;l1-化合物srli2al2n2o2的单粒)。短虚线曲线示出对比实例srlial3n4:eu2+,并且长虚线曲线示出对比实例calial3n4:eu2+。下面的表3示出所属的数据,其中λdom代表主波长,λmax代表峰值波长,x和y代表色坐标,e代表视觉有效功率vs并且fwhm代表半值宽度。表3:λdom/nmλmax/nmx;ye/vsfwhm/nml16066140.651;0.34939%48srlial3n4:eu2+632~6500.706;0.294~10%~50srlial3n4:eu2+*~630~6540.711;0.289<10%~50calial3n4:eu2+~6700.720;0.280~60calial3n4:eu2+*~640~6700.721;0.279<5%~60sr4lial11n14:eu2+624~6700.698;0.301<10%~85ca18.75li10.5al39n55:eu2+~6450.699;0.300~15%58*数据利用原始出版物估计。图11和表3明确示出,发明人成功地提供一种发光材料,其中对比实例x11和x12的发射在获得窄带发射的条件下向短波移动。伴随地,在维持在红色光谱范围中的发射的条件下,与x11和x12相比,这对新型的发光材料的效率产生巨大影响。图12示出根据本发明的发光材料l1和对比实例sr[lial3n4]:eu2+的光度计辐射当量(ler)。在y轴上示出以lm/wopt以单位的ler。可看出,新型的发光材料的效率是对比实例sr[lial3n4]:eu2+的大约四倍大。图13至图15分别示出在此描述的照明设备、尤其转换型led的不同实施方式的示意侧视图。图13至图15的转换型led具有至少一种在此根据本发明的发光材料。附加地,在转换型led中能够存在其他发光材料或发光材料的组合。附加的发光材料是本领域技术人员已知的从而在该处不详细提及。根据图13的转换型led具有半导体层序列2,所述半导体层序列设置在衬底10上。衬底10例如能够反射地构成。转换元件3以层的形式设置在半导体层序列2上方。半导体层序列2具有有源层(未示出),所述有源层在转换型led运行时发射具有300nm至500nm的波长的初级辐射。转换元件3设置在初级辐射s的光路中。转换元件3包括基质材料,例如硅树脂、环氧树脂或杂化材料,和根据本发明的发光材料4的颗粒。例如,发光材料4具有10μm的平均粒度。发光材料4为此有能力,在转换型led运行时将初级辐射至少部分地或完全地转换成在红色光谱范围中的次级辐射。发光材料4在转换元件3中在制造公差的范围中均匀地分布在基质材料中。替选地,发光材料4也能够以浓度梯度分布在基质材料中。替选地,也能够缺少基质材料,使得发光材料4构成为陶瓷转换器。转换元件3整面地施加在半导体层序列2的辐射出射面2a上和半导体层序列2的侧面上,并且与半导体层序列2的辐射出射面2a和半导体层序列2的侧面直接机械接触。初级辐射s也能够在半导体层序列2的侧面上射出。转换元件3例如能够通过注塑方法、压注方法或旋转涂布方法施加。此外,转换型led具有电接触部(在此未示出),所述电接触部的构成和布置是本领域技术人员已知的。替选地,转换元件也能够上预制的并且借助于所谓的拾放工艺施加到半导体层序列2上。在图14中示出转换型led1的另一实施例。转换型led在衬底10上具有半导体层序列2。在半导体层序列2上成形转换元件3。转换元件3成形为薄板。薄板能够由根据本发明的发光材料4的烧结在一起的颗粒构成从而是陶瓷薄板,或薄板例如具有玻璃、硅树脂、环氧树脂、聚硅烷、聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯作为基质材料,所述基质材料具有发光材料4的嵌入其中的颗粒。转换元件3整面地施加在半导体层序列2的辐射出射面2a上。尤其地,初级辐射s不经由半导体层序列2的侧面射出,而是主要经由辐射出射面2a射出。转换元件3能够借助于例如由硅树脂构成的附着层(未示出)施加在半导体层序列2上。根据图15的转换型led1具有带有凹部的壳体11。半导体层序列2设置在凹部中,所述半导体层序列具有有源层(未示出)。有源层在转换型led运行时发射具有300nm至460nm的波长的初级辐射s。转换元件3在凹部中成形为层序列的浇注件并且包括基质材料、如例如硅树脂和发光材料4,例如srli2al2n2o2:eu。在转换型led1运行时,发光材料4将初级辐射s至少部分地转换成次级辐射sa。替选地,发光材料将初级辐射s完全地转换成次级辐射sa。也可行的是,图13至图15的实施例中的在转换元件3中的发光材料4与半导体层序列2或辐射出射面2a空间间隔开地设置。这例如能够通过在壳体上沉积或施加转换层来实现。例如,与图15的实施方式相反,浇注件能够仅仅由基质材料、例如硅树脂构成,其中在与半导体层序列2间隔开的浇注件上将转换元件3作为层施加在壳体11和浇注件上。结合附图描述的实施例和其特征也能够根据其他实施例彼此组合,即使这些组合未详尽地在附图中示出。此外,结合附图描述的实施例能够具有根据概论部分中的描述的附加的或替选的特征。本发明不通过根据实施例的描述而限于此。更确切地说,本发明包括任意新特征以及特征的任意组合,这尤其包含权利要求中的特征的任意组合,即使所述特征或者所述组合本身未详尽地在权利要求中或者实施例中说明时也如此。附图标记列表1照明设备或转换型led2半导体层序列或半导体芯片2a辐射出射面3转换元件4发光材料10衬底11壳体s初级辐射sa次级辐射cct相关色温cri色彩还原系数led发光二极管ler光收益w瓦特lm流明λdom,λd主波长λpeak,λp峰值波长ppm百万分率r9色彩还原d间距l,l1;l2发光材料当前第1页12
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