磷光体转换的LED
阅读：245发布：2020-05-13
专利汇可以提供磷光体转换的LED专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了发光装置(100)，其配置为提供白色发光装置光(101)，该发光装置包括(i) 光源 (10)，配置为提供蓝色光源光(11)，和(ii)发光材料元件(20)，配置为吸收至少部分该蓝色光源光(11)并且转换为发光材料光(21)，其中该发光材料元件(20)包含含有至少80wt%的M2‑2xEu2xSi5‑yAlyOyN8‑y 磷光 体(130)的发光材料(30)，其中M包括Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或多种，摩尔比(Mg+Ca+Sr)/(Ba)≤0.1，其中x范围是0.001‑0.02，其中y范围是≤0.2，以及其中该白色发光装置(101)光包括所述蓝色光源光(11)和所述发光材料光(21)。，下面是磷光体转换的LED专利的具体信息内容。
1.发光装置(100)，其配置为提供白色发光装置光(101)，该发光装置包括(i)光源(10)，配置为提供蓝色光源光(11)，和(ii)发光材料元件(20)，配置为吸收至少部分该蓝色光源光(11)并且转换为峰值发射波长在570-580nm范围中的发光材料光(21)，其中该发光材料元件(20)包含含有至少80wt%的M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y磷光体(130)的发光材料(30)，其中M包括Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或多种，摩尔比(Mg+Ca+Sr)/(Ba) ≤ 0.1，其中x范围是
0.001-0.01，其中y范围是≤ 0.2，其中该M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y磷光体(130)的发射的半高全宽(FWHM)为2200 cm-1或更小并且其中该白色发光装置(101)光包括所述蓝色光源光(11)和所述发光材料光(21)。
2.根据权利要求1的发光装置(100)，其中(Mg+Ca+Sr)/(Ba) ≤ 0.05。
3.根据前述权利要求任一项的发光装置(100)，其中(Mg+Ca+Sr)/(Ba) ≤ 0.01。
4.根据前述权利要求任一项的发光装置(100)，其中y的范围是≤ 0.02。
5.根据前述权利要求任一项的发光装置(100)，其中所述光源(10)包括具有光发射表面(1012)的固态光源(1010)。
6.根据权利要求5的发光装置(100)，其中该光源(10)配置为提供具有435-470 nm范围中的主波长。
7.根据权利要求5-6中任一项的发光装置(100)，其中该光源(10)配置为提供具有445-
460 nm范围中的主波长。
8.根据权利要求5-7中任一项的发光装置(100)，其中该发光材料元件(20)与所述固态光源(1010)的光发射表面(1012)物理接触。
9.根据前述权利要求任一项的发光装置(100)，其中该发光材料元件(20)包含所述发光材料(30)镶嵌在其中的透明材料。
10.根据前述权利要求任一项的发光装置(100)，其中该发光材料元件包含所述发光材料(30)镶嵌在其中的硅酮基质。
11.根据前述权利要求任一项的发光装置(100)，其中所述发光材料(30)包含少于20重量%的选自含铈的石榴石材料的第二磷光体。
12.根据前述权利要求任一项的发光装置(100)，其中所述磷光体(130)是可通过在中性或还原气氛下在1550-1800 ℃的温度加热Eu2Si5N8、BaH2和Si3N4的混合物获得的。
13.根据前述权利要求任一项的发光装置(100)在装饰照明应用或信号照明应用中的用途。
磷光体转换的LED
技术领域
[0001] 本发明涉及发光装置(lighting device)和用于其的特定发光材料。本发明还涉及此类发光装置的特定应用。
背景技术
[0002] 基于氮化物的红色磷光体的使用是本领域中已知的。例如WO0140403A1描述了一种使用发射黄-红光的磷光体的光源，其中该磷光体至少部分地转换初级光源的辐射，特征在于所述磷光体具有氮化物硅酸盐(nitridosilicate)类型MxSiyNz:Eu主晶格，其中M是选自Ca, Sr, Ba, Zn组的碱土金属的至少一种，并且其中z = 2/3x + 4/3y。该文献尤其示出了具有高于650nm的峰最大值的钡基发光材料。
发明内容
[0003] 用于装饰或信号应用的暖白光磷光体转换LED(pcLED)典型地显示出280-340 lm/Wopt范围的光谱流明当量(spectral lumen equivalents)。该相对低的流明当量可能是由于使用了具有相对宽的发射光谱(半高全宽FWHM > 2500 cm-1)的磷光体或磷光体混合物。此外，仅基于蓝色LED和含铈石榴石来制备有效的暖白光磷光体转换LED似乎是几乎不可能的。这暗示总是必须加入发红光发光材料。因此，必须使用两种或更多种发光材料，这可能使装置的制造和可重复性变得复杂。
[0004] 因此，本发明的一个方面是提供替代性的发光装置，其优选进一步至少部分消除一个或多个上述缺点。
[0005] 为了最大化暖白光光谱的流明当量，出人意料地看起来需要由在大约440-460nm的蓝色发射峰和在大约570-580nm范围中的黄色发射峰组成的LED光谱，特别地后一磷光体具有的发射具有相对窄的带宽，例如窄于大约2200 cm-1。
[0006] 本发明提供了暖白光LED，其由峰值发射在大约570-580nm范围中并且光谱宽度FWHM在大约2000-2100 cm-1范围中的窄带发黄光磷光体材料组成。出人意料地，该磷光体材料使得能够制造在2700K的相关色温流明当量在大约410 lm/W的暖白光LED。与现有技术的解决方案相比>20%的光输出增加导致系统水平上的显著成本降低，因为可以降低LED的数目，这使得能够例如使用更小的光学设备(optics)。此外，该极大增加的效率最小化了LED的冷却需求并使得能够使用新颖的、更成本有效的设计。此外，本发明对于白光允许使用单一磷光体，同时还提供暖光。
[0007] 出人意料地，Ba2Si5N8:Eu被确认为是用于高效率单磷光体暖白光LED的最合适的材料，因为其结合了高量子效率和高稳定性。Ba2Si5N8:Eu中的Eu(II)发射看起来显示出具有低声子频率(phonon frequencies)的震动模式。连同相对低的活化剂浓度即Eu浓度，能够得到FWHM = 2050 cm-1的窄带发射。特别地，Eu浓度是 <2%，更特别是≤ 1%。该钡氮化物已知是深红色磷光体，原则上将不能提供(足够)黄色光来提供良好的白光。然而，出人意料地，看起来在相对低的铕浓度，谱带偏移到如此低的波长并且如此之窄使得蓝色光源和该发黄光钡氮化物的简单组合提供了具有高效率和良好显色性的白光。这一行为出人意料地强于同一类型的其他含铕氮化物，例如钙类似物中的发现。此外，Applied Physics Letters 91, 041908中描述的蓝色LED和钡氮化物的组合将提供具有色点(duv = -0.04356，低于黑体辐射轨迹，以及非常低的LER = 288 lm/Wopt)的灰白色LED，这是因为磷光体过宽的FWHM(FWHM = 87 nm，这在该波长等于大约2280 cm-1)。所述低于Planckian的色点也导致光谱中大比例的蓝色发射，CCT为 3000 K，这对于期望的应用可能过高。
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[0008] 因此，在第一方面中，本发明提供了发光装置("装置")，其特别配置为提供(在运行期间)白色发光装置光，该发光装置包括(i)光源，配置为提供蓝色光源光，和(ii)发光材料元件，配置为吸收至少部分该蓝色光源光并且转换为发光材料光，其中该发光材料元件("元件")包含含有至少80wt%、特别是至少90wt%的M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y磷光体(在本文中也称为"钡氮化物磷光体"或"BSNE"或简称为"磷光体")的发光材料，其中M包括Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或多种，摩尔比(Mg+Ca+Sr)/(Ba) ≤ 0.1，其中x范围是0.001-0.02，其中y范围是≤ 0.2(即0≤y≤0.2)，以及其中该白色发光装置光包括所述蓝色光源光和所述(黄色)发光材料光。
[0009] 术语"磷光体"可以涉及全都符合式M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y的不同磷光体的组合。术语磷光体可以在一个实施方案中涉及颗粒状磷光体并且在另一实施方案中涉及(单晶)磷光体层。在一个具体实施方案中，术语磷光体可以包括自支撑层(self-supporting layer)，例如陶瓷多晶材料。同样地，术语"发光材料"可以在一个实施方案中涉及颗粒状"发光材料"，并且在另一实施方案中涉及(单晶)"发光材料"层。在一个具体实施方案中，术语"发光材料"可以包括自支撑层，例如陶瓷材料。所述磷光体的式M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y也可以表示为(M1-x)2Eu2xSi5-yAlyOyN8-y 或(M1-xEux)2Si5-yAlyOyN8-y。
[0010] 在又一进一步的具体实施方案中，本发明提供了经涂敷的磷光体。在又一具体实施方案中，本发明提供了嵌入的磷光体。在前一实施方案、经涂敷的实施方案中，特别地磷光体为磷光体颗粒包括涂层的颗粒状磷光体。例如，在一个实施方案中，颗粒状(BSNE)磷光体可以具有5-20微米，例如特别是6-17微米的数均粒度。但是，所述磷光体也可以包括在一侧或两侧上涂敷有涂层的层。在后一实施方案中，磷光体可以镶嵌在有机或无机主体材料中。例如，磷光体可以包括颗粒状磷光体，其中颗粒状磷光体的颗粒镶嵌在有机或无机主体中，比如例如PMMA、PET、PC、硅倍半氧烷、玻璃等。在一个具体实施方案中，所述磷光体包括AlPO4涂层。这样的涂层可以例如通过由Cho等人(2005)在"Control of AlPO4-nanoparticle coating on LiCoO2 by using water or ethanol"，Electrochimica Acta 50, 4182-4187中描述的方法提供。一种或多种替换性的或附加的涂层可以包括Al2O3涂层和SiO2 涂层中的一种或多种。Al2O3涂层可以通过例如原子层沉积制备(如例如在Avci, N.；Musschoot, J.；Smet, P.F.；Korthout, K.；Avci, A.；Detavernier, C.；Poelman, D. Microencapsulation of Moisture-Sensitive CaS:Eu2+ Particles with Aluminum Oxide，J. Electrochem. Soc. 2009，156, J333-J337中描述)。二氧化硅涂层可以例如经由溶胶凝胶法制备。此种方法可以包括在乙醇中搅拌磷光体粉末与一些四甲氧基硅烷。然后，添加浓NH3溶液。在添加氨之后，可以在封闭的系统中在搅拌的同时加入在乙醇中的四乙氧基硅烷；任选地可以应用超声处理。如此获得的悬浮液可以被过滤、洗涤和干燥。
[0011] 看起来这些装置可以以相对高的效率提供暖白光。色温可以低于3000K，或甚至低于2800K，例如范围为2000-2800 K。此外，效率出人意料得高。这种装置允许使用仅具有一种磷光体的磷光体转换LED同时仍然具有这些优点，这对于现有技术的铈掺杂的石榴石基LED是不可能的。
[0012] 但是，术语"发光材料"并不排除使用其它发光材料，只要至少80wt%，例如至少90wt%包括上述钡氮化物磷光体。例如，在一个实施方案中，所述发光材料可以包含少于
20wt%的第二磷光体，例如特别选自含铈的石榴石材料(也请见下文)。
20wt%的第二磷光体，例如特别选自含铈的石榴石材料(也请见下文)。
[0013] 特别地，所述发光材料可以进一步包括M3A5O12:Ce3+发光材料(作为第二磷光体)，其中M选自由Sc、Y、Tb、Gd和Lu组成的组，其中A选自由Al和Ga组成的组。优选地，M至少包括Y和Lu中的一种或多种，并且其中A至少包括Al。这些类型的材料可以给出最高的效率。在一个具体实施方案中，该第二发光材料包括至少两种M3A5O12:Ce3+类型的发光材料，其中M选自由Y和Lu组成的组，其中A选自由Al组成的组，并且其中Y:Lu比对于该至少两种发光材料是3+
不同的。例如，它们之一可以纯粹基于Y，如Y3Al5O12:Ce ，并且它们之一可以是基于Y,Lu的体系，如(Y0.5Lu0.5)3Al5O12:Ce3+。石榴石的实施方案特别地包括M3A5O12石榴石，其中M至少包括钇或镥并且其中A至少包括铝。此类石榴石可以掺杂有铈(Ce)，掺杂有镨(Pr)或铈和镨的组合；然而，特别地掺杂有Ce。特别地，A包括铝(Al)，然而，A也可以部分地包括镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)，特别地最高大约20%的Al，更特别地最高大约10%的Al(即A离子基本上由90或更多摩尔%的Al和10或更少摩尔%的Ga、Sc和In中的一种或多种组成)；A可以特别地包括最高大约10%的镓。在另一变型中，A和O可以至少部分地被Si和N取代。元素M可以特别地选自由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)组成的组。此外，Gd和/或Tb特别地仅占M的最高大约20%的量。在一个具体实施方案中，所述石榴石发光材料包括(Y1-xLux)3Al5O12:Ce，其中x等于或大于0并且等于或小于1。术语":Ce"或":Ce3+"(或类似的术语)表示发光材料中的部分金属离子(即在石榴石中：部分的"M"离子)被Ce取代(或者当术语表示比如":Yb"时，是另一发光物类)。 例如，假设(Y1-xLux)3Al5O12:Ce，部分的Y和/或Lu被Ce取代。该标记法对本领域技术人员而言是已知的。Ce将一般而言取代不超过10%的M；一般而言，Ce浓度将在0.1-4%的范围中，特别是0.1-2%(相对于M)。假设1% Ce和10% Y，完整的正确式可以是(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12。如本领域技术人员已知的那样，在石榴石中Ce基本上处在或者仅处在三价状态。注意，在这些YAG例子中，x例如被用于表示由Lu取代Y。
不同的。例如，它们之一可以纯粹基于Y，如Y3Al5O12:Ce ，并且它们之一可以是基于Y,Lu的体系，如(Y0.5Lu0.5)3Al5O12:Ce3+。石榴石的实施方案特别地包括M3A5O12石榴石，其中M至少包括钇或镥并且其中A至少包括铝。此类石榴石可以掺杂有铈(Ce)，掺杂有镨(Pr)或铈和镨的组合；然而，特别地掺杂有Ce。特别地，A包括铝(Al)，然而，A也可以部分地包括镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)，特别地最高大约20%的Al，更特别地最高大约10%的Al(即A离子基本上由90或更多摩尔%的Al和10或更少摩尔%的Ga、Sc和In中的一种或多种组成)；A可以特别地包括最高大约10%的镓。在另一变型中，A和O可以至少部分地被Si和N取代。元素M可以特别地选自由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)组成的组。此外，Gd和/或Tb特别地仅占M的最高大约20%的量。在一个具体实施方案中，所述石榴石发光材料包括(Y1-xLux)3Al5O12:Ce，其中x等于或大于0并且等于或小于1。术语":Ce"或":Ce3+"(或类似的术语)表示发光材料中的部分金属离子(即在石榴石中：部分的"M"离子)被Ce取代(或者当术语表示比如":Yb"时，是另一发光物类)。 例如，假设(Y1-xLux)3Al5O12:Ce，部分的Y和/或Lu被Ce取代。该标记法对本领域技术人员而言是已知的。Ce将一般而言取代不超过10%的M；一般而言，Ce浓度将在0.1-4%的范围中，特别是0.1-2%(相对于M)。假设1% Ce和10% Y，完整的正确式可以是(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12。如本领域技术人员已知的那样，在石榴石中Ce基本上处在或者仅处在三价状态。注意，在这些YAG例子中，x例如被用于表示由Lu取代Y。
[0014] 所述发光材料元件可以具有不同的形状、组成等等。术语"发光材料元件"也可以涉及多个发光材料元件。特别地，每个发光材料元件都与所述光源辐射耦合。术语"辐射耦合"特别是指所述光源和所述发光材料彼此相关联从而至少部分由所述光源发射的辐射被所述发光材料接收(并至少部分转换成发光)。所述发光材料元件被配置在所述光源、特别是其光发射表面、的下游。任选地，在所述发光材料上游和所述光源下游(即存在非零距离)和/或所述发光材料元件的下游可以设置一个或多个另外的光学设备(optics)，如一个或多个散射器、集中器、收集器、滤光器等等。因此，特别地，所述发光材料元件对于至少部分所述光源光是透射性的。以这种方式，在所述发光材料元件的下游可以感知光源光和发光材料光这两者。
[0015] 在一个具体实施方案中，所述光源包括具有光发射表面的固态光源。发光二极管的这种光发射表面在本领域中也称为"裸片(die)"或"LED裸片"。也可以使用其它具有光发射表面的光源。但是，特别地，使用固态光源。特别地，所述光源是在运行期间发射至少在选自435-470nm范围的波长的光(光源光)的光源，特别地是在运行期间发射至少在选自440-470nm范围、甚至更特别440-465nm范围、还甚至更特别445-460 nm范围的波长的光的光源。
因此，特别地，所述光源被配置为产生蓝色光。甚至更特别地，所述光源被配置为提供具有在435-470范围、还甚至更特别地440-470范围、还甚至更特别地445-460范围中的主波长(dominant wavelength)的光。在一个具体实施方案中，所述光源包括固态LED光源(例如LED或激光二极管)。术语"光源"还可以涉及多个光源，例如2-20个(固态)LED光源。因此，术语LED还可以是指多个LED。在本文中描述的磷光体在蓝光中吸收良好。而且，在本文中描述的石榴石磷光体(任选的第二磷光体)可以在蓝光中吸收良好。
因此，特别地，所述光源被配置为产生蓝色光。甚至更特别地，所述光源被配置为提供具有在435-470范围、还甚至更特别地440-470范围、还甚至更特别地445-460范围中的主波长(dominant wavelength)的光。在一个具体实施方案中，所述光源包括固态LED光源(例如LED或激光二极管)。术语"光源"还可以涉及多个光源，例如2-20个(固态)LED光源。因此，术语LED还可以是指多个LED。在本文中描述的磷光体在蓝光中吸收良好。而且，在本文中描述的石榴石磷光体(任选的第二磷光体)可以在蓝光中吸收良好。
[0016] LED是具有大约Gaussian光谱形状的适度窄带发射体。在此，峰值波长(peak wavelength)，λp，是光谱密度曲线的峰的波长。中心波长(center wavelength)，λ0.5m，是具有峰的50%光谱密度的两个点之间中间处的波长。对于对称的光谱，所述峰值波长和中心波长是相同的。质心波长(centroid wavelength)，λc，是平均波长。所述峰值、中心和质心波长都源自Sλ(λ)对λ图(其中S表示发射强度)。所述主波长，λd，是在色剖面图(section on color)中描述的色度量(colorimetric quantity)。其是可见照明体系(visual illumination system)中最重要的描述，因为其描述了LED的感知色(perceived color)。在CIE颜色坐标空间上，在给定颜色的点和光源颜色的点之间所画的直线可以外推从而其与该空间的边界在两点处相交。更靠近问题颜色的交点显示所述颜色的主波长(作为在该交点处纯光谱颜色的波长)。在色空间的相对侧上的交点给出互补波长。
[0017] 在一个具体实施方案中，所述发光材料元件与所述固态光源的所述光发射表面物理接触。但是，在又另一个实施方案中，所述发光材料元件可以配置为处于距离所述光源，即距离其光发射表面，非零距离。例如，所述距离可以为0.1-100mm，例如1-50mm。在前一实施方案中，所述发光材料元件也可以具有作为热沉(heat sink)的功能；在后一实施方案中，可以包括在混合室中的光混合，其中例如所述发光材料元件作为透射窗口。
[0018] 所述发光材料元件可以是(基本上)纯的发光材料，例如陶瓷体，实质上包含上述钡氮化物。例如，在一个具体实施方案中，所述发光材料元件包含至少80wt%、例如至少90wt%的M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y。剩余部分可以是例如基质材料、粘合剂等等(也请见下文)。
[0019] 但是，所述发光材料元件也可以是除了所述发光材料之外还包含其他材料例如粘合剂材料、散射材料和基质材料中的一种多种的涂层或实体。特别地，所述发光材料元件可以包含含有所述发光材料的基质，即光透射基质。因此，在一个实施方案中，所述发光材料元件包含所述发光材料镶嵌在其中的透明材料。特别地，所述发光材料元件包含所述发光材料镶嵌在其中的硅酮基质。因此，在一个实施方案中，所述发光材料元件可以配置为光导或波导。所述波导可以包含一种或多种选自透射性有机材料支持物的材料，例如选自PE (聚乙烯), PP (聚丙烯), PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯), PC (聚碳酸酯), 聚丙烯酸甲酯(PMA), 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) (Plexiglas或Perspex), 乙酸丁酸纤维素(CAB), 硅酮, 聚氯乙烯(PVC), 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET), (PETG) (二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯), PDMS (聚二甲基硅氧烷)和COC (环烯烃共聚物)。但是，在另一个实施方案中，波导可以包含无机材料。优选的无机材料选自玻璃、(熔凝)石英、透射性陶瓷材料和硅酮。也可以使用杂化材料，包含无机和有机部分两者。
[0020] 为了最大化光谱流明当量，发现必要的是在Ba2Si5N8:Eu中将小尺寸的碱土物类如Ca和Mg的浓度保持在低水平。这些元素可以容易地被引入主晶格中并显著加宽发射光谱，导致降低的发光效率。优选地，Ca浓度应该相对于碱土元素和铕的总量小于0.5%，更优选小于0.1%。优选地，Mg浓度应该小于0.1%，更优选小于0.02%。因此，在一个具体实施方案中，(Mg+Ca+Sr)/(Ba) ≤ 0.05。术语"(Mg+Ca+Sr)"并不暗示所有这三种碱土离子都必须存在。也可以是只有这些中的一种或两种存在的情况。当然，在(Mg+Ca+Sr)/(Ba)≈0的情况下它们可以都不存在。在很多情况中，由于所使用的原料化合物(前体)的有限纯度，因此所有元素都存在。因为不充分的纯化例如蒸馏步骤，Sr前体例如可能含有相对高的Ca浓度。因此，式M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y，如本领域技术人员已知的那样，并不排除其他元素的存在。如以上所述，甚至纯Ba变体，即M=Ba，由于原料的不纯，也可能包含一些Sr和/或Ca和/或M。这同样适用于铕的存在，其甚至在高纯度形式例如5N也可能包含例如一些其它镧系元素。这些式子的使用以及由这些式子描述的化合物中杂质的存在是本领域技术人员已知的。
[0021] 术语(Mg+Ca+Sr)/(Ba)是指相应元素的摩尔量之比。例如，假定(Ba0.95Sr0.05)2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y，比率(Mg+Ca+Sr)/(Ba) = 0.05/0.95 = 0.053。如以上所述，高Ba化合物看起来具有最佳的光线性能，例如就色点、CRI和效率而言。因此，在又一个进一步的具体实施方案中，(Mg+Ca+Sr)/(Ba) ≤ 0.01。特别地，M基本上由Ba组成，因此其部分由Eu取代，即:Ba2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y或(Ba1-xEux)2Si5-yAlyOyN8-y。
[0022] 此外，如以上所述，铕浓度不应该过高，因为那样的话所述磷光体可能变得过红并且可能不能得到良好的白光。因此，在又一个进一步的具体实施方案中，x ≤ 0.01。特别地，x是至少0.001，例如至少0.002。例如，当x是0.005时，那么0.5%的M被Eu取代。
[0023] 此外，一般地，低氧/低铝变体是合意的。因此，在又一个进一步的具体实施方案中，y范围是≤ 0.02。在一个实施方案中，y实际上是0，即M2-2xEu2xSi5N8。但是，在其他实施方案中，y ≥0.001。当y>0，例如0.001≤y≤0.2，如0.005≤y≤0.05，可存在稍微更高的光稳定性和/或热稳定性。基本上没有Al-O，发射带宽可以更窄并且发射可具有向绿/黄的更大偏移，与y>0的相同磷光体相比。
[0024] 此外，看起来得到(稳定)磷光体并且具有就黄色和/或效率而言的期望光学性能的一种非常有效的方式是通过从铕硅氮化物材料开始，而不是从铕氧化物、铕氮化物和铕金属中的一种或多种开始。因此，在又一个进一步的具体实施方案中，所述磷光体是可通过在中性或还原气氛下在1550-1800 ℃范围的温度加热Eu2Si5N8、BaH2和Si3N4的混合物获得的。类似地，这适用于非纯钡变体。
[0025] 本文中描述的含铕的氮化物磷光体具有相对小的带宽。特别地，这些磷光体可以具有(M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y磷光体的)半高全宽(FWHM)为2200 cm-1或更小的发射。
[0026] 本发明的磷光体尤其可以用于装饰照明应用或信号照明应用。因此，本发明在一个进一步的方面还提供了本文中描述的发光装置的用途，例如在装饰照明应用或信号照明应用中。所述发光装置也可以是例如办公室照明系统、家用应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、重点照明系统、局部照明系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自点亮显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警告标志系统、医疗照明应用系统、指示器标志系统、装饰照明系统、便携式系统、汽车应用、温室照明系统、园艺照明或LCD背光的一部分或可以用于其中。如以上所述，发光单元可以用作LCD显示装置中的背光单元。因此，本发明还提供了包含本文中限定的发光单元(配置为背光单元)的LCD显示装置。在一个进一步的方面中，本发明还提供了包含背光单元的液晶显示装置，其中所述背光单元包含一个或多个本文中限定的发光装置。本发明可能最适合用于其中需要具有最高效率的暖白光并且显色要求低的应用。这些应用包括例如装饰照明、信号照明、汽车照明或户外照明。
[0027] 术语"上游"和"下游"涉及项目或者特征相对于来自光生成装置(在此特别是第一光源)的光的传播的布置，其中相对于来自所述光生成装置的光的光束内的第一位置，更接近光生成装置的光束中的第二位置是"上游"，并且更远离光生成装置的光束内的第三位置是"下游"。
[0028] 在本文中术语白光对本领域技术人员而言是已知的。它特别地涉及具有在大约2000和20000K之间、特别地为2700-20000K的相关色温(correlated color temperature，CCT)的光，对于一般照明特别地在大约2700K和6500K的范围中，对于背光目的特别地在大约7000K和20000K的范围中，并且特别地在距离BBL(black body locus，黑体轨迹)大约15 SDCM(颜色匹配标准偏差)之内，特别地在距离BBL大约10 SDCM之内，甚至更特别地在距离BBL大约5 SDCM之内。
[0029] 在一个实施方案中，所述光源还可以提供具有在大约5000和20000K之间的相关色温(CCT)的光源光，例如直接磷光体转换的LED(具有用于例如获得10000K的磷光体薄层的蓝光发射二极管)。因此，在一个具体实施方案中，光源被配置成提供具有在5000-20000K的范围中、甚至更特别地在6000-20000K的范围中，如8000-20000K的相关色温的光源光。相对高的色温的一个优点可以是在光源光中可以存在相对高的蓝色成分。
[0030] 术语"紫光"或者"紫色发射"特别地涉及具有在大约380-440nm范围中的波长的光。术语"蓝光"或者"蓝色发射"特别地涉及具有在大约440-495nm范围中的波长的光(包括一些紫色和青色色调)。术语"绿光"或者"绿色发射"特别地涉及具有在大约495-570nm范围中的波长的光。术语"黄光"或者"黄色发射"特别地涉及具有在大约570-590nm范围中的波长的光。术语"橙光"或者"橙色发射"特别地涉及具有在大约590-620nm范围中的波长的光。术语"红光"或者"红色发射"特别地涉及具有在大约620-780nm范围中的波长的光。术语"粉光"或者"粉色发射"是指具有蓝色和红色成分的光。术语"可见"、"可见光"或者"可见发射"是指具有在大约380-780nm范围中的波长的光。
[0031] 本文中的术语"基本上"，如在"基本上所有的光"中或者在"基本上由……组成"中，会被本领域技术人员所理解。术语"基本上"也可以包括带有"整个地"、"完全地"、"所有"等的实施方案。因此，在实施方案中也可以移除修饰语基本上。在适用的情况下，术语"基本上"还可以涉及90%或者更高，如95%或者更高，特别地99%或者更高，甚至更特别地99.5%或者更高，包括100%。术语"包括/包含/含有"还包括其中术语"包括/包含/含有"意味着"由……组成"的实施方案。术语"和/或"特别地涉及"和/或"之前和之后提到的项中的一个或多个。例如，短语"项1和/或项2"和类似的短语可以涉及项1和项2中的一个或多个。术语"包括/包含/含有"可以在一个实施方案中指"由……组成"，但是还可以在另一实施方案中指"包含至少所限定的物类和任选地一种或多种其它物类"。
[0032] 另外，在说明书中和权利要求中的术语第一、第二、第三等被用于在类似的要素之间进行区分并且未必是用于描述次序或者时间先后顺序。要理解的是，如此使用的所述术语在合适的环境下是可互换的，并且本文所描述的发明的实施方案能够以不同于本文所描述或者说明的其它次序进行操作。
[0033] 在本文中尤其在操作期间描述装置。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作的方法或者操作中的装置。
[0034] 应当注意，以上提到的实施方案说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替代性实施方案，而不脱离随附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。动词"包括/包含/含有"及其词形变化的使用不排除除了在权利要求中陈述的那些之外的要素或步骤的存在。要素之前的冠词"一"或"一个/种"不排除多个这样的要素的存在。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件和借助于适当编程的计算机来实施。在列举若干手段的设备权利要求中，这些手段中的若干个可以由同一个硬件项体现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施这一仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
[0035] 本发明还应用于包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的特征性特征中的一个或多个的装置。本发明还涉及包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的特征性特征中的一个或多个的方法或过程。
附图说明
[0037] 现在将参考附图仅以举例方式描述本发明的实施方案，在附图中对应的附图标记表示对应的部件，并且其中图1以图形方式描绘了发光装置的一个实施方案。附图不必是按比例绘制。
具体实施方式
[0038] 图1以图形方式描绘了用附图标记100表示的发光装置的一个实施方案。发光装置100特别配置为提供白色发光装置光101。发光装置100包括光源10，其配置为提供蓝色光源光11。此外，发光装置100包括发光材料元件20，其配置为，特别是磷光体或发光材料30，吸收至少部分所述蓝色光源光11并且其配置为转换为发光材料光21。所述发光材料元件20配置在光源10(特别是其光发射表面，见下文)的下游。此外，所述发光材料元件在该实施方案中对于至少部分所述光源光11是透射性的。注意，该发光材料元件20可以(因此)具有波导性质。所述白色发光装置光101包括所述蓝色光源光11和所述发光材料光21。特别地，所述光源10可以包括具有光发射表面1012的固态光源1010，也称为裸片(die)。附图标记30表示所述发光材料元件包含的发光材料。该发光材料30特别地提供所述发光材料光21。在此，举例而言，所述发光材料30示出为颗粒或区域。但是，通常所述发光材料30是均匀分布于所述发光材料元件。所述发光材料或磷光体30包含至少80wt%的M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y磷光体
130，其提供了本文中说明的黄光。注意，此种磷光体可以具有也在例如红色中延伸的发射带。因此，附图标记130表示M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y磷光体，附图标记30一般表示所述发光材料，其可以任选包含20wt%或更少的一种第二磷光体(或多种第二磷光体)。
130，其提供了本文中说明的黄光。注意，此种磷光体可以具有也在例如红色中延伸的发射带。因此，附图标记130表示M2-2xEu2xSi5-yAlyOyN8-y磷光体，附图标记30一般表示所述发光材料，其可以任选包含20wt%或更少的一种第二磷光体(或多种第二磷光体)。
[0039] 所述发光材料30或此处所述发光材料元件20和所述光源10、特别是其光发射表面1012之间的距离用d1表示，其在该实施方案中大于0mm，但是其也可以实际上是0mm，即物理接触。所述发光材料元件20的厚度在这里用附图标记d2表示。例如，该厚度可以是5µm到10 mm，如10 µm到5 mm。所述厚度可以取决于应用类型，较薄的层厚度特别与非远程或近程应用相关，而较大的层厚度d2特别与远程应用相关。
[0040] 实施例1：磷光体粉末制备发现如果发射黄光Ba2Si5N8:Eu磷光体通过以下方法制造是最合适的：将57.7721 g (414.59 mmol) BaH2, 1.1651 g (2.09 mmol) Eu2Si5N8 (通过石墨、Eu(III)氧化物和氮化硅混合物在1450℃在氮气下的碳还原制备)和46.9985 g (335.03 mmol) Si3N4 (α相含量 > 90%)通过球磨混合，并在1690℃在钼坩埚中在氮气气氛下煅烧8小时。在球磨和用盐酸(5N)、水和乙醇洗涤后，得到Ba1.98Si5N8:Eu0.02磷光体粉末。XRD分析显示该材料以正交M2Si5N8晶格类型结晶，晶格常数a0 = 5.7803 Å, b0 = 6.9506 Å, c0 = 9.3855 Å。发射测量显示对于440nm激发，峰值发射在575nm并且FWHM = 2050 cm-1。
[0041] 实施例2：LED制造将实施例1的磷光体粉末与硅酮在3000rpm混合(6wt%)30秒并放入3535型中功率LED包装中。下表给出了在室温在65mA驱动电流得到的数据。
样品 x y u' v' 中心波长[nm] 主波长[nm] LE [lm/W] 通量 (lm)
2495 0.4536 0.3995 0.2635 0.5221 575.0 585.5 407 32.00
2496 0.4619 0.4086 0.2647 0.5269 577.5 584.7 413 32.18
2497 0.4588 0.4051 0.2643 0.5251 576.6 585.0 410 31.94
这些数据显示出人意料的优点，如果与蓝色泵浦LED组合在低CCT范围中只有BSNE磷光体的非常窄的发射带可以导致单磷光体白光发射。
样品 x y u' v' 中心波长[nm] 主波长[nm] LE [lm/W] 通量 (lm)
2495 0.4536 0.3995 0.2635 0.5221 575.0 585.5 407 32.00
2496 0.4619 0.4086 0.2647 0.5269 577.5 584.7 413 32.18
2497 0.4588 0.4051 0.2643 0.5251 576.6 585.0 410 31.94
这些数据显示出人意料的优点，如果与蓝色泵浦LED组合在低CCT范围中只有BSNE磷光体的非常窄的发射带可以导致单磷光体白光发射。
[0042] 实施例3：发射行为使用不同的Eu浓度制备了多种磷光体。Ba、Mg、Ca和Sr的浓度也变化。对于一些变体，碱土阳离子比率保持恒定，只有Eu浓度变化。具有以下发现：
零层厚度峰值发射* =
a + b [Eu] + c [Eu]² + d [Sr] + e [Sr]² + f [Ca] + g [Ca]²
(值，%)
*峰位置从一系列的具有不同光学厚度的磷光体层计算，零层值与LED的测量光谱良好对应
所以， 572 nm因此是"258"或"BSNE"磷光体的最短波长。下面，更详细地讨论通过从~
两个样品的硅酮层厚度系列中的粉末外推得到的无限薄的层的光学数据：
样品 λ 质心 (nm) λ 峰值 (nm) λ 主 (nm) FWHM (nm) FWHM (cm-1)
2% Eu (i.e. x=0.02 ) 596.8 578.5 582 71.9 2106
1% Eu (i.e. x=0.01 ) 589.1 575.1 579 68.8 2050
零层厚度峰值发射* =
a + b [Eu] + c [Eu]² + d [Sr] + e [Sr]² + f [Ca] + g [Ca]²
(值，%)
*峰位置从一系列的具有不同光学厚度的磷光体层计算，零层值与LED的测量光谱良好对应
所以， 572 nm因此是"258"或"BSNE"磷光体的最短波长。下面，更详细地讨论通过从~
两个样品的硅酮层厚度系列中的粉末外推得到的无限薄的层的光学数据：
样品 λ 质心 (nm) λ 峰值 (nm) λ 主 (nm) FWHM (nm) FWHM (cm-1)
2% Eu (i.e. x=0.02 ) 596.8 578.5 582 71.9 2106
1% Eu (i.e. x=0.01 ) 589.1 575.1 579 68.8 2050
[0043] 在该表中，示出了质心波长、峰值波长和主波长以及以纳米和厘米倒数(reciproke centimeters)表示的半高全宽。
[0044] 看起来最好的结果可用具有超过95wt%的BSNE磷光体，具有的x值范围是0.005-0.015、特别是0.008-0.012，直接设置在LED裸片上的发光材料元件以及用具有6-17µm、特别是10-14µm的数均粒度以及特别是镶嵌在基质中、更特别是硅酮基质中的发光材料得到。
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