发光材料、照明设备和照明设备的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种发光材料，所述发光材料具有式(MB)(TA)3‑2x(TC)1+2xO4‑4xN4x:E，其中：‑TA选自一价金属，所述一价金属包括Li、Na、Cu、Ag和由其构成的组合，‑MB选自二价金属，所述二价金属包括Mg、Ca、Sr、Ba、Zn和由其构成的组合，‑TC选自三价金属，所述三价金属包括B、Al、Ga、In、Y、Fe、Cr、Sc、稀土金属和由其构成的组合，‑E选自如下组，所述组包括Eu、Mn、Ce、Yb和由其构成的组合，并且其中适用：0＜x＜0.875。

Application of Luminescent Materials, Lighting Equipment and Lighting Equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光材料、照明设备和照明设备的应用
本专利技术涉及一种发光材料。本专利技术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。本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，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。本专利技术的目的还是，提出一种具有在此描述的有利的发光材料的照明设备。本专利技术的目的还是，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。本专利技术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。尤其适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光材料，所述发光材料具有式(MB)(TA)3‑2x(TC)1+2xO4‑4xN4x:E，其中：‑TA选自一价金属的组，所述组包括Li、Na、Cu、Ag和由其构成的组合，‑MB选自二价金属的组，所述组包括Mg、Ca、Sr、Ba、Zn和由其构成的组合，‑TC选自三价金属的组，所述组包括B、Al、Ga、In、Y、Fe、Cr、Sc、稀土金属和由其构成的组合，‑E选自如下组，所述组包括Eu、Mn、Ce、Yb和由其构成的组合，并且其中适用：0＜x＜0.875。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.11 DE 102016121692.5;2016.11.11 DE 10201611.一种发光材料，所述发光材料具有式(MB)(TA)3-2x(TC)1+2xO4-4xN4x:E，其中：-TA选自一价金属的组，所述组包括Li、Na、Cu、Ag和由其构成的组合，-MB选自二价金属的组，所述组包括Mg、Ca、Sr、Ba、Zn和由其构成的组合，-TC选自三价金属的组，所述组包括B、Al、Ga、In、Y、Fe、Cr、Sc、稀土金属和由其构成的组合，-E选自如下组，所述组包括Eu、Mn、Ce、Yb和由其构成的组合，并且其中适用：0＜x＜0.875。2.一种发光材料，所述发光材料具有式(MB)Li3-2xAl1+2xO4-4xN4x:E，其中MB选自二价金属的组，所述组包括Mg、Ca、Sr、Ba、Zn和由其构成的组合，其中E选自如下组，所述组包括Eu、Mn、Ce、Yb和由其构成的组合，并且其中适用：0＜x＜0.875。3.根据权利要求1或2所述的发光材料，所述发光材料以四方空间群P42/m结晶。4.根据上述权利要求中至少一项所述的发光材料，其中x＝0.5，使得所述发光材料具有式(MB)Li2Al2O2N2:E，其中MB选自二价金属的组，所述组包括Mg、Ca、Sr、Ba、Zn或由其构成的组合，并且其中E选自如下组，所述组包括Eu、Mn、Ce、Yb和由其构成的组合。5.根据上述权利要求中至少一项所述的发光材料，所述发光材料在红色光谱范围中发射电磁辐射。6.根据上述权利要求中至少一项所述的发光材料，所述发光材料具有如下发射光谱，所述发射光谱具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·西巴尔德，多米尼克·鲍曼，托尔斯滕·施罗德，斯特凡·朗格，格雷戈尔·赫德尔，吉娜·马亚·阿赫赖纳，胡贝特·胡佩茨，西蒙·佩施克，阿列克谢·马尔丘克，菲利普·施密德，弗兰齐斯卡·赫梅尔，斯特凡妮·迪克斯梅耶，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE