基于LED的发射白色的照明单元制造技术

一种发射白色的发光转换ＬＥＤ，它采用一种除了Ｃａ和Ｍｇ之外还含有铕掺杂的氯硅酸盐荧光材料，以及采用一种稀土的，尤其Ｙ和／或Ｔｂ的石榴石荧光材料。因此可以达到高的显色性，以及在不同温度情况下的光技术特性的高稳定性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于LED的发射白色的照明单元，其中，所述的LED初级发射UV射线或蓝色光。此外将至少一种发射黄色和一种发射绿色的荧光材料用于部分地转换初级射线。采用一种尤其含有Y和/或Tb的，Ce活化的石榴石作为黄色的荧光材料。采用一种Eu活化的氯硅酸钙镁(Ca8Mg(SiO4)4Cl2)作为绿色的荧光材料。现有技术从电化学学会杂志(J.Electrochem.Soc.)，1992，622页中已经公开了一种氯硅酸盐荧光材料，及其应用于UV和蓝色光激发，该氯硅酸盐荧光材料是用Eu掺杂的(Eu2+掺杂的磷Ca6Mg(SiO4)4Cl2的发光特性和能量变换)。这种荧光材料以绿色发光。未说明这种荧光材料的具体应用领域。当今通过组合约在460nm上发射蓝色的Ga(In)N-LED和发射黄色的YAG∶Ce3+荧光材料，来生成输出白色光的发光转换LED(US 5 998925和EP 862 794)。由于它们的基于缺少颜色组分(首先缺少红色分量)的不良的显色性，却只能有限制地将这些白色光LED使用于通用照明目的。一个替换的方案是混合三种共同产生白色的颜色RGB(红、绿、蓝)，请参阅譬如WO 98/39805。本专利技术的阐述本专利技术的任务是提供一个按权利要求1前序部分的基于LED的照明单元，该照明单元发射白色，并尤其具有高的显色性。通过权利要求1的特征部分来解决这些任务。在从属权利要求中可找到特别有利的扩展方案。白色LED的迄今的解决方案尤其要么基于RGB配方，也就是混合三种颜色，即红、绿和蓝色，其中，可以通过一种荧光材料，或通过LED的初级发射来实现后者的组分。第二个简化的解决方案象开始时讨论过的那样是基于混合蓝和黄色(BG配方)的。按本专利技术第一次应用一种完全新的，基于BGG混合的，也就是组合蓝、黄和绿颜色的方案。在此主要的是，黄色荧光材料此时是如此宽带的，使得它们在红色谱段中也具有足够的发射分量，尤其在≥620nm的谱段中的可见光中具有它们总发射的至少20％的分量。一种优选具有选自Y、Tb、Gd、Lu、和/或La的SE的稀土(SE)的，Ce活化的石榴石尤其表明为合适的发射黄色的荧光材料。Y和Tb的组合是优选的。此时，在足够的红色分量的意义上通过Tb的长波的推移起着特别积极的作用。一种按本专利技术用铕(Eu)掺杂的氯硅酸钙镁基本结构特别优选适合作为发射绿色的荧光材料(它的峰值发射波长优选位于500至525nm段中)。有时也可以以小的分量添加微量的其它掺杂物质，尤其是锰(Mn)用于微调。一个其它的替换方案是SrAl2O4∶Eu2+或Sr4Al14O25∶Eu2+类型的绿色的荧光材料。绿色荧光材料的色品位置在颜色图中与黄色荧光材料的色品位置和蓝色LED(或蓝色荧光材料)的色品位置共同撑起一个宽广的三角形，因而创造了与专门要求相匹配的附加的可能性。与此相反地，不同石榴石的色品位置的变化宽度是显著较小的。可达到的色温因此也可以分散在一个典型地为4000至10000k的广阔的范围上。就开发以白色发射的照明单元而言，本专利技术是特别有利的。此时涉及一个要么基于LED阵列的，要么基于各个LED的照明单元，或者直接涉及一种发光转换LED，在该发光转换LED中所述荧光材料直接或间接与芯片接触，也就是直接涂敷到芯片上，或埋入在包围它的树脂中。通过将具有300和470nm之间发射波长(峰值)的，发射UV或蓝色光(在此总称为＂短波长的＂)的LED与本专利技术的荧光材料混合物相组合，可以实现白色光的生成，该荧光材料混合物完全或部分地吸收LED的射线，并且其本身在如下的谱段中发射，该荧光材料混合物与LED的光的添加混合会产生具有良好显色性的白色光。有时必须添加一个发射蓝色的附加的荧光材料组分(譬如BAM)。在约330至350nm的发射波长(峰值)时的UV-LED的情况下，和在约450至470nm的发射波长(峰值)时的蓝色LED的情况下，特别有效的激发将获得成功。因此譬如通过混入20至50重量％的氯硅酸盐荧光材料，达到了基于石榴石荧光材料的公知白色LED的改善的显色性。发射黄色的荧光材料是一种按分子式SE3(Al，Ga)5O12∶Ce的稀土(SE)Y、Gd、Lu、La和/或Tb的石榴石，尤其是具有SE＝Y和/或Tb，尤其是符合分子式YAG∶Ce或TbAG∶Ce。从上述科学文献中公开了荧光材料Ca8Mg(SiO4)4Cl2∶Eu2+，而在那里未说明任何具体的应用。这种荧光材料按本专利技术显示出一种对于在白色LED上应用的良好适用性，在由初级的UV光源(300至390nm)激发的三颜色混合物的基础上这种荧光材料特别有利。但是它也适合于在具有蓝色初级光源(430至470nm)的白色LED上的专门用途。铕的分量x有利地在x＝0.005和1.6之间，并尤其在x＝0.01和x＝1.0之间。此时假设Ca8-xEuxMg(SiO4)4Cl2为总分子式。以小的量(直至约Eu的克分子分量的20％)添加作为除Eu之外的其它掺杂物的Mn提供了这种可能性，即有针对性地将所述的发射从绿色谱段稍微更多地向长波长的方向推移，也就是进入黄色的谱段。这有以下的优点，所述的发射可以更好与人眼适配，并因此也改善了视觉效率。Mn的分量y此时最高应位于y＝0.1。不添加锰的，在x＝0.05和0.8之间的铕的分量是特别优选的。当使用在光源中时，尤其在LED中的情况下，铕的浓度影响发射光的色品位置。经过两种浓度Eu∶Mn之比可以附加地精细调节这种荧光材料的色品位置，在LED中这简化或优化了与可能的其它(黄色或蓝色)荧光材料的匹配。譬如也可以在一种设备中应用本专利技术的荧光材料，在该设备中(初级发射UV或蓝色的)LED阵列照明了透明板上的荧光材料，或在该设备中各个LED照明了安放在透镜上的荧光材料。为了实现高显色性的白色LED，特别有利地应用本专利技术的荧光材料。为此要么单独，要么以混合物涂敷所述的荧光材料，并有时与尽可能透明的粘合剂组合起来(EP 862 794)。所述的荧光材料完全或部分地吸收发射UV/蓝色光的LED的光线，并在另外的谱段中(主要为黄和绿色)重新如此宽带地(即以明显的红色分量)发射光线，使得形成一种具有所希望的色品位置的总发射。迄今几乎没有象这里所说明的荧光材料那样以其组合来良好地满足这些要求的荧光材料。它们展示了高的量子效率(70％上下)，并同时展示了一种基于人眼的敏感性被感受为亮的光谱发射。可以在广阔的范围中调节所述的色品位置。一种LED(发光二极管)适合于作为光源，这种LED要么通过直接混合具有蓝色谱段(430至470nm)中的初级射线的、发射绿或黄色的荧光材料，要么通过借助多种荧光材料将初级发射UV的射线转换成白色的办法(借助三种荧光材料的完全的BGG混合)来生成白色光。在这里，一般蓝、黄和绿的概念应理解为在蓝色段430至470nm，绿色段490至525nm和黄色段545至590nm中的发射最大值。发射UV或蓝色的芯片的射线用作为初级的光源。用一种发射最大值位于330至370nm中的UV-LED达到特别好的结果。在特别考虑石榴石和氯硅酸盐的激发光谱的条件下在355至365nm中出现一个最佳值。譬如BAM在这里用作为蓝色的荧光材料。在蓝色的芯片上用430至470nm的峰值本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有至少一个作为光源的ＬＥＤ的发射白色的照明单元，其中，所述的ＬＥＤ在３００至４７０ｎｍ段中发射初级的射线，其中，通过经受着ＬＥＤ初级射线的荧光材料将这种射线部分或完全地转换成长波射线，其特征在于，至少借助一种发射绿色和源自Ｅｕ活化的氯硅酸钙镁族的荧光材料、并借助至少一种发射黄色和源自Ｃｅ活化的稀土石榴石族的荧光材料来进行所述的转换。

【技术特征摘要】
DE 2000-5-29 10026435.21.具有至少一个作为光源的LED的发射白色的照明单元，其中，所述的LED在300至470nm段中发射初级的射线，其中，通过经受着LED初级射线的荧光材料将这种射线部分或完全地转换成长波射线，其特征在于，至少借助一种发射绿色和源自Eu活化的氯硅酸钙镁族的荧光材料、并借助至少一种发射黄色和源自Ce活化的稀土石榴石族的荧光材料来进行所述的转换。2.按权利要求1的发射白色的照明单元，其特征在于，所述发射绿色的荧光材料遵循具有在x＝0.005和x＝1.6之间的x的，和具有在y＝0和y＝0.1之间的y的总分子式Ca8-x-yEuxMnyMg(SiO4)4Cl2。3.按权利要求1的发射白色的照明单元，其特征在于，所述发射黄色的荧光材料是一种稀土(SE)Y、Gd、Lu、La和/或Tb的，按分子式SE3(Al，Ga)5O12∶Ce的，尤其是具有SE＝Y和/或Tb的，尤其是符合分子式YAG∶Ce或TbAG∶Ce的石榴石。4.按权利要求1的发射白色的照明单元，其特征在于，所述初级发射的射线位于波长段330...

【专利技术属性】
技术研发人员：A艾伦斯，F耶曼，M奥斯特塔，
申请(专利权)人：电灯专利信托有限公司，奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]