(57)【要約】  本発明は、式（ＭＢ）（ＴＡ）3-2x（ＴＣ）1+2xＯ4-4xＮ4x：Ｅ［式中、  ＴＡは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇおよびそれらの組み合わせを含む一価の金属の群から選択され、  ＭＢは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎおよびそれらの組み合わせを含む二価の金属の群から選択され、  ＴＣは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｃ、希土類金属およびそれらの組み合わせを含む三価の金属の群から選択され、  Ｅは、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｙｂおよびそれらの組み合わせを含む群から選択され、且つ  ０＜ｘ＜０．８７５である］を有する蛍光体に関する。
2020500958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（ＭＢ）（ＴＡ）3-2x（ＴＣ）1+2xＯ4-4xＮ4x：Ｅ
［式中、
ＴＡは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇおよびそれらの組み合わせを含む一価の金属の群から選択され、
ＭＢは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎおよびそれらの組み合わせを含む二価の金属の群から選択され、
ＴＣは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｃ、希土類金属およびそれらの組み合わせを含む三価の金属の群から選択され、
Ｅは、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｙｂおよびそれらの組み合わせを含む群から選択され、且つ
０＜ｘ＜０．８７５である］
を有する蛍光体。
【請求項２】
式（ＭＢ）Ｌｉ3-2xＡｌ1+2xＯ4-4xＮ4x：Ｅ
［式中、
ＭＢは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎおよびそれらの組み合わせを含む二価の金属の群から選択され、
Ｅは、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｙｂおよびそれらの組み合わせを含む群から選択され、且つ
０＜ｘ＜０．８７５である］
を有する蛍光体。
【請求項３】
正方晶系の空間群Ｐ４2／ｍで結晶化する、請求項１または２に記載の蛍光体。
【請求項４】
ｘ＝０．５であり、前記蛍光体が式（ＭＢ）Ｌｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2：Ｅ
［式中、
ＭＢは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎまたはそれらの組み合わせを含む二価の金属の群から選択され、且つ
Ｅは、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｙｂおよびそれらの組み合わせを含む群から選択される］
を有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項５】
赤色のスペクトル範囲の電磁的な光を発する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項６】
最大ピーク波長６１４ｎｍ±１０ｎｍおよび／または半値幅６０ｎｍ未満を有する発光スペクトルを有する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項７】
前記半値幅が５５ｎｍ未満である、請求項６に記載の蛍光体。
【請求項８】
ＵＣｒ4Ｃ4型の結晶構造では結晶化しない、請求項１から７までのいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項９】
ＭＢが、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａまたはそれらの組み合わせである、請求項１から８までのいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項１０】
ＭＢが、Ｓｒである、請求項１から９までのいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項１１】
Ｅが、Ｅｕである、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項１２】
少なくともＵＶおよび／または青色のスペクトル範囲からの光で励起可能である、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の蛍光体を含む照明装置。
【請求項１４】
・  電磁的な一次光を発するように構成されている半導体積層構造、
・  蛍光体を含み且つ前記電磁的な一次光を少なくとも部分的に電磁的な二次光に変換する変換要素
を有する、請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記蛍光体が前記電磁的な一次光を電磁的な二次光に完全に変換して、照明装置の全体的な光が赤色の波長範囲から選択される、請求項１３または１４に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記変換要素が、緑色のスペクトル範囲からの光を発するように構成されている第２の蛍光体、および赤色のスペクトル範囲からの光を発するように構成されている第３の蛍光体を含む、請求項１３または１４に記載の照明装置。
【請求項１７】
自動車用のライトとして形成されている、請求項１３から１６までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１８】
前記照明装置の全体的な光が白色の混合光である、請求項１３から１７までのいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１９】
表示装置のバックライトとしての請求項１３から１８までのいずれか１項に記載の照明装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蛍光体に関する。さらに、本発明は殊に前記蛍光体を含む照明装置に関する。さらに、本発明は照明装置の使用に関する。
【０００２】
本特許出願は、独国特許出願公開第１０２０１６１２１６９４．１号およびＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０７０３４３号、並びに独国特許出願公開第１０２０１６１２１６９２．５号およびＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０７０３２９号の優先権を主張し、その開示内容は参照をもって本願内に含まれるものとする。
【背景技術】
【０００３】
紫外線、青色または緑色の一次光で効率的に励起されることができ且つ青色、緑色、黄色、赤色または深紅色のスペクトル範囲内で効率的な発光を有する蛍光体は、白色および色変換ＬＥＤの製造のために非常に興味深い。変換ＬＥＤは、多くの用途、例えば一般照明、ディスプレイのバックライト、標識、表示板のために、自動車において、および多数のさらなる消費者製品において使用される。表示要素、例えばディスプレイのバックライト用の変換ＬＥＤは、一般照明用の変換ＬＥＤとは非常に異なる。一般照明用の変換ＬＥＤにおける要求は殊に、高い発光効率と、高い効率、高い演色評価数および特別な色温度（例えばいわゆる温白色光のためには３５００Ｋ未満、またはいわゆる冷白色光のためには例えば６５００Ｋ）とを兼ね備えることにある。表示要素のバックライト用の変換ＬＥＤについては、なるべく広い色空間をカバーするために、殊に、青色、緑色および赤色のスペクトル範囲内で狭い帯域の発光を有する蛍光体が必要とされる。さらに、消費者の希望に合わせた色を再現する色変換ＬＥＤ（いわゆる「カラー・オン・デマンド」用途）による需要が大きい。
【０００４】
一般照明およびバックライトのための従来の白色発光変換ＬＥＤは、青色の一次光を発する半導体チップと、赤色および緑色の蛍光体とを使用する。この方策の欠点は、例えばＧａＮまたはＩｎＧａＮに基づくエピタキシャル成長された半導体チップが、発する一次光のピーク波長において揺らぎを有し得ることである。これは、白色の全体の光における揺らぎ、例えば色位置および色の再現性の変化をもたらし、なぜなら、一次光は全体の光に対する青色成分に寄与するからである。これは殊に装置内で複数の半導体チップを使用する際に問題になる。
【０００５】
揺らぎを回避するために、半導体チップはその色位置に応じて分類される（「ビニング」）。発する一次光の波長に関する公差が狭く設定されるほど、１つより多くの半導体チップからなる変換ＬＥＤの品質は高い。しかし、狭い公差での分類の後であっても、半導体チップのピーク波長は可変の動作温度および順方向電流で著しく変化し得る。一般照明および他の用途において、これは光学特性、例えば色位置および色温度の変化をもたらすことがある。
【０００６】
表示要素、例えばテレビ、コンピュータのモニター、タブレットおよびスマートフォンにおけるディスプレイのバックライトの場合、製造者は色を鮮やか且つ自然に再現しようとし、なぜなら、それが消費者にとって非常に魅力的であるからである。従って、表示要素のバックライトのためには、なるべく広い色空間をカバーするために、緑色、青色および赤色のスペクトル範囲内で、非常に狭い帯域の発光、つまり小さな半値幅を有する光源が必要とされる。バックライト用途のための光源としては主に、青色発光半導体チップが、緑色のスペクトル範囲におけるピーク波長を有する蛍光体、および赤色のスペクトル範囲におけるピーク波長を有する蛍光体と組み合わせられる。
【０００７】
バックライト用途のための変換ＬＥＤは従来、緑色蛍光体として例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット、ルテチウム・アルミニウム・ガーネットまたはβ−ＳｉＡｌＯＮ（Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-z：ＲＥまたはＳｉ6-xＡｌzＯyＮ8-y：ＲＥz、前記式中、ＲＥ＝希土類金属）を使用している。ただし、イットリウム・アルミニウム・ガーネットは大きな半値幅を有する発光ピークを有するので、多大なフィルタ損失によって達成可能な色空間が制限され、また、効率も低下する。β−ＳｉＡｌＯＮは６０ｎｍ未満の半値幅で、緑色のスペクトル範囲内での狭い帯域の発光を有し、それはガーネット型蛍光体を用いるよりも飽和した緑色の再現をもたらす。しかし、β−ＳｉＡｌＯＮには良好な内部量子効率および外部量子効率が欠けており、そのことにより全体的なバックライトが低効率になる。さらに、この蛍光体の製造は、非常に高い温度と煩雑な装置を必要とする。従って、該蛍光体は、その製造に非常に費用がかかり、ひいてはこの蛍光体を用いた変換ＬＥＤの製造も費用がかかる。
【０００８】
量子ドットも、その非常に狭い帯域の発光に基づき、バックライト用途のための一次光の変換のために用いられる。ただし、量子ドットは非常に不安定である。さらに、大抵の市販の量子ドットは、有害な元素、例えばＨｇまたはＣｄを有し、市販の電気機器および電子機器内でのそれらの濃度はＲｏＨＳの規制（有害物質の削減「ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈａｚａｒｄｏｕｓ  ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ」  ＥＵガイドライン  ２０１１／６５／ＥＵ）の下で制限されている。
【０００９】
変換ＬＥＤのための公知の青緑色〜緑色の蛍光体は例えば、蛍光体Ｃａ8Ｍｇ（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：ＥｕおよびＬｕ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅである。ただし、これらの蛍光体を用いた変換ＬＥＤは不十分な色純度を有し、特定の色位置を達成できず、それゆえに多くの「カラー・オン・デマンド」用途のためには論外である。
【００１０】
照明装置、例えば白色発光ダイオードをバックライトとして使用することができる。このために通常、赤色発光蛍光体が必要である。ただし、照明装置における赤色発光蛍光体の使用はわずかな蛍光体、例えばニトリドシリケート蛍光体、例えば（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、およびニトリドアルミノシリケート蛍光体、例えば（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕに限定される。ただし、これらの蛍光体は、色空間のカバー、スペクトル位置、半値幅（ＦＷＨＭ）、およびバックライトの従来のフィルタユニットと重なり合う範囲に関して一連の欠点を示す。（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕを使用する場合、バリウムがストロンチウムおよび／またはカルシウムで置換されることにより、オレンジ色のスペクトル範囲から赤色のスペクトル範囲への発光波長のシフトが生じることがある。しかしながら、結果として非常に不安定な蛍光体となる。さらに、６０５ｎｍを上回る値を有する非常に高い主波長（λdom）を有する蛍光体は、非常に大きな半値幅を有する。これは、低い効率の蛍光体および低い色の飽和度をもたらす。ニトリドアルミノシリケート蛍光体は、典型的には６０８ｎｍまでの主波長を示すが、しかし、広い発光スペクトル、ひいては低いルミネッセンス効率を示す。
【００１１】
従って、赤色のスペクトル範囲で発光し且つその発光スペクトルが小さな半値幅を有する蛍光体は、殊に照明装置、例えばバックライトにおいて使用する場合に非常に興味深い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、赤色のスペクトル範囲の光を発し且つ小さな半値幅を有する蛍光体を提供することである。さらに、本発明の課題は、本願内で記載される有利な蛍光体を用いた照明装置を提供することである。さらに、本発明の課題は、前記照明装置を、表示装置の、殊にディスプレイのバックライトのために使用することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この単数もしくは複数の課題は、独立請求項に記載の蛍光体、照明装置、および前記照明装置の使用によって解決される。本発明の有利な実施態様およびさらなる構成はそれぞれ従属請求項の対象である。
【００１４】
少なくとも１つの実施態様において、蛍光体は、式
（ＭＢ）（ＴＡ）3-2x（ＴＣ）1+2xＯ4-4xＮ4x：Ｅ
を有する。
【００１５】
ＴＡは一価の金属の群から選択される。殊に、ＴＡは一価の金属であるリチウム、ナトリウム、銅、銀およびそれらの組み合わせを含む群から選択される。殊にＴＡはリチウムである。
【００１６】
ＭＢは二価の金属の群から選択される。殊に、ＭＢは二価の金属であるマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛およびそれらの組み合わせを含む群から選択される。有利には、ＭＢはカルシウム、ストロンチウム、バリウムまたはそれらの組み合わせである。殊にＭＢはストロンチウムである。
【００１７】
ＴＣは三価の金属の群から選択される。殊に、ＴＣは三価の金属であるホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、イットリウム、鉄、クロム、スカンジウム、希金属およびそれらの組み合わせを含む群から選択される。殊にＴＣはアルミニウムである。
【００１８】
Ｅは、ユーロピウム、マンガン、セリウム、イッテルビウムおよびそれらの組み合わせを含む群から選択される。殊に、ＥはＥｕ3+、Ｅｕ2+、Ｃｅ3+、Ｙｂ3+、Ｙｂ2+および／またはＭｎ4+である。
【００１９】
０＜ｘ＜０．８７５である。殊に０．４５＜ｘ＜０．５５である。有利にはｘ＝０．５である。
【００２０】
少なくとも１つの実施態様において、蛍光体は、式
（ＭＢ）Ｌｉ3-2xＡｌ1+2xＯ4-4xＮ4x：Ｅ
を有する。ＭＢは二価の金属の群から選択される。殊に、ＭＢはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛およびそれらの組み合わせを含む群から選択される。有利には、ＭＢはカルシウム、ストロンチウム、バリウムまたはそれらの組み合わせである。殊にＭＢはストロンチウムである。Ｅは、ユーロピウム、マンガン、セリウム、イッテルビウムおよびそれらの組み合わせを含む群から選択される。殊に、ＥはＥｕ3+、Ｅｕ2+、Ｃｅ3+、Ｙｂ3+、Ｙｂ2+および／またはＭｎ4+である。０＜ｘ＜０．８７５である。殊に０．４５＜ｘ＜０．５５である。有利にはｘ＝０．５である。
【００２１】
ここでおよび以下において、蛍光体は組成式を用いて記載される。上記の組成式につき、蛍光体がさらなる元素を例えば不純物の形で有することがあり、その際、この不純物は全体として好ましくは最高で蛍光体の１％または１００ｐｐｍ（Ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  Ｍｉｌｌｉｏｎ）または１０ｐｐｍの質量割合を有する。
【００２２】
ここでおよび以下において、半値幅とは、発光ピークの最大値の半分の高さのスペクトルの広さ、略してＦＷＨＭまたはＦｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍと理解される。発光ピークとして、最大強度を有するピークが理解される。
【００２３】
活性剤Ｅｕ、Ｃｅ、Ｙｂおよび／またはＭｎ、殊にＥｕ、またはＣｅ、Ｙｂおよび／またはＭｎと組み合わせたＥｕの使用により、特にＣＩＥ色空間における蛍光体の色位置、そのピーク波長λpeakもしくは主波長λdomおよび半値幅を良好に調節できる。
【００２４】
主波長は、非スペクトル（多色性の）光の混合物を、類似の色の知覚を生じるスペクトル（単色性の）光によって記載するための１つの方法である。ＣＩＥ色空間において、特定の色についての点と、ＣＩＥ−ｘ＝０．３３３、ＣＩＥ−ｙ＝０．３３３の点とを結ぶ直線を、それが空間の輪郭に２点で当たるように外挿することができる。前記の色の近くにある交点が、この交点での純粋なスペクトル色の波長としての色の主波長を示す。従って主波長は、人間の目で知覚される波長である。
【００２５】
「ピーク波長」としてここでは、発光スペクトル中での最大強度が存在する発光スペクトル中での波長が示され得る。
【００２６】
活性剤Ｅは、さらなる実施態様によれば、０．１Ｍｏｌ％〜２０Ｍｏｌ％、１Ｍｏｌ％〜１０Ｍｏｌ％、０．５Ｍｏｌ％〜５Ｍｏｌ％、２Ｍｏｌ％〜５Ｍｏｌ％の量で存在し得る。Ｅの濃度が高すぎると、濃度消光による効率の損失をみちびくことがある。ここでおよび以下において、活性剤Ｅ、殊にＥｕについてのＭｏｌ％の記載は、殊に蛍光体内のＭＢのモル割合に対するＭｏｌ％の記載として理解される。
【００２７】
ＭＢはさらなる実施態様によれば、８０Ｍｏｌ％〜９９．９Ｍｏｌ％のＭｏｌ％の量で存在し得る。
【００２８】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体は正方晶系の空間群Ｐ４2／ｍ（Ｎｏ．８４）で結晶化する。
【００２９】
少なくとも１つの実施態様によれば、ｘ＝０．５である。それは、式（ＭＢ）Ｌｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2：Ｅを有する蛍光体をもたらし、前記式中、ＭＢはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛またはそれらの組み合わせを含む二価の金属の群から選択され、Ｅはユーロピウム、マンガン、セリウム、イッテルビウムおよびそれらの組み合わせを含む群から選択される。殊に、前記蛍光体はＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕである。
【００３０】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体は赤色のスペクトル範囲からの電磁的な光を発する。殊に前記蛍光体は、境界値を含む５９０ｎｍ〜６２０ｎｍ、好ましくは境界値を含む５９５ｎｍ〜６１５ｎｍ、特に好ましくは境界値を含む６００ｎｍ〜６１０ｎｍの主波長を有する光を発する。
【００３１】
例えば、式ＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕの蛍光体は、波長４６０ｎｍを有する一次光での励起に際し、電磁スペクトルの赤色範囲内で発光し、狭い帯域の発光、つまりわずかな半値幅を有する、有利には５０ｎｍ未満の半値幅を有する発光を示す。
【００３２】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体は最大ピーク波長６１４ｎｍ±１０ｎｍ、９ｎｍ、８ｎｍ、７ｎｍ、６ｎｍ、５ｎｍ、４ｎｍ、３ｎｍ、２ｎｍまたは１ｎｍおよび／または半値幅７０ｎｍ未満、６５ｎｍ未満、または６０ｎｍ未満、殊に５５ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、例えば４８ｎｍ未満を有する発光スペクトルを有する。
【００３３】
少なくとも１つの実施態様によれば、半値幅は５５ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、例えば４５ｎｍ以下である。
【００３４】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体は、空間群Ｉ４／ｍまたはＵＣｒ4Ｃ4型の結晶構造では結晶化しない。
【００３５】
少なくとも１つの実施態様によれば、ＭＢはカルシウム、ストロンチウムおよび／またはバリウムである。殊に、ＭＢはカルシウム、ストロンチウムおよび／またはバリウムの組み合わせである。少なくとも１つの実施態様によれば、ＭＢはストロンチウムである。
【００３６】
少なくとも１つの実施態様によれば、Ｅはユーロピウムである。
【００３７】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体は、ＵＶおよび／または青色のスペクトル範囲からの一次光で励起可能である。例えば、前記蛍光体は、４６０ｎｍ±１０％の波長で励起可能である。
【００３８】
前記蛍光体は殊に、ユーロピウムドープされたリチウムオキソニトリドアルミネート蛍光体である。
【００３９】
前記蛍光体は固相反応で製造できる。このために、前記蛍光体の原料を混合できる。例えば、窒化ストロンチウム（Ｓｒ3Ｎ2）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化リチウム（Ｌｉ3Ｎ）および酸化ユーロピウム（Ｅｕ2Ｏ3）を、ＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕの製造のために使用できる。前記の原料を、互いに相応の比で混合する。前記原料を例えばニッケルるつぼに入れることができる。引き続き、その混合物を７００℃〜１０００℃、有利には８００℃の温度に加熱する。さらに、前記の加熱をフォーミングガス流内で実施でき、その際、前記温度を１〜４００時間保持する。窒素（Ｎ2）中の水素（Ｈ2）の割合は、例えば７．５％であってよい。
【００４０】
加熱および冷却速度は、例えば１時間あたり２５０℃であってよい。
【００４１】
上記の方法の代替的に、前記蛍光体を、溶接されたタンタルアンプル内での固相合成でも製造できる。このために、前記原料を、例えば蛍光体ＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕの場合、Ｓｒ3Ａｌ2Ｏ6、Ｌｉ（フラックス）、ＬｉＮ3およびＥｕ2Ｏ3を相応の混合比で互いに混合し、タンタルアンプルに入れることができる。例えば、室温から８００℃に加熱し、引き続きその温度を例えば１００時間保持し、その際、引き続き前記の系をさらに室温に冷却し、前記蛍光体が製造される。
【００４２】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記原料は粉末として存在する。
【００４３】
少なくとも１つの実施態様によれば、加熱段階の後に冷却工程が続き、その際、該混合物を室温に冷却する。室温とは、殊に２０℃または２５℃の温度と理解できる。
【００４４】
少なくとも１つの実施態様によれば、温度を１時間〜４００時間、例えば１００時間、この値に保持する。殊に、蛍光体の焼成をこの時間で行う。
【００４５】
前記の合成は中程度の温度で行われるので、非常にエネルギー効率が良い。従って、例えば使用される炉についての要求は少ない。前記原料は安く市販されており、且つ毒性ではない。
【００４６】
本発明はさらに、照明装置に関する。殊に、前記照明装置は前記蛍光体を有する。その際、前記蛍光体の全ての態様および定義が、前記照明装置にも該当し、その逆もまた然りである。
【００４７】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記照明装置は半導体積層構造を有する。前記半導体積層構造は、電磁的な一次光を発するように構成されている。
【００４８】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記半導体積層構造は、少なくとも１つのＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体材料を有する。前記半導体材料は、例えば窒化物の化合物半導体材料、例えばＡｌnＩｎ1-n-mＧａmＮ、またはリン化物の化合物半導体材料、例えばＡｌnＩｎ1-n-mＧａmＰ、またはヒ化物の化合物半導体材料、例えばＡｌnＩｎ1-n-mＧａmＡｓであり、前記式中、各々０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、且つｎ＋ｍ≦１である。その際、前記半導体積層構造はドーピング物質、並びに追加的な成分を有し得る。しかしながら簡潔化のために、部分的に少量のさらなる物質によって置き換えおよび／または捕われ得る場合であっても、半導体積層構造の本質的な成分だけ、つまりＡｌ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、ＮまたはＰだけを記載する。殊に、前記半導体積層構造はＩｎＧａＮから形成される。
【００４９】
前記半導体積層構造は、少なくとも１つのｐｎ接合を有する、および／または１つまたは複数の量子井戸構造を有する活性層を含む。照明装置を稼働する際、前記活性層内で電磁的な光が生成される。前記光の波長または波長の最大値は、好ましくは紫外線および／または可視範囲、殊に境界値を含む３６０ｎｍ〜境界値を含む５５０ｎｍ、例えば境界値を含む４００ｎｍ〜境界値を含む５００ｎｍ、殊に境界値を含む４２０ｎｍ〜境界値を含む４８０ｎｍの波長で存在する。
【００５０】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記照明装置は、発光ダイオード、略してＬＥＤ、殊に変換ＬＥＤである。その際、前記照明装置は白色または有色の光を発するように構成されている。
【００５１】
１つの実施態様によれば、前記照明装置、殊に変換ＬＥＤは、照明装置、殊に変換ＬＥＤの稼働において電磁的な一次光を発するように構成されている一次光源を含む。さらに、前記照明装置、殊に変換ＬＥＤは、電磁的な一次光の光路に配置される変換要素を含む。前記変換要素は、照明装置、殊に変換ＬＥＤの稼働に際して少なくとも部分的に電磁的な一次光を電磁的な二次光へと変換するように構成されている蛍光体を含む。照明装置内に存在する蛍光体と組み合わせて、前記照明装置は好ましくは、完全変換で赤色光を、且つ部分的な変換で白色光を発するように構成されている。
【００５２】
活性層は、例えばｐｎ接合として、ダブルヘテロ構造として、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造として構成され得る。その際、量子井戸構造との用語は、電荷担体の閉じ込めによってそのエネルギー状態を量子化させるあらゆる構造を含む。殊に、量子井戸構造との用語は、量子化の次元に関する記載は含まない。それはとりわけ、量子井戸、量子細線および／または量子ドットおよびそれらの量子構造の各々の組み合わせを含む。
【００５３】
青色または青緑色のスペクトル範囲として殊に、４２０ｎｍ〜５２０ｎｍの電磁スペクトルの範囲を理解することができる。
【００５４】
緑色のスペクトル範囲として殊に、境界値を含めて５２０ｎｍ〜５８０ｎｍの電磁スペクトルの範囲を理解することができる。
【００５５】
赤色のスペクトル範囲として、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍの電磁スペクトルの範囲を理解することができる。
【００５６】
黄色または黄橙色のスペクトル範囲として殊に、５８０ｎｍ〜６１０ｎｍの電磁スペクトルの範囲を理解することができる。
【００５７】
前記照明装置は、変換要素を有する。殊に、前記変換要素は蛍光体を含むか、またはそれからなる。前記蛍光体は少なくとも部分的または完全に、電磁的な一次光を電磁的な二次光へと変換する。
【００５８】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記照明装置の全体的な光は白色の混合光である。
【００５９】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体は、電磁的な一次光を部分的に電磁的な二次光へと変換する。これは部分変換と称されることもある。その際、照明装置から出射する全体的な光は、一次光および二次光から、殊に白色混合光から構成される。
【００６０】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記変換要素は、前記蛍光体の他に、第２、第３、第４および／または第５の蛍光体を有する。例えば、前記蛍光体は、マトリックス材料内に埋め込まれている。
【００６１】
代替的に、前記蛍光体は変換セラミック内に存在してもよい。例えば、第２の蛍光体は緑色のスペクトル範囲からの光を発するように構成されている。
【００６２】
追加的または代替的に、前記照明装置は第３の蛍光体を有し得る。第３の蛍光体は赤色のスペクトル範囲からの光を発するように構成され得る。換言すれば、その際、前記照明装置は少なくとも３種の蛍光体、赤色発光蛍光体２種と緑色発光蛍光体１種を有する。従って前記照明装置は少なくとも部分変換するように構成されており、その際、前記一次光は有利には青色のスペクトル範囲から選択される。その際、照明装置の生じる全体的な光は、殊に白色混合光である。
【００６３】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記照明装置はライトとして、殊に自動車用のライトとして、特に好ましくは自動車用のテールライトおよび／またはブレーキライトとして形成されている。その際、殊に照明装置の全体的な光は橙赤色の波長範囲から選択される。
【００６４】
本発明はさらに、照明装置の使用に関する。殊に、前記照明装置についての、および前記蛍光体についての全ての態様および定義が照明装置の使用にも該当し、その逆もまた然りである。前記照明装置は殊に、表示装置のバックライトのために使用される。例えば、表示装置は殊にディスプレイであってよい。
【００６５】
ディスプレイ、例えばＬＣＤディスプレイのバックライト用の照明装置は、一般照明用の光源とは異なる。一般照明用の光源についての要求は、殊に高い発光効率と連続スペクトルとを兼ね備えて、高い演色評価数を達成することにある。ＬＣＤディスプレイ（液晶ディスプレイ）および他のディスプレイの場合、色は、原色の赤、緑および青によって再現される。従って、ディスプレイで再現できる色の帯域幅は、赤、緑および青の色で張られた色の三角形によって制限される。これらの色は、バックライト用のスペクトルから、赤色、緑色および青色のカラーフィルタで相応してフィルタリングされる。しかしながら、カラーフィルタの透過光の波長範囲はまだ非常に広い。従って、なるべく広い色空間をカバーするために、緑色、青色および赤色のスペクトル範囲内で、非常に狭い帯域の発光、つまり小さな半値幅を有する光源が必要とされる。バックライト用途のための光源としては主に、青色発光半導体チップが、緑色のスペクトル範囲におけるピーク波長を有する蛍光体と、赤色のスペクトル範囲におけるピーク波長を有する蛍光体と組み合わせられ、その際、前記蛍光体はできるだけ小さな発光の半値幅を有する。理想的には、できるだけ光が損失せず、最大の効率が達成され、且つ異なる色のチャンネルのクロストークもしくは重なり（達成可能な色空間を制限する）が低減されるように、発光ピークはそれぞれのカラーフィルタの透過範囲と一致する。
【００６６】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体は式ＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕを有し、且つ正方晶系の空間群Ｐ４2／ｍで結晶化する。正方晶系の空間群Ｐ４2／ｍにおける結晶構造はＵＣｒ4Ｃ4の超格子として記載され得るが、ただし、この構造のブラベ−格子の型は異なる。従って、本願で記載される蛍光体は、ＵＣｒ4Ｃ4の結晶構造では結晶化しない。ＵＣｒ4Ｃ4型は、空間群Ｉ４／ｍで記載され得る。
【００６７】
単結晶のＸ線構造解析の際、調査される結晶構造の対称性に依存して、必ずしも全ての理論的に可能な反射が実際に観察されるわけではない。この場合、ＵＣｒ4Ｃ4構造での空間群Ｉ４／ｍに基づき、指数１００を有する反射は観察されないと考えられ、なぜなら１＋０＋０が奇数だからである（体心格子について対称性で条件付けられる積算の消滅条件ｈ＋ｋ＋ｌ≠２ｎ（奇数）に相応）。本発明による蛍光体ではこの反射が観察でき、また、これは正方晶系の空間群で結晶化するので、その結晶構造はＵＣｒ4Ｃ4構造と同じ空間群を有さないことが確認される。
【００６８】
ＵＣｒ4Ｃ4の空間群を有する蛍光体と比べて、本願内で記載される蛍光体の単純格子はこのような消滅条件を示さず、例えば、格子面間隔（ｄ値）約７．９６Åを有する約１１．１１°の２θ（銅Ｋα1線について）で、指数１００を有するさらなる反射の出現をもたらす。
【００６９】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体はＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕであり、一次光のＵＶ〜青色のスペクトル範囲からの励起の際に赤色のスペクトル範囲からの二次光を有する。殊に、前記蛍光体は、小さな半値幅、有利には５５ｎｍ未満の半値幅を有する狭い帯域の発光を有する。短い主波長と小さな半値幅とを兼ね備えることは、比較し得る主波長の従来の赤色発光蛍光体に比して、人間の視感度曲線(Augensensitivitaetskurve)との重なりが高められるために、例えば２６６ｌｍ／ＷOPTの高いルミネッセンス効率をもたらす。これは他方では、殊に飽和した赤色について非常に良好な色の再現を有する高効率の白色発光照明装置をもたらす。
【００７０】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体は少なくとも１つの、殊に１つより多くの相を有する。殊に、それは本願に記載されるユーロピウムドープされたオキソニトリドリチウムアルミネート蛍光体による相を含むか、またはそれからなる。
【００７１】
本願に記載される蛍光体は、ＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+、ＣａＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+、Ｓｒ4ＬｉＡｌ11Ｎ11：Ｅｕ2+およびＣａ18.75Ｌｉ10.5［Ａｌ39Ｎ55］：Ｅｕ2+に比して異なる結晶構造を有する。本願に記載される蛍光体は、従来の蛍光体に比して、粉末Ｘ線回折図における異なる反射位置を有する。
【００７２】
これまで、わずかなリチウムアルミネート蛍光体、例えばＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+、ＣａＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+、Ｓｒ4ＬｉＡｌ11Ｎ14：Ｅｕ2+およびＣａ18.75Ｌｉ10.5［Ａｌ39Ｎ55］：Ｅｕ2+のみが知られている。
【００７３】
少なくとも１つの実施態様によれば、例えば式ＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕを有する蛍光体は、格子パラメータａ＝７．９５２（２）Å、ｃ＝３．１８４３（１２）Åを有し、正方晶系の空間群Ｐ４2／ｍで結晶化する。
【００７４】
少なくとも１つの実施態様によれば、前記蛍光体は、青色スペクトル範囲からの一次光を吸収し、且つ５８０〜６４０ｎｍ、殊に６００ｎｍ〜６２０ｎｍに発光帯域の最大値を有する二次光に変換することができる。これは、＜６２０ｎｍ、殊に＜６１０ｎｍ、例えば６０６ｎｍの有利な主波長λdomをもたらす。
【００７５】
さらに、前記蛍光体は、＜６０ｎｍ、好ましくは＜５５ｎｍ、殊に好ましくは＜５０ｎｍの小さな半値幅を有する。
【００７６】
さらに、前記蛍光体は約または正確に６１５ｎｍ±１０ｎｍ、９ｎｍ、８ｎｍ、７ｎｍ、６ｎｍ、５ｎｍ、４ｎｍ、３ｎｍ、２ｎｍまたは１ｎｍの最大ピーク波長を有することができる。
【００７７】
本願で記載される蛍光体は、従来公知の蛍光体、例えばＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+に比して、改善された発光効率(photometrisches Strahlungsaequivalent)（ＬＥＲ）を有する。換言すれば、本願で記載される蛍光体の発光は、より短い波長の発光最大値に基づき、式ＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+の蛍光体に比して、赤色のスペクトル範囲において視感度曲線とより強く「重なる」。
【００７８】
本発明者らは、これまでは提供され得なかった有利な特性を有する新規の蛍光体を提供できることに気付いた。殊に、前記蛍光体は本願で記載される正方晶系の空間群Ｐ４2／ｍを有する。前記蛍光体は、これまで知られているニトリドリチウムアルミネート蛍光体、例えばＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+およびＣａＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+に比して改善されたルミネッセンス効率を示す。そのルミネッセンス効率はＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+に比してほぼ４倍高く、さらにＣａＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+に対しては８倍高いので、本願で記載される蛍光体は照明装置の変換要素内で良好に使用され得る。
【００７９】
少なくとも１つの実施態様によれば、変換ＬＥＤは、例えば一般照明、ディスプレイのバックライト、標識のために、表示板において、自動車において、または多数のさらなる消費者製品において使用される。
【００８０】
さらなる利点、有利な実施態様およびさらなる構成は、以下で図面と関連付けて記載される実施例から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、１つの実施態様による発光スペクトル（バルクの試料）を示す。
【図２】図２は、１つの実施形態による、クベルカ−ムンク関数の波長依存性を示す。
【図３】図３は、比較例および実施例の、相対強度の温度依存性を示す。
【図４】図４は、１つの実施態様による結晶構造を示す。
【図５】図５は、比較例および実施例による、シミュレーションされた粉末Ｘ線回折図を示す。
【図６】図６Ａ〜Ｃは、１つの実施態様による結晶学的データを示す。
【図７】図７Ａ〜８Ｇは、比較例および実施例の、シミュレーションされた発光スペクトルもしくは関連するデータを示す。
【図８】図８Ｈは、比較例および実施例による色度座標を示す。
【図９】図９は、比較例および実施例の粉末Ｘ線回折図を示す。
【図１０】図１０は、比較例および実施例の粉末Ｘ線回折図を示す。
【図１１】図１１は、比較例および実施例の発光帯域を示す。
【図１２】図１２は、比較例および実施例の発光効率を示す。
【図１３】図１３は、１つの実施形態による照明装置の模式的な側面図をそれぞれ示す。
【図１４】図１４は、１つの実施形態による照明装置の模式的な側面図をそれぞれ示す。
【図１５】図１５は、１つの実施形態による照明装置の模式的な側面図をそれぞれ示す。
【実施例】
【００８２】
実施例および図面において、同一の、同種または同機能の要素はそれぞれ同じ符号を付けられることができる。上記の要素およびその大きさの比は、寸法通りとしてはみなされない。むしろ、個々の要素、例えば層、部品、構造要素および領域は、より良い描写のために、および／またはより良い理解のために、誇張して大きく表されることがある。
【００８３】
前記蛍光体は、一般式（ＭＢ）Ｌｉ3-2xＡｌ1+2xＯ4-4xＮ4x：Ｅを有し、前記式中、ＭＢは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛およびそれらの組み合わせを含む二価の金属の群から選択される。Ｅは、ユーロピウム、マンガン、セリウム、イッテルビウムおよびそれらの組み合わせを含む群から選択される。０＜ｘ＜０．８７５である。
【００８４】
殊に、ｘ＝０．５、ＭＢ＝ストロンチウム、Ｅ＝ユーロピウムであり、従って式ＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕを有する実施例Ｂ１がもたらされる。実施例Ｂ１は、固相反応によって製造され得る。このために、出発材料として、例えば窒化ストロンチウム、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化リチウムおよび窒化ユーロピウムを、以下に記載する割合（表１）、材料の量および／または重量で混合できる。
【００８５】
【表１】
2020500958.tif 000003
【００８６】
前記出発材料を混合し、例えばニッケルるつぼに入れることができる。引き続き、それを７００℃〜１０００℃の温度に、好ましくは７５０℃〜８５０℃、例えば８００℃の温度に加熱できる。この加熱を、窒素中、７．５％の水素による流において行うことができる。
【００８７】
引き続き、前記の温度を、１時間〜４００時間、例えば５時間〜１５０時間、例えば１００時間の時間にわたって保持することができる。これにより、実施例Ｂ１の蛍光体が得られる。
【００８８】
既に記載された方法の代替的に、本発明による蛍光体を、表２に記載される出発材料を例示的に記載される量で固相合成することによって製造することもできる。このために、前記出発材料をタンタルアンプル内に装入し、１時間あたり１８０℃の昇温速度で８００℃に加熱し、１００時間の間、８００℃で保持し、引き続き、１時間あたり６℃の降温速度で５００℃に冷却し、次いで例えば炉をオフにして前記の系を室温に冷却する。
【００８９】
【化１】
2020500958.tif 000004
【００９０】
【表２】
2020500958.tif 000005
【００９１】
図１は、いわゆる粉末試料（バルク試料）としての実施例Ｂ１の発光スペクトルを示す。相対強度Ｉrelの波長λ［ｎｍ］依存性が示される。前記試料は波長４６０ｎｍの一次光で励起された。実施例Ｂ１は赤色の発光を示す。その発光スペクトルは、小さい半値幅と約６１６ｎｍでのピーク最大値とを有する単独のピークを示す。前記発光の半値幅は５５ｎｍ未満である。主波長は６０５ｎｍであり、ＣＩＥ−ｘ：０．６４４且つＣＩＥ−ｙ：０．３５２である。
【００９２】
短い主波長と、小さな半値幅、ひいてはそれに関連する人間の視感度曲線との良好な重なりとを兼ね備えることに基づき、実施例Ｂ１は２３２ｌｍ／ＷOPTの高い発光効率を有する。この高効率と、赤色の色位置とを兼ね備えることは、照明装置内で実施例Ｂ１を使用する際に、殊に飽和した赤色の色調について非常に良好な色の再現性を有する高効率の照明装置をもたらす。
【００９３】
図２は、クベルカ−ムンク関数を示す。第１の実施例Ｂ１の、正規化されたＫＭＦ（ＫＭＦ＝（１−Ｒinf）2／２Ｒinf）の波長λ［ｎｍ］依存性が示される。そのクベルカ−ムンク関数は、実施例Ｂ１がＵＶのスペクトル範囲内だけでなく、青色および緑色のスペクトル範囲内でも吸収を有することを示す。これは、実施例Ｂ１のルミネッセンスがＵＶ光、青色光および緑色光を用いて励起されることができ、この実施例Ｂ１または蛍光体を、青色の一次光を用いた変換ＬＥＤのために良好に使用できることを意味する。
【００９４】
図３は、実施例Ｂ１および他の従来の蛍光体についての温度消光挙動（熱消光）を示す。相対強度Ｉrel（それぞれ２５℃での強度に関する）の、温度Ｔ［℃］依存性が示される。その曲線から、実施例Ｂ１が、白色変換ＬＥＤのために従来使用されているＹＡＧ：Ｃｅの熱消光に匹敵することがわかる。そのうえさらに、適した温度で実施例Ｂ１は、他の従来の赤色発光蛍光体、例えばＭ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ型よりも良好な性能を示す。
【００９５】
図４は、実施例Ｂ１の、結晶学的なｃ軸に沿って見た結晶構造を示す。黒い丸はＳｒであり、白い単位はＬｉＯ3Ｎ四面体であり、且つ斜線の単位はＡｌＯＮ3四面体である。
【００９６】
実施例Ｂ１についての単結晶Ｘ線構造解析は、この新規の蛍光体が正方晶系の空間群Ｐ４2／ｍで結晶化することを示す。その結晶構造は、ＵＣｒ4Ｃ4構造型の超格子として記載され得る。ただし、前記蛍光体は、ＵＣｒ4Ｃ4構造型とは異なる構造で結晶化する。この２つの構造のブラベ−格子は基本的に異なる。ＵＣｒ4Ｃ4構造は、体心の空間群Ｉ４／ｍで記載できる。従って、ｈ＋ｋ＋ｌ＝２ｎの条件を満たし、反射の指数の合計が偶数である反射だけが観察され得る。ＵＣｒ4Ｃ4型に比して、本願で記載される実施例の単純格子についてはそのような条件が該当しない。これは例えば、格子面間隔（ｄ値）約７．９６Åを有する、銅Ｋα1線について約１１．１１°の２θでの、指数１００を有する追加的な反射の存在をもたらす。反射についての異なる数は、異なるブラベ−格子に起因する。
【００９７】
図５は、空間群Ｐ４2／ｍを有する実施例Ｂ１（上の図）および空間群Ｉ４／ｍを有するＵＣｒ4Ｃ4型の結晶構造を有する仮想的なＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2（下の図）についてのシミュレーションされた粉末回折図の比較を示す。格子面間隔はÅで示される。この図から、本願で記載される蛍光体（ここでは実施例Ｂ１の例について示される）が、ＵＣｒ4Ｃ4と同じ空間群で結晶化するのではなく、正方晶系の空間群Ｐ４2／ｍで結晶化することがわかる。本願で記載される実施例Ｂ１は、対称性の低下を示し、それは原子位置のより高い自由度をもたらす。これは、全ての四面体中心が対称性等価であるＵＣｒ4Ｃ4型とは対照的に、等価ではない２つの結晶学的な四面体中心をもたらす。
【００９８】
本発明によるＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2において、２つの種類の四面体、ＬｉＯ3Ｎ四面体およびＡｌＮ3Ｏ四面体が決定できる。各々の種類の四面体は、複数の四面体が頂点を共有することにより、結晶学的なｃ軸に沿って柱を形成する。他の種類の四面体と頂点を共有することにより、結晶学的なｃ軸方向に沿った３つの異なるチャンネル（純粋なＬｉＯ3Ｎのチャンネル、純粋なＡｌＮ3Ｏのチャンネル、および混合の（ＬｉＯ3Ｎ）0.5（ＡｌＮ3Ｏ）0.5のチャンネル）を有する三次元の四面体のネットワークがもたらされる。ＬｉＯ3Ｎ四面体およびＡｌＮ3Ｏ四面体によって取り囲まれているチャンネルだけが、ストロンチウムによって占有される。ストロンチウムは、わずかに歪んだＳｒ（Ｏ4，Ｎ4）立方体の形で配位している。
【００９９】
上記実施例Ｂ１は、５０ｎｍ未満の半値幅を示す。これに対し、ＵＣｒ4Ｃ4型の仮想的なＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｏ2Ｎ2については、７０ｎｍを上回る半値幅が見込まれる。
【０１００】
図６Ａ〜Ｃは、実施例Ｂ１の結晶学的データを示す。組成式Ｆ、式量ｍ、結晶形Ｃ、空間群Ｓ、単位格子の体積Ｖc、密度ｄ、線源Ｒ、測定範囲Ｍ、測定された反射の数ＲＴ、対称性に依存しない反射ＩＲ、パラメータの数ＮＰ、占有率Ｏが示される。結晶系Ｃは正方晶（ｔｅｔｒ）である。パラメータａ、ｃ、Ｔ、Ｒint、Ｒ1、ｗＲ2、ＧｏｏＦ、Ｕiso、Ｕ11〜Ｕ12の定義は当業者に公知であるため、ここで詳細には説明しない。
【０１０１】
図６Ｂは、実施例Ｂ１の原子パラメータを示し、図６Ｃは実施例Ｂ１の異方性ひずみパラメータを示す。
【０１０２】
図７Ａ〜７Ｄは、実施例Ａ１〜Ａ１０および比較例のシミュレーションされたＬＥＤスペクトルの結果を示す。図７Ａ〜７Ｄは結果の表を示し、それは図７として記されることもある。前記の表はサイズ上の理由から図７Ａ〜７Ｄに分割された。ＡＸで記される結果（Ｘ＝１〜１０である）が実施例を示す。ＶＸで記される結果（Ｘ＝１〜７である）は、それぞれの実施例ＡＸに関連する比較例を示す。
【０１０３】
実施例は、関連する比較例に比してより高い発光効率（ＬＥＲ）を有することが観察できる。可能なＬＥＲ値は、関連する比較例の場合よりも約１５〜２３％だけ高い（例えばＡ１とＶ１のＬＥＲを比較）。
【０１０４】
図７Ａ〜７Ｄの実施例および比較例の関連するシミュレーションされた全体的な発光スペクトルを、図８Ａ〜８Ｇに示す。
【０１０５】
図８Ａ〜８Ｇは、それぞれ強度Ｉ［任意単位、ａ．ｕ．］の波長λ［ｎｍ］依存性を示す。
【０１０６】
図８Ａは、実施例Ａ１、Ａ９、Ａ１０および比較例Ｖ１のシミュレーションされた発光スペクトルを示す。
【０１０７】
図８Ｂは、実施例Ａ２および比較例Ｖ２のシミュレーションされた発光スペクトルを示す。
【０１０８】
図８Ｃは、実施例Ａ３および比較例Ｖ３、並びに実施例Ａ８の発光スペクトルを示す。
【０１０９】
図８Ｄは、実施例Ａ４および比較例Ｖ４のシミュレーションされた発光スペクトルを示す。
【０１１０】
図８Ｅは、実施例Ａ５および比較例Ｖ５のシミュレーションされた発光スペクトルを示す。
【０１１１】
図８Ｆは、実施例Ａ６および比較例Ｖ６のシミュレーションされた発光スペクトルを示す。
【０１１２】
図８Ｇは、実施例Ａ７および比較例Ｖ７のシミュレーションされた発光スペクトルを示す。
【０１１３】
例Ａ１〜Ａ６およびＡ８〜Ａ１０は色温度３０００Ｋを有する白色光を生成するのに対し、実施例Ａ７は完全な変換を介して赤色光を示す。
【０１１４】
実施例Ａ７は比較例Ｖ７に比して１０５％高い相対ＬＥＲ値を示す。
【０１１５】
実施例Ａ７および比較例Ｖ７の色座標を、図８Ｈに示す。図８Ｈから、２つの例が自動車用途用の橙赤色のＥＣＥ色領域内に存在することがわかる。そのＥＣＥ規格はＥＣＥ−Ｒ４８である。
【０１１６】
本発明による蛍光体は、従来の赤色発光蛍光体、例えばＣａＡｌＳｉＮ3：ＥｕまたはＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕに比して改善されたルミネッセンス効率を示す。
【０１１７】
バックライト装置における高い色空間のカバーと、高いルミネッセンス効率とを兼ね備えることは、蛍光体の半値幅が小さいことによってもたらされる。さらに、前記蛍光体は中程度の温度で製造でき、そのことは経済的な製造を可能にする。
【０１１８】
図８Ａ〜８Ｈで示されるシミュレーションされたＬＥＤの発光スペクトルを用いて、温白色ＬＥＤにおける可能な効率（ＬＥＲ）を特定できる。全てのシミュレーションは、４４８ｎｍ〜４５３ｎｍに主波長を有する青色のスペクトル範囲からの波長の単独の発光半導体チップを仮定して実施された。さらに、緑色〜黄色発光ガーネット型蛍光体と、実施例Ｂ１または従来の赤色発光蛍光体、例えばＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕとの組み合わせを使用した。
【０１１９】
その発光スペクトルを、色温度３０００Ｋで９０を上回る演色評価数ＲA、または３０００Ｋで８０を上回るＲAのいずれかでの２つの用途についてシミュレーションした。プランク曲線上またはその付近のＣＣＴ約３０００Ｋでの色位置を全ての例について使用した。さらに、該混合物に従来の蛍光体、例えばＹＡＧ：Ｃｅおよび／またはＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕを付加して、その用途のためのスペクトル特性を改善した。
【０１２０】
実施例Ａ８、Ａ９およびＡ１０がこの構想を示す。実施例Ａ８は実施例Ａ３に類似しているが、黄色発光ガーネット型蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）を追加的に含む。従って、ＣＲＩ値を調節し、且つＬＥＲ値を温白色のスペクトルについて高めることができる（＋２％）。
【０１２１】
実施例Ａ９およびＡ１０は、追加的に赤色発光窒化物蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ3：ＥｕおよびＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ）を有する実施例Ａ１と類似している。
【０１２２】
この例において、赤色発光窒化物蛍光体の添加は、Ｒ９値の変化をもたらす。実施例Ａ９およびＡ１０は５０を上回る、または５０であるＲ９値を示すのに対し、実施例Ａ１は２０のＲ９値を示す。
【０１２３】
この構想は、本願に示される実施例に限定されない。殊に合計で３種より多く、例えば４、５、６またはそれより多くの蛍光体も使用できる。さらに、この構想はガーネット型蛍光体および／または窒化物蛍光体の添加のみに限定されるのではなく、当業者に公知の全ての蛍光体を、発光帯域の最適化のために使用することもできる。
【０１２４】
さらに、実施例Ａ７および比較例Ｖ７は完全な変換を示し、その際、照明装置、殊に発光ダイオードは、橙赤色の全体的な発光スペクトルを有する。実施例Ａ７は実施例Ｂ１を用いて、且つ比較例Ｖ７はＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕを用いてシミュレーションされた。ＥＣＥ−Ｒ４８の色の箱の中の目標とする色点を、すべての例について選択した。
【０１２５】
図９は、実施例Ｂ１および比較例Ｘ１１〜Ｘ１４のシミュレーションされた粉末Ｘ線回折図を示す。Ｘ１１＝ＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4、Ｘ１２＝ＣａＬｉＡｌ3Ｎ4、Ｘ１３＝Ｓｒ4ＬｉＡｌ11Ｎ4およびＸ１４＝Ｃａ18.75Ｌｉ10.5Ａｌ39Ｎ55である。
【０１２６】
ｙ軸の回折強度（カウント数、Ｃ）の、ｘ軸の格子面間隔ｄ［Å］依存性が示される。
【０１２７】
本発明による蛍光体は、比較例Ｘ１１〜Ｘ１４とは異なる結晶構造を示し、ひいては粉末Ｘ線回折図における異なる反射パターンを示す。
【０１２８】
この新規の赤色発光蛍光体は、発光帯域の著しい青色シフトと、発光帯域の小さな半値幅ＦＷＨＭのために、比較例Ｘ１１〜Ｘ１４に比して改善された視覚効率（Ｖs;Ｖs＝ＬＥＲ／６８３ｌｍ／Ｗ）を示す。
【０１２９】
比較例Ｘ１１に関しては、視覚効率（Ｖｓ）が４倍（１０％に比して３９％）大きいので、本発明によるこの蛍光体は変換ＬＥＤ用の変換要素のために良好に使用できる。
【０１３０】
従って、比較例Ｘ１２に比して、本発明による蛍光体は少なくとも８倍高い視覚効率（Ｖs）を有する。
【０１３１】
図１０は新規蛍光体の粉末Ｘ線回折図の比較を示す（上の図は単結晶構造測定の結晶学的データからのシミュレーションであり、下の図は実験による曲線である）。
【０１３２】
実施例Ｂ１の回折強度（カウント数、Ｃ）の格子面間隔（ｄ値）依存性が示される。そのシミュレーションされた曲線と実験による曲線とが非常に一致するので、実施例Ｂ１の例についての本願で記載される蛍光体は、正方晶系の空間群Ｐ４2／ｍで結晶化している。
【０１３３】
図１１は、比較例および実施例Ｌ１の発光スペクトルを示す。強度Ｉの波長λ［ｎｍ］依存性が示される。実線は励起波長４６０ｎｍでの前記の新規蛍光体を示す（Ｂ１は化合物ＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｎ2Ｏ2の粉末試料、Ｌ１は化合物ＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｎ2Ｏ2の単独の粒）。短い破線の曲線は、比較例ＳｒＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+を示し、且つ長い破線の曲線は比較例ＣａＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ2+を示す。
【０１３４】
下記の表３は関連するデータを示し、ここでλdomは主波長を表し、λmaxはピーク波長を表し、ｘおよびｙは色位置を表し、Ｅは視覚効率Ｖsを表し、且つＦＷＨＭは半値幅を表す。
【０１３５】
【表３】
2020500958.tif 000006
*データは元の刊行物を使用して見積もられた。
【０１３６】
図１１および表３は、比較例Ｘ１１およびＸ１２の発光が短波長へシフトされ、狭い帯域の発光が得られる蛍光体を提供することに、本発明者らが成功したことを明らかに示す。付随して、これは、Ｘ１１およびＸ１２に比して新規蛍光体の効率に劇的な影響を及ぼし、赤色のスペクトル範囲における発光を維持する。
【０１３７】
図１２は、本発明による蛍光体Ｌ１および比較例Ｓｒ［ＬｉＡｌ3Ｎ4］：Ｅｕ2+の発光効率（ＬＥＲ）を示す。ｙ軸にＬＥＲ［ｌｍ／Ｗopt］を示す。前記新規蛍光体が、比較例Ｓｒ［ＬｉＡｌ3Ｎ4］：Ｅｕ2+よりも約４倍効率的であることがわかる。
【０１３８】
図１３〜１５はそれぞれ、本願に記載される照明装置、殊に変換ＬＥＤの異なる実施態様の模式的な側面図を示す。
【０１３９】
図１３〜１５の変換ＬＥＤは、少なくとも１つの本発明による蛍光体を有する。さらに、前記変換ＬＥＤ内に追加的な蛍光体または蛍光体の組み合わせが存在し得る。この追加的な蛍光体は当業者に公知であり、従ってここでは明示的に言及されない。
【０１４０】
図１３による変換ＬＥＤは、基板１０上に配置されている半導体積層構造２を有する。前記基板１０は例えば反射型に構成されていてよい。半導体積層構造２の上に、変換要素３が層の形態で配置されている。半導体積層構造２は活性層（図示せず）を有し、それは変換ＬＥＤの稼働において波長３００ｎｍ〜５００ｎｍを有する一次光を発する。変換要素３は一次光Ｓの光路に配置されている。変換要素３はマトリックス材料、例えばシリコーン、エポキシ樹脂またはハイブリッド材料と、本発明による蛍光体４の粒子とを含む。
【０１４１】
例えば、蛍光体４は平均粒径１０μｍを有する。蛍光体４は、変換ＬＥＤの稼働に際して、一次光Ｓを少なくとも部分的または完全に赤色のスペクトル範囲の二次光ＳＡに変換することができるようになっている。蛍光体４は、変換要素３において、製作公差の範囲内でマトリックス材料内に均質に分布している。
【０１４２】
代替的に、蛍光体４はマトリックス材料内で濃度勾配を有して分布していてもよい。
【０１４３】
代替的に、マトリックス材料がなく、従って蛍光体がセラミック変換体として形成されていてもよい。
【０１４４】
変換素子３は、半導体積層構造２の光出射面２ａ上、および半導体積層構造２の側面上に全面的に施与されており、半導体積層構造２の光出射面２ａおよび半導体積層構造２の側面と直接機械的に接触している。一次光Ｓは、半導体積層構造２の側面を介して出射することもできる。
【０１４５】
変換要素３を、例えば、射出成形法、移送成形法によって、または噴霧塗布法によって施与できる。さらに、変換ＬＥＤは電気的コンタクト（ここでは図示しない）を有し、その構成および配置は当業者に公知である。
【０１４６】
代替的に変換素子は既製であってもよく、いわゆるピックアンドプレース式工程によって半導体積層構造２上に施与され得る。
【０１４７】
図１４に、変換ＬＥＤ１のさらなる実施例を示す。変換ＬＥＤ１は、基板１０上の半導体積層構造２を有する。半導体積層構造２の上に、変換要素３が形成されている。変換要素３は小板として形成されている。前記小板は、本発明による蛍光体４の焼結された粒子からなり、ひいてはセラミックの小板であってもよいし、または前記小板は、マトリックス材料として例えばガラス、シリコーン、エポキシ樹脂、ポリシラザン、ポリメタクリレートまたはポリカーボネートと、そこに埋め込まれた蛍光体４の粒子とを有してもよい。
【０１４８】
変換要素３は、半導体積層構造２の光出射面２ａ上に全体的に施与されている。殊に一次光Ｓは半導体積層構造２の側面を介して出射するのではなく、主に光出射面２ａを介して出射する。変換素子３は、例えばシリコーン製の付着層（図示せず）を用いて半導体積層構造２上に施与されていてもよい。
【０１４９】
図１５による変換ＬＥＤ１は、凹部を有するハウジング１１を有する。活性層（図示せず）を有する半導体積層構造２は凹部内に配置されている。前記活性層は、変換ＬＥＤの稼働に際し、３００ｎｍ〜４６０ｎｍの波長を有する一次光Ｓを発する。
【０１５０】
変換素子３は凹部内の積層構造の注封物として形成されており、マトリックス材料、例えばシリコーンと、蛍光体４、例えばＳｒＬｉ2Ａｌ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕとを含む。蛍光体４は、変換ＬＥＤ１の稼働に際して、一次光Ｓを少なくとも部分的に二次光ＳＡに変換する。代替的に、前記蛍光体は、一次光Ｓを完全に二次光ＳＡに変換する。
【０１５１】
図１３〜１５の実施例における蛍光体４が、変換要素３内で半導体積層構造２または光出射面２ａから空間的に距離をおいて配置されていてもよい。これは例えば、沈降によって、またはハウジング上に変換層を施与することによって達成できる。
【０１５２】
例えば、図１５の実施態様とは対照的に、前記注封物がマトリックス材料、例えばシリコーンのみからなってもよく、その際、前記注封物上で半導体積層構造２に対して間隔をあけて、変換要素３が層としてハウジング１１上に、および注封物上に施与される。
【０１５３】
図面に関連付けて記載される実施例およびその特徴は、組み合わせが図面に明示的に示されていなくても、さらなる実施例により互いに組み合わせられることもできる。さらに、図面に関連付けて記載される実施例は、一般的な部分の記載のとおり、追加的または代替的な特徴を有し得る。
【０１５４】
本発明は、実施例を用いた記載に限定されない。むしろ、本発明は、各々新規の特徴並びに特徴の各々の組み合わせ、殊に、特許請求の範囲に含まれる特徴の各々の組み合わせを、この特徴またはこの組み合わせがそれ自体明示的に特許請求の範囲または実施例内に記載されていない場合でも含む。
【符号の説明】
【０１５５】
１  照明装置または変換要素ＬＥＤ
２  半導体積層構造または半導体チップ
２ａ  光出射面
３  変換要素
４  蛍光体
１０  基板
１１  ハウジング
Ｓ  一次光
ＳＡ  二次光
ＣＣＴ  相関色温度
ＣＲＩ  演色評価数
ＬＥＤ  発光ダイオード
ＬＥＲ  発光効率
Ｗ  ワット
ｌｍ  ルーメン
λdom、λd  主波長
λpeak、λp  ピーク波長
ｐｐｍ  百万分率（Parts per Million）
Ｒ９  演色評価数
ｄ  間隔
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２・・・  蛍光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2020500958.tif 000013
【図６Ｃ】
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【図７】
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【図７Ａ】
2020500958.tif 000016
【図７Ｂ】
2020500958.tif 000017
【図７Ｃ】
2020500958.tif 000018
【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
2020500958.tif 000020
【図８Ｂ】
2020500958.tif 000021
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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