红色的发光材料和转换型LED

技术领域

本发明涉及一种发光材料和一种转换型LED，所述转换性LED尤其包括所述发光材料。

本申请要求德国专利申请10 2018 218 159.4的优先权，其公开内容通过参引结合于此。

背景技术

在发白光的转换型LED中，如其在一般照明中所使用的那样，通过借助于无机发光材料将半导体层序列的蓝色的初级光转换为较长波长的红色的辐射来产生白色的总辐射的红色部分。在此，发射带在红色的光谱范围中的形状和位置具有决定性意义。人眼对于红色辐射原则上比例如对于绿色辐射更不敏感。能量越小或在高于555nm的波长范围内的波长越大，那么尤其会更差地/更低效地感知红色辐射。然而，在发白光的转换型LED中，当转换型LED应当具有高的显色指数(“color rendering index”，CRI)结合高的光谱效率(“luminous efficacy of radiation”，LER)和较低的相关色温(“correlated colortemperature”，CCT)时，那么红色的光谱范围，尤其具有大的波长的深红色的光谱范围是特别重要的。用于这些应用的典型的红色的发光材料基于Eu

发光材料、如亚硝基铝酸锂“SrLiAl

由此，存在对发射红光的发光材料的大的需求，所述发光材料的发射的光谱宽度(“半高宽”，FWHM)是尽可能小的，以便将在小的眼睛敏感度的光谱范围内的光子的数量保持得小并且同时发射大量在期望的红色的光谱范围中的光子。

发明内容

本发明的目的是，提出一种发光材料，其在红色光谱范围中发射辐射并且具有发射的小的光谱宽度。此外，本发明的目的是，提出一种具有在此所描述的发光材料的转换型LED。

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、用于制备发光材料的方法和转换型LED来实现。本发明的有利的实施方式和改进方案是各自从属权利要求的主题。

提出一种发光材料，尤其发红光的发光材料。

根据至少一个实施方式，发光材料包括通式为Li

在此和在下文中根据通式描述发光材料。在提出的通式中可能的是，发光材料具有例如呈杂质形式的其他元素，其中这些杂质总共优选最高应当具有占发光材料的最高千分之一或100ppm(百万分率)或10ppm的重量份额。

根据至少一个实施方式，发光材料具有通式Li

发光材料是Mn

本申请的发明人令人惊讶地已经发现，用于K

据发明人所知，迄今为止没有已知的出版物公开Li

已经证实的是，在借助初级辐射激发下Li

另外令人惊讶地已经证实的是，Li

在本文中，“峰值波长”或“发射最大值”表示在发光材料的发射光谱中的如下波长，在该波长处存在发射光谱中的最大强度。

根据至少一个实施方式，发光材料以三角晶系结晶。尤其，发光材料以空间群P321结晶。换句话说，发光材料以Na

相反，已知的发光材料K

根据另一实施方式，Mn

根据至少一个实施方式，发光材料能够吸收从UV到蓝色光谱范围中的初级辐射，并将其转换成在红色光谱范围中的次级辐射。

此外，根据至少一个实施方式，发光材料具有低于10nm的发射带的半高宽。尤其，具有最大强度(发射最大值，峰值波长)的发射带的半高宽低于15nm。

在此和在下文中，将半高宽(FWHM，full width at half maximum)理解为在发射峰或发射带或发射线的最大值的一半高度处的光谱宽度。

发光材料Li

因此，发明人已经认识到，可以提供一种具有迄今为止不能提供的有利特性的新型发光材料。

提出一种用于制备发光材料的方法。发光材料的所有定义和实施方式也适用于其制备方法，并且反之亦然。

根据至少一个实施方式，通过固体合成来制备具有通式Li

根据至少一个实施方式，固体合成在提高的压力和提高的温度下执行。提高的压力理解为高于1bar的压力，并且提高的温度理解为高于25℃的温度。

根据至少一个实施方式，固体合成在25kbar至85kbar的压力并且在500℃至1000℃之间的温度范围中执行。

根据至少一个实施方式，在固体合成中使用Li

根据至少一个实施方式，Li

根据至少一个实施方式，Li

本发明还涉及一种转换型LED。尤其，转换型LED具有发光材料。在此，发光材料的和用于制备发光材料的方法的所有实施方案和定义也适用于转换型LED，并且反之亦然。

根据至少一个实施方式，转换型LED具有半导体层序列。半导体层序列设立用于发射电磁初级辐射。

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。该半导体材料例如是氮化物化合物半导体材料，如Al

半导体层序列包括具有至少一个pn结和/或具有一个或多个量子阱结构的有源层。在转换型LED的运行中，在有源层中产生电磁辐射。辐射的波长或发射最大值优选处于紫外和/或可见范围内，尤其在300nm至470nm之间的波长处，其中包含边界值。

优选地，转换型LED设立用于发射白光或彩色光。

结合在转换型LED中存在的发光材料，转换型LED优选设立用于，在完全转换中发射红光或者在部分或完全转换中发射白光。这样的转换型LED尤其适合于需要高的显色指数(例如R9)的应用，如在一般照明或例如显示器的背景照明中，所述显示器适合显示大的色彩空间。

转换型LED具有转换元件。尤其，转换元件包括发光材料或由发光材料组成。发光材料将电磁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电磁次级辐射。

根据至少一个实施方式，除了所述发光材料之外，转换元件或转换型LED不包括任何其他发光材料。转换元件也可以由发光材料组成。发光材料可以设立用于，将初级辐射完全转换。根据该实施方式，转换型LED的总辐射处于电磁光谱的红色范围中。

根据至少一个实施方式，转换元件或转换型LED除了所述发光材料之外具有另外的发红光的发光材料。转换元件也可以由所述发光材料和另外的发红光的发光材料组成。发光材料可以设立用于，将初级辐射完全地转换。根据本实施方式，转换型LED的总辐射处于电磁光谱的红色范围中。例如，另外的发红光的发光材料可以具有式Sr[Al

根据至少一个实施方式，转换元件除了所述发光材料之外具有第二和/或第三发光材料。转换元件除了所述发光材料、第二和/或第三发光材料之外可以包括其他发光材料。例如，发光材料嵌入基质材料中。替选地，发光材料也可以在转换陶瓷中存在。

转换型LED可以具有第二发光材料，用于发射绿色光谱范围中的辐射。

附加地或替选地，转换型LED可以具有第三发光材料。第三发光材料可以设立用于发射黄色光谱范围中的辐射。换句话说，转换型LED于是可以包括至少三种发光材料，即发黄光的发光材料，发绿光的发光材料和发红光的发光材料。转换型LED设立用于完全转换或部分转换，其中初级辐射在完全转换的情况下优选地选自UV至蓝色的光谱范围，而在部分转换的情况下选自蓝色范围。转换型LED得出的总辐射于是尤其是白色混合辐射。

附加地或替选地，转换型LED可以具有第四发光材料。第四发光材料可以设立用于发射蓝色光谱范围中的辐射。转换型LED于是可以具有至少三种发光材料，即发蓝光的发光材料，发绿光的发光材料和发红光的发光材料。转换型LED设立用于完全转换，其中在完全转换的情况下，初级辐射优选选自UV光谱范围。转换型LED得出的总辐射于是尤其是白色混合辐射。

黄色、蓝色和绿色的发光材料是本领域技术人员已知的并且在此不再单独描述。

对于所述发光材料附加地存在的发光材料尤其可以提升显色指数。在此尤其不排除除了第二、第三和/或第四发光材料之外的其他发光材料。显色指数越高，所感知的色彩印象就越真实或越逼真。

通式为Li

借助于X射线粉末方法的研究表明，能够以高质量制备发光材料(参见图3)。

附图说明

本发明的其他有利的实施方式和改进方案从下面结合附图所描述的实施例中得到。

图1A示出立方的K

图1B示出根据本发明的发光材料Li

图2示出根据本发明的发光材料Li

图3示出Li

图4示出根据本发明的发光材料Li

图5示出Li

图6示出两个比较例的吸收光谱和发射光谱。

具体实施方式

图1A示出K

图1B示出Li

图1A和1B的比较清楚地示出，晶体结构彼此之间存在显著差异，因此例如SiF

图2示出在用蓝色激光(λexc＝450nm)激发时根据本发明的发光材料Li

图3示出X射线衍射(PXRD)衍射图(Mo-Kα1辐射)的比较。示出基于文献(Pressure-supported crystal growth and single–crystal structure determination ofLi2SiF6,Zeitschrift für Kristallographie 2014E.Hinteregger等著)中的数据，根据本发明的发光材料Li

图4示出根据本发明的发光材料Li

如同K

*主波长

主波长是通过产生类似的色调感知的光谱的(单色的)光描述非光谱的(多色的)光混合的可能性。在CIE色彩空间中，可以将连接用于特定色彩的点和点CIE-x＝0.333，CIE-y＝0.333的线外推，使得其在两个点都符合空间的轮廓。更靠近所述色彩的交点表示该色彩的主波长，作为在该交点处的纯光谱色彩的波长。因此，主波长是人眼可感知的波长。

表的光学数据表明，与K

Li

图6示出比较例VB2和K

执行两个相同的实验(在60％的HF中的沉淀反应)，其中在一种情况下成功制备了K

表：用于合成VB1(K

因为Li

如在图6中所示，从VB2中获得的产物未示出任何吸收和发射。

结合附图描述的实施例和其特征也可以根据另外的实施例彼此组合，即使在附图中未明确示出这种组合也如此。另外，结合附图描述的实施例可以具有根据概述部分中的描述的附加的或替选的特征。

附图标记列表

LED 发光二极管

CRI 显色指数

LER 光谱效率

rel.LER 相对光谱效率

CCT 相关色温

FWHM 发射的光谱宽度，半高宽

ppm 百万分率

VB 比较例

rI，Ir 相对强度

Mol％ 摩尔百分比

Nm 纳米

℃ 摄氏度

λexc 激发波长

λmax 发射波长

λdom 主波长