[发明专利]红色的发光材料和转换LED

说明书

提出分子式A_1‑yA'_yLiXF₆:Mn⁴⁺的发光材料，其中‑A＝Na、K、Rb和/或Cs；‑A'＝Na、K、Rb、Li和/或Cs；‑X＝Si、Ti、Hf、Zr、Sn、Pb和/或Ge‑0≤y1并且‑将A和A'选择为不同。

技术领域

本发明涉及一种发光材料和一种转换LED，所述转换LED尤其包括发光材料。

背景技术

在发射白光的转换LED中，如在普通照明中所使用的那样，白色总辐射的红色份额通过借助于无机发光材料将半导体层序列的短波的、尤其蓝色的初级光转换为波长更长的红色辐射来产生。在此，发射带在红色光谱范围中的形状和位置起着至关重要的作用。人眼对红色辐射的敏感度通常低于例如对绿色辐射的敏感度。在555nm以上的波长范围中能量越小或波长越大，就感知红色辐射尤其可能越差或越无效。然而，在发射白光的转换LED中，如果转换LED应具有高的显色指数(“color rendering index”，CRI)结合高的光谱效率(“luminous efficacy of radiation”，LER)和低的相关色温(“correlated colortemperature”，CCT)，那么红色光谱范围，尤其是具有大的波长的深红色光谱范围是特别重要的。用于这些应用的典型红色的发光材料基于Eu²⁺-，其中这些元素被引入无机的主结构中，在所述主结构中所述元素于是在吸收短波的光，尤其蓝光的情况下带来波长更长的发射。这些发光材料通常具有宽的发射光谱或发射带。据此，在发红光的发光材料的情况下，许多光子不可避免地被转换到如下光谱范围中(大的波长；例如650nm)，所述光谱范围只能被人眼非常低效地感知。这导致转换LED在眼睛敏感度方面的效率大大降低。为了解决这个问题，能够尝试通过改变主结构的化学组成来使发射光谱短波地移动，即提高与眼睛敏感度曲线的完整重叠。然而，由于所发射的光子的高斯分布，这也导致所期望的红色光谱范围中的光子数量减少，据此不再能够满足上述标准。

发光材料，如氮化锂铝酸盐(Nitridolithoaluminat)“SrLiAl₃N₄:Eu²⁺”(WO2013/175336Al；Narrow-band red-emitting Sr[LiAl₃N₄]:Eu²⁺as anext-generation LED-phosphor material,Nature Materials，2014；P.Pust等人)已经具有FWHM55nm的极窄的发射带，这导致经转换的光子的减少，所述光子在可见光谱的长波范围(发射带的长波的边沿)中被人眼极其低效地感知。然而，同时，SrLiAl₃N₄：EU²⁺的约650nm的发射最大值已经在深红色范围内远到使得具有这种发光材料作为唯一的红色成分的转换LED相对于具有带更宽的发光材料的解决方案几乎没有或没有效率优势。在此，效率损失主导CRI增益(R9)。另一发光材料，即SrMg₃SiN₄:Eu²⁺(Toward New Phosphors for Application inIllumination-Grade White pc-LEDs：The Nitridomagnesosilicates Ca[Mg₃SiN₄]:Ce³⁺,Sr[Mg₃SiN₄]:EU²⁺and Eu[Mg₃SiN₄],Chemistry of Materials，2014，S.Schmiechen等人)，显示出蓝移的、同样极窄的发射带(FWHM45nm)，其发射最大值约为615nm和从而在对于红色发光材料而言理想的范围内。不利的是，该化合物表现出强烈的热猝灭，使得即使在室温下也几乎观察不到发射。因此，在转换LED中的应用是不可能的。