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CN1886483B - 具有改进颜色重现性的基于发光二极管的高效照明系统 - Google Patents

具有改进颜色重现性的基于发光二极管的高效照明系统 Download PDF

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CN1886483B
CN1886483B CN2004800347223A CN200480034722A CN1886483B CN 1886483 B CN1886483 B CN 1886483B CN 2004800347223 A CN2004800347223 A CN 2004800347223A CN 200480034722 A CN200480034722 A CN 200480034722A CN 1886483 B CN1886483 B CN 1886483B
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F·杰曼
M·撒邱
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

本发明涉及一种照明系统，其同时利用蓝、绿和红的混色原理(RGB混合)和通过吸收主要由LED发射的辐射的发光物质而将该辐射转换成长波光的原理，其中应用至少两种LED，第一种LED主要在340-470nm范围(主波长)发射，第二种LED在600-700nm(主波长)的红区发射，该绿色成分是通过发射绿光的发光物质将该第一种LED的初级辐射进行至少部分转换而产生，作为发射绿光的发光物质使用氧氮硅酸盐型的发光物质，其含阳离子M且基本式为M(1-c)Si2O2N2:Dc，其中M包括Sr作为组分，D用二价铕掺杂，且M＝Sr，或M＝Sr(1-x-y)BayCax，x+y＜0.5，该氧氮硅酸盐完全或基本上由耐高温的变体HT组成。

Description

具有改进颜色重现性的基于发光二极管的高效照明系统
技术领域
本发明与下列申请相关：
2003P14657，
2003P14654，
2003P14656。
本发明涉及一种具有改进颜色重现性的基于发光二极管(LED)的高效照明系统。特别是涉及可完全连续调谐的发光转换LED。
背景技术
具有改进颜色重现性的基于LED的高效照明装置的概念是三色混合。其应用原色即红-绿-蓝(RGB)的混合产生白光。可使用蓝光LED部分转换两种发射红光和绿光的发光物质。当前的重点是寻求适于RGB系统的有效的绿光发光物质，如由US 6255670所建议的。或者，应用UV发射性LED，其可激发各发射红光、绿光和蓝光的三种发光物质，参见WO 97/48138。实例如YOB:Ce，Tb(绿)和YOS:Eu(红)线状发射体。在此需相对短波的发射(UV范围＜370nm)，以能达到高的量子产率。这就需使用适于UV-LED的非常昂贵的蓝宝石基质。另一方面，如应用基于较廉价的SiC基质的UV-LED，则必需满足发射范围在380-420nm内。该RGB系统的各色基本上可通过LED的初级辐射或通过发光转换LED产生，如WO 01/41215所述。
为提高总的光产率，在WO 00/19141中也曾建议一种复杂系统，其包括发射范围在575-605nm的第4个LED。当然，与RGB系统相比，这类系统明显较为昂贵和复杂。
DE-OS 10137042提出另一种概念，即提出一种引入特定的蓝光成分的平面照明系统，以避免使用蓝光发光物质时通常的吸收问题。
适于这种照明系统的一类重要的发光物质是氧氮硅酸盐型，如已知的缩写式为MSiON的发光物质，例如参见“ON new rare-earthdoped M-Si-Al-O-N materials”，J.van Krevel，TU Eindhoven 2000，ISBN 90-386-2711-4，第6章。其用Tb掺杂。通过365nm或254nm激发实现发射。
由尚未公开的EP-PA 02021117.8(Docket 2002P15736)已知一种新型的发光物质。其由式MSi2O2N2(M＝Ca、Sr、Ba)的Eu共活化氧氮硅酸盐或Eu、Mn共活化的氧氮硅酸盐组成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有改进颜色重现性的基于LED的照明系统，其颜色重现性尽可能高。本发明的另一目的在于提供一种可连续调谐的照明系统。
本发明提供一种具有改进的颜色重现性的基于LED的高效照明系统，其同时利用蓝、绿和红的混色原理和通过部分或全部吸收由LED发射的辐射的发光物质而将该辐射转换成长波光的原理，其中应用两种LED，第一种LED在340-470nm的峰波长范围内发射，第二种LED在峰波长范围为600-700nm的红区发射，其特征在于，绿色成分是通过由发射绿光的发光物质将所述第一种LED的初级辐射部分或全部转换而产生，作为发射绿光的发光物质使用氧氮硅酸盐型的发光物质，其含阳离子M且基本式为M(1-c)Si2O2N2:Dc，其中M包括Sr作为组分，D为二价Eu，并且该氧氮硅酸盐完全或基本上由耐高温的变体组成，相应的合成温度范围为1300-1600℃，且其中Eu的比例c为M的0.1-20mol％。
本发明的照明系统，其特征在于，M为Sr。
本发明的照明系统，其特征在于，M＝Sr(1-x-y)BayCax，其中0≤x+y＜0.5。
本发明的照明系统，其特征在于，该系统包含同型LED组。
本发明的照明系统，其特征在于，应用三种LED或LED组，其中第一种LED的初级辐射被全部转变为绿光次级辐射，第三种LED发射蓝光。
本发明的照明系统，其特征在于，该系统包括控制电子部件，其使该系统的特性像光色一样是可调的或按需可控的。
上述的照明系统，其特征在于，该系统包括控制电子部件，其可分别调节各个LED或LED组的亮度，以形成可连续调谐的照明系统，以在2500-5000K的谱带内覆盖1000K的色温范围，使在所选范围内的每一所选色温的Ra值至少为85。
本发明的照明系统，其特征在于，应用正好二种LED或LED组，其中第一种LED的初级辐射仅部分转变成绿光的次级发射，其中绿光和蓝光均由第一种LED发射。
本发明的照明系统，其特征在于，绿光的次级发射的主波长在550-570nm范围内。
本发明的照明系统，其特征在于，Sr作为M的主要部分，而部分M由Ba和/或Ca所取代。
本发明的照明系统，其特征在于，部分M由Li和/或La和/或Zn和/或Na和/或Y所取代。
本发明的照明系统，其特征在于，在式为MSi2O2N2的氧氮硅酸盐中的部分SiN基由AlO基所取代。
本发明的照明系统，其特征在于，部分Eu由Mn所取代。
本发明的照明系统，其特征在于，应用其峰波长为420-470nm的基于InGaN的发光二极管作为初级辐射源。
本发明的照明系统，其特征在于，通过利用蓝、绿和红的混色原理的色混合实现色温为2500-5000K的发射白光的照明系统。
权利要求1的照明系统，其特征在于，在一个凹穴中安置多个发射光的部件。
本发明的照明系统，其特征在于，在一个凹穴中安置同时发射蓝光和绿光成分的发光转换LED和直接发射红光成分的LED。
本发明的照明系统，其特征在于，所述氧氮硅酸盐的半峰宽小于90nm。
本发明的照明系统，其特征在于，该系统包括用于控制各个LED或LED组的电子部件。
对某些应用，使用RGB-LED是有利的，其由含发射色为RGB的三种芯片组成。因为所有三种颜色均通过不同的LED实现，所以可相互独立地控制该所有三种成分。因此用这种照明系统几乎可经相应的控制电子部件有目的地调节每一所需的色位。该技术方案的缺点在于非常低的颜色重现指数即Ra＜50，这是由于该三种单个发射的窄带性造成的。另一缺点是该所用的绿LED由于技术原因比其它两种组件有明显较低的效率。此外，色位与操作电流和温度有很大关系。当前的技术(适于430-470nm蓝光的InGaN-LED或适于＞540nm黄光、特别是在600-700nm范围的红光的InGaAIP-LED)对在绿光谱范围的LED初级辐射无确实的解决办法。但用初级辐射实现的RGB解决办案的优点在于该照明系统是可连续调谐的。
相反，对颜色重现性要求高的照明系统使用将部分LED初级辐射转换成长波光特别是绿光的LED。但是这种结构是不可连续调谐的，因为次级成分与初级成分有关。
至今还没有一种其同时对外部影响不敏感的发射绿光的高效发光物质。
本发明的照明系统同时利用蓝、绿和红的混色原理(RGB混合)和通过吸收主要由LED发射的辐射的发光物质而将该辐射转换成长波光的原理，其中应用至少两种LED，第一种LED主要在340-470nm(峰波长)范围发射，特别是至少在420nm处发射，第二种LED在600-700nm(峰波长)的红区发射，其中绿色成分是通过由发射绿光的发光物质将第一种LED的初级辐射进行至少部分转换而产生的，作为发射绿光的发光物质使用氧氮硅酸盐型的发光物质，其含阳离子M且基本式为M(1-c)Si2O2N2:Dc，其中M包括Sr作为组分，D是用二价铕掺杂，且M＝Sr，或M＝Sr(1-x-y)BayCax，其中x+y＜0.5，该氧氮硅酸盐完全或基本上由耐高温的变体HT组成。
建议应用式为MSi2O2N2(M＝Ca、Sr、Ba)的氧氮硅酸盐型的发光物质，其由二价Eu活化，还可能加有Mn作为共活化剂，其中该发光物质主要或单独即大于50％的发光物质是由HT相组成。该HT变体的特征在于，其可宽频激发；其对外部影响具有特别高的稳定性，即在150℃下无可检出的降解；其在交变条件下显示出特别好的色位稳定性(在20-100℃之间几乎检测不到偏移)。其它优点包括在红光区的低吸收，这对发光物质混合物特别有利。下面该发光物质常称为Sr-Sion:Eu。
在制备该新型发光物质时，特别重要的是在1300-1600℃合成范围的高温另一决定因素是起始组分的反应性。该反应性应尽可能高。
在M＝Sr或M＝Sr(1-x-y)BayCax(x+y＜0.5)的主要含Sr的实施方案即下面称为Sr-Sion的情况下，从EP-PA 02021117.8中已知的发光物质MSi2O2N2:Eu(M＝Ca、Sr、Ba)是难以控制的。虽然各个实验条件提供了优异的结果，但至今仍缺少可得到所需的可靠结果的准则。此外在高的温度负荷下还易于减少该发光物质的效率，并大大地改变其色位。
现意外地发现，该两相基本的差别在于其作为发光物质的适合性。NT相仅有条件地用作Eu掺杂的发光物质，并易发射橙红色，而HT相特别适于用作发射绿光的发光物质。常存在一种由两种变体组成的可在宽频带内呈两种发射的混合物。因此希望制备尽可能纯的HT相，即其含量为至少50％，优选至少70％，特别优选至少85％。
对此需一种在至少1300℃，但不超过1600℃下进行的灼烧工艺。该温度范围优选为1450-1580℃，因为更低温度增加NT相的形成，而更高温度下该发光物质的可加工性明显恶化，并从约1600℃开始作为硬烧结的陶瓷或熔体存在。最佳温度范围与原料的准确组成和特性相关。
为制备Sr-Sion型高效发光物质，特别重要的是使用其基础成分SiO2、SrCO3以及Si3N4基本呈化学计算量关系的原始产物。这里Sr示例性地代表M。与理想化学计算量配料的偏差不应超过特别是10％，优选5％，也可如通常那样加入熔剂。特别优选是最大偏差为1％。此外，用于掺杂的Eu的前体如可以是氧化物Eu2O3。这种理解与至今按明显欠化学计算量加入基础成分SiO2的程序相反。特别意外的是，这种理解是因为其他作为发光物质所推荐的Sion如EP-PA 02021117.8中所教导的Ba-Sion正好应是以SiO2欠量所制备的。
因此适于Sr-Sino MSi2O2N2的相应配料应为11-13重量％的SiO2、27-29重量％的Si3N4、其余为SrCO3。M中的Ba含量和Ca含量相应以碳酸盐加入。铕相应于所需掺杂例如呈氧化物或氟化物加入以代替SrCO3。配料MSi2O2N2也意味着可能偏离准确的化学计算量，只要其能补偿电荷守恒即可。
经证实特别有利的是，该主晶格的初始成分，特别是Si3N4具有尽可能高的纯度。因此特别优选由液相如由四氯化硅为原料所合成的Si3N4。经证实，钨和钴的污染是特别关键的。该杂质应尽可能低，按前体物质计特别是各应小于100ppm，特别是小于50ppm。此外尽可能高的反应性是有利的，该反应性可通过反应性表面积(BET)定量化。该反应性表面积应至少为6m2/g，优选至少为8m2/g。杂质铝和钙的含量按前体物质Si3N4计应尽可能低于100ppm。
在偏离上述化学计算量配料工艺控制和温度控制情况下，如果SiO2加入量过低，则不断增加地形成不需要的异相即氮硅酸盐相MxSiyNz如M2Si5N8，以致造成氮过量。尽管该化合物本身是一种有用的发光物质，但在Sr-Sion的合成方面其与另外的氮硅酸盐一样有特别大的干扰，因为这种异相吸收Sr-Sion的绿光辐射且可能转换成已知的氮硅酸盐的红光辐射。反之，在加入太多的SiO2时，由于产生氧过量而形成Sr硅酸盐如Sr2SiO4。该两异相均吸收有用的绿光发射或至少导致晶格缺陷如空穴，该空穴大大有损于该发光物质的效率。作为根据其准则是该异相的含量应尽可能低于15％，优选甚至低于5％。在合成的发光物质的XRD光谱中其相应于如下要求，即在XRD偏转角2θ在25-32°范围内时所有异相峰的强度应小于表征HT变体的在约31.8°的主峰强度的1/3，优选小于1/4，特别优选小于1/5。这特别适用于SrxSiyNz型异相，特别是Sr2Si5N8。
在最佳工艺控制情况下可以可靠地实现80％至明显超过90％的量子效率。与此相反，在非特异性工艺控制中该效率通常达最高为50-60％的量子效率。
本发明可制备一种式为MSi2O2N2(M＝Ca、Sr、Ba)的氧氮硅酸盐型的发光物质，其由二价Eu活化，并可加有Mn作共活化剂，其中该发光物质主要或单独即大于50％的发光物质，优选大于85％的发光物质由HT相组成。该HT变体的特征在于，其可宽频激发，即在50-480nm，特别是150-480nm，特别优选250-470nm的宽范围内激发；其对外部影响具有特别高的稳定性，即在150℃下空气中无可检测出的降解；其在交变条件下显示特别好的色位稳定性。其它优点包括在红光区的低吸收，这对发光物质混合物特别有利。下面该发光物质常称为Sr-Sion:Eu。主体是HT变体特别可如此识别，即与在XRD光谱中约25-27°处存在的HT变体的三组反射光中的最大强度峰相比，NT变体的特征峰在XRD光谱中约28.2°处的强度小于1∶1，优选小于1∶2。这里所述的XRD光谱各与通过已知Cu-Kα线的激发相关。
在相同的活化剂浓度下，该发光物质的发射特性不同于相同化学计算量的NT变体。在最佳HT变体的情况下，该HT变体的半峰宽明显小于含异相和缺陷的简单混合物的情况，并且处于70-80nm范围，而含异相和缺陷的简单混合物的半峰宽约为110-120nm。该HT变体的主波长通常较短，比明显含异相的样品短10-20nm。此外，与NT主体的或含高异相的混合物相比，高纯HT变体的效率通常高至少20％，有些还显著更高。
足够低含量的NT变体和异相的特征是发射的半峰宽(FWHM)小于90nm。因为异相含量越少，则该富异相的变体特别是氮硅酸盐异相Sr-Si-N-Eu如尤其是Sr2Si5N8:Eu的特征橙红发射比例越小。
除减小的半峰宽外，该在XRD光谱中说明其它晶体结构的上述典型反射对表征也是有益的。
在HT变体的XRD光谱中的主峰是在约31.7°处的峰。其它的突出峰是在25-27°(25.3和26.0和26.3°)之间的强度约相等的三个峰，其中具有最小偏差的峰是最强的，另一强峰在12.6°处。
该发光物质主要发射主波长在550-570nm，特别是555-565nm范围内的绿光。
也可在式为MSi2O2N2的氧氮硅酸盐分子中加入少量AlO基以替代SiN基，特别是该取代达最大30％的SiN部分。
Sr-Sion:Eu的两种相可类似地结晶成两种结晶不同的主晶格变体，并各经化学计算量配料SrSi2O2N2:Eu制成。也可与该化学计算量呈少量偏差。意外的是该经Eu掺杂的主晶格在蓝光或UV区中激发时均发光，但是不同主晶格变体有不同的发射颜色。NT变体发射橙色，HT变体在约λdom＝560nm处以原则上明显较高的效率发射绿光。随掺杂含量和掺杂材料(Eu或Eu，Mn)以及HT变体和NT变体的相对含量的不同，可准确调节该发光物质的所需特性。
该HT相的优点是在非常宽的光谱范围内可均匀激发，其量子效率仅有微小的变化。
此外，在宽的温度范围该HT变体的发光与温度仅有很小的关系。由此首次找到优选用于LED应用的发射绿光的发光物质，该发光物质无需采取特别措施来加以稳定。这正是其特别优于现今为此目的有希望作为候选发光物质即硫代镓酸盐发光物质或氯硅酸盐的原因。
含M＝(Sr，Ba)，优选不含Ba或Ba含量不超过10％的Sion化合物是一种有宽范围发射最大值的有效发光物质。该发射最大值大部分在比纯的Sr-Sion更短的波长处，即优选在520-565nm处。此外，可达的色域可通过加入少量(优选不超过30摩尔％)的Ca和/或锌来展宽；由此与纯Sr-Sion相比该发射最大值可移动到较长的波长范围，也可通过用Ge和/或Sn部分取代(不超过25摩尔％)Si来实现。
另一实施方案是M，特别是Sr被三价或一价离子如Y3+、La3+或Li+或Na+部分取代。这些离子的含量优选最大为M的20摩尔％。
该发光物质在应用于照明系统中时特别显示出优点，其可作为绿光发光物质以代替至今不适于绿光成分的低效解决方案。该发光物质可通过具有高效初级辐射的蓝光LED或通过UV-LED来实现激发。因为与其它技术解决方案如硫代镓酸盐或氯硅酸盐相比该绿光发射带是较宽的，所以明显提高了其颜色重现性指数。
该发光物质特别适用于全彩色发光转换LED中和基于UV-蓝色初级发射的LED的具有任意可调颜色的发光转换LED中。通过本发明的发光物质的转换提供蓝绿色至黄绿色的光。
其中M ＝(Sr，Ba)的混合化合物是具有宽范围发射最大值的有效发光物质。该发射最大值在520-570nm处。此外，该可达色域可通过少量加入(优选不超过30摩尔％)Ca和/或锌来展宽，也可通过用Ge和/或Sn部分取代(不超过25摩尔％)Si来实现。
另一实施方案是M、特别是Sr被三价或一价离子如La3+或Li+部分取代。含量优选最大为M的20摩尔％。
本发明的发光物质优选用于发光转换LED中以用于产生白色光，其可用蓝色初级辐射，也可用UV初级辐射，这时用发射蓝光和黄绿光的发光物质产生白色光。适于蓝光成分的候选材料是已知的，如适用的有BaMgAl10O17:Eu2+(称为BAM)或Ba5SiO4(Cl，Br)6:Eu2+或CaLa2S4:Ce3+或(Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+(称为SCAP)。本发明的发光物质适于黄绿成分。
为改进本系统的颜色还可使用红光发光物质。优选使用主要发射红光的附加LED。特别是与发射蓝光的LED一起应用，特别适用的是(Y，La，Gd，Lu)2O2S:Eu2+，SrS:Eu2+或(Ca，Sr)2Si5N8:Eu2+，特别是含高Ca含量的LED。
以这种方法可特别在相应于色温2200-3500K的暖白光色下于宽的范围内达到颜色重现指数Ra为85-95，同时不损害该照明系统的可调光性。
所发现的解决方法优于现在的两种局部解决办法，因为其比至今的效率最佳系统更有效，并且出人意料地为可调光系统提供了较好的解决方法。因此从整体上看在技术上实现了突破。
特别优选是采用RGB技术的照明系统，该系统仅应用基于氮化物的发光物质，其中应用主波长为440-465nm，优选有460nm主波长的高效蓝光LED，并同时具有发光转换LED。第一种发光转换LED应用优选具有460nm峰波长的蓝光LED作为初级光源，借助于上述Sr-Sion的转换作为绿光次级光源。第二种发光转换LED应用优选具有约460nm峰波长的蓝光LED作为初级光源，借助于(Ca，Sr)2Si5N8:Eu2+型的氮硅酸盐转换作为红光次级光源。意外的是，该三成分几乎理想地在其光谱中相互互补，以致可在高效率下实现高的颜色重现性。
可依多种方式在技术上实现本发明的照明系统。所谓的多芯片LED特别有益，其中不同芯片处于一个外壳中。通常包括两片或三片芯片。在原则上可有下列实施方案：
在第一种实施方案中，第一种LED主要在340-430nm范围内发射的UV-LED，其激发绿光发光物质以产生次级发射。第二种LED是发射红光的LED。此外，还应用第三种LED，其优选本身主要发射蓝光(430-470nm峰)或在蓝光发光物质情况下由主要发射UV的LED激发。
在第二种实施方案中仅应用两种LED。第一种LED主要发射340-420nm范围的UV光，其前面安装有发射蓝光的发光物质和新型的发射绿光的发光物质。该两种发光物质可完全转换第一种LED的UV辐射。但一种优选实施方案是第一种LED是其峰在430-470nm范围的发射蓝光的LED，在其前安置有新型的发射绿光的发光物质，该发光物质将该LED的初级光部分转变成绿光次级辐射。第二种LED也是发射红光的LED。当然不排除也可通过短波辐射(如UV-LED或蓝光LED的辐射)的转换以产生红光成分。
当然这里所述的LED也可意指同类LED的组。
各芯片均局部配置有相应的发光物质。为此目的各芯片可存在于不同的空腔或凹穴中或组合在单一的凹穴中。该芯片通常已在前面过程中均配置有发光物质。在有单一凹穴的解决方案中或该发光物质与芯片呈实体分离的解决方案中，也可就在芯片装入该照明系统的外壳中后立即涂覆该发光物质。该所述发光物质特别适用于近芯片转换技术，如其本身是文献中已知的，参看如DE 10203795。
此外，本发明还涉及一种含上述LED的照明系统，该照明系统还包括例如实现可调光性的电子部件。该电子部件的另一目的在于控制备LED或LED组。这种功能可通过已知的电子元件实现。
附图简介
下面借助两实施例详述本发明。
图1示出氧氮硅酸盐的发射谱；
图2示出该氧氮硅酸盐的反射谱；
图3示出含多个半导体构件用作白光光源(图3b)的照明系统，其中半导体构件(图3a)也呈放大示出；
图4示出图3的半导体构件的发射谱；
图5示出半导体构件的第二种实施例。
实施例说明
图1示出发射绿光的高效发光物质的具体实例。其涉及在HT变体中发光物质SrSi2N2O2：(10％Eu2+)的发射，在该发光物质中Eu含量为由Sr占居的晶格位的10摩尔％。该发射最大值位于545nm，平均主波长(λdom)为564nm。色位是x＝0.393；y＝0.577。在460nm处进行激发。FWHM为84nm。
图2示出该发光物质的浸反射谱。其在低于430nm处有显著的最小值，因此证明在此范围有良好的可激发性。
图3a，3b示出适于白光光源的结构。该光源(见图3b)是一种LED型的半导体构件6，该构件具有峰发射波长例如为460nm的InGaN型第一种芯片1和峰发射波长例如为620nm的InGaAlP型第二种芯片2并含主峰发射波长例如为460nm的InGaN型第三种芯片3的发光转换LED型的半导体构件。该半导体构件6与其它类似的元件一起埋置于不透光的基壳8中。该发光物质是作为实施例所提出的氧氮硅酸盐SrSi2N2O2:Eu(10％)，该发光物质将芯片3的初级辐射完全转换并转变成λdom＝563nm的峰发射为547nm的绿光辐射。这种解决方案的主要优点是通过电子控制7改变三个LED的相对强度可实现在宽的色温范围内的连续调谐。与至今用三个初级发射LED(RGB，其中通过λdom＝526nm的InGaN-LED产生绿光)的解决方案相比较(见表1)表明，该新的解决方案具有突出的优越性。图3a示出LED 6的放大图。
图4示出这类照明系统的发射，作为光谱分布(任意单位表示的强度)与波长(nm)的关系图。虚线表明旧的解决方案(三种初级发射的LED)与用于色温4000K的新解决方案(两种初级发射的LED和一种对于绿光的发光转换LED)的比较。
应用适于绿光发光转换LED的长波初级光源(450-465nm)的主要优点是可避免由外壳和树脂或发光物质老化和降解产生的问题，以达到长的使用寿命。
在另一实施例中，应用适于绿光发光转换LED的UV-LED(约380nm)作为初级光源，其中必须通过附加的已知措施尽可能避免由外壳和树脂或发光物质老化和降解产生的问题，该措施为精心选用外壳材料、加入耐UV的树脂成分。这种解决方案的主要优点是可达到非常高的效率，即30lm/W。
表1：在基于纯LED解决方案(旧)的发射白光的半导体构件和用绿光发光转换LED的解决方案(新)之间的颜色再现指数Ra和红色指数R9的比较
  色温(K)   Ra(旧)   R9(旧)   Ra(新)   R9(新)
  2700   38   -23   91   92
  3000   38   -37   91   93
  4000   43   -71   94   89
  5000   36   -87   91   78
  6430   51   -99   86   57
在另一实施例中(见图5)，应用具有两种LED解决方案作为发射白光的半导体构件。其基本结构类似于WO 01/41215中所描述的。第一种发光转换LED提供蓝光和绿光成分。其主峰发射波长例如为460nm的InGaN型芯片1埋置在不透光基壳8的空腔9中。同时在空腔9中还安置有类似于第一实施方案的发射红光的InGaAlP型的第二种LED2。
芯片具有分可开调节的分离的连接端3。该连接端3之一总是经连线4与芯片1，2相连。所述凹穴有作为芯片1，2的初级辐射的反射器的斜壁7。该凹穴9充满有灌注材料5，该材料通常含有硅注塑树脂(或环氧注塑树脂)和发光物质颜料6(小于15重量％)作为主成分(80-90重量％)。其它少部分尤其为甲醚和高分散度硅胶(Aerosil)。该发光物质是第一实施例所提及的较低浓度的氧氮硅酸盐SrSi2O2N2:Eu(10％)，其仅部分转换LED的初级辐射，并产生峰发射为540nm或λdom＝560nm的绿光辐射。
该具有共同凹穴的窄小结构形式是可能的，因为在645nm处的具有初级发射的红色LED 2不会由绿光发光物质所吸收或转换。由此示例性地表明窄的半峰宽(FWHM小于90nm，优选小于80nm)的意义。与三LED解决方案相比，该首次提出的特别紧致的解决方案的缺点仅在于缺乏可连续调谐性。
本照明系统也特别适用于适配性照明概念，在该照明中，照明系统的光色或亮度按可自由选用的给定准则调节或以合适的方式适配于环境的亮度。

Claims (19)

1.一种具有改进的颜色重现性的基于LED的高效照明系统，其同时利用蓝、绿和红的混色原理和通过部分或全部吸收由LED发射的辐射的发光物质而将该辐射转换成长波光的原理，其中应用两种LED，第一种LED在340-470nm的峰波长范围内发射，第二种LED在峰波长范围为600-700nm的红区发射，其特征在于，绿色成分是通过由发射绿光的发光物质将所述第一种LED的初级辐射部分或全部转换而产生，作为发射绿光的发光物质使用氧氮硅酸盐型的发光物质，其含阳离子M且基本式为M(1-c)Si2O2N2:Dc，其中M包括Sr作为组分，D为二价Eu，并且该氧氮硅酸盐完全或基本上由耐高温的变体组成，相应的合成温度范围为1300-1600℃，且其中Eu的比例c为M的0.1-20mol％。
2.权利要求1的照明系统，其特征在于，M为Sr。
3.权利要求1的照明系统，其特征在于，M＝Sr(1-x-y)BayCax，其中0≤x+y＜0.5。
4.权利要求1的照明系统，其特征在于，该系统包含同型LED组。
5.权利要求1的照明系统，其特征在于，应用三种LED或LED组，其中第一种LED的初级辐射被全部转变为绿光次级辐射，第三种LED发射蓝光。
6.权利要求1的照明系统，其特征在于，该系统包括控制电子部件，其使该系统的特性像光色一样是可调的或按需可控的。
7.权利要求5的照明系统，其特征在于，该系统包括控制电子部件，其可分别调节各个LED或LED组的亮度，以形成可连续调谐的照明系统，以在2500-5000K的谱带内覆盖1000K的色温范围，使在所选范围内的每一所选色温的Ra值至少为85。
8.权利要求1的照明系统，其特征在于，应用正好二种LED或LED组，其中第一种LED的初级辐射仅部分转变成绿光的次级发射，其中绿光和蓝光均由第一种LED发射。
9.权利要求1的照明系统，其特征在于，绿光的次级发射的主波长在550-570nm范围内。
10.权利要求1的照明系统，其特征在于，Sr作为M的主要部分，而部分M由Ba和/或Ca所取代。
11.权利要求1的照明系统，其特征在于，部分M由Li和/或La和/或Zn和/或Na和/或Y所取代。
12.权利要求1的照明系统，其特征在于，在式为MSi2O2N2的氧氮硅酸盐中的部分SiN基由AlO基所取代。
13.权利要求1的照明系统，其特征在于，部分Eu由Mn所取代。
14.权利要求1的照明系统，其特征在于，应用其峰波长为420-470nm的基于InGaN的发光二极管作为初级辐射源。
15.权利要求1的照明系统，其特征在于，通过利用蓝、绿和红的混色原理的色混合实现色温为2500-5000K的发射白光的照明系统。
16.权利要求1的照明系统，其特征在于，在一个凹穴中安置多个发射光的部件。
17.权利要求1的照明系统，其特征在于，在一个凹穴中安置同时发射蓝光和绿光成分的发光转换LED和直接发射红光成分的LED。
18.权利要求1的照明系统，其特征在于，所述氧氮硅酸盐的半峰宽小于90nm。
19.权利要求1的照明系统，其特征在于，该系统包括用于控制各个LED或LED组的电子部件。
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