[发明专利]基于发光二极管的发射白光的照明设备

说明书

                        技术领域

本发明涉及基于发光二极管的发射白光的照明设备，其中LED主要发射UV辐射或蓝光。此外，还采用至少一种发射黄光的荧光剂和一种发射绿光的荧光剂对主辐射进行部分转换。所采用的黄色荧光剂是Ce-活化的柘榴石，特别是包含Y和/或Tb的柘榴石。所采用的绿色荧光剂是Eu-活化的钙-镁-氯硅酸盐(Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂)。

                        现有技术

电化学会志(J.Electrochem.Soc.)1992，p.622已公开一种氯硅酸盐荧光剂和它对UV和蓝光激发的应用，这种荧光剂中掺杂Eu(掺杂Eu²⁺的Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂荧光剂的发光性能和能量转换)。它发出的光在光谱的绿色区域。该文没有说明这种荧光剂的具体应用领域。

发射白光的发光转换-LED，目前是将在约460nm发射的蓝色Ga(In)N LED与发射黄光的YAG：Ce³⁺荧光剂结合起来生产的(美国专利5,998,925和欧洲专利862 794)。然而，由于缺乏颜色成分(主要是红色成分)，造成差的色彩再现，所以这些发射白光的LED只能有限地应用于一般照明目的。另一种方法是混合三种颜色RGB(红、绿、蓝)，它们合起来产生白光，参见例如WO 98/39805。

                      发明概述

本发明的目的是提供一种按照权利要求1的前述部分的基于LED的照明设备，该设备发射白光，特别是具有高的色彩再现。

这些目的是利用权利要求1的特征部分实现的。在从属 中，给出特别有利的实施方案。

以前制造发射白光的LED的方法，主要是基于RGB配料，即基于三种颜色，也就是红、绿和蓝的混合物，在这种情况下，该后一种成分可由荧光剂或由LED的主发射提供。第二种简化的方法中，如在序言中所讨论的，是基于混合蓝色和黄色(BG配料)。

根据本发明，首次采用基于BGG混合物——即蓝、黄、和绿色的组合——的全新概念。最重要的因素是，黄色荧光剂的光带是如此之宽，以致它们在光谱的红色区域也有足够的发射比例，特别是其在可见光区域总发射比例的至少20％处在≥620nm的光谱区域。

已经证明，Ce-活化的稀土(RE)柘榴石是一种特别适宜的发射黄光的荧光剂，其中RE优选自Y、Tb、Gd、Lu和/或La。Y和Tb组合是优选的。在这种情况下，为了达到足够的红色比例，Tb引起的长波位移具有特别有利的作用。

优选特别适合发射绿光的荧光剂(其发射波长峰值位于500-525nm区域)的CaMg氯硅酸盐结构根据本发明它掺杂以铕(Eu)。如果适宜，还可将少量的其它掺杂剂，特别是锰(Mn)，以小比例加入，用于细调。另一种方案是SrAl₂O₄：Eu²⁺或Sr₄Al₁₄O₂₅：Eu²⁺类型的绿色荧光剂。

在色图中，绿色荧光剂的色品位置与黄色荧光剂的色品位置以及蓝色LED的色品位置(或蓝色荧光剂颜色的色品位置)一起，封闭成很宽的三角形，产生适合特殊要求的更多的可能性。相比之下，不同的柘榴石的色品位置变化的范围明显较小。因此，对于可能达到的色温也可在很宽的范围，一般在4000-10 000K内散射。

在开发发射白光的照明设备方面，本发明是特别有利的。这是一种既基于LED阵列又基于单个LED的照明设备，或者是一种直接进行发光转换的LED，其中的荧光剂直接或间接地与芯片接触，即将荧光剂直接施加到芯片上，或嵌在包围它的树脂中。

将发射发射波长(峰)为300-470nm的发UV或蓝光(在本说明书中全都称作“短波”光)的LED，与根据本发明的荧光剂混合物组合起来，可以产生白光，这种荧光剂混合物能完全或部分地吸收LED的辐射，并且本身在光谱范围内发光，它与LED光的加成混合物产生有优良色彩再现的白光。可能还需要加入另一种发射蓝光的荧光剂成分(例如BAM)。在UV-LED的情况下，在发射波长(峰)约330-350nm处，和在蓝色LED的情况下，在发射波长(峰)约450-470nm处，达到特别有效的激发。