[发明专利]产生白光的荧光照明

说明书

技术领域

本专利申请一般涉及磷光体转换半导体发光器件。

背景技术

包括发光二极管(LED)的半导体发光器件是目前可提供的最有效光源之一。使用的LED能够在整个可见光谱上工作。可以使用半导体生产LED，该半导体包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也被称为III-氮化物(III-nitride)材料。

LED通常用在各种不同的照明系统中，例如，用于照明、气氛照明、广告照明等。为了提供好的照明印象，已经提出了使用UV-LED的照明系统，其中从UV-LED发射的光通过荧光材料被转换。

因为相对于可见光的其他颜色，蓝色UV光具有更高的光子能量，即更短的波长，这样的光可以容易地被转换以产生具有更长波长的光。在本领域众所周知的是，使用作为发光而公知的过程可以将具有第一峰值波长的光(“第一光”)转换为具有更长峰值波长的光(“第二/第三光”)。该发光过程涉及通过光致发光材料(也称为磷光体)吸收激发该材料的原子的第一光，并且发射第二光。峰值波长和在其附近的波长谱带可以简而言之被称为波长。第二光的波长将依赖于光致发光材料。可以选择光致发光材料的类型以产生具有特定峰值波长的次级光。

为了提高使用LED的照明系统的显色指数(CRI)，已经提出了二色性照明系统。在这样的系统中，蓝色LE D的初级发射与由光致发光材料(例如黄色磷光体)发射的光结合。例如，使用Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺磷光体作为光致发光材料。从该LED发射的蓝光的一部分由该磷光体转换为黄光。来自LED的蓝光的另一部分被传输通过该磷光体。因此，该系统发射从LED发射的蓝光和从该磷光体发射的黄光。蓝色和黄色发射谱带的混合由观察者感知为白光。该被感知的光具有在70和80之间的CRI，以及在大约5000K到大约8000K范围的色温。

然而，在许多照明应用中，小于80的CRI是不可接受的。例如，在商业照明、气氛照明中，等等，通常不使用基于二色性方法的白光LED，因为由缺少红色颜色成分而导致CRI差。特别地，对于如在通常的照明中使用的低于5000K的色温，具有二色性蓝黄LED照明系统的CRI低于70。

为了即使在高相关色温(CCT)、即CCT＜6000时进一步提高CRI，已经提出了波长转换半导体发光器件，其中提供了第一波长转换材料和第二波长转换材料。可以根据具有所述温度的、具有与1960的CIEu-v系统中光源的色点距离最小的普朗克发射体(Planckian emitter)的色坐标来理解光源的CCT。

第一波长转换材料(荧光材料)发射光，该光具有比由第二波长转换材料发射的光更短的波长。可以将第一和第二转换材料沉积在发光器件上。然而，在已知器件之内，因为第一和第二波长转换材料是相互混合的，导致强的反向散射(back-scattering)和光损耗，所以效力差。此外，通常仅仅由从该第一波长转换材料发射的光激发该第二波长转换材料。此外，期望的相关色温(CCT)的调整非常差。

发明内容

因此，本申请的一个目的是提供发射具有高CRI的白光的照明系统。本申请的另一个目的是提供一种照明系统，该照明系统具有高效力、明确定义的色温和好的照明特性。本申请的另一个目的是提供具有暖色白光发射(即CCT＜6000K)的LED照明。本申请的另一个目的是允许调整照明系统的CCT。

这些和其他的目的通过发光系统解决，该发光系统包括辐射源，其能够发射至少第一波长光谱的第一光；第一荧光材料，其能够至少部分地吸收该第一光并且发射具有第二波长光谱的第二光；第二荧光材料，其能够至少部分地吸收该第一光并且发射具有第三波长光谱的第三光；其中，该第一荧光材料或该第二荧光材料为密度大于单晶材料的密度的97％的多晶陶瓷，并且其中相应的另一个荧光材料是中值粒度为100nm＜d_50％＜50μm的荧光粉(phosphor powder)。

该第二荧光材料可以是密度大于具有相同组成(composition)的单晶材料的密度的97％的多晶陶瓷。

单晶材料可以理解为晶状固相，在该晶状固相中整个样本的晶格对于该样本的边缘是连续的、非扭曲的、和未破损的，没有晶界。它的密度是100％。