具有相对于温度稳定的通量输出的白色磷光体转换LED制造技术

本发明专利技术提供一种照明设备（1），该照明设备包括固态光源（10）和陶瓷主体（100），其中固态光源（10）配置成向陶瓷主体（100）提供蓝色光源光（11），其中陶瓷主体（100）包括陶瓷材料（120），该陶瓷材料配置成将蓝色光源光（11）的部分波长转换成黄色转换器光（101），以提供包括所述蓝色光源光（11）和所述黄色转换器光（101）的白色照明设备光（2），所述白色照明设备光（2）具有选自0.18≤u'≤0.25且0.42≤v'≤0.54的范围的色点，并且其中陶瓷材料（120）包括(Y(1‑y‑q‑z),Gdy,Luq,Cez)3(Al(1‑x),Gax)5O12陶瓷材料，0≤x≤0.6、0≤y≤0.5、0≤q<1且0.001≤z≤0.06。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有相对于温度稳定的通量输出的白色磷光体转换LED
本专利技术涉及诸如用于在汽车应用中使用的照明设备。本专利技术还涉及制造用于在这样的照明设备中使用的包括铈的石榴石的过程，以及利用这种过程可获得的包括铈的石榴石。
技术介绍
发光陶瓷材料是本领域中已知的。例如，US2004145308描述了一种光源，其具有用于发射初级辐射的至少一个LED和具有用于将初级辐射转换为次级辐射的至少一种发光材料的至少一个发光转换主体。发光转换主体是多晶陶瓷主体。LED基于GaInN并发射蓝色初级辐射。陶瓷主体包括例如基于掺杂铈的钇铝石榴石的发光材料。该发光材料发射黄色次级辐射。蓝色初级辐射和黄色次级辐射穿透发光转换主体并被观察者感知为白光。为了制造发光转换主体，进行提供与掺杂剂的溶体混合的多晶陶瓷主体。借助于热处理，掺杂剂（活化剂）扩散到陶瓷主体中，形成发光材料。
技术实现思路
对于一些照明应用，诸如至少汽车照明应用，照明设备的质量和可靠性至关重要。另外，在汽车中，甚至在前照灯中，LED变得越来越普遍。然而，看起来有些光源不适合于在例如汽车中应用，因为温度特性有缺陷。因此，本专利技术的一方面提供了一种替代的照明设备，其优选地还至少部分地消除上述缺点中的一个或多个。另外，本专利技术的一方面提供了一种用于制造针对这种照明设备的波长转换器的替代过程，其优选地还至少部分地消除上述缺点中的一个或多个。在第一方面中，本专利技术提供一种照明设备（“设备”），其包括固态光源和陶瓷主体，其中固态光源配置成向陶瓷主体提供蓝色光源光），其中陶瓷主体包括陶瓷材料，该陶瓷材料配置成将蓝色光源光的部分波长转换（即转换）为黄色转换器光，以提供包括所述蓝色光源光和所述黄色转换器光的白色照明设备光，所述白色照明设备光特别地具有选自0.18≤u'≤0.25且0.42≤v'≤0.54的范围的色点（针对CIE1976颜色坐标u'和v'（CIELUV）），甚至更特别地0.2≤u'≤0.21且0.45≤v'≤0.51，以及其中陶瓷材料特别地包括A3B5O12:Ce3+型陶瓷材料（“陶瓷石榴石”），其中A可以包括钇（Y）、钆（Gd）和镥（Lu）中的一种或多种，​​并且其中B可以包括铝（Al）和/或镓（Ga），特别地其中陶瓷材料包括(Y(1-y-q-z),Gdy,Luq,Cez)3(Al(1-x),Gax)5O12陶瓷材料，0≤x≤0.6、0≤y≤0.5（特别地0≤y≤0.4）、0≤q<1（特别地0≤q≤0.8）并且0.001≤z≤0.06，甚至更特别地，在一实施例中x>0，诸如0<x≤0.5，并且在又一另外的实施例中0.05≤y≤0.2并且0.0015≤z≤0.03。此外，在再一实施例中，q=0。在另一实施例中，q在0.4-0.6的范围中。意外地看起来，虽然在较高温度下固态光源在强度方面降低，但是在约100℃的温度以下，总光通量基本保持相同。对于高要求的应用（诸如汽车或投影仪应用），这是极好的。尤其是对于汽车而言，可能期望光通量在低温应用（诸如接通照明设备后不久）下和在高温应用（诸如在一些操作时间后，比如至少15分钟）下相同。此外，光通量基本上独立于环境温度可能也是重要的。因此，本专利技术据此在此还提供了将这样的照明设备用于提供白色照明设备光，该白色照明设备光在恒定光源功率下具有白色照明设备光的温度独立的光通量，其中当光源在至少100℃的温度以下时，光通量在20℃下的光通量的90-110%的范围中。特别地，照明设备可以用于机动车辆的前照灯中，该前照灯在选自10-100℃的范围的不同温度下具有稳定通量。掺杂有Ce3+（三价铈）的发光陶瓷石榴石能够用于将蓝光转换为具有较长波长（例如在绿色至红色波长区内）的光，诸如在约500-750nm的范围中，有时甚至在蓝色区内。如下面进一步指出的，A还可以指其它稀土元素，并且B可以仅包括Al，但可选地还可以包括镓。式A3B5O12:Ce3+尤其表示化学式，即不同类型的元素A、B和O的化学计量（3:5:12）。然而，如本领域中已知的，由这种式表示的化合物可选地还可以包括相对于化学计量的小偏差。陶瓷材料包括石榴石材料。因此，主体尤其包括发光陶瓷。石榴石材料，尤其是陶瓷石榴石材料，在本文中也表示为“发光材料”。发光材料包括A3B5O12:Ce3+（石榴石材料），其中A特别地选自由Sc、Y、Tb、Gd和Lu组成的组，其中B特别地选自由Al和Ga组成的组。更特别地，A包括钇（Y）、钆（Gd）和镥（Lu）中的一种或多种，并且​​B包括铝（Al）。这样的石榴石可以利用铈（Ce），并且可选地利用诸如镨（Pr）的其它发光物质来掺杂。在一特定实施例中，B由约40％或更多的Al和60％或更少的Ga组成。特别地，B包括铝（Al），然而B也可以部分地包括镓（Ga）和/或钪（Sc）和/或铟（In），特别地至多约20％的Al，更特别地至多约10％的Al可被取代（即，B离子基本上由90或更多摩尔百分比（mole%）的Al和10或更少摩尔百分比的Ga、Sc和In中的一种或多种组成）；B可以特别地包括至多约10％的镓。在另一变形中，B和O可以至少部分地被Si和N取代。如上面指出的，元素A可以特别地选自由钇（Y）、钆（Gd）、铽（Tb）和镥（Lu）组成的组，甚至更特别地基本上只选自由Y和Gd组成的组，又甚至更特别地选自Y和Gd两者，但Y和Gd的摩尔比大于1。因此，在一实施例中，A3B5O12:Ce3+包括(Y,Gd)3Al5O12:Ce3+，尤其是具有Y和Gd两者。如下面指出的，特别地，通过烧结过程和/或热压过程，接着是还原气氛中的退火，可获得陶瓷材料。因此，在具体实施例中，通过下述可获得陶瓷主体：一种包括起始材料在升高温度下的烧结过程和等静压制过程（另见下文）的方法（该起始材料可能已在升高温度下预烧结），用于提供陶瓷主体；接着是一种包括在至少1000℃的温度下、在还原气氛中的退火过程的方法。然而甚至更特别地，通过下述可获得陶瓷主体：一种包括起始材料在升高温度下、在中性或氧化气氛中的烧结过程和等静压制过程的方法，用于提供陶瓷主体；接着是所述包括（在至少1000℃的温度下、在还原气氛中的）所述退火过程的方法。因此，特别地，本文描述的制造陶瓷主体的方法包含包括在升高温度下处理起始材料的方法，其特别地在中性或氧化气氛中执行。起始材料可以包括起始粉末的混合物（其尤其可以已在升高温度下预烧结）。然而，起始材料还可以包括粉末压块或生坯主体（被成型的起始粉末，例如通过干压可获得）。氧化气氛尤其可以包括N2、CO2、Ar、He、Kr等中的一种或多种​​以及（一些）O2。在一实施例中，陶瓷主体是细长陶瓷主体，另见下文。已经以这种方式处理的陶瓷主体远远优于未处理的陶瓷主体（（在高光源功率下）在光集中方面更高效）。光学属性和/或效率接近于单晶的光学属性和/或效率（另见上文）。然而，如上面指出的，陶瓷主体可以比单晶更快且更容易地制造，并且出于这个原因，以比单晶显著更低的成本制造。术语“陶瓷”尤其涉及一种无机材料，其除了其它方法之外通过下述可获得：在减小的压力、大气压力或高压下（诸如在10-8至500MPa的范围内，诸如尤其是至少0.5MPa，比如尤其是至少1MPa，比如1至约500MPa，诸如至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明设备（1），包括固态光源（10）和陶瓷主体（100），其中所述固态光源（10）配置成向所述陶瓷主体（100）提供蓝色光源光（11），其中所述陶瓷主体（100）包括陶瓷材料（120），所述陶瓷材料配置成将所述蓝色光源光（11）的部分波长转换为黄色转换器光（101），以提供包括所述蓝色光源光（11）和所述黄色转换器光（101）的白色照明设备光（2），所述白色照明设备光（2）具有选自0.18≤u'≤0.25且0.42≤v'≤0.54的范围的色点， 并且其中所述陶瓷材料（120）包括(Y(1‑y‑q‑z),Gdy,Luq,Cez)3(Al(1‑x),Gax)5O12陶瓷材料，0≤x≤0.6、0≤y≤0.5、0≤q<1且0.001≤z≤0.06，其中所述陶瓷主体（100）通过一过程可获得，所述过程包括：烧结阶段，所述烧结阶段包括在第一气氛中、在处于1500‑2000℃的范围中的温度下烧结可选地含有SiO2的起始材料的混合物以提供经烧结主体（100a）；接着是退火阶段，所述退火阶段包括在第二气氛中、在处于1000‑1600℃的范围中的温度下的退火以提供所述陶瓷主体（100），其中所述第一气氛与所述第二气氛不同，并且其中所述第一气氛包括中性或氧化气氛，并且所述第二气氛包括还原气氛。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.23 EP 15156087.71.一种照明设备（1），包括固态光源（10）和陶瓷主体（100），其中所述固态光源（10）配置成向所述陶瓷主体（100）提供蓝色光源光（11），其中所述陶瓷主体（100）包括陶瓷材料（120），所述陶瓷材料配置成将所述蓝色光源光（11）的部分波长转换为黄色转换器光（101），以提供包括所述蓝色光源光（11）和所述黄色转换器光（101）的白色照明设备光（2），所述白色照明设备光（2）具有选自0.18≤u'≤0.25且0.42≤v'≤0.54的范围的色点，并且其中所述陶瓷材料（120）包括(Y(1-y-q-z),Gdy,Luq,Cez)3(Al(1-x),Gax)5O12陶瓷材料，0≤x≤0.6、0≤y≤0.5、0≤q<1且0.001≤z≤0.06，其中所述陶瓷主体（100）通过一过程可获得，所述过程包括：烧结阶段，所述烧结阶段包括在第一气氛中、在处于1500-2000℃的范围中的温度下烧结可选地含有SiO2的起始材料的混合物以提供经烧结主体（100a）；接着是退火阶段，所述退火阶段包括在第二气氛中、在处于1000-1600℃的范围中的温度下的退火以提供所述陶瓷主体（100），其中所述第一气氛与所述第二气氛不同，并且其中所述第一气氛包括中性或氧化气氛，并且所述第二气氛包括还原气氛。2.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备（1），其中0.0≤x≤0.5、0.05≤y≤0.2并且0.0015≤z≤0.03，并且其中所述蓝色光源光（11）具有选自430-450nm的范围的主波长。3.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备（1），其中所述光源包括发光表面（12），所述发光表面配置在距所述陶瓷主体（100）等于或小于1mm的距离（d）处。4.根据权利要求3所述的照明设备（1），其中所述光源包括与所述陶瓷主体（100）物理接触的发光表面（12）。5.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备（1），包括多个所述固态光源（10），其中所述陶瓷主体（100）是细长陶瓷主体（100），所述细长陶瓷主体具有限定所述细长陶瓷主体（100）的长度（L）的第一面（141）和第二面（142），所述细长陶瓷主体（100）包括一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：HH贝希特尔，OJ施泰格尔曼，DU维歇特，M海德曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL