▶ オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-09
(45)【発行日】2022-12-19
(54)【発明の名称】蛍光体組み合わせ体、変換素子、オプトエレクトロニクス装置
(51)【国際特許分類】
C09K 11/08 20060101AFI20221212BHJP
C09K 11/64 20060101ALI20221212BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20221212BHJP
【ＦＩ】
C09K11/08 J ZNM
C09K11/64
H01L33/50
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020525923
(86)(22)【出願日】2018-11-08
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-01-28
(86)【国際出願番号】 EP2018080607
(87)【国際公開番号】W WO2019092102
(87)【国際公開日】2019-05-16
【審査請求日】2021-10-06
(31)【優先権主張番号】PCT/EP2017/078913
(32)【優先日】2017-11-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(31)【優先権主張番号】102018108842.6
(32)【優先日】2018-04-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】514272140
【氏名又は名称】オスラム オーエルイーディー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＯＳＲＡＭ ＯＬＥＤ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， ９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ライナー ブーテンダイヒ
(72)【発明者】
【氏名】フィリップ プスト
(72)【発明者】
【氏名】デイヴィッド オブライエン
(72)【発明者】
【氏名】イオーン シュトル
(72)【発明者】
【氏名】マークス アーダム
【審査官】黒川 美陶
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－３１３９０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０４２５７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１４６１５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５２６５３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５２４１４１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０９Ｋ １１／００－１１／８９
Ｈ０１Ｌ ３３／５０
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の蛍光体（１）と第２の蛍光体（２）とを含む、蛍光体組み合わせ体（１０）であって、前記第２の蛍光体（２）は赤色発光量子ドット蛍光体であり、
前記蛍光体組み合わせ体（１０）は、下記式
（ＭＢ）Ｌｉ ２ Ａｌ ２ Ｏ ２ Ｎ ２ ：Ｅ
を有する第３の蛍光体（３）を含み、ここで、
ＭＢは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎまたはこれらの組み合わせを含む二価金属の群から選択されており、
Ｅは、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｙｂおよびこれらの組み合わせを含む群から選択されている、
蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項2】
前記第１の蛍光体（１）は緑色発光蛍光体である、請求項１記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項3】
前記第１の蛍光体（１）は量子ドット蛍光体ではない、請求項１または２記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項4】
前記第１の蛍光体（１）は、平均粒径が１μｍ～１０００μｍである粒子を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項5】
前記赤色発光量子ドット蛍光体（２）は、１ｎｍ～３００ｎｍの平均粒径を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項6】
前記赤色発光量子ドット蛍光体（２）は、以下の半導体材料すなわち、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＳｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＳｉＣ、ＩｎＮ、Ａ１Ｎ、ならびに該半導体材料の固溶体、または該半導体材料の組み合わせ、の群から選択された半導体材料のうち少なくとも１つの半導体材料を含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項7】
前記赤色発光量子ドット蛍光体（２）は、コアシェル構造（２ａ，２ｂ）を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項8】
前記赤色発光量子ドット蛍光体（２）は、平均直径が１～２００ｎｍであるコアを有し、かつ平均厚が２００ｎｍまでのシェルを有する、請求項７記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項9】
当該蛍光体組み合わせ体（１０）の蛍光体総量に対する前記赤色発光量子ドット蛍光体（２）の割合は、最大で６０重量パーセントを有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項10】
前記第３の蛍光体（３）は、正方晶の空間群Ｐ４２／ｍで結晶化している、請求項１から９までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項11】
前記第３の蛍光体（３）は式ＳｒＬｉ２Ａｌ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋を有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項12】
当該蛍光体組み合わせ体（１０）の蛍光体総量に対する前記第３の蛍光体（３）の割合は、少なくとも１０重量パーセントである、請求項１から１１までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項13】
少なくとも１つのさらなる蛍光体を含む、請求項１から１２までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）。
【請求項14】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）を有する変換素子（２０）。
【請求項15】
第１の波長領域の電磁放射を放出する放射放出半導体チップ（５０）と、請求項１から１３までのいずれか１項記載の蛍光体組み合わせ体（１０）とを含む、オプトエレクトロニクス装置（３０）。
【請求項16】
前記蛍光体組み合わせ体（１０）は、前記半導体チップ（５０）上に配置された変換素子（２０）内に、または前記半導体チップ上に存在する注封部材（４０）内に、設けられている、請求項１５記載のオプトエレクトロニクス装置（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書では、蛍光体組み合わせ体、変換素子およびオプトエレクトロニクス装置について述べる。
【0002】
本特許出願は、ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０７８９１３号および独国特許出願１０２０１８１０８８４２．６号の優先権を主張するものであり、これらの開示内容はここで参照したことにより本明細書に取り込まれるものとする。
【0003】
従来技術から、たとえば発光ダイオードなどのオプトエレクトロニクス装置によって、可視スペクトルの種々の波長領域の成分を含む光を生成するために、様々な手法が公知である。１つの重要な用途は白色光の生成である。
【0004】
１つのオプトエレクトロニクス装置を用いて可視スペクトルの種々の波長領域をカバーする光を生成するための１つの手法を成すのは、それぞれ異なる波長の光を放出する２つ以上の半導体チップを使用することである。たとえば１つのオプトエレクトロニクス装置が、青色発光半導体チップと赤色発光半導体チップとを含むことができる。白色光を生成しようというケースであれば、青色半導体チップをさらに１つまたは複数の蛍光体と組み合わせることができ、それらの蛍光体によって、青色放射が可視スペクトルのいっそう長い波長の放射たとえば緑色光に変換される。しかしながら公知の赤色発光半導体チップから放出される放射は、そのドミナント波長および強度に関して、温度と印加される電流とに依存して変化する。したがって、青色発光半導体チップに加えて赤色発光導体チップを使用するためには、オプトエレクトロニクス装置内において付加的な動作制御が必要になる。
【0005】
これに対する代案として、可視スペクトルの種々の波長領域をカバーする光を、以下のようにして生成することも可能である。すなわち、ただ１つの半導体チップたとえば青色発光半導体チップが、１つまたは複数の蛍光体と組み合わせられ、その際に蛍光体が半導体チップから放出される放射を可視スペクトルのもっと長い波長の放射に変換するのである。この目的で一般に、複数の通例の蛍光体から成る蛍光体組み合わせ体（もしくは蛍光体混合物）が使用される。たとえば、１つの半導体チップから放出される青色光を、蛍光体混合物を用いて部分的に緑色、黄色および赤色の光に変換するようにして、白色光を生成することができる。種々の波長の光を重ね合わせることによって、全体として白色光を得ることができる。
【0006】
たとえば白色光の場合のように、可視スペクトル内の種々の波長領域を有する複数の成分をカバーする光を生成するオプトエレクトロニクス装置の場合には、効率も色品質も決定的な役割を果たす。
【0007】
効率も色品質（もしくは演色性）もかなりの度合いで、半導体チップから放出される放射を変換する蛍光体混合物により決定される。
【0008】
したがって本発明の課題は、オプトエレクトロニクス装置での使用にあたり、高い効率を良好な演色性と共に実現するのに特に適した複数の蛍光体による組み合わせを、すなわち蛍光体組み合わせ体を提供することにある。さらに、オプトエレクトロニクス装置での使用にあたり、高い効率を良好な演色性と共に実現するのに同様に特に適した変換素子を提供することにある。さらには、上述の蛍光体組み合わせ体を含むオプトエレクトロニクス装置を提供することにある。
【0009】
この課題は、請求項１の特徴を備えた蛍光体組み合わせ体、請求項１７の特徴を備えた変換素子、および請求項１８の特徴を備えたオプトエレクトロニクス装置によって解決される。
【0010】
本発明の第１の態様によれば、少なくとも１つの第１の蛍光体と少なくとも１つの第２の蛍光体とを含む蛍光体組み合わせ体について述べられ、この場合、第２の蛍光体は赤色発光量子ドット蛍光体である。
【0011】
ここで蛍光体組み合わせ体とは、種々の蛍光体から組み合わせられたもののことであると解されたい。好ましくは蛍光体組み合わせ体は蛍光体混合物であり、つまり第１の蛍光体および第２の蛍光体が、さらに場合によっては第３の蛍光体または場合によってはさらに別の蛍光体が互いに混合されたものである。たとえば蛍光体を粒子の形態で存在させることができる。たとえば蛍光体組み合わせ体は、蛍光体に加えさらに他の材料たとえばマトリックス材料を含むことができ、このマトリックス材料内に蛍光体が埋め込まれており、もしくはこのマトリックス材料内に蛍光体が分散されている。
【0012】
第１の蛍光体とは特に、たとえばＵＶ放射および／または青色光を可視スペクトルのもっと長い波長の放射に変換するのに適した蛍光体のことであると解されたい。つまり第１の蛍光体は、たとえばＵＶ放射または青色光を吸収し、可視スペクトルのもっと長い波長の放射を放出し、たとえば第１の蛍光体は緑色光を放出する。第１の蛍光体は、第１の蛍光体の固有の発光よりも短い波長を有する波長を吸収することができる。第１の蛍光体はたとえば、著しく幅の広い吸収スペクトルを有することができ、ＵＶ放射および／または青色光に加え、シアン色および緑色の光も吸収し、最終的に緑色光を放出することができる。
【0013】
青色光とは、ここではおよび以下の記載では好ましくは、４２０～４９０ｎｍの波長を有する光のことであると解され、さらに好ましくは、４３０～４７０ｎｍの波長を有する光のことであると解される。
【0014】
緑色光とは、ここではおよび以下の記載では好ましくは、４９０～５７０ｎｍの波長を有する光のことであると解される。
【0015】
量子ドット蛍光体とは、ここではおよび以下の記載では、ナノメータ領域の平均直径を有する、すなわち平均直径（ｄ５０）が１ｎｍ以上１μｍ未満の半導体の粒子（いわゆる
「量子ドット」、略してＱＤ）のことであると解される。量子ドットを、部分的に凝集体となるよう凝集させることができる。ただし平均直径を決定するにあたっては、ここではおよび以下の記載では、それぞれ個々の量子ドットが決定的な役割を果たす。
「量子ドット」、略してＱＤ）のことであると解される。量子ドットを、部分的に凝集体となるよう凝集させることができる。ただし平均直径を決定するにあたっては、ここではおよび以下の記載では、それぞれ個々の量子ドットが決定的な役割を果たす。
【0016】
本発明による蛍光体組み合わせ体における量子ドット蛍光体は、赤色発光量子ドット蛍光体である。すなわち量子ドット蛍光体は特に、ＵＶ放射または青色光を赤色波長領域の光に変換するのに特に適しており、つまりＵＶ放射または青色放射を吸収し、赤色光を放出する。
【0017】
本発明による蛍光体組み合わせ体は、改善された効率と同時に良好な色品質の点で優れている。
【0018】
特に白色光など、可視スペクトルにおける種々の波長領域の成分を有する光を生成するために用いられる、従来の蛍光体組み合わせ体は、それらの演色性および効率の点で、数多くの制限を受けている。
【0019】
オプトエレクトロニクス装置での蛍光体組み合わせ体の使用にあたり、その演色性および効率の向上のためにとりわけ、赤色発光蛍光体が重要な役割を果たす。それというのも、目の感度が赤色スペクトル領域において減少することによって、スペクトル効率（ＬＥＲ）が著しく制限されるからである。これと同時に色品質のためには、特に白色光については、明確に規定された赤色の割合が必要とされる。
【0020】
ＬＥＲは英語の表現”ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｅｆｆｉｃａｃｙ ｏｆ ｒａｄｉａｔｉｏｎ”のことを表し、光源の測光放射当量とも称せられる。これは光束（単位ｌｍのφｖ）と放射出力（単位ｍＷのφｅ）との商である。ＬＥＲを求めるために、１つのスペクトルが人間の目の感度に従って重み付けられる。ＬＥＲによって最終的に、１つのスペクトルの形状がどの程度「効率に関して好適に」与えられているかが示される。
【0021】
本発明の発明者が認識したことは、赤色発光量子ドット蛍光体を使用することによって、明確に規定された所望の赤色の割合を特に良好に達成することができ、このことは演色性に好影響を及ぼす、という点である。量子ドット蛍光体は、それらのサイズがナノ領域にあることから、特別な吸収特性および発光特性を有する。量子ドット蛍光体は、極めて狭帯域の発光スペクトルを有する。これとは引き換えに従来の蛍光体はたいてい、半値幅（ＦＷＨＭ）が６０～１２０ｎｍである幅の広い発光帯域を有する。これに対し量子ドット蛍光体はもっと狭い発光帯域幅を有し、この発光帯域幅は通常は半値幅（ＦＷＨＭ）に関して６０ｎｍ未満であり、しばしば５０ｎｍ未満、またはそれどころか４０ｎｍ未満であり、たとえば２０ｎｍ～４０ｎｍである。
【0022】
半値幅とは、ここではおよび以下の記載では、発光ピークの最大値の半分のレベルにおけるスペクトル幅、略してＦＷＨＭまたはＦｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ、のことであると解される。発光ピークとは、最大強度を有するピークのことであると解される。
【0023】
明確に規定された狭帯域の発光は、良好な色品質をもたらすだけでなく、深赤色成分は目による評価がいっそう弱まることから、スペクトル効率の利点も生じさせる（スペクトル効率を略してＬＥＲと称する）。
【0024】
本発明の発明者がさらに突き止めたことは、本発明による蛍光体組み合わせ体において量子ドット蛍光体を使用することによって、この蛍光体組み合わせ体を有するオプトエレクトロニクス装置の全体効率を向上させることができる、という点である。全体効率もしくは発光効率（単位ＬＰＷ＝”Ｌｕｍｅｎ ｐｒｏ Ｗａｔｔ”の略）は、光束（単位ｌｍのφｖ）と消費電力（単位ＷのＰ）との商から得られる。従来の蛍光体組み合わせ体を有する従来のオプトエレクトロニクス装置（たとえば白色発光ＬＥＤ）の効率は、一連の損失経路によって低減される。
【0025】
既述のスペクトル効率（ＬＥＲ）に加え、オプトエレクトロニクス装置の効率に関して重要であるのは、個々の蛍光体の変換プロセス効率である。蛍光体は、半導体チップから放出されるたとえば青色光などいっそう短い波長の光を、いっそう長い波長の光に変換することから、蛍光体はコンバータとして作用する。たとえば、個々の蛍光体の量子効率（ＱＥ）が１００％未満の値を有する場合に、損失が発生する。典型的な蛍光体は約９０％の量子効率を有し、つまり１００個の吸収された光子から９０個の変換された光子が放出される。
【0026】
さらなる損失経路は散乱によって引き起こされ、従来のオプトエレクトロニクス装置では蛍光体粒子によって光子がこのような散乱の作用を被る。一般に数μｍの領域にある慣用の蛍光体の粒子サイズに起因して、ならびに一般に粒子を取り囲むマトリックス材料に比べて蛍光体粒子の屈折率が異なることに起因して、散乱が発生する。散乱させられた光は、その後、オプトエレクトロニクス装置内の理想的には反射を行わない表面のところで吸収されることが多い。
【0027】
本発明の発明者が認識したことは、慣用の赤色発光蛍光体の発光特性だけでなく吸収特性も、上述の損失経路のいくつかにとって重要な役割を果たす、という点である。慣用の赤色蛍光体を有する従来の蛍光体混合物は、幅広い吸収を有し、これは短い波長の青色スペクトル領域から、赤色スペクトル領域内の蛍光体の固有の発光領域にまで及んでいる（図５Ａ参照）。したがって慣用の赤色蛍光体は、半導体チップから放出されるような青色光を吸収するだけでなく、それらの蛍光体は一部分では、たとえば緑色スペクトル領域に属する光子も放出し、この光子も赤色光に変換する。この結果、同時に２つの損失プロセスが生じる。すなわち、
第１にはこれによって、所定の割合の赤色光子が２段階の変換プロセスによって生成され、すなわち青色から緑色への第１の変換ステップと、緑色から赤色への第２の変換ステップとが行われる。この経路上で発生する赤色光は、量子効率に関して２倍の損失を被る。かかる２段階のプロセスにおける量子効率は、９０％ではなく９０％*９０％＝８１％だけになってしまう（図６Ａ参照）。
第２には、かかる慣用の蛍光体組み合わせ体においては、常に緑色蛍光体の一部分が「犠牲蛍光体」の役割を担う。このことが意味するのは、緑色蛍光体の一部分は緑色光をまったく放出せず、そうではなく赤色光を放出する、ということである。つまり蛍光体のこの部分は、緑色光子をスペクトルに供するのではなく、赤色光子を生成するためだけに利用される。しかしながら、最適な演色性のためにはスペクトル的には本来は不要なこのような量の犠牲蛍光体は、散乱損失の一因となる。従来の蛍光体組み合わせ体の場合、この損失は、一部ではいっそう大きな蛍光体粒子を用いることによって低減されるが、このことは技術的に制限されており、したがって一定限度内でしか可能でない。
第１にはこれによって、所定の割合の赤色光子が２段階の変換プロセスによって生成され、すなわち青色から緑色への第１の変換ステップと、緑色から赤色への第２の変換ステップとが行われる。この経路上で発生する赤色光は、量子効率に関して２倍の損失を被る。かかる２段階のプロセスにおける量子効率は、９０％ではなく９０％*９０％＝８１％だけになってしまう（図６Ａ参照）。
第２には、かかる慣用の蛍光体組み合わせ体においては、常に緑色蛍光体の一部分が「犠牲蛍光体」の役割を担う。このことが意味するのは、緑色蛍光体の一部分は緑色光をまったく放出せず、そうではなく赤色光を放出する、ということである。つまり蛍光体のこの部分は、緑色光子をスペクトルに供するのではなく、赤色光子を生成するためだけに利用される。しかしながら、最適な演色性のためにはスペクトル的には本来は不要なこのような量の犠牲蛍光体は、散乱損失の一因となる。従来の蛍光体組み合わせ体の場合、この損失は、一部ではいっそう大きな蛍光体粒子を用いることによって低減されるが、このことは技術的に制限されており、したがって一定限度内でしか可能でない。
【0028】
つまり、赤色発光量子ドット蛍光体を有しておらず、そうではなくその代わりにもっぱら慣用の赤色発光蛍光体を有する従来の蛍光体組み合わせ体は、とりわけ緑色スペクトル領域における従来の赤色蛍光体の不所望な吸収にそれぞれ帰する損失に特に悩まされている。かかる慣用の蛍光体組み合わせ体の場合には時として、上述の不所望な二重変換を、以下のようにして低減することが試みられる。すなわち蛍光体組み合わせ体における種々の蛍光体を空間的に互いに分離して、オプトエレクトロニクス装置での蛍光体組み合わせ体の使用にあたり、二重変換がこの分離によってもはや起こり得ないようにするのである。しかしながらこのためには、対応する蛍光体組み合わせ体もしくはオプトエレクトロニクス装置を製造する際に、付加的に煩雑なステップが必要とされる。しかもこのような分離によって、色度制御および等方性スペクトルの保証が困難になってしまうことが多い。
【0029】
本発明の発明者が認識したことは、慣用の赤色発光蛍光体が部分的にまたは完全に赤色発光量子ドット蛍光体によって置き換えられた蛍光体組み合わせ体によって、前述の損失経路を低減して効率を改善することができる、という点である。
【0030】
本願では、従来のまたは慣用の蛍光体という用語は、量子ドット蛍光体でもなく、あとで説明する第３の蛍光体の特徴を示す蛍光体でもない蛍光体のことを指す。
【0031】
量子ドット蛍光体は、慣用の蛍光体とは異なる吸収特性を有する。典型的な慣用の赤色発光蛍光体は、著しく幅広いスペクトル領域において吸収を示す一方、量子ドット蛍光体は、ほとんど短い波長のスペクトル領域内でしか、特に青色のスペクトル領域内でしか、吸収を行わない（図５Ｂ）。このことは特に、コアシェル構造を有する量子ドット蛍光体の場合に極めて顕著である。コアシェル構造を有する量子ドット蛍光体は、ほぼ青色半導体チップの発光領域内のみで吸収を行う。量子ドット蛍光体は一般に、いっそう長い波長領域での吸収が従来の蛍光体よりも著しく僅かである。赤色発光量子ドット蛍光体は、特に固有の赤色発光の領域では吸収を行わない。つまりこのことは、慣用の第１の蛍光体と赤色発光量子ドット蛍光体とを含む本発明による蛍光体組み合わせ体の場合、量子ドット蛍光体により生成されるスペクトル内の赤色成分は、大部分が青色光から赤色光への変換によって直接的に発生する、ということを意味する。これとは引き換えに、不所望な２段階の変換プロセスが十分に回避される。しかもこのケースでは、第１の蛍光体のさしたる割合しか犠牲蛍光体として現れない。このため、犠牲蛍光体に帰する散乱損失も回避することができる。さらにこれらに加え、量子ドット蛍光体は、ナノ領域にあるそれらの僅かなサイズゆえに、それら自体がさしたる散乱を引き起こさず、その結果、不必要な犠牲蛍光体の回避に基づく散乱損失の既述の間接的な低減に加え、量子ドット蛍光体の僅かな散乱に基づく散乱損失の直接的な低減ももたらされる。
【0032】
赤色発光量子ドット蛍光体を使用することにより、前述の損失経路を著しく低減することができるので、本発明による蛍光体組み合わせ体によって、いっそう高い変換効率を実現することができる。つまり赤色発光量子ドット蛍光体を用いることによって、スペクトル効率に関しても変換効率に関しても利点がもたらされ、その結果、オプトエレクトロニクス装置において相応の蛍光体組み合わせ体を使用することで、総じて改善された全体的電気効率が生じるようになる。
【0033】
本発明の発明者が認識したことは、本発明による蛍光体組み合わせ体において、スペクトル効率および変換効率に関する両方の貢献度は、当初の予想に反して好ましいものであり、したがって意外なことに全体効率を高めることができるようになる、という点である。散乱が僅かになることにより得られる利点は、該当する量子ドット蛍光体の量子効率が、たとえ置き換えられた慣用の赤色発光蛍光体の量子効率よりも低いものであったとしても、なお変換効率に対する正味の利得が達成されるほど、大きいものとなる可能性がある。この点については、発明者により計算および実験によって証明された（図７および図８）。
【0034】
次に、本発明による蛍光体組み合わせ体の好ましい発展形態について述べる。
【0035】
少なくとも１つの実施形態によれば、量子ドット蛍光体は青色光を吸収し、赤色光を放出する。好ましくは量子ドット蛍光体は、４２０～４９０ｎｍのピーク波長を、さらに好ましくは４３０～４７０ｎｍのピーク波長を有する青色光を吸収する。好ましくは量子ドット蛍光体は、５９０～６５０ｎｍの範囲内のピーク波長を、さらに好ましくは６００ｎｍ～６４０ｎｍの範囲内の、たとえば６１０ｎｍ～６５０ｎｍまたは６２０ｎｍ～６４０ｎｍの範囲内のピーク波長を有する光を放出する。
【0036】
「ピーク波長」とはここでは、発光スペクトル内の最大強度が位置する発光スペクトル内の波長のことを指すことができる。
【0037】
少なくとも１つの実施形態によれば、量子ドット蛍光体は赤色光を放出し、その際に発光帯域は半値幅（ＦＷＨＭ）において１０ｎｍ～６０ｎｍであり、特に１５～５０ｎｍであり、好ましくは２０～４０ｎｍである。
【0038】
少なくとも１つの好ましい実施形態によれば、本発明による蛍光体組み合わせ体は蛍光体混合物である。
【0039】
少なくとも１つの実施形態によれば、蛍光体組み合わせ体は、さらにマトリックス材料を有する蛍光体混合物であり、このマトリックス材料の中に、第１の蛍光体および赤色発光量子ドット蛍光体ならびに場合によっては第３の蛍光体および／またはさらなる蛍光体が埋め込まれている。蛍光体を、特に均等にマトリックス材料内に分散させておくことができる。特に、マトリックス材料は透明なマトリックス材料であり、たとえば樹脂、シリコーン、ガラスまたはハイブリッド材料もしくはこれらの組み合わせを含む、またはこれらから成る、マトリックス材料である。
【0040】
少なくとも１つの実施形態によれば、蛍光体組み合わせ体はさらに第３の蛍光体を有する。好ましくは、第３の蛍光体は赤色発光蛍光体である。
【0041】
たとえば、第３の蛍光体も量子ドット蛍光体とすることができる。さらなる量子ドット蛍光体によって、可視スペクトルのさらなる領域を、明確に規定された狭帯域の発光によって、所期のようにカバーすることができ、これと同時に効率損失を回避することができる。たとえば、第３の蛍光体も赤色発光量子ドット蛍光体とすることができる。このケースでは、第２の蛍光体として、短い波長の赤色領域で発光する量子ドット蛍光体を選択し、第３の蛍光体として、長い波長の赤色領域で発光する量子ドット蛍光体を選択することができる。つまりこの場合、第３の蛍光体は、第２の蛍光体よりも長い波長の可視スペクトル領域で発光する。かかる蛍光体組み合わせ体は、高い効率と良好な演色性の点で優れている。
【0042】
好ましくは第３の蛍光体は、水銀（Ｈｇ）および／またはカドミウム（Ｃｄ）不含の赤色発光蛍光体である。一連の市販の量子ドット蛍光体は、ＨｇまたはＣｄといった重金属を有し、それらの濃度は、ＲｏＨＳの規制（危険物質の制限、”ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈａｚａｒｄｏｕｓ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ”、ＥＵ指令２０１１／６５／ＥＵ）のもとで、市販の電子機器および電気機器において制限されている。第３の蛍光体として、Ｈｇおよび／またはＣｄ不含の赤色発光蛍光体が選択されることによって、場合によってはＨｇおよび／またはＣｄを有し量子ドット蛍光体である第２の蛍光体の成分を、ＥＵ指令２０１１／６５／ＥＵの規準値を遵守できるよう、量的に制限することができる。かかる蛍光体組み合わせ体は、色品質に対する高度な要求を満たす。これと同時に、かかる蛍光体の組み合わせは、高い効率を有し、かつＲｏＨＳの規制を満たす。
【0043】
少なくとも１つの実施形態によれば、第１の蛍光体は緑色発光蛍光体である。好ましくは、第１の蛍光体は青色光を吸収し、たとえば４３０～４７０ｎｍのピーク波長を有する光を吸収し、緑色光を放出し、特に４９０～５７０ｎｍのピーク波長を有する緑色光を放出する。
【0044】
少なくとも１つの実施形態によれば、第１の蛍光体は慣用の蛍光体である。このことは特に、第１の蛍光体は量子ドット蛍光体ではない、ということを意味する。つまりこの場合には蛍光体混合物は、第２の蛍光体として少なくとも１つの赤色発光量子ドット蛍光体を有し、第１の蛍光体として非量子ドット蛍光体を有する。
【0045】
本発明の発明者が認識したことは、とりわけ赤色発光蛍光体の吸収特性および発光特性が色品質および効率に決定的な役割を果たす、という点である。したがって残りの蛍光体は、必ずしも量子ドット蛍光体でなくてもよい。好ましくは第１の蛍光体はＨｇおよび／またはＣｄを有しておらず、このためＲｏＨＳの規制を満たすために役立つ。
【0046】
少なくとも１つの実施形態によれば、蛍光体混合物は、前述のＲｏＨＳ指令と調和している。
【0047】
少なくとも１つの実施形態によれば、第１の蛍光体は粒子の形態を有する。好ましくは第１の蛍光体は、平均粒径（ｄ５０）が０．１μｍ～１０００μｍである粒子を、さらに好ましくは１μｍ～１０００μｍである粒子を有する。特に好ましくは第１の蛍光体は、平均粒径（ｄ５０）が１μｍ～５０μｍである粒子を、たとえば５μｍ～５０μｍである粒子を有する。
【0048】
少なくとも１つの実施形態によれば、第１の蛍光体は、β－ＳｉＡｌＯＮを含む、またはβ－ＳｉＡｌＯＮから成る、緑色蛍光体である。β－ＳｉＡｌＯＮをたとえば、以下の化学式すなわちＳｉ６－ｚＡ１ｚＯｚＮ８－ｚ：ＲＥに従うものとすることができ、ここで好ましくは０＜ｚ≦６および０．００１≦ｙ≦０．２が適用され、ＲＥは、希土類金属から選択された１つまたは複数の元素であり、好ましくは少なくともＥｕおよび／またはＹｂである。
【0049】
さらに以下のようにすることも可能である。すなわち第１の蛍光体は、式Ｙ３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅを有する、またはこの材料から成る緑色蛍光体であり、ここでＧａの割合は、０．２≦ｘ≦０．６であり、好ましくは０．３≦ｘ≦０．５であり、特に好ましくは０．３５≦ｘ≦０．４５である。
【0050】
しかも第１の蛍光体を、以下のような緑色蛍光体とすることができる。すなわちこの緑色蛍光体は（Ｇｄ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ、または（Ｔｂ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅを有し、またはこれらの材料のうちの１つから成り、ただしセリウムの割合は１．５ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％であり、好ましくは２．５ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％であり、ガリウムの割合ｘは０～０．５であり、好ましくはｘは０～０．１である。
【0051】
さらに以下のようにすることも可能である。すなわち第１の蛍光体はＬｕ３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ、または（Ｌｕ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅを有し、またはこれらの材料のうちの１つから成り、ただしセリウムの割合は、それぞれ希土類金属に対して０．５ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％であり、好ましくは０．５ｍｏｌ％～２ｍｏｌ％であり、ガリウムの割合ｘは０～０．５であり、好ましくは０．１５～０．３である。
【0052】
本発明による蛍光体組み合わせ体の少なくとも１つの実施形態によれば、赤色発光量子ドット蛍光体は、１ｎｍ～３００ｎｍの平均粒径（ｄ５０）を有し、好ましくは１ｎｍ～１００ｎｍの平均粒径を、さらに好ましくは１ｎｍ～３０ｎｍ、特に好ましくは２ｎｍ～５０ｎｍ、たとえば２ｎｍ～２０ｎｍの平均粒径を有する。このようなサイズオーダのナノ粒子は、明確に規定されたバンドギャップを有し、極めて明確に規定された吸収特性および発光特性の点で優れている。この場合、発光波長は、半導体材料のバンドギャップと、量子ドット蛍光体の個々のサイズによる量子化とから、結果として生じる。
【0053】
少なくとも１つの実施形態によれば、量子ドット蛍光体の粒子の形態は球状である。ただし粒子の形態を基本的には縦長としてもよく、つまり理想的な球形から逸脱していてもよい。
【0054】
少なくとも１つの実施形態によれば、本発明による蛍光体組み合わせ体の赤色発光量子ドット蛍光体は、以下の半導体材料すなわち、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＳｅ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＳｉＣ、ＩｎＮ、Ａ１Ｎ、ならびにこれらの半導体材料の固溶体、またはこれらの半導体材料の組み合わせ、の群から選択された半導体材料のうち少なくとも１つの半導体材料を含む。二元固溶体に加え、三元固溶体および四元固溶体も考えられる。たとえば量子ドット蛍光体は、上述の半導体材料のうち厳密に１つ、厳密に２つ、厳密に３つ、または厳密に４つの半導体材料を含むことができ、またはそれらの半導体材料から成るものとすることができる。
【0055】
少なくとも１つの別の実施形態によれば、量子ドット蛍光体は、ペロブスカイト構造をもつ材料を有する。
【0056】
たとえばＥｕ２＋ドープされた窒化物、たとえばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、またはＥｕ２＋ドープされた硫化物などのように、量子ドット蛍光体ではない典型的な慣用の赤色蛍光体とは異なり、量子ドット蛍光体は、かなりもっと小さい発光半値幅を有する。
【0057】
少なくとも１つの実施形態によれば、量子ドット蛍光体は、コアシェル構造（英語ではｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する。その際に好ましくは、コアとシェルとは互いに異なる半導体材料を有する。このようにすれば、吸収と発光とをスペクトル的に互いに分離することができる。たとえば、吸収を主としてまたはもっぱらシェルによって行うことができる一方、発光は主としてまたはもっぱらコアによって行われる。このことは、コアとシェルとについて選択された半導体材料のバンドギャップがそれぞれ異なることに基づき可能である。
【0058】
少なくとも１つの好ましい実施形態によれば、コアはＣｄＳｅを含み、またはＣｄＳｅから成り、シェルはＣｄＳを含み、またはＣｄＳから成る。
【0059】
少なくとも１つの実施形態によれば、量子ドット蛍光体はいわゆる「複合構造」を有する。このことはたしかに、内部もしくはコアにおいてその表面もしくはシェルとは異なる組成を有する量子ドット蛍光体のことを意味してはいる。しかしながら従来のコアシェル構造とは異なり、この構造はコアとシェルとの間の境界がはっきりしておらず、そうではなく移行部分が滑らかである。換言すれば、量子ドット蛍光体は少なくとも２つの半導体材料を有し、たとえば上述の記載で挙げた半導体材料のうち少なくとも２つの半導体材料を有し、しかも量子ドット蛍光体は、これら少なくとも２つの半導体材料の組成の点で内側から外側に向かって勾配を有する。
【0060】
本発明による蛍光体組み合わせ体の少なくとも１つの実施形態によれば、赤色発光量子ドット蛍光体は、平均直径が１～１００ｎｍである、好ましくは２～１０ｎｍであるコアと、平均厚が２００ｎｍまでの、好ましくは２０ｎｍまでの、たとえば１～２００ｎｍである、または１～２０ｎｍである、たとえば１～１０ｎｍなどであるようなシェルとを有する。たとえばシェルの厚さは２～２０ｎｍであり、たとえば５～２０ｎｍなどである。このようなシェルによって、特に仕様に適合され目的に合った吸収が可能となる。シェルが薄すぎると、吸収の利点が少なくなってしまう。
【0061】
本発明による蛍光体組み合わせ体の少なくとも１つの実施形態によれば、量子ドット蛍光体はＳｉＯ被覆部を有する。つまり、それぞれ蛍光体の１つまたは複数の量子ドットは、ＳｉＯを含む、またはＳｉＯから成る被覆部によって取り囲まれている。たとえば量子ドット蛍光体はコアシェル構造を有し、かつ付加的にＳｉＯ被覆部を有する。つまりこのケースでは量子ドット蛍光体は、１つのコアに加え複数のシェルを有し、その際に第１のシェルは半導体材料を含む一方、さらなるシェルをＳｉＯシェルとすることができ、したがってＳｉＯ被覆部を成している。ＳｉＯ被覆部は、量子ドット蛍光体の凝集を低減するためにまたは阻止するために、さらには量子ドット蛍光体をたとえば酸素または水から保護する目的で適している。
【0062】
少なくとも１つの発展形態によれば、ＳｉＯ被覆部は１μｍ～２０μｍの直径を有する。少なくとも１つの実施形態によれば、蛍光体総量に対する赤色発光量子ドット蛍光体の割合は、６０重量％未満であり、好ましくは３０重量％未満、さらに好ましくは２０重量％未満、特に好ましくは１０重量％未満、さらにいっそう好ましくは５重量％未満であり、またはそれどころか２重量％未満である。たとえば、蛍光体組み合わせ体における蛍光体総量に対する量子ドット蛍光体の割合は、０．１～６０重量％、０．１～３０重量％、０．１～２０重量％、または０．１～１０重量％であり、たとえば０．１～５重量％、たとえば１～２重量％などである。
【0063】
１つの好ましい実施形態によれば、本発明による蛍光体組み合わせ体は第３の蛍光体を含み、その際にこの第３の蛍光体は式
（ＭＢ）（ＴＡ）３－２ｘ（ＴＣ）１＋２ｘＯ４－４ｘＮ４ｘ：Ｅ
を有する。
（ＭＢ）（ＴＡ）３－２ｘ（ＴＣ）１＋２ｘＯ４－４ｘＮ４ｘ：Ｅ
を有する。
【0064】
ＴＡは、一価金属の群から選択されている。特にＴＡは、一価金属であるリチウム、ナトリウム、銅、銀およびこれらの組み合わせを含む群から選択されている。好ましくはＴＡはリチウムである。
【0065】
ＭＢは、二価金属の群から選択されている。特にＭＢは、二価金属であるマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛およびこれらの組み合わせを含む群から選択されている。有利にはＭＢは、カルシウム、ストロンチウム、バリウムまたはこれらの組み合わせである。好ましくはＭＢはストロンチウムである。
【0066】
ＴＣは、三価金属の群から選択されている。特にＴＣは、三価金属であるホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、イットリウム、鉄、クロム、スカンジウム、希土類金属およびこれらの組み合わせを含む。好ましくはＴＣはアルミニウムである。
【0067】
Ｅは、ユーロピウム、マンガン、セリウム、イッテルビウムおよびこれらの組み合わせを含む群から選択されている。好ましくはＥは、Ｅｕ３＋、Ｅｕ２＋、Ｃｅ３＋、Ｙｂ３＋、Ｙｂ２＋および／またはＭｎ４＋である。さらに好ましくは、ＥはＥｕ２＋である。
【0068】
ここで０＜ｘ＜０．８７５が適用される。好ましくは０．４５＜ｘ＜０．５５が適用される。さらに好ましくはｘ＝０．５が適用される。
【0069】
本発明の発明者が認識したことは、第１の蛍光体と、赤色発光量子ドット蛍光体である第２の蛍光体と、一般式（ＭＢ）（ＴＡ）３－２ｘ（ＴＣ）１＋２ｘＯ４－４ｘＮ４ｘ：Ｅを有する第３の蛍光体とを含む、蛍光体組み合わせ体は、格別良好な色品質と高い効率とを兼ね備えており、したがってオプトエレクトロニクス装置での使用にあたりスペクトル的な利点がもたらされる、という点である。これに加え、かかる蛍光体組み合わせ体は、唯一の赤色発光蛍光体として量子ドット蛍光体を有する蛍光体組み合わせ体よりも環境適合性が高い。一般式（ＭＢ）（ＴＡ）３－２ｘ（ＴＣ）１＋２ｘＯ４－４ｘＮ４ｘ：Ｅの第３の蛍光体を使用することによって、同じ色度を維持しかつ同じ光品質を維持しながら、Ｈｇおよび／またはＣｄがいっそう僅かな量子ドット蛍光体を使用することができ、このことによって、蛍光体組み合わせ体がＲｏＨＳ規制の要求を満たす、ということを達成できる。
【0070】
これに加え、第３の蛍光体として（ＭＢ）（ＴＡ）３－２ｘ（ＴＣ）１＋２ｘＯ４－４ｘＮ４ｘ：Ｅを使用することの利点は、この赤色発光蛍光体は従来の赤色発光蛍光体よりも狭帯域の発光を有する、ということである。このことは、演色性およびスペクトル効率の点で好ましい。
【0071】
総じて、ここで説明した種類の第３の蛍光体を有する既述の蛍光体組み合わせ体によって、二重変換および散乱の減少がもたらされる。これによって、蛍光体組み合わせ体における蛍光体の総量を低減することができる。このような低減によって、散乱をさらに減少させることができる。かくして、かかる蛍光体組み合わせ体をオプトエレクトロニクス装置において使用することによって、全体的電気効率を著しく高めることができるようになる。
【0072】
少なくとも１つの実施形態によれば、第３の蛍光体は式
（ＭＢ）Ｌｉ３－２ｘＡｌ１＋２ｘＯ４－４ｘＮ４ｘ：Ｅ
を有する。ＭＢは、二価金属の群から選択されている。特にＭＢは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛およびこれらの組み合わせを含む群から選択されている。有利にはＭＢは、カルシウム、ストロンチウム、バリウムまたはこれらの組み合わせである。特にＭＢはストロンチウムである。Ｅは、ユーロピウム、マンガン、セリウム、イッテルビウムおよびこれらの組み合わせを含む群から選択されている。特にＥは、Ｅｕ３＋、Ｅｕ２＋、Ｃｅ３＋、Ｙｂ３＋、Ｙｂ２＋および／またはＭｎ４＋である。ここで０＜ｘ＜０．８７５が適用される。特に０．４５＜ｘ＜０．５５が適用される。有利にはｘ＝０．５である。
（ＭＢ）Ｌｉ３－２ｘＡｌ１＋２ｘＯ４－４ｘＮ４ｘ：Ｅ
を有する。ＭＢは、二価金属の群から選択されている。特にＭＢは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛およびこれらの組み合わせを含む群から選択されている。有利にはＭＢは、カルシウム、ストロンチウム、バリウムまたはこれらの組み合わせである。特にＭＢはストロンチウムである。Ｅは、ユーロピウム、マンガン、セリウム、イッテルビウムおよびこれらの組み合わせを含む群から選択されている。特にＥは、Ｅｕ３＋、Ｅｕ２＋、Ｃｅ３＋、Ｙｂ３＋、Ｙｂ２＋および／またはＭｎ４＋である。ここで０＜ｘ＜０．８７５が適用される。特に０．４５＜ｘ＜０．５５が適用される。有利にはｘ＝０．５である。
【0073】
ここではおよび本願全体では、蛍光体は組成式に基づき記述される。記述された組成式において、蛍光体がさらなる元素をたとえば不純物という形態で有する可能性があり、その際にそれらの不純物は全体として見れば、好ましくは最大で蛍光体の１‰または１００ｐｐｍ（Ｐａｒｔｓ ｐｅｒ Ｍｉｌｌｉｏｎ）または１０ｐｐｍという重量割合を有する。
【0074】
活性体Ｅｕ、Ｃｅ、Ｙｂおよび／またはＭｎ、特にＥｕ、あるいはＣｅ、Ｙｂおよび／またはＭｎと組み合わせられたＥｕを使用することにより、ＣＩＥ色空間における第３の蛍光体の色度、そのピーク波長λｐｅａｋもしくはドミナント波長λｄｏｍおよび半値幅を、格別良好に調整することができる。
【0075】
さらなる実施形態によれば、活性体Ｅを、０．１ｍｏｌ％～２０ｍｏｌ％、１ｍｏｌ％～１０ｍｏｌ％、０．５ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％のモル％量で存在させることができる。Ｅの濃度が高すぎると、濃度消光によって効率損失が引き起こされる可能性がある。ここではおよび以下の説明では、活性体Ｅ、特にＥｕについてのｍｏｌ％の記載は、特に第３の蛍光体におけるＭＢのモル比に対するモル％の記載のことであると解される。
【0076】
さらなる実施形態によれば、ＭＢを、８０ｍｏｌ％～９９．９ｍｏｌのモル％量で存在させることができる。
【0077】
少なくとも１つの実施形態によれば、第３の蛍光体は正方晶の空間群Ｐ４２／ｍで結晶化している。この空間群で結晶化している蛍光体は、特に狭帯域の発光を有する。
【0078】
少なくとも１つの実施形態によれば、ｘ＝０．５である。この場合、式（ＭＢ）Ｌｉ２Ａｌ２Ｏ２Ｎ２：Ｅを有する第３の蛍光体が得られ、ここでＭＢは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛またはこれらの組み合わせを含む二価金属の群から選択されており、ここでＥは、ユーロピウム、マンガン、セリウム、イッテルビウムおよびこれらの組み合わせを含む群から選択されている。
【0079】
特に好ましくは、第３の蛍光体はＳｒＬｉ２Ａｌ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕである。つまり第３の蛍光体は特に好ましくは、ユーロピウムドープされたリチウムオキソニトリドアルミネート蛍光体である。この蛍光体は、特に狭帯域の発光を有する。前述の利点は、第３の蛍光体としてのこの蛍光体に関して特に顕著である。
【0080】
少なくとも１つの実施形態によれば、第３の蛍光体は、赤色スペクトル領域に属する電磁放射を放出する。特にこの蛍光体は、５９０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下、好ましくは５９５ｎｍ以上６１５ｎｍ以下、特に好ましくは６００ｎｍ以上６１０ｎｍ以下のドミナント波長を有する放射を放出する。
【0081】
たとえば式ＳｒＬｉ２Ａｌ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕの蛍光体は、たとえば４６０ｎｍの波長を有する１次放射により励起されると、電磁スペクトルの赤色スペクトル領域において発光して狭帯域の発光を示し、すなわち半値幅が狭い発光、有利には半値幅が５５ｎｍ未満の発光を示す。
【0082】
少なくとも１つの実施形態によれば、第３の蛍光体は以下のような発光スペクトルを有する。すなわちこの発光スペクトルの最大ピーク波長は６１４ｎｍ±１０ｎｍ、９ｎｍ、８ｎｍ、７ｎｍ、６ｎｍ、５ｎｍ、４ｎｍ、３ｎｍ、２ｎｍまたは１ｎｍであり、かつ／または半値幅は７０ｎｍ未満、６５ｎｍ未満、または６０ｎｍ未満、特に５５ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満であり、たとえば４８ｎｍである。
【0083】
少なくとも１つの実施形態によれば、半値幅は５５ｎｍ未満であり、好ましくは５０ｎｍ未満であり、たとえば４５ｎｍ以下である。
【0084】
少なくとも１つの実施形態によれば、第３の蛍光体は、空間群Ｉ４／ｍまたはＵＣｒ４Ｃ４タイプの結晶構造では結晶化していない。
【0085】
これとは異なる実施形態によれば、第３の蛍光体は、空間群Ｉ４／ｍまたはＵＣｒ４Ｃ４タイプの結晶構造で結晶化している。
【0086】
少なくとも１つの実施形態によれば、第３の蛍光体を、ＵＶスペクトル領域および／または青色スペクトル領域に属する１次放射によって励起可能である。たとえばこの蛍光体を、４３０～４７０ｎｍ、たとえば４６０ｎｍ±１０％の波長によって励起可能である。
【0087】
少なくとも１つの実施形態によれば、蛍光体総量に対する第３の蛍光体の割合は、６０重量％未満であり、好ましくは３０重量％未満、さらに好ましくは２０重量％未満であり、特に好ましくは１０重量％未満である。たとえば、蛍光体組み合わせ体における蛍光体総量に対する第３の蛍光体の割合は、０．１～６０重量％、０．１～３０重量％、０．１～２０重量％、または０．１～１０重量％である。
【0088】
少なくとも１つの実施形態によれば、蛍光体組み合わせ体の蛍光体総量に対する第３の蛍光体の割合は、少なくとも１０重量パーセント、好ましくは少なくとも２０重量パーセントである。
【0089】
１つの実施形態によれば、蛍光体組み合わせ体は少なくとも１つのさらなる蛍光体を含み、これは好ましくは第１、第２および第３の蛍光体とは異なる蛍光体である。
【0090】
１つの実施形態によれば、さらなる蛍光体は一般式
Ｍ（１－ｘ－ｙ－Ｚ）Ｚｚ［ＡａＢｂＣｃＤｄＥｅＮ４－ｎＯｎ］：ＥＳｘＲＥｙ
の蛍光体である。
－ ここでＭは、元素Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選択されている。
－ ここでＺは、元素Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ａｇの群から選択されている。
－ ここでＡは、元素Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎの群から選択されている。
－ ここでＢは、元素Ｂ、Ａｌ、Ｇａの群から選択されている。
－ ここでＣは、元素Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選択されている。
－ ここでＤは、元素ＬｉおよびＣｕの群から選択されている。
－ ここでＥは、元素Ｐ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの群から選択されている。
－ ここでＥＳはＣｅ３＋である。
－ ここでＲＥは、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｙｂ２＋、Ｙｂ３＋から成る群から選択されている。
ただし以下が適用される。すなわち、
－ ０≦ｘ≦０．２
－ ０≦ｙ≦０．２
－ ０≦ｘ＋ｙ≦０．４
－ ０≦ｚ≦１、好ましくはｚ≦０．９が適用され、たとえばｚ≦０．５が適用される。
－ ０≦ｎ≦０．５
－ ０≦ａ≦４、たとえば２≦ａ≦３が適用される。
－ ０≦ｂ≦４
－ ０≦ｃ≦４
－ ０≦ｄ≦４
－ ０≦ｅ≦４
－ ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝４
－ ２ａ＋３ｂ＋４ｃ＋ｄ＋５ｅ＝１０－ｙ－ｎ＋ｚ
特に好ましくは、ｘ＋ｙ＋ｚ≦０．２が適用される。
Ｍ（１－ｘ－ｙ－Ｚ）Ｚｚ［ＡａＢｂＣｃＤｄＥｅＮ４－ｎＯｎ］：ＥＳｘＲＥｙ
の蛍光体である。
－ ここでＭは、元素Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選択されている。
－ ここでＺは、元素Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ａｇの群から選択されている。
－ ここでＡは、元素Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎの群から選択されている。
－ ここでＢは、元素Ｂ、Ａｌ、Ｇａの群から選択されている。
－ ここでＣは、元素Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選択されている。
－ ここでＤは、元素ＬｉおよびＣｕの群から選択されている。
－ ここでＥは、元素Ｐ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの群から選択されている。
－ ここでＥＳはＣｅ３＋である。
－ ここでＲＥは、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｙｂ２＋、Ｙｂ３＋から成る群から選択されている。
ただし以下が適用される。すなわち、
－ ０≦ｘ≦０．２
－ ０≦ｙ≦０．２
－ ０≦ｘ＋ｙ≦０．４
－ ０≦ｚ≦１、好ましくはｚ≦０．９が適用され、たとえばｚ≦０．５が適用される。
－ ０≦ｎ≦０．５
－ ０≦ａ≦４、たとえば２≦ａ≦３が適用される。
－ ０≦ｂ≦４
－ ０≦ｃ≦４
－ ０≦ｄ≦４
－ ０≦ｅ≦４
－ ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝４
－ ２ａ＋３ｂ＋４ｃ＋ｄ＋５ｅ＝１０－ｙ－ｎ＋ｚ
特に好ましくは、ｘ＋ｙ＋ｚ≦０．２が適用される。
【0091】
１つの好ましい実施形態によれば、さらなる蛍光体は以下の蛍光体のリストから選択されている。すなわち、
－ Ｃｅ３＋ガーネットたとえば、
－－ Ｙ３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－－ （Ｇｄ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－－ （Ｔｂ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－－ Ｌｕ３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－－ （Ｌｕ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－ Ｃｅ３＋ドープされた（オキシ）窒化物たとえば、
－－ （Ｌａ，Ｙ）３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋、
－－ （Ｌａ１－ｘＣａｘ）３Ｓｉ６（Ｎ１－ｙＯｙ）１１：Ｃｅ３＋、
ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１
－ Ｅｕ２＋酸化物、（オキシ）窒化物たとえば、
－－ （Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、
－－ Ｓｒ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ａｌ２Ｎ６：Ｅｕ２＋、
－－ （Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、
－－ ＳｒＡｌＳｉ７Ｎ４：Ｅｕ２＋、
－－ Ｓｒ［Ａｌ３ＬｉＮ４］：Ｅｕ２＋、
－－ Ｃａ［Ａｌ３ＬｉＮ４］：Ｅｕ２＋、
－－ Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃ１２：Ｅｕ２＋、
－ Ｅｕ２＋ドープされた硫化物たとえば、
－－ ＣａＳ：Ｅｕ２＋
－－ ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋
－ Ｍｎ４＋ドープされた蛍光体、この場合、ホスト構造としてたとえばＫ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＴｉＦ６を用いることができる。
－ Ｃｅ３＋ガーネットたとえば、
－－ Ｙ３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－－ （Ｇｄ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－－ （Ｔｂ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－－ Ｌｕ３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－－ （Ｌｕ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、
－ Ｃｅ３＋ドープされた（オキシ）窒化物たとえば、
－－ （Ｌａ，Ｙ）３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋、
－－ （Ｌａ１－ｘＣａｘ）３Ｓｉ６（Ｎ１－ｙＯｙ）１１：Ｃｅ３＋、
ただし０≦ｘ≦１かつ０≦ｙ≦１
－ Ｅｕ２＋酸化物、（オキシ）窒化物たとえば、
－－ （Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、
－－ Ｓｒ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ａｌ２Ｎ６：Ｅｕ２＋、
－－ （Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、
－－ ＳｒＡｌＳｉ７Ｎ４：Ｅｕ２＋、
－－ Ｓｒ［Ａｌ３ＬｉＮ４］：Ｅｕ２＋、
－－ Ｃａ［Ａｌ３ＬｉＮ４］：Ｅｕ２＋、
－－ Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃ１２：Ｅｕ２＋、
－ Ｅｕ２＋ドープされた硫化物たとえば、
－－ ＣａＳ：Ｅｕ２＋
－－ ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋
－ Ｍｎ４＋ドープされた蛍光体、この場合、ホスト構造としてたとえばＫ２ＳｉＦ６、Ｎａ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＴｉＦ６を用いることができる。
【0092】
Ｍｎ４＋ドープされた蛍光体として、一般にフッ化物およびオキシフッ化物の蛍光体を、たとえば一般式
ＥＡｘＡｙ［ＢｚＣｆＤｇＥｈＯａＦｂ］：Ｍｎ４＋ ｃ
の蛍光体を使用することができる。
－－ ただしＡは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、ＮＨ４またはこれらの組み合わせから成る群から選択されており、
－－ ただしＥＡは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎまたはこれらの組み合わせから成る元素の群から選択されており、
－－ ただしＢは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆから成る元素の群から選択されており、
－－ ただしＣは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｄ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｂｉ、Ｃｒから成る元素の群から選択されており、
－－ ただしＤは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖから成る元素の群から選択されており、
－－ ただしＥは、Ｗ、Ｍｏまたはこれらの組み合わせから成る元素の群から選択されている。
ここで［ＥＡｘＡｙ］ｄからの部分電荷ｄが（２*ｘ＋ｙ）から生じ、これは［［ＢｚＣｆＤｇＥｈＯａＦｂ］：Ｍｎ４＋ ｃ］ｅの部分電荷ｅの反転に相応し、この部分電荷は（４*ｚ＋３*ｆ＋５*ｇ＋６*ｈ＋４*ｃ－２*ａ－ｂ）からも構成される。
ＥＡｘＡｙ［ＢｚＣｆＤｇＥｈＯａＦｂ］：Ｍｎ４＋ ｃ
の蛍光体を使用することができる。
－－ ただしＡは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ａｇ、ＮＨ４またはこれらの組み合わせから成る群から選択されており、
－－ ただしＥＡは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎまたはこれらの組み合わせから成る元素の群から選択されており、
－－ ただしＢは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆから成る元素の群から選択されており、
－－ ただしＣは、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｄ、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｂｉ、Ｃｒから成る元素の群から選択されており、
－－ ただしＤは、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖから成る元素の群から選択されており、
－－ ただしＥは、Ｗ、Ｍｏまたはこれらの組み合わせから成る元素の群から選択されている。
ここで［ＥＡｘＡｙ］ｄからの部分電荷ｄが（２*ｘ＋ｙ）から生じ、これは［［ＢｚＣｆＤｇＥｈＯａＦｂ］：Ｍｎ４＋ ｃ］ｅの部分電荷ｅの反転に相応し、この部分電荷は（４*ｚ＋３*ｆ＋５*ｇ＋６*ｈ＋４*ｃ－２*ａ－ｂ）からも構成される。
【0093】
同様に、Ｍｇ４ＧｅＯ３，５Ｆをホスト構造として用いることができ、この場合、活性体含有量は好ましくは３原子％以下であり、特に好ましくは１原子％以下である。さらなる蛍光体は、一般式（４－ｘ）ＭｇＯ*ｘＭｇＦ２*ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋を有することができる。
【0094】
同様に、Ｍｎ４＋ドープされたＡ２Ｇｅ４Ｏ９もしくはＡ３Ａ’Ｇｅ８Ｏ１８をさらなる蛍光体として用いることができ、ただしＡおよびＡ’は、それぞれ互いに依存することなく元素Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｒｂの群から選択されており、たとえばＭｎ４＋ドープされたＫ２Ｇｅ４Ｏ９，Ｒｂ２Ｇｅ４Ｏ９またはＬｉ３ＲｂＧｅ８Ｏ１８である。
【0095】
同様に、Ｍｎ４＋ドープされたＳｒ４Ａｌ１４Ｏ２５、Ｍｇ２ＴｉＯ４、ＣａＺｒＯ３、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｄＡｌＯ３、ＬａＡｌＯ３、ＬｉＡｌ５Ｏ８、ＳｒＴｉＯ３、Ｙ２Ｔｉ２Ｏ７、Ｙ２Ｓｎ２Ｏ７、ＣａＡｌ１２Ｏ１９、ＭｇＯ、Ｂａ２ＬａＮｂＯ６を、さらなる蛍光体として用いることができる。
【0096】
－ しかも（ナノ粒子）半導体材料の分類からの蛍光体、たとえば一般組成ＺＭＸ３の蛍光体を、さらなる蛍光体として用いることができ、
－－ ただしＺは、Ｃｓ，ＣＨ３ＮＨ３、ＣＨ（ＮＨ２）２、（ＣＨ３）３ＮＨから成る群から選択されており、
－－ ただしＭは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｃｄ、Ｚｎから成る群から選択されており、
－－ ただしＸは、Ｂｒ、Ｉ、ＳＣＮから成る群から選択されている。
－－ ただしＺは、Ｃｓ，ＣＨ３ＮＨ３、ＣＨ（ＮＨ２）２、（ＣＨ３）３ＮＨから成る群から選択されており、
－－ ただしＭは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｃｄ、Ｚｎから成る群から選択されており、
－－ ただしＸは、Ｂｒ、Ｉ、ＳＣＮから成る群から選択されている。
【0097】
－ しかも一般式ＡＩ
２ＭＩＭＩＩＩＸ６の蛍光体を、さらなる蛍光体として用いることができ、
－－ ただしＡＩは、Ｃｓ，ＣＨ３ＮＨ３、ＣＨ（ＮＨ２）２、（ＣＨ３）３ＮＨから成る群から選択されており、
－－ ただしＭＩは、Ａｇ、Ｋ、Ｔｌ、Ａｕから成る群から選択されており、
－－ ただしＭＩＩＩは、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｓ、Ｓｎから成る群から選択されており、
－－ ただしＸは、Ｂｒ、Ｉ、ＳＣＮから成る群から選択されている。
たとえば式Ｃｓ３Ｓｂ２Ｉ９、（ＣＨ３ＮＨ３）３Ｓｂ２Ｉ９、Ｃｓ２ＳｎＩ６の蛍光体である。
－－ ただしＡＩは、Ｃｓ，ＣＨ３ＮＨ３、ＣＨ（ＮＨ２）２、（ＣＨ３）３ＮＨから成る群から選択されており、
－－ ただしＭＩは、Ａｇ、Ｋ、Ｔｌ、Ａｕから成る群から選択されており、
－－ ただしＭＩＩＩは、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｓ、Ｓｎから成る群から選択されており、
－－ ただしＸは、Ｂｒ、Ｉ、ＳＣＮから成る群から選択されている。
たとえば式Ｃｓ３Ｓｂ２Ｉ９、（ＣＨ３ＮＨ３）３Ｓｂ２Ｉ９、Ｃｓ２ＳｎＩ６の蛍光体である。
【0098】
第２の態様によれば本発明は、本発明の第１の態様による蛍光体組み合わせ体を有する変換素子に関する。
【0099】
少なくとも１つの実施形態によれば、この変換素子は少なくとも１つの層を有する。蛍光体組み合わせ体は、好ましくはこの層内に存在している。
【0100】
少なくとも１つの実施形態によれば、この変換素子は第１の層に加え、少なくとも第２の層および／または第３の層を有する。たとえば第２の層を、第１の層の上に配置しておくことができる。第３の層を、第２の層の上に配置しておくことができる。蛍光体組み合わせ体の蛍光体を、個々の層の上に分散さておくことができる。たとえば蛍光体各々を、１つの固有の層内に存在させることができる。
【0101】
少なくとも１つの実施形態によれば、この変換素子は少なくとも１つのマトリックス材料を有する。たとえば蛍光体を、このマトリックス材料中に埋め込んでおくことができ、またはその中に分散させておくことができる。特に蛍光体を、粒子として均等にこのマトリックス材料内に分散させておくことができる。
【0102】
第３の態様によれば本発明は、第１の波長領域の電磁放射を放出する放射放出半導体チップと、本発明の第１の態様による蛍光体組み合わせ体とを含む、オプトエレクトロニクス装置に関する。
【0103】
本発明によるオプトエレクトロニクス装置は、格別良好な演色性および効率の点で優れている。
【0104】
半導体チップを、特にＵＶ放射および／または青色光を放出する半導体チップとすることができる。好ましくは半導体チップは、青色スペクトル領域に属する光を放出する。さらに好ましくは半導体チップは、４３０ｎｍ～４７０ｎｍのピーク波長を有する光を放出する。
【0105】
少なくとも１つの好ましい実施形態によれば、蛍光体組み合わせ体は、半導体チップのビーム路中に配置されている。たとえば蛍光体組み合わせ体は、半導体チップの主放射出射面上に配置されている。
【0106】
少なくとも１つの実施形態によれば、蛍光体組み合わせ体は、半導体チップ上に配置された変換素子内に設けられている。少なくとも１つの実施形態によれば、蛍光体組み合わせ体は、注封部材として半導体チップの上方に配置されている。
【0107】
少なくとも１つの実施形態によれば、本発明によるオプトエレクトロニクス装置は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、好ましくは白色発光ＬＥＤである。
【0108】
本発明のさらなる有利な実施形態および発展形態は、図面を参照しながら説明する以下の実施例から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0109】
【図1A】本発明による蛍光体組み合わせ体１０の概略的側面図を示す図である。
【図1B】本発明による蛍光体組み合わせ体１０の概略的側面図を示す図である。
【図2】蛍光体組み合わせ体１０を有する本発明による変換素子２０の概略的側面図を示す図である。
【図3A】本発明によるオプトエレクトロニクス装置３０の実施形態の概略的側面図を示す図である。
【図3B】本発明によるオプトエレクトロニクス装置３０の実施形態の概略的側面図を示す図である。
【図4】第２の蛍光体の例示的な構造を概略的に示す図である。
【図5A】慣用の赤色発光蛍光体の吸収特性（Ａ）と発光特性（Ｅ）を示す図である。
【図5B】赤色発光量子ドット蛍光体（ＱＤ）の吸収特性（Ａ）と発光特性（Ｅ）を示す図である。
【図6A】青色半導体チップと従来の蛍光体組み合わせ体とを備えた発光ダイオードの発光スペクトルを示す図である。
【図6B】本発明による蛍光体組み合わせ体を備えた発光ダイオードの発光スペクトル（Ｗ ＱＤ）を示す図である。
【図7】本発明による蛍光体組み合わせ体を使用するオプトエレクトロニクス装置において、相対的な効率向上がどのようにして実現されるのかについての計算による説明を示す図である。
【図8A】本発明によるＬＥＤと参照ＬＥＤとにおける測定結果を示す図である。
【図9】一連の個別の蛍光体についてシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【図10】種々の蛍光体組み合わせ体（実施例１～３ならびに比較例１および２）に基づく白色光ＬＥＤの発光スペクトルのシミュレーションを示す図である。
【図11】蛍光体組み合わせ体の組成をまとめた表を示す図である。
【0110】
図中、同じ、同種の、または同じ作用を有する部材には、同じ参照符号が付されている。図面およびそれらの図面に描かれている部材同士のサイズの比率は、縮尺どおりではないと見なされたい。むしろ個々の部材は、見やすくするために、かつ／または理解しやすくするために、誇張されたサイズで描かれている場合がある。
【0111】
図１Ａには、本発明による蛍光体組み合わせ体１０の概略的側面図が示されており、この蛍光体組み合わせ体１０は、第１の蛍光体１と、赤色発光量子ドット蛍光体である第２の蛍光体２とを含む。好ましくはさらに第３の蛍光体３も存在しており、これはたとえば赤色発光蛍光体ＳｒＬｉ２Ａｌ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕである。図１Ａに描かれているように、蛍光体組み合わせ体１０は好ましくは蛍光体混合物１０である。
【0112】
図１Ｂには、本発明による蛍光体組み合わせ体１０の概略的側面図が示されており、ただし図１Ｂの場合には蛍光体は互いに混合されていない。蛍光体組み合わせ体は、蛍光体混合物であるのがたしかに好ましいけれども、蛍光体が互いに混合されずに存在しているということも可能である。
【0113】
図２には、蛍光体組み合わせ体１０を有する本発明による変換素子２０の概略的側面図が示されている。好ましくはこの変換素子は、蛍光体組み合わせ体を蛍光体混合物として有する。この変換素子はマトリックス材料４を有することができ、その中に蛍光体が埋め込まれている。
【0114】
図３Ａおよび図３Ｂには、本発明によるオプトエレクトロニクス装置３０の実施形態の概略的側面図がそれぞれ示されている。これらはそれぞれ１つの半導体チップ５０を有し、この半導体チップ５０のビーム路中に本発明による蛍光体組み合わせ体が存在している。図３Ａのケースでは、蛍光体組み合わせ体を有する本発明による変換素子２０が、半導体チップ上に配置されている。図３Ｂには、半導体チップ５０と注封部材４０とを備えたオプトエレクトロニクス装置３０が示されている。たとえばシリコーンまたは樹脂とすることができる注封材料内に、本発明による蛍光体組み合わせ体が含有されている。オプトエレクトロニクス装置はさらに、ハウジング６０を有することができる。
【0115】
図４には、第２の蛍光体の例示的な構造が概略的に示されている。量子ドット蛍光体は、本発明による蛍光体組み合わせ体の１つの好ましい実施形態において、コア２ａとシェル２ｂとを備えたコアシェル構造を有することができる。たとえばコア２ａはＣｄＳｅを含み、またはＣｄＳｅから成り、シェル２ｂはＣｄＳを含み、またはＣｄＳから成る。
【0116】
図５Ａには、慣用の赤色発光蛍光体の吸収特性（Ａ）と発光特性（Ｅ）とが示されている。吸収は、青色のスペクトル領域から固有の赤色発光にまで及んでいる。本発明の発明者が認識したことは、このように幅広い吸収がかなりの度合いで効率損失を引き起こす、という点である。
【0117】
図５Ｂには、赤色発光量子ドット蛍光体（ＱＤ）の吸収特性（Ａ）と発光特性（Ｅ）とが示されている。量子ドット蛍光体は、ほぼ所望の青色スペクトル領域においてのみ吸収を行う。したがって吸収領域と発光領域とが互いに分離されている。このようにして不所望な二重変換を十分に回避することができる。
【0118】
図６Ａには、青色半導体チップと従来の蛍光体組み合わせ体とを備えた発光ダイオードの発光スペクトルが示されている。青色半導体チップは青色光を放出する。青色光は部分的に第１の蛍光体により吸収されて、緑色光として放出される（Ｇ）。青色光はさらに部分的に第２の蛍光体により吸収されて、赤色光として放出される（Ｒ）。
【0119】
さらに緑色光の一部分は、やはり第２の蛍光体により吸収されて、赤色光となって放出される（Ｒ）。これは不所望な２段階の変換（もしくは二重変換）である。変換ステップ各々において量子効率（ＱＥ）は約９０％となるので、二重変換のケースでの量子効率は全体で９０％*９０％＝８１％だけになってしまう。つまり二重変換によって、量子効率における損失が引き起こされる。しかも緑色を放出する第１の蛍光体のかなりの部分は、赤色光の発生のみに寄与しているが、緑色光の生成には寄与していない。したがって第１の蛍光体の「犠牲蛍光体」として働くこの部分は、所望のスペクトルのためには不要である。しかしながらその存在によって、余分な散乱損失が引き起こされる。かくして全体として放出される白色スペクトル（Ｗ）は、全体的電気効率に関してかなりの損失を受けながらでしか得られない。
【0120】
これに対し図６Ｂには、本発明による蛍光体組み合わせ体を備えた発光ダイオードの発光スペクトル（Ｗ ＱＤ）が示されている。この場合も、半導体チップの青色光が、慣用の緑色蛍光体により吸収される。しかしながら第２の蛍光体は、幅広い吸収を有する慣用の赤色発光蛍光体ではなく、狭い吸収を有する赤色発光量子ドット蛍光体（Ｒ ＱＤ）であるので、ほとんど二重変換は発生しない。このため二重変換に起因する量子効率（ＱＥ）における不所望な損失を、かなり低減することができる。しかも、犠牲蛍光体として働く緑色蛍光体（Ｇ）がいっそう僅かになることから、一部ではかなりの量の緑色の第１の蛍光体を節約することができる。この節約を、一部では３０％よりも多くすることができ、たとえば３５％よりも多くすることができる。したがってこの節約された量の第１の蛍光体については、散乱はもはや発生しない。しかも、第２の蛍光体の量子ドットもほとんど散乱を行わない。つまり全体としても、慣用の蛍光体組み合わせ体よりも著しく僅かな散乱しか発生しない。蛍光体組み合わせ体は、任意選択的に第３の蛍光体をさらに含むこともできる。図６Ｂには第３の蛍光体が示されており、これも赤色を放出するが（Ｒ）、量子ドット蛍光体ではない。このようにすれば、限られた量の量子ドット蛍光体（Ｒ ＱＤ）だけしか必要とされず、このことによってＲｏＨＳ規制を満たすのが容易になる一方、同時に高効率のオプトエレクトロニクス装置が得られる。
【0121】
図７には、本発明による蛍光体組み合わせ体を使用するオプトエレクトロニクス装置において、相対的な効率向上がどのようにして実現されるのかが、計算により説明されている。
【0122】
図８Ａは、本発明によるＬＥＤと参照ＬＥＤとにおける測定結果をまとめており、発光効率の向上が、改善された変換効率および改善されたスペクトル効率にどの程度まで帰するのかが示している。
【0123】
図８Ｂは、図８Ａの測定で使用されたＬＥＤにおいてどのような蛍光体組み合わせ体が適用されたのかを説明している。参照ＬＥＤは従来の蛍光体組み合わせ体を有し、これらは緑色発光ガーネット蛍光体に加えて、２つの慣用の赤色発光窒化物蛍光体を有する。これに対し本発明によるＬＥＤは、赤色発光量子ドット蛍光体を１重量％有する蛍光体組み合わせ体を含む。つまり慣用の赤色発光蛍光体の一部分が、赤色発光量子ドット蛍光体により置き換えられる。この蛍光体の赤色発光は、青色半導体チップの発光から直接的に変換され、慣用のケースのように部分的に緑色蛍光体の光子を介しても変換されるのではないため、総じて必要とされる緑色蛍光体が著しく僅かになる。これによって、緑色発光ガーネット蛍光体の割合を３５％減らすことができるようになり、その結果、散乱損失が著しく僅かになる。蛍光体の重量パーセントの記載は、図８Ｂではそれぞれ蛍光体およびマトリックス材料の重量全体の合計に関連づけられている。しかもこの蛍光体組み合わせ体は、色品質に関して高い基準を満たす。約３０００Ｋの色温度が達成され、さらにそれぞれ９０を上回るＣＲＩ値、それぞれ５０を上回るＲ９値が達成される。本発明によるＬＥＤによって、このような高い色品質を同時に効率を向上させながら達成することができる。
【0124】
図９には、一連の個別の蛍光体についてシミュレートされた発光スペクトルが示されている。半導体チップの青色発光が示されている。さらにＬｕＡＧａＧ：Ｃｅ蛍光体の緑色発光が示されており、この蛍光体を本発明による蛍光体組み合わせ体における第１の蛍光体として使用することができる。さらに、慣用のＳｒ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ａｌ２Ｎ６：Ｅｕ２＋蛍光体の赤色発光が示されている。さらには狭帯域で発光するＳｒ［Ａｌ２Ｌｉ２Ｏ２Ｎ２］：Ｅｕ２＋蛍光体の発光が示され、この蛍光体を本発明による蛍光体組み合わせ体における第３の蛍光体として使用することができる。これに加え、ＣｄＳ／ＣｄＳｅ量子ドット蛍光体の極めて狭帯域の発光が示されており、この蛍光体を本発明による蛍光体組み合わせ体における第２の蛍光体として使用することができる。
【0125】
図１０には、種々の蛍光体組み合わせ体（実施例１～３ならびに比較例１および２）に基づく白色光ＬＥＤの発光スペクトルのシミュレーションが示されている。
【0126】
図１１には、蛍光体組み合わせ体の組成をまとめた表が示されている。この表は、個々の蛍光体組み合わせ体を、色座標Ｃｘ，Ｃｙ、色温度（ＣＣＴ）、演色指数（ＣＲＩ値）、Ｒ９値（参照色９、赤色の演色性）、ならびにスペクトル効率（ＬＥＲ）に関して比較している。これらのシミュレーションから明らかになることは、緑色を放出する第１のＬｕＡＧａＧ：Ｃｅ３＋蛍光体、および第２の蛍光体として赤色発光量子ドット蛍光体を有する、全ての蛍光体組み合わせ体は、特に高いスペクトル効率（ＬＥＲ）と特に良好な演色特性とを兼ね備えている、という点である（実施例１～３）。実施例１は最高効率を有する一方、実施例２は効率と環境適合性との最良の結び付きを表している。たしかに実施例１は最高効率を示しているけれども、ＲｏＨＳ規制とは調和してない。実施例２は、第３の蛍光体としてＳｒ［Ａｌ２Ｌｉ２Ｏ２Ｎ２］：Ｅｕ２＋が存在していることから、優れた演色特性および効率特性があると同時に、ＲｏＨＳ規制を満たすことができる。
【0127】
実施例を互いに組み合わせることもでき、これはかかる組み合わせが図面に明示的に示されていないとしても可能である。さらに、図面を参照しながら説明した実施例は、概要部分での説明による付加的または択一的な特徴を有することができる。
【0128】
次に、本発明による蛍光体混合物をどのようにして提供できるのか、について記載する。本発明による蛍光体混合物を製造するために、最初に第１のおよび第２の、さらに場合によっては第３の蛍光体が準備される。
【0129】
第１の蛍光体として、任意の慣用の蛍光体を考慮の対象とすることができ、好ましくは緑色発光蛍光体、たとえば前述の蛍光体Ｓｉ６－ｚＡｌｚＯｚＮ８－ｚ：ＲＥ、Ｙ３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｇｄ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｔｂ，Ｙ）３（Ａｌ１ーｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ、または（Ｌｕ，Ｙ）３（Ａｌ１－ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ、を考慮の対象とすることができる。これらの蛍光体の製造は当業者に公知である。しかもこれらは市販されている。
【0130】
赤色発光量子ドット蛍光体を合成するために、従来技術から多くの様々な合成が公知である。しかも一連の赤色発光量子ドット蛍光体は市販されている。
【0131】
以下では、第３の蛍光体の製造方法について説明する。
【0132】
第３の蛍光体を、固体反応によって製造することができる。この目的で、第３の蛍光体の出発材料を混合することができる。たとえば窒化ストロンチウム（Ｓｒ３Ｎ２），窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化リチウム（Ｌｉ３Ｎ）および酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）を用いて、ＳｒＬｉ２Ａｌ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕを製造することができる。これらの出発材料が相応の比率で互いに混合される。これらの出発材料をたとえばニッケルのるつぼの中に入れることができる。次いで混合物を、７００℃～１０００℃、有利には８００℃の温度まで加熱することができる。これに加え、フォーミングガス流において加熱を行うことができ、これによれば温度が１～４００時間にわたり維持される。窒素（Ｎ２）中の水素（Ｈ２）の割合を、たとえば７．５％とすることができる。加熱および冷却の速度を、たとえば１時間あたり２５０℃にすることができる。
【0133】
上述の方法に対し択一的に、溶接で閉じられたタンタルアンプル内における固体合成によっても、第３の蛍光体を生成することができる。この目的で出発材料を、たとえば第３の蛍光体のケースでは、ＳｒＬｉ２Ａｌ２Ｎ２Ｏ２：Ｅｕ、Ｓｒ３Ａｌ２Ｏ６、Ｌｉ（フラックス）、ＬｉＮ３およびＥｕ２Ｏ３を、相応の混合比で互いに混合することができ、タンタルアンプルの中に入れることができる。たとえば室温から８００℃まで加熱し、次いでこの温度をたとえば１００時間にわたり維持し、さらにその後、システムを再び室温まで冷却して、第３の蛍光体を生成した。第３の蛍光体の出発材料は、たとえば粉体として存在している。加熱ステップ後、混合物を室温まで冷却する冷却過程を行うことができる。室温とは、特に２０℃または２５℃の温度のことであると解される。合成は中庸な温度で行われ、したがって著しくエネルギー効率的である。このため、たとえば使用される炉などに対しての要求は低い。出発材料は安価に市販されており、かつ毒性がない。最終的に、上述の第１および第２の蛍光体ならびに任意選択的に第３の蛍光体の組み合わせから、蛍光体混合物が得られる。たとえば蛍光体の粉体を互いに混合することができる。たとえばこれらの蛍光体をそれぞれ、１つのマトリックス材料の中に入れて、その中で分散させることもできる。しかしながら蛍光体各々を、専用のマトリックス材料の中に入れることも可能である。蛍光体組み合わせ体のことであると解される蛍光体混合物が、このケースでは個々の蛍光体を含む種々のマトリックス材料の組み合わせから得られる。
【0134】
本発明による蛍光体組み合わせ体をたとえば、付加的なマトリックス材料を用いてまたは用いずに上述の蛍光体の粉体を混合することによって、得ることができる。
【0135】
本発明は、実施例に基づくこれまでの説明によってそれらの実施例に限定されるものではない。むしろ本発明は、あらゆる新たな特徴ならびに特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、そのような組み合わせには特に、特許請求の範囲に記載された特徴のあらゆる組み合わせが含まれ、このことは、それらの特徴またはそれらの組み合わせそのものが特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には挙げられていないにしても、当てはまるものである。
【符号の説明】
【0136】
１ 第１の蛍光体
２ 第２の蛍光体＝量子ドット蛍光体
２ａ コア
２ｂ シェル
３ 第３の蛍光体
４ マトリックス材料
１０ 蛍光体組み合わせ体
２０ 変換素子
３０ オプトエレクトロニクス装置
４０ 注封部材
５０ 半導体チップ
６０ ハウジング
Ａ 吸収
Ｅ 発光
ＱＤ 量子ドット蛍光体（”Ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔ”）
Ｗ 白色光
Ｇ 緑色蛍光体
Ｒ 赤色蛍光体
ＱＥ 量子効率
２ 第２の蛍光体＝量子ドット蛍光体
２ａ コア
２ｂ シェル
３ 第３の蛍光体
４ マトリックス材料
１０ 蛍光体組み合わせ体
２０ 変換素子
３０ オプトエレクトロニクス装置
４０ 注封部材
５０ 半導体チップ
６０ ハウジング
Ａ 吸収
Ｅ 発光
ＱＤ 量子ドット蛍光体（”Ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔ”）
Ｗ 白色光
Ｇ 緑色蛍光体
Ｒ 赤色蛍光体
ＱＥ 量子効率
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】