JP2004164977A

JP2004164977A - Light-emitting apparatus using phosphor sheet

Info

Publication number: JP2004164977A
Application number: JP2002328937A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Izuno; 訓宏泉野; Takahiro Naito; 隆宏内藤
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP4107057B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting apparatus having a laminated structure of phosphor sheets which are easy to laminate in a multilayer form and to match a color. <P>SOLUTION: A mixture of a phosphor powder, an organic system binder member and an inorganic system sintering assistant is formed into a desired configuration, then the organic system binder member is sintered and removed to obtain the phosphor sheets. The phosphor sheets are laminated so that a first phosphor sheet 5 including phosphor emitting fluorescence of a longer wavelength may be placed nearer to its light-emitting device than to a second phosphor sheet 6 including the phosphor emitting fluorescence of a shorter wavelength. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤもしくはＬＤなどの半導体発光素子が発する光と、該発光素子が発する光の少なくとも一部を蛍光体によって波長変換した蛍光とを混色させることによって発光する発光装置において、半導体発光素子上に蛍光体シートを多層張り合わせることによって、色合わせが容易な白色発光装置に関する。
【０００２】
尚、本明細書においては、ＬＥＤもしくはＬＤチップそのものは「半導体発光素子」もしくは「発光素子」と呼び、ＬＥＤもしくはＬＤチップ、該チップ上に積層された蛍光体、及び電極などの光学装置を含む発光装置全体を「発光装置」と呼ぶことにする。
【０００３】
【従来の技術】
半導体発光素子が発する光と、該半導体発光素子が発する光及び／または外発光の一部を蛍光体によって波長変換した蛍光とを混色させることによって発光する白色面状光源において、半導体発光素子上に、蛍光体を含む蛍光体シートを配置してなる面状光源が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特許３１７５７３９号明細書（第１頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蛍光体シートを介して白色を得るためには、青色発光素子に対して、１又は２の蛍光体を配合したシートを配置して青色のＬＥＤ発光と黄色、及び／または赤色の蛍光を混色するか、または紫外線発光素子に対して、ＲＧＢを発光する３種以上の蛍光体を配合してＲＧＢの蛍光の混合により白色光を得る方法が提案される。しかしながら、１枚のシートに必要な複数の蛍光体の必要量を配合しても所望の混色光を得るのは困難である。なぜなら、各蛍光体のシート中での分散状態はシートの厚み、蛍光体粒径、加工方法等によりさまざまであり、しかも各蛍光体からの発光量は蛍光体量、蛍光体の励起光吸収量、変換効率などにより変化し、その上、各蛍光体の発光相対比率により混色光の色相が決定されるからである。そこで、本発明は、複数の蛍光体を使用する場合は、各蛍光体に対して蛍光体シートを形成し、その多層貼り合わせにより色合わせを行ない、所望の白色系発光を得ることができる発光装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、半導体発光素子と、該半導体発光素子上に形成される蛍光体シートからなる発光装置において、前記蛍光体シートは、同一励起波長に対しピーク波長の異なる蛍光を発する蛍光体をそれぞれ含む複数の蛍光体シートからなり、前記半導体発光素子に近いほうに配置される第１の蛍光体シートは、前記半導体発光素子に遠い方に配置される第２の蛍光体シート中の蛍光体の蛍光のピーク波長より長い蛍光を発する蛍光体を含んでなり、前記半導体発光素子の発光により第１の蛍光体シートの蛍光体を励起し、第１の蛍光体シートを透過した前記半導体発光素子からの発光により第２の蛍光体シートの蛍光体を励起するように構成したことを特徴とする。
【０００７】
上記構成において、蛍光体シートは、蛍光体粉末、有機系バインダー部材、及び無機系焼結助剤との混合物を所望の形状に成形し、前記有機系バインダー部材分を焼却して形成することが好ましい。蛍光体シートの耐久性が向上するからである。
【０００８】
特に、前記半導体発光素子が青色発光素子である場合は、第１の蛍光体シートはシリコン・ナイトライド系蛍光体を含み、第２の蛍光体シートはイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を含むことが好ましい。両者の組合せにより演色性の高い白色発光をえることができる。
【０００９】
前記第１の蛍光体シート中の窒化物蛍光体は、Ｌ_ＸＭ_ＹＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）}：Ｚ（ＬはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、ＨｇのＩＩ価からなる群より選択し少なくとも１種以上含有する。ここで、ＭはＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆのＩＶ価からなる群より選択される少なくとも１種以上を含有する。Ｚを賦活剤である。）で表される基本構成元素を少なくとも含有することが好ましく、更に好ましくは、前記窒化物蛍光体が、ＬがＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａのＩＩ価からなる群より選択し少なくとも１種以上を含有したもの、ＭがＳｉとし、Ｚを賦活剤としてＬ_ＸＭ_ＹＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）}：Ｚ、もしくはＬ_ＸＭ_ＹＯ_ＷＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｗ）}：Ｚで表される基本構成元素を少なくとも含有することである。具体的には、前記Ｚで表される賦活剤は、Ｅｕであることが好ましい。
【００１０】
また、前記第２の蛍光体シート中のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、（Ｙ_１−ａＡ_ａ）_３（Ａｌ_１−ｂＢ_ｂ）_５Ｏ_１２：Ｚ（Ａは、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍからなる群より選択し、少なくとも１種以上を含有する。ここで、ＢはＧａ及びＩｎから選択し１つの元素を含有する。ａは０〜１、ｂは０〜１である。Ｚは賦活剤である。）で表される基本構成元素を少なくとも含有することが好ましい。具体的には、前記Ｚで表される賦活剤はＣｅであることが好ましい。
【００１１】
本発明の発光装置が、前記発光素子が紫外線発光素子である場合は、第１の蛍光体シートが紫外励起赤色発光蛍光体を含み、第２の蛍光体シートが紫外励起緑色発光蛍光体を含み、第３の蛍光体シートが紫外励起青色発光蛍光体を含むことを特徴とし、具体的には、紫外励起赤色発光蛍光体としてＹＯ_２Ｓ_２：Ｅｕ、ＹＶＯ_４：Ｅｕ、Ｇｄ_２Ｏ_３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：Ｅｕ、ＹＢＯ_３：Ｅｕ、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、紫外励起緑色発光蛍光体としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、ＢａＡｌ_１２Ｏ_１９：Ｍｎ、ＢａＭｇＡｌ_１６Ｏ_２６：Ｅｕ，Ｍｎ、紫外励起青色発光蛍光体としてＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、ＣａＷＯ_４：Ｐｂ、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅなどを使用することができるが、必要に応じて他の蛍光体を用いてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（蛍光体シート積層方法）
本発明の実施の形態１について、図１を参照して説明する。図１に示されるように、本発明に係る蛍光体積層構造は、発光素子としての青色発光素子上に、シリコン・ナイトライド系蛍光体を含む第１の蛍光体シートを戴置し、該第１の蛍光体シート上に、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を含む第２の蛍光体シートを戴置している。
発光素子からの発光によって励起された蛍光体は、該発光素子から放出される光の波長より長い波長の蛍光を発する（バンドギャップエネルギーより変換された光のエネルギーの方が小さいため）。波長の長い蛍光を発する蛍光体を含む第１の蛍光体シートを、波長の短い蛍光を発する蛍光体を含む第２の蛍光体シートよりも発光素子に近い方に配置すると、発光素子からの発光は、第１の蛍光体シート中の波長の長い蛍光を発する蛍光体によって、波長変換された後、第２の蛍光体シート中に入るが、第２の蛍光体シートの蛍光体を励起することがない。したがって、第１の蛍光体シートによって先に必要な長い方の波長に波長変換され、第１の蛍光体シートを透過した発光を第２の蛍光体シートにより必要な短い方の波長に変換させる。
【００１３】
本発明の実施の形態２について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、本発明に係る蛍光体積層構造は、半導体発光素子としての紫外線発光素子上に、紫外励起赤色発光蛍光体（Ｒ蛍光体）を含む第１の蛍光体シートを戴置し、該第１の蛍光体シート上に、紫外励起緑色発光蛍光体（Ｇ蛍光体）を含む第２の蛍光体シートを戴置し、該第２の蛍光体シート上に、紫外励起青色発光蛍光体（Ｂ蛍光体）を含む第３の蛍光体シートを戴置してなる。
【００１４】
（蛍光体シートの製造方法）
蛍光体粉末、及び焼結助剤に溶剤、分散剤を加えて１５時間分散させる。該蛍光体粉末は、平均粒径３μｍ以上で、粒度分布測定で２μｍ以下の粒子が体積分布で１０％以下、好ましくは平均粒径が５μｍ以上１５μｍ以下を用いる。分散材は、平均粒径１μｍ以上１０μｍ以下のものを用いる。
また、該焼結助剤は、硼酸、酸化硼素、又は硼酸アンモニウムのうち少なくとも一種の硼酸系化合物である。その後、有機系バインダー部材、可塑剤を加えて１０時間混合してスラリーを調整する。
【００１５】
次に、得られたスラリーをドクターブレード成形法でＰＥＴフィルム上に流出させて、８０℃で乾燥させることにより厚さが５０〜１００μｍの蛍光体グリーンシートを得る。
【００１６】
前記蛍光体グリーンシートを、雰囲気を制御しながら加熱し、有機成分を除去（脱脂）することにより、高出力な短波長領域（青色領域〜紫外線領域）の光で劣化しない無機物だけの蛍光体シートを得ることができる。
【００１７】
（蛍光体）
本発明に係る蛍光体は、平均粒径が３μｍ以上であり、かつ粒度分布測定で２μｍ以下の粒径の粒子が体積分布で１０％以下である蛍光体粒子から構成されるようにする。特に平均粒径が５μｍ以上１５μｍ以下、１０μｍ以上１２μｍ以下であるのが好ましい。
蛍光体としては、例えば、規則的な結晶成長形状としてほぼ六角形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行うＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕで表されるユウロピウム賦活バリウムマグネシウムアルミネート系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行う（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕで表されるユウロピウム賦活ハロリン酸カルシウム系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ立方体形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行う（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）_２Ｂ_５Ｏ_９Ｃｌ：Ｅｕで表されるユウロピウム賦活アルカリ土類クロロボレート系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、青緑色領域の発光を行う（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）Ａｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ、または（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕで表されるユウロピウム賦活アルカリ土類アルミネート系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行う（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕで表されるユウロピウム賦活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行う（Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕで表されるユウロピウム賦活アルカリ土類マグネシウムシリケート系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、黄色領域の発光を行う（Ｙ、Ｇｄ）_３（Ａｌ、Ｇａ）_５Ｏ_１２等で表される希土類アルミン酸塩であるＹＡＧ系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、赤色領域の発光を行う（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕで表されるユウロピウム賦活アルカリ土類シリコンナイトライド系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、赤色領域の発光を行う（Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ）_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕで表されるユウロピウム賦活希土類オキシカルユゲナイト系蛍光体等を挙げることができる。
【００１８】
窒化物蛍光体としては、Ｌ−Ｍ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ、又は、Ｌ−Ｍ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ、（ＬはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、ＨｇのＩＩ価からなる群より選択し少なくとも１種以上含有する。ＭはＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆのＩＶ価からなる群より選択し少なくとも１種以上を含有する。Ｎは、窒素である。Ｅｕは、ユウロピウムである。賦活剤Ｚは、希土類元素である。）で表される基本構成元素を少なくとも含有する窒化物蛍光体が好適に使用される。より好ましくは、ＬがＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａのＩＩ価からなる群より選択し少なくとも１種以上を含有し、ＭがＳｉ、Ｚを賦活剤としてＬ_ＸＭ_ＹＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）}：Ｅｕ，Ｚ、又は、Ｌ_ＸＭ_ＹＯ_ＷＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｗ）}：Ｅｕ，Ｚで表される基本構成元素を少なくとも含有する窒化物系蛍光体であることが好ましい。これにより、高輝度、高エネルギー効率、高量子効率の窒化物蛍光体を提供することができる。Ｃｏ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅなどの不純物も残存するが、これらの不純物は発光輝度を低下させたり賦活剤の活性を阻害したりする原因にもなるので、できるだけ系外に除去することが好ましい。
【００１９】
前記ＹＡＧ蛍光体は、（Ｙ_１−ａＡ_ａ）_３（Ａｌ_１−ｂＢ_ｂ）_５Ｏ_１２：Ｚ（ここで、ＡはＬｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍから選択された少なくとも１種以上を含有する。ＢはＧａ及びＩｎから選択された１つの元素を含有する。ａは０〜１で、ｂも０〜１であり、Ｚは賦活剤である。前記Ｚは、Ｃｅであることが好ましい。）で表される基本構成元素を少なくとも含有するイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体であることが好ましい。イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、耐光性に強く、該発光素子からの青色光と該蛍光体からの蛍光の黄色系の光の混色により白色光が発光可能である。
【００２０】
（半導体発光素子）
本発明において使用される発光素子として、特にＬＥＤについて詳述する。ＬＥＤチップは、ＭＯＣＶＤ法等により基板上にＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、又はＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造、もしくはダブルへテロ構造のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択できる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。好ましくは、蛍光体を効率よく励起できる比較的短波長を効率良く発光可能な窒化物系化合物半導体（一般式Ｉｎ_ｉＧａ_ｊＡｌ_ｋＮ、但し、０≦ｉ、０≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）である。
【００２１】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、もしくはＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイア基板を用いることがより好ましい。サファイア基板上に半導体膜を成長させる場合、ＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファ層を形成し、該バッファ層上にＰＮ接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア基板上にＳｉＯ_２をマスクとして選択成長させたＧａＮ単結晶自体を基板として利用することもできる。この場合、各半導体層の形成後ＳｉＯ_２をエッチング除去させることによって発光素子とサファイア基板とを分離させることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、もしくはＢａ等をドープさせる。
【００２２】
窒化ガリウム系化合物半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいのでＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させることが好ましい。具体的な発光素子の層構成としては窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成させたバッファ層を有するサファイア基板や炭化ケイ素上に、窒化ガリウム半導体であるＮ型コンタクト層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＮ型クラッド層、Ｚｎ及びＳｉをドープさせた窒化インジウム・ガリウム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＰ型クラッド層、窒化ガリウム半導体であるＰ型コンタクト層が積層されたものが好適に挙げられる。発光素子を形成させるためにはサファイア基板を有する場合、エッチングなどによりＰ型半導体及びＮ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させる。ＳｉＣ基板の場合、基板自体の導電性を利用して一対の電極を形成することができる。
【００２３】
（焼結助剤）
焼結温度が高くなると実用的な面でも望ましくないので、焼結温度を下げるため焼結助剤を混合してもよい。前記焼結助剤は、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化硼素、フッ化リチウム、フッ化ナトリウムであることが好ましい。より好ましくは、酸化硼素である。酸化硼素は、蛍光体が高温で空気中の酸素と接触して蛍光体表面が酸化し、発光輝度が低下することを防止する。なぜならば、蛍光体の粒子表面にガラス状の強固な酸化硼素の被覆物が生成され、空気中の酸素によって蛍光体表面が酸化されるのを防止するためであると考えられる。
【００２４】
（バインダー部材）
前記バインダー部材は、トルエン／イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の溶媒で希釈されたエポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、シリコーン樹脂、ユリア樹脂、などの熱硬化性、耐候性に優れた透光性樹脂、シリカゾル、ガラス、無機バインダーであることが好ましい。更に、短波長の光に対する耐性に優れるので、前記コーティング部材はアクリル樹脂であることが好ましい。
【００２５】
（拡散剤）
蛍光体シート中の蛍光体の配合量を減らすため、良好な混色性を有する蛍光体シートを得るため、蛍光体シート中に拡散剤を混合してもよい。拡散剤としては、二酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムなどの無機系拡散剤であってもよいし、エポキシ樹脂、フェノールホルマリン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、グアナミン樹脂などの有機系拡散剤であってもよい。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
（実施例１）青色発光素子を用いた面状発光装置
図１に本発明に係る実施例において形成される面状発光装置の模式図を示す。本実施例において、第１の蛍光体シートに含有される窒化物系蛍光体は、（Ｓｒ_０．７Ｃａ_０．３）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ（以下、「蛍光体１」と呼ぶ。）である。また、第２の蛍光体シートに含有されるＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体は、Ｙ_３（Ａｌ_０．８Ｇａ_０．２）_５Ｏ_１２：Ｃｅ（以下、「蛍光体２」と呼ぶ。）である。
図１に示されるように、導光板２に青色発光素子１を挿入し、導光板２の端面に反射板４を形成する。また、導光板２の下面に散乱層３を形成する。
シリコーン樹脂に蛍光体１を含有させた第１の蛍光体シート５を、導光板２が覆われるように配置する。
続いて、シリコーン樹脂に蛍光体２を含有させた第２の蛍光体シート６を、導光板２、及び第１の蛍光体シート５が覆われるように配置する。
また、第１の蛍光体シート中の拡散剤とバインダー部材との平均屈折率が、第２の蛍光体シート中の拡散剤とバインダー部材との平均屈折率よりも高くするために、第１の蛍光体シート中にＡｌ_２Ｏ_３、第２の蛍光体シート中にＳｉＯ_２を配合しておく。第１及び第２の蛍光体層中の拡散剤及びバインダー部材との組合せは第１の蛍光体シートの平均屈折率が第２の蛍光体シート中の平均屈折率よりも大きくなるように設定していればよく、今回の組み合わせだけに限らない。
【００２７】
（実施例２）紫外発光素子を用いた発光装置
図２に本発明に係る実施例において形成される発光装置の模式図を示す。本実施例において、第１の蛍光体シートに含有される紫外励起赤色発光蛍光体は、ＹＯ_２Ｓ_２：Ｅｕ、ＹＶＯ_４：Ｅｕ、Ｇｄ_２Ｏ_３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：Ｅｕ、ＹＢＯ_３：Ｅｕ（以下、「蛍光体１」と呼ぶ。）であり、第２の蛍光体シートに含有される紫外励起緑色発光蛍光体は、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、ＢａＡｌ_１２Ｏ_１９：Ｍｎ、ＢａＭｇＡｌ_１６Ｏ_２６：Ｅｕ，Ｍｎ（以下、「蛍光体２」と呼ぶ。）、第３の蛍光体シートに含有される紫外励起青色発光蛍光体は、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、ＣａＷＯ_４：Ｐｂ、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ（以下、「蛍光体３」と呼ぶ。）である。
図２に示されるように、凹部、及び正負一対のリード電極を熱可塑性樹脂を材料として射出成形することにより形成する。紫外線を発することができる半導体発光素子２を絶縁性接着剤により凹部内に接着し固定する。本実施例においては、凹部内に載置される半導体発光素子をそれぞれ１チップとしたが、複数のチップを凹部内に載置しても構わない。導電性ワイヤーを利用して半導体発光素子２、正電極及び負電極を、リード電極の正電極及び負電極にそれぞれワイヤーボンディングする。
シリコーン樹脂に蛍光体１を含有させた第１の蛍光体層２４ａの形成材料を調整し、凹部内に載置されている半導体発光素子１１及び１２が覆われるように、調整した材料を配置し硬化させる。
続いて、シリコーン樹脂に蛍光体２を含有させた第２の蛍光体層２４ｂの形成材料を調整し、凹部内に載置されている半導体発光素子１１及び１２、及び第１の蛍光体層２４ａが覆われるように、調整した材料を配置し硬化させる。
更に、シリコーン樹脂に蛍光体３を含有させた第３の蛍光体層２４ｃの形成材料を調整し、凹部内に載置されている半導体発光素子１１及び１２、第１の蛍光体層２４ａ、及び第２の蛍光体層２４ｂが覆われるように、調整した材料を配置し硬化させる。
また、第１の蛍光体シート中の拡散剤とバインダー部材との平均屈折率が、第２の蛍光体シート中の拡散剤とバインダー部材との平均屈折率よりも高く、かつ第２の蛍光体シート中の拡散剤とバインダー部材との平均屈折率が、第３の蛍光体シート中の拡散剤とバインダー部材との平均屈折率よりも高くなるように拡散剤を配合しておく。
シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材１５により、導電性ワイヤー、蛍光体層２４ａ〜２４ｃ、及び半導体発光素子１１及び１２を封止する。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発光装置は、蛍光体層をシート状にしたことによって、複数の蛍光体を使用する場合に多層貼り合わせにより色合わせが可能であるから、所望の白色系発光をシートの貼り合わせにより達成することができる。特に、各種の蛍光体シートをその厚み、蛍光体配合量を変えて多種類の蛍光体シートを形成することにより従来得られなかった微妙な色合わせが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】青色ＬＥＤを発光源とし、第１層をシリコンナイトライド蛍光体含有の蛍光体シート、第２層をセリウムで付活されたＹＡＧ蛍光体含有の蛍光体シートで構成した面状発光装置の概略図
【図２】紫外ＬＥＤを発光源とし、第１層を紫外励起赤色発光蛍光体、第２層を紫外励起緑色発光蛍光体、第３層を紫外励起青色発光蛍光体で構成した発光装置の概略図、
【符号の説明】
１青色発光素子
２導光板
３散乱層
４反射層
５シリコンナイトライド蛍光体含有の蛍光体シート
６ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体含有の蛍光体シート
１１サファイア基板
１２半導体層
１３、１３ａ、１３ｂリードフレーム
１５シリコーン樹脂
２４ａ紫外励起赤色発光蛍光体含有の蛍光体シート
２４ｂ紫外励起緑色発光蛍光体含有の蛍光体シート
２４ｃ紫外励起青色発光蛍光体含有の蛍光体シート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device that emits light by mixing light emitted from a semiconductor light emitting element such as an LED or LD and fluorescence obtained by wavelength-converting at least a part of the light emitted by the light emitting element with a fluorescent material. The present invention relates to a white light emitting device in which color matching is easily performed by laminating a phosphor sheet on a multilayer.
[0002]
In this specification, the LED or LD chip itself is called a “semiconductor light emitting element” or “light emitting element”, and includes an LED or LD chip, a phosphor laminated on the chip, and an optical device such as an electrode. The entire light emitting device will be referred to as a “light emitting device”.
[0003]
[Prior art]
In a white planar light source which emits light by mixing light emitted from a semiconductor light emitting element and light emitted from the semiconductor light emitting element and / or fluorescence obtained by wavelength-converting a part of external light emission by a phosphor, A planar light source having a phosphor sheet containing a phosphor has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1.)
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3177539 (page 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to obtain white through the phosphor sheet, a sheet containing one or two phosphors is arranged for the blue light emitting element to emit blue LED light and yellow and / or red fluorescence. There has been proposed a method of obtaining white light by mixing three or more kinds of phosphors that emit RGB light by mixing colors or by mixing ultraviolet light with an ultraviolet light emitting element. However, it is difficult to obtain a desired mixed light even if a required amount of a plurality of necessary phosphors is mixed in one sheet. Because the dispersion state of each phosphor in the sheet varies depending on the thickness of the sheet, the phosphor particle size, the processing method, and the like, and the amount of light emitted from each phosphor is the amount of the phosphor and the amount of excitation light absorbed by the phosphor. This is because the conversion efficiency changes depending on the conversion efficiency and the like, and further, the hue of the mixed color light is determined by the emission relative ratio of each phosphor. In view of the above, the present invention provides a method for forming a phosphor sheet for each phosphor and performing color matching by multi-layer bonding to obtain a desired white light emission when a plurality of phosphors are used. It is intended to provide a device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a light emitting device of the present invention is a light emitting device comprising a semiconductor light emitting element and a phosphor sheet formed on the semiconductor light emitting element, wherein the phosphor sheet has a peak wavelength for the same excitation wavelength. A first phosphor sheet disposed closer to the semiconductor light-emitting element, and a second phosphor sheet disposed farther from the semiconductor light-emitting element. Wherein the phosphor of the first phosphor sheet emits fluorescence longer than the peak wavelength of the fluorescence of the phosphor in the phosphor sheet, and the phosphor of the first phosphor sheet is excited by the emission of the semiconductor light emitting element. It is characterized in that the phosphor of the second phosphor sheet is excited by the light emitted from the semiconductor light emitting element passing through the sheet.
[0007]
In the above configuration, the phosphor sheet may be formed by molding a mixture of a phosphor powder, an organic binder member, and an inorganic sintering agent into a desired shape, and incinerating the organic binder member. preferable. This is because the durability of the phosphor sheet is improved.
[0008]
In particular, when the semiconductor light emitting device is a blue light emitting device, the first phosphor sheet contains a silicon nitride phosphor and the second phosphor sheet contains an yttrium aluminum garnet phosphor. Is preferred. White light emission with high color rendering properties can be obtained by a combination of the two.
[0009]
Nitride phosphor in the first phosphor _{_{_{sheet, L X M Y N (2}}} / 3X + 4 / 3Y): Z (L is Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, II valent Hg Wherein M contains at least one or more selected from the group consisting of C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf IV valences. Is an activator.), And more preferably, the nitride phosphor is selected from the group in which L has a valence of II of Mg, Ca, Sr, and Ba. which were contained at least one or more, M is an Si, _L and Z as an activator _{_{X M Y N (2 / 3X}} + 4 / 3Y): Z, or _{_{_{_{L X M Y O W N (}}}} 2 / 3X + 4 / 3Y- _{2 / 3W):} the small basic structure element represented by Z It is to contain Kutomo. Specifically, the activator represented by Z is preferably Eu.
[0010]
The yttrium / aluminum / garnet-based phosphor in the second phosphor sheet is (Y _{1 -aA} _a ) ₃ (Al _{1 -bB} _b ) ₅ O ₁₂ : Z (A is Lu, Sc , La, Gd, Tb, Eu, and Sm, and contains at least one or more elements, wherein B contains one element selected from Ga and In. Is from 0 to 1. Z is an activator.) Specifically, the activator represented by Z is preferably Ce.
[0011]
In the light emitting device of the present invention, when the light emitting element is an ultraviolet light emitting element, the first phosphor sheet includes an ultraviolet excitation red emission phosphor, and the second phosphor sheet includes an ultraviolet excitation green emission phosphor. , the third phosphor sheet is characterized in that it comprises an ultraviolet excited blue phosphor, specifically, _YO 2 _S 2 as ultraviolet excitation red emitting _{_{phosphor: Eu, YVO 4: Eu,}} Gd 2 O 3: Eu, (Y, Gd) BO ₃ : Eu, YBO ₃ : Eu, La ₂ O ₂ S: Eu, ZnS: Cu, Al, Zn ₂ SiO ₄ : Mn, BaAl ₁₂ O ₁₉ : _{_{Mn, BaMgAl 16 O 26: Eu}} , Mn, ultraviolet excited blue phosphor as _{_{_{BaMgAl 10 O 17: Eu, CaWO}}} 4: Pb, Y 2 SiO 5: While Ce, etc. can be used,必It may use other phosphors in accordance with the.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Phosphor sheet lamination method)
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the phosphor laminated structure according to the present invention includes a first phosphor sheet containing a silicon nitride phosphor on a blue light emitting element as a light emitting element. A second phosphor sheet including a yttrium / aluminum / garnet phosphor is placed on the first phosphor sheet.
The phosphor excited by the light emission from the light emitting element emits fluorescence having a longer wavelength than the wavelength of the light emitted from the light emitting element (because the energy of the converted light is smaller than the band gap energy). When the first phosphor sheet containing a phosphor emitting long-wavelength fluorescent light is disposed closer to the light-emitting element than the second phosphor sheet containing a phosphor emitting short-wavelength fluorescent light, light emission from the light-emitting element is achieved. Is to convert the wavelength into a second phosphor sheet after being converted in wavelength by a phosphor emitting long-wavelength fluorescence in the first phosphor sheet, but to excite the phosphor in the second phosphor sheet. There is no. Therefore, the first phosphor sheet converts the wavelength to the required longer wavelength first, and the light emitted through the first phosphor sheet is converted to the shorter wavelength required by the second phosphor sheet.
[0013]
Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in the phosphor laminated structure according to the present invention, a first phosphor sheet including an ultraviolet-excited red light-emitting phosphor (R phosphor) is provided on an ultraviolet light-emitting element as a semiconductor light-emitting element. And a second phosphor sheet containing an ultraviolet-excited green light-emitting phosphor (G phosphor) is placed on the first phosphor sheet, and an ultraviolet-excited blue light is placed on the second phosphor sheet. A third phosphor sheet including a light-emitting phosphor (B phosphor) is placed thereon.
[0014]
(Method of manufacturing phosphor sheet)
A solvent and a dispersant are added to the phosphor powder and the sintering aid and dispersed for 15 hours. In the phosphor powder, particles having an average particle size of 3 μm or more and particles having a particle size distribution of 2 μm or less are used in a volume distribution of 10% or less, preferably an average particle size of 5 μm or more and 15 μm or less. The dispersant used has an average particle size of 1 μm or more and 10 μm or less.
Further, the sintering aid is at least one boric acid compound of boric acid, boron oxide, or ammonium borate. Thereafter, an organic binder member and a plasticizer are added and mixed for 10 hours to prepare a slurry.
[0015]
Next, the obtained slurry is discharged onto a PET film by a doctor blade molding method and dried at 80 ° C. to obtain a phosphor green sheet having a thickness of 50 to 100 μm.
[0016]
By heating the phosphor green sheet while controlling the atmosphere and removing (degreasing) organic components, the phosphor sheet is made of only an inorganic substance that is not deteriorated by high-output light in a short wavelength region (blue region to ultraviolet region). Can be obtained.
[0017]
(Phosphor)
The phosphor according to the present invention is constituted by phosphor particles having an average particle size of 3 μm or more and particles having a particle size of 2 μm or less in particle size distribution measurement being 10% or less in volume distribution. In particular, the average particle size is preferably 5 μm or more and 15 μm or less, and 10 μm or more and 12 μm or less.
As the phosphor, for example, a europium-activated barium magnesium aluminate phosphor represented by BaMgAl ₁₀ O ₁₇ : Eu composed of grown particles having a substantially hexagonal shape as a regular crystal growth shape and emitting light in a blue region. (Ca, Sr, Ba) ₅ (PO ₄ ) ₃ Cl: Europium-activated calcium halophosphate represented by Eu composed of growth particles having a substantially spherical shape as a regular crystal growth shape A phosphor, a europium-activated alkaline earth represented by (Ca, Sr, Ba) ₂ B ₅ O ₉ Cl: Eu which is composed of growth particles having a substantially cubic shape as a regular crystal growth shape and emits light in a blue region. Chloroborate-based phosphor, composed of fractured particles having a fractured surface and emitting light in a blue-green region (Sr, Ca , Ba) a europium-activated alkaline earth aluminate-based phosphor represented by Al ₂ O ₄ : Eu or (Sr, Ca, Ba) ₄ Al ₁₄ O ₂₅ : Eu, comprising broken particles having a fracture surface, (Mg, Ca, Sr, Ba) which emits light in the green region, is composed of europium-activated alkaline earth silicon oxynitride-based phosphor represented by Si ₂ O ₂ N ₂ : Eu, and broken particles having a fracture surface, Europium-activated alkaline earth magnesium silicate-based phosphor represented by (Ba, Ca, Sr) ₂ SiO ₄ : Eu which emits light in a green region, and is composed of growth particles having a substantially spherical shape as a regular crystal growth shape. A YAG-based phosphor that is a rare earth aluminate represented by (Y, Gd) ₃ (Al, Ga) ₅ O ₁₂ or the like that emits light in a yellow region; (Mg, Ca, Sr, Ba) ₂ Si ₅ N ₈ : Europium-activated alkaline earth silicon nitride-based phosphor represented by (Eu), which is composed of broken particles having a surface and emits light in a red region, regular (Y, La, Gd, Lu) ₂ O ₂ S: Europe-activated rare earth oxycarjugenite phosphor represented by (Y, La, Gd, Lu) ₂ O ₂ S: Eu, which is composed of grown particles having a substantially spherical crystal growth shape. And the like.
[0018]
As the nitride phosphor, LMN: Eu, Z or LMON: Eu, Z, (L is Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Hg M is at least one selected from the group consisting of II valences, and M is at least one kind selected from the group consisting of IV valences of C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf. Nitrogen, Eu is europium, and the activator Z is a rare earth element.) A nitride phosphor containing at least a basic constituent element represented by the following formula is preferably used. More preferably, L contains at least one selected from the group consisting of II valences of Mg, Ca, Sr and Ba, and M contains Si and Z as activators and L _X M _Y N _{(2 / 3X + 4 / 3Y ):} Eu, Z, _{_{_{_{or, L X M Y O W N}}}} (2 / 3X + 4 / 3Y-2 / 3W): Eu, be a nitride-based phosphor containing at least a basic structure element represented by Z preferable. Thus, a nitride phosphor having high luminance, high energy efficiency, and high quantum efficiency can be provided. Impurities such as Co, Mo, Ni, Cu, and Fe also remain. However, since these impurities lower the emission luminance or inhibit the activity of the activator, they should be removed from the system as much as possible. preferable.
[0019]
The YAG phosphor is selected from (Y _1-a A _a ) ₃ (Al _1-b B _b ) ₅ O ₁₂ : Z (where A is selected from Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu, and Sm. B contains one element selected from Ga and In. A is 0 to 1, b is also 0 to 1, and Z is an activator. , Ce is preferable.) It is preferable to use an yttrium-aluminum-garnet-based phosphor containing at least a basic constituent element represented by the following formula: The yttrium-aluminum-garnet-based phosphor has high light resistance, and can emit white light by mixing blue light from the light emitting element and yellow light of fluorescence from the phosphor.
[0020]
(Semiconductor light emitting device)
In particular, an LED will be described in detail as a light emitting element used in the present invention. In the LED chip, a semiconductor such as GaAs, InP, GaAlAs, InGaAlP, InN, AlN, GaN, InGaN, AlGaN, or InGaAlN is formed as a light emitting layer on a substrate by MOCVD or the like. Examples of the semiconductor structure include a homostructure having a MIS junction, a PIN junction, and a PN junction, a heterostructure, and a double heterostructure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal thereof. Further, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed as a thin film in which a quantum effect occurs can be used. Preferably, relatively short wavelength light efficiently can be a nitride-based compound semiconductor (Formula _In can efficiently excite the phosphor i _Ga j _Al k N, where, 0 ≦ i, 0 ≦ j , 0 ≦ k, i + j + k = 1).
[0021]
When a gallium nitride-based compound semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, or GaN is suitably used for the semiconductor substrate. In order to form gallium nitride with good crystallinity, it is more preferable to use a sapphire substrate. When a semiconductor film is grown on a sapphire substrate, it is preferable to form a buffer layer such as GaN or AlN and form a gallium nitride semiconductor having a PN junction on the buffer layer. Alternatively, a GaN single crystal itself selectively grown on a sapphire substrate using SiO ₂ as a mask can be used as the substrate. In this case, it is also possible to separate the light emitting element and the sapphire substrate by causing the formation after SiO ₂ of each of the semiconductor layers is etched away. Gallium nitride-based compound semiconductors exhibit N-type conductivity without being doped with impurities. When a desired N-type gallium nitride semiconductor is formed, for example, to improve luminous efficiency, it is preferable to appropriately introduce Si, Ge, Se, Te, C, or the like as an N-type dopant. On the other hand, when a P-type gallium nitride semiconductor is formed, a P-type dopant such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, or Ba is doped.
[0022]
Gallium nitride-based compound semiconductors are difficult to be converted into P-type only by doping with a P-type dopant. Therefore, it is preferable to convert to P-type by introducing a P-type dopant and then annealing by heating in a furnace, low-speed electron beam irradiation, plasma irradiation, or the like. . The specific layer structure of the light-emitting element is a sapphire substrate having a buffer layer formed of gallium nitride, aluminum nitride, or the like at a low temperature or silicon carbide, an n-type contact layer that is a gallium nitride semiconductor, and an aluminum gallium nitride semiconductor. An N-type clad layer, an active layer of an indium-gallium nitride semiconductor doped with Zn and Si, a P-type clad layer of an aluminum-gallium nitride semiconductor, and a P-type contact layer of a gallium nitride semiconductor are laminated. Preferred examples are given. When a sapphire substrate is used to form a light-emitting element, an exposed surface of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor is formed by etching or the like, and then a desired shape is formed on the semiconductor layer by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. Are formed. In the case of a SiC substrate, a pair of electrodes can be formed using the conductivity of the substrate itself.
[0023]
(Sintering aid)
If the sintering temperature is high, it is not desirable from a practical point of view. Therefore, a sintering aid may be mixed to lower the sintering temperature. The sintering aid is preferably zinc oxide, aluminum oxide, titanium oxide, boron oxide, lithium fluoride, or sodium fluoride. More preferably, it is boron oxide. Boron oxide prevents the phosphor surface from being oxidized by the phosphor coming into contact with oxygen in the air at a high temperature to reduce the emission luminance. It is considered that this is because a strong glassy coating of boron oxide is formed on the particle surface of the phosphor, and the phosphor surface is prevented from being oxidized by oxygen in the air.
[0024]
(Binder material)
The binder member is a translucent resin excellent in thermosetting and weather resistance, such as an epoxy resin, an acrylic resin, an imide resin, a silicone resin, and a urea resin diluted with a solvent such as toluene / isopropyl alcohol (IPA); It is preferably silica sol, glass, or an inorganic binder. Further, the coating member is preferably made of an acrylic resin because of its excellent resistance to short-wavelength light.
[0025]
(Diffusing agent)
A diffusing agent may be mixed into the phosphor sheet in order to reduce the amount of the phosphor in the phosphor sheet and to obtain a phosphor sheet having good color mixing. The diffusing agent may be an inorganic diffusing agent such as silicon dioxide, titanium oxide, aluminum oxide, calcium carbonate, zinc oxide, barium titanate, or epoxy resin, phenol formalin resin, benzoguanamine resin, melamine resin, acrylic Organic diffusing agents such as resins, polycarbonate resins, polyethylene resins, polypropylene resins, and guanamine resins may be used.
[0026]
【Example】
Hereinafter, examples according to the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below.
(Example 1) Planar light emitting device using blue light emitting element FIG. 1 is a schematic view of a planar light emitting device formed in an embodiment according to the present invention. In the present embodiment, the nitride phosphor contained in the first phosphor sheet is referred to as (Sr _0.7 Ca _0.3 ) ₂ Si ₅ N ₈ : Eu (hereinafter, referred to as “phosphor 1”). ). The YAG: Ce-based phosphor contained in the second phosphor sheet is Y ₃ (Al _0.8 Ga _0.2 ) ₅ O ₁₂ : Ce (hereinafter, referred to as “phosphor 2”). is there.
As shown in FIG. 1, a blue light emitting element 1 is inserted into a light guide plate 2, and a reflection plate 4 is formed on an end surface of the light guide plate 2. Further, the scattering layer 3 is formed on the lower surface of the light guide plate 2.
The first phosphor sheet 5 in which the phosphor 1 is contained in the silicone resin is arranged so that the light guide plate 2 is covered.
Subsequently, the second phosphor sheet 6 in which the phosphor 2 is contained in the silicone resin is disposed so as to cover the light guide plate 2 and the first phosphor sheet 5.
Further, in order to make the average refractive index between the diffusing agent and the binder member in the first phosphor sheet higher than the average refractive index between the diffusing agent and the binder member in the second phosphor sheet, the first Al ₂ O ₃ is blended in the phosphor sheet, and SiO ₂ is blended in the second phosphor sheet. The combination of the diffusing agent and the binder member in the first and second phosphor layers is set so that the average refractive index of the first phosphor sheet is higher than the average refractive index of the second phosphor sheet. And it is not limited to this combination.
[0027]
Embodiment 2 Light Emitting Device Using Ultraviolet Light Emitting Element FIG. 2 is a schematic view of a light emitting device formed in an embodiment according to the present invention. In this embodiment, ultraviolet excited red phosphor contained in the first phosphor _{_{_{_{sheet, YO 2 S 2: Eu,}}}} YVO 4: Eu, Gd 2 O 3: Eu, (Y, Gd) BO 3: Eu, YBO ₃ : Eu (hereinafter referred to as “phosphor 1”), and the ultraviolet-excited green light-emitting phosphor contained in the second phosphor sheet is ZnS: Cu, Ag, Zn ₂ SiO ₄ : Mn, BaAl ₁₂ O ₁₉ : Mn, BaMgAl ₁₆ O ₂₆ : Eu, Mn (hereinafter referred to as “phosphor 2”), and the ultraviolet-excited blue light-emitting phosphor contained in the third phosphor sheet is BaMgAl ₁₀ O ₁₇ : Eu, CaWO ₄ : Pb, Y ₂ SiO ₅ : Ce (hereinafter referred to as “phosphor 3”).
As shown in FIG. 2, the concave portion and the pair of positive and negative lead electrodes are formed by injection molding using a thermoplastic resin as a material. The semiconductor light emitting element 2 that can emit ultraviolet light is adhered and fixed in the concave portion with an insulating adhesive. In this embodiment, each semiconductor light emitting element mounted in the recess is one chip, but a plurality of chips may be mounted in the recess. The semiconductor light emitting element 2, the positive electrode, and the negative electrode are wire-bonded to the positive electrode and the negative electrode of the lead electrode using conductive wires.
The material for forming the first phosphor layer 24a in which the phosphor 1 is contained in the silicone resin is adjusted, and the adjusted material is arranged so as to cover the semiconductor light emitting elements 11 and 12 placed in the concave portions. Let it cure.
Subsequently, the material for forming the second phosphor layer 24b in which the phosphor 2 is contained in the silicone resin is adjusted, and the semiconductor light emitting elements 11 and 12 and the first phosphor layer 24a placed in the recesses are adjusted. The adjusted material is placed and cured so that is covered.
Further, the forming material of the third phosphor layer 24c in which the phosphor 3 is contained in the silicone resin is adjusted, and the semiconductor light emitting elements 11 and 12 placed in the recess, the first phosphor layer 24a, and The adjusted material is arranged and cured so as to cover the second phosphor layer 24b.
The average refractive index between the diffusing agent and the binder member in the first phosphor sheet is higher than the average refractive index between the diffusing agent and the binder member in the second phosphor sheet, and the second phosphor The diffusing agent is blended so that the average refractive index between the diffusing agent and the binder member in the sheet is higher than the average refractive index between the diffusing agent and the binder member in the third phosphor sheet.
The conductive wire, the phosphor layers 24a to 24c, and the semiconductor light emitting elements 11 and 12 are sealed by the mold member 15 in which the diffusing agent is contained in the silicone resin.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, in the light emitting device of the present invention, since the phosphor layer is formed in a sheet shape, when a plurality of phosphors are used, color matching can be performed by multi-layer bonding. Can be achieved by laminating the sheets. In particular, by forming various types of phosphor sheets by changing the thickness and the content of the phosphors of various phosphor sheets, it is possible to perform fine color matching that has not been obtained conventionally.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a planar light emitting device in which a blue LED is used as a light emitting source, a first layer is composed of a phosphor sheet containing silicon nitride phosphor, and a second layer is composed of a phosphor sheet containing YAG phosphor activated with cerium. FIG. 2 is a schematic diagram of the apparatus. FIG. 2 shows a case where an ultraviolet LED is used as a light emitting source, the first layer is composed of an ultraviolet-excited red light-emitting phosphor, the second layer is composed of an ultraviolet-excited green light-emitting phosphor, and the third layer is composed of an ultraviolet-excited blue light-emitting phosphor. Schematic diagram of a light emitting device,
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 blue light emitting element 2 light guide plate 3 scattering layer 4 reflection layer 5 phosphor sheet containing silicon nitride phosphor 6 phosphor sheet containing YAG: Ce-based phosphor 11 sapphire substrate 12 semiconductor layers 13, 13a, 13b lead frame 15 Silicone resin 24a Phosphor sheet containing ultraviolet-excited red light-emitting phosphor 24b Phosphor sheet containing ultraviolet-excited green light-emitting phosphor 24c Phosphor sheet containing ultraviolet-excited blue light-emitting phosphor

Claims

半導体発光素子と、該半導体発光素子上に形成される蛍光体シートからなる発光装置において、前記蛍光体シートは、同一励起波長に対しピーク波長の異なる蛍光を発する蛍光体をそれぞれ含む複数の蛍光体シートからなり、前記半導体発光素子に近いほうに配置される第１の蛍光体シートは、前記半導体発光素子に遠い方に配置される第２の蛍光体シート中の蛍光体の蛍光のピーク波長より長い蛍光を発する蛍光体を含んでなり、前記半導体発光素子の発光により第１の蛍光体シートの蛍光体を励起し、第１の蛍光体シートを透過した前記半導体発光素子からの発光により第２の蛍光体シートの蛍光体を励起するように構成したことを特徴とする蛍光体シートを用いる発光装置。In a light emitting device including a semiconductor light emitting element and a phosphor sheet formed on the semiconductor light emitting element, the phosphor sheet includes a plurality of phosphors each including a phosphor emitting fluorescence having a different peak wavelength with respect to the same excitation wavelength. The first phosphor sheet, which is made of a sheet and is arranged closer to the semiconductor light emitting element, has a higher peak wavelength of the fluorescence of the phosphor in the second phosphor sheet arranged farther from the semiconductor light emitting element. A phosphor that emits long fluorescent light; the phosphor of the first phosphor sheet is excited by the light emission of the semiconductor light emitting element; and the second light is emitted by the semiconductor light emitting element that has passed through the first phosphor sheet. A light emitting device using a phosphor sheet, characterized in that the phosphor of the phosphor sheet is excited.

第１及び第２の蛍光体シートは、蛍光体粉末、バインダー部材、拡散剤及び無機系焼結助剤との混合物を所望の形状に成形し、前記バインダー部材分を焼却してなる請求項１に記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The first and second phosphor sheets are formed by molding a mixture of a phosphor powder, a binder member, a diffusing agent, and an inorganic sintering agent into a desired shape, and incinerating the binder member. A light emitting device using the phosphor sheet according to 1.

前記半導体発光素子は青色光が発光可能であると共に、前記第１の蛍光体シートは窒化物系蛍光体を含み、前記第２の蛍光体シートはイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を含む請求項２に記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The semiconductor light emitting device is capable of emitting blue light, the first phosphor sheet includes a nitride phosphor, and the second phosphor sheet includes an yttrium aluminum garnet phosphor. 3. A light emitting device using the phosphor sheet according to 2.

前記半導体発光素子は紫外線が発光可能であると共に、前記第１の蛍光体シートは紫外励起赤色発光蛍光体を含み、前記第２の蛍光体シートは紫外励起緑色発光蛍光体を含み、第３の蛍光体シートは紫外励起青色蛍光体を含む請求項１に記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The semiconductor light emitting element is capable of emitting ultraviolet light, the first phosphor sheet includes an ultraviolet excitation red light emitting phosphor, the second phosphor sheet includes an ultraviolet excitation green light emitting phosphor, The light emitting device using the phosphor sheet according to claim 1, wherein the phosphor sheet includes an ultraviolet excited blue phosphor.

前記第１の蛍光体シートに含まれる前記窒化物蛍光体は、ＬをＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、ＨｇのＩＩ価からなる群より選択し少なくとも１種以上含有したもの、ＭをＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆのＩＶ価からなる群より選択し少なくとも１種以上を含有したもの、Ｚを賦活剤としてＬ_ＸＭ_ＹＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）}：Ｚで表される基本構成元素を少なくとも含有する請求項１〜７のいずれかに記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The nitride phosphor contained in the first phosphor sheet contains at least one L selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd and Hg II valences. , one containing C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, or more of at least one selected from the group consisting of IV value of Hf and M, _L and Z as an activator _{_{X M Y N (2 / 3X}} + 4 / 3Y _A light-emitting device using the phosphor sheet according to any one of claims 1 to 7, wherein the light-emitting device contains at least a basic constituent element represented by Z.

前記窒化物蛍光体は、ＬをＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａのＩＩ価からなる群より選択し少なくとも１種以上を含有したもの、ＭをＳｉとし、Ｚを賦活剤としてＬ_ＸＭ_ＹＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）}：Ｅｕ，Ｚ、Ｌ_ＸＭ_ＹＯ_ＷＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３} _Ｗ _）：Ｅｕ，Ｚで表される基本構成元素を少なくとも含有する請求項１〜７のいずれかに記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The nitride phosphor includes L selected from the group consisting of II valences of Mg, Ca, Sr, and Ba and containing at least one or more, M as Si, and L _X _MY N ₍ Z as an activator). _{_{_{_{2 / 3X + 4 / 3Y)}}}} : Eu, Z, L X M Y O W N (2 / 3X + 4 / 3Y-2/3 W): Eu, claim containing at least a basic structure element represented by Z 1 to 7 A light emitting device using the phosphor sheet according to any one of the above.

前記イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、Ａを、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍからなる群より選択し少なくとも１種以上を含有したもの、ＢをＧａ及びＩｎから選択し１つの元素を含有したもの、ａは０〜１で、ｂは０〜１、Ｚを賦活剤として、（Ｙ_１−ａＡ_ａ）_３（Ａｌ_１−ｂＢ_ｂ）_５Ｏ_１２：Ｚで表される基本構成元素を少なくとも含有する請求項１〜７のいずれかに記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The yttrium / aluminum / garnet-based phosphor is selected from the group consisting of Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu and Sm and containing at least one or more, and B is selected from Ga and In. One containing one element, a is 0 to 1, b is 0 to 1, and using Z as an activator, (Y _1-a A _a ) ₃ (Al _1-b B _b ) ₅ O ₁₂ : Z A light emitting device using the phosphor sheet according to any one of claims 1 to 7, which contains at least a basic constituent element represented.

前記発光素子は紫外線が発光可能であると共に、第１蛍光体シートが紫外励起赤色発光蛍光体（Ｒ蛍光体）を含み、第２蛍光体シートが紫外励起緑色発光蛍光体（Ｇ蛍光体）を含み、第３蛍光体シートが紫外励起青色発光蛍光体（Ｂ蛍光体）を含む請求項１に記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The light emitting element is capable of emitting ultraviolet light, the first phosphor sheet includes an ultraviolet excitation red emission phosphor (R phosphor), and the second phosphor sheet includes an ultraviolet excitation green emission phosphor (G phosphor). The light emitting device using the phosphor sheet according to claim 1, wherein the third phosphor sheet includes an ultraviolet excitation blue light emitting phosphor (B phosphor).

前記紫外励起赤色発光蛍光体は、ＹＯ_２Ｓ_２：Ｅｕ、ＹＶＯ_４：Ｅｕ、Ｇｄ_２Ｏ_３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：Ｅｕ、ＹＢＯ_３：Ｅｕ、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕから選択された少なくとも一つである請求項８に記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The ultraviolet excitation red-emitting _{_{_{_{phosphor, YO 2 S 2: Eu,}}}} YVO 4: Eu, Gd 2 O 3: Eu, (Y, Gd) BO 3: Eu, YBO 3: Eu, La 2 O 2 S: Eu A light emitting device using the phosphor sheet according to claim 8, wherein the light emitting device is at least one selected from the group consisting of:

前記紫外励起緑色発光蛍光体は、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、ＢａＡｌ_１２Ｏ_１９：Ｍｎ、ＢａＭｇＡｌ_１６Ｏ_２６：Ｅｕ，Ｍｎから選択された少なくとも一つである請求項８に記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The ultraviolet excitation green light-emitting _{_{_{_{phosphor, ZnS: Cu, Al, Zn}}}} 2 SiO 4: Mn, BaAl 12 O 19: Mn, BaMgAl 16 O 26: Eu, to claim 8 is at least one selected from Mn A light emitting device using the phosphor sheet described in the above.

前記紫外励起青色発光蛍光体は、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、ＣａＷＯ_４：Ｐｂ、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅから選択された少なくとも一つである請求項８に記載の蛍光体シートを用いる発光装置。The ultraviolet excitation blue emitting _{_{_{phosphor, BaMgAl 10 O 17: Eu,}}} CaWO 4: Pb, Y 2 SiO 5: light-emitting device using the phosphor sheet according to claim 8 is at least one selected from Ce.