JP4558808B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
(1) Eu2+で付活され、500nm以上560nm未満の波長領域に発光ピークを有するアルカリ土類金属オルト珪酸塩系、チオガレート系、アルミン酸塩系及び窒化物系(ニトリドシリケート系やサイアロン系等)の緑色蛍光体、例えば、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+、BaSiN2:Eu2+、Sr1.5Al3Si9N16:Eu2+等の蛍光体。
(2) Eu2+で付活され、560nm以上600nm未満の波長領域に発光ピークを有するアルカリ土類金属オルト珪酸塩系、チオガレート系及び窒化物系(ニトリドシリケート系やサイアロン系等)の黄色蛍光体、例えば、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、CaGa2S4:Eu2+、0.75(Ca0.9Eu0.1)O・2.25AlN・3.25Si3N4:Eu2+、Ca1.5Al3Si9N16:Eu2+、(Sr,Ca)2SiO4:Eu2+、CaSiAl2O3N2:Eu2+、CaSi6AlON9:Eu2+等の蛍光体。
(3) Eu2+で付活され、600nm以上660nm未満の波長領域に発光ピークを有する窒化物系(ニトリドシリケート系、ニトリドアルミノシリケート系等)の赤色蛍光体、例えば、Sr2Si5N8:Eu2+、SrSiN2:Eu2+、SrAlSiN3:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+、Sr2Si4AlON7:Eu2+等の蛍光体。
(4) Eu2+又はCe3+で付活され、490nm以上550nm以下の波長領域に発光ピークを有する窒化物系(ニトリドシリケート系、サイアロン系等)の青緑色又は緑色蛍光体、例えば、Sr2Si5N8:Ce3+、SrSiAl2O3N2:Eu2+、Ca1.5Al3Si9N16:Ce3+等の蛍光体。
(5)Eu2+で付活され、420nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有するアルカリ土類金属オルト珪酸塩系、ハロ燐酸塩系の青緑又は青色蛍光体、例えば、Ba3MgSi2O8:Eu2+、(Sr,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu2+等の蛍光体。
本発明の発光装置の一例は、窒化物蛍光体を含む蛍光体層と発光素子とを備え、上記発光素子は、360nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有し、上記窒化物蛍光体は、上記発光素子が放つ光によって励起されて発光し、上記窒化物蛍光体が放つ発光成分を出力光として少なくとも含む発光装置である。また、上記窒化物蛍光体は、Eu2+で付活され、かつ、組成式(M1-xEux)AlSiN3で表される蛍光体であり、上記Mは、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnから選ばれる少なくとも1つの元素であり、上記xは、式0.005≦x≦0.3を満たす数値である。
本発明の発光装置の他の一例としては、上述した実施形態1の蛍光体層に、Eu2+又はCe3+で付活され、かつ、500nm以上560nm未満の波長領域に発光ピークを有する緑色蛍光体を、さらに含む構成にしてもよい。上記緑色蛍光体は、実施形態1で説明した発光素子が放つ光によって励起されて、500nm以上560nm未満の波長領域に、好ましくは510nm以上550nm以下の波長領域、より好ましくは525nm以上550nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ蛍光体であれば、特に限定されない。
本発明の発光装置のさらに他の一例としては、上述した実施形態1又は実施形態2の蛍光体層に、Eu2+又はCe3+で付活され、かつ、560nm以上600nm未満の波長領域に発光ピークを有する黄色蛍光体を、さらに含む構成にしてもよい。上記黄色蛍光体は、実施形態1で説明した発光素子が放つ光によって励起されて、560nm以上600nm未満の波長領域に、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ蛍光体であれば、特に限定されない。
本発明の発光装置のさらに他の一例としては、上述した実施形態1〜3のいずれかに記載された蛍光体層に、Eu2+で付活された、420nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する青色蛍光体を、さらに含む構成にしてもよい。上記青色蛍光体は、実施形態1で説明した発光素子が放つ光によって励起されて、420nm以上500nm未満の波長領域に、演色性と出力の点で、好ましくは440nm以上480nm以下の波長領域に発光ピークを有する蛍光体であれば、特に限定されない。このとき、発光素子は、実施形態1で説明した発光素子であれば特に限定されないが、紫色発光素子を用いれば、蛍光体材料の選択の幅が広がるために、発光装置が放つ光の光色設計がしやすいだけでなく、発光素子の投入電力等の駆動条件によって発光素子が放つ光の波長位置が変動しても出力光に与える影響が少ないので好ましい。
本発明の発光装置のさらに他の一例は、蛍光体を含む蛍光体層と発光素子とを備え、上記発光素子は、360nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有し、上記蛍光体は、上記発光素子が放つ光によって励起されて発光し、上記蛍光体が放つ発光成分を出力光として少なくとも含む発光装置である。また、上記蛍光体は、Eu2+で付活され、かつ、600nm以上660nm未満の波長領域に発光ピークを有する窒化物蛍光体又は酸窒化物蛍光体と、Eu2+で付活され、かつ、500nm以上600nm未満の波長領域に発光ピークを有するアルカリ土類金属オルト珪酸塩蛍光体とを含み、上記発光素子が放つ光励起下において、これらの蛍光体の内部量子効率が80%以上である。
(1) 420nm以上500nm未満、好ましくは440nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ青色蛍光体と、500nm以上560nm未満、好ましくは510nm以上550nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ緑色蛍光体と、560nm以上600nm未満、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(2) 420nm以上500nm未満、好ましくは440nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ青色蛍光体と、500nm以上560nm未満、好ましくは510nm以上550nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ緑色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(3) 420nm以上500nm未満、好ましくは440nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ青色蛍光体と、560nm以上600nm未満、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(4) 500nm以上560nm未満の波長領域に、好ましくは525nm以上560nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ緑色蛍光体と、560nm以上600nm未満の波長領域に、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
上記黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(5) 上記黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(6) 上記緑色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(7) 500nm以上560nm未満の波長領域に、好ましくは525nm以上560nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ緑色蛍光体と、560nm以上600nm未満の波長領域に、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(8) 上記黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(9) 上記緑色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
蛍光体に波長625nm付近に発光ピークを有するSr2Si5N8:Eu2+赤色蛍光体(中心粒径:1.8μm、最大内部量子効率:62%)と、波長560nm付近に発光ピークを有するY3Al5O12:Ce3+黄色蛍光体(中心粒径:17.6μm、最大内部量子効率:98%)の2種類を用いて、カード型の照明モジュール光源を実施例1と同様に作製した。蛍光体層3としては、Sr2Si5N8:Eu2+赤色蛍光体とY3Al5O12:Ce3+黄色蛍光体とを重量割合、約1:6で混合し、この混合蛍光体とエポキシ樹脂とを重量割合、約1:14(蛍光体濃度=6.7重量%)で混合したものを用いた。そして実施例1と同様に、半導体発光素子に電流を流すことにより出力光を得て、その発光特性を評価した。
蛍光体に波長626nm付近に発光ピークを有するLa2O2S:Eu3+赤色蛍光体(中心粒径:9.3μm、最大内部量子効率:84%、405nm励起下での内部量子効率:約50%)と、波長535nm付近に発光ピークを有する(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+緑色蛍光体(中心粒径:15.2μm、最大内部量子効率:97%、405nm励起下での内部量子効率:約97%)と、波長450nm付近に発光ピークを有するBaMgAl10O17:Eu2+青色蛍光体(中心粒径:8.5μm、最大内部量子効率:約100%、405nm励起下での内部量子効率:約100%)の3種類を用いて、カード型の照明モジュール光源を実施例3と同様に作製した。蛍光体層3としては、La2O2S:Eu3+赤色蛍光体と(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+緑色蛍光体とBaMgAl10O17:Eu2+青色蛍光とを重量割合、約155:20:33で混合し、この混合蛍光体とエポキシ樹脂とを重量割合、約1:3(蛍光体濃度=25重量%)で混合したものを用いた。そして実施例3と同様に、半導体発光素子に電流を流すことにより出力光を得て、その発光特性を評価した。
2 蛍光体
3 蛍光体層
4 サブマウント素子
5 リードフレーム
6 カップ
7 封止材
8 筐体
9 半導体発光素子
10 出力光
11 発光部
12 照明モジュール
13 スイッチ
14 ねじ込み式口金
15 反射板
16 蛍光体の内部量子効率
17 蛍光体の外部量子効率
18 蛍光体の励起スペクトル
19 蛍光体の発光スペクトル
21 半導体発光素子
22 Siダイオード素子
23 n電極
24 p電極
25 マイクロバンブ
26 青色LEDチップ
27 アルミニウム金属基板
28 第1の絶縁体厚膜
29 銅電極
30 第2の絶縁体厚膜
31a、31b 電極パッド
32 放熱性多層基板
33 裏面電極
34 Auワイヤー
35 ボンディングパッド部
36 アルミニウム金属反射板
37 レンズ
Claims (8)
- 600nm以上660nm未満の波長領域に発光ピークを有する赤色蛍光体と、510nm以上550nm以下の波長領域に発光ピークを有する緑色蛍光体とを含む蛍光体層と、
440nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する青色光を放つ青色発光素子とを備え、
前記赤色蛍光体と前記緑色蛍光体とは、前記青色光によって励起されて発光し、
蛍光体に吸収されなかった前記青色光は、前記蛍光体層を透過して出力され、
前記赤色蛍光体が放つ発光成分と、前記緑色蛍光体が放つ発光成分と、前記青色発光素子が放つ発光成分とを出力光に含む発光装置であって、
前記蛍光体層は、Eu2+又はCe3+で付活された蛍光体以外の蛍光体を実質的に含まず、
前記赤色蛍光体は、Eu2+で付活されたニトリドアルミノシリケート系の蛍光体であり、
前記緑色蛍光体は、波長440nm以上500nm未満の青色領域よりも短波長領域に励起ピークを有する、Eu2+で付活されたアルミン酸塩蛍光体又はCe3+で付活されたガーネット構造を有する蛍光体のいずれかであり、
前記蛍光体層に含まれる蛍光体の中で、前記青色発光素子が放つ光励起下において最も内部量子効率が低い蛍光体は、内部量子効率が85%以上の蛍光体であることを特徴とする発光装置。 - 前記青色発光素子は、450nm以上480nm以下の波長領域に発光ピークを有する請求項1に記載の発光装置。
- 前記赤色蛍光体は、波長440nm以上500nm未満の青色領域よりも短波長領域に励起ピークを有する請求項1に記載の発光装置。
- 前記Ce3+で付活されたガーネット構造を有する蛍光体は、Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、Y3Al5O12:Ce3+、BaY2SiAl4O12:Ce3+、及び、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+から選ばれるいずれかである請求項1に記載の発光装置。
- 前記赤色蛍光体は、組成式(M1-xEux)AlSiN3で表される蛍光体であり、
前記Mは、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnから選ばれる少なくとも一つの元素であり、
前記xは、式0.005≦x≦0.3を満たす数値である請求項1に記載の発光装置。 - 前記赤色蛍光体は、前記Mの50原子%以上がSrである請求項5に記載の発光装置。
- 前記緑色蛍光体は、525nm以上の波長領域に発光ピークを有する請求項1に記載の発光装置。
- 前記出力光の相関色温度は、2500K以上8000K以下である請求項1に記載の発光装置。
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