JP6682433B2 - 青緑色蛍光体、それを含む発光素子パッケージ及び照明装置 - Google Patents

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Description

実施例は、青緑色波長領域の光を放出する蛍光体、それを含む発光素子パッケージ及び照明装置に関する。
蛍光体は、励起源のエネルギーを可視光のエネルギーに転換させる媒介体の役割を果たし、様々なディスプレイ素子のイメージの具現に必須であると同時に、蛍光体の効率や色再現範囲は、ディスプレイ製品、照明製品の効率や色再現範囲と直接関連する主要要素である。
白色光を放出するダイオード素子の一つとして、青色ＬＥＤ素子がある。これは、青色光を放出する素子に、前記青色光を励起源として黄色光を放出する蛍光体を塗布することによって、素子から出る青色光と、蛍光体から放出される黄色光とが混合されて白色を具現する方式である。すなわち、白色光を放出するＬＥＤ素子は、ＬＥＤに蛍光体を塗布し、素子から出る青色光及び蛍光体から放出される２次光源を用いる方法であって、青色ＬＥＤに、黄色を発するＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を塗布して白色光を得る方式［米国特許第６，０６９，４４０号］が一般的である。
しかし、前記方法は、２次光の利用により発生する量子欠損（ｑｕａｎｔｕｍ ｄｅｆｉｃｉｔｓ）及び再放射効率に起因する効率の減少が伴い、色レンダリング（ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）が容易でないという欠点がある。したがって、従来の白色ＬＥＤバックライトは、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体を組み合わせたものであって、緑色と赤色成分が欠如して不自然な色相しか表現できないため、携帯電話、ノートパソコンの画面に用いる程度に限定されて適用されている。それにもかかわらず、駆動が容易であり、コストが著しく低いという利点から広く商用化されている。
一方、白色ＬＥＤに関しては、紫外線又は青色光などの高いエネルギーを有する励起源によって励起されて可視光線を発光する蛍光体に対する開発が主流となっている。しかし、従来の蛍光体は励起源に露出する場合、蛍光体の輝度が低下するという問題があるため、最近は、輝度の低下が少ない蛍光体として、窒化ケイ素関連セラミックスをホスト結晶とした蛍光体の研究として、結晶構造が安定しており、励起光や発光を長波長側にシフトすることができる材料として、窒化物又は蛍光体が注目を集めている。
特に、２００４年には純窒化物であるカズン（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）赤色蛍光体が開発され、次いで、２００５年には、ベータサイアロン（β−ｓｉａｌｏｎ：Ｅｕ）緑色蛍光体が開発された。このような蛍光体が青色ＬＥＤチップと組み合わされると色純度の良い発色をするようになり、特に、耐久性に優れて温度変化が小さいという特徴があるため、ＬＥＤ光源の長寿命化及び信頼性の向上に寄与することができる。
最近開発された新しい照明用ＬＥＤは、青色ＬＥＤチップとＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ緑色蛍光体と赤色蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（カズン）を改良して組み合わせ、青色ＬＥＤが発する波長４５０ｎｍの光を、緑色又は黄色蛍光体５２０ｎｍ〜５７０ｎｍ、赤色蛍光体６５０ｎｍに変換して３原色成分を発生することができる。しかし、これら組み合わせは、演色性（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）を９０以上に維持することが容易でなく、白色座標を適切に選択するためには赤色蛍光体が相対的に多く入るため、発光強度が低下するという欠点がある。
一方、酸窒化物蛍光体の場合は、２００９年以降多くの研究が行われたが、不安全な酸素イオンと窒素イオンの結合により格子欠陥が多く発生してしまい、信頼性が確保されないため、商用化が遅れている。
そこで、大韓民国特許公開公報第２０１１−００１６３７７号及び第２０１３−００２８３７４２号には、Ｅｕイオンで活性化されたシオン系蛍光体の発光中心波長が、Ｅｕイオンを取り囲む結晶場（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｅｌｄ）によって多くの影響を受けるということから、カチオンとアニオンの成分及びその組成比を最適化して温度安定性及び温度特性に優れた蛍光体が報告されており、主発光波長は５４０ｎｍ〜５７０ｎｍである。しかし、このような酸窒化物蛍光体の結晶構造の変移が光特性とどのように連結されているかについては、明確な究明は未だに導出し難しいものと知られている［国際公開特許第２００７／０９６３３３号及びＣｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２０１３、２５、ｐｐ．１８５２〜１８５７］。
そこで、本発明者らは、従来の問題点を解消するために努力した結果、カチオンとアニオンの成分及びその組成比を最適化する場合、熱力学的合成温度で単一相（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｐｈａｓｅ）の結晶構造だけでなく、多相（ｍｕｌｔｉ−ｐｈａｓｅ）の結晶構造内にも格子欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）を最小化して、高効率の安定した青緑色発光蛍光体を提供し、従来の青色ＬＥＤ上に緑色蛍光体と赤色蛍光体とを混合して塗布して得られる白色ＬＥＤの製作において、本発明の青緑色発光蛍光体を混合して白色ＬＥＤ素子を製作し、製作された白色ＬＥＤ素子の演色指数及び光束の向上を確認することによって、本発明を完成した。
実施例に係る青緑色蛍光体は、組成比の最適の組み合わせによって、光度が改善され、熱安定性を有することができ、それを含む発光素子パッケージに対しても輝度及び演色指数を改善することができる。
実施例は、下記化学式１で表される青緑色蛍光体を提供することができる。
ＡａＢｂＯｃＮｄＣｅ：ＲＥｈ・・・（化学式１）
前記化学式１において、Ａは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｂは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｃは、Ｃ、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒの元素のいずれか１つであり、ＲＥは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＨｏの元素のうち少なくとも１種以上であり、０＜ａ≦１５、０＜ｂ≦１５、０＜ｃ≦１５、０＜ｄ≦２０、０＜ｅ≦１０及び０＜ｈ≦１０である。
前記化学式１の前記ＡはＢａであってもよい。
他の実施例は、下記化学式２で表される青緑色蛍光体を提供することができる。
ＢａｘＭｇｙＢｂＯｃＮｄＣｅ：ＲＥｈ・・・（化学式２）
前記化学式２において、Ｂは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｃは、Ｃ、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒの元素のいずれか１つであり、ＲＥは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏの元素のうち少なくとも１種以上であり、０．５＜ｘ≦１５、０＜ｙ≦１０、０．５＜ｘ＋ｙ≦１５であり、０＜ｅ≦１０、０＜ｈ≦１０である。
前記ｘに対するｙの比率であるｙ／ｘは、以下の通りである。
０＜ｙ／ｘ≦２
化学式２の実施例において、前記ｘは、２≦ｘ≦５、前記ｙは、０＜ｙ≦２、前記ｘ＋ｙは、２＜ｘ＋ｙ≦７であってもよい。
前記化学式２の前記ＢはＳｉであり、前記ＲＥはＥｕであってもよい。
また、実施例は、下記化学式３で表される青緑色蛍光体を提供することができる。
ＡａＢｂＯｃＮｄＣｅＤｆＥｇ：ＲＥｈ・・・（化学式３）
前記化学式３において、Ａは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｂは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｃは、Ｃ、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒの元素のいずれか１つであり、Ｄは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫから選択される単独又はその混合形態であり、Ｅは、Ｐ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ及びＬｕから選択される元素のうち少なくとも１種以上であり、ＲＥは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏの元素のうち少なくとも１種以上であり、０＜ａ≦１５、０＜ｂ≦１５、０＜ｃ≦１５、０＜ｄ≦２０、０＜ｅ≦１０、０＜ｆ≦１０、０＜ｇ≦１０、０＜ｈ≦１０である。
前記化学式３の実施例において、前記Ｄは、Ｌｉ及びＫのうち少なくとも１つであり、前記ＥはＰであってもよい。
上述した実施例の青緑色蛍光体は、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域を励起源とし、４６０ｎｍ〜５４０ｎｍの発光波長を有することができる。
前記発光波長の中心波長は、４９０ｎｍ〜５００ｎｍであってもよい。
上述した実施例の青緑色蛍光体の実施例において、Ｄ１０のとき、１μｍ以上１０μｍ未満、Ｄ５０のとき、１０μｍ以上３０μｍ未満、Ｄ９０のとき、２０μｍ以上７０μｍ未満の粒子サイズ分布を有することができる。
他の実施例は、少なくとも１つの発光素子；及び前記少なくとも１つの発光素子上に配置され、蛍光体組成物を含むモールディング部；を含む発光素子パッケージであって、前記蛍光体組成物は、上述した実施例の青緑色蛍光体を含む、発光素子パッケージを提供する。
前記少なくとも１つの発光素子は、紫外線波長領域又は青色光波長領域の光を放出することができる。
前記蛍光体組成物は、緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つ及び赤色蛍光体をさらに含むことができる。
前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つは、５１０ｎｍ〜５７０ｎｍの発光中心波長を有し、前記赤色蛍光体は、６１０ｎｍ〜６７０ｎｍの発光中心波長を有することができる。
前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つは、（Ｌｕ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋または（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋であってもよい。
前記赤色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋または（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋であってもよい。
前記蛍光体組成物は、前記モールディング部に分散タイプ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｔｙｐｅ）；コンフォーマルタイプ（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｔｙｐｅ）；またはリモートタイプ（ｒｅｍｏｔｅ ｔｙｐｅ）；で含まれてもよい。
前記モールディング部は樹脂部を含み、前記青緑色蛍光体は、前記樹脂部１００重量部に対して、０．１以上〜９９以下の重量部で含まれてもよい。
前記実施例の発光素子パッケージは、色温度（ＣＣＴ）２，０００〜１０，０００Ｋの条件で演色指数（ＣＲＩ）が６０Ｒａ以上９９Ｒａ以下であってもよい。
実施例の発光素子パッケージにおいて、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つは、５２５ｎｍ〜５３５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、前記赤色蛍光体は、６２５ｎｍ〜６３５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、前記青緑色蛍光体は、以下のような重量比率を有することができる。
０重量％＜Ｍ＜５０重量％
（ここで、Ｍ＝｛ｍｂ／（ｍｂ＋ｍｇ＋ｍｒ）｝＊１００であり、ｍｂは、前記青緑色蛍光体の重量、ｍｇは、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つの重量、ｍｒは、前記赤色蛍光体の重量に該当する。）
前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つは、５２０ｎｍ〜５３０ｎｍの領域の発光中心波長を有し、前記赤色蛍光体は、６５０ｎｍ〜６６５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、前記青緑色蛍光体は、以下のような重量比率を有することができる。
０重量％＜Ｍ＜２０重量％
（ここで、Ｍ＝｛ｍｂ／（ｍｂ＋ｍｇ＋ｍｒ）｝＊１００であり、ｍｂは、前記青緑色蛍光体の重量、ｍｇは、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つの重量、ｍｒは、前記赤色蛍光体の重量に該当する。）
前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つは、５３５ｎｍ〜５４５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、前記赤色蛍光体は、６５０ｎｍ〜６６５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、前記青緑色蛍光体は、以下のような重量比率を有することができる。
０重量％＜Ｍ＜４０重量％
（ここで、Ｍ＝｛ｍｂ／（ｍｂ＋ｍｇ＋ｍｒ）｝＊１００であり、ｍｂは、前記青緑色蛍光体の重量、ｍｇは、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つの重量、ｍｒは、前記赤色蛍光体の重量に該当する。）
前記青緑色蛍光体の重量比率が５％〜３５重量％であるとき、演色指数（ＣＲＩ）は９０Ｒａ〜９９Ｒａであってもよい。
前記発光素子パッケージの実施例は、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの領域の第１ピーク、４９０ｎｍ〜５１０ｎｍの領域の第２ピーク、５３０ｎｍ〜５４０ｎｍの領域の第３ピーク、及び６５０ｎｍ〜６５５ｎｍの領域の第４ピークの発光波長ピークを有することができる。
他の実施例は、上述した実施例の発光素子パッケージを光源として含む照明装置を提供することができる。
実施例に係る青緑色蛍光体は、組成比の最適の組み合わせによって、光度が改善され、温度安定性を改善することができ、それを含む発光素子パッケージに対しても輝度及び演色指数を改善することができる。
化学式１の組成式においてＣ元素がＣ（Ｃａｒｂｏｎ）である場合の励起スペクトル及び発光スペクトルを示す図である。 化学式１の組成式においてＣ元素がＦである場合の励起スペクトル及び発光スペクトルを示す図である。 化学式１の組成式においてＣ元素がＣｌである場合の励起スペクトル及び発光スペクトルを示す図である。 化学式１の組成式においてＣ元素がＢｒである場合の励起スペクトル及び発光スペクトルを示す図である。 化学式１の組成式においてＡ元素がＢａ及びＭｇである場合の励起スペクトル及び発光スペクトルを示す図である。 化学式２の組成式においてＢａ及びＭｇの含量による発光スペクトルを示す図である。 化学式２の組成式においてＢａ及びＭｇの含量による発光スペクトルを示す図である。 化学式２の組成式においてＢａ及びＭｇの含量による発光スペクトルを示す図である。 化学式２の組成式においてＢａ及びＭｇの含量による発光スペクトルを示す図である。 化学式３の組成式においてＫの含量による発光スペクトルを示す図である。 化学式３の組成式においてＬｉの含量による発光スペクトルを示す図である。 一実施例の蛍光体粉末に対する図である。 一実施例の青緑色蛍光体の粒子サイズ分布（ＰＳＡ）の測定結果を示す図である。 一実施例の青緑色蛍光体の蛍光Ｘ線分析結果を示す成分分布グラフである。 一実施例の青緑色蛍光体の温度による発光強度の変化を示す図である。 一実施例の青緑色蛍光体のＸＲＤデータを示す図である。 図１６の（ａ）実施例の青緑色蛍光体のＸＲＤ結果による結晶構造の基本形状を示す図である。 一実施例の発光素子パッケージに対する図である。 一実施例の青緑色蛍光体を含んで製作された白色ＬＥＤ素子及び商用白色ＬＥＤ素子に対して、光スペクトルを演色指数（ＣＲＩ）９０に５０００Ｋの基準下で比較した結果である。 一実施例の青緑色蛍光体を含んで製作された白色ＬＥＤ素子及び商用白色ＬＥＤ素子に対して、演色指数（ＣＲＩ）８０に５０００Ｋの基準下で観察した光スペクトルである。 比較例の発光素子パッケージに対する発光スペクトル図である。 実施例の発光素子パッケージに対する発光スペクトル図である。 比較例の発光素子パッケージに対する発光スペクトル図である。 実施例の発光素子パッケージに対する発光スペクトル図である。 比較例の発光素子パッケージに対する発光スペクトル図である。 実施例の発光素子パッケージに対する発光スペクトル図である。 一実施例の発光素子パッケージに対する図である。 一実施例の発光素子パッケージに対する図である。 一実施例の発光素子パッケージに対する図である。 一実施例の発光素子パッケージに対する図である。
以下、上記の目的を具体的に実現できる本発明の実施例を、添付の図面を参照して説明する。
本発明に係る実施例の説明において、各構成要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）の「上（上部）又は下（下部）（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合において、上（上部）又は下（下部）は、２つの構成要素が互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触したり、１つ以上の他の構成要素が前記２つの構成要素の間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されることを全て含む。また、「上（上部）又は下（下部）」と表現される場合、一つの構成要素を基準として上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
以下で使用される「第１」及び「第２」、「上部」及び「下部」などのような関係的用語は、かかる実体又は要素間のいかなる物理的又は論理的関係、または順序を必ず要求したり、内包したりすることなく、ある一つの実体又は要素を他の実体又は要素と区別するためにのみ利用されてもよい。
図面において、各構成要素の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたり、省略されたり、又は概略的に図示されている。また、各構成要素の大きさは実際の大きさを全的に反映するものではない。
実施例に係る青緑色蛍光体は、下記の化学式１で表すことができる。
ＡａＢｂＯｃＮｄＣｅ：ＲＥｈ・・・（化学式１）
前記化学式１において、Ａは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｂは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｃは、Ｃ、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒの元素のいずれか１つであり、ＲＥは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｍ、Ｌｕの元素のうち少なくとも１種以上であり、０＜ａ≦１５、０＜ｂ≦１５、０＜ｃ≦１５、０＜ｄ≦２０、０＜ｅ≦１０及び０＜ｈ≦１０である。
図１乃至図４は、化学式１の組成を有する青緑色蛍光体の実施例の励起スペクトル及び発光スペクトルの結果を示したものである。
化学式１の組成式による青緑色蛍光体は、一例として、前記Ｃ元素がＣ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒの元素のいずれか１つであり、Ｃのモル比率（ｅ）は、例えば、０＜ｅ≦６であってもよい。
例えば、化学式１において、ＡはＢａであってもよい。また、ＢはＳｉであり、ＲＥはＥｕであってもよい。
すなわち、化学式１の青緑色蛍光体は、下記の化学式１−１の組成式で表すことができる。
ＡａＢｂＯｃＮｄＣｅ：ＲＥｈ・・・（化学式１−１）
前記において、ＡはＢａであり、ＢはＳｉであり、ＣはＣ、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒの元素のいずれか１つであり、ＲＥはＥｕであり、このとき、０．０５≦ａ≦１５、０．５≦ｂ≦１５、０．１≦ｃ≦１５、０．６７≦ｄ≦２０、０＜ｅ≦６、０．０１≦ｈ≦１０である。
すなわち、化学式１−１で表される青緑色蛍光体の一実施例は、ＢａａＳｉｂＯｃＮｄＣｅ：Ｅｕｈであってもよい。
図１乃至図４は、化学式１−１の組成式を有する一実施例に対する光特性を示した図である。
例えば、図１乃至図４は、化学式１−１の組成式におけるＣをＣ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒの元素のいずれか１つとして光特性を測定した結果である。
図１乃至図４の図示を参照すると、化学式１−１で表される実施例の蛍光体は、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域を励起波長とし、４６０ｎｍ〜５４０ｎｍの発光波長を放出することができる。また、発光中心波長は４９０ｎｍ〜５１０ｎｍであり得、このような発光波長の特性から、実施例の蛍光体は青緑色蛍光体であることを確認することができる。
上述した化学式１の組成式で表される青色発光蛍光体は、高い輝度及び狭い半値幅を有し、優れた色相具現が可能である。
図５は、化学式１において、ＡがＢａ及びＭｇを含む場合、Ｍｇの含量による励起スペクトル及び発光スペクトルを示した図である。
図５を参照すると、化学式１において、ＡがＢａ及びＭｇを含む場合においても、励起波長は３００ｎｍ〜５００ｎｍであり、４６０ｎｍ〜５４０ｎｍの発光波長を有し、また、発光中心波長は４９０ｎｍ〜５１０ｎｍを示すことがわかる。
また、一実施例の青緑色蛍光体は、下記の化学式２で表すことができる。

ＢａｘＭｇｙＢｂＯｃＮｄＣｅ：ＲＥｈ・・・（化学式２）
前記化学式２において、Ｂは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｃは、Ｃ、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒの元素のいずれか１つであり、ＲＥは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏの元素のうち少なくとも１種以上であり、０．５＜ｘ≦１５、０＜ｙ≦１０、０．５＜ｘ＋ｙ≦１５であり、０＜ｅ≦１０、０＜ｈ≦１０である。
化学式２において、ＢはＳｉであり、ＲＥはＥｕであってもよい。
前記化学式２の組成式による青緑色発光蛍光体は、カチオンＢａ２＋イオンサイトに、前記Ｂａ２＋イオンよりもイオン半径の小さいＭｇ２＋イオン（原子半径が１６０ｐｍ）が母体（ｌａｔｔｉｃｅ）にさらに組み込まれるようにすることによって、単一相の結晶構造内の格子欠陥を最小化して高い効率及び温度安定性の向上を達成することができる。
化学式２において、Ｍｇイオンの量であるｙは、０よりも大きく、１０以下であってもよい。具体的に、ｙは、０＜ｙ≦２のモル比率であってもよい。
ＭｇがＢａと共に含まれることによって蛍光体の格子結合の安定性が増加し、光特性が増加することができるが、Ｍｇのモル比率が２を超える場合、Ｍｇをさらに含むことによって生じる光特性の改善効果が小さくなることがある。
図５は、化学式２の組成式において、Ａ元素にＢａ及びＭｇが含まれ、Ｍｇが０．０１以上であり、２よりも小さいモル比率で混入されるとき、得られた青緑色蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルを示したものである。
図５を参照すると、実施例の青緑色蛍光体は、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域を励起源とし、４６０ｎｍ〜５４０ｎｍの発光波長を放出し、その発光中心波長が４９０ｎｍ〜５１０ｎｍである範囲を満たす。
化学式２において、Ｂａのモル比率であるｘに対する、Ｍｇのモル比率であるｙの比率は、０＜ｙ／ｘ≦２であってもよい。２つの元素のモル比率であるｙ／ｘが２よりも大きい場合には、青緑色蛍光体の発光特性を外れる光学特性を有することがある。
例えば、ｙ／ｘは０＜ｙ／ｘ≦０．４であってもよく、ｙ／ｘが０．４よりも大きい場合、光束値の減少幅が大きくなり得る。また、例えば、ｙ／ｘ値は０＜ｙ／ｘ≦０．１であってもよい。
化学式２の組成式において、Ｂａのモル比率であるｘは０．５＜ｘ≦２．５であってもよく、Ｍｇのモル比率であるｙは０＜ｙ≦２であってもよい。具体的に、Ｍｇのモル比率は０＜ｙ≦０．５であってもよい。このとき、ｘ＋ｙは、０．５＜ｘ＋ｙ≦２．５であってもよい。
また、化学式２の組成式を有する一実施例は、Ｂａのモル比率であるｘが１．５＜ｘ≦３．５であってもよく、Ｍｇのモル比率であるｙは０＜ｙ≦２．５であってもよい。具体的に、Ｍｇのモル比率は０＜ｙ≦０．８であってもよい。このとき、ｘ＋ｙは、１．５＜ｘ＋ｙ≦３．５であってもよい。
また、化学式２の組成式を有する他の実施例は、Ｂａのモル比率であるｘが３．５＜ｘ≦７．５であってもよく、Ｍｇのモル比率であるｙは０＜ｙ≦５であってもよい。具体的に、Ｍｇのモル比率は０＜ｙ≦１．７であってもよい。このとき、ｘ＋ｙは、３．５＜ｘ＋ｙ≦７．５であってもよい。
また、化学式２の組成式を有する更に他の実施例は、Ｂａのモル比率であるｘが７．５＜ｘ≦１４．５であってもよく、Ｍｇのモル比率であるｙは０＜ｙ≦１０であってもよい。具体的に、Ｍｇのモル比率は０＜ｙ≦２．５であってもよい。このとき、ｘ＋ｙは、７．５＜ｘ＋ｙ≦１４．５であってもよい。
図６乃至図９は、化学式２の実施例に対する発光スペクトルを示した図である。
図６乃至図９を参照すると、Ｍｇの含量が増加するにつれて光束が増加するが、一定範囲のＭｇ含量以上で再び光束が減少することがわかる。
他の実施例の青緑色蛍光体は、下記の化学式３の組成式で表すことができる。
ＡａＢｂＯｃＮｄＣｅＤｆＥｇ：ＲＥｈ・・・（化学式３）
前記化学式３において、Ａは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｂは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｃは、Ｃ、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒの元素のいずれか１つであり、Ｄは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫから選択される単独又はその混合形態であり、Ｅは、Ｐ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ及びＬｕから選択される元素のうち少なくとも１種以上であり、ＲＥは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏの元素のうち少なくとも１種以上であり、０＜ａ≦１５、０＜ｂ≦１５、０＜ｃ≦１５、０＜ｄ≦２０、０＜ｅ≦１０、０＜ｆ≦１０、０＜ｇ≦１０、０＜ｈ≦１０である。
例えば、化学式３において、Ｄは、Ｌｉ及びＫのうち少なくとも１つを含むことができる。
また、化学式３において、ＥはＰであってもよい。
例えば、化学式３の組成式を有する青緑色発光蛍光体は、前記化学式３の組成式において、Ａ元素はＢａ及びＭｇを含み、Ｍｇが０．０１以上２未満のモル比率で混入され、Ｄ元素がＫであり、Ｋのモル比率（ｆ）は０＜ｆ≦１０であり、Ｅ元素がＰであり、Ｐのモル比率（ｇ）は０＜ｇ≦１０の範囲で含まれてもよい。
また、化学式３は、下記の化学式３−１の形態で表される実施例を含むことができる。
ＢａｘＭｇｙＢｂＯｃＮｄＣｅＬｉｖＫｗＰｚ：ＲＥｈ・・・（化学式３−１）
前記化学式３−１において、Ｂは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎの元素のうち少なくとも１種以上であり、Ｃは、Ｃ、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒの元素のいずれか１つであり、ＲＥは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏの元素のうち少なくとも１種以上であり、０＜ｂ≦１５、０＜ｃ≦１５、０＜ｄ≦２０、０＜ｅ≦１０、０＜ｈ≦１０、０．５＜ｘ≦１５、０＜ｙ≦１０、０．５＜ｘ＋ｙ≦１５であり、０＜ｖ≦６、０＜ｗ≦６、０＜ｚ≦２であってもよい。
例えば、Ｋのモル比率であるｗは、０＜ｗ≦６であってもよく、Ｐのモル比率であるｇは、０＜ｇ≦６であってもよい。具体的に、Ｋのモル比率であるｗは、０．２≦ｗ≦０．６であってもよい。
図１０は、化学式３−１の組成式で表される青緑色蛍光体の実施例において、Ｋの含量による発光波長スペクトルを示した図である。
図１０を参照すると、Ｋの含量が増加するほど光束の値が増加するが、Ｋが０．６よりも多く含有された場合、光束が再び減少した。
すなわち、Ｋの含有によって青緑色蛍光体の格子結合の強度が強くなって光束が増加するが、０．６よりも多い量で含まれる場合、不純物として作用し、実施例の蛍光体の物性を低下させることがある。
また、Ｐのモル比率は、０よりも大きく、２以下であってもよく、例えば、Ｐのモル比率であるｚは、０よりも大きく、０．２以下であってもよい。
また、化学式３−１において、Ｃ元素はＦであり、Ｌｉのモル比率は、０よりも大きく、６以下であってもよい。
図１１は、Ｌｉ含量による青緑色蛍光体の実施例の発光特性を示した図である。
図１１は、化学式３−１の組成式で表される青緑色蛍光体の実施例に対してＬｉの含量による発光特性を示した図である。
図１１を参照すると、Ｌｉの含量が増加するほど青緑色蛍光体の光特性は改善されるが、Ｌｉが１．４のモル比率よりも多く含まれる場合、光束が減少する傾向を確認することができる。
例えば、Ｌｉの含量であるｖは、０＜ｖ≦１．４であってもよく、具体的にｖは、０＜ｖ≦１であってもよい。
化学式３−１の組成式において、Ｌｉの含有によって青緑色蛍光体の格子結合の強度が強くなって光束が増加するが、１．４よりも多い量で含まれる場合、不純物として作用し、実施例の蛍光体の物性を低下させることがある。
例えば、化学式３−１の実施例は、
Ｂａ１．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ４．９５Ｏ２．３９５Ｎ８．６Ｆ０．３２Ｋ０．３Ｐ０．１Ｌｉ０．１：Ｅｕ０．１５、
Ｂａ１．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ４．９５Ｏ２．３９５Ｎ８．６Ｆ０．７２Ｋ０．３Ｐ０．１Ｌｉ０．５：Ｅｕ０．１５、
Ｂａ２．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ５．９５Ｏ３．３９５Ｎ７．９３Ｆ０．２２Ｋ０．３Ｐ０．１Ｌｉ０．７：Ｅｕ０．１５、
Ｂａ２．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ５．９Ｏ３．６４Ｎ７．９３Ｆ０．６７Ｋ０．４８Ｐ０．１６Ｌｉ０．６７：Ｅｕ０．１５、
Ｂａ２．７９Ｍｇ０．１１Ｓｉ６Ｏ３．６２Ｎ８Ｆ０．６６Ｋ０．４６５Ｐ０．１５５Ｌｉ０．６６：Ｅｕ０．１５、
Ｂａ５．３２Ｍｇ０．５３Ｓｉ１２．１Ｏ３．３Ｎ８．２Ｆ０．６７Ｋ０．４８Ｐ０．１６Ｌｉ０．６７：Ｅｕ０．１５からなる群から選択されるいずれか１つであってもよい。
すなわち、本発明の青緑色発光蛍光体は、結晶性を最も良くすることができるＢａ及びＭｇなどを含むことができ、アニオンであるＮイオンとＯイオンとの組み合わせにより発生する結晶内の格子欠陥を安定化させることができるように、組成式においてＤで表されるカチオン及びＣとＥで表されるアニオンの成分をさらに含むことができる。
例えば、化学式３において、ＤはＬｉ及びＫであってもよく、ＣはＦであり、ＥはＰであってもよい。
図１２は、一実施例の青緑色蛍光体の粒子相に対する図である。
例えば、図１２の写真上の青緑色蛍光体の実施例は、化学式１の組成式を有することができ、具体的にＢａ２．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ５．９５Ｏ３．４Ｎ８．３３Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５であってもよい。
化学式１〜化学式３で表される上述した実施例の青緑色蛍光体は、Ｄ１０のとき、１μｍ以上１０μｍ未満、Ｄ５０のとき、１０μｍ以上３０μｍ未満、Ｄ９０のとき、２０μｍ以上７０μｍ未満の粒子サイズ分布を有することができる。
図１３は、青緑色発光蛍光体の一実施例に対する粒子サイズ分布（ＰＳＡ）の測定結果を示したものである。
実施例の青緑色蛍光体は、Ｄ１０：１μｍ以上１０μｍ未満、Ｄ２０：５μｍ以上１５μｍ未満、Ｄ３０：１０μｍ以上２０μｍ未満、Ｄ４０：１０μｍ以上２５μｍ未満、Ｄ５０：１０μｍ以上３０μｍ未満、Ｄ６０：１５μｍ以上３０μｍ未満、Ｄ７０：１５μｍ以上３５μｍ未満、Ｄ８０：２０μｍ以上４０μｍ未満、Ｄ９０：２０μｍ以上７０μｍ未満、Ｄ１００：２５μｍ以上１００μｍ未満の粒子サイズ分布（ＰＳＡ）を有することができる。
特に、Ｄ５０であるとき、１０μｍ以上３０μｍ未満の粒子サイズを満たすので、ＬＥＤパッケージに応用する際に要求される粒子サイズ分布を満たすことができる。一方、Ｄ５０で３０μｍよりも粒子サイズが大きくなる場合、ＬＥＤパッケージに適用するとき、沈殿が発生するという問題があり得る。
したがって、実施例の青緑色発光蛍光体は、ＬＥＤパッケージに応用するのに適した蛍光体としての活用が可能である。
図１４は、一実施例の青緑色蛍光体に対する蛍光Ｘ線分析結果を示した成分分布グラフである。
図１４から、実施例の青緑色蛍光体はＢａ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｆ、Ｅｕの元素を含むことを確認することができる。
また、図１５は、一実施例の青緑色蛍光体の温度による発光強度の変化を示したグラフである。
図１５を参照すると、２００℃まで温度が上昇しても実施例の蛍光体の輝度値の減少が１０％以内であるので、実施例の青緑色蛍光体は温度安定性を有することがわかる。
上述した実施例の青緑色蛍光体は、イオン半径が相対的に小さいＭｇ２＋イオンを含むことによって、その結合比に応じて、合成される蛍光体の発光中心波長及び結晶構造を制御することができ、発光効率に優れ、温度安定性及び信頼性を改善することができる。
図１６は、青緑色蛍光体の一実施例に対するＸＲＤデータを示した図である。
（ａ）及び（ｂ）は、化学式１でのＡがＢａ及びＭｇを含む場合であり、（ｃ）は、ＡにＭｇのみが含まれた場合である。
また、図１７は、図１６で（ａ）又は（ｂ）の組成を有する青緑色発光蛍光体のＸＲＤ結果による結晶構造の基本形状を概略的に示したものである。
例えば、（ａ）又は（ｂ）に使用された青緑色蛍光体の実施例は、Ｂａ２．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ５．９５Ｏ５．４Ｎ６．３３Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５の組成式で表すことができ、実施例の青緑色蛍光体の基本結晶構造は斜方晶系（ｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ）構造（ｓｐａｃｅ ｇｒｏｕｐ Ｃｍｃｍ、＃６３）の変形形態であってもよい。
例えば、青緑色蛍光体の結晶構造は、共有度を高めるために設定された原子の結合によって様々な形状を有し得る構造であって、格子欠陥が容易に形成される構造であり得る。
したがって、実施例の場合、カチオンサイトでＢａイオンにＭｇイオンを一部置換し、アニオンは、ハロゲンイオンを追加的に使用することで、工程上で発生し得る格子欠陥を最小化することができる。すなわち、図１７に示したように、結晶性が向上することを確認することができ、このとき、結晶性の主ピークである（３，１，１）面対比（１，１，１）面でのＸ−ｒａｙの反射率は３０％以上増大させることができる。
一方、図１６（ｃ）の蛍光体の結晶構造は、Ｍｇイオンが２０％以上含まれた蛍光体であって、新しい相が形成されるなどの著しい変化を確認することができる。
したがって、実施例の青緑色蛍光体の発光強度は、Ｂａイオン及びＭｇイオンが同時に含まれるとき、最大の発光強度を具現することができる。
上述した実施例の青緑色蛍光体は、化学式１〜化学式３に含まれるカチオンとアニオンの混合比の調整及び工程の改善を通じて、量子効率９０％以上の高信頼性を有することができる。
実施例の青緑色蛍光体の製造方法は、１）アルカリ土金属の２価金属イオン；Ｓｉイオン；及びＥｕイオンを含んでいる金属塩を定量した後、混合して蛍光体製造用原料塩を準備するステップ、及び２）前記混合された原料塩を１０００℃〜１６００℃及び還元ガス１００〜１０００ｓｃｃｍに制御された還元雰囲気で熱処理するステップを含むことができる。
実施例の蛍光体の製造方法のうちステップ１）において、青緑色発光蛍光体母体を形成するための原料塩として、金属元素は、アルカリ土金属の２価金属イオンにおけるイオン半径が異なる組成との組み合わせによって、蛍光体の構造及び特性を最適化することができる。
そこで、アルカリ土金属の２価金属イオンとして、好ましくはＢａ２＋イオン単独、または、前記Ｂａ２＋イオンにイオン半径が相対的に小さいＭｇ２＋イオンが含まれてもよい。
Ｂａ２＋及びＭｇ２＋の結合比に応じて、合成される蛍光体の発光中心波長及び結晶構造を有益にすることができ、それによって、効率に優れ、温度安定性及び信頼性に優れた青緑色蛍光体を提供することができる。
このとき、金属元素の酸化物を生成できる化合物は、特に限定されるものではないが、高純度化合物の入手容易性、大気中での取り扱いの容易さ、及び価格の面で有利なアルカリ土金属類の炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、酸化物、過酸化物、水酸化物から選択される少なくとも１つ以上のアルカリ土金属類化合物が好ましい。
例えば、アルカリ土金属類の炭酸塩、シュウ酸塩、酸化物、水酸化物、フッ化物である。特に、アルカリ土金属類化合物は炭酸塩の形態を使用することができる。また、アルカリ土金属類化合物の性状も特に限定されないが、高性能の蛍光体を製造するためには、アルカリ土金属類化合物は粉末状であってもよい。
上述した化学式１の組成式において、アルカリ土金属のＡ元素は、０よりも大きく、１５以下のモル濃度で使用されるとき、青緑色蛍光体を製造することができ、Ａ元素のモル濃度は、酸素元素のモル濃度と同一または異なる比率で含有されてもよい。
実施例の青緑色蛍光体母体を形成するための原料塩として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎの元素のうち少なくとも１種以上を使用することができる。
例えば、ケイ素（Ｓｉ）化合物を、０よりも大きく、１５以下のモル濃度で使用することができる。このとき、ケイ素化合物は、通常の蛍光体組成物に使用されるケイ素化合物であれば、特に限定されないが、高性能の蛍光体を製造するための要件として、好ましくは、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、シリコンジイミド（Ｓｉ（ＮＨ）２）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を使用することができる。
実施例の化学式１の組成式を有する蛍光体において、Ｂ元素に該当するケイ素化合物のモル比率に応じて、窒素元素の濃度と関連して蛍光体が製造され得る。
実施例の青緑色蛍光体は、活性剤（ａｃｔｉｖａｔｏｒ）として、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｍ、Ｌｕの元素のうち少なくとも１種以上が使用されてもよい。例えば、実施例では、アルカリ土金属を含む２価金属対比、ユーロピウム（Ｅｕ２＋）イオン０．０１〜１０のモル濃度で原料塩に混合されてもよい。
また、実施例の蛍光体の製造方法において、ステップ１）の原料塩には、ＮＨ４Ｃｌ、ＫＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＳｒＣｌ２、ＢａＣｌ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＣａＦ２、ＮＨ４Ｆ、Ｈ３ＢＯ３、Ｋ３ＰＯ４及びＫＮＯ３からなる群から選択される少なくとも１種以上の融剤をさらに含有することができる。
使用される融剤は、原料塩の総質量に対して、１重量％以上、最大１０重量％未満含有されてもよい。
このとき、融剤が１重量％未満である場合、各化合物間の混合が不十分であるため、反応が不安定に終了することがあり、１０重量％以上である場合、蛍光体に不純物として作用し、反応後に洗浄が難しいことがある。
その後、製造方法におけるステップ２）は、混合された原料塩を１０００℃〜１６００℃の焼成温度、及び１００ｓｃｃｍ〜６００ｓｃｃｍに制御された還元ガス雰囲気下で熱処理を行うものであってもよい。
このとき、焼成温度が１０００℃未満である場合、発色効率が低下し、１６００℃を超える条件で行われる場合、色純度が低下して高品質の蛍光体を得ることができない。
製造ステップ２）において、還元ガス雰囲気は、窒素及び水素の混合ガスによって組成された還元ガス雰囲気であってもよく、常圧条件で行われてもよい。例えば、混合ガスは、窒素及び水素の混合比率が９５：５〜９０：１０であってもよく、特に、焼成温度及び混合ガスの供給速度に応じて、焼成時間が変わり得、蛍光体の発色及び効率を制御することができる。
上述した製造方法は、化学式１のみならず、化学式２及び３でもそのまま用いることができ、但し、追加されるカチオン及びアニオンの原料混入過程が異なり得る。
上述した製造方法で獲得される化学式１〜化学式３の組成式を有する青緑色発光蛍光体は、ＳｉＯＮ系蛍光体においてカチオンとアニオンの成分及びその組成比の最適の組み合わせによって、商用蛍光体製品と比較して、同等又は優れた光放出特性だけでなく、温度特性に優れているので、白色光を放出する発光素子パッケージに適用することができる。
以下では、上述した実施例の青緑色蛍光体を含む発光素子パッケージの実施例について、図面を参照して説明する。
発光素子パッケージの実施例は、少なくとも１つの発光素子、及び少なくとも１つの発光素子上に配置され、蛍光体組成物を含むモールディング部を含み、蛍光体組成物は、上述した実施例の青緑色蛍光体を含むことができる。
図１８は、発光素子パッケージの一実施例を示した図である。
図１８の発光素子パッケージは、パッケージボディー１００、パッケージボディー１００上に配置される発光素子１０４、及び発光素子１０４を取り囲み、パッケージボディー１００上に配置されるモールディング部１０８を含むことができ、モールディング部には、上述した実施例の青緑色蛍光体を含む蛍光体組成物１１１，１１２，１１３が配置されてもよい。
パッケージボディー１００は、シリコン材質、合成樹脂材質または金属材質を含んで形成されてもよく、熱伝導性に優れたセラミック物質からなることができる。
パッケージボディー１００には、発光素子との電気的接続のためのリードフレーム（図示せず）を含むことができる。パッケージボディー１００にリードフレームが形成される場合、リードフレームは銅などの導電性物質からなることができ、一例として、金（Ａｕ）をメッキして配置することができる。リードフレームは、発光素子１０４から放出された光を反射させることもできる。
発光素子１０４は、発光ダイオードなどが配置されてもよい。
発光素子パッケージの実施例において、発光素子１０４は、少なくとも１つが含まれてもよい。
発光素子は、青色光又は紫外線（ＵＶ）波長領域の光を放出することができ、蛍光体層に含まれる蛍光体の励起光源として使用することができる。
また、複数の発光素子が含まれる場合、発光素子は、互いに異なる波長領域の光を放出するものであってもよく、例えば、赤色発光素子又は緑色発光素子を含むことができる。
発光素子１０４は、ワイヤ１０５，１０６を介してパッケージボディー１００又はリードフレームと電気的に接続されてもよい。
モールディング部１０８は、ドーム（ｄｏｍｅ）タイプからなることができ、発光素子上に配置されてもよい。
モールディング部は、発光素子パッケージの光出射角を調節するために、他の形状に配置されてもよい。モールディング部は、発光素子１０４を包囲して保護し、発光素子１０４から放出される光の進路を変更するレンズとして作用することもできる。
モールディング部１０８は、樹脂部を含んでなることができ、樹脂部は、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂のいずれか１つを含む混合物、またはその化合物の群から選択された樹脂を含むことができる。
実施例の発光素子パッケージ１００では、上述した実施例の青緑色蛍光体を含むことができる。
このとき、青緑色蛍光体は、所望の色座標に応じて含量が調整されてもよいが、シリコン、エポキシ樹脂または封止材１００重量部に対して、０．１以上９９以下の重量部が含まれてもよい。
蛍光体組成物には、緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つ及び赤色蛍光体をさらに含むことができる。
緑色蛍光体又は黄色蛍光体は、ＬｕＡＧ系列又はＹＡＧ系列の蛍光体であってもよい。
例えば、緑色蛍光体又は黄色蛍光体は、（Ｌｕ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋または（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋であってもよい。
赤色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋または（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋であってもよい。
しかし、緑色蛍光体又は黄色蛍光体のいずれか１つまたは赤色蛍光体は、例を挙げて説明した蛍光体の種類に限定されず、緑色又は黄色発光波長を有するか、または赤色発光波長を有する様々な種類の蛍光体が使用されてもよい。
青緑色蛍光体を含む上述した実施例の発光素子パッケージは、白色光を放出することができる。
図１９は、実施例の青緑色蛍光体を含んで製造された発光素子パッケージ及び商用白色ＬＥＤ素子に対する光スペクトルを、演色指数（ＣＲＩ）９０に色温度５０００Ｋの基準下で比較した結果である。
例えば、発光素子パッケージに含まれる青緑色蛍光体は、化学式１〜化学式３の組成式で表されるものであってもよく、Ｂａ２．９５Ｓｉ５．９５Ｏ３．４Ｎ８．３３Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５、Ｂａ２．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ５．９５Ｏ５．４Ｎ６．３３Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５、Ｂａ２．７９Ｍｇ０．１１Ｓｉ６Ｏ３．６２Ｎ８Ｆ０．６６Ｋ０．４６５Ｐ０．１５５Ｌｉ０．６６：Ｅｕ０．１５からなる群から選択されるいずれか１つであってもよい。
図１９を参照すると、赤色のグラフは、５０００Ｋの色温度条件下での演色指数（ＣＲＩ）９０が具現される現在の商用白色ＬＥＤ素子のスペクトルであり、青色のグラフは、実施例の青緑色発光蛍光体を使用して製作された白色ＬＥＤ素子の光スペクトルであって、実施例の青緑色蛍光体を含む白色ＬＥＤ素子の場合、赤色領域のスペクトルが減少して全般的に光束が向上する結果を有することができる。
図２０は、実施例の青緑色蛍光体を用いて製作された白色ＬＥＤ素子に対して演色指数（ＣＲＩ）８０に色温度５０００Ｋの基準下で観察した光スペクトルであって、５００ｎｍの領域の付近に発光領域が生じて演色指数（ＣＲＩ）を向上させ、素子の白色光を具現することを確認することができる。
図２０を参照すると、緑色蛍光体と赤色蛍光体に加えて、実施例の青緑色蛍光体をさらに含有して製作された白色ＬＥＤ素子は、商用白色ＬＥＤ素子と同等な演色指数（ＣＲＩ）値を維持しながらも、光束を１０％前後に向上させることができる。
したがって、実施例の発光素子パッケージは、上述した実施例の青緑色蛍光体を含むことによって、赤色蛍光体成分の過度な使用を抑制しながら、演色性及び光束を著しく向上させて、ＬＥＤの発光強度を高め、熱安定性を向上させることができる。
実施例の発光素子パッケージにおいて、発光素子は、青色波長領域の光を放出するものであってもよく、３００ｎｍ〜４２０ｎｍのＵＶ発光素子であるか、または４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色発光素子であってもよい。
このようなＵＶ光又は青色光を発光する発光素子を励起光源として使用し、発光素子は、ＧａＮ発光素子であってもよい。
一実施例の発光素子パッケージは、５１０ｎｍ〜５７０ｎｍの領域の中心発光波長を有する緑色又は黄色蛍光体、６１０ｎｍ〜６７０ｎｍの領域の中心発光波長を有する赤色蛍光体、及び上述した実施例の化学式１〜化学式３の組成式で表される青緑色蛍光体を含むことができる。
実施例の青緑色蛍光体は、３００ｎｍ〜４９０ｎｍの領域の光によって励起されてもよく、４６０ｎｍ〜５４０ｎｍの領域の中心発光波長を有することができる。
例えば、発光素子パッケージの第１実施形態としては、５２５ｎｍ〜５３５ｎｍの領域の中心発光波長を有する緑色又は黄色蛍光体、及び６２５ｎｍ〜６３５ｎｍの領域の中心発光波長を有する赤色蛍光体であるとき、化学式１〜化学式３の組成式を有する青緑色（ＢＧ）蛍光体は、下記の重量比率を有することができる。
０重量％＜Ｍ＜５０重量％
ここで、Ｍ＝｛ｍｂ／（ｍｂ＋ｍｇ＋ｍｒ）｝＊１００であり、ｍｂは、前記青緑色蛍光体の重量、ｍｇは、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つの重量、ｍｒは、前記赤色蛍光体の重量に該当する。
また、第２実施形態の発光素子パッケージは、５２０ｎｍ〜５３０ｎｍの領域の中心発光波長を有する緑色又は黄色蛍光体、及び６５０ｎｍ〜６６５ｎｍの領域の中心発光波長を有する赤色蛍光体であるとき、化学式１〜化学式３の組成式を有する青緑色（ＢＧ）発光蛍光体は、下記の重量比率で含まれてもよい。
０重量％＜Ｍ＜２０重量％
ここで、Ｍ＝｛ｍｂ／（ｍｂ＋ｍｇ＋ｍｒ）｝＊１００であり、ｍｂは、前記青緑色蛍光体の重量、ｍｇは、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つの重量、ｍｒは、前記赤色蛍光体の重量に該当する。
更に他の実施例である第３実施形態の発光素子パッケージは、５３５ｎｍ〜５４５ｎｍの領域の中心発光波長を有する緑色又は黄色蛍光体、及び６５０ｎｍ〜６６５ｎｍの領域の中心発光波長を有する赤色蛍光体であるとき、化学式１〜化学式３の組成式を有する青緑色（ＢＧ）発光蛍光体は、下記の重量比率で含まれてもよい。
０重量％＜Ｍ＜４０重量％
ここで、Ｍ＝｛ｍｂ／（ｍｂ＋ｍｇ＋ｍｒ）｝＊１００であり、ｍｂは、前記青緑色蛍光体の重量、ｍｇは、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つの重量、ｍｒは、前記赤色蛍光体の重量に該当する。
また、第３実施形態において、青緑色蛍光体の重量比率が５重量％〜３５重量％であるとき、発光素子パッケージの演色指数（ＣＲＩ）は９０Ｒａ以上９９Ｒａ以下であり得る。
前記第１実施形態〜第３実施形態では、青緑色蛍光体を含み、その含量を調節して、光効率に不利な赤色の代わりに青緑色を多量使用するように配合することによって、色温度（ＣＣＴ）が２，０００Ｋ〜１０，０００Ｋである条件で、演色指数（ＣＲＩ）６０Ｒａ以上９９Ｒａ以下を有する発光素子パッケージを実現することができる。
また、実施例の発光素子パッケージは、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの領域の第１ピーク、４９０ｎｍ〜５１０ｎｍの領域の第２ピーク、５３０ｎｍ〜５４０ｎｍの領域の第３ピーク、及び６５０ｎｍ〜６５５ｎｍの領域の第４ピークのピークパターンを有する発光スペクトルを有することができる。
例えば、図２１、図２３及び図２５に示された発光スペクトルは、青緑色蛍光体を含有せず、従来の緑色蛍光体及び赤色蛍光体が配合されて製作されたＬＥＤ素子の発光スペクトルを示したものである。
例えば、図２１は第１実施形態、図２３は第２実施形態、図２５は第３実施形態でそれぞれ青緑色蛍光体が除外された発光素子パッケージに対する発光スペクトルであり得る。
一方、図２２、図２４及び図２６は、前記第１実施形態〜第３実施形態で提示された青緑色蛍光体が配合されて製造された場合、４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの領域（第１ピーク）、４９０ｎｍ〜５１０ｎｍの領域（第２ピーク）、５３０ｎｍ〜５４０ｎｍの領域（第３ピーク）及び６５０ｎｍ〜６５５ｎｍの領域（第４ピーク）でのピークパターンを有する発光スペクトルを確認することができる。
例えば、図２２は第１実施形態、図２４は第２実施形態であり、図２６は第３実施形態の発光素子パッケージに対する発光スペクトルであり得る。
上述した発光素子パッケージの実施例において、色温度（ＣＣＴ）２７００Ｋ〜６５００Ｋの条件で演色指数（ＣＲＩ）が６５以上９８以下に維持され、また、改善された光束特性を有することができる。
例えば、発光素子パッケージの実施例は、発光素子上に緑色蛍光体、赤色蛍光体及び青緑色発光蛍光体が分散分布するタイプ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｔｙｐｅ）；コンフォーマルタイプ（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｔｙｐｅ）；またはリモートタイプ（ｒｅｍｏｔｅ ｔｙｐｅ）；で製作されたＬＥＤパッケージを含む。
図２７は、蛍光体が発光素子上に分散分布するタイプ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｔｙｐｅ）で製作された白色ＬＥＤ素子の概略的な構成図であって、通常の方法を用いて製作される。
図２８は、蛍光体組成物がコンフォーマルタイプ（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｔｙｐｅ）で発光素子上にコーティングされて形成される発光素子パッケージの実施例を示した図であって、蛍光体は、発光素子と隣接して形成されてもよい。
図２９は、蛍光体がリモートタイプ（ｒｅｍｏｔｅ ｔｙｐｅ）で配置される実施例を示した図である。図２９の実施例において、リモートタイプの蛍光体層は、セラミック、ポリマー、ＰＩＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｉｎ Ｇｌａｓｓ）などのプレートで形成されてもよい。
図３０は、発光素子パッケージの他の実施例であって、蛍光体組成物は、発光素子上にスプレー方式で塗布された後、硬化して形成されてもよい。
上述した実施例の発光素子パッケージは、照明装置の光源として含まれてもよい。
例えば、実施例の発光素子パッケージは、輝度及び演色性に優れるため、カメラフラッシュ、ノートパソコン、モバイル、スマートフォン、ＴＶ用バックライトユニット及びディスプレイからなる群から選択される電子部品分野用光源として含まれてもよい。
または、車両用ヘッドランプ、室内灯、室外灯、街灯、電光板照明、競技場照明、医薬用光源、展示場用光源及び農業用光源などの各種照明製品あるいは光源に含まれてもよい。
以下、実施例を参照して本発明をより詳細に説明する。
本実施例は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞ 青緑色蛍光体の製造及び物性評価
ＢａＣＯ３、Ｓｉ３Ｎ４及びＥｕ２Ｏ３などの原料塩をそれぞれ定量し、ボールミル（Ｂａｌｌ Ｍｉｌｌ）に入れ、８〜２４時間の間、イソプロピルアルコールを溶媒としてボールミリングした後、乾燥させた。その後、１３００℃の温度で、３時間の間、水素ガスを１００ｓｃｃｍの流量に制御された還元雰囲気下で焼成して、蛍光体を製造した。このとき、融剤を使用した。
表１〜表４は、化学式１の組成式で表される実施例に対する光特性の結果である。
表１〜表４では、ＢａａＳｉｂＯｃＮｄＣｅ：Ｅｕｈの組成式において各元素イオンのモル比率に従って蛍光体を製造し、その蛍光体の物性を、下記の表１〜表４に示す。
Figure 0006682433
Figure 0006682433
Figure 0006682433
Figure 0006682433
前記表１〜表４の蛍光体の物性評価、及び図１〜図４で化学式１の組成式から得られた蛍光体の励起スペクトルと発光スペクトルの特性から、カチオンとアニオンの成分及びその組成比によって製造された蛍光体は、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域を励起源とし、４６０ｎｍ〜５４０ｎｍの発光波長を放出し、その発光中心波長が４９０ｎｍ〜５００ｎｍである青緑色発光蛍光体であることを確認することができる。
表５は、化学式１において、ＡがＢａであり、ＢがＳｉ、ＣがＦであり、ＲＥがＥｕである場合における青緑色蛍光体の実施例を示したものである。
すなわち、表５の実施例は、ＢａａＳｉｂＯｃＮｄＦｅ：Ｅｕｇにおいて、ａが０＜ａ≦１５であるときの光特性を示したものである。上記の化学組成式において、５≦ｂ≦１５であり、２≦ｃ≦７、５≦ｄ≦２０、０＜ｅ≦１、０＜ｇ≦１であってもよい。
例えば、実施例１−１〜実施例１−４は、他の成分の組成比は同一であり、単にＢａの含量が異なるケースに該当し得る。
Figure 0006682433
表５の結果を参照すると、化学式１の組成式において、Ｂａのモル比率であるａが０＜ａ≦１５である場合、光束に優れた青緑色蛍光体を具現することを確認することができる。
＜実施例２＞ 青緑色蛍光体の製造及び物性評価
下記の表６〜表９では、提示されたＢａＣＯ３、ＭｇＦ２、Ｓｉ３Ｎ４及びＥｕ２Ｏ３を使用する以外は、前記実施例１と同様に行って蛍光体を製造した。
前記製造された蛍光体の物性を、下記の表６〜表９に示す。
表６〜表９では、化学式２で表される実施例に対してＢａとＭｇの組成比を異にして製造された青緑色蛍光体に対する光特性を示す。
表６〜表９において、光束（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、発光スペクトルでの発光ピークの面積を示すもので、測定した蛍光体の総発光量に該当し得る。
表６〜表９での実施例は、化学式２の組成式を有する実施例であって、例えば、ＢａｘＭｇｙＳｉｂＯｃＮｄＦｅ：Ｅｕｇであり、組成式において、５≦ｂ≦１５であり、２≦ｃ≦７、５≦ｄ≦２０、０＜ｅ≦１、０＜ｇ≦１であってもよい。
表６は、ＢａｘＭｇｙＳｉ５．４５Ｏ２．８Ｎ７Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５でのＢａとＭｇの組成比を調節して測定した光特性値を示したものである。
表６の結果を参照すると、化学式２において、Ｂａのモル比は、０．５よりも大きく、２．５以下であってもよく、Ｍｇのモル比は、０よりも大きく、２以下であってもよく、化学式２のｘ＋ｙの値は、０．５＜ｘ＋ｙ≦２．５であってもよい。
また、例えば、Ｍｇのモル比は、０よりも大きく、０．５以下であってもよい。
Figure 0006682433
図６は、表６の実施例の組成式を有する青緑色蛍光体に対して発光波長特性を示した図である。
表６及び図６を参照すると、化学式２の組成式で表される表６の実施例は、４９０ｎｍ〜５００ｎｍの発光中心波長を有する青緑色蛍光体であることを確認することができる。
図６の図示を参照すると、Ｍｇの含量が増加すると光束値が増加するが、Ｍｇの値が０．５以上では、光束の減少が大きくなることがわかる。
前記表６から確認されるように、発光中心波長４９５ｎｍの青緑色発光蛍光体が製造され、また、その物性評価における輝度及び半値幅の結果から、ＢａイオンサイトにＭｇイオンが充填されて、結晶性が安定化することを確認することができる。
表７は、ＢａｘＭｇｙＳｉ５．４５Ｏ２．８Ｎ７Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５でのＢａとＭｇの組成比を調節して光特性を測定した結果である。
表７で使用された化学式２の実施例において、Ｂａのモル比は、１．５よりも大きく、３．５以下であってもよく、Ｍｇのモル比は、０よりも大きく、２．５以下であってもよく、化学式２のｘ＋ｙの値は、１．５よりも大きく、３．５以下であってもよい。
例えば、Ｍｇのモル比は、０よりも大きく、０．８以下であってもよい。
Figure 0006682433
図７は、表７の実施例の組成式を有する青緑色蛍光体に対して発光波長特性を示した図である。
図７を参照すると、Ｍｇの含量が増加すると光束値が増加するが、Ｍｇの値が０．８よりも大きい場合、光束の減少が大きくなることがわかる。
表８は、ＢａｘＭｇｙＳｉ１２．１Ｏ３．３Ｎ１８Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５でのＢａとＭｇの組成比を調節して光特性を測定した結果である。
表８で使用された化学式２の実施例において、Ｂａのモル比は、３．５よりも大きく、７．５以下であってもよく、Ｍｇのモル比は、０よりも大きく、５以下であってもよく、化学式２のｘ＋ｙの値は、３．５よりも大きく、７．５以下であってもよい。
Figure 0006682433
図８は、表８の実施例の組成式を有する青緑色蛍光体に対して発光波長特性を示した図である。
例えば、表８及び図８を参照すると、実施例において、Ｍｇのモル比率は、０よりも大きく、１．７以下であってもよく、Ｍｇの含量が増加するにつれて光束が増加するが、Ｍｇが０．５のときに最大値を有し、その後に再び光束が減少することがわかる。
表９は、ＢａｘＭｇｙＳｉ１４．９５Ｏ５．３Ｎ１９．９Ｆ０．６７：Ｅｕ０．１５でのＢａとＭｇの組成比を調節して光特性を測定した結果である。
表９で使用された化学式２の実施例において、Ｂａのモル比は、７．５よりも大きく、１４．５以下であってもよく、Ｍｇのモル比は、０よりも大きく、１０以下であってもよく、化学式２のｘ＋ｙの値は、７．５よりも大きく、１４．５以下であってもよい。
Figure 0006682433
図９は、表９の実施例の組成式を有する青緑色蛍光体に対して発光波長特性を示した図である。
例えば、表９と図９を参照すると、実施例において、Ｍｇのモル比率は、０よりも大きく、２．５以下であってもよく、Ｍｇの含量が増加するにつれて光束が増加するが、Ｍｇが１．５以上のとき、光束が再び減少することを確認することができる。
表６〜表９でＢａとＭｇの比率を変化させた実施例を記述したが、化学式２で表される実施例の青緑色蛍光体においてＢａとＭｇのモル比率は、表で提示されたものに限定されない。
表６〜表９の実施例を参考すると、Ｂａのモル比率であるｘの値が０．５＜ｘ≦１４．５であるとき、Ｍｇのモル比率であるｙは、０＜ｙ≦１０であり、０．５＜ｘ＋ｙ≦１４．５であってもよい。
例えば、Ｂａのモル比率であるｘの値が２≦ｘ≦５であるとき、Ｍｇのモル比率であるｙは０＜ｙ≦２であり、２＜ｘ＋ｙ≦７であるとき、実施例の青緑色蛍光体は優れた発光特性を示すことができる。
しかし、化学式２の実施例においてＢａとＭｇのモル比率は、これに限定されず、ｘとｙの値は、提示された比率と異なってもよい。
表６〜表９の実施例の結果を参照すると、蛍光体の実施例においてＢａとＭｇを含むことによって、青緑色の発光波長特性を有し、且つ光束が改善された蛍光体を得ることができる。
また、Ｂａに対するＭｇの含量を増加させて青緑色蛍光体の光束を改善することができる。
すなわち、２価カチオンとしてＢａ２＋以外にＭｇ２＋を追加することによって、Ｂａ２＋イオンよりもイオン半径の小さいＭｇ２＋イオン（原子半径が１６０ｐｍ）が母体（ｌａｔｔｉｃｅ）にさらに組み込まれて結晶構造を形成することができる。
イオン半径がさらに小さいＭｇが含まれることによって、ＢａとＭｇを含む青緑色蛍光体は、単一相の結晶構造内の格子欠陥を最小化し、高い光効率及び温度安定性を有することができる。
図６乃至図９を参照すると、化学式２で表される青緑色蛍光体の発光波長は４６０ｎｍ〜５４０ｎｍであり、発光ピークの中心波長は４９０ｎｍ〜５００ｎｍであり得る。
実施例の青緑色発光蛍光体は、結晶性を最も良くすることができるＢａ、Ｍｇなどを含むことができ、ＢａとＭｇの組成比の調節と共に、追加されるカチオンとアニオンの成分及び組成比を最適化することができる。
例えば、アニオンであるＮイオンとＯイオンの組み合わせにより発生する結晶内の格子欠陥を安定化させることができるように、カチオンとアニオンを追加し、組成比を最適化することができる。
＜実施例３＞ 青緑色蛍光体の製造及び物性評価
下記の表１０では、提示されたＢａＣＯ３、ＭｇＦ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｅｕ２Ｏ３及びＫ３ＰＯ４を使用する以外は、前記実施例１と同様に行って蛍光体を製造した。
前記製造された蛍光体の物性を、下記の表６〜表９に示す。
表１０では、化学式３で表される実施例に対してＫとＰの組成比を異にして製造された青緑色蛍光体に対する光特性を示す。
表１０において、光束（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、発光スペクトルでの発光ピークの面積を示すもので、測定した蛍光体の総発光量に該当し得る。
Figure 0006682433
表１０で示される実施例は、化学式３の組成式で表すことができ、例えば、ＢａｘＭｇｙＳｉｂＯｃＮｄＦｅＫＷＰＺ：Ｅｕｈの組成式で表すことができる。
表１０は、ＢａｘＭｇｙＳｉｂＯｃＮｄＦｅＫＷＰＺ：Ｅｕｈの組成式において、他の成分の含量は固定し、ＫとＰの含量を調節して測定した光特性値を示したものである。
例えば、表１０の実施例は、ＢａｘＭｇｙＳｉｂＯｃＮｄＦｅＫＷＰＺ：Ｅｕｈにおいて、０．５＜ｘ≦１５、０＜ｙ≦１０、０．５＜ｘ＋ｙ≦１５、５≦ｂ≦１５であり、２≦ｃ≦７、５≦ｄ≦２０、０＜ｅ≦１、０＜ｈ≦１であってもよい。
表１０の結果を参照すると、化学式２において、Ｋのモル比は、０よりも大きく、６以下であってもよく、Ｐのモル比は、０よりも大きく、２以下であってもよい。
例えば、Ｋのモル比は、０．２以上であり、０．６以下であってもよい。
図１０は、表１０の実施例の組成式を有する青緑色蛍光体に対して発光波長特性を示した図である。
表１０及び図１０を参照すると、Ｋの含量に応じて光束が変化し、Ｋが０．６モル以下のときは、Ｋの含量が増加すると光束値が増加するが、Ｋのモル比率の値が０．６モルよりも大きいときは、光束の減少が大きくなることがわかる。
また、図１０を参照すると、実施例の発光中心波長は４９０ｎｍ〜５００ｎｍにおいて青緑色発光特性を有することがわかる。
前記表１０から確認されるように、発光中心波長４９２ｎｍ〜４９５ｎｍの青緑色発光蛍光体が製造され、また、Ｋが青緑色蛍光体の格子結合をさらに堅固にすることで、実施例の青緑色蛍光体は、光特性及び熱安定性を改善する効果を有することができる。
一方、表１０の実施例において、例えば、Ｐの含量は、０よりも大きく、０．２以下であってもよい。
＜実施例４＞ 青緑色蛍光体の製造及び物性評価
下記の表１１では、提示されたＢａＣＯ３、ＭｇＦ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｅｕ２Ｏ３、Ｋ３ＰＯ４及びＬｉＦを使用する以外は、前記実施例１と同様に行って蛍光体を製造した。
表１１では、化学式３の組成比を有するように製造された蛍光体の物性を示す。
表１１では、化学式３で表される実施例に対してＬｉとＦの含量を異にして製造された青緑色蛍光体に対する光特性を示す。
表１１において、光束（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、発光スペクトルでの発光ピークの面積を示すもので、測定した蛍光体の総発光量に該当し得る。
Figure 0006682433
例えば、化学式３の組成式は、ＢａｘＭｇｙＳｉｂＯｃＮｄＦｅＫｗＰｚＬｉｖ：Ｅｕｈで表すことができ、表１１は、ＢａｘＭｇｙＳｉｂＯｃＮｄＦｅＫｗＰｚＬｉｖ：Ｅｕｈの組成式において他の成分の含量は固定し、Ｌｉ及びＦの含量を調節して測定した光特性値を示したものであり得る。
例えば、表１１の実施例である化学式３の組成式は、ＢａｘＭｇｙＳｉｂＯｃＮｄＦｅＫｗＰｚＬｉｖ：Ｅｕｈであってもよく、ここで、０．５＜ｘ≦１５、０＜ｙ≦１０、０＜ｘ＋ｙ≦１５、５≦ｂ≦１５、２≦ｃ≦７、５≦ｄ≦２０、０＜ｅ≦１及び０＜ｈ≦１及び０＜ｗ≦６であり、０＜ｚ≦２であってもよい。
表１１の結果を参照すると、化学式３において、Ｌｉのモル比は、０よりも大きく、６以下であってもよい。また、Ｆのモル比は、０よりも大きく、６以下であってもよい。
例えば、Ｌｉの量は、０よりも大きく、１．４以下であってもよい。
図１１は、表１１の実施例の組成式を有する青緑色蛍光体に対して発光波長特性を示した図である。
表１１及び図１１を参照すると、ＬｉとＦの含量に応じて光束が変化し、ＬｉＦが１．４モル以下では、ＬｉＦの含量が増加すると光束値が増加するが、ＬｉＦのモル比率の値が１．４よりも大きいときは、光束の減少が大きくなることがわかる。
また、図１１を参照すると、実施例の発光中心波長は４９０ｎｍ〜５００ｎｍにおいて青緑色発光特性を有することがわかる。
前記表１１から確認されるように、発光中心波長４９２ｎｍ〜４９５ｎｍの青緑色発光蛍光体が製造され、また、Ｌｉが青緑色蛍光体の格子結合をさらに堅固にすることで、実施例の青緑色蛍光体は、光特性及び熱安定性を改善する効果を有することができる。
＜実験例１＞ 蛍光体の粒子サイズ分布（ＰＳＡ）の測定
図１３は、実施例の青緑色発光蛍光体に対して粒子サイズ分布（ＰＳＡ）を測定したものである。例えば、粒子サイズ分布の実験例に使用された実施例の蛍光体は、Ｂａ２．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ５．９５Ｏ３．４Ｎ８．３３Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５の組成式で表すことができ、具体的な結果を、下記の表１0に記載した。
下記の表１２の結果から、本発明の青緑色発光蛍光体は、分布度（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ）Ｄ１０：１μｍ以上１０μｍ未満、Ｄ２０：５μｍ以上１５μｍ未満、Ｄ３０：１０μｍ以上２０μｍ未満、Ｄ４０：１０μｍ以上２５μｍ未満、Ｄ５０：１０μｍ以上３０μｍ未満、Ｄ６０：１５μｍ以上３０μｍ未満、Ｄ７０：１５μｍ以上３５μｍ未満、Ｄ８０：２０μｍ以上４０μｍ未満、Ｄ９０：２０μｍ以上７０μｍ未満、Ｄ１００：２５μｍ以上１００μｍ未満の粒子サイズ分布（ＰＳＡ）を有することを確認した。
Figure 0006682433
＜実験例２＞ 蛍光体のＥＤＸ分析
実施例の青緑色発光蛍光体に対してエネルギー分散型分光計（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）（Ｔｈｅｒｍｏ、Ｎｏｒａｎ）を用いて分析（ＥＤＸ）を行った。
そこで、ＥＤＸ分析の結果、本発明の青緑色発光蛍光体が含む成分に対するＷｔ％及びＡｔ％を、下記の表１３に記載し、図１４に分析結果を示す。
Figure 0006682433
前記表１３からわかるように、蛍光Ｘ線分析で本発明の青緑色発光蛍光体を定量的に分析した結果、Ｂａ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎ、Ｆ、Ｅｕの元素を確認した。より具体的には、それぞれの元素のＡｔ％対して、２０≦Ｂａ≦３５、１≦Ｍｇ≦１０、２５≦Ｓｉ≦４５、１０≦Ｏ≦２０、１０≦Ｎ≦２０、１≦Ｆ≦１０、０．１≦Ｅｕ≦５の範囲を有し、元素の総Ａｔ％が１００になる蛍光体が製造されたことを確認した。
＜実施例５＞ 青緑色（ＢＧ）蛍光体を含む発光素子パッケージの実施例
＜実施例５−１〜５−４＞ 第１実施形態による発光素子パッケージの製作
第１実施形態の発光素子パッケージに含まれる蛍光体組成物には、緑色蛍光体として、５２５ｎｍ〜５３５ｎｍの中心発光波長を有するＬｕＡＧ系蛍光体（Ｌｕ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、赤色蛍光体として、６２５ｎｍ〜６３５ｎｍの中心発光波長を有する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、及び化学式３の青緑色蛍光体（ＢＧ）が含まれ得る。例えば、化学式３の組成式において、ＡはＢａ及びＭｇであり、ＢはＳｉであり、ＣはＦであり、ＤはＬｉ及びＫを含み、ＥはＰであり、ＲＥはＥｕであってもよい。
緑色蛍光体、赤色蛍光体及び青緑色蛍光体は、表１４に提示された割合で配合し、紫外線又は青色光を励起源として放出する発光素子上に塗布又は薄膜型に配置された後、１００℃〜１６０℃で１時間の間硬化させて固定されてもよい。
＜比較例１〜２＞
下記の表１４に提示された割合で配合すること以外は、比較例の発光素子パッケージは、前記実施例５−１〜５−４と同一に製造された。
Figure 0006682433
＜実施例５−５〜５−６＞ 第２実施形態の発光素子パッケージの製作
第２実施形態の発光素子パッケージに含まれる蛍光体組成物には、緑色蛍光体として、５２０ｎｍ〜５３０ｎｍの中心発光波長を有するＬｕＡＧ系蛍光体（Ｌｕ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、赤色蛍光体として、６５０ｎｍ〜６６５ｎｍの中心発光波長を有する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、及び化学式３の組成式を有する青緑色蛍光体の実施例が含まれ得る。
緑色蛍光体、赤色蛍光体及び青緑色蛍光体は、表１５に提示された割合で配合し、紫外線又は青色光を励起源として放出する発光素子上に塗布又は薄膜型に配置された後、１００℃〜１６０℃で１時間の間硬化させて固定されてもよい。
＜比較例３＞
下記の表１５に提示された割合で配合すること以外は、前記実施例５−５と同一に製造された。
Figure 0006682433
＜実施例５−７〜５−１０＞ 第３実施形態の発光素子パッケージの製作
第３実施形態の発光素子パッケージに含まれる蛍光体組成物には、緑色蛍光体として、５３５ｎｍ〜５４５ｎｍの中心発光波長を有するＬｕＡＧ系蛍光体（Ｌｕ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、赤色蛍光体として、６５０ｎｍ〜６６５ｎｍの中心発光波長を有する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、及び化学式３の組成式を有する実施例の青緑色蛍光体を含むことができる。
緑色蛍光体、赤色蛍光体及び青緑色蛍光体は、表１６に提示された割合で配合し、紫外線又は青色光を励起源として放出する発光素子上に塗布又は薄膜型に配置された後、１００℃〜１６０℃で１時間の間硬化させて固定されてもよい。
＜比較例４＞
下記の表１６に提示された割合で配合すること以外は、前記実施例５−７と同一に行った。
Figure 0006682433
＜実験例１＞ 演色指数（ＣＲＩ）の測定
前記で製造された白色を放出する発光素子パッケージと商用ＬＥＤ素子との間の演色指数（ＣＲＩ）を測定した。
演色指数（ＣＲＩ）は、人工光源がどれくらい基準量と類似に物体の色を表すかを示す数値であって、演色指数１００に近いほど好ましい。その結果を、下記の表１７〜表１９に記載した。
Figure 0006682433
Figure 0006682433
Figure 0006682433
前記表１７〜表１９の結果から確認されるように、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の発光波長領域別に青緑色（ＢＧ）発光蛍光体の含量が調節され得る。
例えば、第３実施形態において、上述した化学式３の組成式を有する青緑色蛍光体が１０〜１５重量％含有される場合、演色指数（ＣＲＩ）の範囲が９５Ｒａ以上９９Ｒａを具現し、白色光を放出する発光素子パッケージを提供することができる。
また、実施例の発光素子パッケージは、実施例の青緑色蛍光体の含量において、従来の緑色蛍光体及び赤色蛍光体の配合で製造された場合（比較例１〜比較例４）と比較して、演色指数（ＣＲＩ）が著しく増加した。
前記第１実施形態〜第３実施形態で提示された青緑色蛍光体の含量に調節され、光効率に不利な赤色の代わりに青緑色を多量使用するように配合することによって、実施例の発光素子パッケージは、色温度（ＣＣＴ）が２，０００Ｋ〜１０，０００Ｋの条件で、演色指数（ＣＲＩ）６０Ｒａ以上９９Ｒａ以下を具現することができる。
＜実施例５−１１〜５−１４＞ 化学式２の組成式を有する青緑色（ＢＧ）蛍光体を含む発光素子パッケージ
化学式２の組成式で表される青緑色（ＢＧ）発光蛍光体を使用し、表２０に記載された組成のように配合すること以外は、前記実施例５−１と同一に行って発光素子パッケージを製造した。例えば、化学式２の組成式において、ＢはＳｉであり、ＣはＦであり、ＲＥはＥｕであってもよい。
＜比較例５＞ 第３実施形態による発光素子パッケージの製作
下記の表２０に提示された割合で配合すること以外は、前記実施例５−１と同一に行った。
Figure 0006682433
以上の化学式２の組成式による青緑色（ＢＧ）蛍光体を使用し、第３実施形態の緑色蛍光体と赤色蛍光体との組み合わせによって製作された白色ＬＥＤ素子の場合も、色温度（ＣＣＴ）が２，０００Ｋ〜１０，０００Ｋの条件で、６０Ｒａ以上９９Ｒａ以下を具現する演色指数（ＣＲＩ）を確認した。
＜実験例３＞ 演色指数（ＣＲＩ）の測定
例えば、実験では、前記で製造された蛍光体のうち、Ｂａ２．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ５．９５Ｏ３．４Ｎ８．３３Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５蛍光体を用いた白色ＬＥＤ素子であり得、このような実施例の白色ＬＥＤ素子と商用ＬＥＤ素子との間の演色指数（ＣＲＩ）を測定した。
演色指数（ＣＲＩ）は、人工光源がどれくらい基準量と類似に物体の色を表すかを示す数値であって、演色指数１００に近いほど好ましい。その結果を、下記の表２１に記載した。
Figure 0006682433
表２１から確認されるように、商用白色ＬＥＤ素子は、４４０〜４６５ｎｍの領域の青色ＬＥＤ発光素子上に５２０〜５６０ｎｍの緑色蛍光体と６００〜６７０ｎｍの赤色蛍光体を組み合わせて具現するものであって、色温度（ＣＣＴ）が２７００〜６５００Ｋで演色指数（ＣＲＩ）Ｒａ＞９０の具現が可能である。
また、本発明のＢａ２．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ５．９５Ｏ３．４Ｎ８．３３Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５青緑色蛍光体を用いた白色ＬＥＤ素子の場合も、色温度（ＣＣＴ）が２７００〜６５００Ｋで演色指数（ＣＲＩ）Ｒａ＞９０を具現した。
現在のＬＥＤ発光素子を含む発光素子パッケージでは、色温度（ＣＣＴ）が２７００〜６５００Ｋで演色指数（ＣＲＩ）が１増加するに伴い、光束が約２〜３％の効率で低下するが、本発明の一実施例であるＢａ２．８４Ｍｇ０．１１Ｓｉ５．９５Ｏ３．４Ｎ８．３３Ｆ０．２２：Ｅｕ０．１５青緑色蛍光体を使用することによって、演色指数（ＣＲＩ）の増加に伴い、光束が１〜２％の効率で低下して、光束が低下する部分を大幅に減少させるので、全体的に発光素子パッケージの光束を向上させることができる。
例えば、緑色蛍光体（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）と赤色蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）を用いて通常の方法で白色を具現する場合、演色指数（ＣＲＩ）が８０から９０に増加しながら、色温度（ＣＣＴ）が２７００Ｋ〜６５００Ｋの条件で、光束が約２０〜３０％低下する。このとき、演色指数（ＣＲＩ）が８０のとき、光束が１００％であれば、演色指数（ＣＲＩ）が９０のとき、光束が約７０〜８０％の水準である。
一方、青緑色蛍光体の実施例を緑色蛍光体と赤色蛍光体に加えてさらに含有させて、白色光を放出する発光素子パッケージを製作する場合、演色指数（ＣＲＩ）が８０のとき、光束が１００％であれば、演色指数（ＣＲＩ）が９０のとき、光束が約８０〜９０％の水準に観察され、光束が１０％前後に向上することができる。
結果的に、商用白色ＬＥＤ素子と同一のＣＲＩ値を維持しながらも、本発明の青緑色発光蛍光体をさらに含有して製作された白色ＬＥＤ素子は、８．９〜９．６ｌｍで、約８％の光束が増加する結果を確認することができる。
したがって、実施例の青緑色蛍光体を使用した白色光を放出する発光素子パッケージは、赤色蛍光体成分の過度な使用を抑制しながら、赤色蛍光体が一部の他の蛍光体の効率を減少させる部分を緩和して光束を向上させ、演色性を増加させて、発光効率を高めることができる。
実施例の青緑色蛍光体及びそれを用いた発光素子パッケージは、表示装置及び照明装置などに用いられて、改善された輝度及び演色指数を示すことができる。

Claims (19)

  1. 下記化学式１で表される、青緑色蛍光体：
    Ｂａ ２．９ Ｓｉ ６ Ｏ ３ Ｎ ８ Ｃｅ：Ｅｕ ０．１ ・・・（化学式１）
    前記化学式１において、Ｃは、Ｃｌ、Ｆの元素のいずれか１つであり、０．０１≦ｅ≦１０である。
  2. ３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域を励起源とし、４６０ｎｍ〜５４０ｎｍの発光波長を有する、請求項１に記載の青緑色蛍光体。
  3. 前記発光波長の中心波長は４９０ｎｍ〜５００ｎｍである、請求項１又は２に記載の青緑色蛍光体。
  4. 前記青緑色蛍光体に含まれる全粒子のうち、サイズの小さいものからカウントして、
    前記カウントが前記全粒子の数の１０％に到達したときにカウントされた粒子のサイズが１μｍ以上１０μｍ未満であり、
    前記カウントが前記全粒子の数の５０％に到達したときにカウントされた粒子のサイズが１０μｍ以上３０μｍ未満であり、
    前記カウントが前記全粒子の数の９０％に到達したときにカウントされた粒子のサイズが２０μｍ以上７０μｍ未満である粒子サイズ分布を有する、請求項１乃至３のいずれかに記載の青緑色蛍光体。
  5. 少なくとも１つの発光素子と、
    前記少なくとも１つの発光素子上に配置され、蛍光体組成物を含むモールディング部とを含む発光素子パッケージであって、
    前記蛍光体組成物は、請求項１乃至４のいずれかに記載の青緑色蛍光体を含む、発光素子パッケージ。
  6. 前記少なくとも１つの発光素子は、紫外線波長領域又は青色波長領域の光を放出する、請求項５に記載の発光素子パッケージ。
  7. 前記蛍光体組成物は、緑色蛍光体又は黄色蛍光体のいずれか１つ及び赤色蛍光体をさらに含む、請求項５又は６に記載の発光素子パッケージ。
  8. 前記緑色蛍光体又は黄色蛍光体のいずれか１つは、５１０ｎｍ〜５７０ｎｍの発光中心波長を有し、
    前記赤色蛍光体は、６１０ｎｍ〜６７０ｎｍの発光中心波長を有する、請求項７に記載の発光素子パッケージ。
  9. 前記緑色蛍光体又は黄色蛍光体のいずれか１つは、（Ｌｕ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋又は（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋である、請求項７又は８に記載の発光素子パッケージ。
  10. 前記赤色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋又は（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋である、請求項７乃至９のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
  11. 前記蛍光体組成物は、前記モールディング部に分散タイプ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｔｙｐｅ）、コンフォーマルタイプ（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｔｙｐｅ）またはリモートタイプ（ｒｅｍｏｔｅ ｔｙｐｅ）で含まれる、請求項５乃至１０のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
  12. 前記モールディング部は樹脂部を含み、
    前記青緑色蛍光体は、前記樹脂部１００重量部に対して、０．１以上９９以下の重量部で含まれる、請求項５に記載の発光素子パッケージ。
  13. 色温度（ＣＣＴ）２，０００〜１０，０００Ｋの条件で演色指数（ＣＲＩ）が６０Ｒａ以上９９Ｒａ以下である、請求項５乃至１２のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
  14. 前記緑色蛍光体又は黄色蛍光体のいずれか１つは、５２５ｎｍ〜５３５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、
    前記赤色蛍光体は、６２５ｎｍ〜６３５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、
    前記青緑色蛍光体は、以下のような重量比率を有する、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
    ０重量％＜Ｍ＜５０重量％
    （ここで、Ｍ＝｛ｍｂ／（ｍｂ＋ｍｇ＋ｍｒ）｝＊１００であり、ｍｂは、前記青緑色蛍光体の重量、ｍｇは、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つの重量、ｍｒは、前記赤色蛍光体の重量に該当する。）
  15. 前記緑色蛍光体又は黄色蛍光体のいずれか１つは、５２０ｎｍ〜５３０ｎｍの領域の発光中心波長を有し、
    前記赤色蛍光体は、６５０ｎｍ〜６６５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、
    前記青緑色蛍光体は、以下のような重量比率を有する、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
    ０重量％＜Ｍ＜２０重量％
    （ここで、Ｍ＝｛ｍｂ／（ｍｂ＋ｍｇ＋ｍｒ）｝＊１００であり、ｍｂは、前記青緑色蛍光体の重量、ｍｇは、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つの重量、ｍｒは、前記赤色蛍光体の重量に該当する。）
  16. 前記緑色蛍光体又は黄色蛍光体のいずれか１つは、５３５ｎｍ〜５４５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、
    前記赤色蛍光体は、６５０ｎｍ〜６６５ｎｍの領域の発光中心波長を有し、
    前記青緑色蛍光体は、以下のような重量比率を有する、請求項７乃至１０のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
    ０重量％＜Ｍ＜４０重量％
    （ここで、Ｍ＝｛ｍｂ／（ｍｂ＋ｍｇ＋ｍｒ）｝＊１００であり、ｍｂは、前記青緑色蛍光体の重量、ｍｇは、前記緑色又は黄色蛍光体のいずれか１つの重量、ｍｒは、前記赤色蛍光体の重量に該当する。）
  17. 前記青緑色蛍光体の重量比率が５％〜３５重量％であるとき、演色指数（ＣＲＩ）は９０Ｒａ以上９９Ｒａ以下である、請求項５乃至１６のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
  18. ４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの領域の第１ピーク、４９０ｎｍ〜５１０ｎｍの領域の第２ピーク、５３０ｎｍ〜５４０ｎｍの領域の第３ピーク、及び６５０ｎｍ〜６５５ｎｍの領域の第４ピークの発光波長ピークを有する、請求項５乃至１７のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
  19. 請求項５乃至１８のいずれかに記載の発光素子パッケージを光源として含む、照明装置。
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