WO2005093860A1 - 発光装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device that emits visible light or white light and is used for lighting.
- Patent Document 1 discloses that a broad area laser using a GaN-based semiconductor is used as an excitation light source, and visible or white light is obtained using YAG (yttrium aluminum garnet) activated with a rare earth element as a phosphor.
- YAG yttrium aluminum garnet
- a light emitting device is disclosed.
- a GaN-based semiconductor refers to a semiconductor containing a nitride of Ga, A1, In, which is a group III element, and a mixed crystal thereof.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-9402
- Phosphors activated with a rare earth element as a luminescent material have the advantages of excellent luminous efficiency and color purity, but most rare earth elements have a main absorption band of less than 380 nm. Since it is in the ultraviolet region, an ultraviolet light excitation light source is required to efficiently excite such a phosphor.
- the excitation light contains ultraviolet light
- general-purpose resins e.g., epoxy, acrylic resin, etc.
- a dispersion medium for the light-emitting material tend to be degraded by ultraviolet light, so that a light-emitting device using this light-
- reliability is reduced, and it is not desirable to use ultraviolet light as an excitation light source.
- GaN-based semiconductor light-emitting devices have been actively used in recent years as small, long-lived solid-state excitation light sources.
- the GaN-based semiconductor light-emitting device has a high external quantum efficiency of blue-violet emission of 380-450 nm, and particularly has a maximum external quantum efficiency at approximately 405 nm. Therefore, the excitation efficiency of the rare earth element-activated phosphor is extremely low as an excitation light source.
- the light-emitting layer is composed of AlGaN and a wide gap is formed.
- the AlGaN light-emitting layer has low luminous efficiency and low crystal growth. Due to difficulty, it contains many defects and lacks reliability.
- a light-emitting device that uses a rare-earth activated phosphor excited by a GaN-based semiconductor light-emitting element has problems in terms of luminous efficiency and reliability.
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting device having high efficiency, long life, and excellent color rendering properties.
- a light-emitting device of the present invention is characterized by comprising a semiconductor excitation light source that emits blue-violet light and a solid-state material light-emitting body that has an absorber for the blue-violet light containing samarium (Sm).
- the blue-violet emission preferably has a peak wavelength of 398 to 412 nm.
- the semiconductor excitation light source that emits blue-violet light is preferably a semiconductor laser device having an InGaN semiconductor as an active layer.
- the solid material light emitting body preferably contains Sc, Y or a typical element as a cation, and at least one of N, O and S as an anion. Les ,. Among them, (1) a force containing both N and O as an anion, (2) a force containing at least one of Ga, In and A1 nitrides, or (3) a Y, Si, A1 And at least one of oxides of Zn and Zn.
- the solid-state light-emitting material in the light-emitting device of the present invention has a red phosphor having a peak wavelength of 600 to 670 nm, a green phosphor having a peak wavelength of 500 to 550 nm, and a peak wavelength of 450 to 480 nm.
- a red phosphor having a peak wavelength of 600 to 670 nm
- a green phosphor having a peak wavelength of 500 to 550 nm
- a peak wavelength of 450 to 480 nm Preferably, it contains a blue phosphor.
- the red phosphor, the green phosphor, and the blue phosphor in the solid-state material light emitter include a rare earth element.
- the red phosphor in the solid-state material luminous body contains at least one of Sm and Eu.
- the invention's effect [0015]
- the light emitting device of the present invention basically includes a semiconductor excitation light source that emits blue-violet light and a solid material light emitter that is excited by the semiconductor excitation light source, and emits light including the solid material light emitter 1S Sm. Have a body. Since Sm has a light absorption peak near 405 nm, it absorbs blue-violet excitation light with high efficiency.
- the blue-violet emission has a peak wavelength at 398 412 nm
- the emission peak wavelength substantially overlaps with the absorption peak wavelength of Sm, so that Sm efficiently absorbs the excitation light. be able to.
- the semiconductor excitation light source that emits blue-violet light is a semiconductor light-emitting element having an InGaN semiconductor as a light-emitting layer
- the emission spectrum substantially matches the absorption peak spectrum of Sm, and the light emission further increases. Since the device has high external quantum efficiency and the maximum value of external quantum efficiency at 405 nm, it is possible to obtain the maximum luminous efficiency with the lowest power. If the light emitting device is a semiconductor laser device, the Sm absorption peak can be efficiently excited because the oscillation has a narrow spectral line width.
- the solid material luminous body contains Sc, Y or a typical element as a cation and at least one of N, ⁇ , and S as an anion, whereby the absorption efficiency of Sm is improved.
- the luminous efficiency of the luminous body can be increased.
- the solid-state light-emitting body contains both N and O as an anion, it must have both the chemical stability and low loss of the nitride host material and the productivity of the oxide host material. And a light emitting device with excellent luminous efficiency and cost performance can be realized.
- the solid-state material luminous body contains at least one of Ga, In and A1 nitride, the absorption efficiency and luminous efficiency of Sm can be further improved.
- nitrides are chemically stable, a highly reliable light-emitting device can be realized.
- the solid-state material luminous body includes at least one of oxides of Y, Si, A1, and ⁇ .
- the absorption efficiency and luminous efficiency of Sm can be improved.
- a 650 nm peak having high red purity can be used as a main wavelength, and the color temperature in white light emission is improved to provide excellent color rendering properties. You can gain power.
- the solid-state material luminous body has a red phosphor having a peak wavelength of 600 to 670 nm, a green phosphor having a peak wavelength of 500 to 550 nm, and a peak wavelength of 450 480 nm blue phosphor.
- the red phosphor, the green phosphor, and the blue phosphor contain a rare earth element, there is an advantage that three primary colors (R, G, B) constituting white light emission can be easily obtained. is there.
- red light emission with high color purity and high luminous efficiency can be obtained.
- red light emission is inferior in light emission efficiency to blue-violet light emission. Therefore, when the red phosphor contains Sm and Eu, the efficiency of white light emission can be improved.
- FIG. 1 is a simplified structural cross-sectional view showing a first preferred light emitting device 100 of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram showing an excitation spectrum and an emission spectrum of Sm activated as an absorber in the light emitting device of the present invention.
- FIG. 3 is a simplified structural perspective view showing a light emitting device 201 of a second preferred example of the present invention.
- FIG. 4 is a simplified structural perspective view showing a light emitting device 301 of a third preferred example of the present invention.
- FIG. 1 is a simplified structural cross-sectional view showing a light emitting device 100 according to a first preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram showing an excitation spectrum and an emission spectrum of Sm activated as an absorber in the light emitting device of the present invention.
- the light-emitting device 100 of the present invention includes a semiconductor excitation light source (hereinafter, simply referred to as “blue-violet light-emitting element”) 102 that emits blue-violet light, and samarium (Sm), and absorbs the blue-violet light to be excited.
- blue-violet light-emitting element semiconductor excitation light source
- Light-emitting absorber (hereinafter, referred to as “Sm light-emitting absorber”) 103
- a solid-state material light-emitting member (hereinafter, simply referred to as “light-emitting member”) 103, and a Sm light-emitting absorber basically including 105 103 may be a samarium atom or may be in the form of particles activated by a suitable host material. As shown in FIG. 2, Sm has an absorption peak near 405 nm.
- a blue-violet light emitting element is used as a light source for exciting the light emitting body having such an Sm light emitting absorber.
- the blue-violet light emitted by the blue-violet light-emitting element is absorbed by Sm in the luminous body, and the absorbed light energy is radiated by the inner-shell transition of Sm, so that the loss is very small.
- the light emitting device of the present invention having such a configuration, it is possible to provide a light emitting device having much higher efficiency, longer life, and excellent color rendering as compared with the related art.
- the light emitting body 105 is made of a light emitting material other than Sm (e.g., La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, etc.).
- the Sm force may include at least one of rare earth elements and transition elements such as Mn, Cr, V, and Ti, and the Sm force may cause the light-emitting material to transit the absorbed energy to obtain light emission. Even in this case, since the blue-violet absorption of Sm is high, it is possible to obtain higher luminous efficiency than before.
- the content (activation concentration) of Sm in the luminous body is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10 mol%, more preferably 0.1 to 5 mol%. Preferable 0.1 to 0.2 mol% is particularly preferable. If the Sm content is less than 0.01 mol%, the blue-violet excitation light tends to be unable to be sufficiently absorbed, and if the Sm content exceeds 10 mol%, the light absorption and emission are limited to Sm atoms. This is because they affect each other, and the luminous efficiency tends to decrease. When Sm is also used as a red phosphor, as described later, the Sm content is more than 0.1 mol% in the range of 0.1 to 10 mol%. Is preferred.
- a light-emitting device containing Sm having an activation concentration within a range of power can be obtained by adding, for example, Sm compounds such as samarium oxide, samarium chloride, and samarium nitrate in a range of a concentration that is strong and firing the fine particles of the luminescent material 105 into glass. It can be realized by uniformly dispersing it in a support such as resin or resin.
- the target may be prepared by sintering a powder of the luminous body 105 material to which the Sm compound is added in such a concentration range, and the target may be formed into a thin film by a known thin film forming technique such as a laser ablation method or a sputtering method.
- the blue-violet light emitting element used as a light source in the present invention preferably has a light emission peak in the Sm absorption peak spectrum.
- the emission peak wavelength of the blue-violet light-emitting element substantially overlaps with the absorption peak wavelength of Sm, so that the Sm can efficiently absorb the excitation light in the luminous body.
- the blue-violet emission in the present invention preferably has a peak wavelength at 398 to 412 nm. If the peak wavelength is out of this range, most of the excitation light will not be absorbed by Sm, and the luminous efficiency may decrease.
- Blue-violet light-emitting devices that can realize a peak wavelength within the above range include a GaN-based semiconductor as a nitride, a ZnO-based semiconductor as an oxide, and a ZnSSe-based semiconductor as a Group II-IV compound semiconductor. Can be used as a light emitting layer.
- GaN-based semiconductor light-emitting devices are, specifically, GaN, A1N, InN, GaInN, AlInN, AlGaN, and AlGalnN, but a group III element that contains B may be a group V element other than N (P, As, Sb, Bi) may be included.
- a semiconductor light-emitting device using an InGaN semiconductor for the light-emitting layer which has been widely used in recent years as a blue-violet light-emitting device, has an emission spectrum that substantially matches the absorption peak spectrum of Sm, and has a high external quantum efficiency as a light-emitting device.
- the maximum value of the external quantum efficiency is at 405 nm, the maximum luminous efficiency can be obtained with the minimum power, which is preferable.
- the blue-violet light-emitting element a solid-state laser, a gas laser, a semiconductor laser element, a light-emitting diode element, a wavelength conversion element using a second harmonic, or the like can be used. It is preferable to use a laser element because the absorption peak of narrow Sm can be efficiently excited. Among them, it is particularly preferable to have a semiconductor laser device having an InGaN semiconductor as an active layer. Further, the form of the laser element is preferably an edge-emitting type or a surface-emitting type.
- the luminous body in the light emitting device of the present invention includes a medium that plays a role of supporting the Sm luminous absorber and the luminescent center material.
- Such a medium has a role of optimizing the absorption and emission wavelengths by controlling the crystal field of the Sm light-emitting absorber and the light-emitting body in addition to the role described above. It is important that the medium used for the luminous body transmits the excitation light from the blue-violet light emitting element with low loss.
- a material (inorganic solid material) containing Sc, Y or a typical element as a cation and containing at least one of N, ⁇ and S as an anion is preferable.
- a material (inorganic solid material) containing Sc, Y or a typical element as a cation and containing at least one of N, ⁇ and S as an anion is preferable.
- a material inorganic solid material containing Sc, Y or a typical element as a cation and containing at least one of N, ⁇ and S as an anion.
- NP InGaAlNP, GaNAs, AlNAs, InGaNAs, InAlNAs, InGaAlNAs, GaNA sP, AlNAsP, InGaNAsP, InAlNAsP, InGaAlNAsP, ZnO, MgO, ZnCdO, ZnMgO, ZnCdMgO, ZnS, ZnSe, ZnSSe, SSAl , Sc ⁇
- the medium when the medium contains Sc, Y or a typical element as a cation, the effect of improving the luminous efficiency of the luminescent center material can be exhibited.
- the medium contains N as an anion, a light emitter utilizing the chemical stability and low loss of the nitride host material can be used, and the absorption efficiency of the Sm emission absorber and the light emission efficiency of the light emitter can be further improved.
- the medium contains O as an anion
- the high productivity of the oxide host material can be used, and the absorption efficiency of the Sm emission absorber and the luminous efficiency of the luminescent material are excellent, and the cost performance is also excellent.
- a light emitting device can be realized.
- the medium used for the luminous body in the present invention among the above, the following (1)-(3) is more preferable, and the difference is more preferable.
- At least one of Ga, In and Al nitrides is contained.
- At least one of oxides of Y, Si, Al and Zn is contained.
- a material containing both N and O as the anion as the medium in the present invention By using (1) a material containing both N and O as the anion as the medium in the present invention, the chemical stability and low loss of the nitride host material and the oxide host material can be reduced. It has the same productivity as the light-emitting device, and is capable of realizing a light-emitting device with excellent luminous efficiency and cost performance.
- Such materials include, for example, Si A1 (
- nitrides of (2) Ga, In and A1 As the medium in the present invention, it is possible to further improve the absorption efficiency and luminous efficiency of the Sm emission absorber. .
- nitride is chemically stable, a light-emitting device with excellent reliability can be realized. Examples of such a material include GaN, A1N, InGaN, ⁇ 1 ⁇ , and InGaAIN in the above examples.
- the absorption efficiency and luminous efficiency of the Sm emission absorber can be improved.
- the Sm emission absorber is also used as a red phosphor as described later, the 650 nm peak with high red purity can be used as the main wavelength, and the color temperature in white emission is improved to provide excellent color rendering.
- Sex can be obtained.
- examples of such a material include Zn ⁇ , ZnCd ⁇ , ZnMg ⁇ , ZnCdMg ⁇ , ZnS, ZnSe, Y ⁇ , Al ⁇ , and Si ⁇ .
- the medium is preferably made of a material having a small phonon energy.
- a solid material having high crystal field asymmetry is preferable in order to increase 650 nm peak emission having excellent color purity.
- (2) a material containing at least one of Ga, In and Al nitrides, or (3) an oxide of Y, Si, Al and Zn Materials containing at least one are particularly preferred as the medium.
- the medium in the present invention may include a plurality of the above-described materials.
- a metal oxynitride material containing at least one of Ga, In, Al, Y, Si, and Zn as a cation and having both N and ⁇ ⁇ ⁇ as an anion is obtained by using the above-described cation.
- a light emitting device having both the advantage and the advantage of using N and O as the above-described anion can be realized.
- the luminous body in the present invention may be an epoxy resin or a silicon It may be formed using an organic resin containing at least one selected from a resin, a polycarbonate resin and an acrylic resin as a medium.
- an organic resin as the medium, there is an advantage that a luminous body excellent in dispersibility of the Sm light-emitting absorber (and the fluorescent substance) and excellent in processability can be obtained.
- an epoxy resin when used, there is an advantage that a medium having low hygroscopicity and excellent dimensional stability can be obtained, and when an acrylic resin is used, a medium having a high transmittance of visible light can be obtained. There is.
- the medium may be a combination of the above-mentioned organic resins.
- Sm and the luminescent center material may be activated in the above-mentioned inorganic solid material having a role of optimizing the absorption / emission wavelength by controlling the crystal field, and may be dispersed in the organic resin.
- glass may be used as the medium.
- Glass has the advantage that light transmittance and durability are remarkably superior to organic resins, and also has excellent dispersibility of the Sm emission absorber, luminescent material (and phosphor), and is inexpensive. There is an advantage that a highly reliable light emitting device can be manufactured at low cost. Also in this case, the inorganic solid material activated by the Sm or the luminescent material may be dispersed in glass. Further, the durability of sealing the glass luminous body with the above-mentioned organic resin is remarkably improved.
- the luminous body according to the present invention may further include an RGB phosphor that becomes three primary colors when white light emission is realized.
- a red phosphor having a peak wavelength of 600 to 670 nm (more preferably 600 to 630 nm) from the viewpoint of realizing white light emission having a high color temperature and excellent color rendering properties Preferably, it comprises a green phosphor having a peak wavelength at 500-550 nm (more preferably 530-550 nm) and a blue phosphor having a peak wavelength at 450 480 nm (more preferably 450-470 nm).
- the red phosphor, the green phosphor, and the blue phosphor conventionally known appropriate phosphors each having a peak wavelength within the above range can be suitably used. Preferably it comprises.
- each of these phosphors contains a rare earth element, three primary colors (R, G, B) constituting white light emission can be easily obtained.
- the rare earth element contained in each phosphor include Sm, Eu, Tb, Tm, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, Lu and the like.
- the red phosphor it is preferable to include at least one of Sm and Eu among the above as a light-emitting core material.
- the red phosphor contains at least one of Sm and Eu, red light emission with high color purity and high luminous efficiency can be obtained.
- the Sm light-absorbing material has an intensity S and Sm contained in the light-emitting material as essential components, and has a coloring peak near 600 nm, and the Sm light-emitting material itself can be used as a red light-emitting material.
- red phosphor it is also preferable to use Eu, which has high luminous efficiency and excellent red purity, as the luminescent material center material, and to emit both red light by energy transition from Sm.
- Eu which has high luminous efficiency and excellent red purity
- red light emission has lower light emission efficiency than blue-violet light emission.
- the red phosphor by configuring the red phosphor to include both Sm and Eu, the white light emission efficiency is improved. It can also be done.
- the luminescent material center material it is preferable to include Er, Eu, and Tb among the above as the luminescent material center material.
- the green phosphor contains Er, Eu, and Tb, there is an advantage that the color rendering properties of white light emission are excellent and the luminous efficiency is high.
- Tm or Ce as the luminescent center material among the above.
- the blue phosphor contains Tm or Ce, there is an advantage that the color rendering of white light emission is excellent and the luminous efficiency is high.
- the red phosphor, the green phosphor, and the blue phosphor used in the present invention may include, in addition to the rare earth elements described above, transition elements such as Mn, Cr, V, and Ti, and the rare earth elements described above. Transition element containing organometallic complex.
- the addition concentration of the phosphor in the present invention is preferably in the range of 0.01 to 10 mol%, more preferably in the range of 0.1 to 5 mol%, like Sm described above. I like it.
- a light-emitting device including a phosphor having an addition concentration within such a range can be realized, for example, by uniformly dispersing fine particles of the phosphor 105 material added with the phosphor in such a concentration range together with Sm in a medium. .
- a target is prepared by sintering the powder of the luminous substance 105, in which the phosphor is added together with Sm in a certain concentration range, and then thinned by a known thin film forming method such as a laser ablation method or a sputtering method. Is also good.
- the luminous body includes the red phosphor, the green phosphor, and the blue phosphor. By including only the color, the light emitting device may be realized as a light emitting device that obtains any visible light.
- a blue-violet light-emitting element 102 as a light source that emits excitation light is disposed on a support substrate 101, and a medium emits Sm light-absorbing light.
- a luminous body 105 in which a body 103 and three kinds of phosphors (red phosphor, green phosphor, and blue phosphor described above) 104 are uniformly activated and dispersed is arranged.
- the size and arrangement of the blue-violet light-emitting element 102 in the light-emitting device of the present invention are not particularly limited, but FIG.
- the semiconductor laser element 1 uses a semiconductor laser element having a size of, for example, 300 ⁇ m square and has a size of 50 ⁇ m. An example is shown in which they are arranged in an array at equal intervals.
- the medium for supporting the Sm emission absorber 103 and the phosphor 104 in the luminous body 105 the above-mentioned inorganic solid material is preferably used.
- the support substrate 101 any material can be used as long as it can support the blue-violet light-emitting element 102 and the light-emitting body 105, and for example, glass, plastic, ceramics, or the like may be used.
- a substrate for epitaxial growth of a group III nitride semiconductor such as sapphire can be used as the support substrate 101, and if a substrate having the blue-violet light-emitting elements 102 formed in an array is used as a support substrate as it is, a blue-violet light-emitting element can be used.
- the labor of arranging and wiring the 102 can be largely saved.
- a partition 106 that partitions the blue-violet light emitting element 102 is provided.
- the surface of the partition 106 is formed of a material having a high light reflectance such as Al, Pt, and Ag so that the light incident on the partition 106 is efficiently reflected toward the medium containing the phosphor.
- a material having a high light reflectance such as Al, Pt, and Ag
- FIG. 3 is a simplified structural perspective view showing a light emitting device 201 according to a second preferred embodiment of the present invention.
- a Sm emission absorber 204 and three kinds of phosphors 205 are uniformly activated and dispersed in a medium, and these are linearly formed to form a light emitter (linear light emitter).
- It is configured to basically include a blue light emitting element 203 and a blue light emitting element 203 arranged so that blue light can be excited from one end of the linear light emitting body 202.
- an organic resin can be preferably used in addition to the above-mentioned inorganic solid material.
- the blue-violet light emitting element 203 used in the light emitting device 201 a light emitting diode element or a surface emitting semiconductor laser element can be used. Light emission of the example shown in Fig. 3
- the device 201 can be used as a linear white light source.
- FIG. 4 is a simplified structural perspective view showing a light emitting device 301 according to a third preferred embodiment of the present invention.
- an optical fiber having a core 302 and a clad 303 is used as a wavelength converter, and part of the pump light guided through the core 302 leaks to the clad 503 side.
- the Sm emission absorber 306 and the fine-particle A1N light emitter 304 in which three kinds of phosphors 307 are activated and dispersed are uniformly dispersed in the clad 303. That is, the light emitting device 301 of the example shown in FIG.
- the cladding 303 of the optical fiber as the light emitting body 304, and the light emitting device 301 having such a configuration is also included in the light emitting device of the present invention.
- the optical fiber conventionally known appropriate ones can be used, and there is no particular limitation.
- the core 302 is made of PMMA (poly) because the Sm emission absorber and the phosphor can be easily dispersed.
- the effects of the present invention can also be obtained by using a glass fiber such as fluoride glass, boron glass, or silica.
- the cladding 303 may further contain a light diffusing material.
- the light-emitting device 301 is basically configured to include a blue-violet light-emitting element 305 arranged so that blue-violet excitation light can be incident from one end of a light-emitting body 304 using this optical fiber.
- the light emitting device 301 having a powerful structure has the same shape as the light emitting device 201 of the example shown in FIG. 3, but the excitation light is guided through the core portion 302 and gradually penetrates into the clad portion 303 to be absorbed and absorbed.
- the light emitting device 301 of the example shown in FIG. 4 can be used as a linear white light source, and can be used as an illumination light source instead of a conventional fluorescent lamp, or as a flexible planar light source by braiding it. .
- Example 1 the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- A1N which is an inorganic solid material, was used as a medium.
- Sm 0.2 mol% of Sm was added, and three kinds of phosphors (red phosphor: E u activated Y OS, green phosphor: Tb activated GaN, blue phosphor: Tm activated Al O)
- the resultant was baked in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1500 ° C., and this was used as a target to perform ablation by a laser abrasion method.
- a thin-film luminous body 105 was formed on the supporting substrate 101.
- Sapphire was used as the support substrate 101.
- the blue-violet light emitting device 102 is a semiconductor laser device having an active layer of an InGaN semiconductor having a peak wavelength of 405 nm and having a size of 300 zm square arranged at equal intervals of 50 zm in an array. The mounting was performed so that the end face of the light emitting surface faced the light emitting body 105. Further, the blue-violet light emitting elements 102 were separated by the partition 106 formed of A1.
- the light emitting device 100 of the present invention when a current of 80 mA was passed through the blue-violet light emitting element 102, a laser beam having an output of 30 mW and a wavelength of 405 nm was incident on the light emitting body 105, White light emission was obtained from the upper surface of 105.
- the light emitting device 100 is placed in an integrating sphere, the emitted white light is collected, the total luminous flux is measured, and this is divided by the power consumption of the blue-violet light emitting element 102 as the excitation light source.
- the calculated energy efficiency -7 was 80 [lm / W].
- white light emitted from the light emitting device of the present invention had an average color rendering property evaluation number Ra of 85.
- A1N which is a medium, also functions as a phosphor host material, it is used as a red phosphor.
- a light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that Sm was not added.
- ⁇ was 50 [lm / W].
- the average color rendering index Ra measured in the same manner as in Example 1 was 70.
- Example 2 the light emitting device 201 of the example shown in FIG. 3 was manufactured.
- Acrylic resin is used as a medium, and 0.2 mol% of Sm is added to the medium, and three types of phosphors (red phosphor: Eu activated YOS
- Green phosphor Eu activated 3 (Ba, Mg, ⁇ ) 0 ⁇ 8 ⁇ 1 ⁇ , blue phosphor: Ag activated ZnS)
- the linear luminous body 202 was formed by uniformly dispersing and curing in an acrylic resin, and shaping the cured product into a diameter of 3 mm.
- the blue-violet light emitting element 205 a semiconductor laser element having an active layer of an InGaN semiconductor having a peak wavelength of 405 nm was used, and was arranged so that blue-violet excitation light could be incident from one end of the linear light emitting body 202.
- the light emitting device 201 of the present invention configured as described above, when a current of 80 mA was passed through the blue-violet light emitting element 205, a laser beam having an output of 30 mW and a wavelength of 405 nm was emitted from one end of the linear light emitting body 202. Then, white light was emitted from the side surface of the linear luminous body 202 and the end surface on the opposite side to the side where the laser beam was incident. White light emission was confirmed in the same manner as in Example 1.
- Example 3 the light emitting device 301 of the example shown in FIG. 4 was manufactured.
- the luminous body 304 is an optical fiber composed of a core 302 and a clad 303 whose outer peripheral portion is concentrically coated.
- the clad has an Sm luminescent absorber and three kinds of phosphors (red phosphor: particle diameter of 8 nm). Zn
- the optical fiber has a core (diameter: 0.2 mm) formed of PMMA, a clad (diameter: 0.5 mm) formed of PTFE, and a refractive index of the clad 303 is higher than that of the core 302. Those having a smaller size were used. Further, the polymer ratio of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene in the clad was adjusted so that a part of the laser light guided through the core 302 leaked to the clad 303.
- the blue-violet light emitting device 305 a semiconductor laser device having an active layer of an InGaN semiconductor with a peak wavelength of 405 nm was used, and was arranged so that blue-violet excitation light could be emitted from one end of the optical fiber.
- a light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1, except that GaN which was an inorganic solid material was used as a medium.
- the energy efficiency 77 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 75 [lm / W] and 85, respectively.
- Example 1 Except for using the inorganic solid material InGaN as the medium, the same as in Example 1
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency -7 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 70 [lm / W] and 80, respectively.
- Example 2 Same as Example 1 except that In AlGaN which is an inorganic solid material was used as a medium.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency -7 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 80 [lm / W] and 85, respectively.
- the light emitting device 100 of the illustrated example was manufactured.
- the energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 80 [lmZW] and 90, respectively.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency -7 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 80 [lm / W] and 85, respectively.
- A1N P which is an inorganic solid material as a medium
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 85 [lm / W] and 90, respectively.
- Example 2 Same as Example 1 except that InGaNP was used as a medium as an inorganic solid material.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 80 [lm / W] and 85, respectively.
- Example 2 Same as Example 1 except that In Al N P which is an inorganic solid material was used as a medium.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency 7 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 85 [lm / W] and 90, respectively.
- Example 1 was repeated except that In Al Ga N P which was an inorganic solid material was used as a medium.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. The energy efficiency and average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 80 [lm / W] and 85, respectively.
- a light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that Zn ⁇ which was an inorganic solid material was used as a medium.
- the energy efficiency 7] and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 75 [lmZW] and 85, respectively.
- a light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that MgO which was an inorganic solid material was used as a medium. Energy efficiency evaluated in the same manner as in Example 1. 77 and the average color rendering index Ra were 80 [lm / W] and 85, respectively.
- Example 2 The same procedure as in Example 1 was performed except that Zn Cd ⁇ , which was an inorganic solid material, was used as the medium.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 75 [lm / W] and 85, respectively.
- Example 2 The same procedure as in Example 1 was performed except that Mg Zn ⁇ , which is an inorganic solid material, was used as a medium.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 80 [lm / W] and 90, respectively.
- Example 1 was the same as Example 1 except that Mg Zn Cd Zn, an inorganic solid material, was used as the medium.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency? 7 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 80 [lm / W] and 90, respectively.
- a light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1, except that ZnS which was an inorganic solid material was used as a medium.
- the energy efficiency 77 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 80 [lm / W] and 85, respectively.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was manufactured.
- the energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 75 [lm / W] and 80, respectively.
- the light emitting device 100 of the illustrated example was manufactured.
- the energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 85 [lmZW] and 90, respectively.
- FIG. 1 is the same as Example 1 except that Al 2 O, which is an inorganic solid material, was used as the medium.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. The energy efficiency -7 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 85 [lm / W] and 90, respectively.
- the light emitting device 100 of the illustrated example was manufactured.
- the energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 75 [lmZW] and 80, respectively.
- GaO which is an inorganic solid material
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. The energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 85 [lm / W] and 90, respectively.
- the light emitting device 100 of the example shown in FIG. The energy efficiency -7 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 75 [lm / W] and 80, respectively.
- the light emitting device 100 of the illustrated example was manufactured.
- the energy efficiency 77 and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 80 [lm / W] and 85, respectively.
- a light emitting device 100 of the example shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1, except that ⁇ -SiAlON, which was an inorganic solid material, was used as a medium.
- the energy efficiency ⁇ and the average color rendering index Ra evaluated in the same manner as in Example 1 were 85 [lm / W] and 90, respectively.
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Abstract
青紫色発光を呈する半導体励起光源（１０２）と、サマリウム（Ｓｍ）を含む前記青紫色発光の吸収体（１０３）を有する固体材料発光体（１０５）とを備えることにより、高効率、長寿命で演色性に優れた発光装置（１００）を提供する。
Description
明 細 書
発光装置
技術分野
[0001] 本発明は、発光装置に関し、特に照明用途に用いられる可視光あるいは白色光を 呈する発光装置に関する。
背景技術
[0002] 従来より、可視光発光装置として固体励起光源により蛍光体を励起して可視多色 発光や白色発光を得る試みがなされている。たとえば、特許文献 1には、 GaN系半 導体を用いたブロードエリアレーザを励起光源とし、蛍光体として希土類元素で付活 された YAG (イットリウム ·アルミニウム ·ガーネット）を用いて可視あるいは白色発光を 得る発光装置が開示されている。ここで、 GaN系半導体とは、 III族元素である Ga、 A 1、 Inの窒化物およびこれらの混晶を含む半導体を指す。
特許文献 1：特開 2002 - 9402号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 発光材料として希土類元素で付活させた蛍光体 (希土類付活蛍光体)は、発光効 率と色純度に優れる利点を有するが、希土類元素の多くは主吸収帯が 380nm以短 の紫外領域にあるため、このような蛍光体を効率的に励起するためには紫外光励起 光源が必要となる。しかしながら励起光が紫外光を含むと、発光材料の分散媒質とし て通常使用される汎用的な樹脂 (たとえば、エポキシ、アクリル樹脂など)が紫外線に よって劣化しやすいため、これを用いた発光装置の信頼性が低下するという不具合 力 Sあり、励起光源として紫外光を用いるのは望ましくない。
[0004] 一方、 GaN系半導体発光素子は、小型 '長寿命な固体励起光源として近年盛んに 利用されている。しかしながら、 GaN系半導体発光素子は 380— 450nmの青紫色 発光の外部量子効率が高ぐ特にほぼ 405nmに外部量子効率の最大値を有してい る。このため、上記の希土類元素付活蛍光体の励起光源としては励起効率が著しく 低い。
[0005] GaN系半導体を 380nm以短の紫外領域で発光させるには、発光層を AlGaNで 構成してワイドギャップィ匕する手法が考えられる力 AlGaN発光層は発光効率が低く 、また結晶成長が難しいため欠陥を多く含み、信頼性に乏しい。
[0006] 上記のように、希土類付活蛍光体を GaN系半導体発光素子で励起して用いる発 光装置は、発光効率と信頼性の点で問題を有していた。
[0007] 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところ は、高効率、長寿命で演色性に優れた発光装置を提供することである。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明の発光装置は、青紫色発光を呈する半導体励起光源と、サマリウム（Sm)を 含む前記青紫色発光の吸収体を有する固体材料発光体とを備えることを特徴とする
[0009] ここにおいて、前記青紫色発光は、ピーク波長を 398— 412nmに有することが好ま しい。
[0010] 本発明の発光装置における前記青紫色発光を呈する半導体励起光源は、 InGaN 半導体を活性層とする半導体レーザ素子であるのが好ましい。
[0011] また本発明の発光装置における前記固体材料発光体は、カチオンとして Sc、 Yま たは典型元素を含み、かつ、ァニオンとして N、 Oおよび Sのうち少なくとも 1つを含む のが好ましレ、。中でも、 （1)ァニオンとして Nおよび Oをともに含むものである力、、 (2) Ga、 Inおよび A1の窒化物のうち少なくとも 1つを含むものである力、、または、（3) Y、 S i、 A1および Znの酸化物のうち少なくとも 1つを含むものであるのがより好ましい。
[0012] 本発明の発光装置における固体材料発光体は、ピーク波長を 600— 670nmに有 する赤色蛍光体と、ピーク波長を 500— 550nmに有する緑色蛍光体と、ピーク波長 を 450— 480nmに有する青色蛍光体とを含むものであるのが好ましい。
[0013] また、固体材料発光体における前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体および前記青 色蛍光体は、希土類元素を含んでなるのがより好ましレ、。
[0014] さらに、固体材料発光体における赤色蛍光体は、 Smおよび Euの少なくともいずれ 力を含むのが特に好ましい。 発明の効果
[0015] 本発明の発光装置は、青紫色発光を呈する半導体励起光源と、この半導体励起 光源によって励起される固体材料発光体とを基本的に備え、当該固体材料発光体 1S Smを含む発光吸収体を有している。 Smは、 405nm付近に光吸収のピークを有 するため、青紫色励起光を高い効率で吸収する。よって、このような半導体励起光源 と固体材料発光体とを備えることで、発光体を高効率に励起する発光装置を実現す ること力 Sできる。このような本発明の発光装置によれば、従来と比較して格段に高効 率、長寿命であり、演色性に優れた発光装置を提供することができる。
[0016] 本発明の発光装置において、前記青紫色発光がピーク波長を 398 412nmに有 することにより、発光ピーク波長が Smの吸収ピーク波長とほぼ重なるため、 Smが励 起光を効率よく吸収することができる。
[0017] 本発明の発光装置において、前記青紫色発光を呈する半導体励起光源が InGaN 半導体を発光層とする半導体発光素子であれば、発光スペクトルが Smの吸収ピー クスペクトルとほぼ一致し、さらに発光素子として高い外部量子効率を有し、外部量 子効率の最大値を 405nmに有するため、最も少ない電力で最大の発光効率を得る こと力 Sできる。また、発光素子が半導体レーザ素子であれば、発振のスペクトル線幅 が狭いため、 Smの吸収ピークを効率的に励起することができる。
[0018] 本発明の発光装置において、前記固体材料発光体がカチオンとして Sc、 Yまたは 典型元素を含み、かつ、ァニオンとして N、〇および Sのうち少なくとも 1つを含むこと により、 Smの吸収効率および発光体の発光効率を高くすることができる。
[0019] 前記固体材料発光体がァニオンとして Nおよび Oを共に含む場合には、窒化物ホ スト材料が有する化学的安定性、低損失性と、酸化物ホスト材料が有する生産性とを 兼ね備えることができ、発光効率とコスト性に優れた発光装置を実現することができる
[0020] また前記固体材料発光体が Ga、 Inおよび A1の窒化物のうち少なくとも 1つを含む 場合には、 Smの吸収効率および発光効率をさらに向上させることができる。また、窒 化物は化学的に安定であるため、信頼性に優れた発光装置を実現することができる
[0021] さらに前記固体材料発光体が Y、 Si、 A1および Ζηの酸化物のうち少なくとも 1つを
含む場合には、 Smの吸収効率および発光効率を向上させることができる。特に、後 述するように Smを赤色蛍光体としても用いる場合には、赤色純度の高い 650nmピ 一クを主波長とすることができ、白色発光における色温度を向上させて優れた演色性 を得ること力できる。
[0022] 本発明の発光装置においては、好ましくは、前記固体材料発光体が、ピーク波長 を 600— 670nmに有する赤色蛍光体と、ピーク波長を 500— 550nmに有する緑色 蛍光体と、ピーク波長を 450 480nmに有する青色蛍光体とを含む。これによつて、 色温度の高い白色発光を得ることができ、結果として演色性に優れた照明装置を製 造すること力 Sできる。
[0023] また前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体および前記青色蛍光体が希土類元素を含 んでなることにより、白色発光を構成する三原色 (R, G， B)を簡便に得ることができる 利点がある。
[0024] さらに、前記赤色蛍光体が Smおよび Euの少なくともいずれかを含んでいる場合に は、色純度が高く発光効率の高い赤色発光を得ることができる。特に白色発光を得 る場合、赤色発光は青紫色発光に比べ発光効率が劣るので、赤色蛍光体を Smおよ び Euを含んで構成することにより、白色発光の効率を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]本発明の好ましい第一の例の発光装置 100を簡略化して示す構造断面図であ る。
[図 2]本発明の発光装置において吸収体として付活された Smの励起スペクトルおよ び発光スペクトルを示す図である。
[図 3]本発明の好ましい第二の例の発光装置 201を簡略化して示す構造斜視図であ る。
[図 4]本発明の好ましい第三の例の発光装置 301を簡略化して示す構造斜視図であ る。
符号の説明
[0026] 100, 201, 301 発光装置、 102, 205, 305 青紫色発光素子、 103, 204, 30 6 Sm発光吸収体、 104, 205, 307 蛍光体、 105, 202, 304 発光体。
発明を実施するための最良の形態
[0027] 図 1は、本発明の好ましい第一の例の発光装置 100を簡略化して示す構造断面図 である。また図 2は、本発明の発光装置において吸収体として付活された Smの励起 スペクトルおよび発光スペクトルを示す図である。本発明の発光装置 100は、青紫色 発光を呈する半導体励起光源 (以下、単に「青紫色発光素子」と呼称する。） 102と、 サマリウム（Sm)を含み、前記青紫色発光を吸収し励起される発光吸収体 (以下、「S m発光吸収体」と呼称する。） 103を有する固体材料発光体 (以下、単に「発光体」と 呼称する。 ) 105とを基本的に備える Sm発光吸収体 103はサマリウム原子であっても よぐまた適当なホスト材料に付活させた粒子の状態であってよい。図 2に示すように 、 Smは 405nm付近に吸収ピークを有している。そして本発明の発光装置において は、このような Sm発光吸収体を有する発光体を励起させる光源として、青紫色発光 素子を用いる。青紫色発光素子が呈する青紫色発光は、発光体における Smに吸収 され、この吸収された光エネルギは、 Smの内殻遷移によって放射されるので、損失 は非常に少ない。このような構成を備える本発明の発光装置によれば、従来と比較し て格段に高効率、長寿命であり、演色性に優れた発光装置を提供することができる。 また本発明の発光装置 100においては、発光体 105が Sm以外の発光材料 (たとえ ば、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Luなどの希土類元素 および Mn、 Cr、 V、 Tiなどの遷移元素から選ばれる少なくともいずれ力 を含み、 S m力 も当該発光材料に吸収エネルギを遷移させて発光を得るようにしてもょレ、。こ の場合においても、 Smの青紫色吸収率が高いため、従来に比べて高い発光効率を 得ることちでさる。
[0028] 前記発光体における Smの含有量 (付活濃度）は、特に制限されるものではないが 、 0. 01 10mol%であるのが好ましぐ 0. 1一 5mol%であるのがより好ましぐ 0. 1 一 0. 2mol%であるのが特に好ましレ、。 Smの含有量が 0. 01mol%未満であると、 青紫色励起光を十分吸収できない傾向にあるためであり、また、 Smの含有量が 10 mol%を越えると、光吸収と発光が Sm原子間で相互に影響し合い、発光効率が低 下する傾向にあるためである。なお、後述するように Smを赤色蛍光体としても使用す る場合には、さらに 0. 1— 10mol%の範囲で上記範囲よりも多く Smを含んでなるの
が好ましい。力かる範囲内の付活濃度を有する Smを含む発光装置は、たとえば酸 化サマリウム、塩化サマリウム、硝酸サマリウムなどの Sm化合物を力かる濃度範囲で 添加し焼成した発光体 105材料の微粒子を、ガラスや樹脂などの支持体に均一分散 させることで実現することができる。あるいは、 Sm化合物をかかる濃度範囲で添加し た発光体 105材料の粉末を焼結してターゲットを作製し、レーザアブレーシヨン法や スパッタ法など公知の薄膜形成手法により薄膜化してもよい。
[0029] 本発明において光源として用いる青紫色発光素子は、 Smの吸収ピークスぺクトノレ に発光ピークを有することが好ましい。これにより、青紫色発光素子の発光ピーク波 長が Smの吸収ピーク波長とほぼ重なるため、発光体において Smが励起光を効率よ く吸収できるようになる。具体的には、本発明における青紫色発光は、ピーク波長を 3 98— 412nmに有することが好ましい。ピーク波長がこの範囲から外れると、励起光 の大部分が Smに吸収されなくなるため、発光効率が低下する虞がある。
[0030] 前記範囲内のピーク波長を実現できる青紫色発光素子としては、窒化物である Ga N系半導体、酸化物である ZnO系半導体、あるいは II一 IV族化合物半導体である Zn SSe系半導体などを発光層として用いることができる。 GaN系半導体発光素子は、 具体的には GaN、 A1N、 InN、 GaInN、 AlInN、 AlGaN、 AlGalnNであるが、 III族 元素に Bが含まれていてもよぐ N以外の V族元素（P、 As、 Sb、 Bi)が含まれていて もよレ、。中でも、近年青紫色発光素子として盛んに利用されている InGaN半導体を 発光層に用いた半導体発光素子は、発光スペクトルが Smの吸収ピークスペクトルと ほぼ一致し、さらに発光素子として高い外部量子効率を有し、外部量子効率の最大 値を 405nmに有するため、最も少ない電力で最大の発光効率を得ることができるた め好ましい。
[0031] また青紫色発光素子としては、固体レーザ、気体レーザ、半導体レーザ素子、発光 ダイオード素子、第 2高調波を用いた波長変換素子などを用いることができるが、発 光スペクトルの線幅が狭ぐ Smの吸収ピークを効率的に励起することができることか ら、レーザ素子を用いるのが好ましい。中でも、 InGaN半導体を活性層として有する 半導体レーザ素子を有するのが特に好ましい。またレーザ素子の形態は、端面発光 型あるいは面発光型が好ましレ、。
[0032] 本発明の発光装置における発光体は、 Sm発光吸収体および発光中心材料を担 持する役割を果たす媒質を含む。かかる媒質は、上述した役割のほか、当該 Sm発 光吸収体および発光体の結晶場を制御して吸収'発光波長を最適化する役割を有 する。また、発光体に用いられる媒質は、青紫色発光素子からの励起光を低損失で 透過することが重要である。本発明における発光体に含まれる媒質としては、カチォ ンとして Sc、 Yまたは典型元素を含み、かつ、ァニオンとして N、〇および Sの少なくと も 1つを含む材料 (無機固体材料）が好ましい。力、かる発光体材料としては、たとえば 、 GaN、 A1N、 InGaN、 ΙηΑ1Ν、 InGaAlN、 Si N、 GaNP、 A1NP、 InGaNP、 InAl
3 4
NP、 InGaAlNP、 GaNAs、 AlNAs、 InGaNAs、 InAlNAs、 InGaAlNAs、 GaNA sP、 AlNAsP、 InGaNAsP、 InAlNAsP、 InGaAlNAsP、 ZnO、 MgO、 ZnCdO、 ZnMgO、 ZnCdMgO、 ZnS、 ZnSe、 ZnSSe、 Y O、 Al〇、 SiO、 Ga〇、 Sc〇
2 3 2 3 2 2 3 2 3
、In〇、Si Al (O, N) (0< z≤4. 2) , M (Si, Al, Ga) (O, N) (Mは金属元
2 3 6-z z 8-z x 12 16 素、 0<x≤2)が挙げられる。
[0033] 本発明においては、媒質がカチオンとして Sc、 Yまたは典型元素を含むことで、発 光中心材料の発光効率が向上するという効果を発揮できる。媒質がァニオンとして N を含む場合には、窒化物ホスト材料の有する化学的安定性、低損失性を利用した発 光体を利用でき、 Sm発光吸収体の吸収効率および発光体の発光効率がさらに高め られた、高効率な発光装置を実現することができる利点がある。また媒質がァニオン として Oを含む場合には、酸化物ホスト材料の有する高い生産性を利用でき、優れた Sm発光吸収体の吸収効率および発光体の発光効率を有するとともに、コスト性にも 優れた発光装置を実現することができる利点がある。
[0034] 本発明における発光体に用いられる媒質としては、上記中でも、以下の（1)一（3) のレ、ずれかであることがより好ましレ、。
(1)ァニオンとして Nおよび Oをともに含む。
(2) Ga、 Inおよび Alの窒化物のうち少なくとも 1つを含む。
(3) Y、 Si、 Alおよび Znの酸化物のうち少なくとも 1つを含む。
[0035] 本発明における媒質として（1)ァニオンとして Nおよび Oをともに含む材料を用いる ことで、窒素物ホスト材料が有する化学的安定性、低損失性と、酸化物ホスト材料が
有する生産性とを兼ね備えることができ、発光効率とコスト性に優れた発光装置を実 現すること力 Sできる。このような材料としては、上記例示した中で、たとえば、 Si A1 (
6~z z
〇， N) (0く ζ≤4· 2)、 M (Si， Al， Ga) (0， N) (Mは金属元素、 0く x≤ 2)カ
8-z x 12 16
挙げられる。
[0036] また本発明における媒質として（2) Ga、 Inおよび A1の窒化物のうち少なくとも 1つを 含む材料を用いることで、 Sm発光吸収体の吸収効率および発光効率をさらに向上 させること力できる。また、窒化物は化学的に安定であるため、信頼性に優れた発光 装置を実現することができる。このような材料としては、上記例示した中で、たとえば、 GaN、 A1N、 InGaN、 ΙηΑ1Ν、 InGaAINが挙げられる。
[0037] また、本発明における媒質として（3) Y、 Si、 A1および Znの酸化物のうち少なくとも
1つを含む材料を用いることで、 Sm発光吸収体の吸収効率および発光効率を向上 させること力できる。特に、後述するように Sm発光吸収体を赤色蛍光体としても用い る場合には、赤色純度の高い 650nmピークを主波長とすることができ、白色発光に おける色温度を向上させて優れた演色性を得ることができる。このような材料としては 、上記例示した中で、たとえば、 Zn〇、 ZnCd〇、 ZnMg〇、 ZnCdMg〇、 ZnS、 ZnS e、 Y〇、 Al〇、 Si〇が挙げられる。
2 3 2 3 2
[0038] なお、前記媒質は、発光体が発光する際のエネルギ損失となる多フオノン緩和速度 を低減させるためには、フオノンエネルギの小さな材料が好ましぐ特に Sm発光吸収 体を赤色蛍光体として用いる場合には、色純度に優れた 650nmピーク発光を増大さ せるべく結晶場非対称性の高い固体材料が好ましい。このような観点からは、上記例 示した中でも、（2) Ga、 Inおよび Alの窒化物のうち少なくとも 1つを含む材料、または 、（3) Y、 Si、Alおよび Znの酸化物のうち少なくとも 1つを含む材料が媒質として特に 好ましレ、。さらに、本発明における媒質は、上述した材料が複数含まれていてもょレヽ 。特に、カチオンとして Ga、 In、 Al、 Y、 Si、 Znのうちの少なくともいずれかを含み、か つ、ァニオンとして Nおよび〇をともに有する金属酸窒化物材料は、上述したカチォ ンを用いることによる利点と、上述したァニオンとして Nおよび Oを用いることによる利 点とを兼ね備える発光装置を実現できるという格別の効果がある。
[0039] 本発明における発光体は、上述した無機固体材料に換えて、エポキシ樹脂、シリコ
ン榭脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂のうちから選ばれる少なくともいずれかを 含む有機樹脂を媒質として用いて形成されたものであってもよい。媒質として有機榭 脂を用いることによって、前記 Sm発光吸収体（および蛍光体）の分散性に優れ、か つ加工性に優れた発光体を得ることができるという利点がある。中でも、またエポキシ 樹脂を用いると、吸湿性が低く寸法安定性に優れた媒質とすることができる利点があ り、アクリル樹脂を用いると、可視光の透過性が高い媒質とすることができる利点があ る。さらに、シリコン樹脂またはポリカーボネート樹脂を用いると、青紫色発光に対す る耐久性に優れた媒質とすることができる利点がある。勿論、媒質は上述した有機樹 脂を組み合わせて用レ、てもよい。さらに、結晶場を制御して吸収'発光波長を最適化 する役割を有する上述の無機固体材料に Smおよび発光中心材料を付活させ、有機 樹脂に分散させてもよい。
[0040] また、前記媒質としてガラスを用いてもよい。ガラスは有機樹脂と比較して光透過性 と耐久性が格段に優れるという利点があり、また、前記 Sm発光吸収体、発光体中心 材料 (および蛍光体)の分散性にも優れ安価であるので、信頼性に優れた発光装置 を低コストで製造することができるという利点がある。この場合も、前記 Smや発光体 中心材料を付活させた無機固体材料をガラスに分散させてもよい。さらに、かかるガ ラス発光体を上述の有機樹脂で封止してもよぐ耐久性が格段に向上する。
[0041] 本発明における発光体は、白色発光を実現する際の三原色となる RGB蛍光体をさ らに含んでいてもよい。このような蛍光体としては、色温度が高く演色性に優れた白 色発光を実現することができる観点から、ピーク波長を 600— 670nm (より好ましくは 600— 630nm)に有する赤色 光体と、ピーク波長を 500— 550nm (より好ましくは 530— 550nm)に有する緑色 光体と、ピーク波長を 450 480nm (より好ましくは 450— 470nm)に有する青色蛍光体とを含むことが好ましレ、。
[0042] 前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体および前記青色蛍光体は、それぞれ上記範囲 内のピーク波長を有するような従来公知の適宜の蛍光体を好適に用いることができる が、それぞれ希土類元素を含んでなるのが好ましい。これらの蛍光体がそれぞれ希 土類元素を含むことにより、白色発光を構成する三原色 (R, G, B)を簡便に得ること ができる。
[0043] 本発明において各蛍光体が含む希土類元素としては、たとえば、 Sm、 Eu、 Tb、 T m、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Gd、 Dy、 Ho、 Er、 Yb、 Luなど力 S挙げられる。
[0044] 赤色蛍光体の場合には、上記中でも Smおよび Euの少なくともいずれかを発光体 中心材料として含むことが好ましい。赤色蛍光体が Smおよび Euの少なくともいずれ 力、を含むことによって、色純度が高く発光効率の高い赤色発光を得ることができると レ、う利点がある。本発明において、 Sm発光吸収体は必須の構成要素として発光体 に含まれる力 S、 Smは 600nm付近の発色ピークを有しており、 Sm発光吸収体自身を 赤色発光体として用いることができる。また、赤色蛍光体としては、発光効率が高く赤 色純度に優れた Euを発光体中心材料として用レ、、 Smからのエネルギ遷移によって 共に赤色発光させるようにする構成も好ましい。特に、白色発光を得る場合には、赤 色発光は青紫色発光に比べ発光効率が劣るので、赤色蛍光体が Smおよび Euをと もに含むように構成することで、白色発光の効率を向上させることもできる。
[0045] 緑色蛍光体の場合には、上記中でも Er、 Eu、 Tbを発光体中心材料として含むこと が好ましい。緑色蛍光体が Er、 Eu、Tbを含むことによって、白色発光の演色性に優 れ発光効率が高いとレ、う利点がある。
[0046] 青色蛍光体の場合には、上記中でも Tmまたは Ceを発光体中心材料として含むこ とが好ましい。青色蛍光体が Tmまたは Ceを含むことによって、白色発光の演色性に 優れ発光効率が高いとレ、う利点がある。
[0047] なお、本発明に用いる前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体および前記青色蛍光体 は、上述した希土類元素以外に、 Mn、 Cr、 V、 Tiなどの遷移元素や、上記の希土類 元素を含む遷移元素有機金属錯体などを含んでいてもよい。
[0048] 本発明における蛍光体の添加濃度は、上述した Smと同様に、 0. 01— 10mol%の 範囲内であるのが好ましぐ 0. 1一 5mol%の範囲内であるのがより好ましレ、。かかる 範囲内の添加濃度を有する蛍光体を含む発光装置は、たとえば蛍光体をかかる濃 度範囲で添加した発光体 105材料の微粒子を、 Smとともに媒質に均一分散させるこ とで実現することができる。あるいは、蛍光体を力、かる濃度範囲で Smとともに添加し た発光体 105材料の粉末を焼結してターゲットを作製し、レーザアブレーシヨン法や スパッタ法など公知の薄膜形成手法により薄膜化してもよい。
[0049] なお、本発明の発光装置は、発光体が前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体および 前記青色蛍光体を含んでなるのが好ましレ、が、 RGBのレ、ずれか 1または 2色のみを 含むことによって、任意の可視光を得る発光装置として実現されても勿論よい。
[0050] 図 1に示す例の本発明の発光装置 100においては、支持基板 101上に、励起光を 発する光源としての青紫色発光素子 102が配置され、その上に、媒質に Sm発光吸 収体 103と、三種の蛍光体（上述した赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体） 104と を均一に付活分散させた発光体 105が配置される。本発明の発光装置における青 紫色発光素子 102の大きさおよび配置は、特に制限されなレ、が、図 1にはたとえば 3 00 μ m角の大きさの半導体レーザ素子を用い、 50 μ mの等間隔でアレイ状に配置 されてなる例を示している。発光体 105において Sm発光吸収体 103と蛍光体 104を 担持する媒質としては、上述した無機固体材料が好ましく用いられる。支持基板 101 としては、青紫色発光素子 102および発光体 105を支持することができるならば、そ の材質は任意のものを用いることができ、たとえばガラス、プラスチック、セラミックスな どを用いてよい。また、サファイアなど III族窒化物半導体のェピタキシャル成長用基 板を支持基板 101に用いることもでき、青紫色発光素子 102をアレイ状に作り付けた 基板をそのまま支持基板として用いれば、青紫色発光素子 102の配置および配線の 手間を大幅に省くことができる。また図 1に示す例においては、青紫色発光素子 102 を仕切る隔壁 106が設けられる。隔壁 106は、当該隔壁 106に入射した光が蛍光体 を含む媒質に向けて高効率に反射されるように、その表面がたとえば Al、 Pt、 Agな どの光反射率の高い材料にて形成されるのが好ましい。
[0051] 図 3は、本発明の好ましい第二の例の発光装置 201を簡略化して示す構造斜視図 である。図 3に示す例の発光装置 201においては、媒質に Sm発光吸収体 204と三 種の蛍光体 205とを均一に付活分散させ、これを線状に形成した発光体 (線状発光 体） 202と、この線状発光体 202の一端より青紫色の励起光を入射可能に配置され た青紫色発光素子 203とを基本的に備えるように構成される。線状発光体 202を形 成する媒質としては、上述した無機固体材料以外に、有機樹脂も好ましく用いること ができる。発光装置 201において用いる青紫色発光素子 203としては、発光ダイォ ード素子や面発光型半導体レーザ素子を用いることができる。図 3に示した例の発光
装置 201は、線状白色光源として用いることができる。
[0052] 図 4は、本発明の好ましい第三の例の発光装置 301を簡略化して示す構造斜視図 である。図 4に示す例の発光装置 301においては、波長変換部としてコア 302とクラ ッド 303を有する光ファイバを用レ、、コア 302を導波する励起光の一部がクラッド 503 側へ漏曳する構造を有する（側面偏光式）と共に、 Sm発光吸収体 306と、三種の蛍 光体 307を付活分散させた微粒子状の A1N発光体 304をクラッド 303に均一に分散 させてなる。すなわち、図 4に示す例の発光装置 301においては、発光体 304として 光ファイバのクラッド 303を利用したものであり、このような構成の発光装置 301も本 発明の発光装置に包含される。光ファイバとしては、従来公知の適宜のものを用いる ことができ、特に制限はされないが、 Sm発光吸収体および蛍光体を簡便に分散させ ることができるなどの理由から、コア 302が PMMA (ポリメチルメタアタリレート）などの アクリル系樹脂にて形成され、クラッド 303がフッ化ビニリデンゃ PTFE (ポリテトラフ ルォロエチレン）などのフッ素系樹脂にて形成された光ファイバ 304を用いるのが好 ましレ、。また、フッ化物ガラスやボロンガラス、シリカなどのガラスファイバを用いても本 発明の効果を得ることができる。クラッド 303には、光拡散材がさらに含有されていて もよレ、。発光装置 301は、この光ファイバを利用した発光体 304の一端より青紫色の 励起光を入射可能に配置された青紫色発光素子 305とを基本的に備えるように構成 される。力かる構成を備える発光装置 301は、図 3に示した例の発光装置 201と同様 の形状ではあるが、励起光はコア部 302を導波して徐々にクラッド部 303に浸透して 吸収および発光に寄与するため、図 3に示した例の発光装置 201と比較して長手の 発光装置を構成して均一に発光させることができる。図 4に示した例の発光装置 301 は、線状白色光源として用いることができ、従来の蛍光灯に代わる照明光源や、ある いはこれを編み込んでフレキシブルな面状光源としても用いることができる。
[0053] 以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され るものではない。
[0054] ぐ実施例 1 >
実施例 1では、図 1に示した例の発光装置 100を作製した。媒質として無機固体材 料である A1Nを用レ、、これに Smを 0. 2mol%添加し、三種の蛍光体（赤色蛍光体： E
u付活 Y OS、緑色蛍光体: Tb付活 GaN、青色蛍光体: Tm付活 Al O )を添加して
2 2 3
均一に付活分散させた。具体的には、 A1N粉末に Sm (N〇 ) を lmol%
3 3 、 Eu付活 Y
2
OSを 3mol%、 Tb付活 GaNを 0, lmol%、 Tm付活 Al Oを lmol%添加して均一
2 3
に分散させた後、温度 1500°Cの窒素雰囲気中で焼成し、これをターゲットとしてレー ザアブレーシヨン法によりアブレーシヨンする、というようにして、支持基板 101上に薄 膜状の発光体 105を形成した。支持基板 101としては、サファイアを用いた。青紫色 発光素子 102としては、ピーク波長 405nmの InGaN半導体を活性層とする半導体 レーザ素子であって、 300 z m角の大きさのものを、 50 z mの等間隔でアレイ状に配 置し、光出射面端面が発光体 105を向くように実装した。また青紫色発光素子 102 間は、 A1で形成された隔壁 106にて仕切るようにした。
[0055] このように構成された本発明の発光装置 100において、青紫色発光素子 102に 80 mAの電流を流したところ、出力 30mWで波長 405nmのレーザ光が発光体 105に 入射し、発光体 105上表面から白色発光が得られた。
[0056] 発光装置 100を積分球内に設置し、放射された白色光を集光して全光束量を測定 し、これを励起光源である青紫色発光素子 102の消費電力で除することによってェ ネルギ効率 ?7を算出したところ、 80 [lm/W]であった。
[0057] 白色発光は演色性によって確認した。基準光に CIE昼光（色温度： 5000K)を用い
、試験色として赤 ·黄 ·黄緑 ·緑 ·青緑 ·青紫 ·紫 ·赤紫（明度： 6、彩度： 7)の 8色を用い て、発光装置 100の演色評価数を
R = 100-4. 6 X Δ Ε
(ここで、 iは上記 8つの試験色のいずれかを表す符号で、 1一 8の値をとる） で算出し、各々の演色評価数の総加平均
Ra=∑ (i= l一 8) R X 1/8
によって評価したところ、本発明の発光装置から放射された白色発光は平均演色性 評価数 Raが 85であった。
[0058] なお、媒質である A1Nは蛍光体ホスト材料としても機能するため、赤色蛍光体として
Euのみ、緑色蛍光体として Tbのみ、青色蛍光体として Tmのみを上述した濃度で付 活分散させても、同様の効果が得られた。
[0059] <比較例 1 >
Smを添加しない以外は実施例 1と同様にして発光装置を作製した。実施例 1と同 様にしてエネルギ効率評価を行ったところ、 ηは 50〔lm/W〕であった。また、実施 例 1と同様に測定した平均演色性評価数 Raは 70であった。
[0060] ぐ実施例 2 >
実施例 2では、図 3に示した例の発光装置 201を作製した。媒質としてアクリル樹脂 を用レ、、これに Smを 0. 2mol%添加し、三種の蛍光体（赤色蛍光体： Eu付活 Y OS
2
、緑色蛍光体： Eu付活 3 (Ba, Mg, Μη) 0 · 8Α1 Ο、青色蛍光体: Ag付活 ZnS)を
2 3
添加して均一に付活分散させた。具体的には、金属 Smを lmol%、 Eu付活 Y〇Sを
2
3mol%、 Eu付活 3 (Ba， Mg, Μη)〇· 8Α1〇を 0. lmol%、 Ag付活 ZnSを lmol%
2 3
アクリル樹脂中に均一分散させた後硬化させ、これを直径 3mmに整形するというよう にして、線状発光体 202を形成した。青紫色発光素子 205としては、ピーク波長 405 nmの InGaN半導体を活性層とする半導体レーザ素子を用い、線状発光体 202の 一端より青紫色の励起光を入射可能に配置した。
[0061] このように構成された本発明の発光装置 201において、青紫色発光素子 205に 80 mAの電流を流したところ、出力 30mWで波長 405nmのレーザ光が線状発光体 20 2の一端より入射し、線状発光体 202の側面およびレーザ光を入射したのと反対側 の端面から白色発光が得られた。 白色発光は、実施例 1と同様にして確認した。
[0062] なお、 Smを Sm付活 GaNとして、固体発光体材料に付活させた形態としても同様 の効果が得られた。
[0063] <実施例 3 >
実施例 3では、図 4に示した例の発光装置 301を作製した。発光体 304としては、コ ァ 302およびその外周部を同心円状に被覆したクラッド 303よりなる光ファイバであつ て、クラッドには Sm発光吸収体および三種の蛍光体 (赤色蛍光体:粒径 8nmの Zn
0.1
Cd Seナノ粒子を 3mol%、緑色蛍光体：粒径 8nmの In Ga Nナノ粒子を 0. lm
0.9 0.3 0.7
ol%、青色蛍光体：粒径 4. 5nmの InNナノ粒子を lmol%)を粒子状の A1Nに均一 に分散させたものを用いた。光ファイバは、コア（導径： 0. 2mm)が PMMAで形成さ れ、クラッド（導径： 0. 5mm)が PTFEで形成され、クラッド 303の屈折率がコア 302よ
りも小さいものを用いた。また、コア 302を導光するレーザ光の一部がクラッド 303に 漏洩するよう、クラッドにおけるフッ化ビニリデンとテトラフルォロエチレンの重合体比 を調整した。青紫色発光素子 305としては、ピーク波長 405nmの InGaN半導体を 活性層とする半導体レーザ素子を用い、光ファイバの一端より青紫色の励起光を入 射可能に配置した。
[0064] このように構成された本発明の発光装置 301において、青紫色発光素子 305に 80 mAの電流を流したところ、出力 30mWで波長 405nmのレーザ光がコア 302の一端 より入射し、クラッド 303力 白色発光力 S得られた。 白色発光は、実施例 1と同様にし て確認した。
[0065] ぐ実施例 4 >
媒質として無機固体材料である GaNを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1に 示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効率 77および平均演色評価数 Raは、それぞれ 75〔lm/W〕および 85であった。
[0066] <実施例 5 >
媒質として無機固体材料である In Ga Nを用いた以外は、実施例 1と同様にして
0.1 0.9
図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ 効率 ?7および平均演色評価数 Raは、それぞれ 70〔lm/W〕および 80であった。
[0067] <実施例 6 >
媒質として無機固体材料である In Al Ga Nを用いた以外は、実施例 1と同様
0.05 0.1 0.85
にして図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したェ ネルギ効率 ?7および平均演色評価数 Raは、それぞれ 80 [lm/W]および 85であつ た。
[0068] ぐ実施例 7 >
媒質として無機固体材料である Si Nを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1に
3 4
示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 80〔lmZW〕および 90であった。
[0069] ぐ実施例 8 >
媒質として無機固体材料である GaN P を用いた以外は、実施例 1と同様にして
図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ 効率 ?7および平均演色評価数 Raは、それぞれ 80〔lm/W〕および 85であった。
[0070] <実施例 9 >
媒質として無機固体材料である A1N P を用いた以外は、実施例 1と同様にして
0.95 0.05
図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ 効率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 85 [lm/W]および 90であった。
[0071] <実施例 10 >
媒質として無機固体材料である In Ga N P を用いた以外は、実施例 1と同様
0.1 0.9 0.95 0.05
にして図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したェ ネルギ効率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 80 [lm/W]および 85であつ た。
[0072] <実施例 11 >
媒質として無機固体材料である In Al N P を用いた以外は、実施例 1と同様
0.1 0.9 0.95 0.05
にして図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したェ ネルギ効率 ?7および平均演色評価数 Raは、それぞれ 85 [lm/W]および 90であつ
[0073] <実施例 12 >
媒質として無機固体材料である In Al Ga N P を用いた以外は、実施例 1
0.05 0.1 0.85 0.95 0.05
と同様にして図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価 したエネルギ効率 および平均演色評価数 Raは、それぞれ 80〔lm/W〕および 85 であった。
[0074] <実施例 13 >
媒質として無機固体材料である Zn〇を用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1に 示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効率 7]および平均演色評価数 Raは、それぞれ 75〔lmZW〕および 85であった。
[0075] <実施例 14 >
媒質として無機固体材料である MgOを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1に 示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効率
77および平均演色評価数 Raは、それぞれ 80〔lm/W〕および 85であった。
[0076] <実施例 15 >
媒質として無機固体材料である Zn Cd 〇を用いた以外は、実施例 1と同様にし
0.95 0.05
て図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネル ギ効率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 75 [lm/W]および 85であった。
[0077] <実施例 16 >
媒質として無機固体材料である Mg Zn 〇を用いた以外は、実施例 1と同様にし
0.95 0.05
て図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネル ギ効率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 80 [lm/W]および 90であった。
[0078] <実施例 17 >
媒質として無機固体材料である Mg Zn Cd 〇を用いた以外は、実施例 1と同
0.9 0.05 0.05
様にして図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価した エネルギ効率 ?7および平均演色評価数 Raは、それぞれ 80 [lm/W]および 90であ つに。
[0079] <実施例 18 >
媒質として無機固体材料である ZnSを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1に 示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効率 77および平均演色評価数 Raは、それぞれ 80〔lm/W〕および 85であった。
[0080] <実施例 19 >
媒質として無機固体材料である ZnS Se を用いた以外は、実施例 1と同様にして
0.9 0.1
図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ 効率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 75 [lm/W]および 80であった。
[0081] <実施例 20 >
媒質として無機固体材料である Y Oを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1に
2 3
示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 85〔lmZW〕および 90であった。
[0082] <実施例 21 >
媒質として無機固体材料である Al Oを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1
に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効 率 ?7および平均演色評価数 Raは、それぞれ 85〔lm/W〕および 90であった。
[0083] <実施例 22 >
媒質として無機固体材料である SiOを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1に
2
示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 75〔lmZW〕および 80であった。
[0084] <実施例 23 >
媒質として無機固体材料である Ga Oを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1
2 3
に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効 率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 85 [lm/W]および 90であった。
[0085] <実施例 24 >
媒質として無機固体材料である Sc Oを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1
2 3
に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効 率 ?7および平均演色評価数 Raは、それぞれ 75 [lm/W]および 80であった。
[0086] <実施例 25 >
媒質として無機固体材料である In Oを用いた以外は、実施例 1と同様にして図 1に
2 3
示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したエネルギ効率 77および平均演色評価数 Raは、それぞれ 80〔lm/W〕および 85であった。
[0087] <実施例 26 >
媒質として無機固体材料である α—SiAlONを用いた以外は、実施例 1と同様にし て図 1に示した例の発光装置 100を作製した。実施例 1と同様にして評価したェネル ギ効率 ηおよび平均演色評価数 Raは、それぞれ 85 [lm/W]および 90であった。
Claims
[1] 青紫色発光を呈する半導体励起光源（102)と、 Smを含む前記青紫色発光の吸収 体（103)を有する固体材料発光体（105)とを備える発光装置（100)。
[2] 前記青紫色発光は、ピーク波長を 398— 412nmに有する請求項 1に記載の発光 装置（100)。
[3] 前記青紫色発光を呈する半導体励起光源（102)は、 InGaN半導体を活性層とす る半導体レーザ素子である、請求項 2に記載の発光装置（100)。
[4] 前記固体材料発光体（105)は、カチオンとして Sc、 Yまたは典型元素を含み、力 つ、ァニオンとして N、〇および Sのうち少なくとも 1つを含む請求項 1に記載の発光装 置（100)。
[5] 前記固体材料発光体（105)は、ァニオンとして Nおよび Oをともに含む、請求項 4 に記載の発光装置（100)。
[6] 前記固体材料発光体（105)は、 Ga、 Inおよび A1の窒化物のうち少なくとも 1つを含 む請求項 4に記載の発光装置（100)。
[7] 前記固体材料発光体（105)は、 Y、 Si、 A1および Znの酸化物のうち少なくとも 1つ を含む請求項 4に記載の発光装置（100)。
[8] 前記固体材料発光体（105)は、ピーク波長を 600— 670nmに有する赤色蛍光体 と、ピーク波長を 500 550nmに有する緑色蛍光体と、ピーク波長を 450— 480nm に有する青色蛍光体とを含む請求項 1に記載の発光装置（100)。
[9] 前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体および前記青色蛍光体は、希土類元素を含ん でなる請求項 8に記載の発光装置（100)。
[10] 前記赤色蛍光体は Smおよび Euの少なくともいずれ力、を含む請求項 8に記載の発 光装置（100)。
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