CN101194375B - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光装置，是具有将来自激发光源的光吸收而进行波长变换的波长变换构件的发光装置，其发光光谱将来自激发光源的光显示能量强度的最大值的波长设为第一波长，将来自波长变换构件的光显示能量强度的最大值的波长设为第二波长，将上述发光装置的发光光谱在第一波长和上述第二波长之间显示能量强度的最小值的波长设为第三波长，将650nm设为第四波长，第一波长的能量强度与上述第三波长的能量强度的比为100∶15～150，第一波长的能量强度与第四波长的能量强度的比为100∶45～200的关系。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及一种在液晶背光灯光源、照明器具、显示器的背光灯光源、照相机的闪光灯、动画照明辅助光源等中所用的发光装置。特别涉及一种要求显色性的发光装置。
背景技术
现今，荧光灯被作为普通的照明器具使用。但是，作为环境对策，强烈地希望向无汞光源的转变，因而使用了发光二极管(以下也称作「LED」)或激光二极管(以下也称作「LD」)等发光元件的发光装置受到关注。
使用了这些发光元件的发光装置小型且功率利用系数优良，可以进行鲜艳的颜色的发光。另外，由于该发光元件为半导体元件，因此不用担心灯泡破裂等。另外，还具有初期驱动特性优良、能够经受振动或反复的开·关灯的特征。由于具有此种优良的特性，因此使用LED或LD等发光元件的发光装置被作为各种光源利用。
以往，在使用了LED的白色发光装置中，已知有以下的2种组合。
作为第一种，有将蓝色LED和发出黄色光的所谓YAG荧光体组合的发光装置。该发光装置利用蓝色LED的光将YAG荧光体激发，利用蓝色光和黄色光的混色光放出白色光。该发光装置可以减少耗电，能够容易地进行LED的驱动控制，混色性也良好，因此通常被广泛地使用。
作为第二种，有将绿色LED、红色LED组合的发光装置。这些发光装置是所谓的三波长的发光装置，利用来自3个LED的光放出白色光。该发光装置可以减少耗电，透过液晶后的颜色显示范围很宽。另外为了实现高效率化及高显色性化，有将蓝色LED、蓝绿色LED、橙色LED、红色LED组合的发光装置(例如专利文献1)。
专利文献1：特开2003-45206号公报
但是，第一种发光装置由于是蓝色光与黄色光的组合，因此与白炽灯相比蓝绿色区域及红色区域的射线通量小，在可见光区域的射线通量强度中有偏置。
第二种发光装置难以混色，缺乏显色性。由于从LED中放出的光与从荧光体中放出的光不同，是波峰尖锐的光，因此即使将从各LED中放出的光混合，也难以实现连续的发光光谱。尤其是各LED的发光峰之间的能量强度很低。另外，由于在一个光源中需要3个以上的LED，因此驱动控制变得复杂，另外色调调整也变得复杂。
利用这些发光装置照射的物体的颜色有时会被判断成与将像太阳光或白炽灯的光那样具有连续的光谱的白色光作为照射光源使用的情况不同的表面颜色。
而且，已知有不使用蓝色LED而使用紫外LED的发光装置。在使用紫外LED和荧光体的发光装置中，也可以减少可见光区域中的射线通量强度的偏置。但是，由于该发光装置含有紫外线，因此必须实施不使紫外线向外部泄漏的对策。另外，会由紫外线促进构件的老化。此外，由于基本上无法视见紫外LED，因此无法将从发光装置中泄漏的紫外光作为可见光有效地利用，发光效率降低。
发明内容
基于以上的情况，本发明的目的在于，提供一种发光装置，其可以减少可见光区域的射线通量强度的偏置，像太阳光或白炽灯的光那样具有连续的光谱。
为了解决上述的问题，本发明人等反复进行了深入研究，结果完成了本发明。
本发明的发光装置是具有：发出可见光的短波长区域的光的激发光源；将来自上述激发光源的光吸收而进行波长变换，发出比来自上述激发光源的光更长波长区域的光的波长变换构件，发出色温在4000K以上5000K以下的光的发光装置，其特征是，
上述发光装置的可见光区域的发光光谱将来自上述激发光源的光显示能量强度的最大值的波长设为第一波长，将来自上述波长变换构件的光显示能量强度的最大值的波长设为第二波长，将上述发光装置的发光光谱在上述第一波长和上述第二波长之间显示能量强度的最小值的波长设为第三波长，将650nm设为第四波长，
上述第一波长的能量强度与上述第三波长的能量强度的比为100∶15～150，
上述第一波长的能量强度与第四波长的能量强度的比为100∶45～200的关系。这样就可以提供像太阳光或白炽灯的光那样具有连续的发光光谱的发光装置。另外，还可以提高红色区域的发光。另外，还可以提高显色性。此外，由于本发光装置使用发出可见光的激发光源，因此基本上不会照射紫外线，可以防止构件的加速老化，可以不用实施紫外线的泄漏对策。上述第一波长的能量强度与上述第三波长的能量强度特别优选(第一波长的能量强度)∶(第三波长的能量强度)＝100∶20～100。这是因为，可以在维持高亮度的同时，获得高显色性。上述第一波长的能量强度与第四波长的能量强度特别优选(第一波长的能量强度)∶(第四波长的能量强度)＝100∶45～100的关系。这样就可以获得高亮度，并且尤其可以提高特殊显色评价指数(R9)，提高红色区域的发光。
而且，由于波长变换构件吸收来自激发光源的光，因此当波长变换构件所吸收的光量变多时，则从激发光源向外部照射的光量就会降低，从而不会显示规定的色温及规定的发光颜色。由此，按照使第一波长的能量强度与第二～第四波长的能量强度达到规定的范围的方式，来选择激发光源和波长变换构件。
上述发光装置的平均显色评价指数优选为75以上99以下。这样就可以提供显色性高的发光装置。
最好上述激发光源为发光元件，上述波长变换构件具有一种荧光物质或组成不同的两种以上的荧光物质。这样就可以提供小型且功率利用系数优良的发光装置。
最好上述发光光谱还将680nm设为第五波长，上述第一波长的能量强度与第五波长的能量强度为(第一波长的能量强度)∶(第五波长的能量强度)＝100∶25～200的关系。通过基于该设置来进一步提高红色区域的发光，就可以形成像太阳光或白炽灯的光那样连续的发光光谱。上述第一波长的能量强度与第五波长的能量强度优选为(第一波长的能量强度)∶(第五波长的能量强度)＝100∶30～100的关系。这样，尤其可以提高特殊显色评价指数(R9)，可以提高红色区域的发光。
上述波长变换构件优选具有如下的氮化物荧光体，其由选自由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu构成的组中的至少一种以上的稀土类元素活化，含有选自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn构成的组中的至少一种第II族元素、选自由C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf构成的组中的至少一种第IV族元素、选自由Al、B、N构成的组中的以N为必需元素的至少一种第III族元素。由于该氮化物荧光体在可见光的长波长区域具有发光峰，因此可以提高红色区域的能量强度。另外，由于该氮化物荧光体具有宽的发光光谱，因此可以提供显色性优良的发光装置。另外，由于与硫化物的荧光体等相比耐热性更为优良，因此由热造成的老化很少。
本发明可以提供减少了可见光区域的射线通量强度的偏置的发光装置。另外，还可以提供像太阳光或白炽灯的光那样具有连续的光谱的高亮度的发光装置。另外，还可以改善作为评价照明光的质量的方法之一的显色评价指数，提供高显色性的发光装置。
附图说明
图1是表示实施方式的发光装置的概略立体图。
图2是表示实施方式的发光装置的概略II-II剖面图。
图3是表示实施例中所用的发光元件的发光光谱的图。
图4是表示Y3(Al，Ga)5O12:Ce的荧光体的发光光谱的图。
图5是表示CaSiAlBxN3+x:Eu的荧光体的发光光谱的图。
图6是表示实施例1至8的发光光谱的图。
图7是表示Sr4Al14O25:Eu的荧光体的发光光谱的图。
图8是表示实施例9至17的发光光谱的图。
图9是表示发光光谱的比较的图。
图10是表示(Y，Gd)3Al5O12:Ce的荧光体的发光光谱的图。
图11是表示比较例1至9的发光光谱的图。
其中，10发光元件，11保护元件，20封装体，20a 底面部，20b侧面部，30a第一电极，30b第二电极，40电线，50波长变换构件，51树脂，52荧光物质。
具体实施方式
下面将使用实施方式及实施例对本发明的发光装置及其制造方法进行说明。但是，本发明并不限定于该实施方式及实施例。
图1是表示本发明的实施方式的发光装置的概略立体图。图1中，为了使图面清楚，省略了波长变换构件50。图2是表示实施方式的发光装置的概略II-II剖面图。
发光装置100具有：作为激发光源的发光元件10、具有具备放置发光元件10的底面部20a和从底面部20a延伸的侧面部20b的凹部的封装体20、波长变换构件50。在封装体20的凹部的底面部20a的一部分，设有第一电极30a和第二电极30b。第一电极30a与封装体20的外侧的角部及背面部相连，其外侧的角部及背面部与外部电极电连接。同样地，第二电极30b与封装体20的外侧的角部及背面部相连，其外侧的角部及背面部与外部电极电连接。发光元件10被放置于设在封装体20的凹部的底面的第一电极30a上。作为波长变换构件50，使用在树脂51中混合了荧光物质52的材料。
发光元件10例如由GaN系的化合物半导体制成，在绝缘性的蓝宝石基板上，叠层了n型的化合物半导体，在其上叠层了p型的化合物半导体。虽然将发光元件10的蓝宝石基板侧放置于第一电极30a上，然而也可以将化合物半导体侧放置于第一电极30a上。形成于n型层的上面的n侧电极由电线40与第一电极30a电连接。另外，形成于p型层的上面的p侧电极由电线40与第二电极30b电连接。第一电极30a和第二电极30b是一对正负电极。发光元件10除了GaN系以外，还可以使用InGaN系、AlGaN系、InAlGaN系的材料等。发光元件10使用发出蓝紫色、蓝色光或绿色光等可见光的短波长区域的光的材料。发光元件10优选在400nm～495nm具有发光峰，更优选在440nm～495nm具有发光峰波长。这是基于如下等原因，即，可以将未被荧光物质52吸收而透过的光有效地利用，不会放出紫外线，具有高能量。
封装体20形成朝上开口的凹部。凹部具备放置发光元件10的底面部20a、从底面部20a延伸的侧面部20b。封装体20的形状没有特别限定，封装体20的底部的投影形状可以举出圆形、椭圆形、四角形、多角形或大致与它们对应的形状等各种形状。封装体20的大小没有特别限定，例如可以举出0.1mm2～100mm2的大小等。封装体20的厚度可以举出100μm～20mm左右。封装体20的材质可以使用陶瓷，然而没有特别限定，可以使用公知的材料，通常可以使用作为耐热性树脂的热塑性工程聚合物、热硬化性树脂等的一种，或组合使用两种以上来形成。例如可以举出液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、芳香族尼龙(PPA)、环氧树脂、硬质硅树脂等。其中，从成本方面考虑，优选热塑性工程聚合物。另外，在封装体20中，也可以添加氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化硅、钛酸钡、磷酸钙、碳酸钙、白碳黑、滑石、碳酸镁、氮化硼、玻璃纤维等无机填充剂等的一种或组合添加两种以上。另外，还可以适当地添加防氧化剂、热稳定剂、光稳定剂等添加剂。封装体20的凹部的开口部分虽然是圆形，然而也可以制成椭圆形或四角形、多角形以及与它们大致对应的形状等。
第一电极30a及第二电极30b被与陶瓷的封装体20一体化成形。第一电极30a及第二电极30b既可以是涂覆了非电解镀层的电极，也可以在经过了曝光处理、蚀刻处理、抗蚀剂除去等工序的铜箔上用镍及金涂覆了电镀镀层的材料。第一电极30a及第二电极30b可以利用铜、铁等的合金所制的高热传导体来形成。另外，也可以在这些合金的表面涂覆银、铝、金等的镀层。
发光元件10夹隔接合构件直接放置于第一电极30a上。保护元件11也放置于第一电极30a上。此外，也可以在保护元件11上放置发光元件10，将该保护元件夹隔接合构件放置于第一电极30a上。所谓保护元件11是与发光元件10等半导体元件一起收纳于封装体20的凹部内的元件，是用于保护其他的半导体元件免受过电压的破坏的元件。保护元件11除了具有半导体构造的元件以外，也包括不具有半导体构造的元件。作为保护元件11，例如可以举出齐纳二极管、电容器、两端开关元件等。
齐纳二极管具备具有正电极的p型半导体区域、具有负电极的n型半导体区域，保护元件的负电极及正电极反并联地与发光元件的p侧电极和n侧电极连接。通过像这样将保护元件设为齐纳二极管，即使在正负电极间施加过大的电压，也可以将发光元件的正负两电极间保持为齐纳电压，可以保护发光元件免受过大的电压的影响，防止元件破损或性能劣化的发生。
电容器可以使用表面安装用的芯片部件。此种构造的电容器在两侧设有带状的电极，该电极与发光元件的正电极及负电极并联。在向正负电极间施加了过电压的情况下，因该过电压而在电容器中流过充电电流，将电容器的端子电压瞬间地降低，使得对发光元件的施加电压不会上升，由此就可以保护发光元件免受过电压影响。另外，即使在施加了含有高频成分的噪音的情况下，由于电容器作为旁路电容器发挥作用，因此可以排除外来噪音。
波长变换构件50优选使用在树脂51中混合了荧光物质52的材料。在树脂51中还可以混合填充剂、扩散剂、颜料、光吸收构件等。可以不使用荧光物质52，而使用荧光染料，或者将其与荧光物质52一起使用。荧光物质52吸收来自发光元件10的光而进行波长变换，发出比来自发光元件10的光更长波长区域的光。从能量变换效率的观点考虑是有效的。树脂51不是将波长变大地变换的材料，然而通过预先将可以进行波长变换的荧光物质52混合在树脂51中，就可以容易地固定荧光物质52。将荧光物质52和树脂51组合而形成波长变换构件50。树脂51可以使用耐热性良好的硅树脂或环氧树脂、非晶体聚酰胺树脂、氟树脂等。从高显色性或高亮度的观点考虑，荧光物质52优选使用由Ce等稀土类元素活化的稀土类铝酸盐荧光体和由Eu等稀土类元素活化的氮化物荧光体来制造发出白色光的发光装置，然而可以不受此限定地使用各种荧光体。
从发光装置100中，放出混合了发光元件10的光和来自波长变换构件50的光的光。从发光装置100中放出的光最好以达到4000K以上5000K以下的方式来调整发光元件10的发光波长、来自波长变换构件50的光的分光分布的波长。特别是，通过调整波长变换构件50中所含有的荧光物质52的组成或配合量，可以简便地进行分光分布的调整。
发光装置100的可见光区域的发光光谱将作为激发光源的发光元件10的显示能量强度的最大值的波长设为第一波长，将波长变换构件50的显示能量强度的最大值的波长设为第二波长，将发光装置的发光光谱在第一波长和第二波长之间显示能量强度的最小值的波长设为第三波长，将650nm设为第四波长，第一波长的能量强度与第三波长的能量强度为(第一波长的能量强度)∶(第三波长的能量强度)＝100∶15～150的关系。另外，第一波长的能量强度与第四波长的能量强度为(第一波长的能量强度)∶(第四波长的能量强度)＝100∶45～200的关系。例如在使用发出蓝色(第一波长区域)的光的激发光源、发出从绿色到黄色(第二波长区域)的光的波长变换构件的情况下，就可以通过提高蓝绿色(第三波长区域)的发光而形成连续的发光光谱。例如当使用在约450nm(第一波长)具有发光峰(能量强度)的发光元件10、在约530nm或约650nm(第二波长)具有发光峰(能量强度)的荧光物质52时，则会在约480nm(第三波长)显示能量强度的最小值。此时，在将约450nm的能量强度设为100后，则约480nm的能量强度就会变为20～40的关系。另外，发光装置100是发出平均显色评价指数在75以上99以下的光的装置。更优选发出平均显色评价指数在85以上100以下的光的装置。特别优选发出平均显色评价指数在91以上99以下的光的装置。上述说明中虽然以将发光元件10设为450nm的情况为例进行了说明，然而并不限定于该波长，也可以使用在440nm或420nm等具有发光峰波长的元件。当对于发光元件10使用在更靠可见光区域的短波长侧(400nm～420nm)具有发光峰波长的元件时，则荧光物质52也选择在可见光区域的短波长侧具有发光峰波长的物质。这样就可以提供提高了第三波长的能量强度的发光装置100。
以往的发光装置使用在约450nm(第一波长)具有发光峰(能量强度)的发光元件、在约560nm(第二波长)具有发光峰(能量强度)的荧光物质。该情况下，在约485nm～500nm(第三波长)具有能量强度的最小值。此时在将约450nm的能量强度设为100后，则约485nm～500nm的能量强度就会变为在10％以下的关系。要求与该以往的发光装置相比，进一步提高显色性。
另外，与以往的使用3波长LED的发光装置不同，本发明的发光装置100由于具有连续的光谱，因此可以提供接近太阳光或白炽灯的光的发光装置。
而且，由于色温的差异，平均显色评价指数、特殊显色评价指数变得不一样。由此，即使有能量强度的发光光谱近似的装置，色温不同的装置之间的对比也不会正确，然而通过在色温4000K～5000K的范围中，将第一波长、第二波长、第三波长的能量强度设为规定的范围，就可以提高显色性。
本说明书中的「可见光的短波长区域」是指λp＝380nm以上495nm以下的波长区域。另外，「紫外区域」是指λp不足380nm的波长区域。本说明书中的实施例及比较例的发光特性是利用依照JIS Z 8724-1997的方法测定的。以该测定结果为基础，利用依照JIS Z 8726-1990的计算求得平均显色评价指数及特殊显色评价指数。
(荧光物质)
在树脂51中最好含有荧光物质52。
荧光物质52例如只要是吸收来自以氮化物半导体作为发光层的半导体发光元件的光而变换为不同的波长的光的物质即可。例如优选选自主要由Eu、Ce等镧系元素活化的氮化物系荧光体·氧氮化物系荧光体、主要由Eu等镧系、Mn等过渡金属系的元素活化的碱土类卤素磷灰石荧光体、碱土类金属硼酸卤素荧光体、碱土类金属铝酸盐荧光体、碱土类硅酸盐、碱土类硫化物、碱土类硫化镓酸盐、碱土类氮化硅、锗酸盐或主要由Ce等镧系元素活化的稀土类铝酸盐、稀土类硅酸盐或主要由Eu等镧系元素活化的有机及有机络合物等中的至少任意一种以上。作为具体例，可以使用下述的荧光体，然而并不限定于此。
主要由Eu、Ce等镧系元素活化的氮化物系荧光体有M2Si5N8:Eu(M是选自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一种以上。)等。另外，除了M2Si5N8:Eu以外，还有MSi7N10:Eu、M1.8Si5O0.2N8:Eu、M0.9Si7O0.1N10:Eu(M是选自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一种以上。)等。
另外，对于主要由Eu等稀土类元素活化，含有第II族元素M、Si、Al和N的氮化物荧光体，吸收紫外线至蓝色光而发出从黄红色到红色的范围的光。该氮化物荧光体的通式可以用MwAlxSiyN((2/3)w+x+(4/3)y):Eu表示，另外作为添加元素含有稀土类元素及选自4价的元素、3价的元素中的至少一种元素。M是选自Mg、Ca、Sr、Ba的组中的至少一种。
上述通式中，w、x、y的范围优选0.04≤w≤9、x＝1、0.056≤y≤18。另外，w、x、y的范围也可以设为0.04≤w≤3、x＝1、0.143≤y≤8.7，更优选设为0.05≤w≤3、x＝1、0.1 67≤y≤8.7。
另外，  氮化物荧光体也可以设为追加了硼B的通式MwAlxSiyBzN((2/3)w+x+(4/3)y+z):Eu。上述说明中，M是选自Mg、Ca、Sr、Ba的组中的至少一种，0.04≤w≤9、x＝1、0.056≤y≤18、0.0005≤z≤0.5。在添加硼的情况下，其摩尔浓度z如上所述设为0.5以下，优选设定为0.3以下，更优选设定为大于0.0005。更优选将硼的摩尔浓度设定为0.001以上、0.2以下。
另外，这些氮化物荧光体还含有选自La、Ce、Pr、Ga、Tb、Dy、Ho、Er、Lu的组中的至少一种；或Sc、Y、Ga、In的任意一种；或Ge、Zr的任意一种。通过含有它们，与Gd、Nd、Tm相比可以输出同等程度以上的亮度、量子效率或峰强度。
主要由Eu、Ce等镧系元素活化的氧氮化物系荧光体有MSi2O2N2:Eu(M是选自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一种以上。)等。
在主要由Eu等镧系、Mn等过渡金属系的元素活化的碱土类卤素磷灰石荧光体中，有M5(PO4)3X:R(M是选自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一种以上。X是选自F、Cl、Br、I中的至少一种以上。R是Eu、Mn、Eu与Mn的任意一种以上。)等。
在碱土类金属硼酸卤素荧光体中，有M2B5O9X:R(M是选自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一种以上。X是选自F、Cl、Br、I中的至少一种以上。R是Eu、Mn、Eu与Mn的任意一种以上。)等。
在碱土类金属铝酸盐荧光体中，有SrAl2O4:R、Sr4Al14O25:R、CaAl2O4:R、BaMg2Al16O27:R、BaMg2Al16O12:R、BaMgAl10O17:R(R是Eu、Mn、Eu与Mn的任意一种以上。)等。
在碱土类硫化物荧光体中，有La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu等。
在主要由Ce等镧系元素活化的稀土类铝酸盐荧光体中，有以Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12的组成式表示的YAG系荧光体等。另外，还有将Y的一部分或全部用Tb、Lu等取代了的Tb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce等。
其他的荧光体中，有ZnS:Eu、Zn2GeO4:Mn、MGa2S4:Eu(M是选自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一种以上。X是选自F、Cl、Br、I中的至少一种以上。)等。
上述的荧光体也可以根据需要不含有Eu，或者除了Eu以外还含有选自Tb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti中的一种以上。
所谓Ca-Al-Si-O-N系含氧氮化物玻璃荧光体是指将如下的含氧氮化物玻璃作为母体材料的荧光体，即，以摩尔％表示，将CaCO3换算为CaO而设为20～50摩尔％，将Al2O3设为0～30摩尔％，将SiO设为25～60摩尔％，将AlN设为5～50摩尔％，将稀土类氧化物或过渡金属氧化物设为0.1～20摩尔％，5个成分的总计达到100摩尔％。而且，在将含氧氮化物玻璃作为母体材料的荧光体中，氮含量优选在15wt％以上，最好在荧光玻璃中作为稀土类氧化物以0.1～10摩尔％的范围的含量作为共活化剂含有除了稀土类氧化物离子以外成为敏化剂的其他的稀土类元素离子。
另外，还可以使用作为上述荧光体以外的荧光体的具有相同的性能、作用、效果的荧光体。
荧光体优选在535nm以下具有发光峰波长的荧光体与在645nm以上具有发光峰波长的荧光体的组合。2种以上的荧光体的组合最好在分别测定荧光体的情况下，处于最短波长侧的发光峰与处于最长波长侧的发光峰的波长的差在100nm以上。特别优选在110nm以上。这是因为，这样就可以提供具有宽的发光光谱的显色性高的发光装置。它也可以是使用在处于最短波长侧的发光峰波长与处于最长波长侧的发光峰波长之间具有发光峰波长的不同的荧光体的发光装置。另外，也可以使用能够实现上述目的的1种荧光体。而且，在将具有上述的110nm的波长的差的2种以上的荧光体组合而形成发光装置，并测定该发光装置的发光光谱的情况下，会变为比上述的110nm更短的波长的差。
更具体来说，优选将以下的2种荧光物质组合，实现本申请规定的发光光谱。由于下述的YAG荧光体显示出黄色的宽的发光，下述的氮化物荧光体显示出红色的宽的发光，因此可以容易地实现本申请规定的发光光谱，可以实现显色性优良的发光装置。
(a)在500nm以上、600nm以下(更优选535nm以下)具有发光峰波长的YAG荧光体
这里所说的YAG荧光体是指以MxAyDz表示的石榴石构造的荧光体。
M为包括Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的某种的金属元素
A为包括Al或B的某种的金属元素
D＝O及/或N
1≤x≤4
4≤y≤6
5≤z≤15
(b)在600nm以上(更优选645nm以上)、700nm以下具有发光峰波长的氮化物荧光体
这里所说的氮化物荧光体是指以MxAyDz及/或MhAiEjDl表示的荧光体的单体或混合物。
M为包括Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的某种；和Mg、Ca、Sr、Ba、Zn的某种的金属元素
A为包括Si或Ge的某种的金属元素
E为包括Al、B的某种的金属元素
D由N及/或O构成
1≤x≤3
3≤y≤7
4≤z≤17
1≤h≤3
1≤i≤3
1≤j≤3
3≤1≤14
另外，当除了上述YAG荧光体和氮化物荧光体以外，还使用下述的碱土类铝酸盐荧光体时，则由于第三波长的能量强度变高，因此显色性变得更为良好。
(c)在450nm以上、550nm以下具有发光峰波长的碱土类铝酸盐荧光体
这里所说的碱土类铝酸盐荧光体是指以MxAyDz表示的荧光体。
M为包括Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的某种；和Mg、Ca、Sr、Ba、Zn的某种的金属元素
A为包括Al或B的某种的金属元素
D＝O及/或N
2≤x≤6
10≤y≤18
11≤z≤33
实施例
<实施例1至8>
实施例1至8的发光装置使用实施方式的发光装置。图1是表示实施方式的发光装置的概略立体图。图2是表示实施方式的发光装置的概略II-II剖面图。图3是表示实施例中所用的发光元件的发光光谱的图。图4是表示Y3(Al，Ga)5O12:Ce的荧光体的发光光谱的图。激发光为460nm。图6是表示实施例1至8的发光光谱的图。实施例中的发光装置100由于参照上述的实施方式的发光装置的说明，因此省略部分说明。本说明书中发光颜色、色度坐标只要没有特别指出，就采用依照CIE(国际照明委员会)所制定的CIE色度图的值。
实施例1至8的发光装置使用发光元件10、具有具备底面部20a和侧面部20b的凹部的封装体20、在树脂51中混合了荧光物质52的波长变换构件50。
封装体20的材质是以Al2O3为主成分的陶瓷，使用纵横为350mm、高为10mm的材料。
发光元件10是600μm见方的ITO芯片，使用在约450nm具有发光峰波长的材料。该发光元件10发出蓝色光。在保护元件11中使用齐纳二极管。
荧光物质52使用Y3(Al，Ga)5O12:Ce的组成的第一YAG荧光体、CaSiAlBxN3+x:Eu(x＞0)的组成的氮化物荧光体。第一YAG荧光体具有在530nm附近具备发光峰波长的宽的发光光谱。氮化物荧光体具有在约650nm具备发光峰波长的宽的发光光谱。树脂51中的荧光物质52的配合量为(树脂51的重量)∶(第一YAG荧光体的重量)∶(氮化物荧光体的重量)＝3∶0.40～0.60∶0.065～0.095。该荧光物质52的量是在树脂51中均匀地混合了第一YAG荧光体及氮化物荧光体的配合量。将该均匀地混合的波长变换构件50向封装体20的凹部内滴下。由于封装体20非常小型，因此根据波长变换构件50的荧光物质52的分散程度、滴下量，即使配合量相同，也会有显示不同的色度坐标的情况。
表1表示实施例1至8的发光装置的发光特性。
[表1]
实施例_1 实施例_2 实施例_3 实施例_4 实施例_5 实施例_6 实施例_7 实施例_8
配合比(质量比) Y3(Al，Ga)5O8:Ce 100 100 100 100 100 100 100 100
CaSiABxN3+x:Eu 18 18 17 17 17 17 17 17
色调 x 0.378 0.377 0.372 0.367 0.363 0.360 0.356 0.355
y 0.378 0.378 0.373 0.363 0.359 0.360 0.356 0.355
发光峰波长 λp[nm] 451 452 451 450 451 451 451 451
相关色温 Tcp[K] 4072 4089 4202 4297 4398 4500 4623 4650
偏差 Duv 0.002 0.002 0.001 -0.002 -0.003 -0.002 -0.003 -0.003
平均显色评价指数 Ra 91.4 91.6 91.2 91.8 92.5 91.6 91.5 91.5
特殊显色评价指数 R1 91.6 91.9 91.5 93.0 93.7 92.3 92.3 92.4
R2 93.2 93.4 92.9 93.5 94.6 93.5 93.6 93.5
R3 92.2 92.3 91.8 91.0 91.8 91.5 91.4 91.1
R4 91.0 91.4 91.0 91.7 92.1 91.2 91.0 91.2
R5 89.8 90.1 89.8 91.3 91.8 90.6 90.5 90.6
R6 88.3 88.6 88.0 88.2 89.1 88.0 87.8 87.7
R7 95.8 95.9 95.4 94.8 95.5 95.2 95.0 95.1
R8 89.2 89.5 89.0 90.9 91.7 90.2 90.1 90.3
R9 71.0 71.7 70.0 75.7 78.4 73.4 73.2 73.6
R10 81.9 82.4 81.4 82.4 84.5 82.3 82.3 82.1
R11 89.2 89.7 89.4 90.2 90.3 89.6 89.3 89.4
R12 63.9 64.2 63.8 65.4 64.6 63.3 62.8 62.7
R13 92.0 92.3 91.8 93.1 94.2 92.8 92.8 92.9
R14 95.2 95.3 95.1 94.6 95.0 95.0 94.9 94.7
R15 90.8 91.0 90.6 93.3 94.3 92.3 92.5 92.7
第三波长 λ[nm] 480 481 481 482 484 483 480 481
能量强度比 第一波长 100 100 100 100 100 100 100 100
第三波长 28.1 28.2 26.9 23.9 24.3 24.3 23.9 23.3
650nm 67.8 69.7 62.1 56.2 53.7 51.4 48.6 47.4
680nm 46.2 45.9 42.5 38.0 35.9 34.3 31.8 32.2
实施例1至8的发光装置可以制造各种色温达到4000K～5000K的装置。平均显色评价指数(Ra)、特殊显色评价指数(R1～R15)是使用JISZ8726-1990的方法利用相关色温相等的基准的光求得的。实施例9至17、比较例1至9也相同。
实施例1至8的发光装置的平均显色评价指数(Ra)都显示出91以上的极高的显色性。另外，实施例1至8的特殊显色评价指数(R1～R15)也显示出极高的显色性。特别是，显示红色的特殊显色评价指数(R9)在70以上。与后述的比较例的发光装置，即红色成分少的蓝色发光元件与黄色荧光体(第二YAG荧光体：(Y，Gd)3Al5O12:Ce)的白色发光装置相比，可以改善显色性。
<实施例9至17>
实施例9至17是在实施例1至8的荧光物质52中还使用了Sr4Al14O25:Eu的碱土类金属铝酸盐荧光体的例子。图7是表示Sr4Al14O25:Eu的荧光体的发光光谱的图。激发光为400nm。图8是表示实施例9至17的发光光谱的图。
实施例9至17除了荧光物质52以外，与实施例1至8的发光装置100相同。实施例9至17在荧光物质52中，使用Y3(Al，Ga)5O12:Ce的组成的第一YAG荧光体、CaSiAlBxN3+x:Eu(x＞0)的组成的氮化物荧光体、Sr4Al14O25:Eu的碱土类金属铝酸盐荧光体。在将Sr4Al14O25:Eu的碱土类金属铝酸盐荧光体以约400nm激发后，则具有在495nm附近具备发光峰波长的略宽的发光光谱。树脂51中的荧光物质52的配合量为(树脂51的重量)∶(第一YAG荧光体的重量)∶(氮化物荧光体的重量)∶(碱土类金属铝酸盐荧光体)＝3∶0.25～0.60∶0.065～0.100∶0.05～0.40。实施例11至17与实施例9或0相比，碱土类金属铝酸盐荧光体的配合量更多。
表2表示实施例9至17的发光装置的发光特性。
[表2]
实施例_9    实施例_10    实施例_11 实施例_12    实施例_13 实施例_14 实施例_15 实施例_16 实施例_17
配合比(质量比) Y3(Al，Ga)5O8:Ce 100    100    100 100    100 100 100 100 100
17    17    19 20    20 20 23 23 23
Sr4Al14025:Eu 21    21    60 63    63 63 91 91 91
色调 x 0.375    0.374    0.369 0.363    0.361 0.357 0.353 0.350 0.345
y 0.376    0.380    0.373 0.357    0.365 0.359 0.351 0.348 0.341
发光峰波长 λp[nm] 451    451    451 453    452 452 450 451 452
相关色温 Tcp[K] 4152    4200    4301 4400    4512 4601 4685 4801 4967
偏差 Duv 0.001    0.003    0.002 -0.004    0.001 -0.001 -0.004 -0.004 -0.005
  平均显色评价指数 Ra 93.3    92.0    96.2 97.3    96.2 97.3 96.6 97.3 95.8
特殊显色评价指数 R1 93.9    92.1    97.2 96.9    97.2 98.4 95.4 97.3 94.4
R2 94.4    93.1    97.0 98.3    98.0 98.7 98.0 98.8 96.5
R3 92.8    92.4    94.8 96.5    96.0 95.5 95.9 95.3 97.0
R4 93.5    92.3    96.7 99.2    95.7 97.6 97.7 99.0 98.2
R5 92.2    90.5    95.5 97.1    95.1 96.6 96.8 97.3 95.4
R6 90.3    88.9    93.7 94.7    94.0 94.4 95.1 94.2 93.8
R7 96.8    96.6    98.8 98.2    97.7 98.6 99.1 99.0 97.5
R8 92.2    90.4    96.5 97.4    95.9 98.1 94.6 97.9 94.0
R9 78.5    72.8    90.3 93.0    91.2 97.4 85.0 93.9 82.2
R10 85.2    82.6    91.5 98.2    93.4 95.0 97.8 97.2 95.5
R11 92.3    91.0    95.6 96.6    95.5 96.3 94.2 96.1 96.1
R12 67.2    65.1    70.5 72.0    68.4 70.0 73.6 70.4 70.2
R13 94.0    92.2    97.3 97.2    97.9 99.4 95.8 98.0 94.6
R14 95.6    95.5    96.8 97.5    97.5 97.1 97.2 97.0 97.8
R15 93.0    90.6    95.7 94.4    95.4 96.3 92.7 94.7 90.8
第三波长 λ[nm] 482    481    480 482    484 480 481 480 485
能量强度比 第一波长 100    100    100 100    100 100 100 100 100
第三波长 29.2    30.2    32.7 31.8    33.0 31.5 32.3 29.8 30.7
650nm强度 67.9    68.7    67.3 61.0    59.3 56.8 57.1 51.1 49.3
680nm强度 45.6    46.6    46.3 41.4    40.1 39.4 39.8 35.4 33.6
实施例9至17的发光装置的平均显色评价指数(Ra)都显示出92以上的极高的显色性。特别是对于增加了碱土类金属铝酸盐荧光体的量的实施例11至17，显示出95以上的极高的显色性。另外，实施例9至17的特殊显色评价指数(R1～R15)也显示出极高的显色性。尤其是显示红色的特殊显色评价指数(R9)在70以上，特别是对于增加了碱土类金属铝酸盐荧光体的量的实施例11至17，在80以上。与后述的比较例的发光装置，即红色成分少的蓝色发光元件与黄色荧光体(第二YAG荧光体∶(Y，Gd)3Al5O12:Ce)的白色发光装置相比，可以改善显色性。特别是通过在荧光物质52中混入用于增强第三波长的能量强度的荧光体，可以进一步改善显色性。另外，利用由增强第三波长的能量强度的荧光体扩散的来自激发光源的光，可以将在可见光区域的长波长侧发光的荧光体(例如氮化物荧光体)有效地激发，红色成分进一步增加。
图9是表示发光光谱的比较的图。图9是用于比较实施例3、实施例10、比较例4的色温为4200K的能量强度的图。
实施例1至17具有给出显示发光元件10的能量强度的最大值的约450nm(第一波长)、显示荧光物质52的能量强度的最大值的530nm～650nm(第二波长)、显示第一波长与第二波长之间的能量强度的最小值的约480nm(第三波长)的发光光谱。
图中所示的发光光谱中，比较例4的第三波长(488nm)的能量强度为8％，而实施例3及实施例10的第三波长(481nm)的能量强度分别为27％及30％。另外，显示红色成分的波长区域(作为一个例子为第四波长的650nm)的能量强度在比较例中为33％，而实施例3及实施例10的能量强度分别为62％及69％。另外，显示红色成分的波长区域(作为一个例子为第五波长的680nm)的能量强度在比较例中为18％，而实施例3及实施例10的能量强度分别为43％及47％。
虽然在说明上对实施例3、实施例10、比较例4显示了第一波长、第二波长、第三波长的能量强度，然而对于其他的实施例也测定了各个波长的能量强度。其结果是，在实施例1至17中，在将第一波长的能量强度设为100％后，则第三波长的能量强度就变为20％～35％。但是，通过将第三波长的能量强度设为15％以上150％以下就可以实现本发明的目的。而且，比较例1至9的第三波长的能量强度为7％～10％。该范围中平均显色评价指数(Ra)在73.7以下。
另外，显示红色成分的波长区域(650nm)的能量强度在实施例1至17中为45％～80％。但是，通过将650nm的波长的能量强度设为45％以上200％以下就可以实现本发明的目的。而且，比较例1至9的650nm的波长的能量强度为24％～42％。该范围中特殊显色评价指数(R9)在0以下。
另外，显示红色成分的波长区域(作为一个例子为第五波长的680nm)的能量强度在实施例1至17中为25％～60％。但是，通过将680nm的波长的能量强度设为25％以上200％以下就可以实现本发明的目的。而且，比较例1至9的680nm的波长的能量强度为13％～23％。该范围中特殊显色评价指数(R9)在0以下。
<比较例1至9>
比较例1至9是在实施例1至17的荧光物质52中使用了(Y，Gd)3Al5N12:Ce的第二YAG荧光体的例子。图10是表示(Y，Gd)3Al7O12:Ce的荧光体的发光光谱的图。激发光为460nm。图11是表示比较例1至9的发光光谱的图。
比较例1至9除了荧光物质52以外，与实施例1至17的发光装置100相同。比较例1至9在荧光物质52中，使用(Y，Gd)3Al5O12:Ce的第二YAG荧光体。第二YAG荧光体具有在570nm附近具备发光峰波长的宽的发光光谱。树脂51中的荧光物质52的配合量为(树脂51的重量)∶(第二YAG荧光体的重量)＝3∶0.220～0.300。
表3表示比较例1至9的发光装置的发光特性。
[表3]
比较例_1 比较例_2 比较例_3 比较例_4 比较例_5 比较例_6 比较例_7 比较例_8 比较例_9
色调 x 0.387 0.384 0.377 0.372 0.366 0.366 0.354 0.352 0.351
y 0.395 0.392 0.380 0.372 0.365 0.365 0.347 0.344 0.341
发光峰波长 λp[nm] 450 450 449 449 450 449 451 451 450
相关色温 Tcp[K] 3964 4010 4109 4200 4343 4348 4653 4700 4735
偏差 Duv 0.007 0.006 0.003 -0.001 -0.001 -0.001 -0.006 -0.007 -0.008
  平均显色评价指数 Ra 68.1 68.5 68.9 69.6 71.0 70.9 73.3 73.7 73.6
特殊显色评价指数 R1 64.7 65.1 66.2 67.5 69.0 68.9 72.5 73.1 73.2
R2 74.3 74.8 75.2 75.8 77.5 77.3 79.6 80.0 79.7
R3 79.8 80.1 79.1 78.6 79.9 79.7 79.5 79.5 78.8
R4 66.2 66.4 67.0 67.7 68.7 68.6 70.9 71.3 71.6
R5 62.5 63.1 64.2 65.4 67.0 66.9 70.3 70.9 71.1
R6 61.0 61.7 62.0 62.6 64.7 64.5 66.9 67.3 66.9
R7 82.3 82.3 81.6 81.5 82.5 82.4 83.1 83.3 82.9
R8 54.2 54.4 55.8 57.5 59.1 59.0 63.3 64.1 64.4
R9 -28.2 -27.8 -24.0 -19.3 -15.1 -15.5 -3.9 -1.6 -1.3
R10 36.9 37.9 38.2 39.1 42.6 42.2 46.2 47.0 46.2
R11 56.9 57.3 58.1 59.0 60.1 60.0 62.6 63.1 63.6
R12 25.0 26.1 27.6 29.2 31.4 31.0 34.7 35.2 35.3
R13 65.7 66.3 67.3 68.4 70.2 70.1 73.6 74.2 74.1
R14 88.1 88.3 87.7 87.3 88.1 88.0 87.8 87.8 87.3
R15 59.9 60.4 62.5 64.6 66.6 66.5 72.0 72.9 73.3
第三波长 λ[nm] 490 488 491 488 490 490 491 491 490
能量强度比 第一波长 100 100 100 100 100 100 100 100 100
第三波长 9.3 9.6 8.2 7.6 8.5 8.6 8.0 7.9 7.4
650nm强度 41.8 40.1 35.6 32.7 30.2 30.2 24.8 24.7 23.8
680nm强度 23.3 23.2 20.2 18.3 17.7 17.5 14.5 14.7 13.5
比较例1至9的发光装置的平均显色评价指数(Ra)都显示出68.1～73.7。另外，比较例1至9的显示红色的特殊显色评价指数(R9)为-28.2～-1.3。
工业上的利用可能性
本发明的发光装置可以用于液晶的背光灯光源、照明器具、显示器的背光灯光源、照相机的闪光灯、动画照明辅助光源等中。特别是可以用于要求显色性的照明装置或光源中。

Claims (5)

1.一种发光装置，具有：发出可见光的短波长区域的光的激发光源；将来自上述激发光源的光吸收而进行波长变换，发出比来自上述激发光源的光更长波长区域的光的波长变换构件，并且，
发出色温在4000K以上5000K以下的光，其特征是，
上述发光装置的可见光区域的发光光谱将来自上述激发光源的光显示能量强度的最大值的波长设为第一波长，将来自上述波长变换构件的光显示能量强度的最大值的波长设为第二波长，将上述发光装置的发光光谱在上述第一波长和上述第二波长之间显示能量强度的最小值的波长设为第三波长，将650nm设为第四波长，
上述第一波长的能量强度与上述第三波长的能量强度的比为100∶15～150，
上述第一波长的能量强度与第四波长的能量强度的比为100∶45～200的关系，
所述波长变换构件包含下述的荧光体A和通式MAlSiBzN3+z:Eu所示的氮化物系荧光体，其中，M是选自Mg、Ca、Sr、Ba的组中的至少一种，0≤z≤0.5，
所述荧光体A为含有
选自由镧系或过渡金属系的元素活化的碱土类卤素磷灰石荧光体、碱土类金属硼酸卤素荧光体、碱土类金属铝酸盐、碱土类硅酸盐、碱土类硫化物、碱土类硫化镓酸盐、碱土类氮化硅、锗酸盐；
由镧系元素活化的稀土类铝酸盐、稀土类硅酸盐；
由镧系元素活化的有机荧光体及有机络合物荧光体
中的至少一种物质的荧光体。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征是，上述发光装置的平均显色评价指数在75以上100以下。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征是，上述激发光源为发光元件，上述波长变换构件具有荧光物质。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征是，上述波长变换构件具有组成不同的两种以上的荧光物质。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征是，上述发光光谱将680nm设为第五波长，上述第一波长的能量强度与第五波长的能量强度的比为100∶25～200。
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