CN103242844B - 荧光体及发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种荧光体及发光装置，所述荧光体具有高温特性和长期可靠性且为高亮度，所述发光装置是使用了该荧光体的白色发光装置。本发明的荧光体具有：峰值波长为590nm以上至604nm以下、荧光强度为185%以上至210%以下的氧氮化物荧光体（A）；峰值波长为615nm以上至625nm以下的氮化物荧光体（B），荧光体（A）、（B）的配比分别为4质量%以上至12质量%以下，荧光体（A）、（B）的总混合量为10质量%以上至24质量%以下。
Description
技术领域
本发明涉及用于LED（Light Emitting Diode，发光二极管）的荧光体和使用LED的发光装置。
背景技术
作为用于白色发光装置的荧光体，有β赛隆和红色发光荧光体的组合（参见专利文献1），还有组合具有特定色坐标的红色发光荧光体和绿色发光荧光体而得到的荧光体（参见专利文献2）。有使用被称为CASN或SCASN的氮化物荧光体作为红色荧光体的技术（参见对比文献3），并广泛普及。该红色荧光体根据用途而区别使用，重视演色性的情况下，使用峰值波长为630nm至650nm左右的长波长荧光体，重视亮度时，使用峰值波长为610nm至630nm左右的短波长荧光体。另外，两者都要求高可靠性，即在高温下使用或长时间使用时亮度下降少。
专利文献
专利文献1：日本特开2007-180483号公报
专利文献2：日本特开2008-166825号公报
专利文献3：日本特开平10-242513号公报
发明内容
但是，要求一种使演色性和亮度平衡的红色荧光体。本发明的目的在于，提供一种红色荧光体，该荧光体为了在不损害可靠性的情况下改善演色性、可靠性而混合有特定比例的特定的橙色荧光体，还提供使用该荧光体的白色发光装置。
本发明是一种荧光体，其具有：峰值波长为590nm以上至604nm以下、荧光强度为185%以上至210%以下的氧氮化物荧光体（A）；峰值波长为615nm以上至625nm以下的氮化物荧光体（B），荧光体（A）、（B）的配比分别为4质量%以上至12质量%以下，荧光体（A）、（B）的总混合量为10质量%以上至24质量%以下。
当将荧光体（A）和（B）的配比设为a和b时，优选所述荧光体为0.33≤a+b≤3，更优选荧光体（A）为α赛隆，荧光体（B）为SCASN。
从本申请的其他观点看，本发明是一种发光装置，其具有上述荧光体和在发光面上搭载有该荧光体的LED。
根据本发明，能够提供在不损害可靠性的情况下使演色性和亮度平衡，并得以改善的荧光体，还能够提供使用该荧光体的白色发光装置。
具体实施方式
本发明是一种荧光体，其具有：峰值波长为590nm以上至604nm以下、荧光强度为185%以上至210%以下的氧氮化物荧光体（A）；峰值波长为615nm以上至625nm以下的氮化物荧光体（B），荧光体（A）、（B）的配比分别为4质量%以上至12质量%以下，荧光体（A）、（B）的总混合量为10质量%以上至24质量%以下。
本发明通过在红色荧光体中混合橙色荧光体，改善可见度，提高亮度，并且使用α赛隆作为橙色荧光体。α赛隆具有高可靠性，并且发光效率高，所以是一种适合调节高可靠性的红色荧光体的峰值的材料。特别是被称为SCASN的峰值波长为620nm左右的荧光体与α赛隆的峰值波长比较接近，并且在通过蓝色光激发而使其发光时，相互作用导致的发光衰减得以降低，所以，优选两者的组合。
使氮氧化物荧光体（A）的峰值波长为590nm以上至604nm以下是为了在与峰值波长为620nm左右的红色荧光体（B）组合时，改善其可见度，同时降低相互作用导致的衰减，从而抑制发光效率的降低。本发明人发现，如果两者的峰值波长过于接近，则对荧光体（B）的可见度的改善效果、即亮度的改善效果变小，如果两者的峰值波长过于远离，则荧光体（A）的发光中用于激发荧光体（B）的比例变高，导致混合物的量子效率下降，亮度变低。
在本发明中，本发明人还发现，荧光体（A）和荧光体（B）的混合比率在1:3~3:1的范围是适合的，但是由于将两者组合用作红色荧光体，所以，因额外混合的荧光体的不同而最佳值有所不同。为了通过蓝色光激发得到作为目的的白色光，而与绿色荧光体和/或黄色荧光体组合，但是荧光体（A）和荧光体（B）的总混合量在10质量%至24质量%的范围是适合的。荧光体（A）、（B）各自的混合量为4质量%以上至12质量%以下
在本发明的荧光体中，使氮氧化物荧光体（A）的荧光强度为185%以上至210%以下，这是因为在目前可获得的氮氧化物荧光体中其发光效率为最高水平。使氮化物荧光体（B）的峰值波长为615nm以上至625nm以下是因为在目前可获得的氮化物荧光体中波长为最短水平。即，通过将高效率的橙色与段波长的红色荧光体组合，能够得到演色性和亮度都良好的荧光体。而且，氮氧化物（A）和氮化物（B）荧光体都具有高可靠性，并且可靠性不会受到相互作用的影响，所以两者的混合物也具有高可靠性。
荧光体的荧光强度是将标准试样（YAG，具体为三菱化学株式会社制造的P46Y3）的峰值高度作为100%的相对值，并以%来表示。使用株式会社日立High-Tech制造的型号为F-7000的分光光度计，作为荧光强度的测定仪，测定方法如下。
<测定方法>
1）试样配置：在石英比色皿中填充测定试样或标准试样，在测定仪中，交替摆放试样，进行测定。以35%左右的相对填充密度充填至比色皿高度的3/4左右。
2）测定：以455nm的光激发，读取300nm至800nm的最大峰值的高度。测定5次，舍去最大值、最小值，取剩余的3个值的平均值。
荧光体的峰值波长是在测定荧光强度时的最大强度的波长。利用大塚电子公司制造的MCPD-7000瞬间多点测定系统，并以HALMA Company制造的labsphere（日本注册商标）Spectralon标准反射板（99%、2.0“×2.0”）作为标准试样进行该测定。具体而言，在氧化铝制石板的中央部φ16mm填充厚度为3mm的试样，用石英板轻压、刮平，而进行配置。以455nm的光激发，读取300nm至800nm的峰值高度，确定累积强度，求出最大值的一半高度处的宽度。测定5次，舍去最大值、最小值，取剩余的3个值的平均值。
本发明中的荧光体（A）是峰值波长为590nm以上至604nm以下、荧光强度为185%以上至210%以下的氧氮化物荧光体。具体而言，有α型赛隆，更具体而言，有电气化学工业株式会社的ALONBRIGHT（日本注册商标）中的YL-C190、YL-C200、YL-595a、YL-595A’、YL-595A、YL-600a、YL-600A’、YL-600A。上述荧光体作为目前可获得的α型赛隆荧光体，具有高峰值强度，并且是以往没有的荧光体材料。
本发明中的荧光体（B）是峰值波长为615nm以上至625nm以下的氮化物荧光体。具体而言，有缩写成SCASN、并被称为エスカズン（SCASN）的红色荧光体，更具体而言，有三菱化学株式会社的BR-102D（峰值波长为620nm）。可以在该荧光体（B）中，在不超过荧光体（B）的添加量的范围内混合用于调节峰值波长的如下物质：Intematix公司的R6436（峰值波长为630nm）或R6535（峰值波长为640nm）；三菱化学株式会社的BR-102C、BR-102F（峰值波长为630nm）及BR-101A（峰值波长为650nm）。
为了利用蓝色光激发得到白色光，荧光体（A）和（B）与绿色荧光体或黄色荧光体一同使用，但为了激活本发明的荧光体的特性，优选高亮度、高可靠性的荧光体。具体而言，作为绿色荧光体，有活化了Eu的β赛隆、活化了Ce的LuAG（镥铝石榴石）；作为黄色荧光体，有YAG（钇铝石榴石），可以是以上述物质作为基本结构进行改良后的荧光体。另外，通过加入以BOS（原硅酸钡）为基本结构的硅酸类荧光体，能够提高演色性，但是由于硅酸类荧光体的可靠性差，所以优选其添加量低于本发明的荧光体。只要能够均匀地进行混合或者混合至所期望的混合程度即可，可以适当地选择本发明的荧光体与其他荧光体的混合方法。对于该混合方法，前提是不混入杂物，或者不使荧光体的形状、粒度发生明显变化。
从本申请的其他观点看，本发明是一种发光装置，其具有上述荧光体和在发光面上搭载有该荧光体的LED。搭载在LED的发光面上的荧光体被密封部件进行密封。作为密封部件，有树脂和玻璃，作为树脂，有有机硅树脂。作为LED，优选根据最终发出的光的颜色，对红色发光LED、蓝色发光LED、发出其他颜色光的LED进行适当选择，在蓝色发光LED的情况下，优选由氮化镓系半导体形成且峰值波长为440nm以上至460nm以下的LED，更优选峰值波长为445nm以上至455nm以下。LED的发光部的大小优选为0.5mm方形以上，对于LED芯片的大小，只要具有上述发光部的面积即可，可以适当选择，并且，LED芯片的大小优选为1.0mm×0.5mm，更优选为1.2mm×0.6mm。
实施例
使用表及比较例对本发明的实施例进行详细说明。
【表1】
表1所示的荧光体是本发明的荧光体中的荧光体（A）、（B）和其比较例以及与其混合使用的其他荧光体。在表1的荧光体（A）中，P2、P3和P4是具有权利要求1所述范围内的峰值波长及荧光强度的荧光体。在表1的荧光体（B）中，P6、P7和P8是具有权利要求1所述范围内的峰值波长的荧光体。
将上述荧光体按照表2的比例混合，得到了实施例、比较例中的荧光体。
【表2】
在实施例1的荧光体中混合有4.0质量%的作为荧光体（A）的表1中的P3荧光体、6.0质量%的作为荧光体（B）的表1中的P7荧光体以及90.0质量%的作为其他荧光体的表1中的P11绿色荧光体。在表2的荧光体的组成中P1至P12的数值均为质量%。将各荧光体进行混合时，以2.5g的总量在塑料袋内进行混合，并且利用公转自转混合机（株式会社THINKY的Awatori Rentaro ARE-310（日本注册商标）），将所得的混合物与47.5g有机硅树脂（TORAY Dow Corning株式会社的OE6656）一起进行混合。表2中的a+b是将荧光体（A）的实施例的配比设为a、荧光体（B）的实施例的配比设为b时的数值。但是，b在未超过P7的混合量的情况下包括P9。
在凹型的封装本体的底部放置LED，与基板上的电极进行引线接合后，用微量进样器注入混合后的荧光体，从而将荧光体搭载到LED上。搭载后，在120℃使其硬化后，在110℃下实施10小时的二次硬化，并进行密封。LED的发光峰值波长为448nm，并使用了1.0mm×0.5mm大小的芯片。
对表2所示的评价进行说明。
表2的初期评价采用了演色性的评价。在演色性的评价中采用了颜色再现范围，并以色坐标中的NTSC规格比的面积（%）来表示。数字越大则演色性越高。评价的合格条件为68%以上，70%以上时可以说具有优良的颜色再现性，低于66%时，可以说颜色再现性差。这是针对一般的LED-TV所采用的条件。
表2的亮度是用25℃时的光束进行评价。提取施加了10分钟的100mA电流后的测定值。评价的合格条件为28.4lm以上。由于该值因测定仪和条件而发生变化，所以，为了与实施例进行相对比较，将合格值设定为（实施例的下限值）×90%。
表2的高温特性是用相对于25℃时的光束的衰减性进行评价。测定50℃、100℃、150℃时的光束，并将25℃时的值作为100%。评价的合格条件如下：50℃时为97%以上、100℃时为95%以上、150℃时为90%以上。虽然该数值不是世界通用的规定值，但目前被认为是高可靠性的发光元件的基准。
表2的长期可靠性为如下测定的衰减值，即，针对在85℃、85%RH的条件下放置500小时以及2000小时后取出并在室温下进行干燥时的光束进行测定，得到以初期值为100%时的光束的衰减值。评价的合格条件为，在500小时的情况下为96%以上，在2000小时的情况下为93%以上。这是非高可靠性的荧光体无法达到的数值。
如表2所示，本发明的实施例显示了比较良好的颜色再现性、光束值，并且在高温或高温高湿下进行长期保存时的光束的衰减也比较小。
而本发明的比较例1、2、4、5、6、7、8的演色性差，比较例2、3、5、9的光束值小。另外，混合有大量硅酸盐类荧光体的比较例5、7、9，高温特性、长期可靠性较差，得到可靠性低的LED封装，所以，不能期望应用于电视或监控器等产品。
产业上的可利用性
本发明的荧光体用于白色发光装置。本发明的白色发光装置用于液晶面板的背光、照明装置、信号装置、图像显示装置。
Claims (4)
1.一种荧光体，其特征在于，具有：峰值波长为590nm以上至604nm以下、荧光强度为185%以上至210%以下的氧氮化物荧光体（A）；峰值波长为615nm以上至625nm以下的氮化物荧光体（B），其中，荧光体（A）、（B）的配比分别为4质量%以上至12质量%以下，并且荧光体（A）、（B）的总混合量为10质量%以上至24质量%以下。
2.如权利要求1所述的荧光体，其特征在于，当将荧光体（A）和（B）的配比设为a和b时，荧光体的配比为0.33≤a+b≤3。
3.如权利要求1或2所述的荧光体，其特征在于，荧光体（A）为α赛隆，荧光体（B）为SCASN。
4.一种发光装置，其特征在于，具有权利要求1至3中任一项所述的荧光体和在发光面上搭载有所述荧光体的LED。
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