CN107180906B - 荧光体构件和发光装置 - Google Patents

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Abstract

作为本发明的一个实施方式的目的之一，提供量子效率优异的荧光体构件以及使用该荧光体构件的发光装置。作为一实施方式，提供一种平板状的荧光体构件，激励光的波长为460nm、温度从25℃上升到100℃时的荧光强度的降低不到3％，包括以YAG晶体为母晶体的多个颗粒状的单晶，所述YAG晶体具有用Y3‑x‑yGdxCeyAl5O12‑w表示的组分，其中，0.03≤x≤0.2，0.003≤y≤0.2，‑0.2≤w≤0.2。

Description

荧光体构件和发光装置
本申请是分案申请，原案申请的申请号为201380020816.4，国际申请号为PCT/JP2013/061553，申请日为2013年04月18日，发明名称为“荧光体及其制造方法以及发光装置”。
技术领域
本发明涉及荧光体构件和发光装置。
背景技术
以往，已知如下发光装置：其具备发光元件和荧光体，上述发光元件包括发出蓝色光的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)，上述荧光体接受该发光元件的光而被激励，发出黄色光，上述发光装置通过这些发光颜色的混合而发射白色光(例如，参照专利文献1)。
专利文献1记载的发光装置是将在环氧树脂中包含颗粒状的荧光体配置于发出蓝色光的发光元件的周围，使得通过该发光元件自身的发射光和荧光体发出的黄色光的混合而发射白色光。
现有技术文献
专利文献
特开2010－155891号公报
发明内容
发明要解决的问题
伴随发光装置的高功率化，发光元件的发热成为大问题。具体是由于向元件提供的电功率导致的发光特性变动和伴随荧光体的温度上升的特性变动相互影响而产生的发光装置的特性变动。
荧光体一般具有固有的量子效率(将激励光转换为荧光的效率)、温度消光特性(量子效率伴随温度的上升而降低的性质)。如果量子效率高，则能得到使用荧光体的较高亮度的发光装置，如果温度消光特性优异，则能用于较高输出的发光装置。另外，如果激励波长所对应的发光光谱变动小，则能制造特性变动更小的发光装置。
因此，本发明的目的之一在于提供量子效率优异的荧光体及其制造方法以及使用该荧光体的发光装置。另外，本发明的目的之一在于提供温度消光优异的荧光体及其制造方法以及使用该荧光体的发光装置。另外，本发明的目的之一在于提供相对于激励波长在较宽的范围内荧光光谱的变化小的荧光体及其制造方法以及使用该荧光体的发光装置。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的一方式提供下述[1]～[5]的荧光体。
[1]一种荧光体，激励光的波长为460nm时的25℃的量子效率是92％以上，包括以YAG晶体为母晶体的单晶。
[2]一种荧光体，激励光的波长是460nm，温度从25℃上升到100℃时的荧光强度的降低不到3％，以YAG晶体为母晶体。
[3]一种荧光体，激励光的波长从460nm变为480nm时的、荧光光谱的半值宽度的变化是1.5nm以下，以YAG晶体为母晶体。
[4]所述[1]～[3]中的任一项记载的荧光体，包含第1掺杂剂和第2掺杂剂，所述第1掺杂剂是Gd或者Lu，所述第2掺杂剂是选自包括Ce、Tb、Eu、Yb、Pr、Tm、Sm的组的1种以上的元素。
[5]所述[1]～[3]中的任一项记载的荧光体，其是单相的荧光体。
另外，为了实现上述目的，本发明的其他方式提供下述[6]～[10]的发光装置。
[6]一种发光装置，具备：发光元件，其发出蓝色系的光；以及荧光体，其以所述发光元件的光为激励光而发出黄色系的光，所述荧光体包括以YAG晶体为母晶体的单晶，激励光的波长为460nm时的25℃的量子效率是92％以上。
[7]一种发光装置，具备：发光元件，其发出蓝色系的光；以及荧光体，其以所述发光元件的光为激励光而发出黄色系的光，所述荧光体以YAG晶体为母晶体，激励光的波长为460nm、温度从25℃上升到100℃时的荧光强度的降低不到3％。
[8]一种发光装置，具备：发光元件，其发出蓝色系的光；以及荧光体，其以所述发光元件的光为激励光而发出黄色系的光，所述荧光体以YAG晶体为母晶体，激励光的波长从460nm变为480nm时的、荧光光谱的半值宽度的变化是1.5nm以下。
[9]所述[6]～[8]中的任一项记载的发光装置，所述荧光体包含第1掺杂剂和第2掺杂剂，所述第1掺杂剂是Gd或者Lu，所述第2掺杂剂是选自包括Ce、Tb、Eu、Yb、Pr、Tm、Sm的组的1种以上的元素。
[10]所述[6]～[8]中的任一项记载的发光装置，所述荧光体是单相的荧光体。
另外，为了实现上述目的，本发明的其他方式提供下述[11]的荧光体的制造方法。
[11]一种荧光体的制造方法，采用柴氏拉晶法，包含：将作为Ce的原料的CeO2粉末、作为Y的原料的Y2O3粉末、作为Al的原料的Al2O3粉末、作为Gd的原料的Gd2O3粉末混合而得到混合粉末的工序；将所述混合粉末熔融而得到熔体的工序；以及使晶种接触所述熔体，以1mm/h以下的提拉速度、1960℃以上的提拉温度提拉以YAG晶体为母晶体、包含Ce和Gd的单晶荧光体的工序。
发明效果
根据本发明的一方式，能提供量子效率优异的荧光体及其制造方法以及使用该荧光体的发光装置。另外，根据本发明的其他方式，能提供温度消光优异的荧光体及其制造方法以及使用该荧光体的发光装置。另外，根据本发明的其他方式，能提供相对于激励波长在较宽的范围内荧光光谱的变化小的荧光体及其制造方法以及使用该荧光体的发光装置。
附图说明
图1是表示第1实施方式的荧光体和作为比较例的陶瓷粉末荧光体的激励光的波长是460nm时的温度消光特性的坐标图。
图2是表示第1实施方式的荧光体和作为比较例的陶瓷粉末荧光体的通过光致发光测定得到的荧光的光谱分布的坐标图。
图3是第1实施方式的荧光体和作为比较例的以往的陶瓷粉末荧光体的激励光谱的坐标图。
图4A是表示第1实施方式的荧光体的粉末X射线衍射图案的坐标图。
图4B是表示作为比较例的以往的陶瓷粉末荧光体的粉末X射线衍射图案的坐标图。
图5是示意性地示出采用CZ法的YAG单晶荧光体的提拉的截面图。
图6A是第2实施方式所涉及的发光装置的截面图。
图6B是构成第2实施方式所涉及的发光装置的发光元件及其周边部的截面图。
图7A是第3实施方式所涉及的发光装置的截面图。
图7B是构成第3实施方式所涉及的发光装置的发光元件的截面图。
图7C是第3实施方式所涉及的发光元件的俯视图。
图8是第4实施方式所涉及的发光装置的截面图。
图9是第5实施方式所涉及的发光装置的截面图。
图10A是第6实施方式所涉及的发光装置的截面图。
图10B是构成第6实施方式所涉及的发光装置的发光元件的截面图。
图11是第7方式所涉及的发光装置的截面图。
图12A是第8方式所涉及的发光装置的截面图。
图12B是构成第8方式所涉及的发光装置的发光元件及其周边部的截面图。
具体实施方式
[第1实施方式]
(荧光体)
第1实施方式所涉及的荧光体是以Y3Al5O12(YAG)晶体为母晶体的YAG系荧光体，例如，具有用Y3-x-yLxMyAl5-zNzO12-w(L是Gd或者Lu，M是选自包括Ce、Tb、Eu、Yb、Pr、Tm、Sm的组的1种以上的元素，N是Ga或者In，0≤x＜3，0＜y≤1，0≤z≤5，－0.2≤w≤0.2)表示的组分。在此，L是置换Y的不成为发光中心的成分。M是置换Y的可成为发光中心的成分(活化剂)。另外，N是置换Al的成分。
此外，在上述的荧光体的组分中，有时一部分原子占据晶体结构上的不同位置。
该荧光体能利用例如CZ法(Czochralski Method：柴氏拉晶法)、EFG法(EdgeDefined Film Fed Growth Method：定边膜喂法)、布里奇曼法、FZ法(Floating ZoneMethod：浮区法)等液相生长法得到。
用上述y表示的活化剂的浓度可以是0.003以上且0.2以下。这是因为：若活化剂浓度不到0.003，则为了得到所要求的光量的荧光而需要的荧光体的厚度t变厚(例如t＞3mm)，因此从荧光体的单晶锭切出的数量减少。另外是因为：当活化剂的浓度超过0.2时，需要减薄荧光体(例如t＜0.1mm)，因此，由于机械强度的降低，荧光体容易产生裂纹、缺损等，并且会发生浓度消光。此外，浓度消光是指如下现象：由于发生相邻分子间的能量转移而使原来的能量不会作为荧光充分发射到外部(非发光跃迁)等，因此荧光强度不随活化剂的高浓度化而增大。
另外，进一步优选，用上述y表示的活化剂的浓度是0.01以上且0.2以下。通过设为y≥0.01，能将荧光体设为适合用于发光装置的厚度(例如t≤2mm)。即，荧光体的厚度优选0.1mm以上、3.0mm以下，进一步优选0.1mm以上、2.0mm以下。
本实施方式的荧光体具有优异的量子效率。例如，激励光的波长为460nm时的25℃的量子效率是92％以上。具体地，例如在荧光体是将Y2.91Gd0.03Ce0.06Al5O12作为进料组分制作的单相单晶的情况下，激励光的波长为460nm时的量子效率是97％。另外，在荧光体是将Y2.8Gd0.2Ce0.06Al5O12作为进料组分制作的单相单晶的情况下，在激励光的波长是460nm时能得到92％以上的量子效率。
通过使用本实施方式的荧光体，能得到亮度较高的发光装置。以往销售的荧光体的量子效率是80～90％的程度，本发明的量子效率比它们高出大致10～20％的程度。在蓝色发光元件中，当结温上升到设计上限温度附近的100℃时，发光效率降低大致10～20％的程度。通过使用本发明的荧光体，能将亮度保持为一定的明亮程度以上(使用以往的荧光体的发光装置中元件温度上升前的明亮程度)。
另外，例如根据文献Solid-State Lighting Research and Development:MultiYear Program Plan March 2011(Updated May 2011)P.69的表A1.3，记载有量子效率(Quantum Yield(25℃)across the visible spectrum)的2010年的数值是90％，2020年的目标值是95％。由此可知，在业界期待着2年提高1％程度的量子效率，可以说本实施方式的荧光体是具有在申请时已超出了被设为目标的数值的量子效率的优异的荧光体。
另外，本实施方式的荧光体具有优异的温度消光特性。例如，激励光的波长为460nm、温度从25℃上升到100℃时的荧光强度的降低不到3％。
图1是表示第1实施方式的荧光体和作为比较例的以往的陶瓷粉末荧光体的、激励光的波长为460nm时的荧光强度的温度依赖性的坐标图。图1的横轴表示荧光体的温度(℃)，纵轴表示以荧光体的25℃的荧光强度为基准的相对荧光强度。
图1的上侧的线是用□示出的本实施方式的荧光体的基于各温度的荧光强度的测定值得到的、示出本实施方式的荧光体的荧光强度的温度依赖性的线。图1的下侧的线是用◇示出的以往的陶瓷粉末荧光体的基于各温度的荧光强度的测定值得到的、示出以往的陶瓷粉末荧光体的荧光强度的温度依赖性的线。
如图1所示，上侧的线接近于水平，本实施方式的荧光体的荧光强度的温度依赖性小。例如，可知能使温度从25℃上升到100℃时的本实施方式的荧光体的荧光强度的降低近似为不到1％，显然不到3％。
另一方面，下侧的线的斜率大，以往的陶瓷粉末荧光体的荧光强度的温度依赖性比本实施方式的荧光体的荧光强度的温度依赖性大。例如，能使温度从25℃上升到100℃时的以往的陶瓷粉末荧光体的荧光强度的降低近似为10％以上。
因此，本实施方式的荧光体与以往的陶瓷粉末荧光体比较，伴随温度的上升的荧光强度的降低小，可以说具有优异的温度特性。因此，还能在输出比以往高(例如5W以上)的发光装置中使用本实施方式的荧光体。
另外，例如根据文献Solid-State Lighting Research and Development:MultiYear Program Plan March 2011(Updated May 2011)P.69的表A1.3，记载有：温度特性(从25℃到150℃)的2010年的数值是90％(降低10％)，2020年的目标值是95％(降低5％)，可以说本实施方式的荧光体是大致满足目标值的荧光体。
另外，本实施方式的荧光体具有激励光的波长变化时的荧光的波长变化小的性质。例如，激励光的波长从460nm变为480nm时的、相对荧光强度为0.5的荧光波长的变化是1.5nm以下。
图2是表示第1实施方式的荧光体和作为比较例的以往的陶瓷粉末荧光体的发光光谱的激励波长依赖性的坐标图。图2的横轴表示荧光的波长(nm)，纵轴表示将发光光谱强度的最大值设为1.0的情况下的相对强度。
图2中示出激励光的波长为460nm、480nm时的本实施方式的荧光体的发光光谱、激励光的波长为460nm、480nm时的以往的陶瓷粉末荧光体的发光光谱。
如图2所示，本实施方式的荧光体的激励光的波长为460nm时的发光光谱与激励光的波长为480nm时的发光光谱的波形之差比以往的陶瓷粉末荧光体的激励光的波长为460nm时的发光光谱与激励光的波长为480nm时的发光光谱的波形之差小。
例如，关于激励光的波长从460nm变为480nm时的、荧光光谱的半值宽度(相对荧光强度为0.5的部分的宽度)的变化，以往的陶瓷粉末荧光体是2.7nm，而本实施方式的荧光体是1.5nm。图2中的W1、W2分别表示激励光的波长为460nm、480nm时的本实施方式的荧光体的荧光光谱的半值宽度。另外，W3、W4分别表示激励光的波长为460nm、480nm时的以往的陶瓷粉末荧光体的荧光光谱的半值宽度。即，W2与W1之差是1.5nm，W4与W3之差是2.7nm。
本实施方式的荧光体的相对于激励波长的发光光谱变动小，因此使用本实施方式的荧光体，能制造特性变动较小的发光装置。
图3是表示用570nm测定的第1实施方式的荧光体和作为比较例的以往的陶瓷粉末荧光体的激励光谱的坐标图。图3的横轴表示激励波长(nm)，纵轴表示荧光强度(相对值)。如图3所示，本实施方式的荧光体的激励范围比以往的陶瓷粉末荧光体的激励范围窄，可期待抑制由于再次激励导致的损耗的效果。例如，本实施方式的荧光体的激励光谱的半值宽度W6是69nm的程度，比83nm程度的以往的陶瓷粉末荧光体的激励光谱的半值宽度W5小。
另外，本实施方式的荧光体的特征在于石榴石单相。图4A、图4B分别是表示第1实施方式的荧光体和作为比较例的以往的陶瓷粉末荧光体的粉末X射线衍射图案的坐标图。图4A、图4B的横轴是衍射角，纵轴表示衍射强度。
图4B的X射线衍射图案中的箭头标注的峰值是由于石榴石结构以外的第2相引起的峰值。即，以往的陶瓷粉末荧光体包含石榴石结构以外的第2相。另一方面，如图4A所示，在本实施方式的荧光体的X射线衍射图案中未看到由于第2相引起的峰值，可以说本实施方式的荧光体是单相。
另外，本实施方式的荧光体的特征在于：不包含Ba、Sr等2族元素和F、Br等17族元素，具有高纯度。由于这些特征，能实现高亮度且高寿命的荧光体。
以下对本实施方式所涉及的荧光体的制造方法的一例进行说明。在以下的例子中，利用柴氏拉晶法(CZ法)培养包含Ce、Gd的YAG单晶荧光体。
(荧光体的制造)
首先，作为起始原料，准备高纯度(99.99％以上)的Y2O3、Al2O3、CeO2、Gd2O3的粉末，进行干式混合，得到混合粉末。此外，Y、Al、Ce以及Gd的原料粉末不限于上述物质。
例如，在培养Y2.91Gd0.03Ce0.06Al5O12-w(－0.2≤w≤0.2)单晶的情况下，将Y2O3粉末、Al2O3粉末、Gd2O3粉末以及CeO2粉末以2.91：5：0.03：0.12的摩尔比混合。
图5是示意性地示出采用CZ法的YAG单晶荧光体的提拉的截面图。晶体培养装置80主要具备铱制的坩埚81、收纳坩埚81的陶瓷制的筒状容器82以及缠绕于筒状容器82的周围的高频线圈83。
将所得到的混合粉末放入坩埚81内，在氮气氛中利用高频线圈83以30kW的高频使坩埚81产生感应电流而对坩埚81加热。由此，使混合粉末熔融，得到熔体90。
接着，准备作为YAG单晶的晶种91，在将其顶端浸渍于熔体90后，一边使晶种91以10rpm的转速旋转，一边以1mm/h以下的提拉速度、在1960℃以上的提拉温度向＜111＞方向提拉YAG单晶荧光体92。在筒状容器82内以每分钟2L的流量浇注氮，在大气压下且在氮气氛中进行YAG单晶荧光体92的提拉。这样，可得到例如直径约2.5cm、长度约5cm的YAG单晶荧光体92。
通过将YAG单晶荧光体92切成期望的大小，能得到例如用于发光装置的板状的单晶荧光体。另外，通过粉碎YAG单晶荧光体92，能得到颗粒状的荧光体。
为了制造本实施方式所涉及的荧光体，在上述的制法中，单晶的提拉温度和提拉速度特别重要。本发明人等发现：由于在YAG中添加Gd而使熔点大大上升，因此需要比不添加Gd的YAG单晶的通常的提拉温度高的1960℃以上的提拉温度。另外，为了抑制气孔、气泡、裂纹等缺陷的产生，要求比无添加的YAG单晶的通常的提拉速度慢的1mm/h以下的提拉速度。
另外，根据本制法，能将CeO2用作Ce的原料来培养单晶荧光体92。为了发挥作为荧光体的功能，要求在YAG晶体中以3价的状态含有Ce，因此可以认为将以3价的状态含有Ce的Ce2O3、Ce有机化合物用作起始原料与将以4价的状态含有Ce的Ce2O3用作起始原料相比，容易使Ce以3价的状态掺入到YAG晶体中。另一方面，Ce2O3、Ce有机化合物与CeO2比较，有价格非常高的缺点。根据本制法，在使用CeO2的情况下也能将Ce以3价的状态添加到晶体中，因此能廉价地制造荧光体。
[第2实施方式]
本发明的第2实施方式是使用第1实施方式所涉及的荧光体的发光装置。以下参照图6A、图6B对第2实施方式进行说明。图6A是第2实施方式所涉及的发光装置1的截面图，图6B是构成发光装置1的发光元件10及其周边部的截面图。
如图6A所示，发光装置1包括：发光元件10，其包括LED；荧光体2，其以覆盖发光元件10的光出射面的方式设置，包括单一单晶；Al2O3等的陶瓷基板3，其支撑发光元件10；主体4，其包含白色的树脂；以及透明树脂8，其密封发光元件10和荧光体2。
陶瓷基板3具有配线部31、32，配线部31、32利用例如钨等金属形成图案。配线部31、32与发光元件10的n侧电极15A及p侧电极15B(后述)电连接。
主体4形成于陶瓷基板3上，在其中央部形成有开口部4A。开口部4A形成为开口宽度随着从陶瓷基板3侧向外部逐渐变大的圆锥状。开口部4A的内表面成为使发光元件10的发射光向外部反射的反射面40。
如图6B所示，将发光元件10的n侧电极15A和p侧电极15B利用凸点16、16连接到陶瓷基板3的配线部31、32，从而将发光元件10安装于陶瓷基板3。
发光元件10是例如使用GaN系半导体化合物的倒装芯片型，发出例如在380～490nm的波长具有光量的峰值的蓝色系的光。该发光元件10在包含蓝宝石等的元件基板11的第1主面11a按顺序形成有n型GaN层12、发光层13以及p型GaN层14。分别在n型GaN层12的露出部分形成有n侧电极15A，在p型GaN层14的表面形成有p侧电极15B。
发光层13通过从n型GaN层12和p型GaN层14注入载流子，从而发出蓝色系的光。该发射光透射过n型GaN层12和元件基板11，从元件基板11的第2主面11b出射。即，元件基板11的第2主面11b是发光元件10的光出射面。
另外，在元件基板11的第2主面11b侧以覆盖第2主面11b的整体的方式配置有荧光体2。荧光体2包括第1实施方式所涉及的YAG系荧光体。
荧光体2是其整体包括单一单晶的平板状的单晶荧光体。在此，单一单晶是指实质上整体视作一个单晶的物质。荧光体2具有与第2主面11b相等或者更大的大小。另外，荧光体2的与元件基板11相对的第1面2a在与元件基板11的第2主面11b之间没有夹着其他的构件，而与元件基板11直接接触。荧光体2和元件基板11利用分子间作用力接合。
当对如上构成的发光元件10通电时，电子通过配线部31、n侧电极15A以及n型GaN层12注入到发光层13，另外，空穴通过配线部32、p侧电极15B以及p型GaN层14注入到发光层13，使发光层13发光。发光层13的蓝色的发射光透射过n型GaN层12和元件基板11而从元件基板11的第2主面11b出射，入射到荧光体2的第1面2a。
从第1面2a入射的光的一部分作为激励光激励荧光体2中的电子。荧光体2吸收来自发光元件10的蓝色系的光的一部分，将吸收的光进行波长转换，得到例如在500～630nm的波长具有光量的峰值的黄色系的光。
入射到荧光体2的蓝色系的光中的一部分被荧光体2吸收而进行波长转换，作为黄色系的光从荧光体2的第2面2b出射。另外，入射到荧光体2的光中的剩余的一部分不被荧光体2吸收而从荧光体2的第2面2b出射。蓝色和黄色为互补色关系，所以发光装置1发射由蓝色光和黄色光混合而成的白色光。
另外，优选发光装置1发出的白色光的色温度是3800～7000K。更优选发光装置1的白色光的色温度是4000～5500K。白色光的色温度能利用荧光体2的活化剂浓度、厚度等调整。
[第3实施方式]
接着，参照图7A、图7B、图7C对本发明的第3实施方式进行说明。图7A是第3实施方式所涉及的发光装置1A的截面图，图7B是构成发光装置1A的发光元件10A的截面图，图7C是发光元件10A的俯视图。
在本实施方式所涉及的发光装置1A中，使发光元件的发射光入射到包括单一单晶的荧光体而进行波长转换的构成与第2实施方式所涉及的发光装置1相同，但是发光元件的构成和荧光体相对于发光元件的配置位置与第2实施方式不同。以下，对具有与在第2实施方式中说明的发光装置相同的功能和构成的发光装置1A的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。
如图7A和图7B所示，发光装置1A以发光元件10A的元件基板11朝向陶瓷基板3侧的方式配置。另外，荧光体21与发光元件10A的开口部4A侧接合。荧光体21与第2实施方式所涉及的荧光体11同样，包括第1实施方式所涉及的YAG系荧光体。
如图7B和图7C所示，发光元件10A具有元件基板11、n型GaN层12、发光层13、p型GaN层14，而且在p型GaN层14上具有包含ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)的透明电极140。在透明电极140上形成有p侧电极15B。透明电极140使从p侧电极15B注入的载流子扩散而注入到p型GaN层14。
如图7C所示，荧光体21形成为在与p侧电极15B及n型GaN层12上形成的n侧电极15A对应的部分具有缺口的大致四角形形状。另外，荧光体21的透明电极140侧的第1面21a利用分子间作用力接合于透明电极140的表面140b。荧光体21的组分与第1实施方式中的荧光体2的组分相同。
如图7A所示，发光元件10A的n侧电极15A利用焊线311连接到陶瓷基板3的配线部31。另外，发光元件10A的p侧电极15B利用焊线321连接到陶瓷基板3的配线部32。
当对如上构成的发光元件10A通电时，电子通过配线部31、n侧电极15A以及n型GaN层12注入到发光层13，另外，空穴通过配线部32、p侧电极15B、透明电极140以及p型GaN层14注入到发光层13，使发光层13发光。
发光层13的蓝色的发射光透射过p型GaN层14和透明电极140而从透明电极140的表面140b出射。即，透明电极140的表面140b是发光元件10A的光出射面。从透明电极140的表面140b出射的光入射到荧光体21的第1面21a。
从第1面21a入射到荧光体21的光的一部分作为激励光激励荧光体21中的电子。荧光体21吸收来自发光元件10A的蓝色光的一部分，将吸收的光进行波长转换，主要得到黄色光。更详细地，荧光体21吸收来自发光元件10A的在380～490nm的波长具有发光峰值的蓝色系的光，发出在500～630nm的波长具有发光峰值的黄色系的光。
这样，入射到荧光体21的蓝色光中的一部分被荧光体21吸收而进行波长转换，作为黄色光从荧光体21的第2面21b出射。另外，入射到荧光体21的蓝色光中的剩余的一部分不被荧光体21吸收，而原样地从荧光体21的第2面21b出射。蓝色和黄色为互补色关系，所以发光装置1A发射由蓝色光和黄色光混合而成的白色光。
[第4实施方式]
接着，参照图8对本发明的第4实施方式进行说明。图8是第4实施方式所涉及的发光装置1B的截面图。
在本实施方式所涉及的发光装置1B中，使发光元件的发射光入射到包括单一单晶的荧光体并进行波长转换的构成与第2实施方式所涉及的发光装置1相同，但是荧光体的配置位置与第2实施方式不同。以下，对具有与在第2或者第3实施方式中说明的发光装置相同的功能和构成的发光装置1B的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。
如图8所示，发光装置1B在陶瓷基板3上具备发光元件10，发光元件10具有与第2实施方式同样的构成。发光元件10从位于主体4的开口部4A侧的元件基板11(参照图6B)的第2主面11b向主体4的开口部4A侧出射蓝色光。
荧光体22以覆盖主体4的开口部4A的方式与主体4接合。荧光体22形成为平板状，利用粘结剂等与主体4的上表面4b结合。荧光体22与第2实施方式所涉及的荧光体11同样，包括第1实施方式所涉及的YAG系荧光体。另外，荧光体22比发光元件10大，整体实质上是一个单晶。
当对如上构成的发光装置1B通电时，发光元件10发光，从第2主面11b向荧光体22出射蓝色光。荧光体22从面对发光元件10的出射面的第1面22a吸收发光元件10的蓝色的发射光，从第2面22b向外部发射黄色的荧光。
这样，入射到荧光体22的蓝色光中的一部分被荧光体22吸收而进行波长转换，作为黄色光从荧光体22的第2面22b出射。另外，入射到荧光体22的蓝色光中的剩余的一部分不被荧光体22吸收而从荧光体22的第2面22b出射。蓝色和黄色为互补色关系，所以发光装置1B发射由蓝色光和黄色光混合而成的白色光。
在本实施方式中，发光元件10和荧光体22是分开的，所以与在发光元件10的出射面接合荧光体的情况比较，能使用大型的荧光体22，发光装置1B的组装容易性提高。
[第5实施方式]
接着，参照图9对本发明的第5实施方式进行说明。图9是第5实施方式所涉及的发光装置1C的截面图。如图9所示，在本实施方式中，发光元件与安装发光元件的基板以及荧光体的位置关系与第4实施方式不同。以下，对具有与在第2、第3或者第4实施方式中说明的发光装置相同的功能和构成的发光装置1C的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。
本实施方式所涉及的发光装置1C包括：主体5，其包含白色的树脂；透明基板6，其由形成于主体5的狭缝状的保持部51保持；荧光体22，其以覆盖主体5的开口部5A的方式配置，包括YAG系的单一单晶；发光元件10A，其安装于透明基板6的与荧光体22侧的面相反的一侧的面；以及配线部61、62，其用于对发光元件10A通电。荧光体22与第2实施方式所涉及的荧光体11同样，包括第1实施方式所涉及的YAG系荧光体。
主体5在其中心部形成有曲面上的凹部，该凹部的表面成为使发光元件10A的发射光向荧光体22侧反射的反射面50。
透明基板6包括具有透光性的构件，具有透光性的构件例如包含硅酮树脂、丙烯酸树脂、PET等具有透光性的树脂或者玻璃状物质、蓝宝石、陶瓷、石英等的单晶或者多晶，透明基板6具有透射发光元件10A的发射光的透光性和绝缘性。另外，配线部61、62的一部分与透明基板6接合。发光元件10A的p侧电极以及n侧电极与配线部61、62的一端部之间利用焊线611、621电连接。配线部61、62的另一端部引出到主体5的外部。
当对如上构成的发光装置1C通电时，发光元件10A发光，发射光的一部分透射过透明基板6而入射到荧光体22的第1面22a。另外，发光元件10A的发射光的另一部分由主体5的反射面50反射而透射过透明基板6，入射到荧光体22的第1面22a。
入射到荧光体22的光中的一部分被荧光体22吸收而进行波长转换，剩余的一部分不被荧光体22吸收而从荧光体22的第2面22b出射。这样，发光装置1C发射由发光元件10A发出的蓝色光和通过荧光体22进行了波长转换的黄色光混合而成的白色光。
根据本实施方式，从发光元件10A向与荧光体22侧相反的一侧出射的光由反射面50反射而透射过透明基板6，入射到荧光体22，所以发光装置1C的光提取效率提高。
[第6实施方式]
接着，参照图10A、图10B对本发明的第6实施方式进行说明。图10A是第6实施方式所涉及的发光装置1D的截面图，图10B是构成发光装置1D的发光元件7的截面图。如图10A所示，在本实施方式中，发光元件的构成及其配置与第4实施方式不同。以下对具有与在第2、第3或者第4实施方式中说明的发光装置相同的功能和构成的发光装置1D的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。
在发光装置1D中，在设于陶瓷基板3的配线部32上配置有发光元件7。如图10B所示，发光元件7是按顺序层叠Ga2O3基板70、缓冲层71、Si掺杂的n+－GaN层72、Si掺杂的n－AlGaN层73、MQW(Multiple-Quantum Well：多量子阱)层74、Mg掺杂的p－AlGaN层75、Mg掺杂的p+－GaN层76、p电极77而形成的。另外，在Ga2O3基板70的与缓冲层71相反的一侧的面设有n电极78。
Ga2O3基板70包含呈n型导电性的β－Ga2O3。MQW层74是具有InGaN/GaN的多量子势阱结构的发光层。p电极77是包含ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)的透明电极，与配线部32电连接。n电极78利用焊线321与陶瓷基板3的配线部31连接。此外，作为元件基板，也可以取代β－Ga2O3而使用SiC。
当对如上构成的发光元件7通电时，电子通过n电极78、Ga2O3基板70、缓冲层71、n+－GaN层72以及n－AlGaN层73注入到MQW层74，另外，空穴通过p电极77、p+－GaN层76、p－AlGaN层75注入到MQW层74，发出蓝色系的光。该蓝色系的发射光透射过Ga2O3基板70等而从发光元件7的出射面7a出射，入射到荧光体22的第1面22a。
荧光体22从面对发光元件7的出射面的第1面22a吸收发光元件10的蓝色系的发射光，从第2面22b向外部发射黄色的荧光。
这样，入射到荧光体22的蓝色光中的一部分被荧光体22吸收而进行波长转换，作为黄色光从荧光体22的第2面22b出射。另外，入射到荧光体22的蓝色光中的剩余的一部分不被荧光体22吸收而从荧光体22的第2面22b出射。蓝色和黄色为互补色关系，所以发光装置1D发射由蓝色光和黄色光混合而成的白色光。
[第7实施方式]
接着，参照图11对本发明的第7实施方式进行说明。图11是第7实施方式所涉及的发光装置1E的截面图。如图11所示，在本实施方式中，荧光体的状态及其配置与第2实施方式不同。以下，对具有与在第2实施方式中说明的发光装置相同的功能和构成的发光装置1E的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。
如图11所示，发光装置1E包括：发光元件10，其包括LED；陶瓷基板3，其支撑发光元件10；主体4，其包含白色的树脂；以及透明构件101，其密封发光元件10。
在透明构件101中分散有颗粒状的荧光体102。荧光体102是第1实施方式的荧光体的颗粒状物，例如，通过将在第1实施方式中制造的YAG单晶荧光体92粉碎而得到。
透明构件101例如是硅酮树脂、环氧树脂等透明树脂或者玻璃等透明无机材料。
分散在透明构件101中的荧光体102吸收从发光元件10发出的蓝色系的光的一部分，发出例如500～630nm的波长的黄色系的荧光。没有被荧光体102吸收的蓝色系的光和从荧光体102发出的黄色系的荧光混合，从发光装置1E发出白色的光。
此外，本实施方式的透明构件101和荧光体102也可以适用于其他的实施方式。即，也可以取代第3实施方式的透明树脂8和荧光体21而使用本实施方式的透明构件101和荧光体102。
[第8实施方式]
接着，参照图12A、图12B对本发明的第8实施方式进行说明。图12A是第8实施方式所涉及的发光装置1F的截面图，图12B是构成发光装置1F的发光元件10及其周边部的截面图。如图12A、图12B所示，在本实施方式中，荧光体的状态及其配置与第2实施方式不同。以下，对具有与在第2实施方式中说明的发光装置相同的功能和构成的发光装置1F的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。
如图12A所示，发光装置1F包括：发光元件10，其包括LED；透明构件103，其以覆盖发光元件10的光出射面的方式设置；陶瓷基板3，其支撑发光元件10；主体4，其包含白色的树脂；以及透明树脂8，其密封发光元件10和透明构件103。
在透明构件103中分散有颗粒状的荧光体104。荧光体104是第1实施方式的荧光体的颗粒状物，例如，通过将在第1实施方式中制造的YAG单晶荧光体92粉碎而得到。
透明构件103例如是硅酮树脂、环氧树脂等透明树脂或者玻璃等透明无机材料。透明构件103例如具有与第2实施方式的荧光体2同样的形状、大小。
分散于透明构件103中的荧光体104吸收从发光元件10发出的蓝色系的光的一部分，发出例如500～630nm的波长的黄色系的荧光。没有被荧光体104吸收的蓝色系的光和从荧光体104发出的黄色系的荧光混合，从发光装置1F发出白色的光。
此外，本实施方式的透明构件103和荧光体104也可以适用于其他的实施方式。例如，可以取代第3实施方式的荧光体21或者第4、5、6的实施方式的荧光体22而使用本实施方式的透明构件103和荧光体104。
(实施方式的效果)
根据上述实施方式，能得到量子效率、温度消光特性优异的荧光体。另外，通过使用量子效率、温度消光特性优异的荧光体，能得到具有高亮度、高输出、长寿命等优异特征的发光装置。
从以上说明也可明确，本发明并不限于上述实施方式和图示例，而是能在各权利要求记载的范围内进行各种设计变更。例如，对荧光体的制造方法示出了一例，但是本发明的荧光体不限于利用这一例制造的荧光体。另外，也可以利用所谓炮弹型的树脂密封发光元件和荧光体。另外，也可以是一个发光装置具有多个发光元件的构成。另外，还可以组合如下荧光体来构成发光装置：包含以发出蓝色系的光的发光元件的光为激励光而发出黄色系的光的单一单晶的荧光体；以及包含发出与所述荧光体不同的色调的光的单一单晶的荧光体等包含多种单一单晶的荧光体。
工业上的可利用性
提供量子效率优异的荧光体及其制造方法以及使用该荧光体的发光装置。
附图标记说明
1、1A、1B、1C、1D…发光装置、2、21、22、102、104…荧光体、3…陶瓷基板、2a、21a、22a…第1面、2b、21b、22b…第2面、4、5…主体、51…保持部、4A、5A…开口部、4b…上表面、6…透明基板、10、10A、7…发光元件、11…元件基板、11a…第1主面、11b…第2主面、12…n型GaN层、13…发光层、14…p型GaN层、15A…n侧电极、15B…p侧电极、16…凸点、31、32、61、62…配线部、311、321、611、621…焊线、40、50…反射面、140…透明电极、140b…表面、70…Ga2O3基板、71…缓冲层、72…n+－GaN层、73…n－AlGaN层、74…MQW层、75…p－AlGaN层、76…p+－GaN层、77…p电极、78…n电极、80…晶体培养装置、81…坩埚、82…筒状容器、83…高频线圈、90…熔体、91…晶种、92…YAG单晶荧光体、101、103…透明构件。

Claims (5)

1.一种平板状的荧光体构件，其特征在于，
激励光的波长为460nm、温度从25℃上升到100℃时的荧光强度的降低不到3％，
包括以YAG晶体为母晶体的多个颗粒状的YAG系单晶，所述YAG系单晶具有用Y3-x- yGdxCeyAl5O12-w表示的组分，其中，0.03≤x≤0.2，0.003≤y≤0.2，-0.2≤w≤0.2，在包含透明树脂或透明无机材料的透明构件中分散有所述多个颗粒状的YAG系单晶。
2.根据权利要求1所述的平板状的荧光体构件，
激励光的波长为460nm时的25℃的量子效率是92％以上。
3.一种平板状的荧光体构件，
激励光的波长从460nm变为480nm时，荧光光谱的半值宽度的变化是1.5nm以下，包括以YAG晶体为母晶体的多个颗粒状的YAG系单晶，所述YAG系单晶具有用Y3-x-yGdxCeyAl5O12-w表示的组分，其中，0.03≤x≤0.2，0.003≤y≤0.2，-0.2≤w≤0.2，在包含透明树脂或透明无机材料的透明构件中分散有所述多个颗粒状的YAG系单晶。
4.一种发光装置，其特征在于，具备：
发光元件，其发出蓝色系的光；以及
权利要求1～3中的任一项所述的平板状的荧光体构件，其以所述发光元件的光为激励光而发出黄色系的光。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，
所述发光元件与所述平板状的荧光体构件具有分开的构成。
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