CN1977396A - 发光器件以及使用该发光器件的照明装置和图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供发光器件以及使用该发光器件的照明装置和图像显示装置。为了提高包含作为波长转换材料的荧光体和发射可见光的半导体发光元件的发光器件的辉度和显色性，本发明使用由选自由氧化物、氮氧化合物和氮化物组成的组中的至少1种以上的、并且被半导体发光元件发射出的可见光激发时，室温下的发光效率为35％以上的两种以上的荧光体的混合物组成的荧光体。此外，所述混合物含有第一荧光体和可以吸收第一荧光体的发射光且不同于第一荧光体的第二荧光体，并且相对于荧光体的混合物，以重量百分率计，所述混合物含有85％以上的第一荧光体。

Description

发光器件以及使用该发光器件的照明装置和图像显示装置
技术领域
本发明涉及发光器件以及使用该发光器件的照明装置和图像显示装置。
背景技术
目前，由作为半导体发光元件的氮化镓(GaN)类发光二极管(LED)和作为波长转换材料的荧光体组合而成的发射白色光的发光器件具有耗电少、寿命长等特征，因而，它作为图像显示装置或照明装置的发光源而受到人们的关注。
尤其是，作为代表性的发光器件，可以举出由添加铟(In)的氮化镓(GaN)类蓝色LED和铯(Ce)活化的钇铝石榴石类黄色荧光体组合而成的白色LED，但向来为人所诟病的问题是，其在红色区域(600nm以上)的光量较少且在蓝绿色区域(480nm～510nm)的光量较少等，并且发光器件发射出的光的平均显色评价数Ra低，因而人们正在寻求改进。
为了克服以上问题，根据专利文献1的公开，该发明得到了一种发射白色合成光的白色LED，其中，在(Y1-a-bGdaCeb)3(Al1-cGac)5O12类绿色荧光体的发光色基础上，为增加红色成分，用蓝色LED激发含有(Ca1-a-bSraEub)S:Eu2+类红色荧光体的荧光体，从而得到白色合成光。此外还公开了一种得到白色光的方法，其中，通过将绿色荧光体和红色荧光体的混合物中的绿色荧光体的重量比设定为40％～80％来得到白色光。此处使用的红色荧光体为被绿色荧光体的发射光激发的物质。但是，当使用所述的荧光体的组合和重量比的荧光体混合物时，存在以下问题：与绿色荧光体的发光效率相比，红色荧光体的发光效率较低，因此必须以20％～60％的重量比相对大量地使用红色荧光体，而由于发光效率较低的大量的红色荧光体吸收从绿色荧光体发射的绿色光，因此从白色LED发射的光通量降低。此外，所用的红色荧光体为耐湿性差的硫化物类红色荧光体，易劣化并且合成困难，因此制造成本高，使用所述硫化物类红色荧光体得到的白色LED存在耐久性差、价格高的问题。此外，所使用的绿色荧光体的发光色偏于黄色，因而存在着蓝绿色区域的发射光不足、显色性差的问题。另外，非专利文献1公开了使用作为绿色荧光体的SrGa2S4:Eu2+和作为红色荧光体的ZnCdS:Ag，Cl的白色LED，但存在的问题是，即使利用这种白色LED，也不能得到充分的光通量和显色性，而且使用白色LED时，硫化物易于劣化。
专利文献1：特开2003-243715号公报
非专利文献1：J.Electrochem.Soc.Vol.150(2003)pp.H57-H60
发明内容
本发明要解决的问题
鉴于上述的现有技术，本发明着眼于开发高辉度、高显色性的发光器件。因而，本发明的目的在于提供高辉度、高显色性的发光器件，以及使用该发光器件的照明装置和图像显示装置。
本发明者们为解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，使用两种以上荧光体的混合物，所述荧光体被半导体发光元件发射的可见光激发时，室温下的发光效率为35％以上，所述混合物含有第一荧光体和可以吸收第一荧光体的发射光且不同于第一荧光体的第二荧光体，相对于所述荧光体的混合物，以重量百分率计，所述混合物含有85％以上的第一荧光体，由此可以得到高辉度、高显色性的发光器件，从而完成了本发明。
根据本发明，可以得到高辉度和高显色性的器件。此外，使用本发明的发光器件时，可以提供发光效率和显色性优异的照明装置和图像显示装置。
附图说明
图1为示出由作为波长转换材料的本发明的荧光体和半导体发光元件构成的发光器件的一个实施例的示意性截面图。
图2为示出安装有图1所示的发光器件的面发光照明装置的一个实施例的示意性截面图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，但是以下示例等不对本发明构成任何限制，可以在不脱离本发明主旨的范围内进行任意变化来实施本发明。
本发明的发光器件为含有作为波长转换材料的荧光体和发射可见光的半导体发光元件的发光器件。该荧光体为选自由氧化物、氮氧化合物和氮化物组成的组中的至少1种以上的荧光体，并且该荧光体由两种以上的荧光体的混合物组成，所述两种以上的荧光体被半导体发光元件发射出的可见光激发时，室温下的发光效率为35％以上，该混合物含有第一荧光体和可以吸收第一荧光体的发射光且不同于第一荧光体的第二荧光体，相对于荧光体的混合物，以重量百分率计，所述混合物含有85％以上的第一荧光体。
用作本发明的荧光体的物质为选自由氧化物、氮氧化合物、氮化物组成的组中的至少1种以上的荧光体。由于使用这些物质，发光器件使用时的劣化较少，而且因为在大功率LED等高负荷的光照射下荧光体的温度上升时，显示出高发光效率，并且因为表现出低劣化、高辉度，所以这是优选的。特别是，优选使用选自由无机氧化物、无机氮氧化合物、无机氮化物组成的组中的至少1种以上的荧光体，这是因为发光器件使用时的劣化极少。
此外，在本发明中所使用的荧光体由两种以上的荧光体的混合物组成，所述两种以上的荧光体被半导体发光元件发出的可见光激发时，室温下的发光效率为35％以上。如果使用发光效率小于35％的荧光体，即使激发荧光体的半导体发光元件的效率较高，组合这些荧光体所得到的发光器件的整体发光效率也将降低，因此这是不优选的。荧光体的混合物含有第一荧光体和可以吸收第一荧光体的发射光且不同于第一荧光体的第二荧光体，但具体来说，由于第一荧光体的发射光用于第二荧光体的激发，所以第一荧光体的发光效率优选为40％以上，更优选为45％以上，特别优选为50％以上，发光效率越高越好。此外，第二荧光体的发光效率也优选越高越好，其发光效率优选为40％以上，更优选为45％以上，进一步优选为50％以上。
下面，对求出以量子吸收效率αq和内部量子效率ηi的乘积所表示的发光效率的方法进行说明。首先，为保证测定精度，使作为测定对象的例如粉末状的荧光体样品表面变得足够平滑，塞进槽中，然后放置在带有积分球等的分光光度计中。这种分光光度计有大塚电子株式会社制造的MCPD 2000等。使用积分球等是为了可以将被样品反射的光子和以光致发光从样品发出的光子全部计入，即，为了杜绝出现逸至测定系统外的未被计入的光子。将激发荧光体的发光源安装在这种分光光度计上。这样的发光源例如为Xe灯等，并且使用滤光器等进行调整，以使发射光峰值波长为400nm。将这种经过调整而具有400nm波长峰值的来自发光光源的光照射在待测定的样品上，测定其发射光光谱。实际上，在由此测定的发射光光谱中，除了由激发发光源发射出的光(下文中，简记为激发光)通过光致发光从样品中发射出的光子之外，还包含了被样品反射的激发光组分的光子的贡献。吸收效率αq为由样品吸收的激发光的光子数Nabs除以激发光的全部光子数N所得的值。首先，以如下方式求得后者激发光的全部光子数N。即，将相对于激发光，以具有大约100％的反射率R的物质(例如Labsphere制造的Spectralon(对于400nm的激发光具有98％的反射率)等反射板)作为测定对象，将其安装在该分光光度计上，从而测定反射光谱Iref(λ)。在此，由所述反射光谱Iref(λ)根据(式1)所求得的数值与N成比例。
[数学式1]
1 R ∫ λ · I ref ( λ ) dλ ——(式1)
在此，积分区间优选仅为Iref(λ)具有实质意义的值的区间。前者的Nabs与以(式2)所求得的量成比例。
[数学式2]
1 R ∫ λ · I ref ( λ ) dλ - ∫ λ · I ( λ ) dλ ——(式2)
在此，I(λ)为安装了用于求出αq的对象样品时的反射光谱。将(式2)的积分范围设置为与在(式1)中确定的积分范围相同。通过这样限定积分范围，(式2)的第二项对应着对象样品通过反射激发光而产生的光子数，即，对应着从对象样品产生的全部光子中扣除由激发光引起的光致发光所产生的光子数后的光子数。得到实际的光谱测定值通常为与λ相关的以某一有限的谱带宽度划分的数字数据，因此，通过基于所述谱带宽度的加和来求得(式1)和(式2)的积分。通过以上方法，求出αq＝Nabs/N＝(式2)/(式1)。
下面，对于求出内部量子效率ηi的方法进行说明。ηi为通过光致发光产生的光子数NPL除以样品吸收的光子数Nabs所得到的值。在此，NPL与由(式3)求得的量成比例。
[数学式3]∫λ·I(λ)dλ——(式3)
此时，积分区间限定于由样品通过光致发光产生的光子具有的波长区域。这是为了从I(λ)中扣除从样品反射的光子的贡献。具体地说，(式3)的积分下限为取(式1)的积分的上端，并且以适合于包含来自于光致发光的光谱的范围为上端。通过以上方法，求出ηi＝(式3)/(式2)。此外，至于从数字数据的光谱进行积分，这与求出αq的情况相同。
此外，通过得到以如上所述的方式求得的量子吸收效率αq和内部量子效率ηi的乘积，从而求得在本发明中所定义的发光效率。
此外，在半导体发光元件的发射光波长下的第二荧光体的吸收效率优选为比在第一荧光体的发射光峰值波长下的第二荧光体的吸收效率更大；在此情况中，半导体发光元件的发射光被第二荧光体所吸收并激发第二荧光体发光的概率高于第一荧光体的发射光被第二荧光体所吸收并激发第二荧光体发光的概率，从而可以得到发光效率更高的发光器件，因此这是优选的。
如上所述，在本发明的发光器件中包含发光效率为35％以上的2种以上的荧光体的混合物，并且含有第一荧光体以及可以吸收第一荧光体的发射光并与第一荧光体不同的第二荧光体；但是此时，相对于荧光体的混合物，具体地说，相对于第一荧光体和第二荧光体的总量，以重量百分率计，第一荧光体的含量为85％以上。第一荧光体的重量百分率小于85％时，将不能得到高辉度并且显示良好的白色的白色LED，并将成为带有强烈红色的白色LED。为了得到更好的白色，根据第一荧光体和第二荧光体的发光效率的平衡，以及相对于第二荧光体的第一荧光体的发射光的吸收效率，以重量百分率计，第一荧光体的含量优选为89％以上。此外，为了进一步得到纯粹的白色，第一荧光体的重量百分率优选为92％以上。
为得到高辉度并且显示绿色或红色成分多且显色性高的发光的发光器件，通常选择荧光体为，第一荧光体的发射光峰值波长L1处于490nm≤L1≤550nm的范围，第二荧光体的发射光峰值波长L2处于600nm≤L2≤700nm的范围。更理想的是，选择荧光体，以使第一荧光体的发射光峰值波长L1处于490nm≤L1≤550nm的范围，并且第二荧光体的发射光峰值波长L2处于600nm≤L2≤700nm的范围。
如果选择这样组合的荧光体，当以在380nm～480nm的可见光范围内具有峰值波长的半导体发光元件的发射光激发所述的荧光体时，可以得到几乎全部颜色具有发射光光谱且显色性高的发光器件。半导体发光元件的峰值波长在420nm～480nm的蓝色光区域时，特别具有高辉度，并且显色性增高。此外，半导体发光元件的峰值波长在435nm～465nm的纯蓝色光区域时，辉度最高并且显色性增高。
对于本发明的高辉度且显示出高显色性的白色光的发光器件而言，从所述发光器件发射出的光的平均显色评价数Ra为80以上，特别优选Ra为85以上，对于最佳的半导体发光元件和荧光体的组合，Ra达到88以上这样非常高的值。此外，Ra的上限值为100。
在第一荧光体的发射光峰值波长L1小于或者大于490nm≤L1≤550nm的范围的情况中，或者在第二荧光体的发射光峰值波长L2小于或者大于600nm≤L2≤700nm的范围的情况中，发光器件的辉度和显色性劣化，因此是不优选的。据此理由，更优选第一荧光体的发射光峰值波长L1处于500nm≤L1≤540nm的范围，第二荧光体的发射光峰值波长L2处于610nm≤L2≤670nm的范围。此外，通过将第一荧光体的发射光峰值波长L1设为510nm≤L1≤540nm的范围，将第二荧光体的发射光峰值波长L2设为620nm≤L2≤660nm的范围，从而不仅仅绿色或红色增强，辉度和显色性高，而且用于图像显示装置时，颜色再现范围变宽，因此是特别优选的。
下面，对用于本发明的发光器件的第一荧光体和第二荧光体的实例进行说明，但是荧光体不限于以下的例示物。
作为第一荧光体，可举出以下述通式(1)或(2)所示的母体结晶内至少含有作为发光中心离子Ce的荧光体；考虑到使用发光器件时的劣化较少、发光器件使用温度变化导致的辉度变化较小、得到高辉度、高显色性的发光器件等方面，特别优选至少包含以下任意一种荧光体。
M1 aM2 bM3 cOd    (1)
M4 eM5 fOg       (2)
下面，对上述通式(1)进行说明。
M1表示2价的金属元素，M2表示3价的金属元素，M3表示4价的金属元素；a、b、c、d分别为以下范围的数。
2.7≤a≤3.3
1.8≤b≤2.2
2.7≤c≤3.3
11.0≤d≤13.0
在此，式(1)中的M1为2价的金属元素，但是从发光效率等方面考虑，优选选自由Mg、Ca、Zn、Sr、Cd和Ba组成的组中的至少一种元素，更优选Mg、Ca或Zn，特别优选Ca。在这种情况中，可以单独使用Ca，也可以将Ca与Mg复合使用。基本上，M1优选为以上述优选的元素形成，但是在不损害性能的范围内，也可以包含其他的2价金属元素。
此外，式(1)中的M2为3价金属元素，但是从同样的方面考虑，优选选自由Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd和Lu组成的组中的至少一种元素，更优选Al、Sc、Y或Lu，特别优选Sc。在这种情况中，可以单独使用Sc，也可以将Sc与Y或Lu复合使用。基本上，M2优选为以上述优选的元素形成，但是在不损害性能的范围内，也可以包含其他的3价金属元素。
此外，式(1)中的M3为4价金属元素，但是从同样的方面考虑，优选至少包含Si，通常以M3表示的4价金属元素的50摩尔％以上为Si，并且优选为70摩尔％以上、更优选为80摩尔％以上、特别优选为90摩尔％以上为Si。作为Si以外的4价金属元素M3，优选选自由Ti、Ge、Zr、Sn和Hf组成的组中的至少一种元素，更优选选自由Ti、Zr、Sn和Hf组成的组中的至少一种元素，特别优选为Sn。M3尤其优选Si。基本上，M3优选为以上述优选的元素形成，但是在不损害性能的范围内，也可以包含其他的4价金属元素。
此外，在本发明中，在不损害性能的范围内包含所述其他2价、3价和/或4价元素时，分别相对于上述M1、M2和M3，通常以10摩尔％以下、优选以5摩尔％以下、更优选以1摩尔％以下的比例包含所述其他元素。
此外，式(1)中，a、b、c、d分别为2.7≤a≤3.3、1.8≤b≤2.2、2.7≤c≤3.3、11.0≤d≤13.0的范围的数。对于该荧光体而言，通过发光中心离子的元素置换到M1、M2、M3中的任意一种金属元素的晶格的位置，或者通过配置在晶格间的间隙等，从而a～d在上述范围之中变动，但是该荧光体的结晶结构为石榴石结晶结构，并且一般采用a＝3、b＝2、c＝3、d＝12的体心立方点阵的结晶结构。
此外，作为所述结晶结构的化合物母体内所含有的发光中心离子，至少含有Ce，为了微调整发光特性，也可以包含选自由Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb组成的组中的1种以上的2价～4价的元素作为共活化剂；特别是，可以含有选自由Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Sm、Eu、Tb、Dy和Yb组成的组中的1种以上的2价～4价的元素，并且可以适当地添加2价的Mn、2价～3价的Eu或者3价的Tb。含有共活化剂时，相对于1mol的Ce，共活化剂的量通常为0.01mol～20mol。
作为活化剂的Ce的浓度过低时，发光的活化剂就会过少，发光强度下降；Ce的浓度过高时，浓度消光就会增大，发光强度下降。从发光强度方面考虑，相对于1摩尔的M1，以摩尔比计，Ce的浓度优选为0.0001～0.3，更优选为0.001～0.1，进一步优选为0.005～0.05。
下面，对以下通式(2)进行说明。
M4 eM5 fOg     (2)
在此，式(2)中，M4表示2价的金属元素，M5表示3价的金属元素；e、f、g分别为以下范围的数。
0.9≤e≤1.1
1.8≤f≤2.2
3.6≤g≤4.4
式(2)中的M4为2价的金属元素，但是从发光效率等方面考虑，优选选自由Mg、Ca、Zn、Sr、Cd和Ba组成的组中的至少一种元素，更优选Mg、Ca或Zn，特别优选Ca。在这种情况中，可以单独使用Ca，也可以将Ca与Mg复合使用。基本上，M4优选为以上述优选的元素形成，但是在不损害性能的范围内，也可以包含其他的2价金属元素。
此外，式(2)中的M5为3价的金属元素，但是从同样的方面考虑，优选选自由Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd和Lu组成的组中的至少一种元素，更优选Al、Sc、Y或Lu，特别优选Sc。在这种情况中，可以单独使用Sc，也可以将Sc与Y或Lu复合使用。基本上，M5优选为以上述优选的元素形成，但是在不损害性能的范围内，也可以包含其他的3价金属元素。
此外，在本发明中，在不损害性能的范围内包含所述2价和/或3价的其他元素时，分别相对于上述M4和M5，通常以10摩尔％以下、优选以5摩尔％以下、更优选以1摩尔％以下的比例包含所述其他元素。
从发光特性方面考虑，元素比优选以下范围。特别是，作为活化剂的Ce的浓度过低时，发光的活化剂就会过少，发光强度下降；Ce的浓度过高时，浓度消光就会增大，发光强度下降。从发光强度方面考虑，相对于1摩尔的M4，以摩尔比计，Ce的浓度优选为0.0001～0.3，更优选为0.001～0.1，进一步优选为0.005～0.05。
此外，作为所述结晶结构的化合物母体内所含有的发光中心离子，至少含有Ce，为了微调整发光特性，也可以包含选自由Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb组成的组中的1种以上的2价～4价的元素作为共活化剂；特别是，可以含有选自由Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Sm、Eu、Tb、Dy和Yb组成的组中的1种以上的2价～4价的元素，并且可以适当地添加2价的Mn、2价～3价的Eu或者3价的Tb。含有共活化剂时，相对于1mol的Ce，共活化剂的量通常为0.01mol～20mol。
下面对第二荧光体进行说明。对第二荧光体没有特别限制，只要可以吸收上述第一荧光体的发射光即可，但是考虑到使用发光器件时的劣化较少、使用温度变化导致的辉度变化较小、得到高辉度、高显色性的发光器件等方面，特别优选包含至少含有M元素、A元素、D元素、E元素和X元素的组合物(其中，M为选自由Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb组成的组中的1种或2种以上的元素，并且至少含有Eu；A为选自由M元素以外的2价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素；D为选自由4价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素；E为选自由3价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素；X为选自由O、N和F组成的组中的1种或2种以上的元素)。
在此，M至少包含Eu，并且选自由Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb组成的组中的1种或2种以上的元素，尤其是，优选选自由Mn、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Er和Yb组成的组中的1种或2种以上的元素，更优选Eu。
A为选自由M元素以外的2价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素，但尤其是，优选选自由Mg、Ca、Sr和Ba组成的组中的1种或2种以上的元素，更优选Ca。
D为选自由4价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素，但尤其是，优选选自由Si、Ge、Sn、Ti、Zr和Hf组成的组中的1种或2种以上的元素，更优选Si。
E为选自由3价的金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素，但尤其是，优选选自由B、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd和Lu组成的组中的1种或2种以上的元素，更优选Al。
X为选自由O、N和F组成的组中的1种或2种以上的元素，但是其中优选N或由N和O组成的物质。
作为上述组合物的具体组成式，例如，如以下通式(3)所示。
MaAbDcEdXe                (3)
式(3)中，a、b、c、d、e的值选自完全满足以下条件的值：
0.00001≤a≤0.1           (i)
a+b＝1                    (ii)
0.5≤c≤4                 (iii)
0.5≤d≤8                 (iv)
0.8×(2/3+4/3×c+d)≤e    (v)
e≤1.2×(2/3+4/3×c+d)    (vi)
a表示作为发光中心的元素M的添加量，比较好的是使荧光体中的M与(M+A)的原子数的比a(a＝M/(M+A))为0.00001～0.1。a值小于0.00001时，作为发光中心的M的数量较少，因此发光辉度下降。a值大于0.1时，M离子间的干涉引起浓度消光，从而辉度下降。
尤其是，M为Eu时，从发光辉度变高的方面考虑，a值优选为0.002～0.03。
c值为Si等D元素的含量，并且为0.5≤c≤4所示的量。优选为0.5≤c≤1.8，进一步优选为c＝1。c值小于0.5时以及大于4时，发光辉度下降。0.5≤c≤1.8的范围内发光辉度高，尤其c＝1时，发光辉度特别高。
d值为Al等E元素的含量，并且为0.5≤d≤8所示的量。优选为0.5≤d≤1.8，更优选为d＝1。d值小于0.5时以及大于8时，发光辉度下降。0.5≤d≤1.8的范围内发光辉度高，尤其d＝1时，发光辉度特别高。
e值为N等X元素的含量，并且为0.8×(2/3+4/3×c+d)～1.2×(2/3+4/3×c+d)所示的值。进一步优选为e＝3。e值在该值的范围外时，发光辉度下降。
在以上的组成之中，高发光辉度的优选组成为至少在M元素中包含Eu、A元素中包含Ca、D元素中包含Si、E元素中包含Al、X元素中包含N的物质。尤其是M元素为Eu、A元素为Ca、D元素为Si、E元素为Al、X元素为N或者N与O的混合物的无机化合物。
X元素为N或者N与O的混合物时，(O的摩尔数)/(N的摩尔数+O的摩尔数)过大时，发光强度降低。从发光强度方面考虑，(O的摩尔数)/(N的摩尔数+O的摩尔数)优选为0.5以下，更优选为0.3以下；由于在0.1以下时，成为在发射光波长640nm～660nm内具有发射光峰值波长的色纯度良好的红色荧光体，因此进一步优选在0.1以下。此外，通过将(O的摩尔数)/(N的摩尔数+O的摩尔数)设为0.1～0.3，可以将发射光峰值波长调整至600nm～640nm，由于这是接近人类的视觉感知度较高的波长区域，从而可得到高辉度的发光器件，因此从其他方面来看是优选的。
对于照射半导体发光元件发射出的光的荧光体的混合物，根据与半导体发光元件的距离，优选阶段性地或连续地调整第一荧光体与第二荧光体的混合比率，以使所述距离越大，第一荧光体的混合比率越高。
即，将第一荧光体和第二荧光体混合，将混合物配置在半导体发光元件发射出的光直接照射的部位时，在半导体发光元件的附近并且被从其发射出的光直接照射的地方，优选相对地降低荧光体混合物中的第一荧光体的混合比率，而在远离半导体发光元件并且不被从所述器件发射出的光直接照射的地方，优选相对地提高包含在荧光体混合物中的第一荧光体的混合比率。这样，通过将荧光体混合比率赋予梯度，首先使大量混合有第二荧光体的部分吸收半导体发光元件发射出的光的一部分，从而强烈地激发第二荧光体，然后利用未被第二荧光体吸收的残余光激发第一荧光体的比率较高的荧光体混合物，由此可以提高荧光体的整体发光效率。
考虑到得到高辉度、显示出高显色性的白色光的发光器件方面，优选含有以下荧光体混合物：受到半导体发光元件的发射光照射时，荧光体混合物的发射光的色度坐标值在以CIE色度坐标中的色度坐标值(0.450，0.350)、(0.550，0.450)、(0.400，0.600)、(0.300，0.500)为顶点的四边形所包围的范围。在使用显示出所述范围外的发射光的荧光体混合物的情况中，与发射蓝色光的半导体发光元件组合时，很难得到白色光。为得到显示出纯度更高的白色光的发光器件，荧光体混合物的发射光的色度坐标值更优选在以(0.500，0.400)、(0.550，0.450)、(0.400，0.600)、(0.320，0.520)为顶点的四边形所包围的范围内，进一步优选在以(0.480，0.420)、(0.520，0.480)、(0.410，0.590)、(0.340，0.520)为顶点的四边形所包围的范围内。
此外，在本发光器件中，为成为辉度、色度和显色性理想的白色系的光，优选调整半导体发光元件的发射光波长、荧光体混合物的混合比和荧光体在半导体发光元件上的涂布量，以使半导体发光元件的发射光与受到该半导体发光元件的发射光激发的荧光体混合物的发射光的合成光的色度坐标值在以CIE色度坐标中的色度坐标值(0.275，0.175)、(0.450，0.400)、(0.350，0.450)、(0.175，0.250)为顶点的四边形所包围的范围。根据同样的理由，更优选调整半导体发光元件的发射光波长、荧光体混合物的混合比和荧光体涂布量，从而将发光器件的合成光的色度坐标值设置在以(0.278，0.210)、(0.410，0.385)、(0.353，0.420)、(0.215，0.265)为顶点的四边形所包围的范围内，进一步优选为在以(0.280，0.250)、(0.370，0.370)、(0.355，0.390)、(0.255，0.275)为顶点的四边形所包围的范围内，最优选在以(0.295，0.275)、(0.340，0.330)、(0.330，0.340)、(0.285，0.295)为顶点的四边形所包围的范围内。
本发明的发光器件至少包含2种以上的作为波长转换材料的荧光体，并且包含发射可见光的半导体发光元件，例如LED或LD等半导体发光元件，由于本发明的发光器件是通过吸收半导体发光元件发射出的可见光来发射出长波长的可见光的高辉度、高显色性的发光器件，因此适合用作彩色液晶显示器等的图像显示装置或面发光等照明装置等的光源。
基于附图，对本发明的发光器件进行说明。图1为示出由作为波长转换材料的荧光体和半导体发光元件构成的发光器件的一个实施例的示意性截面图；图2为示出安装有图1所示的发光器件的面发光照明装置的一个实施例的示意性截面图。在图1和图2中，1为发光器件，2为支架引线，3为内引线，4为半导体发光元件，5为含荧光体的树脂部，6为导电性金属丝，7为模塑部件，8为面发光照明装置，9为扩散板，10为支撑壳体。
如图1所示，本发明的发光器件1形成通常的炮弹型，通过将含荧光体的树脂部5覆盖在包含GaN类蓝色发光二极管等的半导体发光元件4之上，从而将所述发光器件4固定在支架引线2上部的杯体内，所述含荧光体的树脂部5是通过使本发明的荧光体在环氧树脂或丙烯酸树脂等粘合剂中混合、分散，并且注入杯体内而形成的。另一方面，利用银糊等安装部件将半导体发光元件4和支架引线2导通，并且利用导电性金属丝6将半导体发光元件4和内引线3导通，以由环氧树脂等形成的模塑部件7覆盖并保护全部这些部件。
此外，如图2所示，在安装有所述发光器件1的面发光照明装置8中，将多个发光器件1配置在将内面制作为白色平滑面等不透光性的方形的支撑壳体10的底面上，并且将用于驱动发光器件1的电源和电路等(未图示)设置在所述底面的外侧。为了发光的均匀化，将乳白色的丙烯酸树脂板等扩散板9固定在相当于支撑壳体10的盖部的地方。
此外，驱动面发光照明装置8，通过将电压施加到发光器件1的半导体发光元件4上，从而使其发射蓝色光等，并且在含荧光体的树脂部5中的作为波长转换材料的荧光体混合物将其发射光的一部分吸收，并且发出波长更长的光；另一方面，利用与未被荧光体吸收的蓝色光等的混色，可以得到高显色性的发射光，该发射光透过扩散板9，出射到图面上方，从而在支撑壳体10的扩散板9面内得到均匀明亮的照明光。
实施例
下面通过实施例对本发明进行具体的说明，但是只要不超过本发明的主旨，本发明不限于以下的实施例。
实施例1
将第一荧光体和第二荧光体混合，以使第一荧光体的重量百分率为94％、且第二荧光体的重量百分率为6％，从而得到荧光体混合物。所述第一荧光体为发光效率为46％的氧化物的荧光体，它含有0.03摩尔的作为活化剂的Ce(化学组成式中相对于1摩尔的Ca为0.01摩尔)，具有Ca3Sc2Si3O12的化学组成，并且在505nm处具有发射光峰值波长。所述第二荧光体为发光效率为54％的氮化物的荧光体，它含有0.01摩尔的作为活化剂的Eu，具有CaAlSiN3的化学组成，并且在650nm处具有发射光峰值波长。
所述第一荧光体的发射光光谱中观察到的强发射光峰值与第二荧光体的激发光谱中观察到的激发带的波长完全重合，从而可以确认第一荧光体的发射光被第二荧光体吸收并将第二荧光体激发。
然后，将发射光峰值波长为460nm的添加In的GaN类半导体发光元件的蓝色发射光照射到所述荧光体混合物上时，荧光体显示出CIE色度坐标中的色度坐标值(x，y)为(0.420，0.500)的发射光。
此外，由以下的步骤制作炮弹型白色LED。首先，使用导电性安装部件银糊，将以460nm的波长发光的LED(Cree社制C460XT)安装在炮弹型LED用的框架的杯体部。然后，使用Au线，将LED电极和内引线连接。此外，相对于1g的上述荧光体混合物，以10g的比例将环氧树脂充分混合，将所得到的荧光体和树脂的混合物(以下称为“荧光体糊”)注入安装有LED的框架的杯体部分。将这些部件在120℃保持1小时，使环氧树脂硬化。然后，将装有如上所述制备的LED和荧光体的框架插入已将环氧树脂注入的炮弹型的模具中，在120℃保持1小时。使树脂硬化后，从模具内取出，从而得到炮弹型白色LED。
在室温(约24℃)下，用20mA的电流驱动这样得到的白色LED，用积分球接收白色LED的全部发射光，通过光纤导入分光器，测定发射光光谱。在380nm～780nm的范围内，每5nm记录发射光强度的数值，从而得到发射光光谱的数据。结果，所述白色LED的色温为6800K，CIE色度坐标值x，y分别为0.309和0.318，平均显色评价数Ra为90，总光通量为2.5lm，并且显示出高发光特性。
现有制品(即，使蓝色LED和钇铝石榴石类荧光体组合的类白色LED)的平均显色评价数为79，或总光通量为1.9lm，相比之下，本发明的所述白色LED的平均显色评价数和总光通量非常高，并且显示出良好的发光。
因此可以看出，通过使用本发光器件，可以得到与目前的制品相比较具有高辉度、颜色再现范围宽的图像显示装置或高辉度、高显色性的照明装置。
实施例2
将第一荧光体和第二荧光体混合，以使第一荧光体的重量百分率为95％，从而得到荧光体的混合物。所述第一荧光体为发光效率为43％的氧化物的荧光体，它含有0.01摩尔的作为活化剂的Ce，具有CaSc2O4的化学组成，并且在516nm处具有发射光峰值波长。所述第二荧光体为发光效率为54％的氮化物的荧光体，它含有0.01摩尔的作为活化剂的Eu，具有CaAlSiN3的化学组成，并且在650nm处具有发射光峰值波长。
所述第一荧光体的发射光光谱中观察到的强发射光峰值与第二荧光体的激发光谱中观察到的激发带的波长完全重合，从而可以确认第一荧光体的发射光被第二荧光体吸收并将第二荧光体激发。
然后，将发射光峰值波长为460nm的添加In的GaN类半导体发光元件的蓝色发射光照射到所述荧光体上时，荧光体显示出CIE色度坐标中的色度坐标值(x，y)为(0.420，0.495)的发射光。
此外，以实施例1所示的步骤制作炮弹型白色LED并且对发光特性进行测定。
结果，所述白色LED具有色温为6400K、CIE色度坐标值x，y分别为0.320和0.320、平均显色性评价数Ra为89、总光通量为2.3lm的发光特性，与目前的类白色LED相比较，其平均显色评价数和总光通量非常高，显示出良好的发光。
因此可以看出，通过使用本发光器件，可以得到与目前的制品相比较具有高辉度、颜色再现范围宽的图像显示装置或高辉度、高显色性的照明装置。
工业实用性
本发明可以用于使用光的任意领域，例如，除室内和室外用的照明等之外，还适用于手机、家用电器、室外设置用显示器等各种电子设备的图像显示装置等。
尽管使用特定的实施方案对本发明进行了详细说明，但是本领域的技术人员明白，在不脱离本发明的意图和范围的情况下，可以作出各种变更。
此外，本申请基于2004年6月30日提出的日本专利申请(特愿2004-194509)，在此以参考的方式引入其全部内容。

Claims (6)

1.一种发光器件，所述发光器件包含作为波长转换材料的荧光体和发射可见光的半导体发光元件，所述发光器件的特征在于，该荧光体由选自由氧化物、氮氧化合物和氮化物组成的组中的至少1种以上的、并且被半导体发光元件发射出的可见光激发时，室温下的发光效率为35％以上的两种以上的荧光体的混合物组成，该混合物含有第一荧光体和可以吸收第一荧光体的发射光且不同于第一荧光体的第二荧光体，相对于荧光体的混合物，以重量百分率计，所述混合物含有85％以上的第一荧光体。
2.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，第一荧光体的发射光峰值波长L1处于490nm≤L1≤550nm的范围，并且第二荧光体的发射光峰值波长L2处于600nm≤L2≤700nm的范围。
3.如权利要求1或2所述的发光器件，其特征在于，所述发光器件含有下述荧光体的混合物：受到半导体发光元件的发射光照射时，荧光体混合物的发射光的色度坐标值(x，y)，在以CIE色度坐标中的色度坐标值(0.450，0.350)、(0.550，0.450)、(0.400，0.600)、(0.300，0.500)为顶点的四边形所包围的范围内。
4.如权利要求1～3中任一项所述的发光器件，其特征在于，半导体发光元件的发射光与被该半导体发光元件的发射光激发的荧光体混合物的发射光的合成光的色度坐标值，在以CIE色度坐标中的色度坐标值(0.275，0.175)、(0.450，0.400)、(0.350，0.450)、(0.175，0.250)为顶点的四边形所包围的范围内。
5.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置使用如权利要求1～4中任一项所述的发光器件。
6.一种图像显示装置，其特征在于，所述图像显示装置使用如权利要求1～4中任一项所述的发光器件。
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