DE112015005560T5

DE112015005560T5 - Licht-emittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE112015005560T5
Application number: DE112015005560.6T
Authority: DE
Inventors: Shozo Oshio; Shinji Shibamoto
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-09-07
Also published as: JPWO2016092743A1; CN107001931A; US20170343188A1; US10364963B2; WO2016092743A1

Abstract

Eine Licht-emittierende Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung schließt ein: ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement 10, das Laserlicht ausstrahlt; und einen Wellenlängenkonverter 50 einschließlich mehrerer Arten von Phosphoren, die das Laserlicht empfangen und Licht ausstrahlen. Die in den Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore sind im Wesentlichen aus Ce3+-aktivierten Phosphoren zusammengesetzt. Die vorstehend beschriebene Licht-emittierende Vorrichtung schließt mindestens einen Ce3+-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe ein, der das Laserlicht empfängt und Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 580 nm oder mehr bis weniger als 660 nm ausstrahlt, und durch die Phosphore ausgestrahlte Licht-emittierende Komponenten werden nur aus von Ce3+ abgeleiteten Licht-emittierenden Komponenten zusammengesetzt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Licht-emittierende Vorrichtung enthaltend: ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement, das Laserlicht ausstrahlt; und einen Wellenlängenkonverter, der mehrere Arten von Phosphoren enthält.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bisher war eine Licht-emittierende Vorrichtung bekannt, zusammengesetzt durch Kombinieren: eines Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelements, das Laserlicht ausstrahlt; und eines Wellenlängenkonverters, der mehrere Arten von Phosphoren enthält. Als solche Licht-emittierende Vorrichtung mit einer Lichtquelle, die das Laserlicht ausstrahlt, sind zum Beispiel bekannt: eine Laserbelichtungsvorrichtung wie in Patent-Literatur 1 beschrieben; und ein Laserprojektor. Bei der Licht-emittierenden Vorrichtung mit der Laserlicht ausstrahlenden Lichtquelle erfolgt im Allgemeinen eine hoch dichte Anregung der Phosphore.
Bisher wurde ein Eu²⁺-aktivierter Phosphor als ein solcher Phosphor zur Verwendung in der Licht-emittierenden Vorrichtung mit der das Laserlicht ausstrahlenden Lichtquelle verwendet. Zum Beispiel sind als ein Eu²⁺-aktivierter, rotes Licht-emittierender Phosphor (Ba, Sr, Ca)S:Eu²⁺, (Ba, Sr, Ca)AlSiN₃:Eu²⁺, (Ba, Sr, Ca)₂Si₅N₈:Eu²⁺ und dergleichen bekannt, die in Patent-Literatur 1 beschrieben sind.
ZITATENLISTE
PATENT-LITERATUR

Patent-Literatur 1: Japanische Übersetzung der PCT-Veröffentlichung Nr. 2012-524995
Patent-Literatur 2: Japanische Übersetzung der PCT-Veröffentlichung Nr. 2012-505269
Patent-Literatur 3: Japanische Ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2013-28667

NICHT-PATENT-LITERATUR

Nicht-Patent-Literatur 1: ”Luminescence of Rare Earth Ions (Originaltitel ist in Japanisch)”, von HOSHINA Teruhiko, Research Information Office of Sony Central Research Laboratory, 1983 (S58), S. 74–85

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die vorstehend beschriebene Licht-emittierende Vorrichtung, die den Eu²⁺-aktivierten, rotes Licht-emittierenden Phosphor verwendet, wies jedoch dahingehend Probleme auf, dass die Lichtemissionsleistung gering ist, und dass die Lichtemissionsleistung sinkt, wenn eine Betriebszeit verstrichen ist. Angemerkt sei, dass als Ursache der Senkung der Lichtemissionsleistung, welche auftritt, wenn die Betriebszeit verstrichen ist, angenommen wird, dass der Eu²⁺-aktivierte rotes Licht-emittierende Phosphor oxidiert worden ist oder eine verschlechterte Kristallstruktur davon hinterlässt, zum Beispiel durch örtliches Erhitzen auf 400°C oder mehr durch Bestrahlen mit dem Laserlicht. Hinsichtlich des Eu²⁺-aktivierten Phosphors besteht die Gefahr, dass eine Zusammensetzung oder Kristallstruktur davon verändert wird, da die Gefahr einer Oxidation von Eu²⁺ zu Eu³⁺ besteht. Darüber hinaus wird als Ursache für die Senkung der Lichtemissionsleistung, welche auftritt, wenn die Betriebszeit verstrichen ist, auch angenommen, dass die Lichtemission des Phosphors gesättigt ist, weil die Anzahl von elektronisch angeregten Zuständen angestiegen und durch die durch das Laserlicht verursachte hoch dichte Anregung gesättigt ist. Hierin anschließend wird der Grad der Beibehaltung der Lichtemissionsleistung, welche sinkt, wenn die Betriebszeit verstrichen ist, als Langzeitzuverlässigkeit bezeichnet. Zum Beispiel wird ein Fall, bei dem ein Grad der Abnahme der Lichtemissionsleistung, welcher verursacht wird, wenn die Betriebszeit verstrichen ist, klein ist, als hohe Langzeitzuverlässigkeit bezeichnet, und ein Fall, bei dem der Grad der Abnahme der Lichtemissionsleistung, welche verursacht wird, wenn die Betriebszeit verstrichen ist, groß ist, als geringe Langzeitzuverlässigkeit bezeichnet.
Angemerkt sei, dass ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor auch als ein Phosphor bekannt ist, der von dem Eu²⁺-aktivierten Phosphor verschieden ist. Zum Beispiel ist Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺, welches in PTL 2 und 3 beschrieben wird, oder dergleichen als der Ce³⁺-aktivierte rotes Licht-emittierende Phosphor bekannt. Hinsichtlich des Ce³⁺-aktivierten Phosphors sind eine Zusammensetzung und Kristallstruktur davon schwierig zu ändern, da Ce³⁺ davon für Oxidation und Reduktion wenig anfällig ist. Jedoch gab es bei dem Ce³⁺-aktivierten Phosphor, insbesondere einem Ce³⁺-aktivierten, rotes Licht-emittierenden Phosphor, Probleme, indem die Stokesverschiebung groß ist und die Temperatur zum Quenchen groß ist. Deshalb war es schwierig, den Ce³⁺-aktivierten, rotes Licht-emittierenden Phosphor für die Licht-emittierende Vorrichtung mit einer Lichtquelle, wie dem Laserlicht, anzuwenden, wobei die Licht-emittierende Vorrichtung große Anregungsenergie und leichtes Ansteigen einer Temperatur des Phosphors aufweist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme ausgeführt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Licht-emittierende Vorrichtung mit einer Lichtquelle bereitzustellen, die das Laserlicht emittiert, wobei die Licht-emittierende Vorrichtung eine hohe Leistung und hohe Langzeitzuverlässigkeit aufweist.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, enthält die Licht-emittierende Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement, das Laserlicht ausstrahlt; und einen Wellenlängenkonverter, der mehrere Arten von Phosphoren enthält, die das Laserlicht empfangen und Licht ausstrahlen. Die in dem Wellenlängenkonverter enthaltenen Phosphore sind im Wesentlichen aus Ce³⁺-aktivierten Phosphoren zusammengesetzt. Die vorstehend beschriebene Licht-emittierende Vorrichtung enthält mindestens einen Ce3+-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe, der das Laserlicht empfängt und Licht ausstrahlt mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 580 nm oder mehr bis weniger als 660 nm und die durch die Phosphore ausgestrahlten Licht-emittierenden Komponenten sind nur aus von Ce³⁺ abgeleiteten Licht-emittierenden Komponenten zusammengesetzt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, die eine Licht-emittierende Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel von einem Wellenlängenkonverter zeigt.
3A bis 3C sind Ansichten, die ein Herstellungsverfahren des Wellenlängenkonverters erläutern.
4 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Wärmebehandlungs-Temperatur und Lichtemissionsintensität von einem Phosphor in einer Atmosphäre zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht, die ein erstes Modifizierungs-Beispiel des Wellenlängenkonverters zeigt.
6A bis 6C sind Ansichten, die ein Herstellungsverfahren des ersten Modifizierungs-Beispiels des Wellenlängenkonverters erläutern; 6A zeigt einen Zustand, wobei eine Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit auf ein transparentes Substrat beschichtet wird; 6B zeigt einen Zustand, wobei ein getrockneter Phosphor-Beschichtungsflüssigkeits-Körper auf dem transparenten Substrat gebildet wird; und 6C zeigt einen Zustand, wobei eine Phosphorschicht auf dem transparenten Substrat gebildet wird.
7 ist eine Querschnittsansicht, die ein zweites Modifizierungs-Beispiel des Wellenlängenkonverters zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Licht-emittierende Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Beispiel von einer Spektralverteilungskurve der Lichtausgabe, welche durch eine Simulation erzeugt worden ist.
10 ist ein anderes Beispiel der Spektralverteilungskurve der Lichtausgabe, welche durch die Simulation erzeugt worden ist.
11 ist ein Beispiel von einer Spektralverteilungskurve der Lichtausgabe, welche durch Anwenden der Licht-emittierenden Vorrichtung tatsächlich gemessen wird.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hierin anschließend wird eine Licht-emittierende Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform genauer mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Licht-emittierende Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
[Licht-emittierende Vorrichtung]
(Erste Ausführungsform)
Eine Licht-emittierende Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthält: ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement 10, das Laserlicht ausstrahlt; und einen Wellenlängenkonverter 50 einschließlich mehrerer Arten von Phosphoren, die das Laserlicht empfangen und Licht ausstrahlen. Darüber hinaus schließt zwischen dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 und dem Wellenlängenkonverter 50 die Licht-emittierende Vorrichtung 1 weiterhin eine Linse 20 ein, die das Laserlicht kondensiert bzw. bündelt, welches von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 zu dem Wellenlängenkonverter 50 ausgestrahlt wird. Wie in 1 gezeigt, ist die Licht-emittierende Vorrichtung 1 so ausgelegt, dass der Wellenlängenkonverter 50 Fluoreszenz F abstrahlen kann, wenn das Laserlicht L, ausgestrahlt von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10, durch die Linse 20 auf den Wellenlängenkonverter 50 fällt. Angemerkt sei, dass die Linse 20 im Fall entfernt werden kann, wenn es nicht notwendig ist, das Laserlicht zu dem Wellenlängenkonverter 50 zu kondensieren. Das heißt, die Linse 20 ist keine wesentliche Komponente für die Licht-emittierende Vorrichtung 1. In der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 sind die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Arten von den Phosphoren spezifisch.
<Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement>
Das Licht-emittierende Halbleiter-Bauelement 10 ist ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement, das Laserlicht ausstrahlt. Als solches wird ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement, zum Beispiel eine Laserdiode, wie eine Oberflächen-emittierende Laserdiode, verwendet. Wie in 1 gezeigt, strahlt das Licht-emittierende Halbleiter-Bauelement 10 Laserlicht L aus.
Wenn das Laserlicht einen maximalen Intensitätswert in einem Wellenlängenbereich von 420 nm oder mehr bis weniger als 480 nm, vorzugsweise 440 nm oder mehr bis weniger als 470 nm, aufweist, dann emittieren die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore leicht Licht. Wenn das Laserlicht darüber hinaus den maximalen Intensitätswert in dem vorstehend beschriebenen Wellenlängenbereich aufweist, dann wird das Laserlicht zu blauem Licht mit guter Sichtbarkeit und kann verlustfrei nicht nur als Anregungslicht der Phosphore verwendet werden, sondern auch für die Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung 1.
Die Linse 20 kondensiert bzw. bündelt das Laserlicht L, welches von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 zu dem Wellenlängenkonverter 50 ausgestrahlt wird. Das Laserlicht L wird zu dem Wellenlängenkonverter 50 durch die Linse 20 kondensiert. Angemerkt sei, dass wenn es nicht notwendig ist, das Laserlicht L zu dem Wellenlängenkonverter 50 zu kondensieren, die Linse 20 in der Licht-emittierenden Vorrichtung nicht bereitgestellt werden muss. Das heißt, die Linse 20 ist keine wesentliche Komponente für die Licht-emittierende Vorrichtung. Darüber hinaus kann anstelle der Linse 20 auch eine optische Faser wie in einer Licht-emittierenden Vorrichtung 1A gemäß einer später zu beschreibenden zweiten Ausführungsform verwendet werden.
<Wellenlängenkonverter>
Der Wellenlängenkonverter 50 schließt mehrere Arten von Phosphoren ein, welche Laserlicht empfangen und Licht ausstrahlen. Wie in 1 gezeigt, strahlt durch Empfangen des Laserlichts L der Wellenlängenkonverter 50 die Fluoreszenz F mit einer längeren Wellenlänge als jene des Laserlichts L aus. Angemerkt sei, dass, da der in 1 gezeigte Wellenlängenkonverter 50 ein erster Wellenlängenkonverter unter später zu beschreibenden ersten bis dritten Wellenlängenkonvertern ist, ist der Wellenlängenkonverter 50 ausgelegt zum Empfangen des Laserlichts L auf einer Vorderfläche 51 davon, und zum Abstrahlen der Fluoreszenz F von einer Rückfläche 52 davon. Im Gegensatz dazu empfängt der zweite oder dritte Wellenlängenkonverter das Laserlicht L auf einer Vorderfläche davon, und strahlt die Fluoreszenz F von der gleichen Vorderfläche aus. Der zweite oder dritte Wellenlängenkonverter wird später beschrieben.
Es ist bevorzugt, dass der Wellenlängenkonverter 50 aus einem anorganischen Material hergestellt ist. Hierin bedeutet das anorganische Material ein Material, das von organischen Materialien verschieden ist, und ein Konzept umfasst, das Keramik und Metalle enthält. Angemerkt sei, dass organisches Siloxan, welches in einer derartigen Weise zusammengesetzt ist, dass ein Teil von Siloxan mit einer organischen funktionellen Gruppe, wie einer Alkylgruppe, substituiert ist, auch als das anorganische Material definiert ist.
Wenn der Wellenlängenkonverter 50 aus dem anorganischen Material zusammengesetzt ist, dann weist der Wellenlängenkonverter 50 höhere Wärmestrahlungseigenschaften als ein herkömmlicher Wellenlängenkonverter, einschließlich eines Dichtungsharzes, wie ein organisches Material, auf. Deshalb kann auch in einem Fall, in dem die Phosphore hoch dichter Anregung durch das von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 ausgestrahlte Laserlicht unterzogen wurden, ein solcher Temperaturanstieg des Wellenlängenkonverters 50 effektiv unterdrückt werden. Im Ergebnis wird die Temperatur zum Quenchen der Phosphore in dem Wellenlängenkonverter 50 unterdrückt, was es somit möglich macht, die Leistung des emittierten Lichts zu erhöhen.
Es gibt mehrere Arten in einer spezifischen Konfiguration des aus dem anorganischen Material zusammengesetzten Wellenlängenkonverters 50. Zum Beispiel gibt es: eine Konfiguration, einschließlich eines transparenten Substrats und einer Phosphorschicht (erster Wellenlängenkonverter); eine Konfiguration, einschließlich eines Metallsubstrats und einer Phosphorschicht (zweiter Wellenlängenkonverter); eine Konfiguration, zusammengesetzt aus lichtdurchlässiger fluoreszierender Keramik, hergestellt durch Sintern eines Phosphors (dritter Wellenlängenkonverter) und dergleichen. Darüber hinaus gibt es auch in dem ersten Wellenlängenkonverter Fälle, bei denen das transparente Substrat die Phosphore enthält und die Phosphore nicht enthält. Hierin anschließend werden die entsprechenden Wellenlängenkonverter beschrieben.
[Erster Wellenlängenkonverter]
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des ersten Wellenlängenkonverters 50 zeigt, das die in 1 gezeigte Licht-emittierende Vorrichtung 1 aufbaut. Wie in 2 gezeigt, schließt der Wellenlängenkonverter 50 ein: ein transparentes Substrat 30, durch welches das Laserlicht gelangt; und eine Phosphorschicht 40, gebildet auf einer Oberfläche von diesem transparenten Substrat 30, wobei die Phosphorschicht 40 einen Phosphor enthält. Der Wellenlängenkonverter 50 schließt mehrere Arten der Phosphore ein. Wenn das transparente Substrat 30 keinen Phosphor enthält, schließt die Phosphorschicht 40 mehrere Arten der Phosphore ein. Wenn das transparente Substrat 30 den Phosphor enthält, enthält die Phosphorschicht 40 eine Art oder mehrere der Phosphore. Bei dem Wellenlängenkonverter 50 fällt das Laserlicht L darauf von der Vorderfläche 51, als die Oberfläche des transparenten Substrats 30, und die Fluoreszenz F wird von der Rückfläche 52 als Oberfläche der Phosphorschicht 40 ausgestrahlt.
Angemerkt sei, dass obwohl 1 ein Beispiel zeigt, bei dem der Wellenlängenkonverter 50 einzeln ist, eine Mehrzahl des Wellenlängenkonverters 50 bereitgestellt werden kann. In diesem Fall kann jeder von der Mehrzahl von Wellenlängenkonvertern 50 zum Beinhalten von einzelnen oder mehreren Arten der Phosphore ausgelegt sein. Zum Beispiel kann ein solcher Wellenlängenkonverter 50, der nur einen Phosphor von einer warmen Farbe, wie Gelborange und Rot, enthält und ein solcher Wellenlängenkonverter 50, der nur einen Phosphor der grünen Farbe enthält, einzeln vorliegen.
(Transparentes Substrat)
Das transparente Substrat 30 weist Transparenz auf, die dem Laserlicht L ermöglicht, hierdurch zu gelangen, und ist ausgelegt, dem Laserlicht L, das von der Vorderfläche 51 als die betroffene Oberfläche des transparenten Substrats 30 darauf fällt, zu erlauben, dort hindurch zu gelangen. Als das transparente Substrat 30 wird zum Beispiel ein Quarzsubstrat oder ein lichtdurchlässiges fluoreszierendes Keramiksubstrat verwendet. Hierin ist das lichtdurchlässige fluoreszierende Keramiksubstrat ein Substrat, das einen Phosphor enthält und Licht-Durchlassvermögen aufweist. Wenn das transparente Substrat 30 das lichtdurchlässige fluoreszierende Keramiksubstrat ist, ist die Phosphorschicht 40 eine Schicht, einschließlich eines oder mehrerer Phosphore, da das transparente Substrat 30 den Phosphor enthält. Als der Phosphor wird ein Phosphor, erläutert in der später zu beschreibenden Phosphorschicht, verwendet. Das Laserlicht L, das durch das transparente Substrat 30 gelangt, wird in die Phosphorschicht 40 eingeführt. Angemerkt sei, dass wenn das transparente Substrat 30 den Phosphor enthält, die Fluoreszenz F auch von dem transparenten Substrat 30 zusätzlich zu dem Laserlicht L ausgestrahlt wird.
(Phosphorschicht)
Die Phosphorschicht 40 schließt ein: den Phosphor und ein anorganisches Haftmittel, das diesen Phosphor an das transparente Substrat 30 anheftet. In der Phosphorschicht 40 strahlt der Phosphor, der das Laserlicht L empfängt, die Fluoreszenz aus.
In der Phosphorschicht 40 wird der Phosphor durch das anorganische Haftmittel angeheftet. Als das anorganische Haftmittel wird ein anorganisches Haftmittel mit Licht-Durchlassvermögen verwendet. Als das anorganische Haftmittel mit Licht-Durchlassvermögen werden zum Beispiel Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Glas mit niedrigem Schmelzpunkt und dergleichen in Form von ultrafeinen Teilchen verwendet.
Die mehreren Arten von in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore sind im Wesentlichen aus Ce³⁺-aktivierten Phosphoren zusammengesetzt. Deshalb sind die in der Phosphorschicht 40 enthaltenen Phosphore auch im Wesentlichen aus den Ce³⁺-aktivierten Phosphoren zusammengesetzt. Hierin bedeutet eine Formulierung ”im Wesentlichen zusammengesetzt aus den Ce³⁺-aktivierten Phosphoren”, dass die Phosphore aus nur den Ce³⁺-aktivierten Phosphoren zusammengesetzt sind, ausgenommen für als Verunreinigungen gemischte Phosphore.
Ce³⁺ ist ein Lichtemissionszentrum mit einer kürzesten Lichtemissionslebensdauer (10^–8 bis 10^–7 s) unter Seltenerdenionen und folglich ist Elektronenenergie der Ce³⁺-aktivierten Phosphore in einem angeregten Zustand in einer extrem kurzen Zeit relaxiert. Deshalb kann die Elektronenenergie der Ce³⁺-aktivierten Phosphore in dem angeregten Zustand in einer extrem kurzen Zeit auch unter hoch dichter Anregung davon erzeugt durch Bestrahlung des Laserlichts relaxiert sein. Wenn folglich die Ce³⁺-aktivierten Phosphore als die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore verwendet werden, dann kann Lumineszenzsättigung als ein Sättigungsphänomen einer Lichtausgabe, welche durch einen Anstieg der Anzahl von elektronisch angeregten Zuständen verursacht wird, unterdrückt werden.
Darüber hinaus ist eine stabile Valenz der Seltenerdenionen dreiwertig, und Ce³⁺ ist ein Lichtemissionszentrum mit einer stabilen Dreiwertigkeit. Selbst wenn die Ce³⁺-aktivierten Phosphore auf Grund der durch die Bestrahlung des Laserlichts erzeugten hoch dichten Anregung Wärme erzeugen, erfolgt folglich eine Verschlechterung von Phosphorkristallen davon, welche in dem Eu²⁺-aktivierten Phosphor wegen der Oxidation von Eu²⁺ in dem betroffenen Eu²⁺-aktivierten Phosphor zu Eu³⁺ verursacht wird, auch kaum. Wenn deshalb die Ce³⁺-aktivierten Phosphore als die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore verwendet werden, dann ist die Langzeitzuverlässigkeit davon erhöht.
Wie vorstehend beschrieben, können die Ce³⁺-aktivierten Phosphore die Lumineszenzsättigung unterdrücken, und auch hohe Langzeitzuverlässigkeit aufweisen, und sind folglich als Phosphore für den Wellenlängenkonverter 50 der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 mit der Lichtquelle, die das Laserlicht ausstrahlt, geeignet.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass alle der in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Ce³⁺-aktivierten Phosphore Ce³⁺-aktivierte Oxid-Phosphore sind. Deshalb ist es bevorzugt, dass alle in der Phosphorschicht 40 enthaltenen Ce³⁺-aktivierten Phosphore auch Ce³⁺-aktivierte Oxid-Phosphore sind. Oxide sind Substanzen, die in der Atmosphäre stabil sind, und folglich erfolgt in einem Fall, bei dem die Oxid-Phosphore auf Grund der durch das Laserlicht erzeugten hoch dichten Anregung Wärme erzeugen, kaum Verschlechterung von Phosphorkristallen davon, welche in Nitrid-Phosphoren verursacht werden kann. Wenn deshalb alle die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore die Oxid-Phosphore sind, dann ist die Langzeitzuverlässigkeit der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 erhöht.
Die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore sind im Wesentlichen aus den wie vorstehend beschriebenen Ce³⁺-aktivierten Phosphoren zusammengesetzt und schließen mindestens einen Ce³⁺-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe ein, der Laserlicht von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 empfängt und Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 580 nm oder mehr bis weniger als 660 nm ausstrahlt. Das heißt, die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore schließen mindestens den Ce³⁺-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe, der das vorstehend beschriebene Laserlicht empfängt und das Licht mit einem Lichtemissionspeak in dem Wellenlängenbereich von 580 nm oder mehr bis weniger als 660 nm ausstrahlt, ein. Hierin steht der Ce³⁺-aktivierte Phosphor mit warmer Farbe für einen Ce³⁺-aktivierten Phosphor, der Licht mit warmer Farbe ausstrahlt. Darüber hinaus steht das Licht mit warmer Farbe für Licht mit einem Lichtemissionspeak in dem Wellenlängenbereich von 580 nm oder mehr bis weniger als 660 nm. Das Licht mit warmer Farbe schließt ein: gelboranges Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 580 nm oder mehr bis weniger als 600 nm und rotes Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 600 nm oder mehr bis weniger als 660 nm. Deshalb steht der Ce³⁺-aktivierte Phosphor mit warmer Farbe für einen Ce³⁺-aktivierten Phosphor, einschließlich mindestens entweder einen von einem gelb-orange Ce³⁺-aktivierten Phosphor, der das vorstehend beschriebene gelborange Licht ausstrahlt, einen roten Ce³⁺-aktivierten Phosphor, der das vorstehend beschriebene rote Licht ausstrahlt. Insbesondere ist der gelb-orange Ce³⁺-aktivierte Phosphor ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor, der das gelborange Licht mit einem Lichtemissionspeak in dem Wellenlängenbereich von 580 nm oder mehr bis weniger als 600 nm ausstrahlt. Der rote Ce³⁺-aktivierte Phosphor ist ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor, der das rote Licht mit einem Lichtemissionspeak in dem Wellenlängenbereich von 600 nm oder mehr bis weniger als 660 nm ausstrahlt.
Es ist bevorzugt, dass die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore mindestens den roten Ce³⁺-aktivierten Phosphor enthalten, der das rote Licht mit einem Lichtemissionspeak in dem Wellenlängenbereich von 600 nm oder mehr bis weniger als 660 nm unter den Ce³⁺-aktivierten Phosphoren mit warmer Farbe ausstrahlt. Wenn die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore mindestens den roten Ce³⁺-aktivierten Phosphor enthalten, dann ist dies bevorzugt, da es leicht ist, Lichtausgabe mit starken Farb-Render-Eigenschaften zu erhalten, was zu einem hohen allgemeinen Farb-Render-Index (Ra) führt, durch die Tatsache, dass eine rote Lichtkomponente bei der betroffenen Lichtausgabe angestiegen ist.
Im Allgemeinen weist der Ce³⁺-aktivierte Phosphor mit warmer Farbe größere Stokesverschiebung und Temperatur zum Quenchen auf als ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor mit anderer Lumineszenzfarbe, wie ein grüner Ce³⁺-aktivierter Phosphor. Deshalb war es bisher unter den Ce³⁺-aktivierten Phosphoren schwierig, den Ce³⁺-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe für eine solche Licht-emittierende Vorrichtung mit einer Lichtquelle, wie Laserlicht, anzuwenden, in welcher Anregungsenergie groß ist und die Temperatur des Phosphors dazu neigt, anzusteigen. Im Gegensatz dazu ist in der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 dieser Ausführungsform der Wellenlängenkonverter 50 aus dem anorganischen Material zusammengesetzt und folglich sind die Wärmestrahlungseigenschaften des Wellenlängenkonverters 50 höher als jene des herkömmlichen Wellenlängenkonverters, einschließlich eines organischen Materials. Deshalb wird es in der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 dieser Ausführungsform möglich gemacht, den Ce³⁺-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe anzuwenden.
Als den Ce³⁺-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe, der das Laserlicht von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 empfängt und das Licht mit einem Lichtemissionspeak in dem Wellenlängenbereich von 580 nm oder mehr bis weniger als 660 nm ausstrahlt, wird zum Beispiel ein oranger oder roter Ce³⁺-aktivierter Phosphor mit einer später zu beschreibenden Granat-Struktur verwendet.
Angemerkt sei, dass ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor, welcher eine Lumineszenzfarbe aufweist, die von jener des Ce³⁺-aktivierten Phosphors mit warmer Farbe verschieden ist, und insbesondere eine Lumineszenzfarbe in einem sichtbaren Bereich eine kürzere Wellenlänge als orange aufweist, geringere Stokesverschiebung und Temperatur zum Quenchen als der Ce³⁺-aktivierte Phosphor mit warmer Farbe aufweist, und folglich ist es unwahrscheinlich, dass ein solches Problem der Temperatur zum Quenchen stattfindet. Deshalb ist es in der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 möglich, alle Phosphore, welche die Phosphore mit warmer Farbe enthalten, zu Ce³⁺-aktivierten Phosphoren auszubilden. Wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, alle Phosphore zu Ce³⁺-aktivierten Phosphoren auszubilden, und folglich ist es bei der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 unwahrscheinlich, dass das Problem der Temperatur zum Quenchen stattfindet, und hohe Lichtemissionsintensität und hohe Langzeitzuverlässigkeit werden erhalten.
Es ist bevorzugt, dass alle in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Ce³⁺-aktivierten Phosphore die Ce³⁺-aktivierten Phosphore mit der Granat-Struktur sind. Deshalb ist es bevorzugt, dass alle in der Phosphorschicht 40 enthaltenen Ce³⁺-aktivierten Phosphore auch die Ce³⁺-aktivierten Phosphore mit der Granat-Struktur sind. Oxide mit der Granat-Struktur sind in der Wärmeleitfähigkeit ausgezeichnet. Deshalb, wenn alle in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Ce³⁺-aktivierten Phosphore die Ce³⁺-aktivierten Phosphore mit der Granat-Struktur sind, dann wird von den Phosphoren nach der Wellenlängenumwandlung erzeugte Wärme effizient ausgestrahlt, die Temperatur zum Quenchen der Phosphore wird unterdrückt und es wird möglich, die Leistung der Lichtemission zu erhöhen.
Als die Ce³⁺-aktivierten Phosphore mit der Granat-Struktur, welche wie vorstehend beschrieben sind, werden zum Beispiel nachstehend gezeigte Phosphore verwendet.
Als ein blau-grüner Ce³⁺-aktivierter Phosphor mit der Granat-Struktur wird zum Beispiel Ca₂YZr₂(AlO₄)₃:Ce³⁺ verwendet. Hierin ist der blau-grüne Ce³⁺-aktivierte Phosphor ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor, der Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 480 nm oder mehr bis weniger als 500 nm ausstrahlt.
Als ein grüner Ce³⁺-aktivierter Phosphor mit der Granat-Struktur werden zum Beispiel Lu₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺, (Y, Lu)₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺, Y₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺, Y₃Ga₂(AlO₄)₃:Ce³⁺ und Ca₃Sc₂(SiO₄)3:Ce³⁺ verwendet. Hierin ist der grüne Ce³⁺-aktivierte Phosphor ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor, der Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 500 nm oder mehr bis weniger als 560 nm ausstrahlt.
Unter solchen grünen Ce³⁺-aktivierten Phosphoren, wie vorstehend beschrieben, strahlt Lu₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺ grünes Licht mit einer größeren Menge von einer blaugrünen Lichtkomponente als Y₃Ga₂(AlO₄)₃:Ce³⁺ aus. Wenn daher ein Lu₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-aktivierter grüner Phosphor verwendet wird, dann ist es leicht, eine Licht-emittierende Vorrichtung zu erhalten, die Lichtausgabe mit einem relativ hohen allgemeinen Farbwiedergabe-Index (Ra) ausstrahlt, und der Lu₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-aktivierte grüne Phosphor ist als ein Phosphor zur Beleuchtung bevorzugt.
Als ein gelb-grüner bis oranger Ce³⁺-aktivierter Phosphor mit der Granat-Struktur wird zum Beispiel (Y, Gd)₃Al₂(Al₄)₃:Ce³⁺ verwendet. Hierin ist der gelb-grüne bis orange Ce³⁺-aktivierte Phosphor ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor, der Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 560 nm oder mehr bis weniger als 600 nm ausstrahlt.
Als ein roter Ce³⁺-aktivierter Phosphor mit der Granat-Struktur werden zum Beispiel Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺ und Y₃MgAl(AlO₄)₂(SiO₄):Ce³⁺ verwendet. Hierin ist der rote Ce³⁺-aktivierte Phosphor ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor, der Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 600 nm oder mehr bis weniger als 660 nm ausstrahlt.
Die Licht-emittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform schließt mindestens den Ce³⁺-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe ein, der Licht mit einem Lichtemissionspeak in dem Wellenlängenbereich von 580 nm bis weniger als 660 nm ausstrahlt, und willkürlich den Ce³⁺-aktivierten Phosphor enthält, der von dem Ce³⁺-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe verschieden ist.
Darüber hinaus ist es erwünscht, dass die Phosphore in dem Wellenlängenkonverter 50 einen Ce³⁺-aktivierten Phosphor enthalten, der das von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 emittierte Laserlicht empfängt und Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 480 nm bis weniger als 520 nm, vorzugsweise 480 nm oder mehr bis weniger als 500 nm ausstrahlt. Als solcher wird ein Ce³⁺-aktivierter Phosphor, wie vorstehend beschrieben, der blau-grüne Ce³⁺-aktivierte Phosphor oder der grüne Ce³⁺-aktivierte Phosphor verwendet.
Angemerkt sei, dass, wenn die mehreren Arten von Ce³⁺-aktivierten Phosphoren in Kombination verwendet werden, eine Licht-emittierende Vorrichtung 1 auch erhalten werden kann, welche eine Fluoreszenz mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 480 nm oder mehr bis weniger als 660 nm ausstrahlt, wobei der Wellenlängenbereich blau-grün, grün, gelb, orange und rot abdeckt.
In der Licht-emittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform sind durch die Phosphore ausgestrahlte Licht-emittierende Komponenten aus nur von Ce³⁺ abgeleiteten Licht-emittierenden Komponenten zusammengesetzt. Hierin steht ”durch die Phosphore ausgestrahlte Licht-emittierende Komponenten” für Komponenten von durch die Phosphore ausgestrahltem Licht nachdem die Phosphore das von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 ausgestrahlte Laserlicht empfangen. Gewöhnlich sind die von der Licht-emittierenden Vorrichtung ausgestrahlten Licht-emittierenden Komponenten zusammengesetzt aus: dem von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 ausgestrahlten Laserlicht; und durch die Phosphore ausgestrahlte Licht-emittierende Komponenten. Deshalb sind die durch die Phosphore ausgestrahlten Licht-emittierende Komponenten gleich den durch Abziehen des Laserlichts erhaltenen Lichtkomponenten, welches von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 ausgestrahlt wird, von allen von der Licht-emittierenden Vorrichtung ausgestrahlten Licht-emittierenden Komponenten. Angemerkt sei, dass eine Bedeutung der vorangehenden ”von Ce³⁺ abgeleiteten Licht-emittierenden Komponenten” später beschrieben wird.
In der Licht-emittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform sind die durch die Phosphore ausgestrahlten Licht-emittierenden Komponenten aus nur den von Ce³⁺ abgeleiteten Licht-emittierenden Komponenten zusammengesetzt, wobei eine Nachleuchtzeit von jeder der in der Lichtausgabe enthaltenen Licht-emittierenden Komponenten ein ultrakurzes Nachleuchten von 10^–8 bis 10^–7 s zeigt, das heißt 10 ns oder mehr bis 100 ns oder weniger. Deshalb kann gemäß der Licht-emittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform Lichtemissions-Sättigung unter der hoch dichten Anregung, verursacht durch die Bestrahlung des Laserlichts, unterdrückt werden.
Die Bedeutung der vorangehenden ”von Ce³⁺ abgeleiteten Licht-emittierenden Komponenten” wird beschrieben. Diese ”von Ce³⁺ abgeleiteten Licht-emittierenden Komponenten” stehen für Licht-emittierende Komponenten, emittiert nach Elektronenrelaxation von dem 5d¹ Elektronen-Zustand (angeregten Zustand) zu dem 4f¹ Elektronen-Zustand (Grundzustand), wobei die Elektronenrelaxation zu Ce³⁺ intrinsisch ist.
”Von Ce³⁺ abgeleitete Licht-emittierende Komponenten” werden genauer beschrieben. Eine große Anzahl von Formen von intrinsischen Lichtemissionsspektren als Licht-emittierende Komponenten von Aktivatoren (Lichtemissionszentren) in den Phosphoren wurden bereits in Fachbüchern beispielhaft angeführt. Wie bisher bekannt, weisen ”von Ce³⁺ abgeleitete Licht-emittierende Komponenten” in den Lichtemissionsspektren der Ce³⁺-aktivierten Phosphore zur Verwendung in der Licht-emittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform unterschiedliche Formen auf, in welchen zwei breite Licht-emittierende Komponenten verschieden in der Peak-Wellenlänge sich einander in den Schwanzbereichen der Peaks überlappen. Insbesondere erfordern ”von Ce³⁺ abgeleitete Licht-emittierende Komponenten” jeweils eine Form einschließlich: einer Haupt-Lichtemissionsspektrum-Komponente, das heißt breit; und eines Subpeaks oder einer Schulter, welche eine lange Wellenlängenseite von dieser Haupt-Lichtemissionsspektrum-Komponente an dem Schwanzbereich des Peaks überlappt.
Eine einzigartige Form von jeder der ”von Ce³⁺ abgeleiteten Licht-emittierenden Komponenten” wird durch erlaubten Übergang verursacht, in welchem Elektronenrelaxation von einem angeregten Niveau zu zwei Grundniveaus erfolgt, und durch die Tatsache, dass 5d Elektronen der äußersten Schalen, welche wahrscheinlich durch ein Kristallfeld beeinflusst werden sollen, in dem angeregten Niveau betroffen sind. Hierin speziell ist der erlaubte Übergang, in welchem die Elektronenrelaxation von einem angeregten Niveau zu zwei Grundniveaus ausgeführt wird, erlaubter Übergang, in welchem Elektronenrelaxation von einem angeregten Niveau (²D(5d¹)) zu zwei Grundniveaus (²F_j(4f¹), J = 5/2, 7/2) ausgeführt wird.
Angemerkt sei, dass, da die Ce³⁺-aktivierten Phosphore zur Verwendung in dieser Ausführungsform mehrere Arten der Ce³⁺-aktivierten Phosphore enthalten, eine solche Mehrzahl von ”von Ce³⁺ abgeleitete Licht-emittierende Komponenten” vorliegt. Deshalb erscheint in vielen Fällen bei den Ce³⁺-aktivierten Phosphoren zur Verwendung in dieser Ausführungsform, die vorstehend beschriebene einzigartige Form nicht deutlich in den Lichtemissionsspektren und es ist schwierig, ”von Ce³⁺ abgeleitete Licht-emittierende Komponenten” nur auf der Form des Lichtemissionsspektren basierend deutlich zu bestimmen. Jedoch auch in einem solchen Fall wird die Form der Lichtemissionsspektren und Elementaranalyse für den Wellenlängenkonverter miteinander kombiniert, wodurch ”von Ce³⁺ abgeleitete Licht-emittierende Komponenten” in den Lichtemissionsspektren bestimmt werden können.
Angemerkt sei, dass unter den Ce³⁺-aktivierten Phosphoren auch Phosphore vom Coaktivierungstyp bekannt sind, deren Licht-emittierende Komponenten, abgeleitet von Ionen, die von Ce³⁺ verschieden sind, wobei die Ionen Tb³⁺, Eu²⁺, Mn²⁺ und dergleichen sind, durch Coaktivierung, die die vorstehend beschriebenen Ionen, die von Ce³⁺ verschieden sind, als ein Lichtemissionszentrum einsetzt, emittieren. Viele dieser Phosphore vom Coaktivierungstyp emittieren mindestens ”von Tb³⁺ abgeleitete Emissionslinien-artige Licht-emittierende Komponente” und ”breite Licht-emittierende Komponente, die von Eu²⁺ oder Mn²⁺ abgeleitet ist und eine einzelne Peak-Wellenlänge aufweist”. Jedoch sind die Ce³⁺-aktivierten Phosphore zur Verwendung in dieser Ausführungsform im Wesentlichen von den wie vorstehend beschriebenen Phosphoren vom Coaktivierungstyp verschieden.
Eine spektrale halbe Breite des von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 ausgestrahlten Laserlichts ist enger als eine spektrale halbe Breite von von einer LED ausgestrahltem Licht, und ist weniger als zum Beispiel 20 nm. Deshalb ist zum Beispiel im Fall, wenn man weiß-basierte Lichtausgabe durch Additivgemisch von drei primären Farben welche Blau, Grün und Rot sind, von Licht zu erhalten versucht, durch Anwenden des von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 ausgestrahlten blauen Laserlichts, und durch Anwenden eines grünen Phosphors und eines roten Phosphors, die Lichtausgabe dazu neigen, zu Licht mit einer verzerrten spektralen Verteilung, deutlich verschieden von der spektralen Verteilung des natürlichen Lichts, zu werden. Das heißt, da die spektrale halbe Breite des blaues Laserlichts eng ist, wird die Leistung von Licht von einem blau-grünen Wellenlängenbereich benachbart der blauen Laser-Lichtkomponente unzureichend, und eine spektrale Verteilung von einem blau-grünen Lichtbereich der Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung ist verzerrt. Deshalb neigen die Farb-Render-Eigenschaften der Lichtausgabe dazu, abzunehmen.
Im Gegensatz dazu, wenn der Wellenlängenkonverter 50 die blau-grünen Ce³⁺-aktivierten Phosphore enthält, dann wird das blau-grüne Licht benachbart der blauen Laser-Lichtkomponente kompensiert, wobei die spektrale Verteilung der Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 als die spektrale Verteilung des natürlichen Lichts angenähert wird, und die Farbe abgebenden Eigenschaften sind in der Regel erhöht.
Wenn die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore pulverförmig sind, dann ist das Funkeln der Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 relaxiert, und folglich ist dies bevorzugt. Das heißt, wenn die in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore pulverförmig sind, dann ist das Funkeln der Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 relaxiert, und folglich ist dies bevorzugt.
Das Laserlicht ist kohärentes Licht, dessen Phasen von Lichtwellen bei willkürlichen zwei Punkten in einem Lichtstrom in der Zeit invariant sind, und neigt folglich dazu, Lichtinterferenz zu verursachen und unnatürliches Funkeln, genannt ”Speckle bzw. Grauton”, zu erzeugen. Jedoch führt dieses unnatürliche Funkeln zu Unannehmlichkeit für einen Betrachter des Lichts, und folglich ist es bevorzugt, dass dieses unnatürliche Funkeln nicht bei der Ausstrahlung des Lichts vorliegen sollte. Wenn die in der Phosphorschicht 40 enthaltenen Phosphore pulverförmig sind, dann wird das Laserlicht durch eine Licht-streuende Wirkung der Phosphore gestreut, und folglich ist das Funkeln der Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 relaxiert bzw. gebremst.
(Oxidationsbeständigkeit von Phosphoren)
In der Phosphorschicht 40, die den Wellenlängenkonverter 50 zusammensetzt, werden die in der Oxidationsbeständigkeit ausgezeichneten Ce³⁺-aktivierten Phosphore, die wie vorstehend beschrieben sind, verwendet. Hierin anschließend wird ein Beispiel von Vergleichstestergebnissen der Oxidationsbeständigkeit der Ce³⁺-aktivierten Phosphore und der Oxidationsbeständigkeit der Eu²⁺-aktivierten Phosphore gezeigt.
Als Beispiele der Ce³⁺-aktivierten Phosphore wurden hier ein pulverförmiger Y₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grüner Phosphor (Handelsprodukt: Probe A) und ein pulverförmiger Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roter Phosphor (Prototyp: Probe B) ausgewählt. Darüber hinaus wurde als ein Beispiel des Eu²⁺-aktivierten Phosphors pulverförmiger CaAlSiN₃:Eu²⁺-roter Phosphor (Handelsprodukt: Probe C) ausgewählt.
Die Oxidationsbeständigkeit von jedem der Phosphore wurde durch Erwärmen der Phosphore in der Atmosphäre in einem Bereich von 400 bis 1200°C für 1 Stunde bewertet.
Angemerkt sei, dass in der Versuchsproduktion des Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphors (Probe B) eine Zusammensetzung davon auf (Y_0,98Ce_0,02)₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂ eingestellt wurde. Probe B wurde synthetisiert durch Nehmen als Rohmaterialien des Phosphors, Yttriumoxid (Y₂O₃), Ceroxid (CeO₂), Magnesiumoxid (MgO), Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Siliziumdioxid (SiO₂) und durch Anwenden einer allgemein bekannten Festkörper-Reaktion. Bei der Festkörperreaktion wurden Aluminiumfluorid (AlF₃) und Kaliumcarbonat (K₂CO₃) als Reaktionspromotoren (Fluxe) verwendet.
Angemerkt sei, dass hinsichtlich der Mischverhältnisse der Reaktionspromotoren zu den Rohmaterialien des Phosphors 0,015 Mol AlF₃ und 0,005 Mol K₂CO₃ hinsichtlich 1 Mol des Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphors gemischt wurden.
Die vorstehend beschriebene Festkörperreaktion wurde durch Anwenden eines an sich bekannten Rohr-Atmosphärenofens ausgeführt. Insbesondere wurde gemischtes Pulver der Rohmaterialien des Phosphors und der Reaktionspromotoren in einer Gemischt-Gas-Atmosphäre von 96% Stickstoff und 4% Wasserstoff angeordnet und wurde bei 1500°C für 2 Stunden durch Anwenden des Rohr-Atmosphärenofens gebrannt. In dieser Weise wurde der Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-rote Phosphor (Prototyp: Probe B) synthetisiert.
Angemerkt sei, dass es durch Röntgenbeugung bestätigt wurde, dass bereits gebrannte Probe B eine Verbindung (Y, Ce)₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂ ist.
Für jede von Probe A, Probe B und Probe C wurde eine Beziehung zwischen einer Wärmebehandlungs-Temperatur und Lichtemissionsintensität (Höhe von Lichtemissionspeak) in der Atmosphäre gemessen. 4 zeigt Ergebnisse. In 4 gibt Bezugssymbol A eine Kurve des Y₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grünen Phosphors wieder (Probe A). In 4 gibt Bezugssymbol B eine Kurve des Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphors wieder (Probe B). In 4 gibt Bezugssymbol C eine Kurve des CaAlSiN₃:Eu²⁺-roten Phosphors wieder (Probe C).
Von 4 wird ersichtlich, dass die Lichtemissionsintensität des CaAlSiN₃:Eu²⁺-roten Phosphors (Probe C) durch das Erwärmen bei 400°C oder mehr in der Atmosphäre signifikant gesenkt wurde. Im Gegensatz dazu wird ersichtlich, dass die Lichtemissionsintensität von jedem des Y₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grünen Phosphors (Probe A) und des Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphors (Probe B) auch durch das Erwärmen bei 800°C in der Atmosphäre kaum gesenkt wurde.
Darüber hinaus ist für jede von Probe A, Probe B und Probe C die Anfangs-Lichtemissionsintensität, wenn das Erwärmen nicht ausgeführt wird, als 100% definiert, und hier wurde eine Erwärmungstemperatur in der Atmosphäre untersucht, wenn die Anfangs-Lichtemissionsintensität auf 80% gesenkt wurde. Diese Temperatur war ungefähr 500°C in dem CaAlSiN₃:Eu²⁺-roten Phosphor (Probe C). Im Gegensatz dazu war diese Temperatur von jedem des Y₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grünen Phosphors (Probe A) und des Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphors (Probe B) so hoch wie ungefähr 1000°C.
Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, dass die Stabilität der Fluoreszenzeigenschaften, wenn der Phosphor in der Atmosphäre erhitzt wird, in dem Y₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grünen Phosphor und dem Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphor höher ist als in dem CaAlSiN₃:Eu²⁺-roten Phosphor.
Angemerkt sei, dass ein Grund, warum die Stabilität der Fluoreszenzeigenschaften in dem Y₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grünen Phosphor und dem Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphor höher ist als in dem CaAlSiN₃:Eu²⁺-roten Phosphor, dass eine stabile Valenz der Seltenerdenionen, welche als das Lichtemissionszentrum funktionieren, insbesondere Eu²⁺ und Ce³⁺, dreiwertig ist.
Das heißt, wenn der Eu²⁺-aktivierte Phosphor in der Atmosphäre erhitzt wird, neigt Eu²⁺ dazu, oxidiert zu werden und wird Eu³⁺ und folglich wird wahrscheinlich die Lichtemissionsintensität durch Eu²⁺ vermindert werden. In der Zwischenzeit ist es unwahrscheinlich, dass Ce³⁺-aktivierter Phosphor die Oxidation und Reduktion von Ce³⁺ verursacht, auch wenn in der Atmosphäre erhitzt wird, und folglich ist es somit unwahrscheinlich, dass die Lichtemissionsintensität durch Ce³⁺ geändert wird.
Es ist allgemein bekannt, dass Eu²⁺ in dem Eu²⁺-aktivierten Phosphor dazu neigt, oxidiert zu werden, und dass Ce³⁺ in dem Ce³⁺-aktivierten Phosphor hohe Stabilität gegen die Oxidation und die Reduktion aufweist. Deshalb gilt das Vergleichsergebnis der Oxidationsbeständigkeit bei Erwärmen in der Atmosphäre unter Probe A, Probe B und Probe C, welche vorstehend beschrieben sind, für das Anwenden auf Ce³⁺-aktivierte Phosphore, die von Probe A und Probe B verschieden sind, und für Eu²⁺-aktivierte Phosphore, die von Probe C verschieden sind, in einer ähnlichen Weise.
Wie vorstehend beschrieben, sind die Ce³⁺-aktivierten Phosphore den Eu²⁺-aktivierten Phosphoren in der Oxidationsbeständigkeit gegenüber dem Erwärmen in der Atmosphäre überlegen. Deshalb sind die Phosphorschicht 40, welche nur die Ce³⁺-aktivierten Phosphore als Phosphore verwendet, und der Wellenlängenkonverter 50, welcher die Phosphorschicht 40 enthält, in der Oxidationsbeständigkeit gegenüber dem Erwärmen in der Atmosphäre ausgezeichnet. Die Phosphorschicht 40 und der Wellenlängenkonverter 50 sind in der Oxidationsbeständigkeit gegenüber dem Erwärmen ausgezeichnet, und folglich werden die Verschlechterung der Phosphorschicht 40 und der Wellenlängenkonverter 50, wegen der Wärme der Phosphore, welche mit der Zeit verursacht wird, wenn die Phosphorschicht 40 und der Wellenlängenkonverter 50 verwendet und hergestellt werden, unterdrückt.
Die Verschlechterung der Phosphorschicht 40 und des Wellenlängenkonverters 50 ist wegen der Wärme der Ce³⁺-aktivierten Phosphore klein und folglich ist es möglich, die Phosphorschicht 40 und den Wellenlängenkonverter 50 in der Atmosphäre unter einem relativen hohen Temperaturzustand herzustellen. Das heißt, es wird möglich, einen breiten Temperaturzustand bei der Herstellung der Phosphorschicht 40 und des Wellenlängenkonverters 50 zu übernehmen, und folglich wird es nicht notwendig sein, einen Temperaturzustand zu übernehmen, bei dem die Wärmebeständigkeit in Betracht gezogen wird, und die Auswahlmöglichkeiten beim Herstellungsverfahren nehmen zu.
(Funktionen)
Es erfolgt eine Beschreibung von Funktionen der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Angemerkt sei, dass zur Vereinfachung der Erklärung eine Beschreibung von einem Fall erfolgt, bei dem das transparente Substrat 30 keine Phosphore enthält und die Phosphorschicht 40 die mehreren Arten von Phosphoren enthält.
Erstens ist, wie in 1 gezeigt, das von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 ausgestrahlte Laserlicht L zu dem Wellenlängenkonverter 50 durch die Linse 20 kondensiert bzw. gebündelt. Wie in 2 gezeigt, gelangt das zu dem Wellenlängenkonverter 50 ausgestrahlte Laserlicht L durch das transparente Substrat 30 und die Phosphorschicht 40. Darüber hinaus, wenn das Laserlicht L durch die Phosphorschicht 40 gelangt, strahlen die in der Phosphorschicht 40 enthaltenen Phosphore die Fluoreszenz F ab. In dieser Weise strahlt die Licht-emittierende Vorrichtung 1 Licht aus, welches das Laserlicht L und die Fluoreszenz F als die Lichtausgabe enthält. Angemerkt sei, dass obwohl 1 eine Veranschaulichung vornimmt, als wenn der Wellenlängenkonverter 50 nur die Fluoreszenz F ausstrahlt, kann der Wellenlängenkonverter 50 ausgelegt sein, auch das Laserlicht L in dem Fall abzustrahlen, wenn das Laserlicht L durch dem Wellenlängenkonverter 50 gelangt. Zum Beispiel, wenn das Laserlicht L blaues Laserlicht ist, und die Fluoreszenz F grünes Licht und rotes Licht ist, dann wird weiß-basierte Lichtausgabe durch Additivgemisch von drei primären Farben des Lichts, welche Blau, Grün und Rot sind, erhalten. Darüber hinaus, wenn die Fluoreszenz F blau-grünes Licht enthält, dann ist dies bevorzugt, da gute Farbe abgebende Eigenschaften erbracht werden. Darüber hinaus, in einem Fall, bei dem das transparente Substrat 30 ein lichtdurchlässiges fluoreszierendes Keramiksubstrat ist, das die Phosphore enthält und Licht-Durchlassvermögen aufweist, wird die Fluoreszenz F dann auch von dem transparenten Substrat 30 ausgestrahlt.
Es ist erwünscht, dass die Licht-emittierende Vorrichtung 1 eine Lichtausgabe abstrahlt, in welcher eine korrelierte Farbtemperatur 2500 K oder mehr bis weniger als 7000 K, vorzugsweise 2700 K oder mehr bis weniger als 5500 K, bevorzugter 3000 K oder mehr bis weniger als 4000 K ist. Wenn die korrelierte Farbtemperatur der Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 in dem vorstehend beschriebenen Bereich bleibt, dann wird eine solche Licht-emittierende Vorrichtung 1, die Licht ausstrahlt, bevorzugt als das Beleuchtungslicht erhalten. Als Verfahren zum Einstellen der korrelierten Farbtemperatur der Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 in dem vorstehend beschriebenen Bereich wird ein Verfahren zum Auswählen des Laserlichts L, verschieden im Wellenlängenbereich, und ein Verfahren zum Abgleichen der Arten und Mengen der mehreren Arten der in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphoren verwendet.
Es ist erwünscht, dass die Licht-emittierende Vorrichtung 1 eine Lichtausgabe abstrahlt, in welcher ein allgemeiner Farbwiedergabe-Index Ra 80 oder mehr bis weniger als 90 ist. Wenn der allgemeine Farbwiedergabe-Index Ra der Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 in dem vorstehend beschriebenen Bereich bleibt, dann wird Licht-emittierende Vorrichtung 1, die das Licht ausstrahlt, bevorzugt als das Beleuchtungslicht erhalten. Als Verfahren zum Einstellen des allgemeinen Farbwiedergabe-Indexes Ra der Lichtausgabe der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 in dem vorstehend beschriebenen Bereich wird ein Verfahren zum Auswählen des Laserlichts L, verschieden im Wellenlängenbereich, und ein Verfahren zum Abgleichen der Arten und Mengen der mehreren Arten der in dem Wellenlängenkonverter 50 enthaltenen Phosphore verwendet.
(Herstellungsverfahren von Wellenlängenkonverter)
Ein Herstellungsverfahren des Wellenlängenkonverters 50 wird beschrieben. Zuerst wird das transparente Substrat 30 hergestellt und eine auf eine Oberfläche des transparenten Substrats 30 zu beschichtende Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit wird hergestellt. Zum Beispiel schließt die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit ein Lösungsmittel, ein Verdickungsmittel, ein anorganisches Haftmittel und den Phosphor ein. Zum Beispiel wird destilliertes Wasser als ein Lösungsmittel verwendet. Zum Beispiel wird Polyethylenoxid (PEO) als ein Verdickungsmittel verwendet. Zum Beispiel werden ultrafeine Aluminiumoxidteilchen als das anorganische Haftmittel verwendet. Zum Beispiel wird die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit durch Auflösen des Verdickungsmittels in dem Lösungsmittel und anschließend durch weiteres Zusetzen des Phosphors und des Haftmittels in dieser Reihenfolge, gefolgt von Rühren hergestellt. Wenn die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit die mehreren Arten der Phosphore enthält, schließt die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit zum Beispiel den grünen Phosphor und den roten Phosphor ein. Gemischte Mengen der entsprechenden Phosphore in der Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit werden eingestellt, wobei ein Farbton des von dem Wellenlängenkonverter emittierten Lichts eingestellt werden kann. Darüber hinaus werden gemischte Mengen der Phosphore in der Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit und dem destillierten Wasser geändert, wobei die Viskosität der Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit eingestellt werden kann, und eine Dicke der Phosphorschicht eingestellt werden kann.
Nun wird, wie in 3A gezeigt, die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit auf die Oberfläche des transparenten Substrats 30 getropft und das transparente Substrat 30 mit der getropften Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit wird stehen gelassen, wobei eine Phosphor-Beschichtungsflüssigkeitsschicht 41 auf der Oberfläche des transparenten Substrats 30 gebildet wird. Darüber hinaus wird, wie in 3B gezeigt, die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeitsschicht 41 zum Beispiel bei einer Erwärmtemperatur von 40 bis 80°C für 5 bis 30 Minuten stehen gelassen, wobei die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeitsschicht 41 getrocknet wird, und eine getrocknete Körperschicht 42 von Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit wird gebildet. Nun wird das transparente Substrat 30 auf der Oberfläche, von welcher die getrocknete Körperschicht 42 von Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit gebildet wird, auf eine Ausbrenntemperatur des Verdickungsmittels zum Beispiel bis ungefähr 600°C erhitzt. In dieser Weise wird das Verdickungsmittel ausgebrannt und wie in 3C gezeigt, wird die Phosphorschicht 40 mit dem Licht-Durchlassvermögen auf der Oberfläche des transparenten Substrats 30 gebildet, und der Wellenlängenkonverter 50 wird erhalten.
(Erstes Modifizierungs-Beispiel von erster Ausführungsform)
Ein erstes Modifizierungs-Beispiel der ersten Ausführungsform wird beschrieben. Das erste Modifizierungs-Beispiel ist ein Beispiel, bei dem der Wellenlängenkonverter 50 der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform durch einen Wellenlängenkonverter 50A als ein zweiter Wellenlängenkonverter ersetzt wird.
[Zweiter Wellenlängenkonverter]
5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des zweiten Wellenlängenkonverters 50A zeigt. Wie in 5 gezeigt, schließt der Wellenlängenkonverter 50A ein: ein Metallsubstrat 35, auf welchem Laserlicht reflektiert wird; und eine auf einer Oberfläche des Metallsubstrats 35 gebildete Phosphorschicht 40A, wobei die Phosphorschicht 40A einen Phosphor enthält. Der Wellenlängenkonverter 50A empfängt Laserlicht L₁, das von einer Vorderfläche 53 als eine Oberfläche der Phosphorschicht 40A darauf fällt, und das Laserlicht L₁ wird an einer Grenzfläche zwischen der Phosphorschicht 40A und dem Metallsubstrat 35 reflektiert, und wird Laserlicht L₂. Darüber hinaus wird von der Vorderfläche 53 als der Oberfläche der Phosphorschicht 40A hier Fluoreszenz F ausgestrahlt, die von dem durch das Laserlicht L₁ und L₂ angeregten Phosphor ausgestrahlt wird.
(Metallsubstrat)
Das Metallsubstrat 35 ist eine Metallplatte, auf welcher das Laserlicht L und die Fluoreszenz F reflektiert werden. Zum Beispiel wird ein Aluminiumsubstrat als das Metallsubstrat 35 verwendet. Das Laserlicht L₁ wird an dem Metallsubstrat 35 reflektiert und wird das Laserlicht L₂. Sowohl das Laserlicht L₁ als auch das Laserlicht L₂ gelangen durch die Phosphorschicht 40A, regen den Phosphor an und veranlassen den Phosphor zum Abstrahlen der Fluoreszenz F.
(Phosphorschicht)
Die Phosphorschicht 40A schließt ein: den Phosphor und ein anorganisches Haftmittel, das diesen Phosphor an das Metallsubstrat 35 anheftet. Der Phosphor, der die Phosphorschicht 40A ausmacht, ist ähnlich dem Phosphor, der die Phosphorschicht 40 des ersten Wellenlängenkonverters 50 ausmacht, und folglich wird eine Beschreibung davon weggelassen. Angemerkt sei, dass, da das Metallsubstrat 35 keinen Phosphor enthält, die Phosphorschicht 40A mehrere Arten der Phosphore einschließt.
In der Phosphorschicht 40A haftet der Phosphor durch das anorganische Haftmittel. Als das anorganische Haftmittel wird ein anorganisches Haftmittel mit Licht-Durchlassvermögen verwendet. Als das anorganische Haftmittel mit Licht-Durchlassvermögen werden zum Beispiel Polymethylsilsesquioxan (PMSQ), Aluminiumoxid, Siliziumdioxd und dergleichen verwendet. Darüber hinaus ist ein PMSQ-Gel in dem PMSQ bevorzugt. Das PMSQ-Gel ist ausgezeichnet in der Transparenz und folglich weist die Phosphorschicht 40A Licht-Durchlassvermögen auf. Angemerkt sei, dass das PMSQ-Gel ein in einer derartigen Weise erhaltenes Ergebnis ist, dass ein PMSQ-Sol mit Fluidität gehärtet wird.
(Funktionen)
Funktionen des ersten Modifizierungs-Beispiels der ersten Ausführungsform werden beschrieben. Die Funktionen des ersten Modifizierungs-Beispiels der ersten Ausführungsform sind die gleichen wie die Funktionen der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, ausgenommen, dass eine Richtung, in die die Fluoreszenz F ausgestrahlt wird, von dem Wellenlängenkonverter 50A von jenem des ersten Wellenlängenkonverters 50 der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 verschieden ist. Deshalb wird die Beschreibung der Funktionen teilweise weggelassen.
Wie in 5 gezeigt, fällt das Laserlicht, das durch die Linse 20 von 1 gelangt ist, als das Laserlicht L₁ auf die Vorderfläche 53, die die Oberfläche der Phosphorschicht 40A des Wellenlängenkonverters 50A des ersten Modifizierungs-Beispiels ist. Das Laserlicht L₁ wird auf der Grenzfläche zwischen der Phosphorschicht 40A und dem Metallsubstrat 35 reflektiert und wird das Laserlicht L₂. In der Phosphorschicht 40A wird die Fluoreszenz F von den durch das Laserlicht L₁ und das Laserlicht L₂ angeregten Phosphoren, welche hindurch gelangt sind, ausgestrahlt und die Fluoreszenz F wird von der Vorderfläche 53 ausgestrahlt.
Eine korrelierte Farbtemperatur und allgemeiner Farbwiedergabe-Index Ra der Lichtausgabe des ersten Modifizierungs-Beispiels der ersten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, und folglich wird eine Beschreibung davon weggelassen.
(Herstellungsverfahren von Wellenlängenkonverter)
Ein Herstellungsverfahren des Wellenlängenkonverters 50A wird beschrieben. Zuerst wird das Metallsubstrat 35 hergestellt und eine auf die Oberfläche des Metallsubstrats 35 zu beschichtende Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit wird hergestellt. Zum Beispiel schließt die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit ein Lösungsmittel, das anorganische Haftmittel und den Phosphor ein. Zum Beispiel wird Alkohol, wie Ethanol oder ein gemischtes Lösungsmittel von Alkohol und Wasser, als das Lösungsmittel verwendet. Als der Alkohol sind jene in jedem, von welchem ein Siedepunkt relativ gering ist, wie Methanol, Ethanol und Isopropylalkohol (IPA), bevorzugt, da sie leicht zu trocknen sind. Zum Beispiel wird ein Polymethylsilsesquioxan-Sol (PMSQ-Sol) als das anorganische Haftmittel verwendet. Das PMSQ-Sol kann durch Dispergieren des PMSQ in einem Lösungsmittel, falls geeignet, hergestellt werden. Die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit wird zum Beispiel in einer derartigen Weise hergestellt, dass der Phosphor zu dem anorganischen Haftmittel gegeben wird, das eine Solform und Fluidität aufweist, und ein erhaltenes Gemisch wird gerührt und zu dem Lösungsmittel gegeben.
Nun wird, wie in 6A gezeigt, die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Metallsubstrats 35 getropft, und das Metallsubstrat 35 wird mit der aufgetropften Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit stehen gelassen, wobei eine Phosphor-Beschichtungsflüssigkeitsschicht 41A auf der Oberfläche des Metallsubstrats 35 gebildet wird. Darüber hinaus wird, wie in 6B gezeigt, die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeitsschicht 41A stehen gelassen, zum Beispiel bei Raumtemperatur für 1 bis 5 Stunden, wobei die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeitsschicht 41A getrocknet ist und ein Teil des Lösungsmittels wird entfernt und eine mit Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit getrocknete Körperschicht 42A wird gebildet. Nun wird das Metallsubstrat 35 auf der Oberfläche, auf welcher die mit Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit getrocknete Körperschicht 42A gebildet ist, bei einer Temperatur von 150 bis 250°C für 0,5 bis 2 Stunden in der Atmosphäre erhitzt. In dieser Weise wird ein Rückstand des Lösungsmittels entfernt und wie in 6C gezeigt, wird die Phosphorschicht 40A mit dem Licht-Durchlassvermögen auf der Oberfläche des Metallsubstrats 35 gebildet und der Wellenlängenkonverter 50A wird erhalten.
(Zweites Modifizierungs-Beispiel der ersten Ausführungsform)
Ein zweites Modifizierungs-Beispiel der ersten Ausführungsform wird beschrieben. Das zweite Modifizierungs-Beispiel ist ein Beispiel, bei dem der Wellenlängenkonverter 50 der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform durch einen Wellenlängenkonverter 50B als ein dritter Wellenlängenkonverter ersetzt wird.
[Dritter Wellenlängenkonverter]
7 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des dritten Wellenlängenkonverters 50B zeigt. Wie in 7 gezeigt, ist der Wellenlängenkonverter 50B aus lichtdurchlässiger fluoreszierender Keramik 45, hergestellt durch Sintern des Phosphors, zusammengesetzt. Der Phosphor, der die lichtdurchlässige fluoreszierende Keramik 45 ausmacht, ist der gleiche wie die Phosphore zur Verwendung in dem ersten Wellenlängenkonverter 50 und dem zweiten Wellenlängenkonverter 50A, ausgenommen, dass eine Form davon nicht pulverförmig ist, und folglich wird eine Beschreibung davon weggelassen. Angemerkt sei, dass die lichtdurchlässige fluoreszierende Keramik 45 alle der mehreren Arten der Phosphore enthalten kann oder einen oder mehrere der mehreren Arten der Phosphore enthalten kann. Darüber hinaus, wenn die lichtdurchlässige fluoreszierende Keramik 45 nur eine Art der Phosphore enthält, können andere Phosphore eine Form aufweisen, die von jener der lichtdurchlässigen fluoreszierenden Keramik 45 verschieden ist, zum Beispiel kann es der Wellenlängenkonverter 50 oder der Wellenlängenkonverter 50A sein.
Die lichtdurchlässige fluoreszierende Keramik ist aus nur einem anorganischen Material, das in der Wärmeleitfähigkeit ausgezeichnet ist, zusammengesetzt und weist folglich hohe Wärmestrahlungseigenschaften auf. Deshalb kann auch wenn die Phosphore in der fluoreszierenden Keramik 45 hoch dichter Anregung durch das von dem Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelement 10 ausgestrahlten Laserlicht unterzogen werden, der Temperaturanstieg des Wellenlängenkonverters 50B effektiv unterdrückt werden kann. Im Ergebnis wird die Temperatur zum Quenchen der Phosphore in dem Wellenlängenkonverter 50B unterdrückt, was es somit möglich macht, die Leistung des emittierten Lichts zu erhöhen.
(Funktionen)
Funktionen des zweiten Modifizierungs-Beispiels der ersten Ausführungsform werden beschrieben. Die Funktionen des zweiten Modifizierungs-Beispiels der ersten Ausführungsform sind die gleichen wie die Funktionen des Wellenlängenkonverters 50A des ersten Modifizierungs-Beispiels der ersten Ausführungsform, ausgenommen, dass ein Bereich des Wellenlängenkonverters 50B, von welchem die Fluoreszenz F ausgestrahlt wird, von jenem des Wellenlängenkonverters 50A des ersten Modifizierungs-Beispiels der ersten Ausführungsform verschieden ist. Deshalb wird die Beschreibung der Funktionen teilweise weggelassen.
Wie in 7 gezeigt, wird das Laserlicht L, das durch die Linse 20 von 1 gelangt ist, als Laserlicht L₃ von einer Vorderfläche 55, die eine Oberfläche des Wellenlängenkonverters 50B des zweiten Modifizierungs-Beispiels ist, der lichtdurchlässigen fluoreszierenden Keramik 45 zugeführt. Ein Hauptteil des Laserlichts L₃ tritt in die lichtdurchlässige fluoreszierende Keramik 45 von der Vorderfläche 55 der lichtdurchlässigen fluoreszierenden Keramik 45 ein und ein Rest davon wird auf der Vorderfläche 55 reflektiert und wird Laserlicht L₄. In der lichtdurchlässigen fluoreszierenden Keramik 45 wird die Fluoreszenz F von den durch das Laserlicht L₃ angeregten Phosphoren ausgestrahlt und die Fluoreszenz F wird von der Vorderfläche 55 ausgestrahlt.
Angemerkt sei, dass in dem Wellenlängenkonverter 50B Zusammensetzungen der Vorderfläche 55, einer Rückfläche 56 und Seitenflächen 57 und 58 die gleichen sind, und folglich kann die Fluoreszenz F von der Rückfläche 56, den Seitenflächen 57 und 58 und dergleichen durch Strahlen des Laserlichts L auf diese entsprechenden Oberflächen ausgestrahlt werden.
Eine korrelierte Farbtemperatur und allgemeiner Farbwiedergabe-Index Ra der Lichtausgabe des zweiten Modifizierungs-Beispiels der ersten Ausführungsform sind die gleichen wie jene der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform und folglich wird eine Beschreibung davon weggelassen.
(Herstellungsverfahren von Wellenlängenkonverter)
Hinsichtlich eines Herstellungsverfahrens des Wellenlängenkonverters 50B kann der Wellenlängenkonverter 50B durch ein der Öffentlichkeit bekanntes Verfahren zum Herstellen fluoreszierender Keramik hergestellt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Beschreibung wird von den Funktionen einer Licht-emittierenden Vorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform vorgenommen. Die Licht-emittierende Vorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform ist von der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 der ersten Ausführungsform dahingehend verschieden, dass eine Mehrzahl des Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelements 10 vorliegt. Darüber hinaus ist die Licht-emittierende Vorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform von der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend verschieden, dass das Laserlicht L von der Mehrzahl von Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelementen 10 ausgestrahlt, zu dem Wellenlängenkonverter 50 durch optische Transmissionslinien 23, wie optische Fasern anstelle der Linse 20 kondensiert ist. Die Licht-emittierende Vorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die Licht-emittierende Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, ausgenommen für die vorstehend beschriebenen Punkte, und folglich wird eine Beschreibung der gleichen Punkte weggelassen.
An sich bekannte optische Fasern werden als die optischen Transmissionslinien 23 zur Verwendung in der Licht-emittierenden Vorrichtung 1A verwendet. Eine Mehrzahl der optischen Transmissionslinien 23, welche so bereitgestellt werden, dass sie der Mehrzahl von Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelementen 10 entsprechen, werden zur Bildung eines optischen Transmissionslinien-Aggregats 25, wie ein optisches Faser-Aggregat gebündelt.
Die Funktionen der Licht-emittierenden Vorrichtung 1A sind die gleichen wie die Funktionen der Licht-emittierenden Vorrichtung 1, ausgenommen, dass die Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelemente 10 in der Mehrzahl vorliegen, und dass das von der Mehrzahl von Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelementen 10 ausgestrahlte Laserlicht L zu dem Wellenlängenkonverter 50 durch die optischen Transmissionslinien 23 und das optische Transmissionslinien-Aggregat 25 kondensiert ist. Deshalb wird die Beschreibung der Funktionen weggelassen.
Darüber hinaus können in der Licht-emittierenden Vorrichtung 1A die Wellenlängenkonverter 50A oder 50B anstelle des Wellenlängenkonverters 50 in einer ähnlichen Weise zu der Licht-emittierenden Vorrichtung 1 verwendet werden.
Die Licht-emittierende Vorrichtung von dieser Ausführungsform verwendet nur die Ce³⁺-aktivierten Phosphore, welche in der Oxidationsbeständigkeit bei einer hohen Temperatur in der Atmosphäre ausgezeichnet sind, als die Phosphore zur Verwendung in dem Wellenlängenkonverter. Folglich sind in der Licht-emittierenden Vorrichtung von dieser Ausführungsform die Leistung und die Langzeitzuverlässigkeit hoch auch unter der hoch dichten Anregung durch die Bestrahlung des Laserlichts. Deshalb ist die Licht-emittierende Vorrichtung von dieser Ausführungsform für eine Laserbelichtungsvorrichtung oder einen Laserprojektor geeignet.
Beispiele
Hierin anschließend wird die vorliegende Erfindung durch Beispiele genauer beschrieben; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele begrenzt.
[Beispiel 1]
Die in 1 gezeigte Licht-emittierende Vorrichtung 1 wurde hergestellt. Als der Wellenlängenkonverter wurde der erste Wellenlängenkonverter 50 hergestellt, welcher enthält: das transparente Substrat 30, das die Phosphore enthält; und die Phosphorschicht 40.
Zuerst wurde ein Quarzsubstrat (50 × 50 × 1 mm dick) als das mit den Phosphoren zu beschichtende Substrat hergestellt. Darüber hinaus wurden als die mit Ce³⁺ aktivierten Phosphore hier ein Y₃Ga₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grüner Phosphor (Lichtemissionspeak: 530 nm) und ein Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roter Phosphor (Lichtemissionspeak: 625 nm) hergestellt. Angemerkt sei, dass die vorstehend beschriebenen Phosphore Pulver-Phosphore waren, in welchen ein mittlerer Teilchengrößenbereich von 5 bis 20 nm vorlag.
(Herstellung von Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit)
Polyethylenoxid (PEO, gewichtsmittleres Molekulargewicht: ungefähr 1000000) als ein Verdickungsmittel wurde in destilliertem Wasser als ein Lösungsmittel durch Anwenden einer Rührvorrichtung gelöst, wobei eine wässrige PEO-Lösung erhalten wurde. Während der später-beschriebenen Zugabe der Phosphore wurde eine gemischte Menge von PEO in der wässrigen PEO-Lösung so eingestellt, dass sie 15 mg hinsichtlich 1 g als eine Gesamtmenge des vorstehend beschriebenen grünen Phosphors und des vorstehend beschriebenen roten Phosphors beträgt.
Nun wurde die wässrige PEO-Lösung mit dem vorstehend beschriebenen grünen Phosphor und dem vorstehend beschriebenen roten Phosphor zugegeben, gefolgt von Rühren. Zugegebene Mengen des vorstehend beschriebenen grünen Phosphors und des vorstehend beschriebenen roten Phosphors wurden so eingestellt, dass die Gesamtmenge des vorstehend beschriebenen grünen Phosphors und des vorstehend beschriebenen roten Phosphors 1 g hinsichtlich 15 mg des PEO in der wässrigen PEO-Lösung sein könnte. Darüber hinaus wurde die mit den Phosphoren zugegebene wässrige PEO-Lösung mit ultrafeinen Aluminiumoxidteilchen (mittlere Teilchengröße: 30 nm) als das Haftmittel zugegeben, gefolgt von Rühren, wobei eine Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit hergestellt wurde. Eine zugegebene Menge der ultrafeinen Aluminiumoxidteilchen wurde so eingestellt, dass sie 30 mg hinsichtlich 1 g der Gesamtmenge des vorstehend beschriebenen grünen Phosphors und des vorstehend beschriebenen roten Phosphors beträgt.
(Bildung der Phosphorschicht)
Die vorstehend beschriebene Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit wurde auf das vorstehend beschriebenen Quarzsubstrat getropft und wurde in einem natürlichen Zustand stehen gelassen, wobei die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit an einer Oberfläche des Quarzsubstrats anhaftend wurde. Nun wurde die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit durch Blasen von heißer Luft von 60°C auf die anhaftende Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit für 10 Minuten getrocknet, wobei ein fluoreszierender Film (Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit getrocknete Körperschicht) auf der Oberfläche des Quarzsubstrats gebildet wurde. Das Quarzsubstrat, auf welchem der fluoreszierende Film einschließlich der Phosphore gebildet wurde, wurde in einen Elektroofen gestellt, und wurde bei 600°C für 30 Minuten erhitzt. Dann wurde das PEO in dem fluoreszierenden Film ausgebrannt und eine Phosphorschicht wurde auf dem Quarzsubstrat gebildet. In dieser Weise wurde ein Wellenlängenkonverter, in welchem die Phosphorschicht auf dem Quarzsubstrat gebildet war, erhalten. Angemerkt sei, dass in der Phosphorschicht der vorstehend beschriebene grüne Phosphor und der vorstehend beschriebene rote Phosphor in einer lichtdurchlässigen Aluminiumoxidschicht, zusammengesetzt in einer derartigen Weise, dass ultrafeine Teilchen von Aluminiumoxid aneinander gebunden wurden, dispergiert waren. Die in 1 gezeigte Licht-emittierende Vorrichtung 1 wurde durch Anwenden des erhaltenen Wellenlängenkonverters und einer blauen Laserdiode (Peak-Wellenlänge: 450 nm) hergestellt.
[Beispiel 2]
Als das transparente Substrat wurde ein Y₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺ Substrat (10 × 10 × 0,5 mm dick) als ein lichtdurchlässiges fluoreszierendes Keramiksubstrat, das Emission von grünem Licht mit einem Lichtemissionspeak von 555 nm zeigt, anstelle des Quarzsubstrats von Beispiel 1 verwendet. Darüber hinaus wurde eine Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit, einschließlich nur des Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphors (Lichtemissionspeak: 625 nm) als der Phosphor anstelle der Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit von Beispiel 1 verwendet. Eine zugegebene Menge des vorstehend beschriebenen roten Phosphors in der Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit wurde so eingestellt, dass sie 1 g hinsichtlich 15 mg des PEO in der wässrigen PEO-Lösung beträgt. Dann wurde ein Wellenlängenkonverter in einer ähnlichen Weise zu Beispiel 1 erhalten, ausgenommen des Verwendens des vorstehend beschriebenen lichtdurchlässigen fluoreszierenden Keramiksubstrats und der vorstehend beschriebenen Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit, wobei die in 1 gezeigte Licht-emittierende Vorrichtung 1 hergestellt wurde. Der Wellenlängenkonverter wurde als einer gebildet, in welchem eine rotes Licht-emittierende Phosphorschicht auf einem lichtdurchlässigen grünes Licht-emittierenden fluoreszierenden Keramiksubstrat gebildet wurde.
[Beispiel 3]
Eine Licht-emittierende Vorrichtung ähnlich zu der in 1 gezeigten Licht-emittierenden Vorrichtung 1 wurde hergestellt. Angemerkt sei, dass als der Wellenlängenkonverter der zweite Wellenlängenkonverter 50A, einschließlich des Metallsubstrats und der Phosphorschicht, hergestellt wurde. Deshalb war die Strahlungs-Richtung der Fluoreszenz F des Wellenlängenkonverters 50A wie in 5 gezeigt.
Zuerst wurde ein Al-Metallsubstrat (20 × 20 × 1 mm dick) als das mit den Phosphoren zu beschichtende Substrat hergestellt. Darüber hinaus wurden hier als die mit Ce³⁺ aktivierten Phosphore ein Lu₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grüner Phosphor (Lichtemissionspeak: 513 nm) und ein Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roter Phosphor (Lichtemissionspeak: 625 nm) hergestellt. Die vorstehend beschriebenen Phosphore waren Pulver-Phosphore, in welchen ein mittlerer Teilchengrößenbereich von 5 bis 20 nm vorlag.
(Herstellung von Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit)
Das Polymethylsilsesquioxan-Sol (PMSQ-Sol) wurde als das anorganische Haftmittel verwendet. Das PMSQ-Sol war ein Sol, in welchem Polymethylsilsesquioxan (PMSQ) in Ethanol als ein Lösungsmittel dispergiert wurde. Während der später-beschriebenen Zugabe der Phosphore wurde ein Gehalt des PMSQ in dem PMSQ-Sol so eingestellt, dass sie 350 mg hinsichtlich 1 g als eine Gesamtmenge des vorstehend beschriebenen grünen Phosphors und des vorstehend beschriebenes roten Phosphors beträgt.
Nun wurde das PMSQ-Sol mit dem vorstehend beschriebenen grünen Phosphor und dem vorstehend beschriebenen roten Phosphor zugegeben und wurde durch Anwenden einer Rührvorrichtung gerührt. Zugegebene Mengen des vorstehend beschriebenen grünen Phosphors und des vorstehend beschriebenen roten Phosphors wurden so eingestellt, dass die Gesamtmenge des vorstehend beschriebenen grünen Phosphors und des vorstehend beschriebenen roten Phosphors 1 g hinsichtlich 350 mg des PMSQ in dem PMSQ-Sol sein könnten. Darüber hinaus wurde das mit den Phosphoren zugegebene PMSQ-Sol mit dem Ethanol als das Lösungsmittel, falls geeignet, zugegeben und die Viskosität des PMSQ-Sols wurde eingestellt.
(Bildung der Phosphorschicht)
Die vorstehend beschriebene Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit wurde auf das vorstehend beschriebene Al-Metallsubstrat getropft und wurde in einem natürlichen Zustand stehen gelassen, wobei die Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit an einer Oberfläche des Al-Metallsubstrats anhaftend wurde. Nun wurde die anhaftende Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit bei Raumtemperatur für 3 Stunden getrocknet und ein fluoreszierender Film (Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit getrocknete Körperschicht) wurde auf der Oberfläche des Al-Metallsubstrats gebildet. Das Al-Metallsubstrat, auf welchem der fluoreszierende Film einschließlich die Phosphore gebildet wurde, wurde in einen Trockner gegeben und wurde bei 200°C für 1 Stunde erhitzt. Dann wurde das Ethanol verdampft und eine Phosphorschicht mit Licht-Durchlassvermögen wurde auf dem Al-Metallsubstrat gebildet. In dieser Weise wurde ein solcher Wellenlängenkonverter, in welchem die Phosphorschicht auf dem Al-Metallsubstrat gebildet wurde, erhalten. Angemerkt sei, dass in der Phosphorschicht der vorstehend beschriebene grüne Phosphor und der vorstehend beschriebene rote Phosphor in dem PMSQ dispergiert waren. Eine Licht-emittierende Vorrichtung ähnlich zu der in 1 gezeigten Licht-emittierenden Vorrichtung 1 wurde durch Anwenden des erhaltenen Wellenlängenkonverters hergestellt.
Eine spektrale Verteilung der durch die Licht-emittierende Vorrichtung von Beispiel 3 ausgestrahlten Lichtausgabe wurde durch Simulation erzeugt. Die Simulation wurde durch Anwenden einer spektralen Verteilung der blauen Laserdiode und Daten von Lichtemissionsspektren des Lu₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grünen Phosphors und des Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphors ausgeführt. Eine Peak-Wellenlänge der blauen Laserdiode wurde als 450 nm und 460 nm definiert.
9 und 10 zeigen Beispiele von einer Spektralverteilungskurve der Lichtausgabe, welche durch die Simulation erzeugt worden ist. 9 zeigt ein Beispiel von einem Fall, bei dem die Peak-Wellenlänge der Spektralverteilungskurve des durch die blaue Laserdiode als ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement ausgestrahlten blauen Laserlichts 450 nm ist. 10 zeigt ein Beispiel von einem Fall, bei dem die Peak-Wellenlänge der Spektralverteilungskurve des durch die blaue Laserdiode als ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement ausgestrahlten blauen Laserlichts 460 nm ist.
Kurvenbereiche mit Emissionslinien-artigen scharfen Peaks, wobei die Kurvenbereiche durch Bezugssymbol a in 9 und 10 bezeichnet werden, sind Bereiche entsprechend den Spektralverteilungskurven (Peak-Wellenlängen: 450 nm und 460 nm) des durch die blaue Laserdiode als ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement ausgestrahlten blauen Laserlichts. Darüber hinaus sind Kurvenbereiche, die milde Änderungen zeigen, die Kurvenbereiche einschließlich Bereiche bezeichnet durch Bezugssymbol b und Bezugssymbol c in 9 und 10, Bereiche entsprechend der Spektralverteilungskurven der durch die Phosphore in den Wellenlängenkonvertern ausgestrahlten Fluoreszenz, wenn die Phosphore das Laserlicht empfangen haben. Insbesondere schließt der Bereich entsprechend der letzteren Spektralverteilungskurve der Fluoreszenz ein: eine Schulter-artige grüne Lichtkomponente mit einer Wellenlänge von 500 nm bis 530 nm, welche durch Bezugssymbol b bezeichnet ist; und eine rote Lichtkomponente mit einer Wellenlänge von 600 nm oder mehr, welche durch Bezugssymbol c bezeichnet wird. Die durch Bezugssymbol b bezeichnete Schulter-artige grüne Lichtkomponente ist eine Licht-emittierende Komponente des Lu₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grünen Phosphors. Darüber hinaus ist die rote Lichtkomponente mit einer Wellenlänge von 600 nm oder mehr, welche durch Bezugssymbol c bezeichnet ist, eine Licht-emittierende Komponente des Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphors.
Von 9 und 10 wird ersichtlich, dass blaue bis rote Lichtkomponenten erhalten werden, wenn die Licht-emittierende Vorrichtung von Beispiel 3 verwendet wird. Angemerkt sei, dass das Licht mit der in 9 gezeigten spektralen Verteilung eine korrelierte Farbtemperatur von 3000 K und Ra von 85 aufweist und das Licht mit der in 10 gezeigten spektralen Verteilung eine korrelierte Farbtemperatur von 5000 K und Ra von 88 aufweist. Das Licht mit jeder der in 9 und 10 gezeigten Spektralverteilungskurven weist eine bevorzugte spektrale Verteilung zur Beleuchtung auf. Angemerkt sei, dass der Y₃Ga₂(AlO₄)3:Ce³⁺-grüne Phosphor von Beispiel 1 auch Lichtemissionseigenschaften ähnlich zu jenen des Lu₃Al₂(AlO₄)3:Ce³⁺-grünen Phosphors von Beispiel 3 aufweist. Deshalb wird geschlussfolgert, dass ähnliche Wirkungen zu jenen in 9 und 10 auch in einem Fall des Ausführens von Simulation durch Anwenden des Y₃Ga₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grünen Phosphors von Beispiel 1 erhalten werden.
11 zeigt ein Beispiel von einer Spektralverteilungskurve von einer Lichtausgabe, tatsächlich gemessen durch Anwenden einer Licht-emittierenden Vorrichtung, ausgelegt einfach für den Zweck des Bewertens der Farbe abgebenden Eigenschaften von tatsächlichem Beleuchtungslicht. In dieser Licht-emittierenden Vorrichtung wurde als Anregungslicht blaues Licht verwendet, in welchem eine Lichtemissions-Peak-Wellenlänge 460 nm war und eine halbe Breite von einem Lichtemissionsspektrum ungefähr 4 nm war. Darüber hinaus wurde in dieser Licht-emittierenden Vorrichtung als ein solcher Phosphor, der den Wellenlängenkonverter ausmacht, ein gemischter Phosphor verwendet, welcher aus 20 Masseteilen des Lu₃Al₂(AlO₄)₃:Ce³⁺-grünen Phosphors und 80 Masseteilen des Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂:Ce³⁺-roten Phosphors zusammengesetzt war. Angemerkt sei, dass die spektrale Verteilung von 11 Daten darstellt, die durch Anwenden eines Mehrkanalspektrometers (MCPD-98000: hergestellt von Otsuka Electronics Co., Ltd.) erhalten werden. Es kann ersichtlich werden, dass Beleuchtungslicht mit der in 11 gezeigten Spektralverteilungskurve eine korrelierte Farbtemperatur von 5100 K und Ra von 81 aufweist, und zur Beleuchtung bevorzugtes Licht ist.
Angemerkt sei, dass in der einfach ausgelegten vorstehend beschriebenen Licht-emittierenden Vorrichtung ein Mischverhältnis, gemischte Mengen, Arten und dergleichen der Phosphore eingestellt sind, wobei es möglich ist, Licht mit einer solchen spektralen Verteilung und einem Farbton, wie in jeder von 9 und 10 gezeigt, zu erhalten.
Der gesamte Inhalt der Japanischen Patentanmeldung Nr. P2014-251452 (eingereicht am: 12. Dezember 2014) ist hierin durch Hinweis einbezogen.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend mit Bezug auf die Ausführungsformen und das Beispiel beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf jene begrenzt und es wird dem Fachmann klar sein, dass verschiedene Modifizierungen und Verbesserungen ausgeführt werden können.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Licht-emittierende Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weist hohe Leistung und hohe Langzeitzuverlässigkeit auf.
Bezugszeichenliste

1: Licht-emittierende Vorrichtung
10: Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement
30: transparentes Substrat
35: Metallsubstrat
40, 40A: Phosphorschicht
41, 41A: Phosphor-Beschichtungsflüssigkeitsschicht
42, 42A: Phosphor-Beschichtungsflüssigkeit mit getrockneter Körperschicht
45: fluoreszierende Keramik
50, 50A, 50B: Wellenlängenkonverter

Claims

Licht-emittierende Vorrichtung, umfassend: ein Licht-emittierendes Halbleiter-Bauelement, das Laserlicht ausstrahlt; und einen Wellenlängenkonverter, der mehrere Arten von Phosphoren enthält, die das Laserlicht empfangen und Licht ausstrahlen, wobei die in dem Wellenlängenkonverter enthaltenen Phosphore im Wesentlichen aus Ce³⁺-aktivierten Phosphoren aufgebaut sind und mindestens einen Ce³⁺-aktivierten Phosphor mit warmer Farbe enthalten, der das Laserlicht empfängt und Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 580 nm oder mehr bis weniger als 660 nm ausstrahlt, und durch die Phosphore ausgestrahlte Licht-emittierende Komponenten aus nur von Ce³⁺ abgeleiteten Licht-emittierenden Komponenten aufgebaut sind.
Licht-emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ce³⁺-aktivierte Phosphor mit warmer Farbe ein roter Ce³⁺-aktivierter Phosphor ist, der Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 600 nm oder mehr bis weniger als 660 nm ausstrahlt.
Licht-emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wellenlängenkonverter aus einem anorganischen Material aufgebaut ist.
Licht-emittierende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Wellenlängenkonverter enthält: ein transparentes Substrat, durch welches das Laserlicht gelangt; und eine auf einer Oberfläche des transparenten Substrats gebildete Phosphorschicht, wobei die Phosphorschicht die Phosphore enthält, und die Phosphorschicht enthält: die Phosphore; und ein anorganisches Haftmittel, das die Phosphore an das transparente Substrat bindet.
Licht-emittierende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Wellenlängenkonverter enthält: ein Metallsubstrat, an welchem das Laserlicht reflektiert wird; und eine auf einer Oberfläche des Metallsubstrats gebildete Phosphorschicht, wobei die Phosphorschicht die Phosphore enthält, und die Phosphorschicht enthält: die Phosphore; und ein anorganisches Haftmittel, das die Phosphore an das Metallsubstrat bindet.
Licht-emittierende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Wellenlängenkonverter aus durch Sintern der Phosphore hergestellter fluoreszierender Keramik aufgebaut ist.
Licht-emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei alle in dem Wellenlängenkonverter enthaltenen Ce³⁺-aktivierten Phosphore Ce³⁺-aktivierte Oxid-Phosphore sind.
Licht-emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Ce³⁺-aktivierten Oxid-Phosphore Ce³⁺-aktivierte Oxid-Phosphore mit einer Granat-Struktur sind.
Licht-emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Laserlicht einen maximalen Intensitätswert in einem Wellenlängenbereich von 420 nm oder mehr bis weniger als 480 nm aufweist.
Licht-emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Phosphore einen Ce³⁺-aktivierten Phosphor enthalten, der das Laserlicht empfängt und Licht mit einem Lichtemissionspeak in einem Wellenlängenbereich von 480 nm oder mehr bis weniger als 500 nm ausstrahlt.
Licht-emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Phosphore pulverförmig sind.
Licht-emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Licht-emittierende Vorrichtung eine Lichtausgabe mit einer korrelierten Farbtemperatur von 2500 K oder mehr bis weniger als 7000 K ausstrahlt.
Licht-emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Licht-emittierende Vorrichtung eine Lichtausgabe mit einem allgemeinen Farbwiedergabe-Index Ra von 80 oder mehr bis weniger als 90 ausstrahlt.
Licht-emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Licht-emittierende Vorrichtung eine Laserbelichtungsvorrichtung oder ein Laserprojektor ist.