JP2005093985A - 二次励起方式で白色光を産出する方法とその白色発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】二次励起方式で白色光を産出する方法とその白色発光デバイスを提供する。
【解決手段】
二次励起方式で白色光を産出する方法において、紫外光或いは紫光（波長３６０〜４２０ｎｍ）を放射する光源を使用し、青色蛍光粉体を励起して青色光をピークとするブロードな一次励起スペクトラムを放射し、この一次励起スペクトラムでエネルギーレベルのより低い黄色蛍光粉体を励起して、黄色光をピークとするブロードな二次励起スペクトラムを放射し、この二つの蛍光粉体の比率を適当に調整して放射される一次励起スペクトラムと二次スペクトラムを互いに補色混合させて、マルチスペクトラムの白色光を産出する方法、及び、その白色発光デバイス。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二次励起方式で白色光を産出する方法、及び、高純度の白色光を放射する白色発光デバイスに関する。

現在使われている公知の光源は、使用において熱放射、重金属汚染、高消費電力などの欠点があり、省エネルギーと環境保護の点から、これを淘汰してエネルギー効率が高く環境保護に適した新光源製品が切望されていた。
発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザ（ＬＤ）などの発光デバイスを利用して製造した白色光源は、使用寿命は十万時間に達し、節電且つ省エネルギーであり、体積も小さく、応答速度も速く、耐天候性がよく、損傷を受けにくく、演色性に優れ、色温度は太陽光に近いなどの特質を具え、既に多くの場に活用されている。特に熱放射汚染を減少できること、水銀などの重金属汚染がないことは、環境保護の要求にマッチしており、公認の２１世紀の主要照明光源となっている。

早期の白色光源の製造方法は、白色ＬＥＤｓのように、黄色光の燐光材料を青色ＬＥＤ上に塗布して製造していたが、色が良くなかった。赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを組み合わせて発光デバイスをつくり、赤、青、緑三原色の混合で白光を形成するものもあったが、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤの駆動電圧が異なるため、駆動回路設計が複雑になり、消費電力も大きくコストが高いなどの欠点があった。

日亜化学工業のＵＳＰ６，０６９，４４０（特許文献１）では、窒化インジウムガリウム（化１）ＩｎＧａＮのＬＥＤが放射する青色光で、黄色光を放射できるイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）（化２）Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂蛍光粉を励起し、青色光と黄色光を混合して高効率の白色光を得るとしている。
しかし、光源の波長が４２０ｎｍ以下のとき、ＹＡＧ蛍光粉に対する励起効率は良好でなく、更に窒化インジウムガリウムＬＥＤが放射する青色光のピーク効率は波長４００ｎｍ前後であるため、窒化インジウムガリウムＬＥＤで得られる青色光でＹＡＧ蛍光粉を励起しても、実際には高効率の白色光は得られない。
言い換えれば、日亜化学工業のＵＳＰ６，０６９，４４０（特許文献１）は、波長４００ｎｍ前後の光源には適さない。

上述の欠点を改善するため、ゼネラル・エレクトリック社（General Electric Company）のＵＳＰ６，２２５，６７０（特許文献２）では、紫外光ＬＥＤで赤色、緑色、青色三種の蛍光粉を励起して、赤色、緑色、青色の三原色の放射を混合して白色光を形成している。しかし波長４００ｎｍ前後の光源の赤色蛍光粉に対する励起効率はやはり良好でなく、このため、ゼネラル・エレクトリック社のＵＳＰ６，２２５，６７０（特許文献２）も、波長４００ｎｍ前後の光源には適さない。
ＵＳＰ６，０６９，４４０ ＵＳＰ６，２２５，６７０

本発明は、上述したように公知技術が白色光源に適さないという欠点に鑑みてなされたもので、その目的は、二次励起方式で白色光を産出する方法を提供し、４００ｎｍ前後の光源に適用でき、紫光或いは紫外光ダイオード（ＬＥＤ）、或いはレーザダイオード（ＬＤ）を光源として波長の範囲が３６０〜４２０ｎｍの紫光或いは紫外光を放射して、第一種青色蛍光粉体を励起し、青色光をピークとする一次励起スペクトラムを出し、この一次励起スペクトラムを利用して第二種黄色蛍光粉体を励起し、黄色光をピークとする二次励起スペクトラムを出し、一次励起スペクトラムと二次励起スペクトラムを混合して白色光を形成することにより、高純度の白色光を放射するデバイスを提供するものである。

また、二次目的は、高純度白色光を放射できる白色発光デバイスを提供するもので、波長３６０〜４２０ｎｍの紫光或いは紫外光を放射するチップと、該チップに塗布した樹脂パッケージ層から構成し、紫光或いは紫外光チップが放射する波長３６０〜４２０ｎｍの紫光或いは紫外光を利用して、二次励起方式で樹脂パッケージ層内に混合した蛍光粉材料（Phosphors）を励起して青色光と黄色光を放射し、その混合を経て白色光を提供するものである。

更に、もう一つの目的は、その樹脂パッケージ層内に更に紫外光或いは紫光で励起することができる赤色蛍光粉体或いは緑色蛍光粉体を添加して、演色性と色温度を含む白色発光の性質を調整する白色発光デバイスを提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、二次励起方式で白色光を産出する方法において、紫光或いは紫外光の発光素子を光源として、波長の範囲が３６０〜４２０ｎｍの紫光或いは紫外光を放出し、先に第一種青色蛍光粉体を励起して一次発光スペクトラムを発し、この一次発光スペクトラムを利用して、次に第二種黄色蛍光粉体を励起して二次発光スペクトラムを発し、一次発光スペクトラムと二次発光スペクトラムを混合して白色発光を形成するようにして成ることを特徴とする二次励起方式で白色光を産出する方法である。

請求項２の発明は、前記光源として使用する発光素子は、紫光或いは紫外光発光ダイオードであるようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の二次励起方式で白色光を産出する方法である。
請求項３の発明は、前記光源として使用する発光素子は、紫光或いは紫外光レーザであるようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の二次励起方式で白色光を産出する方法である。
請求項４の発明は、前記青色蛍光粉体と前記黄色蛍光粉体の比率調整を利用して、白色光の色温度と演色性を調整できるようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の二次励起方式で白色光を産出する方法である。
請求項５の発明は、前記蛍光粉体に赤色蛍光粉体と緑色蛍光粉体を加えることによって、異なる発光色の光に調整できるようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の二次励起方式で白色光を産出する方法である。

請求項６の発明は、白色発光デバイスは二次励起方式で白色光を産出し、波長３６０〜４２０ｎｍの紫光或いは紫外光を放出するチップと、チップ上に塗布した樹脂パッケージ層により構成し、その内、該樹脂パッケージ層はパッケージ材料に青色蛍光粉体と黄色蛍光粉体を混合して構成し、且つ該青色蛍光粉体はＳｒ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：Ｅｕ²⁺、Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：Ｅｕ²⁺、Ｂａ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及びＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺のグループの中から一種を選び、該黄色蛍光粉体はＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、Ｙ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、Ｇｄ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、及びＧｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺のグループの中から一種を選んで成ることを特徴とする白色発光デバイスである。

請求項７の発明は、前記樹脂パッケージ層内に更に緑色蛍光粉体を混合し、且つ該緑色蛍光粉体はＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、ＹＢＯ₃：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺、ＳｒＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＢａＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＣａＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＢａＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、及びＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺のグループの中から一種を選んで成ることを特徴とする請求項６に記載の白色発光デバイスである。
請求項８の発明は、前記樹脂パッケージ層内に更に赤色蛍光粉体を混合し、且つ赤色蛍光粉体はＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ²⁺，Ｂｉ³⁺、ＹＶＯ₄：Ｅｕ²⁺，Ｂｉ³⁺、ＳｒＳ：Ｅｕ²⁺、ＳｒＹ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＣａＬａＳ₄：Ｃｅ³⁺、ＣａＳ：Ｅｕ²⁺、及びＳｒＳ：Ｅｕ²⁺のグループの中から一種を選んでなることを特徴とする請求項６及び請求項７に記載の半導体白色発光デバイスである。
請求項９の発明は、前記樹脂パッケージ層の総重量をＡ、パッケージ材料の重量をＥ、青色蛍光粉体の重量をＢ、黄色蛍光粉体の重量をＹ、赤色蛍光粉体の重量をＲ、緑色蛍光粉体の重量をＧとして、各組成成分の間の重量関係は、
Ｅ≧５０％Ａ
Ｂ＋Ｙ＋Ｒ＋Ｇ≦５０％Ａ
５％Ａ≦Ｂ≦４０％Ａ
５％Ａ≦Ｙ≦４０％Ａ
０．００１％Ａ≦Ｒ≦２０％Ａ、及び
０．０００１％Ａ≦Ｇ≦２０％Ａ
以上の条件を満足するようにして成ることを特徴とする請求項８に記載の発光デバイスである。
請求項１０の発明は、前記樹脂パッケージ層を二層積層構造とし、第一塗布層はパッケージ材料に青色蛍光粉体を混合して構成する塗布層であり該チップ上に塗布し、第二塗布層はパッケージ材料に黄色蛍光粉体、青色蛍光粉体、赤色蛍光粉体、緑色蛍光粉体を混合して構成する塗布層であり、第一塗布層上に塗布し、その内、第一塗布層の総重量をＡ、そしてそのパッケージ材料の重量をＥ、及び青色蛍光粉体の重量をＢとし、二者の間の重量関係は、Ｅ≧５０％Ａ及び５％Ａ≦Ｂ≦５０％Ａの条件を満足し、且つ、第二塗布層の総重量をＸ、そのパッケージ材料の重量をＥ、青色蛍光粉体の重量をＢ、黄色蛍光粉体の重量をＹ、赤色蛍光粉体の重量をＲ、緑色蛍光粉体の重量をＧとし、各組成成分の間の重量関係は、
Ｅ≧５０％Ｘ
Ｂ＋Ｙ＋Ｒ＋Ｇ≦５０％Ｘ
０％Ｘ≦Ｂ≦５％Ｘ
５％Ｘ≦Ｙ≦５０％Ｘ
０．００１％Ｘ≦Ｒ≦２０％Ｘ、及び
０．０００１％Ｘ≦Ｇ≦２０％Ｘ
以上の条件を満足するようにして成ることを特徴とする請求項８に記載の白色発光デバイスである。
請求項１１の発明は、前記樹脂パッケージ層上に、更にパッケージ材料により構成する第三塗布層を一層塗布して成ることを特徴とする請求項１０に記載の白色発光デバイスである。

すなわち、上記各本発明は、分光視感効率関数では、明所視の条件下で波長５５５ｎｍの黄緑光の発光効率が最も高いものであり、したがって、短波長の光を放射するチップで蛍光粉材料（Phosphors）を励起すれば長波長のスペクトラムが放射でき、励起効果も良好である。そのうえ、光源の波長が短いほど、エネルギー転換効率も高くなる。そこで本発明は紫光或いは紫外光光源で青色蛍光粉体を励起し、青色蛍光粉体に青色光をピークとするスペクトラムを放射させ、これで更に黄色蛍光粉体を励起し、黄色蛍光粉体に黄色光をピークとするスペクトラムを放射させ、最良の光転換効率が得られる。

本発明が提案する二次励起方式で白色光を産出する方法について、その方法と原理を図１に示す。また、図２に示す白色発光デバイス１０は本発明の実施例であり、図３に示すような紫外光スペクトラム、或いは図４に示す紫光スペクトラムを放射できる紫外光或いは紫光チップ２０を発光素子として、波長が３６０〜４２０ｎｍの範囲内の紫外光或いは紫光発光ダイオード（ＬＥＤ）或いは紫外光或いは紫光レーザダイオード（ＬＤ）を光源に選ぶ。紫外光或いは紫光チップ２０が放射する紫外光或いは紫光２５を利用して、青色蛍光粉体４０配合材を励起し、青色蛍光粉体４０に図５或いは図６に示す青色光４５をピークとするブロードなスペクトラム（broadband spectrum）である一次励起スペクトラム（first spectrum）を放射させ、次にこの一次励起スペクトラムの青色光４５で黄色蛍光粉体５０配合材を励起し、黄色蛍光粉体５０に図９に示す黄色光５５をピークとするブロードなスペクトラムである二次励起スペクトラム（second spectrum）を放射させる。この青色蛍光粉体４０と黄色蛍光粉体５０の二種の配合材が放射する一次励起スペクトラム（ピークは青色光４５）と、二次励起スペクトラム（ピークは黄色光５５）が互いに補色作用を生じて、図１０に示すようなＲＧＢ三波長マルチスペクトラムに近い高純度白色光６０を放射できる。

このような短波長光源で白色光６０を産出する方法が、本発明の二次励起方式で白色光を産出する方法であり、本発明で生成した白色光６０は、太陽光の成分に近いため、日常照明では人体の要求にたいへん適しており、よって、公知技術が紫光或いは紫外光で赤、緑、青三色の蛍光粉体を励起して三波長を混合した際に発生しやすい混合不均一、輝度が低いなどといった欠点を克服できる。

本発明が使用する青色蛍光粉体４０の配合は、（化３）Ｓｒ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：（化４）Ｅｕ²⁺、（化５）Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：（化４）Ｅｕ²⁺、（化６）Ｂａ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：（化４）Ｅｕ²⁺、（化７）Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：（化４）Ｅｕ²⁺、及び（化８）ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：（化４）Ｅｕ²⁺，（化９）Ｍｎ²⁺のグループの中から一種を選ぶ。紫外光或いは紫光チップ２０が放射する紫光或いは紫外光２５の全部或いは一部を吸収することができる。

本発明が紫外光チップ２０を光源としたとき、青色蛍光粉体４０は放射された紫外光２５に励起されて、図５に示す青色光４５をピークとするブロードな一次励起スペクトラムを放射する。
本発明が紫光チップ２０と光源としたとき、青色蛍光粉体４０は放射された紫光２５に励起されて、図６に示す青色光４５をピークとするブロードな一次励起スペクトラムを放射する。

本発明が使用する黄色蛍光粉体５０の配合は、（化２）Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：（化１０）Ｃｅ³⁺、（化１１）Ｙ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：（化１０）Ｃｅ³⁺、（化１２）Ｇｄ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：（化１０）Ｃｅ³⁺、及び（化１３）Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：（化１０）Ｃｅ³⁺のグループの中から一種を選ぶ。図７と図８に示すように、黄色蛍光粉体５０配合材は、紫光或いは紫外光２５による励起効果は良くないが、青色蛍光粉体４０から放射する青色光４５の全部或いは一部を吸収することができる。

本発明が紫外光チップ２０を光源とするとき、紫外光２５は青色蛍光粉体４０を励起して青色光４５を放射し、この青色光４５が黄色蛍光粉体５０を励起して図９に示すような黄色光５５をピークとするブロードな二次励起スペクトラムを放射する。

以上から、本発明が使用する青色蛍光粉体４０の配合と黄色蛍光粉体５０の配合の成分と用量比を調整するだけで、異なる波長の紫光或いは紫外光チップ２０と簡単に組み合わせることができ、白色光６０の発光を産出することができる。
また、青色蛍光粉体４０配合材と黄色蛍光粉体５０配合材の成分と用量比を調整することにより、白色光６０の演色性と色温度などの発光性質を簡単に調整できる。このほか、更に紫外光或いは紫光２５で励起できる緑色蛍光粉体および赤色蛍光粉体を加えることで、簡単に白色光６０の色温度と色調を調整したり、白色光６０を異なる色の光に調整したりできる。

本発明が使用する赤色蛍光粉体の配合は、（化１４）Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：（化４）Ｅｕ²⁺，（化１５）Ｂｉ³⁺、（化１６）ＹＶＯ₄：（化４）Ｅｕ²⁺，（化１５）Ｂｉ³⁺、（化１７）ＳｒＳ：（化４）Ｅｕ²⁺、（化１８）ＳｒＹ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化１９）ＣａＬａＳ₄：（化１０）Ｃｅ³⁺、（化２０）ＣａＳ：（化４）Ｅｕ²⁺、及び（化２１）ＳｒＳ：（化４）Ｅｕ²⁺のグループの中から一種を選ぶ。
本発明が使用する緑色蛍光粉体の配合は、（化２２）ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：（化４）Ｅｕ²⁺，（化９）Ｍｎ²⁺、（化２３）ＹＢＯ₃：（化１０）Ｃｅ³⁺，（化２４）Ｔｂ³⁺、（化２５）ＳｒＡｌ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化２６）ＢａＡｌ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化２７）ＣａＡｌ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化２８）ＳｒＧａ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化２９）ＢａＧａ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、及び（化３０）ＣａＧａ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺のグループの中から一種を選ぶ。

本発明の二次励起方式で白色光を産出する方法は、短波長光源で白色光を生成し、本発明で生成した白色光は、太陽光の成分に近いため、日常照明では人体の要求にたいへん適しており、よって、公知技術が紫光或いは紫外光で赤、緑、青三色の蛍光粉体を励起して三波長を混合した際に発生しやすい混合不均一、輝度が低いなどといった欠点を克服できる。本発明は、高純度の白色光を生成でき、室内照明、特殊照明、ＬＣＤバックライト光源、スキャナ、ファクシミリ、携帯電話、軍事照明などの用途に活用できる。

本発明は、二次励起方式で白色光を産出する方法、及び、高純度の白色光を放射するデバイスであって、高純度の白色光を放射する白色発光デバイスにおいて、波長３６０〜４２０ｎｍの紫外光或いは紫光を放射するチップを光源とし、チップ上面に塗布してあり青色蛍光粉体と黄色蛍光粉体を混合した配合のパッケージ材料を励起して、高純度の白色光を放射するデバイスであるが、図面に沿って詳細に説明する。

本発明の二次励起方式で白色光を産出する方法と原理は図１で既に説明したが、第一実施例としては、図２に示すように、本発明の二次励起方式で白色光を産出する方法を白色発光デバイス１０に応用して、実際に高純度の白色光を生成することができる。
この白色発光デバイス１０は、波長３６０〜４２０ｎｍの紫光或いは紫外光を放射できる紫外光或いは紫光チップ２０、及び該紫外光或いは紫光チップ２０に塗布した樹脂パッケージ層３０により構成する。樹脂パッケージ層３０は、パッケージ材料３５に青色蛍光粉体４０と黄色蛍光粉体５０を混合し、或いは更に赤色蛍光粉体、緑色蛍光粉体を混合して、熱固化或いは光硬化を経て形成する。

前記青色蛍光粉体４０は、（化３）Ｓｒ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：（化４）Ｅｕ²⁺、（化５）Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：（化４）Ｅｕ²⁺、（化６）Ｂａ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：（化４）Ｅｕ²⁺、（化７）Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：（化４）Ｅｕ²⁺、及び（化８）ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：（化４）Ｅｕ²⁺，（化９）Ｍｎ²⁺のグループの中から一種を選ぶ。黄色蛍光粉体５０は、（化２）Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：（化１０）Ｃｅ³⁺、（化１１）Ｙ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：（化１０）Ｃｅ³⁺、（化１２）Ｇｄ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：（化１０）Ｃｅ³⁺、及び（化１３）Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：（化１０）Ｃｅ³⁺のグループの中から一種を選ぶ。緑色蛍光粉体は（化２２）ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：（化４）Ｅｕ²⁺，（化９）Ｍｎ²⁺、（化２３）ＹＢＯ₃：（化１０）Ｃｅ³⁺，（化２４）Ｔｂ³⁺、（化２５）ＳｒＡｌ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化２６）ＢａＡｌ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化２７）ＣａＡｌ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化２８）ＳｒＧａ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化２９）ＢａＧａ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、及び（化３０）ＣａＧａ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺のグループの中から一種を選び、赤色蛍光粉体は、（化１４）Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：（化４）Ｅｕ²⁺，（化１５）Ｂｉ³⁺、（化１６）ＹＶＯ₄：（化４）Ｅｕ²⁺，（化１５）Ｂｉ³⁺、（化１７）ＳｒＳ：（化４）Ｅｕ²⁺、（化１８）ＳｒＹ₂Ｓ₄：（化４）Ｅｕ²⁺、（化１９）ＣａＬａＳ₄：（化１０）Ｃｅ³⁺、（化２０）ＣａＳ：（化４）Ｅｕ²⁺、及び（化２１）ＳｒＳ：（化４）Ｅｕ²⁺のグループの中から一種を選ぶことができる。

前記白色発光デバイス１０のパッケージ材料３５、青色蛍光粉体４０、黄色蛍光粉体５０、赤色蛍光粉体、緑色蛍光粉体で形成する配合材総重量をＡとし、パッケージ材料３５の重量をＥ、青色蛍光粉体４０の重量をＢ、黄色蛍光粉体５０の重量をＹ、赤色蛍光粉体の重量をＲ、緑色蛍光粉体の重量をＧとすると、各組成成分の間の重量関係は、（数１）Ｅ≧５０％Ａ、（数２）Ｂ＋Ｙ＋Ｒ＋Ｇ≦５０％Ａ、（数３）５％Ａ≦Ｂ≦４０％Ａ、（数４）５％Ａ≦Ｙ≦４０％Ａ、（数５）０．００１％Ａ≦Ｒ≦２０％Ａ、（数６）０．０００１％Ａ≦Ｇ≦２０％Ａを満足する。

図１１に示すように、本発明の第二の実施例では、白色発光デバイス１０の青色蛍光粉体４０とパッケージ材料３５とを混合し、先に紫外光或いは紫光チップ２０上に塗布して第一塗布層３１を形成し、第一塗布層３１を熱固化或いは光硬化させた後、黄色蛍光粉体５０、青色蛍光粉体４０、赤色蛍光粉体、緑色蛍光粉体をパッケージ材料３５と混合して第一塗布層３１上に塗布し、第二塗布層３２を形成し、熱固化或いは光硬化を行うこともできる。
或いは、図１２に示すように、第二塗布層３２上に更にパッケージ材料３５で構成する第三塗布層３３を一層塗布して熱固化或いは光硬化させて、本発明の第三の白色発光デバイス１０の実施例を構成することができる。このような塗布方式によって、青色蛍光粉体４０の紫外光或いは紫光に対する転化効率を向上させることができ、少量の未転化の紫外光或いは紫光は、第二塗布層３２の黄色蛍光粉体５０で吸収或いは転化することができ、より優れた光転換効率が得られ、紫外光が十分に可視光線に転換される効率が高い。

第二及び第三の白色発光デバイス１０の第一塗布層３１と第二塗布層３２の組成成分は、以下の重量関係を満足する。
第一塗布層３１：パッケージ材料３５と青色蛍光粉体４０が形成する配合材の総重量をＡ、パッケージ材料３５の重量をＥ、青色蛍光粉体４０の重量をＢとすると、（数７）Ｅ≧５０％Ａ、（数８）５％Ａ≦Ｂ≦５０％Ａ。
第二塗布層３２：パッケージ材料３５、黄色蛍光粉体５０、赤色蛍光粉体、緑色蛍光粉体が形成する配合材の総重量をＸ、パッケージ材料３５の重量をＥ、黄色蛍光粉体５０の重量をＹ、赤色蛍光粉体の重量をＲ、緑色蛍光粉体の重量をＧとすると、（数９）Ｅ≧５０％Ｘ、（数１０）Ｙ＋Ｒ＋Ｇ≦５０％Ｘ、（数１１）５％Ｘ≦Ｙ≦５０％Ｘ、（数１２）０．００１％Ｘ≦Ｒ≦２０％Ｘ、（数１３）０．０００１％Ｘ≦Ｇ≦２０％Ｘ。

本発明の二次励起方式で白色光を産出するプロセスである。 本発明の第一の実施例の白色発光デバイス１０が二次励起方式を使用して白色光を産出する構造図である。 本発明の第一の実施例で紫外光チップ２０を光源としたとき、放射される紫外光のスペクトラムである。 本発明の第一の実施例で紫光チップ２０を光源としたとき、放射される紫光のスペクトラムである。 本発明の第一の実施例で紫外光チップ２０を光源としたとき、紫外光が青色蛍光粉体４０を励起して放射される青色光をピークとしたブロードな一次励起スペクトラムである。 本発明の第一の実施例で紫光チップ２０を光源としたとき、紫光が青色蛍光粉体４０を励起して放射される青色光をピークとしたブロードな一次励起スペクトラムである。 本発明の第一の実施例で紫外光チップ２０を光源としたとき、紫外光が黄色蛍光粉体５０を励起して放射される黄色光スペクトラムである。 本発明の第一の実施例で紫光チップ２０を光源としたとき、紫光が黄色蛍光粉体５０を励起して放射される黄色光スペクトラムである。 本発明の第一の実施例で紫外光チップ２０を光源としたとき、紫外光が青色蛍光粉体４０を励起して青色光４５を放射し、この青色光４５が黄色蛍光粉体５０を励起して放射する黄色光５５の二次励起スペクトラムである。 本発明の第一の実施例で紫外光二次励起方式で産出する白色光のスペクトラムである。 本発明の白色発光デバイス１０の第二の実施例の構造図である。 本発明の白色発光デバイス１０の第三の実施例の構造図である。

符号の説明

１０ 白色発光デバイス
２０ 紫外光或いは紫光チップ
２５ 紫外光或いは紫光
３０ 樹脂パッケージ層
３１ 第一塗布層
３２ 第二塗布層
３３ 第三塗布層
３５ パッケージ材料
４０ 青色蛍光粉体
４５ 青色光
５０ 黄色蛍光粉体
５５ 黄色光
６０ 白色光

Claims (11)

1. 二次励起方式で白色光を産出する方法において、紫光或いは紫外光の発光素子を光源として、波長の範囲が３６０〜４２０ｎｍの紫光或いは紫外光を放出し、先に第一種青色蛍光粉体を励起して一次発光スペクトラムを発し、この一次発光スペクトラムを利用して、次に第二種黄色蛍光粉体を励起して二次発光スペクトラムを発し、一次発光スペクトラムと二次発光スペクトラムを混合して白色発光を形成するようにして成ることを特徴とする二次励起方式で白色光を産出する方法。
2. 前記光源として使用する発光素子は、紫光或いは紫外光発光ダイオードであるようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の二次励起方式で白色光を産出する方法。
3. 前記光源として使用する発光素子は、紫光或いは紫外光レーザであるようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の二次励起方式で白色光を産出する方法。
4. 前記青色蛍光粉体と前記黄色蛍光粉体の比率調整を利用して、白色光の色温度と演色性を調整できるようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の二次励起方式で白色光を産出する方法。
5. 前記蛍光粉体に赤色蛍光粉体と緑色蛍光粉体を加えることによって、異なる発光色の光に調整できるようにして成ることを特徴とする請求項１に記載の二次励起方式で白色光を産出する方法。
6. 白色発光デバイスは二次励起方式で白色光を産出し、波長３６０〜４２０ｎｍの紫光或いは紫外光を放出するチップと、チップ上に塗布した樹脂パッケージ層により構成し、その内、該樹脂パッケージ層はパッケージ材料に青色蛍光粉体と黄色蛍光粉体を混合して構成し、且つ該青色蛍光粉体はＳｒ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：Ｅｕ²⁺、Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：Ｅｕ²⁺、Ｂａ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、及びＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺のグループの中から一種を選び、該黄色蛍光粉体はＹ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、Ｙ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、Ｇｄ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、及びＧｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺のグループの中から一種を選んで成ることを特徴とする白色発光デバイス。
7. 前記樹脂パッケージ層内に更に緑色蛍光粉体を混合し、且つ該緑色蛍光粉体はＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺、ＹＢＯ₃：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺、ＳｒＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＢａＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＣａＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＢａＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、及びＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺のグループの中から一種を選んで成ることを特徴とする請求項６に記載の白色発光デバイス。
8. 前記樹脂パッケージ層内に更に赤色蛍光粉体を混合し、且つ赤色蛍光粉体はＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ²⁺，Ｂｉ³⁺、ＹＶＯ₄：Ｅｕ²⁺，Ｂｉ³⁺、ＳｒＳ：Ｅｕ²⁺、ＳｒＹ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺、ＣａＬａＳ₄：Ｃｅ³⁺、ＣａＳ：Ｅｕ²⁺、及びＳｒＳ：Ｅｕ²⁺のグループの中から一種を選んでなることを特徴とする請求項６及び請求項７に記載の半導体白色発光デバイス。
9. 前記樹脂パッケージ層の総重量をＡ、パッケージ材料の重量をＥ、青色蛍光粉体の重量をＢ、黄色蛍光粉体の重量をＹ、赤色蛍光粉体の重量をＲ、緑色蛍光粉体の重量をＧとして、各組成成分の間の重量関係は、
   Ｅ≧５０％Ａ
   Ｂ＋Ｙ＋Ｒ＋Ｇ≦５０％Ａ
   ５％Ａ≦Ｂ≦４０％Ａ
   ５％Ａ≦Ｙ≦４０％Ａ
   ０．００１％Ａ≦Ｒ≦２０％Ａ、及び
   ０．０００１％Ａ≦Ｇ≦２０％Ａ
   以上の条件を満足するようにして成ることを特徴とする請求項８に記載の発光デバイス。
10. 前記樹脂パッケージ層を二層積層構造とし、第一塗布層はパッケージ材料に青色蛍光粉体を混合して構成する塗布層であり該チップ上に塗布し、第二塗布層はパッケージ材料に黄色蛍光粉体、青色蛍光粉体、赤色蛍光粉体、緑色蛍光粉体を混合して構成する塗布層であり、第一塗布層上に塗布し、
    その内、第一塗布層の総重量をＡ、そしてそのパッケージ材料の重量をＥ、及び青色蛍光粉体の重量をＢとし、二者の間の重量関係は、Ｅ≧５０％Ａ及び５％Ａ≦Ｂ≦５０％Ａの条件を満足し、
    且つ、第二塗布層の総重量をＸ、そのパッケージ材料の重量をＥ、青色蛍光粉体の重量をＢ、黄色蛍光粉体の重量をＹ、赤色蛍光粉体の重量をＲ、緑色蛍光粉体の重量をＧとし、各組成成分の間の重量関係は、
    Ｅ≧５０％Ｘ
    Ｂ＋Ｙ＋Ｒ＋Ｇ≦５０％Ｘ
    ０％Ｘ≦Ｂ≦５％Ｘ
    ５％Ｘ≦Ｙ≦５０％Ｘ
    ０．００１％Ｘ≦Ｒ≦２０％Ｘ、及び
    ０．０００１％Ｘ≦Ｇ≦２０％Ｘ
    以上の条件を満足するようにして成ることを特徴とする請求項８に記載の白色発光デバイス。
11. 前記樹脂パッケージ層上に、更にパッケージ材料により構成する第三塗布層を一層塗布して成ることを特徴とする請求項１０に記載の白色発光デバイス。
    

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