JP2005255747A - 蛍光部材及び半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 半導体発光素子から発光した光により蛍光体を発光させる半導体発光装置の蛍光部材であって、無機蛍光体粒子を焼結してなる焼結体である蛍光部材、並びに半導体発光素子と、これを封止する封止材とを備える半導体発光装置であって、上記蛍光部材が、上記光の光路上に位置するように設けられている半導体発光装置、及び半導体発光素子と、上記半導体発光素子から発光した光が照射されるように設けられた反射部材とを備える半導体発光装置であって、上記蛍光部材が、上記反射部材上に設けられている半導体発光装置。
【効果】 本発明の蛍光部材は、無機蛍光体粒子を焼結してなる焼結体であることから、これを半導体発光素子から発光した光、特に、波長３５０〜５００ｎｍの光により蛍光体を発光させる半導体発光装置に用いれば、従来にない高い発光強度を得ることができる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、半導体発光素子から発光した光により蛍光体を発光させる半導体発光装置用の蛍光部材、及びこれを用いた半導体発光装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、光を放射する半導体発光素子であり、電気エネルギーを紫外光、可視光、赤外光などに変換するものである。例えば、可視光を利用するものとしては、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ等の発光材料で形成した半導体発光素子があり、これらを透明樹脂等で封止したＬＥＤランプが広く使用されている。また、発光材料をプリント基板や金属リードの上面に固定し、数字や文字をかたどった透明樹脂ケースで封止したディスプレイ型のＬＥＤランプなども多用されている。

また、発光ダイオードは半導体発光素子であるため、寿命が長く、信頼性も高く、光源として用いた場合には、その交換作業も軽減できることから、携帯通信機器、パーソナルコンピュータ周辺機器、ＯＡ機器、家庭用電気機器、オーディオ機器、各種スイッチ、バックライト用光源、掲示板等の各種表示装置などの構成部品として広く使用されている。

ＬＥＤランプは、各種の蛍光体粒子を、半導体発光素子を封止する透明樹脂中に含有させることにより、ＬＥＤランプから放射される光の色を変化させることが可能であり、使用用途に応じて青色から赤色まで可視光領域の広い範囲の色を得ることが可能である。

特に、最近では、上記各種表示装置の色彩に対する需要者の要求が高まり、表示装置に微妙な色合いをより精密に再現できる性能が要求されていると共に、１個のＬＥＤランプにより白色や各種の中間色を発光させることができることが強く求められている。

そのため、ＬＥＤランプの半導体発光素子の表面に、赤色、緑色、青色の各種蛍光体を塗布したり、ＬＥＤランプの封止材、コーティング材等に上記各種蛍光体を含有させたりすることにより、１個のＬＥＤランプで白色や各種の中間色を表示できるように構成することも試行されている。

このような蛍光体の中で、長波長紫外線又は短波長可視光線（３５０〜４２０ｎｍ）で励起する蛍光体として、現在、主に使用されているものとしては、発光色が青色のＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、発光色が緑色のＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ₂ＧｅＯ₄：Ｍｎ、発光色が赤色のＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎなどがあり、これらの発光蛍光体を適宜用いることにより広い範囲の発光色を得ることができる。

しかし、このような蛍光体を利用するＬＥＤランプは、白色や中間色の光を自在に作り出すことができるものの、例えば、照明用として用いるには、従来型のいわゆる蛍光灯などに比べて十分な明るさが確保できておらず、発光強度の更なる向上が必要とされている。

特に、上記赤色発光蛍光体には、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体と比較して長波長紫外線及び短波長可視光線（３５０〜４２０ｎｍ）に対する発光が弱いという問題がある。

そのため、これらの波長の光を用いて白色系の発光色を得る場合、赤色発光蛍光体の割合を多くしなければならず、コストが高くなること、白色系の発光色は、赤色、緑色、青色の発光量のバランスを合わせることにより白色を得ることができるものであるから、白色系の発光色を得るためには、赤色の発光量に合わせて緑色及び青色の発光量を減らさざるを得ず、また、蛍光体の使用量にも上限があるため、得られる白色光の発光量が少なくなってしまい、高輝度の白色が得られないことなどが問題となっている。

また、近年、長波長紫外線及び短波長可視光線領域の光を発光し、高輝度発光を可能とするＬＥＤ素子として注目されているＩｎＧａＮ系素子（非特許文献１参照）は、外部量子効率が最も高い値を示す発光波長が４００ｎｍ前後、特に４００〜４１０ｎｍ程度の波長にあることが報告されており、この範囲の波長において赤色光を高強度で発光できる赤色発光蛍光体が求められている。しかしながら、酸化物系化合物の電子対の励起エネルギーに対応する波長は紫外領域にあり、長波長紫外線及び短波長可視光線（３５０〜４２０ｎｍ）の波長は蛍光体の吸収端と重なるため、これらの赤色発光蛍光体の３５０ｎｍより長波長側での吸収強度は、波長が長くなるに従って急激に低下し、４００ｎｍ以上の範囲ではかなり低くなってしまう。

励起波長を長波長側へシフトさせた赤色発光蛍光体としては、例えば、ユーロピウムで付活された希土類酸硫化物蛍光体が特開平１１−２４６８５７号公報（特許文献１）や特開２０００−１４４１３０号公報（特許文献２）などにおいて提案されているが、これらの蛍光体の４００ｎｍ以上の励起波長に対する発光強度は十分なものとはなっていなかった。また、本発明者は、特開２００３−４１２５２号公報（特許文献３）において、Ｅｕと、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄ及びＬｕからなる群より選ばれた少なくとも１種とを含む金属酸化物系の赤色発光蛍光体について報告しているが、これらの蛍光体の４００ｎｍ以上の励起波長に対する発光強度について更なる向上が求められていた。

一方、従来、蛍光灯（３波長型蛍光ランプ）等に用いられている蛍光体、例えば、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺やＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｔｂ³⁺等に代表されるＴｂ³⁺イオンの⁵Ｄ₄→⁷Ｆ₅遷移により発光する緑色発光蛍光体は、蛍光灯で利用される短波長の紫外線領域においては良好な発光を与えるものの、高輝度ＬＥＤランプで利用する波長３５０〜５００ｎｍの長波長紫外線又は可視光線に対しては、十分な発光が得られないものであった。

また、波長３５０〜５００ｎｍの長波長紫外線又は可視光線を用いて白色系の発光色を得る場合、例えば、緑色発光蛍光体として上記した緑色発光蛍光体を用いても、得られる緑色光の視感度がずれているため、高輝度の白色光が得られない。

上述したような長波長紫外線又は可視光線により励起されて発光する蛍光体が種々検討され、これらの蛍光体を適宜用いることにより広い範囲の発光色を得ることができるようになりつつあるが、高輝度白色光を与えるＬＥＤランプの実用化のためには、更に発光強度が高く、視感度が良好な光を発光する蛍光体を開発することが必要である。特に、視感度の点では、上記した緑色発光蛍光体で得られる緑色光は、視感度が良好とされる５５５ｎｍからかなりずれており、これが高輝度化を妨げる要因となっていた。

一方、青色乃至青緑色の可視光（４３０〜５００ｎｍ）を発光するＬＥＤと、この波長で黄色を発光する蛍光体ＹＡＧ：Ｃｅ³⁺等の蛍光体とを用いれば、白色光を発光するＬＥＤランプを得ることができるが、この波長領域で有効な緑色発光を与える蛍光体がなかったため、自由に発光色を変化させることができなかった。

なお、この発明に関する先行技術文献情報としては以下のものがある。

特開平１１−２４６８５７号公報 特開２０００−１４４１３０号公報 特開２００３−４１２５２号公報 特開２００２−６０７４７号公報 特開２００２−２２６８４６号公報 田口常正，「ＬＥＤディスプレイ」，照明学会誌，社団法人照明学会，２００３年，第８７巻，第１号，ｐ．４２−４７ 西村慶一、他１名，「蛍光ランプと環境保全」，照明学会誌，社団法人照明学会，平成９年，第８１巻，第９号，ｐ．８３４−８３９

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、高輝度の発光光が得られる蛍光部材及び半導体発光装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記問題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、半導体発光素子から発光した光により励起されて発光する蛍光部材を、無機蛍光体粒子を焼結してなる焼結体とし、この焼結体からなる蛍光部材を半導体発光素子からの光の光路上に位置するように設けた半導体発光装置が、無機蛍光体を粒子状で用いた場合に比べて輝度が格段に向上し、特に、波長３５０〜５００ｎｍの長波長紫外線から短波長可視光線の領域の広い範囲の波長に対して安定して高い強度の発光が得られることを見出し、本発明をなすに至った。

即ち、本発明は、以下の蛍光部材及び半導体発光装置を提供する。
［１］半導体発光素子から発光した光により蛍光体を発光させる半導体発光装置の蛍光部材であって、無機蛍光体粒子を焼結してなる焼結体であることを特徴とする蛍光部材。
［２］上記無機蛍光体が、下記組成式（１）
Ｌｉ_yＡ¹ _(1-y)Ｅｕ_xＬｎ¹ _(1-x)Ｍ¹ ₂Ｏ₈…（１）
（式中、Ａ¹はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種、Ｌｎ¹はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種、Ｍ¹はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種であり、ｘは０．８≦ｘ≦１を満たす正数、ｙは０．４≦ｙ≦１を満たす正数である。）
で表される赤色発光蛍光体であることを特徴とする［１］記載の蛍光部材。
［３］上記無機蛍光体が、下記組成式（２）
Ａ²Ｔｂ_zＬｎ² _(1-z)Ｍ² ₂Ｏ₈…（２）
（式中、Ａ²はＬｉ，Ｎａ，Ｋ及びＡｇから選ばれる少なくとも１種、Ｌｎ²はＹを含む希土類元素（Ｔｂを除く）から選ばれる少なくとも１種、Ｍ²はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種であり、ｚは０．８≦ｚ≦１を満たす正数である。）
で表される緑色発光蛍光体であることを特徴とする［１］記載の蛍光部材。
［４］半導体発光素子と、これを封止する封止材とを備える半導体発光装置であって、［１］乃至［３］のいずれかに記載の蛍光部材が、上記光の光路上に位置するように設けられていることを特徴とする半導体発光装置。
［５］上記蛍光部材が上記封止材内に封止されていることを特徴とする［４］記載の半導体発光装置。
［６］上記蛍光部材が上記封止材上に載置されていることを特徴とする［４］記載の半導体発光装置。
［７］半導体発光素子と、上記半導体発光素子から発光した光が照射されるように設けられた反射部材とを備える半導体発光装置であって、［１］乃至［３］のいずれかに記載の蛍光部材が、上記反射部材上に設けられていることを特徴とする半導体発光装置。
［８］上記半導体発光素子が波長３５０〜５００ｎｍの光を発光するものであることを特徴とする［４］乃至［７］のいずれか１項記載の半導体発光装置。

本発明の蛍光部材は、無機蛍光体粒子を焼結してなる焼結体であることから、これを半導体発光素子から発光した光、特に、波長３５０〜５００ｎｍの光により蛍光体を発光させる半導体発光装置に用いれば、従来にない高い発光強度を得ることができる。

特に、上記無機蛍光体として、下記組成式（１）
Ｌｉ_yＡ¹ _(1-y)Ｅｕ_xＬｎ¹ _(1-x)Ｍ¹ ₂Ｏ₈…（１）
（式中、Ａ¹はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種、Ｌｎ¹はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種、Ｍ¹はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種であり、ｘは０．８≦ｘ≦１を満たす正数、ｙは０．４≦ｙ≦１を満たす正数である。）
で表される赤色発光蛍光体を用いれば、特に、ＩｎＧａＮ系素子等の外部量子効率が最も高い値を示す発光波長が４００〜４１０ｎｍ、特に４０５ｎｍ前後にある素子を用いた半導体発光装置において、この赤色発光蛍光体のみを用いれば、高輝度で赤色を発光する半導体発光装置、更には、緑色発光蛍光体、青色発光蛍光体と併用すれば、高輝度で白色若しくは中間色を発光する半導体発光装置を得ることができる。

また、上記無機蛍光体として、下記組成式（２）
Ａ²Ｔｂ_zＬｎ² _(1-z)Ｍ² ₂Ｏ₈…（２）
（式中、Ａ²はＬｉ，Ｎａ，Ｋ及びＡｇから選ばれる少なくとも１種、Ｌｎ²はＹを含む希土類元素（Ｔｂを除く）から選ばれる少なくとも１種、Ｍ²はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種であり、ｚは０．８≦ｚ≦１を満たす正数である。）
で表される緑色発光蛍光体を用いれば、特に、３５０〜５００ｎｍ、とりわけ、短波長紫外線領域である３５０〜３８５ｎｍ、又は青色乃至青緑色の可視光領域である４７５〜５００ｎｍの波長において、発光強度が高く、視感度にあった従来にない良好な緑色光が得られ、この緑色発光蛍光体のみを用いれば、高輝度で緑色を発光する半導体発光装置、更には、赤色発光蛍光体、青色発光蛍光体と併用すれば、高輝度で白色若しくは中間色を発光する半導体発光装置を得ることができる。

以下、本発明について更に詳述する。
本発明の蛍光部材は、半導体発光素子から発光した光により蛍光体を発光させる半導体発光装置の蛍光部材であり、この蛍光部材は、無機蛍光体粒子を焼結してなる焼結体である。このような半導体発光装置の蛍光部材として無機蛍光体粒子を焼結してなる焼結体を用いることにより、無機蛍光体を粒子状で用いた場合に比べて輝度が格段に向上し、特に、波長３５０〜５００ｎｍの長波長紫外線から短波長可視光線の領域の広い範囲の波長に対して安定して高い強度の発光が得られる。

本発明において、蛍光部材は焼結体であるが、このような焼結体は、従来公知の無機蛍光体粒子を焼結することにより得ることができる。

焼結体を得るためには、まず、粒子状の無機蛍光体を作製する。粒子状の無機蛍光体は、従来公知の方法で製造することができ、例えば、原料として、無機蛍光体を構成する元素を含む酸化物、炭酸塩などを、焼成後に所定の組成となるように化学量論比で配合し、ボールミル等で混合して得た原料混合物を焼成し、必要に応じて水洗、粉砕、篩分けして得ることができる。

粒子状の無機蛍光体を得る場合の焼成の方法は、蛍光体として用いられる金属酸化物の製造に用いられる従来公知の方法を適用することが可能であり、特に限定されないが、例えばアルミナ製坩堝中に上記原料混合物を入れて、電気炉等の焼成炉で焼成して製造する方法が採用し得る。この場合、焼成温度は８００〜１，０００℃、特に８５０〜９００℃であることが好ましく、また、焼成時間は３０分〜４８時間、特に２〜１２時間であることが好ましい。

次に、上記粒子状の無機蛍光体を、焼結させて焼結体を作製するが、この場合、焼結体の製造方法は、窯業製品やセラミックスなどの製造に用いられる従来公知の方法を適用することが可能であり、特に限定されないが、例えば、無機蛍光体粒子を所定の金型に入れ、油圧ポンプを用いて成形した後、電気炉等の焼成炉で焼成して製造する方法が採用し得る。この場合、焼成温度は８００〜１，０００℃、特に８５０〜９００℃であることが好ましく、また、焼成時間は３０分〜４８時間、特に２〜１２時間であることが好ましい。得られた焼結体は必要に応じ、所定の厚さ、表面精度、平坦度を得るために機械加工することも可能である。

この場合、焼結させる無機蛍光体粒子の平均粒径は３〜１００μｍ、特に５〜２０μｍであることが好ましい。粒径があまり大きいと所望の形状に圧縮成形することが困難となり、さらに焼結時により高温にする必要があるおそれがあり、粒径があまり小さいと大型形状の焼結体の作製が困難となるおそれがある。

また、焼結体を作製する際、無機蛍光体粒子と共に、気孔形成材料として、樹脂、ゴム、エラストマー等の常温で固体状の有機材料、好ましくは粒子状の有機材料を混合して成形し、これを焼成することにより、所望のサイズの気孔を有する焼結体を得ることも可能であり、本発明の蛍光部材としては、このようなものを用いることも可能である。気孔形成材料としては、焼成温度以下で分解、気化する材料であれば問題ないが、組成に影響を与える金属イオンを含まないものが望ましい。また、無機蛍光体の焼結の際に、気孔形成材料は分解、気化するが、その際にカーボン、無機物質等の残査が残らない材料が望ましい。

本発明の蛍光部材は、シート状、キャップ状など、適宜な形状のものを用い得るが、その厚さは、０．１〜１０ｍｍ、特に０．３〜０．４ｍｍのものが好ましい。

本発明において、無機蛍光体としては、特に制限されず、従来公知の無機蛍光体を用いることができるが、特に、下記組成式（１）
Ｌｉ_yＡ¹ _(1-y)Ｅｕ_xＬｎ¹ _(1-x)Ｍ¹ ₂Ｏ₈…（１）
（式中、Ａ¹はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種、Ｌｎ¹はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種、好ましくはＳｍ、Ｍ¹はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種であり、ｘは０．８≦ｘ≦１、好ましくは０．８≦ｘ＜１を満たす正数、ｙは０．４≦ｙ≦１を満たす正数である。）
で表される赤色発光蛍光体、又は下記組成式（２）
Ａ²Ｔｂ_zＬｎ² _(1-z)Ｍ² ₂Ｏ₈…（２）
（式中、Ａ²はＬｉ，Ｎａ，Ｋ及びＡｇから選ばれる少なくとも１種、Ｌｎ²はＹを含む希土類元素（Ｔｂを除く）から選ばれる少なくとも１種、Ｍ²はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種であり、ｚは０．８≦ｚ≦１を満たす正数である。）
で表される緑色発光蛍光体が好適である。

このような蛍光体は、原料として、蛍光体を構成する元素を含む酸化物、炭酸塩など、例えば、Ｌｉ₂ＣＯ₃、Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｅｕ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｔｂ₄Ｏ₇、Ｗ₂Ｏ₃、Ｍｏ₂Ｏ₃等を、焼成後に上記組成式（１）又は組成式（２）で示される所定の組成となるように化学量論比で配合し、ボールミル等で混合して得た原料混合物を焼成し、必要に応じて水洗、粉砕、篩分けして得ることができる。

また、無機蛍光体としては、上記組成式（１）で示される赤色発光蛍光体に、例えば、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ等の赤色発光蛍光体を添加したものを用いることも可能である。

更に、焼結体と焼結体を構成する無機蛍光体とは異なる他の蛍光体とを組み合わせることも可能である。この場合、例えば、焼結体の少なくとも１面に上記他の蛍光体を塗布することができる。他の蛍光体を塗布する場合、この他の蛍光体と共に、従来使用されているバインダーを含む塗布液を使用できる。バインダーとしては、ニトロセルロース、酢酸セルロース、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、ポリエステル、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリウレタン等の従来公知の樹脂などを使用できる。また、ゴム、樹脂、エラストマーなどの材料、好ましくは透明な材料に上記他の蛍光体を分散させ硬化させてもよい。

次に、本発明の半導体発光装置について説明する。
まず、本発明の半導体発光装置の第１の態様について説明する。この第１の態様の半導体発光装置は、半導体発光素子と、これを封止する封止材とを備える半導体発光装置であり、上述した蛍光部材が、上記光の光路上に位置するように設けられているものである。

第１の態様の半導体発光装置としては、特に、上記焼結体が上記封止材内に封止されているものを好ましく挙げることができる。このようなものとしては、例えば、図１に示されるような、リード１，２、半導体発光素子３、半導体発光素子３とリード２とを電気的に接続するリード細線４を、封止材５で砲弾型に封止した構造の、いわゆる砲弾タイプの発光ダイオードや、図２に示されるような、上面が開口した箱形の発光体収容部材６の内底から一対のリード１，２を発光体収容部材６の外部へ延出し、この発光体収容部材６の内部に半導体発光素子３やリード細線４，４を収容し、これらを接続して発光体収容部材６内部を封止材５で封止した構造の、いわゆるチップ型の発光ダイオードなどの封止材中に本発明の蛍光部材１０を封止したものが挙げられる。

また、半導体発光素子上に焼結体と焼結体を構成する無機蛍光体とは異なる他の蛍光体を含む蛍光層を設け、その発光方向前方に焼結体を設けたものも好適である。具体的には、図３に示されるような、リード１，２、半導体発光素子３、半導体発光素子３とリード２とを電気的に接続するリード細線４を、封止材５で砲弾型に封止した構造の、いわゆる砲弾タイプの発光ダイオードの半導体発光素子３上に蛍光層７を設けると共に、その発光方向前方に本発明の蛍光部材１０を設けて半導体発光素子３等と共に封止したもの、図４に示されるような上面が開口した箱形の発光体収容部材６の内底から一対のリード１，２を発光体収容部材６の外部へ延出し、この発光体収容部材６の内部に半導体発光素子３やリード細線４，４を収容し、これらを接続して、発光体収容部材６内部を封止材５で封止した構造の、いわゆるチップ型の発光ダイオードの半導体発光素子３上に蛍光層７を設けると共に、その発光方向前方に本発明の蛍光部材１０を設けて半導体発光素子３等と共に封止したものが挙げられる。

また、この第１の態様の半導体発光装置としては、上記焼結体が上記封止材上に載置されているものも好適である。このようなものとしては、図５に示されるようなリード１，２、半導体発光素子３、半導体発光素子３とリード２とを電気的に接続するリード細線４を、封止材５で砲弾型に封止した構造の、いわゆる砲弾タイプの発光ダイオードや、図６に示されるような、上面が開口した箱形の発光体収容部材６の内底から一対のリード１，２を発光体収容部材６の外部へ延出し、この発光体収容部材６の内部に半導体発光素子３やリード細線４，４を収容し、これらを接続して発光体収容部材６内部を封止材５で封止した構造の、いわゆるチップ型の発光ダイオードの封止材５上に本発明の蛍光部材１０を載置したものが挙げられる。

なお、第１の態様の半導体発光装置においては、樹脂、ゴム、エラストマー、ガラスなどの封止材材料に、焼結体である本発明の蛍光部材を構成する蛍光体とは異なる他の蛍光体を混合して封止してもよい。また、封止材中には色調変換材料として上述した蛍光体の他に、顔料、染料、擬似顔料などを添加してもよい。

また、上記他の蛍光体を樹脂、ゴム、エラストマーなどに混合して成形した成形体を、焼結体と共に半導体発光素子の発光方向前方に設置してもよい。この場合、他の蛍光体を透光性の樹脂、ゴム、エラストマー又はガラス、特にシリコーン樹脂又はシリコーンゴムに分散させた成形体を用いることが好ましい。特に、複数種の蛍光体を分散させる場合、チキソトロピー調整剤で粘度を調整したシリコーンゴム組成物、シリコーン樹脂組成物などに混合し、これを硬化させる方法で分散させることが好ましい。また、成形体は、蛍光体を混合して分散させて１層としたものでも、蛍光体をいくつかの層にわけて分散させたものを積層したものでもよい。また、成形体には色調変換材料として上述した蛍光体の他に、顔料、染料、擬似顔料などを添加してもよい。

次に、本発明の半導体発光装置の第２の態様について説明する。この第２の態様の半導体発光装置は、半導体発光素子と、上記半導体発光素子から発光した光が照射されるように設けられた反射部材とを備える半導体発光装置であり、上述した蛍光部材が、上記反射部材上に設けられているものである。このようなものとしては、図７に示されるように、蛍光部材１０を発光ダイオード８から離間する位置に設けると共に、この発光ダイオード８から発光した光を反射部材９で反射させる半導体発光装置が挙げられる。

本発明の半導体発光装置においては、蛍光部材を１種の無機蛍光体からなる焼結体とすれば、その無機蛍光体の発光色に対応する色の光を発光させることができ、発光色の異なる複数種の無機蛍光体からなる焼結体とすれば、白色又は中間色を発光させることができる。また、焼結体を構成する無機蛍光体とは異なる他の蛍光体を焼結体の少なくとも１面に塗布したものを蛍光部材として用いることにより、白色又は中間色を発光させることも可能である。なお、焼結体からなる蛍光部材を複数用いることも可能である。更に、各無機蛍光体の焼結体を所定の位置に配列させ、発光方向前方に乱反射をおこさせる混合層を設置することで各蛍光体からの発光を混合してもよい。

なお、本発明の半導体発光装置は、特に、半導体発光素子の発光波長が波長３５０〜５００ｎｍである半導体発光装置として好適である。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
蛍光体の原料として、ＷＯ₃粉末を１５６．２２質量部、Ｅｕ₂Ｏ₃粉末を５６．９１質量部、Ｓｍ₂Ｏ₃粉末を２．３５質量部、Ｌｉ₂ＣＯ₃粉末を１２．４５質量部となるように各々秤量し、これらをボールミルで均一に混合して原料混合物とした。

次に、得られた原料混合物を、アルミナ製坩堝に入れ９００℃の温度で６時間焼成した。得られた焼成物を純水にて十分洗浄して不要な可溶成分を除去し、その後、ボールミルにより細かく粉砕し、篩分け（目開き１０６μｍ）してＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈で示される組成の粒子状の赤色発光蛍光体を得た。

得られた蛍光体を金型に１０ｇ入れ、油圧ポンプを用いて１５ＭＰａの圧力で圧縮成形し、更に、アルミナ製容器上に置き、９００℃の温度で１２時間焼成し、３×９×４５ｍｍの焼結体を得た。

この粒子状の赤色発光蛍光体、及び焼結体について、小型分光蛍光光度計ＦＰ−７５０（日本分光製）を用いて、励起波長４００ｎｍの場合の発光強度を測定した。結果を図８に示す。なお、図８中、太線は焼結体の結果、細線は粒子状の蛍光体の結果を示す。

波長４００ｎｍにおいて、粒子状のＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈の発光強度を１００とした場合、焼結体のＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈の発光強度は２１２となり、粒子状のものと比較して高い発光強度が得られることがわかる。

［実施例２］
実施例１と同様の方法で赤色発光蛍光体ＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈の焼結体を作製し、得られた焼結体を、マルチブレードマシンを用いて０．４ｍｍの厚さに切断し、更に、切断して得られた焼結体をＬＥＤの発光が均一に照射される大きさに加工（約５ｍｍφ）し、これを発光ピーク３８６ｎｍのＬＥＤの発光方向前方に設置し、ＬＥＤに電流を２０ｍＡ印加した。

この焼結体を透過した発光を分光放射輝度計ＰＲ−７０４（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ製）を用いて測定した。結果を図９に示す。

一方、比較用として、実施例１と同様の方法で粒子状の赤色発光蛍光体ＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈を作製し、この粒子状の赤色発光蛍光体ＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈２００質量部を未硬化のシリコーンゴム１００質量部に添加し、金型と加熱プレスを用いて厚さ０．５ｍｍのゴム成形体を作製し、得られたゴム成形体をＬＥＤの発光が均一に照射される大きさ（約５ｍｍφ）に加工し、これを焼結体の代わりに発光ピーク３８６ｎｍのＬＥＤの発光方向前方に設置し、ＬＥＤに電流を２０ｍＡ印加した。

このゴム成形体を透過した発光を分光放射輝度計ＰＲ−７０４（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ製）を用いて測定した。結果を図９に示す。なお、図９中、太線は焼結体の結果、細線はゴム成形体の結果を示す。

粒子状のＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈を分散させたゴム成形体を用いた半導体発光装置の発光強度を１００とした場合、ＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈の焼結体を用いた半導体発光装置の発光強度は１６６となり、粒子状のものと比較して高い発光強度が得られることがわかる。

［実施例３］
実施例１と同様の方法で３１×３１×５ｍｍの赤色発光蛍光体ＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈の焼結体を作製した。次に、粒子状の緑色発光蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌを８．２ｇ、粒子状の青色発光蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕを６．２ｇ、未硬化の液状シリコーンゴム５０ｇ中に分散させ、これを、得られた焼結体の厚さ方向の一方の端面に塗布して硬化させた。このシリコーンゴムと共に緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体とが積層された面に対して発光ピークが３９６ｎｍのＬＥＤ（ＳＡＮＤＥＲ製３ＤＬ−５Ｎ３ＣＵＶ−Ａ）を両者が接するように配置し、ＬＥＤに電流を２０ｍＡ印加した。

この焼結体を反射した発光を分光放射輝度計ＰＲ−７０４（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ製）を用いて測定した。結果を表１及び図１０に示す。

一方、比較用として、実施例１と同様の方法で粒子状の赤色発光蛍光体ＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈を作製し、この粒子状の赤色発光蛍光体ＬｉＥｕ_0.96Ｓｍ_0.04Ｗ₂Ｏ₈と緑色発光蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌと青色発光蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₅（ＰＯ₄）３Ｃｌ：Ｅｕとを体積比１０：１：１で含まれるように、これらの総量を３０質量部として未硬化のシリコーンゴム１００質量部に添加し、金型と加熱プレスを用いて厚さ０．５ｍｍのゴム成形体を作製し、得られたゴム成形体をＬＥＤの発光が均一に照射される大きさ（約５ｍｍφ）に加工し、これを焼結体の代わりに発光ピーク３８６ｎｍのＬＥＤの発光方向前方に設置し、ＬＥＤに電流を２０ｍＡ印加した。

このゴム成形体を反射した発光を分光放射輝度計ＰＲ−７０４（Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ製）を用いて測定した。結果を表１及び図１０に示す。なお、図１０中、太線は焼結体の結果、細線はゴム成形体の結果を示す。

表１及び図１０から、粒子状の蛍光体を用いるより焼結体を用いた方が、発光強度が高く、高輝度な白色発光を示すことがわかる。

本発明の半導体発光装置の一例を示す図であり、砲弾型の発光ダイオードの封止材中に焼結体である蛍光部材を封止した半導体発光装置を示す断面図である。 本発明の半導体発光装置の一例を示す図であり、チップ型の発光ダイオードの封止材中に焼結体である蛍光部材を封止した半導体発光装置を示す断面図である。 本発明の半導体発光装置の一例を示す図であり、砲弾型の発光ダイオードの封止材中に焼結体である蛍光部材を封止した半導体発光装置の別の例を示す断面図である。 本発明の半導体発光装置の一例を示す図であり、チップ型の発光ダイオードの封止材中に焼結体である蛍光部材を封止した半導体発光装置の別の例を示す断面図である。 本発明の半導体発光装置の一例を示す図であり、砲弾型の発光ダイオードの封止材上に焼結体である蛍光部材を載置した半導体発光装置を示す断面図である。 本発明の半導体発光装置の一例を示す図であり、チップ型の発光ダイオードの封止材上に焼結体である蛍光部材を載置した半導体発光装置を示す断面図である。 本発明の半導体発光装置の一例を示す図であり、半導体発光素子から発光した光が照射されるように設けられた反射部材上に焼結体である蛍光部材を設けた半導体発光装置を示す断面図である。 実施例１における焼結体及び粒子状の蛍光体の発光強度を示すスペクトルである。 実施例２における焼結体を用いた半導体発光装置及び粒子状の蛍光体を含むゴム成形体を用いた半導体発光装置の発光強度を示すスペクトルである。 実施例３における焼結体を用いた半導体発光装置及び粒子状の蛍光体を含むゴム成形体を用いた半導体発光装置の発光強度を示すスペクトルである。

符号の説明

１，２ リード
３ 半導体発光素子
４ リード細線
５ 封止材
６ 発光体収容部材
７ 蛍光層
８ 発光ダイオード
９ 反射部材
１０ 蛍光部材

Claims (8)

1. 半導体発光素子から発光した光により蛍光体を発光させる半導体発光装置の蛍光部材であって、無機蛍光体粒子を焼結してなる焼結体であることを特徴とする蛍光部材。
2. 上記無機蛍光体が、下記組成式（１）
   Ｌｉ_yＡ¹ _(1-y)Ｅｕ_xＬｎ¹ _(1-x)Ｍ¹ ₂Ｏ₈…（１）
   （式中、Ａ¹はＮａ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓから選ばれる少なくとも１種、Ｌｎ¹はＹを含む希土類元素（Ｅｕを除く）から選ばれる少なくとも１種、Ｍ¹はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種であり、ｘは０．８≦ｘ≦１を満たす正数、ｙは０．４≦ｙ≦１を満たす正数である。）
   で表される赤色発光蛍光体であることを特徴とする請求項１記載の蛍光部材。
3. 上記無機蛍光体が、下記組成式（２）
   Ａ²Ｔｂ_zＬｎ² _(1-z)Ｍ² ₂Ｏ₈…（２）
   （式中、Ａ²はＬｉ，Ｎａ，Ｋ及びＡｇから選ばれる少なくとも１種、Ｌｎ²はＹを含む希土類元素（Ｔｂを除く）から選ばれる少なくとも１種、Ｍ²はＭｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種であり、ｚは０．８≦ｚ≦１を満たす正数である。）
   で表される緑色発光蛍光体であることを特徴とする請求項１記載の蛍光部材。
4. 半導体発光素子と、これを封止する封止材とを備える半導体発光装置であって、請求項１乃至３のいずれか１項記載の蛍光部材が、上記光の光路上に位置するように設けられていることを特徴とする半導体発光装置。
5. 上記蛍光部材が上記封止材内に封止されていることを特徴とする請求項４記載の半導体発光装置。
6. 上記蛍光部材が上記封止材上に載置されていることを特徴とする請求項４記載の半導体発光装置。
7. 半導体発光素子と、上記半導体発光素子から発光した光が照射されるように設けられた反射部材とを備える半導体発光装置であって、請求項１乃至３のいずれか１項記載の蛍光部材が、上記反射部材上に設けられていることを特徴とする半導体発光装置。
8. 上記半導体発光素子が波長３５０〜５００ｎｍの光を発光するものであることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項記載の半導体発光装置。
   

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