JP2006140532A - White luminous device, luminous device and fluorescent material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は信号灯、照明、ディスプレイ、インジケータや各種光源などに使用可能な、発光素子と蛍光物質を用いた発光デバイスに関し、特に、半導体発光素子の発光により励起され、可視領域に発光スペクトルを有する蛍光物質を用いた白色発光デバイスに関する。 The present invention relates to a light-emitting device using a light-emitting element and a fluorescent material that can be used for a signal lamp, illumination, display, indicator, various light sources, and the like, and more particularly, a fluorescent light that is excited by light emission of a semiconductor light-emitting element and has an emission spectrum in the visible region. The present invention relates to a white light emitting device using a substance.
今日、発光ダイオードやレーザーダイオードなどの種々の半導体発光素子が開発されている。この半導体発光素子は、低電圧駆動が可能で、小型、軽量、薄型、長寿命で信頼性が高く低消費電力という長所を生かして、ディスプレイやバックライト、インジケーターなど種々の光源として電球や冷陰極管の一部を代換えしつつある。
また、近年では、紫外域から可視光の短波長側で効率よく発光可能な発光素子として窒化物半導体を用いたものが開発されている。この発光素子では、窒化物半導体(例えば、InGaN混晶)を活性(発光)層とした量子井戸構造で10カンデラ以上の青色、緑色LEDが開発されて製品化されつつある。
またさらに、このようなLEDチップ(発光素子)からの光と、その光により励起され蛍光を発する蛍光物質との組合せにより白色を含めた混色表示が可能となった。
このような発光ダイオードは例えば、特許文献1(特開平5−152609号)、特許文献2(特開平9−153645号)、特許文献3(特開平10−242513号)などに開示されている。
Today, various semiconductor light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes have been developed. This semiconductor light emitting device can be driven at a low voltage, taking advantage of its small size, light weight, thin shape, long life, high reliability and low power consumption, and as a light source such as a display, backlight, indicator, etc. A part of the tube is being replaced.
In recent years, light-emitting elements that can emit light efficiently from the ultraviolet region to the short wavelength side of visible light have been developed using nitride semiconductors. In this light-emitting element, blue and green LEDs having a quantum well structure having a nitride semiconductor (for example, InGaN mixed crystal) as an active (light-emitting) layer are being developed and commercialized.
Furthermore, a mixed color display including white can be realized by a combination of light from such an LED chip (light emitting element) and a fluorescent material which is excited by the light and emits fluorescence.
Such light emitting diodes are disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-152609), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-153645), Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-242513), and the like.
具体的には、発光素子に紫外線や可視光のうち比較的短波長の青色光を発光させ、この発光素子からの光により、蛍光物質を励起して発光素子の発光よりも長波長の可視光を発光させるものである。発光素子の発光(可視光)と蛍光物質の発光との混色を利用する構成では、構造自体を簡略化できると共に出力向上を行いやすいという利点があるが、色ずれが生じやすい。他方、紫外線を発光する発光素子を利用した場合は、RGB(赤色、緑色、青色)が発光可能な蛍光物質を組み合わせて白色などを発光させるように構成され、蛍光物質から放出された光のみを利用することになるので比較的簡単に色調整を行うことができる。特に、紫外域の光を発光する発光素子を利用する場合は、可視光を発光する半導体発光素子を用いた場合に比較して、半導体発光素子の波長などのバラツキをいくらか吸収し蛍光物質の発光色のみによって色度を決定できるため量産性を向上させることができる。
しかしながら、2以上の種類の蛍光物質を用い、それらの蛍光物質が発光する光の混色により所定の発光色を実現した従来の発光デバイスでは、例えば、励起光である発光素子の発光波長が変化すると、2つの蛍光物質間における励起スペクトルの違いから2つ蛍光物質の発光強度比が変化する。
したがって、2以上の種類の蛍光物質を用いた従来の発光デバイスにおいても、発光素子の発光波長がばらつきが発光デバイスの色度に影響を与えることになり、発光デバイスの色度ズレを十分抑制することは困難であった。
However, in a conventional light emitting device that uses two or more types of fluorescent materials and realizes a predetermined light emission color by mixing light emitted from the fluorescent materials, for example, when the emission wavelength of a light emitting element that is excitation light changes. The emission intensity ratio of the two fluorescent substances changes due to the difference in excitation spectrum between the two fluorescent substances.
Therefore, even in a conventional light emitting device using two or more kinds of fluorescent materials, the variation in the light emission wavelength of the light emitting element affects the chromaticity of the light emitting device, and sufficiently suppresses the chromaticity deviation of the light emitting device. It was difficult.
また、半導体発光素子の利点を活かし、照明までも含めた光源として利用されるには、いままでの発光デバイスでは十分でなく、さらなる輝度の向上や量産性の改良が求められている。
特に、長波長の紫外線領域や可視光の短波長領域で励起することができ、十分な輝度で赤色の発光が可能な蛍光物質は知られていない。
Further, in order to utilize the advantages of the semiconductor light emitting element and be used as a light source including lighting, conventional light emitting devices are not sufficient, and further improvement in luminance and improvement in mass productivity are required.
In particular, there is no known fluorescent material that can be excited in a long wavelength ultraviolet region or a visible short wavelength region and can emit red light with sufficient luminance.
そのため、赤色の蛍光物質の混合割合を多くせざるを得ず相対輝度が低下する場合がある。また、紫外領域の長波長側で励起した場合には発光素子の波長バラツキにより、蛍光物質を励起する光の波長が変動して赤色蛍光物質の輝度低下を招き、発光デバイスの色度変化が生ずる場合もある。
したがって、従来の発光デバイスでは、演色性が良好でかつ色度変化を抑えることができる発光デバイスを提供することが困難であった。
Therefore, the mixing ratio of the red fluorescent material must be increased, and the relative luminance may be lowered. In addition, when excited on the long wavelength side of the ultraviolet region, the wavelength of the light that excites the fluorescent substance fluctuates due to the wavelength variation of the light emitting element, leading to a decrease in luminance of the red fluorescent substance, resulting in a change in chromaticity of the light emitting device. In some cases.
Therefore, it has been difficult to provide a light emitting device that has a good color rendering property and can suppress a change in chromaticity.
更に、量産性を向上させるためには発光素子から放出される紫外域から可視光の短波長側の光で蛍光物質を励起した場合において、蛍光物質の組成によって所望の色味に調整できることが望まれている。 Furthermore, in order to improve mass productivity, it is desirable that the phosphor can be adjusted to a desired color depending on the composition of the phosphor when the phosphor is excited with light from the ultraviolet region emitted from the light emitting element to the short wavelength side of visible light. It is rare.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであって、本発明に係る第1の発光デバイスは、発光素子とその発光素子により励起される蛍光物質とを備えた発光デバイスであって、
前記発光素子は紫外領域から可視光の短波長領域に発光スペクトルを有し、
前記蛍光物質は、2以上の発光ピークを持った発光スペクトルを有し、その2以上のピークのうちの少なくとも2つのピークは補色関係にあることを特徴とする。
ここで、本発明において、“2つのピークが補色関係にある”とは、その一方のピーク波長の光と他方のピークの波長光を混合した場合に、白色領域の光が得られることをいい、例えば、青色と黄色、青緑色と赤色などである。尚、ここでいう白色領域には、緑みの白、青みの白、紫みの白、赤みの白及び黄みの白を含む。また、本発明においては、補色関係にある2つのピークのうち、一方のピークが380nm〜485nmの範囲にあり、他方のピークが575nm〜630nmの範囲にあることが好ましい。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and a first light-emitting device according to the present invention includes a light-emitting element and a fluorescent material excited by the light-emitting element. Because
The light emitting element has an emission spectrum from the ultraviolet region to the short wavelength region of visible light,
The fluorescent material has an emission spectrum having two or more emission peaks, and at least two of the two or more peaks have a complementary color relationship.
Here, in the present invention, “two peaks are in a complementary color relationship” means that when light of one peak wavelength and light of the other peak are mixed, light in a white region is obtained. For example, blue and yellow, blue green and red, and the like. The white area referred to here includes green white, blue white, purple white, red white and yellow white. Moreover, in this invention, it is preferable that one peak exists in the range of 380 nm-485 nm and the other peak exists in the range of 575 nm-630 nm among two peaks which are complementary color relations.
また、色度図上において、黒体放射の軌跡に垂直な線上にある色は、色みが異なっていても同じ色温度である。従って、黒体放射の軌跡に垂直な方向に関しては色温度の違いにより好ましい範囲の白色域を特定することはできない。しかしながら、同じ色温度においては、黒体放射の軌跡上が最も明るく発光するので、発光効率の観点からは、補色関係にある2つのピーク波長の光の混合色が、黒体放射の軌跡上またはその近傍に位置するように2つのピーク波長を設定することが好ましい。 In the chromaticity diagram, the colors on the line perpendicular to the locus of black body radiation have the same color temperature even if the colors are different. Therefore, in the direction perpendicular to the locus of black body radiation, a preferred white range cannot be specified due to the difference in color temperature. However, since the light emission is brightest on the locus of black body radiation at the same color temperature, from the viewpoint of light emission efficiency, the mixed color of light of two peak wavelengths having a complementary color relationship is on the locus of black body radiation or It is preferable to set the two peak wavelengths so as to be positioned in the vicinity thereof.
また、本発明において、“紫外領域から可視光の短波長領域に発光スペクトルを有する”とは、340nmから440nm付近の間に発光が観測されることをいう。
以上のように構成された本発明に係る第1の発光デバイスは、半導体発光素子の発光スペクトルが製造バラツキにより変化した場合でも、蛍光物質の発光スペクトルがほとんど変化しないので発光色のバラツキを小さくでき、かつ色調むらを改善することができる。
また、本発明に係る第1の発光デバイスでは、前記発光素子の主発光波長が360nmよりも長波長の紫外領域にあることが好ましく、これにより比較的簡単な構成とでき、量産性よく発光デバイスを製造できる。
In the present invention, “having an emission spectrum from the ultraviolet region to the short wavelength region of visible light” means that light emission is observed between 340 nm and 440 nm.
With the first light emitting device according to the present invention configured as described above, even when the emission spectrum of the semiconductor light emitting element changes due to manufacturing variations, the emission spectrum of the fluorescent material hardly changes, so the variation in emission color can be reduced. In addition, uneven color tone can be improved.
In the first light emitting device according to the present invention, the main light emitting wavelength of the light emitting element is preferably in the ultraviolet region having a wavelength longer than 360 nm, thereby enabling a relatively simple configuration and a light emitting device with high mass productivity. Can be manufactured.
さらに本発明に係る第1の発光デバイスでは、前記蛍光物質の発光スペクトルの補色関係にある2つのピークにおいて、短波長側にある一方の発光ピークの半値幅が他方の発光ピークの半値幅よりも狭いことが好ましい。
このようにすると、長波長の成分を比較的容易に取り出すことができると共に演色性の優れた発光デバイスとすることができる。
Furthermore, in the first light emitting device according to the present invention, in two peaks having a complementary color relationship in the emission spectrum of the fluorescent material, the half width of one emission peak on the short wavelength side is larger than the half width of the other emission peak. Narrow is preferred.
In this way, a long wavelength component can be taken out relatively easily and a light emitting device with excellent color rendering can be obtained.
またさらに、本発明に係る第1の発光デバイスでは、前記補色関係にある2つの発光ピーク間に発光ピークをもった別の蛍光物質を有していてもよい。
このようにすると、白色の発光が可能であると共に所望の中間色の光が高輝度に発光可能な発光デバイスとできる。
Furthermore, the first light emitting device according to the present invention may have another fluorescent material having a light emission peak between the two light emission peaks in the complementary color relationship.
Thus, a light emitting device that can emit white light and emit light of a desired intermediate color with high luminance can be obtained.
また、本発明に係る第1の発光デバイスでは、所望の発光色を実現するように前記補色関係にある2つの発光ピークの強度比を蛍光物質の組成によって調整することができる。
これにより、少しのずれでも人間が敏感に感ずることができる白色領域の発光色を、微調整できる。
本発明に係る第2の発光デバイスは、発光素子とその発光素子により励起される蛍光物質とを備えた発光デバイスであって、
前記発光素子は紫外領域から可視光の短波長領域に発光スペクトルを有し、
前記蛍光物質はMg、Ca、Ba、Sr、Znからなる群から選択される1種の元素と、Mn、Fe、Cr、Snからなる群から選択される1種の元素とを含むEuで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体であることを特徴とする。
この本発明に係る第2の発光デバイスによって、白色系が高輝度に発光可能でかつ量産性の良い発光デバイスを実現できる。
In the first light emitting device according to the present invention, the intensity ratio of the two light emission peaks in the complementary color relationship can be adjusted by the composition of the fluorescent material so as to realize a desired light emission color.
As a result, it is possible to finely adjust the emission color of the white region that can be perceived by humans even with a slight deviation.
A second light emitting device according to the present invention is a light emitting device comprising a light emitting element and a fluorescent material excited by the light emitting element,
The light emitting element has an emission spectrum from the ultraviolet region to the short wavelength region of visible light,
The phosphor is attached with Eu containing one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn and one element selected from the group consisting of Mn, Fe, Cr, and Sn. It is an activated alkaline earth metal halogen apatite phosphor.
By the second light emitting device according to the present invention, a light emitting device capable of emitting white light with high luminance and having good mass productivity can be realized.
本発明に係る第1及び第2の発光デバイスでは、発光素子の発光層として少なくともInとGaを含む窒化物半導体、少なくともGaとAlを含む窒化物半導体を適用できる。これにより、発光素子を長波長の紫外域から可視光の短波長まで高輝度に発光させることができる。また、発光素子の発光スペクトル幅を狭くすることが可能であることから、蛍光物質を効率よく励起可能であると共に発光デバイスの色調変化を抑制できる。なお、これらにはInとAlとGaを含む窒化物半導体も含まれることは言うまでもない。
また、本発明に係る第1と第2の発光デバイスにおいて、前記発光素子は、n型コンタクト層を含むn型窒化物半導体層と、発光層と、p型コンタクト層を含むp型窒化物半導体層が順次積層されてなり、前記p型コンタクト層のほぼ全面に金および白金族元素からなる群から選択された1種を含む金属からなる透光性p電極を有しており、該透光性p電極のシート抵抗Rp(Ω/□)と前記n型コンタクト層のシート抵抗Rn(Ω/□)との関係がRp≧Rnとなるように前記透光性p電極の膜厚と前記n型コンタクト層の膜厚がそれぞれ設定されていることが好ましい。
In the first and second light emitting devices according to the present invention, a nitride semiconductor containing at least In and Ga and a nitride semiconductor containing at least Ga and Al can be applied as the light emitting layer of the light emitting element. Thereby, the light emitting element can emit light with high brightness from the ultraviolet region of a long wavelength to the short wavelength of visible light. In addition, since the emission spectrum width of the light emitting element can be narrowed, the fluorescent substance can be excited efficiently and the color tone change of the light emitting device can be suppressed. Needless to say, these include nitride semiconductors containing In, Al, and Ga.
In the first and second light emitting devices according to the present invention, the light emitting element includes an n type nitride semiconductor layer including an n type contact layer, a light emitting layer, and a p type nitride semiconductor including a p type contact layer. Layers are sequentially stacked, and a translucent p-electrode made of a metal including one selected from the group consisting of gold and platinum group elements is provided on almost the entire surface of the p-type contact layer, The film thickness of the translucent p electrode and the n so that the relationship between the sheet resistance Rp (Ω / □) of the conductive p electrode and the sheet resistance Rn (Ω / □) of the n-type contact layer is Rp ≧ Rn It is preferable that the thickness of the mold contact layer is set.
外部量子効率および発光分布は、n型コンタクト層のシート抵抗と透光性p電極とのバランスにより変化するが、特にその関係がRp≧Rnとなるように形成されていると外部量子効率が比較的よい発光素子を構成でき、高出力の発光デバイスが得られる。また、各コンタクト層の不純物濃度は、1017〜1020/cm3であることが好ましい。
また、上述の構成において、前記透光性p電極のシート抵抗は10(Ω/□)以上であることが好ましく、これにより、Rp≧Rnとなるシート抵抗Rnを有するn型窒化ガリウム系化合物半導体層が比較的容易に得ることができる。
The external quantum efficiency and light emission distribution change depending on the balance between the sheet resistance of the n-type contact layer and the translucent p-electrode, but the external quantum efficiency is compared particularly when the relationship is formed so that Rp ≧ Rn. A suitable light emitting element can be constructed, and a high output light emitting device can be obtained. Moreover, it is preferable that the impurity concentration of each contact layer is 10 < 17 > -10 < 20 > / cm < 3 >.
In the above-described configuration, the sheet resistance of the translucent p-electrode is preferably 10 (Ω / □) or more, whereby an n-type gallium nitride compound semiconductor having a sheet resistance Rn satisfying Rp ≧ Rn. The layer can be obtained relatively easily.
また、前記透光性p電極の膜厚が50Å以上150Å以下であることが好ましい。これにより、透光性P電極の膜厚が150Åより厚い時に比べて光の透過性が急によくなり、外部量子効率が飛躍的に向上し高出力の発光デバイスが得られる。
また、透光性p電極が、金および白金族元素の群から選択された1種と、少なくとも1種の他の元素とから成る多層膜または合金で形成されているときは、透光性p電極のシート抵抗の調節は、金および白金族元素の含有量によって調節することが好ましい。また、金および白金族元素は、短波長の吸収係数が高いため、その含有量が少ないほど光の透過率がよくなり好ましく、20%〜50%含有させることが好ましい。
このように、本発明に用いられる半導体発光素子は、透光性p電極とn型コンタクト層のシート抵抗との関係を上述のように調節することにより、外部量子効率が良好となり高出力化が実現できる。
Moreover, it is preferable that the film thickness of the said translucent p electrode is 50 to 150 inches. As a result, the light transmissivity is sharply improved as compared with the case where the film thickness of the translucent P electrode is thicker than 150 mm, the external quantum efficiency is remarkably improved, and a high-output light emitting device is obtained.
Further, when the translucent p-electrode is formed of a multilayer film or an alloy composed of one kind selected from the group of gold and platinum group elements and at least one other element, the translucent p The sheet resistance of the electrode is preferably adjusted by the content of gold and platinum group elements. Moreover, since gold and platinum group elements have a high short wavelength absorption coefficient, the smaller the content thereof, the better the light transmittance, and it is preferable to contain 20% to 50%.
As described above, the semiconductor light-emitting device used in the present invention has good external quantum efficiency and high output by adjusting the relationship between the translucent p-electrode and the sheet resistance of the n-type contact layer as described above. realizable.
また、本発明に係る第1と第2の発光デバイスでは、前記nコンタクト層上に前記半導体発光素子の少なくとも1つの辺に近接して形成されたn電極と、前記透光性p電極上の前記n電極が近接する辺に対向する辺に近接する位置に形成された台座電極とをさらに有し、前記台座電極には2つの線上の延長導電部が接続され、その延長導電部は前記台座電極の両側の前記透光性p電極上に前記台座電極が近接する辺に沿って伸びていることが好ましい。
この際、台座電極の形状は特に限定されず、略矩形、円形などを好適に用いることができるが、台座電極が小さくなると台座周辺部が強く発光する現象が生じる。そこで、前記構成では、台座電極から線上延長導電部を設け、強発光領域を増加させたものである。また、n電極は、n型層を露出させるために行う発光面の切り欠き面積を小さくすることが好ましい。また、延長導電部は2本以上ってもよい。
In the first and second light emitting devices according to the present invention, an n electrode formed on the n contact layer in the vicinity of at least one side of the semiconductor light emitting element, and on the translucent p electrode A pedestal electrode formed at a position close to a side opposite to the side where the n electrode is close to, and the pedestal electrode is connected to an extended conductive portion on two lines, and the extended conductive portion is connected to the pedestal. It is preferable that the base electrode extends along the adjacent side on the translucent p-electrode on both sides of the electrode.
At this time, the shape of the pedestal electrode is not particularly limited, and a substantially rectangular shape, a circular shape, or the like can be suitably used. However, when the pedestal electrode becomes small, a phenomenon occurs in which the periphery of the pedestal emits light strongly. Therefore, in the above configuration, a linearly extending conductive portion is provided from the pedestal electrode to increase the strong light emitting region. Moreover, it is preferable that the notch area of the light emission surface performed in order for an n electrode to expose an n-type layer should be made small. Two or more extended conductive portions may be provided.
また、前記構成では、n電極を発光素子の少なくとも1つの辺の近傍に設け、n電極が設けられている辺部と対向した辺部の近傍に台座電極が設けられているので、均一な発光分布が得られる。
さらに、本発明に係る第1と第2の発光デバイスでは、前記n電極は前記半導体発光素子の1つの隅部に2つの辺に近接するように設けられ、前記台座電極は前記1つの隅部と対角をなす他の隅部に設けられることが好ましい。
In the above configuration, the n electrode is provided in the vicinity of at least one side of the light emitting element, and the pedestal electrode is provided in the vicinity of the side opposite to the side where the n electrode is provided. A distribution is obtained.
Furthermore, in the first and second light emitting devices according to the present invention, the n electrode is provided at one corner of the semiconductor light emitting element so as to be close to two sides, and the pedestal electrode is formed at the one corner. It is preferable to be provided at the other corner that forms a diagonal line.
またさらに、前記延長導電部はそれぞれ、前記n電極から等距離になるように円弧状に形成されていることが好ましく、より均一な発光分布が得られる。
本発明に係る第2の発光デバイスでは、前記蛍光物質が少なくともMn及び/又はClを含むEuで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体であることが好ましい。この蛍光物質は、耐光性や、耐環境性に優れ、かつ窒化物半導体発光素子から放出された光を効率よく吸収することができ、しかも白色領域を発光可能であると共に組成によってその発光スペクトルを調整することができる。また、この蛍光物質は、長波長の紫外領域を吸収して黄色や赤色を高輝度に発光可能である。そのため、演色性に優れた発光デバイスを構成できる。なお、アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体にはアルカリ土類金属クロルアパタイト蛍光体が含まれることは言うまでもない。
本発明に係る第2の発光デバイスでは、前記蛍光物質が(M1−x−yEuxM'y)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質であってもよい(ただし、MはMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、M'はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦x≦0.5、0.0001≦y≦0.5である。)。
特に、前記QをClとすると、量産性よく混色光が発光可能な発光デバイスとできる。
Furthermore, each of the extended conductive portions is preferably formed in an arc shape so as to be equidistant from the n electrode, and a more uniform light emission distribution can be obtained.
In the second light emitting device according to the present invention, the phosphor is preferably an alkaline earth metal halogen apatite phosphor activated with Eu containing at least Mn and / or Cl. This fluorescent material has excellent light resistance and environmental resistance, can efficiently absorb the light emitted from the nitride semiconductor light emitting device, can emit light in the white region, and has an emission spectrum depending on the composition. Can be adjusted. Further, this fluorescent material can absorb yellow and red light with high luminance by absorbing a long wavelength ultraviolet region. Therefore, a light emitting device excellent in color rendering can be configured. Needless to say, alkaline earth metal haloapatite phosphors include alkaline earth metal chloroapatite phosphors.
In the second light emitting device according to the present invention, the fluorescent material may be a fluorescent material represented by (M 1-xy Eu x M ′ y ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 (however, M is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, M ′ is at least one selected from Mn, Fe, Cr, and Sn, and Q is a halogen element such as F, Cl, Br, And at least one selected from I. 0.0001 ≦ x ≦ 0.5, 0.0001 ≦ y ≦ 0.5).
In particular, when Q is Cl, a light emitting device capable of emitting mixed color light with high productivity can be obtained.
本発明に係る第1と第2の発光デバイスでは、前記蛍光物質に加えて、BaMg2Al16O27:Eu、BaMgAl10O17:Eu、BaMgAl10O17:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu、(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2、SrAl2O4:Eu、Sr4Al14O25:Eu、ZnS:Cu、Zn2GeO4:Mn、BaMg2Al16O27:Eu,Mn、Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu、からなる群から選択される少なくとも1種の蛍光物質をさらに含んでいても良い。
これによって、色調の微調整が可能であると共に比較的簡単な構成で演色性の高い白色光の発光が可能な発光デバイスを実現できる。
In the first and second light emitting devices according to the present invention, in addition to the fluorescent material, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn, (Sr, Ca , Ba) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, (Sr, Ca, Ba) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 , SrAl 2 O 4 : Eu, Sr 4 Al 14 O 25 : Eu, ZnS: Cu, Zn 2 GeO 4 : Mn, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, Mn, Y 2 O 2 S: Eu, La 2 O 2 S: Eu, Gd 2 O 2 S: Eu, at least one selected from the group consisting of A seed fluorescent material may be further included.
Accordingly, it is possible to realize a light emitting device capable of finely adjusting the color tone and capable of emitting white light with high color rendering properties with a relatively simple configuration.
本発明に係る第1と第2の発光デバイスでは、前記蛍光物質に加えて、(M1−xEux)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質を含んでいてもよい(ただし、MはMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦x≦0.5、0.0001≦y≦0.5である。)。
この場合、特に、前記QがClであると、比較的簡単な構成でより演色性の高い白色光の発光が可能な発光デバイスを実現できる。
The first and second light emitting devices according to the present invention may include a fluorescent material represented by (M 1-x Eu x ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 in addition to the fluorescent material ( However, M has at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, and Q has at least one selected from halogen elements F, Cl, Br, and I. 0.0001 ≦ x ≦ 0.5, 0.0001 ≦ y ≦ 0.5.)
In this case, in particular, when Q is Cl, a light emitting device capable of emitting white light with higher color rendering properties with a relatively simple configuration can be realized.
本発明に係る第3の発光デバイスは、発光素子とその発光素子により励起される蛍光物質とを備えた発光デバイスであって、
前記発光素子は紫外領域から可視光の短波長領域に発光スペクトルを有し、
前記蛍光物質はMg、Ca、Ba、Sr、Znからなる群から選択される1種の元素と、Mn、Fe、Cr、Snからなる群から選択される1種の元素とを含むアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体であることを特徴とする。
この第3の発光デバイスにより、量産性良い白色系が高輝度に発光可能な発光デバイスを提供できる。
A third light emitting device according to the present invention is a light emitting device comprising a light emitting element and a fluorescent material excited by the light emitting element,
The light emitting element has an emission spectrum from the ultraviolet region to the short wavelength region of visible light,
The phosphor is an alkaline earth containing one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Ba, Sr and Zn and one element selected from the group consisting of Mn, Fe, Cr and Sn It is a metal halogen apatite phosphor.
This third light emitting device can provide a light emitting device capable of emitting white light with high productivity with high luminance.
この第3の発光デバイスでは、前記蛍光物質が、少なくともMn及び/又はClを含むアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体であることが好ましく、これによって、耐光性や、耐環境性に優れた蛍光物質とすることができる。また、この蛍光物質は、窒化物半導体から放出された発光スペクトルを効率よく吸収することができる。 In the third light emitting device, the fluorescent material is preferably an alkaline earth metal halogen apatite phosphor containing at least Mn and / or Cl, whereby the fluorescent material is excellent in light resistance and environmental resistance. It can be. Further, this fluorescent material can efficiently absorb the emission spectrum emitted from the nitride semiconductor.
以上のように構成された第1〜第3の発光デバイスは、発光素子の利点を活かし、照明までも含めた光源としてよりすぐれた輝度や量産性を有する。
特に、蛍光物質が、比較的広い範囲の波長の光に対して光子数が変化しない励起スペクトルを有するので、変化が半導体発光素子の発光スペクトルのバラツキによって生ずる色調むらを改善することができる。
また、比較的簡単な構成で量産性よく発光デバイスを作製することが可能となる。また、長波長の成分を比較的容易に取り出すことができると共に演色性の優れた発光デバイスとすることができる。
さらに、白色光を発光でき、所望の中間色が高輝度で得られ、微妙な色調を調整も可能な発光デバイスとできる。
The 1st-3rd light emitting device comprised as mentioned above utilizes the advantage of a light emitting element, and has the outstanding brightness | luminance and mass-productivity as a light source also including illumination.
In particular, since the fluorescent material has an excitation spectrum in which the number of photons does not change with respect to light having a relatively wide range of wavelengths, unevenness in color caused by variations in the emission spectrum of the semiconductor light emitting element can be improved.
In addition, a light-emitting device can be manufactured with a relatively simple structure and high productivity. In addition, it is possible to obtain a light-emitting device that can extract components having a long wavelength relatively easily and has excellent color rendering properties.
Further, the light emitting device can emit white light, can obtain a desired intermediate color with high luminance, and can adjust a delicate color tone.
また、本発明に係る第4の発光デバイスは、発光素子とその発光素子により励起される蛍光物質とを備えた発光デバイスであって、
前記発光素子は、紫外領域から可視光の短波長領域に発光スペクトルを有し、
前記蛍光物質は、前記発光素子と異なる発光スペクトルを有する第一の蛍光物質と、
前記発光素子及び前記第一の蛍光物質と異なる発光スペクトルを有する第二の蛍光物質とを有することを特徴とする。
これにより、前記発光素子の発光スペクトルのバラツキによって生ずる色調むらを改善することができる。
本発明に係る第4の発光デバイスにおいて、前記第二の蛍光物質は、前記発光素子の発光と前記第一の蛍光物質の発光の少なくとも一方の発光により励起されるようにしてもよい。
本構成では、半導体発光素子では励起されないものであっても、第一の蛍光物質の発光により励起され得る蛍光物質を第二の蛍光物質として用いることができる。また、本構成では、半導体発光素子の発光スペクトルのバラツキによる影響を少なくでき、色度ばらつきを抑制でき、色調むらを改善することができる。
Further, a fourth light emitting device according to the present invention is a light emitting device comprising a light emitting element and a fluorescent material excited by the light emitting element,
The light emitting element has an emission spectrum from the ultraviolet region to the short wavelength region of visible light,
The fluorescent material includes a first fluorescent material having an emission spectrum different from that of the light emitting element;
And a second fluorescent material having an emission spectrum different from that of the light emitting element and the first fluorescent material.
Thereby, uneven color tone caused by variation in the emission spectrum of the light emitting element can be improved.
In the fourth light emitting device according to the present invention, the second fluorescent material may be excited by at least one of light emission of the light emitting element and light emission of the first fluorescent material.
In this configuration, a fluorescent material that can be excited by the light emission of the first fluorescent material, even if it is not excited by the semiconductor light emitting device, can be used as the second fluorescent material. Further, in this configuration, the influence due to variation in the emission spectrum of the semiconductor light emitting element can be reduced, chromaticity variation can be suppressed, and uneven color tone can be improved.
また、本発明に係る第4の発光デバイスにおいて、前記第一の蛍光物質及び第二の蛍光物質の少なくとも一方の発光スペクトルは、2以上ピークを有し、その2以上ピークのうちの2つは互いに補色関係にあることが好ましい。
これにより、色ずれの少なく、かつ演色性に優れた発光デバイスとすることができる。
In the fourth light-emitting device according to the present invention, the emission spectrum of at least one of the first fluorescent material and the second fluorescent material has two or more peaks, and two of the two or more peaks are It is preferable that they are complementary to each other.
Thereby, it is possible to obtain a light emitting device with little color shift and excellent color rendering.
本発明に係る第4の発光デバイスでは、前記発光素子のピーク波長と、前記第一及び第二の蛍光物質の少なくとも一方の発光スペクトルにおける1つのピーク波長とが互いに補色となるように調整されていてもよい。
また、本発明に係る第4の発光デバイスでは、前記第一の蛍光物質を、前記第二の蛍光物質の発光スペクトルにおけるピーク波長と補色関係にあるピーク波長を有する発光スペクトルを有するように調整してもよい。
このようにすると、少しのずれでも人間が敏感に感ずる白色領域の光を発光デバイスにおいて、発光色の微調整が可能となる。
In the fourth light emitting device according to the present invention, the peak wavelength of the light emitting element and the one peak wavelength in the emission spectrum of at least one of the first and second fluorescent materials are adjusted to be complementary colors. May be.
Further, in the fourth light emitting device according to the present invention, the first fluorescent material is adjusted to have an emission spectrum having a peak wavelength complementary to the peak wavelength in the emission spectrum of the second fluorescent material. May be.
In this way, it is possible to finely adjust the emission color in the light emitting device for light in the white region that is sensitive to humans even with a slight deviation.
また、本発明に係る第4の発光デバイスでは、前記発光素子の主発光波長が360nmよりも長波長の紫外領域に位置するように設定されていることが好ましい。
これにより、所望の中間色を高輝度に発光させることができる。
また、本発明に係る第4の発光デバイスでは、第二の蛍光物質としてセリウム付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光物質を用いることもできる。
In the fourth light emitting device according to the present invention, the main light emission wavelength of the light emitting element is preferably set so as to be located in an ultraviolet region having a wavelength longer than 360 nm.
Thereby, a desired intermediate color can be emitted with high luminance.
In the fourth light-emitting device according to the present invention, a cerium-activated yttrium aluminum oxide-based fluorescent material can also be used as the second fluorescent material.
また、本発明に係る第4の発光デバイスにおいて、第一の蛍光物質は、少なくともMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される一種の元素と、少なくともMn、Fe、Cr、Snから選択される一種の元素とを有するEuで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体であることが好ましい。
この蛍光物質は、耐光性や、耐環境性に優れ、窒化物半導体を用いて構成した発光素子の発光を効率よく吸収することができる。
In the fourth light emitting device according to the present invention, the first fluorescent material is selected from at least one element selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, and at least Mn, Fe, Cr, and Sn. An alkaline earth metal halogen apatite phosphor activated with Eu having one kind of element is preferable.
This fluorescent material is excellent in light resistance and environmental resistance, and can efficiently absorb light emitted from a light emitting device formed using a nitride semiconductor.
さらに、この蛍光物質は、白色領域にある光の発光が可能であると共に組成によってその領域を調整することができる。また、長波長の紫外領域の光を吸収して黄色や赤色の光を高輝度に発光できる。そのため、この蛍光物質を用いることにより、演色性に優れた発光デバイスとできる。なお、アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体例としてアルカリ土類金属クロルアパタイト蛍光体が含まれることは言うまでもない。 Further, this fluorescent material can emit light in the white region, and the region can be adjusted by the composition. Further, it can absorb yellow and red light with high brightness by absorbing long-wavelength ultraviolet light. Therefore, by using this fluorescent material, a light emitting device having excellent color rendering properties can be obtained. Needless to say, alkaline earth metal chloroapatite phosphors are included as examples of alkaline earth metal halogen apatite phosphors.
本発明に係る第4の発光デバイスにおいて、第一の蛍光物質は、以下の(1)〜(13)からなる群から選択される1つの蛍光物質とすることが好ましい。
(1)(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質、
ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、L1はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。
(2)(M11−aEua)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質、
ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5である。
(3)(M11−a−bEuaMnb)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質、
ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。
(4)(M21−a−cEuaBac)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質、
ただし、M2はMg、Ca、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5、0.10≦c≦0.98である。
(5)M11−aEuaAl2O4で表される蛍光物質、
ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5である。
(6)M11−a−bEuaMnbAl2O4で表される蛍光物質、
ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。
(7)M31−a−cEuaCacAl2O4で表される蛍光物質、
ただし、M3はMg、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5、0.10≦c≦0.98である。
(8)M41−aEuaMgAl10O17で表される蛍光物質、
ただし、M4はCa、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5である。
(9)M41−aEuaMg1−bMnbAl10O17で表される蛍光物質、
ただし、M4はCa、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。
(10)(M11−aEua)4Al14O25で表される蛍光物質、
ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5である。
(11)ZnS:Cuで表される蛍光物質、
(12)(Zn、Cd)S:Cu、Mnで表される蛍光物質、
(13)Re2O2S:Euで表される蛍光物質、
ただし、ReはSc、Y、La、Gd、Luから選択される少なくとも1種を有する。
In the fourth light emitting device according to the present invention, it is preferable that the first fluorescent material is one fluorescent material selected from the group consisting of the following (1) to (13).
(1) (M1 1-a -b Eu a L1 b) 10 fluorescent substance represented by (PO 4) 6 Q 2,
However, M1 is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, L1 is at least one selected from Mn, Fe, Cr, Sn, and Q is a halogen element F, Cl, Br. , At least one selected from I. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.0001 ≦ b ≦ 0.5.
(2) a fluorescent substance represented by (M1 1-a Eu a ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 ;
However, M1 has at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, and Q has at least one selected from halogen elements F, Cl, Br, and I. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5.
(3) a fluorescent substance represented by (M1 1-ab Eu a Mn b ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 ;
However, M1 has at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, and Q has at least one selected from halogen elements F, Cl, Br, and I. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.0001 ≦ b ≦ 0.5.
(4) (M2 1-a -c Eu a Ba c) 10 fluorescent substance represented by (PO 4) 6 Q 2,
However, M2 has at least one selected from Mg, Ca, Sr, and Zn, and Q has at least one selected from halogen elements F, Cl, Br, and I. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.10 ≦ c ≦ 0.98.
(5) a fluorescent material represented by M1 1-a Eu a Al 2 O 4 ;
However, M1 has at least 1 sort (s) selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5.
(6) a fluorescent material represented by M1 1-ab Eu a Mn b Al 2 O 4 ,
However, M1 has at least 1 sort (s) selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.0001 ≦ b ≦ 0.5.
(7) a fluorescent material represented by M3 1-ac Eu a Ca c Al 2 O 4 ;
However, M3 has at least 1 sort (s) selected from Mg, Ba, Sr, and Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.10 ≦ c ≦ 0.98.
(8) A fluorescent material represented by M4 1-a Eu a MgAl 10 O 17 ,
However, M4 has at least 1 sort (s) selected from Ca, Ba, Sr, and Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5.
(9) A fluorescent material represented by M4 1-a Eu a Mg 1-b Mn b Al 10 O 17 ,
However, M4 has at least 1 sort (s) selected from Ca, Ba, Sr, and Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.0001 ≦ b ≦ 0.5.
(10) A fluorescent material represented by (M1 1-a Eu a ) 4 Al 14 O 25 ,
However, M1 has at least 1 sort (s) selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5.
(11) A fluorescent material represented by ZnS: Cu,
(12) A fluorescent material represented by (Zn, Cd) S: Cu, Mn,
(13) A fluorescent material represented by Re 2 O 2 S: Eu,
However, Re has at least one selected from Sc, Y, La, Gd, and Lu.
本発明に係る第4の発光デバイスにおいて、第一の蛍光物質は、少なくとも(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質を含むとともに、この蛍光物質と異なる組成の蛍光物質を1つ以上含むようにし、第二の蛍光物質はセリウム付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光物質としてもよい。ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、L1はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。 In the fourth light emitting device according to the present invention, the first fluorescent material includes at least a fluorescent material represented by (M1 1-ab Eu a L1 b ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 , One or more fluorescent materials having a composition different from that of the fluorescent material may be included, and the second fluorescent material may be a cerium-activated yttrium aluminum oxide-based fluorescent material. However, M1 is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, L1 is at least one selected from Mn, Fe, Cr, Sn, and Q is a halogen element F, Cl, Br. , At least one selected from I. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.0001 ≦ b ≦ 0.5.
本発明に係る第4の発光デバイスにおいて、第一の蛍光物質は、(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質と、(M11−aEub)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質とを含むようにし、第二の蛍光物質はセリウム付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光物質としてもよい。ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、L1はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。
In the fourth light emitting device according to the present invention, the first fluorescent material, a fluorescent material represented by (M1 1-a-b Eu a L1 b) 10 (PO 4) 6
本発明に係る第4の発光デバイスにおいて、第一の蛍光物質は、(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質と、(M11−aEua)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質と、(M11−aEua)4Al14O25で表される蛍光物質とを含むようにし、第二の蛍光物質はセリウム付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光物質としてもよい。ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、L1はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。
In the fourth light emitting device according to the present invention, the first fluorescent material, a fluorescent material represented by (M1 1-a-b Eu a L1 b) 10 (PO 4) 6
本発明に係る第4の発光デバイスにおいて、第一の蛍光物質は、少なくとも(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質と、(M11−aEua)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質と、(M11−aEua)4Al14O25で表される蛍光物質と、Re2O2S:Euで表される蛍光物質とを含むようにし、第二の蛍光物質はセリウム付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光物質としてもよい。ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、L1はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有し、ReはSc、Y、La、Gd、Luから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。 In the fourth light-emitting device according to the present invention, the first fluorescent substance includes at least a fluorescent substance represented by (M1 1-ab Eu a L1 b ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 and (M1 1 -A Eu a ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 fluorescent material, (M11 -a Eu a ) 4 Al 14 O 25 fluorescent material, and Re 2 O 2 S: Eu The second fluorescent material may be a cerium-activated yttrium aluminum oxide-based fluorescent material. However, M1 is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, L1 is at least one selected from Mn, Fe, Cr, Sn, and Q is a halogen element F, Cl, Br. , I, and Re has at least one selected from Sc, Y, La, Gd, and Lu. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.0001 ≦ b ≦ 0.5.
本発明に係る第4の発光デバイスにおいて、発光素子の発光層は、少なくともInとGaを含む窒化物半導体であってもよいし、少なくともGaとAlを含む窒化物半導体であってもよい。これらの発光層を有する発光素子は、長波長の紫外域から可視光の短波長まで高輝度に発光させることができる。また、この発光素子は、発光スペクトル幅を狭くすることが可能であることから、蛍光物質を効率よく励起できると共に発光デバイスからは色調変化の小さい発光スペクトルの光を放出することができる。なお、これらにはInとAlとGaを含む窒化物半導体も含まれることは言うまでもない。 In the fourth light emitting device according to the present invention, the light emitting layer of the light emitting element may be a nitride semiconductor containing at least In and Ga, or may be a nitride semiconductor containing at least Ga and Al. A light-emitting element having these light-emitting layers can emit light with high luminance from a long wavelength ultraviolet region to a short wavelength of visible light. In addition, since this light emitting element can narrow the emission spectrum width, it can efficiently excite the fluorescent material and can emit light having an emission spectrum with a small color change from the light emitting device. Needless to say, these include nitride semiconductors containing In, Al, and Ga.
本発明に係る第4の発光デバイスは、異なる発光スペクトルの蛍光物質を混合させて用いることで、比較的広い範囲の波長の光に対して、光子数が変化しない励起スペクトルとでき、発光素子の発光スペクトルのバラツキによって生ずる色調むらを改善することができる。
特に第二の蛍光物質は、半導体発光素子によって励起された第一の蛍光物質からの光によっても励起されることが可能なのとすることにより、より演色性に優れた発光デバイスとする事ができる。また、比較的簡単な構成で量産性の良い発光デバイスを提供できる。本発明に係る第4の発光デバイスは、長波長の成分を比較的容易に取り出すことができると共に演色性の優れた発光デバイスとすることができる。また、白色の発光が可能であると共に所望の中間色が高輝度で発光でき、微妙な色調の調整が可能な発光デバイスとすることもできる。
The fourth light-emitting device according to the present invention can be obtained by mixing fluorescent substances having different emission spectra, thereby obtaining an excitation spectrum in which the number of photons does not change with respect to light having a relatively wide range of wavelengths. Color unevenness caused by variations in emission spectra can be improved.
In particular, the second fluorescent material can be excited even by light from the first fluorescent material excited by the semiconductor light emitting element, so that a light emitting device with better color rendering can be obtained. . In addition, a light-emitting device with high productivity can be provided with a relatively simple configuration. The fourth light-emitting device according to the present invention can extract a long wavelength component relatively easily and can be a light-emitting device with excellent color rendering. In addition, a light-emitting device that can emit white light, emit a desired intermediate color with high luminance, and can finely adjust the color tone can be obtained.
本発明によれば、演色性が良好でかつ色度変化を抑えることができる発光デバイスを提供することができる。
また、本発明によれば、蛍光物質の組成によって所望の色味に調整できる発光デバイスを提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device that has good color rendering properties and can suppress a change in chromaticity.
Moreover, according to this invention, the light-emitting device which can be adjusted to a desired color with the composition of a fluorescent substance can be provided.
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
実施の形態1.
本発明に係る実施の形態1の発光デバイスは、
(1)紫外領域にある波長の光を発光する半導体発光素子と、
(2)その発光素子からの紫外光により励起され、補色関係にある2つのピークを持った発光スペクトルを有する少なくとも1種類の蛍光物質(第一の蛍光物質)を含む蛍光物質と、
を組み合わせて構成されて、蛍光物質により発光された光を出射する。
以上のように構成された実施の形態1の発光デバイスは、後述するように、発光素子の発光波長のバラツキによる影響をほとんど受けることなく、蛍光物質の発光スペクトルのみにより発光色が決定されるので、色度ばらつきを少なくでき、量産性及び信頼性に優れるという従来例に比較して極めて有利な効果を有する。
Embodiments according to the present invention will be described below.
The light-emitting device of
(1) a semiconductor light emitting device that emits light of a wavelength in the ultraviolet region;
(2) a fluorescent material that includes at least one fluorescent material (first fluorescent material) that is excited by ultraviolet light from the light emitting element and has an emission spectrum having two peaks in complementary colors;
Are combined to emit light emitted from the fluorescent material.
As described later, the light emitting device of the first embodiment configured as described above is almost unaffected by variations in the light emission wavelength of the light emitting element, so that the light emission color is determined only by the light emission spectrum of the fluorescent material. As a result, it is possible to reduce variations in chromaticity and to provide extremely advantageous effects as compared with the conventional example, which is excellent in mass productivity and reliability.
すなわち、本実施の形態1の発光デバイスにおいては、図8に模式的に示すように、第一の蛍光物質が励起光である発光素子の発光波長がΔλだけ変化しても、発光スペクトルの強度が全体として変化することはあっても、2つのピーク間の強度比はほとんど変化しないので、色調が変化することが少ない。
したがって、本実施の形態1の発光デバイスでは、発光素子の発光波長がばらついても発光デバイスの色度ズレとして表われることが少ない。
これに対して、発光素子による発光と蛍光物質による発光との混色により所定の発光色を実現している従来の発光デバイスでは、発光素子の発光波長がばらつきが発光デバイスの色度に直接影響を与えることになるので、発光デバイスの色度ズレとして表われることになる。
特に、半導体発光素子はMOCVD法などを用いて形成するため、同一ウエハ内においてもバラツキが生じ、そのバラツキは蛍光物質の発光スペクトルの変動(バラツキ)に比較して極めて大きい。そのため、半導体発光素子からの光をそのまま利用する発光デバイスでは極めてバラツキの大きい発光デバイスとなる場合がある。
That is, in the light emitting device of the first embodiment, as schematically shown in FIG. 8, even if the emission wavelength of the light emitting element in which the first fluorescent material is excitation light changes by Δλ, the intensity of the emission spectrum However, since the intensity ratio between the two peaks hardly changes, the color tone rarely changes.
Therefore, in the light-emitting device of
In contrast, in a conventional light emitting device that realizes a predetermined light emission color by mixing light emitted from a light emitting element and light emitted from a fluorescent material, variation in the light emission wavelength of the light emitting element directly affects the chromaticity of the light emitting device. Therefore, it will appear as a chromaticity shift of the light emitting device.
In particular, since the semiconductor light emitting device is formed by using the MOCVD method or the like, the variation occurs even within the same wafer, and the variation is extremely large compared to the fluctuation (variation) of the emission spectrum of the fluorescent material. Therefore, a light-emitting device that uses light from a semiconductor light-emitting element as it is may be a light-emitting device with extremely large variations.
また、本実施の形態1のように、発光素子から放出される発光スペクトルが紫外領域や視感度が極めて低い可視領域(例えば、420nm以下)にある場合、発光素子から放出される発光が直接出力されたとしても、発光デバイスの色度に与える影響は少ない。
以上のように、本発明に係る実施の形態1の発光デバイスは、紫外光により励起され、補色関係にある2つのピークを持った発光スペクトルを有する第一の蛍光物質を用いて構成されているので、色度ばらつきを極めて小さくできる。
Further, as in the first embodiment, when the emission spectrum emitted from the light emitting element is in the ultraviolet region or in the visible region where the visibility is very low (for example, 420 nm or less), the light emitted from the light emitting element is directly output Even if done, it has little effect on the chromaticity of the light emitting device.
As described above, the light-emitting device according to
また、実施の形態1の発光デバイスは、発光素子のバラツキを吸収して色度ばらつきを小さくできることから製造歩留まりを高くできる(量産性に優れる)。
さらに、実施の形態1の発光デバイスは、発光素子の発光波長が経年変化しても発光デバイスとしての発光波長は変化することがないので、信頼性にも優れている。
またさらに、本実施の形態1の発光デバイスでは、後述の実施例により明らかにするように、蛍光物質の組成を目的の色度に応じて調整することが可能であり、発光デバイスの色調調節も簡単である。
また、後述するように、例えば、2つのピーク間にピークのある別の蛍光物質をさらに用いることにより、より所望の色調に近い発光色を実現することもできる。
In addition, since the light-emitting device of
Furthermore, the light-emitting device of
Furthermore, in the light emitting device of the first embodiment, as will be clarified by the examples described later, the composition of the fluorescent material can be adjusted according to the target chromaticity, and the color tone of the light emitting device can be adjusted. Simple.
Further, as will be described later, for example, by using another fluorescent material having a peak between two peaks, an emission color closer to a desired color tone can be realized.
以下、本実施の形態1の発光デバイスの具体的構成について、図2を参照しながら、より詳細に説明する。本実施の形態1の発光デバイスは、図2に示すように表面実装型の発光デバイスである。実施の形態1の発光デバイスでは、発光素子1として、図7に示すように、発光ピーク波長が約370nmとなるように組成が設定されたInGaN発光層を有する窒化物半導体発光素子(LEDチップ)を用いる。このLEDチップは、サファイア基板上に、アンドープの窒化物半導体であるn型GaN層、n型電極を形成するためのn型コンタクト層であるSiドープのGaN層、アンドープの窒化物半導体であるn型GaN層、窒化物半導体であるn型AlGaN層、発光層である単一量子井戸構造のInGaN層、Mgがドープされたp型クラッド層であるAlGaN層、Mgがドープされたp型コンタクト層であるGaN層を順次積層した素子構造を有する。なお、本実施の形態1では、サファイヤ基板上に、あらかじめ低温で成長されたGaN層からなるバッファ層を形成し、また、p型半導体は、成膜後400℃以上でアニールしてp型化する。また、本LEDチップでは、エッチングによりn型コンタクト層の一部の表面がp型コンタクト層と同一面側に露出され、露出されたn型コンタクト層の上にn電極を帯状に形成し、p型コンタクト層のほぼ全面に、金属薄膜から成る透光性p電極が形成される。さらに透光性p電極の上にはn電極と平行に台座電極がスパッタリング法を用いて形成されている。
Hereinafter, a specific configuration of the light emitting device of the first embodiment will be described in more detail with reference to FIG. The light-emitting device of the first embodiment is a surface-mounted light-emitting device as shown in FIG. In the light emitting device of the first embodiment, as the
本実施の形態1の発光デバイスにおいて、パッケージ5は、中央部に設けられたLEDチップ1を配置する凹部を有するコバール製のベースと、そのベースの凹部両側に形成された貫通孔3に挿入されたコバール製のリード電極2により構成される。ここで、リード電極2は、ベースの貫通孔3において、コバール製のベースと絶縁され、かつ気密性が保たれるように絶縁封止材を介して設けられる。尚、パッケージ5とリード電極2の表面にはNi/Ag層が形成されている。以上のように構成されたパッケージ5の凹部内に、LEDチップ1がAg−Sn合金によりダイボンドされる。このように構成することにより、発光デバイスの構成部材を全て無機物とすることができ、LEDチップ1から放出される光が紫外領域或いは可視光の短波長領域であっても飛躍的に信頼性の高い発光デバイスとできる。
In the light emitting device according to the first embodiment, the
ダイボンドされたLEDチップ1の各電極は、パッケージベースの底面に露出された各リード電極2上にそれぞれAgワイヤ4により電気的に接続される。そして、実施の形態1の発光デバイスは、中央部にガラス窓部7を有するコバール製リッド6により封止されている。このコバール製リッド6とパッケージベースとは、パッケージ5の凹部内の水分を十分に排除した後、シーム溶接により気密封止される。コバール製リッド6のガラス窓部7の内側には、ニトロセルロース90wt%とγ−アルミナ10wt%からなるスラリーに蛍光物質8を含有させて塗布した後、220℃にて30分間加熱硬化させることにより色変換部材80があらかじめ形成されている。
また、本実施の形態1では、後述の種々の蛍光物質を用いることができる。
Each electrode of the die-bonded
In the first embodiment, various fluorescent materials described later can be used.
以上のようにして構成された実施の形態1の発光デバイス(発光ダイオード)は、白色でかつ高輝度の発光が可能である。
例えば、本実施の形態1において、蛍光物質8として、少なくともMnを含むEuで附活されたアルカリ土類金属クロルアパタイト蛍光体(第一の蛍光物質)である(Sr0.96,Eu0.01,Mn0.03)10(PO4)6Cl2と、SrAl2O4:Eu蛍光物質とを用いると、図1に示す発光特性が得られる。
図1中約460nm付近のピークと約580nm付近のピークは、(Sr0.96,Eu0.01,Mn0.03)10(PO4)6Cl2蛍光体によるピークであり、その2つのピークは互いに補色関係にある。また、約520nm付近の発光はSrAl2O4:Eu蛍光体の発光スペクトルを示す。本例では、2つのピークを有する(Sr0.96,Eu0.01,Mn0.03)10(PO4)6Cl2蛍光体により、ほぼ所望の色度とし、より所望の色度に近づけるために、緑色の不足分を緑色の蛍光体であるSrAl2O4:Eu蛍光体で補うことにより、色度調整をしている。
The light-emitting device (light-emitting diode) according to
For example, in the first embodiment, the
In FIG. 1, the peak around 460 nm and the peak around 580 nm are peaks due to (Sr 0.96 , Eu 0.01 , Mn 0.03 ) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 phosphor, The peaks are complementary to each other. In addition, light emission in the vicinity of about 520 nm shows the light emission spectrum of the SrAl 2 O 4 : Eu phosphor. In this example, the (Sr 0.96 , Eu 0.01 , Mn 0.03 ) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 phosphor having two peaks has almost desired chromaticity, and more desired chromaticity. In order to make it closer, chromaticity is adjusted by supplementing the green shortage with a SrAl 2 O 4 : Eu phosphor, which is a green phosphor.
このように、本例の発光デバイスは、2つのピークを有する第一の蛍光物質を用いることにより色度ばらつきを少なくでき、さらに第二の蛍光物質を用いることにより色度調整が極めて簡単にでき、量産性、信頼性に優れている。 As described above, the light emitting device of this example can reduce chromaticity variation by using the first fluorescent material having two peaks, and can further easily adjust the chromaticity by using the second fluorescent material. Excellent in mass productivity and reliability.
以下、本実施の形態1の発光デバイスの各構成について詳述する。
(半導体発光素子)
本発明において半導体発光素子としては、蛍光物質を効率よく励起可能な発光波長を有する光を発光できる発光層を有する半導体発光素子を用いる。
このような半導体発光素子の材料として、BN、SiC、ZnSeやGaN、InGaN、InAlGaN、AlGaN、BAlGaN、BInAlGaNなど種々の半導体を挙げることができる。また、これらの元素に不純物元素としてSiやZnなどを含有させて発光中心としたものを用いることもできる。蛍光物質を効率良く励起できる紫外領域から可視光の短波長を効率よく発光可能な発光層の材料として、窒化物半導体(例えば、AlやGaを含む窒化物半導体、InやGaを含む窒化物半導体としてInXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)が特に適している。
Hereafter, each structure of the light-emitting device of this
(Semiconductor light emitting device)
In the present invention, as the semiconductor light emitting device, a semiconductor light emitting device having a light emitting layer capable of emitting light having an emission wavelength capable of efficiently exciting a fluorescent material is used.
Examples of the material of such a semiconductor light emitting device include various semiconductors such as BN, SiC, ZnSe, GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaN, BAlGaN, and BInAlGaN. Alternatively, an element having Si or Zn as an impurity element and having an emission center as an impurity element can be used. Nitride semiconductors (for example, nitride semiconductors containing Al and Ga, nitride semiconductors containing In and Ga) as light emitting layer materials capable of efficiently emitting short wavelengths of visible light from the ultraviolet region where phosphors can be excited efficiently As In X AlYGa 1- XYN, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) is particularly suitable.
また、半導体発光素子の構造としては、MIS接合、PIN接合やpn接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体材料はその混晶比を調整することにより発光波長を蛍光物質の励起波長に対応させて設定できる。また、活性層を単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることでより出力を向上させることもできる。 In addition, examples of the structure of the semiconductor light emitting device include a homo structure having a MIS junction, a PIN junction, a pn junction, and the like, a hetero structure, and a double hetero structure. By adjusting the mixed crystal ratio of the semiconductor material, the emission wavelength can be set corresponding to the excitation wavelength of the fluorescent substance. Further, the output can be further improved by making the active layer a single quantum well structure or a multiple quantum well structure.
窒化物半導体を使用して発光素子を構成する場合、基板としては、サファイヤ、スピネル、SiC、Si、ZnO、GaAs、GaN等の材料からなる基板を用いることができる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイヤ基板を利用することが好ましい。このサファイヤ基板上にはHVPE法やMOCVD法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。より好ましくはサファイヤ基板上にGaN、AlN、GaAIN等の低温で成長させ非単結晶となるバッファ層を形成しその上にpn接合を有する窒化物半導体を形成させる。 When a light-emitting element is configured using a nitride semiconductor, a substrate made of a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, GaAs, or GaN can be used. In order to form a nitride semiconductor with good crystallinity with high productivity, it is preferable to use a sapphire substrate. A nitride semiconductor can be formed on the sapphire substrate by HVPE method, MOCVD method or the like. More preferably, a buffer layer made of GaN, AlN, GaAIN or the like is grown on the sapphire substrate at a low temperature to form a non-single crystal, and a nitride semiconductor having a pn junction is formed thereon.
窒化物半導体を使用し、紫外領域の光を効率よく発光できる発光素子の一例として、つぎのような手順で作製されるダブルへテロ構造の発光素子が挙げられる。
まず、サファイア基板の上にバッファ層を形成し、そのバッファ層上に、サファイヤ基板のオリフラ面と略垂直にSiO2をストライプ状に形成する。
An example of a light-emitting element that uses a nitride semiconductor and can efficiently emit light in the ultraviolet region is a light-emitting element having a double hetero structure manufactured by the following procedure.
First, a buffer layer is formed on a sapphire substrate, and SiO 2 is formed on the buffer layer in a stripe shape substantially perpendicular to the orientation flat surface of the sapphire substrate.
次に、ストライプ上にHVPE法を用いてGaNをELOG(Epitaxial Lateral Over Growth GaN)成長させる。
続いて、MOCVD法により、n型窒化ガリウムからなる第1のコンタクト層、n型窒化アルミニウム・ガリウムからなる第1のクラッド層、窒化インジウム・アルミニウム・ガリウムからなる井戸層と窒化アルミニウム・ガリウムからなる障壁層を複数積層した多重量子井戸構造の活性層、p型窒化アルミニウム・ガリウムからなる第2のクラッド層、p型窒化ガリウムからなる第2のコンタクト層を順に積層する。
そして、p型層側からエッチングしてn型コンタクト層の一部の表面を露出させて、p型及びn型の各コンタクト層上にそれぞれ電極形成した後、個々のチップに分割する。これにより、LEDチップを作製できる。
Next, GaN is grown on the stripe by HVPE method using ELOG (Epitaxial Lateral Over Growth GaN).
Subsequently, the first contact layer made of n-type gallium nitride, the first cladding layer made of n-type aluminum nitride / gallium, the well layer made of indium nitride / aluminum / gallium, and made of aluminum nitride / gallium by MOCVD. An active layer having a multiple quantum well structure in which a plurality of barrier layers are stacked, a second cladding layer made of p-type aluminum nitride / gallium, and a second contact layer made of p-type gallium nitride are sequentially stacked.
Then, etching is performed from the p-type layer side to expose a part of the surface of the n-type contact layer, and electrodes are formed on the p-type and n-type contact layers, respectively, and then divided into individual chips. Thereby, an LED chip can be produced.
本構成では、活性層をリッジストライプ形状としガイド層で挟むと共に共振器端面を設け本発明に利用可能な半導体レーザー素子とすることもできる。
また、窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でn型導電性を示す。しかしながら、所望のキャリア濃度等を所定の値に設定する必要があるので、その場合には、n型窒化物半導体を形成するためには、n型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。一方、p型窒化物半導体を形成する場合は、p型ドーパントであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープする。また、この際、窒化物半導体は、p型ドーパントをドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。
In this configuration, the active layer can be formed into a ridge stripe shape and sandwiched between guide layers, and a resonator end face can be provided to provide a semiconductor laser device that can be used in the present invention.
The nitride semiconductor exhibits n-type conductivity without being doped with impurities. However, since it is necessary to set a desired carrier concentration or the like to a predetermined value, in that case, Si, Ge, Se, Te, C, etc. are used as n-type dopants in order to form an n-type nitride semiconductor. Is preferably introduced as appropriate. On the other hand, when forming a p-type nitride semiconductor, the p-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. At this time, since it is difficult for the nitride semiconductor to become p-type simply by doping with a p-type dopant, it is preferable to lower the resistance by heating in a furnace or plasma irradiation after introducing the p-type dopant.
また、本発明で用いられる半導体発光素子は、不純物濃度1017〜1020/cm3で形成されるn型コンタクト層のシート抵抗と、透光性p電極のシート抵抗とが、Rp≧Rnの関係となるように調節されていることが好ましい。n型コンタクト層は、例えば膜厚3〜10μm、より好ましくは4〜6μmに形成されると好ましく、そのシート抵抗は10〜15Ω/□と見積もられることから、このときのRpは前記シート抵抗値以上のシート抵抗値を有するように薄膜に形成するとよい。また、透光性p電極は、膜厚が150Å以下の薄膜で形成されていてもよい。 Further, in the semiconductor light emitting device used in the present invention, the sheet resistance of the n-type contact layer formed at an impurity concentration of 10 17 to 10 20 / cm 3 and the sheet resistance of the translucent p electrode satisfy Rp ≧ Rn. It is preferable to adjust so that it may become a relationship. The n-type contact layer is preferably formed to a film thickness of, for example, 3 to 10 μm, more preferably 4 to 6 μm, and the sheet resistance is estimated to be 10 to 15Ω / □, so that Rp at this time is the sheet resistance value. It is good to form in a thin film so that it may have the above sheet resistance values. The translucent p-electrode may be formed of a thin film having a thickness of 150 mm or less.
また、透光性p電極が、金および白金族元素からなる群から選択された1種と、少なくとも1種の他の元素とから成る多層膜または合金で形成される場合には、含有されている金または白金族元素の含有量により透光性p電極のシート抵抗の調節をすると安定性および再現性が向上される。金または金属元素は、本発明に使用する半導体発光素子の波長領域における吸収係数が高いので、透光性p電極に含まれる金又は白金族元素の量は少ないほど透過性がよくなる。従来の半導体発光素子はシート抵抗の関係がRp≦Rnであったが、本発明ではRp≧Rnであるので、透光性p電極は従来のものと比較して薄く形成されることになるが、このとき金または白金族元素の含有量を減らすことで薄膜化が容易に行える。 Further, when the translucent p-electrode is formed of a multilayer film or alloy composed of one kind selected from the group consisting of gold and platinum group elements and at least one other element, it is contained. Stability and reproducibility are improved by adjusting the sheet resistance of the translucent p-electrode according to the content of the gold or platinum group element. Since gold or a metal element has a high absorption coefficient in the wavelength region of the semiconductor light emitting device used in the present invention, the smaller the amount of gold or platinum group element contained in the translucent p-electrode, the better the transparency. In the conventional semiconductor light emitting device, the relationship of sheet resistance is Rp ≦ Rn. In the present invention, Rp ≧ Rn, and therefore the translucent p-electrode is formed thinner than the conventional one. At this time, thinning can be easily performed by reducing the content of gold or platinum group elements.
上述のように、本発明で用いられる半導体発光素子は、n型コンタクト層のシート抵抗RnΩ/□と、透光性p電極のシート抵抗RpΩ/□とが、Rp≧Rnの関係を満たしていることが好ましい。半導体発光素子を作製した後にRnを測定するのは難しく、RpとRnとの関係を知るのは事実上不可能であるが、発光時の光強度分布の状態からどのようなRpとRnとの関係になっているのかを知ることができる。
また、p型コンタクト層上のほぼ全面に形成される透光性p電極上の一部にp側台座電極が形成される。
As described above, in the semiconductor light emitting device used in the present invention, the sheet resistance RnΩ / □ of the n-type contact layer and the sheet resistance RpΩ / □ of the translucent p electrode satisfy the relationship of Rp ≧ Rn. It is preferable. It is difficult to measure Rn after fabricating a semiconductor light emitting device, and it is practically impossible to know the relationship between Rp and Rn. However, from the state of the light intensity distribution during light emission, what Rp and Rn You can know if they are in a relationship.
In addition, a p-side pedestal electrode is formed on a part of the translucent p-electrode formed on almost the entire surface of the p-type contact layer.
以下、本発明における各電極の好ましい配置について図13〜図16を用いて説明する。
本発明の発光素子において、図13及び図14に示すように、n電極53は半導体発光素子の少なくとも1つの辺に近接するように形成される。図13及び図14に示す例では、その1つの辺の中央部において、p型層及び活性層の一部をエッチングにより除去することによりn型コンタクト層51が露出した切り欠き部51aを設け、その切り欠き部51aにn電極53を形成する。
Hereinafter, a preferred arrangement of the electrodes in the present invention will be described with reference to FIGS.
In the light emitting device of the present invention, as shown in FIGS. 13 and 14, the n-
そして、p側台座電極55は、透光性p電極54上における前記n電極が近接する辺に対向する辺に隣接する位置に形成される。また、p側台座電極55には2つの線上の延長導電部56が接続され、その延長導電部56は台座電極55の両側の台座電極55が隣接する辺に沿って伸びている。本発明では、このような位置関係で、p側台座電極55とn電極53を形成することにより、p側台座電極55とn電極53間に位置する活性層を効率よく発光させることができ、さらにp側台座電極55に接続された延長導電部56を透光性p電極54上に電気的に導通するように形成することにより、効果的にp層全体に電流を拡散させることができ、発光層全体を効率よく発光させることができる。
The p-
また、本発明者らの検討によれば、p側台座電極55及び延長導電部56の周辺部において輝度の高い発光が得られることが確認されている。
したがって、本発明では、延長導電部56の周辺部における輝度の高い発光を効果的に利用することがさらに好ましい。
Further, according to the study by the present inventors, it has been confirmed that light emission with high luminance can be obtained in the peripheral portions of the p-
Therefore, in the present invention, it is more preferable to effectively use light emission with high luminance in the peripheral portion of the extended
具体的には、延長導電部56と、延長導電部56と延長導電部56が沿って形成される発光層及びp層の縁との間に上述の輝度の高い発光が得られる周辺部が確保されるように、その縁と延長導電部56との間に間隔を空けることが好ましい。尚、n型コンタクト層51のシート抵抗RnΩ/□と、透光性p電極54のシート抵抗RpΩ/□とが、Rp≧Rnの関係を満たしている場合、延長導電部56と発光層の縁との間隔は、20μm以上50μm以下であることが好ましい。その間隔が20μmより小さいと輝度の高い発光が得られる周辺部領域が十分確保できない(輝度の高い発光が得られるべき領域が外側にはみ出す)からであり、その間隔が50μmを超えると、隣接辺に沿って発光輝度の低い部分が形成され、全体としての輝度の低下をもたらすからである。
More specifically, the extended
また、前記延長導電部56はそれぞれ、図13に示すように、n電極53から等距離になるように円弧状に形成されていることが好ましく、これにより図14のように直線状に設けた場合に比較して、より均一な発光分布が得られる。
さらに、本発明では、図15及び図16に示すように、n電極63が前記半導体発光素子の1つの隅部に2つの辺に近接するように設けられ、前記台座電極はn電極63が近接する隅部と対角をなす他の隅部に設けられることがさらに好ましい。
Further, as shown in FIG. 13, each of the extended
Furthermore, in the present invention, as shown in FIGS. 15 and 16, an n-
また、n電極63とp側台座電極65とを対角配置した場合においても、図15及び図16に示すように、前記延長導電部66はそれぞれ、n電極63から等距離になるように円弧状に形成されていることが好ましく、これによってより高輝度でかつより均一な発光が得られる。
さらに、前記延長導電部66と発光層の縁との間隔は、上述したように輝度の高い発光が得られる領域を十分確保するために、20μm以上50μm以下であることが好ましい。
Even when the n-
Furthermore, it is preferable that the distance between the extended
本発明の発光デバイスにおいて、量産性よく形成させるためには樹脂を利用して形成させることが好ましく、この場合蛍光物質からの発光波長と透光性樹脂の劣化等を考慮して、発光素子は紫外域に発光スペクトルを有し、その主発光波長は360nm以上420nm以下が好ましく、370nm以上410nm以下がより好ましい。発光素子と蛍光物質との励起、発光効率をそれぞれより向上させるためには、380nm以上400nm以下がさらに好ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable to use a resin in order to form it with high productivity. In this case, considering the emission wavelength from the fluorescent material and the deterioration of the light transmitting resin, the light emitting element is It has an emission spectrum in the ultraviolet region, and its main emission wavelength is preferably from 360 nm to 420 nm, more preferably from 370 nm to 410 nm. In order to further improve the excitation and emission efficiency of the light emitting element and the fluorescent material, 380 nm to 400 nm is more preferable.
(蛍光物質8)
本実施の形態1の発光デバイスにおいて、蛍光物質は、半導体発光素子の発光により励起され、励起光とは異なる波長の光を効率よく発光できるものを用いるが、本実施の形態1においては、蛍光物質は少なくとも励起領域に紫外領域を含むことが好ましい。また、本実施の形態1において、蛍光物質は、360nmよりも長波長の紫外領域にある半導体発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して、2以上の発光ピークを持った発光スペクトルの光を発光する第一の蛍光物質を含む。その第一の蛍光物質の2以上のピークのうち少なくとも2つのピークは互いに補色関係にあることが好ましい。さらに、第一の蛍光物質の発光スペクトルにおいて、補色関係にある2つの発光ピークは、その一方が発光スペクトルにおける最大発光ピークであり、他方がその最大発光ピークの50%以上であることが好ましい。さらにその補色関係にある2つの発光スペクトルのいずれか1つは、赤色の成分を含むことが好ましい。このような条件を満たす具体的な蛍光物質としては、例えば少なくともMn及び/又はClを含むEuで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体が挙げられる。
(Fluorescent substance 8)
In the light-emitting device of the first embodiment, a fluorescent material that is excited by light emission of the semiconductor light-emitting element and can efficiently emit light having a wavelength different from the excitation light is used. It is preferable that the substance includes at least an ultraviolet region in an excitation region. In
この蛍光物質は次に示す方法により作製できる。まず、この蛍光物質の構成元素であるリン酸塩酸化物もしくは熱分解によって酸化物になり得る化合物と塩化アンモニウムとを所定量秤量し、ボールミル等により混合する。次に、その混合原料を坩堝に入れて、N2,H2の還元雰囲気において、800℃から1200℃の温度で3〜7時間焼成する。そして、得られた焼成品を湿式で粉砕、篩後、脱水、乾燥してアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体を得ることができる。 This fluorescent material can be produced by the following method. First, a predetermined amount of a phosphate oxide or a compound that can be converted into an oxide by thermal decomposition, which is a constituent element of the fluorescent material, and ammonium chloride are weighed and mixed by a ball mill or the like. Next, the mixed raw material is put in a crucible and fired at a temperature of 800 ° C. to 1200 ° C. for 3 to 7 hours in a reducing atmosphere of N 2 and H 2 . The obtained fired product can be pulverized wet, sieved, dehydrated and dried to obtain an alkaline earth metal halogen apatite phosphor.
また、本発明においては、一般式(M1−x−yEuxM'y)10(PO4)6Q2(ただし、MはMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種、M'はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種である。)で表されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体を用いることができる。この場合、上記一般式中、第一附活剤Eu元素の組成比xは、0.0001≦x≦0.5の範囲に設定することが好ましい。その理由は、xが0.0001未満では発光輝度が低下し、xが0.5を越えても濃度消光によって発光輝度が低下する傾向にあるからである。この場合、より好ましくは、0.005≦x≦0.4、さらに好ましくは、0.01≦x≦0.2である。 Further, in the present invention, the general formula (M 1-xy Eu x M ′ y ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 (where M is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, Zn) Species, M ′ is at least one selected from Mn, Fe, Cr, Sn, and Q is at least one selected from halogen elements F, Cl, Br, I.) A metal halogen apatite phosphor can be used. In this case, in the above general formula, the composition ratio x of the first activator Eu element is preferably set in the range of 0.0001 ≦ x ≦ 0.5. The reason is that when x is less than 0.0001, the light emission luminance decreases, and even when x exceeds 0.5, the light emission luminance tends to decrease due to concentration quenching. In this case, more preferably, 0.005 ≦ x ≦ 0.4, and still more preferably 0.01 ≦ x ≦ 0.2.
また、上記一般式において、yはMn、Fe、Cr、Snのうちの少なくとも1種の元素の組成比を示すもので、0.0001≦y≦0.5が好ましく、より好ましくは0.005≦y≦0.4であり、さらに好ましくは0.01≦y≦0.3である。yが0.5を越えると濃度消光によって発光輝度が低下する傾向にある。
この蛍光物質は紫外線から比較的短波長の可視光(たとえば、主波長が440nm以下)の光によって励起されることにより、可視光である青色から白色系(たとえば、JIS Z8110の慣用色における白色、或いは系統色名図の基本色となる白色)から赤色の発光色を示す。
In the above general formula, y represents the composition ratio of at least one element of Mn, Fe, Cr, and Sn, preferably 0.0001 ≦ y ≦ 0.5, more preferably 0.005. ≦ y ≦ 0.4, and more preferably 0.01 ≦ y ≦ 0.3. If y exceeds 0.5, the emission luminance tends to decrease due to concentration quenching.
This fluorescent substance is excited by ultraviolet light from a relatively short wavelength of visible light (for example, the main wavelength is 440 nm or less), so that the visible light is converted from blue to white (for example, white in the conventional color of JIS Z8110, Or, the light emission color from red to white is the basic color of the system color name diagram.
特に、上述のアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体は、365nm程度の比較的長波長の紫外線によっても効率よく励起でき、高輝度に発光させることができ、かつ赤色成分をも十分含むことから、平均演色性指数Raが80以上の良好な演色性を得ることもできる。
図3のCIEの色度図には、後述する実施例1,9,17で用いられる蛍光物質をそれぞれ、365.5.0nmの光により励起した時の発光色を示している。この図3から本願発明に用いられる蛍光物質は、その組成比を変えることで、青色系〜白色系〜赤色系に種々変化させ色調を調整することができることが分かる。
即ち、MがSrの場合、450nm付近にピークを持つEu2+の発光により発光色は青色であるが、M‘のMnでyの値を大きくしていくと、Mnの発光により蛍光物質の発光色は青色〜白色系〜赤色系の発光色を示すようになる。MがCaの場合もEu、Mn量に対応して同様な変化を示すが、MがBaの場合は発光色の変化は少ない。
In particular, the above-mentioned alkaline earth metal halogen apatite phosphor can be excited efficiently even by ultraviolet rays having a relatively long wavelength of about 365 nm, can emit light with high brightness, and contains a red component sufficiently. It is also possible to obtain good color rendering properties with a color rendering index Ra of 80 or more.
The CIE chromaticity diagram of FIG. 3 shows the emission colors when the fluorescent materials used in Examples 1, 9, and 17 described later are excited by light of 365.5.0 nm. It can be seen from FIG. 3 that the fluorescent substance used in the present invention can be changed in various colors from blue to white to red to adjust the color tone by changing the composition ratio.
That is, when M is Sr, the emission color is blue due to the emission of Eu 2+ having a peak in the vicinity of 450 nm, but when the value of y is increased with Mn of M ′, the emission of the fluorescent material by the emission of Mn. The color comes to show blue to white to red emission colors. When M is Ca, similar changes are shown corresponding to the amounts of Eu and Mn, but when M is Ba, the emission color changes little.
図4の破線は実施例1に用いられる蛍光物質の365nm励起による発光スペクトルを示し、図5の破線は実施例1で用いられる蛍光物質の450nm発光に対する励起スペクトルを示し、図6の破線は実施例1で用いられる蛍光物質の590nm発光に対する励起スペクトルを示す。この図6から本発明に用いられるこの蛍光物質は長波長紫外線から比較的短波長可視光(例えば、230乃至300nmから400nm乃至425nm)で効率よく励起され、発光色はJIS,Z8110でいうところの基本色名白色の領域に含まれることが分かる。なお、この蛍光物質は紫外線全域で効率よく励起されることから、短波長紫外線用としても有効に利用され得るものとして期待できる。
図4の実線は、後述の実施例9で用いられる蛍光物質の365nm励起による発光スペクトルを示したものである。実施例9で用いられる蛍光物質は、約460nmと約600nmの両方にピークを持った比較的ブロードな発光スペクトルを有することがわかる。
The broken line in FIG. 4 shows the emission spectrum of the fluorescent material used in Example 1 by excitation at 365 nm, the broken line in FIG. 5 shows the excitation spectrum of the fluorescent material used in Example 1 with respect to 450 nm emission, and the broken line in FIG. The excitation spectrum with respect to 590 nm emission of the fluorescent material used in Example 1 is shown. From this FIG. 6, this fluorescent substance used in the present invention is efficiently excited by long-wavelength ultraviolet light to relatively short-wavelength visible light (for example, 230 to 300 nm to 400 nm to 425 nm), and the emission color is as described in JIS, Z8110. It can be seen that the basic color name is included in the white area. In addition, since this fluorescent substance is efficiently excited in the whole ultraviolet region, it can be expected that it can be effectively used for short wavelength ultraviolet rays.
The solid line in FIG. 4 shows the emission spectrum of the fluorescent material used in Example 9 described later by excitation at 365 nm. It can be seen that the fluorescent material used in Example 9 has a relatively broad emission spectrum having peaks at both about 460 nm and about 600 nm.
図5の実線は、実施例9で用いられる蛍光物質の460nm発光に対する励起スペクトルを示し、図6の実線は、実施例9で用いられる蛍光物質の600nm発光に対する励起スペクトルを示したものである。
これらの蛍光物質を用いた発光デバイスからは紫外線LEDや紫外線LDで励起されて、約460nm付近のピークと約580nm付近ピークの2つのピークを持った発光スペクトルを有する光を発光することができる。この発光スペクトルにおいて、460nm付近のスペクトル成分と580nm付近のスペクトル成分は互いに補色関係にある。本発明において、より演色性を高くしたい場合には、この少なくともMn及び/又はClを含むEuで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体に緑色を発光する蛍光物質としてSrAl2O4:Euを加えることによって更に演色性を高めることができる。
The solid line in FIG. 5 shows the excitation spectrum for the 460 nm emission of the fluorescent material used in Example 9, and the solid line in FIG. 6 shows the excitation spectrum for the 600 nm emission of the fluorescent material used in Example 9.
A light emitting device using these fluorescent materials can be excited by an ultraviolet LED or an ultraviolet LD to emit light having an emission spectrum having two peaks of about 460 nm and about 580 nm. In this emission spectrum, the spectral component near 460 nm and the spectral component near 580 nm are complementary to each other. In the present invention, when higher color rendering is desired, the alkaline earth metal halogen apatite phosphor activated with Eu containing at least Mn and / or Cl is used as a fluorescent material that emits green light: SrAl 2 O 4 : By adding Eu, the color rendering can be further improved.
さらに、上述の蛍光物質は所望に応じてEuに加えTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種を含有させることもできる。
また、蛍光物質の粒径は1μm〜100μmの範囲に調整することが好ましく、より好ましくは5μm〜50μmの範囲に調整する。さらに好ましい範囲は、10μmから30μmである。10μmより小さい粒径を有する蛍光物質は、比較的凝集体を形成しやすい傾向にある。また、上記粒径範囲にすることにより、蛍光物質の光吸収率及び変換効率を高くでき、しかも励起波長の幅を広くできる。このように、光学的に優れた特徴を有する大粒径蛍光物質を含有させることにより、発光素子の主波長周辺の波長の光をも良好に変換し発光することができるとともに、凝集を防止できるので発光デバイスの量産性を向上することもできる。
Furthermore, the above-mentioned fluorescent substance can contain one type selected from Tb, Cu, Ag, Au, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, and Ti in addition to Eu as desired.
Moreover, it is preferable to adjust the particle size of a fluorescent substance to the range of 1 micrometer-100 micrometers, More preferably, it adjusts to the range of 5 micrometers-50 micrometers. A more preferable range is 10 μm to 30 μm. A fluorescent material having a particle size smaller than 10 μm tends to form an aggregate relatively easily. In addition, by setting the particle size within the above range, the light absorption rate and the conversion efficiency of the fluorescent material can be increased, and the width of the excitation wavelength can be increased. Thus, by including a large particle size fluorescent material having optically excellent characteristics, light having a wavelength around the main wavelength of the light emitting element can be converted and emitted well, and aggregation can be prevented. Therefore, the mass productivity of the light emitting device can be improved.
ここで粒径は、体積基準粒度分布曲線により得られる値で示している。体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を測定し得られるもので、具体的には、気温25℃、湿度70%の環境下において、濃度が0.05%であるヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に各物質を分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置(SALD−2000A)により、粒径範囲0.03μm〜700μmにて測定することができる。また、中心粒径とは、この体積基準粒度分布曲線において積算値が50%のときの粒径値であり、本発明で用いられる蛍光物質の中心粒径は15μm〜50μmの範囲であることでより輝度を高くすることができる。また、本発明においては、この中心粒径値を有する蛍光物質が頻度高く含有されていることが好ましく、具体的には、頻度値は20%〜50%が好ましい。このように粒径のバラツキが小さい蛍光物質を用いることにより、より色ムラを抑制することができ、良好な色調を有する発光デバイスが得られる。 Here, the particle size is indicated by a value obtained from a volume-based particle size distribution curve. The volume-based particle size distribution curve is obtained by measuring the particle size distribution by a laser diffraction / scattering method, and specifically, hexametaphosphoric acid having a concentration of 0.05% in an environment of an air temperature of 25 ° C. and a humidity of 70%. Each substance can be dispersed in a sodium aqueous solution and measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-2000A) in a particle size range of 0.03 μm to 700 μm. The central particle size is a particle size value when the integrated value is 50% in this volume-based particle size distribution curve, and the central particle size of the fluorescent material used in the present invention is in the range of 15 μm to 50 μm. Brightness can be further increased. Moreover, in this invention, it is preferable that the fluorescent material which has this center particle size value is contained frequently, and, specifically, a frequency value is 20 to 50%. By using a fluorescent material with small variation in particle size in this way, color unevenness can be further suppressed and a light emitting device having a good color tone can be obtained.
実施の形態2.
以下、本発明に係る実施の形態2の発光デバイスについて説明する。
実施の形態2の発光デバイスは、蛍光物質が実施の形態1と異なる他は、実施の形態1と同様に構成される。
本実施の形態2の発光デバイスは、発光素子によって励起されて発光する蛍光物質から発光される光のバラツキ変化幅が、発光素子によって発光された光のバラツキ変化幅より小さくなることを利用して、色ずれの小さい発光デバイスを実現したものである。
Hereinafter, the light emitting device according to the second embodiment of the present invention will be described.
The light emitting device of the second embodiment is configured in the same manner as in the first embodiment except that the fluorescent material is different from that in the first embodiment.
The light emitting device of the second embodiment utilizes the fact that the variation variation width of the light emitted from the fluorescent material that is excited and emitted by the light emitting element is smaller than the variation variation width of the light emitted by the light emitting element. Thus, a light emitting device with small color shift is realized.
即ち、半導体発光素子はMOCVD法などを用いて形成されるが、同一ウエハ内においても発光波長のバラツキが生ずる。そのため、半導体発光素子からの光をそのまま利用する発光デバイスでは極めてバラツキの大きい発光デバイスとなる場合がある。これに対して、本実施の形態2の発光デバイスは、発光スペクトルが紫外領域や視感度が極めて低い可視光(例えば、420nm以下)にある発光素子を用いた場合、発光素子から放出される光のスペクトルのバラツキが、後述する蛍光物質によって吸収することができることを見出して完成したものである。 That is, the semiconductor light emitting element is formed using the MOCVD method or the like, but the emission wavelength varies even within the same wafer. Therefore, a light emitting device that uses light from a semiconductor light emitting element as it is may be a light emitting device with extremely large variation. On the other hand, in the light emitting device of the second embodiment, when a light emitting element having an emission spectrum in the ultraviolet region or visible light with extremely low visibility (for example, 420 nm or less) is used, light emitted from the light emitting element It was completed by finding that the variation in the spectrum can be absorbed by the fluorescent material described later.
具体的には、本実施の形態2の発光デバイスは、半導体発光素子によって励起される第一の蛍光物質と、この第一の蛍光物質及び半導体発光素子の両方と異なる発光スペクトルを有する第二の蛍光物質とを有している。これにより発光波長のバラツキを抑制して演色性に優れた発光を得ることができる。すなわち、本実施の形態2の発光デバイスでは、図9に示すように、2つの蛍光物質による発光スペクトルが2以上のピークを有し、蛍光物質自体の色調ズレを小さくでき、発光デバイスの色調ズレを抑制することができる。また、実施の形態2の発光デバイスでは、蛍光物質の2以上のピークのうちの少なくとも2つが互いに補色関係になるようにすることが好ましく、これにより、蛍光物質自体の色調ズレを極めて小さくでき、発光デバイスの色調ズレを抑制することができる。また、第二の蛍光物質が第一の蛍光物質の発光によって励起されることで、より色ズレが少なく、安定した発光を得ることができる。これは半導体発光素子によって励起され、その励起光よりバラツキ変化の小さい第一の蛍光物質からの光によりさらに第二の蛍光物質が励起されることにより、より色ずれの少ない安定した発光デバイスとすることができることによると考えられる。
Specifically, the light-emitting device of
さらに、本実施の形態2のように二種以上の蛍光物質を用いることで、発光デバイスの色調調節も簡単となり、例えば、補色関係にある2つのピーク間にさらに別のピークを有する別の蛍光物質を利用して色調ズレを抑制することができる。 Further, by using two or more kinds of fluorescent materials as in the second embodiment, the color tone of the light emitting device can be easily adjusted. For example, another fluorescence having another peak between two peaks in a complementary color relationship. Color shift can be suppressed by using a substance.
以下、本実施の形態2の発光デバイスに使用する蛍光物質について詳細に説明する。
(蛍光物質)
本実施の形態2の発光デバイスに用いられる蛍光物質は、半導体発光素子からの発光スペクトルによって効率よく発光可能な第一の蛍光物質と、この第一の蛍光物質及び半導体発光素子と異なる発光スペクトルを有する第二の蛍光物質とを有するものである。また、第二の蛍光物質は、第一の蛍光物質からの発光スペクトルによって励起されることにより発光できる蛍光物質であってもよい。第一の蛍光物質及び第二の蛍光物質は、それぞれ単独で用いることも十分可能なものであるが、本実施の形態2では、第一及び第二の蛍光物質の両方を用いることでより色ずれを少なくし、かつ演色性に優れた発光デバイスを構成している。したがって、以下に述べる蛍光物質には、単独で用いることも十分可能な蛍光物質も含んでいる。本実施の形態2の発光デバイスでは、第一及び第二の蛍光物質はそれぞれの励起源となる波長の光を、効率よく用いることができ、しかもそれら2つの蛍光物質の発光の混色光を用いているので、演色性に優れた発光デバイスが実現できる。
Hereinafter, the fluorescent material used in the light emitting device of the second embodiment will be described in detail.
(Fluorescent substance)
The fluorescent material used in the light emitting device of the second embodiment includes a first fluorescent material that can emit light efficiently by an emission spectrum from the semiconductor light emitting element, and an emission spectrum different from that of the first fluorescent material and the semiconductor light emitting element. And a second fluorescent material. The second fluorescent material may be a fluorescent material that can emit light when excited by an emission spectrum from the first fluorescent material. The first fluorescent material and the second fluorescent material can be sufficiently used alone, but in the second embodiment, by using both the first fluorescent material and the second fluorescent material, more color can be obtained. A light-emitting device with less deviation and excellent color rendering properties is formed. Accordingly, the fluorescent materials described below include fluorescent materials that can be used alone. In the light emitting device according to the second embodiment, the first and second fluorescent materials can efficiently use light of wavelengths serving as the respective excitation sources, and also use the mixed color light emitted from the two fluorescent materials. Therefore, a light emitting device with excellent color rendering can be realized.
第一及び第二の蛍光物質は、それぞれ一種類であってもよいし、それぞれが二種類以上により構成されていてもよい。これにより、発光スペクトルの組み合わせが大きく広がり、適切な組み合わせを選択することにより、演色性、発光輝度などの特性の優れた発光デバイスが実現できる。しかも、それらが互いに補色となる場合は、効率よく白色発光させることが可能である。また、第二の蛍光物質が、第一の蛍光物質によって励起される場合であって、第一の蛍光物質を二種類以上用いているときは、それら第一の蛍光物質のすべてが第二の蛍光物質の励起源となっていなくてもよく、第一の蛍光物質うちのいずれかが、第二の蛍光物質を励起させることができればよい。また、第二の蛍光物質は、第一の蛍光物質と半導体発光素子の両方に励起されるものであってもよい。 Each of the first and second fluorescent materials may be one kind, or each may be composed of two or more kinds. Thereby, a combination of emission spectra is greatly expanded, and a light emitting device having excellent characteristics such as color rendering properties and light emission luminance can be realized by selecting an appropriate combination. Moreover, when they are complementary colors, it is possible to emit white light efficiently. In addition, when the second fluorescent material is excited by the first fluorescent material and two or more types of the first fluorescent material are used, all of the first fluorescent materials are the second fluorescent material. It does not have to be an excitation source of the fluorescent material, and any one of the first fluorescent materials only needs to excite the second fluorescent material. The second fluorescent material may be excited by both the first fluorescent material and the semiconductor light emitting element.
また、第一及び第二の蛍光物質が、それぞれ一種類であっても二種類以上であっても、第一の蛍光物質と第二の蛍光物質とが補色となるようにすることは可能である。これにより、より演色性に優れた発光デバイスとする事ができる。また、第一及び第二の蛍光物質のどちらかを二種類以上用いて互いに補色となる場合に比べて、色ムラを抑制する事ができる。たとえば、第一の蛍光物質を二種類用い、それらが互いに補色となる場合、どちらかの蛍光物質が熱などにより劣化した場合、色調のバランスが崩れてしまい、色調が経時変化する。これは、第二の蛍光物質を二種類以上用いてそれらが互いに補色となるばあいにおいても同様である。しかしながら、第一の蛍光物質と第二の蛍光物質とが互いに補色の関係にあり、かつ第一の蛍光物質により第二の蛍光物質が励起されるようにした場合には、第一の蛍光物質が劣化した場合は、第二の蛍光物質が励起されにくくなるので、出力や発光効率は低下しても、色ズレは少なくすることができる。 Even if the first and second fluorescent materials are one kind or two kinds or more, it is possible to make the first fluorescent material and the second fluorescent material complementary colors. is there. Thereby, it can be set as the light-emitting device excellent in color rendering property. In addition, color unevenness can be suppressed as compared to the case where two or more of the first and second fluorescent materials are used and complementary colors are obtained. For example, when two types of first fluorescent materials are used and they are complementary colors, if one of the fluorescent materials deteriorates due to heat or the like, the color tone balance is lost and the color tone changes over time. The same applies to the case where two or more types of second fluorescent materials are used and they are complementary to each other. However, when the first fluorescent material and the second fluorescent material are complementary to each other and the second fluorescent material is excited by the first fluorescent material, the first fluorescent material Since the second fluorescent material is difficult to be excited when the color is deteriorated, the color misregistration can be reduced even if the output and the light emission efficiency are reduced.
(第一の蛍光物質)
本実施の形態2においては、第一の蛍光物質は少なくとも紫外領域から可視光の短波長に励起領域を有することが好ましい。また、第一の蛍光物質は、360nmよりも長波長の紫外領域及び可視光の短波長領域の発光スペクトルを有する半導体発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して発光させることが可能で、その発光スペクトルにおいて、2以上のピークを有し、その少なくとも2つのピークが互いに補色となるものが好ましい。また、第一の蛍光物質自身が、異なる発光スペクトルを有する2つ以上の蛍光物質により構成されていてもよい。これにより、半導体発光素子の光だけでなく、蛍光物質の光を混色させることができる。このような第一の蛍光物質として好ましい蛍光物質として、少なくともMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される一種を含むM1で代表される元素と、少なくともMn、Fe、Cr、Snから選択される一種を含むL1で代表される元素とを有するEuで附活されたアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体があげられる。
(First fluorescent substance)
In the second embodiment, it is preferable that the first fluorescent material has an excitation region at least from the ultraviolet region to the short wavelength of visible light. In addition, the first fluorescent material can absorb and emit at least part of light from a semiconductor light emitting element having an emission spectrum in the ultraviolet region longer than 360 nm and the short wavelength region of visible light, In the emission spectrum, one having two or more peaks and at least two peaks complementary to each other is preferable. Further, the first fluorescent substance itself may be composed of two or more fluorescent substances having different emission spectra. Thereby, not only the light of the semiconductor light emitting element but also the light of the fluorescent material can be mixed. As such a preferable fluorescent substance as the first fluorescent substance, an element represented by M1 including at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, and at least selected from Mn, Fe, Cr, and Sn. And an alkaline earth metal halogen apatite phosphor activated with Eu having an element typified by L1.
具体的には、
(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質、
(M11−aEua)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質、
(M11−a−cEuaMnb)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質、
(M21−a−bEuaBac)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質、
M11−aEuaAl2O4で表される蛍光物質、
M11−a−bEuaMnbAl2O4で表される蛍光物質、
M31−a−cEuaCacAl2O4で表される蛍光物質、
M41−aEuaMgAl10O17で表される蛍光物質、
M41−aEuaMg1−bMnbAl10O17で表される蛍光物質、
(M11−aEua)4Al14O25で表される蛍光物質、
ZnS:Cuで表される蛍光物質、
(Zn、Cd)S:Cu、Mnで表される蛍光物質、
Re2O2S:Euで表される蛍光物質があげられる。
ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種、M2はMg、Ca、Sr、Znから選択される少なくとも1種、M3はMg、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種、M4はCa、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種、L1はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種、ReはSc、Y、La、Gd、Luから選択される少なくとも1種であり、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種である。
In particular,
(M1 1-a-b Eu a L1 b) 10 fluorescent substance represented by (PO 4) 6 Q 2,
A fluorescent substance represented by (M1 1-a Eu a ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 ;
A fluorescent material represented by (M1 1-ac Eu a Mn b ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 ;
(M2 1-a-b Eu a Ba c) 10 fluorescent substance represented by (PO 4) 6 Q 2,
A fluorescent substance represented by M1 1-a Eu a Al 2 O 4 ;
M1 1-a-b Eu a Mn b Al fluorescent substance represented by 2 O 4,
A fluorescent material represented by M3 1-ac Eu a Ca c Al 2 O 4 ;
A fluorescent material represented by M4 1-a Eu a MgAl 10 O 17 ;
A fluorescent material represented by M4 1-a Eu a Mg 1-b Mn b Al 10 O 17 ;
A fluorescent material represented by (M1 1-a Eu a ) 4 Al 14 O 25 ;
A fluorescent material represented by ZnS: Cu,
(Zn, Cd) S: a fluorescent material represented by Cu, Mn,
Examples thereof include a fluorescent material represented by Re 2 O 2 S: Eu.
However, M1 is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, M2 is at least one selected from Mg, Ca, Sr, Zn, and M3 is selected from Mg, Ba, Sr, Zn. M4 is at least one selected from Ca, Ba, Sr, and Zn, L1 is at least one selected from Mn, Fe, Cr, and Sn, and Re is Sc, Y, La, Gd, Lu Q is at least one selected from the halogen elements F, Cl, Br, and I.
上に挙げた一般式中、第一付活剤Eu元素の組成比を示すaは、0.0001≦a≦0.5が好ましい。その理由は、aが0.0001未満では発光輝度が低下し、aが0.5を越えても濃度消光によって発光輝度が低下する傾向にあるからである。また、発光輝度の低下をより効果的に防止するために、aは、より好ましくは、0.005≦a≦0.4、さらに好ましくは、0.01≦a≦0.2とする。また、Mn、Fe、Cr、Snのうちの少なくとも1種の元素の組成比を示すbは、0.0001≦b≦0.5が好ましく、より好ましくは0.005≦b≦0.4であり、さらに好ましくは0.01≦b≦0.3である。bが0.5を越えると濃度消光によって発光輝度が低下する傾向にあるからである。 In the above general formula, a indicating the composition ratio of the first activator Eu element is preferably 0.0001 ≦ a ≦ 0.5. The reason is that if a is less than 0.0001, the light emission luminance decreases, and even if a exceeds 0.5, the light emission luminance tends to decrease due to concentration quenching. In order to more effectively prevent a decrease in light emission luminance, a is more preferably 0.005 ≦ a ≦ 0.4, and further preferably 0.01 ≦ a ≦ 0.2. Further, b indicating the composition ratio of at least one element of Mn, Fe, Cr, and Sn is preferably 0.0001 ≦ b ≦ 0.5, more preferably 0.005 ≦ b ≦ 0.4. Yes, more preferably 0.01 ≦ b ≦ 0.3. This is because if b exceeds 0.5, the emission luminance tends to decrease due to concentration quenching.
これらの第一の蛍光物質は、半導体発光素子として400nm付近に主ピークをもつ半導体発光素子を用いて発光させると、
(M11−aEua)10(PO4)6Q2 、M31−a−cEuaCacAl2O4、M41−aEuaMgAl10O17は、青色系の発光が、
また、(M11−aEua)4Al14O25、(M21−a−cEuaBac)10(PO4)6Q2は、青緑色系の発光が、
また、M41−aEuaMg1−bMnbAl10O17、M11−aEuaAl2O4、ZnS:Cuは、緑色系の発光が、
また、(Zn、Cd)S:Cu、Mnは黄褐色系の発光が、
Re2O2S:Euは赤色系の発光が、
また、(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2、(M11−a−bEuaMnb)10(PO4)6Q2、M11−a−bEuaMnbAl2O4は、白色系の発光がそれぞれ得られる。
そして、本実施の形態2の発光デバイスでは、上述の半導体発光素子と第一の蛍光物質とに加えて、第二の蛍光物質を用いる。第二の蛍光物質としてYAG系蛍光体を用いた場合、(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2、は白色系に発光する。
When these first fluorescent materials emit light using a semiconductor light emitting device having a main peak near 400 nm as a semiconductor light emitting device,
(M1 1-a Eu a) 10 (PO 4) 6
Further, (M1 1-a Eu a ) 4 Al 14 O 25, (M2 1-a-c Eu a Ba c) 10 (PO 4) 6
In addition, M4 1-a Eu a Mg 1-b Mn b Al 10 O 17 , M1 1-a Eu a Al 2 O 4 , ZnS: Cu emits green light,
In addition, (Zn, Cd) S: Cu, Mn emits yellowish brown light,
Re 2 O 2 S: Eu emits red light,
Further, (M1 1-a-b Eu a L1 b) 10 (PO 4) 6
In the light emitting device according to the second embodiment, the second fluorescent material is used in addition to the semiconductor light emitting element and the first fluorescent material. When using the YAG-based phosphor as the second phosphor, (M1 1-a-b Eu a L1 b) 10 (PO 4) 6
また、第一の蛍光物質として説明した(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2蛍光物質は、半導体発光素子の発光スペクトルの400nm付近の光によって励起されて、赤色系成分を含む発光スペクトルを含む発光スペクトルを有する。そのため、この第一の蛍光物質と半導体発光素子とによって発光デバイスを構成すると、赤色成分の強い白色系発光となるので、さらにYAG系蛍光体を加えることで、演色性に優れた白色系の発光とする事ができる。 In addition, the (M1 1-ab Eu a L1 b ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 fluorescent material described as the first fluorescent material is excited by light in the vicinity of 400 nm of the emission spectrum of the semiconductor light emitting device, It has an emission spectrum including an emission spectrum containing a red component. Therefore, when a light emitting device is composed of the first fluorescent material and the semiconductor light emitting element, white light emission with a strong red component is produced. By adding a YAG phosphor, white light emission with excellent color rendering properties is achieved. Can be.
この蛍光物質は次に示す方法で得ることができる。この蛍光物質の構成元素であるリン酸塩酸化物もしくは熱分解によって酸化物になり得る各種化合物と塩化アンモニウムを所定量秤量し、ボールミルで混合した後、坩堝に入れ、N2,H2の還元雰囲気において、800℃から1200℃の温度で3〜7時間焼成する。得られた焼成品を湿式で粉砕、篩後、脱水、乾燥してアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体を得ることができる。 This fluorescent material can be obtained by the following method. Phosphorus oxide, which is a constituent element of this fluorescent substance, or various compounds that can be converted into oxides by thermal decomposition and ammonium chloride are weighed in predetermined amounts, mixed in a ball mill, put in a crucible, and reduced in N 2 and H 2 atmospheres Baked at a temperature of 800 to 1200 ° C. for 3 to 7 hours. The obtained fired product is wet pulverized, sieved, dehydrated and dried to obtain an alkaline earth metal halogen apatite phosphor.
この蛍光物質は紫外線から比較的短波長の可視光(たとえば、主波長が440nm以下)の励起により可視光である青色から白色系(たとえば、JIS Z8110の慣用色における白色、或いは系統色名図の基本色となる白色)から赤色の発光色を示す。
特に、400nm程度の比較的長波長の紫外線によっても効率よく高輝度に発光可能であると共に赤色成分をも十分含むことから、平均演色性指数Raが80以上の良好な演色性を得ることもできる。
This fluorescent substance is produced by exciting visible light of a relatively short wavelength from ultraviolet light (for example, the main wavelength is 440 nm or less) from blue to white (for example, white in a conventional color of JIS Z8110, or The light emission color from white (which is the basic color) to red is shown.
In particular, since it can emit light efficiently and with high luminance even by ultraviolet rays having a relatively long wavelength of about 400 nm and sufficiently contains a red component, a good color rendering property with an average color rendering index Ra of 80 or more can be obtained. .
また、実施の形態2の発光デバイスでは、このように半導体発光素子からの発光スペクトルによって発光する第一の蛍光物質と、この第一の蛍光物質及び半導体発光素子と異なる発光スペクトルを有する第二の蛍光物質とを用いることで、演色性を高めることができる。 Further, in the light emitting device of the second embodiment, the first fluorescent material that emits light by the emission spectrum from the semiconductor light emitting element as described above, and the second fluorescent material that has a different emission spectrum from the first fluorescent material and the semiconductor light emitting element. By using a fluorescent material, color rendering can be enhanced.
(第二の蛍光物質)
本実施の形態2の発光デバイスにおいて、第二の蛍光物質は、半導体発光素子及び第一の蛍光物質のいずれの発光スペクトルとも異なる発光スペクトルを有するものである。励起源は半導体発光素子、あるいは第一の蛍光物質、または、半導体発光素子と第一の蛍光物質の両方であってもよい。
第二の蛍光物質が、第一の蛍光物質と同様に、半導体発光素子によって励起されて発光可能なものである場合は、特に第一の蛍光物質と第二の蛍光物質とを区別することはないが、本実施の形態2では、後に述べるように半導体発光素子によって励起されて発光可能な第一の蛍光物質を励起源とすることができる蛍光物質を、第一の蛍光物質と区別するために便宜上名称を変えてある。
(Second fluorescent material)
In the light emitting device of the second embodiment, the second fluorescent material has an emission spectrum different from any of the emission spectra of the semiconductor light emitting element and the first fluorescent material. The excitation source may be a semiconductor light emitting device, a first fluorescent material, or both a semiconductor light emitting device and a first fluorescent material.
When the second fluorescent material is capable of emitting light when excited by the semiconductor light emitting element, like the first fluorescent material, it is particularly possible to distinguish between the first fluorescent material and the second fluorescent material. However, in the second embodiment, as will be described later, a fluorescent material that can be excited by the semiconductor light emitting element and can emit light is distinguished from the first fluorescent material. The name has been changed for convenience.
半導体発光素子を励起源とする場合、励起源の発光スペクトルの半値幅が狭いためにこれを励起源として発光させることができる蛍光物質は限られてくる。しかも、白色発光として照明に用いる場合、演色性に乏しいという欠点がある。すなわち、青色発光が可能な半導体発光素子と、これによって補色となる色調の光を発光する蛍光物質を用い、発光素子の青色系の発光と蛍光物質の黄色系の発光との混色により、白色系の発光が可能である。このように発光素子の発光と蛍光物質の発光の2つの発光を混色させることで、白色系発光は充分可能であるが、この場合は赤色系の発光成分を有していないため、照明として用いる場合に赤みに欠けた演色性の低い発光となってしまう。 When a semiconductor light-emitting element is used as an excitation source, the half-value width of the emission spectrum of the excitation source is narrow, so that the fluorescent materials that can emit light using this as an excitation source are limited. In addition, when used for illumination as white light emission, there is a disadvantage that color rendering properties are poor. That is, using a semiconductor light emitting device capable of emitting blue light and a fluorescent material that emits light of a complementary color tone, a white color is obtained by mixing the blue light emission of the light emitting device and the yellow light emission of the fluorescent material. Can emit light. As described above, white light emission is sufficiently possible by mixing the light emission of the light emitting element and the light emission of the fluorescent material, but in this case, since it does not have a red light emitting component, it is used as illumination. In some cases, the light emission lacks redness and has low color rendering properties.
しかしながら、本実施の形態2の発光デバイスでは、第一の蛍光物質に加えて第二の蛍光物質をともに用いることで、演色性を飛躍的に向上させることができる。第二の蛍光物質は、第一の蛍光物質と同様に半導体発光素子からの光によって励起されて効率よく発光可能なものを用いるのが好ましい。また、第一の蛍光物質からの光によって励起されるものも用いることができる。この場合、第一の蛍光物質の主ピークを励起源とすることで効率よく発光させることができる。しかしながら、上述の第一の蛍光物質は、半導体発光素子に比べて広い半値幅を有しているので、半導体発光素子のシャープな発光スペクトルに対して、ブロードな発光スペクトルを有している。したがって、このような第一の蛍光物質の主ピーク以外の波長の光を利用して、その光によって励起されるものであってもよい。 However, in the light emitting device of the second embodiment, the color rendering properties can be dramatically improved by using the second fluorescent material together with the first fluorescent material. As the second fluorescent material, it is preferable to use a material that is excited by light from the semiconductor light-emitting element and can emit light efficiently, like the first fluorescent material. Moreover, what is excited by the light from the first fluorescent material can also be used. In this case, light can be emitted efficiently by using the main peak of the first fluorescent substance as an excitation source. However, since the first phosphor described above has a wide half-value width as compared with the semiconductor light emitting element, it has a broad emission spectrum with respect to the sharp emission spectrum of the semiconductor light emitting element. Therefore, light having a wavelength other than the main peak of the first fluorescent material may be used to be excited by the light.
第二の蛍光物質は、半導体発光素子からの発光によって励起されることができるとともに、第一の蛍光物質からの発光によっても励起される。前述したように青色発光可能な半導体発光素子と、これによって励起されるYAG系蛍光体とからなる赤み成分の少ない白色に、第一の蛍光物質として赤色系の発光が可能な蛍光物質、たとえば、(CaEuMn)10(PO4)6Cl2蛍光体を用いると、赤み成分を有し、演色性の優れた白色系発光が得られる。 The second fluorescent material can be excited by light emission from the semiconductor light emitting element and also excited by light emission from the first fluorescent material. As described above, a fluorescent material capable of emitting red light as a first fluorescent material, such as a white light having a small reddish component consisting of a semiconductor light emitting device capable of emitting blue light and a YAG fluorescent material excited thereby, for example, When (CaEuMn) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 phosphor is used, white light emission having a reddish component and excellent in color rendering is obtained.
第二の蛍光物質の具体的な例としては、セリウムで附活されたイットリウムアルミニウム酸化物系蛍光物質が挙げられる。具体的にはYAlO3:Ce、Y3Al5O12:Ce(YAG:Ce)、Y4Al2O9:Ce、さらにはこれらの混合物などが挙げられる。さらにまた、Ba、Sr、Mg、Ca、Znの少なくとも一種が含まれていてもよい。また、Siを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光物質の粒子を揃えることができる。 A specific example of the second fluorescent material is an yttrium aluminum oxide fluorescent material activated with cerium. Specific examples thereof include YAlO 3 : Ce, Y 3 Al 5 O 12 : Ce (YAG: Ce), Y 4 Al 2 O 9 : Ce, and a mixture thereof. Furthermore, at least one of Ba, Sr, Mg, Ca, and Zn may be included. Moreover, by containing Si, the reaction of crystal growth can be suppressed and the particles of the fluorescent material can be aligned.
本明細書において、Ceで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質は特に広義に解釈するものとし、イットリウムの一部あるいは全体を、Lu、Sc、La、Gd及びSmからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素に置換され、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体をBa、Tl、Ga、Inの何れが又は両方で置換され蛍光作用を有する蛍光体を含む広い意味に使用する。 In this specification, the yttrium / aluminum oxide phosphor activated by Ce is to be interpreted in a broad sense, and a part or all of yttrium is selected from the group consisting of Lu, Sc, La, Gd and Sm. Or a part or all of aluminum is used in a broad sense including a phosphor having a fluorescent action in which any one or both of Ba, Tl, Ga, and In are substituted.
更に詳しくは、一般式(YzGd1-z)3Al5O12:Ce(但し、0<z≦1)で示されるフォトルミネセンス蛍光体や一般式(Re1-aSma)3Re5O12:Ce(但し、0≦a<1、0≦b≦1、Reは、Y、Gd、La、Scから選択される少なくとも一種、Re’は、Al、Ga、Inから選択される少なくとも一種である。)で示されるフォトルミネッセンス蛍光体である。
この蛍光物質は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを450nm付近にさせることができる。また、発光ピークも、580nm付近にあり700nmまですそを引くブロードな発光スペクトルを持つ。
More specifically, the
Since this fluorescent material has a garnet structure, it is resistant to heat, light, and moisture, and the peak of the excitation spectrum can be made around 450 nm. In addition, the emission peak is in the vicinity of 580 nm and has a broad emission spectrum that extends to 700 nm.
またフォトルミネセンス蛍光体は、結晶中にGd(ガドリニウム)を含有することにより、460nm以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Gdの含有量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が必要な場合、Gdの置換量を多くすることで達成できる。一方、Gdが増加すると共に、青色光によるフォトルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。さらに、所望に応じてCeに加えTb、Cu、Ag、Au、Fe、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti、Euらを含有させることもできる。 Further, the photoluminescence phosphor can increase the excitation light emission efficiency in a long wavelength region of 460 nm or more by containing Gd (gadolinium) in the crystal. As the Gd content increases, the emission peak wavelength shifts to a longer wavelength, and the entire emission wavelength also shifts to the longer wavelength side. That is, when a strong reddish emission color is required, it can be achieved by increasing the amount of Gd substitution. On the other hand, as Gd increases, the emission luminance of photoluminescence by blue light tends to decrease. Furthermore, in addition to Ce, Tb, Cu, Ag, Au, Fe, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, Ti, Eu, and the like can be contained as desired.
しかも、ガーネット構造を持ったイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成のうち、Alの一部をGaで置換することで発光波長が短波長側にシフトする。また、組成のYの一部をGdで置換することで、発光波長が長波長側にシフトする。
Yの一部をGdで置換する場合、Gdへの置換を1割未満にし、且つCeの含有(置換)を0.03から1.0にすることが好ましい。Gdへの置換が2割未満では緑色成分が大きく赤色成分が少なくなるが、Ceの含有量を増やすことで赤色成分を補え、輝度を低下させることなく所望の色調を得ることができる。このような組成にすると温度特性が良好となり発光ダイオードの信頼性を向上させることができる。また、赤色成分を多く有するように調整されたフォトルミネセンス蛍光体を使用すると、ピンク等の中間色を発光することが可能な発光デバイスを構成することができる。
Moreover, in the composition of the yttrium / aluminum / garnet phosphor having a garnet structure, the emission wavelength is shifted to the short wavelength side by replacing a part of Al with Ga. Further, by substituting part of Y in the composition with Gd, the emission wavelength is shifted to the longer wavelength side.
When substituting a part of Y with Gd, it is preferable that the substitution with Gd is less than 10%, and the Ce content (substitution) is 0.03 to 1.0. If the substitution with Gd is less than 20%, the green component is large and the red component is small. However, by increasing the Ce content, the red component can be supplemented and a desired color tone can be obtained without lowering the luminance. With such a composition, the temperature characteristics are good and the reliability of the light emitting diode can be improved. In addition, when a photoluminescent phosphor adjusted to have a lot of red components is used, a light emitting device capable of emitting an intermediate color such as pink can be configured.
このようなフォトルミネセンス蛍光体は、以下の手順で作製できる。まず、Y、Gd、Al、及びCeの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Y、Gd、Ceの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化バリウムやフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中1350〜1450°Cの温度範囲で2〜5時間焼成して焼成品を得、つぎに焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。 Such a photoluminescent phosphor can be produced by the following procedure. First, an oxide or a compound that easily becomes an oxide at a high temperature is used as a raw material for Y, Gd, Al, and Ce, and these are sufficiently mixed in a stoichiometric ratio to obtain a raw material. Alternatively, a mixed raw material obtained by mixing a coprecipitation oxide obtained by firing a solution obtained by coprecipitation of a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, and Ce in an acid in a stoichiometric ratio with oxalic acid and aluminum oxide. Get. A suitable amount of fluoride such as barium fluoride or ammonium fluoride is mixed as a flux and packed in a crucible, and fired in air at a temperature range of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a fired product, and then fired. The product can be obtained by ball milling in water, washing, separating, drying and finally passing through a sieve.
本実施の形態2において、第二の蛍光物質として用いるフォトルミネセンス蛍光体は、2種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体を混合させたものでもよい。
第一及び第二の蛍光物質の粒径の好ましい範囲は、実施の形態1で説明したものと同様であり、その範囲に設定する理由も同様である。
また、粒径の測定方法も実施の形態1と同様である。
In the second embodiment, the photoluminescent phosphor used as the second fluorescent material may be a mixture of yttrium, aluminum and garnet phosphors activated with two or more kinds of cerium.
The preferable range of the particle size of the first and second fluorescent materials is the same as that described in the first embodiment, and the reason for setting the range is also the same.
The particle diameter measurement method is the same as that in the first embodiment.
尚、本実施の形態2では、リッドのガラス窓部には、あらかじめニトロセルロース90wt%とγ−アルミナ10wt%からなるスラリーに対して、例えば、第一の蛍光物質として(Ca0.96Eu0.01Mn0.03)10(PO4)6Cl2と、第二の蛍光物質としてセリウム附活(YAG:Ce)を含有させ、リッドの透光性窓部の背面に塗布し、220℃にて30分間加熱硬化させることにより色変換部材を形成する。 In the second embodiment, the glass window portion of the lid is preliminarily made of, for example, (Ca 0.96 Eu 0 as a first fluorescent substance) with respect to a slurry composed of 90 wt% nitrocellulose and 10 wt% γ-alumina. .01 Mn 0.03 ) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 and cerium activated (YAG: Ce) as the second fluorescent material, applied to the back surface of the light-transmitting window of the lid, 220 ° C. The color conversion member is formed by heating and curing at 30 minutes.
変形例.
以上本発明に係る実施の形態の発光デバイスについて説明したが、本発明では以下のような種々の変形が可能である。
本発明において、蛍光物質を配置する場所は発光素子との位置関係及び発光素子の構成を考慮しながら、種々の場所を選択することができる。
例えば、実施の形態1及び2では、色変換部材80を窓部7の内側に形成したが、図10において符号81で示すように、パッケージ5の凹部の側面に形成するようにしてもよい。この場合、LEDチップ1のp側オーミック電極は透光性を有するものではなく、発光層で発光した光を半導体内に反射させる電極とし、LEDチップ1の側面から光を出射するように構成する。
Modified example.
Although the light emitting device according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be variously modified as follows.
In the present invention, various places can be selected as the place where the fluorescent material is disposed in consideration of the positional relationship with the light emitting element and the structure of the light emitting element.
For example, in the first and second embodiments, the
また、発光素子をダイボンドするダイボンド材料中に蛍光物質を含有させるようにしてもよいし、発光素子を被覆するモールド材料中に含有させても良い。
このように、本発明では、蛍光物質を発光素子から離れて配置しても良いし、直接発光素子に載置してもよい。
また、本実施の形態1及び2では、ニトロセルロースを用いて色変換部材80を形成した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、蛍光物質を含む色変換部材は有機材料である樹脂や無機材料であるガラスなど種々のバインダーにより形成することができる。バインダーとして有機物を使用する場合、具体的材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹脂が適している。特にシリコーンを用いると信頼性に優れ且つ蛍光物質の分散性を向上させることができ好ましい。
Moreover, you may make it contain a fluorescent substance in the die-bonding material which die-bonds a light emitting element, and may make it contain in the molding material which coat | covers a light emitting element.
As described above, in the present invention, the fluorescent material may be disposed away from the light emitting element, or may be directly placed on the light emitting element.
In
また、バインダーとして無機物を使用することもできる。この場合、具体的方法として、沈降法やゾル−ゲル法等を用いることができる。例えば、蛍光物質、シラノール(Si(OEt)3OH)、及びエタノールを混合してスラリーを形成し、スラリーをノズルから吐出させた後、300℃にて3時間加熱することでシラノールをSiO2とすることにより、蛍光物質を所望の場所に固着させることができる。特に、窓部に蛍光物質を付着させる場合、窓部の熱膨張率と近似する熱膨張率を有する無機物を使用すると、蛍光物質を良好に窓部に密着させることができ好ましい。 Moreover, an inorganic substance can also be used as a binder. In this case, as a specific method, a sedimentation method, a sol-gel method, or the like can be used. For example, a phosphor, silanol (Si (OEt) 3 OH), and ethanol are mixed to form a slurry. After the slurry is discharged from a nozzle, the silanol is converted into SiO 2 by heating at 300 ° C. for 3 hours. By doing so, the fluorescent substance can be fixed to a desired place. In particular, when a fluorescent material is attached to the window portion, it is preferable to use an inorganic material having a thermal expansion coefficient close to that of the window portion, because the fluorescent material can be satisfactorily adhered to the window portion.
また、無機物である結着剤をバインダーとして用いることもできる。結着剤とは、いわゆる低融点ガラスであり、微細な粒子であり且つ紫外から可視領域のふく射線に対して吸収が少なく極めて安定であることが好ましい。この条件を満たすものとして、沈殿法により得られた細かい粒子であるアルカリ土類のほう酸塩が適している。
また、大きい粒径を有する蛍光物質を付着させる場合、融点が高く超微粉体にできる結着剤、例えば、シリカ、アルミナ、あるいは沈殿法で得られる細かい粒度のアルカリ土類金属のピロりん酸塩、正りん酸塩などを使用することが好ましい。これらの結着剤は、単独、若しくは互いに混合して用いることができる。
Further, an inorganic binder can be used as a binder. The binder is so-called low-melting glass, and is preferably a fine particle and very stable with little absorption with respect to radiation in the ultraviolet to visible region. An alkaline earth borate which is a fine particle obtained by a precipitation method is suitable for satisfying this condition.
In addition, when attaching a fluorescent substance having a large particle size, a binder that has a high melting point and can be made into an ultrafine powder, such as silica, alumina, or a fine particle size alkaline earth metal pyrophosphate obtained by precipitation. Preference is given to using salts, orthophosphates and the like. These binders can be used alone or mixed with each other.
ここで、結着剤の塗布方法について述べる。結着剤としては、結着効果を十分に高めるため、ビヒクル中に湿式粉砕した結着剤を分散させてスラリー状にした結着剤スラリーを用いることが好ましい。ビヒクルとは、有機溶媒あるいは脱イオン水に少量の粘結剤を溶解して得られる高粘度溶液である。例えば、有機溶媒である酢酸ブチルに対して粘結剤であるニトロセルロースを1wt%含有させることにより、有機系ビヒクルが得られる。 Here, a method of applying the binder will be described. As the binder, in order to sufficiently enhance the binding effect, it is preferable to use a binder slurry in which a wet pulverized binder is dispersed in a vehicle to form a slurry. A vehicle is a high viscosity solution obtained by dissolving a small amount of a binder in an organic solvent or deionized water. For example, an organic vehicle can be obtained by adding 1 wt% of nitrocellulose as a binder to butyl acetate as an organic solvent.
このようにして得られた結着剤スラリーに蛍光物質を含有させて塗布液を作製する。例えば、塗布液中のスラリーの量は、塗布液中の蛍光物質量に対してスラリー中の結着剤の総量が1〜3%wt程度とするが、光束維持率の低下を抑制するため、結着剤の添加量は少ない方が好ましい。このように調整した塗布液を前記窓部の背面に塗布する。その後、温風あるいは熱風を吹き込み乾燥させる。最後に400℃〜700℃の温度でベーキングを行い、ビヒクルを飛散させることにより所望の場所に色変換部材である蛍光物質層が結着剤により付着される。 A fluorescent substance is contained in the binder slurry thus obtained to prepare a coating solution. For example, the amount of the slurry in the coating solution is about 1 to 3% wt of the binder in the slurry with respect to the amount of the fluorescent substance in the coating solution. It is preferable that the amount of the binder added is small. The coating solution thus adjusted is applied to the back surface of the window portion. After that, hot air or hot air is blown to dry. Finally, baking is performed at a temperature of 400 ° C. to 700 ° C., and the vehicle is scattered to adhere a fluorescent material layer as a color conversion member to a desired place with a binder.
(拡散剤)
更に、本発明において、蛍光物質に加えて拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。これによって良好な指向特性を有する発光デバイスが得られる。
ここで本明細書において拡散剤とは、中心粒径が1nm以上5μm未満のものをいう。1μm以上5μm未満の拡散剤は、蛍光物質からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることにより生じやすい色ムラを抑制することができる。一方、1nm以上1μm未満の拡散剤は、発光素子からの光波長に対する干渉効果が低い反面、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。これにより、ポッティング等により蛍光物質含有樹脂などを配置させる場合、シリンジ内において樹脂中の蛍光物質をほぼ均一に分散させその状態を維持することが可能となり、比較的取り扱いが困難である粒径の大きい蛍光物質を用いた場合でも歩留まり良く生産することが可能となる。このように本発明における拡散剤は粒径範囲により作用が異なり、使用方法に合わせて選択若しくは組み合わせて用いることができる。
(Diffusion agent)
Further, in the present invention, a diffusing agent may be contained in addition to the fluorescent material. As a specific diffusing agent, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide or the like is preferably used. As a result, a light emitting device having good directivity can be obtained.
Here, in this specification, the diffusing agent refers to those having a center particle diameter of 1 nm or more and less than 5 μm. A diffusing agent having a particle size of 1 μm or more and less than 5 μm can diffuse irregularly the light from the fluorescent material and suppress color unevenness that tends to occur when a fluorescent material having a large particle size is used. On the other hand, a diffusing agent of 1 nm or more and less than 1 μm has a low interference effect with respect to the light wavelength from the light emitting element, but can increase the resin viscosity without lowering the luminous intensity. This makes it possible to disperse the fluorescent substance in the resin almost uniformly in the syringe and maintain the state when placing the fluorescent substance-containing resin by potting or the like, and the particle size is relatively difficult to handle. Even when a large fluorescent material is used, it is possible to produce with high yield. Thus, the action of the diffusing agent in the present invention varies depending on the particle size range, and can be selected or combined according to the method of use.
(フィラー)
更に、本発明において、色変換部材中に蛍光物質に加えてフィラーを含有させても良い。具体的な材料は拡散剤と同様であるが、拡散剤と中心粒径が異なり、本明細書においてフィラーとは中心粒径が5μm以上100μm以下のものをいう。このような粒径のフィラーを透光性樹脂中に含有させると、光散乱作用により発光デバイスの色度バラツキが改善される他、透光性樹脂の耐熱衝撃性を高めることができる。これにより高温下での使用においても、発光素子と外部電極とを電気的に接続しているワイヤーの断線や前記発光素子底面とパッケージの凹部底面と剥離等を防止することができ、信頼性の高い発光デバイスが得られる。更には樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり所望とする場所に封止部材を形成することができ歩留まり良く量産することが可能となる。
(Filler)
Furthermore, in the present invention, the color conversion member may contain a filler in addition to the fluorescent material. The specific material is the same as that of the diffusing agent, but the diffusing agent has a central particle size different from that of the diffusing agent. When the filler having such a particle size is contained in the translucent resin, the chromaticity variation of the light emitting device is improved by the light scattering action, and the thermal shock resistance of the translucent resin can be enhanced. As a result, even when used at high temperatures, it is possible to prevent disconnection of the wire electrically connecting the light emitting element and the external electrode, peeling of the bottom surface of the light emitting element and the bottom surface of the recess of the package, and the like. A high light emitting device is obtained. Furthermore, the fluidity of the resin can be adjusted to be constant for a long time, and a sealing member can be formed at a desired location, enabling mass production with a high yield.
また、フィラーは蛍光物質と類似の粒径及び/又は形状を有することが好ましい。ここで本明細書では、類似の粒径とは、各粒子のそれぞれの中心粒径の差が20%未満の場合をいい、類似の形状とは、各粒径の真円との近似程度を表す円形度(円形度=粒子の投影面積に等しい真円の周囲長さ/粒子の投影の周囲長さ)の値の差が20%未満の場合をいう。このようなフィラーを用いることにより、蛍光物質とフィラーが互いに作用し合い、樹脂中にて蛍光物質を良好に分散させることができ色ムラが抑制される。
例えば、蛍光物質及びフィラーは、共に中心粒径が15μm〜50μm、より好ましくは20μm〜50μmとする。このように粒径を調整することにより、各粒子間に好ましい間隔を設けて配置することができる。これにより光の取り出し経路が確保され、フィラー混入による光度低下を抑制しつつ指向特性を改善することができる。
The filler preferably has a particle size and / or shape similar to that of the fluorescent material. Here, in this specification, the similar particle size means a case where the difference in the central particle size of each particle is less than 20%, and the similar shape means an approximate degree of each particle size with a perfect circle. This represents a case where the difference in the value of circularity (circularity = peripheral length of a perfect circle equal to the projected area of the particle / perimeter length of the projected particle) is less than 20%. By using such a filler, the fluorescent material and the filler interact with each other, and the fluorescent material can be favorably dispersed in the resin, thereby suppressing color unevenness.
For example, both the fluorescent material and the filler have a center particle size of 15 μm to 50 μm, more preferably 20 μm to 50 μm. By adjusting the particle diameter in this manner, the particles can be arranged with a preferable interval. As a result, a light extraction path is ensured, and the directivity can be improved while suppressing a decrease in luminous intensity due to filler mixing.
また、本発明では、以下の式(1)〜式(6)で表される蛍光物質をさらに含んでいてもよい。
Moreover, in this invention, the fluorescent material represented by the following formula | equation (1)-Formula (6) may further be included.
ここで、式(1)〜式(6)中、Rf1、Rf2、Rf3、Rf4及びRf5は、同一又は異なって水素原子を含まないC1〜C22の脂肪族基、水素原子を含まない芳香族基または水素原子を含まないヘテロ環基を示す。 Here, in the formulas (1) to (6), Rf1, Rf2, Rf3, Rf4 and Rf5 are the same or different and are C1 to C22 aliphatic groups containing no hydrogen atom, and aromatic groups containing no hydrogen atom. Or the heterocyclic group which does not contain a hydrogen atom is shown.
水素原子を含まないC1〜C22の脂肪族基としては;
パーフルオロアルキル基(CnF2n+1;n=1〜22)、パークロロアルキル基(CnCl2n+1;n=1〜22)などの直鎖又は分枝を有するパーハロゲン化アルキル基、具体的には、トリクロロメチル、トリフルオロメチル、ペンタクロロエチル、ペンタフルオロエチル、ヘプタクロロプロピル、ヘプタフルオロプロピル、ヘプタクロロイソプロピル、ヘプタフルオロイソプロピル、ノナクロロブチル、ノナフルオロブチル、ノナクロロイソブチル、ノナフルオロイソブチル、ウンデカクロロペンチル、ウンデカフルオロペンチル、ウンデカクロロイソペンチル、ウンデカフルオロイソペンチル、トリデカクロロヘキシル、トリデカフルオロヘキシル、トリデカクロロイソヘキシル、トリデカフルオロイソヘキシル、ペンタデカクロロヘプチル、ペンタデカフルオロヘプチル、ペンタデカクロロイソヘプチル、ペンタデカフルオロイソヘプチル、ヘプタデカクロロオクチル、ヘプタデカフルオロオクチル、ヘプタデカクロロイソオクチル、ヘプタデカフルオロイソオクチル、ノナデカクロロノニル、ノナデカフルオロノニル、ノナデカクロロイソノニル、ノナデカフルオロイソノニル、ヘンイコサクロロデシル、ヘンイコサフルオロデシル、ヘンイコサクロロイソデシル、ヘンイコサフルオロイソデシル、トリコサクロロウンデシル、トリコサフルオロウンデシル、トリコサクロロイソウンデシル、トリコサフルオロイソウンデシル、ペンタコサクロロドデシル、ペンタコサフルオロドデシル、ペンタコサクロロイソドデシル、ペンタコサフルオロイソドデシル、ヘプタコサクロロトリデシル、ヘプタコサフルオロトリデシル、ヘプタコサクロロイソトリデシル、ヘプタコサフルオロイソトリデシルなど;
パーフルオロアルケニル基(パーフルオロビニル基、パーフルオロアリル基、パーフルオロブテニル基等)、パークロロアルケニル基などの直鎖又は分枝を有するC2〜C22パーハロゲン化アルケニル基、好ましくは、トリフルオロエチニル、トリクロロエチニル、ペンタフルオロプロペニル、ペンタクロロプロペニル、ヘプタフルオロブテニル、ヘプタクロロブテニルなど;
パーフルオロアルキニル基、パークロロアルキニル基などの直鎖又は分枝を有するC2〜C22パーハロゲン化アルキニル基;
パーフルオロシクロアルキル基(CnF2n-1;n=3〜22、好ましくは3〜8、より好ましくは3〜6)、パークロロシクロアルキル基(CnCl2n-1;n=3〜22、好ましくは3〜8、より好ましくは3〜6)などのC3〜C22パーハロゲン化シクロアルキル基、好ましくは、ペンタクロロシクロプロピル、ペンタフルオロシクロプロピル、ヘプタクロロシクロブチル、ヘプタフルオロシクロブチル、ノナクロロシクロペンチル、ノナフルオロシクロペンチル、ウンデカクロロシクロヘキシル、ウンデカフルオロシクロヘキシル、トリデカクロロシクロヘプチル、トリデカフルオロシクロヘプチル、ペンタデカクロロシクロオクチル、ペンタデカフルオロシクロオクチルなど;
パーフルオロシクロアルケニル基(パーフルオロシクロペンテニル基、パーフルオロシクロヘキセニル基など)、パークロロシクロアルケニル基などのC3〜C22、好ましくはC3〜C8、より好ましくはC3〜C6のパーハロゲン化シクロアルケニル基;及び
パーフルオロベンジル基、パーフルオロフェネチル基などのパーハロゲン化アラルキル基が挙げられる。
As C1-C22 aliphatic groups containing no hydrogen atom:
A perhalogenated alkyl group having a straight chain or a branch, such as a perfluoroalkyl group (CnF2n + 1; n = 1 to 22), a perchloroalkyl group (CnCl2n + 1; n = 1 to 22), specifically , Trichloromethyl, trifluoromethyl, pentachloroethyl, pentafluoroethyl, heptachloropropyl, heptafluoropropyl, heptachloroisopropyl, heptafluoroisopropyl, nonachlorobutyl, nonafluorobutyl, nonachloroisobutyl, nonafluoroisobutyl, undeca Chloropentyl, undecafluoropentyl, undecachloroisopentyl, undecafluoroisopentyl, tridecachlorohexyl, tridecafluorohexyl, tridecachloroisohexyl, tridecafluoroisohexyl, pentadecachloroheptyl, pepe Tadecafluoroheptyl, pentadecachloroisoheptyl, pentadecafluoroisoheptyl, heptadecachlorooctyl, heptadecafluorooctyl, heptadecachloroisooctyl, heptadecafluoroisooctyl, nonadecachlorononyl, nonadecafluorononyl, nona Decachloroisononyl, Nonadecafluoroisononyl, Henicosachlorodecyl, Henicosafluorodecyl, Henicosachloroisodecyl, Henicosafluoroisodecyl, Tricosachloroundecyl, Tricosafluoroundecyl, Trico Sachloroisoundecyl, tricosafluoroisoundecyl, pentacosachlorododecyl, pentacosafluorododecyl, pentacosachloroisododecyl, pentacosafluoroisododecyl, heptacosachlorotridec Le, hepta Cosa fluoro tridecyl, hepta Cosa chloro isotridecyl, hepta Cosa fluoro isotridecyl like;
Perfluoroalkenyl group (perfluorovinyl group, perfluoroallyl group, perfluorobutenyl group, etc.), C2-C22 perhalogenated alkenyl group having a straight chain or a branch such as perchloroalkenyl group, preferably trifluoro Ethynyl, trichloroethynyl, pentafluoropropenyl, pentachloropropenyl, heptafluorobutenyl, heptachlorobutenyl and the like;
A C2 to C22 perhalogenated alkynyl group having a straight chain or a branch, such as a perfluoroalkynyl group or a perchloroalkynyl group;
Perfluorocycloalkyl group (CnF2n-1; n = 3-22, preferably 3-8, more preferably 3-6), perchlorocycloalkyl group (CnCl2n-1; n = 3-22, preferably 3 8, more preferably 3-6) perhalogenated cycloalkyl groups, preferably pentachlorocyclopropyl, pentafluorocyclopropyl, heptachlorocyclobutyl, heptafluorocyclobutyl, nonachlorocyclopentyl, nonafluoro Cyclopentyl, undecachlorocyclohexyl, undecafluorocyclohexyl, tridecachlorocycloheptyl, tridecafluorocycloheptyl, pentadecachlorocyclooctyl, pentadecafluorocyclooctyl and the like;
C 3 -C 22, preferably C 3 -
水素原子を含まない芳香族基における芳香族基としては、フェニル、ナフチル、アントラニル、フェナントリル、ピレニル等を;
水素原子を含まないヘテロ環基におけるヘテロ環基としてはピリジル、チエニル、ピロリル、ピリミジニル、キノリル、イソキノリル、ベンズイミダゾリル、ベンゾピラニル、インドリル、ベンゾフラニル、イミダゾリル、ピラゾリル、ビフェニルなどが挙げられ、これら芳香族基及びヘテロ環基の全ての水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子、ニトロ基、C1〜C4のパーハロゲン化アルキル基(トリフルオロメチル等)、C1〜C4のパーハロゲン化アルコキシ基(トリフルオロメトキシ等)、C2〜C5のパーハロゲン化アルキルカルボニル基(トリフルオロアセチル等)、C1〜C4のパーハロゲン化アルキレンジオキシ基(ジフルオロメチレンジオキシ等)、C2〜C5のパーハロゲン化アルケニル基(パーハロゲン化ビニル等)、パーハロゲン化フェノキシ基、C2〜C22パーハロゲン化アルキルカルボニルオキシなどの水素原子を含まない置換基で置換されている。水素原子を含まない芳香族基の具体例としては、パーフルオロフェニル基、パークロロフェニル基、パーフルオロナフチル基、パークロロナフチル基、パーフルオロアントラニル基、パークロロアントラニル基、パーフルオロフェナントリル基、パークロロフェナントリル基が挙げられ、水素原子を含まないヘテロ環基としては、パーハロゲン化2−ピリジル基などが挙げられる。
Examples of the aromatic group in the aromatic group not containing a hydrogen atom include phenyl, naphthyl, anthranyl, phenanthryl, pyrenyl and the like;
Examples of the heterocyclic group in the heterocyclic group not containing a hydrogen atom include pyridyl, thienyl, pyrrolyl, pyrimidinyl, quinolyl, isoquinolyl, benzimidazolyl, benzopyranyl, indolyl, benzofuranyl, imidazolyl, pyrazolyl, biphenyl, etc., and these aromatic groups and All the hydrogen atoms in the heterocyclic group are halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom and bromine atom, nitro group, C1-C4 perhalogenated alkyl group (trifluoromethyl etc.), C1-C4 perhalogenated alkoxy. Groups (such as trifluoromethoxy), C2 to C5 perhalogenated alkylcarbonyl groups (such as trifluoroacetyl), C1 to C4 perhalogenated alkylenedioxy groups (such as difluoromethylenedioxy), C2 to C5 perhalogen Alkenyl group (perhalogen) Vinyl halide, etc.), perhalogenated phenoxy groups, C2 to C22 perhalogenated alkylcarbonyloxy and the like. Specific examples of the aromatic group not containing a hydrogen atom include a perfluorophenyl group, a perchlorophenyl group, a perfluoronaphthyl group, a perchloronaphthyl group, a perfluoroanthranyl group, a perchloroanthranyl group, a perfluorophenanthryl group, Examples include a perchlorophenanthryl group, and examples of the heterocyclic group not containing a hydrogen atom include a perhalogenated 2-pyridyl group.
前記パーハロゲン化芳香族基、パーハロゲン化ヘテロ環基、パーハロゲン化アラルキル基の芳香環又はヘテロ環に結合したハロゲン原子の1または2以上は、シアノ、ニトロ、ニトロソ、C1〜C4パーハロゲン化アルコキシ、C2〜C5パーハロゲン化アルコキシカルボニル、C2〜C22パーハロゲン化アルキルカルボニルオキシ等の水素原子を含まない置換基で置換されていてもよい。
また、C1〜C22パーハロゲン化アルキル基、C2〜C22パーハロゲン化アルケニル基、C2〜C22パーハロゲン化アルキニル基の任意の位置のC−C単結合の間に−O−、−COO−、−CO−、を1個または複数個介在させて、エーテル、エステルまたはケトン構造としてもよい。
One or more of the halogen atoms bonded to the aromatic ring or heterocyclic ring of the perhalogenated aromatic group, perhalogenated heterocyclic group or perhalogenated aralkyl group is cyano, nitro, nitroso, C1-C4 perhalogenated. It may be substituted with a substituent not containing a hydrogen atom such as alkoxy, C2 to C5 perhalogenated alkoxycarbonyl, C2 to C22 perhalogenated alkylcarbonyloxy and the like.
In addition, between the C—C single bond at any position of the C 1 -C 22 perhalogenated alkyl group, the C 2 -C 22 perhalogenated alkenyl group, and the C 2 -C 22 perhalogenated alkynyl group, —O—, —COO—, — One or a plurality of CO- may be interposed to form an ether, ester or ketone structure.
Mで表される希土類元素としては、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luなどのランタン系列元素が挙げられ、好ましくはNd、Eu、TbおよびYbが挙げられる。
X1およびX2は、C、Si、Ge、Sn、PbなどのIVA族原子、P、As、Sb、Biなどの窒素を除くVA族原子、S、Se、Te、Poなどの酸素を除くVIA族原子のいずれかを示し、好ましくはC、S、PまたはSe、より好ましくはCまたはSを示す。
X3は、Si、Ge、Sn、PbなどのIVA族原子、P、As、Sb、Biなどの窒素を除くVA族原子、S、Se、Te、Poなどの酸素を除くVIA族原子のいずれかを示し、好ましくはSを示す。
YはC−Z’(Z’は前記に同じ)、N、P、As、SbまたはBi、好ましくはC−Z’(Z’は前記に同じ)、NまたはPを示す。
Z’は重水素、ハロゲン原子または水素原子を含まないC1〜C22の脂肪族基、好ましくは重水素または直鎖又は分枝を有するC1〜C22のパーハロゲン化アルキル基を示す。
Z''は、H又はZ’を示す。
n1は2または3、好ましくは3を示す。
n2は2〜4、好ましくは2または3、特に3を示す。
n3、n4、n5は0または1である。特にX1、X2またはX3がSの時、n3、n4またはn5は1が好ましく、X1またはX2がCのとき、n3またはn4は0である。
この(1)〜(6)で表される蛍光物質は、例えば、実施の形態1の発光デバイスにおける蛍光物質としては第一の蛍光物質に加えて用いられ、例えば、実施の形態2の発光素子における蛍光物質としては、第一の蛍光物質又は第二の蛍光物質として用いることができる。
Examples of the rare earth element represented by M include lanthanum series elements such as La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. Nd, Eu, Tb and Yb.
X1 and X2 are group IVA atoms such as C, Si, Ge, Sn and Pb, group VA atoms excluding nitrogen such as P, As, Sb and Bi, and group VIA excluding oxygen such as S, Se, Te and Po. Indicates any atom, preferably C, S, P or Se, more preferably C or S.
X3 is any one of group IVA atoms such as Si, Ge, Sn and Pb, group VA atoms excluding nitrogen such as P, As, Sb and Bi, and group VIA atoms excluding oxygen such as S, Se, Te and Po. And preferably S.
Y represents CZ '(Z' is the same as above), N, P, As, Sb or Bi, preferably CZ '(Z' is the same as above), N or P.
Z 'represents a deuterium atom, a halogen atom or a C1 to C22 aliphatic group containing no hydrogen atom, preferably a deuterium atom or a C1 to C22 perhalogenated alkyl group having a straight or branched chain.
Z ″ represents H or Z ′.
n1 represents 2 or 3, preferably 3.
n2 represents 2 to 4, preferably 2 or 3, in particular 3.
n3, n4, and n5 are 0 or 1. In particular, when X1, X2 or X3 is S, n3, n4 or n5 is preferably 1, and when X1 or X2 is C, n3 or n4 is 0.
The fluorescent substances represented by (1) to (6) are used in addition to the first fluorescent substance as the fluorescent substance in the light emitting device of the first embodiment, for example, the light emitting element of the second embodiment, for example. The fluorescent material in can be used as the first fluorescent material or the second fluorescent material.
以下、本発明に係る実施例について詳述する。 Examples according to the present invention will be described in detail below.
実施例1では、図2に示すような表面実装型の発光デバイスを形成する。LEDチップ1は、発光層として発光ピークが紫外域にある375nmのInAlGaN半導体を有する窒化物半導体素子を用いる。より具体的にはLEDチップ1は、洗浄したサファイヤ基板上にTMG(トリメチルガリウム)ガス、TMI(トリメチルインジウム)ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、MOCVD法で窒化物半導体を成膜することにより作製する。この際、ドーパントガスとしてSiH4とCp2Mgを切り替えることによってn型窒化物半導体やp型窒化物半導体となる層を形成する。
LEDチップ1の素子構造としてはサファイア基板上に、アンドープの窒化物半導体であるn型GaN層、Siドープのn型電極が形成されn型コンタクト層となるGaN層、アンドープの窒化物半導体であるn型GaN層、n型クラッド層となるSiが含有されたAlGaN層、次に発光層として井戸層を構成するAlInGaN層、井戸層よりもAl含有量が多いバリア層となるAlInGaN層を1セットとし5セット積層させた多重量子井戸構造とする。発光層上にはMgがドープされたp型クラッド層としてAlGaN層、静電耐圧を高めるGaN層、Mgがドープされたp型コンタクト層であるGaN層を順次積層させて構成する。なお、サファイヤ基板上には低温でGaN層を形成させバッファ層とさせてある。また、p型半導体は、成膜後400℃以上でアニールする。
In Example 1, a surface-mounted light emitting device as shown in FIG. 2 is formed. The
The element structure of the
図11A〜Eを用いて、詳細に説明する。図11A〜Eは、半導体発光素子の製造工程を示す図である。半導体発光素子を製造する場合、サファイア基板10上には図11Aに示されるようにエッチングマスクとなるSiO2膜30を成膜する。
次に、 1辺10μmの正三角形のフォトマスクを使用し、正三角形の一辺がオリフラと垂直になるようにフォトマスクをあわせ、正三角形の各辺をサファイアの(1−100)面、(01−10)面、(−1010)面、すなわちM面にほぼ平行になるようし、図11B、図11Cに示されるようにSiO2膜30とサファイア基板10をRIEで約1μmエッチングした後、図11Dに示されるようにSiO2膜30を除去すると、サファイア基板10の表面部分には凹部20の繰り返しパターンが形成される。
ここで、上記括弧内におけるバー(−)は、そのバーの直後に位置する数字の上に付すべきバーを意味する。
This will be described in detail with reference to FIGS. 11A to 11E are diagrams illustrating a manufacturing process of a semiconductor light emitting element. In the case of manufacturing a semiconductor light emitting device, a SiO 2 film 30 serving as an etching mask is formed on the
Next, using a photomask having a regular triangle of 10 μm per side, aligning the photomask so that one side of the regular triangle is perpendicular to the orientation flat, and each side of the regular triangle is a (1-100) plane of sapphire, (01 −10) plane, (−1010) plane, that is, substantially parallel to the M plane, and after etching the SiO 2 film 30 and the
Here, the bar (-) in the parentheses means a bar to be placed on a number located immediately after the bar.
次に、このサファイア基板上に、500℃にてGaNよりなるバッファ層を200Åの膜厚にて成長させた後、温度を1050℃にしてアンドープGaN層を5μmの膜厚にて成長させる。尚、この成長させる膜厚は、5μmに限定されるものではなく、バッファ層よりも厚い膜厚で成長させて、10μm以下の膜厚に調整することが望ましい。次に、このアンドープGaN層の成長後、ウェーハを反応容器から取り出し、このGaN層の表面に、ストライプ状のフォトマスクを形成し、CVD装置によりストライプ幅15μm、ストライプ間隔(窓部)5μmのSiO2よりなるマスクを0.1μmの膜厚で形成する。マスクを形成後、ウェーハを再度反応容器内にセットし、1050℃で、アンドープGaNを10μmの膜厚に成長させる。アンドープGaN層の結晶欠陥は1010/cm2以上であるが、GaN層の結晶欠格は106/cm2以上である。
Next, after a buffer layer made of GaN is grown on the sapphire substrate at a temperature of 500 ° C. to a thickness of 200 mm, the temperature is raised to 1050 ° C., and an undoped GaN layer is grown to a thickness of 5 μm. Note that the film thickness to be grown is not limited to 5 μm, and it is desirable that the film is grown to a film thickness thicker than the buffer layer and adjusted to a film thickness of 10 μm or less. Next, after the growth of the undoped GaN layer, the wafer is taken out of the reaction vessel, a striped photomask is formed on the surface of the GaN layer, and a
(n型コンタクト層、n型窒化ガリウム系化合物半導体層)
次に、n型コンタクト層、およびn型窒化ガリウム系化合物半導体層を形成する。まず、1050℃で、同じく原料ガスTMG、アンモニアガス、不純物ガスにシランガスを用い、Siを4.5×1018/cm3ドープしたGaNよりなるn型コンタクト層を2.25μmの膜厚で成長させる。次に、シランガスのみを止め、1050℃で、TMG、アンモニアガスを用い、アンドープGaN層を75Åの膜厚で成長させ、続いて同温度にてシランガスを追加しSiを4.5×1018/cm3ドープしたGaN層を25Åの膜厚で成長させる。このようにして、75ÅのアンドープGaNからなるA層と、SiドープGaN層を有する25ÅのB層とからなるペアを成長させる。そしてペアを25層積層して2500Å厚として、超格子構造の多層膜よりなるn型窒化ガリウム系化合物半導体層を成長させる。
(N-type contact layer, n-type gallium nitride compound semiconductor layer)
Next, an n-type contact layer and an n-type gallium nitride compound semiconductor layer are formed. First, an n-type contact layer made of GaN doped with Si at 4.5 × 10 18 / cm 3 is grown at a thickness of 2.25 μm at 1050 ° C. using silane gas as the source gas TMG, ammonia gas, and impurity gas. Let Next, the silane gas alone is stopped, TMG and ammonia gas are used at 1050 ° C., an undoped GaN layer is grown to a thickness of 75 mm, and then silane gas is added at the same temperature to add Si to 4.5 × 10 18 / A GaN layer doped with cm 3 is grown to a thickness of 25 mm. In this manner, a pair consisting of an A layer made of 75 ア ン undoped GaN and a 25 B B layer having a Si doped GaN layer is grown. Then, 25 pairs are laminated to a thickness of 2500 mm, and an n-type gallium nitride compound semiconductor layer made of a multilayer film having a superlattice structure is grown.
(活性層)
次に、アンドープGaNよりなる障壁層を250Åの膜厚で成長させ、続いて温度を800℃にして、TMG、TMI、アンモニアを用いアンドープIn Ga Nよりなる井戸層を30Åの膜厚で成長させる。そして、障壁+井戸+障壁+井戸+……+障壁の順で障壁層を7層、井戸層を6層、交互に積層して、総膜厚1930Åの多重量子井戸構造よりなる活性層を成長させる。
(Active layer)
Next, a barrier layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 250 mm, and then the temperature is raised to 800 ° C., and a well layer made of undoped InGaN is grown to a thickness of 30 mm using TMG, TMI, and ammonia. . Then, seven barrier layers and six well layers are alternately laminated in the order of barrier + well + barrier + well + ... + barrier to grow an active layer having a multiple quantum well structure with a total thickness of 1930 mm. Let
(p型層)
次に、p側多層膜クラッド層及びp型コンタクト層からなるp型層を形成する。まず、温度1050℃でTMG、TMA、アンモニア、Cp2Mg(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型Al0.2Ga0.8Nよりなる第3の窒化物半導体層を40Åの膜厚で成長させ、続いて温度を800℃にして、TMG、TMI、アンモニア、Cp2Mgを用い、Mgを1×1020/cm3ドープしたIn0.03Ga0.97Nよりなる第4の窒化物半導体層を25Åの膜厚で成長させる。そしてこれらの操作を繰り返し、第3+第4のい順で交互に5層ずつ積層し、最後に第3の窒化物半導体層を40Åの膜厚で成長させた超格子構造の多層膜よりなるp側多層膜クラッド層を365Åの膜厚で成長させる。続いて1050℃で、TMG、アンモニア、Cp2Mgを用い、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型GaNよりなるp側コンタクト層を700Åの膜厚で成長させる。
(P-type layer)
Next, a p-type layer including a p-side multilayer clad layer and a p-type contact layer is formed. First, using TMG, TMA, ammonia, Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium) at a temperature of 1050 ° C., Mg-doped 1 × 10 20 / cm 3 doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N 3 nitride semiconductor layer is grown to a thickness of 40 mm, subsequently the temperature is set to 800 ° C., TMG, TMI, ammonia, Cp 2 Mg are used, and Mg is doped with 1 × 10 20 / cm 3 . A fourth nitride semiconductor layer made of 03 Ga 0.97 N is grown to a thickness of 25 mm. Then, these operations are repeated, and five layers are alternately stacked in the order of 3 + 4, and finally, the third nitride semiconductor layer is grown to a thickness of 40 mm. A side multilayer clad layer is grown to a thickness of 365 mm. Subsequently, at 1050 ° C., a p-side contact layer made of p-type GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg using TMG, ammonia, and
反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、700℃でアニーリングを行い、p型層をさらに低抵抗化する。
サファイア基板10に対し、GaNの格子は30度ずれて成長するので、サファイア基板10につけた凹部20の繰り返しパターンはGaNのA面(11−20)、(1−210)、(−2110)面にほぼ平行の辺を持ち、GaNの成長安定面(1−100)、(01−10)、(−1010)に頂点が在り、GaNの成長安定面(1−100)、(01−10)、(−1010)、すなわちM面に平行な直線のない多角形になる。
次に、エッチングによりサファイア基板上の窒化物半導体に同一面側で、pn各コンタクト層表面を露出させる。具体的には、ウェーハを反応容器から取り出し、表面に所定の形状のマスクを形成し、RIE(反応イオンエッチング)装置にてp型窒化ガリウム系化合物半導体層側からエッチングを行い、n型コンタクト層の表面を露出させる。
After the completion of the reaction, the temperature is lowered to room temperature, and the wafer is annealed in a reaction vessel at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere to further reduce the resistance of the p-type layer.
Since the GaN lattice grows by 30 degrees with respect to the
Next, the surface of each pn contact layer is exposed on the same side of the nitride semiconductor on the sapphire substrate by etching. Specifically, the wafer is taken out of the reaction vessel, a mask having a predetermined shape is formed on the surface, and etching is performed from the p-type gallium nitride compound semiconductor layer side with an RIE (reactive ion etching) apparatus, thereby forming an n-type contact layer. To expose the surface.
(透光性p電極、台座電極、n電極)
各コンタクト層上に、スパッタリング法を用いて正負各台座電極をそれぞれ形成させる。なお、p型窒化物半導体上の全面には金属薄膜を透光性電極として形成させた後に、透光性電極の一部に台座電極を形成させてある。具体的には、エッチング後、p型層のほぼ全面を覆うように、膜厚110Åの透光性p電極(Ni/Au=60/50)と、そのp電極の上に膜厚0.5μmのAuよりなり、延長導線部を3本有する台座電極を発光素子の角部に辺に沿って形成する。一方、エッチングにより露出させたn側コンタクト層の表面には、前記台座電極と対向するようにWとAlを含むn電極を形成する。
次にn電極を形成するために、MgドープのGaNからp型半導体層と活性層及びn型半導体層の一部までをエッチングし、SiドープのGaN層を露出させる。
次に1辺5μmの正三角形であって、図12に示すような正三角形が単位面積当たりで最も密に充填されるようなパターニングのフォトマスクを使用し、Ni/Auからなる透光性のp電極を、p型半導体層表面のほぼ全面に正三角形の形状で形成する。
さらに透光性のp電極上において、n型半導体層の露出面と対向する位置にPt/Auからなるpパッド電極を形成し、n型半導体層の露出面にTi/Alからなるn電極およびPt/Auからなるnパッド電極を形成する。
(Translucent p electrode, pedestal electrode, n electrode)
Positive and negative pedestal electrodes are formed on each contact layer by sputtering. A metal thin film is formed on the entire surface of the p-type nitride semiconductor as a translucent electrode, and then a pedestal electrode is formed on a part of the translucent electrode. Specifically, after etching, a light-transmitting p-electrode (Ni / Au = 60/50) having a thickness of 110 mm so as to cover almost the entire surface of the p-type layer, and a film thickness of 0.5 μm on the p-electrode. A pedestal electrode made of Au and having three extended conductor portions is formed along the side at the corner of the light emitting element. On the other hand, an n electrode containing W and Al is formed on the surface of the n-side contact layer exposed by etching so as to face the pedestal electrode.
Next, in order to form an n-electrode, the Mg-doped GaN to the p-type semiconductor layer, the active layer, and a part of the n-type semiconductor layer are etched to expose the Si-doped GaN layer.
Next, using a photomask patterned with a regular triangle having a side of 5 μm and filled with the regular triangle as shown in FIG. 12 per unit area most densely, a translucent material made of Ni / Au is used. A p-electrode is formed in the shape of an equilateral triangle on almost the entire surface of the p-type semiconductor layer.
Furthermore, a p-pad electrode made of Pt / Au is formed on the light-transmitting p-electrode at a position facing the exposed surface of the n-type semiconductor layer, and an n-electrode made of Ti / Al on the exposed surface of the n-type semiconductor layer and An n-pad electrode made of Pt / Au is formed.
最後に四角形状にウエハをチップ化し、半導体発光素子を得る。
これによって得られる半導体発光素子は、p電極の周縁近傍が他の部分よりも強く光という性質から、発光出力が向上した。
異なる実施の形態としては、基板の加工及びn型半導体層からp型半導体層までの積層は、上述と同様である。
Finally, the wafer is chipped into a square shape to obtain a semiconductor light emitting device.
The light emitting output of the semiconductor light emitting device thus obtained was improved due to the property that light near the periphery of the p electrode was stronger than other portions.
As a different embodiment, the processing of the substrate and the lamination from the n-type semiconductor layer to the p-type semiconductor layer are the same as described above.
次にn電極を形成するために、MgドープのGaNからp型半導体層と活性層及びn型半導体層の一部までをエッチングし、SiドープのGaN層を露出させる。
次に1辺5μmの正三角形であって、図12に示すような正三角形が単位面積当たりで最も密に充填されるようなパターニングのフォトマスクを使用し、Rhからなるp電極104を、p型半導体層表面のほぼ全面に正三角形の形状で形成する。
さらにp電極104上において、n型半導体層の露出面と対向する位置にPt/Auからなるpパッド電極105を形成し、n型半導体層の露出面にTi/Alからなるn電極及びPt/Auからなるnパッド電極103を形成する。
最後にウエハをチップ化し、半導体発光素子を得る。この発光素子を上面から見ると図12に示すようになる。
Next, in order to form an n-electrode, the Mg-doped GaN to the p-type semiconductor layer, the active layer, and a part of the n-type semiconductor layer are etched to expose the Si-doped GaN layer.
Next, using a photomask that is a regular triangle having a side of 5 μm and in which the regular triangle as shown in FIG. 12 is filled most densely per unit area, a p-
Further, a p-
Finally, the wafer is chipped to obtain a semiconductor light emitting device. FIG. 12 shows the light emitting element as viewed from above.
これによって得られる半導体発光素子は、p電極の周縁近傍が他の部分よりも強く光るいう性質を利用し、さらに電極に発光波長に対して高反射する材料を用いて電極での光の吸収成分を減少させたことから、さらに発光出力が向上した。 The semiconductor light-emitting device obtained thereby utilizes the property that the periphery of the p-electrode shines stronger than the other parts, and further uses a material that highly reflects the emission wavelength for the electrode to absorb light at the electrode. As a result, the light emission output was further improved.
一方、発光デバイスの筐体として中央部に凹部有し且つ凹部の両側にコバール製のリード電極が絶縁的に気密絶縁的に挿入固定されたベース部とからなるコバール製パッケージを用いる。前記パッケージ及びリード電極の表面にはNi/Ag層が設けられている。 On the other hand, a Kovar package is used as a housing of the light emitting device. The Kovar package includes a base portion having a concave portion at the center and Kovar lead electrodes inserted and fixed in an insulating and airtight manner on both sides of the concave portion. A Ni / Ag layer is provided on the surface of the package and the lead electrode.
このようにして構成されたパッケージの凹部内に、Ag−Sn合金にてLEDチップをダイボンドする。次に、ダイボンドされたLEDチップの各電極と、パッケージ凹部底面から露出された各リード電極とをそれぞれAgワイヤにて電気的導通を取る。 An LED chip is die-bonded with an Ag—Sn alloy in the recess of the package thus configured. Next, the respective electrodes of the die-bonded LED chip and the respective lead electrodes exposed from the bottom of the package recess are electrically connected by Ag wires.
次に、蛍光物質は原料としてSrHPO4、SrCO3、Eu2O3、MnCO3、NH4Clを用い(Sr0.96,Eu0.01,Mn0.03)10(PO4)6Cl2の組成比となるように調整、混合する。(SrHPO4:1000g、SrCO3:482.4g、Eu2O3:16.0g、MnCO3:35.2g、NH4Cl:116.5g)
原料を秤量しボールミル等の混合機によって乾式で充分に混合する。この混合原料をSiC、石英、アルミナなどの坩堝に詰め、N2,H2の還元雰囲気中にて960℃/hrで1200℃まで昇温し、恒温部1200℃で3時間焼成する。得られた焼成品を水中で粉砕、分散、篩過、分離、水洗、乾燥して目的の蛍光体粉末を得る。
Next, SrHPO 4 , SrCO 3 , Eu 2 O 3 , MnCO 3 , NH 4 Cl are used as the fluorescent material as raw materials (Sr 0.96 , Eu 0.01 , Mn 0.03 ) 10 (PO 4 ) 6 Cl Adjust and mix so that the composition ratio is 2 . (SrHPO 4 : 1000 g, SrCO 3 : 482.4 g, Eu 2 O 3 : 16.0 g, MnCO 3 : 35.2 g, NH 4 Cl: 116.5 g)
The raw materials are weighed and mixed thoroughly by a dry method using a mixer such as a ball mill. This mixed raw material is packed in a crucible made of SiC, quartz, alumina or the like, heated to 1200 ° C. at 960 ° C./hr in a reducing atmosphere of N 2 and H 2 , and fired at a constant temperature part 1200 ° C. for 3 hours. The obtained fired product is pulverized, dispersed, sieved, separated, washed with water, and dried in water to obtain the desired phosphor powder.
得られた蛍光物質とSiO2のフィラー或いは拡散剤をニトロセルロース90wt%とγ−アルミナ10wt%からなるスラリーに含有させ、リッドの透光性窓部の背面に塗布し、220℃にて30分間加熱硬化させることにより色変換部材を構成する。パッケージの凹部内の水分を十分に排除した後、中央部にガラス窓部を有するコバール製リッドにて前記凹部を封止しシーム溶接を行い発光デバイスを形成させることができる。このような発光デバイスの色度座標は(x,y)=(0.384、0.332)とすることができる。 The obtained fluorescent material and SiO 2 filler or diffusing agent are contained in a slurry composed of 90 wt% nitrocellulose and 10 wt% γ-alumina, applied to the back of the transparent window portion of the lid, and 220 ° C. for 30 minutes. A color conversion member is formed by heat curing. After sufficiently removing moisture in the recess of the package, the recess is sealed with a Kovar lid having a glass window at the center, and seam welding is performed to form a light emitting device. The chromaticity coordinates of such a light emitting device can be (x, y) = (0.384, 0.332).
(比較例1)
本発明の蛍光物質にかえて、同じ色度を出すために発光色が青色のBaMg2Al16O27:Eu、発光色が緑色のBaMg2Al16O27:Eu:Mn、発光色が赤色のY2O2S:Euを混合して、実施例1と同じ色度にしたものを100%とした以外は実施例1と同様にして発光デバイスを構成し、発光輝度を比較する。比較例1の発光輝度を100%とすると400nmの励起による実施例1の発光デバイスでは約237%となる。365nmの励起による発光デバイスでは赤みの白色を発光し発光輝度は約157%となる。
実施例2〜17では、実施例1の蛍光物質を表1に示す蛍光物質に代えた以外は実施例1と同様にして発光デバイスを作製した。
その結果を、表2に示す。
(Comparative Example 1)
Instead of the fluorescent material of the present invention, in order to produce the same chromaticity, the emission color is blue BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, the emission color is green BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu: Mn, and the emission color is red. The Y 2 O 2 S: Eu was mixed to make the same chromaticity as that of Example 1, and the light emitting device was configured in the same manner as in Example 1 except that the chromaticity was 100%. Assuming that the light emission luminance of Comparative Example 1 is 100%, the light emitting device of Example 1 with excitation of 400 nm is about 237%. A light emitting device by excitation at 365 nm emits reddish white, and the emission luminance is about 157%.
In Examples 2 to 17, light-emitting devices were fabricated in the same manner as in Example 1 except that the fluorescent material in Example 1 was replaced with the fluorescent material shown in Table 1.
The results are shown in Table 2.
表1
Table 1
ここで、実施例2〜8では、SrCO3、MnCO3及びEu2O3の量を変えて表1に示す組成の蛍光物質になるように調整した。
また、実施例9〜16では、原料としてCaHPO4、CaCO3、Eu2O3、MnCO3、NH4Clを用いて、表1に示す蛍光物質の組成となるように調整した。
例えば、実施例9では、CaHPO4:1000g、CaCO3:441.4g、Eu2O3:21.6g、MnCO3:47.5g、NH4Cl:157.3gとなるように、上記原料を秤量してボールミル等の混合機によって乾式で充分に混合する。そして、この混合した原料をSiC、石英、アルミナなどの坩堝に詰め、N2,H2の還元雰囲気中にて960℃/hrで1200℃まで昇温し、恒温部1200℃で3時間焼成する。得られた焼成品を水中で粉砕、分散、篩過、分離、水洗、乾燥して目的の蛍光体粉末を得る。
また、実施例10〜16では、実施例9のCaCO3、MnCO3の量を変えた以外は実施例9と同様にして蛍光物質を作製した。
さらに、実施例17では、原料としてBaHPO4、BaCO3、Eu2O3、MnCO3、NH4Clを用い、表1に示した組成になるように調整した。
Here, in Example 2-8, it was adjusted to a fluorescent substance having the composition shown in Table 1 by changing the amount of
In Examples 9 to 16, using CaHPO 4, CaCO 3, Eu 2
For example, in Example 9, the above raw materials were used so that CaHPO 4 : 1000 g, CaCO 3 : 441.4 g, Eu 2 O 3 : 21.6 g, MnCO 3 : 47.5 g, NH 4 Cl: 157.3 g Weigh and dry thoroughly using a mixer such as a ball mill. Then, the mixed raw material is packed in a crucible made of SiC, quartz, alumina or the like, heated to 1200 ° C. at 960 ° C./hr in a reducing atmosphere of N 2 and H 2 , and fired at 1200 ° C. for 3 hours. . The obtained fired product is pulverized, dispersed, sieved, separated, washed with water, and dried in water to obtain the desired phosphor powder.
In Examples 10 to 16, except for changing the amount of CaCO 3, MnCO 3 of Example 9 was prepared a fluorescent material in the same manner as in Example 9.
Further, in Example 17, BaHPO 4 , BaCO 3 , Eu 2 O 3 , MnCO 3 , and NH 4 Cl were used as raw materials, and the composition shown in Table 1 was adjusted.
具体的には、BaHPO4:1000g、BaCO3:507.5g、Eu2O3:12.6g、MnCO3:27.7g、NH4Cl:91.7gとなるように、原料を秤量してボールミル等の混合機によって乾式で充分に混合する。この混合した原料をSiC、石英、アルミナなどの坩堝に詰め、N2,H2の還元雰囲気中にて960℃/hrで1200℃まで昇温し、恒温部1200℃で3時間焼成する。得られた焼成品を水中で粉砕、分散、篩過、分離、水洗、乾燥して目的の蛍光体粉末を得る。 Specifically, the raw materials were weighed so that BaHPO 4 : 1000 g, BaCO 3 : 507.5 g, Eu 2 O 3 : 12.6 g, MnCO 3 : 27.7 g, NH 4 Cl: 91.7 g Mix thoroughly by a dry method using a mixer such as a ball mill. This mixed raw material is packed in a crucible made of SiC, quartz, alumina or the like, heated to 1200 ° C. at 960 ° C./hr in a reducing atmosphere of N 2 and H 2 , and fired at a constant temperature part 1200 ° C. for 3 hours. The obtained fired product is pulverized, dispersed, sieved, separated, washed with water, and dried in water to obtain the desired phosphor powder.
表2
Table 2
ここで、表2に示した、400nm励起輝度は、比較例の400nm励起輝度に対する実施例の400nm励起輝度の割合を示し、365nm励起輝度は、比較例の365nm励起輝度に対する実施例の365nm励起輝度の割合を示している。他の実施例の特性を示す表についても同様である。
また、実施例18〜25では、実施例1の蛍光物質を表3に示す蛍光物質に代えた以外は実施例1と同様にして発光デバイスを作製した。
その結果を、表4に示す。
Here, the 400 nm excitation luminance shown in Table 2 indicates the ratio of the 400 nm excitation luminance of the example to the 400 nm excitation luminance of the comparative example, and the 365 nm excitation luminance is the 365 nm excitation luminance of the example with respect to the 365 nm excitation luminance of the comparative example. Shows the percentage. The same applies to the tables showing the characteristics of other examples.
In Examples 18 to 25, light emitting devices were produced in the same manner as in Example 1 except that the fluorescent material in Example 1 was replaced with the fluorescent material shown in Table 3.
The results are shown in Table 4.
表3
Table 3
ここで、実施例18〜25では、原料としてSrHPO4、SrCO3、BaCO3、CaCO3、Eu2O3、MnCO3、NH4Clを用いて、表3の組成になるように蛍光物質を作製した。
具体的には、実施例18の例では、SrHPO4:1000g、SrCO3:134.0g、BaCO3:376.2g、CaCO3:45.4g、Eu2O3:16.0g、MnCO3:35.2g、NH4Cl:116.5gとなるように、原料を秤量して、ボールミル等の混合機によって乾式で充分に混合する。
この混合した原料をSiC、石英、アルミナなどの坩堝に詰め、N2,H2の還元雰囲気中にて960℃/hrで1200℃まで昇温し、恒温部1200℃で3時間焼成する。得られた焼成品を水中で粉砕、分散、篩過、分離、水洗、乾燥して目的の蛍光体粉末を得る。
Here, in Examples 18 to 25, fluorescent materials were prepared so as to have the compositions shown in Table 3 using SrHPO 4 , SrCO 3 , BaCO 3 , CaCO 3 , Eu 2 O 3 , MnCO 3 , and NH 4 Cl as raw materials. did.
Specifically, in the example of Example 18, SrHPO 4 : 1000 g, SrCO 3 : 134.0 g, BaCO 3 : 376.2 g, CaCO 3 : 45.4 g, Eu 2 O 3 : 16.0 g, MnCO 3 : The raw materials are weighed so as to be 35.2 g and NH 4 Cl: 116.5 g, and thoroughly mixed by a dry method using a mixer such as a ball mill.
This mixed raw material is packed in a crucible made of SiC, quartz, alumina or the like, heated to 1200 ° C. at 960 ° C./hr in a reducing atmosphere of N 2 and H 2 , and fired at a constant temperature part 1200 ° C. for 3 hours. The obtained fired product is pulverized, dispersed, sieved, separated, washed with water, and dried in water to obtain the desired phosphor powder.
実施例19〜25では、SrCO3、MnCO3の量を変えた以外は実施例18と同様にして蛍光物質を作製した。
表4
In Examples 19 to 25, fluorescent materials were produced in the same manner as in Example 18 except that the amounts of SrCO 3 and MnCO 3 were changed.
Table 4
また、実施例26〜29では、実施例1の蛍光物質を表5に示す蛍光物質に代えた以外は実施例1と同様にして発光デバイスを作製した。
その結果を、表6に示す。
In Examples 26 to 29, light emitting devices were produced in the same manner as in Example 1 except that the fluorescent material in Example 1 was replaced with the fluorescent material shown in Table 5.
The results are shown in Table 6.
表5
Table 5
表6
Table 6
ここで、実施例26では、SrHPO4、SrCO3、BaCO3、CaCO3、Eu2O3、MnCO3、NH4Cl、SnO2を原料として用い、その原料を、表5に示す組成となるように秤量しボールミル等の混合機によって乾式で充分に混合する。この混合した原料をSiC、石英、アルミナなどの坩堝に詰め、N2,H2の還元雰囲気中にて昇温し、焼成する。得られた焼成品を水中で粉砕、分散、篩過、分離、水洗、乾燥して目的の蛍光体粉末を得た。 Here, in Example 26, SrHPO 4 , SrCO 3 , BaCO 3 , CaCO 3 , Eu 2 O 3 , MnCO 3 , NH 4 Cl, SnO 2 were used as raw materials, and the raw materials had the compositions shown in Table 5. Weigh and dry the mixture thoroughly with a mixer such as a ball mill. The mixed raw material is packed in a crucible made of SiC, quartz, alumina or the like, heated in a reducing atmosphere of N2, H2, and fired. The obtained fired product was pulverized, dispersed, sieved, separated, washed with water, and dried in water to obtain a target phosphor powder.
また、実施例27では、SrHPO4、SrCO3、BaCO3、CaCO3、Eu2O3、MnCO3、NH4Cl、Fe2O3を原料として用い、その原料を表5に示す組成となるように秤量して、以下、実施例26と同様にして蛍光物質を得た。
また、実施例28では、SrHPO4、SrCO3、BaCO3、CaCO3、Eu2O3、MnCO3、NH4Cl、Cr2O3を原料として用い、その原料を表5に示す組成となるように秤量して、以下、実施例26と同様にして蛍光物質を得た。
また、実施例29では、SrHPO4、SrCO3、BaCO3、CaCO3、Eu2O3、MnCO3、NH4Cl、Cr2O3を原料として用い、その原料を表5に示す組成となるように秤量して、以下、実施例26と同様にして蛍光物質を得た。
In Example 27, SrHPO 4 , SrCO 3 , BaCO 3 , CaCO 3 , Eu 2 O 3 , MnCO 3 , NH 4 Cl, and Fe 2 O 3 were used as raw materials, and the raw materials had the compositions shown in Table 5. Thereafter, a fluorescent material was obtained in the same manner as in Example 26.
In Example 28, SrHPO 4 , SrCO 3 , BaCO 3 , CaCO 3 , Eu 2 O 3 , MnCO 3 , NH 4 Cl, and Cr 2 O 3 were used as raw materials, and the raw materials had the compositions shown in Table 5. Thereafter, a fluorescent material was obtained in the same manner as in Example 26.
In Example 29, SrHPO 4 , SrCO 3 , BaCO 3 , CaCO 3 , Eu 2 O 3 , MnCO 3 , NH 4 Cl, and Cr 2 O 3 were used as raw materials, and the raw materials had the compositions shown in Table 5. Thereafter, a fluorescent material was obtained in the same manner as in Example 26.
実施例30.
実施例30では、実施例1と同じ蛍光物質が50wt%含有されたシリコーンを用いて色変換部材を構成する以外は実施例1と同様にして発光デバイスを形成する。
この実施例30の発光デバイスは、実施例1と比較して時間と共に出力低下が生じやすいものの量産性よく形成することができる。
Example 30. FIG.
In Example 30, a light emitting device is formed in the same manner as in Example 1 except that the color conversion member is configured using silicone containing 50 wt% of the same fluorescent material as in Example 1.
The light-emitting device of Example 30 can be formed with good mass productivity although the output is likely to decrease with time as compared with Example 1.
実施例31.
実施例31では、実施例1と同じ蛍光物質が50wt%含有されたシリカ−ゲルを塗布して色変換部材を形成する以外は実施例1と同様にして発光デバイスを形成する。
この実施例31の発光デバイスは、実施例1と同様の効果を得ることができる。
さらに、実施例32〜43では、実施例1の蛍光物質を表7に示す蛍光物質に代えた以外は実施例1と同様にして発光デバイスを作製した。
その結果を、表8に示す。
Example 31.
In Example 31, a light emitting device is formed in the same manner as in Example 1 except that the color conversion member is formed by applying silica-gel containing 50 wt% of the same fluorescent substance as in Example 1.
The light emitting device of Example 31 can obtain the same effects as those of Example 1.
Further, in Examples 32 to 43, light emitting devices were produced in the same manner as in Example 1 except that the fluorescent material of Example 1 was replaced with the fluorescent material shown in Table 7.
The results are shown in Table 8.
表7
Table 7
ここで、実施例32〜43の蛍光物質は、以下のようにして作製する。
実施例32の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの半分をNH4Brに変更して調整した。
実施例33の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの全部をNH4Brに変更し調整した。
実施例34の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの半分をNH4Fに変更し調整した。
実施例35の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの全部をNH4Fに変更し調整した。
実施例36の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの半分をNH4Iに変更し調整した。
実施例37の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4FとNH4Brに変更し調整した。
実施例38の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4FとNH4Iに変更し調整した。
実施例39の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4BrとNH4Iに変更し調整した。
実施例40の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4F,NH4BrとNH4Iに変更し調整した。
実施例41の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4ClをNH4FとNH4Brに変更し調整した。
実施例42の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4ClをNH4FとNH4Iに変更し調整した。
実施例43の蛍光物質は、実施例7の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4ClをNH4IとNH4Brに変更し調整した。
Here, the fluorescent materials of Examples 32-43 are produced as follows.
Fluorescent material of Example 32, among the materials used in making the fluorescent substance of Example 7 was adjusted by changing the half of
The fluorescent material of Example 33 was adjusted by changing all of NH 4 Cl to NH 4 Br among the raw materials used when the fluorescent material of Example 7 was produced.
Fluorescent material of Example 34, among the materials used in making the fluorescent substance of Example 7 was adjusted by changing the half of
Fluorescent material of Example 35, among the materials used in making the fluorescent substance of Example 7 was adjusted by changing the
Fluorescent material of Example 36, among the materials used in making the fluorescent substance of Example 7 was adjusted by changing the half of
Fluorescent material of Example 37, among the materials used in making the fluorescent substance of Example 7 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl in NH 4 F and NH 4 Br.
Fluorescent material of Example 38, among the materials used in making the fluorescent substance of Example 7 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl in NH 4 F and NH 4 I.
Fluorescent material of Example 39, among the materials used in making the fluorescent substance of Example 7 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl in NH 4 Br and NH 4 I.
Fluorescent material of Example 40, among the materials used in making the fluorescent substance of Example 7 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl NH 4 F, in NH 4 Br and NH 4 I.
The phosphor of Example 41 was adjusted by changing NH 4 Cl to NH 4 F and NH 4 Br among the raw materials used when the phosphor of Example 7 was produced.
The phosphor of Example 42 was prepared by changing NH 4 Cl to NH 4 F and NH 4 I among the raw materials used when the phosphor of Example 7 was produced.
The fluorescent material of Example 43 was adjusted by changing NH 4 Cl to NH 4 I and NH 4 Br among the raw materials used when producing the fluorescent material of Example 7.
表8
Table 8
また、実施例44〜55では、実施例1の蛍光物質を表9に示す蛍光物質に代えた以外は実施例1と同様にして発光デバイスを作製した。
その結果を、表10に示す。
In Examples 44 to 55, light emitting devices were produced in the same manner as in Example 1 except that the fluorescent material of Example 1 was replaced with the fluorescent material shown in Table 9.
The results are shown in Table 10.
表9
Table 9
ここで、実施例44〜55の蛍光物質は、以下のようにして作製する。
実施例44の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの全部をNH4Brに変更し調整した。
実施例46の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの半分をNH4Fに変更し調整した。
実施例47の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの全部をNH4Fに変更し調整した。
実施例48の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの半分をNH4Iに変更し調整した。
実施例49の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4FとNH4Brに変更し調整した。
実施例50の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4FとNH4Iに変更し調整した。
実施例51の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4BrとNH4Iに変更し調整した。
実施例52の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4F, NH4BrとNH4Iに変更し調整した。
実施例53の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4ClをNH4FとNH4Brに変更し調整した。
実施例54の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4ClをNH4FとNH4Iに変更し調整した。
実施例55の蛍光物質は、実施例15の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4ClをNH4IとNH4Brに変更し調整した。
Here, the fluorescent materials of Examples 44 to 55 are produced as follows.
Fluorescent material of Example 44, among the materials used in making the fluorescent material of Example 15 was adjusted by changing the
Fluorescent material of Example 46, among the materials used in making the fluorescent material of Example 15 was adjusted by changing the half of
Fluorescent material of Example 47, among the materials used in making the fluorescent material of Example 15 was adjusted by changing the
Phosphor of Example 48, among the materials used in making the fluorescent material of Example 15 was adjusted by changing the half of
Fluorescent material of Example 49, among the materials used in making the fluorescent material of Example 15 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl in NH 4 F and NH 4 Br.
Fluorescent material of Example 50, among the materials used in making the fluorescent material of Example 15 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl in NH 4 F and NH 4 I.
Fluorescent material of Example 51, among the materials used in making the fluorescent material of Example 15 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl in NH 4 Br and NH 4 I.
Fluorescent material of Example 52, among the materials used in making the fluorescent material of Example 15 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl NH 4 F, in NH 4 Br and NH 4 I.
The phosphor of Example 53 was prepared by changing NH 4 Cl to NH 4 F and NH 4 Br among the raw materials used when the phosphor of Example 15 was produced.
The phosphor of Example 54 was prepared by changing NH 4 Cl to NH 4 F and NH 4 I among the raw materials used when the phosphor of Example 15 was produced.
The fluorescent material of Example 55 was prepared by changing NH 4 Cl to NH 4 I and NH 4 Br among the raw materials used when producing the fluorescent material of Example 15.
表10
Table 10
また、実施例56〜67では、実施例1の蛍光物質を表11に示す蛍光物質に代えた以外は実施例1と同様にして発光デバイスを作製した。
その結果を、表12に示す。
In Examples 56 to 67, light emitting devices were produced in the same manner as in Example 1 except that the fluorescent material of Example 1 was replaced with the fluorescent material shown in Table 11.
The results are shown in Table 12.
表11
Table 11
ここで、実施例56〜67の蛍光物質は、以下のようにして作製する。
実施例56の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの半分をNH4Brに変更し調整した。
実施例57の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの全部をNH4Brに変更し調整した。
実施例58の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの半分をNH4Fに変更し調整した。
実施例59の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの全部をNH4Fに変更し調整した。
実施例60の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの半分をNH4Iに変更し調整した。
実施例61の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4FとNH4Brに変更し調整した。
実施例62の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4FとNH4Iに変更し調整した。
実施例63の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4BrとNH4Iに変更し調整した。
実施例64の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4Clの一部をNH4F,NH4BrとNH4Iに変更し調整した。
実施例65の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4ClをNH4FとNH4Brに変更し調整した。
実施例66の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4ClをNH4FとNH4Iに変更し調整した。
実施例67の蛍光物質は、実施例24の蛍光物質を作製する際に用いる原料のうち、NH4ClをNH4IとNH4Brに変更し調整した。
Here, the fluorescent materials of Examples 56 to 67 are prepared as follows.
Fluorescent material of Example 56, among the materials used in making the fluorescent material of Example 24 was adjusted by changing the half of
Fluorescent material of Example 57, among the materials used in making the fluorescent material of Example 24 was adjusted by changing the
Fluorescent material of Example 58, among the materials used in making the fluorescent material of Example 24 was adjusted by changing the half of
Fluorescent material of Example 59, among the materials used in making the fluorescent material of Example 24 was adjusted by changing the
Fluorescent material of Example 60, among the materials used in making the fluorescent material of Example 24 was adjusted by changing the half of
Fluorescent material of Example 61, among the materials used in making the fluorescent material of Example 24 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl in NH 4 F and NH 4 Br.
Fluorescent material of Example 62, of the materials used in making the fluorescent material of Example 24 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl in NH 4 F and NH 4 I.
Fluorescent material of Example 63, of the materials used in making the fluorescent material of Example 24 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl in NH 4 Br and NH 4 I.
Fluorescent material of Example 64, among the materials used in making the fluorescent material of Example 24 was adjusted by changing a part of NH 4 Cl NH 4 F, in NH 4 Br and NH 4 I.
The phosphor of Example 65 was prepared by changing NH 4 Cl to NH 4 F and NH 4 Br among the raw materials used when the phosphor of Example 24 was produced.
The phosphor of Example 66 was adjusted by changing NH 4 Cl to NH 4 F and NH 4 I among the raw materials used when the phosphor of Example 24 was produced.
The phosphor of Example 67 was prepared by changing NH 4 Cl to NH 4 I and NH 4 Br among the raw materials used when the phosphor of Example 24 was produced.
表12
Table 12
実施例68〜77では次のようにして、発光デバイスを作製し、それぞれ表13に示す結果が得られる。
実施例68.
実施例68では、実施例9の(Ca0.93,Eu0.5,Mn0.02)10(PO4)6Cl2蛍光体に、第2の蛍光体として発光色が緑色のSrAl2O4:Eu蛍光体を加え用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
実施例69.
実施例69では、実施例68の2種類の蛍光体に、第3の蛍光体として発光色が青色の(Ca0.93,Eu0.5)10(PO4)6Cl2蛍光体を加え用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
実施例70.
実施例70では、実施例69の3種類の蛍光体に、第4の蛍光体として発光色が赤色のLa2O2S:Eu蛍光体を加えて用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
実施例71.
実施例71では、実施例68の2種類の蛍光体に、第3の蛍光体として発光色が青色の(Sr0.93,Eu0.5)10(PO4)6Cl2蛍光体を加えて用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
実施例72.
実施例72では、実施例71の3種類の蛍光体に、第4の蛍光体として発光色が赤色のLa2O2S:Eu蛍光体を加えて用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
実施例73.
実施例73では、原料としてCaHPO4、CaCO3、Eu2O3、MnCO3、NH4Clを用い(Ca0.88,Eu1.0,Mn0.02)10(PO4)6Cl2の組成比となるように調整、混合して得られた蛍光体と、第2の蛍光体として発光色が青緑色のSr4Al14O25:Eu蛍光体を加えて用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
実施例74.
実施例74では、実施例73の2種類の蛍光体に、第3の蛍光体として(Ca0.93,Eu0.5)10(PO4)6Cl2蛍光体を加えて用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
実施例75.
実施例75では、実施例74の3種類の蛍光体に、第4の蛍光体として発光色が赤色のLa2O2S:Eu蛍光体を加えて用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
実施例76.
実施例76では、実施例73の2種類の蛍光体に、第3の蛍光体として発光色が青色の(Sr0.93,Eu0.5)10(PO4)6Cl2蛍光体を加え用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
実施例77.
実施例77では、実施例71の3種類の蛍光体に、第4の蛍光体として発光色が赤色のLa2O2S:Eu蛍光体を加えて用いた以外は同様にして発光デバイスを作製する。
In Examples 68 to 77, light emitting devices were produced as follows, and the results shown in Table 13 were obtained.
Example 68.
In Example 68, Example 9 (Ca 0.93, Eu 0.5, Mn 0.02) 10 (PO 4) 6 C l2 to the phosphor, the emission color is green as the second phosphor SrAl 2 A light emitting device is produced in the same manner except that O 4 : Eu phosphor is added.
Example 69.
In Example 69, (Ca 0.93 , Eu 0.5 ) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 phosphor having a blue emission color as a third phosphor is added to the two types of phosphors of Example 68. A light emitting device is manufactured in the same manner except that it is used.
Example 70.
In Example 70, a light-emitting device was fabricated in the same manner except that a La 2 O 2 S: Eu phosphor having a red emission color as a fourth phosphor was added to the three types of phosphors of Example 69. To do.
Example 71.
In Example 71, (Sr 0.93 , Eu 0.5 ) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 phosphor having an emission color of blue as a third phosphor was added to the two types of phosphors of Example 68. A light-emitting device is manufactured in the same manner except that it is used.
Example 72.
In Example 72, a light-emitting device was produced in the same manner except that a La 2 O 2 S: Eu phosphor having a red emission color as a fourth phosphor was added to the three types of phosphors of Example 71. To do.
Example 73.
In Example 73, CaHPO 4 , CaCO 3 , Eu 2 O 3 , MnCO 3 and NH 4 Cl were used as raw materials (Ca 0.88 , Eu 1.0 , Mn 0.02 ) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 A phosphor obtained by adjusting and mixing the composition ratio and a Sr 4 Al 14 O 25 : Eu phosphor having an emission color of blue-green as a second phosphor was used in the same manner. A light emitting device is manufactured.
Example 74.
In Example 74, except that (Ca 0.93 , Eu 0.5 ) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 phosphor was used as the third phosphor in addition to the two types of phosphors of Example 73. Similarly, a light emitting device is manufactured.
Example 75.
In Example 75, a light-emitting device was produced in the same manner except that a La 2 O 2 S: Eu phosphor having a red emission color as a fourth phosphor was added to the three types of phosphors of Example 74. To do.
Example 76.
In Example 76, (Sr 0.93 , Eu 0.5 ) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 phosphor having a blue emission color as a third phosphor is added to the two types of phosphors of Example 73. A light emitting device is manufactured in the same manner except that it is used.
Example 77.
In Example 77, a light-emitting device was manufactured in the same manner except that a La 2 O 2 S: Eu phosphor having a red emission color as a fourth phosphor was added to the three types of phosphors of Example 71. To do.
表13
Table 13
実施例78〜154は、蛍光物質として、表14に示す第1の蛍光物質と第2の2種類の蛍光物質を用いて構成した以外は、実施例1と同様にして発光デバイスを作製した。尚、実施例78〜154において、LEDチップは発光波長が400nmになるように、発光層の組成を調整した。
この表14の第一の蛍光物質の欄において、例えば、実施例1と記載されている欄は、実施例1と同一の蛍光物質を用いていることを示している。
表14に示すように、実施例78〜154はそれぞれ、実施例1〜77と同一の蛍光物質を第一の蛍光物質として用い、その第一の蛍光物質に対してさらに、第二の蛍光物質として、Y3Al5O12:Ce(YAG:Ce)を用いて構成した発光デバイスである。
また、第二の蛍光物質は、原料酸化物であるY2O3、Gd2O3、CeO2と、フッ化物などのフラックスを乾式混合して坩堝に詰め、還元雰囲気中で1400℃で3〜7時間焼成して得られる焼成品をボールミルして、洗浄、分離、乾燥工程を経て最後に篩を通して得られる。
In Examples 78 to 154, light emitting devices were fabricated in the same manner as in Example 1 except that the phosphors were configured using the first phosphor substance and the second two kinds of phosphor substances shown in Table 14. In Examples 78 to 154, the composition of the light emitting layer was adjusted so that the LED chip had a light emission wavelength of 400 nm.
In the column of the first fluorescent material in Table 14, for example, the column described as Example 1 indicates that the same fluorescent material as in Example 1 is used.
As shown in Table 14, each of Examples 78 to 154 uses the same fluorescent material as that of Examples 1 to 77 as the first fluorescent material, and the second fluorescent material is further added to the first fluorescent material. The light emitting device is configured using Y 3 Al 5 O 12 : Ce (YAG: Ce).
In addition, the second fluorescent material is a raw material oxide Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , CeO 2 and a flux such as fluoride are dry-mixed and packed in a crucible. The baked product obtained by calcination for ˜7 hours is ball milled, washed, separated and dried, and finally passed through a sieve.
また、第二の蛍光物質は、原料として、Y、Gd、Ceの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈させ、これを焼成して得られる共沈酸化物と酸化アルミニウムと混合して混合原料を得、これにフラックスとしてフッ化バリウムを混合して坩堝に詰めて上記と同様の方法で得ることもできる。 The second fluorescent material is a coprecipitated oxide obtained by coprecipitation with oxalic acid as a raw material and co-precipitating a solution obtained by dissolving rare earth elements of Y, Gd, and Ce in acid at a stoichiometric ratio. It is also possible to obtain a mixed raw material by mixing it with aluminum oxide, mix barium fluoride as a flux with this and pack it in a crucible, and obtain it by the same method as described above.
実施例78〜154では、実施例1〜77とそれぞれ同様にして作製された第一の蛍光物質及び上述のようにして作製された第二の蛍光物質と、SiO2からなるフィラー或いは拡散剤とをニトロセルロース90wt%とγ−アルミナ10wt%からなるスラリーに含有させ、リッドの透光性窓部の背面に塗布し、220℃にて30分間加熱硬化させることにより色変換部材を構成する。 In Examples 78 to 154, the first fluorescent material produced in the same manner as in Examples 1 to 77, the second fluorescent material produced as described above, and a filler or diffusing agent made of SiO 2 Is contained in a slurry composed of 90 wt% of nitrocellulose and 10 wt% of γ-alumina, applied to the back surface of the transparent window portion of the lid, and heated and cured at 220 ° C. for 30 minutes to constitute a color conversion member.
そして、パッケージの凹部内の水分を十分に排除した後、中央部にガラス窓部を有するコバール製リッドにて前記凹部を封止しシーム溶接を行い発光デバイスを作製する。
以上のようにして作製された実施例78の発光デバイスは、図9のような発光スペクトルを有し、表14に示すように、色度座標が(x,y)=(0.360、0.370)の白色系発光であり、20mAで作動時の発光輝度は24(lm/W)である。
表14には、実施例78〜154の各実施例の特性(色度座標と20mAで作動時の発光輝度)を示す。
And after fully removing the water | moisture content in the recessed part of a package, the said recessed part is sealed with the Kovar lid which has a glass window part in the center part, and a light-emitting device is produced by seam welding.
The light-emitting device of Example 78 manufactured as described above has an emission spectrum as shown in FIG. 9, and the chromaticity coordinates are (x, y) = (0.360, 0) as shown in Table 14. .370) white light emission, and the light emission luminance when operated at 20 mA is 24 (lm / W).
Table 14 shows the characteristics (the chromaticity coordinates and the light emission luminance during operation at 20 mA) of Examples 78 to 154.
表14
Table 14
ここで、実施例107は、実施例30と同様にして色変換部材を形成し、実施例108は実施例31と同様にして色変換部材を形成した以外は、実施例78と同様にして作製した。
以上の実施例1〜154では、365nm励起の時の色度のみを示したが、実施例1〜154ではそれぞれ、400nm励起の場合の色度も、365nm励起の時の色度とほぼ同様の値を示した。
以上の実施例で説明したように、本発明によれば、演色性が良好でかつ色度変化を抑えることができる発光デバイスを提供できる。
また、本発明によれば、紫外域から可視光の短波長側の光で蛍光物質を励起した場合において、蛍光物質の組成によって所望の色味に調整できる。
Here, Example 107 was produced in the same manner as Example 30 except that a color conversion member was formed in the same manner as Example 30, and Example 108 was produced in the same manner as Example 31 except that a color conversion member was formed. did.
In Examples 1 to 154 above, only the chromaticity at the time of 365 nm excitation was shown. However, in Examples 1 to 154, the chromaticity at the time of 400 nm excitation was almost the same as the chromaticity at the time of 365 nm excitation, respectively. The value is shown.
As described in the above embodiments, according to the present invention, it is possible to provide a light emitting device that has good color rendering properties and can suppress a change in chromaticity.
Further, according to the present invention, when the fluorescent material is excited by light on the short wavelength side of visible light from the ultraviolet region, it can be adjusted to a desired color by the composition of the fluorescent material.
本発明に係る発光デバイスは、半導体発光素子の利点を活かし、照明までも含めた光源として従来のものより優れている。
したがって、本発明によれば、信号灯、照明、ディスプレイ、インジケータや各種光源などに使用可能な優れた発光デバイスを提供できる。
The light-emitting device according to the present invention is superior to the conventional one as a light source including illumination, taking advantage of the semiconductor light-emitting element.
Therefore, according to this invention, the outstanding light-emitting device which can be used for a signal lamp, illumination, a display, an indicator, various light sources, etc. can be provided.
1 LEDチップ、2 リード電極、3 貫通孔、4 Agワイヤ、5 パッケージ、6 コバール製リッド、7 ガラス窓部、8 蛍光物質、80 色変換部材。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
575nm〜630nmの発光ピーク波長を有する第1の蛍光物質と、
前記第1の蛍光物質とは異なり、青色系から赤色系に発光する第2の蛍光物質と、
を有することを特徴とする白色発光装置。 A light emitting element;
A first fluorescent material having an emission peak wavelength of 575 nm to 630 nm;
Unlike the first fluorescent material, a second fluorescent material that emits light from blue to red,
A white light emitting device comprising:
(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2
(ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種、L1はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種、QはF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種であり、0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。)で表される組成を有する蛍光物質であって、
前記蛍光物質は、340nmから440nmの紫外領域から可視光の短波長領域に発光スペクトルを有する光により励起されることを特徴とする蛍光物質。 Formula (M1 1-ab Eu a L1 b ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2
(However, M1 is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn, L1 is at least one selected from Mn, Fe, Cr, and Sn, and Q is selected from F, Cl, Br, and I. A fluorescent material having a composition represented by 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.0001 ≦ b ≦ 0.5),
The fluorescent material is excited by light having an emission spectrum from an ultraviolet region of 340 nm to 440 nm to a short wavelength region of visible light.
前記発光素子は340nmから440nmの紫外領域から可視光の短波長領域に発光スペクトルを有し、
前記蛍光物質は、請求項8乃至請求項13の少なくともいずれか一項に記載の蛍光物質であることを特徴とする発光デバイス。 A light-emitting device comprising a light-emitting element and a fluorescent material excited by light emitted from the light-emitting element,
The light emitting element has an emission spectrum from an ultraviolet region of 340 nm to 440 nm to a short wavelength region of visible light,
The light emitting device, wherein the fluorescent material is the fluorescent material according to at least one of claims 8 to 13.
(1)(M11−a−bEuaL1b)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質(ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、L1はMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。)、
(2)(M11−aEua)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質(ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5である。)、
(3)(M11−a−bEuaMnb)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質(ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。)、
(4)(M21−a−cEuaBac)10(PO4)6Q2で表される蛍光物質(ただし、M2はMg、Ca、Sr、Znから選択される少なくとも1種と、Qはハロゲン元素のF、Cl、Br、Iから選択される少なくとも1種とを有する。0.0001≦a≦0.5、0.10≦c≦0.98である。)、
(5)M11−aEuaAl2O4で表される蛍光物質(ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5である。)、
(6)M11−a−bEuaMnbAl2O4で表される蛍光物質(ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。)、
(7)M31−a−cEuaCacAl2O4で表される蛍光物質(ただし、M3はMg、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5、0.10≦c≦0.98である。)、
(8)M41−aEuaMgAl10O17で表される蛍光物質(ただし、M4はCa、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5である。)、
(9)M41−aEuaMg1−bMnbAl10O17で表される蛍光物質(ただし、M4はCa、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5、0.0001≦b≦0.5である。)、
(10)(M11−aEua)4Al14O25で表される蛍光物質(ただし、M1はMg、Ca、Ba、Sr、Znから選択される少なくとも1種を有する。0.0001≦a≦0.5である。)、
(11)ZnS:Cuで表される蛍光物質、
(12)(Zn、Cd)S:Cu、Mnで表される蛍光物質、
(13)Re2O2S:Euで表される蛍光物質(ただし、ReはSc、Y、La、Gd、Luから選択される少なくとも1種を有する。)、
からなる群から選択される少なくとも1つの蛍光物質を含むことを特徴とする請求項14に記載の発光デバイス。 The light emitting device further includes:
(1) A fluorescent substance represented by (M1 1-ab Eu a L1 b ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 (where M1 is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, Zn) L1 has at least one selected from Mn, Fe, Cr, and Sn, and Q has at least one selected from the halogen elements F, Cl, Br, and I. 0.0001 ≦ a ≦ 0 .5, 0.0001 ≦ b ≦ 0.5).
(2) A fluorescent material represented by (M1 1-a Eu a ) 10 (PO 4 ) 6 Q 2 (where M1 is at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, and Q is And at least one selected from the halogen elements F, Cl, Br, and I. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5)
(3) (M1 1-a -b Eu a Mn b) 10 (PO 4) 6 Q 2 with a fluorescent material represented (provided that at least one M1 is to Mg, Ca, Ba, Sr, are selected from Zn And Q has at least one selected from the halogen elements F, Cl, Br, and I. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.0001 ≦ b ≦ 0.5.
(4) (M2 1-a -c Eu a Ba c) 10 fluorescent substance represented by (PO 4) 6 Q 2 (although, M2 is at least one selected from Mg, Ca, Sr, Zn, Q has at least one selected from the halogen elements F, Cl, Br, and I. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.10 ≦ c ≦ 0.98).
(5) Fluorescent substance represented by M1 1-a Eu a Al 2 O 4 (where M1 has at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0 .5)),
(6) M1 1-a- b Eu a Mn b Al 2 O 4 with a fluorescent material represented (although, M1 has at least one member selected Mg, Ca, Ba, Sr, from Zn .0.0001 ≦ a ≦ 0.5, 0.0001 ≦ b ≦ 0.5)
(7) Fluorescent substance represented by M3 1-ac Eu a Ca c Al 2 O 4 (however, M3 has at least one selected from Mg, Ba, Sr, Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 and 0.10 ≦ c ≦ 0.98).
(8) A fluorescent material represented by M4 1-a Eu a MgAl 10 O 17 (however, M4 has at least one selected from Ca, Ba, Sr and Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5 ),
(9) M4 1-a Eu a Mg 1-b Mn b Al 10 O 17 fluorescent material (however, M4 has at least one selected from Ca, Ba, Sr, Zn) ≦ a ≦ 0.5, 0.0001 ≦ b ≦ 0.5)
(10) A fluorescent material represented by (M1 1-a Eu a ) 4 Al 14 O 25 (where M1 has at least one selected from Mg, Ca, Ba, Sr, and Zn. 0.0001 ≦ a ≦ 0.5)
(11) A fluorescent material represented by ZnS: Cu,
(12) A fluorescent material represented by (Zn, Cd) S: Cu, Mn,
(13) A fluorescent material represented by Re 2 O 2 S: Eu (where Re has at least one selected from Sc, Y, La, Gd, and Lu),
The light emitting device according to claim 14, comprising at least one fluorescent material selected from the group consisting of:
The light emitting device according to claim 14, wherein the light emitting device further includes an aluminum oxide phosphor containing Y or Tb.
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