JP2007214579A - Phosphor conversion light emitting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting device having desired color rendering properties. <P>SOLUTION: A phosphor conversion light emitting device includes a light emitting layer disposed between n-type region and a p-type region, so as to emit light having a first peak wavelength; a first phosphor constituted so as to emit light having a second peak wavelength; a second phosphor constituted so as to emit light having a third peak wavelength. The second phosphor is a phosphor activated by Eu3+, constituted so that a maximum intensity in a wavelength range from 460 to 470 nm is at least 5% of the maximum intensity in the wavelength range from 220 to 320 nm, in an excitation spectrum in 298 K and 1.013 bar. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、蛍光体変換半導体発光デバイスに関する。   The present invention relates to a phosphor-converted semiconductor light emitting device.

最も効率の良い光源のうち、発光ダイオード(LEDs)、共振器型LED(RCLEDs)、垂直共振器型面発光レーザダイオード(VCSELs)及びエッジ発光レーザを含む半導体発光デバイスが、現在利用可能となっている。可視スペクトルにわたって動作可能な高輝度発光デバイスの作製において現在関心が集められている材料システムは、III-V族半導体、具体的には、III族窒化物材料とも称されるガリウム、アルミニウム、インジウム及び窒素の特定の二成分、三成分及び四成分合金を含む。典型的には、III族窒化物発光デバイスは、サファイア、炭化珪素、III族窒化物又は他の好適な基板の上に、金属・有機化学気相成長(MOCVD)、分子線エピタキシー(MBE)又は他のエピタキシャル技術によって、様々な組成及びドーパント濃度の半導体層のスタックをエピタキシャル成長させることにより作製される。このスタックは、基板の上に形成された例えばシリコンをドープした1又はそれ以上のn型層と、このn型層の上に形成された活性領域内の1又はそれ以上の発光層と、この活性領域の上に形成された例えばマグネシウムをドープした1又はそれ以上のp型層と、を含むことが多い。電気的なコンタクトが、n型領域及びp型領域の上に形成される。   Among the most efficient light sources, semiconductor light emitting devices, including light emitting diodes (LEDs), resonator LEDs (RCLEDs), vertical cavity surface emitting laser diodes (VCSELs), and edge emitting lasers are now available. Yes. Material systems currently of interest in the fabrication of high-intensity light-emitting devices that can operate over the visible spectrum include III-V semiconductors, specifically gallium, aluminum, indium and so-called III-nitride materials. Includes certain binary, ternary and quaternary alloys of nitrogen. Typically, group III nitride light-emitting devices are fabricated on metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), or sapphire, silicon carbide, group III nitride, or other suitable substrates. Other epitaxial techniques are produced by epitaxially growing stacks of semiconductor layers of various compositions and dopant concentrations. The stack includes one or more n-type layers, for example doped with silicon, formed on a substrate, one or more light-emitting layers in an active region formed on the n-type layer, Often includes one or more p-type layers, for example doped with magnesium, formed over the active region. Electrical contacts are formed on the n-type region and the p-type region.

現在入手可能なIII族窒化物デバイスにより発せられる光は、一般的に、可視スペクトルのより短い波長にあるので、III族窒化物デバイスにより生成される光は、より長い波長を有する光を生成するように容易に変換することができる。第1のピーク波長を有する光(「1次光」)は、ルミネッセンス(luminescence)/蛍光発光(fluorescence)として知られるプロセスを用いて、これより長いピーク波長を有する光(「2次光」)に変換できる、ということが当業技術において周知となっている。蛍光発光プロセスは、蛍光体といったような波長変換材料により1次光を吸収すること、及び、2次光を発する蛍光体材料のルミネッセンス中心を励起すること、を含む。2次光のピーク波長は、蛍光体材料に依存する。蛍光体材料のタイプは、特定のピーク波長を有する2次光を生ずるように選択することができる。   Since the light emitted by currently available group III-nitride devices is generally at shorter wavelengths in the visible spectrum, the light generated by group-III nitride devices produces light with longer wavelengths. Can be easily converted. Light having a first peak wavelength (“primary light”) is light having a longer peak wavelength (“secondary light”) using a process known as luminescence / fluorescence. Is known in the art. The fluorescence emission process includes absorbing the primary light by a wavelength converting material such as a phosphor and exciting the luminescent center of the phosphor material that emits the secondary light. The peak wavelength of the secondary light depends on the phosphor material. The type of phosphor material can be selected to produce secondary light having a specific peak wavelength.

一般的なアプリケーションでは、発光デバイス及び蛍光体材料は、1次光と2次光とを結合させた光が白色にみえるように選択される。通常の白色蛍光体変換LEDでは、青色光を発するIII族窒化物ダイが、Y3Al5O12:Ce3+といったような黄色光を発する蛍光体と結合される。このような白色光デバイスは、結合した光が可視光スペクトルの赤色領域において欠けているので、典型的には望ましくない演色特性を有する。 In a typical application, the light emitting device and phosphor material are selected such that the light combining the primary light and the secondary light appears white. In a typical white phosphor-converted LED, a group III nitride die that emits blue light is combined with a phosphor that emits yellow light, such as Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ . Such white light devices typically have undesirable color rendering properties because the combined light is lacking in the red region of the visible light spectrum.

米国特許第6,351,069号は、2つの蛍光体すなわち黄色光を発する第1の蛍光体及び赤色光を発する蛍光体を含む蛍光体変換LEDを開示している。   US Pat. No. 6,351,069 discloses a phosphor-converted LED comprising two phosphors, a first phosphor that emits yellow light and a phosphor that emits red light.

本発明の様々な実施の形態によれば、蛍光体変換発光デバイスは、n型領域とp型領域との間に配置され第1のピーク波長を有する光を発するように構成された発光層を含む半導体構造と、第2のピーク波長を有する光を発するように構成された第1の蛍光体と、第3のピーク波長を有する光を発するように構成された第2の蛍光体と、を含む。第2の蛍光体は、298K及び1.013barにおける励起スペクトルにおいて、460nmと470nmとの間の波長領域における最大強度が、220nmと320nmとの間の波長領域における最大強度の少なくとも5%であるように構成された、Eu3+により活性化される蛍光体である。   According to various embodiments of the present invention, a phosphor-converted light emitting device includes a light emitting layer disposed between an n-type region and a p-type region and configured to emit light having a first peak wavelength. A semiconductor structure including: a first phosphor configured to emit light having a second peak wavelength; and a second phosphor configured to emit light having a third peak wavelength. Including. The second phosphor is such that, in the excitation spectrum at 298 K and 1.013 bar, the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm is at least 5% of the maximum intensity in the wavelength region between 220 nm and 320 nm. It is a configured phosphor activated by Eu3 +.

EU2+により活性化する赤色発光蛍光体は、発光デバイス内に存在する他の成分を酸化させ又はこの他の成分と反応するEU2+の傾向によって不本意なことに不安定である。EU2+により活性化する蛍光体の別の欠点は、低ルーメン量(光束量)の原因となる比較的に幅広い発光バンドである。 Red-emitting phosphor activated by EU 2+ is labile to involuntary by the tendency of the EU 2+ that react with the other components present in the light emitting device is oxidized or the other components. Another disadvantage of phosphors activated by EU 2+ is a relatively broad emission band that causes low lumen volume (light flux).

EU3+により活性化する赤色発光蛍光体は、その寿命期間において、一般的に、EU2+により活性化する蛍光体よりも安定であるが、EU3+により活性化する蛍光体は、一般的に、非常に短い波長であるUV-C及びVUVのみにおいて強力な吸収性を有するが、その吸収性は、これよりも長い波長において、特に可視波長において、非常に弱い。長い波長における弱い吸収性は、蛍光体変換発光デバイスにおけるこのようなEU3+の適用に水を差すものである。なぜならば、このようなデバイスにおいて用いられる効率の良い高輝度LEDの発光波長が、一般的には、このようなEU3+により活性化する蛍光体が強力な吸収性を有するような波長領域よりも著しく長い波長である、350nmの上のUV-Aスペクトル領域内、又は、青色スペクトル領域内にあるからである。 Red-emitting phosphors activated by EU 3+ are generally more stable than EU 2+ activated phosphors over their lifetime, but phosphors activated by EU 3+ are generally In particular, it has strong absorption only at UV-C and VUV, which are very short wavelengths, but its absorption is very weak at longer wavelengths, especially at visible wavelengths. The weak absorptivity at long wavelengths makes water for such EU 3+ applications in phosphor-converted light emitting devices. This is because the emission wavelength of an efficient high-brightness LED used in such devices is generally higher than the wavelength region where such phosphors activated by EU 3+ have strong absorption. Because it is in the UV-A spectral region above 350 nm or in the blue spectral region, which is a significantly longer wavelength.

本発明の様々な実施の形態によれば、蛍光体変換発光デバイスは、青色発光LEDとともに用いるのに好適な励起スペクトルを有する、EU3+により活性化する赤色発光蛍光体を含む。いくつかの実施の形態では、EU3+により活性化する(298K、1.013bar)蛍光体材料の励起スペクトルにおいて、460nmと470nmとの間における波長領域における最大強度は、220nmと320nmとの間における波長領域における最大強度の少なくとも5%である。本明細書で用いられる通り、吸収スペクトルにおいて、「強度(intensity)」という用語は、吸収される光の量(吸収力に対応する)を示す。 According to various embodiments of the present invention, a phosphor-converted light emitting device includes a red light emitting phosphor activated by EU 3+ having an excitation spectrum suitable for use with a blue light emitting LED. In some embodiments, in the excitation spectrum of a phosphor material activated by EU 3+ (298K, 1.013 bar), the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm is between 220 nm and 320 nm. At least 5% of the maximum intensity in the wavelength region. As used herein, in the absorption spectrum, the term “intensity” refers to the amount of light absorbed (corresponding to absorption power).

いくつかの実施の形態では、EU3+により活性化する赤色蛍光体において、蛍光体内のEu原子のうちの、少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%、さらに好ましくは少なくとも98%が、EU3+の形態を採る。EU3+材料のスペクトル(吸収及び発光)特性は、時間が経過してもEU2+材料よりも安定している。なぜならば、EU3+は、EU2+ほど容易には酸化しないからである。したがって、EU2+原子が少ないほど、蛍光体材料の寿命作用はよくなる。 In some embodiments, the red phosphor activated by EU 3+, of the fluorescent body Eu atoms, at least 90%, more preferably at least 95%, more preferably at least 98%, EU 3 Take the form of + . The spectral (absorption and emission) properties of EU 3+ materials are more stable than EU 2+ materials over time. This is because EU 3+ does not oxidize as easily as EU 2+ . Therefore, the fewer EU 2+ atoms, the better the lifetime effect of the phosphor material.

上記のように特定した青色スペクトル領域におけるEU3+により活性化する蛍光体材料の向上した吸収能力を用いることにより、本発明の様々な実施の形態に係る発光デバイスは、青色原色光を有するLEDとともに効率的に動作することができる。変換要素の吸収気力は、材料自体の吸収力と、原色光の伝播方向におけるその変換要素の厚みと、に依存する。同等の吸収力を得るために、本発明の様々な実施の形態に係るより効率的な光変換材料(材料自体の高い吸収力)は、よりコンパクトなデバイスについてのより薄い蛍光体材料の適用を可能とし、及び/又は、2次光の再吸収というリスク及びその後に生ずる放射のない遷移(radiation-less)を低減し、これが、より薄い変換要素に起因する発光デバイスの向上した効率につながる。青色吸収能力を向上させることは、同時に、350nmと420nmとの間におけるUV-A領域付近における吸収能力をも向上させることになる。したがって、本発明の様々な実施の形態では、UV-A領域内のLEDの発光は、本発明の様々な実施の形態に係る蛍光体材料と結合させることもできる。 By using the improved absorption capability of the phosphor material activated by EU 3+ in the blue spectral region specified as described above, the light emitting device according to various embodiments of the present invention is an LED having blue primary color light. And can operate efficiently. The absorptive power of the conversion element depends on the absorption power of the material itself and the thickness of the conversion element in the propagation direction of the primary color light. In order to obtain an equivalent absorption power, the more efficient light conversion material (high absorption power of the material itself) according to various embodiments of the present invention allows the application of thinner phosphor materials for more compact devices. Enable and / or reduce the risk of secondary light reabsorption and the subsequent radiation-less transition, which leads to an improved efficiency of the light emitting device due to the thinner conversion elements. Improving the blue absorption capability will also improve the absorption capability near the UV-A region between 350 nm and 420 nm. Thus, in various embodiments of the present invention, the emission of LEDs in the UV-A region can be combined with phosphor materials according to various embodiments of the present invention.

いくつかの実施の形態では、EU3+により活性化する蛍光体材料の発光スペクトル(298K、1.013bar)において、680nmから720nmの間の波長領域におけるピーク領域は、570nmから720nmの間の波長領域におけるピーク領域のうちの少なくとも15%である。このようなデバイスは、いくつかのアプリケーションについて100〜200ルーメン/ワットという効率が実現可能であるので、深い赤色発光特性を示す。このようなデバイスはまた、赤色蛍光体の安定性に起因して、改善されたカラーポイント(color point)を示すことができる。本明細書で用いられるように、「ピーク領域(peak area)」という用語は、特定の波長領域内における光の全体量を示す。 In some embodiments, the peak region in the wavelength region between 680 nm and 720 nm is in the wavelength region between 570 nm and 720 nm in the emission spectrum (298K, 1.013 bar) of the phosphor material activated by EU 3+ At least 15% of the peak area at. Such devices exhibit deep red emission characteristics because an efficiency of 100-200 lumens / watt can be achieved for some applications. Such devices can also exhibit improved color points due to the stability of the red phosphor. As used herein, the term “peak area” refers to the total amount of light within a particular wavelength region.

本発明の1つの実施の形態では、EU3+により活性化する蛍光体材料におけるEUの原子ドーパントレベルは、20%まで高められかつ20%を含む。これよりもEU3+濃度を高くすることは、吸収されたエネルギーの表面及び欠陥サイト(defect sites)に対する顕著なエネルギー遷移につながり、したがって、濃度消光として知られる現象である、EU3+ルミネッセンスの消光につながる。 In one embodiment of the present invention, the EU atomic dopant level in the phosphor material activated by EU 3+ is increased to 20% and comprises 20%. Higher EU 3+ concentrations lead to significant energy transitions of absorbed energy to the surface and defect sites, and thus a phenomenon known as concentration quenching, EU 3+ luminescence. It leads to quenching.

本発明の1つの実施の形態では、EU3+により活性化する蛍光体材料は、さらに、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、アンチモン(Sb)又はこれらの混合物を含むグループから選択された複数種ドーパント(co-dopant)Mを含む。これらの付加的なドーパントは、d軌道上に多数の電子を有する元素であり、このことが、電子密度を増加させて主格子(host lattice)内のEU3+の吸収能力を向上させる。本発明の1つの実施の形態では、EU3+により活性化する材料におけるMの原子ドーパントの濃度(原子-%)が、20%にまで高められる。M3+の濃度をこれよりも高くすることは、吸収された光の表面及び欠陥サイトに対する顕著なエネルギー遷移につながり、したがって、活性体(activator)ルミネッセンスの消光につながる。 In one embodiment of the invention, the phosphor material activated by EU 3+ further comprises a group comprising bismuth (Bi), indium (In), thallium (Tl), antimony (Sb) or mixtures thereof. A plurality of co-dopant M selected from These additional dopants are elements having a large number of electrons on the d orbital, which increases the electron density and improves the absorption capacity of EU 3+ in the main lattice. In one embodiment of the present invention, the concentration of atomic dopants of M (atomic-%) in materials activated by EU 3+ is increased to 20%. Increasing the concentration of M 3+ leads to significant energy transitions to the absorbed light surface and defect sites, thus leading to quenching of activator luminescence.

本発明の1つの実施の形態では、EU3+により活性化する材料におけるEU(原子-%)のM(原子-%)に対する比が、0.1:1〜10:1である。上述したEuとMとの比(Eu:M)において2以上の複数種ドーパントが存在している場合には、Mはすべての複数種ドーパントの合計を表わす。 In one embodiment of the invention, the ratio of EU (atomic-%) to M (atomic-%) in the material activated by EU 3+ is 0.1: 1 to 10: 1. In the above-mentioned ratio of Eu to M (Eu: M), when two or more kinds of dopants are present, M represents the sum of all the kinds of dopants.

本発明の1つの実施の形態では、EU3+により活性化する蛍光体材料は、酸化物、オキシハロゲン化物(oxyhalogenides)、ガーネット、バナジウム酸塩、タングステン酸塩、ホウ酸塩、珪酸塩、ゲルマニウム酸塩、又は、これらの混合物を含むグループから選択される。これらの材料は、主格子内の酸素陰イオン(oxygen anions)の欠陥サイトにおける高い電子密度をもたらし、このことがEU3+の向上した吸収特性につながる。 In one embodiment of the invention, the phosphor material activated by EU 3+ is an oxide, oxyhalogenides, garnet, vanadate, tungstate, borate, silicate, germanium. It is selected from the group comprising acid salts or mixtures thereof. These materials result in high electron density at the oxygen anions defect sites in the main lattice, which leads to the improved absorption properties of EU 3+ .

本発明の1つの実施の形態では、EU3+により活性化する蛍光体材料は、(Gd1-x-zLux)2O3:Euz、(Y1-x-zGdxLuy)3Al5O12:Euz、Ba2(Y1-x-y-zGdxLuy)2Si4O13:Euz、Ba2(Y1-x-y-zGdxLuy)2Ge4O13:Euz、(Y1-x-y-zGdxLuy)VO4:Euz、(Y1-x-y-zGdxLuy)OF:Euz、(Y1-x-y-zGdxLuy)OCl:Euz、Ba(Y1-x-y-zGdxLuy)B9O16:Euz、Ba3(Y1-x-y-zGdxLuy)(BO3)3:Euz、(Y1-x-y-zGdxLuy)2SiO5:Euz、(Ca1-aSra)3(Y1-x-y-zLuwGaxIny)2Ge3O12:Euz(a,w,x,y=0.0-1.0, z=0.0-0.2)、(Ca1-aSra)3(Y1-x-y-zLuvGaWInx)2Ge3O12:EuyBiz(a,v,w,x=0.0-1.0,y,z=0.0-0.2)、M=(Br,Cl,I)を有するLaOM:Eu、Na9[(Y1-x-y-zLuxGdy)W10O36]:Euz、(Y1-x-y-zLuxGdy)[P(Mo3O10)4]:Euz(x,y=0.0-1.0,z=0.0-0.2)、及び、これらの混合物から選択される。ここで、EU3+は、高い負の電荷密度を有するイオンによって囲まれており、このことが、UV-A及び青色スペクトル領域の付近における向上した吸収特性につながる。 In one embodiment of the invention, the phosphor material activated by EU 3+ is (Gd 1 -xz Lu x ) 2 O 3 : Eu z , (Y 1 -xz Gd x Lu y ) 3 Al 5 O 12 : Eu z , Ba 2 (Y 1-xyz Gd x Lu y ) 2 Si 4 O 13 : Eu z , Ba 2 (Y 1-xyz Gd x Lu y ) 2 Ge 4 O 13 : Eu z , (Y 1-xyz Gd x Lu y ) VO 4 : Eu z , (Y 1-xyz Gd x Lu y ) OF: Eu z , (Y 1-xyz Gd x Lu y ) OCl: Eu z , Ba (Y 1-xyz Gd x Lu y ) B 9 O 16 : Eu z , Ba 3 (Y 1-xyz Gd x Lu y ) (BO 3 ) 3 : Eu z , (Y 1-xyz Gd x Lu y ) 2 SiO 5 : Eu z , (Ca 1-a Sr a ) 3 (Y 1-xyz Lu w Ga x In y ) 2 Ge 3 O 12 : Eu z (a, w, x, y = 0.0-1.0, z = 0.0-0.2), (Ca 1-a Sr a ) 3 (Y 1-xyz Lu v Ga W In x ) 2 Ge 3 O 12 : Eu y Bi z (a, v, w, x = 0.0-1.0, y, z = 0.0- 0.2), LaOM with M = (Br, Cl, I): Eu, Na 9 [(Y 1-xyz Lu x Gd y ) W 10 O 36 ]: Eu z , (Y 1-xyz Lu x Gd y ) [P (Mo 3 O 10 ) 4 ]: Eu z (x, y = 0.0-1.0, z = 0.0-0.2) and a mixture thereof. Here, EU 3+ is surrounded by ions with a high negative charge density, which leads to improved absorption properties in the vicinity of UV-A and the blue spectral region.

本発明に係る発光デバイスは、以下に示す1又はそれ以上のシステムを含む、幅広い様々なシステム及び/又はアプリケーションにおいて用いることができる。システムには、オフィス照明システム、家庭アプリケーションシステム、ショップ照明システム、家庭照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、シアター照明システム、光ファイバーアプリケーションシステム、プロジェクションシステム、自己照明ディスプレイシステム、ピクセル化ディスプレイシステム、セグメント化ディスプレイシステム、警告サインシステム、医療照明アプリケーションシステム、インジケータサインシステム、装飾照明システム、ポータブルシステム、自動車アプリケーション及びグリーンハウス照明システムが含まれる。   The light emitting device according to the present invention can be used in a wide variety of systems and / or applications, including one or more of the following systems. Systems include office lighting systems, home application systems, shop lighting systems, home lighting systems, accent lighting systems, spot lighting systems, theater lighting systems, fiber optic application systems, projection systems, self-illuminating display systems, pixelated display systems, segments Display systems, warning sign systems, medical lighting application systems, indicator sign systems, decorative lighting systems, portable systems, automotive applications and green house lighting systems.

上述した構成要素は、特許請求の範囲に記載された構成要素及び本発明の様々な実施の形態に従って用いられる構成要素と同様に、サイズ、形状、材料の選択及び技術的概念に関するいかなる特別な例外を受けることがないので、関連する分野において知られている選択基準を制限なく適用することができる。   The components described above are subject to any special exceptions regarding size, shape, material selection and technical concepts, as well as the components recited in the claims and components used in accordance with various embodiments of the invention. The selection criteria known in the relevant field can be applied without limitation.

図1及び図2は、Euのドーピングレベルを5%にしたY2O3:Eu材料の励起及び発光スペクトルを示す。UV-C及びVUVスペクトル領域におけるEu3+の吸収は強力であるが、300nm辺りの電荷遷移状態の低いエネルギーエッジ以下においては、非常に弱くなっている。300nmより大きな波長におけるこの弱い吸収性が、図1及び図2に示すようなスペクトルを有するEu3+蛍光体を、蛍光体変換発光ダイオードに適用することを妨げている。なぜならば、効率の良い高輝度LEDについての最小発光波長が、一般的には少なくとも、Y2O3:Eu蛍光体材料の強力な吸収波長領域の外側にある370nmだからである。この395nm(7F0-5D3)及び465nm(7F0-5D2)辺りの吸収線は、スピン禁制4f-4f遷移であり、したがって、非常に弱い吸収線である。 1 and 2 show the excitation and emission spectra of a Y 2 O 3 : Eu material with a 5% Eu doping level. The absorption of Eu 3+ in the UV-C and VUV spectral regions is strong but very weak below the low energy edge of the charge transition state around 300 nm. This weak absorption at wavelengths greater than 300 nm prevents the Eu 3+ phosphor having the spectrum as shown in FIGS. 1 and 2 from being applied to a phosphor-converted light emitting diode. This is because the minimum emission wavelength for an efficient high-brightness LED is generally at least 370 nm outside the strong absorption wavelength region of the Y 2 O 3 : Eu phosphor material. The 395nm (7 F 0 - 5 D 3) and 465nm (7 F 0 - 5 D 2) absorption lines around is spin forbidden 4f-4f transitions, therefore, a very weak absorption lines.

本発明の様々な実施の形態に係る赤線発光EU3+蛍光体は、UV-A放射の比較的強力な吸収及び/又は395nm(7F0-5D3)及び465nm(7F0-5D2)辺りにおける弱い吸収線の向上に起因する青色放射を有する。これは、高い共有原子価を有する格子を用いることにより、又は、主格子を[Ar]3d10、[Kr]4d10、[Xe]4f145d10電子構造を有するイオンによって複数種ドープする(co-doping)ことにより、達成される。共有原子価の格子又は電子が豊富に含まれた複数種ドーパントを適用することにより、Eu3+の4f-4f遷移のスピン禁制特性は、ある程度にまで緩和され、このことがこれらの遷移の吸収強度を高めることになる。この向上した吸収特性が、これらの材料を、UV-A及び/又は青色スペクトル領域での発光波長を有する有機又は無機最新式発光ダイオードのための色変換体(カラーコンバータ)として、効率的に適用することを可能とする。 Red line emitting EU 3+ phosphor according to various embodiments of the present invention, a relatively strong absorption and / or 395nm (7 F 0 - 5 D 3) of UV-A radiation and 465nm (7 F 0 - 5 D 2 ) Has a blue emission due to the improvement of weak absorption lines around. This is because the use of a grating having a high covalency or the host lattice [Ar] 3d 10, [Kr ] 4d 10, is more doped with ions having an [Xe] 4f 14 5d 10 electronic structure ( This is achieved by co-doping). By applying covalent valence lattices or multiple dopants rich in electrons, the spin-forbidden properties of Eu 3+ 4f-4f transitions are relaxed to some extent, which is the absorption of these transitions. Strength will be increased. This improved absorption property effectively applies these materials as color converters for organic or inorganic state-of-the-art light emitting diodes with emission wavelengths in the UV-A and / or blue spectral region It is possible to do.

本発明に従った吸収性向上のための好適なEuを含んだ蛍光体材料は、(Gd1-xLux)2O3:Eu、(Y1-yGdxLuy)3Al5O12:Eu、Ba2(Y1-x-yGdxLuy)2Si4O13:Eu、Ba2(Y1-x-yGdxLuy)2Ge4O13:Eu、(Y1-x-yGdxLuy)VO4:Eu、(Y1-x-yGdxLuy)OF:Euz、(Y1-x-yGdxLuy)OCl:Eu、Ba(Y1-x-yGdxLuy)B9O16:Eu、Ba3(Y1-x-yGdxLuy)(BO3)3:Eu、(Y1-x-yGdxLuy)2SiO5:Eu、(Ca1-aSra)3(Y1-w-x-y-zLuwGaxIny)2Ge3O12:Euz(a,w,x,y=0.0-1.0, z=0.0-0.2)、(Ca1-aSra)3(Y1-w-x-y-zLuvGaWInx)2Ge3O12:EuyBiz(a,v,w,x=0.0-1.0,y,z=0.0-0.2)、M=(Br,Cl,I)を有するLaOM:Eu、及び、これらの混合物といったような高い共有原子価の格子である。ここで、Eu3+は、高い負の電荷密度を有するイオンによって囲まれている。好適なEuドーピングレベルは、原子20%にまで高められる。これらの材料内において、Eu3+は、原子遷移確率と比較してスピン禁制遷移の遷移確率に影響を与える主格子との強力な共有原子価の相互作用を示す。 A suitable Eu-containing phosphor material for improving absorption according to the present invention is (Gd 1-x Lu x ) 2 O 3 : Eu, (Y 1-y Gd x Lu y ) 3 Al 5 O 12 : Eu, Ba 2 (Y 1-xy Gd x Lu y ) 2 Si 4 O 13 : Eu, Ba 2 (Y 1-xy Gd x Lu y ) 2 Ge 4 O 13 : Eu, (Y 1-xy Gd x Lu y ) VO 4 : Eu, (Y 1-xy Gd x Lu y ) OF: Eu z , (Y 1-xy Gd x Lu y ) OCl: Eu, Ba (Y 1-xy Gd x Lu y ) B 9 O 16 : Eu, Ba 3 (Y 1-xy Gd x Lu y ) (BO 3 ) 3 : Eu, (Y 1-xy Gd x Lu y ) 2 SiO 5 : Eu, (Ca 1-a Sr a ) 3 (Y 1-wxyz Lu w Ga x In y ) 2 Ge 3 O 12 : Eu z (a, w, x, y = 0.0-1.0, z = 0.0-0.2), (Ca 1-a Sr a ) 3 (Y 1-wxyz Lu v Ga W In x ) 2 Ge 3 O 12 : Eu y Bi z (a, v, w, x = 0.0-1.0, y, z = 0.0-0.2), M = (Br, Cl , I) and high covalent lattices such as LaOM: Eu and mixtures thereof. Here, Eu 3+ is surrounded by ions having a high negative charge density. The preferred Eu doping level is increased to 20% atoms. Within these materials, Eu 3+ exhibits a strong covalent interaction with the main lattice that affects the transition probabilities of spin-forbidden transitions compared to atomic transition probabilities.

Eu3+の主格子との共有原子価の相互作用は、Bi3+、In3+、Tl3+ Sb3+又はこれらの混合物といったような他の3重正帯電イオンを有する主格子を複数種ドーピングすることにより、さらに高められる。In3+を複数種ドーピングする好適なレベルは、原子10%にまで高められる。本発明の別の実施の形態によれば、Euを含む蛍光体材料におけるMの原子ドーパントレベルは、5%にまで高められる。本発明の別の実施の形態によれば、Euを含む蛍光体材料におけるMの原子ドーパントレベルは、1%にまで高められる。 Covalent valence interactions with the main lattice of Eu 3+ can cause multiple main lattices with other triple positively charged ions such as Bi 3+ , In 3+ , Tl 3+ Sb 3+ or mixtures thereof. It is further enhanced by seed doping. The preferred level of doping multiple In3 + is increased to 10% atoms. According to another embodiment of the present invention, the atomic dopant level of M in the phosphor material containing Eu is increased to 5%. According to another embodiment of the present invention, the atomic dopant level of M in the phosphor material containing Eu is increased to 1%.

本発明の1つの実施の形態によれば、Euを含む蛍光体材料におけるEuのMに対する原子%比は、0.5:1と5:1との間にある。本発明の1つの実施の形態によれば、Euを含む蛍光体材料におけるEuのMに対する原子%比は、1:1〜3:1である。2以上の複数種ドーパントMが存在するときには、上記比におけるMという用語は、すべての複数種ドーパントの合計を示す。   According to one embodiment of the present invention, the atomic% ratio of Eu to M in the phosphor material containing Eu is between 0.5: 1 and 5: 1. According to one embodiment of the present invention, the atomic% ratio of Eu to M in the phosphor material containing Eu is 1: 1 to 3: 1. When two or more multi-type dopants M are present, the term M in the above ratio indicates the sum of all multi-type dopants.

吸収された励起エネルギーは、一般的には、より長い波長を有する2次放射によって緩和される。放射の緩和(励起された状態からグランド状態への電子の遷移)前にあっては、励起されたDレベルが、放射のない状態を励起されたDグランド状態5D0に緩和する。遷移ルールによれば、7F2状態への遷移は許容されるが、深い赤色発光につながる7F4状態への遷移は、スピン禁制される。光効率及び演色率を増加させるためには、700nm辺りの波長を有する深い赤色発光が好ましい。本発明に係るEu3+を含む蛍光体材料の高い電子密度はまた、スピン禁制遷移5D0->7F4が許容される遷移5D0->7F2に比較して向上するような発光特性にも影響を与える。 The absorbed excitation energy is generally relaxed by secondary radiation having a longer wavelength. Prior to radiation relaxation (electron transition from the excited state to the ground state), the excited D level relaxes the non-radiative state to the excited D ground state 5 D 0 . According to the transition rule, the transition to the 7 F 2 state is allowed, but the transition to the 7 F 4 state that leads to deep red emission is forbidden by spin. In order to increase the light efficiency and the color rendering ratio, deep red light emission having a wavelength around 700 nm is preferable. The high electron density of the phosphor material containing Eu 3+ according to the invention is also improved compared to the transition 5 D 0- > 7 F 2 where the spin forbidden transition 5 D 0- > 7 F 4 is allowed. Affect the light emission characteristics.

以下に説明する例は、本発明の様々な実施の形態に係るEu3+を含む蛍光体材料の改善された吸収及び発光特性を示す。図1及び図2に示した蛍光体と明確に比較するために、以下に説明する例は、5原子%のEu3+という同一のEuドーピングレベルを含む。Eu3+の存在は、材料の準備によって予め決定される。当業者であれば、本質的にEu3+を含む材料を準備するためにどのような開始材料を選択すべきであるのかが分かる。 The examples described below show improved absorption and emission properties of phosphor materials containing Eu 3+ according to various embodiments of the present invention. For a clear comparison with the phosphors shown in FIGS. 1 and 2, the example described below includes the same Eu doping level of 5 atomic% Eu 3+ . The presence of Eu 3+ is predetermined by the material preparation. The person skilled in the art knows what starting material should be selected to prepare a material containing essentially Eu 3+ .

(例1)
図3及び図4は、LaOCl:Euの励起及び発光スペクトルを示す。図3において、460nmと470nmとの間の波長領域における最大強度は、220nmと320nmとの間の波長領域における最大強度の約21%である。図4において、680nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域は、570nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域の22%である。
(Example 1)
3 and 4 show the excitation and emission spectra of LaOCl: Eu. In FIG. 3, the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm is about 21% of the maximum intensity in the wavelength region between 220 nm and 320 nm. In FIG. 4, the peak region in the wavelength region between 680 nm and 720 nm is 22% of the peak region in the wavelength region between 570 nm and 720 nm.

(例2)
図5及び図6は、Sr3In2Ge3O12:Euの励起及び発光スペクトルを示す。図5において、460nmと470nmとの間の波長領域における最大強度は、220nmと320nmとの間の波長領域における最大強度の約25%である。図6において、680nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域は、570nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域の25%である。
(Example 2)
5 and 6 show the excitation and emission spectra of Sr 3 In 2 Ge 3 O 12 : Eu. In FIG. 5, the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm is about 25% of the maximum intensity in the wavelength region between 220 nm and 320 nm. In FIG. 6, the peak region in the wavelength region between 680 nm and 720 nm is 25% of the peak region in the wavelength region between 570 nm and 720 nm.

(例3)
図7及び図8は、Y2SiO5:Euの励起及び発光スペクトルを示す。図7において、460nmと470nmとの間の波長領域における最大強度は、220nmと320nmとの間の波長領域における最大強度の約11%である。図8において、680nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域は、570nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域の21%である。
(Example 3)
7 and 8 show the excitation and emission spectra of Y 2 SiO 5 : Eu. In FIG. 7, the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm is about 11% of the maximum intensity in the wavelength region between 220 nm and 320 nm. In FIG. 8, the peak region in the wavelength region between 680 nm and 720 nm is 21% of the peak region in the wavelength region between 570 nm and 720 nm.

(図4)
図9及び図10は、Ca3Ga2Ge3O12:Euの励起及び発光スペクトルを示す。図9において、460nmと470nmとの間の波長領域における最大強度は、220nmと320nmとの間の波長領域における最大強度の約11%である。図10において、680nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域は、570nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域の27%である。
(Fig. 4)
9 and 10 show excitation and emission spectra of Ca 3 Ga 2 Ge 3 O 12 : Eu. In FIG. 9, the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm is about 11% of the maximum intensity in the wavelength region between 220 nm and 320 nm. In FIG. 10, the peak region in the wavelength region between 680 nm and 720 nm is 27% of the peak region in the wavelength region between 570 nm and 720 nm.

本発明の1つの実施の形態によれば、Euを含む蛍光体材料の励起スペクトル(298K、1.013bar)において、460nmと470nmとの間の波長領域における最大強度は、上記例3及び例4について示したように、220nmと320nmとの間の波長領域における最大強度の少なくとも約11%である。   According to one embodiment of the present invention, the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm in the excitation spectrum (298 K, 1.013 bar) of the phosphor material containing Eu is the same as in Examples 3 and 4 above. As indicated, at least about 11% of the maximum intensity in the wavelength region between 220 nm and 320 nm.

本発明の別の実施の形態によれば、Euを含む蛍光体材料の励起スペクトル(298K、1.013bar)において、460nmと470nmとの間の波長領域における最大強度は、220nmと320nmとの間の波長領域における最大強度の少なくとも約15%である。   According to another embodiment of the present invention, in the excitation spectrum (298K, 1.013 bar) of the phosphor material containing Eu, the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm is between 220 nm and 320 nm. At least about 15% of the maximum intensity in the wavelength region.

本発明の1つの実施の形態によれば、Euを含む蛍光体材料の励起スペクトル(298K、1.013bar)において、460nmと470nmとの間の波長領域における最大強度は、上記例1及び例2について示したように、220nmと320nmとの間の波長領域における最大強度の少なくとも約20%である。   According to one embodiment of the present invention, in the excitation spectrum (298 K, 1.013 bar) of the phosphor material containing Eu, the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm is the same as in Examples 1 and 2 above. As indicated, at least about 20% of the maximum intensity in the wavelength region between 220 nm and 320 nm.

本発明の1つの実施の形態によれば、Euを含む蛍光体材料の励起スペクトル(298K、1.013bar)において、680nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域は、上記例1、例2、例3及び例4について示したように、570nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域の少なくとも20%である。Euを含む他の蛍光体材料は、異なるピーク領域比を示すことができる。   According to one embodiment of the present invention, in the excitation spectrum (298K, 1.013 bar) of the phosphor material containing Eu, the peak region in the wavelength region between 680 nm and 720 nm is the above-described Example 1, Example 2, As shown for Examples 3 and 4, it is at least 20% of the peak region in the wavelength region between 570 nm and 720 nm. Other phosphor materials including Eu can exhibit different peak area ratios.

(例5)
図11は、本発明の1つの実施の形態に係る発光スペクトルを示す。LEDは次のようにして製造された。20%の(Y,Gd)3Al5O12:Ceと80%のY2SiO5:Euとの粉末混合物が、液体シリコーン前駆体化合物(precursor compound)内において懸濁された。このシリコーン前駆体の滴が、波長465nmの光を発するLEDダイの上に配置され、この後、シリコーンを重合させた。次に、LEDがプラスチックレンズを用いて封じられた。図11が示すように、この結果得られたLEDが3000KというTcを有する良好な光学的特性を示している。
(Example 5)
FIG. 11 shows an emission spectrum according to one embodiment of the present invention. The LED was manufactured as follows. A powder mixture of 20% (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce and 80% Y 2 SiO 5 : Eu was suspended in the liquid silicone precursor compound. The drop of silicone precursor was placed on an LED die emitting light with a wavelength of 465 nm, after which the silicone was polymerized. The LED was then sealed using a plastic lens. As FIG. 11 shows, the resulting LED shows good optical properties with a Tc of 3000K.

(例6)
図12は、本発明の1つの実施の形態に係るLEDの発光スペクトルを示す。LEDは、次のようにして作製された。20%の(Y,Gd)3Al5O12:Ceと80%のLaOCl:Euとの粉末混合物が、液体シリコーン前駆体化合物内において懸濁された。このシリコーン前駆体の滴が、波長465nmの光を発するLEDダイの上に配置され、この後、シリコーンを重合させた。次に、LEDがプラスチックレンズを用いて封じられた。図12が示すように、この結果得られたLEDが3100KというTcを有する良好な光学的特性を示している。
(Example 6)
FIG. 12 shows the emission spectrum of an LED according to one embodiment of the present invention. The LED was manufactured as follows. A powder mixture of 20% (Y, Gd) 3 A 15 O 12 : Ce and 80% LaOCl: Eu was suspended in the liquid silicone precursor compound. The drop of silicone precursor was placed on an LED die emitting light with a wavelength of 465 nm, after which the silicone was polymerized. The LED was then sealed using a plastic lens. As FIG. 12 shows, the resulting LED shows good optical properties with a Tc of 3100K.

他の実施の形態では、例えば変換要素のサイズ及び変換要素のスペクトル特性を所望のアプリケーションに適合させるために、5原子%とは異なるEuドーピングレベルを選択することができる。   In other embodiments, an Eu doping level different from 5 atomic% can be selected, for example, to adapt the size of the conversion element and the spectral characteristics of the conversion element to the desired application.

上述した様々な実施の形態における要素と特徴との特定の組み合わせは、例示的なものにすぎず、これらの技術を他の技術に交換及び置換することもまた、明示的に意図することである。当業者であれば、本明細書において開示されていることについての変形、変更及び他の実現例が、特許請求の範囲に記載のさされた発明の思想及び技術的範囲から逸脱することなく当業者により考えられるものである、ということを認識できよう。したがって、上記開示は、例示的なものであり、限定を意図したものではない。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲及びこれの均等なものによって定められる。さらには、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる参照符号は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を制限するものではない。   The specific combinations of elements and features in the various embodiments described above are merely exemplary, and it is also explicitly intended that these techniques be replaced and replaced with other techniques. . Those skilled in the art will appreciate that variations, modifications, and other implementations of what is disclosed herein do not depart from the spirit and scope of the invention as defined in the claims. You can recognize that this is something that can be considered by the contractor. Accordingly, the above disclosure is illustrative and not intended to be limiting. The technical scope of the present invention is defined by the claims and their equivalents. Furthermore, reference signs used in the present specification and claims do not limit the technical scope of the invention described in the claims.

(材料及び方法)
本発明に係るEuを含む材料のスペクトルは、構内構築スペクトル分光螢光計を用いて測定された。この分光蛍光計システムの光源は、空冷ハウジング内の150Wキセノン(Xe)ランプである。ランプ出力は、0.5mの焦点距離を用いて励起モノクロメータ(ベンサム)の入射スリットに、その焦点が合わせられた。この励起モノクロメータの出射スリットから出る光は、サンプルチャンバ内に送られ、その焦点がいくつかのミラーを介して試験対象となるサンプル材料に合わせられる。試験対象となるサンプルは、水平方向に配向されるが、励起及び発光ブランチの光学軸は、垂直方向に配向され、かつ、ほぼ平行である。この幾何学的配向が、様々なサンプルについての信頼性のある定量的な比較測定を確実なものとする。サンプルチャンバは、ミラーシステムを介して、発光モノクロメータ(ベンサム、焦点距離0.5m)に対して光学的に結合される。発せられた光の検出は、発光モノクロメータの出射スリットに搭載された熱電気冷却型の(thermo-electrically cooled)光電子増倍管(PMT)ユニットを用いて行われる。このシステムは、全体的に、DOSに基づいた構内開発型ソフトウェアプログラムによってコンピュータにより制御される。
(Materials and methods)
The spectrum of the material containing Eu according to the present invention was measured using an on-site built spectrum spectrofluorometer. The light source for this spectrofluorometer system is a 150 W xenon (Xe) lamp in an air-cooled housing. The lamp output was focused on the entrance slit of the excitation monochromator (Bentham) using a 0.5 m focal length. The light exiting from the exit slit of this excitation monochromator is sent into the sample chamber and is focused on the sample material to be tested through several mirrors. The sample to be tested is oriented in the horizontal direction, but the optical axes of the excitation and emission branches are oriented in the vertical direction and are approximately parallel. This geometric orientation ensures reliable quantitative comparative measurements for various samples. The sample chamber is optically coupled to a light emitting monochromator (Bentham, focal length 0.5 m) via a mirror system. Detection of the emitted light is performed using a thermo-electrically cooled photomultiplier tube (PMT) unit mounted in the exit slit of the light emitting monochromator. This system is entirely controlled by a computer by a DOS-based software program based on DOS.

試験対象となるサンプルは、2mmの厚みを有する粉末層として形成され、励起光ビームのスポットサイズは、ほぼ2X3mm2である。励起及び発光ブランチのスペクトル分解能は、1-2nmのオーダである。1nmステップサイズが、励起及び発光スペクトルの決定のために選択された。 The sample to be tested is formed as a powder layer having a thickness of 2 mm, and the spot size of the excitation light beam is approximately 2 × 3 mm 2 . The spectral resolution of the excitation and emission branches is on the order of 1-2 nm. A 1 nm step size was selected for determination of excitation and emission spectra.

上述したEu3+により活性化する赤色発光蛍光体は、白色光を発するように構成された蛍光体変換LEDにおいて用いるのに、特に有効である。このようなデバイスにおいて、青色発光LEDは、黄色又は緑色発光蛍光体と、赤色発光のEu3+による活性化された蛍光体と、組み合わせることができ、或いは、UV発光LEDは、青色発光蛍光体と、黄色又は緑色発光蛍光体と、赤色発光のEu3+により活性化された蛍光体と、組み合わせることができる。 The red light-emitting phosphor activated by Eu 3+ described above is particularly effective for use in a phosphor-converted LED configured to emit white light. In such a device, a blue light emitting LED can be combined with a yellow or green light emitting phosphor and a red light emitting Eu3 + activated phosphor, or a UV light emitting LED can be combined with a blue light emitting phosphor, Yellow or green emitting phosphors can be combined with phosphors activated by red emitting Eu3 +.

好適な黄色又は緑色発光蛍光体は、一般式(Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-zGaz)5O12:CeaPrb(ただし、0<x<1, 0<y<1, 0<z≦0.1, 0<a≦0.2, 0<b≦0.1)を有する、例えばSrGa2S4:Eu2+及びSr1-xBaxSiO4:Eu2+を含む、Lu3Al5O12:Ce3+、Y3Al5O12:Ce3+、SrSi2N2O2:Eu2+、(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlyInzS4):Eu2+といったようなアルミニウムガーネット蛍光体を含む。好適な青色発光蛍光体は、例えば、MgSrSiO4を含む。 Suitable yellow or green-emitting phosphors have the general formula (Lu 1-xyab Y x Gd y ) 3 (Al 1-z Ga z ) 5 O 12 : Ce a Pr b (where 0 <x <1, 0 < y <1, 0 <z ≦ 0.1, 0 <a ≦ 0.2, 0 <b ≦ 0.1), for example including SrGa 2 S 4 : Eu 2+ and Sr 1-x Ba x SiO 4 : Eu 2+ Lu 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ , Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ , SrSi 2 N 2 O 2 : Eu 2+ , (Sr 1-uvx Mg u Ca v Ba x ) (Ga 2-yz Al y In z S 4 ): including aluminum garnet phosphors such as Eu 2+ . Suitable blue emitting phosphors include, for example, MgSrSiO 4 .

上述したEu3+により活性化される赤色蛍光体は、他の赤色蛍光体を上回る利点をもたらすことができる。第1に、Eu3+により活性化される赤色蛍光体の励起スペクトルは、通常、図3、5、7及び9に示したように、可視スペクトルにおける鋭い線(すなわち狭い波長領域)に限定されるので、Eu3+により活性化される赤色蛍光体は、本デバイスにおける黄色又は緑色のいずれの発光蛍光体によって発せられる光をも吸収しない。この結果、Eu3+により活性化される赤色蛍光体は、黄色又は緑色の発光蛍光体から分離する必要がないので、Eu3+により活性化される赤色蛍光体を含む白色光蛍光体変換LEDの実装において著しい柔軟性をもたらすことができる。第2に、Eu3+により活性化される赤色蛍光体を含むデバイスにおける白色光の演色性は、図4、6、8及び10に示したように、赤色蛍光体からの線発光(すなわち狭い波長領域)によって押し上げられる。例えば、いくつかの実施の形態では、このようなデバイスから発せられる合成した光は、演色率Raを80と87との間とした、2800Kと3300Kとの間にある補正済み色温度(CCT)を有することができる。 The red phosphor activated by Eu 3+ described above can provide advantages over other red phosphors. First, the excitation spectrum of a red phosphor activated by Eu 3+ is usually limited to a sharp line (ie, a narrow wavelength region) in the visible spectrum, as shown in FIGS. Thus, the red phosphor activated by Eu 3+ does not absorb the light emitted by either the yellow or green light emitting phosphor in the device. As a result, a red phosphor activated by Eu 3+, there is no need to separate from the yellow or green-emitting phosphor, a white light phosphor converted LED comprising a red phosphor activated by Eu 3+ Can provide significant flexibility in implementation. Second, the color rendering of white light in a device containing a red phosphor activated by Eu 3+ is a linear emission from the red phosphor (ie, narrow, as shown in FIGS. 4, 6, 8 and 10). (Wavelength region). For example, in some embodiments, the combined light emitted from such a device has a corrected color temperature (CCT) between 2800K and 3300K, with a color rendering ratio Ra between 80 and 87 Can have.

図13は、ルミネッセンスセラミックとして形成された黄色又は緑色の蛍光発光体と上述したEu3+により活性化される赤色蛍光体と組み合わせる青色発光LEDを含むデバイスの一部分を示す断面図である。図13に示すデバイスでは、n型領域とp型領域との間に配置された少なくとも1つの発光層20を含むIII族半導体構造18が、成長基板(図示せず)の上に成長させられる。半導体構造18の部分が、各導電タイプの領域を露出するようにエッチングされて、pコンタクト及びnコンタクトが本デバイスにおける同一の面の上に形成され、本デバイスがフリップチップとして搭載されるようになっている。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing a portion of a device that includes a blue light emitting LED combined with a yellow or green phosphor formed as a luminescent ceramic and a red phosphor activated by Eu3 + as described above. In the device shown in FIG. 13, a group III semiconductor structure 18 including at least one light emitting layer 20 disposed between an n-type region and a p-type region is grown on a growth substrate (not shown). A portion of the semiconductor structure 18 is etched to expose regions of each conductivity type so that p and n contacts are formed on the same surface of the device, and the device is mounted as a flip chip. It has become.

半導体構造18はマウント12に接続されており、このマウント12は、例えば、金属相互接続14及び16によって、セラミック又はシリコンをベースとしたものとすることができ、相互接続14及び16は、マウント12を半導体構造18におけるpコンタクト及びnコンタクト(図示せず)に接続する。成長基板は、本デバイスの(半導体構造18とルミネッセンスセラミック22との間に配置される)一部として残ることができ、又は、半導体構造から除去することができる。pコンタクト及びnコンタクトの一方又は両方は、発光層20により生成される光に対し反射性を有するものとして、半導体構造から出る光の大部分が、図13に示すように配向された半導体構造18の上部表面を通って出るようにすることができる。   The semiconductor structure 18 is connected to a mount 12, which can be ceramic or silicon based, for example, by metal interconnects 14 and 16, which are connected to the mount 12. Are connected to a p-contact and an n-contact (not shown) in the semiconductor structure 18. The growth substrate can remain as part of the device (placed between the semiconductor structure 18 and the luminescent ceramic 22) or can be removed from the semiconductor structure. One or both of the p-contact and the n-contact are reflective to the light generated by the light emitting layer 20, and a semiconductor structure 18 in which most of the light emitted from the semiconductor structure is oriented as shown in FIG. Can be allowed to exit through the upper surface.

ルミネッセンスセラミック22の形態を採る黄色又は緑色の発光蛍光体は、半導体構造18の上部表面の上に配置される。ルミネッセンスセラミックは、米国特許出願公開公報第2005−0269582号に詳細に記載されており、この公開公報に記載された内容は、引用により本明細書に組み入れられる。好適なY3Al5O12:Ce3+セラミックは、次の通りに作製することができる。すなわち、40gのY2O3(99.998%)と32gのAl2O3(99.999%)と3.44gのCeO2が、12時間、ローラーベンチ上のイソプロパノール内において、1.5kgの高純度のアルミナボール(直径2mm)を用いて粉砕される。この後、乾燥した前駆体がCO環境下で2時間摂氏1300度において焙焼される。次に、得られたYAG粉末が、エタノール下においてプラネットボールミル(メノウボール)を用いて非塊状にされる(deagglomerated)。次に、セラミック研磨剤がスリップ鋳造(slip cast)されて、乾燥後にセラミック緑色のボディが得られる。この緑色のボディが、次に、2時間、摂氏1700度においてグラファイトの板の間において焼結させられる。 A yellow or green emitting phosphor in the form of a luminescent ceramic 22 is disposed on the upper surface of the semiconductor structure 18. Luminescent ceramics are described in detail in US Patent Application Publication No. 2005-0269582, the contents of which are incorporated herein by reference. A suitable Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ ceramic can be made as follows. That is, 40 g of Y 2 O 3 (99.998%), 32 g of Al 2 O 3 (99.999%) and 3.44 g of CeO 2 were mixed with 1.5 kg of high-purity alumina balls in isopropanol on a roller bench for 12 hours. (2mm diameter) After this, the dried precursor is roasted at 1300 degrees Celsius for 2 hours in a CO environment. The resulting YAG powder is then deagglomerated using a planet ball mill (agate ball) under ethanol. The ceramic abrasive is then slip cast to obtain a ceramic green body after drying. This green body is then sintered between the graphite plates for 2 hours at 1700 degrees Celsius.

ルミネッセンスセラミック22は、半導体構造18に対して、例えば、ダイレクトウェハーボンディングにより、又は、エポキシ、アクリル若しくはシリコーンのような有機材料、1若しくはそれ以上の高屈折率の無機材料、或いは、ソルゲルガラスといったような接着剤により、取り付けることができる。   The luminescent ceramic 22 is applied to the semiconductor structure 18 by, for example, direct wafer bonding, or an organic material such as epoxy, acrylic or silicone, one or more high refractive index inorganic materials, or sol-gel glass. Can be attached by adhesive.

高屈折率材料は、例えば、Schott glass SF59、Schott glass LaSF 3、schott glass LaSF N18及びこれらの混合物といったような高屈折率の光学ガラスを含む。これらのガラスは、ドゥリエーペンシルベニアのSchott Glass Technologies Incorporatedから入手可能である。他には、高屈折率材料は、例えば、(1)(Ge,Sb,Ga)(S,Se)カルコゲナイドガラスといったような高屈折率カルコゲナイドガラス、(2)GaP,InGaP,GaAs及びGaNをこれらに限定することなく含むIII-V族半導体、(3)ZnS,ZnSe,ZnTe,CdS,CdSe及びCdTeをこれらに限定することなく含むII-VI族半導体、(4)Si及びGeをこれらに限定することなく含むIV族半導体及び化合物、(5)有機半導体、(6)酸化タングステン、酸化チタニウム、酸化ニッケル、酸化ジルコニウム、インジウムスズ酸化物、酸化クロミウムをこれらに限定することなく含む酸化金属、(7)フッ化マグネシウム及びフッ化カルシウムをこれらに限定することなく含むフッ化金属、(8)Zn,In,Mg及びSnをこれらに限定することなく含む金属、(9)イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)、(9)リン化物化合物、(10)砒化物化合物、(11)アンチモニド化合物、(12)窒化物化合物、(13)高屈折率有機化合物、並びに、(14)これらの混合物又は合金、を含む。高屈折率の無機材料を用いた接着は、米国特許第7,053,419号に詳細に記載されており、この特許の内容は、引用により本明細書に組み入れられる。   High refractive index materials include, for example, high refractive index optical glasses such as Schott glass SF59, Schott glass LaSF 3, schott glass LaSF N18, and mixtures thereof. These glasses are available from Schott Glass Technologies Incorporated, Drier Pennsylvania. Other high refractive index materials include, for example, (1) high refractive index chalcogenide glass such as (Ge, Sb, Ga) (S, Se) chalcogenide glass, (2) GaP, InGaP, GaAs and GaN. III-V group semiconductors including, but not limited to, (3) II-VI group semiconductors including, but not limited to, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe and CdTe, (4) Si and Ge limited to these Group IV semiconductors and compounds including without (5) organic semiconductors, (6) tungsten oxide, titanium oxide, nickel oxide, zirconium oxide, indium tin oxide, metal oxides including without limitation chromium oxide, ( 7) Metal fluorides including but not limited to magnesium fluoride and calcium fluoride, (8) Metals including but not limited to Zn, In, Mg and Sn, (9) Yttrium aluminum garnet ( YAG), (9) phosphide compound, (10) arsenide compound, (11 ) Antimonide compounds, (12) nitride compounds, (13) high refractive index organic compounds, and (14) mixtures or alloys thereof. Adhesion using high refractive index inorganic materials is described in detail in US Pat. No. 7,053,419, the contents of which are incorporated herein by reference.

ソルゲルガラスは、米国特許第6,642,618号に詳細に記載されており、この特許の内容は、引用により本明細書に組み入れられる。ルミネッセンスセラミックが半導体構造又は成長基板に対してソルゲルガラスによって取り付けられるような実施の形態では、SiO2ソルゲルガラスの屈折率をルミネッセンスセラミックの屈折率及びルミネッセンスセラミックが取り付けられる半導体構造の表面の屈折率に密接に整合させるために、このソルゲルガラスの屈折率を増加させるべく、チタニウム、セリウム、鉛、ガリウム、ビスマス、カドミウム、亜鉛、バリウム又はアルミニウムの酸化物といったような1若しくはそれ以上の材料を、このSiO2ソルゲルガラスの中に含めることができる。 Solgel glass is described in detail in US Pat. No. 6,642,618, the contents of which are incorporated herein by reference. In embodiments such as luminescent ceramic is attached by Sorugerugarasu the semiconductor structure or the growth substrate, closely to the refractive index of the surface of the semiconductor structure the refractive index of SiO 2 Sorugerugarasu refractive index and luminescent ceramic luminescent ceramic is attached One or more materials, such as titanium, cerium, lead, gallium, bismuth, cadmium, zinc, barium or aluminum oxides, are added to the SiO 2 sol-gel glass to increase the refractive index of the sol-gel glass for matching. Can be included.

ルミネッセンスガラスは、例えば光の抽出を増加させるために、織られ、鋳造され、研削され、機械加工され、ホットスタンプされて、所望される形状とされる。例えば、ルミネッセンスセラミックは、ドームレンズ若しくはフレネルレンズといったようなレンズとして形成され、粗くされ、又は、このセラミック内に形成される周期的な格子状の穴といったようなフォトニック結晶構造を用いて織られる。形成されたセラミック層は、このセラミック層が取り付けられる表面よりも小さくすることもでき、この表面と同一のサイズとすることもでき、或いは、この表面より大きくすることもできる。   The luminescent glass is woven, cast, ground, machined, hot stamped, and shaped into the desired shape, for example, to increase light extraction. For example, a luminescent ceramic is formed as a lens, such as a dome lens or a Fresnel lens, roughened, or woven using a photonic crystal structure such as a periodic grid of holes formed in the ceramic. . The formed ceramic layer can be smaller than the surface to which it is attached, can be the same size as this surface, or it can be larger than this surface.

半導体構造18及びルミネッセンスセラミック22を支持するマウント12が、反射性のカップ10内に配置され、この後、第2の蛍光体層24がルミネッセンスセラミックの上に配置される。第2の蛍光体層24は、1又はそれ以上の赤色蛍光体(この蛍光体は、樹脂、シリコーン又はエポキシといったような透明な接着材料26内に配置された、上述したようなEu3+により活性化される赤色発光蛍光体を少なくとも1つを含む)の粒子28を含むことができる。   A mount 12 that supports the semiconductor structure 18 and the luminescent ceramic 22 is placed in the reflective cup 10, after which a second phosphor layer 24 is placed on the luminescent ceramic. The second phosphor layer 24 is activated by one or more red phosphors, which are activated by Eu3 + as described above, placed in a transparent adhesive material 26 such as resin, silicone or epoxy. Particles 28) including at least one red-emitting phosphor.

図14は、別々のルミネッセンスセラミック層として形成された黄色又は緑色発光蛍光体とEu3+により活性化される赤色発光蛍光体とに結合された青色発光LEDを含むデバイスの一部分を示す断面図である。図13に示すように、青色光を発するように構成された発光領域を含むIII族窒化物半導体構造が、マウント12の上に搭載されている。ルミネッセンスセラミック22の形態を採る黄色又は緑色の発光蛍光体が、半導体構造18の上部表面の上に配置される。ルミネッセンスセラミック30の形態を採るEu3+により活性化される赤色発光蛍光体が、ルミネッセンスセラミック22の上部表面の上に配置される。ルミネッセンスセラミック30及び22は、互いに、例えば、上述したように、ダイレクトウェハーボンディングにより、又は、エポキシ、アクリル若しくはシリコーンのような有機材料、1若しくはそれ以上の高屈折率の無機材料、或いは、ソルゲルガラスといったような接着剤により、接続される。ルミネッセンスセラミック30及び22の半導体構造18に対する位置は、反転させることもできる。ルミネッセンスセラミック30及び22は、各々、100μmと300μmとの間における厚みを有することができる。 FIG. 14 is a cross-sectional view showing a portion of a device including a blue light emitting LED coupled to a yellow or green light emitting phosphor formed as a separate luminescent ceramic layer and a red light emitting phosphor activated by Eu 3+ . is there. As shown in FIG. 13, a group III nitride semiconductor structure including a light emitting region configured to emit blue light is mounted on a mount 12. A yellow or green light emitting phosphor in the form of a luminescent ceramic 22 is disposed on the upper surface of the semiconductor structure 18. A red-emitting phosphor activated by Eu 3+ in the form of a luminescent ceramic 30 is arranged on the upper surface of the luminescent ceramic 22. The luminescent ceramics 30 and 22 can be connected to each other, for example, by direct wafer bonding, as described above, or by organic materials such as epoxy, acrylic or silicone, one or more high refractive index inorganic materials, or sol-gel glass. It is connected by such an adhesive. The position of the luminescent ceramics 30 and 22 relative to the semiconductor structure 18 can also be reversed. The luminescent ceramics 30 and 22 can each have a thickness between 100 μm and 300 μm.

Eu3+により活性化される赤色発光蛍光体は、粉末蛍光体材料の粒子がこの粒子の接触点において強力なボンド(bond)又はネック(neck)を形成し始めるまで、この粉末蛍光体材料を加熱することにより、ルミネッセンスセラミックとして形成することができる。焼結が発生する温度及び圧力は、用いられる具体的な蛍光体材料に依存しうる。焼結の間にあっては、部分的に結合された粒子が、さらなるネックの成長によってその多孔率(porosity)をさらに減少させる強固な塊状化を形成する。粒界が形成され、この粒界は、いくつかの結晶粒が他の結晶粒を犠牲にして成長するように移動する。この焼結の段階は、複数の細孔が分離される(閉じた多孔率)まで、複数の細孔チャネルが結合される(開いた多孔率)間、継続する。焼結の最後の段階では、所望の度合いの焼きしまりが達成されるまで、複数の細孔が、閉じて、粒界に沿って緩やかに除去される。 The red-emitting phosphor activated by Eu 3+ will allow this powder phosphor material to remain until the particles of the powder phosphor material begin to form a strong bond or neck at the contact point of the particle. By heating, it can be formed as a luminescent ceramic. The temperature and pressure at which sintering occurs may depend on the specific phosphor material used. During sintering, the partially bonded particles form a strong agglomeration that further reduces its porosity by further neck growth. Grain boundaries are formed that move so that some grains grow at the expense of other grains. This stage of sintering continues while the pore channels are bonded (open porosity) until the pores are separated (closed porosity). In the final stage of sintering, the plurality of pores are closed and gently removed along the grain boundaries until the desired degree of densification is achieved.

図15は、正角の層として形成された黄色又は緑色発光蛍光体とEu3+により活性化される赤色発光蛍光体とに結合された青色発光LEDを含むデバイスの一部分を示す断面図である。図15に示すデバイスでは、黄色又は緑色の発光蛍光体が、正角の層32として、成長基板34の上部とこの成長基板34の側面と半導体構造18の側面の上に形成されている。正角の蛍光体の層32は、例えば、米国特許第6,650,044号において記載されているステンシル(stenciling)により、又は、米国特許第6,576,488号において記載されているような電気泳動蒸着により、形成することができる。米国特許第6,650,044号及び米国特許第6,576,488号の両方が、引用により本明細書に組み入れられる。図13におけると同様に、上述したように、1又はそれ以上の赤い蛍光体の粒子28を含み、Eu3+により活性化される赤色発光蛍光体を少なくとも1つ含み、樹脂、シリコーン又はエポキシといったような透明な接着材料により配置された、蛍光体の層24は、正角の蛍光体の層32の上に形成される。 FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a portion of a device including a blue light emitting LED coupled to a yellow or green light emitting phosphor formed as a regular layer and a red light emitting phosphor activated by Eu 3+ . . In the device shown in FIG. 15, a yellow or green light emitting phosphor is formed as a regular layer 32 on the top of the growth substrate 34, the side surface of the growth substrate 34, and the side surface of the semiconductor structure 18. Regular phosphor layer 32 may be formed, for example, by stenciling as described in US Pat. No. 6,650,044 or as described in US Pat. No. 6,576,488. It can be formed by electrophoretic deposition. Both US Pat. No. 6,650,044 and US Pat. No. 6,576,488 are hereby incorporated by reference. As in FIG. 13, as described above, it includes one or more red phosphor particles 28, at least one red-emitting phosphor activated by Eu 3+ , such as a resin, silicone or epoxy. A phosphor layer 24, which is arranged with such a transparent adhesive material, is formed on the regular phosphor layer 32.

図16は、米国特許第6,274,924号において詳細に記載されたパッケージ化された発光デバイスを示す拡大図である。放熱スラグ100が、挿入成型された(insert-molded)リードフレー内に配置される。この挿入成型されたリードフレームは、例えば、電気的パスを与える金属フレーム106の周りに成型された充填材入りプラスチック材料105である。スラグ100は、選択的な反射体カップ102を含むことができる。上述した様々な実施の形態において記載されたデバイスのうちの任意のものとすることができる発光デバイスダイ104が、スラグ100に対して直接的に、又は、熱導電マウント103を介してスラグ100に対して間接的に、搭載される。光学レンズとすることができるカバー108を加えることができる。   FIG. 16 is an enlarged view showing the packaged light emitting device described in detail in US Pat. No. 6,274,924. A heat dissipation slug 100 is placed in an insert-molded lead frame. The insert-molded lead frame is, for example, a filled plastic material 105 molded around a metal frame 106 that provides an electrical path. The slug 100 can include an optional reflector cup 102. A light emitting device die 104, which can be any of the devices described in the various embodiments described above, is attached to the slag 100 directly to the slag 100 or via a thermally conductive mount 103. It is mounted indirectly. A cover 108 can be added which can be an optical lens.

本発明の様々な実施の形態では、白色デバイスに含まれるLED及び蛍光体は、例えばこのデバイスがRGBディスプレイのためのバックライトとして用いられるときに、好ましいセットのカラーフィルタを介して所望の範囲を達成するように、選択することができる。   In various embodiments of the present invention, the LEDs and phosphors contained in a white device can be made to reach a desired range via a preferred set of color filters, for example when the device is used as a backlight for an RGB display. You can choose to achieve.

本発明を詳細に説明してきたが、当業者であれば、本明細書による開示に基づいて、本明細書に記載された発明の思想から逸脱することなく、本発明に対して様々な変更を施すことができる。したがって、本発明の技術的範囲は、本明細書において示された特定の実施の形態に限定されるものではない。   Although the present invention has been described in detail, those skilled in the art will be able to make various modifications to the present invention based on the disclosure herein, without departing from the spirit of the invention described herein. Can be applied. Therefore, the technical scope of the present invention is not limited to the specific embodiments shown in this specification.

図1は、吸収が300nmより大きな波長において弱いY2O3:Eu材料の励起スペクトルを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the excitation spectrum of a weak Y 2 O 3 : Eu material at wavelengths greater than 300 nm. 図2は、図1の材料の発光スペクトルを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an emission spectrum of the material of FIG. 図3は、本発明の様々な実施の形態に係るEuを含む材料の第1例についての励起スペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an excitation spectrum for a first example of a material containing Eu according to various embodiments of the present invention. 図4は、図3の材料の発光スペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an emission spectrum of the material of FIG. 図5は、本発明の様々な実施の形態に係るEuを含む材料の第2例についての励起スペクトルを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an excitation spectrum for a second example of a material containing Eu according to various embodiments of the present invention. 図6は、図5の材料の発光スペクトルを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an emission spectrum of the material of FIG. 図7は、本発明の様々な実施の形態に係るEuを含む材料の第3例についての励起スペクトルを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an excitation spectrum for a third example of a material containing Eu according to various embodiments of the present invention. 図8は、図7の材料の発光スペクトルを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an emission spectrum of the material of FIG. 図9は、本発明の様々な実施の形態に係るEuを含む材料の第4例についての励起スペクトルを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an excitation spectrum for a fourth example of a material containing Eu according to various embodiments of the present invention. 図10は、図9の材料の発光スペクトルを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an emission spectrum of the material of FIG. 図11は、本発明の様々な実施の形態に係るデバイスの発光スペクトルを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing emission spectra of devices according to various embodiments of the present invention. 図12は、本発明の様々な実施の形態に係るデバイスの発光スペクトルを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing emission spectra of devices according to various embodiments of the present invention. 図13は、透明な層内に配置されたLEDとルミネッセンスセラミックと蛍光体とを含むデバイスを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a device including an LED, a luminescent ceramic, and a phosphor disposed in a transparent layer. 図14は、LEDと2つのルミネッセンスセラミックを含むデバイスを示す図である。FIG. 14 shows a device including an LED and two luminescent ceramics. 図15は、透明な層内に配置されたLEDと正角の層と蛍光体とを含むデバイスを示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a device including an LED, a regular layer, and a phosphor disposed in a transparent layer. 図16は、パッケージ化された発光デバイスを示す拡大図である。FIG. 16 is an enlarged view showing a packaged light emitting device.

符号の説明Explanation of symbols

10 カップ
12 マウント
14、16 金属相互接続
18 半導体構造
22 ルミネッセンスセラミック
24 第2の蛍光体層
26 接着材料
28 粒子
30 ルミネッセンスセラミック
32 正角の層
34 成長基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cup 12 Mount 14,16 Metal interconnection 18 Semiconductor structure 22 Luminescent ceramic 24 2nd fluorescent substance layer 26 Adhesive material 28 Particle | grain 30 Luminescent ceramic 32 Conformal layer 34 Growth substrate

Claims (20)

n型領域とp型領域との間に配置され第1のピーク波長を有する光を発するように構成された発光層、を含む半導体構造と、
前記発光層により発せられた光のパスにおいて配置され第2のピーク波長を有する光を発するように構成された第1の蛍光体と、
前記発光層により発せられた光のパスにおいて配置され第3のピーク波長を有する光を発するように構成された第2の蛍光体と、
を具備し、
前記第2の蛍光体がEu3+を含み、
298K及び1.013barにおける前記第2の蛍光体の励起スペクトルにおいて、460nmと470nmとの間の波長領域における最大強度が、220nmと320nmとの間の波長領域における最大強度の少なくとも5%である、ことを特徴とするデバイス。
a light emitting layer disposed between the n-type region and the p-type region and configured to emit light having a first peak wavelength; and
A first phosphor arranged in a path of light emitted by the light emitting layer and configured to emit light having a second peak wavelength;
A second phosphor disposed in a path of light emitted by the light emitting layer and configured to emit light having a third peak wavelength;
Comprising
The second phosphor comprises Eu 3+ ;
In the excitation spectrum of the second phosphor at 298 K and 1.013 bar, the maximum intensity in the wavelength region between 460 nm and 470 nm is at least 5% of the maximum intensity in the wavelength region between 220 nm and 320 nm Device characterized by.
前記半導体構造がIII族窒化物構造を含む、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the semiconductor structure comprises a III-nitride structure. 前記第1のピーク波長が青色であり、
前記第2のピーク波長が黄色又は緑色であり、
前記第3のピーク波長が赤色である、請求項1に記載のデバイス。
The first peak wavelength is blue;
The second peak wavelength is yellow or green;
The device of claim 1, wherein the third peak wavelength is red.
前記第3のピーク波長が前記第2のピーク波長よりも長い、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the third peak wavelength is longer than the second peak wavelength. 前記第1の蛍光体が前記半導体構造の上に形成され、前記第2の蛍光体が該第1の蛍光体の上に形成される、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the first phosphor is formed on the semiconductor structure and the second phosphor is formed on the first phosphor. 前記第1の蛍光体がセラミック部材内に配置されている、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the first phosphor is disposed within a ceramic member. 前記第2の蛍光体が、前記セラミック部材の上に配置された透明な材料内に配置された複数の粒子を含む、請求項6に記載のデバイス。   The device of claim 6, wherein the second phosphor comprises a plurality of particles disposed in a transparent material disposed on the ceramic member. 前記セラミック部材が第1のセラミック部材であり、前記第2の蛍光体が第2のセラミック部材内に配置されている、請求項6に記載のデバイス。   The device of claim 6, wherein the ceramic member is a first ceramic member, and the second phosphor is disposed within the second ceramic member. 前記第2のセラミック部材が前記第1のセラミック部材の上に配置され、
前記第1のセラミック部材と前記第2のセラミック部材とが接着剤により接続されている、請求項8に記載のデバイス。
The second ceramic member is disposed on the first ceramic member;
The device according to claim 8, wherein the first ceramic member and the second ceramic member are connected by an adhesive.
前記第1の蛍光体が、前記半導体構造の上部及び側面の上に配置された正角の層である、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the first phosphor is a regular layer disposed on top and sides of the semiconductor structure. 前記第2の蛍光体が、前記正角の層の上に配置された透明な材料内に配置された複数の粒子を含む、請求項10に記載のデバイス。   The device of claim 10, wherein the second phosphor comprises a plurality of particles disposed in a transparent material disposed over the conformal layer. 前記第1の蛍光体が、(Lu1-x-y-a-bYxGdy)3(Al1-zGaz)5O12:CeaPrb(ただし、0<x<1, 0<y<1, 0<z≦0.1, 0<a≦0.2, 0<b≦0.1)、Lu3Al5O12:Ce3+、Y3Al5O12:Ce3+、SrSi2N2O2:Eu2+、(Sr1-u-v-xMguCavBax)(Ga2-y-zAlyInzS4):Eu2+、SrGa2S4:Eu2+及びSr1-xBaxSiO4:Eu2+のうちの1つである、請求項1に記載のシステム。 The first phosphor is (Lu 1-xyab Y x Gd y ) 3 (Al 1-z Ga z ) 5 O 12 : Ce a Pr b (where 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z ≦ 0.1, 0 <a ≦ 0.2, 0 <b ≦ 0.1), Lu 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ , Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ , SrSi 2 N 2 O 2 : Eu 2 +, (Sr 1-uvx Mg u Ca v Ba x) (Ga 2-yz Al y In z S 4): Eu 2+, SrGa 2 S 4: Eu 2+ and Sr 1-x Ba x SiO 4 : Eu The system of claim 1, wherein the system is one of 2+ . 298K及び1.013barにおける前記第2の蛍光体の発光スペクトルにおいて、680nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域が、570nmと720nmとの間の波長領域におけるピーク領域の少なくとも15%である、請求項1に記載のデバイス。   In the emission spectrum of the second phosphor at 298 K and 1.013 bar, the peak region in the wavelength region between 680 nm and 720 nm is at least 15% of the peak region in the wavelength region between 570 nm and 720 nm. Item 2. The device according to Item 1. 前記第2の蛍光体材料におけるEuの原子ドーパントレベルが20%以下である、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the atomic dopant level of Eu in the second phosphor material is 20% or less. 前記第2の蛍光体が、Bi、In、Tl、Sb及びこれらの混合物のうちの1つを含む複数種ドーパントをさらに含む、請求項1に記載のデバイス。   The device of claim 1, wherein the second phosphor further comprises a plurality of dopants comprising one of Bi, In, Tl, Sb, and mixtures thereof. 前記第2の蛍光体材料における複数種ドーパントに対するEuの原子%比が0.1:1と10:1との間にある、請求項15に記載のデバイス。   16. The device of claim 15, wherein the atomic percent ratio of Eu to the plurality of dopants in the second phosphor material is between 0.1: 1 and 10: 1. 前記第2の蛍光体が、酸化物、オキシハロゲン化物、ガーネット、バナジウム酸塩、タングステン酸塩、ホウ酸塩、珪酸塩、ゲルマニウム酸塩、及び、これらの混合物を含むグループから選択される、請求項1に記載のデバイス。   The second phosphor is selected from the group comprising oxide, oxyhalide, garnet, vanadate, tungstate, borate, silicate, germanate, and mixtures thereof. Item 2. The device according to Item 1. 前記第2の蛍光体が、
(Gd1-x-zLux)2O3:Euz、(Y1-x-zGdxLuy)3Al5O12:Euz、Ba2(Y1-x-y-zGdxLuy)2Si4O13:Euz、Ba2(Y1-x-y-zGdxLuy)2Ge4O13:Euz、(Y1-x-y-zGdxLuy)VO4:Euz、(Y1-x-y-zGdxLuy)OF:Euz、(Y1-x-y-zGdxLuy)OCl:Euz、Ba(Y1-x-y-zGdxLuy)B9O16:Euz、Ba3(Y1-x-y-zGdxLuy)(BO3)3:Euz、(Y1-x-y-zGdxLuy)2SiO5:Euz、(Ca1-aSra)3(Y1-x-y-zLuwGaxIny)2Ge3O12:Euz(a,w,x,y=0.0-1.0, z=0.0-0.2)、(Ca1-aSra)3(Y1-x-y-zLuvGaWInx)2Ge3O12:EuyBiz(a,v,w,x=0.0-1.0,y,z=0.0-0.2)、M=(Br,Cl,I)を有するLaOM:Eu、Na9[(Y1-x-y-zLuxGdy)W10O36]:Euz、(Y1-x-y-zLuxGdy)[P(Mo3O10)4]:Euz(x,y=0.0-1.0,z=0.0-0.2)、及び、これらの混合物を含むグループから選択される、請求項1に記載のデバイス。
The second phosphor is
(Gd 1-xz Lu x ) 2 O 3 : Eu z , (Y 1-xz Gd x Lu y ) 3 Al 5 O 12 : Eu z , Ba 2 (Y 1-xyz Gd x Lu y ) 2 Si 4 O 13 : Eu z , Ba 2 (Y 1-xyz Gd x Lu y ) 2 Ge 4 O 13 : Eu z , (Y 1-xyz Gd x Lu y ) VO 4 : Eu z , (Y 1-xyz Gd x Lu y y ) OF: Eu z , (Y 1-xyz Gd x Lu y ) OCl: Eu z , Ba (Y 1-xyz Gd x Lu y ) B 9 O 16 : Eu z , Ba 3 (Y 1-xyz Gd x Lu y ) (BO 3 ) 3 : Eu z , (Y 1-xyz Gd x Lu y ) 2 SiO 5 : Eu z , (Ca 1-a Sr a ) 3 (Y 1-xyz Lu w Ga x In y ) 2 Ge 3 O 12 : Eu z (a, w, x, y = 0.0-1.0, z = 0.0-0.2), (Ca 1-a Sr a ) 3 (Y 1-xyz Lu v Ga W In x ) 2 Ge 3 O 12 : Eu y Bi z (a, v, w, x = 0.0-1.0, y, z = 0.0-0.2), LaOM with M = (Br, Cl, I): Eu, Na 9 [( Y 1-xyz Lu x Gd y ) W 10 O 36 ]: Eu z , (Y 1-xyz Lu x Gd y ) [P (Mo 3 O 10 ) 4 ]: Eu z (x, y = 0.0-1.0, 2. The device of claim 1, selected from the group comprising z = 0.0-0.2) and mixtures thereof.
当該デバイスから発せられる合成した光が、前記発光層により発せられた光の一部と、前記第1の蛍光体により発せられた光の一部と、前記第2の蛍光体により発せられた光の一部と、を含み、2800Kと3300Kとの間の補正済み色温度を有する、請求項1に記載のデバイス。   The synthesized light emitted from the device is a part of the light emitted by the light emitting layer, a part of the light emitted by the first phosphor, and the light emitted by the second phosphor. The device of claim 1 having a corrected color temperature between 2800K and 3300K. 当該デバイスから発せられる合成した光が、前記発光層により発せられた光の一部と、前記第1の蛍光体により発せられた光の一部と、前記第2の蛍光体により発せられた光の一部と、を含み、80と87との間の演色率Raを有する、請求項1に記載のデバイス。   The synthesized light emitted from the device is a part of the light emitted by the light emitting layer, a part of the light emitted by the first phosphor, and the light emitted by the second phosphor. The device of claim 1, wherein the device has a color rendering ratio Ra between 80 and 87.
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