JP2007262154A - フェラスメタルアルカリ土類金属ケイ酸塩混合結晶蛍光体およびこれを用いた発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体の励起波長帯である青色光で波長変換部7Rおよび波長変換部7Gとが励起されることにより、演色性および色再現性に優れる白色光が得られるとともに、湿気に対して蛍光体の劣化を生じにくい発光装置が得られる。
【選択図】図1
Description
M1 aM2 bM3 cM4 d(Si1−zM5 z)eM6 fM7 gOhXn:Ax
(但し、M1= Ca, Sr, Ba, Znのグループから選んだ1つ以上の元素、
M2= Mg, Cd, Mn, Beのグループから選んだ1つ以上の元素、
M3= 周期律表の第1族から選んだ1つ以上の一価の金属イオン、
M4= Fe, Co, Niのグループから選んだ1つ以上の元素、
M5= Ti, Zr, Hf, Geのグループから選んだ1つ以上の四価の元素、
M6= Al, B, Ga, In, La, Sc, Yのグループから選んだ1つ以上の元素、
M7= Sb, P, V, Nb ,Taのグループから選んだ1つ以上の元素、
X= 電荷のバランスをとるF, Cl, Br, Iのグループから選んだ1つ以上のイオン、
A= Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, S, Sn, Sbのグループから選んだ1つ以上の元素であり、かつ
h= a + b + c/2 + d + 2e + 3f/2 + 5g/2 - n/2 + x,
0.5 ≦ a ≦8;
0 ≦ b ≦5;
0 ≦ c ≦ 4;
0 < d ≦ 2;
0 < e ≦ 10;
0 ≦ f ≦ 2;
0 ≦ g ≦ 2;
0 ≦ n ≦ 4;
0 < x ≦ 0.5;
0 ≦ z ≦ 1である)である。
M1 aM2 bM3 cM4 d(Si1−zM5 z)eM6 fM7 gOhXn:Ax
(但し、M1= Ca, Sr, Ba, Znのグループから選んだ1つ以上の元素、
M2= Mg, Cd, Mn, Beのグループから選んだ1つ以上の元素、
M3= 周期律表の第1族から選んだ1つ以上の一価の金属イオン、
M4= Fe, Co, Niのグループから選んだ1つ以上の元素、
M5= Ti, Zr, Hf, Geのグループから選んだ1つ以上の四価の元素、
M6= Al, B, Ga, In, La, Sc, Yのグループから選んだ1つ以上の元素、
M7= Sb, P, V, Nb ,Taのグループから選んだ1つ以上の元素、
X= 電荷のバランスをとるF, Cl, Br, Iのグループから選んだ1つ以上のイオン、
A= Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, S, Sn, Sbのグループから選んだ1つ以上の元素であり、かつ
h= a + b + c/2 + d + 2e + 3f/2 + 5g/2 - n/2 + x,
0.5 ≦ a ≦8;
0 ≦ b ≦5;
0 ≦ c ≦ 4;
0 < d ≦ 2;
0 < e ≦ 10;
0 ≦ f ≦ 2;
0 ≦ g ≦ 2;
0 ≦ n ≦ 4;
0 < x ≦ 0.5;
0 ≦ z ≦ 1である)
を有するフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体を含む波長変換部と、前記発光部に電力を供給する電力供給部と、前記発光部および前記電力供給部とを封止する封止部とを含む発光装置を提供する。
M1 aM2 bM3 cM4 d(Si1−zM5 z)eM6 fM7 gOhXn:Ax
(但し、M1= Ca, Sr, Ba, Znのグループから選んだ1つ以上の元素、
M2= Mg, Cd, Mn, Beのグループから選んだ1つ以上の元素、
M3= 周期律表の第1族から選んだ1つ以上の一価の金属イオン、
M4= Fe, Co, Niのグループから選んだ1つ以上の元素、
M5= Ti, Zr, Hf, Geのグループから選んだ1つ以上の四価の元素、
M6= Al, B, Ga, In, La, Sc, Yのグループから選んだ1つ以上の元素、
M7= Sb, P, V, Nb ,Taのグループから選んだ1つ以上の元素、
X= 電荷のバランスをとるF, Cl, Br, Iのグループから選んだ1つ以上のイオン、
A= Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, S, Sn, Sbのグループから選んだ1つ以上の元素であり、かつ
h= a + b + c/2 + d + 2e + 3f/2 + 5g/2 - n/2 + x,
0.5 ≦ a ≦8;
0 ≦ b ≦5;
0 ≦ c ≦ 4;
0 < d ≦ 2;
0 < e ≦ 10;
0 ≦ f ≦ 2;
0 ≦ g ≦ 2;
0 ≦ n ≦ 4;
0 < x ≦ 0.5;
0 ≦ z ≦ 1である)
を有するフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体を含む波長変換部と、前記発光部に電力を供給する電力供給部と、前記発光部および前記電力供給部材とを封止する封止部とを含む発光装置を提供する。
この発明による新規な発光材料のうちの幾つかを表1に示す。ルミネセンスデータは希土類元素をドープした純粋なアルカリ土類ケイ酸塩と比較している。
4モルのBaCO3279.48gから成る蛍光体を作製するために、943.71gのSrCO3、0.8gのCaCO3、1.92gのFe2O3、28.16gのEu2O3、240.35gの乾燥させたSiO2及びフラックスとしての13.37gのNH3Clを計量して、5時間混合した。この開始材料をガラス皿に入れて175℃で8時間乾燥させる。乾燥させた混合物を坩堝に入れて、第1の期間で650℃3時間焼成する。室温まで冷却した後、混合物を再度砕いて粉末にし、この後、1250℃で12時間、還元雰囲気(N2に10%VolH2)下で第2の焼成工程を実行した。この粗い蛍光体塊を砕き、次いで十分に粉末にして水で洗浄する。分離後、このケイ酸塩材料を130℃で乾燥させ、最後に篩にかける。
4モルのBaCO3556.58gから成る蛍光体を用意するために、738.20gのSrCO3、2.59gのCoCl2、28.16gのEu2O3、240.35gの乾燥させたSiO2及び溶剤としての13.37gのNH3Clを計量して、6時間混合した。この開始混合物をガラス皿に入れて175℃で8時間乾燥させる。乾燥させた混合物を坩堝に入れて、第1の期間で650℃5時間焼成する。室温まで冷却した後、この混合物を再度砕いて粉末にし、次いでアルミナ坩堝に入れて、1250℃で14時間、還元雰囲気(N2に10%VolH2)下での第2の期間で焼成する。この粗い蛍光体塊を砕き、次いで十分に粉末にして水で洗浄する。分離後、このケイ酸塩材料を130℃で乾燥させ、最後に篩にかける。
2モルのBaCO3793.43gから成る蛍光体を用意するために、274.61gのSrCO3、136.58gのMgCO3、17.03gのMnO、11.18gのFe2O3、21.12gのEu2O3、240.36gの乾燥させたSiO2及び溶剤としての8.56gのNH3Clを計量して、6時間混合した。この開始混合物をガラス皿に入れて175℃で10時間乾燥させる。乾燥させた組成物を坩堝に入れて、第1の期間で650℃6時間焼成する。室温まで冷却した後、混合物を再度砕いて粉末にし、この後、アルミナ坩堝に入れて、1300℃で10時間、還元雰囲気(N2に10%VolH2)下での第2の期間で焼成する。この粗い蛍光体塊を砕き、次いで十分に粉末にして水で洗浄する。分離後、このケイ酸塩材料を130℃で乾燥させ、最後に篩にかける。
4モルのBaCO3350.53gから成る蛍光体を用意するために、880.52gのSrCO3、2.59gのNiCl2、42.24gのEu2O3、240.36gの乾燥させたSiO2及び溶剤としての18.54gのNH3Clを計量して、5時間混合した。この準備のできた開始混合物をガラス皿に入れて、175℃で8時間乾燥させる。乾燥させた組成物を坩堝に入れて、第1の期間で650℃で8時間焼成する。室温まで冷却した後、この混合物を再度砕いて粉末にし、次いで、アルミナ坩堝に入れて、1250℃で15時間、還元雰囲気(N2に10%VolH2)下での第2の期間で焼成する。この粗い蛍光体塊を砕き、次いで十分に粉末にして水で洗浄する。分離後、このケイ酸塩材料を130℃で乾燥させ、最後に篩にかける。
前述した全ケースにおける水、即ち湿気に対する改良した安定性の特性に関して言えば、広い改良を認めることができた。80%の湿度を含む空気中で最終的蛍光体を熱処理(85℃、10時間)した後、純粋なアルカリ土類ケイ酸塩蛍光体の場合に比較して明るさの維持保全ははるかに良くなり、約105%から約110%に達した。
図1は、本発明の第2の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
上記した第2の実施の形態によると、フェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体の励起波長帯である青色光で波長変換部7Rおよび波長変換部7Gとが励起されることにより、演色性および色再現性に優れる白色光が得られるとともに、湿気に対して蛍光体の劣化を生じにくい発光装置が得られる。
図3は、本発明の第3の実施の形態に係る発光装置の断面図である。以下の説明において、第2の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については共通の符号を付している。
上記した第3の実施の形態によると、第2の実施の形態の好ましい効果に加えて発光素子2の発光に伴う熱が放熱パターン34A、34B、およびビアパターン33によって基板裏面側に伝えられるので、封止樹脂部7の熱膨張を低減することができ、パッケージクラック等の発生を抑えることができる。
図4は、本発明の第4の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
上記した第4の実施の形態によると、第3の実施の形態の好ましい効果に加えてワイヤボンディング工程を不要にでき、量産性に優れるとともに、素子搭載基板3側を光取出し面とすることによる光取出し効率の向上を図ることができる。
図6は、本発明の第5の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
上記した第5の実施の形態によると、第4の実施の形態の好ましい効果に加えて発光素子2の近傍に波長変換部7R、7G、および7Bを設けているので、発光素子2の近傍から白色光を発生させることのできる点光源が得られる。このような点光源は、集光光学系を用いた集光性が良好であるので、小径のビーム光を必要とする用途に適する。
図9は、本発明の第6の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
上記した第6の実施の形態によると、ケース4の光取出し部に薄膜状に波長変換部7R、7G、および7Bを設けているので、蛍光体の使用量を抑えながらも波長変換性に優れ、赤色、緑色、および青色の波長変換光の混合に基づく白色光が得られる。
図10は、本発明の第7の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
上記した第7の実施の形態によると、オーバーモールド500によるガラス封止型LED10およびリード部600の水密構造がより強化されて多湿環境でも高い動作信頼性を確保できるとともに、ガラス封止LED10を要素部材として集光特性、発光色、実装形態に応じたモールド形状を付与することができる。
図11は、本発明の第8の実施の形態に係る発光装置の断面図である。
上記した第8の実施の形態によると、第1の実施の形態で説明したフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体の励起波長帯である青色光で赤色蛍光体721および緑色蛍光体722とが励起されることにより、砲弾型の発光装置1についても演色性および色再現性に優れる白色光が得られるとともに、湿気に対して蛍光体の劣化を生じにくい構成とできる。
701A…側壁部、701B…底部、710…ワイヤ、720…コーティング部、721…赤色蛍光体、722…緑色蛍光体、730…封止樹脂部、730A…光学形状面
Claims (15)
- 主として可視光及び/又は紫外線発光デバイス用の光変換器として単一の成分として又は混合物にて用いることを特徴とするフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体。
- 希土類元素を付活剤としたことを特徴とする請求項1記載のフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体。
- 前記希土類元素がEuであることを特徴とする請求項1又は2記載のフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体。
- 希土類元素と、Mn、Bi、Sn、Sbの少なくともいずれか1つを共付活剤としたことを特徴とする請求項2または3のいずれか1項に記載のフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体。
- 一般式:
M1 aM2 bM3 cM4 d(Si1−zM5 z)eM6 fM7 gOhXn:Ax
(但し、M1= Ca, Sr, Ba, Znのグループから選んだ1つ以上の元素、
M2= Mg, Cd, Mn, Beのグループから選んだ1つ以上の元素、
M3= 周期律表の第1族から選んだ1つ以上の一価の金属イオン、
M4= Fe, Co, Niのグループから選んだ1つ以上の元素、
M5= Ti, Zr, Hf, Geのグループから選んだ1つ以上の四価の元素、
M6= Al, B, Ga, In, La, Sc, Yのグループから選んだ1つ以上の元素、
M7= Sb, P, V, Nb ,Taのグループから選んだ1つ以上の元素、
X= 電荷のバランスをとるF, Cl, Br, Iのグループから選んだ1つ以上のイオン、
A= Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, S, Sn, Sbのグループから選んだ1つ以上の元素であり、かつ
h= a + b + c/2 + d + 2e + 3f/2 + 5g/2 - n/2 + x,
0.5 ≦ a ≦8;
0 ≦ b ≦5;
0 ≦ c ≦ 4;
0 < d ≦ 2;
0 < e ≦ 10;
0 ≦ f ≦ 2;
0 ≦ g ≦ 2;
0 ≦ n ≦ 4;
0 < x ≦ 0.5;
0 ≦ z ≦ 1である)
を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体。 - 全ての粒子が50μmよりも小さい粒径を呈することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体。
- 光学スペクトルの可視領域に光を発生するLEDの前記光変換器として単独で使用するかまたは他の蛍光体と共に使用する請求項1から6のいずれか1項に記載のフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体。
- 発光部と、
前記発光部から発せられる光を波長変換するフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体を含む波長変換部と、
前記発光部に電力を供給する電力供給部と、
前記発光部および前記電力供給部とを封止する封止部とを含むことを特徴とする発光装置。 - 半導体発光素子を含む発光部と、
前記発光部から発せられる光を波長変換し、一般式:
M1 aM2 bM3 cM4 d(Si1−zM5 z)eM6 fM7 gOhXn:Ax
(但し、M1= Ca, Sr, Ba, Znのグループから選んだ1つ以上の元素、
M2= Mg, Cd, Mn, Beのグループから選んだ1つ以上の元素、
M3= 周期律表の第1族から選んだ1つ以上の一価の金属イオン、
M4= Fe, Co, Niのグループから選んだ1つ以上の元素、
M5= Ti, Zr, Hf, Geのグループから選んだ1つ以上の四価の元素、
M6= Al, B, Ga, In, La, Sc, Yのグループから選んだ1つ以上の元素、
M7= Sb, P, V, Nb ,Taのグループから選んだ1つ以上の元素、
X= 電荷のバランスをとるF, Cl, Br, Iのグループから選んだ1つ以上のイオン、
A= Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, S, Sn, Sbのグループから選んだ1つ以上の元素であり、かつ
h= a + b + c/2 + d + 2e + 3f/2 + 5g/2 - n/2 + x,
0.5 ≦ a ≦8;
0 ≦ b ≦5;
0 ≦ c ≦ 4;
0 < d ≦ 2;
0 < e ≦ 10;
0 ≦ f ≦ 2;
0 ≦ g ≦ 2;
0 ≦ n ≦ 4;
0 < x ≦ 0.5;
0 ≦ z ≦ 1である)
を有するフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体を含む波長変換部と、
前記発光部に電力を供給する電力供給部と、
前記発光部および前記電力供給部とを封止する封止部とを含むことを特徴とする発光装置。 - III族窒化物系化合物からなる半導体発光素子を含む発光部と、
前記発光部から発せられる光を波長変換し、一般式:
M1 aM2 bM3 cM4 d(Si1−zM5 z)eM6 fM7 gOhXn:Ax
(但し、M1= Ca, Sr, Ba, Znのグループから選んだ1つ以上の元素、
M2= Mg, Cd, Mn, Beのグループから選んだ1つ以上の元素、
M3= 周期律表の第1族から選んだ1つ以上の一価の金属イオン、
M4= Fe, Co, Niのグループから選んだ1つ以上の元素、
M5= Ti, Zr, Hf, Geのグループから選んだ1つ以上の四価の元素、
M6= Al, B, Ga, In, La, Sc, Yのグループから選んだ1つ以上の元素、
M7= Sb, P, V, Nb ,Taのグループから選んだ1つ以上の元素、
X= 電荷のバランスをとるF, Cl, Br, Iのグループから選んだ1つ以上のイオン、
A= Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi, S, Sn, Sbのグループから選んだ1つ以上の元素であり、かつ
h= a + b + c/2 + d + 2e + 3f/2 + 5g/2 - n/2 + x,
0.5 ≦ a ≦8;
0 ≦ b ≦5;
0 ≦ c ≦ 4;
0 < d ≦ 2;
0 < e ≦ 10;
0 ≦ f ≦ 2;
0 ≦ g ≦ 2;
0 ≦ n ≦ 4;
0 < x ≦ 0.5;
0 ≦ z ≦ 1である)
を有するフェラスメタルアルカリ土類金属混合ケイ酸塩系蛍光体を含む波長変換部と、
前記発光部に電力を供給する電力供給部と、
前記発光部および前記電力供給部とを封止する封止部とを含むことを特徴とする発光装置。 - 前記波長変換部は、光透過性材料と混合されて前記封止部に層状に設けられる請求項8から10のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記波長変換部は、光透過性材料と混合されて前記発光部の近傍に設けられる請求項8から10のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光部は、III族窒化物系化合物半導体発光素子と、
前記III族窒化物系化合物半導体発光素子を搭載する素子搭載基板と、
前記III族窒化物系化合物半導体発光素子および前記素子搭載基板を一体的に封止するガラス封止部とを含む請求項8から10のいずれか1項に記載の発光装置。 - 前記ガラス封止部は、表面に前記波長変換部が一体的に設けられている請求項8から10に記載の発光装置。
- 前記半導体発光素子は、形状加工されたサファイア基板を含む請求項9又は10に記載の発光装置。
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