JP2011091414A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高効率かつ良好な温度特性を持つだけでなく色再現性（ＮＴＳＣ比）にも優れた発光装置を提供する。
【解決手段】一次光を発する発光素子と、前記一次光の一部を吸収して、一次光の波長以上の波長を有する二次光を発する波長変換部とを備える発光装置であって、前記波長変換部は複数の一般式：ＥｕaＳｉbＡｌcＯdＮeで実質的に表されるβ型ＳＩＡＬＯＮである２価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体からなる緑色系発光蛍光体、および、一般式：（ＭＩ1-fＥｕf）ＭＩＩＳｉＮ3で実質的に表される２価のユーロピウム付活窒化物蛍光体からなる赤色系発光蛍光体を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、一次光を発する発光素子と、一次光を吸収して二次光を発する波長変換部とを備えた発光装置に関する。
一次光を発する発光素子と、一次光を吸収して二次光を発する波長変換部とを組み合わせた発光装置は、低消費電力、小型、高輝度かつ広範囲な色再現性が期待される次世代の発光装置として注目され、活発に研究、開発が行なわれている。発光素子から発せられる一次光は、通常、長波長の紫外線から青色の範囲、すなわち３８０ｎｍから４８０ｎｍのものが用いられる。また波長変換部に、用途に適した様々な蛍光体が用いられる。
最近では、この種の発光装置に対して変換効率（明るさ）のみならず、入力のエネルギをより高くし、さらに明るくしようとする試みがなされている。入力エネルギを高くした場合、波長変換部を含めた発光装置全体の効率的な放熱が必要となってくる。このために、発光装置全体の構造、材質などの開発も進められているが、動作時における発光素子の発熱と発光素子の発熱から受ける波長変換部の温度上昇は避けられないのが現状である。
現在、白色発光を呈する発光装置としては、青色発光の発光素子（ピーク波長：４５０ｎｍ前後）とその青色により励起され黄色発光を示す３価のセリウムで付活された（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12蛍光体または２価のユーロピウムで付活された（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）2ＳｉＯ4蛍光体を用いた波長変換部とを組み合わせた発光装置が主として用いられている。
しかしながら上述した白色発光を呈する発光装置の中でも、特に、３価のセリウムで付活された（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12蛍光体を用いた発光装置では、１００℃では２５℃での輝度（明るさ）を１００％としたときに、その輝度は８５％前後に低下するために、入力エネルギを高く設定できないという技術課題を有している。したがって、この種の発光装置に対して、用いられる蛍光体の温度特性の改善も急務となっている。
この種の発光装置において、耐熱性に着目したものとしては、特許文献１（特開２００４−１８２７８０号公報）がある。その中で、発光効率が高く、化学的・熱的に安定な蛍光体を提供することが記載されている。すなわち、５００ｎｍ以下にピーク波長を有する第１の発光スペクトルの少なくとも一部を波長変換し、５２０〜７８０ｎｍの波長範囲に少なくとも１以上のピーク波長を有する第２の発光スペクトルを有する、一般式ＬxＭyＮ（(2/3)x+(4/3)y)：ＲもしくはＬxＭyＯzＮ((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z)：Ｒ（ＬはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる第Ｉｉ族元素から選ばれる少なくとも１種以上を有する。ＭはＣ、Ｓｉ、ＣｅのうちＳｉを必須とする第ＩＶ族元素から選ばれる少なくとも１種以上を有する。ＲはＹ、Ｌａ、Ｇｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、ＬｕのうちＥｕを必須とする希土類元素から選ばれる少なくとも１種以上を有する。）なる蛍光体が記載されている。さらに具体的には、特許文献１の第１３頁、第２６頁において青色ＬＥＤ＋３価のセリウムで付活された（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12蛍光体＋発明の窒化物蛍光体の組合せが推奨されている。しかしながら、上述のように３価のセリウムで付活された（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12蛍光体は温度特性に技術課題を抱えており、さらには、赤色系発光蛍光体（Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8：ＥｕあるいはＣａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ）を添加することにより、白色光の効率が低下するという問題を有している。
また近年では、小型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）用バックライトの開発競争が激化している。この分野においては、様々な方式が提案されているが、明るさと色再現性（ＮＴＳＣ比）とを同時に満足する方式は見つかっていない。なお、ＮＴＳＣ比とは、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）が定めた赤、緑、青、各色のＸＹＺ表色式色度図における色度座標（ｘ，ｙ）（赤（０．６７０，０．３３０）、緑（０．２１０，０．７１０）、青（０．１４０，０．０８０））を結んで得られる三角形の面積に対する比率を指す。
しかしながら、上述したような青色発光の発光素子とその青色により励起され黄色発光を示す３価のセリウムで付活された（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12蛍光体または２価のユーロピウムで付活された（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）2ＳｉＯ4蛍光体を用いた波長変換部とを組み合わせた、白色発光を呈する発光装置では、色再現性（ＮＴＳＣ比）は５０％弱である。このような背景の中、小型ＬＣＤ用バックライトの色再現性（ＮＴＳＣ比）の改善についても急務となっている。
ＬＣＤにおける色再現性（ＮＴＳＣ比）に着目した従来技術としては、たとえば特開２００３−１２１８３８号公報（特許文献２）が挙げられる。その中で、バックライト光源として、５０５〜５３５ｎｍの範囲にスペクトルピークを有すること、およびその光源に使用する緑蛍光体の付活剤としてユーロピウム、タングステン、スズ、アンチモン、マンガンのいずれかを含むこと、さらには実施例には緑蛍光体として、ＭｇＧａ2Ｏ4：Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎを用いることが記載されている。
しかしながら、発光素子のピーク波長が４３０〜４８０ｎｍの範囲の場合には、ユーロピウム、タングステン、スズ、アンチモン、マンガンのいずれかを含む蛍光体が全て適用されるものではない。すなわち、特許文献２の実施例に記載されているＭｇＧａ2Ｏ4：Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎは４３０〜４８０ｎｍの範囲の励起光では、その発光効率は著しく低い。
また特開２００４−２８７３２３号公報（特許文献３）には、バックライトとして、赤発光ＬＥＤチップと緑発光ＬＥＤチップと青発光ＬＥＤチップとが１パッケージとなったＲＧＢ−ＬＥＤの他に、３波長型蛍光管、紫外光ＬＥＤ＋ＲＧＢ蛍光体、有機ＥＬ光源などがあると記載されている。しかしながら特許文献３には、青色光を励起源とするＲＧ蛍光体に関する具体的な記述はない。
特開２００４−１８２７８０号公報 特開２００３−１２１８３８号公報 特開２００４−２８７３２３号公報
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、半導体発光素子からの４３０〜４８０ｎｍの範囲の光によって、高効率で発光し、かつ温度特性の良好な特定の蛍光体を用いることにより、高効率かつ動作時においても安定した特性を有する発光装置、好ましくはさらに色再現性（ＮＴＳＣ比）にも優れた発光装置を提供することである。
本発明の発光装置は、一次光を発する発光素子と、前記一次光の一部を吸収して、一次光の波長以上の波長を有する二次光を発する波長変換部とを備える発光装置であって、前記波長変換部は複数の緑色系発光蛍光体および赤色系発光蛍光体を含み、
前記緑色系発光蛍光体は、
一般式：ＥｕaＳｉbＡｌcＯdＮe
（式中、０．００５≦ａ≦０．４、ｂ＋ｃ＝１２、ｄ＋ｅ＝１６である。）
で実質的に表されるβ型ＳＩＡＬＯＮである２価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体からなり、前記赤色系発光蛍光体は、
一般式：（ＭＩ1-fＥｕf）ＭＩＩＳｉＮ3
（式中、ＭＩは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ＭＩＩはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０．００１≦ｆ≦０．０５である。）
で実質的に表される２価のユーロピウム付活窒化物蛍光体からなり、前記緑色系発光蛍光体および前記赤色系発光蛍光体の平均粒径が略同一であることを特徴とする。
また、上述した本発明の発光装置は、前記緑色系発光蛍光体の平均粒径が、２〜８μｍであることが好ましい。
また、上述した本発明の発光装置は、前記赤色系発光蛍光体の平均粒径が、３〜１０μｍであることが好ましい。
さらに、上述した本発明の発光装置は、前記赤色系発光蛍光体として、上記一般式中、ＭＩＩがＡｌ、ＧａおよびＩｎから選ばれる少なくとも１種の元素である、２価のユーロピウム付活窒化物蛍光体を用いたものであることが好ましい。
本発明の発光装置は、前記波長変換部に用いられる複数の蛍光体は、波長変換部の一次光の入射側から出射側に向かって、二次光の波長の長い蛍光体順に積層されたものであることが好ましい。
本発明の発光装置は、発光素子が４３０〜４８０ｎｍのピーク波長を有する一次光を発する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体であることが好ましい。
本発明の発光装置は、白色ＬＥＤであることが好ましい。また、ＬＣＤ用バックライト光源に用いられるものであることが好ましい。
本発明の発光装置は、発光素子からの発光を効率よく吸収して、高効率な白色光を発光するとともに、温度特性に優れる。また、本発明では、温度特性に加えて、色再現性（ＮＴＳＣ比）が著しく良好な白色を得ることができ、さらには、平均演色評価数（Ｒａ）も優れており、一般照明用としても良好な白色を得ることができる発光装置も提供することができる。
本発明の発光装置１の好ましい一例を模式的に示す断面図である。 本発明の発光装置１１の好ましい他の例を模式的に示す断面図である。 本発明の発光装置２１の好ましい一例を模式的に示す断面図である。
図１は、本発明の発光装置１の好ましい一例を模式的に示す断面図である。本発明の発光装置１は、一次光を発する発光素子２と、前記一次光の一部を吸収して、一次光の波長以上の長さの波長を有する二次光を発する波長変換部３とを基本的に備える。本発明の発光装置１における波長変換部３は、複数の緑色系発光蛍光体４および赤色系発光蛍光体５を含む。
本発明の発光装置１における波長変換部３に用いられる緑色系発光蛍光体４は、以下の一般式で実質的に表されるβ型ＳＩＡＬＯＮである２価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体である。
一般式：ＥｕaＳｉbＡｌcＯdＮe
上記一般式中、ａの値は、０．００５≦ａ≦０．４であり、０．０１≦ａ≦０．２であるのが好ましい。ａの値が０．００５未満であると、十分な明るさが得られないという不具合があり、またａの値が０．４を超えると、濃度消光により、明るさが大きく低下するという不具合がある。また、上記一般式中、ｂ＋ｃ＝１２であり、ｄ＋ｅ＝１６である。
このようなβ型ＳＩＡＬＯＮである２価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体としては、具体的には、Ｅｕ0.05Ｓｉ11.50Ａｌ0.50Ｏ0.05Ｎ15.95、Ｅｕ0.10Ｓｉ11.00Ａｌ1.00Ｏ0.10Ｎ15.90、Ｅｕ0.30Ｓｉ9.80Ａｌ2.20Ｏ0.30Ｎ15.70、Ｅｕ0.15Ｓｉ10.00Ａｌ2.00Ｏ0.20Ｎ15.80、Ｅｕ0.01Ｓｉ11.60Ａｌ0.40Ｏ0.01Ｎ15.90、Ｅｕ0.005Ｓｉ11.70Ａｌ0.30Ｏ0.03Ｎ15.97などを挙げることができるが、勿論これらに限定されるものではない。
また、本発明の発光装置１の波長変換部３における緑色系発光蛍光体４の粒径（平均粒径、通気法にて測定）についても特に制限されるものではないが、２〜８μｍの範囲内であるのが好ましく、３〜６μｍの範囲内であるのがより好ましい。緑色系発光蛍光体４の粒径が２μｍ未満であると、結晶成長が不十分であり、明るさが大きく低下する傾向にある。一方、８μｍを超えると、異常成長した粗大粒子が生成し易く実用的ではない。
本発明の発光装置１において、波長変換部３における緑色系発光蛍光体４の含有率は特に制限されるものではないが、３０〜９８重量％の範囲内であることが好ましく、６０〜９５重量％の範囲内であることがより好ましい。波長変換部３における緑色系発光蛍光体４の含有率が３０重量％未満である場合には、赤色成分の寄与が大きすぎ、良好な白色発光が得られないという傾向にあり、また、波長変換部３における緑色系発光蛍光体４の含有率が９８重量％を超える場合には、緑色成分の寄与が大きすぎ、良好な白色発光が得られないという傾向にあるためである。
また本発明の発光装置１における波長変換部３に用いられる赤色系発光蛍光体５は、以下の一般式で実質的に表される２価のユーロピウム付活窒化物蛍光体である。
一般式：（ＭＩ1-fＥｕf）ＭＩＩＳｉＮ3
上記一般式中、ＭＩはアルカリ土類金属であり、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示す。
また一般式中、ＭＩＩは３価の金属元素であり、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示す。中でも、より一層高効率に赤色系を発光することができることから、ＭＩＩはＡｌ、ＧａおよびＩｎから選ばれる少なくとも１種の元素であることが好ましい。
また上記一般式中、ｆの値は、０．００１≦ｆ≦０．０５であり、０．００５≦ｆ≦０．０２であるのが好ましい。ｆの値が０．００１未満であると、十分な明るさが得られないという不具合があり、ｆの値が０．０５を越えると、濃度消光等により、明るさが大きく低下するという不具合がある。
２価のユーロピウム付活窒化物蛍光体としては、具体的には、（Ｃａ0.98Ｅｕ0.02）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.94Ｍｇ0.05Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｉｎ0.01）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.94Ｍｇ0.05Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.97Ｍｇ0.01Ｅｕ0.02）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.97Ｓｒ0.01Ｅｕ0.02）（Ａｌ0.98Ｉｎ0.02）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.995Ｅｕ0.005）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.989Ｓｒ0.010Ｅｕ0.001）（Ａｌ0.98Ｇａ0.02）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.93Ｍｇ0.02Ｅｕ0.05）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.985Ｅｕ0.015）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.97Ｍｇ0.02Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｉｎ0.01）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.97Ｍｇ0.02Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3などを挙げることができるが、勿論これらに限定されるものではない。
また、本発明の発光装置１の波長変換部３における赤色系発光蛍光体５の粒径（平均粒径、通気法にて測定）についても特に制限されるものではないが、３〜１０μｍの範囲内であるのが好ましく、４〜７μｍの範囲内であるのがより好ましい。赤色系発光蛍光体５の粒径が３μｍ未満であると、結晶成長が不十分であり、明るさが大きく低下する傾向にある。一方、１０μｍを超える粒径のものを調製する場合には、異常成長した粗大粒子が生成しやすく、実用的ではない。
本発明の発光装置１において、波長変換部３における赤色系発光蛍光体５の含有率は特に制限されるものではないが、１〜６０重量％の範囲内であることが好ましく、５〜３０重量％の範囲内であることがより好ましい。波長変換部３における赤色系発光蛍光体５の含有率が１重量％未満である場合には、緑色成分の寄与が大きすぎ、良好な白色発光が得られないという傾向にあり、また、波長変換部３における赤色系発光蛍光体５の含有率が６０重量％を超える場合には、赤色成分の寄与が大きすぎ、良好な白色発光が得られないという傾向にあるためである。
本発明の発光装置において用いられる上述した緑色系発光蛍光体および赤色系発光蛍光体は、セラミックス材料であるので耐熱性が高く、また、熱膨張係数が小さい材料なので、バンドギャップの差異が小さい。本発明の発光装置では、このような蛍光体を用いることで、温度に対する蛍光発光の効率低下が小さく、従来と比較して温度特性が格段に改善された発光装置を実現することができる。
また本発明の発光装置において用いられる上述した緑色系発光蛍光体は、発光スペクトルの半値幅が狭いため、上述した温度特性が良好であると同時に、色再現性（ＮＴＳＣ比）も良好である。したがって、本発明の発光装置は、発光素子からの発光を効率よく吸収して、高効率な白色光を発光するとともに、色再現性（ＮＴＳＣ比）が著しく良好な白色を得ることができ、さらには、平均演色評価数（Ｒａ）も優れており、一般照明用としても良好な白色を得ることができる。このような本発明の発光装置は、白色ＬＥＤとして実現されることが好ましく、中でも、ＬＣＤ用のバックライト用光源として特に好適に用いることができるものである。
ここで、図２は、本発明の発光装置１１の好ましい他の例を模式的に示す断面図である。なお、図２に示す例の発光装置１１は、一部を除いては図１に示した例の発光装置１と同様の構造を備えるものであり、同様の構造を備える部分については同一の参照符を付して説明を省略する。本発明の発光装置において前記波長変換部に用いられる複数の蛍光体は、波長変換部の一次光の入射側から出射側に向かって、二次光の波長の長い蛍光体順に積層されたものであることが好ましい。このように積層されてなることによって、蛍光体層から発せられた可視光はその上に積層された蛍光体層に殆ど吸収されることなく、良好に外部に取り出すことができるという効果を発揮する発光装置を提供することができる。図２には、たとえば、赤色系発光蛍光体５を含む層１３、緑色系発光蛍光体４を含む層１４の順で、波長変換部１２の一次光の入射側から出射側に向かって積層されてなる例の発光装置１１を示している。なお、緑色系発光蛍光体４を含む層１４の上にさらに青色系発光蛍光体を含む層を積層して波長変換部を形成するようにしてもよい。
また図３は、本発明の発光装置２１の好ましい一例を模式的に示す断面図である。なお、図３に示す例の発光装置２１は、一部を除いては図１に示した例の発光装置１と同様の構造を備えるものであり、同様の構造を備える部分については同一の参照符を付して説明を省略する。本発明の発光装置２１は、一次光を発する発光素子２と、前記一次光の一部を吸収して、一次光の波長以上の長さの波長を有する二次光を発する波長変換部２２とを基本的に備え、当該波長変換部２２が、黄色系発光蛍光体２３のみを含むことを特徴とする。
本発明の発光装置２１における波長変換部２２に用いられる黄色系発光蛍光体２３は、以下の一般式で実質的に表されるα型ＳＩＡＬＯＮである２価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体である。
一般式：ＭＩＩＩgＥｕhＳｉjＡｌkＯmＮn
上記一般式中、ＭＩＩＩはアルカリ土類金属であり、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示す。中でも、Ｃａを用いることにより、より明るいものが得られることから、ＭＩＩＩはＣａであることが好ましい。
また上記一般式中、ｇの値は、０＜ｇ≦３．０であり、０．１≦ｇ≦２．０であるのが好ましい。ｇの値が０である（すなわち、アルカリ土類金属であるＭＩＩＩが含まれない）場合、またｇの値が３．０を超える場合には、十分な明るさが得られないという不具合がある。
また上記一般式中、ｈの値は０．００５≦ｈ≦０．４であり、０．０２≦ｈ≦０．２であるのが好ましい。ｈの値が０．００５未満である場合には、十分な明るさが得られないという不具合があり、ｈの値が０．４を超える場合には濃度消光により、明るさが著しく低下するという不具合がある。
また、上記一般式中、ｊ＋ｋ＝１２であり、ｍ＋ｎ＝１６である。
このようなα型ＳＩＡＬＯＮである２価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体としては、具体的には、Ｃａ0.6Ｅｕ0.05Ｓｉ10.50Ａｌ1.50Ｏ0.80Ｎ15.20、Ｃａ1.0Ｅｕ0.06Ｓｉ10.70Ａｌ1.30Ｏ1.20Ｎ14.80、Ｃａ0.2Ｓｒ0.1Ｅｕ0.10Ｓｉ10.20Ａｌ1.80Ｏ0.40Ｎ15.60、Ｃａ0.4Ｍｇ0.1Ｅｕ0.03Ｓｉ10.00Ａｌ2.00Ｏ1.10Ｎ14.90、Ｃａ1.5Ｅｕ0.3Ｓｉ10.70Ａｌ1.30Ｏ2.20Ｎ13.80、Ｃａ0.1Ｓｒ0.05Ｅｕ0.08Ｓｉ10.40Ａｌ1.60Ｏ0.50Ｎ13.50、Ｃａ2.0Ｅｕ0.15Ｓｉ10.85Ａｌ1.15Ｏ2.50Ｎ13.50、Ｃａ0.05Ｅｕ0.02Ｓｉ11.20Ａｌ0.80Ｏ0.20Ｎ15.80などを挙げることができるが、勿論これらに限定されるものではない。
また、本発明の発光装置２１の波長変換部２２における黄色系発光蛍光体２３の粒径（平均粒径、通気法にて測定）についても特に制限されるものではないが、２〜８μｍの範囲内であるのが好ましく、３〜６μｍの範囲内であるのがより好ましい。黄色系発光蛍光体２３の粒径が２μｍ未満であると、結晶成長が不十分であり、明るさが大きく低下する傾向にある。一方、８μｍを超えると、異常成長した粗大粒子が生成しやすく、実用的ではないという傾向にある。
本発明の発光装置において用いられる上述した黄色系発光蛍光体も、セラミックス材料であるので耐熱性が高く、また、熱膨張係数が小さい材料なので、バンドギャップの差異が小さいものである。したがって、本発明の発光装置でも、このような蛍光体を用いることで、温度に対する蛍光発光の効率低下が小さく、従来と比較して温度特性が格段に改善された発光装置を実現することができる。
本発明の発光装置における波長変換部は、上述した複数の蛍光体（（１）緑色系発光蛍光体および赤色系発光蛍光体、または、（２）黄色系発光蛍光体）を含有し、発光素子２から発せられる一次光の一部を吸収して、一次光の波長以上の長さの波長を有する二次光を発し得るものであれば、その媒質６は特に制限されるものではない。媒質（透明樹脂）６としては、たとえばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
また、波長変換部は、上述した蛍光体および媒質以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で、適宜のＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3などの添加剤を含有してい
ても勿論よい。
本発明の発光装置１，１１，２１に用いられる発光素子２としては、効率の観点から、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を好ましく用いることができる。
本発明の発光装置１，１１，２１を効率的に発光させる観点から、本発明の発光装置１，１１，２１に用いられる発光素子２はピーク波長が４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の一次光を発するものであることが好ましく、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲の一次光を発するものであることがより好ましい。発光素子２が発する一次光のピーク波長が４３０ｎｍ未満の場合には、演色性が悪くなり、実用的ではない。また、４８０ｎｍを超えると、白色での明るさが低下し、実用的でなくなる傾向にある。
本発明の発光装置に用いられる緑色系発光蛍光体、赤色系発光蛍光体および黄色系発光蛍光体は、従来公知の適宜の方法にて作製したものを用いてもよいし、また市販のものを用いても勿論よい。また、本発明の発光装置における波長変換部は、上述した複数の蛍光体（（１）緑色系発光蛍光体および赤色系発光蛍光体、または、（２）黄色系発光蛍光体）を適宜の樹脂中に分散させ、適宜の条件で成形することによって作製することが可能であり、その作製方法は特に制限されるものではない。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１＞
発光素子として、４５０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、緑色系発光蛍光体としてＥｕ0.05Ｓｉ11.50Ａｌ0.50Ｏ0.05Ｎ15.95（β型ＳＩＡＬＯＮ）（粒径：３．６μｍ）、赤色系発光蛍光体として（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3（粒径：４．５μｍ）を含むものを用いた。これらの緑色系発光蛍光体と赤色系発光蛍光体とを１：０．２５の重量比で混合したものをエポキシ樹脂中に分散し、成形して波長変換部を作製した。このようにして実施例１の発光装置を作製した。
＜比較例１＞
（Ｙ0.40Ｇｄ0.45Ｃｅ0.15）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例１と同様にして発光装置を作製した。
実施例１、比較例１についての結果を表１に示す。
表１から、本発明の発光装置は従来品に比し、色再現性（ＮＴＳＣ比）が飛躍的に向上することが分かる。このことは、中、小型ＬＣＤ用バックライトとして好適な特性を有している。さらには、平均演色評価数（Ｒａ）も優れており、一般照明用としても十分適するものである。
＜実施例２＞
発光素子として、４４０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、緑色系発光蛍光体としてＥｕ0.10Ｓｉ11.00Ａｌ1.00Ｏ1.10Ｎ15.90（β型ＳＩＡＬＯＮ）（粒径：３．１μｍ）、赤色系発光蛍光体として（Ｃａ0.985Ｅｕ0.015）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3（粒径：４．０μｍ）を含むものを用いた。また、まず最初に赤色系発光蛍光体をエポキシ樹脂中に分散、成形して第１の層を形成し、その上に緑色系発光蛍光体をエポキシ樹脂中に分散、成形して第２の層を形成することで、二層構造の波長変換部を作製した。
＜実施例３＞
また、実施例２との比較として、同じ緑色系発光蛍光体と赤色系発光蛍光体とを１：０．２６の重量比で混合したものをエポキシ樹脂中に分散し、成形して波長変換部を作製した。
実施例２、３についての結果を表２に示す。
表２から、本発明の蛍光体を光路順に二次光の波長の長い蛍光体順に積層することにより、明るさが著しく向上することが分かる。
＜実施例４＞
発光素子として、４３０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、緑色系発光蛍光体としてＥｕ0.30Ｓｉ9.80Ａｌ2.20Ｏ3.30Ｎ15.70（β型ＳＩＡＬＯＮ）（粒径：３．３μｍ）、赤色系発光蛍光体として（Ｃａ0.97Ｍｇ0.02Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｉｎ0.01）ＳｉＮ3（粒径：３．９μｍ）を含むものを用いた。これらの緑色系発光蛍光体と赤色系発光蛍光体とを１：０．２３の重量比で混合したものをエポキシ樹脂中に分散し、成形して波長変換部を作製した。このようにして実施例４の発光装置を作製した。
＜比較例２＞
２（Ｓｒ0.92Ｂａ0.06Ｅｕ0.02）Ｏ・ＳｉＯ2で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例４と同様にして発光装置を作製した。
＜実施例５＞
発光素子として、４８０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、緑色系発光蛍光体としてＥｕ0.15Ｓｉ10.00Ａｌ2.00Ｏ0.20Ｎ15.80（β型ＳＩＡＬＯＮ）（粒径：３．８μｍ）、赤色系発光蛍光体として（Ｃａ0.98Ｅｕ0.02）ＡｌＳｉＮ3（粒径：４．３μｍ）を含むものを用いた。これらの緑色系発光蛍光体と赤色系発光蛍光体とを１：０．２８の重量比で混合したものをエポキシ樹脂中に分散し、成形して波長変換部を作製した。このようにして実施例５の発光装置を作製した。
＜比較例３＞
（Ｙ0.40Ｇｄ0.40Ｃｅ0.20）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例５と同様にして発光装置を作製した。
＜実施例６＞
発光素子として、４６０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、緑色系発光蛍光体としてＥｕ0.01Ｓｉ11.60Ａｌ0.40Ｏ0.01Ｎ15.99（β型ＳＩＡＬＯＮ）（粒径：３．５μｍ）、赤色系発光蛍光体として（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3（粒径：４．１μｍ）を含むものを用いた。これらの緑色系発光蛍光体と赤色系発光蛍光体とを１：０．２９の重量比で混合したものをエポキシ樹脂中に分散し、成形して波長変換部を作製した。このようにして実施例６の発光装置を作製した。
＜比較例４＞
（Ｙ0.40Ｇｄ0.45Ｃｅ0.15）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例６と同様にして発光装置を作製した。
＜実施例７＞
発光素子として、４７０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、緑色系発光蛍光体としてＥｕ0.005Ｓｉ11.70Ａｌ0.30Ｏ0.03Ｎ15.97（β型ＳＩＡＬＯＮ）（粒径：３．６μｍ）、赤色系発光蛍光体として（Ｃａ0.98Ｅｕ0.02）ＡｌＳｉＮ3（粒径：４．３μｍ）を含むものを用いた。これらの緑色系発光蛍光体と赤色系発光蛍光体とを１：０．２１の重量比で混合したものをエポキシ樹脂中に分散し、成形して波長変換部を作製した。このようにして実施例７の発光装置を作製した。
＜比較例５＞
（Ｙ0.40Ｇｄ0.45Ｃｅ0.15）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例７と同様にして発光装置を作製した。
実施例４〜７、比較例２〜５についての結果を表３に示す。
表３から、本発明の発光装置は従来品に比し、色再現性（ＮＴＳＣ比）が飛躍的に向上することが分かる。このことは、中、小型ＬＣＤ用バックライトとして好適な特性を有している。さらには、平均演色評価数（Ｒａ）も優れており、一般照明用としても十分適するものである。
なお、上述した特性評価において、明るさは順電流（ＩＦ）２０ｍＡの条件にて点灯し、発光装置からの白色光を光電流に変換することにより求めた。また、Ｔｃ−ｄｕｖ、平均演色評価数（Ｒａ）および特殊演色評価数（Ｒ９）については、順電流（ＩＦ）２０ｍＡの条件にて点灯し、発光装置からの白色光を大塚電子製ＭＣＰＤ−２０００にて測定し、その値を求めた。
＜実施例８＞
発光素子として、４５０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、黄色系発光蛍光体としてＣａ0.6Ｅｕ0.05Ｓｉ10.50Ａｌ1.50Ｏ0.80Ｎ15.20（α型ＳＩＡＬＯＮ）なる組成のものを用いた。この黄色系発光蛍光体を所定の樹脂中に分散し、波長変換部を作製した。この波長変換部を組み込んだ発光装置について、その特性を評価した。
＜比較例６＞
（Ｙ0.45Ｇｄ0.40Ｃｅ0.15）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例８と同様にして発光装置を作製した。
実施例８および比較例６について、上述したＴｃ−ｄｕｖおよび順電流（ＩＦ）２０ｍＡにおける明るさ（相対値）を測定し、さらに順電流１００ｍＡにおける明るさ（相対値）も測定した。なお、明るさ（相対値）（１００ｍＡ）は、下記の式から求めた。
明るさ（相対値）（１００ｍＡ）
＝｛明るさ（実測値）（１００ｍＡ）／明るさ（実測値）（２０ｍＡ）×５｝×１００
実施例８および比較例６についての結果を表４に示す。
表４より、本発明の発光装置は従来品と比較して温度特性が良好であることが分かる。
＜実施例９＞
発光素子として、４６０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、緑色系発光蛍光体としてＥｕ0.05Ｓｉ11.50Ａｌ0.50Ｏ0.50Ｎ15.90（β型ＳＩＡＬＯＮ）（粒径：３．６μｍ）、赤色系発光蛍光体として（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3（粒径：４．５μｍ）を含むものを用いた。また、まず最初に赤色系発光蛍光体をエポキシ樹脂中に分散、成形して第１の層を形成し、その上に緑色系発光蛍光体をエポキシ樹脂中に分散、成形して第２の層を形成することで、二層構造の波長変換部を作製した。
実施例９についてのＴｃ−ｄｕｖ、順電流２０ｍＡ、１００ｍＡの各場合における明るさ（相対値）の測定結果を表５に示す。なお、比較として上述した比較例４について同様に測定した結果も表５に示している。
表５より、本発明の発光装置は従来品と比較して温度特性が良好であることが分かる。
＜実施例１０＞
発光素子として、４４０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、黄色系発光蛍光体としてＣａ1.0Ｅｕ0.06Ｓｉ10.70Ａｌ1.30Ｏ1.20Ｎ14.80（α型ＳＩＡＬＯＮ）なる組成のものを用いた。この黄色系発光蛍光体を所定の樹脂中に分散し、波長変換部を作製した。この波長変換部を組み込んだ発光装置について、その特性を評価した。
＜比較例７＞
（Ｙ0.38Ｇｄ0.45Ｃｅ0.17）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例１０と同様にして発光装置を作製した。
実施例１０、比較例７についてのＴｃ−ｄｕｖ、順電流２０ｍＡ、１００ｍＡの各場合における明るさ（相対値）の測定結果を表６に示す。
表６より、本発明の発光装置は従来品と比較して温度特性が良好であることが分かる。
＜実施例１１＞
発光素子として、４３０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、黄色系発光蛍光体としてＣａ0.2Ｓｒ0.1Ｅｕ0.10Ｓｉ10.20Ａｌ1.80Ｏ0.40Ｎ15.60（α型ＳＩＡＬＯＮ）なる組成のものを用いた。この黄色系発光蛍光体を所定の樹脂中に分散し、波長変換部を作製した。この波長変換部を組み込んだ発光装置について、その特性を評価した。
＜比較例８＞
（Ｙ0.40Ｇｄ0.50Ｃｅ0.10）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例１１と同様にして発光装置を作製した。
＜実施例１２＞
発光素子として、４７０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、黄色系発光蛍光体としてＣａ0.4Ｍｇ0.1Ｅｕ0.03Ｓｉ10.00Ａｌ2.00Ｏ1.10Ｎ14.90（α型ＳＩＡＬＯＮ）なる組成のものを用いた。この黄色系発光蛍光体を所定の樹脂中に分散し、波長変換部を作製した。この波長変換部を組み込んだ発光装置について、その特性を評価した。
＜比較例９＞
（Ｙ0.45Ｇｄ0.40Ｃｅ0.15）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例１２と同様にして発光装置を作製した。
＜実施例１３＞
発光素子として、４８０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、緑色系発光蛍光体としてＥｕ0.10Ｓｉ11.00Ａｌ1.00Ｏ0.10Ｎ15.90（β型ＳＩＡＬＯＮ）、赤色系発光蛍光体として（Ｃａ0.97Ｍｇ0.02Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3を含むものを用いた。また、まず最初に赤色系発光蛍光体をエポキシ樹脂中に分散、成形して第１の層を形成し、その上に緑色系発光蛍光体をエポキシ樹脂中に分散、成形して第２の層を形成することで、二層構造の波長変換部を作製した。
＜比較例１０＞
（Ｙ0.45Ｇｄ0.45Ｃｅ0.10）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例１３と同様にして発光装置を作製した。
＜実施例１４＞
発光素子として、４３０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用いた。波長変換部には、緑色系発光蛍光体としてＥｕ0.30Ｓｉ9.80Ａｌ2.20Ｏ0.30Ｎ15.70（β型ＳＩＡＬＯＮ）、赤色系発光蛍光体として（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3を含むものを用いた。また、まず最初に赤色系発光蛍光体をエポキシ樹脂中に分散、成形して第１の層を形成し、その上に緑色系発光蛍光体をエポキシ樹脂中に分散、成形して第２の層を形成することで、二層構造の波長変換部を作製した。
＜比較例１１＞
（Ｙ0.45Ｇｄ0.40Ｃｅ0.15）3Ａｌ5Ｏ12で表される黄色系発光蛍光体のみを樹脂中に分散させ、波長変換部を形成した以外は、実施例１４と同様にして発光装置を作製した。
実施例１１〜１４および比較例８〜１１についても、上述と同様にＴｃ−ｄｕｖ、順電流２０ｍＡ、１００ｍＡの各場合における明るさ（相対値）を測定した。結果を表７に示す。
表７より、本発明の発光装置は従来品と比較して温度特性が良好であることが分かる。
今回開示された実施の形態、実施例および比較例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１，１１，２１ 発光装置
２ 発光素子
３，１２，２２ 波長変換部
４ 緑色系発光蛍光体
５ 赤色系発光蛍光体
１３，１４ 層
２３ 黄色系発光蛍光体

Claims (8)

  1. 一次光を発する発光素子と、前記一次光の一部を吸収して、一次光の波長以上の波長を有する二次光を発する波長変換部とを備える発光装置であって、前記波長変換部は複数の緑色系発光蛍光体および赤色系発光蛍光体を含み、
    前記緑色系発光蛍光体は、
    一般式：ＥｕaＳｉbＡｌcＯdＮe
    （式中、０．００５≦ａ≦０．４、ｂ＋ｃ＝１２、ｄ＋ｅ＝１６である。）
    で実質的に表されるβ型ＳＩＡＬＯＮである２価のユーロピウム付活酸窒化物蛍光体からなり、
    前記赤色系発光蛍光体は、
    一般式：（ＭＩ1-fＥｕf）ＭＩＩＳｉＮ3
    （式中、ＭＩは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ＭＩＩはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０．００１≦ｆ≦０．０５である。）
    で実質的に表される２価のユーロピウム付活窒化物蛍光体からなり、前記緑色系発光蛍光体および前記赤色系発光蛍光体の平均粒径が略同一であることを特徴とする発光装置。
  2. 前記緑色系発光蛍光体の平均粒径は、２〜８μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記赤色系発光蛍光体の平均粒径は、３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記赤色系発光蛍光体として、上記一般式中、ＭＩＩがＡｌ、ＧａおよびＩｎから選ばれる少なくとも１種の元素である、２価のユーロピウム付活窒化物蛍光体を用いたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
  5. 前記波長変換部に用いられる複数の蛍光体は、波長変換部の一次光の入射側から出射側に向かって、二次光の波長の長い蛍光体順に積層されたものである、請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
  6. 発光素子が４３０〜４８０ｎｍのピーク波長を有する一次光を発する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
  7. 白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置。
  8. ＬＣＤ用バックライト光源に用いられるものである、請求項７に記載の発光装置。
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