JP2011181793A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光装置は、各蛍光体からの光を混合して白色を得るように構成されている。発光装置は、380〜420nmの波長域にピーク波長を有する紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、紫外線又は短波長可視光により励起され、560nm〜600nmの波長域にピーク波長を有する可視光を発光する第1の蛍光体と、紫外線又は短波長可視光により励起され、第1の蛍光体が発光する可視光と補色の関係にある可視光を発光する第2の蛍光体と、発光素子を覆う光透過層であって、第1の蛍光体および第2の蛍光体が分散されている光透過部材と、を備えている。光透過部材に含まれている蛍光体全体の体積濃度は、0.05vol%以上10vol%以下であり、光透過部材は、発光素子の光が入射してから外部へ出射するまでの光路長が0.4mm以上20mm以下となるよう構成されている。
【選択図】図1
Description
図1は、第1の実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。図1に示す発光装置10は、基板12上に一対の電極14(陽極)及び電極16(陰極)が形成されている。電極14上には半導体発光素子18がマウント部材20により固定されている。半導体発光素子18と電極14はマウント部材20により導通されており、半導体発光素子18と電極16はワイヤー22により導通されている。半導体発光素子18の上にはドーム状の蛍光層24が形成されている。基板12上のうち、前述の電極14,16および半導体発光素子18が設けられていない領域には、反射面17が形成されている。反射面17の形成方法としては以下の方法がある。はじめに、基板12上に電極部分を形成し、その電極部分にマスクをした状態でその上に白色のアクリル又はウレタン系の反射塗装を施す。その後、マスクを外して半導体発光素子18をマウントする。これにより、図1に示すように、半導体発光素子18から上方に発せられた光によって励起された蛍光体19が発する光が基板12に向かったとしても、反射面17により再度上方に反射される。これにより、蛍光体19から生ずる光のうち、基板12側へと向かう光についても照明に活用できるため、光取り出し効率の向上が図られる。
図2は、第2の実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。第2の実施の形態に係る発光装置110は、第1の実施の形態に係る発光装置10と比較して、半導体発光素子を封止する蛍光層の形状が異なっている点が大きな相違点である。以下の説明で特に言及していない構成については、第1の実施の形態と同様である。
第1の蛍光体は、紫外又は短波長可視光により励起され可視光を発光する蛍光体であり、一般式が(M2 x,M3 y,M4 z)mM1O3X(2/n)(ここで、M1はSi、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくともSiを含む1種以上の元素、M2はCa、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくともCaを含む1種以上の元素、M3はSr、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくともSrを含む1種以上の元素、Xは少なくとも1種のハロゲン元素、M4は希土類元素及びMnからなる群より選ばれる少なくともEu2+を含む1種以上の元素を示す。また、mは1≦m≦4/3、nは5≦n≦7の範囲であってもよい。また、x、y、zは、x+y+z=1、0<x<0.99、0<y<0.99、0.01≦z≦0.3を満たす範囲であってもよい。)で表される蛍光体である。また、第1の蛍光体は、560〜600nmの波長域にピーク波長を有する可視光を発光する蛍光体である。
(1)M’1O2(M’1はSi、Ge、Ti、Zr、Sn等の4価の元素を示す。)
(2)M’2O(M’2はMg、Ca、Ba、Zn等の2価の元素を示す。)
(3)M’3X2(M’3はMg、Sr、Ba、Zn等の2価の元素、Xはハロゲン元素を示す。)
(4)M’4(M’4はEu2+等の希土類元素及び/又はMnを示す。)
第2の蛍光体は、その発光色が第1の蛍光体の発光色と補色関係である430〜480nmにピーク波長を有する蛍光体である。このような第2の蛍光体は、近紫外または短波長可視光を効率的に吸収し、ドミナント波長が440〜470nmの光を放射する。第2の蛍光体として用いることができる蛍光体として、特に組成の限定はないが、例えば下記の一般式で表される蛍光体(1)〜(4)の中から選択できる。
蛍光体1は、第1の蛍光体の一種であり、(Ca0.47,Sr0.48,Eu0.05)7/6SiO3Cl2/6で表される蛍光体である。蛍光体1は、一般式(M2x,M3y,M4z)mM1O3X2/nにおいて、M1=Si、M2=Ca、M3=Sr、X=Cl、M4=Eu2+、m=7/6、n=6、M2,M3,M4の各含有量x,y、zは、それぞれ0.47,0.48,0.05となるように合成されている。また、蛍光体1は、原料の混合比においてSiO2を過剰に添加することで、蛍光体内にクリストバライトが生成されている。蛍光体1の製造は、まず、SiO2、Ca(OH)2、SrCl2・6H2O、及びEu2O3の各原料をこれらのモル比がSiO2:Ca(OH)2:SrCl2・6H2O:Eu2O3=1.1:0.45:1.0:0.13となるように秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で所定の雰囲気(H2:N2=5:95)、温度1000℃で5〜40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、蛍光体1を得た。
蛍光体2は、(Ca4.67Mg0.5)(PO4)3Cl:Eu0.08で表される蛍光体である。蛍光体2は、前述の第2の蛍光体の一例である。蛍光体2は、一般式 M1 a(M2O4)bXc:Redにおいて、M1=Ca/Mg(モル比90.3/9.7)、M2=P、X=Cl、Re=Eu2+、a=5.17、b=3、c=1,d=0.08となるように合成した蛍光体である。蛍光体2の製造は、まず、CaCO3、MgCO3、CaCl2、CaHPO4、及びEu2O3の各原料を、これらのモル比がCaCO3:MgCO3:CaCl2:CaHPO4:Eu2O3=0.42:0.5:3.0:1.25:0.04となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、2〜5%のH2を含むN2雰囲気中で、温度800℃以上1200℃未満で3時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、本蛍光体2を得た。
(実施例1)
実施例1に係る発光装置は、図1に示した形状の発光装置において下記の具体的な構成を用いたものである。
実施例2に係る発光装置は、図2に示した形状の発光装置において下記の具体的な構成を用いたものである。
比較例1に係る発光装置は、図1に示した形状の発光装置において下記の具体的な構成を用いたものである。比較例1に係る発光装置は、構成が実施例1に係る発光装置とほぼ同様であるため、以下では、実施例1の発光装置と異なる構成について説明する。
比較例2に係る発光装置は、図2に示した形状の発光装置において下記の具体的な構成を用いたものである。比較例2に係る発光装置は、構成がほぼ実施例2に係る発光装置と同様であるため、以下では、実施例2の発光装置と異なる構成や製法について説明する。
実施例1及び比較例1に係る発光装置の発光面の面内色度分布を測定した。測定装置は、2次元輝度計(ミノルタ製)を用いた。具体的には、Φ10mm(実施例1)またはΦ8mm(比較例1)の発光面(半球ドーム)を40000の領域に分割し、それぞれの領域の色度を測定し、色度図にプロットした。
Claims (5)
- 380〜420nmの波長域にピーク波長を有する紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、560nm〜600nmの波長域にピーク波長を有する可視光を発光する第1の蛍光体と、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、前記第1の蛍光体が発光する可視光と補色の関係にある可視光を発光する第2の蛍光体と、
前記発光素子を覆う光透過層であって、前記第1の蛍光体及び前記第2の蛍光体が分散されている光透過部材と、
を備え、各蛍光体からの光を混合して白色を得るように構成された発光装置であって、
前記光透過部材に含まれている蛍光体全体の体積濃度は、0.05vol%以上10vol%以下であり、
前記光透過部材は、前記発光素子の光が入射してから外部へ出射するまでの光路長が0.4mm以上20mm以下となるような形状で構成されている、
ことを特徴とする発光装置。 - 前記第1の蛍光体は、その平均粒径が0.5μm以上100μm以下であり、
前記第2の蛍光体は、その平均粒径が0.5μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1の蛍光体の励起スペクトルの最大強度をImax、前記第2の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長における前記第1の蛍光体の励起スペクトルの強度をIaとすると、Ia<0.5×Imaxを満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。
- 前記第1の蛍光体は、一般式が(M2 x,M3 y,M4 z)mM1O3X(2/n)(ここで、M1はSi、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくともSiを含む1種以上の元素、M2はCa、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくともCaを含む1種以上の元素、M3はSr、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくともSrを含む1種以上の元素、Xは少なくとも1種のハロゲン元素、M4は希土類元素及びMnからなる群より選ばれる少なくともEu2+を含む1種以上の元素を示す。また、mは1≦m≦4/3、nは5≦n≦7の範囲である。また、x、y、zは、x+y+z=1、0<x<0.99、0<y<0.99、0.01≦z≦0.3を満たす範囲である。)で表されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第2の蛍光体は、430nm〜480nmの波長域にピーク波長を有する可視光を発光することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発光装置。
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