JP2015224344A - 黄色発光蛍光体及びそれを用いた発光素子パッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、蛍光体に係り、特に、黄色発光蛍光体及びそれを用いた発光素子パッケージに関する。【解決手段】本発明は、黄色発光蛍光体において、ＬｕＡＧ、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2、及びβ型ＳｉＡｌＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含む第１蛍光体と、前記第１蛍光体と混合されて混合物を成し、Ｌｉを金属成分として有するα型ＳｉＡｌＯＮ（Ｌｉ−α−ＳｉＡｌＯＮ）を含み、近紫外線または青色光によって励起されて、中心波長が５５０〜５９０ｎｍの帯域に位置する光を発光する第２蛍光体とを含んで構成され、前記第１蛍光体及び第２蛍光体の混合物は、前記近紫外線または青色光によって励起されて黄色光を発光する。【選択図】図１
Description
本発明は、蛍光体に係り、特に、黄色発光蛍光体及びそれを用いた発光素子パッケージに関する。
発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）は、既存の一般照明の中で最も代表的といえる蛍光灯を代替することができる次世代発光素子の候補の一つである。
ＬＥＤは、既存の光源よりも消費電力が少なく、蛍光灯とは異なって水銀を含んでいないので、環境に優しいといえる。また、既存の光源と比較して寿命が長く、応答速度が速いという利点を有する。
このようなＬＥＤは、このＬＥＤから放出される光を吸収して種々の色の光を発する蛍光体と共に用いることができる。このような蛍光体は、通常、黄色、緑色及び赤色光を発光することができる。
白色ＬＥＤは、現在、青色発光ＬＥＤ及び発光波長を変換する蛍光体の構成で作製されている。このような白色ＬＥＤの使用範囲が広がるほど、より効率的なＬＥＤが要求されており、そのためには、蛍光体の発光効率の改善が要求されている。また、これによって、より信頼性に優れたＬＥＤの要求が高まっている。
ＬＥＤに用いられる蛍光体としては、黄色蛍光体であって、酸化物蛍光体である特許文献１に代表されるＹＡＧ蛍光体が知られているが、このようなＹＡＧ蛍光体は、熱安定性が劣り、高温になると、輝度の低下、色座標の変化などの問題が生じ得る。
また、黄色ないし緑色系列の蛍光体として酸化物蛍光体及びシリケート系蛍光体が知られているが、これらは、熱安定性が相対的に低く、耐湿性が悪いため、ＬＥＤパッケージの信頼性に悪影響を与えることがある。
したがって、ＬＥＤと共に白色光を作ることができる高効率の信頼性に優れた蛍光体の開発が要求される。
さらに、青色発光ＬＥＤが高出力化するほど、波長が短波長側へ移動することができ、これによって、短波長においても励起効率の高い黄色発光蛍光体の開発が要求される。
本発明が達成しようとする技術的課題は、高効率及び高輝度の黄色発光蛍光体、及びそれを用いた発光素子パッケージを提供することにある。
上記技術的課題を達成するための第１の観点として、本発明は、黄色発光蛍光体において、緑色（ｇｒｅｅｎ）系列の蛍光体であるＬｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2、及びβ型ＳｉＡｌＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含む第１蛍光体と、前記第１蛍光体と混合されて混合物を成し、Ｌｉを金属成分として有するα型ＳｉＡｌＯＮ（Ｌｉ−α−ＳｉＡｌＯＮ）を含み、近紫外線または青色光によって励起されて中心波長が５５０〜５９０ｎｍの帯域に位置する光を発光する第２蛍光体とを含んで構成され、前記第１蛍光体と第２蛍光体との混合物は、前記近紫外線または青色光によって励起されて黄色光を発光することができる。
ここで、前記第２蛍光体は、下記化学式１で表され、
〔化学式１〕
Ｌｉm-2xＥｕxＳｉ12-(m+n)Ａｌm+nＯnＮ16-n
前記ｍ及びｎは、０≦ｍ≦２及び０≦ｎ≦１のうちの少なくとも１つの条件を満足することができる。
〔化学式１〕
Ｌｉm-2xＥｕxＳｉ12-(m+n)Ａｌm+nＯnＮ16-n
前記ｍ及びｎは、０≦ｍ≦２及び０≦ｎ≦１のうちの少なくとも１つの条件を満足することができる。
ここで、前記第２蛍光体は、前記第１蛍光体及び第２蛍光体の合計を１００ｗｔ％としたとき、４０〜６０ｗｔ％の含量を有することができる。
ここで、前記蛍光体の励起スペクトルは、３６０〜４６０ｎｍの波長帯域でＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体よりも高い励起率を有することができる。
このとき、前記蛍光体の励起スペクトルは、４１０ｎｍの波長でピーク対比５０％以上の励起率を有することができる。
ここで、より好ましくは、前記第２蛍光体は、中心波長が５７８〜５８８ｎｍの帯域に位置する光を発光するようにすることができる。
ここで、第１蛍光体及び第２蛍光体の中心波長と異なる中心波長を有する第３蛍光体をさらに含むことができる。
上記技術的課題を達成するための第２の観点として、本発明は、黄色発光蛍光体において、中心波長が５３０〜５５０ｎｍの帯域に位置する光を放出する第１蛍光体と、前記第１蛍光体と混合されて、中心波長が５５０〜５９０ｎｍの帯域に位置する光を発光するものであって、下記化学式１で表され、
〔化学式１〕
Ｌｉm-2xＥｕxＳｉ12-(m+n)Ａｌm+nＯnＮ16-n
前記ｍ及びｎは、０≦ｍ≦２及び０≦ｎ≦１のうちの少なくとも１つの条件を満足する第２蛍光体とを含んで構成することができる。
〔化学式１〕
Ｌｉm-2xＥｕxＳｉ12-(m+n)Ａｌm+nＯnＮ16-n
前記ｍ及びｎは、０≦ｍ≦２及び０≦ｎ≦１のうちの少なくとも１つの条件を満足する第２蛍光体とを含んで構成することができる。
ここで、前記第１蛍光体は、緑色（ｇｒｅｅｎ）系列蛍光体であるＬｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2、及びβ型ＳｉＡｌＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含むことができる。
ここで、前記第２蛍光体は、前記第１蛍光体及び第２蛍光体の合計を１００ｗｔ％としたとき、４０〜６０ｗｔ％の含量を有することができる。
ここで、前記蛍光体の励起スペクトルは、３６０〜４６０ｎｍの波長帯域でＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体よりも高い励起率を有することができる。
このとき、前記蛍光体の励起スペクトルは、４１０ｎｍの波長でピーク対比５０％以上の励起率を有することができる。
ここで、より好ましくは、前記第２蛍光体は、中心波長が５７８〜５８８ｎｍの帯域に位置する光を発光するようにすることができる。
上記技術的課題を達成するための第３の観点として、本発明は、黄色発光蛍光体において、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2、及びβ型ＳｉＡｌＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含む第１蛍光体と、前記第１蛍光体と混合されて混合物を成し、Ｌｉを金属成分として有するα型ＳｉＡｌＯＮ（Ｌｉ−α−ＳｉＡｌＯＮ）を含み、近紫外線または青色光によって励起されて、中心波長が５７８〜５８８ｎｍの帯域に位置する光を発光する第２蛍光体とを含んで構成され、前記第２蛍光体は、前記第１蛍光体及び第２蛍光体の合計を１００ｗｔ％としたとき、４０〜６０ｗｔ％の含量を有し、前記第１蛍光体及び第２蛍光体の混合物は、前記近紫外線または青色光によって励起されて黄色光を発光することを特徴とする。
上記技術的課題を達成するための第４の観点として、本発明は、上記の黄色発光蛍光体と、前記黄色発光蛍光体を励起させる近紫外線または青色励起光を発光する発光素子とを含む発光素子パッケージを提供することができる。
本発明は、高効率及び高輝度の黄色発光蛍光体、及びそれを用いた発光素子パッケージを提供することができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明による実施例を詳細に説明すると、次の通りである。
本発明が様々な修正及び変形を許容する上に、その特定の実施例が図面として例示されて示され、以下で詳細に説明される。しかし、本発明を開示された特別な形態に限定しようとする意図ではなく、むしろ、本発明は、特許請求の範囲によって定義された本発明の思想に合致する全ての修正、均等及び代用を含む。
層、領域または基板のような要素が他の構成要素「上（ｏｎ）」に存在すると言及されるとき、これは、直接的に他の要素上に存在したり、またはその間に中間要素が存在してもよいという意味で理解することができる。
たとえ、第１、第２などの用語が、様々な要素、成分、領域、層及び／又は地域を説明するために使用されてもよいが、このような要素、成分、領域、層及び／又は地域は、このような用語によって限定されてはならないということを理解できるであろう。
まず、本発明による黄色発光蛍光体について説明する。
本発明によれば、近紫外線及び青色励起源による励起効率に優れた緑色及び琥珀色（Ａｍｂｅｒ）（以下、アンバーと称する）蛍光体を混合して、輝度の高い黄色光を具現することができる。
そのために、本発明において、近紫外線及び青色励起光による発光効率に優れた緑色（ｇｒｅｅｎ）系列の蛍光体であるＬｕＡＧ、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2及びβ型ＳｉＡｌＯＮ（サイアロン）のうちの少なくともいずれか１つを含む第１蛍光体を用いることができる。
このような第１蛍光体は、近紫外線及び青色励起光によって励起されて緑色波長帯域の光を発光することができる。このような第１蛍光体は、中心波長が５３０〜５５０ｎｍの帯域に位置することができる。
ここで、ＬｕＡＧは、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅの化学式として知られており、β型ＳｉＡｌＯＮは、Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-zの基本構造式にＥｕが添加された化学式で表すことができる。その他にも、ＬＳＮ（Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ）、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ蛍光体を用いることができる。
また、視感度特性に優れ、第１蛍光体と混合されて高い輝度の黄色光を発光できる最適の発光波長を有する新しい組成の第２蛍光体を含むことができる。このような第２蛍光体は、近紫外線及び青色励起光によって励起されてアンバー波長帯域の光を発光することができる。
このような第１蛍光体及び第２蛍光体の混合物は、近紫外線または青色光によって励起されて高い輝度の黄色光を発光することができる。また、このような近紫外線または青色光において励起率に優れることで、高効率の蛍光体特性を発揮することができる。
このような第２蛍光体は、リチウム（Ｌｉ）を金属成分として有するα型ＳｉＡｌＯＮ（Ｌｉ−α−ＳｉＡｌＯＮ）を含むことができ、近紫外線または青色光によって励起されて中心波長が５５０〜５９０ｎｍの帯域に位置する光を発光することができる。
このような第２蛍光体は、下記化学式１で表すことができる。
〔化学式１〕
Ｌｉm-2xＥｕxＳｉ12-(m+n)Ａｌm+nＯnＮ16-n
〔化学式１〕
Ｌｉm-2xＥｕxＳｉ12-(m+n)Ａｌm+nＯnＮ16-n
このような第２蛍光体は、一般的に金属成分としてＣａを有するα型ＳｉＡｌＯＮ（Ｃａ0.3Ｓｉ9Ａｌ3Ｏ1Ｎ15）（Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ）において、金属成分がＬｉで置換された蛍光体（Ｌｉ−α−ＳｉＡｌＯＮ）を意味することができる。図１では、このようなＬｉ−α−ＳｉＡｌＯＮのＸＲＤスペクトルを示しており、図２では、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮのＸＲＤスペクトルを示している。したがって、本発明で用いられるＬｉ−α−ＳｉＡｌＯＮは、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮと異なる特性を有することができる。
金属成分としてＣａを有するα型ＳｉＡｌＯＮは、発光中心波長が約６００ｎｍであるが、上述したように、中心波長が５５０〜５９０ｎｍの帯域であるＬｉ−α−ＳｉＡｌＯＮを用いる場合、同じピーク強度を有する発光に対して視感度特性を約２５％高めることができる。より好ましくは、中心波長が５７８〜５８８ｎｍの帯域に位置する光を発光するようにすれば、視感特性をより向上させることができる。
図３は、人間の視感度特性を示すグラフ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｕｒｖｅ）である。
図示のように、人間の視感度の値は約５５５ｎｍの波長で最大値を有する。すなわち、同じ強度の光に対して、人間は５５５ｎｍの波長帯域の光を最も強いものと感知する。
したがって、通常、６００ｎｍ程度の発光中心波長を有するα型ＳｉＡｌＯＮに比べて、本発明で用いられる中心波長が５５０〜５９０ｎｍの帯域であるＬｉ−α−ＳｉＡｌＯＮは、優れた視感特性を有することができる。
すなわち、同じ強度の光に対してより明るく感知できるので、このような発光波長の調節は、輝度が増加する効果として作用することができる。
このような本発明の第２蛍光体として用いることができるＬｉ−α−ＳｉＡｌＯＮは、同じピーク強度の発光に対して、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮに比べて視感度特性が約２５％向上することができる。
本発明では、中心波長が５５０〜５９０ｎｍの帯域である発光を具現するために、ＳｉＡｌＯＮの合成時にＬｉの置換量を調節し、酸素（Ｏｘｙｇｅｎ）の量を調節することができる。
表１は、このような第２蛍光体の具現時に、酸素の含量ｎ(化学式１での値）を調節して得た蛍光体の発光波長（ピーク波長）及び発光輝度を示している。
このような発光のために、化学式１においてｍ及びｎは、０≦ｍ≦２及び０≦ｎ≦１のうちの少なくとも１つの条件を満足することができる。また、化学式１においてｘは、活性剤（Ｅｕ）の含量を示し、金属イオン（リチウム（Ｌｉ）及びアルミニウム（Ａｌ））と１０％以内の範囲で置換されることが一般的である。すなわち、ｘは、０．０１〜０．１の間の値を有することができる。
表１に示すように、第２蛍光体の酸素（Ｏｘｙｇｅｎ）の含量に応じて発光波長が変更することがわかる。すなわち、酸素（Ｏｘｙｇｅｎ）の含量ｎが０である場合に５８８ｎｍの発光波長を有し、このときの発光輝度は９５％であることがわかり、酸素の含量ｎが１である場合、発光波長は５７８ｎｍまで低くなり得ることがわかる。
そして、追加的な視感度特性を通じた発光効率の改善のために、酸素（Ｏｘｙｇｅｎ）の含量ｎを１≦ｎ≦２の間で変化させる場合、発光波長を５６０ｎｍまで変化させることが可能である。このように、酸素の含量を調整することによって、発光波長が短波長へ移動することが容易となり得る。
表１を見ると、酸素（Ｏｘｙｇｅｎ）の含量ｎが０．１であり、発光波長が５８３ｎｍであるとき、発光輝度が最も高いことがわかる。
以上で説明したように、本発明では、緑色発光蛍光体である第１蛍光体とアンバー色の発光蛍光体である第２蛍光体とを混合することで、輝度に優れた黄色光を具現することができる。
また、第１蛍光体及び第２蛍光体のそれぞれの発光波長及び混合比率を調節することによって発光輝度を向上させることができる。これと共に、光源の演色性を示す演色評価数（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ；ＣＲＩ）を共に改善することができる。
このような演色評価数（ＣＲＩ）は、光源の演色性を表すことを目的とした指数であって、試料光源下で物体の色知覚が、規定された基準光下で同じ物体の色知覚に合致する程度を数値化したものである。
表２は、このように、第１蛍光体とアンバー色の発光蛍光体である第２蛍光体とを混合して輝度及びＣＲＩを向上させることができることを示している。
すなわち、従来の黄色蛍光体（Ｙｅｌｌｏｗ蛍光体；一般的に多く用いられるＹＡＧ蛍光体を示す。）及びＣａ−α−ＳｉＡｌＯＮを用いて黄色発光蛍光体を具現した場合と比較して、本発明の第１蛍光体（５３５ｎｍのピーク波長を有する場合）及び第２蛍光体（５８３ｎｍのピーク波長を有する場合）を用いることによって、発光輝度及びＣＲＩを従来の黄色蛍光体に比べて向上させることができることがわかる。
＜実施例＞
表３は、第１蛍光体として、５３５ｎｍの緑色（ｇｒｅｅｎ）波長（ピーク波長）帯域の光を発光するＬｕＡＧ蛍光体を用い、第２蛍光体として、５８３ｎｍのアンバー（Ａｍｂｅｒ）色波長（ピーク波長）帯域の光を発光するＬｉ−α−ＳｉＡｌＯＮを混合することで黄色発光蛍光体を具現した例を示している。
表３は、第１蛍光体として、５３５ｎｍの緑色（ｇｒｅｅｎ）波長（ピーク波長）帯域の光を発光するＬｕＡＧ蛍光体を用い、第２蛍光体として、５８３ｎｍのアンバー（Ａｍｂｅｒ）色波長（ピーク波長）帯域の光を発光するＬｉ−α−ＳｉＡｌＯＮを混合することで黄色発光蛍光体を具現した例を示している。
このような例において、第１蛍光体と第２蛍光体の含量をそれぞれ０〜１００ｗｔ％に調節しながら、それぞれの場合の色座標、ＣＲＩ及び発光輝度を測定した結果が表３に示されている。すなわち、第１蛍光体が１００ｗｔ％であり、第２蛍光体が０ｗｔ％である場合から第１蛍光体が０ｗｔ％であり、第２蛍光体が１００ｗｔ％である場合を順次示している。ここで、含量（％）は重量％（ｗｔ％）を示す。
比較となる黄色蛍光体（Ｙｅｌｌｏｗ）は、ＹＡＧ蛍光体の例を示しており、このようなＹＡＧ蛍光体は、色座標ＣＩＥ ｘ及びＣＩＥ ｙがそれぞれ０．４５４及び０．５３１であり、ＣＲＩが３６．５であることがわかる。このとき、ＹＡＧ蛍光体の発光輝度を１００に設定した場合を示している。
表３に示したように、本発明の黄色蛍光体は、従来の黄色蛍光体に比べてほとんどの場合に発光輝度が向上することがわかる。発光輝度は、第１蛍光体の含量が増加するにつれて概ね増加する傾向を示している。
また、ＣＲＩの場合には、第１蛍光体が６０ｗｔ％であり、第２蛍光体が４０ｗｔ％である場合から、従来の黄色蛍光体に比べて向上することがわかる。このようなＣＲＩの場合には、第２蛍光体の含量が増加するにつれて概ね増加する傾向を示している。
このようなＣＲＩ及び発光輝度と関連した結果を考慮するとき、第１蛍光体及び第２蛍光体の割合が６０ｗｔ％対４０ｗｔ％（６：４）から４０ｗｔ％対６０ｗｔ％（４：６）の間の割合を有する場合にその効果が最も優れることがわかる。
すなわち、第２蛍光体は、第１蛍光体及び第２蛍光体の合計を１００ｗｔ％としたとき、４０〜６０ｗｔ％の含量を有することができる。
その中でも、第１蛍光体及び第２蛍光体の割合が５０ｗｔ％対５０ｗｔ％（５：５）である場合には、ＣＲＩ及び発光輝度を総合するとき、黄色発光蛍光体としての特性が最も優れているといえる。
図４は、本発明の黄色発光蛍光体の励起スペクトルを示すグラフである。このようなスペクトルは、本発明の黄色発光蛍光体が励起される波長帯域及び当該波長での励起の程度を示している。
図４に示すように、本発明の黄色発光蛍光体は、点線で表示された従来の黄色発光蛍光体（Ｙｅｌｌｏｗ；一例として、ＹＡＧ蛍光体）に比べて短波長での励起の程度が優れていることがわかる。
例えば、励起波長が４１０ｎｍである場合、励起の程度が、４７０ｎｍ近傍のピーク強度に比べて約半分程度（半分以上）に維持されることがわかる。
すなわち、本発明の黄色発光蛍光体の励起スペクトルは、４１０ｎｍの波長においてピーク対比５０％以上の励起率を有することができる。
また、４１０ｎｍよりも短波長においても励起の程度が大きく減少しないことがわかる。すなわち、４００ｎｍの波長においても４１０ｎｍと類似の程度の励起率を示すことがわかる。
すなわち、本発明の黄色発光蛍光体の励起スペクトルは、４５０ｎｍ以下の波長帯域でＹＡＧ蛍光体よりも高い励起率を有することができる。
蛍光体を励起させる近紫外線または青色光は、短波長に行くほど優れた励起光を示すので、これと共に、短波長帯域において励起の程度が優れた本発明は、蛍光体としての特性が相対的に優れていることがわかる。
これは、励起光として作用する近紫外線または青色光が、短波長に行くほど発光の強度及び発光品質などに優れた傾向を示しており、このような近紫外線または青色光を発光する発光素子（例えば、ＬＥＤ）が高出力化するにつれて、中心波長が４５０ｎｍ以下に移動する傾向を示しているからである。
例えば、点線で表示された黄色発光蛍光体は、短波長に行くほど励起の程度が著しく減少することがわかり、これは、励起光を発散する発光素子が高出力化するにつれて、光変換効率が低くなることがわかる。
しかし、本発明の黄色発光蛍光体は、励起光を発散する発光素子が高出力化するほど、発光特性がより向上し得ることがわかる。
図５は、本発明の黄色発光蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。
本発明の黄色発光蛍光体は、緑色発光とアンバー発光の混合光であって、黄色を具現することができ、図５に実線で表示された本発明の黄色光のスペクトルは、点線で表示された従来の黄色光（Ｙｅｌｌｏｗ）よりも波長帯域及び発光強度に優れていることがわかる。
図６は、本発明の黄色発光蛍光体を用いて白色発光素子パッケージを具現した場合の発光スペクトルを示すグラフである。
図６に示したように、青色励起光と、この青色光によって本発明による黄色発光蛍光体が励起されて発光した黄色光とが混合されて、優れた品質の白色光を発散できることがわかる。
すなわち、本発明の黄色発光蛍光体（Ｇｒｅｅｎ＋５８３ｎｍ Ａｍｂｅｒ）は、従来の黄色発光蛍光体（Ｙｅｌｌｏｗ）及び後述する比較例（Ｇｒｅｅｎ＋６００ｎｍ Ａｍｂｅｒ）に比べて向上した光の特性を示している。
このように、黄色発光帯域において光の強度及び視感度に優れることで、近紫外線または青色発光素子と共に高品質の白色光を作り出すことができる。
＜比較例＞
表４は、５３５ｎｍの緑色波長（ピーク波長）帯域の光を発光するＬｕＡＧ蛍光体（以下、緑色蛍光体）と、６００ｎｍのアンバー色波長（ピーク波長）帯域の光を発光するＣａ−α−ＳｉＡｌＯＮ（以下、アンバー蛍光体）とを混合して黄色発光蛍光体を具現した例を示している。
表４は、５３５ｎｍの緑色波長（ピーク波長）帯域の光を発光するＬｕＡＧ蛍光体（以下、緑色蛍光体）と、６００ｎｍのアンバー色波長（ピーク波長）帯域の光を発光するＣａ−α−ＳｉＡｌＯＮ（以下、アンバー蛍光体）とを混合して黄色発光蛍光体を具現した例を示している。
このような例では、表３の場合と同様に、緑色（ｇｒｅｅｎ）蛍光体とアンバー（Ａｍｂｅｒ）蛍光体の含量をそれぞれ０〜１００ｗｔ％に調節しながら、それぞれの場合の色座標、ＣＲＩ及び発光輝度を測定した結果が表４に示されている。また、比較となる黄色蛍光体（Ｙｅｌｌｏｗ蛍光体）は、ＹＡＧ蛍光体の例を示している。ここで、含量（％）は重量％（ｗｔ％）を示す。
表４に示したように、比較例としての黄色蛍光体は、従来の黄色蛍光体に比べてＣＲＩ特性は相対的に優れているが、発光輝度が低下することがわかる。また、発光輝度に優れた区間では、ＣＲＩが低下することがわかる。
＜発光素子パッケージ＞
図７は、本発明の黄色発光蛍光体が用いられた発光素子パッケージの一例を示す断面図である。図７は、本発明の一実施例に係るランプ型の発光素子パッケージ１００の例を示している。
図７は、本発明の黄色発光蛍光体が用いられた発光素子パッケージの一例を示す断面図である。図７は、本発明の一実施例に係るランプ型の発光素子パッケージ１００の例を示している。
このようなランプ型の白色発光素子パッケージ１００は、一対のリードフレーム１１０，１２０と、電圧の印加によって光を発生させる発光素子１３０とを含む。
発光素子１３０は、ワイヤ１４０によってリードフレーム１１０，１２０と電気的に接続され、発光素子１３０上には光透過性樹脂１５０がモールディングされる。このような発光素子１３０は、近紫外線または青色光を発光することができる。
また、近紫外線発光素子の代わりに、同じ波長領域に主発光ピークを有する発光素子として、レーザーダイオード、面発光レーザーダイオード、無機電界発光素子、有機電界発光素子などを用いてもよい。本発明では、好ましい応用例として、窒化物半導体発光ダイオードが用いられる例を示している。図７において発光素子１３０は、概略的に表現されており、水平型または垂直型窒化物半導体発光ダイオードの両方とも用いることができる。
このような光透過性樹脂１５０には、蛍光体１７０，１７１（図９参照）が分散して備えられてもよく、光透過性樹脂１５０上には、素子全体の外部空間を仕上げる外装材１６０が備えられてもよい。
ここで用いられる蛍光体１７０，１７１は、上述した第１蛍光体１７０及び第２蛍光体１７１を含む黄色発光蛍光体以外に、他の蛍光体、例えば、赤色発光蛍光体１７２が共に分散されて備えられてもよい。このような分散蛍光体１７２は、場合によって２種類以上が備えられてもよい。
モールディング部材として用いられる光透過性樹脂１５０は、光透過エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。好ましくは、光透過エポキシ樹脂または光透過シリコン樹脂などを用いることができる。
本実施例の光透過性樹脂１５０は、発光素子１３０の周囲を全体的にモールディングしてもよいが、必要に応じて、発光部位に部分的にモールディングされて備えられてもよい。
すなわち、高出力発光素子の場合には、発光素子１３０の大型化により、全体的にモールディングする場合に、光透過性樹脂１５０に分散される蛍光体１７０，１７１の均一な分散に不利であるからである。この場合、発光部位に部分的にモールディングすることが有利であり得る。
図８は、本発明の黄色発光蛍光体が用いられた発光素子パッケージの他の例を示す断面図である。図８は、表面実装型発光素子パッケージ２００を示している。
本発明の一実施例に係る表面実装型発光素子パッケージ２００は、図８に示したように、正極及び負極のリードフレーム２１０，２２０が備えられ、この正極及び負極のリードフレーム２１０，２２０のいずれか一方の上に位置して電圧の印加によって光を発生させる発光素子２４０を含む。このような発光素子２４０は、発光ダイオードまたはレーザーダイオードを用いることができる。
図８では、水平型構造を有する発光素子２４０の例を示しているが、垂直型構造の発光素子が用いられてもよいことはもちろんである。
このような発光素子２４０は、ワイヤ２５０によってリードフレーム２１０，２２０と電気的に接続され、発光素子２４０上には光透過性樹脂２６０がモールディングされる。このようなリードフレーム２１０，２２０は、パッケージボディー２３０によって固定することができ、パッケージボディー２３０は反射カップ形状を提供することができる。
また、このような光透過性樹脂２６０には、蛍光体２７０，２７１が分散して構成されてもよい。
ここに使用される蛍光体２７０，２７１は、上記で説明した第１蛍光体２７０及び第２蛍光体２７１が混合されて分散されて用いられてもよく、これら以外に他の蛍光体が共に分散されて備えられてもよい。例えば、赤色発光蛍光体２７２が共に分散されて備えられてもよい。このような分散蛍光体２７２は、場合によって、２種類以上が備えられてもよい。
モールディング部材として用いられる光透過性樹脂２６０は、光透過エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。好ましくは、光透過エポキシ樹脂または光透過シリコン樹脂などを用いることができる。
このような光透過性樹脂２６０は、発光素子２４０の周囲を全体的にモールディングしてもよいが、必要に応じて、発光部位に部分的にモールディングすることも可能である。
その他に説明されていない部分は、図７を参照して説明した事項と同じ事項が適用されてもよい。
上記で詳細に説明した本発明に係る発光素子パッケージ１００，２００は、白色発光パッケージとして具現可能である。
図９は、図７の一部拡大図であって、図８を共に参照して白色光が具現される過程を説明すると、次の通りである。
発光素子１３０，２４０から出射される近紫外線または青色光に該当する４００〜４８０ｎｍの波長領域の青い光が蛍光体１７０，１７１，２７０，２７１を通過することになる。ここに、一部の光は蛍光体１７０，１７１，２７０，２７１を励起させることで、図６に示したような、発光波長中心が５００〜６００ｎｍの範囲の主要ピークを有する光を発生させ、残りの光は青い光でそのまま透過させる。
その結果、４００〜７００ｎｍの広い波長のスペクトルを有する白色光を発光することになる。
蛍光体１７０，１７１，２７０，２７１は、上述した酸窒化物蛍光体以外に他の蛍光体が共に分散されて備えられてもよい。
例えば、これら蛍光体１７０，１７１，２７０，２７１は、上述した黄色発光蛍光体以外に、異なる発光ピークを有する蛍光体（第３蛍光体）が混合されて共に用いられてもよい。
一方、本明細書と図面に開示された本発明の実施例は、理解を助けるために特定の例を提示したものに過ぎず、本発明の範囲を限定しようとするものではない。ここに開示された実施例以外にも、本発明の技術的思想に基づく他の変形例が実施可能であるということは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって自明である。
Claims (15)
- Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2、及びβ型ＳｉＡｌＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含む第１蛍光体と、
前記第１蛍光体と混合されて混合物を成し、Ｌｉを金属成分として有するα型ＳｉＡｌＯＮ（Ｌｉ−α−ＳｉＡｌＯＮ）を含み、近紫外線または青色光によって励起されて、中心波長が５５０〜５９０ｎｍの帯域に位置する光を発光する第２蛍光体とを含んで構成され、
前記第１蛍光体及び第２蛍光体の混合物は、前記近紫外線または青色光によって励起されて黄色光を発光する、黄色発光蛍光体。 - 前記第２蛍光体は、下記化学式１で表され、
〔化学式１〕
Ｌｉm-2xＥｕxＳｉ12-(m+n)Ａｌm+nＯnＮ16-n
前記ｍ及びｎは、０≦ｍ≦２及び０≦ｎ≦１のうちの少なくとも１つの条件を満足する、請求項１に記載の黄色発光蛍光体。 - 前記第２蛍光体は、前記第１蛍光体及び第２蛍光体の合計を１００ｗｔ％としたとき、４０〜６０ｗｔ％の含量を有する、請求項１に記載の黄色発光蛍光体。
- 前記蛍光体の励起スペクトルは、３６０〜４６０ｎｍの波長帯域でＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体よりも高い励起率を有する、請求項１に記載の黄色発光蛍光体。
- 前記蛍光体の励起スペクトルは、４１０ｎｍの波長でピーク対比５０％以上の励起率を有する、請求項４に記載の黄色発光蛍光体。
- 前記第２蛍光体は、中心波長が５７８〜５８８ｎｍの帯域に位置する光を発光する、請求項１に記載の黄色発光蛍光体。
- 赤色波長帯域の第３蛍光体をさらに含む、請求項１に記載の黄色発光蛍光体。
- 中心波長が５３０〜５５０ｎｍの帯域に位置する光を放出する第１蛍光体と、
前記第１蛍光体と混合されて、中心波長が５５０〜５９０ｎｍの帯域に位置する光を発光するものであって、下記化学式１で表され、
〔化学式１〕
Ｌｉm-2xＥｕxＳｉ12-(m+n)Ａｌm+nＯnＮ16-n
前記ｍ及びｎは、０≦ｍ≦２及び０≦ｎ≦１のうちの少なくとも１つの条件を満足する第２蛍光体とを含んで構成される、黄色発光蛍光体。 - 前記第１蛍光体は、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2、及びβ型ＳｉＡｌＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項８に記載の黄色発光蛍光体。
- 前記第２蛍光体は、前記第１蛍光体及び第２蛍光体の合計を１００ｗｔ％としたとき、４０〜６０ｗｔ％の含量を有する、請求項８に記載の黄色発光蛍光体。
- 前記蛍光体の励起スペクトルは、３６０〜４６０ｎｍの波長帯域でＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体よりも高い励起率を有する、請求項８に記載の黄色発光蛍光体。
- 前記蛍光体の励起スペクトルは、４１０ｎｍの波長でピーク対比５０％以上の励起率を有する、請求項１１に記載の黄色発光蛍光体。
- 前記第２蛍光体は、中心波長が５７８〜５８８ｎｍの帯域に位置する光を発光する、請求項８に記載の黄色発光蛍光体。
- Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2、及びβ型ＳｉＡｌＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含む第１蛍光体と、
前記第１蛍光体と混合されて混合物を成し、Ｌｉを金属成分として有するα型ＳｉＡｌＯＮ（Ｌｉ−α−ＳｉＡｌＯＮ）を含み、近紫外線または青色光によって励起されて、中心波長が５７８〜５８８ｎｍの帯域に位置する光を発光する第２蛍光体とを含んで構成され、
前記第２蛍光体は、前記第１蛍光体及び第２蛍光体の合計を１００ｗｔ％としたとき、４０〜６０ｗｔ％の含量を有し、
前記第１蛍光体及び第２蛍光体の混合物は、前記近紫外線または青色光によって励起されて黄色光を発光する、黄色発光蛍光体。 - 請求項１、８及び１４のいずれか１項に記載の黄色発光蛍光体と、
前記黄色発光蛍光体を励起させる近紫外線または青色励起光を発光する発光素子とを含む、発光素子パッケージ。
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