JP2016072614A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】演色性と光束とを高いレベルで両立することができる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、430nm以上470nm以下の波長範囲に極大発光波長を有する半導体発光素子と、620nm以上650nm未満の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体の第一蛍光体と、600nm以上620nm未満の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体の第二蛍光体と、650nm以上の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体の第三蛍光体と、500nm以上565nm以下の波長範囲に極大発光波長を有する第四蛍光体とを備える。第一蛍光体は、その組成が式(I)で表される。A[M1−aMn4+ ]・・・(I)(Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH からなる群から選ばれる少なくとも1種、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、aは0<a<0.2を満たす数を示す。)
【選択図】図8

Description

本開示は、発光装置に関する。
発光ダイオード(Light emitting diode:LED)と蛍光体とを組合せて白色、電球色等に発光する発光装置が種々開発されている。このような発光装置として、青色を発光する半導体発光素子及び黄色等を発光する蛍光体を用いる方式がよく知られている。このような半導体発光素子及び蛍光体を用いる発光装置は、蛍光ランプ等の照明、車載照明、ディスプレイ、液晶用バックライト等の幅広い分野への適用が求められている。特に、照明用途では発光効率とともに、照射物の色の見え方の指数である演色性が高いものが求められている。演色性について、1986年にCIE(国際照明委員会)は蛍光ランプ等が具備すべき演色性の指針を公表している。その指針によれば、使用される場所に応じた好ましい平均演色評価数(Ra)は、一般作業を行う工場では60以上80未満、住宅、ホテル、レストラン、店舗、オフィス、学校、病院、精密作業を行う工場などでは80以上90未満、臨床検査を行う場所、美術館などでは90以上とされている。
上記に関連して、赤色発光蛍光体として、青色域に励起帯を有し、発光ピークの半値幅の狭いKSiF:Mn等の組成を有するMn4+で賦活されたフッ化物蛍光体が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、Mn4+で賦活された赤色蛍光体とEu2+で賦活された赤色蛍光体とを含む白色発光装置が開示され(例えば、特許文献2参照)、発光効率に優れるとされている。
特開2010−209311号公報 特開2012−104814号公報
しかしながら、特開2012−104814号公報に記載された白色発光装置では、充分な演色性と充分な光束とを両立させることが困難な場合があった。本開示の一実施形態は、演色性と光束とを高いレベルで両立することができる発光装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
本開示の態様は、430nm以上470nm以下の波長範囲に極大発光波長を有する半導体発光素子と、620nm以上650nm未満の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体である第一蛍光体と、600nm以上620nm未満の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体である第二蛍光体と、650nm以上の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体である第三蛍光体と、500nm以上565nm以下の波長範囲に極大発光波長を有する第四蛍光体と、を備え、第一蛍光体は、その組成が下記式(I)
[M1−aMn4+ ]・・・(I)
(Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、aは0<a<0.2を満たす数を示す。)で表される発光装置である。
本開示の一実施形態によれば、演色性と光束とを高いレベルで両立することができる発光装置を提供することができる。
本実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面図である。 本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。 本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。 本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。 本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。 本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。 比較例1及び2に係る発光装置の発光スペクトルである。 実施例1から4及び比較例1に係る発光装置の発光スペクトルである。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を例示するものであって、本発明は以下に限定されない。以下の実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、数量、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさ、数量、位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、JIS Z8110に従う。また、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
<発光装置>
本実施形態の発光装置は、430nm以上470nm以下の波長範囲に極大発光波長を有する半導体発光素子と、620nm以上650nm未満の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体である第一蛍光体と、600nm以上620nm未満の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体である第二蛍光体と、650nm以上の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体である第三蛍光体と、500nm以上565nm以下の波長範囲に極大発光波長を有する第四蛍光体と、を備え、第一蛍光体は、その組成が下記式(I)で表される発光装置である。
[M1−aMn4+ ]・・・(I)
式(I)中、Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、aは0<a<0.2を満たす数を示す。
発光装置が、500nm以上565nm以下の波長範囲に極大発光波長を有し、緑から黄緑色に発光する第四蛍光体に加えて、620nm以上650nm未満の波長範囲に極大発光波長を有し、赤色に発光し、特定の化学組成である第一蛍光体、600nm以上620nm未満の波長範囲に極大発光波長を有し、赤色にする第二蛍光体及び650nm以上の波長範囲に極大発光波長を有し、赤色に発光する第三蛍光体の少なくとも3種の赤色蛍光体を含むことで、優れた演色性と優れた光束とを両立することができる。
さらに第一蛍光体は、視感度の低い長波域の深赤色成分が少ないため、優れた発光効率を達成可能で、照明用途に用いる場合は発光効率と演色性のバランスにも優れる。また、第一蛍光体に加えて、第二蛍光体及び第三蛍光体である赤色蛍光体を少なくとも2種含むことで、発光装置を製造する際に、蛍光体が分散された樹脂の流動性が低下することを抑制することができ、効率的に発光装置を製造することができる。
本実施形態の発光装置は、平均演色性評価数Raが80以上であることが好ましく、82以上であることがより好ましい。なお、平均演色性評価数RaはJIS Z 8726 光源の演色性評価方法の規定に準じて測定される。
また発光装置の色温度は特に制限されず、目的等に応じて適宜選択される。発光装置の色温度は、例えば、2500K以上3500K以下が好ましい。発光装置の色温度は、例えば、第一蛍光体、第二蛍光体、第三蛍光体及び第四蛍光体(以下、まとめて単に「蛍光体」ともいう。)の種類及び含有量を適宜選択することで調整することができる。
(半導体発光素子)
発光装置は430nm以上470nm以下の波長範囲に極大発光波長を有する半導体発光素子(以下、単に「発光素子」ともいう。)を備える。半導体発光素子を励起光源として用いることによって、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。
半導体発光素子は、可視光の短波長領域である430nm以上470nm以下の光を発するもの、すなわち、430nm以上470nm以下の波長範囲に発光ピーク波長(極大発光波長)を有するものを使用する。半導体発光素子は、発光ピーク波長を好ましくは440nm以上460nm以下の波長範囲に有する。これにより、発光装置に含まれる蛍光体を効率よく励起し、可視光を有効活用することができる。また当該波長範囲の励起光源を用いることにより、発光強度が高い発光装置を提供することができる。
半導体発光素子としては、例えば、青色から緑色の発光素子として、窒化物系半導体(InAlGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いたものを用いることができる。
(第一蛍光体)
第一蛍光体は赤色蛍光体であり、その蛍光スペクトルのピーク(極大発光波長)を620nm以上650nm未満の波長範囲に有し、式(I)で表される化学組成を有する。
[M1−aMn4+ ]・・・(I)
Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH からなる群から選択される少なくとも1種の陽イオンであり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素を示し、aは0<a<0.2を満たす数を示す。
第一蛍光体は、Mn4+で賦活された赤色蛍光体であり、可視光の短波長領域の光を吸収して赤色に発光可能である。可視光の短波長領域の光である励起光は、主に青色領域の光であることが好ましい。
また第一蛍光体の発光スペクトルの半値幅は、狭いことが好ましく、具体的には10nm以下であることが好ましい。
式(I)におけるAは、リチウムイオン(Li)、ナトリウムイオン(Na)、カリウムイオン(K)、ルビジウムイオン(Rb)、セシウムイオン(Cs)及びアンモニウムイオン(NH )からなる群から選択される少なくとも1種の陽イオンである。中でもAは、Li、Na、K、Rb及びCsからなる群から選択され、かつNa及びKの少なくとも一方を含む少なくとも1種の陽イオンであることが好ましい。またAは、Li、Na、K、Rb、Cs及びNH からなる群から選択され、Kを含む少なくとも1種の陽イオンであることもまた好ましく、Kを主成分とするアルカリ金属等の陽イオンであることがより好ましい。ここで「Kを主成分とする」とは、一般式(I)のAにおけるKの含有率が80モル%以上であることを意味し、90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましい。
式(I)におけるMは、第4族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも1種であり、Mは、発光特性の観点から、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)及びスズ(Sn)からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、ケイ素(Si)、又はケイ素(Si)及びゲルマニウム(Ge)を含むことがより好ましく、ケイ素(Si)、又はケイ素(Si)及びゲルマニウム(Ge)であることが更に好ましい。
Mがケイ素(Si)、又はケイ素(Si)及びゲルマニウム(Ge)を含む場合、Si及びGeの少なくとも一方の一部が、Ti、Zr及びHfを含む第4族元素、並びにC及びSnを含む第14族元素からなる群から選択される少なくとも1種で置換されていてもよい。
第一蛍光体は、1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。
(第二蛍光体)
第二蛍光体は赤色蛍光体であり、その蛍光スペクトルの発光ピーク波長(極大発光波長)を600nm以上620nm未満の波長範囲に有する。第二蛍光体は、可視光の短波長領域の光を吸収して赤色に発光可能であることが好ましく、可視光の短波長領域の光である励起光は、主に青色領域の光であることがより好ましい。第二蛍光体における励起光の好ましい範囲は第一蛍光体と同様である。
第二蛍光体の極大発光波長は、演色性と光束の観点から、600nm以上610nm以下であることが好ましい。
第二蛍光体は、Eu2+で賦活されたアルカリ土類ケイ窒化物蛍光体であることが好ましく、その化学組成が下記式(II)で表されることがより好ましい。
(Ba,Sr,Ca)Si:Eu・・・(II)
第二蛍光体は、1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。なお、この蛍光体の詳細については、例えば、特開2006−152296号公報を参照できる。
(第三蛍光体)
第三蛍光体は赤色蛍光体であり、その蛍光スペクトルの発光ピーク波長(極大発光波長)を650nm以上の波長範囲に有する。第三蛍光体の極大発光波長は、発光効率の観点から、650nm以上670nm以下であることが好ましい。第三蛍光体は、可視光の短波長領域の光を吸収して赤色に発光可能であることが好ましく、可視光の短波長領域の光である励起光は、主に青色領域の光であることがより好ましい。第三蛍光体における励起光の好ましい範囲は第一蛍光体と同様である。
第三蛍光体の極大発光波長は、演色性と光束の観点から、650nm以上660nm以下であることもまた好ましい。
第三蛍光体は、Eu2+で賦活されたアルカリ土類ケイ窒化物蛍光体であることが好ましく、その化学組成が下記式(III)で表されることがより好ましい。
CaAlSiN:Eu・・・(III)
第三蛍光体は、1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。なお、この蛍光体の詳細については、例えば、国際公開WO2006/077740号を参照できる。
発光装置は、赤色蛍光体として少なくとも第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体を含むが、必要に応じてその他の赤色蛍光体を含んでいてもよい。その他の赤色蛍光体としては、例えば、620nm以上650nm未満の波長範囲に極大発光波長を有し、化学組成が式(I)以外の化合物を挙げることができる。その他の赤色蛍光体として具体的には、(Ca,Sr,Ba)S:Eu、Sr(Si,Al)10(O,N)14:Eu等を挙げることができる。
発光装置がその他の赤色蛍光体を含む場合、その含有率は赤色蛍光体の総質量中に20質量%以下であり、10質量%以下が好ましい。その他の赤色蛍光体の含有率の下限値は特に制限されず、例えば0.5質量%である。
発光装置に含まれる第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体の含有量は特に制限されない。例えば、赤色蛍光体の総質量中における第一蛍光体の含有率は、演色性の観点から、80質量%以上99質量%以下が好ましく、85質量%以上99質量%以下がより好ましく、90質量%以上99質量%以下がより好ましく、95質量%以上99質量%以下が更に好ましい。
また、第二蛍光体の第三蛍光体に対する質量比は、演色性と光束の観点から、30:70以上70:30以下が好ましい。
特に、赤色蛍光体の総質量中における第一蛍光体の含有率が90質量%以上99質量%以下である場合には、第二蛍光体の第三蛍光体に対する質量比が30:70以上70:30以下であることが好ましい。
また、赤色蛍光体の総質量中における第一蛍光体の含有率が85質量%以上90質量%未満である場合には、第二蛍光体の第三蛍光体に対する質量比が30:70以上50:50未満であることが好ましい。
それぞれの赤色蛍光体の粒径及び粒度分布は特に制限されないが、発光強度の観点から、単一ピークの粒度分布を示すことが好ましく、分布幅の狭い単一ピークの粒度分布であることがより好ましい。
赤色蛍光体の粒径は例えば、それぞれ体積平均粒子径として1μm以上100μm以下であり、5μm以上70μm以下であることが好ましい。
(第四蛍光体)
第四蛍光体は、その蛍光スペクトルのピーク(極大発光波長)を500nm以上565nm以下の波長範囲に有する。第四蛍光体の極大発光波長は、演色性と光束の観点から、550nm以上560nm以下であることが好ましい。第四蛍光体は、可視光の短波長領域の光を吸収して黄色から緑色に発光可能である。可視光の短波長領域の光である励起光は、主に青色領域の光であることが好ましい。
第四蛍光体は、Ce2+で賦活された複合金属酸化物であることが好ましく、その化学組成が下記式(IV)から(VI)のいずれかで表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、化学組成が式(VI)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種であることがさらに好ましく、化学組成が式(VIa)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種であることが特に好ましい。
LuAl12:Ce・・・(IV)
(Al,Ga)12:Ce・・・(V)
(Lu,Y,Gd,Tb)(Al,Ga)12:Ce・・・(VI)
(Al,Ga)12:Ce・・・(VIa)
第四蛍光体は、1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。
発光装置に含まれる第四蛍光体の含有量は特に制限されず、発光装置の色温度等の諸特性が所望の値となるように適宜選択すればよい。
第四蛍光体の粒径及び粒度分布は特に制限されないが、発光強度の観点から、単一ピークの粒度分布を示すことが好ましい。
第四蛍光体の粒径は例えば、体積平均粒子径として1μm以上100μm以下であり、5μm以上70μm以下であることが好ましい。
発光装置に含まれる蛍光体は、例えば半導体発光素子を被覆する蛍光材料に含有させればよい。蛍光材料は蛍光体と樹脂とを含むことができる。蛍光材料中の蛍光体の含有量は特に制限されず、発光装置としての諸特性に応じて適宜選択することができる。蛍光体の総含有量は蛍光材料に含まれる樹脂100質量部に対して、例えば、50質量部以上170質量部以下とすることができる。
発光装置は、蛍光材料中にフィラーを含んでいてもよい。フィラーとしては、シリカ、チタニア、ジルコニア等を挙げることができる。フィラーは1種単独でも2種以上を組合せて用いてもよい。
発光装置が蛍光材料中にフィラーを含む場合、フィラーの総含有量は蛍光材料に含まれる樹脂100質量部に対して、例えば、0.5質量部以上20質量部以下とすることができる。
発光装置の形式は特に制限されず、通常用いられる形式から適宜選択することができる。発光装置の形式としては、ピン貫通型、表面実装型等を挙げることができる。一般にピン貫通型とは、実装基板に設けられたスルーホールに発光装置のリード(ピン)を貫通させて発光装置を固定するものを指す。また表面実装型とは、実装基板の表面において発光装置のリードを固定するものを指す。
以下、本実施形態に係る発光装置の一例を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る発光装置の一例を示す概略断面図である。この発光装置は、表面実装型発光装置の一例である。
発光装置100は、可視光の短波長側(例えば380nm以上485nm以下)の光を発し、発光ピーク波長が430nm以上470nm以下である窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子10と、発光素子10を載置する成形体40と、を有する。成形体40は第1のリード20と第2のリード30と、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂とが一体成形されている。成形体40は底面と側面を持つ凹部を形成しており、凹部の底面に発光素子10が載置されている。発光素子10は一対の正負の電極を有しており、その一対の正負の電極は第1のリード20及び第2のリード30とワイヤ60を介して電気的に接続されている。発光素子10は蛍光部材50により被覆されている。蛍光部材50はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を含むことが好ましい。蛍光部材50は発光素子10からの光を波長変換する蛍光体70を含有し、それぞれの蛍光体70は第一蛍光体、第二蛍光体、第三蛍光体又は第四蛍光体であり、これらの蛍光体を所定の含有比率で含んでいる。発光装置100においては、発光素子10からの光と、発光素子10からの光で励起された蛍光体70からの光との混合光が、蛍光部材50の発光面から取り出される。なお、蛍光部材50について、その発光面は、第一のリード20及び第二のリード30が配置された側とは反対側に位置する。
蛍光部材50は、発光装置100の凹部内に載置された発光素子10を覆うように透光性の樹脂やガラスで充填されて形成される。製造の容易性を考慮すると、蛍光部材の材料は、透光性樹脂が好ましい。透光性樹脂は、耐光性を考慮してシリコーン樹脂組成物を使用することが好ましいが、エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の絶縁樹脂組成物を用いることもできる。また、蛍光部材50には第一蛍光体、第二蛍光体、第三蛍光体及び第四蛍光体を含む蛍光体70が含有されているが、さらに適宜、その他の材料を添加することもできる。例えば、光拡散材を含むことで、発光素子の指向性を緩和させ、視野角(半減角)を増大させることができる。
蛍光部材50は、蛍光体70を含む波長変換部材としてだけではなく、発光素子10や蛍光体70を外部環境から保護するための部材としても機能する。図1では、蛍光体70は蛍光部材50の全体にほぼ均一の割合で分散している。これにより色ムラがより抑制された光を得るようにすることができる。また蛍光体70への発光素子10からの熱の影響を緩和することができる。なお、蛍光体70は蛍光部材50中で偏在していてもよい。蛍光体70が偏在する場合、蛍光体70は発光素子10に接近して配置されていてもよい。これにより、発光効率により優れる発光装置を構成できる。また蛍光体70への熱の影響を考慮して、蛍光部材50中で発光素子10と、蛍光体70との間隔を空けて配置することもできる。
図1では、蛍光体70に含まれる第一蛍光体、第二蛍光体、第三蛍光体及び第四蛍光体が混合された状態で図示されているが、図2に示すようにそれぞれの蛍光体を配置してもよい。図2は、本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。図2に示される蛍光部材50は、発光素子10に近い方から順に、第四蛍光体74が含まれる部位と、第三蛍光体73及び第二蛍光体72が混合されて含まれる部位と、第一蛍光体71が含まれる部位とを有している。第一蛍光体71が発光素子10から離れて配置されることで、第一蛍光体71の発光素子10からの熱の影響を緩和することができ、第一蛍光体71の熱による劣化を効果的に抑制できる。図2では第二蛍光体72と第三蛍光体73は混合されて配置されているが、第二蛍光体72と第三蛍光体73とが別々の部位に含まれるように分離されて配置されていてもよい。その場合、例えば、第三蛍光体73の上に第二蛍光体72が配置されていてもよい。
図3は、本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。図3に示される蛍光部材50は、発光素子10に近い方から順に、第三蛍光体73及び第二蛍光体72が混合されて含まれる部位と、第四蛍光体74が含まれる部位と、第一蛍光体71が含まれる部位とを有している。第一蛍光体71が発光素子10から離れて配置されることで、第一蛍光体71の発光素子10からの熱の影響を緩和することができ、第一蛍光体71の熱による劣化を効果的に抑制できる。図3では第二蛍光体72と第三蛍光体73は混合されて配置されているが、第二蛍光体72と第三蛍光体73とが別々の部位に含まれるように分離されて配置されていてもよい。その場合、例えば、第三蛍光体73の上に第二蛍光体72が配置されていてもよい。
図4は、本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。図4に示される蛍光部材50は、発光素子10に近い方から順に、第三蛍光体73が含まれる部位と、第二蛍光体72が含まれる部位と、第一蛍光体71が含まれる部位と、第四蛍光体74が含まれる部位とを有している。第四蛍光体74が、第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を含む赤色蛍光体の上に配置されることで、第四蛍光体74からの発光が赤色蛍光体を励起することを抑制でき、第四蛍光体74の発光を発光装置の外へより効率的に取り出すことができる。図4では第二蛍光体72が第三蛍光体73の上に配置されているが、第二蛍光体72の上に第三蛍光体73が配置されていてもよく、第二蛍光体72と第三蛍光体73とが混合されて配置されていてもよい。
図5は、本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。図5に示す蛍光部材50は、発光素子10に近い方から順に、第一蛍光体71が含まれる部位と、第三蛍光体73及び第二蛍光体72が混合されて含まれる部位と、第四蛍光体74が含まれる部位とを有している。第一蛍光体71が、発光装置100の最表面から離れて配置されることで、第一蛍光体71に対する最表面から侵入し得る水分の影響を抑制することができ、耐久性のより高い発光装置を構成することができる。また図5では第四蛍光体74が赤色蛍光体の上に配置されることで、第四蛍光体74からの発光が赤色蛍光体を励起することを抑制でき、第四蛍光体74の発光を発光装置の外へより効率的に取り出すことができる。図5では第二蛍光体72と第三蛍光体73は混合されて配置されているが、第二蛍光体72と第三蛍光体73とが別々の部位に含まれるように分離されて配置されていてもよい。その場合、例えば、第三蛍光体73の上に第二蛍光体72が配置されていてもよい。
図6は、本実施形態に係る発光装置の別の一例を示す概略断面図である。図6に示される蛍光部材50は、発光素子10に近い方から順に、第四蛍光体74が含まれる部位と、第一蛍光体71が含まれる部位と、第三蛍光体73及び第二蛍光体72が混合されて含まれる部位とを有している。第一蛍光体71が、発光装置100の最表面との間に第三蛍光体73及び第二蛍光体72が混合されて含まれる部位を介在させて配置されることで、第一蛍光体71に対する最表面から侵入し得る水分の影響を抑制することができ、耐久性のより高い発光装置を構成することができる。図6では第二蛍光体72と第三蛍光体73は混合されて配置されているが、第二蛍光体72と第三蛍光体73とが別々の部位に含まれるように分離されて配置されていてもよい。その場合、例えば、第三蛍光体73の上に第二蛍光体72が配置されていてもよい。
以下、本実施形態を実施例により具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例においては、以下の材料を用いた。
・半導体発光素子:極大発光波長が455nmであるLEDチップ
・第一蛍光体:K[Si0.97Mn4+ 0.03](以下、「KSF」ともいう)、極大発光波長が630nmの赤色蛍光体。
・第二蛍光体:Ba1.33Sr0.63Si:Eu0.44(以下、「BSESN」ともいう)、極大発光波長607nmの赤色蛍光体。
・第三蛍光体:Ca0.993AlSiN:Eu0.007(以下、「CASN」ともいう)、極大発光波長が650nmの赤色蛍光体。
・第四蛍光体:Y(Al,Ga)12:Ce(以下、「YAG」ともいう)、極大発光波長が556nmの黄色蛍光体。
(発光装置の作製)
シリコーン樹脂(信越化学工業社製)に、赤色蛍光体と黄色蛍光体とを、赤色蛍光体の構成が表1に示すようになり、色温度が3450Kとなるように混合分散して蛍光体含有樹脂組成物を得た。次にこの蛍光体含有樹脂組成物をLEDパッケージ(極大発光波長455nm)の上に注入、充填し、さらに150℃で4時間加熱することで樹脂組成物を硬化させて、発光装置を作製した。
なお、表中の「赤色蛍光体中のKSF含有率(%)」及び「BSESN:CASN」は質量基準である。
(発光スペクトル)
得られた発光装置について、発光スペクトルを測定した。得られた発光スペクトルを図7及び図8に示す。
図7は、比較例1及び2に係る発光装置の発光スペクトルである。また、図8は、実施例1から4及び比較例1に係る発光装置の発光スペクトルである。図7および図8とも、各比較例および実施例における発光装置の発光スペクトルのうち、発光強度が最大となるKSFの極大発光波長における発光強度を1として規格化した相対発光強度を示している。
(演色性)
得られた発光装置について、JIS Z 8726 光源の演色性評価方法に準じて、平均演色性評価数Raを算出した。
(相対光束)
得られた発光装置について、積分球を用いて光束を測定し、比較例1における光束を100%として相対光束を算出した。
赤色蛍光体として第一蛍光体(KSF)に加えて、第二蛍光体(BSESN)及び第三蛍光体(CASN)の少なくとも一方を組合せることで相対KSF量を減少させることができる。これにより蛍光体を含む樹脂の流動性が向上し、良好な作業性で発光装置を製造することができる。
また、赤色蛍光体として第一蛍光体(KSF)に加えて、第二蛍光体(BSESN)及び第三蛍光体(CASN)を組合せることで、演色性と相対光束とを両立できることが分かる。
一方、赤色蛍光体として第一蛍光体(KSF)に加えて、第二蛍光体(BSESN)のみを組合せた場合、相対光束は大きくなるものの演色性が低下する。また、また赤色蛍光体として第一蛍光体(KSF)に加えて、第三蛍光体(CASN)のみを組合せた場合、良好な演色性が得られるものの十分な相対光束が得られない。
本発明の発光装置は照明用光源として好適であり、照明器具に適用することができる。
10:発光素子、50:蛍光部材、70:蛍光体、100:発光装置

Claims (7)

  1. 430nm以上470nm以下の波長範囲に極大発光波長を有する半導体発光素子と、
    620nm以上650nm未満の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体である第一蛍光体と、
    600nm以上620nm未満の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体である第二蛍光体と、
    650nm以上の波長範囲に極大発光波長を有する赤色蛍光体である第三蛍光体と、
    500nm以上565nm以下の波長範囲に極大発光波長を有する第四蛍光体と、を備え、
    前記第一蛍光体は、その組成が下記式(I)
    [M1−aMn4+ ]・・・(I)
    (Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、aは0<a<0.2を満たす数を示す。)で表される発光装置。
  2. 前記第二蛍光体は、Eu2+で賦活されたアルカリ土類ケイ窒化物蛍光体であり、その組成が、
    (Ba,Sr,Ca)Si:Eu
    で表される、請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記第三蛍光体は、Eu2+で賦活されたアルカリ土類ケイ窒化物蛍光体であり、その組成が、
    CaAlSiN:Eu
    で表される、請求項1又は2に記載の発光装置。
  4. 前記第四蛍光体は、その組成が
    LuAl12:Ce、
    (Al,Ga)12:Ce及び
    (Lu,Y,Gd,Tb)(Al,Ga)12:Ce
    のいずれかで表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1から3のいずれか1項に記載の発光装置。
  5. 色温度が2500K以上3500K以下である、請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置。
  6. 赤色蛍光体の総質量中における前記第一蛍光体の含有率が90質量%以上99質量%以下であり、
    前記第二蛍光体の第三蛍光体に対する質量比が30:70以上70:30以下である、請求項1から5のいずれか1項に記載の発光装置。
  7. 赤色蛍光体の総質量中における前記第一蛍光体の含有率が85質量%以上90質量%未満であり、
    前記第二蛍光体の第三蛍光体に対する質量比が30:70以上50:50未満である、請求項1から5のいずれか1項に記載の発光装置。
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