JP2016084376A - 単結晶蛍光体及び発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の単結晶蛍光体は、組成式(Y1−p−qGdpCeq)3Al5O12(ここで、p及びqは、それぞれ、0.01≦p≦0.2、及び、0<q≦0.005を満たす)で表される組成を有する単結晶からなる。
【選択図】図9
Description
温度が25℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、CIE1931色度座標上の(x,y)の値で、
0.43≦x≦0.45
0.53≦y≦0.56
を満たしてもよい。
温度が25℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、CIE1931色度座標上の(x,y)の値で、
0.43≦x≦0.45
0.54≦y≦0.55
を満たしてもよい。
温度が25℃において、ピーク波長が450nmである励起光が照射されたときに発する光のピーク波長は、544nm以上550nm以下であってもよい。
p及びqは、それぞれ、0.02≦p≦0.1、及び、0.0001<q≦0.004を満たしてもよい。
p及びqは、それぞれ、0.03≦p≦0.1、及び、0.0001<q≦0.004を満たしてもよい。
温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、CIE1931色度座標上の(x,y)の値で、
0.47≦x≦0.49
0.49≦y≦0.52
を満たしてもよい。
温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、CIE1931色度座標上の(x,y)の値で、
0.47≦x≦0.48
0.50≦y≦0.51
を満たしてもよい。
温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、0.64以上であってもよい。
温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、0.65以上であってもよい。
温度が300℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が25℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、0.65以上であってもよい。
温度が300℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が25℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、0.67以上であってもよい。
p及びqは、それぞれ、0.03≦p≦0.06、及び、0.00015<q≦0.004を満たしてもよい。
温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、0.70以上であってもよい。
温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、0.74以上であってもよい。
温度が300℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が25℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、0.70以上であってもよい。
温度が300℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が25℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、0.76以上であってもよい。
本発明による発光装置は、青色光を発する発光素子と、前記青色光によって励起され、前記青色光の波長よりも長波長を有する光を発する単結晶蛍光体とを備え、前記単結晶蛍光体は、上述の単結晶蛍光体であり、これにより上記課題を解決する。
前記発光装置は、3000K以上7000K以下の範囲の色温度を有する光を発してもよい。
前記発光素子は、発光ダイオード素子(LED)またはレーザダイオード(LD)であってもよい。
<単結晶蛍光体>
まず、本発明の実施形態である単結晶蛍光体について説明する。
0.43≦x≦0.45
0.53≦y≦0.56
を満たす。色度座標がこの範囲を満たすので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、色温度5000Kの白色光を発する発光装置を提供できる。
0.43≦x≦0.45
0.54≦y≦0.55
を満たす。色度座標がこの範囲を満たすので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、色温度5000Kの白色光を高効率で発する発光装置を提供できる。
0.47≦x≦0.49
0.49≦y≦0.52
を満たす。色度座標がこの範囲を満たすので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、300℃の高温下でも色温度5000Kの白色光を発する発光装置を提供できる。
0.47≦x≦0.48
0.50≦y≦0.51
を満たす。色度座標がこの範囲を満たすので、本発明の単結晶蛍光体と青色光を発する発光素子とを組み合わせれば、300℃の高温下でも色温度5000Kの白色光を発する発光装置を確実に提供できる。
次に、本発明の実施形態である単結晶蛍光体の製造方法について説明する。以下では、チョクラルスキー法(CZ法)により単結晶を製造する。
次に、本発明の第1の実施形態である発光装置について説明する。
青色発光素子10には、380nm以上490nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する青色光を発光させることが可能なフリップチップ型素子が用いられている。材料としては、GaN系半導体化合物を用いることができる。
図2(a)に示す本発明の第1の実施形態である発光装置1において、青色発光素子10に通電すると、配線部31、n側電極15A及びn型GaN層12を介して電子が発光層13に注入され、また配線部32、p側電極15B及びp型GaN層14を介して正孔が発光層13に注入されて、発光層13が青色光を発する。発光層13の青色光は、n型GaN層12及び素子基板11を透過して素子基板11の第2の主面11bから出射され、単結晶蛍光体2の第1の面2aに入射する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
0.43≦x≦0.45
0.53≦y≦0.56
を満たしており、赤味成分が増大しているので、本発明の発光装置は、青色発光素子の青色光と混合された際に、3000K以上7000K以下、好ましくは、4800K以上5200K以下の色温度を有する白色光を発することができる。さらに、本発明の単結晶蛍光体2、121、122は、300℃の高温下においても、赤味成分が低減することなく、高輝度発光するので、レーザプロジェクタ、レーザヘッドライト、ヘッドライト等の高輝度発光を要する発光装置を提供することができる。
実施例1では、組成式(Y1−p−qGdpCeq)3Al5O12(ここで、p及びqは、それぞれ、0.0302、及び、0.0024である)で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。単結晶蛍光体用の育成結晶は、図1を参照して説明したCZ法により育成された。
実施例1では、組成式(Y1−p−qGdpCeq)3Al5O12(ここで、p及びqは、それぞれ、0.0594、及び、0.0017である)で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。式:(Y0.9Gd0.08Ce0.02)3Al5O12で表される組成を満たすべく混合粉末を調整した以外は、実施例1と同様の手順であった。
実施例1では、組成式(Y1−p−qGdpCeq)3Al5O12(ここで、p及びqは、それぞれ、0.0739、及び、0.0018である)で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。式:(Y0.88Gd0.1Ce0.02)3Al5O12で表される組成を満たすべく混合粉末を調整した以外は、実施例1と同様の手順であった。
実施例1では、組成式(Y1−p−qGdpCeq)3Al5O12(ここで、p及びqは、それぞれ、0.141、及び、0.00058である)で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。式:(Y0.815Gd0.18Ce0.005)3Al5O12で表される組成を満たすべく混合粉末を調整した以外は、実施例1と同様の手順であった。
実施例5では、組成式(Y1−p−qGdpCeq)3Al5O12(ここで、p及びqは、それぞれ、0.1856、及び、0.00035である)で表される組成を有する単結晶を育成し、単結晶蛍光体を製造した。式:(Y0.747Gd0.25Ce0.003)3Al5O12で表される組成を満たすべく混合粉末を調整した以外は、実施例1と同様の手順であった。
比較例6では、非特許文献1に記載のCe,Gd:YAG単結晶蛍光体を製造した。詳細には、非特許文献1に示されるように、Y2O3及びAl2O3の原料粉末を化学量論比で秤量・混合した後、CeO2及びGd2O3の原料粉末を、それぞれ、0.1mol%及び0.7mol%添加した。このようにして得た混合粉末(粉末原料)をIrるつぼに充填した。るつぼの形状は円筒形であり、直径は約40mmであった。
Ceを添加したイットリウムアルミニウムガーネット(YAG:Ce)蛍光体粉末(LP−6972、Leuchtstoffwerk Breitungen GmbH製)を用い、発光スペクトル、CIE色度座標及び内部量子効率を測定した。結果を図9、表2、表4及び表5に示す。
別のCeを添加したイットリウムアルミニウムガーネット(YAG:Ce)蛍光体粉末(LP−6977、Leuchtstoffwerk Breitungen GmbH製)を用い、発光スペクトル、CIE色度座標及び内部量子効率を測定した。結果を図9、表2、表4及び表5に示す。
0.43≦x≦0.45
0.54≦y≦0.55
を満たす光を発する蛍光体であることが分かった。
0.47≦x≦0.48
0.50≦y≦0.51
を満たす光を発する蛍光体であることが分かった。
実施例9では、実施例3で製造したGG6の単結晶蛍光体を用いて、図2を参照して説明した発光装置を製造した。
2…単結晶蛍光体
2a…第1の面
2b…第2の面(光出射面)
3…セラミック基板
4,5…本体
4A,5A…開口部
4b…上面
6…透明基板
7,10,10A…青色発光素子
11…素子基板
11a…第1の主面
11b…第2の主面(光出射面)
12…n型GaN層
13…発光層
14…p型GaN層
15A…n側電極
15B…p側電極
16…バンプ
20…結晶引上げ炉
21…イリジウム製のルツボ
22…筒状容器
23…高周波コイル
24…溶液
25…種結晶
26…育成結晶
31,32…配線部
Claims (20)
- 組成式(Y1−p−qGdpCeq)3Al5O12(ここで、p及びqは、それぞれ、0.01≦p≦0.2、及び、0<q≦0.005を満たす)で表される組成を有する単結晶からなる、単結晶蛍光体。
- 温度が25℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、CIE1931色度座標上の(x,y)の値で、
0.43≦x≦0.45
0.53≦y≦0.56
を満たす、請求項1に記載の単結晶蛍光体。 - 温度が25℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、CIE1931色度座標上の(x,y)の値で、
0.43≦x≦0.45
0.54≦y≦0.55
を満たす、請求項2に記載の単結晶蛍光体。 - 温度が25℃において、ピーク波長が450nmである励起光が照射されたときに発する光のピーク波長は、544nm以上550nm以下である、請求項1に記載の単結晶蛍光体。
- p及びqは、それぞれ、0.02≦p≦0.1、及び、0.0001<q≦0.004を満たす、請求項1に記載の単結晶蛍光体。
- p及びqは、それぞれ、0.03≦p≦0.1、及び、0.0001<q≦0.004を満たす、請求項5に記載の単結晶蛍光体。
- 温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、CIE1931色度座標上の(x,y)の値で、
0.47≦x≦0.49
0.49≦y≦0.52
を満たす、請求項5に記載の単結晶蛍光体。 - 温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときに発する光の色は、CIE1931色度座標上の(x,y)の値で、
0.47≦x≦0.48
0.50≦y≦0.51
を満たす、請求項6に記載の単結晶蛍光体。 - 温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、0.64以上である、請求項5に記載の単結晶蛍光体。
- 温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、0.65以上である、請求項6に記載の単結晶蛍光体。
- 温度が300℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が25℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、0.65以上である、請求項5に記載の単結晶蛍光体。
- 温度が300℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が25℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、0.67以上である、請求項6に記載の単結晶蛍光体。
- p及びqは、それぞれ、0.03≦p≦0.06、及び、0.00015<q≦0.004を満たす、請求項1に記載の単結晶蛍光体。
- 温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、0.70以上である、請求項13に記載の単結晶蛍光体。
- 温度が300℃において、ピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率は、0.74以上である、請求項14に記載の単結晶蛍光体。
- 温度が300℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が25℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、0.70以上である、請求項13に記載の単結晶蛍光体。
- 温度が300℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率の、温度が25℃においてピーク波長が440nm以上460nm以下の範囲を有する励起光が照射されたときの内部量子効率に対する比の値は、0.76以上である、請求項16に記載の単結晶蛍光体。
- 青色光を発する発光素子と、
前記青色光によって励起され、前記青色光の波長よりも長波長を有する光を発する単結晶蛍光体と
を備え、
前記単結晶蛍光体は、請求項1〜17のいずれかに記載の単結晶蛍光体である、発光装置。 - 前記発光装置は、3000K以上7000K以下の範囲の色温度を有する光を発する、請求項18に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、発光ダイオード素子(LED)またはレーザダイオード(LD)である、請求項18に記載の発光装置。
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