JP2017041629A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた演色性と高い発光効率とを有する発光装置を提供する。【解決手段】４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、アルカリ土類金属、アルカリ金属、アルミニウム及びユーロピウムを含む窒化物である第一蛍光体と、アルカリ土類金属、アルミニウム、ケイ素及びユーロピウムを含む窒化物である第二蛍光体と、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体とを含む蛍光部材と、を備え、前記第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率が５質量％以上９５質量％以下の発光装置である。【選択図】図４
Description
本開示は、発光装置に関する。
光源と、この光源からの光で励起されて光源の色相とは異なる色相の光を放出可能な波長変換部材とを組み合わせることで、光の混色の原理により多様な色相の光を放出可能な発光装置が開発されている。特に、発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下「ＬＥＤ」と呼ぶ。）と蛍光体とを組み合わせて形成した発光装置は、照明装置、液晶表示装置のバックライト等へと盛んに応用されており、普及が進んでいる。例えば、白色系の混色光を発光する発光装置においては、青緑色、緑色、黄緑色等の短波長に発光する蛍光体と、橙色、赤色等の長波長に発光する蛍光体とを組み合わせることで、液晶表示装置の色再現範囲や照明装置の演色性の改善が可能である。
高エネルギー励起においても輝度低下の少ない蛍光体として、サイアロン蛍光体、酸窒化物蛍光体、窒化物蛍光体等の、結晶構造に窒素を含有する無機結晶を母体とする蛍光体が提案されている。これらのうち窒化物蛍光体の一例として、ＣａＡｌＳｉＮ３を母体結晶としてＥｕ２＋で賦活された赤色蛍光体（以下、「ＣＡＳＮ蛍光体」と呼ぶ。）及びＣＡＳＮ蛍光体のＣａの一部をＳｒに置換した（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（以下、「ＳＣＡＳＮ蛍光体」と呼ぶ。）が知られている。ＣＡＳＮ蛍光体及びＳＣＡＳＮ蛍光体は、６１０〜６８０ｎｍと幅広い範囲に発光ピーク波長を有している。これらの発光スペクトルの半値幅は７５〜９５ｎｍである。
近年、半値幅が７０ｎｍ以下と狭い窒化物蛍光体としてＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕ（以下、「ＳＬＡＮ蛍光体」と呼ぶ。）が提案されている。この化合物の発光ピーク波長は６５０ｎｍ付近である（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
Nature Materials, NMAT4012, 2014
赤色発光の窒化物蛍光体を用いる発光装置において、さらなる演色性と発光効率の改善が求められている。
本開示に係る一実施態様の目的は、優れた演色性と高い発光効率とを有する発光装置を提供することにある。
本開示に係る一実施態様の目的は、優れた演色性と高い発光効率とを有する発光装置を提供することにある。
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り、本開示は以下の態様を包含する。
４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、アルカリ土類金属、アルカリ金属、アルミニウム及びユーロピウムを含む窒化物である第一蛍光体と、アルカリ土類金属、アルミニウム、ケイ素及びユーロピウムを含む窒化物である第二蛍光体と、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体とを含む蛍光部材と、を備え、前記第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率が５質量％以上９５質量％以下の発光装置である。
４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、アルカリ土類金属、アルカリ金属、アルミニウム及びユーロピウムを含む窒化物である第一蛍光体と、アルカリ土類金属、アルミニウム、ケイ素及びユーロピウムを含む窒化物である第二蛍光体と、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体とを含む蛍光部材と、を備え、前記第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率が５質量％以上９５質量％以下の発光装置である。
本開示によれば、優れた演色性と高い発光効率とを有する発光装置を提供することができる。
以下、本開示に係る発光装置を、実施の形態に基づいて説明する。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、本発明は以下のものに限定されない。なお、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。
また蛍光体の平均粒径は、フィッシャー・サブ・シーブ・サイザーズ・ナンバー（Fisher Sub Sieve Sizer's No.）と呼ばれる数値であり、空気透過法を用いて測定される。
蛍光体の半値幅は、蛍光体の発光スペクトルにおいて、最大発光強度の５０％の発光強度を示す発光スペクトルの波長幅を意味する。
また蛍光体の平均粒径は、フィッシャー・サブ・シーブ・サイザーズ・ナンバー（Fisher Sub Sieve Sizer's No.）と呼ばれる数値であり、空気透過法を用いて測定される。
蛍光体の半値幅は、蛍光体の発光スペクトルにおいて、最大発光強度の５０％の発光強度を示す発光スペクトルの波長幅を意味する。
［発光装置］
本実施形態の発光装置は、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、アルカリ土類金属、アルカリ金属、アルミニウム及びユーロピウムを含む窒化物である第一蛍光体と、アルカリ土類金属、アルミニウム、ケイ素及びユーロピウムを含む窒化物である第二蛍光体と、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体とを含む蛍光部材と、を備え、前記第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率が５質量％以上９５質量％以下である。
本実施形態の発光装置は、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、アルカリ土類金属、アルカリ金属、アルミニウム及びユーロピウムを含む窒化物である第一蛍光体と、アルカリ土類金属、アルミニウム、ケイ素及びユーロピウムを含む窒化物である第二蛍光体と、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体とを含む蛍光部材と、を備え、前記第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率が５質量％以上９５質量％以下である。
本実施形態の発光装置は、特定の発光ピーク波長を有する発光素子と、少なくとも２種類の互いに異なる組成を有する赤色発光の窒化物蛍光体と、緑色発光の蛍光体とを組み合わせることにより、発光スペクトルにおける赤色領域の発光成分を制御することができる。詳しくは、第二蛍光体と比べて発光ピーク波長が長く半値幅が狭い第一蛍光体により、発光装置の発光スペクトルにおいて視感度の低い長波成分を低減させる一方、第一蛍光体と比べて発光ピーク波長が短く半値幅が広い第二蛍光体により、発光装置の発光スペクトルにおける赤色領域の発光成分を広く補うことできる。このような第一蛍光体および第二蛍光体を有することにより、本実施形態の発光装置は、優れた演色性と高い発光効率とを達成することが可能となる。
本実施形態の発光装置を例えば照明用器具に適用することで、演色性の高い照明用器具を提供することができる。演色性は照射物の色の見え方の指標として、平均演色評価数（Ｒａ）で表される。１９８６年にＣＩＥ（国際照明委員会）が、蛍光ランプ等が具備すべき演色性の指針を公表しており、その指針によれば、使用される場所に応じた好ましい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。
また特殊演色評価数はＲ９〜Ｒ１５の評価数として表わされ、中でもＲ９は彩度の高い赤色の見え方の指針とされる。食肉などを扱う環境では、Ｒ９の評価数に着目されることが多く、評価数が高いほど好ましい。
また特殊演色評価数はＲ９〜Ｒ１５の評価数として表わされ、中でもＲ９は彩度の高い赤色の見え方の指針とされる。食肉などを扱う環境では、Ｒ９の評価数に着目されることが多く、評価数が高いほど好ましい。
本実施形態の発光装置の平均演色評価数Ｒａは、例えば８０以上であり、８５以上が好ましく、９０以上がより好ましく、９５以上がさらに好ましい。なおＲａの上限は１００である。本実施形態の発光装置のＲ９は例えば、３０以上であり、３５以上が好ましく、５０以上がより好ましく、７５以上が特に好ましい。Ｒ９の上限は１００である。
発光装置が発する光は、発光素子の光と、第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体が発する蛍光との混合色であり、例えば、ＣＩＥ１９３１に規定される色度座標がｘ＝０．３３０から０．５００且つｙ＝０．３３０から０．４５０の範囲に含まれる光とすることができる。
発光装置が発する光の相関色温度は、例えば２７００Ｋ以上６５００Ｋ以下とすることができる。
発光装置が発する光の相関色温度は、例えば２７００Ｋ以上６５００Ｋ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。
本発明の一実施形態に係る発光装置１００を図面に基づいて説明する。図１は、発光装置１００を示す概略断面図である。発光装置１００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以下の範囲）の光を発し、発光ピーク波長が４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に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及び第２のリード３０と、樹脂部４２とが一体的に成形されてなるものである。あるいは樹脂部４２に代えてセラミックスを材料として既に知られた方法を利用して成形体４０を形成することもできる。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それぞれ第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は例えば、発光素子１０からの光を波長変換する蛍光体７０として第一蛍光体７１、第二蛍光体７２及び第三蛍光体７３と樹脂とを含有してなる。
発光装置１００は、可視光の短波長側（例えば、３８０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下の範囲）の光を発し、発光ピーク波長が４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に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及び第２のリード３０と、樹脂部４２とが一体的に成形されてなるものである。あるいは樹脂部４２に代えてセラミックスを材料として既に知られた方法を利用して成形体４０を形成することもできる。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それぞれ第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は例えば、発光素子１０からの光を波長変換する蛍光体７０として第一蛍光体７１、第二蛍光体７２及び第三蛍光体７３と樹脂とを含有してなる。
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及び蛍光体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中で偏在している。このように発光素子１０に接近して蛍光体７０を配置することにより、発光素子１０からの光を効率よく波長変換することができ、発光効率の優れた発光装置が構成できる。なお、蛍光体７０を含む蛍光部材５０と、発光素子１０との配置は、それらを接近して配置させる形態に限定されることなく、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。また、蛍光体７０を蛍光部材５０の全体にほぼ均一の割合で混合することによって、色ムラがより抑制された光を得るようにすることもできる。
図１では、蛍光体７０である第一蛍光体７１、第二蛍光体７２及び第三蛍光体７３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では、発光素子１０に近い方から順に、第一蛍光体７１、第二蛍光体７２及び第三蛍光体７３が配置されている。これにより、第三蛍光体７３の発光が第一蛍光体７１及び第二蛍光体７２を励起させてしまうことを抑制することができる。また、第三蛍光体７３を最も上に配置することにより、第三蛍光体７３の発光を発光装置の外へ取り出し易くすることができる。
図２では第一蛍光体７１、第二蛍光体７２及び第三蛍光体７３がそれぞれ配置されているが、第一蛍光体７１及び第二蛍光体７２が混合されて配置され、その上に第三蛍光体が配置されていてもよい。
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では、発光素子１０に近い方から順に、第一蛍光体７１、第二蛍光体７２及び第三蛍光体７３が配置されている。これにより、第三蛍光体７３の発光が第一蛍光体７１及び第二蛍光体７２を励起させてしまうことを抑制することができる。また、第三蛍光体７３を最も上に配置することにより、第三蛍光体７３の発光を発光装置の外へ取り出し易くすることができる。
図２では第一蛍光体７１、第二蛍光体７２及び第三蛍光体７３がそれぞれ配置されているが、第一蛍光体７１及び第二蛍光体７２が混合されて配置され、その上に第三蛍光体が配置されていてもよい。
（発光素子）
発光素子の発光ピーク波長は、４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲にあり、発光効率の観点から、４４５ｎｍ以上４５５ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。この範囲に発光ピーク波長を有する発光素子を励起光源として用いることにより、発光素子からの光と蛍光体からの蛍光との混色光を発する発光装置を構成することが可能となる。さらに、発光素子から外部に放射される光を有効に利用することができるため、発光装置から出射される光の損失を少なくすることができ、高効率な発光装置を得ることができる。
発光素子の発光ピーク波長は、４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲にあり、発光効率の観点から、４４５ｎｍ以上４５５ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。この範囲に発光ピーク波長を有する発光素子を励起光源として用いることにより、発光素子からの光と蛍光体からの蛍光との混色光を発する発光装置を構成することが可能となる。さらに、発光素子から外部に放射される光を有効に利用することができるため、発光装置から出射される光の損失を少なくすることができ、高効率な発光装置を得ることができる。
発光素子の発光スペクトルの半値幅は、例えば３０ｎｍ以下とすることができる。
発光素子にはＬＥＤなどの半導体発光素子を用いることが好ましい。光源として半導体発光素子を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。
半導体発光素子としては、例えば、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、ここでＸ及びＹは、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１を満たす）を用いた青色、緑色等に発光する半導体発光素子を用いることができる。
発光素子にはＬＥＤなどの半導体発光素子を用いることが好ましい。光源として半導体発光素子を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。
半導体発光素子としては、例えば、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、ここでＸ及びＹは、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１を満たす）を用いた青色、緑色等に発光する半導体発光素子を用いることができる。
（蛍光部材）
蛍光部材は、発光素子から発せられる光を吸収し、赤色に発光する第一蛍光体の少なくとも１種と、赤色に発光する第二蛍光体の少なくとも１種と、緑色に発光する第三蛍光体の少なくとも１種とを含み、第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率が５質量％以上９５質量％以下である。第一蛍光体及び第二蛍光体は互いに異なる組成を有している。第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体（以下、併せて単に「蛍光体」ともいう。）の構成比率を適宜選択することで発光装置の発光効率、演色性等の特性を所望の範囲とすることができる。蛍光部材は、例えば、蛍光体と樹脂とを含むことができる。
蛍光部材は、発光素子から発せられる光を吸収し、赤色に発光する第一蛍光体の少なくとも１種と、赤色に発光する第二蛍光体の少なくとも１種と、緑色に発光する第三蛍光体の少なくとも１種とを含み、第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率が５質量％以上９５質量％以下である。第一蛍光体及び第二蛍光体は互いに異なる組成を有している。第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体（以下、併せて単に「蛍光体」ともいう。）の構成比率を適宜選択することで発光装置の発光効率、演色性等の特性を所望の範囲とすることができる。蛍光部材は、例えば、蛍光体と樹脂とを含むことができる。
第一蛍光体
蛍光部材は、アルカリ土類金属、アルカリ金属、アルミニウム及びユーロピウムを含む窒化物を含む第一蛍光体の少なくとも１種を含む。第一蛍光体は、例えば、下記式（Ｉ）で表される組成を有する。
Ｍａ ｘＭｂ ｙＡｌ３Ｎｚ：Ｅｕ （Ｉ）
式中、Ｍａは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｓｒ及びＣａの少なくとも一方を含むことが好ましく、少なくともＳｒを含むことがより好ましい。ＭａがＣａ及びＳｒの少なくとも一方を含む場合、Ｍａに含まれるＣａ及びＳｒの総モル比率は、例えば８５モル％以上であり、９０モル％以上が好ましい。
蛍光部材は、アルカリ土類金属、アルカリ金属、アルミニウム及びユーロピウムを含む窒化物を含む第一蛍光体の少なくとも１種を含む。第一蛍光体は、例えば、下記式（Ｉ）で表される組成を有する。
Ｍａ ｘＭｂ ｙＡｌ３Ｎｚ：Ｅｕ （Ｉ）
式中、Ｍａは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｓｒ及びＣａの少なくとも一方を含むことが好ましく、少なくともＳｒを含むことがより好ましい。ＭａがＣａ及びＳｒの少なくとも一方を含む場合、Ｍａに含まれるＣａ及びＳｒの総モル比率は、例えば８５モル％以上であり、９０モル％以上が好ましい。
Ｍｂは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、少なくともＬｉを含むことが好ましい。ＭｂがＬｉを含む場合、Ｍｂに含まれるＬｉのモル比率は、例えば８０モル％以上であり、９０モル％以上が好ましい。
ｘは、０．５≦ｘ≦１．５を満たし、好ましくは０．６≦ｘ≦１．２を満たし、より好ましくは０．８≦ｘ≦１．１を満たす。ｙは、０．５≦ｙ≦１．２を満たし、好ましくは０．６≦ｙ≦１．１を満たし、より好ましくは０．６≦ｙ≦１．０５を満たす。ｚは、３．５≦ｚ≦４．５を満たし、好ましくは３．６≦ｚ≦４．４を満たす。
Ｅｕの組成比は、アルミニウムの組成比３を基準にすると、発光効率の点で、例えば０．００２以上０．０２０以下であり、０．００５以上０．０１５以下が好ましい。
なお、第一蛍光体中に含まれる不純物として、原料や大気中からと考えられる酸素の含有量が２．５重量％以下であることが好ましく、後述するフラックスとしてフッ素を含む化合物をフラックスとして加えた場合、フッ素の含有量が１．０重量％以下であることが好ましい。
Ｅｕの組成比は、アルミニウムの組成比３を基準にすると、発光効率の点で、例えば０．００２以上０．０２０以下であり、０．００５以上０．０１５以下が好ましい。
なお、第一蛍光体中に含まれる不純物として、原料や大気中からと考えられる酸素の含有量が２．５重量％以下であることが好ましく、後述するフラックスとしてフッ素を含む化合物をフラックスとして加えた場合、フッ素の含有量が１．０重量％以下であることが好ましい。
第一蛍光体の発光スペクトルにおける半値幅は例えば、７０ｎｍ以下であり、６５ｎｍ以下が好ましく、６０ｎｍ以下がより好ましく、５５ｎｍ以下が更に好ましい。また半値幅は例えば４０ｎｍ以上であり、４５ｎｍ以上が好ましく、５０ｎｍ以上がより好ましい。
第一蛍光体は、極大励起波長を例えば４００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の波長範囲に有し、４２０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。第一蛍光体は、発光ピーク波長を例えば６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲に有し、６４０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。
第一蛍光体は、極大励起波長を例えば４００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の波長範囲に有し、４２０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。第一蛍光体は、発光ピーク波長を例えば６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の波長範囲に有し、６４０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。
第一蛍光体では、希土類であるユウロピウム（Ｅｕ）が発光中心となる。ただし第一蛍光体における発光中心は、ユーロピウムのみに限定されず、その一部を他の希土類金属やアルカリ土類金属に置き換えて、Ｅｕと共賦活させたものも使用できる。２価希土類イオンであるＥｕ２＋は適当な母体を選べば安定に存在し、発光する効果を奏する。
第一蛍光体の平均粒径は、発光効率の観点から、例えば２μｍ以上３０μｍ以下であり、３μｍ以上２５μｍ以下が好ましい。
平均粒径は大きいほうが、励起光の吸収率及び発光効率がより高くなる傾向がある。このように、光学特性に優れた第一蛍光体を後述する発光装置に含有させることにより、発光装置の発光効率がより向上する。
また第一蛍光体は、上記の平均粒径値を有する蛍光体粒子が、頻度高く含有されていることが好ましい。すなわち、粒度分布は狭い範囲に分布していることが好ましい。粒度分布のバラツキが小さい蛍光体を用いることにより、より色ムラが抑制され、より良好な色調を有する発光装置が得られる。
平均粒径は大きいほうが、励起光の吸収率及び発光効率がより高くなる傾向がある。このように、光学特性に優れた第一蛍光体を後述する発光装置に含有させることにより、発光装置の発光効率がより向上する。
また第一蛍光体は、上記の平均粒径値を有する蛍光体粒子が、頻度高く含有されていることが好ましい。すなわち、粒度分布は狭い範囲に分布していることが好ましい。粒度分布のバラツキが小さい蛍光体を用いることにより、より色ムラが抑制され、より良好な色調を有する発光装置が得られる。
蛍光部材中の第一蛍光体の含有量は、例えば樹脂１００質量部に対して０．１質量部以上３０質量部以下であり、０．５質量部以上２５質量部以下が好ましい。
第二蛍光体
蛍光部材は、アルカリ土類金属、アルミニウム、ケイ素及びユーロピウムを含む窒化物である第二蛍光体の少なくとも１種を含む。第二蛍光体は、例えば、下記式（II）で表される組成を有する。
ＳｒｓＣａｔＡｌｕＳｉｖＮｗ：Ｅｕ （II）
ｓ、ｔ、ｕ、ｖ及びｗはそれぞれ、０．０≦ｓ＜１．０、０．０＜ｔ≦１．０、ｓ＋ｔ≦１．０、０．９≦ｕ≦１．１、０．９≦ｖ≦１．１、２．５≦ｗ≦３．５を満たす。
Ｅｕの組成比は、ＳｒとＣａの組成比の和（ｓ＋ｔ＝１．０）を基準にすると、発光効率の点で、例えば０．００２以上０．０４以下であり、０．００４以上０．０３以下が好ましい。
なお、第二蛍光体中に含まれる不純物として、原料や大気中からと考えられる酸素の含有量が１．５重量％以下であることが好ましく、後述するフラックスとしてフッ素を含む化合物をフラックスとして加えた場合、フッ素の含有量が０．５重量％以下であることが好ましい。
蛍光部材は、アルカリ土類金属、アルミニウム、ケイ素及びユーロピウムを含む窒化物である第二蛍光体の少なくとも１種を含む。第二蛍光体は、例えば、下記式（II）で表される組成を有する。
ＳｒｓＣａｔＡｌｕＳｉｖＮｗ：Ｅｕ （II）
ｓ、ｔ、ｕ、ｖ及びｗはそれぞれ、０．０≦ｓ＜１．０、０．０＜ｔ≦１．０、ｓ＋ｔ≦１．０、０．９≦ｕ≦１．１、０．９≦ｖ≦１．１、２．５≦ｗ≦３．５を満たす。
Ｅｕの組成比は、ＳｒとＣａの組成比の和（ｓ＋ｔ＝１．０）を基準にすると、発光効率の点で、例えば０．００２以上０．０４以下であり、０．００４以上０．０３以下が好ましい。
なお、第二蛍光体中に含まれる不純物として、原料や大気中からと考えられる酸素の含有量が１．５重量％以下であることが好ましく、後述するフラックスとしてフッ素を含む化合物をフラックスとして加えた場合、フッ素の含有量が０．５重量％以下であることが好ましい。
第二蛍光体の発光スペクトルにおける半値幅は例えば、７０ｎｍ以上であり、７５ｎｍ以上が好ましい。また半値幅は例えば１００ｎｍ以下であり、９５ｎｍ以下が好ましく、８５ｎｍ以下がより好ましい。
第二蛍光体は、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子からの光による励起され易さを考慮して、その励起スペクトルが、少なくとも４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲にある程度の強度を有することが好ましい。第二蛍光体は、発光ピーク波長を例えば６００ｎｍ以上６５５ｎｍ以下の波長範囲に有し、６０５ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。
第二蛍光体は、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子からの光による励起され易さを考慮して、その励起スペクトルが、少なくとも４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲にある程度の強度を有することが好ましい。第二蛍光体は、発光ピーク波長を例えば６００ｎｍ以上６５５ｎｍ以下の波長範囲に有し、６０５ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。
第一蛍光体の半値幅は、第二蛍光体の半値幅よりも狭いことが好ましい。これにより赤色領域における発光スペクトルを所望の態様に容易に調整することができる。第二蛍光体に対する第一蛍光体の半値幅の比（第一蛍光体／第二蛍光体）は、例えば０．５以上０．９以下であり、０．６以上０．８以下が好ましい。また第二蛍光体と第一蛍光体の半値幅の差は、例えば１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、２０ｎｍ以上４５ｎｍ以下が好ましい。
第一蛍光体の発光ピーク波長は、第二蛍光体の発光ピーク波長以上であることが好ましく、第二蛍光体の発光ピーク波長よりも長い方がより好ましい。第一蛍光体の発光ピーク波長が第二蛍光体の発光ピーク波長以上であり、半値幅が第一蛍光体の方が第二蛍光体よりも短いことで、赤色領域における発光スペクトルを所望の態様に、より容易に調整することができる。第一蛍光体と第二蛍光体の発光ピーク波長に差がある場合、その差は０ｎｍよりも大きければよく、例えば５５ｎｍ以下であり、４５ｎｍ以下が好ましい。
第二蛍光体の平均粒径は、発光効率の観点から、例えば２μｍ以上３０μｍ以下であり、３μｍ以上２５μｍ以下が好ましい。
蛍光部材中の第二蛍光体の含有量は、例えば樹脂１００質量部に対して０．１質量部以上２５質量部以下であり、０．５質量部以上２０質量部以下が好ましい。
蛍光部材中の第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率は、５質量％以上９５質量％以下である。第一蛍光体の含有率を所定値以上とすることで演色性がより向上する傾向がある。一方、第一蛍光体の含有率を所定値以下とすることで発光効率がより向上する傾向がある。そのため、優れた演色性と高い発光効率とを達成する点で、蛍光部材中の第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率は、３０質量％以上９０質量％以下が好ましく、４０質量％以上７０質量％以下がより好ましい。
第三蛍光体
蛍光部材は、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体の少なくとも１種を含む。第一蛍光体及び第二蛍光体に加えて第三蛍光体を含むことで所望の発色光を得ることができる。
蛍光部材は、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体の少なくとも１種を含む。第一蛍光体及び第二蛍光体に加えて第三蛍光体を含むことで所望の発色光を得ることができる。
第三蛍光体の発光スペクトルにおける半値幅は例えば、９０ｎｍ以上であり、９５ｎｍ以上が好ましい。また半値幅は例えば１２５ｎｍ以下であり、１２０ｎｍ以下が好ましい。第三蛍光体の半値幅が所定の範囲であることで、より優れた演色性を達成することができる。
第三蛍光体は、発光ピーク波長を５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に有するが、５０５ｎｍ以上５５５ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。第三蛍光体は、極大励起波長を例えば４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に有し、４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。
第三蛍光体は、発光ピーク波長を５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に有するが、５０５ｎｍ以上５５５ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。第三蛍光体は、極大励起波長を例えば４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に有し、４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。
第三蛍光体として具体的には、下記式（IIIａ）又は（IIIｂ）で表される組成を有する蛍光体を１種以上含むことが好ましい。
Ｌｎ３Ａｌ５−ｐＧａｐＯ１２：Ｃｅ （IIIａ）
式中、ＬｎはＹ、Ｌｕ、Ｇｄ及びＴｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、０．０≦ｐ≦３．０を満たす。
Ｌａ３−ｑＹｑＳｉ６Ｎ１１：Ｃｅ （IIIｂ）
０．０≦ｑ≦１．５を満たす。
Ｌｎ３Ａｌ５−ｐＧａｐＯ１２：Ｃｅ （IIIａ）
式中、ＬｎはＹ、Ｌｕ、Ｇｄ及びＴｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、０．０≦ｐ≦３．０を満たす。
Ｌａ３−ｑＹｑＳｉ６Ｎ１１：Ｃｅ （IIIｂ）
０．０≦ｑ≦１．５を満たす。
式（IIIａ）又は（IIIｂ）で表される組成を有する蛍光体におけるＣｅ賦活量は特に制限されず、目的に応じて選択できる。Ｃｅ賦活量は、例えば式（IIIａ）ではＬｎの３に対して０．００１以上０．３以下であり、式（IIIｂ）ではＳｉの６に対して０．０１以上１．０以下である。
蛍光部材に含まれる第三蛍光体の平均粒径が所定値以上であると蛍光体の光吸収がより多くなり、発光効率がより向上する傾向がある。一方、平均粒径が所定値以下であると、発光装置を製造したとき、発光装置間の色度のばらつきをより抑制できる傾向がある。そのため、第三蛍光体の平均粒径は、例えば、２μｍ以上３５μｍ以下であり、３μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。
蛍光部材における第三蛍光体の含有量は、例えば、樹脂１００質量部に対して１０質量部以上２００質量部以下であり、２０質量部以上１８０質量部以下が好ましい。
蛍光部材における第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第三蛍光体の含有量の質量比率は、目的の色温度への調整のし易さを考慮して、例えば５０％以上２０００％以下であり、１００％以上１７００％以下が好ましい。また蛍光部材に含まれる蛍光体が一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体からなる場合、第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第三蛍光体の含有量の質量比率は、目的の色温度への調整のし易さを考慮して、例えば３００％以上１８００％以下であり、４００％以上１７００％以下が好ましい。更に発光装置の色温度、蛍光体の比重等に応じて第三蛍光体の質量比率は様々に変化し得る。例えば、色温度が高い領域では第三蛍光体の比率が高くすることができ、逆に色温度が低い領域では第三蛍光体の比率は低くすることができる。
また例えば蛍光体の比重が大きい場合は、蛍光体の体積比率が減るために重量比が多くなる傾向になる。例えば色温度を４０００Ｋ、蛍光体の比重を５．５ｇ／ｃｍ３を境目とした場合、色温度が４０００Ｋより大きく、比重が５．５ｇ／ｃｍ３以上の場合、第三蛍光体比率は、例えば１０００％以上１８００％以下であり、１１００％以上１７００％以下が好ましい。また色温度が４０００Ｋより大きく、比重が５．５ｇ／ｃｍ３未満の場合、第三蛍光体比率は、例えば１０００％以上１７００％以下であり、１１００％以上１６００％以下が好ましい。また色温度が４０００Ｋ以下で比重が５．５ｇ／ｃｍ３以上の場合、第三蛍光体比率は、例えば５００％以上１３００％以下であり、６００％以上１２００％以下が好ましい。また色温度が４０００Ｋ以下で比重が５．５ｇ／ｃｍ３未満の場合、第三蛍光体比率は、例えば３００％以上１２００％以下であり、４００％以上１１００％以下が好ましい。
第四蛍光体
蛍光部材は、４８５ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第四蛍光体の少なくとも１種を含んでいてもよい。このような第四蛍光体を更に含むことで、発光装置の発光スペクトルにおいて第三蛍光体だけでは不足し得る特定の発光成分を第四蛍光体による発光成分で補うことができ、より優れた演色性を有する発光装置とすることができる。
蛍光部材は、４８５ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第四蛍光体の少なくとも１種を含んでいてもよい。このような第四蛍光体を更に含むことで、発光装置の発光スペクトルにおいて第三蛍光体だけでは不足し得る特定の発光成分を第四蛍光体による発光成分で補うことができ、より優れた演色性を有する発光装置とすることができる。
第四蛍光体は、発光ピーク波長を４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲に有するが、４８５ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長範囲に有することが好ましい。
第四蛍光体の発光スペクトルにおける半値幅は、例えば、８０ｎｍ以下であり、７５ｎｍ以下が好ましい。また半値幅は例えば４０ｎｍ以上であり、５０ｎｍ以上が好ましい。第四蛍光体の半値幅が所定値以上であると、発光装置の発光スペクトルが、ある特定の発光成分に偏ることを抑制できる傾向がある。一方、第四蛍光体の半値幅が所定値以下であると、比較的半値幅が広い第三蛍光体の発光スペクトルとの重なりを抑制できる傾向がある。このように第三蛍光体の発光スペクトルを考慮して第四蛍光体の発光特性を調節することで、発光装置の演色性と発光効率とをより向上することができる。
第四蛍光体は、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子からの光による励起され易さを考慮して、その励起スペクトルが、少なくとも４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲にある程度の強度を有することが好ましい。
第四蛍光体の発光スペクトルにおける半値幅は、例えば、８０ｎｍ以下であり、７５ｎｍ以下が好ましい。また半値幅は例えば４０ｎｍ以上であり、５０ｎｍ以上が好ましい。第四蛍光体の半値幅が所定値以上であると、発光装置の発光スペクトルが、ある特定の発光成分に偏ることを抑制できる傾向がある。一方、第四蛍光体の半値幅が所定値以下であると、比較的半値幅が広い第三蛍光体の発光スペクトルとの重なりを抑制できる傾向がある。このように第三蛍光体の発光スペクトルを考慮して第四蛍光体の発光特性を調節することで、発光装置の演色性と発光効率とをより向上することができる。
第四蛍光体は、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子からの光による励起され易さを考慮して、その励起スペクトルが、少なくとも４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲にある程度の強度を有することが好ましい。
第四蛍光体として具体的には、より優れた演色性を達成することができる点で、下記式（IVａ）、（IVｂ）又は（IVｃ）で表される組成を有する蛍光体を１種以上含むことが好ましい。
Ｍｃ ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｘ２：Ｅｕ （IVａ）
式中、Ｍｃは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｘは、Ｃｌ、Ｆ及びＢｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。
Ｍｄ ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ （IVｂ）
式中、Ｍｄは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。
Ｍｅ ２ＳｉＯ４：Ｅｕ （IVｃ）
式中、ＭｅはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＭｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。
Ｍｃ ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｘ２：Ｅｕ （IVａ）
式中、Ｍｃは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｘは、Ｃｌ、Ｆ及びＢｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。
Ｍｄ ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ （IVｂ）
式中、Ｍｄは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。
Ｍｅ ２ＳｉＯ４：Ｅｕ （IVｃ）
式中、ＭｅはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＭｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。
式（IVａ）、（IVｂ）又は（IVｃ）で表される組成を有する蛍光体におけるＥｕ賦活量は、例えば式（IVａ）ではＭｃの８に対して０．０５以上１．０以下であり、式（IVｂ）ではＭｄの４に対して０．１以上１．０以下であり、式（IVｃ）ではＭｅの２に対して０．０１以上０．４以下である。
蛍光部材に含まれる第四蛍光体の平均粒径が所定値以上であると蛍光体への光吸収がより多くなり、発光効率がより向上する傾向がある。一方、平均粒径が所定値以下であると、発光装置を製造したとき、発光装置間の色度のばらつきをより抑制できる傾向がある。そのため、第四蛍光体の平均粒径は、例えば、２μｍ以上３５μｍ以下であり、３μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。
蛍光部材における第四蛍光体の含有量は、例えば、樹脂１００質量部に対して０．１質量部以上１００質量部以下であり、０．２質量部以上８０質量部以下が好ましい。含有量が前記範囲であるとより優れた演色性を達成することができる。
蛍光部材における第三蛍光体の総含有量に対する第四蛍光体の含有量の質量比率は、例えば１質量％以上２００質量％以下であり、５質量％以上１８０質量％以下が好ましい。含有量が前記範囲であるとより優れた演色性を達成することができる。また例えば、第三蛍光体が式（IIIａ）で表される組成を有し、第四蛍光体が式（IVａ）で表される組成を有する場合、第三蛍光体の総含有量に対する第四蛍光体の含有量の質量比率は、例えば１質量％以上２００質量％であり、５質量％以上１８０質量％以下が好ましい。また例えば、第三蛍光体が式（IIIａ）で表される組成を有し、第四蛍光体が式（IVｂ）で表される組成を有する場合、第三蛍光体の総含有量に対する第四蛍光体の含有量の質量比率は、例えば５質量％以上１６０質量％であり、１０質量％以上１４０質量％以下が好ましい。
その他の蛍光体
発光装置は、第一蛍光体、第二蛍光体、第三蛍光体及び第四蛍光体以外のその他の蛍光体を必要に応じて含んでいてもよい。その他の蛍光体としては、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、Ｓｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ（０＜ｚ≦４．２）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ、Ｋ２（Ｓｉ，Ｔｉ，Ｇｅ）Ｆ６：Ｍｎ等を挙げることができる。発光装置がその他の蛍光体を含む場合、その含有量は、例えば蛍光体の総量中に１０質量％以下であり、１質量％以下が好ましい。
発光装置は、第一蛍光体、第二蛍光体、第三蛍光体及び第四蛍光体以外のその他の蛍光体を必要に応じて含んでいてもよい。その他の蛍光体としては、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、Ｓｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ（０＜ｚ≦４．２）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ、Ｋ２（Ｓｉ，Ｔｉ，Ｇｅ）Ｆ６：Ｍｎ等を挙げることができる。発光装置がその他の蛍光体を含む場合、その含有量は、例えば蛍光体の総量中に１０質量％以下であり、１質量％以下が好ましい。
上記蛍光体の製造方法は、例えば、以下のようにして製造することができる。蛍光体の組成に含有される元素の単体や酸化物、炭酸塩、窒化物、塩化物、フッ化物、硫化物などを原料とし、これらの各原料を所定の組成比となるように秤量する。また、原料にさらにフラックスなどの添加材料を適宜加え、混合機を用いて湿式又は乾式で混合する。なお、フラックスを加える場合、フラックスは例えばフッ化バリウムのようなアルカリ土類金属のフッ化物が挙げられる。その含有量は、上述の第一蛍光体の場合、フッ素の量に換算して０．０１重量％以上１．５重量％以下とすることが好ましい。上述の第二蛍光体の場合、フッ素の量に換算して１．５重量％以下とすることが好ましい。これにより、固相反応を促進させて均一な大きさの粒子を形成することが可能となる。
混合機は工業的に通常用いられているボールミルの他、振動ミル、ロールミル、ジェットミルなどの粉砕機を用いてもよい。粉砕機を用いて粉砕することで比表面積を大きくすることもできる。また、粉末の比表面積を一定範囲とするために、工業的に通常用いられている沈降槽、ハイドロサイクロン、遠心分離器などの湿式分離機、サイクロン、エアセパレータなどの乾式分級機を用いて分級することもできる。上記の混合した原料をＳｉＣ、石英、アルミナ、ＢＮ等の坩堝に詰め、アルゴン、窒素などの不活性雰囲気、水素を含む還元雰囲気、または大気中での酸化雰囲気にて焼成を行う。焼成は所定の温度及び時間で行う。焼成されたものを粉砕、分散、濾過等して目的の蛍光体粉末を得る。固液分離は濾過、吸引濾過、加圧濾過、遠心分離、デカンテーションなどの工業的に通常用いられる方法により行うことができる。乾燥は、真空乾燥機、熱風加熱乾燥機、コニカルドライヤー、ロータリーエバポレーターなどの工業的に通常用いられる装置により行うことができる。
その他の成分
蛍光部材は、蛍光体及び樹脂に加えてその他の成分を必要に応じて含んでいてもよい。その他の成分としては、シリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等のフィラー、光安定化剤、着色剤等を挙げることができる。蛍光部材がその他の成分、例えばフィラーを含む場合、その含有量は樹脂１００質量部に対して、０．０１質量部以上２０質量部以下とすることができる。
蛍光部材は、蛍光体及び樹脂に加えてその他の成分を必要に応じて含んでいてもよい。その他の成分としては、シリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等のフィラー、光安定化剤、着色剤等を挙げることができる。蛍光部材がその他の成分、例えばフィラーを含む場合、その含有量は樹脂１００質量部に対して、０．０１質量部以上２０質量部以下とすることができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
発光装置の製造に先立ち、以下のように蛍光体を準備した。
第一蛍光体として、ＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体１を準備した。第二蛍光体として、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体２を準備した。第三蛍光体として、Ｙ３（Ａｌ,Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅで表される組成を有する蛍光体３ａ及びＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される組成を有する蛍光体３ｂを準備した。第四蛍光体として、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体４ａ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体４ｂ及び（Ｓｒ,Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体４ｃを準備した。
第一蛍光体として、ＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体１を準備した。第二蛍光体として、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体２を準備した。第三蛍光体として、Ｙ３（Ａｌ,Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅで表される組成を有する蛍光体３ａ及びＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表される組成を有する蛍光体３ｂを準備した。第四蛍光体として、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体４ａ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体４ｂ及び（Ｓｒ,Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕで表される組成を有する蛍光体４ｃを準備した。
準備した各蛍光体の発光ピーク波長、半値幅（最大発光強度の５０％に相当する発光強度における波長幅を表す）を表１に示す。併せて、図３Ａ及び３Ｂに４６０ｎｍで励起した時の各蛍光体の最大発光強度を１００％とした場合の波長に対する相対発光強度である発光スペクトルを示す。なお、蛍光体４ｂの半値幅については、４６０ｎｍで励起した場合に短波側が励起光の影響を受けるために、４００ｎｍで励起した場合の半値幅を示す。
また第二蛍光体の半値幅に対する第一蛍光体（蛍光体１）の半値幅の比を、蛍光体２ａから２ｄの第二蛍光体について、それぞれ示す。
また第二蛍光体の半値幅に対する第一蛍光体（蛍光体１）の半値幅の比を、蛍光体２ａから２ｄの第二蛍光体について、それぞれ示す。
（実施例１〜４、比較例１、２）
発光装置の作製
発光波長４５４ｎｍの青色発光ＬＥＤ（発光素子）に、表２に示す第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体を組み合わせて、以下のようにして発光装置を作製した。
発光装置が発する混色光の色度座標がｘ＝０．４５０、ｙ＝０．４００付近となるように配合した蛍光体をシリコーン樹脂に添加し、混合分散した後、更に脱泡することにより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発光素子の上に注入、充填し、さらに加熱することで樹脂組成物を硬化させた。このような工程により発光装置をそれぞれ作製した。
発光装置の作製
発光波長４５４ｎｍの青色発光ＬＥＤ（発光素子）に、表２に示す第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体を組み合わせて、以下のようにして発光装置を作製した。
発光装置が発する混色光の色度座標がｘ＝０．４５０、ｙ＝０．４００付近となるように配合した蛍光体をシリコーン樹脂に添加し、混合分散した後、更に脱泡することにより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発光素子の上に注入、充填し、さらに加熱することで樹脂組成物を硬化させた。このような工程により発光装置をそれぞれ作製した。
図４に実施例１から４と比較例１、２の発光装置の発光スペクトルを示す。表２の「第一質量比率（％）」は第一蛍光体と第二蛍光体の総量に対する第一蛍光体の質量比率（％）を表す。色度座標ｘ、ｙが発光装置の色度を表す。Ｒａは平均演色評価数、Ｒ９は赤味の指標となる特殊演色評価数を表す。光束比は比較例１の光束を基準（１００．０）とした場合の相対光束を示す。
比較例１は第二蛍光体を加えずに第一蛍光体と第三蛍光体のみを組合せた場合であり、一方、比較例２は第一蛍光体を加えずに第二蛍光体と第三蛍光体のみを組合せた場合である。実施例１〜４は第一蛍光体の質量比率が、それぞれ９０％、７０％、５０％、３０％となるように配合した。
光束比は、第二蛍光体の比率が高まるほど、すなわち、第一蛍光体の比率が低くなるほど明るくなっている。これは第二蛍光体の発光ピーク波長のほうが第一蛍光体の発光ピーク波長よりも短波に位置するために、光束に影響を与える視感度が高くなるためと考えられる。Ｒａ及びＲ９については、波長の異なる蛍光体１と蛍光体２の組合せの場合、蛍光体１を用いた場合と蛍光体２を用いた場合の中間の値になるのが一般的である。しかしながら、実施例に示されるように一定の発光特性差を有する蛍光体を組み合わせることで、図４に示すように、各実施例で発光装置のスペクトルが変化していき、５５０ｎｍから７００ｎｍの赤色成分の形状が、例えば、６００ｎｍ付近の発光強度が、比較例２よりも実施例１、２及び３のほうが小さくなるため、Ｒａ及びＲ９を高めることができたと考えられる。
光束比は、第二蛍光体の比率が高まるほど、すなわち、第一蛍光体の比率が低くなるほど明るくなっている。これは第二蛍光体の発光ピーク波長のほうが第一蛍光体の発光ピーク波長よりも短波に位置するために、光束に影響を与える視感度が高くなるためと考えられる。Ｒａ及びＲ９については、波長の異なる蛍光体１と蛍光体２の組合せの場合、蛍光体１を用いた場合と蛍光体２を用いた場合の中間の値になるのが一般的である。しかしながら、実施例に示されるように一定の発光特性差を有する蛍光体を組み合わせることで、図４に示すように、各実施例で発光装置のスペクトルが変化していき、５５０ｎｍから７００ｎｍの赤色成分の形状が、例えば、６００ｎｍ付近の発光強度が、比較例２よりも実施例１、２及び３のほうが小さくなるため、Ｒａ及びＲ９を高めることができたと考えられる。
（比較例３、４）
発光装置の作製
第一蛍光体の代わりに発光ピーク波長が蛍光体１と同じ蛍光体２ｂを用いて、表３に示す蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同様の方法で、発光装置を作製した。表３には比較例２のデータも併せて示す。また、表中の質量比率（％）は蛍光体２ａと蛍光体２ｂの総質量中の蛍光体２ｂの質量比（％）を示す。
発光装置の作製
第一蛍光体の代わりに発光ピーク波長が蛍光体１と同じ蛍光体２ｂを用いて、表３に示す蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同様の方法で、発光装置を作製した。表３には比較例２のデータも併せて示す。また、表中の質量比率（％）は蛍光体２ａと蛍光体２ｂの総質量中の蛍光体２ｂの質量比（％）を示す。
比較例２から４の発光装置の発光スペクトルを図５に示す。比較例３及び４は発光波長が異なる蛍光体２ａと蛍光体２ｂの組合せである。蛍光体２ｂに対する蛍光体２ａの半値幅の比は０．８５であり、半値幅比が０．８よりも大きい。これらの組合せのＲａ、Ｒ９は単に蛍光体比率により変化しているだけと考えられ、組合せによる演色性の向上は見られていない。これは図５の発光スペクトルに示すように蛍光体の配合比の変更により、発光スペクトルにおける５００ｎｍから６００ｎｍ付近の成分変化がほとんどないことからも分かる。また、単に６００ｎｍよりも長い長波側の成分が更に長波長側へ移動しているだけである。
（実施例５から１０、比較例５、６）
発光装置の作製
表４に示す第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同様の方法で、発光装置を作製した。表４の「第一質量比率（％）」は第一蛍光体と第二蛍光体の総量に対する第一蛍光体の質量比率（％）を表す。
発光装置の作製
表４に示す第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同様の方法で、発光装置を作製した。表４の「第一質量比率（％）」は第一蛍光体と第二蛍光体の総量に対する第一蛍光体の質量比率（％）を表す。
比較例５は第一蛍光体を加えずに第二蛍光体と第三蛍光体のみを組合せた場合であり、一方、比較例６は第二蛍光体を加えずに第一蛍光体と第三蛍光体のみを組合せた場合である。実施例５から１０では、第一蛍光体の質量比率がそれぞれ１０％２０％、３０％、４０％、５０％、７０％となるように配合した。
比較例５及び６は比較例１及び２よりもＲａ、Ｒ９が低い。一方、実施例９及び１０は、比較例１及び２よりもＲａ及びＲ９が高い。光束比は、第二蛍光体の比率が高まるほど、すなわち第一蛍光体の比率が低くなるほど高くなっている。図６に示すように、各実施例５から１０で発光装置の発光スペクトルが変化していき、５５０ｎｍから７００ｎｍの赤色成分の発光スペクトル形状が特徴的である。すなわち、例えば、６００ｎｍ付近の発光強度が、比較例５よりも実施例８のほうで小さくなるため、基準光に近づいてＲａ及びＲ９を高めることができたと考えられる。
比較例５及び６は比較例１及び２よりもＲａ、Ｒ９が低い。一方、実施例９及び１０は、比較例１及び２よりもＲａ及びＲ９が高い。光束比は、第二蛍光体の比率が高まるほど、すなわち第一蛍光体の比率が低くなるほど高くなっている。図６に示すように、各実施例５から１０で発光装置の発光スペクトルが変化していき、５５０ｎｍから７００ｎｍの赤色成分の発光スペクトル形状が特徴的である。すなわち、例えば、６００ｎｍ付近の発光強度が、比較例５よりも実施例８のほうで小さくなるため、基準光に近づいてＲａ及びＲ９を高めることができたと考えられる。
（実施例１１）
表５に示す第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同様の方法で、発光装置を作製した。表５には比較例１のデータを併せて示す。表５の「第一質量比率（％）」は第一蛍光体と第二蛍光体の総量に対する第一蛍光体の質量比率（％）を表す。
表５に示す第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同様の方法で、発光装置を作製した。表５には比較例１のデータを併せて示す。表５の「第一質量比率（％）」は第一蛍光体と第二蛍光体の総量に対する第一蛍光体の質量比率（％）を表す。
実施例１１及び比較例１の発光装置の発光スペクトルを図７に示す。第一蛍光体及び第二蛍光体を加えた実施例１１は、第二蛍光体を加えていない比較例１よりもＲａとＲ９が高い。第二蛍光体は、先に述べた実施例における蛍光体２ａよりも発光ピーク波長が長い蛍光体２ｂであり、同様に演色性を高める効果がある。このように第二蛍光体の発光ピーク波長を変更しても、第一蛍光体と第二蛍光体を組み合わせることで５００ｎｍ以上６３０ｎｍ以下の発光成分を調整することができ、これにより得られる発光スペクトルが基準光に近づくため演色性を高めることができたと考えられる。
（実施例１２から１７）
発光装置の作製
表６に示す第一蛍光体、第二蛍光体、第三蛍光体及び第四蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同じ方法で、発光装置を作製した。第三蛍光体に対する第四蛍光体の質量比率（％）を「第四質量比率（％）」として表６に示す。表６の「第一質量比率（％）」は第一蛍光体と第二蛍光体の総量に対する第一蛍光体の質量比率（％）を表す。
発光装置の作製
表６に示す第一蛍光体、第二蛍光体、第三蛍光体及び第四蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同じ方法で、発光装置を作製した。第三蛍光体に対する第四蛍光体の質量比率（％）を「第四質量比率（％）」として表６に示す。表６の「第一質量比率（％）」は第一蛍光体と第二蛍光体の総量に対する第一蛍光体の質量比率（％）を表す。
実施例１２から１７は、実施例３の蛍光体の組合せに第四蛍光体をそれぞれ加えたものである。第四蛍光体として、実施例１４及び１５は蛍光体４ａ、実施例１２及び１３は蛍光体４ｂ、実施例１６及び１７は蛍光体４ｃを用いている。なお、第三蛍光体に対する第四蛍光体の質量比率について、実施例１３が実施例１２の約２倍量であり、実施例１５が実施例１４の約２．５倍量であり、実施例１７が実施例１６の約２倍量となっている。
実施例１２から１７は実施例３よりも光束比がわずかに低下しているが、Ｒａ及びＲ９が高くなっており、高い演色性を有していることが分かる。これは例えば、蛍光体４ａ及び４ｂは蛍光体３ａよりも短波側に発光ピーク波長を有することから、図８Ａから図８Ｃに示す発光装置の発光スペクトルから分かるように、４９０ｎｍから５５０ｎｍ付近の発光成分を増やし、それに伴い、５５０ｎｍから６６０ｎｍの発光成分が減少した影響で、基準光に近づいたためと考えられる。
実施例１２から１７は実施例３よりも光束比がわずかに低下しているが、Ｒａ及びＲ９が高くなっており、高い演色性を有していることが分かる。これは例えば、蛍光体４ａ及び４ｂは蛍光体３ａよりも短波側に発光ピーク波長を有することから、図８Ａから図８Ｃに示す発光装置の発光スペクトルから分かるように、４９０ｎｍから５５０ｎｍ付近の発光成分を増やし、それに伴い、５５０ｎｍから６６０ｎｍの発光成分が減少した影響で、基準光に近づいたためと考えられる。
（実施例１８から２１、比較例７、８）
表７に示す第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同じ方法で、実施例１８から２１、比較例７、８の発光装置を調製した。表７の「第一質量比（％）」は第一蛍光体と第二蛍光体の総量に対する第一蛍光体の質量比率（％）を表す。
表７に示す第一蛍光体、第二蛍光体及び第三蛍光体の組合せに変更した以外は実施例１と同じ方法で、実施例１８から２１、比較例７、８の発光装置を調製した。表７の「第一質量比（％）」は第一蛍光体と第二蛍光体の総量に対する第一蛍光体の質量比率（％）を表す。
実施例１８から２１、比較例７、８の発光装置の発光スペクトルを図９Ａ及び９Ｂに示す。実施例１８から２１は第二蛍光体の発光ピーク波長が２０ｎｍ程度異なる蛍光体２ｃ、蛍光体２ｄを用いて、蛍光体１と蛍光体３ｂを組み合わせて発光装置を作製した。光束比の基準は、これらの実施例と同じ蛍光体３ｂを用いた比較例６を１００％としている。実施例１８、１９で用いた蛍光体２ｃは６１０ｎｍに発光ピーク波長を有する蛍光体であり、蛍光体２ａよりも発光ピーク波長が約１０ｎｍ短いものの、蛍光体１と組み合わせることにより、Ｒａ、Ｒ９を高くする効果が見られている。実施例２０、２１で用いた蛍光体２ｄは発光ピーク波長が６２９ｎｍであり、蛍光体２ａよりも波長の長いものの、これらも同じようにＲａ、Ｒ９が高くなっている。図９Ａ及び９Ｂの発光スペクトルを見ると、いずれの実施例も比較例よりも基準光に近いスペクトルを示すために演色性が高くなっていると考えられる。実施例１８、１９と実施例２０、２１を比較すると第二蛍光体に相当する５７０ｎｍから６３０ｎｍ付近の成分比が異なっている。より発光ピーク波長が短い蛍光体２ｃを使用する組合せが５８０〜６００ｎｍ付近の成分が多くなる傾向があり、第二蛍光体の発光ピーク波長が長いほうがＲａ、Ｒ９も光束も高く、より発光特性に優れる。
以上のように、本開示に係る発光装置によれば、半値幅の比が所定の範囲であり、発光ピーク波長が異なる赤色発光の第一蛍光体及び第二蛍光体と、黄色発光の第三蛍光体を組み合わせることによって、基準光に近い発光スペクトルを発現できる。そのため平均演色評価数等で評価される演色性を高めることができるだけでなく、発光効率の向上と両立することが可能となった。また発光装置は、上記蛍光体に緑色発光の第四蛍光体を組み合わせることにより、さらに演色性を高めることができた。
本開示の発光装置は、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できるので、産業上の利用価値は極めて高い。
１０：発光素子、５０：蛍光部材、７１：第一蛍光体、７２：第二蛍光体、７３：第三蛍光体、１００：発光装置
Claims (14)
- ４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、
アルカリ土類金属、アルカリ金属、アルミニウム及びユーロピウムを含む窒化物である第一蛍光体と、アルカリ土類金属、アルミニウム、ケイ素及びユーロピウムを含む窒化物である第二蛍光体と、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体とを含む蛍光部材と、
を備え、前記第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率が５質量％以上９５質量％以下である発光装置。 - 前記第一蛍光体の発光ピーク波長は、前記第二蛍光体の発光ピーク波長以上である請求項１に記載の発光装置。
- 前記第二蛍光体に対する第一蛍光体の発光スペクトルの半値幅の比が０．５以上０．８以下である請求項１又は２に記載の発光装置。
- 前記第一蛍光体は、下記式（Ｉ）で表される組成を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
Ｍａ ｘＭｂ ｙＡｌ３Ｎｚ：Ｅｕ （Ｉ）
（式中、Ｍａは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＭｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｍｂは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、０．５≦ｘ≦１．５、０．５≦ｙ≦１．２及び３．５≦ｚ≦４．５を満たす。） - 前記式（Ｉ）において、ＭａがＣａ及びＳｒの少なくとも一方を含み、ＭｂがＬｉを含む請求項４に記載の発光装置。
- 前記式（Ｉ）において、ｘが０．７以上１．２以下である請求項４又は５に記載の発光装置。
- 前記第二蛍光体は、下記式（II）で表される組成を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
ＳｒｓＣａｔＡｌｕＳｉｖＮｗ：Ｅｕ （II）
（ｓ、ｔ、ｕ、ｖ及びｗはそれぞれ、０．０≦ｓ＜１．０、０．０＜ｔ≦１．０、ｓ＋ｔ≦１．０、０．９≦ｕ≦１．１、０．９≦ｖ≦１．１、２．５≦ｗ≦３．５を満たす。） - 前記第一蛍光体及び第二蛍光体の総含有量に対する第一蛍光体の含有率が４０質量％以上７０質量％以下である請求項１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第三蛍光体の発光スペクトルの半値幅が、９０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下である請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第三蛍光体が、下記式（IIIａ）又は（IIIｂ）で表される組成を有する蛍光体を１種以上含む請求項１から９のいずれか１項に記載の発光装置。
Ｌｎ３Ａｌ５−ｐＧａｐＯ１２：Ｃｅ （IIIａ）
（式中、ＬｎはＹ、Ｌｕ、Ｇｄ及びＴｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、０．０≦ｐ≦３．０を満たす。）
Ｌａ３−ｑＹｑＳｉ６Ｎ１１：Ｃｅ （IIIｂ）
（０．０≦ｑ≦１．５を満たす。） - 前記蛍光部材は、４８０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する第四蛍光体を含む請求項１から１０のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第四蛍光体の発光スペクトルの半値幅が、４０ｎｍ以上８０ｎｍ以下である請求項１１に記載の発光装置。
- 前記第四蛍光体が、下記式（IVａ）、（IVｂ）又は（IVｃ）で表される組成を有する蛍光体を１種以上含む請求項１１又は１２に記載の発光装置。
Ｍｃ ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｘ２：Ｅｕ （IVａ）
（式中、Ｍｃは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、Ｘは、Ｃｌ、Ｆ及びＢｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。）
Ｍｄ ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ （IVｂ）
（式中、Ｍｄは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。）
Ｍｅ ２ＳｉＯ４：Ｅｕ （IVｃ）
（式中、ＭｅはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＭｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素である。） - 前記蛍光部材では、前記発光素子に近い方から順に、前記第一蛍光体、前記第二蛍光体及び前記第三蛍光体が配置されている請求項１から１０のいずれか１項に記載の発光装置。
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