JP4017015B2 - Light emitting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting device in which a generation of chromaticity deviation due to ambient temperature change is suppressed. <P>SOLUTION: In the light emitting device including a light source and a plurality of phosphors which absorbs at least part of light emitted from the light source and emits light having a different wavelength, the phosphor includes at least one first phosphor located on the light source, and at least one or more kinds of second phosphors in which at least part of the emitting light is absorbed by the first phosphor while the first phosphor is located nearer to the light source side than the second phosphor. Furthermore, the second phosphor is located on at least one light source and/or at least one light source which is different from the at least one light source. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、蛍光表示管、ディスプレイ、PDP、CRT、FL、FED及び投写管等、特に、青色発光ダイオード又は紫外発光ダイオード、および青色発光ダイオード又は紫外発光ダイオードと所定の蛍光体とを組み合わせて形成される光源を励起光源とする発光特性に極めて優れた白色の発光装置等に使用される蛍光体に関する。また、本願発明に係る蛍光体を有する発光装置は、店頭のディスプレイ用の照明、医療現場用の照明などの蛍光ランプに使用することができる他、液晶ディスプレイのバックライト光源、プロジェクタの光源および発光ダイオード(LED)の分野などにも応用することができる。   The present invention is a fluorescent display tube, display, PDP, CRT, FL, FED, projection tube, etc., in particular, a blue light emitting diode or an ultraviolet light emitting diode, and a combination of a blue light emitting diode or an ultraviolet light emitting diode and a predetermined phosphor. The present invention relates to a phosphor used in a white light emitting device and the like that is extremely excellent in light emission characteristics using a light source as an excitation light source. In addition, the light emitting device having the phosphor according to the present invention can be used for fluorescent lamps for store front lighting, medical spot lighting, etc., as well as backlight light sources for liquid crystal displays, light sources for projectors, and light emission. It can also be applied to the field of diodes (LEDs).

LEDを使用した発光装置として、発光素子(LEDチップ)によって発光された光(以下「LED光」という)と、LED光の一部を蛍光体により波長変換して得られる光とを混色することにより所望の発光色を得る発光装置がある。例えば、白色を発光するLED(以下「白色LED」と呼ぶ)は、発光スペクトルのピーク波長460nm程度の青色を発光するLEDと、同じく励起吸収スペクトルのピーク波長が460nm近辺のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(以下「YAG系蛍光体」と呼ぶ)により青色の光が波長変換されて生じる黄色とを混色し、白色系の光を得る発光ダイオードである。このような白色LEDにおいては、青色と黄色の加法混色で得られる混色光の演色性を向上させることを目的として、赤色領域に発光スペクトルのピーク波長を有する光を発光する蛍光体(以下「赤色系蛍光体」と呼ぶ)をYAG系蛍光体と混合させて用いることがある。例えば、特開2000−244021号公報(特許文献1)に開示される発光装置において、赤色系蛍光体とYAG系蛍光体とを混合させた蛍光層がLED上に設けられている。このような発光装置においては、LED光を吸収して発光するYAG系蛍光体からの光、同じくLED光を吸収して発光する赤色系蛍光体からの光、およびLED光を混色させることにより、従来の白色LEDに赤色光成分が付加され演色性の改善が図られる。   As a light-emitting device using LEDs, color mixing light emitted from a light-emitting element (LED chip) (hereinafter referred to as “LED light”) and light obtained by wavelength-converting part of the LED light with a phosphor Thus, there is a light emitting device that obtains a desired emission color. For example, an LED that emits white light (hereinafter referred to as “white LED”) is an LED that emits blue light having an emission spectrum peak wavelength of about 460 nm, and an yttrium / aluminum / garnet system having an excitation absorption spectrum peak wavelength of around 460 nm. A light emitting diode that obtains white light by mixing yellow light generated by wavelength conversion of blue light by a phosphor (hereinafter referred to as “YAG phosphor”). In such a white LED, a phosphor that emits light having a peak wavelength of an emission spectrum in a red region (hereinafter referred to as “red”) for the purpose of improving the color rendering property of mixed color light obtained by additive color mixture of blue and yellow. May be used by mixing with YAG phosphor. For example, in a light emitting device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-244021 (Patent Document 1), a fluorescent layer in which a red phosphor and a YAG phosphor are mixed is provided on an LED. In such a light emitting device, the light from the YAG phosphor that absorbs the LED light and emits light, the light from the red phosphor that emits the light by absorbing the LED light, and the LED light are mixed, A red light component is added to the conventional white LED to improve the color rendering.

特開2000−244021号公報JP 2000-244021 A

しかしながら、発光スペクトルの波長が500nmから750nmの範囲に存在するYAG系蛍光体と、励起吸収スペクトルのピーク波長が350nmから600nmの範囲に存在する赤色系蛍光体、即ち、波長500nm以上の光に対する反射率が低いため500nm以上の光を吸収してしまう赤色系蛍光体とを混合し蛍光体層として形成すると、YAG系蛍光体の発光の一部を赤色系蛍光体が吸収してしまう。従って、図7に示されるようにYAG系蛍光体による発光スペクトルのピーク波長が、波長500nmから550nmの領域にほとんど観測されず、発光装置から出力される混色光の演色性を十分に向上させることができなかった。また、上記発光装置が例えば継続的に強い光を発光する照明用光源として用いられると、発光素子の発熱により各種蛍光体の励起効率が低下するため、発光装置全体の光束[lm]が低下する問題が生じる。さらに、発熱により励起効率がそれぞれ異なった割合で低下する複数の蛍光体を組み合わせて発光装置を形成すると、各蛍光体の発光出力の差が周囲温度の上昇とともに変化するため、発光装置から出光する光の色度が所望の色度からずれた位置に観測される色ズレが生じていた。このような色ズレが僅かなものであっても、上記発光装置が例えば液晶プロジェクタの光源として使用された場合には、スクリーンに拡大投射されて映し出されるカラー映像の色調に大きな影響を与えるという問題が生じる。   However, YAG phosphors whose emission spectrum wavelength is in the range of 500 nm to 750 nm and red phosphors whose excitation absorption spectrum peak wavelength is in the range of 350 nm to 600 nm, that is, reflection with respect to light having a wavelength of 500 nm or more. When the red phosphor that absorbs light of 500 nm or more is mixed and formed as a phosphor layer because the rate is low, the red phosphor absorbs part of the light emission of the YAG phosphor. Therefore, as shown in FIG. 7, the peak wavelength of the emission spectrum by the YAG phosphor is hardly observed in the wavelength range of 500 nm to 550 nm, and the color rendering property of the mixed color light output from the light emitting device is sufficiently improved. I could not. Further, when the light-emitting device is used as an illumination light source that continuously emits strong light, for example, the excitation efficiency of various phosphors is reduced due to heat generation of the light-emitting elements, and thus the luminous flux [lm] of the entire light-emitting device is reduced. Problems arise. Furthermore, when a light emitting device is formed by combining a plurality of phosphors whose excitation efficiencies are reduced at different rates due to heat generation, the difference in the light emission output of each phosphor changes as the ambient temperature rises, so that light is emitted from the light emitting device. There was a color shift observed at a position where the chromaticity of light deviated from the desired chromaticity. Even when such color misregistration is slight, when the light emitting device is used as a light source of a liquid crystal projector, for example, it has a large influence on the color tone of a color image projected and projected on a screen. Occurs.

そこで本発明は、従来技術と比較して演色性を向上させ、周囲温度が変化しても、光束[lm]の低下や色度ズレの発生を抑えることが可能な発光装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a light-emitting device that improves color rendering properties as compared to the prior art and can suppress the decrease in luminous flux [lm] and the occurrence of chromaticity deviation even when the ambient temperature changes. Objective.

以上の目的を達成するために本発明は、光源と、前記光源からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発光する複数の蛍光体層と、前記光源が配置されるパッケージと、を備える発光装置において、前記光源は、第1の光源と第2の光源とを有しており、前記パッケージは、段差が設けられ、前記第2の光源が載置される第2の凹部と、前記第2の凹部内にあり、かつ、前記第2の凹部の底面より発光観測面とは逆の方向に奥まって形成され、前記第1の光源が載置される第1の凹部と、を有しており、前記蛍光体層は、第1の蛍光体層と第2の蛍光体層とを含み、前記第1の蛍光体層は、前記第1の凹部内に配置され、前記第1の光源からの光の少なくとも一部を吸収し前記第1の光源からの光よりも長波長の第1の光を放出し、前記第2の蛍光体層は、前記第2の光源からの光、及び、前記第1の光源からの光の少なくとも一部の光、を吸収し前記第2の光源からの光よりも長波長の第2の光を放出し、前記第1の光のピーク波長は、前記第2の光のピーク波長よりも長波長であり、前記第1の蛍光体からの第1の光は、前記第2の蛍光体により吸収されることなく拡散される発光装置に関する。
To achieve the above object, the present invention provides a light source, a plurality of phosphor layers that absorb at least part of light from the light source and emit light having different wavelengths, and a package in which the light source is disposed. The light source has a first light source and a second light source, the package has a step, and a second recess in which the second light source is placed. And a first recess that is in the second recess and is recessed from the bottom surface of the second recess in a direction opposite to the emission observation surface, and on which the first light source is placed. The phosphor layer includes a first phosphor layer and a second phosphor layer, and the first phosphor layer is disposed in the first recess, release the first light also longer wavelength than the light from the at least part absorbs the first light source of the light from the first light source And, the second phosphor layer, the light from the second light source, and the first at least a portion of light of the light from the light source, than the light from the absorber to the second light source The second light having a long wavelength is emitted, the peak wavelength of the first light is longer than the peak wavelength of the second light, and the first light from the first phosphor is The present invention relates to a light emitting device that is diffused without being absorbed by the second phosphor.

本発明は、光源と、前記光源からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発光する複数の蛍光体層と、前記光源が配置されるパッケージと、を備える発光装置において、前記光源は、それぞれ青色領域の光を発光可能な第1の光源と第2の光源とを有しており、前記パッケージは、段差が設けられ、前記第2の光源が載置される第2の凹部と、前記第2の凹部内にあり、かつ、前記第2の凹部の底面より発光観測面とは逆の方向に奥まって形成され、前記第1の光源が載置される第1の凹部と、を有しており、前記蛍光体層は、第1の蛍光体層と第2の蛍光体層とを含み、前記第1の蛍光体層は、前記第1の凹部内に配置され、前記第1の光源からの光の少なくとも一部を吸収し赤色領域に発光スペクトルのピーク波長を有する第1の光を発光し、前記第2の蛍光体層は、前記第2の光源からの光、及び、前記第1の光源からの光の少なくとも一部の光、を吸収し黄色から緑色領域に発光スペクトルのピーク波長を有する第2の光を発光し、前記第1の蛍光体からの第1の光は、前記第2の蛍光体により吸収されることなく拡散される発光装置に関する。
The present invention relates to a light emitting device comprising: a light source; a plurality of phosphor layers that absorb at least part of light from the light source and emit light having different wavelengths; and a package in which the light source is disposed. Each of the light sources has a first light source and a second light source capable of emitting light in a blue region, and the package is provided with a step, and a second light source on which the second light source is placed. A first recess that is in the second recess and is recessed from the bottom surface of the second recess in a direction opposite to the emission observation surface, and on which the first light source is placed The phosphor layer includes a first phosphor layer and a second phosphor layer, and the first phosphor layer is disposed in the first recess, Absorbs at least part of the light from the first light source and has a peak wavelength of the emission spectrum in the red region The first phosphor emits light, and the second phosphor layer absorbs light from the second light source and at least part of light from the first light source, and absorbs yellow light from a green region. The present invention relates to a light emitting device that emits second light having a peak wavelength of an emission spectrum and diffuses the first light from the first phosphor without being absorbed by the second phosphor.

本発明により、従来技術と比較して演色性を向上させた発光装置を形成することが可能である。   According to the present invention, it is possible to form a light-emitting device with improved color rendering as compared with the prior art.

光源と、該光源からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発光する複数の蛍光体とを備える発光装置において、前記蛍光体は、少なくとも一つの光源上にある第1の蛍光体と、発光する光の少なくとも一部が前記第1の蛍光体に吸収される少なくとも一種以上の第2の蛍光体とを含み、前記第1の蛍光体が、前記第2の蛍光体よりも前記光源の側にある発光装置である。   In a light-emitting device comprising a light source and a plurality of phosphors that absorb at least part of light from the light source and emit light having different wavelengths, the phosphor is a first fluorescence on at least one light source. And at least one or more types of second phosphors that are absorbed by the first phosphor, wherein the first phosphor is more than the second phosphor. A light emitting device on the light source side;

このような構成とすることによって、従来技術と比較して演色性を向上させた発光装置とすることが可能である。   With such a structure, a light-emitting device with improved color rendering can be obtained as compared with the related art.

また、前記第2の蛍光体は、前記少なくとも一つの光源上、および/または該少なくとも一つの光源と異なる少なくとも一つの光源上にあることもできる。   The second phosphor may be on the at least one light source and / or on at least one light source different from the at least one light source.

このようにLEDチップを複数個使用し、LEDチップをそれぞれ被覆する蛍光体を直接励起することにより、従来技術と比較して演色性を向上させ、高輝度発光可能な発光装置とすることができる。   In this way, by using a plurality of LED chips and directly exciting the phosphors covering the LED chips, the color rendering property is improved as compared with the prior art, and a light emitting device capable of emitting high luminance can be obtained. .

また、前記発光装置は、前記第1の蛍光体および少なくとも一つの光源を載置する第1の凹部と、該第1の凹部を含み、前記第2の蛍光体および少なくとも一つの光源を載置する第2の凹部とを有することもできる。   The light emitting device includes a first recess for mounting the first phosphor and at least one light source, and the first recess, and mounts the second phosphor and at least one light source. And a second recess.

このような構成とすることによって、演色性を更に向上させた発光装置とすることが可能である。   With such a structure, a light emitting device with further improved color rendering can be obtained.

また、前記第1の蛍光体は、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体を含むこともできる。   The first phosphor includes N and at least one element selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn, and C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and A nitride-based phosphor containing at least one element selected from Hf and activated by at least one element selected from rare earth elements may also be included.

このような構成とすることによって、さらに演色性を向上させた発光装置とすることが可能である。   With such a structure, a light-emitting device with further improved color rendering can be obtained.

また、前記第2の蛍光体は、YとAlを含み、かつLu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を含むこともできる。   The second phosphor includes Y and Al, and at least one element selected from Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu, and Sm, and one element selected from Ga and In And an yttrium-aluminum-garnet phosphor activated with at least one element selected from rare earth elements.

このような構成とすることによって、さらに演色性を向上させた発光装置とすることが可能である。   With such a structure, a light-emitting device with further improved color rendering can be obtained.

また、前記第2の蛍光体は、温度上昇に対する発光出力低下率が前記第1の蛍光体とほぼ等しい構成とすることもできる。   In addition, the second phosphor may have a configuration in which a light emission output reduction rate with respect to a temperature rise is substantially equal to that of the first phosphor.

このような構成とすることによって、従来技術と比較して演色性を向上させ、周囲温度が変化しても、光束[lm]の低下や色度ズレの発生を抑えた発光装置とすることが可能である。   By adopting such a configuration, the color rendering property is improved as compared with the conventional technology, and a light emitting device that suppresses the decrease in luminous flux [lm] and the occurrence of chromaticity deviation even when the ambient temperature changes can be obtained. Is possible.

また、前記光源は、半導体発光素子であることもできる。   The light source may be a semiconductor light emitting element.

このような構成とすることによって、従来技術と比較して演色性を向上させ、低消費電力かつ小型の発光装置とすることが可能である。   With such a structure, color rendering can be improved as compared with the conventional technology, and a light-emitting device with low power consumption and a small size can be obtained.

また、前記光源は、半導体発光素子と、該半導体発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発光する蛍光体とを組み合わせた光源とすることもできる。   The light source may be a light source that combines a semiconductor light emitting element and a phosphor that emits light having different wavelengths by absorbing at least part of the light from the semiconductor light emitting element.

このような構成とすることによって、従来技術と比較して演色性を向上させ、低消費電力かつ小型の発光装置とすることが可能である。   With such a structure, color rendering can be improved as compared with the conventional technology, and a light-emitting device with low power consumption and a small size can be obtained.

また、前記光源は、発光スペクトルのピーク波長が350nmから530nmとすることもできる。   The light source may have an emission spectrum peak wavelength of 350 nm to 530 nm.

このような構成とすることによって、さらに演色性を向上させた発光装置とすることが可能である。   With such a structure, a light-emitting device with further improved color rendering can be obtained.

また、前記発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、または照明用光源に用いることもできる。   The light-emitting device can also be used as a backlight light source for a liquid crystal display or an illumination light source.

このような構成とすることによって、演色性を向上させ周囲温度の変化によっても色ズレが従来技術と比較して発生しにくい液晶ディスプレイや照明用光源を形成することが可能である。   By adopting such a configuration, it is possible to improve the color rendering and to form a liquid crystal display or an illumination light source in which color misregistration is less likely to occur due to changes in ambient temperature as compared with the prior art.

また、前記第1の蛍光体を励起する光を出光する光源と、前記第2の蛍光体を励起する光を出光する光源の発光出力がそれぞれ独立して制御可能とすることもできる。   The light emission outputs of the light source that emits the light that excites the first phosphor and the light source that emits the light that excites the second phosphor can be independently controlled.

このような構成とすることによって、混色光の色温度を自由に調節できる発光装置とすることができる。   With such a configuration, a light emitting device capable of freely adjusting the color temperature of the mixed color light can be obtained.

本発明の実施の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a light emitting device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not limit the light emitting device to the following. Further, the size and positional relationship of the members shown in the drawings are exaggerated for clarity of explanation.

本発明に使用される蛍光体は、少なくとも一つの発光素子上にある第1の蛍光体と、発光する光の一部が第1の蛍光体に吸収される少なくとも一種類以上の第2の蛍光体とを含み、第1の蛍光体が、第2の蛍光体よりも少なくとも一つの発光素子側にあることを特徴とする。特に、本実施の形態における蛍光体層は、赤色領域に発光スペクトルのピーク波長を有する光を発光する第1の蛍光体層103と、黄色から緑色領域に発光スペクトルのピーク波長を有する光を発光する第2の蛍光体層106である。第1の蛍光体層103は、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体を含ませることができる。また、第2の蛍光体層106は、YとAlを含み、かつLu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活されたYAG系蛍光体を含ませることができる。   The phosphor used in the present invention includes a first phosphor on at least one light emitting element, and at least one kind of second fluorescence in which a part of the emitted light is absorbed by the first phosphor. And the first phosphor is on the side of at least one light emitting element with respect to the second phosphor. In particular, the phosphor layer in this embodiment emits the first phosphor layer 103 that emits light having a peak wavelength of the emission spectrum in the red region and the light having the peak wavelength of the emission spectrum in the yellow to green region. The second phosphor layer 106. The first phosphor layer 103 includes N and at least one element selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn, and C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf. And a nitride-based phosphor activated with at least one element selected from rare earth elements. The second phosphor layer 106 includes Y and Al, and includes at least one element selected from Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu, and Sm, and one selected from Ga and In. And a YAG phosphor activated by at least one element selected from rare earth elements.

本発明に係る発光装置は、第1の蛍光体および少なくとも一つの発光素子を載置する第1の凹部と、該第1の凹部を含み、第2の蛍光体および少なくとも一つの発光素子を載置する第2の凹部とを有する。図1は、本実施の形態における表面実装型の発光ダイオードの模式的な断面図である。パッケージ108には発光観測面側に第1の凹部101と第2の凹部が設けられる。ここで、第1の凹部101は、第2の凹部105内に設けられる。   A light-emitting device according to the present invention includes a first recess for mounting a first phosphor and at least one light-emitting element, and the first recess and includes the second phosphor and at least one light-emitting element. And a second recess to be placed. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a surface-mounted light emitting diode according to the present embodiment. The package 108 is provided with a first recess 101 and a second recess on the light emission observation surface side. Here, the first recess 101 is provided in the second recess 105.

第2の蛍光体は、少なくとも一つの発光素子上、および/または該少なくとも一つの発光素子と異なる少なくとも一つの発光素子上にある。即ち図1に示されるように、青色領域の光を発光可能なLEDチップ102が第1の凹部101内に載置され、該LEDチップ102を覆うように第1の蛍光体層103が形成される。さらに、同じく青色領域の光を発光可能なLEDチップ104が第2の凹部105内に載置され、該LEDチップ104および第1の蛍光体層103を覆うように第2の蛍光体層106が形成される。拡散剤を有するモールド部材を使用する場合は、第1の蛍光体層103、および第2の蛍光体層106を被覆し、外部環境から導電性ワイヤー110、LEDチップ、および蛍光体層を保護し、蛍光体層から出光してくる光を発光観測面方向に拡散および混色させることもできる。ここで、LEDチップ102およびLEDチップ104のn側電極及びp側電極はそれぞれ、パッケージ108に一体成型されたリード電極109の負極及び正極にそれぞれ導電性ワイヤー110を用いて接続されている。   The second phosphor is on at least one light emitting element and / or on at least one light emitting element different from the at least one light emitting element. That is, as shown in FIG. 1, an LED chip 102 capable of emitting light in the blue region is placed in the first recess 101, and a first phosphor layer 103 is formed so as to cover the LED chip 102. The Further, an LED chip 104 that can emit light in the blue region is placed in the second recess 105, and the second phosphor layer 106 is formed to cover the LED chip 104 and the first phosphor layer 103. It is formed. When a mold member having a diffusing agent is used, the first phosphor layer 103 and the second phosphor layer 106 are covered to protect the conductive wire 110, the LED chip, and the phosphor layer from the external environment. In addition, the light emitted from the phosphor layer can be diffused and mixed in the direction of the emission observation surface. Here, the n-side electrode and the p-side electrode of the LED chip 102 and the LED chip 104 are respectively connected to the negative electrode and the positive electrode of the lead electrode 109 integrally formed in the package 108 using the conductive wire 110.

以上のように構成された発光ダイオードにおいては、LED光の一部が、第1の蛍光体層103に含まれる蛍光体を励起し、LED光と異なる波長の赤色領域の光を発生させる。また、LEDチップ104と、LEDチップ102によるLED光の一部とが、第2の蛍光体層106に含まれる蛍光体を励起し、LED光と異なる波長の黄色領域から緑色領域の光を発生させる。第1の蛍光体層103および第2の蛍光体層106から発生する蛍光と、蛍光体の励起に寄与することなく出力されるLED光とが混色されて発光装置の発光観測面方向から出力される。このように複数のLEDチップを使用し、それぞれのLEDチップにより複数の蛍光体を直接励起させることができるため、一つのLEDチップで数種類の蛍光体を一度に励起させる従来の発光装置と比較して、本発明は、各蛍光体の本来の発光スペクトルで高輝度に発光することが可能な発光装置とすることができる。   In the light emitting diode configured as described above, part of the LED light excites the phosphor contained in the first phosphor layer 103 to generate light in the red region having a wavelength different from that of the LED light. In addition, the LED chip 104 and a part of the LED light from the LED chip 102 excite the phosphor contained in the second phosphor layer 106 to generate light in a green region from a yellow region having a wavelength different from that of the LED light. Let The fluorescence generated from the first phosphor layer 103 and the second phosphor layer 106 and the LED light output without contributing to the excitation of the phosphor are mixed and output from the light emission observation plane direction of the light emitting device. The In this way, a plurality of LED chips can be used, and a plurality of phosphors can be directly excited by each LED chip. Therefore, compared with a conventional light emitting device that excites several kinds of phosphors at a time with one LED chip. Thus, the present invention can provide a light emitting device capable of emitting light with high luminance in the original emission spectrum of each phosphor.

このように第1の蛍光体層と第2の蛍光体層、あるいは更に第3の蛍光体層とに分けて順に積層させると、各蛍光体層には異なる波長領域の光を出光する蛍光体がそれぞれ含有されていることにより、演色性を向上させた発光装置とすることが可能である。即ち、第1の蛍光体層に含まれる赤色系蛍光体から出光する赤色領域の発光スペクトルのピーク波長が、600nmから700nmの範囲に存在し、第2の蛍光体層に含まれるYAG系蛍光体の励起吸収スペクトルのピーク波長が、420nmから470nmの範囲であるため、赤色系蛍光体から出光する光はYAG系蛍光体に吸収されることがほとんどなく他の波長の光と効率よく混色される。   Thus, when the first phosphor layer and the second phosphor layer are further divided into the third phosphor layer and sequentially laminated, each phosphor layer emits light in a different wavelength region. Can be provided as a light-emitting device with improved color rendering. That is, the peak wavelength of the emission spectrum of the red region emitted from the red phosphor contained in the first phosphor layer is in the range of 600 nm to 700 nm, and the YAG phosphor contained in the second phosphor layer. Since the excitation absorption spectrum has a peak wavelength in the range of 420 nm to 470 nm, light emitted from the red phosphor is hardly absorbed by the YAG phosphor and is efficiently mixed with light of other wavelengths. .

また、第1の凹部101が第2の凹部105から奥まった部分に形成されている。このように形成することにより、第2の蛍光体層106から出光して発光観測面方向に向かう波長500nmから700nmの光が、波長350nmから600nmの範囲に励起吸収スペクトルを有する赤色系蛍光体によって吸収されないため、演色性を向上させた発光装置とすることが可能である。   In addition, the first recess 101 is formed in a portion recessed from the second recess 105. By forming in this way, light having a wavelength of 500 nm to 700 nm that is emitted from the second phosphor layer 106 and travels in the direction of the emission observation surface is reflected by the red phosphor having an excitation absorption spectrum in the wavelength range of 350 nm to 600 nm. Since it is not absorbed, a light emitting device with improved color rendering can be obtained.

また、このように2層に分けて蛍光体層を形成させることにより、第1の蛍光体層103から出光した光およびLED光は、第2の蛍光体層106を透過する間に蛍光体粒子により吸収されることなく拡散され、青色領域の光、黄色から緑色領域の光、および赤色領域の光が効率よく混色される。従って、発光装置から出光する光の演色性を向上させることが可能である。さらに、好ましくは第2の蛍光体層106内に拡散剤またはフィラーを含有させたり、あるいは第2の蛍光体層106上に拡散剤またはフィラーを含有させたモールド部材を形成してもよい。このような構成にすることにより、さらに効率よく混色を行うことが可能である。   In addition, by forming the phosphor layer in two layers in this way, the light emitted from the first phosphor layer 103 and the LED light pass through the second phosphor layer 106 while phosphor particles Therefore, the light in the blue region, the light in the yellow to green region, and the light in the red region are efficiently mixed. Accordingly, it is possible to improve the color rendering properties of the light emitted from the light emitting device. Further, preferably, the second phosphor layer 106 may contain a diffusing agent or filler, or a mold member containing the diffusing agent or filler may be formed on the second phosphor layer 106. With such a configuration, it is possible to perform color mixing more efficiently.

一般に、蛍光体は周囲温度の上昇と共に励起効率が低下するため、蛍光体から出光する光の出力も低下する。本実施の形態においては、ピーク波長λpが460nm程度の青色領域の光を発光する発光素子に蛍光体を塗布した状態で、周囲温度を1℃変化させたときの相対発光出力の低下割合を発光出力低下率というものとする。赤色系蛍光体およびYAG系蛍光体の温度上昇に対する発光出力低下率は共に4.0×10−3[a.u./℃]以下、より好ましくは2.0×10−3[a.u./℃]以下とし、従来技術と比較して発熱を伴う発光装置全体の光束[lm]の低下を更に抑えることが可能な構成とすることもできる。また、赤色系蛍光体とYAG系蛍光体の温度上昇に対する発光出力低下率がほぼ等しい構成とすることができる。即ち、赤色系蛍光体とYAG系蛍光体との発光出力低下率の差を2.0×10−3[a.u./℃]以下、より好ましくは2.0×10−4[a.u./℃]以下として、発光出力低下率をほぼ等しくすることができる。このようにすることにより発熱によって励起効率が低下する蛍光体の温度特性がほぼ同じとなり、周囲温度が変化しても色ズレの発生を抑えることが可能な発光装置を形成することができる。 In general, since the excitation efficiency of a phosphor decreases with increasing ambient temperature, the output of light emitted from the phosphor also decreases. In the present embodiment, when the ambient temperature is changed by 1 ° C. with a phosphor applied to a light emitting element that emits light in the blue region having a peak wavelength λp of about 460 nm, the ratio of decrease in relative light output is emitted. The output reduction rate is assumed. The light emission output decrease rate with respect to the temperature increase of both the red phosphor and the YAG phosphor is 4.0 × 10 −3 [a. u. / ° C.] or less, more preferably 2.0 × 10 −3 [a. u. / ° C.] or less, and a configuration capable of further suppressing the decrease in the luminous flux [lm] of the entire light emitting device that generates heat as compared with the related art. In addition, the red light phosphor and the YAG phosphor can have substantially the same emission output reduction rate with respect to temperature rise. That is, the difference in emission output reduction rate between the red phosphor and the YAG phosphor is 2.0 × 10 −3 [a. u. / ° C.] or less, more preferably 2.0 × 10 −4 [a. u. / ° C] or less, the light emission output reduction rate can be made substantially equal. By doing so, the temperature characteristics of the phosphors whose excitation efficiency decreases due to heat generation are substantially the same, and a light emitting device capable of suppressing the occurrence of color misregistration even when the ambient temperature changes can be formed.

以下、本発明の実施の形態の各構成について詳述する。
[蛍光体]
本発明で使用される蛍光体として、紫外から可視光領域の光で励起され異なる波長領域の光をそれぞれ発光する種々の蛍光体を組み合わせて使用することが可能である。その際、第1の蛍光体から出光する光の一部が、第2の蛍光体に吸収されることのない蛍光体がそれぞれ選択される。本実施の形態において、蛍光体として紫外光により励起されて所定の色の光を発生する蛍光体も用いることができ、具体例として、例えば、
(1)Ca10(POFCl:Sb,Mn
(2)M(POCl:Eu(但し、MはSr、Ca、Ba、Mgから選択される少なくとも一種)
(3)BaMgAl1627:Eu
(4)BaMgAl1627:Eu、Mn
(5)3.5MgO・0.5MgF・GeO:Mn
(6)YS:Eu
(7)MgAs11:Mn
(8)SrAl1425:Eu
(9)(Zn、Cd)S:Cu
(10)SrAl:Eu
(11)Ca10(POClBr:Mn、Eu
(12)ZnGeO:Mn
(13)GdS:Eu、及び
(14)LaS:Eu等が挙げられる。
Hereafter, each structure of embodiment of this invention is explained in full detail.
[Phosphor]
As the phosphor used in the present invention, various phosphors that are excited by light in the ultraviolet to visible light region and emit light in different wavelength regions can be used in combination. At that time, each of the phosphors in which part of the light emitted from the first phosphor is not absorbed by the second phosphor is selected. In this embodiment, a phosphor that is excited by ultraviolet light and generates light of a predetermined color can be used as a phosphor. As a specific example, for example,
(1) Ca 10 (PO 4 ) 6 FCl: Sb, Mn
(2) M 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu (where M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg)
(3) BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu
(4) BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, Mn
(5) 3.5MgO.0.5MgF 2 .GeO 2 : Mn
(6) Y 2 O 2 S: Eu
(7) Mg 6 As 2 O 11 : Mn
(8) Sr 4 Al 14 O 25 : Eu
(9) (Zn, Cd) S: Cu
(10) SrAl 2 O 4 : Eu
(11) Ca 10 (PO 4 ) 6 ClBr: Mn, Eu
(12) Zn 2 GeO 4 : Mn
(13) Gd 2 O 2 S: Eu, (14) La 2 O 2 S: Eu, and the like.

特に、本実施の形態において使用される蛍光体は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(ざくろ石型)系蛍光体と、赤色系の光を発光可能な赤色系蛍光体、特に窒化物系蛍光体とを組み合わせたものを使用することができる。これらのYAG系蛍光体および窒化物系蛍光体は、複数の層から構成される蛍光体層中に別々に含有させる。以下、それぞれの蛍光体について詳細に説明していく。ここで本発明において、蛍光体の粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値であり、前記体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により蛍光体の粒度分布を測定し得られるものである。具体的には、気温25℃、湿度70%の環境下において、濃度が0.05%であるヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に蛍光体を分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置(SALD−2000A)により、粒径範囲0.03μm〜700μmにて測定し得られたものである。
(イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体)
本実施の形態に用いられるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG系蛍光体)とは、YとAlを含み、かつLu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された蛍光体であり、LEDチップ104から発光された可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。特に本実施の形態において、CeあるいはPrで付活され組成の異なる2種類以上のイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体も利用される。発光層に窒化物系化合物半導体を用いた発光素子から発光した青色系の光と、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色である蛍光体から発光する緑色系及び赤色系の光と、或いは、黄色系の光であってより緑色系及びより赤色系の光を混色表示させると所望の白色系発光色表示を行うことができる。発光装置はこの混色を起こさせるために蛍光体の粉体やバルクをエポキシ樹脂、アクリル樹脂或いはシリコーン樹脂などの各種樹脂や酸化珪素、酸化アルミニウム、シリカゾルなどの透光性無機物中に含有させることが好ましい。このように蛍光体が含有されたものは、LEDチップからの光が透過する程度に薄く形成させたドット状のものや層状ものなど用途に応じて種々用いることができる。蛍光体と樹脂などとの比率や塗布、充填量を種々調整すること及び発光素子の発光波長を選択することにより白色を含め電球色など任意の色調を提供させることができる。
In particular, the phosphor used in the present embodiment includes an yttrium, aluminum, garnet (garnet type) phosphor, and a red phosphor capable of emitting red light, particularly a nitride phosphor. Combinations can be used. These YAG phosphor and nitride phosphor are separately contained in a phosphor layer composed of a plurality of layers. Hereinafter, each phosphor will be described in detail. Here, in the present invention, the particle size of the phosphor is a value obtained by a volume-based particle size distribution curve, and the volume-based particle size distribution curve can be obtained by measuring the particle size distribution of the phosphor by a laser diffraction / scattering method. Is. Specifically, in an environment where the temperature is 25 ° C. and the humidity is 70%, the phosphor is dispersed in a sodium hexametaphosphate aqueous solution having a concentration of 0.05%, and a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-2000A) It was obtained by measuring in a particle size range of 0.03 μm to 700 μm.
(Yttrium / Aluminum / Garnet phosphor)
The yttrium / aluminum / garnet-based phosphor (YAG-based phosphor) used in the present embodiment contains Y and Al and is at least one selected from Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu, and Sm. A phosphor that includes one element and one element selected from Ga and In, and is activated by at least one element selected from rare earth elements. It is a phosphor that emits light when excited. In particular, in the present embodiment, two or more kinds of yttrium / aluminum oxide phosphors activated by Ce or Pr and having different compositions are also used. Blue light emitted from a light emitting element using a nitride compound semiconductor in the light emitting layer and green light and red light emitted from a phosphor whose body color is yellow to absorb blue light, or When yellow light and green light and red light are mixedly displayed, a desired white light emission color display can be performed. In order to cause this color mixture, the light-emitting device may contain phosphor powder or bulk in various resins such as epoxy resin, acrylic resin or silicone resin, and translucent inorganic materials such as silicon oxide, aluminum oxide, and silica sol. preferable. Thus, the thing containing the fluorescent substance can be variously used according to uses, such as a dot-like thing and a layer-like thing formed so thinly that the light from the LED chip is transmitted. Arbitrary color tones such as a light bulb color including white can be provided by variously adjusting the ratio, coating, and filling amount of the phosphor and the resin, and selecting the emission wavelength of the light emitting element.

また、2種類以上の蛍光体をそれぞれ発光素子からの入射光に対して順に配置させることによって効率よく発光可能な発光装置とすることができる。即ち、反射部材を有する発光素子上には、長波長側に吸収波長があり長波長に発光可能な蛍光体が含有された色変換部材と、それよりも長波長側に吸収波長があり、より長波長に発光可能な色変換部材とを積層などさせることで反射光を有効利用することができる。   In addition, by arranging two or more kinds of phosphors in order with respect to the incident light from the light emitting element, a light emitting device capable of efficiently emitting light can be obtained. That is, on the light emitting element having a reflective member, there is a color conversion member containing a phosphor having an absorption wavelength on the long wavelength side and capable of emitting light at the long wavelength side, and an absorption wavelength on the longer wavelength side than that. The reflected light can be effectively used by laminating a color conversion member capable of emitting light at a long wavelength.

YAG系蛍光体を使用すると、放射照度として(Ee)=0.1W・cm−2以上1000W・cm−2以下のLEDチップと接する或いは近接して配置された場合においても高効率に十分な耐光性を有する発光装置とすることができる。 When YAG phosphor is used, sufficient light resistance with high efficiency even when it is placed in contact with or close to an LED chip having an irradiance of (Ee) = 0.1 W · cm −2 to 1000 W · cm −2 The light emitting device can be made to have the property.

本実施の形態に用いられるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である緑色系が発光可能なYAG系蛍光体では、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が420nmから470nm付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λpも510nm付近にあり700nm付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。一方、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である赤色系が発光可能なYAG系蛍光体でも、ガーネット構造であり熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が420nmから470nm付近にさせることができる。また、発光ピーク波長λpが600nm付近にあり750nm付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。   The cerium-activated yttrium / aluminum oxide phosphor used in the present embodiment, which is a green-based YAG phosphor capable of emitting light, has a garnet structure and is resistant to heat, light and moisture, and is excited and absorbed. The peak wavelength of the spectrum can be in the vicinity of 420 nm to 470 nm. Also, the emission peak wavelength λp is near 510 nm, and has a broad emission spectrum that extends to the vicinity of 700 nm. On the other hand, the YAG phosphor that emits red light, which is an yttrium-aluminum oxide phosphor activated by cerium, has a garnet structure, is resistant to heat, light and moisture, and has a peak wavelength of 420 nm in the excitation absorption spectrum. To about 470 nm. Further, the emission peak wavelength λp is in the vicinity of 600 nm, and has a broad emission spectrum that extends to the vicinity of 750 nm.

ガーネット構造を持ったYAG系蛍光体の組成の内、Alの一部をGaで置換することで発光スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のYの一部をGd及び/又はLaで置換することで、発光スペクトルが長波長側へシフトする。Yの置換が2割未満では、緑色成分が大きく赤色成分が少なくなる。また、8割以上では、赤み成分が増えるものの輝度が急激に低下する。また、励起吸収スペクトルについても同様に、ガーネット構造を持ったYAG系蛍光体の組成の内、Alの一部をGaで置換することで励起吸収スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のYの一部をGd及び/又はLaで置換することで、励起吸収スペクトルが長波長側へシフトする。YAG系蛍光体の励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長より短波長側にあることが好ましい。このように構成すると、発光素子に投入する電流を増加させた場合、励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長にほぼ一致するため、蛍光体の励起効率を低下させることなく、色度ズレの発生を抑えた発光装置を形成することができる。   Of the composition of YAG phosphors with a garnet structure, the emission spectrum is shifted to the short wavelength side by substituting part of Al with Ga, and part of Y of the composition is replaced with Gd and / or La. By doing so, the emission spectrum shifts to the long wavelength side. If the substitution of Y is less than 20%, the green component is large and the red component is small. On the other hand, at 80% or more, although the reddish component increases, the luminance rapidly decreases. Similarly, the excitation absorption spectrum is shifted to the short wavelength side by substituting part of Al with Ga in the composition of the YAG phosphor having a garnet structure. By substituting a part of Gd and / or La, the excitation absorption spectrum is shifted to the longer wavelength side. The peak wavelength of the excitation absorption spectrum of the YAG phosphor is preferably on the shorter wavelength side than the peak wavelength of the emission spectrum of the light emitting element. With this configuration, when the current input to the light emitting element is increased, the peak wavelength of the excitation absorption spectrum substantially matches the peak wavelength of the emission spectrum of the light emitting element, so that the excitation efficiency of the phosphor is not reduced. Thus, a light emitting device in which the occurrence of chromaticity deviation is suppressed can be formed.

このような蛍光体は、Y、Gd、Ce、La、Al、Sm及びGaの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Y、Gd、Ce、La、Smの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中1350〜1450°Cの温度範囲で2〜5時間焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。また、別の実施の形態の蛍光体の製造方法では、蛍光体の原料を混合した混合原料とフラックスからなる混合物を、大気中又は弱還元雰囲気中にて行う第一焼成工程と、還元雰囲気中にて行う第二焼成工程とからなる、二段階で焼成することが好ましい。ここで、弱還元雰囲気とは、混合原料から所望の蛍光体を形成する反応過程において必要な酸素量は少なくとも含むように設定された弱い還元雰囲気のことをいい、この弱還元雰囲気中において所望とする蛍光体の構造形成が完了するまで第一焼成工程を行うことにより、蛍光体の黒変を防止し、かつ光の吸収効率の低下を防止できる。また、第二焼成工程における還元雰囲気とは、弱還元雰囲気より強い還元雰囲気をいう。このように二段階で焼成すると、励起波長の吸収効率の高い蛍光体が得られる。従って、このように形成された蛍光体にて発光装置を形成した場合に、所望とする色調を得るために必要な蛍光体量を減らすことができ、光取り出し効率の高い発光装置を形成することができる。   Such phosphors use oxides or compounds that easily become oxides at high temperatures as raw materials for Y, Gd, Ce, La, Al, Sm and Ga, and mix them well in a stoichiometric ratio. And get the raw materials. Alternatively, a coprecipitated oxide obtained by co-precipitation of a solution obtained by coprecipitation of a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, Ce, La, and Sm in an acid at a stoichiometric ratio with oxalic acid, and aluminum oxide or gallium oxide. To obtain a mixed raw material. An appropriate amount of fluoride such as ammonium fluoride is mixed with this as a flux and packed in a crucible, fired in air at a temperature range of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a fired product, and then the fired product in water. It can be obtained by ball milling, washing, separating, drying and finally passing through a sieve. Further, in the method for manufacturing a phosphor according to another embodiment, a first firing step in which a mixture composed of a mixture of phosphor materials and a flux is mixed in the atmosphere or in a weak reducing atmosphere, and in a reducing atmosphere. It is preferable to perform the baking in two stages, which includes the second baking step performed in step (b). Here, the weak reducing atmosphere refers to a weak reducing atmosphere set to include at least the amount of oxygen necessary in the reaction process of forming a desired phosphor from the mixed raw material. By performing the first firing step until the formation of the phosphor structure is completed, blackening of the phosphor can be prevented and a decrease in light absorption efficiency can be prevented. In addition, the reducing atmosphere in the second firing step refers to a reducing atmosphere stronger than the weak reducing atmosphere. By firing in two stages in this way, a phosphor with high absorption efficiency at the excitation wavelength can be obtained. Therefore, when a light emitting device is formed with the phosphor thus formed, the amount of the phosphor necessary for obtaining a desired color tone can be reduced, and a light emitting device with high light extraction efficiency can be formed. Can do.

組成の異なる2種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体は、混合させて用いても良いし、それぞれ独立して配置させても良い。蛍光体をそれぞれ独立して配置させる場合、発光素子から光をより短波波長側で吸収発光しやすい蛍光体、それよりも長波長側で吸収発光しやすい蛍光体の順に配置させることが好ましい。これによって効率よく吸収及び発光させることができる。
(窒化物系蛍光体)
本発明で使用される第1の蛍光体は、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体である。また、本実施の形態に用いられる窒化物系蛍光体としては、LEDチップから発光された可視光、紫外線を吸収することによって励起され発光する蛍光体をいう。特に本発明に係る蛍光体は、Mnが添加されたSr−Ca−Si−N:Eu、Ca−Si−N:Eu、Sr−Si−N:Eu、Sr−Ca−Si−O−N:Eu、Ca−Si−O−N:Eu、Sr−Si−O−N:Eu系シリコーンナイトライドである。この蛍光体の基本構成元素は、一般式LSi(2/3X+4/3Y):Eu若しくはLSi(2/3X+4/3Y−2/3Z):Eu(Lは、Sr、Ca、SrとCaのいずれか。)で表される。一般式中、X及びYは、X=2、Y=5又は、X=1、Y=7であることが好ましいが、任意のものも使用できる。具体的には、基本構成元素は、Mnが添加された(SrCa1−XSi:Eu、SrSi:Eu、CaSi:Eu、SrCa1−XSi10:Eu、SrSi10:Eu、CaSi10:Euで表される蛍光体を使用することが好ましいが、この蛍光体の組成中には、Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr及びNiからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が含有されていてもよい。但し、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
Lは、Sr、Ca、SrとCaのいずれかである。SrとCaは、所望により配合比を変えることができる。
蛍光体の組成にSiを用いることにより安価で結晶性の良好な蛍光体を提供することができる。
Yttrium / aluminum oxide phosphors activated with two or more types of cerium having different compositions may be used in combination, or may be arranged independently. When the phosphors are arranged independently, it is preferable to arrange the phosphors in the order of the phosphor that easily absorbs and emits light from the light emitting element on the shorter wavelength side and the phosphor that easily absorbs and emits light on the longer wavelength side. This makes it possible to efficiently absorb and emit light.
(Nitride phosphor)
The first phosphor used in the present invention contains N and at least one element selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn, and C, Si, Ge, Sn, Ti, A nitride-based phosphor including at least one element selected from Zr and Hf and activated by at least one element selected from rare earth elements. The nitride-based phosphor used in this embodiment refers to a phosphor that emits light when excited by absorbing visible light and ultraviolet light emitted from an LED chip. In particular, the phosphor according to the present invention includes Mn-added Sr—Ca—Si—N: Eu, Ca—Si—N: Eu, Sr—Si—N: Eu, Sr—Ca—Si—O—N: Eu, Ca—Si—O—N: Eu, Sr—Si—O—N: Eu-based silicone nitride. The basic constituent elements of this phosphor are represented by the general formula L X Si Y N (2 / 3X + 4 / 3Y) : Eu or L X Si Y O Z N (2 / 3X + 4 / 3Y-2 / 3Z) : Eu (L is Sr, Ca, or any one of Sr and Ca.) In the general formula, X and Y are preferably X = 2, Y = 5, or X = 1, Y = 7, but any can be used. Specifically, the basic constituent elements, Mn is added (Sr X Ca 1-X) 2 Si 5 N 8: Eu, Sr 2 Si 5 N 8: Eu, Ca 2 Si 5 N 8: Eu, Sr X Ca 1-X Si 7 N 10: Eu, SrSi 7 N 10: Eu, CaSi 7 N 10: it is preferable to use a phosphor represented by Eu, during the composition of the phosphor, Mg, At least one selected from the group consisting of Sr, Ca, Ba, Zn, B, Al, Cu, Mn, Cr and Ni may be contained. However, the present invention is not limited to this embodiment and examples.
L is any one of Sr, Ca, Sr and Ca. The mixing ratio of Sr and Ca can be changed as desired.
By using Si for the composition of the phosphor, it is possible to provide an inexpensive phosphor with good crystallinity.

発光中心に希土類元素であるユウロピウムEuを用いる。ユウロピウムは、主に2価と3価のエネルギー準位を持つ。本発明の蛍光体は、母体のアルカリ土類金属系窒化ケイ素に対して、Eu2+を付活剤として用いる。Eu2+は、酸化されやすく、3価のEuの組成で市販されている。しかし、市販のEuでは、Oの関与が大きく、良好な蛍光体が得られにくい。そのため、EuからOを、系外へ除去したものを使用することが好ましい。たとえば、ユウロピウム単体、窒化ユウロピウムを用いることが好ましい。但し、Mnを添加した場合は、その限りではない。 Europium Eu, which is a rare earth element, is used for the emission center. Europium mainly has bivalent and trivalent energy levels. The phosphor of the present invention uses Eu 2+ as an activator with respect to the base alkaline earth metal silicon nitride. Eu 2+ is easily oxidized and is commercially available with a trivalent Eu 2 O 3 composition. However, in commercially available Eu 2 O 3 , O is greatly involved and it is difficult to obtain a good phosphor. Therefore, it is preferable to use a material obtained by removing O from Eu 2 O 3 out of the system. For example, it is preferable to use europium alone or europium nitride. However, this is not the case when Mn is added.

添加物であるMnは、Eu2+の拡散を促進し、発光輝度、エネルギー効率、量子効率等の発光効率の向上を図る。Mnは、原料中に含有させるか、又は、製造工程中にMn単体若しくはMn化合物を含有させ、原料と共に焼成する。但し、Mnは、焼成後の基本構成元素中に含有されていないか、含有されていても当初含有量と比べて少量しか残存していない。これは、焼成工程において、Mnが飛散したためであると思われる。
蛍光体には、基本構成元素中に、若しくは、基本構成元素とともに、Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O及びNiからなる群より選ばれる少なくとも1種以上を含有する。これらの元素は、粒径を大きくしたり、発光輝度を高めたりする等の作用を有している。また、B、Al、Mg、Cr及びNiは、残光を抑えることができるという作用を有している。
Mn as an additive promotes diffusion of Eu 2+ and improves luminous efficiency such as luminous luminance, energy efficiency, and quantum efficiency. Mn is contained in the raw material, or Mn alone or a Mn compound is contained in the manufacturing process and fired together with the raw material. However, Mn is not contained in the basic constituent elements after firing, or even if contained, only a small amount remains compared to the initial content. This is probably because Mn was scattered in the firing step.
The phosphor has at least one selected from the group consisting of Mg, Sr, Ca, Ba, Zn, B, Al, Cu, Mn, Cr, O and Ni in the basic constituent element or together with the basic constituent element. Contains the above. These elements have actions such as increasing the particle diameter and increasing the luminance of light emission. Further, B, Al, Mg, Cr and Ni have an effect that afterglow can be suppressed.

このような窒化物系蛍光体は、LEDチップ102によって発光された青色光の一部を吸収して黄から赤色領域の光を発光する。窒化物系蛍光体をYAG系蛍光体と共に上記の構成を有する発光装置に使用して、LEDチップ102、104により発光された青色光と、YAG系蛍光体による光と、窒化物系蛍光体による黄色から赤色の光とを混色することにより、暖色系の混色光を出光する発光装置とすることができる。セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質は、LEDチップ104により発光された青色光の一部を吸収して黄色領域の光を発光する。ここで、LEDチップ104により発光された青色光と、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の黄色光とが混色により青白い白色に発光する。従って、この赤色発光する蛍光体とイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質とを、第1の蛍光体層および第2の蛍光体層にそれぞれ含有させ、LEDチップ102あるいはLEDチップ104により発光された青色光とを組み合わせることにより白色系の混色光を発光する発光装置を提供することができる。特に好ましいのは、色度が色度図における黒体放射の軌跡上に位置する白色の発光装置である。但し、所望の色温度の発光装置を提供するため、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の蛍光体量と、赤色発光の蛍光体量を適宜変更することもできる。この白色系の混色光を発光する発光装置は、特殊演色評価数R9の改善を図っている。従来の青色発光素子とセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質との組合せのみの白色に発光する発光装置は、色温度Tcp=4600K付近において特殊演色評価数R9がほぼ0に近く、赤み成分が不足していた。そのため特殊演色評価数R9を高めることが解決課題となっていたが、本発明において赤色発光の蛍光体をイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と共に用いることにより、特殊演色評価数R9を高めることができる。   Such a nitride-based phosphor absorbs part of the blue light emitted by the LED chip 102 and emits light in the yellow to red region. Using a nitride-based phosphor together with a YAG-based phosphor in the light-emitting device having the above configuration, the blue light emitted by the LED chips 102, 104, the light from the YAG-based phosphor, and the nitride-based phosphor By mixing yellow to red light, a light emitting device that emits warm color mixed light can be obtained. The yttrium / aluminum oxide phosphor activated with cerium absorbs part of the blue light emitted by the LED chip 104 and emits light in the yellow region. Here, the blue light emitted by the LED chip 104 and the yellow light of the yttrium / aluminum oxide fluorescent material emit light blue-white by mixing colors. Therefore, the blue light emitted from the LED chip 102 or the LED chip 104 by containing the phosphor emitting red light and the yttrium aluminum oxide phosphor in the first phosphor layer and the second phosphor layer, respectively. Can be combined to provide a light-emitting device that emits white mixed-color light. Particularly preferred is a white light emitting device whose chromaticity is located on the locus of black body radiation in the chromaticity diagram. However, in order to provide a light emitting device having a desired color temperature, the amount of phosphor of the yttrium / aluminum oxide phosphor and the amount of phosphor of red light emission can be appropriately changed. This light-emitting device that emits white-based mixed color light improves the special color rendering index R9. A conventional light emitting device that emits white light only with a combination of a blue light emitting element and a yttrium aluminum oxide phosphor activated with cerium has a special color rendering index R9 of nearly 0 at a color temperature of Tcp = 4600K, The red component was insufficient. Therefore, increasing the special color rendering index R9 has been a problem to be solved. However, in the present invention, the special color rendering index R9 can be increased by using a phosphor emitting red light together with the yttrium aluminum oxide phosphor.

次に、本発明に係る蛍光体((SrCa1−XSi:Eu)の製造方法を説明するが、本製造方法に限定されない。上記蛍光体には、Mn、Oが含有されている。 Next, the phosphor according to the present invention: is described a method of manufacturing the ((Sr X Ca 1-X ) 2 Si 5 N 8 Eu), but is not limited to this manufacturing method. The phosphor contains Mn and O.

原料のSr、Caを粉砕する。原料のSr、Caは、単体を使用することが好ましいが、イミド化合物、アミド化合物などの化合物を使用することもできる。また原料Sr、Caには、B、Al、Cu、Mg、Mn、Alなどを含有するものでもよい。原料のSr、Caは、アルゴン雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。粉砕により得られたSr、Caは、平均粒径が約0.1μmから15μmであることが好ましいが、この範囲に限定されない。Sr、Caの純度は、2N以上であることが好ましいが、これに限定されない。より混合状態を良くするため、金属Ca、金属Sr、金属Euのうち少なくとも1以上を合金状態としたのち、窒化し、粉砕後、原料として用いることもできる。 Raw materials Sr and Ca are pulverized. The raw materials Sr and Ca are preferably used alone, but compounds such as imide compounds and amide compounds can also be used. The raw materials Sr and Ca may contain B, Al, Cu, Mg, Mn, Al 2 O 3 or the like. The raw materials Sr and Ca are pulverized in a glove box in an argon atmosphere. Sr and Ca obtained by pulverization preferably have an average particle diameter of about 0.1 μm to 15 μm, but are not limited to this range. The purity of Sr and Ca is preferably 2N or higher, but is not limited thereto. In order to improve the mixed state, at least one of the metal Ca, the metal Sr, and the metal Eu can be alloyed, nitrided, pulverized, and used as a raw material.

原料のSiを粉砕する。原料のSiは、単体を使用することが好ましいが、窒化物化合物、イミド化合物、アミド化合物などを使用することもできる。例えば、Si、Si(NH、MgSiなどである。原料のSiの純度は、3N以上のものが好ましいが、Al、Mg、金属ホウ化物(CoB、NiB、CrB)、酸化マンガン、HBO、B、CuO、CuOなどの化合物が含有されていてもよい。Siも、原料のSr、Caと同様に、アルゴン雰囲気中、若しくは、窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。Si化合物の平均粒径は、約0.1μmから15μmであることが好ましい。 The raw material Si is pulverized. The raw material Si is preferably a simple substance, but a nitride compound, an imide compound, an amide compound, or the like can also be used. For example, Si 3 N 4 , Si (NH 2 ) 2 , Mg 2 Si, or the like. The purity of the raw material Si is preferably 3N or more, but Al 2 O 3 , Mg, metal borides (Co 3 B, Ni 3 B, CrB), manganese oxide, H 3 BO 3 , B 2 O 3 , Compounds such as Cu 2 O and CuO may be contained. Si is also pulverized in a glove box in an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere in the same manner as the raw materials Sr and Ca. The average particle size of the Si compound is preferably about 0.1 μm to 15 μm.

次に、原料のSr、Caを、窒素雰囲気中で窒化する。この反応式を、以下の式1および式2にそれぞれ示す。   Next, the raw materials Sr and Ca are nitrided in a nitrogen atmosphere. This reaction formula is shown in the following formula 1 and formula 2, respectively.

3Sr + N → Sr ・・・(式1)
3Ca + N → Ca ・・・(式2)
Sr、Caを、窒素雰囲気中、600〜900℃、約5時間、窒化する。Sr、Caは、混合して窒化しても良いし、それぞれ個々に窒化しても良い。これにより、Sr、Caの窒化物を得ることができる。Sr、Caの窒化物は、高純度のものが好ましいが、市販のものも使用することができる。
3Sr + N 2 → Sr 3 N 2 (Formula 1)
3Ca + N 2 → Ca 3 N 2 (Formula 2)
Sr and Ca are nitrided in a nitrogen atmosphere at 600 to 900 ° C. for about 5 hours. Sr and Ca may be mixed and nitrided, or may be individually nitrided. Thereby, a nitride of Sr and Ca can be obtained. Sr and Ca nitrides are preferably of high purity, but commercially available ones can also be used.

原料のSiを、窒素雰囲気中で窒化する。この反応式を、以下の式3に示す。   The raw material Si is nitrided in a nitrogen atmosphere. This reaction formula is shown in the following formula 3.

3Si + 2N → Si ・・・(式3)
ケイ素Siも、窒素雰囲気中、800〜1200℃、約5時間、窒化する。これにより、窒化ケイ素を得る。本発明で使用する窒化ケイ素は、高純度のものが好ましいが、市販のものも使用することができる。
3Si + 2N 2 → Si 3 N 4 (Formula 3)
Silicon Si is also nitrided in a nitrogen atmosphere at 800 to 1200 ° C. for about 5 hours. Thereby, silicon nitride is obtained. The silicon nitride used in the present invention is preferably highly pure, but commercially available ones can also be used.

Sr、Ca若しくはSr−Caの窒化物を粉砕する。Sr、Ca、Sr−Caの窒化物を、アルゴン雰囲気中、若しくは、窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。
同様に、Siの窒化物を粉砕する。また、同様に、Euの化合物Euを粉砕する。Euの化合物として、酸化ユウロピウムを使用するが、金属ユウロピウム、窒化ユウロピウムなども使用可能である。このほか、原料のZは、イミド化合物、アミド化合物を用いることもできる。酸化ユウロピウムは、高純度のものが好ましいが、市販のものも使用することができる。粉砕後のアルカリ土類金属の窒化物、窒化ケイ素及び酸化ユウロピウムの平均粒径は、約0.1μmから15μmであることが好ましい。
Sr, Ca or Sr—Ca nitride is pulverized. Sr, Ca, and Sr—Ca nitrides are pulverized in a glove box in an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere.
Similarly, Si nitride is pulverized. Similarly, the Eu compound Eu 2 O 3 is pulverized. Europium oxide is used as the Eu compound, but metal europium, europium nitride, and the like can also be used. In addition, as the raw material Z, an imide compound or an amide compound can be used. Europium oxide is preferably highly purified, but commercially available products can also be used. The average particle size of the alkaline earth metal nitride, silicon nitride and europium oxide after pulverization is preferably about 0.1 μm to 15 μm.

上記原料中には、Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O及びNiからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が含有されていてもよい。また、Mg、Zn、B等の上記元素を以下の混合工程において、配合量を調節して混合することもできる。これらの化合物は、単独で原料中に添加することもできるが、通常、化合物の形態で添加される。この種の化合物には、HBO、Cu、MgCl、MgO・CaO、Al、金属ホウ化物(CrB、Mg、AlB、MnB)、B、CuO、CuOなどがある。 The raw material may contain at least one selected from the group consisting of Mg, Sr, Ca, Ba, Zn, B, Al, Cu, Mn, Cr, O, and Ni. In addition, the above elements such as Mg, Zn, and B can be mixed by adjusting the blending amount in the following mixing step. These compounds can be added alone to the raw material, but are usually added in the form of compounds. Such compounds include H 3 BO 3 , Cu 2 O 3 , MgCl 2 , MgO · CaO, Al 2 O 3 , metal borides (CrB, Mg 3 B 2 , AlB 2 , MnB), B 2 O 3 , Cu 2 O, CuO, and the like.

上記粉砕を行った後、Sr、Ca、Sr−Caの窒化物、Siの窒化物、Euの化合物Euを混合し、Mnを添加する。これらの混合物は、酸化されやすいため、Ar雰囲気中、又は、窒素雰囲気中、グローブボックス内で、混合を行う。 After the pulverization, Sr, Ca, Sr—Ca nitride, Si nitride, and Eu compound Eu 2 O 3 are mixed, and Mn is added. Since these mixtures are easily oxidized, they are mixed in a glove box in an Ar atmosphere or a nitrogen atmosphere.

最後に、Sr、Ca、Sr−Caの窒化物、Siの窒化物、Euの化合物Euの混合物をアンモニア雰囲気中で、焼成する。焼成により、Mnが添加された(SrCa1−XSi:Euで表される蛍光体を得ることができる。この焼成による基本構成元素の反応式を、以下に示す。 Finally, a mixture of Sr, Ca, Sr—Ca nitride, Si nitride, and Eu compound Eu 2 O 3 is fired in an ammonia atmosphere. A phosphor represented by (Sr X Ca 1-X ) 2 Si 5 N 8 : Eu to which Mn is added can be obtained by firing. The reaction formula of basic constituent elements by this firing is shown below.

Figure 0004017015
ただし、各原料の配合比率を変更することにより、目的とする蛍光体の組成を変更することができる。
Figure 0004017015
However, the composition of the target phosphor can be changed by changing the blending ratio of each raw material.

焼成は、管状炉、小型炉、高周波炉、メタル炉などを使用することができる。焼成温度は、1200から1700℃の範囲で焼成を行うことができるが、1400から1700℃の焼成温度が好ましい。焼成は、徐々に昇温を行い1200から1500℃で数時間焼成を行う一段階焼成を使用することが好ましいが、800から1000℃で一段階目の焼成を行い、徐々に加熱して1200から1500℃で二段階目の焼成を行う二段階焼成(多段階焼成)を使用することもできる。蛍光体の原料は、窒化ホウ素(BN)材質のるつぼ、ボートを用いて焼成を行うことが好ましい。窒化ホウ素材質のるつぼの他に、アルミナ(Al)材質のるつぼを使用することもできる。 For firing, a tubular furnace, a small furnace, a high-frequency furnace, a metal furnace, or the like can be used. The firing temperature can be in the range of 1200 to 1700 ° C, but the firing temperature is preferably 1400 to 1700 ° C. It is preferable to use a one-step baking in which the temperature is gradually raised and the baking is performed at 1200 to 1500 ° C. for several hours, but the first baking is performed at 800 to 1000 ° C. and the heating is gradually started from 1200. Two-stage firing (multi-stage firing) in which the second stage firing is performed at 1500 ° C. can also be used. The phosphor material is preferably fired using a boron nitride (BN) crucible or boat. Besides the crucible made of boron nitride, a crucible made of alumina (Al 2 O 3 ) can also be used.

以上の製造方法を使用することにより、目的とする蛍光体を得ることが可能である。   By using the above manufacturing method, it is possible to obtain a target phosphor.

本発明の実施例において、赤味を帯びた光を発光する蛍光体として、特に窒化物系蛍光体を使用するが、本発明においては、窒化物系蛍光体以外の赤色系蛍光体を含む蛍光体層103とすることも可能である。このような赤色系の光を発光可能な蛍光体は、波長が400〜600nmの光によって励起されて発光する蛍光体であり、例えば、YS:Eu、LaS:Eu、CaS:Eu、SrS:Eu、ZnS:Mn、ZnCdS:Ag,Al、ZnCdS:Cu,Al等が挙げられる。このようにYAG系蛍光体を含む蛍光体層と、赤色系の光を発光可能な蛍光体を含む蛍光体層を組み合わせることにより発光装置の演色性を向上させることが可能である。
[LEDチップ102、104]
本発明における蛍光体の励起光源として、第1の蛍光体および第2の蛍光体を励起させることが可能な様々な光源を利用することができる。例えば、LEDチップに代表される半導体発光素子、半導体レーザ素子等が挙げられる。特に本実施の形態においては、第1の蛍光体および第2の蛍光体を励起させる光源である発光素子は、LEDチップ102およびLEDチップ104である。あるいは本発明の別の実施の形態として、紫外線を発光することが可能な発光素子と、該紫外線を吸収し異なる波長を有する光を発光する蛍光体とが組み合わされて形成された光源を、第1の蛍光体と第2の蛍光体を励起させる光源としても構わない。例えば、紫外線を発光するLEDチップと、該紫外線を吸収し青色領域の光の発光する蛍光体とを組み合わせて励起光源とし、該励起光源が励起し赤色領域の光を発光する第1の蛍光体と、該励起光源が励起し緑から黄色領域の光を発光する第2の蛍光体とを励起光源の側から順に配置させた発光装置を形成しても構わない。このように構成することによって、第2の蛍光体から出光する光は第1の蛍光体に吸収されることがないため、紫外線を発光するLEDチップを利用して演色性を向上させた発光装置を形成することができる。
In the embodiment of the present invention, a nitride-based phosphor is used in particular as a phosphor that emits reddish light. In the present invention, a phosphor containing a red-based phosphor other than the nitride-based phosphor is used. The body layer 103 can also be used. Such a phosphor capable of emitting red light is a phosphor that emits light when excited by light having a wavelength of 400 to 600 nm. For example, Y 2 O 2 S: Eu, La 2 O 2 S: Eu. CaS: Eu, SrS: Eu, ZnS: Mn, ZnCdS: Ag, Al, ZnCdS: Cu, Al and the like. As described above, the color rendering property of the light emitting device can be improved by combining the phosphor layer containing the YAG phosphor and the phosphor layer containing the phosphor capable of emitting red light.
[LED chips 102 and 104]
Various light sources capable of exciting the first phosphor and the second phosphor can be used as the phosphor excitation light source in the present invention. For example, a semiconductor light emitting device represented by an LED chip, a semiconductor laser device, and the like can be given. Particularly in the present embodiment, the light-emitting elements that are light sources for exciting the first phosphor and the second phosphor are the LED chip 102 and the LED chip 104. Alternatively, as another embodiment of the present invention, there is provided a light source formed by combining a light emitting element capable of emitting ultraviolet light and a phosphor that absorbs the ultraviolet light and emits light having a different wavelength. It does not matter as a light source for exciting the first phosphor and the second phosphor. For example, an LED chip that emits ultraviolet light and a phosphor that absorbs the ultraviolet light and emits light in the blue region are used as an excitation light source, and the first phosphor that emits light in the red region when the excitation light source is excited. In addition, a light emitting device in which the second phosphor that emits light in the green to yellow region when excited by the excitation light source is sequentially arranged from the excitation light source side may be formed. With this configuration, the light emitted from the second phosphor is not absorbed by the first phosphor, so that the light emitting device has improved color rendering using an LED chip that emits ultraviolet light. Can be formed.

本実施の形態のように、第1の蛍光体と、第2の蛍光体と、発光素子とを組み合わせ、それらの蛍光体を励起させることによって波長変換した光を混色させ出光させる発光装置とする場合、該蛍光体を励起可能な波長の光を出光するLEDチップが使用される。LEDチップは、MOCVD法等により基板上にGaAs、InP、GaAlAs、InGaAlP、InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。好ましくは、蛍光体を効率良く励起できる比較的短波長を効率よく発光可能な窒化物系化合物半導体(一般式IniGajAlkN、ただし、0≦i、0≦j、0≦k、i+j+k=1)である。 As in this embodiment, the first phosphor, the second phosphor, and the light emitting element are combined, and a light emitting device that emits light by mixing the wavelengths of the light converted by exciting the phosphors is used. In this case, an LED chip that emits light having a wavelength capable of exciting the phosphor is used. In the LED chip, a semiconductor such as GaAs, InP, GaAlAs, InGaAlP, InN, AlN, GaN, InGaN, AlGaN, or InGaAlN is formed as a light emitting layer on a substrate by MOCVD or the like. Examples of the semiconductor structure include a homostructure having a MIS junction, a PIN junction, a PN junction, etc., a heterostructure, or a double heterostructure. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. In addition, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed in a thin film in which a quantum effect is generated can be used. Preferably, a nitride compound semiconductor (general formula In i Ga j Al k N, where 0 ≦ i, 0 ≦ j, 0 ≦ k, capable of efficiently exciting a phosphor and capable of efficiently emitting a relatively short wavelength) i + j + k = 1).

窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイヤ、スピネル、SiC、Si、ZnO、GaN等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイヤ基板を用いることがより好ましい。サファイヤ基板上に半導体膜を成長させる場合、GaN、AlN等のバッファー層を形成しその上にPN接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア基板上にSiO2をマスクとして選択成長させたGaN単結晶自体を基板として利用することもできる。この場合、各半導体層の形成後SiO2をエッチング除去させることによって発光素子とサファイア基板とを分離させることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でN型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のN型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、N型ドーパントとしてSi、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。一方、P型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、P型ドーパンドであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。 When a gallium nitride compound semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, or GaN is preferably used for the semiconductor substrate. In order to form gallium nitride with good crystallinity, it is more preferable to use a sapphire substrate. When a semiconductor film is grown on a sapphire substrate, it is preferable to form a gallium nitride semiconductor having a PN junction on a buffer layer made of GaN, AlN or the like. Further, a GaN single crystal itself selectively grown on a sapphire substrate using SiO 2 as a mask can be used as the substrate. In this case, the light emitting element and the sapphire substrate can be separated by etching away SiO 2 after forming each semiconductor layer. Gallium nitride-based compound semiconductors exhibit N-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired N-type gallium nitride semiconductor such as improving luminous efficiency, Si, Ge, Se, Te, C, etc. are preferably introduced as appropriate as N-type dopants. On the other hand, when a P-type gallium nitride semiconductor is formed, a P-type dopant such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, or Ba is doped.

窒化ガリウム系化合物半導体は、P型ドーパントをドープしただけではP型化しにくいためP型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでP型化させることが好ましい。具体的な発光素子の層構成としては、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成させたバッファ層を有するサファイア基板や炭化珪素上に、窒化ガリウム半導体であるN型コンタクト層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるN型クラッド層、Zn及びSiをドープさせた窒化インジュウムガリウム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるP型クラッド層、窒化ガリウム半導体であるP型コンタクト層が積層されたものが好適に挙げられる。LEDチップ102を形成させるためにはサファイア基板を有するLEDチップ102の場合、エッチングなどによりP型半導体及びN型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させる。SiC基板の場合、基板自体の導電性を利用して一対の電極を形成させることもできる。   Since a gallium nitride compound semiconductor is difficult to be converted into a P-type simply by doping with a P-type dopant, it is preferable to make it P-type by annealing with heating in a furnace, low-energy electron beam irradiation, plasma irradiation, etc. after introduction of the P-type dopant. . Specific examples of the layer structure of the light-emitting element include an N-type contact layer, which is a gallium nitride semiconductor, and an aluminum nitride / gallium semiconductor on a sapphire substrate or silicon carbide having a buffer layer in which gallium nitride, aluminum nitride, or the like is formed at a low temperature. An N-type cladding layer, an active layer that is an indium gallium nitride semiconductor doped with Zn and Si, a P-type cladding layer that is an aluminum nitride-gallium semiconductor, and a P-type contact layer that is a gallium nitride semiconductor Are preferable. In order to form the LED chip 102, in the case of the LED chip 102 having a sapphire substrate, an exposed surface of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor is formed by etching or the like, and then a sputtering method or a vacuum evaporation method is performed on the semiconductor layer. Each electrode is formed in a desired shape. In the case of a SiC substrate, a pair of electrodes can be formed using the conductivity of the substrate itself.

次に、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後(ハーフカット)、外力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン(経線)を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして窒化物系化合物半導体であるLEDチップ102を形成させることができる。   Next, the formed semiconductor wafer or the like is directly fully cut by a dicing saw with a blade having a diamond cutting edge, or a groove having a width wider than the cutting edge width is cut (half cut), and then the semiconductor is applied by an external force. Break the wafer. Alternatively, after a very thin scribe line (meridian) is drawn on the semiconductor wafer by, for example, a grid shape by a scriber in which the diamond needle at the tip moves reciprocally linearly, the wafer is divided by an external force and cut into chips. In this way, the LED chip 102 which is a nitride compound semiconductor can be formed.

蛍光体を励起させて発光させる本発明の発光装置においては、蛍光体の励起吸収波長を考慮してLEDチップの発光ピーク波長は350nm以上530nm以下とすることができる。   In the light emitting device of the present invention that excites the phosphor to emit light, the emission peak wavelength of the LED chip can be 350 nm or more and 530 nm or less in consideration of the excitation absorption wavelength of the phosphor.

また、LEDチップ102、およびLEDチップ104のそれぞれの発光出力を個別に制御可能とし、第1の蛍光体、および第2の蛍光体により波長変換されて出光する光の混色の度合いを制御することにより、混色光の色温度を自由に調節できる発光装置とすることもできる。
[導電性ワイヤー110]
導電性ワイヤー110としては、LEDチップの電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては0.01cal/(s)(cm)(℃/cm)以上が好ましく、より好ましくは0.5cal/(s)(cm)(℃/cm)以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤーの直径は、好ましくは、Φ10μm以上、Φ45μm以下である。特に、蛍光体が含有されたコーティング部と蛍光体が含有されていないモールド部材との界面で導電性ワイヤーが断線しやすい。それぞれ同一材料を用いたとしても蛍光体が入ることにより実質的な熱膨張量が異なるため断線しやすいと考えられる。そのため、導電性ワイヤーの直径は、25μm以上がより好ましく、発光面積や扱い易さの観点から35μm以下がより好ましい。
Further, it is possible to individually control the light emission outputs of the LED chip 102 and the LED chip 104, and to control the degree of color mixture of light emitted after wavelength conversion by the first phosphor and the second phosphor. Thus, a light emitting device capable of freely adjusting the color temperature of the mixed color light can be obtained.
[Conductive wire 110]
The conductive wire 110 is required to have good ohmic properties with the electrodes of the LED chip, mechanical connectivity, electrical conductivity, and thermal conductivity. Preferably 0.01cal / (s) (cm 2 ) (℃ / cm) or higher as heat conductivity, and more preferably 0.5cal / (s) (cm 2 ) (℃ / cm) or more. In consideration of workability and the like, the diameter of the conductive wire is preferably Φ10 μm or more and Φ45 μm or less. In particular, the conductive wire is likely to break at the interface between the coating portion containing the phosphor and the mold member not containing the phosphor. Even if the same material is used, it is considered that wire breakage easily occurs because the substantial amount of thermal expansion differs depending on the phosphor. Therefore, the diameter of the conductive wire is more preferably 25 μm or more, and more preferably 35 μm or less from the viewpoint of light emission area and ease of handling.

このような導電性ワイヤーとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤーが挙げられる。このような導電性ワイヤーは、各LEDチップの電極と、インナー・リード及びマウント・リードなどと、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続させることができる。
[パッケージ108]
本実施の形態におけるパッケージ108は、LEDチップ102および第1の蛍光体層103を載置する第1の凹部101、および該第1凹部を含み、LED104および第2の蛍光体層106を載置する第2の凹部を有する。また、LEDチップに電力を供給する正負一対のリード電極109がパッケージの一部に一体成型されている。図1に示されるように、第1の凹部101は、LEDチップ104が載置される第2の凹部105の底面より発光観測面とは逆の方向に奥まって形成されていることが好ましい。あるいは、第2の凹部105内でLEDチップ104が載置される同一底面上にカップ状の第1の凹部を設けても構わない。また、別の実施の形態では、LEDチップ102が載置される同一面上に、LEDチップ104をスペーサを介して載置し、LEDチップ102がLEDチップ104よりスペーサの厚さ分だけ凹部底面に近い位置に載置されるようにしても構わない。さらに別の実施の形態では、LEDチップ102の発光観測面側表面に対してスクリーン印刷、あるいはスプレーを使用した塗布方法により第1の蛍光体層103を形成した後、凹部底面に載置しても構わない。以上のようにすることにより、赤色系蛍光体を含む蛍光体層の形成材料にて所望のLEDチップ102のみを確実に覆うことが可能である。また、第2の蛍光体層106に含まれる蛍光体から出光して発光観測面方向に向かう光が、第1の蛍光体層中に含まれる赤色系蛍光体によって吸収されないので、演色性を向上させた発光装置とすることが可能である。
Specific examples of such conductive wires include conductive wires using metals such as gold, copper, platinum, and aluminum, and alloys thereof. Such a conductive wire can easily connect the electrode of each LED chip to the inner lead, the mount lead, and the like by a wire bonding device.
[Package 108]
The package 108 in the present embodiment includes a first recess 101 on which the LED chip 102 and the first phosphor layer 103 are placed, and the first recess, and the LED 104 and the second phosphor layer 106 are placed on the package 108. A second recess. In addition, a pair of positive and negative lead electrodes 109 for supplying power to the LED chip are integrally formed in a part of the package. As shown in FIG. 1, the first recess 101 is preferably formed so as to be recessed in the direction opposite to the emission observation surface from the bottom surface of the second recess 105 on which the LED chip 104 is placed. Alternatively, a cup-shaped first recess may be provided on the same bottom surface on which the LED chip 104 is placed in the second recess 105. In another embodiment, the LED chip 104 is mounted on the same surface on which the LED chip 102 is mounted via a spacer, and the LED chip 102 is recessed from the LED chip 104 by the thickness of the spacer. You may make it mount in the position near. In still another embodiment, the first phosphor layer 103 is formed on the light emission observation surface side surface of the LED chip 102 by a screen printing or coating method using spraying, and then placed on the bottom surface of the recess. It doesn't matter. By doing so, it is possible to reliably cover only the desired LED chip 102 with the phosphor layer forming material containing the red phosphor. In addition, light emitted from the phosphor included in the second phosphor layer 106 and traveling in the direction of the emission observation surface is not absorbed by the red phosphor included in the first phosphor layer, thereby improving color rendering. It is possible to obtain a light emitting device.

このようなパッケージ108は、トランスファーモールド成型、インサート成形などにより比較的簡単に形成することができる。パッケージの熱可塑性材料として芳香族ナイロン系樹脂、ポリフタルアミド樹脂(PPA)、サルホン系樹脂、ポリアミドイミド樹脂(PAI)、ポリケトン樹脂(PK)、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、PBT樹脂等の熱可塑性樹脂などを用いることができる。なお、これらの熱可塑性樹脂にガラス繊維を含有させたものを熱可塑性材料として使用しても構わない。このようにガラス繊維を含有させることにより、高剛性を有し、高強度なパッケージを形成することが可能である。ここで、第1の凹部および第2の凹部は、成型金型を使用したパッケージ成型時に一体成型により形成することが可能である。   Such a package 108 can be formed relatively easily by transfer molding, insert molding, or the like. Aromatic nylon resin, polyphthalamide resin (PPA), sulfone resin, polyamideimide resin (PAI), polyketone resin (PK), polycarbonate resin, polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP) ), Thermoplastic resins such as ABS resin and PBT resin can be used. In addition, you may use what made these thermoplastic resins contain glass fiber as a thermoplastic material. By containing glass fibers in this way, it is possible to form a package having high rigidity and high strength. Here, the first concave portion and the second concave portion can be formed by integral molding at the time of package molding using a molding die.

また、パッケージは金属材料を使用して形成することも可能である。この場合、凹部は、押し圧加工を施すことにより容易に形成することができ、リード電極は、パッケージの一部に絶縁性部材を介して形成される。このように金属材料をパッケージ材料として使用することにより、放熱性を向上させた発光装置とすることができる。   The package can also be formed using a metal material. In this case, the concave portion can be easily formed by applying a pressing process, and the lead electrode is formed on a part of the package via an insulating member. By using a metal material as a package material in this manner, a light emitting device with improved heat dissipation can be obtained.

LEDチップのパッケージ凹部内への接着は熱硬化性樹脂などの絶縁性接着剤によって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、LEDチップの電極面をリード電極に対向させて接続する実装方法であるフェースダウンよりリード電極と電気的導通を図るためには、Agペースト、カーボンペースト、金属バンプ、共晶ハンダ等を用いることができる。さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させるためにLEDチップが配置されるマウント・リードの表面を鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。この場合の表面粗さは、0.1S以上0.8S以下が好ましい。
[リード電極109]
本実施の形態で使用される正負一対のリード電極としては、LEDチップに電力を供給するものであり、パッケージ108の一部に必要に応じて絶縁性部材を介して形成される。別の実施の形態としては、正負何れか一方のリード電極に対して第1の凹部および第2の凹部を直接設け、LEDチップを絶縁性接着剤を介して載置しても構わない。リード電極の具体的な電気抵抗としては300μΩ−cm以下が好ましく、より好ましくは、3μΩ−cm以下である。また、リード電極上に複数のLEDチップを積置する場合は、LEDチップからの発熱量が多くなるため熱伝導度がよいことが求められる。具体的には、0.01cal/(s)(cm)(℃/cm)以上が好ましくより好ましくは 0.5cal/(s)(cm)(℃/cm)以上である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅、メタライズパターン付きセラミック等が挙げられる。
[マウント・リード202]
本実施の形態におけるマウント・リード202としては、図3に示されるようにLEDチップ102およびLEDチップを配置させる第1の凹部101と第2の凹部105を有するものであり、ダイボンド機器などで積載するのに十分な大きさがあれば良い。図3に示されるように、第1の凹部101は、LEDチップ104が載置される第2の凹部105の底面より発光観測面とは逆の方向に奥まって形成されていることが好ましい。あるいは、第2の凹部105内でLEDチップ104が載置される同一底面上にカップ状の第1の凹部を設けても構わない。また、別の実施の形態では、LEDチップ102が載置された同一面上に、LEDチップ104をスペーサを介して載置し、LEDチップ102がLEDチップ104よりスペーサの厚さ分だけ凹部底面に近い位置に載置されるようにしても構わない。さらに別の実施の形態では、LEDチップ102の発光観測面側表面に対してスクリーン印刷、あるいはスプレーを使用した塗布方法により第1の蛍光体層103を形成した後、凹部底面上に載置しても構わない。以上のようにすることにより、赤色系蛍光体を含む蛍光体層の形成材料にて所望のLEDチップ102のみを確実に覆うことが可能である。また、LEDチップを複数設置しマウント・リードをLEDチップの共通電極として利用する場合においては、十分な電気伝導性とボンディングワイヤー等との接続性が求められる。
Adhesion of the LED chip into the package recess can be performed by an insulating adhesive such as a thermosetting resin. Specifically, an epoxy resin, an acrylic resin, an imide resin, etc. are mentioned. Further, Ag paste, carbon paste, metal bumps, eutectic solder, etc. are used in order to achieve electrical continuity with the lead electrode from the face down which is a mounting method in which the electrode surface of the LED chip is connected to face the lead electrode. be able to. Further, in order to improve the light utilization efficiency of the light emitting diode, the surface of the mount lead on which the LED chip is arranged may be a mirror surface, and the surface may have a reflection function. In this case, the surface roughness is preferably 0.1 S or more and 0.8 S or less.
[Lead electrode 109]
The pair of positive and negative lead electrodes used in the present embodiment supplies power to the LED chip, and is formed on a part of the package 108 through an insulating member as necessary. As another embodiment, the first concave portion and the second concave portion may be provided directly on one of the positive and negative lead electrodes, and the LED chip may be placed via an insulating adhesive. The specific electric resistance of the lead electrode is preferably 300 μΩ-cm or less, more preferably 3 μΩ-cm or less. Further, when a plurality of LED chips are stacked on the lead electrode, it is required that the heat conductivity is good because the amount of heat generated from the LED chips increases. Specifically, more preferably preferably 0.01cal / (s) (cm 2 ) (℃ / cm) or more is 0.5cal / (s) (cm 2 ) (℃ / cm) or more. Examples of materials that satisfy these conditions include iron, copper, iron-containing copper, tin-containing copper, and ceramic with a metallized pattern.
[Mount lead 202]
As shown in FIG. 3, the mount lead 202 in the present embodiment includes the LED chip 102 and the first recess 101 and the second recess 105 in which the LED chip is disposed, and is mounted by a die bond device or the like. It should be large enough to do. As shown in FIG. 3, the first recess 101 is preferably formed so as to be recessed in the direction opposite to the emission observation surface from the bottom surface of the second recess 105 on which the LED chip 104 is placed. Alternatively, a cup-shaped first recess may be provided on the same bottom surface on which the LED chip 104 is placed in the second recess 105. In another embodiment, the LED chip 104 is placed on the same surface on which the LED chip 102 is placed via a spacer, and the LED chip 102 is recessed from the LED chip 104 by the thickness of the spacer. You may make it mount in the position near. In still another embodiment, the first phosphor layer 103 is formed on the light emission observation surface side surface of the LED chip 102 by a screen printing or coating method using spraying, and then placed on the bottom surface of the recess. It doesn't matter. By doing so, it is possible to reliably cover only the desired LED chip 102 with the phosphor layer forming material containing the red phosphor. In addition, when a plurality of LED chips are installed and the mount lead is used as a common electrode of the LED chip, sufficient electrical conductivity and connectivity with a bonding wire or the like are required.

LEDチップ102、104とマウント・リード202のカップとの接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、フェースダウンLEDチップなどによりマウント・リードと接着させると共に電気的に接続させるためにはAgペースト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いることができる。さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させるためにLEDチップが配置されるマウント・リードの表面を鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。この場合の表面粗さは、0.1S以上0.8S以下が好ましい。また、マウント・リードの具体的な電気抵抗としては300μΩ−cm以下が好ましく、より好ましくは、3μΩ−cm以下である。また、マウント・リード上に複数のLEDチップを積置する場合は、LEDチップからの発熱量が多くなるため熱伝導度がよいことが求められる。具体的には、0.01cal/(s)(cm)(℃/cm)以上が好ましくより好ましくは 0.5cal/(s)(cm)(℃/cm)以上である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅、メタライズパターン付きセラミック等が挙げられる。このような金属を使用した場合、第1の凹部および第2の凹部は、成型用金型による加工、押し圧加工等によって形成することが可能である。
[インナー・リード201]
インナー・リード201としては、マウント・リード202上に配置されたLEDチップ102と接続された導電性ワイヤー110との接続を図るものである。マウント・リード上に複数のLEDチップを設けた場合は、各導電性ワイヤー同士が接触しないよう配置できる構成とする必要がある。具体的には、マウント・リードから離れるに従って、インナー・リードのワイヤーボンディングさせる端面の面積を大きくすることなどによってマウント・リードからより離れたインナー・リードと接続させる導電性ワイヤーの接触を防ぐことができる。導電性ワイヤーとの接続端面の粗さは、密着性を考慮して1.6S以上10S以下が好ましい。インナー・リードの先端部を種々の形状に形成させるためには、あらかじめリードフレームの形状を型枠で決めて打ち抜き形成させてもよく、あるいは全てのインナー・リードを形成させた後にインナー・リード上部の一部を削ることによって形成させても良い。さらには、インナー・リードを打ち抜き形成後、端面方向から加圧することにより所望の端面の面積と端面高さを同時に形成させることもできる。
The adhesion between the LED chips 102 and 104 and the cup of the mount lead 202 can be performed by a thermosetting resin or the like. Specifically, an epoxy resin, an acrylic resin, an imide resin, etc. are mentioned. In addition, Ag paste, carbon paste, metal bumps, or the like can be used for bonding and electrical connection with the mount lead using a face-down LED chip or the like. Further, in order to improve the light utilization efficiency of the light emitting diode, the surface of the mount lead on which the LED chip is arranged may be a mirror surface, and the surface may have a reflection function. In this case, the surface roughness is preferably 0.1 S or more and 0.8 S or less. The specific electric resistance of the mount lead is preferably 300 μΩ-cm or less, more preferably 3 μΩ-cm or less. In addition, when a plurality of LED chips are stacked on the mount lead, the heat generation from the LED chip increases, so that the thermal conductivity is required to be good. Specifically, more preferably preferably 0.01cal / (s) (cm 2 ) (℃ / cm) or more is 0.5cal / (s) (cm 2 ) (℃ / cm) or more. Examples of materials that satisfy these conditions include iron, copper, iron-containing copper, tin-containing copper, and ceramic with a metallized pattern. When such a metal is used, the first recess and the second recess can be formed by processing using a molding die, pressing processing, or the like.
[Inner lead 201]
The inner lead 201 is intended to be connected to the conductive wire 110 connected to the LED chip 102 disposed on the mount lead 202. When a plurality of LED chips are provided on the mount lead, it is necessary to be able to arrange the conductive wires so that they are not in contact with each other. Specifically, as the distance from the mount lead increases, the area of the end surface of the inner lead that is wire-bonded increases to prevent contact of the conductive wire that is connected to the inner lead that is further away from the mount lead. it can. The roughness of the connecting end surface with the conductive wire is preferably 1.6 S or more and 10 S or less in consideration of adhesion. In order to form the tip of the inner lead in various shapes, the shape of the lead frame may be determined in advance by the mold, and it may be punched or formed, or after all the inner leads are formed, the upper part of the inner lead You may form by shaving a part of. Furthermore, after punching and forming the inner lead, it is possible to simultaneously form the desired end face area and end face height by applying pressure from the end face direction.

インナー・リードは、導電性ワイヤーであるボンディングワイヤー等との接続性及び電気伝導性が良いことが求められる。具体的な電気抵抗としては、300μΩ−cm以下が好ましく、より好ましくは3μΩ−cm以下である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅及び銅、金、銀をメッキしたアルミニウム、鉄、銅等が挙げられる。
[蛍光体層103、106]
本実施の形態における第1の蛍光体層103および第2の蛍光体層106とは、パッケージに設けられた凹部内にてLEDチップを被覆するものでありLEDチップの発光を変換する赤色系蛍光体およびYAG系蛍光体がそれぞれ含有されるものである。蛍光体層を形成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や、耐光性に優れたシリカゾル、硝子などの透光性無機材料が好適に用いられる。また、蛍光体と共に拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、二酸化珪素等が好適に用いられる。
[モールド部材107]
モールド部材107は、発光ダイオードの使用用途に応じてLEDチップ102、104、導電性ワイヤー110、蛍光体が含有された蛍光体層などを外部環境から保護するために設けることができる。モールド部材107は、一般には樹脂を用いて形成させることができる。また、蛍光体を含有させることによって視野角を増やすことができるが、樹脂モールドに拡散剤を含有させることによってLEDチップからの指向性を緩和させ視野角をさらに増やすことができる。更に、モールド部材107を所望の形状にすることによってLEDチップからの発光を集束させたり拡散させたりするレンズ効果を持たせることができる。従って、モールド部材107は複数積層した構造でもよい。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらには、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組み合わせた物である。モールド部材107の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や、耐光性に優れたシリカゾル、硝子などの透光性無機材料が好適に用いられる。また、拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、二酸化珪素等が好適に用いられる。また、屈折率を考慮してモールド部材と蛍光体層とを同じ部材、例えばシリコーン樹脂を用いて形成させても良い。本願発明においてモールド部材に拡散剤や着色剤を含有させることは、発光観測面側から見た蛍光体の着色を隠すことができる。なお、蛍光体の着色とは、本願発明の蛍光体が強い外光からの光のうち、青色成分を吸収し発光する。そのため黄色に着色しているように見えることである。特に、凸レンズ形状などモールド部材の形状によっては、着色部が拡大されて見えることがある。このような着色は、意匠上など好ましくない場合がある。モールド部材に含有された拡散剤は、モールド部材を乳白色に着色剤は所望の色に着色することで着色を見えなくさせることができる。したがって、このような発光観測面側から蛍光体の色が観測されることはない。
The inner lead is required to have good connectivity and electrical conductivity with a bonding wire or the like that is a conductive wire. The specific electric resistance is preferably 300 μΩ-cm or less, more preferably 3 μΩ-cm or less. Examples of materials that satisfy these conditions include iron, copper, iron-containing copper, tin-containing copper and copper, gold, silver plated aluminum, iron, copper, and the like.
[Phosphor layers 103 and 106]
The first phosphor layer 103 and the second phosphor layer 106 in the present embodiment cover the LED chip in a recess provided in the package and convert red light emission of the LED chip. And a YAG phosphor. As a specific material for forming the phosphor layer, a transparent resin having excellent weather resistance such as epoxy resin, urea resin, and silicone resin, and a light-transmitting inorganic material such as silica sol and glass having excellent light resistance are preferably used. It is done. Moreover, you may contain a diffusing agent with fluorescent substance. As specific diffusing agents, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, calcium carbonate, silicon dioxide and the like are preferably used.
[Mold member 107]
The mold member 107 can be provided to protect the LED chips 102 and 104, the conductive wire 110, the phosphor layer containing the phosphor, and the like from the external environment according to the use application of the light emitting diode. In general, the mold member 107 can be formed using a resin. Moreover, although a viewing angle can be increased by containing fluorescent substance, the directivity from an LED chip can be eased and the viewing angle can be further increased by adding a diffusing agent to the resin mold. Furthermore, by forming the mold member 107 in a desired shape, it is possible to provide a lens effect that focuses or diffuses light emitted from the LED chip. Accordingly, a plurality of mold members 107 may be stacked. Specifically, a convex lens shape, a concave lens shape, an elliptical shape as viewed from the light emission observation surface, or a combination of them. As a specific material of the mold member 107, a transparent resin having excellent weather resistance such as epoxy resin, urea resin, and silicone resin, and a light-transmitting inorganic material such as silica sol and glass having excellent light resistance are preferably used. . As the diffusing agent, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, calcium carbonate, silicon dioxide, or the like is preferably used. In consideration of the refractive index, the mold member and the phosphor layer may be formed using the same member, for example, a silicone resin. In the present invention, adding a diffusing agent or a coloring agent to the mold member can hide the coloring of the phosphor viewed from the light emission observation surface side. In addition, the coloring of the phosphor means that the phosphor of the present invention emits light by absorbing the blue component of the strong external light. Therefore, it seems to be colored yellow. In particular, depending on the shape of the mold member such as a convex lens shape, the colored portion may appear enlarged. Such coloring may be undesirable in terms of design. The diffusing agent contained in the mold member can make the mold member invisible white by coloring the mold member milky white and the colorant in a desired color. Therefore, the color of the phosphor is not observed from such a light emission observation surface side.

また、LEDチップから放出される光の主発光波長が430nm以上では、光安定化剤である紫外線吸収剤をモールド部材中に含有させた方が耐候性上より好ましい。   Moreover, when the main light emission wavelength of the light emitted from the LED chip is 430 nm or more, it is more preferable in terms of weather resistance to contain an ultraviolet absorber as a light stabilizer in the mold member.

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
(実施例1)
図1に本実施例において形成される発光ダイオード100の模式図を示す。本実施例において、第1の蛍光体層103に含有される窒化物系蛍光体は、(Sr0.7Ca0.3Si:Eu(以下、「蛍光体1」と呼ぶ)である。図11は、該蛍光体の励起吸収スペクトルを示し、図12は発光スペクトルを示す。また、第2の蛍光体層106に含有されるYAG系蛍光体は、Y(Al0.8Ga0.212:Ce(以下「蛍光体2」と呼ぶ)である。図9は、該蛍光体の励起吸収スペクトルを示し、図10は発光スペクトルを示す。
Examples according to the present invention will be described in detail below. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples.
Example 1
FIG. 1 shows a schematic diagram of a light emitting diode 100 formed in this embodiment. In this example, the nitride-based phosphor contained in the first phosphor layer 103 is (Sr 0.7 Ca 0.3 ) 2 Si 5 N 8 : Eu (hereinafter referred to as “phosphor 1”). ). FIG. 11 shows an excitation absorption spectrum of the phosphor, and FIG. 12 shows an emission spectrum. The YAG-based phosphor contained in the second phosphor layer 106 is Y 3 (Al 0.8 Ga 0.2 ) 5 O 12 : Ce (hereinafter referred to as “phosphor 2”). FIG. 9 shows an excitation absorption spectrum of the phosphor, and FIG. 10 shows an emission spectrum.

図1に示されるように、第1の凹部101、第2の凹部105、および正負一対のリード電極109を有するパッケージ108を熱可塑性樹脂を材料として射出成型により形成する。青色領域の光が発光可能なLEDチップ102、104を絶縁性接着剤により第1の凹部、第2の凹部内にそれぞれ接着し固定する。本実施例においては、それぞれの凹部内に載置されるLEDチップをそれぞれ1チップとしたが、複数のチップをそれぞれの凹部内に載置しても構わない。このようにLEDチップを複数個載置することにより、それぞれの凹部内の蛍光体を直接励起させることができるため、高輝度に発光することが可能な発光装置を形成することができる。導電性ワイヤー110を使用してLEDチップ102、104の正電極および負電極を、リード電極の正電極および負電極にそれぞれワイヤーボンディングする。   As shown in FIG. 1, a package 108 having a first recess 101, a second recess 105, and a pair of positive and negative lead electrodes 109 is formed by injection molding using a thermoplastic resin as a material. The LED chips 102 and 104 capable of emitting light in the blue region are bonded and fixed in the first recess and the second recess, respectively, with an insulating adhesive. In this embodiment, one LED chip is placed in each recess, but a plurality of chips may be placed in each recess. By mounting a plurality of LED chips in this way, the phosphors in the respective recesses can be directly excited, so that a light emitting device capable of emitting light with high luminance can be formed. The positive and negative electrodes of the LED chips 102 and 104 are wire-bonded to the positive and negative electrodes of the lead electrode using the conductive wire 110, respectively.

シリコーン樹脂に蛍光体1を含有させた第1の蛍光体層103の形成材料を調整し、第1の凹部内に載置されているLEDチップ102が覆われるように、調製した材料を配置し硬化させる。ここで、シリコーン樹脂と蛍光体1との調合比は、(シリコーン樹脂):(蛍光体1)=10:3(重量比)である。   The material for forming the first phosphor layer 103 containing the phosphor 1 in the silicone resin is adjusted, and the prepared material is arranged so that the LED chip 102 placed in the first recess is covered. Harden. Here, the blending ratio of the silicone resin and the phosphor 1 is (silicone resin) :( phosphor 1) = 10: 3 (weight ratio).

続いて、シリコーン樹脂に蛍光体2を含有させた第2の蛍光体層106の形成材料を調製し、第2の凹部内に載置されているLEDチップ104、および第1の蛍光体層103が覆われるように、調製した材料を配置し硬化させる。ここで、シリコーン樹脂と蛍光体2との調合比は、(シリコーン樹脂):(蛍光体2)=10:1(重量比)である。   Subsequently, a material for forming the second phosphor layer 106 in which the phosphor 2 is contained in the silicone resin is prepared, and the LED chip 104 and the first phosphor layer 103 placed in the second recess. Place and cure the prepared material so that it is covered. Here, the compounding ratio of the silicone resin and the phosphor 2 is (silicone resin) :( phosphor 2) = 10: 1 (weight ratio).

シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材107により、導電性ワイヤー109、蛍光体層、およびLEDチップを封止する。   The conductive wire 109, the phosphor layer, and the LED chip are sealed with a mold member 107 containing a diffusing agent in a silicone resin.

以上により形成された発光装置に電流を流すと、図6に示されるような発光スペクトルを有する混色光が得られ、従来技術と比較して演色性を向上させ高出力発光することができる。ここで、LEDチップ102の出力は、LEDチップ104の出力より大きいことが好ましい。このようにすることによりさらに演色性を向上させ高出力発光することができる。本実施例において発光ダイオードを形成した場合の光学特性の測定結果を以下の表1に示す。   When a current is passed through the light emitting device formed as described above, mixed color light having an emission spectrum as shown in FIG. 6 can be obtained, and color rendering can be improved and high output light emission can be achieved as compared with the prior art. Here, the output of the LED chip 102 is preferably larger than the output of the LED chip 104. By doing so, color rendering properties can be further improved and high-output light emission can be achieved. Table 1 below shows the measurement results of the optical characteristics when the light emitting diode is formed in this example.

Figure 0004017015
本発明に係る発光装置と、該発光装置から出光した光を発光観測面側に導く導光板とを組み合わせ、液晶ディスプレイの構成部材として使用可能なバックライト光源を形成した場合、周囲温度の変化によらず演色性を向上させ、かつ色度ズレが殆ど生じないバックライト光源とすることが可能である。
(実施例2)
図2に本実施例において形成される発光ダイオード200の模式図を示す。本実施例においては、上記実施例のように第1の凹部および第2の凹部とすることなく設けられた凹部101に少なくとも一つのLEDチップ102を載置し、実施例1と同様の方法により、LEDチップ102の上に第1の蛍光体層および第2の蛍光体層を順に積層させる。このように構成することにより従来技術と比較して演色性を向上させた発光装置とすることができる。
(実施例3)
本実施例において、第1の蛍光体層103および第2の蛍光体層106に含有される蛍光体は、上記実施例と同様に、それぞれ蛍光体1および蛍光体2である。ただし、蛍光体1および蛍光体2の含有量は、それぞれ上記実施例における含有量より多い。第1の蛍光体層および第2の蛍光体層は上記実施例と同様の方法により形成される。
Figure 0004017015
When a light source according to the present invention and a light guide plate that guides light emitted from the light emitting device to the light emission observation surface are combined to form a backlight light source that can be used as a component of a liquid crystal display, the ambient temperature changes. Therefore, it is possible to provide a backlight light source that improves color rendering and hardly causes chromaticity deviation.
(Example 2)
FIG. 2 shows a schematic diagram of a light emitting diode 200 formed in this embodiment. In this embodiment, at least one LED chip 102 is placed in the recess 101 provided without the first recess and the second recess as in the above embodiment, and the same method as in the first embodiment is used. The first phosphor layer and the second phosphor layer are sequentially stacked on the LED chip 102. With this configuration, it is possible to obtain a light emitting device with improved color rendering as compared with the prior art.
(Example 3)
In the present embodiment, the phosphors contained in the first phosphor layer 103 and the second phosphor layer 106 are the phosphor 1 and the phosphor 2, respectively, as in the above embodiment. However, the contents of the phosphor 1 and the phosphor 2 are respectively greater than the contents in the above examples. The first phosphor layer and the second phosphor layer are formed by the same method as in the above embodiment.

図3に本実施例において形成される発光ダイオード300の模式図を示す。発光ダイオード300は、マウント・リード202とインナーリード201とを備えたリードタイプの発光ダイオードであって、マウント・リード202のカップ部内に第1の凹部101および第2の凹部105が設けられる。該第1の凹部の底面上にLEDチップ102が設けられ、該LEDチップ102を覆うように第1の蛍光体層103が形成される。また、第2の凹部の底面上にLEDチップ104が設けられ、該LEDチップ104および第1の蛍光体層103を覆うように第2の蛍光体層106が形成される。さらに、蛍光体層、リード電極、及び導電性ワイヤーがモールド部材107により樹脂モールドされて構成される。ここで、LEDチップ102、104のn側電極及びp側電極はそれぞれ、マウント・リード202とインナー・リード201とにワイヤー110を用いて接続される。   FIG. 3 shows a schematic diagram of a light emitting diode 300 formed in this embodiment. The light emitting diode 300 is a lead type light emitting diode including a mount lead 202 and an inner lead 201, and a first recess 101 and a second recess 105 are provided in a cup portion of the mount lead 202. An LED chip 102 is provided on the bottom surface of the first recess, and a first phosphor layer 103 is formed so as to cover the LED chip 102. Further, the LED chip 104 is provided on the bottom surface of the second recess, and the second phosphor layer 106 is formed so as to cover the LED chip 104 and the first phosphor layer 103. Further, the phosphor layer, the lead electrode, and the conductive wire are resin molded by the mold member 107 and configured. Here, the n-side electrode and the p-side electrode of the LED chips 102 and 104 are connected to the mount lead 202 and the inner lead 201 using the wire 110, respectively.

形成された発光装置に電流を流すことにより、図6に示されるような発光スペクトルを有する赤味をおびた混色光が得られ、従来技術と比較して演色性を向上させることができた。本実施例において発光ダイオードを形成した場合の光学特性の測定結果を以下の表2に示す。   By passing an electric current through the formed light emitting device, a reddish mixed color light having an emission spectrum as shown in FIG. 6 was obtained, and the color rendering was improved as compared with the prior art. The measurement results of the optical characteristics when the light emitting diode is formed in this example are shown in Table 2 below.

Figure 0004017015
(実施例4)
図4に本実施例において形成される発光ダイオード400の模式図を示す。本実施例においては、実施例3と同様にマウント・リード電極に対して形成された凹部101に少なくとも一つのLEDチップ102を載置する。上述した他の実施例と同様の方法により、LEDチップ102の上に第1の蛍光体層および第2の蛍光体層を順に積層させる。このように構成することにより従来技術と比較して演色性を向上させた発光装置とすることができる。
(実施例5)
図5に本実施例において形成される発光ダイオード500の模式図を示す。他の実施例と同様に、第1の蛍光体層103により被覆されたLEDチップ102が載置される第1の凹部101、および第2の蛍光体層106により被覆されたLEDチップ104が載置される第2の凹部105を設ける。ただし、本実施例において形成される発光ダイオード500は、正負一対のリード電極109をLEDチップ102、104に対してそれぞれ一対設け、LEDチップ102、104のそれぞれについて電流を投入し、独立して発光出力の制御を可能としてある。
Figure 0004017015
(Example 4)
FIG. 4 shows a schematic diagram of a light emitting diode 400 formed in this embodiment. In this embodiment, as in the third embodiment, at least one LED chip 102 is placed in the recess 101 formed on the mount / lead electrode. A first phosphor layer and a second phosphor layer are sequentially laminated on the LED chip 102 by the same method as in the other embodiments described above. With this configuration, it is possible to obtain a light emitting device with improved color rendering as compared with the prior art.
(Example 5)
FIG. 5 shows a schematic diagram of a light emitting diode 500 formed in this embodiment. Similar to the other embodiments, the first recess 101 on which the LED chip 102 covered with the first phosphor layer 103 is placed and the LED chip 104 covered with the second phosphor layer 106 are placed. A second recess 105 is provided. However, the light-emitting diode 500 formed in this embodiment is provided with a pair of positive and negative lead electrodes 109 for the LED chips 102 and 104, and a current is supplied to each of the LED chips 102 and 104 to independently emit light. The output can be controlled.

このように第1の蛍光体、および第2の蛍光体により波長変換されて出光する光の混色の度合いを制御することにより、混色光の色温度を自由に調節できる発光装置とすることができる。
(実施例6)
図1に本実施例において形成される発光ダイオード100の模式図を示す。本実施例において、第1の蛍光体層103に含有される窒化物系蛍光体は、(Sr0.7Ca0.3Si:Eu(以下、「蛍光体1」と呼ぶ)である。また、第2の蛍光体層106に含有されるYAG系蛍光体は、Y(Al0.8Ga0.212:Ce(以下「蛍光体2」と呼ぶ)である。
In this way, by controlling the degree of color mixing of light emitted after being wavelength-converted by the first phosphor and the second phosphor, a light emitting device capable of freely adjusting the color temperature of the mixed color light can be obtained. .
(Example 6)
FIG. 1 shows a schematic diagram of a light emitting diode 100 formed in this embodiment. In this example, the nitride-based phosphor contained in the first phosphor layer 103 is (Sr 0.7 Ca 0.3 ) 2 Si 5 N 8 : Eu (hereinafter referred to as “phosphor 1”). ). The YAG-based phosphor contained in the second phosphor layer 106 is Y 3 (Al 0.8 Ga 0.2 ) 5 O 12 : Ce (hereinafter referred to as “phosphor 2”).

図1に示されるように、第1の凹部101、第2の凹部105、および正負一対のリード電極109を有するパッケージ108を熱可塑性樹脂を材料として射出成型により形成する。青色領域の光が発光可能なLEDチップ102、104を絶縁性接着剤により第1の凹部、第2の凹部内にそれぞれ接着し固定する。本実施例においては、それぞれの凹部内に載置されるLEDチップをそれぞれ1チップとしたが、複数のチップをそれぞれの凹部内に載置しても構わない。このようにLEDチップを複数個載置することにより、それぞれの凹部内の蛍光体を直接励起させることができるため、高輝度に発光することが可能な発光装置を形成することができる。導電性ワイヤー110を使用してLEDチップ102、104の正電極および負電極を、リード電極の正電極および負電極にそれぞれワイヤーボンディングする。   As shown in FIG. 1, a package 108 having a first recess 101, a second recess 105, and a pair of positive and negative lead electrodes 109 is formed by injection molding using a thermoplastic resin as a material. The LED chips 102 and 104 capable of emitting light in the blue region are bonded and fixed in the first recess and the second recess, respectively, with an insulating adhesive. In this embodiment, one LED chip is placed in each recess, but a plurality of chips may be placed in each recess. By mounting a plurality of LED chips in this way, the phosphors in the respective recesses can be directly excited, so that a light emitting device capable of emitting light with high luminance can be formed. The positive and negative electrodes of the LED chips 102 and 104 are wire-bonded to the positive and negative electrodes of the lead electrode using the conductive wire 110, respectively.

図9は、本実施例で使用されるYAG系蛍光体の励起吸収スペクトルを示す。また、図10は、本実施例で使用されるYAG系蛍光体の発光スペクトルを示す。本実施例では、それぞれ組成の異なるYAG系蛍光体として、Y(Al0.8Ga0.212:Ce(蛍光体2)、(Y0.8Gd0.2Al12:Ce(以下「蛍光体3」と呼ぶ)、およびYAl12:Ce(以下「蛍光体4」と呼ぶ)を使用した。これらの蛍光体は、LEDチップからの青色光を吸収して励起され、黄色系から緑色系の光を発光する蛍光体であり、第2の蛍光体層に含有される。 FIG. 9 shows the excitation absorption spectrum of the YAG phosphor used in this example. FIG. 10 shows an emission spectrum of the YAG phosphor used in this example. In this example, Y 3 (Al 0.8 Ga 0.2 ) 5 O 12 : Ce (phosphor 2) and (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al are used as YAG phosphors having different compositions. 5 O 12 : Ce (hereinafter referred to as “phosphor 3”) and Y 3 Al 5 O 12 : Ce (hereinafter referred to as “phosphor 4”) were used. These phosphors are phosphors that are excited by absorbing blue light from the LED chip and emit yellow to green light, and are contained in the second phosphor layer.

図11は本実施例で使用される窒化物蛍光体の励起吸収スペクトルを示す。また、図12は本実施例で使用される窒化物蛍光体の発光スペクトルを示す。本実施例では、それぞれ組成の異なる窒化物系蛍光体として、(Sr0.7Ca0.3Si:Eu(蛍光体1)、CaSi:Eu(以下「蛍光体5」と呼ぶ)を使用した。これらの蛍光体は、LEDチップからの青色光を吸収して励起され、赤色系の光を発光する蛍光体であり、第1の蛍光体層に含有される。以下に、本実施例において使用される蛍光体の組成と発光スペクトルのピーク波長および色調を示す。 FIG. 11 shows the excitation absorption spectrum of the nitride phosphor used in this example. FIG. 12 shows the emission spectrum of the nitride phosphor used in this example. In this example, as nitride phosphors having different compositions, (Sr 0.7 Ca 0.3 ) 2 Si 5 N 8 : Eu (phosphor 1), Ca 2 Si 5 N 8 : Eu (hereinafter “ Phosphor 5 ”) was used. These phosphors are phosphors that are excited by absorbing blue light from the LED chip and emit red light, and are contained in the first phosphor layer. The composition of the phosphor used in this example, the peak wavelength of the emission spectrum, and the color tone are shown below.

Figure 0004017015
まず、蛍光体1から蛍光体5を1種類ずつ使用して発光ダイオードを形成した後、20mAのパルス電流を加えることによりLEDチップ自体の発熱が無視できる条件下にて周囲温度を上昇させ、周囲温度に対する発光ダイオードの発光出力を測定した。次に、蛍光体1から蛍光体5のそれぞれについて、25℃を基準とするLED発光の相対出力を求め、周囲温度−相対光出力特性として図14から図18に示した。また、発光ダイオードの周囲温度を1℃変化させたときLED発光相対出力の低下率を各蛍光体について求め、周囲温度の上昇に対する発光出力低下率として以下の表4に示す。
Figure 0004017015
First, after forming a light emitting diode by using phosphors 1 to 5 one by one, a 20 mA pulse current is applied to raise the ambient temperature under conditions where the heat generation of the LED chip itself can be ignored, The light emission output of the light emitting diode with respect to temperature was measured. Next, with respect to each of the phosphors 1 to 5, the relative output of the LED light emission based on 25 ° C. was obtained, and the ambient temperature-relative light output characteristics are shown in FIG. 14 to FIG. Further, when the ambient temperature of the light emitting diode is changed by 1 ° C., the LED light emission relative output reduction rate is obtained for each phosphor, and the light emission output reduction rate with respect to the increase in ambient temperature is shown in Table 4 below.

Figure 0004017015
本実施例において使用される蛍光体は、温度上昇に対する発光出力低下率がほぼ等しい蛍光体1と蛍光体2である。即ち、組み合わせる蛍光体の周囲温度に対する発光出力低下率が共に2.0×10−3[a.u./℃]以下と他の蛍光体の組み合わせと比較して小さく、かつ発光出力低下率の差が2.0×10−4[a.u./℃]と、他の蛍光体の組み合わせと比較して小さい組み合わせとしたものである。
Figure 0004017015
The phosphors used in this example are phosphor 1 and phosphor 2 that have substantially the same emission output reduction rate with respect to temperature rise. That is, the emission output decrease rate with respect to the ambient temperature of the phosphors to be combined is 2.0 × 10 −3 [a. u. / ° C.] and smaller than the combination of other phosphors, and the difference in the light output reduction rate is 2.0 × 10 −4 [a. u. / ° C.] and a smaller combination than other phosphor combinations.

本実施例にて蛍光体を励起するために使用するLEDチップ102、あるいは104は、InGaAlN系化合物半導体を発光層として形成させた発光素子であり、発光スペクトルのピーク波長は460nm付近である。また、電流密度を3〜300A/cmの間で高くすることにより色度座標が黒体放射軌跡に沿って低色温度側へシフトする。図8は、LEDチップ102、104に流す電流を変化させたときの発光スペクトルの電流特性を示す図である。図8に示されるように、発光スペクトルの電流特性は、投入電流を増加させていくに従って、ピーク波長が短波長側にシフトする。 The LED chip 102 or 104 used for exciting the phosphor in this embodiment is a light emitting element in which an InGaAlN compound semiconductor is formed as a light emitting layer, and the peak wavelength of the emission spectrum is around 460 nm. Further, by increasing the current density between 3 to 300 A / cm 2 , the chromaticity coordinates are shifted to the low color temperature side along the black body radiation locus. FIG. 8 is a diagram showing the current characteristics of the emission spectrum when the current flowing through the LED chips 102 and 104 is changed. As shown in FIG. 8, in the current characteristics of the emission spectrum, the peak wavelength shifts to the short wavelength side as the input current is increased.

そこで、図9に示されるように、LEDチップに投入される電流の増加によりLEDチップの発光スペクトルのピーク波長がシフトした位置に、上記3つの蛍光体2、3、4の励起吸収スペクトルのピーク波長の位置をほぼ一致させる。ここで、蛍光体2、3、4の励起吸収スペクトルのピーク波長と、LEDチップの発光スペクトルのピーク波長との差が、40nm以下であることが好ましい。このような蛍光体を使用することにより、該蛍光体の励起効率が向上し、波長変換されることなくLEDから出光してくる光の量が減少するため、発光装置の色度ズレを防ぐことができる。   Therefore, as shown in FIG. 9, the peak of the excitation absorption spectrum of the three phosphors 2, 3, 4 is located at the position where the peak wavelength of the emission spectrum of the LED chip is shifted due to the increase of the current input to the LED chip. The positions of the wavelengths are almost matched. Here, the difference between the peak wavelength of the excitation absorption spectrum of the phosphors 2, 3, and 4 and the peak wavelength of the emission spectrum of the LED chip is preferably 40 nm or less. By using such a phosphor, the excitation efficiency of the phosphor is improved, and the amount of light emitted from the LED without being wavelength-converted is reduced, thereby preventing the chromaticity deviation of the light emitting device. Can do.

ここで、蛍光体2を使用した場合、蛍光体2の発光スペクトルは、図9に示されるように他の蛍光体の発光スペクトルよりも短波長側に移動する。従って、YAG系蛍光体の励起吸収スペクトルのピーク位置をずらすことによって発光装置の色度ズレが防止できたものの発光装置の発光は黒体輻射軌跡から外れているため、蛍光体1あるいは蛍光体5を加えることにより混色光に赤味成分を付加し、黒体輻射軌跡付近に色度座標を調整する。   Here, when the phosphor 2 is used, the emission spectrum of the phosphor 2 moves to a shorter wavelength side than the emission spectra of the other phosphors as shown in FIG. Therefore, although the chromaticity deviation of the light emitting device can be prevented by shifting the peak position of the excitation absorption spectrum of the YAG-based phosphor, the light emission of the light emitting device deviates from the black body radiation locus. Is added to the mixed color light to adjust the chromaticity coordinates near the black body radiation locus.

表1に示されるように本実施例の場合の演色性は、Ra=91.9となり従来技術と比較して演色性を向上させることができる。   As shown in Table 1, the color rendering property in this example is Ra = 91.9, which can improve the color rendering property as compared with the prior art.

図13は、本実施例において形成された発光装置について、DC駆動させたときの色度の変化を示す図である。電流密度を15[A/cm]から180[A/cm]まで増加させていくと、混色による光の色度の変動が、色度図上において、X座標が0.339から0.351、Y座標が0.321から0.322の範囲内にある。即ち、混色による光の色度は、電流を増加させても黒体輻射軌跡にほぼ沿う位置で移動し、色度の変化がほとんど生じない。 FIG. 13 is a diagram illustrating changes in chromaticity when the light emitting device formed in this example is DC driven. When the current density is increased from 15 [A / cm 2 ] to 180 [A / cm 2 ], the change in the chromaticity of light due to the color mixture shows that the X coordinate is 0.339 to 0.3 on the chromaticity diagram. 351, the Y coordinate is in the range of 0.321 to 0.322. That is, the chromaticity of the light due to the color mixture moves at a position substantially along the black body radiation locus even when the current is increased, and the chromaticity hardly changes.

本実施例の構成は、組み合わせる蛍光体の周囲温度に対する発光出力低下率が共に2.0×10−3[a.u./℃]以下と他の実施例の蛍光体と比較して小さく、かつ発光出力低下率の差が2.0×10−4[a.u./℃]と他の実施例と比較して小さい組み合わせとしたものである。即ち、蛍光体1と蛍光体2の温度上昇に対する発光出力低下率がほぼ等しい。このように構成することにより、発光素子の発熱等による周囲温度の上昇によって蛍光体1および蛍光体2それぞれの発光出力が低下した場合であっても、蛍光体1と蛍光体2の発光出力差は、周囲温度の影響を受けることなく殆ど同じ値に保たれる。即ち、本実施例の構成とすることにより、発光装置の周囲温度の変化によらず演色性を向上させ、かつ色度ズレが殆ど生じない発光装置とすることが可能である。 In the configuration of this example, the emission output decrease rate with respect to the ambient temperature of the phosphors to be combined is 2.0 × 10 −3 [a. u. / ° C.] and less than the phosphors of the other examples, and the difference in the light output reduction rate is 2.0 × 10 −4 [a. u. / ° C.] and a smaller combination than the other examples. That is, the light emission output reduction rate with respect to the temperature rise of the phosphor 1 and the phosphor 2 is substantially equal. With this configuration, even if the light emission outputs of the phosphor 1 and the phosphor 2 are decreased due to an increase in the ambient temperature due to heat generation of the light emitting element, the light emission output difference between the phosphor 1 and the phosphor 2. Are kept almost the same without being affected by the ambient temperature. That is, by adopting the configuration of this embodiment, it is possible to improve the color rendering property regardless of the change in the ambient temperature of the light emitting device and to obtain a light emitting device that hardly causes chromaticity deviation.

また、本発明に係る発光装置と、該発光装置から出光した光を発光観測面側に導く導光板とを組み合わせ、液晶ディスプレイの構成部材として使用可能なバックライト光源を形成した場合、周囲温度の変化によらず演色性を向上させ、かつ色度ズレが殆ど生じないバックライト光源とすることが可能である。   In addition, when the light emitting device according to the present invention and a light guide plate that guides the light emitted from the light emitting device to the light emission observation surface side are combined to form a backlight light source that can be used as a constituent member of a liquid crystal display, It is possible to improve a color rendering property regardless of a change and to provide a backlight light source that hardly causes chromaticity deviation.

本発明の発光装置は、蛍光表示管、ディスプレイ、PDP、CRT、FL、FED及び投写管等、特に、青色発光ダイオード又は紫外発光ダイオード、および青色発光ダイオード又は紫外発光ダイオードと所定の蛍光体とを組み合わせて形成される光源を励起光源とする発光特性に極めて優れた白色の発光装置等に使用される蛍光体に関する。また、本願発明に係る蛍光体を有する発光装置は、店頭のディスプレイ用の照明、医療現場用の照明などの蛍光ランプに使用することができる他、液晶ディスプレイのバックライト光源、プロジェクタの光源および発光ダイオード(LED)の分野などにも応用することができる。   The light emitting device of the present invention includes a fluorescent display tube, a display, a PDP, a CRT, FL, a FED, a projection tube, etc., in particular, a blue light emitting diode or an ultraviolet light emitting diode, and a blue light emitting diode or an ultraviolet light emitting diode and a predetermined phosphor. The present invention relates to a phosphor used in a white light-emitting device and the like that is extremely excellent in light emission characteristics using a light source formed in combination as an excitation light source. In addition, the light emitting device having the phosphor according to the present invention can be used for fluorescent lamps for store front lighting, medical spot lighting, etc., as well as backlight light sources for liquid crystal displays, light sources for projectors, and light emission. It can also be applied to the field of diodes (LEDs).

本発明に係る発光ダイオードの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the light emitting diode which concerns on this invention. 本発明に係る発光ダイオードの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the light emitting diode which concerns on this invention. 本発明に係る発光ダイオードの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the light emitting diode which concerns on this invention. 本発明に係る発光ダイオードの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the light emitting diode which concerns on this invention. 本発明に係る発光ダイオードの模式的な正面図(a)および断面図(b)である。It is the typical front view (a) and sectional drawing (b) of the light emitting diode which concern on this invention. 本発明における発光装置の発光スペクトル特性を示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum characteristic of the light-emitting device in this invention. 本発明と比較のために示す従来技術の発光装置の発光スペクトル特性を示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum characteristic of the light-emitting device of the prior art shown for a comparison with this invention. 本発明におけるLEDチップの発光スペクトル特性を示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum characteristic of the LED chip in this invention. 本発明におけるYAG系蛍光体の励起吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the excitation absorption spectrum of the YAG type fluorescent substance in this invention. 本発明におけるYAG系蛍光体の発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum of the YAG type fluorescent substance in this invention. 本発明における窒化物系蛍光体の励起吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the excitation absorption spectrum of the nitride type fluorescent substance in this invention. 本発明における窒化物系蛍光体の発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum of the nitride type fluorescent substance in this invention. 本発明における電流−色度特性(DC駆動による測定)を示す図である。It is a figure which shows the current-chromaticity characteristic (measurement by DC drive) in this invention. 本発明における蛍光体1を使用した発光ダイオードの周囲温度−相対光出力特性を示す図である。It is a figure which shows the ambient temperature-relative light output characteristic of the light emitting diode which uses the fluorescent substance 1 in this invention. 本発明における蛍光体2を使用した発光ダイオードの周囲温度−相対光出力特性を示す図である。It is a figure which shows the ambient temperature-relative light output characteristic of the light emitting diode which uses the fluorescent substance 2 in this invention. 本発明における蛍光体3を使用した発光ダイオードの周囲温度−相対光出力特性を示す図である。It is a figure which shows the ambient temperature-relative light output characteristic of the light emitting diode which uses the fluorescent substance 3 in this invention. 本発明における蛍光体4を使用した発光ダイオードの周囲温度−相対光出力特性を示す図である。It is a figure which shows the ambient temperature-relative light output characteristic of the light emitting diode which uses the fluorescent substance 4 in this invention. 本発明における蛍光体5を使用した発光ダイオードの周囲温度−相対光出力特性を示す図である。It is a figure which shows the ambient temperature-relative light output characteristic of the light emitting diode which uses the fluorescent substance 5 in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100、200・・・表面実装型発光ダイオード
300、400・・・発光ダイオード
101・・・第1の凹部
102、104・・・LEDチップ
103・・・第1の蛍光体層
105・・・第2の凹部
106・・・第2の蛍光体層
107・・・モールド部材
108・・・パッケージ
109・・・リード電極
110・・・導電性ワイヤー
201・・・インナー・リード
202・・・マウント・リード
100, 200... Surface mount type light emitting diodes 300, 400... Light emitting diode 101... First recess 102, 104... LED chip 103. Two recesses 106 ... second phosphor layer 107 ... mold member 108 ... package 109 ... lead electrode 110 ... conductive wire 201 ... inner lead 202 ... mount Lead

Claims (8)

光源と、
前記光源からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発光する複数の蛍光体層と、
前記光源が配置されるパッケージと、を備える発光装置において、
前記光源は、第1の光源と第2の光源とを有しており、
前記パッケージは、段差が設けられ、前記第2の光源が載置される第2の凹部と、前記第2の凹部内にあり、かつ、前記第2の凹部の底面より発光観測面とは逆の方向に奥まって形成され、前記第1の光源が載置される第1の凹部と、を有しており、
前記蛍光体層は、第1の蛍光体層と第2の蛍光体層とを含み
前記第1の蛍光体層は、前記第1の凹部内に配置され、前記第1の光源からの光の少なくとも一部を吸収し前記第1の光源からの光よりも長波長の第1の光を放出し、
前記第2の蛍光体層は、前記第2の光源からの光、及び、前記第1の光源からの光の少なくとも一部の光、を吸収し前記第2の光源からの光よりも長波長の第2の光を放出し、
前記第1の光のピーク波長は、前記第2の光のピーク波長よりも長波長であり、
前記第1の蛍光体からの第1の光は、前記第2の蛍光体により吸収されることなく拡散されることを特徴とする発光装置。
A light source;
A plurality of phosphor layers that absorb at least part of the light from the light source and emit light having different wavelengths; and
A light emitting device comprising: a package in which the light source is disposed;
The light source has a first light source and a second light source,
The package is provided with a step, has a second recess on which the second light source is placed, and is in the second recess, and is opposite to the emission observation surface from the bottom surface of the second recess. And a first recess in which the first light source is placed, and
The phosphor layer may include a first phosphor layer and second phosphor layer,
The first phosphor layer is disposed in the first recess, absorbs at least a part of light from the first light source, and has a first wavelength longer than that of the light from the first light source . Emit light,
The second phosphor layer absorbs light from the second light source and at least part of light from the first light source, and has a longer wavelength than the light from the second light source. A second light of
The peak wavelength of the first light is longer than the peak wavelength of the second light,
The light emitting device, wherein the first light from the first phosphor is diffused without being absorbed by the second phosphor.
光源と、
前記光源からの光の少なくとも一部を吸収し異なる波長を有する光を発光する複数の蛍光体層と、
前記光源が配置されるパッケージと、を備える発光装置において、
前記光源は、それぞれ青色領域の光を発光可能な第1の光源と第2の光源とを有しており、
前記パッケージは、段差が設けられ、前記第2の光源が載置される第2の凹部と、前記第2の凹部内にあり、かつ、前記第2の凹部の底面より発光観測面とは逆の方向に奥まって形成され、前記第1の光源が載置される第1の凹部と、を有しており、
前記蛍光体層は、第1の蛍光体層と第2の蛍光体層とを含み、
前記第1の蛍光体層は、前記第1の凹部内に配置され、前記第1の光源からの光の少なくとも一部を吸収し赤色領域に発光スペクトルのピーク波長を有する第1の光を発光し、
前記第2の蛍光体層は、前記第2の光源からの光、及び、前記第1の光源からの光の少なくとも一部の光、を吸収し黄色から緑色領域に発光スペクトルのピーク波長を有する第2の光を発光し、
前記第1の蛍光体からの第1の光は、前記第2の蛍光体により吸収されることなく拡散されることを特徴とする発光装置。
A light source;
A plurality of phosphor layers that absorb at least part of the light from the light source and emit light having different wavelengths; and
A light emitting device comprising: a package in which the light source is disposed;
Each of the light sources includes a first light source and a second light source capable of emitting light in a blue region,
The package is provided with a step, has a second recess on which the second light source is placed, and is in the second recess, and is opposite to the emission observation surface from the bottom surface of the second recess. And a first recess in which the first light source is placed, and
The phosphor layer includes a first phosphor layer and a second phosphor layer ,
The first phosphor layer is disposed in the first recess, absorbs at least a part of light from the first light source, and emits first light having a peak wavelength of an emission spectrum in a red region. And
The second phosphor layer absorbs light from the second light source and at least part of light from the first light source, and has a peak wavelength of an emission spectrum in a yellow to green region. Emits a second light,
The light emitting device, wherein the first light from the first phosphor is diffused without being absorbed by the second phosphor.
前記第1の蛍光体層は、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。 The first phosphor layer includes N and at least one element selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn; and C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf 3. The light emitting device according to claim 1, further comprising a nitride-based phosphor activated by at least one element selected from rare earth elements. 前記第2の蛍光体層は、YとAlを含み、かつLu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。 The second phosphor layer includes Y and Al, and at least one element selected from Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu and Sm, and one element selected from Ga and In. The light-emitting device according to claim 1, further comprising: an yttrium-aluminum-garnet-based phosphor activated by at least one element selected from rare earth elements. 前記光源は、半導体発光素子であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein the light source is a semiconductor light emitting element. 前記光源の少なくとも1つは、紫外線を発光する発光素子と、前記紫外線を吸収し異なる波長を有する光を発光する蛍光体が組み合わされて形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。 3. The light source according to claim 1, wherein at least one of the light sources is formed by combining a light emitting element that emits ultraviolet rays and a phosphor that absorbs the ultraviolet rays and emits light having different wavelengths. The light emitting device described. 前記第1の蛍光体層は、Nを含み、かつBe、Mg、Ca、Sr、Ba、及びZnから選択された少なくとも一つの元素と、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHfから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活された窒化物系蛍光体を含み、
前記第2の蛍光体層は、YとAlを含み、かつLu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmから選択された少なくとも一つの元素と、Ga及びInから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を含み、
前記窒化物系蛍光体の発光出力低下率と前記イットリウム・アルミニウム・ガーネットの発光出力低下率との差が2.0×10−3[a.u./℃]以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
The first phosphor layer includes N and at least one element selected from Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn; and C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf A nitride-based phosphor activated with at least one element selected from rare earth elements, and at least one element selected from
The second phosphor layer includes Y and Al, and at least one element selected from Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu and Sm, and one element selected from Ga and In. An yttrium-aluminum-garnet phosphor activated by at least one element selected from rare earth elements,
The difference between the light emission output reduction rate of the nitride-based phosphor and the light emission output reduction rate of the yttrium / aluminum / garnet is 2.0 × 10 −3 [a. u. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is equal to or lower than / ° C.].
前記第1の光源は、前記第1の蛍光体層により覆われており、
前記第1の蛍光体層は、前記第2の蛍光体層により覆われていることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。
The first light source is covered by the first phosphor layer;
The light emitting device according to claim 1 or 2, wherein the first phosphor layer is covered with the second phosphor layer.
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