JP4843990B2 - Phosphor and light emitting device using the same - Google Patents

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Description

本発明は、電飾、ディスプレイ、バックライト光源、表示器、照光式スイッチおよび各種インジケータなどに利用される発光装置およびそれに利用できる蛍光体に関する。   The present invention relates to a light emitting device used for electrical decoration, a display, a backlight light source, a display, an illuminated switch, various indicators, and the like, and a phosphor usable for the same.

窒化ガリウム系化合物半導体により構成された発光素子と蛍光物質とを組み合わせることにより、白色系の混色光が発光可能な発光装置が開発されている。この発光装置は、発光素子から出力される青色の光の一部を蛍光物質により波長変換して、その波長変換された光と発光素子チップからの青色の光との混色により、白色系の混色光を発光させるものである。   A light emitting device capable of emitting white color mixed light by combining a light emitting element formed of a gallium nitride compound semiconductor and a fluorescent material has been developed. This light-emitting device converts a part of blue light output from a light-emitting element with a fluorescent material, and mixes the wavelength-converted light with blue light from a light-emitting element chip, thereby producing a white color mixture. It emits light.

このような窒化ガリウム系の半導体発光素子と組み合わせて用いるのに適したフォトルミネセンス蛍光体としては、
1.発光素子からの強い光に曝されることになるので、このような強い強度の光の照射に対して長時間劣化することなく、耐光性に優れていること。
2.発光素子によって励起するため、発光素子の発光で効率よく発光すること。特に、混色を利用する場合、紫外線ではなく青色系発光で効率よく発光すること。
3.青色系の光と混色されて白色系の色調となるように、緑色系、黄色系あるいは赤色系の光が発光可能なこと。
4.発光素子の近くで、該チップを発光させる際の発熱による温度変化の影響を受けるため、温度特性が良好であること。
5.色調が組成比あるいは複数の蛍光体の混合比を変化させることにより、連続的に変化させることができること。
6.発光ダイオードが使用される環境に応じた耐候性があること、などの特性が要求される。このような特性を満たす蛍光体として、国際公開公報WO98/5078に開示されるようなガーネット構造を有する蛍光体、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体が挙げられる。
As a photoluminescent phosphor suitable for use in combination with such a gallium nitride based semiconductor light emitting device,
1. Because it is exposed to strong light from the light emitting element, it has excellent light resistance without being deteriorated for a long time against irradiation of such strong light.
2. Since it is excited by the light emitting element, it emits light efficiently by the light emitting element. In particular, when using mixed colors, emit light efficiently with blue light, not ultraviolet light.
3. It must be capable of emitting green, yellow or red light so that it is mixed with blue light to give a white color tone.
4). Good temperature characteristics because it is affected by temperature changes due to heat generation when the chip emits light near the light emitting element.
5). The color tone can be continuously changed by changing the composition ratio or the mixing ratio of a plurality of phosphors.
6). Characteristics such as weather resistance according to the environment in which the light emitting diode is used are required. Examples of the phosphor satisfying such characteristics include a phosphor having a garnet structure as disclosed in International Publication No. WO 98/5078, for example, an yttrium aluminum garnet phosphor.

さらに、以上説明したようなLED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)などの半導体発光素子を用いる発光装置は、以下のような優れた特性を有する。(1)小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。(2)半導体素子であるため、球切れなどの心配がない。(3)初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強い。   Furthermore, a light emitting device using a semiconductor light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode) as described above has the following excellent characteristics. (1) Small size, high power efficiency and bright color emission. (2) Since it is a semiconductor element, there is no worry about a broken ball. (3) Excellent initial drive characteristics and strong against vibration and repeated on / off lighting.

このような優れた特性を有するため、上述の発光装置は、例えば、室内照明、車載照明、ディスプレイ、液晶用バックライト等の幅広い分野で利用されている。   Because of such excellent characteristics, the above-described light-emitting device is used in a wide range of fields such as indoor lighting, in-vehicle lighting, displays, and backlights for liquid crystals.

WO98/5078公開公報。WO 98/5078 publication.

将来、上述したような発光装置を応用した様々な光学装置が考えられる。例えば、発光装置からの出射光の輝度が所定の領域ごとに異なる電飾などである。   In the future, various optical devices using the above-described light emitting device can be considered. For example, it is an electrical decoration in which the luminance of light emitted from the light emitting device is different for each predetermined region.

しかしながら、上述したような発光装置は、色調を略一定に保ちながら所定の領域ごとに発光輝度を異ならせることが容易ではない。例えば、複数の発光素子と、それらの発光素子のそれぞれに配された同一組成のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体と、を備えた発光装置とする。さらに、複数の発光素子ごとに異なる大きさの電力を投入して、混色光の色調を略一定に保ちながら所定の領域ごとに輝度を変化させる。このような発光装置は、各発光素子へ投入する電力をそれぞれ制御する駆動装置を必要とし、発光装置の構成も全体的に複雑となる。   However, it is not easy for the above-described light emitting device to vary the light emission luminance for each predetermined region while keeping the color tone substantially constant. For example, a light-emitting device including a plurality of light-emitting elements and yttrium, aluminum, and garnet phosphors having the same composition disposed in each of the light-emitting elements is provided. Further, by supplying different amounts of power for each of the plurality of light emitting elements, the luminance is changed for each predetermined region while keeping the color tone of the mixed color light substantially constant. Such a light-emitting device requires a driving device that controls the power supplied to each light-emitting element, and the configuration of the light-emitting device is also complicated overall.

また、窒化ガリウム系の発光素子と組み合わされる蛍光体は、上述のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体のように、発光特性に優れたガーネット構造を有する蛍光体とすることが好ましい。さらに、このような蛍光体は、青色領域の光によっても効率よく励起され、発光輝度が向上される必要がある。   In addition, the phosphor combined with the gallium nitride-based light-emitting element is preferably a phosphor having a garnet structure with excellent emission characteristics, such as the yttrium-aluminum-garnet-based phosphor described above. Further, such a phosphor needs to be efficiently excited even by light in the blue region, and the light emission luminance needs to be improved.

そこで、発光装置に利用することができる蛍光体として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の基本的特性はそのままに、発光輝度がイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体と異なる蛍光体が求められる。すなわち、本発明の目的は、発光輝度を所定の領域ごとに段階的に変化させる発光装置の構成を簡略化させることができる蛍光体を提供することを目的とする。   Therefore, as a phosphor that can be used in a light-emitting device, a phosphor having a light emission luminance different from that of an yttrium / aluminum / garnet phosphor is required without changing the basic characteristics of the yttrium / aluminum / garnet phosphor. That is, an object of the present invention is to provide a phosphor capable of simplifying the configuration of a light-emitting device that changes the emission luminance step by step for each predetermined region.

本発明は、一般式が次式で表されることを特徴とする蛍光体である。   The present invention is a phosphor having a general formula represented by the following formula.

(Ln1−x−y,Y,Ce(A1−m−n,Sc,Ga12
ただし、Lnは、Gd,Tbからなる群より選択される少なくとも一種の元素を示し、AはAl,Inからなる群より選択される少なくとも一種の元素を示し、x、y、m、nは以下の数値を満足する。
0≦x≦0.6
0.0001≦y≦0.3
0.1≦m≦0.9
0≦n≦0.5
また、本発明は、発光素子と、その発光素子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する蛍光物質とを備えた発光装置において、上記蛍光物質は、上記一般式で表される蛍光体であることを特徴とする発光装置である。
(Ln 1-x-y, Y x, Ce y) 3 (A 1-m-n, Sc m, Ga n) 5 O 12
Here, Ln represents at least one element selected from the group consisting of Gd and Tb, A represents at least one element selected from the group consisting of Al and In, and x, y, m, and n are as follows: Satisfies the numerical value of
0 ≦ x ≦ 0.6
0.0001 ≦ y ≦ 0.3
0.1 ≦ m ≦ 0.9
0 ≦ n ≦ 0.5
Further, the present invention provides a light-emitting device including a light-emitting element and a fluorescent material that emits light having a different wavelength by absorbing at least part of the light of the light-emitting element, wherein the fluorescent material is represented by the general formula. A light emitting device characterized by being a phosphor.

また、上記蛍光物質は、希土類アルミン酸塩系蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類アルミン酸塩、希土類酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体あるいは有機錯体蛍光体から選択される少なくとも一種の蛍光体を有することが好ましい。これにより、種々の色度および輝度を有する発光装置とすることができる。   In addition, the fluorescent material includes rare earth aluminate phosphor, alkaline earth silicate phosphor, alkaline earth halogen apatite phosphor, alkaline earth borate halogen phosphor, alkaline earth aluminate, rare earth acid It is preferable to have at least one phosphor selected from sulfide phosphors, nitride phosphors, oxynitride phosphors, or organic complex phosphors. Thereby, it can be set as the light-emitting device which has various chromaticity and brightness | luminance.

本発明の蛍光体は、上述したようなアルミニウム・ガーネット系蛍光体の基本的特性はそのままに、発光輝度を変化させた蛍光体とすることができる。すなわち、本発明にかかる蛍光体は、窒化物半導体発光素子と組み合わせても、光学特性の劣化が少ない蛍光体である。さらに、本発明にかかる蛍光体は、その発光輝度をイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体より低輝度とすることができる。したがって、本発明にかかる蛍光体は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を備える発光装置と組み合わせることにより、発光輝度の大きさを所定の観測領域ごとに変化させた照明装置や、高輝度発光が予定されていない安価な発光装置の蛍光体として適用することもできる。   The phosphor of the present invention can be a phosphor with the emission luminance changed, while maintaining the basic characteristics of the aluminum garnet phosphor as described above. That is, the phosphor according to the present invention is a phosphor with little deterioration in optical characteristics even when combined with a nitride semiconductor light emitting device. Furthermore, the phosphor according to the present invention can have a light emission luminance lower than that of the yttrium / aluminum / garnet phosphor. Therefore, the phosphor according to the present invention can be combined with a light emitting device including an yttrium / aluminum / garnet-based phosphor to produce an illuminating device in which the intensity of light emission is changed for each predetermined observation region, or high luminance light emission. It can also be applied as a phosphor for an inexpensive light-emitting device that is not planned.

また、本発明にかかる蛍光体は、希土類アルミネート蛍光体の構成元素の一つであるアルミニウムをスカンジウムで一部置換することにより励起波長おび発光波長が短波長の方向に移動させたものである。したがって、本発明にかかる蛍光体は、短波長側に発光強度のピーク波長を有する発光素子により効率よく励起され、波長変換効率の高い発光装置とすることができる。   In addition, the phosphor according to the present invention is obtained by moving the excitation wavelength and the emission wavelength in the short wavelength direction by partially replacing aluminum, which is one of the constituent elements of the rare earth aluminate phosphor, with scandium. . Therefore, the phosphor according to the present invention can be efficiently excited by a light emitting element having a peak wavelength of emission intensity on the short wavelength side, and can be a light emitting device with high wavelength conversion efficiency.

また、本発明にかかる発光装置は、各発光素子へ投入する電力をそれぞれ制御する駆動装置を必要とすることなく、より簡便な構成にて、発光輝度の大きさを発光装置ごとに段階的に変化させた照明装置として利用することができる。   In addition, the light emitting device according to the present invention does not require a driving device for controlling the power supplied to each light emitting element, and the intensity of light emission is increased step by step with a simpler configuration. It can be used as a changed lighting device.

本発明を実施するための最良の形態を、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。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the form shown below illustrates the 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.

また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。なお、本明細書中において、色名と色度座標との関係は、JIS Z8110を参酌している。   Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In this specification, JIS Z8110 is taken into consideration for the relationship between the color name and the chromaticity coordinates.

上述した課題を解決するため、本発明にかかる蛍光体は、(a)ガドリニウム、テルビウムからなる群より選択される少なくとも一種と、(b)アルミニウム、インジウム、ガリウムからなる群より選択される少なくとも一種と、(c)スカンジウムと、を有する希土類アルミネート蛍光体であることを特徴とする。さらに、本発明に係る希土類アルミネート蛍光体は、(d)ガリウムまたはイットリウムを有することが好ましい。   In order to solve the above-described problems, the phosphor according to the present invention includes (a) at least one selected from the group consisting of gadolinium and terbium, and (b) at least one selected from the group consisting of aluminum, indium and gallium. And (c) a rare earth aluminate phosphor having scandium. Furthermore, the rare earth aluminate phosphor according to the present invention preferably has (d) gallium or yttrium.

より具体的には、本発明は、一般式が次式で表されることを特徴とする蛍光体である。   More specifically, the present invention is a phosphor characterized in that the general formula is represented by the following formula.

(Ln1−x−y,Y,Ce(A1−m−n,Sc,Ga12
ただし、Lnは、Gd,Tbからなる群より選択される少なくとも一種の元素を示し、AはAl,Inからなる群より選択される少なくとも一種の元素を示し、x、y、m、nは以下の数値を満足する。
0≦x≦0.6
0.0001≦y≦0.3
0.1≦m≦0.9
0≦n≦0.5
また、発光素子と、その発光素子の光の一部を吸収し異なる波長を有する光を発する蛍光物質とを備えた発光装置において、上述した課題を解決するため、本発明は、上記蛍光物質が上記一般式で表されることを特徴とする。
(Ln 1-x-y, Y x, Ce y) 3 (A 1-m-n, Sc m, Ga n) 5 O 12
Here, Ln represents at least one element selected from the group consisting of Gd and Tb, A represents at least one element selected from the group consisting of Al and In, and x, y, m, and n are as follows: Satisfies the numerical value of
0 ≦ x ≦ 0.6
0.0001 ≦ y ≦ 0.3
0.1 ≦ m ≦ 0.9
0 ≦ n ≦ 0.5
In order to solve the above-described problem in a light-emitting device including a light-emitting element and a fluorescent material that absorbs part of light of the light-emitting element and emits light having a different wavelength, the present invention provides It is represented by the above general formula.

また、本発明は、上記蛍光物質が希土類アルミン酸塩系蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類アルミン酸塩、希土類酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体あるいは有機錯体蛍光体から選択された少なくとも一種の蛍光体を含む。これにより、所定の領域ごとに色調や輝度が異なる発光装置とすることができる。   In the present invention, the fluorescent substance may be a rare earth aluminate-based phosphor, an alkaline earth silicate phosphor, an alkaline earth halogen apatite phosphor, an alkaline earth borate phosphor, an alkaline earth aluminate. And at least one phosphor selected from rare earth oxysulfide phosphors, nitride phosphors, oxynitride phosphors, and organic complex phosphors. Thereby, it can be set as the light-emitting device from which a color tone and a brightness | luminance differ for every predetermined area | region.

さらに、上記一般式で表される蛍光体を備えた発光装置と、これらの蛍光体から選択された少なくとも一種の蛍光体を備えた発光装置と、を有する照明装置とする。   Furthermore, it is set as the illuminating device which has the light-emitting device provided with the fluorescent substance represented by the said general formula, and the light-emitting device provided with at least 1 type of fluorescent substance selected from these fluorescent substances.

これにより、発光装置ごとに色調や輝度が異なる発光装置とすることができる。特に、本発明にかかる蛍光体は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を備える発光装置と組み合わせることにより、色調を略一定とし、輝度が発光装置ごとに異なる照明装置に利用することができる。以下、本発明の各構成について詳述する。   Thereby, it can be set as the light-emitting device from which color tone and brightness differ for every light-emitting device. In particular, the phosphor according to the present invention can be used in a lighting device in which the color tone is substantially constant and the luminance is different for each light-emitting device when combined with a light-emitting device including an yttrium, aluminum, and garnet phosphor. Hereafter, each structure of this invention is explained in full detail.

[蛍光物質]
本形態にかかる発光装置における蛍光物質は、発光素子から放出される可視光や紫外光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光するものである。特に、本形態に用いられる蛍光体は、少なくとも発光素子から発光された光によって励起され、波長変換した光を発光する蛍光体をいい、該蛍光体を固着させる結着剤とともに波長変換部材を構成する。
[Fluorescent substance]
The fluorescent substance in the light emitting device according to this embodiment absorbs part of visible light and ultraviolet light emitted from the light emitting element, and emits light having a wavelength different from the wavelength of the absorbed light. In particular, the phosphor used in this embodiment refers to a phosphor that emits a wavelength-converted light that is excited by at least light emitted from the light-emitting element, and constitutes a wavelength conversion member together with a binder that fixes the phosphor. To do.

本形態における蛍光物質は、有機材料である樹脂や無機材料であるガラスなど種々のバインダー(結着剤)にて結着させ、波長変換部材とすることができる。例えば、バインダーとして有機物を使用する場合、具体的材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの透光性樹脂が好適に用いられる。特に、シリコーン樹脂は、耐光性に優れ、且つ蛍光物質の分散性を向上させることができるため好ましい。   The fluorescent substance in this embodiment can be made into a wavelength conversion member by binding with various binders (binders) such as an organic material resin or an inorganic material glass. For example, when an organic material is used as the binder, a translucent resin such as an epoxy resin, an acrylic resin, or a silicone resin is preferably used as a specific material. In particular, a silicone resin is preferable because it is excellent in light resistance and can improve dispersibility of a fluorescent substance.

また、無機物を主な材料とするバインダーは、紫外から可視領域のふく射線に対して吸収が少なく波長変換部材中にて極めて安定であり、好ましい。無機物をバインダーとし、波長変換部材として形成させる具体的方法として、沈降法やゾル−ゲル法等を用いることができる。例えば、蛍光物質、金属アルコキシド、及びエタノールを混合してスラリーを形成し、該スラリーをノズルから吐出させた後、300℃にて3時間加熱して蛍光物質を所望の場所に固着させることができる。   A binder mainly composed of an inorganic material is preferable because it has little absorption with respect to radiation in the ultraviolet to visible region and is extremely stable in the wavelength conversion member. As a specific method of forming an inorganic substance as a binder and a wavelength conversion member, a precipitation method, a sol-gel method, or the like can be used. For example, a fluorescent material, a metal alkoxide, and ethanol are mixed to form a slurry, and the slurry is discharged from a nozzle, and then heated at 300 ° C. for 3 hours to fix the fluorescent material to a desired location. .

発光素子が発光した光と、蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色系の混色光を発光することができる。具体的には、発光素子からの光と、それによって励起され発光する蛍光体の光がそれぞれ光の3原色(赤色系、緑色系、青色系)に相当する場合や発光素子が発光した青色系の光と、それによって励起され発光する蛍光体の黄色系の光が挙げられる。   When the light emitted from the light-emitting element and the light emitted from the phosphor are in a complementary color relationship or the like, white mixed color light can be emitted by mixing each light. Specifically, the light emitted from the light emitting element and the phosphor light excited and emitted thereby correspond to the three primary colors of light (red, green, and blue), or the blue light emitted from the light emitting element. And yellow light of a phosphor that is excited to emit light.

発光装置の発光色は、蛍光体と、蛍光体の結着剤との比率、蛍光体の比重、蛍光体の量および形状など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、混色光の色温度を変化させ、電球色領域など任意の白色系の色調を提供させることができる。   The emission color of the light emitting device can be adjusted by variously adjusting the ratio of the phosphor and the binder of the phosphor, the specific gravity of the phosphor, the amount and shape of the phosphor, and the light emission wavelength of the light emitting element. The color temperature of the mixed color light can be changed to provide an arbitrary white color tone such as a light bulb color region.

このような蛍光体は、気相や液相中で自重によって沈降するため、気相や液相中に分散させ均一に放出させ、特に液相中においては懸濁液を静置させることで、より均一性の高い蛍光体を持つ層を形成させることができる。さらに、所望に応じて複数回繰り返すことにより所望の蛍光体量を形成することができる。
以上のようにして形成される蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このようにすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による白色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。
Since such a phosphor settles under its own weight in the gas phase or liquid phase, it is dispersed and uniformly released in the gas phase or liquid phase, and in particular in the liquid phase, the suspension is allowed to stand, A layer having a phosphor with higher uniformity can be formed. Furthermore, a desired phosphor amount can be formed by repeating a plurality of times as desired.
Two or more kinds of phosphors formed as described above may be present in a single-layer wavelength conversion member on the surface of the light-emitting device, or one or two of each of the two-layer wavelength conversion member. There may be more than one type. In this way, white light can be obtained by mixing colors from different types of phosphors. In this case, it is preferable that the average particle diameters and shapes of the phosphors are similar in order to better mix the light emitted from the phosphors and reduce color unevenness.

ここで本明細書中における粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値である。体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を測定し得られるもので、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各物質を分散させ、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。この体積基準粒度分布曲線において積算値が50%のときの粒径値であり、本発明で用いられる蛍光物質の中心粒径は5μm〜50μmの範囲であることが好ましい。また、この中心粒径値を有する蛍光物質が頻度高く含有されていることが好ましく、頻度値は20%〜50%が好ましい。このように粒径のバラツキが小さい蛍光物質を用いることにより、より色ムラが抑制され良好な色調を有する発光装置が得られる。以下、各蛍光体について詳細に説明していく。   Here, the particle size in the present specification is a value obtained from a volume-based particle size distribution curve. The volume-based particle size distribution curve is obtained by measuring the particle size distribution by a laser diffraction / scattering method, and specifically, hexametaphosphoric acid having a concentration of 0.05% in an environment of an air temperature of 25 ° C. and a humidity of 70%. Each substance was dispersed in an aqueous sodium solution and measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-2000A) in a particle size range of 0.03 μm to 700 μm. In this volume-based particle size distribution curve, it is a particle size value when the integrated value is 50%, and the central particle size of the fluorescent material used in the present invention is preferably in the range of 5 μm to 50 μm. Moreover, it is preferable that the fluorescent substance which has this center particle size value is contained frequently, and the frequency value is preferably 20% to 50%. In this way, by using a fluorescent material with small variation in particle size, a light emitting device having a favorable color tone with more suppressed color unevenness can be obtained. Hereinafter, each phosphor will be described in detail.

(希土類アルミネート蛍光体)
本発明に係る蛍光体は、(a)ガドリニウム、テルビウムからなる群より選択される少なくとも一種の元素と、(b)アルミニウム、インジウム、ガリウムからなる群より選択される少なくとも一種の元素と、(c)スカンジウムと、を有する希土類アルミネート蛍光体である。さらに、本発明に係る希土類アルミネート蛍光体は、必要に応じて(d)イットリウムを有する。すなわち、本発明に係る希土類アルミネート蛍光体の一般式は、次式で表すことができる。
(Ln1−x−y,Y,Ce(A1−m−n,Sc,Ga12
ただし、LnはGd,Tbからなる群より選択される少なくとも一種の元素を示し、AはAl,Inからなる群より選択される少なくとも一種の元素を示し、x、y、m、nは以下の数値を満足する。これにより、本発明に係る希土類アルミネート蛍光体の輝度を向上させることができる。
0≦x≦0.6
0.0001≦y≦0.3
0.1≦m≦0.9
0≦n≦0.5
特に、x=0、n=0、Ln=Gd、A=Alのとき、上記一般式は次式で表すことができる。
(Gd1−y,Ce(Al1−m,Sc12
このような希土類アルミネート蛍光体の具体的な組成式として、例えば、Gd2.85Ce0.15ScAl12、Gd2.85Ce0.15ScAl12、Gd2.85Ce0.15ScAl12、Gd2.85Ce0.15ScAlO12、を挙げることができる。また、本形態にかかる希土類アルミネート蛍光体の比較例として、組成式がGd2.85Ce0.15Al12で表される蛍光体を比較例1として挙げる。
(Rare earth aluminate phosphor)
The phosphor according to the present invention includes (a) at least one element selected from the group consisting of gadolinium and terbium; (b) at least one element selected from the group consisting of aluminum, indium and gallium; ) Scandium, and a rare earth aluminate phosphor. Furthermore, the rare earth aluminate phosphor according to the present invention has (d) yttrium as necessary. That is, the general formula of the rare earth aluminate phosphor according to the present invention can be expressed by the following formula.
(Ln 1-x-y, Y x, Ce y) 3 (A 1-m-n, Sc m, Ga n) 5 O 12
Here, Ln represents at least one element selected from the group consisting of Gd and Tb, A represents at least one element selected from the group consisting of Al and In, and x, y, m, and n are the following: Satisfy the numerical value. Thereby, the brightness | luminance of the rare earth aluminate fluorescent substance concerning this invention can be improved.
0 ≦ x ≦ 0.6
0.0001 ≦ y ≦ 0.3
0.1 ≦ m ≦ 0.9
0 ≦ n ≦ 0.5
In particular, when x = 0, n = 0, Ln = Gd, and A = Al, the above general formula can be expressed by the following formula.
(Gd 1-y, Ce y ) 3 (Al 1-m, Sc m) 5 O 12
Specific composition formula of such a rare-earth aluminate phosphor, for example, Gd 2.85 Ce 0.15 ScAl 4 O 12, Gd 2.85 Ce 0.15 Sc 2 Al 3 O 12, Gd 2.85 Mention may be made of Ce 0.15 Sc 3 Al 2 O 12 , Gd 2.85 Ce 0.15 Sc 4 AlO 12 . As a comparative example of the rare earth aluminate phosphor according to the present embodiment, it includes a phosphor having a composition formula of Gd 2.85 Ce 0.15 Al 5 O 12 as a comparative example 1.

以下の表1は、これらの希土類アルミネート蛍光体の発光特性を示す。ここで、表1に示される実施例1から実施例4および比較例1の発光特性は、蛍光体を460nmの光により励起したときの色度座標値(x、y)および光束の相対値(%)を示す。また、図3から図7は、実施例1から実施例4および比較例1の蛍光体を460nmの光により励起したときの発光スペクトルをそれぞれ示す。なお、各蛍光体の光束および発光スペクトルは、組成式がGd0.6Ce0.032.4Al512で表される蛍光体(比較例2とする)を460nmの光により励起したときの光束および発光スペクトル(図8)と対比させてある。 Table 1 below shows the emission characteristics of these rare earth aluminate phosphors. Here, the emission characteristics of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 shown in Table 1 are the chromaticity coordinate values (x, y) and the relative values of the luminous flux (when the phosphor is excited by light of 460 nm). %). 3 to 7 show emission spectra when the phosphors of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 are excited by light of 460 nm, respectively. The luminous flux and emission spectrum of each phosphor are obtained by exciting a phosphor represented by the composition formula Gd 0.6 Ce 0.03 Y 2.4 Al 5 O 12 (referred to as Comparative Example 2) with light of 460 nm. This is compared with the luminous flux and the emission spectrum (FIG. 8).

Figure 0004843990
Figure 0004843990

表1に示されるように、本実施例1から実施例4の希土類アルミネート蛍光体は、組成式がGd2.85Ce0.15Al12で表される比較例1の希土類アルミネート蛍光体を構成する元素のうち、Alの一部をScで置換したものと考えることができる。このように、本発明にかかる蛍光体は、比較例1のような発光輝度が比較的小さい希土類アルミネート蛍光体について、Alの一部をScで置換することにより、発光輝度を向上させることができる。ここで、AlがScにて置換される割合は、0.5から0.7とすることが好ましい。希土類アルミネート蛍光体は、AlがScにて置換される割合が高くなりすぎると、発光輝度が著しく低下するからである。さらに、AlがScにて置換される割合は、略0.6となる組成がより好ましい。これにより、本発明にかかる希土類アルミネート蛍光体の発光輝度を大きくすることができるからである。 As shown in Table 1, the rare earth aluminate phosphor of Example 4 from the first embodiment, a rare earth aluminate Comparative Example 1 in which the composition formula is represented by Gd 2.85 Ce 0.15 Al 5 O 12 Of the elements constituting the phosphor, it can be considered that a part of Al is replaced with Sc. As described above, the phosphor according to the present invention can improve the light emission luminance of the rare earth aluminate phosphor having a relatively small light emission luminance as in Comparative Example 1 by replacing a part of Al with Sc. it can. Here, the ratio of Al being replaced by Sc is preferably 0.5 to 0.7. This is because, in the rare earth aluminate phosphor, if the ratio of Al substituted with Sc becomes too high, the emission luminance is remarkably lowered. Further, the composition in which Al is replaced with Sc is more preferably about 0.6. This is because the emission luminance of the rare earth aluminate phosphor according to the present invention can be increased.

本発明にかかる希土類アルミネート蛍光体は、発光スペクトルの主ピーク波長が510nmから580nmの範囲にあり、かつ励起スペクトルの可視域の主ピーク波長が430nmから470nmの範囲にある蛍光体である。また、実施例1から実施例4によると、AlがScにて置換される割合が高くなるに従って、色度座標値xが小さくなり、色度座標値yが大きくなる傾向にある。これにより、本形態にかかるアルミネート蛍光体は、所望の色調に調整することができる。   The rare earth aluminate phosphor according to the present invention is a phosphor having an emission spectrum having a main peak wavelength in the range of 510 nm to 580 nm and an excitation spectrum having a main peak wavelength in the visible range of 430 nm to 470 nm. Further, according to the first to fourth embodiments, the chromaticity coordinate value x tends to decrease and the chromaticity coordinate value y tends to increase as the rate of replacement of Al with Sc increases. Thereby, the aluminate fluorescent substance concerning this form can be adjusted to a desired color tone.

本形態の希土類アルミネート蛍光体は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体と同様に、ガーネット構造を有することが好ましい。また、希土類アルミネート蛍光体に加えて、希土類アルミン酸塩系蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類アルミン酸塩、希土類酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体あるいは有機錯体蛍光体から選択される少なくとも一種の蛍光体を有することが好ましい。   The rare earth aluminate phosphor of this embodiment preferably has a garnet structure, like the yttrium / aluminum / garnet phosphor. In addition to rare earth aluminate phosphors, rare earth aluminate phosphors, alkaline earth silicate phosphors, alkaline earth halogen apatite phosphors, alkaline earth borate halogen phosphors, alkaline earth aluminates It is preferable to have at least one phosphor selected from a salt, a rare earth oxysulfide phosphor, a nitride phosphor, an oxynitride phosphor or an organic complex phosphor.

これにより、発光装置の所定の領域ごとに種々の色度および輝度を有する発光装置とすることができる。例えば、上記実施例3の蛍光体を配した領域と異なる領域に、上記比較例3の蛍光体を配し、発光素子の所定の観測領域ごとに輝度を変化させることができる。また、発光素子と組み合わされる蛍光体の種類を変えることにより、発光装置ごとに色度あるいは輝度を異ならせ、それらの発光装置を組み合わせた電飾用の照明装置とすることが容易となる。例えば、上記実施例3の蛍光体を備える発光装置と、上記比較例2の蛍光体を備える発光装置と、を有する電飾用の照明装置とする。これにより、発光素子の出力を変化させる制御手段を必要とすることなく、蛍光体の種類を変えることにより、色度は略一定のまま発光装置の輝度を変化させることが容易にできる。   Thereby, it can be set as the light-emitting device which has various chromaticity and brightness | luminance for every predetermined area | region of a light-emitting device. For example, the phosphor of Comparative Example 3 can be arranged in a region different from the region where the phosphor of Example 3 is arranged, and the luminance can be changed for each predetermined observation region of the light emitting element. In addition, by changing the type of the phosphor combined with the light emitting element, it becomes easy to change the chromaticity or luminance for each light emitting device, and to make an illumination device for illumination that combines these light emitting devices. For example, it is set as the illuminating device for electrical decoration which has a light-emitting device provided with the fluorescent substance of the said Example 3, and a light-emitting device provided with the fluorescent substance of the said comparative example 2. FIG. This makes it easy to change the luminance of the light emitting device while maintaining the chromaticity substantially constant by changing the type of the phosphor without requiring a control means for changing the output of the light emitting element.

(希土類アルミネート蛍光体の製造方法)
本発明の希土類アルミネート蛍光体は、例えば、以下のようにして製造することができるが、これに限定されることはない。
(Rare earth aluminate phosphor manufacturing method)
The rare earth aluminate phosphor of the present invention can be produced, for example, as follows, but is not limited thereto.

まず、原料となる混合物を作成する。各構成元素が所定の組成比となるように混合して、蛍光体の原料混合物を得る。蛍光体の原料混合物に用いられる化合物は、目的とする組成を構成する元素に応じて選択される。上述したような構成元素(a)から(d)を有する化合物は、例えば、酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物とすることができる。   First, a mixture as a raw material is prepared. Each constituent element is mixed so as to have a predetermined composition ratio to obtain a phosphor raw material mixture. The compound used for the raw material mixture of the phosphor is selected according to the elements constituting the target composition. The compound having the constituent elements (a) to (d) as described above can be, for example, an oxide or a compound that easily becomes an oxide at a high temperature.

混合の方法は、例えば、(1)粉末状の化合物をそのまま混合して原料混合物とする方法、(2)水および/または有機溶媒を用いてスラリー状として混合した後、乾燥させて原料混合物とする方法、(3)上述した化合物の水溶液を混合して沈降させ、得られた沈殿物を乾燥させて原料混合物とする方法、(4)これらを併用する方法が挙げられる。   The mixing method is, for example, (1) a method in which a powdery compound is mixed as it is to obtain a raw material mixture, and (2) a mixture in a slurry form using water and / or an organic solvent and then dried to obtain a raw material mixture. (3) A method in which an aqueous solution of the above-mentioned compound is mixed and precipitated, and the resulting precipitate is dried to obtain a raw material mixture. (4) A method in which these are used in combination.

次に、原料混合物を焼成する。焼成の温度、時間、雰囲気等は、特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。   Next, the raw material mixture is fired. The firing temperature, time, atmosphere, and the like are not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose.

焼成温度の下限は、800℃とすることが好ましい。この温度より焼成温度が低いと、未反応の原料が蛍光物質に残留し、蛍光物質の発光特性に影響を及ぼすことがあるからである。一方、焼成温度の上限は、2000℃とすることが好ましい。この温度より焼成温度が高いと、蛍光物質の粒径が大きくなり過ぎて発光特性が低下することがあるからである。   The lower limit of the firing temperature is preferably 800 ° C. This is because if the firing temperature is lower than this temperature, unreacted raw materials remain in the fluorescent material, which may affect the light emission characteristics of the fluorescent material. On the other hand, the upper limit of the firing temperature is preferably 2000 ° C. This is because if the firing temperature is higher than this temperature, the particle size of the fluorescent material becomes too large and the light emission characteristics may deteriorate.

焼成時間は、1から20時間であるのが好ましい。焼成時間が短いと、原料粒子間の拡散反応が進行しない。焼成時間が長いと、拡散反応がほぼ完了した後の焼成が無駄となり、また、焼結による粗大粒子が形成されてしまうことがあるからである。   The firing time is preferably 1 to 20 hours. When the firing time is short, the diffusion reaction between the raw material particles does not proceed. This is because if the firing time is long, firing after the diffusion reaction is almost completed is wasted, and coarse particles may be formed by sintering.

焼成は、複数の焼成工程に分けてもよい。例えば、第一の焼成工程を800から1000℃にて2から3時間行い、第二の焼成工程を1300から1600℃にて2から3時間とすることができる。   The firing may be divided into a plurality of firing steps. For example, the first baking step can be performed at 800 to 1000 ° C. for 2 to 3 hours, and the second baking step can be performed at 1300 to 1600 ° C. for 2 to 3 hours.

焼成の雰囲気は、例えば、大気、酸素ガス、これらと窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスとの混合ガス、酸素濃度(酸素分圧)を制御した雰囲気、弱酸化雰囲気、H,Nなどの還元雰囲気が挙げられる。特に、H,Nなどの還元雰囲気が好ましい。 The firing atmosphere is, for example, air, oxygen gas, a mixed gas of these with an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, an atmosphere in which the oxygen concentration (oxygen partial pressure) is controlled, a weak oxidizing atmosphere, H 2 , N 2. And reducing atmosphere. In particular, a reducing atmosphere such as H 2 and N 2 is preferable.

原料混合物を焼成後、らいかい乳鉢、ボールミル、振動ミル、ピンミル、ジェットミル等を用いて粉砕し、篩に通すことにより所望の粒度を有する粉体とすることができる。   After firing the raw material mixture, it is pulverized using a rough mortar, ball mill, vibration mill, pin mill, jet mill or the like, and passed through a sieve to obtain a powder having a desired particle size.

(希土類アルミン酸塩系蛍光体)
本形態における発光装置は、蛍光物質として、希土類アルミン酸塩系蛍光体を有することもできる。希土類アルミン酸塩系蛍光体とは、Alと、Y、Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu及びSmからなる群より選択された少なくとも一種の元素と、Ga及びInから選択された一種の元素とを有し、CeあるいはPrその他の希土類元素から選択された少なくとも一つの元素の元素を付活剤とする酸化物の蛍光体である。例えば、YAlO:Ce、YAl12:Ce、YAl:Ce、(Y0.8Gd0.2Al12:Ce、Y(Al0.8Ga0.212:Ce、Tb2.95Ce0.05Al12、Y2.90Ce0.05Tb0.05Al12、Y2.94Ce0.05Pr0.01Al12、Y2.90Ce0.05Pr0.05Al12、(Lu0.99Ce0.01Al12、(Lu0.90Ce0.10Al12、(Lu0.99Ce0.01(Al0.5Ga0.512が挙げられる。
(Rare earth aluminate phosphor)
The light-emitting device in this embodiment can also include a rare earth aluminate-based phosphor as a fluorescent material. The rare earth aluminate-based phosphor is at least one element selected from the group consisting of Al, Y, Lu, Sc, La, Gd, Tb, Eu and Sm, and a kind selected from Ga and In. And an oxide phosphor having at least one element selected from Ce, Pr and other rare earth elements as an activator. For example, YAlO 3 : Ce, Y 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 4 Al 2 O 9 : Ce, (Y 0.8 Gd 0.2 ) 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 3 (Al 0.8 Ga 0.2) 5 O 12: Ce , Tb 2.95 Ce 0.05 Al 5 O 12, Y 2.90 Ce 0.05 Tb 0.05 Al 5 O 12, Y 2.94 Ce 0.05 Pr 0.01 Al 5 O 12 , Y 2.90 Ce 0.05 Pr 0.05 Al 5 O 12 , (Lu 0.99 Ce 0.01 ) 3 Al 5 O 12 , (Lu 0.90 Ce 0.10 ) 3 Al 5 O 12 , (Lu 0.99 Ce 0.01 ) 3 (Al 0.5 Ga 0.5 ) 5 O 12 .

特に、高輝度且つ長時間の使用時においては、一般式が(Re1-xSmx3(Al1-yGay512:Ce(0≦x<1、0≦y≦1、但し、Reは、Y,Gd,Laからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。)で表されるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(以下、「YAG系蛍光体」と呼ぶことがある。)が好ましい。このようなYAG系蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが470nm付近などにさせることができる。また、発光ピークも530nm付近にあり720nmまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。 In particular, at the time of high luminance and long-term use, the general formula (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce (0 ≦ x <1,0 ≦ y ≦ 1 However, Re is at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La.) Yttrium, aluminum, garnet phosphor (hereinafter referred to as “YAG phosphor”) Is preferred). Since such a YAG phosphor has a garnet structure, it is resistant to heat, light and moisture, and the excitation spectrum peak can be set to around 470 nm. In addition, the emission peak is in the vicinity of 530 nm, and a broad emission spectrum that extends to 720 nm can be provided.

セリウムで付活されたYAG系蛍光体は、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。   YAG-based phosphors activated with cerium are resistant to heat, light, and moisture, and the peak wavelength of the excitation absorption spectrum can be adjusted to around 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.

希土類アルミン酸塩系蛍光体は、以下のような方法で製造することができる。まず、蛍光体は、Y、Gd、Ce、La、Al、Sm、Pr、Tb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、Pr、Tb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。   The rare earth aluminate-based phosphor can be manufactured by the following method. First, phosphors use oxides or compounds that easily become oxides at high temperatures as raw materials for Y, Gd, Ce, La, Al, Sm, Pr, Tb and Ga, and they are added in a stoichiometric ratio. Mix thoroughly to obtain the raw material. Or a coprecipitated oxide obtained by calcining a solution obtained by coprecipitation of oxalic acid with a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, Ce, La, Sm, Pr, and Tb in an acid at a stoichiometric ratio with acid; Aluminum and gallium oxide are mixed 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.

(窒化物系蛍光体)
本形態における蛍光物質は、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有させることもできる。また、本形態における窒化物系蛍光体は、発光素子から発光された可視光、紫外線、あるいは他の蛍光体からの発光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。例えば、SrSi:Eu,Pr、BaSi:Eu,Pr、MgSi:Eu,Pr、ZnSi:Eu,Pr、SrSi10:Eu,Pr、BaSi10:Eu,Ce、MgSi10:Eu,Ce、ZnSi10:Eu,Ce、SrGe:Eu,Ce、BaGe:Eu,Pr、MgGe:Eu,Pr、ZnGe:Eu,Pr、SrGe10:Eu,Ce、BaGe10:Eu,Pr、MgGe10:Eu,Pr、ZnGe10:Eu,Ce、Sr1.8Ca0.2Si:Eu,Pr、Ba1.8Ca0.2Si:Eu,Ce、Mg1.8Ca0.2Si:Eu,Pr、Zn1.8Ca0.2Si:Eu,Ce、Sr0.8Ca0.2Si10:Eu,Laなどが挙げられるが、これらに限定されないことは言うでもない。
(Nitride phosphor)
The fluorescent material in the present embodiment contains N and is selected from 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. In addition, the nitride-based phosphor in this embodiment refers to a phosphor that emits light when excited by absorbing visible light, ultraviolet light, or light emitted from another phosphor. For example, Sr 2 Si 5 N 8: Eu, Pr, Ba 2 Si 5 N 8: Eu, Pr, Mg 2 Si 5 N 8: Eu, Pr, Zn 2 Si 5 N 8: Eu, Pr, SrSi 7 N 10 : Eu, Pr, BaSi 7 N 10: Eu, Ce, MgSi 7 N 10: Eu, Ce, ZnSi 7 N 10: Eu, Ce, Sr 2 Ge 5 N 8: Eu, Ce, Ba 2 Ge 5 N 8: Eu, Pr, Mg 2 Ge 5 N 8: Eu, Pr, Zn 2 Ge 5 N 8: Eu, Pr, SrGe 7 N 10: Eu, Ce, BaGe 7 N 10: Eu, Pr, MgGe 7 N 10: Eu , Pr, ZnGe 7 N 10: Eu, Ce, Sr 1.8 Ca 0.2 Si 5 N 8: Eu, Pr, Ba 1.8 Ca 0.2 Si 5 N 8: Eu, Ce, Mg 1.8 Ca 0.2 Si 5 N 8 : Eu, Pr, Zn 1.8 Ca 0.2 Si 5 N 8 : Eu, Ce, Sr 0.8 Ca 0.2 Si 7 N 10 : Eu, La, etc. Not to say that it is not done.

特に、窒化物系蛍光体の基本構成元素は、一般式LSi(2/3X+4/3Y):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。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。 In particular, the basic constituent element of the nitride-based phosphor is represented by the general formula L X Si Y N (2 / 3X + 4 / 3Y) : Eu (L is any one of Sr, Ca, Sr and Ca). In the general formula, X and Y are preferably X = 2, Y = 5, or X = 1, Y = 7. 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.

窒化物系蛍光体は、発光中心に希土類元素であるユウロピウム(Eu)を有する。本窒化物系蛍光体は、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。添加物であるMnは、この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。 The nitride-based phosphor has europium (Eu), which is a rare earth element, at the emission center. The nitride phosphor uses Eu 2+ as an activator relative to the base alkaline earth metal silicon nitride. Mn, which is an additive, promotes diffusion of Eu 2+ and improves luminous efficiency such as luminous brightness, 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.

以下、窒化物系蛍光体((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ことは言うまでもない。 Hereinafter, a nitride-based phosphor: While explaining the manufacturing method of ((Sr X Ca 1-X ) 2 Si 5 N 8 Eu), of course, not limited to this manufacturing method.

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、MnO、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。 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, MnO, Mn 2 O 3 , Al 2 O 3 and the like. The raw materials Sr and Ca are pulverized in a glove box in an argon atmosphere.

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Siを粉砕する。 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. Similar to the raw materials Sr and Ca, Si is pulverized in a glove box in an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere.

次に、原料のSr、Caを、窒素雰囲気中で窒化する。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。原料のSiを、窒素雰囲気中にて、800〜1200℃、約5時間、窒化する。これにより、窒化ケイ素を得る。   Next, the raw materials Sr and Ca are nitrided in a nitrogen atmosphere. 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. The raw material Si is nitrided at 800 to 1200 ° C. for about 5 hours in a nitrogen atmosphere. Thereby, silicon nitride is obtained.

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、Euの化合物Euを粉砕する。 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 and Eu compound Eu 2 O 3 are pulverized.

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。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。 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. 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。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。   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. By using the above manufacturing method, it is possible to obtain a target phosphor.

(酸窒化物系蛍光体)
上述の蛍光物質の他、本形態における蛍光物質には、さらに下記の一般式で表される酸窒化物蛍光体を含有させることができる。
xyz{(2/3x+(4/3)y−(2/3)z}:R
ただし、LはBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群より選択される少なくとも1種の元素を有し、MはC、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hfからなる群より選択される少なくとも1種の元素を有する。また、Nは窒素で、Oは酸素、Rは希土類元素である。x、y、zは以下の数値を満足する。
x=2、4.5≦y≦6、0.01<z<1.5
またはx=1、6.5≦y≦7.5、0.01<z<1.5
またはx=1、1.5≦y≦2.5、1.5≦z≦2.5
以下、酸窒化物蛍光体の製造方法を説明するが、本製造方法に限定されないことは言うまでもない。まず、所定の配合比となるように、Lの窒化物、Mの窒化物および酸化物、希土類元素の酸化物を原料として混合する。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。
(Oxynitride phosphor)
In addition to the fluorescent material described above, the fluorescent material in the present embodiment can further contain an oxynitride phosphor represented by the following general formula.
L x M y O z N { (2 / 3x + (4/3) y- (2/3) z}: R
However, L has at least one element selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn, and M is from the group consisting of C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf. Having at least one element selected. N is nitrogen, O is oxygen, and R is a rare earth element. x, y, and z satisfy the following numerical values.
x = 2, 4.5 ≦ y ≦ 6, 0.01 <z <1.5
Or x = 1, 6.5 ≦ y ≦ 7.5, 0.01 <z <1.5
Or x = 1, 1.5 ≦ y ≦ 2.5, 1.5 ≦ z ≦ 2.5
Hereinafter, although the manufacturing method of oxynitride fluorescent substance is demonstrated, it cannot be overemphasized that it is not limited to this manufacturing method. First, L nitride, M nitride and oxide, and rare earth element oxide are mixed as raw materials so as to obtain a predetermined blending ratio. By changing the blending ratio of each raw material, the composition of the target phosphor can be changed.

次に、上記原料の混合物を坩堝に投入し、焼成を行う。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、特に限定されないが、1200から1700℃の範囲で焼成を行うことが好ましく、1400から1700℃の焼成温度が、さらに好ましい。本蛍光体の原料は、窒化ホウ素(BN)材質の坩堝、ボートを用いて焼成を行うことが好ましい。窒化ホウ素材質の坩堝の他に、アルミナ(Al)材質の坩堝を使用することもできる。また、焼成は、還元雰囲気中で行うことが好ましい。還元雰囲気は、窒素雰囲気、窒素−水素雰囲気、アンモニア雰囲気、アルゴン等の不活性ガス雰囲気等である。以上の製造方法を使用することにより、目的とするオキシ窒化物蛍光体を得ることができる。 Next, the mixture of the above raw materials is put into a crucible and fired. For firing, a tubular furnace, a small furnace, a high-frequency furnace, a metal furnace, or the like can be used. The firing temperature is not particularly limited, but the firing is preferably performed in the range of 1200 to 1700 ° C, more preferably 1400 to 1700 ° C. The phosphor material is preferably fired using a boron nitride (BN) crucible and boat. Besides the crucible made of boron nitride, a crucible made of alumina (Al 2 O 3 ) can also be used. Moreover, it is preferable to perform baking in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere is a nitrogen atmosphere, a nitrogen-hydrogen atmosphere, an ammonia atmosphere, an inert gas atmosphere such as argon, or the like. By using the above manufacturing method, the target oxynitride phosphor can be obtained.

(アルカリ土類金属珪酸塩)
本形態における蛍光物質は、蛍光体として、ユウロピウムで付活されたアルカリ土類金属珪酸塩を含むこともできる。アルカリ土類金属珪酸塩は、青色領域の光を励起光とし、暖色系の混色光を発光する発光装置とすることができる。該アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
(2−x−y)SrO・x(Ba,Ca)O・(1−a−b−c−d)SiO・aPbAlcBdGeO:yEu2+(式中、0<x<1.6、0.005<y<0.5、0<a、b、c、d<0.5である。)
(2−x−y)BaO・x(Sr,Ca)O・(1−a−b−c−d)SiO・aPbAlcBdGeO:yEu2+(式中、0.01<x<1.6、0.005<y<0.5、0<a、b、c、d<0.5である。)
ここで、好ましくは、a、b、cおよびdの値のうち、少なくとも一つが0.01より大きい。
(Alkaline earth metal silicate)
The fluorescent substance in the present embodiment can also contain an alkaline earth metal silicate activated with europium as the phosphor. The alkaline earth metal silicate can be a light-emitting device that emits warm color mixed light using blue light as excitation light. The alkaline earth metal silicate is preferably an alkaline earth metal orthosilicate represented by the following general formula.
(2-x-y) SrO · x (Ba, Ca) O · (1-a-b-c-d) SiO 2 · aP 2 O 5 bAl 2 O 3 cB 2 O 3 dGeO 2: yEu 2+ ( Equation Medium, 0 <x <1.6, 0.005 <y <0.5, 0 <a, b, c, d <0.5.)
(2-x-y) BaO · x (Sr, Ca) O · (1-a-b-c-d) SiO 2 · aP 2 O 5 bAl 2 O 3 cB 2 O 3 dGeO 2: yEu 2+ ( Equation (Inside, 0.01 <x <1.6, 0.005 <y <0.5, 0 <a, b, c, d <0.5.)
Here, preferably, at least one of the values of a, b, c and d is greater than 0.01.

本形態における蛍光物質は、アルカリ土類金属塩からなる蛍光体として、上述したアルカリ土類金属珪酸塩の他、ユウロピウムおよび/またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やY(V,P,Si)O:Eu、または次式で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩を有することもできる。 The fluorescent substance in the present embodiment is a phosphor composed of an alkaline earth metal salt, in addition to the alkaline earth metal silicate described above, alkaline earth metal aluminate activated by europium and / or manganese, and Y (V , P, Si) O 4 : Eu, or an alkaline earth metal-magnesium-disilicate represented by the following formula:

Me(3−x−y)MgSi:xEu,yMn(式中、0.005<x<0.5、0.005<y<0.5、Meは、Baおよび/またはSrおよび/またはCaを示す。)
本形態におけるアルカリ土類金属珪酸塩として、具体的にはSr1.4Ba0.6SiO4:Eu2+、Sr1.6Ba0.4SiO4:Eu2+、Sr1.9Ba0.08Ca 0.02SiO4:Eu2+、Sr1.9Ba0.02Ca 0.08SiO4:Eu2+、Sr0.4Ba1.6SiO4:Eu2+、Sr1.6Ba0.4(Si0.08B0.02)O4:Eu2+、Sr0.6Ba1.4SiO4:Eu2+が挙げられる。なお、これらの組成式に限定されないことは言うまでもない。
Me (3-xy) MgSi 2 O 3 : xEu, yMn (wherein 0.005 <x <0.5, 0.005 <y <0.5, Me represents Ba and / or Sr and / or Or Ca.)
As the alkaline earth metal silicate in this embodiment, specifically, Sr 1.4 Ba 0.6 SiO 4 : Eu 2+ , Sr 1.6 Ba 0.4 SiO 4 : Eu 2+ , Sr 1.9 Ba 0.08 Ca 0.02 SiO 4 : Eu 2+ , Sr 1.9 Ba 0.02 Ca 0.08 SiO 4 : Eu 2+ , Sr 0.4 Ba 1.6 SiO 4 : Eu 2+ , Sr 1.6 Ba 0.4 (Si 0.08 B 0.02 ) O 4 : Eu 2+ , Sr 0.6 Ba 1.4 SiO 4 : Eu 2 + . Needless to say, the composition formulas are not limited to these.

次に、本実施の形態におけるアルカリ土類金属珪酸塩からなる蛍光体の製造工程を説明する。アルカリ土類金属珪酸塩の製造のために、選択した組成に応じて出発物質アルカリ土類金属炭酸塩、二酸化珪素ならびに酸化ユウロピウムの化学量論的量を密に混合し、かつ、蛍光体の製造に常用の固体反応で、還元性雰囲気のもと、温度1100℃および1400℃で所望の蛍光体に変換する。この際、0.2モル未満の塩化アンモニウムまたは他のハロゲン化物を添加することが好ましい。また、必要に応じて珪素の一部をゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、リンで置換することもできるし、ユウロピウムの一部をマンガンで置換することもできる。   Next, the manufacturing process of the phosphor made of alkaline earth metal silicate in the present embodiment will be described. For the production of alkaline earth metal silicates, the stoichiometric amounts of the starting materials alkaline earth metal carbonate, silicon dioxide and europium oxide are intimately mixed according to the selected composition, and the phosphor is produced. In a conventional solid reaction, the desired phosphor is converted at a temperature of 1100 ° C. and 1400 ° C. under a reducing atmosphere. At this time, it is preferable to add less than 0.2 mol of ammonium chloride or other halide. If necessary, part of silicon can be replaced with germanium, boron, aluminum, and phosphorus, and part of europium can be replaced with manganese.

上述したような蛍光体、即ち、ユウロピウムおよび/またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やY(V,P,Si)O:Eu、YS:Eu3+の一つまたはこれらの蛍光体を組み合わせることによって、所望の色温度を有する発光色および高い色再現性を得ることができる。 One of the phosphors as described above, ie, alkaline earth metal aluminates activated with europium and / or manganese, Y (V, P, Si) O 4 : Eu, Y 2 O 2 S: Eu 3+ By combining one or these phosphors, an emission color having a desired color temperature and high color reproducibility can be obtained.

(アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体)
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体とは、例えば、一般式が((M1-x-yEuxM′y259M″で表される蛍光物質である。ただし、MはMg、Ca、Ba、Srから選択される少なくとも1種を有し、M′は赤色発光付活剤でありMn、Fe、Cr、Snから選択される少なくとも1種を有し、0.0001≦x≦0.5、0.0001≦y≦0.5である。M″はF、Cl、Br、Iのハロゲン元素から選択される少なくとも1種を有する。xは第一附活剤Eu元素の組成比を示すもので0.0001≦x≦0.5が好ましく、xが0.0001未満では発光輝度が低下し、xが0.5を越えても濃度消光によって発光輝度が低下する傾向にある。より好ましくは、0.005≦x≦0.4、さらに好ましくは、0.01≦x≦0.2である。また、yはMn、Fe、Cr、Snのうち、少なくとも1種の元素の組成比を示すもので、0.0001≦y≦0.5が好ましく、より好ましくは0.005≦y≦0.4であり、さらに好ましくは0.01≦y≦0.3である。yが0.5を越えると濃度消光によって発光輝度が低下する傾向にある。このようなアルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体の具体例として、例えば、(Ca,Ba,Sr)259Cl:Eu(Mn)が挙げられる。
(Alkaline earth metal halogen borate phosphor)
The alkaline earth metal borate phosphor is, for example, a fluorescent material represented by the general formula ((M 1 -xy Eu x M ′ y ) 2 B 5 O 9 M ″, where M is Mg. , Ca, Ba, Sr, M ′ is a red light emitting activator, and has at least one selected from Mn, Fe, Cr, Sn, and 0.0001 ≦ x ≦ 0.5, 0.0001 ≦ y ≦ 0.5. M ″ has at least one selected from halogen elements of F, Cl, Br, and I. x is the first activator Eu element. 0.0001 ≦ x ≦ 0.5, which indicates the composition ratio. When x is less than 0.0001, the emission luminance decreases, and even when x exceeds 0.5, the emission luminance tends to decrease due to concentration quenching. More preferably, 0.005 ≦ x ≦ 0.4, and still more preferably 0.01 ≦ x. In addition, y represents the composition ratio of at least one element of Mn, Fe, Cr, and Sn, preferably 0.0001 ≦ y ≦ 0.5, more preferably 0.8. 005 ≦ y ≦ 0.4, more preferably 0.01 ≦ y ≦ 0.3 When y exceeds 0.5, the emission luminance tends to decrease due to concentration quenching. Specific examples of the metal halide borate phosphors include (Ca, Ba, Sr) 2 B 5 O 9 Cl: Eu (Mn).

アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体の形成方法を以下に説明する。本蛍光物質の構成元素の酸化物もしくは熱分解によって酸化物などになり得る各種化合物と塩化アンモニウムを所定量秤量し、ボールミル等で混合した後、坩堝に入れ、N,Hの還元雰囲気において、500℃から1000℃の温度で3〜7時間焼成する。得られた焼成品を湿式で粉砕、篩後、脱水、乾燥してアルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体の粉末を得ることができる。 A method for forming the alkaline earth metal halogen borate phosphor will be described below. Predetermined amounts of various chemical compounds that can be converted into oxides of oxides or oxides by thermal decomposition and ammonium chloride are weighed and mixed with a ball mill or the like, and put in a crucible in a reducing atmosphere of N 2 and H 2 . Baked at a temperature of 500 ° C. to 1000 ° C. for 3 to 7 hours. The obtained fired product can be pulverized wet, sieved, dehydrated and dried to obtain a powder of an alkaline earth metal borate phosphor.

アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体は、紫外領域から比較的短波長の可視領域(たとえば、主波長が440nm以下)の励起光により青色系〜白色系(たとえば、JIS Z8110の慣用色における白色、或いは系統色名図の基本色となる白色)〜赤色系の発光色を示すことができる。   Alkaline earth metal halogen borate phosphors are blue to white (for example, white in conventional colors of JIS Z8110) by excitation light in the visible region of the relatively short wavelength from the ultraviolet region (for example, the dominant wavelength is 440 nm or less). Alternatively, the light emission colors of white) to red can be shown.

特に、主波長が比較的長波長の紫外線や短波長可視光によって効率よく高輝度に発光可能であると共に赤色成分をも十分含むことから、平均演色性指数Raが90以上の良好な演色性を得ることもできる。   In particular, since the main wavelength can be efficiently emitted with high luminance by ultraviolet light having a relatively long wavelength or short-wavelength visible light, and the red component is sufficiently contained, the average color rendering index Ra is 90 or more. It can also be obtained.

(その他の蛍光体)
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発光する蛍光体も用いることができ、具体例として、以下の蛍光体が挙げられる。
(1)Eu、MnまたはEuとMnで付活されたアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体;例えば、M(PO(Cl、Br):Eu(但し、MはSr、Ca、Ba、Mgから選択される少なくとも一種)、Ca10(POClBr:Mn,Euなどの蛍光体。
(2)Eu、MnまたはEuとMnで付活されたアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体;例えば、BaMgAl1627:Eu、BaMgAl1627:Eu,Mn、SrAl1425:Eu、SrAl:Eu、CaAl:Eu、BaMgAl1017:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mnなどの蛍光体。
(3)Euで付活された希土類酸硫化物蛍光体;例えば、LaS:Eu、YS:Eu、GdS:Euなどの蛍光体。
(4)(Zn、Cd)S:Cu、ZnGeO:Mn、3.5MgO・0.5MgF・GeO:Mn、MgAs11:Mn、(Mg、Ca、Sr、Ba)Ga:Eu、Ca10(POFCl:Sb,Mn、や(5)Euで付活された有機錯体蛍光体。
(Other phosphors)
In the present embodiment, a phosphor that emits light when excited by ultraviolet light can also be used as the phosphor, and specific examples include the following phosphors.
(1) Eu, Mn or alkaline earth halogen apatite phosphor activated with Eu and Mn; for example, M 5 (PO 4 ) 3 (Cl, Br): Eu (where M is Sr, Ca, Ba, Phosphor such as Ca 10 (PO 4 ) 6 ClBr: Mn, Eu, or the like selected from Mg.
(2) Eu, Mn or alkaline earth aluminate phosphor activated by Eu and Mn; for example, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, Mn, Sr 4 Al 14 Phosphors such as O 25 : Eu, SrAl 2 O 4 : Eu, CaAl 2 O 4 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn and the like.
(3) A rare earth oxysulfide phosphor activated with Eu; for example, a phosphor such as La 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 2 S: Eu, or Gd 2 O 2 S: Eu.
(4) (Zn, Cd) S: Cu, Zn 2 GeO 4 : Mn, 3.5 MgO · 0.5 MgF 2 · GeO 2 : Mn, Mg 6 As 2 O 11 : Mn, (Mg, Ca, Sr, Ba ) Ga 2 S 4 : Eu, Ca 10 (PO 4 ) 6 FCl: Sb, Mn, (5) Organic complex phosphor activated with Eu.

また、これらの蛍光体は、一層からなる波長変換部材中に単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。さらに、二層以上が積層されてなる波長変換部材中にそれぞれ単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。   In addition, these phosphors may be used alone in a single-layer wavelength conversion member, or may be used as a mixture. Furthermore, they may be used alone or in combination in a wavelength conversion member in which two or more layers are laminated.

[発光素子]
本形態における発光素子は、蛍光物質を効率よく励起可能な発光波長を発光できる発光層を有する半導体発光素子が好ましい。このような半導体発光素子の材料として、BN、SiC、ZnSeやGaN、InGaN、InAlGaN、AlGaN、BAlGaN、BInAlGaNなど種々の半導体を挙げることができる。蛍光物質を効率良く励起できる紫外領域から可視光の短波長を効率よく発光可能な発光層の材料として特に、窒化物半導体(例えば、AlやGaを含む窒化物半導体、InやGaを含む窒化物半導体としてInAlGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)がより好適に挙げられる。
[Light emitting element]
The light-emitting element in this embodiment is preferably a semiconductor light-emitting element having a light-emitting layer capable of emitting a light emission wavelength capable of efficiently exciting a fluorescent substance. Examples of the material of such a semiconductor light emitting device include various semiconductors such as BN, SiC, ZnSe, GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaN, BAlGaN, and BInAlGaN. Especially as a material of a light emitting layer capable of efficiently emitting a short wavelength of visible light from an ultraviolet region capable of efficiently exciting a fluorescent substance, a nitride semiconductor (for example, a nitride semiconductor containing Al or Ga, a nitride containing In or Ga) the semiconductor as in X Al Y Ga 1-X -Y N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) can be mentioned as more preferable.

また、半導体の構造としては、MIS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好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶比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でより出力を向上させることもできる。   As a semiconductor structure, a homostructure having a MIS junction, a pn junction, or the like, a heterostructure, or a double hetero configuration is preferably exemplified. Various emission wavelengths can be selected depending on the semiconductor layer material and the mixed crystal ratio. Further, the output can be further improved by adopting a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed in a thin film that produces a quantum effect.

窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO、GaAs、GaN等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を利用することが好ましい。このサファイア基板上にHVPE法やMOCVD法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にGaN、AlN、GaAIN等の低温で成長させ非単結晶となるバッファ層を形成しその上にpn接合を有する窒化物半導体を形成させる。   When a nitride semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, GaAs, or GaN is preferably used for the semiconductor substrate. In order to form a nitride semiconductor with good crystallinity with high productivity, it is preferable to use a sapphire substrate. A nitride semiconductor can be formed on the sapphire substrate by HVPE method, MOCVD method or the like. A buffer layer made of GaN, AlN, GaAIN or the like is grown at a low temperature on the sapphire substrate to form a non-single crystal, and a nitride semiconductor having a pn junction is formed thereon.

窒化物半導体を使用したpn接合を有する紫外領域を効率よく発光可能な発光素子例として、バッファ層上に、サファイア基板のオリフラ面と略垂直にSiO2をストライプ状に形成する。ストライプ上にHVPE法を用いてGaNを成長させる。続いて、MOCVD法により、n型窒化ガリウムで形成した第1のコンタクト層、n型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第1のクラッド層、窒化インジウム・アルミニウム・ガリウムの井戸層と窒化アルミニウム・ガリウムの障壁層を複数積層させた多重量子井戸構造とされる活性層、p型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第2のクラッド層、p型窒化ガリウムで形成した第2のコンタクト層を順に積層させたダブルへテロ構成などの構成が挙げられる。活性層にガイド層及び共振器端面を設け半導体レーザ素子とすることもできる。 As an example of a light emitting element capable of efficiently emitting light in an ultraviolet region having a pn junction using a nitride semiconductor, SiO 2 is formed in a stripe shape on the buffer layer substantially perpendicular to the orientation flat surface of the sapphire substrate. GaN is grown on the stripe using the HVPE method. Subsequently, a first contact layer formed of n-type gallium nitride, a first cladding layer formed of n-type aluminum nitride / gallium, a well layer of indium nitride / aluminum / gallium, and aluminum nitride / gallium are formed by MOCVD. An active layer having a multiple quantum well structure in which a plurality of barrier layers are stacked, a second cladding layer formed of p-type aluminum nitride / gallium, and a second contact layer formed of p-type gallium nitride are sequentially stacked. Examples include a double hetero configuration. A semiconductor laser device may be provided by providing a guide layer and a cavity end face in the active layer.

窒化物半導体は、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型窒化物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型窒化物半導体を形成させる場合は、p型ドーパントであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせることが好ましい。窒化物半導体は、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、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。サファイア基板をとらない場合は、第1のコンタクト層の表面までp型側からエンチングさせ各コンタクト層を露出させる。各コンタクト層上にそれぞれ電極形成後、半導体ウエハからチップ状にカットさせることで窒化物半導体からなる発光素子を形成させることができる。   Nitride semiconductors exhibit n-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired n-type nitride semiconductor, for example, to improve luminous efficiency, it is preferable to appropriately introduce Si, Ge, Se, Te, C, etc. as an n-type dopant. On the other hand, when forming a p-type nitride semiconductor, it is preferable to dope p-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba. Since nitride semiconductors are not easily converted to p-type by simply doping with a p-type dopant, it is preferable to reduce resistance by heating in a furnace or plasma irradiation after introducing the p-type dopant. When the sapphire substrate is not used, the contact layer is exposed by etching from the p-type side to the surface of the first contact layer. A light emitting element made of a nitride semiconductor can be formed by cutting the semiconductor wafer into chips after forming electrodes on each contact layer.

本形態の発光装置において、蛍光物質を結着させる材料は、量産性を向上させるため、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性樹脂を利用することが好ましい。ここで、蛍光物質の励起効率や透光性樹脂の劣化等を考慮すると、発光素子は、青色域に発光スペクトルを有し、その主発光波長は400nm以上500nm以下が好ましく、420nm以上490nm以下がより好ましい。   In the light-emitting device of this embodiment, it is preferable to use a light-transmitting resin such as an epoxy resin or a silicone resin as the material for binding the fluorescent substance in order to improve mass productivity. Here, in consideration of excitation efficiency of the fluorescent substance, deterioration of the light-transmitting resin, and the like, the light-emitting element has an emission spectrum in a blue region, and the main emission wavelength is preferably 400 nm to 500 nm, preferably 420 nm to 490 nm. More preferred.

以下、本発明に係る希土類アルミネート蛍光体を有する発光装置について実施例を挙げて説明するが、この実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the light emitting device having the rare earth aluminate phosphor according to the present invention will be described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

図1は、本実施例における発光装置100の模式的な上面図を示す。図2は、図1のI−Iにおける断面図を示す。本実施例における発光装置100は、発光素子が載置された凹部を有する支持部材110と、発光素子103および該発光素子103に接続する導電性ワイヤ102を覆う被覆部材108と、該被覆部材108に含有される蛍光物質109と、を備える。また、発光装置100は、図1に示されるように、支持部材110の四隅に切欠部を有し、その切欠部において導体配線101が露出されており、外部の電極と電気的に接続することができる。なお、切欠部において露出された導体配線101は、支持部材110の凹部内に配された導体配線104と電気的に接続している。   FIG. 1 is a schematic top view of a light emitting device 100 according to this embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. The light emitting device 100 according to this embodiment includes a support member 110 having a recess in which a light emitting element is placed, a covering member 108 that covers the light emitting element 103 and the conductive wire 102 connected to the light emitting element 103, and the covering member 108. And a fluorescent material 109 contained in the. Further, as shown in FIG. 1, the light emitting device 100 has notches at four corners of the support member 110, and the conductor wiring 101 is exposed at the notches, and is electrically connected to external electrodes. Can do. Note that the conductor wiring 101 exposed at the notch is electrically connected to the conductor wiring 104 disposed in the recess of the support member 110.

本実施例における発光素子は、発光層として発光ピーク波長が約460nmのInGaN半導体を有するLEDチップとする。このLEDチップの具体的な素子構造は、サファイア基板上に、アンドープの窒化物半導体であるn型GaN層、Siドープのn型電極が形成されn型コンタクト層となるGaN層、アンドープの窒化物半導体であるn型GaN層、窒化物半導体であるn型AlGaN層、次に発光層を構成するInGaN層の単一量子井戸構造としてある。発光層上にはMgがドープされたp型クラッド層としてAlGaN層、Mgがドープされたp型コンタクト層であるGaN層を順次積層させた構成としてある。なお、サファイア基板上には低温でGaN層を形成させバッファ層とさせてある。また、p型半導体は、成膜後400℃以上でアニールさせてある。   The light emitting element in this example is an LED chip having an InGaN semiconductor with an emission peak wavelength of about 460 nm as a light emitting layer. The specific element structure of this LED chip is that an n-type GaN layer that is an undoped nitride semiconductor on a sapphire substrate, a GaN layer that forms an n-type contact layer by forming an Si-doped n-type electrode, and an undoped nitride The single quantum well structure includes an n-type GaN layer that is a semiconductor, an n-type AlGaN layer that is a nitride semiconductor, and then an InGaN layer that constitutes a light-emitting layer. On the light emitting layer, an AlGaN layer as a p-type cladding layer doped with Mg and a GaN layer as a p-type contact layer doped with Mg are sequentially laminated. A GaN layer is formed on the sapphire substrate at a low temperature to serve as a buffer layer. The p-type semiconductor is annealed at 400 ° C. or higher after film formation.

サファイア基板上の窒化物半導体に対し、エッチングを行うことにより、pn各コンタクト層表面を露出させる。各コンタクト層上に、スパッタリング法を用いて正負各台座電極をそれぞれ形成させる。こうして出来上がった半導体ウエハに対してスクライブラインを引いた後、外力により分割させ発光素子としてLEDチップとする。   Etching is performed on the nitride semiconductor on the sapphire substrate to expose the surface of each pn contact layer. Positive and negative pedestal electrodes are formed on each contact layer by sputtering. After a scribe line is drawn on the semiconductor wafer thus completed, it is divided by an external force to form an LED chip as a light emitting element.

支持部材110の凹部底面の中央に、エポキシ樹脂を接着剤としてLEDチップをダイボンディングさせる。この接着剤を140度2時間で硬化後、LEDチップの電極と、支持部材110の導体配線104と、を直径30μmの金線にて、それぞれワイヤーボンディングさせる。   An LED chip is die-bonded to the center of the bottom surface of the recess of the support member 110 using an epoxy resin as an adhesive. After this adhesive is cured at 140 ° C. for 2 hours, the electrode of the LED chip and the conductor wiring 104 of the support member 110 are each wire-bonded with a gold wire having a diameter of 30 μm.

次に、本実施例における蛍光体の形成方法について説明する。まず、原料としてScを20.7g、CeOを2.58g、Gdを51.7g、Alを10.2gそれぞれ秤量し、適量のフラックスともにボールミル等の混合機によって乾式で充分に混合する。次に、混合された原料をアルミナ等の坩堝に詰め、N、Hの還元雰囲気中にて300℃/hrで1100〜1400℃まで昇温し、恒温部1200〜1400℃で約3時間焼成する。得られた焼成品を粉砕、分散、篩過してGd2.85Ce0.15ScAl12の組成式で表される蛍光体の粉末を得る。得られた蛍光体の460nm励起による発光色は、黄色領域の光である。 Next, a method for forming a phosphor in this example will be described. First, Sc 2 O 3 as a raw material 20.7 g, a CeO 2 2.58 g, Gd 2 a O 3 51.7 g, Al 2 a O 3 were weighed 10.2g, respectively, a mixer such as a ball mill both appropriate amount of flux Mix thoroughly dry. Next, the mixed raw materials are packed in a crucible such as alumina, and the temperature is raised to 1100 to 1400 ° C. at 300 ° C./hr in a reducing atmosphere of N 2 and H 2 , and the temperature is kept at 1200 to 1400 ° C. for about 3 hours. Bake. The obtained pulverized calcined product, the dispersion to obtain a powder of the phosphor represented by a composition formula of Gd 2.85 Ce 0.15 Sc 3 Al 2 O 12 sieved. The emission color of the obtained phosphor by excitation at 460 nm is light in the yellow region.

本実施例における発光装置100において、支持部材110の凹部にて形成される被覆部材108は、蛍光物質109を含有する波長変換部材とする。本実施例における被覆部材108の形成方法について説明する。まず、シリコーン樹脂組成物に、上記アルカリ土類酸化物蛍光体を10wt%含有させ、自転公転ミキサーにて5分間攪拌を行う。こうして得られた硬化性組成物をパッケージの凹部内に充填させる。最後に、70℃×2時間、及び150℃×1時間熱処理を施す。   In the light emitting device 100 according to the present embodiment, the covering member 108 formed in the concave portion of the support member 110 is a wavelength conversion member containing the fluorescent material 109. A method for forming the covering member 108 in this embodiment will be described. First, 10 wt% of the alkaline earth oxide phosphor is contained in the silicone resin composition, and the mixture is stirred for 5 minutes with a rotation and revolution mixer. The curable composition thus obtained is filled into the recesses of the package. Finally, heat treatment is performed at 70 ° C. × 2 hours and 150 ° C. × 1 hour.

本実施例により、発光素子からの青色領域の発光と、該発光を吸収した蛍光物質による黄色領域の蛍光との混色光を発する発光装置とすることができる。   According to this embodiment, a light-emitting device that emits mixed light of light emitted from a light-emitting element in a blue region and fluorescence in a yellow region by a fluorescent material that has absorbed the light emission can be provided.

本実施例は、実施例1により形成された第一の発光装置と、以下に述べる第二の発光装置と組み合わせた照明装置とする。   In this example, the lighting device is a combination of the first light-emitting device formed in Example 1 and the second light-emitting device described below.

まず、本実施例の第二の発光装置における蛍光体は、以下のようにして形成させる。まず、Y、Gd、Ce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させる。これを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムと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を混合して坩堝に詰め、空気中1400℃の温度で3時間焼成して焼成品を得た。焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して形成させた。このようにして、上述の表2で比較例2として示したGd0.6Ce0.032.4Al512で表される蛍光体を形成させる。この蛍光体を実施例1と同様に、支持部材の凹部に形成される被覆部材に含有させることにより、第二の発光装置を得る。 First, the phosphor in the second light-emitting device of this example is formed as follows. First, a solution obtained by dissolving rare earth elements of Y, Gd, and Ce in acid at a stoichiometric ratio is coprecipitated with oxalic acid. A co-precipitated oxide obtained by firing this and aluminum oxide are mixed to obtain a mixed raw material. This was mixed with ammonium fluoride as a flux, packed in a crucible, and fired in air at a temperature of 1400 ° C. for 3 hours to obtain a fired product. The fired product was ball milled in water, washed, separated, dried, and finally formed through a sieve. In this way, the phosphor represented by Gd 0.6 Ce 0.03 Y 2.4 Al 5 O 12 shown as Comparative Example 2 in Table 2 above is formed. Similar to Example 1, the phosphor is contained in a covering member formed in the concave portion of the support member, thereby obtaining a second light emitting device.

さらに、第一の発光装置と第二の発光装置を組み合わせ、第一の発光装置および第二の発光装置ごとに明るさが異なる照明装置とする。すなわち、第一の発光装置および第二の発光装置に同じ電力量を投入することにより、発光素子からの光と蛍光物質の蛍光との混色光を、それぞれの発光装置から出力させる。これにより、発光特性に優れたガーネット構造を有する蛍光体の種類を変えるだけで、電力量を発光装置ごとに制御する駆動手段を必要とすることなく、色調を略一定とし所定の観測領域ごとに輝度を段階的に変化させた簡易な照明装置を得ることができる。   Further, the first light-emitting device and the second light-emitting device are combined to form a lighting device having different brightness for each of the first light-emitting device and the second light-emitting device. That is, by supplying the same amount of power to the first light emitting device and the second light emitting device, mixed light of light from the light emitting element and fluorescence of the fluorescent material is output from each light emitting device. As a result, the color tone is made substantially constant for each predetermined observation region without requiring a driving means for controlling the amount of power for each light-emitting device, by simply changing the type of phosphor having a garnet structure with excellent emission characteristics. A simple lighting device in which the luminance is changed stepwise can be obtained.

本発明に係る発光装置は、電飾、信号、照明、ディスプレイ、インジケータ、携帯電話のバックライトなどの各種光源に利用することができる。   The light emitting device according to the present invention can be used for various light sources such as lighting, signals, illumination, displays, indicators, and backlights of mobile phones.

図1は、本発明の一実施例における発光装置の模式的な上面図である。FIG. 1 is a schematic top view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施例における発光装置の模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施例における蛍光体の発光特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the light emission characteristics of the phosphor in one example of the present invention. 図4は、本発明の一実施例における蛍光体の発光特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the light emission characteristics of the phosphor in one example of the present invention. 図5は、本発明の一実施例における蛍光体の発光特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the light emission characteristics of the phosphor in one example of the present invention. 図6は、本発明の一実施例における蛍光体の発光特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the light emission characteristics of the phosphor in one example of the present invention. 図7は、本発明の比較例とする蛍光体の発光特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the light emission characteristics of a phosphor as a comparative example of the present invention. 図8は、本発明の比較例とする蛍光体の発光特性を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the light emission characteristics of a phosphor as a comparative example of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

100・・・半導体装置
101、104・・・導体配線
102・・・導電性ワイヤ
103・・・半導体素子
108・・・被覆部材
109・・・蛍光物質
110・・・支持部材

DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Semiconductor device 101, 104 ... Conductor wiring 102 ... Conductive wire 103 ... Semiconductor element 108 ... Cover member 109 ... Fluorescent substance 110 ... Support member

Claims (3)

半導体発光素子と、その半導体発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光物質と、を備えた発光装置において、
前記蛍光物質は、一般式が次式で表される蛍光体を含むことを特徴とする発光装置。
(Gd1−y,Ce(Al1−m,Sc12
ただし、y、mは、0.0001≦y≦0.3、0.1≦m≦0.9である。
In a light emitting device comprising: a semiconductor light emitting element; and a fluorescent material that emits light having a different wavelength by absorbing at least part of the light from the semiconductor light emitting element.
The phosphor material includes a phosphor having a general formula represented by the following formula:
(Gd 1-y, Ce y ) 3 (Al 1-m, Sc m) 5 O 12
However, y and m are 0.0001 ≦ y ≦ 0.3 and 0.1 ≦ m ≦ 0.9.
前記蛍光物質は、希土類アルミン酸塩系蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類アルミン酸塩、希土類酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体あるいは有機錯体蛍光体から選択される少なくとも一種の蛍光体を含む請求項1に記載の発光装置。   The fluorescent material includes rare earth aluminate-based phosphor, alkaline earth silicate phosphor, alkaline earth halogen apatite phosphor, alkaline earth borate halogen phosphor, alkaline earth aluminate, rare earth oxysulfide The light emitting device according to claim 1, comprising at least one phosphor selected from a phosphor, a nitride phosphor, an oxynitride phosphor, or an organic complex phosphor. 前記請求項1に記載の第一の発光装置と、前記請求項1に記載の蛍光体に替えて、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を備えた第二の発光装置と、から構成されており、
前記第一の発光装置および前記第二の発光装置に投入される電力量が略同じであることを特徴とする照明装置。
The first light-emitting device according to claim 1, and a second light-emitting device including a yttrium, aluminum, and garnet phosphor instead of the phosphor according to claim 1. ,
The lighting device, wherein the amounts of electric power supplied to the first light emitting device and the second light emitting device are substantially the same.
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