JP5171981B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
(1) Eu2+で付活され、500nm以上560nm未満の波長領域に発光ピークを有するアルカリ土類金属オルト珪酸塩系、チオガレート系、アルミン酸塩系及び窒化物系(ニトリドシリケート系やサイアロン系等)の緑色蛍光体、例えば、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+、BaSiN2:Eu2+、Sr1.5Al3Si9N16:Eu2+等の蛍光体。
(2) Eu2+で付活され、560nm以上600nm未満の波長領域に発光ピークを有するアルカリ土類金属オルト珪酸塩系、チオガレート系及び窒化物系(ニトリドシリケート系やサイアロン系等)の黄色蛍光体、例えば、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、CaGa2S4:Eu2+、0.75(Ca0.9Eu0.1)O・2.25AlN・3.25Si3N4:Eu2+、Ca1.5Al3Si9N16:Eu2+、(Sr,Ca)2SiO4:Eu2+、CaSiAl2O3N2:Eu2+、CaSi6AlON9:Eu2+等の蛍光体。
(3) Eu2+で付活され、600nm以上660nm未満の波長領域に発光ピークを有する窒化物系(ニトリドシリケート系、ニトリドアルミノシリケート系等)の赤色蛍光体、例えば、Sr2Si5N8:Eu2+、SrSiN2:Eu2+、SrAlSiN3:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+、Sr2Si4AlON7:Eu2+等の蛍光体。
(4) Eu2+又はCe3+で付活され、490nm以上550nm以下の波長領域に発光ピークを有する窒化物系(ニトリドシリケート系、サイアロン系等)の青緑色又は緑色蛍光体、例えば、Sr2Si5N8:Ce3+、SrSiAl2O3N2:Eu2+、Ca1.5Al3Si9N16:Ce3+等の蛍光体。
(5)Eu2+で付活され、420nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有するアルカリ土類金属オルト珪酸塩系、ハロ燐酸塩系の青緑又は青色蛍光体、例えば、Ba3MgSi2O8:Eu2+、(Sr,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu2+等の蛍光体。
本発明の発光装置の一例は、窒化物蛍光体を含む蛍光体層と発光素子とを備え、上記発光素子は、360nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有し、上記窒化物蛍光体は、上記発光素子が放つ光によって励起されて発光し、上記窒化物蛍光体が放つ発光成分を出力光として少なくとも含む発光装置である。また、上記窒化物蛍光体は、Eu2+で付活され、かつ、組成式(M1-xEux)AlSiN3で表される蛍光体であり、上記Mは、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnから選ばれる少なくとも1つの元素であり、上記xは、式0.005≦x≦0.3を満たす数値である。
本発明の発光装置の他の一例としては、上述した実施形態1の蛍光体層に、Eu2+又はCe3+で付活され、かつ、500nm以上560nm未満の波長領域に発光ピークを有する緑色蛍光体を、さらに含む構成にしてもよい。上記緑色蛍光体は、実施形態1で説明した発光素子が放つ光によって励起されて、500nm以上560nm未満の波長領域に、好ましくは510nm以上550nm以下の波長領域、より好ましくは525nm以上550nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ蛍光体であれば、特に限定されない。
本発明の発光装置のさらに他の一例としては、上述した実施形態1又は実施形態2の蛍光体層に、Eu2+又はCe3+で付活され、かつ、560nm以上600nm未満の波長領域に発光ピークを有する黄色蛍光体を、さらに含む構成にしてもよい。上記黄色蛍光体は、実施形態1で説明した発光素子が放つ光によって励起されて、560nm以上600nm未満の波長領域に、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ蛍光体であれば、特に限定されない。
本発明の発光装置のさらに他の一例としては、上述した実施形態1〜3のいずれかに記載された蛍光体層に、Eu2+で付活された、420nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する青色蛍光体を、さらに含む構成にしてもよい。上記青色蛍光体は、実施形態1で説明した発光素子が放つ光によって励起されて、420nm以上500nm未満の波長領域に、演色性と出力の点で、好ましくは440nm以上480nm以下の波長領域に発光ピークを有する蛍光体であれば、特に限定されない。このとき、発光素子は、実施形態1で説明した発光素子であれば特に限定されないが、紫色発光素子を用いれば、蛍光体材料の選択の幅が広がるために、発光装置が放つ光の光色設計がしやすいだけでなく、発光素子の投入電力等の駆動条件によって発光素子が放つ光の波長位置が変動しても出力光に与える影響が少ないので好ましい。
本発明の発光装置のさらに他の一例は、蛍光体を含む蛍光体層と発光素子とを備え、上記発光素子は、360nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有し、上記蛍光体は、上記発光素子が放つ光によって励起されて発光し、上記蛍光体が放つ発光成分を出力光として少なくとも含む発光装置である。また、上記蛍光体は、Eu2+で付活され、かつ、600nm以上660nm未満の波長領域に発光ピークを有する窒化物蛍光体又は酸窒化物蛍光体と、Eu2+で付活され、かつ、500nm以上600nm未満の波長領域に発光ピークを有するアルカリ土類金属オルト珪酸塩蛍光体とを含み、上記発光素子が放つ光励起下において、これらの蛍光体の内部量子効率が80%以上である。
(1) 420nm以上500nm未満、好ましくは440nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ青色蛍光体と、500nm以上560nm未満、好ましくは510nm以上550nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ緑色蛍光体と、560nm以上600nm未満、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(2) 420nm以上500nm未満、好ましくは440nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ青色蛍光体と、500nm以上560nm未満、好ましくは510nm以上550nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ緑色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(3) 420nm以上500nm未満、好ましくは440nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ青色蛍光体と、560nm以上600nm未満、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(4) 500nm以上560nm未満の波長領域に、好ましくは525nm以上560nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ緑色蛍光体と、560nm以上600nm未満の波長領域に、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
上記黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(5) 上記黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(6) 上記緑色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(7) 500nm以上560nm未満の波長領域に、好ましくは525nm以上560nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ緑色蛍光体と、560nm以上600nm未満の波長領域に、好ましくは565nm以上580nm以下の波長領域に発光ピークを有する光を放つ黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(8) 上記黄色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
(9) 上記緑色蛍光体と、上記窒化物蛍光体とを含む蛍光体層。
本実施例では、発光装置として、図24に示すカード型の照明モジュール光源を作製し、発光特性を評価した。図25は、図24の一部断面図である。
蛍光体に波長625nm付近に発光ピークを有するSr2Si5N8:Eu2+赤色蛍光体(中心粒径:1.8μm、最大内部量子効率:62%)と、波長560nm付近に発光ピークを有するY3Al5O12:Ce3+黄色蛍光体(中心粒径:17.6μm、最大内部量子効率:98%)の2種類を用いて、カード型の照明モジュール光源を実施例1と同様に作製した。蛍光体層3としては、Sr2Si5N8:Eu2+赤色蛍光体とY3Al5O12:Ce3+黄色蛍光体とを重量割合、約1:6で混合し、この混合蛍光体とエポキシ樹脂とを重量割合、約1:14(蛍光体濃度=6.7重量%)で混合したものを用いた。そして実施例1と同様に、半導体発光素子に電流を流すことにより出力光を得て、その発光特性を評価した。
実施例1の(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+緑色蛍光体を、波長555nm付近に発光ピークを有する蛍光体から、波長535nm付近に発光ピークを有する蛍光体に変更し、duvを0として相関色温度を変化させた発光装置を構成し実施例2とした。
本実施例では、実施例1又は2で説明した青色LEDチップ26の代わりに、GaInNを発光層として405nm付近に発光ピークを有する発光を放つ紫色LEDチップを導通搭載して、図24及び図25に示すカード型の照明モジュール光源を作製し、発光特性を評価した。本実施例の出力光は、少なくとも、上記紫色LEDチップが放つ光によって励起されて発光した、蛍光体層3に含まれる蛍光体が放つ光を主体にしてなる混色光である。さらに、この出力光は、蛍光体の種類と量を適宜選択することにより、任意の白色光を得られた。
蛍光体に波長626nm付近に発光ピークを有するLa2O2S:Eu3+赤色蛍光体(中心粒径:9.3μm、最大内部量子効率:84%、405nm励起下での内部量子効率:約50%)と、波長535nm付近に発光ピークを有する(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+緑色蛍光体(中心粒径:15.2μm、最大内部量子効率:97%、405nm励起下での内部量子効率:約97%)と、波長450nm付近に発光ピークを有するBaMgAl10O17:Eu2+青色蛍光体(中心粒径:8.5μm、最大内部量子効率:約100%、405nm励起下での内部量子効率:約100%)の3種類を用いて、カード型の照明モジュール光源を実施例3と同様に作製した。蛍光体層3としては、La2O2S:Eu3+赤色蛍光体と(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+緑色蛍光体とBaMgAl10O17:Eu2+青色蛍光とを重量割合、約155:20:33で混合し、この混合蛍光体とエポキシ樹脂とを重量割合、約1:3(蛍光体濃度=25重量%)で混合したものを用いた。そして実施例3と同様に、半導体発光素子に電流を流すことにより出力光を得て、その発光特性を評価した。
2 蛍光体
3 蛍光体層
4 サブマウント素子
5 リードフレーム
6 カップ
7 封止材
8 筐体
9 半導体発光素子
10 出力光
11 発光部
12 照明モジュール
13 スイッチ
14 ねじ込み式口金
15 反射板
16 蛍光体の内部量子効率
17 蛍光体の外部量子効率
18 蛍光体の励起スペクトル
19 蛍光体の発光スペクトル
21 半導体発光素子
22 Siダイオード素子
23 n電極
24 p電極
25 マイクロバンブ
26 青色LEDチップ
27 アルミニウム金属基板
28 第1の絶縁体厚膜
29 銅電極
30 第2の絶縁体厚膜
31a、31b 電極パッド
32 放熱性多層基板
33 裏面電極
34 Auワイヤー
35 ボンディングパッド部
36 アルミニウム金属反射板
37 レンズ
Claims (9)
- 発光素子と蛍光体層とを備え、
前記発光素子は、440nm以上500nm未満の波長領域に発光ピークを有する光を放つ青色発光素子であり、
前記蛍光体層は、500nm以上560nm未満の波長領域に発光ピークを有し、Eu2+又はCe3+を発光中心イオンとして含む緑色蛍光体と、600nm以上660nm未満の波長領域に発光ピークを有し、Eu2+を発光中心イオンとして含む窒化物の赤色蛍光体とを含み、
前記緑色蛍光体と前記赤色蛍光体とは、前記青色発光素子が放つ光によって励起されて発光し、
前記緑色蛍光体、前記赤色蛍光体及び前記青色発光素子が放つ発光成分を出力光として含む発光装置であって、
前記蛍光体層は、Eu2+又はCe3+で付活された蛍光体以外の蛍光体を実質的に含まず、
前記緑色蛍光体は、前記青色発光素子が放つ光のピークである励起波長よりも短波長側に励起ピークを有し、
前記緑色蛍光体は、その励起スペクトルの最長波長側の励起ピークが、420nm未満の波長領域にあり、
前記赤色蛍光体は、組成式(M1-xEux)AlSiN3で表される蛍光体であり、前記Mは、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnから選ばれる少なくとも1つの元素であり、前記xは、式0.005≦x≦0.3を満たす数値であることを特徴とする発光装置。 - 前記緑色蛍光体は、前記青色発光素子が放つ光のピークである励起波長下における内部量子効率が80%以上である請求項1に記載の発光装置。
- 前記蛍光体層は、560nm以上600nm未満の波長領域に発光ピークを有する黄色蛍光体をさらに含む請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記蛍光体層は、前記赤色蛍光体以外の蛍光体として、窒化物蛍光体又は酸窒化物蛍光体を実質的に含まない請求項1〜3のいずれかに記載の発光装置。
- 前記緑色蛍光体は、Eu2+で付活された窒化物蛍光体又は酸窒化物蛍光体、Eu2+で付活されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩蛍光体、Eu2+で付活されたアルミン酸塩蛍光体、Ce3+で付活された窒化物蛍光体又は酸窒化物蛍光体、及びCe3+で付活されたガーネット構造を有する蛍光体からなる群から選ばれる少なくとも1つの緑色蛍光体である請求項1〜4のいずれかに記載の発光装置。
- 前記緑色蛍光体は、Sr1.5Al3Si9N16:Eu2+、Ca1.5Al3Si9N16:Eu2+、CaSiAl2O3N2:Eu2+、SrSiAl2O3N2:Eu2+、CaSi2O2N2:Eu2+、SrSi2O2N2:Eu2+、BaSi2O2N2:Eu2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、(Ba,Ca)2SiO4:Eu2+、SrAl2O4:Eu2+、Sr2Si5N8:Ce3+、Ca1.5Al3Si9N16:Ce3+、Ca2Si5N8:Ce3+、Y3(Al,Ga)5O12:Ce3+、BaY2SiAl4O12:Ce3+、及びCa3Sc2Si3O12:Ce3+からなる群から選ばれるいずれかである請求項1〜5のいずれかに記載の発光装置。
- 前記青色発光素子の発光ピーク波長は、450nm以上480nm以下である請求項1〜6のいずれかに記載の発光装置。
- 前記緑色蛍光体の発光ピーク波長は、510nm以上550nm以下である請求項1〜7のいずれかに記載の発光装置。
- 前記緑色蛍光体の発光ピーク波長は、525nm以上560nm未満である請求項1〜8のいずれかに記載の発光装置。
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