JP5273108B2 - 発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置 - Google Patents
発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5273108B2 JP5273108B2 JP2010198832A JP2010198832A JP5273108B2 JP 5273108 B2 JP5273108 B2 JP 5273108B2 JP 2010198832 A JP2010198832 A JP 2010198832A JP 2010198832 A JP2010198832 A JP 2010198832A JP 5273108 B2 JP5273108 B2 JP 5273108B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphor
- light
- mixture
- emitting element
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Description
中でも、In添加GaN系青色LEDとCe付活イットリウムアルミニウムガーネット系黄色蛍光体を組み合わせた白色LEDが代表的な発光素子として挙げられるが、従来から指摘されている赤色領域(600nm以上)の光量が少ないこと、及び、青緑色領域(480〜510nm)の光量が少ないことが問題であり、発光素子からの光の平均演色評価数Raが低く、改良が求められていた。
本発明の発光素子は、波長変換材料としての蛍光体と、可視光を発光する半導体発光素子とを含む発光素子であって、該蛍光体が、酸化物、酸窒化物、窒化物からなる群から選ばれる少なくとも1種以上の蛍光体であって、且つ、半導体発光素子からの可視光により励起される際の室温においての発光効率が35%以上の2種類以上の蛍光体の混合物からなり、該混合物が、第1の蛍光体と、第1の蛍光体からの発光を吸収し得る第1の蛍光体とは異なる第2の蛍光体を含有し、第1の蛍光体を蛍光体の混合物に対して重量百分率で85%以上含有するものである。
また、半導体発光素子からの発光波長における第2の蛍光体の吸収効率が、第1の蛍光体の発光ピーク波長における第2の蛍光体の吸収効率より大きいことが好ましく、この場合には、半導体発光素子からの発光が第2の蛍光体に吸収されて第2の蛍光体が励起されて発光する確率が、第1の蛍光体からの発光が第2の蛍光体に吸収されて第2の蛍光体が励起されて発光する確率より高くなり、発光効率がより高い発光素子を得ることができるので好ましい。
第1の蛍光体の発光ピーク波長L1が490nm≦L1≦550nmの範囲より小さいか大きい場合や、第2の蛍光体の発光ピーク波長L2が600nm≦L2≦700nmの範囲より小さいか大きい場合には、輝度と演色性に劣る発光素子となり好ましくない。この理由で、第1の蛍光体の発光ピーク波長L1が500nm≦L1≦540nmの範囲とし、第2の蛍光体の発光ピーク波長L2が610nm≦L2≦670nmの範囲とすることがより好ましい。また、第1の蛍光体の発光ピーク波長L1が510nm≦L1≦540nmの範囲とし、第2の蛍光体の発光ピーク波長L2が620nm≦L2≦660nmの範囲とすることにより、緑色や赤色が強く高輝度で演色性が高いだけではなく、画像表示装置に使用する際に色再現範囲が広くなるので特に好ましい。
第1の蛍光体としては、下記一般式(1)又は(2)で表される母体結晶内に発光中心イオンとして少なくともCeを含有する蛍光体が挙げられ、少なくともいずれかを含むことが、発光素子を使用している際の劣化が少なく、発光素子の使用温度の変化による輝度の変化が少なく、高輝度で演色性の高い発光素子を得る上で特に好ましい。
M4 eM5 fOg (2)
以下、上記一般式(1)について説明する。
M1は2価の金属元素、M2は3価の金属元素、M3は4価の金属元素をそれぞれ示し、a、b、c、dはそれぞれ下記の範囲の数である。
1.8≦b≦2.2
2.7≦c≦3.3
11.0≦d≦13.0
ここで、式(1)におけるM1は2価の金属元素であるが、発光効率等の面から、Mg、Ca、Zn、Sr、Cd、及びBaからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、Mg、Ca、又はZnであることが更に好ましく、Caが特に好ましい。この場合、Caは単独系でも良く、Mgとの複合系でもよい。基本的には、M1は上記において、好ましいとされる元素からなることが好ましいが、性能を損なわない範囲で、他の2価の金属元素を含んでいてもよい。
又、式(1)において、a、b、c、dはそれぞれ2.7≦a≦3.3、1.8≦b≦2.2、2.7≦c≦3.3、11.0≦d≦13.0の範囲の数である。本蛍光体は、発光中心イオンの元素が、M1、M2、M3のいずれかの金属元素の結晶格子の位置に置換するか、或いは、結晶格子間の隙間に配置する等により、a〜dは上記範囲の中で変動するが、本蛍光体の結晶構造はガーネット結晶構造であり、a=3、b=2、c=3、d=12の体心立方格子の結晶構造をとるのが一般的である。
M4 eM5 fOg (2)
ここで、式(2)中、M4は2価の金属元素、M5は3価の金属元素をそれぞれ示し、e、f、gはそれぞれ下記の範囲の数である。
0.9≦e≦1.1
1.8≦f≦2.2
3.6≦g≦4.4
式(2)におけるM4は2価の金属元素であるが、発光効率等の面から、Mg、Ca、Zn、Sr、Cd、及びBaからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、Mg、Ca、又はZnであることが更に好ましく、Caが特に好ましい。この場合、Caは単独系でも良く、Mgとの複合系でもよい。基本的には、M4は上記において好ましいとされる元素からなることが好ましいが、性能を損なわない範囲で、他の2価の金属元素を含んでいても良い。
元素比は、下記の範囲とするのが発光特性の面で好ましい。特に、付活剤となるCeの濃度は、小さすぎると発光する付活剤が少なすぎて発光強度が低く、大きすぎると濃度消光が大きくなって発光強度が下がる。発光強度の観点から、Ceの濃度は、M4の1モルに対してモル比で0.0001以上0.3以下の範囲が好ましく、0.001以上0.1以下の範囲がより好ましく、0.005以上0.05以下の範囲が更に好ましい。
Aは、M元素以外の2価の金属元素からなる群から選ばれる1種または2種以上の元素であるが、中でも、Mg、Ca、Sr、Baからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素であることが好ましく、Caであることが更に好ましい。
Eは、3価の金属元素からなる群から選ばれる1種または2種以上の元素であるが、中でも、B、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd、Luからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素であることが好ましく、Alであることが更に好ましい。
上記組成物の具体的な組成式としては、例えば、下記一般式(3)で示される。
MaAbDcEdXe (3)
式(3)中、a、b、c、d、eの値は、
0.00001≦ a ≦0.1 ・・・・・・・・・・・・・・・(i)
a+b=1・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(ii)
0.5≦ c ≦ 4 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(iii)
0.5≦ d ≦ 8 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(iv)
0.8×(2/3+4/3×c+d)≦ e ・・・・・・・・・・(v)
e≦ 1.2×(2/3+4/3×c+d) ・・・・・・・・・・(vi)
の条件を全て満たす値から選ばれる。
c値はSiなどのD元素の含有量であり、0.5≦ c ≦4で示される量である。好ましくは、0.5≦ c ≦1.8、さらに好ましくはc=1がよい。c値が0.5より小さい場合および4より大きい場合は発光輝度が低下する。0.5≦ c ≦1.8の範囲は発光輝度が高く、中でもc=1が特に発光輝度が高い。
e値はNなどのX元素の含有量であり、
0.8×(2/3+4/3×c+d)以上1.2×(2/3+4/3×c+d)以下で示される量である。さらに好ましくは、e=3がよい。e値がこの値の範囲外では発光輝度が低下する。
X元素がNまたはNとOとの混合物の場合、(Oのモル数)/(Nのモル数+Oのモル数)は大きすぎると発光強度が低くなる。発光強度の観点からは(Oのモル数)/(Nのモル数+Oのモル数)は0.5以下が好ましく、0.3以下がより好ましく、0.1以下が発光波長640〜660nmに発光ピーク波長を持つ色純度の良い赤色蛍光体となるので、更に好ましい。また、(Oのモル数)/(Nのモル数+Oのモル数)を0.1〜0.3とすることで発光ピーク波長を600〜640nmに調整でき、人間の視感度が高い波長域に近づくために輝度の高い発光素子が得られるので、別の観点で好ましい。
すなわち、第1の蛍光体と第2の蛍光体を混合してそれを半導体発光素子からの光が直接照射される部位に配置する際に、半導体発光素子の近くでそれからの光が直接照射される場所には蛍光体混合物中の第1の蛍光体の混合比率を比較的低くし、半導体発光素子から遠くなりそれからの光が直接照射されない場所には蛍光体混合物に含まれる第1の蛍光体の混合比率を比較的高くすることが好ましい。この様に蛍光体混合比率にグラデーションを付けることにより、半導体発光素子からの光の一部をまず第2の蛍光体が多く混合されている部分に吸収させて第2の蛍光体を強く励起し、次に第2の蛍光体に吸収されなかった残りの光で、第1の蛍光体の比率のより多い蛍光体混合物を励起させることにより、蛍光体全体の発光効率を高くすることができる。
次に、発光ピーク波長460nmのIn添加GaN系半導体発光素子からの青色発光をこの蛍光体混合物に照射したところ、蛍光体はCIE色度座標における色度座標値(x、y)が(0.420、0.500)の発光を示した。
そのために、本発光素子を使用することで、従来の製品と比較して高い輝度を有し色再現範囲の広い画像表示装置や、高輝度で演色性の高い照明装置を得ることができることが分かった。
0nmに発光ピーク波長を有する第2の窒化物の蛍光体とを、第1の蛍光体を重量百分率が95%となるように混合して蛍光体の混合物を得た。
次に、波長460nmのIn添加GaN系半導体発光素子からの青色発光をこの蛍光体混合物に照射したところ、蛍光体はCIE色度座標における色度座標値(x、y)が(0.420、0.495)の発光を示した。
その結果、この白色LEDは、色温度が6400K、CIE色度座標値x、yがそれぞれ0.320、0.320、平均演色性評価数Raが89、全光束が2.3lmとなる発光特性を有し、平均演色評価数と全光束が従来の擬白色LEDと比較して顕著に高く良好な発光を示した。
2;マウントリード
3;インナーリード
4;半導体発光素子
5;蛍光体含有樹脂部
6;導電性ワイヤー
7;モールド部材
8;面発光照明装置
9;拡散板
10;保持ケース
Claims (6)
- 波長変換材料としての蛍光体と樹脂との混合物であって、該蛍光体が、酸化物、酸窒化物、窒化物からなる群から選ばれる少なくとも1種以上の蛍光体であって、且つ、半導体発光素子からの可視光により励起される2種類以上の蛍光体の混合物からなり、該混合物が、第1の蛍光体と、第1の蛍光体からの発光を吸収し得る第1の蛍光体とは異なる下記一般式(3)で示される第2の蛍光体を含有し、第1の蛍光体を蛍光体の混合物に対して重量百分率で85%以上含有し、
380〜480nmの可視域にピーク波長を有する半導体発光素子で発光させた場合の第1の蛍光体の発光ピーク波長L1が500nm≦L1≦540nmの範囲であり、且つ、第2の蛍光体の発光ピーク波長L2が610nm≦L2≦670nmの範囲であり、
前記半導体発光素子からの発光と、該半導体発光素子からの発光により照射されることにより励起される該蛍光体の混合物からの発光との合成光が白色を示す
ことを特徴とする蛍光体と樹脂との混合物。
M a A b D c E d X e (3)
(式(3)中、
Mは、Euであり、
Aは、Mg、Ca、Sr、Baからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素であり、
Dは、Siであり、
Eは、Alであり、
Xは、O、Nからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素であり、
a、b、c、d、eの値は、
0.00001≦a≦0.1
a+b=1
0.5≦c≦1.8
0.5≦d≦1.8
0.8×(2/3+4/3×c+d)≦e
e≦1.2×(2/3+4/3×c+d)
の条件を全て満たす値から選ばれる。) - 前記半導体発光素子からの発光により照射される際の蛍光体混合物からの発光の色度座標値(x、y)が、CIE色度座標における色度座標値で(0.450、0.350)、(0.550、0.450)、(0.400、0.600)、(0.300、0.500)を頂点とする四辺形で囲まれる範囲となる
ことを特徴とする請求項1に記載の蛍光体と樹脂との混合物。 - 前記式(3)中、少なくとも、A元素にCaを含み、X元素にNを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載蛍光体と樹脂との混合物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光体と樹脂との混合物を硬化させたことを特徴とする混合物の硬化物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光体と樹脂との混合物、又は、請求項4に記載の硬化物を用いたことを特徴とする白色発光装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光体と樹脂との混合物、又は、請求項4に記載の硬化物を用いた
ことを特徴とする照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010198832A JP5273108B2 (ja) | 2010-09-06 | 2010-09-06 | 発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010198832A JP5273108B2 (ja) | 2010-09-06 | 2010-09-06 | 発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004194509A Division JP5226929B2 (ja) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | 発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011023732A JP2011023732A (ja) | 2011-02-03 |
JP2011023732A5 JP2011023732A5 (ja) | 2013-04-18 |
JP5273108B2 true JP5273108B2 (ja) | 2013-08-28 |
Family
ID=43633477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010198832A Active JP5273108B2 (ja) | 2010-09-06 | 2010-09-06 | 発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5273108B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014165225A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 発光モジュールおよび照明装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003133595A (ja) * | 2001-10-24 | 2003-05-09 | Seiwa Electric Mfg Co Ltd | 発光ダイオードランプ、これに用いられる赤色蛍光体及びこれに用いられるフィルタ |
JP3837588B2 (ja) * | 2003-11-26 | 2006-10-25 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 蛍光体と蛍光体を用いた発光器具 |
JP3931239B2 (ja) * | 2004-02-18 | 2007-06-13 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 発光素子及び照明器具 |
-
2010
- 2010-09-06 JP JP2010198832A patent/JP5273108B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011023732A (ja) | 2011-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5777520B2 (ja) | 白色発光ランプおよびそれを用いた白色led照明装置 | |
JP4559496B2 (ja) | 発光装置 | |
US8427044B2 (en) | Light emitting device, and lighting system, image display using the same | |
JP5721921B2 (ja) | 白色発光装置及び照明装置 | |
JP4880892B2 (ja) | 蛍光体,蛍光体の製造方法およびこれを用いた発光装置 | |
TW200849669A (en) | White light-emitting lamp and illuminating device using the same | |
JP2013201434A (ja) | 発光装置、表示装置および照明装置 | |
JP2003273409A (ja) | 赤色不足補償蛍光発光素子 | |
TW201226527A (en) | Fluorescent substance and light-emitting device employing the same | |
JP2006309209A (ja) | 画像表示装置 | |
US8497625B2 (en) | Light emitting module and phosphor | |
JP5323308B2 (ja) | 発光モジュール | |
JP5098221B2 (ja) | 発光装置、照明装置、ディスプレイ用バックライトおよびディスプレイ | |
JP5286639B2 (ja) | 蛍光体混合物、発光装置、画像表示装置、及び照明装置 | |
JP2007005781A5 (ja) | ||
JP5527445B2 (ja) | 発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置 | |
JP2001240858A (ja) | 蛍光体 | |
JP4098354B2 (ja) | 白色発光装置 | |
JP5273108B2 (ja) | 発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置 | |
JP2006332202A (ja) | 発光装置、発光装置の製造方法、及びそれを用いた照明装置、画像表示装置用バックライト並びに画像表示装置 | |
JP5652426B2 (ja) | 蛍光体混合物、発光装置、画像表示装置、及び照明装置 | |
JP2005286351A (ja) | 発光装置の製造方法 | |
JP2015154048A (ja) | 発光素子およびそれを用いた照明装置、画像表示装置 | |
JP2012033945A (ja) | 発光装置、照明装置、ディスプレイ用バックライトおよびディスプレイ | |
JP2016155893A (ja) | アルミン酸塩蛍光体及び発光装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130305 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130408 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130416 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130429 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5273108 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |