JP5286639B2 - Phosphor mixture, light emitting device, image display device, and illumination device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device which has a high luminance and color rendering properties, and a little color shift of the emitted light, an image display and a lighting unit having the light-emitting device as a light source, and a phosphor mixture for obtaining the light-emitting device. <P>SOLUTION: The phosphor mixture contains at least two types of phosphors and satisfies formula (A): 0.85&le;BR(125)/BR(25)&le;1.15 and formula (B): -0.03&le;x<SB>1</SB>(25)-x<SB>1</SB>(125)&le;0.03 [wherein BR (25) is a brightness of the fluorescence obtained by being excited by a blue light having a peak wavelength of 455 nm at 25&deg;C; x<SB>1</SB>(25) is a chromaticity coordinate value x; BR (125) is a brightness of the fluorescence obtained by being excited by a blue light having a peak wavelength of 455 nm at 125&deg;C; and x<SB>1</SB>(125) is a chromaticity coordinate value x]. The light-emitting device uses the phosphor mixture. The image display and the lighting unit have this light-emitting device. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、波長変換材料として可視光を吸収してより長波長の可視光を発する蛍光体混合物、該蛍光体混合物と発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)等の半導体発光素子とを組み合わせた、輝度と演色性が高く、且つ温度特性が安定なために発光色の変移が少ない発光装置、並びにその発光装置を用いた画像表示装置や照明装置に関する。   The present invention relates to a phosphor mixture that absorbs visible light and emits longer wavelength visible light as a wavelength conversion material, and a combination of the phosphor mixture and a semiconductor light emitting device such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD). In addition, the present invention relates to a light-emitting device that has high luminance and color rendering properties and has a stable temperature characteristic, so that the change in emission color is small, and an image display device and a lighting device using the light-emitting device.

従来より、窒化ガリウム(GaN)系発光ダイオード(LED)等の半導体発光素子と、波長変換材料としての蛍光体とを組み合わせて構成される白色発光の発光装置が、消費電力が小さく長寿命であるということが知られている。そして、これらの発光装置は前記の特徴を活かして画像表示装置や照明装置の発光源として注目されている。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とを組み合わせた白色発光装置が代表的な発光装置として挙げられる。   Conventionally, a white light emitting device composed of a combination of a semiconductor light emitting element such as a gallium nitride (GaN) light emitting diode (LED) and a phosphor as a wavelength conversion material has low power consumption and a long lifetime. It is known that. These light-emitting devices are attracting attention as light-emitting sources of image display devices and illumination devices by taking advantage of the above characteristics. Among them, a white light emitting device in which an In-doped GaN blue LED and a Ce-activated yttrium aluminum garnet yellow phosphor are combined can be cited as a typical light emitting device.

しかし、従来からこの発光装置では、赤色領域(600nm以上)の光量が少ないこと、及び青緑色領域(480nm〜510nm)の光量が少なく演色性が低いことが指摘されている。また、この発光装置は、高い光量を得るために発光装置に流す電流を増加させると、発光装置で発せられる熱により蛍光体の温度が上昇することに伴って蛍光体の蛍光強度が低下する、所謂温度消光現象が顕著になる。このため、この発光装置を使用する場合、青色LEDからの青色光と蛍光体からの黄色光の混色バランスがずれて白色発光装置の発光色が顕著にずれることなどがあった。更に、発光装置の平均演色評価数Raが低く、また、発光装置を使用する際の発光色の変移が大きくなり安定な発光色が得にくいこともあり、より一層の改良が求められていた。   However, conventionally, it has been pointed out that this light emitting device has a small amount of light in the red region (600 nm or more) and a small amount of light in the blue-green region (480 nm to 510 nm) and low color rendering. Further, in this light emitting device, when the current flowing through the light emitting device is increased in order to obtain a high amount of light, the fluorescence intensity of the phosphor decreases as the temperature of the phosphor increases due to the heat emitted from the light emitting device. A so-called temperature quenching phenomenon becomes remarkable. For this reason, when this light-emitting device is used, the mixed color balance of the blue light from the blue LED and the yellow light from the phosphor is shifted, and the emitted light color of the white light-emitting device is significantly shifted. Furthermore, since the average color rendering index Ra of the light-emitting device is low, and the change in the light-emitting color when using the light-emitting device is large, it is difficult to obtain a stable light-emitting color, and further improvements have been demanded.

発光装置の演色性が低いという問題を改良すべく、特許文献1では、(Y1−a−bGdCe(Al1−cGa12系緑色蛍光体の発光色に加え、赤色成分を増大させるために(Ca1−a−bSrEu)S:Eu2+系赤色蛍光体を使用すること、及び、これらの蛍光体を青色LEDで励起することにより白色合成光を発する白色発光装置が得られることを開示している。
また、非特許文献1には、緑色蛍光体としてSrGa:Eu2+、赤色蛍光体としてZnCdS:Ag,Clを使用した白色発光装置が開示されており、特許文献2では、緑色蛍光体として(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga):Eu2+、赤色蛍光体として(Ca,Sr)S:Eu2+を使用した白色発光装置が開示されている。
J.Electrochem.Soc.Vol.150(2003)pp.H57−H60 特開2003−243715号公報 特表2002−531956号公報
In order to improve the problem of low color rendering of the light emitting device, Patent Document 1, (Y 1-a- b Gd a Ce b) 3 (Al 1-c Ga c) the 5 O 12 based green phosphor emission color In addition to using (Ca 1-ab Sr a Eu b ) S: Eu 2+ red phosphors to increase the red component, and exciting these phosphors with a blue LED It is disclosed that a white light emitting device that emits synthetic light can be obtained.
Non-Patent Document 1 discloses a white light emitting device using SrGa 2 S 4 : Eu 2+ as a green phosphor and ZnCdS: Ag, Cl as a red phosphor, and Patent Document 2 discloses a green phosphor. (Sr, Ca, Ba) (Al, Ga) 2 S 4 : Eu 2+ and (Ca, Sr) S: Eu 2+ as a red phosphor are disclosed.
J. et al. Electrochem. Soc. Vol. 150 (2003) pp. H57-H60 JP 2003-243715 A Special Table 2002-53156

しかし、特許文献1記載の従来技術によれば、これらの蛍光体の組合せによって白色発光装置の演色性は改善されるものの、組み合わせる蛍光体のいずれもが温度消光現象を顕著に示す物質であり、白色発光装置に流す電流値を高くするとこの発光装置から発せられる光束が低くなると共に発光色が大きく変移するという課題があった。
また、使用される赤色蛍光体が耐湿性の低い硫化物系赤色蛍光体であるため劣化しやすく、加えてその合成が困難なために製造コストが高く、これを使用して得られる白色発光装置は、耐久性が低く高価格になるという課題もあった。更に、使用される緑色蛍光体の発光色が黄色に偏っているために青緑色領域の発光が不足し演色性が劣るという課題もあった。
However, according to the prior art described in Patent Document 1, although the color rendering of the white light emitting device is improved by the combination of these phosphors, any of the phosphors to be combined is a substance that exhibits a temperature quenching phenomenon, When the value of the current flowing through the white light emitting device is increased, there is a problem that the luminous flux emitted from the light emitting device is lowered and the emission color is largely changed.
Moreover, since the red phosphor used is a sulfide-type red phosphor with low moisture resistance, the white phosphor is prone to deterioration and, in addition, its synthesis is difficult, resulting in high production costs. Has a problem of low durability and high price. Furthermore, since the emission color of the green phosphor used is biased to yellow, there is a problem in that the light emission in the blue-green region is insufficient and the color rendering is inferior.

さらに、非特許文献1や特許文献2に記載の従来技術では、これらの蛍光体の組合せによっても十分な光束と演色性が得られないこと、硫化物が白色発光装置の使用時に劣化し易く、また、これらのいずれの蛍光体も温度消光が顕著に観察される物質であるために、白色発光装置への電流増加時に発光色が大きく変移するという課題があった。
本発明は、前述の従来技術の課題を解決し、輝度及び演色性が高く、発光色の色ずれの少ない発光装置を提供することを目的とする。即ち、本発明は、高い輝度を有し、自然光により近く、発光光量増減に伴う発光色のずれの少ない発光装置、及び、その発光装置を使用する画像表示装置及び照明装置を提供するものである。
Furthermore, in the prior art described in Non-Patent Document 1 and Patent Document 2, sufficient light flux and color rendering cannot be obtained even by a combination of these phosphors, and sulfides are likely to deteriorate during use of a white light emitting device. In addition, since any of these phosphors is a substance in which temperature quenching is remarkably observed, there has been a problem that the emission color changes greatly when the current to the white light emitting device increases.
An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and to provide a light emitting device that has high luminance and color rendering properties and has little color misregistration. That is, the present invention provides a light emitting device that has high luminance, is close to natural light, and has little deviation in emission color due to increase or decrease in the amount of emitted light, and an image display device and an illumination device that use the light emitting device. .

本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、二つの異なった特定温度における青色光での励起による輝度の比率が所定範囲であり、且つ該特定温度における色度座表値の差が所定範囲内にある蛍光体混合物を用いることにより、輝度が高く、演色性が高く、光量変化に伴う色ずれの少ない発光装置が得られることを見出し、本発明に到達した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor found that the ratio of luminance due to excitation with blue light at two different specific temperatures is within a predetermined range, and the difference in chromaticity coordinates at the specific temperature. It was found that by using a phosphor mixture having a brightness within a predetermined range, a light-emitting device having high luminance, high color rendering properties, and little color shift due to a change in the amount of light can be obtained.

即ち、本発明の要旨は、以下に存する。
[1] 少なくとも2種類以上の蛍光体を含有する蛍光体混合物であって、該蛍光体混合物を、25℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をBR(25)、色度座標値xをx(25)とし、125℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をBR(125)、色度座標値xをx(125)としたとき、下記式(A)及び(B)を満たすことを特徴とする蛍光体混合物。
(数1)
0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A)
−0.03≦x(25)−x(125)≦0.03 (B)
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] A phosphor mixture containing at least two kinds of phosphors, wherein the phosphor brightness is obtained by exciting the phosphor mixture with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 25 ° C. BR (25), The chromaticity coordinate value x is x 1 (25), the luminance of fluorescence obtained by excitation with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 125 ° C. is BR (125), and the chromaticity coordinate value x is x 1 (125). A phosphor mixture characterized by satisfying the following formulas (A) and (B):
(Equation 1)
0.85 ≦ BR (125) / BR (25) ≦ 1.15 (A)
−0.03 ≦ x 1 (25) −x 1 (125) ≦ 0.03 (B)

[2] 蛍光体混合物を、25℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の色度座標値yをy(25)とし、125℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の色度座標値yをy(125)としたとき、下記式(C)を満たすことを特徴とする上記[1]に記載の蛍光体混合物。
(数2)
−0.03≦y(25)−y(125)≦0.03 (C)
[2] The phosphor chromaticity coordinate value y obtained by exciting the phosphor mixture with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 25 ° C. is y 1 (25), and excited with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 125 ° C. The phosphor mixture as described in [1] above, wherein the following formula (C) is satisfied when the chromaticity coordinate value y of fluorescence obtained is y 1 (125).
(Equation 2)
−0.03 ≦ y 1 (25) −y 1 (125) ≦ 0.03 (C)

[3] 蛍光体混合物は、500nm〜550nmの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する緑色系蛍光体の少なくとも一種を含有することを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の蛍光体混合物。
[4] 蛍光体混合物は、610nm〜680nmの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する赤色系蛍光体の少なくとも一種を含有することを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の蛍光体混合物。
[3] The phosphor according to [1] or [2], wherein the phosphor mixture contains at least one green-based phosphor having a fluorescence intensity peak value in a wavelength range of 500 nm to 550 nm. blend.
[4] The phosphor according to [1] or [2], wherein the phosphor mixture contains at least one kind of red phosphor having a peak value of fluorescence intensity in a wavelength range of 610 nm to 680 nm. blend.

[5] 駆動電流を流通させると発光する光源と、該光源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少なくとも1種類の波長変換材料とを備える発光装置であって、波長変換材料として上記[1]〜[4]のいずれかに記載の蛍光体混合物を含有する発光装置。 [5] A light emitting device comprising a light source that emits light when a drive current is passed, and at least one wavelength conversion material that emits light having different wavelengths by absorbing at least part of the light from the light source, The light-emitting device containing the fluorescent substance mixture in any one of said [1]-[4] as a wavelength conversion material.

[6] 17.5A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値xをx(17.5)、70A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値xをx(70)としたとき、下記式(D)を満たすことを特徴とする上記[5]に記載の発光装置。
(数3)
−0.006≦x(17.5)−x(70)≦0.006 (D)
[6] 17.5A / cm 2 of the drive current density x 2 (17.5) chromaticity coordinate x of the light emission obtained by, 70A / cm 2 of the drive current of the light emitting obtained by density chromaticity coordinates x Wherein x 2 (70) is satisfied, the following formula (D) is satisfied.
(Equation 3)
−0.006 ≦ x 2 (17.5) −x 2 (70) ≦ 0.006 (D)

[7] 17.5A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値yをy(17.5)、70A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値yをy(70)としたとき、下記式(E)を満たすことを特徴とする上記[5]又は[6]に記載の発光装置。
(数4)
−0.006≦y(17.5)−y(70)≦0.006 (E)
[7] 17.5A / cm 2 of the drive current density y 2 (17.5) chromaticity coordinate y of the light emission obtained by, 70A / cm 2 of the drive current of the light emitting obtained by density chromaticity coordinate value y The light emitting device according to [5] or [6] above, wherein y 2 (70) satisfies the following formula (E):
(Equation 4)
−0.006 ≦ y 2 (17.5) −y 2 (70) ≦ 0.006 (E)

[8] 上記[5]〜[7]のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とする画像表示装置。
[9] 上記[5]〜[7]のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。
[8] An image display device comprising the light-emitting device according to any one of [5] to [7].
[9] An illumination device comprising the light-emitting device according to any one of [5] to [7].

本発明の輝度及び色度座表値に関する所定の関係式を満たす特性を有する蛍光体混合物を使用することにより、輝度と演色性が高く光量増減に伴う色ずれの少ない発光装置を得ることができ、またその発光装置を備え、発光色域での色再現性に優れ、十分な明るさを有する画像表示装置及び照明装置を提供することができる。   By using the phosphor mixture having the characteristics satisfying the predetermined relational expressions relating to the luminance and chromaticity coordinate values of the present invention, it is possible to obtain a light emitting device that has high luminance and color rendering properties and little color shift due to increase or decrease in the amount of light. In addition, it is possible to provide an image display device and a lighting device that include the light-emitting device, have excellent color reproducibility in a light emission color gamut, and have sufficient brightness.

以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の代表的な一例であり、これらの内容に特定されるものではない。
本発明の蛍光体混合物は、少なくとも2種類以上の蛍光体を含有する蛍光体混合物であって、該蛍光体混合物を、25℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をBR(25)、色度座標値xをx(25)とし、125℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をBR(125)、色度座標値xをx(125)としたとき、下記式(A)及び(B)、好ましくはさらに(C)を満たす蛍光体混合物である。
The description of the constituent requirements described below is a typical example of the embodiment of the present invention, and is not limited to these contents.
The phosphor mixture of the present invention is a phosphor mixture containing at least two or more kinds of phosphors, and the fluorescence intensity obtained by exciting the phosphor mixture with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 25 ° C. BR (25), the chromaticity coordinate value x is x 1 (25), the brightness of the fluorescence obtained by excitation with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 125 ° C. is BR (125), and the chromaticity coordinate value x is x 1. When it is (125), it is a phosphor mixture satisfying the following formulas (A) and (B), preferably (C).

0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A)
−0.03≦x(25)−x(125)≦0.03 (B)
−0.03≦y(25)−y(125)≦0.03 (C)
0.85 ≦ BR (125) / BR (25) ≦ 1.15 (A)
−0.03 ≦ x 1 (25) −x 1 (125) ≦ 0.03 (B)
−0.03 ≦ y 1 (25) −y 1 (125) ≦ 0.03 (C)

本発明の蛍光体混合物は、25℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の輝度[BR(25)]に対する、125℃において該青色光で励起して得られる蛍光の輝度[BR(125)]の比率[BR(125)/BR(25)]は、上記式(A)を満たすことが必要である。この比率が0.85未満の場合や1.15より大きい場合には、そのような蛍光体混合物を用いた白色発光装置などにおいて、それから得られる光量を変化させるために青色LEDに流す電流値を増減すると、得られる発光色が大きく変化し安定な発光色を得ることができない虞がある。   The phosphor mixture of the present invention has a fluorescence brightness [BR (25)] obtained by excitation with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 25 ° C. [125]. The ratio [BR (125) / BR (25)] of BR (125)] needs to satisfy the above formula (A). When this ratio is less than 0.85 or greater than 1.15, in a white light-emitting device using such a phosphor mixture, the current value passed through the blue LED to change the amount of light obtained therefrom is set. When the number is increased or decreased, there is a possibility that the obtained emission color is greatly changed and a stable emission color cannot be obtained.

これは、青色LEDに流す電流量を増減させて青色光の光量を増減させた場合に、青色LEDから生じる発熱量の増減によって、青色LEDの近傍に置かれる蛍光体の温度が上下し、蛍光体からの蛍光強度が、青色LEDの光量から期待される蛍光強度から大きくずれてしまうためである。すなわち、白色発光装置の光量の増減を図ろうとして青色LEDに通電する電流量を増減すると、青色LEDからの発光強度と蛍光体からの蛍光強度の混色バランスが崩れて、得られる白色発光装置の発光色が大きく変化してしまうのである。   This is because when the amount of current flowing through the blue LED is increased or decreased to increase or decrease the amount of blue light, the temperature of the phosphor placed near the blue LED increases or decreases due to the increase or decrease in the amount of heat generated from the blue LED. This is because the fluorescence intensity from the body greatly deviates from the fluorescence intensity expected from the light quantity of the blue LED. That is, when the amount of current supplied to the blue LED is increased or decreased in an attempt to increase or decrease the amount of light of the white light emitting device, the color mixing balance between the emission intensity from the blue LED and the fluorescence intensity from the phosphor is lost, and the resulting white light emitting device The luminescent color changes greatly.

従って、該輝度の比率[BR(125)/BR(25)]が、0.85以上、1.15以下である必要があり、0.9以上、1.1以下であることが好ましく、0.9以上、1.05以下であることがより好ましい。このような輝度の比率を得るためには、蛍光体混合物を構成する蛍光体としては、蛍光体の温度の上昇に伴い蛍光強度が低下するいわゆる温度消光現象の程度が小さいものを選ぶことが好ましい。   Therefore, the luminance ratio [BR (125) / BR (25)] needs to be 0.85 or more and 1.15 or less, preferably 0.9 or more and 1.1 or less. More preferably, it is 0.9 or more and 1.05 or less. In order to obtain such a luminance ratio, it is preferable to select a phosphor constituting the phosphor mixture that has a small degree of so-called temperature quenching phenomenon in which the fluorescence intensity decreases as the temperature of the phosphor increases. .

また、本発明の蛍光体混合物は、25℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の色度座標値xをx(25)とし、125℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の色度座標値xをx(125)としたとき、色度座標値xの差[x(25)−x(125)]は、式(B)で表される−0.03≦x(25)−x(125)≦0.03を満たす。また、25℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の色度座標値yをy(25)とし、125℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の色度座標値yをy(125)としたとき、色度座標値yの差[y(25)−y(125)]は、式(C)で表される−0.03≦y(25)−y(125)≦0.03を満たすことが好ましい。この色度座標値x又は色度座標値yの差が−0.03未満の場合や0.03よりも大きい場合には、この蛍光体混合物を使用した白色発光装置の光量増減にともなって顕著な色ずれを起こしてしまう。 In addition, the phosphor mixture of the present invention has x 1 (25) as the chromaticity coordinate value x of fluorescence obtained by excitation with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 25 ° C., and blue light having a peak wavelength of 455 nm at 125 ° C. When the chromaticity coordinate value x of the fluorescence obtained by excitation is x 1 (125), the difference [x 1 (25) −x 1 (125)] of the chromaticity coordinate value x is expressed by equation (B). -0.03 ≦ x 1 (25) −x 1 (125) ≦ 0.03 is satisfied. Further, the chromaticity coordinate value y of fluorescence obtained by excitation with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 25 ° C. is y 1 (25), and the color of fluorescence obtained by excitation with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 125 ° C. When the degree coordinate value y is y 1 (125), the difference [y 1 (25) −y 1 (125)] of the chromaticity coordinate value y is represented by the expression (C) −0.03 ≦ y 1 (25) −y 1 (125) ≦ 0.03 is preferably satisfied. When the difference between the chromaticity coordinate value x or the chromaticity coordinate value y is less than −0.03 or larger than 0.03, it becomes remarkable as the light quantity of the white light emitting device using this phosphor mixture increases or decreases. Cause color shift.

この色度座標値xの差[x(25)−x(125)]及び色度座標値yの差[y(25)−y(125)]は、蛍光体混合物中に含まれる2種類以上の蛍光体のそれぞれの温度消光の程度が大きく異なることによって引き起こされる。すなわち、発光色の異なる2種類以上の蛍光体を含む混合物において、蛍光体の温度消光の程度が異なる場合、例えば、温度上昇に伴う蛍光強度の低下が一つの蛍光体は小さく、もう一つの蛍光体は大きいとすると、それらの異なる発光強度を足し合わせた場合には、温度上昇に伴って発光色が変化し異なることとなる。
従って、蛍光体混合物の温度変化に伴う色度座標値xの差[x(25)−x(125)]及び色度座標値yの差[y(25)−y(125)]はそれぞれ小さいほど、即ちゼロに近いほど好ましく、通常は−0.03以上、0.03以下であるが、好ましくは−0.02以上、0.02以下、より好ましくは−0.015以上、0.015以下である。
The difference [x 1 (25) −x 1 (125)] of the chromaticity coordinate value x and the difference [y 1 (25) −y 1 (125)] of the chromaticity coordinate value y are included in the phosphor mixture. This is caused by the fact that the degree of temperature quenching of each of the two or more types of phosphors greatly differs. That is, in a mixture containing two or more kinds of phosphors having different emission colors, when the degree of temperature quenching of the phosphors is different, for example, one phosphor has a small decrease in fluorescence intensity with an increase in temperature, and the other fluorescence. Assuming that the body is large, when these different light emission intensities are added together, the light emission color changes with the temperature rise and becomes different.
Therefore, the difference [x 1 (25) −x 1 (125)] of the chromaticity coordinate value x and the difference [y 1 (25) −y 1 (125) of the chromaticity coordinate value y accompanying the temperature change of the phosphor mixture. ] Is preferably as small as possible, that is, closer to zero, and is usually −0.03 or more and 0.03 or less, preferably −0.02 or more and 0.02 or less, more preferably −0.015 or more. 0.015 or less.

このような温度変化に伴う色度座標値x及び色度座標値yの差の小さい蛍光体混合物を得るためには、混合物を構成する蛍光色の異なる複数の蛍光体は、その温度消光による蛍光強度の変化率がほぼ一致していることが好ましい。温度消光による蛍光強度の変化率がほぼ等しい蛍光体を組み合わせた際には、各蛍光体の蛍光強度を足し合わせて得られる白色などの混合色が温度変化に関わりなくほぼ同一となり、白色発光装置の光量変化に伴う温度変化による発光色のずれを少なくすることが可能となる。   In order to obtain a phosphor mixture having a small difference between the chromaticity coordinate value x and the chromaticity coordinate value y that accompanies such a temperature change, a plurality of phosphors having different fluorescent colors constituting the mixture are fluorescent by temperature quenching. It is preferable that the rate of change in intensity is substantially the same. When phosphors with almost the same rate of change in fluorescence intensity due to temperature quenching are combined, the white and other mixed colors obtained by adding the fluorescence intensities of the phosphors are almost the same regardless of temperature changes. It is possible to reduce the deviation of the emission color due to the temperature change accompanying the light quantity change.

本発明において、ピーク波長455nmの青色光で蛍光体混合物を励起して得られる輝度と色度座標値x及び色度座標値yを測定する際には、ペルチエ素子による冷却機構とヒーターによる加熱機構とを備えており、感度補正や波長補正を行った精度の高いダブルモノクロメーターを装備した蛍光分光光度計を使用する。そして、冷却・加熱機構により制御して、予め25℃または125℃において蛍光体の表面温度が一定となることを放射温度計により確認できるまで十分な時間を保った後に、輝度と色度座標値を測定する。また、励起光である青色光の影響を最小限に抑えるために、励起光の半値幅を20nm以下に狭めると共に、470nm未満の蛍光スペクトルを使用せず、470nm以上の蛍光スペクトルだけを使用して、JIS Z 8724に定める3刺激値を用いて輝度Yと色度座標値x及び色度座標値yを算出する。   In the present invention, when measuring the luminance, chromaticity coordinate value x and chromaticity coordinate value y obtained by exciting the phosphor mixture with blue light having a peak wavelength of 455 nm, a cooling mechanism using a Peltier element and a heating mechanism using a heater are used. A fluorescence spectrophotometer equipped with a highly accurate double monochromator with sensitivity correction and wavelength correction is used. The brightness and chromaticity coordinate values are controlled by a cooling and heating mechanism, and after a sufficient time is maintained until it can be confirmed with a radiation thermometer that the phosphor surface temperature is constant at 25 ° C. or 125 ° C. Measure. In addition, in order to minimize the influence of the blue light that is the excitation light, the half width of the excitation light is narrowed to 20 nm or less, and the fluorescence spectrum of less than 470 nm is not used and only the fluorescence spectrum of 470 nm or more is used. The luminance Y, the chromaticity coordinate value x, and the chromaticity coordinate value y are calculated using the tristimulus values defined in JIS Z 8724.

色ずれの少ない発光装置の中でも特に演色性の高い発光装置を得るためには、発光装置に用いる蛍光体混合物は、500nm〜550nmの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する緑色系蛍光体の少なくとも一種を含有することが好ましい。この様な波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する緑色系蛍光体を使用することにより、青緑色、緑色、黄緑色などの緑色域についての色再現性の高い発光装置を得ることが出来、更にはこの発光装置を用いることにより該緑色域での色再現性に優れたディスプレイ用バックライト、画像表示装置(ディスプレイ)や照明装置を得ることが可能となる。緑色蛍光体の蛍光強度のピーク値が500nmより短波長の場合や550nmより長波長の場合には、青色LEDと組み合わせて使用する際に緑色域の色再現性が低くなり好ましくない。   In order to obtain a light emitting device with particularly high color rendering properties among light emitting devices with little color shift, the phosphor mixture used for the light emitting device is at least a green phosphor having a peak value of fluorescence intensity in the wavelength range of 500 nm to 550 nm. It is preferable to contain one kind. By using a green phosphor having a peak value of fluorescence intensity in such a wavelength range, it is possible to obtain a light emitting device with high color reproducibility for a green region such as blue green, green, and yellow green. By using this light emitting device, it becomes possible to obtain a display backlight, an image display device (display), and an illumination device that are excellent in color reproducibility in the green range. When the peak value of the fluorescent intensity of the green phosphor is shorter than 500 nm or longer than 550 nm, the color reproducibility of the green region is lowered when used in combination with a blue LED, which is not preferable.

本発明の蛍光体混合物が含有し得る少なくとも一種の500nm〜550nmの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する緑色系蛍光体としては、混合物として、上記式(A)及び(B)、好ましくは上記式(C)を満たすものであれば特に制限されないが、酸化物、窒化物、酸窒化物が熱安定性が良いので好ましい。例えば、MSi:Eu、M−Si−Al−O−N:Ce、M−Si−Al−O−N:Eu(ただしMは1種又は2種以上のアルカリ土類金属を表す。)、好ましくは、SrSi:Eu、Ca−Si−Al−O−N:Ce、Ca−Si−Al−O−N:Eu等が挙げられる。また、他の例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、輝度が高く、緑色域での蛍光強度が高く、温度消光が小さいので好ましい。 As the green phosphor having a peak value of fluorescence intensity in the wavelength range of 500 nm to 550 nm that the phosphor mixture of the present invention may contain, the above formulas (A) and (B), preferably the above, Although it will not be restrict | limited especially if the formula (C) is satisfy | filled, since an oxide, nitride, and oxynitride are good in thermal stability, it is preferable. For example, MSi 2 N 2 O 2: Eu, MSi-Al-O-N: Ce, MSi-Al-O-N: Eu ( where M is one or more alkaline earth metals Preferably, SrSi 2 N 2 O 2 : Eu, Ca—Si—Al—O—N: Ce, Ca—Si—Al—O—N: Eu, and the like. As another example, a phosphor containing at least Ce as the emission center ion in the host crystal represented by the following general formula (1) or (2) has high luminance and high fluorescence intensity in the green region. It is preferable because the temperature quenching is small.

(1)
ここで、Mは2価の金属元素、Mは3価の金属元素、M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。
2.7≦a≦3.3
1.8≦b≦2.2
2.7≦c≦3.3
11.0≦d≦13.0
M 1 a M 2 b M 3 c O d (1)
Here, M 1 is a divalent metal element, M 2 is a trivalent metal element, M 3 is a tetravalent metal element, and a, b, c, and d are numbers in the following ranges, respectively.
2.7 ≦ a ≦ 3.3
1.8 ≦ b ≦ 2.2
2.7 ≦ c ≦ 3.3
11.0 ≦ d ≦ 13.0

(2)
ここで、Mは2価の金属元素、M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
M 4 e M 5 f O g (2)
Here, M 4 represents a divalent metal element, M 5 represents a trivalent metal element, and e, f, and g are numbers in the following ranges, respectively.
0.9 ≦ e ≦ 1.1
1.8 ≦ f ≦ 2.2
3.6 ≦ g ≦ 4.4

以下、一般式(1)についてより詳しく説明する。
本発明で使用される好適な緑色蛍光体は、下記一般式(1)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を含有するものであり、式中Mは2価の金属元素、Mは3価の金属元素、Mは4価の金属元素をそれぞれ示す。
(1)
ここで、一般式(1)におけるMは2価の金属元素を表すが、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は単独系でもよく、Mgとの複合系でもよい。Mは、基本的には、ここに例示された好ましいとされる元素から選択され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。
Hereinafter, the general formula (1) will be described in more detail.
A suitable green phosphor used in the present invention contains at least Ce as a luminescent center ion in a host crystal represented by the following general formula (1), wherein M 1 is a divalent metal element, M 2 represents a trivalent metal element, and M 3 represents a tetravalent metal element.
M 1 a M 2 b M 3 c O d (1)
Here, M 1 in the general formula (1) represents a divalent metal element, but at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Zn, Sr, Cd, and Ba from the viewpoint of luminous efficiency and the like. Preferably, Mg, Ca, or Zn is more preferable, and Ca is particularly preferable. In this case, Ca may be a single system or a composite system with Mg. Basically, M 1 is preferably selected from the preferable elements exemplified here, but may contain other divalent metal elements as long as the performance is not impaired.

また、一般式(1)におけるMは3価の金属元素であるが、上記と同様に発光効率等の面から、Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd、及びLu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、Al、Sc、Y、又はLuであるのが更に好ましく、Scが特に好ましい。この場合、Scは単独系でもよく、YまたはLuとの複合系でもよい。Mは、基本的には、ここに例示された好ましいとされる元素から選択されることが好ましいが、性能を損なわない範囲で、他の3価の金属元素を含んでいてもよい。 Further, M 2 in the general formula (1) is a trivalent metal element, but in the same manner as described above, a group consisting of Al, Sc, Ga, Y, In, La, Gd, and Lu from the viewpoint of luminous efficiency and the like. At least one selected from the group consisting of Al, Sc, Y, or Lu is more preferable, and Sc is particularly preferable. In this case, Sc may be a single system or a composite system with Y or Lu. Basically, M 2 is preferably selected from the preferable elements exemplified here, but may contain other trivalent metal elements as long as the performance is not impaired.

一般式(1)におけるMは4価の金属元素であるが、発光効率等の面から、少なくともSiを含むことが好ましく、通常、Mで表される4価の金属元素の50モル%以上がSiであり、好ましくは70モル%以上、更に好ましくは80モル%以上、特に90モル%以上がSiであることが好ましい。MのSi以外の4価の金属元素としては、Ti、Ge、Zr、Sn、及びHf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、Ti、Zr、Sn、及びHfからなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、Snであることが特に好ましい。特に、MがSiであることが好ましい。Mは、基本的には、ここに例示された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4価の金属元素を含んでいてもよい。
なお、ここで、性能を損なわない範囲で含むとは、上記M、M及びMそれぞれの金属元素に対し、他元素を、通常10モル%以下、好ましくは5モル%以下、より好ましくは1モル%以下で含むことをいう。
M 3 in the general formula (1) is a tetravalent metal element, but preferably contains at least Si from the viewpoint of luminous efficiency and the like, and usually 50 mol% of the tetravalent metal element represented by M 3 The above is Si, preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, and particularly preferably 90 mol% or more is Si. The tetravalent metal element other than Si of M 3 is preferably at least one selected from the group consisting of Ti, Ge, Zr, Sn, and Hf, and consists of Ti, Zr, Sn, and Hf. It is more preferably at least one selected from the group, and Sn is particularly preferable. In particular, it is preferable that M 3 is Si. Basically, M 3 is preferably composed of the preferred elements exemplified here, but may contain other tetravalent metal elements as long as the performance is not impaired.
Here, including in a range not impairing performance means that other elements are usually 10 mol% or less, preferably 5 mol% or less, more preferably, with respect to each of the metal elements of M 1 , M 2 and M 3. Means containing 1 mol% or less.

上記一般式(1)において、a、b、c、dはそれぞれ下記の範囲の数である。
2.7≦a≦3.3
1.8≦b≦2.2
2.7≦c≦3.3
11.0≦d≦13.0
In the general formula (1), a, b, c, and d are numbers in the following ranges, respectively.
2.7 ≦ a ≦ 3.3
1.8 ≦ b ≦ 2.2
2.7 ≦ c ≦ 3.3
11.0 ≦ d ≦ 13.0

本発明の緑色蛍光体は、上記一般式(1)で表される母体結晶内に発光中心イオン元素として少なくともCeを含有し、発光中心イオン元素が、M、M、M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の値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。 The green phosphor of the present invention contains at least Ce as an emission center ion element in the host crystal represented by the general formula (1), and the emission center ion element is any one of M 1 , M 2 , and M 3 . The value of a to d varies within the above range by substituting for the position of the crystal lattice of the metal element or by arranging it in the gap between the crystal lattices, but the crystal structure of the phosphor is a garnet crystal The structure is generally a crystal structure of a body-centered cubic lattice with a = 3, b = 2, c = 3, and d = 12.

また、この結晶構造の化合物母体内に含有される発光中心イオン元素としては、少なくともCeを含有し、発光特性の微調整のためにCr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及びYbからなる群から選択された1種以上の2価〜4価の元素を含ませることも可能である。特に、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、及びYbからなる群から選択された1種以上の2価〜4価の元素を含ませることが可能であり、2価のMn、2価〜3価のEu、3価のTb、又は3価のPrを好適に含有させることができる。   Further, the luminescent center ion element contained in the compound matrix of this crystal structure contains at least Ce, and Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Pr, Nd, It is also possible to include one or more divalent to tetravalent elements selected from the group consisting of Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb. In particular, it is possible to include one or more divalent to tetravalent elements selected from the group consisting of Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, and Yb. Divalent Mn, divalent to trivalent Eu, trivalent Tb, or trivalent Pr can be suitably contained.

発光中心イオン(付活剤)としてのCeの添加量は適切に調節する必要がある。Ce添加量が小さすぎると発光するイオン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、上記一般式(1)で表される母体結晶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。
なお、一般式(1)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を含有する蛍光体は、通常420nm〜480nmの光で励起される。発光スペクトルは、500nm〜510nmにピークを持ち、450nm〜650nmの波長成分を有する。
The amount of Ce added as the luminescent center ion (activator) needs to be adjusted appropriately. If the amount of Ce added is too small, the amount of emitted light is too small and the light emission intensity is low, and if it is too large, the concentration quenching becomes large and the light emission intensity decreases. From the viewpoint of emission intensity, the concentration of Ce is preferably in the range of 0.0001 or more and 0.3 or less in terms of molar ratio to 1 mol of the base crystal represented by the general formula (1), 0.001 or more, The range of 0.1 or less is more preferable, and the range of 0.005 or more and 0.05 or less is more preferable.
Note that the phosphor containing at least Ce as the emission center ion in the host crystal represented by the general formula (1) is normally excited by light of 420 nm to 480 nm. The emission spectrum has a peak at 500 nm to 510 nm and has a wavelength component of 450 nm to 650 nm.

次に、一般式(2)についてより詳しく説明する。
本発明の好適な緑色蛍光体は、下記一般式(2)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を含有するものであり、ここで、Mは2価の金属元素、Mは3価の金属元素をそれぞれ示す。
Next, the general formula (2) will be described in more detail.
A preferred green phosphor of the present invention contains at least Ce as a luminescent center ion in a host crystal represented by the following general formula (2), where M 4 is a divalent metal element, M 5 Represents a trivalent metal element.

(2)
ここで、一般式(2)におけるM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、Sr、Ca、又はZnであることが更に好ましく、Sr又はCaが特に好ましい。この場合、Caは単独系でもよく、Mgとの複合系でもよい。Mは、基本的にはここに例示された好ましいとされる元素から選択されるのが好ましいが、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。
M 4 e M 5 f O g (2)
Here, M 4 in the general formula (2) is a divalent metal element, but at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Zn, Sr, Cd, and Ba from the viewpoint of luminous efficiency and the like. It is preferable that it is Mg, Sr, Ca, or Zn, and Sr or Ca is particularly preferable. In this case, Ca may be a single system or a composite system with Mg. Basically, M 4 is preferably selected from the preferable elements exemplified here, but may contain other divalent metal elements as long as the performance is not impaired.

また、一般式(2)におけるMは3価の金属元素であるが、発光効率等の面から、Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd、及びLu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、Al、Sc、Y、又はLuであることが更に好ましく、Scが特に好ましい。この場合、Scは単独系でもよく、YまたはLuとの複合系でもよい。Mは基本的には、ここに例示された好ましいとされる元素から選択されるのが好ましいが、性能を損なわない範囲で、他の3価の金属元素を含んでいてもよい。
なお、ここで、性能を損なわない範囲で含むとは、上記M、Mそれぞれの金属元素に対し、他元素を、通常10モル%以下、好ましくは5モル%以下、より好ましくは1モル%以下で含むことをいう。
Further, M 5 in the general formula (2) is a trivalent metal element, but is selected from the group consisting of Al, Sc, Ga, Y, In, La, Gd, and Lu from the viewpoint of luminous efficiency and the like. At least one is preferable, Al, Sc, Y, or Lu is more preferable, and Sc is particularly preferable. In this case, Sc may be a single system or a composite system with Y or Lu. Basically, M 5 is preferably selected from the preferable elements exemplified here, but may contain other trivalent metal elements as long as the performance is not impaired.
Here, including in a range that does not impair the performance means that other elements are usually 10 mol% or less, preferably 5 mol% or less, more preferably 1 mol with respect to the metal elements of M 4 and M 5. It is meant to be included in% or less.

上記一般式(2)において、e、f、gで表される元素比は、それぞれ下記の範囲の数であることが、発光特性の面で好ましい。
0.9≦e≦1.1
1.8≦f≦2.2
3.6≦g≦4.4
本発明に好適に用いられる緑色蛍光体は、前記一般式(2)で表される母体結晶内に発光中心イオン元素として少なくともCeを含有し、発光中心イオン元素が、M、M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、e〜gの値は前記範囲の中で変動するが、e=1、f=2、g=4であることが好ましい。
In the general formula (2), the element ratios represented by e, f, and g are preferably numbers in the following ranges, respectively, from the viewpoint of light emission characteristics.
0.9 ≦ e ≦ 1.1
1.8 ≦ f ≦ 2.2
3.6 ≦ g ≦ 4.4
The green phosphor suitably used in the present invention contains at least Ce as the luminescent center ionic element in the host crystal represented by the general formula (2), and the luminescent center ionic element is any one of M 4 and M 5 . The value of e to g varies within the above range by substituting it in the position of the crystal lattice of the metal element, or by arranging it in the gap between the crystal lattices, but e = 1, f = 2, It is preferable that g = 4.

また、この結晶構造の化合物母体内に含有される発光中心イオン元素としては、少なくともCeを含有し、発光特性の微調整のためにCr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及びYbからなる群から選択された1種以上の2価〜4価の元素を含ませることも可能である。特に、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、及びYbからなる群から選択された1種以上の2価〜4価の元素を含ませることが可能であり、2価のMn、2価〜3価のEu、3価のTb、又は3価のPrを好適に含有させることができる。   Further, the luminescent center ion element contained in the compound matrix of this crystal structure contains at least Ce, and Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Pr, Nd, It is also possible to include one or more divalent to tetravalent elements selected from the group consisting of Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb. In particular, it is possible to include one or more divalent to tetravalent elements selected from the group consisting of Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, and Yb. Divalent Mn, divalent to trivalent Eu, trivalent Tb, or trivalent Pr can be suitably contained.

発光中心イオン(付活剤)としてのCeの添加量は適切に調節する必要がある。Ce添加量が小さすぎると発光するイオン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、上記一般式(2)で表される母体結晶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。   The amount of Ce added as the luminescent center ion (activator) needs to be adjusted appropriately. If the amount of Ce added is too small, the amount of emitted light is too small and the light emission intensity is low, and if it is too large, the concentration quenching becomes large and the light emission intensity decreases. From the viewpoint of emission intensity, the concentration of Ce is preferably in the range of 0.0001 or more and 0.3 or less in terms of molar ratio with respect to 1 mol of the base crystal represented by the general formula (2), 0.001 or more, The range of 0.1 or less is more preferable, and the range of 0.005 or more and 0.05 or less is more preferable.

一般式(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を含有する蛍光体の中では、特にCaScSi12:Ce、Mgを添加したCaScSi12:Ceが好ましい。
これらの中でも、Mgを添加したものが好ましく、特にMgの濃度が母体結晶1モルに対して0.001以上、好ましくは0.01上、また、0.5以下、好ましくは0.3以下であるものが好ましい。このような蛍光体としては、Ca2.97Ce0.03Sc1.97Mg0.03Si12、Ca2.97Ce0.03Sc1.94Mg0.06Si12、Ca2.94Ce0.03Sc1.94Mg0.06Si12、Ca2.94Ce0.06Sc1.97Mg0.03Si12、Ca2.94Ce0.06Sc1.94Mg0.06Si12、Ca2.94Ce0.06Sc1.9Mg0.1Si12、Ca2.9Ce0.1Sc1.97Mg0.03Si12、Ca2.9Ce0.1Sc1.94Mg0.06Si12、Ca2.9Ce0.1Sc1.9Mg0.1Si12等で表せる蛍光体を使用することが好ましい。
Among the phosphors containing at least Ce as the luminescent center ion in the host crystal represented by the general formula (2), Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce, Mg 3 added Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce is preferred.
Among these, those to which Mg is added are preferable. Particularly, the Mg concentration is 0.001 or more, preferably 0.01 or more, and 0.5 or less, preferably 0.3 or less with respect to 1 mol of the base crystal. Some are preferred. Such phosphors include Ca 2.97 Ce 0.03 Sc 1.97 Mg 0.03 Si 3 O 12 , Ca 2.97 Ce 0.03 Sc 1.94 Mg 0.06 Si 3 O 12 , Ca 2.94 Ce 0.03 Sc 1.94 Mg 0.06 Si 3 O 12 , Ca 2.94 Ce 0.06 Sc 1.97 Mg 0.03 Si 3 O 12 , Ca 2.94 Ce 0.06 Sc 1.94 Mg 0.06 Si 3 O 12 , Ca 2.94 Ce 0.06 Sc 1.9 Mg 0.1 Si 3 O 12, Ca 2.9 Ce 0.1 Sc 1.97 Mg 0.03 Fluorescence that can be expressed by Si 3 O 12 , Ca 2.9 Ce 0.1 Sc 1.94 Mg 0.06 Si 3 O 12 , Ca 2.9 Ce 0.1 Sc 1.9 Mg 0.1 Si 3 O 12, etc. Use the body Masui.

また、一般式(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を含有する蛍光体の中では、特にCe0.01Ca0.99Sc、Ce0.007Ca0.993Sc,Ce0.013Ca0.987Scが好ましい。Caの一部をSrで置換したCe0.01Ca0.94Sr0.05Sc、Ce0.01Ca0.89Sr0.1Sc、Ce0.01Ca0.84Sr0.15Scも好ましい蛍光体の例である。これらの蛍光体は、発光ピーク波長が比較的長波長であり、また輝度が高いため好ましい。また、Srを増加させることにより緑色の色純度を向上させることができるので画像表示装置として使用する場合に好ましい。
なお、これらの蛍光体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
Further, among phosphors containing at least Ce as an emission center ion in the host crystal represented by the general formula (2), Ce 0.01 Ca 0.99 Sc 2 O 4 , Ce 0.007 Ca 0 are particularly preferred. .993 Sc 2 O 4 and Ce 0.013 Ca 0.987 Sc 2 O 4 are preferred. Ce 0.01 Ca 0.94 Sr 0.05 Sc 2 O 4 , Ce 0.01 Ca 0.89 Sr 0.1 Sc 2 O 4 , Ce 0.01 Ca 0. 84 Sr 0.15 Sc 2 O 4 is also an example of a preferred phosphor. These phosphors are preferable because the emission peak wavelength is relatively long and the luminance is high. Moreover, since the color purity of green can be improved by increasing Sr, it is preferable when used as an image display device.
In addition, these fluorescent substance may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

本発明において、色ずれの少ない発光素子の中でも特に演色性の高い発光装置を得るためには、発光装置に用いる蛍光体混合物が、610nm〜680nmの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する赤色系蛍光体を少なくとも一種含有することが好ましい。この様な 波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する赤色系蛍光体を使用することにより、橙色、赤色、深赤色などの赤色域についての色再現性の高い発光装置を得ることができ、更にはこの発光装置を用いることにより該赤色域での色再現性に優れたディスプレイ用バックライト、画像表示装置(ディスプレイ)や照明装置を得ることが可能となる。蛍光強度のピーク値が610nmより短波長の場合には、青色LEDと組み合わせて使用する際に赤色域の色再現性が低くなり、680nmより長波長の場合には演色性は高くなるが、輝度が低くなる傾向にある。   In the present invention, in order to obtain a light emitting device having particularly high color rendering properties among light emitting elements with little color misregistration, the phosphor mixture used in the light emitting device has a red color having a peak value of fluorescence intensity in a wavelength range of 610 nm to 680 nm. It is preferable to contain at least one phosphor. By using a red phosphor having a peak value of fluorescence intensity in such a wavelength range, it is possible to obtain a light emitting device with high color reproducibility in the red region such as orange, red, and deep red. By using this light emitting device, it is possible to obtain a display backlight, an image display device (display), and an illumination device that are excellent in color reproducibility in the red region. When the peak value of the fluorescence intensity is shorter than 610 nm, the color reproducibility in the red region is lowered when used in combination with the blue LED, and when the wavelength is longer than 680 nm, the color rendering is increased. Tend to be lower.

本発明の蛍光体混合物が含有し得る少なくとも一種の610nm〜680nmの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する赤色系蛍光体としては、蛍光体混合物として上記式(A)及び(B)、好ましくは上記式(C)を満たすものであれば特に制限されないが、酸化物、窒化物、酸窒化物が、熱安定性が良いので好ましい。例えば、MSi10:Eu、MSi:Eu、(ただし、Mは1種又は2種以上のアルカリ土類金属を表す。)、好ましくは、BaSi10:Eu、(Ca,Ba,Sr)Si:Eu等が挙げられる。また、他の例としては、下記一般式(3)で表される蛍光体であり、該蛍光体混合物はこの蛍光体を含有することにより、輝度が高く、赤色域での蛍光強度が高く、温度消光が小さいので好ましい。 As the red phosphor having a peak value of the fluorescence intensity in the wavelength range of 610 nm to 680 nm that can be contained in the phosphor mixture of the present invention, the above formulas (A) and (B), preferably Although it will not restrict | limit especially if the said formula (C) is satisfy | filled, since an oxide, nitride, and oxynitride are good in thermal stability, it is preferable. For example, MSi 7 N 10 : Eu, M 2 Si 5 N 8 : Eu (where M represents one or more alkaline earth metals), preferably BaSi 7 N 10 : Eu, ( Ca, Ba, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu and the like. Another example is a phosphor represented by the following general formula (3), and the phosphor mixture contains this phosphor, so that the luminance is high and the fluorescence intensity in the red region is high, This is preferable because temperature quenching is small.

・・・式(3)
上記一般式(3)において、Mは、Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及びYbからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素であって、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種以上の元素を表わし、Dは、4価の金属元素からなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を表わし、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種以上の元素を表わし、Xは、O、N、Fからなる群からから選ばれる1種または2種以上の元素を表わす。
M a A b D c E d X e (3)
In the general formula (3), M is one or more elements selected from the group consisting of Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb. A represents one or more elements selected from the group consisting of divalent metal elements other than the M element, and D represents one or two elements selected from the group consisting of tetravalent metal elements. E represents one or more elements, E represents one or more elements selected from the group consisting of trivalent metal elements, and X represents one or more elements selected from the group consisting of O, N, and F Represents two or more elements.

また、上記一般式(3)中、a、b、c、d及びeはそれぞれ下記範囲の数である。
0.00001≦a≦0.1
a+b=1
0.5≦c≦4
0.5≦d≦8
0.8×(2/3+4/3×c+d)≦e
e≦1.2×(2/3+4/3×c+d)
Moreover, in said general formula (3), a, b, c, d, and e are numbers of the following ranges, respectively.
0.00001 ≦ a ≦ 0.1
a + b = 1
0.5 ≦ c ≦ 4
0.5 ≦ d ≦ 8
0.8 × (2/3 + 4/3 × c + d) ≦ e
e ≦ 1.2 × (2/3 + 4/3 × c + d)

上記一般式(3)において、Mは、Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及びYb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、Mn、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、及びYb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、少なくともEuを含むものであることが更に好ましい。   In the general formula (3), M is one or more elements selected from the group consisting of Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb. Among them, among them, one or more elements selected from the group consisting of Mn, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, Er, and Yb are preferable, and at least Eu is more preferable. .

また、上記一般式(3)において、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、及び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。   In the general formula (3), A is one or more elements selected from the group consisting of divalent metal elements other than the M element. Among them, Mg, Ca, Sr, and Ba It is preferable that it is 1 type, or 2 or more types of elements chosen from the group which consists of, and it is still more preferable that it is Ca.

さらに、上記一般式(3)において、Dは、4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、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、及びHf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、Siであることが更に好ましい。   Further, in the general formula (3), D is one or more elements selected from the group consisting of tetravalent metal elements, among which Si, Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf It is preferable that it is 1 type, or 2 or more types of elements chosen from the group which consists of, and it is still more preferable that it is Si.

また、上記一般式(3)において、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、及び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。   In the general formula (3), E is one or more elements selected from the group consisting of trivalent metal elements. Among them, B, Al, Ga, In, Sc, Y, It is preferably one or more elements selected from the group consisting of La, Gd, and Lu, and more preferably Al.

さらに、上記一般式(3)において、Xは、O、N、及びFからなる群からから選ばれる1種または2種以上の元素であるが、中でも、N、またはNとOからなることが好ましい。XがNとOからなる場合、蛍光体中のOと(O+N)の比が0<{(Oの原子数)/(Oの原子数+Nの原子数)}≦0.5が好ましい。この値が、この範囲を超えて大きすぎると発光強度が低くなる虞がある。発光強度の観点からは、この値は、0.3以下がより好ましく、0.1以下が発光波長640nm〜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、この値を0.1〜0.3とすることにより発光ピーク波長を600nm〜640nmに調整することができ、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装置が得られるので、別の観点から好ましい。   Further, in the above general formula (3), X is one or more elements selected from the group consisting of O, N, and F. Among them, N may consist of N or N and O. preferable. When X consists of N and O, the ratio of O to (O + N) in the phosphor is preferably 0 <{(number of O atoms) / (number of O atoms + number of N atoms)} ≦ 0.5. If this value is too large beyond this range, the light emission intensity may be lowered. From the viewpoint of light emission intensity, this value is more preferably 0.3 or less, and 0.1 or less is more preferable because a red phosphor with good color purity having a light emission peak wavelength at a light emission wavelength of 640 nm to 660 nm is obtained. Further, by setting this value to 0.1 to 0.3, the emission peak wavelength can be adjusted to 600 nm to 640 nm, and a light emitting device with high luminance can be obtained because it approaches a wavelength region where human visibility is high. Therefore, it is preferable from another viewpoint.

また、上記一般式(3)において、aは発光中心となる元素Mの含有量を表し、蛍光体中のMと(M+A)の原子数の比a{ただし、a=(Mの原子数)/(Mの原子数+Aの原子数)}が0.00001以上0.1以下となるようにするのがよい。a値が0.00001より小さいと発光中心となるMの数が少ないため発光輝度が低下する虞がある。a値が0.1より大きいとMイオン間の干渉により濃度消光を起こして輝度が低下する虞がある。中でも、MがEuの場合には発光輝度が高くなる点で、a値が0.002以上0.03以下であることが好ましい。   In the general formula (3), a represents the content of the element M serving as the emission center, and the ratio of the number of atoms M to (M + A) in the phosphor is a (where a = (number of M atoms)). / (Number of M atoms + number of A atoms)} is preferably 0.00001 or more and 0.1 or less. If the a value is smaller than 0.00001, the number of Ms as the light emission centers is small, and the light emission luminance may be lowered. When the a value is larger than 0.1, there is a risk that the brightness is lowered due to concentration quenching due to interference between M ions. In particular, when M is Eu, the a value is preferably 0.002 or more and 0.03 or less in that light emission luminance is increased.

さらに、上記一般式(3)において、c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虞がある。また、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。   Further, in the above general formula (3), c is the content of D element such as Si, and is an amount represented by 0.5 ≦ c ≦ 4. Preferably, 0.5 ≦ c ≦ 1.8, more preferably c = 1. When c is smaller than 0.5 or larger than 4, the light emission luminance may be lowered. Further, in the range of 0.5 ≦ c ≦ 1.8, the emission luminance is high, and among them, c = 1 is particularly high.

さらに、上記一般式(3)において、dはAlなどのE元素の含有量であり、0.5≦d≦8で示される量である。好ましくは、0.5≦d≦1.8、さらに好ましくはd=1がよい。d値が0.5より小さい場合および8より大きい場合は発光輝度が低下する虞がある。また、0.5≦d≦1.8の範囲は発光輝度が高く、中でもd=1が特に発光輝度が高い。   Furthermore, in the general formula (3), d is the content of E element such as Al, and is an amount represented by 0.5 ≦ d ≦ 8. Preferably, 0.5 ≦ d ≦ 1.8, more preferably d = 1. When the d value is smaller than 0.5 or larger than 8, there is a possibility that the light emission luminance is lowered. Further, in the range of 0.5 ≦ d ≦ 1.8, the light emission luminance is high, and in particular, d = 1 is particularly high in light emission luminance.

さらに、上記一般式(3)において、e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の値が上記範囲外となると、発光輝度が低下する虞がある。   Furthermore, in the above general formula (3), e is the content of X element such as N, and is 0.8 × (2/3 + 4/3 × c + d) or more, 1.2 × (2/3 + 4/3 × c + d) ) The amount shown below. More preferably, e = 3. If the value of e is out of the above range, the light emission luminance may decrease.

以上の組成の中で、発光輝度が高く好ましい組成は、少なくとも、M元素にEuを含み、A元素にCaを含み、D元素にSiを含み、E元素にAlを含み、X元素にNを含むものである。中でも、M元素がEuであり、A元素がCaであり、D元素がSiであり、E元素がAlであり、X元素がNまたはNとOとの混合物の無機化合物が望ましい。この蛍光体は、少なくとも580nm以下の光で励起され、特に400nm〜550nmで最も効率がよい。発光スペクトルは、580nm〜720nmにピークを有する。   Among the above compositions, a preferable composition having high emission luminance includes at least Eu in the M element, Ca in the A element, Si in the D element, Al in the E element, and N in the X element. Is included. Among them, an inorganic compound in which the M element is Eu, the A element is Ca, the D element is Si, the E element is Al, and the X element is N or a mixture of N and O is desirable. This phosphor is excited with light of at least 580 nm or less, and is most efficient particularly at 400 nm to 550 nm. The emission spectrum has a peak at 580 nm to 720 nm.

また、赤色系蛍光体としては最密充填構造に近い結晶であるものが、熱安定性が良いので好ましい。さらに赤色系蛍光体に含まれる窒素原子として3配位の窒素原子を含むものが、熱安定性が良いので好ましい。赤色系蛍光体に含まれる窒素原子のうち、3配位の窒素原子の含有量が20%以上、好ましくは40%以上、特に60%以上であることが好ましい。ここで、MSi:Eu(ただし、Mは1種又は2種以上のアルカリ土類金属を表す。)は3配位の窒素原子の含有量が50%であり、上記一般式(3)で表される蛍光体、例えば:(Ca,Sr)AlSiN:Euは3配位の窒素原子の含有量が66%である。 Further, as the red phosphor, a crystal close to a close-packed structure is preferable because it has good thermal stability. Further, those containing a tricoordinate nitrogen atom as the nitrogen atom contained in the red phosphor are preferable because of good thermal stability. Of the nitrogen atoms contained in the red phosphor, the content of tricoordinate nitrogen atoms is 20% or more, preferably 40% or more, and particularly preferably 60% or more. Here, M 2 Si 5 N 8 : Eu (where M represents one or more alkaline earth metals) has a tricoordinate nitrogen atom content of 50%, and the above general formula The phosphor represented by (3), for example: (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu, has a tricoordinate nitrogen atom content of 66%.

上記本発明の蛍光体混合物を構成する蛍光体の粒径は、通常150μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下とすることが望ましい。この範囲を上回ると、白色発光装置とした場合に発光色のばらつきが大きくなると共に、蛍光体とバインダ(封止剤)とを混合した場合には蛍光体を均一に分散させることが困難となる虞がある。また、粒径の下限は、通常1μm以上、好ましくは5μm以上とすることが望ましい。この範囲を下回ると、発光効率が低下する虞がある。また、蛍光体の粒度分布は比較的狭いものが好ましい。
上記これらの蛍光体は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
The particle size of the phosphor constituting the phosphor mixture of the present invention is usually 150 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less. Beyond this range, when the white light emitting device is used, the emission color varies greatly, and when the phosphor and binder (sealing agent) are mixed, it becomes difficult to uniformly disperse the phosphor. There is a fear. The lower limit of the particle size is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more. Below this range, the luminous efficiency may be reduced. Further, it is preferable that the particle size distribution of the phosphor is relatively narrow.
These phosphors may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

なお、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体の発光効率のバランスや、赤色系蛍光体がどの程度緑色系蛍光体からの発光を吸収するかにもよるが、上記緑色系蛍光体と上記赤色系蛍光体を混合して用いる場合、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体の合計重量に対して、緑色系蛍光体を重量百分率で、通常65%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、特に好ましくは85%以上含有することが好ましい。緑色系蛍光体の重量百分率がこの範囲よりも小さい場合は、高輝度で演色性が高く好ましい白色を示す白色発光装置を得ることができず、赤みの強い白色発光装置となる虞がある。また、白色発光装置とするためには、緑色系蛍光体の重量百分率は、通常99%以下、好ましくは98%以下、より好ましくは97%以下である。   Depending on the balance of the luminous efficiency of the green phosphor and the red phosphor and how much the red phosphor absorbs the light emitted from the green phosphor, the green phosphor and the red phosphor When a mixture of phosphors is used, the green phosphor is usually 65% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% by weight with respect to the total weight of the green phosphor and red phosphor. As mentioned above, it is preferable to contain 85% or more particularly preferably. When the weight percentage of the green phosphor is smaller than this range, a white light-emitting device having high luminance, high color rendering properties and a preferable white color cannot be obtained, and there is a possibility that a white light-emitting device with strong redness may be obtained. In order to obtain a white light emitting device, the weight percentage of the green phosphor is usually 99% or less, preferably 98% or less, more preferably 97% or less.

また、半導体発光素子からの発光波長における赤色系蛍光体の吸収効率が、緑色系蛍光体の発光ピーク波長における赤色系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赤色系蛍光体に吸収されて赤色系蛍光体が励起されて発光する確率が、緑色系蛍光体からの発光が赤色系蛍光体に吸収されて赤色系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。   Further, the absorption efficiency of the red phosphor at the emission wavelength from the semiconductor light emitting element is preferably larger than the absorption efficiency of the red phosphor at the emission peak wavelength of the green phosphor. The probability that the red phosphor is absorbed by the red phosphor and the red phosphor is excited to emit light, the emission from the green phosphor is absorbed by the red phosphor and the red phosphor is excited to emit light. This is preferable because a light-emitting element with higher probability and higher luminous efficiency can be obtained.

本発明の蛍光体混合物を構成する蛍光体は、その発光効率が20%以上であることが好ましく、30%以上がより好ましく、40%以上であることが更に好ましく、発光効率は高いほど良い。蛍光体の発光効率が20%より低いと輝度の高い発光装置が得られない。なお、発光効率は、蛍光体に照射された光の量子数に対する蛍光体から発せられる光の量子数として定義する。   The phosphor constituting the phosphor mixture of the present invention preferably has a luminous efficiency of 20% or more, more preferably 30% or more, still more preferably 40% or more, and the higher the luminous efficiency, the better. If the luminous efficiency of the phosphor is lower than 20%, a light emitting device with high luminance cannot be obtained. The luminous efficiency is defined as the quantum number of light emitted from the phosphor relative to the quantum number of light irradiated on the phosphor.

以下に、本発明で定義される蛍光体の発光効率を、量子吸収効率αqと内部量子効率ηiの積により求める方法を説明する。
まず、測定対象となる蛍光体サンプル(例えば、粉末状など)を、測定精度が保たれるように、十分に表面を平滑にしてセルに詰め、積分球などの集光装置に取り付ける。積分球などの集光装置を用いるのは、サンプルで反射したフォトンおよびサンプルからフォトルミネッセンスで放出されたフォトンを全て計上できるようにする、すなわち、計上されずに測定系外へ飛び去るフォトンをなくすためである。
Hereinafter, a method of obtaining the luminous efficiency of the phosphor defined in the present invention by the product of the quantum absorption efficiency αq and the internal quantum efficiency ηi will be described.
First, a phosphor sample to be measured (for example, a powder form) is packed in a cell with a sufficiently smooth surface so that measurement accuracy is maintained, and is attached to a condenser such as an integrating sphere. Using a condenser such as an integrating sphere makes it possible to count all photons reflected from the sample and photoluminescence emitted from the sample, that is, eliminates photons that are not counted and fly out of the measurement system. Because.

この積分球などに蛍光体を励起する発光源を取り付ける。この発光源は、例えばXeランプ等であり、発光ピーク波長が例えば455nmとなるようにフィルターやモノクロメーター等を用いて調整がなされる。この455nmの波長ピークを持つように調整された発光源からの光を、測定しようとしているサンプルに照射し、その発光スペクトルを分光測定装置、例えば大塚電子株式会社製MCPD2000などを用いて測定する。この測定スペクトルには、実際には、励起発光光源からの光(以下では単に励起光と記す。)でフォトルミネッセンスによりサンプルから放出されたフォトンの他に、サンプルで反射された励起光の分のフォトンの寄与が重なっている。   A light emission source for exciting the phosphor is attached to the integrating sphere. The light emission source is, for example, an Xe lamp or the like, and is adjusted using a filter, a monochromator, or the like so that the emission peak wavelength is, for example, 455 nm. The light from the light source adjusted so as to have a wavelength peak of 455 nm is applied to the sample to be measured, and the emission spectrum is measured using a spectroscopic measurement device such as MCPD2000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. This measurement spectrum actually includes the amount of excitation light reflected by the sample in addition to the photons emitted from the sample by photoluminescence with light from the excitation light source (hereinafter simply referred to as excitation light). Photon contributions overlap.

吸収効率αqは、サンプルによって吸収された励起光のフォトン数Nabsを励起光の全フォトン数Nで割った値である。
まず、後者の励起光の全フォトン数Nを、次のようにして求める。すなわち、励起光に対してほぼ100%の反射率Rを持つ物質、例えばLabsphere製「Spectralon」(450nmの励起光に対して98%の反射率を持つ。)等の反射板を、測定対象として該分光光度計に取り付け、反射スペクトルIref(λ)を測定する。ここでこの反 射スペクトルIref(λ)から下記(式1)で求められた数値は、Nに比例する。
The absorption efficiency αq is a value obtained by dividing the number of photons Nabs of the excitation light absorbed by the sample by the total number of photons N of the excitation light.
First, the total photon number N of the latter excitation light is obtained as follows. In other words, a reflector having a reflectance R of almost 100% with respect to the excitation light, for example, a reflector such as “Spectralon” manufactured by Labsphere (having a reflectance of 98% with respect to the excitation light of 450 nm) is used as a measurement target. It is attached to the spectrophotometer and the reflection spectrum Iref (λ) is measured. Here, the numerical value obtained from the reflection spectrum Iref (λ) by the following (formula 1) is proportional to N.

・・・(式1)
ここで、積分区間は実質的にIref(λ)が有意な値を持つ区間のみで行ったものでよい。
... (Formula 1)
Here, the integration interval may be substantially performed only in the interval where Iref (λ) has a significant value.

前者のサンプルによって吸収された励起光のフォトン数Nabsは下記(式2)で求められる量に比例する。   The number of photons Nabs of the excitation light absorbed by the former sample is proportional to the amount obtained by the following (formula 2).

・・・(式2)
ここで、I(λ)は,吸収効率αqを求めようとしている対象サンプルを取り付けたときの、反射スペクトルである。(式2)の積分範囲は(式1)で定めた積分範囲と同じにする。このように積分範囲を限定することで、(式2)の第二項は,対象サンプルが励起光を反射することによって生じたフォトン数に対応したもの、すなわち、対象サンプルから生ずる全フォトンのうち励起光によるフォトルミネッセンスで生じたフォトンを除いたものに対応したものになる。実際のスペクトル測定値は、一般にはλに関するある有限のバンド幅で区切ったデジタルデータとして得られるため、(式1)および(式2)の積分は、そのバンド幅に基づいた和分によって求まる。
以上より、αq=Nabs/N=(式2)/(式1)と求められる。
... (Formula 2)
Here, I (λ) is a reflection spectrum when a target sample for which the absorption efficiency αq is to be obtained is attached. The integration range of (Expression 2) is the same as the integration range defined in (Expression 1). By limiting the integration range in this way, the second term of (Equation 2) corresponds to the number of photons generated by the target sample reflecting the excitation light, that is, out of all photons generated from the target sample. This corresponds to the one excluding the photons generated by the photoluminescence by the excitation light. Since an actual spectrum measurement value is generally obtained as digital data divided by a certain finite bandwidth with respect to λ, the integrals of (Equation 1) and (Equation 2) are obtained by the sum based on the bandwidth.
From the above, αq = Nabs / N = (Expression 2) / (Expression 1).

次に、内部量子効率ηiを求める方法を説明する。ηiは、フォトルミネッセンスによって生じたフォトンの数NPLをサンプルが吸収したフォトンの数Nabsで割った値である。
ここで、NPLは、下記(式3)で求められる量に比例する。
Next, a method for obtaining the internal quantum efficiency ηi will be described. ηi is a value obtained by dividing the number NPL of photons generated by photoluminescence by the number Nabs of photons absorbed by the sample.
Here, NPL is proportional to the amount obtained by (Equation 3) below.

・・・(式3)
この時、積分区間は、サンプルからフォトルミネッセンスによって生じたフォトンが持つ波長域に限定する。サンプルから反射されたフォトンの寄与をI(λ)から除くためである。具体的に(式3)の積分の下限は、(式1)の積分の上端を取り、フォトルミネッセンス由来のスペクトルを含むのに好適な範囲を上端とする。
以上により、ηi=(式3)/(式2)と求められる。
... (Formula 3)
At this time, the integration interval is limited to the wavelength range of photons generated from the sample by photoluminescence. This is because the contribution of photons reflected from the sample is removed from I (λ). Specifically, the lower limit of the integration of (Expression 3) is the upper end of the integration of (Expression 1), and the upper limit is a range suitable for including a photoluminescence-derived spectrum.
Thus, ηi = (Expression 3) / (Expression 2) is obtained.

なお、デジタルデータとなったスペクトルから積分を行うことに関しては、αqを求めた場合と同様である。
そして、上記のようにして求めた量子吸収効率αqと内部量子効率ηiの積をとることで、本発明で定義される発光効率を求める。
It should be noted that the integration from the spectrum that has become digital data is the same as when αq is obtained.
And the luminous efficiency defined by this invention is calculated | required by taking the product of quantum absorption efficiency (alpha) q calculated | required as mentioned above and internal quantum efficiency (eta) i.

本発明で用いられる蛍光体は、一般的な固相反応法によって合成することができる。例えば、蛍光体を構成する金属元素源となる原料化合物を、乾式法或いは湿式法により、粉砕・混合して粉砕混合物を調製し、得られた粉砕混合物を加熱処理して反応させることにより製造することができる。   The phosphor used in the present invention can be synthesized by a general solid phase reaction method. For example, it is manufactured by preparing a pulverized mixture by pulverizing and mixing a raw material compound constituting a phosphor element constituting a metal element source by a dry method or a wet method, and reacting the obtained pulverized mixture by heat treatment. be able to.

また、窒化物又は酸窒化物蛍光体の場合は、蛍光体を構成する金属元素を少なくとも2種類以上含有する合金、好ましくは蛍光体を構成する金属元素を全て含有する合金を作成し、得られた合金を窒素含有雰囲気中、加圧下で加熱処理することにより、製造することができる。蛍光体を構成する金属元素の一部を含有する合金を作成し、得られた合金を窒素含有雰囲気中、加圧下で加熱処理した後、更に蛍光体を構成する残りの金属元素源となる原料化合物と混合、加熱処理することにより、製造することもできる。このように合金を経て製造された蛍光体は、不純物が少なく、輝度が高い蛍光体となる。
なお、本発明の蛍光体混合物を構成する蛍光体として、本発明の効果を損なわない範囲であれば上記例示した蛍光体以外の蛍光体を含有していてもよい。
In the case of a nitride or oxynitride phosphor, an alloy containing at least two kinds of metal elements constituting the phosphor, preferably an alloy containing all of the metal elements constituting the phosphor, is obtained. The alloy can be manufactured by heat treatment under pressure in a nitrogen-containing atmosphere. An alloy containing a part of the metal element constituting the phosphor is prepared, and the obtained alloy is heat-treated in a nitrogen-containing atmosphere under pressure, and then a raw material that becomes the remaining metal element source constituting the phosphor It can also be produced by mixing with a compound and heat treatment. Thus, the phosphor manufactured through the alloy is a phosphor with few impurities and high luminance.
In addition, as a fluorescent substance which comprises the fluorescent substance mixture of this invention, if it is a range which does not impair the effect of this invention, you may contain fluorescent substance other than the fluorescent substance illustrated above.

[発光装置に関する説明]
以下、本発明の発光装置について説明する。ただし、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の発光装置の実施態様の代表的な一例であり、本発明の発光装置は、これらの内容に限定されるものではない。
本発明の発光装置は、光源と、該光源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少なくとも1種類の波長変換材料とを備える発光装置である。
ここで、光源としては、駆動電流を流通させた場合に発光するものであれば任意の光源を使用することができる。例えば、可視光を発光する半導体発光素子、例えばLEDやLD等の半導体発光素子を使用することができる。
[Explanation about light emitting device]
Hereinafter, the light emitting device of the present invention will be described. However, the description of the constituent requirements described below is a representative example of the embodiment of the light emitting device of the present invention, and the light emitting device of the present invention is not limited to these contents.
The light-emitting device of the present invention is a light-emitting device comprising a light source and at least one type of wavelength conversion material that emits light having different wavelengths by absorbing at least part of the light from the light source.
Here, any light source can be used as the light source as long as it emits light when a driving current is passed. For example, a semiconductor light emitting element that emits visible light, for example, a semiconductor light emitting element such as an LED or an LD can be used.

また、本発明の発光装置に用いる波長変換材料は、光源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ものであれば任意の波長変換材料を用いることができる。通常、波長変換材料としては、蛍光体を少なくとも2種類含む蛍光体混合物を使用する。   As the wavelength conversion material used in the light emitting device of the present invention, any wavelength conversion material can be used as long as it absorbs at least part of light from the light source and emits light having a different wavelength. Usually, as the wavelength conversion material, a phosphor mixture containing at least two kinds of phosphors is used.

さらに、本発明の発光装置は、半導体発光素子等の光源の発する可視光を吸収して、より長波長の可視光を発する波長変換材料を備えた、高輝度で演色性が高く光量増減に伴う色ずれの少ない発光装置である。そのため、このような特性を有する本発明の第1の発光装置は、カラー液晶ディスプレイ等の画像表示装置や面発光等の照明装置等に好適に用いることができる。   Furthermore, the light-emitting device of the present invention includes a wavelength conversion material that absorbs visible light emitted from a light source such as a semiconductor light-emitting element and emits longer-wavelength visible light. This light-emitting device has little color misregistration. Therefore, the first light-emitting device of the present invention having such characteristics can be suitably used for an image display device such as a color liquid crystal display, a lighting device such as surface light emission, and the like.

[発光装置の特性]
本発明の発光装置は、前記の蛍光体混合物を含有する発光装置であって、17.5A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値xをx(17.5)、70A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値xをx(70)としたとき、下記式(D)を満たす発光素子である。
(数8)
−0.006≦x(17.5)−x(70)≦0.006 (D)
[Characteristics of light emitting device]
A light-emitting device of the present invention is a light-emitting device containing the phosphor mixture described above, wherein a chromaticity coordinate value x of light emission obtained at a driving current density of 17.5 A / cm 2 is x 2 (17.5), When the chromaticity coordinate value x of light emission obtained at a driving current density of 70 A / cm 2 is x 2 (70), the light-emitting element satisfies the following formula (D).
(Equation 8)
−0.006 ≦ x 2 (17.5) −x 2 (70) ≦ 0.006 (D)

より好ましい発光素子としては、17.5A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値yをy(17.5)、70A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値yをy(70)としたとき、下記式(E)を満たす発光素子である。
(数9)
−0.006≦y(17.5)−y(70)≦0.006 (E)
More preferred light-emitting element, 17.5A / cm 2 of the chromaticity coordinate value y of the light emission obtained at a drive current density y 2 (17.5), 70A / cm 2 of light emission colors obtained by the drive current density When the degree coordinate value y is y 2 (70), the light emitting element satisfies the following formula (E).
(Equation 9)
−0.006 ≦ y 2 (17.5) −y 2 (70) ≦ 0.006 (E)

すなわち、17.5A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値xと色度座標値yに対する70A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値xと色度座標値yのずれ量、即ち色度座標値の差[x(17.5)−x(70)]と[y(17.5)−y(70)]の少なくともいずれか一方が±0.006以内であることが好ましいのである。駆動電流密度の変化に伴う発光の色度座標値のずれが±0.006よりも大きい場合には、発光光量を制御するために駆動電流密度を変化させると色ずれが大きくなって、発光色が不安定となってしまう。 That is, the chromaticity coordinate value x and chromaticity of light emission obtained at a driving current density of 70 A / cm 2 with respect to the chromaticity coordinate value x and chromaticity coordinate value y of light emission obtained at a driving current density of 17.5 A / cm 2. The shift amount of the coordinate value y, that is, the difference between the chromaticity coordinate values [x 2 (17.5) −x 2 (70)] and / or [y 2 (17.5) −y 2 (70)] Is preferably within ± 0.006. When the deviation of the chromaticity coordinate value of the light emission accompanying the change of the driving current density is larger than ± 0.006, the color deviation increases when the driving current density is changed in order to control the amount of emitted light. Becomes unstable.

この色度座標値x及び色度座標値yのずれ量は少ないほど良く、そのずれ量[x(17.5)−x(70)]と[y(17.5)−y(70)]の少なくともいずれか一方が±0.005以内であることがより好ましく、±0.004以内であることがより一層好ましく、±0.003以内であることが更に好ましい。また、そのずれ量[x(17.5)−x(70)]と[y(17.5)−y(70)]の両者が±0.006以内であることが好ましく、±0.005以内であることがより好ましく、±0.004以内であることがより一層好ましく、±0.003以内であることが更に好ましい。 The smaller the shift amount between the chromaticity coordinate value x and the chromaticity coordinate value y, the better. The shift amounts [x 2 (17.5) −x 2 (70)] and [y 2 (17.5) −y 2 (70)] is more preferably within ± 0.005, even more preferably within ± 0.004, and even more preferably within ± 0.003. Further, it is preferable that both of the deviations [x 2 (17.5) −x 2 (70)] and [y 2 (17.5) −y 2 (70)] are within ± 0.006, It is more preferably within ± 0.005, even more preferably within ± 0.004, and even more preferably within ± 0.003.

[発光装置の具体的構成の例]
本発明の発光装置を図面に基づいて説明する。図1は、波長変換材料としての蛍光体と、半導体発光素子とから構成される発光装置の一実施例を示す模式的断面図であり、図2は、図1に示す発光装置を組み込んだ面発光照明装置の一実施例を示す模式的断面図である。図1及び図2において、1は発光装置、2はマウントリード、3はインナーリード、4は半導体発光素子、5は蛍光体含有樹脂部、6は導電性ワイヤー、7はモールド部材、8は面発光照明装置、9は拡散板、10は保持ケースである。
[Example of specific configuration of light-emitting device]
The light emitting device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a light-emitting device composed of a phosphor as a wavelength conversion material and a semiconductor light-emitting element, and FIG. 2 is a surface in which the light-emitting device shown in FIG. 1 is incorporated. It is typical sectional drawing which shows one Example of a light-emitting illuminating device. 1 and 2, 1 is a light emitting device, 2 is a mount lead, 3 is an inner lead, 4 is a semiconductor light emitting element, 5 is a phosphor-containing resin part, 6 is a conductive wire, 7 is a molding member, and 8 is a surface. A light emitting illumination device, 9 is a diffusion plate, and 10 is a holding case.

本発明の発光装置1は、図1に示されるように、一般的な砲弾型の形態をなし、マウントリード2の上部カップ内には、GaN系青色発光ダイオード等からなる半導体発光素子4が、その上を蛍光体含有樹脂部5で被覆されることにより固定されている。この蛍光体含有樹脂部5は、本発明の蛍光体混合物をエポキシ樹脂やアクリル樹脂等のバインダーに混合、分散させ、カップ内に流し込むことにより形成される。一方、半導体発光素子4とマウントリード2は銀ペースト等のマウント部材で導通されており、半導体発光素子4とインナーリード3は、導電性ワイヤー6で導通されており、これら全体がエポキシ樹脂等によるモールド部材7で被覆、保護されてなる。   As shown in FIG. 1, the light-emitting device 1 of the present invention has a general bullet shape, and a semiconductor light-emitting element 4 made of a GaN-based blue light-emitting diode or the like is disposed in the upper cup of the mount lead 2. It is fixed by being coated with the phosphor-containing resin portion 5. The phosphor-containing resin portion 5 is formed by mixing and dispersing the phosphor mixture of the present invention in a binder such as an epoxy resin or an acrylic resin and pouring the mixture into a cup. On the other hand, the semiconductor light-emitting element 4 and the mount lead 2 are electrically connected by a mounting member such as silver paste, and the semiconductor light-emitting element 4 and the inner lead 3 are electrically connected by a conductive wire 6, which are entirely made of epoxy resin or the like. Covered and protected by a mold member 7.

図2は、この発光装置1を組み込んだ面発光照明装置8を示すが、図2に示されるように、照明装置内面を白色の平滑面等の光不透過性とした方形の保持ケース10の底面に、多数の発光装置1を、その外側に発光装置1の駆動のための電源及び回路等(図示せず。)を設けて配置し、保持ケース10の蓋部に相当する箇所に、乳白色としたアクリル板等の拡散板9を発光の均一化のために固定してなる。   FIG. 2 shows a surface-emitting illuminating device 8 incorporating the light-emitting device 1. As shown in FIG. 2, a rectangular holding case 10 in which the inner surface of the illuminating device is light-impermeable such as a white smooth surface. A large number of light-emitting devices 1 are arranged on the bottom surface, and a power source and a circuit (not shown) for driving the light-emitting device 1 are provided on the outside, and milky white is placed at a position corresponding to the lid portion of the holding case 10. A diffusion plate 9 such as an acrylic plate is fixed for uniform light emission.

そして、面発光照明装置8を駆動して、発光装置1の半導体発光素子4に電圧を印加することにより青色光等を発光させ、その発光の一部を、蛍光体含有樹脂部5における波長変換材料としての蛍光体混合物が吸収し、より長波長の光を発光し、一方、蛍光体に吸収されなかった青色光等との混色により演色性の高い発光が得られ、この光が拡散板9を透過して、図面上方に出射され、保持ケース10の拡散板9面内において均一な明るさの照明光が得られることとなる。
同様に、本発明の発光装置は、カラー液晶ディスプレイ等の画像表示装置の光源として組み込むことが出来る。
Then, the surface emitting illumination device 8 is driven to apply blue voltage to the semiconductor light emitting element 4 of the light emitting device 1 to emit blue light or the like, and a part of the emitted light is converted in wavelength in the phosphor-containing resin portion 5. The phosphor mixture as a material absorbs and emits light having a longer wavelength. On the other hand, light emission with high color rendering properties is obtained by mixing with blue light or the like that is not absorbed by the phosphor. And is emitted upward in the drawing, and illumination light with uniform brightness is obtained within the surface of the diffusion plate 9 of the holding case 10.
Similarly, the light emitting device of the present invention can be incorporated as a light source of an image display device such as a color liquid crystal display.

[光源]
光源としては、駆動電流を流通させると発光するものであれば、特に制限は無いが、紫外から可視光領域に発光ピーク波長を有するものを使用することが好ましい。光源の発光ピーク波長としては、通常370nm以上、好ましくは380nm以上、また、通常500nm以下、好ましくは480nm以下の範囲が好ましい。この範囲の上限を上回る場合や下限を下回る場合には、発光効率の高い発光素子を得るのが難しくなる。
この範囲に発光ピーク波長を有する励起光源であれば、半導体発光素子、ランプ、電子ビーム、プラズマ、エレクトロルミネッセンス素子などを使用することができるが、特に発光ダイオード(LED)またはレーザーダイオード(LD)等の半導体発光素子を用いることが好ましい。
[light source]
The light source is not particularly limited as long as it emits light when a driving current is passed, but it is preferable to use a light source having a light emission peak wavelength in the ultraviolet to visible light region. The emission peak wavelength of the light source is usually in the range of 370 nm or more, preferably 380 nm or more, and usually 500 nm or less, preferably 480 nm or less. When exceeding the upper limit of this range or falling below the lower limit, it becomes difficult to obtain a light emitting element with high luminous efficiency.
As long as the excitation light source has an emission peak wavelength in this range, a semiconductor light emitting device, a lamp, an electron beam, plasma, an electroluminescence device, and the like can be used, and in particular, a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) It is preferable to use the semiconductor light emitting element.

紫外から可視光領域に発光ピーク波長を有する半導体発光素子の材料としては、窒化硼素(BN)、シリコンカーバイド(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。これらの元素に不純物元素としてSiやZnなどを含有させ発光中心とすることもできる。中でも、InAlGa1−X−YN(式中、0<X<1、0<Y<1、X+Y≦1)で表される、AlやGaを含む窒化物半導体、あるいはInやGaを含む窒化物半導体(以下、「(In,Al,Ga)N系化合物半導体」と称する場合がある。)は、紫外領域から可視光の短波長を効率よく発光可能であり、使用時の温度や駆動電流の変化に対しても安定に発光可能であるため発光層の材料として好適である。 Examples of the material of the semiconductor light emitting device having the emission peak wavelength in the ultraviolet to visible light region include various semiconductors such as boron nitride (BN), silicon carbide (SiC), ZnSe, GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaN, BAlGaN, and BInAlGaN. be able to. These elements can contain Si, Zn, or the like as an impurity element to serve as a light emission center. Among them, a nitride semiconductor containing Al or Ga, represented by In X Al Y Ga 1-XY N (where 0 <X <1, 0 <Y <1, X + Y ≦ 1), or In or A nitride semiconductor containing Ga (hereinafter sometimes referred to as “(In, Al, Ga) N-based compound semiconductor”) is capable of efficiently emitting short wavelengths of visible light from the ultraviolet region. Since it is possible to emit light stably even with respect to changes in temperature and driving current, it is suitable as a material for the light emitting layer.

また、半導体発光素子の好ましい構造としては、MIS接合、PIN接合やpn接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体発光素子では、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、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。   Moreover, as a preferable structure of the semiconductor light emitting device, a homostructure having a MIS junction, a PIN junction, a pn junction, or the like, a heterostructure, or a double hetero configuration is exemplified. In the semiconductor light emitting device, various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer 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 active layer is formed in a thin film in which a quantum effect is generated.

これらのうち(In,Al,Ga)N系化合物半導体を使用した(In,Al,Ga)N系LEDやLDが好ましい。なぜなら、(In,Al,Ga)N系LED等は、この領域の光を発するSiC系LED等に比し、発光出力や外部量子効率が格段に大きく、前記蛍光体等の波長変換材料と組み合わせることによって、非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。例えば、20mAの電流負荷に対し、通常(In,Al,Ga)N系はSiC系の100倍以上の発光強度を有し、またGaAs系よりも使用時の温度や駆動電流の変化に対して安定に発光可能である。   Of these, (In, Al, Ga) N-based LEDs and LDs using (In, Al, Ga) N-based compound semiconductors are preferred. This is because (In, Al, Ga) N-based LEDs and the like have much larger light output and external quantum efficiency than SiC-based LEDs that emit light in this region, and are combined with wavelength conversion materials such as phosphors. This is because very bright light emission can be obtained with very low power. For example, for a current load of 20 mA, the (In, Al, Ga) N system usually has a light emission intensity more than 100 times that of the SiC system, and is more sensitive to changes in temperature and drive current during use than the GaAs system. It can emit light stably.

(In,Al,Ga)N系LED等においては、AlX’GaY’N発光層、GaN発光層、またはInX’GaY’N発光層を有しているものが好ましい。GaN系LEDにおいては、それらの中でInGaN発光層を有するものが発光強度が非常に強いので、特に好ましく、(In,Al,Ga)N系LDにおいては、InGaN層とGaN層の多重量子井戸構造のものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。
なお、上記においてX+Yの値は通常0.8〜1.2の範囲の値である。(In,Al,Ga)N系LEDにおいて、これら発光層にZnやSiをドープしたものやドーパント無しのものが発光特性を調節する上で好ましいものである。
In (In, Al, Ga) N-based LEDs, etc., those having an Al X ′ Ga Y ′ N light emitting layer, a GaN light emitting layer, or an In X ′ Ga Y ′ N light emitting layer are preferable. Among the GaN-based LEDs, those having an In X Ga Y N light-emitting layer are particularly preferable because the emission intensity is very strong. In (In, Al, Ga) N-based LDs, In X Ga Y N A multi-quantum well structure having a GaN layer and a GaN layer is particularly preferable because the emission intensity is very strong.
In the above, the value of X + Y is usually a value in the range of 0.8 to 1.2. In the (In, Al, Ga) N-based LED, those in which these light emitting layers are doped with Zn or Si or those without a dopant are preferable for adjusting the light emission characteristics.

(In,Al,Ga)N系LEDはこれら発光層、p層、n層、電極、および基板を基本構成要素としたものであり、発光層をn型とp型のAlGaN層、GaN層、またはInGaN層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが発光効率が高いため好ましく、さらにヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが発光効率がさらに高くいため、より好ましい。基板としては、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、特に、サファイア、ZnO、GaN等が好適に用いられる。 The (In, Al, Ga) N-based LED has these light emitting layer, p layer, n layer, electrode, and substrate as basic components, and the light emitting layer is an n-type and p-type Al X Ga Y N layer. , A GaN layer or an In X Ga Y N layer sandwiched heterostructure is preferable because of high luminous efficiency, and a heterostructure having a quantum well structure has higher luminous efficiency. More preferred. As the substrate, materials such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO, GaAs, and GaN are preferably used, and sapphire, ZnO, GaN, and the like are particularly preferably used.

半導体発光素子の形状や大きさは特に限定されないが、駆動電流の流通方向に垂直な面が、1辺が通常100μm以上、好ましくは200μm以上の角型のものを用いることができる。例えば、EPISTAR社製「ES−CEBL912」、Cree社製「C460MB」などを用いることができる。
また、半導体発光素子は1個を単独で用いてもよく、2個以上の半導体発光素子を併用しても良い。さらに、半導体発光素子は1種類のみで用いてもよく、2種類以上のものを併用しても良い。
The shape and size of the semiconductor light emitting element are not particularly limited, but a rectangular shape having a side perpendicular to the direction of flow of the drive current and having a side of usually 100 μm or more, preferably 200 μm or more can be used. For example, “ES-CEBL912” manufactured by EPISTAR, “C460MB” manufactured by Cree, or the like can be used.
Further, one semiconductor light emitting element may be used alone, or two or more semiconductor light emitting elements may be used in combination. Furthermore, only one type of semiconductor light emitting element may be used, or two or more types may be used in combination.

光源の駆動電流密度は、駆動電流の流通方向に垂直な面の単位面積あたりの駆動電流のことであり、光源に流通させる駆動電流の値を駆動電流の流通方向に垂直な面の面積で除することにより求めることができる。2個以上の半導体発光素子を並列に接続して用いる場合は、光源に流通させる駆動電流の値を駆動電流の流通方向に垂直な面の面積の和で除することにより求めることができる。
また、光源は、必要に応じて、ヒートシンクを設ける、パッケージを工夫する等により熱を効率的に逃がすことができる構造とすることができる。
The drive current density of the light source is the drive current per unit area of the surface perpendicular to the flow direction of the drive current, and the value of the drive current passed through the light source is divided by the area of the surface perpendicular to the flow direction of the drive current. Can be obtained. When two or more semiconductor light emitting elements are connected in parallel and used, the value of the drive current passed through the light source can be obtained by dividing the sum of the area of the plane perpendicular to the drive current flow direction.
Further, the light source can have a structure capable of efficiently releasing heat by providing a heat sink or devising a package, if necessary.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
第1の蛍光体の重量百分率が94%、第2の蛍光体の重量百分率が6%となるように混合して蛍光体混合物を得た。ここで、第1の蛍光体としては、波長455nmの光で励起した場合の発光効率が46%であり、付活剤としてCeを0.06モル(化学組成式Ca1モルに対して0.02モル)含有し、CaScSi12の化学組成を有し、505nmに発光ピーク波長を有する酸化物蛍光体を用いた。また、第2の蛍光体としては、波長455nmの光で励起した場合の発光効率が54%であり、付活剤としてEuを0.008モル含有し、CaAlSiNの化学組成を有し、650nmに発光ピーク波長を有する窒化物蛍光体を用いた。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
[Example 1]
The phosphor mixture was obtained by mixing so that the weight percentage of the first phosphor was 94% and the weight percentage of the second phosphor was 6%. Here, as the first phosphor, the luminous efficiency when excited with light having a wavelength of 455 nm is 46%, and Ce as an activator is 0.06 mol (0.02 mol relative to 1 mol of the chemical composition formula Ca). Mol), an oxide phosphor having a chemical composition of Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 and having an emission peak wavelength at 505 nm was used. Further, the second phosphor has a luminous efficiency of 54% when excited with light having a wavelength of 455 nm, contains 0.008 mol of Eu as an activator, has a chemical composition of CaAlSiN 3 , and has a chemical composition of 650 nm. A nitride phosphor having an emission peak wavelength was used.

この蛍光体混合物を160℃まで段階的に温度を一定に保つように温度を制御しながらピーク波長455nmの青色光で励起して得られる輝度と色度座標値xを測定した。輝度の測定結果を図3に示す。その結果、25℃における輝度[BR(25)]を1とした場合に、125℃における輝度[BR(125)]は0.92であり、その輝度の比率[BR(125)/BR(25)]は0.92であった。また、25℃における色度座標値x[x(25)]は0.404であり、125℃における色度座標値x[x(25)]は0.418であり、その色度座標値xの差[x(25)−x(25)]は0.014であった。なお、輝度と色度座標値xの測定に関しては、波長455nmの励起光の影響を受けないように、蛍光体混合物からの470nm未満の蛍光スペクトルを算入せず、470nm以上の蛍光スペクトルだけを利用して算出した。 The luminance and chromaticity coordinate value x obtained by exciting the phosphor mixture with blue light having a peak wavelength of 455 nm were measured while controlling the temperature so as to keep the temperature constant stepwise up to 160 ° C. The measurement result of luminance is shown in FIG. As a result, when the luminance [BR (25)] at 25 ° C. is 1, the luminance [BR (125)] at 125 ° C. is 0.92, and the luminance ratio [BR (125) / BR (25 )] Was 0.92. In addition, the chromaticity coordinate value x [x 1 (25)] at 25 ° C. is 0.404, and the chromaticity coordinate value x [x 1 (25)] at 125 ° C. is 0.418. The difference [x 1 (25) −x 1 (25)] between the values x was 0.014. Regarding the measurement of luminance and chromaticity coordinate value x, in order not to be affected by the excitation light having a wavelength of 455 nm, the fluorescence spectrum of less than 470 nm from the phosphor mixture is not counted and only the fluorescence spectrum of 470 nm or more is used. And calculated.

また、以下の手順で砲弾型白色発光装置を作製した。まず、砲弾型LED用のフレームのカップ部に、460nmの波長で発光するLED(Cree社製「C460MB」)を、銀ペーストの導電性のマウント部材を使ってマウントした。次に、Au線を使用してLEDの電極とインナーリードをボンディングした。そして、前記の蛍光体混合物1gに対してエポキシ樹脂を10gの比率で良く混合して得られた蛍光体と樹脂との混合物(以下、蛍光体ペースト、という)を、LEDをマウントしたフレームのカップ部分に注いだ。これを120℃で1時間保持し、エポキシ樹脂を硬化させた。次に、エポキシ樹脂を流し込んだ砲弾型の型に、上述のようにしてLEDおよび蛍光体を装着したフレームを挿入し、120℃で1時間保持した。樹脂を硬化させた後、型から外し、砲弾型白色発光装置を得た。   In addition, a bullet-type white light emitting device was produced by the following procedure. First, an LED that emits light at a wavelength of 460 nm (“C460MB” manufactured by Cree) was mounted on a cup portion of a frame for a bullet-type LED using a conductive mounting member made of silver paste. Next, the electrode of the LED and the inner lead were bonded using Au wire. Then, a mixture of a phosphor and a resin (hereinafter referred to as a phosphor paste) obtained by thoroughly mixing an epoxy resin at a ratio of 10 g with 1 g of the phosphor mixture is used as a cup of a frame on which an LED is mounted. Poured into the part. This was held at 120 ° C. for 1 hour to cure the epoxy resin. Next, the frame on which the LED and the phosphor were mounted as described above was inserted into a bullet type mold into which epoxy resin was poured, and held at 120 ° C. for 1 hour. After the resin was cured, it was removed from the mold to obtain a shell-type white light emitting device.

この様にして得られた白色発光装置を室温(約24℃)において電流10mA〜40mAで電流密度17.5A/cm〜70A/cmの範囲で駆動し、白色発光装置からの全ての発光を積分球で受けて光ファイバーによって分光器に導き入れて発光スペクトルを測定した。発光スペクトルのデータは、380nmから780nmの範囲で5nmおきに発光強度の数値を記録した。その結果、この白色発光装置は、電流10mAで駆動した場合に色度座標値x、yがそれぞれ0.288、0.308となり、電流40mAで駆動した場合に色度座標値x、yがそれぞれ0.291、0.309となった。このことは、青色LEDの10mA〜40mAの範囲での駆動電流、すなわち17.5A/cm〜70A/cmの電流密度の範囲内での変化に対して色度座標値のずれ量[x(17.5)−x(70)]、[y(17.5)−y(70)]がそれぞれ0.003、0.001と極めて小さく、駆動電流の増減に伴う発光光量の変化に対して色ずれが非常に小さいことを示す。 The white light emitting device thus obtained was driven at a current density of 17.5 A / cm 2 to 70 A / cm 2 at a current of 10 mA to 40 mA at room temperature (about 24 ° C.), and all the light emission from the white light emitting device was achieved. Was received by an integrating sphere and introduced into a spectroscope by an optical fiber, and an emission spectrum was measured. As emission spectrum data, a numerical value of emission intensity was recorded every 5 nm in the range of 380 nm to 780 nm. As a result, when this white light emitting device is driven at a current of 10 mA, the chromaticity coordinate values x and y are 0.288 and 0.308, respectively, and when driven at a current of 40 mA, the chromaticity coordinate values x and y are respectively It was 0.291 and 0.309. This is because the shift amount of the chromaticity coordinate value [x] with respect to the driving current of the blue LED in the range of 10 mA to 40 mA, that is, the change in the current density range of 17.5 A / cm 2 to 70 A / cm 2. 2 (17.5) -x 2 (70)] and [y 2 (17.5) -y 2 (70)] are extremely small, 0.003 and 0.001, respectively, and the amount of emitted light accompanying the increase or decrease of the drive current. It shows that the color shift is very small with respect to the change of.

また、この白色発光装置のJIS Z 8726で定めた方法により平均演色評価数Raを求めたところ、Raが90と良好な演色性を示した。この白色発光装置は、従来の製品である青色LEDとイットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体とを組み合わせた擬白色発光装置と比較して、平均演色評価数が顕著に高く良好な発光を示した。   Further, when the average color rendering index Ra was determined by the method defined in JIS Z 8726 for this white light-emitting device, Ra was 90, indicating good color rendering properties. This white light emitting device has a significantly high average color rendering index as compared with a quasi-white light emitting device combining a blue LED and an yttrium aluminum garnet phosphor, which is a conventional product, and exhibits good light emission.

また、本発明の発光素子と対比するために、従来の製品である青色LEDとイットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体とを組み合わせた擬白色発光装置について発光強度を測定し、色度座標値を求めた。その結果、電流10mAで駆動した場合に色度座標値x、yがそれぞれ0.321、0.314となり、電流40mAで駆動した場合に色度座標値x、yがそれぞれ0.314、0.306となり、青色LEDの10mA〜40mAの範囲での駆動電流、即ち電流密度17.5A/cm〜70A/cmの範囲での変化に対して色度座標値のずれ量[x(17.5)−x(70)]、[y(17.5)−y(70)]がそれぞれ−0.007、−0.008と大きく、駆動電流の増減に伴う発光光量の変化に対して色ずれが本発明の発光素子と比較して非常に大きかった。 In addition, for comparison with the light emitting device of the present invention, the luminescence intensity was measured for a pseudo white light emitting device combining a blue LED and a yttrium aluminum garnet phosphor as a conventional product, and the chromaticity coordinate value was obtained. As a result, when driven at a current of 10 mA, the chromaticity coordinate values x and y are 0.321 and 0.314, respectively, and when driven at a current of 40 mA, the chromaticity coordinate values x and y are 0.314, 0,. 306, and the deviation amount of the chromaticity coordinate value [x 2 (17] with respect to the driving current of the blue LED in the range of 10 mA to 40 mA, that is, the change in the current density of 17.5 A / cm 2 to 70 A / cm 2 .5) -x 2 (70)] , [y 2 (17.5) -y 2 (70)] , respectively -0.007, large as -0.008, the change in light emission amount caused by the increase and decrease of the drive current On the other hand, the color shift was very large as compared with the light emitting device of the present invention.

なお、イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体を160℃まで加熱しながらピーク波長455nmの青色光で励起して得られる輝度と色度座標値xを測定した。輝度の測定結果を図3に示す。この結果、25℃における輝度[BR(25)]を1とした場合に、125℃における輝度[BR(125)]は0.68であり、その輝度の比率[BR(125)/BR(25)]は0.68となり、温度消光が大きかった。この様に、イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体の温度消光が白色発光装置の駆動電流の増減に伴う発光光量の変化に対して色ずれが大きい原因の一つとなっている。また、この従来製品の平均演色評価数Raは79と低かった。   The luminance and chromaticity coordinate value x obtained by exciting the yttrium aluminum garnet-based phosphor with blue light having a peak wavelength of 455 nm while heating to 160 ° C. were measured. The measurement result of luminance is shown in FIG. As a result, when the luminance [BR (25)] at 25 ° C. is 1, the luminance [BR (125)] at 125 ° C. is 0.68, and the luminance ratio [BR (125) / BR (25 )] Was 0.68, and the temperature quenching was large. As described above, the temperature quenching of the yttrium aluminum garnet phosphor is one of the causes of a large color shift with respect to the change in the amount of emitted light accompanying the increase or decrease of the drive current of the white light emitting device. The average color rendering index Ra of this conventional product was as low as 79.

以上の結果から、本発明の蛍光体混合物とそれを組み込んだ発光素子を使用することで、従来の製品と比較して、駆動電流の増減に伴う発光光量変化に対して色ずれが小さく、安定な色再現性を持つ画像表示装置や、演色性が高く環境温度や発光光量の変化に対して色ずれの少ない照明装置を得ることができることが明らかである。   From the above results, by using the phosphor mixture of the present invention and the light emitting device incorporating the phosphor mixture, the color shift is small and stable with respect to the change in the amount of emitted light due to the increase or decrease of the drive current, compared with the conventional product. It is apparent that an image display device having excellent color reproducibility and an illumination device having high color rendering properties and little color shift with respect to changes in environmental temperature and light emission amount can be obtained.

波長変換材料としての本発明の蛍光体混合物と、半導体発光素子とから構成される発光素子の一実施例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows one Example of the light-emitting device comprised from the fluorescent substance mixture of this invention as a wavelength conversion material, and a semiconductor light-emitting device. 図1に示す発光素子を組み込んだ面発光照明装置の一実施例を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows one Example of the surface emitting illumination device incorporating the light emitting element shown in FIG. 実施例1の蛍光体混合物と従来の製品である擬白色発光装置に組み込まれているイットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体(Y,Gd)Al12:Ceの蛍光の輝度の温度依存性を示す。図中、実線は実施例1の蛍光体混合物、点線はイットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体を表す。Phosphor mixture with conventional products in which擬白color light emitting device yttrium aluminum garnet are incorporated into phosphor of Example 1 (Y, Gd) 3 Al 5 O 12: shows the temperature dependence of the intensity of fluorescence of Ce . In the figure, the solid line represents the phosphor mixture of Example 1, and the dotted line represents the yttrium aluminum garnet phosphor.

符号の説明Explanation of symbols

1;発光素子
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
1: Light emitting device
2: Mount lead
3; Inner lead
4; Semiconductor light emitting device
5; Phosphor-containing resin part
6; Conductive wire
7: Mold member
8; Surface emitting lighting device
9: Diffuser
10: Holding case

Claims (8)

少なくとも2種類以上の蛍光体を含有する蛍光体混合物であって、該蛍光体混合物が、500nm〜550nmの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する緑色系蛍光体であって下記一般式(1)で表される緑色蛍光体の少なくとも一種と、610nm〜680nmの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する赤色系蛍光体であって下記一般式(3)で表される赤色蛍光体の少なくとも一種とを含有し、該蛍光体混合物を、25℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をBR(25)、色度座標値xをx(25)とし、125℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をBR(125)、色度座標値xをx(125)としたとき、下記式(A)及び(B)を満たすことを特徴とする蛍光体混合物。
(数1)
0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A)
−0.03≦x(25)−x(125)≦0.03 (B)
(1)
(上記一般式(1)において、M はCaを、M はScを、M はSiをそれぞれ示し、a、b、c及びdはそれぞれ下記範囲の数である。
2.7≦a≦3.3
1.8≦b≦2.2
2.7≦c≦3.3
11.0≦d≦13.0)
(3)
(上記一般式(3)において、Mは、Euを表し、Aは、Ca及び/又はSrを表し、
Dは、Siを表し、Eは、Alを表し、Xは、Nを表し、a、b、c、d、及びeはそれぞれ
下記範囲の数である。
0.00001≦a≦0.1
a+b=1
0.5≦c≦4
0.5≦d≦8
0.8×(2/3+4/3×c+d)≦e
e≦1.2×(2/3+4/3×c+d))
A phosphor mixture containing at least two kinds of phosphors, wherein the phosphor mixture is a green phosphor having a peak value of fluorescence intensity in a wavelength range of 500 nm to 550 nm and represented by the following general formula (1) And at least one red phosphor having a peak value of fluorescence intensity in the wavelength range of 610 nm to 680 nm and represented by the following general formula (3): And the phosphor brightness obtained by exciting the phosphor mixture with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 25 ° C. is BR (25), the chromaticity coordinate value x is x 1 (25), and at 125 ° C. The following formulas (A) and (B) are satisfied when the luminance of fluorescence obtained by excitation with blue light having a peak wavelength of 455 nm is BR (125) and the chromaticity coordinate value x is x 1 (125): A phosphor mixture.
(Equation 1)
0.85 ≦ BR (125) / BR (25) ≦ 1.15 (A)
−0.03 ≦ x 1 (25) −x 1 (125) ≦ 0.03 (B)
M 1 a M 2 b M 3 c O d (1)
(In the general formula (1), M 1 represents Ca, M 2 represents Sc, M 3 represents Si, and a, b, c, and d are numbers in the following ranges, respectively.
2.7 ≦ a ≦ 3.3
1.8 ≦ b ≦ 2.2
2.7 ≦ c ≦ 3.3
11.0 ≦ d ≦ 13.0)
M a Ab b D c E d X e (3)
(In the above general formula (3), M represents Eu, A represents Ca and / or Sr,
D represents Si, E represents Al, X represents N, a, b, c, d, and e are each
It is a number in the following range.
0.00001 ≦ a ≦ 0.1
a + b = 1
0.5 ≦ c ≦ 4
0.5 ≦ d ≦ 8
0.8 × (2/3 + 4/3 × c + d) ≦ e
e ≦ 1.2 × (2/3 + 4/3 × c + d))
蛍光体混合物を、25℃においてピーク波長455nmの青色光で励起して得られる蛍光の色度座標値yをy(25)とし、125℃においてピーク波長455nmの青色光
で励起して得られる蛍光の色度座標値yをy(125)としたとき、下記式(C)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の蛍光体混合物。
(数2)
−0.03≦y(25)−y(125)≦0.03 (C)
The phosphor chromaticity coordinate value y obtained by exciting the phosphor mixture with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 25 ° C. is y 1 (25), and obtained by exciting it with blue light having a peak wavelength of 455 nm at 125 ° C. The phosphor mixture according to claim 1, wherein the following formula (C) is satisfied when the chromaticity coordinate value y of fluorescence is y 1 (125).
(Equation 2)
−0.03 ≦ y 1 (25) −y 1 (125) ≦ 0.03 (C)
緑色系蛍光体と赤色系蛍光体の合計重量に対して、緑色系蛍光体を重量百分率で、65%以上である、請求項1または2に記載の蛍光体混合物。   The phosphor mixture according to claim 1 or 2, wherein the green phosphor is 65% or more by weight with respect to the total weight of the green phosphor and the red phosphor. 駆動電流を流通させると発光する光源と、該光源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少なくとも1種類の波長変換材料とを備える発光装置であって、波長変換材料として請求項1〜3に記載の蛍光体混合物を含有することを特徴とする発光装置。   A light emitting device comprising: a light source that emits light when a drive current is passed through; and at least one type of wavelength conversion material that absorbs at least part of light from the light source and emits light having a different wavelength. A light emitting device comprising the phosphor mixture according to claim 1. 17.5A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値xをx(17.5)、70A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値xをx(70)としたとき、下記式(D)を満たすことを特徴とする請求項4に記載の発光装置。
(数3)
−0.006≦x(17.5)−x(70)≦0.006 (D)
17.5A / cm x 2 (17.5) chromaticity coordinate x of the light emission obtained at a drive current density of 2, 70A / cm 2 of the chromaticity coordinates x of the light emission obtained at a drive current density x 2 The light-emitting device according to claim 4, wherein, when (70) is satisfied, the following formula (D) is satisfied.
(Equation 3)
−0.006 ≦ x 2 (17.5) −x 2 (70) ≦ 0.006 (D)
17.5A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値yをy(17.5)、70A/cmの駆動電流密度で得られる発光の色度座標値yをy(70)としたとき、下記式(E)を満たすことを特徴とする請求項4又は5に記載の発光装置。
(数4)
−0.006≦y(17.5)−y(70)≦0.006 (E)
17.5A / cm y 2 (17.5) chromaticity coordinate y of the light emission obtained at a drive current density of 2, 70A / cm 2 of the chromaticity coordinate value y of the light emission obtained at a drive current density y 2 The light-emitting device according to claim 4, wherein the following formula (E) is satisfied when (70) is satisfied.
(Equation 4)
−0.006 ≦ y 2 (17.5) −y 2 (70) ≦ 0.006 (E)
請求項4〜6のいずれか1項に記載の発光装置を備えることを特徴とする画像表示装置。   An image display device comprising the light-emitting device according to claim 4. 請求項4〜6のいずれか1項に記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。   An illumination device comprising the light-emitting device according to claim 4.
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