JP5323308B2 - 発光モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、高輝度で演色性に優れた橙色蛍光体を用いた発光モジュールに関する。
環境問題や省電力の観点から水銀を使用しない、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザー（ＬＤ）を励起光源として蛍光体と組み合わせ、そのときの発光を光源とし、消費電力の少ない照明用光源が開発されている。
例えば、特許文献１には、ＬＥＤから発せられる青色光と青色系の発光の一部を吸収して発光するＣｅ付活希土類アルミン酸塩蛍光体からの黄色系の発光との加色混合によって全体として白色系の発光を呈する発光ダイオードが開示されている。しかしながら、この組み合わせのタイプは、最終的に得られる白色光の発光色が限定され、また本光源の照明下での色の再現性が好ましい色に再現されず、演色性に問題があった。また、発光ダイオードからの発光の光路上に設置される蛍光体の量のばらつきにより、青色光、黄色光の比率が安定せず、発光モジュールの発光色が安定しない問題もあった。
例えば、特許文献１には、ＬＥＤから発せられる青色光と青色系の発光の一部を吸収して発光するＣｅ付活希土類アルミン酸塩蛍光体からの黄色系の発光との加色混合によって全体として白色系の発光を呈する発光ダイオードが開示されている。しかしながら、この組み合わせのタイプは、最終的に得られる白色光の発光色が限定され、また本光源の照明下での色の再現性が好ましい色に再現されず、演色性に問題があった。また、発光ダイオードからの発光の光路上に設置される蛍光体の量のばらつきにより、青色光、黄色光の比率が安定せず、発光モジュールの発光色が安定しない問題もあった。
近年、このような問題を解決するため、２色加色での白色合成の欠点を補う方法として、紫外又は短波長可視光を半導体発光素子からの一次光（励起光）とし、緑・青・赤３成分の蛍光体を混合する（加法混色）ことによる発光モジュールが紹介されている（例えば、特許文献２参照。）。ここでは、青色発光蛍光体としてＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ2+（以降、ＢＡＭとも称する） 、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ2+等、緑色発光蛍光体としてＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+等、赤色発光蛍光体としてはＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ3+（ＹＯＳ：Ｅｕ）、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ，Ｂｉ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３+（ＬＯＳ：Ｅｕ）等が挙げられている。
しかし、赤・緑・青各色を発光する蛍光体の中でも、赤色発光蛍光体は、緑・青各色を発光する蛍光体に比べて発光効率が低いため、所望の白色（例えば、色度ｘ／ｙ＝０．３６０／０．３６５）を得るには、この赤色発光蛍光体を、緑・青各色を発光する蛍光体よりも混合割合を多目に、例えば配合比を９０％近くにしなければならなかった。このため、発光効率の良好な緑・青色発光蛍光体の配合比が低くなり、発光モジュールとして高輝度の白色を発光するものが得られなかった。
前記従来の赤色発光蛍光体の中でも、ＬＯＳ：Ｅｕ（以降ＬＯＳとも称する）は「２１世紀の明かり」プロジェクトで開発され、現在最も優れた赤色発光体であり、赤色発光蛍光体の標準品ともされている。
しかし、その励起ピーク波長が３４０ｎｍであり、紫外線ＬＥＤチップの最高出力波長（４００ｎｍ）とかけ離れており、４００ｎｍの励起光では十分に満足できる明るさの発光が得られないことが問題になっていた。
しかし、その励起ピーク波長が３４０ｎｍであり、紫外線ＬＥＤチップの最高出力波長（４００ｎｍ）とかけ離れており、４００ｎｍの励起光では十分に満足できる明るさの発光が得られないことが問題になっていた。
また、ＬＯＳの発光スペクトルは６２４ｎｍにシャープな発光ピークを有するものであり、このような赤色発光蛍光体を用いた加法混色による白色発光モジュールは充分な演色性が得られなかった。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解決することであり、従来の赤色発光蛍光体に代って、白色発光モジュールに用いた場合に高輝度で演色性に優れたものとすることができる発光蛍光体を用いた発光モジュールを提供することである。
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、以下の構成を採用することによって、上記目的が達成され、本発明を成すに至った。
（１）発光ピーク波長が３５０〜４２０ｎｍである半導体素子と、前記半導体素子からの光を励起光源として発光する蛍光体層を備える発光モジュールであって、前記蛍光体層は、少なくとも下記一般式で表されるα型Ｃａピロリン酸塩結晶構造を有する橙色蛍光体を含むことを特徴とする発光モジュール。
Ｃａ2-X-Y-ZＭXＰ2Ｏ７:ＥｕY，ＭｎZ
（式中、ＭはＣａ以外のアルカリ土類元素を表し、Ｘ≧０、Ｙ＞０、Ｚ＞０である。）
（２）前記蛍光体層が前記橙色蛍光体と、少なくとも１種の別色の蛍光体を含んでおり、白色発光することを特徴とする（１）に記載の発光モジュール。
（３）前記一般式において、０．０１≦Ｙ≦０．３、０．０１≦Ｚ≦０．３であることを特徴とする（１）または（２）に記載の発光モジュール。
（４）前記一般式において、０．２≦Ｚ／Ｙ＋Ｚ≦０．８であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の発光モジュール。
（５）青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体のうちいずれかの蛍光体と前記橙色蛍光体とを含み、白色発光することを特徴とする（２）〜（４）のいずれか１項に記載の発光モジュール。
（６）前記青色蛍光体がＣａアパタイトであることを特徴とする（５）に記載の発光モジュール。
Ｃａ2-X-Y-ZＭXＰ2Ｏ７:ＥｕY，ＭｎZ
（式中、ＭはＣａ以外のアルカリ土類元素を表し、Ｘ≧０、Ｙ＞０、Ｚ＞０である。）
（２）前記蛍光体層が前記橙色蛍光体と、少なくとも１種の別色の蛍光体を含んでおり、白色発光することを特徴とする（１）に記載の発光モジュール。
（３）前記一般式において、０．０１≦Ｙ≦０．３、０．０１≦Ｚ≦０．３であることを特徴とする（１）または（２）に記載の発光モジュール。
（４）前記一般式において、０．２≦Ｚ／Ｙ＋Ｚ≦０．８であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の発光モジュール。
（５）青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体のうちいずれかの蛍光体と前記橙色蛍光体とを含み、白色発光することを特徴とする（２）〜（４）のいずれか１項に記載の発光モジュール。
（６）前記青色蛍光体がＣａアパタイトであることを特徴とする（５）に記載の発光モジュール。
本発明の発光モジュールの蛍光体層に含まれる橙色蛍光体は、（１）励起スペクトルのピーク波長が紫外線ＬＥＤチップの最高出力波長域である４００ｎｍ付近にあり、（２）発光ピーク波長が赤色より視感度の高い６００ｎｍであり、（３）発光（積分）強度が従来のＬＯＳよりも大きいことにより、発光モジュールに用いた場合、高輝度のものを得ることができるなどの性質を有する。
また、本発明の発光モジュールの蛍光体層に含まれる橙色発光体は（４）発光スペクトルがブロードであるため、発光モジュールに用いた場合、演色性に優れたものとなる性質を有する。
また、本発明の発光モジュールの蛍光体層に含まれる橙色発光体は（４）発光スペクトルがブロードであるため、発光モジュールに用いた場合、演色性に優れたものとなる性質を有する。
本発明の発光モジュールに含まれる橙色蛍光体は従来の赤色発光蛍光体よりも発光効率がよく、視感度および輝度が優れているため、高効率で輝度および演色性に優れたモジュールとすることができる。
本発明の発光モジュールに含まれる橙色蛍光体は、α型Ｃａピロリン酸塩結晶構造を有し、下記一般式で表されることを特徴とするものである。
Ｃａ2-X-Y-ZＭXＰ2Ｏ７:ＥｕY，ＭｎZ
（式中、ＭはＣａ以外のアルカリ土類元素を表し、Ｘ≧０、Ｙ＞０、Ｚ＞０である。）
（式中、ＭはＣａ以外のアルカリ土類元素を表し、Ｘ≧０、Ｙ＞０、Ｚ＞０である。）
このような上記一般式で表される橙色蛍光体は、励起ピーク波長が３５０〜４２０ｎｍであり、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系半導体素子の外部量子効率の最大値が得られる３９０〜４１０ｎｍを含んでいる。また、発光ピーク波長が６００ｎｍ付近でかつブロードな発光スペクトルであるため、発光モジュールに用いた場合には、従来のものに比べ、輝度、演色性が改善された発光モジュールとすることができる。
上記一般式で表される橙色蛍光体において、付活剤金属ユーロピウム（Ｅｕ）およびマンガン（Ｍｎ）の和Ｙ＋Ｚは、特に限定されないが、０．１〜０．６であることが好ましく、０．１５〜０．４５であるものがより好ましい。
また、付活剤金属ユーロピウム（Ｅｕ）およびマンガン（Ｍｎ）の量はそれぞれ、０．０１≦Ｙ≦０．３、０．０１≦Ｚ≦０．３であることが好ましい。
さらに、上記一般式で表される橙色蛍光体において、総付活剤（Ｅｕ＋Ｍｎ）中におけるＭｎの比率Ｚ／Ｙ＋Ｚは、特に限定されないが、０．２〜０．８であることが好ましい。
さらに、上記一般式で表される橙色蛍光体において、総付活剤（Ｅｕ＋Ｍｎ）中におけるＭｎの比率Ｚ／Ｙ＋Ｚは、特に限定されないが、０．２〜０．８であることが好ましい。
本発明の発光モジュールに用いられる橙色蛍光体は、特に限定されないが、粒径が５０μｍ以下であることが好ましい。粒径が５０μｍ以下であることにより、蛍光体の粒子表面における光の散乱を防ぐことができ、効率良く蛍光体を発光させることができる。
本発明の発光モジュールは、他の色を発光する蛍光体を構成物として用いることもでき、例えば紫外線発光半導体素子と青・緑色発光蛍光体とを組み合わせて白色発光モジュールとすることができる。
この場合、橙色蛍光体以外に、基本的にはさらに青色発光蛍光体および緑色発光蛍光体を用いるものであるが、より望ましい、所望の色度の白色を得るためには、さらに他蛍光体を用いることも可能である。
この場合、橙色蛍光体以外に、基本的にはさらに青色発光蛍光体および緑色発光蛍光体を用いるものであるが、より望ましい、所望の色度の白色を得るためには、さらに他蛍光体を用いることも可能である。
蛍光体として、橙色蛍光体（Ｏ）と緑色発光蛍光体（Ｇ）と青色発光蛍光体（Ｂ）のみを用いる場合には、それらの配合比率は、スペクトル分率比で、（Ｏ）３５〜７５：（Ｇ）１５〜５０：（Ｂ）２〜３０であることが好ましく、より好ましくは、（Ｏ）４５〜７４：（Ｇ）２０〜４５：（Ｂ）５〜１５である。
橙色蛍光体と共に用いられる青色発光蛍光体としては、発光ピーク波長が４００〜５００ｎｍのものが好ましく、緑色発光蛍光体としては、発光ピーク波長が５００〜５５０ｎｍのものが好ましい。
青色発光蛍光体としては（ＣａＭｇＥｕ）５（ＰＯ４）３Ｃｌで表されるＣａアパタイト蛍光体、（ＳｒＥｕ）５（ＰＯ４）３Ｃｌで表されるＳｒアパタイト蛍光体、ＢＡＭなどが用いられるが、Ｃａアパタイト蛍光体が好ましい。
Ｃａアパタイト蛍光体としては、好ましくは下記一般式で表される蛍光体である。
Ｃａ5-Ｘ-ＹＭｇＸＥｕＹ（ＰＯ４）３Ｃｌ
（０．０５≦Ｘ≦２．５、０＜Ｙ＜０．５）
Ｃａ5-Ｘ-ＹＭｇＸＥｕＹ（ＰＯ４）３Ｃｌ
（０．０５≦Ｘ≦２．５、０＜Ｙ＜０．５）
緑色発光蛍光体としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕで表されるＳｒアルミネート蛍光体、（Ｓｒ１−Ｘ―Ｙ―ＺＢａｘＣａＹＥｕｚ）２ＳｉＯ４で表される（Ｓｒ，Ｂａ）オルソ・シリケイト系蛍光体およびＳｒＧａＳ４：Ｅｕで表されるＳｒチオガレート蛍光体、ＢＡＭ：ＥｕＭｎ蛍光体を用いる。
また、本発明の発光モジュールに用いられる橙色蛍光体と併用して、従来より公知公用の赤色発光蛍光体、橙色蛍光体も適宜使用できる。
公知公用の赤色蛍光体としては、本明細書の背景技術に記載のものが挙げられる。
そして、発光モジュールに必須に橙色蛍光体と、併用しうる青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、公知公用の赤色発光蛍光体、橙色蛍光体は、紫外線耐性のものが好ましい。
公知公用の赤色蛍光体としては、本明細書の背景技術に記載のものが挙げられる。
そして、発光モジュールに必須に橙色蛍光体と、併用しうる青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、公知公用の赤色発光蛍光体、橙色蛍光体は、紫外線耐性のものが好ましい。
橙色蛍光体を用いる本発明の発光モジュールに用いられる半導体発光素子としては、発光ピーク波長が３５０〜４２０ｎｍであれば、特に限定されないが、紫外線を発光する半導体発光素子として一般的なＩｎＧａＮ／ＧａＮ系のものが好ましい。詳細には、特開２００２−１７１００号公報に記載されているもの等が好適に使用できる。
ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系の半導体発光素子は、Ｉｎ量が多くなるほど発光ピーク波長が長くなり、Ｉｎ量が減るほど発光ピーク波長が短くなる。よって、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系の半導体発光素子を発光モジュールに適用するためには、その発光ピーク波長が３５０〜４２０ｎｍになるように、Ｉｎの量を適宜調整する。
ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系の半導体発光素子は、Ｉｎ量が多くなるほど発光ピーク波長が長くなり、Ｉｎ量が減るほど発光ピーク波長が短くなる。よって、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系の半導体発光素子を発光モジュールに適用するためには、その発光ピーク波長が３５０〜４２０ｎｍになるように、Ｉｎの量を適宜調整する。
本発明の発光モジュールは、前記の半導体発光素子と橙色蛍光体を含む蛍光体とから構成されるものであるが、より具体的には、該半導体発光素子上に該蛍光体の層を設ける構成が挙げられる。
その場合、半導体発光素子上に設ける該蛍光体層は、少なくとも１種以上の蛍光体を単層又は複数層を層状に積層配置しても良いし、複数の蛍光体を単一の層内に混合して配置しても良い。上記半導体発光素子上に蛍光体層を設ける形態としては、半導体発光素子の表面を被覆するコーティング部材に蛍光体を混合する形態、モールド部材に蛍光体を混合する形態、或いはモールド部材に被せる被覆体に蛍光体を混合する形態、更には半導体発光素子ランプの投光側前方に蛍光体を混合した透光可能なプレートを配置する形態等が挙げられる。モールド部材に混合する場合には、耐ＵＶ特性の良好なシリコーン樹脂内に分散していることが好ましい。
その場合、半導体発光素子上に設ける該蛍光体層は、少なくとも１種以上の蛍光体を単層又は複数層を層状に積層配置しても良いし、複数の蛍光体を単一の層内に混合して配置しても良い。上記半導体発光素子上に蛍光体層を設ける形態としては、半導体発光素子の表面を被覆するコーティング部材に蛍光体を混合する形態、モールド部材に蛍光体を混合する形態、或いはモールド部材に被せる被覆体に蛍光体を混合する形態、更には半導体発光素子ランプの投光側前方に蛍光体を混合した透光可能なプレートを配置する形態等が挙げられる。モールド部材に混合する場合には、耐ＵＶ特性の良好なシリコーン樹脂内に分散していることが好ましい。
また、半導体発光素子上のモールド部材に、前述の蛍光体の少なくとも１種以上が添加されていても良い。更に、前述の蛍光体の少なくとも１種以上からなる蛍光体層を、発光モジュールの外側に設けても良い。発光モジュールの外側に設ける形態としては、発光モジュールのモールド部材の外側表面に蛍光体を層状に塗布する形態、或いは蛍光体をゴム、樹脂、エラストマー等に分散させた成形体（例えば、キャップ状）を作製し、これを半導体発光素子に被覆する形態、又は前記成形体を平板状に加工し、これを半導体発光素子の前方に配置する形態等が挙げられる。
本発明の橙色蛍光体を用いる発光モジュールの具体的な形態の１例を図１に示す。図１に示す発光モジュールは、１のチップはＩｎＧａＮ活性層を有する中心波長が３９５ｎｍ付近の短波長可視光ＬＥＤチップであり、この短波長可視光ＬＥＤチップ１は接着剤層を介してリードフレーム２に固定されている。短波長可視光ＬＥＤチップ１とリードフレーム２は金線ワイヤー３により電気的に接続されている。前記短波長可視光ＬＥＤチップ１は、バインダー樹脂に蛍光体粉末を混練した蛍光体ペースト４で覆われている。この蛍光体ペースト４のバインダー樹脂は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ノルボルネン系樹脂、フッ素樹脂、金属アルコキシド、ポリシラザン、アクリル樹脂等が挙げられる。また、この発光モジュールは、この蛍光体ペースト４の周囲を覆う封止材５を有している。封止材５には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ノルボルネン系樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、低融点ガラス等の可視光に対し透明な材料が挙げられる。
なお、発光モジュール用の形態はこの発光モジュール構造に限定されるものではなく、例えば短波長可視光ＬＥＤチップ１の発光面に蛍光体層としてコーティングする等など、種々の形態がある。
なお、発光モジュール用の形態はこの発光モジュール構造に限定されるものではなく、例えば短波長可視光ＬＥＤチップ１の発光面に蛍光体層としてコーティングする等など、種々の形態がある。
本発明の発光モジュールを白色発光モジュールとする場合、所定の白色度を有することが好ましく、具体的にはＪＩＳ Ｄ ５５００の車両用灯具の白色規定である、以下の数値規定範囲の通りであり、色度図で示すならば図２の網掛部に相当するものが好ましい。
黄方向 ｘ≦0.50
青方向 ｘ≧0.31
緑方向 ｙ≦0.44 及び ｙ≦0.15+0.64ｘ
紫方向 ｙ≧0.05+0.75ｘ 及び y≧0.382
青方向 ｘ≧0.31
緑方向 ｙ≦0.44 及び ｙ≦0.15+0.64ｘ
紫方向 ｙ≧0.05+0.75ｘ 及び y≧0.382
より好ましい白色度規定範囲は、以下の通りであり、色度図で示すならば図３の網掛部に相当するものである。
0.310≦ｘ≦0.405、かつ、黒体放射軌跡≦ｙ≦0.15+0.64ｘ
本発明の橙色蛍光体を用いた白色発光モジュールの演色性について説明する。
演色性とは、測定光をサンプルに当てて得られる反射光の色が、サンプルの現実の色に対してどの程度近いのかを示す指標である。数値は最大値が１００で値が大きいほど演色性が高い（良い）。具体的には、測定光をサンプル当てて得られる反射光の色が、サンプルの現実の色（理想の白色光を当てた場合の色）に対してどの程度近いのか（１００がＭＡＸ）という値を、様々なサンプル（規定色）について測定し、その値の平均値をＲａとするものである。
本発明の橙色蛍光体を用いた白色発光モジュールの演色性は、１００に近いほど好ましいが、特に限定されるものではなく、望ましくは６０以上である。
演色性とは、測定光をサンプルに当てて得られる反射光の色が、サンプルの現実の色に対してどの程度近いのかを示す指標である。数値は最大値が１００で値が大きいほど演色性が高い（良い）。具体的には、測定光をサンプル当てて得られる反射光の色が、サンプルの現実の色（理想の白色光を当てた場合の色）に対してどの程度近いのか（１００がＭＡＸ）という値を、様々なサンプル（規定色）について測定し、その値の平均値をＲａとするものである。
本発明の橙色蛍光体を用いた白色発光モジュールの演色性は、１００に近いほど好ましいが、特に限定されるものではなく、望ましくは６０以上である。
以下に本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、勿論本発明の範囲は、これらによって限定されるものではない。
［実施例１］
赤色蛍光体としてＣａピロリン酸塩（Ｃａ１．７Ｅｕ０．２Ｍｎ０．１）Ｐ２Ｏ７、緑色蛍光体としてＢＡＭ：Ｅｕ，Ｍｎ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６７１）、青色蛍光体としてＣａアパタイト（（Ｃａ4.67Ｍｇ0.25 Ｅｕ0.08）５（PO４）３Cl）を使用し、CIE色度（cx、cy）＝（0.360、0.365）となるように混合したところ、スペクトル分率比５４：３８：８になった。この混合物をシリコン樹脂(東レ・ダウ・コーニング社：ＪＣＲ６１２６)と１：１で混合したものを、２００μm厚で光学ガラスに製膜し、１５０℃で1時間、硬化させ蛍光体フィルターを作製した。前記蛍光体フィルターをＩｎＧａＮ／ＧａＮ系半導体素子を用いた表面実装型発光モジュールの出射面に設置し、ＬＥＤを20ｍAで通電し、出射光の光束・演色性を評価した。その結果、平均演色指数(Ra）は８４、全光束は比較例の1.9倍向上した。
［実施例１］
赤色蛍光体としてＣａピロリン酸塩（Ｃａ１．７Ｅｕ０．２Ｍｎ０．１）Ｐ２Ｏ７、緑色蛍光体としてＢＡＭ：Ｅｕ，Ｍｎ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６７１）、青色蛍光体としてＣａアパタイト（（Ｃａ4.67Ｍｇ0.25 Ｅｕ0.08）５（PO４）３Cl）を使用し、CIE色度（cx、cy）＝（0.360、0.365）となるように混合したところ、スペクトル分率比５４：３８：８になった。この混合物をシリコン樹脂(東レ・ダウ・コーニング社：ＪＣＲ６１２６)と１：１で混合したものを、２００μm厚で光学ガラスに製膜し、１５０℃で1時間、硬化させ蛍光体フィルターを作製した。前記蛍光体フィルターをＩｎＧａＮ／ＧａＮ系半導体素子を用いた表面実装型発光モジュールの出射面に設置し、ＬＥＤを20ｍAで通電し、出射光の光束・演色性を評価した。その結果、平均演色指数(Ra）は８４、全光束は比較例の1.9倍向上した。
Ｃａピロリン酸塩およびＣａアパタイトは以下の方法により合成した。
[Ｃａピロリン酸塩：（Ｃａ１．７Ｅｕ０．２Ｍｎ０．１）Ｐ２Ｏ７の合成方法]
ＣａＨＰＯ４、Ｅｕ２Ｏ３、ＭｎＣＯ３および（ＮＨ４）Ｈ２ＰＯ４を１．７：０．１：０．１：０．３のモル比で計量した。均一に混合後、蓋付きアルミナ坩堝で１１２０〜１２５０℃の温度で、１〜３時間、Ｈ２を５％含むＮ２雰囲気下で焼成することにより合成した。
[Ｃａピロリン酸塩：（Ｃａ１．７Ｅｕ０．２Ｍｎ０．１）Ｐ２Ｏ７の合成方法]
ＣａＨＰＯ４、Ｅｕ２Ｏ３、ＭｎＣＯ３および（ＮＨ４）Ｈ２ＰＯ４を１．７：０．１：０．１：０．３のモル比で計量した。均一に混合後、蓋付きアルミナ坩堝で１１２０〜１２５０℃の温度で、１〜３時間、Ｈ２を５％含むＮ２雰囲気下で焼成することにより合成した。
[Ｃａアパタイト：（Ｃａ４．４２Ｍｇ０．５Ｅｕ０．０８）（ＰＯ４）３Ｃｌの合成方法]
ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、Ｅｕ２Ｏ３、ＣａＣｌ２およびＣａＨＰＯ４を、０．１７：０．５：０．０４：１．２５：３．０のモル比で計量した。均一に混合後、蓋付きアルミナ坩堝で１２００℃の温度で、３時間、Ｈ２を５％含むＮ２雰囲気下で焼成することにより合成した。
ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、Ｅｕ２Ｏ３、ＣａＣｌ２およびＣａＨＰＯ４を、０．１７：０．５：０．０４：１．２５：３．０のモル比で計量した。均一に混合後、蓋付きアルミナ坩堝で１２００℃の温度で、３時間、Ｈ２を５％含むＮ２雰囲気下で焼成することにより合成した。
[実施例２]
赤色蛍光体としてＣａピロリン酸塩（Ｃａ１．７Ｅｕ０．２Ｍｎ０．１）Ｐ２Ｏ７、緑色蛍光体としてＢＡＭ：Ｅｕ，Ｍｎ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６７１）、青色蛍光体としてＳｒアパタイト（（ＳｒＥｕ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ）（化成オプトニクス社：ＫＸ−６６３）を使用し、CIE色度（cx、cy）＝（0.360、0.365）となるように混合したところ、スペクトル分率比５２：３９：９になった。以降実施例１と同様にして蛍光体フィルターを作製し、発光特性を評価したところ、Raは８６、全光束比は、比較例の1.8倍向上した。
赤色蛍光体としてＣａピロリン酸塩（Ｃａ１．７Ｅｕ０．２Ｍｎ０．１）Ｐ２Ｏ７、緑色蛍光体としてＢＡＭ：Ｅｕ，Ｍｎ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６７１）、青色蛍光体としてＳｒアパタイト（（ＳｒＥｕ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ）（化成オプトニクス社：ＫＸ−６６３）を使用し、CIE色度（cx、cy）＝（0.360、0.365）となるように混合したところ、スペクトル分率比５２：３９：９になった。以降実施例１と同様にして蛍光体フィルターを作製し、発光特性を評価したところ、Raは８６、全光束比は、比較例の1.8倍向上した。
[比較例]
赤色蛍光体としてＬＯＳ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６８１）、緑色蛍光体としてＢＡＭ：Ｅｕ，Ｍｎ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６７１）、青色蛍光体としてＢＡＭ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６６１）を使用し、CIE色度（cx、cy）＝（0.360、0.365）を狙い混合したところ、スペクトル分率比６６：２６：８になった。以降、実施例１と同様にして蛍光体フィルターを作製し、発光特性を評価したところ、Raは３７であった。
[実施例３〜１２]
表１に示す組成で実施例１および２と同様に発光特性を測定した。用いた蛍光体中、Ｃａピロリン酸塩およびＬＯＳについては発光スペクトルおよび励起スペクトル、それ以外の蛍光体については発光スペクトルを図４〜１４に示した。表１および図１５〜図１８に実施例および比較例の発光特性の評価の結果を示す。
赤色蛍光体としてＬＯＳ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６８１）、緑色蛍光体としてＢＡＭ：Ｅｕ，Ｍｎ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６７１）、青色蛍光体としてＢＡＭ（化成オプトニクス社：ＫＸ−６６１）を使用し、CIE色度（cx、cy）＝（0.360、0.365）を狙い混合したところ、スペクトル分率比６６：２６：８になった。以降、実施例１と同様にして蛍光体フィルターを作製し、発光特性を評価したところ、Raは３７であった。
[実施例３〜１２]
表１に示す組成で実施例１および２と同様に発光特性を測定した。用いた蛍光体中、Ｃａピロリン酸塩およびＬＯＳについては発光スペクトルおよび励起スペクトル、それ以外の蛍光体については発光スペクトルを図４〜１４に示した。表１および図１５〜図１８に実施例および比較例の発光特性の評価の結果を示す。
緑色蛍光体の（Ｓｒ，Ｂａ）オルソ・シリケートについてはＷＬＹ４５０（インテマィックス社）を用いた。ＳｒアルミネートおよびＳｒチオガレートの製造方法は以下の通りである。
[Ｓｒアルミネート：Ｓｒ０．８Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ０．２の合成 ]
ＳｒＣＯ３、Ｅｕ２Ｏ３およびαアルミナを０．８：０．１：１．０のモル比で計量した。均一混合した後、蓋付きアルミナ坩堝中で１２００℃の温度で、３時間、Ｈ２を５％含むＮ２雰囲気下で焼成することにより合成した。
[Ｓｒアルミネート：Ｓｒ０．８Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ０．２の合成 ]
ＳｒＣＯ３、Ｅｕ２Ｏ３およびαアルミナを０．８：０．１：１．０のモル比で計量した。均一混合した後、蓋付きアルミナ坩堝中で１２００℃の温度で、３時間、Ｈ２を５％含むＮ２雰囲気下で焼成することにより合成した。
[Ｓｒチオガレート：Ｓｒ０．８５Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ０．１５の合成 ]
Ｇａ２Ｓ３、ＳｒＳ、Ｅｕ２Ｏ３を１．０：０．８５：０．０７５のモル比で計量した。均一混合した後、蓋付きアルミナ坩堝中で１０００℃の温度で、８時間、Ｎ２雰囲気下で焼成することにより合成した。
Ｇａ２Ｓ３、ＳｒＳ、Ｅｕ２Ｏ３を１．０：０．８５：０．０７５のモル比で計量した。均一混合した後、蓋付きアルミナ坩堝中で１０００℃の温度で、８時間、Ｎ２雰囲気下で焼成することにより合成した。
上記表１および図１５〜１８より、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ系半導体素子を用いた三波長型白色発光モジュールの赤色として、Ｃａピロリン酸塩蛍光体を使用した場合、従来のＬＯＳに対してＲａ、全光束共に向上することが明らかとなった。また、表１より、実施例１、４、７および１０の結果から、青色発光蛍光体にＣａアパタイトを用いた場合にＲａ、全光束共に優れていることが明らかとなった。
図４に示すように、Ｃａピロリン酸塩は、６００ｎｍ付近にピークを持ち、ＬＯＳよりブロードである。また、図５に示すように、励起スペクトルが近紫外線域でブロードであり、４００ｎｍ付近では、ＬＯＳより励起スペクトルの相対強度が高いことが明らかである。
１ ＬＥＤチップ
２ リードフレーム
３ 金属ワイヤー
４ 蛍光体ペースト
５ 封止材
２ リードフレーム
３ 金属ワイヤー
４ 蛍光体ペースト
５ 封止材
Claims (2)
- 発光ピーク波長が３５０〜４２０ｎｍである半導体素子と、前記半導体素子からの光を励起光源として発光する蛍光体層を備える発光モジュールであって、前記蛍光体層は、少なくとも下記一般式で表されるα型Ｃａピロリン酸塩結晶構造を有する橙色蛍光体を含み、
Ｃａ2-X-Y-ZＭXＰ2Ｏ７:ＥｕY，ＭｎZ
（式中、ＭはＣａ以外のアルカリ土類元素を表し、Ｘ≧０、Ｙ＞０、Ｚ＞０である。）
前記一般式において、０．２≦Ｚ／（Ｙ＋Ｚ）≦０．８であり、
Ｃａアパタイトである青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と前記橙色蛍光体とを含み、白色発光し、
前記橙色発光蛍光体（Ｏ）と前記緑色発光蛍光体（Ｇ）と前記青色発光蛍光体（Ｂ）の配合比率がスペクトル分率で、Ｏ：Ｇ：Ｂ＝５０〜６０：２０〜５０：８〜３０であることを特徴とする発光モジュール。 - 前記一般式において、０．０１≦Ｙ≦０．３、０．０１≦Ｚ≦０．３であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
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