JP5916408B2 - 蛍光体及び発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に用いられる蛍光体及びＬＥＤを用いた発光装置に関する。

白色発光装置に用いられる蛍光体として、β型サイアロンと赤色発光蛍光体の組み合わせがあり（特許文献１参照）、特定の色座標を有する赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせた蛍光体がある（特許文献２参照）。

特開２００７−１８０４８３号公報 特開２００８−１６６８２５号公報

本発明の目的は、特定の窒化物蛍光体に酸窒化物蛍光体を加えて高輝度と高演色性を両立させた蛍光体を提供することにあり、この蛍光体を用いた白色発光装置を提供することにある。

本発明は、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長５３７ｎｍ、標準試料（ＹＡＧ）のピーク高さを１００％とした相対値を％表示した蛍光強度２５５％のβ型サイアロン蛍光体である酸窒化物蛍光体（Ａ）と、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長６３０ｎｍ、標準試料（ＹＡＧ）のピーク高さを１００％とした相対値を％表示した蛍光強度１６５％のＳＣＡＳＮを主相とする窒化物蛍光体（Ｂ）を有し、蛍光体（Ａ）の配合比が７４質量部以上８９質量部以下であり、蛍光体（Ｂ）の配合比が１１質量部以上１９質量部以下で、蛍光体（Ｂ）に主相として含まれるＳＣＡＳＮ蛍光体の配合比が８質量部以上１９質量部以下である蛍光体である。

蛍光体の配合比は、β型サイアロン蛍光体である酸窒化物蛍光体（Ａ）及びＳＣＡＳＮを主相とする窒化物蛍光体（Ｂ）の配合比をａ及びｂとした際に、ａ＋ｂ≧８８質量部、且つ４．０≦ａ／ｂ≦８．０の関係を有することが好ましい。

蛍光体（Ａ）がβ型サイアロン、蛍光体（Ｂ）がＳＣＡＳＮを主相とする蛍光体である。

本願の他の観点からの発明は、前述の蛍光体と、当該蛍光体を発光面に搭載したＬＥＤとを有する発光装置である。

本発明によれば、高輝度・高演色性で高温特性と長期信頼性を有する蛍光体及びこの蛍光体を用いたい白色発光装置を提供することができる。

本発明は、ピーク波長５３５ｎｍ以上５４０ｎｍ以下、蛍光強度２４０％以上２６０％以下の酸窒化物蛍光体（Ａ）と、ピーク波長６２５ｎｍ以上６３５ｎｍ以下の窒化物蛍光体（Ｂ）を有する蛍光体である。

この２種の蛍光体を混在させることにより、高輝度・高演色性で高温特性と長期信頼性を有する蛍光体を得ることができた。

蛍光体（Ａ）の配合比は７４質量部以上８９質量部以下であり、蛍光体（Ｂ）の配合比は１１質量部以上１９質量部以下である。蛍光体（Ａ）の配合比は、あまりに少ないと輝度が低くなる傾向にあり、あまりに多いと高い演色性を得難くなる傾向にあるため、かかる範囲が好ましく、蛍光体（Ｂ）の配合比も、あまりに少ないと高い演色性を示さず、甚だしい場合には白色光そのものが得られなくなり、あまりに多いと輝度が低下し、更には白色光が得られなくなる場合がある。

蛍光体の蛍光強度は、標準試料（ＹＡＧ、具体的には三菱化学株式会社製Ｐ４６Ｙ３）のピーク高さを１００％とした相対値を％表示したものである。蛍光強度の測定機は、株式会社日立ハイテック社製Ｆ−７０００形分光光度計を用い、測定方法は、次のものである。
＜測定法＞
１）試料セット：石英製セルに測定試料及び標準試料を充填し、十分にエイジングした測定機に交互にセットして測定する。充填は、相対充填密度３５％程度になるようにしてセル高さの３／４程度まで充填した。
２）測定：４５５ｎｍの光で励起し、４００ｎｍから７００ｎｍの最大ピークの高さを読み取った。測定を５回行ない、最大、最小値を除いて残りの３点の平均値とした。

本発明における蛍光体（Ａ）は、ピーク波長５３５ｎｍ以上５４０ｎｍ以下、蛍光強度２４０％以上２６０％以下の緑色発光酸窒化物蛍光体である。具体的には、β型サイアロンがあり、より具体的には、電気化学工業株式会社アロンブライト（登録商標）のうち、ＧＲ−ＳＷ５３５Ｅ、ＧＲ−ＳＷ５３５Ｆ、ＧＲ−ＳＷ５３５Ｇ、ＧＲ−ＳＷ５３３Ｅ、ＧＲ−ＳＷ５３３Ｆ、ＧＲ−ＳＷ５３３Ｇ、ＧＲ−ＳＷ５３２Ｅ、ＧＲ−ＳＷ５３２Ｆ、ＧＲ−ＳＷ５３２Ｇ、ＧＲ−ＳＷ５３１Ｅ、ＧＲ−ＳＷ５３１Ｆ、ＧＲ−ＳＷ５３１Ｇ、ＧＲ−Ｆ２４０ＳＷがある。これらは、ピーク波長が短波長であることと高いピーク強度を有することを両立させた従来にない蛍光体である。

本発明における蛍光体（Ｂ）は、ピーク波長６２５ｎｍ以上６３５ｎｍ以下の窒化物蛍光体である。具体的には、ＳＣＡＳＮと略されてエスカズンとよばれる赤色蛍光体であり、より具体的には、三菱化学株式会社ＢＲ−１０２Ｃや１０２Ｆ、Ｉｎｔｅｎａｔｉｘ社のＲ６４３６（ピーク波長６３０ｎｍ）がある。これら赤色蛍光体の添加量を超えない範囲で、ピーク波長の調整用としてＩｎｔｅｍａｔｉｘ社Ｒ６５３５（ピーク波長６４０ｎｍ）や三菱化学株式会社のＢＲ−１０２Ｄ（ピーク波長６２０ｎｍ）やＢＲ−１０１Ａ（ピーク波長６５０ｎｍ）を混在させても良い。

高輝度かつ高信頼性を維持するために、蛍光体（Ａ）及び蛍光体（Ｂ）の配合量は多い方がよく、それぞれの配合比をａ、ｂとしたとき、８８質量部≦ａ＋ｂが好ましい。

蛍光体（Ｂ）は蛍光体（Ａ）に比べて視感度が低く、明るさに劣るため、その配合比は、低い方が好ましいが、あまりに低いと演色性までもが低下し、甚だしい場合にはＬＥＤが白色光を示さなくなるため、４．０≦ａ／ｂ≦８．０の範囲が好ましい。

蛍光体（Ａ）と（Ｂ）、更には他の蛍光体との混合手段は、均一に混合又は希望する混合度合いに混合できれば、適宜選択できるものである。この混合手段にあっては、不純物が混入したり、蛍光体の形状や粒度が明らかに変わったりしないことが前提である。

本願の他の観点からの発明は、上述の蛍光体と、当該蛍光体を発光面に搭載したＬＥＤとを有する発光装置である。ＬＥＤの発光面に搭載される際の蛍光体は、封止部材によって封止されたものである。封止部材としては、樹脂とガラスがあり、樹脂としてはシリコーン樹脂がある。ＬＥＤとしては、最終的に発光される色に合わせて赤色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤ、他の色を発光するＬＥＤを適宜選択することが好ましく、青色発光ＬＥＤの場合、窒化ガリウム系半導体で形成され、ピーク波長は４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下にあるものが好ましく、さらに好ましくピーク波長は、４４５ｎｍ以上４５５ｎｍ以下である。ＬＥＤの発光部の大きさは０．５ｍｍ角以上のものが好ましく、ＬＥＤチップの大きさは、かかる発光部の面積を有するものであれば適宜選択でき、好ましくは、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ、更に好ましくは１．２ｍｍ×０．６ｍｍである。

本発明に係る実施例を、表及び比較例を用いて詳細に説明する。

表１に示した蛍光体は、本発明の蛍光体における蛍光体（Ａ）及び（Ｂ）とその比較例の蛍光体である。表１の蛍光体（Ａ）のうち、Ｐ１だけが請求項１記載の範囲内のピーク波長及び蛍光強度を有する蛍光体である。表１の蛍光体（Ｂ）のうち、Ｐ６のみが請求項１記載の範囲内のピーク波長及び蛍光強度を有する蛍光体である。

これら蛍光体を表２の割合で混合して、実施例、比較例に係る蛍光体を得た。

実施例１の蛍光体は、蛍光体（Ａ）としての表１のＰ１の蛍光体を７４質量％、蛍光体（Ｂ）としての表１のＰ６の蛍光体を１３質量％及びそれ以外の蛍光体として（Ａ）の比較例である表１のＰ４の蛍光体を１３質量％配合したものである。表１での蛍光体の構成におけるＰ１乃至Ｐ８の値は質量％である。蛍光体同士の混合にあっては、合計２．５ｇを計量してビニール袋内で混合した上、シリコーン樹脂（東レダウコーニング株式会社ＯＥ６６５６）４７．５ｇと一緒に自転公転式の混合機（株式会社シンキー社株式会社あわとり練太郎ＡＲＥ−３１０（登録商標））で混合した。表１のａ＋ｂ及びａ／ｂは、蛍光体（Ａ）の実施例であるＰ１の配合比をａ、蛍光体（Ｂ）実施例であるＰ６の配合比をｂとしたときの値である。但し、ｂは、Ｐ６の配合量を超えない場合には、Ｐ５、Ｐ７及びＰ８を含む。

ＬＥＤへの搭載は、凹型のパッケージ本体の底部にＬＥＤを置いて、基板上の電極とワイヤボンディングした後、混合した蛍光体をマイクロシリンジから注入して行なった。搭載後、１２０℃で硬化させた後、１１０℃×１０時間のポストキュアを施して封止した。ＬＥＤは、発光ピーク波長４４８ｎｍで、チップ１．０ｍｍ×０．５ｍｍの大きさのものを用いた。

表２で示した評価について説明する。
表２の初期評価として、演色性の評価を採用した。演色性の評価には色再現範囲を採用し、色座標におけるＮＴＳＣ規格比の面積（％）で表した。数字が大きいほど演色性が高い。評価の合格条件は７２％以上であり、７４％以上は優れた色再現性、６８％未満は色再現性に劣ると言える。これは一般的なＬＥＤ−ＴＶ向けに採用されている条件である。

表２の輝度は２５℃での光束で評価した。電流６０ｍＡを１０分間印加した後の測定値を取った。評価の合格条件は、２６．４ｌｍ以上である。この値は測定機や条件によって変わるため、実施例との相対的な比較するために、（実施例の下限値）×９０％として設定した値である。

表２の高温特性は、２５℃の光束に対する減衰性で評価した。５０℃、１００℃、１５０℃での光束を測定して、２５℃を１００％とした時の値である。評価の合格条件は、５０℃で９７％以上、１００℃で９５％以上、１５０℃で９０％以上である。この値も世界共通の規格値ではないが、現状、高信頼性の発光素子の目安と考えられている。

表２の長期信頼性は、８５℃、８５％ＲＨに５００及び２，０００ｈｒｓ放置後取り出して室温で乾燥した際の光束を測定し、初期値を１００％としたときの光束の減衰値である。
評価の合格条件は、５００ｈｒｓで９６％以上、２，０００ｈｒｓで９３％以上である。これは高信頼性の蛍光体でなくては達成できない値である。

表２が示すように、本発明の実施例は、比較的良好な色再現性、光束値を示し、高温や高温高湿下で長期保存した際の光束の減衰も比較的小さい。
本発明の比較例１、４、６、８、９は、色再現性に劣り、同じく比較例３、７、８では光束値が小さい。また、蛍光体（Ａ）に本発明の範囲外のシリケート系蛍光体を用いた比較例１、２、５、９では、高温特性、長期信頼性に劣り、信頼性の低いＬＥＤパッケージとなって、テレビやモニターなどの製品に適用することは到底望めない。

本発明の蛍光体は、白色発光装置に用いられる。本発明の白色発光装置としては、液晶パネルのバックライト、照明装置、信号装置、画像表示装置に用いられる。

Claims (3)

1. ４５５ｎｍの光で励起したピーク波長５３７ｎｍ、標準試料（ＹＡＧ）のピーク高さを１００％とした相対値を％表示した蛍光強度２５５％のβ型サイアロン蛍光体である酸窒化物蛍光体（Ａ）と、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長６３０ｎｍ、標準試料（ＹＡＧ）のピーク高さを１００％とした相対値を％表示した蛍光強度１６５％のＳＣＡＳＮを主相とする窒化物蛍光体（Ｂ）を有し、蛍光体（Ａ）の配合比が７４質量部以上８９質量部以下であり、蛍光体（Ｂ）の配合比が１１質量部以上１９質量部以下で、蛍光体（Ｂ）に主相として含まれるＳＣＡＳＮ蛍光体の配合比が８質量部以上１９質量部以下である蛍光体。
2. 請求項１記載の蛍光体の配合比が、蛍光体（Ａ）及び（Ｂ）の配合比をａ及びｂとした際に、ａ＋ｂ≧８８質量部、且つ４．０≦ａ／ｂ≦８．０の関係を有する蛍光体。
3. 請求項１乃至２のいずれか一項に記載の蛍光体と、当該蛍光体を発光面に搭載したＬＥＤとを有する発光装置。