JP5916412B2 - 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、従来の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５３０ｎｍ、蛍光強度２６０％のシリケート蛍光体（Ａ）と、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長５３５ｎｍ、蛍光強度２５２％のβサイアロンである酸窒化物蛍光体（Ｂ）と、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長６３０ｎｍのＳＣＡＳＮである窒化物蛍光体（Ｃ）を有し、蛍光体（Ａ）の配合比が２０質量％以上３５質量％以下であり、蛍光体（Ｂ）の配合比が５０質量％以上７０質量％以下であり、蛍光体（Ｃ）の配合比が１０質量％以上２０質量％以下である蛍光体である。

蛍光体の配合比は、蛍光体（Ａ）及び（Ｂ）の配合比をａ及びｂとした際に、１．５≦ｂ／ａ≦３．５の関係を有することが好ましい。

蛍光体の配合比は、蛍光体（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の配合比をａ、ｂ及びｃとした際に、４．０≦（ａ＋ｂ）／ｃ≦８．２の関係を有することが好ましい。

蛍光体（Ｂ）がβサイアロン、蛍光体（Ｃ）がＳＣＡＳＮ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白色発光装置を提供することができる。

本発明は、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長５３０ｎｍ、蛍光強度２６０％のシリケート蛍光体（Ａ）と、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長５３５ｎｍ、蛍光強度２５２％のβサイアロンである酸窒化物蛍光体（Ｂ）と、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長６３０ｎｍのＳＣＡＳＮである窒化物蛍光体（Ｃ）を有する蛍光体である。

この３種の蛍光体を混在させることにより、高輝度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２０質量％以上３５質量％以下であり、蛍光体（Ｂ）の配合比は５０質量％以上７０質量％以下であり、蛍光体（Ｃ）の配合比は１０質量％以上２０質量％以下である。
蛍光体（Ａ）の配合比は、あまりに少ないと演色性が低くなる傾向にあり、あまりに多いと高温特性や長期信頼性を得難くなる傾向にあるため、かかる範囲が好ましい。蛍光体（Ｂ）の配合比は、あまりに少ないと高温特性や長期信頼性が得難くなる傾向にあり、あまりに多いと高い演色性が得られなくなる傾向にある。蛍光体（Ｃ）の配合比も、あまりに少ないと演色性が低くなり、甚だしい場合には白色光そのものが得られなくなる傾向にあり、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傾向にある。

本発明における蛍光体（Ａ）は、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長５３０ｎｍ、蛍光強度２６０％の緑色発光シリケート蛍光体である。具体的には、Ｍｅｒｃｋ社製のＳＧＡ−５３０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％表示して示したものである。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８００ｎｍ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（Ｂ）は、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長５３５ｎｍ、蛍光強度２５２％の緑色発光酸窒化物蛍光体である。具体的には、βサイアロンであり、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ＧＲ−ＳＷ５３５Ｆがある。

本発明における蛍光体（Ｃ）は、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長６３０ｎｍ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−１０２Ｆがある。また、これらの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、三菱化学株式会社のＢＲ−１０２ＤやＩｎｔｅｍａｔｉｘ社のＥＲ６２３８（ピーク波長６２０ｎｍ）、Ｒ６５３５（ピーク波長６４０ｎｍ）、ＥＲ６６３４、三菱化学株式会社のＢＲ−１０１Ａ（ピーク波長６５０ｎｍ）を混在させても良い。

蛍光体（Ａ）と蛍光体（Ｂ）との配合比は、高信頼性を維持するために、蛍光体（Ａ）の配合比を蛍光体（Ｂ）の配合比に比べて低くするのが好ましく、それぞれの配合比をａ、ｂとしたとき、１．５≦ｂ／a≦３．５の関係を有するのが好ましい。

蛍光体（Ｃ）は蛍光体（Ａ）、（Ｂ）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）／ｃ≦８．２の範囲が好ましい。

蛍光体（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）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、実施例及び比較例で用いた蛍光体（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）である。表１の蛍光体（Ａ）のうち、Ｐ２及びＰ３は請求項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。表１の蛍光体（Ｃ）のうち、Ｐ８のみが請求項１記載の範囲内のピーク波長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Ｐ２の蛍光体を３５質量％、蛍光体（Ｂ）としての表１のＰ６の蛍光体を５０質量％及び蛍光体（Ｃ）としての表１のＰ８の蛍光体を１５質量％配合したものである。蛍光体（Ｄ）は蛍光体（Ｃ）と同様なものであるが、ピーク波長が６２５ｎｍより大きい６３０ｎｍのものである。表２での蛍光体の構成におけるＰ１乃至Ｐ９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２のｂ／ａ及び（ａ＋ｂ）／ｃは、蛍光体（Ａ）の配合比をａ、蛍光体（Ｂ）の配合比をｂ、蛍光体（Ｃ）の配合比をｃとしたときの値である。

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７０％以上であり、７２％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、２８．５ｌｍ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。この合格値×１２０％である３０ｌｍ／Ｗを超える場合は、優れた輝度を持つと言える。

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。これはシリケート蛍光体だけで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、且つ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かった。
本発明の比較例１、５、６、７、９は、光束値が小さく、同じく比較例２、４、、８、１０、１１では色再現性に劣った。蛍光体（Ａ）に本発明の範囲外のシリケートを用いた比較例１、２、３、４や蛍光体（Ａ）の添加量が多すぎる比較例７、更には蛍光体（Ｂ）の添加量が少な過ぎた比較例９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 (4)

1. ４５５ｎｍの光で励起したピーク波長５３０ｎｍ、蛍光強度２６０％のシリケート蛍光体（Ａ）と、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長５３５ｎｍ、蛍光強度２５２％のβサイアロンである酸窒化物蛍光体（Ｂ）と、４５５ｎｍの光で励起したピーク波長６３０ｎｍのＳＣＡＳＮである窒化物蛍光体（Ｃ）を有し、蛍光体（Ａ）の配合比が２０質量％以上３５質量％以下であり、蛍光体（Ｂ）の配合比が５０質量％以上７０質量％以下であり、蛍光体（Ｃ）の配合比が１０質量％以上２０質量％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、１．５≦ｂ／ａ≦３．５の関係を有する蛍光体。
3. 請求項１又は２記載の蛍光体の配合比が、蛍光体（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の配合比をａ、ｂ及びｃとした際に、４．０≦（ａ＋ｂ）／ｃ≦８．２の関係を有する蛍光体。
4. 請求項１乃至３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。