JP6772621B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
発光装置100は、可視光の短波長側(例えば、380nm以上485nm以下の範囲)の光を発し、発光ピーク波長が420nm以上470nm以下の範囲内にある窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子10と、発光素子10を配置する成形体40と、を備える。成形体40は、第1のリード20及び第2のリード30と、樹脂部42とが一体的に成形されてなるものである。成形体40は底面と側面を持つ凹部を形成しており、凹部の底面に発光素子10が配置されている。発光素子10は一対の正負の電極を有しており、その一対の正負の電極はそれぞれ第1のリード20及び第2のリード30とワイヤ60を介して電気的に接続されている。発光素子10は蛍光部材50により被覆されている。蛍光部材50は例えば、発光素子10からの光を波長変換する蛍光体71(第一蛍光体)と樹脂とを含有してなる。
発光素子10の発光ピーク波長は、420nm以上470nm以下の範囲にあり、発光効率の観点や最終的に得たい発光装置全体としての色調の観点から、430nm以上460nm以下の範囲にあることが好ましい。この範囲に発光ピーク波長を有する発光素子10の光の一部を蛍光体70の励起光として用いることにより、発光素子10の光の一部を外部に放射される光の一部として有効に利用することができるため、高効率な発光装置を得ることができる。さらに、発光ピーク波長が近紫外領域よりも長波側にあり、紫外線の成分が少ないため、光源としての安全性にも優れる。
発光素子10にはLEDなどの半導体発光素子を用いることが好ましい。励起光源として、例えば、窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、ここでX及びYは、0≦X、0≦Y、X+Y≦1を満たす)を用いた半導体発光素子を用いることによって、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。
蛍光部材50は、発光素子10から発せられる光を吸収し、青色に発光する第一蛍光体71の少なくとも1種を含み、必要に応じてその他の蛍光体、樹脂等を含むことができる。蛍光部材50が第一蛍光体71を含むことで、発光素子10から発せられる光のうち波長435nm以下の高エネルギー光の少なくとも一部が吸収される。そして、例えば、450nm以上470nm以下の範囲に発光素子10からの光と第一蛍光体71からの蛍光とが重なって単一の発光ピーク波長を有する光が形成されることにより、発光強度の低下を抑制しつつ435nm以下の短波長の高エネルギー光が低減された発光スペクトルを有する発光装置100を構成することができる。
第一蛍光体71は、380nm以上435nm以下の範囲においてリン酸水素カルシウムの反射率に対する相対反射率が55%以下であり、45%以下が好ましく、40%以下がより好ましい。相対反射率が55%以下であることで、波長435nm以下の高エネルギー光の少なくとも一部が吸収され、人体への悪影響が低減された発光装置とすることができる。ここで、第一蛍光体71の相対反射率は、リン酸水素カルシウム(CaHPO4、平均粒径2.7μm)の380nm以上435nm以下の各波長における分光反射率を100%とした場合の第一蛍光体71の分光反射率として測定される。相対反射率が55%以下であるとは、380nm以上435nm以下の範囲における相対反射率の最大値が55%以下であることを意味する。
(I) (Ca,Sr,Ba,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,I,OH)2:Eu
(Ia) Ca10(PO4)6Cl2:Eu
(Ib) Ca10(PO4)6(Cl,Br)2:Eu
蛍光部材50は第一蛍光体71に加えて第二蛍光体72を含んでいてもよい。蛍光部材50が第二蛍光体72を含むことで、発光素子10、第一蛍光体71及び第二蛍光体72が発する光の混合色を発する発光装置を構成することができる。第二蛍光体72は発光ピーク波長を500nm以上600nm以下の範囲に有し、510nm以上580nm以下範囲に有することが好ましい。第二蛍光体72の発光スペクトルにおける半値幅は、例えば20nm以上130nm以下である。また第二蛍光体72は発光ピーク波長を510nm以上550nm以下の範囲に有し、半値幅が20nm以上80nm以下であることがより好ましい。
(IIa) Si6−zAlzOzN8−z:Eu (0<z≦4.2)
(IIb) Ln3Al5−pGapO12:Ce
式(IIb)中、LnはY、Lu、Gd及びTbからなる群から選択される少なくとも1種であり、pは0≦p≦3を満たす。
(IIc) (Sr1−x−y,M1 y,Eux)Ga2S4
式(IIc)中、M1は、Be、Mg、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される少なくとも1種の元素を表し、x及びyは0.03≦x≦0.25、0≦y<0.97及びx+y<1を満たす。
(IId) M11 8MgSi4O16X2:Eu
式(IId)中、M11は、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群から選択される少なくとも1種であり、Xは、F、Cl、Br及びIからなる群から選択される少なくとも1種である。
蛍光部材50は第一蛍光体71及び第二蛍光体72に加えて、第三蛍光体73を含んでいてもよい。蛍光部材50が第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を含む発光装置200を例えば、画像表示装置に適用する場合、より広い色再現域を達成することができる。第三蛍光体73は発光ピーク波長を620nm以上670nm以下の範囲に有し、625nm以上660nm以下の範囲に有することが好ましい。第三蛍光体73の発光スペクトルにおける半値幅は、例えば5nm以上100nm以下であり、5nm以上30nm以下が好ましい。
(IIIa) A2[M1−aMnaF6]
式(IIIa)中、Aは、アルカリ金属及びアンモニウムからなる群から選択される少なくとも1種を示し、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも1種を示し、aは0.01<a<0.2を満たす。
(IIIb) (i-j)MgO・(j/2)Sc2O3・kMgF2・mCaF2・(1-n)GeO2・(n/2)Mt 2O3:zMn
式(IIIb)中、MtはAl、Ga及Inからなる群から選択される少なくとも1種であり、i、j、k、m、n及びzはそれぞれ、2≦i≦4、0<k<1.5、0<z<0.05、0≦j<0.5、0<n<0.5、及び0≦m<1.5を満たす数である。
(IIIc) (Ca1−p−qSrpEuq)AlSiN3
式(IIIc)中、p及びqは、0≦p≦1.0、0<q<1.0及びp+q<1.0を満たす数である。
(IIId) Ma vMb wMc xAl3−ySiyNz
式(IIId)中、Maは、Ca、Sr、Ba及びMgからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、Mbは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、Mcは、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、v、w、x、y及びzは、それぞれ0.80≦v≦1.05、0.80≦w≦1.05、0.001<x≦0.1、0≦y≦0.5、3.0≦z≦5.0を満たす数である。
(IIIe) (Ca1−r−s−tSrrBasEut)2Si5N8
式(IIIe)中、r、s及びtは、0≦r≦1.0、0≦s≦1.0、0<t<1.0及びr+s+t≦1.0を満たす数である。
(IIIf) (Ca,Sr)S:Eu
蛍光部材50は、蛍光体70に加えて少なくとも1種の樹脂を含むことができる。樹脂は熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。熱硬性樹脂として、具体的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを挙げることができる。
蛍光部材50は、第一蛍光体71及び樹脂に加えてその他の成分を必要に応じて含んでいてもよい。その他の成分としては、シリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等のフィラー、光安定化剤、着色剤等を挙げることができる。蛍光部材が例えば、その他の成分としてフィラーを含む場合、その含有量は樹脂に対して0.01質量%から20質量%とすることができる。
Ca10(PO4)6Cl2:Eu (以下、「CCA」ともいう)
Ca10(PO4)6(Cl,Br)2:Eu (以下、「CBA」ともいう)
シリコーン樹脂と、そのシリコーン樹脂に対して10質量%のCCAとを混合分散した後、更に脱泡することにより蛍光体含有樹脂組成物を得た。次に凹部を有する成形体40を準備し、凹部の底面に発光ピーク波長が443nmである発光素子10を配置した後、蛍光体含有樹脂組成物を、発光素子10の上に注入、充填し、さらに加熱することで樹脂組成物を硬化させた。このような工程により発光装置100を作製した。
発光素子10を、発光ピーク波長が447nmの発光素子に変更したこと以外は実施例1と同様にして発光装置100を作製した。
発光素子10を、発光ピーク波長が455nmの発光素子に変更したこと以外は実施例1と同様にして発光装置100を作製した。
シリコーン樹脂に対して30質量%のCCAを用いたこと以外は実施例1と同様にして発光装置100を作製した。
シリコーン樹脂に対して30質量%のCCAを用いたこと以外は実施例2と同様にして発光装置100を作製した。
シリコーン樹脂に対して30質量%のCCAを用いたこと以外は実施例3と同様にして発光装置100を作製した。
CCAの代わりにCBAを用いたこと以外は実施例5と同様にして発光装置100を作製した。
CCAの代わりにCBAを用いたこと以外は実施例6と同様にして発光装置100を作製した。
CCAを配合せず、シリコーン樹脂のみを凹部に注入したこと以外は実施例1と同様にして発光装置を作製した。
発光素子10を、発光ピーク波長が447nmの発光素子に変更したこと以外は比較例1と同様にして発光装置を作製した。
発光素子10を、発光ピーク波長が455nmの発光素子に変更したこと以外は比較例1と同様にして発光装置を作製した。
435nm以下の発光強度低減率(%)
={1−(実施例の積分値/比較例の積分値)}×100
第一蛍光体71としてCCAをシリコーン樹脂に対して10質量%、第二蛍光体72として式(IIa)で表されるβサイアロン蛍光体を27質量%、第三蛍光体73として式(IIIa)で表されるKSF蛍光体を73質量%用いて色度座標がx=0.300、y=0.290付近となるように配合した蛍光体70と、シリコーン樹脂とを混合分散した後、更に脱泡することにより蛍光体含有樹脂組成物を得た。次に凹部を有する成形体40を準備し、凹部の底面に発光ピーク波長が443nmである発光素子を配置した後、蛍光体含有樹脂組成物を、発光素子10の上に注入、充填し、さらに加熱することで樹脂組成物を硬化させた。このような工程により発光装置200を作製した。
第一蛍光体71の種類及び対樹脂含有率を以下の表5から7に示すように変更したことと、発光素子10の発光ピーク波長を、実施例10、13及び15では447nmに、実施例11、14及び16では455nmに変更したことと、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の対樹脂含有率を色度座標がx=0.300、y=0.290付近となるように変更したこと以外は実施例9と同様にして発光装置200を作製した。
第一蛍光体71を使用しなかったこと以外は実施例9と同様にして発光装置を作製した。但し、比較例5では発光素子10の発光ピーク波長を447nmに変更し、比較例6では455nmに変更した。
以上のように、本発明の一実施形態により得られた発光装置を液晶用バックライト光源として使用した液晶テレビ、モバイル機器等は発光強度を低減させることなく、435nm以下の発光強度を低減することができる。そのため、本発明の一実施形態にかかる発光装置は、例えば、眼への悪影響を抑えることが可能になる。
Claims (5)
- 420nm以上470nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、
380nm以上435nm以下の範囲においてリン酸水素カルシウムの反射率に対する相対反射率が55%以下であり、450nm以上470nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第一蛍光体を含む蛍光部材と、
を備え、
前記第一蛍光体は、下記式
Ca 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 :Eu
で表される組成を有する発光装置。 - 420nm以上470nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、
380nm以上435nm以下の範囲においてリン酸水素カルシウムの反射率に対する相対反射率が55%以下であり、450nm以上470nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第一蛍光体を含む蛍光部材と、
を備え、
前記第一蛍光体は、下記式
Ca 10 (PO 4 ) 6 (Cl,Br) 2 :Eu
で表される組成を有する発光装置。 - 前記蛍光部材は、500nm以上600nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第二蛍光体を更に含む請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記蛍光部材は、620nm以上670nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体を更に含む請求項3に記載の発光装置。
- 前記蛍光部材は、樹脂を含み、前記第一蛍光体の前記樹脂に対する含有率が1質量%以上40質量%以下である請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置。
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