JP7022931B2 - 蛍光体および発光装置 - Google Patents

Description

本開示は、蛍光体および発光装置に関する。

近年、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）および有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などの固体光源が広く用いられるようになってきている。現在の一般的な白色ＬＥＤは、青色発光素子である青色ＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせた構成を有している。このような一般的な白色ＬＥＤでは、青色ＬＥＤチップからの光の一部を蛍光体で色変換し、青色ＬＥＤチップからの青色光と蛍光体からの発光とを混色して白色光が作り出されている。現在、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体との組み合わせが主流である。従来、一般式Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺（以下ＹＡＧと略する）または特許文献１に示されている一般式Ｌａ₃Ｓｉ₆Ｎ₁₁：Ｃｅ³⁺（以下ＬＳＮと略する）のように、Ｃｅを発光中心として含む黄色蛍光体が知られている。また、演色性および色再現性等を高める目的、または、色温度の低い白色を得る目的で、青色光源と黄色蛍光体とに加えて赤色蛍光体を組み合わせた白色光源の開発が行われている。赤色蛍光体としては、特許文献２に示されている一般式（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺（以下ＣＡＳＮと略する）のように、Ｅｕを発光中心として含む赤色蛍光体が知られている。より近年では、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）と蛍光体との組み合わせによる高出力白色発光装置の開発が行われている。

黄色蛍光体ＹＡＧは、発光の量子効率が高く、また高出力ＬＥＤまたはＬＤで励起しても発光の量子効率がほとんど変化しないため、ほぼ全ての白色光源に搭載されている。一方、赤色蛍光体ＣＡＳＮには、高出力光で励起すると発光の量子効率が低下するという問題がある。これは、Ｅｕを発光中心として含む蛍光体は、Ｃｅを発光中心として含む蛍光体と比較して発光寿命が長いため、高出力励起時に輝度飽和しやすいためである。そのため、励起光源の光量を変化させた際に、発光色が変化してしまう。また、どちらか一方の蛍光体が劣化した場合においても、発光色が変化するといった問題が生じる。

さらに、ＬＤは、ＬＥＤと比較して半値全幅が非常に狭くなる。このため、青色ＬＤが従来用いられてきた黄色蛍光体と組み合わされた場合に、ＬＤ発光と黄色蛍光体発光との間の波長領域（特に、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下）の光が欠落するといった問題がある。

特許第４４５９９４１号公報 特許第３８３７５８８号公報

本開示は、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源を実現し得る蛍光体を提供する。

本開示の一態様における蛍光体は、化学組成（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｍ_q）_xβ_yγ_zＯを有する結晶相を含有する。前記Ｍは、Ｙ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、およびＹｂからなる群より選ばれる一種または二種以上の元素である。前記βは、前記β全体の９０モル％以上のＳｉを含む。前記γは、前記γ全体の９０モル％以上のＮを含む。前記ｘ、ｙ、ｚ、ｐ、およびｑは、５．５≦ｘ≦６．５、１０．５≦ｙ≦１１．５、１９．５≦ｚ≦２０．５、０＜ｐ＜０．０３、および０≦ｑ≦０．５、を満たす。

本開示の包括的または具体的な態様は、蛍光体、素子、装置、システム、車両、方法、または、これらの任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示によれば、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源を実現し得る蛍光体を提供できる。

図１は、実施形態３に係るＬＥＤ発光装置の模式的な断面図である。 図２は、実施形態４に係るＬＤ発光装置の模式的な断面図である。 図３は、実施形態５に係る照明装置の模式的な断面図である。 図４は、試料番号１の蛍光体の発光スペクトルを示す図である。 図５は、試料番号２の蛍光体の発光スペクトルを示す図である。 図６は、試料番号３の蛍光体の発光スペクトルを示す図である。 図７は、試料番号４の蛍光体の発光スペクトルを示す図である。 図８は、試料番号５の蛍光体の発光スペクトルを示す図である。 図９は、試料番号６の蛍光体の発光スペクトルを示す図である。 図１０は、試料番号７の蛍光体の発光スペクトルを示す図である。 図１１は、試料番号１の蛍光体の励起スペクトルを示す図である。 図１２は、試料番号２の蛍光体の励起スペクトルを示す図である。 図１３は、試料番号３の蛍光体の励起スペクトルを示す図である。 図１４は、試料番号４の蛍光体の励起スペクトルを示す図である。 図１５は、試料番号５の蛍光体の励起スペクトルを示す図である。 図１６は、試料番号６の蛍光体の励起スペクトルを示す図である。 図１７は、試料番号７の蛍光体の励起スペクトルを示す図である。 図１８は、試料番号１から４の蛍光体の粉末ＸＲＤ回折パターン図である。 図１９は、試料番号１および試料番号５から７の蛍光体の粉末ＸＲＤ回折パターン図である。 図２０は、試料番号９の白色光源の発光スペクトルを示す図である。 図２１は、試料番号１０の白色光源の発光スペクトルを示す図である。 図２２は、試料番号１１の白色光源の発光スペクトルを示す図である。 図２３は、試料番号１２の白色光源の発光スペクトルを示す図である。 図２４は、試料番号１３の白色光源の発光スペクトルを示す図である。 図２５は、試料番号１４の白色光源の発光スペクトルを示す図である。 図２６は、試料番号１５の白色光源の発光スペクトルを示す図である。 図２７は、試料番号１６の白色光源の発光スペクトルを示す図である。

（本開示に係る一態様の概要）
本開示の第１の態様に係る蛍光体は、化学組成（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｍ_q）_xβ_yγ_zＯを有する結晶相を含有する。前記Ｍは、Ｙ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、およびＹｂからなる群より選ばれる一種または二種以上の元素である。前記βは、前記β全体の９０モル％以上のＳｉを含む。前記γは、前記γ全体の９０モル％以上のＮを含む。前記ｘ、ｙ、ｚ、ｐ、およびｑは、５．５≦ｘ≦６．５、１０．５≦ｙ≦１１．５、１９．５≦ｚ≦２０．５、０＜ｐ＜０．０３、および０≦ｑ≦０．５、を満たす。

本開示の第１の態様によれば、Ｃｅを発光中心として含む、発光スペクトル幅の広い蛍光体を実現することができる。したがって、第１の態様の蛍光体は、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源を実現し得る。

第２の態様において、例えば、第１の態様に係る蛍光体の発光スペクトルは、波長５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内にピークを含む。

第２の態様に係る蛍光体は、黄色発光を実現できる。なお、前記発光スペクトルは、唯一のピークとして前記ピークを有していてもよく、また、前記ピークを含む複数のピークを有していてもよい。前記発光スペクトルが複数のピークを有する場合、前記ピークは、最大ピークであってもよく、また、最大ピークでなくてもよい。

第３の態様において、例えば、第２の態様に係る蛍光体の前記発光スペクトルは、波長５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内に前記ピークを含む。

第３の態様に係る蛍光体は、黄色蛍光体を実現できる。

第４の態様において、例えば、第２または３の態様に係る蛍光体では、前記発光スペクトルの前記ピークの半値全幅は、１３０ｎｍ以上である。

第４の態様に係る蛍光体では、発光スペクトルのピークの波長域が広い。したがって、第４の態様に係る蛍光体は、太陽光（すなわち、自然光）に近いスペクトルを有するので、高い演色性を有する白色光源を実現し得る。

第５の態様において、例えば、第２から第４の態様のいずれか一つに係る蛍光体の前記発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍの成分の強度が、前記ピークの強度の２５％以上である。

第５の態様に係る蛍光体が発光する光には、波長５００ｎｍ近傍の波長を有する光が比較的高い強度で含まれる。したがって、第５の態様に係る蛍光体は、例えば励起光源として発光波長の半値全幅が狭い青色ＬＤと組み合わされて使用された場合でも、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源を効率よく実現し得る。

第６の態様において、例えば、第５の態様に係る蛍光体の前記発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍの成分の強度が、前記ピークの強度の１００％未満である。

第６の態様に係る蛍光体は、例えば励起光源として発光波長の半値全幅が狭い青色ＬＤと組み合わされて使用された場合でも、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源をさらに効率よく実現し得る。

第７の態様において、例えば、第１から第６の態様のいずれか一つに係る蛍光体の励起スペクトルは、波長３６０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の範囲内に第一のピークを含み、波長４１０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の範囲内に第二のピークを含む。

第７の態様に係る蛍光体は、第一のピークおよび第二のピークの２つの励起スペクトルピークを有するので、励起光源の選択肢を広げることができる。なお、前記励起スペクトルは、第一および第二のピーク以外のピークを有していてもよいし、有していなくてもよい。

第８の態様において、例えば、第７の態様に係る蛍光体の励起スペクトルでは、前記第一のピークは、前記第二のピークよりも大きい。

第８の態様に係る蛍光体は、より短波長の励起光で効率よく発光できるため、励起光源の選択肢を広げることができる。なお、前記第一のピークは、前記励起スペクトルの最大ピークであってもよく、また、最大ピークでなくてもよい。

第９の態様において、例えば、第１から第８の態様いずれか一つに係る蛍光体の前記Ｍが、前記Ｍ全体の９０モル％以上のＹを含む。

第９の態様によれば、不純物の少ない蛍光体を実現できる。したがって、第９の態様に係る蛍光体によれば、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落がより少なく、かつ演色性のより高い白色光源を実現し得る。

第１０の態様において、例えば、第９の態様に係る蛍光体の前記ＭがＹであり、前記βがＳｉであり、前記γがＮである。

第１０の態様に係る蛍光体によれば、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落がより少なく、かつ演色性のより高い白色光源を実現し得る。

第１１の態様において、例えば、第１から第１０の態様のいずれか一つに係る蛍光体の前記結晶相の１／ｅ発光寿命が、１００ｎｓ以下である。

第１１の態様に係る蛍光体は、輝度飽和特性に優れているので、高出力時でも量子効率が高い蛍光体として有望である。

第１２の態様において、例えば、第１１の態様に係る蛍光体の前記結晶相の前記１／ｅ発光寿命が、５０ｎｓ以下である。

第１２の態様に係る蛍光体は、輝度飽和特性により優れているので、高出力時でも量子効率がより高い蛍光体として有望である。

本開示の第１３の態様に係る発光装置は、波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の光を発する励起光源と、前記励起光源の発する前記光により励起されて発光する、第１から第１２の態様のいずれか一つに係る蛍光体である第一の蛍光体と、を備える。

第１３の態様に係る発光装置は、第１から第１２の態様のいずれか一つに係る蛍光体を備えているので、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源として利用され得る。

第１４の態様において、例えば、第１３の態様に係る発光装置の前記励起光源がＬＤである。

第１４の態様に係る発光装置は、励起光源としてＬＤを備えるので、高出力を実現できる。

本開示の第１５の態様に係る発光装置は、波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の光を発する励起光源としてのＬＤ光源と、Ｃｅ³⁺を発光中心として含む第一の蛍光体と、を備える。前記第一の蛍光体は、前記ＬＤ光源の発する前記光により励起されて発光する。前記第一の蛍光体の発光スペクトルは、波長５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内にピークを含む。前記発光スペクトルの前記ピークの半値全幅は、１３０ｎｍ以上である。前記発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍの成分の強度は、前記ピークの強度の２５％以上である。

第１５の態様に係る発光装置は、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源として利用され得る。なお、前記発光スペクトルは、唯一のピークとして前記ピークを有していてもよく、また、前記ピークを含む複数のピークを有していてもよい。前記発光スペクトルが複数のピークを有する場合、前記ピークは、最大ピークであってもよく、また、最大ピークでなくてもよい。

本開示の第１６の態様に係る発光装置は、波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の光を発する励起光源としてのＬＤ光源と、Ｃｅ³⁺を発光中心として含む第一の蛍光体と、を備える。前記第一の蛍光体は、前記ＬＤ光源の発する前記光により励起されて発光する。前記第一の蛍光体の発光スペクトルは、波長５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内にピークを含む。前記発光スペクトルの前記ピークの半値全幅は、１３０ｎｍ以上である。前記発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍの成分の強度は、前記ピークの強度の２５％以上である。前記発光スペクトルにおいて、波長４８０ｎｍの成分の強度は、前記ピークの強度の１５％以上である。

第１６の態様に係る発光装置は、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源として利用され得る。なお、前記発光スペクトルは、唯一のピークとして前記ピークを有していてもよく、また、前記ピークを含む複数のピークを有していてもよい。前記発光スペクトルが複数のピークを有する場合、前記ピークは、最大ピークであってもよく、また、最大ピークでなくてもよい。

第１７の態様において、例えば、第１５または１６の態様に係る発光装置の第一の蛍光体の母体材料が酸窒化物である。

窒化物または酸窒化物は高い熱伝導特性を有するため、高温になりにくい。したがって、第１７の態様に係る発光装置によれば、温度消光による蛍光体の発光効率低下を抑制することができる。

第１８の態様において、例えば、第１３から第１７の態様のいずれか一つに係る発光装置から放出される光は、ＣＩＥ色度座標値（ｘ，ｙ）において、０．３≦ｘ≦０．４、０．３≦ｙ≦０．４、を満たす白色光である。

第１８の態様に係る発光装置は、演色性の高い白色光源として利用され得る。第１８の態様に係る発光装置は、第一の蛍光体以外の他の蛍光体を含むことも可能であるが、例えば第一の蛍光体のみを蛍光体として含む場合であっても、ＣＩＥ色度座標値（ｘ，ｙ）においてｘおよびｙの値が上記範囲を満たす高い演色性を実現し得る。

第１９の態様において、例えば、第１３から第１８の態様のいずれか一つに係る前記発光装置から放出される光の演色評価数Ｒａが７０以上である。

第１９の態様に係る発光装置は、演色性の高い白色光源として利用され得る。第１９の態様に係る発光装置は、第一の蛍光体以外の他の蛍光体を含むことも可能であるが、例えば第一の蛍光体のみを蛍光体として含む場合であっても、演色評価数Ｒａが７０以上である高い演色性を実現し得る。

第２０の態様において、例えば、第１３から第１９の態様のいずれか一つに係る発光装置は、前記励起光源の発する前記光により励起されて発光する、第二の蛍光体をさらに備える。前記第二の蛍光体の発光スペクトルは、波長５８０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の範囲内にピークを含む。

第２０の態様の発光装置は、発光波長が異なる少なくとも２種類の蛍光体を備えているので、発光色を制御することができる。

（本開示の実施の形態）
以下、本開示の実施の形態について詳細に説明する。当然ながら、本開示はこれらの実施形態に限定されるものでなく、本開示の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。同一または実質的に同一の構成には同一の符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

［実施形態１］
実施形態１では、本開示の蛍光体の実施形態について説明する。

実施形態１の蛍光体は、化学組成（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｍ_q）_xβ_yγ_zＯを有する結晶相を含有する。ただし、上記組成式において、Ｍは、Ｙ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、およびＹｂからなる群より選ばれる一種または二種以上の元素である。βは、β全体の９０モル％以上のＳｉを含む。γは、前記γ全体の９０モル％以上のＮを含む。ｘ、ｙ、ｚ、ｐ、およびｑは、５．５≦ｘ≦６．５、１０．５≦ｙ≦１１．５、１９．５≦ｚ≦２０．５、０＜ｐ＜０．０３、および０≦ｑ≦０．５、を満たす。以下に、実施形態１の蛍光体について、より詳しく説明する。

上記化学組成（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｍ_q）_xβ_yγ_zＯ（以下、「上記化学組成」ということがある）において、ｐは０＜ｐ＜０．０３を満たす。発光を得るためにＣｅを含む必要があるため、ｐは０より大きい。ｐは、発光強度増大の観点から、望ましくは０．０００１以上、より望ましくは０．００３以上である。蛍光体が発光し得る限りｐの最大値に特に制限はない。しかし、ｐが大きくなりすぎる場合には、濃度消光により発光強度が低下する。そのため、ｐを０．０３未満とすることにより、発光強度の低下を抑制できる。また、ｐは、発光強度増大の観点から、望ましくは０．０２５以下、より望ましくは０．０２以下である。

上記化学組成において、ｑは、０≦ｑ≦０．５を満たす。ｑが０．５よりも大きい場合、発光ピーク波長が長波長に大きくシフトするため、輝度が低くなる。また、ｑが０．５よりも大きい場合、発光波長４６０ｎｍ以上５２０ｎｍ未満の波長範囲内の発光強度が大きく低下するため、この波長範囲の発光が欠落してしまう。このため、ｑは０．５以下とする。また、ｑが０を超えることで、結晶性を向上させることができる。したがって、ｑは０＜ｂ≦０．５を満たしてもよい。

上記化学組成において、ｘは、５．５≦ｘ≦６．５を満たし、５．８≦ｘ≦６．２を満たしてもよく、ｘ＝６であってもよい。換言すると、上記組成式において、ｘは６±０．５の範囲内であり、例えば６±０．２の範囲内であり、ｘは６であってもよい。

上記化学組成において、ｙは１０．５≦ｙ≦１１．５を満たし、１０．３≦ｙ≦１１．２を満たしてもよく、ｙ＝１１であってもよい。換言すると、上記組成式において、ｙは１１±０．５の範囲内であり、例えば１１±０．３の範囲内であり、ｙは１１であってもよい。

上記化学組成において、ｚは１９．５≦ｚ≦２０．５を満たし、１９．８≦ｚ≦２０．２を満たしてもよい。換言すると、上記組成式において、ｚは２０±０．５の範囲内であり、例えば２０±０．３の範囲内である。

実施形態１の蛍光体の化学組成において、ＭはＭ全体の９０モル％以上のＹを含んでもよい。また、ＭがＹであり、βがＳｉであり、かつγがＮであってもよい。すなわち、実施形態１の蛍光体は、化学組成（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｙ_q）_xＳｉ_yＮ_zＯを有する結晶相を含有していてもよい。

実施形態１の蛍光体の発光スペクトルは、５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内にピークを含んでいてもよい。実施形態１の蛍光体の発光スペクトルは、例えば、波長５５０ｎｍ以上のピークを含んでいてもよく、波長５６０ｎｍ以上のピークを含んでいてもよい。実施形態１の蛍光体の発光スペクトルは、例えば、波長５９０ｎｍ以下のピークを含んでいてもよく、波長５８０ｎｍ以下のピークを含んでいてもよい。

Ｅｕ³⁺およびＳｍ³⁺などのｆ－ｆ遷移により発光を示す発光中心からの発光は、スペクトルが線状となる。これは、（４ｆ）ⁿ殻がイオンの最外殻ではなく、その外側に（５ｓ）²（５ｐ）⁶の８個の電子があって、結晶場の影響を遮断していることによる。一方で、Ｃｅ³⁺およびＥｕ²⁺などのｆ－ｄ遷移により発光を示す発光中心からの発光は、スペクトルはブロードとなる。これは、励起状態の電子が（５ｄ）電子で最外殻にあり、結晶場の影響を強く受けるからである。更に、Ｃｅ³⁺の場合では、基底準位（４ｆ）¹がスピン軌道相互作用により、²Ｆ_7/2と²Ｆ_5/2の状態に分かれており、その２つの準位に緩和するため、少なくとも２つ以上のピークを持った発光となる。そのため、Ｃｅ³⁺はＥｕ²⁺よりも発光スペクトルがブロードである発光を示すことが一般的である。

さらに、酸窒化物を母体材料に用いたＣｅ³⁺の場合では、特にブロードになると考えられる。Ｃｅ³⁺の配位子となる酸素との混成軌道により形成される準位と、Ｃｅ³⁺の配位子となる窒素との混成軌道により形成される準位とで、エネルギーに差ができるため、基底準位の２つの準位のエネルギー差が大きくなる。そのため、酸窒化物を母体材料に用いたＣｅ³⁺は、発光スペクトルが特にブロードである発光が得られる。

また、酸窒化物では、Ｃｅ³⁺が置換されるサイトには、配位子が窒素だけで構成されるサイト、酸素だけで構成されるサイト、および酸素と窒素とで構成されるサイトが存在し得る。それぞれのサイトで結晶場の影響が異なるため、置換サイトによって励起準位のエネルギー準位が異なると考えられる。そのため、Ｃｅ³⁺が上記それぞれの異なるサイトに置換された場合に、特にブロードな発光が得られると考えられる。

実施形態１の蛍光体は、酸窒化物を母体材料としたＣｅ³⁺による発光であるので、ブロードな発光を示す。すなわち、実施形態１の蛍光体は、発光スペクトル幅の広い発光を有する蛍光体であるので、その発光スペクトルが太陽光（すなわち、自然光）のスペクトルに近くなる。したがって、実施形態１の蛍光体は、高い演色性を得ることができる。

実施形態１の蛍光体がブロードな発光を有することは、例えば、実施形態１の蛍光体の発光スペクトルが以下の特徴を有することによっても示し得る。

実施形態１の蛍光体では、５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内の発光スペクトルのピークの半値全幅が例えば１３０ｎｍ以上であり、１４０ｎｍ以上であってもよい。実施形態１の蛍光体がこのような広い半値全幅を満たす発光スペクトルのピークを有する場合、実施形態１の蛍光体は、太陽光（すなわち、自然光）のスペクトルに近い波長域の広い発光スペクトルを有することとなり、その結果、高い演色性を得ることができる。実施形態１の蛍光体の発光スペクトルのピークの半値全幅の上限は、特には限定されないが、例えば２００ｎｍ以下である。

実施形態１の蛍光体の発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍの成分の強度が、５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内のピークの強度の２５％以上であってもよく、４０％以上であってもよい。この場合、本実施形態の蛍光体が発光する光には、波長５００ｎｍ近傍の波長を有する光が比較的高い強度で含まれることになる。したがって、実施形態１の蛍光体はブロードな発光を有することになり、その結果、例えば励起光源として発光波長の半値全幅が狭い青色ＬＤと組み合わされて使用された場合でも、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源を効率よく実現し得る。本実施形態の蛍光体の発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍの成分の強度は、５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内のピークの強度の１００％未満であってもよい。なお、以下、波長が４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲の光を、シアン色領域の光ということがある。

実施形態１の蛍光体の励起スペクトルは、例えば、波長３６０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の範囲内に第一のピークを有し、波長４１０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の範囲内に第二のピークを有する。このように、第一のピークおよび第二のピークの２つの励起スペクトルピークが存在することにより、励起光源の選択肢を広げることができる。第一のピークは、第二のピークよりも大きくてもよい。この場合、より短波長の励起光で効率よく発光できるため、励起光源の選択肢を広げることができる。

＜蛍光体の製造方法＞
以下、実施形態１の蛍光体の製造方法について説明する。ここでは、上記化学組成において、ＭがＹ、βがＳｉ、およびγがＮである場合を例に挙げて説明する。

原料としては、例えば、Ｌｕ含有する化合物、Ｃｅ含有する化合物、Ｙ含有する化合物、およびＳｉを含有する化合物を用いてもよいし、Ｌｕ、Ｃｅ、Ｙ、およびＳｉそれぞれの単体を用いてもよい。化合物としては、窒素雰囲気下での焼成により窒化物になる化合物、高純度（例えば、純度９９％以上）の窒化物、金属合金、などを用いることができる。また、反応を促進するために、フッ化物（例えば、フッ化アンモニウム等）を少量添加してもよい。

（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｙ_q）_xＳｉ_yＮ_zＯの化学組成比、例えば（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｙ
_q）₆Ｓｉ₁₁Ｎ₂₀（０＜ｐ＜０．０３、０≦ｑ≦０．５）の化学組成比となるように、Ｌｕ化合物、Ｃｅ化合物、Ｙ化合物、およびＳｉ化合物（またはＳｉ単体）を用意してもよい。具体的な原料としては、例えば、ＬｕＮ粉末（またはＬｕ₂Ｏ₃粉末）、ＣｅＮ粉末（またはＣｅＯ₂粉末若しくはＣｅＦ₃粉末）、ＹＮ粉末、およびＳｉ₃Ｎ₄粉末を用いてもよい。

実施形態１の蛍光体の製造は、上記の原料を混合し、焼成して行う。原料の混合方法は、溶液中での湿式混合でも、乾燥粉体の乾式混合でもよい。工業的に通常用いられるボールミル、媒体撹拌ミル、遊星ミル、振動ミル、ジェットミル、Ｖ型混合機、攪拌機等を用いることができる。焼成は、窒素により加圧した雰囲気中において１５００～２０００℃の温度範囲で１～５０時間程度行う。このときの圧力は、通常３気圧以上、望ましくは４気圧以上、より望ましくは８気圧以上である。焼成後の蛍光体は、例えば、濃度１０％の硝酸溶液中で１時間洗浄してもよい。得られた蛍光体粉末を、ボールミルやジェットミルなどを用いて再度粉砕し、さらに必要に応じて洗浄または分級することにより、蛍光体粉末の粒度分布や流動性を調整してもよい。

＜蛍光体を用いた発光装置＞
実施形態１の蛍光体は、発光装置に利用され得る。実施形態１の発光装置は、励起光源と、第一の蛍光体と、を少なくとも備える。励起光源は、波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の光を発する。第一の蛍光体は、励起光源の発する光を照射され、励起光源の発する光よりも長波長の蛍光を発する。第一の蛍光体は、実施形態１で説明した何れかの蛍光体である。以上の構成によれば、高出力時においても量子効率の高い発光装置を構成することができると共に、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源が実現され得る。

励起光源は、さらに、波長３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の光を発してもよい。励起光源は、波長３６０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の光、または、波長４１０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の光を発してもよい。実施形態１の蛍光体は、典型的には、波長３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の範囲内に励起スペクトルのピークを有するため、効率的に励起することができる。望ましくは、実施形態１の蛍光体のうち、波長４００ｎｍ以上に励起スペクトルのピークを有するものを使用する。なお、上記の励起光源としては、例えば、ＬＥＤおよびＬＤが挙げられる。

実施形態１の発光装置は、波長５８０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の範囲内に発光スペクトルのピークを有する第二の蛍光体をさらに備えてもよい。第二の蛍光体は、励起光源が発する光を照射されることで、励起光源が発する光よりも長波長の蛍光を発する。第二の蛍光体としては、化学組成（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺の結晶相を含有する蛍光体や、化学組成Ｓｒ₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ²⁺の結晶相を含有する蛍光体、化学組成Ｌａ₃（Ｓｉ_6-x,Ａｌ_x）Ｎ_11-3/x：Ｃｅ³⁺を有する結晶相を含有する蛍光体、化学組成Ｌｕ₂ＣａＭｇ₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺を有する結晶相を含有する蛍光体、（Ｙ，Ｌａ）₆Ｓｉ₁₁Ｎ₂₀Ｏ：Ｃｅ³⁺を有する結晶相を含有する蛍光体、および化学組成Ｙ₃Ｓｉ₅Ｎ₉Ｏ：Ｃｅ³⁺を有する結晶相を含有する蛍光体などを用いてもよい。なお、実施形態１の蛍光体が発する光を利用して、第二の蛍光体を励起してもよい。

実施形態１の蛍光体を含む発光装置における、励起光源および第二の蛍光体は、発光装置の用途に応じて、上述の範囲内で自由に選択することができる。具体的には、青色光を発する励起光源と、赤色光を発する蛍光体と、本実施形態で説明した蛍光体（例えば、黄色蛍光体）と、を組み合わせることで、演色性の高い高出力の発光装置を実現できる。

上述のとおり、実施形態１の蛍光体は、発光スペクトルのピークの半値全幅の広い黄色発光を可能とし、シアン色領域の発光も含み得る。したがって、実施形態１の発光装置は、たとえ発光波長の半値全幅が小さい青色ＬＤが励起光源として用いられたとしても、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源として利用され得る。

例えば、実施形態１の発光装置から放出される光は、ＣＩＥ色度座標値（ｘ，ｙ）において、０．３≦ｘ≦０．４、０．３≦ｙ≦０．４、を満たす白色光である。また、実施形態１の発光装置から放出される光の演色評価数Ｒａは、例えば７０以上である。このように、実施形態１の発光装置は、演色性の高い白色光源として利用され得る。実施形態１の発光装置は、第一の蛍光体として説明した実施形態１の蛍光体以外の他の蛍光体を含むことも可能であるが、例えば第一の蛍光体のみを蛍光体として含む場合であっても、ＣＩＥ色度座標値（ｘ，ｙ）においてｘおよびｙの値が上記範囲を満たす、および／または、演色評価数Ｒａが７０以上である、高い演色性を実現し得る。

［実施形態２］
実施形態２では、本開示の発光装置の実施形態について説明する。

実施形態２の発光装置は、波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の光を発する励起光源としてのＬＤ光源と、Ｃｅ³⁺を発光中心として含む第一の蛍光体と、を少なくとも備える。

実施形態２の発光装置における第一の蛍光体は、ＬＤ光源の発する光により励起されて発光する。第一の蛍光体として、以下の２つの蛍光体（すなわち、「第一の蛍光体Ａ」および「第一の蛍光体Ｂ」）が用いられ得る。

（第一の蛍光体Ａ）
第一の蛍光体Ａの発光スペクトルは、波長５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内にピークを含む。この発光スペクトルのピークの半値全幅は、１３０ｎｍ以上であり、１４０ｎｍ以上であってもよい。第一の蛍光体Ａの発光スペクトルのピークの半値全幅の上限は、特には限定されないが、例えば２００ｎｍ以下である。第一の蛍光体Ａの発光スペクトルでは、波長５００ｎｍの成分の強度が、上記ピークの強度の２５％以上である。

（第一の蛍光体Ｂ）
第一の蛍光体Ｂの発光スペクトルは、波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内にピークを含む。この発光スペクトルのピークの半値全幅は、１３０ｎｍ以上であり、１４０ｎｍ以上であってもよい。第一の蛍光体Ｂの発光スペクトルのピークの半値全幅の上限は、特には限定されないが、例えば２００ｎｍ以下である。第一の蛍光体Ｂの発光スペクトルでは、波長５００ｎｍの成分の強度が上記ピークの強度の２５％以上であり、かつ、波長４８０ｎｍにおける発光スペクトルの強度が発光スペクトルの上記ピークの強度の１５％以上である。

なお、以下の説明において、「第一の蛍光体」は、第一の蛍光体Ａおよび第一の蛍光体Ｂを含む。

実施形態２の発光装置に用いられる第一の蛍光体は、その発光スペクトルが上記の特徴を有する。すなわち、第一の蛍光体は、黄色発光と共にシアン色領域の発光も示す、非常にブロードな発光を示す蛍光体である。したがって、実施形態２の発光装置は、発光波長の半値全幅が小さい青色ＬＤが励起光源として用いられているにも関わらず、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源として利用され得る。

第一の蛍光体の母体材料は、酸窒化物であってもよい。酸窒化物が母体材料として用いられたＣｅ³⁺は、よりブロードな発光を有する。したがって、第一の蛍光体の母体材料が酸窒化物であれば、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性のより高い白色光源を実現できる。

実施形態２の発光装置に用いられる第一の蛍光体の励起スペクトルが、例えば波長３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の範囲内にピークを有する場合は、ＬＤ光源は、さらに、波長３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の光を発してもよい。この場合、ＬＤ光源は、波長３６０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の光、または、波長４１０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の光を発してもよい。

実施形態２における発光装置は、波長５８０ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の範囲内にピークを含む発光スペクトル有する第二の蛍光体をさらに備えてもよい。第二の蛍光体は、励起光源が発する光を照射されることで、励起光源が発する光よりも長波長の蛍光を発する。第二の蛍光体としては、化学組成（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺の結晶相を含有する蛍光体、化学組成Ｓｒ₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ²⁺の結晶相を含有する蛍光体、化学組成Ｌａ₃（Ｓｉ_6-x,Ａｌ_x）Ｎ_11-3/x：Ｃｅ³⁺を有する結晶相を含有する蛍光体、化学組成Ｌｕ₂ＣａＭｇ₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺を有する結晶相を含有する蛍光体、（Ｙ，Ｌａ）₆Ｓｉ₁₁Ｎ₂₀Ｏ：Ｃｅ³⁺を有する結晶相を含有する蛍光体、および化学組成Ｙ₃Ｓｉ₅Ｎ₉Ｏ：Ｃｅ³⁺を有する結晶相を含有する蛍光体などを用いてもよい。なお、第一の蛍光体が発する光を利用して、第二の蛍光体を励起してもよい。

実施形態２の発光装置における、ＬＤ光源および第二の蛍光体は、発光装置の用途に応じて、上述の範囲内で自由に選択することができる。具体的には、青色光を発するＬＤ光源と、赤色光を発する蛍光体と、実施形態２で説明した第一の蛍光体（例えば、黄色蛍光体）と、を組み合わせることで、演色性の高い高出力の発光装置を実現できる。

上述のとおり、実施形態２の発光装置に用いられる第一の蛍光体は、発光スペクトルのピークの半値全幅の広い黄色発光を可能とし、シアン色領域の発光も含み得る。したがって、実施形態２の発光装置は、発光波長の半値全幅が小さい青色ＬＤが励起光源として用いられているにも関わらず、波長４５５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に光の欠落が少なく、かつ演色性の高い白色光源として利用され得る。

例えば、実施形態２の発光装置から放出される光は、ＣＩＥ色度座標値（ｘ，ｙ）において、０．３≦ｘ≦０．４、０．３≦ｙ≦０．４、を満たす白色光である。また、実施形態２の発光装置から放出される光の演色評価数Ｒａは、例えば７０以上である。このように、実施形態２の発光装置は、演色性の高い白色光源として利用され得る。実施形態２の発光装置は、第一の蛍光体以外の他の蛍光体を含むことも可能であるが、例えば第一の蛍光体のみを蛍光体として含む場合であっても、ＣＩＥ色度座標値（ｘ，ｙ）においてｘおよびｙの値が上記範囲を満たす、および／または、演色評価数Ｒａが７０以上である、高い演色性を実現し得る。

［実施形態３］
実施形態３では、本開示の発光装置の一例として、ＬＥＤチップを光源として備えるＬＥＤ発光装置について説明する。図１は、実施形態３のＬＥＤ発光装置の一実施形態を示す模式的な断面図である。図１に示すように、ＬＥＤ発光装置１０は、蛍光体１１と、ＬＥＤチップ（励起光源の一例）１５と、ＬＥＤ封止体２４と、を備える。また、ＬＥＤ発光装置１０は支持体２３を備えてもよい。支持体２３は、ＬＥＤチップ１５を支持する。本実施形態では、ＬＥＤ発光装置１０は、面実装が可能な構造を備えている。よって、支持体２３は基板である。なお、ＬＥＤ発光装置１０においては、蛍光体１１およびＬＥＤ封止体２４によって、波長変換素子が構成されている。

本実施形態は高輝度ＬＥＤ発光装置に用いることができる。例えば、ＬＥＤチップ１５で発生した熱を効率的に外部へ放熱することができるよう、支持体２３は高い熱伝導率を有している。例えば、アルミナまたは窒化アルミニウムなどからなるセラミック基板を支持体２３として用いることができる。

ＬＥＤチップ１５は、少なくとも青色光を発する。すなわち、ＬＥＤチップ１５は、少なくとも波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の光を発する。ＬＥＤチップ１５は、支持体２３上において、出射面１５ａが支持体２３と接する面とならないように、半田２５などによって支持体２３に固定されている。また、ＬＥＤチップ１５はボンディングワイヤ２１によって支持体２３に設けられた電極２２に電気的に接続されている。ＬＥＤチップ１５は、ＬＥＤ封止体２４で覆われている。

ＬＥＤ封止体２４には、例えばシリコーン樹脂が使用されている。蛍光体１１が、ＬＥＤ封止体２４中に分散している。シリコーン樹脂としては、半導体発光素子の封止樹脂として用いられる種々の化学式で規定される構造のシリコーン樹脂を用いることができる。シリコーン樹脂は、例えば、耐変色性が高いジメチルシリコーンを含んでいる。また、耐熱性の高いメチルフェニルシリコーン等もシリコーン樹脂として用いることができる。シリコーン樹脂は１種類の化学式で規定されるシロキサン結合による主骨格を持つ単独重合体であってもよい。また、２種類以上の化学式で規定されるシロキサン結合を有する構造単位を含む共重合体や２種類以上のシリコーンポリマーのアロイであってもよい。

本実施形態では、ＬＥＤ封止体２４中のシリコーン樹脂は硬化後の状態にある。したがって、ＬＥＤ封止体２４も硬化した状態にある。以下において説明するように、ＬＥＤ封止体２４は、未硬化のシリコーン樹脂を用いて作製することができる。シリコーン樹脂は、主剤および硬化剤を混合することにより硬化が促進される２液型であることが一般的である。しかし、熱硬化型、あるいは、光などのエネルギーを照射することによって硬化するエネルギー硬化型のシリコーン樹脂を用いることもできる。なお、ＬＥＤ封止体２４には、シリコーン樹脂以外のものを使用してもよい。例えば、ガラス、エポキシ樹脂、ＺｎＯで構成される無機材料等を用いてもよい。また、蛍光体１１は、ＬＥＤ封止体２４中に分散させずに、ＬＥＤ封止体２４上に蛍光体板の形態で配置してもよい。

上述した例では、ＬＥＤチップはワイヤボンディングされていたが、本実施形態で用いられるＬＥＤチップは他の構成であってもよい。すなわち、本実施形態で用いられるＬＥＤチップは、フェイスアップで実装されるものであっても、フリップチップで実装されるものであってもよい。また本実施形態で用いられるＬＥＤチップは、一般的な極性面（すなわちｃ面）の成長面を有する窒化物半導体から形成される発光層を備えるものであってもよい。

＜蛍光体の概要＞
蛍光体１１は、ＬＥＤチップ１５から出射される光のうち、一部の波長成分またはすべての波長成分を吸収し、蛍光を発する。吸収する光の波長および蛍光の波長は、蛍光体１１に含まれる蛍光材料の種類によって決まる。蛍光体１１は、光の混色により白色光が作り出されるように、複数の異なる色の蛍光体を含む混合蛍光体であってもよい。蛍光体１１は、黄色蛍光体および赤色蛍光体の混合蛍光体であってもよい。赤色蛍光体としては、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ²⁺、Ｌａ₃（Ｓｉ_6-x,Ａｌ_x）Ｎ_11-3/x：Ｃｅ³⁺、Ｌｕ₂ＣａＭｇ₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、および（Ｙ，Ｌａ）₆Ｓｉ₁₁Ｎ₂₀Ｏ：Ｃｅ³⁺などの蛍光体を用いることができる。黄色蛍光体としては、実施形態１の蛍光体が用いられる。

別の態様として、蛍光体１１は、実施形態１の黄色蛍光体と、実施形態１の蛍光体とは別の黄色蛍光体と、赤色蛍光体との混合蛍光体であってもよい。実施形態１の黄色蛍光体とは別の黄色蛍光体としては、例えば、Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、ＣａＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｓｒ）Ｓｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺、Ｃａ₃Ｓｃ₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺、ＣａＳｃ₂Ｏ₄：Ｃｅ³⁺、Ｌａ₃Ｓｉ₆Ｎ₁₁：Ｃｅ³⁺、Ｍ^II ₂ＭｇＳｉ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺（Ｍ^II＝Ｂａ，ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも１種）、ＳｒＳｉ₅ＡｌＯ₂Ｎ₇：Ｅｕ²⁺、ＳｒＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺、ＢａＡｌ₂Ｏ₄：Ｅｕ²⁺、ＢａＺｒＳｉ₃Ｏ₉：Ｅｕ²⁺、Ｍ^II ₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ²⁺（Ｍ^II＝Ｂａ，ＳｒおよびＣａから選ばれる少なくとも１種）、ＢａＳｉ₃Ｏ₄Ｎ₂：Ｅｕ²⁺、Ｃａ₈Ｍｇ（ＳｉＯ₄）₄Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺、Ｃａ₃ＳｉＯ₄Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺、およびβ－ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ²⁺などの蛍光体を用いることができる。

蛍光体１１の粒子径は、例えば、それぞれ１μｍ以上８０μｍ以下である。本明細書において、粒子径とは、顕微鏡法による円相当径で表したものをいう。

蛍光体１１は、例えば、封止体１００重量部に対して、３重量部以上７０重量部以下の割合でＬＥＤ封止体２４に含まれている。蛍光体１１の含有量が３重量部以上とすることにより、十分な強度の蛍光が得られ、所望の波長の光を発光するＬＥＤ発光装置１０を実現できる。蛍光体１１に用いる各色に発光する蛍光体の重量比は、所望する光の色調と、それぞれの蛍光体の発光強度に応じて適宜決定することができる。なお、蛍光体１１を、実施形態１の蛍光体のみにすることによって、または、他の色の蛍光体と組み合わせることによって、ＬＥＤ発光装置を、所望の色を発するＬＥＤ発光装置として構成することができる。

実施形態１で説明したＣｅ³⁺を発光中心として含む黄色蛍光体以外の上記の蛍光体は、公知方法に従って製造することができる。具体的には、酸化物蛍光体を作製する場合、原料としては、水酸化物、蓚酸塩および硝酸塩などの焼成により酸化物になる化合物、または、酸化物を用いることができる。ここで、反応を促進するために、フッ化物（例えば、フッ化カルシウム等）や塩化物（例えば、塩化カルシウム等）を少量添加することができる。蛍光体の製造は、上記の原料を混合し、焼成して行う。

原料の混合方法としては、溶媒中での湿式混合でも、乾燥粉体の乾式混合でもよい。工業的に通常用いられるボールミル、媒体撹拌ミル、遊星ミル、振動ミル、ジェットミル、Ｖ型混合機、攪拌機等を用いることができる。蛍光体原料の焼成は、大気中または還元性雰囲気下において、１１００～１８００℃の温度範囲で１～５０時間程度行う。焼成に用いる炉は、工業的に通常用いられる炉を用いることができる。例えば、プッシャー炉等の連続式またはバッチ式の電気炉やガス炉、または、プラズマ焼結（ＳＰＳ）や熱間静水圧加圧焼結（ＨＩＰ）等の加圧焼成炉を用いることができる。得られた蛍光体粉末を、ボールミルやジェットミルなどを用いて再度粉砕し、さらに必要に応じて洗浄または分級することにより、蛍光体粉末の粒度分布や流動性を調整することができる。

上述のように、実施形態３の発光装置は、青色光を発する励起光源と、Ｃｅ³⁺を発光中心として含む発光スペクトル幅の広い実施形態１の黄色蛍光体とを用いているため、高効率かつ演色性の高い光源を実現することができる。

［実施形態４］
実施形態４では、本開示の発光装置の一例として、ＬＤを光源として備えるＬＤ発光装置について説明する。図２は、実施形態４に係るＬＤ発光装置６０の概略構成を示している。ＬＤ発光装置６０は、ＬＤ素子（励起光源の一例）５８と、波長変換部材（波長変換素子の一例）６１と、を備える。波長変換部材６１は、蛍光体を含む。蛍光体は、ＬＤ素子５８からの出射光を、より長波長の光に波長変換する。

ＬＤ素子５８は、ＬＥＤよりも高い光パワー密度の光を出射することができる。よって、ＬＤ素子５８の使用により高出力のＬＤ発光装置６０を構成することができる。ＬＤ素子５８から蛍光体に照射される光パワー密度は、ＬＤ発光装置６０の高出力化の観点から、例えば、０．５Ｗ／ｍｍ²以上である。また、蛍光体に照射される光パワー密度は、２Ｗ／ｍｍ²以上であってもよく、３Ｗ／ｍｍ²以上であってもよく、１０Ｗ／ｍｍ²以上であってよい。一方で、蛍光体に照射される光パワー密度を抑制することにより、蛍光体からの発熱量を低減し、ＬＤ発光装置６０に悪影響を低減することができる。よって、蛍光体に照射される光パワー密度は、１５０Ｗ／ｍｍ²以下であってもよく、１００Ｗ／ｍｍ²以下であってもよく、５０Ｗ／ｍｍ²以下であってもよく、２０Ｗ／ｍｍ²以下であってもよい。

ＬＤ素子５８には、青色光を出射するＬＤ素子を使用することができる。すなわち、ＬＤ素子５８の発光スペクトルは、少なくとも波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲内にピークを有し、望ましくは４２０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲内にピークを有する。

ＬＤ素子５８は、１つのＬＤから構成されたものであってもよく、複数のＬＤを光学的に結合させたものであってもよい。ＬＤ素子５８は、例えば、非極性面または半極性面である成長面を有する窒化物半導体から形成される発光層を備えてもよい。

波長変換部材６１の蛍光体は、実施形態１の蛍光体を含む。波長変換部材６１は、発光装置の所望の発光色に応じて、実施形態１の蛍光体以外の蛍光体をさらに含んでいてもよい。例えば、波長変換部材６１が、赤色蛍光体をさらに含んでいてもよい。赤色蛍光体としては、実施形態３で赤色蛍光体として例示したものを使用することができる。波長変換部材６１は、複数種の蛍光体が混合された一層の波長変換層であってもよく、単一種あるいは複数種の蛍光体を含む波長変換層が少なくとも２層以上積層されたものであってもよい。本実施形態では、特に、実施形態１の蛍光体で構成される第１の蛍光体層６３と、赤色蛍光体で構成される第２の蛍光体層６２とを積層した構成を有する波長変換部材６１が用いられる場合について説明する。

第２の蛍光体層６２、第１の蛍光体層６３は、それぞれ、バインダー６８，６９を用いて構成されている。バインダー６８，６９は、例えば、樹脂、ガラスまたは透明結晶などの媒体である。バインダー６８，６９は、同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。なお、各蛍光体層は、蛍光体粒子のみで構成されていてもよい。

波長変換部材６１とＬＤ素子５８との間には、ＬＤ素子５８の光を第１の蛍光体層６２に導く入射光学系５９が設けられていてもよい。入射光学系５９は、例えば、レンズ、ミラー、または光ファイバーなどを備えている。

次に、本実施形態のＬＤ発光装置６０の動作について説明する。ＬＤ素子５８から射出された青色光は、入射光学系５９を通り、波長変換部材６１の第１の蛍光体層６３に入射する。この入射光により、第１の蛍光体層６３の黄色蛍光体１３が励起されて黄色光を射出する。また、第１の蛍光体層６３で吸収されずに透過したＬＤ素子５８から射出された青色光は、第２の蛍光体層６２に入射する。この入射により、第２の蛍光体層６２の複数の赤色蛍光体が励起され赤色光を射出する。また、第１の蛍光体層６３から放射された黄色光が、第２の蛍光体層６２に入射する。この入射光の一部により、第２の蛍光体層６２の赤色蛍光体１２が励起され赤色光を射出してもよい。また、第２の蛍光体層６２でも第１の蛍光体層６２でも吸収されずに透過したＬＤ素子５８から射出された青色光は、外部へと放射される。これらの赤色光、黄色光、および青色光が混合された光が、ＬＤ発光装置６０から放射される。

なお、各蛍光体層の厚みは、ＬＤ素子５８から射出された青色光が第２の蛍光体層６２を透過しないように調整してもよい。

上述のように、実施形態４の発光装置は、青色光を発する励起光源と、実施形態１の蛍光体とを用いており、この構成により、実施形態４の発光装置は、演色性の高い高出力の光源を実現することができる。

［実施形態５］
実施形態５では、本開示の照明装置の一例として、光ファイバーを用いた照明装置について説明する。図３は、実施形態５に係る照明装置１３０の概略構成を示している。照明装置１３０は、ＬＤ素子５８と、入射光学系５９と、光ファイバー１３２と、波長変換部材１３１と、出射光学系１２２と、を備える。

ＬＤ素子５８が発する光は、入射光学系５９を通り、光ファイバー１３２へと導かれる。光ファイバー１３２は、その光を出射部へと導く。出射部は、例えば、波長変換部材１３１と、出射光学系１２２と、を備える。波長変換部材１３１は、実施形態１の赤色蛍光体を含む。また、波長変換部材１３１は、実施形態４の波長変換部材６１であってもよい。なお、波長変換部材１３１は、図３のように光ファイバー１３２よりも出射側に位置してもよいが、光ファイバー１３２よりも入射側（例えば、ＬＤ素子５８と入射光学系５９との間、または、入射光学系５９と光ファイバー１３２との間）に位置してもよい。

実施形態５の照明装置によれば、光ファイバーを用いることで、光の照射方向を簡便に変更することができる。

また、実施形態１の黄色蛍光体を用いるため、白色照明装置として構成した場合には、高い演色性および色再現性を実現できる。

以下、本開示を詳細に説明するが、本開示は、これら実施例に限定されるものではない。

＜発光／励起スペクトルの測定＞
蛍光体の発光スペクトルおよび励起スペクトルは、分光蛍光光度計（日本分光製ＦＰ－６５００）を用いて測定された。発光スペクトルは、励起光のピーク波長を３８０ｎｍに設定し、蛍光体の発光を４２０ｎｍ～８００ｎｍの範囲で測定することによって測定された。この時のピーク波長を発光ピーク波長とした。励起スペクトルは、蛍光体発光のモニター波長を５７０ｎｍに設定し、励起光を２５０ｎｍ～５００ｎｍの範囲で変化させることによって測定された。

＜発光寿命の評価＞
蛍光体の発光寿命は、蛍光寿命測定装置（浜松ホトニクス製Ｑｕａｎｔａｕｒｕｓ－Ｔａｕ小型蛍光寿命測定装置）を用いて測定された。励起光のピーク波長を３６５ｎｍに設定し、蛍光体発光のモニター波長を５７０ｎｍに設定し、励起光を遮断した後の時間に対する発光強度の時間変化が測定された。この時の発光強度が、励起光遮断前の発光強度に対して１／ｅとなる時間が、１／ｅ発光寿命として求められた。

＜結晶構造の評価＞
蛍光体の粉末Ｘ線回折パターンは、Ｘ線回折測定装置（Ｒｉｇａｋｕ製ＲＩＮＴ２１００）を用いて測定された。測定は、Ｃｕ－Ｋα線を用い、表１に示す条件で行われた。

＜蛍光体の合成＞
出発原料として、ＬｕＮ粉末、ＹＮ粉末、Ｓｉ₃Ｎ₄粉末、およびＣｅＮ粉末を用意した。出発原料として用いたＬｕＮ粉末には、Ｌｕ₂Ｏ₃が混在していた。化学組成（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｙ_q）_xＳｉ_yＮ_zＯを有する結晶相を含有する蛍光体の合成には、酸素源として、ＬｕＮ粉末に混在しているＬｕ₂Ｏ₃が利用された。試料番号１から７の蛍光体を合成するために、出発原料の粉末を表２に示す配合組成となるように秤量し混合した。出発原料の粉末の混合は、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、乳鉢を用いて乾式混合することによって行われた。混合して得られた原料粉末を、窒化ホウ素製の坩堝に入れた。この原料粉末を０．５ＭＰａの窒素雰囲気中で１９００℃にて２時間焼成した。以上の方法により、試料番号１から７の蛍光体が作製された。

＜蛍光体の評価＞
試料番号１から７の蛍光体の発光スペクトルは、それぞれ、図４から１０に示されている。試料番号１から７の蛍光体の励起スペクトルは、それぞれ、図１１から１７に示されている。さらに、発光スペクトルから、最大ピークの発光強度（以下、最大ピーク値と呼ぶ）に対する、波長５００ｎｍにおける発光強度の比率および波長４８０ｎｍにおける発光強度の比率、が求められた。試料番号１から７の蛍光体のＸＲＤパターンは、図１８および１９に示されている。なお、比較例として、Ｅｒ₆Ｓｉ₁₁Ｎ₂₀Ｏ結晶（ＩＣＳＤ－８４７０６）のＸＲＤパターンも、図１８および１９に示されている。試料番号１から７の蛍光体の発光ピーク波長、最大ピーク値に対する発光強度比、励起ピーク波長、発光ピークの半値全幅（発光半値全幅）および１／ｅ発光寿命は、表３に示されている。なお、表３中の＊印は、その試料が比較例であることを示している。比較例として、黄色蛍光体として一般に用いられているＹＡＧ蛍光体（試料番号８）についても、表３に示されている。ＹＡＧについてはＬＥＤ用として市販されている蛍光体が用いられた。ＹＡＧの発光スペクトルを測定する場合には、励起波長を４５０ｎｍとした。

試料番号１から６、および８の蛍光体について、発光波長５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内に発光ピーク波長を有する黄色発光が確認された。さらに、試料番号１から５の蛍光体では、発光半値全幅が１３０ｎｍ以上であり、波長５００ｎｍにおける発光強度が最大ピーク値に対して２５％以上であり、かつ、波長４８０ｎｍにおける発光強度が最大ピーク値に対して１５％以上であった。試料番号１から５の蛍光体は、前述の実施形態２で説明した第一の蛍光体Ａおよび第一の蛍光体Ｂの条件も満たしていた。これらの結果から、試料番号１から５の蛍光体は、発光スペクトルの波長域が広く、太陽光（すなわち、自然光）に近いスペクトルを有し、かつ波長５００ｎｍ近傍の波長を有する光を比較的高い強度で含む光を発光することがわかる。図１８に示すＸＲＤパターンから、試料番号１から４の蛍光体は、Ｅｒ₆Ｓｉ₁₁Ｎ₂₀Ｏ結晶と同様のピークパターンを有することもわかった。この結果から、化学組成（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｙ_q）_xＳｉ_yＮ_zを有する結晶が合成できることが確認された。

次に、Ｃｅ置換濃度について検討する。図５、図８から１０および表３に示されているように、試料番号２および試料番号５から７の蛍光体を比較すると、Ｃｅ置換濃度の増加に伴い発光波長が長波長側へシフトすることがわかる。蛍光体中のＣｅ濃度（ｐの値）が増大すると、Ｃｅ同士の励起準位の波動関数の重なりが大きくなる。そして、励起準位エネルギー幅が増大し、一種のバンドを形成するため、基底準位とのエネルギー差が減少するためだと考えられる。また、Ｃｅ置換濃度の増加に伴い、発光波長４７０ｎｍ以上５２０ｎｍ未満の範囲内における発光スペクトルの発光強度が低下することがわかる。これは、蛍光体の自己吸収量が増加したためだと考えられる。自己吸収とは、蛍光体が発光した光のうち、短波長領域の発光が再び蛍光体に吸収されることである。

なお、図１９に示すＸＲＤパターンから、試料番号５から７の蛍光体も、Ｅｒ₆Ｓｉ₁₁Ｎ₂₀Ｏ結晶と同様のピークを有しており、（化学組成（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｙ_q）_xＳｉ_yＮ_zを有する結晶が合成できていることが確認できる。

＜発光装置の演色性＞
試料番号１から８の蛍光体と発光ピーク波長４４５ｎｍの青色ＬＤとを組み合わせて白色光源を構成した場合の演色評価数を表４に示す。試料番号９から１６の発光スペクトルを、それぞれ、図２０から２７に示す。なお、白色発光の色度は、ＣＩＥ色度座標値ｙ＝０．３４５となるように調整した。

試料番号９から１３の白色光源について、ＣＩＥ色度座標値（ｘ，ｙ）において、０．３≦ｘ≦０．４、０．３≦ｙ≦０．４で表される範囲内の白色光が得られることがわかる。また、試料番号９から１３の白色光源は、蛍光体を１種類だけを備えた構成であるにもかかわらず、演色評価数Ｒａは７０以上であり、演色性が高い白色光であることがわかる。すなわち、本開示の蛍光体は、たとえ他の蛍光体と組み合わされずに単独で白色光源に使用されたとしても、高い演色性を実現し得る。一方、試料番号１４および１５の白色光源については、演色評価数Ｒａは７０以上であり、演色性は高いが、ＣＩＥ色度座標値（ｘ，ｙ）において、０．３≦ｘ≦０．４、０．３≦ｙ≦０．４で表される範囲内の発光を得ることができないことがわかる。

本開示の蛍光体は、発光装置などとして有用である。本開示の蛍光体は、例えば、シーリングライト等の一般照明装置、スポットライト、スタジアム用照明、スタジオ用照明等の特殊照明装置、ヘッドランプ等の車両用照明装置、プロジェクター、ヘッドアップディスプレイ等の投影装置、内視鏡用ライト、デジタルカメラ、携帯電話機、スマートフォンなどの撮像装置、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）用モニター、ノート型パーソナルコンピュータ、テレビ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、タブレットＰＣ、携帯電話などの液晶ディスプレイ装置等における光源として用いることができる。

１０ ＬＥＤ発光装置
１１ 蛍光体
１２ 赤色蛍光体
１３ 黄色蛍光体
１５ ＬＥＤチップ
２１ ボンディングワイヤ
２２ 電極
２３ 支持体
２４ ＬＥＤ封止体
２５ 半田
５８ ＬＤ素子
５９ 入射光学系
６０ ＬＤ発光装置
６１ 波長変換部材
６２ 蛍光体層、第２の蛍光体層
６３ 第１の蛍光体層
６８ バインダー
６９ バインダー
１３０ 照明装置
１３１ 波長変換部材
１３２ 光ファイバー

Claims (14)

1. 化学組成（Ｌｕ_1-p-q，Ｃｅ_p，Ｍ_q）_xβ_yγ_zＯを有する結晶相を含有し、
   前記Ｍは、Ｙ、Ｌａ、Ｓｃ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、およびＹｂからなる群より選ばれる一種または二種以上の元素であり、
   前記βは、前記β全体の９０モル％以上のＳｉを含み、
   前記γは、前記γ全体の９０モル％以上のＮを含み、
   前記ｘ、ｙ、ｚ、ｐ、およびｑは、５．５≦ｘ≦６．５、１０．５≦ｙ≦１１．５、１９．５≦ｚ≦２０．５、０＜ｐ＜０．０３、および０≦ｑ≦０．５、を満たす、蛍光体。
2. 前記蛍光体の発光スペクトルは、波長５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内にピークを含む、請求項１に記載の蛍光体。
3. 前記発光スペクトルは、波長５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内に前記ピークを含む、請求項２に記載の蛍光体。
4. 前記発光スペクトルの前記ピークの半値全幅は、１３０ｎｍ以上である、請求項２または３に記載の蛍光体。
5. 前記発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍの成分の強度が、前記ピークの強度の２５％以上である、請求項２から４のいずれか１項に記載の蛍光体。
6. 前記発光スペクトルにおいて、波長５００ｎｍの成分の強度が、前記ピークの強度の１００％未満である、請求項５に記載の蛍光体。
7. 前記蛍光体の励起スペクトルは、波長３６０ｎｍ以上３９０ｎｍ以下の範囲内に第一のピークを含み、波長４１０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の範囲内に第二のピークを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の蛍光体。
8. 前記第一のピークは、前記第二のピークよりも大きい、請求項７に記載の蛍光体。
9. 前記Ｍは、前記Ｍ全体の９０モル％以上のＹを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光体。
10. 前記Ｍは、Ｙであり、
    前記βは、Ｓｉであり、
    前記γは、Ｎである、請求項９に記載の蛍光体。
11. 前記結晶相の１／ｅ発光寿命が１００ｎｓ以下である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の蛍光体。
12. 前記結晶相の前記１／ｅ発光寿命が５０ｎｓ以下である、請求項１１に記載の蛍光体。
13. 波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の光を発する励起光源と、
    前記励起光源の発する前記光により励起されて発光する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の蛍光体である第一の蛍光体と、を備える、発光装置。
14. 前記励起光源は、ＬＤである、請求項１３に記載の発光装置。

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