JP7147138B2 - Light-emitting device, lighting device, image display device, and vehicle indicator light - Google Patents

Light-emitting device, lighting device, image display device, and vehicle indicator light Download PDF

Info

Publication number
JP7147138B2
JP7147138B2 JP2017144585A JP2017144585A JP7147138B2 JP 7147138 B2 JP7147138 B2 JP 7147138B2 JP 2017144585 A JP2017144585 A JP 2017144585A JP 2017144585 A JP2017144585 A JP 2017144585A JP 7147138 B2 JP7147138 B2 JP 7147138B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
phosphor
emitting device
sintered
sintered phosphor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017144585A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018026550A (en
Inventor
真二 鷹居
謙太郎 堀部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Publication of JP2018026550A publication Critical patent/JP2018026550A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7147138B2 publication Critical patent/JP7147138B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Description

本発明は、窒化物蛍光体及びフッ化物無機バインダを含む焼結蛍光体とガリウムナイトライド系LEDまたはレーザーとを含む発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device comprising a sintered phosphor comprising a nitride phosphor and a fluoride inorganic binder and a gallium nitride based LED or laser.

発光ダイオード(LED)は、光スペクトルの特定の領域にピーク波長を有する光を発生させることが可能な半導体発光装置、または半導体光源として、広く知られている。通常LEDは、照明器具、標識、車載ヘッドランプおよびディスプレイの光源として使用される。LEDと蛍光体を用いた発光デバイスとして、青色の発光を行うLEDチップと、青色光を黄色に変換するYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体と、を組み合わせた白色に発光する発光デバイスが知られている。YAG蛍光体は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂に分散させた波長変換発光層として、LEDチップの周囲に配置される。また、前記樹脂に分散させた波長変換発光層以外に、蛍光体からなるセラミック層、あるいは蛍光体をセラミックに分散させた、無機材料のみからなる波長変換発光層(発光セラミック層)が例示される(特許文献1)。 Light emitting diodes (LEDs) are widely known as semiconductor light emitting devices, or semiconductor light sources, capable of producing light having a peak wavelength in a specific region of the light spectrum. LEDs are commonly used as light sources in luminaires, signs, automotive headlamps and displays. As a light-emitting device using an LED and a phosphor, a light-emitting device that emits white light by combining an LED chip that emits blue light and a YAG (yttrium-aluminum-garnet) phosphor that converts blue light into yellow is known. It is The YAG phosphor is placed around the LED chip as a wavelength-converting light-emitting layer dispersed in an epoxy resin or silicone resin. In addition to the wavelength-converting light-emitting layer dispersed in the resin, a ceramic layer made of a phosphor, or a wavelength-converting light-emitting layer (a light-emitting ceramic layer) made of only an inorganic material, in which a phosphor is dispersed in a ceramic, is exemplified. (Patent Document 1).

一方、近年、三元系以上の元素から構成される窒化物について、多くの新規物質が製造されており、特に最近では、窒化珪素をベースとした多元系窒化物や酸窒化物において、優れた特性を有する蛍光体材料が開発され、波長変換発光層に用いられている。これらの蛍光体材料は、青色LED又は近紫外LEDによって励起され、黄色ないし赤色の発光を示すことが知られており、酸化物系蛍光体に比べて、高輝度であり、高変換効率であり、更に発光効率の温度依存性が優れている(特許文献2)。 On the other hand, in recent years, many new materials have been produced for nitrides composed of ternary or higher elements, and recently, in particular, multi-component nitrides and oxynitrides based on silicon nitride have been excellent. Phosphor materials with specific properties have been developed and used in wavelength-converting light-emitting layers. These phosphor materials are known to emit yellow to red light when excited by a blue LED or near-ultraviolet LED, and have higher luminance and higher conversion efficiency than oxide-based phosphors. Furthermore, the temperature dependence of the luminous efficiency is excellent (Patent Document 2).

従来、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの有機バインダに分散させた波長変換発光層では、耐久性、耐熱性、発光強度が十分ではなかった。そのため、より耐久性、耐熱性に優れた波長変換発光層を得るために、特許文献1に例示されるように、無機材料のみからなる波長変換発光層(発光セラミック層)を作製する方法が研究されている。 Conventionally, wavelength-converting light-emitting layers dispersed in organic binders such as epoxy resins and silicone resins have been insufficient in durability, heat resistance, and light emission intensity. Therefore, in order to obtain a wavelength-converting light-emitting layer with superior durability and heat resistance, research has been conducted on a method of producing a wavelength-converting light-emitting layer (light-emitting ceramic layer) made only of inorganic materials, as exemplified in Patent Document 1. It is

特許文献3では、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム及びフッ化ランタンのうちのいずれか1種からなるか、又は、フッ化カルシウム及びフッ化ストロンチウムからなる無機バインダ中に、YAG:Ce蛍光体粒子を分散させた蛍光体セラミックスが例示されている。 In Patent Document 3, YAG:Ce phosphor particles are contained in an inorganic binder made of any one of calcium fluoride, strontium fluoride and lanthanum fluoride, or made of calcium fluoride and strontium fluoride. Dispersed phosphor ceramics are exemplified.

特許文献4では、Y3(Al,Ga)512:Ce酸化物蛍光体、Lu3Al512:Ce酸化物蛍光体とCaSiAlN3:Eu窒化物蛍光体の組み合わせを、放電プラズマ焼結法を用いて、200℃以上のガラス転移点を持つガラス粉末を溶融させることで、無機材料のみからなる波長変換発光層を作製している。 In Patent Document 4, a combination of Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 :Ce oxide phosphor, Lu 3 Al 5 O 12 :Ce oxide phosphor and CaSiAlN 3 :Eu nitride phosphor is subjected to discharge plasma firing. By melting glass powder having a glass transition point of 200.degree.

特表2008-502131号公報Japanese Patent Publication No. 2008-502131 国際公開第2008/132954号WO2008/132954 国際公開第2009/154193号WO2009/154193 特開2009-91546号公報JP 2009-91546 A

しかし、特許文献1では、発光セラミック層として、アルミニウムガーネット蛍光体を用いている。これは、Y23、Al23(99.999%)、CeO2からYAG粉末を作製し、YAG粉末のみからなる成型体を得た後、1300℃で焼成することにより得られたYAG焼結蛍光体を発光セラミック層として使用している。該発光セラミック層は、無機バインダを用いておらず、YAG酸化物系蛍光体のみで焼結体を形成している。そのため、高輝度であり、高変換効率であり、更に発光効率の温度依存性に優れた窒化物蛍光体の焼結蛍光体が求められていた。 However, in Patent Document 1, an aluminum garnet phosphor is used as the light-emitting ceramic layer. This was obtained by preparing YAG powder from Y 2 O 3 , Al 2 O 3 (99.999%), and CeO 2 , obtaining a molded body consisting only of YAG powder, and then firing it at 1300 ° C. A YAG sintered phosphor is used as the luminescent ceramic layer. The luminescent ceramic layer does not use an inorganic binder, and forms a sintered body only with a YAG oxide-based phosphor. Therefore, there has been a demand for a sintered nitride phosphor that has high luminance, high conversion efficiency, and excellent temperature dependence of luminous efficiency.

また、特許文献3に例示されているとおり、YAG酸化物蛍光体相とフッ化物マトリックス相とのセラミック複合体は、内部量子効率がいずれも55%以下という低い値であるという問題があった。
特許文献4では、YAG酸化物蛍光体又はLuAG酸化物蛍光体とCASN窒化物蛍光体の組み合わせを、ガラス粉末を溶融させることで、ガラス中に分散させて波長変換発光層を作製しているが、無機バインダがガラスであるため、耐熱性はあるものの、熱伝導率は2~3W/mKと低く、更に放熱性が低いために、蛍光体の温度が上昇し輝度が低下(蛍光体の劣化)するという課題がある。
Further, as exemplified in Patent Document 3, a ceramic composite of a YAG oxide phosphor phase and a fluoride matrix phase has a problem that both internal quantum efficiencies are as low as 55% or less.
In Patent Document 4, a combination of a YAG oxide phosphor or a LuAG oxide phosphor and a CASN nitride phosphor is dispersed in glass by melting glass powder to produce a wavelength conversion light-emitting layer. , Since the inorganic binder is glass, although it has heat resistance, the thermal conductivity is as low as 2 to 3 W/mK, and the heat dissipation is low. ).

このような状況の中、励起光の強度が変化した場合や、長時間の高温下での使用においても輝度が低下せず、また色ズレが小さい焼結蛍光体、及びそれを用いた発光装置が求められていた。 Under these circumstances, a sintered phosphor that does not decrease in brightness even when the intensity of excitation light changes or is used at high temperatures for a long time and has a small color shift, and a light emitting device using the same was sought.

従来、酸化物蛍光体とフッ化物無機バインダを焼結させると、一般的には、蛍光体の酸素と無機バインダのフッ素のイオン半径が近いため固溶置換が起こり、酸フッ化物を形成し、内部量子効率の低下を招くと考えられていた。そこで、窒化物蛍光体とフッ化物無機バインダとを混合し、焼結させたところ、本来の窒化物蛍光体の内部量子効率を維持することが可能となることを、本発明者らは見出した。これは、イオン半径に差のある窒素とフッ素では容易に固溶置換が起こらないことによるものと考えられる。 Conventionally, when an oxide phosphor and a fluoride inorganic binder are sintered, since the ionic radii of oxygen in the phosphor and fluorine in the inorganic binder are close, solid-solution substitution generally occurs to form an acid fluoride. It was thought that this would lead to a decrease in internal quantum efficiency. Therefore, the present inventors found that by mixing and sintering a nitride phosphor and a fluoride inorganic binder, it is possible to maintain the original internal quantum efficiency of the nitride phosphor. . This is probably because solid solution substitution does not occur easily between nitrogen and fluorine, which have different ionic radii.

また、フッ化物無機バインダを用いることで、例えばAl23を無機バインダとして用いた場合に比べて、焼結温度を下げることができるために、窒化物蛍光体と無機バインダとの反応を抑制させることができる。このようにして、内部量子効率の高い窒化物蛍光体の焼結蛍光体が得られることに、本発明者らは想到した。
更に、例えば三方晶系であるAl23は複屈折を有するため、焼結体とするとAl23が多結晶体となり透光性が不十分であるのに対し、CaF2、BaF2、SrF2等の結晶系が立方晶のフッ化物無機バインダを用いれば、複屈折がなく、透明性の高い焼結蛍光体を製造することが可能である。
In addition, by using a fluoride inorganic binder, the sintering temperature can be lowered compared to, for example, the case of using Al 2 O 3 as an inorganic binder, so the reaction between the nitride phosphor and the inorganic binder is suppressed. can be made The present inventors conceived that a sintered nitride phosphor having a high internal quantum efficiency can be obtained in this way.
Furthermore, for example, Al 2 O 3 , which is a trigonal system, has birefringence, so when it is made into a sintered body, Al 2 O 3 becomes a polycrystalline body and has insufficient translucency, whereas CaF 2 and BaF 2 , SrF 2 , etc., it is possible to produce a sintered phosphor having no birefringence and high transparency.

これにより、本発明者らは、窒化物蛍光体を用いて、内部量子効率が高く、高耐熱性、高透過率、低吸収率、かつ、高熱伝導率のLED用焼結蛍光体を発明するに至った。更に該焼結蛍光体を高出力のガリウムナイトライド系光源と組み合わせて用い、高変換効率、高輝度、かつ、励起光強度及び温度の変化による明るさ変化・色ズレの少ない、優れた発光装置及び照明装置を発明するに至った。
本発明は以下のとおりである。
(1)窒化物蛍光体、及びフッ化物無機バインダを含む焼結蛍光体と、光源としてガリウムナイトライド系LED又はレーザーとを備え、
前記焼結蛍光体は、前記光源の光の少なくとも一部を吸収して、光源と異なる波長を有する光を発することを特徴とする、発光装置。
(2)前記焼結蛍光体に含まれる窒化物蛍光体が、次の一般式で表されるLSN;LnxSiyn:Z(式中Lnは賦活剤として用いる元素を除いた希土類元素である。Zは賦活
剤である。2.7≦x≦3.3、5.4≦y≦6.6、10≦n≦12を満たす。)、次の一般式で表されるβサイアロン;Si6-zAlzz8-z:Eu、式中0<z<4.2)、CaAlSiN3、次の一般式で表されるSCASN;(Ca,Sr,Ba,Mg)AlSiN3:Eu及び/又は(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、並びに次の一般式で表されるSr2Si58;(Sr,Ca,Ba)2AlxSi5-xx8-x:Eu(式中0≦x≦2)からなる群から選択される窒化物蛍光体のうち少なくとも1種を含む、(1)に記載の発光装置。
(3)前記焼結蛍光体が矩形である、(1)又は(2)に記載の発光装置。
(4)前記焼結蛍光体は、波長450nmの青色光で励起したときに焼結蛍光体から出射される光の色度点Cyと、焼結蛍光体の変換効率CE(Lm/W)とをCy-CE図でプロットした際、Cyが0.25以上0.45以下の範囲で、CE≧100×Cy+120を充足する、(1)~(3)のいずれかに記載の発光装置。
(5)前記焼結蛍光体のうち光源の発光面に対して光の出射方向鉛直上の領域において、領域温度200℃以上で1000時間駆動した時の変換効率の低下が10%未満であることを特徴とする、(1)~(4)のいずれかに記載の発光装置。
(6)前記焼結蛍光体のうち光源の発光面に対して光の出射方向鉛直上の領域において、領域温度200℃以上で1000時間駆動した時の色度点の変化が5/1000以下であることを特徴とする、(1)~(5)のいずれかに記載の発光装置。
(7)(1)~(6)のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とする、照明装置。
(8)(1)~(6)のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とする、画像表示装置。
(9)(1)~(6)のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とする、車両用表示灯。
Accordingly, the present inventors use a nitride phosphor to invent a sintered phosphor for LED that has high internal quantum efficiency, high heat resistance, high transmittance, low absorptance, and high thermal conductivity. reached. Furthermore, by using the sintered phosphor in combination with a high-output gallium nitride light source, an excellent light-emitting device with high conversion efficiency, high luminance, and little change in brightness and color shift due to changes in excitation light intensity and temperature. and invented a lighting device.
The present invention is as follows.
(1) A sintered phosphor containing a nitride phosphor and a fluoride inorganic binder, and a gallium nitride LED or laser as a light source,
A light-emitting device, wherein the sintered phosphor absorbs at least part of the light from the light source and emits light having a wavelength different from that of the light source.
(2) The nitride phosphor contained in the sintered phosphor is LSN represented by the following general formula; Z is an activator satisfying 2.7 ≤ x ≤ 3.3, 5.4 ≤ y ≤ 6.6, 10 ≤ n ≤ 12), β-sialon represented by the following general formula Si6- zAlzOzN8-z : Eu , where 0< z <4.2), CaAlSiN3 , SCASN represented by the following general formula: (Ca, Sr, Ba, Mg) AlSiN 3 :Eu and/or (Ca,Sr,Ba)AlSi ( N,O) 3 :Eu, and Sr2Si5N8 represented by the following general formula: ( Sr,Ca,Ba ) 2AlxSi The light-emitting device according to (1), comprising at least one nitride phosphor selected from the group consisting of 5- xOxN8 -x : Eu (where 0≤x≤2).
(3) The light-emitting device according to (1) or (2), wherein the sintered phosphor is rectangular.
(4) The sintered phosphor has a chromaticity point Cy of light emitted from the sintered phosphor when excited with blue light having a wavelength of 450 nm, and a conversion efficiency CE (Lm/W) of the sintered phosphor. The light-emitting device according to any one of (1) to (3), which satisfies CE≧100×Cy+120 when Cy is in the range of 0.25 to 0.45 when plotted on a Cy-CE diagram.
(5) A reduction in conversion efficiency of less than 10% when driven for 1000 hours at a region temperature of 200° C. or higher in a region of the sintered phosphor that is perpendicular to the light emitting surface of the light source in the direction of light emission. The light-emitting device according to any one of (1) to (4), characterized by:
(6) The sintered phosphor has a change in chromaticity point of 5/1000 or less when driven for 1000 hours at a region temperature of 200° C. or higher in a region perpendicular to the light emitting surface of the light source in the light emitting direction. The light-emitting device according to any one of (1) to (5), characterized in that
(7) A lighting device comprising the light emitting device according to any one of (1) to (6).
(8) An image display device comprising the light emitting device according to any one of (1) to (6).
(9) A vehicle indicator light comprising the light emitting device according to any one of (1) to (6).

本発明により、高耐熱性、高熱伝導性、高輝度、高変換効率を有するLED用焼結蛍光体を用いた、励起光強度及び温度の変化による明るさ変化・色ズレの少ない発光装置、並びに、当該発光装置を用いた照明装置及び車両用表示灯を提供することができる。特に、長時間の高温下での使用においても輝度が低下せず、また色ズレが小さいといった、信頼性の高い発光装置、並びに、当該発光装置を用いた照明装置及び車両用表示灯を提供することができる。 According to the present invention, a light-emitting device that uses a sintered phosphor for an LED having high heat resistance, high thermal conductivity, high brightness, and high conversion efficiency and has little brightness change and color shift due to changes in excitation light intensity and temperature, and , a lighting device and a vehicle indicator lamp using the light emitting device can be provided. In particular, there is provided a highly reliable light-emitting device in which luminance does not decrease even when used under high temperatures for a long period of time and color shift is small, and a lighting device and a vehicle indicator lamp using the light-emitting device. be able to.

本発明の実施態様に係る発光装置の構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of a light emitting device according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施態様に係る発光装置の構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of a light emitting device according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施例1で用いた焼結蛍光体の、LED光量に対する光学特性を示すグラフである。(a)は電流と変換効率、(b)は電流と変換効率及び色度点、(c)は電流と相対光束、の関係を示す。4 is a graph showing the optical characteristics of the sintered phosphor used in Example 1 of the present invention with respect to the amount of LED light. (a) shows the relationship between current and conversion efficiency, (b) shows the relationship between current and conversion efficiency and chromaticity point, and (c) shows the relationship between current and relative luminous flux. 本発明の実施例2で用いた焼結蛍光体の、色度点と変換効率の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the chromaticity point and the conversion efficiency of the sintered phosphor used in Example 2 of the present invention. 本発明の実施例3で用いた焼結蛍光体の信頼性試験結果を示すグラフである。(a)及び(b)は時間と色度点、(c)は時間と光量、の関係を示す。4 is a graph showing reliability test results of a sintered phosphor used in Example 3 of the present invention. (a) and (b) show the relationship between time and chromaticity point, and (c) shows the relationship between time and light intensity. 本発明の実施例で用いた評価用発光装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a light-emitting device for evaluation used in Examples of the present invention. FIG. 本発明の実施例で用いた評価用発光装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a light-emitting device for evaluation used in Examples of the present invention. FIG. 本発明の実施例で用いた評価用発光装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a light-emitting device for evaluation used in Examples of the present invention. FIG. 本発明の実施例で用いた評価用発光装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a light-emitting device for evaluation used in Examples of the present invention. FIG. 本発明の実施例で用いたLED、焼結蛍光体、サンプルホルダー、及びパッケージの位置関係を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the positional relationship among LEDs, sintered phosphors, sample holders, and packages used in Examples of the present invention. 本発明の実施例4で用いた測定装置の模式図である。(a)は反射光スペクトル測定装置の模式図、(b)透過光スペクトル測定装置の模式図である。It is a schematic diagram of the measuring apparatus used in Example 4 of the present invention. (a) is a schematic diagram of a reflected light spectrum measuring device, and (b) is a schematic diagram of a transmitted light spectrum measuring device. 本発明の実施例4で用いた焼結蛍光体の、昇温開始前の発光効率を1とした場合の昇温後の光束維持率を示すグラフである。Rは反射測定によるものであり、Tは透過測定によるものである。FIG. 10 is a graph showing the luminous flux maintenance factor after temperature rise when the luminous efficiency before the start of temperature rise is set to 1 for the sintered phosphor used in Example 4 of the present invention. R is from reflection measurements and T is from transmission measurements. 本発明の実施例4で用いた、LSN蛍光体の焼結蛍光体、未加工のLSN蛍光体(粉体)、樹脂封止したLSN蛍光体の焼結蛍光体(高耐熱性樹脂中に焼結蛍光体を包埋)を対象とした、(a)昇温開始前の発光効率を1とした場合の昇温後の光束維持率を示すグラフ、(b)雰囲気温度と色度座標Cxとの関係を示すグラフ、(c)雰囲気温度と色度座標Cyとの関係を示すグラフである。Rは反射測定によるものであり、Tは透過測定によるものである。The sintered phosphor of the LSN phosphor, the unprocessed LSN phosphor (powder), and the sintered phosphor of the resin-encapsulated LSN phosphor (fired in a high heat-resistant resin) used in Example 4 of the present invention (a) Graph showing the luminous flux maintenance factor after temperature rise when the luminous efficiency before the start of temperature rise is set to 1, (b) atmosphere temperature and chromaticity coordinate Cx and (c) a graph showing the relationship between the ambient temperature and the chromaticity coordinate Cy. R is from reflection measurements and T is from transmission measurements. 本発明の実施例5で用いた評価用発光装置の模式図である。It is a schematic diagram of the light-emitting device for evaluation used in Example 5 of the present invention. (a)本発明の実施例5に係る、焼結蛍光体又は樹脂封止を用いた発光装置の電流IFと相対光束との関係を示すグラフである。(b)本発明の実施例5に係る、焼結蛍光体、樹脂封止、又はLEDのみを用いた発光装置の電流IFと温度との関係を示すグラフである。(a) is a graph showing the relationship between the current IF and the relative luminous flux of a light-emitting device using a sintered phosphor or resin sealing according to Example 5 of the present invention; (b) is a graph showing the relationship between current IF and temperature of a light-emitting device using only a sintered phosphor, resin-sealed, or LED, according to Example 5 of the present invention.

本明細書中の蛍光体の組成式において、各組成式の区切りは読点(、)で区切って表わす。また、カンマ(,)で区切って複数の元素を列記する場合には、列記された元素のうち一種又は二種以上を任意の組み合わせおよび組成で含有していてもよいことを示している。例えば、「(Ca,Sr,Ba)Al:Eu」という組成式は、「CaAl:Eu」と、「SrAl:Eu」と、「BaAl:Eu」と、「Ca1-xSrAl:Eu」と、「Sr1-xBaAl:Eu」と、「Ca1-xBaAl:Eu」と、「Ca1-x-ySrBaAl:Eu」(但し、式中、0<x<1、0<y<1、0<x+y<1である。)とを全て包括的に示しているものとする。 In the compositional formulas of the phosphors in this specification, each compositional formula is delimited by a comma (,). In addition, when a plurality of elements are listed separated by commas (,), it indicates that one or more of the listed elements may be contained in any combination and composition. For example, the composition formula “(Ca, Sr, Ba) Al 2 O 4 :Eu” is composed of “CaAl 2 O 4 :Eu”, “SrAl 2 O 4 :Eu” and “BaAl 2 O 4 :Eu”. and "Ca 1-x Sr x Al 2 O 4 :Eu", "Sr 1-x Ba x Al 2 O 4 : Eu", and "Ca 1-x Ba x Al 2 O 4 : Eu", "Ca 1-xy Sr x Bay Al 2 O 4 :Eu" (where 0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1) and all inclusive shall be as shown in

<焼結蛍光体>
本発明の実施形態に係る焼結蛍光体は、窒化物蛍光体、及びフッ化物無機バインダを含む焼結蛍光体である。好ましくは、窒化物蛍光体がフッ化物無機バインダ中に分散された状態であり、主として結晶性無機バインダ同士が焼結することにより蛍光体を保持する複合体であって、窒化物蛍光体とフッ化物無機バインダが物理的及び/または化学的な結合によって、一体化された複合体である。用いられるフッ化物無機バインダは、少なくとも耐熱性があり、熱伝導率が大きいことが好ましい。
<Sintered phosphor>
A sintered phosphor according to an embodiment of the present invention is a sintered phosphor containing a nitride phosphor and a fluoride inorganic binder. Preferably, the nitride phosphor is dispersed in the fluoride inorganic binder, and the composite retains the phosphor mainly by sintering the crystalline inorganic binders. It is a composite in which a compound inorganic binder is integrated by physical and/or chemical bonding. The fluoride inorganic binder used preferably has at least heat resistance and high thermal conductivity.

本実施形態に係る焼結蛍光体の熱伝導率を確認するための手法としては、定常加熱法、レーザーフラッシュ法、周期加熱法により測定する方法が挙げられる。
焼結蛍光体の熱伝導率は、通常3.0W/(m・K)以上、好ましくは5.0W/(m・K)以上、より好ましくは10.0W/(m・K)以上である。熱伝導率が3.0W/(m・K)より小さいと、強励起光照射による焼結体の温度が上昇し、蛍光体及び周辺部材を劣化させる傾向がある。このため上記範囲が好ましい。
Techniques for confirming the thermal conductivity of the sintered phosphor according to the present embodiment include measurement methods using a constant heating method, a laser flash method, and a periodic heating method.
The thermal conductivity of the sintered phosphor is usually 3.0 W/(m·K) or more, preferably 5.0 W/(m·K) or more, more preferably 10.0 W/(m·K) or more. . If the thermal conductivity is less than 3.0 W/(m·K), the temperature of the sintered body increases due to irradiation with strong excitation light, which tends to deteriorate the phosphor and surrounding members. Therefore, the above range is preferable.

焼結蛍光体の製造方法は特段限定されず、例えば窒化物蛍光体及びフッ化物無機バインダ粒子を主たる原料とし、これらの混合物を圧密・焼結することで、複合体である焼結蛍光体を製造することができる。より具体的には、以下の工程のいずれかを含むことが好ましい。
(工程1)窒化物蛍光体(又はガーネット系蛍光体及び窒化物蛍光体)と無機バインダ粒子を撹拌・混合し、加圧プレス成形し、成形体を焼結する工程
(工程2)窒化物蛍光体(又はガーネット系蛍光体及び窒化物蛍光体)と無機バインダ粒子を撹拌・混合し、加圧プレスと同時に焼結する工程
The method for producing the sintered phosphor is not particularly limited. For example, a nitride phosphor and a fluoride inorganic binder particle are used as main raw materials, and a mixture of these is compacted and sintered to produce a sintered phosphor that is a composite. can be manufactured. More specifically, it preferably includes any of the following steps.
(Step 1) A step of stirring and mixing nitride phosphor (or garnet phosphor and nitride phosphor) and inorganic binder particles, press-molding, and sintering the compact (Step 2) Nitride phosphor A process of stirring and mixing the body (or garnet-based phosphor and nitride phosphor) and inorganic binder particles, and sintering simultaneously with pressure pressing

焼結蛍光体は製作されたままの状態で用いてもよいが、通常所定の厚みでスライスし、更に研削・研磨により所定の厚みプレート状まで加工することで、板状の焼結蛍光体が得られる。研削・研磨条件は、特に限定されるものではないが、例えば、♯800のダイヤモンド砥石で、砥石回転数80rpm、ワーク回転数80rpm、50g/cm2として研磨を行い、プレート状に加工する。最終的な焼結蛍光体の厚みは、下限が、通常30μm以上、好ましくは50μm以上、より好ましくは100μm以上であり、上限が、通常2000μm以下、好ましくは1000μm以下、さらに好ましくは800μm以下、より好ましくは500μm以下である。焼結蛍光体プレートの厚みがこの範囲以下では破損しやすく、一方この範囲を超えると光が透過しにくくなる。
さらに表面を適宜研磨した後、適宜ウエットエッチング処理、ドライウェットエッチング処理等により、凹凸加工を施してもよい。
Although the sintered phosphor may be used as it is manufactured, it is usually sliced into a predetermined thickness, and further processed into a plate of a predetermined thickness by grinding and polishing to obtain a plate-like sintered phosphor. can get. Grinding and polishing conditions are not particularly limited, but for example, polishing is performed with a #800 diamond grindstone at a grindstone rotation speed of 80 rpm, a work rotation speed of 80 rpm, and 50 g/cm 2 , and processed into a plate shape. The final thickness of the sintered phosphor has a lower limit of usually 30 μm or more, preferably 50 μm or more, more preferably 100 μm or more, and an upper limit of usually 2000 μm or less, preferably 1000 μm or less, more preferably 800 μm or less. It is preferably 500 μm or less. If the thickness of the sintered phosphor plate is less than this range, it is likely to break, while if it exceeds this range, it becomes difficult for light to pass through.
Furthermore, after polishing the surface as appropriate, uneven processing may be performed by appropriate wet etching treatment, dry wet etching treatment, or the like.

焼結蛍光体プレートはダイシング等により、光源との組み合わせに適した、任意の形状に加工して使用できる。例えば、円板状であってもよく、矩形板状であってもよい。矩形とする場合には、大きさは特段限定されず、光源に応じて適宜設定することができるが、通常1辺が1mmであり、好ましくは5mm以上であり、また通常10cm以下であり、好ましくは5cm以下である。 The sintered phosphor plate can be processed into an arbitrary shape suitable for combination with a light source by dicing or the like. For example, it may have a disk shape or a rectangular plate shape. In the case of a rectangle, the size is not particularly limited and can be appropriately set according to the light source. is 5 cm or less.

焼結蛍光体は、放熱性の面から熱伝導率のより高い装置内部材との接触面積が大きくなるように固定されることが好ましいが、熱膨張係数差による応力緩和のために焼結蛍光体の一部のみを接着してもよく、もしくは、ザグリ部分に落とし込むようにして設置することで接着固定しない方法も挙げられる。また、焼結蛍光体の熱を放出させるための放熱部材を設置することもできる。 From the viewpoint of heat dissipation, the sintered phosphor is preferably fixed so as to have a large contact area with the internal members having higher thermal conductivity. Only a part of the body may be adhered, or a method that does not adhere and fix by placing it so as to drop it into the counterbore is also available. Also, a heat radiation member for releasing heat from the sintered phosphor can be installed.

本実施形態に係る焼結蛍光体は、色度が変化した場合であっても高い変換効率を維持することが可能である。即ち、波長450nmの青色光で励起したときに焼結蛍光体から出射される光の色度点Cy(CIE-y)と、焼結蛍光体の変換効率CE(Lm/W)とをCy-CE図でプロットした際、Cyが0.25以上0.45以下の範囲で、CE≧100×Cy+120を充足することが好ましい。
CyはCIE表色系におけるyであってこれをx軸とし、変換効率であるCEをy軸としたCy-CE図は、出射光の色度が変化した際の変換効率の推移を示しており、上記範囲を充足することで、焼結蛍光体から出射される光の色度変化に対して高い変換効率を維持することが可能な焼結蛍光体であるといえる。CE≧100×Cy+125を充足することがより好ましい。
上記範囲を充足するためには、焼結蛍光体内のボイドを低減すること、焼結蛍光体内のグレインサイズを小さくすることなどがあげられ、更には焼結の際の昇温温度、焼結時間などの調整が有効である。
The sintered phosphor according to this embodiment can maintain high conversion efficiency even when the chromaticity changes. That is, Cy- When plotted in a CE diagram, it is preferable that Cy is in the range of 0.25 or more and 0.45 or less and CE≧100×Cy+120 is satisfied.
Cy is y in the CIE color system, and the Cy-CE diagram with this as the x-axis and the conversion efficiency CE as the y-axis shows the transition of the conversion efficiency when the chromaticity of the emitted light changes. By satisfying the above range, it can be said that the sintered phosphor is capable of maintaining high conversion efficiency with respect to changes in the chromaticity of light emitted from the sintered phosphor. It is more preferable to satisfy CE≧100×Cy+125.
In order to satisfy the above range, the voids in the sintered phosphor should be reduced, the grain size in the sintered phosphor should be reduced, etc. Furthermore, the temperature rise during sintering and the sintering time Such adjustments are effective.

<窒化物蛍光体>
窒化物蛍光体は、少なくとも発光素子から放出された励起光を吸収して波長変換を行い、発光素子と異なる波長の光を発することを特徴とするものである。また、窒素を蛍光体組成に含む蛍光体であればその種類は特に限定されるものではなく、例えば、ストロンチウム及びケイ素を結晶相に含む窒化物蛍光体(具体的には、SCASN、Sr2Si58)、カルシウム及びケイ素を結晶相に含む窒化物蛍光体(具体的には、SCASN、CASN、CASON)、ストロンチウム、ケイ素、及びアルミニウムを結晶相に含む窒化物蛍光体(具体的には、SCASN)、カルシウム、ケイ素、及びアルミニウムを結晶相に含む窒化物蛍光体(具体的には、SCASN、CASN、CASON)、バリウム、ケイ素を結晶相に含む窒化物蛍光体(具体的にはBSON)が挙げられる。
窒化物蛍光体の別の側面からの分類としては、ランタンニトリドシリケート(具体的に
は、LSN)、アルカリ土類金属ニトリドシリケート(具体的には、Sr2Si58)、アルカリ土類金属ニトリドシリケート(CASN、SCASN、αサイアロン、(Ca,Sr)AlSi47)などが挙げられる。
さらに、具体的には、例えば、
次の一般式で表すことができるβサイアロン;Si6-zAlzz8-z:Eu(式中0<z<4.2)、αサイアロン、
次の一般式で表されるLSN;LnxSiyn:Z(式中Lnは賦活剤として用いる元素を除いた希土類元素である。Zは賦活剤である。2.7≦x≦3.3、5.4≦y≦6.6、10≦n≦12を満たす。)
次の一般式で表されるCASN;CaAlSiN3:Eu、
次の一般式で表すことができるSCASN;(Ca,Sr,Ba,Mg)AlSiN3:Eu及び/又は(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、
次の一般式で表すことができるCASON;(CaAlSiN31-x(Si22O)x:Eu(式中0<x<0.5)、
次の一般式で表すことができるCaAlSi47;Euy(Sr,Ca,Ba)1-y:Al1+xSi4-xx7-x(式中、0≦x<4、0≦y<0.2)、
次の一般式で表すことができるSr2Si58;(Sr,Ca,Ba)2AlxSi5-xx8-x:Eu(式中0≦x≦2)
次の一般式で表すことができるBSON;MxBay(Sr,Ca,Mg,Zn)z6122(式中、MはCr、Mn、Fe、ランタノイド(La、Pm、Gd、Luは除く)から選ばれる付活元素を表し、LはSiを含有する周期律表第4族又は第14族に属する金属元素を表し、x、y、zは、各々独立に下記式を満たす値である。0.03≦x≦0.9、0.9≦y≦2.95、x+y+z=3)等の蛍光体が挙げられる。
これらの蛍光体の中でも、焼結蛍光体にした時の輝度が低下しないという観点からは、構成元素として酸素を含まない窒化物蛍光体(不可避的に混入する酸素は含む)、即ち、LSN、CaAlSiN3、SCASN、Sr2Si58、βサイアロン、BSON等の窒化物蛍光体を用いることが好ましい。
<Nitride phosphor>
Nitride phosphors are characterized by absorbing at least the excitation light emitted from the light emitting element, converting the wavelength of the excited light, and emitting light of a wavelength different from that of the light emitting element. The type of phosphor is not particularly limited as long as it contains nitrogen in the phosphor composition. 5 N 8 ), nitride phosphors containing calcium and silicon in the crystal phase (specifically SCASN, CASN, CASON), nitride phosphors containing strontium, silicon and aluminum in the crystal phase (specifically , SCASN), nitride phosphors containing calcium, silicon, and aluminum in the crystal phase (specifically, SCASN, CASN, CASON), barium, and nitride phosphors containing silicon in the crystal phase (specifically, BSON ).
Another class of nitride phosphors is lanthanum nitridosilicate (specifically LSN), alkaline earth metal nitridosilicate (specifically Sr 2 Si 5 N 8 ), alkaline earth metal nitridosilicates (CASN, SCASN, α-sialon, (Ca, Sr)AlSi 4 N 7 ) and the like.
Furthermore, specifically, for example,
β-sialon which can be represented by the following general formula: Si6 -zAlzOzN8-z : Eu ( where 0<z<4.2),
LSN represented by the following general formula ; .3, 5.4 ≤ y ≤ 6.6, 10 ≤ n ≤ 12.)
CASN represented by the following general formula: CaAlSiN 3 :Eu,
SCASN can be represented by the following general formula: (Ca,Sr,Ba,Mg) AlSiN3 :Eu and/or (Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O) 3 :Eu,
CASON which can be represented by the following general formula: ( CaAlSiN3 ) 1-x ( Si2N2O ) x :Eu (where 0<x<0.5),
CaAlSi 4 N 7 ; Eu y (Sr, Ca, Ba) 1-y : Al 1+x Si 4-x O x N 7-x (where 0≦x<4 , 0≦y<0.2),
Sr2Si5N8 can be represented by the following general formula: ( Sr, Ca, Ba) 2AlxSi5 - xOxN8 - x :Eu (where 0≤x≤2 )
BSON which can be represented by the following general formula : , except for Lu), L represents a metal element belonging to Group 4 or Group 14 of the periodic table containing Si, and x, y, and z each independently represent the following formula: 0.03≦x≦0.9, 0.9≦y≦2.95, and x+y+z=3).
Among these phosphors, from the viewpoint of not decreasing the brightness when made into a sintered phosphor, a nitride phosphor containing no oxygen as a constituent element (including oxygen that is unavoidably mixed), that is, LSN, Nitride phosphors such as CaAlSiN 3 , SCASN, Sr 2 Si 5 N 8 , β-sialon and BSON are preferably used.

焼結蛍光体の全体積に対する窒化物蛍光体の体積分率は、通常1%以上、50%以下である。窒化物蛍光体の体積分率が低すぎると、任意の色度に制御するために蛍光体層を厚くする必要があることから透光性が低下し、体積分率が高すぎると焼結度が低下し透光性も低下するからである。 The volume fraction of the nitride phosphor with respect to the total volume of the sintered phosphor is generally 1% or more and 50% or less. If the volume fraction of the nitride phosphor is too low, it is necessary to increase the thickness of the phosphor layer in order to control the chromaticity to an arbitrary value, resulting in a decrease in translucency. This is because the light transmittance is also lowered due to a decrease in the

<フッ化物無機バインダ>
フッ化物無機バインダは窒化物蛍光体を分散させるマトリックスとして用いられ、結晶質のマトリックスであることが好ましい。マトリックスとしては、フッ化物無機バインダ以外を含んでいてもよいが、結晶性の化合物であることが好ましい。当該フッ化物無機バインダは、発光素子から放出された励起光の一部又は窒化物蛍光体から放出された光の少なくとも一部が透過するものが好ましい。また、窒化物蛍光体から放出される光を効率的に取り出すために、フッ化物無機バインダの屈折率が、蛍光体の屈折率に近いことが好ましい。更に、強励起光照射による生じる発熱に耐え、かつ放熱性を有することが好ましい。また、フッ化物無機バインダを用いることで、焼結蛍光体の成型性が良好となる。
フッ化物無機バインダとしては、具体的には、CaF2(フッ化カルシウム)、MgF2(フッ化マグネシウム)、BaF2(フッ化バリウム)、SrF2(フッ化ストロンチウム)、LaF3(フッ化ランタン)、YF(フッ化イットリウム)、AlF(フッ化アルミニウム)等のアルカリ土類金属、希土類金属のフッ化物や典型金属のフッ化物、及び、これらの複合体からなる群から選ばれる何れか1種以上のものがあげられる。特に好ましくは、CaF2である。
フッ化物無機バインダは、フッ化物無機バインダと同じ組成からなる粒子が物理的及び/または化学的に結合されて構成される。
<Fluoride inorganic binder>
The fluoride inorganic binder is used as a matrix for dispersing the nitride phosphor, and is preferably a crystalline matrix. The matrix may contain a compound other than a fluoride inorganic binder, but is preferably a crystalline compound. The fluoride inorganic binder preferably transmits part of the excitation light emitted from the light emitting element or at least part of the light emitted from the nitride phosphor. In order to efficiently extract light emitted from the nitride phosphor, it is preferable that the refractive index of the fluoride inorganic binder is close to that of the phosphor. Furthermore, it is preferable that the material withstands heat generated by strong excitation light irradiation and has heat dissipation properties. Also, by using a fluoride inorganic binder, the moldability of the sintered phosphor is improved.
Specific examples of fluoride inorganic binders include CaF 2 (calcium fluoride), MgF 2 (magnesium fluoride), BaF 2 (barium fluoride), SrF 2 (strontium fluoride), LaF 3 (lanthanum fluoride ), YF 3 (yttrium fluoride), alkaline earth metals such as AlF 3 (aluminum fluoride), fluorides of rare earth metals, fluorides of typical metals, and complexes thereof One or more types can be mentioned. Especially preferred is CaF2 .
The fluoride inorganic binder is formed by physically and/or chemically bonding particles having the same composition as the fluoride inorganic binder.

焼結蛍光体の全体積に対する窒化物蛍光体とフッ化物無機バインダの合計体積分率は、好ましくは80%以上であり、さらに好ましくは90%以上であり、特に好ましくは95%以上である。合計体積分率が低いと本発明の効果を発揮することができなくなるからである。
また、窒化物蛍光体とフッ化物無機バインダの全体積に対するフッ化物無機バインダの体積分率は、通常50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、また通常99%以下、好ましくは98%以下、より好ましくは97%以下である。
The total volume fraction of the nitride phosphor and fluoride inorganic binder with respect to the total volume of the sintered phosphor is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. This is because if the total volume fraction is low, the effects of the present invention cannot be exhibited.
Further, the volume fraction of the fluoride inorganic binder with respect to the total volume of the nitride phosphor and the fluoride inorganic binder is usually 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and usually 99% or less, preferably is 98% or less, more preferably 97% or less.

フッ化物無機バインダの原料であるフッ化物バインダ粒子は、その体積メジアン径が、通常0.01μm以上、好ましくは0.02μm以上、より好ましくは0.03μm以上、特に好ましくは0.05μm以上であり、また、通常15μm以下、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。フッ化物無機バインダ粒子が上記範囲であることで、焼結温度を低減させることが可能となり、窒化物蛍光体と無機バインダが反応することによる窒化物蛍光体の失活を抑制することができ、焼結蛍光体の内部量子効率の低下を抑制できる。なお、体積メジアン径は、例えば前述のコールターカウンター法で測定でき、その他の代表的な装置としては、レーザー回折粒度分布測定、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)、精密粒度分布測定装置マルチサイザー(ベックマンコールター社製)等を用いて測定する。 The volume median diameter of the fluoride binder particles, which is the raw material of the fluoride inorganic binder, is usually 0.01 μm or more, preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.03 μm or more, and particularly preferably 0.05 μm or more. Also, it is usually 15 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less. When the fluoride inorganic binder particles are within the above range, the sintering temperature can be reduced, and deactivation of the nitride phosphor due to reaction between the nitride phosphor and the inorganic binder can be suppressed, A decrease in the internal quantum efficiency of the sintered phosphor can be suppressed. The volume median diameter can be measured, for example, by the Coulter counter method described above, and other typical devices include laser diffraction particle size distribution measurement, scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), precision particle size Measurement is performed using a distribution measuring device Multisizer (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) or the like.

フッ化物無機バインダ粒子の屈折率nbは、窒化物蛍光体の屈折率npとの比nb/npが、1以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.6以下である。また通常0より大きい値である。屈折率比が1より大きいと、焼結後の光取り出し効率を低下させる傾向がある。このため上記範囲が好ましい。 The ratio nb/np of the refractive index nb of the fluoride inorganic binder particles to the refractive index np of the nitride phosphor is 1 or less, preferably 0.8 or less, more preferably 0.6 or less. It is also usually a value greater than zero. If the refractive index ratio is greater than 1, the light extraction efficiency after sintering tends to decrease. Therefore, the above range is preferable.

フッ化物無機バインダ粒子は、その融点が低いことが好ましい。融点が低いフッ化物無機バインダ粒子を用いることで、焼結温度を低減させることが可能となり、窒化物蛍光体と無機バインダが反応することによる窒化物蛍光体の失活を抑制することができ、焼結蛍光体の内部量子効率の低下を抑制できる。具体的には、融点が1500℃以下であることが好ましい。下限温度は特段限定されず、通常500℃以上である。 The fluoride inorganic binder particles preferably have a low melting point. By using fluoride inorganic binder particles with a low melting point, it is possible to reduce the sintering temperature, suppress the deactivation of the nitride phosphor due to the reaction between the nitride phosphor and the inorganic binder, A decrease in the internal quantum efficiency of the sintered phosphor can be suppressed. Specifically, the melting point is preferably 1500° C. or less. The lower limit temperature is not particularly limited, and is usually 500° C. or higher.

<発光装置>
本発明の実施形態は、焼結蛍光体とガリウムナイトライド系の発光素子を備える発光装置である。
本実施形態に係る発光装置は、少なくとも青色半導体発光素子(青色発光ダイオード、又は、青色半導体レーザー)と、青色光の波長を変換する波長変換部材である本発明の実施形態に係る焼結蛍光体を含有するものである。青色半導体発光素子と焼結蛍光体とは密着していても、離間していてもよく、その間に透明樹脂を備えていてもよく、空間を有していてもよい。図1に模式図として示す様に半導体発光素子1と焼結蛍光体3との間に空間を有する構造であることが好ましい。
<Light emitting device>
An embodiment of the present invention is a light-emitting device comprising a sintered phosphor and a gallium nitride-based light-emitting element.
The light-emitting device according to the present embodiment includes at least a blue semiconductor light-emitting element (blue light-emitting diode or blue semiconductor laser) and a wavelength conversion member for converting the wavelength of blue light. The sintered phosphor according to the embodiment of the present invention contains The blue semiconductor light-emitting element and the sintered phosphor may be in close contact with each other or may be separated from each other, and a transparent resin may be provided between them, or a space may be provided. As shown in FIG. 1 as a schematic diagram, it is preferable to have a structure having a space between the semiconductor light emitting element 1 and the sintered phosphor 3 .

<発光素子>
ガリウムナイトライド系材料は、半導体発光素子(LED)や半導体レーザ(LD)などの発光素子を作製するために現在広く用いられている。主としてサファイア基板を用いてc(+)方向([0001]軸方向)にn型層、p型層を形成し、当該n型層及びp型層間にInGaN系量子井戸発光層が作製されている。光取り出し効率を高めるためにサファイア基板を剥離した垂直構造タイプのLEDや、ワイヤーを使用しないフリップチップタイプのLEDも製作されている。
<Light emitting element>
Gallium nitride-based materials are currently widely used to fabricate light-emitting devices such as semiconductor light-emitting devices (LEDs) and semiconductor lasers (LDs). A sapphire substrate is mainly used to form an n-type layer and a p-type layer in the c(+) direction ([0001] axis direction), and an InGaN-based quantum well light-emitting layer is fabricated between the n-type layer and the p-type layer. . In order to improve the light extraction efficiency, a vertical structure type LED with a peeled sapphire substrate and a flip-chip type LED that does not use wires are also manufactured.

サファイア基板を用いた発光素子は、サファイア基板とガリウムナイトライド系材料と
の格子定数のミスマッチのために、貫通転位の発生が避けられないという課題を有している。そのため、高光密度・大光束の光が求められる場合には、特性および信頼性の確保のために自立ガリウムナイトライド基板を用いて作製された発光素子を用いることが挙げられる。
A light-emitting device using a sapphire substrate has the problem that threading dislocations inevitably occur due to lattice constant mismatch between the sapphire substrate and the gallium nitride-based material. Therefore, when light of high light density and large luminous flux is required, a light-emitting element manufactured using a self-supporting gallium nitride substrate is used in order to ensure characteristics and reliability.

以下、その構成を図1及び図2を用いて説明する。
図2は、本発明の具体的実施形態に係る発光装置の模式図である。
発光装置10は、その構成部材として、少なくとも青色半導体発光素子1と焼結蛍光体3を有する。青色半導体発光素子1は、焼結蛍光体3に含有される蛍光体を励起するための励起光を発する。
The configuration will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram of a light emitting device according to a specific embodiment of the present invention.
The light emitting device 10 has at least a blue semiconductor light emitting element 1 and a sintered phosphor 3 as its constituent members. The blue semiconductor light-emitting device 1 emits excitation light for exciting the phosphor contained in the sintered phosphor 3 .

青色半導体発光素子1は、通常ピーク波長が425nm~475nmの励起光を発し、好ましくはピーク波長が430nm~470nmの励起光を発する。青色半導体発光素子1の数は、装置が必要とする励起光の強さにより適宜設定することが可能である。
一方青色半導体発光素子1の代わりに、紫色半導体発光素子を用いることができる。紫色半導体発光素子は、通常ピーク波長が390nm~425nmの励起光を発し、好ましくはピーク波長が395~415nmの励起光を発する。
The blue semiconductor light-emitting element 1 normally emits excitation light with a peak wavelength of 425 nm to 475 nm, and preferably emits excitation light with a peak wavelength of 430 nm to 470 nm. The number of blue semiconductor light-emitting elements 1 can be appropriately set according to the intensity of excitation light required by the device.
On the other hand, instead of the blue semiconductor light emitting device 1, a violet semiconductor light emitting device can be used. A violet semiconductor light-emitting element normally emits excitation light with a peak wavelength of 390 nm to 425 nm, preferably excitation light with a peak wavelength of 395 to 415 nm.

青色半導体発光素子1は、配線基板2のチップ実装面2aに実装される。配線基板2には、これら青色半導体発光素子1に電極を供給するための配線パターン(図示せず)が形成され、電気回路を構成する。図2中、配線基板2に焼結蛍光体3が載っているように表示されているがこの限りではなく、配線基板2と焼結蛍光体3が他の部材を介して配置されていてもよい。 The blue semiconductor light emitting element 1 is mounted on the chip mounting surface 2a of the wiring board 2. As shown in FIG. A wiring pattern (not shown) for supplying electrodes to these blue semiconductor light emitting elements 1 is formed on the wiring substrate 2 to constitute an electric circuit. In FIG. 2, it is shown that the sintered phosphor 3 is placed on the wiring board 2, but this is not the only option. good.

例えば図1では、配線基板2と焼結蛍光体3が、枠体4を介して配置される。枠体4は、光に指向性を持たせるために、テーパ状になっていてもよい。また、枠体4は反射材であってもよい。
発光装置10の発光効率を向上させる観点から、配線基板2は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有し、かつ、反射率が高いことが好ましいが、配線基板2のチップ実装面上で青色半導体発光素子1の存在しない面上、もしくは配線基板2と焼結蛍光体3を接続する他の部材の内面の少なくとも一部に反射率の高い反射板を設ける事もできる。
For example, in FIG. 1, the wiring board 2 and the sintered phosphor 3 are arranged with the frame 4 interposed therebetween. The frame 4 may be tapered in order to give directivity to the light. Moreover, the frame 4 may be a reflective material.
From the viewpoint of improving the luminous efficiency of the light-emitting device 10, the wiring board 2 preferably has excellent electrical insulation, good heat dissipation, and high reflectance. It is also possible to provide a reflector with a high reflectance on the surface on which the blue semiconductor light emitting element 1 does not exist, or on at least part of the inner surface of another member that connects the wiring board 2 and the sintered phosphor 3 .

焼結蛍光体3は、青色半導体発光素子1が発する入射光の一部を波長変換し、入射光とは異なる波長の出射光を放射する。焼結蛍光体3は、無機バインダと窒化物蛍光体を含有する。窒化物蛍光体(図示せず)、又は黄色若しくは緑色に発光するガーネット系蛍光体及び赤色に発光する窒化物蛍光体、の種類は特段限定されず、発光装置が白色発光装置であれば、半導体発光素子の励起光の種類に合わせて、白色光を発するように蛍光体の種類を適宜調整すればよい。 The sintered phosphor 3 wavelength-converts part of the incident light emitted by the blue semiconductor light-emitting element 1 and emits emitted light having a wavelength different from that of the incident light. The sintered phosphor 3 contains an inorganic binder and a nitride phosphor. The type of nitride phosphor (not shown), or a garnet phosphor that emits yellow or green light and a nitride phosphor that emits red light is not particularly limited, and if the light emitting device is a white light emitting device, a semiconductor The type of phosphor may be appropriately adjusted so as to emit white light according to the type of excitation light of the light emitting element.

半導体発光素子が青色半導体発光素子である場合、窒化物蛍光体として黄色蛍光体を用い、かつ窒化物蛍光体として赤色蛍光体を用いることで、白色光を発する発光装置とすることができる。蛍光体として、ガーネット系蛍光体を用いてもよい。また、焼結蛍光体3は、青色半導体発光素子1との間に距離を有することが好ましい。焼結蛍光体3と青色半導体発光素子1との間は、空間であってもよく、透明樹脂が備えられていてもよい。このように、焼結蛍光体3と青色半導体発光素子1との間に距離を有する態様により、青色半導体発光素子1が発する熱によって焼結蛍光体3及び焼結蛍光体に含まれる蛍光体の劣化を抑制することができる。青色半導体発光素子1と焼結蛍光体3との間の距離は、10μm以上が好ましく、100μm以上がさらに好ましく、1.0mm以上が特に好ましい、一方1.0m以下が好ましく、500mm以下がさらに好ましく、100mm以下が特に好ましい。 When the semiconductor light-emitting element is a blue semiconductor light-emitting element, a light-emitting device that emits white light can be obtained by using a yellow phosphor as the nitride phosphor and a red phosphor as the nitride phosphor. A garnet-based phosphor may be used as the phosphor. Moreover, it is preferable that the sintered phosphor 3 has a distance from the blue semiconductor light-emitting element 1 . A space may be provided between the sintered phosphor 3 and the blue semiconductor light-emitting element 1, and a transparent resin may be provided. In this way, the sintered phosphor 3 and the phosphor contained in the sintered phosphor are heated by the heat emitted by the blue semiconductor light emitting device 1 due to the distance between the sintered phosphor 3 and the blue semiconductor light emitting device 1 . Deterioration can be suppressed. The distance between the blue semiconductor light-emitting element 1 and the sintered phosphor 3 is preferably 10 μm or more, more preferably 100 μm or more, and particularly preferably 1.0 mm or more, while it is preferably 1.0 m or less, and more preferably 500 mm or less. , 100 mm or less are particularly preferred.

本実施形態に係る発光装置は、白色光を放射する発光装置であることが好ましい。白色光を放射する発光装置は、発光装置から放射される光が、光色の黒体輻射軌跡からの偏差duvが-0.0200~0.0200であることが好ましい。
このように白色光を出射する発光装置は、照明装置に好適に備えられる。本実施形態に係る発光装置は、発光時の光束・色度等の温度変化が小さいことが望ましい。蛍光体にLSN、LYSNを使用した焼結蛍光体を使用することで、200℃環境下でも変換効率の低下を10%程度に抑制した発光装置を提供できる。
The light emitting device according to this embodiment is preferably a light emitting device that emits white light. A light-emitting device that emits white light preferably has a deviation duv of -0.0200 to 0.0200 from the black body radiation locus of the light emitted from the light-emitting device.
A light-emitting device that emits white light in this manner is preferably provided in a lighting device. In the light emitting device according to the present embodiment, it is desirable that temperature changes in luminous flux, chromaticity, etc. during light emission are small. By using sintered phosphors using LSN and LYSN as phosphors, it is possible to provide a light-emitting device in which a decrease in conversion efficiency is suppressed to about 10% even in a 200° C. environment.

本実施形態に係る発光装置は、焼結蛍光体のうち光源の発光面に対して光の出射方向鉛直上の領域において、領域温度200℃以上で1000時間駆動した時の変換効率の低下が10%未満であることが好ましい。また、焼結蛍光体のうち光源の発光面に対して光の出射方向鉛直上の領域において、領域温度200℃以上で1000時間駆動した時の色度点の変化が5/1000以下であることが好ましい。このような範囲にある発光装置は、長時間の高温下での使用後も輝度が低下せず、また色ズレが小さいといった、信頼性が高い発光装置であり、好ましい。
図10に示す焼結蛍光体3において、光源である青色半導体発光素子1の発光面に対して光の出射方向鉛直上の領域は破線6で示される。この領域は半導体発光素子やレーザーなどの光源から出射される光の強度が高い領域であり、焼結蛍光体の劣化が最も生じやすい領域である。本実施形態では、このような焼結蛍光体の劣化が最も生じやすい領域であっても、領域温度200℃以上で1000時間駆動した時の変換効率の低下が10%未満であったり、色度点の変化が5/1000以下であるような高性能の発光装置を提供できる。
In the light-emitting device according to the present embodiment, the reduction in conversion efficiency after driving for 1000 hours at a region temperature of 200° C. or higher in the region of the sintered phosphor perpendicular to the light emitting surface of the light source in the direction of light emission is 10%. % is preferred. In addition, in the region of the sintered phosphor that is perpendicular to the light emitting surface of the light source in the light emitting direction, the change in chromaticity point after driving for 1000 hours at a region temperature of 200 ° C. or higher is 5/1000 or less. is preferred. A light-emitting device within such a range is preferable because it is a highly reliable light-emitting device in which luminance does not decrease even after long-term use at high temperature and color shift is small.
In the sintered phosphor 3 shown in FIG. 10, a dashed line 6 indicates a region perpendicular to the light emitting surface of the blue semiconductor light emitting element 1, which is the light source, in the light emitting direction. This region is a region where the intensity of light emitted from a light source such as a semiconductor light emitting device or a laser is high, and is the region where deterioration of the sintered phosphor is most likely to occur. In the present embodiment, even in the region where deterioration of the sintered phosphor is most likely to occur, the reduction in conversion efficiency after driving for 1000 hours at a region temperature of 200 ° C. or higher is less than 10%, and the chromaticity It is possible to provide a high-performance light-emitting device with a point variation of 5/1000 or less.

<照明装置>
本発明の別の実施形態は、上記発光装置を備える照明装置である。
上記のように、発光装置からは高い全光束が出射されるため、全光束の高い照明器具を得ることが出来る。照明器具は、消灯時に焼結蛍光体の色が目立たないように、発光装置中の焼結蛍光体を覆う拡散部材を配置することが好ましい。
<Lighting device>
Another embodiment of the present invention is a lighting device comprising the above light emitting device.
As described above, since a high total luminous flux is emitted from the light emitting device, a lighting fixture with a high total luminous flux can be obtained. The luminaire preferably has a diffusion member that covers the sintered phosphor in the light emitting device so that the color of the sintered phosphor is inconspicuous when the light is turned off.

<画像表示装置>
本発明の別の実施形態は、上記発光装置を備える画像表示装置である。
上記発光装置を画像表示装置の光源として用いる場合には、その画像表示装置の具体的構成に制限は無いが、カラーフィルタとともに用いることが好ましい。例えば、画像表示装置として、カラー液晶表示素子を利用したカラー画像表示装置とする場合は、上記発光装置をバックライトとし、液晶を利用した光シャッターと赤、緑、青の画素を有するカラーフィルタとを組み合わせることにより画像表示装置を形成することができる。
<Image display device>
Another embodiment of the present invention is an image display device comprising the above light emitting device.
When the light emitting device is used as a light source of an image display device, the specific configuration of the image display device is not limited, but it is preferably used together with a color filter. For example, when a color image display device using a color liquid crystal display element is used as the image display device, the light emitting device is used as a backlight, and an optical shutter using liquid crystal and a color filter having red, green, and blue pixels are used. can be combined to form an image display device.

<車両用表示灯>
本発明の別の実施形態は、上記発光装置を備える車両用表示灯である。
車両用表示灯に用いる発光装置は、白色光を放射する発光装置であることが好ましい。白色光を放射する発光装置は、発光装置から放射される光が、光色の黒体輻射軌跡からの偏差duvが-0.0200~0.0200であり、かつ色温度が5000K以上、30000K以下であることが好ましい。
車両用表示灯は、車両のヘッドランプ、サイドランプ、バックランプ、ウインカー、ブレーキランプ、フォグランプなど、他の車両や人等に対して何らかの表示を行う目的で車両に備えられた照明を含む。
<Vehicle indicator light>
Another embodiment of the present invention is a vehicle indicator light comprising the above light emitting device.
It is preferable that the light-emitting device used for the vehicle indicator lamp is a light-emitting device that emits white light. A light-emitting device that emits white light has a deviation duv of -0.0200 to 0.0200 from the blackbody radiation locus of light color and a color temperature of 5000 K or more and 30000 K or less. is preferably
The vehicular indicator lamps include lights provided in a vehicle for the purpose of giving some kind of indication to other vehicles, people, etc., such as headlamps, side lamps, back lamps, turn signals, brake lamps, and fog lamps of the vehicle.

次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例に
よって限定されるものではない。
{測定方法}
(光学特性)
発光面強度2W/mm2の光が照射可能なLEDチップ(ピーク波長450nm)から発光させた青色光を照射することで焼結蛍光体の発光を得ることができる発光装置を作製した。その装置から発光スペクトルを1m積分球(Labspher社製)および分光器MC-9800(大塚電子社製)を用いて観測し、発光面強度2W/mm2の光で励起した際の色温度、色度座標、光束(lumen)を計測した。さらに、光束(lumen)とLEDチップの照射エネルギー(W)から変換効率(lm/W)を各強度で算出した。
Specific embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
{Measuring method}
(optical properties)
A light-emitting device capable of obtaining light emission from a sintered phosphor was produced by irradiating blue light emitted from an LED chip (peak wavelength 450 nm) capable of emitting light with an emission surface intensity of 2 W/mm 2 . The emission spectrum from the device was observed using a 1 m integrating sphere (manufactured by Labspher) and a spectrometer MC-9800 (manufactured by Otsuka Electronics). Degree coordinates and luminous flux (lumen) were measured. Furthermore, the conversion efficiency (lm/W) was calculated for each intensity from the luminous flux (lumen) and the irradiation energy (W) of the LED chip.

また、発光面強度1W/mm2の光が照射可能なLEDチップ(ピーク波長450nm)を4つ配置し、最小□2mmサイズの焼結蛍光体を組み合わせて発光を得ることができる発光装置を作製した。その装置から発光スペクトルを1m積分球(Labspher社製)および分光器MC-9800(大塚電子社製)を用いて観測し、発光面強度を変化させながら励起した際の色温度、色度座標、光束(lumen)を計測した。さらに、光束(lumen)とLEDチップの照射エネルギー(W)から変換効率(lm/W)を各強度で算出した。 In addition, a light emitting device capable of emitting light was fabricated by arranging four LED chips (peak wavelength 450 nm) capable of emitting light with a light emitting surface intensity of 1 W/mm 2 and combining sintered phosphors with a minimum square size of 2 mm. did. The emission spectrum from the device was observed using a 1 m integrating sphere (manufactured by Labspher) and a spectrometer MC-9800 (manufactured by Otsuka Electronics), and the color temperature, chromaticity coordinates, and color temperature when excited while changing the light emitting surface intensity. Lumen was measured. Furthermore, the conversion efficiency (lm/W) was calculated for each intensity from the luminous flux (lumen) and the irradiation energy (W) of the LED chip.

(信頼性)
発光面強度1W/mm2の光が照射可能なLEDチップ(ピーク波長450nm)を4つ配置し、□3mmサイズの焼結蛍光体を組み合わせて発光を得ることができる発光装置を作製した。その装置を1,000時間まで駆動して、光束(lumen)および色度座標の変化を計測した。焼結蛍光体の特性を調べるため、装置から焼結蛍光体のみ取り出して別の装置に組み込み、発光スペクトルをLabspher社製1m積分球、および大塚電子社製分光器MC-9800用いて観測した。
(reliability)
Four LED chips (peak wavelength: 450 nm) capable of emitting light with a light emitting surface intensity of 1 W/mm 2 were arranged, and a sintered phosphor with a square size of 3 mm was combined to produce a light emitting device capable of emitting light. The device was driven for up to 1,000 hours and changes in lumen and chromaticity coordinates were measured. In order to examine the characteristics of the sintered phosphor, only the sintered phosphor was taken out from the apparatus and incorporated into another apparatus, and the emission spectrum was observed using a 1 m integrating sphere manufactured by Labspher and a spectrometer MC-9800 manufactured by Otsuka Electronics.

[焼結蛍光体の製造方法]
(製造例1)
焼結蛍光体のフッ化物無機バインダ材料として、CaF2粉末(高純度化学研究所)を10.0g用い、蛍光体として、LSN蛍光体(La3Si611:Ce)を焼結体中の蛍光体濃度が5体積%となるように秤量し、混合した。これらの粉末に3mmΦのアルミナビーズ50gを加え、ボールミルによって6時間乾式混合した後、篩分け(目開き90μmの篩)し、焼結用蛍光体原料に供した。
[Manufacturing method of sintered phosphor]
(Production example 1)
10.0 g of CaF 2 powder (Kojundo Chemical Laboratory) was used as the fluoride inorganic binder material of the sintered phosphor, and LSN phosphor (La 3 Si 6 N 11 :Ce) was used as the phosphor in the sintered body. were weighed and mixed so that the concentration of the phosphor was 5% by volume. 50 g of alumina beads of 3 mmΦ were added to these powders, dry-mixed for 6 hours by a ball mill, sieved (sieve with an opening of 90 μm), and used as a phosphor raw material for sintering.

この原料2.0gを上部パンチ、下部パンチと円柱状ダイからなる一軸プレス用ダイ(ステンレス製、Φ20mm)にセット後、30MPaのプレス加圧をかけ、5min保持後、Φ20mm、厚さ3mmのペレットを得た。
得られたペレットを真空ラミネートパックし、冷間静水圧成形(CIP)装置(日機装 ラバープレス)に導入し、300MPaで1min加圧した。この後、焼成炉(管状炉)(入江製作所 管状炉IRH)に導入し、10℃/minで1200℃まで昇温し、60min保持後、炉冷し、Φ20mm、厚さ3mmの焼結体を得た。
After setting 2.0 g of this raw material in a uniaxial press die (made of stainless steel, Φ20 mm) consisting of an upper punch, a lower punch, and a cylindrical die, a press pressure of 30 MPa is applied, and after holding for 5 minutes, pellets of Φ20 mm and a thickness of 3 mm got
The obtained pellets were vacuum laminated packed, introduced into a cold isostatic pressing (CIP) device (Nikkiso Rubber Press), and pressurized at 300 MPa for 1 minute. After that, it is introduced into a firing furnace (tubular furnace) (Irie Seisakusho tubular furnace IRH), heated to 1200 ° C. at 10 ° C./min, held for 60 min, and then cooled in the furnace to produce a sintered body with a diameter of 20 mm and a thickness of 3 mm. Obtained.

得られたΦ20mm、厚さ5mmの焼結蛍光体から、ダイヤモンドカッターで厚み0.5mm程度に切断し、さらにグラインダー研削を用いて、Φ20mm、厚み0.2mmの板状焼結蛍光体を作製した。また、当該板状焼結蛍光体を□3mmサイズに切り出した焼結蛍光体を作製した。 The obtained sintered phosphor having a diameter of 20 mm and a thickness of 5 mm was cut with a diamond cutter into pieces having a thickness of about 0.5 mm. . Also, a sintered phosphor was produced by cutting the plate-shaped sintered phosphor into a size of □3 mm.

(製造例2)
蛍光体として、LYSN蛍光体((La,Y)3Si611:Ce)を用いたことと焼結体中の蛍光体濃度が6体積%となるように秤量し、混合した以外は、製造例1と同様にし
て焼結蛍光体を作製した。
(Production example 2)
Except that the LYSN phosphor ((La, Y) 3 Si 6 N 11 :Ce) was used as the phosphor and the phosphor concentration in the sintered body was weighed and mixed so that the concentration was 6% by volume. A sintered phosphor was produced in the same manner as in Production Example 1.

(製造例3)
蛍光体として、YAG蛍光体(Y3Al512:Ce)を用いたこと以外は、製造例1と同様にして焼結蛍光体を作製した。
(Production example 3)
A sintered phosphor was produced in the same manner as in Production Example 1, except that a YAG phosphor (Y 3 Al 5 O 12 :Ce) was used as the phosphor.

{発光装置の製造および評価}
<実施例1>
(焼結蛍光体部の変換効率)
図6に示すように垂直構造型LED(□1mm)をパッケージにAuSn共晶半田を介して実装し、パッケージのリフレクターの高さと同じ位置(LEDチップ表面から約0.35mm離れた位置)に製造例1の焼結蛍光体を設置して光学特性の評価を実施した。
{Manufacture and evaluation of light-emitting device}
<Example 1>
(Conversion efficiency of sintered phosphor portion)
As shown in Fig. 6, a vertical structure type LED (1 mm square) is mounted in a package via AuSn eutectic solder, and manufactured at the same position as the package reflector (a position about 0.35 mm away from the LED chip surface). The sintered phosphor of Example 1 was installed and the optical properties were evaluated.

また、図7に示すように垂直構造型LED(□1mm)をパッケージにAuSn共晶半田を介して2直2並列で実装し、LEDチップ表面上約2.5mmの位置に厚さ1mmアルミニウム製サンプルホルダーを設置し(図9参照)、サンプルホルダーの最もLED発光密度が高くなる位置に形成されたφ2mmの絞り上に製造例1の焼結蛍光体を設置して、LEDの光量に対する焼結蛍光体の特性を確認した。 Also, as shown in FIG. 7, a vertical structure type LED (□ 1 mm) was mounted on the package in 2-series and 2-parallel via AuSn eutectic solder. A sample holder is installed (see FIG. 9), and the sintered phosphor of Production Example 1 is installed on a φ2 mm diaphragm formed at the position where the LED emission density is highest on the sample holder, and sintering for the light intensity of the LED The properties of the phosphor were confirmed.

Figure 0007147138000001
Figure 0007147138000001

表1および図3に示すが如く、本発明における焼結蛍光体は、有機バインダでは変形や割れ等の問題が発生しやすい光密度においても、高い変換効率を維持しうる。そのため、本発明の発光装置は、耐久性および耐熱性に優れる。 As shown in Table 1 and FIG. 3, the sintered phosphor of the present invention can maintain high conversion efficiency even at light densities at which problems such as deformation and cracking tend to occur with organic binders. Therefore, the light-emitting device of the present invention is excellent in durability and heat resistance.

<実施例2>
(焼結蛍光体部の光学特性)
図6に示すように、垂直構造型LED(□1mm)をパッケージにAuSn共晶半田を介して実装し、パッケージのリフレクター上(LEDチップ表面から約0.35mmの位置)に厚さ2mmのアルミニウム製サンプルホルダーを設置し(図9参照)、サンプルホルダーの最もLED発光密度が高くなる位置に形成されたφ2mmの絞り上に製造例1の焼結蛍光体を設置して光学特性の評価を実施した。
結果を図4に示す。波長450nmの青色光で励起したときの色度点Cyと焼結蛍光体の変換効率CE(Lm/W)をCy-CE図でプロットした際、Cy=0.35付近ではCEとCyに相関が見られる。本実施形態で使用される焼結蛍光体は、Cyが0.25以上0.45以下の範囲で、y=100×Cy+120で表される値よりも高い変換効率を示す。
<Example 2>
(Optical Characteristics of Sintered Phosphor Portion)
As shown in Fig. 6, a vertical structure type LED (square 1 mm) was mounted in a package via AuSn eutectic solder, and a 2 mm thick aluminum foil was placed on the reflector of the package (at a position approximately 0.35 mm from the surface of the LED chip). (see Fig. 9), and the sintered phosphor of Production Example 1 was placed on a φ2 mm diaphragm formed at the position of the sample holder where the LED emission density is the highest, and the optical characteristics were evaluated. did.
The results are shown in FIG. When the chromaticity point Cy when excited by blue light with a wavelength of 450 nm and the conversion efficiency CE (Lm/W) of the sintered phosphor are plotted in the Cy-CE diagram, there is a correlation between CE and Cy near Cy = 0.35. can be seen. The sintered phosphor used in this embodiment exhibits conversion efficiency higher than the value represented by y=100×Cy+120 when Cy is in the range of 0.25 to 0.45.

<実施例3>
(発光装置の製造方法)
連続点灯用として、図7に示すように垂直構造型LED(□1mm)をパッケージにAuSn共晶半田を介して2直2並列で実装し、LEDチップ表面上約2.5mmの位置に厚さ2mmアルミナ製サンプルホルダーを設置し(図9参照)、サンプルホルダーの最も
LED発光密度が高くなる位置に形成されたφ2.8mmの絞り上に製造例1の焼結蛍光体を設置した。LEDパッケージはアルミニウム製ヒートシンク(100x100x40mm)上に熱伝導グリスを介して設置した。
<Example 3>
(Method for manufacturing light-emitting device)
For continuous lighting, as shown in Fig. 7, vertically structured LEDs (square 1 mm) were mounted in a package in two series and two parallel via AuSn eutectic solder, and a thickness of about 2.5 mm was mounted on the surface of the LED chip. A sample holder made of 2 mm alumina was placed (see FIG. 9), and the sintered phosphor of Production Example 1 was placed on a diaphragm of φ2.8 mm formed at a position of the sample holder where the LED emission density is highest. The LED package was placed on an aluminum heat sink (100×100×40 mm) via heat conductive grease.

(焼結蛍光体部の信頼性試験)
図6に示すように、垂直構造型LED(□1mm)をパッケージにAuSn共晶半田を介して実装し、パッケージのリフレクター上(LEDチップ表面から約0.35mmの位置)に厚さ2mmのアルミニウム製サンプルホルダーを設置し(図9参照)、サンプルホルダーの最もLED発光密度が高くなる位置に形成されたφ2mmの絞り上に、発光装置から取り出した焼結蛍光体を設置して光学評価を実施した。
連続点灯用の発光装置において、LED1個当たりの電流を1,000mAとして10分経過した時の各部位の温度は下表2の通り。この条件下で1,000時間までの点灯試験を実施した。尚、PKGとはパッケージのことである。
(Reliability test of sintered phosphor part)
As shown in Fig. 6, a vertical structure type LED (square 1 mm) was mounted in a package via AuSn eutectic solder, and a 2 mm thick aluminum foil was placed on the reflector of the package (at a position approximately 0.35 mm from the surface of the LED chip). A sintered phosphor taken out from the light-emitting device was placed on a φ2mm diaphragm formed at the position of the sample holder where the LED emission density is highest (see Fig. 9), and optical evaluation was performed. did.
In the light emitting device for continuous lighting, the temperature of each part after 10 minutes with a current of 1,000 mA per LED is shown in Table 2 below. A lighting test up to 1,000 hours was conducted under these conditions. PKG is a package.

Figure 0007147138000002
Figure 0007147138000002

表2および図5に示すが如く、焼結蛍光体部分の温度が有機バインダでは使用上問題が発生する温度域に達している環境下で1,000時間まで通電を実施したところ、色度点Cx:-1/1000未満、Cy:-3/1000程度、光束維持率:約93%と問題無く動作したことから、本発明の発光装置は長時間の使用にも安定した特性を発揮できる。 As shown in Table 2 and FIG. 5, the chromaticity point Cx: less than -1/1000, Cy: about -3/1000, and luminous flux maintenance factor: about 93%.

<実施例4>
(焼結蛍光体部の温度特性)
図11に示すように、光源をオーブン外に設置して、光ファイバーを用いてオーブン内部に設置された製造例1、製造例2又は製造例3で製造した焼結蛍光体へ導光することで、温度が変化した場合の焼結蛍光体部のみの光学特性の評価を実施した。図11(a)の装置を用いて、焼結蛍光体の反射光スペクトルを測定した(反射測定)。図11(b)の装置を用いて、焼結蛍光体の透過光スペクトルを測定した(透過測定)。
次に、オーブン内部の温度を室温から250℃まで昇温した際の、光ファイバー出射端での励起光密度0.16mW/mm、パルス幅1msec、光ファイバー出射端から焼結蛍光体までの距離を約1.1mmとした時の発光スペクトルの変化を測定した。昇温開始前の発光効率を1として、昇温後の光束維持率の結果を図12に示す。なお、LSNおよびLYSNと表示された本実施形態で使用される焼結蛍光体は、150℃で室温比約95%、250℃でも室温比80%以上の光束維持率があった。
また、製造例1で用いたものと同一のLSN蛍光体を、焼結蛍光体、未加工のもの(粉体)、又は樹脂封止した焼結蛍光体(高耐熱性樹脂中に蛍光体を包埋)として、同条件で温度が変化した場合の光束維持率を評価した。その結果を図13(a)に示す。さらに、温度が変化した場合の色度座標の変化を評価した。その結果を図13(b)、(c)に示す。
図13に示すように、同一蛍光体であっても、本実施形態で使用される焼結蛍光体に加工することで、光束維持率および色度点変化の改善傾向が見られる。
<Example 4>
(Temperature characteristics of sintered phosphor part)
As shown in FIG. 11, by installing a light source outside the oven and guiding the light to the sintered phosphor produced in Production Example 1, Production Example 2, or Production Example 3 installed inside the oven using an optical fiber. , the optical characteristics of only the sintered phosphor portion were evaluated when the temperature was changed. The reflected light spectrum of the sintered phosphor was measured using the apparatus shown in FIG. 11(a) (reflection measurement). Using the apparatus of FIG. 11(b), the transmitted light spectrum of the sintered phosphor was measured (transmission measurement).
Next, when the temperature inside the oven is raised from room temperature to 250° C., the excitation light density at the optical fiber output end is 0.16 mW/mm 2 , the pulse width is 1 msec, and the distance from the optical fiber output end to the sintered phosphor is Changes in the emission spectrum were measured when the thickness was about 1.1 mm. Assuming that the luminous efficiency before the temperature rise is 1, the results of the luminous flux maintenance factor after the temperature rise are shown in FIG. The sintered phosphors labeled LSN and LYSN and used in this embodiment had a luminous flux maintenance factor of about 95% at 150° C. compared to room temperature and 80% or more at 250° C. compared to room temperature.
In addition, the same LSN phosphor as used in Production Example 1 was used as a sintered phosphor, an unprocessed one (powder), or a resin-encapsulated sintered phosphor (a phosphor in a highly heat-resistant resin). Embedding), the luminous flux maintenance factor was evaluated when the temperature was changed under the same conditions. The results are shown in FIG. 13(a). Furthermore, the change in chromaticity coordinates was evaluated when the temperature was changed. The results are shown in FIGS. 13(b) and 13(c).
As shown in FIG. 13, even if the same phosphor is used, by processing it into the sintered phosphor used in this embodiment, there is a tendency to improve the luminous flux maintenance factor and the chromaticity point change.

<実施例5>
(焼結蛍光体部の熱伝導)
図14に示すように、製造例1で作製した焼結蛍光体、または、製造例1で用いたものと同一のLSN蛍光体をシリコーン樹脂中に包埋して作製した蛍光体シート(樹脂封止)を、Thin GaNタイプ・□1mmサイズのLEDの直上に貼り合わせた時の光学特性の評価および温度測定を実施した。光学特性は積分球全光束測定システムを用いて点灯10秒後に測定して評価した。また、温度測定はサーモグラフィを用いて点灯してから約30秒後の発光部の値を読み取った。
その結果を図15(a)および(b)に示す。図15(a)より、樹脂封止(蛍光体シート)と比較して焼結蛍光体は電流IFが大きくなっても相対光束は低下しないことが分かる。また、図15(b)より、樹脂封止(蛍光体シート)と比較して焼結蛍光体は温度上昇が抑制されていることが分かる。
<Example 5>
(Heat conduction of sintered phosphor part)
As shown in FIG. 14, a phosphor sheet produced by embedding the sintered phosphor produced in Production Example 1 or the same LSN phosphor as that used in Production Example 1 in silicone resin (resin-encapsulated phosphor sheet) ) was laminated directly above a thin GaN type/square 1 mm size LED, and the optical characteristics were evaluated and the temperature was measured. Optical properties were evaluated by measuring 10 seconds after lighting using an integrating sphere total luminous flux measurement system. For temperature measurement, a thermography was used to read the value of the light-emitting part about 30 seconds after lighting.
The results are shown in FIGS. 15(a) and (b). From FIG. 15(a), it can be seen that the sintered phosphor does not lower the relative luminous flux even if the current IF increases compared to the case of resin sealing (phosphor sheet). Also, from FIG. 15(b), it can be seen that the sintered phosphor suppresses the temperature rise as compared with the case of resin sealing (phosphor sheet).

10 発光装置
1 青色半導体発光素子
2 配線基板
2a チップ実装面
3 板状焼結蛍光体
4 枠体
5 サンプルホルダー
6 光の出射方向鉛直上の領域
LED 半導体発光素子
PKG パッケージ
10 Light-emitting device 1 Blue semiconductor light-emitting element 2 Wiring substrate 2a Chip mounting surface 3 Plate-like sintered phosphor 4 Frame 5 Sample holder 6 Area vertically above light emission direction LED Semiconductor light-emitting element PKG Package

Claims (9)

構成元素として酸素を含まない窒化物蛍光体(不可避的に混入する酸素は含む)、及び結晶性のフッ化物無機バインダを含む焼結蛍光体と、光源としてガリウムナイトライド系LED又はレーザーとを備え、
前記フッ化物無機バインダの結晶系は立方晶であり、
前記焼結蛍光体は、前記光源の光の少なくとも一部を吸収して、光源と異なる波長を有する光を発することを特徴とする、発光装置。
Equipped with a nitride phosphor that does not contain oxygen as a constituent element (including oxygen that is unavoidably mixed) , a sintered phosphor containing a crystalline fluoride inorganic binder, and a gallium nitride LED or laser as a light source. ,
The crystal system of the fluoride inorganic binder is cubic,
A light-emitting device, wherein the sintered phosphor absorbs at least part of the light from the light source and emits light having a wavelength different from that of the light source.
前記焼結蛍光体に含まれる窒化物蛍光体が、次の一般式で表されるLSN;LnSi:Z(式中Lnは賦活剤として用いる元素を除いた希土類元素である。Zは賦活剤である。2.7≦x≦3.3、5.4≦y≦6.6、10≦n≦12を満たす。)、CaAlSiN、次の一般式で表されるSCASN;(Ca,Sr,Ba,Mg)AlSiN:Eu及び/又は(Ca,Sr,Ba)AlSi :Eu、並びに次の一般式で表されるSrSi;(Sr,Ca,Ba) Si :Euからなる群から選択される窒化物蛍光体のうち少なくとも1種を含む、請求項1に記載の発光装置。 The nitride phosphor contained in the sintered phosphor is LSN represented by the following general formula; Z is an activator satisfying 2.7≦x≦3.3, 5.4≦y≦6.6, and 10≦n≦12) , CaAlSiN 3 , SCASN represented by the following general formula: (Ca, Sr, Ba, Mg) AlSiN 3 :Eu and/or (Ca, Sr, Ba) AlSiN 3 :Eu, and Sr 2 Si 5 N 8 represented by the following general formula; (Sr, Ca , Ba ) 2Si5N8 : Eu . 前記焼結蛍光体が矩形である、請求項1又は2に記載の発光装置。 3. A light emitting device according to claim 1 or 2, wherein the sintered phosphor is rectangular. 前記焼結蛍光体は、波長450nmの青色光で励起したときに焼結蛍光体から出射される光の色度点Cyと、焼結蛍光体の変換効率CE(Lm/W)とをCy-CE図でプロットした際、Cyが0.25以上0.45以下の範囲で、CE≧100×Cy+120を充足する、請求項1~3のいずれか一項に記載の発光装置。 For the sintered phosphor, Cy- 4. The light-emitting device according to claim 1, which satisfies CE≧100×Cy+120 when Cy is in the range of 0.25 to 0.45 when plotted in a CE diagram. 前記焼結蛍光体のうち光源の発光面に対して光の出射方向鉛直上の領域において、領域温度200℃以上で1000時間駆動した時の変換効率の低下が10%未満であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の発光装置。 A decrease in conversion efficiency of the sintered phosphor is less than 10% when driven for 1000 hours at a region temperature of 200 ° C. or higher in a region perpendicular to the light emitting surface of the light source in the light emitting direction. The light-emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein 前記焼結蛍光体のうち光源の発光面に対して光の出射方向鉛直上の領域において、領域温度200℃以上で1000時間駆動した時の色度点の変化が5/1000以下であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の発光装置。 A change in chromaticity point when driven for 1000 hours at a region temperature of 200° C. or higher in a region of the sintered phosphor perpendicular to the light emitting surface of the light source in the light emitting direction is 5/1000 or less. A light-emitting device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that. 請求項1~6のいずれか一項に記載の発光装置を備えることを特徴とする、照明装置。 An illumination device comprising the light emitting device according to any one of claims 1 to 6. 請求項1~6のいずれか一項に記載の発光装置を備えることを特徴とする、画像表示装置。 An image display device comprising the light emitting device according to any one of claims 1 to 6. 請求項1~6のいずれか一項に記載の発光装置を備えることを特徴とする、車両用表示灯。 A vehicle indicator lamp comprising the light emitting device according to any one of claims 1 to 6.
JP2017144585A 2016-07-27 2017-07-26 Light-emitting device, lighting device, image display device, and vehicle indicator light Active JP7147138B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016147809 2016-07-27
JP2016147809 2016-07-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018026550A JP2018026550A (en) 2018-02-15
JP7147138B2 true JP7147138B2 (en) 2022-10-05

Family

ID=61195470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017144585A Active JP7147138B2 (en) 2016-07-27 2017-07-26 Light-emitting device, lighting device, image display device, and vehicle indicator light

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7147138B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7062281B2 (en) * 2018-05-31 2022-05-06 株式会社オキサイド Fluorescent element evaluation method, Fluorescent element evaluation program and Fluorescent element evaluation device

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004161871A (en) 2002-11-12 2004-06-10 Nichia Chem Ind Ltd Sintered phosphor layer
JP2008053545A (en) 2006-08-25 2008-03-06 Nichia Chem Ind Ltd Light emitting device, and its manufacturing method
JP2008060428A (en) 2006-08-31 2008-03-13 Nichia Chem Ind Ltd Light emitting device and its manufacturing method
JP2009091546A (en) 2007-09-18 2009-04-30 Nichia Corp Phosphor-containing molded member, method of manufacturing the same, and light emitting device
WO2009154193A1 (en) 2008-06-16 2009-12-23 株式会社ニコン Ceramic composition, phosphor ceramic and method for producing the same, and light-emitting device
JP2010525092A (en) 2007-04-17 2010-07-22 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Phosphors emitting red and light sources having this type of phosphor
WO2013073592A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 株式会社ニコン Caf2 translucent ceramics and manufacturing method therefor
US20140001944A1 (en) 2012-07-02 2014-01-02 Lg Innotek Co., Ltd. Lighting device
JP2014172940A (en) 2013-03-06 2014-09-22 Nemoto Lumi-Materials Co Ltd Fluophor dispersion ceramic plate
WO2015008621A1 (en) 2013-07-19 2015-01-22 セントラル硝子株式会社 Phosphor-dispersed glass and method for producing same
JP6834491B2 (en) 2015-01-21 2021-02-24 三菱ケミカル株式会社 Manufacturing method of sintered phosphor, light emitting device, lighting device, vehicle headlight, and sintered phosphor
JP6897387B2 (en) 2016-07-26 2021-06-30 三菱ケミカル株式会社 Sintered phosphors, light emitting devices, lighting devices, image display devices and vehicle indicator lights
JP6984599B2 (en) 2016-07-27 2021-12-22 三菱ケミカル株式会社 Sintered phosphors, light emitting devices, lighting devices and indicator lights for vehicles

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004161871A (en) 2002-11-12 2004-06-10 Nichia Chem Ind Ltd Sintered phosphor layer
JP2008053545A (en) 2006-08-25 2008-03-06 Nichia Chem Ind Ltd Light emitting device, and its manufacturing method
JP2008060428A (en) 2006-08-31 2008-03-13 Nichia Chem Ind Ltd Light emitting device and its manufacturing method
JP2010525092A (en) 2007-04-17 2010-07-22 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Phosphors emitting red and light sources having this type of phosphor
JP2009091546A (en) 2007-09-18 2009-04-30 Nichia Corp Phosphor-containing molded member, method of manufacturing the same, and light emitting device
WO2009154193A1 (en) 2008-06-16 2009-12-23 株式会社ニコン Ceramic composition, phosphor ceramic and method for producing the same, and light-emitting device
WO2013073592A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 株式会社ニコン Caf2 translucent ceramics and manufacturing method therefor
US20140001944A1 (en) 2012-07-02 2014-01-02 Lg Innotek Co., Ltd. Lighting device
JP2014172940A (en) 2013-03-06 2014-09-22 Nemoto Lumi-Materials Co Ltd Fluophor dispersion ceramic plate
WO2015008621A1 (en) 2013-07-19 2015-01-22 セントラル硝子株式会社 Phosphor-dispersed glass and method for producing same
JP6834491B2 (en) 2015-01-21 2021-02-24 三菱ケミカル株式会社 Manufacturing method of sintered phosphor, light emitting device, lighting device, vehicle headlight, and sintered phosphor
JP6897387B2 (en) 2016-07-26 2021-06-30 三菱ケミカル株式会社 Sintered phosphors, light emitting devices, lighting devices, image display devices and vehicle indicator lights
JP6984599B2 (en) 2016-07-27 2021-12-22 三菱ケミカル株式会社 Sintered phosphors, light emitting devices, lighting devices and indicator lights for vehicles

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018026550A (en) 2018-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10753574B2 (en) Sintered phosphor, light emitting device, illumination device, vehicle headlamp, and method for manufacturing sintered phosphor
JP5530165B2 (en) Light source device and lighting device
US9722148B2 (en) Luminescent ceramic for a light emitting device
US8872208B2 (en) Light source device and lighting device
TWI422057B (en) Phosphor converted light emitting device
TWI418051B (en) Luminescent ceramic element for a light emitting device
JP5530187B2 (en) Light source device and lighting device
JP4417906B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
CN110720060B (en) Wavelength converter, method for producing same, and light-emitting device using wavelength converter
KR20180123059A (en) A phosphor, a light emitting device, a lighting device, and an image display device
JP2010509764A (en) Illumination system including a monolithic ceramic luminescence converter
JP2010537420A (en) Light source including a reflective wavelength conversion layer
WO2007080555A1 (en) Phosphor converted light emitting device
JP6850265B2 (en) Fluorescent ceramic
JP6606841B2 (en) Method for producing fluorescent material molded body, light emitting device
JP2012015001A (en) Light source device, color adjustment method, lighting system
JPWO2018021418A1 (en) Sintered phosphor, light emitting device, lighting device and indicator light for vehicle
JP2012114040A (en) Light source device and lighting system
JP2012243618A (en) Light source device and lighting device
JP2012079989A (en) Light source device and lighting fixture
JP7147138B2 (en) Light-emitting device, lighting device, image display device, and vehicle indicator light
JP2012243617A (en) Light source device and lighting device
Raukas et al. Luminescent ceramics for LED conversion
WO2014010211A1 (en) Light emitting module
WO2023229022A1 (en) Fluorescent body device and light source module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200714

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210917

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220419

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220823

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220905

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7147138

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151