JP7226789B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
前記近赤外光は、1050nm以上1350nm以下の波長範囲にピークを有し、前記ピークの半値幅は、150nm以上であってもよい。
前記近赤外発光蛍光体は、4価のCrを含む無機結晶を含有し、前記4価のCr由来の発光により近赤外光を発してもよい。
前記無機結晶は、M(1)2M(2)M(3)O4結晶(ただし、M(1)は、Liおよび/またはNaである金属元素、M(2)は、Zn、Mg、CaおよびSrからなる群から少なくとも1つ選択された金属元素、M(3)はSiおよび/またはGeである元素)にCrが添加されていてもよい。
前記無機結晶は、Siを含有し、前記Siに対し1原子%以上6原子%以下のCrを含有してもよい。
前記蛍光体は、0.1μm以上50μm以下の範囲のメジアン平均粒径を有する粉末であってもよい。
前記蛍光体は、20以下の一次粒子の平均アスペクト比を有する粉末であってもよい。
前記発光光源は、600nm以上800nm以下の波長範囲にピークを持つ光を発してもよい。
前記発光光源は、発光ダイオード(LED:light emitting diode)、レーザダイオード(LD)、無機エレクトロルミネッセンス(無機EL)、および、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)からなる群から少なくとも1つ選択されてもよい。
前記発光光源は、600nm以上800nm以下の波長範囲にピークを持つ光を発する、GaAs、AlGaAs、GaP、GaAlP、および、AlGaInPからなる群から少なくとも1つ選択された半導体を用いたLEDまたはレーザダイオードであってもよい。
前記発光光源は、300nm以上480nm以下の波長範囲にピークを持つ光を発し、前記蛍光体は、前記発光光源によって励起されて600nm以上800nm以下の波長範囲にピークを持つ赤色蛍光体をさらに含有してもよい。
前記発光光源は、300nm以上480nm以下の波長範囲にピークを持つ光を発する、LEDまたはレーザダイオードであってもよい。
前記赤色蛍光体が、αサイアロン:Eu、Ca2Si5N8:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、CaAlSiN3:Eu、および、(Ca,Sr)AlSiN3:Euからなる群から少なくとも1つ選択される蛍光体であってもよい。
(実施の形態1)
実施の形態1では、赤色励起によって近赤外光を発する蛍光体と、発光光源とを用いた近赤外光を発する発光装置を説明する。
図1は、本発明の発光装置を示す模式図である。
実施の形態2では、赤色励起によって近赤外光を発する蛍光体と、発光光源とを用いた近赤外光を発する別の発光装置を説明する。
<蛍光体A>
近赤外発光蛍光体として、M(1)がLiであり、M(2)がZnであり、M(3)がSiであるLi2ZnSiO4:Cr4+を製造した。
Li:Zn:Si:Cr=2:1:0.96:0.04
となるよう秤取し、エタノールを加えたのち遊星ボールミルを用いて2時間混合を行った。得られた混合スラリーを乾燥、解砕し、空気中1050℃、6時間、第一の焼成を行った。第一の焼成で得られた生成物を十分に解砕し、4体積%の水素ガスを含有し残部がArガスである混合ガス気流中700℃、6時間、第二の焼成を行った。
近赤外発光蛍光体として、M(1)がLiであり、M(2)がZnであり、M(3)がSiであるLi2ZnSiO4:Cr4+を製造した。
Li:Zn:Si:Cr=2:1:1-x:x
となるよう秤取した以外は、蛍光体Aと同様の条件で合成した。蛍光体B1~B5は、それぞれ、x=0.005、0.01、0.02、0.03および0.05の生成物である。得られた生成物について、X線粉末回析を行い、発光スペクトル(励起波長は620nmとした)を測定した。結果を表2に示す。
近赤外発光蛍光体として、M(1)がLiであり、M(2)がMgであり、M(3)がSiであるLi2MgSiO4:Cr4+を製造した。
Li:Mg:Si:Cr=2:1:0.99:0.01
となるよう秤取した以外は、蛍光体Aと同様の条件で合成した。
近赤外発光蛍光体として、M(1)がLiであり、M(2)がCaであり、M(3)がSiであるLi2CaSiO4:Cr4+を製造した。
Li:Ca:Si:Cr=2:1:0.99:0.01
となるよう秤取した以外は、蛍光体Aと同様の条件で合成した。
近赤外発光蛍光体として、M(1)がLiであり、M(2)がMgであり、M(3)がGeであるLi2MgGeO4:Cr4+を製造した。
Li:Mg:Ge:Cr=2:1:0.99:0.01
となるよう秤取した以外は、蛍光体Aと同様の条件で合成した。
近赤外発光蛍光体として、M(1)がLiであり、M(2)がZnであり、M(3)がGeであるLi2ZnGeO4:Cr4+を製造した。
Li:Zn:Ge:Cr=2:1:0.99:0.01
となるよう秤取した以外は、蛍光体Aと同様の条件で合成した。
図4は、蛍光体Aの励起スペクトルを示す図である。
図6は、蛍光体Dの発光スペクトルを示す図である。
図7は、蛍光体Eの発光スペクトルを示す図である。
図8は、蛍光体Fの発光スペクトルを示す図である。
合成した近赤外発光蛍光体を用いて発光装置を作製した。
図1に示す砲弾型発光ダイオードランプ1を、近赤外発光蛍光体7として蛍光体Aを用いて製作した。まず、リードワイヤ2にある素子蔵置用の凹部2aに発光光源4として赤色発光ダイオード素子を、導電性ペーストを用いてボンディングし、リードワイヤ2と赤色発光ダイオード素子の下部電極4aとを電気的に接続するとともに、赤色発光ダイオード素子を固定した。次に、赤色発光ダイオード素子の上部電極4bとリードワイヤ3とを、ボンディングワイヤ5によってワイヤボンディングし、電気的に接続した。そして、予め作製しておいた近赤外発光蛍光体7を、赤色発光ダイオード素子を被覆するようにして凹部2aにディスペンサで適量塗布し硬化させ、第一の樹脂6を形成した。最後に、キャスティング法により凹部2aを含むリードワイヤ2の先端部2b、赤色発光ダイオード素子、近赤外発光蛍光体7を分散した第一の樹脂6の全体を第二の樹脂8で封止した。第一の樹脂6は、屈折率1.6のエポキシ樹脂を、第二の樹脂8は屈折率1.36のエポキシ樹脂を使用した。
図1に示す砲弾型発光ダイオードランプ1を、近赤外発光蛍光体7として蛍光体Aを用いて製作した。発光光源4として青色発光ダイオード素子を用いた以外は実施例1と同様であるため説明を省略する。
図1に示す砲弾型発光ダイオードランプ1を、近赤外発光蛍光体7として蛍光体Aを用いて製作した。発光光源4として紫外発光ダイオード素子を用いた以外は実施例1と同様であるため説明を省略する。
図1に示す砲弾型発光ダイオードランプ1を、近赤外発光蛍光体7として蛍光体Aを用い、発光光源4として青色発光ダイオード素子を用い製作した。近赤外発光蛍光体7として蛍光体Aに加えて赤色蛍光体としてCaAlSiN3:Eu蛍光体を用いた。詳細には、蛍光体Aを25質量%、CaAlSiN3:Eu蛍光体を26質量%の濃度でエポキシ樹脂に混ぜ、これをディスペンサにより適量滴下して、蛍光体を分散した第一の樹脂を形成した。これ以外は実施例1と同様であるため説明を省略する。CaAlSiN3:Eu蛍光体は、国際公開第2005/052087号に記載の方法により製造し、その励起および発光スペクトルを図9に示す。
図1に示す砲弾型発光ダイオードランプ1を、近赤外発光蛍光体7として蛍光体Aを、発光光源4として赤色発光ダイオードを用いて製作した。第一の樹脂6は、屈折率1.51のシリコーン樹脂を、第二の樹脂8は屈折率1.41のシリコーン樹脂を使用した以外は実施例1と同様であるため説明を省略する。
図1に示す砲弾型発光ダイオードランプ1を、近赤外発光蛍光体7として蛍光体Aおよび蛍光体Cを用い、発光光源4として赤色発光ダイオード素子を用い製作した。蛍光体Aおよび蛍光体Cをそれぞれ20質量%の濃度でエポキシ樹脂に混ぜ、これをディスペンサにより適量滴下して、蛍光体を分散した第一の樹脂を形成した。これ以外は実施例1と同様であるため説明を省略する。
図2に示す基板実装用チップ型発光ダイオード11を、近赤外発光蛍光体7として蛍光体Aを用いて製作した。下部電極14a上に発光光源4として青色発光ダイオードが位置し、上部電極14bとボンディングワイヤ5で接続されている。製造手順は、基板19としてアルミナセラミックス基板にリードワイヤ12、13および壁面部材20を固定する部分を除いては、実施例1の製造手順と略同様である。本実施例では、壁面部材20を白色のシリコーン樹脂によって構成し、樹脂16と樹脂18とには同一のエポキシ樹脂を用いた。近赤外発光蛍光体7としては、蛍光体Aを用い、近赤外光を発することが確認された。
2、3 リードワイヤ
4 発光光源
5 ボンディングワイヤ
6 第一の樹脂
7 近赤外発光蛍光体
8 第二の樹脂
11 発光装置(基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ)
12、13 リードワイヤ
14 発光光源
15 ボンディングワイヤ
16 第一の樹脂
17 近赤外発光蛍光体
18 第二の樹脂
19 基板
20 壁面部材
Claims (12)
- 発光光源と蛍光体とを備える発光装置であって、
前記発光光源は、300nm以上480nm以下の波長範囲にピークを持つ光を発し、
前記蛍光体は、前記発光光源によって励起されて600nm以上800nm以下の波長範囲にピークを持つ光を発する赤色蛍光体と、前記600nm以上800nm以下の波長範囲にピークを有する光によって励起されて近赤外光を発する近赤外発光蛍光体とを含有する、発光装置。 - 前記近赤外光は、1050nm以上1350nm以下の波長範囲にピークを有し、
前記ピークの半値幅は、150nm以上である、請求項1に記載の発光装置。 - 前記近赤外発光蛍光体は、4価のCrを含む無機結晶を含有し、前記4価のCr由来の発光により近赤外光を発する、請求項1または2に記載の発光装置。
- 前記無機結晶は、M(1)2M(2)M(3)O4結晶(ただし、M(1)は、Liおよび/またはNaである金属元素、M(2)は、Zn、Mg、CaおよびSrからなる群から少なくとも1つ選択された金属元素、M(3)はSiおよび/またはGeである元素)にCrが添加されている、請求項3に記載の発光装置。
- 前記無機結晶は、Siを含有し、
前記Siに対し1原子%以上6原子%以下のCrを含有する、請求項3または4に記載の発光装置。 - 前記蛍光体は、0.1μm以上50μm以下の範囲のメジアン平均粒径を有する粉末である、請求項1~5のいずれかに記載の発光装置。
- 前記蛍光体は、20以下の一次粒子の平均アスペクト比を有する粉末である、請求項1~6のいずれかに記載の発光装置。
- 前記発光光源は、発光ダイオード(LED:light emitting diode)、レーザダイオード(LD)、無機エレクトロルミネッセンス(無機EL)、および、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)からなる群から少なくとも1つ選択される、請求項1~7のいずれかに記載の発光装置。
- 前記発光光源は、LEDまたはレーザダイオードである、請求項8に記載の発光装置。
- 前記赤色蛍光体が、αサイアロン:Eu、Ca2Si5N8:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、CaAlSiN3:Eu、および、(Ca,Sr)AlSiN3:Euからなる群から少なくとも1つ選択される蛍光体である、請求項1~9のいずれかに記載の発光装置。
- 前記近赤外発光蛍光体は、Zn2SiO4:Cr4+、Mg2SiO4:Cr4+、Li2MgSiO4:Cr4+、Li2ZnSiO4:Cr4+、Li2CaSiO4:Cr4+、Li2MgGeO4:Cr4+、および、Li2ZnGeO4:Cr4+からなる群から少なくとも1種選択される、請求項1に記載の発光装置。
- 前記近赤外発光蛍光体は、Li2CaSiO4:Cr4+、Li2MgGeO4:Cr4+、および、Li2ZnGeO4:Cr4+からなる群から少なくとも1種選択される、請求項11に記載の発光装置。
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