JPWO2014068907A1 - Phosphor, wavelength conversion member and light emitting device - Google Patents
Phosphor, wavelength conversion member and light emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2014068907A1 JPWO2014068907A1 JP2014544257A JP2014544257A JPWO2014068907A1 JP WO2014068907 A1 JPWO2014068907 A1 JP WO2014068907A1 JP 2014544257 A JP2014544257 A JP 2014544257A JP 2014544257 A JP2014544257 A JP 2014544257A JP WO2014068907 A1 JPWO2014068907 A1 JP WO2014068907A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphor
- light
- led chip
- light emitting
- wavelength conversion
- 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.)
- Pending
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 124
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 46
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 230000005283 ground state Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 29
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 20
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 15
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 13
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 8
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 8
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 7
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 6
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 6
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 5
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 4
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 102100032047 Alsin Human genes 0.000 description 2
- 101710187109 Alsin Proteins 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N Manganese(2+) Chemical compound [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003668 SrAl Inorganic materials 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 125000005375 organosiloxane group Chemical group 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017639 MgSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007116 SnPb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000012644 addition polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) carbonate Chemical compound [Mn+2].[O-]C([O-])=O XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 230000027874 photomorphogenesis Effects 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/64—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing aluminium
- C09K11/641—Chalcogenides
- C09K11/643—Chalcogenides with alkaline earth metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本発明の蛍光体は、一般式:AE14MI6MII10O35:Mn4+で示される組成を有する。なお式中、AEはCa、Sr及びBaからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。MIはZn及びMgからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。MIIはAl及びGaからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。上記蛍光体は、発光素子から発せられる近紫外から青色領域の光を吸収して励起される。さらに、励起された蛍光体が基底状態に遷移する際に、700〜750nmにピークを有する赤色の蛍光を発する。The phosphor of the present invention has a composition represented by the general formula: AE14MI6MII10O35: Mn4 +. In the formula, AE represents at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba. MI represents at least one element selected from the group consisting of Zn and Mg. MII represents at least one element selected from the group consisting of Al and Ga. The phosphor is excited by absorbing light in the near ultraviolet to blue region emitted from the light emitting element. Further, when the excited phosphor transitions to the ground state, it emits red fluorescence having a peak at 700 to 750 nm.
Description
本発明は、光を吸収して当該光とは異なる波長の光を放出する蛍光体、波長変換部材及び発光装置に関する。 The present invention relates to a phosphor that absorbs light and emits light having a wavelength different from that of the light, a wavelength conversion member, and a light emitting device.
近年、発光ダイオード(LED)の高効率化に伴い、LEDを応用した発光装置が普及しつつある。特にLEDと当該LEDからの発光を波長変換する蛍光体とを備える発光装置は、高効率化、小型・薄型化及び省電力化が可能であり、さらに白色や電球色など用途に応じた任意の色での発光が可能である等の特長を有する。このため、この種の発光装置は、屋内外用の照明器具、液晶ディスプレイ、携帯電話及び携帯情報端末等のバックライト用光源、室内外広告等に利用される表示装置、並びに車載用光源等への利用が期待され、開発が進められている。また、LEDを植物育成用の照明装置へ展開する試みも行われている。 2. Description of the Related Art In recent years, light emitting devices using LEDs have become widespread along with higher efficiency of light emitting diodes (LEDs). In particular, a light-emitting device including an LED and a phosphor that converts the wavelength of light emitted from the LED can be highly efficient, small and thin, and can save power. Features such as the ability to emit light in color. For this reason, this type of light-emitting device is used for indoor and outdoor lighting fixtures, liquid crystal displays, backlight light sources such as mobile phones and personal digital assistants, display devices used for indoor and outdoor advertising, and in-vehicle light sources. It is expected to be used and is being developed. Attempts have also been made to deploy LEDs to lighting devices for plant growth.
植物育成用照明装置としては、従来、光源に蛍光ランプを用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の照明はランプ用蛍光体としてLiAlO2:Fe3+を用いており、水銀放電によって生じる青色の照射線と、紫外線により励起された蛍光体から発せられる735nmにピークを有する赤色光とを利用している。Conventionally, as a plant growing lighting device, one using a fluorescent lamp as a light source is known (see, for example, Patent Document 1). The illumination of
また従来、LEDを用いた植物育成用照明装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2の照明装置は、植物の育成に必要な光を供給するものであって、赤色蛍光体を有し赤色光を出射する第一発光部と、青色蛍光体を有し青色光を出射する第二発光部とを備える。そして当該赤色蛍光体として、630nm付近に発光ピークを示すCaAlSiN3:Eu2+が例示されている。Conventionally, a plant growing lighting device using LEDs has been disclosed (see, for example, Patent Document 2). The illumination device of Patent Document 2 supplies light necessary for plant growth, and includes a first light emitting unit that has a red phosphor and emits red light, and a blue phosphor that emits blue light. A second light emitting unit. And as the red phosphor, CaAlSiN 3 shows an emission peak around 630 nm: Eu 2+ are illustrated.
ここで、LEDを用いた植物育成用照明装置の赤色成分として蛍光体を使用する場合、その蛍光体には、LEDから出射される近紫外から青色領域の光によって励起可能であり、さらに励起状態から赤色光を発することが求められる。そして、従来、近紫外から青色領域の光で励起可能な蛍光体として、組成式:2.5MgO・0.5CaO・1.0MgF2・0.90GeO2・0.10TiO2:0.02Mn4+で表される蛍光体が開示されている(例えば、特許文献3参照)。また従来、組成式:M2Si5N8:Eu2+(式中、MはCa,Sr,Baを表す)で示される組成を有する赤色蛍光体も開示されている(例えば、非特許文献1参照)。Here, when a phosphor is used as the red component of the plant-growing lighting device using the LED, the phosphor can be excited by light in the near ultraviolet to blue region emitted from the LED, and is further excited. To emit red light. Conventionally, as a phosphor that can be excited by light in the near ultraviolet to blue region, the composition formula is 2.5 MgO · 0.5CaO · 1.0 MgF 2 .0.90GeO 2 · 0.10 TiO 2 : 0.02Mn 4+ The fluorescent substance represented is disclosed (for example, refer patent document 3). Conventionally, a red phosphor having a composition represented by a composition formula: M 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ (wherein M represents Ca, Sr, Ba) has also been disclosed (for example, Non-Patent Document 1). reference).
しかしながら、特許文献1に記載の蛍光体は、254nm付近の紫外光でしか励起されず、近紫外から青色領域の光で励起することはできない。また、特許文献2及び3に記載の赤色蛍光体は600〜700nmの波長領域に発光ピークを持つが、それ以上の長波長側に発光ピークを示さない。
However, the phosphor described in
非特許文献1に記載の蛍光体は、700〜800nmの近赤外に発光ピークを持つ。しかし、特許文献2のCaAlSiN3:Eu2+や非特許文献1のM2Si5N8:Eu2+は窒化物蛍光体であるため、原料を窒素雰囲気中で高温焼成するための特殊な製造設備が必要になると共に製造工程が煩雑となってしまう。The phosphor described in Non-Patent
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、近紫外から青色領域の光によって励起可能であり、主発光ピークを700〜800nmに有すると共に、簡便な方法で製造され得る蛍光体、当該蛍光体を備える波長変換部材及び発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. An object of the present invention is a phosphor that can be excited by light in the near ultraviolet to blue region, has a main emission peak at 700 to 800 nm, and can be manufactured by a simple method, and a wavelength conversion member including the phosphor. And providing a light emitting device.
本発明の第1の態様に係る蛍光体は、一般式:AE14MI 6MII 10O35:Mn4+で示される組成を有することを要旨とする。なお式中、AEはCa、Sr及びBaからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。MIはZn及びMgからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。MIIはAl及びGaからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。The gist of the phosphor according to the first aspect of the present invention is that it has a composition represented by the general formula: AE 14 M I 6 M II 10 O 35 : Mn 4+ . In the formula, AE represents at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba. M I represents at least one element selected from the group consisting of Zn and Mg. M II is representative of at least one element selected from the group consisting of Al and Ga.
本発明の第2の態様に係る蛍光体は、第1の態様に係る蛍光体において、AEが少なくともCaを含むことを要旨とする。 The phosphor according to the second aspect of the present invention is summarized in that, in the phosphor according to the first aspect, AE contains at least Ca.
本発明の第3の態様に係る蛍光体は、第1又は第2の態様に係る蛍光体において、MIが少なくともZnを含むことを要旨とする。The phosphor according to the third aspect of the present invention is summarized in that, in the phosphor according to the first or second aspect, M I contains at least Zn.
本発明の第4の態様に係る蛍光体は、第1乃至第3の態様のいずれかに係る蛍光体において、MIIが少なくともGaを含むことを要旨とする。Phosphor according to a fourth aspect of the present invention is the phosphor according to any one of the first to third embodiments, M II is summarized in that comprising at least Ga.
本発明の第5の態様に係る波長変換部材は、第1乃至第4の態様のいずれかに係る蛍光体と、蛍光体を分散させる透光性媒体とを備えることを要旨とする。 The gist of the wavelength conversion member according to the fifth aspect of the present invention is that it includes the phosphor according to any one of the first to fourth aspects and a translucent medium in which the phosphor is dispersed.
本発明の第6の態様に係る発光装置は、発光素子と、当該発光素子が発する光の少なくとも一部を吸収して発光する、第5の態様に係る波長変換部材とを備えることを要旨とする。 The light-emitting device according to the sixth aspect of the present invention includes a light-emitting element and the wavelength conversion member according to the fifth aspect that emits light by absorbing at least a part of light emitted from the light-emitting element. To do.
本発明の第7の態様に係る発光装置は、第6の態様に係る発光装置において、発光素子が発する光の主発光ピークが350nm〜470nmの範囲内に存在することを要旨とする。 The gist of the light emitting device according to the seventh aspect of the present invention is that, in the light emitting device according to the sixth aspect, the main light emission peak of the light emitted from the light emitting element is in the range of 350 nm to 470 nm.
[蛍光体]
以下、本発明の実施形態に係る蛍光体、波長変換部材及び発光装置について、図面に基づき詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。[Phosphor]
Hereinafter, a phosphor, a wavelength conversion member, and a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio of drawing is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio.
本発明の実施形態に係る蛍光体は、一般式(1)で表される。
AE14MI 6MII 10O35:Mn4+ (1)
式中、AEは、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)及びバリウム(Ba)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。またMIは、亜鉛(Zn)及びマグネシウム(Mg)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。そして、MIIは、アルミニウム(Al)及びガリウム(Ga)からなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。The phosphor according to the embodiment of the present invention is represented by the general formula (1).
AE 14 M I 6 M II 10 O 35 : Mn 4+ (1)
In the formula, AE represents at least one element selected from the group consisting of calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba). M I represents at least one element selected from the group consisting of zinc (Zn) and magnesium (Mg). M II represents at least one element selected from the group consisting of aluminum (Al) and gallium (Ga).
本実施形態に係る蛍光体は、AE14MI 6MII 10O35の結晶に4価のマンガンイオン(Mn4+)がドープされている構造を有する。このような組成を有する蛍光体の結晶では、発光中心となるイオンは4価のマンガンイオンである。そして、前記AE14MI 6MII 10O35の結晶中における金属元素が占めるサイトの一部と当該マンガンイオンとを置換することにより、マンガンイオンが当該結晶中に固溶している。The phosphor according to the present embodiment has a structure in which tetravalent manganese ions (Mn 4+ ) are doped in a crystal of AE 14 M I 6 M II 10 O 35 . In the phosphor crystal having such a composition, ions serving as emission centers are tetravalent manganese ions. Then, by substituting a part and the manganese ion sites occupied by the metal element in the crystal of the AE 14 M I 6 M II 10 O 35, manganese ions are dissolved in the crystal.
このようなマンガンイオンが一部置換した結晶構造を有することにより、前記蛍光体は発光素子から発せられる近紫外から青色領域の光を効率よく吸収して励起される。そして、励起された蛍光体が基底状態に遷移する際に、700〜750nmにピークを有する赤色の蛍光を効率よく発する。 By having a crystal structure in which such manganese ions are partially substituted, the phosphor is excited by efficiently absorbing light in the near ultraviolet to blue region emitted from the light emitting element. And when the excited fluorescent substance changes to a ground state, the red fluorescence which has a peak in 700-750 nm is emitted efficiently.
ここで、光放射の植物に対する作用を分光特性から見ると、光合成には450nm付近の青色光と660nm付近の赤色光が有効である。また、光形態形成には300〜400nm、600〜700nm及び700〜800nmの波長域の光が関与している。特に植物の成長制御の面で見てみると、植物の形状を左右する葉や茎の伸長は660nmと730nmを中心とする二つの波長域に含まれる光子束比と密接な関係があり、その比を変えることにより葉の面積や茎の背丈を制御することが可能となる。そのため、植物の育成に用いる光は、400〜500nmにピークを有する青色光と、600〜700nm及び700〜800nmの二つの領域にピークを有する赤色光とを含むことが好ましい。 Here, when the action of light radiation on plants is viewed from the spectral characteristics, blue light around 450 nm and red light around 660 nm are effective for photosynthesis. In addition, light in the wavelength range of 300 to 400 nm, 600 to 700 nm, and 700 to 800 nm is involved in photomorphogenesis. In particular, in terms of plant growth control, the elongation of leaves and stems that affect the shape of the plant is closely related to the photon flux ratio contained in the two wavelength regions centered at 660 nm and 730 nm. By changing the ratio, the leaf area and stem height can be controlled. Therefore, it is preferable that the light used for plant growth includes blue light having a peak at 400 to 500 nm and red light having a peak in two regions of 600 to 700 nm and 700 to 800 nm.
そして、本実施形態に係る蛍光体は、上述のように、発光素子から発せられる青色領域の光の一部を吸収して励起し、その後に700〜750nmにピークを有する赤色の蛍光を発する。そのため、発光素子から発せられる青色光と上記蛍光体から発せられる赤色光とを組み合わせて用いることにより、従来と比べ効率的に植物を成長させることが可能となる。 As described above, the phosphor according to the present embodiment absorbs and excites a part of the light in the blue region emitted from the light emitting element, and then emits red fluorescence having a peak at 700 to 750 nm. Therefore, plants can be grown more efficiently than before by using a combination of blue light emitted from the light emitting element and red light emitted from the phosphor.
蛍光体の粒子の中心粒径(メディアン径、d50)は特に限定されない。ただ、蛍光体の平均粒子径が大きい方が蛍光体中の欠陥密度が小さくなり、発光時のエネルギー損失が少なくなるため、発光効率が高くなる。このため、発光効率を向上する観点から、蛍光体の中心粒径は1μm以上50μm未満であることが好ましく、5μm以上30μm未満がさらに好ましい。なお、蛍光体の粒子の中心粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて動的光散乱法により求めることができる。 The center particle diameter (median diameter, d50) of the phosphor particles is not particularly limited. However, the larger the average particle size of the phosphor, the smaller the defect density in the phosphor and the less energy loss during light emission, resulting in higher luminous efficiency. For this reason, from the viewpoint of improving luminous efficiency, the center particle diameter of the phosphor is preferably 1 μm or more and less than 50 μm, more preferably 5 μm or more and less than 30 μm. The central particle size of the phosphor particles can be determined by a dynamic light scattering method using a laser diffraction particle size distribution measuring device.
ここで一般式(1)において、上記の通り、AEはCa、Sr及びBaからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。つまり、AEはCa、Sr、Baのうちの一種の元素のみから成ってもよく、二種以上の元素から成ってもよい。AEが二種以上の元素から成る場合は、AEにおける二種以上の各元素の割合は任意である。なお、一般式(1)で表される蛍光体の結晶中で、AEは2価のイオンとなる。 Here, in the general formula (1), as described above, AE represents at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba. That is, AE may consist of only one element of Ca, Sr and Ba, or may consist of two or more elements. When AE consists of two or more elements, the ratio of each of the two or more elements in AE is arbitrary. In the phosphor crystal represented by the general formula (1), AE is a divalent ion.
特に一般式(1)におけるAEは、少なくともカルシウム(Ca)を含むことが好ましい。本実施形態の蛍光体のAEがカルシウムを含有することにより、当該蛍光体の発光効率をさらに向上させることが可能となる。 In particular, the AE in the general formula (1) preferably contains at least calcium (Ca). When the AE of the phosphor according to the present embodiment contains calcium, the luminous efficiency of the phosphor can be further improved.
上述のように、一般式(1)におけるMIは、Zn及びMgからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。つまり、MIはZn及びMgのうちの一方の元素のみから成ってもよく、両方の元素から成ってもよい。MIがZn及びMgの両方の元素を含む場合は、MIにおける各元素の割合は任意である。なお、一般式(1)で表される蛍光体の結晶中で、MIは2価のイオンとなる。As described above, M I in the general formula (1) represents at least one element selected from the group consisting of Zn and Mg. That, M I may consist of only one element of Zn and Mg, may consist both elements. When M I contains both Zn and Mg elements, the ratio of each element in M I is arbitrary. In the phosphor of the crystal represented by the general formula (1), M I is the divalent ions.
特に一般式(1)におけるMIは、少なくとも亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。本実施形態の蛍光体のMIが亜鉛を含有することにより、当該蛍光体の発光効率をさらに向上させることが可能となる。In particular, M I in the general formula (1) preferably contains at least zinc (Zn). By M I of the phosphor of this embodiment contains zinc, it is possible to further improve the luminous efficiency of the phosphor.
上述のように、一般式(1)におけるMIIは、Al及びGaからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す。つまり、MIIはAl及びGaのうちの一方の元素のみから成ってもよく、両方の元素から成ってもよい。MIIがAl及びGaの両方の元素を含む場合は、MIIにおける各元素の割合は任意である。なお、一般式(1)で表される蛍光体の結晶中でMIIは3価のイオンとなる。As described above, M II in the general formula (1) represents at least one element selected from the group consisting of Al and Ga. That, M II may consist of only one element among Al and Ga, it may consist both elements. When M II contains both elements of Al and Ga, the ratio of each element in M II is arbitrary. Incidentally, M II is a trivalent ion in the phosphor in a crystal represented by the general formula (1).
特に一般式(1)におけるMIIは、少なくともガリウム(Ga)を含むことが好ましい。本実施形態の蛍光体のMIIがガリウムを含有することにより、当該蛍光体の発光効率をさらに向上させることが可能となる。In particular, M II in the general formula (1) preferably contains at least gallium (Ga). By M II of the phosphor of this embodiment contains gallium, it is possible to further improve the luminous efficiency of the phosphor.
ここで、添加元素である4価のマンガンイオンは、後述の実施例に示すように、上記AE14MI 6MII 10O35の結晶における例えばMIIの一部と置換することができる。そして、Mn4+の置換割合は、例えばMIIの一部と置換する場合、MIIに対して0.1原子%以上10原子%未満、特に1原子%以上5原子%未満とすることが好ましい。Mn4+の置換割合がこの範囲外であっても本発明の効果を発揮することができる。ただ、Mn4+の置換割合が0.1原子%未満の場合には、発光素子から発せられる励起光を効率よく吸収することができない恐れがある。また、Mn4+の置換割合が10原子%を超える場合には、濃度消光により効率よく蛍光を発することができない恐れがある。Here, the tetravalent manganese ion as the additive element can be substituted with, for example, a part of M II in the crystal of the AE 14 M I 6 M II 10 O 35 as shown in Examples described later. For example, when a part of M II is substituted, the substitution ratio of Mn 4+ is preferably 0.1 atomic percent or more and less than 10 atomic percent, particularly 1 atomic percent or more and less than 5 atomic percent with respect to M II . . Even if the substitution ratio of Mn 4+ is outside this range, the effect of the present invention can be exhibited. However, when the substitution ratio of Mn 4+ is less than 0.1 atomic%, the excitation light emitted from the light emitting element may not be efficiently absorbed. Moreover, when the substitution ratio of Mn 4+ exceeds 10 atomic%, there is a possibility that fluorescence cannot be emitted efficiently by concentration quenching.
一般式(1)におけるMIIは3価のイオンであるため、4価のイオンであるMn4+で置換した場合には、電荷のずれにより欠陥が生じる。そのため、当該欠陥が発生しないように電荷補償を行うことが好ましい。電荷補償は、例えば3価のMIIイオンの一部をマグネシウムイオン(Mg2+)などの2価のイオンで置換するなどの方法で行うことができる。Since M II in the general formula (1) is a trivalent ion, when it is substituted with Mn 4+ that is a tetravalent ion, a defect occurs due to a shift in charge. Therefore, it is preferable to perform charge compensation so that the defect does not occur. Charge compensation can be performed, for example, by a method of substituting a part of trivalent M II ions with divalent ions such as magnesium ions (Mg 2+ ).
なお、発光特性の低下を引き起こさない範囲であれば、AE、MI及びMII中の各元素を他元素と部分的に置換してもよく、一般式(1)における組成比の変更を行ってもよい。また、蛍光体には、後述する波長変換部材中での蛍光体と透光性媒体との界面における励起光や蛍光の反射を抑制するために、コーティングなどの表面処理を施してもよい。It should be noted that each element in AE, M I and M II may be partially substituted with other elements within a range that does not cause deterioration of the light emission characteristics, and the composition ratio in the general formula (1) is changed. May be. Further, the phosphor may be subjected to a surface treatment such as coating in order to suppress reflection of excitation light and fluorescence at the interface between the phosphor and the translucent medium in the wavelength conversion member described later.
次に、本実施形態の蛍光体の製造方法について説明する。まず前記蛍光体における各元素の原料を混合して、原料の混合物を調製する。原料の配合比率は、混合物中の元素が一般式(1)で示される組成と一致するように調整する必要がある。 Next, a method for manufacturing the phosphor according to this embodiment will be described. First, the raw materials of each element in the phosphor are mixed to prepare a raw material mixture. The blending ratio of the raw materials needs to be adjusted so that the elements in the mixture coincide with the composition represented by the general formula (1).
前記蛍光体における各元素の原料としては、蛍光体を構成する金属の単体、並びに蛍光体を構成する金属の酸化物及び塩などの化合物が挙げられる。また、蛍光体を構成する金属の塩としては、特に炭酸塩が好ましい。 Examples of the raw material for each element in the phosphor include a single metal constituting the phosphor, and compounds such as oxides and salts of the metal constituting the phosphor. Further, as a metal salt constituting the phosphor, carbonate is particularly preferable.
前記原料の具体例としては、一般式(1)のAEがカルシウムを含む場合には、その原料として炭酸カルシウム(CaCO3)を使用することができる。AEがストロンチウムを含む場合には、その原料として炭酸ストロンチウム(SrCO3)を使用することができる。AEがバリウムを含む場合には、その原料として炭酸バリウム(BaCO3)を使用することができる。As a specific example of the raw material, when the AE of the general formula (1) contains calcium, calcium carbonate (CaCO 3 ) can be used as the raw material. When AE contains strontium, strontium carbonate (SrCO 3 ) can be used as the raw material. When AE contains barium, barium carbonate (BaCO 3 ) can be used as the raw material.
一般式(1)のMIが亜鉛を含む場合には、その原料として酸化亜鉛(ZnO)を使用することができる。MIがマグネシウムを含む場合には、その原料として酸化マグネシウム(MgO)を使用することができる。さらに一般式(1)のMIIがアルミニウムを含む場合には、その原料として酸化アルミニウム(Al2O3)を使用することができる。MIIがガリウムを含む場合には、その原料として酸化ガリウム(Ga2O3)を使用することができる。また、マンガンイオンの原料としては、酸化マンガン(MnO2)や炭酸マンガン(MnCO3)を使用することができる。If the M I of the general formula (1) contains a zinc may be used zinc oxide (ZnO) as its raw material. If the M I contains magnesium, may be used magnesium oxide (MgO) as its raw material. Further, when M II of the general formula (1) contains aluminum, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) can be used as the raw material. When M II contains gallium, gallium oxide (Ga 2 O 3 ) can be used as the raw material. Further, manganese oxide (MnO 2 ) or manganese carbonate (MnCO 3 ) can be used as a raw material for manganese ions.
次に、アルミナや石英等の材質から形成された焼成容器に前記混合物を投入する。続いて、この焼成容器内の混合物を大気雰囲気中1000〜1300℃で焼成する。焼成時の雰囲気は、マンガンが4価でドープされるため、大気雰囲気又は酸素雰囲気であればよい。なお、焼成温度及び焼成時間は、混合物の焼結反応が十分に進行するように調節することが望ましい。この場合、実質的に本実施形態に係る蛍光体のみからなる蛍光材料が得られる。ただし、この蛍光材料中には僅かに残留する未反応の原料、副生成物及びその他の不純物等が含まれても本発明の効果を発揮することができる。 Next, the mixture is put into a firing container formed of a material such as alumina or quartz. Then, the mixture in this baking container is baked at 1000-1300 degreeC in air | atmosphere atmosphere. The atmosphere during firing may be an air atmosphere or an oxygen atmosphere since manganese is doped with tetravalent. The firing temperature and firing time are desirably adjusted so that the sintering reaction of the mixture proceeds sufficiently. In this case, a fluorescent material substantially consisting only of the phosphor according to the present embodiment is obtained. However, the effect of the present invention can be exerted even if this fluorescent material contains unreacted raw materials, by-products and other impurities that remain slightly.
なお、上述のような条件による混合物の焼成の前に、予め混合物を大気雰囲気中で仮焼成してもよい。この場合は蛍光体の結晶性が特に高くなる。混合物を仮焼成する場合、仮焼成時の焼成温度は本焼成時の焼成温度未満であることが好ましい。 Note that the mixture may be pre-baked in an air atmosphere in advance before baking the mixture under the above-described conditions. In this case, the crystallinity of the phosphor is particularly high. When the mixture is calcined, the calcining temperature during the calcining is preferably lower than the calcining temperature during the main calcining.
次に、混合物を焼結することで得られる焼結体を粉砕し、水洗又は酸洗浄することにより、不要成分を除去する。これにより所望の組成を有する蛍光体の粉末が得られる。 Next, the sintered body obtained by sintering the mixture is pulverized and washed with water or acid to remove unnecessary components. Thus, a phosphor powder having a desired composition is obtained.
このように、本実施形態に係る蛍光体は、例えば大気雰囲気中で1000〜1300℃という比較的低い温度で原料を焼成する工程を経て製造され得る。このため、高温加熱のための製造設備や還元性ガスを供給する設備が不要になると共に製造工程が簡易になり、従来と比較して容易に製造することが可能となる。 Thus, the phosphor according to the present embodiment can be manufactured through a process of firing the raw material at a relatively low temperature of 1000 to 1300 ° C. in an air atmosphere, for example. This eliminates the need for manufacturing equipment for high-temperature heating and equipment for supplying a reducing gas, simplifies the manufacturing process, and makes it easier to manufacture compared to the prior art.
[波長変換部材]
次に、本実施形態の波長変換部材の一例について説明する。波長変換部材は、上述の蛍光体の粒子と透光性媒体とを備える。さらに、当該蛍光体は、波長変換部材の母相を構成する透光性媒体の内部に分散している。このように本実施形態に係る蛍光体を透光性媒体の内部に分散させることにより、蛍光体の化学的安定性及び耐熱性を向上させることが可能となる。[Wavelength conversion member]
Next, an example of the wavelength conversion member of this embodiment will be described. The wavelength conversion member includes the above-described phosphor particles and a translucent medium. Furthermore, the phosphor is dispersed inside a translucent medium that constitutes the parent phase of the wavelength conversion member. Thus, by dispersing the phosphor according to the present embodiment inside the translucent medium, it is possible to improve the chemical stability and heat resistance of the phosphor.
前記透光性媒体の屈折率は、蛍光体の屈折率に近い方が好ましい。透光性媒体の材質としては、シロキサン結合を有するケイ素化合物やガラスを用いることが好ましい。これらの材質は、耐熱性及び耐光性、特に青色〜紫外線等の短波長の光に対する耐久性に優れる。そのため、蛍光体に入射する励起光が一般的な青色光から紫外光にわたる波長域の光であっても、透光性媒体が劣化することが抑制される。 The refractive index of the translucent medium is preferably close to the refractive index of the phosphor. As a material for the light-transmitting medium, it is preferable to use a silicon compound or glass having a siloxane bond. These materials are excellent in heat resistance and light resistance, particularly durability to light having a short wavelength such as blue to ultraviolet light. Therefore, even if the excitation light incident on the phosphor is light in a wavelength range from general blue light to ultraviolet light, deterioration of the translucent medium is suppressed.
ケイ素化合物の例としては、シリコーン樹脂、オルガノシロキサンの加水分解縮合物、オルガノシロキサンの縮合物などが、公知の重合方法により架橋することで生成する複合樹脂が挙げられる。なお、当該重合手法としては、ヒドロシリル化などの付加重合やラジカル重合などを用いることができる。 Examples of silicon compounds include composite resins formed by crosslinking a silicone resin, an organosiloxane hydrolysis condensate, an organosiloxane condensate, and the like by a known polymerization method. As the polymerization method, addition polymerization such as hydrosilylation or radical polymerization can be used.
また、透光性媒体としては、例えばアクリル樹脂や、有機成分と無機成分とがナノメートルレベル又は分子レベルで混合及び結合されることで形成される有機・無機ハイブリッド材料などが採用されてもよい。 Further, as the translucent medium, for example, an acrylic resin or an organic / inorganic hybrid material formed by mixing and bonding an organic component and an inorganic component at the nanometer level or the molecular level may be employed. .
波長変換部材中の蛍光体の含有量は、蛍光体及び透光性媒体の種類、波長変換部材の寸法、波長変換部材に要求される波長変換能等を考慮して適宜決定される。ただ、波長変換部材中の蛍光体の含有量は、例えば5質量%〜30質量%の範囲であることが好ましい。 The content of the phosphor in the wavelength conversion member is appropriately determined in consideration of the types of the phosphor and the translucent medium, the dimensions of the wavelength conversion member, the wavelength conversion capability required for the wavelength conversion member, and the like. However, it is preferable that content of the fluorescent substance in a wavelength conversion member is the range of 5 mass%-30 mass%, for example.
この波長変換部材に外部から励起光が照射されると、蛍光体が励起光を吸収して励起光よりも長波長の蛍光を発する。つまり、当該波長変換部材では、700〜750nmにピークを有する赤色の蛍光を高い強度で出射することが可能である。 When the wavelength conversion member is irradiated with excitation light from the outside, the phosphor absorbs the excitation light and emits fluorescence having a wavelength longer than that of the excitation light. That is, the wavelength converting member can emit red fluorescence having a peak at 700 to 750 nm with high intensity.
波長変換部材は、上述のように、その母相を構成する透光性媒体と、この透光性媒体中に分散している蛍光体とを備える。そして、透光性媒体に分散する蛍光体の少なくとも一部が、本実施形態に係る蛍光体から形成される。しかし、波長変換部材は、本実施形態に係る蛍光体以外の蛍光体をさらに含有してもよい。 As described above, the wavelength conversion member includes a translucent medium constituting the parent phase, and a phosphor dispersed in the translucent medium. And at least one part of the fluorescent substance disperse | distributed to a translucent medium is formed from the fluorescent substance which concerns on this embodiment. However, the wavelength conversion member may further contain a phosphor other than the phosphor according to the present embodiment.
本実施形態に係る蛍光体以外の蛍光体としては、赤色の蛍光を発する赤色蛍光体粒子や緑色の蛍光を発する緑色蛍光体粒子を用いることができる。赤色蛍光体粒子を構成する蛍光体としては、(Sr,Ca)2(Si,Al)5(N,O)8:Eu2+、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、SrAl(Si,Al)4(N,O)7:Eu2+、(Ca、Sr)S:Eu2+などが挙げられる。緑色蛍光体粒子を構成する蛍光体としては、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、Y3Al5O12:Ce3+、(Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+などが挙げられる。また、緑色蛍光体粒子を構成する蛍光体としては、(Ba,Sr,Ca)3Si6O12N2:Eu2+、(Ca,Mg)3Sc2Si3O12:Ce3+、CaSc2O4:Ce3+などが挙げられる。As phosphors other than the phosphor according to the present embodiment, red phosphor particles that emit red fluorescence and green phosphor particles that emit green fluorescence can be used. As phosphors constituting the red phosphor particles, (Sr, Ca) 2 (Si, Al) 5 (N, O) 8 : Eu 2+ , (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ , SrAl (Si, Al ) 4 (N, O) 7 : Eu 2+ , (Ca, Sr) S: Eu 2+ and the like. As phosphors constituting the green phosphor particles, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ , (Ba, Sr, Ca) Si 2 O 2 N 2 : Eu 2+ Etc. Further, as the phosphors of the green phosphor particles, (Ba, Sr, Ca) 3 Si 6 O 12 N 2: Eu 2+, (Ca, Mg) 3 Sc 2 Si 3 O 12: Ce 3+, CaSc 2 Examples include O 4 : Ce 3+ .
後述するように、発光装置におけるLEDチップ(発光素子)が紫外光を放射する紫外LEDチップである場合には、波長変換部材は、例えば本実施形態に係る蛍光体粒子と共に、青色の蛍光を発する蛍光体粒子(青色蛍光体粒子)を含有することが好ましい。青色蛍光体粒子を構成する蛍光体としては、BaMgAl10O17:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+などの組成を有するものが挙げられる。さらに、青色蛍光体粒子と共に、必要に応じて赤色蛍光体粒子や緑色蛍光体粒子が併用されてもよい。この場合における赤色蛍光体粒子を構成する蛍光体としては、La2O2S:Eu3+、(Sr,Ca)2(Si,Al)5(N,O)8:Eu2+、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、SrAl(Si,Al)4(N,O)7:Eu2+などが挙げられる。緑色蛍光体粒子を構成する蛍光体としては、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+、(Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+、(Ba,Sr,Ca)3Si6O12N2:Eu2+などが挙げられる。As will be described later, when the LED chip (light emitting element) in the light emitting device is an ultraviolet LED chip that emits ultraviolet light, the wavelength conversion member emits blue fluorescence together with the phosphor particles according to the present embodiment, for example. It is preferable to contain phosphor particles (blue phosphor particles). The phosphors of the blue phosphor particles, BaMgAl 10 O 17: Eu 2+ , (Sr, Ca, Ba) 10 (PO 4) 6 C l2: Eu 2+, Sr 3 MgSi 2 O 8: Eu 2+ , such as What has a composition is mentioned. Furthermore, red phosphor particles and green phosphor particles may be used in combination with the blue phosphor particles as necessary. As phosphors constituting the red phosphor particles in this case, La 2 O 2 S: Eu 3+ , (Sr, Ca) 2 (Si, Al) 5 (N, O) 8 : Eu 2+ , (Ca, Sr ) AlSiN 3 : Eu 2+ , SrAl (Si, Al) 4 (N, O) 7 : Eu 2+ and the like. As phosphors constituting the green phosphor particles, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , Mn 2+ , (Ba, Sr, Ca) Si 2 O 2 N 2 : Eu 2+ , (Ba, Sr, Ca) 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu 2+ and the like.
[発光装置]
次に、本実施形態の発光装置の一例について説明する。発光装置1は、図1及び2に示すように、発光素子であるLEDチップ10、実装基板20、光学部材60、封止部50及び波長変換部材70を備える。そして上述のように、波長変換部材70は本実施形態に係る蛍光体を備える。[Light emitting device]
Next, an example of the light emitting device of this embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the
LEDチップ10は、実装基板20に実装されている。実装基板20の形状は、平面視略矩形状である。実装基板20の厚み方向における表面上には、LEDチップ10への給電用に一対の導体層23が形成されている。さらに実装基板20の表面上にLEDチップ10が実装されている。LEDチップ10と導体層23とは、例えば金細線やアルミニウム細線などの金属細線からなるボンディングワイヤ14で電気的に接続されている。
The
光学部材60はドーム状の部材であり、実装基板20の表面上に固着されている。そして、光学部材60と実装基板20との間に、LEDチップ10が収容されている。この光学部材60は、LEDチップ10から放射される光の配向を制御する機能を有する。
The
封止部50は、透光性の封止材料から形成される。封止部50の封止材料としては、シリコーン樹脂が挙げられる。ただ、シリコーン樹脂に限らず、例えばアクリル樹脂やガラスなどが用いられてもよい。封止部50は、光学部材60と実装基板20とで囲まれた空間に充填されている。この封止部50により、LEDチップ10及び複数本(本実施形態では2本)のボンディングワイヤ14が封止されている。
The sealing
波長変換部材70は、光学部材60を包囲するようにドーム状に形成されている。LEDチップ10が発光すると、LEDチップ10から放射された光(励起光)によって波長変換部材70中の蛍光体が励起されて励起光よりも長波長の蛍光を放射する。この長波長の蛍光は、LEDチップ10の発光色とは異なる色の光からなる変換光である。
The
また、光学部材60と波長変換部材70との間には、空気などの気体が充実する空隙80が介在している。さらに実装基板20の表面上には、光学部材60の外周を包囲する環状の堰部27が形成されている。堰部27は、実装基板20の表面上から上方に突出するように形成される。このため、光学部材60が実装基板20に固着される際に、光学部材60と実装基板20とで囲まれた空間から封止材料が溢れ出ようとしても、封止材料は堰部27によって堰き止められる。
Further, a
LEDチップ10としては、主発光ピークが350〜470nmの範囲内に存在するものが好ましい。このようなLEDチップ10としては、例えば青色光を放射するGaN系の青色LEDチップを用いることができる。GaN系の青色LEDチップでは、結晶成長用基板として、サファイア基板よりも格子定数や結晶構造がGaNに近く、かつ導電性を有するn形のSiC基板が用いられる。このSiC基板上に、例えばダブルヘテロ構造を有する発光部が形成される。発光部は、例えばGaN系化合物半導体材料などを原料として、エピタキシャル成長法(例えば、MOVPE法など)などで形成される。
The
このLEDチップ10は、実装基板20の表面と対向する表面上にカソード電極を備え、カソード電極と反対側の表面上にアノード電極を備える。このカソード電極及びアノード電極は、例えばNi膜とAu膜との積層膜により構成される。なお、カソード電極及びアノード電極の材料は特に制限されず、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えばAlなどであってもよい。
The
LEDチップ10の構造は、上記構造に限定されない。例えば、まずエピタキシャル成長により、結晶成長用基板上に発光部などを形成する。その後、発光部を支持するSi基板などの支持基板が発光部に固着され、さらに結晶成長用基板が除去されることで、LEDチップ10が形成されてもよい。
The structure of the
実装基板20は矩形板状の伝熱板21と配線基板22とで構成される。伝熱板21は熱伝導性材料から形成される。そして、伝熱板21にLEDチップ10が実装される。配線基板22は、例えば矩形板状のフレキシブルプリント配線板である。配線基板22は、伝熱板21上に例えばポリオレフイン系の固着シート29を介して固着される。
The mounting
配線基板22の中央部には、伝熱板21におけるLEDチップ10の実装位置を露出させる矩形状の窓孔24が形成されている。この窓孔24の内側で、LEDチップ10が後述のサブマウント部材30を介して伝熱板21に実装される。したがって、LEDチップ10で発生した熱は、配線基板22を介さずにサブマウント部材30及び伝熱板21へ伝導する。
A
配線基板22は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材221と、絶縁性基材221上に形成され、LEDチップ10へ給電するための一対の導体層23とを備える。さらに配線基板22は、各導体層23を覆うと共に、絶縁性基材221上の導体層23が形成されていない部位を覆う保護層26を備える。保護層26は、例えば光反射性を有する白色系のレジスト(樹脂)から形成される。この場合、LEDチップ10から配線基板22に向けて光が放射されても、保護層26で光が反射されることで、配線基板22における光の吸収が抑制される。これによりLEDチップ10から外部への光取り出し効率が向上し、発光装置の光出力が向上する。
The
なお、各導体層23は、絶縁性基材221の外周形状の半分よりもやや小さな形状に形成されている。また絶縁性基材221は、FR4基板やFR5基板、紙フェノール樹脂基板などから形成されてもよい。
Each
各導体層23は、平面視略矩形状の端子部231を二つずつ備える。この端子部231は、配線基板22の窓孔24の近傍に位置し、端子部231にボンディングワイヤ14が接続される。さらに各導体層23は、平面視略円形状の外部接続用電極部232を一つずつ備える。この外部接続用電極部232は、配線基板22の外周付近に位置している。導体層23は、例えばCu膜とNi膜とAu膜との積層膜により構成される。
Each
保護層26は、この保護層26から各導体層23が部分的に露出するようにパターニングされている。配線基板22の窓孔24の近傍で、各導体層23における端子部231が保護層26から露出している。さらに配線基板22の外周付近で、各導体層23における外部接続用電極部232が保護層26から露出している。
The
LEDチップ10は、上述の通り、サブマウント部材30を介して伝熱板21に搭載されている。サブマウント部材30は、LEDチップ10と伝熱板21との線膨張率の差に起因して、LEDチップ10に働く応力を緩和する。サブマウント部材30は、LEDチップ10のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されている。
The
サブマウント部材30は、上記応力を緩和する機能だけでなく、LEDチップ10で発生した熱を伝熱板21におけるLEDチップ10のチップサイズよりも広い範囲に伝導させる熱伝導機能も有している。本実施形態における発光装置1では、LEDチップ10がサブマウント部材30を介して伝熱板21に搭載されているので、LEDチップ10で発生した熱がサブマウント部材30及び伝熱板21を介して効率よく放熱される。さらにサブマウント部材30により、LEDチップ10と伝熱板21との線膨張率差に起因してLEDチップ10に働く応力が緩和される。
The
サブマウント部材30は、例えば熱伝導率が比較的高く、かつ、絶縁性を有するAlNから形成されることが好ましい。なおサブマウント部材30の材料はAlNに限らず、線膨張率が結晶成長用基板の材料である6H−SiCに比較的近く、かつ、熱伝導率が比較的高い材料であればよい。例えば、サブマウント部材30の材料として複合炭化ケイ素(SiC)、Si、Cu及びCuWなどが採用されてもよい。なおサブマウント部材30は、上述の熱伝導機能を有している。そのため伝熱板21におけるLEDチップ10に対向する面の面積は、LEDチップ10における伝熱板21と対向する面の面積よりも十分に大きいことが望ましい。
The
図2に示すように、LEDチップ10のカソード電極がサブマウント部材30上に重ねられる。さらにカソード電極は、カソード電極と接続される電極パターン(図示せず)及びボンディングワイヤ14を介して、二つの導体層23のうちの一方と電気的に接続される。また、LEDチップ10のアノード電極は、ボンディングワイヤ14を介して、カソード電極に接続されていない導体層23と電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the cathode electrode of the
LEDチップ10とサブマウント部材30との接合には、例えばSnPb、AuSn、SnAgCuなどの半田や銀ペーストなどが用いられる。特にAuSn、SnAgCuなどの鉛フリー半田が用いられることが好ましい。サブマウント部材30がCuから形成され、LEDチップ10とサブマウント部材30との接合にAuSnが用いられる場合には、サブマウント部材とLEDチップの接合面に、予めAu又はAgからなる金属層を形成する前処理が施されることが好ましい。
For joining the
また、サブマウント部材30と伝熱板21との接合にも、例えば、AuSn、SnAgCuなどの鉛フリー半田が用いられることが好ましい。サブマウント部材30と伝熱板21との接合にAuSnが用いられる場合には、伝熱板21とサブマウント部材30の接合面に、予めAu又はAgからなる金属層を形成する前処理が施されることが好ましい。
Also, it is preferable to use lead-free solder such as AuSn or SnAgCu for joining the
本実施形態における発光装置1では、図2に示すように、サブマウント部材30の厚みは、配線基板22の厚みより大きくなっている。つまり、サブマウント部材30の上面は配線基板22の保護層26の上面よりも上方に突出している。このためLEDチップ10から放射された光が、配線基板22の窓孔24の内側を通って配線基板22に吸収されることを抑制できる。これによりLEDチップ10から外部への光取り出し効率がさらに向上し、発光装置の光出力が向上する。
In the
なお、サブマウント部材30とLEDチップ10の接触面の周囲に、LEDチップ10から放射された光を反射する反射膜が形成されてもよい。この場合、LEDチップ10から放射された光がサブマウント部材30に吸収されることが抑制される。これにより、LEDチップ10から外部への光取り出し効率がさらに向上し、発光装置の光出力が向上する。なお反射膜は、例えばNi膜とAg膜との積層膜により構成することができる。
A reflective film that reflects light emitted from the
光学部材60は、光透過性を有する材料、例えばシリコーン樹脂やガラスなどから形成される。特に光学部材60がシリコーン樹脂から形成されると、光学部材60と封止部50との屈折率差及び線膨張率差が低減されるため、好ましい。
The
光学部材60の第一光出射面602(LEDチップ10とは反対側の表面)は、第一光入射面601(LEDチップ10側の表面)から光学部材内へ入射した光が、第一光出射面602と空隙80との境界で全反射しないような凸曲面状に形成されている。そして光学部材60は、LEDチップ10と光軸が一致するように配置されている。したがって、LEDチップ10から放射され光学部材60の第一光入射面601に入射された光は、第一光出射面602と空隙80との境界で全反射されることなく、波長変換部材70まで到達しやすくなる。そのため、発光装置1からの発光の全光束が増大する。なお光学部材60は、位置によらず法線方向に沿って厚みがほぼ一様となるように形成されている。
The first light exit surface 602 (surface opposite to the LED chip 10) of the
波長変換部材70は、第二光入射面701(LEDチップ10側の表面)が、光学部材60の第一光出射面602に沿った形状に形成されている。したがって、第一光出射面602の位置によらず、法線方向における第一光出射面602と波長変換部材70との間の距離が略一定となっている。また波長変換部材70は、位置によらず法線方向に沿った厚みが一様となるように成形されている。なお波長変換部材70は、実装基板20に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)などで固着される。
In the
LEDチップ10から放射される光は、第二光入射面701から波長変換部材70内へ入射し、波長変換部材70の第二光出射面702(LEDチップ10とは反対側の表面)を通じて波長変換部材70の外へ出射される。波長変換部材70の中を光が通過する際に、この光の一部が波長変換部材70中の蛍光体粒子によって波長変換される。これにより、LEDチップ10から放射される光と波長変換部材70中の蛍光体粒子の種類との組み合わせに応じた色の光が発光装置1から発せられる。
The light emitted from the
発光装置1におけるLEDチップ10が青色光を発する青色LEDチップである場合には、波長変換部材70は、本実施形態に係る蛍光体粒子を用いる。この場合、LEDチップ10から波長変換されずに放射される青色光と、波長変換部材70中の本実施形態に係る蛍光体粒子から発せられる赤色光とが波長変換部材70から放射される。
When the
上記発光装置を植物育成用照明として用いる場合に、700〜800nmの赤色成分として本実施形態に係る蛍光体からの光が用いられていれば、その他の組み合わせは特に限定されない。例えば、青色光を放射する青色LEDチップと、600〜700nmの赤色光を発する蛍光体と、本実施形態に係る蛍光体とを用いる組み合わせとすることができる。また、紫外光を放射するLEDチップと、400〜500nmの青色光を発する蛍光体と、600〜700nmの赤色光を発する蛍光体と、本実施形態に係る蛍光体とを用いる組み合わせとすることができる。ただし本発明は、上記の組み合わせに限られるものではない。 When the light-emitting device is used as plant-growing illumination, other combinations are not particularly limited as long as light from the phosphor according to the present embodiment is used as a red component of 700 to 800 nm. For example, a combination using a blue LED chip that emits blue light, a phosphor that emits red light of 600 to 700 nm, and a phosphor according to the present embodiment can be used. In addition, a combination of an LED chip that emits ultraviolet light, a phosphor that emits blue light of 400 to 500 nm, a phosphor that emits red light of 600 to 700 nm, and the phosphor according to the present embodiment may be used. it can. However, the present invention is not limited to the above combinations.
そして、本実施形態に係る発光装置は、上述のように、LEDチップ等から放射される青色光と、波長変換部材中の本実施形態に係る蛍光体粒子から発せられる赤色光とを同時に放射することができる。そのため、例えば植物育成用照明に用いた場合、従来と比べ効率的に植物を成長させることが可能となる。 And the light-emitting device which concerns on this embodiment radiates | emits simultaneously the blue light radiated | emitted from LED chip etc. and the red light emitted from the fluorescent substance particle which concerns on this embodiment in a wavelength conversion member as mentioned above. be able to. Therefore, for example, when used for lighting for plant growth, it becomes possible to grow plants more efficiently than in the past.
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
[実施例1]
CaCO3粉末、ZnO粉末、Al2O3粉末及びMnO2粉末を、表1に示すように秤量し、これらを均一に混合した。続いて、得られた混合粉末を白金製の焼成容器に入れ、大気中1200℃の温度で6時間加熱した。そして得られた焼結体を粉砕することで、表1に示す組成を有する本実施例の蛍光体の粒子を得た。[Example 1]
CaCO 3 powder, ZnO powder, Al 2 O 3 powder and MnO 2 powder were weighed as shown in Table 1 and mixed uniformly. Subsequently, the obtained mixed powder was put in a platinum baking container and heated in the atmosphere at a temperature of 1200 ° C. for 6 hours. And the particle | grains of the fluorescent substance of a present Example which have the composition shown in Table 1 were obtained by grind | pulverizing the obtained sintered compact.
[実施例2〜13]
CaCO3粉末、SrCO3粉末、BaCO3粉末、ZnO粉末、MgO粉末、Al2O3粉末、Ga2O3粉末、MnO2粉末を表1に示すように秤量した以外は実施例1と同様にして、表1に示す組成を有する各実施例の蛍光体の粒子を得た。[Examples 2 to 13]
Except that CaCO 3 powder, SrCO 3 powder, BaCO 3 powder, ZnO powder, MgO powder, Al 2 O 3 powder, Ga 2 O 3 powder, and MnO 2 powder were weighed as shown in Table 1, the same as Example 1 was carried out. Thus, phosphor particles of each example having the composition shown in Table 1 were obtained.
[粉末X線回折測定]
実施例1〜13で得られた蛍光体について、粉末X線回折測定を行った。なお、粉末X線回折測定では、CuKα線を利用した。[Powder X-ray diffraction measurement]
Powder X-ray diffraction measurement was performed on the phosphors obtained in Examples 1 to 13. In the powder X-ray diffraction measurement, CuKα rays were used.
粉末X線回折の測定結果の一例として、図3では、実施例4及び実施例10で得られた蛍光体のX線回折パターンを示す。図3に示すスペクトルより、実施例4及び実施例10の蛍光体は、公知化合物のCa14Zn6Al10O35と同じ結晶構造を持つ蛍光体であることが分かる。As an example of the measurement result of the powder X-ray diffraction, FIG. 3 shows the X-ray diffraction patterns of the phosphors obtained in Example 4 and Example 10. From the spectrum shown in FIG. 3, it can be seen that the phosphors of Example 4 and Example 10 are phosphors having the same crystal structure as that of the known compound Ca 14 Zn 6 Al 10 O 35 .
[発光スペクトル及び励起スペクトルの測定]
実施例1〜13で得られた蛍光体について、発光スペクトル及び励起スペクトルを測定した。測定装置としては、日本分光株式会社製分光蛍光光度計FP−6500を用いた。蛍光スペクトルの測定する際、蛍光体へ照射する励起光の波長は450nmとした。また励起スペクトルの測定時のモニター波長は、発光スペクトルにおけるピーク波長とした。[Measurement of emission spectrum and excitation spectrum]
For the phosphors obtained in Examples 1 to 13, the emission spectrum and the excitation spectrum were measured. As a measuring device, a spectrofluorophotometer FP-6500 manufactured by JASCO Corporation was used. When measuring the fluorescence spectrum, the wavelength of the excitation light applied to the phosphor was 450 nm. The monitor wavelength at the time of measuring the excitation spectrum was the peak wavelength in the emission spectrum.
図4では、実施例10で得られた蛍光体の発光スペクトルA及び励起スペクトルBを示す。この結果、実施例10で得られた蛍光体は、712nmをピークとした赤色領域に発光スペクトルAを示す。また当該蛍光体の励起スペクトルBは、近紫外から青色の領域において高い強度を示した。 In FIG. 4, the emission spectrum A and the excitation spectrum B of the phosphor obtained in Example 10 are shown. As a result, the phosphor obtained in Example 10 exhibits an emission spectrum A in a red region having a peak at 712 nm. Moreover, the excitation spectrum B of the phosphor showed high intensity in the near ultraviolet to blue region.
次に、発光スペクトルを比較するため、実施例10のCa14Zn6(Ga0.97Mn0.03)10O35と、CaAlSiN3:Eu2+(比較例1)と、3.5MgO・0.5MgF・GeO2:Mn4+(比較例2)との発光スペクトルを測定した。図5では、実施例10、比較例1及び比較例2の蛍光体を450nmで励起した場合の発光スペクトルを示す。図5に示すように、比較例1や比較例2の蛍光体が650nm付近に発光ピークを示している。これに対し、実施例10の蛍光体は712nmに発光ピークを有しているため、700nmから800nmの成分を多く含んでいることが分かる。Next, in order to compare emission spectra, Ca 14 Zn 6 (Ga 0.97 Mn 0.03 ) 10 O 35 of Example 10, CaAlSiN 3 : Eu 2+ (Comparative Example 1), 3.5 MgO · 0 The emission spectrum with .5MgF · GeO 2 : Mn 4+ (Comparative Example 2) was measured. FIG. 5 shows emission spectra when the phosphors of Example 10, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 are excited at 450 nm. As shown in FIG. 5, the phosphors of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 show an emission peak near 650 nm. On the other hand, since the phosphor of Example 10 has an emission peak at 712 nm, it can be seen that the phosphor contains many components from 700 nm to 800 nm.
また、表2では、実施例1〜13の蛍光体に関し、450nmで励起した場合の相対発光強度及び発光ピーク波長を示す。なお相対発光強度は、実施例1の発光強度を100%とした場合の相対値である。 Table 2 shows the relative emission intensity and emission peak wavelength when excited at 450 nm for the phosphors of Examples 1 to 13. The relative light emission intensity is a relative value when the light emission intensity of Example 1 is 100%.
表2に示すように、発光ピークの波長は、全ての実施例において710nmを超える結果となった。特に一般式(1)におけるAEの全てがカルシウムであり、前記MIの全てが亜鉛であり、前記MIIが少なくともGaを含む組成の蛍光体では、強い発光強度が得られた。またAEの全てがカルシウムであり、前記MIの全てが亜鉛であり、MIIの全てがガリウムである組成の蛍光体では、特に強い発光強度が得られた。As shown in Table 2, the emission peak wavelength exceeded 710 nm in all examples. In particular, in the phosphor having a composition in which all AEs in the general formula (1) are calcium, all of the M I are zinc, and the M II contains at least Ga, strong emission intensity was obtained. In addition, particularly strong emission intensity was obtained with a phosphor having a composition in which all of AE is calcium, all of M I is zinc, and all of M II is gallium.
[内部量子効率測定]
実施例4及び実施例10で得られた蛍光体を450nmで励起した場合の内部量子効率を測定した。なお、内部量子効率は、大塚電子株式会社製量子効率測定システムQE1100を用いて測定した。内部量子効率の測定結果を表3に示す。表3に示すように、マンガンイオンをドープした実施例4及び10の青色光励起下での内部量子効率は、65〜70%と高水準であった。[Internal quantum efficiency measurement]
The internal quantum efficiency was measured when the phosphors obtained in Example 4 and Example 10 were excited at 450 nm. The internal quantum efficiency was measured using a quantum efficiency measurement system QE1100 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. Table 3 shows the measurement results of the internal quantum efficiency. As shown in Table 3, the internal quantum efficiencies of Examples 4 and 10 doped with manganese ions under excitation with blue light were as high as 65 to 70%.
[温度消光の評価]
実施例4及び実施例10で得られた蛍光体を、室温(298K)から423K(150℃)まで加熱しつつ、450nmで励起した場合の温度消光を評価した。具体的には、加熱機構を利用して蛍光体を298Kから423Kまで加熱しながら、蛍光体に励起光(450nm)を照射し、発光スペクトルのピーク高さを調べた。なお、発光スペクトルの測定装置としては、日本分光株式会社製分光蛍光光度計FP−6500を用いた。また、実施例4及び実施例10で得られた蛍光体の他に、Y3Al5O12:Ce3+(P46蛍光体、比較例3)の温度消光も測定した。[Evaluation of temperature quenching]
While quenching the phosphors obtained in Example 4 and Example 10 from room temperature (298 K) to 423 K (150 ° C.), temperature quenching when excited at 450 nm was evaluated. Specifically, the phosphor was irradiated with excitation light (450 nm) while heating the phosphor from 298 K to 423 K using a heating mechanism, and the peak height of the emission spectrum was examined. A spectrofluorometer FP-6500 manufactured by JASCO Corporation was used as an emission spectrum measuring apparatus. In addition to the phosphors obtained in Example 4 and Example 10, temperature quenching of Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (P46 phosphor, Comparative Example 3) was also measured.
図6では、実施例4及び実施例10で得られた蛍光体、及び比較例3の蛍光体における温度消光の測定結果を示す。図6では、横軸を蛍光体温度、縦軸を発光スペクトルのピーク高さとして、測定データをプロットしている。なお、発光スペクトルのピーク高さは、室温時のピーク高さを100%としたときの相対値で示している。図6に示すように、マンガンイオンをドープした実施例4及び実施例10の蛍光体は、423Kにおいて高水準(室温時の80%程度以上)の発光ピーク高さを保っており、耐熱性の面で比較例3よりも良好な蛍光体であった。 In FIG. 6, the measurement result of the temperature quenching in the fluorescent substance obtained in Example 4 and Example 10 and the fluorescent substance of Comparative Example 3 is shown. In FIG. 6, the measurement data is plotted with the horizontal axis representing the phosphor temperature and the vertical axis representing the peak height of the emission spectrum. The peak height of the emission spectrum is shown as a relative value when the peak height at room temperature is 100%. As shown in FIG. 6, the phosphors of Example 4 and Example 10 doped with manganese ions have a high emission peak height (about 80% or more at room temperature) at 423 K, and have high heat resistance. In terms of surface quality, the phosphor was better than Comparative Example 3.
特願2012−238581号(出願日:2012年10月30日)及び特願2013−015017号(出願日:2013年1月30日)の全内容は、ここに援用される。 The entire contents of Japanese Patent Application No. 2012-238581 (application date: October 30, 2012) and Japanese Patent Application No. 2013-015017 (application date: January 30, 2013) are incorporated herein by reference.
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。 Although the contents of the present invention have been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these descriptions, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made.
本発明の蛍光体はCa14Zn6Al10O35と同じ結晶構造を有し、その構成元素の一部をマンガンイオンで置換した結晶構造を有する。そのため、発光素子から発せられる近紫外から青色領域の光を効率よく吸収して励起される。さらに、励起された蛍光体が基底状態に遷移する際に、700〜750nmにピークを有する赤色の蛍光を効率よく発する。そして、この蛍光体を用いた波長変換部材及び発光装置は、赤色光を高い発光強度で出射することが可能である。The phosphor of the present invention has the same crystal structure as Ca 14 Zn 6 Al 10 O 35 and has a crystal structure in which a part of the constituent elements is substituted with manganese ions. Therefore, light in the near ultraviolet to blue region emitted from the light emitting element is efficiently absorbed and excited. Furthermore, when the excited phosphor transitions to the ground state, it efficiently emits red fluorescence having a peak at 700 to 750 nm. And the wavelength conversion member and light-emitting device using this fluorescent substance can radiate | emit red light with high light emission intensity.
1 発光装置
10 LEDチップ(発光素子)
70 波長変換部材1
70 Wavelength conversion member
Claims (7)
AE14MI 6MII 10O35:Mn4+
(式中、AEはCa、Sr及びBaからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表し、MIはZn及びMgからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表し、MIIはAl及びGaからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を表す)
で示される組成を有することを特徴とする蛍光体。General formula:
AE 14 M I 6 M II 10 O 35 : Mn 4+
(Wherein AE represents at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba, M I represents at least one element selected from the group consisting of Zn and Mg, and M II represents from Al and Ga) Represents at least one element selected from the group consisting of
A phosphor having a composition represented by:
前記蛍光体を分散させる透光性媒体と、
を備えることを特徴とする波長変換部材。The phosphor according to any one of claims 1 to 4,
A translucent medium in which the phosphor is dispersed;
A wavelength conversion member comprising:
前記発光素子が発する光の少なくとも一部を吸収して発光する、請求項5に記載の波長変換部材と、
を備えることを特徴とする発光装置。A light emitting element;
The wavelength conversion member according to claim 5, which emits light by absorbing at least part of light emitted by the light emitting element;
A light emitting device comprising:
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012238581 | 2012-10-30 | ||
JP2012238581 | 2012-10-30 | ||
JP2013015017 | 2013-01-30 | ||
JP2013015017 | 2013-01-30 | ||
PCT/JP2013/006260 WO2014068907A1 (en) | 2012-10-30 | 2013-10-23 | Phosphor, wavelength conversion member, and fluorescence device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2014068907A1 true JPWO2014068907A1 (en) | 2016-09-08 |
Family
ID=50626857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014544257A Pending JPWO2014068907A1 (en) | 2012-10-30 | 2013-10-23 | Phosphor, wavelength conversion member and light emitting device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2014068907A1 (en) |
WO (1) | WO2014068907A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018186110A (en) * | 2017-04-24 | 2018-11-22 | 豊田合成株式会社 | Light-emitting device |
WO2020203234A1 (en) * | 2019-04-03 | 2020-10-08 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Phosphor, method for producing same and light emitting element |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000144124A (en) * | 1998-11-16 | 2000-05-26 | Kasei Optonix Co Ltd | Fluorescent substance paste composition |
JP2001187884A (en) * | 1999-10-19 | 2001-07-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Preparation process of phosphor, plasma display panel display device and fluorescent lamp |
JP3775377B2 (en) * | 2002-11-06 | 2006-05-17 | 日亜化学工業株式会社 | Manganese-activated aluminate phosphor, method for producing the same, and vacuum ultraviolet-excited light emitting device |
JP5104621B2 (en) * | 2008-07-28 | 2012-12-19 | 三菱化学株式会社 | Lighting equipment for plant cultivation |
JP5345451B2 (en) * | 2009-06-23 | 2013-11-20 | 株式会社東京化学研究所 | Deep red phosphor |
-
2013
- 2013-10-23 WO PCT/JP2013/006260 patent/WO2014068907A1/en active Application Filing
- 2013-10-23 JP JP2014544257A patent/JPWO2014068907A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014068907A1 (en) | 2014-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5677463B2 (en) | Phosphor and light emitting device | |
TWI445803B (en) | Complex crystal phosphor, light emitting device, surface light source apparatus, display apparatus, and lighting device | |
JP5129283B2 (en) | Phosphor, phosphor manufacturing method, light emitting device, and light emitting module | |
JP5066786B2 (en) | Nitride phosphor and light emitting device using the same | |
JP2008227523A (en) | Nitride phosphor and method for manufacturing the same, and light emitting device using nitride phosphor | |
JP4880892B2 (en) | Phosphor, phosphor manufacturing method, and light emitting device using the same | |
JP4892861B2 (en) | Nitride phosphor and light emitting device using the same | |
JP2009132917A (en) | Cerium and europium doped phosphor composition and light emitting device including the same | |
JP2006332692A (en) | Light-emitting device | |
JP4929413B2 (en) | Light emitting device | |
JP6115432B2 (en) | Composite wavelength conversion particle, composite wavelength conversion particle-containing resin composition, and light emitting device | |
JP4425977B1 (en) | Nitride red phosphor and white light emitting diode using the same | |
JP5566263B2 (en) | Light emitting module | |
JP2016157795A (en) | Light-emitting module | |
JP2015067754A (en) | Composite wavelength conversion particle, resin composition containing composite wavelength conversion particle, and light-emitting device | |
KR101176212B1 (en) | Alkali-earth Phosporus Nitride system phosphor, manufacturing method thereof and light emitting devices using the same | |
JP5662821B2 (en) | Phosphor and light emitting device | |
WO2014068907A1 (en) | Phosphor, wavelength conversion member, and fluorescence device | |
JP5194395B2 (en) | Oxynitride phosphor and light-emitting device using the same | |
JP5795971B2 (en) | Phosphor and light emitting device | |
JP4215045B2 (en) | Nitride phosphor and light emitting device using the same | |
JP5662820B2 (en) | Phosphor and light emitting device | |
KR100846482B1 (en) | A red phosphor and a light emitting device comprising the same | |
JP2016222743A (en) | Wavelength conversion particle, wavelength conversion member, and light emitting device | |
JP5646567B2 (en) | Method for manufacturing phosphor |