TWI428439B - Fluorescent tubes and LED bulbs using them - Google Patents

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Tsutomu Ishii
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Hajime Takeuchi
Ryo Sakai
Yasumasa Ooya
Katsutoshi Nakagawa
Yasuhiro Shirakawa
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Toshiba Kk
Toshiba Materials Co Ltd
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Description

螢光體及使用其之LED燈泡
本發明係關於一種螢光體及使用其之LED燈泡，並且，還關於一種組合藍色發光二極體和吸收來自該二極體之發光而發出黃紅色光之螢光體所組成之LED燈泡，特別是關於一種在使用作為LED燈泡之螢光體之狀態而能夠釋放出良好之現色性之發光之螢光體及使用其之LED燈泡。
發光二極體(LED:Light Emitting Diode；在以下，也稱為LED晶片)。係在施加電壓時而作用成為光源之發光元件，利用藉由在2個半導體之接觸面(pn接合)附近之電子和電洞(positive hole)之再結合來進行發光之光之發光元件。該發光元件係小型且電能對於光之轉換效率變高，因此，廣泛地使用作為家電製品或照光式操作開關、LED顯示器。
此外，不同於使用燈絲之燈泡而成為半導體元件，因此，沒有所謂「燈泡中斷」(燈絲之斷線)發生，具有良好之初期驅動特性，也在振動或重複之ON/OFF(導通/截止)操作，具有良好之耐久性，因此，也使用作為汽車用儀表板等之顯示裝置之背光板。特別是不受太陽光之影響而得到高彩度且鮮明顏色之發光，因此，也在設置於屋外之顯示裝置、交通用顯示裝置或號誌機等，今後有擴大其用途之狀況發生。
也就是說，發光二極體係放射光之半導體二極體，將電能轉換成為紫外線或可見光。特別是為了利用可見光，因此，也廣泛地使用作為藉由透明樹脂而密封以GaP、GaAsP、GaAlAs、GaN、InGaAlP等之發光材料所形成之發光晶片的LED燈泡。此外，也大多使用在前述之發光材料固定於印刷電路板或金屬引線之上面而以成為數字或文字之形狀之樹脂箱盒來進行密封之顯示器型之LED燈泡。
此外，也可以藉由在發光晶片之前表面或前部樹脂中，含有各種之螢光體粉末，而適度地調整放射光之顏色。也就是說，LED燈泡之發光色係可以再現配合於由藍色開始至紅色為止之使用用途之可見光區域之發光。此外，發光二極體係半導體元件，因此，成為長壽命且可靠性變高，在使用作為光源之狀態下，也減低由於其故障所造成之交換頻率，所以，廣泛地使用作為可攜式通訊機器、個人電腦之周邊機器、OA機器、家庭用電器、音響機器、各種開關、背光用光源顯示板等之各種顯示裝置之構成零件。
但是，在最近，前述各種顯示裝置之利用者之色彩感覺係提高，即使是在各種顯示裝置，也要求能夠更加高精細地再現微妙之色調之功能或者是LED燈泡之均勻之外觀。特別是白色發光之LED燈泡係在行動電話之背光板或車載用燈泡，其需求之擴大變得顯著，在將來，期待大幅度地成長作為螢光燈替代之需求，因此，要求其白色光之高現色性或均勻之外觀而嘗試進行各種之技術改善。
此外，在西元2006年7月，於EU(歐盟)施行之RoHS規範(關於電機‧電子機器所含有之特定有害物質之使用限制之指令)，禁止使用水銀至電氣製品等，預測即使是在最近之將來之照明設備，不使用水銀之白色發光LED燈泡係也取代密封入水銀蒸氣之習知之螢光燈。
現在，作為普及至實用或者是試用之白色發光LED(發光裝置)係存在有藍色發光二極體和黃色發光螢光體(YAG)，由於狀況之不同而存在還組合紅色螢光體之形式之發光裝置(稱為形式1)以及組合紫外線或紫色發光螢光體和藍色、黃色、紅色螢光體之形式之發光裝置(稱為形式2)。在現在之時間點，評價形式1係有所謂比起形式2還更加高亮度之優位性而最為普及。
作為使用於前述形式1之發光裝置用途之黃色螢光體係鈰活化釔鋁酸鹽螢光體(YAG)、鈰活化鋱鋁酸鹽螢光體(TAG)、鹼土類矽酸鹽螢光體(BOSS)等之螢光體材料，進行實用化。
在前述之螢光體材料中，就YAG、BOSS而言，係組合於發光二極體而使用之以前開始就一般知道之螢光體，直到目前為止，使用在飛點掃描設備(flying-spot scanner)或螢光燈等，或者是試用對於應用製品之適用。這些螢光體係已經進行實用化而成為行動電話之背光用螢光體，但是，還瞄準對於照明裝置或汽車之頭燈等之更進一步之需求之擴大而每天持續地進行改良。
就瞄準前述之實用化之改良成果而言，藉由以下之專利文獻而進行介紹。具體地說，就前述之BOSS螢光體而言，在下列之專利文獻1等，揭示其改良之原委及結果。另一方面，就YAG、TAG等之鋁酸鹽螢光體而言，在下列之專利文獻2~21等，揭示改良之原委及結果。具體地說，持續地嘗試以其他種類之元素，來取代螢光體之基本成分之一部分，或者是使得其取代量，成為最適當化，或者是調整活化劑之種類及其添加量。
[專利文獻1]日本專利第3749243號公報
[專利文獻2]日本特開2006-332692號公報
[專利文獻3]日本特開2006-299168號公報
[專利文獻4]日本特開2006-41096號公報
[專利文獻5]日本特開2005-317985號公報
[專利文獻6]日本特開2005-8844號公報
[專利文獻7]日本特開2003-179259號公報
[專利文獻8]日本特開2002-198573號公報
[專利文獻9]日本特開2002-151747號公報
[專利文獻10]日本特開平10-36835號公報
[專利文獻11]日本特開2006-321974號公報
[專利文獻12]日本特開2006-265542號公報
[專利文獻13]日本特開2006-213893號公報
[專利文獻14]日本特開2006-167946號公報
[專利文獻15]日本特開2005-243699號公報
[專利文獻16]日本特開2005-150691號公報
[專利文獻17]日本特開2004-115304號公報
[專利文獻18]日本特開2006-324407號公報
[專利文獻19]日本特開2006-25336號公報
[專利文獻20]日本特開2005-235847號公報
[專利文獻21]日本特開2002-42525號公報
 [發明之揭示]
但是，組合前述之藍色發光二極體和BOSS或YAG、TAG等之黃色發光螢光體而形成且亮度特性良好之習知之形式1的白色LED之問題點係構成其放射光(白色光)之紅色發光成分呈不足，在使用作為照明用途之狀態下，有照明對象物之顏色成為更加自然而進行再現之現色性變低之缺點發生。因此，作為特別重視自然色之物品之販賣店舖用之照明裝置或者是必須辨別物品顏色之作業場所用之照明裝置係有不適合之間題點發生，現在也由各種之觀點，來持續地進行技術之改良。
本發明係為了解決前述之課題而完成的，特別是其目的係提供一種能夠有效地補充向來經常不足之紅色發光成分之螢光體，同時，提供一種藉由使用該螢光體來作為LED燈泡之螢光體而能夠釋放出良好之現色性之發光之LED燈泡。
為了達成前述之目的，因此，本發明人們係藉由一連串之實驗，而調製具有各種組成之螢光體，以其他之元素，來取代習知之螢光體之主成分之一部分，比較及檢討其取代元素之種類和取代量對於螢光體之發光特性之所造成之影響。結果，得到所謂特別是在以既定量之鎂(Mg)和矽(Si)之組合等來取代構成為鋁酸鹽螢光體YAG之鋁成分之一部分時，得到紅色發光成分變多之螢光體，另一方面，藉由該螢光體組合於具有特定之發光波峰波長之藍色發光二極體而具有同等於習知以上之高亮度，最初得到現色性變高之白色LED燈泡之意見。
此外，也得到所謂在以既定量之鈣(Ca)和鋯(Zr)之組合等來取代構成為鋁酸鹽螢光體YAG之稀土類元素成分之一部分時，也得到紅色發光成分變多之螢光體，另一方面，藉由該螢光體組合於藍色發光二極體而具有同等於習知以上之高亮度，最初得到現色性變高之白色LED燈泡之意見。本發明係根據前述之意見而完成的。
也就是說，本發明之螢光體，其特徵為：組成係以下列之化學式(1)：
Ln3 αx Al5-x-y βy O12 :Ce……(1)
(但是，Ln係由Y、Lu、Gd選出之至少一種元素，α及β係形成對之元素，其組合(α,β)係(Mg,Si)、(B,Sc)及(B,In)之任何一種，x、y係分別以原子比，來滿足x＜2、y＜2、0.9≦x/y≦1.1之關係式之係數)。所表示。
此外，本發明之其他之螢光體，其特徵為：組成係以下列之化學式(2)：
γu Ln3-uv ωv αx Al5-x-y βy O12 :Ce……(2)
(但是，Ln係由Y、Lu、Gd選出之至少一種元素，α及β係形成對之元素，其組合(α,β)係(Mg,Si)、(B,Sc)及(B,In)之任何一種，γ及ω係仍然是形成對之元素，其組合(γ,ω)係(Ca,Zr)、(Ca,Hf)、(Sr,Zr)及(Sr,Hf)之任何一種，x、y係分別以原子比，來滿足x＜2、y＜2、0.9≦x/y≦1.1之關係式之係數，另一方面，u、v係分別以原子比，來滿足u≦0.5、v≦0.5、0.9≦u/v≦1.1之關係式之係數)。所表示。
也就是說，本發明之螢光體係以既定量之鎂(Mg)和矽(Si)之組合(α、β成分之組合)或者是鈣(Ca)和鋯(Zr)之組合(γ、ω成分之組合)等來取代為習知之YAG系螢光體之主成分之鋁成分或稀土類元素成分之一部分而構成。組合取代之α和β成分之2種成分或者是組合γ和ω成分之2種成分係有螢光體之發光波峰波長移位於長波長側之作用，必然會得到釋放成為長波長成分之紅色發光成分變多之黃紅色光之螢光體。
此外，前述之光譜移位效果係藉由分別含有幾乎相等之莫耳數量之Mg、Si等而得到之效果，即使是單獨地增減Mg或Si，也無法得到。像這樣之波長移位效果係即使是在藉由鈣和鋯(Ca,Zr)、鈣和鉿(Ca,Hf)或者是鍶和鋯(Sr,Zr)、鍶和鉿(Sr,Hf)之組合(γ,ω)而取代稀土類元素之狀態下，也被認定。此外，在成為(α,β)組合之硼和鈧(B,Sc)、硼和銦(B,In)，並無看到波長之移位，但是，得到高效率之螢光體，因此，可以藉由在這些單體之使用或者是和本發明之其他之螢光體之混合而實現本發明之LED燈泡。
前述Mg等之α成分和Si等之β成分之取代量係分別以原子比而規定成為未滿2。另一方面，Ca等之γ成分和Zr等之ω成分之取代量係分別以原子比而規定成為0.5以下。在該α及β成分之取代量分別以原子比而過量成為2以上時，在YAG系螢光體之基本結晶構造產生變形而相反地降低發光特性，因此，α成分及β成分之取代量係分別設定成為未滿2，但是，更加理想是0.01以上、1以下。即使是就γ成分和ω成分而言，這些之取代量係也同樣分別設定成為0.5以下，但是，更加理想是0.01以上、0.03以下。
此外，前述之α成分及β成分係也在單獨地添加任何一種之狀態下，具有某種程度之發光波峰波長之移位效果，特別是在以原子比之幾乎分別等量而併用兩成分時，移位效果係變得顯著。因此，兩者之練合比(x/y)係規定於0.9~1.1之範圍。另一方面，即使是就γ成分和ω成分而言，也同樣在單獨地添加任何一種之狀態下，具有某種程度之發光波峰波長之移位效果，特別是在以原子比之幾乎分別等量而併用兩成分時，移位效果係變得顯著。因此，兩者之練合比(u/v)係規定於0.9~1.1之範圍。
在此，作為α成分之Mg之價數係+2價，另一方面，Si之價數係+4價，但是，在以幾乎相等之莫耳數量來混合兩成分之狀態下，外觀之平均價數係+3，相等於成為取代對象之Al之價數(+3)。因此，螢光體之結晶構造係不可能大幅度地變形，得到發光特性良好之螢光體。
此外，本發明之LED燈泡，其特徵為：組合發光波峰波長為430~470nm之藍色發光二極體和前述記載之螢光體而形成。如果藉由本發明之LED燈泡的話，則組合發光波峰波長為430~470nm之藍色發光二極體和發光波峰波長移位於概略570nm以上之長波長側且顯示黃紅色發光之螢光體而構成，因此，有效地補充向來經常不足之紅色發光成分，得到具有同等於向來以上之高亮度和現色性之白色LED燈泡。
[發明之效果]
如果藉由本發明之螢光體及使用其之LED燈泡的話，則構成以既定量之鎂(Mg)和矽(Si)等之α成分及β成分之組合來取代成為習知之YAG系螢光體之主成分之鋁成分之一部分，因此，得到螢光體之發光波峰波長移位於長波長側且釋放充分地補充向來經常不足之紅色發光成分之黃紅色光的螢光體。此外，構成以既定量之鈣(Ca)和鋯(Zr)等之γ成分和ω成分之組合來取代稀土類元素成分之一部分，因此，得到螢光體之發光波峰波長移位於長波長側且釋放充分地補充向來經常不足之紅色發光成分之黃紅色光的螢光體。
因此，組合及構成該螢光體和具有既定之發光波峰波長之藍色發光二極體，所以，可以實現兼具同等於向來以上之高亮度和良好之現色性的白色LED燈泡，在以一般照明為首而要求白色光之高亮度及高現色性之應用領域，能夠提供良質之光源。並且，在螢光體，不含有水銀，期待需求之成長，來作為適合於環保之製品。
 [發明之最佳實施形態]
接著，就本發明之實施形態而在以下具體地進行說明。
使用於本發明之LED燈泡之螢光體之組成係以下列之化學式(1)所表示。
Ln3 αx Al5-x-y βy O12 ：Ce……(1)
(但是，Ln係由Y、Lu、Gd選出之至少一種元素，α及β係形成對之元素，(α,β)之組合係(Mg,Si)、(B,Sc)及(B,In)之任何一種，x、y係分別以原子比，來滿足x＜2、y＜2、0.9≦x/y≦1.1之關係式之係數)。也就是說，本發明之螢光體係以α成分和β成分來取代構成YAG系螢光體之Al成分之一部分之鈰(Ce)活化鋁酸鹽螢光體。
圖1係對比及顯示本發明之實施形態之3種類之螢光體之發光光譜。光譜曲線A係對應於具有Y3 Mg0.1 Al4.8 Si0.1 O12 ：Ce之組成之螢光體YAG，光譜曲線B係對應於具有Y3 MgAl3 SiO12 :Ce之組成之本實施形態之螢光體，光譜曲線C係對應於具有Y3 Mg2 AlSi2 O12 :Ce之組成之其他施形態之螢光體。
由圖1所示之結果而明確地顯示：很明顯地隨著增加(Mg,Si)對於Al成分之取代量而使得Ce活化螢光體之發光光譜，移位至長波長側，其波峰位置轉移至紅色發光區域。
像這樣，在本實施形態，由光譜曲線A、B、C之變化而明確地顯示：發光波峰係有效地移位至長波長側，因此，補充紅色發光成分之不足，結果，可以提供現色性更加良好之高品質之白色LED燈泡。
此外，前述之光譜移位效果係藉由以幾乎相等之莫耳數量來含有Mg等之α成分和Si等之β成分而得到之效果，即使是單獨地增減α成分或β成分，也無法得到。像這樣之波長移位效果係即使是在藉由鈣和鋯(Ca,Zr)、鈣和鉿(Ca,Hf)或者是鍶和鋯(Sr,Zr)、鍶和鉿(Sr,Hf)之組合(γ,ω)而取代稀土類元素(Ln)成分之狀態下，也被認定。此外，在成為(α,β)組合之硼和鈧(B,Sc)、硼和銦(B,In)，並無看到波長之移位，但是，得到更加高效率之螢光體，因此，可以藉由在這些單體之使用或者是和本發明之其他之螢光體之混合而實現本發明之LED燈泡。
向來一般而言，作為黃色發光螢光體之紅色發光成分之補強對策係也將構成YAG(Y3 Al5 O12 :Ce)螢光體之釔(Y)之一部分來取代成為釓(Gd)而成為具有(Y,Gd)3 Al5 O12 :Ce之組成之螢光體，進行製品化，但是，有發光亮度及發光之現色性容易一起降低之傾向發生。
如果藉由本實施形態之螢光體的話，則可以使得螢光體之發光光譜變化成為更加強之紅色程度，藉此而實現同等於向來以上之效率及現色性。
本發明之LED燈泡係組合發光波峰波長為430~470nm之藍色發光二極體和1種以上之本發明之螢光體而構成。作為LED燈泡之具體構造係構成例如具有圖2所示之剖面。也就是說，LED燈泡1係具備及構成：搭載燈泡零件之基板2、搭載於該基板2上而發光波峰波長為430~470nm之藍色發光二極體(發光元件)3、配置於該發光二極體3之上面側而使得本發明之螢光體埋入至樹脂所形成之螢光體層4、以及支持由這些發光二極體3和螢光體層4所組成之發光部之樹脂框5。此外，配置於樹脂框5之上部之電極部6和發光二極體3係藉由接合打線7而進行電連接。
在前述之LED燈泡，成為由電極部6開始經由接合打線7而施加於發光二極體3之電能係藉由發光二極體3而轉換成為藍色光，這些光之一部分係藉由位處於發光二極體3之上部之螢光體層4而轉換成為更加長之波長之光，作為由發光二極體3來釋放出之光和由螢光體層4來釋放出之光之總計之白色光係釋放至LED燈泡外之構造。
圖3係顯示組合本發明之螢光體來作為具有圖2所示之構造之LED燈泡之螢光體而得到之白色發光LED燈泡之發光光譜之某一例子之圖形。由圖3所示之發光光譜而明確地顯示：施加電流値20mA而使得發光波峰波長為460nm之藍色發光二極體呈發光，同時，在藉由螢光體而轉換成為色度(0.300~0.350、0.300~0.350)之白色光之時，藍色發光成分之波峰波長成為460nm，同時，在由更加長之波長側之綠色來顯示紅色發光成分之波長區域，出現幅寬呈寬廣之形狀之光譜。由於該光譜形狀而使得亮度成為450mcd以上，得到表示在使用作為照明時之白色光之品質之平均現色指數(Ra)為75以上之良好之特性値。
接著，就本發明之實施形態而言，參照以下之實施例而更加具體地進行說明。也就是說，調製具有各種組成之螢光體粒子，正如圖2所示，分別調製藉由樹脂而埋入其螢光體粒子來形成螢光體層之各個實施例之LED燈泡，評價其發光特性。
各個實施例之LED燈泡係具有圖2所示之橫剖面形狀，以尺寸300μm四邊之發光晶片配置於樹脂框5之凹底部來作為發光二極體3之狀態，藉由20mA之電流値而使得發光晶片呈發光，評價其特性。發光二極體3之發光波峰波長係大約460nm。作為白色LED燈泡之發光特性係使用小型分光分析器(COMPACT ARRAY SPECTROMETER、型式：CAS-140、Instrument Systems公司製)及MCPD裝置(大塚電子公司製)而進行測定。
在此，各個LED燈泡之製作方法係正如以下。也就是說，在本發明之螢光體，混合10~20質量%之聚矽氧烷樹脂，在製作漿體後，滴下至發光二極體之上面側。然後，在100~150℃之溫度，進行熱處理而硬化聚矽氧烷樹脂，調製各個實施例之LED燈泡。此外，在前述之步驟，就漿體之塗佈量而言，預先準備必要數量之螢光體而使得LED燈泡之色度進入至x=0.30~0.35、y=0.30~0.35之範圍，進行漿體之調合。此外，在各個實施例，螢光體係僅使用本發明之黃色發光螢光體，但是，可以包含在本發明所規定之螢光體而加入2種以上之B、G、R用螢光體，進行調製而成為前述既定之發光色。
[實施例1]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.1 Al4.98 Si0.1 O12 :Ce)和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.5 Al4 Si0.5 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，塗佈於發光二極體上，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例1之白色發光LED燈泡。
[實施例2]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽Y3 Mg0.01 Al4.98 Si0.01 O12 :Ce和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.6 Al3.8 Si0.6 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，塗佈於發光二極體上，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例2之白色發光LED燈泡。
[實施例3]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.02 Al4.96 Si0.02 O12 :Ce)和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.8 Al3.4 Si0.8 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，塗佈於發光二極體上，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例3之白色發光LED燈泡。
[實施例4]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.01 Al4.98 Si0.01 O12 :Ce)和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.5 Al4 Si0.5 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，塗佈於發光二極體上，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例4之白色發光LED燈泡。
[實施例5]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 B0.2 Al4.6 Sc0.2 O12 :Ce)和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.7 Al3.6 Si0.7 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，塗佈於發光二極體上，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例5之白色發光LED燈泡。
[比較例1]
以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔釓鋁酸鹽(組成式：(Y,Gd)3 Al5 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在該漿體塗佈於發光二極體上之後，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製具有習知構造之比較例1之白色發光LED燈泡。
[實施例6]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0 .03 Al4.94 Si0.03 O12 ：Ce)和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.8 Al3.4 Si0.8 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，在塗佈於發光二極體上之後，於溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例6之白色發光LED燈泡。
[實施例7]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 B0.1 Al4.8 Sc0.1 O12 :Ce)和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.5 Al4 Si0 .5 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，塗佈於發光二極體上，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例7之白色發光LED燈泡。
[實施例8]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.06 Al4.88 Si0.06 O12 :Ce)和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.5 Al4 Si0.5 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，塗佈於發光二極體上，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例8之白色發光LED燈泡。
[實施例9]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 B0.1 Al4.8 In0.1 O12 :Ce)和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.5 Al4 Si0.5 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，塗佈於發光二極體上，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例9之白色發光LED燈泡。
[實施例10]
分別以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.1 Al4.8 Si0.1 O12 :Ce)和作為黃橙色發光螢光體之鈰活化釔鎂鋁矽酸鹽(組成式：Y3 Mg0.6 Al3.8 Si0.6 O12 :Ce)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在預先以成為既定之發光色度之比例來混合這些漿體之後，塗佈於發光二極體上，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製實施例10之白色發光LED燈泡。
[比較例2]
以15質量%之濃度，將作為黃色發光螢光體之銪活化鍶鋇正矽酸鹽(組成式：(Sr,Ba)2 SiO4 :Eu)混合於聚矽氧烷樹脂。接著，藉由在該漿體塗佈於發光二極體上之後，在溫度140℃進行熱處理，硬化樹脂，而調製習知之比較例2之白色發光LED燈泡。
此外，在前述之實施例6~10，使用發光二極體之發光波長之波峰値位處於465nm的發光二極體。
就正如前面敘述所調製之各個實施例及比較例之白色發光LED燈泡而言，流動20mA之電流，進行亮燈及發光，測定其發光之亮度、平均現色指數及色度。就色度而言，在各個實施例及比較例，正如前面之敘述，成為x=0.30~0.35、y=0.30~0.35之範圍而幾乎相同之値。將各個白色發光LED燈泡之發光亮度和平均現色指數之測定結果，顯示於下列之表1。
由前述之表1所顯示之結果而明確地表示：在使用以既定量之鎂(Mg)和矽(Si)等之α成分及β成分之組合來取代鋁成分之一部分之所構成之螢光體之各個實施例之LED燈泡，為了使得各個螢光體之發光波峰波長移位至長波長側，因此，得到充分地補充向來經常不足之紅色發光成分且釋放出黃紅色光的螢光體。因此，為了組合及構成該螢光體和具有既定之發光波峰波長之藍色發光二極體，因此，得到兼具同等於向來以上之高亮度和現色性的白色LED燈泡。
另一方面，可以再確認：在使用以釓(Gd)來取代Al成分之一部分之習知之螢光體之比較例1之白色發光LED燈泡，螢光體之發光波峰波長移位至長波長側之移位量係不充分，因此，亮度之改善效果變小，特別是現色性之改善效果變小。
此外，得知使用習知之銪活化鍶鋇正矽酸鹽(組成式:(Sr,Ba)2 SiO4 :Eu)來作為黃色發光螢光體之比較例2之白色發光LED燈泡，不論是否含有矽成分，長波長光成分變少，發光之現色性係停留在低値。
接著，就在本發明之螢光體組合Ca等之γ成分和Zr等之ω成分而取代成為必要成分之稀土類元素Ln之一部分的螢光體及使用其之LED燈泡之實施例，進行說明。
[實施例11]
藉由如表2所示，調製具有組合γ成分和ω成分來取代稀土類元素Ln之一部分的各種螢光體，以相同於實施例1之同樣條件，來形成各個螢光體藉由樹脂來埋入於發光二極體3之上面側之螢光體層4，而分別調製具有相同於圖2所示之構造之同樣構造的LED燈泡。接著，就調製之各個LED燈泡而言，以相同於實施例1之同樣條件，來測定發光特性，得到下列之表2所示之結果。
由前述之表2所示之結果而明確地得知：在使用進行Mg等之α成分和Si等之β成分對於Al成分之取代同時還組合γ成分和ω成分來取代稀土類元素Ln之一部分之螢光體的LED燈泡，也有特別有效地增加紅色光成分之狀態發生，更加地改善發光之現色性。
如以上所說明的，如果藉由各個實施例之LED燈泡的話，則組合及構成提高紅色發光成分量之各個實施例之螢光體和具有既定之發光波峰波長之藍色發光二極體，因此，能夠實現同等於向來以上之高亮度和良好之現色性，在以一般照明為首而要求白色光之高亮度及高現色性之應用領域，能夠提供良質之光源。並且，在螢光體，不含有水銀，可以期待需要之伸長，來作為對於環境良好之製品。
1．．．LED燈泡
2．．．基板
3．．．藍色發光二極體(發光元件)
4．．．螢光體層
5．．．樹脂框
6．．．電極部
7．．．接合打線
圖1係對比本發明之實施形態之3種類之螢光體之發光光譜而顯示之圖形。
圖2係顯示本發明之LED燈泡之某一實施例之構造之剖面圖。
圖3係顯示組合本發明之螢光體來作為LED燈泡之螢光體而得到之白色發光LED燈泡之發光光譜之某一例子之圖形。
1．．．LED燈泡
2．．．基板
3．．．藍色發光二極體(發光元件)
4．．．螢光體層
5．．．樹脂框
6．．．電極部
7．．．接合打線

Claims (2)

  1. 一種螢光體，其特徵為：組成係以下列之化學式(1)：γu Ln3-u-v ωv αx Al5-x-y βy O12 ：Ce……(1)(但是，Ln係由Y、Lu、Gd選出之至少一種元素，α及β係形成對之元素，其組合(α,β)係(Mg,Si)、(B,Sc)及(B,In)之任何一種，γ及ω係仍然是形成對之元素，其組合(γ,ω)係(Ca,Zr)、(Ca,Hf)、(Sr,Zr)及(Sr,Hf)之任何一種，x、y分別以原子比計，係滿足x<2、y<2、0.9≦x/y≦1.1之關係式之係數，另一方面，u、v分別以原子比計，係滿足u≦0.5、v≦0.5、0.9≦u/v≦1.1之關係式之係數)所表示。
  2. 一種LED燈泡，其特徵為：組合發光波峰波長為430~470nm之藍色發光二極體和前述申請專利範圍第1項所記載之螢光體而形成。
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