TWI453269B - 螢光體及發光裝置 - Google Patents

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Description

螢光體及發光裝置
本發明係有關一種使用於LED(Light Emitting Diode)的螢光體及使用LED的發光裝置。
關於使用於白色發光裝置的螢光體，有β型SiAlON和紅色發光螢光體之組合(參照專利文獻1)，及組合具有特定的色座標之紅色發光螢光體和綠色發光螢光體而成的螢光體(參照專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2007-180483號公報
[專利文獻2]特開2008-166825號公報
本發明之目的在於，提供一種於習知的螢光體添加氮氧化物螢光體而成的可兼顧高亮度和高現色性之螢光體，更提供一種使用此螢光體的白色發光裝置。
本發明係一種螢光體，具有：峰值波長525nm以上535nm以下，螢光強度250%以上270%以下的矽酸鹽螢光體(A)；峰值波長540nm以上545nm以下，螢光強度260%以上280%以下的氮氧化物螢光體(B)；及峰值波長645nm以上655nm以下的氮化物螢光體(C)，矽酸鹽螢光體(A)的摻合比例為20質量%以上35質量%以下，氮氧化物螢光 體(B)的摻合比例為50質量%以上70質量%以下，氮化物螢光體(C)的摻合比例為10質量%以上20質量%以下。
在矽酸鹽螢光體(A)及氮氧化物螢光體(B)的摻合比例設為a及b時，以各自的關係為1.5≦b/a≦3.5者較佳。
在矽酸鹽螢光體(A)，氮氧化物螢光體(B)及氮化物螢光體(C)的摻合比例設為a，b及c時，以各自的關係為4.0≦(a+b)/c≦8.2者較佳。
較佳為，氮氧化物螢光體(B)為β型SiAlON，氮化物螢光體(C)為CASN。
本案中源自其他觀點的發明為，具有前述螢光體和將該螢光體搭載於發光面而成的LED之發光裝置。
依據本發明，可提供高亮度且具高溫特性和長期可靠性的螢光體及使用此螢光體的白色發光裝置。
[實施發明之形態]
本發明係一種螢光體，具有：峰值波長525nm以上535nm以下，螢光強度250%以上270%以下的矽酸鹽螢光體(A)；峰值波長540nm以上545nm以下，螢光強度260%以上280%以下的氮氧化物螢光體(B)；及峰值波長645nm以上655nm以下的氮化物螢光體(C)。
透過使該等螢光體(A)、(B)及(C)混合存在，可獲得高亮度且具有高溫特性和長期可靠性的螢光體。
矽酸鹽螢光體(A)的摻合比例為20質量%以上35質量%以下，氮氧化物螢光體(B)的摻合比例為50質量%以上 70質量%以下，氮化物螢光體(C)的摻合比例為10質量%以上20質量%以下。
由於矽酸鹽螢光體(A)的摻合比例過少則有現色性變低的傾向，過多則有難獲得高溫特性、長期可靠性的傾向，故這樣的範圍較理想。由於氮氧化物螢光體(B)的摻合比例過少則有難獲得高溫特性、長期可靠性的傾向，過多則有難獲得高的現色性傾向。氮化物螢光體(C)的摻合比例亦有：過少則無法呈現高的現色性，嚴重的情況無法獲得白色光，過多則亮度降低，更無法獲得白色光的傾向。
本發明中的螢光體(A)，係峰值波長525nm以上535nm以下，螢光強度250%以上270%以下的綠色發光矽酸鹽螢光體。更具體言之，有Intematix公司製的G3161、EG2762、EG3261、EG3560，Merck公司製的SGA-530、SGA-535。
螢光體的螢光強度，係對標準試料(YAG，更具體言之，乃三菱化學股份有限公司製的P46Y3)的峰值高度設為100%之基準時的相對值以%表示者。螢光強度的測定機是使用Hitachi-Hitec股份有限公司製品F-7000型分光光度計且測定方法如下。
<測定法>
1)試料調整：於石英製元件充填測定試料或標準試料，再於測定機交互地調整並測定。而充填係以相對充填密度可成為35%左右地充填至元件高度的3/4左右。
2)測定：以455nm的光激發，讀取500nm至700nm之 最大峰值的高度。進行5次測定，扣除最大值、最小值後取剩餘3點的平均值。
本發明中的螢光體(B)，係峰值波長540nm以上545nm以下，且螢光強度260%以上280%以下之綠色發光氮氧化物螢光體。具體來說，有β型SiAlON，更具體言之，有電氣化學工業股份有限公司的ALON BRIGHT(註冊商標)。
本發明中的螢光體(C)，係峰值波長645nm以上655nm以下的氮化物螢光體。具體來說，乃簡稱為CASN的螢光體，更具體言之，有三菱化學股份有限公司的BR-101A(峰值波長650nm)、Intematix公司的R6634(峰值波長650nm)、及同公司的R6733(峰值波長655nm)。在該氮化物螢光體(C)，於不超過氮化物螢光體(C)的添加量之範圍下，亦可混合存在有作為調整用之Intematix公司的R6436(峰值波長630nm)、R6535(峰值波長640nm)、三菱化學股份有限公司的BR-102C、BR-102F(峰值波長630nm)或BR-102D(峰值波長620nm)。
為維持高可靠性，矽酸鹽螢光體(A)和氮氧化物螢光體(B)之摻合比係以將矽酸鹽螢光體(A)的摻合比例設為比氮氧化物螢光體(B)的摻合比例還低者較佳，在各自的摻合比例設為a、b時，以具有1.5≦b/a≦3.5的關係者較佳。
因氮化物螢光體(C)自體的亮度低，故氮化物螢光體(C)之摻合比宜較低，但太低則連現色性都會降低，故以4.0≦(a+b)/c≦8.2的範圍較佳。
矽酸鹽螢光體(A)、氮氧化物螢光體(B)及氮化物螢光體(C)的混合手段，只要能均一地混合或混合到所期望的混合程度即可，能適宜地選擇。關於該混合手段方面，係以不混入不純物，螢光體的形狀或粒度不明顯改變為前提。
本案中源自其他觀點的發明為，如上述，係為具有混合的螢光體和將該螢光體搭載於發光面而成的LED之發光裝置。要搭載於LED的發光面時之螢光體，係已藉由密封構件密封者。有關密封構件方面，有樹脂和玻璃，樹脂方面有聚矽氧樹脂。關於LED方面，以配合最終的發光色而適宜選擇紅色發光LED、藍色發光LED、及發其他色的光之LED者較佳。在藍色發光LED的情況，以由氮化鎵系半導體所形成且峰值波長為440nm以上460nm以下者較佳，更佳為，峰值波長是445nm以上455nm以下。LED之發光部的大小以0.5mm以上的四方形較佳，LED晶片的大小以只要具有這樣的發光部之面積大小者即可，能適宜地選擇，較佳為，1.0mm×0.5mm，更佳為1.2mm×0.6mm。
[實施例]
就本發明所涉及的實施例，使用表及比較例作詳細說明。
表1所示的各螢光體，係本發明的矽酸鹽螢光體(A)，氮氧化物螢光體(B)及氮化物螢光體(C)。表1的矽酸鹽螢光體(A)當中，P2及P3係滿足峰值波長525nm以上535nm以下，且螢光強度250%以上270%以下的條件之螢光體。表1的氮氧化物螢光體(B)當中，只有P6是滿足峰值波長540nm以上545nm以下，且螢光強度260%以上280%以下的條件之螢光體。表1的氮化物螢光體(C)當中，只有P8是滿足峰值波長645nm以上655nm以下的條件之螢光體。
將此等螢光體以表2的比例混合而獲得實施例、比較例所涉及的螢光體。
實施例1的螢光體為，作為矽酸鹽螢光體(A)之表1的P2的螢光體摻合35質量%、作為氮氧化物螢光體(B)之表1的P6的螢光體摻合50質量%及作為氮化物螢光體(C)之表1的P8的螢光體摻合10質量%且補充5質量%的三菱化學股份有限公司的BR-102C者。在表2的「螢光體之構成」中的P1至P9之值為質量%。關於螢光體彼此的混合方面，係計量合計2.5g並於塑膠袋內混合後，與聚矽氧樹脂(DOW CORNING TORAY股份有限公司的OE6656)47.5g一起利用自轉公轉型的混合機(Thinky股份有限公司製品「脫泡練太郎」ARE-310(註冊商標))混合。表2的b/a及(a+b)/c為，在矽酸鹽螢光體(A)的摻合比例設為a，氮氧化物螢光體(B)的摻合比例設為b，氮化物螢光體(C)的摻合比例設為c時的值。
朝LED進行螢光體之搭載為，於凹型的封裝本體底部放置LED，在和基板上的電極打線接合後，將混合後的螢光體從微量注射器進行注入。在螢光體搭載後且於120℃使之硬化後，施作110℃×10小時的後固化並密封。LED是採用發光峰值波長448nm且晶片大小為1.0mm×0.5mm者。
茲就表2所示的評價作說明。
關於表2的初期評價是採用現色性的評價。現色性的評價採用色再現範圍，以色座標中之NTSC規格比的面積(%)表示。數字越大現色性越高。評價的合格條件為72%以上，此乃針對一般的LED-TV所採用的條件。
表2的亮度是在25℃下的光束(lm)作評價。取經過施加10分鐘的電流60mA後的測定值。評價的合格條件為25lm以上。由於該值依測定機、條件而變，為和實施例進行相對比較，以(實施例的下限值)×85%所設定的值。
表2的高溫特性是針對25℃的光束之衰減性作評價。在設25℃為100%之基準時，測定在50℃、100℃、150℃下的光束之值。評價的合格條件為，在50℃是97%以上，100℃是95%以上，150℃是90%以上。該值雖非世界共通的規格值，但現階段被認為是高可靠性發光元件的基準。
表2的長期可靠性為，在85℃、85%RH下分別放置500小時(hrs)及2,000小時後，取出並測定在室溫下乾燥之際的光束，在初期值設為100%時之光束的衰減值。
評價的合格條件為，在500hrs是97%以上，2,000hrs 是94%以上。此乃矽酸鹽螢光體所無法達成的值。
如表2所示，本發明的實施例係呈現較良好的色再現性、光束值，且在高溫或高溫高濕下長期保存時之光束的衰減亦較小。
本發明的比較例1係光束值小，而比較例2、3、4係色再現性不佳。各成分螢光體的混合組成是本發明範圍外的比較例5、8係色再現性的NTSC規格比顯著變小，同樣地在比較例6中係高溫特性、長期可靠性不佳，特別是氮氧化物螢光體(B)的添加量太少的比較例7係色再現性、光束值、高溫特性、長期可靠性全都不佳而難以使用在白色背光。再者氮化物螢光體(C)的添加量太多的比較例9係色再現性、光束值變小，而矽酸鹽螢光體(A)/氮氧化物螢光體(B)的比是在範圍外的比較例10因為在高溫特性、長期可靠性試驗下的光束值大大降低而成為可靠性低的LED封裝，終究無法指望適用於電視或監視器等製品。
[產業上之可利用性]
本發明的螢光體是用在白色發光裝置。關於本發明的白色發光裝置，是用在液晶面板的背光、照明裝置、信號裝置、圖像顯示裝置。

Claims (4)

  1. 一種螢光體，其具有：峰值波長525nm以上535nm以下，螢光強度250%以上270%以下的矽酸鹽螢光體(A)；峰值波長540nm以上545nm以下，螢光強度260%以上280%以下的氮氧化物螢光體(B)；及峰值波長645nm以上655nm以下的氮化物螢光體(C)，該矽酸鹽螢光體(A)的摻合比例為20質量%以上35質量%以下，該氮氧化物螢光體(B)的摻合比例為50質量%以上70質量%以下，該氮化物螢光體(C)的摻合比例為10質量%以上20質量%以下，該氮氧化物螢光體(B)為β型SiAlON，該氮化物螢光體(C)為CASN。
  2. 一種螢光體，其在如申請專利範圍第1項之螢光體之矽酸鹽螢光體(A)及氮氧化物螢光體(B)的摻合比例設為a及b時，具有1.5≦b/a≦3.5的關係。
  3. 一種螢光體，其在如申請專利範圍第1或2項之螢光體之矽酸鹽螢光體(A)、氮氧化物螢光體(B)及氮化物螢光體(C)的摻合比例設為a、b及c時，具有4.0≦(a+b)/c≦8.2的關係。
  4. 一種發光裝置，其具有如申請專利範圍第1至3項中任一項之螢光體、及將該螢光體搭載於發光面而成的LED。
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