TWI492413B - 發光裝置 - Google Patents

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TWI492413B
TWI492413B TW097133304A TW97133304A TWI492413B TW I492413 B TWI492413 B TW I492413B TW 097133304 A TW097133304 A TW 097133304A TW 97133304 A TW97133304 A TW 97133304A TW I492413 B TWI492413 B TW I492413B
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Yoshinori Murazaki
Masafumi Harada
Suguru Takashima
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Nichia Corp
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Description

發光裝置
本發明係關於一種發光裝置，尤其係關於一種包括發光元件、紅色螢光體、綠色螢光體及YAG系螢光體而發出白色光之發光裝置。
作為具有較高之光束與較高之顯色性且發出暖色系之白色光之發光裝置，提供有如下發光裝置，該發光裝置包括藍色半導體發光元件、藉由該發光元件發出之光激發而發光之紅色螢光體以及綠色螢光體(例如，參照專利文獻1)。
該等發光裝置中紅色系發光成分之發光強度較大，可廣泛用於各種用途。
專利文獻1：日本專利特開2007-27796號公報
然而，白色發光裝置之用途多種多樣，有時即便使用上述先前之包括藍色半導體發光元件(藍色LED(light-emitting diode，發光二極體))、紅色螢光體及綠色螢光體之發光裝置亦無法獲得充分之顯色性。
即，如此之用途例如用於一般照明用途。上述先前之白色發光裝置中，例如若平均顯色評價數Ra為70以下則有時無法確保充分之顯色性。與通常之照明用途之螢光燈相比，若使用如此之顯色性並不充分之照明裝置，則存在顏色會發生改變之問題。
本發明之目的在於提供一種可用於要求顯色性之用途之發光裝置。
本發明之第1態樣係一種發光裝置，其特徵在於包括：發光元件；紅色螢光體，其係由氮化物螢光體所形成，且藉由上述發光元件之光激發而發光；綠色螢光體，其係由鹵矽酸鹽所形成，且藉由上述發光元件之光激發而發光；以及YAG系螢光體，其係藉由上述發光元件之光激發而發光。
本發明之第2態樣係如第1態樣之發光裝置，其中發光光譜具有440nm以上、470nm以下之第1峰值波長、510nm以上、550nm以下之第2峰值波長、以及630nm以上、670nm以下之第3峰值波長，且上述第2峰值波長與上述第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，大於上述第2峰值波長之相對發光強度值與上述第3峰值波長之相對發光強度值中之任一較低一方之值的80%。
本發明之第3態樣係如第1態樣或第2態樣之發光裝置，其中上述紅色螢光體係藉由Eu而活化，且可藉由下述通式(I)而表示：
M1 w Alx Siy Bz N((2/3)w+x+(4/3)y+z) ：Eu2+ (I)；
此處，M1 係選自由Mg、Ca、Sr及Ba所組成之群中之至少一種，且0.056≦w≦9、x=1、0.056≦y≦18、0≦z≦0.5。
本發明之第4態樣係如第1至第3態樣中任一項之發光裝置，其中上述綠色螢光體可藉由下述通式(II)而表示：
(M2 1-y Ry )a MgM3 b M4 c Oa+2b+(3/2)c X2 (II)；
此處，M2 係選自由Ca、Sr、Ba、Zn及Mn所組成之群中之至少一種，M3 係選自由Si、Ge及Sn所組成之群中之至少一種，M4 係選自由B、Al、Ga及In所組成之群中之至少一種，X係選自由F、Cl、Br及I所組成之群中之至少一種，R係選自以Eu為必須成分之稀土類元素中之至少一種，且0.0001≦y≦0.3、7.0≦a＜10.0、3.0≦b＜5.0、0≦c＜1.0。
本發明之第5態樣係如第1至第3態樣中任一項之發光裝置，其中上述綠色螢光體可藉由下述通式(III)而表示：
M5 x Euy MgSiz Alw Oa Xb Nc 　(III)；
此處，M5 係選自由Ca、Sr、Ba、Zn及Mn所組成之群中之至少一種，X係選自由F、Cl、Br及I所組成之群中之至少一種，且6.5≦x＜8.0、0.01≦y≦2.0、3.7≦z≦4.3、0＜w≦0.5、a=x＋y＋1＋2z＋(3/2)w-b/2-(3/2)c、1.0≦b≦1.9、0≦c≦3.0。本發明之第6態樣係如第1至第5態樣中任一項之發光裝置，其中上述發光元件之峰值波長與上述綠色螢光體之峰值波長之差為80nm以下。
本發明之第7態樣係如第1至第6態樣中任一項之發光裝置，其中上述YAG系螢光體可藉由下述通式(IV)而表示：
M6 3 M7 5 O12 ：Ce(IV)；
此處，M6 係選自由稀土類元素所組成之群中之至少一種，M7 係選自由B、Al、Ga及In所組成之群中之至少一種。
藉由組合發光元件、紅色螢光體、綠色螢光體及YAG系螢光體，可獲得具有優良之顯色性之發光裝置。
圖1係表示發光裝置100之剖面圖，其表示本發明之發光裝置之構成例。
本發明之發光裝置100包括發光元件(例如藍色LED)2、藉由發光元件2發出之光激發而發出紅色光之紅色螢光體(紅色發光螢光體)3A、藉由發光元件2發出之光激發而發出綠色光之綠色螢光體(綠色發光螢光體)3B、以及藉由發光元件2發出之光激發而發出黃綠色光至黃色光之YAG系螢光體(YAG系發光螢光體)3C。
紅色螢光體3A係氮化物螢光體，綠色螢光體3B係鹵矽酸鹽。如此，與先前之包括藍色半導體發光元件(藍色LED)、紅色螢光體及綠色螢光體之發光裝置不同，發光裝置100具有發光元件(藍色半導體發光元件)2發出之光、氮化物螢光體(紅色螢光體)3A發出之光、鹵矽酸鹽(綠色螢光體)3B發出之光、以及YAG系螢光體3C發出之黃綠色或者黃色之混色光。
其結果為，發光裝置100可獲得藍色、綠色、黃色、紅色各自發光較強之白色發光。尤其係藉由使用YAG系螢光體3C，可補充黃色或橙黃色之發光，可較大改善顯色性，故可較大提高光束。發光裝置100發出之光，例如平均顯色評價數Ra為75以上，表示優良之顯色性。
再者，所謂平均顯色評價數Ra，係指日本工業標準、JIS(Japanese Industrial Standard，日本工業標準)Z 8726所規定之顯色性之評價方法，以指數來表示與基準光源比較是否忠實地再現色彩，因此判斷原則上Ra越接近100則顯色性越良好。
圖1係例示本實施形態(實施例1)之發光裝置100之發光光譜之圖。發光裝置100之發光光譜自波長較短一側依序具有第1至第3峰值(峰值波長)。
第1峰值波長(第1發光峰值波長)主要係因發光元件(藍色LED)2之發光而產生。第2峰值波長(第2發光峰值波長)主要係因綠色螢光體3B與YAG系螢光體3C藉由發光元件2發出之光激發而發光所產生。第3峰值波長(第3發光峰值波長)主要係因紅色螢光體3A藉由發光元件2發出之光激發而發光所產生。
再者，為了進行比較，圖13表示自先前圖像顯示裝置之背光所使用之陰極螢光管(CCFL，cold-cathode-fluorescent lighting)之發光光譜，圖14則表示由藍色LED之光及藉由該藍色LED發出之光激發之YAG(釔-鋁-石榴石)系螢光體之雙色混合而成的發光裝置之發光光譜。
陰極螢光管(CCFL)之發光光譜具有5個尖峰值，即汞於435nm附近之峰值、綠色螢光體於545nm附近之主峰值以及490nm附近及585nm附近之兩個子峰值。另一方面，雙色混合而成之發光裝置之發光光譜確認僅有兩個峰值，陰極螢光管(CCFL)及混色而成之發光裝置中之任一發光光譜均與圖1所示之本發明之發光裝置100的發光光譜不同。
發光裝置100滿足以下所示之四個較佳條件，藉此可進而提高其發光之顯色性。
圖6係表示更優良之顯色性之實施形態之發光裝置100之發光光譜的示例(實施例5)。
第1條件係關於發光元件2，以其發光光譜之峰值波長在適當範圍內(例如440nm以上、470nm以下)之方式進行選擇，並使發光裝置100之發光光譜之第1峰值波長為440nm以上、470nm以下。
第2條件係藉由使用詳情下述之綠色螢光體3B及YAG系螢光體3C，而使第2峰值波長為510nm以上、550nm以下。
第3條件係藉由使用詳情下述之紅色螢光體3A，而使第3峰值波長為630nm以上、670nm以下。
第4條件係使第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值(發光光譜之第2峰值波長與第3峰值波長之間，最低的相對發光強度值)，大於第2峰值波長之相對發光強度值以及第3峰值波長之相對發光強度值中之任一較低一方之值的80%。
藉由滿足以上四個條件，可實現例如Ra(平均顯色評價數)為85以上之非常高的顯色性。
如此，可獲得較高之顯色性，其原因在於針對藍色、綠色、黃色及紅色之發光中任一者，均可獲得具有較高強度之白色發光。
再者，關於該第4條件，例如將發光元件2之峰值波長與綠色螢光體3B之峰值波長之差設為80nm以上，藉此可將發光光譜之第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，設為大於第2峰值波長之相對發光強度值以及第3峰值波長之相對發光強度值中之任一較低一方之值的80%。
又，藉由增加發出第2峰值波長與第3峰值波長之間的波長區域之光之YAG系螢光體3C的添加量，亦可使第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，大於第2峰值波長之相對發光強度值以及第3峰值波長之相對發光強度值中之任一較低一方之值的80%。
另一方面，滿足上述第1至第3條件，且第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，為第2峰值波長之相對發光強度值以及第3峰值波長之相對發光強度值中之任一較低一方之值的80%以下，並且以重量比計算使YAG系螢光體3C之添加量為全體螢光體之添加量(紅色螢光體3A、綠色螢光體3B及YAG系螢光體3C之添加量之總量)的50%以下，藉此可獲得色再現性優良之發光裝置100。
即，可獲得顯色性與色再現性此兩方具有優良水準且平衡之照明裝置，上述顯色性為良好之水準，例如平均顯色評價數Ra為75以上，且上述色再現性優良，例如NTSC比為72%以上。
此處，所謂NTSC比，係指美國電視標準委員會(National Television Standards Committee)將連結CIE(International Commission on Illumination，國際照明委員會)1931 XYZ表色系統之色度(x，y)規定之標準方式之3原色-紅色(0.670，0.330)、綠色(0.210，0.710)、藍色(0.140，0.080)之三角形作為基準，與連結需評價之顯示元件之紅-綠-藍單色之色度而獲得之三角形進行比較的面積比。該面積比係作為色再現範圍而定義，判定其比率越高則色再現性越高。通常，播放規格中，標準係NTSC比為72%，因此若NTSC比為72%以上則色再現範圍良好。
如上所述，本案發明可獲得例如能夠用於照明裝置之顯色性優良的發光裝置。
又，上述特定之條件下，亦可獲得顯色性與色再現性於較高次元下同時成立之發光裝置。如此之顯色性與色再現性此兩方均優良之照明裝置例如可用作監視器、數位相機、印表機等顯示裝置之液晶背光。
再者，第1峰值波長主要係藉由發光元件2發出之光而形成，但紅色螢光體3A發出之光、綠色螢光體3B發出之光及YAG系螢光體3C發出之光亦有助於第1峰值波長之形成。因此，第1峰值波長有時與發光元件2發出之光之峰值波長不同。
同樣，第2峰值波長主要係藉由綠色螢光體3B發出之光以及較多情形時具有較綠色螢光體3B更寬之發光峰值之YAG螢光體3C發出的光而形成，但發光元件2發出之光及紅色螢光體3A發出之光亦有助於第2峰值波長之形成。因此，第2峰值波長有時與綠色螢光體3B發出之光之峰值波長不同。
進而，第3峰值波長主要係藉由紅色螢光體3A發出之光而形成，但發光元件2發出之光、綠色螢光體3B發出之光及YAG螢光體3C發出之光亦有助於第3峰值波長之形成。因此，第3峰值波長有時與紅色螢光體3A發出之光之峰值波長不同。
以下，對紅色螢光體3A、綠色螢光體3B、YAG系螢光體3C、及藍色LED2等發光裝置100之詳細情況加以說明。
1.紅色螢光體
紅色螢光體(紅色發光螢光體)3A係氮化物螢光體，其吸收發光元件2發出之紫外線至藍色光而發出紅色光。作為紅色螢光體3A，較佳可使用藉由Eu活化，含有第二族元素M1 、Si、Al、B、以及N，且由下述通式(I)所表示之氮化物螢光體：
M1 w Alx Siy Bz N((2/3)w+x+(4/3)y+z) ：Eu2+ (I)
上述式(I)中，M1 係選自由Mg、Ca、Sr、以及Ba所組成之群中之至少一種，且w、x、y、z較好的是0.056≦w≦9、x=1、0.056≦y≦18、0.0005≦z≦0.5。
更好的是0.4≦w≦3、x=1、0.143≦y≦8.7、0≦z≦0.5，最好的是0.5≦w≦3、x=1、0.167≦y≦8.7、0.0005≦z≦0.5。其原因在於可獲得更理想的色調、高亮度以及更理想的發光半值寬度。又，z較好的是0.5以下，更好的是0.3以下，理想的是0.0005以上。進而好的是，硼之莫耳濃度設定為0.001以上、且0.2以下。如此之氮化物螢光體係藉由Eu而活化，但Eu之一部分亦可使用選自由Sc、Tm、Yb、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu所組成之群中之至少一種以上的稀土類元素來取代。
上述式(I)中，M1 較好的是Ca或者Sr中之至少一種，且w、x、y、z分別較好的是0.5≦w≦1.5、x=1、0.5≦y≦1.5、0≦z≦0.3。其原因在於，可獲得更好的色調、高亮度以及更好的發光半值寬度，且可獲得橙黃色發光較少而紅色更深之發光。
作為其他較佳之氮化物螢光體，存有下述之通式(I')所表示者：
M1 1-z AlSiBz N((2/3)(1-z)+(7/3)+z) ：Eu2+ (I')
式(I')中，M1 係選自由Mg、Ca、Sr、及Ba所組成之群中至少一種，x之範圍為0.001≦x≦0.3，而z之範圍為0.0005≦z≦0.5。
又，作為進而其他較佳之氮化物螢光體，存有通式(I")而表示之氮化物螢光體：
M1 w AlSiBz N((2/3)w+(7/3)+z) ：Eu2+ (I")
式(I")中，M1 係選自由Mg、Ca、Sr、及Ba所組成之群中之至少一種，w以及z之範圍分別為0.04≦w≦3、0.0005≦z≦0.5。
上述式(I)、(I')及(I")中，於使用Ca作為M1 之情形時，Ca較佳為單獨使用。然而，Ca之一部分亦可由Sr、Mg、Ba、Sr及Ba等而取代。藉由Sr而取代Ca之一部分，可調整氮化物螢光體之發光波長之峰值。
Si亦單獨使用為佳，但其一部分亦可由第四族元素之C或Ge而取代。於僅使用Si之情形時，可獲得廉價且結晶性良好之氮化物螢光體。
紅色螢光體3A發出之光之峰值波長較好的是590nm以上、700nm以下，更好的是630nm以上、670nm以下，進而好的是640nm以上、670nm以下。
亦可於上述組成範圍內調整紅色螢光體3A之組成，使得紅色螢光體3A之峰值波長位於上述較佳範圍內。並且，藉由使紅色螢光體3A之峰值波長位移，可將發光裝置100之第3峰值波長調整(位移)至較佳範圍內。
例如於上述M1 為Ca之情形時，可藉由增加Eu而向長波長側調整(位移)峰值波長，藉由減少Eu而向短波長側調整(位移)峰值波長。更具體而言，若藉由Eu取代3mol%之Ca則發光峰值為660nm，又，若藉由Eu取代1mol%之Ca則發光峰值為650nm。
又，M1 使用部分Sr或全部使用Sr，藉此可向短波長側位移峰值波長。
通常，若使紅色螢光體3A之峰值波長向短波長側位移則發光裝置100之發光光譜之第3峰值波長亦向短波長側位移，若使紅色螢光體3A之峰值波長向長波長側位移則發光裝置100之發光光譜之第3峰值波長亦向長波長側位移。
再者，如上所述有時紅色螢光體3A之峰值波長與第3峰值波長不一致，即便紅色螢光體3A之峰值波長不在630nm～670nm之間，亦可使第3峰值波長處於630nm～670nm之間。
作為活化劑之Eu較佳為單獨使用，但亦可藉由Sc、Tm、Yb、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu而取代Eu之一部分。於藉由其他元素而取代Eu之一部分之情形時，其他元素用作共活化劑。藉由使用共活化劑，可改變色調，故可調整發光特性。
作為氮化物螢光體之紅色螢光體3A可進而含有共計1～500ppm以下之選自由含有Cu、Ag、Au之第一族元素、含有Ga、In之第三族元素、含有Ti、Zr、Hf、Sn、Pb之第四族元素、含有P、Sb、Bi之第五族元素、以及含有S之第六族元素之至少一種以上的元素。該等元素於製造步驟之燒成時飛散，因此與添加於原料中之添加量相比，燒成後之含量變少。因此，較好的是向原料中添加1000ppm以下之量。藉由添加該等元素，可調整發光效率。
Fe、Ni、Cr、Ti、Nb、Sm以及Yb之莫耳濃度與M1 之莫耳濃度之比率較好的是0.01以下。其原因在於，若含有大量Fe、Ni、Cr、Ti、Nb、Sm以及Yb，則有時發光亮度會降低。
2.綠色螢光體
其次對綠色螢光體(綠色發光螢光體)3B加以說明。綠色螢光體3B係由鹵矽酸鹽而形成。綠色半導體3B吸收發光元件2發出之紫外線至藍色光而發出綠色光。
作為可用作綠色螢光體3B之螢光體的示例，可列舉由下述通式(II)所表示者：
(M2 1-y Ry )a MgM3 b M4 c Oa+2b+(3/2)c X2 (II)
式(II)中，M2 係選自由Ca、Sr、Ba、Zn、以及Mn所組成之群中之至少一種，M3 係選自由Si、Ge、以及Sn所組成之群中之至少一種，M4 係選自由B、Al、Ga、以及In所組成之群中之至少一種，X係選自由F、Cl、Br、以及I所組成之群中之至少一種，R係選自以Eu為必須成分之稀土類元素之至少一種。又，y、a、b、以及c分別為0.0001≦y≦0.3、7.0≦a<10.0、3.0≦b<5.0、0≦c＜1.0。
通式(II)之綠色螢光體含有選自由Ca、Sr、Ba、Zn、以及Mn所組成之群中之至少一種，更好的是含有Ca。於含有Ca之情形時，亦可藉由Mn、Sr、Ba而取代Ca之一部分。
上述式(II)之螢光體中更好的綠色螢光體可藉由以下之通式(II')而表示。通式(II')所表示之綠色螢光體3B之亮度較高，發光半值寬度較小，且深綠色及橙黃色之成分較少，因此色再現性更優良：
(M2 1-y Euy )a MgM3 b Oa+2b X2 (II')
式(II')中，M2 係Ca或者Mn之至少一種，M3 係Si以及Ge之至少一種，X係選自由F、Cl、Br、以及I所組成之群中之至少一種。
又，y、a以及b分別為0.001≦y≦0.3、7.0≦a＜10.0、3.0≦b＜5.0。
上述通式(II)及(II')之綠色螢光體含有選自由Ca、Sr、Ba、Zn、以及Mn所組成之群中之至少一種元素，更好的是含有Ca。於含有Ca之情形時，亦可藉由Mn、Sr、Ba而取代Ca之一部分。
上述通式(II)及(II')之綠色螢光體含有選自由Si、Ge、以及Sn所組成之群中之至少一種元素，更好的是含有Si。於含有Si之情形時，亦可藉由Ge、Sn而取代Si之一部分。
上述通式(II)及(II')之綠色螢光體含有選自由F、Cl、Br、以及I所組成之群中之至少一種元素，更好的是含有Cl。於含有Cl之情形時，亦可藉由F、Br、I而取代Cl之一部分。
上述通式(II)之綠色螢光體含有以Eu為必須成分之至少一種稀土類元素。稀土類係鈧、釔及鑭系諸多元素共計17種元素之總稱，其中最好的是Eu。亦可使用藉由Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb而取代Eu之一部分者。更好的是，亦可使用藉由Ce、Pr、Nd、Sm、Tb、Dy、Ho、Tm而取代Eu之一部分者。
上述通式(II)及(II')所表示之綠色螢光體，於490nm以上且584nm以下之綠色區域至黃色區域之波長範圍內具有峰值波長。例如，於含有Ca、Eu、Mg、Si、O、Cl元素之情形時，於500nm至520nm附近具有峰值波長，於含有Ca、Mn、Eu、Mg、Si、O、Cl元素之情形時，於530nm至570nm附近具有峰值波長。該峰值波長根據所含元素量及組成而變動，因此根據需要，將綠色螢光體3B調整為具有以下所示之較佳的峰值波長。
綠色螢光體3B較好的是具有490nm以上、560nm以下之峰值波長，更好的是具有500nm以上、550nm以下之峰值波長，進而好的是具有505nm以上、540nm以下之峰值波長。
使綠色螢光體3B發出之光之峰值波長於上述較佳範圍內位移，藉此可將發光裝置100之第2峰值波長調整(位移)至所需之範圍內。
例如，於(Ca,Eu)8 MgSi4 O16 Cl2 之組成中，可藉由將Eu之比率增加至Ca之10mol%而將綠色發光體3B之峰值波長調整(位移)至525nm為止之長波長側。另一方面，可藉由減小Eu相對於Ca之比率而使峰值波長位移至短波長側。例如，藉由將Eu之比率減小至Ca之1mol%為止，而將峰值波長短波長化至500nm附近。
又，於(Ca,Eu,Mn)8 MgSi4 O16 Cl2 之組成中，藉由將Mn之比率增加至Ca之5mol%，可使僅含Eu時之發光峰值變化為Mn發光之545nm附近之發光。
再者，如上所述有時綠色螢光體3B之峰值波長與第2峰值波長不一致，即便綠色螢光體3B之峰值波長不在510nm～550nm之間，亦可使第2峰值波長處於510nm～550nm之間。
又，如上所述，發光元件2之峰值波長與綠色螢光體3B之峰值波長之差為80nm以上，藉此可使發光光譜之第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，大於第2峰值波長之相對發光強度值以及第3峰值波長之相對發光強度值中之任一較低一方之值的80%。為了達成該條件亦可使用上述綠色螢光體3B之峰值波長之調整方法。
其次，對使用可由下述通式(III)表示之螢光體作為可用作綠色螢光體3B之其他綠色螢光體加以說明：
M5 x Euy MgSiz Alw Oa Xb Nc (III)
通式(III)中，M5 係選自由Ca、Sr、Ba、Zn、及Mn所組成之群中之至少一種，X係選自由F、Cl、Br、以及I所組成之群中之至少一種。又，x、y、w、a、b、以及c分別為6.5≦x＜8.0、0.01≦y≦2.0、3.7≦z≦4.3、0＜w≦0.5、a=x＋y＋1＋2z＋(3/2)w-b/2-(3/2)c、1.0≦b≦1.9、0≦c≦3.0。
可獲得更優良之亮度，因此上述通式(III)所示之綠色螢光體中較好的是w=0及c=0。於該情形時，(III)式可揭示為M5 x Euy MgSiz Oa Xb 。
3.YAG系螢光體
本發明之發光裝置100除了包括紅色螢光體3A及綠色螢光體3B之外，進而包括發出黃綠色至黃色光之YAG系螢光體(YAG系發光螢光體)3C。
藉由使用YAG系螢光體3C，可補充黃色或橙黃色之發光，較大改善顯色性，且可較大提高光束。
例如，為了容易地達成使發光裝置100之發光光譜之第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，大於第2峰值波長之相對發光強度值以及第3峰值波長之相對發光強度值中之任一較低一方之值的80%，為了增大YAG系螢光體3C之發光峰值與綠色螢光體3B之峰值波長之差，亦可根據需要調整YAG系螢光體3C之峰值波長。
YAG系螢光體3C之峰值波長可藉由Gd取代Y而向長波長側調整(位移)，藉由Ga取代Al而向短波長側調整(位移)。又，若增加Ce之量則峰值波長可向長波長側微調整，若減少Ce之量則峰值波長可向短波長側微調整。
YAG系螢光體之峰值波長與綠色螢光體3B之峰值波長比較接近，因此發光裝置100之發光光譜中，與YAG系螢光體3C之發光峰值對應之發光峰值，隱藏於主要由綠色螢光體3B之波長峰值引起之第2峰值波長下之峰值中，較多情形時無法確認。
發出黃綠色光至黃色光之YAG系螢光體3C並無特別限定，可使用眾所周知之YAG系螢光體(YAG系發光螢光體)。作為較佳之YAG系螢光體3C，例示有下述通式(IV)所示之發光體：
M6 3 M7 5 O12 ：Ce　(IV)
式(IV)中，M6 係選自由稀土類元素所組成之群中之至少一種，M7 係選自由B、Al、Ga以及In所組成之群中之至少一種。
4.發光裝置之構成
以下，使用圖1對發光裝置100之一實施形態進行詳細說明。圖1所示之發光裝置100係表面安裝型發光裝置，但並不限定於此，亦可將本發明應用至炮彈型發光二極體等自先前使用之發光裝置之形態中。
發光裝置100具有發光元件搭載框體(框體)1，該發光元件搭載框體(框體)1具有上方開口之凹部。於框體1之凹部之底面上，藉由晶片接合劑而固定有發光元件(藍色LED)2，且於發光元件2上覆蓋分散有螢光體3A、3B之透光性樹脂4。發光元件2之其中一方之電極藉由第1導線(導電性接線)5而與第1外部電極6連接，而發光元件2之另一方之電極藉由第2導線(導電性接線)7而與第2外部電極8連接。再者，於框體1之凹部之內面覆蓋有光反射材9。
以下，對發光裝置100之各構成要素加以說明。
(發光元件)
發光元件2具有例如由氮化鎵系化合物半導體而形成之發光層，其發出形成本發明中使用之白色發光裝置100之發光光譜中之第1峰值波長的光，且作為紅色螢光體3A、綠色螢光體3B及YAG系螢光體3C之激發光源。
作為氮化物系化合物半導體(通式為Ini Gaj Alk N，其中0≦i、0≦j、0≦k、i＋j＋k=1)，以InGaN或摻雜各種雜質之GaN為首，存有多種。發光元件2可藉由使用MOCVD(metallo-organic chemical vapor deposition，金屬有機化學蒸氣沈積)法等使InGaN或GaN等之半導體作為發光層而於基板上成長而形成。作為半導體之構造，可列舉具有MIS(Metal-Insulator-Semiconductor，金屬-絕緣體-半導體)接面、PI接合或PN接面等之同質構造、異質構造或者雙異質構造者。根據氮化物半導體層之材料及其混晶度而選擇發光波長，藉此可使發光元件2之峰值波長為440nm以上且470nm以下。又，發光元件2可成為以產生量子效應之薄膜而形成半導體活性層之單一量子井構造或多重量子井構造。
(發光元件搭載框體)
為了不使發光元件2發出之光漏向外部，發光元件搭載框體(框體)1較好的是由遮光率較高之材料而形成。又，上述發光元件搭載框體(框體)1會與外部電極6及8等接觸，因此必須由具有絕緣性之材料而形成。
又，作為具體材料，例如存有玻璃環氧積層板、BT(Bismaleimide-Triazine，雙馬來醯亞胺-三)樹脂積層板、陶瓷、液晶聚合物、及聚醯亞胺。框體1可藉由如下方式形成，例如在模具內配置外部電極6及8之金屬片後，注入上述材料而嵌入形成，冷卻後自模具中取出。
(外部電極)
外部電極6及8係用以經由第1導線5及第2導線7而使發光元件2與框體1之外部電性連接之電極，較好的是導電性優良者。例如可使用鎳等之金屬化或者磷青銅、鐵、銅等之良導電體作為外部電極6及8。
(光反射材)
作為光反射材9，例如可使用於聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚丙烯樹脂等樹脂中含有作為反射材之鈦酸鋇、氧化鋁、氧化鈦、氧化矽、磷酸鈣等而形成之薄膜狀構件。光反射材9例如可藉由矽氧樹脂或環氧樹脂等而固定於框體1之側壁上。
又，亦可藉由電鍍、濺鍍而於框體1之側壁之內面或者外面、或者兩面形成Al、Ag、Cu等之金屬膜，並將所形成者用作光反射材9。
(晶片接合劑)
晶片接合劑用以使發光元件2固定於發光元件搭載框體之凹部內。晶片接合劑必須具有耐熱性，使得其並不因發光元件2發出之熱而降低特性。作為晶片接合劑，例如可使用環氧樹脂、Ag漿、共晶材料。
(導電性接線)
第1導線5及第2導線7係導電性接線。第1導線5及第2導線7要求與發光元件2之電極具有良好之電阻性、機械連接性、導電性以及導熱性。作為用作第1導線5及第2導線7之導電性接線之材料，例如可使用金、銅、鉑、鋁等金屬及彼等之合金。
(透光性樹脂)
填充於框體1之凹部內之透光性樹脂4具有分散紅色螢光體3A、綠色螢光體3B及YAG螢光體3C之功能，並且具有密封發光元件2、導電性接線(第1導線及第2導線)5及7並保護彼等免受外部應力影響的功能。作為透光性樹脂(密封樹脂)4，可使用各種樹脂，例如較佳可使用環氧樹脂、脲樹脂、矽氧樹脂等耐候性優良之透明樹脂。又，藉由使透光性樹脂4中含有擴散劑，可緩和發光元件2之定向性，增加視角。作為擴散劑，例如可較佳使用鈦酸鋇、氧化鈦、酸化鋁、氧化矽等。再者，根據發光元件2之發光色，可使透光性樹脂中含有各種螢光體，而從成為發出任意顏色光之發光裝置。
實施例
以下表示本發明之實施例。該等實施例係用以使本發明便於理解者，其目的並非限定本發明之技術範圍。
(實施例1)
於嵌入有正負一對外部電極6及8且關閉之模具內，流入熔融後之聚鄰苯二甲醯胺樹脂，使其硬化而形成框體1。框體1具有可收納發光元件2之開口部(凹部)。藉由冷卻模具而使框體1與外部電極6及8成形為一體。
於如此形成之框體1之凹部之底面上，藉由環氧樹脂而晶片接合峰值波長為455nm之發光元件(LED晶片)2後，藉由導電性接線5而電性連接外部電極6與發光元件2，並藉由導電性接線7而電性連接外部電極8與發光元件2。
其次，向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.3g之於520nm附近具有峰值波長之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.6 ,Eu0.4 )MgSi4 O16 Cl2 )以及約0.1g之於540nm附近具有峰值波長且發光光譜較寬之YAG系螢光體(Y2.95 (Al0.8 ,Ga0.2 )5 O12 ：Ce0.05 )以及0.11g之於660nm附近具有發光光譜之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.97 ,Eu0.03 )AlSiBN3 )並加以混合。將所得之透光性樹脂4於框體1之開口部內，填充至與開口部之兩端部上面處於同一平面線。最後，於70℃下實施3小時之熱處理，進而於150℃下實施1小時之熱處理。
圖2係所得之發光裝置100之發光光譜。
第1峰值波長位於450nm附近，第2峰值波長位於520nm附近，第3峰值波長位於650nm附近。
第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值為0.32，其係低於第3峰值波長之相對發光強度值0.64之第2峰值波長之相對發光強度值0.62的52%。表示顯色性之平均顯色評價數Ra為79，表示較高之顯色性。
若將所得之發光裝置100用作14英吋液晶背光光源，則表示色再現性之NTSC比為72%以上，且白色下之亮度上升。
即，本實施例1之發光裝置100除了具有本申請案之目的即優良之顯色性之外，進而亦表現出優良之色再現性。
(實施例2)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.3g之於520nm附近具有峰值波長之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.6 ,Eu0.4 )MgSi4 O16 Cl2 )、0.15g之於540nm附近具有峰值波長且發光光譜較綠色螢光體更寬之YAG系螢光體(Y2.95 (Al0.8 ,Ga0.2 )5 O12 ：Ce005 )、以及約0.11g之於660nm附近具有發光峰值之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.97 ,Eu0.03 )AlSiBN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方法製作發光裝置100。
圖3表示所得之發光裝置100之發光光譜。
第1峰值波長位於450nm附近，第2峰值波長位於520nm附近，第3峰值波長位於650nm附近。
第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，係低於第3峰值波長之相對發光強度值之第2峰值波長之相對發光強度值的61%。並且Ra為84，表示較高之顯色性。
若與實施例1相同將該發光裝置100用作背光光源，則NTSC比為72%以上，進而白色下之亮度上升。
(實施例3)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.3g之於520nm附近具有發光峰值之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.6 ,Eu0.4 )MgSi4 O16 Cl2 )、0.25g之於540nm附近具有發光峰值且發光光譜較寬之YAG系螢光體(Y2.95 (Al0.8 ,Ga0.2 )5 O12 ：Ce0.05 )以及約0.13g之於660nm附近具有峰值波長之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.97 ,Eu0.03 )AlSiBN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方法製作發光裝置100。
圖4係所得之發光裝置100之發光光譜。
第1峰值波長位於450nm附近，第2峰值波長位於520nm附近，第3峰值波長位於640nm附近。
第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，係低於第3峰值波長之相對發光強度值之第2峰值波長之相對發光強度值的75%。Ra為89，表示相當高之顯色性。
若與實施例1相同，將發光裝置100用作背光光源，則NTSC比為70%。白色下之亮度上升。
(實施例4)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.28g之於515nm附近具有發光峰值之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.7 ,Eu0.3 )MgSi4 O16 Cl2 )、0.16g之於540nm附近具有峰值波長且發光光譜較寬之YAG系螢光體(Y2 .95 (Al0.8 ,Ga0.2 )5 O12 ：Ce0.05 )、以及約0.2g之於650nm附近具有發光峰值之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.99 ,Eu0.01 )AlSiN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方式製作發光裝置100。
圖5係所得之發光裝置100之發光光譜。
第1峰值波長位於450nm附近，第2峰值波長位於520nm附近，第3峰值波長位於640nm附近。
第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，係低於第2峰值波長之相對發光強度值之第3峰值波長之相對發光強度值的73%。Ra為80，表示相當高之顯色性。
若與實施例1相同將該發光裝置100用作背光光源，則NTSC比為72%，進而白色下之亮度上升。
(實施例5)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.1g之於520nm附近具有發光峰值之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.6 ,Eu0.4 )MgSi4 O16 Cl2 )、0.3g之於540nm附近具有發光峰值且發光光譜較寬之YAG系螢光體(Y2.95 (Al0.8 ,Ga0.2 )5 O12 ：Ce0.05 )、以及約0.11g之於660nm附近具有發光峰值之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.97 ,Eu0.03 )AlSiBN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方法製作發光裝置100。
圖6係所得之發光裝置100之發光光譜。
第1峰值波長位於450nm附近，第2峰值波長位於530nm附近，第3峰值波長位於640nm附近。
第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，係低於第3峰值波長之相對發光強度值之第2峰值波長之相對發光強度值的96%。Ra為93，表示相當高之顯色性。
若與實施例1相同，將發光裝置100用作背光光源，則NTSC比為64%。
(實施例6)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.22g之於515nm附近具有發光峰值之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.7 ,Eu0.3 )MgSi4 O16 Cl2 )、0.2g之於560nm附近具有發光峰值且發光光譜較寬之YAG系螢光體(Y2.95 Al5 O12 ：Ce0.05 )、以及約0.1g之於650nm附近具有發光峰值之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.99 ,Eu0.01 )AlSiBN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方法製作發光裝置100。
本實施例中，發光元件(藍色LED)2之峰值波長與綠色螢光體2B之峰值波長之差為55nm。
圖7係所得之發光裝置100之發光光譜。
第1峰值波長位於450nm附近，第2峰值波長位於530nm附近，第3峰值波長位於630nm附近。
第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，係低於第2峰值波長之相對發光強度值之第3峰值波長之相對發光強度值的97%。Ra為90，表示相當高之顯色性。
若與實施例1相同將發光裝置100用作背光光源，則NTSC比為68%，且白色下之亮度亦較實施例1有所上升。
(實施例7)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.18g之於515nm附近具有發光峰值之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.7 ,Eu0.3 )MgSi4 O16 Cl2 )、0.08g之於560nm附近具有發光峰值且發光光譜較寬之YAG系螢光體(Y2.95 Al5 O12 ：Ce0.05 )、以及約0.26g之於650nm附近具有發光峰值之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.99 ,Eu0.01 )AlSiBN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方法製作發光裝置100。
圖8係所得之發光裝置100之發光光譜。
具有發光元件2之發光峰值以及螢光體3A、3B、3C之較寬之發光峰值中之一個，無法確認明確之第3峰值。
Ra為92，表示相當高之顯色性。
若與實施例1相同將該發光裝置用作背光光源，則NTSC比為62%，且白色下之亮度亦較實施例1有所降低。
(實施例8)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.28g之於515nm附近具有發光峰值之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.7 ,Eu0.3 )MgSi4 O16 Cl2 )、0.14g之於560nm附近具有發光峰值且發光光譜較寬之YAG系螢光體(Y2.95 Al5 O12 ：Ce0.05 )、以及約0.14g之於650nm附近具有發光峰值之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.99 ,Eu0.01 )AlSiBN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方法製作發光裝置100。
圖9係所得之發光裝置100之發光光譜。
第1峰值波長位於450nm附近，第2峰值波長位於520nm附近，第3峰值波長位於630nm附近。
第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，係低於第2峰值波長之相對發光強度值之第3峰值波長之相對發光強度值的82%。
Ra為88，表示相當高之顯色性。
若與實施例1相同，將該發光裝置用作背光光源，則NTSC比為70%，且白色下之亮度亦較實施例1上升。
(實施例9)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.28g之於515nm附近具有發光峰值之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.7 ,Eu0.3 )MgSi4 O16 Cl2 )、0.14g之於570nm附近具有發光峰值且發光光譜較寬之YAG系螢光體((Y0.8 ,Gd0.2 )2.85 Al5 O12 ：Ce0.15 )、以及約0.2g之於650nm附近具有發光峰值之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.99 ,Eu0 .01 )AlSiBN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方法製作發光裝置100。
圖10係所得之發光裝置100之發光光譜。
第1峰值波長位於450nm附近，第2峰值波長位於520nm附近，第3峰值波長位於630nm附近。
如此獲得之發光裝置中，第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，約為低於第2峰值波長之相對發光強度值之第3峰值波長之相對發光強度值的83%。
Ra為89，表示相當高之顯色性。
若與實施例1相同，將該發光裝置100用作背光光源，則NTSC比為67%，且白色下之亮度亦較實施例1有所上升。
(實施例10)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.16g之於525nm附近具有發光峰值之鹵矽酸鹽Ca8 MgSi4 O16 Cl2 ：Eu((Ca7.5 ,Eu0.5 )MgSi4 O16 Cl2 )、0.12g之於560nm附近具有發光峰值且發光光譜較寬之YAG系螢光體(Y2.95 Al5 O12 ：Ce0.05 )、以及約0.2g之於650nm附近具有發光峰值之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.99 ,Eu0.01 )AlSiBN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方法製作發光裝置100。
圖11係所得之發光裝置100之發光光譜。
具有發光元件2之發光峰值以及螢光體3A、3B、3C之較寬之發光峰值中之一個，無法確認明確的第3峰值。
Ra為88，表示相當高之顯色性。
若與實施例1相同，將發光裝置100用作背光光源，則NTSC比為66%，且白色下之亮度亦較實施例1有所降低。
(實施例11)
向3g之矽氧樹脂組合物中，添加約0.22g之於515nm附近具有發光峰值之鹵矽酸鹽Ca7.85 Eu0.3 MgSi4.3 O15.91 Cl1.84 、0.2g之於560nm附近具有發光峰值且發光光譜較寬之YAG系螢光體(Y2.95 Al5 O12 ：Ce0.05 )、以及約0.1g之於650nm附近具有發光峰值之氮化物螢光體CaAlSiBN3 ：Eu((Ca0.99 ,Eu0.01 )AlSiBN3 )並加以混合，除此以外藉由與實施例1相同之方法製作發光裝置100。
圖12係所得之發光裝置100之發光光譜。
第1峰值波長位於450nm附近，第2峰值波長位於520nm附近，第3峰值波長位於630nm附近。
第2峰值波長與第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，係低於第2峰值波長之相對發光強度值之第3峰值波長之相對發光強度值的97%。
Ra為89，表示相當高之顯色性。
若與實施例1相同，將發光裝置100用作背光光源，則NTSC比為68%，且白色下之亮度亦較實施例1有所上升。
[產業上之可利用性]
本發明不僅可用作照明裝置，亦可用作需要較高顯色性之監視器、數位相機、印表機等顯示裝置之背光。
1．．．框體
2．．．發光元件
3A．．．紅色螢光體
3B．．．綠色螢光體
3C．．．YAG系螢光體
4．．．透光性樹脂
5、7．．．導電性接線
6、8．．．外部電極
9．．．光反射材
100．．．發光裝置
圖1係表示本發明之發光裝置100之剖面圖。
圖2係表示實施例1之發光裝置100之發光光譜的圖。
圖3係表示實施例2之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖4係表示實施例3之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖5係表示實施例4之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖6係表示實施例5之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖7係表示實施例6之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖8係表示實施例7之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖9係表示實施例8之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖10係表示實施例9之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖11係表示實施例10之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖12係表示實施例11之發光裝置100之發光光譜之圖。
圖13係表示冷陰極螢光管(CCFL)之發光光譜之圖。
圖14係表示先前之白色LED裝置之發光光譜之圖。
1．．．發光元件搭載框體
2．．．發光元件
3A．．．紅色螢光體
3B．．．綠色螢光體
3C．．．YAG系螢光體
4．．．透光性樹脂
5、7．．．導電性接線
6、8．．．外部電極
9．．．光反射材
100．．．發光裝置

Claims (6)

  1. 一種發光裝置，其特徵在於包括：發光元件；紅色螢光體，其係包含氮化物螢光體，且藉由上述發光元件之光激發而發光；綠色螢光體，其係包含鹵矽酸鹽，且藉由上述發光元件之光激發而發光；以及YAG系螢光體，其係藉由上述發光元件之光激發而發光；該發光裝置之發光光譜具有440nm以上、470nm以下之第1峰值波長、510nm以上、550nm以下之第2峰值波長、以及630nm以上、670nm以下之第3峰值波長，且上述第2峰值波長與上述第3峰值波長之間的最低相對發光強度值，大於上述第2峰值波長之相對發光強度值與上述第3峰值波長之相對發光強度值中之任一較低一方之值的80%。
  2. 如請求項1之發光裝置，其中上述紅色螢光體係藉由Eu而活化，且可藉由下述通式(I)而表示：M1 w Alx Siy Bz N((2/3)w+x+(4/3)y+z) ：Eu2+ (I)；此處，M1 係選自由Mg、Ca、Sr及Ba所組成之群中之至少一種，且0.056≦w≦9、x=1、0.056≦y≦18、0≦z≦0.5。
  3. 如請求項1之發光裝置，其中上述綠色螢光體可藉由下述通式(II)而表示：(M2 1-y Ry )a MgM3 b M4 c Oa+2b+(3/2)c X2 (II)； 此處，M2 係選自由Ca、Sr、Ba、Zn及Mn所組成之群中之至少一種，M3 係選自由Si、Ge及Sn所組成之群中之至少一種，M4 係選自由B、Al、Ga及In所組成之群中之至少一種，X係選自由F、Cl、Br及I所組成之群中之至少一種，R係選自以Eu為必須成分之稀土類元素中之至少一種，且0.0001≦y≦0.3、7.0≦a<10.0、3.0≦b<5.0、0≦c<1.0。
  4. 如請求項1之發光裝置，其中上述綠色螢光體可藉由下述通式(III)而表示：M5 x Euy MgSiz Alw Oa Xb Nc (III)；此處，M5 係選自由Ca、Sr、Ba、Zn及Mn所組成之群中之至少一種，X係選自由F、Cl、Br及I所組成之群中之至少一種，且6.5≦x<8.0、0.01≦y≦2.0、3.7≦z≦4.3、0<w≦0.5、a=x+y+1+2z+(3/2)w-b/2-(3/2)c、1.0≦b≦1.9、0≦c≦3.0。
  5. 如請求項1之發光裝置，其中上述發光元件之峰值波長與上述綠色螢光體之峰值波長之差為80nm以下。
  6. 如請求項1之發光裝置，其中上述YAG系螢光體可藉由下述通式(IV)而表示：M6 3 M7 5 O12 ：Ce(IV)；此處，M6 係選自由稀土類元素所組成之群中之至少一種，M7 係選自由B、Al、Ga及In所組成之群中之至少一種。
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