TWI505510B - 螢光體及發光裝置 - Google Patents

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TWI505510B
TWI505510B TW101132439A TW101132439A TWI505510B TW I505510 B TWI505510 B TW I505510B TW 101132439 A TW101132439 A TW 101132439A TW 101132439 A TW101132439 A TW 101132439A TW I505510 B TWI505510 B TW I505510B
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Kohki Ichikawa
Susumu Mizutani
Yasuhito Fushii
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Denki Kagaku Kogyo Kk
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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 ；發光二極體)的螢光體及使用LED的發光裝置。
關於使用在白色發光裝置的螢光體，有β-SiAlON和紅色發光螢光體之組合(參照專利文獻1)，及具有特定的色座標之紅色發光螢光體和綠色發光螢光體組合成的螢光體(參照專利文獻2)。關於紅色螢光體，有使用被稱為CASN、SCASN的氮化物螢光體之技術(參照專利文獻3)，且廣泛普及。該紅色螢光體依用途被區分使用，在視現色性為重要的情況使用峰值波長630~650nm左右的長波長品，而視明亮度為重要的情況使用峰值波長610~630nm左右的短波長品。且被要求紅色螢光體在高溫下的使用或長期間使用時的亮度降低少的高可靠性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-180483號公報
[專利文獻2]日本特開2008-166825號公報
[專利文獻3]日本特開平10-242513號公報
追求一種平衡現色性和明亮度之紅色螢光體。本發明之目的在於，提供一種在無損及可靠性之下為改善現色性、可靠性而摻合特定比例的特定橙色螢光體而成的 紅色螢光體，更提供一種使用經改善現色性、可靠性後的紅色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590nm以上604nm以下，螢光強度185%以上210%以下的氮氧化物螢光體(A)；及峰值波長615nm以上625nm以下的氮化物螢光體(B)，氮氧化物螢光體(A)、氮化物螢光體(B)的摻合比例分別為4質量%以上12質量%以下，氮氧化物螢光體(A)及氮化物螢光體(B)合計摻合量為10質量%以上24質量%以下。
在氮氧化物螢光體(A)及氮化物螢光體(B)的摻合比例設為a及b時，前述螢光體為以0.33≦a/b≦3較佳，更佳為氮氧化物螢光體(A)為α-SiAlON，氮化物螢光體(B)為SCASN。
本案中源自其他觀點的發明，其係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，可提供一種在無損及可靠性之下可使現色性、明亮度平衡改善之螢光體，及使用該螢光體之白色發光裝置。
 [實施發明之形態]
本發明係一種螢光體，其具有：峰值波長590nm以上604nm以下且螢光強度185%以上210%以下的氮氧化物螢光體(A)，及峰值波長615nm以上625nm以下的氮化 物螢光體(B)；氮氧化物螢光體(A)、氮化物螢光體(B)的摻合比例分別為4質量%以上12質量%以下，氮氧化物螢光體(A)及氮化物螢光體(B)合計摻合量為10質量%以上24質量%以下。
本發明係透過將橙色螢光體和紅色螢光體搭配而改善視感度使明亮度提升者，橙色螢光體方面是使用α-SiAlON。由於α-SiAlON係高可靠性且發光效率高，故為適合於調製高可靠性的紅色螢光體的素材。又，被稱為SCASN之峰值波長620nm左右的螢光體和α-SiAlON的峰值波長較為接近，在以藍色激發發光時，相互作用所導致的光束之衰減少，故兩者之組合是合適的。
將氮氧化物螢光體(A)的峰值波長設為590nm以上604nm以下，乃係在和峰值波長615nm以上625nm以下的氮化物螢光體(B)組合時，可一邊改善其視感度一邊透過相互作用減少衰減以抑制發光效率之降低的緣故。兩者的峰值波長太接近則會導致對於氮化物螢光體(B)之視感度的改善效果，即明亮度的改善效果變小，而過於疏離則氮氧化物螢光體(A)之發光當中，用在氮化物螢光體(B)之激發的比例變高，致使混合物的量子效率降低，亮度變低。
在本發明中，氮氧化物螢光體(A)和氮化物螢光體(B)之摻合比率係1：3~3：1的範圍為適當者，但因為是將兩者組合作為紅色螢光體使用，故最佳值會依要和該紅色螢光體以外的螢光體搭配而異。為了以藍色光激發獲得目的之白色光時，係和綠(及/或)黃色螢光體組合， 但氮氧化物螢光體(A)和氮化物螢光體(B)之合計摻合量以10至24質量%的範圍為適合。關於氮氧化物螢光體(A)或氮化物螢光體(B)個別的摻合量方面，成為4質量%以上12質量%以下。
本發明的螢光體中，將氮氧化物螢光體(A)的螢光強度設為185%以上210%以下的理由，乃因為是現在可獲得之物品發光效率最高的等級的緣故。又，將氮化物螢光體(B)的峰值波長設為615nm以上625nm，乃係現在可獲得之氮化物螢光體中波長最短的等級之緣故。亦即，透過將高效率橙色和短波長紅色螢光體組合，可獲得兼顧現色性和亮度之螢光體。再者，氮氧化物螢光體(A)和氮化物螢光體(B)皆具高可靠性，關於可靠性方面，由於幾乎不受相互作用的影響，故兩者的混合物亦具有高可靠性。
螢光體的螢光強度，係對標準試料(YAG，具體言之，乃三菱化學股份有限公司製P46Y3)的峰值高度設為100%之基準時的相對值以%表示顯示者。螢光強度的測定是使用Hitachi-Hitec股份有限公司製F-7000型分光光度計並利用以下的方法進行。
<測定法>
1)試料調整：於石英製樣品槽(cell)將測定試料及標準試料分別充填，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300nm至800nm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。
螢光體的峰值波長係在螢光強度測定時最大強度的波長，關於該測定方面，係藉由大塚電子公司製MCPD-7000瞬間多重測定系統，以HALMA Company製的labsphere(註冊商標)Spectralon標準反射板(99%，2.0“×2.0”)作為標準試料而進行。測定方法為，於氧化鋁製的石板中央部16mm中充填試料達3mm厚度，再以石英板輕壓使之磨耗地作調整，以455nm的光激發，讀取300nm至800nm之峰值高度。峰值波長的測定值係扣除5次之測定值的最大值、最小值後剩餘3點之平均值。
本發明中的氮氧化物螢光體(A)，其係峰值波長590nm以上604nm以下且螢光強度185%以上210%以下的氮氧化物螢光體。具體而言有α-SiAlON，更具體言之，電氣化學工業股份有限公司的ALON BRIGHT(註冊商標)當中，有YL-C190，YL-C200，YL-595a，YL-595A’，YL-595A，YL-600a，YL-600A’，YL-600A。以該等現在可獲得之α-SiAlON螢光體而言係具有高的峰值強度之以往所沒有的螢光體材料。
本發明中的氮化物螢光體(B)，其係峰值波長615nm以上625nm以下的氮化物螢光體。具體而言，乃簡稱為SCASN的紅色螢光體，更具體言之，有三菱化學股份有限公司的BR-102D(峰值波長620nm)。於此氮化物螢光體(B)亦可混合存在有作為峰值波長調整用之Intematix公司的R6436(峰值波長630nm)或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-101A(峰值波長650nm)。
氮氧化物螢光體(A)及氮化物螢光體(B)為了以藍色光激發獲得白色光，係連同綠或黃色的螢光體一起使用，但為活用本發明的螢光體之特性時，以高亮度、高可靠性的螢光體為較佳。具體而言，綠色螢光體方面是活化Eu的β-SiAlON或活化Ce的LuAG(鎦鋁石榴石)，黃色螢光體方面是YAG(釔鋁石榴石)，而是將該等作為基本構造再施加改良成的螢光體亦無妨。又，透過將以BOS(原矽酸鹽)為基本構造的矽酸鹽系螢光體添加於綠色螢光體雖亦可提高現色性，但因矽酸鹽系的螢光體可靠性不佳，故其添加量少者較佳。本發明的氮氧化物螢光體(A)及氮化物螢光體(B)之混合手段、乃至和其他螢光體的混合手段，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，係以混入雜質，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，如上所述，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角以上者較佳，LED晶片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所示的螢光體，其係本發明的螢光體中的氮氧化物螢光體(A)及氮化物螢光體(B)和將其比較例及該等混合使用之其他的螢光體。表1的氮氧化物螢光體(A)當中，只有P2是滿足峰值波長590nm以上604nm以下，且螢光強度185%以上210%以下的條件之螢光體。表1的氮化物螢光體(B)當中，只有P4是滿足峰值波長615nm以上625nm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，作為氮氧化物螢光體(A)之表1的P2的螢光體摻合4.0質量%、作為氮化物螢光體(B)之表1的P4的螢光體摻合6.0質量%、作為其他的螢光體之表1的P7的綠色螢光體摻合90.0質量%者。在表2的螢光體之構成中的P1至P8的值為質量%。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「脫泡練太郎」ARE-310(註冊商標))混合。表2的a+b為，在氮氧化物螢光體(A)的實施例之P2的摻合比例設為a，氮化物螢光體(B)的實施例之P4的摻合比例設為b時的值。其中，b在沒超過P4的摻合量之情況係包含P5。
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小時的後硬化(post curing)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68%以上。一般而言，70%以上視為色再現性優異，未滿66%者視為色再現性不佳，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100mA後的測定值。評價的合格條件為28.4lm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)×90%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℃的條件下是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的條件下是96%以上，2,000hrs是93%以上。此乃非高可靠性的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。
相對而言，比較例1、2、4、5、6、7、8係現色性不佳，而比較例2、3、5、9係光束值小。又，以將矽酸鹽系螢光體(表中的P6)超過氮氧化物螢光體(A)或氮化物螢光體(B)的摻合量而多量地摻合使用的比較例5、7、9而言，係高溫特性、長期可靠性不佳而成為可靠性低的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，其可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590nm以上604nm以下且螢光強度185%以上210%以下的氮氧化物螢光體(A)，及峰值波長615nm以上625nm以下的氮化物螢光體(B)；氮氧化物螢光體(A)、氮化物螢光體(B)的摻合比例分別為4質量%以上12質量%以下，氮氧化物螢光體(A)及氮化物螢光體(B)合計摻合量為10質量%以上24質量%以下。
  2. 一種螢光體，其中當氮氧化物螢光體(A)及氮化物螢光體(B)的摻合比例設為a及b時，如申請專利範圍第1項之螢光體的摻合比為0.33≦a/b≦3。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之螢光體，其中氮氧化物螢光體(A)為α-SiAlON，氮化物螢光體(B)為SCASN。
  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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