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JP2009038348A - Light emitting device - Google Patents

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JP2009038348A JP2008159817A JP2008159817A JP2009038348A JP 2009038348 A JP2009038348 A JP 2009038348A JP 2008159817 A JP2008159817 A JP 2008159817A JP 2008159817 A JP2008159817 A JP 2008159817A JP 2009038348 A JP2009038348 A JP 2009038348A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting device which has a high color rendering property and high light emitting intensity by using a phosphor that is efficiently excited by an ultraviolet ray or short-wavelength visible light to emit light. <P>SOLUTION: The light emitting device includes: a light emitting element that emits the ultraviolet ray or the short-wavelength visible light; and the phosphor that is excited by the ultraviolet ray or the short-wavelength visible light to emit visible light. The phosphor has a composition represented by a general formula M<SP>1</SP>O<SB>2</SB>_aM<SP>2</SP>O_bM<SP>3</SP>X<SB>2</SB>:M<SP>4</SP>. (Here, M<SP>1</SP>is at least one element selected from a group composed of Si, Ge, Ti, Zr, and Sn; M<SP>2</SP>is at least one element selected from a group composed of Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn; M<SP>3</SP>is at least one element selected from a group composed of Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn; X is at least one halogen element; M<SP>4</SP>is at least one rare-earth element essentially including Eu<SP>2+</SP>; a is in a range of 0.1 to 1.3; and b is in a range of 0.1 to 0.25). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、蛍光体を用いた発光装置に関し、詳細には、紫外線又は短波長可視光で効率良く励起され発光する蛍光体を用いた高演色性、高光束の発光装置に関する。 The present invention relates to a light-emitting device using a phosphor, and more particularly, to a light-emitting device having high color rendering properties and a high luminous flux using a phosphor that is efficiently excited and emitted by ultraviolet light or short-wavelength visible light.

発光素子と、当該発光素子が発生する光により励起され当該発光素子とは異なる波長域の光を発生する蛍光体とを組み合わせることにより、所望の色の光を得るように構成された種々の発光装置が知られている。
特に近年、長寿命且つ消費電力が少ない白色発光装置として、紫外線又は短波長可視光を発光する発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)等の半導体発光素子と、これらを励起光源とする蛍光体とを組み合わせることで白色光を得るように構成された発光装置が注目されている。
このような白色発光装置の具体例として、(1)青色光を発光するLEDと、青色光によって励起され黄色光を発光する蛍光体とを組み合わせる方式や、(2)紫色光又は紫外線を発光するLEDと、紫色光又は紫外線によって励起され赤、緑、青、黄等の色の光をそれぞれ発光する蛍光体を複数組み合わせる方式等が知られている。
特許第3503139号公報 特開2005−126577号公報 特開2003−110150号公報
Various light-emitting elements configured to obtain light of a desired color by combining a light-emitting element and a phosphor that is excited by light generated by the light-emitting element and generates light having a wavelength region different from that of the light-emitting element. The device is known.
In particular, in recent years, as a white light-emitting device with long life and low power consumption, semiconductor light-emitting diodes such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LD) that emit ultraviolet light or short-wavelength visible light, and phosphors using these as light sources for excitation A light-emitting device configured to obtain white light by combining the above is drawing attention.
Specific examples of such a white light emitting device include (1) a method of combining an LED that emits blue light and a phosphor that emits yellow light when excited by blue light, and (2) emits purple light or ultraviolet light. A method is known in which an LED and a plurality of phosphors that emit light of colors such as red, green, blue, and yellow are excited by violet light or ultraviolet light.
Japanese Patent No. 3503139 JP 2005-126777 A JP 2003-110150 A

しかし、上記(1)の方式の白色発光装置においては、青色と黄色の中間の波長領域の光がほとんど存在しないこと、及び蛍光体から得られる赤色領域の光が少ないことから、演色性が低いという問題があった。また、LEDと蛍光体の光を混色して白色光を得ていることから、例えば、白色発光装置の製造工程において蛍光体の塗布量等がばらつくと、LEDと蛍光体の発光する光量のバランスが崩れるため、得られる白色光のスペクトルにもばらつきが生じるという問題があった。
一方、上記(2)の方式の白色発光装置は、演色性は優れているものの、紫外線領域又は短波長可視光領域に強い励起帯を有する蛍光体が見出されておらず、高出力の白色発光装置の実現は困難な状況にあった。そのため、紫外線領域又は短波長可視光領域に強い励起帯を有し効率よく可視光を発光可能な蛍光体の開発が強く望まれていた。特に、従来より知られているインジウム含有の窒化ガリウム系(InGaN系)LEDは、400nm付近の波長域での発光特性が良好であることから、400nm付近の波長域で効率良く励起され高い発光強度の可視光を発光可能な蛍光体の開発が強く望まれていた。
また、演色性の高い発光装置を実現するために、発光スペクトルがブロードである蛍光体の開発も強く望まれていた。
However, in the white light emitting device of the method (1), the color rendering property is low because there is almost no light in the middle wavelength region of blue and yellow and there is little light in the red region obtained from the phosphor. There was a problem. In addition, since the white light is obtained by mixing the light of the LED and the phosphor, for example, if the amount of the phosphor applied varies in the manufacturing process of the white light emitting device, the balance of the amount of light emitted by the LED and the phosphor As a result, the spectrum of white light obtained varies.
On the other hand, although the white light emitting device of the method (2) is excellent in color rendering, no phosphor having a strong excitation band in the ultraviolet region or the short wavelength visible light region has been found, and a high output white light device. Realization of a light emitting device was difficult. Therefore, there has been a strong demand for the development of a phosphor that has a strong excitation band in the ultraviolet region or the short wavelength visible light region and can efficiently emit visible light. In particular, the conventionally known indium-containing gallium nitride-based (InGaN-based) LEDs have good emission characteristics in the wavelength region near 400 nm, and thus are excited efficiently in the wavelength region near 400 nm and have high emission intensity. Development of a phosphor capable of emitting visible light has been strongly desired.
In addition, in order to realize a light emitting device with high color rendering properties, it has been strongly desired to develop a phosphor having a broad emission spectrum.

本発明は、上記のような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、紫外線又は短波長可視光で効率良く励起され発光する蛍光体を用いて、高演色性、高光束の発光装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a light emitting device with high color rendering properties and high luminous flux using a phosphor that is efficiently excited and emitted by ultraviolet light or short wavelength visible light. The purpose is to provide.

本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、一般式がM・aMO・bM:M(但し、MはSi、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはCa、Sr、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、Xは少なくとも1種のハロゲン元素、Mは希土類元素及びMnからなる群より選ばれるEu2+を必須とする少なくとも1種の元素を示す。aは0.1≦a≦1.3、bは0.1≦b≦0.25の範囲である)で表される蛍光体は、紫外線又は短波長可視光、特に400nm付近の波長域で効率良く励起され高い発光強度の可視光を発光することを新たに見出し、この蛍光体を発光装置に用いることで本発明を完成するに至った。 As a result of repeated studies to solve the above-mentioned problems, the inventors have a general formula of M 1 O 2 .aM 2 O.bM 3 X 2 : M 4 (where M 1 is Si, Ge, Ti, Zr And at least one element selected from the group consisting of Sn, M 2 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Mg, Ba and Zn, and M 3 is Mg, Ca, Sr, Ba and Zn at least one element selected from the group consisting of, X is at least one halogen element, M 4 is .a indicating at least one element essentially including Eu 2+ selected from the group consisting of rare earth elements and Mn The phosphor represented by 0.1 ≦ a ≦ 1.3 and b is in the range of 0.1 ≦ b ≦ 0.25) is effective in the ultraviolet or short wavelength visible light, particularly in the wavelength region near 400 nm. Emits visible light with high emission intensity when excited. As a result, the present invention has been completed by using this phosphor in a light emitting device.

すなわち本発明の請求項1に係る発光装置は、紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも1種以上の蛍光体を備えた発光装置において、前記蛍光体として、一般式がM・aMO・bM:M(但し、MはSi、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはCa、Sr、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、Xは少なくとも1種のハロゲン元素、Mは希土類元素及びMnからなる群より選ばれるEu2+を必須とする少なくとも1種の元素を示す。aは0.1≦a≦1.3、bは0.1≦b≦0.25の範囲である)で表される第一の蛍光体を備えることを特徴とする。 That is, a light-emitting device according to claim 1 of the present invention includes a light-emitting element that emits ultraviolet or short-wavelength visible light, and at least one phosphor that emits visible light when excited by the ultraviolet or short-wavelength visible light. In the light emitting device, the phosphor has a general formula of M 1 O 2 .aM 2 O.bM 3 X 2 : M 4 (where M 1 is at least selected from the group consisting of Si, Ge, Ti, Zr and Sn) One element, M 2 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Mg, Ba and Zn, and M 3 is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn X represents at least one halogen element, M 4 represents at least one element essential to Eu 2+ selected from the group consisting of rare earth elements and Mn, and a represents 0.1 ≦ a ≦ 1.3. , B Is a range of 0.1 ≦ b ≦ 0.25).

また、本発明の請求項2に係る発光装置は、紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも2種以上の蛍光体を備え、各蛍光体が発する可視光が補色関係にあり、これらの蛍光体からの光を加色混合して白色光を得るように構成された発光装置において、前記蛍光体として、一般式がM・aMO・bM:M(但し、MはSi、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはCa、Sr、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、Xは少なくとも1種のハロゲン元素、Mは希土類元素及びMnからなる群より選ばれるEu2+を必須とする少なくとも1種の元素を示す。aは0.1≦a≦1.3、bは0.1≦b≦0.25の範囲である)で表される第一の蛍光体と、前記第一の蛍光体が発する可視光と補色の関係にある可視光を発する第二の蛍光体を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, a light emitting device includes a light emitting element that emits ultraviolet light or short wavelength visible light, and at least two or more phosphors that are excited by the ultraviolet light or short wavelength visible light to emit visible light. In the light-emitting device configured to obtain white light by adding and mixing light from these phosphors in a complementary color relationship, visible light emitted from each phosphor has a general formula of M 1 O 2 · aM 2 O · bM 3 X 2 : M 4 (where M 1 is at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Ti, Zr and Sn, and M 2 is Ca, Sr, Mg, At least one element selected from the group consisting of Ba and Zn, M 3 is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn, X is at least one halogen element, M 4 Are rare earth elements and In .a is 0.1 ≦ a ≦ 1.3 which represents at least one element is mandatory and the Eu 2+ selected from the group consisting of Mn, b is in the range of 0.1 ≦ b ≦ 0.25) And a second phosphor that emits visible light in a complementary color relationship with the visible light emitted by the first phosphor.

上記第一の蛍光体においては、前記一般式のMの含有量をc(モル比)とすると、cの範囲は0.03<c/(a+c)<0.8であることがより好ましい。 In the first phosphor, when the content of M 4 in the general formula is c (molar ratio), the range of c is more preferably 0.03 <c / (a + c) <0.8. .

また、上記第一の蛍光体においては、前記一般式のMは少なくともSiを必須とし、Siの割合が80mol%以上であり、前記一般式のMは少なくともCa及び/又はSrを必須とし、Ca及び/又はSrの割合が60mol%以上であり、前記一般式のMは少なくともSrを必須とし、Srが30mol%以上であり、前記一般式のXは少なくともClを必須とし、Clの割合が50mol%以上であることがより好ましい。 In the first phosphor, M 1 in the general formula requires at least Si, the proportion of Si is 80 mol% or more, and M 2 in the general formula requires at least Ca and / or Sr. , Ca and / or Sr is 60 mol% or more, M 3 in the general formula is at least Sr essential, Sr is 30 mol% or more, X in the general formula is at least Cl essential, The ratio is more preferably 50 mol% or more.

また、上記第一の蛍光体においては、前記一般式のaが0.3≦a≦1.2、bが0.1≦b≦0.2の範囲であり、且つMの含有量cが0.05≦c/(a+c)≦0.5であることがより好ましい。 In the first phosphor, a in the general formula is in the range of 0.3 ≦ a ≦ 1.2, b is in the range of 0.1 ≦ b ≦ 0.2, and the content c of M 4 Is more preferably 0.05 ≦ c / (a + c) ≦ 0.5.

上記第一の蛍光体は、その製造方法が特に限定されるものではないが、出発原料の中に、少なくとも下記(1)〜(4)の組成式で表される化合物を、これらの各化合物のモル比が(1):(2)=1:0.1〜1.0、(2):(3)=1:0.2〜12.0、(2):(4)=1:0.05〜4.0の範囲となるように含み、当該出発原料を混合及び焼成することにより得ることができる。
(1)M
(2)M
(3)M
(4)M
(但し、MはSi、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、Xは少なくとも1種のハロゲン元素、Mは希土類元素及びMnからなる群より選ばれるEu2+を必須とする少なくとも1種の元素を示す。)
The production method of the first phosphor is not particularly limited, but at least the compounds represented by the following composition formulas (1) to (4) are included in the starting materials. The molar ratio of (1) :( 2) = 1: 0.1 to 1.0, (2) :( 3) = 1: 0.2 to 12.0, (2) :( 4) = 1: It can be obtained by mixing and firing the starting material, including 0.05 to 4.0.
(1) M 1 O 2
(2) M 2 O
(3) M 3 X 2
(4) M 4
(Where M 1 is at least one element of Si, Ge, Ti, at least one element selected from the group consisting of Zr and Sn, M 2 is selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn , M 3 is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn, X is at least one halogen element, M 4 is Eu 2+ selected from the group consisting of rare earth elements and Mn. (Indicates at least one element that is essential.)

上記出発原料においては、前記組成式(1)のMは少なくともSiを必須とし、Siの割合が80mol%以上であり、前記組成式(2)のMは少なくともCa及び/又はSrを必須とし、Ca及び/又はSrの割合が60mol%以上であり、前記組成式(3)前記一般式のMは少なくともSrを必須とし、Srが30mol%以上であり、前記一般式のXは少なくともClを必須とし、Clの割合が50mol%以上であることが好ましい。 In the starting material, M 1 in the composition formula (1) requires at least Si, the proportion of Si is 80 mol% or more, and M 2 in the composition formula (2) requires at least Ca and / or Sr. And the ratio of Ca and / or Sr is 60 mol% or more, M 3 in the composition formula (3) is at least Sr essential, Sr is 30 mol% or more, and X in the general formula is at least It is preferable that Cl is essential and the proportion of Cl is 50 mol% or more.

上記出発原料においては、前記組成式(1)〜(4)の各化合物のモル比が(1):(2)=1:0.25〜1.0、(2):(3)=1:0.3〜6.0、(2):(4)=1:0.05〜3.0の範囲で秤量されることが好ましい。
更には、前記各化合物のモル比が(1):(2)=1:0.25〜1.0、(2):(3)=1:0.3〜4.0、(2):(4)=1:0.05〜3.0の範囲であることがより好ましい。
In the above starting materials, the molar ratio of each compound of the composition formulas (1) to (4) is (1) :( 2) = 1: 0.25 to 1.0, (2) :( 3) = 1. : It is preferable to weigh in the range of 0.3-6.0, (2) :( 4) = 1: 0.05-3.0.
Furthermore, the molar ratio of each compound is (1) :( 2) = 1: 0.25-1.0, (2) :( 3) = 1: 0.3-4.0, (2): (4) = 1: More preferably in the range of 0.05 to 3.0.

尚、上記出発原料においては、前記組成式(3)の原料は化学量論比以上の過剰量を秤量することが好ましい。この過剰添加は原料混合物の焼成中にハロゲン元素の一部が気化蒸発してしまうことを考慮したものであり、ハロゲン元素の不足に起因する蛍光体の結晶欠陥の発生を防止することができる。
また、この過剰添加は融剤としても働き、反応促進、及び結晶性向上にも寄与する。
In addition, in the said starting material, it is preferable to weigh the excess of the raw material of said compositional formula (3) more than a stoichiometric ratio. This excessive addition takes into consideration that a part of the halogen element evaporates and evaporates during firing of the raw material mixture, and it is possible to prevent the occurrence of crystal defects of the phosphor due to the lack of the halogen element.
Further, this excessive addition also acts as a flux, contributing to reaction promotion and crystallinity improvement.

また、上記第一の蛍光体においては、そのX線回折の測定結果が特に限定されるものではないが、第一の蛍光体に含まれる結晶の少なくとも一部が、CuのKα特性X線を用いたX線回折パターンにおいて、回折角2θが29.0°以上30.5°以下の範囲に存在する最も強度の高い回折ピークの回折強度を100とした場合に、回折角2θが28.0°以上29.5°以下の範囲に回折強度50以上を示す回折ピークが存在し、回折角2θが19.0°以上22.0°以下の範囲に回折強度8以上を示すピークが存在し、回折角2θが25.0°以上28.0°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが34.5°以上37.5°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが40.0°以上42.5°以下の範囲に回折強度10以上を示し、回折角2θが13.0°以上15.0°以下の範囲に回折強度10以上を示すピークが存在する蛍光体であることが好ましい。 Further, in the first phosphor, the measurement result of the X-ray diffraction is not particularly limited. However, at least a part of the crystal contained in the first phosphor exhibits the Kα characteristic X-ray of Cu. In the X-ray diffraction pattern used, the diffraction angle 2θ is 28.0 when the diffraction intensity of the diffraction peak with the highest intensity existing in the range of 29.0 ° or more and 30.5 ° or less is 100. There is a diffraction peak showing a diffraction intensity of 50 or more in the range of from 0 ° to 29.5 °, and a peak showing a diffraction intensity of 8 or more in the range of the diffraction angle 2θ of from 19.0 ° to 22.0 °, There is a peak having a diffraction intensity of 15 or more in the range of diffraction angle 2θ of 25.0 ° or more and 28.0 ° or less, and a diffraction intensity of 15 or more in the range of diffraction angle 2θ of 34.5 ° or more and 37.5 ° or less. And a diffraction angle 2θ of 40.0 ° or more and 42.5 Indicates diffraction intensity of 10 or more in the following ranges, it is preferable diffraction angle 2θ is phosphor with a peak having a diffraction intensity of 10 or more in the range of 13.0 ° or 15.0 ° or less.

また、上記第一の蛍光体においては、そのX線回折の測定結果が特に限定されるものではないが、第一の蛍光体に含まれる結晶の少なくとも一部が、MoのKα特性X線を用いた回折パターンにおいて、回折角2θが12.5°以上15.0°以下の範囲に存在する最も強度の高い回折ピークの回折強度を100とした場合に、回折角2θが12.0°以上14.5°以下の範囲に回折強度50以上を示す回折ピークが存在し、回折角2θが8.0°以上10.5°以下の範囲に回折強度8以上を示すピークが存在し、回折角2θが11.0°以上13.0°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが15.5°以上17.0°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが17.5°以上19.5°以下の範囲に回折強度10以上を示し、回折角2θが5.0°以上8.0°以下の範囲に回折強度10以上を示すピークが存在することが好ましい。 Further, in the first phosphor, the measurement result of the X-ray diffraction is not particularly limited, but at least a part of the crystals contained in the first phosphor exhibits Mo Kα characteristic X-rays. In the diffraction pattern used, the diffraction angle 2θ is 12.0 ° or more when the diffraction intensity of the highest diffraction peak existing in the range of diffraction angle 2θ of 12.5 ° or more and 15.0 ° or less is 100. A diffraction peak showing a diffraction intensity of 50 or more exists in a range of 14.5 ° or less, a peak showing a diffraction intensity of 8 or more exists in a range of diffraction angle 2θ of 8.0 ° or more and 10.5 ° or less, and a diffraction angle. There is a peak showing a diffraction intensity of 15 or more in the range of 2θ of 11.0 ° or more and 13.0 ° or less, and a peak showing a diffraction intensity of 15 or more in the range of the diffraction angle 2θ of 15.5 ° or more and 17.0 ° or less. And the diffraction angle 2θ is 17.5 ° or more and 19.5 ° or less Range shows a diffraction intensity of 10 or more, it is preferable that the diffraction angle 2θ exists peaks indicating more diffraction intensity 10 in the following ranges 8.0 ° 5.0 ° or more.

また、上記第一の蛍光体においては、その結晶構造が特に限定されるものではないが、第一の蛍光体に含まれる結晶の少なくとも一部が、輝石型の結晶構造を有する結晶であることが好ましい。 The crystal structure of the first phosphor is not particularly limited, but at least a part of the crystals contained in the first phosphor is a crystal having a pyroxene type crystal structure. Is preferred.

また、第一の蛍光体に含まれる結晶の少なくとも一部が、結晶系:単斜晶、ブラベ格子:底心単斜格子、空間群:C2/mに属する結晶であることが好ましい。
また、上記第一の蛍光体において、より高い発光強度を得る為には、蛍光体に含まれる上記結晶の量ができるだけ多いこと、できれば単相から構成されていることが望ましく、上記結晶の含有量が20質量%以上であることが望ましい。さらに好ましくは50質量%以上で発光強度が著しく向上する。
Moreover, it is preferable that at least a part of the crystal contained in the first phosphor is a crystal belonging to crystal system: monoclinic crystal, Brave lattice: bottom-centered monoclinic lattice, space group: C2 / m.
In order to obtain higher emission intensity in the first phosphor, it is desirable that the amount of the crystal contained in the phosphor is as large as possible, preferably a single phase. The amount is desirably 20% by mass or more. More preferably, the emission intensity is remarkably improved at 50% by mass or more.

尚、特性が低下しない範囲で他の結晶相若しくはアモルファス相との混合物から構成することもでき、特に、上記出発原料の混合比において、SiOを過剰に添加し、SiOから構成される結晶であるクオーツ、トリジマイト、クリストバライト等が若干の副産物として合成される蛍光体では、発光強度が向上する場合もある。 Incidentally, it is also possible that a characteristic composed of a mixture of the other crystal phase or amorphous phase within the range not lowering, in particular, the mixing ratio of the starting materials, SiO 2 is excessively added, the crystal consists of SiO 2 In the case of a phosphor in which quartz, tridymite, cristobalite or the like is synthesized as a slight byproduct, the emission intensity may be improved.

本発明に係る発光装置は、励起光源として紫外線又は短波長可視光を発する発光素子を用いる。そのため、発光装置の発光効率、発光輝度等の観点から、上記第一の蛍光体は350〜430nmの波長域に強い励起帯を持つことが好ましい。 The light emitting device according to the present invention uses a light emitting element that emits ultraviolet light or short wavelength visible light as an excitation light source. Therefore, the first phosphor preferably has a strong excitation band in the wavelength range of 350 to 430 nm from the viewpoints of light emission efficiency and light emission luminance of the light emitting device.

また、発光装置の演色性の観点から、上記第一の蛍光体の発光スペクトルは、ピーク波長が560〜590nmの波長域にあり、半値幅が100nm以上であることが好ましい。 From the viewpoint of color rendering properties of the light emitting device, the emission spectrum of the first phosphor preferably has a peak wavelength in the wavelength range of 560 to 590 nm and a half width of 100 nm or more.

上記第二の蛍光体は、上記第一の蛍光体が発する可視光と補色の関係にある可視光を発光するものであればその発光スペクトルは特に限定されるものではないが、白色光の発光装置を得る目的においては、上記第一の蛍光体が主として黄色系の光を発光することから、その補色光である青色光を発光する蛍光体を用いることが好ましい。
また、同様の目的においては、演色性の観点から、上記第二の蛍光体の発光スペクトルは、ピーク波長が440nm〜470nmの波長域にあり、半値幅が30〜60nmであることが好ましい。
The emission spectrum of the second phosphor is not particularly limited as long as it emits visible light complementary to the visible light emitted from the first phosphor, but it emits white light. For the purpose of obtaining an apparatus, it is preferable to use a phosphor that emits blue light, which is complementary color light, because the first phosphor mainly emits yellow light.
For the same purpose, from the viewpoint of color rendering properties, the emission spectrum of the second phosphor preferably has a peak wavelength in the wavelength range of 440 nm to 470 nm and a half width of 30 to 60 nm.

このような好ましい第二の蛍光体の例として、一般式Cax−y−zMg(POCl:Eu2+ (但し、xは4.95<x<5.50、yは0<y<1.50、zは0.02<z<0.20の範囲であり、y+zが0.02≦y+z≦1.7の範囲である)で表される蛍光体が挙げられる。 As an example of such a preferable second phosphor, the general formula Ca x-yz Mg y (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ z (where x is 4.95 <x <5.50, y is 0 <y <1.50, z is in the range of 0.02 <z <0.20, and y + z is in the range of 0.02 ≦ y + z ≦ 1.7).

上記発光素子は、少なくとも紫外線又は短波長可視光を発するものであればその発光スペクトルは特に限定されるものではないが、発光装置の発光効率等の観点から、発光スペクトルのピークが350nm〜430nmの波長域にあることが好ましい。 The emission spectrum of the light-emitting element is not particularly limited as long as it emits at least ultraviolet light or short-wavelength visible light. However, from the viewpoint of the light emission efficiency of the light-emitting device, the emission spectrum has a peak of 350 nm to 430 nm. It is preferable that it exists in a wavelength range.

また、上記発光素子の具体例としては、例えば、LEDやLD等の半導体発光素子、真空放電や熱発光からの発光を得るための光源、電子線励起発光素子等の各種光源を用いることができる。
ここで、上記発光素子として半導体発光素子を用いることにより、小型で省電力、長寿命な発光装置を得ることができる。
このような半導体発光素子の好適な例として、400nm付近の波長域の発光特性が良好であるInGaN系のLEDやLDを挙げることができる。
Specific examples of the light emitting element include various light sources such as a semiconductor light emitting element such as an LED or LD, a light source for obtaining light emission from vacuum discharge or thermoluminescence, and an electron beam excitation light emitting element. .
Here, by using a semiconductor light emitting element as the light emitting element, a light emitting device with a small size, power saving, and long life can be obtained.
As a suitable example of such a semiconductor light emitting device, an InGaN-based LED or LD having good light emission characteristics in a wavelength region near 400 nm can be given.

上記のように発光装置を構成することにより、演色性の高い白色光又は他の色の光を高出力で発光可能な発光装置を得ることができる。 By configuring the light emitting device as described above, it is possible to obtain a light emitting device capable of emitting white light having a high color rendering property or light of another color with high output.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明するが、本発明は以下の例示などによって何ら制限されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following examples.

図1は、本発明の発光装置の第一実施形態を示す概略断面図である。
図1に示す発光装置1は、基板2上に一対の電極3a(陽極)及び3b(陰極)が形成されている。電極3a上には半導体発光素子4がマウント部材5により固定されている。半導体発光素子4と電極3aは前記マウント部材5により通電されており、半導体発光素子4と電極3bはワイヤー6により通電されている。半導体発光素子の上には蛍光層7が形成されている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of the light-emitting device of the present invention.
In the light emitting device 1 shown in FIG. 1, a pair of electrodes 3 a (anode) and 3 b (cathode) are formed on a substrate 2. A semiconductor light emitting element 4 is fixed on the electrode 3 a by a mount member 5. The semiconductor light emitting element 4 and the electrode 3 a are energized by the mount member 5, and the semiconductor light emitting element 4 and the electrode 3 b are energized by the wire 6. A fluorescent layer 7 is formed on the semiconductor light emitting device.

基板2は、導電性を有しないが熱伝導性は高い材料によって形成されることが好ましく、例えば、セラミック基板(窒化アルミニウム基板、アルミナ基板、ムライト基板、ガラスセラミック基板)やガラスエポキシ基板等を用いることができる。 The substrate 2 is preferably formed of a material having no electrical conductivity but high thermal conductivity. For example, a ceramic substrate (aluminum nitride substrate, alumina substrate, mullite substrate, glass ceramic substrate), a glass epoxy substrate, or the like is used. be able to.

電極3a及び3bは、金や銅等の金属材料によって形成された導電層である。 The electrodes 3a and 3b are conductive layers formed of a metal material such as gold or copper.

半導体発光素子4は、本発明の発光装置に用いられる発光素子の一例であり、例えば、紫外線又は短波長可視光を発光するLEDやLD等を用いることができる。具体例として、InGaN系の化合物半導体を挙げることができる。InGaN系の化合物半導体は、Inの含有量によって発光波長域が変化する。Inの含有量が多いと発光波長が長波長となり、少ない場合は短波長となる傾向を示すが、ピーク波長が400nm付近となる程度にInが含有されたInGaN系の化合物半導体が発光における量子効率が最も高いことが確認されている。 The semiconductor light-emitting element 4 is an example of a light-emitting element used in the light-emitting device of the present invention. For example, an LED or LD that emits ultraviolet light or short-wavelength visible light can be used. Specific examples include InGaN-based compound semiconductors. The emission wavelength range of the InGaN-based compound semiconductor varies depending on the In content. When the In content is large, the emission wavelength becomes long, and when it is small, the wavelength tends to be short. However, the InGaN-based compound semiconductor containing In at such an extent that the peak wavelength is around 400 nm is a quantum efficiency in light emission. Has been confirmed to be the highest.

マウント部材5は、例えば銀ペースト等の導電性接着剤または金錫共晶はんだ等であり、半導体発光素子4の下面を電極3aに固定し、半導体発光素子4の下面側電極と基板2上の電極3aを電気的に接続する。 The mount member 5 is, for example, a conductive adhesive such as silver paste or gold-tin eutectic solder, and the lower surface of the semiconductor light emitting element 4 is fixed to the electrode 3a. The electrode 3a is electrically connected.

ワイヤー6は、金ワイヤー等の導電部材であり、例えば超音波熱圧着等により半導体発光素子4の上面側電極及び電極3bに接合され、両者を電気的に接続する。 The wire 6 is a conductive member such as a gold wire, and is bonded to the upper surface side electrode of the semiconductor light emitting element 4 and the electrode 3b by, for example, ultrasonic thermocompression bonding, and electrically connects both.

蛍光層7には、後述する第一の蛍光体、又は当該第一の蛍光体と第二の蛍光体がバインダー部材によって半導体発光素子4の上面を覆う膜状に封止されている。このような蛍光層7は、例えば、液状又はゲル状のバインダー部材に蛍光体を混入した蛍光体ペーストを作製した後、当該蛍光体ペーストを半導体発光素子4の上面に塗布し、その後に塗布した蛍光体ペーストのバインダー部材を硬化することにより形成することができる。
バインダー部材としては、例えば、シリコーン樹脂やフッ素樹脂等を用いることができる。特に、本発明の発光装置は、励起光源として紫外線又は短波長可視光を用いることから、耐紫外線性能に優れたバインダー部材が好ましい。
In the fluorescent layer 7, a first phosphor, which will be described later, or the first phosphor and the second phosphor are sealed in a film shape covering the upper surface of the semiconductor light emitting element 4 with a binder member. For example, such a phosphor layer 7 is prepared by preparing a phosphor paste in which a phosphor is mixed in a liquid or gel binder member, and then applying the phosphor paste on the upper surface of the semiconductor light emitting element 4. It can be formed by curing the binder member of the phosphor paste.
As the binder member, for example, a silicone resin or a fluorine resin can be used. In particular, since the light-emitting device of the present invention uses ultraviolet light or short-wavelength visible light as an excitation light source, a binder member having excellent ultraviolet resistance is preferable.

蛍光層7には、上記第一の蛍光体及び第二の蛍光体とは異なる発光特性を有する1種又は複数種類の蛍光体を混入することができる。これにより、種々の波長域の光を合成して種々の色の光を得ることができる。 The fluorescent layer 7 can be mixed with one or more types of phosphors having emission characteristics different from those of the first phosphor and the second phosphor. As a result, light of various colors can be obtained by combining light of various wavelength ranges.

また、蛍光層7には、種々の物性を有する蛍光体以外の物質を混入することもできる。例えば、金属酸化物、フッ素化合物、硫化物等のバインダー部材よりも屈折率の高い物質を蛍光層7に混入することにより、蛍光層7の屈折率を高めることができる。これにより、半導体発光素子4から発生する光が蛍光層7入射する際に生ずる全反射を低減させ、蛍光層7への励起光の取り込み効率を向上させるという効果が得られる。更に、混入する物質の粒子径をナノサイズにすることで、蛍光層7の透明度を低下させることなく屈折率を高めることができる。また、アルミナ,ジルコニア,酸化チタン等の平均粒径0.3〜3μm
程度の白色粉末を光散乱剤として蛍光体層7に混入することができる。これにより、発光面内の輝度,色度むらを防止することができる。
The fluorescent layer 7 can also be mixed with substances other than phosphors having various physical properties. For example, the refractive index of the fluorescent layer 7 can be increased by mixing the fluorescent layer 7 with a substance having a higher refractive index than that of a binder member such as a metal oxide, a fluorine compound, or a sulfide. As a result, it is possible to reduce the total reflection that occurs when the light generated from the semiconductor light emitting element 4 enters the fluorescent layer 7 and to improve the efficiency of taking excitation light into the fluorescent layer 7. Furthermore, the refractive index can be increased without reducing the transparency of the fluorescent layer 7 by making the particle size of the substance to be mixed nanosize. In addition, average particle size of alumina, zirconia, titanium oxide, etc. 0.3-3 μm
About white powder can be mixed in the phosphor layer 7 as a light scattering agent. Thereby, uneven brightness and chromaticity in the light emitting surface can be prevented.

図2は、本発明の発光装置の第二実施形態を示す概略断面図である。
本第二の実施形態は、キャンパッケージタイプと称される半導体発光装置であり、第一の実施形態においては蛍光層7が半導体発光素子4の表面上に形成されていたのに対し、本第二の実施形態においては蛍光層7と半導体発光素子4が離間して配置されている。
尚、図1に示した第一実施形態の構成要素と同じ部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the light-emitting device of the present invention.
The second embodiment is a semiconductor light emitting device called a can package type. In the first embodiment, the fluorescent layer 7 is formed on the surface of the semiconductor light emitting element 4, whereas the second embodiment is a semiconductor light emitting device. In the second embodiment, the fluorescent layer 7 and the semiconductor light emitting element 4 are arranged apart from each other.
In addition, about the same part as the component of 1st embodiment shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図2に示す発光装置1は、金属製ステム8とキャンキャップ9とで形成された気密空間に不活性ガスが封入されており、該気密空間内において半導体発光素子4が金属ステム8に基板2を介して固定される形で収納されている。セラミックブロック13は金属ステム8の開口に嵌合して固定されている。一対の電極端子10a(陽極)及び10b(陰極)はセラミックブロック13を貫通して前記気密空間内外へと伸びており、この電極端子10a及び10bと半導体発光素子4がそれぞれワイヤー6によって通電されている。キャンキャップ9の上面中央は開口部11が形成され、この開口部11をキャンキャップ9の内面側から塞ぐ様に透明板12が封着されている。開口部11には蛍光層7が形成されている。 In the light emitting device 1 shown in FIG. 2, an inert gas is sealed in an airtight space formed by a metal stem 8 and a can cap 9, and the semiconductor light emitting element 4 is attached to the metal stem 8 and the substrate 2 in the airtight space. It is housed in a form that is fixed via. The ceramic block 13 is fitted and fixed to the opening of the metal stem 8. A pair of electrode terminals 10a (anode) and 10b (cathode) penetrates the ceramic block 13 and extends in and out of the airtight space. The electrode terminals 10a and 10b and the semiconductor light emitting element 4 are energized by wires 6 respectively. Yes. An opening 11 is formed at the center of the upper surface of the can cap 9, and a transparent plate 12 is sealed so as to close the opening 11 from the inner surface side of the can cap 9. A fluorescent layer 7 is formed in the opening 11.

金属ステム8とキャンキャップ9は、互いの周縁部を溶接等により接合することで気密空間が形成されている。
金属ステム8とキャンキャップは同じ素材であることが好ましく、例えば各種の金属や、コバールや銅−タングステン等の合金を用いることができる。金属ステム8は気密空間内において半導体発光素子4を支持し、半導体発光素子4が発生する熱を気密空間外へと放出する役割も果たしているため、熱伝導率が大きい素材が好ましい。
The metal stem 8 and the can cap 9 are formed with an airtight space by joining their peripheral portions by welding or the like.
The metal stem 8 and the can cap are preferably made of the same material. For example, various metals and alloys such as Kovar and copper-tungsten can be used. Since the metal stem 8 supports the semiconductor light emitting element 4 in the airtight space and also plays a role of releasing the heat generated by the semiconductor light emitting element 4 to the outside of the airtight space, a material having a high thermal conductivity is preferable.

気密空間内に封入される不活性ガスは、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン等から選択される少なくとも一種の不活性ガスであり、これにより半導体発光素子4の劣化を抑制することができる。 The inert gas sealed in the hermetic space is at least one kind of inert gas selected from, for example, nitrogen, helium, argon, and the like, thereby suppressing deterioration of the semiconductor light emitting element 4.

セラミックブロック13は、例えばアルミナ、窒化アルミ等の非導電部材であり、金属ステム8に形成された開口に嵌合して固定され、電極端子10a及び10bを金属ステム8から電気的に絶縁させて保持している。 The ceramic block 13 is a non-conductive member such as alumina or aluminum nitride, and is fitted and fixed to an opening formed in the metal stem 8 to electrically insulate the electrode terminals 10a and 10b from the metal stem 8. keeping.

半導体発光素子4は半田等を用いて基板に固着されており、基板2は半田等を用いて金属ステムに固着されている。 The semiconductor light emitting element 4 is fixed to the substrate using solder or the like, and the substrate 2 is fixed to the metal stem using solder or the like.

電極端子10a、10bは、金属製の導電部材であり、例えば金属平板の打ち抜き加工等によって得られる。 The electrode terminals 10a and 10b are metal conductive members, and are obtained, for example, by punching a metal flat plate.

透明板12は、透光性の素材、例えばガラスや樹脂等で形成された板状部材であり、必要に応じて凸状又は凹状に形成してレンズ効果を持たせることもできる。 The transparent plate 12 is a plate-like member formed of a translucent material, such as glass or resin, and can be formed in a convex shape or a concave shape as necessary to have a lens effect.

蛍光層7は、開口部11において透明板の表面に形成されており、その形成方法は第一実施形態と同様である。 The fluorescent layer 7 is formed on the surface of the transparent plate in the opening 11, and the formation method is the same as in the first embodiment.

図3は、本発明の発光装置の第三実施形態を示す概略断面図である。
尚、図1に示した第一実施形態の構成要素と同様の部分については、同一の符号を付し説明を省略する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment of the light-emitting device of the present invention.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the part similar to the component of 1st embodiment shown in FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.

図3に示す発光装置1は、カップ形状をした器体13の底部に電極端子10a(陽極)が、器体の側面に電極端子10b(陰極)がそれぞれ設置されている。
半導体発光素子4は器体13の底部においてマウント部材5を介して電極端子10aの上面に搭載されている。半導体発光素子4の下面電極と電極端子10aはマウント部材により電気的に接続され、半導体発光素子4の上面電極と電極端子10bとはワイヤー6により電気的に接続されている。
器体13の内側空間には半導体発光素子4を覆うように充填部材14が充填されており、器体13の上面は透明板12により封着されている。透明板12の器体側面には蛍光層7が形成されている。
In the light emitting device 1 shown in FIG. 3, an electrode terminal 10 a (anode) is installed on the bottom of a cup-shaped vessel 13, and an electrode terminal 10 b (cathode) is installed on the side of the vessel.
The semiconductor light emitting element 4 is mounted on the upper surface of the electrode terminal 10 a via the mount member 5 at the bottom of the container 13. The lower surface electrode of the semiconductor light emitting element 4 and the electrode terminal 10 a are electrically connected by a mount member, and the upper surface electrode of the semiconductor light emitting element 4 and the electrode terminal 10 b are electrically connected by a wire 6.
The inner space of the container body 13 is filled with a filling member 14 so as to cover the semiconductor light emitting element 4, and the upper surface of the container body 13 is sealed with a transparent plate 12. A fluorescent layer 7 is formed on the side surface of the transparent plate 12.

器体13は、ポリフタルアミド、芳香族ナイロン、ポリサルフォン、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、ポリカーボネート等の樹脂からなり、インサート成形等により電極端子10a、10bと一体に成形することもできる。
器体13の内側空間は底部から上部に向けて径が大きくなるように開口内面が形成されており、当該開口内面に反射処理を施して半導体発光素子4からの光を反射するように構成することもできる。
The container 13 is made of a resin such as polyphthalamide, aromatic nylon, polysulfone, polyamideimide, liquid crystal polymer, and polycarbonate, and can be formed integrally with the electrode terminals 10a and 10b by insert molding or the like.
The inner space of the vessel body 13 is formed with an inner surface of the opening so that the diameter increases from the bottom toward the top, and the inner surface of the opening is subjected to a reflection treatment to reflect light from the semiconductor light emitting element 4. You can also.

充填部材14は、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等の透明樹脂であり、良好な耐光性を示すことが好ましい。 The filling member 14 is, for example, a transparent resin such as a silicone resin or a fluororesin, and preferably exhibits good light resistance.

蛍光層7は第一実施形態と同様の形成方法により透明板の器体内側面に形成されている。 The fluorescent layer 7 is formed on the inner surface of the transparent plate by the same formation method as in the first embodiment.

以上のように構成された発光装置において、電極3a、3b又は電極端子10a、10bに対し駆動電流を印加すると、半導体発光素子4が通電され、半導体発光素子4は蛍光層7へ向けて紫外線又は短波長可視光を含む固有の波長域の光を照射する。この光により蛍光層7内の蛍光体が励起され、蛍光体は固有の波長域の光を照射する。このような仕組みを利用し、半導体発光素子4及び/又は蛍光体を種々選択することで所望する光を照射する発光装置とすることができる。 In the light emitting device configured as described above, when a driving current is applied to the electrodes 3a, 3b or the electrode terminals 10a, 10b, the semiconductor light emitting element 4 is energized, and the semiconductor light emitting element 4 is directed toward the fluorescent layer 7 with ultraviolet light or Irradiates light in a specific wavelength range including short-wavelength visible light. The phosphor in the phosphor layer 7 is excited by this light, and the phosphor emits light in a specific wavelength region. By utilizing such a mechanism, the light emitting device that emits desired light can be obtained by variously selecting the semiconductor light emitting element 4 and / or the phosphor.

次に、本発明の発光装置に用いられる第一の蛍光体及び第二の蛍光体について詳述する。 Next, the first phosphor and the second phosphor used in the light emitting device of the present invention will be described in detail.

第一の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。
第一の蛍光体は、原料として下記(1)〜(4)の組成式で表される化合物を用いることができる。
(1)M(MはSi、Ge、Ti、Zr、Sn等の4価の元素を示す。)
(2)MO(MはMg、Ca、Sr、Ba、Zn等の2価の元素を示す。)
(3)M(MはMg、Ca、Sr、Ba、Zn等の2価の元素、Xはハロゲン元素を示す。)
(4)M(MはEu2+等の希土類元素及び/又はMnを示す。)
The first phosphor can be obtained, for example, as follows.
For the first phosphor, compounds represented by the following composition formulas (1) to (4) can be used as raw materials.
(1) M 1 O 2 (M 1 represents a tetravalent element such as Si, Ge, Ti, Zr, or Sn.)
(2) M 2 O (M 2 represents a divalent element such as Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, etc.)
(3) M 3 X 2 (M 3 is a divalent element such as Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, etc., and X is a halogen element.)
(4) M 4 (M 4 represents a rare earth element such as Eu 2+ and / or Mn.)

前記(1)の組成式の原料として、例えば、SiO、GeO、TiO、ZrO、SnO等を用いることができる。
前記(2)の組成式の原料として、例えば、2価の金属イオンの炭酸塩、酸化物、水酸化物等を用いることができる。
前記(3)の組成式の原料として、例えば、SrCl2、、SrCl・6HO、MgCl、MgCl・6HO、CaCl、CaCl・2HO、BaCl、BaCl・2HO、ZnCl、MgF、CaF、SrF、BaF、ZnF、MgBr、CaBr、SrBr、BaBr、ZnBr、MgI、CaI、SrI、BaI、ZnI等を用いることができる。
前記(4)の組成式の原料として、例えば、Eu、Eu(CO、Eu(OH)、EuCl、MnO、Mn(OH)、MnCO、MnCl・4HO、Mn(NO・6HO等を用いることができる。
As the raw material of the composition formula (1), for example, SiO 2 , GeO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 or the like can be used.
As a raw material of the composition formula (2), for example, a carbonate, oxide, hydroxide or the like of a divalent metal ion can be used.
As the raw material of the composition formula (3), for example, SrCl 2, SrCl 2 .6H 2 O, MgCl 2 , MgCl 2 .6H 2 O, CaCl 2 , CaCl 2 .2H 2 O, BaCl 2 , BaCl 2. 2H 2 O, ZnCl 2, MgF 2, CaF 2, SrF 2, BaF 2, ZnF 2, MgBr 2, CaBr 2, SrBr 2, BaBr 2, ZnBr 2, MgI 2, CaI 2, SrI 2, BaI 2, ZnI 2 etc. can be used.
As a raw material of the composition formula (4), for example, Eu 2 O 3 , Eu 2 (CO 3 ) 3 , Eu (OH) 3 , EuCl 3 , MnO, Mn (OH) 2 , MnCO 3 , MnCl 2 .4H 2 O, Mn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, or the like can be used.

前記(1)の組成式の原料としては、Mが少なくともSiを必須とし、Si、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Siの割合が80mol%以上である化合物が好ましい。
前記(2)の組成式の原料としては、Mが少なくともCa及び/又はSrを必須とし、Mg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Ca及び/又はSrの割合が60mol%以上である化合物が好ましい。
前記(3)の組成式の原料としては、Mが少なくともSrを必須とし、Mg、Ca、Sr、Mg、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Srが30mol%以上である化合物が好ましく、Xが少なくともClを必須とする少なくとも1種のハロゲン元素であり、Clの割合が50mol%以上である化合物が好ましい。
前記(4)の組成式の原料としては、Mが2価のEuを必須とする希土類元素であることが好ましく、Mn又はEu以外の希土類元素等を含んでもよい。
As a raw material of the composition formula (1), M 1 is at least Si, which is at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Ti, Zr and Sn, and the ratio of Si is 80 mol%. The compound which is the above is preferable.
As a raw material of the composition formula (2), M 2 is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba, and Zn, at least Ca and / or Sr essential, and Ca and A compound having a ratio of / or Sr of 60 mol% or more is preferred.
As a raw material of the composition formula (3), M 3 is at least Sr essential, is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Mg, Ba and Zn, and Sr is 30 mol%. The above compounds are preferable, and the compound in which X is at least one halogen element in which at least Cl is essential and the proportion of Cl is 50 mol% or more is preferable.
As a raw material of the composition formula (4), M 4 is preferably a rare earth element in which divalent Eu is essential, and may contain a rare earth element other than Mn or Eu.

前記(1)〜(4)の組成式の原料のモル比を、(1):(2)=1:0.1〜1.0、(2):(3)=1:0.2〜12.0、(2):(4)=1:0.05〜4.0、好ましくは、(1):(2)=1:0.25〜1.0、(2):(3)=1:0.3〜6.0、(2):(4)=1:0.05〜3.0、より好ましくは(1):(2)=1:0.25〜1.0、(2):(3)=1:0.3〜4.0、(2):(4)=1:0.05〜3.0割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約30分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で、雰囲気(5/95)の(H/N)、温度700以上1100℃未満で3〜40時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより本発明の蛍光体を得ることができる。 The molar ratio of the raw materials of the composition formulas (1) to (4) is (1) :( 2) = 1: 0.1 to 1.0, (2) :( 3) = 1: 0.2 to 12.0, (2) :( 4) = 1: 0.05-4.0, preferably (1) :( 2) = 1: 0.25-1.0, (2) :( 3) = 1: 0.3-6.0, (2) :( 4) = 1: 0.05-3.0, more preferably (1) :( 2) = 1: 0.25-1.0, (2): (3) = 1: 0.3-4.0, (2) :( 4) = 1: 0.05-3.0 Weighed and put each weighed raw material in an alumina mortar Grind and mix for 30 minutes to obtain a raw material mixture. This raw material mixture is put in an alumina crucible and fired in an electric furnace in a reducing atmosphere at (H 2 / N 2 ) in an atmosphere (5/95) at a temperature of 700 to 1100 ° C. for 3 to 40 hours to obtain a fired product. The phosphor of the present invention can be obtained by carefully washing the fired product with warm pure water and washing away excess chloride.

特に、(3)の組成式の原料(2価の金属ハロゲン化物)は化学量論比以上の過剰量を秤量することが好ましい。それは、焼成中にハロゲン元素の一部が気化蒸発してしまうことを考慮したものであり、ハロゲン元素の不足に起因する蛍光体の結晶欠陥の発生を防止するためである。また、過剰に加えられた(3)原料は、焼成温度では液化し、固相反応の融剤として働き、固相反応の促進及び、結晶性を向上させる働きも示す。 In particular, the raw material (divalent metal halide) having the composition formula (3) is preferably weighed in excess of the stoichiometric ratio. This is because it is considered that a part of the halogen element is vaporized and evaporated during firing, and this is to prevent the occurrence of crystal defects in the phosphor due to the lack of the halogen element. In addition, the excessively added (3) raw material is liquefied at the calcination temperature, works as a solid-phase reaction flux, promotes the solid-phase reaction, and improves the crystallinity.

尚、前記原料混合物の焼成後においては、上記の過剰添加された(3)の組成式の原料は、製造された蛍光体の中で不純物として存在する。そこで、純度及び発光強度が高い蛍光体を得るためには、これらの不純物を温純水で洗い流す必要がある。
本発明の蛍光体の一般式に示された組成比は不純物を洗い流した後の組成比であり、上記のように過剰添加され不純物となった(3)の組成式の原料はこの組成比において加味されていない。
In addition, after baking of the said raw material mixture, the raw material of the composition formula of said (3) added excessively exists as an impurity in the manufactured fluorescent substance. Therefore, in order to obtain a phosphor having high purity and high emission intensity, it is necessary to wash away these impurities with warm pure water.
The composition ratio shown in the general formula of the phosphor of the present invention is the composition ratio after the impurities are washed away, and the raw material of the composition formula (3), which is added excessively and becomes impurities as described above, is in this composition ratio. Not taken into account.

本発明の蛍光体において発光効率の高い蛍光体を得るには、不純物となる金属元素を極力少なくすることが好ましい。特にFe、Co、Ni等の遷移金属元素は発光の阻害剤として作用するため、これらの元素の合計が500ppm以下になるように、純度の高い原料の使用、及び合成工程での不純物の混入を防ぐことが好ましい。 In order to obtain a phosphor with high luminous efficiency in the phosphor of the present invention, it is preferable to reduce the number of metal elements as impurities as much as possible. In particular, since transition metal elements such as Fe, Co, and Ni act as light emission inhibitors, use high-purity raw materials and mix impurities in the synthesis process so that the total of these elements is 500 ppm or less. It is preferable to prevent.

<第一蛍光体の結晶構造の特定>
本発明における第一の蛍光体の結晶構造等の決定は、以下に述べる母体結晶の単結晶を成長させ、その分析結果に基づいて行なった。
この母体結晶は、前記一般式M・aMO・bM:Mにおいて、M=Si、M=Ca及びSr、M=Sr、X=Clとし、Mは含有しない物質である。
<Identification of crystal structure of first phosphor>
Determination of the crystal structure and the like of the first phosphor in the present invention was carried out based on the analysis results obtained by growing a single crystal of the host crystal described below.
This base crystal has M 1 = Si, M 2 = Ca and Sr, M 3 = Sr, X = Cl in the general formula M 1 O 2 · aM 2 O · bM 3 X 2 : M 4 , and M 4 Is a substance that does not contain.

<母体結晶の生成と分析>
母体結晶の単結晶の結晶成長は、以下の手順で実施した。
まず、SiO、CaO、SrClの各原料をこれらのモル比がSiO:CaO:SrCl=1:0.71:1.07となるように秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をタブレット型に詰め100MPaで一軸圧縮成形をし、成形体を得た。この成形体をアルミナ坩堝に入れ蓋をした後に、大気中で1030℃で36時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水と超音波で洗浄し、母体結晶を得た。
このようにして生成した母体結晶の中にΦ0.2mmの単結晶を得た。
<Generation and analysis of parent crystals>
The crystal growth of the single crystal of the base crystal was performed by the following procedure.
First, each raw material of SiO 2 , CaO, and SrCl 2 was weighed so that the molar ratio thereof was SiO 2 : CaO: SrCl 2 = 1: 0.71: 1.07, and each weighed raw material was placed in an alumina mortar. The mixture was pulverized and mixed for about 30 minutes to obtain a raw material mixture. This raw material mixture was packed in a tablet mold and uniaxially compression molded at 100 MPa to obtain a molded body. The molded body was put in an alumina crucible and covered, and then fired in air at 1030 ° C. for 36 hours to obtain a fired product. The obtained fired product was washed with warm pure water and ultrasonic waves to obtain a base crystal.
A single crystal having a diameter of 0.2 mm was obtained in the base crystal thus produced.

得られた母体結晶について、以下の方法で元素定量分析を行ない、組成比(前記一般式におけるa、bの値)を決定した。
1.Siの定量分析
母体結晶を炭酸ナトリウムで白金坩堝中で融解した後に、希硝酸で溶解処理して定容とした。この溶液についてICP発光分光分析装置(SIIナノテクノロジー株式会社製:SPS−4000)を用いSi量を測定した。
2.金属元素の定量分析
母体結晶を不活性ガス下で過塩素酸、硝酸及びフッ化水素酸で加熱分解し、希硝酸で溶解処理して定容とした。この溶液についてICP発光分光分析装置(SIIナノテクノロジー株式会社製:SPS−4000)を用い金属元素量を測定した。
3.Clの定量分析
母体結晶を管状電気炉で燃焼し、発生ガスを吸着液に吸着させた。この溶液についてDionex社製DX−500を用いイオンクロマトグラフ法でCl量を決定した。
4.Oの定量分析
母体結晶をLECO社製の窒素酸素分析装置TC−436を用い、試料をアルゴン中で熱分解させ、発生酸素を赤外線吸収法で定量した。
About the obtained base crystal, the element quantitative analysis was performed with the following method, and the composition ratio (value of a, b in the said general formula) was determined.
1. Quantitative analysis of Si The base crystal was melted with sodium carbonate in a platinum crucible, and then dissolved in diluted nitric acid to obtain a constant volume. About this solution, the amount of Si was measured using the ICP emission-spectral-analysis apparatus (SII nanotechnology Co., Ltd. product: SPS-4000).
2. Quantitative analysis of metal elements The base crystals were thermally decomposed with perchloric acid, nitric acid and hydrofluoric acid under an inert gas, and dissolved with dilute nitric acid to obtain a constant volume. About this solution, the amount of metal elements was measured using the ICP emission-spectral-analysis apparatus (SII nanotechnology Co., Ltd. product: SPS-4000).
3. Quantitative analysis of Cl The base crystal was burned in a tubular electric furnace, and the generated gas was adsorbed to the adsorbing liquid. The Cl amount of this solution was determined by ion chromatography using DX-500 manufactured by Dionex.
4). Quantitative analysis of O The base crystal was pyrolyzed in argon using a nitrogen oxygen analyzer TC-436 manufactured by LECO, and the generated oxygen was quantified by an infrared absorption method.

以上の元素定量分析の結果、得られた母体結晶の大凡の組成比は下記の通りである。
SiO・1.05(Ca0.6,Sr0.4)O・0.15SrCl
また、ピクノメータによって測定した前記母体結晶の比重は3.4であった。
As a result of the above elemental quantitative analysis, the approximate composition ratio of the obtained host crystal is as follows.
SiO 2 · 1.05 (Ca 0.6 , Sr 0.4 ) O · 0.15SrCl 2
The specific gravity of the host crystal measured by a pycnometer was 3.4.

母体結晶の単結晶について、イメージングプレート単結晶自動X線構造解析装置(RIGAKU製:R−AXIS RAPID)により、MoのKα線(波長λ=0.71Å)を用いたX線回折パターンを測定した(以下、測定1と呼ぶ)。
この測定1により得られたX線回折写真の一例を図4に示す。
X-ray diffraction pattern using Mo Kα ray (wavelength λ = 0.71Å) was measured for the single crystal of the parent crystal by an imaging plate single crystal automatic X-ray structure analyzer (RIGAKU: R-AXIS RAPID). (Hereinafter referred to as measurement 1).
An example of an X-ray diffraction photograph obtained by this measurement 1 is shown in FIG.

測定1により、2θ<60°(d>0.71Å)の範囲で得られた5709本の回折斑点を用いて以下の結晶構造解析を行なった。 From measurement 1, the following crystal structure analysis was performed using 5709 diffraction spots obtained in the range of 2θ <60 ° (d> 0.71 Å).

母体結晶について、測定1によるX線回折パターンから、データ処理ソフト(RIGAKU 製:Rapid Auto)を用い、母体結晶の結晶系、ブラベ格子、空間群、及び格子定数を以下の通り決定した。
結晶系:単斜晶
ブラベ格子:底心単斜格子
空間群:C2/m
格子定数:
a=13.3036(12)Å
b=8.3067(8)Å
c=9.1567(12)Å
α=γ=90°
β=110.226(5)°
V=949.50(18)Å
For the parent crystal, the crystal system, Brave lattice, space group, and lattice constant of the parent crystal were determined from the X-ray diffraction pattern obtained by Measurement 1 using data processing software (Rigaku: Rapid Auto) as follows.
Crystal system: Monoclinic Brave lattice: Bottom monoclinic lattice space group: C2 / m
Lattice constant:
a = 13.3030 (12) Å
b = 8.3067 (8) Å
c = 9.1567 (12) Å
α = γ = 90 °
β = 110.226 (5) °
V = 949.50 (18) 3 3

その後、結晶構造解析ソフト(RIGAKU製:Crystal Stracture)を用い、直接法により大まかな構造を決定した後、最小二乗法により構造パラメータ(席占有率、原子座標、温度因子等)を精密化した。
精密化は、|F|>2σの独立な1160点の|F|に対して行ない、その結果、信頼度因子R=2.7%の結晶構造モデルが得られた。
当該結晶構造モデルを、以後「初期構造モデル」と呼ぶ。
Thereafter, a rough structure was determined by a direct method using crystal structure analysis software (manufactured by RIGAKU: Crystal Structure), and then structural parameters (seat occupancy, atomic coordinates, temperature factor, etc.) were refined by a least square method.
Refinement was performed on | F | of independent 1160 points with | F |> 2σ F , and as a result, a crystal structure model with a reliability factor R 1 = 2.7% was obtained.
The crystal structure model is hereinafter referred to as “initial structure model”.

単結晶から求めた初期構造モデルの原子座標と占有率を表1に示す。

Table 1 shows the atomic coordinates and occupancy of the initial structure model obtained from the single crystal.

単結晶より求めた初期構造モデルの組成比は、以下のように算出された。
SiO・1.0(Ca0.6,Sr0.4)O・0.17SrCl
The composition ratio of the initial structure model obtained from the single crystal was calculated as follows.
SiO 2 · 1.0 (Ca 0.6 , Sr 0.4 ) O · 0.17SrCl 2

上記解析の結果、前記母体結晶は、X線回折に広く用いられるX線回折データベースであるICDD(International Center for Diffraction Date)に登録されていない新規構造の結晶であることが判明した。 As a result of the above analysis, it was found that the base crystal is a crystal having a new structure that is not registered in ICDD (International Center for Diffraction Date) which is an X-ray diffraction database widely used for X-ray diffraction.

次に、蛍光体と同等形態である粉末の母体結晶を調整し、初期構造モデルに属した結晶構造となっているか調べた。 Next, the host crystal of the powder having the same form as the phosphor was prepared, and it was examined whether the crystal structure belonged to the initial structure model.

粉末母体結晶の調整は、以下の手順で行った。まず、SiO、CaO、SrO、SrClの各原料をこれらのモル比がSiO:CaO:SrO:SrCl=1.0:0.7:0.2:1.0となるように秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をタブレット型に詰め100MPaで一軸圧縮成形をし、成形体を得た。この成形体をアルミナ坩堝に入れ蓋をした後に、1030℃で5〜40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水と超音波で洗浄し、粉末母体結晶を得た。 The powder base crystal was adjusted according to the following procedure. First, each raw material of SiO 2 , CaO, SrO, and SrCl 2 is weighed so that the molar ratio thereof is SiO 2 : CaO: SrO: SrCl 2 = 1.0: 0.7: 0.2: 1.0. Each raw material weighed was placed in an alumina mortar and ground and mixed for about 30 minutes to obtain a raw material mixture. This raw material mixture was packed in a tablet mold and uniaxially compression molded at 100 MPa to obtain a molded body. The molded body was placed in an alumina crucible and covered, and then fired at 1030 ° C. for 5 to 40 hours to obtain a fired product. The obtained fired product was washed with warm pure water and ultrasonic waves to obtain a powder base crystal.

次に、粉末母体結晶の詳細な結晶構造を求めるために、名古屋大学の高分解能粉末X線回折装置(RIGAKU製:特注品)により、MoのKα特性X線を用い、粉末X線回折測定を行った(以下、測定2と呼ぶ)。
測定2の結果に対し、リートベルト解析を実施し結晶構造を特定した。リートベルト解析を実施するに当り、モデルとして前記初期構造モデルの格子定数、原子座標及び、空間群を用い、最少ニ乗法により構造モデルの精密化を行った。
Next, in order to obtain the detailed crystal structure of the powder base crystal, a powder X-ray diffraction measurement is performed using a Kα characteristic X-ray of Mo with a high-resolution powder X-ray diffractometer (manufactured by RIGAKU: custom-made) of Nagoya University. (Hereinafter referred to as measurement 2).
Rietveld analysis was performed on the result of measurement 2 to identify the crystal structure. In conducting the Rietveld analysis, the structural model was refined by the least-squares method using the lattice constant, atomic coordinates, and space group of the initial structural model as a model.

その結果、測定2で観測された回折パターンとリートベルト解析によりフィッティングした計算回折パターンはよく一致しており、一致尺度を判定するR因子は、RWP=2.84%と非常に小さな値を示した。このことより、前記単結晶の母体結晶と粉末の母体結晶は同じ構造の結晶と断定された。 As a result, the diffraction pattern observed in measurement 2 and the calculated diffraction pattern fitted by Rietveld analysis are in good agreement, and the R factor for determining the coincidence scale is a very small value of R WP = 2.84%. Indicated. From this, the single crystal base crystal and the powder base crystal were determined to be crystals having the same structure.

図5に、測定2についてのリートベルト解析のフィッティング図を示す。
図5における上段は、実線がリートベルト解析で求めた計算による粉末X線回折パターンであり、十字プロットが測定2により観測された粉末X回折パターンを示す。
図5における中段は、リートベルト解析で求めた計算による回折のピーク角度を示す。
図5における下段は、上段に示した粉末X線回折パターンの計算値と観測値の差をプロットしたものであり、両者の差はほとんどなく、よく一致していることが分かる。
FIG. 5 shows a Rietveld analysis fitting diagram for measurement 2. FIG.
In the upper part of FIG. 5, the solid line is a powder X-ray diffraction pattern calculated by Rietveld analysis, and the cross plot shows the powder X diffraction pattern observed by measurement 2.
The middle stage in FIG. 5 shows the diffraction peak angle by the calculation obtained by Rietveld analysis.
The lower part in FIG. 5 is a plot of the difference between the calculated value and the observed value of the powder X-ray diffraction pattern shown in the upper part. There is almost no difference between the two, and it can be seen that they are in good agreement.

精密化された粉末母体結晶の格子定数を以下に示す。
a=13.2468(4)Å、b=8.3169(2)Å、c=9.1537(3)Å
α=γ=90°、β=110.251(2)°
V=946.1(1)Å
The lattice constant of the refined powder base crystal is shown below.
a = 13.2468 (4) Å, b = 8.3169 (2) Å, c = 9.1537 (3) Å
α = γ = 90 °, β = 110.251 (2) °
V = 946.1 (1) 3 3

精密化された粉末母体結晶の原子座標を表2に示す。

Table 2 shows the atomic coordinates of the refined powder base crystal.

測定2を基にリートベルト解析によって算出した、前記粉末母体結晶の理論組成比を下記の示す。
<粉末母体結晶の理論組成比>
SiO・1.0(Ca0.6,Sr0.4)O・0.17SrCl
The theoretical composition ratio of the powder base crystal calculated by Rietveld analysis based on Measurement 2 is shown below.
<Theoretical composition ratio of powder base crystal>
SiO 2 · 1.0 (Ca 0.6 , Sr 0.4 ) O · 0.17SrCl 2

前記母体結晶において、固溶体を形成可能な元素を以下列挙する。
ここで固溶体とは、前記母体結晶を構成する元素の組成比の変動、または、前記母体結晶を構成する元素の一部を別の元素に置換して、母体結晶とは格子定数は異なるものの同一の結晶構造をもつものを言う。
<母体結晶に固溶可能な元素群>
SiOのSi置換元素:Ge、Ti、Zr、及びSn
(Ca0.6,Sr0.4)OのCa及び/又はSr置換元素:Mg、Ba、Zn、Mn及び希土類元素
SrClのSr置換元素:Mg、Ca、Ba、及びZn
SrClのCl置換元素:F、Br、及びI
また、4族元素の酸化物で構成するSiOの一部を1/2(B,P)O,1/2(Al,P)Oに置き換えることも出来る。
Elements that can form a solid solution in the host crystal are listed below.
Here, the solid solution is the same although the lattice constant is different from the parent crystal by changing the composition ratio of the elements constituting the parent crystal, or by substituting a part of the elements constituting the parent crystal with another element. It has a crystal structure of
<Elements that can be dissolved in the base crystal>
Si-substituted element of SiO 2 : Ge, Ti, Zr, and Sn
Ca and / or Sr substitution elements of (Ca 0.6 , Sr 0.4 ) O: Mg, Ba, Zn, Mn and Sr substitution elements of rare earth element SrCl 2 : Mg, Ca, Ba, and Zn
Cl substitution element of SrCl 2 : F, Br, and I
In addition, a part of SiO 2 composed of Group 4 element oxide can be replaced with 1/2 (B, P) O 4 , 1/2 (Al, P) O 4 .

<第一の蛍光体の結晶構造の同定>
前記固溶体の結晶構造の同定はX線回折や中性子線回折の回折結果の同一性により判定可能であるが、元となる結晶から構成元素の一部が固溶可能な他の元素に置き換わった結晶は、格子定数が変化するため、元の結晶と同じ結晶構造に属する結晶であっても、回折結果が完全な同一とはならない。
同じ結晶構造に属する結晶において、元素の置き換わりにより格子定数が小さくなれば回折角度は高角度側にシフトし、格子定数が大きくなれば回折角度は低角度側にシフトする。
<Identification of crystal structure of first phosphor>
Identification of the crystal structure of the solid solution can be determined by the identity of the diffraction results of X-ray diffraction or neutron diffraction, but a crystal in which a part of the constituent element is replaced with another element capable of solid solution from the original crystal Since the lattice constant changes, even if the crystal belongs to the same crystal structure as the original crystal, the diffraction results are not completely the same.
In crystals belonging to the same crystal structure, the diffraction angle shifts to the high angle side when the lattice constant decreases due to element replacement, and the diffraction angle shifts to the low angle side when the lattice constant increases.

そこで、前記粉末母体結晶と、当該母体結晶を構成するCa及び/又はSr(前記一般式におけるM元素)の一部を蛍光体の発光中心となるEu2+(前記一般式におけるM元素)に置き換えた第一の蛍光体(後述する蛍光体1)とが、同じ結晶構造に属するかについて、以下の判定方法を用いて評価した。 Therefore, Eu 2+ (M 4 element in the general formula) in which the powder base crystal and a part of Ca and / or Sr (M 2 element in the general formula) constituting the host crystal serve as the emission center of the phosphor. It was evaluated using the following determination method whether the first phosphor (phosphor 1 to be described later) replaced with 1 belongs to the same crystal structure.

結晶構造を同定する判定方法として、判定対象のX線回折(又は中性子線回折)の結果を前記初期結晶モデルの格子定数、原子座標及び、空間群をモデルに用いリートベルト解析を行い、R因子を求めることにより同じ構造であるか判定できる。
具体的には、判定対象のリートベルト解析が、前記粉末母体結晶のリートベルト解析と同レベルの低いR因子に収束すれば、同じ構造の結晶と判断できる。
また、リートベルト解析で得られた格子定数や原子座標を比較することにより、微細な構造の違いを議論することができる。
As a determination method for identifying a crystal structure, Rietveld analysis is performed using the results of X-ray diffraction (or neutron diffraction) as a determination target, using the lattice constant, atomic coordinates, and space group of the initial crystal model as a model, and R factor It can be determined whether or not the same structure is obtained.
Specifically, if the Rietveld analysis to be determined converges to a low R factor at the same level as the Rietveld analysis of the powder base crystal, it can be determined that the crystals have the same structure.
In addition, by comparing lattice constants and atomic coordinates obtained by Rietveld analysis, it is possible to discuss fine structural differences.

この判定方法を用いるため、まず、本発明の蛍光体(後述する蛍光体1)について、前記測定2と同様の条件でX線回折パターンを測定した(以下、測定3と呼ぶ)。
得られたX線回折パターン基づいて前記初期構造モデルをモデルとしたリートベルト解析を行った。その結果、判定基準のR因子Rwp値は3.69%と非常に小さく、前記粉末母体結晶のRwp値と同等レベルで収束した。
図6に、測定3についてのリートベルト解析のフィッティング図を示す。
図6における上段は、実線がリートベルト解析で求めた計算による粉末X線回折パターンであり、十字プロットが測定3により観測された粉末X回折パターンを示す。
図6における中段は、リートベルト解析で求めた計算による回折のピーク角度を示す。
図6における下段は、上段に示した粉末X線回折パターンの計算値と観測値の差をプロットしたものであり、両者の差はほとんどなく、よく一致していることが分かる。
以上より、第一の蛍光体は前記母体結晶と同じ結晶構造であるものと判定される。
In order to use this determination method, first, an X-ray diffraction pattern was measured for the phosphor of the present invention (phosphor 1 described later) under the same conditions as in measurement 2 (hereinafter referred to as measurement 3).
Based on the obtained X-ray diffraction pattern, Rietveld analysis was performed using the initial structure model as a model. As a result, the R factor R wp value of the criterion was very small as 3.69%, and converged at the same level as the R wp value of the powder base crystal.
FIG. 6 shows a Rietveld analysis fitting diagram for measurement 3. FIG.
In the upper part of FIG. 6, the solid line is the powder X-ray diffraction pattern calculated by Rietveld analysis, and the cross plot shows the powder X diffraction pattern observed by the measurement 3.
The middle stage in FIG. 6 shows the peak angle of diffraction by calculation obtained by Rietveld analysis.
The lower part in FIG. 6 is a plot of the difference between the calculated value and the observed value of the powder X-ray diffraction pattern shown in the upper part. There is almost no difference between the two, and it can be seen that they are in good agreement.
From the above, it is determined that the first phosphor has the same crystal structure as the host crystal.

第二の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。
第二の蛍光体は、原料としてCaCO、MgCO、CaCl、CaHPO、及びEuを用い、これらの原料をモル比がCaCO:MgCO:CaCl:CaHPO:Eu=0.05〜0.35:0.01〜0.50:0.17〜0.50:1.00:0.005〜0.050となるよう所定の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約30分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、2〜5%のHを含むN雰囲気中で、温度800℃以上1200℃未満で3時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより第二の蛍光体を得ることができる。
The second phosphor can be obtained, for example, as follows.
The second phosphor uses CaCO 3 , MgCO 3 , CaCl 2 , CaHPO 4 , and Eu 2 O 3 as raw materials, and the molar ratio of these raw materials is CaCO 3 : MgCO 3 : CaCl 2 : CaHPO 4 : Eu 2. O 3 = 0.05 to 0.35: 0.01 to 0.50: 0.17 to 0.50: 1.00: 0.005 to 0.050 Weighed at a predetermined ratio and weighed Each raw material is put in an alumina mortar and pulverized and mixed for about 30 minutes to obtain a raw material mixture. This raw material mixture is put in an alumina crucible and fired at a temperature of 800 ° C. or higher and lower than 1200 ° C. for 3 hours in an N 2 atmosphere containing 2 to 5% of H 2 to obtain a fired product. The second phosphor can be obtained by carefully washing the fired product with warm pure water and washing away excess chloride.

尚、前記第二の原料混合物を得る際のCaClの秤量(モル比)については、製造される第二の蛍光体の組成比に対して、その化学量論比よりも0.5mol以上の過剰量を秤量することが好ましい。これにより、Clの不足に起因する第二の蛍光体の結晶欠陥の発生を防止することができる。 Note that the for the second weighing CaCl 2 in obtaining the raw material mixture (molar ratio), with respect to the composition ratio of the second phosphor to be manufactured, more than 0.5mol than its stoichiometric ratio It is preferable to weigh the excess amount. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of crystal defects of the second phosphor due to the lack of Cl 2 .

以上のように構成された発光装置について、以下、実施例を用いて更に具体的に説明するが、下記の発光装置の原料、製造方法、蛍光体の化学組成等の記載は本発明の発光装置の実施形態を何ら制限するものではない。 The light-emitting device configured as described above will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following description of the light-emitting device, the manufacturing method, the chemical composition of the phosphor, and the like will be given below. The embodiment is not limited in any way.

まず、本実施例の発光装置において用いた蛍光体について詳述する。
<蛍光体1>
SiO・0.9(Ca0.5,Sr0.5)O・0.17SrCl:Eu2+ 0.1で表される蛍光体。
本蛍光体1は、前記第一の蛍光体の一例であり、一般式M・aMO・bM:Mにおいて、M=Si、M=Ca/Sr(モル比50/50)、M=Sr、X=Cl、M=Eu2+、a=0.9、b=0.17、Mの含有量c(モル比)がc/(a+c)=0.1となるように合成した蛍光体である。
本蛍光体1の製造は、まず、SiO、Ca(OH)、SrCl・6HO、及びEuの各原料をこれらのモル比がSiO:Ca(OH):SrCl・6HO:Eu=1.0:0.65:1.0:0.13となるように秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で雰囲気(5/95)の(H/N)、1030℃で5〜40時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、本蛍光体1を得た。
First, the phosphor used in the light emitting device of this example will be described in detail.
<Phosphor 1>
A phosphor represented by SiO 2 · 0.9 (Ca 0.5 , Sr 0.5 ) O · 0.17SrCl 2 : Eu 2+ 0.1 .
The phosphor 1 is an example of the first phosphor. In the general formula M 1 O 2 .aM 2 O.bM 3 X 2 : M 4 , M 1 = Si, M 2 = Ca / Sr (mol) Ratio 50/50), M 3 = Sr, X = Cl, M 4 = Eu 2+ , a = 0.9, b = 0.17, M 4 content c (molar ratio) is c / (a + c) = It is a phosphor synthesized so as to be 0.1.
The phosphor 1 is manufactured by first using SiO 2 , Ca (OH) 2 , SrCl 2 .6H 2 O, and Eu 2 O 3 with a molar ratio of SiO 2 : Ca (OH) 2 : SrCl. 2 · 6H 2 O: Eu 2 O 3 = 1.0: 0.65: 1.0: 0.13 were weighed so, the raw materials were weighed and mixed placed about 30 minutes pulverized in an alumina mortar, raw A mixture was obtained. This raw material mixture was put into an alumina crucible and fired at 1030 ° C. for 5 to 95 hours (H 2 / N 2 ) in an atmosphere (5/95) in a reducing atmosphere electric furnace to obtain a fired product. The obtained fired product was carefully washed with warm pure water to obtain the present phosphor 1.

<蛍光体2>
SiO・0.9(Ca0.6,Sr0.4)O・0.17SrCl:Eu2+ 0.1で表される蛍光体。
本蛍光体2は、前記第一の蛍光体の一例であり、一般式M・aMO・bM:Mにおいて、M=Si、M=Ca/Sr(モル比60/40)、M=Sr、X=Cl、M=Eu2+、a=0.9、b=0.17、Mの含有量c(モル比)がc/(a+c)=0.1となるように合成した蛍光体である。
また、本蛍光体2は、原料の混合比においてSiOを過剰に添加することで、蛍光体内にクリストバライトを生成させた蛍光体である。
本蛍光体2の製造は、まず、SiO、Ca(OH)、SrCl・6HO、及びEuの各原料をこれらのモル比がSiO:Ca(OH):SrCl・6HO:Eu=1.1:0.45:1.0:0.13となるように秤量し、その後は蛍光体1と同様の方法で本蛍光体2を得た。
<Phosphor 2>
A phosphor represented by SiO 2 · 0.9 (Ca 0.6 , Sr 0.4 ) O · 0.17SrCl 2 : Eu 2+ 0.1 .
The phosphor 2 is an example of the first phosphor. In the general formula M 1 O 2 .aM 2 O.bM 3 X 2 : M 4 , M 1 = Si, M 2 = Ca / Sr (moles) Ratio 60/40), M 3 = Sr, X = Cl, M 4 = Eu 2+ , a = 0.9, b = 0.17, M 4 content c (molar ratio) is c / (a + c) = It is a phosphor synthesized so as to be 0.1.
The phosphor 2 is a phosphor in which cristobalite is generated in the phosphor by adding excessive SiO 2 at the mixing ratio of the raw materials.
The phosphor 2 is manufactured by first using SiO 2 , Ca (OH) 2 , SrCl 2 .6H 2 O, and Eu 2 O 3 with a molar ratio of SiO 2 : Ca (OH) 2 : SrCl. 2 · 6H 2 O: Eu 2 O 3 = 1.1: 0.45: 1.0: 0.13 and were weighed so as to, after that obtaining phosphor 2 in the same manner as the phosphor 1 .

<蛍光体3>
SiO・0.86(Ca0.47,Sr0.52,Ba0.01)O・0.17SrCl:Eu2+ 0.14で表される蛍光体。
本蛍光体3は、前記第一の蛍光体の一例であり、一般式M・aMO・bM:Mにおいて、M=Si、M=Ca/Sr/Ba(モル比47/52/1)、M=Sr、X=Cl、M=Eu2+、a=0.86、b=0.17、Mの含有量cの量を規定する指標c/(a+c)=0.14 となるように合成した蛍光体である。
また、本蛍光体3は、M元素としてCa及びSrに加えて更にBaを固有させた蛍光体であり、原料の混合比においてSiOを過剰に添加することで、蛍光体内にクリストバライトを生成させた蛍光体である。
本蛍光体3の製造は、まず、SiO、CaCO、BaCO、SrCl・6HO及びEuの各原料をこれらのモル比がSiO:CaCO:BaCO:SrCl・6HO:Eu=1.68:0.45:0.02:1.0:0.13となるように秤量し、その後は蛍光体1と同様の方法で本蛍光体3を得た。
<Phosphor 3>
A phosphor represented by SiO 2 · 0.86 (Ca 0.47 , Sr 0.52 , Ba 0.01 ) O · 0.17SrCl 2 : Eu 2+ 0.14 .
The phosphor 3 is an example of the first phosphor. In the general formula M 1 O 2 .aM 2 O.bM 3 X 2 : M 4 , M 1 = Si, M 2 = Ca / Sr / Ba (Molar ratio 47/52/1), M 3 = Sr, X = Cl, M 4 = Eu 2+ , a = 0.86, b = 0.17, index c defining the amount of M 4 content c This is a phosphor synthesized so that /(a+c)=0.14.
In addition, this phosphor 3 is a phosphor in which Ba is added in addition to Ca and Sr as M 2 elements, and cristobalite is generated in the phosphor by adding excessive SiO 2 at the mixing ratio of raw materials. Phosphor.
In the production of the phosphor 3, first, SiO 2 , CaCO 3 , BaCO 3 , SrCl 2 .6H 2 O and Eu 2 O 3 are used in a molar ratio of SiO 2 : CaCO 3 : BaCO 3 : SrCl 2. 6H 2 O: Eu 2 O 3 = 1.68: 0.45: 0.02: 1.0: 0.13 Weighed so that the phosphor 3 was obtained in the same manner as the phosphor 1 after that. Got.

<蛍光体4>
SiO・0.86(Ca0.49,Sr0.50,Mg0.01)O・0.17SrCl:Eu2+ 0.14で表される蛍光体。
本蛍光体4は、前記第一の蛍光体の一例であり、一般式M・aMO・bM:Mにおいて、M=Si、M=Ca/Sr/Mg(モル比49/50/1)、M=Sr、X=Cl、M=Eu2+、a=0.86、b=0.17、Mの含有量cの量を規定する指標c/(a+c)=0.14 となるように合成した蛍光体である。
また、本蛍光体4は、M元素としてCa及びSrに加えて更にMgを固有させた蛍光体であり、原料の混合比においてSiOを過剰に添加することで、蛍光体内にクリストバライトを生成させた蛍光体である。
本蛍光体4の製造は、まず、SiO、CaCO、MgCO、SrCl・6HO及びEuの各原料をこれらのモル比がSiO:CaCO:MgCO:SrCl・6HO:Eu=1.68:0.45:0.02:1.0:0.13となるように秤量し、その後は蛍光体1と同様の方法で本蛍光体4を得た。
<Phosphor 4>
A phosphor represented by SiO 2 · 0.86 (Ca 0.49 , Sr 0.50 , Mg 0.01 ) O · 0.17SrCl 2 : Eu 2+ 0.14 .
The phosphor 4 is an example of the first phosphor. In the general formula M 1 O 2 .aM 2 O.bM 3 X 2 : M 4 , M 1 = Si, M 2 = Ca / Sr / Mg (Molar ratio 49/50/1), M 3 = Sr, X = Cl, M 4 = Eu 2+ , a = 0.86, b = 0.17, index c defining the amount of M 4 content c This is a phosphor synthesized so that /(a+c)=0.14.
This phosphor 4 is a phosphor in which Mg is added in addition to Ca and Sr as M 2 elements, and cristobalite is generated in the phosphor by adding excessive SiO 2 at the mixing ratio of raw materials. Phosphor.
In the production of the phosphor 4, first, SiO 2 , CaCO 3 , MgCO 3 , SrCl 2 .6H 2 O and Eu 2 O 3 are used in a molar ratio of SiO 2 : CaCO 3 : MgCO 3 : SrCl 2. 6H 2 O: Eu 2 O 3 = 1.68: 0.45: 0.02: 1.0: 0.13 Weighed so that the phosphor 4 was obtained in the same manner as the phosphor 1 after that. Got.

<蛍光体5>
(Ca4.67Mg0.5)(POCl:Eu0.08で表される蛍光体。
本蛍光体5は、前記第二の蛍光体の一例である。
本蛍光体5の製造は、まず、CaCO、MgCO、CaCl、CaHPO、及びEuの各原料を、これらのモル比がCaCO:MgCO:CaCl:CaHPO:Eu=0.42:0.5:3.0:1.25:0.04となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約30分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、2〜5%のHを含むN雰囲気中で、温度800℃以上1200℃未満で3時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、本蛍光体5を得た。
<Phosphor 5>
A phosphor represented by (Ca 4.67 Mg 0.5 ) (PO 4 ) 3 Cl: Eu 0.08 .
The phosphor 5 is an example of the second phosphor.
The phosphor 5 is manufactured by first using CaCO 3 , MgCO 3 , CaCl 2 , CaHPO 4 , and Eu 2 O 3 as raw materials, and the molar ratio thereof is CaCO 3 : MgCO 3 : CaCl 2 : CaHPO 4 : Eu. Weighed so that 2 O 3 = 0.42: 0.5: 3.0: 1.25: 0.04, and put each weighed raw material in an alumina mortar for about 30 minutes to obtain a raw material mixture. . This raw material mixture was put in an alumina crucible and fired at a temperature of 800 ° C. or more and less than 1200 ° C. for 3 hours in an N 2 atmosphere containing 2 to 5% of H 2 to obtain a fired product. The obtained fired product was carefully washed with warm pure water to obtain the present phosphor 5.

<比較用蛍光体1>
比較用蛍光体1として、BaMgAl1017:Eu,Mnで表される蛍光体(化成オプトニクス株式会社製)を用いた。
この蛍光体は、国家プロジェクト「高効率電光変換化合物半導体開発(21世紀のあかり計画)」においてリストアップされた近紫外励起の緑色発光の蛍光体のうち、耐光性に優れたものとして知られている。
<Comparative phosphor 1>
As a comparative phosphor 1, a phosphor represented by BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn (made by Kasei Optonics Co., Ltd.) was used.
This phosphor is known to have excellent light resistance among the near-ultraviolet-excited green-emitting phosphors listed in the national project “Development of high-efficiency electro-optic conversion compound semiconductor (21st Century Lighting Project)”. Yes.

<比較用蛍光体2>
比較用蛍光体2として、Sr(POCl:Euで表される蛍光体(化成オプトニクス株式会社製)を用いた。
この蛍光体は、三波長蛍光ランプ用の青色蛍光体として知られている。
<Comparative phosphor 2>
As the comparative phosphor 2, a phosphor represented by Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu (manufactured by Kasei Optonics Co., Ltd.) was used.
This phosphor is known as a blue phosphor for a three-wavelength fluorescent lamp.

蛍光体1〜5の結晶構造は、X線回折装置(株式会社リガク製:RINT−Ultima3、X線管球:Cuターゲット封入管)を用い目的結晶構造であることを確認した。特に、第1の蛍光体である蛍光体1〜4においては、以下の図7、8に代表される2種類の回折パターンを確認した。
図7に、蛍光体1について測定したCuのKα特性X線を用いたX線回折パターンを示す。
図8に、蛍光体2について測定したCuのKα特性X線を用いたX線回折パターンを示す。
The crystal structures of the phosphors 1 to 5 were confirmed to be the target crystal structure by using an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation: RINT-Ultima3, X-ray tube: Cu target enclosing tube). In particular, in the phosphors 1 to 4 as the first phosphor, two types of diffraction patterns represented by the following FIGS. 7 and 8 were confirmed.
FIG. 7 shows an X-ray diffraction pattern using Cu Kα characteristic X-rays measured for the phosphor 1.
FIG. 8 shows an X-ray diffraction pattern using Cu Kα characteristic X-rays measured for the phosphor 2.

図7、8から、いずれのCuのKα特性X線を用いたX線回折パターンにおいても、回折角2θが29.0°以上30.5°以下の範囲に存在する最も強度の高い回折ピークの回折強度を100とした場合に、回折角2θが28.0°以上29.5°以下の範囲に回折強度50以上を示す回折ピークが存在し、回折角2θが19.0°以上22.0°以下の範囲に回折強度8以上を示すピークが存在し、回折角2θが25.0°以上28.0°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが34.5°以上37.5°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが40.0°以上42.5°以下の範囲に回折強度10以上を示し、回折角2θが13.0°以上15.0°以下の範囲に回折強度10以上を示すピークが存在することが分かる。
このことから、前記粉末母体結晶、蛍光体1、及び蛍光体2は、いずれも同じ結晶構造に属することが示唆される。
7 and 8, in any X-ray diffraction pattern using the Kα characteristic X-ray of Cu, the diffraction peak 2θ having a diffraction angle 2θ in the range of 29.0 ° or more and 30.5 ° or less has the highest intensity. When the diffraction intensity is 100, a diffraction peak having a diffraction intensity of 50 or more exists in the range of the diffraction angle 2θ of 28.0 ° or more and 29.5 ° or less, and the diffraction angle 2θ is 19.0 ° or more and 22.0. There is a peak showing a diffraction intensity of 8 or more in the range of ° or less, a peak showing a diffraction intensity of 15 or more in a range of the diffraction angle 2θ of 25.0 ° or more and 28.0 ° or less, and a diffraction angle 2θ of 34. There is a peak showing a diffraction intensity of 15 or more in a range of 5 ° or more and 37.5 ° or less, a diffraction angle 2θ of 40.0 ° or more and 42.5 ° or less showing a diffraction intensity of 10 or more, and a diffraction angle 2θ of A peak exhibiting a diffraction intensity of 10 or more in a range of 13.0 ° to 15.0 °. There it can be seen to exist.
This suggests that the powder base crystal, phosphor 1 and phosphor 2 all belong to the same crystal structure.

また、図8においては、初期モデルには観察されない回折ピークが2θ=21.7°付近に確認される。X線回折による定性分析の結果、この回折ピーク(図中の矢印)は、クリストバライトに由来することが確認された。
このことから、蛍光体2は不純物を含んでいるが、その結晶構造は前記母体結晶や蛍光体1と同じ結晶構造に属していることが分かる。
尚、蛍光体1〜4の組成比(前記一般式におけるa、bの値)は、前述した母体結晶の結晶構造に関する各データに基づき、電子プローブマイクロアナライザー(日本電子製:JOEL JXA−8800R)を用いて測定、及び決定をした。
Further, in FIG. 8, a diffraction peak that is not observed in the initial model is confirmed in the vicinity of 2θ = 21.7 °. As a result of qualitative analysis by X-ray diffraction, it was confirmed that this diffraction peak (arrow in the figure) was derived from cristobalite.
From this, it can be seen that the phosphor 2 contains impurities, but its crystal structure belongs to the same crystal structure as the host crystal or phosphor 1.
The composition ratios of phosphors 1 to 4 (values of a and b in the above general formula) are based on the above-described data relating to the crystal structure of the base crystal, and an electronic probe microanalyzer (manufactured by JEOL: JOEL JXA-8800R) Was used to measure and determine.

<蛍光体1〜4の評価結果>
蛍光体1〜4及び比較用蛍光体1について、400nm励起下における積分発光強度を測定した。その測定結果を比較用蛍光体1を100とする相対値として表3に示す。
<Evaluation results of phosphors 1 to 4>
With respect to the phosphors 1 to 4 and the comparative phosphor 1, the integrated emission intensity under 400 nm excitation was measured. The measurement results are shown in Table 3 as relative values where the comparative phosphor 1 is 100.

表3から、蛍光体1〜4は比較用蛍光体1に対し少なくとも1.4倍以上の積分発光強度を示している。このことから、蛍光体1〜4は、400nm付近の波長域で効率良く励起され高い発光強度の可視光を発光可能であることが分かる。
また、原料の混合比においてSiOを過剰に添加することで、蛍光体内にクリストバライトを生成させた蛍光体2〜4は、蛍光体1に比べて更に良好な発光特性を示していることが分かる。
From Table 3, the phosphors 1 to 4 show an integrated light emission intensity of at least 1.4 times that of the comparative phosphor 1. From this, it can be seen that the phosphors 1 to 4 can be efficiently excited in the wavelength region near 400 nm and emit visible light with high emission intensity.
In addition, it can be seen that phosphors 2 to 4 in which cristobalite is generated in the phosphor by adding SiO 2 excessively in the mixing ratio of the raw materials show better light emission characteristics than phosphor 1. .

図9に、400nm励起下における蛍光体1の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体1の発光スペクトル(点線)を示す。
図10に、400nm励起下における蛍光体2の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体1の発光スペクトル(点線)を示す。
図11に、400nm励起下における蛍光体3の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体1の発光スペクトル(点線)を示す。
図12に、400nm励起下における蛍光体4の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体1の発光スペクトル(点線)を示す。
尚、図9〜12におけるグラフの縦軸は蛍光体1〜4と比較用蛍光体の相対的な発光強度を示すものである。
FIG. 9 shows the emission spectrum (solid line) of phosphor 1 under excitation of 400 nm and the emission spectrum (dotted line) of phosphor 1 for comparison.
FIG. 10 shows the emission spectrum (solid line) of phosphor 2 under excitation at 400 nm and the emission spectrum (dotted line) of phosphor 1 for comparison.
FIG. 11 shows the emission spectrum (solid line) of phosphor 3 under excitation at 400 nm and the emission spectrum (dotted line) of phosphor 1 for comparison.
FIG. 12 shows the emission spectrum (solid line) of phosphor 4 under excitation at 400 nm and the emission spectrum (dotted line) of phosphor 1 for comparison.
In addition, the vertical axis | shaft of the graph in FIGS. 9-12 shows the relative light emission intensity of fluorescent substance 1-4 and the fluorescent substance for a comparison.

図9〜12から、蛍光体1〜4は、いずれも発光スペクトルのピークが560〜590nmの波長域にあり、半値幅が100nm以上であることが分かる。このことから、蛍光体1〜4は演色性の高いブロードな可視光を発光可能であることが分かる。 9 to 12, it can be seen that phosphors 1 to 4 all have an emission spectrum peak in the wavelength range of 560 to 590 nm and a half width of 100 nm or more. From this, it can be seen that the phosphors 1 to 4 can emit broad visible light having high color rendering properties.

図13に、蛍光体1の励起スペクトルを示す。
図13から、蛍光体1は、励起スペクトルのピークが350〜430nmの波長域にあることが分かる。このことから、蛍光体1は400nm付近の波長域で効率よく励起されることが分かる。
また、図13から、蛍光体1は、450〜480nmの波長域の光をほとんど吸収しないことが分かる。このことから、蛍光体1と450〜480nmの波長域の光を出す他の蛍光体とを組み合わせて用いた場合、例えば蛍光体1と青色発光蛍光体とを組み合わせて白色発光装置を構成した場合、青色蛍光体が発光した光を吸収することがないので、発光効率が高く色ずれの少ない発光装置を構成することができる。
FIG. 13 shows an excitation spectrum of the phosphor 1.
From FIG. 13, it can be seen that phosphor 1 has an excitation spectrum peak in the wavelength range of 350 to 430 nm. From this, it can be seen that the phosphor 1 is efficiently excited in the wavelength region near 400 nm.
In addition, it can be seen from FIG. 13 that the phosphor 1 hardly absorbs light in the wavelength region of 450 to 480 nm. From this, when the phosphor 1 is used in combination with another phosphor that emits light in the wavelength range of 450 to 480 nm, for example, when a white light emitting device is configured by combining the phosphor 1 and the blue light emitting phosphor. Since the blue phosphor does not absorb the light emitted, a light emitting device with high luminous efficiency and little color shift can be constructed.

<蛍光体5の評価結果>
蛍光体5及び比較用蛍光体2について、400nm励起下における積分発光強度を測定した結果、蛍光体5の積分発光強度は比較用蛍光体2を100とする相対値が141であった。
<Evaluation result of phosphor 5>
As a result of measuring the integrated luminescence intensity under the excitation of 400 nm for the phosphor 5 and the comparative phosphor 2, the integrated luminescence intensity of the phosphor 5 had a relative value of 141 with the comparative phosphor 2 being 100.

図14に、400nm励起下における蛍光体4の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体2の発光スペクトル(点線)を示す。
図14から、蛍光体4は比較用蛍光体2よりも発光強度が良好であることが分かる。また、蛍光体5の発光スペクトルの半値幅は38nmと広いことから、本蛍光体5を用いて演色性の高い白色発光装置を構成することが期待される。すなわち、上述した青色光を発光するLEDと黄色光を発光する蛍光体とを組み合わせる方式を用いた白色発光装置は、青色光を発光するLEDの発光スペクトルの半値幅は約20nmであるのに対し、本発明4を青色光の光源として用いた白色発光装置はよりブロードな青色光を得ることができ、高い演色性が期待される。
FIG. 14 shows the emission spectrum (solid line) of phosphor 4 under excitation at 400 nm and the emission spectrum (dotted line) of phosphor 2 for comparison.
From FIG. 14, it can be seen that the phosphor 4 has better emission intensity than the comparative phosphor 2. Moreover, since the half width of the emission spectrum of the phosphor 5 is as wide as 38 nm, it is expected that a white light emitting device having high color rendering properties will be configured using the phosphor 5. That is, in the white light emitting device using the above-described method of combining the LED emitting blue light and the phosphor emitting yellow light, the half width of the emission spectrum of the LED emitting blue light is about 20 nm. The white light emitting device using the present invention 4 as a blue light source can obtain a broader blue light and is expected to have a high color rendering property.

図15に、蛍光体5の励起スペクトルを示す。
図15から、蛍光体5は380〜430nmの波長域の光により効率よく励起することが分かる。
FIG. 15 shows an excitation spectrum of the phosphor 5.
FIG. 15 shows that the phosphor 5 is efficiently excited by light in the wavelength range of 380 to 430 nm.

次に、実施例の発光装置の構成について詳述する。
<発光装置の構成(タイプ1)>
実施例1a〜1c及び2a〜2dの発光装置は、上記の第一実施形態において下記の具体的な構成を用いたものである。
尚、下記発光装置の構成は、用いた蛍光体の種類を除き、実施例1a〜1c、実施例2a〜d2、参考例1、及び比較例1について共通の構成である。
まず、基板2として窒化アルミニウム基板を用い、その表面に金を用いて電極3a(陽極)及び電極3b(陰極)を形成した。
また、半導体発光素子4として、405nmに発光ピークを持つ1mm四方のLED(SemiLEDs社製:MvpLEDTMSL−V−U40AC)を用い、前記電極3a(陽極)上にディスペンサーを用いて滴下した銀ペースト(エイブルスティック社製:84−1LMISR4)の上に当該LEDの下面を接着させ、当該銀ペーストを175℃環境下で1時間硬化させた。
また、ワイヤー6としてΦ45μmの金ワイヤーを用い、この金ワイヤーを超音波熱圧着にてLEDの上面側電極及び電極3b(陰極)に接合した。
また、バインダー部材としてシリコーン樹脂(東レダウコーニングシリコーン社製:JCR6140)を用い、これに各種の蛍光体又は複数種類の蛍光体の混合物を30vol%となるように混入した蛍光体ペーストを作製し、この蛍光体ペーストを半導体発光素子4の上面に100μm厚で塗布した後、80℃環境下で40分、その後に150℃環境下で60分のステップ硬化にて固定化することで蛍光層7を形成した。
Next, the structure of the light-emitting device of an Example is explained in full detail.
<Configuration of Light Emitting Device (Type 1)>
The light emitting devices of Examples 1a to 1c and 2a to 2d are those using the following specific configuration in the first embodiment.
In addition, the structure of the following light-emitting device is a structure common about Example 1a-1c, Example 2a-d2, Reference Example 1, and Comparative Example 1 except the kind of used fluorescent substance.
First, an aluminum nitride substrate was used as the substrate 2, and an electrode 3a (anode) and an electrode 3b (cathode) were formed using gold on the surface.
Further, as the semiconductor light emitting element 4, a 1 mm square LED having a light emission peak at 405 nm (SemiLEDs: MvpLED SL-V-U40AC) was used, and a silver paste dropped using a dispenser on the electrode 3a (anode). The lower surface of the LED was bonded onto (available from Able Stick, Inc .: 84-1LMISR4), and the silver paste was cured at 175 ° C. for 1 hour.
Also, a Φ45 μm gold wire was used as the wire 6, and this gold wire was bonded to the upper surface side electrode of the LED and the electrode 3b (cathode) by ultrasonic thermocompression bonding.
Moreover, using a silicone resin (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd .: JCR6140) as a binder member, a phosphor paste in which various phosphors or a mixture of plural phosphors is mixed so as to be 30 vol% is prepared. After applying this phosphor paste to the upper surface of the semiconductor light emitting device 4 to a thickness of 100 μm, the phosphor layer 7 is fixed by step curing for 40 minutes in an 80 ° C. environment and then for 60 minutes in a 150 ° C. environment. Formed.

以上の蛍光体及び発光装置(タイプ1)の構成に基づいて下記実施例1a〜1c、実施例2a〜2d、参考例1、及び比較例1を作製した。
<実施例1a〜1d>
本実施例1a〜1dは、前記第一の蛍光体として蛍光体1〜4を用いたものであり、表4に示す通り実施例1aは蛍光体1を、実施例1bは蛍光体2を、実施例1cは蛍光体3を、実施例1dは蛍光体4を用いて前記蛍光体ペーストを作製し、これらの蛍光体ペーストを用いて実施例1a〜1dの発光装置を作製した。
<実施例2a〜2d>
本実施例2a〜2dは、前記第一の蛍光体として蛍光体2を用い、前記第二の蛍光体として蛍光体5を用いた実施例であり、蛍光体2と蛍光体5を表4示す配合比(重量比)で混合した混合物を用いて前記蛍光体ペーストを作製し、これらの蛍光体ペーストを用いた実施例2a〜2dの発光装置を作製した。
The following Examples 1a to 1c, Examples 2a to 2d, Reference Example 1 and Comparative Example 1 were produced based on the above-described phosphor and the structure of the light emitting device (type 1).
<Examples 1a to 1d>
In Examples 1a to 1d, phosphors 1 to 4 are used as the first phosphor. As shown in Table 4, Example 1a is phosphor 1, Example 1b is phosphor 2, and In Example 1c, phosphor 3 was prepared using phosphor 3, and in Example 1d, phosphor 4 was prepared. Using these phosphor pastes, the light emitting devices of Examples 1a to 1d were prepared.
<Examples 2a to 2d>
This Example 2a-2d is an Example which used the fluorescent substance 2 as said 1st fluorescent substance, and used the fluorescent substance 5 as said 2nd fluorescent substance, Table 4 shows the fluorescent substance 2 and the fluorescent substance 5. The said phosphor paste was produced using the mixture mixed by the mixture ratio (weight ratio), and the light-emitting device of Example 2a-2d using these phosphor paste was produced.

<参考例1>
参考例1として、蛍光体5のみを用いて前記蛍光体ペーストを作製し、この蛍光体ペーストを用いた参考例1の発光装置を作製した。
<Reference Example 1>
As Reference Example 1, the phosphor paste was prepared using only the phosphor 5, and the light emitting device of Reference Example 1 using this phosphor paste was prepared.

<比較例1>
蛍光体BaMgAl1017:Eu(青)と蛍光体BaMgAl1017:Eu,Mn(緑)と蛍光体LaS:Euとを配合比(重量比)3(青):12(緑):85(赤)で混合した混合物を用いて前記蛍光体ペーストを作製し、この蛍光体ペーストを用いた比較例1の発光装置を作製した。
<Comparative Example 1>
Phosphor BaMgAl 10 O 17 : Eu (blue), phosphor BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn (green) and phosphor La 2 O 2 S: Eu are blended (weight ratio) 3 (blue): 12 ( Green): The phosphor paste was prepared using a mixture of 85 (red), and the light emitting device of Comparative Example 1 using the phosphor paste was prepared.

<実施例1a〜1d及び実施例2a〜2dの評価>
各発光装置を積分球内で10mAの電流を投入し発光させ、分光器(Instrument System社製:CAS140B−152)で発光光束比及び分光スペクトルを測定した。その測定結果を以下詳述する。
<Evaluation of Examples 1a to 1d and Examples 2a to 2d>
Each light emitting device was caused to emit light by supplying a current of 10 mA in an integrating sphere, and the luminous flux ratio and the spectral spectrum were measured with a spectroscope (manufactured by Instrument System: CAS140B-152). The measurement results will be described in detail below.

表5に、各発光装置に10mAの駆動電流を印加したときの発光光束比、色度座標(cx,cy)、色温度(K)、及び平均演色係数(Ra)を示す。
尚、発光光束比は、比較例1の発光装置に10mAの駆動電流を印加したときの光束を100とする相対値として示す。
Table 5 shows the luminous flux ratio, chromaticity coordinates (cx, cy), color temperature (K), and average color rendering coefficient (Ra) when a driving current of 10 mA is applied to each light emitting device.
The luminous flux ratio is shown as a relative value where the luminous flux is 100 when a driving current of 10 mA is applied to the light emitting device of Comparative Example 1.

この表5より、いずれの実施例の発光装置も比較例1に対し6倍以上高光束の発光装置であることが分かる。
また、比較例1の演色性がRa22.8であるのに対し、いずれの実施例もRa60以上の高演色性であることが分かる。特に蛍光体1と蛍光体4の混合物を用いた実施例2a〜2dはRa70以上の高演色性を確保していることが分かる。
From Table 5, it can be seen that the light emitting device of any of the examples is a light emitting device having a luminous flux that is six times higher than that of Comparative Example 1.
In addition, it can be seen that the color rendering properties of Comparative Example 1 are Ra 22.8, while all the examples have high color rendering properties of Ra 60 or more. In particular, it can be seen that Examples 2a to 2d using a mixture of phosphor 1 and phosphor 4 ensure a high color rendering property of Ra 70 or higher.

図16は、各発光装置に10mAの駆動電流を印加したときに発光した光の色度座標(cx,cy)を色度図上に表したものである。
尚、図中にαとして示した領域は車両用灯具の白色規定(JIS−D−5500)の領域である。
表5より、第一の蛍光体(蛍光体2)のみを用いた実施例1bの色度座標は黄色領域に位置し、第二の蛍光体(蛍光体5)のみを用いた参考例1の色度座標は青色領域に位置することが分かる。
また、第一の蛍光体(蛍光体2)と第二の蛍光体(蛍光体5)の混合物を用いた実施例2a〜2dの色度座標は、両蛍光体の光が混色するため、実施例1bの色度座標と参考例1の色度座標との間をほぼ直線的に並んで位置することが分かる。また、蛍光体2と蛍光体5は補色の関係にあり、実施例2a〜2dの色度座標は白色領域に位置し、色温度は3000〜4600Kの温白色〜昼光色の領域にあることが分かる。
以上の結果から、本発明の第一の蛍光体と第二の蛍光体の配合比を調整することにより、両蛍光体の発光色の色度座標を結ぶ直線上において所望する色度座標の発光色の発光装置を得ることができる。
FIG. 16 shows chromaticity coordinates (cx, cy) of light emitted when a driving current of 10 mA is applied to each light emitting device on the chromaticity diagram.
In addition, the area | region shown as (alpha) in the figure is an area | region of the white prescription | regulation (JIS-D-5500) of a vehicle lamp.
From Table 5, the chromaticity coordinates of Example 1b using only the first phosphor (Phosphor 2) are located in the yellow region, and that of Reference Example 1 using only the second phosphor (Phosphor 5). It can be seen that the chromaticity coordinates are located in the blue region.
In addition, the chromaticity coordinates of Examples 2a to 2d using the mixture of the first phosphor (phosphor 2) and the second phosphor (phosphor 5) are implemented because the light of both phosphors is mixed. It can be seen that the chromaticity coordinates of Example 1b and the chromaticity coordinates of Reference Example 1 are positioned substantially linearly. In addition, the phosphor 2 and the phosphor 5 are in a complementary color relationship, and the chromaticity coordinates of Examples 2a to 2d are located in the white region, and the color temperature is in the warm white to daylight color region of 3000 to 4600K. .
From the above results, by adjusting the blend ratio of the first phosphor and the second phosphor of the present invention, light emission of a desired chromaticity coordinate on a straight line connecting the chromaticity coordinates of the emission colors of both phosphors A color light emitting device can be obtained.

図17に、実施例1b及び比較例1の発光装置に10mAの駆動電流を印加したときの実施例1bの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトル(点線)を示す。
尚、図17におけるグラフの縦軸は実施例1bと比較例1との相対的な発光強度を示すものである。
この図17より、実施例1bの発光装置は比較例1に対しブロードな発光スペクトルを示しており、高演色性であることが分かる。
FIG. 17 shows the emission spectrum (solid line) of Example 1b and the emission spectrum (dotted line) of Comparative Example 1 when a driving current of 10 mA is applied to the light emitting devices of Example 1b and Comparative Example 1.
In addition, the vertical axis | shaft of the graph in FIG. 17 shows the relative light emission intensity of Example 1b and the comparative example 1. FIG.
FIG. 17 shows that the light emitting device of Example 1b has a broad emission spectrum compared to Comparative Example 1, and has high color rendering properties.

図18に、実施例2a及び比較例1の発光装置に10mAの駆動電流を印加したときの実施例2aの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトル(点線)を示す。
図19に、実施例2b及び比較例1の発光装置に10mAの駆動電流を印加したときの実施例2bの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトル(点線)を示す。
図20に、実施例2c及び比較例1の発光装置に10mAの駆動電流を印加したときの実施例2cの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトル(点線)を示す。
図21に、実施例2d及び比較例1の発光装置に10mAの駆動電流を印加したときの実施例2dの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトル(点線)を示す。
尚、図18〜21におけるグラフの縦軸は実施例2a〜2dと比較例1との相対的な発光強度を示すものである。
この図18〜21より、実施例2a〜2dの発光装置は比較例1に対しブロードな発光スペクトルを示しており、高演色性であることが分かる。
また、図18〜21における450〜480nmの波長域の発光スペクトルと、図14に示した蛍光体4の発光スペクトルとを比較すると、両発光スペクトルのピーク波長や半値幅がほぼ一致している。このことから、実施例2a〜2dの発光装置は、第二の蛍光体(蛍光体5)による光が第一の蛍光体(蛍光体2)によってほとんど吸収されることなく出射していることが分かる。
FIG. 18 shows the emission spectrum (solid line) of Example 2a and the emission spectrum (dotted line) of Comparative Example 1 when a driving current of 10 mA is applied to the light emitting devices of Example 2a and Comparative Example 1.
FIG. 19 shows the emission spectrum (solid line) of Example 2b and the emission spectrum (dotted line) of Comparative Example 1 when a driving current of 10 mA is applied to the light-emitting devices of Example 2b and Comparative Example 1.
FIG. 20 shows the emission spectrum (solid line) of Example 2c and the emission spectrum (dotted line) of Comparative Example 1 when a driving current of 10 mA is applied to the light emitting devices of Example 2c and Comparative Example 1.
FIG. 21 shows the emission spectrum (solid line) of Example 2d and the emission spectrum (dotted line) of Comparative Example 1 when a driving current of 10 mA is applied to the light emitting devices of Example 2d and Comparative Example 1.
The vertical axis of the graphs in FIGS. 18 to 21 indicates the relative light emission intensity between Examples 2a to 2d and Comparative Example 1.
18 to 21 show that the light emitting devices of Examples 2a to 2d have a broad emission spectrum compared to Comparative Example 1, and have high color rendering properties.
Further, when the emission spectrum in the wavelength region of 450 to 480 nm in FIGS. 18 to 21 and the emission spectrum of the phosphor 4 shown in FIG. 14 are compared, the peak wavelength and the half-value width of both emission spectra are almost the same. From this, the light-emitting devices of Examples 2a to 2d emit light with the second phosphor (phosphor 5) being hardly absorbed by the first phosphor (phosphor 2). I understand.

<発光装置の構成(タイプ2)>
実施例の発光装置3a〜3gは、上記第三実施形態において下記の具体的な構成を用いたものである。
尚、下記発光装置の構成は、用いた蛍光体の種類を除き、実施例3a〜3h、及び比較例2a〜2hについて共通の構成である。
まず、器体13として、ポリフタルアミド樹脂を用いたインサート成形により銅製の電極端子10a、10bが一体化されたカップ状成形品を作製した。
次に、半導体発光素子4として、405nmに発光ピークを持つ1mm四方のLED(SemiLEDs社製:MvpLEDTMSL−V−U40AC)を用い、前記カップ状成形品の底部に配置された前記電極端子10a(陽極)上に銀ペースト(エイブルスティック社製:84−1LMISR4)を滴下し、この銀ペースト上にLEDの下面を接着させ、当該銀ペーストを175℃環境下で1時間硬化させた。
また、ワイヤー6としてΦ45μmの金ワイヤーを用い、この金ワイヤーを超音波熱圧着にてLEDの上面側電極及び電極10b(陰極)に接合した。
次に、充填部材として、シリコーン樹脂(東レダウコーニングシリコーン社製:JCR6140)を前記LEDを覆い、器体13の上面と面一となる位置までポッティングした後、80℃環境下で40分、その後に150℃環境下で60分のステップ硬化にて固定化した。
次に、バインダー部材としてシリコーン樹脂(東レダウコーニングシリコーン社製:JCR6140)を用い、これに各種の蛍光体又は複数種類の蛍光体の混合物を30vol%となるように混入した蛍光体ペーストを作製した。
この蛍光体ペーストを透明板13としてのガラス基板にスピンコートを用いて任意の膜厚で塗布した後、150℃環境下で60分間硬化させ蛍光層7を形成した。
最後に、前記ガラス基板を前記カップ状成形品の上面に固着した。
<Structure of light emitting device (type 2)>
The light emitting devices 3a to 3g of the examples use the following specific configurations in the third embodiment.
In addition, the structure of the following light-emitting device is a structure common about Example 3a-3h and Comparative Examples 2a-2h except the kind of used fluorescent substance.
First, as the container 13, a cup-shaped molded product in which the copper electrode terminals 10a and 10b were integrated by insert molding using a polyphthalamide resin was produced.
Next, a 1 mm square LED (SemiLEDs: MvpLED SL-V-U40AC) having an emission peak at 405 nm is used as the semiconductor light emitting element 4, and the electrode terminal 10a disposed at the bottom of the cup-shaped molded product. Silver paste (manufactured by Able Stick: 84-1LMISR4) was dropped on the (anode), the lower surface of the LED was adhered on the silver paste, and the silver paste was cured at 175 ° C. for 1 hour.
Further, a Φ45 μm gold wire was used as the wire 6, and this gold wire was bonded to the upper surface side electrode of the LED and the electrode 10b (cathode) by ultrasonic thermocompression bonding.
Next, a silicone resin (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd .: JCR6140) is covered as the filling member, potted to a position that is flush with the upper surface of the container 13, and then for 40 minutes in an 80 ° C. environment. And fixed in a step curing for 60 minutes in an environment of 150 ° C.
Next, using a silicone resin (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd .: JCR6140) as a binder member, a phosphor paste was prepared by mixing various phosphors or a mixture of a plurality of phosphors to 30 vol%. .
This phosphor paste was applied to a glass substrate as a transparent plate 13 with an arbitrary film thickness using a spin coat, and then cured for 60 minutes in a 150 ° C. environment to form a phosphor layer 7.
Finally, the glass substrate was fixed to the upper surface of the cup-shaped molded product.

以上の蛍光体及び発光装置(タイプ2)の構成に基づいて下記実施例3a〜3h、及び比較例2a〜2hを作製した。
<実施例3a〜3h>
本実施例3a〜3hは、前記第一の蛍光体として前記蛍光体2を用い、前記第二の蛍光体として前記蛍光体5を用いた実施例であり、蛍光体2(黄)と蛍光体5(青)とを配合比(重量比)37(黄):63(青)で混合した混合物を用いて前記蛍光体ペーストを作製し、これらの蛍光体ペーストをスピンコートを用いて表6に示す個別の回転数及び膜厚で塗布した蛍光層7を形成し、実施例3a〜3hの発光装置を作製した。
<比較例2a〜2h>
蛍光体(Sr,Ba,Ca)SiO:Eu2+(黄)(以下、比較用蛍光体2)と蛍光体5(青)とを配合比(重量比)27(黄):73(青)で混合した混合物を用いて前記蛍光体ペーストを作製し、これらの蛍光体ペーストをスピンコートを用いて表6に示す個別の回転数及び膜厚で塗布した蛍光層7を形成し、比較例2a〜2hの発光装置を作製した。
The following Examples 3a to 3h and Comparative Examples 2a to 2h were produced based on the structure of the phosphor and the light emitting device (type 2).
<Examples 3a to 3h>
Examples 3a to 3h are examples in which the phosphor 2 is used as the first phosphor and the phosphor 5 is used as the second phosphor. The phosphor 2 (yellow) and the phosphor 5 (blue) and a mixture ratio (weight ratio) of 37 (yellow): 63 (blue) were used to prepare the phosphor paste, and these phosphor pastes were prepared in Table 6 using spin coating. The fluorescent layer 7 applied at the individual rotational speed and film thickness shown was formed, and light emitting devices of Examples 3a to 3h were manufactured.
<Comparative Examples 2a to 2h>
Phosphor (Sr, Ba, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+ (yellow) (hereinafter referred to as comparative phosphor 2) and phosphor 5 (blue) are blended (weight ratio) 27 (yellow): 73 (blue) The phosphor pastes are prepared using the mixture obtained in (1), and the phosphor layers 7 are formed by applying these phosphor pastes at individual rotational speeds and film thicknesses as shown in Table 6 using a spin coat. A light emitting device of 2a to 2h was manufactured.

<実施例3a〜3hの評価>
各発光装置を積分球内で10mAの電流を投入し発光させ、透明板12の上方に設置した瞬間マルチ測光システム(大塚電子社製:MCPD−1000)で測定した。その測定結果を以下詳述する。
<Evaluation of Examples 3a to 3h>
Each light-emitting device was made to emit light by supplying a current of 10 mA in an integrating sphere, and measured with an instantaneous multi-photometry system (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd .: MCPD-1000) installed above the transparent plate 12. The measurement results will be described in detail below.

表6に、各発行装置の蛍光層7を形成した際のスピンコートの回転数(rpm)、蛍光層の膜厚(μm)、及び各発光装置に10mAの駆動電流を印加したときの色度座標(cx,cy)を示す。
Table 6 shows the rotation speed (rpm) of the spin coat when the fluorescent layer 7 of each issuing device is formed, the film thickness (μm) of the fluorescent layer, and the chromaticity when a driving current of 10 mA is applied to each light emitting device. The coordinates (cx, cy) are shown.

また、図22は、各発光装置に10mAの駆動電流を印加したときに発光した光の色度座標(cx,cy)を色度図上に表したものである。 FIG. 22 shows chromaticity coordinates (cx, cy) of light emitted when a driving current of 10 mA is applied to each light emitting device on the chromaticity diagram.

表6及び図22より、実施例及び比較例共に、蛍光層7の膜厚が厚くなるに従って色度が黄色方向にシフトしている。これは蛍光層7に混入されたストークスシフトの大きな黄色系蛍光体(蛍光体2、比較用蛍光体2)が青色系蛍光体(蛍光体5)の蛍光を吸収して黄色光に変換しており、この変換量が蛍光層7が厚いほど多くなるために生じる現象である。 From Table 6 and FIG. 22, in both the example and the comparative example, the chromaticity is shifted in the yellow direction as the thickness of the fluorescent layer 7 is increased. This is because the yellow phosphor (phosphor 2, comparative phosphor 2) having a large Stokes shift mixed in the phosphor layer 7 absorbs the fluorescence of the blue phosphor (phosphor 5) and converts it into yellow light. This is a phenomenon that occurs because the amount of conversion increases as the fluorescent layer 7 becomes thicker.

膜厚の変化による色度シフト量について実施例と比較例を比較すると、実施例3aと3hの膜厚差(205μm)と、比較例2aと2hの膜厚差(202μm)はほぼ同じであるのに対し、これに伴う色度のシフト量は、実施例が0.07、比較例が0.19となり、両者には約2.6倍の差がある。これは実施例の蛍光層7に含まれる黄色系蛍光体(蛍光体2)が、比較例の蛍光層7に含まれる黄色系蛍光体(比較用蛍光体2)よりも青色領域での励起特性が低いことに起因する。 Comparing the example and the comparative example with respect to the chromaticity shift amount due to the change in the film thickness, the film thickness difference between the examples 3a and 3h (205 μm) and the film thickness difference between the comparative examples 2a and 2h (202 μm) are almost the same. On the other hand, the chromaticity shift amount accompanying this is 0.07 in the example and 0.19 in the comparative example, and there is a difference of about 2.6 times between the two. This is because the yellow fluorescent material (phosphor 2) contained in the fluorescent layer 7 of the example is more excited in the blue region than the yellow fluorescent material (comparative phosphor 2) contained in the fluorescent layer 7 of the comparative example. Due to the low.

そのため、図22にαとして示した前記車両用灯具の白色規定の領域に関し、比較例は2bと2dの間の限られた膜厚の範囲内(約30μm)でしか実現できないのに対し、実施例は3aと3gの間の広い膜厚の範囲内(約190μm)で実現することができる。その結果、本実施例に用いた蛍光体で白色発光装置を構成すれば、蛍光体の塗布量を精密に制御しなくても安定した色度の発光装置が構成でき、工程管理及び歩留まり上安価な発光装置が作製可能になる。 Therefore, with respect to the white defined region of the vehicular lamp shown as α in FIG. 22, the comparative example can be realized only within a limited film thickness range (about 30 μm) between 2b and 2d. An example can be realized in a wide film thickness range (about 190 μm) between 3a and 3g. As a result, if a white light emitting device is configured with the phosphor used in this embodiment, a light emitting device with stable chromaticity can be configured without precisely controlling the amount of phosphor applied, and it is inexpensive in terms of process management and yield. A light-emitting device can be manufactured.

以上、本発明の蛍光体を実施例に沿って説明したが、本発明はこれらの実施例に限られるものではなく、種々の変更、改良、組み合わせ、利用形態等が考えられることは言うまでもない。 As described above, the phosphor of the present invention has been described with reference to the examples. However, the present invention is not limited to these examples, and it is needless to say that various modifications, improvements, combinations, usage forms, and the like can be considered.

本発明の発光装置は種々の灯具、例えば照明用灯具、ディスプレイ、車両用灯具、信号機等に利用することができる。
特に、本発明に係る白色発光装置は、車両用前照灯等の高出力の白色光が必要とされる灯具への適用が期待できる。
The light emitting device of the present invention can be used for various lamps, for example, lighting lamps, displays, vehicle lamps, traffic lights and the like.
In particular, the white light emitting device according to the present invention can be expected to be applied to a lamp that requires high output white light such as a vehicle headlamp.

本発明の発光装置の第一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows 1st embodiment of the light-emitting device of this invention. 本発明の発光装置の第二実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows 2nd embodiment of the light-emitting device of this invention. 本発明の発光装置の第三実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows 3rd embodiment of the light-emitting device of this invention. 単結晶母体結晶のX線回折写真の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the X-ray-diffraction photograph of a single crystal base crystal. 粉末母体結晶のX線回折(測定2)についてのフィッティング図である。It is a fitting figure about the X-ray diffraction (measurement 2) of a powder base crystal. 本発明の蛍光体1のX線回折(測定3)についてのフィッティング図である。It is a fitting figure about the X-ray diffraction (measurement 3) of the fluorescent substance 1 of the present invention. 本発明の蛍光体1についてのCuのKα特性X線を用いたX線回折の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the X-ray diffraction using the K alpha characteristic X-ray of Cu about the fluorescent substance 1 of the present invention. 本発明の蛍光体2についてのCuのKα特性X線を用いたX線回折の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the X-ray diffraction using the K alpha characteristic X-ray of Cu about the fluorescent substance 2 of the present invention. 蛍光体1の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体1の発光スペクトル(点線)を示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum (solid line) of the fluorescent substance 1, and the emission spectrum (dotted line) of the fluorescent substance 1 for a comparison. 蛍光体2の蛍光体の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体1の発光スペクトル(点線)を示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum (solid line) of the fluorescent substance of the fluorescent substance 2, and the emission spectrum (dotted line) of the fluorescent substance 1 for a comparison. 蛍光体3の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体1の発光スペクトル(点線)を示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum (solid line) of the fluorescent substance 3, and the emission spectrum (dotted line) of the fluorescent substance 1 for a comparison. 蛍光体4の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体1の発光スペクトル(点線)を示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum (solid line) of the fluorescent substance 4, and the emission spectrum (dotted line) of the fluorescent substance 1 for a comparison. 蛍光体1の励起スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the excitation spectrum of the fluorescent substance 1. 蛍光体5の発光スペクトル(実線)及び比較用蛍光体2の発光スペクトル(点線)を示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum (solid line) of the fluorescent substance 5, and the emission spectrum (dotted line) of the fluorescent substance 2 for a comparison. 蛍光体5の励起スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the excitation spectrum of the fluorescent substance 5. 実施例等が発光した光の色度座標を示す色度図である。It is a chromaticity diagram which shows the chromaticity coordinate of the light which the Example etc. light-emitted. 本発明の実施例1bの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトルThe emission spectrum of Example 1b of the present invention (solid line) and the emission spectrum of Comparative Example 1 本発明の実施例2aの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトル(点線)を示す図面である。It is drawing which shows the emission spectrum (solid line) of Example 2a of this invention, and the emission spectrum (dotted line) of the comparative example 1. FIG. 本発明の実施例2bの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトル(点線)を示す図面である。It is drawing which shows the emission spectrum (solid line) of Example 2b of this invention, and the emission spectrum (dotted line) of the comparative example 1. FIG. 本発明の実施例2cの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトル(点線)を示す図面である。It is drawing which shows the emission spectrum (solid line) of Example 2c of this invention, and the emission spectrum (dotted line) of the comparative example 1. FIG. 本発明の実施例2dの発光スペクトル(実線)及び比較例1の発光スペクトル(点線)を示す図面である。It is drawing which shows the emission spectrum (solid line) of Example 2d of this invention, and the emission spectrum (dotted line) of the comparative example 1. FIG. 実施例等が発光した光の色度座標を示す色度図である。It is a chromaticity diagram which shows the chromaticity coordinate of the light which the Example etc. light-emitted.

符号の説明Explanation of symbols

1:発光装置
2:基板
3a:電極(陽極)
3b:電極(陰極)
4:半導体発光素子
5:マウント部材
6:ワイヤー
7:蛍光層
8:キャンキャップ
9:金属ステム
10a:電極端子(陽極)
10b:電極端子(陰極)
11:開口部
12:透明板
13:器体
14:充填部材
1: Light-emitting device 2: Substrate 3a: Electrode (anode)
3b: Electrode (cathode)
4: Semiconductor light emitting element 5: Mount member 6: Wire 7: Fluorescent layer 8: Can cap 9: Metal stem 10a: Electrode terminal (anode)
10b: Electrode terminal (cathode)
11: Opening 12: Transparent plate 13: Container 14: Filling member

Claims (22)

紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも1種以上の蛍光体を備えた発光装置において、
前記蛍光体として、一般式がM・aMO・bM:M
(但し、MはSi、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、
Xは少なくとも1種のハロゲン元素、Mは希土類元素及びMnからなる群より選ばれるEu2+を必須とする少なくとも1種の元素を示す。aは0.1≦a≦1.3、bは0.1≦b≦0.25の範囲である)
で表される第一の蛍光体を備えることを特徴とする発光装置。
In a light emitting device including a light emitting element that emits ultraviolet light or short wavelength visible light, and at least one phosphor that emits visible light when excited by the ultraviolet light or short wavelength visible light,
As the phosphor, the general formula M 1 O 2 · aM 2 O · bM 3 X 2: M 4
(Where M 1 is at least one element of Si, Ge, Ti, at least one element selected from the group consisting of Zr and Sn, M 2 is selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn , M 3 is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn,
X represents at least one halogen element, and M 4 represents at least one element essential for Eu 2+ selected from the group consisting of rare earth elements and Mn. a is in the range of 0.1 ≦ a ≦ 1.3, b is in the range of 0.1 ≦ b ≦ 0.25)
A light-emitting device comprising the first phosphor represented by
紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、前記紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する少なくとも2種以上の蛍光体を備え、各蛍光体が発する可視光が補色関係にあり、これらの蛍光体からの光を加色混合して白色光を得るように構成された発光装置において、
前記蛍光体として、一般式がM・aMO・bM:M
(但し、MはSi、Ge、Ti、Zr及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、MはMg、Ca、Sr、Ba及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、
Xは少なくとも1種のハロゲン元素、Mは希土類元素及びMnからなる群より選ばれるEu2+を必須とする少なくとも1種の元素を示す。aは0.1≦a≦1.3、bは0.1≦b≦0.25の範囲である)で表される第一の蛍光体と、
前記第一の蛍光体が発する可視光と補色の関係にある可視光を発する第二の蛍光体を備えることを特徴とする発光装置。
A light emitting element that emits ultraviolet light or short wavelength visible light, and at least two or more kinds of phosphors that are excited by the ultraviolet light or short wavelength visible light to emit visible light, and the visible light emitted by each phosphor has a complementary color relationship, In a light emitting device configured to add white light by adding light from these phosphors,
As the phosphor, the general formula M 1 O 2 · aM 2 O · bM 3 X 2: M 4
(Where M 1 is at least one element of Si, Ge, Ti, at least one element selected from the group consisting of Zr and Sn, M 2 is selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn , M 3 is at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn,
X represents at least one halogen element, and M 4 represents at least one element essential for Eu 2+ selected from the group consisting of rare earth elements and Mn. a is a range of 0.1 ≦ a ≦ 1.3, b is a range of 0.1 ≦ b ≦ 0.25),
A light emitting device comprising: a second phosphor that emits visible light having a complementary color relationship with visible light emitted from the first phosphor.
前記一般式のMの含有量をc(モル比)とすると、0.03<c/(a+c)<0.8であることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。 The light-emitting device according to claim 1, wherein 0.03 <c / (a + c) <0.8, where c (molar ratio) is the content of M 4 in the general formula. 前記一般式のMは少なくともSiを必須とし、Siの割合が80mol%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 3, wherein M 1 in the general formula includes at least Si as an essential component, and a ratio of Si is 80 mol% or more. 前記一般式のMは少なくともCa及び/又はSrを必須とし、Ca及び/又はSrの割合が60mol%以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein M 2 in the general formula includes at least Ca and / or Sr, and a ratio of Ca and / or Sr is 60 mol% or more. 前記一般式のMは少なくともSrを必須とし、Srが30mol%以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein M 3 in the general formula includes at least Sr as essential, and Sr is 30 mol% or more. 前記一般式において、aが0.30≦a≦1.2、bが0.1≦b≦0.2の範囲であり、且つMの含有量cが0.05≦c/(a+c)≦0.5であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の蛍光体。 In the above general formula, a is in the range of 0.30 ≦ a ≦ 1.2, b is in the range of 0.1 ≦ b ≦ 0.2, and the content c of M 4 is 0.05 ≦ c / (a + c). The phosphor according to claim 1, wherein ≦ 0.5. 前記一般式のXは少なくともClを必須とし、Clの割合が50mol%以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 7, wherein X in the general formula includes at least Cl as an essential component, and a ratio of Cl is 50 mol% or more. 前記第一の蛍光体の強い励起帯が350〜430nmの波長域にあることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein a strong excitation band of the first phosphor is in a wavelength range of 350 to 430 nm. 前記第一の蛍光体の発光スペクトルのピークが560〜590nmの波長域にあり、半値幅が100nm以上であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の発光装置。 10. The light emitting device according to claim 1, wherein a peak of an emission spectrum of the first phosphor is in a wavelength range of 560 to 590 nm, and a half width is 100 nm or more. 前記第一の蛍光体に含まれる結晶の少なくとも一部が、輝石型の結晶構造を有する結晶であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 10, wherein at least a part of the crystal contained in the first phosphor is a crystal having a pyroxene type crystal structure. 前記第一の蛍光体に含まれる結晶の少なくとも一部が、結晶系:単斜晶、ブラベ格子:底心単斜格子、空間群:C2/mに属する結晶であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の発光装置。 The at least part of the crystal contained in the first phosphor is a crystal belonging to crystal system: monoclinic crystal, Brave lattice: bottom-centered monoclinic lattice, space group: C2 / m. The light-emitting device in any one of 1-11. 前記第一の蛍光体に含まれる結晶の少なくとも一部が、CuのKα特性X線を用いたX線回折パターンにおいて、回折角2θが29.0°以上30.5°以下の範囲に存在する最も強度の高い回折ピークの回折強度を100とした場合に、回折角2θが28.0°以上29.5°以下の範囲、回折角2θが19.0°以上22.0°以下の範囲、回折角2θが25.0°以上28.0°以下の範囲、回折角2θが34.5°以上37.5°以下の範囲及び回折角2θが40.0°以上42.5°以下の範囲に、それぞれ少なくとも回折強度8以上を示すピークが存在することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の発光装置。 In the X-ray diffraction pattern using Cu Kα characteristic X-rays, at least a part of the crystals contained in the first phosphor is present in a diffraction angle 2θ of 29.0 ° or more and 30.5 ° or less. When the diffraction intensity of the diffraction peak with the highest intensity is 100, the diffraction angle 2θ ranges from 28.0 ° to 29.5 °, the diffraction angle 2θ ranges from 19.0 ° to 22.0 °, The diffraction angle 2θ is in the range of 25.0 ° to 28.0 °, the diffraction angle 2θ is in the range of 34.5 ° to 37.5 °, and the diffraction angle 2θ is in the range of 40.0 ° to 42.5 °. The light-emitting device according to claim 1, wherein there are peaks each having a diffraction intensity of 8 or more. 前記第一の蛍光体に含まれる結晶の少なくとも一部が、CuのKα特性X線を用いたX線回折パターンにおいて、回折角2θが28.0°以上29.5°以下の範囲に回折強度50以上を示す回折ピークが存在し、回折角2θが19.0°以上22.0°以下の範囲に回折強度8以上を示すピークが存在し、回折角2θが25.0°以上28.0°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが34.5°以上37.5°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが40.0°以上42.5°以下の範囲に回折強度10以上を示し、回折角2θが13.0°以上15.0°以下の範囲に回折強度10以上を示すピークが存在することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の発光装置。 In the X-ray diffraction pattern in which at least a part of the crystals contained in the first phosphor uses Cu Kα characteristic X-rays, the diffraction intensity 2θ is in the range of 28.0 ° to 29.5 °. There is a diffraction peak showing 50 or more, a peak showing a diffraction intensity of 8 or more exists in a range where the diffraction angle 2θ is 19.0 ° or more and 22.0 ° or less, and the diffraction angle 2θ is 25.0 ° or more and 28.0. There is a peak showing a diffraction intensity of 15 or more in the range of ≦ °, a peak showing a diffraction intensity of 15 or more in the range of the diffraction angle 2θ of 34.5 ° or more and 37.5 ° or less, and a diffraction angle 2θ of 40.degree. It has a diffraction intensity of 10 or more in a range of 0 ° or more and 42.5 ° or less, and a peak showing a diffraction intensity of 10 or more exists in a range of a diffraction angle 2θ of 13.0 ° or more and 15.0 ° or less. The light emitting device according to claim 1. 前記第一の蛍光体に含まれる結晶の少なくとも一部が、MoのKα特性X線を用いた回折パターンにおいて、回折角2θが12.5°以上15.0°以下の範囲に存在する最も強度の高い回折ピークの回折強度を100とした場合に、回折角2θが12.0°以上14.5°以下の範囲に回折強度50以上を示す回折ピークが存在し、回折角2θが8.0°以上10.5°以下の範囲に回折強度8以上を示すピークが存在し、回折角2θが11.0°以上13.0°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが15.5°以上17.0°以下の範囲に回折強度15以上を示すピークが存在し、回折角2θが17.5°以上19.5°以下の範囲に回折強度10以上を示し、回折角2θが5.0°以上8.0°以下の範囲に回折強度10以上を示すピークが存在することを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の発光装置。 In the diffraction pattern using Mo Kα characteristic X-rays, at least part of the crystals contained in the first phosphor is the most intense when the diffraction angle 2θ is in the range of 12.5 ° to 15.0 °. Assuming that the diffraction intensity of a high diffraction peak is 100, there is a diffraction peak having a diffraction intensity of 50 or more in a range where the diffraction angle 2θ is 12.0 ° or more and 14.5 ° or less, and the diffraction angle 2θ is 8.0. There is a peak showing a diffraction intensity of 8 or more in the range of from 1 ° to 10.5 °, and a peak showing a diffraction intensity of 15 or more in the range of the diffraction angle 2θ of from 11.0 ° to 13.0 °. There is a peak showing a diffraction intensity of 15 or more in a range where the bending angle 2θ is 15.5 ° or more and 17.0 ° or less, and a diffraction intensity 2θ is showing a diffraction intensity of 10 or more in a range where the diffraction angle 2θ is 17.5 ° or more and 19.5 ° or less. The diffraction intensity 2θ is in the range of 5.0 ° to 8.0 °. The light emitting device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that there are peaks indicating more. 前記第一の蛍光体が、請求項11〜15のいずれかに記載の特徴を有する結晶と、その他の結晶相若しくはアモルファス相との混合物から構成され、混合物中における前記結晶の割合が20重量%以上であることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の蛍光体。 Said 1st fluorescent substance is comprised from the mixture of the crystal | crystallization which has the characteristics in any one of Claims 11-15, and another crystal phase or an amorphous phase, and the ratio of the said crystal | crystallization in a mixture is 20 weight% It is the above, The fluorescent substance in any one of Claims 1-15 characterized by the above-mentioned. 前記第二の蛍光体が、青色発光蛍光体であることを特徴とする請求項2〜16のいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 2, wherein the second phosphor is a blue light emitting phosphor. 前記第二の蛍光体の発光スペクトルのピークが440〜470nmの波長域にあり、半値幅が30〜60nmであることを特徴とする請求項2〜17のいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 2 to 17, wherein a peak of an emission spectrum of the second phosphor is in a wavelength region of 440 to 470 nm and a half width is 30 to 60 nm. 前記第二の蛍光体が、一般式Cax−y−zMg(POCl:Eu2+
(但し、xは4.95<x<5.50、yは0<y<1.50、zは0.02<z<0.20の範囲であり、y+zが0.02≦y+z≦1.7の範囲である)
で表される蛍光体であることを特徴とする請求項2〜18のいずれかに記載の発光装置。
The second phosphor has the general formula Ca x-y-z Mg y (PO 4) 3 Cl: Eu 2+ z
(However, x is 4.95 <x <5.50, y is 0 <y <1.50, z is in the range of 0.02 <z <0.20, and y + z is 0.02 ≦ y + z ≦ 1. .7)
The light-emitting device according to claim 2, wherein the light-emitting device is a phosphor represented by the formula:
前記発光素子の発光スペクトルのピークが350〜430nmの波長域にあることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein a peak of an emission spectrum of the light emitting element is in a wavelength region of 350 to 430 nm. 前記発光素子が半導体発光素子であることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の発光装置。 The light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting element is a semiconductor light-emitting element. 前記半導体発光素子がInGaN系のLED又はLDであることを特徴とする請求項21に記載の発光装置。 The light-emitting device according to claim 21, wherein the semiconductor light-emitting element is an InGaN-based LED or LD.
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