JP5598593B2 - 発光装置、波長変換部材、蛍光体組成物、及び蛍光体混合物 - Google Patents
発光装置、波長変換部材、蛍光体組成物、及び蛍光体混合物 Download PDFInfo
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Description
また、特許文献3では、光のピーク波長、光のピーク強度、及び順電圧のうち、任意の観点からLEDをビニングすることについて開示され、特にLED励起波長の変動に応じて色度を自己調整することができる「スマート」蛍光体組成物が開示される(特許文献3参照)。
本発明は、このような課題を解決するものであり、十分な演色性と発光効率を維持し、実用化に耐えうるビニング特性を有した発光装置を提供するものである。また、発光装置に適用した際に、実用化に耐えうるビニング特性を有する発光装置を提供することができる波長変換部材を形成し得る蛍光体組成物、及び該蛍光体組成物を成形してなる波長変換
部材に関するものである。
本発明の第一の発明は、発光装置に係る発明であり、その第一の実施態様は以下のとおりである。
青色半導体発光素子と波長変換部材を備えた発光装置であって、
該波長変換部材は、
下記一般式(Y1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が540nm以上570nm以下である蛍光体Yと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(Y1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
下記一般式(G1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gを含む、発光装置。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(G1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
前記波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率は、0.25以下であることが好ましい。
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y2)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G2)で示される蛍光体であり、
前記波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.23以下であることが好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(G2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、1.2≦c≦2.6、10.8≦e≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y3)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G3)で示される蛍光体であり、
前記波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.33以下であることが好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y3)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.
8≦e≦13.4)
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G3)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
下記算出式(Z)により合成された励起スペクトルの強度変化率が0.15以下であることが好ましい。
合成励起スペクトルは、各波長における励起スペクトル強度が、下記算出式(Z)で表される励起スペクトルで、
合成励起スペクトル強度=(蛍光体Yの励起スペクトル強度)×(蛍光体Yの重量分率)+(蛍光体Gの励起スペクトル強度)×(蛍光体Gの重量分率) ・・・(Z)
蛍光体Yの重量分率は、蛍光体Y/(蛍光体Y+蛍光体G)で表される。
蛍光体Gの励起スペクトル強度変化率及び重量分率も同様に表される。
各励起スペクトル強度変化率は、励起スペクトルの450nmにおける励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから470nmの範囲における合成励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
上述した発光装置は、前記蛍光体Yが、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも小さく、前記蛍光体Gが、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも大きいことが好ましい。
上述した発光装置は、さらに、下記一般式(B1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が500nm以上520nm以下である青緑色蛍光体を含むことが好ましい。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(B1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
上述した発光装置は、前記蛍光体Yと前記蛍光体Gの組成比が、10:90以上、90:10以下であることが好ましい。
青色半導体発光素子と波長変換部材を備えた発光装置であって、
該波長変換部材は、
下記一般式(G4)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gを含み、
該波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.33以下である、発光装置。
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G4)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材
の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記青色半導体発光素子の発光波長を445nmから455nmに連続的に変化させたときに発光装置から放射される光の色度変化Δu'v 'が、Δu'v '≦0.004を満たすことが好ましい。
ただし、Δu'v 'は、445nmから455nmにおける任意の波長inmにおける色度(u'i,v 'i)と、445nmから455nmにおける色度の平均値(u'ave,v'ave)の距離を表すものとする。
前記青色半導体発光素子の発光波長を435nmから470nmに連続的に変化させたときに発光装置から放射される光の色度変化Δu'v 'が、Δu'v '≦0.015を満たすことが好ましい。
ただし、Δu'v 'は、435nmから470nmにおける任意の波長inmにおける色度(u'i,v 'i)と、435nmから470nmにおける色度の平均値(u'ave,v'ave)の距離を表すものとする。
さらに赤色蛍光体を含むことが好ましく、前記赤色蛍光体は、発光ピーク波長が600nm以上640nm未満、かつ半値幅が2nm以上120nm以下である赤色蛍光体を、赤色蛍光体全量に対する組成重量比で30%以上含むことが好ましい。
また、前記発光ピーク波長が600nm以上640nm未満、かつ半値幅が2nm以上120nm以下である赤色蛍光体が、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu又はCa1−xAl1−xSi1+xN3−xOx:Euであることが好ましい。
また、赤色蛍光体として、発光ピーク波長が640nm以上670nm以下、かつ半値幅が2nm以上120nm以下である赤色蛍光体を含むことが好ましい。
また、これら発光装置を備えた照明装置も好ましい発明である。
下記一般式(Y1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が540nm以上570nm以下である蛍光体Yと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(Y1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
下記一般式(G1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(G1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
透明材料と、を含む、波長変換部材。
発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.25以下であることが好ましい。
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y2)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G2)で示される蛍光体であり、
前記波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.23以下であることが好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(G2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、1.2≦c≦2.6、10.8≦e≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y3)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G3)で示される蛍光体であり、
前記波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.33以下であることが好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y3)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G3)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
下記算出式(Z)により合成された励起スペクトルの強度変化率が0.15以下であることが好ましい。
合成励起スペクトルは、各波長における励起スペクトル強度が、下記算出式(Z)で表される励起スペクトルで、
合成励起スペクトル強度=(蛍光体Yの励起スペクトル強度)×(蛍光体Yの重量分率)+(蛍光体Gの励起スペクトル強度)×(蛍光体Gの重量分率) ・・・(Z)
蛍光体Yの重量分率は、蛍光体Y/(蛍光体Y+蛍光体G)で表される。
蛍光体Gの励起スペクトル強度変化率及び重量分率も同様に表される。
各励起スペクトル強度変化率は、励起スペクトルの450nmにおける励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから470nmの範囲における合成励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
上述した波長変換部材は、前記蛍光体Yは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強
度よりも小さく、前記蛍光体Gは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも大きいことが好ましい。
上述した波長変換部材は、さらに、下記一般式(B1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が500nm以上520nm以下である青緑色蛍光体を含むことが好ましい。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(B1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
上述した波長変換部材は、前記蛍光体Yと前記蛍光体Gの組成比が、10:90以上、90:10以下であることが好ましい。
下記一般式(G4)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gと、
透明材料と、を含む、波長変換部材であって、
該波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.33以下である、波長変換部材。
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G4)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
励起波長を445nmから455nmに連続的に変化させたときに波長変換部材から放射される光の色度変化Δu'v 'が、Δu'v '≦0.004を満たすことが好ましい。
ただし、Δu'v 'は、445nmから455nmにおける任意の波長inmにおける色度(u'i,v 'i)と、445nmから455nmにおける色度の平均値(u'ave,v'ave)の距離を表すものとする。
励起波長を435nmから470nmに連続的に変化させたときに波長変換部材から放射される光の色度変化Δu'v 'が、Δu'v '≦0.015を満たすことが好ましい。
ただし、Δu'v 'は、435nmから470nmにおける任意の波長inmにおける色度(u'i,v 'i)と、435nmから470nmにおける色度の平均値(u'ave,v'ave)の距離を表すものとする。
下記一般式(Y1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が540nm以上570nm以下である蛍光体Yと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(Y1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
下記一般式(G1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gと、
透明材料と、を含む、蛍光体組成物。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(G1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
前記蛍光体組成物を成形して波長変換部材とした際、該波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.25以下であることが好ましい。
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y2)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G2)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体組成物を成形して波長変換部材とした際、該波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.23以下であることが好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(G2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、1.2≦c≦2.6、10.8≦e≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y3)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G3)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体組成物を成形して波長変換部材とした際、該波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.33以下であることが好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y3)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G3)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
上述した蛍光体組成物は、前記蛍光体組成物を成形して波長変換部材とした際、該波長変換部材における前記蛍光体Yは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも小さく、該波長変換部材における前記蛍光体Gは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも大きいことが好ましい。
上述した蛍光体組成物は、さらに、下記一般式(B1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が500nm以上520nm以下である青緑色蛍光体を含むことが好ましい。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(B1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
上述した蛍光体組成物は、前記蛍光体Yと前記蛍光体Gの組成比が、10:90以上、90:10以下であることが好ましい。
下記一般式(G4)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gと、
透明材料と、を含む、蛍光体組成物であって、
該家抗体組成物を成形して波長変換部材とした際、該波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.33以下である、蛍光体組成物。
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G4)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
下記一般式(Y1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が540nm以上570nm以下である蛍光体Yと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(Y1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
下記一般式(G1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gを含む、蛍光体混合物。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(G1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.40以下であるであることが好ましい。
但し、該蛍光体混合物の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける蛍光体混合物の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y2)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G2)で示される蛍光体であり、
発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.30以下であることが好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(G2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、1.2≦c≦2.6、10.8≦e≦13.4)
但し、該蛍光体混合物の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y3)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G3)で示される蛍光体であり、
発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.25以下であることが好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y3)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G3)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、該蛍光体混合物の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
前記蛍光体Yは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも小さく、前記蛍光体Yは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも大きいことが好ましい。
さらに、下記一般式(B1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が500nm以上520nm以下である青緑色蛍光体を含むことが好ましい。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(B1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
前記蛍光体Yと前記蛍光体Gの組成比が、10:90以上、90:10以下であることが好ましい。
下記一般式(G4)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gを含む、蛍光体混合物であって、
該蛍光体混合物の発光波長540nmでの励起スペクトル変化率が、0.25以下である、蛍光体混合物。
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G4)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
また、第一の発明における第五の実施態様により、蛍光体Gの代表的な例であるLuAG蛍光体を単独で用いることで、蛍光体Yの代表的な例であるYAG蛍光体を単独で用いた場合と比較して、高い全光束を達成することができる。特に色温度4000K以上の高色温度領域においては、LuAG蛍光体は、YAG蛍光体を利用した場合と比較して高い全光束を維持したまま、高演色性を達成することができる。そのため、LuAG蛍光体以外の蛍光体の使用を控えることができる。
また、本発明の第二の発明により、上記のようなビニング特性に優れ、高い発光効率と演色性を有した発光装置を提供し得る波長変換部材を提供することができる。
また、本発明の第三、第四の発明により、上記のようなビニング特性に優れ、高い発光効率と演色性を有した発光装置を提供し得る蛍光体組成物、あるいは、蛍光体混合物を提供することができる。
以下、本明細書中の蛍光体の組成式において、各組成式の区切りは読点(、)で区切って表わす。また、カンマ(,)で区切って複数の元素を列記する場合には、列記された元素のうち一種又は二種以上を任意の組み合わせ及び組成で含有していてもよいことを示している。
青色半導体発光素子は、420nm以上475nm以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子である。青色半導体発光素子は、430nm以上465nm以下に発光ピークを有する光を放出することが好ましく、445nm以上455nm以下に発光ピークを有する光を放出することも好ましい。
また青色半導体発光素子は、半値幅が5nm以上30nm以下であることが、発光効率の点から好ましい。
青色半導体発光素子は、窒素ガリウム系、酸化亜鉛系または炭化ケイ素系の半導体で形成されたpn接合形の発光部を有する発光ダイオード素子であることが好ましい。
下記一般式(Y1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が540nm以上570nm以下である蛍光体Yと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(Y1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
下記一般式(G1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gと、を含む。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(G1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
蛍光体Yの代表例としては、YAG蛍光体と称される以下の一般式(l)で表される蛍光体があげられるが、これらに限られるものではない。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(l)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
蛍光体Gの代表例としては、GYAG蛍光体と称される以下の一般式(m1)で表される蛍光体や、LuAG蛍光体と称される以下の一般式(m2)で表される蛍光体があげられるが、これらに限られるものではない。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(m1)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、1.2≦c≦2.6、10.8≦e≦13.4)
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(m2)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
このようなビニング特性に優れた発光装置は、上記一般式(Y1)で表わされる蛍光体Y及び上記一般式(G1)で表わされる蛍光体Gを併用することで達成することができる。
このことについて、蛍光体Yの代表例であるYAG蛍光体、および、蛍光体Gの代表例であるGYAG蛍光体を併用した場合について、図1を用いて説明する。
図1から理解できるように、一般式(Y1)で表わされるYAGは、445nmから455nmまでの励起波長においては、励起波長が増加すると共にその発光強度が大きくなっている。
一方、一般式(G1)で表わされるGYAGは、445nmから455nmまでの励起波長においては、励起波長が増加すると共にその発光強度が小さくなっている。
このことから、一般式(Y1)で表わされる蛍光体Yと一般式(G1)で表わされる蛍光体Gを併用することで、第一の発明における第一の実施態様に係る発光装置のビニング特性を優れたものとすることが可能となる。
上記波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから465nmの範囲における励起
スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。なお、励起スペクトル強度変化率は、発光波長540nmでの強度を用いて算出される。
励起スペクトル強度が大きく変化することで、励起波長が変化した場合に当該蛍光体が発する蛍光強度が大きく変化し、発光装置が出射する光の色度にズレが生じる。本実施態様においては、波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率を0.25以下とすることで、波長変換部材から放出される光の色度のズレを抑制した。
波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率は、0.24以下とすることが好ましく、0.23以下とすることがより好ましい。
また、励起スペクトル強度変化率は0.03以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。励起スペクトル強度変化率が0.03以下であると、励起波長が変化した場合の発光スペクトル強度は同一となるが、明所視感度が異なるため実質的には、輝度や色度が変化する場合がある。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y2)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G2)で示される蛍光体であり、
前記波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.23以下であることも好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(G2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、1.2≦c≦2.6、10.8≦e≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率は、0.21以下とすることが好ましく、0.20以下とすることがより好ましい。
また、励起スペクトル強度変化率は0.03以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。
また、蛍光体がYAG蛍光体である場合、半値幅が100nm以上130nm以下であることが、演色性の観点から好ましい。また、蛍光体GがGYAG蛍光体である場合、半値幅が105nm以上120nm以下であることが、演色性の観点から好ましい。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y3)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G3)で示される蛍光体であり、
前記波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.33以下であることも好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y3)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G3)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率は、0.30以下とすることが好ましく、0.28以下とすることがより好ましい。
また、励起スペクトル強度変化率は0.03以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。
また、蛍光体がYAG蛍光体である場合、半値幅が100nm以上130nm以下であることが、演色性の観点から好ましい。また、蛍光体GがLuAG蛍光体である場合、半値幅が30nm以上120nm以下であることが、演色性の観点から好ましい。
下記算出式(Z)により合成された励起スペクトルの強度変化率が0.15以下であることが好ましい。
合成励起スペクトルは、各波長における励起スペクトル強度が、下記算出式(Z)で表される励起スペクトルで、
合成励起スペクトル強度=(蛍光体Yの励起スペクトル強度)×(蛍光体Yの重量分率)+(蛍光体Gの励起スペクトル強度)×(蛍光体Gの重量分率) ・・・(Z)
蛍光体Yの重量分率は、蛍光体Y/(蛍光体Y+蛍光体G)で表される。
蛍光体Gの励起スペクトル強度変化率及び重量分率も同様に表される。
各励起スペクトル強度変化率は、励起スペクトルの450nmにおける励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから470nmの範囲における合成励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
用いる蛍光体Yおよび/または蛍光体Gは、上記いずれの実施態様においても、合成励起スペクトル強度が0.15以下であれば、それぞれ単独の励起スペクトル強度変化率に制限はなく、蛍光体Yおよび/または蛍光体Gの合成励起スペクトル強度が単独で0.15以下であっても良い。
また、励起スペクトル強度変化率は0.02以上であることが好ましく、0.04以上であることがより好ましい。
前記蛍光体Yは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおけ
る励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも小さく、
前記蛍光体Gは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも大きいことが好ましい。
この条件を満たすことによって、励起波長が430nmから470nmへと変化した際に、励起波長以外の発光スペクトルが、蛍光体Gの寄与度が高い発光色から蛍光体Yの寄与度が高い発光色へと変化し、励起波長を含む実質的な発光色が励起波長に依存することなく常に一定とすることができる。
下記一般式(B1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が500nm以上520nm以下である青緑色蛍光体を含むことが好ましい。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(B1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
上記450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が500nm以上520nm以下である青緑色蛍光体としては、例えば、下記一般式(B2)で示されるような、LuAG蛍光体のAlの一部をGaで置換することにより発光波長を500nm以上520nm以下へと調整した青緑色蛍光体が挙げられる(以下GLuAGと記載する場合がある)。
LufCegGahAliOj ・・・(B2)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦4.0、10.8≦j≦13.4)
該青緑色蛍光体を含むことによって、蛍光体Gと蛍光体Yでは再現できない500〜520nmの波長領域の発光強度を、励起波長変化に応じて調整可能となり、より良好なビニング特性が達成できる。
蛍光体Yと蛍光体Gの組成比は、通常10:90以上、90:10以下であり、好ましくは12:88以上、88:12以下であり、さらに好ましくは15:85以上、85:15以下である。
この条件を満たすことによって、励起波長が変化した際の、励起光以外の発光スペクトルにおいて有意に形状を調整できる。上記範囲外だと調整可能な発光スペクトル形状が限定的で、ビニング特性が向上しない場合があり好ましくない。
下記一般式(G4)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gを含み、
該波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.33以下である。
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G4)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
また、励起スペクトル強度変化率は0.03以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。
ただし、Δu’v ’は、445nmから455nmにおける任意の波長inmにおける色度(u’i,v ’i)と、445nmから455nmにおける色度の平均値(u’ave,v ’ave)の距離を表すものとする。
また、青色半導体発光素子の発光波長を435nmから470nmに連続的に変化させたときに発光装置から放射される光の色度変化Δu’v ’が、Δu’v ’≦0.015を満たすことが好ましい。また、Δu’v ’≦0.012を満たすことがより好ましい。
ただし、Δu’v ’は、435nmから470nmおける任意の波長inmにおける色度(u’i,v ’i)と、435nmから470nmにおける色度の平均値(u’ave,v ’ave)の距離を表すものとする。
なお、発光装置が発する光の色度の平均値を測定する際に、波長を変化させる間隔は、一定であってもランダムであっても良い。
体積基準のメディアン径D50vが0.1μm以上のものが好ましく、1μm以上のものがより好ましく使用できる。また、30μm以下のものが好ましく、20μm以下のものがより好ましく使用できる。ここで体積基準のメディアン径D50vとは、レーザー回折・散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いて、試料を測定し、粒度分布(累積分布)を求めたときの体積基準の相対粒子量が50%になる粒子径と定義される。測定方法としては例えば、超純水中に蛍光体を入れ、超音波分散器((株)カイジョ製)を用いて周波数を19KHz、超音波の強さを5Wとし、25秒間試料を超音波で分散させた後に、フローセルを用いて透過率88%から92%の範囲に調整し、凝集していないことを確認した上で、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所 LA−300)により、粒径範囲0.1μm〜600μmにて測定する方法が挙げられる。また、上述の方法では蛍光体粒子が凝集してしまう場合には、分散剤をもちいてもよく、例としてはタモール(BASF社製)などを0.0003重量%含む水溶液中に蛍光体を入れ、上述の方法と同様に超音波で分散させた上で測定してもよい。
ない。
第一の赤色蛍光体としては、その励起光波長が445nmから455nmに変化したときの励起スペクトルの強度変化が、455nmの励起光による励起スペクトルの5.0%以下であることが好ましく、3.0%以下であることがより好ましく、1.0%以下であることが更に好ましい。このような赤色蛍光体を用いることで、発光装置が有するビニング特性を十分なものとした上で、さらに演色性を向上させることが可能となる。なお、下限値は特段限定されず、0%以上である。
このような要件を満たす赤色蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、Ca1−xAl1−xSi1+xN3−xOx:Eu、K2SiF:Mn4+、Euy(Sr,Ca,Ba)1−y:Al1+xSi4−xOxN7−x(但し、0≦x<4、0≦y<0.2)などが挙げられ、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu又はCa1−xAl1−xSi1+xN3−xOx:Euであることが好ましい。
また、発光ピーク波長が600nm以上640nm未満、かつ半値幅が2nm以上120nm以下である第一の赤色蛍光体は、赤色蛍光体全量に対する組成重量比で30%以上含むことが好ましく、40%以上含むことがさらに好ましく、50%以上含むことが特に好ましい。また、95%以下であることが好ましく、90%以下であることがさらに好ましく、85%以下であることが特に好ましい。
第一の赤色蛍光体に加えて第二の赤色蛍光体を更に含むことで、蛍光体Xおよび蛍光体Yと合わせて、少なくとも4種類の蛍光体を含むこととなる。このように4種類の蛍光体を含む発光装置は、赤色蛍光体の添加による良好な演色性に加えて、高い変換効率を達成できる発光装置となるために選択し得る蛍光体の種類・量についての自由度が増加する。このことは、後述するシミュレーションの結果により説明される。
また、発光ピーク波長が640nm以上670nm以下、かつ半値幅が2nm以上120nm以下である赤色蛍光体が好ましい。このような蛍光体としては、CaAlSiN3:Eu蛍光体、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+蛍光体などが挙げられ、CaAlSiN3:Eu蛍光体であることが好ましい。
第二の赤色蛍光体を含有させる場合には、本発明の効果を阻害しない限りその含有量は特段限定されないが、赤色蛍光体の総量に対しする組成重量比で0.0%以上、50.0
%以下であることが好ましい。
また、第二の赤色蛍光体を含有させる場合には、第一の赤色蛍光体と混合した場合に、その励起光波長が445nmから455nmに変化したときのその赤色蛍光体混合物の励起スペクトルの強度変化が、455nmの励起光による励起スペクトルの5.0%以下であることが好ましく、3.0%以下であることがより好ましく、1.0%以下であることが更に好ましい。
以下に、ポリカーボネート樹脂について詳細に説明する。
ス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)(4−プロペニルフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ナフチルメタン、1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−ナフチルエタン、1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ノナン、10−ビス(4−ヒドロキシフェニル)デカン、1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ドデカン等のビス(ヒドロキシアリール)アルカン類;1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−ジメチルシクロヘキサン、1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,4−ジメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,5−ジメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−プロピル−5−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−tert−ブチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−tert−ブチル−シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−フェニルシクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン等のビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類;9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン等のカルド構造含有ビスフェノール類;4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルフィド等のジヒドロキシジアリールスルフィド類;4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホキシド等のジヒドロキシジアリールスルホキシド類;4,4'−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4'−ジヒドロキシ−3,3'−ジメチルジフェニルスルホン等のジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。
レングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、スピログリコール等のグリコール類;1,2−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジエタノール、1,3−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、2,3−ビス(ヒドロキシメチル)ナフタレン、1,6−ビス(ヒドロキシエトキシ)ナフタレン、4,4'−ビフェニルジメタノール、4,4'−ビフェニルジエタノール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ビフェニル、ビスフェノールAビス(2−ヒドロキシエチル)エーテル、ビスフェノールSビス(2−ヒドロキシエチル)エーテル等のアラルキルジオール類;1,2−エポキシエタン(即ち、エチレンオキシド)、1,2−エポキシプロパン(即ち、プロピレンオキシド)、1,2−エポキシシクロペンタン、1,2−エポキシシクロヘキサン、1,4−エポキシシクロヘキサン、1−メチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、2,3−エポキシノルボルナン、1,3−エポキシプロパン等の環状エーテル類が挙げられ、これらは1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
界面重合法では、反応に不活性な有機溶媒及びアルカリ水溶液の存在下で、通常pHを9以上に保ち、ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体(好ましくは、ホスゲン)とを反応させた後、重合触媒の存在下で界面重合を行うことによってポリカーボネート樹脂を得る。なお、反応系には、必要に応じて分子量調整剤(末端停止剤)を存在させるようにしてもよく、ジヒドロキシ化合物の酸化防止のために酸化防止剤を存在させるようにしてもよい。
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。なお、有機溶媒は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
溶融エステル交換法では、例えば、炭酸ジエステルとジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応を行う。
キノン構造を有するモノマー、オリゴマーまたはポリマーとの共重合体;光学的性質を改良するためにポリスチレン等のオレフィン系構造を有するオリゴマーまたはポリマーとの共重合体;耐薬品性を向上させる目的でポリエステル樹脂オリゴマーまたはポリマーとの共重合体等の、ポリカーボネート樹脂を主体とする共重合体として構成してもよい。他の熱可塑性樹脂と組み合わせて用いる場合は、樹脂成分中のポリカーボネート樹脂の割合が50重量%以上であることが好ましく、60重量%以上であることがより好ましく、70重量%以上であることがさらに好ましい。
モノフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリステアリルホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト等の有機ホスファイトが好ましい。
テトラリアコンタン酸、モンタン酸、アジピン酸、アゼライン酸などが挙げられる。
難燃剤及び難燃助剤は併用することも可能であり、また、複数を組み合わせて使用することもできる。中でも好ましいのは、リン系難燃剤、有機酸金属塩系難燃剤、フッ素樹脂系
難燃助剤である。
リン系難燃剤としては芳香族リン酸エステルやリン原子と窒素原子の結合を主鎖に有するフェノキシホスファゼン、アミノホスファゼン等のホスファゼン化合物が挙げられる。
有機酸金属塩系難燃剤としては、有機スルホン酸金属塩が好ましく含フッ素の有機スルホン酸金属塩が特に好ましく、具体的にはパーフルオロブタンスルホン酸カリウム等を例示できる。
フッ素系難燃助剤としては、フルオロオレフィン樹脂が好ましく、フィブリル構造を有するテトラフルオロエチレン樹脂が例示できる。フッ素系難燃助剤はパウダー状でもディスパージョン状でも、フッ素樹脂を別の樹脂で被覆したパウダー状でも何れの形態であってもよい。
第一の発明における第一乃至第五の実施態様に用いられるシリコーン樹脂としては、特に制限はないが、可視光において吸収が少なければ少ないほど光の損失が少なくなり好ましい。また、液状シリコーン樹脂などが蛍光体との混合および波長変換部材への加工性という点で好ましい。特に液状シリコーン樹脂においては、ヒドロシリル化反応によって硬化する付加硬化タイプを用いることが、硬化時に副生成物が発生せず、金型内の圧力が異常に高くなることがないなどの問題がなく、成形品にヒケや気泡が生じにくい、さらには、硬化速度が速いため、成形サイクルを短くすることができるという点から特に好ましい。
付加硬化タイプの液状シリコーン樹脂は、ヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサン(第1成分)、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン(第2成分)および硬化触媒を含有する。
ムドシリカを添加することができる。
フュームドシリカは50m2/g以上という大きな比表面積を有する超微粒子であり、市販されているものとしては、日本アエロジル(株)のアエロジル(登録商標)、旭化成ワッカーシリコーン(株)のWACKER HDK(登録商標)などが挙げられる。チキソトロピー性の付与は、蛍光体の沈降により原料組成物の組成が不均一化するのを防止するうえで有効である。
特に、トリメチルシリル基、ジメチルシリル基、ジメチルシリコーン鎖などで表面修飾した疎水性フュームドシリカを用いると、過度な増粘を引き起こすことなく、原料組成物にチキシトロピー性を付与できる。換言すれば、射出成形に適した高い流動性と、蛍光体の沈降防止効果の両方を備えた原料組成物を得ることができる。
フュームドシリカの添加量に特に制限はないが、シリコーン樹脂100重量部に対して通常0.1重量部以上、好ましくは0.5重量部以上、特に好ましくは1重量部以上であり、通常20重量部以下、好ましく18重量部以下、特に好ましくは15重量部以下である。0.1重量部より少ないと、射出成形に適した高い流動性と、蛍光体の沈降防止効果を十分に得られず、好ましくなく、20重量部より多いと、粘度高く射出成形時に十分な流動性が得られず好ましくない。
その他、原料組成物には必要に応じて、硬化速度制御剤、老化防止剤、ラジカル禁止剤、紫外線吸収剤、接着性改良剤、難燃剤、界面活性剤、保存安定性改良剤、オゾン劣化防止剤、光安定剤、可塑剤、カップリング剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、離型剤などの添加物を加えることができる。
拡散材を含有する場合は、無機系光拡散材、有機系光拡散材又は気泡を含有することが好ましい。
これらの無機系光拡散材は、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、メチルハイドロジェンポリシロキサン、脂肪酸含有炭化水素化合物等の各種表面処理剤で処理されたものであっても良く、表面を不活性な無機化合物で被覆されたものでもよい。
また、拡散材としては、その長径Lと短径Dとの比L/Dが200以下であることが好ましい。このような範囲の拡散材を用いることで、成形体の変色が抑えられ、また、容器を傷つけることなく不純物が混じらない。L/Dは50以下であることがより好ましい。
また拡散材により波長変換部材の透過率を調整する際には、例えば、平均粒子径が小さい拡散材を添加する、透明材料との屈折率差が大きい拡散材を添加する、あるいは、拡散材の添加量を増やすことにより波長変換部材の透過率を下げることによる調整ができる。拡散材の平均粒子径は通常100μm以下で、好ましくは0.1〜30μmであり、より好ましくは0.1〜15μm、更に好ましくは1〜5μmである。
Dnが1.0以上であることが好ましい。一方で、Dv/Dnが5以下であることが好ましい。Dv/Dnが大きすぎる場合には重量が大きく異なる拡散材が存在することになり、波長変換部材中において拡散材の分散が不均一となる傾向がある。
部以上、より好ましくは0.5重量部以上であり、また、通常10.0重量部以下、好ましくは7.0重量部以下、より好ましくは3.0重量部以下である。拡散材の含有量が少なすぎると拡散効果が不十分となり、多すぎると機械的特定が低下する場合があり好ましくない。
下記一般式(Y1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が540nm以上570nm以下である蛍光体Yと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(Y1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
下記一般式(G1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(G1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
透明材料と、を含む、波長変換部材である。
第二の発明おける第一乃至第五の実施態様に係る波長変換部材は、励起光を一部または全部吸収し、他の波長へと変換することができる部材である。波長変換部材の構成については、それぞれ、第一の発明における第一乃至第五の実施態様の説明が適用される。
波長変形部材の成形方法は特段限定されず、要求される仕様に従い、公知の方法により成形すれば良い。例えば、シート・フィルムなどの押出成形、異型押出成形、真空成形、射出成形、ブロー成形、インジェクションブロー成形、回転成形、発泡成形などが挙げられる。中でも、射出成形法を採用することが好ましい。さらに、必要に応じてその成形体を更に溶着、接着、切削など加工することもできる。また、拡散材が気泡の場合は、発泡剤配合、窒素ガス注入、超臨界ガス注入などの手法により部材内に気泡を構成させればよい。
下記一般式(Y1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が540nm以上570nm以下である蛍光体Yと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(Y1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
下記一般式(G1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(G1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
透明材料と、を含む蛍光体組成物である。
下記一般式(Y1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が540nm以上570nm以下である蛍光体Yと、
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(Y1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
下記一般式(G1)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gを含む蛍光体混合物である。
(Y,Ce,Tb,Lu)x(Ga,Sc,Al)yOz ・・・(G1)
(x=3、4.5≦y≦5.5、10.8≦z≦13.4)
蛍光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が、0.40以下であることが好ましい。
上記蛍光体混合物の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける蛍光体混合物の励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。なお、励起スペクトル強度変化率は、発光波長540nmでの強度を用いて算出される。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y2)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G2)で示される蛍光体であり、
発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.30以下であることも好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(G2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、1.2≦c≦2.6、10.8≦e≦13.4)
上記蛍光体混合物の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。なお、励起スペクトル強度変化率は、発光波長540nmでの強度を用いて算出される。
波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率は、0.28以下とすることが好ましく、0.25以下とすることがより好ましい。この範囲とすることにより励起波長変化に応じた発光スペクトルの急激な変化が抑えられ、良好なビニング特性が得られる。
また、励起スペクトル強度は0.03以上であることが望ましく、0.05以上であることがより好ましい。
前記蛍光体Yが、下記一般式(Y3)で示される蛍光体であり、
前記蛍光体Gが、下記一般式(G3)で示される蛍光体であり、
発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.25以下であることも好ましい。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y3)
(a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦0.2、10.8≦e≦13.4)
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G3)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
上記蛍光体混合物の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。なお、励起スペクトル強度変化率は、発光波長540nmでの強度を用いて算出される。
波長変換部材の発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率は、0.23以下とすることが好ましく、0.20以下とすることがより好ましい。この範囲とすることにより励起波長変化に応じた発光スペクトルの急激な変化が抑えられ、良好なビニング特性が得られる。
また、励起スペクトル強度変化率は0.03以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。
下記一般式(G4)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gを含む、蛍光体混合物であって、
該蛍光体混合物の発光波長540nmでの励起スペクトル変化率が0.25以下である、蛍光体混合物である。
Luf(Ce,Tb,Y)g(Ga,Sc)hAliOj ・・・(G4)
(f+g=3、0≦g≦0.2、4.5≦h+i≦5.5、0≦i≦0.2、10.8≦j≦13.4)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。
また、励起スペクトル強度変化率は0.03以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。
半導体発光装置10は、その構成部材として、少なくとも青色半導体発光素子1と波長変換部材3を有する。青色半導体発光素子1は、波長変換部材3に含有される蛍光体を励起するための励起光を発する。
青色半導体発光素子1は、通常ピーク波長が425nm〜475nmの励起光を発し、好ましくはピーク波長が430nm〜465nmの励起光を発する。青色半導体発光素子1の数は、装置が必要とする励起光の強さにより適宜設定することが可能である。
青色半導体発光素子1の代わりに、紫色半導体発光素子を用いることもできる。紫色半導体発光素子は、通常ピーク波長が390nm〜425nmの励起光を発し、好ましくはピーク波長が395〜415nmの励起光を発する。
例えば図3では、配線基板2と波長変換部材3が、枠体4を介して配置される。枠体4は、光に指向性を持たせるために、テーパ状になっていてもよい。また、枠体4は反射材であってもよい。
とは異なる波長の出射光を放射する。波長変換部材3は、透明材料、及び蛍光体Gを含有し、好ましくは更に蛍光体Yを含有する。蛍光体が分散される樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。
発光装置10は、一般照明装置に備えられ、白色光を発光する一般照明装置として用いられることが好ましい。このような用途に適用される場合、発光装置10は、発光装置から放射される光が、光色の黒体輻射軌跡からの偏差duvが−0.0200〜0.0200であり、かつ色温度が1800K以上、7000K以下であることが好ましく、5000K以下であることがより好ましい。
特に、色温度が2500K以上、3500K以下の温白色を発する発光装置において、優れたビニング特性を発揮する。
また、第一の発明における第一乃至第五の実施態様に係る発光装置は、高い演色性を有する光を出射する。第一の発明における第一乃至第五の実施態様の発光装置は、平均演色評価数Raが80以上であることが好ましく、82以上であることがより好ましく、85以上であることが更に好ましい。
また、発光装置10は、画像表示装置に備えられ、白色光を発光する画像表示装置として用いられることができる。このような用途に適用される場合、発光装置10は、発光装置から放射される光が、光色の黒体輻射軌跡からの偏差duvが−0.0200〜0.0200であり、かつ色温度が5000K以上、20000K以下であることが好ましく、15000K以下であることがより好ましい。
<1−1−1.演色性と発光効率のシミュレーション1>
図4、表3は、本発明者らが行った一般式(m1)で示される蛍光体を用いた場合のシミュレーション結果であり、蛍光体の種類によって、発光装置が出射する光の演色性と発光効率がどのように変化するかを表している。
シミュレーションでは、ピーク波長453nmのチップを励起源として用い、YAG、GYAG、SCASN、CASN(それぞれ、後述する実験例で使用する蛍光体の発光スペクトル等の実測データを使用した。)の4種類の蛍光体のうち、3種類の蛍光体を用いて波長変換部材を構成した。そして、各蛍光体の含有比率を、波長変換部材からの発光色が2700Kとなるように調整することで、演色性と発光効率の関係がどのように変化するかをシミュレートした。
3種類を用いてシミュレートした場合を示し、発光装置が発する光の演色性(CRI)と光の光束(Lumen)の関係がトレードオフの関係となることを示す。右側に位置する直線は、蛍光体としてYAG、GYAG及びSCASNの3種類を用いた場合、上側に位置する直線は、蛍光体としてGYAG、SCASN及びCASNの3種類を用いた場合、下側に位置する直線は、蛍光体としてYAG、SCASN、CASNの3種類を用いた場合について、それぞれシミュレートした結果を示しており、いずれも発光装置が発する光の演色性(CRI)と光の光束(Lumen)の関係が、トレードオフの関係となる。
このように、YAG及びGYAGを含む本実施態様に係る発光装置は、良好なビニング特性に加え、高い演色性と変換効率を両立させることができる発光装置であることが理解できる。
加えて、本実施態様の好ましい実施態様に係る発光装置である、4種類の蛍光体を用いた発光装置の場合には、これらの4つの直線で囲まれた範囲内において、発光装置が発する光の演色性(CRI)と光の光束(Lumen)の関係を任意に設定することが可能となる。そのため、本実施態様の好ましい実施態様においては、ビニング特性を有し、かつ演色性と変換効率を両立させた発光装置を作製するための蛍光体選択の自由度が向上する。
図5、表4は、本発明者らが行った一般式(m2)で示される蛍光体を用いた場合のシミュレーション結果であり、蛍光体の種類によって、発光装置が出射する光の演色性と発光効率がどのように変化するかを表している。
シミュレーションでは、ピーク波長453nmのチップを励起源として用い、YAG、LuAG、SCASN、CASN(それぞれ、後述する実験例で使用する蛍光体の発光スペクトル等の実測データを使用した。)の4種類の蛍光体を用いて波長変換部材を構成した。そして、各蛍光体の含有比率を、波長変換部材からの発光色が2700Kとなるように調整することで、演色性と発光効率の関係がどのように変化するかをシミュレートした。
このように、YAG及びLuAGを含む本発明の実施態様に係る発光装置は、良好なビニング特性に加え、高い演色性と変換効率を両立させることができる発光装置であること
が理解できる。
加えて、本発明の好ましい実施態様に係る発光装置である、4種類の蛍光体を用いた発光装置の場合には、これらの4つの直線で囲まれた範囲内において、発光装置が発する光の演色性(CRI)と光の光束(Lumen)の関係を任意に設定することが可能となる。そのため、本発明の好ましい実施態様においては、ビニング特性を有し、かつ演色性と変換効率を両立させた発光装置を作製するための蛍光体選択の自由度が向上する。
<1−2−1.蛍光体GYAG1〜4の合成>
次に、一般式(m1)で表される蛍光体のうち、YaCebGacAldOe・・・(m3)で表わされる蛍光体について、cの値を変化させることで励起スペクトルがどのように変化するかを測定するために、後述する表6−1に示す5種類の蛍光体(YAG、GYAG1、GYAG2、GYAG3、GYAG4)を合成した。なお、a=2.94、b=0.06、c+d=5、e=12である。合成法は、Huhらの方法(Bull. Korean Chem. Soc. 2002, Vol.23, No.1, p.1435-1438)に従った。
蛍光体の各原料の仕込み組成が、Lu2.91Ce0.09Al5.0O12となるように、Lu2O3を409.57g、Al2O3を180.33g、CeO2を10.96g及びフラックスであるBaF2を27.6gそれぞれ秤量し十分に攪拌混合を行った後、アルミナ坩堝に密充填した。これを温度調節器つき抵抗加熱式電気炉内に置き、水素含有窒素雰囲気下で1500℃まで加熱した後、室温まで放冷し、篩処理、塩酸洗処理により上記蛍光体LuAG1(平均粒径12μm)を得た。
蛍光体の各原料の仕込み組成が、Lu2.85Ce0.15Al5.0O12となるように、Lu2O3を401.12g、Al2O3を180.33g、CeO2を18.27g及びフラックスであるBaF2を27.6gそれぞれ秤量し十分に攪拌混合を行った後、アルミナ坩堝に密充填した。これを温度調節器つき抵抗加熱式電気炉内に置き、水素含有窒素雰囲気下で1500℃まで加熱した後、室温まで放冷し、篩処理、塩酸洗処理により上記蛍光体LuAG2(平均粒径9μm)を得た。
特開2006−265542に記載されている製法で、YAG蛍光体およびGLuAG蛍光体を、特開2008−7751号公報に記載されている製法で、SCASN蛍光体を、特開2006−008721号公報に記載されている製法で、CASN蛍光体を得た。
上記方法により合成した蛍光体の粒径および発光ピーク波長を表5に示す。なお、GYAG蛍光体についてはGYAG1のみ、LuAG蛍光体についてはLuAG1のみを示す。
上記の通り合成されたYAG蛍光体およびGYAG1〜4蛍光体の5種類の蛍光体について、発光スペクトルのピーク波長及び色度座標を測定した。その結果を表6−1に示す。
そのため、本発明の一般式(m3)で表わされるGYAGは、cの値が1.2以上2.6以下の場合に、優れたビニング特性を有する発光装置を提供することが可能となる。また、好ましくはcの値が2.4以下、さらに好ましくは1.8以下である。
上記の通り合成された5種類の蛍光体について、発光スペクトルのピーク波長及び色度座標を測定した(表6−2)。また、励起光を440nmから460nmに変化させた際の蛍光体の規格化励起スペクトルを測定・算出した。なお、各蛍光体の450nmの励起光にて励起した際の規格化励起スペクトルの強度を1として、相対強度を求めた。結果を図6−2に示す。
次に、蛍光体YAGおよびLuAG1〜2について、波長範囲を430nmから465nmとしたこと以外は上記と同様にして、励起スペクトルの強度変化を算出した。各蛍光体における励起強度変化曲線を図7に示す。さらに図7には、YAG、及びLuAG1の各波長における励起スペクトル強度を50:50加重平均で算出した合成励起スペクトル強度変化を示す。
ここで、各蛍光体の、430nmから465nmの範囲におけるスペクトル強度変化率を求め、表7−1にまとめた。スペクトル強度変化率は、励起波長450nmにおける励起スペクトル強度を1.0とし、430nmから465nmの範囲におけるスペクトル強度の最大値−最小値で算出した。
一方、一般式(m2)で表わされるLuAG1及びLuAG2は、450nm付近にピ
ークがあり、山型の励起スペクトル強度を示す。また、それぞれの励起スペクトル強度変化率は、10.2%、及び8.6%である。
さらに、一般式(l)で表わされるYAGと一般式(m2)で表わされるLuAG1の50:50加重平均で算出した合成励起スペクトルのスペクトル強度変化率は、11.1%である。
このように、一般式(X)で表わされる緑色蛍光体を含有することで、あるいは一般式(X)で表される黄色蛍光体と緑色蛍光体とをある所望の割合で併用することで、合成励起スペクトル強度変化率を12%以下に調整することができる。
更に蛍光体Yを含有させる場合には、励起スペクトル強度変化率が共に12%以下である蛍光体Y及び蛍光体Gを使用することが好ましい。乃至は、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値が450nm以上にある蛍光体Yと、430nmから465nmの範囲における励起スペクトル強度の最小値が450nm以上にある蛍光体Gとを用いることが好ましい。
次に、蛍光体YAG、GYAG1およびLuAG1について、波長範囲を430nmから470nmとしたこと以外は上記と同様にして、励起スペクトルの強度変化を算出した。各蛍光体における励起強度変化曲線を図8に示す。
ここで、各蛍光体の、430nmから470nmの範囲におけるスペクトル強度変化率を求め、表7−2にまとめた。スペクトル強度変化率は、励起波長450nmにおける励起スペクトル強度を1.0とし、430nmから470nmの範囲におけるスペクトル強度の最大値−最小値で算出した。
ここで、スペクトル強度変化率は、励起波長450nmにおける励起スペクトル強度を1.0とし、430nmから470nmの範囲におけるスペクトル強度の最大値−最小値で算出した。
合成励起スペクトル強度変化率を15%以下に調整するためには、例えば、励起スペクトル強度変化率が15%以下である蛍光体Gを用いることでよい。
更に蛍光体Yを含有させる場合には、励起スペクトル強度変化率が共に15%以下である蛍光体Y及び蛍光体Gを使用することが好ましい。乃至は、430nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値が450nm以上にある蛍光体Yと、430nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最小値が450nm以上にある蛍光体Gとを用いることが好ましい。
表9に示す蛍光体混合例1〜11に記載した重量比で、各蛍光体を総量10gとなるように秤量して混合した。
料を総重量10gとなるように秤量し、EME社製真空脱泡混練機V-mini300を用いて室温下、1200rpmで3分間脱泡混練し、蛍光体含有シリコーン樹脂組成物を得た。
樹脂Bを用いている実験例4〜8については、表10に示す重量比で、各材料を総重量50gとなるように秤量し、東洋精機社製ラボプラストミル10C100、ミキサータイプ(R60)を用いて260℃、100rpmで5分間溶融混練し、それぞれ蛍光体含有ポリカーボネート樹脂組成物を得た。
さらに、得られた円板試験片に対して、LEDチップ(ピーク波長450nm)から発光させた青色光を照射することで白色光を得ることができる発光装置を作製した。その装置から発光スペクトルをSphereOptics社製20inch積分球およびOceanOptics社製分光器USB2000を用いて観測し、色度、光束(lumen)、Raを計測した。測定結果を表17に示す。
次に、実験例1〜12で作製した発光装置について、励起光源をキセノン分光光源に変更し、励起波長を445nm〜455nmまで変化させた際の、色度の変化Δu’v ’
を測定した。分光光源はスペクトラコープ社製を用い、ラブスフェア社製20inch積分球(LMS−200)及びCarl Zeiss社製分光器(Solid LambdaUV−Vis)によって色度の変化を観測した。励起波長が445nm、448nm、450nm、452nm、454nm、455nmの場合における色度をそれぞれ測定し、その平均値(u’ave,v’ave)を計算し、平均値との距離を測定した。
結果を表18および図10−1〜10−3に示す。
結果を表19、20、および図11−1〜11−2に示す。
実験例13〜22として、蛍光体混合例1〜7および9〜11に記載した重量比で、各蛍光体を総量1gとなるように秤量して混合した。得られた混合粉(蛍光体のみからなる混合物であって、透明材料を含まない。)をそれぞれ日立分光蛍光光度計F−4500を用いて発光波長540nmでの励起スペクトル強度測定を430nmから470nmの範囲で行い、励起スペクトル強度変化率を算出した。得られた励起スペクトル強度を図12−1〜12−3及び表21に示した。また表22には、各実験例において、該スペクトルより算出した430nmから470nmの範囲、435nmから470nmの範囲、及び、435nmから465nmの範囲における、励起スペクトル強度変化率をそれぞれ示した。
本実施態様における実施例は、上述した第一の実施態様における実施例の説明が適用される。
<3−1.演色性と発光効率のシミュレーション>
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−1−1.演色性と発光効率のシミュレーション1>の説明が適用される。
本実施態様における蛍光体の合成については、上述した第一の実施態様における<1−2−1.蛍光体GYAG1〜4の合成>、<1−2−4.YAG蛍光体、GLuAG蛍光体、SCASN蛍光体、CASN蛍光体の合成>の説明が適用される。
また、蛍光体の粒径および発光ピーク波長については、上述した第一の実施態様における<1−2−5.蛍光体の粒径および発光ピーク波長>に記載したGYAG1、GLuAG、YAG、SCASN、CASNの説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−3−1.励起スペクトル強度の測定1>および<1−3−3.励起スペクトル強度の測定3>に記載したGYAG1およびYAGの説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−4.波長変換部材、及び発光装置の製造>に記載した蛍光体混合例3〜11および実験例4〜9の説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−5.発光特性>に記載した実験例4〜8の説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−6.Δu’v ’の測定>に記載した実験例4〜8の説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−7.蛍光体混合物の励起スペクトル強度変化率>に記載した実験例15〜20の説明が適用される。
<4−1.演色性と発光効率のシミュレーション>
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−1−2.演色性と発光効率のシミュレーション2>の説明が適用される。
本実施態様における蛍光体の合成については、上述した第一の実施態様における<1−2−2.蛍光体LuAG1の合成>、<1−2−3.蛍光体LuAG2の合成>、<1−2−4.YAG蛍光体、GLuAG蛍光体、SCASN蛍光体、CASN蛍光体の合成>の説明が適用される。
また、蛍光体の粒径および発光ピーク波長については、上述した第一の実施態様における<1−2−5.蛍光体の粒径および発光ピーク波長>に記載したLuAG1、GLuAG、YAG、SCASN、CASN説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−3−2.励起スペクトル強度の測定2>および<1−3−3.励起スペクトル強度の測定3>に記載したLuAG1およびYAGの説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−4.波長変換部材、及び発光装置の製造>に記載した蛍光体混合例1、2、8〜10および実験例1〜3の説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−5.発光特性>に記載した実験例1〜3の説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−6.Δu’v ’の測定>に記載した実験例1〜3の説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−7.蛍光体混合物の励起スペクトル強度変化率>に記載した実験例13、14、20の説明が適用される。
<5−1.演色性と発光効率のシミュレーション>
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−1−2.演色性と発光効率のシミュレーション2>の説明が適用される。
本実施態様における蛍光体の合成については、上述した第一の実施態様における<1−2−2.蛍光体LuAG1の合成>、<1−2−3.蛍光体LuAG2の合成>、<1−2−4.YAG蛍光体、GLuAG蛍光体、SCASN蛍光体、CASN蛍光体の合成>の説明が適用される。
また、蛍光体の粒径および発光ピーク波長については、上述した第一の実施態様における<1−2−5.蛍光体の粒径および発光ピーク波長>に記載したLuAG1、YAG、SCASN、CASNの説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−3−2.励起スペクトル強度の測定2>および<1−3−3.励起スペクトル強度の測定3>に記載したLuAG1およびYAGの説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−4.波長変換部材、及び発光装置の製造>に記載した蛍光体混合例1、2、8、9および実験例1〜3の説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−5.発光特性>に記載した実験例1〜3の説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−6.Δu’v ’の測定>に記載した実験例1〜3の説明が適用される。
本実施態様においては、上述した第一の実施態様における<1−7.蛍光体混合物の励起スペクトル強度変化率>に記載した実験例13、14、20の説明が適用される。
1 青色半導体発光素子
2 配線基板
2a チップ実装面
3 波長変換部材
4 枠体
Claims (8)
- 下記一般式(Y2)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が540nm以上570nm以下である蛍光体Yと、
下記一般式(G2)で示され、450nmで励起した時の発光波長スペクトルのピーク波長が520nm以上540nm以下である蛍光体Gと、
透明材料と、を含む、波長変換部材であって、
発光波長540nmでの励起スペクトル強度変化率が0.20以下であり、かつ、波長変換部材の光放出部全体にわたり前記蛍光体Yと前記蛍光体Gは互いに混合された状態で存在する、波長変換部材。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(Y2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、c+d=5、0≦c≦0.2、e=12)
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe ・・・(G2)
(a+b=3、0≦b≦0.2、c+d=5、1.2≦c≦2.6、e=12)
但し、波長変換部材の励起スペクトル強度変化率は、450nmにおける波長変換部材の励起スペクトル強度を1.0とした際の、435nmから470nmの範囲における励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。 - 前記蛍光体Yは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも小さく、
前記蛍光体Gは、発光波長540nmでの励起スペクトルにおいて、430nmにおける励起スペクトル強度が470nmにおける励起スペクトル強度よりも大きい、
請求項1に記載の波長変換部材。 - 前記蛍光体Yと前記蛍光体Gの組成比が、10:90以上、90:10以下である、請求項1又は2に記載の波長変換部材。
- 下記算出式(Z)により合成された励起スペクトルの強度変化率が0.15以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の波長変換部材。
合成励起スペクトルは、各波長における励起スペクトル強度が、下記算出式(Z)で表される励起スペクトルで、
合成励起スペクトル強度=(蛍光体Yの励起スペクトル強度)×(蛍光体Yの重量分率)+(蛍光体Gの励起スペクトル強度)×(蛍光体Gの重量分率) ・・・(Z)
蛍光体Yの重量分率は、蛍光体Y/(蛍光体Y+蛍光体G)で表される。
蛍光体Gの励起スペクトル強度変化率及び重量分率も同様に表される。
各励起スペクトル強度変化率は、励起スペクトルの450nmにおける励起スペクトル強度を1.0とした際の、430nmから470nmの範囲における合成励起スペクトル強度の最大値と最小値との差で表される。 - 励起波長を445nmから455nmに連続的に変化させたときに波長変換部材から放射される光の色度変化Δu'v 'が、Δu'v '≦0.004を満たす、請求項1から4のいずれか1項に記載の波長変換部材。
ただし、Δu'v 'は、445nmから455nmにおける任意の波長inmにおける
色度(u'i,v ' i)と、445nmから455nmにおける色度の平均値(u'ave,v' ave)の距離を表すものとする。 - 励起波長を435nmから470nmに連続的に変化させたときに波長変換部材から放射される光の色度変化Δu'v 'が、Δu'v '≦0.015を満たす、請求項1から5のいずれか1項に記載の波長変換部材。
ただし、Δu'v 'は、435nmから470nmにおける任意の波長inmにおける
色度(u'i,v ' i)と、435nmから470nmにおける色度の平均値(u'ave,v' ave)の距離を表すものとする。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の波長変換部材を備えた発光装置。
- 請求項7に記載の発光装置を備えた照明装置。
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