JP6165248B2

JP6165248B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP6165248B2
Application number: JP2015522902A
Authority: JP
Inventors: 宏彰大沼; 正尊安藤; 昌嗣増田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2034-06-16
Also published as: JPWO2014203841A1; US10084119B2; CN105324860A; WO2014203841A1; US20160149095A1

Description

本発明は、照明器具または表示装置の光源などに利用可能な発光装置に関し、特に、高い演色性と高い視感効率との実現を可能にした発光装置に関する。

半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置は、低消費電力、小型化、高輝度、更には広範囲な色再現性が期待される次世代の発光装置として注目され、活発に研究および開発されている。半導体発光素子から発せられる一次光は、通常、近紫外から青色の範囲であり、たとえば波長が３８０〜４８０ｎｍである光である。また、用途に適合した様々な蛍光体を用いた発光装置も提案されている。

たとえば、発光装置には、小型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））用バックライトとしての用途がある。この分野の発光装置は、たとえば特開２００３−１２１８３８号公報（特許文献１）などに記載されている。特許文献１には、バックライト光源として５０５〜５３５ｎｍの範囲にスペクトルピークを有する光源を用いることが記載され、バックライト光源に使用する緑色蛍光体の賦活剤としてユーロピウム、タングステン、スズ、アンチモン、マンガンのいずれかを含むことが記載されている。特許文献１の実施例には、緑色蛍光体としてＭｇＧａ₂Ｏ₄：ＭｎまたはＺｎ₂ＳｉＯ₂：Ｍｎを用いることが記載されている。しかし、ピーク波長が４３０〜４８０ｎｍの範囲の励起光（上記一次光）を用いた場合には、上記緑色蛍光体の発光効率は著しく低下する。

一方、赤色蛍光体である４価のマンガン賦活フッ化４価金属塩蛍光体は、たとえば米国特許出願公開第２００６／０１６９９９８号（特許文献２）に記載されている。しかしながら、特許文献２では、出力性能向上を目的として半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置の構成については、特に検討されていない。

また、照明装置などとして使用される半導体発光装置も種々開発されており、出力性能向上のための手段が種々検討されている。特に、一般照明器具用途に使用可能な発光装置では、性能として、高演色性を有すること（「高演色性を有する」とは、基本的に平均演色評価数Ｒａが８０以上であることを意味する。演色性は米国ＥｎｅｒｇｙＳｔａｒ規格などに準じて測定可能である。）も出力性能の向上と併せて重要となっている。例えば特開２０１２−１２４３５６号公報（特許文献３）には、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップが基板上に直接実装され、各ＬＥＤチップが基板上の配線を通じて回路に接続され且つ樹脂封止されたＣＯＢ（Chip On Board）タイプの発光装置が記載されている。特許文献３には、ピーク波長の異なる２種類の赤色蛍光体を用いることにより高演色性を達成することができるということが記載されている。

しかし、特許文献３で用いられている（Ｓｒ_1-y，Ｃａ_y）_1-xＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ_x系蛍光体（以下では「（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体）」と記す）および／またはＣａ_1-xＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ_x（以下では「ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体」と記す）のみを含む発光装置は、７００ｎｍ以上の長波長領域（ヒトの比視感度が低い領域）に発光成分を多く持つので、投入電力に対する視感効率（単位：ｌｍ／Ｗ）の低下を招くことがある。また、特許文献３で用いられている（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体およびＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体は、５００〜６００ｎｍの主に緑色の波長領域で光吸収を多く生じるので、緑色蛍光体からの二次光を吸収する。そのため、赤色蛍光体が緑色蛍光体からの二次光を吸収して発光するという２段階発光が生じ、結果的に発光効率の低下を招くことがある。

比視感度は、国際的にはＣＩＥ（国際照明委員会）の標準比視感度曲線で定義され、国内では経済産業省令第１８９号計量単位規則別表第８に分光視感効率として定義されている。これによると、ヒトは、明るい所では５５５ｎｍ付近の光を最も強く感じ、暗い所では５０７ｎｍ付近の光を最も強く感じるとされており、上記ピーク波長よりも波長が長いまたは短い光に対しては感度が低下し、より暗くなったと感じる。赤色の場合の視感効率は、波長が長くなると低下する。

特開２００３−１２１８３８号公報米国特許出願公開第２００６／０１６９９９８号特開２０１２−１２４３５６号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、波長が４３０〜４８０ｎｍの範囲の光（発光素子からの一次光）によって高効率に発光する特定の蛍光体を用いることにより、演色性に優れ、且つ、視感効率の高い発光装置を提供することである。

本発明に係る発光装置は、基板と、基板上に配置された配線パターン、電極ランド、封止樹脂層、ワイヤーおよび樹脂ダムと、４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲内にピーク発光波長を有する光を放射する少なくとも１つの発光素子と、発光素子から放射された１次光によって励起され、緑色領域にピーク発光波長を有する光を放射する緑色蛍光体と、１次光によって励起され、赤色領域にピーク発光波長を有する光を放射する第１赤色蛍光体とを備える。第１赤色蛍光体は、７００ｎｍ以上の波長範囲内において発光せず、且つ、５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内において光吸収がない。

第１赤色蛍光体は、一般式（Ａ）：（Ｍ１）₂（（Ｍ２）_1-hＭｎ_h）Ｆ₆（一般式（Ａ）において、（Ｍ１）はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓのうちの少なくとも１つのアルカリ金属元素を表わし、（Ｍ２）はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの少なくとも１つの４価の金属元素を表わし、ｈは０．００１≦ｈ≦０．１を満たす）で表される４価のマンガン賦活フッ化４価金属塩蛍光体の少なくとも１つを含むことが好ましい。一般式（Ａ）において、（Ｍ１）はＫを表わすことが好ましく、（Ｍ２）はＳｉを表わすことが好ましく、ｈは０．００５≦ｈ≦０．０５を満たすことが好ましい。

本発明に係る発光装置は、第２赤色蛍光体をさらに含有することが好ましい。第２赤色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体および、一般式（Ｅ）：（Ｅｕ_a（Ｍ７）_1-a）_xＳｉ_bＡｌ_cＯ_dＮ_e（一般式（Ｅ）において、ｘは０．１５≦ｘ≦１．５を満たし、ａは０≦ａ≦１を満たし、ｂおよびｃはｂ＋ｃ＝１２を満たし、ｄおよびｅはｄ＋ｅ＝１６を満たし、（Ｍ７）はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、ＬａおよびＧｄのうちの少なくとも１つを表わす）で表される２価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体の少なくとも１つを含むことが好ましい。

緑色蛍光体は、一般式（Ｂ）：（Ｍ３）_3-xＣｅ_x（Ｍ４）₅Ｏ₁₂（一般式（Ｂ）において、（Ｍ３）はＹ、Ｌｕ、ＧｄおよびＬａのうちの少なくとも１つを表わし、（Ｍ４）はＡｌおよびＧａの少なくとも１つを表わし、ｘは０．００５≦ｘ≦０．２０を満たす）で表わされる蛍光体の少なくとも１つを含むことが好ましい。

発光素子は、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップであることが好ましい。発光装置は、白色系の光を発することが好ましい。

本発明に係る発光装置によれば、演色性に優れ、高い視感効率を有する。

（ａ）は本発明に係る発光装置の一例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）はその断面図である。（ａ）は本発明に係る発光装置の別の一例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）はその断面図である。本発明の第１蛍光体の一例の発光スペクトル分布を示すグラフである。実施例１の発光装置の発光スペクトル分布を示すグラフである。比較例１の発光装置の発光スペクトル分布を示すグラフである。比較例２の発光装置の発光スペクトル分布を示すグラフである。

以下、本発明の発光装置について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表わすものではない。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は発光素子６およびワイヤー７を切断するＸＺ面に平行な要部断面図である。図１（ａ）においては、接続関係を明瞭にするために、内部を透明化して図示している。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る発光装置１は、セラミック基板２、配線パターン３（３ａ，３ｋ）、電極ランド４（４ａ，４ｋ）、封止樹脂層５、発光素子６、ワイヤー７、印刷抵抗素子８および樹脂ダム９を備える。

（セラミック基板、配線パターン、電極ランド）
セラミック基板２は、たとえば、発光装置１を上側から見たときに（以下「平面視」という）長方形状に形成されている。配線パターン３ａ，３ｋは、相互に対向するようにセラミック基板２上に設けられており、スクリーン印刷方法などにより形成される。配線パターン３ａ，３ｋのそれぞれは、平面視において、円環からその一部が切り出された形状（円弧形状）を有している。電極ランド４ａ，４ｋは、外部接続用（たとえば電源供給用途）の電極であり、Ａｇ−Ｐｔなどからなり、スクリーン印刷方法などにより形成される。電極ランド４ａは引き出し用配線を介して配線パターン３ａの一端と接続され、電極ランド４ｋは別の引き出し用配線を介して配線パターン３ｋの一端と接続されている。

（封止樹脂層）
封止樹脂層５は、緑色蛍光体１０および第１赤色蛍光体１１が透明樹脂に一様に分散されたものであり、発光素子６の上であって円環状に形成された樹脂ダム９の内側に設けられている。このような封止樹脂層５は、次に示す方法にしたがって形成可能である。緑色蛍光体１０および第１赤色蛍光体１１を透明樹脂に一様に混合する。得られた混合樹脂を樹脂ダム９の内側に注入して熱処理を行なう。この熱処理により透明樹脂が硬化され、よって、発光素子６、緑色蛍光体１０および第１赤色蛍光体１１が封止される。

封止樹脂層５では、発光素子６から放射された一次光（たとえば青色光）の一部が緑色光と赤色光とに変換される。よって、本実施形態に係る発光装置は、上記一次光と緑色光と赤色光とが混合された光を発し、好適には白色系の光を発する。なお、緑色蛍光体１０と第１赤色蛍光体１１との混合比率は特に制限されず、所望の特性になるように混合比率を設定することが好ましい。

封止樹脂層５に含まれる透明樹脂は、透光性を有する樹脂であれば限定されず、たとえばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂または尿素樹脂などであることが好ましい。なお、封止樹脂層５は、透明樹脂、緑色蛍光体１０および第１赤色蛍光体１１以外に、たとえばＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃またはＹ₂Ｏ₃などの添加剤を含んでいても良い。封止樹脂層５がこのような添加剤を含んでいれば、緑色蛍光体１０および第１赤色蛍光体１１などの蛍光体の沈降を防止する効果、または、発光素子６、緑色蛍光体１０および第１赤色蛍光体１１からの光を効率良く拡散させる効果などを得ることができる。

（第１赤色蛍光体）
第１赤色蛍光体１１は、発光素子６から放射された１次光によって励起され、赤色領域にピーク発光波長を有する光を放射する。第１赤色蛍光体１１は、７００ｎｍ以上の波長範囲内において発光せず、且つ、５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内において光吸収がない。「第１赤色蛍光体１１が７００ｎｍ以上の波長範囲内において発光せず」とは、３００Ｋ以上の温度において、７００ｎｍ以上の波長範囲内における第１赤色蛍光体１１の発光強度がピーク発光波長における第１赤色蛍光体１１の発光強度の１／１００倍以下であることを意味する。「第１赤色蛍光体１１が５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内において光吸収がない」とは、３００Ｋ以上の温度において、５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内における第１赤色蛍光体１１の励起スペクトルの積分値が、４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲内における第１赤色蛍光体１１の励起スペクトルの積分値の１／１００倍以下であることを意味する。なお、励起スペクトルの測定波長は、第１赤色蛍光体１１のピーク波長とする。「赤色領域」とは、本明細書では、波長が５８０ｎｍ以上７００ｎｍ未満である領域を意味する。

図３は、第１赤色蛍光体１１の一例の発光スペクトル分布を示すグラフである。図３の縦軸は規格化強度（単位は任意）を表わし、図３の横軸は波長（ｎｍ）を表わす。図３からもわかるように、第１赤色蛍光体１１の発光は７００ｎｍ以上の長波長領域においてはほとんど確認できないことが理解できる。７００ｎｍ以上の長波長領域では、ヒトの視感度は相対的に小さい。そのため、発光装置をたとえば照明用途などに用いる場合は、第１赤色蛍光体１１を用いることは非常に利点となる。

また、第１赤色蛍光体１１は、５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内において光吸収がないので、緑色蛍光体からの二次光を吸収し難い。よって、第１赤色蛍光体１１が緑色蛍光体からの二次光を吸収して発光するという２段階発光が起こることを防止することができる。したがって、発光効率が高く維持される。

第１赤色蛍光体１１は、たとえば、一般式（Ａ）：（Ｍ１）₂（（Ｍ２）_1-hＭｎ_h）Ｆ₆で表される４価のマンガン賦活フッ化４価金属塩蛍光体の少なくとも一つを含むことが好ましい。一般式（Ａ）において、Ｍｎはマンガンを表わし、Ｆはフッ素を表わしている。また、一般式（Ａ）において、（Ｍ１）は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓのうちの少なくとも１つのアルカリ金属元素を表わし、明るさおよび粉体特性の安定性の観点からＫであることが好ましい。また、一般式（Ａ）において、（Ｍ２）は、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの少なくとも１つの４価の金属元素を表わし、温度特性の観点からＳｉであることが好ましい。また、一般式（Ａ）において、Ｍｎの組成比（濃度）を示すｈは０．００１≦ｈ≦０．１を満たす。ｈが０．００１未満である場合には、十分な明るさが得られないことがある。ｈが０．１を超える場合には、濃度消光などによって明るさが大きく低下することがある。明るさおよび粉体特性の安定性の観点から、ｈは０．００５≦ｈ≦０．０５を満たすことがより好ましい。

（緑色蛍光体）
緑色蛍光体１０は、発光素子６から放射された１次光によって励起され、緑色領域にピーク発光波長を有する光を放射する。緑色蛍光体１０は、一般式（Ｂ）：（Ｍ３）_3-xＣｅ_x（Ｍ４）₅Ｏ₁₂（一般式（Ｂ）において、（Ｍ３）はＹ、Ｌｕ、ＧｄおよびＬａのうちの少なくとも１つを表わし、（Ｍ４）はＡｌおよびＧａのうちの少なくとも１つを表わし、Ｃｅの組成比（濃度）を示すｘは０．００５≦ｘ≦０．２０を満たす）で表わされる蛍光体、Ｃａ₃（Ｓｃ，Ｍｇ）₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ系蛍光体、一般式Ｅｕ_aＳｉ_bＡｌ_cＯ_dＮ_e（ａは０．００５≦ａ≦０．４を満たし、ｂおよびｃはｂ＋ｃ＝１２を満たし、ｄおよびｅはｄ＋ｅ＝１６を満たす）で表わされるβ型ＳｉＡｌＯＮである２価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体、一般式（Ｃ）：（Ｍ５）_2-xＥｕ_xＳｉＯ₄（一般式において、（Ｍ５）はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａのうちの少なくとも１つを表わし、Ｅｕの組成比（濃度）を示すｘは０．０３≦ｘ≦０．１０を満たす）で表される２価のユーロピウム賦活珪酸塩蛍光体、および、Ｌａ_3-xＣｅ_xＳｉ₆Ｎ₁₁（ｘは０．０１＜ｘ≦０．２を満たす）で表わされる３価のセリウム賦活蛍光体のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。「緑色領域」は波長が５００ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の領域を意味する。

緑色蛍光体１０の蛍光スペクトルの半値幅は、緑色蛍光体を１種類用いる場合（たとえば一般照明用途などの場合）には、広い方が好ましく、たとえば９５ｎｍ以上であることが好ましい。Ｃｅを賦活剤とする蛍光体、たとえば一般式（Ｂ）で表されるＬｕ_3-xＣｅ_xＡｌ₅Ｏ₁₂系緑色蛍光体は、ガーネット結晶構造を有する。この蛍光体はＣｅを賦活剤として使用するので、半値幅の広い（半値幅が９５ｎｍ以上）の蛍光スペクトルが得られる。よって、Ｃｅを賦活剤とする蛍光体は、高い演色性を得るのに好適な緑色蛍光体である。

（発光素子）
発光素子６は、４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲内にピーク発光波長を有する光を放射する。ピーク発光波長が４３０ｎｍ未満の発光素子６を用いた場合には、発光装置からの光に対する青色光の成分の寄与率が低くなるので、演色性の悪化を招き、よって、発光装置の実用性の低下を招くことがある。ピーク発光波長が４８０ｎｍを超える発光素子６を用いた場合には、発光装置の実用性の低下を招くことがある。特に、ＩｎＧａＮ系の発光素子では量子効率が低下するので、発光装置の実用性の低下は顕著である。

発光素子６として使用されるＬＥＤチップは、青色領域（波長が４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の領域）にピーク発光波長が存在する青色成分の光を含む光を放射する半導体発光素子のベアチップであることが好ましく、より好適にはＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップである。発光素子６の一例として、ピーク発光波長が４５０ｎｍ近傍のＬＥＤチップを挙げることができる。ここで、「ＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップ」は、発光層がＩｎＧａＮ層であるＬＥＤチップを意味する。

本実施形態では、複数個の発光素子６が、セラミック基板２上にダイボンドされており、セラミック基板２の一辺（Ｘ方向）にほぼ平行に、且つ、直線状に、配置されている。複数個の発光素子６は、配線パターン３と印刷抵抗素子８とで囲まれた領域内に高密度に配置されており、配線パターン３と印刷抵抗素子８とで形成される円環の中心付近においては一列における発光素子６の個数が多くなるように、円環の中心から基板の周縁（円環の径方向外側）に向かうにつれては一列における発光素子６の個数が少なくなるように配置されている。図１に示す例では、１２個の発光素子６が直列に接続されたものを一列として、それが１２列、並列に接続されている。

発光素子６は、その上面から光が放射される構造を有する。また、発光素子６は、その表面に、ワイヤー７を介して、隣り合う発光素子６同士を接続するための、および、発光素子６と配線パターン３とを接続するための、電極パッド（不図示、たとえばアノード用電極パッドとカソード用電極パッド）を有する。

発光素子６は、その下面から光が放射される構造を有しても良い。その場合には、ワイヤー７に相当する配線と電極ランド４とをセラミック基板２上に形成してから、発光素子６を、その表面の電極パッドをセラミック基板２の上面に対向させて、バンプを介してフリップチップ接続によりセラミック基板２に搭載させることが好ましい。

（印刷抵抗素子）
印刷抵抗素子８は、静電耐圧を高める目的で設けられている。図１に示すように、印刷抵抗素子８は、配線パターン３ａの一端と配線パターン３ｋの一端とを接続するように配置され、円環からその一部が切り出された形状（円弧形状）を有している。

印刷抵抗素子８は、ツェナーダイオードであることが好ましい。なお、本実施形態に係る発光装置１は印刷抵抗素子８を備えていなくても良い。

（樹脂ダム）
樹脂ダム９は、封止樹脂層５を堰き止めるための樹脂であり、有着色材料（白色や乳白色が好ましい）で構成されている。樹脂ダム９は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、配線パターン３と印刷抵抗素子８とで形成される円環部分を覆うように形成されることが好ましい。

以上説明したように、本実施形態に係る発光装置は、光の３原色である青、緑、赤の全ての光成分の発光スペクトル有する光を放射する。また、本実施形態に係る発光装置は、７００ｎｍ以上の波長範囲内において発光せず、且つ、５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内において光吸収がない第１赤色蛍光体を備えている。これらのことから、視感度の悪い領域での発光成分が少なく、且つ、第１赤色蛍光体１１が緑色蛍光体１０からの二次光を吸収することを防止することができる。よって、白色系の光をより効率的に得ることが可能となる。

（第２の実施形態）
図２（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は発光素子６およびワイヤー７を切断するＸＺ面に平行な要部断面図である。図２（ａ）においては、接続関係を明瞭にするために、内部を透明化して図示している。

本実施形態に係る発光装置は、基本的な構成としては上記第１の実施形態に係る発光装置と同様の構成を備える。しかし、本実施形態における封止樹脂層５は、第１赤色蛍光体１１として、上記一般式（Ａ）で表される４価のマンガン賦活フッ化４価金属塩蛍光体を含み、緑色蛍光体１０として、上記一般式（Ｂ）：（Ｍ３）_3-xＣｅ_x（Ｍ４）₅Ｏ₁₂で表わされる蛍光体、Ｃａ₃（Ｓｃ，Ｍｇ）₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ系蛍光体、一般式Ｅｕ_aＳｉ_bＡｌ_cＯ_dＮ_eで表わされるβ型ＳｉＡｌＯＮである２価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体、一般式（Ｃ）：（Ｍ５）_2-xＥｕ_xＳｉＯ₄で表される２価のユーロピウム賦活珪酸塩蛍光体、および、Ｌａ_3-xＣｅ_xＳｉ₆Ｎ₁₁（ｘは０．０１＜ｘ≦０．２を満たす）で表わされる３価のセリウム賦活蛍光体のうちの少なくとも１つを含み、さらに、少なくとも１種の第２赤色蛍光体１２を含む。このように本実施形態に係る発光装置は、赤色蛍光体を２種類含む。よって、特に照明用光源として使用される場合に高演色照明として使用可能とされる平均演色評価数Ｒａが８０以上の領域において、所望の平均演色評価数Ｒａを選択することが容易となる。

（第２赤色蛍光体）
第２赤色蛍光体１２は、発光素子６から放射された１次光によって励起され、赤色領域にピーク発光波長を有する光を放射する。第２赤色蛍光体１２は、たとえば、上述した（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体またはＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体などであっても良いが、一般式（Ｄ）：（Ｍ６）_2-xＥｕ_xＳｉ₅Ｎ₈（一般式（Ｄ）において、（Ｍ６）は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａのうちの少なくとも１つを表わし、Ｅｕの組成比（濃度）を示すｘは０．０１≦ｘ≦０．３０を満たす）で表される２価のユーロピウム賦活窒化物蛍光体であっても良いし、一般式（Ｅ）：（Ｅｕ_a（Ｍ７）_1-a）_xＳｉ_bＡｌ_cＯ_dＮ_e（一般式（Ｅ）において、ｘは０．１５≦ｘ≦１．５を満たし、ａは０≦ａ≦１を満たし、ｂおよびｃはｂ＋ｃ＝１２を満たし、ｄおよびｅはｄ＋ｅ＝１６を満たし、（Ｍ７）はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、ＬａおよびＧｄのうちの少なくとも１つを表わす）で表されるα型ＳｉＡｌＯＮである２価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体であっても良い。

第２赤色蛍光体１２の蛍光スペクトルの半値幅は、緑色蛍光体１０と同様に広い方がより好ましい。第２赤色蛍光体１２の好適な一例としては、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体またはＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体などが挙げられる。

なお、第２赤色蛍光体１２としては、１種類の蛍光体のみを利用しても良いし、複数種の蛍光体を利用しても良い。第２赤色蛍光体１２として複数種の蛍光体を利用すれば、平均演色評価数Ｒａの選択性がより向上する。

また、本実施形態においても、緑色蛍光体１０と第１赤色蛍光体１１と第２赤色蛍光体１２との混合比率は特に制限されず、所望の特性になるように混合比率を設定することが好ましい。

以上、第１および第２の実施形態において本発明の発光装置を説明したが、本発明の発光装置は上記第１および第２の実施形態に係る発光装置に限定されない。セラミック基板２、配線パターン３、電極ランド４、封止樹脂層５内の透明樹脂、発光素子６、ワイヤー７、印刷抵抗素子８および樹脂ダム９の構成（材料、大きさまたは形状など）は上記記載に限定されない。また、封止樹脂層５内の緑色蛍光体１０および第２赤色蛍光体１２の材料も上記記載に限定されない。また、緑色蛍光体１０、第１赤色蛍光体１１および第２赤色蛍光体１２は、公知の手法の中から選択された何れかの手法で製造されたものであっても良いし、製品として入手されたものであっても良い。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下に示す実施例では、白色系の光を発光する発光装置を作製してその特性を評価した。

＜実施例１＞
実施例１の発光装置は、赤色蛍光体として４価のマンガン賦活フッ化４価金属塩蛍光体（Ｋ₂ＳｉＦ₆：Ｍｎ）と（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体とＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体とを含み、緑色蛍光体としてＬｕ_3-xＣｅ_xＡｌ₅Ｏ₁₂系蛍光体を含んでいた。実施例１の発光装置の特性の評価結果は、図４および表１に示すとおりである。図４は、実施例１の発光装置の発光スペクトル分布を示すグラフである。図４の縦軸は規格化強度（単位は任意）を表わし、その横軸は波長（ｎｍ）を表わす。

＜比較例１＞
比較例１の発光装置は、赤色蛍光体としてＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体のみを含み、緑色蛍光体としてＬｕ_3-xＣｅ_xＡｌ₅Ｏ₁₂系蛍光体を含んでいた。比較例１の発光装置の特性の評価結果は、図５および表１に示すとおりである。図５は、比較例１の発光装置の発光スペクトル分布を示すグラフである。図５の縦軸は規格化強度（単位は任意）を表わし、その横軸は波長（ｎｍ）を表わす。

＜比較例２＞
比較例２の発光装置は、赤色蛍光体として（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体とＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体とを含み、緑色蛍光体としてＬｕ_3-xＣｅ_xＡｌ₅Ｏ₁₂系蛍光体を含んでいた。比較例２の発光装置の特性の評価結果は、図６および表１に示すとおりである。図６は、比較例２の発光装置の発光スペクトル分布を示すグラフである。図６の縦軸は規格化強度（単位は任意）を表わし、その横軸は波長（ｎｍ）を表わす。

ラブスフェア（Labsphere, Inc.）社製の積分球と大塚電子株式会社製の分光光度計とを用いて、表１における効率（ｌｍ／Ｗ）、色度ｘ、色度ｙ、平均演色評価数Ｒａおよび特殊演色評価数Ｒ₉を測定した。

＜考察＞
実施例１、比較例１および比較例２では、視感効率および演色性を比較するという目的で、色度座標（ｘ，ｙ）が揃うように各々の蛍光体の含有量を調整した。表１からわかるように、ほぼ同等の色度座標（ｘ，ｙ）において、実施例１では、比較例１に対しては平均演色評価数Ｒａを維持しながら発光効率が約１３％程度向上していることがわかり、比較例２に対しては発光効率を維持しながら平均演色評価数Ｒａ及び特殊演色評価数Ｒ₉（赤色）が飛躍的に向上していることがわかる。

〔実施形態の総括〕
図１または図２に示す発光装置１は、基板２と、基板２上に配置された配線パターン３、電極ランド４、封止樹脂層５、ワイヤー７および樹脂ダム９と、４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲内にピーク発光波長を有する光を放射する少なくとも１つの発光素子６と、発光素子６から放射された１次光によって励起され、緑色領域にピーク発光波長を有する光を放射する緑色蛍光体１０と、１次光によって励起され、赤色領域にピーク発光波長を有する光を放射する第１赤色蛍光体１１とを備える。第１赤色蛍光体１１は、７００ｎｍ以上の波長範囲内において発光せず、且つ、５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内において光吸収がない。これにより、視感度の悪い領域での発光成分が少なくなる。また、第１赤色蛍光体１１が緑色蛍光体１０からの二次光を吸収することを防止することができる。

第１赤色蛍光体１１は、一般式（Ａ）：（Ｍ１）₂（（Ｍ２）_1-hＭｎ_h）Ｆ₆（一般式（Ａ）において、（Ｍ１）はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓのうちの少なくとも１つのアルカリ金属元素を表わし、（Ｍ２）はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの少なくとも１つの４価の金属元素を表わし、ｈは０．００１≦ｈ≦０．１を満たす）で表される４価のマンガン賦活フッ化４価金属塩蛍光体の少なくとも１つを含むことが好ましい。一般式（Ａ）において、（Ｍ１）はＫを表わすことが好ましく、（Ｍ２）はＳｉを表わすことが好ましく、ｈは０．００５≦ｈ≦０．０５を満たすことが好ましい。

図２に示す発光装置１は、１次光によって励起され、赤色領域にピーク発光波長を有する光を放射する第２赤色蛍光体１２をさらに含有することが好ましい。第２赤色蛍光体１２は、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ系蛍光体、および、一般式（Ｅ）：（Ｅｕ_a（Ｍ７）_1-a）_xＳｉ_bＡｌ_cＯ_dＮ_e（一般式（Ｅ）において、ｘは０．１５≦ｘ≦１．５を満たし、ａは０≦ａ≦１を満たし、ｂおよびｃはｂ＋ｃ＝１２を満たし、ｄおよびｅはｄ＋ｅ＝１６を満たし、（Ｍ７）はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、ＬａおよびＧｄのうちの少なくとも１つを表わす）で表される２価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体の少なくとも１つを含むことが好ましい。これにより、特に照明用光源として使用される場合に高演色照明として使用可能とされる平均演色評価数Ｒａが８０以上の領域において、所望の平均演色評価数Ｒａを選択することが容易となる。

緑色蛍光体１０は、一般式（Ｂ）：（Ｍ３）_3-xＣｅ_x（Ｍ４）₅Ｏ₁₂（一般式（Ｂ）において、（Ｍ３）はＹ、Ｌｕ、ＧｄおよびＬａのうちの少なくとも１つを表わし、（Ｍ４）はＡｌおよびＧａの少なくとも１つを表わし、ｘは０．００５≦ｘ≦０．２０を満たす）で表わされる蛍光体の少なくとも１つを含むことが好ましい。これにより、演色性に優れた発光装置を提供することができる。

発光素子６は、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップであることが好ましい。発光装置１は、白色系の光を発することが好ましい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１発光装置、２セラミック基板、３，３ａ，３ｋ配線パターン、４，４ａ，４ｋ電極ランド、５封止樹脂層、６発光素子、７ワイヤー、８印刷抵抗素子、９樹脂ダム、１０緑色蛍光体、１１第１赤色蛍光体、１２第２赤色蛍光体。

Claims

少なくとも１つの発光素子を有し、前記発光素子が緑色蛍光体および赤色蛍光体を含有する封止樹脂層に覆われている発光装置であって、４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長範囲内にピーク発光波長を有する光を放射する前記発光素子と、
前記発光素子から放射された１次光によって励起され、５００ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長範囲である緑色領域にピーク発光波長を有する光を放射する緑色蛍光体と、
前記１次光によって励起され、赤色領域にピーク発光波長を有する光を放射する第１赤色蛍光体とを備え、
前記第１赤色蛍光体は、７００ｎｍ以上の波長範囲内において発光せず、且つ、５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲内において光吸収がなく、
前記第１赤色蛍光体は、一般式（Ａ）：（Ｍ１）₂（（Ｍ２）_1-hＭｎ_h）Ｆ₆（前記一般式（Ａ）において、（Ｍ１）はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓのうちの少なくとも１つのアルカリ金属元素を表わし、（Ｍ２）はＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒのうちの少なくとも１つの４価の金属元素を表わし、ｈは０．００１≦ｈ≦０．１を満たす）で表される４価のマンガン賦活フッ化４価金属塩蛍光体の少なくとも１つを含み、
前記１次光によって励起され、赤色領域にピーク発光波長を有する光を放射する第２赤色蛍光体をさらに含有し、
前記第２赤色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ ₃ ：Ｅｕ系蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ ₃ ：Ｅｕ系蛍光体、および、一般式（Ｅ）：（Ｅｕ _a （Ｍ７） _1-a ） _x Ｓｉ _b Ａｌ _c Ｏ _d Ｎ _e （前記一般式（Ｅ）において、ｘは０．１５≦ｘ≦１．５を満たし、ａは０≦ａ≦１を満たし、ｂおよびｃはｂ＋ｃ＝１２を満たし、ｄおよびｅはｄ＋ｅ＝１６を満たし、（Ｍ７）はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、ＬａおよびＧｄのうちの少なくとも１つを表わす）で表される２価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体のうち１種類または複数種類を含み、
前記緑色蛍光体は、一般式（Ｂ）：（Ｍ３） _3-x Ｃｅ _x （Ｍ４） ₅ Ｏ ₁₂ （前記一般式（Ｂ）において、（Ｍ３）はＹ、Ｌｕ、ＧｄおよびＬａのうちの少なくとも１つを表わし、（Ｍ４）はＡｌおよびＧａの少なくとも１つを表わし、ｘは０．００５≦ｘ≦０．２０を満たす）で表わされる蛍光体である、発光装置。」
前記一般式（Ａ）において、（Ｍ１）はＫを表わし、（Ｍ２）はＳｉを表わす、請求項１に記載の発光装置。
前記発光素子は、ＩｎＧａＮ系ＬＥＤチップであり、
前記発光装置は、白色系の光を発する、請求項１または２に記載の発光装置。