(57)【要約】本発明は、青色発光ダイオードと、前記発光ダイオードの上部に緑色から黄色領域の光を発光する少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体と、赤色領域の光を発光するナイトライド系蛍光体又はオキシナイトライド系蛍光体とを備える発光素子を提供する。これにより、緑色から赤色に至る連続的なスペクトルを有する白色光の実現により演色性が向上して、一般照明又はフラッシュ用に使用可能であり、水分などの外部環境に安定した化学的特性を有する蛍光体を適用して光特性の安定性が改善された発光素子に関する。
2009543328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色発光ダイオードと、
前記発光ダイオードの上部に、緑色から黄色領域の光を発光する少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体と、赤色領域の光を発光するナイトライド系蛍光体又はオキシナイトライド系蛍光体と
を備える発光素子。
【請求項２】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記の化学式１に表示され、
化学式１
ａ（ＭＩＯ）・（ＭＩＩＯ）・（ＭＩＩＩＡ）・（ＭＩＩＩ２Ｏ）・（ＭＩＶ２Ｏ３）・（ＭＶｏＯｐ）・（ＳｉＯ２）・（ＭＶＩｘＯｙ）
前記ＭＩは、鉛（Ｐｂ）及び銅（Ｃｕ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＩＩは、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、及びマンガン（Ｍｎ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＩＩＩは、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、金（Ａｕ）、及び銀（Ａｇ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＩＶは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及びインジウム（Ｉｎ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＶは、ゲルマニウム（Ｇｅ）、バナジウム（Ｖ）、ネオジム（Ｎｄ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、及びハフニウム（Ｈｆ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＶＩは、ビスマス（Ｂｉ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジミウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記Ａは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、ブロム（Ｂｒ）、及びヨード（Ｉ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、
前記ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｏ、ｐ、ｘ、ｙは、０≦ａ≦２、０≦ｂ≦８、０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦２、０≦ｅ≦２、０≦ｆ≦２、０≦ｇ≦１０、０≦ｈ≦５、１≦ｏ≦２、１≦ｐ≦５、１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦５の範囲に設定される、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記の化学式２に表示され、
化学式２
（（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）１−ｘ（Ｐｂ、Ｃｕ）ｘ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｂ
前記Ｂは、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなるグループから少なくとも一つの元素が選択され、
前記ｘは、０乃至１の範囲内に設定され、ＥｕとＢは、０乃至０．２の範囲内に設定される、請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記の化学式３に表示され、
化学式３
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａｕ、Ｃａｖ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋
前記ｘ、ｙ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｕ、ｖは、０≦ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、
ｘ＋ｙ≦１．６、０≦ａ＜０．５、０≦ｂ＜０．５、０≦ｃ＜０．５、０≦ｄ＜０．５、ｕ＋ｖ＝１の範囲に設定され、
前記蛍光体は、下記の化学式４に表示され、
化学式４
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒｕ、Ｃａｖ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋
前記ｘ、ｙ、ｕ、ｖは、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、ｕ＋ｖ＝１、ｘ・ｕ≧０．４の範囲に設定され、前記ａ、ｂ、ｃ、ｄは、少なくとも一つの値が０．０１より大きい、請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記ナイトライド系蛍光体は、下記の化学式５に表示され、
化学式５
ＭｘＳｉｙＮｚ：Ｅｕ
前記Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、
前記ｚは、ｚ＝２／３ｘ＋４／３ｙである、請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記ｘとｙは、ｘ＝２、ｙ＝５、又はｘ＝１、ｙ＝７である、請求項４に記載の発光素子。
【請求項７】
前記ナイトライド系蛍光体は、下記の化学式６に表示され、
化学式６
ＭＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ
前記Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇを含むグループから少なくとも一つの元素が選択される、請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記ナイトライド系蛍光体は、下記の化学式７に表示され、
化学式７
ＭＳｉＮ２：Ｅｕ
前記Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇを含むグループから少なくとも一つの元素が選択される、請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記オキシナイトライド系蛍光体は、下記の化学式８に表示され、
化学式８
ＭｅｘＳｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ：Ｒｅ１ｙＲｅ２ｚ
前記Ｍｅは、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙを含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、
前記Ｒｅ１は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｙｂを含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、
前記Ｒｅ２は、Ｄｙである、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記発光ダイオードは、ボディー上に実装され、前記ボディーの上部に前記発光ダイオードを封止するモールディング部を更に備え、前記モールディング部は、前記オルトケイ酸塩系蛍光体と、ナイトライド系蛍光体又はオキシナイトライド系蛍光体が混合されて分布された、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記ボディーは、基板、ヒートシンク、又はリード端子のうちのいずれか一つである、請求項９に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、より詳しくは、向上した演色性を有し、一般照明又はフラッシュ用に使用可能であり、水分などの外部環境に対して安定した化学的特性を有する蛍光体を適用した白色発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、ｐ‐ｎ接合構造を有する化合物半導体であって、少数キャリア（電子又は正孔）の再結合により、光を発散する素子である。発光ダイオードは、消費電力が少なくて寿命が長く、狭い空間に設置可能であり、また振動に強い特性を示す。最近では単一色成分、例えば、赤色、青色、又は緑色発光ダイオードの以外に白色発光ダイオードが市場に発表されており、これに対する需要が急速に増加している。
【０００３】
発光ダイオードは、波長変換手段である蛍光体を使用して、白色光を実現することができる。即ち、蛍光体を発光ダイオードの上部に塗布し、発光ダイオードの１次発光の一部と、蛍光体により波長変換された２次発光とが混色されて、白色を実現する。こういう構造の白色発光ダイオードは、価格が安価であり、原理的及び構造的に非常に簡単であるので、幅広く利用されている。
【０００４】
例えば、青色に発光する発光ダイオードの上にその光の一部を励起源として黄緑色又は黄色発光する蛍光体を塗布して、発光ダイオードの青色発光と、蛍光体の黄緑色又は黄色発光とにより、白色を得ることができる。しかし、このような白色発光ダイオードは、単一の黄色蛍光体を採択することにより、緑色及び赤色領域のスペクトル欠乏が発生し、その結果、演色性が低い問題点がある。
【０００５】
このような問題点を解決するために、青色発光ダイオードと、青色光により励起されて緑色及び赤色発光する蛍光体を使用して白色発光する白色発光ダイオードとが製造される。即ち、青色光と、青色光により励起されて出る緑色光及び赤色光の混色により、８５以上の高い演色性を有する白色光を実現することができる。
【０００６】
前記赤色発光蛍光体としては、（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｚｎ、Ｃｄ）（Ｓ、Ｓｅ）：Ａｇなどの硫化物系列の蛍光体が代表的である。前記硫化物系列の蛍光体は、組成によって６００乃至６６０ｎｍ範囲の波長を調節できて高い演色性を実現することができる。しかし、硫化物系列の蛍光体は、大気中の水分や二酸化炭素などと簡単に反応して、酸化物又は炭酸化物に変化し、蛍光体の化学的特性が変形される問題点がある。
【０００７】
また、前記蛍光体との水分反応により発生するＨ２Ｓガスは、蛍光体の発光スペクトルを変形させて、色座標の変化を招き、急激な光度低下を引き起こし、電極を形成するＡｇ又はＡｕなどの金属を腐食させて、発光ダイオードの信頼性を低下させる。
【０００８】
前記緑色発光蛍光体としては、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）２Ｓ４：Ｅｕなどのチオガラート（ｔｈｉｏｇａｌｌａｔｅ）系列の蛍光体が代表的に多く適用されている。前記チオガラート系列の蛍光体は、青色光による励起効率が優秀であるが、硫化物系列に属するチオガラート蛍光体も水分と簡単に反応して、蛍光体の化学的特性が変形される問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記の問題点を解決するために、本発明の目的は、青色発光ダイオードの上部に緑色から黄色領域の光を発光する少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体と、赤色領域の光を発光するナイトライド系蛍光体又はオキシナイトライド系蛍光体とを混合分布させることにより、演色性が高い白色光を実現して一般照明及びフラッシュ用に使用可能な発光素子を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、水分などの外部環境に対して安定した化学的特性を有するオルトケイ酸塩蛍光体と、ナイトライド系蛍光体又はオキシナイトライド系蛍光体とを使用して、光特性の安定性が改善された白色発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前述の目的を達成するために、青色発光ダイオードと、前記発光ダイオードの上部に緑色から黄色領域の光を発光する少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体と、赤色領域の光を発光するナイトライド系蛍光体又はオキシナイトライド系蛍光体とを備えることを特徴とする発光素子を提供する。
【００１２】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記の化学式１に表示され、
化学式１
ａ（ＭＩＯ）・（ＭＩＩＯ）・（ＭＩＩＩＡ）・（ＭＩＩＩ２Ｏ）・（ＭＩＶ２Ｏ３）・（ＭＶｏＯｐ）・（ＳｉＯ２）・（ＭＶＩｘＯｙ）
前記ＭＩは、鉛（Ｐｂ）及び銅（Ｃｕ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＩＩは、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、及びマンガン（Ｍｎ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＩＩＩは、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、金（Ａｕ）、及び銀（Ａｇ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＩＶは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及びインジウム（Ｉｎ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＶは、ゲルマニウム（Ｇｅ）、バナジウム（Ｖ）、ネオジム（Ｎｄ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、及びハフニウム（Ｈｆ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＶＩは、ビスマス（Ｂｉ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジミウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記Ａは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、ブロム（Ｂｒ）、及びヨード（Ｉ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｏ、ｐ、ｘ、ｙは、０≦ａ≦２、０≦ｂ≦８、０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦２、０≦ｅ≦２、０≦ｆ≦２、０≦ｇ≦１０、０≦ｈ≦５、１≦ｏ≦２、１≦ｐ≦５、１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦５の範囲に設定されることを特徴とする。
【００１３】
望ましくは、前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記の化学式２に表示され、
化学式２
（（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）１−ｘ（Ｐｂ、Ｃｕ）ｘ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｂ
前記Ｂは、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなるグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ｘは、０乃至１の範囲内に設定され、ＥｕとＢは、０乃至０．２の範
囲内に設定される。
【００１４】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記化学式３に表示され、
化学式３
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａｕ、Ｃａｖ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋
前記ｘ、ｙ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｕ、ｖは、０≦ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、ｘ＋ｙ≦１．６、０≦ａ＜０．５、０≦ｂ＜０．５、０≦ｃ＜０．５、０≦ｄ＜０．５、ｕ＋ｖ＝１の範囲に設定される。
【００１５】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記の化学式４に表示され、
化学式４
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒｕ、Ｃａｖ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋
前記ｘ、ｙ、ｕ、ｖは、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、ｕ＋ｖ＝１、ｘ・ｕ≧０．４の範囲に設定され、前記ａ、ｂ、ｃ、ｄは、少なくとも一つの値が０．０１より大きい。
【００１６】
前記ナイトライド系蛍光体は、下記の化学式５に表示され、
化学式５
ＭｘＳｉｙＮｚ：Ｅｕ
前記Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ｚは、ｚ＝２／３ｘ＋４／３ｙである。望ましくは、前記ｘとｙは、ｘ＝２、ｙ＝５、又はｘ＝１、ｙ＝７であることを特徴とする。
【００１７】
前記ナイトライド系蛍光体は、下記の化学式６に表示され、
化学式６
ＭＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ
前記Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇを含むグループから少なくとも一つの元素が選択されることを特徴とする。
【００１８】
前記ナイトライド系蛍光体は、下記の化学式７に表示され、
化学式７
ＭＳｉＮ２：Ｅｕ
前記Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇを含むグループから少なくとも一つの元素が選択されることを特徴とする。
【００１９】
前記オキシナイトライド系蛍光体は、下記の化学式８に表示され、
化学式８
ＭｅｘＳｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ：Ｒｅ１ｙＲｅ２ｚ
前記Ｍｅは、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙを含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記Ｒｅ１は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｙｂを含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記Ｒｅ２は、Ｄｙであることを特徴とする。
【００２０】
前記発光ダイオードは、ボディー上に実装され、前記ボディーの上部に前記発光ダイオードを封止するモールディング部を更に含み、前記モールディング部は、前記オルトケイ酸塩系蛍光体と、ナイトライド系蛍光体又はオキシナイトライド系蛍光体が混合されて分布されることができる。前記ボディーは、基板、ヒートシンク、又はリード端子のうちのいずれか一つでありうる。
【００２１】
本発明による発光素子は、青色光の励起により、非常に優れた緑色、黄色、及び赤色光を発光するオルトケイ酸塩系蛍光体及びナイトライド系又はオキシナイトライド系蛍光体を含むことにより、緑色から赤色に至る連続的なスペクトルを有する白色光を実現することができ、その結果、より優れた演色性を有することができる。本発明の発光素子は、８５以上の高演色性の白色光を実現することができるので、一般照明用のみならずフラッシュ用に用いることができる長所がある。
【００２２】
また、本発明による発光素子は、水分などの外部環境に安定した化学的特性を有する蛍光体を採択することにより、光特性の安定性が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付の図面を参照して本発明による発光素子を更に詳しく説明する。しかし、本発明は、以下の開示される実施例に限定されるのではなく、互いに異なる多様な形態に実現され、但し本実施例は、本発明の開示を完全になるようにし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供される。図面上で同一の符号は、同一の要素を指す。
【００２４】
本発明に係る発光素子は、緑色から黄色領域までの波長帯域を有する少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体と、赤色の波長帯域を有するナイトライド系蛍光体又はオキシナイトライド系蛍光体を含み、青色領域の励起により非常に優れた緑色、黄色、及び赤色発光を表すことができる。
【００２５】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記化学式１のような構造を有する。
化学式１
ａ（ＭＩＯ）・（ＭＩＩＯ）・（ＭＩＩＩＡ）・（ＭＩＩＩ２Ｏ）・（ＭＩＶ２Ｏ３）・（ＭＶｏＯｐ）・（ＳｉＯ２）・（ＭＶＩｘＯｙ）
前記化学式１において、ＭＩは、鉛（Ｐｂ）及び銅（Ｃｕ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＩＩは、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、及びマンガン（Ｍｎ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＩＩＩは、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、金（Ａｕ）、及び銀（Ａｇ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＩＶは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及びインジウム（Ｉｎ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＶは、ゲルマニウム（Ｇｅ）、バナジウム（Ｖ）、ネオジム（Ｎｄ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、及びハフニウム（Ｈｆ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ＭＶＩは、ビスマス（Ｂｉ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジミウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記Ａは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、ブロム（Ｂｒ）、及びヨード（Ｉ）を含むグループから少なくとも一つの元素が選択される。
【００２６】
前記化学式１において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｏ、ｐ、ｘ、ｙは、０≦ａ≦２、０≦ｂ≦８、０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦２、０≦ｅ≦２、０≦ｆ≦２、０≦ｇ≦１０、０≦ｈ≦５、１≦ｏ≦２、１≦ｐ≦５、１≦ｘ≦２、１≦ｙ≦５の範囲に設定される。
【００２７】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、望ましくは下記の化学式２に表示される。
化学式２
（（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）１−ｘ（Ｐｂ、Ｃｕ）ｘ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｂ
前記化学式２において、Ｂは、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなるグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ｘは、０乃至１の範囲内に設定され、ＥｕとＢは、０乃至０．２の範囲内に設定される。
【００２８】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記の化学式３に表示される。
化学式３
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａｕ、Ｃａｖ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋
前記ｘ、ｙ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｕ、ｖは、０≦ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、ｘ＋ｙ≦１．６、０≦ａ＜０．５、０≦ｂ＜０．５、０≦ｃ＜０．５、０≦ｄ＜０．５、ｕ＋ｖ＝１の範囲に設定される。
【００２９】
前記オルトケイ酸塩系蛍光体は、下記の化学式４に表示される。
化学式４
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒｕ、Ｃａｖ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋
前記ｘ、ｙ、ｕ、ｖは、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、ｕ＋ｖ＝１、ｘ・ｕ≧０．４の範囲に設定され、前記ａ、ｂ、ｃ、ｄは、少なくとも一つの値が０．０１より大きいことを特徴とする。
【００３０】
前記ナイトライド系蛍光体は、下記の化学式５のような構造を有する。
化学式５
ＭｘＳｉｙＮｚ：Ｅｕ
前記Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記ｚは、ｚ＝２／３ｘ＋４／３ｙであることを特徴とする。望ましくは、前記ｘとｙは、ｘ＝２、ｙ＝５、又はｘ＝１、ｙ＝７であることを特徴とする。
【００３１】
前記ナイトライド系蛍光体は、下記の化学式６のような構造を有する。
化学式６
ＭＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ
前記Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇを含むグループから少なくとも一つの元素が選択されることを特徴とする。
【００３２】
前記ナイトライド系蛍光体は、下記の化学式７のような構造を有する。
化学式７
ＭＳｉＮ２：Ｅｕ
前記Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇを含むグループから少なくとも一つの元素が選択されることを特徴とする。
【００３３】
前記オキシナイトライド系蛍光体は、下記の化学式８のような構造を有する。
化学式８
ＭｅｘＳｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎ：Ｒｅ１ｙＲｅ２ｚ
前記Ｍｅは、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙを含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記Ｒｅ１は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｙｂを含むグループから少なくとも一つの元素が選択され、前記Ｒｅ２は、Ｄｙであることを特徴とする。
【００３４】
本発明は、前述の蛍光体を使用して、青色領域の励起により非常に優れた緑色、黄色、及び赤色光を実現することができる。特に、本発明に係るオルトケイ酸塩蛍光体と、ナイトライド蛍光体又はオキシナイトライド蛍光体とは、水分などに強い特性を有し、よって水分などの外部環境に対する高信頼性の発光素子を実現することができる。
【００３５】
以下、前述の蛍光体を利用した本発明の発光素子に関して図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るチップ型発光素子を示す断面図である。
図面を参照すれば、発光素子は、基板１０と、基板１０上に形成された電極３０、３５と、第１電極３０上に実装された発光ダイオード２０と、発光ダイオード２０を封止するモールディング部５０とを備える。前記モールディング部５０には、前述の少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体６０と、ナイトライド系又はオキシナイトライド系蛍光体７０が均一に混合されて分布されている。
【００３６】
前記基板１０は、発光ダイオード２０が実装される中心領域に、所定の溝を形成して、溝の側壁面に所定の傾きを形成することができる。この時、前記発光ダイオード２０は、溝の下部面に実装され、所定の傾きを有する側壁面によって発光ダイオード２０から発光する光の反射を極大化して発光効率を増大させることができる。
【００３７】
電極３０、３５は、基板１０上に発光ダイオード２０の陽極端子及び陰極端子に接続するための第１及び第２の電極３０、３５から構成する。第１及び第２の電極３０、３５は、印刷技法を通じて形成されることができる。第１及び第２の電極３０、３５は、伝導性に優れた銅又はアルミニウムを含む金属物質から形成し、第１電極３０と第２電極３５は、電気的に絶縁されるように形成される。
【００３８】
発光ダイオード２０は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、又はＡｌＧａＩｎＮ系列の青色発光する発光ダイオードを使用する。本実施例は、４２０乃至４８０ｎｍ範囲の青色光を放出する発光ダイオードを使用する。しかし、これに限定されなく、青色光だけでなく２５０乃至４１０ｎｍ範囲の紫外線（ＵＶ）を放出する発光ダイオードを更に含むこともできる。また、発光ダイオード２０の個数は、一つでありうり、目的によっては多数個により構成することもできる。
【００３９】
発光ダイオード２０は、第１電極３０上に実装され、ワイヤー８０を通して第２電極３５に電気的に接続される。また、発光ダイオード２０は、電極３０、３５上に実装されずに、基板１０上に形成される場合に、二つのワイヤー８０を通してそれぞれ第１電極３０又は第２電極３５に接続されることができる。
【００４０】
また、基板１０の上部には、前記発光ダイオード２０を封止するためのモールディング部５０が形成される。前記モールディング部５０内には、詳述した通り少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体６０と、ナイトライド系又はオキシナイトライド系蛍光体７０とが均一に混合されて分布されている。モールディング部５０は、所定の透明エポキシ樹脂と前記蛍光体６０、７０の混合物を利用した射出工程を通して形成することができる。また、別途の鋳型を利用して製作した後、これを加圧又は熱処理して、モールディング部５０を形成することができる。モールディング部５０は、光学レンズ形態、平板形態、及び表面に所定の凹凸を有する形態など多様な形状に形成されることができる。
【００４１】
このような本発明の発光素子は、発光ダイオード１０から１次光が放出され、１次光により、各蛍光体６０、７０が波長変換された２次光を放出し、これらの混色により所望のスペクトル領域の色を実現する。即ち、青色発光ダイオードから青色光が放出され、青色光によりオルトケイ酸塩系蛍光体は、緑色から黄色波長までの光を放出し、ナイトライド系蛍光体又はオキシナイトライド系蛍光体は、赤色波長の光を放出する。これにより、１
次光である青色光の一部と、２次光である緑色、黄色、及び赤色光が混色されて、白色光を実現することができる。これにより、本発明の発光素子は、緑色から赤色に至る連続的なスペクトルを有する白色光を実現して、演色性を向上させることができる。
【００４２】
図２は、本発明に係るトップ型発光素子を示す断面図である。
図面を参照すれば、発光素子は、基板１０と、基板１０上に形成された電極３０、３５と、第１電極３０上に実装された発光ダイオード２０とを備える。これは、前記チップ型発光素子の構成と略同一であるので、これに対する具体的な説明は省略する。但し、トップ型発光素子は、前記基板１０の上部に発光ダイオード２０を囲むように形成された反射器４０を備え、前記反射器４０の中央ホールに発光ダイオード２０の保護のために充填されたモールディング部５０を備える。
【００４３】
光の輝度及び集光能力を向上させるために、発光ダイオードを囲む反射器４０の内側壁が所定の傾きを有するように形成されることができる。これは、発光ダイオード２０から発光する光の反射を極大化し、発光効率を増大するために好ましい。
【００４４】
前記モールディング部５０には、前述の少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体６０と、ナイトライド系又はオキシナイトライド系蛍光体７０とが均一に混合されて分布されている。これにより、発光ダイオード２０から発生される１次光と、各蛍光体６０、７０により波長変換された２次光が混色されて、所望のスペクトル領域の色が実現される。
【００４５】
図３は、本発明に係るランプ型発光素子を示す断面図である。
図面を参照すれば、発光素子は、反射部４５が形成された第１リード端子９０と、前記第１リード端子９０から所定の間隔離隔された第２リード端子９５とから構成される。前記第１リード端子９０の反射部４５内に発光ダイオード２０が実装され、ワイヤー８０を通して第２リード端子９５に電気的に接続される。前記発光ダイオード２０の上部には、蛍光体６０、７０を含むモールディング部５０が形成され、リード端子９０、９５の先端には、成形用枠を利用して形成した外周モールディング部５５を備える。前記モールディング部５０内には、前記発光ダイオード２０から放出した光を吸収して、それぞれの波長に光を波長変換させる少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体６０と、ナイトライド系又はオキシナイトライド系蛍光体７０とが均一に混合されている。前記外周モールディング部５５は、発光ダイオード２０から放出した光の透過率を向上させるように透明なエポキシ樹脂により製作される。
【００４６】
図４は、本発明に係るハウジングを含む発光素子を示す断面図である。
図面を参照すれば、発光素子は、両側に電極３０、３５が形成され、貫通孔を含むハウジング１００と、前記ハウジング１００の貫通孔に装着される基板１０と、基板１０上に実装される発光ダイオード２０とを備える。この時、前記基板１０は、熱伝導性に優れた材質を使用してヒートシンクを構成することにより、発光ダイオード２０から発散される熱の放出を更に効果的にすることができる。また、前記発光ダイオード２０を封止するモールディング部５０を含み、前記モールディング部５０には、前述の少なくとも一つのオルトケイ酸塩系蛍光体６０と、ナイトライド系又はオキシナイトライド系蛍光体７０とが均一に混合されて分布されている。
【００４７】
本実施例の電極３０、３５は、基板１０上に発光ダイオード２０の陽極端子及び陰極端子に接続するための第１及び第２の電極３０、３５から構成する。前記発光ダイオード２０は、基板１０上に実装され、ワイヤー８０を通して第１電極３０又は第２電極３５に電気的に接続される。
【００４８】
このように、本発明は、多様な構造の製品に応用されることができ、本発明の技術的要
旨は、前述の実施例に限定されるのではなく、色々な修正と変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明によるチップ型発光素子を示す断面図である。
【図２】本発明によるトップ型発光素子を示す断面図である。
【図３】本発明によるランプ型発光素子を示す断面図である。
【図４】本発明によるハウジングを含む発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０：基板  ２０：発光ダイオード  ３０、３５：電極  ４０：反射器  ５０：モールディング部  ６０、７０：蛍光体  ８０：ワイヤー  ９０、９５：リード端子  １００：ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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