(57)【要約】【課題】紫外線又は短波長可視光で効率よく励起され発光する蛍光体を用いて、高光束の発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１０は、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子１８と、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第１の蛍光体と、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光と補色の関係にある可視光を発光する第２の蛍光体と、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光のピーク波長と第２の蛍光体が発光する可視光のピーク波長との間にピーク波長を有する、可視光を発光する第３の蛍光体と、を備え、各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ている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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第１の蛍光体と、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、前記第１の蛍光体が発光する可視光と補色の関係にある可視光を発光する第２の蛍光体と、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、前記第１の蛍光体が発光する可視光のピーク波長と前記第２の蛍光体が発光する可視光のピーク波長との間にピーク波長を有する、可視光を発光する第３の蛍光体と、
を備え、各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ていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の蛍光体は、一般式がＭ１Ｏ２・ａＭ２Ｏ・ｂＭ３Ｘ２：Ｍ４ｃ
（但し、Ｍ１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、Ｍ２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、Ｍ３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、Ｍ４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、ｃは０．０３＜ｃ／（ａ＋ｃ）＜０．８の範囲である。）で表されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第３の蛍光体は、緑色発光することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第３の蛍光体は、その発光スペクトルのピーク波長が４９０〜５６０ｎｍの波長域にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記第３の蛍光体は、その発光スペクトルの半値幅が１５〜１２０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を用いた発光装置に関し、例えば、紫外線又は短波長可視光で効率よく励起され発光する蛍光体を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
特に近年、長寿命か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。
【０００４】
このような白色発光装置の具体例として、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、青や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（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３８３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の白色発光装置において用いられている黄色発光する蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が５７５ｎｍ付近であり、視感度曲線と一致しておらず、また、視感度が最大となる波長よりもピーク波長が長波長側にシフトしたものである。そのため、蛍光体単体としての変換効率は良好であるものの、白色発光装置としては光束、発光効率の観点から更なる改善が求められている。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、紫外線又は短波長可視光で効率よく励起され発光する蛍光体を用いて、高光束の発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光装置は、紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、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第１の蛍光体と、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光と補色の関係にある可視光を発光する第２の蛍光体と、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光のピーク波長と第２の蛍光体が発光する可視光のピーク波長との間にピーク波長を有する、可視光を発光する第３の蛍光体と、を備え、各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ている。
【０００９】
第１の蛍光体が発光する可視光と第２の蛍光体が発光する可視光とは、互いに補色の関係にあるため、白色光を得ることはできる。しかしながら、それぞれの可視光のピーク波長は、一方が視感度曲線のピーク波長より短波長側、他方が長波長側にシフトしたものである場合、これらの可視光を合成した発光スペクトルのピーク波長は、視感度曲線のピーク波長からずれたものとなる。そこで、この態様によると、第３の蛍光体は、第１の蛍光体が発光する可視光のピーク波長と第２の蛍光体が発光する可視光のピーク波長との間にピーク波長を有するため、視感度曲線のピーク波長により近いピーク波長を有する可視光を発光することができる。その結果、これら３つの蛍光体が発光する可視光を合成した発光スペクトルは、第１の蛍光体と第２の蛍光体のみしかない場合と比較して、視感度曲線のピーク波長により近いピーク波長を有することとなり、高い光束の白色光が得られる。
【００１０】
第１の蛍光体は、一般式がＭ１Ｏ２・ａＭ２Ｏ・ｂＭ３Ｘ２：Ｍ４ｃ（但し、Ｍ１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、Ｍ２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、Ｍ３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、Ｍ４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、ｃは０．０３＜ｃ／（ａ＋ｃ）＜０．８の範囲である。）で表されてもよい。あるいは、一般式がＭ１Ｏ２・ａ（Ｍ２１−ｚ,Ｍ４ｚ）Ｏ・ｂＭ３Ｘ２：（但し、Ｍ１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、Ｍ２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、Ｍ３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、Ｍ４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０．７≦ａ≦１．３、ｂは０．１≦ｂ≦０．２５、ｚは０．０１＜ｚ＜０．３の範囲である。）で表されてもよい。これらにより、より発光特性の良好な第１の蛍光体が得られる。
【００１１】
第３の蛍光体は、緑色発光してもよい。具体的には、第３の蛍光体は、その発光スペクトルのピーク波長が４９０〜５６０ｎｍの波長域にあってもよい。これにより、視感度曲線のピーク波長により近いピーク波長の発光が可能となり、より高い光束の白色光が得られる。第３の蛍光体は、その発光スペクトルの半値幅が１５〜１２０ｎｍであってもよい。半値幅が適度に小さい場合、より少ない出力で高い視感度の波長を有する発光スペクトルの合成が可能となる。つまり、所望の波長域の光を効率よく得られる。
【００１２】
また、前記一般式で表される前記第１の蛍光体は、紫外線又は短波長可視光、特に４００ｎｍ付近の波長域で効率よく励起され高い発光強度の可視光を発光することが新たに見いだされており、この蛍光体を発光装置に用いてもよい。
【００１３】
また、発光装置の演色性の観点から、第１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。
【００１４】
第２の蛍光体は、第１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。なお、白色光の発光装置を得る目的においては、第１の蛍光体が黄色系の光を発光する場合、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、第２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。
【００１５】
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波長が３５０ｎｍ〜４３０ｎｍの範囲に含まれていることが好ましい。
【００１６】
また、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。より好ましくは、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。
【００１７】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、紫外線又は短波長可視光で効率よく励起され発光する蛍光体を用いて、高光束の発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。
【図２】４００ｎｍ励起下における蛍光体１の発光スペクトルを示す図である。
【図３】蛍光体１の励起スペクトルを示す図である。
【図４】４００ｎｍ励起下における蛍光体２の発光スペクトルを示す図である。
【図５】蛍光体２の励起スペクトルを示す図である。
【図６】４００ｎｍ励起下における蛍光体３の発光スペクトルを示す図である。
【図７】蛍光体３の励起スペクトルを示す図である。
【図８】発光装置に７００ｍＡの駆動電流を印加したときの実施例の発光スペクトル（実線）及び比較例の発光スペクトル（点線）を、視感度曲線とともに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。図１に示す発光装置１０は、基板１２上に一対の電極１４（陽極）及び電極１６（陰極）が形成されている。電極１４上には半導体発光素子１８がマウント部材２０により固定されている。半導体発光素子１８と電極１４はマウント部材２０により導通されており、半導体発光素子１８と電極１６はワイヤー２２により導通されている。半導体発光素子の上には蛍光層２４が形成されている。
【００２２】
基板１２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。
【００２３】
電極１４及び電極１６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。
【００２４】
半導体発光素子１８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。
【００２５】
マウント部材２０は、例えば銀ペースト等の導電性接着剤又は金錫共晶はんだ等であり、半導体発光素子１８の下面を電極１４に固定し、半導体発光素子１８の下面側電極と基板１２上の電極１４を電気的に接続する。
【００２６】
ワイヤー２２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１８の上面側電極及び電極１６に接合され、両者を電気的に接続する。
【００２７】
蛍光層２４には、後述する各蛍光体がバインダー部材によって半導体発光素子１８の上面を覆う膜状（層状）に封止されている。蛍光層２４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、その蛍光体ペーストを半導体発光素子１８の上面に塗布し、その後に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される。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。また、本実施の形態に係る発光装置は、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。
【００２８】
また、蛍光層２４は、蛍光体以外の種々の物性を有する物質が混入されていてもよい。バインダー部材よりも屈折率の高い物質、例えば、金属酸化物、フッ素化合物、硫化物等が蛍光層２４に混入されることにより、蛍光層２４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１８から発生する光が蛍光層２４へ入射する際に生ずる全反射が低減され、蛍光層２４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２４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層２４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。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る発光装置に用いられる各蛍光体について詳述する。
【００３０】
（第１の蛍光体）
第１の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第１の蛍光体は、原料として下記組成式（１）〜（４）で表される化合物を用いることができる。
（１）Ｍ１Ｏ２（Ｍ１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ等の４価の元素を示す。）
（２）Ｍ２Ｏ（Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ等の２価の元素を示す。）
（３）Ｍ３Ｘ２（Ｍ３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）Ｍ４（Ｍ４はＥｕ２＋等の希土類元素及び／又はＭｎを示す。）
【００３１】
組成式（１）の原料として、例えば、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２等を用いることができる。組成式（２）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。組成式（３）の原料として、例えば、ＳｒＣｌ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＭｇＣｌ２、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＣａＣｌ２、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、ＢａＣｌ２、ＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、ＺｎＣｌ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＺｎＦ２、ＭｇＢｒ２、ＣａＢｒ２、ＳｒＢｒ２、ＢａＢｒ２、ＺｎＢｒ２、ＭｇＩ２、ＣａＩ２、ＳｒＩ２、ＢａＩ２、ＺｎＩ２等を用いることができる。組成式（４）の原料として、例えば、Ｅｕ２Ｏ３、Ｅｕ２（ＣＯ３）３、Ｅｕ（ＯＨ）３、ＥｕＣｌ３、ＭｎＯ、Ｍｎ（ＯＨ）２、ＭｎＣＯ３、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、Ｍｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ等を用いることができる。
【００３２】
組成式（１）の原料としては、Ｍ１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。組成式（２）の原料としては、Ｍ２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。組成式（３）の原料としては、Ｍ３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う。また、組成式（３）の原料としては、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。組成式（４）の原料としては、Ｍ４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。
【００３３】
組成式（１）〜（４）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、還元雰囲気の電気炉で、所定の雰囲気（Ｈ２：Ｎ２＝５：９５）、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第１の蛍光体を得ることができる。第１の蛍光体は、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。
【００３４】
なお、組成式（３）の原料（２価の金属ハロゲン化物）については、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、過剰に加えられた組成式（３）の原料は、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。
【００３５】
なお、前述した原料混合物の焼成後においては、前述の過剰添加された組成式（３）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。本実施の形態の第１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組成式（３）の原料はこの組成比において加味されていない。
【００３６】
本実施の形態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。
【００３７】
（第２の蛍光体）
第２の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第２の蛍光体は、原料としてＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣｌ２、ＣａＨＰＯ４、及びＥｕ２Ｏ３を用い、これらの原料をモル比がＣａＣＯ３：ＭｇＣＯ３：ＣａＣｌ２：ＣａＨＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３＝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Ｈ２を含むＮ２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２の蛍光体を得ることができる。第２の蛍光体は、第１の蛍光体が発光する可視光と補色の関係にある可視光を発光する。
【００３８】
なお、前述の原料混合物を得る際のＣａＣｌ２の秤量（モル比）については、製造される第２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、Ｃｌ２の不足に起因する第２の蛍光体の結晶欠陥の発生を防止することができる。
【００３９】
（第３の蛍光体）
第３の蛍光体としては、以下の各一般式（１）〜（６）で表される蛍光体を用いることができる。
（１）Ｍ１２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋，ＲＥ（ここで、Ｍ１は、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ及びＭｇからなる群より選ばれた少なくとも１種以上の元素、ＲＥはＥｕ以外の希土類及びＭｎからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素）
（２）Ｂａ５−ｘ−ｙＭｙＳｉｍＯ５＋２ｍ：Ｅｕ２＋ｘ（Ｍは、Ｃａ及びＳｒから選ばれた少なくとも１種以上の元素、ｘ，ｙ，ｍは、０．００１≦ｘ≦０．３、０≦ｙ≦０．８、ｘ＋ｙ＜５、２．５＜ｍ＜３．５を満たす値）
（３）Ｍ１２−ｘＭ２Ｍ３２Ｏ７：Ｅｕ２＋ｘ（Ｍ１は、Ｂａを７０モル％以上含むアルカリ土類元素、Ｍ２は、Ｍｇを９０モル％以上含むＺｎ及びＭｎからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素、Ｍ３は、Ｓｉを８０モル％以上含む４価の金属元素群）
（４）ＭＯ・Ｓｉ２Ｎ２Ｏ：Ｅｕ２＋（Ｍは、Ｃａ，Ｓｒ及びＢａからなる群から選ばれた少なくとも１種以上の元素）
（５）Ｍ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ（Ｍは、Ｂａを８０モル％以上含むアルカリ土類元素）
（６）Ｍ１−ａＭｇ１−ｂＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋ａ，Ｍｎ２＋ｂ（Ｍは、Ｂａ又はＳｒ  ａ，ｂは、０．０５＜ａ≦１、０．０１＜ｂ≦０．９を満たす値）
【００４０】
第３の蛍光体は、可視光（緑色）を発光する。緑色の可視光は、第１の蛍光体が発光する可視光（黄色）のピーク波長と第２の蛍光体が発光する可視光のピーク波長（黄色の補色である青色）との間にピーク波長を有する。
【００４１】
本実施の形態における第１の蛍光体の結晶構造等の決定は、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った。詳細な方法については特開２００９−３８３４８号公報に記載されているため、ここでは説明を省略する。
【実施例】
【００４２】
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の形態を何ら制限するものではない。
【００４３】
はじめに、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＞
蛍光体１は、ＳｉＯ２・１．０（Ｃａ０．５４，Ｓｒ０．３６，Ｅｕ２＋０．１）Ｏ・０．１７ＳｒＣｌ２で表される蛍光体であり、前述の第１の蛍光体の一例である。蛍光体１は、前述の一般式Ｍ１Ｏ２・ａ（Ｍ２１−ｚ,Ｍ４ｚ）Ｏ・ｂＭ３Ｘ２において、Ｍ１＝Ｓｉ、Ｍ２＝Ｃａ／Ｓｒ（モル比６０／４０）、Ｍ３＝Ｓｒ、Ｘ＝Ｃｌ、Ｍ４＝Ｅｕ２＋、ａ＝１．０、ｂ＝０．１７、Ｍ４の含有量ｚが０．１となるように合成した蛍光体である。また、蛍光体１は、原料の混合比においてＳｉＯ２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。蛍光体１の製造は、まず、ＳｉＯ２、Ｃａ（ＯＨ）２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、及びＥｕ２Ｏ３の各原料をこれらのモル比がＳｉＯ２：Ｃａ（ＯＨ）２：ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：Ｅｕ２Ｏ３＝１．１：０．４５：１．０：０．１３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所定の雰囲気（Ｈ２：Ｎ２＝５：９５）、温度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、余剰の塩化物を洗い流すことにより蛍光体１を得た。
【００４４】
＜蛍光体２＞
蛍光体２は、（Ｃａ４．６７Ｍｇ０．５）（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ０．０８で表される蛍光体であり、前述の第２の蛍光体の一例である。蛍光体２の製造は、まず、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣｌ２、ＣａＨＰＯ４、及びＥｕ２Ｏ３の各原料を、これらのモル比がＣａＣＯ３：ＭｇＣＯ３：ＣａＣｌ２：ＣａＨＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３＝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Ｈ２を含むＮ２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、余剰の塩化物を洗い流すことにより蛍光体２を得た。
【００４５】
＜蛍光体３＞
蛍光体３は、（Ｂａ１．４Ｓｒ０．４５）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋０．１５で表される蛍光体であり、前述の第３の蛍光体の一例である。蛍光体３の製造は、まず、ＢａＣＯ３、ＳｒＣＯ３、ＳｉＯ２、及びＥｕ２Ｏ３の各原料を、これらのモル比がＢａＣＯ３：ＳｒＣＯ３：ＳｉＯ２：Ｅｕ２Ｏ３＝１．４：０．４５：１：０．０７５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Ｈ２を含むＮ２雰囲気中で、温度１０００℃以上１３００℃未満で２〜８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、余剰の塩化物を洗い流すことにより蛍光体３を得た。
【００４６】
＜蛍光体１の評価結果＞
蛍光体１について、４００ｎｍ励起下における発光特性を測定した。図２は、４００ｎｍ励起下における蛍光体１の発光スペクトルを示す図である。なお、図２におけるグラフの縦軸は各波長における相対的な発光強度（相対強度）を示すものである。
【００４７】
図２に示すように、蛍光体１は、発光スペクトルのピーク波長が５７９ｎｍ前後であり、半値幅が１００ｎｍ以上であることがわかる。このことから、蛍光体１は演色性の高いブロードな黄色の可視光を発光可能であることがわかる。
【００４８】
図３は、蛍光体１の励起スペクトルを示す図である。図３に示すように、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わかる。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わかる。また、図３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わかる。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。
【００４９】
＜蛍光体２の評価結果＞
蛍光体２について、４００ｎｍ励起下における発光特性を測定した。図４は、４００ｎｍ励起下における蛍光体２の発光スペクトルを示す図である。図４に示すように、蛍光体２は、発光スペクトルのピーク波長が４６０ｎｍ前後であり、半値幅は３８ｎｍと広い。このことから、蛍光体２は演色性の高いブロードな青色の可視光を発光可能なことがわかる。また、蛍光体２と蛍光体１を併用することで演色性の高い白色発光装置の実現が可能となる。図５は、蛍光体２の励起スペクトルを示す図である。図５に示すように、蛍光体２は３８０〜４３０ｎｍの波長域の光により効率よく励起することがわかる。
【００５０】
＜蛍光体３の評価結果＞
蛍光体２について、４００ｎｍ励起下における発光特性を測定した。図６は、４００ｎｍ励起下における蛍光体３の発光スペクトルを示す図である。図６に示すように、蛍光体３は、発光スペクトルのピーク波長が５２０ｎｍ前後にあり、半値幅が７０ｎｍ程度であることがわかる。図７は、蛍光体３の励起スペクトルを示す図である。図７に示すように、蛍光体３は３５０〜４８０ｎｍの波長域の光により効率よく励起することがわかる。
【００５１】
次に、実施例に係る発光装置の構成について詳述する。
【００５２】
＜発光装置の構成＞
実施例に係る発光装置は、図１に示した発光装置において下記の具体的な構成を用いたものである。下記の発光装置の構成は、用いた蛍光体の種類を除き、実施例及び比較例において共通の構成である。
【００５３】
はじめに、基板１２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１４（陽極）及び電極１６（陰極）を形成した。半導体発光素子１８としては、４０５ｎｍに発光ピークを持つ１ｍｍ四方のＬＥＤ（ＳｅｍｉＬＥＤｓ社製：ＭｖｐＬＥＤＴＭＳＬ−Ｖ−Ｕ４０ＡＣ）を用いる。そして、電極１４（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）の上に前述のＬＥＤの下面を接着させ、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２２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１６（陰極）に接合した。また、バインダー部材としてのシリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）に各種の蛍光体の混合物を２０ｖｏｌ％となるように混入し、蛍光体ペーストを作製した。そして、この蛍光体ペーストを半導体発光素子１８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２４を形成した。
【００５４】
以上の蛍光体及び発光装置の構成に基づいて実施例及び比較例に係る発光装置を作製した。
【００５５】
＜実施例＞
本実施例は、第１の蛍光体として蛍光体１を用い、第２の蛍光体として蛍光体２を用い、第３の蛍光体として蛍光体３を用いたものであり、これらが混合された蛍光体ペーストを用いて発光装置を作製した。本実施例では、蛍光体１、２及び３を体積比３７：５６：７で混ぜ合わせた混合蛍光体が用いられている。
【００５６】
＜比較例＞
比較例は、第１の蛍光体として蛍光体１を用い、第２の蛍光体として蛍光体２を用いたものであり、これらが混合された蛍光体ペーストを用いて発光装置を作製した。比較例では、蛍光体１及び蛍光体２を体積比４０：６０で混ぜ合わせた混合蛍光体が用いられている。
【００５７】
＜実施例の評価＞
実施例及び比較例に係る発光装置を積分球内で７００ｍＡ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。
【００５８】
表１に、各発光装置に７００ｍＡの駆動電流を印加したときの発光光束比及び色度座標（ｃｘ，ｃｙ）を示す。なお、発光光束比は、比較例の発光装置に７００ｍＡ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。
【表１】
2011003786.tif 000003
【００５９】
蛍光体１が発光する黄色の可視光と蛍光体２が発光する青色の可視光とは、互いに補色の関係にあるため、比較例の発光装置であっても白色光を得ることはできる。しかしながら、それぞれの可視光のピーク波長は、一方（青色）が視感度曲線のピーク波長より短波長側、他方（黄色）が長波長側にシフトしたものであるため、これら２つの可視光を合成した発光スペクトルのピーク波長は、視感度曲線のピーク波長からずれたものとなる。
【００６０】
それに対して、実施例の発光装置は、蛍光体１が発光する可視光（黄色）のピーク波長と蛍光体２が発光する可視光（青色）のピーク波長との間にピーク波長を有する、可視光（緑色）を発光する蛍光体３を備えている。そのため、各蛍光体からの光を合成した場合、視感度曲線のピーク波長（５５５ｎｍ）により近いピーク波長を有する可視光を発光することができる。その結果、これら３つの蛍光体が発光する可視光を合成した発光スペクトルは、第１の蛍光体と第２の蛍光体のみしかない比較例の場合と比較して、視感度曲線のピーク波長により近いピーク波長を有することとなり、高い光束の白色光が得られる。
【００６１】
具体的には、表１に示すように、実施例の発光装置は、比較例の発光装置に対して光束比が１２％向上していることがわかる。また、実施例の発光装置が発光する光の色度座標は、車両用灯具の白色規定（ＪＩＳ−Ｄ−５５００）の領域であり、高い光束が求められる車両用の灯具に適用可能なことがわかる。なお、蛍光体３は、その発光スペクトルのピーク波長が４９０〜５６０ｎｍの波長域にあることが好ましい。これにより、視感度曲線のピーク波長（５５５ｎｍ）により近いピーク波長の発光が可能となり、より高い光束の白色光が得られる。
【００６２】
図８は、発光装置に７００ｍＡの駆動電流を印加したときの実施例の発光スペクトル（実線）及び比較例の発光スペクトル（点線）を、視感度曲線とともに示した図である。なお、図８におけるグラフの縦軸は実施例と比較例との相対的な発光強度を示すものである。図８に示すように、実施例に係る発光装置のピーク波長は、比較例に係る発光装置のピーク波長よりも視感度曲線のピーク波長に近いものとなっている。また、実施例に係る発光装置は、比較例に係る発光装置と比較して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わかる。
【００６３】
また、赤色、青色、緑色の可視光をそれぞれ発する３種類の蛍光体を用いて白色光を合成する場合と比較して、本実施例に係る発光装置は、赤色の可視光を発光する蛍光体の代わりに黄色の可視光を発光する蛍光体を備えている。黄色の可視光の発光スペクトルのピーク波長は、赤色の可視光と比較して視感度曲線のピーク波長に近いため、同じエネルギーの発光であっても黄色の可視光の方が赤色の可視光よりも明るく感じる。つまり、本実施例に係る発光装置は、青色、黄色、緑色の３色の可視光を加色混合することで高光束の白色光を得ることができる。
【００６４】
以上、本発明を実施の形態や実施例をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
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。
【符号の説明】
【００６６】
１０  発光装置、  １２  基板、  １４，１６  電極、  １８  半導体発光素子、  ２０  マウント部材、  ２２  ワイヤー、  ２４  蛍光層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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