(57)【要約】  ＹaＣｅbＡｌcＧａdＯz（式中ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｚが正数）のようなガリウムで置換されたＹＡＧ蛍光体を含む蛍光体組成物が提供される。ガリウムで置換されたＹＡＧ蛍光体を含む固体発光デバイスもまた提供される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主蛍光体としてＹaＣｅbＡｌcＧａdＯzを備えた蛍光体組成物であって、式中ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｚが正数であり、Ｒ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ）且つ０．５＜Ｒ＜０．７である、蛍光体組成物。
【請求項２】
ｂ／（ａ＋ｂ）＝Ｃｅモル％及び０＜Ｃｅモル％＜１０；及びｄ／（ｃ＋ｄ）＝Ｇａモル％及び０＜Ｇａモル％＜５０である、請求項１に記載の蛍光体組成物。
【請求項３】
２＜Ｃｅモル％＜４；１０＜Ｇａモル％＜３０；及び０．５＜Ｒ＜０．６である、請求項２に記載の蛍光体組成物。
【請求項４】
ｚが公称的に１２である、請求項２に記載の蛍光体組成物。
【請求項５】
前記蛍光体組成物が、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を５００ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする、請求項１に記載の蛍光体組成物。
【請求項６】
二次蛍光体を更に備え、前記二次蛍光体が、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を６００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする、請求項５に記載の蛍光体組成物。
【請求項７】
前記主蛍光体が、全蛍光体濃度の約５０〜１００重量パーセントである、請求項６に記載の蛍光体組成物。
【請求項８】
前記二次蛍光体が、窒化物及び／又は酸窒化物蛍光体を含む、請求項６に記載の蛍光体組成物。
【請求項９】
前記二次蛍光体が、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+を含む、請求項８に記載の蛍光体組成物。
【請求項１０】
前記蛍光体組成物が、２〜２５μｍの範囲の平均粒径を有する粒子として存在する、請求項１の蛍光体組成物。
【請求項１１】
発光デバイスであって、
固体光源と、
イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）蛍光体を含み、前記ＹＡＧ蛍光体内に置換されたガリウムを有する蛍光体組成物と、を備える、発光デバイス。
【請求項１２】
前記固体光源が、ＩＩＩ族窒化物発光源を含む、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
前記ＹＡＧ蛍光体がセリウムでも置換される、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
ガリウムで置換された前記ＹＡＧ蛍光体が、ＹaＣｅbＡｌcＧａdＯzの化学式を有し、式中ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｚが正数であり、Ｒ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ）及び０．５＜Ｒ＜０．７である、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
ｂ／（ａ＋ｂ）＝Ｃｅモル％及び０＜Ｃｅモル％＜１０；及びｄ／（ｃ＋ｄ）＝Ｇａモル％及び０＜Ｇａモル％＜５０である、請求項１４に記載の発光デバイス。
【請求項１６】
２＜Ｃｅモル％＜４；１０＜Ｇａモル％＜３０；及び０．５＜Ｒ≦０．６である、請求項１５に記載の蛍光体組成物。
【請求項１７】
ｚが公称的に１２である、請求項１５に記載の発光デバイス。
【請求項１８】
前記蛍光体組成物が、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を５００ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項１９】
前記蛍光体組成物が二次蛍光体を更に備え、前記二次蛍光体が、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を６００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする、請求項１８に記載の蛍光体組成物。
【請求項２０】
前記主蛍光体が、全蛍光体濃度の約５０〜１００重量パーセントである、請求項１９に記載の発光デバイス。
【請求項２１】
前記二次蛍光体が、窒化物又は酸窒化物蛍光体を含む、請求項１９に記載の発光デバイス。
【請求項２２】
前記二次蛍光体が、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+を含む、請求項２１に記載の発光デバイス。
【請求項２３】
前記蛍光体組成物が更に、バインダを含む、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項２４】
前記蛍光体組成物が、２〜２５μｍの範囲の平均粒径を有する粒子として存在する、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項２５】
別個の二次蛍光体組成物を更に含み、前記蛍光体組成物と前記別個の二次蛍光体組成物とが組み合わさって、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を６００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートするようになる、請求項１１の発光デバイス。
【請求項２６】
前記蛍光体組成物が、単結晶蛍光体として存在する、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項２７】
前記蛍光体組成物が、前記固体光源によって放射された放射波の少なくとも一部を、５８０ナノメートルより長いピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする、請求項１１の発光デバイス。
【請求項２８】
前記蛍光体組成物が、前記固体光源によって放射された前記放射波の少なくとも一部を５００ナノメートル〜５７０ナノメートルのピーク波長を有する放射波にダウンコンバートし、前記固体光源によって放射された前記放射波の少なくとも一部を６００ナノメートル〜６６０ナノメートルのピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項２９】
前記固体光源が、青色域内のドミナント波長を有する光を放射する発光ダイオードを備える、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項３０】
前記青色ＬＥＤのドミナント波長が約４４５ｎｍ〜４７０ｎｍである、請求項２９に記載の発光デバイス。
【請求項３１】
前記発光デバイスが、約２５００Ｋ〜４５００Ｋの相関色温度を有する温白色光を放射する、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項３２】
前記発光デバイスが、約２５００Ｋ〜３３００Ｋの相関色温度を有する温白色光を放射する、請求項３１に記載の発光デバイス。
【請求項３３】
前記発光デバイスが、少なくとも９０のＣＲＩ値を有する、請求項３１に記載の発光デバイス。
【請求項３４】
前記発光デバイスによって放射された前記光が、１９３１ＣＩＥ色度図上の黒体軌跡の７マカダム楕円内部にある色点を有し、約２５００Ｋ〜約３３００Ｋの相関色温度を有する、請求項１１に記載の発光デバイス。
【請求項３５】
前記発光デバイスが、５０を超えるＣＲＩ  Ｒ９成分を有する、請求項１１に記載の発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体組成物に関し、また、蛍光体組成物含む発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（「ＬＥＤ」）は、光を発生することができる周知の固体照明デバイスである。ＬＥＤは、一般的に、例えば、サファイア、ケイ素、炭化ケイ素、窒化ガリウム又はガリウムヒ素基板といった半導体又は非半導体基板上にエピタキシャル成長することができる複数の半導体層を含む。１つ又はそれ以上の半導体活性層が、これらのエピタキシャル層に形成される。十分な電圧が活性層に印加されると、ｎ型半導体層内の電子と、ｐ型半導体層内の正孔とが活性層に向かって流れる。電子と正孔が互いに向かって流れると、電子の一部が正孔と「衝突」し再結合する。この現象が発生するたびにフォトンが放出され、これがＬＥＤの発光する仕組みである。ＬＥＤによって生成される光の波長分布は、一般的に、使用する半導体材料と、デバイスの「活性領域」（すなわち電子と正孔とが再結合する領域）を構成する薄いエピタキシャル層の構造とに依存する。
【０００３】
ＬＥＤは通常、「ピーク」波長（すなわち、光検出器によって検出されたＬＥＤの放射発光スペクトルが最大となる単一波長）を厳密に中心とする狭波長分布を有する。例えば、代表的なＬＥＤのスペクトルパワー分布は、例えば、約１０〜３０ｎｍの全幅を有し、この幅は、最大照度の半分で測定される（半値全幅又は「ＦＷＨＭ」幅と称される）。従って、ＬＥＤは、多くの場合、これらの「ピーク」波長によって、又は代替的にこれらの「ドミナント」波長によって識別される。ＬＥＤのドミナント波長とは、人間の目によって知覚される、ＬＥＤによって放射される光と同じ見かけの色を有する単色光の波長である。従って、ドミナント波長は、異なる波長の光に対する人間の目の感度を考慮に入れる点でピーク波長と異なる。
【０００４】
殆どのＬＥＤは、単一の色を有する光を放射するように見えるほぼ単色の光源であるので、異なる色の光を放射する複数のＬＥＤを含むＬＥＤランプが、白色光を発生する固体発光デバイスを提供するために使用されている。これらのデバイスでは、個々のＬＥＤチップによって放射される異なる色の光が結合して、所望の強度及び／又は色の白色光を生成する。例えば、赤色、緑色及び青色光を放射するＬＥＤを同時に通電することによって、結果として得られた合成光は、光源の赤色、緑色及び青色ＬＥＤの相対強度に応じて白色又は近白色に見える。
【０００５】
白色光はまた、単色ＬＥＤを、当該ＬＥＤによって放射された光の一部を他の色の光に変換するルミネンス材料で囲むことによって生成することができる。波長変換材料を通過する単色ＬＥＤによって放射され光と、波長変換材料によって放射される異なる色の光との組み合わせが、白色光または近白色光を生成することができる。例えば、単一の青色発光ＬＥＤチップ（例えば、窒化インジウムガリウム及び／又は窒化ガリウムで作られた）は、例えば、当該ＬＥＤによって放射された青色光の一部の波長を「ダウンコンバート」してその色を黄色に変化させる、セリウムドープのイットリウムアルミニウムガーネット（化学式Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅを有し、通常はＹＡＧ：Ｃｅと称する）のような、黄色蛍光体、ポリマー又は色素と組み合わせて使用することができる。窒化インジウムガリウムから作られた青色ＬＥＤは、高効率（例えば６０％もの高い外部量子効率）を示す。青色ＬＥＤ／黄色蛍光体ランプにおいて、青色ＬＥＤチップは、約４４５〜４７０ナノメートルのドミナント波長を有する放射をもたらし、蛍光体は、青色発光に応答して約５５０ナノメートルのピーク波長を有する黄色蛍光を生成する。青色光の一部は、ダウンコンバートされずに蛍光体を（及び／又は蛍光体粒子の間を）通過し、一方で、光の実質的な部分は、蛍光体によって吸収され、該蛍光体は励起されて黄色光を放射する（すなわち、青色光が黄色光にダウンコンバートされる）。青色光と黄色光との組み合わせは、観察者には白色に見える。このような光は通常、冷白色として知覚される。別の手法では、紫色放射又は紫外放射ＬＥＤからの光は、当該ＬＥＤを多色蛍光体又は色素で取り囲むことによって白色光に変換することができる。何れの場合においても、赤色発光蛍光体粒子（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ3（「ＣＡＳＮ」）ベースの蛍光体）はまた、光の演色性を改善するため、すなわち、特に単色ＬＥＤが青色又は紫外光を放射する場合に光をより「温色」に見えるようにするために添加することができる。
【０００６】
上述のように、蛍光体は、１つの既知の種類のルミネンス材料である。蛍光体は、吸収と再放射の間の遅延に関係なく、及び付随する波長に関係なく、１つの波長で光を吸収して可視スペクトルの異なる波長の光を再放射する何れかの材料を指すことができる。従って、用語「蛍光体」は、本明細書において、場合によっては蛍光性及び／又は燐光性と呼ばれる材料を指すのに使用することがある。一般に、蛍光体は、第１の波長を有する光を吸収し、第１の波長とは異なる第２の波長を有する光を再放射することができる。例えば、「ダウンコンバート」蛍光体は、より短い波長を有する光を吸収して、より長い波長を有する光を再放射することができる。
【０００７】
ＬＥＤは、例えば、液晶ディスプレイのバックライト、表示灯、自動車のヘッドライト、懐中電灯、特殊照明用途、更に、全体照明及び照射用途での従来の白熱及び／又は蛍光灯の代替物を含む、多くの用途で使用されている。これらの用途の多くでは、特定の特性を有する光を発生する照明源を提供することが望ましい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，５６４，１８０号
【特許文献２】米国特許第７，４５６，４９９号
【特許文献３】米国特許第７，２１３，９４０号
【特許文献４】米国特許第７，０９５，０５６号
【特許文献５】米国特許第６，９５８，４９７号
【特許文献６】米国特許第６，８５３，０１０号
【特許文献７】米国特許第６，７９１，１１９号
【特許文献８】米国特許第６，６００，１７５号
【特許文献９】米国特許第６，２０１，２６２号
【特許文献１０】米国特許第６，１８７，６０６号
【特許文献１１】米国特許第６，１２０，６００号
【特許文献１２】米国特許第５，９１２，４７７号
【特許文献１３】米国特許第５，７９３，５５４号
【特許文献１４】米国特許第５，６３１，１９０号
【特許文献１５】米国特許第５，６０４，１３５号
【特許文献１６】米国特許第５，５２３，５８９号
【特許文献１７】米国特許第５，４１６，３４２号
【特許文献１８】米国特許第５，３９３，９９３号
【特許文献１９】米国特許第５，３５９，３４５号
【特許文献２０】米国特許第５，３３８，９４４号
【特許文献２１】米国特許第５，２１０，０５１号
【特許文献２２】米国特許第５，０２７，１６８号
【特許文献２４】米国特許第４，９６６，８６２号
【特許文献２５】米国特許第４，９１８，４９７号
【特許文献２６】米国特許出願公開第２００９/０１８４６１６号
【特許文献２７】米国特許出願公開第２００９/００８０１８５号
【特許文献２８】米国特許出願公開第２００９/００５０９０８号
【特許文献２９】米国特許出願公開第２００９/００５０９０７号
【特許文献３０】米国特許出願公開第２００８/０３０８８２５号
【特許文献３１】米国特許出願公開第２００８/０１９８１１２号
【特許文献３２】米国特許出願公開第２００８/０１７９６１１号
【特許文献３３】米国特許出願公開第２００８/０１７３８８４号
【特許文献３４】米国特許出願公開第２００８/０１２１９２１号
【特許文献３５】米国特許出願公開第２００８/００１２０３６号
【特許文献３６】米国特許出願公開第２００７/０２５３２０９号
【特許文献３７】米国特許出願公開第２００７/０２２３２１９号
【特許文献３８】米国特許出願公開第２００７/０１７０４４７号
【特許文献３９】米国特許出願公開第２００７/０１５８６６８号
【特許文献４０】米国特許出願公開第２００７/０１３９９２３号
【特許文献４１】米国特許出願公開第２００６/０２２１２７２号
【特許文献４２】米国特許出願第１２/７２０，３２０号
【特許文献４３】米国特許出願第１１/７４９，２５８号
【特許文献４４】米国特許出願公開第２００８/０２８３８６４号
【特許文献４５】米国特許出願シリアル第１１/６５６，７５９号
【特許文献４６】米国特許出願シリアル第１１/８９９，７９０号
【特許文献４７】米国特許出願第１１/４７３，０８９号
【特許文献４８】米国特許出願シリアル第１１/９８２，２７５号
【特許文献４９】米国特許出願第１２/７５７，８９１号
【発明の概要】
【０００９】
本発明の一部の実施形態によれば、主蛍光体としてイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）蛍光体を含む蛍光体組成物が提供され、ガリウムがＹＡＧ蛍光体格子内に置換されている。一部の実施形態において、セリウムもまたＹＡＧ蛍光体内に置換されている。ＹＡＧ格子内へのガリウムの添加は、温白色光を生成する発光デバイスにおいて、黄色蛍光体と緑色蛍光体との両方の必要性を排除し、その代わりに１つの材料で必要な放射光を提供する蛍光体材料を生成することができる。また、本発明の実施形態によれば、主蛍光体として、ＹaＣｅbＡｌcＧａdＯzを含む蛍光体組成物が提供され、式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｚは正数であり、Ｒ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ）及び０．５＜Ｒ＜０．７である。一部の実施形態において、ｂ／（ａ＋ｂ）＝Ｃｅモル％及び０＜Ｃｅモル％＜１０；ｄ／（ｃ＋ｄ）＝Ｇａモル％及び０＜Ｇａモル％＜５０である。加えて、一部の実施形態において、ｚは公称的に１２である。特定の実施形態において、２＜Ｃｅモル％＜４；１０＜Ｇａモル％＜３０；及び０．５＜Ｒ＜０．６である。一部の実施形態において、主蛍光体は全蛍光体濃度の５０〜１００パーセントの範囲の濃度で存在する。
【００１０】
本発明の一部の実施形態において、蛍光体組成物は、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を５００ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする。一部の実施形態において、蛍光体組成物は、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を６００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする二次蛍光体を含む。一部の実施形態において、二次蛍光体は、窒化物及び／又は酸窒化物蛍光体を含む。特定の実施形態において、二次蛍光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+を含む。
【００１１】
一部の実施形態において、蛍光体組成物は、２〜２５μｍの範囲の平均粒径を有する粒子として存在する。一部の実施形態において、蛍光体組成物は、バインダもまた含む。
【００１２】
また、本発明の一部の実施形態によれば、固体光源と、本発明による蛍光体とを含む発光デバイスも提供される。一部の実施形態において、蛍光体組成物は、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を５００ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする。一部の実施形態において、蛍光体組成物は、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を６００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする二次蛍光体を含む。一部の実施形態において、発光デバイスは、別個の二次蛍光体組成物を含み、蛍光体組成物と二次蛍光体組成物とが組み合わさって４４５ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波を６００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする。一部の実施形態において、蛍光体組成物は、単結晶蛍光体として存在する。
【００１３】
本発明の一部の実施形態において、蛍光体組成物は、固体光源によって放射される放射波の少なくとも一部を、５８０ナノメートルよりも長いピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする。一部の実施形態において、蛍光体組成物は、固体光源によって放射される放射波の少なくとも一部を５３０ナノメートル〜５８５ナノメートルのピーク波長を有する放射波にダウンコンバートし、固体光源によって放射される放射波の少なくとも一部を６００ナノメートル〜６６０ナノメートルのピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする。
【００１４】
本発明の一部の実施形態において、固体光源は、青色の色範囲内のドミナント波長を有する光を放射する発光ダイオードを含む。特定の実施形態において、青色ＬＥＤのドミナント波長は、約４４５ｎｍ〜４７０ｎｍである。
【００１５】
一部の実施形態において、発光デバイスは、約２５００Ｋ〜４５００Ｋの相関色温度を有する温白色光を放射する。一部の実施形態において、発光デバイスは、約２５００Ｋ〜３３００Ｋの相関色温度を有する温白色光を放射する。一部の実施形態において、発光デバイスは、少なくとも９０のＣＲＩ値を有する。一部の実施形態において、発光デバイスによって放射された光は、１９３１ＣＩＥ色度図上の黒体軌跡の７マカダム楕円内にあり、約２５００Ｋ〜約３３００Ｋの相関色温度を有する色点を有する。更に、本発明の一部の実施形態において、発光デバイスは５０を超えるＣＲＩ  Ｒ９成分を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プランク軌跡の位置を示す１９３１ＣＩＥ色度図のグラフである。
【図２】本発明の実施形態による蛍光体組成物から形成された粒子の走査型電子顕微鏡の画像である。
【図３】本発明の実施形態による蛍光体組成物から形成された粒子の走査型電子顕微鏡の画像である。
【図４】４５０ｎｍで励起時に、フォトルミネッセンススペクトルのｃｃｘ座標上で本発明の実施形態による蛍光体組成物のＧａ濃度とＣｅ濃度の影響を示すグラフである。
【図５】４５０ｎｍでの励起時に、フォトルミネッセンススペクトルのｃｃｙ座標上で本発明の実施形態による蛍光体組成物のＧａ濃度とＣｅ濃度の影響を示すグラフである。
【図６】４５０ｎｍでの励起時に、本発明の実施形態による様々な蛍光体組成物についてのフォトルミネッセンススペクトルの代表的な色座標を示すグラフである。比較のためにＬｕＡＧ：Ｃｅ／ＹＡＧ：Ｃｅの５０：５０混合物の色点も示される。
【図７】本発明の実施形態による蛍光体組成物の光ルミネセンススペクトルを示す。比較のために、市販ＬｕＡＧ：Ｃｅ、市販ＹＡＧ：Ｃｅ、及びＬｕＡＧ：Ｃｅ／ＹＡＧ：Ｃｅの５０：５０混合物についてのスペクトルも示される。
【図８Ａ】本発明の実施形態による固体発光デバイスの図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態による固体発光デバイスの図である。
【図８Ｃ】本発明の実施形態による固体発光デバイスの図である。
【図８Ｄ】本発明の実施形態による固体発光デバイスの図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態による、ＬＥＤチップウェハに蛍光体組成物を付加するのに用いる作製ステップを示す断面図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態による、ＬＥＤチップウェハに蛍光体組成物を付加するのに用いる作製ステップを示す断面図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態による、ＬＥＤチップウェハに蛍光体組成物を付加するのに用いる作製ステップを示す断面図である。
【図９Ｄ】本発明の実施形態による、ＬＥＤチップウェハに蛍光体組成物を付加するのに用いる作製ステップを示す断面図である。
【図９Ｅ】本発明の実施形態による、ＬＥＤチップウェハに蛍光体組成物を付加するのに用いる作製ステップを示す断面図である。
【図１０Ａ】赤色蛍光体が二次蛍光体として含まれる本発明の実施形態による種々の組成物を包含する発光デバイスの色点のプロットを示す図である。比較のために、同じ赤色蛍光体と組み合わせたＬｕＡＧ：Ｃｅ／ＹＡＧ：Ｃｅの５０：５０物理的混合物についての色点も示されている。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示したポイントの輝度を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａに示したポイントのＣＲＩを示す図である。
【図１０Ｄ】図１０に示したポイントについてのＣＲＩのＲ９成分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明に関してより完全に説明する。しかしながら、本発明は、本明細書で記載される実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本発明の開示を徹底的且つ完全なものとして当業者に本発明の範囲を十分に伝わるように提供するものである。添付図面において、説明を簡単にするために層及び領域の厚みが誇張されている場合がある。全体を通じて同じ要素は同じ符号で示されている。本明細書で使用する「及び／又は」という用語は、関連する記載項目の１つ又はそれ以上のあらゆる組み合わせを含む。
【００１８】
本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のものに過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する単数形は、文脈上で別途に明確に示されている場合を除き、複数形も含むことを意図している。用語「備える」及び／又は「含んでいる」及びこれらの派生語は、本明細書で使用する場合、記載の特徴、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を示しているが、１つ又はそれ以上の他の特徴、動作、要素、構成要素及び／又はこれらの群の存在又は追加を排除するものではないことは、更に理解されるであろう。
【００１９】
層、領域、又は基板のような要素が別の要素「上」である又はその「上に」拡張すると言う時に、この要素は、直接にその他の要素上にある又は直接にその上に拡張することができ、又は介在要素も存在することができることは理解されるであろう。一方、要素が、別の要素「上に直接に」ある又はその「上に直接に」拡張すると言う時に、介在要素は存在しない。要素が別の要素に「接続される」又は「結合される」と言う時に、この要素は、直接にその他の要素に接続又は結合することができ、又は介在要素が存在することができることは理解されるであろう。一方、要素が別の要素に「直接に接続される」又は「直接に結合される」と言う時には介在要素は存在しない。
【００２０】
第１及び第２などの用語は、本明細書では種々の要素、構成要素、領域、及び／又は層を説明するために用いることができるが、これらの要素、構成要素、領域、及び／又は層は、これらの用語によって限定されるべきではないことは理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、及び／又は層を、別の要素、構成要素、領域、及び／又は層と区別するのに用いられているに過ぎない。従って、本発明の範囲から逸脱することなく、以下で考察する第１の要素、構成要素、領域、及び／又は層を第２の要素、構成要素、領域、及び／又は層と呼ぶこともできる。
【００２１】
更に、「下側」又は「下部」及び「上側」又は「上部」などの相対的用語は、本明細書では、図示の１つの要素の別の要素に対する関係を記述するのに用いることができる。相対的用語は、図示の向きに加えて、デバイスの異なる向きを含むことを意図している点は理解されるであろう。例えば、図中のデバイスが回転した場合には、他の要素の「下」側にあると説明された要素は、他の要素の「上」側になることになる。従って、例示的な用語「下側」は、図の特定の向きに応じて、「上側」及び「下側」の両方の向きを包含することができる。
【００２２】
別途定義しない限り、本明細書で使用する（技術用語及び科学用語を含む）全ての用語は、本発明が属する技術における通常の知識を有する者が一般的に理解している意味と同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されるような用語の意味については、関連技術の文脈におけるこれらの用語の意味に合致すると解釈すべきであり、理想的な又は過度に形式的な意味であることを本明細書において明示的に定義しない限り、そのようには解釈されないことを更に理解されたい。
【００２３】
ここで参照される全ての特許及び特許出願は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。専門用語又は範囲が矛盾する場合には、本出願が管理する。
【００２４】
本明細書で使用される用語「固体発光デバイス」は、ケイ素、炭化ケイ素、窒化ガリウム及び／又は他の半導体材料を含むことができる１つ又はそれ以上の半導体層と、サファイア、ケイ素、炭化ケイ素及び／又は他のマイクロエレクトロニクス基板を含むことができる任意選択の基板と、金属及び／又は他の導電性材料を含むことができる１つ又はそれ以上のコンタクト層と、を含む、発光ダイオード、レーザダイオード、及び／又は他の半導体デバイスを含むことができる。固体発光デバイスの設計及び製造は、当業者に周知である。本明細書で使用する語句「発光デバイス」は、光を放射することができるデバイスであること以外は限定されない。
【００２５】
本発明の実施形態による固体発光デバイスは、ノースカロライナ州ダーラム所在のＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．によって製造及び販売されるデバイスのような、炭化ケイ素又は窒化ガリウム基板上に作製されたＩＩＩ族−Ｖ族窒化物（例えば窒化ガリウム）ベースのＬＥＤ又はレーザを含むことができる。こうしたＬＥＤ及び／又はレーザは、光放射が、いわゆる「フリップチップ」配向で基板を通過して生じるようにして動作するよう構成することができる（或いは、構成されなくてもよい）。本発明の実施形態による固体発光デバイスは、カソードコンタクトをチップの一方の側に、アノードコンタクトをチップの反対側に有する縦型デバイスと、両方のコンタクトがデバイスの同じ側にあるデバイスの両方を含む。本発明の一部の実施形態は、米国特許第７，５６４，１８０号；第７，４５６，４９９号；第７，２１３，９４０号；第７，０９５，０５６号；第６，９５８，４９７号；第６，８５３，０１０号；第６，７９１，１ １９号；第６，６００，１７５号；第 ６，２０１，２６２号; 第６, １８７，６０６号; 第６，１２０，６００号; 第５，９１２，４７７号；第５，７３９，５５４号；第５，６３１, １９０号；第５，６０４，１３５号；第５，５２３，５８９号；第５，４１６，３４２号； 第５，３９３，９９３号；第５，３５９，３４５号；第５，３３８，９４４号；第５，２１０，０５１号；第５，０２７, １６８号；第５，０２７，１６８号；第４，９６６，８６２号及び／又は第４，９１８，４９７号並びに米国特許出願公開第２００９／０１８４６１６号；第２００９／００８０１８５号；第２００９／００５０９０８号；第２００９／００５０９０７号；第２００８／０３０８８２５号；第２００８／０１９８１１２号；第 ２００８／０１７９６１１号；第２００８／０１７３８８４号；第２００８／０１２１９２１号；第２００８／００１２０３６号；第２００７／０２５３２０９号；第２００７／０２２３２１９号；第２００７／０１７０４４７号；第２００７／０１５８６６８号；第２００７／０１３９９２３号及び／又は第２００６/０２２１２７２号に記載されたような、固体発光デバイス、デバイスパッケージ、器具、ルミネンス材料／素子、電源、制御要素及び／又は方法を使用することができる。
【００２６】
可視光は、多くの異なる波長を有する光を含むことができる。可視光の見かけの色は、図１に示した１９３１ＣＩＥ色度図のような、二次元の色度図を参照して説明することができる。色度図は、色の加重和として色を定義する有用な基準を提供する。
【００２７】
図１に示すように、１９３１ＣＩＥ色度図上の色は、略Ｕ字形区域内にあるｘ座標及びｙ座標（すなわち、色度座標又は色点）によって定義される。当該区域の外側又はその近傍の色は、単一波長または極めて小さい波長分布を有する光から構成される飽和色である。当該区域の内側の色は、異なる波長の混合から構成された不飽和色である。多くの異なる波長の混合とすることができる白色光は、図１で１０として表記された領域内の色度図の中央付近に見られる。領域１０のサイズによって明白なように、「白色」と見なすことができる多くの異なる光の色相が存在する。例えば、ナトリウム蒸気照明デバイスによって発生する光のような「白色」光は、黄色がかった色に見える場合があり、一方で、ある蛍光照明デバイスによって発生する光のような他の「白色」光は、より青みがかった色に見える場合がある。
【００２８】
白色領域１０の上にある領域１１、１２及び１３には、一般に緑色に見えるか又は実質的に緑色成分を含む光がプロットされ、白色領域１０の下方の光は、一般に、ピンク、紫又はマゼンタに見える。例えば、図１の領域１４及び１５にプロットされた光は、ほぼマゼンタ（すなわち、赤紫色又は帯紫赤色）に見える。
【００２９】
２つの異なった光源からの光の二元の組み合わせは、２つの成分色の何れとも異なる色を有するように見える場合があることが更に知られている。組み合わせた光の色は、２つの光源の波長及び相対強度に依存することができる。例えば、青色光源と赤色光源の組み合わせによって放射される光は、観察者には紫又はマゼンタに見える可能性がある。同様に、青色光源と黄色光源の組み合わせによって放射される光は、観察者に白色に見える可能性がある。
【００３０】
図１のグラフの各ポイントは、その色を有する光を放射する光源の「色点」と呼ばれる。図１に示すように、様々な温度に加熱された黒体放射体によって放射される光の色点の位置に対応する、「黒体」軌跡１６と呼ばれる色点の軌跡が存在する。黒体軌跡に沿って位置する色度座標（すなわち、色点）は、プランクの方程式：Ｅ（λ）＝Ａλ-5／（ｅB/T−１）、式中、Ｅは発光強度、λは発光波長、Ｔは黒体の色温度、Ａ及びＢは定数、に従うので、黒体軌跡１６は、「プランク」軌跡とも呼ばれる。黒体軌跡１６上又はその近傍に位置する色座標は、ヒト観察者に対して好ましい白色光をもたらす。
【００３１】
加熱された物体が白熱になると、黒体放射体のピーク放射に伴う波長は、温度が上昇するにつれて漸次的に短くなるので、物体は、最初に帯赤色、次に帯黄色、次いで白色、最後に帯青色になる。このことは、黒体放射体のピーク放射に伴う波長が、ウィーンの変位則と一致して、温度が上昇すると漸次的に短くなることに起因して生じる。従って、黒体軌跡１６上またはその近傍にある光を生成する発光体は、これらの相関色温度（ＣＣＴ）に関して記述することができる。本明細書で用いる用語「白色光」は、白色として知覚される光を指し、１９３１ＣＩＥ色度図上の黒体軌跡の７マカダム楕円内にあり、２０００Ｋ〜１０，０００Ｋの範囲のＣＣＴを有する。４０００ＫのＣＣＴを有する白色光は、黄色がかって見える可能性があり、一方で８０００Ｋ又はそれ以上のＣＣＴを有する白色光はより青みがかって見える可能性があり、「冷」白色光と称することができる。「温」白色光は、より赤みがかった色又はより黄色がかった色である、約２５００Ｋ〜４５００ＫのＣＣＴを有する白色光を記述するのに使用することができる。温白色光は、一般的に、ヒト観察者に対して好ましい色である。２５００Ｋ〜３３００ＫのＣＣＴを有する温白色光は、特定の用途に好ましいとすることができる。
【００３２】
照明される物体の色を正確に再現する光源の能力は、通常、演色指数（「ＣＲＩ」）を用いて特徴付けられる。光源のＣＲＩは、８つの基準色で照明したときに、照明系の演色が基準黒体放射体の演色とどのように匹敵するかの相対測定の修正平均である。従って、ＣＲＩは、特定のランプによって照らしたときの物体の表面色の変化の相対的尺度である。照明系によって照射されている１セットのテストカラーの色座標が、黒体放射体によって照射されている同じテストカラーの色座標と同じである場合、ＣＲＩは１００に等しい。昼光は一般に、略１００のＣＲＩを有し、白熱電球は約９５のＣＲＩを有し、蛍光灯は通常、約７０〜８５のＣＲＩを有し、単色光源は基本的にゼロのＣＲＩを有する。５０未満のＣＲＩを有する全体照明用途の光源は、一般に、極めて不十分と考えられ、通常は、経済的問題によって他の選択肢が排除される用途においてのみ用いられる。７０〜８０のＣＲＩ値を有する光源は、物体の色が重要でない場合の全体照明で用途がある。一部の全体室内照明において、８０を超えるＣＲＩ値が許容できる。プランク軌跡１６の４ステップマカダム楕円内部の色座標及び８５を超えるＣＲＩ値を有する光源は、全体照明の目的でより好適である。９０を超えるＣＲＩ値を有する光源は、より優れた色品質を提供する。
【００３３】
バックライト、全体照明及び様々な他の用途では、光源によって照射された物体が、ヒトの目により自然な色合いを有して見えるように、比較的高いＣＲＩを有する白色光を発生する光源を提供することが望ましいことが多い。従って、このような光源は、典型的には、赤色、緑色、青色発光デバイスを含む固体照明デバイスのアレイを含むことができる。赤色、緑色及び青色発光デバイスが同時に通電されると、結果として得られる合成光は、赤色、緑色及び青色光源の相対強度に応じて、白色、又は略白色に見える。しかしながら、このような光は、多くの可視波長からの寄与がない可能性があるので、赤色、緑色及び青色発光体の組み合わせである光であっても、発光体が飽和光を生成する場合は特に低いＣＲＩを有する可能性がある。
【００３４】
本発明の一部の実施形態によれば、主蛍光体としてイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）蛍光体を含み、ガリウムがＹＡＧ蛍光体格子内に置換されている蛍光体組成物が提供される。一部の実施形態において、セリウムもまた、ＹＡＧ蛍光体格子内に置換されている。一部の実施形態において、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｃｒ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｈｏ及びＴｍなどの他の活性剤も含めることができる。本発明の一部の実施形態において、主蛍光体としてＹaＣｅbＡｌcＧａdＯzを含む蛍光体組成物が提供され、式中ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｚが正の数であり、小数又は整数とすることができる。場合によっては、ｂ／（ａ＋ｂ）＝Ｃｅモル％、０＜Ｃｅモル％＜１０、並びにｄ／（ｃ＋ｄ）＝Ｇａモル％、及び０＜Ｇａモル％＜５０である。更に、一部の実施形態において、Ｒ＝（ａ＋ｂ）／（ｃ＋ｄ）及び０．５＜Ｒ＜０．７である。更に、一部の場合において、ｚは公称上１２（±δ）である。用語「主蛍光体」とは、ＹaＣｅbＡｌcＧａdＯzなどのガリウム置換ＹＡＧが、本明細書に記載の蛍光体組成物中に存在することを意味する。ガリウム置換ＹＡＧ蛍光体は組成物中の唯一の蛍光体とすることができ、或いは蛍光体組成物は、限定されないが、本明細書に記載の二次蛍光体を含む追加の蛍光体を含むことができる。加えて、一部の場合において、蛍光体組成物は、上記で定義された一般式ＹaＣｅbＡｌcＧａdＯzを有する２つ又はそれ以上の異なる化合物を含む、２つ又はそれ以上の異なるガリウム置換ＹＡＧ化合物を含むことができる。特定の実施形態において、Ｃｅモル％は、２％を超えるが４％未満である。特定の実施形態において、Ｇａモル％は、１０％を超えるが３０％未満である。更に、特定の実施形態において、Ｒは０．５を超えるが０．６以下である。本発明の一部の実施形態において、本明細書に記載の蛍光体組成物は、そのＦＷＨＭ発光スペクトルがシアン色域の少なくとも一部に入るように十分に広いＦＷＨＭ帯域幅を有することができる。
【００３５】
一部の実施形態において、本明細書に記載の蛍光体組成物を含む発光デバイスは、高ＣＲＩ値を有する温白色光を放射することができる。一部の実施形態において、本発明の実施形態による固体照明デバイスは、９０を超えるＣＲＩ値を有する光を放射し、１９３１ＣＩＥ色度図上の黒体軌跡の７マカダム楕円内にあり、且つ約２５００Ｋ〜約４５００Ｋの相関色温度を有する色点を有する。他の実施形態において、固体照明デバイスは、８５を超え、一部の実施形態においては８８を超え、また一部の実施形態においては９０を超えるＣＲＩ値を有する光を放射することができ、更に、一部の実施形態においては、１９３１ＣＩＥ色度図上の０．３８５〜０．４８５のｃｃｘ及び０．３８０〜０．４８０のｃｃｙにあり、２５００Ｋ〜４５００Ｋの範囲内の相関色温度を有する色点を有することができる。一部の実施形態において、相関色温度は、２５００Ｋ〜３３００Ｋの範囲にある。
【００３６】
その開示内容が引用により全体が本明細書に組み込まれる２０１０年３月９日に出願された米国特許出願第１２／７２０３９０号に記載の組成物もまた、これらの望ましい特徴を有することができる。しかしながら、米国特許出願第１２／７２０３９０号における組成物は、これらの結果を達成するために、黄色、緑色及び赤色蛍光体の混合物を含むことができる。本明細書に記載した蛍光体組成物は、緑色及び黄色蛍光体材料の物理的混合物の必要性を除くことができるが、その代わりに、本明細書に記載したガリウム置換ＹＡＧ蛍光体組成物が、単一材料において黄色及び緑色蛍光体に必要な発光を提供することができる。黄色及び緑色蛍光体材料の混合物を置換する単一蛍光体材料の使用は、ＬＥＤ部品の製造を単純化するという利点を有し、また、蛍光体材料の異なるロットに対して実施することが必要となる場合がある内部品質管理試験に関連する物流負担を軽減することができる。緑色蛍光体としてＬｕＡＧ：Ｃｅが一般に使用されるが、Ｌｕ含有原材料はガリウム置換ＹＡＧ化合物を形成するのに必要とされる材料よりも高価である場合があるので、コスト削減の可能性もある。
【００３７】
上述したように、一部の実施形態において、蛍光体組成物は、青色ＬＥＤから受光した光を赤色域においてピーク波長を有する光にダウンコンバートすることができる二次蛍光体を含むことができる。一部の実施形態において、この二次蛍光体は、窒化物及び／又は酸窒化物蛍光体を含むことができる。例えば、（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ2+を二次蛍光体として含むことができる。一部の場合において、二次蛍光体は、６３０ナノメートル〜６５０ナノメートルにピーク周波数を有する光を放射することができ、主として赤色域にある８５〜９５ナノメートルのＦＷＨＭを有することができる。特定の実施形態において二次蛍光体として使用することができる他の赤色又は橙色蛍光体としては、Ｌｕ2Ｏ3：Ｅｕ3+；（Ｓｒ2-xＬａx）（Ｃｅ1-xＥｕx）Ｏ4；Ｓｒ2Ｃｅ1-xＥｕxＯ4；Ｓｒ2-xＥｕxＣｅＯ4；ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+及び／又はＳｒＴｉＯ3：Ｐｒ3+，Ｇａ3+が挙げられる。使用することができる蛍光体の他の例としては、Ｃａ1-xＳｒxＡｌＳｉＮ3、Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8、Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8、Ｂａ2Ｓｉ5Ｎ8、ＢａＳｉ7Ｎ10、ＢａＹＳｉ4Ｎ7、Ｙ5（ＳｉＯ4）3Ｎ、Ｙ4Ｓｉ2Ｏ7Ｎ2、ＹＳｉＯ2Ｎ、Ｙ2Ｓｉ3Ｏ3Ｎ4、Ｙ2Ｓｉ3-xＡｌxＯ3+xＮ4-x、Ｃａ1.5Ｓｉ9Ａｌ3Ｎ16、Ｙ0.5Ｓｉ9Ａｌ3Ｏ1.5Ｎ14.5、ＣａＳｉＮ2、Ｙ2Ｓｉ4Ｎ6Ｃ、及び／又はＹ6Ｓｉ11Ｎ20Ｏが挙げられる。このような材料は、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｙｂ、Ｇｄ及び／又はＴｂのうちの少なくとも１つを含む賦活材料を含むことができる。
【００３８】
一部の実施形態において、主蛍光体は、蛍光体組成物中の全蛍光体の５０〜１００重量％の範囲の濃度で存在する。特定の実施形態において、主蛍光体は、蛍光体組成物中の全蛍光体の６０〜８０重量％の範囲の濃度で存在する。二次蛍光体は、青色ＬＥＤから受光した光を赤色域にあるピーク波長を有する光にダウンコンバートする、１つのタイプの蛍光体を含むことができ、或いは、２つ又はそれ以上の異なる蛍光体を含むことができる。更にまた、一部の実施形態において、本明細書に記載した蛍光体組成物中に追加の蛍光体又は他の発色団化合物が存在することができる。二次蛍光体、並びに他の蛍光体材料はまた、本発明の実施形態による発光デバイスで使用するための別個の組成物（すなわち、ガリウム置換ＹＡＧと混合されず、デバイスの他の部分に存在する）として含むこともできる。
【００３９】
本発明の一部の実施形態において、蛍光体組成物は、粒子状形態で存在することができる。何れかの好適な粒径を用いることができる。蛍光体粒子は、直径が様々とすることができ（用語「直径」は、非球状粒子では粒子を横断する最長距離を意味する）、一部の実施形態において、平均粒径は２〜２５μｍの範囲にある。しかしながら、一部の実施形態において、蛍光体組成物は、１０ｎｍ〜１００μｍサイズ粒子又はそれより大きい範囲の平均粒径を有することができる。本発明の１つの実施形態による組成物の粒径及び形態の一例が、図２及び図３に示され、これらは、本発明の実施形態による蛍光体組成物を２つの異なった倍率で示している。一部の実施形態において、蛍光体組成物は、粒子として存在しなくてもよい。例えば、主蛍光体及び／又は二次蛍光体は、米国特許出願公開第２００８／０２８３８６４号として公開された米国特許出願第１１／７４９，２５８号に記載した方法によって形成したもののような、単結晶として本明細書に記載したデバイスに含むことができる。
【００４０】
また、本発明の実施形態によれば、固体光源と本明細書に記載した蛍光体組成物とを含む発光デバイスも提供される。本発明の一部の実施形態において、固体光源は、青色域内にドミナント波長を有する光を放射する発光ダイオードを含む。例えば、一部の実施形態において、青色ＬＥＤのドミナント波長は、約４４５ｎｍ〜４７０ｎｍである。
【００４１】
本発明の一部の実施形態による発光デバイスは、５８０ナノメートルよりも長いピーク波長を有する放射波を放射することができる。特定の実施形態において、当該デバイスは、６００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲のピーク波長を有する光を放射することができる。一部の実施形態において、デバイスは、固体光源によって放射された放射波の少なくとも一部を５３０ナノメートル〜５８５ナノメートルのピーク波長を有する放射波にダウンコンバートし、固体光源によって放射された放射波の少なくとも一部を６００ナノメートル〜６６０ナノメートルのピーク波長を有する放射波にダウンコンバートする。
【００４２】
本発明の一部の実施形態において、蛍光体組成物は、蛍光体中のセリウム及びガリウムの濃度を変化させることによって調整することができる。ＹaＣｅbＡｌcＧａdＯzにおけるｂ及びｄの値の変化は、蛍光体が青色光によって励起されたときにデバイスによって放射される光の色を変化させることができる。その結果、これらの蛍光体を含むデバイス構成要素の輝度、ＣＲＩ、及び他の光学特性は、組成物の変化を通じて調整又は最適化することができる。
【００４３】
図４〜図７を参照すると、本発明の実施形態による組成物は、黄色蛍光体と緑色蛍光体（それぞれＹＡＧ：Ｃｅ及びＬｕＡＧ：Ｃｅ）の混合物と同等の色点を提供することができる。加えて、色点は、蛍光体中のガリウム及びセリウム濃度を変化させることによって変えることができる。図４及び図５を参照すると、ＹaＣｅbＡｌcＧａdＯzにおける幾つかの異なるセリウム濃度でのガリウム濃度の変化は、４５０ｎｍ放射波での励起時にフォトルミネッセンススペクトルのｃｃｘ座標値及びｃｃｙ座標値に影響を与える。この場合、特定のセリウム濃度でガリウム濃度が増加するにつれてｃｃｘ座標値が減少し（図４）、特定のセリウム濃度でガリウム濃度が増加するにつれてｃｃｙ座標が増大する（図５）。一方、固定ガリウム濃度でのセリウム濃度の増加はｃｃｘ座標値を増大させ（図４）、ｃｃｙ座標値を減少させる（図５）。セリウム濃度及びガリウム濃度における変化が、広範囲のｃｃｘ値及びｃｃｙ値にわたってフォトルミネッセンススペクトルの色座標値を調整するのに使用できることが、これらの図から明らかである。様々な組成物の色座標値を予測するためにこれらのグラフの関係を使用することも可能であり、従って、特定の所望の色座標値を実現するための組成を確定的に選択することができる。本発明の一部の実施形態において、ガリウムは、０を超えるが５０モル％未満、一部の実施形態においては０を超えるが２０モル％未満、一部の実施形態においては５を超えるが２０モル％未満、及び一部の実施形態においては１０を超えるが２０モル％未満の範囲の濃度でＹaＣｅbＡｌcＧａdＯz中に存在する。更に、一部の実施形態において、セリウムは、０を超えるが１０モル％未満、及び一部の実施形態において２を超えるが５モル％未満の濃度で組成物中に存在する。
【００４４】
図６は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ／ＹＡＧ：Ｃｅの５０：５０物理的混合物のフォトルミネッセンススペクトル（４５０ｎｍ励起）の色点と、幾つかの特定のガリウム及びセリウム濃度でのＹaＣｅbＡｌcＧａdＯzの色点とを比較している。図６に示すように、ＹaＣｅbＡｌcＧａdＯz組成物は、ＬｕＡＧ：Ｃｅ／ＹＡＧ：Ｃｅの５０：５０物理的混合物と同様のｃｃｘ及びｃｃｙ座標値を実現することができる。この実施例では、ＹaＣｅbＡｌcＧａdＯz組成物のフォトルミネッセンススペクトルのｃｃｘ座標値は０．４００〜０．４４０の範囲にあり、ｃｃｙ座標値は０．５４０〜０．５５６の範囲にある。
【００４５】
図７は、幾つかの異なるガリウム及びセリウム濃度のＹaＣｅbＡｌcＧａdＯz蛍光体のフォトルミネッセンス発光スペクトルを示す。より多くのガリウムが添加されるにつれ、ピーク波長は短くなる。図７に示すように、これらのスペクトルは、ＬｕＡＧ：Ｃｅ／ＹＡＧ：Ｃｅの５０：５０物理的混合物の発光スペクトルと重なっている。これらのスペクトルは、一般に、ＹＡＧ：Ｃｅの左（より短波長）にシフトしており、また、ＬｕＡＧ：Ｃｅの右（より長波長）にシフトしている。
【００４６】
次に、図８Ａ〜図８Ｄを参照して、本発明の実施形態による蛍光体組成物を含む固体発光デバイス３０について説明する。固体発光デバイス３０は、パッケージ化されたＬＥＤを備える。詳細には、図８Ａは、レンズの無しの固体発光デバイス３０の透視図である。図８Ｂは、反対側から見たデバイス３０の透視図である。図８Ｃは、ＬＥＤチップを覆うレンズを有するデバイス３０の側面図である。図８Ｄは、デバイス３０の底部斜視図である。
【００４７】
図８Ａに示すように、固体発光デバイス３０は、その上に単一ＬＥＤチップ又は「ダイ」３４が実装される基板／サブマウント（「サブマウント」）３２を含む。サブマウント３２は、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、有機絶縁体、プリント回路基板（ＰＣＢ）、サファイア又はケイ素といった多くの様々な材料で形成することができる。ＬＥＤ３４は、様々な方法で配列された多くの様々な層を有することができる。ＬＥＤ構造及びその製造並びに動作は、当技術分野において一般に知られているので、本明細書では簡潔にのみ考察する。ＬＥＤ３４の層は、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などおの公知の方法を用いて作製することができる。ＬＥＤ３４の層は、これらの全てが成長基板上に順次形成される第１及び第２の対向してドープされたエピタキシャル層の間に挟まれた少なくとも１つの活性層／領域を含むことができる。通常、多くのＬＥＤは、例えば、サファイア、炭化ケイ素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）基板などの成長基板上に成長して成長半導体ウェハが提供され、次いでこのウェハは、個々のＬＥＤダイに個別化することができ、これらのダイは、パッケージ内に実装されて個々のパッケージ化されたＬＥＤを提供する。成長基板は、最終個別化ＬＥＤの一部として残ることができ、或いは、成長基板は、完全に又は部分的に除去することができる。成長基板が残る実施形態では、基板は、光抽出を向上させるように成形及び／又はテクスチャ加工することができる。
【００４８】
また、限定ではないが、バッファ層、核形成層、コンタクト層及び電流拡散層、並びに光抽出層及び要素を含む、追加の層又は要素をＬＥＤ３４に含むことができることは理解される。また、対向してドープされた層は、多重層及びサブ層、並びに超格子構造及び中間層を備えることができることは理解される。活性領域は、例えば、単一量子井戸（ＳＱＷ）、多重量子井戸（ＭＱＷ）、ダブルヘテロ構造又は超格子構造を含むことができる。活性領域及びドープ層は、例えば、ＧａＮ、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）及び／又は窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）などのＩＩＩ族窒化物ベースの材料系を含む、様々な材料系から作製することができる。一部の実施形態において、ドープ層はＧａＮ及び／又はＡｌＧａＮ層であり、活性領域はＩｎＧａＮ層である。
【００４９】
ＬＥＤ３４は、約３８０〜約４７０ｎｍの範囲のドミナント波長を有する放射波を放射する紫外、紫色又は青色ＬＥＤとすることができる。
【００５０】
ＬＥＤ３４は、上面に導電性電流拡散構造３６と、上面でワイヤボンディングのためにアクセス可能な１つ又はそれ以上のコンタクト３８と、を含むことができる。拡散構造３６及びコンタクト３８の両方は、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ又はこれらの組み合わせ、導電性酸化物及び透明な導電性酸化物などの導電性材料で形成することができる。電流拡散構造３６は、ＬＥＤ３４上にパターンで配列された導電性フィンガー３７を備え、該フィンガーは、コンタクト３８からＬＥＤ３４の上面への電流拡散を向上させるため間隔を置いて配置される。動作中、電気信号は、以下に説明するようにワイヤボンドを介してコンタクト３８に印加され、該電気信号は、電流拡散構造３６のフィンガー３７を介してＬＥＤ３４に拡散する。電流拡散構造は、多くの場合、上面がｐ型であるＬＥＤに使用されるが、ｎ型材料において使用することもできる。
【００５１】
ＬＥＤ３４は、本発明の実施形態による蛍光体組成物３９でコーティングすることができる。蛍光体組成物３９は、本開示で考察した蛍光体組成物の何れかを含むことができることは理解されるであろう。
【００５２】
蛍光体組成物３９は、多くの様々な方法を用いてＬＥＤ３４上にコーティングすることができ、この好適な方法は、両方とも名称が「ウェハレベル蛍光体コーティング方法及び方法を利用して作製したデバイス（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ）」である米国特許出願シリアル第１１／６５６，７５９号及び第１１／８９９，７９０号に記載されている。代替的に、蛍光体組成物３９は、ＥＰＤといった他の方法を用いてＬＥＤ３４上にコーティングすることができ、好適な電気泳動（ＥＰＤ）法は、名称が「半導体デバイスのクローズループ電気泳動堆積（Ｃｌｏｓｅ  Ｌｏｏｐ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）」である米国特許出願第１１／４７３，０８９号に記載されている。本明細書では、ＬＥＤ３４上に蛍光体組成物３９をコーティングする１つの例示的な方法について、図９Ａ〜図９Ｅを参照して説明する。
【００５３】
光学素子又はレンズ７０（図８Ｃ〜図８Ｄを参照）は、ＬＥＤ３４を覆ってサブマウント３２の上面４０上に形成され、環境的及び／又は機械的保護の両方が提供される。レンズ７０は、名称が「発光ダイオードパッケージ及びその製造方法（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ  Ｐａｃｋａｇｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ｓａｍｅ）」である米国特許出願シリアル番号第１１／９８２，２７５号に記載したものなどの様々な成形技法を用いて成形することができる。レンズ７０は、例えば半球のような多くの様々な形状とすることができる。シリコーン、プラスチック、エポキシ又はガラスなどの多くの様々な材料をレンズ７０に使用することができる。レンズ７０はまた、光抽出及び／又は散乱粒子を改善するためにテクスチャ加工することができる。一部の実施形態において、レンズ７０は、蛍光体組成物３９を含むことができ、及び／又は、ＬＥＤチップ３４上への蛍光体組成物３４の直接コーティングに代えて、又はこれに加えて、ＬＥＤチップ３４上の所定位置に蛍光体組成物３９を保持するのに使用することができる。
【００５４】
固体発光デバイス３０は、様々なサイズ又は占有面積を有するＬＥＤパッケージを備えることができる。一部の実施形態において、ＬＥＤチップ３４の表面積は、サブマウント３２の表面積の１０％又は更に１５％を超えて覆うことができる。一部の実施形態において、レンズ７０の直径Ｄ（又は正方形レンズについては幅Ｄ）に対するＬＥＤチップ３４の幅Ｗの比は、０．５を超えることができる。例えば、一部の実施形態において、固体発光デバイス３０は、約３．４５平方ｍｍであるサブマウント３２と、約２．２５ｍｍの最大直径を有する半球レンズとを有するＬＥＤパッケージを備えることができる。ＬＥＤパッケージは、約１．４ｍｍ平方であるＬＥＤチップを保持するように構成することができる。この実施形態では、ＬＥＤチップ３４の表面積は、サブマウント３２の表面積の１６％を超えて覆っている。
【００５５】
サブマウント３２の上面４０は、一体型の第１のコンタクトパッド４４と共に、ダイ装着パッド４２を含むことができるパターン化された導電性特徴部を有することができる。第２のコンタクトパッド４６もまたサブマウント３２の上面４０上に含まれ、ＬＥＤ３４が装着パッド４２のほぼ中央に実装される。装着パッド４２及び第１及び第２のコンタクトパッド４４、４６は、例えば銅のような金属又は他の導電性材料を含むことができる。銅パッド４２、４４、４６は、銅シード層上にメッキすることができ、該シード層はチタン付着層上に形成される。パッド４２、４４、４６は、標準的なリソグラフィプロセスを用いてパターン形成することができる。これらのパターン化された導電性特徴部は、公知の接触法を用いてＬＥＤ３４への電気的接続のための導電経路を提供する。ＬＥＤ３４は、公知の方法及び材料を用いて装着パッド４２に実装することができる。
【００５６】
ギャップ４８（図８Ａを参照）は、第２コンタクトパッド４６と装着パッド４２との間でサブマウント３２の表面まで含まれる。電気信号は、第２のパッド４６及び第１のパッド４４を通じてＬＥＤ３４に印加され、第１のパッド４４に対する電気信号は、装着パッド４２を通じてＬＥＤ３４に直接伝達され、第２のパッド４６からの電気信号は、ワイヤボンドを通じてＬＥＤ３４に伝達される。ギャップ４８は、第２のパッド４６と装着パッド４２との間の電気絶縁を提供し、ＬＥＤ３４に印加された信号の短絡を防止する。
【００５７】
図８Ｃ及び図８Ｄを参照すると、電気信号は、第１及び第２のコンタクトパッド４４、４６それぞれと少なくとも部分的に整列したサブマウント３２の背面５４上に形成された第１及び第２の表面マウントパッド５０、５２を介して、第１及び第２のコンタクトパッド４４、４６に外部の電気的接触を提供することによって、パッケージ３０に印加することができる。導電性バイア５６が、第１のマウントパッド５０と第２コンタクトパッド４４との間でサブマウント３２を貫通して形成され、その結果、第１のマウントパッド５０に印加される信号が、第１コンタクトパッド４４に伝達される。同様に、導電性バイア５６は、第２のマウントパッド５２と第２コンタクトパッド４６との間に形成され、２つの間に電気信号を伝達する。第１及び第２のマウントパッド５０、５２は、ＬＥＤパッケージ３０の表面実装を可能とし、ＬＥＤ３４に印加される電気信号は、第１及び第２のマウントパッド５０、５２にわたって印加される。
【００５８】
パッド４２、４４、４６は、ＬＥＤ３４から離れて熱を伝導する延長熱伝導経路を提供する。装着パッド４２は、ＬＥＤ３４よりもサブマウント３２の多くの表面を覆い、装着パッドは、ＬＥＤ３４の縁部からサブマウント３４の縁部に向かって延びている。コンタクトパッド４４、４６もまた、バイア５６とサブマウント３２の縁部との間でサブマウント３２の表面を覆う。パッド４２、４４、４６を延長することにより、ＬＥＤ３４からの熱拡散を向上させることができ、これによりＬＥＤの動作寿命を改善し、及び／又はより高い動作電力を可能とすることができる。
【００５９】
ＬＥＤパッケージ３０は更に、第１及び第２のマウントパッド５０、５２の間にサブマウント３２の背面５４上でメタライズ領域６６を備える。メタライズ領域６６は、熱伝導性材料で作ることができ、ＬＥＤ３４と少なくとも部分的に垂直方向に整列することができる。一部の実施形態において、メタライズ領域６６は、サブマウント３２の上面の要素と、或いはサブマウント３２の背面上の第１及び第２のマウントパッド５０、５２と電気的に接触しない。ＬＥＤからの熱は、装着パッド４２及びパッド４４、４６によってサブマウント３２の上面４０上に拡散するが、より多くの熱がＬＥＤ３４の真下及びその周囲でサブマウント３２内を通ることになる。メタライズ領域６６は、熱がより容易に放散できるメタライズ領域６６内にこの熱が拡散できるようにすることによって、この放散を助けることができる。熱はまた、バイア５６を通ってサブマウント３２の上面４０から伝導することもでき、ここで熱は、第１及び第２のマウントパッド５０、５２内に拡散することができ、ここでも熱が放散することができる。
【００６０】
図８Ａ〜図８Ｄは、本発明の実施形態による蛍光体組成物を含むことができる１つの例示的なパッケージ化されたＬＥＤを示すことは理解されるであろう。更なる例示的なパッケージ化ＬＥＤは、例えば、２０１０年４月９日に出願された米国特許出願第１２／７５７，８９１号に開示され、その内容全体は、その全体が記載されているかのように引用により本明細書に組み込まれる。同様に、本発明の実施形態による蛍光体組成物は、他の何れかのパッケージ化されたＬＥＤ構造と共に使用できることは理解されるであろう。例えば、一部の実施形態において、本発明の実施形態によるＬＥＤデバイスは、ダイオード及び／又は本明細書に記載の蛍光体を有するＬＥＤを含む、このような赤色ＬＥＤのような別のＬＥＤと組み合わせて利用することができる。本発明の実施形態によるＬＥＤデバイスと追加のＬＥＤとの組み合わせは、所望のｃｃｘ及びｃｃｙ座標値を提供することができ、また、望ましい高いＣＲＩを有することができる。
【００６１】
上述したように、一部の実施形態において、本発明の実施形態による蛍光体組成物は、ウェハが個々のＬＥＤチップに個別化される前に半導体ウェハの表面上に直接コーティングすることができる。次に、図９Ａ〜図９Ｅに関して、蛍光体組成物を施工する１つのこのようなプロセスについて考察する。図９Ａ〜図９Ｅの実施例において、蛍光体組成物は、複数のＬＥＤチップ１１０上にコーティングされる。この実施形態において、各ＬＥＤチップ１１０は、上部コンタクト１２４及び底部コンタクト１２２を有する垂直構造デバイスである。
【００６２】
図９Ａを参照すると、複数のＬＥＤチップ１１０（２つのみが図示されている）が、これらの作製プロセスのウェハレベル（すなわち、ウェハが個々のＬＥＤチップに分離／個別化される前）で示されている。ＬＥＤチップ１１０の各々は、基板１２０上に形成された半導体ＬＥＤを備える。ＬＥＤチップ１１０の各々は、第１及び第２のコンタクト１２２、１２４を有する。第１のコンタクト１１２は基板１２０の底部にあり、第２のコンタクト１２４はＬＥＤチップ１１０の上部にある。この特定の実施形態において、上部コンタクト１２４はｐ型コンタクトであり、基板１２０の底部のコンタクト１２２はｎ型コンタクトである。しかしながら、他の実施形態において、コンタクト１２２、１２４を異なるように配列してもよいことは理解されるであろう。例えば、一部の実施形態において、コンタクト１２２とコンタクト１２４との両方をＬＥＤチップ１１０の上面に形成してもよい。
【００６３】
図９Ｂに示すように、導電性コンタクト基台１２８が、上部コンタクト１２４の上に形成され、ＬＥＤチップ１１０が蛍光体組成物でコーティングされた後にｐ型コンタクト１２４に電気的に接触させるために利用される。基台１２８は、多くの様々な導電性材料で形成することができ、電気メッキ、マスク蒸着（ｅビーム、スパッタリング）、無電解メッキ、又はスタッドバンピングのような多くの様々な公知の物理的又は化学的堆積プロセスを用いて形成することができる。基台１２８の高さは、蛍光体組成物の所望の厚さに応じて変えることができ、ＬＥＤから蛍光体組成物コーティングの上面に一致するか、又は蛍光体組成物のコーティングの上面の上に延びるほど十分に高くなければならい。
【００６４】
図９Ｃに示すように、ウェハは、ＬＥＤチップ１１０、コンタクト１２２、及び基台１２８の各々をカバーする蛍光体組成物コーティング１３２によって覆われる。蛍光体組成物コーティング１３２は、バインダと、本発明の実施形態による蛍光体組成物とを備えることができる。バインダに使用される材料は、例えば、シリコーン、エポキシ、無機ガラス、スピンオンガラス、誘電体、ＢＣＢ、ポリイミド、ポリマー及び同様のもののような、硬化の後に堅牢であり、可視波長スペクトルで実質的に透明である材料とすることができる。蛍光体組成物コーティング１３２は、スピンコーティング、ディスペンシング、電気泳動堆積、静電堆積、印刷、インクジェット印刷又はスクリーン印刷のような、様々なプロセスを用いて施工することができる。更に別の好適なコーティング技法は、２０１０年３月３日に出願された米国特許出願シリアル第１２／７１７，０４８号に開示され、その内容は引用により本明細書に組み込まれる。次いで、蛍光体組成物コーティング１３２は、好適な硬化方法（例えば、熱、紫外光（ＵＶ）、赤外光（ＩＲ）又は空気硬化）を用いて硬化させることができる。
【００６５】
限定ではないが、蛍光体粒子のサイズ、蛍光体充填率のパーセンテージ、バインダ材料の種類、蛍光体の種類と放射光の波長との間の整合の効率、及び蛍光体組成物コーティング１３２の厚さを含む、様々な要因によって、最終ＬＥＤチップ１１０内の蛍光体組成物コーティング１３２によって吸収されることになるＬＥＤ光の量が決定される。所望の組み合わせスペクトル出力を実現するために、多くの他の蛍光体を単独で又は組み合わせて使用できることは理解されるであろう。
【００６６】
限定ではないが、１０ｎｍ〜１００μｍのサイズ粒子の範囲又はそれよりも大きい平均粒径を含む、様々な粒径の蛍光体粒子を使用することができる。より小さいサイズの粒子はより大きいサイズの粒子よりも通常は良好に色を分散して混合し、より均一な光を提供する。より大きいサイズの粒子は、より小さいサイズの粒子と比較して光の変換においてより効率的であるが、あまり均一でない光を放射する。一部の実施形態において、平均粒径は、２〜２５μｍの範囲にある。必要に応じて、施工される前に様々な粒径の蛍光体を蛍光体組成物コーティング１３２に含めることができ、その結果、エンドコーティング１３２は、光を効果的に散乱し混合するためのより小さい粒径と、光を効果的に変換するためのより大きい粒径との所望の組み合わせを有することができる。
【００６７】
コーティング１３２はまた、バインダ中の蛍光体材料の様々な濃度又は充填率を有することができ、典型的な濃度は３０〜９０重量％の範囲である。一部の実施形態において、蛍光体濃度は、６０〜８０重量％の範囲にあり、バインダ全体にわたってほぼ均一に分散させることができる。他の実施形態において、コーティング１３２は、様々な濃度又はタイプの蛍光体の複数の層を含むことができ、複数の層は、様々なバインダ材料を含むことができる。層の１つ又はそれ以上は、蛍光体なしで設けることができる。例えば、透明シリコーンの最初のコーティングの後に、蛍光体充填層を堆積することができる。別の実施例として、コーティングは、例えば、ＬＥＤチップ１１０上に主蛍光体を有する第１の層と、主蛍光体上の直ぐ上に赤色範囲にピーク波長を有する二次蛍光体を有する第２の層とを含む２層コーティングを備えることができる。同じ層内に複数の蛍光体を有する多重層を含む多数の他の層構造が可能であり、層の間及び／又はコーティングと下側のＬＥＤチップ１１０との間に介在層又は介在要素を設けることもできる。
【００６８】
蛍光体組成物コーティング１３２によるＬＥＤチップ１１０の最初のコーティングの後、基台１２８を露出させるために更なる処理が必要とされる。ここで図９Ｄを参照すると、コーティング１３２は、シンニング又は平坦化されて、コーティング１３２の上面を通って基台１２８を露出させる。シンニング処理は、基台１２８を露出させ、コーティング１３２を平坦化し、コーティング１３２の最終厚みの制御を可能にする。ウェハ全体にわたるＬＥＤ１１０の動作特性と、選択された蛍光体材料（又は蛍光材料）の性質とに基づいて、コーティング１３２の最終厚みは、所望の色点／範囲に到達し、更に基台１２８を露出させるように算出することができる。コーティング１３２の厚みは、ウェハ全体にわたって均一又は不均一とすることができる。限定ではないが、１ｍｍ未満、１００ミクロン未満、１０ミクロン未満及び１ミクロン未満を含む、何れかの好適なコーティング厚みを使用することができる。
【００６９】
図９Ｅに示すように、コーティング１３２が施工された後、個々のＬＥＤチップ１１０は、ダイシング、スクライブ・ブレーキング、又はエッチングのような公知の方法を用いてウェハから個別化することができる。個別化プロセスは、各々がコーティング１３２の実質的に同じ厚みを有するＬＥＤチップ１１０の各々を分離し、その結果、実質的に同じ量の蛍光体、従って実質的に同一の発光特性を有する。ＬＥＤチップ１１０の個別化に続いて、コーティング１３２の層は、ＬＥＤ１１０の側面に残り、ＬＥＤ１１０の側面から放射する光はまた、コーティング１３２及びその蛍光体粒子を通過する。このことは、サイド発光の少なくとも一部の変換をもたらし、様々な視角で一貫した発光特性を有するＬＥＤチップ１１０を提供することができる。
【００７０】
個別化に続いて、ＬＥＤチップ１１０は、蛍光体を追加するための更なる処理を必要とすることなく、パッケージ内に、或いはサブマウント又はプリント回路基板（ＰＣＢ）に実装することができる。１つの実施形態において、パッケージ／サブマウント／ＰＣＢは、従来型のパッケージリードを有することができ、当該リードに基台１２８が電気的に接続される。次いで、従来型の封入が、ＬＥＤチップ１１０及び電気接続部を取り囲むことができる。
【００７１】
上記のコーティングプロセスは、ＬＥＤ及び蛍光体組成物を含む本発明の実施形態による固体発光デバイスを作製する１つの例示的な方法を提供するが、多くの他の製造方法が利用可能であることは理解されるであろう。例えば、その全内容が引用により本明細書に組み込まれる、２００７年９月７日に出願された米国特許出願シリアル第１１／８９９，７９０号（米国特許出願公開第２００８／０１７９６１１号）は、固体発光デバイス上に蛍光体コーティング組成物をコーティングする種々の追加の方法を開示している。更に他の実施形態において、発光デバイス及びＬＥＤチップは、ハンダ接合又は導電性エポキシによって反射カップ上に取り付けることができ、蛍光体組成物は、例えば、蛍光体を懸濁させたシリコーンのような封入材料を含むことができる。この蛍光体組成物は、例えば、反射カップを部分的又は完全に充填するのに使用することができる。
【００７２】
本発明を垂直形幾何学的構造を有するＬＥＤに関して説明してきたが、本発明は、例えば、ＬＥＤチップの同じ側に両方のコンタクトを有する横方向ＬＥＤのような他の幾何学的構造を有するＬＥＤにも適用できることは理解される。
【００７３】
多くの様々な実施形態について、上記の説明及び図面に関連して本明細書で開示した。これらの実施形態のあらゆる結合及び小結合を逐語的に説明することは、過剰な繰り返しで曖昧になることを理解しなければならない。従って、全ての実施形態は、あらゆる方法及び／又は組み合わせで結合することができ、添付図面を含む本明細書は、本明細書に説明した実施形態及びそれらを製造して使用する方法及び処理の全ての結合及び小結合の記述的仕様を構成すると解釈されなければならず、あらゆるこうした結合及び小結合に対する特許請求の範囲を支持することになる。
【００７４】
本発明の実施形態は、主としてＬＥＤを含む固体発光デバイスに関して考察したが、本発明の更なる実施形態によれば、上述の蛍光体組成物を含むレーザダイオード及び／又は他の固体照明デバイスを提供できることは理解されるであろう。従って、本発明はＬＥＤに限定されず、レーザダイオードのような他の固体照明デバイスを含むことができることは理解されるであろう。
【実施例】
【００７５】
実施例組成物１：Ｙ2.9Ｃｅ0.1Ａｌ4.466Ｇａ0.788Ｏ12+/-δ
この材料は、構成酸化物：Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びＧａ2Ｏ3の直接反応によって合成した。反応物は、Ｙ2.9Ｃｅ0.1Ａｌ4.466Ｇａ0.788Ｏ12+/-δ（Ｃｅ３．３３モル％、Ｇａ１５モル％、Ｒ＝０．５７）をもたらすように秤量した。ＢａＦ2を添加し、全混合物の１０重量％を構成するようにした。各成分を十分に混合した。次いで、混合物を坩堝に入れ、僅かに還元性雰囲気中で０〜１２時間１４５０〜１６５０℃の範囲で加熱した。焼成後、試料を標準的な方法を用いて破砕、粉砕、及び篩分した。Ｇａ置換ＹＡＧ：Ｃｅ粉末は、以下で説明するように温白色のデバイスを生成するように選択された比率で（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ3+粉末と混合した。
【００７６】
実施例組成物２：Ｙ2.9Ｃｅ0.1Ａｌ4.203Ｇａ1.051Ｏ12+/-
材料は、Ｙ2.9Ｃｅ0.1Ａｌ4.203Ｇａ1.051Ｏ12+/-δ（Ｃｅ３．３３モル％、Ｇａ２０モル％、Ｒ＝０．５７）の化学量論組成で実施例組成物１について記載したのと同様にして合成した。Ｇａ置換ＹＡＧ：Ｃｅ粉末は、以下で説明するような温白色のデバイスを生成するように選択された比率で、実施例組成物１で使用されたのと同じ（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ3+粉末と混合した。
【００７７】
対照組成物：
ＹＡＧ：Ｃｅ、ＬｕＡＧ：Ｃｅ、及び実施例組成物１で使用されたのと同じ（Ｃａ1-xＳｒx）ＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ3+の物理的混合物を以下で説明するような温白色のデバイスを製造するように選択された比率で作製した。
【００７８】
発光デバイスは、全て同じドミナント波長及び輝度を有する青色発光デバイスを使用して、実施例組成物１、実施例組成物２、及び対照組成物を用いて作製された。重なり合う色点を有するデバイスを選択し、図１０Ａにプロットされている。図１０Ａに示すように、一部の実施形態において、組成物は、７Ｂ及び７Ｃカラービンにあることができる。一部の実施形態において、これらは、１９３１ＣＩＥ色度図上の黒体軌跡の７マカダム楕円内部にある色点を有し、約２５００Ｋ〜３３００Ｋの相関色温度を有する。
【００７９】
図１０Ｂは、実施例組成物１及び実施例組成物２を用いて作製されたデバイスが、対照組成物を用いて作製されたデバイスと比べて、同等以上の輝度を有することを示している。同時に、図１０Ｃは、実施例組成物１及び実施例組成物２を用いて作製されたデバイスが、対照組成物を用いて作製されたものよりも高いＣＲＩを有することを示している。一部の実施形態において、ＣＲＩの増大は、対照組成物よりも１〜２ポイント高い。図１０Ｃに示すように、一部の実施形態において、ＣＲＩは８８〜９２の範囲にあり、一部の実施形態において、ＣＲＩは９０を超える値に達する。加えて、図１０Ｄは、実施例組成物１及び実施例組成物２を用いて作製されたデバイスが、対照組成物を用いて作製されたものよりも高いＣＲＩ  Ｒ９成分を有することを示している。一部の実施形態において、ＣＲＩの増大は、対照組成物よりも４〜７ポイント高い。所定の実施形態では、一部が５０を超えるＣＲＩ  Ｒ９成分の値を達成することを可能とする。
【００８０】
このように、本発明の実施形態による蛍光体組成物を含むデバイスは、黄色蛍光体及び緑色蛍光体の混合物によって得られたものと同じ色点を有することができる。加えて、このようなデバイスは、黄色蛍光体及び緑色蛍光体の混合物を含むデバイスと同等又はそれ以上のＣＲＩ値を達成することができる。本発明の実施形態による蛍光体組成物を含むデバイスのＣＲＩ  Ｒ９値は、対照デバイス（黄色蛍光体及び緑色蛍光体の混合物を含むもの）と比べて改善することができる。更に、本発明の実施形態によるデバイスは、同等の色点を有する参照デバイスと比較して相対的に高い光束を有する温白色光出力を生成することができる。
【００８１】
図面及び本明細書において、本発明の実施形態を開示し、特定の用語を利用しているが、これらは限定を目的としたものではなく一般的及び説明的な意味で使用するものにすぎず、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲に定められる。
【符号の説明】
【００８２】
３０  固体発光デバイス
３２  基板／サブマウント
３４  ＬＥＤチップ
３６  電流拡散構造
３７  導電性フィンガー
３８  コンタクト
３９  蛍光体組成物
４０  上面
４２  ダイ装着パッド
４４  第１のコンタクトパッド
４６  第２のコンタクトパッド
４８  ギャップ
５０  第１の表面マウントパッド
５２  第２の表面マウントパッド 
５４  背面
５６  導電性バイア
６６  メタライズ領域
７０  レンズ
１１０  ＬＥＤチップ
１２０  基板
１２２  第１のコンタクト
１２４  第２のコンタクト
１２８  導電性コンタクト基台
１３２  蛍光体組成物コーティング
【図１】
2014520184.tif 000003
【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８Ａ】
2014520184.tif 000010
【図８Ｂ】
2014520184.tif 000011
【図８Ｃ】
2014520184.tif 000012
【図８Ｄ】
2014520184.tif 000013
【図９Ａ】
2014520184.tif 000014
【図９Ｂ】
2014520184.tif 000015
【図９Ｃ】
2014520184.tif 000016
【図９Ｄ】
2014520184.tif 000017
【図９Ｅ】
2014520184.tif 000018
【図１０Ａ】
2014520184.tif 000019
【図１０Ｂ】
2014520184.tif 000020
【図１０Ｃ】
2014520184.tif 000021
【図１０Ｄ】
2014520184.tif 000022
【国際調査報告】
2014520184.tif 000023
2014520184.tif 000024
2014520184.tif 000025