(57)【要約】【課題】  本発明は、樹脂中に高密度に分散でき、均質で高輝度な樹脂レンズを作製することが可能であり、しかも、高純度で化学組成が均一であり、優れた発光特性が得られる蛍光体粒子、及びその蛍光体粒子を安価に製造できる方法、並びに前記蛍光体粒子を用い、優れた発光特性が実現できる発光装置を提供する。【解決手段】  本発明の蛍光体粒子は、一般式（Ｙ１−（ｗ＋ｙ＋ｚ）Ｇｄｗ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅｙ，Ｐｒｚ（ここで０≦ｗ≦０．５，０≦ｘ≦０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ＜０．５）で表され、かつ粒子形状が略球状である構成とする。【選択図】  図３
2005105177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（Ｙ１−（ｗ＋ｙ＋ｚ）Ｇｄｗ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅｙ，Ｐｒｚ（ここで０≦ｗ≦０．５，０≦ｘ≦０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ＜０．５）で表され、かつ粒子形状が略球状であることを特徴とする蛍光体粒子。
【請求項２】
前記粒子の粒径が０．１μｍ以上、３．０μｍ以下であることを特徹とする請求項１に記載の蛍光体粒子。
【請求項３】
Ｙ，Ａｌ，Ｃｅ，Ｐｒの金属イオンを少なくとも含有する原料溶液を霧状に噴霧して液滴を形成し、該液滴を、炉内温度が５００℃以上、１５００℃以下の加熱炉に導入して１秒間以上、１０秒間以下加熱して、前駆体粒子を形成する第一の工程と、
前記前駆体粒子を１３００℃以上、１６００℃以下の加熱温度にて０．５時間以上、５時間以下加熱する第二の工程とを備えたことを特徹とする蛍光体粒子の製造方法。
【請求項４】
発光層が窒化物系化合物半導体からなる発光素子と、該発光素子によって発光された光の一部を吸収して、吸収した光の波長と異なる波長からなる光を発光する波長変換層とを備えた発光装置において、
前記波長変換層が、一般式（Ｙ１−（ｗ＋ｙ＋ｚ）Ｇｄｗ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅｙ、Ｐｒｚ（ここで０≦ｗ≦０．５，０≦ｘ≦０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ＜０．５）で表され、かつ粒子形状が略球状である蛍光体粒子を含むことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体粒子、及びその製造方法、並びに蛍光体粒子を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白色発光ダイオード（以下、ＬＥＤとも言う。）は、発光効率に優れ、かつ発熱が極めて少なく、低消費電力である。このため白熱電球や蛍光灯に代わる白色発光装置として注目され、既に携帯電話のバックライトに使用されている。
白色ＬＥＤとしては、ＧａＮ系の青色ＬＥＤと、波長変換用の蛍光体が分散された封止樹脂（樹脂レンズ）とを備えたものが主に利用されている。この白色ＬＥＤでは、青色ＬＥＤから青色を発光させ、この青色の発光が樹脂レンズ中を透過するときに、青色の発光の一部を封止樹脂中の蛍光体に吸収させて波長変換して黄色に発光させ、青色光と黄色光とを混色して白色光が得られるようになっている。
前記波長変換用の蛍光体粒子としては、セリウム賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）蛍光体又はユーロピウム賦活の硫化ストロンチウムなどが用いられていたが、赤色の成分が弱く、演色性に劣った白色光となる問題があった。
【０００３】
そこで、以下に示されたように、波長変換用の蛍光体粒子として、セリウム賦活ＹＡＧ蛍光体にプラセオジム，ガドリニウム，ガリウムから選ばれた１種以上が少なくともドープされた蛍光体を備えた発光装置が提案されている。
（１）発光素子として、発光スペクトルが４００ｎｍ以上、５３０ｎｍ以下の単色性ピーク波長を有するＧａＮ系青色発光素子と、波長変換層として、一般式（ＲＥ１−ｘＳｍｘ）３（ＡｌｙＧａ１−ｙ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ≦１，ＲＥは、Ｙ及び／又はＧｄである。）で表される蛍光体が分散された封止樹脂（樹脂レンズ）とを備えた発光装置が開示されている（特許文献１御参照。）。
（２）波長変換用の蛍光体粒子として、セリウムで賦活されガドリニウムがドープされたＹＡＧ蛍光体（主蛍光体）と、これに三価のプラセオジムがドープされたＹＡＧ蛍光体（補助蛍光体）との混合物を用いることによって、赤色領域の発光を改善し、より演色性に優れた白色光が得られる発光装置が開示された（特許文献２御参照。）。
（３）波長変換用の蛍光体粒子として、一般式Ｒ３Ｍ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｐｒ（Ｒは、Ｙ及び／又はＧｄ、ＭはＡｌ及び／又はＧａである。）で表される蛍光体が分散された封止樹脂（樹脂レンズ）とを備えた発光装置が開示されている（特許文献３御参照。）。
【特許文献１】特許２９２７２７９号公報
【特許文献２】特開２０００−２４４０２１号公報
【特許文献３】特開２００１−３１３４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記（１）乃至（３）にて説明した発光装置で用いられた波長変換用の蛍光体粒子は、従来、原料粉末の混合物を坩堝などの焼成容器にいれて高温で長時間加熱した後、ボールミルなどで微粉砕することにより製造されている。
このような固相反応によって、前述した一般式で示される波長変換用の蛍光体粒子を製造する場合、配合する化学成分が多いため、化学組成の均一性を確保することが困難となる。特に、Ｇｄ，Ｇａ，Ｃｅ，Ｐｒなどの微量成分では、更に均一性を保つのは困難である。このため、均一な化学組成を有する蛍光体を製造することができない場合があった。
これにより、波長変換用の蛍光体粒子では、所望の発光スペクトルが得られ難く、このような蛍光体粒子を備えた白色ＬＥＤでは、色ずれが生じて、演色性に劣る場合があった。
【０００５】
また、固相反応で蛍光体粒子を製造すると、不規則形状粒子が凝集した粉末として得られる。このような蛍光体粒子は、分散性が悪く、例えば、エポキシ樹脂などに分散して封止樹脂（樹脂レンズ）とする場合、蛍光体粒子の充填率が不均一となり、輝度にばらつきが生じてしまう。
また、原料粉末の混合物を高温で長時間加熱した後、ボールミルなどで微粉砕する際、蛍光体粒子に物理的な衝撃が加えられるために、粒子内や表面に欠陥が発生して輝度が低下してしまう。
更に、坩堝などの焼成容器に入れて高温で長時間加熱するために、坩堝から不純物が混入してしまう。また、原料粉末の粒度によっては固相反応が十分に進行せずに不純物相が混在する場合があった。このため、純度低下により輝度が低下したり、所望の発光スペクトルが得られず、色ずれが生じてしまう。
また、固相反応によって蛍光体粒子を製造する際、高温で長時間加熱する必要があり、消費エネルギーが大きく、蛍光体粒子の製造コストが高くなってしまう問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、粒子形状が略球状であり、各種樹脂中に均一に分散でき、均質な樹脂レンズを作製することが可能である蛍光体粒子、及びその蛍光体粒子を安価に製造できる方法、並びに前記蛍光体粒子を用いて演色性に優れた発光特性が実現できる発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る蛍光体粒子は、一般式（Ｙ１−（ｗ＋ｙ＋ｚ）Ｇｄｗ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅｙ，Ｐｒｚ（ここで０≦ｗ≦０．５，０≦ｘ≦０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ＜０．５）で表され、かつ粒子形状が略球状であることを特徴とする。
これにより、優れた分散性，充填性が実現できる。
【０００８】
かかる蛍光体粒子の構成において、前記粒子の粒径が０．１μｍ以上、３．０μｍ以下であることを特徹とする。
これにより、更に分散性を向上させることができ、蛍光体粒子を樹脂などに分散させる際に大きなせん断エネルギーを加えなくても均一に、かつ容易に分散させることができる。また、このように均一に分散された蛍光体粒子では、粒子同士がほとんど凝集しておらず、発光素子などからの光を粒子表面全面で受けることができ、効率良く蛍光体粒子を励起させることができる。
【０００９】
本発明に係る蛍光体粒子の製造方法は、Ｙ，Ａｌ，Ｃｅ，Ｐｒの金属イオンを少なくとも含有する原料溶液を霧状に噴霧して液滴を形成し、該液滴を、炉内温度が５００℃以上、１５００℃以下の加熱炉に導入して１秒間以上、１０秒間以下加熱して、前駆体粒子を形成する第一の工程と、前記前駆体粒子を１３００℃以上、１６００℃以下の加熱温度にて０．５時間以上、５時間以下加熱する第二の工程とを備えたことを特徹とする。
このように、熱分解反応が適用されたことによって、粒子形状が略球状で粒度の揃った蛍光体粒子を製造できる。
【００１０】
本発明に係る発光装置は、発光層が窒化物系化合物半導体からなる発光素子と、該発光素子によって発光された光の一部を吸収して、吸収した光の波長と異なる波長からなる光を発光する波長変換層とを備えた発光装置において、前記波長変換層が、一般式（Ｙ１−（ｗ＋ｙ＋ｚ）Ｇｄｗ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅｙ、Ｐｒｚ（ここで０≦ｗ≦０．５，０≦ｘ≦０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ＜０．５）で表され、かつ粒子形状が略球状である蛍光体粒子を含むことを特徴とする。
このように、本発明の蛍光体粒子が用いられたことによって、所望の発光スペクトルが得られるため、演色性に優れた白色光が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の蛍光体粒子によれば、粒子形状が略球状であるために、分散性に優れ、蛍光体粒子を均一に樹脂中に分散させることができ、輝度にばらつきのない樹脂レンズが実現できる。
【００１２】
本発明の蛍光体粒子の製造方法によれば、高温で長時間加熱する必要が無く、消費エネルギーを抑えることができ、略球状の蛍光体粒子を安価に製造できる。
更に、坩堝などの焼成容器に入れて高温で長時間加熱する必要が無く、坩堝から不純物が混入することがなく、高純度の蛍光体粒子が製造できる。また、原料溶液では、蛍光体粒子となる金属イオンがイオンレベルで均一に混合された状態であり、この原料溶液を熱分解することによって蛍光体粒子を製造するため、化学組成が均一な蛍光体を製造できる。
【００１３】
本発明の発光装置によれば、波長変換層が、本発明の蛍光体粒子を含有してなることによって、発光素子からの発光と波長変換された蛍光とが混色されると、赤色領域の輝度の高い所望の発光スペクトルが得られ、演色性に優れた白色光が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面をもとにして、本発明を詳細に説明する。
本発明の蛍光体粒子は、セリウムとプラセオジムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体であり、一般式（Ｙ１−（ｗ＋ｙ＋ｚ）Ｇｄｗ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅｙ，Ｐｒｚで表される。但し、０≦ｗ≦０．５，０≦ｘ≦０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ＜０．５である。
前記化学組成とすることによって、励起スペクトルのピークが４２０ｎｍ以上、５２０ｎｍ以下にあり、波長が４７０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下の励起光によって高効率で励起され、かつ５２０ｎｍ以上、５７０ｎｍ以下に主発光ピークを有し良好な黄色発光を示し、また６０５ｎｍ以上、６１５ｎｍ以下にも発光ピークを有し良好な赤色発光を示す発光スペクトルが得られる。
このため、前記蛍光体粒子では、発光波長が４７０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下の青色ＬＥＤ（LED：Light Emitting Diode）の青色光によって効率良く励起され、かつ蛍光体粒子の発光と前記青色ＬＥＤからの青色光とを混色すると、赤色領域の輝度が高く、演色性に優れた白色光が得られる。
【００１５】
また、蛍光体粒子の粒子形状は、略球状である。ここで、略球状とは、粒子を任意の方向から観察したときの粒子像の輪郭に、角ばった部分がほとんどなく平滑で粒子像が略円形であること意味する。
粒子形状が略球状であるため、蛍光体粒子は分散性，充填性に優れる。このため、蛍光体粒子をエポキシ樹脂などの樹脂などに分散する際、蛍光体粒子を樹脂中に均一に分散させることができる。また、充填性に優れるため、蛍光体粒子を高い混合比で樹脂などに分散させることができる。
以上により、蛍光体粒子を均一にかつ高充填で樹脂中に分散させることができ、発光スペクトルや輝度にばらつきがなく均一で、かつ高輝度の樹脂レンズが実現できる。
【００１６】
また、本発明の蛍光体粒子では、粒径が０．１μｍ以上、３．０μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．５μｍ以上、２．０μｍ以下である。これにより、更に蛍光体粒子の分散性を向上させることができる。
蛍光体粒子の粒径が０．１μｍより小さい場合、粒子の凝集が多くなり、樹脂などへ蛍光体粒子を分散させる際、大きなせん断エネルギーを必要とし、また粒子表面に格子欠陥が多く存在し発光輝度が小さくなるため好ましくない。また、粒径が３．０μｍより大きい場合、励起光が蛍光体粒子によって散乱され光損失となる割合が大きくなり、また、発光した蛍光が他の蛍光体粒子によって散乱、吸収されてしまう割合も大きくなり、光の利用効率が低下するため好ましくない。
ここで、前記蛍光体粒子の粒径とは、粒子の１次粒子径である。この粒径を測定する方法としては、例えば、電子顕微鏡により粒子を観察し、この粒子の直径を測定する方法や、所望の分散媒中に蛍光体粒子を分散させて、１次粒子が分散した状態としてレーザ回折散乱法により測定する方法などが挙げられる。
なお、ほぼ全ての粒子の粒径が、前記した範囲内であれば良く、粒径が前記した範囲外の蛍光体粒子がごく微量、含有されていても、本発明の作用効果を妨げることはない。
【００１７】
また、本発明の蛍光体粒子では、粒度分布の標準偏差が１．０〜１．３であることが好ましい。これにより、粒度が揃っており、更に分散性が向上し、蛍光体粒子を樹脂中に均一に分散させることができる。
ここで、前記粒度分布の標準偏差の測定方法としては、前記した方法により測定された粒径をもとにして粒度分布を求め、この粒度分布を対数正規分布にあてはめて算出する方法などが適用できる。
【００１８】
次に本発明の蛍光体粒子の製造方法について説明する。
まず、製造する蛍光体粒子を構成する金属イオンを含有する原料溶液を用意する。製造する蛍光体粒子は、イットリウム，アルミニウム，セリウム，プラセオジムを少なくとも含有し、更に必要に応じてガドリニウム，ガリウムを含有する組成であり、一般式（Ｙ１−（ｗ＋ｙ＋ｚ）Ｇｄｗ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅｙ，Ｐｒｚ（ここで０≦ｗ≦０．５，０≦ｘ≦０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ＜０．５）で表される。
このため、この蛍光体粒子を構成する金属イオン（元素）を、蛍光体粒子の組成比とほぼ同一の混合比で混合することによって、前記原料溶液を作製する。
【００１９】
前記原料溶液を作製するために用いられる化合物としては、前記元素を含有する無機化合物や有機酸塩などが挙げられ、水に可溶であり、しかも、高温に加熱した際に酸化物に分解反応する化合物であれば使用できる。
前記元素を含有する無機化合物としては、例えば、硝酸塩，炭酸塩，塩化物，フッ化物などが使用できる。また、有機酸塩としては、酢酸塩，しゅう酸塩などが使用できる。
特に、硝酸イットリウム、硝酸ガドリニウム、硝酸アルミニウム、硝酸ガリウム、硝酸セリウム、硝酸プラセオジムなどのように、水に可溶であり、かつ加熱により容易に分解する化合物を用いることが好ましく、これにより、蛍光体の合成を容易にすることができる。
また、良好な発光特性を得るためには、キラーセンターとなる鉄やニッケルなどの不純物元素の少ない原料を用いることが好ましい。
【００２０】
前述した原料となる化合物を水に投入して攪拌し十分に溶解する。これにより、所望の金属イオンの溶質濃度Ｃの原料溶液を作製する。
ここで、前記溶質濃度Ｃとは、原料溶液１リットルに含有されるイットリウム，ガドリニウム，アルミニウム，ガリウム，セリウム，プラセオジムの合計のモル数を８で除した値であり、原料溶液１リットルから製造される蛍光体粒子（（Ｙ１−（ｗ＋ｙ＋ｚ）Ｇｄｗ）３（Ａｌ１−ｘＧａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅｙ，Ｐｒｚ）のモル数である。
【００２１】
この原料溶液の溶質濃度Ｃは、超音波噴霧などにより原料溶液を液滴とする際（後述。）、形成する液滴の直径を左右する要因となるため、所望の直径の液滴が形成できるように溶質濃度Ｃを調整して原料溶液を作製する。
例えば、原料溶液を薄めて溶質濃度Ｃを薄くすることによって、製造する蛍光体粒子の粒子径に対する液滴直径の比を小さくすることができる。
前記溶質濃度Ｃは、０．０１≦Ｃ≦５であることが好ましく、これにより粒径が０．１μｍ以上、３．０μｍ以下の蛍光体粒子を製造することができる。
【００２２】
なお、原料溶液中には、前記した金属イオン以外に、少量のフラックスを含有させても構わない。原料溶液中にフラックスを含有することによって、熱分解反応（後述。）の際、比較的低温度で短時間に結晶性の高い蛍光体球状粒子を生成させることができる。
前記フラックスとは、融点を低下させて粒子の結晶性を促進させるものであり、例えば、硫酸リチウムなどのアルカリ金属塩や、フッ化バリウムなどのアルカリ土類金属塩などが用いられる。特にアルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン塩が好ましく、これにより比較的、低温度で短時間の加熱によって，結晶性に優れかつ略球状の蛍光体粒子が製造でき、製造に係る消費エネルギーを低減できる。
【００２３】
第一の工程として、前述した原料溶液を液滴とし、熱分解反応炉内に導入して加熱する。
液滴の形成方法としては、様々な噴霧方法を適用することが可能である。例えば、加圧空気で原料溶液を吸い上げながら噴霧して１μｍ以上、５０μｍ以下の液滴を形成する方法（高圧ノズル法），圧電結晶からの２ＭＨｚ程度の超音波を利用して４μｍ以上、１０μｍ以下の液滴を形成する方法（超音波噴霧法），穴径が１０μｍ以上、２０μｍ以下のオリフィスを振動子により振動させこのオリフィスから一定の流量で原料溶液を滴下して５μｍ以上、５０μｍ以下の液滴を形成する方法，回転している円板上に原料溶液を一定速度で滴下させ遠心力によって円板外周から原料溶液を飛散させて２０μｍ以上、１００μｍ以下の液滴を形成する方法，原料溶液の液面に高い電圧を印加して０．５μｍ以上、１０μｍ以下の液滴を発生する方法（静電噴霧法）などが採用できる。
本発明では、超音波を利用する噴霧方法（超音波噴霧法）が好ましく、これにより、液滴径の比較的均一な４μｍ以上、１０μｍ以下の液滴を形成でき、サブミクロンからミクロンオーダーの粒径の揃った球状の蛍光体粒子を製造できる。
【００２４】
前記形成された液滴を、キャリアガスにより熱分解反応炉内に導入して加熱し、熱分解させて前駆体粒子を形成する。
前記熱分解反応炉としては、液滴をキャリアガスと共に炉内に導入できる開口部が備えられた電気炉などが適用できる。
原料溶液中の金属イオン種，混合比，溶質濃度Ｃ，キャリアガスの種類，キャリアガス流量，熱分解反応炉内の加熱温度などの製造条件によって熱分解反応の反応速度が左右され、形成される前駆体粒子の粒子の形態及び表面状態が変化する。例えば、製造条件によって、前駆体粒子は、中空の球状，ポーラス（多孔質）粒子，空孔のない粒子，不規則形状の粒子などとして得られるため、前記した製造条件を適宜調整して、所望の前駆体粒子となるようにすることが好ましい。
【００２５】
前記キャリアガスとしては、空気，窒素，アルゴン，水素などが使用でき、特に、窒素，アルゴン，水素などの中性もしくは還元性のガスが好ましく、これによりセリウムとプラセオジムの価数変動を抑え、３価のセリウムとプラセオジムによって賦活された蛍光体粒子を製造でき、これにより輝度の低下や色ずれを抑えることができる。
前記熱分解反応は５００℃以上、１５００℃以下の加熱温度で１秒間以上、１０秒間以下の滞留時間で行う。
熱分解反応温度が５００℃よりも低い場合、又は滞留時間が１秒よりも短い場合、反応が十分に進行せず好ましくない。また、熱分解反応温度が１５００℃よりも高い場合、又は滞留時間が１０秒間よりも長い場合、加熱に係るエネルギーの消費量が多く、製造コストが高くなってしまうため好ましくない。
【００２６】
次に、第二の工程として、生成された前駆体粒子を１３００℃以上、１６００℃以下の加熱温度で０．５時間以上、５時間以下の滞留時間で熱分解反応炉内にて再加熱し、蛍光体粒子を製造する。これにより、組成が均一であり、かつ球状で粒度が揃い分散性，充填性に優れた蛍光体粒子を製造できる。
再加熱の温度が１３００℃よりも低い場合、又は滞留温度が０．５時間よりも短い場合、結晶性が低く、またセリウムとプラセオジムが結晶内に賦活されず、輝度が低下してしまうため好ましくない。
また、再加熱の温度が１６００℃よりも高い場合、又は滞留時間が５時間よりも長い場合、凝集体が多数生成して分散性、充填性に劣る蛍光体粒子となり、例えば結着剤などと混合して基板面に塗布し蛍光面を形成する際、緻密な蛍光膜を形成することができず、高輝度の発光特性が得られないため好ましくない。
【００２７】
本発明の蛍光体粒子の製造方法によれば、噴霧熱分解反応を適用したことによって、球状で分散性がよく粒度の揃った蛍光体粒子を製造できる。
また、従来の固相反応による製造方法とは異なり、坩堝などの焼成容器に入れて高温で長時間加熱する必要が無く、坩堝から不純物が混入することがなく、高純度の蛍光体粒子が製造できる。更に、原料溶液では、蛍光体粒子となる金属イオンがイオンレベルで均一に混合された状態であるため、この原料溶液を炉内に噴霧して熱分解することによって蛍光体粒子を製造するため、化学組成が均一な蛍光体粒子を製造できる。
以上により、高輝度で、所望の発光スペクトルを有する蛍光体粒子が製造できる。
また、焼成後にボールミルなどで微粉砕しないため、従来のように物理的な衝撃が加えられて粒子内や表面に欠陥が発生することがほとんど無く、発光強度（輝度）の低下を抑えることができる。
更に、高温で長時間加熱する必要が無く、消費エネルギーを抑えることができ、略球状の蛍光体粒子を安価に製造できる。
【００２８】
次に本発明の発光装置について説明する。
図１は、本発明の発光装置１の一例を示す概略断面図である。この発光装置１は、チップタイプの白色ＬＥＤであり、筐体２の凹部に設けられた発光素子（ＬＥＤチップ）３と、筐体２の凹部に充填され発光素子３の発光面を被覆するように設けられた波長変換層（封止樹脂）４とから構成されている。
前記発光素子３は、窒化物系化合物半導体であり、具体的にはＧａＮ，ＧａＡｌＮ，ＩｎＧａＮ，ＩｎＧａＡｌＮや、これらに各種不純物がドープされた種々のものなどが挙げられる。
発光素子３の発光スペクトルの主ピークは、４７０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下の青色発光であることが好ましく、これにより蛍光体粒子を効率良く励起させることができる。
前記発光素子３は、例えば半田などにより筐体２に固定され、発光素子３のｎ側電極とｐ側電極とがそれぞれ筺体２に設けられた端子金属２１に、導電性ワイヤー５によって接続されている。
【００２９】
前記波長変換層４は、封止樹脂（樹脂レンズ）であり、前述した本発明の蛍光体粒子が、エポキシ樹脂などの樹脂に混合、分散されて、成形されたものである。前記樹脂としては、例えばエポキシ樹脂，ポリカーボネート，トランスファーモールド樹脂，シリコーン樹脂，ポリスチレン，アクリル樹脂などが挙げられるが、エポキシ樹脂，アクリル樹脂が好ましい。
【００３０】
この発光装置１では、発光素子３から青色光を発光させると、この青色の発光が波長変換層４中を透過するときに、青色の発光の一部が波長変換層４中の蛍光体粒子に吸収されて波長変換され、黄色の主発光ピークと赤色の発光ピークを有する蛍光が得られるようになっている。このため、蛍光体粒子に吸収されることなく波長変換層４を伝搬した発光素子３からの青色光と、波長変換された黄色と赤色の光とが混色されて出力され、その結果、白色光が得られる。
【００３１】
本発明の発光装置１によれば、波長変換層４が、前述した本発明の蛍光体粒子を含有してなることによって、発光素子３からの青色光によって高効率で励起され、かつ５２０ｎｍ以上、５７０ｎｍ以下に主発光ピークを有し、更に６０５ｎｍ以上、６１５ｎｍ以下にも発光ピークを有する蛍光が得られる。このため、発光素子３からの発光と波長変換された蛍光とが混色されると、赤色領域の輝度が高く、演色性に優れた白色光が得られる。
また、本発明の蛍光体粒子は、分散性に優れるため、均一に樹脂中に分散させることができ、発光スペクトルや輝度が均一で色ずれの発生を抑えることができる。更に、粒子同士がほとんど凝集しておらず、発光素子からの光を粒子表面全面で受けることができ、高効率で発光素子からの発光を波長変換させることができる。このため、波長変換層４中の蛍光体粒子の含有量を低くしても、高輝度の蛍光が得られることになる。
【００３２】
以上により、前記蛍光体粒子の波長変換層４中の含有量は、５重量％以上、１０重量％以下の低濃度としても所望の輝度の蛍光が得られ、かつ演色性に優れた白色光となる最適値に調整できる。また、蛍光体粒子の含有量が低濃度であるため、波長変換層４の透明度を高めることができ、蛍光体粒子による光の散乱などによる光の損失を抑えることができ、白色光の輝度を高めることができる。
また、蛍光体粒子は、分散性に優れるため、含有量を高くしても、波長変換層４中に均一に分散させることができる。このため、波長変換層４中の蛍光体粒子の含有量を高くし、かつ波長変換層４の厚さを薄くすることも可能であり、発光素子の小型化、薄型化が実現できる。
【００３３】
なお、発光装置１としては、発光素子３の発光面が波長変換層４によって被覆された構成のように、発光素子３からの光が波長変換層４を透過し、発光の一部が蛍光体粒子によって波長変換され、発光素子３からの発光と波長変換された光とが混色されて出力される構成であればよく、チップタイプに限定されず、マウント・リードとインナー・リードとを備えたリードタイプなどであっても構わない。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
［実施例１］
硝酸イットリウム，硝酸ガドリニウム，硝酸アルミニウム，硝酸セリウム，硝酸プラセオジムを、イットリウム（Ｙ），ガドリニウム（Ｇｄ），アルミニウム（Ａｌ），セリウム（Ｃｅ），プラセオジム（Ｐｒ）の各成分の比率が（Ｙ０．４２３２Ｇｄ０．４２３２）３Ａｌ５Ｃｅ０．１３０６，Ｐｒ０．０２３０の関係を満たすように水に溶解し、溶質濃度Ｃが０．３モル／リットルの均質な原料溶液を作製した。
そして、第一の工程として、１．７ＭＨｚの振動子が備えられた超音波噴霧器を用いて、原料溶液から液滴を形成し、この液滴を、空気をキャリアガスとして９００℃に保持した管状炉内に導入して４秒間熱分解反応を行い、前駆体粒子を生成した。
次に第二の工程として、前記前駆体粒子をマッフル炉中に静置して大気中にて１３００℃で５時間再加熱処理して蛍光体粉末を得た。
【００３５】
得られた蛍光体粒子の粉末Ｘ線回折パターン（ＸＲＤパターン）を測定し結晶層の同定を行った結果、図２に示されたように、良好な結晶性を有する立方晶系のＹＡＧ結晶が生成していることがわかった。また、蛍光体粒子の組成分析を行った結果、原料溶液中の金属イオンの混合比とほぼ同一の化学組成であることがわかった。
以上により、得られた蛍光体粒子は、良好な結晶性を有するＹ０．４２３２Ｇｄ０．４２３２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ０．１３０６，Ｐｒ０．０２３０であることがわかった。
また、この蛍光体粒子は、図３の走査型電子顕徹鏡（ＳＥＭ）写真に示されたように、粒径の揃った球状であり、その平均１次粒子径は０．８４μｍであり、また、全ての粒子の粒径が０．１μｍ以上、３．０μｍ以下の範囲内にあり、粒度の揃った粒子であることがわかった。
【００３６】
４７０ｎｍの紫外線を照射し、発光スペクトルを測定した結果、図４に示されたように波長５４６ｎｍに発光強度が０．１１６２の主発光ピーク（Ｐ１）を有し、良好な黄色発光波長を有することが分かった。また、波長６１０ｎｍにも発光強度が０．０９の発光ピーク（Ｐ２）を有し、良好な赤色発光波長を有することが分かった。
【００３７】
［実施例２］
実施例１において、第二の工程の再加熱処理温度が１５００℃である以外は、実施例１と同一の条件で蛍光体粉末を製造した。
［実施例３］
実施例１において、第二の工程の再加熱処理温度が１６００℃である以外は、実施例１と同一の条件で蛍光体粉末を製造した。
【００３８】
［実施例４〜実施例８］
第一の工程の管状炉内温度（熱分解反応の温度）を表１に示された温度とする以外は、実施例２と同一の条件で蛍光体粒子を製造した。
【００３９】
【表１】
2005105177.tif 000003
【００４０】
実施例２〜８にて製造された蛍光体粉末は、ＸＲＤパターンを測定した結果、良好な結晶性を有することが分かった。また、これら蛍光体粒子は、それぞれ粒径の揃った略球状であり、全ての粒子の粒径が０．１μｍ以上、３．０μｍ以下の範囲内であった。
図５は、実施例３にて得られた蛍光体粒子の発光スペクトルを示す図である。実施例１と同様に波長５４６ｎｍ付近の主発光ピーク（Ｐ３）と、波長６１０ｎｍ付近の発光ピーク（Ｐ４）を有することが分かった。
また、表１に示されたように、実施例２〜８にて製造された蛍光体粉末は、実施例１と同様に、共に良好な黄色発光（波長５４６ｎｍ付近の主発光ピーク）波長と赤色発光（波長６１０ｎｍ付近の発光ピーク）波長を有することがわかった。
【００４１】
以上のように、第一の工程では、液滴を、炉内温度が５００℃以上、１５００℃以下の加熱炉に導入して１秒間以上、１０秒間以下加熱して前駆体粒子を形成し、かつ第二の工程では、前駆体粒子を１３００℃以上、１６００℃以下の加熱温度にて０．５時間以上、５時間以下加熱することによって、粒子形状が略球状であり、粒径が０．１μｍ以上、３．０μｍ以下であり、良好な黄色波長と赤色波長の蛍光を発光する蛍光体粒子が形成できることが分かった。
【００４２】
［実施例９］
実施例３にて製造された蛍光体粒子とを用いて、以下に示されたようにして発光装置１を形成した。
筐体２の凹部に青色ＧａＮ素子（発光素子）３を設置し、発光素子３のｎ側電極とｐ側電極とを、それぞれ端子金属２１に導電性ワイヤー５によって接続した。
次に、蛍光体粒子の含有量が５重量％となるように、蛍光体粒子とエポキシ樹脂とを連続式混練機（ニーダ）にて混合し、筐体２の凹部に流し込み、発光素子３の発光面がエポキシ樹脂で被覆された状態として、エポキシ樹脂を硬化させた。この蛍光体微粒子を含有するエポキシ樹脂が、波長変換層４となる。
【００４３】
図６は、実施例９の発光装置１の発光スペクトルを示す図である。発光素子３からの青色の発光ピーク（Ｐ５）と、蛍光体粒子の波長５４６ｎｍ付近の主発光ピーク（Ｐ６）と、波長６１０ｎｍ付近の発光ピーク（Ｐ７）とを有し、演色性に優れた高輝度の白色光が得られた。
【００４４】
［比較例１］
酸化イットリウム粉末，酸化アルミニウム粉末，酸化セリウム粉末，酸化プラセオジム粉末，酸化ガドリニウム粉末を、各金属元素のモル比率がＹ０．４２３２Ｇｄ０．４２３２）３Ａｌ５Ｃｅ０．１３０６，Ｐｒ０．０２３０となるように秤量してボールミルにより混合し、原料混合物粉末を作製した。
この原料混合物粉末をマッフル炉内に静置し、大気中にて１６００℃で５時間焼成した。
そして、得られた焼成物をビーズミルにて粉砕した。次いで、蒸留水にて洗浄して乾燥させ、蛍光体粒子を製造した。
【００４５】
［比較例２］
比較例１にて製造された蛍光体粒子を用いる以外は、実施例９と同様にして、発光装置を形成した。
【００４６】
図７は、比較例１にて製造された蛍光体粒子の発光スペクトルを示す図である。
波長５４６ｎｍに発光強度が０．３１８２の主発光ピーク（Ｐ８）を有し、また、波長６１０ｎｍにも発光強度が０．２４９１の発光ピーク（Ｐ９）を有し、実施例３で製造された蛍光体粒子とほぼ同等の発光強度を有することが分かった。
しかし、粒子形状は、破片状で不定形であり、また塊状の凝集体となっていた。粒径（１次粒子径）は１０〜３０μｍであった。
このように、固相反応によって蛍光体粒子を製造した場合、粒子形状が略球状とならなかった。
【００４７】
図８は、比較例２の発光装置の発光スペクトルを示す図である。発光素子３からの青色の発光ピーク（Ｐ１０）と、蛍光体粒子の波長５４６ｎｍ付近の主発光ピーク（Ｐ１１）と、波長６１０ｎｍ付近の発光ピーク（Ｐ１２）とを有することが分かった。
比較例１にて製造された蛍光体粒子は、破片状の不定形で塊状の凝集体であるために分散性が悪い。このため、波長変換層中では、蛍光体粒子が不均一であり、また凝集体で存在し、発光素子からの光を粒子表面全面で受けることができず、波長変換効率が低下し、蛍光体粒子の発光の輝度が低下してしまう。
また、蛍光体粒子の凝集体によって、発光素子からの光が大きく散乱、吸収され、光損失となる割合が大きく、発光素子からの発光の輝度も低下してしまう。
以上により、実施例９の発光装置１（図６）に比べて、各発光ピークの相対発光強度が低く、白色光の輝度が低くなってしまう。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の蛍光体粒子は、分散性，充填性に優れ、均一にかつ高充填で樹脂中に分散させることができ、かつ青色光によって効率良く励起されて、黄色の主発光ピークと赤色の発光ピークを有する発光スペクトルが得られる。このため、青色の発光ダイオードが備えられた白色の発光装置に利用でき、これにより、演色性に優れた白色の発光装置が実現できる。このような発光装置は、白熱電球や蛍光灯に代わる発光装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の発光装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】実施例１にて製造された蛍光体粒子の粉末Ｘ線回折パターンを示す図である。
【図３】実施例１にて製造された蛍光体粒子のＳＥＭ写真を示す図である。
【図４】実施例１にて製造された蛍光体粒子の発光スペクトルを示す図である。
【図５】実施例３にて製造された蛍光体粒子の発光スペクトルを示す図である。
【図６】実施例９の発光装置の発光スペクトルを示す図である。
【図７】比較例１にて製造された蛍光体粒子の発光スペクトルを示す図である。
【図８】比較例２の発光装置の発光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１‥‥発光装置、３‥‥発光素子、４‥‥波長変換層
【図１】
2005105177.tif 000004
【図２】
2005105177.tif 000005
【図３】
2005105177.tif 000006
【図４】
2005105177.tif 000007
【図５】
2005105177.tif 000008
【図６】
2005105177.tif 000009
【図７】
2005105177.tif 000010
【図８】
2005105177.tif 000011