(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤの紫外又は青色発光を極めて高い演色性を有する可視白色放射線に変換する発光体であって、
一般式
ＭｅＩ２ＳｉαＧｅ１−αＯ４：Ｍｎ
（式中、ＭｅＩは、周期律表の第２族のＭｇ、Ｃａ、Ｓｒから選択された一種以上の二価の金属であり、０＜α＜１である）、
で表される蛍光体を含む発光体。
【請求項２】
請求項１に記載の発光体を含む波長変換部を有する光デバイス。
【請求項３】
ＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子を搭載するとともに前記ＬＥＤ素子に給電するための給電部と、
前記ＬＥＤ素子と前記給電部とを一体的に封止する光透過性を有する封止部と、
請求項１に記載の発光体を含む波長変換部と、を有する光デバイス。
【請求項４】
ＬＥＤランプと、
前記ＬＥＤランプから放射される光を導光する導光部と、
前記導光部を介して導光された光に基づいて励起されて励起光を放射し、請求項１に記載の発光体を含む波長変換部と、
前記波長変換部を介して放射される光に基づいて照明される被照明部とを有する光デバイス。
【請求項５】
前記波長変換部は、前記ＬＥＤ素子を封止する光透過性を有した封止樹脂に含まれる請求項３に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記発光体は、前記光透過性を有するガラスによって封止される薄膜状の発光体層である請求項３に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記発光体層は、面状に形成されている請求項５に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記波長変換部は、前記ＬＥＤ素子から放射される光を所望の照射範囲に放射させる光学形状を有した封止樹脂の表面に設けられる請求項３に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記波長変換部は、波長３００ｎｍから５００ｎｍの範囲における青色光及び／又は紫外光によって励起される請求項２から４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光体、さらに発光体混合物、及び紫外若しくは青色発光半導体要素又は気体放電ランプとして構成できる発光構成要素からの紫外及び青色放射線を実質的に自然光源又は白熱ランプからのものに等しい極めて高い演色性を有する可視白色放射線に変換することにおけるその使用、およびこれを用いた光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、ドイツ特許出願番号（ＤＥ１０２５９９４６．７）に基づいており、このドイツ出願の全内容は、本出願において参照され導入される。
【０００３】
米国特許第５９９８９２５号及び米国特許第６４０９９３８号は、白色発光半導体要素を開示している。この白色光は、主に青色発光半導体要素と、イットリウムアルミニウムガーネットからなる黄色発光発光体ＹＡＧを有する発光体コーティングとの組み合わせから生成される。これらの発明には、生成する白色光の演色性が不十分であり、従って、演色指数Ｒａが＜８０でしかないという欠点がある。また、得られる色温度６０００Ｋ超の白色光は、極めて冷光である。これは、特に、さらなる色成分がないことによるものである。５０００Ｋ未満の色温度を有する白色光は、全く得ることができない。
【０００４】
ＤＥ１００２６４３５Ａ１は、ＹＡＧを発光体混合物に黄色発光成分として同時に使用すると、青色又は紫外一次放射線を緑色光に変換でき且つ演色指数Ｒａを約８１に増加できる発光体を記載している。
【０００５】
ＤＥ１００２６４３５Ａ１並びにＷＯ００／３３３８９及びＷＯ００／３３３９０は、青色発光帯と、緑色発光帯と、さらに赤色発光帯とを組み合わせることにより良質な白色光を生成するために、ＲＧＢ原理を適用している。また、この原理により、赤色成分の代わりに黄色成分を用いて、演色指数Ｒａが８１〜８７である白色発光半導体要素を製造することもできる。この場合、赤色成分の周波数範囲への寄与はスペクトルにおいては実質的に完全にない。
【０００６】
米国特許第６０８４２５０号は、紫外一次放射線を基本とし、一定の発光体混合物を用いてＲＧＢ原理により最大９０の演色指数Ｒａを得ることができる白色ＬＥＤを記載している。この発光体混合物では、二価のユーロピウムにより付活されたバリウムマグネシウムアルミン酸塩からなる青色発光発光体ＢＡＭの他に、主に硫化物又はＥｕ（ＩＩＩ）付活赤色発光線発光体が使用されている。
【０００７】
同様に、米国特許第６０８４２５０号は、白色光を生成するための、青色成分と、緑色成分と、さらには狭帯赤色成分とを開示している。
【特許文献１】米国特許第５９９８９２５号
【特許文献２】米国特許第６４０９９３８号
【特許文献３】独国特許出願公開第１００２６４３５号
【特許文献４】国際公開第ＷＯ００／３３３８９号パンフレット
【特許文献５】国際公開第ＷＯ００／３３３９０号パンフレット
【特許文献６】米国特許第６０８４２５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの全ての教示事項には、テレビ技術及びさらに一般的な照明から公知であるＲＧＢ原理を用い且つ青色−緑色成分でスペクトルを補足するとき、必要な広帯域赤色成分及び他の発光成分が存在しないので、せいぜい８９〜９０の演色指数Ｒａしか得ることができないという欠点がある。ＲＧＢ原理及び約６１０ｎｍ〜６２５ｎｍの領域で線構造を有する狭帯Ｅｕ（ＩＩＩ）付活赤色成分を用いると、いずれかのより良い白色光を生成することは原則として不可能である。また、硫化物発光体は、必要な長期安定性を有しておらず、このような半導体要素の発光融剤が照明時間とともに急速に減少し、ＬＥＤの寿命を低下させることも、知られている。
【０００９】
本発明の目的は、これらの全ての欠点を除去し、３００ｎｍ〜５００ｎｍで発光を示す一次発光要素において紫外及び青色放射線を白色光に変換する手段として使用するのに好適な発光体、及びそれらを主成分とする発光体混合物を提供することにある。発光体は、演色性において自然又は白熱ランプ光に近似している光を生成しなければならず、９０超の演色指数ＲａのＣＲＩ標準による演色Ｉａが得られなければならない。
更に、本発明の目的は、３００ｎｍ〜５００ｎｍで発光を示す一次発光要素において紫外及び青色放射線を白色光に変換するとともに高い演色性を有する可視白色放射線を放射する光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（Ａ）本発明により、半導体要素又は気体放電ランプとして構成できる一次発光構成要素において、紫外及び青色放射線を高演色性を有する可視白色放射線に変換する２つの方法が提供される。
１．橙色−赤色若しくは赤色スペクトル領域において広帯発光又は６５０ｎｍ超の濃赤色スペクトル領域においてより狭い帯域の発光を示す発光体の使用、及び
２．これらの発光体を用いて製造し、約３８０〜７８０ｎｍの広発光連続状態を示す、８種以下の発光体成分を用いた発光体混合物の使用。異なる発光帯の重なりにより、青色−白色を有する約１００００Ｋ〜昼光色を有する６５００Ｋの色温度及び温白色を有する約３０００Ｋの色温度〜黄色がかった赤色の夕方光色を有する２０００Ｋの色温度のスペクトルを生成し、且つ同時に演色Ｉａを維持する。
【００１１】
発光成分における紫外及び青色放射線を高演色性を有する可視白色放射線に変換するのに好適な発光体は、固体系からなり且つ固有発光を示すか、又はマンガン（ＩＶ）又はチタン（ＩＶ）で付活された赤色スペクトル領域用発光体である。
【００１２】
紫外及び青色放射線を高演色性を有する可視白色放射線に変換するさらなる手段が、Ｅｕ（ＩＩ）からなる群から選択された増感剤及び二次付活剤としてＭｎ（ＩＩ）を使用した系により得られる。
【００１３】
有用な広帯発光橙色、橙色−赤色及び赤色成分又は濃赤色スペクトル領域において発光する発光体系には：
アルカリ土類金属アンチモン酸塩、Ｍｎ（ＩＶ）により付活された発光体及びＥｕ及びＭｎにより二重付活した発光体などが含まれる。
【００１４】
上記発光体は、次の限定のいずれか若しくは組合せを有しても良い。
【００１５】
１）本発明による好適なアルカリ土類金属アンチモン酸塩及びそれらから誘導された系、例えば、フルオロアンチモン酸塩は、固有発光を示し且つ一般式
ＭｅＩｘＭｅＩＩｙＳｂａＯｂＸｃ
で表される。この式において、
ＭｅＩは、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、カドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、マンガン（Ｍｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、サマリウム（Ｓｍ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、テルビウム（Ｔｂ）からなる群から選択された一種以上の元素であり、
ＭｅＩＩ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）からなる群から選択された一種以上の元素であり、
Ｘ（大文字）は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）からなる群から選択された一種以上の元素であり、
ｘ（小文字）＝０〜８であり、
ｙ＝０〜４であり、
０＜ａ＜１６であり、
０＜ｂ＜６４であり、
０≦ｃ≦４であり、
及びアンチモン（Ｓｂ）が、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）により一部分が置換わっていても良い。
【００１６】
２）アンチモン酸塩及びフルオロアンチモン酸塩は、約１００ｎｍ〜１５０ｎｍの半高幅で約６００ｎｍ〜６７０ｎｍの極大を有する赤色スペクトル領域において広帯で発光する。
本発明によれば、発光体としてのアンチモン酸塩及びフルオロアンチモン酸塩は、
ＣａＳｂ２Ｏ６、
Ｃａ２Ｓｂ２Ｏ７、
（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｂ２Ｏ６、
（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｂ２Ｏ７、
Ｃａ２Ｓｂ２Ｏ６Ｆ、
Ｃａ１．５Ｍｇ０．５Ｓｂ２Ｏ６Ｆ、
Ｃａ２Ｓｂ２Ｏ６Ｆ０．５Ｃｌ０．５、
Ｃａ１．８Ｍｇ０．２Ｓｂ２Ｏ７、
Ｃａ１．９５Ｌｉ０．１Ｓｂ２Ｏ７、
Ｃａ２（Ｓｂ１．９５Ｐ０．０５）Ｏ７、
Ｃａ２Ｓｂ１．９８Ｂｉ０．０２Ｏ７、
Ｃａ１．９５Ｓｒ０．０５Ｓｂ１．９８Ｎｂ０．０２Ｏ７、
Ｃａ１．９８Ｌｉ０．０２Ｓｂ１．９８Ｓｉ０．０２Ｏ７、
Ｃａ１．９８Ｋ０．０２Ｓｂ１．９８Ｇｅ０．０２Ｏ７、
Ｃａ１．９５Ｍｇ０．０４Ｌｉ０．０１Ｓｂ１．９９Ｔｉ０．０１Ｏ７、
ＭｇＳｂ２Ｏ６、
ＭｇＳｂ２Ｏ６、
Ｓｒ１．９Ｚｎ０．１Ｓｂ２Ｏ７、
Ｃａ１．９６Ｅｕ０．０４Ｓｂ２Ｏ７、
Ｃａ０．９７Ｅｕ０．０３Ｓｂ２Ｏ６
である。
【００１７】
３）本発明によれば、紫外又は青色発光を極めて高演色性を有する可視白色放射線に変換するのに有用な発光体は、マンガン（ＩＶ）で付活したアンチモン酸塩をも含む。これらの発光体は、約６００〜７００ｎｍの濃赤色スペクトル領域において発光帯を示すか、又は約６５０〜６６０ｎｍの狭い構造化発光を示す。
これらの発光体は、例えば、
ＣａＳｂ２Ｏ６：０．０１Ｍｎ、
Ｍｇ２Ｓｂ２Ｏ７：０．０１Ｍｎ、
Ｍｇ１．８Ｌｉ０．４Ｓｂ２Ｏ６：０．０１Ｍｎ、
Ｍｇ１．８Ｌｉ０．４Ｓｂ２Ｏ６：０．０１Ｍｎ、
（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｂ２Ｏ７：０．０１Ｍｎ、
Ｃａ２Ｓｂ２Ｏ６Ｆ：０．０１Ｍｎ、
Ｃａ２（Ｓｂ１．９８Ｓｉ０．０２）Ｏ７：０．０１Ｍｎ、
（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｂ１．９８Ｇｅ０．０２Ｏ７：０．０１Ｍｎ
である。
【００１８】
４）紫外又は青色発光を極めて高演色性を有する可視白色放射線に変換するためのマンガン（ＩＶ）付活チタン酸塩からなる本発明の発光体は、一般式
ＭｅＩｘＭｅＩＩｙＴｉ１−ａＯ４Ｘｍ：Ｍｎｚ
で表される。
式中、ＭｅＩは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｅｕ、Ｂｅ、Ｍｇ及びＺｎからなる群から選択された一種以上の二価のカチオンか、又は周期律表第３族、例えば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ並びにＧｄ、Ｓｍ、Ｄｙ及びＰｒから選択された一種以上の３価のカチオンであり、
ＭｅＩＩは、アルカリ金属からなる群から選択された一種以上の１価のカチオンである。
式中のＸは、電荷を釣合わせるためのＦ及びＣｌから選択されたイオンである。
０≦ｘ≦４であり、
０≦ｙ≦４であり、
０≦ｍ≦４であり、
０≦ａ≦１であり、
０＜ｚ≦０．５である。
Ｍｎは、２〜４の原子価で格子に組み込まれているマンガンである。
チタンは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅにより完全に又は一部分が置換わっていてよく且つ一部分がＢ（ホウ素）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｐ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖにより置換わっていてよく、この場合、カチオン部分格子において適切な電荷バランスがあるか、又はハロゲンがさらに組み込まれている。
マンガン（ＩＶ）付活チタン酸塩からなる有用な発光体は：
Ｍｇ２ＴｉＯ４、
ＭｇＺｎＴｉＯ４、
Ｍｇ１．８Ｌｉ０．４ＴｉＯ４、
ＭｇＢｅＴｉＯ４、
ＣａＭｇＴｉＯ４、
Ｓｒ１．８Ｌｉ０．２ＴｉＯ４、
Ｍｇ２Ｔｉ１．９８Ｚｒ０．０２Ｏ４、
ＭｇＺｎＴｉ０．９８Ｓｉ０．０２Ｏ４
である。
【００１９】
５）本発明によれば、紫外又は青色発光を極めて高演色性を有する可視白色放射線に変換するのに有用な発光体には、一般式
ＭｅＩｘＭｅＩＩｙＧｅ１−ａＯｚＸｍ：Ｍｎｗ
（式中、
ＭｅＩは、周期律表の第２族又は第３族から選択された一種以上の二価及び／若しくは三価の金属並びに／又はＥｕ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙからなる群から選択されたランタニドイオンであり、
ＭｅＩＩは、一種以上の一価のカチオンであり、
Ｘは、Ｃｌ元素及びＦ元素の一種以上のアニオンである）
で表される赤色発光マンガン（ＩＶ）付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩からなる発光体も含まれる。
０≦ｗ≦０．５であり、
０＜ｘ≦２８であり、
０≦ｙ≦１４であり、
０≦ｍ≦２０であり、
０≦ａ＜１であり、
０＜ｚ≦４８である。
Ｇｅは、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉにより完全に又は一部分が置換わっていてよく及び／又は一部分がＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｐ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏにより置換わっていて良い。
このような発光体は：
Ｃａ２Ｓｉ０．９Ｇｅ０．１Ｏ４：０．００５Ｍｎ、
Ｍｇ２Ｓｉ０．５Ｇｅ０．５Ｏ４：０．００５Ｍｎ、
ＣａＳｒＳｉ０．１Ｇｅ０．９Ｏ４：０．００３Ｍｎ、
ＭｇＺｎＳｉＯ４：０．００３Ｍｎ、
ＭｇＳｉＯ３：０．００５Ｍｎ、
ＣａＭｇＳｉ０．９５Ｇｅ０．０５Ｏ４：０．００３Ｍｎ、
Ｍｇ２８Ｇｅ９．４５Ｓｉ０．５５Ｏ４８：０．００５Ｍｎ、
Ｍｇ２８Ｇｅ９ＳｉＯ４８：０．００５Ｍｎ、
Ｍｇ２８Ｇｅ７．２Ｓｉ０．３Ｏ３８Ｆ１０：０．００３Ｍｎ、
Ｍｇ２４Ｚｎ４Ｇｅ６．５ＳｉＯ３８Ｆ１０：０．００５Ｍｎ
である。
【００２０】
６）本発明によれば、紫外又は青色発光を極めて高い演色性を有する可視白色放射線に変換するのに有用な発光体には、５８８ｎｍ〜６１０ｎｍの広帯域発光スペクトルを有する橙色〜橙色−赤色発光性ユーロピウム付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩も含まれる。
これらの発光体は、例えば、
Ｃａ０．６Ｓｒ１．３Ｂａ０．０６Ｚｎ０．０２Ｓｉ０．９Ｇｅ０．１Ｏ４：０．０２Ｅｕ、
Ｃａ０．６Ｓｒ１．２Ｂａ０．１Ｚｎ０．０８Ｓｉ０．９５Ｇｅ０．０５Ｏ４：０．０２Ｅｕ、
Ｃａ０．６１Ｓｒ１．３Ｂａ０．０４Ｍｇ０．０１Ｚｎ０．０１Ｓｉ０．９７Ｇｅ０．０３Ｏ４：０．０３Ｅｕ、
Ｃａ０．８Ｓｒ０．１１Ｂａ０．０４Ｂｅ０．０１Ｌｉ０．１Ｓｉ０．９９Ｇｅ０．０１Ｏ４：０．０３Ｅｕ、
Ｃａ１．０Ｓｒ０．９５Ｚｎ０．０２Ｓｉ０．９５Ｇｅ０．０５Ｏ４：０．０３Ｅｕ、
Ｃａ０．９Ｓｒ０．９Ｂａ０．０８Ｍｇ０．０５Ｚｎ０．０５Ｇｅ０．４５Ｓｉ０．５５Ｏ４：０．０２Ｅｕ、
Ｃａ１．０Ｓｒ０．７Ｂａ０．１Ｍｇ０．０７Ｚｎ０．１Ｇｅ０．７Ｓｉ０．３Ｏ４：０．０３Ｅｕ、
Ｃａ０．６５Ｓｒ１．２８Ｂａ０．０２Ｌｉ０．０４Ｇｅ０．８Ｓｉ０．２Ｏ４：０．０３Ｅｕ、
Ｃａ１．２Ｓｒ０．７Ｂａ０．０３Ｂｅ０．０５Ｇｅ０．０５Ｓｉ０．９９Ｏ４：０．０２Ｅｕ
である。
【００２１】
７）本発明によれば、紫外又は青色発光を極めて高い演色性を有する可視白色放射線に変換するのに有用な発光体には、六方構造までの単純スピネル型構造を有する一般式
ＭｅＩｘＭｅＩＩｙＡｌｍＯｎ：Ｍｎ
で表される赤色発光性マンガン（ＩＶ）付活アルミン酸塩又は橙色発光性マンガン（ＩＩ）付活アルミン酸塩も含まれる。
式中、ＭｅＩは、周期律表の第２族又は第３族から選択された一種以上の元素並びに／又はＥｕ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｃｅからなる群から選択された一種以上のランタニドイオンである。
ＭｅＩＩは、一種以上の一価のカチオンである。
０≦ｘ≦８であり、
０≦ｙ≦４であり、
０＜ｍ≦１６であり、
０＜ｎ≦２７であり、
０＜ｚ≦０．５である。
Ａｌは、Ｂ及び／又はＧａにより完全に又は一部分が置換わっていてよく及び／又は一部分がＰ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｗ、Ｍｏにより置換わっていて良い。
このような発光体は：
ＭｇＡｌ２Ｏ４、
ＣａＡｌ１２Ｏ１９、
ＳｒＡｌ１２Ｏ１９、
ＭｇＡｌ１２Ｏ１９、
ＢｅＡｌ１２Ｏ１９、
ＳｒＡｌ２Ｏ４、
Ｓｒ０．５Ｍｇ０．５Ａｌ２Ｏ４、
Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５、
Ｍｇ２Ａｌ１０Ｏ１７、
ＳｒＭｇＡｌ１０Ｏ１７、
Ｓｒ２ＭｇＡｌ１６Ｏ２７、
２ＳｒＯ・３Ａｌ２Ｏ３，ＢａＯ・４Ａｌ２Ｏ３及びＭｇＧａ２Ｏ４
である。
【００２２】
８）本発明によれば、紫外又は青色発光を極めて高い演色性を有する可視白色放射線に変換するのに有用な発光体には、ユーロピウム−マンガン二重付活発光体を含む発光体も含まれる。このユーロピウム−マンガン二重付活発光体において、一次発光の長波長領域における別個の発光帯又はショルダーとして黄色〜赤色で生じるマンガン（ＩＩ）イオンの発光を、発光帯がマンガン（ＩＩ）の少なくとも一つの特徴的な励起帯と重なる一次付活剤で増感し、Ｅｕ発光が青色〜緑色スペクトル領域で生じる。
これらは、ホウ酸塩−ケイ酸塩−リン酸塩からなり、ユーロピウム及びマンガンで付活され、一般式ＭｅＩｘＭｅＩＩｙ（Ｂ，Ｓｉ，Ｐ）ａＯｎＸｍ：Ｅｕ，Ｍｎで表される発光体である。
式中、ＭｅＩは、周期律表の第２族及び／若しくは第３族から選択された一種以上の元素並びに／又はＥｕ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｃｅからなる群から選択された一種以上のランタニドイオンであり、
ＭｅＩＩは、一種以上の一価のカチオンである。
Ｘは、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒである。
０≦ｘ≦１０であり、
０≦ｙ≦１２であり、
０＜ａ≦６であり、
０≦ｍ≦１６であり、
０＜ｎ≦２４であり、
Ｂは、Ｐ、Ｓｉ、Ｇａ、Ａｌにより完全に又は一部分が置換わっていてよく、また一部分がＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｇｅ、Ｗ及びＭｏにより置換わっていて良い。
使用されるこのような発光体は、例えば、
ＳｒＢａＰ２Ｏ７：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｓｒ２Ｐ１．６８Ｂ０．３２Ｏ７．８４：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｓｒ４Ｓｉ３Ｏ８Ｃｌ４：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｂａ３Ｍｇ（Ｓｉ，Ｐ，Ｇｅ）２Ｏ８：Ｅｕ，Ｍｎ、
（Ｓｒ，Ｂａ）Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，Ｍｎ、
（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｃａ３（ＰＯ４）２ＣａＣｌ２：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｂａ１．３Ｓｒ０．７５Ｃａ０．７５Ｍｇ０．９Ｚｎ０．１Ｓｉ１．９Ｇｅ０．１Ｏ８：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｂａ２．８ＭｇＳｉ１．８Ｇｅ０．２Ｏ８：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｓｒ２ＺｎＳｉ１．６Ｇｅ０．４Ｏ７：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｂａ２Ｚｎ０．５Ｍｇ０．５Ｇｅ１．２Ｓｉ０．８Ｏ７：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｂａ３ＭｇＳｉ０．５Ｇｅ０．５Ｏ８：Ｅｕ，Ｍｎ、
ＢａＺｒＯ３：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｂａ３Ｐ２Ｏ８：Ｅｕ，Ｍｎ、
α−Ｃａ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｂａ５Ｃａ３Ｓｉ４Ｏ１６：Ｅｕ，Ｍｎ、
Ｂａ３ＳｉＯ５：Ｅｕ，Ｍｎ
である。
【００２３】
９）新規な発光体又は異なる発光帯を有する複数の新規な発光体を、発光要素の紫外又は青色発光を演色１ａ及び演色指数Ｒａ＞９０を有する可視白色放射線に変換するための混合物における成分として、従って、白色発光ＬＥＤの製造において使用することにより、これらのＬＥＤを、本発明により背景照明装置として使用することもでき、また、生活空間及び家具の照明、写真撮影及び顕微鏡検査において、医療技術において、ミュージアム、さらには極めて真正な演色が重要であるいかなる場所における照明技術にも使用できる。
【００２４】
（Ｂ）本発明の他の側面により、
ＬＥＤ素子から放射される光に基づいて励起されて励起光を放射する発光体を含む波長変換部を有する光デバイスにおいて、
前記波長変換部は、アルカリ土類金属アンチモン酸塩の固体系及び固有発光を示すそれらから誘導された系、例えば、フルオロアンチモン酸塩から形成された発光成分、又はマンガン（ＩＶ）付活アンチモン酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩及びアルミン酸塩から形成された発光成分、又はユーロピウム付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩若しくはＥｕ（ＩＩ）及び二次付活剤としてのＭｎ（ＩＩ）からなる群から選ばれた増感剤を使用し且つ６００ｎｍを超えるスペクトル領域で橙色、橙色−赤色、赤色若しくは濃赤色を示す系から形成された発光成分、又は異なる発光帯を有した発光体を含むことを特徴とする光デバイスが提供される。
【００２５】
（Ｃ）本発明の他の側面により、
ＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子を搭載するとともに前記ＬＥＤ素子に給電するための給電部と、
前記ＬＥＤ素子と前記給電部とを一体的に封止する光透過性を有する封止部と、
前記ＬＥＤ素子から放射される光に基づいて励起されて励起光を放射し、アルカリ土類金属アンチモン酸塩の固体系及び固有発光を示すそれらから誘導された系、例えば、フルオロアンチモン酸塩から形成された発光成分、又はマンガン（ＩＶ）付活アンチモン酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩及びアルミン酸塩から形成された発光成分、又はユーロピウム付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩若しくはＥｕ（ＩＩ）及び二次付活剤としてのＭｎ（ＩＩ）からなる群から選ばれた増感剤を使用し且つ６００ｎｍを超えるスペクトル領域で橙色、橙色−赤色、赤色若しくは濃赤色を示す系から形成された発光成分、又は異なる発光帯を有した発光体を含む波長変換部を有することを特徴とする光デバイスが提供される。
【００２６】
（Ｄ）本発明の他の側面により、
ＬＥＤランプと、
前記ＬＥＤランプから放射される光を導光する導光部と、
前記導光部を介して導光された光に基づいて励起されて励起光を放射し、アルカリ土類金属アンチモン酸塩の固体系及び固有発光を示すそれらから誘導された系、例えば、フルオロアンチモン酸塩から形成された発光成分、又はマンガン（ＩＶ）付活アンチモン酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩及びアルミン酸塩から形成された発光成分、又はユーロピウム付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩若しくはＥｕ（ＩＩ）及び二次付活剤としてのＭｎ（ＩＩ）からなる群から選ばれた増感剤を使用し且つ６００ｎｍを超えるスペクトル領域で橙色、橙色−赤色、赤色若しくは濃赤色を示す系から形成された発光成分、又は異なる発光帯を有した発光体を含む波長変換部と、
前記波長変換部を介して放射される光に基づいて照明される被照明部とを有することを特徴とする光デバイスが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る発光体およびこれを用いた光デバイスについて、図面等を参照して詳細に説明する。
【００２８】
まず、ＬＥＤ又は他の一次発光要素において紫外及び青色放射線を高演色性を有する可視白色放射線に変換する発光体の調製について、説明する：
アルカリ土類金属アンチモン酸塩
アルカリ土類金属アンチモン酸塩は、熱分解により金属酸化物を形成する酸化物、炭酸塩又は他の化合物、及び適切な金属のハロゲン化物から調製される。
【００２９】
また、他のアンチモン酸塩発光体の代表例として、カチオンとしてカルシウムを有する塩基性化合物であるメタアンチモン酸カルシウム、ピロアンチモン酸カルシウム及びフルオロアンチモン酸カルシウムの調製を説明する。
【００３０】
メタアンチモン酸カルシウムＣａＳｂ２Ｏ６を、四酸化アンチモン及び炭酸カルシウムから、空気又は窒素５０％、酸素５０％からなる酸化性雰囲気下、２段階でか焼することにより調製する。２段階か焼は、化学量論量の原料混合物を９８５℃で１時間か焼した後、均質化中間体を１２００℃で８時間か焼することによりおこなわれる。この反応は、下式に従って進行する：
Ｓｂ２Ｏ４＋ＣａＣＯ３＋１／２Ｏ２→ＣａＳｂ２Ｏ６＋ＣＯ２
【００３１】
その後、得られた生成物を、粉砕し、洗浄して未転化酸化物を溶解除去する。乾燥及び篩いわけ後の発光体は、わずかに黄色がかった色をしている。
【００３２】
上記反応式による炭酸カルシウムの量を二倍にする以外は、同条件下で、ピロアンチモン酸カルシウムＣａ２Ｓｂ２Ｏ７を合成する。
【００３３】
第一のか焼を９７５℃で実施し、第二のか焼を１１７５℃で実施する以外は、同様の方法でフルオロアンチモン酸カルシウムＣａ２Ｓｂ２Ｏ６Ｆ２を合成する。反応式を簡略化したものを、以下に示す：
２Ｓｂ２Ｏ４＋３ＣａＣＯ３＋ＣａＦ２＋１／２Ｏ２→２Ｃａ２Ｓｂ２Ｏ６Ｆ＋３ＣＯ２
【００３４】
その後、メタアンチモン酸カルシウム及びピロアンチモン酸カルシウムが斜方格子で結晶化し、一方、フルオロアンチモン酸カルシウムは、ＡＩＡ（ＪＥＣＳ１１０（１９６３）１０４８と一致した変形したパイロクロア構造を有する。
【００３５】
合成されたアンチモン酸塩及びフルオロアンチモン酸塩は、半高幅約１００ｎｍ〜１５０ｎｍで約６２０ｎｍ〜６７０ｎｍの極大を有する赤色スペクトル領域内の広帯発光を示す。
【００３６】
第１図は、フルオロアンチモン酸カルシウム発光体の発光スペクトルを示す。第２図は、ピロアンチモン酸カルシウム発光体の発光スペクトルを再現したものである。
【００３７】
基本的には、アンチモンの一部分は、他の５価の元素、例えば、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐ、Ａｓ及びＢｉにより問題なく交換されることができ、反応条件は変更しないでそのままである。当該元素を、それらの酸化物の形態か、又は熱分解により酸化物を形成する化合物の形態で添加する。
【００３８】
４価の酸形成剤、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｇｅを含有させる場合、１価の金属イオンを同時に添加することにより、電荷バランスがなされ、Ｍｏ及びＷを含有させる場合、３価のカチオンを添加するのが有利なことがある。
【００３９】
また、３価のカチオンを使用する場合、１価の金属イオン又は追加のハロゲン原子による電荷バランスがあることに注意しなければならない。
【００４０】
表１に、アンチモン酸塩発光体の発光特性を示す。
【００４１】
【表１】
0005329060.tif 000002
【００４２】
付活剤としてマンガン（ＩＶ）を有する発光体：
赤色発光Ｍｎ（ＩＶ）付活発光体系は、同様に白色ＬＥＤにおける本発明による用途並びに背景照明装置において、生活空間及び家具の照明において、写真撮影及び顕微鏡検査において、医療技術において、ミュージアムにおける照明技術、さらには極めて真正な演色が重要であるいかなる場所にも好適である。
【００４３】
調製及び式が既に説明されたマトリックスとしてのアンチモン酸塩の他に、チタン酸塩、ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩及びアルミン酸塩からなる赤色発光Ｍｎ（ＩＶ）付活発光体系も、紫外又は青色発光を極めて高演色性を有する可視白色放射線に変換するのに好適である。
【００４４】
全てのマンガン（ＩＶ）付活発光体を調製したら、原料、例えば、酸化物、炭酸塩及びハロゲン化物、さらには酸化マンガン（ＩＶ）を混合し、続いて空気中又は酸素中１２００℃を超える高温で数時間か焼する。中間体を完全に均質化した後に二次か焼プロセスに附することにより、得られる生成物の品質が高まり、全てが黄色がかった白色〜黄色がかった緑色を有し、すなわち、長波長ＵＶ放射線又は青色光を吸収する。さらなるプロセス、例えば、か焼ケーキの粉砕、洗浄及び篩い分けを、既存の発光体の調製と同様に実施する。
【００４５】
全てのマンガン（ＩＶ）付活発光体は、約６２０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色スペクトル領域に発光帯を示すか、約６５０〜６６０ｎｍの狭い構造化発光を示す。
【００４６】
表２に、いくつかの選択された発光体の例を用いたマンガン（ＩＶ）付活アンチモン酸塩の発光特性を示す。
【００４７】
【表２】
0005329060.tif 000003
【００４８】
マンガン（ＩＶ）付活チタン酸塩の発光体を、表３に示す。発光体の発光値は、完全酸化性か焼を適用することにより得られる。
【００４９】
【表３】
0005329060.tif 000004
【００５０】
不完全酸化の場合、より短波長にシフトした発光体において、異なる又は追加の発光帯が得られる。これらは、同様に白色発光成分の製造に使用できる。
マンガン（ＩＶ）付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩発光体及びそれらの特性を、表４に示す。
【００５１】
【表４】
0005329060.tif 000005
【００５２】
本発明によれば、広帯橙色〜橙色−赤色発光帯を示すケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩からなる発光体を、カルシウム、及びさらにはマンガン付活が不要である場合及びマンガンの代わりにユーロピウムを付活剤として含有させる場合にはより小さいカチオンを含有する三元化合物を用いて調製できる。これらをＬＥＤに使用すると、演色指数Ｒａ＞９５を有する極めて高演色性が得られる。
【００５３】
以下の反応式中に従って、対応の金属の酸化物及び炭酸塩から、Ｎ２／Ｈ２＝９：１の還元雰囲気中温度１２００℃〜１３００℃で３〜５時間の固体反応をおこなうことにより、ユーロピウム（ＩＩ）付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩を調製する：
ＣａＣＯ３＋ＳｒＣＯ３＋ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｅｕ２Ｏ３→（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｅｕ）２（Ｓｉ，Ｇｅ）Ｏ４＋２ＣＯ２
【００５４】
得られる粗製発光体を、洗浄し、篩い分けする。得られた発光体は、斜方構造を有する。
【００５５】
ユーロピウム（ＩＩ）付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩発光体及びそれらの発光特性を、表５に示す。
【００５６】
【表５】
0005329060.tif 000006
【００５７】
マンガン（ＩＶ）付活アルミン酸塩発光体：
アルミン酸塩がマグネトプランバイト構造又は他の六方構造を有する限り、単純スピネルから、赤色又は橙色発光系が効率的に得られる可能性がある。不完全酸化の場合、同様に、発光がより短い波長で生じる場合のＬＥＤにおける放射線変換剤として使用できる発光体が形成される。
【００５８】
表６に、いくつかのマンガン（ＩＶ）付活アルミン酸塩発光体及びそれらの発光特性を示す。
【００５９】
【表６】
0005329060.tif 000007
【００６０】
ユーロピウム−マンガン二重付活発光体：
一次発光の長波長領域における別個の発光帯又はショルダーとして黄色〜赤色を生じるマンガン（ＩＩ）イオンの発光は、発光帯がマンガン（ＩＩ）の少なくとも一つの特徴的な励起帯と重なる一次付活剤により増感する必要がある。すなわち、Ｅｕ発光は、青色〜青色−緑色スペクトル領域になければならない。ＬＥＤに従来使用されてこなかった以下の化合物を、本発明により合成した。これらの化合物の全ては、本発明により、選択される組成物に応じて、青色〜緑色成分として使用することもできる。
【００６１】
ユーロピウムとマンガンで付活したホウ酸塩−ケイ酸塩−リン酸塩からなる発光体及びそれらの発光特性を、表７に示す。
【００６２】
【表７】
0005329060.tif 000008
【００６３】
本発明による発光体により、発光体混合物を得ることができる。これらの発光体混合物によれば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲で８種以下の個々のスペクトルを重ね合わせることにより、可視光線の範囲で連続したスペクトルを有する白色ＬＥＤを製造できる。
【００６４】
これによって、色温度が約１００００Ｋ〜２０００Ｋであり、演色指数Ｒａ＝９９である昼光〜温白色光の全種の光が実現できる。
【００６５】
本発明による発光体混合物を用いたいくつかの白色ＬＥＤの発光スペクトルを、第６図〜第１２図に示す。
【００６６】
（本発明に係る発光体の効果）
（１）本発明による発光体を白色発光構成要素の製造に使用することは、個々の成分の固有吸収を考慮しながら、発光体の個々の発光スペクトルを通常の紫外又は青色発光構成要素の一次スペクトルとを混合することを規定したことを基礎としている。青色又はＵＶ発光構成要素に使用すると、本発明による発光体及びそれらの混合物により、非常に効率的に、自然光又は白熱ランプ光に近いスペクトルを有する質的に新規な白色光が得られる。このような白色発光照明要素は、好ましくは演色Ｉａが重要であるばかりでなく、見える感じが自然光、白熱ランプ光又はハロゲンランプ光下でのものに近い演色性も重要である場合に使用される。
【００６７】
（２）ＬＥＤ又は他の一次発光要素において、紫外及び青色放射線を高演色性可視白色放射線に変換するために、本発明によれば、橙色−赤色又は赤色スペクトル領域における広帯発光又は６５０ｎｍ超の濃赤色スペクトル領域におけるより狭い帯域の発光を示す発光体を使用する。本発明による橙色成分及び赤色成分を用いた８種以下の発光体成分からなり、且つ色波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの広発光連続状態を示す発光体混合物も、紫外及び青色放射線を可視白色放射線に変換するのに適当である。
【００６８】
（３）広帯橙色−赤色又は赤色スペクトル領域又は濃赤色のより狭いスペクトル領域に非常に好適である発光体に、アルカリ土類金属アンチモン酸塩の固体系、及びそれらから誘導された系、例えば、固有発光を示すか、マンガン（ＩＶ）又はチタン（ＩＶ）で付活したフルオロアンチモン酸塩がある。
【００６９】
（４）Ｅｕ（ＩＩ）からなる群から選択された増感剤及び二次付活剤としてのＭｎ（ＩＩ）を使用した系により、さらなる可能性が開ける。
【００７０】
以下に、上記した発光体を用いた光デバイスを詳細に説明する。
【００７１】
（第１の実施の形態）
第１３図は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【００７２】
この発光装置１は、ＬＥＤ素子をリードに搭載した波長変換型発光装置１であり、配線導体であるリード２および３と、リード２に設けられるＬＥＤ素子収容用のカップ部４と、カップ部４の底部５に接着されたＬＥＤ素子６と、ＬＥＤ素子６の図示しない電極とリード２および３とを電気的に接続するＡｕからなるワイヤ７と、ＬＥＤ素子６およびワイヤ７とともにカップ部４を封止する光透過性の封止樹脂８と、封止樹脂８に混合される発光体９と、光透過性を有してリード２および３とＬＥＤ素子６とワイヤ７とを一体的に封止する砲弾形状の封止樹脂１０とを有する。
【００７３】
リード２および３は、熱伝導性および導電性に優れる銅又は銅合金によって形成されており、リード３に設けられるカップ部４は、カップ外部への光放射性を高めるために内壁の光出射側を拡大することによって傾斜を有している。
【００７４】
ＬＥＤ素子６は、波長４６０ｎｍの青色光を放射するＧａＮ系ＬＥＤ素子であり、カップ部４の底部５に光反射性を有する接着材によって接着固定されている。
【００７５】
封止樹脂８は、発光体９を混合されたシリコン樹脂であり、カップ部４にポッティング注入されることによってＬＥＤ素子６を封止している。
【００７６】
発光体９は、アルカリ土類金属アンチモン酸塩の固体系及び固有発光を示すそれらから誘導された系、例えば、フルオロアンチモン酸塩から形成された発光成分、又はマンガン（ＩＶ）付活アンチモン酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩及びアルミン酸塩から形成された発光成分、又はユーロピウム付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩若しくはＥｕ（ＩＩ）及び二次付活剤としてのＭｎ（ＩＩ）からなる群から選ばれた増感剤を使用し且つ６００ｎｍを超えるスペクトル領域で橙色、橙色−赤色、赤色若しくは濃赤色を示す系から形成された発光成分、又は異なる発光帯を有し、それらの重なりにより、青色−白色を有する約１００００Ｋ〜昼光色を有する６５００Ｋの色温度及び温白色を有する約３０００Ｋの色温度〜赤味がかった黄色の夕方光色を有する２０００Ｋの色温度を有する約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの間の広い発光連続状態を形成する、８種以下の発光体成分の混合物から形成された発光成分を含むものを使用している。
【００７７】
具体的には、封止樹脂８は、一般式
ＭｅＩｘＭｅＩＩｙＳｂａＯｂＸｃ
（式中、
ＭｅＩは、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、カドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、マンガン（Ｍｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、サマリウム（Ｓｍ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、テルビウム（Ｔｂ）からなる群から選択された一種以上の元素であり、
ＭｅＩＩ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）からなる群から選択された一種以上の元素であり、
Ｘ（大文字）は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）からなる群から選択された一種以上の元素であり、
ｘ（小文字）＝０〜８であり、
ｙ＝０〜４であり、
０＜ａ＜１６であり、
０＜ｂ＜６４であり、
０≦ｃ≦４であり、
及びアンチモン（Ｓｂ）が、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）により一部分が置換わっていても良いし、又はそれらから誘導される系、例えば、フルオロアンチモン酸塩を含んでいても良い）、
で表される発光性アルカリ土類金属アンチモン酸塩を含む発光体９を混合されている。
【００７８】
封止樹脂１０は、エポキシ樹脂からなり、砲弾形状を形成するための型を用いたキャスティングモールド法によって光出射側に半球状の光学形状を有している。
【００７９】
第１４図は、ＬＥＤ素子６の層構成図である。ＬＥＤ素子６は、サファイア基板６１と、サファイア基板６１上に形成されるＡｌＮバッファ層６２と、ＡｌＮバッファ層６２上に形成されるＳｉドープのｎ型ＧａＮクラッド層（コンタクト層）６３と、ｎ型ＧａＮクラッド層６３の上に３層のＩｎＧａＮ井戸層６４Ａと２層のＧａＮ障壁層６４Ｂとを交互に配置して形成されるＭＱＷ６４と、ＭＱＷ６４上に形成されるＭｇドープのｐ型ＧａＮクラッド層６５と、ｐ型ＧａＮクラッド層６５上に形成されるＭｇドープのｐ型ＧａＮコンタクト層６６と、ｐ型ＧａＮコンタクト層６６上に形成される透明電極６７と、透明電極６７上の所定の位置、例えば、素子側面寄りに形成されるパッド電極６８と、エッチングによってｐ型ＧａＮコンタクト層６６、ｐ型ＧａＮクラッド層６５、ＭＱＷ６４、及びｎ型ＧａＮクラッド層６３の一部を除去することにより露出したｎ型ＧａＮクラッド層６３に形成されるｎ側電極６９とを有する。このＬＥＤ素子６は発光層としてＭＱＷ６４を有するダブルヘテロ構造を有しており、各層に適宜Ａｌを含む構成とすることも可能である。
【００８０】
次に、発光装置１の製造方法について説明する。
【００８１】
まず、リードフレームとなる銅板をプレス加工によって打ち抜くことにより、リード２および３を有するリードフレームを形成する。また、リードフレームの形成時にカップ部４をリード３に形成する。次に、カップ部４内にＬＥＤ素子６を接着材で接着固定する。次に、ＬＥＤ素子６のパッド電極６８とリード２、およびｎ側電極６９とリード３とをワイヤ７で電気的に接続する。次に、予め発光体９を混合したシリコン樹脂をカップ部４にポッティング注入することによってＬＥＤ素子６を封止する。次に、樹脂成形用の型にＬＥＤ素子６を封止されたリード２および３を挿入する。次に、型内にエポキシ樹脂を注入することによりリード２および３の周囲に砲弾形状の封止樹脂１０を形成する。次に、リード２および３をリードフレームから切断する。
【００８２】
次に、発光装置１の動作について説明する。
【００８３】
リード２および３を図示しない電源装置に接続して通電することにより、ＬＥＤ素子６のＭＱＷ６４において発光する。ＭＱＷ６４の発光に基づく光がＬＥＤ素子６の外部に放射されることにより、発光体９に照射される。発光体９は、ＬＥＤ素子６の放射する光（以下「放射光」という」。）によって励起されて励起光を放射する。この放射光と励起光とが混合されることによって白色光がカップ部４の内部で生成される。この白色光は、カップ部４の内部から封止樹脂１０を介して外部放射される。また一部の白色光は、カップ部４の傾斜した内壁で反射されて封止樹脂１０を介して外部放射される。
【００８４】
上記した第１の実施の形態の発光装置１によると、以下の効果が得られる。
【００８５】
紫外又は青色発光領域の光に対して３８０ｎｍから７８０ｎｍにかけての発光連続状態を形成する発光体９を混入された封止樹脂８でカップ部４を封止するようにしたため、演色指数Ｒａ＞９０を実現でき、白色光の演色性を高めることができる。
【００８６】
白色光の演色性が向上することによって、ＬＥＤを光源に用いながら真正な演色が可能となり、生活空間、家具の照明、写真撮影、顕微鏡検査、医療現場における照明、ミュージアム等への照明に適する。また、極めて真正な演色が重要であるいかなる場所における照明技術に適用することもできる。
【００８７】
なお、第１の実施の形態では、発光性アルカリ土類金属アンチモン酸塩を含む発光体９を用いる構成を説明したが、他の発光体９として、例えば、フルオロアンチモン酸塩から形成された発光成分、又はマンガン（ＩＶ）付活アンチモン酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩及びアルミン酸塩から形成された発光成分、又はユーロピウム付活ケイ酸塩−ゲルマニウム酸塩若しくはＥｕ（ＩＩ）及び二次付活剤としてのＭｎ（ＩＩ）からなる群から選ばれた増感剤を使用し且つ６００ｎｍを超えるスペクトル領域で橙色、橙色−赤色、赤色若しくは濃赤色を示す系から形成された発光成分を含む発光体９を混合されていても良い。
【００８８】
また、ＬＥＤ素子６外部への光放射性を高めるものとして、ＭＱＷ６４に対してサファイア基板６１側に光反射層を設けるようにしても良い。具体的には、サファイア基板６１上に光反射層としてＡｌ層を設けることができる。
【００８９】
第１５図は、ＬＥＤ素子６の他の構成を示す層構成図である。このＬＥＤ素子６は、基板としてＧａＮ基板７０を用いるとともに、第１４図で説明したＡｌＮバッファ層を省いた構成としたものである。このようなＧａＮ基板７０上にＧａＮ系半導体層を結晶成長させることによって形成されたＬＥＤ素子６を用いることもできる。また、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＡｌＧａＮ等の材料からなる基板を用いたＬＥＤ素子６を光源として用いるようにしても良い。
【００９０】
（第２の実施の形態）
第１６図は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＬＥＤ素子の部分拡大図である。なお、第１の実施の形態の各部に対応する部分には同一符号を付している。
【００９１】
この発光装置１は、光源としてフリップチップ型のＬＥＤ素子１１を用いており、第１６図（ａ）に示すようにＬＥＤ素子１１とＡｕバンプ１２Ａおよび１２Ｂを介して電気的に接合されるＳｉからなるサブマウント部１３と、サブマウント部１３をリード１５Ａのカップ部１５ａに電気的に接続する導電性接着材であるＡｇペースト１４と、サブマウント部１３とワイヤを介して電気的に接続されるリード１５Ｂと、リード１５Ａに設けられる素子収容部１５Ｃと、素子収容部１５Ｃに設けられて傾斜を有した光反射面１５ｂとを有する。
【００９２】
ＬＥＤ素子１１は、第１６図（ｂ）に示すように光透過性を有するサファイア基板１１０と、ＡｌＮバッファ層１１１と、ｎ型ＧａＮクラッド層１１２と、３層のＩｎＧａＮ井戸層と２層のＧａＮ障壁層とを交互に配置して形成されるＭＱＷ１１３と、ｐ型ＧａＮクラッド層１１４と、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１５と、エッチングによってｐ型ＧａＮコンタクト層１１５、ｐ型ＧａＮクラッド層１１４、ＭＱＷ１１３、及びｎ型ＧａＮクラッド層１１２の一部を除去することにより露出したｎ型ＧａＮクラッド層１１２に形成されるｎ側電極１１６と、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１５上に形成されるｐ側電極１１７とを有し、基板側がカップ部１５ａの開口側に配置されるようにサブマウント部１３に固定されている。
【００９３】
サブマウント部１３は、第１６図（ｂ）に示すようにｎ型半導体層１３４の表面に設けられるｎ側電極１３０と、ｎ型半導体層１３４の一部に設けられるｐ型半導体層１３１と、ｐ型半導体層１３１上に設けられるｐ側電極１３２と、ｎ型半導体層１３４の底面側、すなわち、カップ部１５ａとの接合側に設けられるｎ側電極１３３とを有し、ｎ側電極１３０はＡｕバンプ１２Ａを介してＬＥＤ素子１１のｐ側電極１１７と接続されている。また、ｐ側電極１３２はＡｕバンプ１２Ｂを介してＬＥＤ素子１１のｎ側電極１１６に接続されるとともにワイヤ７が接続されている。
【００９４】
封止樹脂８は、第１の実施の形態で説明した発光体９が混合されており、ＬＥＤ素子１１およびサブマウント部１３を覆って封止するようにカップ部１５ａにポッティング注入されている。
【００９５】
ＬＥＤ素子１１をカップ部１５ａ内に固定するには、まず、カップ部１５ａの底部１５ｃにＡｇペースト１４を塗布する。次に、サブマウント部１３をＡｇペースト１４でカップ部１５ａ内に固定する。次に、Ａｕバンプ１２Ａおよび１２Ｂを介してＬＥＤ素子１１を搭載し、超音波接合を行ってＬＥＤ素子１１をサブマウント部１３に接合する。次に、ｐ側電極１３２とリード１５Ｂとをワイヤで電気的に接続する。次に、ＬＥＤ素子１１およびサブマウント部１３を覆うように封止樹脂８をカップ部１５ａに注入して封止する。
【００９６】
このようにしてカップ部１５ａが封止されたリード１５Ａおよび１５Ｂに対し、封止樹脂１０を砲弾形状にモールドする。
【００９７】
上記した第２の実施の形態の発光装置１によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えてＭＱＷ１１３の発光に基づく光をサファイア基板側から放射させることができるため、光取り出し性が向上する。また、サブマウント部１３に静電気に対する保護機能を付与することも可能であり、この場合には静電気によるＬＥＤ素子１１の破壊を防ぐこともできる。
【００９８】
（第３の実施の形態）
第１７図は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【００９９】
この発光装置１は、砲弾形状の封止樹脂１０の表面に第１および第２の実施の形態で説明した発光体９を含むエポキシ等の樹脂材料からなるキャップ状の発光体層１８を設けており、カップ部１５ａを封止する封止樹脂８から発光体９を省いた構成としている。
【０１００】
上記した第３の実施の形態の発光装置１によると、第１および第２の実施の形態の好ましい効果に加えて、ＬＥＤ素子１１の周囲に発光体９が堆積することがないため、堆積した蛍光体の光吸収に伴う外部放射効率の低下を防止できる。このことによって封止樹脂１０の表面に効率良く導かれた光を発光体層１８で波長変換して外部放射させることができ、高輝度の波長変換型発光装置１が得られる。
【０１０１】
（第４の実施の形態）
第１８図は、本発明の第４の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。なお、第１から第３の実施の形態の各部に対応する部分には同一符号を付している。
【０１０２】
この発光装置１は、表面実装型の波長変換型発光装置１であり、ＬＥＤ素子１１と、ＬＥＤ素子１１から放射される光に基づいて励起される発光体層１８を含む波長変換部１９と、アクリル等の樹脂材料によって形成される本体２０と、ＬＥＤ素子１１を搭載するセラミック基板２１とを有する。
【０１０３】
波長変換部１９は、低融点ガラスからなる２枚のガラスシートの間に第１から第３の実施の形態で説明した発光体９からなる発光体層１８を挟み込み、加熱処理を施すことで一体化したものである。具体的には、第１のガラスシートの一方の面に発光体９をスクリーン印刷し、これを１５０℃で加熱処理することによりバインダー成分を除去して薄膜化する。この薄膜化された発光体層１８を挟み込むように第２のガラスシートを配置して加熱処理を行うことにより第１および第２のガラスシートを一体化する。
【０１０４】
本体２０は、内部に光反射面１５ｂを有し、ＬＥＤ素子１１から放射された光を波長変換部１９の方向に反射する光反射面１５ｂを有し、光出射面と波長変換部１９の表面とが同一面を形成するように形成されている。また、光反射面１５ｂによって包囲される空間にはシリコン樹脂１６が充填されている。
【０１０５】
セラミック基板２１は、表面にＬＥＤ素子１１をＡｕバンプ１２Ａおよび１２Ｂを介して接合するための銅箔パターンである配線層２１Ａおよび２１Ｂを有し、配線層２１Ａおよび２１Ｂはセラミック基板２１の側面を介して外部回路との接合面である裏面にかけて設けられている。
【０１０６】
上記した第４の実施の形態の発光装置１によると、第１から第３の実施の形態の好ましい効果に加えて、発光体９からなる薄膜状の発光体層１８をガラス封止しているため、蛍光体層１８の耐水性、耐吸湿性が向上し、長期にわたって波長変換性の良好な発光装置１が得られる。
【０１０７】
また、発光体層１８をスクリーン印刷および加熱処理に基づいて薄膜状に形成しているため、発光体層１８による光吸収ロスを低減でき、高輝度の波長変換型発光装置１を実現できる。
【０１０８】
また、発光体層１８の薄膜化によって発光体９の使用量を低減できるため、発光装置１のコストダウンを実現することができる。
【０１０９】
（第５の実施の形態）
第１９図は、本発明の第５の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。なお、第１から第４の実施の形態の各部に対応する部分には同一符号を付している。
【０１１０】
この発光装置１は、フリップチップ型（０．３×０．３ｍｍ）のＬＥＤ素子１１と、ＬＥＤ素子１１を搭載するＡｌＮからなるサブマウント部１３と、サブマウント部１３と接合されるリードフレーム２２Ａおよび２２Ｂと、ＬＥＤ素子１１およびサブマウント部１３を封止するとともにＬＥＤ素子１１から放射される光を波長変換する低融点ガラスからなる波長変換部１９と、波長変換部１９とともにサブマウント部１３、リードフレーム２２Ａおよび２２Ｂとを一体的に封止する低融点ガラスからなるガラス封止部２３とを有し、波長変換部１９は、ＬＥＤ素子１１から放射される光を配光制御する光学形状、すなわち、ドーム状を有するように形成されるとともにＬＥＤ素子１１と所定の間隔を隔てて配置された発光体層１８を有している。
【０１１１】
サブマウント部１３は、表面に銅箔による配線層２１Ａおよび２１Ｂが形成されており、リードフレーム２２Ａおよび２２Ｂに設けられる段部２２ａおよび２２ｂに嵌合することによって配線層２１Ａおよび２１Ｂがリードフレーム２２Ａおよび２２Ｂに電気的に接続されている。
【０１１２】
波長変換部１９は、第４の実施の形態で説明した第１および第２のガラスシートの間に発光体層１８を挟み込んだものを加熱プレスすることによって光学形状を形成している。また、加熱プレス時に同時にガラス封止部２３を形成する第３のガラスシートを加熱処理することによりリードフレーム２２Ａおよび２２Ｂを一体的に封止している。発光体層１８は、ガラスの熱処理に基づく変形に伴ってＬＥＤ素子１１との間にガラスシートの厚さに応じた間隔を有して配置される。
【０１１３】
上記した第５の実施の形態の発光装置１によると、第１から第４の実施の形態の好ましい効果に加えて、波長変換部１９が光学形状を有しているため、ＬＥＤ素子１１から放射される光と発光体層１８で波長変換された光との混合された光を所望の範囲に放射させることができる。
【０１１４】
また、ＬＥＤ素子１１がガラス封止されることによって耐水性、耐吸湿性が向上するため、多湿条件等の過酷な環境条件下でも長期にわたって安定した高輝度の波長変換型発光装置１が得られる。
【０１１５】
（第６の実施の形態）
第２０図は、本発明の第６の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。なお、第１から第５の実施の形態の各部に対応する部分には同一符号を付している。
【０１１６】
この発光装置１は、第５の実施の形態のリードフレーム２２Ａおよび２２Ｂに代えて、両面に銅箔からなる配線層２４Ａ、２４Ｂ、２５Ａ、および２５Ｂを形成されたセラミック基板２１を用いており、配線層２４Ａと２５Ａ、および配線層２４Ｂと２５Ｂとをスルーホール２６で電気的に接続している。また、配線層２４Ａ、２４Ｂには、Ａｕバンプ１２Ａおよび１２Ｂを介してフリップチップ型（１×１ｍｍ）のＬＥＤ素子１１が電気的に接続されている。
【０１１７】
配線層２４Ａおよび２４Ｂは、波長変換部１９を構成するガラス材が接着される面積より大なる面積を有するように形成されている。
【０１１８】
上記した第６の実施の形態の発光装置１によると、第１から第５の実施の形態の好ましい効果に加えて、波長変換部１９がセラミック基板２１の表面に設けられる銅箔からなる配線層２４Ａおよび２４Ｂと接着されるため、ガラス材と銅箔との良好な接着性に基づいて波長変換部１９と配線層２４Ａおよび２４Ｂとの優れた接着性が得られる。このことにより、波長変換部１９の剥離や発光装置１内部への吸湿を強固に防ぐことができ、信頼性に優れる波長変換型発光装置１が得られる。
【０１１９】
また、セラミック基板２１を用いることによって、ベースとなる基板材料に一括的に形成された発光装置群をダイシングやスクライブ等の切断加工によって容易に切り出すことができるため、生産性に優れる波長変換型発光装置１が得られる。
【０１２０】
（第７の実施の形態）
第２１図は、本発明の第７の実施の形態に係る光デバイスとしての液晶バックライト装置を示す断面図である。なお、第１から第６の実施の形態の各部に対応する部分には同一符号を付している。
【０１２１】
この液晶バックライト装置３０は、光源であるＬＥＤランプ３１と、ＬＥＤランプから放射された光を導光する導光体３２と、導光体３２の表面に設けられてＬＥＤランプ３１から放射された光を波長変換する発光体層１８と、波長変換光に基づいて背面から透過照明される液晶パネル３５とを有する。
【０１２２】
ＬＥＤランプ３１は、ＧａＮ系半導体層からなるＬＥＤ素子の発光に基づく波長４６０ｎｍの青色光を砲弾形状の樹脂封止部で集光して所定の照射範囲に放射する。
【０１２３】
導光体３２は、ＬＥＤランプ３１から入射する光を直角方向に反射する反射面３２Ａと、底面３２Ｂと、反射面３２Ａで反射されて導光体３２内を導光された光が入射する傾斜面３２Ｃとを有し、底面３２Ｂには光反射層３３が設けられている。また、傾斜面３２Ｃには、紫外又は青色発光領域の光に対して３８０ｎｍから７８０ｎｍにかけての発光連続状態を形成する発光性アルカリ土類金属アンチモン酸塩を含む発光体からなる発光体層１８が薄膜状に設けられている。
【０１２４】
液晶パネル３５は、例えば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板、液晶層、カラーフィルタ基板を積層して構成されており、導光体３２から放射される光を透過させる光透過性を有する。
【０１２５】
この液晶バックライト装置３０によると、ＬＥＤランプ３１の放射光を導光体３２を介して傾斜面３２Ｃに導光し、傾斜面３２Ｃに設けられる発光体層１８でＬＥＤランプ３１の放射光を白色光に波長変換して液晶パネル３５を透過照明する。
【０１２６】
上記した第７の実施の形態の液晶バックライト装置３０によると、第１から第６の実施の形態で説明した好ましい効果に加えて、導光体３２を介して導光された光を液晶バックライト装置３０の背面側に設けられる発光体層１８で波長変換して放射させるようにしたため、青色光を光源として良好な輝度が得られるとともに、演色性の良好な透過照明構造を実現でき、携帯電話や液晶表示部を有する機器の照明装置として、斬新な視覚性を付与することができる。
なお、第７の実施の形態では、ＬＥＤランプ３１の放射光を反射面３２Ａで反射して導光体３２を導光する構成としたが、反射面３２Ａを設けない構成とすることもできる。例えば、反射面３２Ａに代えて底面３２Ｂと直角な光入射端面を形成し、導光体３２に対する放射光の光入射方向と導光方向とが同一の方向となるようにすることができる。
【０１２７】
また、ＬＥＤランプ３１として、青色光を放射するものの他に紫外光を放射するものを用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
以上説明したように、本発明によれば、紫外及び青色放射線を高演色性可視白色放射線に変換するために、橙色−赤色又は赤色スペクトル領域における広帯発光又は６５０ｎｍ超の濃赤色スペクトル領域におけるより狭い帯域の発光を示す発光体を使用したため、青色又はＵＶ発光構成要素において、非常に効率的に、自然光又は白熱ランプ光に近いスペクトルを有する質的に新規な白色光が得られる。
【０１２９】
また、３００ｎｍ〜５００ｎｍで発光を示す一次発光要素において、橙色−赤色又は赤色スペクトル領域における広帯発光又は６５０ｎｍ超の濃赤色スペクトル領域におけるより狭い帯域の発光を示す発光体を使用したため、高い演色性を有する可視白色放射線を放射する光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】第１図は、フルオロアンチモン酸カルシウム発光体の発光スペクトルである。
【図２】第２図は、ピロアンチモン酸カルシウム発光体の発光スペクトルである。
【図３】第３図は、Ｍｇ１．８Ｌｉ０．４Ｓｂ２Ｏ６：０．０１Ｍｎ（ＩＶ）発光体の発光スペクトルである。
【図４】第４図は、チタン酸マグネシウム：Ｍｎ（ＩＶ）発光体の発光スペクトルである。
【図５】第５図は、Ｃａ０．６Ｓｒ１．２Ｂａ０．１Ｚｎ０．０８Ｓｉ０．９５Ｇｅ０．０５Ｏ４：０．０２Ｅｕ発光体の発光スペクトルである。
【図６】第６図は、ＵＶＡ発光一次要素との組み合わせにおける発光体混合物の発光スペクトル（色温度９７００Ｋ、Ｒａ＝９８）である。
【図７】第７図は、ＵＶＡ発光一次要素との組み合わせにおける発光体混合物の発光スペクトル（色温度６５００Ｋ、Ｒａ＝９９）である。
【図８】第８図は、ＵＶＡ発光一次要素との組み合わせにおける発光体混合物の発光スペクトル（色温度５４００Ｋ、Ｒａ＝９９）である。
【図９】第９図は、ＵＶＡ発光一次要素との組み合わせにおける発光体混合物の発光スペクトル（色温度４１００Ｋ、Ｒａ＝９９）である。
【図１０】第１０図は、ＵＶＡ発光一次要素との組み合わせにおける発光体混合物の発光スペクトル（色温度２８７０Ｋ、Ｒａ＝９９）である。
【図１１】第１１図は、ＵＶＡ発光一次要素との組み合わせにおける発光体混合物の発光スペクトル（色温度２２５０Ｋ、Ｒａ＝９９）である。
【図１２】第１２図は、青色発光ＬＥＤと、色温度６５００Ｋ、Ｒａ＝９５である本発明による発光体混合物とを組み合わせた白色発光ＬＥＤの発光スペクトルである。
【図１３】第１３図は、第１の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【図１４】第１４図は、第１の実施の形態に係るＬＥＤ素子の層構成図である。
【図１５】第１５図は、第１の実施の形態に係るＬＥＤ素子の他の構成を示す層構成図である。
【図１６】第１６図は、第２の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＬＥＤ素子の部分拡大図である。
【図１７】第１７図は、第３の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【図１８】第１８図は、第４の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【図１９】第１９図は、第５の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【図２０】第２０図は、第６の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【図２１】第２１図は、第７の実施の形態に係る光デバイスとしての液晶バックライト装置を示す断面図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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