(57)【要約】【課題】演色性の高い光を発する発光モジュールを提供する。【解決手段】半導体発光素子１８は、３７０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長域にピーク波長を有する紫外線又は短波長可視光を発する。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、５５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光を発光する。第２の蛍光体は、紫外線又は短波長可視光により励起され、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光を発光する。第３の蛍光体は、紫外線又は短波長可視光により励起され、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光を発光する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３７０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長域にピーク波長を有する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、５５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域にピーク波長を有する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、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域にピーク波長を有す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、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域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、
前記第１の蛍光体は、一般式が（Ｍ２ｘ，Ｍ３ｙ，Ｍ４ｚ）ａＭ１Ｏ３Ｘｂ（ここで、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Ｓｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｃｏ、Ｓｎ及びＰｂからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｃｏ、Ｓｎ及びＰｂからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくともＣｌを含む１種以上のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ａは０．１≦ａ≦１．４、ｂは０．１≦ｂ≦０．５の範囲である。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲である。）で表される蛍光体である、
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記第３の蛍光体は、化学式（Ｃａ１−ｘ−ｙＳｒｘ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋ｙ（ここで、ｘは、０≦ｘ≦０．９９２、ｙは、０．００１≦ｙ≦０．０１５の範囲である。）で表される蛍光体であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
各蛍光体からの光を混合して平均演色評価数（Ｒａ）が８４以上の光を発するように構成された請求項１または２に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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た発光モジュールに関する。
【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モジュールが知られている。
【０００３】
特に近年、長寿命且つ消費電力が少ない白色発光モジュールとして、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モジュールが注目されている。
【０００４】
このような白色発光モジュールの具体例として、紫外線又は短波長可視光を発光するＬＥＤと、紫外線又は短波長可視光によって励起され青色、黄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、上述の白色発光モジュールは、青色光と黄色光の混色により白色光を得るように構成されているため、赤色の波長領域の光が少ない。そのため、演色性の観点から更なる改良が求められている。
【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、演色性の高い光を発する発光モジュール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モジュールは、３７０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長域にピーク波長を有する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、５５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域にピーク波長を有する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、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域にピーク波長を有す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、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域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、を備える。第１の蛍光体は、一般式が（Ｍ２ｘ，Ｍ３ｙ，Ｍ４ｚ）ａＭ１Ｏ３Ｘｂ（ここで、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Ｓｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｃｏ、Ｓｎ及びＰｂからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｃｏ、Ｓｎ及びＰｂからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくともＣｌを含む１種以上のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ａは０．１≦ａ≦１．４、ｂは０．１≦ｂ≦０．５の範囲である。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲である。）で表される蛍光体であってもよい。なお、より好ましくは、ａは０．８≦ａ≦１．３、ｂは０．２５≦ｂ≦０．４５の範囲であってもよい。また、より好ましくは、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．１６＜ｘ＜０．６５、０．１２＜ｙ＜０．８、０．０４≦ｚ≦０．３０を満たす範囲であってもよい。
【０００９】
この態様によると、紫外線又は短波長可視光により励起された第１の蛍光体から発した５５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光と、紫外線又は短波長可視光により励起された第２の蛍光体から発した４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光と、紫外線又は短波長可視光により励起された第３の蛍光体から発した６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光と、を混合することで白色光が得られる。そのため、青色発光素子と黄色蛍光体を組み合わせた発光装置と比較して、赤色の波長域の光を多く含んでおり、演色性が向上する。なお、上述の一般式で表される第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。
【００１０】
第３の蛍光体は、化学式（Ｃａ１−ｘ−ｙＳｒｘ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋ｙ（ここで、ｘは、０≦ｘ≦０．９９２、ｙは、０．００１≦ｙ≦０．０１５の範囲である。）で表される蛍光体であってもよい。これにより、高光束で高演色性の発光が可能な発光モジュールを実現できる。
【００１１】
発光モジュールは、各蛍光体からの光を混合して平均演色評価数（Ｒａ）が８４以上の光を発するように構成されていてもよい。これにより、広範囲な用途の照明、例えば、一般照明用として利用できる。
【００１２】
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】
【００１３】
本発明によれば、演色性の高い光を発する発光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。
【図２】蛍光体１の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【図３】蛍光体２の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【図４】蛍光体３の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【図５】蛍光体４の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【図６】蛍光体５の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【図７】蛍光体６の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【図８】蛍光体７の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【図９】実施例１の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ１）および比較例１の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ１’）を示す図である。
【図１０】実施例２の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ２）および比較例２の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ２’）を示す図である。
【図１１】実施例３の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ３）および比較例３の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ３’）を示す図である。
【図１２】実施例４の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ４）および比較例４の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ４’）を示す図である。
【図１３】実施例５の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ５）および比較例５の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ５’）を示す図である。
【図１４】実施例１〜５および比較例１〜５の発光モジュールが発する光の色度およびその光が含まれる色温度の範囲を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。図１に示す発光モジュール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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
半導体発光素子１８は、本発明の発光モジュール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。本実施の形態に係る半導体発光素子１８は、３７０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長域にピーク波長を有する紫外線又は短波長可視光を発するものが好適である。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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モジュールは、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。
【００２３】
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。
【００２４】
次に、本実施の形態に係る発光モジュールに用いられる各蛍光体について詳述する。
【００２５】
（第１の蛍光体）
第１の蛍光体は、紫外又は短波長可視光により励起され可視光を発光する蛍光体であり、発光スペクトルのピーク波長が５６０〜６００ｎｍの波長域にある。また、第１の蛍光体は、青色の波長域（例えば、４００〜５００ｎｍ）の光によってはあまり励起されないものが好適である。第１の蛍光体は、一般式が（Ｍ２ｘ，Ｍ３ｙ，Ｍ４ｚ）ａＭ１Ｏ３Ｘｂ（ここで、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Ｓｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｃｏ、Ｓｎ及びＰｂからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｃｏ、Ｓｎ及びＰｂからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくともＣｌを含む１種以上のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ａは０．１≦ａ≦１．４、ｂは０．１≦ｂ≦０．５の範囲である。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲である。）で表される蛍光体である。
【００２６】
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。）
【００２７】
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。
【００２８】
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、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い。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（第２の蛍光体）
第２の蛍光体は、紫外又は短波長可視光により励起され可視光を発光する蛍光体であり、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域にピーク波長を有する。第２の蛍光体は、例えば、一般式がＣａ５−Ｘ−ＹＭｇＸ（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋Ｙで表されるＣａアパタイト蛍光体、一般式がＳｒ５−Ｙ（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋Ｙで表されるＳｒアパタイト蛍光体、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕで示されるＢＡＭ蛍光体などが好適である。
【００３４】
（第３の蛍光体）
第３の蛍光体は、紫外又は短波長可視光により励起され可視光を発光する蛍光体であり、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域にピーク波長を有する。第３の蛍光体は、例えば、一般式が（Ｃａ１−Ｘ−ＹＳｒＸ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋Ｙ（ここで、ｘは、０≦ｘ≦０．９９２、ｙは、０．００１≦ｙ≦０．０１５の範囲である。）で表される窒化物赤色蛍光体が好適である。
【実施例】
【００３５】
上述した蛍光体や発光モジュールについて、以下、実施例を用いて更に具体的に説明するが、下記の蛍光体や発光モジュールの原料、製造方法、蛍光体の化学組成等の記載は本発明の蛍光体や発光モジュールの実施の形態を何ら制限するものではない。
【００３６】
はじめに、本実施例の発光モジュールにおいて用いた蛍光体について詳述する。
【００３７】
＜蛍光体１：標準型Ｙ蛍光体＞
蛍光体１は、前述の第１の蛍光体の一例である。蛍光体１の製造は、まず、ＳｉＯ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＳｒＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、及びＥｕ２Ｏ３の各原料をこれらのモル比がＳｉＯ２：ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：ＳｒＣＯ３：Ｃａ（ＯＨ）２：Ｅｕ２Ｏ３＝１．００：１．０４：０．１５：０．３６：０．２０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１０００℃で３〜１０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、蛍光体１を得た。図２は、蛍光体１の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【００３８】
＜蛍光体２：長波長型Ｙ蛍光体＞
蛍光体２は、前述の第１の蛍光体の一例である。蛍光体２の製造は、まず、ＳｉＯ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、Ｃａ（ＯＨ）２、及びＥｕ２Ｏ３の各原料をこれらのモル比がＳｉＯ２：ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：Ｃａ（ＯＨ）２：Ｅｕ２Ｏ３＝１．００：０．１５：０．２２：０．０８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１０００℃で３〜１０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、蛍光体２を得た。図３は、蛍光体２の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【００３９】
＜蛍光体３：短波長型黄色蛍光体＞
蛍光体３は、前述の第１の蛍光体の一例である。蛍光体３の製造は、まず、ＳｉＯ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｅｕ２Ｏ３及びＳｒＢｒ２の各原料をこれらのモル比がＳｉＯ２：ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：Ｃａ（ＯＨ）２：Ｅｕ２Ｏ３：ＳｒＢｒ２＝１．００：０．４５：０．５１：０．１６：０．５５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１０００℃で３〜１０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、蛍光体３を得た。図４は、蛍光体３の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【００４０】
＜蛍光体４：Ｃａアパタイト蛍光体＞
蛍光体４は、前述の第２の蛍光体の一例であり、一般式がＣａ５−Ｘ−ＹＭｇＸ（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋Ｙで表される。蛍光体４の製造は、まず、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、Ｅｕ２Ｏ３、ＣａＣｌ２及び（ＮＨ４）Ｈ２（ＰＯ４）の各原料をこれらのモル比がＣａＣＯ３：ＭｇＣＯ３：Ｅｕ２Ｏ３：ＣａＣｌ２：（ＮＨ４）Ｈ２（ＰＯ４）＝２．９：１．５：０．０５：０．５：３．０となるように秤量し均一に混合した後に、アルミナ坩堝中で８００〜１０００℃で３時間焼成する。その後、焼成品を乳鉢で粉砕し、粉砕品と（ＮＨ４）Ｃｌを乳鉢で混合後、フタ付きのアルミナ坩堝にて水素を２〜５％を含むＮ２雰囲気中で、９００℃、３時間焼成することで蛍光体４を合成した。図５は、蛍光体４の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【００４１】
＜蛍光体５：Ｓｒアパタイト蛍光体＞
蛍光体５は、前述の第２の蛍光体の一例であり、一般式がＳｒ５−Ｙ（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋Ｙで表される。蛍光体５の製造は、まず、ＳｒＣＯ３、Ｅｕ２Ｏ３、ＣａＣｌ２及び（ＮＨ４）Ｈ２（ＰＯ４）の各原料をこれらのモル比がＳｒＣＯ３：Ｅｕ２Ｏ３：ＣａＣｌ２：（ＮＨ４）Ｈ２（ＰＯ４）＝３．４：０．０５：０．５：３．０となるように秤量し均一に混合した後に、アルミナ坩堝中で８００〜１０００℃で３時間焼成する。その後、焼成品を乳鉢で粉砕し、粉砕品と（ＮＨ４）Ｃｌを乳鉢で混合後、フタ付きのアルミナ坩堝にて水素を２〜５％を含むＮ２雰囲気中で、９００℃、３時間焼成することで蛍光体５を合成した。図６は、蛍光体５の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【００４２】
＜蛍光体６：ＢＡＭ蛍光体＞
蛍光体６は、前述の第２の蛍光体の一例であり、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕで示される。蛍光体６の製造は、ＢａＣＯ３、Ｅｕ２Ｏ３、ＭｇＣＯ３、α−Ａｌ２Ｏ３の各原料をこれらのモル比がＢａＣＯ３：Ｅｕ２Ｏ３：ＭｇＣＯ３：α−Ａｌ２Ｏ３＝０．９：０．０５：１．０：５．０となるように秤量し、フラックスとしてＡｌＦ３をα−Ａｌ２Ｏ３に対するモル比で０．５％計量し、均一に混合した後に、アルミナ坩堝にて還元性雰囲気中で、１５００℃、３時間焼成することで蛍光体６を合成した。図７は、蛍光体６の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【００４３】
＜蛍光体７：赤色蛍光体＞
蛍光体７は、前述の第３の蛍光体の一例であり、一般式が（Ｃａ１−Ｘ−ＹＳｒＸ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋Ｙで表される。なお、蛍光体７は、特開２００５−３３６２５３号公報に記載の実施例８に示す蛍光体を使用した。図８は、蛍光体７の発光スペクトル（λＥＸ＝４０５ｎｍ）を示す図である。
【００４４】
次に、実施例に係る発光モジュールの構成について詳述する。
【００４５】
＜発光モジュールの構成＞
実施例に係る発光モジュールは、図１に示した発光モジュールにおいて下記の具体的な構成を用いたものである。下記の発光モジュールの構成は、用いた蛍光体の種類及び組合せを除き、各実施例及び各比較例において共通の構成である。
【００４６】
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、４０５（４００）ｎｍに発光ピークを持つ１ｍｍ四方のＬＥＤ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。
【００４７】
次に、前述の各蛍光体を複数組み合わせて所望の混合比で混合する。そして、バインダー部材としての付加重合型シリコーン樹脂（信越シリコーン社製ＫＥＲ−２６００（Ａ／Ｂ））に前述の蛍光体の混合物を５〜２０ｖｏｌ％となるように混入し、自公転撹拌脱泡混合装置にて念入りに混合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光学ガラスに約１５０μｍの膜厚で成膜し、１５０℃、１時間で硬化させ蛍光体フィルターを作製した。この蛍光体フィルターを前述の半導体発光素子の出射面に設置し、発光モジュールとした。
【００４８】
この発光モジュールを積分球内で２０ｍＡの電流を投入し発光させ、分光器（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ社製：ＣＡＳ１４０Ｂ）で測定した。その測定結果を以下詳述する。
【００４９】
＜実施例１＞
黄色蛍光体として蛍光体１（標準型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）、赤色蛍光体として蛍光体７を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体１：蛍光体４：蛍光体７のスペクトル分率比は、６７：６：２７、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．４３７、０．４０４）であり、米国規格協会（American National Standards Institute：以下適宜「ＡＮＳＩ」と称す）の色温度３０００Ｋ（電球色）の範囲内にあった。また、実施例１に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝８８であり、後述する比較例１の発光モジュールのＲａ＝７２より１６ポイント向上した。
【００５０】
＜比較例１＞
黄色蛍光体として蛍光体２（長波長型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。比較例１では、赤色の蛍光体は用いられていない。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体１：蛍光体４のスペクトル分率比は、９２：８、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．４３４、０．４２４）である。また、比較例１に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝７２であった。
【００５１】
図９は、実施例１の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ１）および比較例１の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ１’）を示す図である。
【００５２】
＜実施例２＞
黄色蛍光体として蛍光体１（標準型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）、赤色蛍光体として蛍光体７を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体１：蛍光体４：蛍光体７のスペクトル分率比は、６３：１２：２５、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．４０４、０．３８８）であり、ＡＮＳＩ規格の色温度３５００Ｋ（温白色）の範囲内にあった。また、実施例２に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝８６であり、後述する比較例２の発光モジュールのＲａ＝７６より１０ポイント向上した。
【００５３】
＜比較例２＞
黄色蛍光体として蛍光体２（長波長型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。比較例１では、赤色の蛍光体は用いられていない。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体１：蛍光体４のスペクトル分率比は、８７：１３、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．４０７、０．３９１）である。また、比較例２に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝７６であった。
【００５４】
図１０は、実施例２の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ２）および比較例２の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ２’）を示す図である。
【００５５】
＜実施例３＞
黄色蛍光体として蛍光体１（標準型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）、赤色蛍光体として蛍光体７を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体１：蛍光体４：蛍光体７のスペクトル分率比は、６８：１５：１７、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．３７９、０．３７８）であり、ＡＮＳＩ規格の色温度４０００Ｋ（白色）の範囲内にあった。また、実施例３に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝８４であり、後述する比較例３の発光モジュールのＲａ＝７８より６ポイント向上した。
【００５６】
＜比較例３＞
黄色蛍光体として蛍光体１（標準型Ｙ蛍光体）および蛍光体２（長波長型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。比較例３では、赤色の蛍光体は用いられていない。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体１：蛍光体２：蛍光体４のスペクトル分率比は、３３：５０：１７、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．３８０、０．３７５）である。また、比較例３に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝７８であった。
【００５７】
図１１は、実施例３の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ３）および比較例３の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ３’）を示す図である。
【００５８】
＜実施例４＞
黄色蛍光体として蛍光体３（短波長型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）、赤色蛍光体として蛍光体７を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体３：蛍光体４：蛍光体７のスペクトル分率比は、６２：２３：１５、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．３４１、０．３２４）であり、ＡＮＳＩ規格の色温度５０００Ｋ（昼白色）の範囲内にあった。また、実施例４に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝８９であり、後述する比較例４の発光モジュールのＲａ＝７９より１０ポイント向上した。
【００５９】
＜比較例４＞
黄色蛍光体として蛍光体３（短波長型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。比較例４では、赤色の蛍光体は用いられていない。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体３：蛍光体４のスペクトル分率比は、７８：２２、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．３４５、０．３５３）である。また、比較例４に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝７９であった。
【００６０】
図１２は、実施例４の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ４）および比較例４の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ４’）を示す図である。
【００６１】
＜実施例５＞
黄色蛍光体として蛍光体３（短波長型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）、赤色蛍光体として蛍光体７を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体３：蛍光体４：蛍光体７のスペクトル分率比は、６５：３１：４、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．３２２、０．３３１）であり、ＡＮＳＩ規格の色温度６０００Ｋ（昼光色）の範囲内にあった。また、実施例５に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝８５であり、後述する比較例５の発光モジュールのＲａ＝８２より３ポイント向上した。
【００６２】
＜比較例５＞
黄色蛍光体として蛍光体３（短波長型Ｙ蛍光体）、青色蛍光体として蛍光体４（Ｃａアパタイト蛍光体）を所望の混合比で混合し、前述の発光モジュールの蛍光体層とした。比較例５では、赤色の蛍光体は用いられていない。この発光モジュールの発光を測定し評価すると、蛍光体３：蛍光体４のスペクトル分率比は、６８：３２、色度は（Ｃｘ、Ｃｙ）＝（０．３２１、０．３３５）である。また、比較例５に係る発光モジュールはＲａ（平均演色評価数）＝８２であった。
【００６３】
図１３は、実施例５の発光モジュール（λＥＸ＝４０５ｎｍ）の発光スペクトル（Ｌ５）および比較例５の発光モジュールの発光スペクトル（Ｌ５’）を示す図である。
【００６４】
以上の実施例１〜５および比較例１〜５の発光モジュールに用いられている蛍光体、スペクトル分率比、各種発光特性を表１に示す。
【表１】
2012114333.tif 000003
【００６５】
また、実施例１〜５に係る発光モジュールと同様に構成し、黄色、青色、赤色の各蛍光体の組合せを変えた実施例６〜１５に用いられている蛍光体、スペクトル分率比、各種発光特性を表２に示す。
【表２】
2012114333.tif 000004
【００６６】
上述のように、発光スペクトルのピーク波長が４００ｎｍ近傍である紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子と、励起スペクトルの４００ｎｍ近傍の波長域の強度が大きな黄色、青色、赤色の蛍光体とを組み合わせることで、演色性が向上する。例えば、実施例１〜５、６〜１５に示されるように、本実施の形態に係る発光モジュールは、赤色蛍光体が用いられており、いずれも平均演色評価数Ｒａが少なくとも８０以上（実施例の発光モジュールはＲａが８４以上）と高い演色性を実現している。これにより、広範囲な用途の照明、例えば、一般照明用として利用できる。
【００６７】
図１４は、実施例１〜５および比較例１〜５の発光モジュールが発する光の色度およびその光が含まれる色温度の範囲を示した図である。図１４に示すように、各色の蛍光体の混合割合を適宜設計することにより、米国規格協会の定める規格（ANSI  C78．377-2008）の白色範囲（色温度３０００Ｋ〜６０００Ｋ）の光を発する発光モジュールを実現できる。
【００６８】
また、比較例１〜５に示すように、青色蛍光体と黄色蛍光体のみを組み合わせた発光モジュールでは、照明用途で需要の高い３０００Ｋより低い色温度の光を実現することは困難である。一方、表２に示すように、実施例１０や実施例１５に係る発光モジュールは、３０００Ｋより低い色温度（２８００Ｋ）の光を実現している。
【００６９】
上述のように、各実施例に係る発光モジュールは、紫外線又は短波長可視光により励起された第１の蛍光体から発した５５０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光と、紫外線又は短波長可視光により励起された第２の蛍光体から発した４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光と、紫外線又は短波長可視光により励起された第３の蛍光体から発した６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長域にピーク波長を有する可視光と、を混合することで白色光が得られる。そのため、青色発光素子と黄色蛍光体を組み合わせた発光装置と比較して、赤色の波長域の光を多く含んでおり、演色性が向上する。なお、上述の一般式で表される第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。
【００７０】
また、第３の蛍光体として一般式（Ｃａ１−ｘ−ｙＳｒｘ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋ｙで表される蛍光体７は、赤色の光を発し、発光強度も高い。そのため、この蛍光体を用いることで発光モジュールの発光効率をより高めることができる。
【００７１】
このように、本実施の形態に係る発光モジュールは、高光束で高演色性の発光が可能となる。
【００７２】
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】
【００７３】
本発明の発光モジュールは種々の灯具、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、本発明に係る発光モジュールは、高い演色性が要求される一般照明器具への適用が期待できる。
【符号の説明】
【００７４】
１０  発光モジュール、  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】
2012114333.tif 000005
【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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