(57)【要約】【課題】高輝度で高演色性、高温特性と長期信頼性を有する蛍光体及びこの蛍光体を用いたい白色発光装置を提供する。【解決手段】本発明は、発光素子と、発光素子の光の波長を変換する蛍光体を有する発光装置である。蛍光体は、酸窒化物製の蛍光体（Ａ）と窒化物製の蛍光体（Ｂ）とを有する。蛍光体（Ａ）の４５５ｎｍの光で励起したときの蛍光のピーク波長は５２５ｎｍ以上５２８ｎｍ未満、色度Ｘ（ＣＸ）０．２５以上０．２７以下、蛍光強度（ＦＩ  単位：％）６０％以上２００％以下である。ＦＩとＣＸが式（１）の関係を満たす。蛍光体（Ｂ）の４５５ｎｍの光で励起したときの蛍光のピーク波長が６３１ｎｍ以上６７０ｎｍ以下、色度Ｘ０．６４２以上０．６９２以下である。    ＦＩ＞５８３３．３×ＣＸ−１４２１．７    （１）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、発光素子の光の波長を変換する蛍光体を有し、蛍光体が酸窒化物製の蛍光体（Ａ）と窒化物製の蛍光体（Ｂ）とを有し、蛍光体（Ａ）の４５５ｎｍの光で励起したときの蛍光のピーク波長が５２５ｎｍ以上５２８ｎｍ未満、色度Ｘ（ＣＸ）０．２５０以上０．２７０以下、蛍光強度（ＦＩ  単位：％）６０％以上２００％以下であり、ＦＩとＣＸが式（１）の関係を満たし、蛍光体（Ｂ）の４５５ｎｍの光で励起したときの蛍光のピーク波長が６３１ｎｍ以上６７０ｎｍ以下、色度Ｘ０．６４２以上０．６９２以下である発光装置。
ＦＩ＞５８３３．３×ＣＸ−１４２１．７    （１）
【請求項２】
蛍光体（Ａ）と蛍光体（Ｂ）の質量比が２：１〜２０：１である請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
蛍光体（Ａ）がβサイアロン、蛍光体（Ｂ）がＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ又はＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕの１種以上である請求項１の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）及び蛍光体を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
白色発光装置に用いられる蛍光体として、βサイアロンと赤色発光蛍光体の組み合わせがあり（特許文献１参照）、特定の色座標を有する赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせた蛍光体がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８０４８３号公報
【特許文献２】特開２００８−１６６８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、酸窒化物蛍光体と窒化物蛍光体を特定して高演色性と高輝度を両立させた発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、発光素子と、発光素子の光の波長を変換する蛍光体を有し、蛍光体が酸窒化物製の蛍光体（Ａ）と窒化物製の蛍光体（Ｂ）とを有し、蛍光体（Ａ）の４５５ｎｍの光で励起したときの蛍光のピーク波長が５２５ｎｍ以上５２８ｎｍ未満、色度Ｘ（ＣＸ）０．２５以上０．２７以下、蛍光強度（ＦＩ  単位：％）６０％以上２００％以下であり、ＦＩとＣＸが式（１）の関係を満たし、蛍光体（Ｂ）の４５５ｎｍの光で励起したときの蛍光のピーク波長が６３１ｎｍ以上６７０ｎｍ以下、色度Ｘ０．６４２以上０．６９２以下である発光装置である。
ＦＩ＞５８３３．３×ＣＸ−１４２１．７    （１）
【０００６】
本発明にあっては、蛍光体（Ａ）と蛍光体（Ｂ）の質量比が２：１〜２０：１であることが好ましい。
【０００７】
本発明にあっては、蛍光体（Ａ）がβサイアロン、蛍光体（Ｂ）がＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ又はＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕの１種以上が好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高輝度・高演色性で高温特性と長期信頼性を有する蛍光体及びこの蛍光体を用いた白色発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】蛍光体（Ａ）の色度Ｘと蛍光強度を示す図。
【図２】評価に使用したカラーフィルターの透過率を示す図。４５０ｎｍ付近にピークがあるのは主に青色光を透過するカラーフィルター。５２５ｎｍ付近にピークがあるのは主に緑色光を透過するカラーフィルター。６４０ｎｍ付近にピークがあるのは主に赤色光を透過するカラーフィルター。
【図３】ＮＴＳＣ比１０２％以下の実施例、比較例のＮＴＳＣ比と全光束を示す図。
【図４】ＮＴＳＣ比１００％以上の実施例、比較例のＮＴＳＣ比と全光束を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、発光素子と、発光素子の光の波長を変換する蛍光体を有し、蛍光体が酸窒化物製の蛍光体（Ａ）と窒化物製の蛍光体（Ｂ）とを有し、蛍光体（Ａ）の４５５ｎｍの光で励起したときの蛍光のピーク波長が５２５ｎｍ以上５２８ｎｍ未満、色度Ｘ（ＣＸ）０．２５以上０．２７以下、蛍光強度（ＦＩ  単位：％）６０％以上２００％以下であり、ＦＩとＣＸが式（１）の関係を満たし、蛍光体（Ｂ）の４５５ｎｍの光で励起したときの蛍光のピーク波長が６３１ｎｍ以上６７０ｎｍ以下、色度Ｘ０．６４２以上０．６９２以下である発光装置である。
ＦＩ＞５８３３．３×ＣＸ−１４２１．７      （１）
【００１１】
酸窒化物製の蛍光体（Ａ）と窒化物製の蛍光体（Ｂ）を混在させることにより、高輝度・高演色性で高温特性と長期信頼性を有する発光装置を得ることができた。酸化物製、硫化物製の蛍光体では高温時に特性低下が起こる物質や、高温高湿信頼性試験で特性劣化する物質が多い為、高温特性と長期信頼性が劣る物質が多いため、高温特性や長期信頼性が求められる発光装置に適さない。
【００１２】
本発明の発光装置における蛍光体は、蛍光体（Ａ）と蛍光体（Ｂ）の技術的効果を損なわない範囲で他の蛍光体を加えることができる。
【００１３】
蛍光体（Ａ）と蛍光体（Ｂ）の質量における比率は、蛍光体（Ａ）があまりに少ないと赤色が強すぎ、ＬＥＤパッケージを作成した場合に色度図上で黒体軌跡から外れる傾向にあり、蛍光体（Ｂ）があまりに少ないと緑色が強すぎ、やはりＬＥＤパーケージを作成した場合に色度図上で黒体軌跡から外れる傾向にあるので、２：１〜２０：１が好ましく、３：１〜１１：１がさらに好ましい。
【００１４】
蛍光体（Ａ）は、４５５ｎｍの光で励起したときの蛍光のピーク波長が５２５ｎｍ以上５２８ｎｍ未満、色度Ｘ（ＣＸ）０．２５以上０．２７以下、蛍光強度（ＦＩ）６０％以上２００％以下で蛍光強度をＦＩ、色度ＸをＣＸとするときに式（１）の関係を満たすものである。
ＦＩ＞５８３３．３×ＣＸ−１４２１．７      （１）
蛍光体の蛍光のピーク波長を限定したのは、ピーク波長があまりに小さいと輝度が顕著に低くなる傾向にあり、あまりに高いと高い演色性を得難くなる傾向にあるためである。蛍光体（Ａ）が式（１）の関係を満たすことにより、発光装置としての高い演色性と高い輝度を両方得た。蛍光体（Ａ）は、式（１）の条件を満たすことによって、高演色性と高輝度の双方を維持することができる。
蛍光体（Ｂ）は、蛍光のピーク波長６３１ｎｍ以上６７０ｎｍ以下、色度Ｘ０．６４２以上０．６９２以下のものである。そのピーク波長を限定したのは、蛍光体（Ｂ）の蛍光のピーク波長があまりに高いと人の視感度から外れ顕著に暗くなる傾向にあり、そのピーク波長があまりに低いと赤色の成分が少なくなって高い演色性が得られなくなる傾向にあるためである。
【００１５】
＜ピーク波長＞
ピーク波長は、分光光度計（大塚電子株式会社製ＭＣＰＤ−７０００）により測定した。
【００１６】
＜色度Ｘ＞
色度Ｘは、ＣＩＥ色度座標ｘ値のことであり、その測定方法は、次の通りである。
実施例１の蛍光体を試料として凹型のセルに充填し、表面を平滑にして、積分球を取り付けた。この積分球に、発光光源としてのＸｅランプから４５５ｎｍの波長に分光した単色光を、光ファイバーを用いて導入した。この単色光を励起源として試料に照射し、分光光度計（大塚電子株式会社製ＭＣＰＤ−７０００）を用いて、蛍光体の発光スペクトル測定を行った。得られた発光スペクトルにおいて、励起波長が４５５ｎｍのときの、４６５ｎｍから７８０ｎｍの範囲の波長域データからＪＩＳ  Ｚ  ８７２４に準じ、ＪＩＳ  Ｚ  ８７０１で規定されるＸＹＺ表色系におけるＣＩＥ色度座標ｘ値を算出した。
【００１７】
＜蛍光強度＞
蛍光体の蛍光強度は、標準試料（三菱化学株式会社製ＹＡＧ蛍光体Ｐ４６Ｙ３）のピーク高さを１００％とした相対値を％表示して示したものである。蛍光強度の測定機は、株式会社日立ハイテクノロジーズ製Ｆ−７０００形分光蛍光光度計を用いた。測定方法は、次のものである。
【００１８】
＜蛍光強度の測定法＞
１）試料セット：石英製セルに測定試料及び標準試料を充填し、十分にエイジングした測定機に交互にセットして測定する。充填は、相対充填密度３５％程度になるようにしてセル高さの３／４程度まで充填した。
２）測定：４５５ｎｍの光で励起し、５００〜７００ｎｍの最大ピークの高さを読み取った。測定を５回行ない、最大、最小値を除いて残りの３点の平均値とした。
【００１９】
＜蛍光体（Ａ）＞
酸窒化物製の蛍光体（Ａ）としては、具体的にはβサイアロンが好ましく、より具体的には、電気化学工業株式会社アロンブライト（登録商標）ＧＲ−ＳＷ５２６、ＧＲ−ＳＷ５２７Ｔ、ＧＲ−ＳＷ５２７Ｕが好ましい。同社のβサイアロンは、蛍光のピーク波長が短波長で、高いピーク強度を有するものであり、酸窒化物蛍光体であるため、高温時の強度低下が少なく、耐湿性も非常に良い。
【００２０】
＜蛍光体（Ｂ）＞
窒化物製の蛍光体（Ｂ）としては、具体的にはＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ又はＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕの１種以上が好ましく、より具体的には、電気化学工業株式会社アロンブライト（登録商標）ＲＥ−２０６、ＲＥ−６５０Ｗ、ＲＥ−６７０Ｗが好ましい。これら蛍光体（Ｂ）は、窒化物蛍光体であるため、高温時の強度低下が少ない。
【００２１】
本発明の発光装置は、上述の蛍光体と、当該蛍光体を発光面に搭載したＬＥＤとを有するものである。ＬＥＤの発光面に搭載される蛍光体は、封止部材によって封止されたものである。封止部材としては樹脂とガラスがあり、樹脂としてはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂がある。ＬＥＤとしては、最終的に発光される色に合わせて赤色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤ、他の色を発光するＬＥＤを適宜選択することができる。ＬＥＤのピーク波長は、蛍光体との関係上、３６０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下が好ましく、ピーク波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下がより好ましく、４４５ｎｍ以上４５５ｎｍ以下が更に好ましい。
【００２２】
ＬＥＤの発光面の大きさは０．５ｍｍ角以上のものが好ましく、ＬＥＤチップの大きさは、かかる発光面の面積を有するものであれば適宜選択でき、好ましくは１．０ｍｍ×０．５ｍｍ、更に好ましくは１．２ｍｍ×０．６ｍｍである。
【実施例】
【００２３】
本発明に係る実施例を、表及び比較例を用いて詳細に説明する。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示した蛍光体は、本発明の実施例、比較例として使用された蛍光体（Ａ）及び蛍光体（Ｂ）である。蛍光体（Ａ）の色度Ｘと蛍光強度（ＦＩ  単位：％）の関係を、図１に示す。
【００２６】
これら蛍光体を青色ＬＥＤと組み合わせ、白色ＬＥＤ化した場合に色温度で５０００Ｋとなる割合で蛍光体（Ａ）、蛍光体（Ｂ）を混合して、実施例、比較例に係る蛍光体混合物を得た。
【００２７】
蛍光体同士の混合にあっては、合計２．５ｇを計量してビニール袋内で混合した上、シリコーン樹脂（東レダウコーニング株式会社ＯＥ６６５６）４７．５ｇと一緒に自転公転式の混合機（株式会社シンキー製あわとり練太郎（登録商標）ＡＲＥ−３１０）で混合した。
【００２８】
ＬＥＤの搭載は、凹型のパッケージ本体の底部にＬＥＤを置いて、基板上の電極とワイヤボンディングした後、シリコーン樹脂と混合した蛍光体をマイクロシリンジから注入して行なった。搭載後、１２０℃で硬化させた後、１１０℃×１０時間のポストキュアを施して封止した。
ＬＥＤは、発光ピーク波長４４８ｎｍで、チップ１．０ｍｍ×０．５ｍｍの大きさのものを用いた。
このＬＥＤを放熱基板の表面に複数配置し、拡散板、カラーフィルターを透過させた際のＮＴＳＣ比、全光束を測定し、評価を行った。
カラーフィルターの透過率を図２に示す。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
表２に、本発明の実施例、比較例の発光装置の蛍光体の構成とその評価を示す。
表２の実施例及び比較例の蛍光体（Ａ）と蛍光体（Ｂ）の質量比は、全て３：１〜１１：１の範囲である。
演色性の評価には色再現範囲を採用し、色座標におけるＮＴＳＣ規格比の面積（％）で表した。数字が大きいほど演色性が高い。評価の合格条件は９３％以上であり、９３％以上は優れた色再現性、９３％未満は色再現性に劣る。
【００３１】
表２の全光束は２５℃で評価した。評価の合格条件は、０．７２ｌｍ以上である。
【００３２】
表２のＮＴＳＣ比より算出される全光束の合格ラインは、ＮＴＳＣ比９４％以上１０２％以下では式（２）の式を満たす場合、全光束は合格となり、ＮＴＳＣ比１００％以上１０４％以下では式（３）の式を満たす場合、全光束は合格となる。
式（２）全光束  ＞  −７．２１４３×ＮＴＳＣ比＋８．１３２９
式（３）全光束  ＞  −１０．１４３×ＮＴＳＣ比＋１１．１２９
これは使用する赤色蛍光体によってＮＴＳＣ比と全光束の相関が変わるためであり、このＮＴＳＣ比と全光束の相関性の中でも緑色蛍光体の特性によって全光束に差異が生じるために、合格ライン（基準値）を設けた。
【００３３】
表２が示すように、本発明の実施例は、比較的良好な色再現性（ＮＴＳＣ比）、光束値を示す。
本発明の比較例４、６、７は、図３のように式（２）より算出されるＮＴＳＣ比に対する光束において基準値を下回るため、輝度が低下し、暗くなった。同じく図４のように比較例２、３、５でも式（３）より算出されるＮＴＳＣ比に対する光束において基準値を下回るため、輝度が低下し、暗くなった。また、比較例１は光束の最低基準である０．７２ｌｍを下回るため、輝度が顕著に低下し、暗くなった。さらに比較例８はＮＴＳＣ比の最低基準である９３％を下回るため、色再現性が悪かった。
【００３４】
表２には記載しなかったが、蛍光体（Ａ）と蛍光体（Ｂ）の質量比を変化させた実施例、比較例の発光装置を作成した。蛍光体（Ａ）があまりに少ないと赤色が強すぎ、ＬＥＤパッケージを作成した場合に色度図上で黒体軌跡から外れる傾向にあった。蛍光体（Ｂ）があまりに少ないと緑色が強すぎ、ＬＥＤパーケージを作成した場合に色度図上で黒体軌跡から外れる傾向にあった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の蛍光体の組み合わせは、白色発光装置に用いられる。本発明の白色発光装置としては、液晶パネルのバックライト、照明装置、信号装置、画像表示装置に用いられる。また、プロジェクター用途にも使用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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