(57)【要約】【課題】周囲温度が変化しても、色度ズレの発生を抑えることが可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光素子と、発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する第１の蛍光体と、を有し、発光素子は、周囲温度が上昇するにしたがって、発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長が長波長側に移行されるものであり、発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長が、第１の蛍光体が持つ励起スペクトルのピーク波長よりも短波長側にあり、発光素子の周囲温度が変化したときに生じる波長変化の範囲において、波長変化の範囲の長波長側が短波長側よりも第１の蛍光体の励起効率が高くなっている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する第１の蛍光体と、を有し、
前記発光素子は、周囲温度が上昇するにしたがって、前記発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長が長波長側に移行されるものであり、
前記発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長が、前記第１の蛍光体が持つ励起スペクトルのピーク波長よりも短波長側にあり、
前記発光素子の周囲温度が変化したときに生じる波長変化の範囲において、前記波長変化の範囲の長波長側が短波長側よりも前記第１の蛍光体の励起効率が高くなっている発光装置。
【請求項２】
前記発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長は、周囲温度が２５℃から１５０℃に上昇するにしたがって、５〜２０ｎｍ変化する請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の蛍光体は、ＹとＡｌを含み、希土類元素から選択された少なくとも一種の元素で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を含む請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の蛍光体は、さらに、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一種の元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一種の元素とを含む請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の蛍光体は、（ＹｚＧｄ１−ｚ）３（ＡｌｘＧａ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１、０＜ｘ≦１である）である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１の蛍光体を、第２の蛍光体で覆っている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記周囲温度が２５℃から１５０度に変化したときに生じる色度図上移動距離が０．０２以下である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記周囲温度が２５℃から１５０度に変化したときに生じる色温度変化量が６００以下である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記周囲温度が２５℃から１５０度に変化したときに生じる１５０℃光度は、２５℃時に対する相対光度で０．６７より大きい請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を用いて、照明用、バックライトユニット用などの白色光源を作り出す研究開発が進められている。発光素子によって白色光源を作る方法の例として、蛍光体を用いる方法、単色発光の発光素子を複数用いる方法などが上げられる。蛍光体を用いる方法では、青色を発光する発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し波長変換し黄色を発光する蛍光体と、を使用して白色を作り出す。蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下「ＹＡＧ系蛍光体」と呼ぶ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１９７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記蛍光体を用いた白色光源装置は、継続的に強い光を発光する照明用光源として用いられると、発光素子の発熱により白色光源装置の温度が上昇して、白色光源装置の光度の変化、色ズレ、色温度の変化等の問題が生じていた。ここで、色ズレとは、色度図上において出光する光の色度が所望の色度からずれた位置に観測されることをいう。
【０００５】
そこで、本実施形態は、周囲温度が変化しても、色度ズレの発生を抑えることが可能な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】
【０００６】
本実施形態に係る発光装置は、発光素子と、前記発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する第１の蛍光体と、を有し、前記発光素子は、周囲温度が上昇するにしたがって、前記発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長が長波長側に移行されるものであり、前記発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長が、前記第１の蛍光体が持つ励起スペクトルのピーク波長よりも短波長側にあり、前記発光素子の周囲温度が変化したときに生じる波長変化の範囲において、前記波長変化の範囲の長波長側が短波長側よりも前記第１の蛍光体の励起効率が高くなっている。
【発明の効果】
【０００７】
これにより、周囲温度が変化した際に、色度ズレの少ない発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は、実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示す拡大部分断面図である。
【図２】ＹＡＧ系蛍光体の励起スペクトルを示すグラフである。
【図３】ＬＡＧ系蛍光体の励起スペクトルを示すグラフである。
【図４】ＫＦＳ系蛍光体の励起スペクトルを示すグラフである。
【図５】実施例１に使用したＹＡＧ系蛍光体の励起スペクトルを示すグラフである。
【図６】実施例１の発光装置において周囲温度が変化したときの色度変化を色度図上に示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているが、事実に即している。
【００１０】
実施形態に係る発光装置は、発光素子と、前記発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する第１の蛍光体と、を有する。前記発光素子は、周囲温度が上昇するにしたがって、前記発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長が長波長側に移行されるものである。前記発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長が、前記第１の蛍光体が持つ励起スペクトルのピーク波長よりも短波長側にある。前記発光素子の周囲温度が変化したときに生じる波長変化の範囲において、前記波長変化の範囲の長波長側が短波長側よりも前記第１の蛍光体の励起効率が高くなっている。
前記発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長は、周囲温度が２５℃から１５０℃に上昇するにしたがって、５〜２０ｎｍ変化するものを使用することができる。
前記第１の蛍光体は、ＹとＡｌを含み、希土類元素から選択された少なくとも一種の元素で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を含むものを使用することができる。
前記第１の蛍光体は、さらに、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一種の元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一種の元素とを含むものを使用することができる。
前記第１の蛍光体は、（ＹｚＧｄ１−ｚ）３（ＡｌｘＧａ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１、０＜ｘ≦１である）であるものを使用することができる。
前記第１の蛍光体を、第２の蛍光体で覆うこともできる。
前記周囲温度が２５℃から１５０度に変化したときに生じる色度図上移動距離が０．０２以下であることが好ましい。
前記周囲温度が２５℃から１５０度に変化したときに生じる色温度変化量が６００以下であることが好ましい。
前記周囲温度が２５℃から１５０度に変化したときに生じる１５０℃光度は、２５℃時に対する相対光度で０．６７より大きいことが好ましい。
この実施形態に係る発光装置では、前記第１の蛍光体は、例えば、前記発光素子の発熱によりその発光素子の周囲温度が変化したときに発光素子に生じる波長変化の範囲において、長波長側が短波長側よりも励起効率が高くなっており、周囲温度上昇に伴う励起効率の減少を、前記発光素子のピーク波長の前記周囲温度上昇に対応するピーク波長の長波長化によって生じる励起効率の増加によって打ち消すことが可能になる。
したがって、周囲温度が変化しても、光束［ｌｍ］の低下や色度ズレの発生を抑えることが可能でかつ色温度の変化を抑制できる発光装置を提供することができる。
実施形態に係る発光装置は、発光素子と、前記発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する第１の蛍光体とを有する。
図１は、実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。
リードタイプ（砲弾型）の発光装置１００は、マウント・リード１０５とインナー・リード１０６とモールド部材１０４とを備える。発光素子１０２は、マウント・リード１０５のカップ部内に載置する。発光素子１０２を覆うように、カップ部内に蛍光体１０７を含むコーティング部１０１を充填する。さらに、マウント・リード１０５のカップ部、発光素子１０２及びコーティング部１０１はモールド部材１０４により樹脂モールドしている。ここで、発光素子１０２が持つ一対の電極はマウント・リード１０５とインナー・リード１０６とのそれぞれにワイヤー１０３を用いて接続している。
【００１１】
発光装置１００は、発光素子１０２によって発光された光の一部が蛍光体１０７を励起し、他の光は蛍光体１０７に吸収されることなくコーティング部１０１から外部に出射される。発光素子１０２からの光によって励起された蛍光体１０７は、発光素子からの光と異なる波長の光を出射する。蛍光体１０７から出射された光と、蛍光体１０７の励起に寄与することなく出射された発光素子１０２からの光とが混ざり合って、発光装置１００から混色光が出射される。発光装置１００の混色光は、発光素子１０２の発光色、蛍光体１０７の蛍光色に基づき、発光装置１００の混色光が所望の色になるように、蛍光体１０７の量が設定される。
【００１２】
ここで、コーティング部１０１に含有させる蛍光体１０７の含有量は、発光装置１００が使用される頻度が最も高いと考えられる室温、例えば、２５℃の温度で発光装置１００が所望の発光色の光を出射するように設定される。しかしながら、一般に、蛍光体１０７は周囲温度の上昇と共に励起効率が低下するため、発光素子１０２の発熱及び／又は環境温度の変化に起因して周囲温度が上昇すると、蛍光体１０７から出光する光の出力も低下する。したがって、周囲温度が変化すると、蛍光体１０７の蛍光と発光素子１０２の光の混色割合が変化して色ずれが生じる。また、発光素子１０２は、それ自身の発熱又は環境温度の変化に起因する周囲温度の変化により発光スペクトルのピーク波長が変化する。例えば、発光素子１０２は、一般に、周囲温度が上昇すると発光スペクトルのピーク波長は長波長側に移行する。また、蛍光体１０７の励起スペクトルも波長依存性を有している。
【００１３】
そこで、本実施形態に係る発光装置１００では、上述のことを考慮して以下のように構成している。
（１）発光素子１０２として、周囲温度が上昇するにしたがって、発光素子１０２が持つ発光スペクトルのピーク波長が長波長側に移行される。
（２）蛍光体１０７は、発光素子１０２の周囲温度が変化したときに生じる波長が変化する範囲において、長波長側が短波長側よりも励起効率が高くなっているものを使用する。
（３）発光素子１０２の発光スペクトルのピーク波長を、蛍光体１０７が持つ励起スペクトルのピーク波長よりも短波長側に設定する。このとき、好ましくは、発光素子１０２の周囲温度が最も高くなった場合においても発光素子１０２の発光スペクトルのピーク波長を、蛍光体１０７が持つ励起スペクトルのピーク波長よりも短波長側に位置していることが好ましい。
【００１４】
以上のように構成することにより、発光素子１０２の周囲温度が変化しても、周囲温度上昇に伴う励起効率の減少を、発光素子１０２のピーク波長の長波長化による蛍光体１０７の励起効率の増加によって打ち消すことが可能になる。尚、発光素子１０２の周囲温度の変化により、発光素子１０２の発光強度も低下する傾向にある場合には、発光素子１０２の周囲温度上昇に伴う発光強度の低下率と蛍光体１０７の周囲温度上昇に伴う励起効率の減少とを発光素子１０２のピーク波長の長波長化による蛍光体１０７の励起効率の増加によって補償することが好ましい。すなわち、蛍光体１０７の励起効率の励起波長の長波長化に伴う増加率は波長により異なるので、発光素子１０２の周囲温度上昇に伴う発光強度の低下率と蛍光体１０７の周囲温度上昇に伴う励起効率の減少とを補償するような位置に発光素子１０２のピーク波長を設定すればよい。
例えば、発光素子１０２の周囲温度上昇に伴う発光強度の低下率と蛍光体１０７の周囲温度上昇に伴う励起効率の減少とが大きい場合には、蛍光体１０７の励起効率の励起波長の長波長化に伴う増加率が大きい位置に発光素子１０２のピーク波長を設定する。
【００１５】
以下、実施の形態の各構成について詳述する。
【００１６】
［蛍光体１０７］
（イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体）
本実施形態で使用する蛍光体は、例えば、Ｃｅで付活されたＹＡＧ系蛍光体であり、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２Ｙ：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ４Ａｌ２Ｏ９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物などが挙げられる。このＹＡＧ系蛍光体は、発光素子１０２から発光された可視光や紫外線で励起されて発光する。本明細書において、ＹＡＧ系蛍光体とは、前記例示した組成の蛍光体だけではなく、イットリウムの一部あるいは全体を、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換され、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体をＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉｎの何れが又は両方で置換され蛍光作用を有する蛍光体を含む広義の意味で用いている。更に詳しくは、一般式（ＹzＧｄ1-z）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ1-aＳｍa）3Ｒｅ’5Ｏ12：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦ｂ≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される少なくとも一種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｂａ、Ｔｌ及びＩｎから選択される少なくとも一種である。）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体である。
本実施形態において、好ましくは、ＹとＡｌを含み、かつＬｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一つの第１選択元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一つの第２選択元素とを含みかつセリウムで付活されたＹＡＧ系蛍光体を用いる。
このＹＡＧ系蛍光体は、第１選択元素及び第２選択元素の種類及びその含有量により、励起スペクトルの励起スペクトル及び励起スペクトルのピーク波長を比較的幅広い範囲で種々設定することができる。
本実施形態において、Ｃｅの他、Ｐｒで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体も利用することができる。また、ＹＡＧ系蛍光体には、Ｂａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよく、さらにＳｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光物質の粒子を揃えることもできる。
【００１７】
本実施の形態に用いられるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強い。また、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である緑色系が発光可能なＹＡＧ系蛍光体は、第１選択元素及び第２選択元素の種類及びその含有量により、励起吸収スペクトルのピーク波長を４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近に設定することができる。また、緑色系が発光可能なＹＡＧ系蛍光体は、発光ピーク波長λｐも５３０ｎｍ付近にあり７００ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。一方、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体である黄色系が発光可能なＹＡＧ系蛍光体は、第１選択元素及び第２選択元素の種類及びその含有量により、励起吸収スペクトルのピーク波長を４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近に設定することができる。また、黄色系が発光可能なＹＡＧ系蛍光体は、発光ピーク波長λｐが５６０ｎｍ付近にあり７５０ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【００１８】
ガーネット構造を持ったＹＡＧ系蛍光体の組成の内、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、発光スペクトルが長波長側へシフトする。このようなＹＡＧ系蛍光体は、例えば化学量論比より過剰の置換元素が添加されるように調整した原料を焼成することにより得ることもできる。Ｙの置換が２割未満では、緑色成分が大きく赤色成分が少なくなる。また、８割以上では、赤み成分が増えるものの輝度が急激に低下する。また、励起吸収スペクトルについても同様に、ガーネット構造を持ったＹＡＧ系蛍光体の組成の内、Ａｌの一部をＧａで置換することで励起吸収スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、励起吸収スペクトルが長波長側へシフトする。
【００１９】
このようなＹＡＧ系蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｍ及びＧａ等の原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物、あるいはＮＨ４Ｃｌを適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、次に焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。焼成工程では、蛍光体の原料を混合した混合原料とフラックスからなる混合物を、大気中又は弱還元雰囲気中にて行う第一焼成工程と、還元雰囲気中にて行う第二焼成工程とを含み、二段階で焼成することが好ましい。ここで、弱還元雰囲気とは、混合原料から所望の蛍光体を形成する反応過程において必要な酸素量は少なくとも含むように設定された弱い還元雰囲気のことをいい、この弱還元雰囲気中において所望とする蛍光体の構造形成が完了するまで第一焼成工程を行うことにより、蛍光体の黒変を防止し、かつ光の吸収効率の低下を防止できる。また、第二焼成工程における還元雰囲気とは、弱還元雰囲気より強い還元雰囲気をいう。このように二段階で焼成すると、励起波長の吸収効率の高い蛍光体が得られる。従って、このように形成された蛍光体にて発光装置を形成した場合に、所望とする色調を得るために必要な蛍光体量を減らすことができ、光取り出し効率の高い発光装置を形成することができる。
【００２０】
本実施形態において、例えば、以下の組成のＹＡＧ系蛍光体を使用することができる。
【００２１】
(Ｙ0.90Ｇｄ0.10)2.85Ｃｅ0.15Ａｌ5Ｏ12、(Ｙ0.395Ｇｄ0.605)2.85Ｃｅ0.15Ａｌ5Ｏ12、Ｙ2.965Ｃｅ0.035(Ａｌ0.8Ｇａ0.2)5Ｏ12、(Ｙ0.8,Ｇｄ0.2)2.965Ｃｅ0.035Ａｌ5Ｏ12、Ｙ2.965Ｃｅ0.035(Ａｌ0.5,Ｇａ0.5)5Ｏ12、Ｙ2.85Ｃｅ0.15Ａｌ5Ｏ12、Ｌａ2.96Ｃｅ0.04Ａｌ5Ｏ12、(Ｙ0.8,Ｌｕ0.2)2.93Ｃｅ0.07Ａｌ5Ｏ12
【００２２】
本実施形態では、組成の異なる２種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体を用いることもできる。２種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体を用いる場合、それらを混合して用いても良いし、例えば、第１層と第２層に分離するなどそれぞれ独立して配置してもよい。蛍光体をそれぞれ独立して配置させる場合、発光素子から光をより短波波長側で吸収発光しやすい蛍光体、それよりも長波長側で吸収発光しやすい蛍光体の順に配置させることが好ましい。これによって効率よく吸収及び発光させることができる。
【００２３】
本実施形態では、例えば、発光素子によって発光された青色光の一部を吸収して黄から赤色領域の光を発光する窒化物系蛍光体をＹＡＧ系蛍光体と共に使用することができる。窒化物系蛍光体をＹＡＧ系蛍光体と共に使用すると、窒化物系蛍光体による黄色から赤色光とがさらに加わった暖色系の白色に発光する発光装置を提供することができる。
【００２４】
すなわち、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質は、発光素子１０２により発光された青色光の一部を吸収して黄色領域の光を発光する。ここで、発光素子１０２により発光された青色光と、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の黄色光との混色による発光色は青白い白色になる。従って、このイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と赤色発光する蛍光体（例えば、窒化物蛍光体）とを、透光性を有するコーティング部材１０１中に一緒に混合し、発光素子１０２により発光された青色光とを組み合わせることにより白色系の混色光を発光する発光装置を提供することができる。特に好ましいのは、色度が色度図における黒体放射の軌跡上に位置する白色の発光装置である。但し、所望の色温度の発光装置を提供するため、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質の蛍光体量と、赤色発光の蛍光体量を適宜変更することもできる。この白色系の混色光を発光する発光装置は、特殊演色評価数Ｒ９の改善を図っている。従来の青色発光素子とセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質との組み合わせのみの白色に発光する発光装置は、色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９がほぼ０に近く、赤み成分が不足していた。そのため特殊演色評価数Ｒ９を高めることが解決課題となっていたが、本実施形態において赤色発光の蛍光体をイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光物質と共に用いることにより、色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９を４０付近まで高めることができる。
【００２５】
（窒化物系蛍光体）
窒化物系蛍光体は、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎから選択された少なくとも一種の元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＨｆから選択された少なくとも一種の元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一種の元素で付活された蛍光体であり、発光素子１０２から発光された可視光、紫外線、及びＹＡＧ系蛍光体からの発光を吸収することによって励起されて発光する。窒化物系蛍光体の基本構成元素は、一般式ＬＸＳｉＹＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）：Ｅｕ若しくはＬＸＳｉＹＯＺＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｚ）：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれか。０．５≦Ｘ≦３、１．５≦Ｙ≦８である。）で表される。一般式中、Ｘ及びＹは、Ｘ＝２、Ｙ＝５又は、Ｘ＝１、Ｙ＝７であることが好ましいが、任意のものも使用できる。また、一般式、ＬＡｌＳｉＮ３：Ｅｕも使用することができる。
【００２６】
Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれかである。ＳｒとＣａは、所望により配合比を変えることができる。
【００２７】
蛍光体の組成にＳｉを用いることにより安価で結晶性の良好な蛍光体を提供することができる。
【００２８】
発光中心に希土類元素であるユウロピウムＥｕを用いる。ユウロピウムは、主に２価と３価のエネルギー準位を持つ。本実施形態に係る蛍光体は、母体のアルカリ土類金属系窒化ケイ素に対して、Ｅｕ２＋を付活剤として用いる。Ｅｕ２＋は、酸化されやすく、３価のＥｕ２Ｏ３の組成で市販されている。しかし、市販のＥｕ２Ｏ３では、Ｏの関与が大きく、良好な蛍光体が得られにくい。そのため、Ｅｕ２Ｏ３からＯを、系外へ除去したものを使用することが好ましい。たとえば、ユウロピウム単体、窒化ユウロピウムを用いることが好ましい。但し、Ｍｎを添加した場合は、その限りではない。
【００２９】
添加物であるＭｎは、Ｅｕ２＋の拡散を促進し、発光輝度、エネルギー効率、量子効率等の発光効率の向上を図る。Ｍｎは、原料中に含有させるか、又は、製造工程中にＭｎ単体若しくはＭｎ化合物を含有させ、原料と共に焼成する。但し、Ｍｎは、焼成後の基本構成元素中に含有されていないか、含有されていても当初含有量と比べて少量しか残存していない。これは、焼成工程において、Ｍｎが飛散したためであると思われる。
【００３０】
蛍光体には、基本構成元素中に、若しくは、基本構成元素とともに、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｏ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上を含有する。これらの元素は、粒径を大きくしたり、発光輝度を高めたりする等の作用を有している。また、Ｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒ及びＮｉは、残光を抑えることができるという作用を有している。
【００３１】
このような窒化物系蛍光体は、発光素子１０２によって発光された青色光の一部を吸収して黄から赤色領域の光を発光する。窒化物系蛍光体をＹＡＧ系蛍光体と共に上記の構成を有する発光装置に使用して、発光素子１０２により発光された青色光と、窒化物系蛍光体による黄色から赤色光とが混色により暖色系の白色に発光する発光装置を提供する。
【００３２】
前記発光素子は、発光スペクトルのピーク波長が３５０ｎｍから５３０ｎｍであることが好ましい。特に発光素子からの光に色調を有する４００ｎｍから５３０ｎｍが好ましい。更に好ましくは４００ｎｍから４５０ｎｍの前記第一の蛍光体の励起ピークより短波長が適する。このような構成とすることによって、半導体発光素子の色調変化と蛍光体の色調変化を制御し発光装置全体の色ズレを制御することが可能である。
【００３３】
本実施形態では、ＹＡＧ系蛍光体と発光層に窒化物系化合物半導体を用いた青色発光素子、ＹＡＧ系蛍光体及び窒化物蛍光体と発光層に窒化物系化合物半導体を用いた青色発光素子、とを用いることにより、白色を含め電球色など任意の色調を持った発光装置を提供することができる。
【００３４】
すなわち、発光層に窒化物系化合物半導体を用いた発光素子から発光した青色系の光と、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色または赤色である蛍光体から発光する緑色系及び赤色系の光と、或いは、黄色系の光であってより緑色系及びより赤色系の光を混色表示させると所望の白色系発光色表示を行うことができる。発光装置はこの混色を起こさせるために蛍光体の粉体やバルクをエポキシ樹脂、アクリル樹脂或いはシリコーン樹脂などの各種樹脂や酸化珪素、酸化アルミニウムなどの無機物中に含有させることが好ましい。このように蛍光体が含有されたものは、発光素子からの光が透過する程度に薄く形成させたドット状のものや層状ものなど用途に応じて種々用いることができる。蛍光体と樹脂などとの比率や塗布、充填量を種々調整すること及び発光素子の発光波長を選択することにより白色を含め電球色など任意の色調を提供させることができる。
【００３５】
本実施形態において使用できる赤味を帯びた光を発光する蛍光体として、窒化物系蛍光体の他、波長が４００〜６００ｎｍの光によって励起されて発光する、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ，Ａｌ等を用いることもできる。ＹＡＧ系蛍光体とともにこれらの赤色系の光を発光可能な蛍光体を使用することにより発光装置の演色性を向上させることが可能である。
【００３６】
本実施形態に係る発光装置の色ずれ防止のメカニズムについて、具体例を用いて説明する。
【００３７】
（蛍光体及び発光素子の選定）
励起スペクトルの長波長側のピーク波長が約４５７ｎｍであるＹＡＧ系蛍光体を使用する発光装置について考える。
【００３８】
この発光装置において、例えば、発光素子への投入電流が低い２０ｍＡの定格駆動において発光ピーク波長が４５７ｎｍの発光素子を使用すると、ＹＡＧ系蛍光体（Ｙ2.85Ｃｅ0.15Ａｌ5Ｏ12）の励起スペクトル（図２）のピーク波長が４５７ｎｍにあるから、発光素子の点灯当初、すなわち周囲温度が室温程度であるときは、前記ＹＡＧ系蛍光体は、最も効率よく発光する。しかし、前記発光素子への周囲温度が上昇するにしたがって、前記発光素子の発光スペクトルのピーク波長は、長波長側に１０ｎｍ程度移行する。１０ｎｍ程度長波長側に発光ピーク波長が移行した場合、ＹＡＧ系蛍光体の励起効率が低下するため、ＹＡＧ系蛍光体の相対的な発光強度が低下する。すなわち、励起光に対する変換後の発光の発光強度の割合が相対的に低下する。また、比較例の発光装置では、発光素子の発光ピーク波長が長波シフトすることに伴う視感青成分と増加することにより色調ズレがさらに大きくなる。そのため、この比較例の発光装置は、発光素子の周囲温度の増加により、色調ズレが生じる。
【００３９】
これに対し、ＹＡＧ系蛍光体の励起スペクトルのピーク波長が４５７ｎｍである蛍光体に対して、発光ピーク波長が４４５ｎｍの発光素子を選定した本実施形態にかかる発光装置では、発光素子の発熱に伴って、発光素子の発光ピーク波長が長波シフトするとＹＡＧ系蛍光体の励起効率が高くなり発光強度は向上する。また、発光素子の発光ピーク波長が長波シフトすると視感青成分が増えるが、視感青成分の増加に釣り合うようにＹＡＧ系蛍光体の発光強度が向上するので、視感青成分増加とＹＡＧ系蛍光体の発光強度のバランスが維持でき色調ズレを抑えられる。すなわち、本実施形態に係る発光装置は、発光素子のピーク波長が長波長側に移行した場合に、ＹＡＧ系蛍光体の励起効率の低下によってもたらされる発光強度比の変化による色ずれを抑制しているだけではなく、発光素子の発光ピーク波長が長波シフトすることに伴う視感青成分と増加とＹＡＧ系蛍光体の発光強度の向上とのバランスにより色調ズレを抑えるものである。一方、通常、発光素子の発熱に伴って、発光素子およびＹＡＧ系蛍光体、双方の発光出力が低下するが、発光素子の周囲温度が上昇しても発光素子の発光出力が低下するとともに蛍光体の出力も低下するので、発光素子と蛍光体の温度上昇に伴うそのものの出力低下による色調ズレは少なくできる。
したがって、本実施形態に係る発光装置によれば、色調が安定した発光が可能な発光装置を提供することができる。
【００４０】
尚、発光素子は、投入電流を増加することにより、発光素子が持つ発光スペクトルのピーク波長は、短波長側に移行する。しかしながら、短波長側への移行に関しては、電流密度の増加による短波長側への移行より、周囲温度の上昇による長波長側への移行のほうが支配的であり、例えば、本実施の形態では周囲温度が25℃から150℃へ上昇した場合、約５から１０nm程度の長波長側への移行がある。
【００４１】
蛍光体として２種類の第１の蛍光体と第２の蛍光体とを用いて発光装置を構成した場合についても、それぞれの蛍光体の励起スペクトルのピーク波長より発光素子のピーク波長が低くなるように発光素子を選定する。第２の蛍光体は第１の蛍光体よりも長波長の領域において発光するものを使用する。
【００４２】
例えば、第１の蛍光体としてＹＡＧ系蛍光体を用い、第２の蛍光体として窒化物系蛍光体を用いた場合について説明する。ここで、窒化物系蛍光体は、発光素子からの光だけでなく、ＹＡＧ系蛍光体の発光スペクトルのピーク波長（約５３０ｎｍ）付近の光も吸収し、励起される。
【００４３】
上述したように、発光装置に電流を投入することにより発光素子に発熱が生じ、周囲温度が上昇することにより、発光素子のピーク波長が長波長側に移行して、第１の蛍光体の発光強度が増加する。これらの相互作用により、発光素子と第１の蛍光体の関係では、色調及び発光出力をほとんど変化することなく維持することができる。また、第２の蛍光体も、それ自身の励起スペクトルと発光素子の長波長側移行の関係、及び第１の蛍光体の発光強度の増加による励起光の強度の増加により発光出力の低下が防止できる。したがって、第２の蛍光体と、第１の蛍光体及び発光素子の関係においても色調及び発光出力をほとんど変化することなく維持することができる。
【００４４】
なお、発光素子が投入電力の増加により、短波長側に移行する範囲で、励起スペクトルがほとんど変化しない蛍光体を第２の蛍光体として用いることもできる。このようにしても、ＹＡＧとの組み合わせにより、効果を示す。
【００４５】
また、発光装置の熱抵抗値や放熱特性、発光素子のジャンクション温度等を考慮して、励起スペクトルと発光素子のピーク波長の位置を調整することもできる。
【００４６】
尚、明細書における色名と色度座標との関係は、全てＪＩＳ規格に基づく（ＪＩＳ Ｚ８１１０）。
【００４７】
また、粒径は、Ｆ．Ｓ．Ｓ．Ｓ．Ｎｏ．（Fisher Sub Sieve Sizer's No.）という空気透過法による値である。
【００４８】
［発光素子１０２］
本実施形態において使用される発光素子は、発光素子１０２である。蛍光体と発光素子とを組み合わせ、蛍光体を励起させることによって波長変換した光を出光させる発光装置とする場合、蛍光体を励起可能な波長の光を出光する発光素子が使用される。発光素子１０２は、ＭＯＣＶＤ法等により基板上にＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。好ましくは、蛍光体を効率良く励起できる比較的短波長を効率よく発光可能な窒化物系化合物半導体（一般式ＩｎiＧａjＡｌkＮ、ただし、０≦ｉ、０≦ｊ、０≦ｋ、ｉ＋ｊ＋ｋ＝１）である。
【００４９】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化ガリウムを形成させるためにはサファイア基板を用いることがより好ましい。サファイア基板上に半導体膜を成長させる場合、ＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成しその上にＰＮ接合を有する窒化ガリウム半導体を形成させることが好ましい。また、サファイア基板上にＳｉＯ2をマスクとして選択成長させたＧａＮ単結晶自体を基板として利用することもできる。この場合、各半導体層の形成後ＳｉＯ2をエッチング除去させることによって発光素子とサファイア基板とを分離させることもできる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でＮ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のＮ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、Ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、Ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。
【００５０】
窒化ガリウム系化合物半導体は、Ｐ型ドーパントをドープしただけではＰ型化しにくいためＰ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等によりアニールすることでＰ型化させることが好ましい。具体的な発光素子の層構成としては、窒化ガリウム、窒化アルミニウムなどを低温で形成させたバッファー層を有するサファイア基板や炭化珪素上に、窒化ガリウム半導体であるＮ型コンタクト層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＮ型クラッド層、Ｚｎ及びＳｉをドープさせた窒化インジュウムガリウム半導体である活性層、窒化アルミニウム・ガリウム半導体であるＰ型クラッド層、窒化ガリウム半導体であるＰ型コンタクト層が積層されたものが好適に挙げられる。発光素子１０２を形成させるためにはサファイア基板を有する発光素子１０２の場合、エッチングなどによりＰ型半導体及びＮ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させる。ＳｉＣ基板の場合、基板自体の導電性を利用して一対の電極を形成させることもできる。
【００５１】
次に、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして窒化物系化合物半導体である発光素子１０２を形成させることができる。
【００５２】
蛍光体を励起させて発光させる本実施形態に係る発光装置においては、蛍光体との補色等を考慮して発光素子１０２の主発光波長は３５０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましい。
【００５３】
［導電性ワイヤー１０３］
導電性ワイヤー１０３としては、発光素子１０２の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性がよいものが求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤーの直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。特に、蛍光体が含有されたコーティング部と蛍光体が含有されていないモールド部材との界面で導電性ワイヤーが断線しやすい。それぞれ同一材料を用いたとしても蛍光体が入ることにより実質的な熱膨張量が異なるため断線しやすいと考えられる。そのため、導電性ワイヤーの直径は、２５μｍ以上がより好ましく、発光面積や扱い易さの観点から３５μｍ以下がより好ましい。
【００５４】
このような導電性ワイヤーとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤーが挙げられる。このような導電性ワイヤーは、各発光素子の電極と、インナー・リード及びマウント・リードなどと、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続させることができる。
【００５５】
［マウント・リード１０５］
マウント・リード１０５としては、発光素子１０２を配置させるものであり、ダイボンド機器などで積載するのに十分な大きさがあれば良い。また、発光素子を複数設置しマウント・リードを発光素子の共通電極として利用する場合においては、十分な電気伝導性とボンディングワイヤー等との接続性が求められる。また、マウント・リード上のカップ内に発光素子を配置すると共に蛍光体を内部に充填させる場合は、近接して配置させた別の発光ダイオードからの光により疑似点灯することを防止することができる。
【００５６】
発光素子１０２とマウント・リード１０５のカップとの接着は熱硬化性樹脂などによって行うことができる。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイミド樹脂などが挙げられる。また、フェースダウン発光素子などによりマウント・リードと接着させると共に電気的に接続させるためにはＡｇペースト、カーボンペースト、金属バンプ等を用いることができる。さらに、発光ダイオードの光利用効率を向上させるために発光素子が配置されるマウント・リードの表面を鏡面状とし、表面に反射機能を持たせても良い。この場合の表面粗さは、０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下が好ましい。また、マウント・リードの具体的な電気抵抗としては３００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは、３μΩ−ｃｍ以下である。また、マウント・リード上に複数の発光素子を積置する場合は、発光素子からの発熱量が多くなるため熱伝導度がよいことが求められる。具体的には、０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上が好ましくより好ましくは ０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）以上である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅、メタライズパターン付きセラミック等が挙げられる。
【００５７】
［インナー・リード１０６］
インナー・リード１０６としては、マウント・リード１０５上に配置された発光素子１０２と接続された導電性ワイヤー１０３との接続を図るものである。マウント・リード上に複数の発光素子を設けた場合は、各導電性ワイヤー同士が接触しないよう配置できる構成とする必要がある。具体的には、マウント・リードから離れるに従って、インナー・リードのワイヤーボンディングさせる端面の面積を大きくすることなどによってマウント・リードからより離れたインナー・リードと接続させる導電性ワイヤーの接触を防ぐことができる。導電性ワイヤーとの接続端面の粗さは、密着性を考慮して１．６Ｓ以上１０Ｓ以下が好ましい。インナー・リードの先端部を種々の形状に形成させるためには、あらかじめリードフレームの形状を型枠で決めて打ち抜き形成させてもよく、あるいは全てのインナー・リードを形成させた後にインナー・リード上部の一部を削ることによって形成させても良い。さらには、インナー・リードを打ち抜き形成後、端面方向から加圧することにより所望の端面の面積と端面高さを同時に形成させることもできる。
【００５８】
インナー・リードは、導電性ワイヤーであるボンディングワイヤー等との接続性及び電気伝導性が良いことが求められる。具体的な電気抵抗としては、３００μΩ−ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは３μΩ−ｃｍ以下である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅及び銅、金、銀をメッキしたアルミニウム、鉄、銅等が挙げられる。
【００５９】
［コーティング部１０１］
コーティング部１０１とは、モールド部材１０４とは別にマウント・リードのカップに設けられるものであり発光素子の発光を変換する蛍光体が含有されるものである。コーティング部の具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーンなどの耐候性に優れた透明樹脂や、耐光性に優れたシリカゾル、硝子などの透光性無機材料が好適に用いられる。ここで特に、酸化珪素や酸化アルミニウムを具体的材料とするコーティング部は、エチルシリケートやアルミニウムアルコレートのような金属アルコキシドに蛍光体を含有させた溶液をカップ内に充填後、焼結・乾燥させることにより形成される。また、蛍光体と共に拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素等が好適に用いられる。
【００６０】
［モールド部材１０４］
モールド部材１０４は、発光ダイオードの使用用途に応じて発光素子１０２、導電性ワイヤー１０３、蛍光体が含有されたコーティング部１０１などを外部から保護するために設けることができる。モールド部材は、一般には樹脂を用いて形成させることができる。また、蛍光体を含有させることによって視野角を増やすことができるが、樹脂モールドに拡散剤を含有させることによって発光素子１０２からの指向性を緩和させ視野角をさらに増やすことができる。更にまた、モールド部材１０４を所望の形状にすることによって発光素子からの発光を集束させたり拡散させたりするレンズ効果を持たせることができる。従って、モールド部材１０４は複数積層した構造でもよい。具体的には、凸レンズ形状、凹レンズ形状さらには、発光観測面から見て楕円形状やそれらを複数組み合わせた物である。モールド部材１０４の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが好適に用いられる。また、拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素等が好適に用いられる。さらに、拡散剤に加えてモールド部材中にも蛍光体を含有させることもできる。したがって、蛍光体はモールド部材中に含有させてもそれ以外のコーティング部などに含有させて用いてもよい。また、コーティング部を蛍光体が含有された樹脂、モールド部材を硝子などに変えた異なる部材を用いて形成させても良い。この場合、生産性良くより水分などの影響が少ない発光装置とすることができる。また、屈折率を考慮してモールド部材とコーティング部とを同じ部材を用いて形成させても良い。モールド部材に拡散剤や着色剤を含有させることは、発光観測面側から見た蛍光体の着色を隠すことができる。なお、蛍光体の着色とは、蛍光体が強い外光からの光のうち、青色成分を吸収し発光する。そのため黄色に着色しているように見えることである。特に、凸レンズ形状などモールド部材の形状によっては、着色部が拡大されて見えることがある。このような着色は、意匠上など好ましくない場合がある。モールド部材に含有された拡散剤は、モールド部材を乳白色に着色剤は所望の色に着色することで着色を見えなくさせることができる。したがって、このような発光観測面側から蛍光体の色が観測されることはない。
【００６１】
また、発光素子から放出される光の主発光波長が４３０ｎｍ以上では、光安定化剤である紫外線吸収剤をモールド部材中に含有させた方が耐候性上より好ましい。
【００６２】
以上の実施形態では、ＹＡＧ系蛍光体を例に説明した。
しかしながら本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、青色発光素子により励起されて励起光より長波長の光を発光し、その励起スペクトルのピークが発光素子のピーク波長より長波長側にあり、かつ周囲温度が変化したときに生じる発光素子の波長変化の範囲において、長波長側が短波長側よりも励起効率が高くなっている蛍光体であれば使用することができる。
具体的には、以下のルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＬＡＧ系蛍光体」と呼ぶことがある。）、ＫＳＦと略称で呼ばれるＫ２ＳｉＦ６：Ｍｎ蛍光体等を用いることができる。
【００６３】
（ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体）
ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、一般式（Ｌｕ１−ａ−ｂＲａＭｂ）３（Ａｌ１−ｃＧａｃ）５Ｏ１２（但し、ＲはＣｅを必須とする少なくとも１種以上の希土類元素である。ＭはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄから選択される少なくとも１種の元素であり、０．０００１≦ａ≦０．５、０≦ｂ≦０．５、０．０００１≦ａ＋ｂ＜１、０≦ｃ≦０．８である。）で表される蛍光体である。例えば、組成式が（Ｌｕ０．９９Ｃｅ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｌｕ０．９０Ｃｅ０．１０）３Ａｌ５Ｏ１２、（Ｌｕ０．９９Ｃｅ０．０１）３（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）５Ｏ１２で表される蛍光体である。
図３に、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の励起スペクトルの一例を示す。
【００６４】
ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、次のようにして得られる。蛍光体原料として、ルテチウム化合物、希土類元素Ｒの化合物、希土類元素Ｍの化合物、アルミニウム化合物及びガリウム化合物を用い、各化合物について前記一般式の割合になるように秤取し、混合するか、又はこれら蛍光体原料にフラックスを加えて混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をルツボに充填後、還元性雰囲気中、１２００〜１６００℃で焼成し、冷却後、分散処理することにより、前記一般式で表される本実施形態に係る蛍光体を得る。
【００６５】
蛍光体原料として、酸化物又は熱分解により酸化物となる炭酸塩、水酸化物等の化合物が好ましく用いられる。また、蛍光体原料として、蛍光体を構成する各金属元素を全部又は一部含む共沈物を用いることもできる。例えば、これらの元素を含む水溶液にアルカリ、炭酸塩等の水溶液を加えると共沈物が得られるが、これを乾燥又は熱分解して用いることができる。また、フラックスとしてはフッ化物、ホウ酸塩等が好ましく、蛍光体原料１００重量部に対し０．０１〜１．０重量部の範囲で添加する。焼成雰囲気は、付活剤のセリウムが酸化されない還元性雰囲気が好ましい。水素濃度が３．０体積％以下の水素・窒素の混合ガス雰囲気がより好ましい。焼成温度は１２００〜１６００℃が好ましく、目的の中心粒径の蛍光体を得ることができる。より好ましくは１３００〜１５００℃である。
【００６６】
前記一般式において、Ｒは付活剤であり、Ｃｅを必須とする少なくとも１種以上の希土類元素であって、具体的には、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｒである。ＲはＣｅのみでもよいが、ＣｅとＣｅ以外の希土類元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素とを含んでいてもよい。Ｃｅ以外の希土類元素は、共付活剤として作用するためである。ここで、Ｒには、ＣｅがＲ全量に対し７０ｍｏｌ％以上含有されていることが好ましい。ａ値（Ｒ量）は、０．０００１≦ａ≦０．５が好ましく、０．０００１未満では発光輝度が低下し、０．５を越えても濃度消光によって発光輝度が低下する。より好ましくは、０．００１≦ａ≦０．４、さらに好ましくは、０．００５≦ａ≦０．２である。ｂ値（Ｍ量）は、０≦ｂ≦０．５が好ましく、より好ましくは０≦ｂ≦０．４であり、さらに好ましくは０≦ｂ≦０．３である。例えば、ＭがＹの場合、ｂ値が０．５を越えると長波長紫外線〜短波長可視光、特に３６０〜４１０ｎｍ励起による発光輝度が非常に低下してしまう。ｃ値（Ｇａ量）は、０≦ｃ≦０．８が好ましく、より好ましくは０≦ｃ≦０．５であり、さらに好ましくは０≦ｃ≦０．３である。ｃ値が０．８を越えると発光波長は短波長にシフトし、発光輝度が低下する。
【００６７】
ＬＡＧ系蛍光体の中心粒径は１〜１００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５〜５０μｍの範囲であり、さらに好ましくは５〜１５μｍの範囲である。１μｍより小さい蛍光体は、凝集体を形成しやすい傾向にある。これに対し、５〜５０μｍの粒径範囲の蛍光体は、光の吸収率及び変換効率が高く、光変換部材も形成しやすい。このように、光学的に優れた特徴を有する粒径の大きな蛍光体を含有させることにより、発光装置の量産性も向上する。また、前記中心粒径値を有する蛍光体が頻度高く含有されていることが好ましく、頻度値は２０％〜５０％が好ましい。このように粒径のバラツキが小さい蛍光体を用いることにより、より色ムラが抑制され良好な色調を有する発光装置が得られる。
【００６８】
ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は３００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域の紫外線又は可視光により効率よく励起され発光することから、光変換部材に含有される蛍光体として有効に利用することができる。さらに、組成式の異なる複数種のＬＡＧ系蛍光体、又はＬＡＧ系蛍光体を他の蛍光体とともに用いることにより、発光装置の発光色を種々変化させることができる。半導体発光素子からの青色系の発光と、前記発光を吸収し黄色系の発光する蛍光体からの発光との混色により、白色系の混色光を発光する従来の発光装置は、発光素子からの光の一部を透過させて利用するため、構造自体を簡略化できると共に出力向上を行いやすいという利点がある。その一方、前記発光装置は、２色の混色による発光であるため、演色性が十分でなく、改良が求められている。そこで、ＬＡＧ系蛍光体を利用して白色系の混色光を発する発光装置は、従来の発光装置と比較してその演色性を向上させることができる。また、ＬＡＧ系蛍光体は、ＹＡＧ系蛍光体と比較して温度特性に優れるため、劣化、色ずれの少ない発光装置を得ることができる。
【００６９】
（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ蛍光体）
Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ蛍光体とは、一般式がＫ２（Ｓｉ１-ｘＭｎｘ）Ｆ６（但し、ｘは、０．０１＜ｘ＜０．２であり、Ｓｉの一部をＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆの第４族元素及びＣ、Ｇｅ、Ｓｎの第１４族元素で置換することもできる。）で表される蛍光体である。例えば、組成式がＫ２（Ｓｉ０．９５Ｍｎ０．０５）Ｆ６で表される蛍光体である。
【００７０】
（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ蛍光体）
Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ蛍光体は、次のようにして得られる。前記の一般式の割合になるように、フッ化水素酸にフッ化水素カリウムを溶解させた溶液（溶液Ａ）とフッ化水素酸にヘキサフルオロマンガン酸カリウムを溶解させた溶液にヘキサフルオロケイ酸水溶液を添加した混合溶液（溶液Ｂ）を調整し、Ａ液とＢ液を混合することで得られた沈殿物を分離、洗浄、乾燥することにより、前記一般式で表される蛍光体を得る。
【実施例】
【００７１】
実施例１．
実施例１として、励起スペクトルのピークが４４７ｎｍであるＹＡＧ系蛍光体を用いて、図１に示す構造の発光装置１、２、３を作製した。実施例１のＹＡＧ系蛍光体は、Ｙ2.9Ｃｅ0.1Ａｌ5Ｏ12であり、図５に示す励起スペクトルを有している。発光素子として、窒化物半導体を用いた発光ダイオードを用い、発光スペクトルのピークをそれぞれ４３４ｎｍ（発光装置１）、４３８ｎｍ（発光装置２）、４４１ｎｍ（発光装置３）に設定した。
また、比較例として、励起スペクトルのピークが４４７ｎｍである実施例と同じＹＡＧ系蛍光体を用い、発光素子として発光スペクトルのピークをそれぞれ４４７ｎｍ（比較例１）、４５０ｎｍ（比較例２）、４５３ｎｍ（比較例３）に設定した３種類の比較例を作製した。
その結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
2017011098.tif 000002
【００７３】
発光装置１の発光素子は周囲温度が２５℃のとき４３４ｎｍのピーク波長を有しており、周囲温度が高くなるにしたがってピーク波長が長波長側にシフトし、周囲温度が１５０℃になると４４０ｎｍになる。また、実施例１のＹＡＧ系蛍光体の励起スペクトルは、励起波長が４３４ｎｍから４４０ｎｍの範囲では励起波長が高いほど励起効率が高くなる。したがって、周囲温度が上昇するにしたがってＹＡＧ系蛍光体は発光素子からの光を多く吸収するようになり、光度が高くなる。これにより、ＹＡＧ系蛍光体自体は黄色味が強くなり、発光素子は青から緑色方向に色度座標上でシフトする。
その傾向が図６に示す色度図に現れている。
【００７４】
一方、例えば、比較例については、例えば、比較例５の例で説明すると次のようになる。
比較例５では、発光素子は周囲温度が２５℃のとき４５０ｎｍのピーク波長を有しているが、周囲温度が高くなるにしたがって長波長側にピーク波長がシフトし、周囲温度が１５０℃になると発光素子の発光スペクトルのピーク波長は４５７ｎｍになる。
これに対して、ＹＡＧ系蛍光体の励起スペクトルにおいて、４５０ｎｍから４５７ｎｍの範囲では励起効率はピーク波長が長いほど励起効率は低くなる。
したがって、発光素子の波長が変化する範囲である４５０ｎｍから４５７ｎｍの範囲では発光素子のピーク波長が長くなるほど発光素子からの光の吸収が少なくなり（反射が多くなり）、光度が下がる。これにより、ＹＡＧ系蛍光体自体は黄色味が弱くなり、発光素子の発光色は青から緑色方向に色度座標上をシフトする。
このように、比較例では、ＹＡＧ系蛍光体自体は黄色味が弱くなることに加え、発光素子の発光色が緑色方向にシフトするので、色ずれが、比較例の方が大きくなる。
【００７５】
具体的には、本実施形態にかかる実施例１の発光装置１〜３では、２５℃〜１５０℃に周囲温度が変化したときに、色度図上の移動距離が０．０２以下であるのに対して、比較例１〜３の発光装置では、色度図上の移動距離が０．０２を越えている。
また、本実施形態にかかる実施例１の発光装置１〜３では、２５℃〜１５０℃に周囲温度が変化したときに、色温度の変化量が６００以下であるのに対して、比較例１〜３の発光装置では、６００を越えている。
さらに、２５℃の光度を基準にしたときの１５０℃の光度の相対値についても実施例の発光装置の方が比較例の発光装置より大きくなっている。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
この発光装置は、例えば、店頭のディスプレイ用の照明、医療現場用の照明などの蛍光ランプ、液晶ディスプレイのバックライト光源などにも応用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１００・・・発光装置
１０１・・・コーティング部
１０２・・・発光素子
１０３・・・ワイヤー
１０４・・・モールド部材
１０５・・・マウント・リード
１０６・・・インナー・リード
１０７・・・蛍光体
【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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