(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３５０−４１５ｎｍの光を発生する第１の発光体と、当該第１の発光体からの光の照射によって可視光を発生する第２の発光体とを有する発光装置において、前記第２の発光体が、一般式［１］の化学組成を有する結晶相を有する蛍光体を含有してなることを特徴とする発光装置。
【化１】
0004168776.tif 000003
（但し、Ｍ1は、ＢａおよびＳｒからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を合計で90mol%以上含む金属元素を表し、Ｍ2は、Ｍｇを90mol%以上含む金属元素を表し、Ｍ3は、Ｓｉを90mol%以上含む金属元素を表し、ａは２．５≦ａ≦３．３を満足する数、ｂは０．０２≦ｂ＜０．１５を満足する数、ｃは０．９≦ｃ≦１．１を満足する数、ｄは１．８≦ｄ≦２．２を満足する数、ｅは７．２≦ｅ≦８．８を満足する数である。）
【請求項２】
ＢａおよびＳｒの合計のＭ1中に占める割合、ＭｇのＭ2中に占める割合、及びＳｉのＭ3中に占める割合が、それぞれ95mol%以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
ｂが０．０５≦ｂ≦０．１であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
Ｍ1の中のＳｒに対するＢａのモル比が０．０５以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
蛍光体が、メルウィナイト類似の結晶構造を持つものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
蛍光体が、ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍで該蛍光体を励起したときに、発光ピーク波長が４３８〜４４０ｎｍの発光スペクトルを示すものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
第１の発光体がレーザーダイオード又は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
第１の発光体がＧａＮ系化合物半導体を用いたレーザーダイオード又は発光ダイオードであることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
第１の発光体が面発光型ＧａＮ系レーザーダイオードであることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
第２の発光体が膜状であることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
第１の発光体の発光面に、直接第２の発光体の膜面を接触させてなることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の高効率な発光装置。
【請求項１２】
第２の発光体が、蛍光体の粉を樹脂に分散させてなることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の発光装置を有する照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光装置に関し、詳しくは、電力源により紫外光から可視光領域の光を発光する第１の発光体と、その紫外光から可視光領域にある光を吸収し長波長の可視光を発する母体化合物が発光中心イオンを含有する蛍光体を有する波長変換材料としての第２の発光体とを組み合わせることにより、使用環境によらず演色性が良く、かつ、高強度の発光を発生させることのできる発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
青、赤、緑の混色により、白色その他の様々な色を、むらなくかつ演色性良く発生させるために、ＬＥＤやＬＤの発光色を蛍光体で色変換させた発光装置が提案されている。例えば、特公昭４９−１２２１号公報では、３００−５３０ｎｍの波長の放射ビームを発するレーザーのビームを燐光体(Ｙ3-x-yＣｅxＧｄyＭ5-zＧａzＯ12(ＹはY、Lu,またはLa、ＭはAl、Al-In、またはAl-Scを表す。))に照射させ、これを発光させてディスプレーを形成する方法が示されている。また、近年では、青色発光の半導体発光素子として注目されている発光効率の高い窒化ガリウム（ＧａＮ）系ＬＥＤやＬＤと、波長変換材料としての蛍光体とを組み合わせて構成される白色発光の発光装置が、消費電力が小さく長寿命であるという特徴を活かして画像表示装置や照明装置の発光源として提案されている。実際に、特開平１０−２４２５１３号公報において、この窒化物系半導体のＬＥＤ又はＬＤチップを使用し、蛍光体としてイットリウム・アルミニウム・ガーネット系を使用することを特徴とする発光装置が示されている。
【０００３】
しかしながら、今までのところ、ＬＥＤ等の第１の発光体に対し、特開平１０−２４２５１３号公報に示されるようなイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を第２の発光体として組み合わせた既知の発光装置では発光強度が充分とは言えず、ディスプレイやバックライト光源、信号機などの発光源としてさらなる改良が求められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来技術に鑑み、発光強度の極めて高い発光装置を開発すべくなされたものであって、従って、本発明は、製造が容易であると共に、発光強度が極めて高いダブル発光体型発光装置を得ることを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、３５０−４１５ｎｍの光を発生する第１の発光体と、当該第１の発光体からの光の照射によって可視光を発生する第２の発光体とを有する発光装置において、上記第２の発光体として下記特定の化学組成を有する結晶相を含有する蛍光体を用いると、前記蛍光体が３５０−４１５ｎｍ付近の光の照射を受け、高い強度で可視光の発光を起こす結果前記目的を達成できることを見い出し本発明に到達した。即ち、本発明は、３５０−４１５ｎｍの光を発生する第１の発光体と、当該第１の発光体からの光の照射によって可視光を発生する第２の発光体とを有する発光装置において、前記第２の発光体が、一般式［１］の化学組成を有する結晶相を有する蛍光体を含有してなることを特徴とする発光装置をその要旨とする。
【０００６】
【化２】
Ｍ1aＥｕbＭ2cＭ3dＯe・・・・・・［１］
（但し、Ｍ1は、Ｂａ、Ｓｒ、およびＣａからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を合計で90mol%以上含む金属元素を表し、Ｍ2は、ＭｇおよびＺｎからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を合計で90mol%以上含む金属元素を表し、Ｍ3は、ＳｉおよびＧｅからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を合計で90mol%以上含む金属元素を表し、ａは２．５≦ａ≦３．３を満足する数、ｂは０．０００１≦ｂ≦１．０を満足する数、ｃは０．９≦ｃ≦１．１を満足する数、ｄは１．８≦ｄ≦２．２を満足する数、ｅは７．２≦ｅ≦８．８を満足する数である。）
なお、Ｂa3ＭｇＳｉ2Ｏ8、Ｓｒ3ＭｇＳｉ2Ｏ8等の結晶相そのものは既知であり、これらの内のＢａ、ＳｒがEu2+等の他の2価金属元素で置換されうることも知られている。本発明は、これらのうちのBa3-xEuXMgSi2O8やSr3-XEuXMgSi2O8等の化学組成を含む前記一般式［１］の化学組成を有する結晶相を有する蛍光体が、第１の発光体からの３５０−４１５ｎｍの光の照射を受けると、他の蛍光体よりも顕著に強度の高い光を発生することを見出したことに依拠するものである。上記蛍光体は、一般的な青色発光のＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕや黄色発光のＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅよりも圧倒的に高い強度の光を発生したのである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、３５０−４１５ｎｍの光を発生する第１の発光体と蛍光体である第２の発光体を組み合わせた発光装置であり、その第２の発光体が、下記一般式［１］の化学組成を有する結晶相を有する蛍光体を含有してなることを特徴とする。
【０００８】
【化３】
Ｍ1aＥｕbＭ2cＭ3dＯe・・・・・・［１］
ここで、Ｍ1は、Ｂａ、Ｓｒ、およびＣａからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を合計で９０ｍｏｌ％以上、好ましくは９５ｍｏｌ％以上含む金属元素を表す。中でも、Ｍ1に該当する全ての元素が、Ｂａ、Ｓｒ及びＣａからなる群から選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。その結果、より大きな発光強度を得ることができる。Ｍ1として、Ｂａ及び／又はＳｒを含有するのが好ましく、Ｂａを含有するのが特に好ましい。また、Ｂａを含有する場合、発光波長調節のし易さや発光強度等の点から、Ｓｒに対するＢａのモル比は好ましくは０．０５以上とするのが好ましい。この場合、Ｓｒ量は０であってもよい（この場合は上記モル比は無限大となる）が、好ましくはＳｒも含有させ、通常上記モル比を１００以下とする。
【０００９】
前記一般式［１］において、Ｍ2は、ＭｇおよびＺｎからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を合計で９０ｍｏｌ％以上、好ましくは９５ｍｏｌ％以上含む金属元素を表す。中でも、Ｍ2に該当する全ての元素が、ＭｇおよびＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。その結果、より大きな発光強度を得ることができる。Ｍ2として、Ｍｇを含有するのが特に好ましい。
【００１０】
前記一般式［１］において、Ｍ3は、ＳｉおよびＧｅからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を合計で９０ｍｏｌ％以上、好ましくは９５ｍｏｌ％以上含む金属元素を表す。中でも、Ｍ3に該当する全ての元素が、ＳｉおよびＧｅからなる群から選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。その結果、より大きな発光強度を得ることができる。Ｍ3として、Ｓｉを含有するのが特に好ましい。
【００１１】
Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3中の金属元素として１０ｍｏｌ％を上限、好ましくは５ｍｏｌ％を上限、さらに好ましくは３ｍｏｌ％を上限として上記以外の金属元素を結晶中に含有させることができる。この場合、その金属元素に特に制約はないが、それぞれ順にＢａ、Ｍｇ、Ｓｉと同じ価数、即ち２価、２価、４価の金属元素を含有させると、結晶構造を保持しやすいので好ましい。２価と４価の金属元素及び発光中心であるＥｕ2+の焼成時の固体内拡散による複合酸化物の結晶化を助ける意味で、１価、３価、５価、又は６価等の金属元素を少量導入しても良い。例を挙げると、Ba3MgSi2O8:Eu蛍光体中のBa2+又はMg2+の一部を等モルのLi+とGa2+で電荷補償効果を保持しながら置換することができる。
【００１２】
前記一般式［１］において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅは、それぞれ順にＭ1に該当する金属元素のモル比、ユーロピウム原子のモル比、Ｍ2に該当する金属元素のモル比、Ｍ3に該当する金属元素のモル比、及び酸素原子のモル比を表す。ａ＋ｂ、ｃ、ｄ、及びｅの値は、通常、概ね順に３、１、２、及び８となるが、多少のカチオン欠損や酸素欠損が多少生じていても蛍光性能に大きな影響がない等の理由により、上記の値を包含する許容範囲を有する。
【００１３】
ａは２．５≦ａ≦３．３を満足する数であるが、好ましくは２．７以上、より好ましくは２．８以上、さらに好ましくは２．９以上の数であり、また好ましくは３．２以下、さらに好ましくは３．１以下の数である。ｂは０．０００１≦ｂ≦１．０を満足する数であるが、好ましくは０．００１以上、より好ましくは０．００３以上の数であり、また好ましくは０．５以下、より好ましくは０．３以下、さらに好ましくは０．１５以下、特に好ましくは０．１以下の数である。発光中心イオンの含有量が、前記範囲未満では、発光強度が小さくなる傾向があり、一方、前記範囲超過でも、濃度消光と呼ばれる現象により、やはり発光強度が減少する傾向がある。また、結晶欠陥の少ない結晶相が得られ、発光強度が高くなる点で、２．７≦ａ＋ｂ≦３．３を満たすことが好ましい。ｃは０．９≦ｃ≦１．１を満足する数であるが、好ましくは０．９３以上、さらに好ましくは０．９５以上の数であり、また好ましくは１．０７以下、さらに好ましくは１．０５以下の数である。ｄは１．８≦ｄ≦２．２を満足する数であるが、好ましくは１．８５以上、さらに好ましくは１．９以上の数であり、また好ましくは２．１５以下、さらに好ましくは２．１以下の数である。ｅは７．２≦ｅ≦８．８を満足する数であるが、好ましくは７．４以上、さらに好ましくは７．６以上、最も好ましくは７．８以上の数であり、また好ましくは８．６以下、さらに好ましくは８．４以下、最も好ましくは８．２以下の数である。
【００１４】
本発明で使用する蛍光体の典型的な結晶構造は、Ba3MgSi2O8構造、Sr3MgSi2O8構造、又はCa3MgSi2O8構造である。Ca3MgSi2O8構造は通常merwinite構造と呼ばれている。Ba3MgSi2O8構造及びSr3MgSi2O8構造は、厳密にはmerwinite構造でなく、その類似構造と考えられる。Ba3MgSi2O8構造とSr3MgSi2O8構造とは斜方晶系であり、それらの格子定数は、通常ぞれぞれa=5.5Å、b=9.8Å、c=7.6Å、及びa=5.4Å、b=9.6Å、c=7.2Å程度である。Ca3MgSi2O8構造は、単斜晶系、空間群P2１/aであり、格子定数は通常、a=13.254Å、b=5.293Å、c=9.328Å程度である。図１、２、及び３に、それぞれBa3MgSi2O8、Sr3MgSi2O8、及びCa3MgSi2O8のＸ線回折パターンを示す(粉末X線回折データベースより)。これらの結晶構造においては、Ba、Sr、Ca、その他の2価金属はお互いが固溶し合う組成範囲が広いので、構造が近いと考えられる。本発明で使用する蛍光体の結晶相は、通常Ba3MgSi2O8構造、Sr3MgSi2O8構造、又はCa3MgSi2O8構造を持つ物質に対し付活剤としてＥｕ2+を置換させたものに該当する。
【００１５】
本発明で使用する蛍光体は、第１の発光体からの３５０−４１５ｎｍの光によって励起され、可視光を発生する。上記蛍光体は、３５０−４１５ｎｍの光の励起によって非常に強い発光強度の可視光を発生する。
本発明で使用する蛍光体は、前記一般式［１］に示されるようなＭ1 源、Ｍ2 源、Ｍ3 源の化合物、並びに、発光中心イオンの元素（Ｅｕ）源化合物を、ハンマーミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル等の乾式粉砕機を用いて粉砕した後、リボンブレンダー、Ｖ型ブレンダー、ヘンシェルミキサー等の混合機により混合するか、或いは、混合した後、乾式粉砕機を用いて粉砕する乾式法、又は、水等の媒体中にこれらの化合物を加え、媒体攪拌式粉砕機等の湿式粉砕機を用いて粉砕及び混合するか、或いは、これらの化合物を乾式粉砕機により粉砕した後、水等の媒体中に加え混合することにより調製されたスラリーを、噴霧乾燥等により乾燥させる湿式法により、調製した粉砕混合物を、加熱処理して焼成することにより製造することができる。
【００１６】
これらの粉砕混合法の中で、特に、発光中心イオンの元素源化合物においては、少量の化合物を全体に均一に混合、分散させる必要があることから液体媒体を用いるのが好ましく、又、他の元素源化合物において全体に均一な混合が得られる面からも、後者湿式法が好ましく、又、加熱処理法としては、アルミナや石英製の坩堝やトレイ等の耐熱容器中で、通常８００〜１６００℃、好ましくは１０００〜１４００℃の温度で、大気、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、水素、アルゴン等の気体の単独或いは混合雰囲気下、１０分〜２４時間、加熱することによりなされる。尚、加熱処理後、必要に応じて、洗浄、乾燥、分級処理等がなされる。
【００１７】
尚、前記加熱雰囲気としては、発光中心イオンの元素が発光に寄与するイオン状態（価数）を得るために必要な雰囲気が選択される。本発明における２価のＥｕ等の場合には、一酸化炭素、窒素、水素、アルゴン等の中性若しくは還元雰囲気下が好ましいが、大気、酸素等の酸化雰囲気下も条件さえ選べば可能である。又、ここで、Ｍ1源、Ｍ2源、及びＭ3源の化合物、並びに、発光中心イオンの元素源化合物としては、Ｍ1、Ｍ2、及びＭ3、並びに発光中心イオンの元素の各酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、カルボン酸塩、ハロゲン化物等が挙げられ、これらの中から、複合酸化物への反応性、及び、焼成時におけるＮＯｘ、ＳＯｘ等の非発生性等を考慮して選択される。
【００１８】
金属元素Ｍ1に対して好ましいとする前記Ｂａ、Ｓｒ、及びＣａについて、それらのＭ1源化合物を具体的に例示すれば、Ｂａ源化合物としては、ＢａＯ、Ｂａ（ＯＨ）2・８Ｈ2Ｏ、ＢａＣＯ3、Ｂａ（ＮＯ3）2、ＢａＳＯ4、Ｂａ（ＯＣＯ）2・２Ｈ2Ｏ、Ｂａ（ＯＣＯＣＨ3）2、ＢａＣｌ2等が、又、Ｓｒ源化合物としては、ＳｒＯ、Ｓｒ（ＯＨ）2・８Ｈ2Ｏ、ＳｒＣＯ3、Ｓｒ（ＮＯ3）2、ＳｒＳＯ4、Ｓｒ（ＯＣＯ）2・Ｈ2Ｏ、Ｓｒ（ＯＣＯＣＨ3）2・０．５Ｈ2Ｏ、ＳｒＣｌ2等が、又、Ｃａ源化合物としては、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＣａＣＯ3、Ｃａ（ＮＯ3）2・４Ｈ2Ｏ、ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ、Ｃａ（ＯＣＯ）2・Ｈ2Ｏ、Ｃａ（ＯＣＯＣＨ3)2・Ｈ2Ｏ、ＣａＣｌ2等がそれぞれ挙げられる。
【００１９】
又、金属元素Ｍ2に対して好ましいとする前記Ｍｇ及びＺｎについて、それらのＭ2源化合物を具体的に例示すれば、Ｍｇ源化合物としては、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2、ＭｇＣＯ3、Ｍｇ（ＯＨ）2・３ＭｇＣＯ3・３Ｈ2Ｏ、Ｍｇ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ、ＭｇＳＯ4、Ｍｇ（ＯＣＯ）2・２Ｈ2Ｏ、Ｍｇ（ＯＣＯＣＨ3)2・４Ｈ2Ｏ、ＭｇＣｌ2等が、又、Ｚｎ源化合物としては、ＺｎＯ、Ｚｎ（ＯＨ）2、ＺｎＣＯ3、Ｚｎ（ＮＯ3）2、Ｚｎ（ＯＣＯ）2、Ｚｎ（ＯＣＯＣＨ3)2、ＺｎＣｌ2等がそれぞれ挙げられる。
【００２０】
又、金属元素Ｍ3に対して好ましいとする前記Ｓｉ及びＧｅについて、それらのＭ3源化合物を具体的に例示すれば、Ｓｉ源化合物としは、ＳｉＯ2、Ｈ4ＳｉＯ4、Ｓｉ（ＯＣＯＣＨ3）4等が、又、Ｇｅ源化合物としは、ＧｅＯ2、Ｇｅ（ＯＨ）4、Ｇｅ（ＯＣＯＣＨ3）4、ＧｅＣｌ4等がそれぞれ挙げられる。
更に、発光中心イオンの元素として好ましいとする前記Ｅｕについて、その元素源化合物を具体的に例示すれば、Ｅｕ2Ｏ3、Ｅｕ2（ＳＯ4）3、Ｅｕ2（ＯＣＯ）6、ＥｕＣｌ2、ＥｕＣｌ3等が挙げられる。
【００２１】
本発明において、前記蛍光体に光を照射する第１の発光体は、波長３５０−４１５ｎｍの光を発生する。好ましくは波長３５０−４１５ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を発生する発光体を使用する。第１の発光体の具体例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）等を挙げることができる。特に消費電力を抑制できる点でレーザーダイオードが好ましい。また、ＧａＮ系化合物半導体を使用した、ＧａＮ系ＬＥＤやＬＤが好ましい。なぜなら、ＧａＮ系ＬＥＤやＬＤは、この領域の光を発するＳｉＣ系ＬＥＤ等に比し、発光出力や外部量子効率が格段に大きく、前記蛍光体と組み合わせることによって、非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。例えば、２０ｍＡの電流負荷に対し、通常ＧａＮ系はＳｉＣ系の１００倍以上の発光強度を有する。ＧａＮ系ＬＥＤやＬＤにおいては、AlXGaYN発光層、ＧａＮ発光層、またはInXGaYN発光層を有しているものが好ましい。ＧａＮ系ＬＥＤにおいては、それらの中でInXGaYN発光層を有するものが発光強度が非常に強いので、特に好ましく、ＧａＮ系ＬＤにおいては、InXGaYN層とＧａＮ層の多重量子井戸構造のものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。なお、上記においてX+Yの値は通常０．８〜１．２の範囲の値である。ＧａＮ系ＬＥＤにおいて、これら発光層にＺｎやＳｉをドープしたものやドーパント無しのものが発光特性を調節する上で好ましいものである。ＧａＮ系ＬＥＤはこれら発光層、ｐ層、ｎ層、電極、および基板を基本構成要素としたものであり、発光層をn型とp型のAlXGaYN層、ＧａＮ層、またはInXGaYN層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが発光効率が高く、好ましく、さらにヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが発光効率がさらに高く、より好ましい。
【００２２】
本発明においては、面発光型の発光体、特に面発光型ＧａＮ系レーザーダイオードを第１の発光体として使用することは、発光装置全体の発光効率を高めることになるので、特に好ましい。面発光型の発光体とは、膜の面方向に強い発光を有する発光体であり、面発光型ＧａＮ系レーザーダイオードにおいては、発光層等の結晶成長を制御し、かつ、反射層等をうまく工夫することにより、発光層の縁方向よりも面方向の発光を強くすることができる。面発光型のものを使用することによって、発光層の縁から発光するタイプに比べ、単位発光量あたりの発光断面積が大きくとれる結果、第２の発光体の蛍光体にその光を照射する場合、同じ光量で照射面積を非常に大きくすることができ、照射効率を良くすることができるので、第２の発光体である蛍光体からより強い発光を得ることができる。
【００２３】
第１の発光体として面発光型のものを使用する場合、第２の発光体を膜状とするのが好ましい。その結果、面発光型の発光体からの光は断面積が十分大きいので、第２の発光体をその断面の方向に膜状とすると、第１の発光体からの蛍光体への照射断面積が蛍光体単位量あたり大きくなるので、蛍光体からの発光の強度をより大きくすることができる。
【００２４】
また、第１の発光体として面発光型のものを使用し、第２の発光体として膜状のものを用いる場合、第１の発光体の発光面に、直接膜状の第２の発光体を接触させるた形状とするのが好ましい。ここでいう接触とは、第１の発光体とと第２の発光体とが空気や気体を介さないでぴたりと接している状態をつくることを言う。その結果、第１の発光体からの光が第２の発光体の膜面で反射されて外にしみ出るという光量損失を避けることができるので、装置全体の発光効率を良くすることができる。
【００２５】
本発明の発光装置の一例における第１の発光体と第２の発光体との位置関係を示す模式的斜視図を図４に示す。図４中の１は、前記蛍光体を有する膜状の第２の発光体、２は第１の発光体としての面発光型ＧａＮ系ＬＤ、３は基板を表す。相互に接触した状態をつくるために、ＬＤ２と第２の発光体１とそれぞれ別個にをつくっておいてそれらの面同士を接着剤やその他の手段によって接触させても良いし、ＬＤ２の発光面上に第２の発光体をを製膜（成型）させても良い。これらの結果、ＬＤ２と第２の発光体１とを接触した状態とすることができる。
【００２６】
第１の発光体からの光や第２の発光体からの光は通常四方八方に向いているが、第２の発光体の蛍光体の粉を樹脂中に分散させると、光が樹脂の外に出る時にその一部が反射されるので、ある程度光の向きを揃えられる。従って、効率の良い向きに光をある程度誘導できるので、第２の発光体として、前記蛍光体の粉を樹脂中へ分散したものを使用するのが好ましい。また、蛍光体を樹脂中に分散させると、第１の発光体からの光の第２の発光体への全照射面積が大きくなるので、第２の発光体からの発光強度を大きくすることができるという利点も有する。この場合に使用できる樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等各種のものが挙げられるが、蛍光体粉の分散性が良い点で好ましくはエポキシ樹脂である。第２の発光体の粉を樹脂中に分散させる場合、当該第２の発光体の粉と樹脂の全体に対するその粉の重量比は、通常10〜95%、好ましくは20〜90%、さらに好ましくは30〜80%である。蛍光体が多すぎると粉の凝集により発光効率が低下することがあり、少なすぎると今度は樹脂による光の吸収や散乱のため発光効率が低下することがある。
【００２７】
本発明の発光装置は、波長変換材料としての前記蛍光体と、３５０−４１５ｎｍの光を発生する発光素子とから構成されてなり、前記蛍光体が発光素子の発する３５０−４１５ｎｍの光を吸収して、使用環境によらず演色性が良く、かつ、高強度の可視光を発生させることのできる発光装置であり、バックライト光源、信号機などの発光源、又、カラー液晶ディスプレイ等の画像表示装置や面発光等の照明装置等の光源に適している。
【００２８】
本発明の発光装置を図面に基づいて説明すると、図５は、第１の発光体(３５０−４１５ｎｍ発光体)と第２の発光体とを有する発光装置の一実施例を示す模式的断面図であり、４は発光装置、５はマウントリード、６はインナーリード、７は第１の発光体(３５０−４１５ｎｍの発光体)、８は第２の発光体としての蛍光体含有樹脂部、９は導電性ワイヤー、１０はモールド部材である。
【００２９】
本発明の一例である発光装置は、図５に示されるように、一般的な砲弾型の形態をなし、マウントリード５の上部カップ内には、ＧａＮ系発光ダイオード等からなる第１の発光体(３５０−４１５ｎｍ発光体)７が、その上に、蛍光体をエポキシ樹脂やアクリル樹脂等のバインダーに混合、分散させ、カップ内に流し込むことにより第２の発光体として形成された蛍光体含有樹脂部８で被覆されることにより固定されている。一方、第１の発光体７とマウントリード５、及び第１の発光体７とインナーリード６は、それぞれ導電性ワイヤー９で導通されており、これら全体がエポキシ樹脂等によるモールド部材１０で被覆、保護されてなる。
【００３０】
又、この発光素子１を組み込んだ面発光照明装置９８は、図９に示されるように、内面を白色の平滑面等の光不透過性とした方形の保持ケース９１０の底面に、多数の発光装置９１を、その外側に発光素子９１の駆動のための電源及び回路等（図示せず。）を設けて配置し、保持ケース９１０の蓋部に相当する箇所に、乳白色としたアクリル板等の拡散板９９を発光の均一化のために固定してなる。
【００３１】
そして、面発光照明装置９８を駆動して、発光素子９１の第１の発光体に電圧を印加することにより３５０−４１５ｎｍの光を発光させ、その発光の一部を、第２の発光体としての蛍光体含有樹脂部における前記蛍光体が吸収し、可視光を発光し、一方、蛍光体に吸収されなかった青色光等との混色により演色性の高い発光が得られ、この光が拡散板９９を透過して、図面上方に出射され、保持ケース９１０の拡散板９９面内において均一な明るさの照明光が得られることとなる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、相対強度は、比較例１の蛍光体の発光強度を１００としたときの発光強度の大きさを示す。
実施例１
Ｍ1源化合物としてＢａＣＯ3；０．０５５３モル、Ｍ2源化合物として塩基性炭酸マグネシウム（Ｍｇのモル数０．０１８６モル）、及びＭ3源化合物としてＳｉＯ2；０．０３７２モル、並びに発光中心イオンの元素源化合物としてＥｕ2Ｏ3；０．０００１８モルを純水と共に、アルミナ製容器及びビーズの湿式ボールミル中で粉砕、混合し、乾燥後、ナイロンメッシュを通過させた後、得られた粉砕混合物をアルミナ製坩堝中で、４％の水素を含む窒素ガス流下、１２００℃で２時間、加熱することにより焼成し、引き続いて、水洗浄、乾燥、及び分級処理を行うことにより蛍光体を製造した。
【００３３】
図６に、得られた蛍光体Ｂａ2.98Ｅｕ0.02ＭｇＳｉ2Ｏ8のＸ線回折パターンを示す。図６のピークパターンは図１のＢａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8のそれと結晶構造的に一致していることがわかる。図７に、ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光スペクトルを示す。表−１にその発光ピークの波長と相対強度を示す。
【００３４】
実施例２
Ｍ1源化合物としてＳｒＣＯ3；０．０５５３モルを用いた外は、実施例１と同様にして蛍光体を製造した。図８に、この蛍光体Ｓｒ2.98Ｅｕ0.02ＭｇＳｉ2Ｏ8のＸ線回折パターンを示す。図８のピークパターンは図２のＳｒ3ＭｇＳｉ2Ｏ8のそれと結晶構造的に一致していることがわかる。表−１に、ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長と相対強度を示す。
【００３５】
実施例３
Ｍ1源化合物としてＢａＣＯ3；０．０４４２モル、ＣａＣＯ3；０．００８４モル、及びＭｎＣＯ3；０．００２８モルを用いた外は、実施例１と同様にして蛍光体を製造した。表−１に、ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長と相対強度を示す。
【００３６】
実施例４
Ｍ2源化合物として塩基性炭酸亜鉛（Ｚｎのモル数０．０１８６モル）を用いた外は、実施例１と同様にして蛍光体を製造した。表−１に、ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長と相対強度を示す。
【００３７】
実施例５
発光中心イオンの元素源化合物であるＥｕ2Ｏ3のモル数を０．００００７４モルと変え、Ｍ1源化合物としてＢａＣＯ3のモル数を０．０５５６モルと変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体を製造した。表−１に、ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長と相対強度を示す。
【００３８】
実施例６
焼成温度を１３００℃と変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体を製造した。表−１に、ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長と相対強度を示した。
【００３９】
実施例７
ＢａＣＯ３の配合量を０．０５４９モルに、Ｅｕ２Ｏ３の配合量を０．０００４７モルに変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ２．９５Ｅｕ０．０５ＭｇＳｉ２Ｏ８を製造した。
ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長は４３８ｎｍ、相対強度は２９９であった。
【００４０】
実施例８
ＢａＣＯ３の配合量を０．０５３９モルに、Ｅｕ２Ｏ３の配合量を０．０００９３モルに変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ２．９Ｅｕ０．１ＭｇＳｉ２Ｏ８を製造した。
ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長は４４０ｎｍ、相対強度は３２０であった。
【００４１】
実施例９
ＢａＣＯ３の配合量を０．０５３０モルに、Ｅｕ２Ｏ３の配合量を０．００１４０モルに変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ２．８５Ｅｕ０．１５ＭｇＳｉ２Ｏ８を製造した。
ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長は４４０、相対強度は２６１であった。
【００４２】
実施例１０
ＢａＣＯ３の配合量を０．０５２１モルに、Ｅｕ２Ｏ３の配合量を０．００１８６モルに変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ２．８Ｅｕ０．２ＭｇＳｉ２Ｏ８を製造した。
ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長は４４０、相対強度は１９９であった。
【００４３】
実施例１１
ＢａＣＯ３の配合量を０．０５０２モルに、Ｅｕ２Ｏ３の配合量を０．００２７９モルに変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ２．７Ｅｕ０．３ＭｇＳｉ２Ｏ８を製造した。
ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光ピークの波長は４４１、相対強度は１１３であった。
【００４４】
比較例１
ＢａＣＯ3；０．０１０３モル、塩基性炭酸マグネシウム（Ｍｇのモル数０．０１０３モル）、及びγ-Ａｌ2Ｏ3；０．０５７０モル、並びに発光中心イオンの元素源化合物としてＥｕ2Ｏ3；０．０００５７モルを純水と共に、アルミナ製容器及びビーズの湿式ボールミル中で粉砕、混合し、乾燥後、ナイロンメッシュを通過させた後、得られた粉砕混合物をアルミナ製坩堝中で、４％の水素を含む窒素ガス流下、１５００℃で２時間、加熱することにより焼成し、引き続いて、水洗浄、乾燥、及び分級処理を行うことにより青色発光の蛍光体（Ｂａ0.９Ｅｕ０．１ＭｇＡｌ10Ｏ17）を製造した。図７に、ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起したときの発光スペクトルを示し、実施例１と比較例１の青色発光蛍光体の性能を比較した。表−１にその発光ピークの波長と相対強度を示した。４００ｎｍ励起による実施例１の蛍光体の発光強度が比較例１の蛍光体のそれの２．８倍もあることがわかる。
【００４５】
比較例２
Ｙ2Ｏ3；０．０２３８モル、γ-Ａｌ2Ｏ3；０．０４００モル、並びに発光中心イオンの元素源化合物としてＣｅＯ2；０．０００４８モルを純水と共に、アルミナ製容器及びビーズの湿式ボールミル中で粉砕、混合し、乾燥後、ナイロンメッシュを通過させた後、得られた粉砕混合物をアルミナ製坩堝中で、４％の水素を含む窒素ガス流下、１５００℃で２時間、加熱することにより焼成し、引き続いて、水洗浄、乾燥、及び分級処理を行うことにより黄色発光の蛍光体（Ｙ2.98Ｃｅ0.03Ａｌ5Ｏ12）を製造した。表−１にその発光ピークの波長と相対強度を示した。４００ｎｍ励起による実施例１の蛍光体の発光強度が比較例２の蛍光体のそれの２５０倍もあることがわかる。
【００４６】
【表１】
0004168776.tif 000002
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、発光強度の高い発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ba3MgSi2O8のX線回折パターン(X線源Cu Kαに換算したもの)
【図２】Sr3MgSi2O8のX線回折パターン(X線源Cu Kαに換算したもの)
【図３】Ca3MgSi2O8のX線回折パターン(X線源Cu Kαに換算したもの)
【図４】本発明の発光装置の一例における第１の発光体と第２の発光体との位置関係を示す模式的斜視図。
【図５】、第１の発光体(３５０−４１５ｎｍ発光体)と第２の発光体とを有する発光装置の一実施例を示す模式的断面図。
【図６】実施例１の蛍光体のＸ線回折パターン(X線源：Cu Kα)
【図７】発光波長４００ｎｍのＧａＮ系発光ダイオードに本発明の実施例１と比較例１の蛍光体をそれぞれ組み合わせたときの発光スペクトル。
【図８】実施例２の蛍光体のＸ線回折パターン(X線源：Cu Kα)
【図９】本発明の面発光照明装置の一例を示す模式的断面図。
【符号の説明】
１；第２の発光体
２；面発光型ＧａＮ系ＬＥＤ
３；基板
４；発光装置
５；マウントリード
６；インナーリード
７；第１の発光体(350〜415nmの発光体)
８；本発明中の蛍光体を含有させた樹脂部
９；導電性ワイヤー
１０；モールド部材
【図１】
0004168776.tif 000004
【図２】
0004168776.tif 000005
【図３】
0004168776.tif 000006
【図４】
0004168776.tif 000007
【図５】
0004168776.tif 000008
【図６】
0004168776.tif 000009
【図７】
0004168776.tif 000010
【図８】
0004168776.tif 000011
【図９】
0004168776.tif 000012