JP6256708B2 - Single crystal phosphor - Google Patents
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Description
本発明は、単結晶蛍光体に関する。 The present invention relates to a single crystal phosphor.
従来、青色系の光を発するLED(Light Emitting Diode)からなる発光素子と、この発光素子の光を受けて励起され、黄色系の光を発する蛍光体とを備え、これらの発光色の混合により白色光を放射する発光装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。 Conventionally, a light emitting element composed of an LED (Light Emitting Diode) that emits blue light and a phosphor that emits yellow light when excited by receiving the light of the light emitting element are mixed. A light emitting device that emits white light is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に記載の発光装置においては、YAG:Ce多結晶蛍光体セラミック板が黄色系の光を発する蛍光体として用いられている。 In the light emitting device described in Patent Document 1, a YAG: Ce polycrystalline phosphor ceramic plate is used as a phosphor emitting yellow light.
特許文献2に記載の発光装置においては、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG:Ce)系多結晶蛍光体粉末が黄色系の光を発する蛍光体として用いられている。 In the light emitting device described in Patent Document 2, cerium-activated yttrium aluminum garnet (YAG: Ce) -based polycrystalline phosphor powder is used as a phosphor emitting yellow light.
本発明の目的の1つは、従来にない色の蛍光を発するYAG系の単結晶蛍光体を提供することにある。 One of the objects of the present invention is to provide a YAG-based single crystal phosphor that emits fluorescence of an unprecedented color.
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記[1]の発光装置を提供する。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides a light emitting device according to [1] below.
[1]配線を有する基板上に搭載された、青色系の光を出射する発光素子と、前記発光素子と所定の空間を介して配置された1つの単結晶からなる平板状の蛍光体と、を備え、前記蛍光体は、組成式(Y1−a−bLuaCeb)3+cAl5−cO12(0≦a≦0.9994、0.0002≦b≦0.0067、−0.016≦c≦0.315)で表される組成を有し、かつ励起光のピーク波長が450nm、温度が25℃であるときの発光スペクトルのCIE色度座標x、yが、−0.4377x+0.7384≦y≦−0.4377x+0.7504の関係を満たす蛍光体であって、前記青色系の光の一部を吸収して黄色系の光を出射し、前記青色系の光の残りと前記黄色系の光の混色によって白色光を出射する、発光装置。 [1] A light emitting element that emits blue light mounted on a substrate having wiring, and a plate-like phosphor made of one single crystal disposed through the light emitting element and a predetermined space; And the phosphor has a composition formula (Y 1 -ab Lu a Ce b ) 3 + c Al 5 -cO 12 (0 ≦ a ≦ 0.9994, 0.0002 ≦ b ≦ 0.0067, −0 .016 ≦ c ≦ 0.315), the CIE chromaticity coordinates x, y of the emission spectrum when the peak wavelength of the excitation light is 450 nm and the temperature is 25 ° C. are −0. 4377x + 0.7384 ≦ y ≦ −0.4 377 x + 0.7504, a phosphor that absorbs part of the blue light, emits yellow light, and emits blue light. A light emitting device that emits white light by mixing the remaining yellow light. .
本発明の一態様によれば、従来にない色の蛍光を発するYAG系の単結晶蛍光体を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a YAG-based single crystal phosphor that emits fluorescence of an unprecedented color.
[第1の実施の形態]
〔単結晶蛍光体〕
第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体は、Ceで付活されるYAG系単結晶蛍光体であり、(Y1−a−bLuaCeb)3+cAl5−cO12(0≦a≦0.9994、0.0002≦b≦0.0067、−0.016≦c≦0.315)で表される組成を有する。ここで、Ceは、Yサイトに置換され、付活剤として機能する(発光中心となる)。一方、Luは、Yサイトに置換されるが、付活剤としては機能しない。
[First Embodiment]
[Single crystal phosphor]
The single crystal phosphor according to the first embodiment is a YAG-based single crystal phosphor activated with Ce, and (Y 1-ab Lu a Ce b ) 3 + c Al 5 -c O 12 (0 ≦ a ≦ 0.9994, 0.0002 ≦ b ≦ 0.0067, −0.016 ≦ c ≦ 0.315). Here, Ce is substituted at the Y site and functions as an activator (becomes a light emission center). On the other hand, Lu is replaced with a Y site, but does not function as an activator.
なお、上記の蛍光体の組成のうち、一部の原子は結晶構造上の異なる位置を占めることがある。また、上記の組成式における組成比のOの値は12と記述されるが、上記の組成は、不可避的に混入または欠損する酸素の存在により組成比のOの値が僅かに12からずれた組成も含む。また、組成式におけるcの値は、単結晶蛍光体の製造上、不可避的に変化する値であるが、−0.016≦c≦0.315程度の数値範囲内での変化は、単結晶蛍光体の物性にほとんど影響を及ぼさない。 In the phosphor composition, some atoms may occupy different positions on the crystal structure. In addition, although the value of O in the composition ratio in the above composition formula is described as 12, the above composition is slightly deviated from 12 in the composition ratio due to the presence of inevitably mixed or missing oxygen. Also includes composition. The value of c in the composition formula is a value that inevitably changes in the production of the single crystal phosphor, but the change within the numerical range of about −0.016 ≦ c ≦ 0.315 Little effect on the physical properties of the phosphor.
第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体は、例えば、CZ法(Czochralski Method)、EFG法(Edge Defined Film Fed Growth Method)、ブリッジマン法、FZ法(Floating Zone Method)、ベルヌーイ法等の液相成長法によって得ることができる。これらの液相成長法により得られた単結晶蛍光体のインゴットを切断して平板状に加工したり、粉砕して粉末状に加工したりすることにより、後述する発光装置に用いることができる。 The single crystal phosphor according to the first embodiment includes, for example, CZ method (Czochralski Method), EFG method (Edge Defined Film Fed Growth Method), Bridgman method, FZ method (Floating Zone Method), Bernoulli method and the like. It can be obtained by a liquid phase growth method. The single crystal phosphor ingot obtained by these liquid phase growth methods can be cut and processed into a flat plate shape, or pulverized and processed into a powder shape, which can be used in a light emitting device described later.
Ceの濃度を表す上記組成式におけるbの数値の範囲が0.0002≦b≦0.0067であるのは、bの数値が0.0002よりも小さい場合は、Ce濃度が低すぎるために、励起光の吸収が小さくなり、外部量子効率が小さくなりすぎるという問題が生じ、0.0067よりも大きい場合は、単結晶蛍光体のインゴットを育成する際にクラックやボイド等が生じ、結晶品質が低下する可能性が高くなるためである。 The range of the numerical value of b in the above composition formula representing the concentration of Ce is 0.0002 ≦ b ≦ 0.0067 because when the numerical value of b is smaller than 0.0002, the Ce concentration is too low. The problem is that the absorption of excitation light becomes small and the external quantum efficiency becomes too small, and when it is larger than 0.0067, cracks and voids occur when growing an ingot of a single crystal phosphor, and the crystal quality is low. This is because there is a high possibility of a decrease.
〔単結晶蛍光体の製造〕
本実施の形態の単結晶蛍光体の製造方法の一例として、CZ法による製造方法について以下に述べる。
[Production of single crystal phosphor]
As an example of the manufacturing method of the single crystal phosphor of the present embodiment, a manufacturing method by the CZ method will be described below.
まず、出発原料として、高純度(99.99%以上)のY2O3、Lu2O3、CeO2、Al2O3の粉末を用意し、乾式混合を行い、混合粉末を得る。なお、Y、Lu、Ce、及びAlの原料粉末は、上記のものに限られない。また、Luを含まない単結晶蛍光体を製造する場合は、その原料粉末は用いない。 First, as a starting material, high-purity (99.99% or more) Y 2 O 3 , Lu 2 O 3 , CeO 2 , and Al 2 O 3 powders are prepared and dry-mixed to obtain a mixed powder. The raw material powders of Y, Lu, Ce, and Al are not limited to the above. Further, when producing a single crystal phosphor containing no Lu, the raw material powder is not used.
次に、得られた混合粉末をイリジウム製のルツボ内に入れ、ルツボをセラミックス製の筒状容器に収容する。そして、筒状容器の周囲に巻回される高周波コイルにより30kWの高周波エネルギーをルツボに供給して誘導電流を生じさせ、ルツボを加熱する。それにより、混合粉末を溶融させて融液を得る。 Next, the obtained mixed powder is put in an iridium crucible, and the crucible is accommodated in a ceramic cylindrical container. Then, a high-frequency coil wound around the cylindrical container supplies high-frequency energy of 30 kW to the crucible to generate an induced current, thereby heating the crucible. Thereby, the mixed powder is melted to obtain a melt.
次に、YAG単結晶である種結晶を用意して、その先端を融液に接触させた後、10rpmの回転数で回転させながら1mm/h以下の引き上げ速度で引き上げ、1960℃以上の引き上げ温度で<111>方向に単結晶蛍光体インゴットを育成する。この単結晶蛍光体インゴットの育成は、筒状容器内に毎分2Lの流量で窒素を流し込み、大気圧下、窒素雰囲気中で行われる。 Next, a seed crystal that is a YAG single crystal is prepared, and the tip is brought into contact with the melt, and then pulled at a pulling speed of 1 mm / h or less while rotating at a rotation speed of 10 rpm, and a pulling temperature of 1960 ° C. or higher. The single crystal phosphor ingot is grown in the <111> direction. The single crystal phosphor ingot is grown by flowing nitrogen into the cylindrical container at a flow rate of 2 L / min in a nitrogen atmosphere under atmospheric pressure.
こうして、例えば、直径約2.5cm、長さ約5cmの単結晶蛍光体インゴットが得られる。得られた単結晶蛍光体インゴットを所望の大きさに切り出すことにより、例えば、発光装置に用いる平板状の単結晶蛍光体を得ることができる。また、単結晶蛍光体インゴットを粉砕することにより、粒子状の単結晶蛍光体を得ることができる。 Thus, for example, a single crystal phosphor ingot having a diameter of about 2.5 cm and a length of about 5 cm is obtained. By cutting the obtained single crystal phosphor ingot into a desired size, for example, a flat single crystal phosphor used in a light emitting device can be obtained. In addition, by pulverizing the single crystal phosphor ingot, a particulate single crystal phosphor can be obtained.
〔単結晶蛍光体の評価〕
組成の異なる複数の第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体を製造し、組成の分析、CIE色度と内部量子効率の評価を行った。
[Evaluation of single crystal phosphor]
A plurality of single crystal phosphors according to the first embodiment having different compositions were manufactured, and composition analysis, CIE chromaticity and internal quantum efficiency were evaluated.
組成分析は、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により行った。また、Ce濃度が極めて小さい単結晶蛍光体に対しては、ICP質量分析法(ICP−MS)を併用した。 The composition analysis was performed by high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy. Further, ICP mass spectrometry (ICP-MS) was used in combination with a single crystal phosphor having a very low Ce concentration.
CIE色度座標の評価においては、CIE1931等色関数を用いて、励起光のピーク波長が450nmであるときの単結晶蛍光体の発光スペクトルのCIE色度座標を求めた。 In the evaluation of CIE chromaticity coordinates, CIE 1931 color matching functions were used to obtain CIE chromaticity coordinates of the emission spectrum of the single crystal phosphor when the peak wavelength of the excitation light was 450 nm.
内部量子効率の評価は、積分半球ユニットを備えた量子効率測定システムを用いて行った。以下に、単結晶蛍光体の内部量子効率の具体的な測定方法について述べる。 The internal quantum efficiency was evaluated using a quantum efficiency measurement system equipped with an integrating hemisphere unit. A specific method for measuring the internal quantum efficiency of the single crystal phosphor will be described below.
まず、積分半球ユニット内に設置した標準試料としての硫酸バリウム粉末に励起光を照射し、励起光スペクトルを測定する。次に、積分半球ユニット内の硫酸バリウム上に設置した単結晶蛍光体に励起光を照射して、励起反射光スペクトル及び蛍光発光スペクトルを測定する。次に、積分半球ユニット内で拡散反射させた励起光を硫酸バリウム上に設置した単結晶蛍光体に照射し、再励起蛍光発光スペクトルを測定する。 First, an excitation light spectrum is measured by irradiating barium sulfate powder as a standard sample installed in the integrating hemisphere unit with excitation light. Next, excitation light is irradiated to the single crystal phosphor placed on barium sulfate in the integrating hemisphere unit, and the excitation reflected light spectrum and the fluorescence emission spectrum are measured. Next, the excitation light diffusely reflected in the integrating hemisphere unit is irradiated to a single crystal phosphor placed on barium sulfate, and a re-excitation fluorescence emission spectrum is measured.
そして、蛍光発光スペクトルから求められる光量子数と再励起蛍光発光スペクトルから求められる光量子数との差を、励起光スペクトルから求められる光量子数と励起反射光スペクトルから求められる光量子数との差で除すことにより、内部量子効率を求める。 Then, the difference between the photon number obtained from the fluorescence emission spectrum and the photon number obtained from the re-excitation fluorescence emission spectrum is divided by the difference between the photon number obtained from the excitation light spectrum and the photon number obtained from the excitation reflected light spectrum. Thus, the internal quantum efficiency is obtained.
次の表1に、蛍光の波長及びCIE色度についての評価の結果を示す。表1の試料番号1〜33の試料は、本実施の形態の単結晶蛍光体の試料であり、試料番号34〜36の試料は、比較例としての、Ceにより付活されたYAG系多結晶蛍光体粉末の試料である。表1は、本実施の形態に係る単結晶蛍光体の組成式におけるa、b、cの値、励起光のピーク波長が440nm、450nm、460nmであるときの蛍光のピーク波長λp(nm)、及び励起光のピーク波長が440nm、450nm、460nmであるときのCIE色度座標(x,y)を示す。 Table 1 below shows the results of the evaluation of the fluorescence wavelength and CIE chromaticity. Sample Nos. 1 to 33 in Table 1 are single crystal phosphor samples of the present embodiment, and Sample Nos. 34 to 36 are YAG polycrystals activated by Ce as a comparative example. This is a phosphor powder sample. Table 1 shows the values of a, b, and c in the composition formula of the single crystal phosphor according to the present embodiment, the peak wavelength λp (nm) of the fluorescence when the peak wavelengths of the excitation light are 440 nm, 450 nm, and 460 nm, And CIE chromaticity coordinates (x, y) when the peak wavelengths of the excitation light are 440 nm, 450 nm, and 460 nm.
表1に示されるように、評価に用いた単結晶蛍光体の組成式(Y1−a−bLuaCeb)3+cAl5−cO12のa、b、cの数値範囲は、それぞれ0≦a≦0.9994、0.0002≦b≦0.0067、−0.016≦c≦0.315である。 As shown in Table 1, the compositional formula of the single crystal phosphor used for the evaluation (Y 1-ab Lu a Ce b ) 3 + c Al 5 -c O 12 numerical ranges of a, b, c are respectively 0 ≦ a ≦ 0.9994, 0.0002 ≦ b ≦ 0.0067, and −0.016 ≦ c ≦ 0.315.
このうち、Luを含む単結晶蛍光体は、組成式におけるaの数値範囲が0.0222≦a≦0.9994であり、Luを含まない単結晶蛍光体は、組成式におけるaの値がa=0である。 Among these, the single crystal phosphor containing Lu has a numerical value range of a in the composition formula of 0.0222 ≦ a ≦ 0.9994, and the single crystal phosphor not containing Lu has a value of a in the composition formula of a = 0.
Luを含む単結晶蛍光体は、Luを含まない単結晶蛍光体と比較して蛍光色が緑に近いため、赤色蛍光体と組み合わせることにより青色光源を用いて演色性の高い白色光を作り出すことができる。逆に、Luを含まない単結晶蛍光体は、赤色蛍光体と組み合わせることなく青色光源を用いて色温度の高い白色光を作り出すことができる。 The single crystal phosphor containing Lu has a fluorescent color close to green compared to the single crystal phosphor not containing Lu, and therefore, when combined with the red phosphor, a white light having a high color rendering property is created using a blue light source. Can do. Conversely, a single crystal phosphor that does not contain Lu can produce white light with a high color temperature using a blue light source without being combined with a red phosphor.
また、一般に、Luを含む単結晶蛍光体は、Luを含まない単結晶蛍光体と比較して温度特性に優れるという傾向がある。一方、Luは高価なため、単結晶蛍光体にLuを添加することにより、製造コストが増加する。 In general, a single crystal phosphor containing Lu tends to have superior temperature characteristics as compared to a single crystal phosphor containing no Lu. On the other hand, since Lu is expensive, adding Lu to a single crystal phosphor increases the manufacturing cost.
また、表1によれば、評価に用いた単結晶蛍光体の組成式におけるa、bの数値範囲がそれぞれ0≦a≦0.9994、0.0002≦b≦0.0067である場合、励起光のピーク波長が450nmであるときの蛍光のCIE色度座標x、yの数値範囲がそれぞれ0.329≦x≦0.434、0.551≦y≦0.600である。 Further, according to Table 1, when the numerical ranges of a and b in the composition formula of the single crystal phosphor used for evaluation are 0 ≦ a ≦ 0.9994 and 0.0002 ≦ b ≦ 0.0067, respectively, excitation The numerical ranges of the CIE chromaticity coordinates x and y of fluorescence when the peak wavelength of light is 450 nm are 0.329 ≦ x ≦ 0.434 and 0.551 ≦ y ≦ 0.600, respectively.
図1は、評価に用いた第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体の組成分布を表すグラフである。図1の横軸は単結晶蛍光体の組成式におけるa(Lu濃度)を表し、縦軸は組成式におけるb(Ce濃度)を表す。 FIG. 1 is a graph showing the composition distribution of the single crystal phosphor according to the first embodiment used for the evaluation. The horizontal axis of FIG. 1 represents a (Lu concentration) in the composition formula of the single crystal phosphor, and the vertical axis represents b (Ce concentration) in the composition formula.
図2は、評価に用いた第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体のCIE(x,y)色度分布を表すグラフである。図2の横軸は励起光のピーク波長が450nmであるときのCIE色度の座標xを表し、縦軸は座標yを表す。 FIG. 2 is a graph showing the CIE (x, y) chromaticity distribution of the single crystal phosphor according to the first embodiment used for the evaluation. The horizontal axis in FIG. 2 represents the CIE chromaticity coordinate x when the peak wavelength of the excitation light is 450 nm, and the vertical axis represents the coordinate y.
図2中の直線y=−0.4377x+0.7444は、最小二乗法により求めた、ピーク波長が450nmであるときのCIE色度座標の近似直線である。また、この近似直線の上側の点線は、y=−0.4377x+0.7504で表される直線であり、下側の点線は、y=−0.4377x+0.7384で表される直線である。 A straight line y = −0.4377x + 0.7444 in FIG. 2 is an approximate straight line of CIE chromaticity coordinates obtained by the least square method when the peak wavelength is 450 nm. The upper dotted line of this approximate straight line is a straight line represented by y = −0.4 377 x + 0.7504, and the lower dotted line is a straight line represented by y = −0.4377x + 0.7384. .
図2に示されるように、組成式(Y1−a−bLuaCeb)3+cAl5−cO12(0≦a≦0.9994、0.0002≦b≦0.0067、−0.016≦c≦0.315)で表される組成を有する単結晶蛍光体においては、励起光のピーク波長が450nm、温度が25℃であるときの発光スペクトルのCIE色度座標x、yが、−0.4377x+0.7384≦y≦−0.4377x+0.7504の関係を満たす。
As shown in FIG. 2, the composition formula (Y 1−ab Lu a Ce b ) 3 + c Al 5−c O 12 (0 ≦ a ≦ 0.9994, 0.0002 ≦ b ≦ 0.0067, −0 .016 ≦ c ≦ 0.315), the CIE chromaticity coordinates x and y of the emission spectrum when the peak wavelength of excitation light is 450 nm and the temperature is 25 ° C. −0.4377x + 0.7384 ≦ y ≦ −0.4 377 x + 0.7504 is satisfied.
次の表2に、内部量子効率についての評価の結果を示す。表2は、本実施の形態に係る単結晶蛍光体の組成式におけるa、b、cの値、励起光のピーク波長が440、450、460nmであるときの25℃における内部量子効率(ηint)を示す。 Table 2 below shows the results of evaluation for internal quantum efficiency. Table 2 shows the values of a, b, c in the composition formula of the single crystal phosphor according to the present embodiment, and the internal quantum efficiency (η int) at 25 ° C. when the excitation light peak wavelengths are 440, 450, 460 nm. ).
表2によれば、本実施の形態に係る単結晶蛍光体は、高い内部量子効率を有する。例えば、評価された全ての単結晶蛍光体の試料の、温度が25℃、励起光のピーク波長が450nmであるときの内部量子効率は、0.91以上である。 According to Table 2, the single crystal phosphor according to the present embodiment has a high internal quantum efficiency. For example, the internal quantum efficiencies of all evaluated single crystal phosphor samples at a temperature of 25 ° C. and a peak wavelength of excitation light of 450 nm are 0.91 or more.
なお、評価された単結晶蛍光体の試料の形状については、試料番号15、19の試料が直径10mm、厚さ0.3mmの円形の板であり、試料番号33の試料が粉末であり、それ以外の試料が一辺の長さが10mm、厚さ0.3mmの正方形の板である。また、粉末状の試料を除く全ての試料は、両面が鏡面研磨されたものである。 As for the shape of the evaluated single crystal phosphor sample, the sample Nos. 15 and 19 are circular plates having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.3 mm, and the sample No. 33 is a powder. The other sample is a square plate having a side length of 10 mm and a thickness of 0.3 mm. In addition, all samples except the powder sample are mirror-polished on both sides.
蛍光のピーク波長λp(nm)、CIE色度座標(x,y)、及び内部量子効率の測定値は、試料の形状の影響をほとんど受けない。 The fluorescence peak wavelength λp (nm), the CIE chromaticity coordinates (x, y), and the measured values of the internal quantum efficiency are hardly affected by the shape of the sample.
〔多結晶蛍光体との比較〕
Ceにより付活されたYAG系単結晶蛍光体とYAG系多結晶蛍光体粉末とでは、Ceの濃度と発光色の関係が大きく異なる。例えば、特許文献(特開2010−24278号公報)には、組成式(Y1−zCez)3Al5O12で表される組成を有する多結晶蛍光体粉末では0.003≦z≦0.2のCe濃度範囲で一定の色度(0.41,0.56)の光を発することが記載されている。一方、本実施の形態の単結晶蛍光体では、Ce濃度に依存して色度が変化し、例えば、上記特許文献の多結晶蛍光体粉末と同じ色度(0.41,0.56)の光を発するための組成は(Y1−zCez)3Al5O12(z=0.0005)である。
[Comparison with polycrystalline phosphor]
The relationship between Ce concentration and emission color is greatly different between the YAG-based single crystal phosphor activated by Ce and the YAG-based polycrystalline phosphor powder. For example, in the patent document (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-24278), 0.003 ≦ z ≦ for a polycrystalline phosphor powder having a composition represented by the composition formula (Y 1-z Ce z ) 3 Al 5 O 12 It is described that light of constant chromaticity (0.41, 0.56) is emitted in a Ce concentration range of 0.2. On the other hand, in the single crystal phosphor of the present embodiment, the chromaticity changes depending on the Ce concentration. For example, the same chromaticity (0.41, 0.56) as the polycrystalline phosphor powder of the above-mentioned patent document. the composition for emitting light is (Y 1-z Ce z) 3 Al 5 O 12 (z = 0.0005).
また、特許文献(特許第3503139号公報)には、組成式(Y1−a−bLuaCeb)3Al5O12で表される組成を有する多結晶蛍光体粉末が、a=0.99、b=0.01のときには発光色度が(0.339,0.579)となり、a=0.495、b=0.01のときには発光色度が(0.377,0.570)となることが記載されている。この多結晶蛍光体粉末に含まれるCeの濃度も、本実施の形態の単結晶蛍光体に含まれるCeの濃度と比較して桁違いに高い。 In addition, in the patent document (Japanese Patent No. 3503139), a polycrystalline phosphor powder having a composition represented by a composition formula (Y 1-ab Lu a Ce b ) 3 Al 5 O 12 has a = 0. .99, b = 0.01, the emission chromaticity is (0.339, 0.579), and when a = 0.495, b = 0.01, the emission chromaticity is (0.377, 0.570). ). The concentration of Ce contained in the polycrystalline phosphor powder is also orders of magnitude higher than the concentration of Ce contained in the single crystal phosphor of the present embodiment.
このように、単結晶蛍光体においては、所望の色の光を発するために添加されるCeの濃度が、多結晶蛍光体と比較して極めて少なく、高価なCeの使用量を低減することができる。 Thus, in the single crystal phosphor, the concentration of Ce added to emit light of a desired color is extremely small compared to the polycrystalline phosphor, and the amount of expensive Ce used can be reduced. it can.
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態は、第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体を有する発光装置についての形態である。
[Second Embodiment]
The second embodiment is an embodiment of a light emitting device having a single crystal phosphor according to the first embodiment.
〔発光装置の構成〕
図3(a)は、第2の実施の形態に係る発光装置10の垂直断面図である。図3(b)は、発光装置10に含まれる発光素子100及びその周辺部の拡大図である。
[Configuration of light emitting device]
FIG. 3A is a vertical sectional view of the light emitting device 10 according to the second embodiment. FIG. 3B is an enlarged view of the
発光装置10は、表面に配線12a、12bを有する基板11と、基板11上に搭載される発光素子100と、発光素子100上に設けられた単結晶蛍光体13と、発光素子100を囲む環状の側壁14と、発光素子100及び単結晶蛍光体13を封止する封止材15と、を有する。
The light emitting device 10 includes a
基板11は、例えば、Al2O3等のセラミックスからなる。基板11の表面には、配線12a、12bがパターン形成されている。配線12a、12bは、例えば、タングステン等の金属からなる。
発光素子100は、フリップチップ型のLEDチップであり、青色系の光を発する。発光素子100の発光ピーク波長は、発光素子100の内部量子効率の観点から、430〜480nmの範囲にあることが好ましく、さらに、単結晶蛍光体13の内部量子効率の観点から、440〜470nmの範囲にあることがより好ましい。
The
この発光素子100においては、サファイア等からなる素子基板101の第1の主面101a上に、n型不純物が添加されたGaN等からなるn型半導体層102、発光層103、及びp型不純物が添加されたGaN等からなるp型半導体層104がこの順に積層されている。n型半導体層102の露出部分にはn側電極105aが、p型半導体層104の表面にはp側電極105bが、それぞれ形成されている。
In the
発光層103は、n型半導体層102及びp型半導体層104からキャリアが注入されることにより、青色系の光を発する。発光層103から発せられた光は、n型半導体層102及び素子基板101を透過して、素子基板101の第2の主面101bから出射される。すなわち、素子基板101の第2の主面101bは発光素子100の光出射面である。
The light-emitting layer 103 emits blue light when carriers are injected from the n-type semiconductor layer 102 and the p-type semiconductor layer 104. Light emitted from the light emitting layer 103 passes through the n-type semiconductor layer 102 and the element substrate 101 and is emitted from the second
素子基板101の第2の主面101b上には、第2の主面101bの全体を覆うように、単結晶蛍光体13が配置されている。
On the second
単結晶蛍光体13は、第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体からなる平板状の単結晶蛍光体である。単結晶蛍光体13は1つの単結晶からなるため、粒界を含まない。単結晶蛍光体13は、第2の主面101bと同等もしくはそれ以上の面積を有する。単結晶蛍光体13は、発光素子100の発する光を吸収して黄色系の蛍光を発する。
The
また、単結晶蛍光体13は素子基板101の第2の主面101b上に他の部材を介することなく直接設置されており、単結晶蛍光体13の素子基板101側の面である第1の面13aが素子基板101の第2の主面101bに接触している。単結晶蛍光体13と素子基板101とは、例えば、分子間力によって接合されている。
The
発光素子100のn側電極105aとp側電極105bは、それぞれ導電性のバンプ106を介して配線12a、12bに電気的に接続されている。
The n-side electrode 105a and the p-side electrode 105b of the
側壁14は、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂からなり、二酸化チタン等の光反射粒子を含んでもよい。
The
封止材15は、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等の透光性を有する樹脂からなる。封止材15は、発光素子100の発する光を吸収して赤色系の蛍光を発する赤色蛍光体の粒子を含んでもよい。赤色蛍光体の発光ピーク波長は、明るさ及び演色性の観点から、600〜660nmの範囲にあることが好ましく、635〜655nmの範囲にあることがより好ましい。波長が小さすぎると、単結晶蛍光体13の発光波長と近くなるため、演色性が低下する。一方、波長が大きすぎると、視感度の低下の影響が大きくなる。
The sealing
〔発光装置の動作〕
発光素子100に通電すると、配線12a、n側電極105a、及びn型半導体層102を介して電子が発光層103に注入され、また、配線12b、p側電極105b、及びp型半導体層104を介して正孔が発光層103に注入されて、発光層103が発光する。
[Operation of light-emitting device]
When the
発光層103から発せられた青色系の光は、n型半導体層102及び素子基板101を透過して素子基板101の第2の主面101bから出射され、単結晶蛍光体13の第1の面13aに入射する。
Blue light emitted from the light emitting layer 103 passes through the n-type semiconductor layer 102 and the element substrate 101 and is emitted from the second
単結晶蛍光体13は、発光素子100から発せられた青色系の光の一部を吸収し、黄色系の蛍光を発する。
The
発光素子100から発せられて単結晶蛍光体13へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体13に吸収されて波長変換され、黄色系の光として単結晶蛍光体13の第2の面13bから出射される。また、発光素子100から発せられて単結晶蛍光体13へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体13に吸収されずに第2の面13bから出射される。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置10は、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。
A part of the blue light emitted from the
また、封止材15が赤色蛍光体を含む場合は、赤色蛍光体が発光素子100から発せられた青色系の光の一部を吸収し、赤色系の蛍光を発する。この場合、発光装置10は、青色光、黄色光、及び赤色光を混合した白色光を放射する。赤色光を混ぜることにより、白色光の演色性を高めることができる。
When the sealing
図4は、単結晶蛍光体13の発する光(蛍光)のCIE色度と、発光素子100の発する光と単結晶蛍光体13の発する光を混合した光のCIE色度を示す色度図である。図4中の並んだ8つの四角形の枠は、色度規格(ANSI C78.377)で規定された色温度2700〜6500Kの色度範囲である。
FIG. 4 is a chromaticity diagram showing the CIE chromaticity of light (fluorescence) emitted from the
図4中の曲線L1は、単結晶蛍光体13のCe濃度と発光色度の関係を表す。曲線L1上のマーク“◇”は、左側から順に、単結晶蛍光体13の組成式におけるb(Ce濃度)の数値が0.0002、0.0005、0.0010、0.0014であるときの、単結晶蛍光体13の発光色度の実測値である。
A curve L1 in FIG. 4 represents the relationship between the Ce concentration of the
図4中の曲線L2は、単結晶蛍光体13のCe濃度と、発光素子100と単結晶蛍光体13の組み合わせにより発せられる混合光の色度の関係を表す。曲線L2上のマーク“●”は、下側から順に、単結晶蛍光体13の組成式におけるbの数値が0.0002、0.0005、0.0010、0.0014であるときの、発光素子100と単結晶蛍光体13の組み合わせにより発せられる混合光の色度の実測値である。
A curve L2 in FIG. 4 represents the relationship between the Ce concentration of the
これらの実測値は、単結晶蛍光体13の組成(Y1−a−bLuaCeb)3+cAl5−cO12において、aを0に固定し、bを変化させて、単結晶蛍光体13の蛍光スペクトル及び発光素子100の発光と単結晶蛍光体13の蛍光の合成スペクトルを測定することにより得られた。
These measured values are obtained when the composition of the single crystal phosphor 13 (Y 1-a-b Lu a Ce b ) 3 + c Al 5 -c O 12 is set to 0 and b is changed to change the single crystal fluorescence. It was obtained by measuring the fluorescence spectrum of the
なお、この測定に用いた発光素子100の発光波長は450nmである。また、単結晶蛍光体13は厚さ0.3mmの平板状の単結晶蛍光体である。
Note that the emission wavelength of the light-emitting
曲線L1、L2が示すように、Ceは単結晶蛍光体13の付活剤として機能するため、単結晶蛍光体13中のCe濃度が高くなる(bが大きくなる)ほど、発光素子100と単結晶蛍光体13の組み合わせにより発せられる混合光の色度が単結晶蛍光体13の蛍光の色度に近づく。なお、b=0であるときは単結晶蛍光体13が蛍光を発しないため、発光素子100単体の発光色度と等しくなる。
As indicated by the curves L1 and L2, Ce functions as an activator of the
ここで、平板状の単結晶蛍光体13の厚さの下限値は、0.15mmである。機械的強度の観点から、単結晶蛍光体13の厚さは0.15mm以上に設定される。
Here, the lower limit value of the thickness of the flat
なお、Luは付活剤としては機能しないため、単結晶蛍光体13の組成式におけるaの値を変化させても曲線L2方向の色度の変化はほぼ生じない。また、同様に、発光素子100の発光波長を変化させても曲線L2方向の色度の変化はほぼ生じない。
Since Lu does not function as an activator, even if the value of a in the composition formula of the
図5は、発光素子100、単結晶蛍光体13、及び赤色蛍光体の組み合わせにより発せられる混合光のCIE色度を示す色度図である。
FIG. 5 is a chromaticity diagram showing the CIE chromaticity of the mixed light emitted by the combination of the
図5中の曲線L2は、図4中の曲線L2と等しい。点Rは、赤色蛍光体の蛍光の色度(0.654,0.345)を表す。また、並んだ8つの四角形の枠は、色度規格(ANSI C78.377)で規定された色温度2700〜6500Kの色度範囲である。 A curve L2 in FIG. 5 is equal to the curve L2 in FIG. Point R represents the chromaticity (0.654, 0.345) of the fluorescence of the red phosphor. The eight square frames arranged are in the chromaticity range of the color temperature of 2700 to 6500K defined by the chromaticity standard (ANSI C78.377).
直線L3は、点Rと色温度2700Kの枠の下端を通る直線であり、直線L4は、点Rと色温度6500Kの枠の上端を通る直線である。そして、点Y1は、曲線L2と直線L3との交点であり、点Y2は、曲線L2と直線L4との交点である。
The straight line L3 is a straight line passing through the point R and the lower end of the frame of the
図5において、まず、発光素子100と単結晶蛍光体13を組み合わせたときの発光の色度座標が直線L2上の点Y1と点Y2の間に位置するように、単結晶蛍光体のCe濃度や厚さを調整する。次に、赤色蛍光体の量(封止材15中に分散させる場合は、封止材15中の濃度)を調整することで、色温度2700〜6500Kの白色光をつくることができる。
In FIG. 5, first, the Ce concentration of the single crystal phosphor is such that the chromaticity coordinates of light emission when the
この時、単結晶蛍光体13と赤色蛍光体とで、それぞれの蛍光の吸収も生じるため、赤色蛍光体の調整量に対して、発光素子100と単結晶蛍光体13との合成色度は、色度Rとの間で直線的な変化とはならないものの、概ね上記の方法で目的の色温度の白色光をつくることができる。
At this time, since the
なお、Luは付活剤としては機能しないため、単結晶蛍光体13の組成式におけるaの値を変化させても曲線L2方向の色度の変化はほぼ生じない。そのため、単結晶蛍光体13がLuを含む場合は、Lu濃度に応じて、発光素子100及び単結晶蛍光体13と組み合わせて用いる赤色蛍光体の量を調節することにより、色温度2700〜6500Kの白色光をつくることができる。
Since Lu does not function as an activator, even if the value of a in the composition formula of the
また、同様に、発光素子100の発光波長又は赤色蛍光体の発光波長を変化させても曲線L2方向の色度の変化はほぼ生じず、少なくとも発光素子100の発光ピーク波長が430〜480nmの範囲にあり、赤色蛍光体の発光ピーク波長が600〜660nmの範囲にある場合には、赤色蛍光体の量を調節することにより、同様の方法により、色温度2700〜6500Kの白色光をつくることができる。
Similarly, even if the emission wavelength of the
次に、本実施の形態に係る発光装置10の発する光が演色性に優れることをシミュレーションにより示す。ここで、一例として、発光装置10が色温度3000Kの光を発する場合の演色性について述べる。 Next, it is shown by simulation that the light emitted from the light emitting device 10 according to the present embodiment is excellent in color rendering. Here, as an example, the color rendering properties when the light emitting device 10 emits light having a color temperature of 3000 K will be described.
図6は、シミュレーションに用いた発光素子100、単結晶蛍光体13、赤色蛍光体の発光スペクトルを示す。これらの発光スペクトルを基本スペクトルと呼ぶ。
FIG. 6 shows emission spectra of the
発光素子100、単結晶蛍光体13、赤色蛍光体の基本スペクトルのピーク波長は、およそ450nm(青色)、535nm(黄色)、640nm(赤色)である。また、単結晶蛍光体13の基本スペクトルは、組成が(Y1−a−bLuaCeb)3+cAl5−cO12(a=0、b=0、a=0)である単結晶蛍光体13の発光スペクトルである。
The peak wavelengths of the basic spectra of the
まず、発光装置10の発光スペクトルが発光素子100、単結晶蛍光体13、赤色蛍光体の発光スペクトルの合成スペクトルで近似できるとして、最小二乗法により、発光素子100、単結晶蛍光体13、赤色蛍光体の基本スペクトルを色温度3000Kに対応する色度を有するスペクトルにフィッティングし、各基本スペクトルの線形結合係数を決定した。
First, assuming that the emission spectrum of the light emitting device 10 can be approximated by the combined spectrum of the emission spectra of the
そして、フィッティングにより得られた合成スペクトルから、平均演色指数Raを計算した。これにより、発光スペクトルが基本スペクトルである発光素子100、単結晶蛍光体13、赤色蛍光体を用いて色温度3000Kの光を発する発光装置10を形成した場合の平均演色指数Raが求まる。
Then, the average color rendering index Ra was calculated from the synthetic spectrum obtained by the fitting. As a result, the average color rendering index Ra when the light emitting device 10 that emits light having a color temperature of 3000 K is formed using the
続いて、以上のシミュレーションを発光素子100及び単結晶蛍光体13の基本スペクトルの波長をシフトさせながら(赤色蛍光体の基本スペクトルは固定)繰り返し、発光素子100及び単結晶蛍光体13の波長を変化させたときの平均演色指数Raを求めた。ここで、発光素子100の波長は、基本スペクトルの波長から−20〜+30nmの範囲で5nm刻みに変化させた。また、単結晶蛍光体13の波長は、基本スペクトルの波長から−45〜+45nmの範囲で5nm刻みに変化させた。その結果を以下の表3に示す。
Subsequently, the above simulation is repeated while shifting the wavelength of the basic spectrum of the
表3は、発光素子100及び単結晶蛍光体13の波長を適宜調整することにより、90以上、さらには95以上の高い平均演色指数Raが得られることを示している。
Table 3 shows that a high average color rendering index Ra of 90 or more, further 95 or more can be obtained by appropriately adjusting the wavelengths of the
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態は、発光素子がフェイスアップ型のLEDチップである点において、第2の実施の形態と異なる。なお、第1の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
[Third Embodiment]
The third embodiment is different from the second embodiment in that the light emitting element is a face-up type LED chip. Note that the description of the same points as in the first embodiment will be omitted or simplified.
〔発光装置の構成〕
図7(a)は、第3の実施の形態に係る発光装置20の垂直断面図である。図7(b)は、発光装置20に含まれる発光素子200及びその周辺部の拡大図である。図7(c)は、発光素子200の上面図である。
[Configuration of light emitting device]
FIG. 7A is a vertical sectional view of the light emitting device 20 according to the third embodiment. FIG. 7B is an enlarged view of the
発光装置20は、表面に配線12a、12bを有する基板11と、基板11上に搭載される発光素子発光素子200と、発光素子200上に設けられた単結晶蛍光体21と、発光素子200を囲む環状の側壁14と、発光素子200及び単結晶蛍光体21を封止する封止材15と、を有する。
The light emitting device 20 includes a
発光素子100は、フェイスアップ型のLEDチップであり、380〜490nmの波長に光量のピークを有する青色系の光を発光する。この発光素子200においては、サファイア等からなる素子基板201上に、n型不純物が添加されたGaN等からなるn型半導体層202、発光層203、及びp型不純物が添加されたGaN等からなるp型半導体層204、ITO(Indium Tin Oxide)等からなる透明電極207がこの順に積層されている。n型半導体層102の露出部分にはn側電極205aが、透明電極207の上面207b上にはp側電極205bが、それぞれ形成されている。
The light-emitting
発光層203は、n型半導体層202及びp型半導体層204からキャリアが注入されることにより、青色系の光を発する。発光層203から発せられた光は、p型半導体層204及び透明電極207を透過して、透明電極207の上面207bから出射される。すなわち、透明電極207の上面207bは発光素子200の光出射面である。
The light-emitting layer 203 emits blue light when carriers are injected from the n-type semiconductor layer 202 and the p-type semiconductor layer 204. The light emitted from the light emitting layer 203 passes through the p-type semiconductor layer 204 and the transparent electrode 207 and is emitted from the
透明電極207の上面207b上に、n側電極205a及びp側電極205bの設置位置に対応する部分に切り欠きを有する略四角形状の単結晶蛍光体21が配置されている。
On the
単結晶蛍光体21は、第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体からなる平板状の単結晶蛍光体である。単結晶蛍光体21は1つの単結晶からなるため、粒界を含まない。
The
また、単結晶蛍光体21は透明電極207の上面207b上に他の部材を介することなく直接設置されており、単結晶蛍光体21の透明電極207側の面である第1の面21aが透明電極207の上面207bに接触している。
The
発光素子200のn側電極205aとp側電極205bは、ボンディングワイヤ206を介して配線12aと配線12bにそれぞれ接続されている。
The n-
〔発光装置の動作〕
発光素子200に通電すると、配線12a、n側電極205a、及びn型半導体層202を介して電子が発光層203に注入され、また配線12b、p側電極205b、透明電極207、及びp型半導体層204を介して正孔が発光層203に注入されて、発光層203が発光する。
[Operation of light-emitting device]
When the
発光層203から発せられた青色系の光は、p型半導体層204及び透明電極207を透過して透明電極207の上面207bから出射され、蛍光体21の第1の面21aに入射する。
Blue light emitted from the light emitting layer 203 passes through the p-type semiconductor layer 204 and the transparent electrode 207, is emitted from the
単結晶蛍光体21は、発光素子200から発せられた青色系の光の一部を吸収し、黄色系の蛍光を発する。
The
発光素子200から発せられて単結晶蛍光体21へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体21に吸収されて波長変換され、黄色系の光として単結晶蛍光体21の第2の面21bから出射される。また、発光素子200から発せられて単結晶蛍光体21へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体21に吸収されずに第2の面21bから出射される。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置20は、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。
A part of the blue light emitted from the
また、封止材15が赤色蛍光体を含む場合は、赤色蛍光体が発光素子200から発せられた青色系の光の一部を吸収し、赤色系の蛍光を発する。この場合、発光装置20は、青色光、黄色光、及び赤色光を混合した白色光を放射する。赤色光を混ぜることにより、白色光の演色性を高めることができる。
Further, when the sealing
[第4の実施の形態]
第4の実施の形態は、単結晶蛍光体の設置位置において、第2の実施の形態と異なる。なお、第2の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
[Fourth Embodiment]
The fourth embodiment differs from the second embodiment in the installation position of the single crystal phosphor. Note that the description of the same points as in the second embodiment will be omitted or simplified.
図8は、第4の実施の形態に係る発光装置30の垂直断面図である。発光装置30は、表面に配線12a、12bを有する基板11と、基板11上に搭載される発光素子発光素子100と、発光素子100の上方に設けられた単結晶蛍光体31と、発光素子100を囲む環状の側壁14と、発光素子100及び単結晶蛍光体21を封止する封止材15と、を有する。
FIG. 8 is a vertical sectional view of the light emitting device 30 according to the fourth embodiment. The light emitting device 30 includes a
単結晶蛍光体31は、第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体からなる平板状の単結晶蛍光体である。単結晶蛍光体31は1つの単結晶からなるため、粒界を含まない。
The
単結晶蛍光体31は、側壁14の上面14b上に、環状の側壁14の開口部を塞ぐように設置されている。発光素子100の素子基板101の第2の主面101bから出射された光は、単結晶蛍光体31の第1の面31aに入射する。
The
単結晶蛍光体31は、発光素子100から発せられた青色系の光の一部を吸収し、黄色系の蛍光を発する。
The
発光素子100から発せられて単結晶蛍光体31へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体31に吸収されて波長変換され、黄色系の光として単結晶蛍光体31の第2の面31bから出射される。また、発光素子100から発せられて単結晶蛍光体31へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体31に吸収されずに第2の面31bから出射される。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置30は、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。
A part of the blue light emitted from the
また、封止材15が赤色蛍光体を含む場合は、赤色蛍光体が発光素子100から発せられた青色系の光の一部を吸収し、赤色系の蛍光を発する。この場合、発光装置30は、青色光、黄色光、及び赤色光を混合した白色光を放射する。赤色光を混ぜることにより、白色光の演色性を高めることができる。なお、発光装置30が赤色蛍光体を含まない場合は、発光装置30は封止材15を有さなくてもよい。
When the sealing
[第5の実施の形態]
次に、本発明の第5の実施の形態について、図9を参照して説明する。図9は、第5の実施の形態に係る発光装置40の垂直断面図である。図9に示すように、本実施の形態では、蛍光体の状態及びその配置が第2の実施の形態とは異なっている。以下、第2の実施の形態と同一の機能及び構成を有する発光装置40の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a vertical sectional view of the light emitting device 40 according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the state of the phosphor and the arrangement thereof are different from those in the second embodiment. Hereinafter, constituent elements of the light-emitting device 40 having the same functions and configurations as those of the second embodiment are denoted by common reference numerals, and description thereof is omitted.
図9に示すように、発光装置40は、LED等の発光素子である発光素子100と、発光素子100を支持する基板11と、白色の樹脂からなる側壁14と、発光素子100を封止する封止材15とを有する。
As shown in FIG. 9, the light emitting device 40 seals the
封止材15中には、粒状の単結晶蛍光体41が分散している。蛍光体41は、第1の実施の形態に係る単結晶蛍光体からなり、例えば、第1の実施の形態において製造された単結晶蛍光体インゴットを粉砕することにより得られる。
In the sealing
封止材15中に分散した単結晶蛍光体41は、発光素子100から発せられた青色系の光の一部を吸収し、例えば、514〜546nmの波長に発光ピークを有する黄色系の蛍光を発する。単結晶蛍光体41に吸収されなかった青色系の光と、単結晶蛍光体41から発せられた黄色系の蛍光が混合し、白色の光が発光装置40から発せられる。
The
なお、本実施の形態の単結晶蛍光体41は、他の実施の形態に適用されてもよい。すなわち、本実施の形態の単結晶蛍光体41を、第3の実施の形態の単結晶蛍光体21の代わりに用いてもよい。
The
[第6の実施の形態]
次に、本発明の第9の実施の形態について、図10を参照して説明する。図10は、第6の実施の形態に係る発光装置50の垂直断面図である。図10に示すように、本実施の形態では、粒子状の単結晶蛍光体を含む封止材の形状が第5の実施の形態とは異なっている。以下、第5の実施の形態と同一の機能及び構成を有する発光装置50の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Sixth Embodiment]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a vertical sectional view of a light emitting device 50 according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the shape of the sealing material including the particulate single crystal phosphor is different from that of the fifth embodiment. Hereinafter, constituent elements of the light emitting device 50 having the same functions and configurations as those of the fifth embodiment are denoted by common reference numerals, and description thereof is omitted.
図11に示すように、発光装置50は、LED等の発光素子である発光素子100と、発光素子100を支持する基板11と、発光素子100の表面及び基板11の上面を覆うように設けられた封止材52とを有する。
As shown in FIG. 11, the light emitting device 50 is provided so as to cover the
封止材52中には、粒子状の単結晶蛍光体51が分散している。単結晶蛍光体51は、第1の実施の形態の単結晶蛍光体からなり、例えば、第1の実施の形態において製造された単結晶蛍光体インゴットを粉砕することにより得られる。 A particulate single crystal phosphor 51 is dispersed in the sealing material 52. The single crystal phosphor 51 is made of the single crystal phosphor of the first embodiment, and is obtained, for example, by pulverizing the single crystal phosphor ingot manufactured in the first embodiment.
封止材52は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂、またはガラス等の透明無機材料である。なお、本実施の形態の封止材52は、塗布法等を用いる製造工程上、発光素子100の表面上だけでなく基板11上にも形成される場合があるが、基板11上には形成されなくてもよい。
The sealing material 52 is, for example, a transparent resin such as a silicone resin or an epoxy resin, or a transparent inorganic material such as glass. Note that the sealing material 52 of this embodiment may be formed not only on the surface of the light-emitting
封止材52中に分散した単結晶蛍光体51は、発光素子100から発せられた青色系の光の一部を吸収し、例えば、514〜546nmの波長に発光ピークを有する黄色系の蛍光を発する。単結晶蛍光体51に吸収されなかった青色系の光と、単結晶蛍光体51から発せられた黄色系の蛍光が混合し、白色の光が発光装置50から発せられる。
The single crystal phosphor 51 dispersed in the sealing material 52 absorbs a part of blue light emitted from the
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. In addition, the constituent elements of the above-described embodiment can be arbitrarily combined without departing from the spirit of the invention.
また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 The embodiments described above do not limit the invention according to the claims. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.
また、上記実施の形態は、エネルギー効率が高く、省エネルギーを実現することのできるLED発光装置等の発光装置、又はその発光装置に用いられる単結晶蛍光体であるため、省エネルギー効果を有する。 In addition, since the above embodiment is a light emitting device such as an LED light emitting device that has high energy efficiency and can realize energy saving, or a single crystal phosphor used in the light emitting device, it has an energy saving effect.
10、20、30、40、50…発光装置、 13、21、31、41、51…単結晶蛍光体、 100、200…発光素子 10, 20, 30, 40, 50 ... light emitting device, 13, 21, 31, 41, 51 ... single crystal phosphor, 100, 200 ... light emitting element
Claims (1)
前記発光素子と所定の空間を介して配置された1つの単結晶からなる平板状の蛍光体と、
を備え、
前記蛍光体は、組成式(Y1−a−bLuaCeb)3+cAl5−cO12(0≦a≦0.9994、0.0002≦b≦0.0067、−0.016≦c≦0.315)で表される組成を有し、かつ励起光のピーク波長が450nm、温度が25℃であるときの発光スペクトルのCIE色度座標x、yが、−0.4377x+0.7384≦y≦−0.4377x+0.7504の関係を満たす蛍光体であって、前記青色系の光の一部を吸収して黄色系の光を出射し、前記青色系の光の残りと前記黄色系の光の混色によって白色光を出射する、発光装置。 A light-emitting element that emits blue light mounted on a substrate having wiring;
A flat phosphor composed of one single crystal disposed with a predetermined space with the light emitting element;
With
The phosphor has a composition formula (Y 1-ab Lu a Ce b ) 3 + c Al 5-c O 12 (0 ≦ a ≦ 0.9994, 0.0002 ≦ b ≦ 0.0067, −0.016 ≦ c ≦ 0.315), the CIE chromaticity coordinates x and y of the emission spectrum when the peak wavelength of the excitation light is 450 nm and the temperature is 25 ° C. are −0.4377x + 0.7384. ≦ y ≦ −0.4 377 x + 0.7504, a phosphor that absorbs part of the blue light and emits yellow light, and the remaining blue light and the phosphor A light-emitting device that emits white light by mixing yellow light.
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