ケイ酸塩蛍光体、その製造方法及びケイ酸塩蛍光体を用いた発光デバイス
本発明は、紫外線から緑色領域に及ぶ放射光源によって励起することができるケイ酸塩含有発光材料及びその製造方法、特に白色及び多色系発光デバイスに関する。この発光材料は青色系から赤色系の光を放出することができる。その蛍光体の一般式はaMO・bM’O・SiO2・cR:xEu・yLn・zLv・δLmである。式中、MはSr、Ca、Ba及びZnから選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、M’はMg、Cd及びBeから選択される1種又は2種以上の元素の組み合わせであり、RはB2O3及びP2O5から選択される1種又は2種の成分を示し、LnはNd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbから選択される1種又は2種以上の元素の組み合わせであり、LvはCl、F、Br、I及びSから選択される1種又は2種以上の元素の組み合わせであり、LmはLi、Na及びKから選択される1種又は2種以上の元素の組み合わせである。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
[技術分野]
本発明は蛍光体に関し、特に、半導体発光素子(LED)を用いた白色及び多色系発光デバイスに使用する蛍光体に関し、この蛍光体は、紫外線から緑色光領域である240〜510nmの発光スペクトルを有する放射光源としての発光素子によって励起することができ、放射光源の放出光の少なくとも一部を吸収することができ、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク値を有する420〜700nmの発光スペクトルを放つことができる。本発明は、光学電子及び照明の技術分野に属する。
【0002】
[背景技術]
第3世代の半導体材料である窒化ガリウムの飛躍的進歩(breakthrough)並びに青色、緑色及び白色発光ダイオードの誕生により、「未来を照らす技術」と称賛されるLED(発光ダイオード)が徐々に我々の日常生活に入り込み、また我々をより明るい未来へと導くであろう。この第3世代の半導体材料窒化ガリウムを半導体照明源として用いると、消費電力は同じ輝度の下で白熱灯の1/10にすぎないが、耐用年数を80,000時間以上とすることができる。半導体ランプは、通常の状況下では50年以上使用することができる。新規の照明技術として、LEDは、その利点である様々な用途、環境への優しさ及び調整の利便性により、照明分野に革命を起こすことになろう。白色光LEDの出現は、マーキング機能から照明機能への実質的なステップ、LEDの進歩であるといえる。白色光LEDは太陽光に最も近く、照射された物体の真の色をより的確に反映することができる。技術的な観点から見ると、白色光LEDは、間違いなく最上の(most top−edge)LED技術である。白色光LEDの用途市場は非常に広くなるであろう。したがって、白色光系及び多色系照明デバイスを実現するために、LEDを含めた発光素子によって放出される紫外光から緑色光の光を効果的に可視光に変換することができる高効率蛍光体が求められている。
【0003】
現在のところ、先行技術分野においては、主に紫外線チップ又は青色光チップを用いることで蛍光体を励起する方法によって、白色光LEDが実現される。しかしながら、この方法は、蛍光体の制限によって常に制限される。
【0004】
例えば、米国特許第5,998,925号、米国特許第6,998,771号及びZL00801494.9はすべて、青色光チップを使用して、セリウムで活性化される希土類ガーネット蛍光体(例えば、Y3A15012:Ce、(Y,Gd)3(Al,Ga)5012:Ce、略してYAG、又はTb−ガーネット、略してTAG)を励起する。ここで、これらの蛍光体は青色光チップによって励起されて黄色光を放出し、この黄色光を青色光チップからの青色光の一部と混合して白色光とする。このプロセスにおいては、使用する蛍光体が、白色光LEDの用途及び性能に関して大きく制限される。第1に、この蛍光体の励起は420〜490nmの範囲内で、最も有効な励起は450〜470nmの範囲内であるが、この蛍光体は、紫外光領域及び可視光の短波長側領域並びに緑色光領域内では励起されない。第2に、この希土類ガーネット構造の蛍光体の発光スペクトルは、せいぜい約540nmにしか到達せず、赤色成分を欠き、それにより白色光LEDの色調指数がより低くなる。
【0005】
例えば、米国特許第6,649,946号、米国特許出願公開第2004/0135504号、CN1522291A、CN1705732A、CN1596292A、CN1596478A及び米国特許第6,680,569A号は、紫外青色光領域において効果的に励起することができる希土類で活性化される窒化物又は酸窒化物蛍光体に関する。このプロセスの蛍光体の有効励起波長域はいくらか増大し、発光域は緑色光から赤色光とすることもできるが、この蛍光体の発光輝度は低く、さらに、それら蛍光体の製造コストが高い。したがって、これらの蛍光体は、実用的なLED蛍光粉末としては大きく制限される。
【0006】
例えば、米国特許第6,351,069号は、赤色の硫化物蛍光体に関する。この蛍光体を、演色指数を補償し色温度を下げるために、補色成分として白色光LEDに添加することができる。しかしながら、硫化物蛍光体は発光輝度が低く、それら硫化物蛍光体は演色指数を向上させるがLEDのルーメン効率も下げる。さらに、それら硫化物蛍光体は化学安定性及び耐老化性に乏しく、またチップを腐食し、それによりLEDの耐用年数が短くなる。
【0007】
例えば、米国特許出願公開第2006/0027781号、米国特許出願公開第2006/0028122号及び米国特許出願公開第2006/0027785号は、ケイ酸塩蛍光体に関するが、これらの材料は、バリウム含有メタケイ酸塩の構造に限定される。さらには、それらメタケイ酸塩の励起スペクトルは280〜490nmの範囲内に、発光スペクトルは460〜590nmの範囲内にあり、緑色から黄色の範囲でのみ発光を生じ、やはり赤色光を欠いている。さらに、これらの蛍光体は発光強度に乏しく、YAG蛍光体に適合させることができない。
【0008】
例えば、CN1585141Aは、緑色のハロケイ酸塩蛍光体並びに赤色の二ケイ酸塩及びメタケイ酸塩蛍光体に関する。この特許に記載されている緑色の蛍光体は、励起スペクトルに関しては幅広いが、発光色が単一で、さらに、前記赤色の蛍光体は発光強度に乏しく、先行技術における蛍光粉末に適合させることができず、したがって実用化において大きく制限される。
【0009】
[発明の概要]
本発明の一目的は、広い励起範囲(240〜510nm)、広い発光範囲(430〜630nm)、高い光学変換効率、及び優れた耐老化性を有するケイ酸塩蛍光体を提供することであり、本発明の別の目的は、このケイ酸塩蛍光体を調製するための方法を提供することであり、本発明のさらに別の目的は、本発明において説明するケイ酸塩蛍光体を備える、特に白色光LEDに関する発光デバイスを提供することである。
【0010】
本発明のケイ酸塩蛍光体の必須化学組成は、式(1)で表され、
aMO・bM’O・SiO2・cR:xEu・yLn・zLv・δLm (1)
式中、
Mは、Sr、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
M’は、Mg、Cd及びBeからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
RはB2O3及びP2O5のうちの1種又は2種であり、
Lnは、Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lvは、Cl、F、Br、I及びSからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lmは、Li、Na及びKからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
a、b、c、x、y、z及びδはモル係数であり、0.5≦a≦5.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、1<(a+b)≦6において、(a+b)=2である場合、M’≠Mgであり、
この材料は、紫外線から緑色光領域である240〜510nmの発光スペクトルを有する放射光源としての発光素子によって励起することができ、放射光源の放出光の少なくとも一部を吸収することができ、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク値を有する420〜700nmの発光スペクトルを放出することができ、発光色が青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、黄赤色、赤色及び白色である。
【0011】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、青色の発光を得るために、1<(a+b)<2且つa>bである場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M’≠Caであり、2<(a+b)≦4且つa≦bである場合、1.0≦a≦2.0、1.0≦b≦2.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、発光メインピークの波長が440〜475nmの範囲内で組成によって変化する。
【0012】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、青緑色の発光を得るために、1<(a+b)<2且つa>bである場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が0.2〜0.5であり、2<(a+b)≦4である場合、1.0≦a≦3.0、0.5≦b≦1.5、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M≠Baであり、発光メインピークの波長が470〜490nmの範囲内で組成によって変化する。
【0013】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、緑色の発光を得るために、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0.2≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が0.6〜1.5であり、2<(a+b)≦5である場合、0.5≦a≦3.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Baのモル含有量がSr及び/又はCaのモル含有量よりも大きい。
【0014】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、黄緑色の発光を得るために、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が2.8〜3.3であり、2<(a+b)≦6且つa≧bである場合、1.5≦a≦3.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、(a+b)=2である場合、1≦a≦2.0、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baに対するSrのモル含有比が0.8〜1.6である。
【0015】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、黄色の発光を得るために、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M≠Srであり、2<(a+b)≦6且つa≧bである場合、2≦a≦4、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、(a+b)=2である場合、1≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baのモル含有比がSr及び/又はCaのモル含有量以下である。
【0016】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、黄赤色の発光を得るために、2<(a+b)≦5且つa>bである場合、1.0≦a≦4.0、0≦b≦1.5、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、bに対するaの比は2よりも大きく、b=0である場合、Baに対するSr及び/又はCaのモル含有比が2よりも大きく、(a+b)=2である場合、1.0≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baのモル含有比がSr及び/又はCaのモル含有量よりも少なく、励起後の発光色は黄赤色である。
【0017】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、赤色の発光を得るために、1<(a+b)≦1.5である場合、0.2≦a≦1.2、0.2≦b≦1.2、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、1.5<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.8、0≦b≦1.8、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、2<(a+b)≦5である場合、1.0≦a≦3.0、0≦b≦3、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2である。
【0018】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、ケイ酸塩蛍光体が、240〜510nmの発光ピークを有する放射光源の光によって励起され、この蛍光体の発光ピークの波長が、放射光源の長波長側の発光ピークの波長よりも長い。
【0019】
本発明においては、ケイ酸塩蛍光体のアルカリ土類金属M及び/又はM’の含有量及び組合せを的確に調整することによって、蛍光体の励起ピーク及び発光ピークの幅広い波長を実現する。希土類イオンのエネルギー準位間の遷移特性は、結晶構造に実質的に依存している。この関係を用いて異なる色の発光を形成することによって、希土類イオンの吸収又は発光波長を調節する。特に、励起ゾーン450〜510nmの波長が、白色光LED照明に適した半導体チップの蛍光体を励起する波長域である。本発明においては、結晶中のEuイオン及びLnイオンの結晶場環境を変化させ、したがって、紫外線から赤色光領域において発光波長を的確に調節することができるようになる。
【0020】
さらに、Euイオンの濃度変化が、蛍光体の放出光のメインピークのシフトに影響を及ぼす。EuイオンとLnイオンとの濃度比を調整することによって、蛍光体の発光のメインピーク値を的確に調節することができる。
【0021】
本発明において、Lnを導入する目的は、希土類イオン間のエネルギー移動を利用することによって、即ち、発光中心を励起した後、蛍光体のある場所から別の場所へ、又はある発光中心から別の発光中心へと励起エネルギーを移動させることによって、輝度が高い蛍光体を得るようにすることである。
【0022】
Rの導入によりマトリックスの合成温度を下げることができ、蛍光体中の材料粒子の分散及び相形成を促進することができ、これにより活性化剤は、容易にマトリックスに入ることが可能となって発光中心及びトラップ中心を形成し、マトリックスが微結晶を形成することを促進する。Lvの導入により蛍光体の励起スペクトル範囲を実質的に広くすることができ、また蛍光体の励起波長帯の適合性(adaptability)を高めることができ、特に、近赤外発光バンドにおける蛍光体Eu2+の強度の増大を著しく促すことができる。Lmの導入により、アルカリ金属のイオン半径がアルカリ土類金属のイオン半径よりも著しく小さいという特徴を用いることによって、Eu2+が異なるマトリックスの格子環境に、より大きな差を生み出すこととなる。アルカリ金属イオンを置換するEu2+が格子に入ると、Eu2+とO2−との間の距離が、アルカリ土類マトリックスにおけるEu2+とO2−との間の距離よりも小さくなり、これによりEu2+の5dエネルギー準位が高くなり、即ち、Eu2+の5dエネルギー準位の下限とその基底状態エネルギーとの差が増大し、それにより蛍光体の発光強度が高くなる。
【0023】
本発明に係るケイ酸塩蛍光体の製造において、使用する原料は、式(I)中の様々な元素の化合物である。通常使用する原料においては、M、M’、Ln、Lm及びEuによって表される元素の化合物が、M、M’、Ln、Lm及びEuによって表される元素の炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、クエン酸塩、或いはそれら元素の酸化物、水酸化物又はハロゲン化物であり、Lvによって表される元素の化合物がハロゲン化物、ハロゲン塩、硫化物、酸硫化物、硫酸塩であり、Siによって表される元素の化合物はSiO2、ケイ酸、シリカゲル、ケイ酸塩又は窒化ケイ素であり、Rによって表される元素の化合物は、ホウ素及びリンの化合物であり、使用する原料中の元素のモル比は:
M: 0.5〜5;
M’: 0〜3.0;
Si: 1.0;
R: 0〜2.0;
Eu: 0.001〜0.2;
Ln: 0〜0.5;
Lv: 0〜0.5;
Lm: 0〜0.2;
であり、式中、
MはSr、Ca、Ba及びZnのうちの1種以上の元素を示し、
M’はMg、Cd及びBeのうちの1種以上の元素を示し、
RはB及びPのうちの1種又は2種の元素を示し、
SiはSiを示し、
EuはEuを示し、
LnがNd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbのうちの1種以上の元素を示す。
LvがCl、F、Br、I及びSのうちの1種以上の元素を示し、
そのケイ酸塩蛍光体の製造プロセスは、高温固相反応法を含む。各元素の原料をそのモル比に基づいて秤量、混合し、この混合物を700〜1100℃の温度の酸化性雰囲気中で2〜6時間焼結し、次いで1000〜1300℃の温度の還元性雰囲気(還元性雰囲気が水素、アンモニア、窒素及び水素、或いは炭素粒子の存在下である、或いは10%以下のH2Sを追加で含む)中で2〜6時間焼結する。
【0024】
材料の品質を向上させるために、任意選択で、NH4Cl、NH4F、(NH4)2HPO4、グルコース、尿素、BaF2、CaF2、ZnF2、ZnS、SrS、CaS、SrSO4、SrHPO4又はCaHPO4、Li2CO3、KNO3、Na2CO3など他の化合物を少量(原料の30wt%以下)、固相反応に関与するように原料に加える。焼結の後、焼結した混合物を冷却し、粉砕し、ふるいにかけて、用途要件に応じて様々なレベルの粒子材料にする。
【0025】
本発明は、放射光源としての発光素子と、放射光源の光の少なくとも一部を変換することができる蛍光体とを備える発光デバイスにも関する。この発光デバイスは、放射光源が、240〜510nmの紫外線から緑色光領域の範囲に及ぶピーク波長を有する放射を放つように構成され、蛍光体により、発光素子の第1の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有する第2の発光スペクトルに変換することが可能となり、蛍光体の少なくとも1種以上が本発明に係るケイ酸塩蛍光体であることを特徴とする。
【0026】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が少なくとも、蛍光体による発光素子の吸収がある240〜510nmの紫外線から緑色光領域の範囲内にある1つ以上の発光ピーク波長を有する。
【0027】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、発光素子の発光層が、窒化物半導体又はInを含む窒化物半導体である。
【0028】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、使用する蛍光体が、本発明に係るケイ酸塩蛍光体のいずれか1種である。
【0029】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が、紫外光の範囲内に発光スペクトルのピーク値を有し、使用する蛍光体が、本発明に係るケイ酸塩蛍光体のうちの1種、又は2種の組合せであり、蛍光体が、放射光源及び/又はその組合せにおける他の蛍光体の放出光の少なくとも一部を吸収して、発光素子の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク波長を有する異なる発光スペクトルに変換して、混合白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光を得る。
【0030】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が、青色光から緑色光の範囲内に発光スペクトルのピーク値を有し、使用する蛍光体が、本発明に係るケイ酸塩蛍光体のうちの1種、又は2種の組合せであり、蛍光体が、放射光源及び/又はその組合せにおける他の蛍光粉末の放出光の少なくとも一部を吸収し、発光素子の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク発光波長を有する異なる発光スペクトルに変換して、混合白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光を得る。
【0031】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、使用する蛍光体がさらに、本発明に係るケイ酸塩蛍光体のうちの1種以上と共に使用される第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体を含み、これら第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体が、放射光源からの光の波長の少なくとも一部及び/又は本発明に係るケイ酸塩蛍光体からの光の波長の少なくとも一部を変換し、青色光から赤色光の可視光領域に少なくとも1つのピーク発光波長を有する発光スペクトルを有する。
【0032】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が、紫外光の範囲内に発光スペクトルのピーク値を有し、本発明に係るケイ酸塩蛍光体からの光の少なくとも一部並びに第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体からの光を含めた光のうちの少なくとも2種類が混合されて、白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光が得られる。
【0033】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が、青色光から緑色光の範囲内に発光スペクトルのピーク値を有し、放射光源からの光の少なくとも一部、本発明に係るケイ酸塩蛍光体からの光の少なくとも一部、並びに第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体からの光を含めた光のうちの少なくとも2種類が混合されて、白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光が得られる。
【0034】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体が、希土類元素のドーピングによって活性化される酸窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロケイ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるガーネット構造蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物−酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるアルミン酸塩蛍光体、及び/又はMnのドーピングによって活性化されるフルオロヒ酸マグネシウム(ゲルマニウム酸塩)蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるホウ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチタン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチオガリウム酸塩蛍光体である。
【0035】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体が、放射光源からの光の一部の波長及び/又は本発明に係るケイ酸塩蛍光体からの光の波長の少なくとも一部を変換し、青色光から赤色光の可視光領域に少なくとも1つの発光ピークを有する発光スペクトルを有する。
【0036】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、蛍光体が直接的又は間接的にチップと接触する発光変換LEDである。
【0037】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、発光デバイスが、蛍光体を用いた少なくとも1つのLEDを備える照明デバイスである。
【0038】
本発明に係る蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルは、F−4500蛍光スペクトロメータを用いて試験した。
【0039】
LEDの相対スペクトルパワー分布及び色度座標は、PMS−50紫外−可視−近赤外スペクトル分析システムを用いて試験した。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】発光色が青色である実施例1の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図2】発光色が青緑色である実施例9の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図3】発光色が緑色である実施例13の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図4】発光色が黄緑色である実施例17の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図5】発光色が黄緑色である実施例20の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図であり、発光スペクトルは、470nmの放射光源を試験波長として用いることによって得た。
【図6】発光色が黄緑色である実施例21の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図7】発光色が黄色である実施例26の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図8】発光色が黄色である実施例28の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図9】発光色が黄色である実施例31の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図であり、発光スペクトルは、470nmの放射光源を試験波長として用いることによって得た。
【図10】発光色が黄色である実施例32の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図11】発光色が黄赤色である実施例33の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図12】発光色が赤色である実施例41の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図であり、発光スペクトルが赤色光領域にあることを示す図である。
【図13】LEDの一種を示す概略図である。
【図14】実施例46の白色光LEDの相対スペクトルパワー分布図である。
【図15】CIEスケールにおける実施例47の白色光LEDの色度座標を示す図である。
【図16】実施例46、47及び48の白色光LEDの光減衰の曲線図である。
【0041】
[発明の実施形態]
以下に、本発明の実施例を説明する。本発明はこれらの実施例によって限定されないことに留意されたい。
【0042】
実施例1
【0043】
【表1】
【0044】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて900℃の酸化性雰囲気中で4時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、水素95%、窒素3%、硫化水素2%からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1100℃で4時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が青色である蛍光体SrO・0.6MgO・SiO2・0.02P2O5:0.03Eu2+・0.25Cl−を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が358nmにある240〜450nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が467nmにある420〜560nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0045】
実施例2〜8
実施例1と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例2〜8の発光色が青色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、240〜450nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピークの位置は、350〜410nmの範囲内で組成によって変化した)と、420〜560nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、440〜475nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例2〜8の組成物を表1に挙げた。
【0046】
【表2】
【0047】
本発明に係る発光色が青色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0048】
1<(a+b)<2で、M≠Caで、Srが部分的にBaに置換されている場合、蛍光粉末の励起発光波長はBa含有量の増加に伴い長波長の方向に向かって移動し、また蛍光粉末の励起発光波長はSr含有量の増加に伴い短波長の方向に向かって移動した。係数bに対する係数aの比が大きくなればなるほど(a>b)、励起発光波長は短波長の方向に向かってより大きく移動した。
【0049】
2<(a+b)≦4である場合、励起発光波長は、Sr含有量に対するBa含有量の比及びbに対するaの比の影響を受けた。励起発光波長はBa含有量の増加に伴い短波長の方向に移動し、また励起発光波長はbに対するaの比の増大に伴い長波長の方向に移動した。
【0050】
図1は、実施例1の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。本発明に係る発光色が青色である蛍光体が広い励起スペクトルの範囲を有し、また長波長紫外線から青紫色光のスペクトル領域において有効な励起を有していたことが図1からわかる。この蛍光体の有効励起範囲は、先行技術における青色発光の蛍光体の励起範囲よりもはるかに広く、さらに高い発光効率を有していた。したがって、本発明に係る蛍光体は、紫外線チップ又は紫色光チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために非常に適していた。
【0051】
実施例9
【0052】
【表3】
【0053】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて800℃の酸化性雰囲気中で6時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、水素ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1300℃で4時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が青緑色である蛍光体0.6SrO・0.2CaO・0.5MgO・SiO2・0.02B2O3・0.2P2O5:0.01Eu2+を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が362nmにある250〜470nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が485nmにある420〜590nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0054】
実施例10〜14
実施例9と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例10〜14の発光色が青緑色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、250〜470nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、360〜420nmの範囲内で組成によって変化した)と、420〜590nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、470〜490nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例10〜14の組成物を表2に挙げた。
【0055】
【表4】
【0056】
本発明に係る発光色が青緑色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0057】
Sr元素のモル含有量に対するCa元素のモル含有量の比が0.2〜0.5であるという条件下で1<(a+b)<2である場合、Ba及び/又はCaが部分的にSrに置き換わっていると、蛍光粉末の励起発光波長は、Ba及び/又はCaの含有量の増加に伴って長波長の方向に移動した。
【0058】
2<(a+b)≦4で、M≠Baである場合、励起発光波長は、Sr含有量に対するCa含有量の比及びbに対するaの比の影響を受けた。励起発光波長はCa含有量の増加に伴い長波長の方向に移動し、また励起発光波長はbに対するaの比の増大に伴い長波長の方向に移動した。
【0059】
図2は、実施例9の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。本発明に係る発光色が青緑色である蛍光体が長波長紫外線から青色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有し、紫外線チップ又は紫色光チップ又は青色チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために適しているようであることが図2からわかる。
【0060】
実施例15
【0061】
【表5】
【0062】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1000℃の酸化性雰囲気中で2時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、水素ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1000℃で6時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が緑色である蛍光体0.5SrO・0.5CaO・0.3MgO・SiO2・0.01B2O3:0.01Eu2+・0.001Mn2+を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が422nmにある260〜480nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が499nmにある430〜600nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0063】
実施例16〜19
実施例15と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例16〜19の発光色が緑色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、260〜480nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、370〜430nmの範囲内で組成によって変化した)と、430〜600nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、490〜510nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例16〜19の組成物を表3に挙げた。
【0064】
【表6】
【0065】
本発明に係る発光色が緑色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0066】
Sr元素のモル含有量に対するCa元素のモル含有量の比が0.6〜1.5であるという条件下で1<(a+b)<2である場合、蛍光粉末の励起発光波長は、Ca含有量の増加に伴って長波長の方向に移動した。
【0067】
2<(a+b)≦5である場合、励起発光波長は、Sr含有量に対するBa含有量の比の影響を受けた。励起発光波長はBa含有量の増加に伴い短波長の方向に移動し、また励起発光波長はSr含有量の増加に伴い長波長の方向に移動した。
【0068】
図3は、実施例15の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。本発明に係る発光色が緑色である蛍光体が長波長紫外線から青緑色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有し、紫外線チップ又は紫色光チップ又は青色チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために適しているようであることが図3からわかる。
【0069】
実施例20
【0070】
【表7】
【0071】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、徹底的に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1000℃の酸化性雰囲気中で3時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、窒素及び水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1300℃で2時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が黄緑色である蛍光体0.2SrO・0.6CaO・0.4MgO・SiO2・0.02B2O3:0.02Eu2+・0.001Ce3+・0.006F−を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が430nmにある240〜500nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が512nmにある450〜600nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0072】
実施例21〜25
実施例20と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例21〜25の発光色が黄緑色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、240〜510nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、370〜440nmの範囲内で組成によって変化した)と、450〜600nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、505〜525nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例21〜25の組成物を表4に挙げた。
【0073】
【表8】
【0074】
本発明に係る発光色が黄緑色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0075】
Sr元素のモル含有量に対するCa元素のモル含有量の比が2.8〜3.3であるという条件下で1<(a+b)<2である場合、蛍光体の励起発光波長は、Ca含有量の増加に伴って長波長の方向に移動した。
【0076】
2≦(a+b)≦6で、a≧bである場合、励起発光波長は、Sr含有量に対するBa含有量の比及びbに対するaの比の影響を受けた。励起発光波長はBa及びCa含有量の増加に伴い長波長の方向に移動し、また励起発光波長はbに対するaの比の増大に伴い(a>b)短波長の方向により著しく移動した。
【0077】
図4、5及び6は、それぞれ実施例20、23及び24の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。図5の発光スペクトルは、470nmの放射光源を試験波長として用いることによって得た。本発明に係る発光色が黄緑色である蛍光体が長波長紫外線から青緑色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有し、紫外線チップ又は紫色光チップ又は青色チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために適していることがあることがこのスペクトル図を解析することによってわかる。
【0078】
実施例26
【0079】
【表9】
【0080】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1000℃の酸化性雰囲気中で4時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、体積比97:3の窒素及び水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1230℃で6時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が黄色である蛍光体1.45SrO・0.63BaO・0.06CaO・SiO2:0.1Eu2+・0.05Cl−・0.12F−・0.05Li+を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が430nmにある240〜520nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が543nmにある450〜630nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0081】
実施例27〜32
実施例26と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例27〜32の発光色が黄色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、240〜520nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、400〜470nmの範囲内で組成によって変化した)と、450〜640nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、515〜540nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例27〜32の組成物を表5に挙げた。
【0082】
【表10】
【0083】
本発明に係る発光色が黄色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0084】
M≠Srの条件下で1<(a+b)<2である場合、蛍光粉末の励起発光波長は、Ca含有量の増加に伴って長波長の方向に移動した。
【0085】
2≦(a+b)≦6で、a≧bである場合、励起発光波長は、Ba、Sr及びCa含有量の比及びbに対するaの比の影響を受けた。励起発光波長はBa含有量の増加に伴い短波長の方向に移動し、励起発光波長はSr含有量の増加に伴い長波長の方向に移動し、励起発光波長はCa含有量の増加に伴い長波長の方向に移動した。長波長方向における励起発光波長へのBa、Sr及びCaの効果の影響の強さは、Ca>Sr>Baである。
【0086】
励起発光波長は、bに対するaの比の増大に伴い(a>b)長波長の方向により著しく移動した。
【0087】
図7、8、9及び10は、それぞれ実施例26、28、31及び32の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。図9の発光スペクトルは、470nmの放射光源を試験波長として用いて得た。本発明に係る発光色が黄色である蛍光体が長波長紫外線から青緑色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有していた、特に青色光スペクトル領域においてより高い励起強度を有していたことがこれらのスペクトル図を解析することによってわかる。本発明に係る蛍光体は、紫外線チップ又は紫色光チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために適している、特に、青色光チップを放射光源の発光素子として用いる白色光LEDを作製するために適していることがある。白色光LEDにおいては、本発明に係る蛍光体を使用して青色光放射源の発光の一部を吸収し、蛍光体を励起し、さらに、放出され残存している青色放射を白色光に混合した。このような白色光LEDは、優れた発光効率及び色指数を有していた。
【0088】
実施例33
【0089】
【表11】
【0090】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1100℃の酸化性雰囲気中で3時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、比95:5の窒素及び水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1250℃で5時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が黄赤色である蛍光体2.0SrO・0.08BaO・0.03CaO・SiO2:0.06Eu2+・0.3Cl−を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク位置が432nmである200〜530nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が558nmにある480〜640nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0091】
実施例34〜40
実施例33と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例34〜40の発光色が黄赤色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、200〜530nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、400〜485nmの範囲内で組成によって変化した)と、480〜640nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、535〜580nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例34〜40の組成物を表6に挙げた。
【0092】
【表12】
【0093】
本発明に係る発光色が黄赤色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0094】
2<(a+b)≦5で、a>bである場合、励起発光波長は、Ba、Sr及びCa含有量の比の影響を受けた。励起発光波長はBa含有量の増加に伴い短波長の方向に移動し、励起発光波長はSr含有量の増加に伴い長波長の方向に移動し、励起発光波長はCa含有量の増加に伴い長波長の方向に移動した。長波長方向における励起発光波長へのBa、Sr及びCaの効果の影響の強さは、Ca>Sr>Baである。
【0095】
図11は、実施例33の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。本発明に係る発光色が黄赤色である蛍光体が長波長紫外線から緑色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有していた、特に360〜480nmの波長範囲においてより高い励起強度を有し、横軸と実質的に平行であったことがこのスペクトル図を解析することによってわかる。本発明に係る蛍光体は、紫外線チップ又は紫色光チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために有用で、特に、青色光チップを放射光源の発光素子として用いる白色光LEDを作製するために適している。白色光LEDにおいては、本発明に係る蛍光体を使用して青色光放射源の発光の一部を吸収し、蛍光体を励起し、さらに、放出され残存している青色放射を白色光に混合した。蛍光体の発光のメインピークは黄色スペクトル領域と赤色スペクトル領域との間に位置していたため、製造した白色光LEDは優れた色指数及び低い色温度を有していた。
【0096】
実施例41
【0097】
【表13】
【0098】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1000℃の酸化性雰囲気中で6時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、体積比95:5の窒素及び水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1300℃で5時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が赤色である蛍光体0.25SrO・1.25BaO・1.5MgO・SiO2:0.025Eu2+・0.1Mn2+・0.5Cl−を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が429nmにある230〜500nmの範囲の励起スペクトルを有し、発光スペクトルは2つの発光メインピークを赤色光領域及び青色光領域に有し、赤色光領域における発光スペクトルは480〜640nmの範囲内にあり、赤色光発光のメインピーク値は609nmにあった。
【0099】
実施例42〜44
実施例41と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例42〜44の発光色が黄赤色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、200〜530nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、400〜485nmの範囲内で組成によって変化した)と、480〜640nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、580〜630nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例42〜44の組成物を表7に挙げた。
【0100】
【表14】
【0101】
本発明に係る発光色が赤色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0102】
Eu2+の励起及び発光スペクトルを調整するためにアルカリ土類金属の含有量の変化を使用して性質が異なるアルカリ土類金属イオン結合を生成することの他に、Eu2+とLnイオン(特にMn2+)との間のエネルギー移動を有効に利用することによっても、発光スペクトル及びエネルギーを制御した。Mn2+量が固定されている場合、Eu2+含有量が増大するにつれて、発光スペクトルの赤色発光メインピークの強度が増大したが、青色光領域における発光メインピークの強度が減少した。Eu2+量が固定されている場合、Mn2+含有量が増大するにつれて、発光スペクトルの赤色発光メインピークの強度が減少した。
【0103】
図12は、実施例41の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。発光スペクトルは、赤色光領域における発光スペクトルであった。本発明に係る発光色が赤色である蛍光体が280〜475nmの励起光波長範囲において有効な励起を有していたことがこのスペクトル図を解析することによってわかる。紫外線チップ又は紫色光チップ又は青色光チップを放射光源の発光素子として用いる白色光LEDにおいては、赤色光領域におけるその放出光が色指数を向上させ、色温度を下げ、人間の目の感度とより良く適合した。
【0104】
本発明者らは、NH4Cl、NH4F、(NH4)2HPO4、グルコース、尿素、BaF2、CaF2、ZnF2、ZnS、SrS、CaS、SrSO4、SrHPO4又はCaHPO4、Li2CO3などの添加剤を、原料の総重量を基準として0〜30wt%の量で添加するによって、これらの材料の発光相対輝度及び励起発光スペクトルを様々な程度にまで向上させることができることを見出した。これについて以下に一例として説明する。
【0105】
実施例45
【0106】
【表15】
【0107】
原料の総重量に基づきBaF214%とLi2CO30.3%とを添加して、上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて700℃の酸化性雰囲気中で6時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、体積比95:3:2の窒素、水素及び硫化水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1150℃で5時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が黄色である蛍光体1.2SrO・0.8BaO・0.2CaO・0.1MgO・SiO2・0.001B2O3・0.01P2O5:0.05Eu2+・0.01Mn2+・0.05Ce3+・0.05Cl−・0.005S2−・0.45F−・0.05Li+を、325メッシュのふるいで回収した。この材料の励起スペクトルは、240〜520nmの範囲内にあり、励起メインピーク値が436nmであり(430〜475nmの範囲に強い励起スペクトルが存在した)、また450〜630nmの範囲内にあり、発光メインピーク値が537nmにあった。
【0108】
本発明に係る製造プロセスにおいては、様々な追加の原料の添加の仕方及び添加の方法が、実施例45における添加の仕方及び添加の方法と類似していたが、これら原料の種類及び添加量だけは、製造しようとする蛍光体の励起発光スペクトル範囲及び相対輝度に基づき選択した。
【0109】
本発明は、本発明に係る蛍光体を1種以上用いる照明デバイス、特に、発光メインピークが240〜510nmの範囲内にある発光素子を放射光源として用いる半導体LED、特に白色光を放出するLEDにも関する。本発明の保護範囲を、以下に具体例によって説明した。
【0110】
図13を参照すると、本発明に係るLEDは、半導体発光チップ1、負極2、正極3、ピン4、蛍光体5、包装材料6、リード線7及び反射体カップ8を備える。半導体の発光チップはGaInNチップ又はGaNチップである。蛍光体は、本発明に係るケイ酸塩蛍光体を少なくとも1種を含む。包装材料は透明樹脂であり、透明エポキシ樹脂、透明シリカゲル等でよい。
【0111】
図13aは蛍光体が半導体発光チップと直接的に接触する様子を示し、蛍光体は透明樹脂と混合され、その後反射体カップ内の半導体発光チップ上に均一に塗布される。図13bは蛍光体が半導体発光チップと間接的に接触する様子を示し、蛍光体はエポキシ樹脂の表面層上に均一に分布している。図13cは蛍光体が半導体発光チップと間接的に接触する様子を示し、蛍光体はエポキシ樹脂中及び半導体発光チップ上に均一に分配している。
【0112】
実施例46
図13aに示すようなLEDの包装の仕方を用いて白色光LEDを製造した。具体的な包装プロセスは以下のとおりであった。発光のメインピークの波長が適合するチップを、蛍光粉末の有効励起波長域に基づき選択した。本実施例では、半導体発光チップの発光のメインピークの波長が460nmで、蛍光体は実施例33における蛍光体として選択される。選択したチップに結晶固定(crystalline fixation)、ライニング(lining)及び乾燥を施した。蛍光粉末を数グラム秤量し、適当な比率で均一に透明エポキシ樹脂と混合し、半導体チップ上に均一に塗布した(接着)。接着したリード線カップを真空炉内に設置し固め、エポキシ樹脂で満たされた型に挿入し、真空炉内で固め、型から取り出した。この白色光LEDの相対スペクトルパワー分布を図14に示した。その色座標はX=0.3191、Y=0.3292で、色温度は6160Kで、色指数は85であった。この白色光LEDの発光スペクトルは、青色光チップから放出される青色光の一部の励起によって放出される蛍光粉末の黄赤色発光スペクトルと、青色光チップから放出される青色光スペクトルの残りの部分とを混合することによって形成した。
【0113】
実施例47
図13bに示すようなLEDの包装の仕方を用いて白色光LEDを製造した。本実施例では、半導体発光チップの発光のメインピークの波長が385nmで、蛍光体は、適当な比率で混合した実施例1、13、26及び41における蛍光体を含んでいた。包装プロセスは実施例46で説明したプロセスと類似していたが、蛍光体はエポキシ樹脂の表面層上に均一に分布していた。この白色光LEDの発光スペクトルは、紫外光チップから放出される紫外光の一部及び/又は蛍光体からの放出光の一部によって励起される上記4種類の蛍光粉末がそれぞれ放出する青色、緑色、黄色及び赤色発光スペクトルと、蛍光粉末の放出光スペクトルの残りの部分とを混合することによって形成した。その色座標はX=0.3747、Y=0.3403で、色温度は3874Kであった。図15がこの白色光LEDのCIE図で、点Fが本実施例における白色光LEDの色座標点であった。
【0114】
実施例48
図13cに示すようなLEDの包装の仕方を用いて白色光LEDを製造した。本実施例では、半導体発光チップの発光のメインピークの波長が470nmで、蛍光体は、実施例34における蛍光体(発光メインピークの波長556nm)と、希土類元素のドーピングによって活性化されるガーネット構造のYAG蛍光粉末((Y0.33Gd0.63Ce0.04)3Al5O12、発光メインピークの波長は532nmであった)と、希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物の蛍光粉末(CaS:Eu、発光メインピークの波長は606nmであった)との適当な比率の混合物を含んでいた。包装プロセスは実施例46で説明したプロセスと類似していたが、蛍光体はエポキシ樹脂中及び半導体発光チップ上に均一に分布していた。この白色光LEDの発光スペクトルは、青色光チップから放出される青色光の一部及び/又は蛍光体からの部分的な放出光によって励起される上記3種類の蛍光粉末がそれぞれ放出する黄色、黄赤色及び赤色発光スペクトルと、蛍光体の放出光スペクトルの残りの部分とを混合することによって形成した。その色座標はX=0.3288、Y=0.3525で、色温度は5637K、色指数は80であった。
【0115】
図13a、図13b及び図13cに示すようなLEDの包装の仕方を用いることによってLEDを生成することができる。包装プロセスは実施例46、47及び48におけるプロセスと類似していた。しかしながら、蛍光体は、複数のやり方によって組み合わせることができる。原則は以下のとおりである。
【0116】
(1)蛍光粉末の有効励起波長域は、半導体チップの発光メインピーク波長及び/又は一緒に使用する他の蛍光粉末の発光メインピーク波長と適合する。
(2)半導体チップの発光メインピーク波長が決定済みであるという前提条件下で、LED製品の所要発光色に基づき蛍光体を選択する。
(3)本発明に係るケイ酸塩蛍光体を少なくとも1種使用するという前提条件下で、LED製品の所要発光色に基づき本発明に属さない第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体を選択した。
【0117】
第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体として使用することができる蛍光体は、希土類元素のドーピングによって活性化される酸窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される窒化物蛍光体、希土類元素のドーピングによって活性化されるハロケイ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるガーネット構造蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される酸化物蛍光体、希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物−酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるアルミン酸塩蛍光体、及び/又はMnのドーピングによって活性化されるフルオロヒ酸マグネシウム(ゲルマニウム酸塩)蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるホウ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチタン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチオガリウム酸塩蛍光体を含む。
【0118】
製造したLEDの発光色は、使用する半導体チップの発光スペクトル及び相対輝度並びに使用する蛍光粉末の発光スペクトル及び相対輝度によって決まった。
【0119】
実施例49〜57は具体的なチップ及び蛍光粉末の選択と、LEDの発光色とを示し、結果を表8に挙げた。
【0120】
【表16】
【0121】
本発明に係るケイ酸塩蛍光体は減衰抵抗(attenuation resistance)の点で有利である。破壊老化試験(destructive aging test)を、実施例46、47及び48において製造した白色光LEDについて行った。この試験の条件は以下のとおり、環境温度25℃、電流100mA、老化時間1008時間であった。輝度減衰曲線を図16に示した。上記条件下における破壊試験において、LEDの光減衰が26%未満であったことがこの図からわかる。本発明に係るケイ酸塩蛍光体は減衰抵抗の点で有利であり、優れた温度安定性を有する。
【発明の詳細な説明】
【0001】
[技術分野]
本発明は蛍光体に関し、特に、半導体発光素子(LED)を用いた白色及び多色系発光デバイスに使用する蛍光体に関し、この蛍光体は、紫外線から緑色光領域である240〜510nmの発光スペクトルを有する放射光源としての発光素子によって励起することができ、放射光源の放出光の少なくとも一部を吸収することができ、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク値を有する420〜700nmの発光スペクトルを放つことができる。本発明は、光学電子及び照明の技術分野に属する。
【0002】
[背景技術]
第3世代の半導体材料である窒化ガリウムの飛躍的進歩(breakthrough)並びに青色、緑色及び白色発光ダイオードの誕生により、「未来を照らす技術」と称賛されるLED(発光ダイオード)が徐々に我々の日常生活に入り込み、また我々をより明るい未来へと導くであろう。この第3世代の半導体材料窒化ガリウムを半導体照明源として用いると、消費電力は同じ輝度の下で白熱灯の1/10にすぎないが、耐用年数を80,000時間以上とすることができる。半導体ランプは、通常の状況下では50年以上使用することができる。新規の照明技術として、LEDは、その利点である様々な用途、環境への優しさ及び調整の利便性により、照明分野に革命を起こすことになろう。白色光LEDの出現は、マーキング機能から照明機能への実質的なステップ、LEDの進歩であるといえる。白色光LEDは太陽光に最も近く、照射された物体の真の色をより的確に反映することができる。技術的な観点から見ると、白色光LEDは、間違いなく最上の(most top−edge)LED技術である。白色光LEDの用途市場は非常に広くなるであろう。したがって、白色光系及び多色系照明デバイスを実現するために、LEDを含めた発光素子によって放出される紫外光から緑色光の光を効果的に可視光に変換することができる高効率蛍光体が求められている。
【0003】
現在のところ、先行技術分野においては、主に紫外線チップ又は青色光チップを用いることで蛍光体を励起する方法によって、白色光LEDが実現される。しかしながら、この方法は、蛍光体の制限によって常に制限される。
【0004】
例えば、米国特許第5,998,925号、米国特許第6,998,771号及びZL00801494.9はすべて、青色光チップを使用して、セリウムで活性化される希土類ガーネット蛍光体(例えば、Y3A15012:Ce、(Y,Gd)3(Al,Ga)5012:Ce、略してYAG、又はTb−ガーネット、略してTAG)を励起する。ここで、これらの蛍光体は青色光チップによって励起されて黄色光を放出し、この黄色光を青色光チップからの青色光の一部と混合して白色光とする。このプロセスにおいては、使用する蛍光体が、白色光LEDの用途及び性能に関して大きく制限される。第1に、この蛍光体の励起は420〜490nmの範囲内で、最も有効な励起は450〜470nmの範囲内であるが、この蛍光体は、紫外光領域及び可視光の短波長側領域並びに緑色光領域内では励起されない。第2に、この希土類ガーネット構造の蛍光体の発光スペクトルは、せいぜい約540nmにしか到達せず、赤色成分を欠き、それにより白色光LEDの色調指数がより低くなる。
【0005】
例えば、米国特許第6,649,946号、米国特許出願公開第2004/0135504号、CN1522291A、CN1705732A、CN1596292A、CN1596478A及び米国特許第6,680,569A号は、紫外青色光領域において効果的に励起することができる希土類で活性化される窒化物又は酸窒化物蛍光体に関する。このプロセスの蛍光体の有効励起波長域はいくらか増大し、発光域は緑色光から赤色光とすることもできるが、この蛍光体の発光輝度は低く、さらに、それら蛍光体の製造コストが高い。したがって、これらの蛍光体は、実用的なLED蛍光粉末としては大きく制限される。
【0006】
例えば、米国特許第6,351,069号は、赤色の硫化物蛍光体に関する。この蛍光体を、演色指数を補償し色温度を下げるために、補色成分として白色光LEDに添加することができる。しかしながら、硫化物蛍光体は発光輝度が低く、それら硫化物蛍光体は演色指数を向上させるがLEDのルーメン効率も下げる。さらに、それら硫化物蛍光体は化学安定性及び耐老化性に乏しく、またチップを腐食し、それによりLEDの耐用年数が短くなる。
【0007】
例えば、米国特許出願公開第2006/0027781号、米国特許出願公開第2006/0028122号及び米国特許出願公開第2006/0027785号は、ケイ酸塩蛍光体に関するが、これらの材料は、バリウム含有メタケイ酸塩の構造に限定される。さらには、それらメタケイ酸塩の励起スペクトルは280〜490nmの範囲内に、発光スペクトルは460〜590nmの範囲内にあり、緑色から黄色の範囲でのみ発光を生じ、やはり赤色光を欠いている。さらに、これらの蛍光体は発光強度に乏しく、YAG蛍光体に適合させることができない。
【0008】
例えば、CN1585141Aは、緑色のハロケイ酸塩蛍光体並びに赤色の二ケイ酸塩及びメタケイ酸塩蛍光体に関する。この特許に記載されている緑色の蛍光体は、励起スペクトルに関しては幅広いが、発光色が単一で、さらに、前記赤色の蛍光体は発光強度に乏しく、先行技術における蛍光粉末に適合させることができず、したがって実用化において大きく制限される。
【0009】
[発明の概要]
本発明の一目的は、広い励起範囲(240〜510nm)、広い発光範囲(430〜630nm)、高い光学変換効率、及び優れた耐老化性を有するケイ酸塩蛍光体を提供することであり、本発明の別の目的は、このケイ酸塩蛍光体を調製するための方法を提供することであり、本発明のさらに別の目的は、本発明において説明するケイ酸塩蛍光体を備える、特に白色光LEDに関する発光デバイスを提供することである。
【0010】
本発明のケイ酸塩蛍光体の必須化学組成は、式(1)で表され、
aMO・bM’O・SiO2・cR:xEu・yLn・zLv・δLm (1)
式中、
Mは、Sr、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
M’は、Mg、Cd及びBeからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
RはB2O3及びP2O5のうちの1種又は2種であり、
Lnは、Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lvは、Cl、F、Br、I及びSからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lmは、Li、Na及びKからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
a、b、c、x、y、z及びδはモル係数であり、0.5≦a≦5.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、1<(a+b)≦6において、(a+b)=2である場合、M’≠Mgであり、
この材料は、紫外線から緑色光領域である240〜510nmの発光スペクトルを有する放射光源としての発光素子によって励起することができ、放射光源の放出光の少なくとも一部を吸収することができ、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク値を有する420〜700nmの発光スペクトルを放出することができ、発光色が青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、黄赤色、赤色及び白色である。
【0011】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、青色の発光を得るために、1<(a+b)<2且つa>bである場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M’≠Caであり、2<(a+b)≦4且つa≦bである場合、1.0≦a≦2.0、1.0≦b≦2.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、発光メインピークの波長が440〜475nmの範囲内で組成によって変化する。
【0012】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、青緑色の発光を得るために、1<(a+b)<2且つa>bである場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が0.2〜0.5であり、2<(a+b)≦4である場合、1.0≦a≦3.0、0.5≦b≦1.5、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M≠Baであり、発光メインピークの波長が470〜490nmの範囲内で組成によって変化する。
【0013】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、緑色の発光を得るために、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0.2≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が0.6〜1.5であり、2<(a+b)≦5である場合、0.5≦a≦3.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Baのモル含有量がSr及び/又はCaのモル含有量よりも大きい。
【0014】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、黄緑色の発光を得るために、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が2.8〜3.3であり、2<(a+b)≦6且つa≧bである場合、1.5≦a≦3.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、(a+b)=2である場合、1≦a≦2.0、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baに対するSrのモル含有比が0.8〜1.6である。
【0015】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、黄色の発光を得るために、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M≠Srであり、2<(a+b)≦6且つa≧bである場合、2≦a≦4、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、(a+b)=2である場合、1≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baのモル含有比がSr及び/又はCaのモル含有量以下である。
【0016】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、黄赤色の発光を得るために、2<(a+b)≦5且つa>bである場合、1.0≦a≦4.0、0≦b≦1.5、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、bに対するaの比は2よりも大きく、b=0である場合、Baに対するSr及び/又はCaのモル含有比が2よりも大きく、(a+b)=2である場合、1.0≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baのモル含有比がSr及び/又はCaのモル含有量よりも少なく、励起後の発光色は黄赤色である。
【0017】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、赤色の発光を得るために、1<(a+b)≦1.5である場合、0.2≦a≦1.2、0.2≦b≦1.2、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、1.5<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.8、0≦b≦1.8、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、2<(a+b)≦5である場合、1.0≦a≦3.0、0≦b≦3、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2である。
【0018】
本発明の好ましい一実施形態に係るケイ酸塩蛍光体においては、ケイ酸塩蛍光体が、240〜510nmの発光ピークを有する放射光源の光によって励起され、この蛍光体の発光ピークの波長が、放射光源の長波長側の発光ピークの波長よりも長い。
【0019】
本発明においては、ケイ酸塩蛍光体のアルカリ土類金属M及び/又はM’の含有量及び組合せを的確に調整することによって、蛍光体の励起ピーク及び発光ピークの幅広い波長を実現する。希土類イオンのエネルギー準位間の遷移特性は、結晶構造に実質的に依存している。この関係を用いて異なる色の発光を形成することによって、希土類イオンの吸収又は発光波長を調節する。特に、励起ゾーン450〜510nmの波長が、白色光LED照明に適した半導体チップの蛍光体を励起する波長域である。本発明においては、結晶中のEuイオン及びLnイオンの結晶場環境を変化させ、したがって、紫外線から赤色光領域において発光波長を的確に調節することができるようになる。
【0020】
さらに、Euイオンの濃度変化が、蛍光体の放出光のメインピークのシフトに影響を及ぼす。EuイオンとLnイオンとの濃度比を調整することによって、蛍光体の発光のメインピーク値を的確に調節することができる。
【0021】
本発明において、Lnを導入する目的は、希土類イオン間のエネルギー移動を利用することによって、即ち、発光中心を励起した後、蛍光体のある場所から別の場所へ、又はある発光中心から別の発光中心へと励起エネルギーを移動させることによって、輝度が高い蛍光体を得るようにすることである。
【0022】
Rの導入によりマトリックスの合成温度を下げることができ、蛍光体中の材料粒子の分散及び相形成を促進することができ、これにより活性化剤は、容易にマトリックスに入ることが可能となって発光中心及びトラップ中心を形成し、マトリックスが微結晶を形成することを促進する。Lvの導入により蛍光体の励起スペクトル範囲を実質的に広くすることができ、また蛍光体の励起波長帯の適合性(adaptability)を高めることができ、特に、近赤外発光バンドにおける蛍光体Eu2+の強度の増大を著しく促すことができる。Lmの導入により、アルカリ金属のイオン半径がアルカリ土類金属のイオン半径よりも著しく小さいという特徴を用いることによって、Eu2+が異なるマトリックスの格子環境に、より大きな差を生み出すこととなる。アルカリ金属イオンを置換するEu2+が格子に入ると、Eu2+とO2−との間の距離が、アルカリ土類マトリックスにおけるEu2+とO2−との間の距離よりも小さくなり、これによりEu2+の5dエネルギー準位が高くなり、即ち、Eu2+の5dエネルギー準位の下限とその基底状態エネルギーとの差が増大し、それにより蛍光体の発光強度が高くなる。
【0023】
本発明に係るケイ酸塩蛍光体の製造において、使用する原料は、式(I)中の様々な元素の化合物である。通常使用する原料においては、M、M’、Ln、Lm及びEuによって表される元素の化合物が、M、M’、Ln、Lm及びEuによって表される元素の炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、クエン酸塩、或いはそれら元素の酸化物、水酸化物又はハロゲン化物であり、Lvによって表される元素の化合物がハロゲン化物、ハロゲン塩、硫化物、酸硫化物、硫酸塩であり、Siによって表される元素の化合物はSiO2、ケイ酸、シリカゲル、ケイ酸塩又は窒化ケイ素であり、Rによって表される元素の化合物は、ホウ素及びリンの化合物であり、使用する原料中の元素のモル比は:
M: 0.5〜5;
M’: 0〜3.0;
Si: 1.0;
R: 0〜2.0;
Eu: 0.001〜0.2;
Ln: 0〜0.5;
Lv: 0〜0.5;
Lm: 0〜0.2;
であり、式中、
MはSr、Ca、Ba及びZnのうちの1種以上の元素を示し、
M’はMg、Cd及びBeのうちの1種以上の元素を示し、
RはB及びPのうちの1種又は2種の元素を示し、
SiはSiを示し、
EuはEuを示し、
LnがNd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbのうちの1種以上の元素を示す。
LvがCl、F、Br、I及びSのうちの1種以上の元素を示し、
そのケイ酸塩蛍光体の製造プロセスは、高温固相反応法を含む。各元素の原料をそのモル比に基づいて秤量、混合し、この混合物を700〜1100℃の温度の酸化性雰囲気中で2〜6時間焼結し、次いで1000〜1300℃の温度の還元性雰囲気(還元性雰囲気が水素、アンモニア、窒素及び水素、或いは炭素粒子の存在下である、或いは10%以下のH2Sを追加で含む)中で2〜6時間焼結する。
【0024】
材料の品質を向上させるために、任意選択で、NH4Cl、NH4F、(NH4)2HPO4、グルコース、尿素、BaF2、CaF2、ZnF2、ZnS、SrS、CaS、SrSO4、SrHPO4又はCaHPO4、Li2CO3、KNO3、Na2CO3など他の化合物を少量(原料の30wt%以下)、固相反応に関与するように原料に加える。焼結の後、焼結した混合物を冷却し、粉砕し、ふるいにかけて、用途要件に応じて様々なレベルの粒子材料にする。
【0025】
本発明は、放射光源としての発光素子と、放射光源の光の少なくとも一部を変換することができる蛍光体とを備える発光デバイスにも関する。この発光デバイスは、放射光源が、240〜510nmの紫外線から緑色光領域の範囲に及ぶピーク波長を有する放射を放つように構成され、蛍光体により、発光素子の第1の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有する第2の発光スペクトルに変換することが可能となり、蛍光体の少なくとも1種以上が本発明に係るケイ酸塩蛍光体であることを特徴とする。
【0026】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が少なくとも、蛍光体による発光素子の吸収がある240〜510nmの紫外線から緑色光領域の範囲内にある1つ以上の発光ピーク波長を有する。
【0027】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、発光素子の発光層が、窒化物半導体又はInを含む窒化物半導体である。
【0028】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、使用する蛍光体が、本発明に係るケイ酸塩蛍光体のいずれか1種である。
【0029】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が、紫外光の範囲内に発光スペクトルのピーク値を有し、使用する蛍光体が、本発明に係るケイ酸塩蛍光体のうちの1種、又は2種の組合せであり、蛍光体が、放射光源及び/又はその組合せにおける他の蛍光体の放出光の少なくとも一部を吸収して、発光素子の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク波長を有する異なる発光スペクトルに変換して、混合白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光を得る。
【0030】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が、青色光から緑色光の範囲内に発光スペクトルのピーク値を有し、使用する蛍光体が、本発明に係るケイ酸塩蛍光体のうちの1種、又は2種の組合せであり、蛍光体が、放射光源及び/又はその組合せにおける他の蛍光粉末の放出光の少なくとも一部を吸収し、発光素子の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク発光波長を有する異なる発光スペクトルに変換して、混合白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光を得る。
【0031】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、使用する蛍光体がさらに、本発明に係るケイ酸塩蛍光体のうちの1種以上と共に使用される第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体を含み、これら第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体が、放射光源からの光の波長の少なくとも一部及び/又は本発明に係るケイ酸塩蛍光体からの光の波長の少なくとも一部を変換し、青色光から赤色光の可視光領域に少なくとも1つのピーク発光波長を有する発光スペクトルを有する。
【0032】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が、紫外光の範囲内に発光スペクトルのピーク値を有し、本発明に係るケイ酸塩蛍光体からの光の少なくとも一部並びに第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体からの光を含めた光のうちの少なくとも2種類が混合されて、白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光が得られる。
【0033】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、放射光源としての発光素子が、青色光から緑色光の範囲内に発光スペクトルのピーク値を有し、放射光源からの光の少なくとも一部、本発明に係るケイ酸塩蛍光体からの光の少なくとも一部、並びに第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体からの光を含めた光のうちの少なくとも2種類が混合されて、白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光が得られる。
【0034】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体が、希土類元素のドーピングによって活性化される酸窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロケイ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるガーネット構造蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物−酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるアルミン酸塩蛍光体、及び/又はMnのドーピングによって活性化されるフルオロヒ酸マグネシウム(ゲルマニウム酸塩)蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるホウ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチタン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチオガリウム酸塩蛍光体である。
【0035】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体が、放射光源からの光の一部の波長及び/又は本発明に係るケイ酸塩蛍光体からの光の波長の少なくとも一部を変換し、青色光から赤色光の可視光領域に少なくとも1つの発光ピークを有する発光スペクトルを有する。
【0036】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、蛍光体が直接的又は間接的にチップと接触する発光変換LEDである。
【0037】
本発明の好ましい一実施形態に係る発光デバイスにおいては、発光デバイスが、蛍光体を用いた少なくとも1つのLEDを備える照明デバイスである。
【0038】
本発明に係る蛍光体の励起スペクトル及び発光スペクトルは、F−4500蛍光スペクトロメータを用いて試験した。
【0039】
LEDの相対スペクトルパワー分布及び色度座標は、PMS−50紫外−可視−近赤外スペクトル分析システムを用いて試験した。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】発光色が青色である実施例1の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図2】発光色が青緑色である実施例9の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図3】発光色が緑色である実施例13の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図4】発光色が黄緑色である実施例17の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図5】発光色が黄緑色である実施例20の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図であり、発光スペクトルは、470nmの放射光源を試験波長として用いることによって得た。
【図6】発光色が黄緑色である実施例21の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図7】発光色が黄色である実施例26の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図8】発光色が黄色である実施例28の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図9】発光色が黄色である実施例31の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図であり、発光スペクトルは、470nmの放射光源を試験波長として用いることによって得た。
【図10】発光色が黄色である実施例32の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図11】発光色が黄赤色である実施例33の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図である。
【図12】発光色が赤色である実施例41の蛍光体の励起及び発光スペクトルを示す図であり、発光スペクトルが赤色光領域にあることを示す図である。
【図13】LEDの一種を示す概略図である。
【図14】実施例46の白色光LEDの相対スペクトルパワー分布図である。
【図15】CIEスケールにおける実施例47の白色光LEDの色度座標を示す図である。
【図16】実施例46、47及び48の白色光LEDの光減衰の曲線図である。
【0041】
[発明の実施形態]
以下に、本発明の実施例を説明する。本発明はこれらの実施例によって限定されないことに留意されたい。
【0042】
実施例1
【0043】
【表1】
【0044】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて900℃の酸化性雰囲気中で4時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、水素95%、窒素3%、硫化水素2%からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1100℃で4時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が青色である蛍光体SrO・0.6MgO・SiO2・0.02P2O5:0.03Eu2+・0.25Cl−を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が358nmにある240〜450nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が467nmにある420〜560nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0045】
実施例2〜8
実施例1と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例2〜8の発光色が青色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、240〜450nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピークの位置は、350〜410nmの範囲内で組成によって変化した)と、420〜560nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、440〜475nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例2〜8の組成物を表1に挙げた。
【0046】
【表2】
【0047】
本発明に係る発光色が青色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0048】
1<(a+b)<2で、M≠Caで、Srが部分的にBaに置換されている場合、蛍光粉末の励起発光波長はBa含有量の増加に伴い長波長の方向に向かって移動し、また蛍光粉末の励起発光波長はSr含有量の増加に伴い短波長の方向に向かって移動した。係数bに対する係数aの比が大きくなればなるほど(a>b)、励起発光波長は短波長の方向に向かってより大きく移動した。
【0049】
2<(a+b)≦4である場合、励起発光波長は、Sr含有量に対するBa含有量の比及びbに対するaの比の影響を受けた。励起発光波長はBa含有量の増加に伴い短波長の方向に移動し、また励起発光波長はbに対するaの比の増大に伴い長波長の方向に移動した。
【0050】
図1は、実施例1の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。本発明に係る発光色が青色である蛍光体が広い励起スペクトルの範囲を有し、また長波長紫外線から青紫色光のスペクトル領域において有効な励起を有していたことが図1からわかる。この蛍光体の有効励起範囲は、先行技術における青色発光の蛍光体の励起範囲よりもはるかに広く、さらに高い発光効率を有していた。したがって、本発明に係る蛍光体は、紫外線チップ又は紫色光チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために非常に適していた。
【0051】
実施例9
【0052】
【表3】
【0053】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて800℃の酸化性雰囲気中で6時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、水素ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1300℃で4時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が青緑色である蛍光体0.6SrO・0.2CaO・0.5MgO・SiO2・0.02B2O3・0.2P2O5:0.01Eu2+を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が362nmにある250〜470nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が485nmにある420〜590nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0054】
実施例10〜14
実施例9と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例10〜14の発光色が青緑色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、250〜470nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、360〜420nmの範囲内で組成によって変化した)と、420〜590nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、470〜490nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例10〜14の組成物を表2に挙げた。
【0055】
【表4】
【0056】
本発明に係る発光色が青緑色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0057】
Sr元素のモル含有量に対するCa元素のモル含有量の比が0.2〜0.5であるという条件下で1<(a+b)<2である場合、Ba及び/又はCaが部分的にSrに置き換わっていると、蛍光粉末の励起発光波長は、Ba及び/又はCaの含有量の増加に伴って長波長の方向に移動した。
【0058】
2<(a+b)≦4で、M≠Baである場合、励起発光波長は、Sr含有量に対するCa含有量の比及びbに対するaの比の影響を受けた。励起発光波長はCa含有量の増加に伴い長波長の方向に移動し、また励起発光波長はbに対するaの比の増大に伴い長波長の方向に移動した。
【0059】
図2は、実施例9の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。本発明に係る発光色が青緑色である蛍光体が長波長紫外線から青色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有し、紫外線チップ又は紫色光チップ又は青色チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために適しているようであることが図2からわかる。
【0060】
実施例15
【0061】
【表5】
【0062】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1000℃の酸化性雰囲気中で2時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、水素ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1000℃で6時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が緑色である蛍光体0.5SrO・0.5CaO・0.3MgO・SiO2・0.01B2O3:0.01Eu2+・0.001Mn2+を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が422nmにある260〜480nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が499nmにある430〜600nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0063】
実施例16〜19
実施例15と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例16〜19の発光色が緑色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、260〜480nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、370〜430nmの範囲内で組成によって変化した)と、430〜600nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、490〜510nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例16〜19の組成物を表3に挙げた。
【0064】
【表6】
【0065】
本発明に係る発光色が緑色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0066】
Sr元素のモル含有量に対するCa元素のモル含有量の比が0.6〜1.5であるという条件下で1<(a+b)<2である場合、蛍光粉末の励起発光波長は、Ca含有量の増加に伴って長波長の方向に移動した。
【0067】
2<(a+b)≦5である場合、励起発光波長は、Sr含有量に対するBa含有量の比の影響を受けた。励起発光波長はBa含有量の増加に伴い短波長の方向に移動し、また励起発光波長はSr含有量の増加に伴い長波長の方向に移動した。
【0068】
図3は、実施例15の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。本発明に係る発光色が緑色である蛍光体が長波長紫外線から青緑色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有し、紫外線チップ又は紫色光チップ又は青色チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために適しているようであることが図3からわかる。
【0069】
実施例20
【0070】
【表7】
【0071】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、徹底的に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1000℃の酸化性雰囲気中で3時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、窒素及び水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1300℃で2時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が黄緑色である蛍光体0.2SrO・0.6CaO・0.4MgO・SiO2・0.02B2O3:0.02Eu2+・0.001Ce3+・0.006F−を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が430nmにある240〜500nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が512nmにある450〜600nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0072】
実施例21〜25
実施例20と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例21〜25の発光色が黄緑色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、240〜510nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、370〜440nmの範囲内で組成によって変化した)と、450〜600nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、505〜525nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例21〜25の組成物を表4に挙げた。
【0073】
【表8】
【0074】
本発明に係る発光色が黄緑色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0075】
Sr元素のモル含有量に対するCa元素のモル含有量の比が2.8〜3.3であるという条件下で1<(a+b)<2である場合、蛍光体の励起発光波長は、Ca含有量の増加に伴って長波長の方向に移動した。
【0076】
2≦(a+b)≦6で、a≧bである場合、励起発光波長は、Sr含有量に対するBa含有量の比及びbに対するaの比の影響を受けた。励起発光波長はBa及びCa含有量の増加に伴い長波長の方向に移動し、また励起発光波長はbに対するaの比の増大に伴い(a>b)短波長の方向により著しく移動した。
【0077】
図4、5及び6は、それぞれ実施例20、23及び24の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。図5の発光スペクトルは、470nmの放射光源を試験波長として用いることによって得た。本発明に係る発光色が黄緑色である蛍光体が長波長紫外線から青緑色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有し、紫外線チップ又は紫色光チップ又は青色チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために適していることがあることがこのスペクトル図を解析することによってわかる。
【0078】
実施例26
【0079】
【表9】
【0080】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1000℃の酸化性雰囲気中で4時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、体積比97:3の窒素及び水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1230℃で6時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が黄色である蛍光体1.45SrO・0.63BaO・0.06CaO・SiO2:0.1Eu2+・0.05Cl−・0.12F−・0.05Li+を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が430nmにある240〜520nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が543nmにある450〜630nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0081】
実施例27〜32
実施例26と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例27〜32の発光色が黄色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、240〜520nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、400〜470nmの範囲内で組成によって変化した)と、450〜640nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、515〜540nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例27〜32の組成物を表5に挙げた。
【0082】
【表10】
【0083】
本発明に係る発光色が黄色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0084】
M≠Srの条件下で1<(a+b)<2である場合、蛍光粉末の励起発光波長は、Ca含有量の増加に伴って長波長の方向に移動した。
【0085】
2≦(a+b)≦6で、a≧bである場合、励起発光波長は、Ba、Sr及びCa含有量の比及びbに対するaの比の影響を受けた。励起発光波長はBa含有量の増加に伴い短波長の方向に移動し、励起発光波長はSr含有量の増加に伴い長波長の方向に移動し、励起発光波長はCa含有量の増加に伴い長波長の方向に移動した。長波長方向における励起発光波長へのBa、Sr及びCaの効果の影響の強さは、Ca>Sr>Baである。
【0086】
励起発光波長は、bに対するaの比の増大に伴い(a>b)長波長の方向により著しく移動した。
【0087】
図7、8、9及び10は、それぞれ実施例26、28、31及び32の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。図9の発光スペクトルは、470nmの放射光源を試験波長として用いて得た。本発明に係る発光色が黄色である蛍光体が長波長紫外線から青緑色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有していた、特に青色光スペクトル領域においてより高い励起強度を有していたことがこれらのスペクトル図を解析することによってわかる。本発明に係る蛍光体は、紫外線チップ又は紫色光チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために適している、特に、青色光チップを放射光源の発光素子として用いる白色光LEDを作製するために適していることがある。白色光LEDにおいては、本発明に係る蛍光体を使用して青色光放射源の発光の一部を吸収し、蛍光体を励起し、さらに、放出され残存している青色放射を白色光に混合した。このような白色光LEDは、優れた発光効率及び色指数を有していた。
【0088】
実施例33
【0089】
【表11】
【0090】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1100℃の酸化性雰囲気中で3時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、比95:5の窒素及び水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1250℃で5時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が黄赤色である蛍光体2.0SrO・0.08BaO・0.03CaO・SiO2:0.06Eu2+・0.3Cl−を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク位置が432nmである200〜530nmの範囲の励起スペクトルと、発光メインピーク値が558nmにある480〜640nmの範囲の発光スペクトルとを有していた。
【0091】
実施例34〜40
実施例33と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例34〜40の発光色が黄赤色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、200〜530nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、400〜485nmの範囲内で組成によって変化した)と、480〜640nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、535〜580nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例34〜40の組成物を表6に挙げた。
【0092】
【表12】
【0093】
本発明に係る発光色が黄赤色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0094】
2<(a+b)≦5で、a>bである場合、励起発光波長は、Ba、Sr及びCa含有量の比の影響を受けた。励起発光波長はBa含有量の増加に伴い短波長の方向に移動し、励起発光波長はSr含有量の増加に伴い長波長の方向に移動し、励起発光波長はCa含有量の増加に伴い長波長の方向に移動した。長波長方向における励起発光波長へのBa、Sr及びCaの効果の影響の強さは、Ca>Sr>Baである。
【0095】
図11は、実施例33の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。本発明に係る発光色が黄赤色である蛍光体が長波長紫外線から緑色光スペクトル領域の励起スペクトル範囲において有効な励起を有していた、特に360〜480nmの波長範囲においてより高い励起強度を有し、横軸と実質的に平行であったことがこのスペクトル図を解析することによってわかる。本発明に係る蛍光体は、紫外線チップ又は紫色光チップを放射光源の発光素子として用いるLEDを作製するために有用で、特に、青色光チップを放射光源の発光素子として用いる白色光LEDを作製するために適している。白色光LEDにおいては、本発明に係る蛍光体を使用して青色光放射源の発光の一部を吸収し、蛍光体を励起し、さらに、放出され残存している青色放射を白色光に混合した。蛍光体の発光のメインピークは黄色スペクトル領域と赤色スペクトル領域との間に位置していたため、製造した白色光LEDは優れた色指数及び低い色温度を有していた。
【0096】
実施例41
【0097】
【表13】
【0098】
上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて1000℃の酸化性雰囲気中で6時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、体積比95:5の窒素及び水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1300℃で5時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が赤色である蛍光体0.25SrO・1.25BaO・1.5MgO・SiO2:0.025Eu2+・0.1Mn2+・0.5Cl−を、325メッシュのふるいで回収した。この材料は、励起メインピーク値が429nmにある230〜500nmの範囲の励起スペクトルを有し、発光スペクトルは2つの発光メインピークを赤色光領域及び青色光領域に有し、赤色光領域における発光スペクトルは480〜640nmの範囲内にあり、赤色光発光のメインピーク値は609nmにあった。
【0099】
実施例42〜44
実施例41と同様の原料の混合方法及び焼結方法によって、実施例42〜44の発光色が黄赤色である蛍光体を調製したところ、蛍光体は、200〜530nmの範囲の励起スペクトル(励起メインピーク値は、400〜485nmの範囲内で組成によって変化した)と、480〜640nmの範囲の発光スペクトル(発光メインピーク値は、580〜630nmの範囲内で組成によって変化した)とを有していた。実施例42〜44の組成物を表7に挙げた。
【0100】
【表14】
【0101】
本発明に係る発光色が赤色である蛍光体の組成について、発光波長の変化に関する組成変動の効果についての法則は以下のとおりであった。
【0102】
Eu2+の励起及び発光スペクトルを調整するためにアルカリ土類金属の含有量の変化を使用して性質が異なるアルカリ土類金属イオン結合を生成することの他に、Eu2+とLnイオン(特にMn2+)との間のエネルギー移動を有効に利用することによっても、発光スペクトル及びエネルギーを制御した。Mn2+量が固定されている場合、Eu2+含有量が増大するにつれて、発光スペクトルの赤色発光メインピークの強度が増大したが、青色光領域における発光メインピークの強度が減少した。Eu2+量が固定されている場合、Mn2+含有量が増大するにつれて、発光スペクトルの赤色発光メインピークの強度が減少した。
【0103】
図12は、実施例41の蛍光体の励起発光スペクトルを示す。発光スペクトルは、赤色光領域における発光スペクトルであった。本発明に係る発光色が赤色である蛍光体が280〜475nmの励起光波長範囲において有効な励起を有していたことがこのスペクトル図を解析することによってわかる。紫外線チップ又は紫色光チップ又は青色光チップを放射光源の発光素子として用いる白色光LEDにおいては、赤色光領域におけるその放出光が色指数を向上させ、色温度を下げ、人間の目の感度とより良く適合した。
【0104】
本発明者らは、NH4Cl、NH4F、(NH4)2HPO4、グルコース、尿素、BaF2、CaF2、ZnF2、ZnS、SrS、CaS、SrSO4、SrHPO4又はCaHPO4、Li2CO3などの添加剤を、原料の総重量を基準として0〜30wt%の量で添加するによって、これらの材料の発光相対輝度及び励起発光スペクトルを様々な程度にまで向上させることができることを見出した。これについて以下に一例として説明する。
【0105】
実施例45
【0106】
【表15】
【0107】
原料の総重量に基づきBaF214%とLi2CO30.3%とを添加して、上記組成物の原料をボールミル粉砕し、均一に混合し、次いでるつぼに入れ電気炉に設置し、続いて700℃の酸化性雰囲気中で6時間焼結させ、冷却後、焼結した生成物を、体積比95:3:2の窒素、水素及び硫化水素からなる混合ガスが通る炉内で焼結させ、焼結させるために1150℃で5時間保持した。焼結した生成物を冷却した後、粉砕し、ボールミル粉砕によってすりつぶし、次いで本発明に係る発光色が黄色である蛍光体1.2SrO・0.8BaO・0.2CaO・0.1MgO・SiO2・0.001B2O3・0.01P2O5:0.05Eu2+・0.01Mn2+・0.05Ce3+・0.05Cl−・0.005S2−・0.45F−・0.05Li+を、325メッシュのふるいで回収した。この材料の励起スペクトルは、240〜520nmの範囲内にあり、励起メインピーク値が436nmであり(430〜475nmの範囲に強い励起スペクトルが存在した)、また450〜630nmの範囲内にあり、発光メインピーク値が537nmにあった。
【0108】
本発明に係る製造プロセスにおいては、様々な追加の原料の添加の仕方及び添加の方法が、実施例45における添加の仕方及び添加の方法と類似していたが、これら原料の種類及び添加量だけは、製造しようとする蛍光体の励起発光スペクトル範囲及び相対輝度に基づき選択した。
【0109】
本発明は、本発明に係る蛍光体を1種以上用いる照明デバイス、特に、発光メインピークが240〜510nmの範囲内にある発光素子を放射光源として用いる半導体LED、特に白色光を放出するLEDにも関する。本発明の保護範囲を、以下に具体例によって説明した。
【0110】
図13を参照すると、本発明に係るLEDは、半導体発光チップ1、負極2、正極3、ピン4、蛍光体5、包装材料6、リード線7及び反射体カップ8を備える。半導体の発光チップはGaInNチップ又はGaNチップである。蛍光体は、本発明に係るケイ酸塩蛍光体を少なくとも1種を含む。包装材料は透明樹脂であり、透明エポキシ樹脂、透明シリカゲル等でよい。
【0111】
図13aは蛍光体が半導体発光チップと直接的に接触する様子を示し、蛍光体は透明樹脂と混合され、その後反射体カップ内の半導体発光チップ上に均一に塗布される。図13bは蛍光体が半導体発光チップと間接的に接触する様子を示し、蛍光体はエポキシ樹脂の表面層上に均一に分布している。図13cは蛍光体が半導体発光チップと間接的に接触する様子を示し、蛍光体はエポキシ樹脂中及び半導体発光チップ上に均一に分配している。
【0112】
実施例46
図13aに示すようなLEDの包装の仕方を用いて白色光LEDを製造した。具体的な包装プロセスは以下のとおりであった。発光のメインピークの波長が適合するチップを、蛍光粉末の有効励起波長域に基づき選択した。本実施例では、半導体発光チップの発光のメインピークの波長が460nmで、蛍光体は実施例33における蛍光体として選択される。選択したチップに結晶固定(crystalline fixation)、ライニング(lining)及び乾燥を施した。蛍光粉末を数グラム秤量し、適当な比率で均一に透明エポキシ樹脂と混合し、半導体チップ上に均一に塗布した(接着)。接着したリード線カップを真空炉内に設置し固め、エポキシ樹脂で満たされた型に挿入し、真空炉内で固め、型から取り出した。この白色光LEDの相対スペクトルパワー分布を図14に示した。その色座標はX=0.3191、Y=0.3292で、色温度は6160Kで、色指数は85であった。この白色光LEDの発光スペクトルは、青色光チップから放出される青色光の一部の励起によって放出される蛍光粉末の黄赤色発光スペクトルと、青色光チップから放出される青色光スペクトルの残りの部分とを混合することによって形成した。
【0113】
実施例47
図13bに示すようなLEDの包装の仕方を用いて白色光LEDを製造した。本実施例では、半導体発光チップの発光のメインピークの波長が385nmで、蛍光体は、適当な比率で混合した実施例1、13、26及び41における蛍光体を含んでいた。包装プロセスは実施例46で説明したプロセスと類似していたが、蛍光体はエポキシ樹脂の表面層上に均一に分布していた。この白色光LEDの発光スペクトルは、紫外光チップから放出される紫外光の一部及び/又は蛍光体からの放出光の一部によって励起される上記4種類の蛍光粉末がそれぞれ放出する青色、緑色、黄色及び赤色発光スペクトルと、蛍光粉末の放出光スペクトルの残りの部分とを混合することによって形成した。その色座標はX=0.3747、Y=0.3403で、色温度は3874Kであった。図15がこの白色光LEDのCIE図で、点Fが本実施例における白色光LEDの色座標点であった。
【0114】
実施例48
図13cに示すようなLEDの包装の仕方を用いて白色光LEDを製造した。本実施例では、半導体発光チップの発光のメインピークの波長が470nmで、蛍光体は、実施例34における蛍光体(発光メインピークの波長556nm)と、希土類元素のドーピングによって活性化されるガーネット構造のYAG蛍光粉末((Y0.33Gd0.63Ce0.04)3Al5O12、発光メインピークの波長は532nmであった)と、希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物の蛍光粉末(CaS:Eu、発光メインピークの波長は606nmであった)との適当な比率の混合物を含んでいた。包装プロセスは実施例46で説明したプロセスと類似していたが、蛍光体はエポキシ樹脂中及び半導体発光チップ上に均一に分布していた。この白色光LEDの発光スペクトルは、青色光チップから放出される青色光の一部及び/又は蛍光体からの部分的な放出光によって励起される上記3種類の蛍光粉末がそれぞれ放出する黄色、黄赤色及び赤色発光スペクトルと、蛍光体の放出光スペクトルの残りの部分とを混合することによって形成した。その色座標はX=0.3288、Y=0.3525で、色温度は5637K、色指数は80であった。
【0115】
図13a、図13b及び図13cに示すようなLEDの包装の仕方を用いることによってLEDを生成することができる。包装プロセスは実施例46、47及び48におけるプロセスと類似していた。しかしながら、蛍光体は、複数のやり方によって組み合わせることができる。原則は以下のとおりである。
【0116】
(1)蛍光粉末の有効励起波長域は、半導体チップの発光メインピーク波長及び/又は一緒に使用する他の蛍光粉末の発光メインピーク波長と適合する。
(2)半導体チップの発光メインピーク波長が決定済みであるという前提条件下で、LED製品の所要発光色に基づき蛍光体を選択する。
(3)本発明に係るケイ酸塩蛍光体を少なくとも1種使用するという前提条件下で、LED製品の所要発光色に基づき本発明に属さない第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体を選択した。
【0117】
第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体として使用することができる蛍光体は、希土類元素のドーピングによって活性化される酸窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される窒化物蛍光体、希土類元素のドーピングによって活性化されるハロケイ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるガーネット構造蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される酸化物蛍光体、希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物−酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるアルミン酸塩蛍光体、及び/又はMnのドーピングによって活性化されるフルオロヒ酸マグネシウム(ゲルマニウム酸塩)蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるホウ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチタン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチオガリウム酸塩蛍光体を含む。
【0118】
製造したLEDの発光色は、使用する半導体チップの発光スペクトル及び相対輝度並びに使用する蛍光粉末の発光スペクトル及び相対輝度によって決まった。
【0119】
実施例49〜57は具体的なチップ及び蛍光粉末の選択と、LEDの発光色とを示し、結果を表8に挙げた。
【0120】
【表16】
【0121】
本発明に係るケイ酸塩蛍光体は減衰抵抗(attenuation resistance)の点で有利である。破壊老化試験(destructive aging test)を、実施例46、47及び48において製造した白色光LEDについて行った。この試験の条件は以下のとおり、環境温度25℃、電流100mA、老化時間1008時間であった。輝度減衰曲線を図16に示した。上記条件下における破壊試験において、LEDの光減衰が26%未満であったことがこの図からわかる。本発明に係るケイ酸塩蛍光体は減衰抵抗の点で有利であり、優れた温度安定性を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
蛍光体、特に、LEDを含めた発光デバイスで使用される蛍光体であって、ケイ酸塩及び活性化イオンを含み、その必須化学組成が下記式:
aMO・bM’O・SiO2・cR:xEu・yLn・zLv・δLm
で表され、式中、
Mは、Sr、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
M’は、Mg、Cd及びBeからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Rは、B2O3及びP2O5のうちの1種又は2種であり、
Lnは、Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lvは、Cl、F、Br、I及びSからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lmは、Li、Na及びKからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
a、b、c、x、y、z及びδは、モル係数であり、0.5≦a≦5.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、
1<(a+b)≦6において、(a+b)=2である場合、M’≠Mgであり、
紫外線から緑色光領域である240〜510nmの発光スペクトルを有する放射光源としての発光素子によって励起され、放射光源の放出光の少なくとも一部を吸収し、約430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク発光波長を有する420〜700nmの発光スペクトルを放出でき、発光色が青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、黄赤色、赤色及び白色である蛍光体。
【請求項2】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2且つa>bである場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M’≠Caであり、2<(a+b)≦4である場合、1.0≦a≦2.0、1.0≦b≦2.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、前記発光色が励起後は青色であり、発光メインピークの波長が440〜475nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項3】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2且つa>bである場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が0.2〜0.5であり、2<(a+b)≦4である場合、1.0≦a≦3.0、0.5≦b≦1.5、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M≠Baであり、前記発光色が励起後は青緑色であり、発光メインピークの波長が470〜490nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項4】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0.2≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が0.6〜1.5であり、2<(a+b)≦5である場合、0.5≦a≦3.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Baのモル含有量がSr及び/又はCaのモル含有量よりも大きく、前記発光色が励起後は緑色であり、発光メインピークの波長が490〜510nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項5】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が2.8〜3.3であり、2<(a+b)≦6且つa≧bである場合、1.5≦a≦3.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、(a+b)=2である場合、1≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baに対するSrのモル含有比が0.8〜1.6であり、前記発光色が励起後は黄緑色であり、発光メインピークの波長が505〜525nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項6】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M≠Srであり、2<(a+b)≦6且つa≧bである場合、2≦a≦4、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、(a+b)=2である場合、1.0≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baのモル含有量がSr及び/又はCaのモル含有量以下であり、前記発光色が励起後は黄色であり、発光メインピークの波長が515〜540nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項7】
前記モル係数の範囲が、2<(a+b)≦5且つa>bである場合、1.0≦a≦4.0、0≦b≦1.5、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、bに対するaの比は2よりも大きく、b=0である場合、Baに対するSr及び/又はCaのモル含有比が2よりも大きく、(a+b)=2である場合、1.0≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baのモル含有量がSr及び/又はCaのモル含有量よりも少なく、前記発光色が励起後は黄赤色であり、発光メインピークの波長が535〜580nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項8】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<1.5である場合、0.2≦a≦1.2、0.2≦b≦1.2、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、1.5<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.8、0≦b≦1.8、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、2<(a+b)≦5である場合、1.0≦a≦3.0、0≦b≦3、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、前記発光色が励起後は赤色であり、発光メインピークの波長が580〜630nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項9】
前記蛍光体が、240〜510nmのピーク発光波長を有する前記放射光源の光によって励起することができ、前記蛍光体の発光ピークの波長が、前記放射光源の発光ピークの長波長側の波長よりも長い、請求項1〜8のいずれか一項に記載の蛍光体。
【請求項10】
蛍光体の調製方法であって、使用する原料が下記元素の化合物であり、式aMO・bM’O・SiO2・cR:xEu・yLn・zLv・δLmに係る元素のモル比が、
M: 0.5〜5;
M’: 0〜3.0;
Si: 1.0;
R: 0〜2.0;
Eu: 0.001〜0.2;
Ln: 0〜0.5;
Lv: 0〜0.5;
Lm: 0〜0.2;
であり、式中、
MはSr、Ca、Ba及びZnのうちの1種以上の元素を示し、
M’はMg、Cd及びBeのうちの1種以上の元素を示し、
RはB及びPのうちの1種又は2種の元素を示し、
SiはSiを示し、
EuはEuを示し、
LnはNd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbのうちの1種以上の元素を示し、
LvはCl、F、Br、I及びSのうちの1種以上の元素を示し、
LmはLi、Na及びKのうちの1種以上の元素を示し、
M、M’、Ln、Lm及びEuによって表される元素の化合物が、M、M’、Ln、Lm及びEuによって表される元素の炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩又はクエン酸塩、又はこれらの酸化物、水酸化物若しくはハロゲン化物であり、Lvによって表される元素の化合物が、Lvによって表される元素のハロゲン化物、オキシハロゲン酸塩、硫化物、酸硫化物又は硫酸塩であり、Siによって表される元素の化合物は、SiO2、ケイ酸、シリカゲル、窒化ケイ素又はケイ酸塩であり、Rによって表される元素の化合物は、ホウ素又はリンの化合物であり、その化合物の製造工程が高温固相反応法であり、様々な元素の前記原料がそれらのモル比に従って秤量され、均一に混合され、前記混合物がまず、酸化性雰囲気中、700〜1100℃の温度で2〜6時間焼結され、次いで還元性雰囲気中、1000〜1300℃の温度で2〜6時間焼結され、冷却され、粉砕され、ふるいにかけられる方法。
【請求項11】
前記還元性雰囲気が水素、アンモニア、窒素及び水素、又は炭素粒子の存在下である、請求項10に記載の蛍光体の調製方法。
【請求項12】
前記還元性雰囲気が10%以下のH2Sを含む、請求項10又は11に記載の蛍光体の調製方法。
【請求項13】
NH4Cl、NH4F、(NH4)2HPO4、グルコース、尿素、BaF2、CaF2、ZnF2、ZnS、SrS、CaS、SrSO4、SrHPO4又はCaHPO4、Li2CO3、KNO3、Na2CO3が、前記固相反応に関与するように、前記原料の重量基準にして0〜30wt%の量で前記原料中に添加される、請求項10に記載の蛍光体の調製方法。
【請求項14】
放射光源としての発光素子と、放射光源の光の少なくとも一部を変換することができる蛍光体とを備える発光デバイスであって、
前記放射光源が、240〜510nmの紫外線から緑色光領域の範囲に及ぶピーク波長を有する放射を放つように構成され、前記蛍光体により、前記発光素子の第1の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有する第2の発光スペクトルに変換さすることができ、前記蛍光体のうち少なくとも1つが、下記式:
aMO・bM’O・SiO2・cR:xEu・yLn・zLv・δLm
で表されるケイ酸塩をベースとする蛍光体であり、
式中、
Mは、Sr、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
M’は、Mg、Cd及びBeからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
RはB2O3及びP2O5のうちの1つ又は2つであり、
Lnは、Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lvは、Cl、F、Br、I及びSからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lmは、Li、Na及びKからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
a、b、c、x、y、z及びδはモル係数であり、0.5≦a≦5.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、0≦δ<0.2であり、1<(a+b)≦6において、(a+b)=2である場合、M’≠Mgである発光デバイス。
【請求項15】
前記放射光源としての発光素子が、前記蛍光体による吸収がある240〜510nmの紫外線から緑色光領域の範囲内に少なくとも1つの発光ピーク波長を有する、請求項14に記載の発光デバイス。
【請求項16】
前記発光素子の発光層が、窒化物半導体又はInを含む窒化物半導体である、請求項14又は15に記載の発光デバイス。
【請求項17】
使用する前記蛍光体が、請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体である、請求項14又は15に記載の発光デバイス。
【請求項18】
前記放射光源が、紫外光の範囲内にあるピーク波長を有する放射を放つように構成され、使用される前記蛍光体が、請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体のうちの1種又は2種以上の組合せであり、前記蛍光体が、放射光源及び/又は前記組合せにおける他の蛍光体の放出光の少なくとも一部を吸収し、前記発光素子の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、波長が430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有する異なる発光スペクトルに変換して、混合白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光を得る、請求項14に記載の発光デバイス。
【請求項19】
前記放射光源が、青色光から緑色光の範囲内にピーク波長を有する放射を放つように構成され、使用される前記蛍光体が、請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体のうちの1種又は2種以上の組合せであり、前記蛍光体が、放射光源及び/又はその組合せにおける他の蛍光体の放出光の少なくとも一部を吸収し、前記発光素子の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、波長が430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有する異なる発光スペクトルに変換して、混合白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光を得る、請求項14に記載の発光デバイス。
【請求項20】
前記蛍光体がさらに、請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体のうちの1種以上と共に使用される第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体を含み、前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体が、前記放射光源からの光の波長の少なくとも一部及び/又は請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体からの光の波長の少なくとも一部を変換し、青色光から赤色光の可視光領域に少なくとも1つのピーク発光波長を有する光を放出する、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項21】
放射光源が、紫外光の範囲内にあるピーク波長を有する放射を放つように構成され、前記蛍光体からの光の少なくとも一部並びに前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体からの前記光を含めた前記光のうちの少なくとも2種類が混合されて、白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光が得られる、請求項20に記載の発光デバイス。
【請求項22】
放射光源が、青色光から緑色光の範囲内にピーク波長を有する放射を放つように構成され、前記放射光源からの光の少なくとも一部、前記ケイ酸塩由来の蛍光体からの光の少なくとも一部、並びに前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体からの光を含めた光のうちの少なくとも2種類が混合されて、白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光が得られる、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項23】
前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体が、希土類元素のドーピングによって活性化される酸窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロケイ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるガーネット構造蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物−酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるアルミン酸塩蛍光体、及び/又はMnのドーピングによって活性化されるフルオロヒ酸マグネシウム(ゲルマニウム酸塩)蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるホウ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチタン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチオガリウム酸塩蛍光体である、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項24】
前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体が、前記放射光源からの光の一部及び/又は請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体からの光の波長の少なくとも一部を吸収し、青色光から赤色光の可視光領域に少なくとも1つのピーク発光波長を有する光を放出するように構成される、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項25】
前記蛍光体が、直接的又は間接的にチップと接触する発光変換LEDである、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項26】
前記蛍光体を用いた少なくとも1つのLEDを備える照明デバイスである、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項1】
蛍光体、特に、LEDを含めた発光デバイスで使用される蛍光体であって、ケイ酸塩及び活性化イオンを含み、その必須化学組成が下記式:
aMO・bM’O・SiO2・cR:xEu・yLn・zLv・δLm
で表され、式中、
Mは、Sr、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
M’は、Mg、Cd及びBeからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Rは、B2O3及びP2O5のうちの1種又は2種であり、
Lnは、Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lvは、Cl、F、Br、I及びSからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lmは、Li、Na及びKからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
a、b、c、x、y、z及びδは、モル係数であり、0.5≦a≦5.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、
1<(a+b)≦6において、(a+b)=2である場合、M’≠Mgであり、
紫外線から緑色光領域である240〜510nmの発光スペクトルを有する放射光源としての発光素子によって励起され、放射光源の放出光の少なくとも一部を吸収し、約430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピーク発光波長を有する420〜700nmの発光スペクトルを放出でき、発光色が青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、黄赤色、赤色及び白色である蛍光体。
【請求項2】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2且つa>bである場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M’≠Caであり、2<(a+b)≦4である場合、1.0≦a≦2.0、1.0≦b≦2.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、前記発光色が励起後は青色であり、発光メインピークの波長が440〜475nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項3】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2且つa>bである場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が0.2〜0.5であり、2<(a+b)≦4である場合、1.0≦a≦3.0、0.5≦b≦1.5、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M≠Baであり、前記発光色が励起後は青緑色であり、発光メインピークの波長が470〜490nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項4】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0.2≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が0.6〜1.5であり、2<(a+b)≦5である場合、0.5≦a≦3.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Baのモル含有量がSr及び/又はCaのモル含有量よりも大きく、前記発光色が励起後は緑色であり、発光メインピークの波長が490〜510nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項5】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、Srに対するCaのモル含有比が2.8〜3.3であり、2<(a+b)≦6且つa≧bである場合、1.5≦a≦3.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、(a+b)=2である場合、1≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baに対するSrのモル含有比が0.8〜1.6であり、前記発光色が励起後は黄緑色であり、発光メインピークの波長が505〜525nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項6】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.5、0.4≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2、M≠Srであり、2<(a+b)≦6且つa≧bである場合、2≦a≦4、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、(a+b)=2である場合、1.0≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baのモル含有量がSr及び/又はCaのモル含有量以下であり、前記発光色が励起後は黄色であり、発光メインピークの波長が515〜540nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項7】
前記モル係数の範囲が、2<(a+b)≦5且つa>bである場合、1.0≦a≦4.0、0≦b≦1.5、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、bに対するaの比は2よりも大きく、b=0である場合、Baに対するSr及び/又はCaのモル含有比が2よりも大きく、(a+b)=2である場合、1.0≦a≦2、0≦b≦1.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、b≠0である場合、M’≠Mgであり、b=0である場合、Baのモル含有量がSr及び/又はCaのモル含有量よりも少なく、前記発光色が励起後は黄赤色であり、発光メインピークの波長が535〜580nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項8】
前記モル係数の範囲が、1<(a+b)<1.5である場合、0.2≦a≦1.2、0.2≦b≦1.2、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、1.5<(a+b)<2である場合、0.5≦a≦1.8、0≦b≦1.8、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、2<(a+b)≦5である場合、1.0≦a≦3.0、0≦b≦3、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z<0.5、0≦δ<0.2であり、前記発光色が励起後は赤色であり、発光メインピークの波長が580〜630nmの範囲内で組成によって変化する、請求項1に記載の蛍光体。
【請求項9】
前記蛍光体が、240〜510nmのピーク発光波長を有する前記放射光源の光によって励起することができ、前記蛍光体の発光ピークの波長が、前記放射光源の発光ピークの長波長側の波長よりも長い、請求項1〜8のいずれか一項に記載の蛍光体。
【請求項10】
蛍光体の調製方法であって、使用する原料が下記元素の化合物であり、式aMO・bM’O・SiO2・cR:xEu・yLn・zLv・δLmに係る元素のモル比が、
M: 0.5〜5;
M’: 0〜3.0;
Si: 1.0;
R: 0〜2.0;
Eu: 0.001〜0.2;
Ln: 0〜0.5;
Lv: 0〜0.5;
Lm: 0〜0.2;
であり、式中、
MはSr、Ca、Ba及びZnのうちの1種以上の元素を示し、
M’はMg、Cd及びBeのうちの1種以上の元素を示し、
RはB及びPのうちの1種又は2種の元素を示し、
SiはSiを示し、
EuはEuを示し、
LnはNd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbのうちの1種以上の元素を示し、
LvはCl、F、Br、I及びSのうちの1種以上の元素を示し、
LmはLi、Na及びKのうちの1種以上の元素を示し、
M、M’、Ln、Lm及びEuによって表される元素の化合物が、M、M’、Ln、Lm及びEuによって表される元素の炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩又はクエン酸塩、又はこれらの酸化物、水酸化物若しくはハロゲン化物であり、Lvによって表される元素の化合物が、Lvによって表される元素のハロゲン化物、オキシハロゲン酸塩、硫化物、酸硫化物又は硫酸塩であり、Siによって表される元素の化合物は、SiO2、ケイ酸、シリカゲル、窒化ケイ素又はケイ酸塩であり、Rによって表される元素の化合物は、ホウ素又はリンの化合物であり、その化合物の製造工程が高温固相反応法であり、様々な元素の前記原料がそれらのモル比に従って秤量され、均一に混合され、前記混合物がまず、酸化性雰囲気中、700〜1100℃の温度で2〜6時間焼結され、次いで還元性雰囲気中、1000〜1300℃の温度で2〜6時間焼結され、冷却され、粉砕され、ふるいにかけられる方法。
【請求項11】
前記還元性雰囲気が水素、アンモニア、窒素及び水素、又は炭素粒子の存在下である、請求項10に記載の蛍光体の調製方法。
【請求項12】
前記還元性雰囲気が10%以下のH2Sを含む、請求項10又は11に記載の蛍光体の調製方法。
【請求項13】
NH4Cl、NH4F、(NH4)2HPO4、グルコース、尿素、BaF2、CaF2、ZnF2、ZnS、SrS、CaS、SrSO4、SrHPO4又はCaHPO4、Li2CO3、KNO3、Na2CO3が、前記固相反応に関与するように、前記原料の重量基準にして0〜30wt%の量で前記原料中に添加される、請求項10に記載の蛍光体の調製方法。
【請求項14】
放射光源としての発光素子と、放射光源の光の少なくとも一部を変換することができる蛍光体とを備える発光デバイスであって、
前記放射光源が、240〜510nmの紫外線から緑色光領域の範囲に及ぶピーク波長を有する放射を放つように構成され、前記蛍光体により、前記発光素子の第1の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有する第2の発光スペクトルに変換さすることができ、前記蛍光体のうち少なくとも1つが、下記式:
aMO・bM’O・SiO2・cR:xEu・yLn・zLv・δLm
で表されるケイ酸塩をベースとする蛍光体であり、
式中、
Mは、Sr、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
M’は、Mg、Cd及びBeからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
RはB2O3及びP2O5のうちの1つ又は2つであり、
Lnは、Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、Er、Pr、Bi、Sm、Sn、Y、Lu、Ga、Sb、Tb、Mn及びPbからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lvは、Cl、F、Br、I及びSからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
Lmは、Li、Na及びKからなる群から選択される1種又は2種以上の元素の組合せであり、
a、b、c、x、y、z及びδはモル係数であり、0.5≦a≦5.0、0≦b≦3.0、0≦c≦0.5、0.001≦x≦0.2、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、0≦δ<0.2であり、1<(a+b)≦6において、(a+b)=2である場合、M’≠Mgである発光デバイス。
【請求項15】
前記放射光源としての発光素子が、前記蛍光体による吸収がある240〜510nmの紫外線から緑色光領域の範囲内に少なくとも1つの発光ピーク波長を有する、請求項14に記載の発光デバイス。
【請求項16】
前記発光素子の発光層が、窒化物半導体又はInを含む窒化物半導体である、請求項14又は15に記載の発光デバイス。
【請求項17】
使用する前記蛍光体が、請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体である、請求項14又は15に記載の発光デバイス。
【請求項18】
前記放射光源が、紫外光の範囲内にあるピーク波長を有する放射を放つように構成され、使用される前記蛍光体が、請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体のうちの1種又は2種以上の組合せであり、前記蛍光体が、放射光源及び/又は前記組合せにおける他の蛍光体の放出光の少なくとも一部を吸収し、前記発光素子の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、波長が430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有する異なる発光スペクトルに変換して、混合白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光を得る、請求項14に記載の発光デバイス。
【請求項19】
前記放射光源が、青色光から緑色光の範囲内にピーク波長を有する放射を放つように構成され、使用される前記蛍光体が、請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体のうちの1種又は2種以上の組合せであり、前記蛍光体が、放射光源及び/又はその組合せにおける他の蛍光体の放出光の少なくとも一部を吸収し、前記発光素子の発光スペクトルの波長の少なくとも一部を、波長が430〜630nmの範囲内に少なくとも1つのピークを有する異なる発光スペクトルに変換して、混合白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光を得る、請求項14に記載の発光デバイス。
【請求項20】
前記蛍光体がさらに、請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体のうちの1種以上と共に使用される第2の蛍光体及び/又は第3の蛍光体及び/又は第4の蛍光体を含み、前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体が、前記放射光源からの光の波長の少なくとも一部及び/又は請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体からの光の波長の少なくとも一部を変換し、青色光から赤色光の可視光領域に少なくとも1つのピーク発光波長を有する光を放出する、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項21】
放射光源が、紫外光の範囲内にあるピーク波長を有する放射を放つように構成され、前記蛍光体からの光の少なくとも一部並びに前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体からの前記光を含めた前記光のうちの少なくとも2種類が混合されて、白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光が得られる、請求項20に記載の発光デバイス。
【請求項22】
放射光源が、青色光から緑色光の範囲内にピーク波長を有する放射を放つように構成され、前記放射光源からの光の少なくとも一部、前記ケイ酸塩由来の蛍光体からの光の少なくとも一部、並びに前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体からの光を含めた光のうちの少なくとも2種類が混合されて、白色光、又は青色光、又は青緑色光、又は緑色光、又は黄緑色光、又は黄色光、又は黄赤色光、又は赤色光が得られる、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項23】
前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体が、希土類元素のドーピングによって活性化される酸窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される窒化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロケイ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるガーネット構造蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化される硫化物−酸化物蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるアルミン酸塩蛍光体、及び/又はMnのドーピングによって活性化されるフルオロヒ酸マグネシウム(ゲルマニウム酸塩)蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるホウ酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるハロリン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチタン酸塩蛍光体、及び/又は希土類元素のドーピングによって活性化されるチオガリウム酸塩蛍光体である、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項24】
前記第2の蛍光体及び/又は前記第3の蛍光体及び/又は前記第4の蛍光体が、前記放射光源からの光の一部及び/又は請求項1〜9のいずれか一項に記載の蛍光体からの光の波長の少なくとも一部を吸収し、青色光から赤色光の可視光領域に少なくとも1つのピーク発光波長を有する光を放出するように構成される、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項25】
前記蛍光体が、直接的又は間接的にチップと接触する発光変換LEDである、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【請求項26】
前記蛍光体を用いた少なくとも1つのLEDを備える照明デバイスである、請求項14、15、18又は19に記載の発光デバイス。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13a】
【図13b】
【図13c】
【図14】
【図16】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13a】
【図13b】
【図13c】
【図14】
【図16】
【図15】
【公表番号】特表2009−538387(P2009−538387A)
【公表日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−512390(P2009−512390)
【出願日】平成19年5月25日(2007.5.25)
【国際出願番号】PCT/CN2007/001637
【国際公開番号】WO2008/011782
【国際公開日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願人】(508088948)ダリアン ルーミングライト サイエンス アンド テクノロジー カンパニー リミテッド (2)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年5月25日(2007.5.25)
【国際出願番号】PCT/CN2007/001637
【国際公開番号】WO2008/011782
【国際公開日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願人】(508088948)ダリアン ルーミングライト サイエンス アンド テクノロジー カンパニー リミテッド (2)
【Fターム(参考)】
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