JP2016160318A - Phosphor mixture, and light-emitting device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、蛍光体混合物、およびそれを用いた発光装置に関するものである。 Embodiments described herein relate generally to a phosphor mixture and a light emitting device using the same.
近年のLEDを用いた発光装置の研究が進められ、特に白色LED発光装置において、高い演色性および良好な発光効率が求められるようになっている。 In recent years, research on light emitting devices using LEDs has been advanced, and high color rendering properties and good light emission efficiency have been demanded particularly in white LED light emitting devices.
本発明による実施形態は、そのような要求に応えるために、演色性の高いもしくは色割れを抑制した良好な発光効率の白色LED発光装置を提供することを目的とするものである。 In order to meet such a demand, an embodiment according to the present invention is intended to provide a white LED light-emitting device having high color rendering properties or excellent light emission efficiency with suppressed color breakup.
実施形態による蛍光体混合物は、
250〜460nmの波長範囲内に発光ピークを有する励起光で励起した際に、510〜570nmの波長範囲内に発光ピークを示し、下記一般式(a):
((SrpaMa 1−pa)1−xaCexa)2yaAlzaSi10−zaOuaNwa (a)
(式(a)中、
Maは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の少なくともひとつであり、
0≦pa≦1、
0<xa≦1、
0.8≦ya≦1.1、
2≦za≦3.5、
0<ua≦1、
1.8≦za−ua、および
13≦ua+wa≦15
である)
で表わされる組成を有する黄色発光蛍光体、
および、
前記励起光で励起した際に、430〜500nmの波長範囲内に発光ピークを示し、下記一般式(b):
((SrpbMb 1−pb)1−xbCexb)3−ybSi13−zbAl3+zbO2+ubN21−wb (b)
(式(b)中、
Mbは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の少なくともひとつであり、
0≦pb≦1、
0<xb≦1、
−0.1≦yb≦0.6、
−3.0≦zb≦0.4、
−1.5<ub≦−0.3、および
−3.0<ub−wb≦1.0
である)
で表わされる組成を有する青色発光蛍光体
を含むことを特徴とするものである。
The phosphor mixture according to the embodiment is:
When excited with excitation light having an emission peak in the wavelength range of 250 to 460 nm, the emission peak is shown in the wavelength range of 510 to 570 nm, and the following general formula (a):
((Sr pa M a 1- pa) 1-xa Ce xa) 2ya Al za Si 10-za O ua N wa (a)
(In the formula (a),
M a is at least one of an alkali metal or an alkaline earth metal,
0 ≦ pa ≦ 1,
0 <xa ≦ 1,
0.8 ≦ ya ≦ 1.1,
2 ≦ za ≦ 3.5,
0 <ua ≦ 1,
1.8 ≦ za−ua and 13 ≦ ua + wa ≦ 15
Is)
A yellow light-emitting phosphor having a composition represented by:
and,
When excited with the excitation light, it shows an emission peak in the wavelength range of 430 to 500 nm, and the following general formula (b):
((Sr pb M b 1- pb) 1-xb Ce xb) 3-yb Si 13-zb Al 3 + zb O 2 + ub N 21-wb (b)
(In the formula (b),
M b is at least one of an alkali metal or an alkaline earth metal,
0 ≦ pb ≦ 1,
0 <xb ≦ 1,
−0.1 ≦ yb ≦ 0.6,
−3.0 ≦ zb ≦ 0.4,
−1.5 <ub ≦ −0.3, and −3.0 <ub−wb ≦ 1.0
Is)
It contains the blue light emission fluorescent substance which has a composition represented by these.
また、実施形態による発光装置は、
250〜460nmの波長範囲内に発光ピークを有する励起光を発する発光素子と、前記蛍光体混合物を具備することを特徴とするものである。
The light emitting device according to the embodiment
It comprises a light emitting element that emits excitation light having an emission peak within a wavelength range of 250 to 460 nm, and the phosphor mixture.
また、実施形態による蛍光体混合物中の蛍光体の製造方法は、前記蛍光体混合物の製造方法であって、
Srの窒化物、珪化物、炭化物、炭酸塩、水酸化物、および酸化物から選択されるSr含有原料と、Mの窒化物、珪化物、炭化物、炭酸塩、水酸化物、および酸化物から選択されるM含有原料と、Alの窒化物、酸化物および炭化物から選択されるAl含有原料と、Siの窒化物、酸化物および炭化物から選択されるSi含有原料と、Ceの塩化物、酸化物、窒化物および炭酸塩から選択されるCe含有原料とを混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を大気圧以上の圧力下、1500〜2000℃の温度で焼成する工程と
を具備することを特徴とするものである。
Moreover, the manufacturing method of the phosphor in the phosphor mixture according to the embodiment is a manufacturing method of the phosphor mixture,
Sr-containing raw materials selected from Sr nitrides, silicides, carbides, carbonates, hydroxides, and oxides, and M nitrides, silicides, carbides, carbonates, hydroxides, and oxides M-containing raw material selected, Al-containing raw material selected from Al nitride, oxide and carbide, Si-containing raw material selected from Si nitride, oxide and carbide, Ce chloride, oxidation A mixing step of mixing a Ce-containing raw material selected from an oxide, a nitride and a carbonate to obtain a mixture;
And baking the mixture at a temperature of 1500 to 2000 ° C. under a pressure equal to or higher than atmospheric pressure.
以下、実施形態を具体的に説明する。 The embodiment will be specifically described below.
[黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体の組成]
一実施形態にかかる蛍光体混合物は、黄色発光蛍光体と青色発光蛍光体とを含むものである。この蛍光体に含まれる黄色発光蛍光体は、250〜460nmの波長範囲内に発光ピークを有する励起光で励起した際に、510〜570nmの波長範囲内に発光ピークを有する光、すなわち黄緑色から橙色にわたる領域の光を放射する。この黄色発光蛍光体は、Sr2Si7Al3ON13の結晶構造と実質的に同じ結晶構造を有する母体を含み、この母体はCeで付活されている。本実施形態において、黄色発光蛍光体の組成は、下記一般式(a)で表わされる。
((SrpaMa 1−pa)1−xaCexa)2yaAlzaSi10−zaOuaNwa (a)
ここで、
Maは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の少なくともひとつであり、
0≦pa≦1、
0<xa≦1、
0.8≦ya≦1.1、
2≦za≦3.5、
0<ua≦1、
1.8≦za−ua、
13≦ua+wa≦15
である。
[Composition of yellow light emitting phosphor and blue light emitting phosphor]
The phosphor mixture according to one embodiment includes a yellow light-emitting phosphor and a blue light-emitting phosphor. The yellow light-emitting phosphor contained in this phosphor, when excited with excitation light having a light emission peak in the wavelength range of 250 to 460 nm, from light having a light emission peak in the wavelength range of 510 to 570 nm, that is, yellowish green It emits light in an orange area. The yellow light-emitting phosphor includes a base material having a crystal structure substantially the same as the crystal structure of Sr 2 Si 7 Al 3 ON 13 , and the base material is activated with Ce. In the present embodiment, the composition of the yellow light-emitting phosphor is represented by the following general formula (a).
((Sr pa M a 1- pa) 1-xa Ce xa) 2ya Al za Si 10-za O ua N wa (a)
here,
M a is at least one of an alkali metal or an alkaline earth metal,
0 ≦ pa ≦ 1,
0 <xa ≦ 1,
0.8 ≦ ya ≦ 1.1,
2 ≦ za ≦ 3.5,
0 <ua ≦ 1,
1.8 ≦ za-ua,
13 ≦ ua + wa ≦ 15
It is.
((SrpbMb 1−pb)1−xbCexb)3−ybSi13−zbAl3+zbO2+ubN21−wb (b)
ここで
Mbは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の少なくともひとつであり、
0≦pb≦1、
0<xb≦1、
−0.1≦yb≦0.6、
−3.0≦zb≦0.4、
−1.5<ub≦−0.3、
−3.0<ub−wb≦1.0
である。
((Sr pb M b 1- pb) 1-xb Ce xb) 3-yb Si 13-zb Al 3 + zb O 2 + ub N 21-wb (b)
Here, M b is at least one of an alkali metal or an alkaline earth metal,
0 ≦ pb ≦ 1,
0 <xb ≦ 1,
−0.1 ≦ yb ≦ 0.6,
−3.0 ≦ zb ≦ 0.4,
−1.5 <ub ≦ −0.3,
−3.0 <ub−wb ≦ 1.0
It is.
上記一般式(b)に示されるように、発光中心元素Ceは蛍光体結晶を構成する金属元素の一部を置換する。Mbはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の少なくとも一つであり、好ましくは、Ba、Ca、およびMgから選ばれる少なくとも一種である。pbが0.85以上、より望ましくは0.9以上であれば、異相の生成が促進されることはない。なお、蛍光体の発光特性の最適化のために、pbが1であることが望ましい場合もあるが、そのような場合であっても不可避不純物として、SrまたはCe以外の金属が含まれる場合がある。このような場合には、一般に本発明の効果が十分に発揮される。 As shown in the general formula (b), the luminescent center element Ce substitutes a part of the metal element constituting the phosphor crystal. Mb is at least one of an alkali metal or an alkaline earth metal, and is preferably at least one selected from Ba, Ca, and Mg. If pb is 0.85 or more, more desirably 0.9 or more, the generation of a heterogeneous phase is not promoted. In some cases, it is desirable that pb is 1 in order to optimize the light emission characteristics of the phosphor. Even in such a case, a metal other than Sr or Ce may be included as an inevitable impurity. is there. In such a case, the effect of the present invention is generally sufficiently exhibited.
Sr、Mb、およびCeの合計の0.1モル%以上がCeであれば、十分な発光効率を得ることができる。SrおよびMを含まなくてもよい(xb=1)が、xbが0.5未満の場合には、発光効率の低下(濃度消光)を極力抑制することができる。したがって、xbは0.001以上0.5以下が好ましい。発光中心元素Ceが含有されることによって、本実施形態にかかる蛍光体は、前記励起光で励起した際、青色領域の発光、すなわち430〜500nmの波長範囲内にピークを有する発光を示す。なお、Ceの一部が、不可避不純物的な他の金属元素に置換されていても所望の特性が損なわれることはない。このような不可避不純物としては、例えば、Tb、Eu、およびMnなどが挙げられる。具体的には、Ceと不可避不純物の合計に対する不可避不純物の割合が15モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましい。 When 0.1 mol% or more of the total of Sr, M b , and Ce is Ce, sufficient luminous efficiency can be obtained. Sr and M may not be contained (xb = 1), but when xb is less than 0.5, a decrease in light emission efficiency (concentration quenching) can be suppressed as much as possible. Therefore, xb is preferably 0.001 or more and 0.5 or less. When the luminescent center element Ce is contained, the phosphor according to this embodiment exhibits light emission in a blue region, that is, light emission having a peak in a wavelength range of 430 to 500 nm when excited with the excitation light. In addition, even if a part of Ce is substituted with other metal elements that are inevitable impurities, desired characteristics are not impaired. Examples of such inevitable impurities include Tb, Eu, and Mn. Specifically, the ratio of inevitable impurities to the total of Ce and inevitable impurities is preferably 15 mol% or less, and more preferably 10 mol% or less.
ybが0.6以上の場合には、結晶欠陥が多くなることがある。一方、ybが−0.1未満であると、過剰なアルカリ土類金属が異相として析出するため、発光特性の低下を招くことがある。ybは、−0.05≦yb≦0.4であることが好ましい。 When yb is 0.6 or more, crystal defects may increase. On the other hand, if yb is less than −0.1, excessive alkaline earth metal precipitates as a heterogeneous phase, which may lead to deterioration in light emission characteristics. yb is preferably −0.05 ≦ yb ≦ 0.4.
zbが−3.0未満または0.4よりも大きい場合には、過剰なSiまたは過剰なAlが異相として析出することがある。一般に−3.0≦zb≦0.4であり、−1.5≦zb≦0.2であることが好ましい。 When zb is less than −3.0 or greater than 0.4, excess Si or excess Al may precipitate as a heterogeneous phase. In general, −3.0 ≦ zb ≦ 0.4, and preferably −1.5 ≦ zb ≦ 0.2.
ubが−1.5以下であると、結晶欠陥が多くなることがある。uは、−1.2≦ub≦0であることが好ましい。 When ub is −1.5 or less, crystal defects may increase. u is preferably −1.2 ≦ ub ≦ 0.
(ub−wb)が−3.0未満の場合、または1.0を超える場合、本実施形態において特定される結晶構造が維持できなくなることがある。場合によっては、異相が生成して、本実施形態の効果が発揮されない。ubは、−2.0≦ub−wb≦0.5であることが好ましい。 When (ub-wb) is less than −3.0 or exceeds 1.0, the crystal structure specified in the present embodiment may not be maintained. In some cases, a heterogeneous phase is generated, and the effect of this embodiment is not exhibited. ub is preferably −2.0 ≦ ub−wb ≦ 0.5.
本実施形態による黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体は、AlおよびSiを含む。ここで、AlおよびSiは本発明による効果を損なわない範囲で、類似元素によって置換されていてもよい。具体的にはSiの一部が、Ge、Sn、Ti、Zr、およびHf等に置換されていてもよく、Alの一部がGa、In、Sc、Y、La、Gd、およびLu等によって置換されていてもよい。これらの元素は、Si、Al、および類似元素の合計の10モル%以下であることが好ましい。 The yellow light emitting phosphor and the blue light emitting phosphor according to the present embodiment contain Al and Si. Here, Al and Si may be substituted with similar elements as long as the effects of the present invention are not impaired. Specifically, a part of Si may be substituted with Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf, and a part of Al is replaced with Ga, In, Sc, Y, La, Gd, Lu, and the like. May be substituted. These elements are preferably 10 mol% or less of the total of Si, Al, and similar elements.
本実施形態による黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体は、上述した好ましい条件を全て備えているので、前記励起光で励起した際に、それぞれ黄色光および青色光を高い効率で発光することができる。 Since the yellow light-emitting phosphor and the blue light-emitting phosphor according to the present embodiment have all the preferable conditions described above, they can emit yellow light and blue light with high efficiency, respectively, when excited with the excitation light. .
[黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体の構造]
本実施形態における黄色発光蛍光体は、Sr2Si7Al3ON13結晶をベースとして、その構成元素であるSr、Si、Al、O、またはNが他の元素で置き換わったり、Ceなどのほかの金属元素が固溶したものであるということもできる。本実施形態において、このような結晶をSr2Si7Al3ON13属結晶とよぶ。このような置き換え等によって、結晶構造が若干変化することがあるものの、骨格原子間の化学結合が切れるほどに原子位置が大きく変わることは少ない。原子位置は、結晶構造と原子が占めるサイトとその座標によって与えられる。
[Structures of yellow-emitting phosphor and blue-emitting phosphor]
The yellow light-emitting phosphor in the present embodiment is based on Sr 2 Si 7 Al 3 ON 13 crystal, and its constituent elements Sr, Si, Al, O, or N are replaced with other elements, or other elements such as Ce It can also be said that the metal element is a solid solution. In the present embodiment, such a crystal is called a Sr 2 Si 7 Al 3 ON 13 group crystal. Although such a replacement may slightly change the crystal structure, the atomic position is rarely changed so much that the chemical bond between the skeletal atoms is broken. The atomic position is given by the crystal structure, the site occupied by the atom and its coordinates.
Sr2Si7Al3ON13結晶は単斜晶系、特に斜方晶系に属し、格子定数は、a=11.8Å、b=21.6Å、c=5.01Åである。また、空間群Pna21に属する。Sr2Si7Al3ON13における化学結合の長さ(Sr−NおよびSr−O)は、下記表1に示した原子座標から計算することができる。 The Sr 2 Si 7 Al 3 ON 13 crystal belongs to a monoclinic system, particularly an orthorhombic system, and the lattice constants are a = 11.8Å, b = 21.6Å, and c = 5.01Å. Moreover, it belongs to space group Pna21. The chemical bond length (Sr—N and Sr—O) in Sr 2 Si 7 Al 3 ON 13 can be calculated from the atomic coordinates shown in Table 1 below.
本実施形態における黄色発光蛍光体とSr2Si7Al3ON13結晶の構造が同一であるか否かは、XRDや中性子回折により判断することができる。本実施形態において、黄色発光蛍光体は、Cu−Kα線を用いたBragg−Brendano法によるX線回折パターンにおいて、特定の回折角度(2θ)にピークを有する。本実施形態における黄色発光蛍光体は、CuKα特性X線(波長1.54056Å)を用いたX線回折において、15.05〜15.15、23.03〜23.13、24.90〜25.00、25.70〜25.80、25.98〜26.08、29.29〜29.39、30.94〜31.04、31.61〜31.71、31.88〜31.98、33.05〜33.15、33.62〜33.72、34.40〜34.50、35.25〜35.35、36.09〜36.19、36.52〜36.62、37.16〜37.26、および56.42〜56.52の回折角度(2θ)、17箇所のうち、好ましくは、少なくとも10箇所に同時に回折ピークを示すことが好ましい。 Whether the structure of the yellow light emitting phosphor and the Sr 2 Si 7 Al 3 ON 13 crystal in this embodiment is the same can be determined by XRD or neutron diffraction. In the present embodiment, the yellow light-emitting phosphor has a peak at a specific diffraction angle (2θ) in an X-ray diffraction pattern by the Bragg-Brendano method using Cu—Kα rays. In the X-ray diffraction using CuKα characteristic X-ray (wavelength 1.54056Å), the yellow light-emitting phosphor in the present embodiment is 15.05-15.15, 23.03-23.13, 24.90-25. 00, 25.70 to 25.80, 25.98 to 26.08, 29.29 to 29.39, 30.94 to 31.04, 31.61 to 1.71, 31.88 to 31.98, 33.05 to 33.15, 33.62 to 33.72, 34.40 to 34.50, 35.25 to 35.35, 36.09 to 36.19, 36.52 to 36.62, 37. Of the diffraction angles (2θ) of 16 to 37.26 and 56.42 to 56.52, 17 positions, preferably, at least 10 positions simultaneously exhibit diffraction peaks.
本実施形態において、青色発光蛍光体は、Sr3Si13Al3O2N21結晶をベースとして、その構成元素であるSiとAlとが、またはOとNとが相互に置き換わったり、Ceなどのほかの金属元素が固溶したものであるということもできる。本実施形態において、このような結晶をSr3Si13Al3O2N21属結晶とよぶ。このような置き換え等によって、結晶構造が若干変化することがあるものの、骨格原子間の化学結合が切れるほどに原子位置が大きく変わることは少ない。原子位置は、結晶構造と原子が占めるサイトとその座標によって与えられる。 In this embodiment, the blue light-emitting phosphor is based on Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21 crystal, and its constituent elements, Si and Al, or O and N are replaced with each other, Ce, etc. It can also be said that other metal elements are in solid solution. In the present embodiment, such a crystal is called a Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21 group crystal. Although such a replacement may slightly change the crystal structure, the atomic position is rarely changed so much that the chemical bond between the skeletal atoms is broken. The atomic position is given by the crystal structure, the site occupied by the atom and its coordinates.
本実施形態による青色発光蛍光体の基本的な結晶構造が変化しない範囲において、本実施形態の効果を奏することができる。本実施形態にかかる蛍光体は、格子定数およびSr−NおよびSr−Oの化学結合の長さ(近接原子間距離)が、Sr3Si13Al3O2N21の場合とは異なることがある。それぞれ対応する化学結合の長さの差分が、Sr3Si13Al3O2N21の結晶が有する構造の格子定数、およびSr3Si13Al3O2N21における化学結合の長さ(Sr−NおよびSr−O)の±15%以内であれば、結晶構造が変化していないと定義する。格子定数は、X線回折や中性子線回折により求めることができ、Sr−NおよびSr−Oの化学結合の長さ(原子間距離)は、原子座標から計算することができる。 The effects of the present embodiment can be achieved as long as the basic crystal structure of the blue light emitting phosphor according to the present embodiment does not change. In the phosphor according to this embodiment, the lattice constant and the length of the chemical bond of Sr—N and Sr—O (distance between adjacent atoms) are different from those of Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21. is there. Difference of the corresponding length of the chemical bond, Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 lattice constants of structure crystal has a N 21, and Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 length of chemical bonds in the N 21 (Sr If it is within ± 15% of -N and Sr-O), it is defined that the crystal structure is not changed. The lattice constant can be determined by X-ray diffraction or neutron diffraction, and the length of chemical bonds (interatomic distance) of Sr—N and Sr—O can be calculated from atomic coordinates.
Sr3Si13Al3O2N21結晶は単斜晶系、特に斜方晶系に属する。格子定数は、a=14.8Å、b=7.5Å、c=9.0Åである。 The Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21 crystal belongs to the monoclinic system, particularly the orthorhombic system. The lattice constants are a = 14.814, b = 7.5Å, and c = 9.0Å.
本実施形態における青色発光蛍光体は、このような結晶構造を有することを必須とする。この範囲を超えて化学結合の長さが変化すると、その化学結合が切れて別の結晶構造となり、本実施形態に係る効果を得ることができなくなることがある。 It is essential that the blue light emitting phosphor in this embodiment has such a crystal structure. If the length of the chemical bond is changed beyond this range, the chemical bond may be broken to form another crystal structure, and the effects according to the present embodiment may not be obtained.
本実施形態における青色発光蛍光体は、Sr3Si13Al3O2N21と実質的に同一の結晶構造を有する無機化合物を基本とし、その構成元素Srの一部が発光中心イオンCeに置換されたものであり、各元素の組成が所定の範囲内に規定されている。このときに量子効率が高いという好ましい特性を示す。 The blue-emitting phosphor in the present embodiment is based on an inorganic compound having substantially the same crystal structure as Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21, and a part of the constituent element Sr is replaced with the luminescent center ion Ce. The composition of each element is defined within a predetermined range. At this time, a desirable characteristic of high quantum efficiency is exhibited.
本実施形態における青色発光蛍光体とSr3Si13Al3O2N21結晶の構造が同一であるか否かは、XRDや中性子回折により判断することができる。本実施形態による蛍光体は、Cu−Kα線を用いたBragg−Brendano法によるX線回折パターンにおいて、特定の回折角度(2θ)にピークを有する。本実施形態による青色発光蛍光体は、CuKα特性X線(波長1.54056Å)を用いたX線回折において、15.3〜15.5°、25.7〜25.9°、29.6〜29.8°、30.84〜31.04°、30.95〜31.15°、31.90〜32.10°、および37.35〜37.55°の回折角度(2θ)、7箇所のうち、好ましくは、少なくとも5箇所に同時に回折ピークを示すことが好ましい。 Whether the structures of the blue light emitting phosphor and the Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21 crystal in the present embodiment are the same can be determined by XRD or neutron diffraction. The phosphor according to the present embodiment has a peak at a specific diffraction angle (2θ) in an X-ray diffraction pattern by the Bragg-Brendano method using Cu—Kα rays. The blue light-emitting phosphor according to the present embodiment is 15.3 to 15.5 °, 25.7 to 25.9 °, and 29.6 to X-ray diffraction using CuKα characteristic X-ray (wavelength 1.54056Å). Diffraction angles (2θ) of 29.8 °, 30.84 to 31.04 °, 30.95 to 31.15 °, 31.90 to 32.10 °, and 37.35 to 37.55 °, 7 locations Among them, it is preferable to show diffraction peaks at least at five locations simultaneously.
[黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体の物性]
本実施形態にかかる黄色発光蛍光体は、その粒径が好ましくは5μm以上40μm以下、より好ましくは10μm以上38μm以下である。また、青色発光蛍光体については、黄色発光蛍光体に比べて粒径が大きいことが一般的である。ただし、青色発光蛍光体を粉砕することにより、または温度や時間等の焼成条件の調整をすることにより、黄色発光蛍光体と同等の粒径にすることも可能である。本実施形態にかかる黄色発光蛍光体または青色発光蛍光体は、その粒径が小さいことにより、発光装置の製造に際して、蛍光体を含む組成物を供給するためのディスペンサの詰まりを抑制することができ、また、組成物中で結晶粒子が沈降しにくいので、製造の歩留まりが改良されるという利点がある。さらに、形成された発光装置においては、粒子が小さいために蛍光体が発光層に均一に分布しやすく、発光の色むらが少ないという利点もある。
[Physical properties of yellow-emitting phosphor and blue-emitting phosphor]
The yellow light emitting phosphor according to this embodiment preferably has a particle size of 5 μm to 40 μm, more preferably 10 μm to 38 μm. Further, the blue light emitting phosphor generally has a larger particle size than the yellow light emitting phosphor. However, it is possible to obtain a particle size equivalent to that of the yellow light-emitting phosphor by crushing the blue light-emitting phosphor or adjusting the firing conditions such as temperature and time. The yellow light-emitting phosphor or the blue light-emitting phosphor according to this embodiment can suppress clogging of the dispenser for supplying the composition containing the phosphor when the light-emitting device is manufactured because the particle size is small. In addition, since the crystal particles hardly settle in the composition, there is an advantage that the production yield is improved. Furthermore, in the formed light emitting device, since the particles are small, there is an advantage that the phosphor is easily distributed uniformly in the light emitting layer, and the color unevenness of light emission is small.
実施形態による青色発光蛍光体は、青色発光蛍光体として広く商用化されているBAM蛍光体と比較して発光スペクトの半値幅が広く、実施形態による蛍光体を用いることで演色性の高い白色発光装置を得ることが可能となる。 The blue light-emitting phosphor according to the embodiment has a wide half-value emission spectrum compared to the BAM phosphor that is widely commercialized as a blue light-emitting phosphor, and white light emission having high color rendering properties by using the phosphor according to the embodiment. An apparatus can be obtained.
実施形態における青色発光蛍光体は、波長450nm付近の吸収が少ない。このため、青色発光蛍光体から放射される青色光、あるいは励起光源から放射される青色光は外部に放射されるので、発光装置から放射される光の一部となる。このような光を有効に利用することで、演色性に優れた発光装置が得られるとともに、後述する色割れがおこりにくくなる。 The blue light-emitting phosphor in the embodiment has little absorption around a wavelength of 450 nm. For this reason, the blue light emitted from the blue light emitting phosphor or the blue light emitted from the excitation light source is emitted to the outside, and thus becomes a part of the light emitted from the light emitting device. By effectively using such light, a light emitting device having excellent color rendering properties can be obtained, and color breakup described later is less likely to occur.
実施形態による黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体の、青色光の屈折率は、1.8 〜2.3の範囲にある。通常、蛍光体層を形成させる場合にマトリックスを構成するシリコーン樹脂の屈折率は1.4〜1.6程度であり、黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体の屈折率よりも低い。このため、蛍光体層のマトリックスを構成する樹脂の屈折率と蛍光体の屈折率の差が散乱を大きくし、色割れ抑制の効果があると考えられる。 The yellow light emitting phosphor and the blue light emitting phosphor according to the embodiment have a blue light refractive index in the range of 1.8 to 2.3. Usually, when the phosphor layer is formed, the refractive index of the silicone resin constituting the matrix is about 1.4 to 1.6, which is lower than the refractive index of the yellow light emitting phosphor and the blue light emitting phosphor. For this reason, it is considered that the difference between the refractive index of the resin constituting the matrix of the phosphor layer and the refractive index of the phosphor increases scattering and has an effect of suppressing color breakup.
[黄色発光蛍光体と青色発光蛍光体を含む蛍光体混合物]
本実施形態による黄色発光蛍光体と青色発光蛍光体を含んでなる混合物の混合比率は特に限定されないが、質量比で、好ましくは、98:2〜2:98であり、より好ましくは、10:90〜90:10である。
また、蛍光体混合物は、黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体以外の蛍光体を含んでもよい。たとえば、緑色発光蛍光体や赤色発光蛍光体が挙げられる。
[Phosphor mixture containing yellow-emitting phosphor and blue-emitting phosphor]
The mixing ratio of the mixture comprising the yellow light-emitting phosphor and the blue light-emitting phosphor according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably in a mass ratio of 98: 2 to 2:98, more preferably 10: 90-90: 10.
Further, the phosphor mixture may include a phosphor other than the yellow light-emitting phosphor and the blue light-emitting phosphor. For example, a green light emitting phosphor and a red light emitting phosphor can be used.
[蛍光体混合物の製造方法]
本実施形態による蛍光体混合物は、任意の方法で製造することができる。たとえば、黄色発光蛍光体と青色発光蛍光体を後述の別々に製造し、その後任意の割合で混合することができる。また、黄色発光蛍光体と青色発光蛍光体を同時に単一のプロセスで製造することもできる。通常、黄色発光蛍光体または青色発光蛍光体を製造する場合には、その設計組成に併せて、原料を配合する。すなわち、黄色発光蛍光体であれば、Sr2Si7Al3ON13またはそれに近似した組成にあわせて原料が配合され、青色発光蛍光体であればSr3Si13Al3O2N21属またはそれに近似した組成となるように原料が配合される。これに対して、単一のプロセスで製造しようとする場合には、黄色蛍光体と青色蛍光体が同時生成する焼成条件の範囲内で、原料のSi含有率を高くすると青色蛍光体の生成比率が高くなる傾向がある。さらに、単一のプロセスで製造した蛍光体混合物に対して、さらに黄色発光蛍光体または青色発光蛍光体のいずれか、または両方を混合することもできる。
[Method for producing phosphor mixture]
The phosphor mixture according to the present embodiment can be manufactured by any method. For example, a yellow light-emitting phosphor and a blue light-emitting phosphor can be separately manufactured as described later, and then mixed at an arbitrary ratio. Further, the yellow light emitting phosphor and the blue light emitting phosphor can be simultaneously manufactured by a single process. Usually, when manufacturing a yellow light emission fluorescent substance or a blue light emission fluorescent substance, a raw material is mix | blended with the design composition. That is, in the case of a yellow light emitting phosphor, raw materials are blended in accordance with Sr 2 Si 7 Al 3 ON 13 or a composition close thereto, and in the case of a blue light emitting phosphor, Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21 genus or The raw materials are blended so that the composition approximates that. On the other hand, when manufacturing with a single process, if the Si content of the raw material is increased within the range of firing conditions in which the yellow phosphor and the blue phosphor are simultaneously produced, the production ratio of the blue phosphor Tend to be higher. Furthermore, either a yellow light emitting phosphor or a blue light emitting phosphor, or both can be further mixed with the phosphor mixture produced by a single process.
本実施形態にかかる蛍光体混合物またはそれに用いられる黄色もしくは青色発光蛍光体は、任意の方法で製造することができるが、たとえば各元素を含む原料粉体を混合し、焼成することによって製造することができる。 The phosphor mixture according to the present embodiment or the yellow or blue light-emitting phosphor used therefor can be produced by any method. For example, it is produced by mixing and firing raw material powders containing each element. Can do.
Sr含有原料は、Srの窒化物、珪化物、炭化物、炭酸塩、水酸化物、および酸化物から選択することができる。M含有原料は、Mの窒化物、珪化物、炭化物、炭酸塩、水酸化物、および酸化物から選択することができる。Al含有原料は、Alの窒化物、酸化物および炭化物から選択することができ、Si含有原料は、Siの窒化物、酸化物および炭化物から選択することができる。Ce含有原料は、Ceの塩化物、酸化物、窒化物および炭酸塩から選択することができる。 The Sr-containing raw material can be selected from Sr nitrides, silicides, carbides, carbonates, hydroxides, and oxides. The M-containing raw material can be selected from M nitrides, silicides, carbides, carbonates, hydroxides, and oxides. The Al-containing raw material can be selected from Al nitrides, oxides and carbides, and the Si-containing raw material can be selected from Si nitrides, oxides and carbides. The Ce-containing raw material can be selected from Ce chlorides, oxides, nitrides and carbonates.
原料混合物の焼成は、大気圧以上の圧力で行なうことが望ましい。大気圧以上の圧力で焼成が行なわれると、窒化ケイ素が分解しにくい点で有利となる。窒化ケイ素の高温での分解を抑制するためには、圧力(絶対圧)は5気圧以上であることがより好ましく、焼成温度は1400〜2000℃の範囲が好ましい。こうした条件であれば、材料または生成物の昇華といった不都合を引き起こさずに、目的の焼結体が得られる。後述するように焼成工程が複数ある場合には、その焼成工程の一部またはすべてを加圧条件下に行うことが好ましく、焼成工程のすべてを加圧条件下に行うことがより好ましい。 The firing of the raw material mixture is desirably performed at a pressure higher than atmospheric pressure. Firing at a pressure higher than atmospheric pressure is advantageous in that silicon nitride is difficult to decompose. In order to suppress decomposition of silicon nitride at a high temperature, the pressure (absolute pressure) is more preferably 5 atm or more, and the firing temperature is preferably in the range of 1400 to 2000 ° C. Under such conditions, the desired sintered body can be obtained without causing problems such as sublimation of the material or product. As will be described later, when there are a plurality of firing steps, it is preferable to perform part or all of the firing step under pressure, and it is more preferable to perform all of the firing step under pressure.
なお、本実施形態にかかる蛍光体の製造法は、焼成温度を変更した2段階以上の焼成工程を含むことがこのましく、最初の焼成工程の焼成温度より、その後の焼成工程の温度が高いことが好ましい。 In addition, it is preferable that the manufacturing method of the phosphor according to the present embodiment includes two or more firing steps in which the firing temperature is changed, and the temperature of the subsequent firing step is higher than the firing temperature of the first firing step. It is preferable.
このため、原料混合物を1400〜1700℃、好ましくは1500〜1700℃の焼成温度で焼成する1次焼成工程と、1次焼成工程で得られた中間生成物を、1800〜2000℃、好ましくは1800〜1900℃の焼成温度で焼成する2次焼成工程とを組み合わせることが好ましい。また、黄色発光蛍光体と青色発光蛍光体を同時に単一のプロセスで製造する場合には、焼成温度範囲は1700−1900℃が好ましいが、焼成温度を低くすると青色蛍光体の生成比率が高くなる傾向がある。 For this reason, the intermediate product obtained by the primary baking process which bakes a raw material mixture at the baking temperature of 1400-1700 degreeC, Preferably 1500-1700 degreeC, and a primary baking process is 1800-2000 degreeC, Preferably it is 1800. It is preferable to combine with a secondary firing step of firing at a firing temperature of ˜1900 ° C. In addition, when the yellow light emitting phosphor and the blue light emitting phosphor are simultaneously manufactured by a single process, the firing temperature range is preferably 1700-1900 ° C. However, the lower the firing temperature, the higher the generation ratio of the blue phosphor. Tend.
また、焼成の雰囲気は、いずれの焼成工程においても、酸素含有率が低いことが好ましい。これは、Sr3N2、 AlNなどの原料の酸化を避けるためであり、具体的には、窒素雰囲気、高圧窒素雰囲気、脱酸素雰囲気中で焼成を行なうことが望まれる。また、雰囲気中には、50vol%程度までの水素分子が含まれていてもよい。 The firing atmosphere preferably has a low oxygen content in any firing step. This is to avoid oxidation of raw materials such as Sr 3 N 2 and AlN. Specifically, it is desirable to perform firing in a nitrogen atmosphere, a high-pressure nitrogen atmosphere, or a deoxygenated atmosphere. The atmosphere may contain hydrogen molecules up to about 50 vol%.
また焼成時間は特に限定されないが、たとえば4〜80時間、好ましくは6〜60時間である。黄色発光蛍光体と青色発光蛍光体を同時に単一のプロセスで製造する場合には、焼成時間を長くするほど、黄色蛍光体の生成比率が高くなる傾向がある。 Moreover, although baking time is not specifically limited, For example, it is 4 to 80 hours, Preferably it is 6 to 60 hours. When the yellow light-emitting phosphor and the blue light-emitting phosphor are simultaneously manufactured by a single process, the generation ratio of the yellow phosphor tends to increase as the firing time is increased.
[発光装置]
実施形態による発光装置は、励起光源である発光素子と、その発光素子から照射される光によって励起されて蛍光を発する、前記の黄色発光蛍光体(Y)と青色発光蛍光体(B)を含む蛍光体混合物との組み合わせを具備する。このとき、この発光装置は、発光素子から照射される光と、黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体からの発光とが合成された光を放射するものである。
[Light emitting device]
The light emitting device according to the embodiment includes a light emitting element that is an excitation light source, and the yellow light emitting phosphor (Y) and the blue light emitting phosphor (B) that are excited by light emitted from the light emitting element and emit fluorescence. A combination with a phosphor mixture is provided. At this time, the light emitting device emits light obtained by combining light emitted from the light emitting element and light emitted from the yellow light emitting phosphor and the blue light emitting phosphor.
発光装置に用いられる発光素子、たとえばLED素子は、それから放射される光が、用いられる蛍光体を励起することができるものであることが必要である。 A light-emitting element used in a light-emitting device, for example, an LED element, requires that light emitted therefrom can excite the phosphor used.
このような観点から、蛍光体として黄色蛍光発光体および青色発光蛍光体を含む蛍光体混合物を用いた蛍光装置においては、発光素子は、250〜460nm、高演色性を求める場合は好ましくは250〜400nm、高効率を求める場合は好ましくは430〜460nmの領域に発光ピークを有する波長の光を放射するものが選択される。 From such a viewpoint, in a fluorescent device using a phosphor mixture containing a yellow fluorescent substance and a blue light emitting fluorescent substance as a fluorescent substance, the light emitting element is 250 to 460 nm, and preferably 250 to 460 when high color rendering properties are required. When 400 nm and high efficiency are calculated | required, Preferably, what emits the light of the wavelength which has a light emission peak in the 430-460 nm area | region is selected.
なお、実施形態による発光装置は、前記蛍光体混合物の他に、他の波長領域の光を放射する蛍光体を組み合わせることもできる。このような蛍光体としては、490〜580nmの波長範囲内にピークを有する発光を示す蛍光体(緑色発光蛍光体(G))、600〜660nmの波長範囲内にピークを有する発光を示す蛍光体(赤色発光蛍光体(R))などが挙げられる。これらの蛍光体は、前記発光素子からの照射される光で励起されるものであっても、黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体から放射される光によって励起されるものであってもよい。これらの蛍光体は、目的とする発光装置から放射される光の色、色温度、演色性などに応じて、適切に組み合わせて用いられる。 In addition, the light-emitting device by embodiment can also combine the fluorescent substance which radiates | emits the light of another wavelength range other than the said fluorescent substance mixture. As such a phosphor, a phosphor exhibiting light emission having a peak within a wavelength range of 490 to 580 nm (green light emitting phosphor (G)), a phosphor exhibiting light emission having a peak within a wavelength range of 600 to 660 nm. (Red light emitting phosphor (R)) and the like. These phosphors may be excited by light emitted from the light emitting element, or may be excited by light emitted from the yellow light emitting phosphor and the blue light emitting phosphor. These phosphors are used in an appropriate combination according to the color, color temperature, color rendering, etc. of light emitted from the target light emitting device.
実施形態による発光装置は、従来知られている任意の発光装置の形態とすることができる。図3は、本発明の一実施形態にかかる発光装置の断面を示すものである。 The light emitting device according to the embodiment may be in the form of any conventionally known light emitting device. FIG. 3 shows a cross section of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
本発明の実施形態による発光装置は、従来知られている任意の発光装置の形態とすることができる。図3は、本発明の一実施形態にかかる発光装置の断面を示すものである。 The light emitting device according to the embodiment of the present invention can be in the form of any conventionally known light emitting device. FIG. 3 shows a cross section of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
図3に示された発光装置においては、基材300はリードフレームを成形してなるリード301およびリード302と、これに一体成形されてなる樹脂部303とを有する。樹脂部303は、上部開口部が底面部より広い凹部305を有しており、この凹部の側面には反射面304が設けられる。
In the light emitting device shown in FIG. 3, the
凹部305の略円形底面中央部には、発光素子306がAgペースト等によりマウントされている。発光素子306としては、例えば発光ダイオード、レーザダイオード等を用いることができる。この発光素子は、用いられる蛍光体の組み合わせに応じて、適当な波長の光を放射するものから選択される。例えば、GaN系等の半導体発光素子等を用いることができる。発光素子306の電極(図示せず)は、Auなどからなるボンディングワイヤー307および308によって、リード301およびリード302にそれぞれ接続されている。なお、リード301および302の配置は、適宜変更することができる。
A
蛍光層309は、必要な蛍光体310を、例えばシリコーン樹脂からなる樹脂層311中に5〜70量%の割合で分散、もしくは沈降させることによって形成することができる。ここで、蛍光体は、実施形態による黄色発光蛍光体(Y)および青色発光蛍光体(B)の混合物に、他の蛍光体、例えば緑色発光蛍光体(G)などを組み合わせて用いることができる。実施形態にかかる蛍光体には、共有結合性の高い酸窒化物が母体として用いられている。このため、本発明の実施形態による蛍光体は一般に疎水性であり、樹脂との相容性が極めて良好である。したがって、樹脂と蛍光体との界面での散乱が著しく抑制されて、光取出し効率が向上する。
The
発光素子306としては、n型電極とp型電極とを同一面上に有するフリップチップ型のものを用いることも可能である。この場合には、ワイヤーの断線や剥離、ワイヤーによる光吸収等のワイヤーに起因した問題を解消して、信頼性の高い高輝度な半導体発光装置が得られる。また、発光素子306にn型基板を用いて、次のような構成とすることもできる。具体的には、n型基板の裏面にn型電極を形成し、基板上の半導体層上面にはp型電極を形成して、n型電極またはp型電極をリードにマウントする。p型電極またはn型電極は、ワイヤーにより他方のリードに接続することができる。発光素子306のサイズ、凹部305の寸法および形状は、適宜変更することができる。
As the
青色発光蛍光体として慣用さているBaMgAl:Eu2+蛍光体を用いた発光装置は500nmあたりの発光強度が低い。しかし、本実施形態による黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体の混合物を、赤色発光蛍光体および波長365nmの発光素子を組み合わせた白色光を放射する発光装置を製造すると、この発光装置は、500nm付近における発光が多く、演色性が高くなる。 A light emitting device using a BaMgAl: Eu 2+ phosphor commonly used as a blue light emitting phosphor has a low emission intensity per 500 nm. However, when a light-emitting device that emits white light is produced by combining a mixture of a yellow-emitting phosphor and a blue-emitting phosphor according to the present embodiment and a red-emitting phosphor and a light-emitting element having a wavelength of 365 nm, the light-emitting device has a wavelength of about 500 nm. The amount of light emitted from is high, and the color rendering is high.
白色光を放射する発光装置を製造する場合、一般に、青色LEDに黄色発光蛍光体を組み合わせる。この場合、発光素子の直上部分の発光強度が高く、周辺部の発光強度が低い、いわゆる色割れが問題となることがある。そこで、従来の黄色発光蛍光体に代えて、本発明による蛍光体混合物を使用した場合に、蛍光体混合物中の青色発光蛍光体は、屈折率が樹脂より高く、発光素子から放射される青色光、および黄色発光蛍光体の発光をほとんど吸収しないため、樹脂中で散乱体として機能し、白色発光装置の色割れを抑制すると考えられる。 When manufacturing a light emitting device that emits white light, a blue LED is generally combined with a yellow light emitting phosphor. In this case, so-called color breakage, in which the light emission intensity directly above the light emitting element is high and the light emission intensity in the peripheral part is low, may be a problem. Therefore, when the phosphor mixture according to the present invention is used instead of the conventional yellow light-emitting phosphor, the blue light-emitting phosphor in the phosphor mixture has a refractive index higher than that of the resin and emits blue light emitted from the light-emitting element. In addition, since it hardly absorbs light emitted from the yellow light-emitting phosphor, it functions as a scatterer in the resin, and is considered to suppress color breakage of the white light-emitting device.
以下、諸例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to various examples, but the present invention is not limited to only these examples.
実施例1
Sr含有原料、Ce含有原料、Si含有原料、Al含有原料として、SrSi2、CeCl3、Si3N4、およびAl2O3、およびAlNを用意し、それぞれ秤量した。配合質量は、4.120g、0.333g、3.400g、0.510g、および0.820gとして原料混合物を得た。このときの蛍光体の設計組成は、(Sr0.955Ce0.045)3Si13Al3O2N21であった。この原料混合物をそれぞれBNるつぼに充填して焼成した。実施例1においては、まずH2:N2の混合比(モル比)が1:1である雰囲気下、1気圧1500℃で12時間加熱し、得られた焼成物を破砕した。これを3回繰り返した後、窒素雰囲気下、7.5気圧1850℃で10時間加熱し、得られた焼成物を破砕して、実施例1の蛍光体混合物に含まれる青色発光蛍光体B1が得られた。得られた蛍光体はいずれも365nmの励起光を照射したところ、青色の発光を示した。
Example 1
SrSi 2 , CeCl 3 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , and AlN were prepared and weighed as Sr-containing materials, Ce-containing materials, Si-containing materials, and Al-containing materials. The blending mass was 4.120 g, 0.333 g, 3.400 g, 0.510 g, and 0.820 g to obtain a raw material mixture. The design composition of the phosphor at this time was (Sr 0.955 Ce 0.045 ) 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21 . This raw material mixture was filled in a BN crucible and fired. In Example 1, first, in an atmosphere where the mixing ratio (molar ratio) of H 2 : N 2 was 1: 1, heating was performed at 1500 ° C. under 1 atmosphere for 12 hours, and the obtained fired product was crushed. After repeating this three times, heating was performed at 7.5 atm. 1850 ° C. for 10 hours under a nitrogen atmosphere, and the obtained fired product was crushed to obtain blue-emitting phosphor B1 contained in the phosphor mixture of Example 1. Obtained. All the obtained phosphors emitted blue light when irradiated with excitation light of 365 nm.
また、Sr含有原料、Ce含有原料、Si含有原料、Al含有原料として、Sr3N2、CeCl3、Si3N4、およびAlNを用意し、バキュームグローブボックス中でそれぞれ秤量した。Sr3N2、CeCl3、Si3N4、およびAlNの配合質量は、それぞれ2.902g、0.148g、5.262g、および1.537gとした。このときの蛍光体の設計組成は、(Sr9.98Ce0.02)2Si7.5Al2.5N14であった。配合された原料粉体は、乾式混合した。 Moreover, Sr 3 N 2 , CeCl 3 , Si 3 N 4 , and AlN were prepared as Sr-containing materials, Ce-containing materials, Si-containing materials, and Al-containing materials, and weighed in a vacuum glove box. The blending masses of Sr 3 N 2 , CeCl 3 , Si 3 N 4 , and AlN were 2.902 g, 0.148 g, 5.262 g, and 1.537 g, respectively. Phosphor design composition at this time was (Sr 9.98 Ce 0.02) 2 Si 7.5 Al 2.5 N 14. The blended raw material powder was dry mixed.
得られた混合物を窒化ホウ素るつぼに収容し、7.5気圧の窒素雰囲気中、1850℃8時間焼成して、実施例1の蛍光体混合物に含まれる黄色発光蛍光体Y1が得られた。 The obtained mixture was placed in a boron nitride crucible and baked at 1850 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere of 7.5 atm. Thus, a yellow light-emitting phosphor Y1 contained in the phosphor mixture of Example 1 was obtained.
Sr、Si、AlおよびCeは、例えば誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP発光分光分析といわれることもある)により測定することができる。具体的には、酸窒化物蛍光体の試料を白金ルツボに計量し、アルカリ融解によって分解し、内標準元素Yを添加して測定溶液を調製し、ICP発光分光分析により測定する。測定装置には、Sr、Si、およびCeに関しては、例えばSPS−3520UV4000型ICP発光分光分析装置(商品名、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)、を用いることができる。 Sr, Si, Al, and Ce can be measured by, for example, inductively coupled plasma emission spectroscopy (sometimes referred to as ICP emission spectroscopy). Specifically, a sample of the oxynitride phosphor is weighed into a platinum crucible, decomposed by alkali melting, an internal standard element Y is added to prepare a measurement solution, and measurement is performed by ICP emission spectroscopic analysis. For Sr, Si, and Ce, for example, an SPS-3520UV4000 type ICP emission spectroscopic analyzer (trade name, manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.) can be used as the measuring device.
OおよびNは、例えば不活性ガス融解法により測定することができる。具体的には、酸窒化物蛍光体の試料を黒鉛ルツボ中で加熱融解し、試料に含まれるOを不活性ガス搬送法によりCOとし、さらにそれをCO2に酸化した後、赤外線吸収法で酸素の含有量を測定し、さらにCO2を除去した後に熱伝導法でNの含有量を測定する。測定装置には、例えばTC−600型酸素・窒素・水素分析装置(商品名、LECOコーポーレーション(米国)製)を用いることができる。 O and N can be measured, for example, by an inert gas melting method. Specifically, a sample of an oxynitride phosphor is heated and melted in a graphite crucible, O contained in the sample is converted to CO by an inert gas transfer method, and further oxidized to CO 2 , and then an infrared absorption method is used. The oxygen content is measured, and after removing CO 2 , the N content is measured by a heat conduction method. As the measuring apparatus, for example, a TC-600 type oxygen / nitrogen / hydrogen analyzer (trade name, manufactured by LECO Corporation (USA)) can be used.
蛍光体Y1およびB1について組成分析を行った結果は表2に示す通りであった。表中に記載された組成はY1についてSi+Al=10となるように、B1についてはSi+Al=16となるように規格化されている。 The results of composition analysis of phosphors Y1 and B1 are as shown in Table 2. The composition described in the table is standardized so that Si + Al = 10 for Y1 and Si + Al = 16 for B1.
また、同様の方法により製造した蛍光体のY1およびB1のXRDプロファイルは、それぞれ図5および図6に示す通りであった。これらの蛍光体は、CuKα特性X線(波長1.54056Å)を用いたBragg−Brendano法によるX線回折パターンにおいて、特定の回折角度(2θ)にピークを有する。 In addition, the XRD profiles of Y1 and B1 of the phosphor manufactured by the same method are as shown in FIGS. 5 and 6, respectively. These phosphors have a peak at a specific diffraction angle (2θ) in an X-ray diffraction pattern by the Bragg-Brendano method using CuKα characteristic X-rays (wavelength 1.54056Å).
上述の黄色発光蛍光体Y1と、青色発光蛍光体B1を混合した蛍光体混合物BY1と、赤色蛍光体(SCASN)と、波長365nmの発光素子とを組み合わせた白色光を放射する、実施例1の発光装置を製造した。また、比較例として、青色発光蛍光体として慣用されているBaMgAl:Eu2+蛍光体を用いて比較の発光装置を製造した。これらの発光装置の発光スペクトルのシミュレーション結果は図7に示すとおりであった。実施例1の蛍光体混合物を用いた発光装置は、500nm付近における発光が多く、演色性が高いことが確認された。 The white light emitting material of Example 1 that emits white light that combines the above-described yellow light-emitting phosphor Y1, the phosphor mixture BY1 mixed with the blue light-emitting phosphor B1, the red phosphor (SCASN), and a light-emitting element having a wavelength of 365 nm. A light emitting device was manufactured. Further, as a comparative example, a comparative light emitting device was manufactured using a BaMgAl: Eu 2+ phosphor commonly used as a blue light emitting phosphor. The simulation results of the emission spectra of these light emitting devices are as shown in FIG. It was confirmed that the light emitting device using the phosphor mixture of Example 1 had a large amount of light emission in the vicinity of 500 nm and high color rendering properties.
原料の配合比以外は上述と同様の方法で製造され、以下の表3に記載された組成をもつ蛍光体混合体BY2、BY3、およびBY4を用いて、上述と同様の発光装置を製造した。また、比較例は上記と同じものを使用した。これらの発光装置の発光スペクトルのシミュレーション結果は図8に示す通りであった。 A light emitting device similar to that described above was manufactured using phosphor mixtures BY2, BY3, and BY4 that were manufactured in the same manner as described above except for the mixing ratio of the raw materials and that had the compositions described in Table 3 below. Moreover, the comparative example used the same thing as the above. The simulation results of the emission spectra of these light emitting devices are as shown in FIG.
実施例2
蛍光体混合物BY1と、波長450nmの発光素子とを組み合わせた白色光を放射する発光装置を製造した場合、蛍光体混合物中の青色発光蛍光体は、屈折率が樹脂より高く、発光素子の青色光、および黄色発光蛍光体の発光をほとんど吸収しないため、樹脂中で散乱体として機能し、白色発光素子の色割れが少ない。
Example 2
In the case of manufacturing a light emitting device that emits white light in which the phosphor mixture BY1 and a light emitting element having a wavelength of 450 nm are combined, the blue light emitting phosphor in the phosphor mixture has a refractive index higher than that of the resin, and the blue light of the light emitting element. And the yellow light-emitting phosphor hardly absorbs light, so that it functions as a scatterer in the resin, and the white light-emitting element has few color breaks.
実施例3
原料の配合比以外は上述と同様の方法で製造され、以下の表4に記載された組成をもつ蛍光体混合体BY5、BY6、およびBY7のいずれかと、赤色蛍光体(SCASN)と、波長450nmの発光素子とを組み合わせた白色光を放射する、実施例3の発光装置を製造した。これらの発光装置の発光スペクトルのシミュレーション結果は図9に示すとおりであった。
Example 3
The phosphor mixture BY5, BY6, and BY7 having the composition described in Table 4 below, a red phosphor (SCASN), and a wavelength of 450 nm are manufactured in the same manner as described above except for the mixing ratio of the raw materials. A light-emitting device of Example 3 that emits white light in combination with the light-emitting element was manufactured. The simulation results of the emission spectra of these light emitting devices are as shown in FIG.
実施例4
原料に所望の配合比となるように秤量および混合して、原料混合物を得る。この原料混合物をそれぞれBNるつぼに充填して焼成する。焼成後、得られた焼成物を破砕すると、黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体を含む蛍光体混合物BY8が得られる。得られる蛍光体混合物は365nmの励起光を照射すると、青色から黄色の領域の発光を示す。
Example 4
A raw material mixture is obtained by weighing and mixing the raw materials so as to obtain a desired mixing ratio. This raw material mixture is filled in a BN crucible and fired. After firing, the obtained fired product is crushed to obtain a phosphor mixture BY8 containing a yellow light-emitting phosphor and a blue light-emitting phosphor. The obtained phosphor mixture emits light in a blue to yellow region when irradiated with excitation light of 365 nm.
この蛍光体混合物BY8と、および赤色蛍光体(SCANAN)と、波長365nmの発光素子とを組み合わせた白色光を放射する発光装置を製造する。実施例3の蛍光体混合物を用いた発光装置は、500nm付近における発光強度が高く、演色性が高い。 The phosphor mixture BY8, the red phosphor (SCANAN), and a light emitting device having a wavelength of 365 nm are combined to produce a light emitting device that emits white light. The light emitting device using the phosphor mixture of Example 3 has high emission intensity near 500 nm and high color rendering.
実施例5
蛍光体混合物BY8と、波長450nmの発光素子を組み合わせた白色光を放射する発光装置を製造した場合、蛍光体混合物中の青色発光蛍光体は、屈折率が樹脂より高く、発光素子の青色光、および黄色発光蛍光体の発光をほとんど吸収しないため、樹脂中で散乱体として機能し、白色発光素子の色割れが少ない。
Example 5
In the case of manufacturing a light emitting device that emits white light in which a phosphor mixture BY8 and a light emitting element with a wavelength of 450 nm are combined, the blue light emitting phosphor in the phosphor mixture has a higher refractive index than the resin, and the blue light of the light emitting element, And since it hardly absorbs the light emission of the yellow light emitting phosphor, it functions as a scatterer in the resin, and the white light emitting element has few color breaks.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
101 Sr原子
102 Si原子またはAl原子
103 O原子またはN原子
201 Sr原子
202 Si原子またはAl原子
203 O原子またはN原子
204 Si原子またはAl原子の占有率0.5のサイト
300 基材
301、302 リード
303 パッケージカップ
304 反射面
305 凹部;
306 発光チップ
307、308 ボンディングワイヤー
309 蛍光発光層
310 蛍光体
311 樹脂層
400 発光素子
401 紫外線発光ダイオード
402 基板
403 金ワイヤー
404、406 透明樹脂層
405 赤色発光蛍光体を含む透明樹脂層
407 黄色発光蛍光体および青色発光蛍光体を含む透明樹脂層
101
306
Claims (12)
((SrpaMa 1−pa)1−xaCexa)2yaAlzaSi10−zaOuaNwa (a)
(式(a)中、
Maは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の少なくともひとつであり、
0≦pa≦1、
0<xa≦1、
0.8≦ya≦1.1、
2≦za≦3.5、
0<ua≦1、
1.8≦za−ua、および
13≦ua+wa≦15
である)
で表わされる組成を有する黄色発光蛍光体、
および、
前記励起光で励起した際に、430〜500nmの波長範囲内に発光ピークを示し、下記一般式(b):
((SrpbMb 1−pb)1−xbCexb)3−ybSi13−zbAl3+zbO2+ubN21−wb (b)
(式(b)中、
Mbは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の少なくともひとつであり、
0≦pb≦1、
0<xb≦1、
−0.1≦yb≦0.6、
−3.0≦zb≦0.4、
−1.5<ub≦−0.3、および
−3.0<ub−wb≦1.0
である)
で表わされる組成を有する青色発光蛍光体
を含むことを特徴とする蛍光体混合物。 When excited with excitation light having an emission peak in the wavelength range of 250 to 460 nm, the emission peak is shown in the wavelength range of 510 to 570 nm, and the following general formula (a):
((Sr pa M a 1- pa) 1-xa Ce xa) 2ya Al za Si 10-za O ua N wa (a)
(In the formula (a),
M a is at least one of an alkali metal or an alkaline earth metal,
0 ≦ pa ≦ 1,
0 <xa ≦ 1,
0.8 ≦ ya ≦ 1.1,
2 ≦ za ≦ 3.5,
0 <ua ≦ 1,
1.8 ≦ za−ua and 13 ≦ ua + wa ≦ 15
Is)
A yellow light-emitting phosphor having a composition represented by:
and,
When excited with the excitation light, it shows an emission peak in the wavelength range of 430 to 500 nm, and the following general formula (b):
((Sr pb M b 1- pb) 1-xb Ce xb) 3-yb Si 13-zb Al 3 + zb O 2 + ub N 21-wb (b)
(In the formula (b),
M b is at least one of an alkali metal or an alkaline earth metal,
0 ≦ pb ≦ 1,
0 <xb ≦ 1,
−0.1 ≦ yb ≦ 0.6,
−3.0 ≦ zb ≦ 0.4,
−1.5 <ub ≦ −0.3, and −3.0 <ub−wb ≦ 1.0
Is)
A phosphor mixture comprising a blue-emitting phosphor having a composition represented by:
Sr3Si13Al3O2N21の結晶が有する構造の格子定数に対する、前記青色発光蛍光体の結晶における格子定数の差分が、±15%以内である、請求項1または2に記載の蛍光体。 The difference of the lattice constant in the crystal of the yellow light-emitting phosphor with respect to the lattice constant of the structure of the crystal of Sr 2 Si 7 Al 3 ON 13 is within ± 15%,
The fluorescence according to claim 1 or 2, wherein a difference of a lattice constant in the crystal of the blue light emitting phosphor with respect to a lattice constant of a structure of the crystal of Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21 is within ± 15%. body.
Sr3Si13Al3O2N21におけるSr−NおよびSr−Oの化学結合の長さに対する、前記青色発光蛍光体の結晶におけるM−NおよびM−Oの化学結合の長さの差分が、±15%以内である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光体。 The difference in the chemical bond lengths of MN and MO in the crystal of the yellow light emitting phosphor with respect to the chemical bond lengths of Sr—N and Sr—O in Sr 2 Si 7 Al 3 ON 13 is ± Within 15%
The difference in the chemical bond lengths of MN and MO in the crystal of the blue light emitting phosphor with respect to the chemical bond lengths of Sr—N and Sr—O in Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21 is The phosphor according to any one of claims 1 to 3, which is within ± 15%.
前記黄色発光蛍光体が、15.05〜15.15、23.03〜23.13、24.90〜25.00、25.70〜25.80、25.98〜26.08、29.29〜29.39、30.94〜31.04、31.61〜31.71、31.88〜31.98、33.05〜33.15、33.62〜33.72、34.40〜34.50、35.25〜35.35、36.09〜36.19、36.52〜36.62、37.16〜37.26、および56.42〜56.52の回折角度(2θ)に、少なくとも10本のピークを有し、
前記青色発光蛍光体が、15.3〜15.5°、25.7〜25.9°、29.6〜29.8°、30.84〜31.04°、30.95〜31.15°、31.90〜32.10°、および37.35〜37.55°の回折角度(2θ)に、少なくとも5本のピークを有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の蛍光体。 In X-ray diffraction by the Bragg-Brendano method using Cu-Kα rays,
The yellow light emitting phosphor is 15.05 to 15.15, 23.03 to 23.13, 24.90 to 25.00, 25.70 to 25.80, 25.98 to 26.08, 29.29. ~ 29.39, 30.94 ~ 31.04, 31.61 ~ 31.71, 31.88 ~ 31.98, 33.05 ~ 33.15, 33.62 ~ 33.72, 34.40 ~ 34 At diffraction angles (2θ) of .50, 35.25 to 35.35, 36.09 to 36.19, 36.52 to 36.62, 37.16 to 37.26, and 56.42 to 56.52 Have at least 10 peaks,
The blue light-emitting phosphor is 15.3 to 15.5 °, 25.7 to 25.9 °, 29.6 to 29.8 °, 30.84 to 31.04 °, 30.95 to 31.15. The fluorescence according to any one of claims 1 to 4, which has at least 5 peaks at diffraction angles (2θ) of °, 31.90 to 32.10 °, and 37.35 to 37.55 °. body.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の蛍光体混合物と、
前記発光素子からの光で励起した際に、600〜660nmの波長範囲内にピークを有する発光を示す蛍光体と、
を具備することを特徴とする発光装置。 A light emitting device that emits light having an emission peak in a wavelength range of 250 to 460 nm;
The phosphor mixture according to any one of claims 1 to 6,
A phosphor exhibiting light emission having a peak in a wavelength range of 600 to 660 nm when excited by light from the light emitting element;
A light-emitting device comprising:
Srの窒化物、珪化物、炭化物、炭酸塩、水酸化物、および酸化物から選択されるSr含有原料と、Mの窒化物、珪化物、炭化物、炭酸塩、水酸化物、および酸化物から選択されるM含有原料と、Alの窒化物、酸化物および炭化物から選択されるAl含有原料と、Siの窒化物、酸化物および炭化物から選択されるSi含有原料と、Ceの塩化物、酸化物、窒化物および炭酸塩から選択されるCe含有原料とを混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を大気圧以上の圧力下、1400〜2000℃の温度で焼成する工程と
を具備することを特徴とする方法。 It is a manufacturing method of the fluorescent substance mixture of any one of Claims 1-6,
Sr-containing raw materials selected from Sr nitrides, silicides, carbides, carbonates, hydroxides, and oxides, and M nitrides, silicides, carbides, carbonates, hydroxides, and oxides M-containing raw material selected, Al-containing raw material selected from Al nitride, oxide and carbide, Si-containing raw material selected from Si nitride, oxide and carbide, Ce chloride, oxidation A mixing step of mixing a Ce-containing raw material selected from an oxide, a nitride and a carbonate to obtain a mixture;
And baking the mixture at a temperature of 1400 to 2000 ° C. under a pressure equal to or higher than atmospheric pressure.
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