半导体发光装置和照明装置制造方法

半导体发光装置和照明装置制造方法
【专利摘要】本发明的课题是提供不仅实现了发光效率的提高而且实现了演色性的提高的半导体发光装置。本发明的半导体发光装置具备吸收430nm以下的短波长光且透射波长比430nm长的光的截止滤光片，在半导体发光装置射出的光的光谱中，来自上述半导体发光元件的放出光的发光峰强度相对于该光谱的最大强度为50%以下，从而能够解决上述课题。
【专利说明】半导体发光装置和照明装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体发光装置，特别是涉及发光效率高且提高了演色性的半导体发光装置。另外，涉及具备该半导体发光装置的照明装置。
【背景技术】
[0002]使用了半导体发光元件的发光装置作为节能发光装置而其存在感提高。另一方面，提出了用于使使用了半导体发光元件的发光装置的发光效率进一步提高的各种技术。
[0003]例如，提出了为了提高发光效率而在封装的开口部具备反射可见光以外的光的截止滤光片的照明装置(参照专利文献I)。该技术用于液晶显示器用背光灯，可实现发光效率
高的装置。
[0004]另外，提出了在具备荧光体层的发光装置中，通过控制荧光体粒子的粒度分布、填充率而形成致密的荧光体层，提高发光效率的技术(参照专利文献2)。
[0005]另一方面，在荧光灯等照明光源中产生紫外线，因此进行了在荧光灯等中安装吸收紫外线的滤光片(专利文献3)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2007-88348号公报
[0009]专利文献2:日本特开2011-228673号公报
[0010]专利文献3:日本专利第3118226号公报

【发明内容】

[0011]使用了半导体发光元件的发光装置正在被研究应用于一般照明，并正在被实现。应用于一般照明时，不仅需要从节能的观点考虑的发光效率的提高，而且还需要发光装置的演色性优异。
[0012]本发明的课题是不仅提高发光效率，而且还提高这样的应用于一般照明时要求的演色性。
[0013]本发明的发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，发现通过具备吸收430nm以下的短波长光、并且透射比430nm长的波长的光的截止滤光片，将半导体发光装置射出的光的发光光谱调整为满足一定条件，从而能够兼顾发光效率的提高和演色性的提高，从而完成了本发明。
[0014]本发明的第一方式是具备放出在390nm?430nm具有发光峰的光的半导体发光元件、和包含将上述半导体发光元件放出的光作为激发源而发光的荧光体的波长转换层的半导体发光装置，
[0015]上述半导体发光装置是具备吸收430nm以下的短波长光并透射比430nm长的波长的光的截止滤光片、并且通过该截止滤光片射出光的半导体发光装置。
[0016]另外，在上述半导体发光装置射出的光的光谱中，来自上述半导体发光元件的放出光的发光峰强度相对于该光谱的最大强度为50%以下。
[0017]另外，本发明的第二方式是具备放出在390nm?430nm具有发光峰的光的半导体发光元件、和包含将上述半导体发光元件放出的光作为激发源而发光的荧光体的波长转换层的半导体发光装置，
[0018]上述半导体发光装置是具备吸收430nm以下的短波长光并透射比430nm长的波长的光的截止滤光片、并且通过该截止滤光片射出光的半导体发光装置，
[0019]上述波长转换层含有由窄带红色荧光体、窄带绿色荧光体和窄带蓝色荧光体的组构成的荧光体中的至少一个窄带荧光体，
[0020]在半导体发光装置射出的光的光谱中，来自上述半导体发光元件的放出光的发光峰强度相对于该光谱的最大强度为20%以下。
[0021]另外，优选上述波长转换层为光透射型波长转换层，上述截止滤光片配置在波长转换层的光的射出侧。
[0022]另一方面，优选上述半导体发光装置具有具有框体，上述框体具有能够射出光的开口部和反射光的反射部，
[0023]上述截止滤光片配置在该框体的开口部，
[0024]上述波长转换层是通过在框体的反射部配置波长转换层而反射从半导体发光元件放出的光的光反射型波长转换层。
[0025]另外，优选上述截止滤光片将430nm以下的光吸收50%以上。
[0026]另外，将相对于截止滤光片表面以入射角Θ使光入射时的光的透射率设为t Θ，使Θ变化成O?180°的范围的任意角度时，上述截止滤光片的光的透射率的偏差Ate优选为50%以下。
[0027]另外，优选上述半导体发光装置具有透明基板，上述截止滤光片由该透明基板所支撑。
[0028]另外，优选上述透明基板的与截止滤光片对置的一侧的表面进行了无反射处理。
[0029]另外，优选从上述半导体发光元件放出且未由波长转换层进行波长转换而到达截止滤光片的光的发光峰波长为从上述半导体发光装置放出的可见光的最大发光峰中的光的发光强度的50%?250%。
[0030]另外，优选以上述半导体发光元件与上述波长转换层具有Imm?500mm的距离的方式配置，另一方面，优选以上述半导体发光元件与上述波长转换层相接的方式配置。
[0031]另外，优选射出相关色温为1800K?7500K的白色光，并优选平均演色评价指数Ra为70以上。
[0032]另外，优选为具备上述半导体发光装置的照明装置。
[0033]根据本发明的第一方式和第二方式，能够提供不仅实现了发光效率的提高而且实现了演色性的提高的半导体发光装置。根据本发明，能够提供射出演色性高的光的照明光源，不需要在光源的外侧，例如透镜配置截止滤光片等来调整光谱。因此，能够提供薄型的照明。
【专利附图】

【附图说明】
[0034]图1是表示具备本发明的截止滤光片的半导体发光装置中波长转换层为光透射型波长转换层的半导体发光装置的一实施方式的概念图。
[0035]图2是表示具备本发明的截止滤光片的半导体发光装置中波长转换层为光透射型波长转换层的半导体发光装置的一实施方式的概念图。
[0036]图3是表示具备本发明的截止滤光片的半导体发光装置中波长转换层为光透射型波长转换层的半导体发光装置的一实施方式的概念图。
[0037]图4是表示具备本发明的截止滤光片的半导体发光装置中波长转换层为光透射型波长转换层的半导体发光装置的一实施方式的概念图。
[0038]图5是表示具备本发明的截止滤光片的半导体发光装置中波长转换层为光透射型波长转换层的半导体发光装置的一实施方式的概念图。
[0039]图6是表示具备本发明的截止滤光片的半导体发光装置中波长转换层为光透射型波长转换层的半导体发光装置的一实施方式的概念图。
[0040]图7是表示具备本发明的截止滤光片的半导体发光装置中波长转换层为光透射型波长转换层的半导体发光装置的一实施方式的概念图。
[0041]图8是表示具备本发明的截止滤光片的半导体发光装置中波长转换层为光透射型波长转换层的半导体发光装置的一实施方式的概念图。
[0042]图9是表示具备本发明的截止滤光片的半导体发光装置中波长转换层为光反射型波长转换层的半导体发光装置的一实施方式的概念图。
[0043]图10是表示从实验3的发光装置射出的光的光谱的曲线图。
[0044]图11是表示从比较例I和参考例4的发光装置射出的光的光谱的曲线图。
[0045]图12是表示从比较例2和参考例5的发光装置射出的光的光谱的曲线图。
【具体实施方式】
[0046]本发明的半导体发光装置是具备半导体发光元件、波长转换层和截止滤光片的半导体发光装置。本发明的半导体发光装置是发光效率高且演色性高的半导体发光装置，优选应用于一般照明。因此，本发明的半导体发光装置射出的光是白色光，优选色温为1800K?7500K，更优选为2000K?7000K。另外，作为白色光，优选光色的距黑体辐射轨迹的偏差 duv 为-0.0200 ?0.0200。
[0047]以下，示出实施方式、例示物来说明本发明，但本发明不限于以下的实施方式、例示物等，在不脱离本发明的主旨的范围，可以进行任意变形而实施。
[0048]另外，在本说明书中，使用“?”表示的数值范围意味着包含“?”前后记载的数值作为下限值和上限值的范围。而且，本说明书中的色调与色度坐标的关系全部基于JIS标准(JISZ8110)。
[0049]另外，在本说明书中的荧光体的组成式中，各组成式的划分用逗号(，)进行划分表示。另外，用顿号(、)划分而列出多个元素时，表示可以将列出的元素中的一种或二种以上以任意的组合和组成含有。
[0050]< 1.半导体发光元件>
[0051]本发明的半导体发光装置所具备的半导体发光元件放出在430nm以下的波长区域具有发光峰的光。作为这样的半导体发光元件，可举出放出紫区域的光的紫半导体发光元件、放出近紫外的区域的光的近紫外半导体发光元件、放出紫外区域的光的紫外半导体发光元件等。
[0052]放出紫区域的光的半导体发光元件是在390nm?430nm的波长区域具有发光峰的半导体发光元件。放出近紫外的光的半导体发光元件是在320nm以上且比390nm短的波长区域具有发光峰的半导体发光元件。放出紫外光的半导体发光元件是在IOnm以上且比320nm短的波长区域具有发光峰的半导体发光元件。
[0053]在本发明中，由于半导体发光元件的发光效率良好、荧光体的量子损失少，所以优选半导体发光元件使用放出紫区域的光、即在390nm?430nm的波长区域具有发光峰的半导体发光兀件。
[0054]半导体发光元件是能够放出上述范围内的光的发光二极管(LED)或激光二极管(LD)，其中优选使用GaN、AlGaN、GaInN、AlGaInN等GaN系半导体构成发光结构的GaN系的LED、LD。除了 GaN系半导体以外，优选由ZnO系半导体构成发光结构的LED、LD。在GaN系LED中，具有由含有In的GaN系半导体构成的发光部的GaN系LED、尤其是在发光部具有含有InGaN层的量子阱结构的GaN系LED由于发光强度非常强，所以特别优选。
[0055]< 2.波长转换层>
[0056]本发明的半导体发光装置所具备的波长转换层包含将半导体发光元件放出的光作为激发源而发光的荧光体。
[0057]本发明的半导体发光装置所具备的波长转换层可以仅含有唯一种类的荧光体，另外也可以含有多个种类的荧光体。
[0058]作为仅含有一个种类的荧光体的情况，可以例示对放出紫区域的光的半导体发光元件组合包含橙色荧光体的波长转换层的方式。
[0059]含有多个种类的荧光体的情况下，可举出例如以下的方式。
[0060](i)包含混合了红色荧光体、绿色荧光体和蓝色荧光体的混合物的波长转换层
[0061](ii)包含混合了蓝色荧光体和黄色荧光体的混合物的波长转换层
[0062]应予说明，上述方式中，可以适当含有其他色的荧光体。
[0063]优选本发明的半导体发光装置所具备的波长转换层不仅提高发光效率，而且在来自半导体发光元件的激发光中不进行波长转换而直接通过的光的比例(以下，也称为激发光透射率)一定程度地高。另外，优选波长转换层薄。
[0064]本发明的半导体发光装置所具备的波长转换层优选激发光透射率为50%以上，更优选为70%以上。另外，优选为250%以下，更优选为200%以下。通过波长转换层在上述范围而提闻发光效率。
[0065]波长转换层的激发光透射率可以用在从半导体发光装置放出光而通过波长转换层的光的光谱的波长中，来自半导体发光元件的峰波长强度(Iled)相对于来自荧光体的峰波长强度(Ip)的比例[(Iled)/ (Ip)] X 100表示。
[0066]为了形成满足上述激发光透射率的范围的波长转换层，例如，适当调整波长转换层的厚度和波长转换层中的荧光体的含量即可。具体而言，虽然与荧光体的种类也相关，但相对于包含粘合剂树脂和荧光体的波长转换层总量，荧光体粒子的含量优选为0.5重量％以上，更优选为1.0重量％以上。另外，优选为70重量％以下，更优选为50重量％以下，进一步优选为30重量％以下，更进一步优选为20重量％以下。通过在这些范围内根据荧光体的波长转换效率、荧光体层的厚度适当调整荧光体浓度，可以调整激发光透射率。[0067]另外，通过使波长转换层为薄层，能够减少荧光体彼此的光的自吸收，能够减少荧光体导致的光散射。在本发明中，通过使波长转换层的厚度优选为波长转换层所含的荧光体的体积基准的中值粒径的2倍~10倍，能够减少荧光体彼此的光的自吸收，能够减少荧光体导致的光散射。更优选波长转换层的厚度为荧光体的中值粒径的3倍以上，特别优选为4倍以上。更优选波长转换层的厚度为荧光体的中值粒径的9倍以下，特别优选为8倍以下，进一步优选为7倍以下，另外进一步优选为6倍以下，最优选为5倍以下。波长转换层的厚度可以通过将波长转换层在厚度方向切割，将该截面用SEM等电子显微镜进行观察而测定。另外，可以用千分尺测定涂布有波长转换层的基板与波长转换层的合计厚度，从基板剥离波长转换层后，将基板的厚度再用千分尺测定而测定波长转换层的厚度。同样，可以剥离波长转换层的一部分，使用探针式膜厚计测定波长转换层的残留的部分与剥离的部分的高低差而直接测量厚度。
[0068]< 2-1.荧光体>
[0069]波长转换层所含有的荧光体是将上述半导体发光元件放出的光作为激发源而发光的突光体。
[0070]本发明中使用的荧光体的种类被适当选择，对于红色(橙色)、绿色、蓝色、黄色荧光体，作为代表性的荧光体，可举出下述荧光体。
[0071]< 2-2.红色荧光体>
[0072]优选红色荧光体的发光峰波长在如下的波长范围，即，通常为565nm以上，优选为575nm以上，更优选为580nm以上，另外，通常为780nm以下，优选为700nm以下，更优选为680nm以下。
[0073]红色荧光体的发光峰的半值宽度通常在Inm~IOOnm的范围。另外，外部量子效率通常为60%以上，优选为70%以上，重量中值粒径通常为0.Ιμπι以上，优选为1.0μπι&上，进一步优选为5.0 μ m以上,通常为40 μ m以下,优选为30 μ m以下,进一步优选为20 μ m以下。
[0074]作为这样的红色突光体,例如可以使用例如日本特开2006-008721号公报中记载的CaAlSiN3:Eu、日本特开2008-7751号公报中记载的(Sr、Ca) AlSiN3:Eu、日本特开2007-231245号公报中记载的CahAlhSihNpxOx =Eu等Eu活化氧化物、氮化物或氧氮化物荧光体等，日本特开2008-38081号公报中记载的(Sr、Ba、Ca) 3Si05:Eu (以下，有时简称为“SBS荧光体”)。
[0075]此外，作为红色荧光体，还可以使用(Mg、Ca、Sr、Ba) 2Si5N8:Eu等Eu活化碱土氮化娃系突光体；(La、Y) 202S:Eu等Eu活化氧硫化物突光体；(Y、La、Gd、Lu) 202S:Eu等Eu活化稀土类氧硫属化物系荧光体'Y (V、P) O4:Eu, Y2O3:Eu等Eu活化氧化物荧光体；(Ba、Mg)2Si04:Eu、Mn, (Ba、Sr、Ca、Mg)2Si04:Eu、Mn 等 Eu、Mn 活化硅酸盐荧光体；Liff2O8 =Eu7LiW2O8:Eu、Sm, Eu2W2O9, Eu2W2O9:Nb, Eu2W2O9:Sm 等 Eu 活化鹤酸盐突光体；(Ca、Sr) S:Eu 等 Eu 活化硫化物荧光体;YAlO3 =Eu 等 Eu 活化铝酸盐荧光体；Ca2Y8 (SiO4) 602 =Eu7LiY9 (SiO4) 602 =Eu等Eu活化硅酸盐荧光体；(Y、Gd) 3A15012:Ce, (Tb,Gd) 3A15012:Ce等Ce活化铝酸盐荧光体；(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5 (N、0)8:Eu，(Mg、Ca、Sr、Ba) Si (N、0)2:Eu，(Mg、Ca、Sr、Ba) AlSi (N、0) 3:Eu等Eu活化氧化物、氮化物或氧氮化物突光体；(Sr、Ca、Ba、Mg) 10 (PO4) 6C12:Eu、Mn等 Eu、Mn 活化齒磷酸盐突光体!Ba3MgSi2O8:Eu、Mn, (Ba、Sr、Ca、Mg) 3 (ZruMg)Si2O8:Eu、Mn等Eu、Mn活化娃酸盐突光体；3.5Mg0.0.5MgF2.GeO2:Mn等Mn活化锗酸盐突光体；Eu活化α硅铝氧氮等Eu活化氧氮化物荧光体；(Gd、Y、Lu、La) 203:Eu、Bi等Eu、Bi活化氧化物荧光体；(Gd、Y、Lu、La) 202S:Eu、Bi 等 Eu、Bi 活化氧硫化物突光体；(Gd、Y、Lu、La) VO4:Eu、Bi等Eu、Bi活化f凡酸盐突光体；SrY2S4:Eu、Ce等Eu、Ce活化硫化物突光体；CaLa2S4:Ce等Ce活化硫化物突光体；(Ba、Sr、Ca) MgP2O7:Eu、Mn, (Sr、Ca、Ba、Mg、Zn) 2P207:Eu、Mn 等 Eu、Mn活化磷酸盐荧光体；(Y、Lu) 2W06:Eu、Mo等Eu、Mo活化钨酸盐荧光体；(Ba、Sr、Ca) xSiyNz:Eu、Ce (其中，X、y、z表示I以上的整数)等Eu、Ce活化氮化物突光体；(Ca、Sr、Ba、Mg) 10(PO4) 6 (F、Cl、Br、OH):Eu、Mn 等 Eu、Mn 活化卤磷酸盐荧光体；((Y、Lu、Gd、Tb) ^ScxCey)
2(Ca、Mg) (Mg、Zn) 2+rSiz_qGeq012+5 等 Ce 活化娃酸盐突光体等。
[0076]此外，为了提高来自半导体发光装置的放射光的演色性、或者提高发光装置的发光效率，作为红色荧光体，可以将红色发光光谱的半值宽度为20nm以下的红色荧光体(以下，有时称为“窄带红色荧光体”)单独使用，或者可以与其他红色荧光体、尤其是与红色发光光谱的半值宽度为50nm以上的红色荧光体混合使用。作为这样的红色荧光体，可举出由A2 + xMyMnzFn (A为Na和/或K ;M为Si和Al ;-1≤X≤I且0.9≤y + z≤1.1且0.001≤z≤0.4且5≤η≤7)表示的KSF、KSNAF、以及KSF与KSNAF的固溶体，由(k_x)Mg0.XAF2.GeO2:yMn4+(其中，式中，k为2.8~5的实数，x为0.1~0.7的实数，y为
0.005~0.015的实数，A为钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、锌(Zn)、或它们的混合物)的化学式表示的3.5Mg0.0.5MgF2.GeO2:Mn等锰活性的深红色(600nm~670nm)锗酸盐荧光体，由(LahfEupLny)2O2S (x和y各自表示满足0.02≤x≤0.50和O≤y≤0.50的数，Ln表示Y、Gd、Lu、Sc、Sm和Er中的至少I种3价希土类元素)的化学式表示的LOS突光体等。
[0077]另外，还可以使用国际公开W02008-096300号公报中记载的SrAlSi4N7、美国专利7524437 号公报中记载的 Sr2Al2Si9O2N14 =Eu0
[0078]其中，作为红色荧光体，优选CASN荧光体、SCASN荧光体、CASON荧光体、SBS荧光体。
[0079]以上例示的红色荧光体可以仅使用任意一种，也可以将二种以上以任意的组合和比例并用。
[0080]< 2-3.绿色荧光体>
[0081]绿色荧光体的发光峰波长通常大于500nm，其中优选为510nm以上，进一步优选为515nm以上,另外,通常为550nm以下,其中优选为540nm以下,进一步优选为535nm以下的范围。如果该发光峰波长过短，则具有带有蓝色趋势，另一方面，如果过长，则具有带有黄色的趋势，均有作为绿色光的特性下降的可能性。
[0082]绿色荧光体的发光峰的半值宽度通常为Inm~80nm的范围。另外，外部量子效率通常为60%以上，优选为70%以上，重量中值粒径通常为0.1 μ m以上，优选为1.0 μ m以上，进一步优选为5.0m μ以上,通常为40 μ m以下,优选为30 μ m以下,进一步优选为20 μ m以下。
[0083]作为这样的绿色荧光体，例如可举出国际公开W02007-091687号公报中记载的由(Ba、Ca、Sr、Mg) 2Si04:Eu (以下，有时称为“BSS荧光体”)表示的Eu活化碱土硅酸盐系荧
光体等。
[0084]另外，此外，作为绿色荧光体，例如可以使用专利第3921545号公报中记载的Si6_zAlzN8_z0z:Eu(其中，O < z≤4.2。以下，有时简称为“ β -SiAlON荧光体”)等Eu活化氧氮化物荧光体，国际公开W02007-088966号公报中记载的M3Si6O12N2:Eu(其中，M表示碱土金属元素。以下，有时简称为“BS0N荧光体”)等Eu活化氧氮化物荧光体，日本特开2008-274254号公报中记载的BaMgAlltlO17:Eu、Mn活化铝酸盐荧光体(以下，有时简称为“GBAM荧光体”)。
[0085]作为其他绿色荧光体，还可以使用(Mg、Ca、Sr、Ba) Si2O2N2 =Eu等Eu活化碱土硅氧氮化物系荧光体；Sr4Al14O25:Eu、(Ba、Sr、Ca) Al2O4:Eu等Eu活化铝酸盐荧光体；(Sr、Ba)Al2Si2O8:Eu, (Ba、Mg) 2Si04:Eu, (Ba、Sr、Ca) 2 (Mg、Zn) Si2O7:Eu, (Ba、Ca、Sr、Mg) 9 (Sc、Y、Lu、Gd) 2 (S1、Ge) 6024:Eu等Eu活化娃酸盐突光体；Y2SiO5:Ce、Tb等Ce、Tb活化娃酸盐突光体；Sr2P2O7-Sr2B2O5:Eu等Eu活化硼酸磷酸盐突光体；Sr2Si308-2SrCl2:Eu等Eu活化卤硅酸盐荧光体；Zn2Si04:Mn等Mn活化硅酸盐荧光体；CeMgAln019 =Tb7Y3Al5O12:Tb等Tb活化铝酸盐荧光体；Ca2Y8 (SiO4) 602:Tb, La3Ga5SiO14:Tb 等 Tb 活化硅酸盐荧光体；(Sr、Ba、Ca)Ga2S4:Eu、Tb、Sm 等 Eu、Tb、Sm 活化硫代镓酸盐荧光体；Y3 (AUGa)5O12:Ce, (Y、Ga、Tb、La、Sm、Pr、Lu) 3 (Al、Ga) 5012 =Ce 等 Ce 活化铝酸盐荧光体；Ca3Sc2Si3012:Ce, Ca3 (Sc、Mg、Na、LD2Si3O12:Ce等Ce活化硅酸盐荧光体；CaSc204:Ce等Ce活化氧化物荧光体；Eu活化β硅铝氧氮等Eu活化氧氮化物荧光体；SrAl204:Eu等Eu活化铝酸盐荧光体；(La、Gd、Y) 202S:Tb等Tb活化氧硫化物荧光体；LaP04:Ce、Tb等Ce、Tb活化磷酸盐荧光体；ZnS:Cu、Al，ZnS:Cu、Au、Al 等硫化物荧光体；(Y、Ga、Lu、Sc、La) BO3:Ce、Tb, Na2Gd2B2O7:Ce、Tb, (Ba、Sr) 2(Ca、Mg、Zn) B2O6:K、Ce、Tb 等 Ce、Tb 活化硼酸盐荧光体；Ca8Mg (SiO4) 4C12:Eu、Mn 等 Eu、Mn活化卤硅酸盐荧光体；(Sr、Ca、Ba) (Al、Ga、In) 2S4:Eu等Eu活化硫代铝酸盐荧光体、硫代镓酸盐荧光体；(Ca、Sr) 8 (Mg、Zn) (SiO4) 4C12:Eu、Mn等Eu、Mn活化卤硅酸盐荧光体；M3Si6O9N4:Eu等Eu活化氧氮化物突光体等。
[0086]另外，还可以使用国际公开W02009-072043号公报中记载的Sr5Al5Si21O2N35:Eu、国际公开 W02007-105631 号公报中记载的 Sr3Si13Al3N21O2 =Eu0
[0087]其中，作为绿色荧光体，优选BSS荧光体、β-SiAlON荧光体、BSON荧光体。
[0088]以上例示的绿色荧光体可以仅使用任意一种，也可以将二种以上以任意的组合和比例并用。
[0089]此外，为了提高来自半导体发光装置的放射光的演色性、或者提高发光装置的发光效率，作为绿色荧光体，可以单独使用绿色发光光谱的半值宽度为20nm以下的绿色荧光体(以下，有时称为“窄带绿色荧光体”)。
[0090]< 2-4.蓝色荧光体>
[0091]蓝色荧光体的发光峰波长通常为420nm以上，优选为430nm以上，更优选为440nm以上，通常小于500nm，优选为490nm以下，更优选为480nm以下，进一步优选为470nm以下，特别优选为460以下的波长范围。
[0092]蓝色荧光体的发光峰的半值宽度通常为IOnm~IOOnm的范围。另外，外部量子效率通常为60%以上，优选为70%以上，重量中值粒径通常为0.1 μ m以上，优选为1.0μπι&上，进一步优选为5.0 μ m以上,通常为40 μ m以下,优选为30 μ m以下,进一步优选为20 μ m以下。
[0093]作为这样的蓝色荧光体，例如可举出由(Ca、Sr、Ba)5 (PO4)3Cl:Eu表示的铕活化卤磷酸钙系突光体，由(Ca、Sr、Ba) 2B509C1:Eu表示的铕活化碱土氯硼酸盐系突光体，由(Sr、Ca、Ba) Al2O4:Eu或(Sr、Ca、Ba) 4A114025:Eu表示的铕活化碱土招酸盐系突光体等。
[0094]另外，此外，作为蓝色突光体,还可以使用Sr2P2O7:Sn等Sn活化磷酸盐突光体；Sr4Al14O25:Eu, BaMgAl10O17:Eu, BaAl8O13:Eu 等 Eu 活化铝酸盐荧光体；SrGa2S4:Ce, CaGa2S4:Ce 等 Ce 活化硫代镓酸盐突光体；(Ba、Sr、Ca^gAlltlO17:Eu, BaMgAlltlO17:Eu、Tb、Sm 等 Eu、Tb、Sm活化招酸盐突光体；(Ba、Sr、Ca) MgAlltlO17:Eu、Mn等Eu、Mn活化招酸盐突光体；(Sr、Ca、Ba, Mg) 10 (PO4)6Cl2:Eu, (Ba, Sr, Ca) 5 (PO4)3 (Cl、F、Br、OH):Eu、Mn、Sb 等 Eu、Tb、Sm 活化齒磷酸盐突光体；BaAl2Si208:Eu, (Sr、Ba) 3MgSi208:Eu等Eu活化娃酸盐突光体；Sr2P207:Eu等Eu活化磷酸盐荧光体；ZnS:Ag, ZnS:Ag、Al等硫化物荧光体；Y2Si05:Ce等Ce活化硅酸盐荧光体；CaffO4 等钨酸盐荧光体；(Ba、Sr、Ca) BPO5:Eu、Mn，(Sr、Ca) 10 (PO4) 6.ηΒ203:Eu，2Sr0.0.84P205.0.16B203:Eu 等 Eu,Mn 活化硼酸磷酸盐荧光体；Sr2Si3O8.2SrCl2:Eu 等Eu活化卤硅酸盐荧光体等。
[0095]其中，可以优选使用(Sr、Ca、Ba)1Q (PO4)6Cl2:Eu2+, BaMgAl10O17 =Eu0 另外，在由(Sr、Ca、Ba) 1Q (PO4)6Cl2:Eu2+表示的荧光体中，可以优选使用由 SraBabEux (PO4)cCld (c、d和 X 是满足 2.7 ^ c ^ 3.3,0.9 ^ 1.1,0.3 ^ x ^ 1.2 的数，x 优选为 0.3 ≤ x≤ 1.0。另外，a和b满足a + b = 5_x且0.05 < b/ (a + b)^0.6的条件，b/ (a + b)优选为0.1 ^ b/ (a + b) ^ 0.6)表不的突光体。
[0096]此外，为了提高来自半导体发光装置的放射光的演色性、或者提高发光装置的发光效率，作为蓝色荧光体，可以单独使用蓝色发光光谱的半值宽度为20nm以下的蓝色荧光体(以下，有时称为“窄带蓝色荧光体”)。
[0097]< 2-5.黄色荧光体>
[0098]黄色突光体的发光峰波长通常为530nm以上，优选为540nm以上，更优选为550nm以上，通常为620nm以下，优选为600nm以下，更优选为580nm以下的波长范围。
[0099]黄色荧光体的发光峰的半值宽度通常为80nm~130nm的范围。另外，外部量子效率通常为60%以上，优选为70%以上，重量中值粒径通常为0.1 μ m以上，优选为1.0μπι&上，进一步优选为5.0 μ m以上,通常为40 μ m以下,优选为30 μ m以下,进一步优选为20 μ m以下。
[0100]作为这样的黄色荧光体，例如可举出各种氧化物系、氮化物系、氧氮化物系、硫化物系、氧硫化物系等荧光体。特别是可举出由RE3M5O12:Ce (在这里，RE表示选自Y、Tb、Gd、Lu和Sm中的至少I种元素，M表示选自Al、Ga和Sc中的至少I种元素)、Ma3Mb2Mc3O12:Ce(在这里，Ma表示2价金属元素，Mb表示3价金属元素，Mc表示4价金属元素)等表示的具有石榴石结构的石榴石系荧光体，由AE2MdO4 =Eu (在这里，AE表示选自Ba、Sr、Ca、Mg和Zn中的至少I种元素,Md表示Si和/或Ge)等表示的原硅酸盐系荧光体，将这些体系的荧光体的构成元素的氧的一部分用氮取代的氧氮化物系荧光体，AEAlSiN3 =Ce (在这里，AE表示选自Ba、Sr、Ca、Mg和Zn中的至少I种元素)等将具有CaAlSiN3结构的氮化物系荧光体用Ce活化的荧光体。
[0101]另外，此外，作为黄色荧光体，还可以使用CaGa2S4:Eu, (Ca^Sr)Ga2S4:Eu, (Ca,Sr)(Gaai)2S4:Eu等硫化物系荧光体；Cax (Si^Al)12 (0、N) 16:Eu等具有SiAlON结构的氧氮化物系荧光体等由Eu活化的荧光体；(M1^bEuaMiib) 2 (BO3) (PO4) PX (其中，M表示选自Ca、Sr和Ba中的I种以上的元素，X表示选自F、Cl和Br中的I种以上的元素。A、B和P表示各自满足0.0Ol ^ A ^ 0.3,0 ^ B ^ 0.3、0≤P≤0.2的数)等Eu活化或Eu、Mn共活化卤化硼酸盐荧光体；可以含有碱土金属元素的具有La3Si6N11结构的Ce活化氮化物系荧光体等。应予说明，上述Ce活化氮化物系荧光体其一部分可以由Ca、O部分取代。
[0102]作为波长转换层的制造方法，可以将荧光体粉末、粘合剂树脂和有机溶剂进行混炼而糊剂化，将糊剂涂布于透射性的基板上，或者，使其流入封装的凹部，进行干燥.煅烧而除去有机溶剂来制造；也可以不使用粘合剂而用荧光体与有机溶剂进行糊剂化，将干燥?烧结物利用压力成型而制造。使用粘合剂的情况下，可以没有其种类的限制地使用，优选使用环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂等。另外，后述的光反射型波长转换层的情况下，可以在将光进行反射的框体的反射部涂布上述糊剂，进行干燥.煅烧，除去有机溶剂而制造。
[0103]使用透射可见光的透射性的基板时，其材质只要对可见光为透明就没有特别限制，可以使用玻璃、塑料(例如，环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂等)等。本发明的半导体发光装置由于具备后述的截止滤光片，通常利用紫外、近紫外、紫区域的波长的激发的情况下，可以使用耐久性上差的材质。
[0104]< 2-6.透射型波长转换层>
[0105]用于本发明的半导体发光装置的波长转换层有光透射型波长转换层和光反射型波长转换层这2种形态。任意波长转换层均可以适当使用上述例示的荧光体、粘合剂树脂和有机溶剂来制造。
[0106]透射型波长转换层将半导体发光元件放出的光作为激发光而发出荧光，在波长转换层发出的荧光和半导体发光元件放出的光中，没有波长转换的光主要直接从半导体发光装置射出。作为具备这样的方式的波长转换层的半导体发光装置，例如可举出图1~8所示的半导体发光装置。
[0107]< 2-7.反射型波长转换层>
[0108]反射型波长转换层是使半导体发光元件放出的光暂时反射，从另外具备的开口部射出光的波长转换层。此时，半导体发光装置具有以下构造，即，具有框体，该框体具有能够射出光的开口部和反射光的反射部，在该框体的反射部具备波长转换层。如果半导体发光元件放出的光入射波长转换层，则在波长转换层将该入射光作为激发光发出荧光，该荧光由于框体的反射部的存在而被反射，从另外设置的框体的开口部射出。
[0109]通过这样的方式，利用波长转换层而光被混色，成为没有色分离的看起来自然的白色发光装置。作为具备这样的方式的波长转换层的半导体发光装置，例如可举出图9所示的半导体发光装置。
[0110]<3.截止滤光片>
[0111]本发明的半导体发光装置具备吸收430nm以下的短波长光并透射比430nm长的波长的光的截止滤光片。并且，半导体发光装置通过该截止滤光片射出光。
[0112]以往，在半导体发光装置中使用截止滤光片时，使用反射型的截止滤光片。需要由滤光片截止的光为短波长的光，即使从半导体发光装置射出也不是对白色光的构成做出贡献的光、或者不是可见光区域的光，因此即使直接从半导体发光装置射出，也不对半导体发光装置的发光效率做出贡献。因此，出于提高发光效率的目的，考虑使半导体发光元件放出的光中未进行波长转换的光利用反射型截止滤光片反射，再度作为荧光体的激发光而利用(参照专利文献I)。
[0113]但是，经过本发明的发明人等研究，结果判明了用反射型的截止滤光片不能充分将光进行反射，漏掉的光非常多。这是因为，半导体发光装置的情况下，入射截止滤光片的光的行进方向并不是一个方向。即，由于截止滤光片具有角度依赖性，因此虽然特定方向的入射光能够良好地进行反射，但其他方向的入射光不能反射而透射。一般，如果向含有突光体的层从半导体发光元件入射光，则光作为散射光而射出。因此，本发明的发明人等想到了在半导体发光装置中具备反射型截止滤光片的方式中，不能充分将光反射，不能充分发挥截止滤光片的功能。
[0114]另外，本发明的发明人等通过后述的模拟，发现了一定程度的量的激发光不经过波长转换而从发光装置射出时，作为整体，发光效率提高。虽然该理由不确定，但本发明的发明人等认为其原因可能是荧光体彼此的光的吸收、级联激发等。
[0115]因此，在本发明中，通过大胆采用与将半导体发光元件放出的激发光中未经波长转换的光再利用而提高发光效率的以往的思想相反的方法，即，使未经波长转换的激发光的一部分被截止滤光片吸收而舍弃的方法，从而得到了能够提高发光效率这样的预想之外的结果。
[0116]本发明的半导体发光装置所具备的截止滤光片吸收430nm以下的短波长光并透射比430nm长的波长的光。但430nm以下的短波长的光的吸收以及比430nm长的波长的光的透射不需要为100%。如后述的那样，在半导体发光装置射出的光的光谱中，虽然没有特别限定，但优选使用来自半导体发光元件的放出光的发光峰强度相对于该光谱的最大强度为50%以下的截止滤光片。
[0117]为了使上述半导体发光装置射出的光的光谱在本发明的范围，截止滤光片优选为将430nm以下的光吸收50%以上的截止滤光片。通过使用这样的截止滤光片，能够降低来自半导体发光元件的放出光的发光峰。
[0118]另外，通过降低来自半导体发光元件的放出光的发光峰，半导体发光元件为放出紫色的光的半导体发光元件时，能够抑制射出紫色的光而导致的从半导体发光装置射出的光的色调的变化。
[0119]另一方面，半导体发光元件为放出近紫外或紫外光的半导体发光元件时，能够抑制这些光具有的强能量导致的对皮肤等的损伤的可能性。
[0120]截止滤光片优选为将360nm?400nm的光吸收70%以上的截止滤光片，更优选为吸收80%以上的截止滤光片。进一步优选将波长360nm?430nm的光吸收70%以上的截止滤光片，进一步更优选吸收80%以上的截止滤光片。由此，通过充分截止来自半导体发光元件的光，能够提高演色性。
[0121]在本发明中，截止滤光片的光吸收率可以利用分光光度计测定照射光、反射光、透射光，使用这些值来计算。
[0122]另外，本发明中使用的截止滤光片是吸收型的截止滤光片，因此与反射型的截止滤光片不同，光的入射角度带来的光的透射率的偏差少。即，就用于本发明的截止滤光片而言，将相对于截止滤光片表面以入射角Θ使光入射时的光的透射率设为tΘ，使Θ变化成O?180°的范围的任意角度时的光的透射率的偏差Ate优选为50%以下。偏差Ate更优选为40%以下，进一步优选为30%以下。[0123]上述光的透射率的偏差Ate是将相对于入射光最能够透射入射光的入射光的角度中的入射光t Θ max相对于入射光S的比例(t Θ max/S)定义为透射率的偏差Λ t Θ。光的透射率的偏差可以按照每个入射光的角度测定透射光，比较入射光的强度与透射光的强度而计算。
[0124]另外,本发明的截止滤光片优选在430nm附近透射率的变化大，即，优选在横轴表示波长(nm)、纵轴表示透射率的曲线图中，在430nm附近显示陡的斜度。具体而言，在430nm附近，斜度优选为50%/10nm以上。应予说明，430nm附近是指400nm~450nm,优选是指410nm ~440nmo
[0125]而且，本发明的半导体发光装置具备放出在430nm以下具有发光峰的光的半导体发光元件。虽然激发光透射率越大，发光效率变得越大，但短波长的光由于能量高，所以同时变退色损伤系数(以下，有时简称为“损伤系数”)也变大。因此，本发明的截止滤光片优选以损伤系数变小的方式吸收波长。具备截止滤光片时的损伤系数通常为0.020以下，优选为0.012以下，更优选为0.010以下。损伤系数越小越好，其下限没有特别限定，通常为
0.0001以上。通过在该范围，能够保护照射物不变色、退色(掉色)等，能防止损伤。
[0126]在这里,变退色损伤系数是指美国商务部标准局(N.B.S.，现National Instituteof Standard Technology)将使用色纸规定的变退色的程度进行数值化的系数。一般,越是
该值小的光源，对照射物的影响越少。损伤系数可以用以下示出的式求出。
【权利要求】
1.一种半导体发光装置，是具备半导体发光元件和波长转换层的半导体发光装置，所述半导体发光元件放出在390nm~430nm具有发光峰的光，所述波长转换层包含将所述半导体发光元件放出的光作为激发源而发光的荧光体， 所述半导体发光装置是具备截止滤光片并且通过该截止滤光片射出光的半导体发光装置，所述截止滤光片吸收430nm以下的短波长光并透射比430nm长的波长的光， 在半导体发光装置射出的光的光谱中，来自所述半导体发光元件的放出光的发光峰强度相对于该光谱的最大强度为50%以下。
2.—种半导体发光装置，是具备半导体发光元件和波长转换层的半导体发光装置，所述半导体发光元件放出在390nm~430nm具有发光峰的光，所述波长转换层包含将所述半导体发光元件放出的光作为激发源而发光的荧光体， 所述半导体发光装置是具备截止滤光片并且通过该截止滤光片射出光的半导体发光装置，所述截止滤光片吸收430nm以下的短波长光并透射比430nm长的波长的光， 所述波长转换层含有由窄带红色荧光体、窄带绿色荧光体和窄带蓝色荧光体的组构成的荧光体中的至少一个窄带荧光体， 在半导体发光装置射出的光的光谱中，来自所述半导体发光元件的放出光的发光峰强度相对于该光谱的最大强度为20%以下。
3.根据权利要求1或2所述的半导体发光装置，其中，所述波长转换层为光透射型波长转换层，所述截止滤光 片配置在波长转换层的光的射出侧。
4.根据权利要求1或2所述的半导体发光装置，其中，所述半导体发光装置具有框体，所述框体具有能够射出光的开口部和反射光的反射部， 所述截止滤光片配置在该框体的开口部， 所述波长转换层是通过在框体的反射部配置波长转换层来反射从半导体发光元件放出的光的光反射型波长转换层。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的半导体发光装置，其中，所述截止滤光片将430nm以下的光吸收50%以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的半导体发光装置,其中,将相对于截止滤光片表面以入射角θ使光入射时的光的透射率设为te，使θ变化成ο~180°的范围的任意角度时，所述截止滤光片的光的透射率的偏差Ate为50%以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的半导体发光装置，其中，所述半导体发光装置具有透明基板，所述截止滤光片由该透明基板所支撑。
8.根据权利要求7所述的半导体发光装置，其中，所述透明基板的与截止滤光片对置的一侧的表面进行了无反射处理。
9.根据权利要求1~5中任一项所述的半导体发光装置，其中，从所述半导体发光元件放出且未由波长转换层进行波长转换而到达截止滤光片的光的发光峰波长为从所述半导体发光装置放出的可见光的最大发光峰中的光的发光强度的50%~250%。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的半导体发光装置，其中，以所述半导体发光元件与所述波长转换层具有Imm~500mm的距离的方式配置。
11.根据权利要求1~9中任一项所述的半导体发光装置，其中，以所述半导体发光元件与所述波长转换层相接的方式配置。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的半导体发光装置，其中，射出相关色温为1800K~7500K的白色光。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的半导体发光装置，其中，平均演色评价指数Ra为70以上。
14.一种照明装置，具备权利要求1~13中任一项所述的半导体发光装置。
【文档编号】H01L33/50GK103843163SQ201380003218
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年3月29日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】作田宽明, 小原悠辉 申请人:三菱化学株式会社