发光装置的制作方法

专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用被紫外线或短波长可见光效率良好地激发而发光的荧光体的发光装置。
背景技术：
以往，作为发白色光的半导体发光装置，已知的是将发蓝色光的半导体发光元件与吸收蓝色光且发出绿 红色的波长范围的光的荧光材料组合而构成的装置(参照专利文献I)。如此构成的发光装置，可以用非常简单的构造廉价地制作。该构造如下这样构成，发蓝色光的半导体发光元件配置于杯状的底面，以覆盖半导体发光元件的方式灌入含有荧光体的粘合剂。此时，半导体发光元件放射的蓝色光的一部分被荧光体吸收，荧光体基于吸收的光而发出绿 红色的波长范围的光。其结果，通过将不被荧光体吸收而透射的蓝色光与 利用荧光体发光的绿 红色光加色混合，由此得到白色光。此外，作为将含有荧光体的粘合剂设置在半导体发光元件上的方法，考虑了喷墨印刷、镂空版印刷等(参照专利文献2、3)。〔现有技术文献〕〔专利文献〕〔专利文献I〕日本特开平10-107325号公报〔专利文献2〕日本专利第3546650号公报〔专利文献3〕日本专利第4208449号公报〔非专利文献〕〔非专利文献I〕田口他，《第 19 回 Micro-Electronics Symposium 论文集》,2009，P. 19
发明内容
〔发明所要解决的课题〕然而，专利文献I、专利文献2中记载的发光装置无法获得均一颜色的放射光。这是由于覆盖半导体发光元件的含荧光体的粘合剂糊料的厚度不均一，因此透射含荧光体的粘合剂糊料的半导体发光元件的放射光的量因区域而异的缘故。存在含荧光体的粘合剂糊料的厚度厚的区域显现为黄色的倾向，薄的区域显现为蓝色的倾向。尤其是，人类的色调感觉，在白色时是敏感的，即使是微小的色调差也能感觉不协调。其结果，抑制了色调不均的半导体发光装置的制作的成品率降低，结果导致无法廉价地提供。因此，按照专利文献3、专利文献4中记载的方法，通过将含有荧光体的粘合剂的厚度控制为均一，可以抑制由发光装置放射的光因放射角所致的色度差。另一方面，每个发光装置的色度不均并未被抑制，难以获得足够的成品率。而且，为了利用上述的方法消除色调不均，在半导体发光元件的周围高密度地以薄膜涂覆荧光体层，由此白色LED的发光面积减少。其结果，白色LED的亮度变得过高，因此在使用多个LED制作照明器的情况下，变得容易发生亮度不均、照度不均等。
针对这种问题，如果增大白色LED的发光面积，将荧光体层形成为厚壁从而防止亮度不均，则会发生在LED面内的色调不均。而且，这样的白色LED，在照明器的光源中使用时，因照射方向不同色度有差异，因而不适于照明用光源。本发明鉴于这种状况而完成，其目的在于提供一种抑制了发光面内的色度不均的发光装置。〔解决问题的手段〕为了解决上述问题，本发明的某一方式的发光装置是以混合来自各荧光体的光而获得白色的方式构成的发光装置，具备发出在38(T420nm的波长范围具有峰值波长的紫外线或短波长可见光的发光元件、被紫外线或短波长可见光激发且发出在560nnT600nm的波长范围具有峰值波长的可见光的第I荧光体、被紫外线或短波长可见光激发且发出与第I荧光体发出的可见光处于补色关系的可见光的第2荧光体、以及是覆盖发光元件的光透射层且分散有第I荧光体和第2荧光体的光透射构件，光透射构件中所含的荧光体整体的体积浓度为O. 05νο1°Γ 0νο1%,光透射构件以发光元件的光从入射到向外部射出为止的光 路长度为O. 4mnT20mm那样的形状构成。根据该方式，将从被紫外线或短波长可见光激发的第I荧光体发出的在560nnT600nm的波长范围具有峰值波长的可见光，与被紫外线或短波长可见光激发的第2荧光体发出的与第I荧光体发出的可见光处于补色关系的可见光进行混合，从而可以获得白色光。因此，与组合蓝色发光元件和黄色荧光体而得的发光装置进行比较，可以抑制发光面内的色度不均。此外，通过适当设定光透射构件中的荧光体的体积浓度、光路长度，发光元件发出的光被荧光体效率良好地吸收，而且荧光体发出的光被其他的荧光体吸收或散射的情况被抑制。第I荧光体，其平均粒径可以是O. 5 μ πΓ ΟΟ μ m ;第2荧光体，其平均粒径可以是O. δμπΓ ΟΟμπ 。由此，使荧光体在光透射构件的内部分散变得容易，并且效率良好的发光变为可能。如果将第I突光体的激发光谱的最大强度设为Imax、将在第2突光体的发光光谱的峰值波长下的第I荧光体的激发光谱的强度设为Ia，则可以满足la〈0. 5 X Imax0由此可抑制从第2突光体发出的光被第I突光体吸收而再发光。第I荧光体可以由通式(M2X，M3y, M4z) J1O3X (2/n)(其中，M1表示从Si、Ge、Ti、Zr及Sn组成的组中选择的至少含有Si的I种以上的元素，M2表示从Ca、Mg、Ba及Zn组成的组中选择的至少含有Ca的I种以上的元素，M3表示从Sr、Mg、Ba及Zn组成的组中选择的至少含有Sr的I种以上的元素，X表示至少I种卤素，M4表示从稀土元素及Mn组成的组中选择的至少含有Eu2+的I种以上的元素。此外，m的范围是I彡m彡4/3即可，η的范围是5 ^ n ^ 7 即可。并且，X、y> z 的范围满足 x+y+z=l、0〈x〈0. 99、0〈y〈0. 99、0· 01 ^ z ^ O. 3即可。)表示。第2荧光体可以发出在430nnT480nm的波长范围具有峰值波长的可见光。例如，第2荧光体可以由通式M1a (M2O4)bXcIRed (其中，M1表示从Ca、Sr、Ba、Mg、Zn、Cd、K、Ag及Tl组成的组中选择的至少含有Ca、Sr和Ba中的任一者的I种以上的元素，M2表示从P、V、Si、As、Mn、Co、Cr、Mo、W及B组成的组中选择的至少含有P的I种以上的元素、X表示至少I种卤素，Re表示从稀土元素及Mn组成的组中选择的至少含有Eu2+的I种以上的元素。并且，a的范围是4. 2彡a彡5. 8，b的范围是2. 5彡b彡3. 5，c的范围是O. 8〈c〈l. 4，d的范围是O. 01〈d〈0. I)表示。需要说明的是，将以上构成要素的任意组合、本发明的内容在方法、装置、系统等之间进行的变换作为本发明的方式也是有效的。〔发明效果〕根据本发明，可以提供抑制了发光面内的色度不均的发光装置。


图I是第I实施方式的发光装置的剖面示意图。
图2是第2实施方式的发光装置的剖面示意图。图3是表示实施例I的发光装置的发光面的色度分布的图。图4是表示比较例I的发光装置的发光面的色度分布的图。图5是示意地表示比较例I的发光装置的发光模式的图。图6是示意地表示实施例I的发光装置的发光模式的图。图7是表示在实施例2及比较例2的发光装置中使用的荧光体的发光光谱及激发光谱的图。图8是表示在使实施例2的发光装置中使用的荧光体I及荧光体2的混合粉末激发的情况下的发光光谱的图。图9是表示在使比较例2的发光装置中使用的原硅酸系的荧光体及上述的荧光体2的混合粉末激发的情况下的发光光谱的图。图10是表示实施例2的发光装置的发光光谱的图。图11是表示比较例2的发光装置的发光光谱的图。图12是表示实施例2及比较例2的发光装置的测定位置的模式图。图13是表示实施例2的发光装置的发光面的色度分布的图。图14是表示比较例2的发光装置的发光面的色度分布的图。
具体实施例方式近年来，考虑将发出近紫外线或短波长可见光的LED (下面称为nUV-LED)用于初级光源，在其上安装用于发出任意颜色的可见光的I种以上的荧光体的发光装置。为了用这样构成的发光装置获得白色光，有必要安装多个荧光体。作为多个荧光体的组合，可以举出例如青·黄色这2种、青·绿·红这3种、青 绿 橙·红这4种等。在使用这样的多个荧光体的情况下，峰值波长最短的一方的荧光体被从发光元件发出的激发光激发，从被激发的那一方的荧光体发出的初级荧光产生被相比于这一方的荧光体的峰值波长长的另一方的荧光体吸收而激发的多次激发(以下称为“级联激发”)。因此，荧光体层的壁厚、即光路长度越是增长，则越容易引起多次激发，发光色向长波侧推移。这样的现象在《第19回Micro-Electronics Symposium论文集(2009)ρ· 197田口他》中也得以确认。本发明人考虑到前述的现象、可在发光装置中谋求的性能、发光装置的生产率、制造成本等，从而想到了本申请发明。
以下，边参照附图边详细地对用于实施本发明的方式加以说明。需要说明的是，在附图的说明中，对同样的要素添加同样的符号，适当省略重复的说明。(第I实施方式)图I是第I实施方式的发光装置的剖面示意图。图I示出的发光装置10在基板12上形成有一对电极14 (阳极)和电极16 (阴极)。在电极14上利用安装构件20固定有半导体发光元件18。半导体发光元件18和电极14利用安装构件20导通，半导体发光元件18和电极16利用线22导通。在半导体发光元件18上形成有圆顶状的荧光层24。在基板12上的未设置前述的电极14、16和半导体发光元件18的区域形成有反射面17。作为反射面17的形成方法，有以下的方法。首先，在基板12上形成电极部分，对该电极部分，在加上掩模的状态下在其上施以白色的丙烯酸或聚氨酯系的反射涂装。 之后，取下掩模，安装半导体发光元件18。由此，如图I所示，即使是由从半导体发光元件18向上方发出的光所激发的荧光体19所发出的光朝向基板12，仍可被反射面17再次反射向上方。由此，荧光体19所产生的光中的朝向基板12侧的光，也可以在照明中有效地利用，因此可实现光输出效率的提闻。基板12优选利用不具有导电性、但热导率高的材料来形成，例如可以使用陶瓷基板(氮化铝基板、氧化铝基板、莫来石基板、玻璃陶瓷基板)、玻璃环氧基板等。电极14及电极16是由金、铜等金属材料形成的导电层。半导体发光元件18是在本发明的发光装置中使用的发光元件的一例，例如可以使用发出紫外线或短波长可见光的LED、LD等。作为具体例，可以列举InGaN系化合物半导体。InGaN系的化合物半导体，发光波长区域因In的含量而变化。显示出如果In的含量多、则发光波长变为长波长，In的含量少、则发光波长变为短波长的倾向，已确认在峰值波长400nm附近的程度，含有In的InGaN系化合物半导体发光的量子效率最高。本实施方式的半导体发光元件18，优选发出在38(T420nm的波长范围具有峰值波长的紫外线或短波长可见光。安装构件20，例如是银糊料等导电性粘接剂或金锡共晶焊料等，将半导体发光元件18的下表面固定在电极14上,将半导体发光兀件18的下表面侧电极与基板12上的电极14电连接。线22是金线等导电构件，例如经超声波热压合等与半导体发光元件18的上表面侧电极及电极16接合，将两者电连接。在荧光层24中，将后述的各荧光体通过粘合剂构件密封成覆盖包含半导体发光元件18的基板12的上表面的半球状(圆顶状)。荧光层24例如通过如下形成，在制作了于液状或凝胶状的粘合剂构件中混入荧光体的荧光体糊料后，将该荧光体糊料在半导体发光元件18的上表面涂覆成半球状，之后，通过固化荧光体糊料的粘合剂构件而形成。作为粘合剂构件，例如可以使用有机硅树脂、含氟树脂等。此外，本实施方式的发光装置，作为激发光源使用紫外线或短波长可见光，因此优选耐紫外线性能优异的粘合剂构件。此外，荧光层24也可以混入荧光体以外的具有各种物性的物质。通过在荧光层24中混入比粘合剂构件的折射率高的物质，例如金属氧化物、含氟化合物、硫化物等，可以提高荧光层24的折射率。由此，从半导体发光元件18产生的光在向荧光层24入射时产生的全反射被降低，可获得使激发光向荧光层24的输入效率提高这样的效果。进而，通过使混入的物质的粒径为纳米尺寸，可以在不降低荧光层24的透明度的情况下提高折射率。此夕卜，可以将氧化铝、氧化锆、氧化钛等平均粒径O. 3 3 μ m左右的白色粉末作为光散射剂混入到荧光层24中。由此，可以防止发光面内的亮度、色度不均。荧光层24是覆盖半导体发光元件18的光透射层，作为分散有后述的第I荧光体、第2荧光体的光透射构件发挥功能。(第2实施方式)图2是第2实施方式的发光装置的剖面示意图。第2实施方式的发光装置110，与第I实施方式的发光装置10相比较，密封半导体发光元件的荧光层的形状不同这点是较大差异点。对于以下说明中没有特别提到的构成，与第I实施方式是同样的。图2中示出的发光装置110，在基板112上介由电极(未图示)固定有半导体发光元件118。在半导体发光元件118上，以覆盖半导体发光元件118的方式形成有荧光层124。荧光层124，其上表面124a大致平面。此外，从一个侧方观察发光装置110时的荧光层124的剖面，如图2所示，是横长的形状。换言之，荧光层124具有大致长方体的形状。 需要说明的是，在基板112上的未设置电极(未图示)和半导体发光元件118的区域，与图I中示出的发光装置10同样地，形成有反射面(未图示)。接着，对可以在本实施方式的发光装置中使用的各荧光体进行详述。(第I荧光体)第I荧光体是被紫外或短波长可见光激发而发出可见光的荧光体，是由通式(M2x,M3y7M4z) J1O3X (2/n)(其中，M1表示从Si、Ge、Ti、Zr及Sn组成的组中选择的至少含有Si的I种以上的元素，M2表示从Ca、Mg、Ba及Zn组成的组中选择的至少含有Ca的I种以上的元素、M3表示从Sr、Mg、Ba及Zn组成的组中选择的至少含有Sr的I种以上的元素、X表示至少I种卤素、M4表示从稀土元素及Mn组成的组中选择的至少含有Eu2+的I种以上的元素。此外，m的范围是I彡m彡4/3即可、η的范围是5彡η彡7即可。并且，x、y和z的范围满足 x+y+z=l、0〈x〈0. 99、0〈y〈0. 99、以及 O. 01 彡 z 彡 O. 3 即可。0<y<0. 99,0. 01 彡 z 彡 O. 3。)表不的突光体。此外，第I突光体是发出在56(T600nm的波长范围具有峰值波长的可见光的突光体。第I荧光体，例如，可以如下这样获得。第I荧光体，作为原料，可以使用由下述化学式(I) (4)表示的化合物。(I)IT1O2 (M，1 表示 Si、Ge、Ti、Zr、Sn 等 4 价元素。)(2)M，20 (Μ，2 表示 Mg、Ca、Ba、Zn 等的 2 价元素。)(3)Μ，3Χ2 (Μ’ 3 表示 Mg、Sr、Ba、Zn 等的 2 价元素，X 表示卤素。)(4) Μ，4 (Μ，4 表示 Eu2+ 等稀土元素及 / 或 Mn。)作为化学式(I)的原料，例如可以使用Si02、Ge02、Ti02、Zr02、Sn02等。作为化学式(2)的原料，例如可以使用2价金属离子的碳酸盐、氧化物、氢氧化物等。作为化学式(3)的原料，例如可以使用 SrCl2^SrCl2 · 6H20、MgCl2、MgCl2 ·6H20,BaCl2,BaCl2 · 2H20、ZnCl2、MgF2、SrF2, BaF2' ZnF2^MgBr2, SrBr2^BaBr2, ZnBr2' MgI2' SrI2, BaI2, ZnI2 等。作为化学式(4)的原料，例如可以使用 Eu2O3、Eu2 (CO3) 3、Eu (OH) 3、EuCl3'Mn。、Mn (OH) 2、MnC03、MnCl2 · 4H20、Mn (NO3) 2 · 6H20 等。作为化学式(I)的原料，优选Μ’1至少含有Si。此外，也可以将Si用从Ge、Ti、Zr及Sn组成的组中选择的至少一种元素进行部分置换。在这种情况下，优选Si在M’ 1中所占的比例为80mol%以上的化合物。作为化学式(2)的原料，优选M’2至少含有Ca。此外，可以将Ca用从Mg、Ba及Zn等组成的组中选择的至少一种元素进行部分置换。在这种情况下，优选Ca在M’2中所占的比例为60mol%以上的化合物。作为化学式(3)的原料，优选M’ 3至少含有Sr。此外，可以将Sr用从Mg、Ba及Zn等组成的组中选择的至少一种元素进行部分置换。在这种情况下，优选Sr为30mol%以上的化合物。此外，作为化学式(3)的原料，优选X至少含有Cl。此外，也可以将Cl用其他卤素进行部分置换。在这种情况下，优选Cl的比例为50mol%以上的化合物。作为化学式(4)的原料，优选M’ 4是以2价Eu为必须的稀土元素，也可以含有Mn或Eu以外的稀土元素等。
将化学式(I) (4)的原料以摩尔比(I):(2)=1:0. Tl. 0,(2): (3)=1:0. 2^12. O,
(2): (4) =1:0. 05 4. 0，优选以(I) : (2) =1:0. 25 I. O、(2) : (3) =1:0· 3 6. O、(2) : (4)=1:0. 05 3. 0，更优选以(I): (2)=1:0. 25 I. 0、(2): (3)=1:0. 3^4. 0,(2): (4)=1:0. 05^3. O的比例称量，将秤量的各原料放入氧化铝研钵中，粉碎混合约30分钟，得到原料混合物。将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，用还原气氛的电炉在规定的气氛(H2: N2=5:95)、温度700°C以上低于1100°C煅烧:Γ40小时，得到烧结物。将该烧结物用温纯水仔细地洗涤，通过冲洗剩余的氯化物，可以获得第I荧光体。第I荧光体被紫外线或短波长可见光激发而发出可见光。需要说明的是，对于化学式(3)的原料(2价的金属卤化物)，优选称量化学计量比以上的过剩量。这是考虑到在煅烧中卤素的一部分汽化蒸发，防止因卤素的不足导致的荧光体的结晶缺陷的发生。此外，过剩地添加的化学式(3)的原料在煅烧温度下液化，作为固相反应的助熔剂起作用，促进固相反应及提高结晶性。需要说明的是，前述的原料混合物在煅烧后，前述过剩添加的化学式(3)的原料，在制造的荧光体中以杂质存在。此处，为了获得纯度及发光强度高的荧光体，将这些杂质用温纯水冲洗即可。本实施方式的第I荧光体的通式中示出的组成比是冲洗杂质后的组成t匕，如上述那样，过剩添加且成为杂质的化学式(3)的原料在该组成比中未添加。(第2荧光体)第2荧光体是其发光色与第I荧光体的发光色为补色关系的在43(T480nm具有峰值波长的荧光体。这种第2荧光体，有效地吸收近紫外或短波长可见光，放射出主波长为44(T470nm的光。作为可以作为第2荧光体使用的荧光体，组成没有特别限定，但例如从由下述通式表示的荧光体(I) (4)中选择。(I)荧光体，由通式 M1a (M2O4)bXcIRed (其中，M1 表示从由 Ca、Sr、Ba、Mg、Zn、Cd、K、Ag及Tl组成的组中选择的至少含有Ca、Sr、Ba中任一者的I种以上的元素，M2表示从由P、V、Si、As、Mn、Co、Cr、Mo、W及B组成的组中选择的至少含有P的I种以上的元素，X表示至少I种卤素，Re表示从稀土元素及Mn组成的组中选择的至少含有Eu2+的I种以上的元素。此外，a的范围是4. 2彡a彡5. 8，b的范围是2. 5彡b彡3. 5、c的范围是O. 8〈c〈l. 4、d的范围是O. 01〈d〈0. I)表示。(2)荧光体，由通式MVaMgAlltlO17:Eu' (其中，M1表示从由Ca、Sr、Ba及Zn组成的组中选择的至少I种以上的元素。此外，a的范围是O. 001 ^ a ^ O. 5)表示。(3)荧光体，由通式MVaMgSi2O8:Eu2+a (其中，M1表示从由Ca、Sr、Ba及Zn组成的组中选择的至少I种以上的元素。此外，a的范围是O. 001 ^ a ^ O. 8)表示。
(4)荧光体，由通式MVa (B5O9)XiRea (其中，M1表示从由Ca、Sr、Ba及Zn组成的组中选择的至少I种以上的元素,X表示至少I种卤素。此外，a的范围是O. 001 ^ a ^ O. 5)表不。第2荧光体,例如可以如下这样获得。第2荧光体,作为原料使用CaC03、MgC03、CaCl2, CaHP04、及 Eu2O3,将这些原料以摩尔比 CaCO3:MgCO3: CaCl2:CaHP04 = Eu2O3=O. 05 O. 35:O. 0Γ0. 50:0. 17 2. 50:1. 00:0. 005 O. 050这样的规定比例秤量，将秤量的各原料放入氧化铝研钵中粉碎混合约30分钟，得到原料混合物。将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，在含有2 5%的H2的N2气氛中，在温度800°C以上低于1200°C下煅烧3小时，得到烧结物。将该烧结物用温纯水仔细地洗涤，冲洗剩余的氯化物，由此得到第2荧光体。第2荧光体发出与第I突光体发出的可见光为补色关系的可见光。需要说明的是，对于得到前述原料混合物时的CaCl2的秤量(摩尔比)，优选相对于所制造的第2荧光体的组成比，称量比其化学计量比过剩O. 5mol以上的量。由此，可以防 止因Cl的不足导致的第2荧光体的结晶缺陷的发生。〔实施例〕对于上述的荧光体、发光装置，以下使用实施例进一步进行具体地说明，但下述的荧光体、发光装置的原料、制造方法、荧光体的化学组成等的记载不对本发明的荧光体、发光装置实施方式进行任何限制。首先，对在本实施例的发光装置中使用的荧光体进行详述。<荧光体1>突光体I是第I突光体中的一种，是由(CaQ47, Sr048, Eu005) 7/6Si03Cl2/6表不的突光体。荧光体I如下述这样合成，使通式(M2x，M3y，M4Z^M1O3X2ai中，M1=SlM2=CaJ3=SiNX=CUM4=Eu2+, m=7/6、n=6、M2，M3，M4 的各含量 x、y、z 分别为 0. 47,0. 48,0. 05。此外，关于荧光体1，通过在原料的混合比中过剩地添加SiO2，在荧光体内生成有方晶石。荧光体I的制备，首先将Si02、Ca (OH)2^SrCl2 ·6Η20、及Eu2O3的各原料以它们的摩尔比为SiO2:Ca (OH)2:SrCI2 ·6Η20IEu2O3=L 1:0. 45:1.0:0. 13秤量，将秤量的各原料放入氧化铝研钵中粉碎混合约30分钟，得到原料混合物。将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，在还原气氛的电炉中在规定的气氛(Η2:Ν2=5:95)、温度1000°C下煅烧5 40小时，得到烧结物。将得到的烧结物用温纯水仔细地洗浄，得到荧光体I。<荧光体2>荧光体2是由(Ca467Mgtl5) (PO4) 3C1 = Eutltl8表示的荧光体。荧光体2是前述的第2荧光体的一例。荧光体2是如下这样合成的荧光体，在通式M1a (M2O4)bXc^Red中，使M1=Ca/Mg (摩尔比 90.3/9.7)、M2=P、X=Cl、Re=Eu2+、a=5. 17、b=3、c=l，d=0. 08。荧光体 2 的制备，首先，将CaC03、MgC03、CaCl2、CaHP04、及Eu2O3的各原料，以它们的摩尔比为CaCO3:MgCO3:CaCI2 = CaHPO4 = Eu2O3=O. 42:0.5:3.0:1.25:0. 04称量，将秤量的各原料放入氧化铝研钵中，粉碎混合约30分钟，得到原料混合物。将该原料混合物放入氧化铝坩埚中，在含有2 5%H2的N2气氛中，在温度800°C以上低于1200°C煅烧3小时，得到烧结物。将该烧结物用温纯水仔细地洗涤，得到本荧光体2。接着，对实施例及比较例的发光装置的构成进行详述。<发光装置的构成>
(实施例I)实施例I的发光装置是在图I中所示形状的发光装置中使用下述具体的构成的装置。首先，作为基板12使用氮化铝基板，在其表面使用金形成了电极14 (阳极)及电极16 (阴极)。作为半导体发光元件18，使用在405nm具有发光峰值的Imm见方的LED(SemiLEDs社制MvpLEDTMSL-V-U40AC)。然后，在电极14 (阳极)上使用分配器而滴加的银糊料(Ablestik公司制84_1LMISR4)上粘接前述LED的下表面，将银糊料在175°C环境下固化I小时。此外，作为线22使用045 的金线，将该金线利用超声波热压合与LED的上表面侧电极及电极16 (阴极)接合。此外，使用作为粘合剂构件的有机硅树脂·，在其中混入各种荧光体达到规定浓度，制作荧光体糊料。作为荧光体糊料的调制方法,首先将前述荧光体I和荧光体2以重量比2:1混合，调制使其进入白色色度。然后，作为制作荧光体糊料的基体材料，使用二甲基硅酮树脂(DowCorning Toray Co.，Ltd.制JCR6126)，以荧光体浓度为lvol%计量。荧光体糊料如下制作，将计量的前述粘合剂材料及前述荧光体填充到IOcc的软膏容器中大致:T5g，使用游星式混合机(Kurabo制MAZERUSTAR)，以公转1200转、自转400转进行混合/脱泡90秒。需要说明的是，在制作荧光体糊料时，为了确保荧光体的分散，也可以对荧光体进行硅烷处理。然后，将调制的荧光体糊料在半导体发光元件18的上表面形成半径IOmm半球状圆顶后，在150°C环境下固化I. 5小时进行固定化，由此形成圆顶状荧光层24。(实施例2)实施例2的发光装置，在图2示出的形状的发光装置中使用下述具体的构成。在实施例2的发光装置中，与实施例I的发光装置同样地，使用氮化铝基板作为基板，在其表面使用金形成了电极(阳极和阴极)。此外，作为半导体发光元件118，使用在405nm具有发光峰值的Imm见方的LED (SemiLEDs社制MvpLED SL-V-U40AC)，在未图示的电极(阳极)上使用分配器而滴加的银糊料(Ablestik公司制84_1LMISR4)上粘接前述LED的下表面，将银糊料在175°C环境下固化I小时。此外，作为线(未图示)使用的金线，将该金线利用超声波热压合与LED的上表面侧电极及电极(阴极)接合。接下来，将荧光体分散在下述列举的粘合剂材料中制作荧光体糊料。荧光体糊料的调制方法、可使用的荧光体与实施例I的情况几乎相同，但荧光体浓度被调制为2vol%。此时，荧光体糊料调制为根据透光性 分散性及、成形/充填加工性的粘性。之后，使用封装、挤压成型、传递模塑法、注射成型等加工方法，利用荧光体糊料覆盖安装在基板上的半导体发光元件118。粘合剂材料使用对近紫外或短波长可见光为透明(透射率为90%以上)且光耐性良好的材料。具体来讲，可以使用有机硅树脂、含氟树脂、溶胶凝胶玻璃、丙烯酸树脂、无机粘合剂、玻璃材料等。此外，可以在粘合剂糊料中添加扩散剂 触变剂。具体来讲，可以举出二氧化硅、氧化钛、氧化铝、碳酸钡等微粒。在实施例2的发光装置中，在将二氧化硅微粒作为触变剂分散而得的有机硅树脂中将规定量的荧光体混合/分散/脱泡，制作荧光体糊料。然后，使用分配器，将荧光体糊料分配涂覆在半导体发光元件上后，在150°C环境下固化I. 5小时而固定化。由此，封装的荧光体糊料在固化后的尺寸成为宽约4飞_、高约2_、长约25_的形状，半导体发光元件118被密封。(比较例I)比较例I的发光装置是在图I中示出的形状的发光装置中使用下述具体的构成。比较例I的发光装置，其构成与实施例I的发光装置大致相同，因此以下对与实施例I的发光装置不同的构成进行说明。作为半导体发光元件18，使用在450nm具有发光峰值的Imm见方的LED(SemiLEDs社制MvpLEDTMSL-V-B45AC)。作为荧光体，使用铈激活的钇铝石榴石(KASEI 0PT0NIX株式会社制P46-Y3)。 作为制作突光体糊料的基体材料，使用二甲基娃酮树脂(Dow CorningToray Co.,Ltd.制JCR6126)，以前述荧光体(YAG荧光体)的浓度达到1.05vol%来计量。荧光体糊料如下制作，将计量的前述粘合剂材料及前述的荧光体填充到IOcc的软膏容器中大致:T5g，使用游星式混合机(Kurabo制MAZERUSTAR)，以公转1200转、自转400转进行混合/脱泡90秒。然后，将调制的荧光体糊料在半导体发光元件18的上表面成型为半径8_的半球状圆顶后，在150°C环境下进行I. 5小时的固化，由此形成圆顶状的荧光层24。(比较例2)比较例2的发光装置是在图2中示出的形状的发光装置中使用下述的具体构成。比较例2的发光装置，其构成大致与实施例2的发光装置相同，以下对与实施例2的发光装置不同的构成、制法进行说明。作为半导体发光元件118，使用在405nm具有发光峰值的Imm见方的LED(SemiLEDs社制MvpLEDTMSL-V-U40AC)。作为荧光体，使用作为第I荧光体的铕激活原硅酸系的荧光体(Intematix社制WL-Y460)，作为第2荧光体使用在实施例I中使用的荧光体2。作为荧光体糊料的调制方法,首先,将前述第I荧光体和第2荧光体以重量比2:1混合，调制使其进入白色色度。之后，作为制作荧光体糊料的基体材料，使用二甲基硅酮树脂(Dow Corning Toray Co.，Ltd.制JCR6126)，以荧光体浓度为2vol%来计量。荧光体糊料如下制作，将计量的前述粘合剂材料及荧光体填充到IOcc的分配容器中大致3飞g，使用游星式混合机(Kurabo制MAZERUSTAR)，以公转1200转、自转400转进行混合/脱泡90秒。然后，用分配器将调制的荧光体糊料，分配涂覆在半导体发光元件上后，在150°C环境下固化I. 5小时而固定化。由此，封装后的荧光体糊料在固化后的尺寸，成为宽约4飞_、高约2_、长约25_的形状，半导体发光元件118被密封。需要说明的是，作为树脂糊料的形状，不仅可以是上述圆顶形状(半球状)、半圆筒形状，也可以采用例如菲涅耳等的透镜形状。〈实施例的评价〉对实施例I及比较例I的发光装置的发光面的面内色度分布进行测定。测定装置，使用二维亮度计(Minolta制)。具体而言,将OlOmm (实施例I)或C>8mm (比较例I)的发光面(半球圆顶)分割为40000个区域，测定各个区域的色度，在色度图上绘图。图3是表示在实施例I的发光装置的发光面的色度分布的图。图4是表示比较例I的发光装置的发光面的色度分布的图。如图3所示，利用实施例I的发光装置产生的发光具有非常狭窄的色度分布，发光面内的色度不均少。因此，实施例I的发光装置可得到发光面的整体为均一的白色光。相对于此，利用比较例I的发光装置产生的发光，圆顶的中心部分是青白色，在外周部分带有黄色。因此，如图4所示，可知比较例I的发光装置的发光，具有沿着青-黄色的色度线的宽色度分布，色调不均大。 考虑在实施例I的发光装置和比较例I的发光装置之间，色度分布存在较大差异的理由如以下所示。在比较例I的发光装置的白色化方式(蓝色LED+YAG荧光体)下，蓝色光从蓝色LED沿铅直方向射出，而与此相对吸收蓝色光的荧光体的发光，以朗伯(Iambertian)发光。图5是示意地表示比较例I的发光装置的发光模式的图。如图5所示，考虑圆顶正上方是青白光，但圆顶的外周附近射出黄色光，发光色因照射方向而变动。图6是示意地表示实施例I的发光装置的发光模式的图。如图6所示，实施例I的发光装置，从nUV-LED射出的紫外线或短波长可见光几乎被荧光体吸收，在第I荧光体(Y)、第2荧光体(B)中，进行朗伯发光。而且，第I荧光体几乎不吸收蓝色光，即使含有荧光体的树脂层的厚度变动，发光色仍不易变化。其结果，考虑可以抑制发光色的色度分布的不均。接下来，对实施例2及比较例2的发光装置中的级联激发的色调不均的影响进行说明。图7是表示在实施例2及比较例2的发光装置中使用的荧光体的发光光谱及激发光谱的图。此处，线LI表示实施例2中使用的第I荧光体的激发光谱，线L2表示实施例2中使用的第I荧光体的发光光谱。此外，线L3表示比较例2中使用的第I荧光体的激发光谱，线L4表示比较例2中使用的第I荧光体的发光光谱。需要说明的是，线L5表示实施例2及比较例2中使用的第2荧光体的发光光谱。如图7所示，实施例2的发光装置的第I荧光体，其激发光谱(线LI)与第2荧光体的发光光谱(线L5)重叠的区域少。更为详细地，在将第I荧光体的激发光谱的最大强度设为Imax、将在第2荧光体的发光光谱的峰值波长\ p下的第I荧光体的激发光谱的强度设为Ia，则满足la〈0. 5XImax。由此，在实施例2的发光装置中，从第2荧光体发出的光被第I荧光体吸收而再发光的情况得到抑制。需要说明的是，各实施例的荧光层中所含的荧光体整体的体积浓度优选0. 05vol%以上、10vol%以下。若荧光体整体的体积浓度为0. 05vol%以上，则可得到某种程度的明亮的光。此外，若荧光体整体的体积浓度为10vol%以下，则可以减少在荧光体粒子间产生的散射、衰减。此外，荧光层优选半导体发光元件的光从入射到向外部射出为止的光路长度为0. 4mm以上、20mm以下。若光路长度为0. 4mm以上,贝U在突光层中所含的突光体可以充分地吸收半导体发光兀件发出的初级光。此外，若光路长度为20mm以下,贝U某突光体发出的光被其他的荧光体吸收而再发光的可能性降低。此外，第I荧光体，其平均粒径为0. 5pm以上、100 ii m以下，第2荧光体优选其平均粒径为0. 5 ii m以上、100 u m以下。若粒径为0. 5 y m以上，则可以减少荧光体的活性低的粒子表面层的比例，因此可以提高发光效率。此外，若粒径为IOOiim以下，则容易将荧光体在荧光层内部分散。这样，实施例的发光装置，通过将从被紫外线或短波长可见光激发的第I荧光体发出的在560nnT600nm的波长范围具有峰值波长的可见光、与被紫外线或短波长可见光激发的第2突光体发出的与第I突光体发出的可见光处于补色关系的可见光混合，可以获得白色光。因此，与组合了蓝色发光元件和黄色荧光体而得的比较例I的发光装置比较，可抑制发光面内的色度不均。此外，通过适当设定荧光层中的荧光体的体积浓度、光路长度(荧光层的形状、厚度)，发光元件发出的光被荧光体效率良好地吸收，并且荧光体发出的光被其他荧光体吸收或散射的情况被抑制。
另一方面，比较例2的发光装置的第I荧光体，其激发光谱(线L3)与第2荧光体的发光光谱(线L5)重叠的区域多。更为详细地，将第I荧光体的激发光谱的最大强度设为I’max、将在第2荧光体的发光光谱的峰值波长\ p下的第I荧光体的激发光谱的强度设为I’ a，则不满足I’ a〈0. 5X1’ max。换言之，比较例2的发光装置中的第I荧光体在第2荧光体的发光 波长区域的激发强度高，从第2突光体发出的光被第I突光体吸收很多而再发光。因此可知，在比较例2的发光装置产生级联激发。接着，对荧光体为粉末状态情况下的发光光谱进行说明。具体地，将实施例2及比较例2中使用的2种荧光体(第I荧光体及第2荧光体)分别进行混合，合成发出白色光的混合粉末。荧光体的混合物，分别计量规定量的上述2种荧光体粉末，放入粉末振动筛中经过干式混合而得到。然后，对该混合粉末照射波长400nm的激发光使其激发。图8是表示在使实施例2的发光装置中使用的荧光体I及荧光体2的混合粉末激发的情况下的发光光谱的图。图9是表示在使比较例2的发光装置中使用的原硅酸系的荧光体及上述的荧光体2的混合粉末激发的情况下的发光光谱的图。接着，对实施例2及比较例2的发光装置的发光光谱进行说明。如前述那样，对制作的各发光装置施加350mA的驱动电流测定发光光谱。图10是表示实施例2的发光装置的发光光谱的图。图11是表示比较例2的发光装置的发光光谱的图。对于实施例2的荧光体的组合，如果比较粉末荧光体的情况下的(图8)及发光装置的情况下的(图10)发光光谱，则可得到几乎同等的发光光谱。另一方面，对于比较例2的荧光体的组合，如果比较粉末荧光体(图9)及发光装置的情况下的(图11)的发光光谱，则成为大的差异的发光光谱。以上的4个发光光谱的色度坐标(Cx, Cy)不于表I。〔表I〕
实碑例2mm 2
__c X__c y__c X__c y
白色LED ~0 38^~ 0.37~ 0.381 0.440 — 粉末荧光体 ~571^88 0. 394 0. 335 0. 367 ~ 色差0.0210.086如表I所示，对于实施例2中的荧光体的组合，在粉末荧光体的形态中的发光的色度与作为发光装置(白色LED)的发光的色度没有大的差异，在粉末荧光体的状态下调整的色度即使作为发光装置也可被大致重现。另一方面，对于发生级联激发的比较例2中的荧光体的组合，即使在荧光体粉末状态下调整色度，在制成发光装置(白色LED)的情况下，色度仍大幅变化。接着，测定实施例2及比较例2的发光装置的发光面的面内色度分布。图12是表示实施例2及比较例2的发光装置的测定位置的模式图。对于测定方法，与实施例I及比较例I的情况相同。如图12所示，沿着发光装置110的长度方向的中央线A，对距离半导体发光元件118中心的两侧3mm的点测定色度。图13是表示实施例2的发光装置的发光面的色度分布的图。图14是表示比较例2的发光装置的发光面的色度分布的图。如图13所示，实施例2的发光装置在白色区域发光，发光面内的色度不均小。然而，在半导体发光兀件(芯片)118正上方,作为初级光的来自发光元件的紫外线或短波长可见光的漏光的比率增多，因此可观察到一些蓝移(blueshift)。另一方面，比较例2的发光装置，由于产生级联激发，因此蓝色光被再吸收，整体发生黄移，偏离白 色色度区域很大。此外，可观察到半导体发光元件(芯片)118正上方和两端的色差也增大。以上，基于实施方式、实施例说明了本发明。该实施方式是例示，在这些各构成要素、各处理工艺的组合中可以是各种变形例，而且这样的变形例也处于本发明的范围中，这可被本领域技术人员所理解。〔工业可利用性〕本发明的发光装置可以利用在各种灯具、例如照明用灯具、显示器、车辆用灯具、信号机。〔标号说明〕10-发光装置，12-基板，14、16-电极，17-反射面，18-半导体发光元件，19-荧光体，20-安装构件，22-线，24-荧光层，118-半导体发光元件，124-荧光层。
权利要求
1.一种发光装置，包括 发出在38(T420nm的波长范围具有峰值波长的紫外线或短波长可见光的发光元件，被所述紫外线或短波长可见光激发，发出在560nnT600nm的波长范围具有峰值波长的可见光的第I突光体， 被所述紫外线或短波长可见光激发，发出与所述第I荧光体发出的可见光处于补色关系的可见光的第2荧光体，以及 作为覆盖所述发光元件的光透射层，且分散有所述第I荧光体和所述第2荧光体的光透射构件； 本发光装置混合来自各荧光体的光而获得白色，其特征在于， 所述光透射构件中所含的荧光体整体的体积浓度为0. 05vol%以上、10vol%以下；所述光透射构件以所述发光元件的光从入射到向外部射出为止的光路长度为0. 4mm以上、20mm以下那样的形状构成。
2.根据权利要求I所述的发光装置，其特征在于， 所述第I荧光体，其平均粒径为0. 5 m以上、100 m以下； 所述第2荧光体，其平均粒径为0. 5 iim以上、IOOiim以下。
3.根据权利要求I或2所述的发光装置，其特征在于， 将所述第I荧光体的激发光谱的最大强度记为Imax，将所述第2荧光体的发光光谱的峰值波长时的所述第I荧光体的激发光谱的强度记为Ia，则满足la〈0. 5 X Imax0
4.根据权利要求I至3的任一项所述的发光装置，其特征在于， 所述第I荧光体由通式(M2X，M3y, M4z) J1O3X (2/n)表示，其中，M1表示从Si、Ge、Ti、Zr及Sn组成的组中选择的至少含有Si的I种以上的元素，M2表示从Ca、Mg、Ba及Zn组成的组中选择的至少含有Ca的I种以上的元素，M3表示从Sr、Mg、Ba及Zn组成的组中选择的至少含有Sr的I种以上的元素，X表示至少I种卤素，M4表示从稀土元素及Mn组成的组中选择的至少含有Eu2+的I种以上的元素，并且， m的范围是I彡m彡4/3，n的范围是5彡n彡7，而且，x、y 和 z 的范围满足 x+y+z=l、0〈x〈0. 99、0〈y〈0. 99、以及 0. 01 ^ z ^ 0. 3。
5.根据权利要求I至4的任一项所述的发光装置，其特征在于， 所述第2荧光体发出在430nnT480nm的波长范围具有峰值波长的可见光。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于， 所述第2荧光体由通式M1a (M2O4) bXc: Red表示，其中，M1表示从Ca、Sr、Ba、Mg、Zn、Cd、K、Ag及Tl组成的组中选择的至少含有Ca、Sr和Ba中的任一者的I种以上的元素，M2表示从P、V、Si、As、Mn、Co、Cr、Mo、W及B组成的组中选择的至少含有P的I种以上的元素，X表示至少I种卤素，Re表示从稀土元素及Mn组成的组中选择的至少含有Eu2+的I种以上的元素，并且， a的范围是4. 2彡a彡5. 8，b的范围是2. 5彡b彡3. 5，c的范围是0. 8〈c〈l. 4，d的范围是 0. 01<d<0. I。
7.根据权利要求I至6的任一项所述的发光装置，其特征在于， 所述光透射构件为圆顶形状。
8.根据权利要求I至6的任一项所述的发光装置，其特征在于，所述光透射 构件为菲涅耳透镜形状。
全文摘要
发光装置以混合来自各荧光体的光而获得白色的方式构成。发光装置具备:发出在380~420nm的波长范围具有峰值波长的紫外线或短波长可见光的发光元件、可被紫外线或短波长可见光激发且发出在560nm~600nm的波长范围具有峰值波长的可见光的第1荧光体、可被紫外线或短波长可见光激发且发出与第1荧光体发出的可见光处于补色关系的可见光的第2荧光体、以及是覆盖发光元件的光透射层且分散有第1荧光体和第2荧光体的光透射构件。光透射构件中所含的荧光体整体的体积浓度为0.05vol%~10vol%，光透射构件以发光元件的光从入射后向外部射出为止的光路长度为0.4mm~20mm的方式构成。
文档编号H01L33/50GK102782891SQ201180011989
公开日2012年11月14日 申请日期2011年2月8日 优先权日2010年3月3日
发明者加藤建, 大长久芳, 松浦辰哉, 榎本公典 申请人:株式会社小糸制作所