熒光體以及使用了該熒光體的發(fā)光裝置、照明光源、照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及巧光體W及使用了該巧光體的發(fā)光裝置。詳細(xì)地說，本發(fā)明設(shè)及為獲 得優(yōu)選的照明光而進(jìn)行了色調(diào)控制的巧光體W及使用了該巧光體的發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 一直W來，作為巧光體，為人所知的是錠侶石惱石(YAG:Y3Al2(Al化)3)。而且作為 高效率巧光體為人所知的是用Ce3+激活的YAG:Ce巧光體和用Tb3+激活的YAG:Tb巧光體等具 有石惱石結(jié)構(gòu)的巧光體。運(yùn)樣的石惱石結(jié)構(gòu)的巧光體在大量的發(fā)光裝置中加 W利用（例如 參照專利文獻(xiàn)1、2W及非專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 如果照射粒子射線或者電磁波，則用Ce3+激活的石惱石結(jié)構(gòu)的巧光體被激發(fā)，放出 從藍(lán)綠色到紅色的可見光(例如參照非專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)3)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [000引專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本專利第3503139號說明書
[0007] 專利文獻(xiàn)2:美國專利第6812500號說明書 [000引專利文獻(xiàn)3:國際公開第2010/043287號
[0009] 非專利文獻(xiàn)
[0010] 非專利文獻(xiàn)1:巧光體同學(xué)會編，"鑿光體/、シKフV夕"（巧光體手冊），株式會社才 一厶社，1987年 12 月，P12,237 ~238,268 ~278,332

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 由無機(jī)氧化物構(gòu)成的本發(fā)明的巧光體含有Ce3+和化兩者作為激活劑。巧光體包 含在400nm~470nm的波長區(qū)域具有峰值的由Ce3+引起的寬的激發(fā)光譜。再者，巧光體具有由 因 Ce3+引起的寬的發(fā)光成分、和因 Tb3+引起的線性的發(fā)光成分構(gòu)成的發(fā)光光譜。由Ce3+引起 的寬的發(fā)光成分在510nmW上且低于570nm的波長區(qū)域具有峰值。由化引起的線性的發(fā)光 成分在535nmW上且低于560nm的波長區(qū)域具有峰值。發(fā)光光譜在由化引起的線性的發(fā)光 成分的波長下強(qiáng)度達(dá)到最大。
[0012] 根據(jù)W上的構(gòu)成，可W得到一種巧光體，其能夠由380nmW上且低于470皿的短波 長可見光產(chǎn)生激發(fā)，進(jìn)而能夠放出具有良好可見性的綠光。
【附圖說明】
[0013] 圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的巧光體的激發(fā)光譜W及發(fā)光光譜的圖。
[0014] 圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式的其它巧光體的激發(fā)光譜W及發(fā)光光譜的圖。
[0015] 圖3是表示使用藍(lán)色LED、本發(fā)明實(shí)施方式中的化合物（巧光體）、和紅色巧光體各 自的發(fā)光光譜進(jìn)行模擬而得到的光譜分布的圖。
[0016] 圖4A是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式的發(fā)光裝置的概略圖。
[0017] 圖4B是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式的其它發(fā)光裝置的概略圖。
[0018] 圖5是示意表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的一個例子的剖視圖。
[0019] 圖6A是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式中的照明光源的方塊圖。
[0020] 圖6B是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式中的照明裝置的方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 在說明本發(fā)明的實(shí)施方式之前，就W前的巧光體中的課題進(jìn)行說明。
[0022] -般地說，包含線性的發(fā)光成分的發(fā)光光譜具有較高的可見性。具有石惱石結(jié)構(gòu) 的W前的Ce3+激活巧光體如果在短波長可見光(380nmW上且低于470nm的波長)被激發(fā)，就 會發(fā)出寬半峰寬的發(fā)光光譜。因此，在其發(fā)光光譜中，無法得到較高的可見性。另外，具有石 惱石結(jié)構(gòu)的W前的化激活巧光體雖然發(fā)出線性的發(fā)光光譜，但采用短波長可見光幾乎不 會被激發(fā)。因此，難W提供將放出短波長可見光的固體發(fā)光元件作為激發(fā)源、從而放出具有 良好可見性的線性綠光的發(fā)光裝置。
[0023] 本發(fā)明提供能夠采用短波長可見光進(jìn)行激發(fā)、進(jìn)而可W放出具有良好可見性的綠 光的巧光體W及使用了該巧光體的發(fā)光裝置。
[0024] 下面就本發(fā)明實(shí)施方式的巧光體W及使用巧光體的發(fā)光裝置進(jìn)行詳細(xì)的說明。此 夕h為便于說明，附圖的尺寸比例有所夸大，往往與實(shí)際的比例不同。
[0025] [巧光體]
[0026] -般地說，巧光體是將構(gòu)成結(jié)晶質(zhì)化合物的元素的一部分用能夠成為放出巧光的 離子的元素部分置換而得到的化合物。具有運(yùn)種特性的離子通常稱之為發(fā)光中屯、。而且在 本實(shí)施方式的巧光體中，也在作為結(jié)晶質(zhì)化合物的母體中導(dǎo)入作為發(fā)光中屯、的離子。由此， 巧光體能夠容易地受外部刺激激發(fā)，從而放出巧光。作為外部刺激的例子，可W列舉出粒子 射線(α射線、β射線、電子射線)和電磁波（丫射線、X射線、真空紫外線、紫外線、可見光線）的 照射等。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施方式的巧光體由含有Ce3+和化兩者作為激活劑的無機(jī)氧化物構(gòu)成。 巧光體包含在400nm~470nm的波長區(qū)域具有峰值的由Ce3+引起的寬的激發(fā)光譜。再者，巧光 體具有由因 Ce3+引起的寬的發(fā)光成分、和因化引起的線性的發(fā)光成分構(gòu)成的發(fā)光光譜。由 Ce3+引起的寬的發(fā)光成分在SlOnmW上且低于570nm的波長區(qū)域具有峰值。由Tb3+引起的線 性的發(fā)光成分在535nmW上且低于56化m的波長區(qū)域具有峰值。發(fā)光光譜在由化引起的線 性的發(fā)光成分的波長下強(qiáng)度達(dá)到最大。
[0028] 本實(shí)施方式的巧光體將母體設(shè)定為無機(jī)氧化物，含有姉離子(Ce3+)和鋪離子(Tb3+ )作為發(fā)光中屯、。而且該巧光體的發(fā)光光譜如圖1和圖2所示，具有由寬的發(fā)光成分和線性 的發(fā)光成分構(gòu)成的特征的形狀。首先，就顯示該特征的光譜的機(jī)理進(jìn)行說明。
[0029] -般地說，Ce3+和化各自具有多個固有的能級。各能級有助于各離子的能量的吸 收和釋放。能量的吸收和釋放通過各能級間的躍遷而產(chǎn)生。Ce3+激活巧光體將吸收的光變換 為長波長的光而進(jìn)行發(fā)光。該變換光具有很寬的光譜分布。Tb3+激活巧光體將吸收的光變換 為長波長的光而進(jìn)行發(fā)光。該變換光的光譜分布具有多條明線，在535nmW上且低于560nm 顯示最大強(qiáng)度。
[0030] 另外，在用Ce3+和町3哺者激活的巧光體中，通過能量傳遞，被Ce3+所吸收的能量的 至少一部分向化3+移動。因此，Ce3+的能量釋放的躍遷和化3+的能量吸收的躍遷通常需要重 疊在一起。為人所知的有利用了從該Ce3+向化的能量傳遞的燈用綠色巧光體。例如為化曰， Ce，Tb)P〇4、（ Ce，Tb )MgAhiOi9、（Gd，Ce，Tb )M濁5〇1〇)等。但是，在燈用綠色巧光體中，激發(fā)光譜 的峰值在254nm附近，Ce3+的發(fā)光成分的峰值波長處在低于450nm的波長區(qū)域的位置。
[0031]另一方面，在從Ce3+向化的能量傳遞中，即使當(dāng)Ce3+的能量釋放的躍遷在450nm~ 49化m的波長范圍時，也可W與化的能量吸收的躍遷重疊在一起。因此，從原理上說，從Ce3 +向化的能量傳遞是可能的。也就是說，即使當(dāng)在450nm~490nm的范圍具有發(fā)光峰值的Ce3+ 激活巧光體被化共激活時，也產(chǎn)生從Ce3+向化的能量傳遞。
[003引在Tb3+的濃度較高的情況下，Tb3+和Ce3+之間的離子間距離變近，因而被Ce 3+所吸收 的能量的幾乎全部向化移動。因此，起因于化的540nmW上且低于56化m的線性的發(fā)光作 為主體而顯示出來。另一方面，在化的濃度較低的情況下，雖然不像前者那樣，但被Ce3+所 吸收的許多能量向Tb3+移動。因此，在發(fā)光光譜中，起因于Ce3+的在450nmW上且低于490nm 具有峰值的寬的發(fā)光成分能夠與起因于化的540nmW上且低于560nm的線性的發(fā)光成分共 存。
[003引然而，在本實(shí)施方式的巧光體的情況下，如上所述，Ce3+的發(fā)光峰值在SlOnmW上且 低于570nm產(chǎn)生。因此，從Ce3+向化的能量傳遞的概率更為低下。但是，由于在450nm~ 490nm的范圍也有由Ce3+引起的能量釋放的躍遷，因而被Ce3+所吸收的能量的一部分向化 移動。因此，即使很少，向Tb3+移動的能量也有助于Tb3+的發(fā)光。另一方面，未傳遞給Tb 3+的許 多能量有助于Ce3+的發(fā)光。根據(jù)該機(jī)理，在本實(shí)施方式的巧光體中，Ce3+的在51化mW上且低 于57化m具有峰值的寬的發(fā)光成分與化的線性的發(fā)光成分混合在一起。其結(jié)果是，其發(fā)光 光譜成為在535nmW上且低于560nm具有線性的發(fā)光峰值的特征的形狀。此外，在本發(fā)明的 巧光體中，即使根據(jù)其它機(jī)理而顯示上述的發(fā)光光譜，本發(fā)明的技術(shù)范圍也不會受到任何 影響。
[0034] 在此，所謂寬的發(fā)光成分，是指與發(fā)光成分相對應(yīng)的發(fā)光光譜的半峰寬(FW歷)為 50~150nm。另外，所謂線性的發(fā)光成分，是指與發(fā)光成分相對應(yīng)的發(fā)光光譜的半峰寬為10 ~30nm〇
[0035] 如上所述，本實(shí)施方式的巧光體含有Ce3+和化兩者作為激活劑。而且Ce3+不僅作 為發(fā)光中屯、發(fā)揮作用，而且作為化的增感劑發(fā)揮作用。其結(jié)果是，具有明線狀的綠色成分 的化的發(fā)光強(qiáng)度增加。另外，Ce3+在存在于晶格中的情況下，吸收短波長可見光。因此，在 本實(shí)施方式的巧光體中，通過使Ce3+和化共存，能夠讓Ce3+所吸收的短波長可見光的能量 高效地向化移動。因此，可W使短波長可見光向明線狀綠光進(jìn)行波長變換。
[0036] 本實(shí)施方式的巧光體的晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)選為石惱石結(jié)構(gòu)。也就是說，構(gòu)成巧光體的母 體優(yōu)選為具有石惱石晶體結(jié)構(gòu)的無機(jī)氧化物。將具有石惱石晶體結(jié)構(gòu)的化合物用作母體的 巧光體在Lm)照明的用途中得到了廣泛的應(yīng)用。另外，應(yīng)用該巧光體的發(fā)光裝置的種類也很 多。因此，石惱石結(jié)構(gòu)的巧光體在產(chǎn)業(yè)上的利用價值較高。此外，可W作為母體使用的具有 石惱石結(jié)構(gòu)的化合物只要能夠獲得上述效果，就沒有特別的限定。不過，作為母體，例如優(yōu) 選使用 Ca2TbSc2(Al〇4)(Si〇4)2。
[0037] 本實(shí)施方式的巧光體優(yōu)選為具有用通式(1)表示的組成。
[003引 M3-(x+y)TbxCeyX2Si3-aAla0l2 (1)
[0039] 式中，Μ含有巧(Ca)，X含有筑(Sc)，0<x。，0<