JP6741244B2

JP6741244B2 - Light emitting device

Info

Publication number: JP6741244B2
Application number: JP2019129046A
Authority: JP
Inventors: 猪股　大介; 大介猪股; 祐輔新井; 広明佐野; 青木　和夫; 和夫青木; 島村　清史; 清史島村; ビジョラエンカルナシオンアントニアガルシア
Original assignee: National Institute for Materials Science; Koha Co Ltd
Current assignee: National Institute for Materials Science; Koha Co Ltd
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: JP2019208037A

Description

本発明は、発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device.

従来、青色系の光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる発光素子と、この発光素子の光を受けて励起され、黄色系の光を発する蛍光体とを備え、これらの発光色の混合により白色光を放射する発光装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。 Conventionally, a light emitting element including an LED (Light Emitting Diode) that emits blue light and a phosphor that emits yellow light when excited by receiving the light of the light emitting element are provided, and by mixing these emission colors. A light emitting device that emits white light is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献１に記載の発光装置においては、ＹＡＧ：Ｃｅ多結晶蛍光体セラミック板が黄色系の光を発する蛍光体として用いられている。 In the light emitting device described in Patent Document 1, a YAG:Ce polycrystalline phosphor ceramic plate is used as a phosphor that emits yellowish light.

特許文献２に記載の発光装置においては、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）系多結晶蛍光体粉末が黄色系の光を発する蛍光体として用いられている。 In the light emitting device described in Patent Document 2, a yttrium aluminum garnet (YAG:Ce)-based polycrystalline phosphor powder activated with cerium is used as a phosphor that emits yellowish light.

特開２０１０−２４２７８号公報JP, 2010-24278, A 特許第３５０３１３９号公報Japanese Patent No. 3503139

本発明の目的の１つは、出射光に優れた演色性と視感度を与える発光装置を提供することにある。 One of the objects of the present invention is to provide a light emitting device that gives excellent color rendering properties and luminosity to emitted light.

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［７］の発光装置を提供する。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides a light emitting device of the following [1] to [7].

［１］ピーク波長が３８０〜４９０ｎｍの青色系の光を出射する発光素子と、組成式（Ｙ_{１−ａ−ｂ}Ｌｕ_ａＣｅ_ｂ）_３＋ｃＡｌ_５−ｃＯ_１２（０≦ａ≦０．９９９４、０．０００２≦ｂ≦０．００６７、−０．０１６≦ｃ≦０．３１５）で表される組成を有し、かつ励起光のピーク波長が４５０ｎｍ、温度が２５℃ であるときの内部量子効率が０．９１以上、及び発光スペクトルのＣＩＥ色度座標ｘ、ｙが、−０．４３７７ｘ＋０．７３８４≦ｙ≦−０．４３７７ｘ＋０．７５０４の関係を満たす単結晶蛍光体と、を含み、前記単結晶蛍光体は、前記発光素子から出射された前記青色系の光が入射する光入射面と、前記光入射面から入射した前記青色系の光が吸収されて波長変換された光を出射する光出射面と、を有し、前記単結晶蛍光体により波長変換された光は、５１４〜５４６ｎｍの波長に発光ピークを有し、前記単結晶蛍光体の前記光入射面は、前記発光素子の前記青色系の光を出射する光出射面と同等もしくはそれ以上の面積を有する、発光装置。 [1] A light-emitting element that emits blue light having a peak wavelength of 380 to 490 nm, and a composition formula (Y _1-a-b Lu _a Ce _b ) _3+c Al _5-c O ₁₂ (0≦a≦0.9994). , 0.0002≦b≦0.0067, −0.016≦c≦0.315), and the internal quantum when the peak wavelength of excitation light is 450 nm and the temperature is 25° C. A single crystal phosphor having an efficiency of 0.91 or more, and CIE chromaticity coordinates x and y of an emission spectrum satisfying a relationship of −0.4377x+0.7384≦y≦−0.4377x+0.7504. The crystalline phosphor is a light incident surface on which the blue light emitted from the light emitting element is incident, and a light that emits light whose wavelength is converted by absorbing the blue light incident from the light incident surface. And an emission surface, the light wavelength-converted by the single-crystal phosphor has an emission peak at a wavelength of 514 to 546 nm, and the light-incident surface of the single-crystal phosphor is the light-emitting surface of the light-emitting element. A light-emitting device having an area equal to or larger than that of a light emitting surface that emits blue light.

［２］前記単結晶蛍光体の前記光入射面は、前記発光素子の前記光出射面上に他の部材を介さず接触する、［１］に記載の発光装置。 [2] The light-emitting device according to [1], wherein the light-incident surface of the single-crystal phosphor is in contact with the light-emitting surface of the light-emitting element without using another member.

［３］前記発光素子の前記光出射面と前記単結晶蛍光体の前記光入射面との間に封止材を含む、［１］に記載の発光装置。 [3] The light emitting device according to [1], which includes a sealing material between the light emitting surface of the light emitting element and the light incident surface of the single crystal phosphor.

［４］前記封止材は、透明樹脂からなる、［３］に記載の発光装置。 [4] The light emitting device according to [3], wherein the sealing material is made of a transparent resin.

［５］前記封止材は、透明無機材料からなる、［３］に記載の発光装置。 [5] The light emitting device according to [3], wherein the sealing material is made of a transparent inorganic material.

［６］前記透明樹脂は、シリコーン系樹脂である、［４］に記載の発光装置。 [6] The light emitting device according to [4], wherein the transparent resin is a silicone resin.

［７］前記波長変換された光と前記青色系の光との混合光は、色度規格（ＡＮＳＩＣ７８．３７７）で規定された色温度２７００〜６５００Ｋの色度範囲にある、［１］から［６］のいずれか１項に記載の発光装置。 [7] The mixed light of the wavelength-converted light and the bluish light is in the chromaticity range of color temperature 2700 to 6500K defined by the chromaticity standard (ANSI C78.377). The light emitting device according to any one of [6].

本発明の一態様によれば、出射光に優れた演色性と視感度を与える発光装置を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a light emitting device that gives excellent color rendering properties and visibility to emitted light.

図１は、評価に用いた第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体の組成分布を表すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the composition distribution of the single crystal phosphor according to the first embodiment used for evaluation. 図２は、評価に用いた第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体のＣＩＥ（ｘ，ｙ）色度分布を表すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the CIE(x,y) chromaticity distribution of the single crystal phosphor according to the first embodiment used for evaluation. 図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。図３（ｂ）は、発光装置に含まれる発光素子及びその周辺部の拡大図である。FIG. 3A is a vertical cross-sectional view of the light emitting device according to the second embodiment. FIG. 3B is an enlarged view of a light emitting element included in the light emitting device and its peripheral portion. 図４は、単結晶蛍光体の発する光（蛍光）のＣＩＥ色度と、発光素子の発する光と単結晶蛍光体の発する光を混合した光のＣＩＥ色度を示す色度図である。FIG. 4 is a chromaticity diagram showing the CIE chromaticity of the light (fluorescence) emitted by the single crystal phosphor and the CIE chromaticity of the light obtained by mixing the light emitted by the light emitting element and the light emitted by the single crystal phosphor. 図５は、発光素子、単結晶蛍光体、及び赤色蛍光体の組み合わせにより発せられる混合光のＣＩＥ色度を示す色度図である。FIG. 5 is a chromaticity diagram showing CIE chromaticity of mixed light emitted by a combination of a light emitting element, a single crystal phosphor, and a red phosphor. 図６は、シミュレーションに用いた発光素子、単結晶蛍光体、赤色蛍光体の発光スペクトルを示す。これらの発光スペクトルを基本スペクトルと呼ぶ。FIG. 6 shows emission spectra of the light emitting element, the single crystal phosphor, and the red phosphor used in the simulation. These emission spectra are called basic spectra. 図７（ａ）は、第３の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。図７（ｂ）は、発光装置に含まれる発光素子及びその周辺部の拡大図である。図７（ｃ）は、発光素子の上面図である。FIG. 7A is a vertical cross-sectional view of the light emitting device according to the third embodiment. FIG. 7B is an enlarged view of a light emitting element included in the light emitting device and its peripheral portion. FIG. 7C is a top view of the light emitting element. 図８は、第４の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。FIG. 8 is a vertical sectional view of the light emitting device according to the fourth embodiment. 図９は、第５の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the light emitting device according to the fifth embodiment. 図１０は、比較例に係る発光装置の垂直断面図である。FIG. 10 is a vertical sectional view of a light emitting device according to a comparative example.

［第１の実施の形態］
〔単結晶蛍光体〕
第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体は、Ｃｅで付活されるＹＡＧ系単結晶蛍光体であり、（Ｙ_{１−ａ−ｂ}Ｌｕ_ａＣｅ_ｂ）_３＋ｃＡｌ_５−ｃＯ_１２（０≦ａ≦０．９９９４、０．０００２≦ｂ≦０．００６７、−０．０１６≦ｃ≦０．３１５）で表される組成を有する。ここで、Ｃｅは、Ｙサイトに置換され、付活剤として機能する（発光中心となる）。一方、Ｌｕは、Ｙサイトに置換されるが、付活剤としては機能しない。 [First Embodiment]
[Single crystal phosphor]
The single crystal phosphor according to the first embodiment is a YAG-based single crystal phosphor activated with Ce, and is (Y _1-a-b Lu _a Ce _b ) _3+c Al _5-c O ₁₂ (0 ≦a≦0.9994, 0.0002≦b≦0.0067, −0.016≦c≦0.315). Here, Ce is substituted at the Y site and functions as an activator (becomes the emission center). On the other hand, Lu is replaced by the Y site, but does not function as an activator.

なお、上記の蛍光体の組成のうち、一部の原子は結晶構造上の異なる位置を占めることがある。また、上記の組成式における組成比のＯの値は１２と記述されるが、上記の組成は、不可避的に混入または欠損する酸素の存在により組成比のＯの値が僅かに１２からずれた組成も含む。また、組成式におけるｃの値は、単結晶蛍光体の製造上、不可避的に変化する値であるが、−０．０１６≦ｃ≦０．３１５程度の数値範囲内での変化は、単結晶蛍光体の物性にほとんど影響を及ぼさない。 In the composition of the above phosphor, some atoms may occupy different positions in the crystal structure. The O value of the composition ratio in the above composition formula is described as 12. However, in the above composition, the O value of the composition ratio deviates from 12 due to the presence of oxygen inevitably mixed in or missing. Including composition. Further, the value of c in the composition formula is a value that inevitably changes in the production of a single crystal phosphor, but a change within a numerical range of about −0.016≦c≦0.315 is a single crystal. It has almost no effect on the physical properties of the phosphor.

第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体は、例えば、ＣＺ法（Czochralski Method）、ＥＦＧ法（Edge Defined Film Fed Growth Method）、ブリッジマン法、ＦＺ法（Floating Zone Method）、ベルヌーイ法等の液相成長法によって得ることができる。これらの液相成長法により得られた単結晶蛍光体のインゴットを切断して平板状に加工したり、粉砕して粉末状に加工したりすることにより、後述する発光装置に用いることができる。 The single crystal phosphor according to the first embodiment is, for example, a CZ method (Czochralski Method), an EFG method (Edge Defined Film Fed Growth Method), a Bridgman method, an FZ method (Floating Zone Method), a Bernoulli method, or the like. It can be obtained by a liquid phase growth method. By cutting an ingot of the single crystal phosphor obtained by these liquid phase growth methods and processing it into a flat plate shape, or crushing and processing it into a powder shape, it can be used for a light emitting device described later.

Ｃｅの濃度を表す上記組成式におけるｂの数値の範囲が０．０００２≦ｂ≦０．００６７であるのは、ｂの数値が０．０００２よりも小さい場合は、Ｃｅ濃度が低すぎるために、励起光の吸収が小さくなり、外部量子効率が小さくなりすぎるという問題が生じ、０．００６７よりも大きい場合は、単結晶蛍光体のインゴットを育成する際にクラックやボイド等が生じ、結晶品質が低下する可能性が高くなるためである。 The range of the numerical value of b in the above composition formula representing the concentration of Ce is 0.0002≦b≦0.0067 because the Ce concentration is too low when the numerical value of b is smaller than 0.0002. The absorption of excitation light becomes small, and the problem that the external quantum efficiency becomes too small occurs, and when it is larger than 0.0067, cracks and voids occur when growing an ingot of a single crystal phosphor, and the crystal quality is This is because there is a high possibility that it will decrease.

〔単結晶蛍光体の製造〕
本実施の形態の単結晶蛍光体の製造方法の一例として、ＣＺ法による製造方法について以下に述べる。 [Production of single crystal phosphor]
As an example of the method for manufacturing the single crystal phosphor of the present embodiment, a manufacturing method by the CZ method will be described below.

まず、出発原料として、高純度（９９．９９％以上）のＹ_２Ｏ_３、Ｌｕ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３の粉末を用意し、乾式混合を行い、混合粉末を得る。なお、Ｙ、Ｌｕ、Ｃｅ、及びＡｌの原料粉末は、上記のものに限られない。また、Ｌｕを含まない単結晶蛍光体を製造する場合は、その原料粉末は用いない。 First, as starting materials, high-purity (99.99% or more) Y ₂ O ₃ , Lu ₂ O ₃ , CeO ₂ , and Al ₂ O ₃ powders are prepared and dry mixed to obtain mixed powders. The raw material powders of Y, Lu, Ce, and Al are not limited to the above. When producing a single crystal phosphor containing no Lu, the raw material powder is not used.

次に、得られた混合粉末をイリジウム製のルツボ内に入れ、ルツボをセラミックス製の筒状容器に収容する。そして、筒状容器の周囲に巻回される高周波コイルにより３０ｋＷの高周波エネルギーをルツボに供給して誘導電流を生じさせ、ルツボを加熱する。それにより、混合粉末を溶融させて融液を得る。 Next, the obtained mixed powder is put into a crucible made of iridium, and the crucible is housed in a cylindrical container made of ceramics. Then, a high-frequency coil wound around the cylindrical container supplies a high-frequency energy of 30 kW to the crucible to generate an induced current and heat the crucible. Thereby, the mixed powder is melted to obtain a melt.

次に、ＹＡＧ単結晶である種結晶を用意して、その先端を融液に接触させた後、１０ｒｐｍの回転数で回転させながら１ｍｍ／ｈ以下の引き上げ速度で引き上げ、１９６０℃以上の引き上げ温度で＜１１１＞方向に単結晶蛍光体インゴットを育成する。この単結晶蛍光体インゴットの育成は、筒状容器内に毎分２Ｌの流量で窒素を流し込み、大気圧下、窒素雰囲気中で行われる。 Next, a seed crystal, which is a YAG single crystal, is prepared, the tip thereof is brought into contact with the melt, and then the seed crystal is pulled up at a pulling rate of 1 mm/h or less while rotating at a rotation speed of 10 rpm, and a pulling temperature of 1960° C. or more Then, a single crystal phosphor ingot is grown in the <111> direction. The growth of this single crystal phosphor ingot is performed in a nitrogen atmosphere under atmospheric pressure by pouring nitrogen into the cylindrical container at a flow rate of 2 L/min.

こうして、例えば、直径約２．５ｃｍ、長さ約５ｃｍの単結晶蛍光体インゴットが得られる。得られた単結晶蛍光体インゴットを所望の大きさに切り出すことにより、例えば、発光装置に用いる平板状の単結晶蛍光体を得ることができる。また、単結晶蛍光体インゴットを粉砕することにより、粒子状の単結晶蛍光体を得ることができる。 Thus, for example, a single crystal phosphor ingot having a diameter of about 2.5 cm and a length of about 5 cm is obtained. By cutting the obtained single crystal phosphor ingot into a desired size, for example, a flat plate single crystal phosphor used in a light emitting device can be obtained. Further, by crushing the single crystal phosphor ingot, a particulate single crystal phosphor can be obtained.

〔単結晶蛍光体の評価〕
組成の異なる複数の第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体を製造し、組成の分析、ＣＩＥ色度と内部量子効率の評価を行った。 [Evaluation of single crystal phosphor]
A plurality of single crystal phosphors according to the first embodiment having different compositions were manufactured, the composition was analyzed, and the CIE chromaticity and the internal quantum efficiency were evaluated.

組成分析は、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法により行った。また、Ｃｅ濃度が極めて小さい単結晶蛍光体に対しては、ＩＣＰ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）を併用した。 The composition analysis was performed by high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy. Further, ICP mass spectrometry (ICP-MS) was used together with the single crystal phosphor having a very low Ce concentration.

ＣＩＥ色度座標の評価においては、ＣＩＥ１９３１等色関数を用いて、励起光のピーク波長が４５０ｎｍであるときの単結晶蛍光体の発光スペクトルのＣＩＥ色度座標を求めた。 In the evaluation of the CIE chromaticity coordinates, the CIE 1931 color matching function was used to determine the CIE chromaticity coordinates of the emission spectrum of the single crystal phosphor when the peak wavelength of the excitation light was 450 nm.

内部量子効率の評価は、積分半球ユニットを備えた量子効率測定システムを用いて行った。以下に、単結晶蛍光体の内部量子効率の具体的な測定方法について述べる。 The internal quantum efficiency was evaluated using a quantum efficiency measurement system equipped with an integrating hemisphere unit. The specific method for measuring the internal quantum efficiency of the single crystal phosphor will be described below.

まず、積分半球ユニット内に設置した標準試料としての硫酸バリウム粉末に励起光を照射し、励起光スペクトルを測定する。次に、積分半球ユニット内の硫酸バリウム上に設置した単結晶蛍光体に励起光を照射して、励起反射光スペクトル及び蛍光発光スペクトルを測定する。次に、積分半球ユニット内で拡散反射させた励起光を硫酸バリウム上に設置した単結晶蛍光体に照射し、再励起蛍光発光スペクトルを測定する。 First, barium sulfate powder as a standard sample placed in the integrating hemisphere unit is irradiated with excitation light, and the excitation light spectrum is measured. Next, the single crystal phosphor placed on barium sulfate in the integrating hemisphere unit is irradiated with excitation light, and the excitation reflection light spectrum and the fluorescence emission spectrum are measured. Next, the excitation light diffusely reflected in the integrating hemisphere unit is irradiated to the single crystal phosphor placed on barium sulfate, and the reexcitation fluorescence emission spectrum is measured.

そして、蛍光発光スペクトルから求められる光量子数と再励起蛍光発光スペクトルから求められる光量子数との差を、励起光スペクトルから求められる光量子数と励起反射光スペクトルから求められる光量子数との差で除すことにより、内部量子効率を求める。 Then, the difference between the photon number obtained from the fluorescence emission spectrum and the photon number obtained from the reexcitation fluorescence emission spectrum is divided by the difference between the photon number obtained from the excitation light spectrum and the photon number obtained from the excited reflection light spectrum. Thus, the internal quantum efficiency is obtained.

次の表１に、蛍光の波長及びＣＩＥ色度についての評価の結果を示す。表１の試料番号１〜３３の試料は、本実施の形態の単結晶蛍光体の試料であり、試料番号３４〜３６の試料は、比較例としての、Ｃｅにより付活されたＹＡＧ系多結晶蛍光体粉末の試料である。表１は、本実施の形態に係る単結晶蛍光体の組成式におけるａ、ｂ、ｃの値、励起光のピーク波長が４４０ｎｍ、４５０ｎｍ、４６０ｎｍであるときの蛍光のピーク波長λｐ（ｎｍ）、及び励起光のピーク波長が４４０ｎｍ、４５０ｎｍ、４６０ｎｍであるときのＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）を示す。 Table 1 below shows the results of the evaluation of the fluorescence wavelength and CIE chromaticity. Samples Nos. 1 to 33 in Table 1 are samples of the single crystal phosphor of the present embodiment, and samples Nos. 34 to 36 are YAG-based polycrystals activated by Ce as comparative examples. It is a sample of phosphor powder. Table 1 shows the values of a, b, and c in the composition formula of the single crystal phosphor according to the present embodiment, the peak wavelength λp (nm) of fluorescence when the peak wavelengths of excitation light are 440 nm, 450 nm, and 460 nm, And CIE chromaticity coordinates (x, y) when the peak wavelengths of the excitation light are 440 nm, 450 nm, and 460 nm.

表１に示されるように、評価に用いた単結晶蛍光体の組成式（Ｙ_{１−ａ−ｂ}Ｌｕ_ａＣｅ_ｂ）_３＋ｃＡｌ_５−ｃＯ_１２のａ、ｂ、ｃの数値範囲は、それぞれ０≦ａ≦０．９９９４、０．０００２≦ｂ≦０．００６７、−０．０１６≦ｃ≦０．３１５である。 As shown in Table 1, the numerical ranges of a, b, and c of the composition formula (Y _1-a-b Lu _a Ce _b ) _3+c Al _5-c O ₁₂ of the single crystal phosphor used for evaluation are respectively 0≦a≦0.9994, 0.0002≦b≦0.0067, and −0.016≦c≦0.315.

このうち、Ｌｕを含む単結晶蛍光体は、組成式におけるａの数値範囲が０．０２２２≦ａ≦０．９９９４であり、Ｌｕを含まない単結晶蛍光体は、組成式におけるａの値がａ＝０である。 Among these, the single crystal phosphor containing Lu has a numerical range of a in the composition formula of 0.0222≦a≦0.9994, and the single crystal phosphor not containing Lu has a value of a in the composition formula of a. =0.

Ｌｕを含む単結晶蛍光体は、Ｌｕを含まない単結晶蛍光体と比較して蛍光色が緑に近いため、赤色蛍光体と組み合わせることにより青色光源を用いて演色性の高い白色光を作り出すことができる。逆に、Ｌｕを含まない単結晶蛍光体は、赤色蛍光体と組み合わせることなく青色光源を用いて色温度の高い白色光を作り出すことができる。 Since the fluorescent color of the single crystal phosphor containing Lu is closer to green as compared with the single crystal phosphor not containing Lu, by combining with the red phosphor, a white light with high color rendering can be produced by using a blue light source. You can On the contrary, the single crystal phosphor not containing Lu can produce white light with high color temperature by using the blue light source without combining with the red phosphor.

また、一般に、Ｌｕを含む単結晶蛍光体は、Ｌｕを含まない単結晶蛍光体と比較して温度特性に優れるという傾向がある。一方、Ｌｕは高価なため、単結晶蛍光体にＬｕを添加することにより、製造コストが増加する。 In general, a single crystal phosphor containing Lu tends to have better temperature characteristics than a single crystal phosphor containing no Lu. On the other hand, since Lu is expensive, adding Lu to the single crystal phosphor increases the manufacturing cost.

また、表１によれば、評価に用いた単結晶蛍光体の組成式におけるａ、ｂの数値範囲がそれぞれ０≦ａ≦０．９９９４、０．０００２≦ｂ≦０．００６７である場合、励起光のピーク波長が４５０ｎｍであるときの蛍光のＣＩＥ色度座標ｘ、ｙの数値範囲がそれぞれ０．３２９≦ｘ≦０．４３４、０．５５１≦ｙ≦０．６００である。 Further, according to Table 1, when the numerical ranges of a and b in the composition formula of the single crystal phosphor used for evaluation are 0≦a≦0.9994 and 0.0002≦b≦0.0067, respectively, the excitation The numerical ranges of CIE chromaticity coordinates x and y of fluorescence when the peak wavelength of light is 450 nm are 0.329≦x≦0.434 and 0.551≦y≦0.600, respectively.

図１は、評価に用いた第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体の組成分布を表すグラフである。図１の横軸は単結晶蛍光体の組成式におけるａ（Ｌｕ濃度）を表し、縦軸は組成式におけるｂ（Ｃｅ濃度）を表す。 FIG. 1 is a graph showing the composition distribution of the single crystal phosphor according to the first embodiment used for evaluation. The horizontal axis of FIG. 1 represents a (Lu concentration) in the composition formula of the single crystal phosphor, and the vertical axis represents b (Ce concentration) in the composition formula.

図２は、評価に用いた第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体のＣＩＥ（ｘ，ｙ）色度分布を表すグラフである。図２の横軸は励起光のピーク波長が４５０ｎｍであるときのＣＩＥ色度の座標ｘを表し、縦軸は座標ｙを表す。 FIG. 2 is a graph showing the CIE(x,y) chromaticity distribution of the single crystal phosphor according to the first embodiment used for evaluation. The horizontal axis of FIG. 2 represents the CIE chromaticity coordinate x when the peak wavelength of the excitation light is 450 nm, and the vertical axis represents the coordinate y.

図２中の直線ｙ＝−０．４３７７ｘ＋０．７４４４は、最小二乗法により求めた、ピーク波長が４５０ｎｍであるときのＣＩＥ色度座標の近似直線である。また、この近似直線の上側の点線は、０．４３７７で表される直線であり、下側の点線は、ｙ＝−０．４３７７ｘ＋０．７３８４で表される直線である。 A straight line y=−0.4377x+0.7444 in FIG. 2 is an approximate straight line of the CIE chromaticity coordinates when the peak wavelength is 450 nm, which is obtained by the least squares method. The upper dotted line of this approximate straight line is the straight line represented by 0.4377, and the lower dotted line is the straight line represented by y=-0.4377x+0.7384.

図２に示されるように、組成式（Ｙ_{１−ａ−ｂ}Ｌｕ_ａＣｅ_ｂ）_３＋ｃＡｌ_５−ｃＯ_１２（０≦ａ≦０．９９９４、０．０００２≦ｂ≦０．００６７、−０．０１６≦ｃ≦０．３１５）で表される組成を有する単結晶蛍光体においては、励起光のピーク波長が４５０ｎｍ、温度が２５℃であるときの発光スペクトルのＣＩＥ色度座標ｘ、ｙが、−０．４３７７ｘ＋０．７３８４≦ｙ≦０．４３７７ｘ＋０．７５０４の関係を満たす。 As shown in FIG. 2, the composition formula (Y _1-a-b Lu _a Ce _b ) _3+c Al _5-c O ₁₂ (0≦a≦0.9994, 0.0002≦b≦0.0067, −0). .016≦c≦0.315), the CIE chromaticity coordinates x and y of the emission spectrum when the peak wavelength of excitation light is 450 nm and the temperature is 25° C. , -0.4377x+0.7384≦y≦0.4377x+0.7504.

次の表２に、内部量子効率についての評価の結果を示す。表２は、本実施の形態に係る単結晶蛍光体の組成式におけるａ、ｂ、ｃの値、励起光のピーク波長が４４０、４５０、４６０ｎｍであるときの２５℃における内部量子効率（η_ｉｎｔ）を示す。 Table 2 below shows the results of the evaluation on the internal quantum efficiency. Table 2 shows values of a, b, and c in the composition formula of the single crystal phosphor according to the present embodiment, and internal quantum efficiency (η _{int at} 25° C. when the peak wavelengths of excitation light are 440, 450, and 460 nm. ) Is shown.

表２によれば、本実施の形態に係る単結晶蛍光体は、高い内部量子効率を有する。例えば、評価された全ての単結晶蛍光体の試料の、温度が２５℃、励起光のピーク波長が４５０ｎｍであるときの内部量子効率は、０．９１以上である。 According to Table 2, the single crystal phosphor according to the present embodiment has high internal quantum efficiency. For example, the internal quantum efficiencies of all evaluated single crystal phosphor samples at a temperature of 25° C. and a peak wavelength of excitation light of 450 nm are 0.91 or more.

なお、評価された単結晶蛍光体の試料の形状については、試料番号１５、１９の試料が直径１０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの円形の板であり、試料番号３３の試料が粉末であり、それ以外の試料が一辺の長さが１０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの正方形の板である。また、粉末状の試料を除く全ての試料は、両面が鏡面研磨されたものである。 Regarding the shapes of the single crystal phosphor samples evaluated, the samples of sample numbers 15 and 19 were circular plates having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.3 mm, and the sample of sample number 33 was a powder. Samples other than are square plates having a side length of 10 mm and a thickness of 0.3 mm. Further, all the samples except the powdery sample are mirror-polished on both sides.

蛍光のピーク波長λｐ（ｎｍ）、ＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）、及び内部量子効率の測定値は、試料の形状の影響をほとんど受けない。 The fluorescence peak wavelength λp (nm), the CIE chromaticity coordinates (x, y), and the measured internal quantum efficiency are hardly affected by the shape of the sample.

〔多結晶蛍光体との比較〕
Ｃｅにより付活されたＹＡＧ系単結晶蛍光体とＹＡＧ系多結晶蛍光体粉末とでは、Ｃｅの濃度と発光色の関係が大きく異なる。例えば、特許文献（特開２０１０−２４２７８号公報）には、組成式（Ｙ_１−ｚＣｅ_ｚ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２で表される組成を有する多結晶蛍光体粉末では０．００３≦ｚ≦０．２のＣｅ濃度範囲で一定の色度（０．４１，０．５６）の光を発することが記載されている。一方、本実施の形態の単結晶蛍光体では、Ｃｅ濃度に依存して色度が変化し、例えば、上記特許文献の多結晶蛍光体粉末と同じ色度（０．４１，０．５６）の光を発するための組成は（Ｙ_１−ｚＣｅ_ｚ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２（ｚ＝０．０００５）である。 [Comparison with polycrystalline phosphor]
The relationship between the Ce concentration and the emission color is greatly different between the YAG-based single crystal phosphor activated by Ce and the YAG-based polycrystalline phosphor powder. For example, in Patent Document (JP 2010-24278 A), 0.003≦z≦ in a polycrystalline phosphor powder having a composition represented by a composition formula (Y _1-z Ce _z ) ₃ Al ₅ O _12. It is described that light with constant chromaticity (0.41, 0.56) is emitted in a Ce concentration range of 0.2. On the other hand, in the single crystal phosphor of the present embodiment, the chromaticity changes depending on the Ce concentration, and for example, the chromaticity (0.41, 0.56) of the polycrystalline phosphor powder of the above-mentioned patent document is the same. the composition for emitting light is _{_{_{_{(Y 1-z Ce z)}}}} 3 Al 5 O 12 (z = 0.0005).

また、特許文献（特許第３５０３１３９号公報）には、組成式（Ｙ_{１−ａ−ｂ}Ｌｕ_ａＣｅ_ｂ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２で表される組成を有する多結晶蛍光体粉末が、ａ＝０．９９、ｂ＝０．０１のときには発光色度が（０．３３９，０．５７９）となり、ａ＝０．４９５、ｂ＝０．０１のときには発光色度が（０．３７７，０．５７０）となることが記載されている。この多結晶蛍光体粉末に含まれるＣｅの濃度も、本実施の形態の単結晶蛍光体に含まれるＣｅの濃度と比較して桁違いに高い。 Patent Document (Japanese Patent No. 3503139), a polycrystalline phosphor powder having a composition represented by the composition formula _{_{_{_{(Y 1-a-b Lu}}}} a Ce b) 3 Al 5 O 12 is, a = 0 .99 and b=0.01, the emission chromaticity is (0.339, 0.579), and when a=0.495 and b=0.01, the emission chromaticity is (0.377, 0.570). ) Is described. The concentration of Ce contained in this polycrystalline phosphor powder is also orders of magnitude higher than the concentration of Ce contained in the single crystal phosphor of the present embodiment.

このように、単結晶蛍光体においては、所望の色の光を発するために添加されるＣｅの濃度が、多結晶蛍光体と比較して極めて少なく、高価なＣｅの使用量を低減することができる。 As described above, in the single crystal phosphor, the concentration of Ce added to emit light of a desired color is extremely low as compared with the polycrystalline phosphor, and the amount of expensive Ce used can be reduced. it can.

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体を有する発光装置についての形態である。 [Second Embodiment]
The second embodiment is a mode for a light emitting device having the single crystal phosphor according to the first embodiment.

〔発光装置の構成〕
図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る発光装置１０の垂直断面図である。図３（ｂ）は、発光装置１０に含まれる発光素子１００及びその周辺部の拡大図である。 [Configuration of light emitting device]
FIG. 3A is a vertical sectional view of the light emitting device 10 according to the second embodiment. FIG. 3B is an enlarged view of the light emitting element 100 included in the light emitting device 10 and its peripheral portion.

発光装置１０は、表面に配線１２ａ、１２ｂを有する基板１１と、基板１１上に搭載される発光素子１００と、発光素子１００上に設けられた単結晶蛍光体１３と、発光素子１００を囲む環状の側壁１４と、発光素子１００及び単結晶蛍光体１３を封止する封止材１５と、を有する。 The light emitting device 10 includes a substrate 11 having wirings 12 a and 12 b on its surface, a light emitting element 100 mounted on the substrate 11, a single crystal phosphor 13 provided on the light emitting element 100, and a ring surrounding the light emitting element 100. And a sealing material 15 for sealing the light emitting element 100 and the single crystal phosphor 13.

基板１１は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックスからなる。基板１１の表面には、配線１２ａ、１２ｂがパターン形成されている。配線１２ａ、１２ｂは、例えば、タングステン等の金属からなる。 The substrate 11 is made of, for example, ceramics such as Al ₂ O ₃ . Wirings 12a and 12b are patterned on the surface of the substrate 11. The wirings 12a and 12b are made of metal such as tungsten.

発光素子１００は、フリップチップ型のＬＥＤチップであり、青色系の光を発する。発光素子１００の発光ピーク波長は、発光素子１００の内部量子効率の観点から、４３０〜４８０ｎｍの範囲にあることが好ましく、さらに、単結晶蛍光体１３の内部量子効率の観点から、４４０〜４７０ｎｍの範囲にあることがより好ましい。 The light emitting element 100 is a flip-chip type LED chip and emits blue light. The emission peak wavelength of the light emitting device 100 is preferably in the range of 430 to 480 nm from the viewpoint of the internal quantum efficiency of the light emitting device 100, and further from the viewpoint of the internal quantum efficiency of the single crystal phosphor 13 is 440 to 470 nm. It is more preferably in the range.

この発光素子１００においては、サファイア等からなる素子基板１０１の第１の主面１０１ａ上に、ｎ型不純物が添加されたＧａＮ等からなるｎ型半導体層１０２、発光層１０３、及びｐ型不純物が添加されたＧａＮ等からなるｐ型半導体層１０４がこの順に積層されている。ｎ型半導体層１０２の露出部分にはｎ側電極１０５ａが、ｐ型半導体層１０４の表面にはｐ側電極１０５ｂが、それぞれ形成されている。 In this light emitting device 100, an n-type semiconductor layer 102 made of GaN or the like doped with an n-type impurity, a light emitting layer 103, and a p-type impurity are provided on a first main surface 101a of an element substrate 101 made of sapphire or the like. The p-type semiconductor layer 104 made of added GaN or the like is laminated in this order. An n-side electrode 105a is formed on the exposed portion of the n-type semiconductor layer 102, and a p-side electrode 105b is formed on the surface of the p-type semiconductor layer 104.

発光層１０３は、ｎ型半導体層１０２及びｐ型半導体層１０４からキャリアが注入されることにより、青色系の光を発する。発光層１０３から発せられた光は、ｎ型半導体層１０２及び素子基板１０１を透過して、素子基板１０１の第２の主面１０１ｂから出射される。すなわち、素子基板１０１の第２の主面１０１ｂは発光素子１００の光出射面である。 The light emitting layer 103 emits blue light when carriers are injected from the n-type semiconductor layer 102 and the p-type semiconductor layer 104. The light emitted from the light emitting layer 103 passes through the n-type semiconductor layer 102 and the element substrate 101, and is emitted from the second main surface 101b of the element substrate 101. That is, the second main surface 101b of the element substrate 101 is the light emitting surface of the light emitting element 100.

素子基板１０１の第２の主面１０１ｂ上には、第２の主面１０１ｂの全体を覆うように、単結晶蛍光体１３が配置されている。 The single crystal phosphor 13 is arranged on the second main surface 101b of the element substrate 101 so as to cover the entire second main surface 101b.

単結晶蛍光体１３は、第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体からなる平板状の単結晶蛍光体である。単結晶蛍光体１３は１つの単結晶からなるため、粒界を含まない。単結晶蛍光体１３は、第２の主面１０１ｂと同等もしくはそれ以上の面積を有する。単結晶蛍光体１３は、発光素子１００の発する光を吸収して黄色系の蛍光を発する。 The single crystal phosphor 13 is a plate-shaped single crystal phosphor made of the single crystal phosphor according to the first embodiment. Since the single crystal phosphor 13 is made of one single crystal, it does not include grain boundaries. The single crystal phosphor 13 has an area equal to or larger than that of the second principal surface 101b. The single crystal phosphor 13 absorbs the light emitted from the light emitting element 100 and emits yellowish fluorescence.

また、単結晶蛍光体１３は素子基板１０１の第２の主面１０１ｂ上に他の部材を介することなく直接設置されており、単結晶蛍光体１３の素子基板１０１側の面である第１の面１３ａが素子基板１０１の第２の主面１０１ｂに接触している。単結晶蛍光体１３と素子基板１０１とは、例えば、分子間力によって接合されている。 Further, the single crystal phosphor 13 is directly installed on the second main surface 101b of the element substrate 101 without interposing other members, and is the surface of the single crystal phosphor 13 on the element substrate 101 side, that is, the first surface. The surface 13a is in contact with the second main surface 101b of the element substrate 101. The single crystal phosphor 13 and the element substrate 101 are bonded by, for example, intermolecular force.

発光素子１００のｎ側電極１０５ａとｐ側電極１０５ｂは、それぞれ導電性のバンプ１０６を介して配線１２ａ、１２ｂに電気的に接続されている。 The n-side electrode 105a and the p-side electrode 105b of the light emitting element 100 are electrically connected to the wirings 12a and 12b via the conductive bumps 106, respectively.

側壁１４は、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂からなり、二酸化チタン等の光反射粒子を含んでもよい。 The side wall 14 is made of a resin such as a silicone resin or an epoxy resin, and may include light reflecting particles such as titanium dioxide.

封止材１５は、例えば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂等の透光性を有する樹脂からなる。封止材１５は、発光素子１００の発する光を吸収して赤色系の蛍光を発する赤色蛍光体の粒子を含んでもよい。赤色蛍光体の発光ピーク波長は、明るさ及び演色性の観点から、６００〜６６０ｎｍの範囲にあることが好ましく、６３５〜６５５ｎｍの範囲にあることがより好ましい。波長が小さすぎると、単結晶蛍光体１３の発光波長と近くなるため、演色性が低下する。一方、波長が大きすぎると、視感度の低下の影響が大きくなる。 The sealing material 15 is made of a translucent resin such as a silicone resin or an epoxy resin. The encapsulant 15 may include particles of a red phosphor that absorbs light emitted from the light emitting element 100 and emits reddish fluorescence. The emission peak wavelength of the red phosphor is preferably in the range of 600 to 660 nm, and more preferably in the range of 635 to 655 nm from the viewpoint of brightness and color rendering. If the wavelength is too small, it becomes close to the emission wavelength of the single crystal phosphor 13, so that the color rendering property deteriorates. On the other hand, if the wavelength is too large, the influence of the decrease in the luminosity increases.

〔発光装置の動作〕
発光素子１００に通電すると、配線１２ａ、ｎ側電極１０５ａ、及びｎ型半導体層１０２を介して電子が発光層１０３に注入され、また、配線１２ｂ、ｐ側電極１０５ｂ、及びｐ型半導体層１０４を介して正孔が発光層１０３に注入されて、発光層１０３が発光する。 [Operation of light emitting device]
When the light emitting element 100 is energized, electrons are injected into the light emitting layer 103 through the wiring 12a, the n-side electrode 105a, and the n-type semiconductor layer 102, and the wiring 12b, the p-side electrode 105b, and the p-type semiconductor layer 104 are connected. Holes are injected into the light emitting layer 103 via the light emitting layer 103 to emit light.

発光層１０３から発せられた青色系の光は、ｎ型半導体層１０２及び素子基板１０１を透過して素子基板１０１の第２の主面１０１ｂから出射され、単結晶蛍光体１３の第１の面１３ａに入射する。 The blue light emitted from the light emitting layer 103 passes through the n-type semiconductor layer 102 and the element substrate 101, is emitted from the second main surface 101b of the element substrate 101, and is the first surface of the single crystal phosphor 13. It is incident on 13a.

単結晶蛍光体１３は、発光素子１００から発せられた青色系の光の一部を吸収し、黄色系の蛍光を発する。 The single crystal phosphor 13 absorbs a part of blue light emitted from the light emitting device 100 and emits yellow fluorescence.

発光素子１００から発せられて単結晶蛍光体１３へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体１３に吸収されて波長変換され、黄色系の光として単結晶蛍光体１３の第２の面１３ｂから出射される。また、発光素子１００から発せられて単結晶蛍光体１３へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体１３に吸収されずに第２の面１３ｂから出射される。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置１０は、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。 Part of the blue light emitted from the light emitting element 100 and directed to the single crystal phosphor 13 is absorbed by the single crystal phosphor 13 and converted in wavelength, and the second light of the single crystal phosphor 13 is converted into yellow light. Is emitted from the surface 13b. Further, a part of the blue light emitted from the light emitting element 100 and traveling toward the single crystal phosphor 13 is emitted from the second surface 13b without being absorbed by the single crystal phosphor 13. Since blue and yellow have a complementary color relationship, the light emitting device 10 emits white light that is a mixture of blue light and yellow light.

また、封止材１５が赤色蛍光体を含む場合は、赤色蛍光体が発光素子１００から発せられた青色系の光の一部を吸収し、赤色系の蛍光を発する。この場合、発光装置１０は、青色光、黄色光、及び赤色光を混合した白色光を放射する。赤色光を混ぜることにより、白色光の演色性を高めることができる。 When the sealing material 15 contains a red phosphor, the red phosphor absorbs a part of the blue light emitted from the light emitting element 100 and emits red fluorescence. In this case, the light emitting device 10 emits white light that is a mixture of blue light, yellow light, and red light. By mixing red light, the color rendering of white light can be enhanced.

図４は、単結晶蛍光体１３の発する光（蛍光）のＣＩＥ色度と、発光素子１００の発する光と単結晶蛍光体１３の発する光を混合した光のＣＩＥ色度を示す色度図である。図４中の並んだ８つの四角形の枠は、色度規格（ＡＮＳＩＣ７８．３７７）で規定された色温度２７００〜６５００Ｋの色度範囲である。 FIG. 4 is a chromaticity diagram showing the CIE chromaticity of the light (fluorescence) emitted by the single crystal phosphor 13 and the CIE chromaticity of the light obtained by mixing the light emitted by the light emitting element 100 and the light emitted by the single crystal phosphor 13. is there. The eight rectangular frames arranged side by side in FIG. 4 are the chromaticity range of the color temperature of 2700 to 6500K defined by the chromaticity standard (ANSI C78.377).

図４中の曲線Ｌ１は、単結晶蛍光体１３のＣｅ濃度と発光色度の関係を表す。曲線Ｌ１上のマーク“◇”は、左側から順に、単結晶蛍光体１３の組成式におけるｂ（Ｃｅ濃度）の数値が０．０００２、０．０００５、０．００１０、０．００１４であるときの、単結晶蛍光体１３の発光色度の実測値である。 A curve L1 in FIG. 4 represents the relationship between the Ce concentration of the single crystal phosphor 13 and the emission chromaticity. The mark "⋄" on the curve L1 indicates that the numerical values of b (Ce concentration) in the composition formula of the single crystal phosphor 13 are 0.0002, 0.0005, 0.0010, 0.0014 in order from the left side. , And the measured emission chromaticity of the single crystal phosphor 13.

図４中の曲線Ｌ２は、単結晶蛍光体１３のＣｅ濃度と、発光素子１００と単結晶蛍光体１３の組み合わせにより発せられる混合光の色度の関係を表す。曲線Ｌ２上のマーク“●”は、下側から順に、単結晶蛍光体１３の組成式におけるｂの数値が０．０００２、０．０００５、０．００１０、０．００１４であるときの、発光素子１００と単結晶蛍光体１３の組み合わせにより発せられる混合光の色度の実測値である。 A curve L2 in FIG. 4 represents the relationship between the Ce concentration of the single crystal phosphor 13 and the chromaticity of the mixed light emitted by the combination of the light emitting element 100 and the single crystal phosphor 13. The mark "●" on the curve L2 is a light emitting element when the numerical values of b in the composition formula of the single crystal phosphor 13 are 0.0002, 0.0005, 0.0010, 0.0014 in order from the lower side. It is the measured value of the chromaticity of the mixed light emitted by the combination of 100 and the single crystal phosphor 13.

これらの実測値は、単結晶蛍光体１３の組成（Ｙ_{１−ａ−ｂ}Ｌｕ_ａＣｅ_ｂ）_３＋ｃＡｌ_５−ｃＯ_１２において、ａを０に固定し、ｂを変化させて、単結晶蛍光体１３の蛍光スペクトル及び発光素子１００の発光と単結晶蛍光体１３の蛍光の合成スペクトルを測定することにより得られた。 These measured values were obtained by fixing a to 0 and changing b in the composition (Y _1-ab Lu _a Ce _b ) _3+c Al _5-c O ₁₂ of the single crystal phosphor 13 to change the single crystal fluorescence. It was obtained by measuring the fluorescence spectrum of the body 13 and the combined spectrum of the light emission of the light emitting device 100 and the fluorescence of the single crystal phosphor 13.

なお、この測定に用いた発光素子１００の発光波長は４５０ｎｍである。また、単結晶蛍光体１３は厚さ０．３ｍｍの平板状の単結晶蛍光体である。 The emission wavelength of the light emitting device 100 used for this measurement is 450 nm. The single crystal phosphor 13 is a flat single crystal phosphor having a thickness of 0.3 mm.

曲線Ｌ１、Ｌ２が示すように、Ｃｅは単結晶蛍光体１３の付活剤として機能するため、単結晶蛍光体１３中のＣｅ濃度が高くなる（ｂが大きくなる）ほど、発光素子１００と単結晶蛍光体１３の組み合わせにより発せられる混合光の色度が単結晶蛍光体１３の蛍光の色度に近づく。なお、ｂ＝０であるときは単結晶蛍光体１３が蛍光を発しないため、発光素子１００単体の発光色度と等しくなる。 As shown by the curves L1 and L2, since Ce functions as an activator for the single crystal phosphor 13, the higher the Ce concentration in the single crystal phosphor 13 (the larger b), the higher the Ce concentration. The chromaticity of the mixed light emitted by the combination of the crystal phosphors 13 approaches the chromaticity of the fluorescence of the single crystal phosphors 13. It should be noted that when b=0, the single crystal phosphor 13 does not emit fluorescence, which is equal to the emission chromaticity of the light emitting element 100 alone.

ここで、平板状の単結晶蛍光体１３の厚さの下限値は、０．１５ｍｍである。機械的強度の観点から、単結晶蛍光体１３の厚さは０．１５ｍｍ以上に設定される。 Here, the lower limit of the thickness of the flat plate-shaped single crystal phosphor 13 is 0.15 mm. From the viewpoint of mechanical strength, the thickness of the single crystal phosphor 13 is set to 0.15 mm or more.

なお、Ｌｕは付活剤としては機能しないため、単結晶蛍光体１３の組成式におけるａの値を変化させても曲線Ｌ２方向の色度の変化はほぼ生じない。また、同様に、発光素子１００の発光波長を変化させても曲線Ｌ２方向の色度の変化はほぼ生じない。 Since Lu does not function as an activator, even if the value of a in the composition formula of the single crystal phosphor 13 is changed, the chromaticity in the direction of the curve L2 hardly changes. Similarly, even if the emission wavelength of the light emitting element 100 is changed, the change in chromaticity in the direction of the curve L2 hardly occurs.

図５は、発光素子１００、単結晶蛍光体１３、及び赤色蛍光体の組み合わせにより発せられる混合光のＣＩＥ色度を示す色度図である。 FIG. 5 is a chromaticity diagram showing the CIE chromaticity of the mixed light emitted by the combination of the light emitting device 100, the single crystal phosphor 13, and the red phosphor.

図５中の曲線Ｌ２は、図４中の曲線Ｌ２と等しい。点Ｒは、赤色蛍光体の蛍光の色度（０．６５４，０．３４５）を表す。また、並んだ８つの四角形の枠は、色度規格（ＡＮＳＩＣ７８．３７７）で規定された色温度２７００〜６５００Ｋの色度範囲である。 The curve L2 in FIG. 5 is equal to the curve L2 in FIG. The point R represents the chromaticity (0.654, 0.345) of the fluorescence of the red phosphor. Further, the eight rectangular frames arranged side by side are within the chromaticity range of the color temperature of 2700 to 6500K defined by the chromaticity standard (ANSI C78.377).

直線Ｌ３は、点Ｒと色温度２７００Ｋの枠の下端を通る直線であり、直線Ｌ４は、点Ｒと色温度６５００Ｋの枠の上端を通る直線である。そして、点Ｙ１は、曲線Ｌ２と直線Ｌ３との交点であり、点Ｙ２は、曲線Ｌ２と直線Ｌ４との交点である。 The straight line L3 is a straight line passing through the point R and the lower end of the frame of color temperature 2700K, and the straight line L4 is a straight line passing through the point R and the upper end of the frame of color temperature 6500K. The point Y1 is the intersection of the curve L2 and the straight line L3, and the point Y2 is the intersection of the curve L2 and the straight line L4.

図５において、まず、発光素子１００と単結晶蛍光体１３を組み合わせたときの発光の色度座標が直線Ｌ２上の点Ｙ１と点Ｙ２の間に位置するように、単結晶蛍光体のＣｅ濃度や厚さを調整する。次に、赤色蛍光体の量（封止材１５中に分散させる場合は、封止材１５中の濃度）を調整することで、色温度２７００〜６５００Ｋの白色光をつくることができる。 In FIG. 5, first, the Ce concentration of the single crystal phosphor is adjusted so that the chromaticity coordinates of the light emission when the light emitting device 100 and the single crystal phosphor 13 are combined are located between the points Y1 and Y2 on the straight line L2. And adjust the thickness. Next, by adjusting the amount of the red phosphor (the concentration in the sealing material 15 when dispersed in the sealing material 15), white light with a color temperature of 2700 to 6500K can be produced.

この時、単結晶蛍光体１３と赤色蛍光体とで、それぞれの蛍光の吸収も生じるため、赤色蛍光体の調整量に対して、発光素子１００と単結晶蛍光体１３との合成色度は、色度Ｒとの間で直線的な変化とはならないものの、概ね上記の方法で目的の色温度の白色光をつくることができる。 At this time, since the single crystal phosphor 13 and the red phosphor also absorb the respective fluorescence, the combined chromaticity of the light emitting element 100 and the single crystal phosphor 13 with respect to the adjustment amount of the red phosphor is: Although it does not change linearly with the chromaticity R, white light having a target color temperature can be produced by the above method.

なお、Ｌｕは付活剤としては機能しないため、単結晶蛍光体１３の組成式におけるａの値を変化させても曲線Ｌ２方向の色度の変化はほぼ生じない。そのため、単結晶蛍光体１３がＬｕを含む場合は、Ｌｕ濃度に応じて、発光素子１００及び単結晶蛍光体１３と組み合わせて用いる赤色蛍光体の量を調節することにより、色温度２７００〜６５００Ｋの白色光をつくることができる。 Since Lu does not function as an activator, even if the value of a in the composition formula of the single crystal phosphor 13 is changed, the chromaticity in the direction of the curve L2 hardly changes. Therefore, in the case where the single crystal phosphor 13 contains Lu, the amount of the red phosphor used in combination with the light emitting element 100 and the single crystal phosphor 13 is adjusted according to the Lu concentration to obtain a color temperature of 2700 to 6500K. It can produce white light.

また、同様に、発光素子１００の発光波長又は赤色蛍光体の発光波長を変化させても曲線Ｌ２方向の色度の変化はほぼ生じず、少なくとも発光素子１００の発光ピーク波長が４３０〜４８０ｎｍの範囲にあり、赤色蛍光体の発光ピーク波長が６００〜６６０ｎｍの範囲にある場合には、赤色蛍光体の量を調節することにより、同様の方法により、色温度２７００〜６５００Ｋの白色光をつくることができる。 Similarly, even if the emission wavelength of the light emitting element 100 or the emission wavelength of the red phosphor is changed, the chromaticity in the direction of the curve L2 hardly changes, and at least the emission peak wavelength of the light emitting element 100 is in the range of 430 to 480 nm. When the emission peak wavelength of the red phosphor is in the range of 600 to 660 nm, white light having a color temperature of 2700 to 6500K can be produced by a similar method by adjusting the amount of the red phosphor. it can.

次に、本実施の形態に係る発光装置１０の発する光が演色性に優れることをシミュレーションにより示す。ここで、一例として、発光装置１０が色温度３０００Ｋの光を発する場合の演色性について述べる。 Next, simulations show that the light emitted from the light emitting device 10 according to the present embodiment has excellent color rendering properties. Here, as an example, the color rendering properties when the light emitting device 10 emits light having a color temperature of 3000K will be described.

図６は、シミュレーションに用いた発光素子１００、単結晶蛍光体１３、赤色蛍光体の発光スペクトルを示す。これらの発光スペクトルを基本スペクトルと呼ぶ。 FIG. 6 shows emission spectra of the light emitting device 100, the single crystal phosphor 13, and the red phosphor used in the simulation. These emission spectra are called basic spectra.

発光素子１００、単結晶蛍光体１３、赤色蛍光体の基本スペクトルのピーク波長は、およそ４５０ｎｍ（青色）、５３５ｎｍ（黄色）、６４０ｎｍ（赤色）である。また、単結晶蛍光体１３の基本スペクトルは、組成が（Ｙ_{１−ａ−ｂ}Ｌｕ_ａＣｅ_ｂ）_３＋ｃＡｌ_５−ｃＯ_１２（ａ＝０、ｂ＝０、ａ＝０）である単結晶蛍光体１３の発光スペクトルである。 The peak wavelengths of the basic spectra of the light emitting device 100, the single crystal phosphor 13, and the red phosphor are approximately 450 nm (blue), 535 nm (yellow), and 640 nm (red). In addition, the basic spectrum of the single crystal phosphor 13 is a single crystal whose composition is (Y _1-a-b Lu _a Ce _b ) _3+c Al _5-c O ₁₂ (a=0, b=0, a=0). It is an emission spectrum of the phosphor 13.

まず、発光装置１０の発光スペクトルが発光素子１００、単結晶蛍光体１３、赤色蛍光体の発光スペクトルの合成スペクトルで近似できるとして、最小二乗法により、発光素子１００、単結晶蛍光体１３、赤色蛍光体の基本スペクトルを色温度３０００Ｋに対応する色度を有するスペクトルにフィッティングし、各基本スペクトルの線形結合係数を決定した。 First, assuming that the emission spectrum of the light emitting device 10 can be approximated by the combined spectrum of the emission spectra of the light emitting element 100, the single crystal phosphor 13, and the red phosphor, the light emitting element 100, the single crystal phosphor 13, and the red fluorescence are obtained by the least square method. The basic spectrum of the body was fitted to a spectrum having a chromaticity corresponding to a color temperature of 3000K, and the linear combination coefficient of each basic spectrum was determined.

そして、フィッティングにより得られた合成スペクトルから、平均演色指数Ｒａを計算した。これにより、発光スペクトルが基本スペクトルである発光素子１００、単結晶蛍光体１３、赤色蛍光体を用いて色温度３０００Ｋの光を発する発光装置１０を形成した場合の平均演色指数Ｒａが求まる。 Then, the average color rendering index Ra was calculated from the synthetic spectrum obtained by the fitting. Thereby, the average color rendering index Ra is obtained when the light emitting device 10 which emits light with a color temperature of 3000 K is formed using the light emitting element 100, the single crystal phosphor 13, and the red phosphor whose emission spectrum is the basic spectrum.

続いて、以上のシミュレーションを発光素子１００及び単結晶蛍光体１３の基本スペクトルの波長をシフトさせながら（赤色蛍光体の基本スペクトルは固定）繰り返し、発光素子１００及び単結晶蛍光体１３の波長を変化させたときの平均演色指数Ｒａを求めた。ここで、発光素子１００の波長は、基本スペクトルの波長から−２０〜＋３０ｎｍの範囲で５ｎｍ刻みに変化させた。また、単結晶蛍光体１３の波長は、基本スペクトルの波長から−４５〜＋４５ｎｍの範囲で５ｎｍ刻みに変化させた。その結果を以下の表３に示す。 Subsequently, the above simulation is repeated while shifting the wavelength of the basic spectrum of the light emitting device 100 and the single crystal phosphor 13 (the basic spectrum of the red phosphor is fixed), and the wavelengths of the light emitting device 100 and the single crystal phosphor 13 are changed. The average color rendering index Ra was calculated. Here, the wavelength of the light emitting device 100 was changed from the wavelength of the basic spectrum in steps of -20 to +30 nm in steps of 5 nm. Further, the wavelength of the single crystal phosphor 13 was changed from the wavelength of the basic spectrum in the range of −45 to +45 nm in steps of 5 nm. The results are shown in Table 3 below.

表３は、発光素子１００及び単結晶蛍光体１３の波長を適宜調整することにより、９０以上、さらには９５以上の高い平均演色指数Ｒａが得られることを示している。 Table 3 shows that a high average color rendering index Ra of 90 or more, further 95 or more can be obtained by appropriately adjusting the wavelengths of the light emitting device 100 and the single crystal phosphor 13.

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、発光素子がフェイスアップ型のＬＥＤチップである点において、第２の実施の形態と異なる。なお、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。 [Third Embodiment]
The third embodiment is different from the second embodiment in that the light emitting element is a face-up type LED chip. Note that description of the same points as those of the first embodiment will be omitted or simplified.

〔発光装置の構成〕
図７（ａ）は、第３の実施の形態に係る発光装置２０の垂直断面図である。図７（ｂ）は、発光装置２０に含まれる発光素子２００及びその周辺部の拡大図である。図７（ｃ）は、発光素子２００の上面図である。 [Configuration of light emitting device]
FIG. 7A is a vertical cross-sectional view of the light emitting device 20 according to the third embodiment. FIG. 7B is an enlarged view of the light emitting element 200 included in the light emitting device 20 and its peripheral portion. FIG. 7C is a top view of the light emitting element 200.

発光装置２０は、表面に配線１２ａ、１２ｂを有する基板１１と、基板１１上に搭載される発光素子発光素子２００と、発光素子２００上に設けられた単結晶蛍光体２１と、発光素子２００を囲む環状の側壁１４と、発光素子２００及び単結晶蛍光体２１を封止する封止材１５と、を有する。 The light emitting device 20 includes a substrate 11 having wirings 12 a and 12 b on its surface, a light emitting element light emitting element 200 mounted on the substrate 11, a single crystal phosphor 21 provided on the light emitting element 200, and a light emitting element 200. It has an encircling side wall 14 and a sealing material 15 that seals the light emitting element 200 and the single crystal phosphor 21.

発光素子１００は、フェイスアップ型のＬＥＤチップであり、３８０〜４９０ｎｍの波長に光量のピークを有する青色系の光を発光する。この発光素子２００においては、サファイア等からなる素子基板２０１上に、ｎ型不純物が添加されたＧａＮ等からなるｎ型半導体層２０２、発光層２０３、及びｐ型不純物が添加されたＧａＮ等からなるｐ型半導体層２０４、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる透明電極２０７がこの順に積層されている。ｎ型半導体層１０２の露出部分にはｎ側電極２０５ａが、透明電極２０７の上面２０７ｂ上にはｐ側電極２０５ｂが、それぞれ形成されている。 The light emitting element 100 is a face-up type LED chip, and emits blue light having a peak light amount at a wavelength of 380 to 490 nm. In this light emitting device 200, on an element substrate 201 made of sapphire or the like, an n type semiconductor layer 202 made of GaN added with an n type impurity, a light emitting layer 203, and GaN added with a p type impurity. A p-type semiconductor layer 204 and a transparent electrode 207 made of ITO (Indium Tin Oxide) or the like are laminated in this order. An n-side electrode 205a is formed on the exposed portion of the n-type semiconductor layer 102, and a p-side electrode 205b is formed on the upper surface 207b of the transparent electrode 207.

発光層２０３は、ｎ型半導体層２０２及びｐ型半導体層２０４からキャリアが注入されることにより、青色系の光を発する。発光層２０３から発せられた光は、ｐ型半導体層２０４及び透明電極２０７を透過して、透明電極２０７の上面２０７ｂから出射される。すなわち、透明電極２０７の上面２０７ｂは発光素子２００の光出射面である。 The light emitting layer 203 emits blue light when carriers are injected from the n-type semiconductor layer 202 and the p-type semiconductor layer 204. The light emitted from the light emitting layer 203 passes through the p-type semiconductor layer 204 and the transparent electrode 207 and is emitted from the upper surface 207b of the transparent electrode 207. That is, the upper surface 207b of the transparent electrode 207 is a light emitting surface of the light emitting element 200.

透明電極２０７の上面２０７ｂ上に、ｎ側電極２０５ａ及びｐ側電極２０５ｂの設置位置に対応する部分に切り欠きを有する略四角形状の単結晶蛍光体２１が配置されている。 On the upper surface 207b of the transparent electrode 207, a substantially quadrangular single crystal phosphor 21 having a notch in a portion corresponding to the installation position of the n-side electrode 205a and the p-side electrode 205b is arranged.

単結晶蛍光体２１は、第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体からなる平板状の単結晶蛍光体である。単結晶蛍光体２１は１つの単結晶からなるため、粒界を含まない。 The single crystal phosphor 21 is a plate-shaped single crystal phosphor made of the single crystal phosphor according to the first embodiment. Since the single crystal phosphor 21 is made of one single crystal, it does not include grain boundaries.

また、単結晶蛍光体２１は透明電極２０７の上面２０７ｂ上に他の部材を介することなく直接設置されており、単結晶蛍光体２１の透明電極２０７側の面である第１の面２１ａが透明電極２０７の上面２０７ｂに接触している。 Further, the single crystal phosphor 21 is directly installed on the upper surface 207b of the transparent electrode 207 without interposing other members, and the first surface 21a of the single crystal phosphor 21 on the transparent electrode 207 side is transparent. It is in contact with the upper surface 207b of the electrode 207.

発光素子２００のｎ側電極２０５ａとｐ側電極２０５ｂは、ボンディングワイヤ２０６を介して配線１２ａと配線１２ｂにそれぞれ接続されている。 The n-side electrode 205a and the p-side electrode 205b of the light emitting element 200 are connected to the wiring 12a and the wiring 12b via a bonding wire 206, respectively.

〔発光装置の動作〕
発光素子２００に通電すると、配線１２ａ、ｎ側電極２０５ａ、及びｎ型半導体層２０２を介して電子が発光層２０３に注入され、また配線１２ｂ、ｐ側電極２０５ｂ、透明電極２０７、及びｐ型半導体層２０４を介して正孔が発光層２０３に注入されて、発光層２０３が発光する。 [Operation of light emitting device]
When the light emitting element 200 is energized, electrons are injected into the light emitting layer 203 through the wiring 12a, the n-side electrode 205a, and the n-type semiconductor layer 202, and the wiring 12b, the p-side electrode 205b, the transparent electrode 207, and the p-type semiconductor. Holes are injected into the light emitting layer 203 through the layer 204, and the light emitting layer 203 emits light.

発光層２０３から発せられた青色系の光は、ｐ型半導体層２０４及び透明電極２０７を透過して透明電極２０７の上面２０７ｂから出射され、蛍光体２１の第１の面２１ａに入射する。 The bluish light emitted from the light emitting layer 203 passes through the p-type semiconductor layer 204 and the transparent electrode 207, is emitted from the upper surface 207b of the transparent electrode 207, and is incident on the first surface 21a of the phosphor 21.

単結晶蛍光体２１は、発光素子２００から発せられた青色系の光の一部を吸収し、黄色系の蛍光を発する。 The single crystal phosphor 21 absorbs a part of the blue light emitted from the light emitting element 200 and emits yellow fluorescence.

発光素子２００から発せられて単結晶蛍光体２１へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体２１に吸収されて波長変換され、黄色系の光として単結晶蛍光体２１の第２の面２１ｂから出射される。また、発光素子２００から発せられて単結晶蛍光体２１へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体２１に吸収されずに第２の面２１ｂから出射される。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置２０は、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。 A part of the blue light emitted from the light emitting element 200 and traveling toward the single crystal phosphor 21 is absorbed by the single crystal phosphor 21 and converted in wavelength, and the second light of the single crystal phosphor 21 is converted into yellow light. Is emitted from the surface 21b. Further, part of the blue light emitted from the light emitting element 200 and traveling toward the single crystal phosphor 21 is emitted from the second surface 21b without being absorbed by the single crystal phosphor 21. Since blue and yellow have a complementary color relationship, the light emitting device 20 emits white light that is a mixture of blue light and yellow light.

また、封止材１５が赤色蛍光体を含む場合は、赤色蛍光体が発光素子２００から発せられた青色系の光の一部を吸収し、赤色系の蛍光を発する。この場合、発光装置２０は、青色光、黄色光、及び赤色光を混合した白色光を放射する。赤色光を混ぜることにより、白色光の演色性を高めることができる。 When the sealing material 15 contains a red phosphor, the red phosphor absorbs a part of the blue light emitted from the light emitting element 200 and emits red fluorescence. In this case, the light emitting device 20 emits white light that is a mixture of blue light, yellow light, and red light. By mixing red light, the color rendering of white light can be enhanced.

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態は、単結晶蛍光体の設置位置において、第２の実施の形態と異なる。なお、第２の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。 [Fourth Embodiment]
The fourth embodiment is different from the second embodiment in the installation position of the single crystal phosphor. Note that description of the same points as those of the second embodiment will be omitted or simplified.

図８は、第４の実施の形態に係る発光装置３０の垂直断面図である。発光装置３０は、表面に配線１２ａ、１２ｂを有する基板１１と、基板１１上に搭載される発光素子発光素子１００と、発光素子１００の上方に設けられた単結晶蛍光体３１と、発光素子１００を囲む環状の側壁１４と、発光素子１００及び単結晶蛍光体２１を封止する封止材１５と、を有する。 FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of the light emitting device 30 according to the fourth embodiment. The light emitting device 30 includes a substrate 11 having wirings 12 a and 12 b on its surface, a light emitting element light emitting element 100 mounted on the substrate 11, a single crystal phosphor 31 provided above the light emitting element 100, and a light emitting element 100. And an encapsulant 15 for encapsulating the light emitting element 100 and the single crystal phosphor 21.

単結晶蛍光体３１は、第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体からなる平板状の単結晶蛍光体である。単結晶蛍光体３１は１つの単結晶からなるため、粒界を含まない。 The single crystal phosphor 31 is a flat plate single crystal phosphor made of the single crystal phosphor according to the first embodiment. Since the single crystal phosphor 31 is made of one single crystal, it does not include a grain boundary.

単結晶蛍光体３１は、側壁１４の上面１４ｂ上に、環状の側壁１４の開口部を塞ぐように設置されている。発光素子１００の素子基板１０１の第２の主面１０１ｂから出射された光は、単結晶蛍光体３１の第１の面３１ａに入射する。 The single crystal phosphor 31 is installed on the upper surface 14b of the side wall 14 so as to close the opening of the annular side wall 14. The light emitted from the second main surface 101b of the element substrate 101 of the light emitting element 100 is incident on the first surface 31a of the single crystal phosphor 31.

単結晶蛍光体３１は、発光素子１００から発せられた青色系の光の一部を吸収し、黄色系の蛍光を発する。 The single crystal phosphor 31 absorbs part of the blue light emitted from the light emitting element 100 and emits yellow fluorescence.

発光素子１００から発せられて単結晶蛍光体３１へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体３１に吸収されて波長変換され、黄色系の光として単結晶蛍光体３１の第２の面３１ｂから出射される。また、発光素子１００から発せられて単結晶蛍光体３１へ向かう青色系の光のうちの一部は単結晶蛍光体３１に吸収されずに第２の面３１ｂから出射される。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置３０は、青色光と黄色光とを混合した白色光を放射する。 Part of the blue light emitted from the light emitting element 100 and traveling toward the single crystal phosphor 31 is absorbed by the single crystal phosphor 31 and wavelength-converted, and the second light of the single crystal phosphor 31 is converted into yellow light. Is emitted from the surface 31b. Further, a part of the blue light emitted from the light emitting element 100 and traveling toward the single crystal phosphor 31 is emitted from the second surface 31b without being absorbed by the single crystal phosphor 31. Since blue and yellow have a complementary color relationship, the light emitting device 30 emits white light that is a mixture of blue light and yellow light.

また、封止材１５が赤色蛍光体を含む場合は、赤色蛍光体が発光素子１００から発せられた青色系の光の一部を吸収し、赤色系の蛍光を発する。この場合、発光装置３０は、青色光、黄色光、及び赤色光を混合した白色光を放射する。赤色光を混ぜることにより、白色光の演色性を高めることができる。なお、発光装置３０が赤色蛍光体を含まない場合は、発光装置３０は封止材１５を有さなくてもよい。 When the sealing material 15 contains a red phosphor, the red phosphor absorbs a part of the blue light emitted from the light emitting element 100 and emits red fluorescence. In this case, the light emitting device 30 emits white light that is a mixture of blue light, yellow light, and red light. By mixing red light, the color rendering of white light can be enhanced. If the light emitting device 30 does not include the red phosphor, the light emitting device 30 may not have the sealing material 15.

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について、図９を参照して説明する。図９は、第５の実施の形態に係る発光装置４０の垂直断面図である。図９に示すように、本実施の形態では、蛍光体の状態及びその配置が第２の実施の形態とは異なっている。以下、第２の実施の形態と同一の機能及び構成を有する発光装置４０の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。 [Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the light emitting device 40 according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the state and arrangement of the phosphor are different from those in the second embodiment. Hereinafter, constituent elements of the light emitting device 40 having the same functions and configurations as those of the second embodiment are designated by common reference numerals and description thereof will be omitted.

図９に示すように、発光装置４０は、ＬＥＤ等の発光素子である発光素子１００と、発光素子１００を支持する基板１１と、白色の樹脂からなる側壁１４と、発光素子１００を封止する封止材１５とを有する。 As shown in FIG. 9, the light emitting device 40 seals the light emitting element 100, which is a light emitting element such as an LED, the substrate 11 supporting the light emitting element 100, the sidewall 14 made of white resin, and the light emitting element 100. And a sealing material 15.

封止材１５中には、粒状の単結晶蛍光体４１が分散している。蛍光体４１は、第１の実施の形態に係る単結晶蛍光体からなり、例えば、第１の実施の形態において製造された単結晶蛍光体インゴットを粉砕することにより得られる。 Granular single crystal phosphors 41 are dispersed in the sealing material 15. The phosphor 41 is made of the single crystal phosphor according to the first embodiment, and is obtained, for example, by crushing the single crystal phosphor ingot manufactured in the first embodiment.

封止材１５中に分散した単結晶蛍光体４１は、発光素子１００から発せられた青色系の光の一部を吸収し、例えば、５１４〜５４６ｎｍの波長に発光ピークを有する黄色系の蛍光を発する。単結晶蛍光体４１に吸収されなかった青色系の光と、単結晶蛍光体４１から発せられた黄色系の蛍光が混合し、白色の光が発光装置４０から発せられる。 The single crystal phosphor 41 dispersed in the encapsulant 15 absorbs a part of the blue light emitted from the light emitting device 100, and emits yellow fluorescence having an emission peak at a wavelength of 514 to 546 nm, for example. Emit. The blue light which is not absorbed by the single crystal phosphor 41 and the yellow fluorescence emitted from the single crystal phosphor 41 are mixed, and white light is emitted from the light emitting device 40.

なお、本実施の形態の単結晶蛍光体４１は、他の実施の形態に適用されてもよい。すなわち、本実施の形態の単結晶蛍光体４１を、第３の実施の形態の単結晶蛍光体２１の代わりに用いてもよい。 The single crystal phosphor 41 of this embodiment may be applied to other embodiments. That is, the single crystal phosphor 41 of the present embodiment may be used instead of the single crystal phosphor 21 of the third embodiment.

［比較例］
次に、比較例について、図１０を参照して説明する。図１０は、比較例に係る発光装置５０の垂直断面図である。図１０に示すように、比較例では、粒子状の単結晶蛍光体を含む封止材の形状が第５の実施の形態とは異なっている。以下、第５の実施の形態と同一の機能及び構成を有する発光装置５０の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。 [Comparative example]
Next, a comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a vertical sectional view of a light emitting device 50 according to a comparative example. As shown in FIG. 10, in the comparative example, the shape of the sealing material containing the particulate single crystal phosphor is different from that of the fifth embodiment. Hereinafter, constituent elements of the light emitting device 50 having the same functions and configurations as those of the fifth embodiment will be designated by common reference numerals and description thereof will be omitted.

図１０に示すように、発光装置５０は、ＬＥＤ等の発光素子である発光素子１００と、発光素子１００を支持する基板１１と、発光素子１００の表面及び基板１１の上面を覆うように設けられた封止材５２とを有する。 As shown in FIG. 10, the light emitting device 50 is provided so as to cover the light emitting element 100, which is a light emitting element such as an LED, the substrate 11 that supports the light emitting element 100, the surface of the light emitting element 100, and the upper surface of the substrate 11. And the sealing material 52.

封止材５２中には、粒子状の単結晶蛍光体５１が分散している。単結晶蛍光体５１は、第１の実施の形態の単結晶蛍光体からなり、例えば、第１の実施の形態において製造された単結晶蛍光体インゴットを粉砕することにより得られる。 In the encapsulant 52, particulate single crystal phosphors 51 are dispersed. The single crystal phosphor 51 is made of the single crystal phosphor of the first embodiment, and is obtained, for example, by crushing the single crystal phosphor ingot manufactured in the first embodiment.

封止材５２は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂、またはガラス等の透明無機材料である。なお、本実施の形態の封止材５２は、塗布法等を用いる製造工程上、発光素子１００の表面上だけでなく基板１１上にも形成される場合があるが、基板１１上には形成されなくてもよい。 The sealing material 52 is, for example, a transparent resin such as a silicone resin or an epoxy resin, or a transparent inorganic material such as glass. Note that the sealing material 52 of this embodiment may be formed not only on the surface of the light-emitting element 100 but also on the substrate 11 in a manufacturing process using a coating method or the like; however, it is formed on the substrate 11. It does not have to be done.

封止材５２中に分散した単結晶蛍光体５１は、発光素子１００から発せられた青色系の光の一部を吸収し、例えば、５１４〜５４６ｎｍの波長に発光ピークを有する黄色系の蛍光を発する。単結晶蛍光体５１に吸収されなかった青色系の光と、単結晶蛍光体５１から発せられた黄色系の蛍光が混合し、白色の光が発光装置５０から発せられる。 The single crystal phosphor 51 dispersed in the encapsulant 52 absorbs a part of the blue light emitted from the light emitting device 100, and emits yellow fluorescence having an emission peak at a wavelength of 514 to 546 nm, for example. Emit. The blue light not absorbed by the single crystal phosphor 51 and the yellow fluorescence emitted from the single crystal phosphor 51 are mixed, and white light is emitted from the light emitting device 50.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Further, the constituent elements of the above-described embodiments can be arbitrarily combined without departing from the spirit of the invention.

また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 In addition, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. Further, it should be noted that not all combinations of the features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.

また、上記実施の形態は、エネルギー効率が高く、省エネルギーを実現することのできるＬＥＤ発光装置等の発光装置、又はその発光装置に用いられる単結晶蛍光体であるため、省エネルギー効果を有する。 In addition, the above embodiment has an energy saving effect because it is a light emitting device such as an LED light emitting device that has high energy efficiency and can realize energy saving, or a single crystal phosphor used in the light emitting device.

１０、２０、３０、４０、５０…発光装置、１３、２１、３１、４１、５１…単結晶蛍光体、１００、２００…発光素子 10, 20, 30, 40, 50... Light emitting device, 13, 21, 31, 41, 51... Single crystal phosphor, 100, 200... Light emitting element

Claims

A light-emitting element that emits blue light having a peak wavelength of 380 to 490 nm;
Compositional formula (Y _1-a-b Lu _a Ce _b ) _3+c Al _5-c O ₁₂ (0≦a≦0.9994, 0.0002≦b≦0.0067, −0.016≦c≦0.315 ), the peak wavelength of the excitation light is 450 nm, the internal quantum efficiency is 0.91 or more when the temperature is 25° C. , and the CIE chromaticity coordinates x and y of the emission spectrum are − 0.4377x+0.7384≦y≦−0.4377x+0.7504, and a single crystal phosphor,
The single crystal phosphor emits a light incident surface on which the blue light emitted from the light emitting element is incident and a light whose wavelength is converted by absorbing the blue light incident from the light incident surface. And a light emitting surface that
The light wavelength-converted by the single crystal phosphor has an emission peak at a wavelength of 514 to 546 nm,
The light-emitting device, wherein the light-incident surface of the single crystal phosphor has an area equal to or larger than that of the light-emitting surface of the light-emitting element for emitting the blue light.

The light emitting device according to claim 1, wherein the light incident surface of the single crystal phosphor is in contact with the light emitting surface of the light emitting element without using another member.

The light emitting device according to claim 1, further comprising a sealing material between the light emitting surface of the light emitting element and the light incident surface of the single crystal phosphor.

The light emitting device according to claim 3, wherein the sealing material is made of a transparent resin.

The light emitting device according to claim 3, wherein the sealing material is made of a transparent inorganic material.

The light emitting device according to claim 4, wherein the transparent resin is a silicone resin.

7. The mixed light of the wavelength-converted light and the blue light is in a chromaticity range of a color temperature of 2700 to 6500K defined by a chromaticity standard (ANSI C78.377). 2. The light emitting device according to item 1.