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公開番号2025075027
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2025011881,2024541692
出願日2025-01-28,2024-02-22
発明の名称半導体発光装置
出願人シチズン電子株式会社,シチズン時計株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H10H 20/851 20250101AFI20250507BHJP()
要約【課題】半導体発光装置内の温度による白色光の色度ズレを抑制した、半導体発光装置を提供することを課題とする。
【解決手段】基体と、前記基体に備えられた波長430nm～480nmに発光ピークを有する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を複数含む透光性材料と、を有する、白色光を発光する半導体発光装置であって、白色光の発光スペクトルにおいて、波長500nm以上605nm未満での発光スペクトルの温度による変化量と、波長605nm以上650nm未満での発光スペクトルの温度による変化量の差の絶対値を小さくすることで、課題を解決する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
基体と、
前記基体に備えられた波長４３０ｎｍ～４８０ｎｍに発光ピークを有する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を複数含む透光性材料と、を有する、白色光を発光する半導体発光装置であって、
前記白色光の発光スペクトルのうち、
波長３８０ｎｍ以上５００ｎｍ未満を第一領域、
波長５００ｎｍ以上６０５ｎｍ未満を第二領域、
波長６０５ｎｍ以上６５０ｎｍ未満を第三領域、
波長６５０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下を第四領域、と定義し、
前記波長変換材料は、前記第二領域に発光ピークを有する蛍光体Ａと、前記第三領域に発光ピークを有するフッ化物蛍光体と、波長５９０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の領域に発光ピークを有する蛍光体Ｂと、を少なくとも含み、
前記半導体発光装置の動作温度を２５℃から８５℃に変化させた際の、前記白色光の前記第二領域における分光放射束の積分値の変化量をΔＳ
２
（％）とし、
前記半導体発光装置の動作温度を２５℃から８５℃に変化させた際の、前記白色光の前記第三領域における分光放射束の積分値の変化量をΔＳ
３
（％）としたとき、
前記白色光の色温度が３０００Ｋ以下では｜ΔＳ
２
－ΔＳ
３
｜の値が８％以下であり、
前記白色光の色温度が３０００Ｋより高い範囲では｜ΔＳ
２
－ΔＳ
３
｜の値が１２％以下である、
半導体発光装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
基体と、
前記基体に備えられた波長４３０ｎｍ～４８０ｎｍに発光ピークを有する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を複数含む透光性材料と、を有する、白色光を発光する半導体発光装置であって、
前記波長変換材料は、波長５００ｎｍ以上６０５ｎｍ未満に発光ピークを有する蛍光体Ａと、波長６０５ｎｍ以上６５０ｎｍ未満に発光ピークを有するフッ化物蛍光体と、波長５９０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下に発光ピークを有する蛍光体Ｂと、を少なくとも含み、
前記蛍光体Ａと蛍光体Ｂとは、動作温度を２５℃から８５℃に変化させた際に該蛍光体から発する蛍光の分光放射束の積分値の変化量（％）が、それぞれ８％以上であり、
前記半導体発光装置の動作温度を２５℃から８５℃に変化させた際の、前記白色光の色度図上の色度変化量が、マクアダム楕円３ｓｔｅｐ以内である、
半導体発光装置。
【請求項３】
前記白色光の発光スペクトルのうち、波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の領域における分光放射束の積分値をＳとし、前記第四領域における分光放射束の積分値をＳ
Ａ
としたとき、
Ｓ
Ａ
／Ｓの値が０．０６以上０．１５以下である、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記蛍光体Ａは、ガーネット蛍光体である、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体Ａは、ＬｕＡＧ蛍光体である、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体Ｂは、ＳＣＡＳＮ蛍光体である、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記フッ化物蛍光体は、ＫＳＦ蛍光体である、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記白色光の演色性評価指数Ｒａは９０以上である、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記透光性材料中における前記フッ化物蛍光体の透過性材料の重量に対する配合量は３５ｗｔ％以下である、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記蛍光体Ｂは、ピーク波長が６２０ｎｍ以上である、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、及び波長変換材料を備えた、半導体発光装置に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（半導体発光素子）と蛍光体とを組み合わせて白色光を出射させる半導体発光装置は、長寿命であり、且つエネルギー消費量が少ないことから、様々な用途に広く普及してきた。
【０００３】
半導体発光装置の適用領域のうち一般照明の領域においては、エネルギー消費量が少ないことに加えて演色性が良好であることが求められている。エネルギー効率と演色性とを両立させた半導体発光装置として、特許文献１には、広帯域スペクトル赤色蛍光体と、狭帯域スペクトル赤色蛍光体と、を含む受光発光媒体が開示されている。
また、狭帯域スペクトル赤色蛍光体としては、例えばＫ
２
ＳｉＦ
６
：Ｍｎ
４＋
で表されるフッ化物蛍光体が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許第８９２１８７５号
特開２０１０－２０９３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、フッ化物蛍光体を用いてエネルギー効率と演色性とを両立させ得る半導体発光装置を更に検討していたところ、半導体発光装置から発光される白色光は、半導体発光装置内の温度によって色度のズレが生じるという新たな課題に想到した。本発明は、フッ化物蛍光体を用いた半導体発光装置で生じ得る、半導体発光装置内の温度による白色光の色度のズレを抑制した、半導体発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するため、波長変換材料の温度変化による発光特性の変化を確認したところ、フッ化物蛍光体は温度変化による発光特性の安定性が極めて高かったが、他の波長変換材料については温度変化による発光特性の変化が大きい材料があった。また、波長変換材料としてフッ化物蛍光体を含む半導体発光装置が発光する白色光のスペクトルを確認したところ、温度変化による発光特性の変化が大きい波長領域が存在することに想到した。
そして、これらの知見に基づき鋭意研究をすすめ、半導体発光装置内の温度による白色光の色度のズレを抑制した、半導体発光装置を完成させた。
【０００７】
本発明は、以下の形態を含むものである。
［１］基体と、
前記基体に備えられた波長４３０ｎｍ～４８０ｎｍに発光ピークを有する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を複数含む透光性材料と、を有する、白色光を発光する半導体発光装置であって、
前記白色光の発光スペクトルのうち、
波長３８０ｎｍ以上５００ｎｍ未満を第一領域、
波長５００ｎｍ以上６０５ｎｍ未満を第二領域、
波長６０５ｎｍ以上６５０ｎｍ未満を第三領域、
波長６５０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下を第四領域、と定義し、
前記波長変換材料は、前記第二領域に発光ピークを有する蛍光体Ａと、前記第三領域に発光ピークを有するフッ化物蛍光体と、波長５９０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の領域に発光ピークを有する蛍光体Ｂと、を少なくとも含み、
前記半導体発光装置の動作温度を２５℃から８５℃に変化させた際の、前記白色光の前記第二領域における分光放射束の積分値の変化量をΔＳ
２
（％）とし、
前記半導体発光装置の動作温度を２５℃から８５℃に変化させた際の、前記白色光の前記第三領域における分光放射束の積分値の変化量をΔＳ
３
（％）としたとき、
前記白色光の色温度が３０００Ｋ以下では｜ΔＳ
２
－ΔＳ
３
｜の値が８％以下であり、
前記白色光の色温度が３０００Ｋより高い範囲では｜ΔＳ
２
－ΔＳ
３
｜の値が１２％以下である、
半導体発光装置。
［２］基体と、
前記基体に備えられた波長４３０ｎｍ～４８０ｎｍに発光ピークを有する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された光の波長を変換する波長変換材料を複数含む透光性材料と、を有する、白色光を発光する半導体発光装置であって、
前記波長変換材料は、波長５００ｎｍ以上６０５ｎｍ未満に発光ピークを有する蛍光体Ａと、波長６０５ｎｍ以上６５０ｎｍ未満に発光ピークを有するフッ化物蛍光体と、波長５９０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下に発光ピークを有する蛍光体Ｂと、を少なくとも含み、
前記蛍光体Ａと蛍光体Ｂとは、動作温度を２５℃から８５℃に変化させた際に該蛍光体から発する蛍光の分光放射束の積分値の変化量（％）が、それぞれ８％以上であり、
前記半導体発光装置の動作温度を２５℃から８５℃に変化させた際の、前記白色光の色度図上の色度変化量が、マクアダム楕円３ｓｔｅｐ以内である、
半導体発光装置。
［３］前記白色光の発光スペクトルのうち、波長３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の領域における分光放射束の積分値をＳとし、前記第四領域における分光放射束の積分値をＳ
Ａ
としたとき、
Ｓ
Ａ
／Ｓの値が０．０６以上０．１５以下である、［１］又は［２］に記載の半導体発光装置。
［４］前記蛍光体Ａは、ガーネット蛍光体である、［１］～［３］のいずれかに記載の半導体発光装置。
［５］前記蛍光体Ａは、ＬｕＡＧ蛍光体である、［１］～［４］のいずれかに記載の半導体発光装置。
［６］前記蛍光体Ｂは、ＳＣＡＳＮ蛍光体である、［１］～［５］のいずれかに記載の半導体発光装置。
［７］前記フッ化物蛍光体は、ＫＳＦ蛍光体である、［１］～［６］のいずれかに記載の半導体発光装置。
［８］前記白色光の演色性評価指数Ｒａは９０以上である、［１］～［７］のいずれかに記載の半導体発光装置。
［９］前記透光性材料中における前記フッ化物蛍光体の透過性材料の重量に対する配合量は３５ｗｔ％以下である、［１］～［８］のいずれかに記載の半導体発光装置。
［１０］前記蛍光体Ｂは、ピーク波長が６２０ｎｍ以上である、［１］～［９］のいずれかに記載の半導体発光装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、半導体発光装置内の温度による白色光の色度ズレを抑制した、半導体発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例で用いたＬｕＡＧ蛍光体の、常温での発光スペクトル（２５℃、実線）と高温での発光スペクトル（８５℃、破線）を示すグラフ。
実施例で用いたＹＡＧ蛍光体の、常温での発光スペクトル（２５℃、実線）と高温での発光スペクトル（８５℃、破線）を示すグラフ。
実施例で用いたＫＳＦ蛍光体の、常温での発光スペクトル（２５℃、実線）と高温での発光スペクトル（８５℃、破線）を示すグラフ。
実施例で用いたＳＣＡＳＮ蛍光体の、常温での発光スペクトル（２５℃、実線）と高温での発光スペクトル（８５℃、破線）を示すグラフ。
実施例で用いたＳＣＡＳＮ蛍光体の、常温での発光スペクトル（２５℃、実線）と高温での発光スペクトル（８５℃、破線）を示すグラフ。
実施例で用いた白色光発光装置１の常温での発光スペクトル（２５℃、実線）と高温での発光スペクトル（８５℃、破線）を示すグラフ（実施例相当）。
実施例で用いた白色光発光装置８の常温での発光スペクトル（２５℃、実線）と高温での発光スペクトル（８５℃、破線）を示すグラフ（比較例相当）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をより詳細に説明するが、発明の範囲が具体的な形態にのみ限定されることはない。また、本明細書中「Ｘ～Ｙ」で表される数値範囲は、Ｘを下限値、Ｙを上限値として含む数値範囲を意味する。数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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