本申请涉及半导体发光设备以及使用所述半导体发光设备的光源设备。一种半导体发光设备包括固态发光器件以及把由所述固态发光器件发出的初级光转换成波长更长的次级光的波长转换器。所述波长转换器是包括透明波长转换层的无机压块，其中所述透明波长转换层包含具有石榴石型晶体结构的磷光体。所述磷光体包含一个组成元素族，所述组成元素族由从包括Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Gd、Tb、以及Lu的一组中选择的至少一种元素构成。所述组成元素族的一部分由Ce3+置换，并且Ce3+的数量小于整个组成元素族的1atomic％。结果，提供一种适于用作点光源的高功率且高度可靠的半导体发光设备。另外，通过简单地应用传统上使用的实用技术来制造所述半导体发光设备。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】半导体发光设备以及使用所述半导体发光设备的光源设备 本申请是申请日为2009年6月1日、申请号为200980115835.9 (国际申请号为PCT/JP2009/060407)以及专利技术名称为“半导体发光设备以及使用所述半导体发光设备的光源设备”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及被用作车辆头灯的点光源以及投影光源的半导体发光设备，并且还涉及使用所述半导体发光设备的光源设备。
技术介绍
上述半导体发光设备的例子包括带有固态发光器件的白色LED以及把由所述固态发光器件发出的初级光转换成波长更长的光的波长转换器。在这种白色LED(在下文中称作“LED芯片”或者简单地称作“芯片”)中通常使用具有由基于InGaN的化合物半导体制成的发光层的发光二极管。所述波长转换器的一个例子是树脂磷光体层，其由散布在透明树脂中的磷光体粉末(磷光体粒子)制成。近年来，对于高输出半导体发光设备的需求越来越多。然而遗憾的是，要提高半导体发光设备的输出功率就意味着要增强由所述LED芯片发出的荧光激发光，这会由于与所述磷光体进行的波长转换相关联的能量损耗(Stokes损耗)而导致发热。所述热在所述树脂磷光体层内累积从而提高所述树脂磷光体层的温度，这就会增加所述固体内的晶格振动，进而降低光子转换效率。另外，由于所述树脂磷光体层的温度升高以及暴露于由所述LED芯片发出的强初级光，所述树脂磷光体层的透明树脂与周围的组成元件以及空气发生加速的化学反应。所述透明树脂的物理属性受到负面影响，从而会降低光学输出和可靠性(比如降低透光率)。鉴于上述缺点，提出了将具有高导热率和极佳散热能力的陶瓷压块(compact)(例如包括透明磷光体陶瓷、磷光体玻璃或者有光学功能的复合陶瓷的压块)用作所述波长转换器，以便抑制所述波长转换器的温度升高(参见下面列出的专利文献1和2)。专利文献PTL1:日本专利申请公布N0.2004-146835。PTL2:日本专利申请公布N0.2006-5367。
技术实现思路
然而，由具有石榴石型结构(其中具有典型数量的Ce3+置换)的磷光体制成的陶瓷压块不足以执行有效的波长转换以及产生预期的输出。作出本专利技术以便解决上述问题，并且本专利技术旨在提供一种尽管在其中采用了散热极佳的波长转换器但仍然能够产生高功率输出的半导体发光设备。本专利技术还旨在提供一种使用所述半导体发光设备的光源设备。为了解决上述问题，根据本专利技术的半导体发光设备包括:适于(operableto)发出初级光的固态发光器件；以及适于把所述初级光转换成波长更长的次级光的波长转换器。所述波长转换器是包括透明波长转换层的无机压块，所述透明波长转换层包含具有石榴石型晶体结构的磷光体。所述磷光体包含一个组成元素族，其包括从Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Gd、Tb以及Lu中选择的一种或多种元素。所述组成元素族的一部分由Ce3+置换。所述Ce3+置换的数量处于0.01atomic% (原子百分比)到latomic?"^^范围内并且包含边界值。另一方面，根据本专利技术的光源设备具有根据本专利技术的任何半导体发光设备。根据本专利技术的半导体发光设备具有作为无机压块的波长转换器。据此实现极佳的散热。另外，由于所述组成元素族的Ce3+置换部分的数量被限制为latomic%或更少，因此确保所述波转换效率为高(绝对量子效率为80 %或更高)，从而确保高功率输出。使所述半导体发光设备能够发出针对一般照明目的适当调节的更多照明光。本专利技术实现了提供一种适于一般照明目的的高功率半导体发光设备。【附图说明】图1是示出根据本专利技术的一种示例性半导体发光设备的俯视图。图2是示出根据本专利技术的固态发光器件的一种示例性配置的横截面侧视图。图3是示出根据本专利技术的固态发光器件的另一种示例性配置的横截面侧视图。图4是示出根据本专利技术的固态发光器件的又一种示例性配置的横截面侧视图。图5是示出根据本专利技术的固态发光器件的又一种示例性配置的横截面侧视图。图6是示出常规波长转换器的配置的横截面侧视图。图7是示出根据本专利技术的波长转换器的一种示例性配置的横截面侧视图。图8是示出根据本专利技术的波长转换器的另一种示例性配置的横截面侧视图。图9是示出根据本专利技术的波长转换器的又一种示例性配置的横截面侧视图。图10是示出根据本专利技术的波长转换器的又一种示例性配置的横截面侧视图。图11是示出根据本专利技术的波长转换器的又一种示例性配置的横截面侧视图。图12是根据本专利技术的所述示例性半导体发光设备的横截面侧视图。图13是根据本专利技术的另一种示例性半导体发光设备的横截面侧视图。图14是根据本专利技术的又一种示例性半导体发光设备的横截面侧视图。图15是根据本专利技术的所述半导体发光设备的导热路径的横截面侧视图。图16是根据本专利技术的一种示例性光源设备的横截面侧视图。图17是根据本专利技术的另一种示例性光源设备的横截面侧视图。图18是示出多个白色LED的发射光的相关色温的表格。图19是示出由对应的各白色LED发出的光的色度的示意图。图20是根据本专利技术的一种示例性透明磷光体陶瓷的内部量子效率的曲线图。图21是根据本专利技术的另一种示例性透明磷光体陶瓷的内部量子效率的曲线图。图22是根据本专利技术的又一种示例性透明磷光体陶瓷的内部量子效率的曲线图。图23是根据本专利技术的又一种示例性透明磷光体陶瓷的内部量子效率的曲线图。图24是根据本专利技术的又一种示例性透明磷光体陶瓷的内部量子效率的曲线图。图25是Y3Al5012:Ce3+磷光体粉末的内部量子效率的曲线图。图26是示出Ce3+置换数量与内部量子效率之间的关系的曲线图。图27是根据本专利技术的又一种示例性透明磷光体陶瓷的内部量子效率的曲线图。图28是根据本专利技术的又一种示例性透明磷光体陶瓷的内部量子效率的曲线图。图29是根据本专利技术的又一种示例性透明磷光体陶瓷的内部量子效率的曲线图。图30是示出Gd3+置换数量与内部量子效率之间的关系的曲线图。图31是示出由各白色LED发出的光的色度的示意图。图32是示出Ce3+置换数量与温度特性之间的关系的曲线图。图33是示出Gd3+置换数量与温度特性之间的关系的曲线图。图34是示出由各白色LED发出的光的相关色温的表格。图35是示出由各白色LED发出的光的色度的表格。图36是示出Gd3+与温度特性之间的关系的曲线图。图37是示出由Ce3+置换数量和Gd3+置换数量决定的温度范围的表格。图38是示出由Ce3+置换数量和Gd3+置换数量决定的温度范围的表格。【具体实施方式】下面参照附图描述根据本专利技术的半导体发光设备的各实施例。图1是示出根据本专利技术的一种示例性半导体发光设备的俯视图。图12是根据本专利技术的一种示例性半导体发光设备的横截面侧视图。首先参照图1描述所有优选实施例所共有的细节。 散热基板1在图1中，散热基板1是用于在其上安装固态发光器件3的安装基板。所述散热基板1是具有至少一个平坦表面的板，所述平坦表面被用作所述固态发光器件3的安装表面。所述散热基板1的至少一种材料是从金属、半导体材料、陶瓷材料、以及树脂材料中选择的。基本上任何绝缘体板、导电板(特别是金属板)都可以被用作所述散热基板1。具体来说，所述散热基板1可以由任何无机材料制成，其中包括铜、铝、不锈钢、金属氧化物(比如氧化铝、氧化硅和玻璃)、金属氮化物本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体发光设备，包括：适于发出初级光的固态发光器件，所述初级光具有在430nm或更长但是短于475nm的蓝色波长范围内的发光峰值；以及适于把所述初级光转换成波长更长的次级光的波长转换器，其中，所述波长转换器是包括透明波长转换层的无机压块，所述波长转换层包含具有石榴石型晶体结构的基于Y3Al5O12:Ce3+的磷光体；所述波长转换层是磷光体粉末烧结体、透明磷光体陶瓷、磷光体玻璃、磷光体单晶体以及磷光体与陶瓷材料的复合压块之一；当用化学式(Y1‑a‑xGdaCex)3Al5O12来表达所述基于Y3Al5O12:Ce3+的磷光体时，用atomic％表达的“x”表示Ce3+置换数量并且用atomic％表达的“a”表示Gd3+置换数量，以及所述Ce3+置换数量处于在>0.5atomic％与1atomic％之间的范围内，并且所述Gd3+置换数量处于从0atomic％到30atomic％的范围内且包含边界值。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石森淳允，大盐祥三，上野康晴，谷本宪保，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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