JP2011071333A - 白色発光装置のための演色性改善方法および白色発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】白色光は、半導体発光素子により励起される青色蛍光体からの発光を成分に含むとともに、そのスペクトルの青色波長域にピーク波長ΛB(nm)を有している。青色蛍光体は、発光ピーク波長がλB(nm)、発光強度が波長λBより長波長側において波長λBにおける値の半分となる波長がλB+ΔλB(nm)である。λB<ΛB<490となるように、下記(A)に規定する第1蛍光体により青色蛍光体からの発光の一部を吸収させる。(A)第1蛍光体は、その励起スペクトルの強度が、波長λB−ΔλBからλBまでの範囲内ではλBにおける強度の90%以上であり、かつ、波長λBからλB+ΔλBにかけてλBにおける強度の半分未満となるまで減少している。
【選択図】 図1
Description
白色LEDの中でも相関色温度の高いもの(4500K以上)においては、高性能な窒化物系の赤色蛍光体が開発されたことによって、演色性のよい白色光が得られるようになったといわれている(特許文献1)。
を得ることが難しくなる。
本発明において「青色波長域」とは、波長440nm以上490nm以下の波長領域をいう。
相関色温度4500K以上の白色光を放出する白色発光装置のための演色性改善方法であって、
前記白色光は、半導体発光素子により励起される青色蛍光体からの発光を成分に含むとともに、そのスペクトルの青色波長域にピーク波長ΛB(nm)を有しており、
前記青色蛍光体は、発光ピーク波長がλB(nm)、発光強度が波長λBより長波長側において波長λBにおける値の半分となる波長がλB+ΔλB(nm)であり、
λB<ΛB<490となるように、下記(A)に規定する第1蛍光体により前記青色蛍光体からの発光の一部を吸収させる、方法。
(A)第1蛍光体は、波長λBの光を吸収して異なる波長の可視光に変換することができ、その励起スペクトルの強度が、波長λB−ΔλBからλBまでの範囲内ではλBにおける強度の90%以上であり、かつ、波長λBからλB+ΔλBにかけてλBにおける強度の半分未満となるまで減少している。
相関色温度4500K以上の白色光を放出する白色発光装置であって、
前記白色光は、半導体発光素子により励起される青色蛍光体からの発光を成分に含むとともに、そのスペクトルの青色波長域にピーク波長ΛB(nm)を有しており、
前記青色蛍光体は、発光ピーク波長がλB(nm)、発光強度が波長λBより長波長側において波長λBにおける値の半分となる波長がλB+ΔλB(nm)であり、
前記青色蛍光体からの発光の一部を吸収するように下記(A)に規定する第1蛍光体が配置されており、
λB<ΛB<490である、白色発光装置。
(A)第1蛍光体は、波長λBの範囲の光を吸収して異なる波長の可視光に変換することができ、その励起スペクトルの強度が、波長λB−ΔλBからλBまでの範囲内ではλBにおける強度の90%以上であり、かつ、波長λBからλB+ΔλBにかけてλBにおける強度の半分未満となるまで減少している。
上記(A)の限定において、λBおよびΔλBは、青色蛍光体単独の発光スペクトル測定から求められる数値である。すなわち、λBは青色蛍光体の発光ピーク波長である。また、ΔλBは、青色蛍光体の発光強度が波長λBより長波長側において波長λBにおける強度の半分となる波長を、λB+ΔλBとすることにより、定義される。この発光スペクトル測定に用いる励起波長は、白色発光装置で励起源として用いる半導体発光素子の発光ピーク波長をλE(nm)したとき、λE±10(nm)の範囲内の波長であればよい。
また、本発明に係る上記白色発光装置は、青色に関する演色性が良好な白色光を発生させることができる。
イ素等の無機材料、及びホウケイ酸塩、ホスホケイ酸塩、アルカリケイ酸塩等のガラス材料を挙げることができる。中でも、透明性、接着性、ハンドリングの容易さ、機械的・熱的応力の緩和特性に優れる等の点から、シリコーン系材料が好ましい。シリコーン系材料とは、通常、シロキサン結合を主鎖とする有機重合体をいい、その硬化機構に応じて、縮合型、付加型、ゾルゲル型、光硬化型などの種類がある。
発光ピークの半値幅が比較的大きいにもかかわらず、良好な発光効率を有する青色蛍光体の典型例は、Eu付活アルミン酸塩系蛍光体、とりわけ、BAMと呼ばれる(Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Euである。
蛍光体は、440nmから500nmまでの波長範囲内に、励起スペクトルの強度が波長とともに急激に低下する波長領域を有する蛍光体である。
u0.025)2SiO4の製造例および励起スペクトル(図2)が開示されている。励起スペ
クトルには、440nmから500nmまでの波長範囲内に、波長とともに強度が急激に低下する波長領域が含まれている。
特表2009−517525号公報には、緑色蛍光体(Ca,Sr)3SiO4Cl2:Euの製造例と励起スペクトル(図5)、および、緑色蛍光体(Ca,Sr)8Mg(SiO4)4Cl2:Euの製造例と励起スペクトル(図7)が、開示されている。
いずれの励起スペクトルも、440nmから500nmまでの波長範囲内に、波長とともに強度が急激に低下する波長領域を含んでいる。
WO2009/017206号公報には、Euの添加量を種々変化させたBa−Si−複合酸窒化物骨格を有するEu付活BSON系緑色蛍光体の合成例と、励起スペクトル(図6)が開示されている。また、緑色蛍光体Ba2.7(Pr0.063Eu0.937)0.3Si6O12N2の合成例と励起スペクトル(図27)が開示されている。
これらの例のいずれにおいても、励起スペクトルには、440nmから500nmまでの波長範囲内に、波長とともに強度が急激に低下する波長領域が含まれている。
て挙げられる。この蛍光体は、アルカリ金属、アミンまたはアルカリ土類金属のフッ化物錯体塩を母体結晶とする赤色蛍光体である。母体結晶を形成するフッ化物錯体には、配位中心が3価金属(B、Al、Ga、In、Y、Sc、ランタノイド)のもの、4価金属(Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Re、Hf)のもの、5価金属(V、P、Nb、Ta)のものがあり、その周りに配位するフッ素原子の数は5〜7である。具体例としては、A2[MF6]:Mn(AはLi、Na、K、Rb、Cs、NH4から選ばれる一種以上;MはGe、Si、Sn、Ti、Zrから選ばれる一種以上)、E[MF6]:Mn(EはMg、Ca、Sr、Ba、Znから選ばれる一種以上;MはGe、Si、Sn、Ti、Zrから選ばれる一種以上)、Ba0.65、Zr0.35F2.70:Mn、A3[ZrF7]:Mn(AはLi、Na、K、Rb、Cs、NH4から選ばれる一種以上)、A2[MF5]:Mn(AはLi、Na、K、Rb、Cs、NH4から選ばれる一種以上;MはAl、Ga、Inから選ばれる一種以上)、A3[MF6]:Mn(AはLi、Na、K、Rb、Cs、NH4から選ばれる一種以上;MはAl、Ga、Inから選ばれる一種以上)、Zn2[MF7]:Mn(MはAl、Ga、Inから選ばれる一種以上)、A[In2F7]:Mn(AはLi、Na、K、Rb、Cs、NH4から選ばれる一種以上)などが挙げられる。
青領域の波長シフトは青色蛍光体の発光の一部を「第1蛍光体」が吸収することにより生じるので、コーティング40に含まれる青色蛍光体と「第1蛍光体」の量的比率を変えることにより制御することが可能である。
白色LED1の色温度を調整するために、「第1蛍光体」の他に、緑色蛍光体、橙色蛍光体、赤色蛍光体等をコーティング40に適宜含有等させることが可能である。
シリコーン樹脂を主成分とする透明なバインダに、Eu付活アルミン酸塩系青色蛍光体BaMgAl10O17:Eu(略称:BAM)と、Eu付活アルカリ土類シリケート系緑色蛍光体(Ba,Sr)2SiO4:Eu(略称:BSS)と、Eu付活酸窒化物系赤色蛍光体(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu(略称:CASON)とを、表2に示す配合量で混合することにより、蛍光体ペーストを作製した。
一方、上記蛍光体ペーストに使用したBSSについて測定した励起スペクトルにおいては、波長455nm(λB)における強度を100%としたとき、波長423nm(λB−ΔλB)と波長455nmの間での強度は100%〜112%であり、また、波長487nm(λB+ΔλB)における強度は45%であった。波長455nmから487nmにかけて、励起スペクトルの強度は単調減少していた。使用した蛍光体BSSの励起スペクトルを図2に示す。
蛍光体ペーストに添加する蛍光体の全量に対する重量比率で表したとき、BAMについては2%の減量、BSSおよびCASONについてはそれぞれ1%ずつの増量を行ったこ
と、加えて、発光ピーク波長410nmのInGaN系LEDチップを用いたことの他は、実験例1と同様にして、白色LEDを作製し、発光特性を調べた。CIE色度座標値、相関色温度、Ra(平均演色評価数)、R12(特殊演色評価数)についての評価結果を表3に示す。発光スペクトルは図4に示す通りであり、青色領域に存在する発光ピークの波長ΛBは478nmであった。
BSSに代えてEu付活BSON系緑色蛍光体(略称:BSON)を用いるとともに、バインダと各蛍光体の配合量を表2に示す通りとした他は、実験例1と同様にして蛍光体ペーストを作製した。
蛍光体ペーストに使用したBSONについて測定した励起スペクトルにおいては、波長455nm(λB)における強度を100%としたとき、波長423nm(λB−ΔλB)と波長455nmの間での強度は100%〜115%であり、また、波長487nm(λB+ΔλB)における強度は42%であった。波長455nmから487nmにかけて、励起スペクトルの強度は単調に減少していた。使用した蛍光体BSONの励起スペクトルを図5に示す。
Claims (14)
- 相関色温度4500K以上の白色光を放出する白色発光装置のための演色性改善方法であって、
前記白色光は、半導体発光素子により励起される青色蛍光体からの発光を成分に含むとともに、そのスペクトルの青色波長域にピーク波長ΛB(nm)を有しており、
前記青色蛍光体は、発光ピーク波長がλB(nm)、発光強度が波長λBより長波長側において波長λBにおける値の半分となる波長がλB+ΔλB(nm)であり、
λB<ΛB<490となるように、下記(A)に規定する第1蛍光体により前記青色蛍光体からの発光の一部を吸収させる、方法。
(A)第1蛍光体は、波長λBの光を吸収して異なる波長の可視光に変換することができ、その励起スペクトルの強度が、波長λB−ΔλBからλBまでの範囲内ではλBにおける強度の90%以上であり、かつ、波長λBからλB+ΔλBにかけてλBにおける強度の半分未満となるまで減少している。 - ΛB−λB≧5である、請求項1に記載の方法。
- λB<460、460<ΛBである、請求項2に記載の方法。
- 470<ΛBである、請求項2または3に記載の方法。
- 前記第1蛍光体が、Eu付活アルカリ土類シリケート系、Eu付活アルカリ土類ハロシリケート系、Eu付活BSON系蛍光体またはMn付活フッ化物錯体系の蛍光体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記青色蛍光体の発光ピークの半値幅が50nm以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記青色蛍光体がEu付活アルミン酸塩系の青色蛍光体である、請求項6に記載の方法。
- 相関色温度4500K以上の白色光を放出する白色発光装置であって、
前記白色光は、半導体発光素子により励起される青色蛍光体からの発光を成分に含むとともに、そのスペクトルの青色波長域にピーク波長ΛB(nm)を有しており、
前記青色蛍光体は、発光ピーク波長がλB(nm)、発光強度が波長λBより長波長側において波長λBにおける値の半分となる波長がλB+ΔλB(nm)であり、
前記青色蛍光体からの発光の一部を吸収するように配置された、下記(A)に規定する第1蛍光体を備え、
λB<ΛB<490である、装置。
(A)第1蛍光体は、波長λBの光を吸収して異なる波長の可視光に変換することができ、その励起スペクトルの強度が、λB−ΔλBからλBまでの波長範囲内ではλBにおける強度の90%以上であり、かつ、波長λBからλB+ΔλBにかけてλBにおける強度の半分未満となるまで減少している。 - ΛB−λB≧5である、請求項8に記載の装置。
- λB<460、460<ΛBである、請求項9に記載の装置。
- 470<ΛBである、請求項9または10に記載の装置。
- 前記第1蛍光体が、Eu付活アルカリ土類シリケート系、Eu付活アルカリ土類ハロシリ
ケート系、Eu付活BSON系蛍光体またはMn付活フッ化物錯体系の蛍光体である、請求項8〜11のいずれか1項に記載の装置。 - 前記青色蛍光体の発光ピークの半値幅が50nm以上である、請求項8〜12のいずれか1項に記載の装置。
- 前記青色蛍光体がEu付活アルミン酸塩系の青色蛍光体である、請求項13に記載の装置。
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