JP5907299B2 - 白色半導体発光装置 - Google Patents
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Description
のひとつであるR9を指標とする、鮮やかな赤色に関する再現性が低くなる傾向があり、
特に、温白色LED(warm white LED)と呼ばれる色温度2000〜4000Kの白色光を放出するLEDランプのような、低色温度の白色半導体発光装置において、この傾向は顕著となる。
そこで、本発明は、鮮やかな赤色に関する再現性が改善された白色半導体発光装置を提供することを、主たる目的とする。
1.出力光が青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含み、該青色光成分は440〜480nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は515〜560nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は615〜645nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色半導体発光装置であって、該青色光成分の発生源は半導体発光素子または半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第1の蛍光体のいずれかまたは両方を含み、該緑色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第2の蛍光体を含み、該赤色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第3の蛍光体を含み、該出力光のスペクトルが615〜645nmの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の80〜100%であることを特徴とする、白色半導体発光装置。この白色半導体発光装置において、該第1の蛍光体は好ましくは青色蛍光体を含み、該第2の蛍光体は好ましくは緑色蛍光体を含み、該第3の蛍光体は好ましくは赤色蛍光体を含む。更に、該第2の蛍光体および該第3の蛍光体のいずれかまたは両方が、黄色蛍光体を含んでいてもよい。
rxCa1-xAlSiN3:Eu(0<x<1)、Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:EuまたはSrAlSi4N7:Euを含むことを特徴とする白色半導体発光装置。この白色半導体発光装置において、該第2の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度が0.05以下であることが好ましい。また、この白色半導体発光装置において、該第2の赤色蛍光体は好ましくはCaAlSiN3:Euを含む。
7.青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む白色光を放出し、該青色光成分は440〜480nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は515〜560nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は615〜645nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色発光ユニットであって、半導体発光素子と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第1の蛍光体と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第2の蛍光体と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第3の蛍光体とを備え、該白色光のスペクトルが615〜645nmの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の80〜100%であることを特徴とする、白色発光ユニット。この白色発光ユニットにおいて、第1の蛍光体は好ましくは青色蛍光体を含み、第2の蛍光体は好ましくは緑色蛍光体を含み、第3の蛍光体は好ましくは赤色蛍光体を含む。更に、第2の蛍光体および第3の蛍光体のいずれかまたは両方が、黄色蛍光体を含んでもよい。
14.それぞれが半導体発光素子と波長変換部とを備える第1〜第N(ここで、Nは2以上の整数)の白色発光ユニットを有し、該第1〜第Nの白色発光ユニットからそれぞれ放出される一次白色光が混合されてなる合成光を出力光とする白色半導体発光装置であって、該第1〜第Nの白色発光ユニットは、第1の一次白色光を放出する白色発光ユニットと第2の一次白色光を放出する白色発光ユニットとを少なくとも含み、光束で規格化した該第1の一次白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度は、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度よりも高く、光束で規格化した該第2の一次白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度は、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度よりも低く、更に、前記出力光のスペクトルが615〜645nmの範囲に極大波長を有し、かつ、光束で規格化した前記出力光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の80〜100%である、ことを特徴とする白色半導体発光装置。
より波長変換されて生じる赤色光と、を成分として含む白色光を放出する。青色発光ダイオード素子の発光ピーク波長は、通常、440〜470nmである。この白色発光ユニットは、更に、青色発光ダイオード素子が放出する青色光の一部を吸収して黄色発光する蛍光体を備えていてもよい。
では、青色発光ユニットと、緑色発光ユニットと、赤色発光ユニットとを備え、該青色発光ユニットが放出する青色光と、該緑色発光ユニットが放出する緑色光と、該赤色発光ユニットが放出する赤色光と、を成分とする白色光を出力するものであってもよい。ここで、青色発光ユニットは、紫外発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子と、青色蛍光体とを備え、該発光ダイオード素子が放出する紫外光または紫色光が該青色蛍光体により波長変換されて生じる青色光を放出するように構成された発光ユニットである。また、緑色発光ユニットは、紫外発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子と、緑色蛍光体とを備え、該発光ダイオード素子が放出する紫外光または紫色光が該緑色蛍光体により波長変換されて生じる緑色光を放出するように構成された発光ユニットである。また、赤色発光ユニットとは、紫外発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子と、赤色蛍光体とを備え、該発光ダイオード素子が放出する紫外光または紫色光が該赤色蛍光体により波長変換されて生じる赤色光を放出するように構成された発光ユニットである。
光体である。かかる青色蛍光体の種類に特に限定はないが、好適例としては、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類アルミン酸塩またはアルカリ土類ハロリン酸塩からなる結晶を母体とする青色蛍光体、例えば、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu、(Ca,Sr,Ba)5(PO4)3Cl:Euなどが挙げられる。中でも好ましいものとして、発光
効率が高く、かつ、ブロードな発光バンドを有する、BaMgAl10O17:EuおよびSr5-yBay(PO4)3Cl:Eu(0<y<5)が挙げられる。白色半導体発光装置の演色性を高めるためには、ブロードな発光バンドを有する青色蛍光体を用いることが有効である。
母体とするものの具体例には、(Ba,Ca,Sr)3Si6O12N2:Eu、(Ba,Ca,Sr)3Si6O9N4:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Euなどがある。
サイアロン結晶を母体とするものの具体例には、βサイアロン:Eu、Sr3Si13Al3O2N21:Eu、Sr5Al5Si21O2N35:Euなどがある。ここで、Sr3Si13Al3O2N21:Euは国際公開2007−105631号パンフレット(特許文献6)に、また、Sr5Al5Si21O2N35:Euは国際公開2009−072043号パンフレット(特許文献7)に、それぞれ開示されている。Ce3+を付活剤とする好適な緑色蛍光体としては、ガーネット型酸化物結晶を母体とする緑色蛍光体、例えばCa3(Sc,Mg)2Si3O12:Ceや、アルカリ土類金属スカンジウム酸塩結晶を母体とする緑色蛍光体、例えばCaSc2O4:Ceがある。この種の緑色蛍光体は、青色半導体発光素子を励起源として用いる場合に適している。
とから、特に好ましく用いることができる。
Φ:光束[lm]
Km:最大視感度[lm/W]
Vλ:明所視標準比視感度
Φe:分光放射束[W/nm]
λ:波長[nm]、である。
長580nmにおける相対強度。以下では、これを略して、「580nm相対強度」ともいう。)が0.3未満であるもののみを用いた場合には、発光装置の580nm強度比が80%を下回る可能性が高い。逆に、緑色蛍光体と赤色蛍光体の両方に、580nm相対強度が0.5より大きいもののみを用いた場合には、発光装置の580nm強度比が100%を超える可能性が高い。
ニット(白色発光ユニット−2)とを含み、光束で規格化した該第1の一次白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度よりも高く、光束で規格化した該第2の一次白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度よりも低いものであってもよい。この場合、白色発光ユニット−1への投入電力と白色発光ユニット−2への投入電力とを制御して、発光装置の出力光に占める第1の一次白色光の比率と第2の一次白色光の比率を調整することによって、発光装置が前記第2の条件を充足する状態を達成することができる。
以下には、本発明者等が行った、実験(シミュレーションを含む)の結果を記載する。前述の第1の条件および第2の条件が充足されるとき白色半導体発光装置の鮮やかな赤色に関する再現性が改善される、との知見は、この実験を通して得られたものである。表1は、実験に用いた蛍光体のリストである。
性が異なっている。Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:Euの母体はCaAlSiN3とSi2N2Oとの固溶体であり、(CaAlSiN3)1-x(Si2N2O)xと表されることもある。この蛍光体の一般式は、ときどき、CaAlSi(N,O)3:Euと表記される場合がある。
(波長590〜780nm)に存する極大波長(V−1は631nm、V−2は624nm)におけるスペクトル強度(赤色スペクトル領域におけるピーク強度)で規格化し、重ねて示したものである。図1からは、580nmを中心とする幅約100nmの波長範囲内で、V−1のスペクトル強度をV−2のスペクトル強度が上回っていることがわかる。
している。
スペクトルが、B−9の発光スペクトルとB−4の発光スペクトルとをいずれの比率で合算した合成スペクトルである場合も、90以上という高い値となった。一方、R9は、B−9の発光スペクトルが合成スペクトルに占める比率が高くなるにつれて上昇する傾向を示した。580nm強度比とR9との間には負の相関があり、580nm強度比が100%を下回るとき、R9は89〜97という高い値となった。
(1)出力光が青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含み、該青色光成分は440〜480nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は515〜560nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は615〜645nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色半導体発光装置であって、該青色光成分の発生源は半導体発光素子または半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第1の蛍光体のいずれかまたは両方を含み、該緑色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第2の蛍光体を含み、該赤色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第3の蛍光体を含み、該出力光のスペクトルが615〜645nmの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の80〜100%である、白色半導体発光装置。
(2)該青色光成分の発生源が青色半導体発光素子を含む、上記(1)の白色半導体発光装置。
(3)該青色半導体発光素子が発光ピーク波長を440〜470nmの範囲に有する青色発光ダイオード素子を含む、上記(2)の白色半導体発光装置。
(4)該出力光が、更に、発光ピーク波長を470〜500nmの範囲に有する発光ダイオード素子が放出する光を含む、上記(3)の白色半導体発光装置。
(5)上記発光ピーク波長を470〜500nmの範囲に有する発光ダイオード素子が、非極性または半極性のGaN基板と、該基板上にエピタキシャル成長した複数のGaN系半導体層とを含み、該複数のGaN系半導体層は発光デバイス構造を構成する層としてInGaN発光層と該InGaN発光層を挟むp型クラッド層およびn型クラッド層とを含む、上記(4)の白色半導体発光装置。
(6)該青色光成分の発生源が該第1の蛍光体を含み、該第1の蛍光体が青色蛍光体を含む、上記(1)の白色半導体発光装置。
(7)該青色蛍光体の励起源が、発光ピーク波長を400〜420nmの範囲に有するInGaN系発光ダイオード素子を含む、上記(6)の白色半導体発光装置。
(8)該青色蛍光体が、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類アルミン酸塩またはアルカリ土類ハロリン酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(6)または(7)の白色半導体発光装置。
(9)該青色蛍光体が(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu、(Ca,Sr,Ba)5(PO4)3Cl:Eu、BaMgAl10O17:EuおよびSr5-yBay(PO4)3Cl:Eu(0<y<5)から選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(8)の白色半導体発光装置。
(10)該第2の蛍光体が緑色蛍光体を含む、上記(1)〜(9)のいずれかの白色半導体発光装置。
(11)該緑色蛍光体が、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類ケイ酸窒化物またはサイアロンからなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(10)の白色半導体発光装置。
(12)該緑色蛍光体が、(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu、(Ba,Ca,Sr)3Si6O12N2:Eu、(Ba,Ca,Sr)3Si6O9N4:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu、βサイアロン:Eu、Sr3Si13Al3O2N21:EuおよびSr5Al5Si21O2N35:Euから選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(11)の白色半導体発光装置。
(13)該緑色蛍光体が、Ce3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物またはアルカリ土類金属スカンジウム酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(10)〜(12)のいずれかの白色半導体発光装置。
(14)該緑色蛍光体が、Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:CeおよびCaSc2O4:Ceから選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(13)の白色半導体発光装置。
(15)該第2の蛍光体が、第1の緑色蛍光体と第2の緑色蛍光体とを含み、該第2の緑色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度が、該第1の緑色蛍光体よりも低い、上記(10)の白色半導体発光装置。
(16)該第3の蛍光体が赤色蛍光体を含む、上記(1)〜(15)のいずれかの白色半導体発光装置。
(17)該第3の蛍光体が、発光バンドの半値全幅80nm以上の赤色蛍光体を含む、上記(16)の白色半導体発光装置。
(18)該赤色蛍光体が、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、アルカリ土類ケイ酸窒化物、αサイアロンまたはアルカリ土類ケイ酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(17)の白色半導体発光装置。
(19)該赤色蛍光体が、(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、SrAlSi4N7:Eu、(CaAlSiN3)1-x(Si(3n+2)/4NnO)x:Euおよび(Sr,Ba)3SiO5:Euから選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(18)の白色半導体発光装置。
(20)該第3の蛍光体が、発光バンドの半値全幅が80nm以上かつ発光ピーク波長が625nm以上である赤色蛍光体を含む、上記(16)の白色半導体発光装置。
(21)該第3の蛍光体が、発光ピーク波長をλ1未満の範囲に有する赤色蛍光体と発光ピーク波長をλ1以上の範囲に有する赤色蛍光体とを含む、上記(16)または(20)の白色半導体発光装置。ここで、λ1は625〜655nmの範囲内の任意の波長である。
(22)該第3の蛍光体が、第1の赤色蛍光体と第2の赤色蛍光体とを含み、該第2の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度が、該第1の赤色蛍光体よりも低い、上記(16)の白色半導体発光装置。
(23)該第1の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度と、該第2の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度との差が、0.2
以上である上記(22)の白色半導体発光装置。
(24)該第1の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度と、該第2の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度との差が、0.3以上である上記(23)の白色半導体発光装置。
(25)該第2の赤色蛍光体が該第1の赤色蛍光体よりも発光ピーク波長を長波長側に有している、上記(22)〜(24)のいずれかの白色半導体発光装置。
(26)該第1の赤色蛍光体および該第2の赤色蛍光体は発光ピーク波長を630〜655nmの範囲に有している、上記(22)〜(25)のいずれかの白色半導体発光装置。(27)該第1の赤色蛍光体がSrxCa1-xAlSiN3:Eu(0<x<1)、Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:EuまたはSrAlSi4N7:Euを含む、上記(22)の白色半導体発光装置。
(28)該第2の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度が0.05以下である、上記(27)の白色半導体発光装置。
(29)該第2の赤色蛍光体がCaAlSiN3:Euを含む、上記(27)または(28)の白色半導体発光装置。
(30)該第2の蛍光体または該第3の蛍光体のいずれかまたは両方が黄色蛍光体を含む、上記(1)〜(29)のいずれかの白色半導体発光装置。
(31)該黄色蛍光体が、Ce3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物またはランタンケイ素窒化物からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(30)の白色半導体発光装置。(32)該黄色蛍光体が、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、La3Si6N11:CeおよびCa1.5xLa3-xSi6N11:Ceから選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(31)の白色半導体発光装置。
(33)該青色光成分、該緑色光成分および該緑色光成分のいずれの発生源にも、硫黄を含む化合物の結晶を母体とする蛍光体を含まない、上記(1)〜(32)のいずれかの白色半導体発光装置。
(34)該出力光の黒体輻射軌跡からの偏差Duvが−6.0〜+6.0の範囲内である、上記(1)〜(33)のいずれかの白色半導体発光装置。
(35)該出力光の相関色温度が2000K〜6500Kである、上記(1)〜(34)のいずれかの白色半導体発光装置。
(36)該出力光の相関色温度が2000K〜4000Kである、上記(35)の白色半導体発光装置。
(37)該出力光のスペクトルが615nm以上630nm未満の範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の85〜100%である、上記(1)〜(36)のいずれかの白色半導体発光装置。
(38)該出力光のスペクトルが630〜645nmの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の90〜100%である、上記(1)〜(36)のいずれかの白色半導体発光装置。
(39)上記(1)〜(38)のいずれかの白色半導体発光装置を含む照明装置。
(40)青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む白色光を放出し、該青色光成分は440〜480nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は515〜560nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は615〜645nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色発光ユニットであって、該青色光成分を含む光を放出する半導体発光素子と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第2の蛍光体と、該半導体発光素子が発す
る光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第3の蛍光体とを備え、該白色光のスペクトルが615〜645nmの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の80〜100%である白色発光ユニット。
(41)該半導体発光素子が青色半導体発光素子を含む、上記(40)の白色発光ユニット。
(42)該青色半導体発光素子が発光ピーク波長を440〜470nmの範囲に有する青色発光ダイオード素子を含む、上記(41)の白色発光ユニット。
(43)該青色光成分および/または該緑色光成分の発生源として、更に、発光ピーク波長を470〜500nmの範囲に有する発光ダイオード素子を備える、上記(42)の白色発光ユニット。
(44)上記発光ピーク波長を470〜500nmの範囲に有する発光ダイオード素子が、非極性または半極性のGaN基板と、該基板上にエピタキシャル成長した複数のGaN系半導体層とを含み、該複数のGaN系半導体層は発光デバイス構造を構成する層としてInGaN発光層と該InGaN発光層を挟むp型クラッド層およびn型クラッド層とを含む、上記(43)の白色発光ユニット。
(45)青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含む白色光を放出し、該青色光成分は440〜480nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該緑色光成分は515〜560nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、該赤色光成分は615〜645nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、白色発光ユニットであって、半導体発光素子と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第1の蛍光体と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第2の蛍光体と、該半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第3の蛍光体とを備え、該白色光のスペクトルが615〜645nmの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の80〜100%である白色発光ユニット。
(46)該第1の蛍光体が青色蛍光体を含む、上記(45)の白色発光ユニット。
(47)該半導体発光素子が、発光ピーク波長を400〜420nmの範囲に有するInGaN系紫色発光ダイオード素子を含む、上記(46)の白色発光ユニット。
(48)該青色蛍光体が、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類アルミン酸塩またはアルカリ土類ハロリン酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(46)または(47)の白色発光ユニット。
(49)該青色蛍光体が(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu、(Ca,Sr,Ba)5(PO4)3Cl:Eu、BaMgAl10O17:EuおよびSr5-yBay(PO4)3Cl:Eu(0<y<5)から選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(48)の白色発光ユニット。
(50)該第2の蛍光体が緑色蛍光体を含む、上記(40)〜(49)のいずれかの白色発光ユニット。
(51)該緑色蛍光体が、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類ケイ酸窒化物またはサイアロンからなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(50)の白色発光ユニット。
(52)該緑色蛍光体が、(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu、(Ba,Ca,Sr)3Si6O12N2:Eu、(Ba,Ca,Sr)3Si6O9N4:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu、βサイアロン:Eu、Sr3Si13Al3O2N21:EuおよびSr5Al5Si21O2N35:Euから選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(51)の白色発光ユニット。
(53)該緑色蛍光体が、Ce3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物またはアルカリ土類金属スカンジウム酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(50)〜(52)
のいずれかの白色発光ユニット。
(54)該緑色蛍光体が、Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:CeおよびCaSc2O4:Ceから選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(53)の白色発光ユニット。
(55)該第2の蛍光体が、第1の緑色蛍光体と第2の緑色蛍光体とを含み、該第2の緑色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度が、該第1の緑色蛍光体よりも低い、上記(50)の白色発光ユニット。
(56)該第3の蛍光体が赤色蛍光体を含む、上記(40)〜(55)のいずれかの白色発光ユニット。
(57)該第3の蛍光体が、発光バンドの半値全幅80nm以上の赤色蛍光体を含む、上記(56)の白色発光ユニット。
(58)該赤色蛍光体が、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、アルカリ土類ケイ酸窒化物、αサイアロンまたはアルカリ土類ケイ酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(57)の白色発光ユニット。
(59)該赤色蛍光体が、(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、SrAlSi4N7:Eu、(CaAlSiN3)1-x(Si(3n+2)/4NnO)x:Euおよび(Sr,Ba)3SiO5:Euから選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(58)の白色発光ユニット。
(60)該第3の蛍光体が、発光バンドの半値全幅が80nm以上かつ発光ピーク波長が625nm以上である赤色蛍光体を含む、上記(56)の白色発光ユニット。
(61)該第3の蛍光体が、発光ピーク波長をλ1未満の範囲に有する赤色蛍光体と発光ピーク波長をλ1以上の範囲に有する赤色蛍光体とを含む、上記(56)または(60)の白色発光ユニット。ここで、λ1は625〜655nmの範囲内の任意の波長である。
(62)該第3の蛍光体が、第1の赤色蛍光体と第2の赤色蛍光体とを含み、該第2の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度が、該第1の赤色蛍光体よりも低い、上記(56)の白色発光ユニット。
(63)該第1の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度と、該第2の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度との差が、0.2以上である上記(62)の白色発光ユニット。
(64)該第1の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度と、該第2の赤色蛍光体の発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度との差が、0.3以上である上記(63)の白色発光ユニット。
(65)該第2の赤色蛍光体が該第1の赤色蛍光体よりも発光ピーク波長を長波長側に有している、上記(62)〜(64)のいずれかの白色発光ユニット。
(66)該第1の赤色蛍光体および該第2の赤色蛍光体は発光ピーク波長を630〜655nmの範囲に有している、上記(62)〜(65)のいずれかの白色発光ユニット。
(67)該第1の赤色蛍光体がSrxCa1-xAlSiN3:Eu(0<x<1)、Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx:EuまたはSrAlSi4N7:Euを含む、上記(62)の白色発光ユニット。
(68)該第2の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度が0.05以下である、上記(67)の白色発光ユニット。
(69)該第2の赤色蛍光体がCaAlSiN3:Euを含む、上記(67)または(68)の白色発光ユニット。
(70)該第2の蛍光体または該第3の蛍光体のいずれかまたは両方が黄色蛍光体を含む、上記(40)〜(69)のいずれかの白色発光ユニット。
(71)該黄色蛍光体が、Ce3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物またはランタンケイ
素窒化物からなる結晶を母体とする蛍光体を含む、上記(70)の白色発光ユニット。
(72)該黄色蛍光体が、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、La3Si6N11:CeおよびCa1.5xLa3-xSi6N11:Ceから選ばれる1種以上の蛍光体を含む、上記(71)の白色発光ユニット。
(73)硫黄を含む化合物の結晶を母体とする蛍光体を含まない、上記(40)〜(72)のいずれかの白色発光ユニット。
(74)該白色光の黒体輻射軌跡からの偏差Duvが−6.0〜+6.0の範囲内である、上記(40)〜(73)のいずれかの白色発光ユニット。
(75)該白色光の相関色温度が2000K〜6500Kである、上記(40)〜(74)のいずれかの白色発光ユニット。
(76)該白色光の相関色温度が2000K〜4000Kである、上記(75)の白色発光ユニット。
(77)該白色光のスペクトルが615nm以上630nm未満の範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の85〜100%である、上記(40)〜(76)のいずれかの白色発光ユニット。
(78)該白色光のスペクトルが630〜645nmの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の90〜100%である、上記(40)〜(76)のいずれかの白色発光ユニット。
(79)上記(40)〜(78)のいずれかの白色発光ユニットを含む照明装置。
(80)それぞれが半導体発光素子と波長変換部とを備える第1〜第N(ここで、Nは2以上の整数)の白色発光ユニットを有し、該第1〜第Nの白色発光ユニットからそれぞれ放出される一次白色光が混合されてなる合成光を出力光とする白色半導体発光装置であって、該第1〜第Nの白色発光ユニットは、第1の一次白色光を放出する白色発光ユニットと第2の一次白色光を放出する白色発光ユニットとを少なくとも含み、光束で規格化した該第1の一次白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度は、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度よりも高く、光束で規格化した該第2の一次白色光のスペクトルの波長580nmにおける強度は、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度よりも低く、更に、前記出力光のスペクトルが615〜645nmの範囲に極大波長を有し、かつ、光束で規格化した前記出力光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の80〜100%である白色半導体発光装置。
(81)該第1の一次白色光を放出する白色発光ユニットが第1の赤色蛍光体を含む波長変換部を備え、該第2の一次白色光を放出する白色発光ユニットが第2の赤色蛍光体を含む波長変換部を備え、該第2の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度が、該第1の赤色蛍光体よりも低い、上記(80)の白色半導体発光装置。
(82)該第1の一次白色光と該第2の一次白色光との逆数相関色温度差が50MK-1以下である、上記(81)の白色半導体発光装置。
(83)該第1の一次白色光と該第2の一次白色光との逆数相関色温度差が25MK-1以下である、上記(82)の白色半導体発光装置。
(84)該第1の一次白色光を放出する白色発光ユニットへの投入電力と該第2の一次白色光を放出する白色発光ユニットへの投入電力とを制御して、該出力光に占める該第1の一次白色光の比率と該第2の一次白色光の比率を調整するための制御回路を備える、上記(80)〜(83)のいずれかの白色半導体発光装置。
(85)上記(80)〜(84)のいずれかの白色半導体発光装置を含む照明装置。
Claims (12)
- 出力光が青色光成分と緑色光成分と赤色光成分とを含み、
該青色光成分は440〜480nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、
該緑色光成分は515〜560nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含み、
該赤色光成分は615〜645nmの範囲内のいずれかの波長を有する光を含む、
白色半導体発光装置であって、
該青色光成分の発生源は半導体発光素子または半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該青色光成分を含む光を放出する第1の蛍光体のいずれかまたは両方を含み、
該緑色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該緑色光成分を含む光を放出する第2の蛍光体を含み、
該赤色光成分の発生源は半導体発光素子が発する光を吸収して波長変換により該赤色光成分を含む光を放出する第3の蛍光体を含み、 該出力光のスペクトルが615〜645nmの範囲に極大波長を有し、
該白色半導体発光装置の出力光から580nmを含む波長帯の光を部分的に除去する光学フィルタまたは吸収フィルタを備え、
光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の80〜100%である、白色半導体発光装置。 - 前記吸収フィルタが、シアニン系化合物、スクワリリウム系化合物、及びテトラアザポルフィリン系化合物の群からなる波長選択吸収色素から選ばれる少なくとも1つを含有する、請求項1に記載の白色半導体発光装置。
- 該青色光成分の発生源が青色半導体発光素子を含むかまたは該第1の蛍光体として青色蛍光体を含み、該第2の蛍光体が緑色蛍光体を含み、該第3の蛍光体が赤色蛍光体を含む、請求項1または2に記載の白色半導体発光装置。
- 該第3の蛍光体が、第1の赤色蛍光体と第2の赤色蛍光体とを含み、該第2の赤色蛍光体は、発光スペクトルの、ピーク波長における強度を1としたときの波長580nmにおける相対強度が、該第1の赤色蛍光体よりも低い、請求項1〜3のいずれか1項に記載の白色半導体発光装置。
- 該青色光成分の発生源が、該青色半導体発光素子として、発光ピーク波長を440〜470nmの範囲に有する青色発光ダイオード素子を含む、請求項3または4に記載の白色半導体発光装置。
- 該青色光成分の発生源が、該第1の蛍光体として青色蛍光体を含み、該青色蛍光体の励起源が、発光ピーク波長を400〜420nmの範囲に有するInGaN系発光ダイオード素子を含む、請求項3または4に記載の白色半導体発光装置。
- 該第2の蛍光体が、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類ケイ酸窒化物もしくはサイアロンからなる結晶を母体とする緑色蛍光体、及び、Ce3+を付活剤とし、ガーネット型酸化物もしくはアルカリ土類金属スカンジウム酸塩からなる結晶を母体とする緑色蛍光体、から選ばれる1種以上の蛍光体を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の白色半導体発光装置。
- 該第2の蛍光体は緑色蛍光体および黄色蛍光体を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の白色半導体発光装置。
- 該出力光のスペクトルが615nm以上630nm未満の範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の85〜100%である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の白色半導体発光装置。
- 該出力光のスペクトルが630〜645nmの範囲に極大波長を有し、光束で規格化した該出力光のスペクトルの波長580nmにおける強度が、光束で規格化した演色性評価用基準光のスペクトルの波長580nmにおける強度の90〜100%である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の白色半導体発光装置。
- 該出力光の相関色温度が2000〜4000Kである、請求項1〜10のいずれか1項に記載の白色半導体発光装置。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の白色半導体発光装置を含む、照明装置。
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