JP2008071806A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、LED(Light Emitting Diode)を用いた発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device using an LED (Light Emitting Diode).
従来から、LEDと蛍光体とを用いて白色光を発する発光装置が知られている。この発光装置は、光の混合比を確実且つ容易に所望のバランスにし、安定した発光特性を得るために青色と黄色の二色の光によって擬似白色光を得るものである(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の発光装置は、二色の光のみを合成して擬似白色光を得るものであるため、所定のバランスで混合することが容易となりホワイトバランスが安定する反面、演色性が好ましくないという課題がある。したがって、例えば室内用の照明光などにはあまり適さず、例えば電光掲示板などの限られた用途にしか用いることができないという課題がある。 However, since the conventional light emitting device obtains pseudo white light by synthesizing only two colors of light, it is easy to mix with a predetermined balance and the white balance is stabilized, but color rendering is not preferable. There is a problem. Therefore, there is a problem that it is not suitable for indoor illumination light, for example, and can be used only for limited applications such as an electric bulletin board.
そこで、この発明は、赤(R)、緑(G)、青(B)の三色の光を発生させ、演色性がよく、輝度が高く、かつホワイトバランスが安定した白色光を得ることができる発光装置を提供するものである。 Therefore, the present invention can generate light of three colors, red (R), green (G), and blue (B), to obtain white light with good color rendering, high luminance, and stable white balance. Provided is a light-emitting device that can be used.
上記の課題を解決するために、本発明は、紫外光を発するLEDと、前記紫外光によって励起され、第1の光を発する第1の蛍光体と、前記紫外光および前記第1の光によって励起され、第2の光を発する第2の蛍光体と、前記紫外光および前記第1の光によって励起され、第3の光を発する第3の蛍光体とを備えたことを特徴とする発光装置である。
このように構成することで、LEDにより発せられた紫外光によって、第1の蛍光体を励起して第1の光を発生させ、この第一の光と上記の紫外光の双方によって、第2、第3の蛍光体を励起して第2、第3の光を発生させることができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides an LED that emits ultraviolet light, a first phosphor that is excited by the ultraviolet light and emits first light, and the ultraviolet light and the first light. Light emission comprising: a second phosphor that is excited to emit second light; and a third phosphor that is excited by the ultraviolet light and the first light to emit third light. Device.
With this configuration, the first phosphor is excited by the ultraviolet light emitted by the LED to generate the first light, and the second light is generated by both the first light and the ultraviolet light. The third phosphor can be excited to generate the second and third lights.
また、本発明は、前記第2の蛍光体および前記第3の蛍光体を含む外側蛍光体層と、前記第1の蛍光体を含み、前記外側蛍光体層と前記LEDとの間に配置された内側蛍光体層とを備えたことを特徴とする発光装置である。
このように構成することで、紫外光が第1の蛍光体に到達する前に第2、第3の蛍光体によって吸収あるいは散乱されることが防止される。
The present invention also includes an outer phosphor layer including the second phosphor and the third phosphor, and the first phosphor, and is disposed between the outer phosphor layer and the LED. A light emitting device comprising the inner phosphor layer.
With this configuration, ultraviolet light is prevented from being absorbed or scattered by the second and third phosphors before reaching the first phosphor.
また、本発明は、前記紫外光は、ピーク波長が350nm以上410nm以下の範囲であることを特徴とする。このように構成することで、光源として使用可能なLEDの選択の幅を広げることができる。 In the present invention, the ultraviolet light has a peak wavelength in a range of 350 nm to 410 nm. By comprising in this way, the selection range of LED which can be used as a light source can be expanded.
また、本発明は、前記外側蛍光体層は、前記第1の蛍光体を含み、前記内側蛍光体層は、前記外側蛍光体層から間隔をおいて配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、内側蛍光体層を透過した紫外光を外側蛍光体層の第1の蛍光体に吸収させて、外側蛍光体層においても第1の光を発することができる。
また、内側蛍光体層を透過した紫外光を外側蛍光体層の表面によって反射させ、再び内側蛍光体層の第1の蛍光体に到達させて、第1の光を発することができる。
さらに、内側蛍光体層の第1の蛍光体から外側蛍光体層に向けて発せられ、外側蛍光体層の表面で反射した第一の光と、外側蛍光体層の第1の蛍光体から内側蛍光体層に向けて発せられた第一の光が、内側蛍光体層の表面で反射される。これらの第1の光は外側蛍光体層に達し、第2、第3の蛍光体を励起させて、第2、第3の光を発することができる。
また、内側蛍光体層を透過して外側蛍光体層の表面によって反射し、再び内側蛍光体層表面で反射した紫外光によって、外側蛍光体層の第1の蛍光体を励起して第1の光を発することができる。さらに、この紫外光と、この発生した第1の光との双方によって、第2、第3の蛍光体を励起させることができる。
According to the present invention, the outer phosphor layer includes the first phosphor, and the inner phosphor layer is disposed at a distance from the outer phosphor layer.
By comprising in this way, the ultraviolet light which permeate | transmitted the inner side fluorescent substance layer can be absorbed by the 1st fluorescent substance of an outer side fluorescent substance layer, and a 1st light can be emitted also in an outer side fluorescent substance layer.
Moreover, the ultraviolet light which permeate | transmitted the inner side fluorescent substance layer can be reflected by the surface of an outer side fluorescent substance layer, can reach the 1st fluorescent substance of an inner side fluorescent substance layer again, and can emit 1st light.
Furthermore, the first light emitted from the first phosphor of the inner phosphor layer toward the outer phosphor layer and reflected by the surface of the outer phosphor layer, and the inner side from the first phosphor of the outer phosphor layer The first light emitted toward the phosphor layer is reflected by the surface of the inner phosphor layer. These first lights can reach the outer phosphor layer and excite the second and third phosphors to emit the second and third lights.
Further, the first phosphor of the outer phosphor layer is excited by the ultraviolet light that is transmitted through the inner phosphor layer, reflected by the surface of the outer phosphor layer, and again reflected by the surface of the inner phosphor layer. Can emit light. Furthermore, the second and third phosphors can be excited by both the ultraviolet light and the generated first light.
また、本発明は、前記第1の光は青色光であり、前記第2の光は赤色光であり、前記第3の光は緑色光であることを特徴とする。
このように構成することで、LEDが発した紫外光によって第1の蛍光体が励起されて青色光を発し、その青色光と紫外光によって第2、第3の蛍光体が励起されて、それぞれ赤色光、緑色光を発する。
Further, the present invention is characterized in that the first light is blue light, the second light is red light, and the third light is green light.
By configuring in this way, the first phosphor is excited by the ultraviolet light emitted from the LED to emit blue light, and the second and third phosphors are excited by the blue light and the ultraviolet light, respectively. Emits red light and green light.
また、本発明は、前記第1の光はピーク波長が455nm以上485nm以下の範囲で半値幅が少なくとも25nm以上であり、前記第2の光はピーク波長が610nm以上645nm以下の範囲で半値幅が少なくとも55nmであり、前記第3の光はピーク波長が520nm以上545nm以下の範囲で半値幅が少なくとも40nmであることを特徴とする。
このように構成することで、第1の光(青色光)と第3の光(緑色光)、および第3の光(緑色光)と第2の光(赤色光)のスペクトルが互いに重なり合う部分を大きくすることができる。
According to the present invention, the first light has a peak wavelength in a range of 455 nm to 485 nm and a half width of at least 25 nm, and the second light has a peak wavelength in a range of 610 nm to 645 nm and a half width. It is at least 55 nm, and the third light has a peak wavelength in a range of 520 nm to 545 nm and a half width of at least 40 nm.
With this configuration, the first light (blue light) and third light (green light), and the third light (green light) and second light (red light) spectra overlap each other. Can be increased.
また、本発明は、前記第1の蛍光体はCaSiO3・SiO2:Eu,Iを主成分とするものであり、前記第2の蛍光体はSrCaS:Eu,Iを主成分とするものであり、前記第3の蛍光体はSrGa2S4:Eu,Prを主成分とするものであることを特徴とする。
このように構成することで、第2の蛍光体と第3の蛍光体の比重を双方とも等しい略3.62g/cm3とすることができる。また、各蛍光体を励起する光の波長の範囲を第1の蛍光体で略325nm〜450nm、第2の蛍光体で略400nm〜575nm、第3の蛍光体で略300nm〜525nmとすることができる。
In the present invention, the first phosphor is mainly composed of CaSiO 3 .SiO 2 : Eu, I, and the second phosphor is composed mainly of SrCaS: Eu, I. In addition, the third phosphor is mainly composed of SrGa 2 S 4 : Eu, Pr.
With this configuration, the specific gravity of the second phosphor and the third phosphor can be set to approximately 3.62 g / cm 3 which is the same for both. In addition, the wavelength range of light for exciting each phosphor may be approximately 325 nm to 450 nm for the first phosphor, approximately 400 nm to 575 nm for the second phosphor, and approximately 300 nm to 525 nm for the third phosphor. it can.
本発明によれば、第1の光と、第1の蛍光体によって吸収されなかった紫外光との双方によって第2、第3の蛍光体を励起させることで、第1の光のみによって励起させる場合よりも強く励起させることができる。
したがって、第2、第3の光をより効率よく発生させ、それらの輝度を上昇させることができるので、輝度の高い合成光を外部に放出することができる。
According to the present invention, the second and third phosphors are excited by both the first light and the ultraviolet light that has not been absorbed by the first phosphor, so that it is excited only by the first light. It can be excited more strongly than the case.
Therefore, the second and third lights can be generated more efficiently and their luminance can be increased, so that synthesized light with high luminance can be emitted to the outside.
また、LEDは発光により発する熱により、発する光の波長が変動するという特性がある。しかし、紫外光を発するLEDを用いたことで、たとえLEDの発する紫外光の波長が変動したとしても、紫外光は肉眼によってほとんど認識できないので、外部に放出される合成光の波長にはほとんど影響を与えることがない。加えて、蛍光体の発する光の波長は、蛍光体を励起させる入力波の波長が変動してもほとんど変化しないため、外部に放出される合成光の波長にはほとんど影響を与えることがない。
したがって、安定した合成光を得ることができる。
In addition, the LED has a characteristic that the wavelength of emitted light varies due to heat generated by light emission. However, by using an LED that emits ultraviolet light, even if the wavelength of the ultraviolet light emitted by the LED fluctuates, the ultraviolet light can hardly be recognized by the naked eye, so it has little effect on the wavelength of the synthesized light emitted to the outside. Never give. In addition, since the wavelength of the light emitted from the phosphor hardly changes even if the wavelength of the input wave that excites the phosphor fluctuates, the wavelength of the synthesized light emitted to the outside is hardly affected.
Therefore, stable synthetic light can be obtained.
また、本発明によれば、紫外光が第1の蛍光体に到達する前に第2、第3の蛍光体によって吸収あるいは散乱されて第1の蛍光体に到達し難くなることが防止されるので、第1の蛍光体の励起率を向上させることができる。なお、第1の蛍光体が発する第1の光により第2、第3の蛍光体が励起されるので、第2、第3の蛍光体の励起率を低下させることはない。
したがって、合成光の輝度を向上させることができる。
また、紫外光が第1の光に変換される割合と、第1の光と紫外光が第2、第3の光に変換される割合が安定する。
よって、発光装置より放出される合成光の波長がより安定し、かつ制御が容易となる。
In addition, according to the present invention, it is possible to prevent the ultraviolet light from being absorbed or scattered by the second and third phosphors before reaching the first phosphor to make it difficult to reach the first phosphor. Therefore, the excitation rate of the first phosphor can be improved. Since the second and third phosphors are excited by the first light emitted from the first phosphor, the excitation rates of the second and third phosphors are not reduced.
Therefore, the brightness of the synthesized light can be improved.
Further, the rate at which the ultraviolet light is converted into the first light and the rate at which the first light and the ultraviolet light are converted into the second and third lights are stabilized.
Therefore, the wavelength of the synthesized light emitted from the light emitting device is more stable and easy to control.
また、本発明によれば、内側蛍光体層を透過した紫外光を外側蛍光体層の第1の蛍光体に吸収させて、外側蛍光体層においても第1の光を発することができるので、第1の光の輝度を向上させることができる。さらに、その第一の光によって、同じ外側蛍光体層の第2、第3の蛍光体を励起させて第2、第3の光の輝度を向上させることができる。
また、内側蛍光体層は、外側蛍光体層から間隔をおいて配置されているので、内側蛍光体層を透過した紫外光を外側蛍光体層の表面によって反射させ、再び内側蛍光体層の第1の蛍光体に到達させて、第1の光を発することができる。したがって、紫外光をより効率よく第1の光に変換することができる。よって、第1の光の輝度が上昇する。
Further, according to the present invention, the ultraviolet light transmitted through the inner phosphor layer can be absorbed by the first phosphor in the outer phosphor layer, and the first phosphor can be emitted also in the outer phosphor layer. The brightness of the first light can be improved. Further, the second light and the third phosphor in the same outer phosphor layer can be excited by the first light, and the luminance of the second and third light can be improved.
In addition, since the inner phosphor layer is disposed at a distance from the outer phosphor layer, the ultraviolet light transmitted through the inner phosphor layer is reflected by the surface of the outer phosphor layer, and again the inner phosphor layer The first light can be emitted by reaching one phosphor. Therefore, ultraviolet light can be converted into the first light more efficiently. Therefore, the brightness of the first light increases.
さらに、内側蛍光体層の第1の蛍光体から外側蛍光体層に向けて発せられ、外側蛍光体層の表面で反射した第一の光と、外側蛍光体層の第1の蛍光体から内側蛍光体層に向けて発せられた第一の光が、内側蛍光体層の表面で反射し、外側蛍光体層の第2、第3の蛍光体を励起させて、第2、第3の光を発することができる。したがって、第2、第3の光の輝度を向上させることができる。
また、内側蛍光体層を透過して外側蛍光体層の表面によって反射し、再び内側蛍光体層表面で反射した紫外光によって、外側蛍光体層の第1の蛍光体を励起して第1の光を発することができるので、第1の光の輝度を向上させることができる。
さらに、この紫外光と、この発生した第1の光との双方によって、第2、第3の蛍光体を励起させることができるので、第2、第3の光の輝度を上昇させることができる。
よって、発光装置より放出される合成光の輝度を向上させることができる。
Furthermore, the first light emitted from the first phosphor of the inner phosphor layer toward the outer phosphor layer and reflected by the surface of the outer phosphor layer, and the inner side from the first phosphor of the outer phosphor layer The first light emitted toward the phosphor layer is reflected by the surface of the inner phosphor layer, and the second and third phosphors of the outer phosphor layer are excited to produce the second and third lights. Can be issued. Therefore, the brightness of the second and third lights can be improved.
Further, the first phosphor of the outer phosphor layer is excited by the ultraviolet light that is transmitted through the inner phosphor layer, reflected by the surface of the outer phosphor layer, and again reflected by the surface of the inner phosphor layer. Since light can be emitted, the luminance of the first light can be improved.
Further, since the second and third phosphors can be excited by both the ultraviolet light and the generated first light, the luminance of the second and third lights can be increased. .
Therefore, the brightness of the synthesized light emitted from the light emitting device can be improved.
また、本発明によれば、光源として使用できるLEDの選択の幅を広げることができるので、光源であるLEDを容易に得ることができる。 In addition, according to the present invention, the range of selection of LEDs that can be used as light sources can be widened, so that LEDs that are light sources can be easily obtained.
また、本発明によれば、第1、第2、第3の蛍光体が青(B)、緑(G)、赤(R)の三色の光を発生させるので、演色性がよい白色光を得ることができる。また、第1の光が青色光であれば、第1の光の波長が紫外光の波長と近くなるので、紫外光および第1の光によって励起される第2、第3の蛍光体を容易に得ることができる。 Further, according to the present invention, the first, second, and third phosphors generate light of three colors of blue (B), green (G), and red (R), so that white light with good color rendering properties can be obtained. Can be obtained. Further, if the first light is blue light, the wavelength of the first light is close to the wavelength of the ultraviolet light, so that the second and third phosphors excited by the ultraviolet light and the first light can be easily obtained. Can get to.
また、本発明によれば、青色光と緑色光、および緑色光と赤色光のスペクトルが互いに重なり合う部分を大きくすることができるので、スペクトルの波形がよりフラットな白色光を得ることができる。 In addition, according to the present invention, it is possible to increase the portion where the spectrums of blue light and green light and green light and red light overlap with each other, and thus white light with a flatter spectrum waveform can be obtained.
また、本発明によれば、第1、第2、第3の蛍光体として、上記の化学式で表される蛍光体を用いることによって、紫外光によって励起され、青色光を発する第1の蛍光体を得ることができる。また、紫外光および青色光によって効率よく励起され、緑色光を発する第2の蛍光体を得ることができる。さらに、紫外光および青色光によって励起され、赤色光を発する第3の蛍光体を得ることができる。 Further, according to the present invention, the first phosphor that emits blue light when excited by ultraviolet light by using the phosphor represented by the above chemical formula as the first, second, and third phosphors. Can be obtained. In addition, a second phosphor that is excited efficiently by ultraviolet light and blue light and emits green light can be obtained. Furthermore, a third phosphor that is excited by ultraviolet light and blue light and emits red light can be obtained.
次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、発光装置本体1の底部の基板2上には略405nmの波長の紫外光を発する半導体素子であるLED3が設置されている。ここで、この実施の形態においては、紫外光をピーク波長が350〜410nmの光と定義する。このLED3は基板2上の図示しない電極に接続され、さらに外部の電源等に接続されている。LED3からやや間隔をあけて、基板2上には堤防状のリフレクタ4が設けられ、基板2に略垂直な方向に開口された開口部5を除いてLED3を囲繞している。リフレクタ4の外壁6は基板2に略垂直であり、内壁7は基板2側から開口部5側に向けて次第に拡径する漏斗形状となっている。リフレクタ4の表面は、光反射率の高い材料で構成されている。LEDから放射状に射出された光は、リフレクタ4の内壁7の表面で反射され、リフレクタ4の光軸に対して略平行な光に変換される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an
リフレクタ4の内側のLED3の周囲には、LED3が発する紫外光8を透過する透明の樹脂が充填され、第1の樹脂層9を形成している。第1の樹脂層9上には、フィルム状の内側蛍光体層11が、基板2と略平行に、周囲をリフレクタ4の内壁7に接して配置されている。また、内側蛍光体層11の図示下面はLED3及び樹脂層9に接するように配置されている。この内側蛍光体層11は、励起されることによって青色光Boを発する第1の蛍光体10(以下、青色蛍光体10という)を、樹脂中に分散させて形成されている。さらに、内側蛍光体層11上には上記の樹脂を充填して第2の樹脂層12が形成されている。さらにその第2の樹脂層12上には、フィルム状の外側蛍光体層15が内側蛍光体層11とは分離された状態で同様に配置されている。この外側蛍光体層15は、励起されることによって赤色光Rを発する第2の蛍光体13(以下、赤色蛍光体13という)と、緑色光Gを発する第3の蛍光体14(以下、緑色蛍光体14という)と、上記の青色蛍光体10とを、樹脂中に分散させて形成されている。
A transparent resin that transmits
ここで、この実施の形態では蛍光体として米国・サーノフ社(Sarnoff Corporation)製の以下の製品を用いている。青色蛍光体10としてBermuda−465(化学式 CaSiO3・SiO2:Eu,I)を用い、赤色蛍光体13としてHawaii−630(化学式 SrCaS:Eu,I)を用い、緑色蛍光体14としてMaui−535(化学式 SrGa2S4:Eu,Pr)を用いている。表1及び図2にこれらの蛍光体の詳細を示す。
Here, in this embodiment, the following products manufactured by Sarnoff Corporation of the United States are used as the phosphor. Bermuda-465 (chemical formula CaSiO 3 · SiO 2 : Eu, I) is used as the
図2は蛍光体の励起光および出力光のスペクトル図を示したものであり、ピーク値を基準として正規化したものである。図2(B1)、(G1)、(R1)に示すように、励起の強度に差はあるものの、各蛍光体10,14,13を励起させる光(以下、励起光という)の波長は青色蛍光体10で略325nm〜450nm、緑色蛍光体14で略300nm〜525nm、赤色蛍光体13で略400nm〜575nmとなっており、比較的広い幅を持っている。
また、青色蛍光体10を最も強く励起させる励起光の波長は図2(B1)に示すように略370〜380nmであり、緑色蛍光体14、赤色蛍光体13を最も強く励起させる波長は図2(G1)、(R1)に示すように、略470〜480nmである。
FIG. 2 shows a spectrum diagram of excitation light and output light of a phosphor, which is normalized with reference to a peak value. As shown in FIGS. 2 (B1), (G1), and (R1), although there is a difference in excitation intensity, the wavelength of the light that excites each
The wavelength of the excitation light that excites the
また、図2(B2)、(G2)、(R2)に示すように、各蛍光体10,14,13が励起されて発する光(以下、出力光という)のスペクトルの半値幅Wb,Wg,Wrは、それぞれ、約25nm、約40nm、約55nmである。また、図2(B2)に示すように青色蛍光体10の出力光のピーク波長は約455nm〜485nmの範囲(例えば約465nm)となっている。同様に、図2(G1)、(R1)に示すように緑色蛍光体14の出力光のピーク波長は約520〜545nmの範囲(例えば約535nm)であり、赤色蛍光体13の出力光のピーク波長は約610nm〜645nmの範囲(例えば630nm)となっている。
Further, as shown in FIGS. 2 (B2), (G2), and (R2), the half-value widths Wb, Wg, and spectrum of light emitted from the
次に、この実施の形態の作用・効果について説明する。
図1に示すように、基板2上の電極に設置されたLED3によって波長が略405nmの紫外光8,16を発生させて、紫外光8,16を内側蛍光体層11に照射する。
照射された紫外光8は、内側蛍光体層11中の青色蛍光体10に吸収され、青色蛍光体10を励起して、スペクトルのピークが約455nm〜485nmの範囲の青色光Boを出力光として発する。青色蛍光体10に吸収されなかったその他の紫外光16は、内側蛍光体層11を透過して外側蛍光体層15に到達する。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1,
The irradiated
外側蛍光体層15中の青色蛍光体10に到達した紫外光16は青色蛍光体10を励起して青色光Bを発生させる。
また、外側蛍光体層15に到達した紫外光16の一部は、赤色蛍光体13および緑色蛍光体14に到達し吸収される。吸収された紫外光16は略405nmの波長であるので、図2(G1)に示すように緑色蛍光体14を励起させて緑色光Gを発生させる。同様に、図2(R1)に示すように、赤色蛍光体13を励起させて赤色光Rを発生させる。
各蛍光体10,13,14に吸収されなかった紫外光16は外部に放出される。
The
A part of the
The
また、内側蛍光体層11中の青色蛍光体10により発せられた青色光Boは、第2の樹脂層12を透過して、外側蛍光体層15中に分散した各蛍光体10,13,14に到達して吸収または散乱される。
外側蛍光体層15中の赤色蛍光体13および緑色蛍光体14に吸収された青色光Boは、これらの蛍光体13,14を励起して赤色光Rおよび緑色光Gを発生させて外部に放出させる。
外側蛍光体層15中の各蛍光体10,13,14に吸収されなかった青色光Boは外側蛍光体層15を透過して、外部に青色光Bとして放出される。
In addition, the blue light Bo emitted by the
The blue light Bo absorbed by the
The blue light Bo that has not been absorbed by the
外側蛍光体層15中の青色蛍光体10によって発せられた青色光Bの一部は、同じ外側蛍光体層15中に存在する赤色蛍光体13および緑色蛍光体14に吸収され各蛍光体13,14を励起させ、それぞれ赤色光Rおよび緑色光Gを外部に放出させる。
赤色蛍光体13および緑色蛍光体14に吸収されなかった青色光Bは外部に放出される。青色光Bのうち、第2の樹脂層12側に放出された青色光Brは、内側蛍光体層11と第2の樹脂層12との界面で反射して再び外側蛍光体層15に到達する。
A part of the blue light B emitted by the
The blue light B that has not been absorbed by the
また、内側蛍光体層11の青色蛍光体10によって発せられ、外側蛍光体層15と第2の樹脂層12との界面で反射した青色光Boの一部は、外側蛍光体層15から発せられた青色光Brと同様に、内側蛍光体層11と第2の樹脂層12との界面で反射して再び外側蛍光体層15に到達する。
内側蛍光体層11と第2の樹脂層12との界面で反射して外側蛍光体層15に到達した青色光Brと青色光Boの一部は、赤色蛍光体13および緑色蛍光体14に吸収され、各蛍光体13,14を励起させて赤色光Rおよび緑色光Gを外部に放出させる。
各蛍光体10,13,14に吸収されなかったその他の青色光BrおよびBoの一部は、青色光Bとして外部に放出される。
A part of the blue light Bo emitted from the
Part of the blue light Br and the blue light Bo that has been reflected at the interface between the
Some of the other blue light Br and Bo that are not absorbed by the
また、内側蛍光体層11を透過して外側蛍光体層15に到達した紫外光16の一部である紫外光17は、外側蛍光体層15と第2の樹脂層12との界面によって反射して、内側蛍光体層11に到達し、青色蛍光体10を励起して青色光Boを発生させる。
さらに、紫外光17のうち、内側蛍光体層11と第2の樹脂層12との界面で反射された紫外光19は、外側蛍光体層15の各蛍光体10,13,14を励起させる。これにより、各蛍光体10,13,14に青色光B、赤色光R,緑色光Gを発生させる。
このようにして発生したすべての赤色光R、緑色光Gおよび青色光Bは、合成されて白色光として発光装置の外部に放出される。
Further, the
Further, in the
All the red light R, green light G and blue light B generated in this way are combined and emitted as white light to the outside of the light emitting device.
したがって、上述の実施の形態によれば、発光素子として紫外光8,16を発するLED3を用いたことにより、LED3の発熱によってLED3の発する紫外光8,16の波長が変動したとしても、紫外光は肉眼によってほとんど認識できないので、外部に放出される紫外光16が発光装置の発する白色光のホワイトバランスに影響を与えることがない。
Therefore, according to the above-described embodiment, the use of the
加えて、励起光の波長のスペクトルの幅が比較的広い青色蛍光体10を用いたことにより、LED3の発熱によってLED3の発する紫外光の波長が上記の範囲内で変動したとしても、紫外光8,16の波長の変動を青色蛍光体10によって許容し、安定した青色光Bo,Br,Bに変換することができる。
In addition, by using the
また、図2(G1),(R1)に示すように緑色蛍光体14および赤色蛍光体13の励起光のスペクトルのピークPg,Prの波長が、青色蛍光体10が発する青色光Bo、Br、およびBの波長に近いため、各蛍光体13,14が青色光Bo、BrおよびBによって強く励起される。同時に、内側蛍光体層11を透過した波長405nmの紫外光16によっても励起される。したがって、より高い効率で輝度の高い赤色光Rおよび緑色光Gを発生させることができる。
したがって、白色光を構成する赤色光Rおよび緑色光Gの輝度を向上させ、発光装置の発する白色光の輝度を向上させることができる。
Further, as shown in FIGS. 2 (G1) and (R1), the wavelengths of the excitation light spectrum peaks Pg and Pr of the
Therefore, it is possible to improve the luminance of the red light R and the green light G constituting the white light and improve the luminance of the white light emitted from the light emitting device.
また、比重が双方とも等しい赤色蛍光体13と緑色蛍光体14を用いたことにより、これらを混合して樹脂中に分散させて蛍光体層を形成するときに、各蛍光体13,14を樹脂中に偏りなく、均一に分散させることができる。
したがって、出力光である赤色光Rおよび緑色光Gのバランスが製品毎に異なることが防止され、ホワイトバランスを安定させることができる。
Further, since the
Therefore, it is possible to prevent the balance between the red light R and the green light G, which are output lights, from being different for each product, and to stabilize the white balance.
また、青色蛍光体10を樹脂中に分散させた内側蛍光体層11を形成し、赤・緑・青の三色の蛍光体14,13,10を混合させて樹脂中に分散させた外側蛍光体層15から、内側蛍光体層11を分離させてLED3側に配置したことによって、LED3によって発せられた紫外光8が、青色蛍光体10に到達する前に赤色蛍光体13および緑色蛍光体14によって吸収あるいは散乱されることが防止される。
したがって、青色蛍光体10の励起率を向上させることができる。さらに、青色蛍光体10が発する青色光Boによって赤色蛍光体13、緑色蛍光体14が励起されるので、赤色蛍光体13、緑色蛍光体14の励起率を低下させることがない。
よって、赤色光R、緑色光G、青色光Bの輝度を上昇させ、白色光の輝度を向上させることができる。
Further, the
Therefore, the excitation rate of the
Therefore, the brightness of red light R, green light G, and blue light B can be increased, and the brightness of white light can be improved.
また、紫外光8が青色蛍光体10に到達する前に赤色蛍光体13および緑色蛍光体14によって吸収あるいは散乱されることが防止されるので、紫外光8が青色光Boに変換される割合が安定し、青色光Boと紫外光16が赤色蛍光体13および緑色蛍光体14に変換されて発生する赤色光Rおよび緑色光Gが安定する。
よって、白色光を構成する赤色光R、緑色光G、青色光Bの割合が安定するので、発光装置より放出される白色光のホワイトバランスの制御が容易となり、かつホワイトバランスを安定させることができる。
Further, since the
Therefore, since the ratio of red light R, green light G, and blue light B constituting white light is stabilized, the white balance of white light emitted from the light emitting device can be easily controlled, and the white balance can be stabilized. it can.
また、外側蛍光体層15に青色蛍光体10を設けたので、内側蛍光体層11を透過して外側蛍光体層15中の青色蛍光体10に到達した一部の紫外光16は青色蛍光体10を励起して青色光Bを発生させる。したがって、内側蛍光体層11で青色光Boに変換されなかった紫外光16を有効利用して青色光Bの輝度を向上させることができる。
また、外側蛍光体層15中の青色蛍光体10によって発せられた青色光Bの一部は、同じ外側蛍光体層15中に存在する赤色蛍光体13および緑色蛍光体14に吸収され各蛍光体13,14を励起させて、それぞれ赤色光Rおよび緑色光Gを発生させる。したがって、外側蛍光体層15に青色蛍光体10を設けない場合と比較して、赤色光Rおよび緑色光Gの輝度を向上させることができる。
よって、白色光を構成する赤色光R、緑色光G、青色光Bの輝度を向上させ、発光装置の発する白色光の輝度を向上させることができる。
Further, since the
Further, part of the blue light B emitted by the
Therefore, the luminance of the red light R, the green light G, and the blue light B constituting the white light can be improved, and the luminance of the white light emitted from the light emitting device can be improved.
また、内側蛍光体層11を外側蛍光体層15から間隔を置いて配置したので、外側蛍光体層15中の青色蛍光体10によって発せられた青色光Brおよび外側蛍光体層15と第2の樹脂層12との界面で反射した青色光Boの一部が、内側蛍光体層11と第2の樹脂層12との界面で反射して再び外側蛍光体層15に到達する。したがって、この青色光Brおよび青色光Boの一部によって、各蛍光体13,14を励起させて赤色光Rおよび緑色光Gを発生させる。よって、内側蛍光体層11を外側蛍光体層15から間隔を置いて配置しない場合と比較して赤色光Rおよび緑色光Gの輝度を向上させることができる。
また、各蛍光体13,14に吸収されなかった上記の青色光Brおよび外側蛍光体層15と第2の樹脂層12との界面で反射した青色光Boの一部は外部に放出される。したがって外部に放出される青色光Bの輝度を向上させることができる。
よって、白色光を構成する赤色光R、緑色光G、青色光Bの輝度を向上させ、発光装置の発する白色光の輝度を向上させることができる。
Further, since the
Further, the blue light Br that has not been absorbed by the
Therefore, the luminance of the red light R, the green light G, and the blue light B constituting the white light can be improved, and the luminance of the white light emitted from the light emitting device can be improved.
さらに、内側蛍光体層11を透過した紫外光16の一部である紫外光17は、外側蛍光体層15と第2の樹脂層12との界面によって反射して、内側蛍光体層11に到達し、青色蛍光体10を励起して青色光Boを発生させるので、紫外光16をより効率よく青色光Bに変換させることができる。そして、青色光Boは上述したように赤色光R、緑色光Gを発生させ、一部は外部に青色光Bとして放出される。したがって、白色光を構成する赤色光R、緑色光G、青色光Bの輝度を向上させ、発光装置の発する白色光の輝度を向上させることができる。
Furthermore, the
また、紫外光17の一部である紫外光19は内側蛍光体層11と第2の樹脂層12との界面によって反射して、外側蛍光体層15に到達し、青色蛍光体10を励起させて青色光Bを発生させる。同時に、紫外光17と、それによって発生した青色光Bは赤色蛍光体13,緑色蛍光体14を励起させて赤色光R、緑色光Gを発生させる。したがって、紫外光16をより効率よく赤色光R、緑色光G、青色光Bに変換させることができる。
よって、発光装置の発する白色光の輝度を、内側蛍光体層11が外側蛍光体層15から間隔を置いて配置されていない場合と比較して、より向上させることができる。
Further, the
Therefore, the luminance of white light emitted from the light emitting device can be further improved as compared with the case where the
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、同様の特性を持つ蛍光体であれば、蛍光体はサーノフ社製に限らない。例えば、赤色蛍光体として、(Sr,Ca)S:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、またはCaAlSiN3:Euを用いてもよい。同様に、緑色蛍光体として、SrGa2S4:Eu、Ca3Sc2Si3O12:Ce、またはSrSi2O2N2:Euを用いてもよい。同様に、青色蛍光体として、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、または、(Ba,Sr)MgAl10O17:Euを用いてもよい。
また、青色蛍光体の比重も他の蛍光体と等しくしてもよい。また、上記実施の形態ではLEDの周囲に第1の樹脂層を設けてある場合について説明したが、図8に示すように、第1の樹脂層の代わりに直接蛍光体層を設ける構成としてもよい。この場合、紫外光によって劣化しやすい樹脂層を削減することで、発光装置の寿命を延長することができる。また、第1、第2の樹脂層は、紫外光、青色光、緑色光、赤色光を透過するものであれば、樹脂でなくてもよい。また、LEDは基板上に複数設けてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the phosphor is not limited to a product made by Sarnoff as long as the phosphor has similar characteristics. For example, (Sr, Ca) S: Eu, (Ca, Sr) 2Si5N8: Eu, or CaAlSiN3: Eu may be used as the red phosphor. Similarly, SrGa2S4: Eu, Ca3Sc2Si3O12: Ce, or SrSi2O2N2: Eu may be used as the green phosphor. Similarly, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO4) 6Cl2: Eu or (Ba, Sr) MgAl10O17: Eu may be used as the blue phosphor.
Further, the specific gravity of the blue phosphor may be equal to that of other phosphors. Moreover, although the case where the 1st resin layer was provided around LED was demonstrated in the said embodiment, as shown in FIG. 8, as a structure which provides a fluorescent substance layer directly instead of a 1st resin layer, as shown in FIG. Good. In this case, the lifetime of the light emitting device can be extended by reducing the number of resin layers that are easily deteriorated by ultraviolet light. Further, the first and second resin layers need not be resin as long as they transmit ultraviolet light, blue light, green light, and red light. A plurality of LEDs may be provided on the substrate.
上述の実施の形態において説明した図1の発光装置本体1において、青色蛍光体10をシリコーン樹脂(信越化学工業株式会社製、LED封止用)に濃度20%で分散させ、厚さ100μmの内側蛍光体層11を形成した。
また、青色蛍光体10を同様のシリコーン樹脂に濃度40%で分散させて形成した厚さ100μmの層を内側層とし、同様のシリコーン樹脂に赤色蛍光体13を濃度26%、緑色蛍光体14を濃度40%で分散させて形成した厚さ180μmの層を外側層とし、それらを積層させて複層タイプの外側蛍光体層15を形成した。
この状態で、三菱電線工業株式会社製(フリップチップタイプ、寸法:縦350μm×横350μm、出力光のピーク波長:405nm)のLED3に2チップを直列にして40mAの電流を印加し、発光装置本体1に白色光を発生させた。
In the light emitting device body 1 of FIG. 1 described in the above embodiment, the
Further, a layer having a thickness of 100 μm formed by dispersing the
In this state, a current of 40 mA is applied to LED3 made by Mitsubishi Electric Industries Co., Ltd. (flip chip type, dimensions: 350 μm in length × 350 μm in width, peak wavelength of output light: 405 nm) in series with two chips. 1 generated white light.
その結果、図3に示す色度座標において完全な白色を示す点W(x,y)=(0.33,0.33)に近い点E1(x,y)=(0.29,0.31)の青みよりの白色光が得られた。このときの白色光の輝度は2.0ルーメンであった。
また、図4に示すように白色光のスペクトルは、紫外光を除いて赤色光R、緑色光G、青色光Bがバランスよく分布したものであった。すなわち、図2に示すように、半値幅Wb,Wg,Wrの比較的広い各蛍光体10,14,13を用いたことで、各色の光R,G,Bが互いに重なり合い、波長の分布がよりフラットな演色性のよい白色光を得ることができた。
As a result, the point E1 (x, y) = (0.29, 0...) Close to the point W (x, y) = (0.33, 0.33) indicating perfect white in the chromaticity coordinates shown in FIG. White light from the bluish color of 31) was obtained. At this time, the luminance of white light was 2.0 lumens.
Further, as shown in FIG. 4, the spectrum of white light was such that red light R, green light G, and blue light B were distributed in a well-balanced manner except for ultraviolet light. That is, as shown in FIG. 2, by using the
図5に示す実施例2は、図1の発光装置本体1において内側蛍光体層11を取り除いたものである。その他の構成は図1の発光装置本体1と同様であるので、説明は省略する。
図5の発光装置本体201において、実施例1と同様に、青色蛍光体210をシリコーン樹脂に濃度40%で分散させて厚さ100μmの内側層を形成した。そして同様のシリコーン樹脂に赤色蛍光体213を濃度26%、緑色蛍光体214を濃度40%で分散させ、厚さ180μmの外側層を形成した。さらに、それらを積層して複層タイプの外側蛍光体層215を形成した。
この状態で、実施例1と同様のLED203に40mAの電流を印加して、発光装置本体201に白色光を発生させた。
In Example 2 shown in FIG. 5, the
In the light emitting device
In this state, a current of 40 mA was applied to the
その結果、図3に示す色度座標において完全な白色を示す点Wからやや離れた点E2(x,y)=(0.29,0.25)を示す白色光が得られた。このときの白色光の輝度は1.6ルーメンであった。 As a result, white light indicating a point E2 (x, y) = (0.29, 0.25) slightly separated from the point W indicating perfect white in the chromaticity coordinates shown in FIG. 3 was obtained. The brightness of the white light at this time was 1.6 lumen.
図6に示す実施例3は、図1の発光装置本体1において内側蛍光体層11を外側蛍光体層15に密着させ、さらに外側蛍光体層15から青色蛍光体10を取り除いて赤色蛍光体13および緑色蛍光体14のみを樹脂中に分散させたものである。その他の構成は図1の発光装置本体1と同様であるので、説明は省略する。
図6の発光装置本体301において、実施例1と同様に、青色蛍光体310をシリコーン樹脂に濃度40%で分散させ、厚さ100μmの内側蛍光体層311を形成した。また、同様のシリコーン樹脂に赤色蛍光体313を濃度25%、緑色蛍光体314を濃度20%で分散させ、厚さ180μmの外側蛍光体層315を形成した。
この状態で実施例1と同様のLED303に40mAの電流を印加して、発光装置本体301に白色光を発生させた。
In Example 3 shown in FIG. 6, the
In the light emitting device
In this state, a current of 40 mA was applied to the
その結果、図3に示す色度座標において完全な白色を示す点Wからやや離れた点E3(x,y)=(0.28,0.29)を示す白色光が得られた。このときの白色光の輝度は1.8ルーメンであった。 As a result, white light indicating a point E3 (x, y) = (0.28, 0.29) slightly separated from the point W indicating perfect white in the chromaticity coordinates shown in FIG. 3 was obtained. At this time, the brightness of white light was 1.8 lumens.
図7に示す実施例4は、図1の発光装置本体1において、外側蛍光体層15と第2の樹脂層12との間に内側蛍光体層11と同じ構成の中間蛍光体層418を形成し、外側蛍光体層15から青色蛍光体10を取り除いて赤色蛍光体13および緑色蛍光体14のみを樹脂中に分散させたものである。その他の構成は図1の発光装置本体1と同様であるので、説明は省略する。
図7の発光装置本体401において、実施例1と同様に、青色蛍光体410をシリコーン樹脂に濃度20%で分散させ、厚さ100μmの内側蛍光体層411を形成した。また、同様のシリコーン樹脂に赤色蛍光体413の濃度を20%、緑色蛍光体414の濃度を20%で分散させ、厚さ180μmの外側蛍光体層415を形成した。そして、青色蛍光体310を同様のシリコーン樹脂に濃度40%で分散させ、厚さ100μmの中間蛍光体層418を形成した。
この状態で、実施例1と同様のLED403に40mAの電流を印加して、発光装置本体401に白色光を発生させた。
In Example 4 shown in FIG. 7, an
In the light emitting device
In this state, a current of 40 mA was applied to the
その結果、図3に示す色度座標において完全な白色を示す点Wからやや離れた点E4(x,y)=(0.25,0.27)を示す白色光が得られた。このときの白色光の輝度は1.6ルーメンであった。 As a result, white light indicating a point E4 (x, y) = (0.25, 0.27) slightly separated from the point W indicating perfect white in the chromaticity coordinates shown in FIG. 3 was obtained. The brightness of the white light at this time was 1.6 lumen.
図1の発光装置本体1において、実施例1と同様に、青色蛍光体10を濃度20%でシリコーン樹脂に分散させ、厚さ100μmの内側蛍光体層11を形成した。また、青色蛍光体10を同様のシリコーン樹脂に濃度40%で分散させて形成した厚さ100μmの層を内側層とし、同様のシリコーン樹脂に赤色蛍光体13を濃度35%、緑色蛍光体14を濃度20%で分散させて形成した厚さ180μmの層を外側層とし、それらを積層して複層タイプの外側蛍光体層15を形成した。
この状態で、実施例1と同様のLED3を3チップ直列、2系列の合計6チップにして100mAの電流を印加して、発光装置本体1に白色光を発生させた。
In the light emitting device body 1 of FIG. 1, as in Example 1, the
In this state, the
その結果、図3に示す色度座標において完全な白色を示す点W(x,y)=(0.33,0.33)に最も近い点E5(x,y)=(0.35,0.33)の白色光が得られた。このときの白色光の輝度は13.0ルーメンであった。
また、LED3に印加する電流値を20mAから100mAまで変化させても、完全な白色を示す点W(0.33,0.33)に近接した点を示し、極めて安定した白色光の発光特性を示した。すなわち、印加電流を20mAに変化させても色度座標は(x,y)=(0.35,0.33)で100mA印加時と変化がなかった。また、電圧を上昇させて行き、印加電流を200mAにしても、色度座標は(x,y)=(0.34,0.33)であり、100mA印加時とほとんど変化がなかった。
また、図9に示すのは印加する電流を変化させた時の白色光のスペクトルである。図中実線で示すiが50mA、一点鎖線で示すiiが100mA、破線で示すiiiが150mA、そして二点鎖線でしめすivが200mAの電流を印加した時の白色光のスペクトルである。
図9に示すように、すべての印加電流において、紫外光が効率よく変換され、赤色光R、緑色光G、青色光Bがバランスよく分布した演色性のよい白色光を得ることができた。
As a result, the point E5 (x, y) = (0.35, 0) closest to the point W (x, y) = (0.33, 0.33) showing perfect white in the chromaticity coordinates shown in FIG. .33) white light was obtained. The brightness of the white light at this time was 13.0 lumens.
In addition, even when the current value applied to the
FIG. 9 shows a spectrum of white light when the applied current is changed. In the figure, i is a solid line, i is 50 mA, ii is an alternate long and short dash line is 100 mA, iii is a dashed line is 150 mA, and iv is an alternate current of 200 mA.
As shown in FIG. 9, in all applied currents, ultraviolet light was efficiently converted, and white light with good color rendering properties in which red light R, green light G, and blue light B were distributed in a well-balanced manner could be obtained.
以上、実施例1〜5において、十分なホワイトバランスの白色光が得られた。また、輝度の高さ、ホワイトバランスにおいて、上述の実施の形態で詳細に説明した実施例5が最も良好な結果となった。 As described above, in Examples 1 to 5, white light with sufficient white balance was obtained. In addition, in terms of brightness and white balance, Example 5 described in detail in the above embodiment gave the best results.
1 発光装置本体
3 LED
8 紫外光
10 青色蛍光体(第1の蛍光体)
11 内側蛍光体層
13 赤色蛍光体(第2の蛍光体)
14 緑色蛍光体(第3の蛍光体)
15 外側蛍光体層
16 紫外光
17 紫外光
19 紫外光
B 青色光(第1の光)
Bo 青色光(第1の光)
Br 青色光(第1の光)
R 赤色光(第2の光)
G 緑色光(第3の光)
1 Light emitting
8
11
14 Green phosphor (third phosphor)
15
Bo Blue light (first light)
Br Blue light (first light)
R Red light (second light)
G Green light (third light)
Claims (7)
前記紫外光によって励起され、第1の光を発する第1の蛍光体と、
前記紫外光および前記第1の光によって励起され、第2の光を発する第2の蛍光体と、
前記紫外光および前記第1の光によって励起され、第3の光を発する第3の蛍光体とを備えたことを特徴とする発光装置。 An LED that emits ultraviolet light;
A first phosphor that is excited by the ultraviolet light and emits a first light;
A second phosphor that is excited by the ultraviolet light and the first light and emits a second light;
A light emitting device comprising: a third phosphor that is excited by the ultraviolet light and the first light and emits third light.
前記第1の蛍光体を含み、前記外側蛍光体層と前記LEDとの間に配置された内側蛍光体層とを備えたことを特徴とする請求項1記載の発光装置。 An outer phosphor layer comprising the second phosphor and the third phosphor;
The light emitting device according to claim 1, further comprising an inner phosphor layer that includes the first phosphor and is disposed between the outer phosphor layer and the LED.
前記内側蛍光体層は、前記外側蛍光体層から間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項2記載の発光装置。 The outer phosphor layer includes the first phosphor,
The light emitting device according to claim 2, wherein the inner phosphor layer is disposed at a distance from the outer phosphor layer.
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