CN104025321A - 白光源和包括所述白光源的白光源系统 - Google Patents

白光源和包括所述白光源的白光源系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104025321A
CN104025321A CN201280054489.XA CN201280054489A CN104025321A CN 104025321 A CN104025321 A CN 104025321A CN 201280054489 A CN201280054489 A CN 201280054489A CN 104025321 A CN104025321 A CN 104025321A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphor
light source
white light
max2
max1
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280054489.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104025321B (zh
Inventor
山川昌彦
白川康博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seoul Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Materials Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN104025321A publication Critical patent/CN104025321A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104025321B publication Critical patent/CN104025321B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/7734—Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77342—Silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77348—Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/7737—Phosphates
    • C09K11/7738—Phosphates with alkaline earth metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种白光源，其包含：具有在350nm或更大与420nm或更小范围内的发光峰值波长的发光二极管(LED)；和包括4种或更多种类型的磷光体和树脂的磷光体层，其中所述白光源满足以下关系式：-0.2≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.2，假设：所述白光源的发光光谱是P(λ)；与所述白光源具有相同色温的黑体辐射的发光光谱是B(λ)；光谱光视效率的光谱是V(λ)；P(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax1；且B(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax2，且其中从所述白光源初始点亮时到所述白光源连续点亮6000小时后时CIE色度图上的色度变化量(差异)小于0.010。根据上述白光源，可以提供能够再现与自然光相同的发光光谱的白光源。

Description

白光源和包括所述白光源的白光源系统
技术领域
本发明涉及白光源和包括所述白光源的白光源系统。更具体来说，本发明涉及发光光谱接近自然光的发光光谱的白光源，并且涉及包括所述白光源的白光源系统。
背景技术
近年来，包括发光二极管(LED)的白光源在节能措施和减少二氧化碳排放量方面引起了人们关注。与包括钨丝的常规白炽灯泡相比，LED具有更长的使用寿命，并且能够节能。
如日本专利特许公开(未经审查的公开)10-242513号(专利文献1)中所公开的，在常规白光LED中，使用均具有在400nm到530nm范围内的发光峰值波长的蓝光LED激发YAG磷光体，并且从所述LED发射的蓝光与从所述YAG磷光体发射的黄光相互混合，由此获得并实现了白光。
包括LED的白光源已经广泛地用作交通信号灯和液晶显示器(LCD)以及一般照明设备(发光设备)(例如室内灯)的背光。在包括常规蓝光LED的白光源的发光光谱中，从所述蓝光LED发射的蓝光的峰值高度是从磷光体发射的黄光的峰值高度的至少1.5倍，因此蓝光的影响往往较强。
在所述情况下，随着包括LED的白光源的普及，白光源对人体的不利影响开始引起人们担忧。如上所述，在常规的白光LED中，蓝光LED的发光峰较强。这样具有强蓝光发射峰值的白光显著不同于自然光。在这里，自然光是指日光。
根据在考虑所述白光源对人体的影响而实现的国际公开WO2008/069101号的小册子(专利文献2)，组合具有不同发光峰值的磷光体和LED，并且由此混合4种类型的发光峰，由此提供了与光谱光视效率偏差较小的白光。
在这里，将人眼对光的敏感度称作光视函数，国际照明委员会(International Commission on Illumination)(CIE)将光谱光视效率定义为标准光谱光视函数V(λ)。因此，光谱光视效率和标准光谱光视函数V(λ)在含义上相同。图1显示由CIE定义的光谱光视效率V(λ)。也就是说，图1显示人在最高敏感度下识别波长为约555nm的光。
另一方面，专利文献2的目标是考虑到蓝光对人体的影响而控制波长在420nm到490nm范围内的光。预计这样的方法可以产生使褪黑激素的分泌正常化的作用，所述褪黑激素是涉及生物钟夜间调节的激素之一。
在这点上，人的昼夜节律(24小时节律)受到体内生物钟控制。人应该基本上生活于自然光下，但在现代社会中有各种生活方式，例如长时间的室内工作和昼夜颠倒的方式。如果不暴露于自然光的生活长期持续，那么会扰乱昼夜节律，并且担心对人体有不利影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许公开10(1998)-242513号
专利文献2：国际公开WO2008/069101号的小册子
发明内容
本发明所要解决的问题
当前的包括LED的白光源，也就是说，包括蓝光LED的白光源，具有显著不同于自然光的发光光谱。在这些白光源辐照下长时期生活可能不利地影响人的昼夜节律。
为了应对这样的问题而实现的本发明的目标是提供发光光谱接近自然光的发光光谱的白光源。
解决所述问题的手段
为了实现上述目标，根据第一发明的白光源包含：具有在350nm或更大与420nm或更小范围内的发光峰值波长的发光二极管(LED)；和包括4种或更多种类型的磷光体和树脂的磷光体层，其中所述白光源满足关系式-0.2≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.2，假设：白光源的发光光谱是P(λ)；与白光源具有相同色温的黑体辐射的发光光谱是B(λ)；光谱光视效率的光谱是V(λ)；P(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax1；且B(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax2，且其中从白光源初始点亮时到白光源连续点亮6000小时后时CIE色度图上的色度变化量(差异)小于0.010。
此外，根据第二发明的白光源包含：具有在350nm或更大与420nm或更小范围内的发光峰值波长的发光二极管(LED)和包括磷光体和树脂的磷光体层，其中所述白光源满足关系式-0.2≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.2，假设：白光源的发光光谱是P(λ)；与白光源具有相同色温的黑体辐射的发光光谱是B(λ)；光谱光视效率的光谱是V(λ)；P(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax1；且B(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax2，且其中磷光体层内所含磷光体的质量比是5质量％或更大与50质量％或更小。
更优选上述白光源中的每一个均满足关系式-0.1≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.1。此外，优选将白光源的色温设定为2,500K到7,000K。
此外，在第一发明的白光源中，优选组合使用4种或更多种类型的均具有不同峰值波长的磷光体以引起相互吸收，其中一种磷光体通过吸收从另一磷光体发射的光而受到激发。
此外，在第二发明的白光源中，优选所述磷光体层包含4种或更多种类型的具有不同峰值波长的磷光体。
此外，组合使用4种或更多种类型的均具有不同峰值波长的磷光体以引起相互吸收，其中一种磷光体通过吸收从另一磷光体发射的光而受到激发。此外，在第一和第二发明的白光源中，优选所述磷光体层具有0.1mm或更大与3mm或更小的厚度。另外，优选磷光体层内所含磷光体具有1μｍ或更大与80μｍ或更小的平均粒径。
此外，更优选使空间形成为磷光体层与发光二极管之间的一部分。此外，还优选将磷光体层提供于发光二极管上。此外，还优选通过透明树脂层将磷光体层提供于发光二极管上。
此外，通过包含上述根据本发明的白光源中的多个来配置根据本发明的白光源系统。
本发明的优点
根据本发明的白光源可再现与自然光相同的发光光谱。因此，即使人体长时间暴露于从白光源发射的白光，仍可使得对人体的不利影响相当于自然光的不利影响。
此外，由于使用了4种或更多种类型的均具有不同峰值波长的磷光体，因此可提供即使在长时期使用白光源后仍能够抑制色度变化、因此具有高可靠性的白光源。
此外，在控制磷光体层内所含磷光体的质量比的情况下，可提供能够有效地抑制亮度退化且具有高可靠性的白光源。
附图说明
图1是显示光谱光视效率V(λ)的图。
图2是用于获得黑体辐射的发光光谱B(λ)的数学表达式(公式)。
图3是显示白天的自然光的发光光谱的实例的图。
图4是显示早晨的自然光的发光光谱的实例的图。
图5是显示日出时的自然光的发光光谱的实例的图。
图6是显示实施例1中的白光源的发光光谱的图。
图7是显示实施例1中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))的图。
图8是显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))的图，假设色温与图3中相同的黑体辐射是B(λ)。
图9是显示实施例1中的差异A(λ)的图。
图10是图解说明根据本发明的灯泡型白光源的实施方案的横截面视
图11是显示实施例2中的白光源的发光光谱的图。
图12是显示实施例2中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))的图。
图13是显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))的图，假设色温与图4中相同的黑体辐射是B(λ)。
图14是显示实施例2中的差异A(λ)的图。
图15是显示实施例3中的发光光谱的图。
图16是显示实施例3中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))的图。
图17是显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))的图，假设色温与图5中相同的黑体辐射是B(λ)。
图18是显示实施例3中的差异A(λ)的图。
图19是显示比较实施例1中的差异A(λ)的图
图20是图解说明根据本发明的灯泡型白光源的另一实施方案的横截面视图。
图21是显示比较实施例2中的白光源的发光光谱P(λ)的图。
图22是显示具有5,000K的色温的黑体辐射的发光光谱B(λ)的图。
图23是显示比较实施例2中的白光源的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))的图。
图24是显示比较实施例2中的白光源的(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))的图。
图25是显示比较实施例2中的白光源的差异A(λ)的图。
具体实施方式
根据本发明的实施方案的白光源包含具有在421nm到490nm范围内的发光峰值波长的蓝光发光二极管(蓝光LED)，且满足关系式-0.2≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.2，假设：白光源的发光光谱是P(λ)；与白光源具有相同色温的黑体辐射的发光光谱是B(λ)；光谱光视效率的光谱是V(λ)；P(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax1；且B(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax2。在这里，λ表示在可见光区域中的380nm到780nm的波长。
根据以下程序来配置满足上述关系式的白光源。首先，测量白光源的发光光谱P(λ)。使用符合JIS-C-8152的积分球根据总光通量测量对发光光谱进行测量。从发光光谱计算色温。注意，色温的单位是开尔文(kelvin)(K)。
接下来，获得与白光源具有相同色温的黑体辐射的发光光谱B(λ)。根据普朗克分布(Planck's distribution)获得发光光谱。可以根据图2中所示的数学表达式获得普朗克分布。在图2中，h表示普朗克常数，c表示光速，λ表示波长，e表示自然对数的底，k表示波耳兹曼常数(Boltzmann's constant)，且T表示色温。因为h、c、e和k是常数，因此如果确定了色温T，那么就可以根据波长λ获得黑体辐射的发光光谱。
在本发明中，黑体辐射指示自然光(日光)的发光光谱。自然光例如在白天、早晨、日出时和晚上具有不同的色温。更具体来说，分别地，图3显示白天的自然光的发光光谱的实施例(色温为约5100K)，图4显示早晨的自然光的发光光谱的实施例(色温为约4200K)，并且图5显示日出时的自然光的发光光谱的实施例(色温为约2700K)。注意，在图4中假设上午7点为早晨。
图6显示稍后将要描述的实施例1中的发光光谱P(λ)。图7显示实施例1中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))。此外，图8显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))，假设白天的自然光的发光光谱(图3)为B(λ)。
图1中所示的光谱光视效率用于用以获得图7和图8的V(λ)。
图7是通过以下方式获得的图：对于每一波长，将图6中所示的实施例1中的发光光谱P(λ)的值乘以光谱光视效率V(λ)的值；将所得乘积除以(P(λmax1)×V(λmax1))；并绘制所得商。在图7中，(P(λ)×V(λ))变为最大处的波长是λmax1＝556nm。
图8是通过以下方式获得的图：对于每一波长，将图3中的发光光谱B(λ)的值乘以光谱光视效率V(λ)的值；将所得乘积除以(B(λmax2)×V(λmax2))；并绘制所得商。在图8中，(B(λ)×V(λ))变为最大处的波长是λmax2＝556nm。
(P(λ)×V(λ))指示光谱光视效率V(λ)区域中白光源的发光光谱的强度。将(P(λ)×V(λ))除以为最大值的(P(λmax1)×V(λmax1))，由此其上限可以为1.0，如图7中所示。
此外，(B(λ)×V(λ))指示光谱光视效率V(λ)区域中黑体辐射的发光光谱的强度。将(B(λ)×V(λ))除以为最大值的(B(λmax2)×V(λmax2))，由此其上限可为1.0，如图8中所示。
接下来，获得差异A(λ)＝[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]。根据本实施方案的白光源满足关系：-0.2≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.2。如果差异A(λ)满足关系：-0.2≤A(λ)≤+0.2，那么光谱光视效率V(λ)区域中白光源的发光光谱接近黑体辐射的发光光谱，换句话说，接近自然光的发光光谱。也就是说，如果差异A(λ)为零(A(λ)＝0)，那么可以再现与自然光相同的发光光谱。
图9显示实施例1中的差异A(λ)。从图9明显可见，在实施例1中，差异A(λ)的范围是-0.03≤A(λ)≤+0.02，并且可以确认在实施例1中再现了白天的自然光。
如上文所述，根据本实施方案，将发光光谱设计为接近黑体辐射的发光光谱。因此，与具有突出的蓝光峰的常规白光LED相比，本实施方案可以相当大地抑制对人昼夜节律的不利影响。
如实施例中稍后所述，也可以再现日出时的自然光和早晨的自然光，因此可以控制发光光谱以适应预定用途。
此外，如果组合可以再现白天的自然光、日出时的自然光和早晨的自然光的白光源，那么可以再现与一天的日光相同的自然光。例如，如果将这样的组合式白光源用作医院病房和用于长时间室内工作的地方或房间中的照明设备，那么可以抑制对生活于其中的患者和工作于其中的员工的昼夜节律的不利影响。此外，因为可以再现自然光，所以也可能应用于使用自然光的农业领域，例如植物栽培。
本发明的白光源包含：具有在350nm或更大与420nm或更小范围内的发光峰值波长的发光二极管(LED)；和包括4种或更多种类型的磷光体和树脂的磷光体层。此外，当通过从具有在350nm或更大与420nm或更小范围内的发光峰值波长的发光二极管发射的光激发磷光体时，磷光体的峰值波长优选落在420nm到700nm范围内。
此外，本发明的白光源的特征在于，从白光源初始点亮时到白光源连续点亮6000小时后时，CIE色度图上的色度变化量小于0.010。
测量色度变化量的方法根据JIS-Z-8518进行如下。也就是说，分别在白光源初始点亮时和在白光源连续点亮6000小时后时，测量从白光源发射的光的色度坐标u’、v’。然后，获得指示为CIE色度图上的色度坐标差异的差异Δu’、Δv’。从以下计算公式获得色度变化量：
色度变化量＝[(Δu’)2+(Δv’)2]1/2。
在第一发明的白光源中，色度变化量可降低到小于0.010，进一步小于0.0085。小于0.010的色度变化量指示即使白光源从白光源初始点亮时开始长时期使用也几乎不发生色度变化的状态。因此，本发明的白光源可以长时期再现日光。
此外，第一发明的白光源具有包含以下的磷光体层：4种或更多种类型、优选5种或更多种类型的具有不同峰值波长的磷光体；和树脂。
此外，优选使用4种或更多种类型、更优选5种或更多种类型的具有不同峰值波长的磷光体。此外，磷光体的相邻峰值波长相差(相互偏差)优选150nm或更小、更优选10nm到100nm且仍更优选10nm到50nm。也就是说，从蓝色区域到红色区域，使用4种或更多种类型(更优选5种或更多种类型)的磷光体来组合每10nm到100nm差异的峰值波长，由此可以有效地实现-0.2≤差异A(λ)≤+0.2。
此外，优选组合使用4种或更多种类型的磷光体以引起相互光吸收。在本发明的白光源中，通过使用具有350nm或更高与420nm或更小的峰值波长的发光二极管来激发磷光体。组合使用磷光体以引起相互光吸收意指一种磷光体不仅受到从发光二极管发射的光激发，而且受到从发光二极管发射的光所激发的另一磷光体发射的光激发。也就是说，白光源包含受到从发光二极管发射的光与从另一磷光体发射的光两者激发的磷光体。
此外，当使用4种或更多种类型的具有不同峰值波长的磷光体时，相应磷光体根据从发光二极管发射的光发射光。所述磷光体的发光光谱具有合适的半带宽度。因此，当增加待混合的磷光体的类型时，引起了发光光谱的重叠。同时，相应磷光体的发光波长区域与另一磷光体的光吸收带重叠。
更具体来说，在混合蓝色磷光体、黄色磷光体、绿色磷光体、红色磷光体的情况下，从受到从发光二极管发射的光所激发的蓝色磷光体发射的发射光被绿色磷光体、黄色磷光体和红色磷光体吸收，由此使得绿色磷光体、黄色磷光体和红色磷光体发射光。此时，绿色磷光体受到两种类型的激发源激发，所述激发源包含从发光二极管发射的光和从蓝色磷光体发射的光。
相同现象出现于发射各种色彩的光的磷光体。也就是说，从绿色磷光体发射的光被红色磷光体吸收，由此发射红色发射光，并且从黄色磷光体发射的光被红色磷光体吸收，由此发射红色发射光。关于红色磷光体，红色磷光体具有4种类型的激发源，包含从发光二极管发射的光、从蓝色磷光体发射的光、从绿色磷光体发射的光和从黄色磷光体发射的光。
如上文所述，当磷光体层包含不仅受到从发光二极管发射的光激发而且受到从另一磷光体发射的光激发的磷光体时，可以提供其中对于年久劣化的耐受性较高且抑制亮度退化的白光源。关于这一点，相互光吸收性质是否存在于磷光体中可以通过研究相应磷光体的激发光谱来容易地证明。
第二发明的白光源包含：具有在350nm或更大与420nm或更小范围内的发光峰值波长的LED；和包括磷光体和树脂的磷光体层。此外，当通过从具有在350nm或更大与420nm或更小范围内的发光峰值波长的发光二极管发射的光激发磷光体时，磷光体的峰值波长优选落在420nm到700nm范围内。
此外，第二发明的特征在于，磷光体层内所包括的磷光体的质量比为60质量％或更大与90质量％或更小。当磷光体层内所含磷光体的质量比小于60质量％时，磷光体的存在比较小，使得易于发生作为整个磷光体层的亮度散射。
此外，当从发光二极管发射的光穿过磷光体层时，将差异A(λ)控制在目标范围内变得困难。此外，当磷光体层中磷光体的存在比变得过小时，从发光二极管(峰值波长：350-420nm)发射并辐照到一个磷光体粒子的光的量相对增加到过量，使得激发密度增加到较高。当激发密度过度增加到较高时，可能担心高激发密度导致磷光体中形成缺陷。
此外，当将磷光体的质量比设定为60质量％或更大时，即使长时期使用白光源，也可以阻止亮度退化。当磷光体层内所含磷光体的存在比(质量比)增加并且磷光体的发光区域也增加时，抑制亮度降低成为可能。磷光体层内所含磷光体的存在比(质量比)优选设定在70质量％到85质量％范围内。
为了抑制亮度降低，磷光体的质量比优选100质量％。然而，为了改进磷光体层的结构强度，优选树脂区域可存在于磷光体层中。因此，磷光体的质量比的上限为90质量％。
此外，在第二发明中，当具有不同峰值波长的磷光体的类型增加到3种或更多种、优选4种或更多种、仍优选5种或更多种时，即使长时期使用白光源，仍可以有效地抑制亮度降低。
作为测量磷光体的质量比的方法，存在以下方法：其中从将用于形成磷光体层的磷光体粉末与树脂的混合比来测量质量比。在所述方法的情况下，从以下计算公式获得磷光体层内所含磷光体的质量比(％)：
磷光体层中所含磷光体的质量比＝[待混合的磷光体重量/(待混合的磷光体重量+待混合的树脂重量)]×100(％)
此外，在从完成的磷光体层测量磷光体的质量比的情况下，切下预定量的磷光体层，并测量切下的样品的重量。此后，去除树脂组分，并测量磷光体的重量。因此，可以从以下计算公式有效地测量磷光体的质量比：
磷光体层中所含磷光体的质量比＝[磷光体重量/切下的样品的重量]×100(％)
在上面的测量方法中，作为去除树脂组分的方法，可以优选使用以下方法：其中在不造成磷光体的任何氧化的气氛和温度下烧掉并消除树脂组分。作为构成磷光体层的树脂，使用热硬化(固化)树脂，例如硅酮树脂等，使得可以通过上述方法测量质量比。
此外，当磷光体不均匀地混合于磷光体层中时，这种不均匀性将造成亮度散射。因此，即使将基于部分切下的样品测量的磷光体层中所含磷光体的质量比视为由整个磷光体层代表的质量比，也没有问题。
此外，如下文所述，在将透明树脂层安置在磷光体层与发光二极管之间的情况下，这种透明树脂层并不包含在磷光体层中。此外，在球体型白光源的情况下，可能存在其中将粘着层提供于球体与磷光体层之间的部分的情况。然而，这种情况下的粘着层并不包括在磷光体层中。在本发明中，控制通过混合磷光体与树脂所形成的磷光体层中磷光体的质量比非常重要。
此外，还优选磷光体层具有0.1mm到3mm的厚度。当磷光体层的厚度薄到小于0.1mm时，可能担心从发光二极管发射的发射光会穿过磷光体层并漏出。当从发光二极管发射的发射光穿过磷光体层时，控制白光源的差异A(λ)落在-0.2≤A(λ)≤+0.2范围内。
另一方面，当磷光体层的厚度厚到超过3mm时，从发光二极管发射的光在厚度方向上遍布于整个磷光体层上变得困难。因此，控制白光源的差异A(λ)落在-0.2≤A(λ)≤+0.2范围内变得相当困难。
此外，可能担心通过从磷光体发射的光不能充分地获得相互光吸收的效应。更优选将磷光体层的厚度设定在0.2mm到1.0mm范围内。
此外，优选将磷光体层内所含磷光体的平均粒径设定为1μm或更大与100μm或更小，更优选设定为5μm到40μm。如果平均粒径小于1μm，那么粒径过小，因此难以制造磷光体，导致成本增加。另外，平均粒径小于1μm的精细粉末具有高聚集性质，使得难以形成均匀磷光体层。另一方面，当平均粒径过大到超过100μm时，相应磷光体粉末具有过大的尺寸，使得获得白光变得困难。
优选当磷光体受到350nm到420nm的发光源激发时，磷光体的发光峰值波长优选在420nm到700nm范围内。
优选这样的白光源具有2,500K到7,000K的发光色温。如果此色温降到低于2,500K和超过7,000K，那么可能担心这样色温不存在于自然光中。色温的更优选范围为2,700K到6,700K。可以通过调节4种或更多种类型的磷光体的混合比来控制色温。
用于构成每一磷光体的材料不受特别限制，只要其发光峰值在420nm到700nm范围内即可，并且以下磷光体优选作为在350nm到420nm下激发的磷光体。此外，每一磷光体的发光光谱的峰值波长的半值宽度(半带宽度)宽达优选40nm或更大且更优选50nm到100nm。如前文所述，当上述半值宽度在上述范围内时，在具有不同峰值波长的磷光体内容易形成发光光谱的重叠部分，使得可容易地使所述磷光体具有相互光吸收效应(相互光吸收效应)。
蓝色磷光体(B)的具体示例可以包括铕活化的碱土磷酸盐磷光体(峰值波长为440nm到455nm)和铕活化的铝酸钡镁磷光体(峰值波长为450nm到460nm)等。此外，蓝绿色磷光体的示例可以包括铕活化的铝酸锶磷光体(峰值波长为480nm到500nm)和铕和锰活化的铝酸钡镁磷光体(峰值波长为510nm到520nm)等。
绿色磷光体(G)的具体示例可以包括铕活化的原硅酸盐磷光体(峰值波长为520nm到550nm)、铕活化的β-塞隆(sialon)磷光体(峰值波长为535nm到545nm)和铕活化的锶塞隆磷光体(峰值波长为510nm到530nm)等。
黄色磷光体(Y)的具体示例可以包括铕活化的原硅酸盐磷光体(峰值波长为550nm到580nm)和铈活化的稀土铝石榴石磷光体(峰值波长为550nm到580nm)等。
红色磷光体(R)的具体示例可以包括铕活化的锶塞隆磷光体(峰值波长为600nm到650nm)、铕活化的氮氧化钙锶磷光体(峰值波长为610nm到650nm)、铕活化的硫氧化镧磷光体(峰值波长为620nm到630nm)、锰活化的氟锗酸镁(峰值波长为640nm到660nm)和铕活化的碱土金属氮化物磷光体(峰值波长为600nm到650nm)等。
具体来说，根据铕活化的锶塞隆磷光体(峰值波长为600nm到650nm)和铕活化的氮化钙锶磷光体(峰值波长为610nm到650nm)，可以容易地获得相互光吸收的效应，因此是优选的。
为了控制差异A(λ)，优选使用来自上文提及的蓝色磷光体、蓝绿色磷光体、绿色磷光体、黄色磷光体和红色磷光体的示例中的4种或更多种类型(更优选5种或更多种类型)的磷光体。此外，可以通过改变磷光体的混合比例来控制色温。
此外，优选使空间形成为磷光体层与发光二极管之间的一部分。此外，还优选将磷光体层提供于发光二极管上。此外，还优选通过透明树脂层将磷光体层提供于发光二极管上。
接下来，将解释白光源的结构。图10图解说明作为根据本发明的白光源的实施方案的灯泡型白光源。在图10中，附图标记1表示LED灯泡(白光源)，2表示LED模块，3表示基体，4表示球体，5表示绝缘构件，6表示帽，7表示衬底，8表示LED芯片，9表示磷光体层，且10表示透明树脂层。图10显示白光源的结构的一个实例，其中使空间形成为磷光体层与发光二极管之间的一部分。
也就是说，图10中所图解说明的LED灯泡1包括：LED模块2；布置有LED模块2的基体3；附着到基体3的上部以覆盖LED模块2的球体(外壳)4；附着到基体3的下端部的帽6，中间有绝缘构件5；和提供于基体3内部的照明电路11。
LED模块2包括LED芯片8，所述LED芯片具有350nm到420nm的峰值波长并且安装在衬底7上。将多个LED芯片8表面安装在衬底7上。例如，将基于InGaN的、基于GaN的和基于AlGaN的发光二极管等用于发射紫外光到紫光的LED芯片8。
在衬底7的表面上提供配线网络(未图解说明)(根据需要在其内部进一步提供)，并且将每一LED芯片8的电极电连接到衬底7的配线网络。从LED模块2的侧表面或底表面引出配线线路12，并且将配线线路12电连接到在基体3内部提供的照明电路11。通过经由照明电路11施加的DC电压导通LED芯片8。
在球体4的内表面上提供磷光体层9，所述磷光体层9吸收从LED芯片8发射的紫外光到紫光并发射白光。通过组合4种或更多种类型(更优选5种或更多种类型)的具有不同峰值波长的磷光体来形成磷光体层9。此外，将磷光体与树脂混合以形成磷光体层9。此外，可以混合所有磷光体以形成混合磷光体层。或者，层压通过混合约一种到三种类型的磷光体而形成的磷光体层以形成多层红色磷光体层。
尽管图10图解说明了在球体4的内表面上提供磷光体层的结构，但也可以在球体4的外表面上提供磷光体层，或可以使磷光体在树脂球体4自身中混合。
此外，不限于上述灯泡类型，也可以将根据本发明的白光源应用于荧光灯型(细长型)、枝形吊灯型等，并且其形状不受特别限制。
尽管图10图解说明了灯泡型白光源，但本发明并不限于此，并且也可以将其应用于在发光二极管上提供磷光体层的结构。优选将透明树脂层的厚度设定到在0.01mm到0.1mm范围内。
如上文所述，控制差异A(λ)以满足-0.2≤A(λ)≤+0.2，由此可以提供再现自然光的白光源。此外，组合再现白天的自然光、日出时的自然光、早晨的自然光、晚上的自然光等的白光源，由此可以配置出再现一天自然光的节律的白光源系统。因此，有可能提供抑制对人体昼夜节律的不利影响的白光源和白光源系统。
(实施例)
(实施例1)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将相应磷光体的平均粒径设定为18μm。将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝30:15:20:15:20的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并施加到球体内表面，由此制造图10中所图解说明的灯泡型白光源。
由此获得的白光源的发光色彩的相关色温为5,100K。5,100K的这一色温相当于白天的自然光的色温。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.6mm。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体是不仅受到从LED芯片发射的光激发而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发的磷光体。
图6显示通过使用符合JIS-C-8152的积分球根据总光通量测量对实施例1中的灯泡型白光源的发光光谱进行测量所获得的结果。此外，图7显示实施例1中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))，这是通过使用图1中的光谱光视分布V(λ)获得的。注意，实施例1中的λmax1为556nm。
然后，图3显示具有5,100K的色温的黑体辐射的发光光谱，它是根据普朗克分布(图2中的表达式)来获得。图8显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))，它是通过假设图3中的发光光谱为B(λ)来获得。注意，λmax2为556nm。
实施例1中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。图9显示了其结果。从图9明显可见，在实施例1中的白光源中，与白天的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.03到+0.02。
(实施例2)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将磷光体的平均粒径设定为13μm。将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝10:15:25:20:30的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并施加到球体内表面，由此制造图10中所图解说明的灯泡型白光源。获得的白光源的发光色彩的相关色温为4,200K。4,200K的这一色温相当于早晨的自然光的色温。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.4mm。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体是不仅受到从LED芯片发射的光激发而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发的磷光体。
类似于实施例1，使用积分球根据总光通量测量检查实施例2中的白光源的发光光谱。图11显示了其结果。图12显示实施例2中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))，这是通过使用图1中所示的光谱光视效率V(λ)来获得。注意，实施例2中的λmax1为560nm。
然后，图4显示具有4,200K的色温的黑体辐射的发光光谱，它是根据普朗克分布(图2中的表达式)来获得。图13显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))，它是通过假设图4中的发光光谱为B(λ)来获得。注意，λmax2为560nm。
实施例2中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。图14显示了其结果。从图14明显可见，在实施例2中的白光源中，与早晨的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.04到+0.03。
(实施例3)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将磷光体的平均粒径设定为15μm。将磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝5:10:20:25:40的重量比混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并施加到球体内表面，由此制造图10中所图解说明的灯泡型白光源。获得的白光源的发光色彩的相关色温为2,700K。白光源的这一色温相当于日出时的自然光的色温。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.5mm。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体是不仅受到从LED芯片发射的光激发而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发的磷光体。
类似于实施例1，使用积分球根据总光通量测量检查实施例3中的白光源的发光光谱。图15显示了其结果。图16显示实施例3中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))，这是通过使用图1中所示的光谱光视效率V(λ)来获得。注意，实施例3中的λmax1为570nm。
然后，图5显示具有2,700K的色温的黑体辐射的发光光谱，它是根据普朗克分布(图2中的表达式)来获得。图17显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))，它是通过假设图5中的发光光谱为B(λ)来获得。注意，λmax2为570nm。
实施例3中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。图18显示了其结果。从图18明显可见，在实施例3中的白光源中，与日出时的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.03到+0.15。
(实施例4)
制备均具有410nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有450nm的峰值波长的铕活化的铝酸钡镁磷光体蓝色磷光体；具有515nm的峰值波长的铕-锰活化的铝酸钡镁蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的氮氧化钙锶红色磷光体，作为在利用410nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
顺便说一下，将磷光体的平均粒径设定为22μm。将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝30:20:15:20:15的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并将磷光体混合物施加到球体内表面，由此制造球体型白光源。
由此获得的白光源的发光色彩的相关色温为5,100K。5,100K的这一色温相当于白天的自然光的色温。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.4mm。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体是不仅受到从LED芯片发射的光激发而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发的磷光体。
类似于实施例1，使用积分球根据总光通量测量来检查实施例4中的白光源的发光光谱。此外，实施例4中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))是通过使用图1中所示的光谱光视效率V(λ)来获得。注意，实施例4中的λmax1为556nm。
然后，根据普朗克分布(图2中的表达式)获得具有5,100K的色温的黑体辐射的发光光谱。此外，通过假设黑体辐射的发光光谱为B(λ)来获得(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))。注意，λmax2为556nm。
实施例4中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。在实施例4的白光源中，与白天的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.18到+0.19。
(比较实施例1)
组合具有460nm的发光峰值波长的蓝光发光二极管与铈活化的钇铝石榴石黄色磷光体(具有6μｍ的平均粒径)，由此制造比较实施例1的白光源。
比较实施例1中的白光源的色温为5,100K，并且其差异A(λ)为-0.28到+0.04，如图19中所示。
在这点上，以如下方式形成磷光体层：将透明树脂(硅酮树脂)与铈活化的钇铝石榴石黄色磷光体混合，之后将所述混合物直接施加到发光二极管上，由此形成具有0.1mm的厚度的磷光体层。
(比较实施例2)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；和具有625nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。将相应磷光体的平均粒径设定为28μm。
将相应磷光体以蓝色磷光体:绿色磷光体:红色磷光体＝30:40:30的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并施加到球体内表面，由此制造图10中所图解说明的灯泡型白光源。
由此获得的白光源的发光色彩的相关色温为5,000K。这一色温相当于白天的自然光的色温。
此外，将磷光体层的厚度设定为1.2mm。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体是不仅受到从LED芯片发射的光激发而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发的磷光体。在比较实施例2中，使用三种类型的均具有不同峰值波长的磷光体。
作为与实施例1中相同的方式，比较实施例2的白光源的发光光谱P(λ)是使用积分球根据总光通量测量来测量。图21显示了通过所述测量获得的结果。
此外，图23显示比较实施例2中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))，这是通过使用图1中的标准光谱光视函数V(λ)来获得。注意，比较实施例2中的λmax1为540nm。
然后，图22显示具有5,000K的色温的黑体辐射的发光光谱，它是根据普朗克分布(图2中的表达式)来获得。图24显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))，它是通过假设图22中的发光光谱为B(λ)来获得。注意，λmax2为555nm。
比较实施例2中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。图25显示了其结果。从图25明显可见，在比较实施例2中的白光源中，与日出时的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.2到+0.1。
受试者(10个人)在白天的9:00到17:00时处于上述实施例1到4和比较实施例1到2中的每个中在相同照明强度的白光源下，并且在同一天的夜间(21：00)测量褪黑激素的分泌量。注意，根据唾液测试分析褪黑激素的分泌量。假设比较实施例1中褪黑激素的分泌量为100，测量上述实施例和比较实施例2中每个中的褪黑激素的分泌量(10个人的平均值)。表1显示了其结果。
[表1]
样品编号 褪黑激素的分泌量
实施例1 125
实施例2 124
实施例3 133
实施例4 121
比较实施例1 100
比较实施例2 120
从表1中所示的结果明显可见，受试者体内褪黑激素的分泌量在上述实施例中每个中的白光源中都比比较实施例1中的常规白光源大。褪黑激素是脑中的松果体所分泌的激素之一，并且一般认为褪黑激素的分泌量在白天较小且在夜间较大。据认为，这是因为人在白天生活在自然光下。因此，褪黑激素被认为是具有舒适睡眠所必需的激素。此外，在美国和其它国家，褪黑激素被广泛用作防止体内氧化的补充物。
因此，在难以暴露于自然光的情况下(例如医院病房和长时间室内活动)利用上述实施例中的白光源，可以获得相当于通过暴露于自然光所获得的效果，并且可以预计有抑制睡眠障碍和昼夜节律紊乱的效果。
在上述实施例中，单独地制成了白天的自然光(实施例1、实施例4和比较实施例2)、日出时的自然光(实施例2)和早晨的自然光(实施例3)。或者，通过酌情组合多种类型的光来配置白光源系统，由此也可以再现相当于一天的自然光的光。
(实施例5)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体。
将磷光体的平均粒径设定为10μm。将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝30:15:20:15:20的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并且通过使用所述混合物在发光二极管上直接形成磷光体层。实施例5是单芯片型白光源。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.2mm。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体是不仅受到从LED芯片发射的光激发而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发的磷光体。
所获得的白光源的发光色彩的相关色温为5,100K。5,100K的这一色温相当于白天的自然光的色温。检查实施例5的发光光谱。结果，实施例5的发光光谱与实施例1相同，且实施例5中的差异A(λ)为-0.03到+0.02。
(实施例6)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将磷光体的平均粒径设定为13μm。将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝10:15:25:20:30的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合。
接下来，将具有0.05mm的厚度的透明树脂层提供到发光二极管上，且然后在所述透明树脂层上提供磷光体层。获得的白光源的发光色彩的相关色温为4,200K。4,200K的这一色温相当于早晨的自然光的色温。实施例6是单芯片型白光源。此外，将磷光体层的厚度设定为0.2mm。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体是不仅受到从LED芯片发射的光激发而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发的磷光体。
检查实施例6的发光光谱。结果，实施例6的发光光谱与实施例6相同，且实施例4中的差异A(λ)为-0.04到+0.03。
(实施例7)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将磷光体的平均粒径设定为13μm。将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝5:10:20:25:40的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合。
接下来，将具有0.03mm的厚度的透明树脂层提供到发光二极管上，且然后在所述透明树脂层上提供磷光体层。实施例7是单芯片型白光源。此外，由此获得的白光源的发光色彩的相关色温为2,700K。2,700K的这一色温相当于日出时的自然光的色温。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.1mm。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体是不仅受到从LED芯片发射的光激发而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发的磷光体。
检查实施例7的发光光谱。结果，实施例7的发光光谱与实施例3相同，且实施例7中的差异A(λ）为-0.03到+0.15。
作为与实施例1中相同的测量方法，测量上述实施例5到7中每个白光源中褪黑激素的分泌量。下表2显示了其结果。
[表2]
样品编号 褪黑激素的分泌量
实施例5 120
实施例6 120
实施例7 127
从表2中所示的结果明显可见，受试者体内褪黑激素的分泌量在上述实施例中每个中的白光源中都比比较实施例1中的常规白光源大。
尽管已经将相应实施例解释为其中将磷光体层提供到一个LED芯片的单芯片型白光源，但也可以将本发明施加到其中多个LED芯片被布置且经一个磷光体层覆盖的多芯片型白光源。
具体来说，如图20中所图解说明，可以将用于发射白天的自然光的LED芯片8a和磷光体层9、用于发射日出时的自然光的LED芯片8b和磷光体层9以及用于发射早晨的自然光的LED芯片8c和磷光体层9一起放置在共用衬底7上。然后，可以将LED芯片8a、8b和8c容纳于同一球体4内，由此可以配置白光源系统1a。此外，可以在LED芯片与磷光体层之间的一部分形成透明树脂层。
LED芯片8a、8b和8c均通过配线线路12a连接到照明电路11a。用户可以根据需要借助附着到照明电路11a的开关机构(未图解说明)选择要打开的LED芯片。
根据如上文所述配置的白光源系统1a，可以根据用户的需求和照明周期，从一个白光源系统1a选择性地享用白天的自然光、日出时的自然光和早晨的自然光。也就是说，组合再现白天的自然光、日出时的自然光、早晨的自然光、晚上的自然光等的白光源，由此可以配置再现一天自然光的节律的白光源系统。
(实施例8-12)
如表3中所示，改变磷光体的组合并混合相应磷光体，使得将差异A(λ)设定为落在-0.2到+0.2范围内，由此制造具有5,100K的色温的灯泡型白光源，这与实施例1相同。
将磷光体的平均粒径设定为落在10μｍ到20μｍ范围内，且将磷光体层的厚度设定为落在0.2mm到1.0mm范围内。此外，表3中所示的红色磷光体不仅受到从LED发射的光激发，而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发。
[表3]
(实施例13-17)
如表4中所示，改变磷光体的组合并混合相应磷光体，使得将差异A(λ)设定为落在-0.2到+0.2范围内，由此制造具有4,200K的色温的灯泡型白光源，这与实施例2相同。
将磷光体的平均粒径设定为落在10μｍ到20μｍ范围内，且将磷光体层的厚度设定为落在0.2mm到1.0mm范围内。此外，表4中所示的红色磷光体不仅受到从LED发射的光激发，而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发。
[表4]
(实施例18-22)
如表5中所示，改变磷光体的组合并混合相应磷光体，使得将差异A(λ)设定为落在-0.2到+0.2范围内，由此制造具有2,700K的色温的灯泡型白光源，这与实施例2相同。
将磷光体的平均粒径设定为落在10μｍ到20μｍ范围内，且将磷光体层的厚度设定为落在0.2mm到1.0mm范围内。此外，表5中所示的红色磷光体不仅受到从LED发射的光激发，而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发。
[表5]
(实施例1A-22A和比较实施例2A)
操作实施例1-22和比较实施例2的白光源，由此研究其色度变化特性。
通过包含以下步骤的方法测量色度变化量。首先，通过使用积分球测量相应白光源的发光光谱，由此通过计算获得发射光的色度坐标(u’,v’)。然后，测量从初始点亮(打开)白光源开始已经过1小时后时的色度坐标(u’,v’)。
接下来，将白光源实际上连续点亮6000小时，并测量已经过6000小时后时的色度坐标(u’,v’)。关于这一点，在具有室温(25℃)和60％湿度的室内环境中进行测量操作。
从已经过1小时后时的色度坐标(u’,v’)和已经过6000小时后时的色度坐标(u’,v’)，获得差异Δu’和Δv’。因此，从以下计算公式获得色度变化量(Δ)：
色度变化量＝[(Δu’)2+(Δv’)2]1/2
下表6显示其结果。
[表6]
然光并且抑制色度变化的白光源。
(实施例23)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将相应磷光体的平均粒径设定为18μm。将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝30:15:20:15:20的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并施加到球体内表面，由此制造图10中所图解说明的灯泡型白光源。
由此获得的白光源的发光色彩的相关色温为5,100K。5,100K的这一色温相当于白天的自然光的色温。
此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体是不仅受到从LED芯片发射的光激发而且受到从蓝色磷光体等发射的光激发的磷光体。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.4mm。此外，磷光体层内所含磷光体的质量比为85质量％。此值是从待混合磷光体的总重量与树脂的重量的质量比获得。
接下来，使用符合JIS-C-8152的积分球根据总光通量测量来测量实施例23中的灯泡型白光源的发光光谱。测量结果与图6中所示实施例1中的几乎相同。
此外，通过使用图1中所示的光谱光视分布V(λ)获得实施例23中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))。同样，由此获得的结果与图7中所示实施例1中的几乎相同。注意，实施例23中的λmax1为556nm。
然后，图3显示具有5,100K的色温的黑体辐射的发光光谱，它是根据普朗克分布(图2中的表达式)来获得。图8显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))，它是通过假设图3中的发光光谱为B(λ)来获得。注意，λmax2为556nm。
实施例23中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。测量结果与图9中所示实施例1中的几乎相同。从图9明显可见，在实施例23中的白光源中，与白天的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.03到+0.02。
(实施例24)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将磷光体的平均粒径设定为13μm。将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝10:15:25:20:30的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并施加到球体内表面，由此制造图10中所图解说明的灯泡型白光源。获得的白光源的发光色彩的相关色温为4,200K。4,200K的这一色温相当于早晨的自然光的色温。
此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体还受到从蓝色磷光体等发射的光激发。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.2mm。此外，磷光体层内所含磷光体的质量比为80质量％。此值是从待混合磷光体的总重量与树脂的重量的质量比获得。
类似于实施例1，使用积分球根据总光通量测量来检查实施例24中的白光源的发光光谱。其结果与图11中所示实施例2中的相同。图12显示实施例24中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))，它是通过使用图1中所示的光谱光视效率V(λ)来获得。注意，实施例24中的λmax1也为560nm。
然后，图4显示具有4,200K的色温的黑体辐射的发光光谱，它是根据普朗克分布(图2中的表达式)来获得。图13显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))，它是通过假设图4中的发光光谱为B(λ)来获得。注意，λmax2为560nm。
实施例24中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。图14显示了其结果。从图14明显可见，在实施例24中的白光源中，与早晨的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.04到+0.03。
(实施例25)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将磷光体的平均粒径设定为15μm。将磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝5:10:20:25:40的重量比混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并施加到球体内表面，由此制造图10中所图解说明的灯泡型白光源。获得的白光源的发光色彩的相关色温为2,700K。白光源的这一色温相当于日出时的自然光的色温。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体还受到从蓝色磷光体等发射的光激发。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.3mm。此外，磷光体层内所含磷光体的质量比为75质量％。此值是从待混合磷光体的总重量与树脂的重量的质量比获得。
类似于实施例1，使用积分球根据总光通量测量来检查实施例25中的白光源的发光光谱。结果示于图15中，其与实施例3中的几乎相同。图16显示实施例25中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))，它是使用图1中所示的光谱光视效率V(λ)来获得。注意，实施例25中的λmax1为570nm。
然后，图5显示具有2,700K的色温的黑体辐射的发光光谱，它是根据普朗克分布(图2中的表达式)来获得。图17显示(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))，它是通过假设图5中的发光光谱为B(λ)来获得。注意，λmax2为570nm。
实施例25中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。结果示于图18中，其与实施例3中的几乎相同。从图18明显可见，在实施例25中的白光源中，与日出时的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.03到+0.15。
(实施例26)
制备均具有410nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有450nm的峰值波长的铕活化的铝酸钡镁磷光体蓝色磷光体；具有515nm的峰值波长的铕-锰活化的铝酸钡镁蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的氮化钙锶红色磷光体，作为在利用410nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。顺便说一下，将磷光体的平均粒径设定为22μm。
将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝30:20:15:20:15的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并将磷光体混合物施加到球体内表面，由此制造球体型白光源。
由此获得的白光源的发光色彩的相关色温为5,100K。5,100K的这一色温相当于白天的自然光的色温。此外，铕活化的氮化钙锶红色磷光体还受到从蓝色磷光体等发射的光激发。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.5mm。此外，磷光体层内所含磷光体的质量比为65质量％。此值是从待混合磷光体的总重量与树脂的重量的质量比获得。
类似于实施例1，使用积分球根据总光通量测量来检查实施例26中的白光源的发光光谱。此外，实施例26中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))是通过使用图1中所示的光谱光视效率V(λ)来获得。注意，实施例26中的λmax1为556nm。
然后，根据普朗克分布(图2中的表达式)获得具有5,100K的色温的黑体辐射的发光光谱。此外，通过假设黑体辐射的发光光谱为B(λ)来获得(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))。注意，λmax2为556nm。
实施例26中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。在实施例26的白光源中，与白天的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.18到+0.19。
(实施例27)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；和具有625nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。将磷光体的平均粒径设定为28μm。
将磷光体以蓝色磷光体:绿色磷光体:红色磷光体＝30:40:30的重量比混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并施加到球体内表面，由此制造图10中所图解说明的灯泡型白光源。获得的白光源的发光色彩的相关色温为5,000K。白光源的这一色温相当于白天的自然光的色温。此外，铕活化的锶塞隆红色磷光体还受到从蓝色磷光体等发射的光激发。
此外，将磷光体层的厚度设定为1.0mm。此外，将磷光体层内所含磷光体的质量比设定80质量％。此值是从待混合磷光体的总重量与树脂的重量的质量比获得。
接下来，类似于实施例1，使用积分球根据总光通量测量来检查实施例27中的白光源的发光光谱。实施例27中的(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))是通过使用图1中所示的光谱光视效率V(λ)来获得。注意，实施例27中的λmax1为540nm。
然后，根据普朗克分布(图2中的表达式)获得具有5,000K的色温的黑体辐射的发光光谱。然后，通过假设图22中的发光光谱为B(λ)来获得(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))。注意，λmax2为555nm。
实施例27中的差异A(λ)是根据[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ)/(B(λmax2)×V(λmax2))]来获得。因此，在实施例27的白光源中，与日出时的自然光的发光光谱的差异A(λ)在380nm到780nm的可见光区域中在-0.2到+0.2范围内。具体来说，具体差异A(λ)为-0.2到+0.1。
(比较实施例3)
组合具有460nm的发光峰值波长的蓝光发光二极管与铈活化的钇铝石榴石黄色磷光体(具有6μm的平均粒径)，由此制造比较实施例3的白光源。
比较实施例3中的白光源的色温为5,100K，并且其差异A(λ)为-0.28到+0.04，如图19中所示。
在这点上，以如下方式形成磷光体层：将透明树脂(硅酮树脂)与铈活化的钇铝石榴石黄色磷光体混合，之后将所述混合物直接施加到发光二极管上，由此形成具有0.1mm的厚度的磷光体层。
此外，将磷光体层内所含磷光体的质量比设定为30质量％。此值是从待混合磷光体的总重量与树脂的重量的质量比获得。
受试者(10个人)在白天的9:00到17:00时处于上述实施例23到27和比较实施例3中的每个中在相同照明强度的白光源下，并且在同一天的夜间(21:00)测量褪黑激素的分泌量。注意，根据唾液测试分析褪黑激素的分泌量。假设比较实施例3中褪黑激素的分泌量为100，测量上述实施例中每个中的褪黑激素的分泌量(10个人的平均值)。表7显示了其结果。
[表7]
样品编号 褪黑激素的分泌量
实施例23 127
实施例24 126
实施例25 135
实施例26 125
实施例27 120
比较实施例3 100
从表7中所示的结果明显可见，受试者体内褪黑激素的分泌量在上述实施例中每个中的白光源中都比比较实施例3中的常规白光源大。褪黑激素是脑中的松果体所分泌的激素之一，并且一般认为褪黑激素的分泌量在白天较小且在夜间较大。据认为，这是因为人在白天生活在自然光下。因此，褪黑激素被认为是具有舒适睡眠所必需的激素。此外，在美国和其它国家，褪黑激素被广泛用作防止体内氧化的补充物。
因此，在难以暴露于自然光的情况下(例如医院病房和长时间室内活动)利用上述实施例中的白光源，可以获得相当于通过暴露于自然光所获得的效果，并且可以预计有抑制睡眠障碍和昼夜节律紊乱的效果。
在上述实施例中，单独地制成了白天的自然光(实施例23、实施例26和实施例27)、日出时的自然光(实施例24)和早晨的自然光(实施例25)。或者，通过酌情组合多种类型的光来配置白光源系统，由此也可以再现相当于一天的自然光的光。
(实施例28)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体。将磷光体的平均粒径设定为10μm。
将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝30:15:20:15:20的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合，并且通过使用所述混合物在发光二极管上直接形成磷光体层。实施例28是单芯片型白光源。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.3mm。此外，将磷光体层内所含磷光体的质量比设定70质量％。此值是从待混合磷光体的总重量与树脂的重量的质量比获得。
获得的白光源的发光色彩的相关色温为5,100K。5,100K的这一色温相当于白天的自然光的色温。检查实施例28的发光光谱。结果，实施例28的发光光谱与实施例23相同，且实施例28中的差异A(λ)为-0.03到+0.02。
(实施例29)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将磷光体的平均粒径设定为13μm。将相应磷光体以蓝色磷光体:蓝绿色磷光体:绿色磷光体:黄色磷光体:红色磷光体＝10:15:25:20:30的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合。
接下来，将具有0.05mm的厚度的透明树脂层提供到发光二极管上，且然后在所述透明树脂层上提供磷光体层。获得的白光源的发光色彩的相关色温为4,200K。4,200K的这一色温相当于早晨的自然光的色温。实施例29是单芯片型白光源。此外，将磷光体层的厚度设定为0.2mm。此外，将磷光体层内所含磷光体的质量比设定60质量％。此值是从待混合磷光体的总重量与树脂的重量的质量比获得。
检查实施例29的发光光谱。结果，实施例29的发光光谱与实施例2相同，且实施例29中的差异A(λ)为-0.04到+0.03。
(实施例30)
制备均具有400nm的发光峰值波长的发光二极管作为LED芯片。接下来，制备混合物，其包括：具有445nm的峰值波长的铕活化的碱土金属磷酸盐蓝色磷光体；具有490nm的峰值波长的铕活化的铝酸锶蓝绿色磷光体；具有530nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐绿色磷光体；具有555nm的峰值波长的铕活化的原硅酸盐黄色磷光体；和具有630nm的峰值波长的铕活化的锶塞隆红色磷光体，作为在利用400nm的电磁波辐照时发射光的磷光体。
将磷光体的平均粒径设定为13μm。将相应磷光体以蓝色磷光体∶蓝绿色磷光体∶绿色磷光体∶黄色磷光体∶红色磷光体＝5∶10∶20∶25∶40的重量比(质量比)混合，与透明树脂(硅酮树脂)混合。
接下来，将具有0.03mm的厚度的透明树脂层提供到发光二极管上，且然后在所述透明树脂层上提供磷光体层。实施例30是单芯片型白光源。此外，由此获得的白光源的发光色彩的相关色温为2,700K。这一色温相当于日出时的自然光的色温。
此外，将磷光体层的厚度设定为0.3mm。此外，将磷光体层内所含磷光体的质量比设定75质量％。此值是从待混合磷光体的总重量与树脂的重量的质量比获得。
检查实施例30的发光光谱。结果，实施例30的发光光谱与实施例25相同，且实施例7中的差异A(λ)为-0.03到+0.15。
作为与实施例23中相同的测量方法，测量上述实施例28到30中每个白光源中褪黑激素的分泌量。下表8显示其结果。
[表8]
样品编号 褪黑激素的分泌量
实施例28 120
实施例29 120
实施例30 129
从表8中所示的结果明显可见，受试者体内褪黑激素的分泌量在上述实施例中每个中的白光源中都比比较实施例3中的常规白光源大。
尽管已经将相应实施例解释为其中将磷光体层提供到一个LED芯片的单芯片型白光源，但也可以将本发明施加到其中多个LED芯片被布置且经一个磷光体层覆盖的多芯片型白光源。
此外，如图20中所图解说明，可以将用于发射白天的自然光的LED芯片8a和磷光体层9、用于发射日出时的自然光的LED芯片8b和磷光体层9以及用于发射早晨的自然光的LED芯片8c和磷光体层9一起放置在共用衬底7上。然后，可以将LED芯片8a、8b和8c容纳于同一球体4内，由此可以配置白光源系统1a。此外，可以在LED芯片与磷光体层之间的一部分形成透明树脂层。
LED芯片8a、8b和8c均通过配线线路12a连接到照明电路11a。用户可以根据需要借助附着到照明电路11a的开关机构(未图解说明)选择要打开的LED芯片。
根据如上文所述配置的白光源系统1a，可以根据用户的需求和照明周期，从一个白光源系统1a选择性地享用白天的自然光、日出时的自然光和早晨的自然光。也就是说，组合再现白天的自然光、日出时的自然光、早晨的自然光、晚上的自然光等的白光源，由此可以配置再现一天自然光的节律的白光源系统。
(实施例23A-30A和比较实施例4A)
操作实施例23-30的白光源，由此研究其亮度退化性质。
通过包含以下步骤的方法测量亮度退化性质。首先，在积分球中打开(点亮)每个白光源，由此测量其总光通量。
测量环境为具有正常温度(25℃)和60％湿度的黑暗地方。在这些环境条件下，测量从初始打开白光源开始已经过1小时后时的总光通量。
接下来，将白光源连续打开5000小时，且测量已经过5000小时后时的总光通量，由此获得亮度差异。
具体地，从以下计算公式获得亮度退化：
亮度退化＝[(打开1小时后时的亮度-打开5000小时后时的亮度)/打开1小时后时的亮度]×100(％)
此外，将比较实施例4A的白光源制造成与实施例27具有相同结构，只是将磷光体层内所含磷光体的存在面积比设定为50％。下表9显示其测量结果。
[表9]
样品编号 白光源 亮度退化(％)
实施例23A 实施例23 2.3
实施例24A 实施例24 1.8
实施例25A 实施例25 1.5
实施例26A 实施例26 2.4
实施例27A 实施例27 3.3
实施例28A 实施例28 2.7
实施例29A 实施例29 1.8
实施例30A 实施例30 2.8
比较实施例4A 比较实施例4 7.1
从表9中所示的结果明显可见，确认亮度退化在本发明的相应实施例的白光源中受到抑制。在这些实施例中，使用4种或更多种类型的磷光体的其它实施例中的亮度退化与使用三种类型的磷光体的实施例27相比受到更有效地抑制。
此外，其中将磷光体层提供到球体内表面的灯泡型白光源(实施例23到26)中的亮度退化比单芯片型白光源(实施例28到30)受到更有效地抑制。认为原因是受到从球体型白光源中的发光二极管发射的光辐照的部分的比率变得相对较小，使得激发密度变小，由此抑制磷光体的劣化。
因此，还确认了本发明可以提供具有高可靠性且能够再现自然光并且抑制亮度退化的白光源。
1...LED灯泡(白光源)，1a...白光源系统，2、2a...LED模块，3...基体，4...球体，5...绝缘构件，6...帽，7...衬底，8、8a、8b、8c...LED芯片，9...磷光体层，10...透明树脂层，11、11a...照明电路，12、12a...配线线路。

Claims (12)

1.一种白光源，其包含：具有在350nm或更大与420nm或更小范围内的发光峰值波长的发光二极管；和包括4种或更多种类型的磷光体和树脂的磷光体层，其中所述白光源满足以下关系式：-0.2≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.2，假设：所述白光源的发光光谱是P(λ)；与所述白光源具有相同色温的黑体辐射的发光光谱是B(λ)；光谱光视效率的光谱是V(λ)；P(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax1；且B(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax2，且其中从所述白光源初始点亮时到所述白光源连续点亮6000小时后时CIE色度图上的色度变化量小于0.010。
2.一种白光源，其包含：具有在350nm或更大与420nm或更小范围内的发光峰值波长的发光二极管；和包括磷光体和树脂的磷光体层，其中所述白光源满足以下关系式：
-0.2≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.2，
假设：所述白光源的发光光谱是P(λ)；与所述白光源具有相同色温的黑体辐射的发光光谱是B(λ)；光谱光视效率的光谱是V(λ)；P(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax1；且B(λ)×V(λ)变为最大处的波长是λmax2，且
其中所述磷光体层内所包括的所述磷光体的质量比为60质量％或更大与90质量％或更小。
3.根据权利要求1或2所述的白光源，其满足-0.1≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.1。
4.根据权利要求1到2中任一权利要求所述的白光源，其中所述白光源的所述色温为2,500K到7,000K。
5.根据权利要求2到4中任一权利要求所述的白光源，其中所述磷光体层包含4种或更多种类型的具有不同峰值波长的磷光体。
6.根据权利要求5所述的白光源，其中组合使用所述4种或更多种类型的均具有不同峰值波长的磷光体以引起相互吸收，其中一种磷光体通过吸收从另一磷光体发射的光而受到激发。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的白光源，其中所述磷光体层具有0.1mm或更大与3mm或更小的厚度。
8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的白光源，其中所述磷光体层内所含所述磷光体具有1μｍ或更大与100μｍ或更小的平均粒径。
9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的白光源，其中使空间形成为所述磷光体层与所述发光二极管之间的一部分。
10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的白光源，其中将所述磷光体层提供于所述发光二极管上。
11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的白光源，其中通过透明树脂层将所述磷光体层提供于所述发光二极管上。
12.一种白光源系统，其包含多个根据权利要求1到11中任一权利要求所述的白光源。
CN201280054489.XA 2011-10-24 2012-10-23 白光源和包括所述白光源的白光源系统 Active CN104025321B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-233421 2011-10-24
JP2011-233419 2011-10-24
JP2011233421 2011-10-24
JP2011233419 2011-10-24
PCT/JP2012/077295 WO2013061942A1 (ja) 2011-10-24 2012-10-23 白色光源およびそれを用いた白色光源システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104025321A true CN104025321A (zh) 2014-09-03
CN104025321B CN104025321B (zh) 2018-06-19

Family

ID=48167772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280054489.XA Active CN104025321B (zh) 2011-10-24 2012-10-23 白光源和包括所述白光源的白光源系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9082939B2 (zh)
EP (1) EP2772952B1 (zh)
JP (1) JP6081367B2 (zh)
CN (1) CN104025321B (zh)
WO (1) WO2013061942A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107710425A (zh) * 2015-06-24 2018-02-16 株式会社东芝 白色光源系统
CN108767097A (zh) * 2018-05-31 2018-11-06 旭宇光电（深圳）股份有限公司 紫外激发全光谱led及其应用
CN110959201A (zh) * 2017-06-28 2020-04-03 京瓷株式会社 发光装置和照明装置

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4332434A3 (en) * 2011-10-24 2024-05-01 Seoul Semiconductor Co., Ltd. White light source and white light source system using white light source
EP2803715B1 (en) * 2013-05-16 2020-02-26 LG Innotek Co., Ltd. Phosphor and light emitting device package including the same
KR20150007885A (ko) * 2013-07-12 2015-01-21 엘지이노텍 주식회사 형광체 및 이를 구비한 발광 소자
JP6407654B2 (ja) * 2014-10-08 2018-10-17 株式会社東芝 Ｌｅｄモジュールおよび照明装置
EP4024454B1 (en) * 2014-10-28 2023-08-30 Seoul Semiconductor Co., Ltd. White light source system
WO2016152913A1 (ja) * 2015-03-23 2016-09-29 株式会社 東芝 照明システムおよび照明方法
WO2016208683A1 (ja) * 2015-06-24 2016-12-29 株式会社 東芝 白色光源システム
JP6698676B2 (ja) * 2015-10-20 2020-05-27 京セラ株式会社 屋内用光源および照明装置
JP2018534751A (ja) * 2015-11-10 2018-11-22 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ 可変ｕｖ成分を有する調整可能な白色光源
WO2017135255A1 (ja) * 2016-02-01 2017-08-10 東芝マテリアル株式会社 近視抑制物品用光源および近視抑制物品用光源の使用方法
KR102230459B1 (ko) * 2017-09-06 2021-03-23 지엘비텍 주식회사 D50, d65 고연색성 표준 led 발광 모듈 및 조명 장치
JPWO2019107281A1 (ja) * 2017-11-28 2020-12-03 京セラ株式会社 発光装置および照明装置
JP2019175926A (ja) * 2018-03-27 2019-10-10 京セラ株式会社 発光装置および照明装置
JP2020053664A (ja) * 2018-09-20 2020-04-02 豊田合成株式会社 発光装置
JP2020136619A (ja) * 2019-02-25 2020-08-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置及び照明装置
JP2020136597A (ja) * 2019-02-25 2020-08-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置及び照明装置
US11578839B2 (en) * 2019-08-07 2023-02-14 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source unit for plant cultivation and plant cultivation assembly having the same
JP2021058114A (ja) * 2019-10-03 2021-04-15 豊田合成株式会社 農作物の生産方法および半導体発光装置
US11578840B2 (en) 2020-03-10 2023-02-14 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source module for plant cultivation and light irradiation device including the same
JP6937063B1 (ja) 2020-09-02 2021-09-22 株式会社ファーストアセント 乳幼児起床支援システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1561549A (zh) * 2001-10-01 2005-01-05 松下电器产业株式会社 发光元件及使用它的发光装置
CN101755164A (zh) * 2007-05-08 2010-06-23 科锐Led照明科技公司 照明装置和照明方法
WO2011111368A1 (ja) * 2010-03-12 2011-09-15 株式会社 東芝 白色照明装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2927279B2 (ja) 1996-07-29 1999-07-28 日亜化学工業株式会社 発光ダイオード
US6417019B1 (en) * 2001-04-04 2002-07-09 Lumileds Lighting, U.S., Llc Phosphor converted light emitting diode
US6685852B2 (en) 2001-04-27 2004-02-03 General Electric Company Phosphor blends for generating white light from near-UV/blue light-emitting devices
US7906790B2 (en) 2003-06-24 2011-03-15 GE Lighting Solutions, LLC Full spectrum phosphor blends for white light generation with LED chips
EP1716218B1 (en) * 2004-02-20 2009-12-02 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Illumination system comprising a radiation source and a fluorescent material
JP2008501818A (ja) * 2004-05-27 2008-01-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 放射源及び蛍光材料を有する照明装置
JP2007250817A (ja) 2006-03-16 2007-09-27 Stanley Electric Co Ltd Ｌｅｄ
JP4966315B2 (ja) 2006-12-08 2012-07-04 シャープ株式会社 光源システムおよび照明装置
US8403531B2 (en) * 2007-05-30 2013-03-26 Cree, Inc. Lighting device and method of lighting
JP2008311532A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Rohm Co Ltd 白色発光装置及び白色発光装置の形成方法
WO2011024818A1 (ja) 2009-08-26 2011-03-03 三菱化学株式会社 白色半導体発光装置
US8684559B2 (en) * 2010-06-04 2014-04-01 Cree, Inc. Solid state light source emitting warm light with high CRI
JP4825923B2 (ja) * 2010-08-18 2011-11-30 株式会社東芝 赤色蛍光体およびそれを用いた発光装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1561549A (zh) * 2001-10-01 2005-01-05 松下电器产业株式会社 发光元件及使用它的发光装置
CN101755164A (zh) * 2007-05-08 2010-06-23 科锐Led照明科技公司 照明装置和照明方法
WO2011111368A1 (ja) * 2010-03-12 2011-09-15 株式会社 東芝 白色照明装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107710425A (zh) * 2015-06-24 2018-02-16 株式会社东芝 白色光源系统
US10473274B2 (en) 2015-06-24 2019-11-12 Kabushiki Kaisha Toshiba White light source system
CN110959201A (zh) * 2017-06-28 2020-04-03 京瓷株式会社 发光装置和照明装置
CN110959201B (zh) * 2017-06-28 2023-05-09 京瓷株式会社 发光装置和照明装置
CN108767097A (zh) * 2018-05-31 2018-11-06 旭宇光电（深圳）股份有限公司 紫外激发全光谱led及其应用
CN108767097B (zh) * 2018-05-31 2019-05-07 旭宇光电（深圳）股份有限公司 紫外激发全光谱led及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
EP2772952B1 (en) 2021-01-13
EP2772952A1 (en) 2014-09-03
WO2013061942A1 (ja) 2013-05-02
CN104025321B (zh) 2018-06-19
US20140284636A1 (en) 2014-09-25
US9082939B2 (en) 2015-07-14
JP6081367B2 (ja) 2017-02-15
JPWO2013061942A1 (ja) 2015-04-02
EP2772952A4 (en) 2015-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104025321A (zh) 白光源和包括所述白光源的白光源系统
CN104025322B (zh) 白光源和包括所述白光源的白光源系统
CN103459915B (zh) 白光源以及包括所述白光源的白光源系统
CN103339750B (zh) 白色光源
CN103493226B (zh) 白光源以及包括所述白光源的白光源系统
CN103080634B (zh) Led电灯泡
CN101019241A (zh) 用于白光发光二极管（led）的新颖磷光体系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210706

Address after: Kanagawa Prefecture, Japan

Patentee after: TOSHIBA MATERIALS Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Toshiba Corp.

Patentee before: TOSHIBA MATERIALS Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220124

Address after: Gyeonggi Do, South Korea

Patentee after: Seoul Semiconductor Co.,Ltd.

Address before: Kanagawa

Patentee before: TOSHIBA MATERIALS Co.,Ltd.