CN105706256B - 发光装置以及照明装置 - Google Patents
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Abstract
获得2次光的色纯度高且响应速度快的发光装置。在密封发出蓝色光的LED芯片(13)的树脂(14)中,分散吸收上述蓝色光的一部分、发出红色光的KSF荧光体(15)以及CASN荧光体(16),KSF荧光体(15)吸收蓝色光,通过禁戒跃迁而发出红色光,CASN荧光体(16)吸收蓝色光,通过容许跃迁而发出红色光。
Description
技术领域
本发明涉及发光装置以及照明装置。
背景技术
在所谓的液晶TV(电视)中所使用的背光灯中,使用发出作为1次光的蓝色光的LED芯片、通过该蓝色光而被激发从而发出红色光作为2次光的红荧光体、以及发出绿色光的绿荧光体。该背光灯通过蓝色光、绿色光、红色光混色而出射白色光。
在专利文献1中,公开了一种发光元件,通过发出蓝色光的蓝色LED激发示出红色发光的氮化物系荧光体即2价的Eu活化CaAlSiN3(以下称作CASN荧光体)、和示出绿色发光的绿荧光体,从而示出白色光。
另外,作为示出绿色发光的荧光体,例如以往合适地使用专利文献2所示的Eu活化β型SiAlON荧光体。
在将以蓝色LED、红荧光体和绿荧光体的组合来发出白色光的照明装置用作液晶TV的背光灯光源的情况下,通过使用作为荧光体的发光光谱的峰值波长较窄的荧光体,存在液晶TV的色再现性提升的倾向。
但是,在使用专利文献1所示的荧光体即CASN荧光体的情况下,由于红荧光体的发光光谱的波长宽度为80nm以上,因此红色的色再现性不充分。
为此,为了实现能显示深的红色的液晶TV等的显示装置,利用了专利文献3所示的Mn4+活化K2SiF6的荧光体(以下称作KSF荧光体)的背光灯的开发不断推进。相比于CASN荧光体,KSF荧光体的峰值波长为窄光谱,相比于以往提升了色再现性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本公开专利公报「特开2006-16413号公报(2006年1月19日公开)」
专利文献2:日本公开专利公报「特开2005-255895号公报(2005年9月22日公开)」
专利文献3:日本公开专利公报「特开2010-93132号公报(2010年4月22日公开)」
专利文献4:国际公开专利公报「WO2009/110285号公报(2009年9月11日国际公开)」
专利文献5:日本公开专利公报「特表2009-528429号公报(2009年8月6日公表)」
专利文献6:日本公开专利公报「特开2007-49114号公报(2007年2月22日公开)」
发明内容
发明要解决的课题
在此,液晶TV的大部分以影像信号的帧频率的整数倍即60Hz、120Hz或240Hz来描绘图像。利用LED能高速点亮、熄灭这点,能暂时使背光灯熄灭从而能实现使用户不看到不必要的影像的显示。
例如,在正在液晶画面改写为下一帧的影像的过程中,通过使背光灯暂时熄灭而降低了残像感,在交替显示右眼用的影像和左眼用的影像的帧连续方式的3D(三维)显示中,直到在画面整体描绘完影像为止,都使背光灯暂时熄灭,能实现看不到右眼和左眼的画面混合存在的影像的功能。
在实现该功能的情况下,作为背光灯中所用的LED的驱动方式,使用反复点亮和熄灭的PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)驱动方式,由于该点亮、熄灭的定时与向液晶面板的描绘同步地进行,因此PWM周期成为影像信号的帧频率的整数倍即60Hz、120Hz或240Hz。
若使用专利文献3所记载的红荧光体(KSF荧光体),则虽然得到具有狭的光谱的发光而能提升色再现性,但KSF荧光体的发光强度成为1/e(e为自然对数的底)为止的时间(称作余辉时间)长到约10〔ms〕,长到CASN荧光体的余辉时间的100~1000倍程度。
为此,在以与向液晶面板的显示同步的调光频率(PWM调光)使LED点亮、熄灭的情况下,如图17所示那样,即使是来自LED中的LED芯片的矩形波的蓝色光熄灭的定时,也从被来自该LED芯片的蓝色光激发而存在从KSF荧光体发出的红色光的余辉。以来自该KSF荧光体的红色光的余辉为起因,发生在显示影像上看起来带有颜色的现象、3D显示时看上去左右影像混合的所谓串扰现象等不良状况。该串扰例如在字幕字符在画面上流动的影像等中显著发生,字幕的一部分看上去带有红色。
另外,图17中表示以PWM驱动频率120Hz、占空比20%驱动背光灯时的KSF荧光体的响应波形。
本发明为了解决上述的问题点而提出,其目的在于,获得2次光的色纯度高、且响应速度快的发光装置以及照明装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题,本发明的1个方式所涉及的发光装置的特征在于,具备:发光元件,其发出1次光;树脂,其密封上述发光元件;和第1以及第2荧光体,分散在上述树脂中,吸收上述1次光的一部分,发出波长比该1次光长的2次光,上述第1荧光体吸收上述1次光,通过禁戒跃迁而发出上述2次光,上述第2荧光体吸收上述1次光,通过容许跃迁而发出上述2次光。
发明的效果
根据本发明的1个方式,达到获得2次光的色纯度高且响应速度快的发光装置的效果。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的照明装置中的LED的截面图。
图2(a)是放大示出利用实施方式1所涉及的LED的照明装置的一部分的俯视图,(b)是(a)所示的照明装置的截面图。
图3是表示控制上述LED的驱动的LED驱动控制部的构成的框图。
图4是表示基于PWM信号的LED的蓝色光和红色光的发光的情况的图。
图5是表示KSF荧光体的发光光谱的图。
图6是表示CASN荧光体的发光光谱的图。
图7是表示对KSF荧光体和CASN荧光体的峰值波长下的强度比进行各种变更的情况下的包含绿荧光体的LED的发光光谱的图。
图8是表示对KSF荧光体和CASN荧光体的峰值波长下的强度比进一步进行变更的情况下的包含绿荧光体的LED的发光光谱的图。
图9是表示对KSF荧光体和CASN荧光体的峰值波长下的强度比进行各种变更的情况下的不含绿荧光体的LED的发光光谱的图。
图10是表示KSF荧光体和CASN荧光体的峰值波长下的强度比为KSF∶CASN=100∶0的情况下的红荧光体的余辉时间的测定结果的图。
图11是表示KSF荧光体和CASN荧光体的峰值波长下的强度比为KSF∶CASN=75∶25的情况下的红荧光体的余辉时间的测定结果的图。
图12是表示KSF荧光体和CASN荧光体的峰值波长下的强度比为KSF∶CASN=50∶50的情况下的红荧光体的余辉时间的测定结果的图。
图13(a)是放大示出实施方式2所涉及的照明装置中的光源部的一部分的俯视图,(b)是上述照明装置的截面图。
图14是实施方式2所涉及的照明装置中的LED的截面图。
图15是表示控制实施方式2所涉及的LED中的第1LED芯片以及第2LED芯片的驱动的LED驱动控制部的构成的框图。
图16是表示PWM信号与第1LED芯片以及第2LED芯片的驱动状态的关系的图。
图17是表示在利用KSF荧光体的现有的LED中基于PWM信号的LED的蓝色光和红色光的发光的情况的图。
图18是使用KSF荧光体和余辉时间假定为100μs的荧光体来模拟基于PWM信号的LED的蓝色光和红色光的发光的情况的图。
具体实施方式
〔实施方式1〕
(照明装置1的构成)
首先,说明利用本实施方式所涉及的LED(发光装置)11的照明装置1。图2的(a)是放大表示利用实施方式1所涉及的LED11的照明装置1的一部分的俯视图,(b)是(a)所示的照明装置1的截面图。
如图2的(a)以及(b)所示那样,照明装置1具备:基板2、多个LED11以及导光板5。另外,照明装置1还具备用于控制多个LED11的驱动的图2中未图示的LED驱动控制部(参考图3)。
导光板5的整体为长方形,是具有给定的厚度的透明构件。该导光板5具有使从光入射部5a入射的光面状辐射那样从光辐射面5b的各部取出光的结构,由丙烯等透明材料形成。另外,导光板5的一边侧的端面作为光入射的光入射部5a发挥功能。
基板2形成为细长的长方形(长条状)。基板2在安装多个LED11的安装面,形成用于向LED11供电的未图示的印刷布线。另外,在基板2的两端部或一个端部,设置与印刷布线连接的未图示的正极端子以及负极端子。通过在该正极端子以及负极端子连接用于来自外部的供电的布线,来对LED11进行供电。
在基板2上,沿着基板2的长边方向,多个LED11被安装成1列。多个LED11沿着基板2的长边方向分别串联连接。
基板2以及LED11构成光源部7。在该光源部7中,多个LED11各自的发光面与光入射部5a对置,并且配置在与导光板5接近的位置,以使来自多个LED11各自的LED芯片(发光元件)13的出射光入射到导光板5的光入射部5a。
(LED11的构成)
使用图1以及图2来详细说明LED11的构成。图1是照明装置1中的LED11的截面图。
如图2的(a)所示那样,LED11作为一例而发光面形成长方形,LED芯片13安装在中央。另外,如图1所示那样,LED11具有:封装件12、LED芯片13、树脂14、KSF荧光体(第1荧光体)15、CASN荧光体(第2荧光体)16、以及绿荧光体17。
封装件12设有1个凹部即腔体(凹部)12a。由于在凹部内的底面安装LED芯片13并将凹部内侧面作为反射面,因此腔体12a是设置在封装件12的空间。该封装件12由尼龙系材料形成,通过嵌入成形设置未图示的引线框,使其在封装件12中的腔体12a内的底面露出。该引线框在露出的部分被2分割。
封装件12具有形成作为凹部的腔体12a内侧面的反射面。该反射面为了将来自LED芯片13的出射光反射到LED11的外部,优选由含高反射率的Ag或Al的金属膜、或白色硅酮形成。
LED芯片13例如是具有导电性基板的氮化镓(GaN)系半导体发光元件,虽未图示,但在导电性基板的底面形成底面电极,在其相反的面形成上部电极。LED芯片13的出射光(1次光)是430~480nm的范围的蓝色光,在450nm附近具有峰值波长。
另外,LED芯片13(蓝色LED芯片)通过导电性的钎料而芯片键合在上述的引线框中的露出部的一侧。进而,LED芯片13通过未图示的导线将LED芯片13的上部电极和引线框中的露出部的另一侧导线键合。如此,LED芯片13与引线框电连接。在此,对在上表面以及下表面有电极的类型的LED芯片进行说明,但也可以使用在上表面有2个电极的类型的LED。
树脂14通过填充在腔体12a内而将配置了LED芯片13d的腔体12a密封。另外,树脂14由于对波长短的1次光要求高的耐久性,因此适于使用硅酮树脂。树脂14的表面形成光出射的发光面。
在树脂14中分散有被从LED芯片13发出的1次光激发而发出红色光作为2次光的2个种类的红荧光体即第1红荧光体以及第2红荧光体、和发出绿色光的绿荧光体17。第1红荧光体是通过禁戒跃迁(forbidden transition)而发出红色光的荧光体(以下有称作禁戒跃迁类型的荧光体的情况),第2红荧光体是通过容许跃迁(allowed transition)而发出红色光的荧光体(以下有称作容许跃迁类型的荧光体的情况)。另外,分散在树脂14中的红荧光体只要至少分散禁戒跃迁类型的荧光体、和容许跃迁类型的荧光体这2个种类即可,也可以分散3个种类以上的红荧光体。另外,绿荧光体17根据需要分散在树脂14中即可,也可以没有。
KSF荧光体15分散在树脂14中,是通过禁戒跃迁而发出红色光的第1红荧光体的一例。KSF荧光体15被作为1次光的蓝色光激发,发出比1次光更长波长的红色(峰值波长600nm以上780nm以下)的2次光。KSF荧光体15是具有Mn4+活化K2SiF6结构的荧光体。
KSF荧光体15发出峰值波长的波长宽度窄到约30nm以下、高纯度的红色光。
来自LED芯片13的1次光熄灭时的来自KSF荧光体15的2次光的发光强度成为1/e(e是自然对数的底)为止所需的时间即KSF荧光体15的余辉时间为约7ms~8ms程度。另外,来自KSF荧光体15的2次光为了大致完全点亮、熄灭而需要约10ms程度。
分散在树脂14中的第1红荧光体(第1荧光体)只要是通过禁戒跃迁而发出红色光的荧光体即可。第1红荧光体特别优选具有峰值波长的波长宽度为约30nm以下的窄光谱的荧光体材料。
除了具有Mn4+活化K2SiF6结构的荧光体以外,作为峰值波长的波长宽度窄、能用作第1红荧光体的材料,还能举出Mn4+活化Mg氟锗酸盐(fluoro-germanate)荧光体等。再有,通过禁戒跃迁而发出红色光的第1红荧光体只要是下述一般式(A1)~(A8)所示的Mn4+活化复合氟化物荧光体的任一者即可。
A2[MF5]:Mn4+···一般式(A1)
(在上述一般式(A1)中,A从Li、Na、K、Rb、Cs、NH4的任一者、或它们的组合选择,M从Al、Ga、In的任一者或它们的组合选择)
A3[MF6]:Mn4+···一般式(A2)
(在上述一般式(A2)中,A从Li、Na、K、Rb、Cs、NH4的任一者、或它们的组合选择,M从Al、Ga、In的任一者或它们的组合选择)
Zn2[MF7]:Mn4+···一般式(A3)
(在上述一般式(A3)中,[]内的M从Al、Ga、In的任一者或它们的组合选择)
A[In2F7]:Mn4+···一般式(A4)
(在上述一般式(A4)中,A从Li、Na、K、Rb、Cs、NH4的任一者或它们的组合选择)
A2[MF6]:Mn4+···一般式(A5)
(在上述一般式(A5)中,A从Li、Na、K、Rb、Cs、NH4的任一者或它们的组合选择,M从Ge、Si、Sn、Ti、Zr的任一者或它们的组合选择)
E[MF6]:Mn4+···一般式(A6)
(在上述一般式(A6)中,E从Mg、Ca、Sr、Ba、Zn的任一者或它们的组合选择,M从Ge、Si、Sn、Ti、Zr的任一者或它们的组合选择)
Ba0.65Zr0.35F2.70:Mn4+···一般式(A7)
A3[ZrF7]:Mn4+···一般式(A8)
(在上述一般式(A8)中,A从Li、Na、K、Rb、Cs、NH4的任一者或它们的组合选择)
进而,分散在树脂14中的第1红荧光体除了具有Mn4+活化K2SiF6结构的荧光体以外,例如也可以是下述一般式(A9)或一般式(A10)实质表示的4价的锰活化氟化4价金属盐荧光体。
MII2(MIII1-hMnh)F6···一般式(A9)
在一般式(A9)中,MII表示从Li、Na、K、Rb以及Cs选出的至少1种碱金属元素,从明亮度以及粉体特性的稳定性出发,MII优选是K。另外在一般式(A9)中,MIII表示从Ge、Si、Sn、Ti以及Zr选出的至少1种4价的金属元素,从明亮度以及粉体特性的稳定性出发,MIII优选是Ti。
另外,在一般式(A9)中,表示Mn的组成比(浓度)的h的值为0.001≤h≤0.1。这是因为,在h的值不足0.001的情况下,有得不到足够的明亮度的不良状况,另外,在h的值超过0.1的情况下,有因浓度猝灭等而明亮度大幅降低的不良状况。从明亮度以及粉体特性的稳定性出发,h的值优选为0.005≤h≤0.5。
作为以一般式(A9)表示的第1红荧光体,具体能举出K2(Ti0.99Mn0.01)F6、K2(Ti0.9Mn0.1)F6、K2(Ti0.999Mn0.001)F6、Na2(Zr0.98Mn0.02)F6、Cs2(Si0.95Mn0.05)F6、Cs2(Sn0.98Mn0.02)F6、K2(Ti0.88Zr0.10Mn0.02)F6、Na2(Ti0.75Sn0.20Mn0.05)F6、Cs2(Ge0.999Mn0.001)F6、(K0.80Na0.20)2(Ti0.69Ge0.30Mn0.01)F6等,但并不限定于这些。
MIV(MIII1-hMnh)F6···一般式(A10)
在一般式(A10)中,MIII和上述的一般式(A9)中的MIII相同,表示从Ge、Si、Sn、Ti以及Zr选出的至少1种4价的金属元素,出于同样的理由,MIII优选是Ti。另外在一般式(A10)中,MIV表示从Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn选出的至少1种碱土类金属元素,从明亮度以及粉体特性的稳定性出发,MIV优选是Ca。另外,在一般式(A10)中,表示Mn的组成比(浓度)的h的值和上述的一般式(A9)中的h相同,都是0.001≤h≤0.1,出于同样的理由,优选是0.005≤h≤0.5。
作为以一般式(A10)表示的第1红荧光体,具体能举出Zn(Ti0.98Mn0.02)F6、Ba(Zr0.995Mn0.005)F6、Ca(Ti0.995Mn0.005)F6、Sr(Zr0.98Mn0.02)F6等,但当然并不限定于此。
CASN荧光体16分散在树脂14中,是通过容许跃迁而发出红色光的第2红荧光体的一例。CASN荧光体16被作为1次光的蓝色光激发,发出比1次光更长波长的红色(峰值波长为600nm以上780nm以下)的2次光。CASN荧光体16是具有2价的Eu活化CaAlSiN3结构的荧光体。
CASN荧光体16的峰值波长的波长宽度比KSF荧光体15的峰值波长的波长宽度宽。但来自LED芯片13的1次光熄灭时的来自CASN荧光体16的2次光的发光强度成为1/e(e是自然对数的底)为止所需的时间即CASN荧光体16的余辉时间为1μs~10μs程度,响应速度快于KSF荧光体15。
由于KSF荧光体15(第1荧光体)的余辉时间为约10ms,因此CASN荧光体16(第2荧光体)的余辉时间为KSF荧光体的余辉时间的10000分之1~1000分之1。即,第2荧光体的响应速度快到第1荧光体的响应速度的1000倍以上、优选10000倍以上即可。
除了具有2价的Eu活化CaAlSiN3结构的荧光体以外,作为能用作第2红荧光体的材料,也可以是下述一般式(B1)实质表示的2价的Eu活化窒化物荧光体。
(XIII1-j、Euj)XIVSiN3···一般式(B1)
在一般式(B1)中,XIII表示从Mg、Ca、Sr以及Ba选出的至少1种元素,XIV表示从Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd以及Lu选出的至少1种元素,j表示满足0.001≤j≤0.05的数。
作为以一般式(B1)表示的第2红荧光,具体能举出(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3、(Ca0.985Eu0.015)AlSiN3、(Ca0.94Sr0.05Eu0.01)AlSiN3、(Ca0.99Eu0.01)Al0.90Ga0.10SiN3、(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3、(Ca0.97Ba0.01Eu0.02)Al0.99In0.01 SiN3、(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3、(Ca0.99Eu0.01)AlSiN3等,但并不限定于它们。
绿荧光体17(绿荧光体)分散在树脂14中。绿荧光体17是被1次光的蓝色光激发、发出比1次光更长波长的绿色(峰值波长500nm以上550nm以下)的2次光的荧光体。
作为绿荧光体17,可以是以下述一般式(C1)表示的2价的Eu活化氮氧化物荧光体即β型SiAlON、或以下述一般式(C2)表示的2价的Eu活化硅酸盐荧光体。
EuaSibAlcOdNe···一般式(C1)
在一般式(C1)中,表示Eu的组成比(浓度)的a的值为0.005≤a≤0.4。这是因为,在a的值不足0.005的情况下,得不到足够的明亮度,另外在a的值超过0.4的情况下,因浓度猝灭等而明亮度大幅降低。另外,从粉体特性的稳定性、母体的均质性出发,上述一般式(C1)中的a的值优选为0.01≤a≤0.2。另外,在一般式(C1)中,表示Si的组成比(浓度)的b以及表示Al的组成比(浓度)的c是满足b+c=12的数,表示O的组成比(浓度)的d以及表示N的组成比(浓度)的e是满足d+e=16的数。
作为以一般式(C1)表示的绿荧光体17,具体能够举出Eu0.05Si11.50Al0.50O0.05N15.95、Eu0.10Si11.00Al1.00O0.10N15.90、Eu0.30Si9.80Al2.20O0.30N15.70、Eu0.15Si10.00Al2.00O0.20N15.80、Eu0.01Si11.60Al0.40O0.01N15.99、Eu0.005Si11.70Al0.30O0.03N15.97等,但并不限定于它们。
2(Ba1-f-gYIfEug)O·SiO2···一般式(C2)
在一般式(C2)中,YI表示从Mg、Ca以及Sr选出的至少1种碱土类金属元素,为了得到高效率的母体,优选YI是Sr。在一般式(C2)中,表示YI的组成比(浓度)的f的值为0<f≤0.55,通过使f的值在该范围内,能得到510~540nm的范围的绿色系发光。在f的值超过0.55的情况下,成为带有黄色调的绿色系发光,色纯度会变差。进而,从效率、色纯度的观点出发,f的值优选在0.15≤f≤0.45的范围的范围内。另外在一般式(C2)中,表示Eu的组成比(浓度)的g的值为0.03≤g≤0.10。这是因为,在g的值不足0.03的情况下,得不到足够的明亮度,另外,在g的值超过0.10的情况下,因浓度猝灭等而明亮度大幅降低。另外,从明亮度以及粉体特性的稳定性出发,g的值优选在0.04≤g≤0.08的范围内。
作为以一般式(C2)表示的绿荧光体17,具体能举出2(Ba0.70Sr0.26Eu0.04)·SiO2、2(Ba0.57Sr0.38Eu0.05)O·SiO2、2(Ba0.53Sr0.43Eu0.04)O·SiO2、2(Ba0.82Sr0.15Eu0.03)O·SiO2、2(Ba0.46Sr0.49Eu0.05)O·SiO2、2(Ba0.59Sr0.35Eu0.06)O·SiO2、2(Ba0.52Sr0.40Eu0.08)O·SiO2、2(Ba0.85Sr0.10Eu0.05)O·SiO2、2(Ba0.47Sr0.50Eu0.03)O·SiO2、2(Ba0.54Sr0.36Eu0.10)O·SiO2、2(Ba0.69Sr0.25Ca0.02Eu0.04)O·SiO2、2(Ba0.56Sr0.38Mg0.01Eu0.05)O·SiO2、2(Ba0.81Sr0.13Mg0.01Ca0.01Eu0.04)O·SiO2等,但并不限定于它们。
另外,作为绿荧光体17,可以是以下述一般式(C3)表示的2价的Eu活化硅酸盐荧光体。
2(M11-g,Eug)O·SiO2···一般式(C3)
在一般式(C3)中,M1表示从Mg、Ca、Sr、以及Ba选择的至少1种元素,g表示满足0.005≤g≤0.10的数。
以一般式(C3)表示的所谓的BOSE碱土类金属硅酸盐荧光体和CASN荧光体同样,都是发光强度成为1/e为止的时间即余辉时间为10μs以下的容许跃迁类型的荧光体。
在上述那样构成的LED11中,从LED芯片13出射的1次光(蓝色光)随着通过树脂14,其一部分激发KSF荧光体15,被变换成2次光(红色光),激发CASN荧光体16,被变换成2次光(红色光),激发绿荧光体17,被变换成2次光(绿色光)。如此,从LED11将蓝色的1次光、和红色以及绿色的2次光混色的白色光W0辐射到LED11的外部。
在LED11中,绿荧光体17与红荧光体(第1红荧光体以及第2红荧光体)的混合比率并没有特别限制,优选相对于红荧光体以重量比5~70%的范围内的混合比率混合绿荧光体17,更优选以15~45%的范围内的混合比率混合绿荧光体17。另外,关于第1红荧光体与第2红荧光体的混合比,在后面叙述。
(LED驱动控制部1的构成)
图3是表示控制LED11的驱动的LED驱动控制部21的构成的框图。照明装置1具有图3所示的LED驱动控制部21。
如图3所示那样,LED驱动控制部21具有:调光控制部(脉冲宽度调制信号生成单元)22、恒电流电路23以及LED电路25。LED电路25是安装在基板2上的LED芯片13的串联电路。
调光控制部22通过PWM控制来控制LED电路25中的LED芯片13的点亮时间。为此,调光控制部22具有产生赋予LED电路25的PWM信号的PWM电路(未图示)。该PWM电路按照来自外部的指示来变更PWM信号的占空比。
恒电流电路23基于从调光控制部22提供的PWM信号,产生流过LED电路25的恒电流。恒电流电路23在PWM信号的H电平的期间开启,使恒电流流向LED电路25,另一方面,在PWM信号的L电平的期间关闭,不使恒电流流向LED电路25。
在上述那样构成的LED驱动控制部21中,通过调光控制部22所控制的PWM信号,恒电流电路23对流过LED电路25的恒电流进行控制。由此控制LED芯片13的光强度。
(关于红荧光体的发光的情况以及配合)
图4是表示基于PWM信号的LED11的蓝色光和红色光的发光的情况的图。在图4中,LED芯片的发光表示LED芯片13出射的蓝色光的发光的情况,红荧光体的发光表示从被从LED芯片13出射的蓝色光激发发光的KSF荧光体15以及CASN荧光体16出射的红色光的发光的情况。另外,从恒电流电路23提供给LED电路25的PWM信号的频率为120Hz、占空比为20%、KSF荧光体15与CASN荧光体16的光强度比为50∶50。
图5是表示KSF荧光体15的发光光谱的图。图6是表示CASN荧光体16的发光光谱的图。
如图4所示那样,LED芯片13对应于PWM信号的开启/关断期间而成为矩形波那样进行发光。并且可知,含有KSF荧光体15和CASN荧光体16这2个种类的荧光体的红荧光体的发光的上升沿、以及下降沿比图17所示的仅由KSF荧光体构成的红荧光体的发光中的上升沿、以及下降沿更陡峭。
也就是说,可知:关于LED芯片的发光成为关闭后的红荧光体的余辉,相比于图17所示的仅由KSF荧光体构成的红荧光体,图4所示的含有KSF荧光体15和CASN荧光体16这2个种类的荧光体的红荧光体被抑制。
在使KSF荧光体15与CASN荧光体16的光强度比为KSF∶CASN=50∶50的情况下,分散在LED11的各荧光体的配合比(重量%)如以下那样。
KSF荧光体:100
CASN荧光体:13.7
绿荧光体:75.7
另外,绿荧光体需要根据LED芯片13的色度适宜变更配合比。
如图5以及图6所示那样可知,作为禁戒跃迁类型的荧光体的KSF荧光体15相比于作为容许跃迁类型的荧光体的CASN荧光体16,具有630nm近旁的峰值波长宽度较窄的窄光谱。如该KSF荧光体15那样,优选发光光谱中的峰值波长的波长宽度为30nm以下程度。如此,发光光谱中的峰值波长的波长宽度为窄光谱的发光光谱的包含以发光为目的的红色的波长带以外的颜色的波长带的比例低,另外,作为目的的红色的波长带和此外的其他颜色的波长带被明确地分离。由此能得到色再现性宽的LED11。
在图7~图9表示对KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比进行各种变更的情况下的发光光谱。
图7是表示对KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比进行各种变更的情况下的包含绿荧光体17的LED11的发光光谱的图。
图8是表示对KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比进一步进行变更的情况下的包含绿荧光体17的LED11的发光光谱的图。
图9是表示对KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比进行各种变更的情况下的不含绿荧光体17的LED11的发光光谱的图。
另外,由于根据目标的色度而发光光谱改变,因此图7~图9所示的发光光谱是一例。
在图7中,各光谱SA1~SA3所表示的KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比如以下那样。另外,在图7中,还包含LED芯片13发出的蓝色光以及绿荧光体17发出的绿色光。
光谱SA1···KSF∶CASN=100∶0
光谱SA2···KSF∶CASN=60∶40
光谱SA3···KSF∶CASN=50∶50
在图8中,各光谱SB1~SB5所表示的KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比如以下那样。另外,在图8中,还包含LED芯片13发出的蓝色光以及绿荧光体17发出的绿色光。
光谱SB1···KSF∶CASN=0∶100
光谱SB2···KSF∶CASN=100∶0
光谱SB3···KSF∶CASN=25∶75
光谱SB4···KSF∶CASN=50∶50
光谱SB5···KSF∶CASN=75∶25
在图9中,各光谱SB6~SB10所表示的KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比如以下那样。另外,在图9中,包含LED芯片13发出的蓝色光,但不含绿荧光体17发出的绿色光。
光谱SB6···KSF∶CASN=0∶100
光谱SB7···KSF∶CASN=100∶0
光谱SB8···KSF∶CASN=25∶75
光谱SB9···KSF∶CASN=50∶50
光谱SB10··KSF∶CASN=75∶25
如图7~图9所示那样可知,在从KSF荧光体15以及CASN荧光体16分别发出的光混色的红色光中,从KSF荧光体15发出的光的分量越多,则能得到将630nm近旁作为峰值的发光光谱的宽度越窄、峰值的强度越高的发光光谱。
在图10~图12表示测定对KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比进行变更的情况下的红荧光体的余辉时间的结果。
图10是表示KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比为KSF∶CASN=100∶0的情况下的红荧光体的余辉时间的测定结果的图。图11是表示KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比为KSF∶CASN=75∶25的情况下的红荧光体的余辉时间的测定结果的图。图12是表示KSF荧光体15和CASN荧光体16的峰值波长下的强度比为KSF∶CASN=50∶50的情况下的红荧光体的余辉时间的测定结果的图。
在图10~图12中,横轴表示时间,纵轴表示发光强度。XA表示基于红荧光体的红色光的下降沿开始时间,YA表示时间XA的发光强度。YA是红荧光体的峰值的发光强度。YB表示从YA起发光强度成为1/e时的发光强度,时间XB表示强度YB的时间。
在图1中,红荧光体的发光强度从峰值的YA到成为1/e的强度YB为止的经过时间(时间XA到时间XB的经过时间)为7.61ms。
在图11中,红荧光体的发光强度从峰值的YA到成为1/e的强度YB为止的经过时间(时间XA到时间XB的经过时间)为4.22ms。
在图12中,红荧光体的发光强度从峰值的YA到成为1/e的强度YB为止的经过时间(时间XA到时间XB的经过时间)为0.0155ms。
如图10~图12所示那样,可知,在从KSF荧光体15以及CASN荧光体16分别发出的光进行混色的红色光中,从CASN荧光体16发出的光的分量越多,则余辉时间越短。
在以上,作为第1红荧光体和第2红荧光体的组合,主要说明了KSF荧光体15和CASN荧光体16的组合。但第1红荧光体和第2红荧光体的组合并不限定于此。例如,也可以作为第1红荧光体而使用KSF荧光体15,作为第2红荧光体而使用SCASN荧光体。SCASN荧光体由以下的化学式表示。
SCASN荧光体化学式···(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu
进而,也可以作为第1红荧光体而使用KSF荧光体15,作为第2红荧光体而使用αSiAlON荧光体。αSiAlON荧光体由以下的化学式表示。
αSiAlON荧光体化学式···Ca(Si,Al)12(O,N)16∶Eu
另外,在图4中,表示在作为第1红荧光体而使用KSF荧光体15、作为第2红荧光体而使用CASN荧光体16的情况下分别从其中出射的红色光的发光的情况。但第2红荧光体并不限定于CASN荧光体16,取代CASN荧光体16只要是余辉时间100μs以下的发出红色光的荧光体(第2荧光体)即可。
图18是使用KSF荧光体、和余辉时间假定为100μs的荧光体来模拟基于PWM信号的LED的蓝色光和红色光的发光的情况的图。
在图18中,LED芯片的发光表示LED芯片13出射的蓝色光的发光的情况,红荧光体的发光表示从被从LED芯片13出射的蓝色光激发发光的KSF荧光体15以及余辉时间100μs的发出红色光的荧光体出射的红色光的发光的情况。从恒电流电路23提供给LED电路25的PWM信号的频率为120Hz、占空比为25%、KSF荧光体15与余辉时间100μs的发出红色光的荧光体的光强度比为50∶50。
和图4同样,在图18中,可知:含有KSF荧光体15、和余辉时间100μs的发出红色光的荧光体这2个种类的荧光体的红荧光体的发光的上升沿、以及下降沿都比图17所示的仅由KSF荧光体构成的红荧光体的发光中的上升沿、以及下降沿陡峭。
也就是说,可知:相比于图17所示的仅由KSF荧光体构成的红荧光体,图18所示的含有KSF荧光体15、和余辉时间100μs的发出红色光的荧光体这2个种类的荧光体的红荧光体在LED芯片的发光关闭后的红荧光体的余辉被抑制。
由于KSF荧光体(第1荧光体)的余辉时间为约10ms,因此余辉时间100μs的发出红色光的荧光体(第2荧光体)的余辉时间是KSF荧光体(第1荧光体)的余辉时间的100分之1。即,第2荧光体的响应速度快到第1荧光体的响应速度的100倍以上即可。
如此,分散在树脂14的第2红荧光体(第2荧光体)只要是余辉时间为100μs以下的发出红色光的荧光体即可,通过容许跃迁而发出红色光的荧光体满足该响应时间的要求。第2红荧光体特别优选直至发光强度成为1/e为止的时间即余辉时间为10μs以下的荧光体材料。
(主要效果)
如以上那样,LED11具备:LED芯片13,其作为1次光而发出蓝色光;树脂14,其密封LED芯片13;和KSF荧光体15以及CASN荧光体16,其分散在树脂14中,吸收作为1次光的蓝色光的一部分,发出比该蓝色光波长更长的作为2次光的红色光。并且,KSF荧光体15吸收作为1次光的蓝色光,通过禁戒跃迁而发出作为2次光的红色光。另一方面,CASN荧光体16吸收作为1次光的蓝色光,通过容许跃迁而发出作为2次光的红色光。
由此,通过来自KSF荧光体15的发光,作为2次光而能够得到峰值波长的630nm近旁的波长宽度窄的红色光。由此能得到色纯度高的2次光。另一方面,通过CASN荧光体16,能得到从1次光熄灭时的发光强度起到发光强度成为1/e为止所需的时间即余辉时间快到1μs以上10μs以下程度的红色光,作为2次光。由此能得到响应速度快的2次光。即,能得到作为2次光的红色光的色纯度高、且响应速度快的LED11。
另外,LED11具备仅设有1个凹部即腔体12a的封装件12。LED芯片13配置在腔体12a内的底面,树脂14配置在腔体12a内。
并且,在上述树脂14中分散通过禁戒跃迁而发出红色光的荧光体15、和通过容许跃迁而发出红色光的CASN荧光体16的、发出相同颜色的光且相互不同的2个种类的荧光体。
由此,能得到由1个腔体构成、作为2次光的红色光的色纯度高、响应速度快的LED11。
另外,分散在树脂14中的KSF荧光体15所发出的作为2次光的红色光的峰值波长的波长宽度(波长带)为30nm以下。因此,能得到色纯度高的红色光。进而,对于将LED芯片13处于点亮的1次光熄灭时的2次光的强度成为1/e为止所需的时间即余辉时间,CASN荧光体16为1μs以上10μs以下程度、100μs以下,响应速度快。由此,能得到作为2次光的红色光的色纯度高、且响应速度快的LED11。
(附记事项)
另外,在第1实施方式中,说明了在密封LED芯片13的树脂14中分散作为红荧光体的KSF荧光体15以及CASN荧光体16、和绿荧光体17。作为该绿荧光体17,也可以分散Mn活化γ-AlON、和2价的Eu活化氮氧化物荧光体即β型SiAlON或2价的Eu活化硅酸盐荧光体。
由此,如专利文献3记载的那样,绿色荧光体的Mn活化γ-AlON和作为红荧光体的KSF荧光体同样是禁戒跃迁类型的荧光体,虽然能得到窄光谱,但响应速度慢。与作为红荧光体的CASN荧光体同样地,绿荧光体的2价的Eu活化氮氧化物荧光体和2价的Eu活化硅酸盐荧光体的响应速度快。
〔实施方式2〕
关于本发明的第2实施方式,若基于图13~图16进行说明,则如以下那样。另外,为了说明的方便,对具有与在所述实施方式1说明的构件相同功能的构件附记相同标号,省略其说明。
图13的(a)是放大示出实施方式2所涉及的照明装置31中的光源部37的一部分的俯视图,图13的(b)是照明装置31的截面图。
如图13的(a)以及(b)所示那样,照明装置31具备基板2、多个LED(发光装置)41以及导光板5。另外,照明装置31还具备用于控制多个LED41的驱动的图13中未图示的LED驱动控制部(参考图15)。
在基板2上,多个LED41沿着基板2的长边方向排成一列地安装。另外,LED41具有相互空开间隔而配置的2个LED芯片(第1发光元件)43以及LED芯片(第2发光元件)44。
LED41配置为各LED41的一方的LED芯片43沿着基板2的长边方向排成一列,另一方的LED芯片44沿着基板2的长边方向排成一列。另外,在LED41中,在相邻的列之间,2个LED芯片43、44在与列的方向(基板2的长边方向)正交的方向(基板2的短边方向)上并排,空开间隔而配置。
在同一列方向(基板2的长边方向)上并排的多个LED芯片43串联连接,分别构成后述的LED电路55。另外,在同一列方向(基板2的长边方向)上并排的LED芯片44串联连接,分别构成后述的LED电路56。
基板2以及LED41构成光源部37。该光源部37的多个LED41的各自的发光面与光入射部5a对置且配置在与导光板5接近的位置,以使来自多个LED41各自的LED芯片43、44的出射光入射到导光板5的光入射部5a。
(LED41的构成)
图14是照明装置31中的LED41的截面图。LED41具有:封装件42、LED芯片43、44、树脂14、KSF荧光体15、CASN荧光体16、以及绿荧光体17。
封装件42设有2个凹部即第1腔体(凹部)42a以及第2腔体(凹部)42b。第1腔体42a由于在凹部内的底面安装LED芯片43,并将凹部内侧面作为反射面,因此是设置在封装件42的空间。第2腔体42b由于在凹部内的底面安装LED芯片44并将凹部内侧面作为反射面,因此是设置在封装件42的空间。
封装件42和前述的实施方式1中的封装件12同样,都是由尼龙系材料形成,通过嵌入成形设置未图示的引线框,使其在封装件42中的第1腔体42a以及第2腔体42b各自内的底面露出。该引线框在第1腔体42a以及第2腔体42b各自内的露出的部分被2分割。
封装件42具有形成第1腔体42a以及第2腔体42b各自的内侧面的反射面。该反射面优选分别由含高反射率的Ag或Al的金属膜、白色硅酮形成,以将LED芯片43、44的出射光反射到LED41的外部。
进而,封装件42在2处的第1腔体42a、第2腔体42b之间具有隔壁42c。通过该隔壁42c,来自2个LED芯片43、44的出射光在LED41中的2个LED芯片43、44之间被阻断。即,2个LED芯片43、44通过隔壁42c而光学分离。
封装件42中的一方的凹部即第1腔体42a在底部安装LED芯片43,通过将树脂14填充在第1腔体42a内来密封LED芯片43。在密封LED芯片43的树脂14中分散KSF荧光体15和绿荧光体17。
另外,封装件42中的另一方的凹部即第2腔体42b在底部安装LED芯片44,通过将树脂14填充在第2腔体42b来密封LED芯片44。在密封LED芯片44的树脂14中分散CASN荧光体16和绿荧光体17。
在KSF荧光体15与CASN荧光体16的发光强度比为50∶50的情况下,KSF荧光体15与绿荧光体17的配合比(重量%)为100∶75.7。另一方面,CASN荧光体16与绿荧光体17的配合比(重量%)为13.7∶75.7。另外,绿荧光体17根据LED芯片43、44的色度来改变配合比。
LED芯片43、44例如是具有导电性基板的氮化镓(GaN)系半导体发光元件,虽未图示,但在导电性基板的底面形成底面电极,在其相反的面形成上部电极。和LED芯片13同样,LED芯片43、44是各自的出射光(1次光)为430~480nm的范围的蓝色光、在450nm附近具有峰值波长的蓝色LED芯片。
在上述那样构成的LED41中,随着从一方的LED芯片43出射的1次光(蓝色光)通过树脂14,其一部分激发KSF荧光体15,被变换成2次光(红色光),激发绿荧光体17,被变换成2次光(绿色光)。如此,从第1腔体42a将蓝色的1次光、和从KSF荧光体15发出的红色以及绿色的2次光进行混色的第1白色光W1辐射到LED41的外部。
另外,在LED41中,随着从第2腔体42b出射的1次光(蓝色光)通过树脂14,其一部分激发CASN荧光体16,被变换成2次光(红色光),激发绿荧光体17,被变换成2次光(绿色光)。如此,从LED41的第2腔体42b将蓝色的1次光、和从CASN荧光体16发出的红色以及绿色的2次光进行混色的第2白色光W2辐射到LED41的外部。
因此,在LED41当中,从第1腔体42a辐射的第1白色光W1、和从第2腔体42b辐射的第2白色光W2进行混色的白色光W4被辐射到LED41的外部。
如此,LED41具备设有多个凹部即第1腔体42a、第2腔体42b的封装件42,LED芯片43配置在第1腔体42a内的底面,LED芯片44配置在第2腔体42b内的底面。
并且,在第1腔体42a以及第2腔体42b内分别配置树脂14,KSF荧光体15分散在配置于第1腔体42a的树脂14中,CASN荧光体16分散在配置于第2腔体42b的树脂14中。由此,能得到具有多个腔体即第1腔体42a以及第2腔体42b、作为2次光的红色光的色纯度高、且响应速度快的LED41。
另外,说明了LED41是作为2个腔体的第1腔体42a、第2腔体42b一体地设置在封装件42的构成,但设置在封装件42的腔体的个数并不限定于2个,也可以是3个以上。
另外,说明了LED41是在1个封装内设置出射第1白色光W1和第2白色光W2的发光部的构成,但也可以是分为出射第1白色光的LED、和出射第2白色光的LED的2个封装件的构成。即,LED41只要是能改变第1白色光W1与第2白色光W2的光强度的比率的构成即可,也可以构成为分别由不同封装件即2个种类以上的LED构成。
(LED驱动控制部51的构成)
图15是表示控制LED芯片43、44的驱动的LED驱动控制部51的构成的框图。
如图15所示那样,LED驱动控制部51具有:调光控制部(脉冲宽度调制信号生成单元)52、恒电流电路53、54以及LED电路55、56。LED电路55是安装在基板2上的LED芯片43的串联电路。LED电路56是安装在基板2上的LED芯片44的串联电路。
调光控制部52通过PWM控制个别地控制LED电路55、56中的各自的LED芯片43、44的点亮时间。为此,调光控制部52具有个别地产生提供给LED电路55的PWM信号即第1PWM信号、和提供给LED电路56的PWM信号即第2PWM信号的PWM电路(未图示)。该PWM电路根据来自外部的指示变更PWM信号的占空比,生成第1PWM信号和第2PWM信号。
恒电流电路53基于从调光控制部52提供的第1PWM信号来产生流过LED电路55的恒电流。恒电流电路53在第1PWM信号的H电平的期间开启而使恒电流流向LED电路55,另一方面,在第1PWM信号的L电平的期间关闭而不使恒电流流向LED电路55。
恒电流电路54基于从调光控制部52提供的第2PWM信号,产生流向LED电路56的恒电流。恒电流电路54在第2PWM信号的H电平的期间开启而使恒电流流向LED电路56,另一方面在第2PWM信号的L电平的期间关闭而不使恒电流流向LED电路56。
如上述那样,在LED驱动控制部51中,调光控制部52生成用于使LED芯片43通过脉冲宽度调制而发光的第1PWM信号、和用于使LED芯片44通过脉冲宽度调制而发光的第2PWM信号。然后,调光控制部52将生成的第1PWM信号输出给恒电流电路53。恒电流电路53基于从调光控制部52输入的第1PWM信号使电流流过LED电路55,由此驱动LED芯片43。另外,调光控制部52将生成的第2PWM信号输出给恒电流电路54。恒电流电路54基于从调光控制部52输入的第2PWM信号使电流流过LED电路56,由此驱动LED芯片44。
由此,通过调光控制部52个别地控制的第1PWM信号,恒电流电路53控制流过LED电路55的恒电流,通过第2PWM信号,恒电流电路54控制流过LED电路56的恒电流。由此,单独地控制LED芯片43、44的光强度。
由此,能个别地调整来自LED芯片43的1次光和KSF荧光体15吸收上述1次光而发出的2次光的混色光即第1白色光W1、以及来自LED芯片44的1次光和CASN荧光体16吸收上述1次光而发出的2次光的混色光即第2白色光W2的强度。由此,能得到色再现性宽、且响应速度快的光源部37。
(LED芯片43、44的点亮控制)
图16是表示PWM信号与LED芯片43、44的驱动状态的关系的图。在图16中,状态(1)~(4)示出以下的状态。
状态(1):被要求LED芯片43点亮、LED芯片44非点亮的情况
状态(2):被要求LED芯片43非点亮、LED芯片44点亮的情况
状态(3):被要求LED芯片43以及LED芯片44双方都点亮的情况
状态(4):被要求LED芯片43以及LED芯片44双方都非点亮的情况
如图16所示那样,在被要求状态(1)时,调光控制部52所具备的PWM电路生成LED芯片43成为H电平的PWM信号,生成LED芯片44成为L电平的PWM信号。上述PWM电路将分别生成的PWM信号分别输出给恒电流电路53、54。恒电流电路53基于从上述PWM电路输出的H电平的PWM信号使恒电流流过LED电路55,使LED芯片43点亮。另一方面,恒电流电路54基于从上述PWM电路输出的L电平的PWM信号而不使恒电流流过LED电路55,使LED芯片44非点亮。由此,仅由包含KSF荧光体15所发出的红色光的第1白色W1构成的白色光W4从第1腔体42a向LED41外部出射。
在状态(2)时,上述PWM电路生成LED芯片43成为L电平的PWM信号,生成LED芯片44成为H电平的PWM信号。上述PWM电路将分别生成的PWM信号分别输出给恒电流电路53、54。恒电流电路53基于从上述PWM电路输出的L电平的PWM信号而不使恒电流流过LED电路55,使LED芯片43非点亮。另一方面,恒电流电路54基于从上述PWM电路输出的H电平的PWM信号使恒电流流过LED电路55,使LED芯片44点亮。由此,仅由包含CASN荧光体16所发出的红色光的第2白色W2构成的白色光W4从第2腔体42b向LED41外部出射。
在状态(3)时,上述PWM电路生成LED芯片43成为H电平的PWM信号,生成LED芯片44成为H电平的PWM信号。上述PWM电路将分别生成的PWM信号分别输出给恒电流电路53、54。恒电流电路53基于从上述PWM电路输出的H电平的PWM信号使恒电流流过LED电路55,使LED芯片43点亮。另一方面,恒电流电路54基于从上述PWM电路输出的H电平的PWM信号使恒电流流过LED电路56,使LED芯片44点亮。由此,由包含KSF荧光体15所发出的红色光的第1白色W1以及包含CASN荧光体16所发出的红色光的第2白色W2构成的白色光W4从第1腔体42a以及第2腔体42b向LED41外部出射。
在状态(4)时,上述PWM电路生成LED芯片43成为L电平的PWM信号,生成LED芯片44成为L电平的PWM信号。上述PWM电路将分别生成的PWM信号分别输出给恒电流电路53、54。恒电流电路53基于从上述PWM电路输出的L电平的PWM信号而不使恒电流流过LED电路55,使LED芯片43非点亮。另外,恒电流电路54基于从上述PWM电路输出的L电平的PWM信号而不使恒电流流过LED电路56,使LED芯片44非点亮。由此LED41成为非点亮。
另外,还能从调光控制部52改变恒电流电路53和恒电流电路54的电流设定值来控制LED芯片55以及LED芯片56进行发光的光强度,任意控制第1白色W1和第2白色W2的光量的比率。
通过由调光控制部52控制LED芯片55、56的驱动电流值、PWM信号的占空比,能容易地改变第1白色W1和第2白色W2的光量的比率。
在此,在本实施方式中,作为通过由照明装置31(参考图13)和照明装置31所照明的显示面板构成而使用照明装置31的液晶电视等显示装置中被要求的显示模式,例如能举出下述的模式(第1模式)A、模式(第2模式)B。
模式A:相比于响应速度更要求鲜明的画质的情况
模式B:相比于鲜明的画质更要求响应速度的情况
在模式A时,在照明装置31中,调光控制部52增大第1白色W1的光量,减小第2白色W2的光量。或者使第2白色W2的光量成为零。即,调光控制部52使LED芯片44为非点亮或使LED芯片44的光量小于LED芯片43,并使LED芯片43的光量大于LED芯片44的光量。由此,LED芯片43出射大于LED芯片44的光量的光。其结果,上述显示装置能显示更鲜明的图像。
在模式B时,在照明装置31中,调光控制部52减小第1白色W1的光量,使第2白色W2的光量大于第1白色W1的光量。或者使第1白色W1的光量为零。即,调光控制部52使LED芯片43为非点亮或者使LED芯片43的光量小于LED芯片44的光量,并且使LED芯片44的光量大于LED芯片43的光量。由此,LED芯片44出射大于LED芯片43的光量的光。其结果,上述显示装置能使响应速度更快地显示图像。
根据以上,使用照明装置31的液晶电视等显示装置中被要求的模式A、B的哪一者都能通过照明装置31实现。
另外,在第2实施方式中,说明了在密封LED芯片43的树脂14中,分散作为红荧光体的KSF荧光体15、和绿荧光体17,在密封LED芯片44的树脂14中,分散作为红荧光体的CASN荧光体16、和绿荧光体17。但也可以在密封LED芯片43的树脂14中,作为红荧光体而分散KSF荧光体15,作为绿荧光体而分散Mn活化γ-AlON,在密封LED芯片44的树脂14中,作为红荧光体而分散CASN荧光体16,作为绿荧光体而分散2价的Eu活化氮氧化物荧光体即β型SiAlON或2价的Eu活化硅酸盐荧光体。
〔实施方式3〕
若对本发明的第3实施方式进行说明,则如以下那样。另外,为了说明的方便,对具有与所述实施方式1、2中说明的构件相同功能的构件标注相同标号,省略其说明。
在实施方式1说明的LED11(参考图1等)或实施方式2说明的LED41(参考图14)中的占空比50%以下的驱动状态的情况下,根据PWM信号的频率来调整KSF荧光体15、和CASN荧光体16的配合比率。由此,能得到使用LED11或LED41的液晶TV等显示装置中的动态图象品质的改善效果。
(a)PWM信号的频率(帧频率)为60Hz以上不足120Hz时
在显示装置中,使照明装置1、31的PWM信号的频率(帧频率)为60Hz以上不足120Hz。在该情况下,需要使LED11或LED41中的KSF荧光体15与CASN荧光体16的发光强度比(发光光谱的峰值比例)为KSF∶CASN=20∶80。
在制造实施方式1说明的每1个封装件搭载1个腔体的LED11的照明装置1的情况下,在LED11的制造工序中的使KSF荧光体15和CASN荧光体16分散在树脂14的工序中,使KSF荧光体15和CASN荧光体16分散在树脂14中,使得KSF荧光体15与CASN荧光体16的配合比率(重量%)成为KSF∶CASN=40∶21.9。由此,能使LED11中的KSF荧光体15与CASN荧光体16的发光强度比(发光光谱的峰值比例)为KSF∶CASN=20∶80。
另一方面,在实施方式2中,改变PWM的占空比、或LED驱动电流值,使得来自2个光源的白色光(第1白色W和第2白色W)的发光强度比变化。由此,实施方式2能根据TV的动作模式而适时切换发光强度比,进而能得到能细致设定光量比等的益处。
在实施方式2中,说明了LED41的制造条件,设定在第1腔体42a和第2腔体42b各自内分散的荧光体的配合比的比率,使得在相同条件下驱动2个光源(LED芯片43、44)时发光强度比成为50∶50。然后,通过改变占空比或驱动电流来变更第1腔体42a与第2腔体42b的发光强度比。
在制造实施方式2中说明的每1个封装件搭载2个腔体的LED41的照明装置1的情况下,通过控制为第1白色光W1与第2白色光W2的峰值波长的强度比成为20∶80那样的PWM信号或LED驱动电流来实现。
在LED41的制造工序中的使KSF荧光体15和绿荧光体17分散在树脂14的工序,使KSF荧光体15和绿荧光体17分散在树脂14,使KSF荧光体15与绿荧光体17的配合比率(重量%)成为KSF∶绿荧光体=100∶75.7。由此,使KSF荧光体15和绿荧光体17分散在密封第1腔体42a的树脂14中,使得KSF∶绿荧光体=100∶75.7。
进而,在LED41的制造工序中的使CASN荧光体16和绿荧光体17分散在树脂14的工序,使CASN荧光体16和绿荧光体17分散在树脂14,使CASN荧光体16与绿荧光体17的配合比率(重量%)成为CASN∶绿荧光体=13.7∶75.7。由此,使CASN荧光体16和绿荧光体17分散在密封第2腔体42b的树脂14中,使得CASN∶绿荧光体=13.7∶75.7。
另外,LED41的其他制造工序和通常的每1个封装件具有2个腔体的LED的制造工序相同。照明装置31搭载如此得到的LED41。
进而,调光控制部52(参考图15)分别生成第1PWM信号以及第2PWM信号,以使第1白色光W1的红色波长分量的峰值波长、与第2白色光W2的红色波长分量的峰值波长的强度比成为20∶80,并将第1PWM信号输出给恒电流电路53,将第2PWM信号输出给恒电流电路54。恒电流电路53基于从调光控制部52输入的第1PWM信号使恒电流向LED电路55输出,恒电流电路54基于从调光控制部52输入的第2PWM信号使恒电流向LED电路56输出。
在以上述所示的荧光体的配合比率(重量%)进行制造的情况下,若以相同的驱动条件使LED芯片43和LED芯片44点亮,则以第1白色光W1与第2白色光W2的峰值波长的光强度比50∶50进行出射。在此,调光控制部52若使第1PWM信号以及第2PWM信号的占空比的比率为20∶80,则第1白色光W1与第2白色光W2的峰值波长的强度比成为20∶80。也可以与LED芯片的正向电流vs发光亮度的特性相匹配地,来设定LED驱动电流值,使得从恒电流电路53和恒电流电路54输出LED芯片43与LED芯片44的发光亮度成为20∶80的电流值。
当然,即便在荧光体的配合比率不同的情况下,也是只要将PWM信号的占空比或LED驱动电流值设定得合适,就同样能实现第1白色光W1与第2白色光W2的峰值波长的强度比为20∶80的光强度。
根据以上,能够使LED41中的KSF荧光体15与CASN荧光体16的发光强度比(发光光谱的峰值比例)成为KSF∶CASN=20∶80。
(b)PWM信号的频率(帧频率)为120Hz以上不足240Hz时
在显示装置中,可以使照明装置1、31的PWM信号的频率(帧频率)为120Hz以上不足240Hz。在该情况下,需要使LED11或LED41中的KSF荧光体15与CASN荧光体16的发光强度比(发光光谱的峰值比例)为KSF∶CASN=50∶50。
在制造实施方式1中所说明的每1个封装件搭载1个腔体的LED11的照明装置1的情况下,在LED11的制造工序中的使KSF荧光体15和CASN荧光体16分散在树脂14的工序中,使KSF荧光体15和CASN荧光体16分散在树脂14中,使得KSF荧光体15与CASN荧光体16的配合比率(重量%)成为KSF∶CASN=100∶13.7。由此能使LED11中的KSF荧光体15与CASN荧光体16的发光强度比(发光光谱的峰值比例)成为KSF∶CASN=50∶50。
在制造实施方式2中所说明的每一封装件搭载2个腔体的LED41的照明装置1的情况下,通过控制为第1白色光W1和第2白色光W2的峰值波长的强度比成为50∶50的PWM信号或LED驱动电流来实现。
在LED41的制造工序中的使KSF荧光体15和绿荧光体17分散在树脂14的工序中,使KSF荧光体15和绿荧光体17分散在树脂14中,使得KSF荧光体15与绿荧光体17的配合比率(重量%)成为KSF∶绿荧光体=100∶75.7。由此,KSF荧光体15和绿荧光体17被分散在密封第1腔体42a的树脂14中,成为KSF∶绿荧光体=100∶75.7。
进而,在LED41的制造工序中的使CASN荧光体16和绿荧光体17分散在树脂14的工序中,使CASN荧光体16和绿荧光体17分散在树脂14中,使CASN荧光体16与绿荧光体17的配合比率(重量%)成为CASN∶绿荧光体=13.7∶75.7。由此,CASN荧光体16和绿荧光体17被分散在密封第2腔体42b的树脂14中,成为CASN∶绿荧光体=13.7∶75.7。
另外,LED41的其他制造工序和通常的每1个封装件具有2个腔体的LED的制造工序相同。照明装置31搭载如此得到的LED41。
进而,调光控制部52(图15参照)分别生成第1PWM信号以及第2PWM信号,以使第1白色光W1的红色波长分量的峰值波长、和第2白色光W2的红色波长分量的峰值波长的强度比成为50∶50,将第1PWM信号输出给恒电流电路53,将第2PWM信号输出给恒电流电路54。恒电流电路53基于从调光控制部52输入的第1PWM信号将恒电流输出给LED电路55。恒电流电路54基于从调光控制部52输入的第2PWM信号将恒电流输出给LED电路56。
在以上述所示的荧光体的配合比率(重量%)进行制造的情况下,若在相同的驱动条件下使LED芯片43和LED芯片44点亮,则以第1白色光W1和第2白色光W2的峰值波长的光强度比为50∶50被出射。在该情况下,若调光控制部52将第1PWM信号以及第2PWM信号设定为相同占空比,将在恒电流电路53和54输出的LED驱动电流值设定为相同值,则第1白色光W1和第2白色光W2的峰值波长的强度比成为50∶50。
另外,当然,即便在荧光体的配合比率不同的情况下,若将PWM信号的占空比或LED驱动电流值设定得合适,也同样能实现第1白色光W1和第2白色光W2的峰值波长的强度比为50∶50的光强度。
根据以上,能使LED41中的KSF荧光体15与CASN荧光体16的发光强度比(发光光谱的峰值比例)成为KSF∶CASN=50∶50。
(c)PWM信号的频率(帧频率)为240Hz以上时
若PWM信号的频率为240Hz以上,由于余辉所引起的染色现象难以变得显眼,因此作为红荧光体也能仅使用KSF荧光体15,但更优选组合KSF荧光体15和CASN荧光体16来使用。
通过提高PWM信号的频率从而在TV的画面上流动的字幕等的染色现象减少,这是因为:输出蓝、绿、红这3色的开启期间、和仅留下红色的余辉的关闭期间变短,间隔也缩短。由此,认为是下述(1)以及(2)的理由。
(1)即使在画面上流过字幕,若仅发出红色余辉的时间变短,则在字幕字符看得见余辉色的区域的宽度变小,难以变得显眼。
(2)由于将输出蓝、绿、红这3色的开启期间、和仅留下红色的余辉的关闭期间反复的间隔较短,因此难以因残像而在人眼睛分离看见颜色。
另外,通常在显示电视广播的显示装置中,没有使PWM信号的频率为60Hz以下进行驱动的情况。
〔汇总〕
本发明的方式1所涉及的发光装置的特征在于,具备:发光元件,其发出1次光;树脂,其密封上述发光元件;第1以及第2荧光体,其分散在上述树脂中,吸收上述1次光的一部分,发出波长比该1次光长的2次光,上述第1荧光体吸收上述1次光,通过禁戒跃迁而发出上述2次光,上述第2荧光体吸收上述1次光,通过容许跃迁而发出上述2次光。
根据上述构成,通过上述第1荧光体,能得到发光波长中的峰值波长的宽度窄的上述2次光。另外,通过上述第2荧光体,能得到响应速度快的上述2次光。由此,能得到上述2次光的色纯度高、且响应速度快的发光装置。
本发明的方式2所涉及的发光装置也可以在上述方式1的基础上,具备仅设有1个凹部即腔体的封装件,上述发光元件配置在上述腔体内的底面,上述树脂配置在上述腔体内,在上述树脂中分散上述第1以及第2荧光体。根据上述构成,能得到由1个腔体构成、2次光的色纯度高且响应速度快的发光装置。
本发明的方式3所涉及的发光装置可以在上述方式1的基础上,具备设有多个凹部即第1以及第2腔体的封装件,上述发光元件包含:配置在上述第1腔体内的底面的第1发光元件、和配置在上述第2腔体内的底面的第2发光元件,在上述第1以及第2腔体内各自中配置上述树脂,上述第1荧光体分散在配置于上述第1腔体的上述树脂中,上述第2荧光体分散在配置于上述第2腔体的上述树脂中。根据上述构成,能得到具有多个腔体即第1以及第2腔体、2次光的色纯度高且响应速度快的发光装置。
本发明的方式4所涉及的发光装置可以在上述方式3的基础上,在上述发光装置所照明的显示面板显示图像时,作为作为该显示面板的显示模式,在相比于响应速度而更要求鲜明的画质的第1模式、和相比于鲜明的画质而更要求响应速度的第2模式当中的上述第1模式时,上述第1发光元件出射大于上述第2发光元件的光量的光。根据上述构成,能显示更鲜明的图像。
本发明的方式5所涉及的发光装置可以在上述方式3的基础上,在上述发光装置所照明的显示面板显示图像时,作为该显示面板的显示模式,在相比于响应速度更要求鲜明的画质的第1模式、和相比于鲜明的画质更要求响应速度的第2模式当中的上述第2模式时,上述第2发光元件出射大于上述第1发光元件的光量的光。根据上述构成,能使响应速度更快地显不图像。
本发明的方式6所涉及的照明装置可以在上述方式1~5的基础上,具备上述发光装置。根据上述构成,能得到上述2次光的色纯度高、且响应速度快的照明装置。
本发明的其他方式所涉及的发光装置可以在上述方式的基础上,上述第1荧光体所发出的上述2次光的峰值波长的波长带为30nm以下,若将熄灭上述发光元件处于点亮的上述1次光时的上述2次光的强度成为1/e(e是自然对数的底)为止所需的时间设为余辉时间,则上述第2荧光体的余辉时间是上述第1荧光体的余辉时间的100分之1以下。根据上述构成,能得到2次光的色纯度高、响应速度快的发光装置。
本发明的其他方式所涉及的发光装置可以在上述方式的基础上,上述第1荧光体包含4价的锰活化氟化4价金属盐荧光体。通过上述构成,能得到作为1个方式的上述第1荧光体。
本发明的其他方式所涉及的发光装置可以在上述方式的基础上,上述发光元件是发出峰值波长430nm以上480nm以下的上述1次光的氮化镓系半导体。根据上述构成,能得到作为1个方式的上述发光元件。
本发明的其他方式所涉及的发光装置可以在上述方式的基础上,上述第2荧光体包含具有2价的Eu活化CaAlSiN3结构的荧光体。根据上述构成,能得到作为1个方式的上述第2荧光体。
本发明的其他方式所涉及的发光模块可以在上述方式的基础上,具备:上述发光装置;和脉冲宽度调制信号生成单元,其生成用于使上述第1发光元件通过脉冲宽度调制而发光的第1脉冲宽度调制信号、和用于使上述第2发光元件通过脉冲宽度调制而发光的第2脉冲宽度调制信号。
通过上述构成,能个别地驱动控制上述第1发光元件、和上述第2发光元件。由此,能个别地调整来自上述第1发光元件的1次光和上述第1荧光体吸收上述1次光而发出的2次光的混色光的强度、以及来自上述第2发光元件的1次光和上述第2荧光体吸收上述1次光而发出的2次光的混色光的强度。由此,能得到色再现性宽、且响应速度快的发光模块。
本发明并不限定于上述的各实施方式,能在权利要求所示的范围内进行各种变更,关于将在不同实施方式分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式,也包含在本发明的技术范围内。进而,通过组合在各实施方式分别公开的技术手段,能形成新的技术特征。
产业上的利用可能性
本发明能利用在发光装置、以及照明装置中。
标号的说明
1、31 照明装置
5 导光板
7、37 光源部
11、41 LED(发光装置)
12、42 封装件
12a 腔体
13 LED芯片(发光元件)
14 树脂
15 KSF荧光体(第1荧光体)
16 CASN荧光体(第2荧光体)
17 绿荧光体
21、51 LED驱动控制部
22、52 调光控制部(脉冲宽度调制信号生成单元)
23 恒电流电路
25 LED电路
42a 第1腔体
42b 第2腔体
42c 隔壁
43 LED芯片(第1发光元件)
44 LED芯片(第2发光元件)
53、54 恒电流电路
55、56 LED电路
W0 白色光
W1 第1白色光
W2 第2白色光
W4 白色光
Claims (9)
1.一种发光装置,其特征在于,具备:
发光元件,其发出1次光;
树脂,其密封上述发光元件;
第1以及第2荧光体,分散在上述树脂中,吸收上述1次光的一部分,发出波长比该1次光长的2次光;和
封装件,其仅设有一个作为凹部的腔体,
上述第1荧光体吸收上述1次光,通过禁戒跃迁而发出上述2次光,上述第2荧光体吸收上述1次光,通过容许跃迁而发出上述2次光,
上述发光元件配置在上述腔体内的底面,
上述树脂配置在上述腔体内,
在上述树脂中分散有上述第1以及第2荧光体,
上述第1荧光体所发出的上述2次光的发光光谱中的峰值波长的波长宽度比上述第2荧光体所发出的上述2次光的发光光谱中的峰值波长的波长宽度窄,
上述第2荧光体的响应速度比上述第1荧光体的响应速度快,
在将上述第1荧光体的峰值波长下的强度、和上述第2荧光体的峰值波长下的强度合起来的强度中,该第2荧光体的峰值波下的强度的比例为25%以上且50%以下。
2.根据权利要求1所述的发光装置,其特征在于,
上述第1荧光体是具有峰值波长的波长宽度为30nm以下的窄光谱的荧光体。
3.根据权利要求2所述的发光装置,其特征在于,
上述第1荧光体是具有Mn4+活化K2SiF6结构的荧光体,
上述第2荧光体是具有2价的Eu活化CaAlSiN3结构的荧光体。
4.根据权利要求1所述的发光装置,其特征在于,
进一步在上述树脂中分散有绿荧光体,该绿荧光体被上述1次光激发而发出绿色的2次光。
5.一种发光装置,其特征在于,具备:
发光元件,其发出1次光;
树脂,其密封上述发光元件;
第1以及第2荧光体,分散在上述树脂中,吸收上述1次光的一部分,发出波长比该1次光长的2次光;和
封装件,其设有作为多个凹部的第1以及第2腔体,
上述第1荧光体吸收上述1次光,通过禁戒跃迁而发出上述2次光,上述第2荧光体吸收上述1次光,通过容许跃迁而发出上述2次光,
上述发光元件包含配置在上述第1腔体内的底面的第1发光元件、和配置在上述第2腔体内的底面的第2发光元件,
在上述第1以及第2腔体内分别配置有上述树脂,
上述第1荧光体分散在配置于上述第1腔体的上述树脂中,
上述第2荧光体分散在配置于上述第2腔体的上述树脂中,
在本装置所照明的显示面板显示图像时,作为该显示面板的显示模式,在相比于响应速度而更要求鲜明的画质的第1模式、和相比于鲜明的画质而更要求响应速度的第2模式当中的上述第1模式时,上述第1发光元件出射大于上述第2发光元件的光量的光。
6.一种发光装置,其特征在于,具备:
发光元件,其发出1次光;
树脂,其密封上述发光元件;
第1以及第2荧光体,分散在上述树脂中,吸收上述1次光的一部分,发出波长比该1次光长的2次光;和
封装件,其设有作为多个凹部的第1以及第2腔体,
上述第1荧光体吸收上述1次光,通过禁戒跃迁而发出上述2次光,上述第2荧光体吸收上述1次光,通过容许跃迁而发出上述2次光,
上述发光元件包含配置在上述第1腔体内的底面的第1发光元件、和配置在上述第2腔体内的底面的第2发光元件,
在上述第1以及第2腔体内分别配置有上述树脂,
上述第1荧光体分散在配置于上述第1腔体的上述树脂中,
上述第2荧光体分散在配置于上述第2腔体的上述树脂中,
在本装置所照明的显示面板显示图像时,作为该显示面板的显示模式,在相比于响应速度而更要求鲜明的画质的第1模式、和相比于鲜明的画质而更要求响应速度的第2模式当中的上述第2模式时,上述第2发光元件出射大于上述第1发光元件的光量的光。
7.一种照明装置,其特征在于,具备权利要求1所述的发光装置。
8.一种照明装置,其特征在于,具备权利要求5所述的发光装置。
9.一种照明装置,其特征在于,具备权利要求6所述的发光装置。
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