CN109155347B - 白色光源 - Google Patents

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Abstract

实现能够提供不含有过量的蓝色光成分的对人体柔和的白色光、且即使长时间连续点亮而亮度也不会降低、同时还具有高的演色特性的白色光的照明用光源。根据实施方式，本发明的白色LED包含紫外至紫色发光LED、将上述LED所发出的一次光转换成蓝色光的蓝色荧光体、以及将上述蓝色荧光体所发出的二次光的一部分吸收并转换成绿色至黄色光的YAG系荧光体的至少3种构件。由上述白色LED放射出蓝色光与绿色至黄色光等混合而得到的白色光，上述白色光具有高演色特性和高光通量维持率，能够发挥针对蓝光危害等问题也得到应对的优异的特性。

Description

白色光源
技术领域
本发明涉及一种白色LED，其是不仅能够用于家庭或办公室、而且还能够用于例如美术馆或医院等特殊用途的照明用白色光源，能够提供明亮且为高演色(彩色再现)、同时还考虑了人体的健康方面等的光。
背景技术
白色LED被开发后经过约20年，其小型性、长寿命、低电压驱动、无汞等特征已经得到市场认可，代替以往的荧光灯(FL)、白炽灯泡进而卤素灯泡等，现今作为照明制品市场的最有力商品已经达到了普及。
作为白色LED制品的构件构成，代表性的是将发出近紫外至紫色光(350～420nm)的发光二极管或发出蓝色光(430～480nm)的发光二极管中的任1种与吸收来自上述发光二极管的一次光而发出二次光的荧光体组合而得到的主要2种类型。
2种白色LED中，使用发出近紫外至紫色光(350～420nm)的发光二极管(以下，称为紫外至紫色LED)的白色LED通过使用蓝色、绿色至黄色及红色的3至4色的荧光体作为荧光体来得到白色光。另一方面，使用蓝色光(430～480nm)的发光二极管(以下，称为蓝色LED)的白色LED通过使用绿色至黄色和红色的2至3色的荧光体、或主要使用黄色的荧光体作为荧光体来得到白色光。
关于使用蓝色LED的类型中的使用绿色至黄色和红色中的至少2色的荧光体的白色LED，存在颜色不均大、发光色度的不均也大的问题，关于主要使用黄色的荧光体的白色LED，存在仅能得到演色性差、缺乏温暖感的白色光的问题。另外，在使用任一种荧光体的情况下，都由于蓝色LED的发光强度过强，因此在市场上蓝光危害等问题也已经被指出。其是下述健康损害的问题：由于人体被暴露于强蓝色光下，从而引起眼疲劳、或者使人体所具有的昼夜节律产生紊乱等。
另一方面，关于使用紫外至紫色LED的类型，与使用蓝色LED的类型相比，由于所使用的荧光体的种类较多，因此具有颜色再现性广、能够自由地得到规定色度的白色光的优点。并且，由于LED所发出的尖锐的光几乎全部量被荧光体吸收，并通过荧光体而被转换成可见光，因此能够得到接近以往的荧光灯、白炽灯泡等的自然的白色光。因此，能够制成针对蓝光危害等问题也得到充分应对的光源。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3700502号公报
专利文献2：日本专利第3503139号公报
专利文献3：日本专利第4989936号公报
专利文献4：日本专利第5330263号公报
专利文献5：日本专利第5390390号公报
非专利文献
非专利文献1：照明学会志第94卷第4号、2010年4月
发明内容
根据本发明，提供以下的白色光源。
[1]一种白色光源，其特征在于，其是由发光二极管(以下称为LED)与荧光体的组合制成的白色光源，荧光体的1种至少为铈活化钇铝石榴石系荧光体，在由所述白色光源射出的白色光的发光光谱的下述极大值和下述极小值中，不存在极大值相对于极小值的比率(显示极大值的波长处的发光光谱强度/显示极小值的波长处的发光光谱强度)成为1.9以上的发光光谱峰，所述极大值是存在于400nm到500nm的波长范围内的至少1个以上的极大值中的显示最大值的极大值，所述极小值是与所述最大的极大值的长波长侧相邻的极小值。
[2]根据[1]所述的白色光源，其特征在于，LED射出在350nm～420nm具有发光峰的紫外至紫色光，并且所述荧光体为进一步含有蓝色荧光体的混合荧光体，由所述混合荧光体射出的白色光在整个400nm到780nm的波长范围内具有连续光谱。
[3]根据[1]或[2]所述的白色光源，其特征在于，铈活化钇铝石榴石系荧光体是在波长范围为510nm到570nm中具有发光峰的绿色至黄色荧光体，所述蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体或铕活化钡镁铝酸盐荧光体中的至少1种，发光峰在430nm到480nm的波长范围内。
[4]根据[3]所述的白色光源，其特征在于，所述蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体，具有下述化学组成：
通式：(Sr1-x-yBaxCay)5(PO4)3Cl：Eu
(式中，x、y为满足0≤x≤0.44、0≤y≤0.01的数值)。
[5]根据[4]所述的白色光源，其特征在于，所述蓝色发光荧光体的发光峰波长在440nm到470nm的波长范围内。
[6]根据[4]至[5]所述的白色光源，其特征在于，所述蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐，具有下述化学组成：
通式：(Sr1-x-yBaxCay)5(PO4)3Cl：Eu
(式中，x、y为满足0≤x≤0.35、0≤y≤0.01的数值。)。
[7]根据[1]至[6]所述的白色光源，其特征在于，所述荧光体的平均粒径为10μm～50μm。
[8]根据[1]至[7]所述的白色光源，其特征在于，所述荧光体进一步包含红色荧光体，所述红色荧光体为铕活化锶赛隆荧光体、铕活化碱土类氮化铝硅酸盐荧光体、锰活化镁氟锗酸盐荧光体中的至少1种。
[9]根据[4]至[8]所述的白色光源，其特征在于，在所述荧光体中包含铈活化钇铝石榴石系荧光体和铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体这2种荧光体，所述铈活化钇铝石榴石系荧光体与所述铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体的重量比率在29重量份：71重量份至10重量份：90重量份的范围内。
[10]根据[1]至[9]所述的白色光源，其特征在于，由所述白色光源射出的白色光的平均演色评价数Ra为96以上，演色评价数R1到R15的全部为85以上。
[11]根据[3]所述的白色光源，其特征在于，所述蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体，具有下述化学组成：
通式：(Sr1-x-yBaxCay)5(PO4)3Cl：Eu(式中，x、y为满足0≤x≤0.44、0≤y≤0.1的数值)。
[12]根据[11]所述的白色光源，其特征在于，所述蓝色发光荧光体的发光峰波长在440nm到470nm的波长范围内。
[13]根据[11]至[12]所述的白色光源，其特征在于，所述蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐，具有下述化学组成：
通式：(Sr1-x-yBaxCay)5(PO4)3Cl：Eu(式中，x、y为满足0≤x≤0.35、0≤y≤0.1的数值。)。
[14]根据[11]至[13]所述的白色光源，其特征在于，在所述荧光体中包含铈活化钇铝石榴石系荧光体和铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体这2种荧光体，所述铈活化钇铝石榴石系荧光体与所述铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体的重量比率在29重量份：71重量份至10重量份：90重量份的范围内。
[15]根据[2]所述的白色光源，其特征在于，所述铈活化钇铝石榴石系荧光体是在波长范围为510nm到570nm中具有发光峰的绿色至黄色荧光体，所述蓝色荧光体是发光峰波长在430nm到470nm的范围内的第一蓝色荧光体中的至少1种与发光峰波长在超过470nm且到485nm为止的范围内的第二蓝色荧光体中的至少1种的混合荧光体，所述第一蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体及铕活化碱土类铝酸盐荧光体中的至少1种，所述第二蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体。
[16]根据[15]所述的白色光源，其特征在于，所述混合荧光体中，所述第一蓝色荧光体为所述蓝色荧光体整体的50重量％以上，所述第二蓝色荧光体为所述蓝色荧光体整体的50重量％以下。
[17]根据[3]至[16]所述的白色光源，其特征在于，作为所述绿色至黄色荧光体，进一步包含铕活化碱土类原硅酸盐荧光体。
[18]根据[1]至[17]所述的白色光源，其特征在于，所述荧光体进一步包含红色荧光体，所述红色荧光体为铕活化锶赛隆荧光体、铕活化碱土类氮化铝硅酸盐荧光体、锰活化镁氟锗酸盐荧光体中的至少1种。
[19]根据[1]至[18]所述的白色光源，其特征在于，所述荧光体的平均粒径为10μm～50μm。
[20]根据[1]至[19]所述的白色光源，其特征在于，由所述白色光源射出的白色光的平均演色评价数Ra为96以上，演色评价数R1到R15的全部为85以上。
上述白色光源是基于以下的见解而完成的。
使用了紫外至紫色LED的白色LED虽然具有能够得到高演色且对人体柔和的白色光的优点，但是存在所得到的白色发光的强度比使用了蓝色LED的白色LED差的问题。特别是关于在长时间连续点亮的情况下的发光强度，两者间的差异存在扩大的倾向。
在使用了紫外至紫色LED的白色LED中，见到这样的问题是起因于所使用的荧光体的特性的不同。成为问题的是绿色至黄色发光的荧光体的种类，在与蓝色LED组合的情况下，通常一般使用铈活化钇铝石榴石荧光体(以下称为YAG荧光体)，但在与紫外至紫色LED组合的情况下，有几个候补，例如铕活化碱土类原硅酸盐荧光体是代表性的荧光体。
上述2种荧光体是作为发光成绿色至黄色的荧光体而有力的材料，两者的发光强度为大致同等的水平。但是，YAG荧光体不仅发光强度优异，而且还同时具备高硬度、高强度、高耐热性、高耐蚀性等特性，也是稳定且坚固的材料。因此，如果将上述2种荧光体的发光特性综合地进行比较，则即使点亮初期的发光强度大致同等，但是在长时间连续点亮的情况下，与YAG荧光体相比，铕活化碱土类原硅酸盐荧光体会更强地受到动作环境的影响，存在发光强度更大地下降的倾向。特别是容易受到空气中的水分等的影响，如果长时间连续点亮，则会导致在两者间产生大的特性差。
如果使用了紫外至紫色LED的白色LED的上述问题是由于绿色至黄色荧光体的不同而产生的，则如果是将紫外至紫色LED与YAG荧光体组合而得到的白色LED，则上述的问题应该得到解决。但是，虽然YAG荧光体与蓝色LED组合会明亮地发光成绿色至黄色，但是在与紫外至紫色LED组合的情况下，存在岂止发光成黄色等，甚至变得几乎不发光的课题。这样的新课题是由于YAG荧光体的激发光谱存在于蓝色波长域中，但不存在于紫外至紫色域中。因此，在使用了紫外至紫色LED的以往的白色LED中，没有使用YAG作为荧光体的想法，铕活化碱土类原硅酸盐荧光体作为YAG荧光体的代替品被长年使用。
本发明的白色LED包含由紫外至紫色LED和蓝色荧光体及YAG荧光体组成的至少3种构件。这里，对于蓝色荧光体，使用吸收由LED射出的紫外光及紫色光并转换成蓝色光的材料。然后，YAG荧光体吸收由蓝色荧光体射出的蓝色光，将被转换成绿色光至黄色光的光射出。此时，由于从蓝色荧光体射出的蓝色光的一部分是以保持蓝色光的状态被取出到装置的外部，另一部分是通过YAG荧光体而被转换成绿至黄色光之后，被取出到装置的外部，因此变成从发光装置中取出蓝色光与绿色至黄色光混合而成的混合白色光。
就上述的白色LED而言，仅对本发明中成为必需的构成构件进行了说明，但也可以进一步增加所使用的荧光体的种类等。为了得到白色光，优选包含所有的相当于三原色(红、蓝、绿)的荧光体，优选追加使用红色荧光体。另外，本发明的白色LED的特长是显示高演色性，也可以进一步加入蓝绿荧光体、深红色荧光体。就这样的发光装置而言，变成没有过度或不足地包含构成白色光的所有波长的可见光成分，能够再现出宛如太阳光那样的自然的白色光。
就本发明的白色LED而言，能够提供下述白色照明：在有效利用使用了紫外至紫色LED的发光装置的特长即能够以高演色地再现出各种色温度的白色光的优点的状态下，改善一直以来被视为缺点的发光强度的问题、特别是经过长时间导致的连续点亮时的强度降低问题，且可靠性优异。
并且，就本发明的白色LED而言，有效利用由YAG荧光体的使用带来的上述优点，同时还能够提供没有蓝光危害等担忧、考虑了健康方面的白色光。YAG荧光体由于不通过紫外光或紫色光激发而发光，因此以往仅与蓝色LED组合使用。在由使用了蓝色LED的白色光源射出的白色光的光谱分布中，由于蓝色成分是利用来自LED的直接光，因此无法防止在蓝色光的特定波长处产生强的发光峰。可是，据说：人类的眼球中的细胞中，与昼夜节律有关系的细胞对上述蓝色光具有高感度，因此如果在蓝色波长域中存在强的发光峰，则过量的蓝色光被人体内吸收，会对人体造成各种影响。
另一方面，在本发明的白色LED的情况下，白色发光的蓝色成分并非利用来自LED的直接光，而是荧光体吸收由LED射出的紫外至紫色光，并利用了通过荧光体转换而得到的二次光。由于发出蓝色光的荧光体中有各种材料，因此通过选择材料，能够自由地调整发光波长、光谱形状、发光强度等。因此，能够大大地减少被视为对人体有害的过量的蓝色发光成分。
附图说明
图1是表示绿色至黄色发光荧光体(YAG)的发光光谱的图。
图2是表示绿色至黄色发光荧光体(YAG)的激发光谱的图。
图3是表示蓝色荧光体(碱土类卤磷酸盐)的发光光谱的图。
图4是由本发明的白色光源射出的5000K的白色光的发光光谱。
图5是由本发明的白色光源射出的2500K的白色光的发光光谱。
图6是绿色至黄色荧光体的光通量维持率曲线。
图7是表示实施方式的白色光源的一个例子的概略图。
图8是表示白色光源中使用的LED模块的第一例的截面图。
图9是表示白色光源中使用的LED模块的第二例的截面图。
图10是表示白色光源中使用的LED模块的第三例的截面图。
图11是表示白色光源中使用的LED模块的第四例的截面图。
图12是表示白色光源中使用的LED模块的第五例的截面图。
图13是由实施例1、11及比较例7的白色光源射出的白色光的发光光谱。
具体实施方式
(紫外至紫色LED)
LED优选使用发光峰波长在紫外至紫色区域中的LED，具体而言，设定为350nm到420nm的范围。在发光峰波长位于比420nm更长波长的情况下，在与荧光体组合的情况下，仅能够使用所谓的蓝色激发荧光体，能够使用的荧光体的种类显著受到限制，因此变得难以得到所有色温度的白色光且显示高演色性的输出光。另外，还存在LED所放出的强蓝色光成为蓝光危害等原因的问题。另一方面，在峰波长位于比350nm更短波长的情况下，虽然有激发波长域扩大、能够扩大能够使用的荧光体的种类的幅度的一面，但是就现状而言，还未开发出具有充分的输出强度的紫外LED，从得到实用性亮度的观点考虑，350nm为下限值。因此，将来，如果开发出输出强度得以改善的LED，则发光峰的下限值不限于此。另外，对于LED的种类，除了发光峰波长以外没有特别受到限制的条件，也可以是激光发光的LED，另外LED材料可以是任意的材料。
(绿色至黄色发光荧光体)
本发明中，作为绿色至黄色发光荧光体，优选至少使用YAG荧光体。YAG荧光体是指以铈(Ce)作为活化材料、且以基本组成为Y3Al5O12的石榴石结构的材料作为母体的荧光体(Y3Al5O12：Ce)。该荧光体明亮地发光为绿色至黄色，同时作为具有石榴石结构的无机材料的特征，还兼具高硬度、高强度、高耐热性、高耐蚀性等优异的特征。因此，在各种使用环境下，作为能够发挥稳定的发光特性的材料被重视，除了白色LED用以外在过去还被用于汞灯和CRT等各种发光装置中。
在图1、图2中，示出了YAG荧光体的发光光谱及激发光谱。各个发光光谱是使用Hamamatsu Photonics K.K.制C9920-02G绝对PL量子收率测定装置、将装入浅底盘中的荧光体粉末用450nm的蓝色光激发并测定而得到的光谱。
在本发明的白色LED中，YAG荧光体的最优选的发光光谱是图1的1所示的曲线，是在550nm处具有发光峰、且从470nm到780nm为止具有连续光谱的显示黄色发光的光谱。另外，作为能够作为白色发光的绿色成分或黄色发光成分利用的峰波长的范围，优选下限值为相当于图1的曲线2的峰波长的510nm、上限值为相当于图1的曲线3的峰波长的570nm。
另一方面，图2是表示与图1中所示的峰波长为550nm的YAG荧光体的发光光谱对应的激发光谱。如由图2判明的那样，YAG荧光体的激发光谱几乎不吸收位于比蓝色波长域更短波长侧的光，即使将紫外至紫色LED与YAG荧光体组合，荧光体也几乎不发光。为了使YAG荧光体以实用水平的亮度发光，要求成为激发源的LED的发光峰波长存在于蓝色波长域中。参照图2，如果确认对激发光源的发光光谱所要求的优选的峰波长的范围，则YAG荧光体的激发光的吸收量在成为从最大值到最大值的99％为止的范围内成为440nm到470nm的波长范围，在成为最大值及到最大值的95％为止的范围内成为430nm到480nm的波长范围。
YAG荧光体是显示发光峰波长从510nm到570nm为止的绿色至黄色发光的宽幅的发光波长域的荧光体，但为了调整YAG荧光体的发光色，可以通过改变活化材料即Ce的浓度或母体材料的组成来实现。
例如通过改变活化材料的Ce浓度，能够使荧光体的发光峰波长从绿色区域变化到黄色区域。在图1中所示的YAG荧光体的发光光谱中，就各组成式而言，曲线1相当于(Lu0.993Ce0.007)3Al5O12，曲线2相当于(Y0.983Ce0.017)3Al5O12，曲线3相当于(Y0.933Ce0.067)Al5O12。需要说明的是，就曲线1的荧光体而言，是根据Ce浓度的降低、还对包括母体材料的组成变更进行了调整的荧光体。
也可以将母体材料Y3Al5O12中的Y元素用La等其它稀土类元素进行置换。其中，下述荧光体在业界是有名的：将Y元素置换成Lu元素而得到的简称为LuAG荧光体、将Y元素用Tb元素置换而得到的简称为TAG荧光体等。
另外，通过对成为母体的材料的化学组成Y3Al5O12进行微调整，也能够调整发光色。具体而言，通过在保持母体材料的石榴石晶体结构的状态下，对Y与Al的组成比进行微调整，从而能够改变发光色。但是，仅通过Y与Al的组成比，发光色的变化量并不充分，通常采用合成固溶体的方法，该固溶体是使Y、Al原子的一部分与其它原子进行置换而得到的。
例如，有时会使用将Y的一部分用Gd置换、将Al的一部分用Ga置换而得到的下述组成的荧光体。在(Y1-AGdA)3(Al1-BGaB)5O12：Ce上述组成中A＝0、B＝0的情况下是显示黄色发光的荧光体。然后，在A＝0时，如果使B慢慢地增加，则发光峰波长会位移至短波长侧，发光色整体逐渐移动至绿色侧。另一方面，如果设定B＝0，使A慢慢地增加，则发光峰波长会位移至长波长侧，能够使发光色整体移动至黄色侧。
另外，也可以将Y、Al的一部分与各种种类的元素进行置换。例如为下述组成的荧光体。
γULn3-U-VωVαXAl5-X-YβYO12：Ce
在上述组成式中，Ln为Y、Gd、Lu的元素中的任一种元素，荧光体母体的基本组成为Y3Al5O12。但是，通过代替Y而置换Lu或(γ、ω)的成对的微量元素、代替Al而置换(α、β)的成对的微量元素，从而能够使发光色发生变化。例如，在使峰波长位移至长波长侧的情况下，只要用(Mg，Si)的元素对作为(α、β)进行置换、用(Sr、Zr)的元素对作为(γ、ω)进行置换即可。另外，在位移至短波长侧的情况下，只要将Y的一部分用Lu进行置换即可。而且，置换的对元素并不限于上述元素，也可以用例如(B，Sc)作为(α、β)进行置换、用例如(Sr，Hf)等作为(γ、ω)进行置换。在这些荧光体中，置换量的优选的范围要求变数x、y满足x<2、y<2、0.9≤x/y≤1.1的各关系式、变数u、v满足u≤0.5、v≤0.5、0.9≤u/v≤1.1的各关系式。
如上所述，作为本发明中能够使用的YAG荧光体，可列举出以具有石榴石结构的Y3Al5O12作为基本组成的各种变形组成的荧光体。本发明中，将上述的各种组成的YAG荧光体总称为YAG系荧光体或钇铝石榴石系荧光体。本发明中，如果发光特性没有大的差异，则可以使用YAG系荧光体中的任意组成的荧光体。
(绿色至黄色发光荧光体混合物)
在本发明的白色LED中，对于显示绿色至黄色成分的发光的荧光体，需要至少使用上述YAG系荧光体，但并不仅限于YAG。单独使用YAG系荧光体能够更有效地发挥YAG系荧光体的特长，但也可以制成混合型荧光体，该混合型荧光体除了YAG系荧光体以外，还混合使用现有的有力荧光体，也加上了现有荧光体的长处。作为能够混合使用的现有荧光体，例如可以使用铕活化碱土类原硅酸盐荧光体((Sr，Ba)2SiO4：Eu)或铕活化赛隆荧光体((Si，Al)6(O，N)8：Eu)等。
在上述的混合荧光体中，作为与YAG系荧光体组合的荧光体，在选择铕活化碱土类原硅酸盐荧光体的情况下，与单独使用YAG系荧光体的情况相比能够改善演色特性。这是由于：铕活化碱土类原硅酸盐荧光体的发光光谱与YAG系荧光体的发光光谱相比，绿至黄色波长域的发光面积大。此外，铕活化碱土类原硅酸盐荧光体的混合比例越多，则混合荧光膜的演色特性改善效果变得越大，但本发明的本来的目的是提高绿色至黄色荧光膜的光通量维持率，YAG系荧光体在绿色至黄色荧光体的总重量中所占的比例优选至少设定为40重量％。
(蓝色发光荧光体)
在本发明的白色LED中，仅通过YAG系荧光体与LED的组合无法得到白色光，原因在于：本发明的白色LED使用紫外至紫色LED作为LED，接受来自该LED的光，YAG系荧光体无法发出绿色至黄色光，本发明中，需要一定使用接受来自LED的紫外至紫色光而发光成蓝色的荧光体。
作为本发明的白色LED中使用的蓝色荧光体，只要是吸收350nm至420nm的紫外至紫色光而发光成蓝色的荧光体，则可以使用任意的荧光体材料。通过由蓝色荧光体照射的蓝色光、然后使用吸收上述蓝色光的一部分而转换成绿色至黄色光的YAG系荧光体，从而能够由发光装置射出混合白色光。作为蓝色荧光体，例如可以使用铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体((Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl：Eu)或铕活化碱土类铝酸盐荧光体(BaMg2Al16O27：Eu)等。
在上述的蓝色荧光体中，在考虑了白色LED的发光强度的情况下，对于本发明的蓝色荧光体，优选使用被紫外至紫色光激发而尽可能明亮地发光、并且与YAG系荧光体激发光谱的匹配尽可能良好的蓝色荧光体。从这样的观点出发，优选使用具有下述组成的铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体。
(Sr1-XBaX，CaY)5(PO4)3Cl：Eu
在该组成的荧光体中，在YAG荧光体的激发光谱中，吸收率显示最大值或最大值的95％以上的吸收率的蓝色光的波长范围为430nm至480nm，满足该波长范围的组成为0≤x≤0.44、0≤y≤0.1。另外，y可取0≤y≤0.01的范围。
另外，在YAG荧光体的激发光谱中，吸收率显示最大值或最大值的99％以上的吸收率的蓝色光的波长范围为440nm至470nm，能够放射该蓝色光的上述组成式的范围相当于0≤x≤0.35、0≤y≤0.1的组成。另外，y可取0≤y≤0.01的范围。
在上述铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体的组成式中，在将Ca的组成比设定为0≤y≤0.1时，随着使Ba元素相对于Sr元素的比率增加，发光峰波长位移至长波长。在x＝0时，发光峰波长为430nm，在x＝0.35的组成中发光峰波长为470nm，然后在成为x＝0.44的组成中发光峰波长移动至480nm。在x超过0.44的情况下，发光峰波长移动至比480nm更长波长侧，但在x达到0.5时，发光峰波长成为485nm，即使比其更大地增大x，峰波长也保持485nm而没有变化。此外，在x超过0.44的情况下，发光光谱中的蓝色光成分的含有量变少，对于YAG荧光体的激发能量变得不充分，因此不优选。
将上述铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体的发光峰波长分别为440nm、455nm以及485nm的情况下的发光光谱示于图3的曲线5到曲线7中。图3中，关于与各曲线的发光光谱对应的各荧光体的化学组成，曲线5为(Sr0.86Ba0.14)5(PO4)3Cl：Eu，曲线6为(Sr0.70Ba0.30)5(PO4)3Cl：Eu，曲线7为(Sr0.45Ba0.55)5(PO4)3Cl：Eu。
(蓝色发光荧光体混合物)
在蓝色荧光膜中，也可以混合使用发光峰波长不同的2种以上的荧光体。通过混合使用多种荧光体，使得发光光谱的形状变得更宽幅，相对于单独使用的情况，具有能够改善演色性的效果。在该情况下，虽然对平均演色评价数(Ra)给予的效果很小，但变得能够改善特殊演色评价数(R9～R15)。
在本发明的混合蓝色荧光膜中，可以混合使用发光峰波长在430nm到470nm之间的荧光体(第一蓝色荧光体)和发光峰波长在超过470nm到485nm之间的荧光体(第二蓝色荧光体)这2种。具体而言，作为能够使用的荧光体，有发光峰波长为约450nm的铕活化铝酸盐荧光体。但是，该荧光体由于在超过470nm到485nm之间不存在发光峰波长，因此对于长波长成分的蓝色荧光体，需要使用其它组成的荧光体。另一方面，在使用铕活化碱土类卤磷酸盐的情况下，由于该荧光体的发光峰波长能够得到430nm到485nm的范围内的任意的值，因此也可以根据混合条件来选择使用多个种类的同种荧光体。另外，在将单一种类的铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体用于蓝色荧光体的情况下，能够使用的峰波长的范围为430nm到480nm为止，但在以2种以上的混合荧光体进行使用的情况下，会成为430nm到485nm为止的范围，能够扩大上限值。这是由于上限值越大，则演色性的改善效果变得越大。但是，如观察图3的光谱变化所知的那样，就铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体而言，随着峰波长位移至长波长，光谱曲线变得宽幅，与此同时存在发光强度降低的倾向。因此，从维持整体的发光强度的观点出发，在长波长侧具有发光峰的成分的混合比例需要抑制到一定值以下。具体的混合比例优选的是，在430nm到470nm之间具有发光峰的第一蓝色荧光体为蓝色发光荧光体整体的50重量份以上、在超过470nm到485nm之间具有发光峰的第二蓝色荧光体为蓝色发光荧光体整体的50重量％以下。
(其它荧光体)
在本发明的白色LED中，除了蓝色荧光体及绿色至黄色荧光体以外，还可以混合使用各种发光色的荧光体。特别是红色发光荧光体是构成白色光的蓝、绿、红3原色成分之一，特别是为了得到色温度低的白色光，是成为必需的荧光体。作为红色荧光体，优选使用铕活化锶赛隆荧光体(Sr2Si7Al3ON13：Eu)、铕活化碱土类氮化铝硅酸盐荧光体((Sr、Ca)AlSiN3：Eu)等荧光体。另外，出于进一步提高演色性的目的，也可以加入发光成深红色的锰活化镁氟锗酸盐荧光体(αMgO·βMgF2·(Ge、Mn)O2)。
(LED模块)
在本发明的白色LED中，荧光体与树脂材料混合并以荧光膜的形态使用。通过将LED芯片的周围直接或间接地用荧光膜被覆，使得由LED射出的一次光被荧光膜转换成二次光(白色光)而射出到装置的外部。作为所使用的树脂材料，只要是透明的材料则没有特别限制，但在使用紫外LED来作为LED的情况下，优选使用对紫外线的耐劣化特性良好的有机硅树脂等。
荧光膜的膜厚优选增厚。本发明中，作为LED，使用了紫外至紫色LED，考虑对人体等的影响，需要防止LED的直接光漏出到发光装置的外部。对此，需要将荧光膜制成充分的厚度来进行防止，以便紫外线等不会透过荧光膜。从这样的观点出发，对荧光膜要求的膜厚优选为100μm至1000μm。并且，对于荧光膜的亮度，已知：存在亮度成为最大的最佳膜厚，最佳膜厚与所构成的荧光体的平均粒径成正比。因此，作为与上述的膜厚范围对应的荧光体的平均粒径，10μm至50μm最佳。
荧光膜可由3至4种荧光体构成，但其中作为绿色至黄色荧光体的YAG系荧光体和蓝色荧光体这2种是必需的材料。特别是本发明中的蓝色荧光体由于不仅作为白色发光的一个成分来使用，而且也作为YAG系荧光体的激发光来使用，因此蓝色荧光体的使用量变得最多。相对于作为黄色至绿色荧光体、使用了本发明的YAG荧光体(Y3Al5O12：Ce)的情况和使用了作为以往例子的铕活化碱土类原硅酸盐荧光体((Sr，Ba)2SiO4：Eu)的情况，表示蓝色荧光体铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体((Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl：Eu)的使用量如何变化的表为下述的表1。
在将作为白色光的实用性的色温度的范围设定为2500K到6500K的情况下，与各色温度对应地比较了蓝色荧光体以何种程度的重量比例使用。在该情况下，就色温度为最高的6500K的白色光而言，蓝色荧光体的使用比例最高，就色温度为最低的2500K的白色光而言，蓝色荧光体的使用比例变得最低。此外，为了构成白色光，有时也会混合使用红色荧光体等，但表1是仅着眼于蓝色荧光体与绿色至黄色荧光体的重量比率而汇总的表。
[表1]
Figure BDA0001871922960000151
如由表1获知的那样，可知：就蓝色荧光体与绿色至黄色荧光体的重量混合比而言，以往的白色光源为大概6：4到8：2的范围，与此相对，本发明中大概在7：3到9：1的范围内变化，在本发明的白色光源中，与以往的白色光源相比，蓝色荧光体的混合重量比率需要多设定约10％。
(发光特性)
图4的曲线8是由本发明的白色LED得到的白色光的发光光谱的一个例子。该白色光是以规定比例混合在405nm处具有发光峰的LED和蓝色荧光体((Sr，Ba，Ca)5(PO4)3Cl：Eu)和黄色荧光体(Y3Al5O12：Ce)及红色荧光体(CaAlSiN3：Eu)并按照显示5000K的色温度的白色光的方式进行调整而得到的光。如由图也可判明的那样，本发明的白色光源的发光光谱的特征在于：在400nm到780nm为止的全可见光域中具有没有中断的连续光谱。
通过本发明得到的白色光由于在全可见光域中可得到连续光谱，因此无过度或不足地保有对自然的白色光所要求的发光成分，如果作为照明光利用，则能够显示出高演色性。本发明的白色光的平均演色评价数Ra全部为96以上。另外，还能够将演色评价数R1到R8以及特殊演色评价数R9到R15的全部设定为85以上。
另外，本发明的白色光的特征还在于：在400nm到500nm的波长域中不显示极端尖锐的发光峰。在图4的曲线8中，虽然在上述波长域中会观察到一些凹凸部分，但是如果与以往的白色光源的发光光谱(图4的曲线9)相比，两者的差异是显著的。在以往的白色光源中使用了YAG系荧光体的光源为了激发YAG系荧光体，成对使用蓝色LED是惯例。因此，在以往的白色光源的发光光谱中，会存在包含下述发光的至少2个发光峰的极端的凹凸部分：在570nm附近的黄色波长域具有峰的YAG系荧光体的发光；和在450nm附近的蓝色波长域具有峰的LED的尖锐的发光。
如果将本发明与以往例子的白色光的差异定量地进行比较，则存在以下那样的不同点。为了明确差异，求出(极大值/极小值)，具体地进行比较。此外，所谓(极大值/极小值)是指着眼于400nm到500nm之间的最大发光峰、求出发光峰的极大值与位于极大值的长波长侧的极小值的比率。在以往例子的发光光谱曲线9中，在400nm到500nm的波长范围内，最强的发光峰是由450nm附近的蓝色LED产生的发光。如果确认该发光峰的极大值与存在于上述极大值的长波长侧的极小值的比率，则(极大值/极小值)成为10.5(＝0.021/0.002)。另一方面，在本发明的曲线8中，上述比率成为1.57(＝0.011/0.007)，为以往光的约1/6这样低的数值。因此，可知：在以往的白色光源与本发明的白色光源中，蓝色波长域的发光峰形状有大的差异。需要说明的是，本发明的光源的上述比率如以下那样进行了计算。在曲线8中，在400nm到500nm的波长范围内，最大的发光峰存在于小于450nm处。计算出该发光峰的极大值与和上述极大值的长波长侧相邻的极小值的比率，结果为上述的1.57的值。另外，在曲线8中在405nm附近也存在发光峰，但如果与小于450nm的发光峰进行比较，则发光强度微弱到能够忽视的程度，从计算对象中除去。这里，极小值只要是与显示极大值的峰相邻的凹部处的值即可，显示极小值的波长可以是400nm到500nm的波长范围内的值，也可以在超过500nm的范围。
就使用了蓝色LED的以往的白色LED而言，不仅将来自LED的蓝色光利用于荧光体的激发，而且还将自身的直接光作为白色光的蓝色成分利用。但是，由LED射出的蓝色光由于会集中在特定波长而显示出高发光强度，因此如果想要利用LED的直接光，则仅能够得到在蓝色波长域中具有突出的发光峰的光谱形状的白色光谱。即，在以往的白色LED中，使用了YAG系荧光体的光源无法消除上述那样的具有极端的凹凸的发光峰的存在。
白色发光光谱中所含的蓝色光成分也受到白色光的色温度的左右。在色温度低的白色光中，相对地蓝色光的成分量少，在色温度高的白色光中，相对地蓝色光的成分量变多。如果蓝色成分的量变多，则突出峰的发光强度也变强，因此关于上述的发光峰的凹凸，如果白色光的色温度变高，则(极大值/极小值)变大。因此，如果将实用性的色温度的范围设定为2500K到6500K，则在2500K的白色光中(极大值/极小值)变得最小，在6500K的白色光中(极大值/极小值)变得最大。
如果在2500K的白色光中确认(极大值/极小值)的最小值，则以往例子的白色光的发光光谱被示于图5的曲线11中。在曲线11中，400nm到500nm的波长范围内的最大发光峰是由450nm附近的蓝色LED产生的发光。该发光峰的极大值与和上述极大值的长波长侧相邻的极小值的比率(极大值/极小值)成为1.93(＝0.0054/0.0028)。因此，基于以往的白色光而得到的(极大值/极小值)的最小值为1.93。同样地如果求出本发明中的上述比率，则基于曲线10进行计算，成为1.17(＝0.0035/0.0030)。
如上所述，对2500K和5000K的色温度的白色光求出(极大值/极小值)的比率，其结果是，就以往的白色光而言，从1.9到10.5为止较大地发生变化，与此相对，就本发明的白色光而言，从1.2到1.6为止，只不过略微发生了变化。像这样，由于本发明的白色光的(极大值/极小值)的比率的变化非常微小，因此即使在色温度达到实用上的最大的6500K时，也不会显示出极端大的值，不会超过以往例子的白色光的最小值1.9。因此，在本发明的白色光中，没有蓝色波长域中的极端的凹凸，在400nm到500nm的波长范围内不存在以往的白色光所观察到的那样的(极大值/极小值)成为1.9以上那样的发光峰。换而言之，能够实现在400nm到500nm的波长范围内存在(极大值/极小值)成为低于1.9的发光光谱峰或者不具有这样的发光光谱峰的白色光源。从外，如果将极大值设定为A、将极小值设定为B，则极大值相对于极小值的比率X以下述(I)表示。
X＝A/B (I)
本发明的白色光的上述特征是由于通过荧光体发光来得到蓝色成分的光而产生的。在蓝色荧光体中，也有与LED同样地显示出尖锐的发光的荧光体，但是发光光谱的形状有多种种类，例如如果选择如铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体那样具有平坦的曲线形状的发光光谱的荧光体，则能够防止蓝色波长域中的突出的发光峰的出现。此外，在本发明的白色光源中，也利用了LED发光作为荧光体的激发光源。本发明中使用的紫外至紫色LED也与蓝色LED同样地在特定波长域具有尖锐的发光峰。但是，在本发明的白色光源中，LED发光的大部分会被荧光体吸收，白色光中所含的LED直接光很少，能够忽视。并且本发明的LED发光为紫外至紫色，与蓝色光相比视见度低，几乎不被人体所感知。
此外，蓝色光是在构成白色光的方面不可缺少的发光成分。就色温度高的白色光而言，要求相对强的发光强度，就色温度低的白色光而言，要求相对弱的发光强度，因此，白色光中的蓝色成分量会因色温度而较大地发生变化，但就本发明的白色光源而言，仅包含每种对应的色温度所要求的适合强度的蓝色光。但是，就以往的白色光源而言，由于在蓝色波长域中存在突出的强度的发光峰，因此在突出部分会变得显示超过适合强度的过量的强度。由于与人体的昼夜节律有关的眼球中的细胞对蓝色波长域具有高感度，因此如果在蓝色波长域中存在过强的发光，则会导致细胞受到过度的刺激。
另外，蓝色光在白色光中所含的各种可见光成分中具有最高的能量。蓝色光为电磁波的1种，电磁波的能量与频率的平方成正比地增加。如果这样的蓝色光入射到眼球中，则由于光会到达至覆盖眼球的角膜，因此如果长时间注视则会成为引起眼疲劳的原因。另外，也有相当于400nm到500nm的波长范围的蓝色光会对视网膜造成损伤的研究结果。
像这样对人体造成各种不良影响的蓝色光优选作为白色发光成分被极力减少。但是，就使用了蓝色LED的以往的白色光而言，难以将LED所放出的强蓝色光排除至对人体不造成影响的水平，实际情况是通过眼镜或滤波器等光源以外的追加的手段来进行应对。另一方面，就本发明的白色光源而言，对于蓝色光成分的强度，能够降低至对规定的色温度的白色光所要求的必要最小限的水平，能够提供对光源自身进行了应对的对人体柔和的白色光。
本发明的白色LED的特征在于，作为绿色至黄色荧光体，至少使用YAG系荧光体。以往的白色LED中使用的铕活化碱土类原硅酸盐荧光体是具有与YAG系荧光体同样的发光强度的优异的荧光体。但是，以往的荧光体具有不耐受热或水分等环境变化、发光强度容易劣化的缺点。因此，如果将使用了以往的荧光体的LED模块点亮，则虽然在点亮初期会明亮地发光，但是在连续点亮中发光强度存在慢慢降低的倾向。如果使LED连续点亮，则会由LED自身产生焦耳热，LED模块的温度上升至100℃前后。而且，由于在一定湿度下，空气中存在水分，因此受到热和水分的两者的影响，荧光体的发光强度会随时间变化。
一般而言，荧光体材料的发光强度如果长时间连续地发光，则通常会慢慢地下降。上述那样的亮度下降现象适于自然法则，对于荧光体材料而言，发光强度的下降是不可避免的特性。但是，根据材料也存在亮度下降的水平少的材料。关于这样的材料，代表性的是YAG。YAG是具有石榴石结构且显示优异的耐热性、耐蚀性的材料。因此，以YAG作为母体的荧光体与其它的绿色至黄色荧光体(例如铕活化碱土类原硅酸盐荧光体)相比，也具有能够极力防止点亮中的亮度下降的优点。
图6是表示绿色至黄色荧光体的光通量维持率的曲线。图中的曲线12表示YAG荧光体的光通量维持率，并且曲线13表示铕活化原硅酸盐荧光体的光通量维持率。这些曲线是将LED的周围用各个单独荧光膜被覆，并对所得到的LED模块的发光强度用全光通量测定器进行测定，对变化的情形进行标绘而得到的曲线。需要说明的是，两曲线是为了容易比较光通量维持率的不同而将点亮初期的全光通量作为100％进行了标准化而得到的曲线。如果将两者进行比较，则YAG荧光体的光通量维持率始终超过铕活化原硅酸盐荧光体的光通量维持率，其差随着时间的经过而存在扩大的倾向。YAG荧光体的光通量维持率在1000小时后为99.8％、在5000小时后为96.5％，与此相对，铕活化原硅酸盐荧光体的光通量维持率在1000小时后为95.2％、在5000小时后为88.7％的值。
如上所述，YAG荧光体具有优异的光通量维持率，在本发明的白色光源中，作为绿色至黄色发光成分，通过使用上述YAG荧光体作为必须材料，能够得到优异的光通量维持率的白色发光。此外，在本发明的白色光源中，作为绿色至黄色荧光体，如果仅使用YAG荧光体，则当然能够发挥优异的特性，但如果即使少量使用YAG荧光体，则也可得到相应的改善效果，因此也可以与以往的绿色至黄色荧光体混合使用。另外，YAG荧光体的优异的发光特性是基于石榴石晶体结构，即使在作为基本组成的Y3Al5O12的各构成元素中含有微量的添加物，也能够同样地发挥效果。
将LED模块的一个例子示于图7～图12中。
在LED模块50中，例如如图7中所示的那样，多个LED芯片52以线状排列在基板51上。芯片列可以设定为一列以上。可以根据使用个数来排列多个芯片列。例如在图7中，多个芯片列以矩阵状排列。LED芯片52优选尽可能以高密度排列，但如果LED芯片52之间的距离过于靠近，则会由LED芯片52彼此产生LED发光的相互吸收，因此不优选，另外为了促进在连续点亮时由LED芯片52产生的热的散热，LED芯片52也优选空开适当的间隔进行排列。此外，芯片的排列并不限于线状，即使以交错格子状等排列，也同样地能够制成高密度的排列。
在图7中，各LED芯片52用金属丝53连接，并且与电极54相连。电极54具有特定图案，兼作基板51上的导电部。对于导电部的材料，优选使用选自Ag、Pt、Ru、Pd及Al等中的至少一种金属。并且，在金属的表面，优选出于防止腐蚀等的目的而形成Au膜。Au膜可以采用印刷法、蒸镀法及镀覆法中的任一种来形成。
基板51上的LED芯片52的周围直接或间接地被荧光体层被覆。将荧光体层的配置例示于图8～图12中。如图8中所示的那样，也可以在LED芯片52的表面上直接形成荧光体层55。如图9中所示的那样，也可以将LED芯片52的周围用荧光体层55被覆后，将荧光体层的周围用透明树脂层56被覆。另外，如图10中所示的那样，也可以将LED芯片52的表面用透明树脂层56被覆后，将透明树脂层56的几乎整个面用荧光体层55被覆。此外，在图8～图10中，制成了将多个LED芯片52用单一的荧光体层55或透明树脂层56被覆的结构，但也可以如图11、图12那样将单一的LED芯片52用单一的荧光体层55或单一的透明树脂层56被覆。此外，作为应用例之一，也可以制成下述层叠结构：将单独或多个LED芯片的周围用透明树脂层被覆，在其外侧形成荧光体层，进一步在外侧形成透明树脂层。
(实施例)
以下，对于本发明的白色LED，使用实施例进行具体说明。需要说明的是，对于以下的实施例和比较例的白色LED中使用的荧光体材料，设定为使用下述的10种荧光体中的某一种的材料，以下，不是以荧光体的名称或化学组成进行区别来称呼，而是以发光色和下述编号进行区别来称呼(例如，将(Sr0.69Ba0.31)5(PO4)3Cl：Eu的碱土类卤磷酸盐荧光体称为蓝色荧光体(2))。
蓝色荧光体
(1)碱土类卤磷酸盐((Sr0.86Ba0.14)5(PO4)3Cl：Eu)，发光峰波长为450nm、
(2)碱土类卤磷酸盐((Sr0.69Ba0.305Ca0.005)5(PO4)3Cl：Eu)，发光峰波长为465nm、
(3)碱土类铝酸盐(BaMg2Al16O27：Eu)，发光峰波长为450nm。
绿色至黄色荧光体
(4)YAG(Y0.98Ce0.02)3Al5O12，发光峰波长为558nm、
(5)YAG系(Y0.97573Ce0.024Sr0.00017Hf0.0001)3(Al0.9992Mg0.0004Si0.0004)5O12，发光峰波长为555nm
(6)碱土类原硅酸盐(Sr，Ba)2SiO4：Eu，发光峰波长为548nm。
红色荧光体
(7)CaAlSiN3：Eu，发光峰波长为650nm。
蓝色荧光体
(8)碱土类卤磷酸盐(Sr0.54Ba0.45Ca0.01)5(PO4)3Cl：Eu，发光峰波长为480nm、
(9)碱土类卤磷酸盐(Sr0.64Ba0.35Ca0.01)5(PO4)3Cl：Eu，发光峰波长为470nm、
(10)碱土类卤磷酸盐(Sr0.34Ba0.65Ca0.01)5(PO4)3Cl：Eu，发光峰波长为485nm。
(实施例1)
首先，通过蓝色荧光体、绿色至黄色荧光体、红色荧光体这3种荧光体与LED的组合制作了LED模块。准备30个在405nm处具有发光峰的InGaN系的LED芯片，以格子状排列在15mm×12mm的大小的氧化铝基板上。之后，将所排列的LED的整体用荧光体被覆。荧光体如表2中记载那样，使用了下述混合白色荧光体，该混合白色荧光体是以规定的比例混合规定的材料且在5000K的色温度发光。通过各荧光体使用平均粒径为25～35μm的粉末，且将使其分散于有机硅树脂中而得到的浆料涂布于LED芯片的周围，从而形成了模块。荧光膜的膜厚设定为约700μm。在以上那样的LED模块上连接电子电路，从而制成了实施例的白色LED。
(比较例1)
制作了比较例的白色LED。所使用的构件的种类使用了与实施例1完全相同的构件，但仅就绿色至黄色荧光体而言，实施例使用了绿色至黄色荧光体(4)，与此相对，比较例1变更为绿色至黄色荧光体(6)，将各荧光体的混合比率设定为表2中记载的那样，制作了相当于色温度为5000K的白色光的白色光源。此外，所使用的绿色至黄色荧光体(6)的平均粒径为30μm，荧光膜的膜厚为约670μm。
使实施例和比较例的白色光源在同一条件下点亮后，使用光谱仪(HamamatsuPhotonics K.K.制LE3400)测定了所得到的白色光的发光光谱。接着，在整个发光光谱的380nm到780nm的波长范围内，以5nm间隔求出各光谱强度的数据后，按照JIS-8726中记载的方法，计算出了平均演色评价数(Ra)。就使用了紫外至紫色LED的白色光源而言，特征是可得到高演色特性，但即使是在如实施例及比较例那样变更了黄色荧光体的种类的情况下，两者的平均演色评价数(Ra)也为98以上，得到了良好的结果。具体的数值如以下的表2中所示的那样。
[表2]
Figure BDA0001871922960000241
接着，对于实施例1和比较例1的2种白色LED进行了连续点亮试验。将各白色LED放入烘箱(Yamato Scientific co.,ltd.制DKN402)中，将内部温度保持在85±5℃，然后对各光源累计通电了5000小时210mA的电流。对于2种光源，测定点亮初期和点亮1000hrs及5000hrs后的发光强度，求出了光通量维持率。对于光源的发光强度，将初期及点亮规定时间后的光源从烘箱中取出，在施加电流为210mA、基板温度为25±1℃的条件下点亮后，使用Hamamatsu Photonics K.K.制LE3400光谱仪测定了光源的全光通量。将测定结果示于下述的表3中。
[表3]
Figure BDA0001871922960000261
实施例的白色LED的初期全光通量为550lm(流明)，与比较例的560lm相比为低约2％的值(98.2％)。据推定该强度差是由于下述这种发光工艺的差异而产生的：比较例的黄色荧光体(6)接受来自LED的直接光从而发光，与此相对，在实施例的黄色荧光体(4)的情况下，接受来自LED的直接光从而蓝色荧光体(1)首先发光，接受来自该蓝色荧光体(1)的光而发光成黄色。即，实施例的白色光源的黄色成分是经由从紫外光到蓝色光、然后从蓝色光到黄色光这2个阶段的激发过程，与比较例的情况相比，激发工艺追加了1个过程，其结果是，总的能量损耗增加了。但是，实施例中使用的黄色荧光体(4)与比较例中使用的黄色荧光体(6)相比，连续使用时的亮度劣化特性优异，变成了下述结果：在点亮1000小时后的全光通量中强度差发生逆转，在5000小时后，强度差扩大至达到接近5％。
如上所述，就实施例1和比较例1而言，作为LED两者都使用紫外至紫色LED，制作了仅改变了绿色至黄色荧光体的种类的白色LED，其结果是，两者都能够得到显示高演色特性的白色光。而且，就实施例1的白色光源而言，即使如比较例1的光源那样长时间连续点亮，也不会引起过大的亮度劣化，能够显示出高的光通量维持率，得到了综合地显示出优异的发光特性的白色光。
(实施例2～4、比较例2～4)
作为绿色至黄色荧光体而使用YAG系荧光体的绿色至黄色荧光体(4)，将使用了蓝色LED的情况和使用了紫外至紫色LED的情况这2种作为与上述荧光体进行组合的LED，对使用了上述这2种而得到的光源的发光特性进行了比较。此外，对于荧光体和LED以外，所使用的构件的种类及构成与实施例1完全相同。
实施例2～4中，制作了将在405nm处具有发光峰的InGaN系的紫外至紫色LED与蓝色荧光体(1)、绿色至黄色荧光体(4)、红色荧光体(7)组合而得到的白色LED。如表4中所示的那样，对荧光体的混合比率进行各种变更，制作了色温度分别为2500K、4000K、6500K的3种白色LED。荧光体的平均粒径使用35～45μm的粉末材料，荧光膜的膜厚调整为700～900μm。此外，绿色至黄色荧光体与蓝色荧光体的混合比率(绿色至黄色荧光体的混合量：蓝色荧光体的混合量)根据下述的表5记载的数值，实施例2为26：74、实施例3为20：80、实施例4为10：90。
作为比较例2～4，制作了将在450nm处具有发光峰的InGaN系的蓝色LED与绿色至黄色荧光体(4)、红色荧光体(7)组合而得到的白色LED。白色光的色温度为与实施例同样的3种，但荧光体的混合比率如表4中所示的那样。此外，绿色至黄色荧光体和红色荧光体使用与实施例完全相同的材料，在平均粒径与实施例相同、膜厚也是在与实施例1大致同等的条件下进行了制作。
[表4]
Figure BDA0001871922960000291
对于实施例和比较例的白色光源，测定了各种发光特性。将结果示于下述的表6中。此外，下表中，为了比较还同时记载了实施例1和比较例1的白色光源的发光特性。此外，下表的极大值/极小值是指着眼于白色发光光谱的400nm到500nm之间的最大发光峰而求出的发光峰的极大值与位于极大值的长波长侧的极小值的比率的值。另外，光通量维持率是以％来表示初期点亮时的全光通量除以连续点亮后的全光通量而得到的数值。
[表5]
Figure BDA0001871922960000311
如由表5中所示的发光特性判明的那样，3个特性全部(Ra、极大值/极小值、光通量维持率)能够显示出能够令人满意的特性的仅为实施例1～实施例4的白色光源。即，比较例1的白色光源虽然Ra、(极大值/极小值)良好，但是发光强度维持率差，另一方面，比较例2～4的白色光源虽然光通量维持率优异，但是对于其它2个特性，仅得到了不满意的结果。综上所述，实施例的白色光源不仅演色特性优异，而且能够具有改善了光通量维持率的发光特性。并且，由于(极大值/极小值)都小于1.9，因此能够制成在蓝色波长域中没有突出的发光峰、能够大幅地降低蓝光危害等问题的对人体柔和的光源。
另外，实施例1～4的白色光源不仅平均演色评价数Ra优异，而且在演色评价数R1～R8及特殊演色评价数R9～R15中，全部都能够显示出优异的特性。将实施例1～4的具体的特性与比较例4的特性一起示出。如由下表获知的那样，就实施例1～4的白色光源而言，R1～R15全部都显示出85以上的优异的演色性，与此相对，比较例4的白色光源每个演色评价数的不均都大，也有如R1、R15那样超过90的指数，但也混有如R10、R12那样极端低的指数。
[表6]
Figure BDA0001871922960000331
(实施例5～9、比较例5～6)
制作了对所使用的LED的种类、荧光体的组成、种类及混合比率进行了各种变更的白色LED。但是，白色光的色温度按照全部成为约5000K的方式进行调整，使得能够对发光强度、演色特性更严格地进行比较。另外，所使用的荧光体的平均粒径全部在15至25μm的范围内，荧光膜的膜厚按照落入250μm到450μm的范围内的方式进行了调整。此外，实施例8是使用了多种绿色至黄色荧光体的例子，绿色至黄色荧光体中的YAG系荧光体的混合比例为54重量％。
[表7]
Figure BDA0001871922960000351
在表7中记载的白色光源中，比较例5和比较例6是使用了与实施例相同种类的荧光体、但荧光体的混合比率不同的光源。就两者的光源而言，由于所使用的蓝色荧光体的混合比率脱离了适合范围，因此所得到的白色光的色温度从黑体辐射的轨迹上脱离，没能得到适合的白色光。具体而言，比较例5的光源由于蓝色荧光体的混合量过多，因此变成蓝色调强的白色光，就比较例6的光源而言，由于蓝色荧光体的混合量过少，因此变成黄色调强的白色光，无论哪种情况实质上都不是称为白色光的特性。
对在表7的条件下制作的各白色LED的发光特性进行了评价。将结果示于下述的表8中。
[表8]
Figure BDA0001871922960000371
所有光源都使用了紫外至紫色LED，因此没有(极大值/极小值)显示极端高的值的光源。但是，就比较例5的光源而言，由于蓝色荧光体的混合比率超过了适合量，因此(极大值/极小值)超过1.9，是在蓝色波长域具有突出峰的有问题的光源。另外，关于绿色至黄色荧光体，虽然使用了各种组成的荧光体，但由于全部以YAG系荧光体作为基本材料，因此光通量维持率在所有光源中都是没有问题的水平。
就白色光源的Ra而言，实施例的光源都是96以上，显示出优异的演色特性。另一方面，对于比较例的光源，由于荧光体的混合比率有偏置，因此全都仅得到了不充分的演色性水平。此外，就实施例8的光源而言，作为绿色至黄色荧光体，使用了荧光体(4)与荧光体(6)的混合物。该光源是同时期待由荧光体(4)的使用带来的光通量维持率的改善和由荧光体(6)的使用带来的演色性改善这2个效果而制作的。对于光通量维持率，显示出了与单独使用了荧光体(4)或荧光体(5)的YAG系荧光体的光源大致同等水平的特性。而且，关于演色性，与实施例7的光源相比，如下表那样显示出改善效果。
[表9]
Figure BDA0001871922960000391
两光源都是平均演色评价数Ra为98而没有改变，关于R1到R15，就实施例7的光源而言，结果是全部为85以上，而实施例8全部是达到90以上，得到了进一步被改善的特性。两者之间，特别是R9、R12的数值中有大的差异，这是由于下述原因产生的：作为绿色至黄色荧光体而使用的荧光体(6)适宜地含有与R9、R12对应的发光光谱成分。
(实施例10～16)
首先，通过蓝色荧光体、黄色荧光体、红色荧光体这3种荧光体与LED的组合而制作了LED模块。白色光的色温度设定为表10中所示的值，按照成为约5000K的方式进行调整，使得能够对发光强度、演色特性更严格地进行比较。在表10的蓝色、黄色、红色的栏的左栏中示出表示荧光体的种类的编号，在右栏中示出相对于蓝色、黄色及红色的荧光体的总重量的比率(重量％)。在实施例10～16中使用了2种蓝色荧光体。将各蓝色荧光体相对于2种蓝色荧光体的总重量的比率示于右栏的括弧内。另外，实施例16的LED模块中的黄色荧光体的种类是2种。YAG系荧光体相对于2种黄色荧光体的总重量的比例为55重量％。
各荧光体粒子的平均粒径在10μm～25μm的范围内。另外，对于LED，使用了在405nm处具有发光峰的InGaN系的LED芯片。
使用以表10中所示的比率混合的荧光体粒子及LED芯片，与实施例1同样地操作而制作了LED模块。荧光膜的膜厚按照落入200μm～450μm的范围内的方式进行了调整。在以上那样的LED模块上连接电子电路而制成了实施例的白色LED。
此外，铈活化钇铝石榴石系荧光体与铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体的混合比率(铈活化钇铝石榴石系荧光体的混合量G1：铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体的混合量G2)根据下述的表10记载的数值，实施例10为13重量份：87重量份、实施例11为10重量份：90重量份、实施例12为8重量份：92重量份、实施例13为13重量份：87重量份、实施例14为13重量份：87重量份。
[表10]
Figure BDA0001871922960000411
对所得到的白色LED的各特性(平均演色评价数、极大值/极小值、光通量维持率、特殊演色评价数等在与实施例1同样的条件下进行测定，汇总了表11、表12。此外，在表中，作为特性比较的参考，也一并记载了实施例7及比较例4中制作的白色LED的特性。
[表11]
Figure BDA0001871922960000421
[表12]
Figure BDA0001871922960000431
如由表11、12获知的那样，比较例的白色LED在极大值/极小值、演色特性的方面仅显示出了不满意的特性，与此相对，实施例的白色LED在全部特性方面都得到了能够满意的结果。
另外，如果将实施例10～16与实施例7的白色LED的演色特性进行比较，则确认到：虽然就平均演色评价数而言，在两者间没有大的差异，但是就特殊演色评价数(R9～R15)而言，实施例10～16的白色LED是综合优异的。因此，明确了：在蓝色荧光膜中采用混合荧光体在演色特性的方面能够发挥更优异的效果。因而，实施例10～16的白色光源是更接近通过黑体辐射而得到、并且具有与各实施例的白色光相同的色温度的白色光的发光光谱分布的形状的光源。
通过实施例10～16的比较可知：在蓝色荧光体中仅包含铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体的实施例10～14、16的白色光源的特殊演色评价数的值整体较高，与实施例15相比演色特性优异。
通过实施例10～12的比较可知：在作为蓝色荧光体而使用发光峰波长不同的多个蓝色荧光体的情况下，具有短波长的发光峰波长的蓝色荧光体的混合比率高的实施例10、11的白色光源的特殊演色评价数的R11与实施例12相比较高，与实施例12相比演色特性优异。
(比较例7)
制作了将在450nm处具有发光峰的InGaN系的蓝色LED与绿色至黄色荧光体(4)、红色荧光体(7)组合而得到的白色LED。白色光的色温度为5000K。就荧光体的混合比率而言，将绿色至黄色荧光体(4)设定为85重量％，将红色荧光体(7)设定为15重量％。此外，各荧光体的平均粒径及荧光体的膜厚与比较例4同样地进行了设定。
将实施例1、11及比较例7的发光光谱示于图13中。在图13中，将实施例1的发光光谱以14表示，将实施例11的发光光谱以16表示，将比较例7的发光光谱以15表示。
如由图13表明的那样，比较例7的白色光源在450nm的波长处，存在有极大值相对于极小值的比率(A/B)成为1.9以上的发光光谱峰。另一方面，在实施例1、11的白色光源的发光光谱中，在400nm到500nm的波长范围内存在两个极大值。位于长波长侧的极大值是关于实施例1、11的最大值，以A表示。将与显示最大值A的峰相邻的凹部的极小值以B表示。如表5及表11中所示的那样，在实施例1、11的白色光源的发光光谱中，存在有极大值相对于极小值的比率(A/B)成为低于1.9的发光光谱峰。另外，由实施例1、11的白色光源射出的白色光在整个400nm到780nm的波长范围内具有连续光谱。如果对发光强度在450nm到500nm的波长范围内的发光强度的变化在实施例1的发光光谱14与实施例11的发光光谱16中进行比较，则实施例11的发光强度的降低较小。因而，实施例11是更接近通过黑体辐射而得到、并且具有与实施例11的白色光相同的色温度的白色光的发光光谱分布的形状的光源。其一个原因是：实施例11的白色光源由于包含发光峰波长在430nm到470nm的范围内的第一蓝色荧光体和发光峰波长在超过470nm且到485nm为止的范围内的第二蓝色荧光体，因此与实施例1相比能够扩大400～500nm的可见波长域中的发光波长域。
符号的说明
1…YAG荧光体的发光光谱曲线、2…YAG荧光体的发光光谱曲线、3…YAG荧光体的发光光谱曲线、4…YAG荧光体的激发光谱曲线、5…蓝色荧光体的发光光谱曲线、6…蓝色荧光体的发光光谱曲线、7…蓝色荧光体的发光光谱曲线、8…由本发明的光源产生的白色光的发光光谱曲线(色温度为5000K)、9…由以往例子的光源产生的白色光的发光光谱曲线(色温度为5000K)、10…由本发明的光源产生的白色光的发光光谱曲线(色温度为2500K)、11…由以往例子的光源产生的白色光的发光光谱曲线(色温度为2500K)、12…表示YAG荧光体的光通量维持率的曲线、13…表示原硅酸盐荧光体的光通量维持率的曲线。

Claims (11)

1.一种白色光源，其特征在于，其是由LED与荧光体的组合制成的白色光源，所述荧光体中的至少一种是在波长范围为510nm到570nm中具有发光峰的铈活化钇铝石榴石系绿色至黄色荧光体，至少另一种的蓝色荧光体是由发光峰波长在430nm到470nm的范围内的第一蓝色荧光体与发光峰波长在超过470nm且到485nm为止的范围内的第二蓝色荧光体的混合荧光体制成，所述第一蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体及铕活化碱土类铝酸盐荧光体中的至少1种，所述第二蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体，由所述白色光源射出的白色光的平均演色评价数Ra为96以上。
2.根据权利要求1所述的白色光源，其中，所述荧光体的平均粒径为10μm～50μm。
3.根据权利要求2所述的白色光源，其中，由所述白色光源射出的白色光的演色评价数R1到R15的全部为85以上。
4.根据权利要求3所述的白色光源，其中，由所述白色光源射出的白色光的色温度为2500K至6500K。
5.根据权利要求4所述的白色光源，其中，所述第二蓝色荧光体为铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体，具有下述化学组成：
通式：(Sr1-x-yBaxCay)5(PO4)3Cl：Eu，式中，x、y为满足0≤x≤0.44、0≤y≤0.1的数值。
6.根据权利要求4所述的白色光源，其中，所述第一蓝色荧光体中的至少1种为铕活化碱土类卤磷酸盐，具有下述化学组成：
通式：(Sr1-x-yBaxCay)5(PO4)3Cl：Eu，式中，x、y为满足0≤x≤0.35、0≤y≤0.1的数值。
7.根据权利要求6所述的白色光源，其中，所述混合荧光体中，所述第一蓝色荧光体为所述蓝色荧光体整体的50重量％以上，所述第二蓝色荧光体为所述蓝色荧光体整体的50重量％以下。
8.根据权利要求7所述的白色光源，其中，作为所述绿色至黄色荧光体，进一步包含铕活化碱土类原硅酸盐荧光体。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的白色光源，其中，在由所述白色光源射出的白色光的发光光谱的下述极大值和下述极小值中，不存在极大值相对于极小值的比率成为1.9以上的发光光谱峰，所述极大值是存在于400nm到500nm的波长范围内的至少1个以上的极大值中的显示最大值的极大值，所述极小值是与所述最大的极大值的长波长侧相邻的极小值，所述极大值相对于极小值的比率是显示极大值的波长处的发光光谱强度/显示极小值的波长处的发光光谱强度。
10.根据权利要求9所述的白色光源，其中，LED射出在350nm～420nm具有发光峰的紫外至紫色光，并且所述荧光体为进一步含有蓝色荧光体的混合荧光体，由所述混合荧光体射出的白色光在整个400nm到780nm的波长范围内具有连续光谱。
11.根据权利要求10所述的白色光源，其中，所述荧光体中包含铈活化钇铝石榴石系荧光体和铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体这2种荧光体，所述铈活化钇铝石榴石系荧光体与所述铕活化碱土类卤磷酸盐荧光体的重量比率在29重量份：71重量份至10重量份：90重量份的范围内。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10642087B2 (en) 2014-05-23 2020-05-05 Eyesafe, Llc Light emission reducing compounds for electronic devices
EP3460860A4 (en) * 2016-05-20 2020-02-12 Kabushiki Kaisha Toshiba SOURCE OF WHITE LIGHT
JP6932910B2 (ja) * 2016-10-27 2021-09-08 船井電機株式会社 表示装置
DE102018101428A1 (de) * 2018-01-23 2019-07-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement
EP3748702A4 (en) * 2018-01-29 2021-10-27 Kyocera Corporation LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING DEVICE
KR101990475B1 (ko) * 2018-03-21 2019-06-19 (주)올릭스 발광 스펙트럼을 제어한 초고연색 백색 발광 소자 및 이를 포함하는 조명 장치
WO2019180959A1 (ja) * 2018-03-23 2019-09-26 サンケン電気株式会社 発光装置及び照明器具
JP7033479B2 (ja) * 2018-03-30 2022-03-10 大電株式会社 青色発光蛍光体、発光素子、発光装置、および白色光発光装置
US10725334B2 (en) * 2018-04-17 2020-07-28 Innolux Corporation Display device and manufacturing method thereof
JP2020053664A (ja) * 2018-09-20 2020-04-02 豊田合成株式会社 発光装置
US10788709B2 (en) * 2018-10-30 2020-09-29 Innolux Corporation Lighting device
US11592701B2 (en) 2018-11-28 2023-02-28 Eyesafe Inc. Backlight unit with emission modification
US11810532B2 (en) 2018-11-28 2023-11-07 Eyesafe Inc. Systems for monitoring and regulating harmful blue light exposure from digital devices
CN110094649B (zh) * 2019-04-29 2020-07-21 佛山市国星光电股份有限公司 一种健康照明的发光系统、灯条和灯具
CN110094641B (zh) * 2019-04-29 2020-07-21 佛山市国星光电股份有限公司 一种白光led灯珠和灯条及灯具
JP7138606B2 (ja) * 2019-06-27 2022-09-16 京セラ株式会社 照明装置
US10971660B2 (en) * 2019-08-09 2021-04-06 Eyesafe Inc. White LED light source and method of making same
JP7174266B2 (ja) 2020-06-30 2022-11-17 日亜化学工業株式会社 発光装置
WO2022220127A1 (ja) 2021-04-15 2022-10-20 旭化成株式会社 現像媒体、熱現像方法、及び熱現像システム
CN113870752A (zh) * 2021-10-08 2021-12-31 惠仁康宁(苏州)健康科技有限公司 亮度与辐射累积的蓝光辐射安全边界设定方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006077740A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-27 Nichia Corporation 窒化物蛍光体及びその製造方法並びに窒化物蛍光体を用いた発光装置

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS503139B1 (zh) 1970-08-12 1975-01-31
JPS5330263B2 (zh) 1973-02-06 1978-08-25
TW383508B (en) 1996-07-29 2000-03-01 Nichia Kagaku Kogyo Kk Light emitting device and display
EP1206802B1 (de) * 2000-05-29 2008-03-19 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Weiss emittierende beleuchtungseinheit auf led-basis
JP4077170B2 (ja) * 2000-09-21 2008-04-16 シャープ株式会社 半導体発光装置
JP2003147351A (ja) * 2001-11-09 2003-05-21 Taiwan Lite On Electronics Inc 白色光光源の製作方法
TW518773B (en) * 2001-12-31 2003-01-21 Solidlite Corp Manufacturing method of white LED
CN100477256C (zh) * 2003-06-24 2009-04-08 吉尔科有限公司 用于led芯片的白光生成的全光谱荧光体混合物
JP4792726B2 (ja) * 2003-10-30 2011-10-12 日亜化学工業株式会社 半導体素子用支持体の製造方法
US7488990B2 (en) * 2004-04-02 2009-02-10 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Using multiple types of phosphor in combination with a light emitting device
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
EP1837921B1 (en) 2004-12-17 2015-11-18 Ube Industries, Ltd. Photo-conversion structure and light-emitting device using same
JP5415664B2 (ja) * 2005-12-22 2014-02-12 パナソニック株式会社 光源装置
CN101077973B (zh) * 2006-05-26 2010-09-29 大连路明发光科技股份有限公司 硅酸盐荧光材料及其制造方法以及使用其的发光装置
JP4989936B2 (ja) 2006-07-27 2012-08-01 株式会社朝日ラバー 照明装置
JP5390390B2 (ja) 2007-09-25 2014-01-15 株式会社東芝 蛍光体およびそれを用いたｌｅｄランプ
US8487330B2 (en) 2007-12-07 2013-07-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Phosphor and LED light-emitting device using the same
JP2011029497A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Mitsubishi Chemicals Corp 白色発光装置およびそれを用いた照明装置
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
JP5370047B2 (ja) * 2009-09-25 2013-12-18 三菱化学株式会社 白色発光装置のための演色性改善方法および白色発光装置
US8104908B2 (en) * 2010-03-04 2012-01-31 Xicato, Inc. Efficient LED-based illumination module with high color rendering index
US20110220920A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Brian Thomas Collins Methods of forming warm white light emitting devices having high color rendering index values and related light emitting devices
US8310771B2 (en) * 2010-06-28 2012-11-13 Shim Hyun-Seop LED light converting resin composition and LED member using the same
EP2674662B1 (en) * 2011-02-09 2020-04-01 Kabushiki Kaisha Toshiba White light source and white light source system using same
US8921875B2 (en) * 2011-05-10 2014-12-30 Cree, Inc. Recipient luminophoric mediums having narrow spectrum luminescent materials and related semiconductor light emitting devices and methods
JP2013175548A (ja) * 2012-02-24 2013-09-05 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 白色ｌｅｄ及びそれを備える白色発光デバイス
EP2905818B1 (en) * 2012-10-04 2023-12-20 Seoul Semiconductor Co., Ltd. White-light emitting device, lighting device, and lighting device for dentistry
JP2014157752A (ja) * 2013-02-18 2014-08-28 Erumu:Kk Ｌｅｄ照明装置
JP2015115494A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 三菱化学株式会社 半導体発光装置
JP6358457B2 (ja) * 2014-01-20 2018-07-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置、照明用光源及び照明装置
CN204167359U (zh) * 2014-09-29 2015-02-18 艾笛森光电股份有限公司 光线发射模块
CN112349825A (zh) * 2015-06-24 2021-02-09 株式会社东芝 白色光源系统
EP3460860A4 (en) * 2016-05-20 2020-02-12 Kabushiki Kaisha Toshiba SOURCE OF WHITE LIGHT

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006077740A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-27 Nichia Corporation 窒化物蛍光体及びその製造方法並びに窒化物蛍光体を用いた発光装置

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