CN113016080B - 宽带光源装置和生化分析装置 - Google Patents

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Abstract

使生化分析装置的宽带光源装置的寿命性能提高，而且容易维护。宽带光源装置具备配备有产生第一波长区域的光束且在第一波长区域的光束上具备荧光体的LED芯片(14)和发出第二波长区域的光束的LED芯片(13)的LED基板(12)，荧光体是通过将至少含有氧化铝与Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mn中的至少一种且全部原料中含有6.1～15.9重量％的钠的原料烧成而制造的。此外，宽带光源装置具备由使通过LED芯片(14)的荧光体的光束与从LED芯片(13)发出的光束混色的灯管(15)或扁平二向色棱镜(70)构成的光学体系。注：摘要附图为图9。

Description

宽带光源装置和生化分析装置
技术领域
本发明涉及生化分析装置，特别是涉及用于生化分析的宽带光源技术。
背景技术
生物化学分析装置中，在试样中添加试剂并照射光以测定发光强度来观察生物试样的浓度。生化分析装置中，对试样照射的光的波长区域是340～800nm的宽范围的波长区域，使用可发出该波长区域的光的光源。
近年来，开发了发出近紫外光的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)，作为用于试样分析的光源来使用。生化分析装置中，如上所述使用340～800nm的宽范围波长区域的光对试样进行分析，为了利用上述LED，需要使用被近紫外光激发并在近紫外光至近红外波长区域发光的荧光体。
专利文献1中公开了一种用近紫外发光LED激发而发出近红外光的荧光体。具体地，专利文献1中，作为上述荧光体的例子，公开了在发光装置中发出红外光的LiAlO2：Fe(发光光谱的峰值波长：746nm)和Al2O3：Cr(没有发光波长的记载)(参照摘要、第0066段、图3)。
此外，专利文献2中公开了作为发出近红外光的荧光成分的LiGaO2：Fe。进一步，专利文献3中，作为优选例，公开了在发光装置中使用平均粒径为5μm以下的、紫外线激发的荧光体(BAM)的技术(参照第0026段)。该荧光体发出可见光(参照第0021段、表3)。
此外，专利文献4中，作为内窥镜光源装置，记载了将从多个LD(Laser Diode，激光二极管)出射的光合成的例子。
此外，非专利文献1中，公开了使用Al2(SO4)3·18H2O作为原料的荧光体的晶体合成方法。此外，非专利文献2中，公开了将使金属Al熔化而得的物质作为起始原料的荧光体的合成例。进一步，非专利文献3中记载了使用AlOOH或Al(NO3)·9H2O作为起始原料合成荧光体的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-352101号公报
专利文献2：日本特开2015-60921号公报
专利文献3：日本特开2016-103556号公报
专利文献4：国际公开号WO16/006371
非专利文献
非专利文献1：React.Kinet.Catal.Lett.第86卷，第2期，299-306(2005)
非专利文献2：J.Electrochem.Soc.第147卷，第11期，4368-4373(2000)
非专利文献3：Displays，第19卷，197-203(1999)
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，为了使用LED光源代替灯的寿命短的钨灯作为生化分析装置的光源，有必要实现340nm～800nm的宽带。
作为近红外发光荧光体，已知LiAlO2：Fe和Al2O3：Cr等。但是，这些荧光体在近紫外区域(波长为300nm～405nm左右的范围内)没有太多激发带。因此，在使用组合了近紫外发光LED和荧光体的光源的情况下，存在近红外发光的发光强度低的课题。
本发明的目的在于，解决上述课题，利用LED来实现可实现340nm～800nm的宽带的光源装置，提供使生化分析装置的寿命性能提高而且容易维护的技术。
解决课题的方法
为了实现上述目的，本发明提供一种宽带光源装置，其构成是：具备发出第一波长区域的光束的第一LED芯片、设于第一LED芯片的光束上的荧光体和发出第二波长区域的光束的第二LED芯片，荧光体是通过将至少含有氧化铝与Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mn中的至少一种且全部原料中含有6.1～15.9重量％的钠的原料烧成而制造的，使来自荧光体的光束与来自第二LED芯片的光束混色。
此外，为了实现上述目的，本发明提供一种宽带光源装置，其构成是：具备配备有产生第一波长区域的光束且在第一波长区域的光束上具备荧光体的第一LED芯片和发出第二波长区域的光束的第二LED芯片的LED基板以及配置在LED基板上使来自荧光体的光束透过并使来自第二LED芯片的光束反射两次且使两个光束的光轴大体一致的扁平二向色棱镜。
进一步，为了实现上述目的，本发明提供一种生化分析装置，其构成是：具备检测单元、发出第一波长区域的光束的第一LED芯片、设于第一LED芯片的光束上的荧光体、发出第二波长区域的光束的第二LED芯片、具备使来自荧光体的光束透过并使来自第二LED芯片的光束反射两次且使两个光束的光轴大体一致的扁平二向色棱镜的宽带光源装置以及使从扁平二向色棱镜出射的光束照向检测单元的透镜；在将第一LED芯片与第二LED芯片的中心间距设为W、扁平二向色棱镜的折射率设为N、透镜的焦距设为f、透镜至第二LED芯片的间隔设为L1、透镜至检测单元的间隔设为L3时，透镜满足W/N＜k(L1－k·L3)的关系，其中，k＝L1/f－1。
发明效果
根据本发明，能够提高分析装置的宽带光源装置的寿命性能，而且能够使宽带光源装置和生化分析装置容易维护。
附图说明
图1为显示生化分析装置中使用的光源的基本构成的图。
图2为显示比较例和实施例的荧光体的原料组成表的图。
图3为显示比较例和实施例的荧光体的烧成条件表的图。
图4为显示比较例和实施例的荧光体的特性表的图。
图5为显示近红外发光荧光体的激发光谱的图。
图6为显示以近紫外光激发近红外发光荧光体时的发光光谱的图。
图7为显示近红外发光荧光体的激发光谱的图。
图8为显示构成例1的光源的发光光谱的图。
图9为显示实施例涉及的宽带光源装置的概要图。
图10为显示实施例涉及的LED基板的概要图。
图11为实施例涉及的生化分析装置的光学体系的概要图。
图12为显示实施例涉及的LED发光控制的概要图。
图13为显示实施例涉及的光检测器的概要图。
图14为实施例涉及的生化分析装置的系统框图。
图15为实施例涉及的生化分析装置的动作流程图。
图16为显示实施例涉及的宽带光源装置的概要图。
图17为显示实施例涉及的宽带光源装置的概要图。
图18为显示实施例涉及的宽带光源装置的变形例的概要图。
图19为直至实施例涉及的检测单元之前的光学体系的概要图。
图20为显示实施例涉及的Na含量与发光峰强度和量子效率×吸收率的关系的图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的各种实施例进行说明。需说明的是，本发明不受后述实施例的限定，在其技术思想的范围内可以有各种变形。此外，对于后述各种实施例的说明中使用的各图的对应部分标以同一符号来表示，省略了重复说明。
＜生化分析装置中使用的光源的构成＞
图1为显示生化分析装置中使用的光源的基本构成的图。光源1由LED模块2、透明树脂3、LED元件4、散热板5和配线6构成，LED元件4例如包括多个发光波长不同的LED芯片。此外，透明树脂中混合有多种荧光体7。这里，多种荧光体7中包含后述本公开的荧光体。
这里，从抑制亮度不均的观点出发，LED模块2使用一个LED芯片是理想的。但也可以设为使用发出波长340nm的光的多个LED芯片来提高发光功率的构成。此外，可以将发出波长340nm的光的LED芯片和发出波长405nm的光的LED芯片等发光波长不同的LED芯片组合，作为LED元件4组装入LED模块2。
此外，作为透明树脂3，在透过的光为可见光时，主要使用有机硅树脂。此外，在透过的光为近紫外光时，可以使用使近紫外光透过的氟树脂等。这些透明树脂容易混合荧光体，可以通过大约250℃以下的温度烧成而固化。
混合有荧光体7的透明树脂3除了直接铺设在LED元件4上以外，还可以铺设在使近紫外光透过的石英玻璃等之上、设置在放射的LED光的通路上。此外，铺设树脂层之前，通过在LED元件4上或石英玻璃上涂布硅烷偶联剂等，能够提高树脂层的粘接性。
此外，LED模块2中，可以使透明树脂以单层形态形成，也可以改变每层所混合的荧光体的种类，以层叠有多个层的多层形态形成。此外，透明树脂还可以含有光散射材微粒。
此外，可以在树脂层与LED模块2的壁面之间设置反射材(图中未显示)。通过如上所述在LED元件4的发光区域设置混合有荧光体7的透明树脂，在LED光照射于荧光体7时，近紫外～蓝色波长的光被转换为可见～近红外波长的光，与原来的LED光一起，荧光体7发出的光从光源1发出。
此外，LED模块2特别是LED元件4周围会变热，因此可以设置散热板5。此外，也可以在散热板的与LED模块2相反一侧设置水冷或气冷冷却机构。荧光体7吸收近紫外～蓝色的波长的光并发光的效率显示出在荧光体7的温度上升时会降低的倾向。因此，优选如上所述在光源1中设置冷却机构。
具有这样的构成的光源1利用LED光(近紫外～蓝色的波长)激发荧光体，利用LED光和经波长转换的从荧光体放射的光，从光源1放射340～800nm的波长区域的光。应用上述光源1的生化分析装置可以用光接收装置来监测通过试样单元的光的吸收(透射光量)。
＜近红外发光荧光体的合成＞
进行近红外发光荧光体的合成，将合成的荧光体混合在透明树脂中，制作生化分析装置中使用的光源。以下，参照图2～图4对比较例1－12和实施例1－15的荧光体进行说明。图2为显示比较例和实施例的荧光体的原料组成表的图。图3为显示比较例和实施例的荧光体的烧成条件表的图。图4为显示比较例和实施例的荧光体的特性表的图。
＜比较例1＞
比较例1中，在原料中使用α氧化铝，合成荧光体。合成荧光体时的原料中，BaCO3为1.22g，α氧化铝为3.77g，FeCl2·4H2O为10mg，助熔剂(AlF3)为5mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1200℃、大气气氛下烧成2小时。烧成并冷却后，将经烧成的荧光体取出，用研钵轻轻粉碎，得到荧光体。
目标荧光体组成为BaAl12O19：Fe(α-氧化铝)(但难以简单地对BaAl12O19：Fe的准确组成比进行表述)。需说明的是，作为原料使用的FeCl2·4H2O为Fe2+，呈青铜色，但通过将原料用研钵混合、放置1小时左右，在空气中被氧化，变成红褐色的Fe3+。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例1的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为1％，吸收率为10％。因此，以α氧化铝为原料合成荧光体时，几乎无法确认到荧光体的发光。
＜比较例2＞
比较例2中，原料中使用烧成氧化铝，合成荧光体。烧成氧化铝为信光公司的制品(制品名：S粉末)，是进行烧成而制作的氧化铝。合成荧光体时的原料中，BaCO3为1.22g，烧成氧化铝为3.65g，FeCl2·4H2O为120mg，助熔剂(AlF3)为5mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1200℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例2的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为17％，吸收率为61％，发光强度为178。比较例2中合成的荧光体在790nm具有发光峰。发光强度是显示发光峰的波长的光的强度，是量子产率测定装置中能量(a.u.)的单位。
＜比较例3＞
比较例3中，原料中使用烧成氧化铝，合成荧光体。烧成氧化铝是信光公司的制品，是进行烧成而制作的氧化铝。合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.47g，烧成氧化铝为1.45g，FeCl2·4H2O为47mg，助熔剂(AlF3)为27mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1450℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例3的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为40％，吸收率为35％，发光强度为255。比较例3中合成的荧光体在788nm具有发光峰。
＜比较例4＞
比较例4中，原料中使用烧成氧化铝，合成荧光体。烧成氧化铝是信光公司的制品，是进行烧成而制作的氧化铝。合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.43g，烧成氧化铝为1.49g，FeCl2·4H2O为24mg，助熔剂(AlF3)为55mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1450℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例5的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为73％，吸收率为26％，发光强度为327。比较例4中合成的荧光体在787nm具有发光峰。
＜比较例5＞
比较例5中，原料中使用烧成氧化铝，合成荧光体。烧成氧化铝是信光公司的制品，是进行烧成而制作的氧化铝。合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.38g，烧成氧化铝为1.48g，FeCl2·4H2O为24mg，助熔剂(AlF3)为110mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1450℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例5的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为71％，吸收率为29％，发光强度为361。比较例5中合成的荧光体在785nm具有发光峰。
＜比较例6＞
比较例6中，原料中使用烧成氧化铝，合成荧光体。烧成氧化铝是信光公司的制品，是进行烧成而制作的氧化铝。合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.39g，烧成氧化铝为1.49g，FeCl2·4H2O为8mg，助熔剂(AlF3)为110mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1450℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例6的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为104％，吸收率为16％，发光强度为264。比较例6中合成的荧光体在787nm具有发光峰。
＜比较例7＞
比较例7中，原料中使用烧成氧化铝，合成荧光体。烧成氧化铝是信光公司的制品，是进行烧成而制作的氧化铝。合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.48g，烧成氧化铝为1.49g，FeCl2·4H2O为10mg，助熔剂(AlF3)为25mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1450℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例7的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为112％，吸收率为15％，发光强度为301。比较例7中合成的荧光体在788nm具有发光峰。
＜比较例8＞
比较例8中，原料中使用烧成氧化铝，合成荧光体。烧成氧化铝是信光公司的制品，是进行烧成而制作的氧化铝。合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.39g，烧成氧化铝为1.50g，FeCl2·4H2O为4.9mg，助熔剂(AlF3)为111mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1450℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例8的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为119％，吸收率为12％，发光强度为262。比较例8中合成的荧光体在784nm具有发光峰。
＜比较例9＞
比较例9中，原料中使用烧成氧化铝，合成荧光体。烧成氧化铝是信光公司的制品，是进行烧成而制作的氧化铝。合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.39g，烧成氧化铝为1.50g，FeCl2·4H2O为2.5mg，助熔剂(AlF3)为111mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1450℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例9的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为121％，吸收率为8％，发光强度为177。比较例9中合成的荧光体在783nm具有发光峰。
比较例2～9中，作为氧化铝原料，使用烧成氧化铝。比较例2～9中，主要调整了Fe的添加量。Fe的添加量越少则量子效率越高，吸收率越低。
＜比较例10＞
比较例10中，原料中使用熔融氧化铝，合成荧光体。熔融氧化铝是高纯度化学公司的制品。合成荧光体时的原料中，Na2CO3为0.42g，熔融氧化铝为0.92g，FeCl2·4H2O为36mg，助熔剂(BaCl2)为190mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1450℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例10的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为3％，吸收率为40％，发光强度为27。比较例10中合成的荧光体在766nm具有发光峰。以熔融氧化铝为原料时，虽然能够确认到发光，但是该发光强度小。熔融氧化铝含有少量β-氧化铝，但其量极少，为1％左右。
＜比较例11＞
比较例11中，原料中使用熔融氧化铝，合成荧光体。熔融氧化铝是高纯度化学公司的制品。合成荧光体时的原料中，Na2CO3为2.17g，熔融氧化铝为2.32g，FeCl2·4H2O为41mg，助熔剂(BaCl2)为470mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在1450℃、大气气氛下烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发比较例11的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为20％，吸收率为35％，发光强度为135。比较例11中合成的荧光体在772nm具有发光峰。确认到使用熔融氧化铝时，通过增加Na量，也能够增加发光量。
＜比较例12＞
比较例12中，原料中使用β-氧化铝，以Na-nAl2O3：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，NaCO3为1.08g，β-氧化铝(混相品)为1.15g，FeCl2·4H2O为9mg，助熔剂(BaCl2)为260mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例6的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为2％，吸收率为17％，发光强度为18。实施例6中合成的荧光体在779nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为5.9μm。
实施例1
近红外发光荧光体的实施例1中，原料中使用β-氧化铝，合成荧光体。β-氧化铝是在氧化铝原料中含有Na，是NaAl11O17(β相)和NaAl5O8(β”相)的混相品(烧结品)。这里，将β相和β”相统称为β-氧化铝(或β-Al2O3)。这里，本说明书中“β-氧化铝”的意思是含有50％以上的β-氧化铝成分且将主成分设为β-氧化铝的物质。由高纯度化学研究所获得形状为Powderca.3μm的β-氧化铝并使用。根据X射线分析，该β-氧化铝确认到被认为是α-氧化铝和γ-氧化铝的异相，含有90％以上的β-氧化铝。此外，该β-氧化铝中，含有以重量比计为6.5％的Na。
合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.38g，β-氧化铝(混相品)为1.48g，FeCl2·4H2O为30mg，助熔剂(BaCl2)为110mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例1的近红外发光荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为69％，吸收率为46％，发光强度为556。实施例1中合成的荧光体在771nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为5.3μm。实施例1的荧光体中原料的分量与比较例5大体相同，但与使用烧成氧化铝时(发光强度361)相比，发光强度增大。
实施例2
实施例2中，原料中使用β-氧化铝，合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.38g，β-氧化铝(混相品)为1.48g，FeCl2·4H2O为47mg，助熔剂(BaCl2)为110mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例2的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为52％，吸收率为55％，发光强度为511。实施例2中合成的荧光体在777nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为3.7μm。
实施例3
实施例3中，原料中使用β-氧化铝，合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.43g，β-氧化铝(混相品)为1.45g，FeCl2·4H2O为47mg，助熔剂(BaCl2)为55mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例3的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为52％，吸收率为54％，发光强度为494。实施例3中合成的荧光体在775nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为2.6μm。
实施例4
实施例4中，原料中使用β-氧化铝，合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.43g，β-氧化铝(混相品)为1.49g，FeCl2·4H2O为8mg，助熔剂(BaCl2)为55mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例4的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为90％，吸收率为31％，发光强度为503。实施例4中合成的荧光体在771nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为2.4μm。
实施例5
实施例5中，原料中使用β-氧化铝，合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，BaCO3为0.43g，β-氧化铝(混相品)为1.48g，FeCl2·4H2O为24mg，助熔剂(BaCl2)为55mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例5的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为79％，吸收率为38％，发光强度为533。实施例5中合成的荧光体在769nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为3.2μm。
实施例6
实施例6中，原料中使用β-氧化铝，以Na-nAl2O3：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，NaCO3为0.42g，β-氧化铝(混相品)为1.11g，FeCl2·4H2O为8mg，助熔剂(BaCl2)为55mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例6的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为76％，吸收率为37％，发光强度为503。实施例6中合成的荧光体在770nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为4.7μm。
实施例7
实施例7中，原料中使用β-氧化铝，以Na-nAl2O3：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，β-氧化铝(混相品)为1.11g，FeCl2·4H2O为8mg，助熔剂(BaCl2)为55mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。需说明的是，实施例7中，原料中不含NaCO3。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例7的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为88％，吸收率为26％，发光强度为413。实施例7中合成的荧光体在773nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为2.2μm。
实施例8
实施例8中，原料中使用β-氧化铝，以Na-nAl2O3：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，NaCO3为0.27g，β-氧化铝(混相品)为1.15g，FeCl2·4H2O为9mg，助熔剂(BaCl2)为260mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例8的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为90％，吸收率为34％，发光强度为530。实施例8中合成的荧光体在770nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为3.8μm。
实施例9
实施例9中，原料中使用β-氧化铝，以Na-nAl2O3：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，NaCO3为0.27g，β-氧化铝(混相品)为1.15g，FeCl2·4H2O为23mg，助熔剂(BaCl2)为260mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例9的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为45％，吸收率为79％，发光强度为646。实施例9中合成的荧光体在771nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为3.7μm。
实施例10
实施例10中，原料中使用β-氧化铝，以Na-nAl2O3：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，NaCO3为0.27g，β-氧化铝(混相品)为1.15g，FeCl2·4H2O为23mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。需说明的是，实施例10中，没有在原料中混入助熔剂。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例10的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为56％，吸收率为43％，发光强度为439。实施例10中合成的荧光体在771nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为4.2μm。
实施例11
实施例11中，原料中使用β-氧化铝，以Na-nAl2O3：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，NaCO3为0.27g，β-氧化铝(混相品)为1.15g，FeCl2·4H2O为23mg，助熔剂(BaCl2)为260mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1350℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例11的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为61％，吸收率为40％，发光强度为464。实施例11中合成的荧光体在771nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为3.3μm。
实施例12
实施例12中，原料中使用β-氧化铝，以Na-nAl2O3：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，NaCO3为0.27g，β-氧化铝(混相品)为1.15g，FeCl2·4H2O为23mg，助熔剂(BaCl2)为260mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1500℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例12的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为63％，吸收率为59％，发光强度为682。实施例12中合成的荧光体在771nm具有发光峰。此外，用粒度分布测定装置测定荧光体的粒径，结果是，其粒径(D50)为4.8μm。根据与实施例11的比较，可见烧成温度较高则发光强度高，是良好的。
实施例13
实施例13中，原料中使用烧成氧化铝，合成荧光体。烧成氧化铝是信光公司的制品，是进行烧成而制作的氧化铝。实施例13中，与比较例2～9不同，原料中含有Na2CO3代替BaCO3。此外，助熔剂使用NaBr。合成目标荧光体组成为Na-nAl2O3：Fe的(以Na2O-n’Al2O3的方式进行描述，本说明书中添加Na2CO3作为原料，因此以Na-nAl2O3：Fe的方式进行描述)荧光体时的原料中，NaCO3为0.42g，烧成氧化铝为1.11g，FeCl2·4H2O为8mg，助熔剂(BaCl2)为210mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例13的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为78％，吸收率为31％，发光强度为410。实施例13中合成的荧光体在770nm具有发光峰。
实施例14
实施例14中，原料中使用β-氧化铝，以CaAl12O19：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，CaCO3为0.23g，β-氧化铝(混相品)为1.59g，FeCl2·4H2O为8mg，助熔剂(BaCl2)为59mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例14的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为98％，吸收率为25％，发光强度为469。实施例14中合成的荧光体在767nm具有发光峰。
实施例15
实施例15中，原料中使用β-氧化铝，以SrAl12O19：Fe为目标合成荧光体。由高纯度化学研究所获得形状为Powder ca.3μm的β-氧化铝并使用。
合成荧光体时的原料中，SrCO3为0.34g，β-氧化铝(混相品)为1.59g，FeCl2·4H2O为8mg，助熔剂(BaCl2)为59mg。将它们用研钵混合，放入氧化铝坩埚，在大气气氛下，以1450℃的烧成温度烧成2小时。
使用量子产率测定装置，测定以波长340nm的光激发实施例15的荧光体时的量子效率和吸收率。结果是，量子效率为99％，吸收率为28％，发光强度为478。实施例15中合成的荧光体在771nm具有发光峰。
＜结果＞
根据上述各种近红外发光荧光体的数据可见，如果原料中含有50％以上的β-氧化铝来制成荧光体，则在量子效率、吸收率和发光强度中可获得良好的结果。此外，对比较例10和比较例11进行比较，可以理解，即使在以熔融氧化铝为原料制成荧光体的情况下，如果含有多的Na，则量子效率、吸收率和发光强度也会提高。例如实施例13中以烧成氧化铝为原料制成荧光体，通过加入多的Na2Co3，显示出高的量子效率、吸收率和发光强度。另一方面，由比较例12的实验结果可知，即使在以β-氧化铝为原料制成荧光体的情况下，如果加入过量的Na，也会荧光体的粒径过大，无法获得希望的量子效率、吸收率和发光强度。例如如图20的折线图所示，为了获得希望的发光峰强度和量子效率×吸收率，优选在图中用箭头表示的范围内含有Na，即在全部原料中含有6.1～15.9重量％的Na。本次实施例1～12、14、15和比较例12中使用的β-氧化铝含有6.0～7.0重量％的Na。此外，根据实施例11和实施例12的实验结果可知，将荧光体的原料烧成时的温度为高温则吸收率和发光强度提高。使荧光体的原料烧成时的温度例如为1300℃以上，优选为1500℃以上。实施例1～12中制作的荧光体的平均粒径(体积％为50％的值)为5.3μm以下。需说明的是，作为助熔剂，可以使用AlF3或NaBr，使用BaCl2能够将荧光体的粒径控制为更小，因为荧光体的烧结程度稍大。此外，作为激活剂，例如可以添加Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mn中的至少一种或它们的组合。
＜近红外发光荧光体的激发/发光光谱＞
接下来，对本公开的激发光谱和发光光谱进行说明。
图5为显示本公开的近红外发光荧光体(BaAl12O19：Fe)的激发光谱的图。BaAl12O19：Fe的激发带在300～400nm的范围，特别地，激发带的峰值为340nm。因此，BaAl12O19：Fe适合用发出波长340nm的光的LED来激发。
图6为显示用波长340nm的近紫外光激发荧光体(BaAl12O19：Fe)时的发光光谱的图。本公开的荧光体(BaAl12O19：Fe)的发光峰值波长在774nm附近，半峰全宽为86nm，800nm波长时的发光强度充分大。即，本公开的荧光体(BaAl12O19：Fe)在波长比750nm长一侧具有发光成分。此外，其半峰宽比50nm宽。
而公知的荧光体(LiAlO2：Fe)的发光峰值波长为750nm以下。此外，Al2O3：Cr具有半峰全宽窄的尖锐的发光光谱。如上所述，生化分析装置中，使用存在于波长340nm至800nm之间的12种特定波长的光进行分析。因此，需要使用具有覆盖这些波长的充分宽的半峰全宽并且波长800nm的近红外光具有充分的发光强度的荧光体。公知的荧光体难以满足上述要件。
图7为显示本公开的近红外发光荧光体(Na-nAl2O3：Cr(β-氧化铝))的激发光谱的图。Ga系母体组成的Cr激活荧光体的激发光谱的峰值波长在460nm附近，而本公开的近红外发光荧光体(Na-nAl2O3：Cr(β-氧化铝))的激发光谱的峰值波长在420nm附近。因此，本公开的近红外发光荧光体(Na-nAl2O3：Cr(β-氧化铝))适合用发出波长405nm的光的LED芯片来激发。需说明的是，上述特性是基于β-氧化铝与Cr发光中心的组合的激发带特性。
在用组合了发出波长405nm的光的LED芯片与发出波长340nm的光的LED芯片的LED元件来制作光源的情况下，波长405nm的光的发光强度大，因此作为近红外发光荧光体，可以考虑使用发光光谱的半峰全宽比Na-nAl2O3：Cr(β-氧化铝)宽的Cr激活Al系荧光体或Al,Ga系荧光体。作为这样的荧光体的例子，可以列举Y3(Al,Ga)5O12：Cr。
此外，作为添加元素，除了Fe和Cr以外，在原料中添加Bi、Tl、Ce、Tb、Eu或Mn也是有效的。这些元素可以单独添加，也可以按照Ce与Fe、或Eu与Cr等多种组合添加在原料中。这些元素不仅发挥作为发光中心的功能，而且在荧光体中形成陷阱能级(trap level)，有助于发光。
[光源中使用的荧光体的材料]
为了从光源发出波长340～800nm的光，除了近红外发光荧光体以外，使用近紫外发光荧光体、蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体等也是有效的。
例如作为近紫外发光荧光体，可以使用Y2SiO5：Ce(P47)荧光体；作为蓝色发光荧光体，可以使用BaMgAl10O17：Eu(BAM)荧光体(340nm激发)或(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2：Eu(SCA)荧光体(405nm激发)；作为绿色发光荧光体，可以使用(Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS)荧光体；作为红色发光荧光体，可以使用CaAlSiN3：Eu(CASN)荧光体。
此外，作为通过近紫外光激发发出蓝色光的荧光体，可以列举例如Sr5(PO4)3Cl：Eu、Ba5SiO4Cl6：Eu、(Sr,Ba)Al2Si2O8：Eu、BaMg2Al16O27：Eu、Sr4Al14O25：Eu、Sr2P2O7：Eu、Sr3(PO4)2：Eu、LiSrPO4：Eu、Ba3MgSi2O8：Eu、BaAl2S4：Eu、CaF2：Eu、AlN：Eu、BaSi2O2N2：Eu、YBO3：Ce、Sr3(BO3)2：Ce、LaAl(Si,Al)6(N,O)10：Ce、Y2O3：Bi、GaN：Zn、ZnS：Ag,Cl、ZnS：Ag,Br。
此外，作为通过近紫外光激发发出绿色光的荧光体，可以列举例如Sr2SiO4：Eu、Ba2SiO4：Eu、SrAl2O4：Eu、CaAl2S4：Eu、SrAl2S4：Eu、CaGa2S4：Eu、SrGa2S4：Eu、β-SiAlON：Eu、CaSi2O2N2：Eu、SrSi2O2N2：Eu、Ba3Si6O12N2：Eu、α-SiAlON：Yb、BaMgAl10O17：Eu,Mn、Zn2GeO4：Mn、ZnS：Cu,Al、ZnO：Zn、LiTbW2O8、NaTbW2O8、KTbW2O8。
此外，作为通过近紫外光激发发出黄色光和橙色光的荧光体，可以列举例如Ca3SiO5：Eu、Sr3SiO5：Eu、Ba3SiO5：Eu、Li2SrSiO4：Eu、Sr2Ga2SiO7：Eu、Sr3(BO3)2：Eu、α-SiAlON：Eu、Sr3SiO5：Ce、ZnS：Mn。
此外，作为通过近紫外光激发发出红色光的荧光体，可以列举例如LiEuW2O8、NaEuW2O8、KEuW2O8、Li5EuW4O16、Na5EuW4O16、K5EuW4O16、Ca2ZnSi2O7：Eu、SrS：Eu、Sr2Si5N8：Eu、Ba2Si5N8：Eu、Sr2P2O7：Eu,Mn、Ba3MgSi2O8：Eu,Mn、CuAlS2：Mn、Ba2ZnS3：Mn。
此外，作为通过近紫外～蓝色光激发发出近红外光的荧光体，可以列举例如Y3Al5O12：Cr、BaMgAl10O17：Cr、Lu3Ga5O12：Cr、Lu3Al5O12：Cr、Y3Ga5O12：Cr、Ga2O3：Cr、Y3(Al,Ga)5O12：Cr、(Al,Ga)2O3：Cr、Gd3Ga5O12：Cr、Gd3(Al,Ga)5O12：Cr、SrSnO3：Bi、Gd3Sc2Al3O12：Cr、Zn3Ga2Ge2O10：Cr、La3GaGe5O16：Cr、ZnGa2O4：Cr、Zn(Al,Ga)2O4：Cr。
此外，作为近红外发光荧光体，可以列举例如Y3Al5O12：Fe、Y3Al5O12：Ce,Fe、BaMgAl10O17：Fe、BaMgAl10O17：Eu,Fe、ZnAl2O4：Fe、LiAl5O8：Fe、GdAlO3：Fe、BeAl2O4：Fe、MgAl2O4：Fe、GdMgAl11O19：Fe、LaAlO3：Fe、YAl3(BO3)4：Fe、GdAl3(BO3)4：Fe、(Al,Ga)2O3：Fe、(Al,Ga)2O3：Eu,Fe等。此外，这些近红外发光荧光体可以在原料中使用本公开记载的β-氧化铝来合成。进一步，这些近红外发光荧光体可以混合Pr、Sm、Yb、Er、Nd、Dy和Tm的元素中的至少一种来合成。
此外，优选本公开的光源中使用的荧光体的平均粒径为5μm以下。这里，荧光体的平均粒径可以如下规定。作为调查粒子(荧光体粒子)的平均粒径的方法，有用粒度分布测定装置测定的方法和用电子显微镜直接观察的方法等。
以用电子显微镜调查的情况为例，平均粒径可以如下算出。将粒子粒径的变量(……、0.8～1.2μm、1.3～1.7μm、1.8～2.2μm、……、6.8～7.2μm、7.3～7.7μm、7.8～8.2μm、……等)各区间用阶段值(……、1.0μm、1.5μm、2.0μm、……、7.0μm、7.5μm、8.0μm、……)表示，将其设为xi。而且，如果将用电子显微镜观察到的各变量的频率用fi表示，则平均值A如下表示。
A＝Σxifi/Σfi＝Σxifi/N，其中Σfi＝N。
如上所述，本公开的近红外发光荧光体适合作为与激发带波长发出近紫外光的LED元件组合的波长转换材料。因此，在用于生化分析用的光源时，可实现优异的效果。此外，该荧光体的平均粒径小，因此适合混合在树脂中以LED元件发出的光的透射光为激发光。
需说明的是，上述实验例中，由高纯度化学研究所获得形状为Powder
ca.3μm的β-氧化铝并使用，但作为起始原料的β-氧化铝也可以使用粒径为0.1～3μm左右的物质。
＜生化分析装置中使用的光源的制作＞
以下对应用本公开的荧光体的各种光源的构成例1－5进行说明。
(构成例1)
在发出近紫外光的LED元件上铺设混合有荧光体的透明树脂，制作光源。构成例1的光源中，使用发出波长340nm的光的LED芯片作为LED元件，使用氟树脂作为透明树脂。LED模块的上部被石英玻璃覆盖，其内部仅内置有一个LED芯片。
作为荧光体，使用用β-氧化铝合成的近红外发光荧光体(Na-nAl2O3：Fe)、近紫外发光荧光体(Y2SiO5：Ce(P47))、蓝色发光荧光体(BaMgAl10O17：Eu(BAM))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))。
光源的制作如下实施。首先，称量8mg近红外发光荧光体(Na-nAl2O3：Fe)、8mg近紫外发光荧光体(Y2SiO5：Ce)，混合在160μl氟树脂中。混合后，放置1天左右，在LED模块的石英玻璃上灌封混合有近红外发光荧光体和紫外发光荧光体的氟树脂。使氟树脂自然干燥30分钟左右后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。
接下来，分别各称量8mg蓝色发光荧光体(BaMgAl10O17：Eu(BAM))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))，混合在240μl氟树脂中。将混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的树脂放置1天左右，将其在已经形成的含有近红外发光荧光体的树脂层上灌封，制成混合有近红外发光荧光体和近紫外发光荧光体的层与混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的层的双层结构。
使氟树脂自然干燥30分钟左右后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。然后，自然干燥数天，使氟树脂固化，制作光源。
图8为显示构成例1的光源的发光光谱的图。如图8所示，确认到近红外发光在800nm附近有发光强度的峰。如上所述，构成例1的光源是组合LED元件与发光波长区域宽的荧光体而形成的。上述光源中的LED芯片为一个，因此能够抑制亮度不均，而且在近红外光附近宽度很宽的波长区域发光。此外，在将上述光源应用于分析装置的情况下，与使用钨灯作为光源时不同，光源的寿命长，能够减少装置的维护成本。此外，构成例1的光源中，发出近红外光的荧光体包含在与LED元件较近的树脂层中，因此由近紫外光导致的激发光多，以高的发光强度发出近红外发光。
(构成例2)
在发出近紫外光的LED元件上铺设混合有荧光体的透明树脂，制作光源。构成例2的光源使用发出波长340nm的光的LED芯片和发出波长405nm的光的LED芯片作为LED元件，使用氟树脂作为透明树脂。LED模块的上部被石英玻璃覆盖，其内部内置有LED芯片(波长340nm)和LED芯片(波长405nm)各一个。
作为荧光体，使用用β-氧化铝合成的近红外发光荧光体(Y3(Al,Ga)5O12：Cr)、蓝色发光荧光体((Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2：Eu(SCA))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))。
光源的制作如下实施。首先，称量8mg近红外发光荧光体(Y3(Al,Ga)5O12：Cr)，混合在80μl氟树脂中。混合后，放置1天左右，在LED模块的石英玻璃上灌封混合有近红外发光荧光体的氟树脂。使氟树脂自然干燥30分钟左右后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。
接下来，分别各称量8mg蓝色发光荧光体((Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2：Eu(SCA))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))，混合在240μl氟树脂中。
此外，在上述氟树脂中，混合作为光扩散材的SiO2微粒(或者也可以是Al2O3微粒)。将混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的树脂放置1天左右，将其在已经形成的含有近红外发光荧光体的树脂层上灌封，制成混合有近红外发光荧光体的层与混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的层的双层结构。
灌封后，自然干燥30分钟左右，然后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。进一步，将制作的光源80℃烘烤30分钟，使氟树脂固化。制作的光源1的发光在405nm发光LED芯片的基础上提高了光功率，因此作为生化分析用光源是良好的。
(构成例3)
在发出近紫外光的LED元件上铺设混合有荧光体的透明树脂，制作光源。构成例3的光源中，作为LED元件，使用发出波长340nm的光的LED元件，使用氟树脂作为透明树脂。LED模块的上部被石英玻璃覆盖，其内部内置有三个LED芯片。
作为荧光体，使用用β-氧化铝合成的近红外发光荧光体(BaAl12O19：Fe)、近紫外发光荧光体(Y2SiO5：Ce(P47))、蓝色发光荧光体(BaMgAl10O17：Eu(BAM))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))。
光源的制作如下实施。首先，称量8mg近红外发光荧光体(BaAl12O19：Fe)、8mg近紫外发光荧光体(Y2SiO5：Ce)，混合在160μl氟树脂中。混合后，放置1天左右，在LED模块的石英玻璃上灌封混合有近红外发光荧光体和紫外发光荧光体的氟树脂。使氟树脂自然干燥30分钟左右后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。
接下来，分别各称量8mg蓝色发光荧光体(BaMgAl10O17：Eu(BAM))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))，混合在240μl氟树脂中。将混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的树脂放置1天左右，将其在已经形成的含有近红外发光荧光体的树脂层上灌封，制成混合有近红外发光荧光体和近紫外发光荧光体的层与混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的层的双层结构。
使氟树脂自然干燥30分钟左右后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。进一步，80℃烘烤30分钟后，150℃烘烤60分钟，使氟树脂固化。这样操作制作的光源作为生化分析用光源是良好的。
(构成例4)
在发出近紫外光的LED元件上铺设混合有荧光体的透明树脂，制作光源。构成例4的光源中，作为LED元件，使用发出波长340nm的光的LED芯片和发出波长405nm的光的LED芯片，使用氟树脂作为透明树脂。LED模块的上部被石英玻璃覆盖，其内部内置有三个LED芯片(波长340nm)和一个LED芯片(波长405nm)。
作为荧光体，使用用β-氧化铝合成的近红外发光荧光体(Y3(Al,Ga)5O12：Cr)、蓝色发光荧光体((Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2：Eu(SCA))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))。
光源的制作如下实施。首先，称量8mg近红外发光荧光体(Y3(Al,Ga)5O12：Cr)，混合在80μl氟树脂中。混合后，放置1天左右，在LED模块的石英玻璃上灌封混合有近红外发光荧光体的氟树脂。使氟树脂自然干燥30分钟左右后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。
接下来，分别各称量8mg蓝色发光荧光体((Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2：Eu(SCA))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))，混合在240μl氟树脂中。
此外，在上述氟树脂中混合作为光扩散材的SiO2微粒(或者也可以是Al2O3微粒)。将混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的树脂放置1天左右，将其在已经形成的含有近红外发光荧光体的树脂层上灌封，制成混合有近红外发光荧光体的层与混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的层的双层结构。
灌封后，自然干燥30分钟左右，然后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。更进一步，将制作的光源在80℃烘烤30分钟后，200℃烘烤60分钟，使氟树脂固化。制作的光源1的发光在405nm发光LED芯片的基础上提高了光功率，因此作为生化分析用光源是良好的。
(构成例5)
在发出近紫外光的LED元件上铺设混合有荧光体的透明树脂，制作光源。构成例5的光源中，作为LED元件，使用发出波长340nm的光的LED芯片和发出波长405nm的光的LED芯片，使用氟树脂作为透明树脂。LED模块的上部被石英玻璃覆盖，其内部内置有LED芯片(波长340nm)和LED芯片(波长405nm)各一个。
作为荧光体，使用用β-氧化铝合成的近红外发光荧光体(BaAl12O19：Fe)、蓝色发光荧光体((Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2：Eu(SCA))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))。
光源的制作如下实施。首先，称量8mg近红外发光荧光体(BaAl12O19：Fe)，混合在80μl氟树脂中。混合后，放置1天左右，在LED模块的石英玻璃上灌封混合有近红外发光荧光体的氟树脂。使氟树脂自然干燥30分钟左右后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。
接下来，分别各称量8mg蓝色发光荧光体((Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2：Eu(SCA))、绿色发光荧光体((Sr,Ba,Mg)2SiO4：Eu(BOS))和红色发光荧光体(CaAlSiN3：Eu(CASN))，混合在240μl氟树脂中。
此外，在上述氟树脂中混合作为光扩散材的SiO2微粒(或者也可以是Al2O3微粒)。将混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的树脂放置1天左右，将其在已经形成的含有近红外发光荧光体的树脂层上灌封，制成混合有近红外发光荧光体的层与混合有蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的层的双层结构。
灌封后，自然干燥30分钟左右，然后，50℃烘烤30分钟，使氟树脂表面固化。更进一步，将制作的光源在80℃烘烤30分钟后，200℃烘烤60分钟，使氟树脂固化。制作的光源1的发光在405nm发光LED芯片的基础上提高了光功率，因此作为生化分析用光源是良好的。
以上，作为实施例1－15，对近红外发光荧光体的各种实施例以及应用了这些近红外发光荧光体的各种光源的构成例等进行了说明，接下来，依次对利用它们的宽带光源装置的构成涉及的实施例进行说明。
[实施例16]
实施例16为宽带光源装置的一个构成涉及的实施例。使用图9和图10对本实施例进行说明。图9为本实施例的宽带光源装置11的概要图，(A)显示的是侧截面，(B)显示的是顶部横截面。
宽带光源装置11具备LED基板12、灯管15、壳体16、冷却机构17、风扇18、光检测器19。LED基板12配备有LED芯片13和LED芯片14，具有出射多个波长区域的光束的功能。
LED芯片13是使波长区域的中心为340nm的光束以朗伯辐射形式出射的面光源，在本说明书中，有时被称为第二LED芯片。LED芯片14在本说明书中被称为第一LED芯片，在出射波长区域的中心为370至390nm的光束的面光源之上具备荧光体。LED芯片14的荧光体具有吸收385nm的光并转换为400nm至800nm波长区域的朗伯辐射光束的功能。如上所述，例如荧光体可以将含有氧化铝与Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mn中的至少一种且全部原料中含有6.1～15.9重量％的钠的原料烧成来制造。
灯管15是由透明材质形成的四棱柱体。优选对于340nm至800nm的光束也吸收少的透明材质，可以应用合成石英或透明塑料等。透明塑料选择340nm的光束的透射率高的物质为好，例如如果以作为环烯烃聚合物树脂的ZEONOR(注册商标)1060R(日本瑞翁公司)、ZEONEX(注册商标)340等来成型，则能够以低廉的价格来制造。
应用树脂成型时，由于浇口(gate)的突出而发生光的泄露。为了避免这种情况，可以在入射面或出射面中设置浇口或树脂流入通路的结构，成型后进行切割。可以在切割后将该面研磨成镜面。也可以将切割后的粗糙面用于出射面。这种情况下，因为粗糙面具有散射功能，所以能够获得可使灯管的全长缩短的效果。灯管15的光束的入射面即与LED基板12接触的面和侧面优选为镜面。
从LED基板12出射的光束是朗伯辐射，但因为LED芯片13与LED芯片14的位置在物理上是偏芯的，所以使用透镜的光学体系中，从各个芯片出射的光的轴是偏移的。为了校正该偏移，配备了灯管15。入射灯管15的光束由于在侧面的折射率之差而被封闭在内部，反复进行全反射而平均化。如果灯管15相对于入射面的尺寸设定为10倍至20倍范围的长度，则可充分均匀。在想要缩短长度的情况下，可以在灯管15的出射面(入射面的相反侧)的表面设置扩散功能，利用内部反射和扩散功能来实现。
宽带光源装置11通过使从LED基板12出射的340nm至800nm的光束在灯管15中均匀地混色，能够高效获得均匀的宽带光源。壳体16是支撑LED基板12、灯管16的机构。壳体16可以由塑料或金属形成。优选的是，如果以导热系数高的金属例如铝来形成，则能够作为使LED基板12的热释放的通路来利用，能够抑制LED基板12的劣化，期待寿命的提高。冷却机构17具有使LED基板12冷却的功能。具体地，在与LED基板12接触的面上配备珀尔帖，在珀尔帖的背面，配备设有翅片的机构作为使热散失的通路。翅片优选为导热系数高的材质，例如可以利用铝来实现。
宽带光源装置11具备测量LED基板12的温度的图中被省略的热敏电阻，还具有以保持一定温度的方式控制冷却机构17的珀尔帖的功能。其中，热敏电阻配备在LED基板12的LED芯片14附近为好。LED芯片14的波长区域的范围比LED芯片13宽，因此LED芯片14的输入功率更大。通过监测LED芯片14附近的温度，能够稳定地对LED基板12进行冷却。风扇18是为了利用气流有效地使滞留于冷却机构17的翅片的热释放而设置的，可以使用一般的风扇。
使用图13对本实施例的宽带光源装置的光检测器19进行说明。光检测器19是为了检查从LED基板12出射的光束而设置的，是为了检查LED芯片13和LED芯片14的输出功率并将其各自的光通量控制为固定而使用的。光检测器19中，如图13(A)所示具备传感器30、31，或如图13(B)所示具备传感器30至32。
传感器30是检测LED芯片13的光通量的传感器，具有仅检测340nm的光的功能。例如传感器30是一般的使用硅的传感器，可以通过在传感器的近前方配备仅使340nm的光透过的陷波滤波器来实现。传感器31是检测LED芯片14的光通量的传感器，具有检测波长区域的中心为370至390nm的光束的功能。例如传感器31也是一般的使用硅的传感器，可以通过在传感器的近前方配备仅使370至390nm的光透过的陷波滤波器来实现。
图13(B)所示传感器32是检测LED芯片14的光通量的传感器，具有检测波长区域的中心为400至800nm的光束的功能。例如传感器31也是一般的使用硅的传感器，可以通过在传感器的近前方配备仅屏蔽400nm以下的光的滤波器来实现。
传感器30和传感器31获得了与向各LED芯片13、LED芯片14即第一、第二LED芯片输入的电流值相关性高的结果，因此，宽带光源装置11能够根据传感器30和传感器31的监测值来控制电流值，准确控制LED芯片13、LED芯片14的光束。
在LED芯片14的荧光体劣化的情况下，相对于荧光体激发用的370nm至390nm的光通量，从荧光体出射的400nm至800nm的光通量是不同的。因此，宽带光源装置11可以通过用传感器31和传感器32检测从LED芯片14出射的光通量不同的波长域，来判断LED芯片14的劣化程度，具有发出替换时机的警报的功能。
图10为用于说明本实施例的宽带光源装置11的LED基板12的LED芯片配置与灯管15的入射面的关系的图。如图10(A)所示，相对于灯管15的入射面，LED芯片13、LED芯片14可以是大的尺寸。这种情况下，几乎可以忽略灯管15与LED基板12的装配误差。优选波长范围宽的LED芯片14中比LED芯片13大的面积与灯管15的入射面重叠。需说明的是，装配误差可以通过以在后述宽带光检测器中产生希望的输出功率的方式调整LED芯片13、LED芯片14的电流来进行补偿。
如图10(B)所示，LED芯片14可以为比LED芯片13大的尺寸。波长范围窄的LED芯片13的光通量中余裕比LED芯片14大，因此是小的芯片也没有问题。
如图10(C)所示，LED基板12中可以设有LED芯片13、LED芯片58、LED芯片59这三个。LED芯片58是使波长区域的中心为375nm的光束以朗伯辐射形式出射的面光源。LED芯片59在出射波长区域的中心为405nm的光束的面光源上具备荧光体，该荧光体具有吸收405nm的光并转换为400nm至800nm波长区域的朗伯辐射光束的功能。如上所述，例如可以将含有氧化铝与Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mn中的至少一种且全部原料中含有6.1～15.9重量％的钠的原料烧成来制造。
如果灯管15的入射面上收入来自3个LED芯片13、58、59的光束，则均匀地混合。通过以这种方式配置多个芯片，还能够减小每个的波长宽度。
如图10(D)所示，可以对于灯管15的入射面配置LED芯片13和LED芯片14各2个。这种情况下，如果光束被收入灯管15则也会被均匀地混合。在该构成的情况下，仅LED芯片13和LED芯片14中的1个发光。例如，在一方LED劣化并用光检测器19监测的光量与初始值相比变小的情况下，使用另一LED芯片，从而能够实现长寿命化。
需说明的是，为了像LED芯片14那样使用荧光体来获得监测宽带的光所必需的充分的输出功率，可以使用0.5mm见方以上的芯片尺寸。灯管15的入射面的尺寸可以设为1mm见方以上、2mm见方以下。这是因为，如果增大灯管的入射面的尺寸则效率降低，如果减小灯管的入射面的尺寸则装置间机器差异(機差)变大。
图11为使用本实施例的宽带光源装置11的生化分析装置的光学体系的概要构成图。生化分析装置中至少配备有宽带光源装置11、3个光圈22、2个透镜21、23、检测单元24、凹面衍射光栅26、宽带光检测器27。从宽带光源装置11出射的340nm至800nm的光束利用透镜21聚光，照向检测单元24。透镜21通过在检测单元24之前聚焦，能够以希望的尺寸照向检测单元24。
在检测单元24散射的光被收入透镜23，照向凹面衍射光栅26。凹面衍射光栅26具有透镜功能和衍射反射功能，是每个波长的光线的反射角度都有偏移的构成。利用宽带光检测器27检测按每个波长被分离的光中每个波长的光量。宽带光检测器27通过针对每个波长配备传感器并在该多个传感器各自的整个面上具备仅使规定的波长透过的带通滤波器来实现。
如上所述，生化分析装置具备由凹面衍射光栅26和宽带光检测器27构成的光分析装置。生化分析装置具有利用在检测单元26为空时用宽带光检测器27检测到的信号作为基准信号来进行控制从而对于宽带光源装置11的光通量进行补偿以得到希望的信号的功能。此外，为了防止杂散光的产生而设有光圈。需说明的是，从图中的凹面衍射光栅26向宽带光检测器27行进的通路的光线数对应于检测的波长数。图中显示了监测7个波长区域的情况，也可以分离为10个、11个波长区域。
图12(A)显示的是将多个图11的检测单元24配置在圆周上时的顶部横截面图。优选检测单元24中光通过的区域为平坦的面。在为平坦的面的情况下，为圆形时，能够避免由于对于光的透镜功能而旋转的问题，同时能够避免光轴偏移的问题。如图12(A)中示意性显示的那样，生化分析装置具有使圆周上的多个检测单元24旋转的、省略了图示的旋转机构，通过在圆周上旋转，能够依次对多个检测单元24进行监测。
以往的生化分析装置中使用的是灯光源，因此灯光源一直是亮着的。而LED的发光的开/关时间短，因此能够实现脉冲驱动。因此，本实施例的生化分析装置中，如图12(B)所示，仅在朝向检测单元24的光通过时对宽带光源装置24施加驱动脉冲25，使其发光。可以使宽带光源装置11的发光与使多个检测单元24旋转的旋转机构同步。例如，可以仅使LED芯片13一直发光，用宽带光检测器27监测其波长的光，作为触发信号对LED芯片14进行开/关。
具备荧光体的LED芯片14的波长的范围比LED芯片13宽，利用比LED芯片14大的电力，因此通过如上所述设置OFF时间，能够抑制发热量，有助于长寿命化。此外，如图12(B)中示意性显示的那样，打开LED时，在功率达到希望的值之前，过冲、变形(なまり)会成为问题，因此如果比通过检测单元的时间稍早点亮，则能够实现稳定的动作。
图12(B)显示的是上述驱动脉冲25的时间(time)与宽带光源装置11的驱动电流(LED Power)以及单元(Cell)通过时间(time)的关系的一例。
图14、图15为显示本实施例的生化分析装置的系统框图及其动作流程的图。生化分析装置具备宽带光源装置11、检测单元24、由凹面衍射光栅26和宽带光检测器27构成的光分析装置35以及进行整体控制的控制器36。控制器36可以通过利用具备通常的存储部(内存)的中央处理器(CPU)运行程序来实现。
如图15的动作流程所示，本实施例的生化分析装置利用热敏电阻28开始宽带光源装置11的温度监测(S1500)，使将冷却机构17的珀尔帖29控制在规定温度的珀尔帖控制开始(S1501)。然后，使LED芯片13和LED芯片14开始发光(S1502)。然后，用宽带光源装置11内的功率监测器34开始监测(S1503)，监测光检测器19的光量并以形成规定的光量的方式开始功率控制(S1504)，对功率进行调整。接下来，开始使检测单元24旋转的单元旋转(S1505)。接下来，依次进行温度检查(S1506)、功率检查(S1507)、LED寿命检查(S1508)、检测信号检查(S1509)，根据需要控制珀尔帖、光量直至稳定在指定的值，稳定后开始检测(S1510)。功率检查(S1507)中，用光检测器19进行粗调，如果使用空的检测单元通过时宽带光检测器27的监测值，则能够使微调精度进一步提高。
[实施例17]
实施例17是使用二向色镜的宽带光源装置的实施例。图16为显示本实施例的宽带光源装置11的侧截面的图。
首先，从图16(A)的构成进行说明。宽带光源装置11具备2个LED基板12、二向色镜41、壳体7、冷却机构17、风扇18和光检测器19。LED基板12配备有具备LED芯片13的构件和具备LED芯片14的构件。
从LED芯片13出射的光被二向色镜41的面42反射，从LED芯片14的荧光体出射的光通过二向色镜41，从而能够使光轴合并。该宽带光源装置11中，LED芯片13与LED芯片14的尺寸可以大体相同，或者比1mm见方的芯片大。能够补偿因二向色镜41的角度偏移、LED芯片13与LED芯片14的位置偏移所导致的从LED芯片13出射的光束与从LED芯片14的荧光体出射的光束的光轴的误差。
如果LED芯片13与LED芯片14的尺寸不同且比1mm见方小，则照向检测单元24的光的区域尺寸针对每个波长会不同，由检测单元检测到的吸光度的灵敏度针对每个波长会有变化。此外，如果芯片尺寸比1mm见方小，则从LED芯片13出射的光束与从LED芯片14的荧光体出射的光束的光轴的误差也同样，照向检测单元24的光的区域的位置针对每个波长会不同，由检测单元检测到的吸光度的灵敏度针对每个波长会有变化。通过使LED芯片尺寸大体相同且比1mm见方大，能够使每个波长的吸光度的灵敏度一致。此外，LED基板12还可以具有能够在与光轴正交的2个轴上调整的功能。可以通过对任一LED基板12进行调整使光轴一致。
图16(B)与(A)构成的不同之处在于，LED基板12上分别搭载有LED芯片13和LED芯片58、LED芯片59。从LED芯片13出射的光束被二向色镜41的面42反射，从LED芯片58出射的光束被二向色镜41的面43反射，从LED芯片59出射的光束透过二向色镜41，从而使光轴一致。这种情况下，通过利用二向色镜表面和背面的涂层，能够不增加部件个数，使3个LED芯片的光束的光轴合成。这种情况下，光轴方向的焦点位置无法一致。因此，可以考虑透镜21的配置，以使照向检测单元的光的焦点位置偏移不会成为问题。
此外，与使用灯管15时不同，使用二向色镜41时，应用的LED芯片面的出射不均有时会成为问题。这种情况下，可以在LED芯片的出射面配备扩散片。需说明的是，二向色镜具有使指定的波长通过、使指定的波长反射的功能。使短波长的波长反射的构成能够更廉价地实现。这是因为能够应用会因340nm的光束导致劣化的廉价光学玻璃，例如BK7等。
[实施例18]
实施例18是使用扁平二向色棱镜的宽带光源装置的实施例。即，是下述构成的宽带光源装置的实施例，宽带光源装置具备LED基板以及扁平二向色棱镜，LED基板配备有产生第一波长区域的光束且在第一波长区域的光束上具备荧光体的第一LED芯片和发出第二波长区域的光束的第二LED芯片，扁平二向色棱镜配置在LED基板上，使来自荧光体的光束透过且使来自第二LED芯片的光束反射两次并使两个光束的光轴大体一致。
图17显示的是本实施例的宽带光源装置11的概要构成。图17(A)显示的是侧截面图，图17(B)显示的是顶部横截面图，图17(C)显示的是扁平二向色棱镜的一个构成例的立体图。本实施例的宽带光源装置11具备LED基板12、扁平二向色棱镜70、壳体16、冷却机构17、风扇18和光检测器19。
在配备有多个LED芯片13、14的LED基板12上，配置有扁平二向色棱镜70。壳体16具有对扁平二向色棱镜70和LED基板12进行固定的功能。冷却机构17具有使LED基板12的热释放、进行冷却的功能。风扇18是为了提高冷却机构17的性能而配备的。在LED基板12上，LED芯片13和LED芯片14离开规定的距离W而配备。从LED芯片13出射的光被扁平二向色棱镜70的面71、面72反射2次，从LED芯片14的荧光体出射的光透过扁平二向色棱镜70的面71，从而能够使来自两个LED芯片的光束的光轴合并。
如图17(C)所示，扁平二向色棱镜70的面71和面72离开距离W而配备。通过使面71和面72的距离与LED芯片13和LED芯片14的距离W大体相同，理想状态下，能够使2个光束的光轴完全一致。扁平二向色棱镜70的面71和面72是使从LED芯片13出射的波长区域的光束反射且使从LED芯片14出射的波长的光束透过且具有波长依赖性的面。需说明的是，图中显示的是扁平二向色棱镜70使从LED芯片13出射的光束反射的方式，也可以相反地，以使从LED芯片14出射的光束反射的方式构成，从而使2个光束的光轴一致。
可以使从LED芯片13和LED芯片14出射的光束的一部分在面72上在图中箭头方向正交的方向上行进，将光检测器19配备在此处。扁平二向色棱镜70的面73是向光检测器19行进的光的通路，因此如果打磨光滑则能高效地向光检测器19传播。当然，如果切割后的粗糙面可直接确保必要的光量也是可以的，这种情况下，无需打磨工序，因此可廉价地制造扁平二向色棱镜。
此外，扁平二向色棱镜70优选使用合成石英等在紫外区域透射率高的材质。当然，也可以使用BK7等廉价材质。这种情况下，扁平二向色棱镜70的面71、72通过使紫外区域的波长区域的光透过并反射除此之外的波长区域的光，能够减少紫外区域的波长区域的材料吸收，能够兼顾性能和成本。
扁平二向色棱镜70的距离D优选设为与来自LED芯片13的光束的尺寸或来自LED芯片14的荧光体的光束的尺寸中任一个的1条边的长度中较长一方的值大体相同，或者为1.5倍以下。因为，如果过度增大距离D，例如从LED芯片14的荧光体出射的光束不仅通过面72而且也通过面71，则在效率方面会有损失。扁平二向色棱镜70的距离H优选设为与LED芯片14中任一个的1条边的长度中较长一方的值大体相同，或者在其以上。设为大体相同的情况下，如果将面74打磨成镜面，则通过利用内部反射，能够循环利用从侧面泄漏的光，能够提高效率。
如在图11中说明的那样，用扁平二向色棱镜70使光轴合并而合成的从LED芯片13和LED芯片14出射的光束利用透镜21照向检测单元。如果使用图17所示扁平二向色棱镜70，则利用透镜21聚光的从LED芯片13和LED芯片14出射的光束的焦点位置是不同的。因此，在使用扁平二向色棱镜70的情况下，透镜21的焦距可以设为作为LED芯片13与LED芯片14的光束的光路长度差的距离W的5倍以上，以减小检测单元附近焦点位置的差值。
如果使用扁平二向色棱镜70，则能够兼顾小型化以及与利用二向色镜的情况下同等的效率。此外，冷却机构17、风扇18有1个就够了，因而在组装性、成本方面也有优势。需说明的是，图中显示了扁平二向色棱镜70为长方体的例子，当然，也可以是与面71、72平行的平行四棱体(平行四角体)。这种情况下，不需要将面73切断的加工，因而被认为在成本方面有优势。
图18为使用扁平二向色棱镜70时图17的宽带光源装置11的实施例的变形例。图18配备有2个LED基板12，这一点与图17的构成是不同的。通过像图18那样每个LED芯片13、14配备LED基板12，优势在于容易散热这一点和使用市售品LED这一点。但是，图18的构成中，距离W增加，因而有必要考虑上述焦点位置的差异。
图19为使用扁平二向色棱镜70时直至检测单元24之前的光学体系的概要图。同一图中，从LED芯片13出射的光束被扁平二向色棱镜70反射2次，然后利用透镜23A在聚光点113成像。从LED芯片14出射的光束透过扁平二向色棱镜70，然后利用透镜23A在聚光点114成像。2个LED芯片13、14离透镜23A的距离是不同的，因此聚光的位置是聚光点113、114不同。
检测单元24配置在比2个聚光点更靠近透镜23A一侧。检测单元24直径为3mm左右，因此为了对检测单元24照射宽的光束，有必要使光束扩大到同等程度的宽度。因此，检测单元24通过配置在光束扩大的区域即比聚光点更靠近透镜23A一侧，能够对检测单元24照射宽的光束。
将LED芯片13与LED芯片14的中心间距设为距离W、扁平二向色棱镜70的折射率设为N时，产生从LED芯片13出射的光束与从LED芯片14出射的光束在扁平二向色棱镜70中反射2次的距离W/N的差。图19中，将光学体系视为假想的直线配置，并将LED芯片13显示在距离W/N的位置。
如同一图所示，将LED芯片14与透镜23A的间隔设为L1、透镜23A至聚光点114的距离设为L2、透镜23A至检测单元24的中心的间隔设为L3、聚光点113、114之差设为Δ。
为了通过检测单元24比2个聚光点配置在更靠近透镜23A一侧来确保光束的宽度，至少有必要满足下面算式的关系。
L3＜L2－Δ……(式1)
式1是透镜23A至聚光点113的间隔比透镜23A至检测单元24的中心的间隔L3长的关系式。
其中，根据透镜成像公式，L2满足下面算式的关系。
1/L2＝1/f－1/L1……(式2)
此外，如果将L2/L1设为光学倍率M，根据纵向放大率的关系式，Δ由下式导出。
Δ＝M2·W/N……(式3)
如果将难以从式1至式3观测的L2和Δ消除，则式1可以用式4表示。
[数1]
基于W/N对式4进行整理，转变为下式。
W/N＜k(L1－k·L3)……(式5)
其中，k＝L1/f－1
由于W/N为正，因此有必要将k设为正数，即(L1＞f)。该设定也是用于像图19那样利用透镜23A成像的条件。
此外，也有必要将L1－k·L3设为正数。这种情况下，可以增大L1或者将L3或k设为较小。作为一例，设为f＝25mm、L1＝35mm、L3＝60mm时，W/N为4.4。如果将折射率设为1.5，则W可以比6.6mm小。
此外，例如将LED芯片13、14的尺寸设为1mm时，扁平二向色棱镜70的间隔W可以设为1mm，因而能够容易地满足数5的关系式。此外，从LED芯片13出射并照向检测单元24的光束的宽度与从LED芯片14出射并照向检测单元24的光束的宽度/>的尺寸是不同的。因此可以配备光圈22，以尺寸大体相同的光束照向检测单元的方式进行设定。通过配备光圈22，能够使每个波长下气泡等误差对由检测单元得到的吸光度的影响程度相同。
以上详细描述的本发明的宽带光源装置除了可以用于生化分析装置用的光源以外，例如也可以在分光光度计等分析设备用的光源、植物培养用的光源中使用。此外，本发明涉及的荧光体还可以用于生物观察用荧光材、太阳能电池用波长转换材等。
需说明的是，本发明不受上述实施例的限定，还包括各种变形例。例如，上述实施例为了以容易理解的方式进行说明而详细地进行了说明，并不限定一定具备说明的全部构成。此外，可以将某实施例的构成的一部分替换为其他实施例的构成，此外，也可以在某实施例的构成中添加其他实施例的构成。此外，还可以对各实施例的构成的一部分进行其他构成的追加、删除、替换。
进一步，关于上述各构成、功能、控制器等，以制成实现它们的一部分或全部的程序的例子为中心进行了说明，当然，也可以通过将它们的一部分或全部例如设计在集成电路中等，利用硬件来实现。即，代替程序，控制器的全部或一部分功能例如也可以利用ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)等集成电路等来实现。
符号说明
1：光源；2：LED模块；3：透明树脂；4：LED元件；5：散热板；6：配线；7：荧光体；11：宽带光源装置；12：LED基板；13、14、58、59：LED芯片；15：灯管；16：壳体；17：冷却机构；18：风扇；19：光检测器；21、23、23A：透镜；22：光圈；24：检测单元；25：驱动脉冲；26：凹面衍射光栅；27：宽带光检测器；28：温度监测；29：珀尔帖；30、31、32：传感器；33：混合装置；34：功率监测器；35：光分析装置；36：控制器；41：二向色镜；42、43、71、72、73、74：面；70：扁平二向色棱镜；113、114：聚光点。

Claims (10)

1.一种宽带光源装置，其特征在于，
具备：
发出第一波长区域的光束的第一LED芯片，
设于所述第一LED芯片的光束上的荧光体，以及
发出第二波长区域的光束的第二LED芯片；
所述荧光体是通过将至少含有β-氧化铝与Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mn中的至少一种且全部原料中含有6.1～15.9重量％的钠的原料烧成而制造的，所述β-氧化铝是NaAl11O17即β相和NaAl5O8即β”相的混相品，
使来自所述荧光体的光束和来自所述第二LED芯片的光束混色，
并且，将所述第一波长区域的中心设为370至390nm，将所述第二波长区域的中心设为340nm。
2.根据权利要求1所述的宽带光源装置，其特征在于，
具备使来自所述荧光体的光束和来自所述第二LED芯片的光束混色的灯管，
使所述第一LED芯片出射光束的出射尺寸与所述第二LED芯片出射光束的出射尺寸各不相同。
3.根据权利要求2所述的宽带光源装置，其特征在于，各不相同的2个所述出射尺寸的和比所述灯管的入射尺寸大。
4.根据权利要求1所述的宽带光源装置，其特征在于，
具备使来自所述荧光体的光束与来自所述第二LED芯片的光束混色的二向色镜，
将所述第一LED芯片出射光束的出射尺寸和所述第二LED芯片出射光束的出射尺寸设为大体相同，用所述二向色镜使来自所述第二LED芯片的光束反射。
5.根据权利要求1所述的宽带光源装置，其特征在于，
具备使来自所述荧光体的光束透过并使来自所述第二LED芯片的光束反射两次而混色的扁平二向色棱镜。
6.根据权利要求5所述的宽带光源装置，其特征在于，
所述扁平二向色棱镜光轴方向的距离D设为与来自所述荧光体的光束的尺寸和来自所述第二LED芯片的光束的尺寸中1条边的长度中较长一方的值大体相同，或者为1.5倍以下。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的宽带光源装置，其特征在于，
具备监测来自所述荧光体的光束的光通量的光检测器，
所述光检测器分别检测370至390nm波长区域和400至800nm波长区域的光通量，根据来自所述荧光体的所述370至390nm波长区域与所述400至800nm波长区域的光通量的变化量的不同，判定所述第一LED芯片的劣化。
8.一种生化分析装置，其特征在于，
具备权利要求7所述的宽带光源装置，
并且具备：
控制所述宽带光源装置的光通量的控制电路，
多个检测单元，以及
使多个所述检测单元旋转的旋转机构；
所述控制电路与利用所述旋转机构进行的所述检测单元的旋转同步，使所述宽带光源装置的光通量开/关。
9.根据权利要求8所述的生化分析装置，其特征在于，
所述生化分析装置具备按规定的波长分别检测从所述宽带光源装置出射的光通量的光分析装置，基于用所述光分析装置检测到的光通量，所述控制电路将从所述宽带光源装置出射的光束控制为固定。
10.一种宽带光源装置，其特征在于，
具备：
配备有产生第一波长区域的光束且在该第一波长区域的光束上具备荧光体的第一LED芯片和发出第二波长区域的光束的第二LED芯片的LED基板，以及
配置在所述LED基板上使来自所述荧光体的光束透过并使来自所述第二LED芯片的光束反射两次且使两个所述光束的光轴大体一致的扁平二向色棱镜；
所述第一LED芯片使370nm至390nm波长区域的光束出射，
所述荧光体使所述第一波长区域的光束转换为至少400至800nm波段的光，
所述第二LED芯片使340nm波长区域的光束出射，
340nm至800nm的范围的光束从大体相同的光轴从所述扁平二向色棱镜出射，
所述荧光体是通过将至少含有β-氧化铝与Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mn中的至少一种且全部原料中含有6.1～15.9重量％的钠的原料烧成而制造的，所述β-氧化铝是NaAl11O17即β相和NaAl5O8即β”相的混相品。
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