CN116868354A - 发光装置以及使用该发光装置的电子设备 - Google Patents
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Abstract
发光装置(10)具备固体发光元件(3)和荧光体，放出输出光(4)。输出光的分光分布具有源自荧光体所放出的荧光的第一光成分(5)以及第二光成分(6)，并且在第一光成分和第二光成分之间具有第一极小值(8)。第一光成分是在560nm以上且低于700nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分是在700nm以上且低于2500nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分的强度最大值大于第一光成分的强度最大值。第一极小值低于第二光成分的强度最大值的50％。电子设备具备该发光装置。
Description
技术领域
本发明涉及发光装置以及使用该发光装置的电子设备。
背景技术
一直以来，已知有将固体发光元件和荧光体组合而成，发出包含近红外的光成分的输出光的发光装置(参照专利文献1)。
专利文献1公开了作为卤素灯等的替代而利用的产业设备用的发光元件。具体而言，该发光元件具备：LED元件，发出在380～500nm具有单一的峰值波长的激发光；荧光体，射入激发光而发出比激发光长的波长的荧光；以及光取出面，射出由激发光和荧光重合而成的射出光。另外，射出光表示至少在激发光的峰值波长以上且1050nm以下的范围内的发光，并且，至少在从激发光的峰值波长到1050nm的范围内，全部显示1050nm时的发光强度以上的发光强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-204831号公报
发明内容
然而，将固体发光元件和荧光体组合而成，同时放出近红外和可见的光成分的以往的发光装置，出于替代卤素灯装置的目的而正在进行开发。因此，输出光的分光分布的宽度宽，例如在从波长420nm附近到1000nm附近的宽范围内输出光的光能被分散。
在此，检查等所需的波长成分根据检查对象和目的而异，最小限度所需的波长被限定。尽管如此，由于以往的发光装置的输出光具有宽频带性的分光分布，因此存在不需要的波长成分较多、输出光的光成分不能有效被利用的问题。另外，该输出光由于所需波长的光强度变小，因此发光装置的小型高输出化以及高效率化很困难。
本发明是鉴于这样的现有技术所存在的课题而完成的。另外，本发明的目的在于，提供有利于特定波长的可见光成分以及近红外光成分的高输出化的发光装置、以及使用该发光装置的电子设备。
为了解决上述课题，本发明的第一方式所涉及的发光装置是一种具备固体发光元件和荧光体，放出输出光的发光装置。输出光的分光分布具有源自荧光体所放出的荧光的第一光成分以及第二光成分，并且在第一光成分和第二光成分之间具有第一极小值。第一光成分是在560nm以上且低于700nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分是在700nm以上且低于2500nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分的强度最大值大于第一光成分的强度最大值。第一极小值低于第二光成分的强度最大值的50％。
本发明的第二方式所涉及的电子设备具备上述的发光装置。
附图说明
图1是表示本实施方式的发光装置所放出的输出光的分光分布的一个例子的曲线图。
图2是表示本实施方式所涉及的发光装置的结构的一个例子的概略图。
图3是表示本实施方式所涉及的发光装置的结构的其它例子的概略图。
图4是表示本实施方式所涉及的发光装置的结构的其它例子的概略图。
图5是表示本实施方式所涉及的发光装置的结构的其它例子的概略图。
图6是表示本实施方式所涉及的电子设备的结构的一个例子的概略图。
图7是表示本实施方式所涉及的电子设备的结构的其它例子的概略图。
图8是表示实施例2～4的发光装置所放出的输出光的分光分布的曲线图。
图9是表示实施例5～8的发光装置所放出的输出光的分光分布的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式所涉及的发光装置以及使用该发光装置的电子设备进行详细说明。需要说明的是，为了便于说明，有时对附图的尺寸比率进行了夸张，与实际的比率不同。
[发光装置]
本实施方式的发光装置是至少将固体发光元件3和荧光体(第一荧光体1、第二荧光体2)组合而成的、放出输出光4的发光装置。另外，发光装置例如放出图1所示的具有分光分布的输出光4。
(发光装置的输出光)
如图1所示，本实施方式的发光装置所放出的输出光4的分光分布至少具有源自荧光体的荧光的第一光成分5以及第二光成分6。此外，输出光4的分光分布在第一光成分5和第二光成分6之间具有第一极小值8，即谷部。由图1表明，第一光成分5和第二光成分6成为色调相互不同的光成分。
另外，第一光成分5是在波长380nm以上且低于700nm、优选波长450nm以上且低于700nm、更优选波长500nm以上且低于660nm的范围内具有强度最大值的荧光成分(可见的光成分)。另外，第二光成分6是在波长700nm以上且低于2500nm、优选波长750nm以上且低于1800nm的范围内具有强度最大值的荧光成分(近红外的光成分)。
此外，第一光成分得到强度最大值的波长优选为560nm以上，更优选为575nm以上，进一步优选为590nm以上。另外，第二光成分6的强度最大值优选大于第一光成分5的强度最大值。此外，第一极小值8优选低于第二光成分6的强度最大值的50％，更优选低于30％。
需要说明的是，输出光4的波长范围、即第二光成分6所涉及的波长范围的最长波长能够为800nm、900nm、1000nm、1200nm或1500nm。
在输出光4具有这样的分光分布的情况下，可见的光成分和近红外的光成分分别作为第一光成分5和第二光成分6被明确分离，进而近红外的光成分的强度变高。因此，该发光装置适合于将出于主要目的而使用的光成分作为近红外光、将出于辅助目的而使用的光成分作为可见光分开使用的用途。此外，该发光装置能够容易地进行电光转换效率或光的使用效率良好的照明设计。
另外，由于发光装置使用荧光体，所以分光分布的控制变得比较容易。此外，至少在近红外的波长范围内的光成分不会像红外线LED所放出的红外线那样具有极端的窄频带性，也不会像以往的LED光源那样具有超宽频带性，具有适当的带宽。因此，该发光装置有利于得到具有检查装置所要求的恰如其分的带宽的近红外光。
在此，量子型的光检测器例如CMOS传感器的光检测灵敏度随着从500nm附近变为长波长而降低。因此，在将发光装置和该光检测器组合而成的检查装置以及监视装置中，通过使用输出光4，能够使可视区域和近红外区域的检测水平一致。即，可视区域和近红外区域的检测水平由光检测器的灵敏度与发光装置的输出光强度之积决定。因此，在超过500nm的波长范围内，通过设为第二光成分6的强度最大值大于第一光成分5的强度最大值的分光分布，能够使上述检测水平一致。
在发光装置中，第二光成分6的分光分布、即比第一极小值8的波长长的波长侧的分光分布在以直方图表示每10nm波长的分光强度时，优选成为单峰型。在此，在本说明书中，“单峰型”是指直方图的山成为一个的分布状态。为了促进该理解，在图1中也用直方图显示了关联的波长范围的数据。通过使第二光成分6为单峰型，近红外的光成分集中在特定的波长范围，因此成为有利于近红外光的高输出化和高效率化的发光装置。
在第二光成分6中，可以取得强度最大值的50％的强度的长波长侧的波长与短波长侧的波长之间的波长差优选为50nm以上且低于200nm，更优选为50nm以上且低于150nm。通过使第二光成分6具有这样的比较窄的带宽，近红外的光成分集中在特定的波长范围内。因此，成为有利于特定波长的近红外光的高输出化和高效率化的发光装置。
另一方面，第一光成分5的分光分布在以直方图表示每10nm波长的分光强度时，优选成为单峰型。另外，在第一光成分5中，可以取得强度最大值的60％的强度的长波长侧的波长与短波长侧的波长之间的波长差优选为50nm以上且低于200nm，更优选为50nm以上且低于150nm。当第一光成分5为这样的分光分布时，可见的光成分集中在特定的波长范围内。因此，成为有利于出于辅助目的而使用的可见光的高输出化和高效率化的发光装置。
特别是，优选为第一光成分5和第二光成分6两者为如上所述的单峰型的形态以及光谱宽度变窄的形态。由此，构成输出光4的可见光成分和近红外光成分两者都集中在特定的波长范围，因此成为更有利于高输出化和高效率化的发光装置。
这样，本实施方式的发光装置不仅能够用可见光和近红外光的复眼观察检查对象物，而且能够恰如其分地放射适合于检查对象物的可见光和近红外光。因此，通过使用该发光装置，能够非破坏地检测仅通过近红外线难以识别的异物。另外，成为有利于异物检查装置以及用于异物检查装置的光源的小型化、高灵敏度化、高效率化，也容易应对顾客要求的发光装置。
在本实施方式的发光装置中，输出光4的分光分布还可以具有源自固体发光元件3所放出的光(一次光3B)的第三光成分7。另外，第三光成分7能够是紫外光或可见光的波长范围内的光成分。具体而言，第三光成分7能够是在350nm以上且低于660nm的波长范围内具有强度最大值的光成分。另外，第三光成分7能够是在波长405nm以上且低于600nm、优选435nm以上且低于540nm，特别优选435nm以上且低于480nm的波长范围内具有强度最大值的可见的光成分。在该情况下，输出光4的分光分布在第一光成分5和第三光成分7之间具有第二极小值9。因此，在以直方图显示每10nm的分光强度时，第一极小值8和第二极小值9之间的分光分布成为单峰型。
需要说明的是，第三光成分7特别优选在440nm以上且低于470nm的波长范围内具有强度最大值。这样，由于可以直接使用市售的蓝色发光二极管(蓝色LED)和蓝色激光二极管(蓝色LD)等，所以成为有利于迅速的商品开发和工业生产的发光装置。
输出光4的分光分布优选在650nm以上且低于800nm的波长范围内具有第一极小值8，更优选在700nm±50nm的波长范围内具有第一极小值8。另外，第一极小值8优选低于380nm以上且2500nm以下的波长范围内的分光分布中的强度最大值的50％，更优选低于380nm以上且960nm以下的波长范围内的分光分布中的强度最大值的50％。这样，以可见的光成分为主体的第一光成分5与具有近红外光的成分的第二光成分6的干涉减少。因此，以波长700nm附近为边界，可见光和近红外光成为某种程度分离的分光分布。其结果是，成为有利于提高检测近红外光的检测器的S/N比(信号/噪声比)的发光装置。
第一极小值8以及第二极小值9优选低于第二光成分6的强度最大值的50％，更优选低于30％。此外，在第二光成分6中，可以取得强度最大值的50％的强度的长波长侧的波长与短波长侧的波长之间的波长差优选为50nm以上且低于200nm，更优选为50nm以上且低于150nm。这样，不仅近红外的光成分，可见的光成分也具有适当的带宽。因此，能够用于异物检查装置，成为电光转换的能量效率良好的发光装置。
第一光成分5优选在570nm以上且低于650nm的波长范围内具有强度最大值，更优选在580nm以上且低于620nm的波长范围内具有强度最大值。这样，在输出光4中，可见光成分成为黄～橙～红色的光成分。因此，容易反射黄～橙～红色的光成分，仅通过近红外线难以检测，进而成为能够检测茶色的有机性的异物的发光装置。需要说明的是，作为这样的有机性的异物，有黄头发、枯叶、枯草等。
第一光成分5优选源自由Ce3+或Eu2+活化的荧光体所放出的荧光。这样的荧光体显示出即使在高密度激发下也难以荧光输出饱和的短余辉性的光物性，所以成为波长转换效率较高，有利于高输出化的发光装置。另外，由于可以直接使用市售的LED照明用的荧光体，所以也成为有利于迅速的商品开发和工业生产的发光装置。
第一光成分5优选包含在570nm以上且低于650nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。此外，该荧光成分优选源自由Ce3+活化并且具有石榴石型的结晶结构的第一荧光体1。另外，第二光成分6优选源自在450nm以上且低于520nm的波长范围内具有激发峰的第二荧光体2的荧光成分。这样，在第一荧光体1所放出的荧光成分中，位于短波长侧的蓝绿色的光成分被第二荧光体2吸收，位于长波长侧的黄绿～橙色的光成分难以被第二荧光体2吸收。其结果是，由于第一荧光体1所放出的荧光成分发生长波长偏移，因此成为有利于检测茶色的异物的发光装置。
另外，第一光成分5优选含有在600nm以上且低于660nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。此外，该荧光成分优选源自由Eu2+活化的氮化物或氮氧化物构成的第一荧光体1。另外，第二光成分6优选源自在600nm以上且低于750nm的波长范围内具有激发峰的第二荧光体2的荧光成分。这样，第一荧光体1所放出的荧光成分中，位于长波长侧的红～深红色的光成分被第二荧光体2吸收，位于短波长侧的黄绿～橙色的光成分难以被第二荧光体2吸收。其结果是，成为有利于检测茶色的异物的发光装置。
需要说明的是，第一光成分5只要源自至少一种第一荧光体1即可。因此，第一荧光体1可以仅由一种荧光体构成，也可以由多种荧光体构成。
另外，第一光成分5优选由将固体发光元件和荧光体组合而成的波长转换型发光元件所放出的光成分的至少一部分构成。另外，在输出光4中，优选第一光成分5和第三光成分7两者为波长转换型发光元件所放出的光成分。这样，由于可以直接使用市售的白色LED光源，所以成为有利于迅速的商品开发和工业生产的发光装置。
在此，第二光成分6优选源自由Cr3+活化的荧光体所放出的荧光。另外，第二光成分6优选源自具有石榴石型的结晶结构的荧光体所放出的荧光。由Cr3+活化的荧光体容易具有吸收可见光，特别是蓝色光或红色光并转换为近红外的荧光的性质。因此，由于可以将具备蓝色LED的波长转换型发光元件所放出的蓝色光、以及具备红色荧光体的波长转换型发光元件所放出的红色光作为激发光使用，所以发光装置的制造变得容易。另外，通过由Cr3+活化，也容易形成在450nm以上且低于520nm的波长范围内具有激发峰的荧光体、或在600nm以上且低于750nm的波长范围内具有激发峰的荧光体。此外，根据添加活化剂的荧光体的母体的种类，也容易改变光吸收峰值波长或荧光峰值波长，即改变激发光谱形状或荧光光谱形状。因此，能够容易地控制输出的近红外光成分的分光分布。
需要说明的是，在利用检测器检测近红外光，对检测器的检测信号进行傅立叶变换来使用的情况下，优选第二光成分6的分光分布具有正态分布，或者具有与其接近的分光分布。因此，第二光成分6的分光分布优选在700nm以上的长波长范围内强度不会急剧变化。另外，第二光成分6的分光分布更优选至少在700nm以上且低于850nm的波长范围内，强度不会急剧变化。具体而言，第二光成分6的分光分布优选在700nm以上的长波长范围内不改变超过±8％/nm，更优选不改变超过±3％/nm。另外，第二光成分6的分光分布优选至少在700nm以上且低于850nm的波长范围内不改变超过±8％/nm，更优选不改变超过±3％/nm。
需要说明的是，如果用数值表示接近正态分布的分光分布，则如下所示。在第二光成分6中，将显示强度最大值波长设为λP，将强度为该强度最大值一半的短波长侧和长波长侧的波长分别设为λS和λL。此时,λP、λS以及λL满足1≤(λL－λP)/(λP－λS)＜2.0，优选满足1≤(λL－λP)/(λP－λS)＜1.8。由此，能够抑制傅立叶变换后的伪信号的生成，使检测器检测质量优良的检测信号。
第一光成分5以及第三光成分7中的至少一方优选具有波长510nm以上且低于600nm的蓝绿～绿～黄～橙色的光，更优选具有波长530nm以上且低于580nm的绿～黄色的光。另外，第一光成分5以及第三光成分7中的至少一方更优选具有波长545nm以上且低于565nm的绿色的光。这样的第一光成分5以及第三光成分7具有很大的人眼感知光的强度。因此，成为容易用人眼视觉辨认被照射物的输出光4。
第一光成分5和第三光成分7的至少一方优选具有波长460nm以上且低于550nm的蓝～蓝绿～绿色的光，更优选具有波长480nm以上且低于530nm的蓝绿～绿色的光。另外，第一光成分5和第三光成分7中的至少一方进一步优选具有波长490nm以上且低于520nm的蓝绿～绿色的光。这样的第一光成分5以及第三光成分7在光量较小的暗视觉中观察时，人眼感知光的强度很大。因此，成为在黑暗等环境中容易视觉辨认被照射物的输出光4。
第一光成分5和第三光成分7的至少一方优选具有波长610nm以上且低于670nm的光，更优选具有波长630nm以上且低于660nm的红色的光。这样的第一光成分5以及第三光成分7使被照射物的肤色看起来美丽或颜色鲜艳。因此，成为使被照射的人的脸和皮肤的外观、带有红色的食用肉和水果的外观变好的输出光4。
第二光成分6优选随着以波长850nm为起点成为长波长而强度降低。具体而言，第二光成分6的波长1000nm时的荧光强度优选低于波长850nm的荧光强度的10％。另外，作为起点的波长优选短于850nm，例如优选为800nm。在该情况下，第二光成分6的波长1000nm时的荧光强度优选低于波长800nm时的荧光强度的10％。另外，第二光成分6的波长950nm时的荧光强度优选低于波长800nm时的荧光强度的10％。这样，容易作为热线发挥功能的长波长侧的近红外线或中红外线的比例减少。因此，成为有利于检查食品类等容易受到热的不良影响的物体的用途的发光装置。
输出光4的分光分布在第一光成分5和第二光成分6之间具有第一极小值8，优选第一极小值8低于第二光成分6的强度最大值的50％。此外，第二光成分6的取得强度最大值的50％的强度的长波长侧的波长与短波长侧的波长之间的波长差优选超过70nm，更优选超过100nm。这样，可见的光成分和近红外的光成分分离，成为在宽波长范围内具有近红外光的输出光4。因此，成为有利于近红外光的吸收波长不同或容易因周围环境而变动的物体的检查或评价的发光装置。
将第一光成分5、第二光成分6和第三光成分7混合而成的光也能够包含蓝色光成分、蓝绿～绿～黄色光成分和红色光成分。蓝色光成分是波长435nm以上且低于480nm的范围内的光成分，优选是在该波长范围内具有强度最大值的光成分。蓝绿～绿～黄色光成分是波长500nm以上且低于580nm的范围内的光成分，优选是在该波长范围内具有强度最大值的光成分。红色光成分是波长600nm以上且低于700nm的范围内的光成分，优选是在该波长范围内具有强度最大值的光成分。由此，输出光4包含成为光的三原色的蓝、绿和红色的光成分，成为可以输出演色性较高的可见光的发光装置。因此，成为有利于使被照射物看起来真实自然的发光装置。另外，由于放出大量光的三原色(蓝、绿、红)以及近红外的光成分，所以成为与被称为RGB-NIR成像的成像技术的适应性良好的发光装置。
第三光成分7能够设定为源自固体发光元件3所放出的一次光3B的、在435nm以上且低于480nm、优选440nm以上且低于470nm的波长范围内具有强度最大值的蓝色光成分。使用放出蓝色光的发光二极管(LED)或激光二极管(LD)，能够容易地得到这样的第三光成分7。因此，成为有利于商品开发和工业生产的发光装置。
第一光成分5优选为用第一荧光体1对第三光成分7进行波长转换后的光(第一波长转换光1B)。这样，第一荧光体1的光吸收和荧光放出的能量差(斯托克斯位移)变小。因此，能够抑制第一荧光体1因伴随波长转换而产生的能量损失而发热，因该荧光体的温度上升而猝灭的现象(温度猝灭：temperature quenching)。因此，成为能够以高光子转换效率输出第一光成分5的发光装置。
同样地，第二光成分6优选为用第二荧光体2对第一光成分5进行了波长转换的光(第二波长转换光2B)。这样，由于减小第二荧光体2的光吸收和荧光放出的能量差，所以能够抑制第二荧光体2的温度猝灭。因此，成为能够以高光子转换效率输出第二光成分6的发光装置。
需要说明的是，输出光4的波长低于700nm的光成分的能量强度的积分值优选低于波长700nm以上的光成分的能量强度的积分值的一半，更优选低于1/3。这样，包含近红外光的光成分的能量强度大于可见光的光成分的能量强度。因此，适用于高精度的无损检测、微小物体的无损检测、广域的无损检测、大的物体或具有厚度的物体的无损检测等，根据需要，能够用人眼确认被照射物的表面状态等。另外，由于是放出可见光成分的比例较小的输出光4的发光装置，所以也成为有利于缓和输出光4的炫目程度的发光装置。
在本实施方式的发光装置中，输出光4能够呈白色。例如，能够选择光成分，使得第一光成分5、第二光成分6以及第三光成分7通过加法混色而生成白色光。这样，发光装置同时放出接近自然光的色调的光和高输出的近红外线，兼作一般照明和产业用照明。因此，在接近自然的外观下，成为适合于检测被照射物的状态的检测装置、检查被照射物的内部结构以及缺陷的检查装置的发光装置。
在本实施方式中，输出光4的相关色温优选为2600K以上且低于12000K，更优选为3000K以上且低于8000K。由此，能够同时放出接近自然光的色调的可见光和近红外光，能够兼备侧重人眼的观看方式的一般照明和侧重电子设备的传感器的观看方式的产业用照明。因此，在接近自然的外观下，成为适合于检测被照射物的状态等的检测装置、检查被照射物的内部结构以及缺陷等的检查装置的发光装置。需要说明的是，相关色温较低的光成为接近灯泡所放出的光的光色，相关色温较高的光成为接近白天的太阳光的光色。
输出光4的平均演色评价指数(Ra)优选为80以上且低于100。由此，通过高演色性的光，能够使果蔬、食用肉、鲜鱼等的外观达到充满新鲜感的良好效果。另一方面，通过对照射了它们的近红外的反射光或透射光的检测，能够评价它们内部的损伤情况和新鲜度等。因此，能够在不被第三者察觉的情况下把握陈列在卖场的商品的损伤情况，尽早从卖场等去除被认定为损伤的商品。另外，能够通过高演色性的光使人的脸和皮肤、体内的脏器等看起来美丽。另一方面，通过对照射到它们的近红外的反射光或透射光的检测，能够评价人的健康状态或疾病等。需要说明的是，平均演色评价指数较小的光成为有利于高光束化的光，平均演色评价指数较大的光成为接近自然光的光。
这样，本实施方式的发光装置在进行与被自然光照射时毫不逊色的空间的观看时，不会被人察觉，能够通过近红外的光进行被照射物的状态的监视或测量。
呈白色的输出光4优选在440nm以上且低于660nm、优选430nm以上且低于900nm的波长范围的整个区域具有分光强度。即，输出光4优选为在上述的波长范围内没有强度成为零的波长成分的分光分布。这样的输出光4能够用波长不同的多个光照射对象物，该光从短波长的可见光(紫蓝)到近红外。因此，成为有利于拍摄因波长而不同的反射光并集中，使被照射物的特征可视化的超光谱成像的发光装置。
输出光4的分光分布优选波长700nm以上的长波长的光成分的强度显示最大值。特别是，在输出光4的分光分布中，波长700nm以上的光成分的强度最大值优选超过波长380nm以上且低于700nm的光成分的强度最大值的1.5倍，更优选超过2倍，进一步优选超过3倍。另外，在输出光4的分光分布中，380nm以上且低于700nm的波长范围内的光成分的强度最大值优选低于波长700nm以上的光成分的强度最大值的50％，更优选低于30％，进一步优选低于10％。这样，通过向近红外的光成分的转换效率较高，成为近红外的光成分比例较多的发光装置。
需要说明的是，输出光4的分光分布优选实质上不含有波长低于380nm的紫外区域的光成分。由此，可以将投入电力仅转换为可见光和红外光，成为向可见光和红外光的能量转换效率较高的发光装置。
输出光4的分光分布优选具有如第二光成分6所示的、源自Cr3+离子的4T2→4A2的电子能量跃迁的宽荧光成分。另外，该荧光成分优选在700nm以上的波长范围内具有荧光峰。由此，在宽波长范围内放出近红外光成分，成为适合于超光谱成像的发光装置。
输出光4的分光分布优选至少在410nm以上且低于700nm、优选380nm以上且低于780nm的可见波长范围的整个区域具有光成分。由此，不仅被照射物可以被人眼视觉辨认，而且能够在可视区域的全波长范围内具有可以用于光谱成像的光成分。
需要说明的是，如后所述，在发光装置中，固体发光元件3和第一波长转换体1A能够将它们组合而制成波长转换型发光元件。另外，放出相关色温为2600K以上且低于12000K的光的波长转换型发光元件作为白色LED，在市场上有许多各种规格和形态的产品出售。因此，通过使用波长转换型发光元件，能够针对顾客的要求，以较少的工时迅速地应对从设计到商品开发、工业生产的过程。
(发光装置的结构)
图2～图5示出了本实施方式所涉及的发光装置10的结构。图2表示分别使用了一个固体发光元件3、第一波长转换体1A以及第二波长转换体2A的发光装置10A。图3表示使用多个将固体发光元件3和第一波长转换体1A组合而成的第一波长转换型发光元件，进而使用了一个第二波长转换体2A的发光装置10B。图4表示将多个固体发光元件3、第一波长转换体1A以及第二波长转换体2A一个一个地组合而成的发光装置10C。图5表示使用了将固体发光元件3和第一波长转换体1A组合而成的第一波长转换型发光元件、将固体发光元件3和第二波长转换体2A组合而成的第二波长转换型发光元件的发光装置10D。需要说明的是，在图2～图5中，省略了作为发光装置的构成要素的电源等。
如图2～图5所示，发光装置10具备固体发光元件3、包含第一荧光体1的第一波长转换体1A、包含第二荧光体2的第二波长转换体2A，是放出输出光4的发光装置。需要说明的是，发光装置10也可以是第一波长转换体1A或第二波长转换体2A中的至少一方包含第一荧光体和第二荧光体两者的波长转换体。
在发光装置10中，固体发光元件3放出一次光3B。第一波长转换体1A吸收一次光3B的至少一部分，转换为在380nm以上且低于700nm的可见的波长范围内具有荧光峰的第一波长转换光1B。第二波长转换体2A吸收一次光3B以及第一波长转换光1B中的至少一方的一部分，转换为第二波长转换光2B。第二波长转换光2B在超过700nm、优选超过750nm的波长范围内具有荧光峰。此外，第二波长转换光2B具有700nm以上且低于2500nm、优选780nm以上且低于1000nm的波长范围内的近红外光成分。通过这样的装置结构，能够放出包含源自第一波长转换光1B的第一光成分5、源自第二波长转换光2B的第二光成分6、源自一次光3B的第三光成分7的输出光4。
发光装置10能够采用如图2～图4所示的透射型的结构。具体而言，第一波长转换体1A在正面1Aa接受一次光3B，从背面1Ab放射一次光3B以及第一波长转换光1B。此外，第二波长转换体2A在正面2Aa接受一次光3B以及第一波长转换光1B，从背面2Ab放射一次光3B、第一波长转换光1B以及第二波长转换光2B。在该结构中，从发光装置的共同的输出面输出第一波长转换光1B、第二波长转换光2B以及一次光3B的混合光。
具体而言，在发光装置10A、10B、10C中，固体发光元件3所放出的一次光3B向第一波长转换体1A和第二波长转换体2A两者照射。因此，第一波长转换体1A和第二波长转换体2A优选为透过一次光3B和第一波长转换光1B两者的结构。即，优选采用一次光3B和第一波长转换光1B两者透过第一波长转换体1A和第二波长转换体2A，可以与第二波长转换光2B一起从发光装置输出的结构。由此，由于放出输出光4的光输出面在第一波长转换体1A以及第二波长转换体2A中被收敛于面积较大的范围内，因此能够使发光装置小型化。
需要说明的是，在图4的发光装置10C中，在接近固体发光元件3的一侧配置第一波长转换体1A，在较远的一侧配置第二波长转换体2A。但是，第一波长转换体1A以及第二波长转换体2A的配置也可以相反。
如图5所示，发光装置10也能够采用将固体发光元件3和第一波长转换体1A组合而成的第一波长转换型发光元件，和将固体发光元件3和第二波长转换体2A组合而成的第二波长转换型发光元件并列配置的结构。在该情况下，第一波长转换体1A在正面1Aa接受一次光3B，从背面1Ab放射一次光3B以及第一波长转换光1B。另外，第二波长转换体2A在正面2Aa接受一次光3B，从背面2Ab放射一次光3B以及第二波长转换光2B。然后，从发光装置10D中的输出面输出第一波长转换光1B、第二波长转换光2B以及一次光3B的混合光。
＜固体发光元件＞
固体发光元件3是放射一次光3B的发光元件，优选为发光二极管或激光二极管。需要说明的是，固体发光元件3并不限定于此，只要能够放出一次光3B，就能够使用所有的固体发光元件。
作为固体发光元件3，通过使用放出1W以上的高能量的光的LED模块或激光二极管，发光装置10能够期待包含数百mW级的近红外的光成分的光输出。作为固体发光元件3，通过使用放出3W以上或10W以上的光的LED模块，发光装置10能够期待数W级的光输出。作为固体发光元件3，通过使用放出30W以上的光的LED模块，发光装置10能够期待超过10W的光输出。作为固体发光元件3，通过使用放出100W以上的光的LED模块，发光装置10能够期待超过30W的光输出。
通过使用激光二极管使一次光3B成为激光，成为对第一波长转换体1A照射高密度的点光的规格。由此，发光装置10成为高输出的点光源，因此能够扩大固体照明的产业使用范围。需要说明的是，作为激光二极管，例如能够使用端面发光激光器(EEL：Edge EmittingLaser)、垂直共振器面发光型激光器(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等。
通过使发光装置10具备光纤等导光构件，成为固体发光元件3与第一波长转换体1A以及第二波长转换体2A在空间上分离的结构。由此，发光部能够轻而自如地移动，成为容易自如地改变照射场所的发光装置。
固体发光元件3优选为多个。由此，能够增大一次光3B的输出，成为有利于高输出化的发光装置。需要说明的是，固体发光元件的个数没有特别限定，例如能够为9个以上、16个以上、25个以上、36个以上、49个以上、64个以上、81个以上或100个以上。另外，固体发光元件的个数的上限也没有特别限定，例如能够为9个、16个、25个、36个、49个、64个、81个或100个。
在发光装置10中，固体发光元件3优选为面发光型的面发光光源。由此，可以抑制向第一波长转换体1A照射的一次光3B的强度分布的偏差或色调的不均，所以成为有利于抑制输出光的强度不均的发光装置。
固体发光元件3所放出的一次光3B的光能量密度优选超过0.3W/mm2，更优选超过1.0W/mm2。这样，由于一次光3B的光能量密度较大，所以在采用了将扩散后的一次光3B向第一波长转换体1A照射的结构的情况下，能够放出比较强的输出光4。另外，在采用了将不扩散的一次光3B向第一波长转换体1A直接照射的结构的情况下，能够放出光能量密度较大的输出光4。需要说明的是，固体发光元件3所放出的一次光3B的光能量密度的上限没有特别限定，例如能够为30W/mm2。
一次光3B只要是第一波长转换体1A可以吸收其一部分而转换为在380nm以上且低于780nm的波长范围内具有荧光峰的第一波长转换光1B的光即可。具体而言，一次光3B能够选自长波长紫外线(UV-A：315nm以上且低于400nm)、紫色或蓝色(380nm以上且低于495nm)、绿色或黄色(495nm以上且低于590nm)以及橙色或红色(590nm以上且低于750nm)。
一次光3B优选为在波长435nm以上且低于560nm，特别是波长440nm以上且低于480nm的范围内具有强度最大值的光。这样，由于可以使用传统的蓝色LED或蓝色LED规格的白色LED，因此迅速的商品开发和工业生产变得容易。
需要说明的是，一次光3B优选由多个固体发光元件供给构成一次光的光子。这样，由于可以与固体发光元件3的数量成比例地向第一波长转换体1A供给多个光子，因此成为有利于输出光4的高输出化的发光装置。
＜第一波长转换体＞
第一波长转换体1A能够设定为用有机硅树脂密封第一荧光体1而成的波长转换体。另外，第一波长转换体1A能够是用低熔点玻璃密封第一荧光体1而成的全无机的波长转换体。此外，第一波长转换体1A也能够使用粘结材料等，形成以第一荧光体1为主体的全无机的波长转换体。第一波长转换体1A也能够是将第一荧光体1烧结而成的烧结体，即荧光陶瓷。另外，也能够采用将这样的波长转换体复合化的形态，例如，也能够采用将它们层叠而成的结构。
需要说明的是，用树脂密封的波长转换体可以使用粉末荧光体比较容易地制造，所以成为比较廉价的发光装置。另一方面，全无机的波长转换体的热传导性优异，散热设计变得容易，所以成为抑制波长转换体的温度上升，可以以高瓦特输出的发光装置。
需要说明的是，第一波长转换体1A的厚度没有特别限定，但最大厚度优选为100μm以上且低于5mm，更优选为200μm以上且低于1mm。
第一波长转换体1A优选以覆盖固体发光元件3的整个光输出面的方式配置，更优选以覆盖面发光光源的整个光输出面的方式配置。由此，由于成为一次光3B高效地照射第一波长转换体1A的结构，因此能够提高一次光3B向第一波长转换光1B的转换效率。
第一波长转换体1A优选具有透光性。由此，能够透过第一波长转换体1A而放出在波长转换体的内部被波长转换后的光成分。
＜第一荧光体＞
第一荧光体1是吸收一次光3B而转换为第一波长转换光1B的荧光体。作为第一荧光体1，能够使用作为固体照明光源用而已知的各种无机荧光体。
例如，作为第一荧光体1，通过使用放出在435nm以上且低于500nm的波长范围内显示强度最大值的蓝色的波长转换光的荧光体，输出光4包含蓝色的光成分。作为第一荧光体1，通过使用放出在470nm以上且低于530nm的波长范围内显示强度最大值的蓝绿色或绿色的波长转换光的荧光体，输出光4包含蓝绿色的光成分。作为第一荧光体1，通过使用放出在500nm以上且低于560nm的波长范围内显示强度最大值的绿色或黄绿色的波长转换光的荧光体，输出光4包含绿色的光成分。作为第一荧光体1，通过使用放出在560nm以上且低于600nm的波长范围内显示强度最大值的黄色或橙色的波长转换光的荧光体，输出光4包含黄色的光成分。另外，作为第一荧光体1，通过使用在600nm以上且低于700nm，特别是610nm以上且低于660nm的波长范围内放出显示强度最大值的红色或深红色的波长转换光的荧光体，输出光4包含红色的光成分。
需要说明的是，通过使用在暗视觉时放出视觉灵敏度较高的蓝绿色光的荧光体，成为在暗视觉或黑暗中容易视觉辨认的输出光4。另外，通过使用在明视觉时放出视觉灵敏度较高的绿色光的荧光体，成为在明处容易视觉辨认的输出光4。通过使用放出黄色光的荧光体，成为在使用容易因紫外线或蓝色光感光的树脂的作业环境下使用的输出光4。另外，通过使用放出红色光的荧光体，成为使带有红色的食用肉、金枪鱼、苹果等或人的皮肤等看起来良好的输出光4。
作为第一荧光体1，能够使用由稀土类离子以及过渡金属离子的至少一方活化并放出可见的荧光的荧光体。作为稀土类离子，优选为Ce3+以及Eu2+中的至少一种。作为过渡金属离子，优选为Mn4+。另外，第一荧光体1优选为含有该荧光离子(发光中心)的氧化物、硫化物、氮化物、卤化物、硫氧化物、氮氧化物或酰基卤。
详细地说，第一荧光体1优选为选自由卤磷酸盐、磷酸盐、卤硅酸盐、硅酸盐、铝酸盐、铝硅酸盐、硼酸盐、锗酸盐、氮化硅酸盐、氮化铝硅酸盐、氮氧化硅酸盐、氮氧化铝硅酸盐构成的组中的至少一种。另外，第一荧光体1可以从它们之中适当选择适合照明设计的荧光体来使用。
需要说明的是，从抑制伴随第二波长转换体2A的波长转换的吸收光的斯托克斯损失(Stokes loss)的观点出发，优选第一荧光体1尽可能地放出在长波长下显示出强度最大值的波长转换光。因此，第一荧光体1优选包含放出在600nm以上且低于660nm的波长范围内具有强度最大值的光的红色荧光体。由此，能够使用红色光激发第二波长转换体2A中包含的第二荧光体2。因此，能够降低由第二波长转换体2A引起的斯托克斯损失，抑制第二荧光体2的温度猝灭。
红色荧光体优选为由Eu2+活化的复合氮化物荧光体或复合氮氧化物荧光体。作为这样的Eu2+活化氮化物系荧光体，能够列举出碱土类金属氮化硅酸盐、碱土类金属氮化铝硅酸盐、碱土类金属氮氧化硅酸盐、碱土类金属氮氧化铝硅酸盐的荧光体。另外，作为Eu2+活化氮化物系荧光体，能够列举出MAlSiN3:Eu2+、MAlSi4N7:Eu2+、M2Si5N8:Eu2+。需要说明的是，M是选自由Ca、Sr以及Ba构成的组中的至少一种元素。此外，作为Eu2+活化氮化物系荧光体，还能够列举出将上述化合物的组成中的Si4+-N3+的组合的一部分置换为Al3+-O2-的荧光体。
Eu2+活化氮化物系荧光体大多具有吸收在蓝～绿～黄～橙的宽波长范围内的光成分而转换为红色光的性质。因此，作为固体发光元件3，不仅能够使用蓝色光，还能够使用放出绿色光或黄色光的固体发光元件。因此，容易减小波长转换为近红外线时的斯托克斯损失，能够实现输出光4的高效率化。
从抑制第一波长转换体1A的荧光输出饱和，向第二波长转换体2A供给多个光子的观点出发，第一波长转换体1A优选包含短余辉性的第一荧光体1。因此，第一波长转换体1A中包含的第一荧光体1也优选仅为由Ce3+活化的荧光体。
Ce3+由于显示基于宇称允许型以及自旋允许型的电子能量跃迁的光吸收和荧光放出而瞬间产生光吸收和荧光放出。因此，即使在高密度激发光的照射下也难以荧光输出饱和，所以能够增加向第一波长转换体1A直接照射的一次光3B的光子数，从而谋求输出光4的高输出化。
由Ce3+活化的荧光体优选为具有石榴石型的结晶结构的复合氧化物荧光体(Ce3+活化石榴石荧光体)。Ce3+活化石榴石荧光体能够列举出稀土类铝石榴石荧光体、稀土类有机硅石榴石荧光体、以它们为端元成分的作为固溶体的石榴石化合物。稀土类铝石榴石荧光体能够列举出Lu3Al2(AlO4)3:Ce3+、Y3Al2(AlO4)3:Ce3+、Lu3Ga2(AlO4)3:Ce3+、Y3Ga2(AlO4)3:Ce3+。稀土类有机硅石榴石荧光体能够列举出Lu2CaMg2(SiO4)3:Ce3+。
Ce3+活化石榴石荧光体大多具有吸收蓝色光的性质，所以作为放出一次光3B的固体发光元件3，能够使用放出蓝色光的固体发光元件。另外，由于Ce3+活化石榴石荧光体大多具有将吸收的光转换为绿色光的性质，所以容易得到高演色性的输出光4。此外，由于Ce3+活化石榴石荧光体大多具有将吸收的光转换为橙色光的性质，所以能够得到包含有利于检测带有红色的物体的红色光成分的输出光4。另外，随着车载前照灯技术和高输出投影仪技术等的进展，近年来，有利于高输出化和确保可靠性的Ce3+活化石榴石荧光体的陶瓷化技术也取得了进展。因此，可以使用荧光陶瓷，也比较容易提供有利于高输出化和可靠性的装置。
这样，通过使用第一荧光体1，第一波长转换光1B成为在波长435nm以上且低于700nm的范围内具有强度最大值的可见的光成分。例如，第一波长转换光1B成为在波长500nm以上且低于600nm，特别是510nm以上且低于560nm的范围内具有强度最大值的光。另外，第一波长转换光1B成为在波长600nm以上且低于660nm，特别是610nm以上且低于650nm的范围内具有强度最大值的光。
＜第二波长转换体＞
第二波长转换体2A能够设定为用有机硅树脂密封第二荧光体2而成的波长转换体。另外，第二波长转换体2A能够设定为用低熔点玻璃密封第二荧光体2而成的全无机的波长转换体。此外，第二波长转换体2A也能够使用粘结材料等而设定为以第二荧光体2为主体的全无机的波长转换体。第二波长转换体2A也能够设定为将第二荧光体2烧结而成的烧结体、即荧光陶瓷。需要说明的是，由于第二波长转换体2A的形态与第一波长转换体1A相同，所以省略重复的说明。
第二波长转换体2A优选以覆盖第一波长转换体1A的整体的方式配置。由此，通过了第一波长转换体1A的一次光3B、从第一波长转换体1A放出的第一波长转换光1B向第二波长转换体2A高效地照射。因此，能够提高从一次光3B以及第一波长转换光1B向第二波长转换光2B的转换效率。
第二波长转换体2A优选具有透光性。由此，除了一次光3B以及第一波长转换光1B以外，在波长转换体的内部被波长转换后的光成分也能够透过第二波长转换体2A而放出。另外，第二波长转换体2A优选透过第二波长转换光2B，特别优选透过波长750nm的光。由此，由于第二波长转换体2A透过近红外的光成分，所以可以抑制光子在波长转换体内部被波长转换体自身吸收而消失。
＜第二荧光体＞
第二荧光体2是吸收一次光3B以及第一波长转换光1B中的至少一方而转换为第二波长转换光2B的荧光体。作为第二荧光体2，例如能够使用作为近红外光源用而已知的各种无机荧光体(近红外荧光体)。
作为第二荧光体2，能够使用放出在700nm以上且低于1700nm的波长范围内显示强度最大值的比较短的波长侧的近红外光的荧光体。由此，输出光4能够含有各种气体分子的吸光波长(例如O2:760nm、NO2:830nm、H2O:1365nm、NH3:1530nm、C2H2:1530nm、CO:1567nm、CO2:1573nm、CH4:1651nm)的光成分。此时，优选为使一次光3B或第一波长转换光1B在380nm以上且低于700nm的波长范围内显示强度最大值的光，特别是在440nm以上且低于500nm的波长范围内显示强度最大值的光；在500nm以上且低于580nm的波长范围内显示强度最大值的光；或者在波长600nm以上且低于680nm的波长范围内显示强度最大值的光。
在此，可以使用近红外分光法而得到关于氧(O2)、二氧化氮(NO2)以及包含这些成分的物质的信息。另外，作为出于这样的目的而使用的第二荧光体2，优选的是放出在超过700nm且低于900nm的波长范围内、优选在超过750nm且低于850nm的波长范围内显示强度最大值的波长转换光的荧光体。
使用近红外分光法，能够得到关于水(H2O)以及含有水的物质的信息。另外，作为出于这样的目的而使用的第二荧光体2，优选的是放出在超过1200nm且低于1500nm的波长范围内、优选在超过1275nm且低于1425nm的波长范围内显示强度最大值的波长转换光的荧光体。
使用近红外分光法，能够得到关于氨(NH3)、烃(C2H2、CH4等)、碳氧化物(CO、CO2等)以及含有这些成分的物质的信息。另外，作为出于这样的目的而使用的第二荧光体2，优选的是放出在超过1400nm且低于1800nm的波长范围内、优选在超过1500nm且低于1700nm的波长范围内显示强度最大值的波长转换光的荧光体。
相反，从第二荧光体2发出的第二波长转换光2B被氧或二氧化氮吸收，有时会对物质或系统产生不良影响。在该情况下，作为第二荧光体2，优选使用超过750nm且低于850nm的波长范围内的强度最大值不足700nm以上且低于1700nm的波长范围内的强度最大值的10％的荧光体。另外，作为第二荧光体2，优选使用超过700nm且低于900nm的波长范围内的强度最大值不足700nm以上且低于1700nm的波长范围内的强度最大值的10％的荧光体。此外，作为第二荧光体2，更优选使用在超过700nm且低于900nm的波长范围内不具有光成分的荧光体。
另外，从第二荧光体2发出的第二波长转换光2B被水吸收，有时会对物质或系统产生不良影响。在该情况下，作为第二荧光体2，优选使用超过1275nm且低于1425nm的波长范围内的强度最大值不足700nm以上且低于1700nm的波长范围内的强度最大值的10％的荧光体。另外，作为第二荧光体2，优选使用超过1200nm且低于1500nm的波长范围内的强度最大值不足700nm以上且低于1700nm的波长范围内的强度最大值的10％的荧光体。此外，作为第二荧光体2，更优选使用在超过1200nm且低于1500nm的波长范围内不具有光成分的荧光体。
从第二荧光体2发出的第二波长转换光2B被氨、烃、碳氧化物吸收，有时会对物质或系统产生不良影响。在该情况下，作为第二荧光体2，优选使用超过1500nm且低于1700nm的波长范围内的强度最大值不足700nm以上且低于1700nm的波长范围内的强度最大值的10％的荧光体。另外，作为第二荧光体2，优选使用超过1400nm且低于1800nm的波长范围内的强度最大值不足700nm以上且低于1700nm的波长范围内的强度最大值的10％的荧光体。此外，作为第二荧光体2，更优选使用在超过1400nm且低于1800nm的波长范围内不具有光成分的荧光体。
需要说明的是，使用放出近红外的波长转换光的荧光体作为第二荧光体2的发光装置输出光电二极管的分光灵敏度较高的光成分。另外，光电二极管专门用于检测器用的传感器。因此，这样的发光装置能够适当地用于使用光电二极管的检查装置。
例如，在面向使用Si光电二极管或Si-PIN光电二极管的检查装置的情况下，第二荧光体2优选为放出在700nm以上且低于1100nm的波长范围内显示强度最大值的波长转换光的荧光体。另外，在该情况下，第二荧光体2更优选为放出在780nm以上且低于1050nm的波长范围内，特别是在800nm以上且低于1000nm的波长范围内显示强度最大值的波长转换光的荧光体。
例如，在面向使用Ge光电二极管的检查装置的情况下，第二荧光体2优选为放出在700nm以上且低于1600nm的波长范围内显示强度最大值的波长转换光的荧光体。另外，在该情况下，第二荧光体2更优选为放出在1100nm以上且低于1550nm，特别是1300nm以上且低于1500nm的波长范围内显示强度最大值的波长转换光的荧光体。
例如，在面向使用InGaAs光电二极管的检查装置的情况下，第二荧光体2优选为放出在900nm以上且低于1650nm的波长范围内显示强度最大值的波长转换光的荧光体。另外，在该情况下，第二荧光体2更优选为放出在1000nm以上且低于1600nm，特别是在1100nm以上且低于1600nm的波长范围内显示强度最大值的波长转换光的荧光体。
此外，使用放出比较短的波长侧的近红外光的荧光体作为第二荧光体2的发光装置输出成为热线的波长4000nm以上的光成分的可能性较低。因此，这样的发光装置能够适当地用于检查容易因热而变质的物质。
作为第二荧光体2，能够使用由稀土类离子以及过渡金属离子中的至少一方活化并放出含有近红外的光成分的荧光的荧光体。稀土类离子优选为选自由Nd3+、Eu2+、Ho3+、Er3 +、Tm3+以及Yb3+构成的组中的至少一种。过渡金属离子优选为选自由Ti3+、V4+、Cr4+、V3+、Cr3+、V2+、Mn4+、Fe3+、Co3+、Co2+以及Ni2+构成的组中的至少一种。另外，与第一荧光体1同样，作为第二荧光体2，能够使用含有上述的离子作为发光中心，含有氧化物、硫化物、氮化物、卤化物、硫氧化物、氮氧化物以及酰基卤中的至少一种作为母体的荧光体。
需要说明的是，在第二荧光体2中作为荧光离子发挥功能的离子能够设定为上述的稀土类离子以及过渡金属离子中的至少一种。另外，荧光离子只要具有吸收一次光3B以及第一波长转换光1B中的至少一方而转换为近红外的光成分的性质即可。但是，优选的荧光离子是Cr3+。即，第二荧光体2优选含有Cr3+作为荧光离子。
通过使用Cr3+作为荧光离子，能够容易地得到具有吸收可见光，特别是蓝色光或红色光而转换为近红外的光成分的性质的第二荧光体2。另外，根据母体的种类，也容易改变光吸收峰值波长和荧光峰值波长，从而有利于改变激发光谱形状和荧光光谱形状。另外，通过使用Cr3+，能够将具备蓝色LED的波长转换型发光元件所放出的蓝色光、以及具备红色荧光体的波长转换型发光元件所放出的红色光作为激发光使用，所以发光装置的制造变得容易。此外，成为在控制输出的近红外的光成分的分光分布时也有利的发光装置。
需要说明的是，荧光离子为Cr3+的荧光体的种类只要是吸收一次光3B以及第一波长转换光1B中的至少一方而转换为红外的荧光成分的荧光体，就没有特别限定。但是，作为Cr3+活化荧光体，能够列举出容易制造的复合金属氧化物。
作为第二荧光体2优选的荧光体是具有许多实际应用实绩、具有石榴石型的结晶结构、由Cr3+活化的复合氧化物荧光体。这样的Cr3+活化石榴石荧光体优选为稀土类铝石榴石荧光体。具体而言，Cr3+活化石榴石荧光体优选为选自由Y3Al2(AlO4)3:Cr3+、La3Al2(AlO4)3:Cr3+、Gd3Al2(AlO4)3:Cr3+、Y3Ga2(AlO4)3:Cr3+、La3Ga2(AlO4)3:Cr3+、Gd3Ga2(AlO4)3:Cr3 +、Y3Sc2(AlO4)3:Cr3+、La3Sc2(AlO4)3:Cr3+、Gd3Sc2(AlO4)3:Cr3+、Y3Ga2(GaO4)3:Cr3+、La3Ga2(GaO4)3:Cr3+、Gd3Ga2(GaO4)3:Cr3+、Y3Sc2(GaO4)3:Cr3+、La3Sc2(GaO4)3:Cr3+、Gd3Sc2(GaO4)3:Cr3 +构成的组中的至少一种。另外，Cr3+活化石榴石荧光体也可以是以这些荧光体为端元成分的固溶体。
Cr3+活化石榴石荧光体大多具有吸收蓝色光或红色光而转换为深红色～近红外的光的性质。因此，作为固体发光元件3，能够使用放出蓝色光和/或红色光的固体发光元件。另外，作为第一波长转换体1A，能够使用放出蓝色光和/或红色光的光成分的荧光体。由此，能够得到含有构成光的三原色(蓝、绿、红)中的至少一种(蓝色或红色)光成分和近红外的光成分的输出光4。
特别是，将固体发光元件3设为放出蓝色光的固体发光元件。将第一波长转换体1A设为包含将蓝色光转换为绿色光的Ce3+活化石榴石荧光体和/或将蓝色光转换为红色光的Eu2+活化氮化物系荧光体的波长转换体。此外，将第二波长转换体2A设为包含将一次光3B和/或第一波长转换光1B转换为近红外光的Cr3+活化石榴石荧光体的波长转换体。由此，含有构成光的三原色(蓝、绿、红)的光成分和近红外的光成分，能够得到高演色性的输出光4。
另外，近年来，Ce3+活化石榴石荧光体的材料技术包括陶瓷化技术在内取得了进展。因此，也容易将用Ce3+活化石榴石荧光体培育的技术应用于Cr3+活化石榴石荧光体。另外，如果使用以Cr3+活化石榴石荧光体为主体的荧光陶瓷，则在近红外的光成分的高输出化和装置的可靠性方面是有利的。
此外，Ce3+活化石榴石荧光体中也存在多种多样的荧光体，所以这些关联技术的采购也很容易。因此，通过使用可以横向展开由Ce3+活化石榴石荧光体培育的技术的Cr3+活化石榴石荧光体，能够有效地开发所需的发光装置。
这样，通过使用第二荧光体2，第二波长转换光2B成为在波长700nm以上且低于2500nm的范围内具有强度最大值的近红外的光成分。例如，第二波长转换光2B成为在波长750nm以上且低于1800nm，特别是780nm以上且低于1500nm的范围内具有强度最大值的光。
(发光装置的动作)
接着，对本实施方式的发光装置10的动作进行说明。首先，当向固体发光元件3供给电力而驱动时，固体发光元件3放出一次光3B。当从固体发光元件3放射的一次光3B入射到第一波长转换体1A时，第一波长转换体1A吸收一次光3B的一部分而转换为光能比其低的第一波长转换光1B。此外，当一次光3B和第一波长转换光1B的混合光入射到第二波长转换体2A时，第二波长转换体2A吸收混合光的一部分而转换为光能比其低的第二波长转换光2B。
这样生成的一次光3B、第一波长转换光1B以及第二波长转换光2B分别成为第三光成分7、第一光成分5以及第二光成分6，作为输出光4放出。
另外，在发光装置10中，一次光3B、第一波长转换光1B、第二波长转换光2B分别通过改变固体发光元件3、第一波长转换体1A、第二波长转换体2A的种类而改变色调。另外，通过改变第一波长转换体1A以及第二波长转换体2A的厚度、荧光体的含有浓度，也能够调整一次光3B、第一波长转换光1B以及第二波长转换光2B的输出比。因此，能够容易地控制输出光4的分光分布。
(发光装置的改良例)
接着，关于本实施方式的发光装置10，对用于性能改善的改良例进行说明。
本实施方式的发光装置10通过使固体发光元件3为高输出型的元件或增加发光元件的数量等手段，能够增加构成输出光4的光子的绝对数。由此，能够使输出光4中的波长700nm以上的光成分的光能超过3W，优选超过10W，更优选超过30W。通过采用这样的高输出型的发光装置，能够用较强的近红外线照射，因此即使与被照射物的距离较大，也能够照射比较强的近红外线。另外，即使被照射物微小或具有厚度，也能够得到与被照射物有关的信息。
在发光装置10中，也能够通过使固体发光元件3成为放出高密度的一次光的发光元件，或者用光学透镜聚光发光元件所放出的光等手段，提高向荧光体供给的光子密度。因此，能够使向第一波长转换体1A照射的一次光3B的光能量密度超过0.3W/mm2。这样，成为可以放出光能量密度较大的输出光4的发光装置。因此，成为能够点输出光能量密度较大的近红外光的发光装置。
作为固体发光元件3，在使用了放出高密度的一次光的发光元件的情况下，一次光3B的光能量密度能够超过0.3W/mm2，优选超过1.0W/mm2，更优选超过3.0W/mm2。这样，在采用了将光扩散后的一次光向第一波长转换体1A照射的结构的情况下，成为放出比较强的输出光4的发光装置。另外，在采用了将不使光扩散的一次光向第一波长转换体1A照射的结构的情况下，成为放出光能量密度较大的输出光4的发光装置。因此，能够提供使用光输出面较小的发光元件并且可以大面积地照射近红外光的发光装置、照射光能量密度较大的近红外光的发光装置。
需要说明的是，在发光装置10中，通过选择适当的固体发光元件，能够将输出光4中的波长比440nm短的区域的光成分的强度调整为低于荧光强度最大值的3％。另外，也能够将输出光中的波长比440nm短的区域的光成分的强度调整为低于荧光强度最大值的1％。这样，成为光致抗蚀剂容易感光、紫外～蓝色波长区域的光成分的强度接近零的输出光。因此，成为适合在黄色房间中使用、放出有利于半导体相关的检查作业的近红外的光的发光装置。
发光装置10也可以进一步具备控制配光特性的配光控制机构。如果采用这样的结构，则例如如车载用的配光可变型的照明系统那样，成为能够放出具有所希望的配光特性的输出光的发光装置。
发光装置10也可以进一步具备投入电力的控制装置等例如改变近红外线的强度的输出强度可变机构。如果采用这样的结构，则成为有利于容易因近红外线照射而损伤的食品或药剂等的检查等的发光装置。
发光装置10也可以具备控制第二波长转换光2B的输出，特别是进行ON-OFF控制的控制机构。这样，由于可以控制近红外线的输出比例，因此成为有利于将近红外线的输出强度调整为与顾客要求相适应的强度的发光装置。
发光装置10也能够采用交替输出包含第二波长转换光2B的输出光4和不包含第二波长转换光2B的输出光4的结构。这样，可以一边交替切换人眼的观看方式和电子设备的传感器的观看方式一边进行确认。因此，能够消除人眼的观看方式和电子设备的传感器的观看方式的干扰，无论在哪一种情况下，都成为有利于使该观看方式变得清晰的发光装置。
发光装置10也可以具备可变机构，该可变机构可以改变在700nm以上且低于2500nm的波长范围内具有荧光强度最大值的光成分的峰值波长。如果采用这样的结构，则成为通用性较大、容易应对各种用途的发光装置。另外，由于光向物质内部的侵入深度根据波长而变化，所以也成为有利于物质深度方向的检查等的发光装置。
需要说明的是，这样的近红外线的控制机构或荧光峰值波长的可变机构例如能够使用带通滤波器或低截滤波器等光学滤波器。另外，只要是输出光4透过光学滤波器而被输出的结构或被光学滤波器阻断的结构即可。
发光装置10不限于近红外的光成分，也可以具备控制输出光4的至少一部分的输出的光控制机构。通过这样的结构，成为通用性较大、容易应对各种用途的发光装置。
发光装置10也能够将输出光4作为脉冲光。脉冲光的照射时间的半峰宽能够低于300ms。另外，输出光4或第二光成分6的输出强度越大，能够使半峰宽越短。因此，与输出光4或第二光成分6的输出强度相配合，能够使半峰宽低于100ms、低于30ms、低于10ms、低于3ms，或者低于1ms。需要说明的是，脉冲光的熄灭时间能够为1ms以上且低于10s。
在此，有报告显示，人眼会感觉到50～100Hz(周期20～10ms)的光闪烁。另外，有报告显示，鸽子等鸟类会感觉到150Hz(周期6.7ms)左右的光闪烁，苍蝇等昆虫会感觉到300Hz(周期3.3ms)左右的光闪烁。因此，这些生物感觉不到闪烁的低于30ms的熄灭时间成为一个优选的方式。
另一方面，强光照射存在对所照射的物质造成损伤的风险，所以在不需要担心闪烁的用途中，脉冲光的熄灭时间优选为100ms以上，特别优选为300ms以上。
需要说明的是，在出于调整人的毛发或体毛的生长的美容目的的情况下，输出光的光能优选为0.01J/cm2以上且低于1J/cm2。因此，当从发光装置发出的输出光的光能在该范围内，并且该输出光照射到毛根部附近时，存在于皮肤内部的黑色素等能够吸收光，其结果是，能够调整毛发等的生长。
在此，输出光4的优选的1/10余辉时间、即将要熄灭之前的光强度降低到1/10的时间优选低于100μs，更优选低于10μs，特别优选低于1μs。由此，成为可以瞬间点亮或瞬间熄灭的发光装置。
另外，发光装置10也可以进一步具备放出在120nm以上且低于380nm，优选250nm以上且低于370nm的波长范围内具有强度最大值的紫外线的紫外光源。这样，成为同时具有利用紫外线的杀菌效果等的发光装置。
发光装置也可以进一步具备以往已知的一般照明装置。这样，成为赋予了输出近红外光的功能的照明装置。需要说明的是，照明装置能够使用将固体发光元件和荧光体组合而成的装置。具体而言，可以列举出将蓝色LED和作为绿色或黄色荧光体的Ce3+活化石榴石荧光体组合而成的照明装置。另外，可以列举出将蓝色LED、作为绿色或黄色荧光体的Ce3+活化石榴石荧光体、作为红色荧光体的Eu2+活化氮化物荧光体或Eu2+活化氮氧化物荧光体组合而成的照明装置。
放出近红外的光成分的本实施方式的发光装置能够作为医疗用或生物技术用的光源或照明装置。特别是，本实施方式的发光装置能够作为在荧光成像法或光动力疗法中使用的医疗用发光装置，或者是在细胞、基因以及检体的检查以及分析等中使用的生物技术用发光装置。近红外光的光成分具有透过生物质或细胞等的性质，因此通过这样的发光装置，能够从体内外进行患部的观察或治疗，或用于生物技术。
另外，本实施方式的发光装置也能够作为传感系统用光源或传感系统用照明系统。这样，例如能够使用具有透过有机物的性质的近红外的光成分，或被物质反射的近红外的光成分，在未开封状态下检查有机物制的袋或容器中的内装物或异物。另外，通过这样的发光装置，能够进行包含人在内的动植物或物质的监视等。
这样，本实施方式的发光装置10具备固体发光元件3和荧光体，是放出输出光4的发光装置。输出光4的分光分布具有源自荧光体所放出的荧光的第一光成分5以及第二光成分6，并且在第一光成分5和第二光成分6之间具有第一极小值8。第一光成分5是在560nm以上且低于700nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分6是在700nm以上且低于2500nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分6的强度最大值大于第一光成分5的强度最大值。第一极小值8低于第二光成分6的强度最大值的50％。通过这样的结构，发光装置10成为有利于特定波长的可见光成分以及近红外光成分的高输出化的装置。
本实施方式的发光装置10具备固体发光元件3和荧光体，是放出输出光4的发光装置。输出光4的分光分布具有源自荧光体所放出的荧光的第一光成分5以及第二光成分6，并且在第一光成分5和第二光成分6之间具有第一极小值8。第一光成分5是在380nm以上且低于700nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分6是在700nm以上且低于2500nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分6的分光分布在700nm以上的波长范围内不改变超过±8％/nm。第二光成分6的强度最大值大于第一光成分5的强度最大值。第一极小值8低于第二光成分6的强度最大值的50％。
另外，本实施方式的发光装置10是具备固体发光元件3、第一荧光体1以及第二荧光体2并放出输出光4的发光装置。输出光4的分光分布具有源自第一荧光体1所放出的荧光的第一光成分5以及源自第二荧光体2所放出的荧光的第二光成分6，并且在第一光成分5和第二光成分6之间具有第一极小值8。第一光成分5是在380nm以上且低于700nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分6是在700nm以上且低于2500nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分。第二光成分6的强度最大值大于第一光成分5的强度最大值。第一极小值8低于第二光成分6的强度最大值的50％。
[电子设备]
接着，对本实施方式所涉及的电子设备进行说明。本实施方式所涉及的电子设备具备上述的发光装置10。在图6中，概略地示出了本实施方式所涉及的电子设备的一个例子。
在电子设备20中，发光装置10至少具备电源电路11、导体12和发光部13。电源电路11通过导体12向发光部13供给电能。
发光部13具备上述的固体发光元件3和荧光体(第一荧光体1、第二荧光体2)。另外，发光部13将电能转换为光能。即，发光部13将从电源电路11供给的电能的至少一部分转换为成为输出光4的光能而输出。
电子设备20进一步具备第一检测器171、第二检测器172、第三检测器171A和第四检测器172A。第一检测器171以及第三检测器171A检测用于主要目的的近红外的光成分。第二检测器172以及第四检测器172A检测用于辅助目的的可见的光成分。
具体而言，第一检测器171检测从发光部13放射并照射到被照射物14上的输出光4中的近红外的透射光成分15。第二检测器172检测照射到被照射物14上的输出光4中的可见的透射光成分15。第三检测器171A检测照射到被照射物14上的输出光4中的近红外的反射光成分16。第四检测器172A检测照射到被照射物14的输出光4中的可见的反射光成分16。
如果这样构成，则可以通过以下的(1)～(4)中的任一组合来检测透过被照射物14的透射光成分15以及由被照射物14所反射的反射光成分16中的任一种。因此，能够用复眼检测近红外和可见的光成分参与的被照射物14的特性信息。
(1)第一检测器171和第二检测器172的组合
(2)第一检测器171和第四检测器172A的组合
(3)第三检测器171A和第二检测器172的组合
(4)第三检测器171A和第四检测器172A的组合
这样，本实施方式的电子设备具备：放出包含可见光和近红外光的输出光4的发光装置10、可见光的检测器、近红外光的检测器。因此，电子设备成为高精度化和高灵敏度化，以及小型化、高效率化的检测装置。
发光装置10能够采用输出光4的能量较大、照射范围广的结构。因此，即使从远离的距离向被照射物14照射输出光4，也能够检测S/N比(信号/噪声比)良好的信号。因此，成为适合较大的被照射物14的检查、广范围分布的物质的一并检查、存在于广范围的检查面积的一部分中的物质的检测、来自远方的人或物质的检测等的电子设备。
为了参考，对本实施方式的发光装置的尺寸进行说明。发光部13的主光取出面的面积能够为1cm2以上且低于1m2，优选为10cm2以上且低于1000cm2。另外，从发光部13到被照射物14的最短距离能够为1mm以上且低于10m。在需要向被照射物14照射较强的近红外线的情况下，例如在医疗、美容、纤细的异物检查等的情况下，从发光部13到被照射物14的最短距离能够为1mm以上且低于30cm，优选为3mm以上且低于10cm。此外，在需要进行广范围的被照射物14的检查的情况下，从发光部13到被照射物14的最短距离能够为30cm以上且低于10m，优选为1m以上且低于5m。
需要说明的是，在需要在广范围内照射较强的近红外线的情况下，优选采用发光部13可动的结构，更优选采用根据照射物的形态而可以自如地移动的结构。例如，发光部13能够采用可以在直线或曲线上往来的结构、可以在XY轴方向或XYZ方向上扫描的结构、安装在移动体(汽车、自行车、无人机等飞行体)上的结构。
在此，第一检测器171、第二检测器172、第三检测器171A以及第四检测器172A能够使用各种光检测器。具体而言，根据电子设备的使用方式，能够使用检测光入射到半导体的PN结时产生的电荷的量子型光检测器(光电二极管、光电晶体管、光电IC、CCD图像传感器、CMOS图像传感器等)。另外，作为光检测器，也能够使用检测由于接受光时产生的热引起的温度上升而产生的电性质的变化的热型光检测器(利用热电效应的热电堆、利用焦电(或热释电)效应的焦电元件等)，或者对光进行感光的红外线膜。
作为第一检测器171、第二检测器172、第三检测器171A以及第四检测器172A，可以使用以单体利用光电转换元件的单独元件，也可以使用将光电转换元件集成化的摄像元件。摄像元件的形态可以是一维配置的线型，也可以是二维配置的面型。另外，作为这些检测器，也能够使用摄像机。
本实施方式的电子设备优选为使用包含近红外光的输出光4的被照射物的检查装置、检测装置、监视装置或分类装置。输出光4所具有的近红外的光成分具有透过大部分物质的性质。因此，通过采用从被照射物的外部照射近红外光并检测其透射光或反射光的结构，能够在不破坏被照射物的情况下检查内部的状态或有无异物等。
另外，近红外光的光成分人眼看不见，其反射特性取决于物质。因此，通过采用对被照射物照射近红外的光，并检测其反射光的结构，不会被人所察觉，即使在黑暗等中也能够检测被照射物。
电子设备能够在不破坏被照射物的情况下检查其内部的状态或有无异物等，判定被照射物的好坏，进行合格品和不合格品的筛选。因此，电子设备通过进一步具备区分正常状态的被照射物和异常状态的被照射物的机构，能够进行被照射物的区分。
在电子设备中，发光装置1也可以不是可动式，而是固定式。这样，由于不需要具备用于机械地移动发光装置的复杂的机构，因此成为难以发生故障的电子设备。另外，通过将发光装置固定在室内或室外，能够定点观察预定场所中的人或物的状态，或对人或物的数量进行计数。因此，成为有利于发现课题和商业活用等有助于大数据采集的电子设备。需要说明的是，作为具备发光装置的固定式的电子设备，能够列举出店铺照明、室内照明、路灯、手术用的照明装置。
电子设备也能够使发光装置为可动式，改变照射的场所。例如，能够将发光装置安装在移动台或移动体(车辆、飞行体等)上而成为可动式。这样，发光装置能够照射所希望的场所和较广的范围，因此成为有利于大型物品的检查和室外物品的状态的检查的电子设备。需要说明的是，作为具备发光装置的可动式的电子设备，能够列举出无人机。
电子设备除了发光装置以外，还能够采用具备作为摄像机的超光谱相机的结构。由此，该电子设备能够进行超光谱成像。具备超光谱相机的电子设备能够将肉眼或通常的相机无法判别的差异作为图像来划分，因此成为在与产品的检查或筛选等相关的广泛领域中有用的检查装置。
具体而言，如图7所示，电子设备20A具备发光装置10和超光谱相机21。另外，从发光装置10对载置在输送机22的表面22a上的被照射物23照射输出光，同时利用超光谱相机21拍摄被照射物23。然后，通过对所得到的被照射物23的图像进行解析，能够进行被照射物23的检查或筛选。
电子设备除了发光装置以外，还优选具备进一步进行机器学习的数据处理系统。由此，能够反复学习输入到计算机中的数据，找出其中潜藏的模式。另外，也能够将新输入的数据应用于该模式。因此，成为有利于检查·检测·监视等的自动化和高精度化，以及利用大数据预测未来等的电子设备。
电子设备能够用于医疗、动物医疗、生物技术、农林水产业、畜牧业(食用肉·肉制品·乳制品等)、工业(异物检查、内容量检查、形状检查、包装状态检查等)。另外，电子设备也能够用于医药品、动物实验、食品、饮料、农林水产品、畜产品、工业制品的检查。换言之，本实施方式的电子设备能够用于人体、动植物、物质中的任一种，还能够用于气体、液体、固体中的任一种。
电子设备能够用作医疗设备、治疗设备、美容设备、健康设备、护理相关设备、分析设备、测量设备以及评价设备中的任一种。
例如，出于医疗或生物技术开发的目的，本实施方式的电子设备能够用于：1)血液·体液·它们的成分；2)排泄物(尿·便)；3)蛋白质·氨基酸；4)细胞(包括癌细胞)；5)基因·染色体·核酸；6)生物质试样·细菌·检体·抗体；7)生物质组织·脏器·血管；8)皮肤病·脱毛症的检查、检测、测定、评价、分析、解析、观察、监视、分离、诊断、治疗、净化等。
另外，例如出于美容或保健的目的，本实施方式的电子设备能够用于：1)皮肤；2)毛发·体毛；3)口内·牙内·牙周；4)耳·鼻；5)生命体征的检查、检测、测定、评价、分析、解析、观察、监视、美化、卫生、促进发育、诊断等。
例如，出于农林水产业、畜牧业、工业的目的，本实施方式的电子设备能够用于：1)工业制品(电子构件·电子设备)；2)农产品(果蔬等)；3)酶·菌；4)海产品(鱼类·贝类·甲壳类·软体类)；5)医药品·生物质试样；6)食品·饮料；7)人·动物·物质的存在·状态；8)气体(水蒸气)的状态；9)液体·流体·水·水分·湿度；10)物质的形状·颜色·内部结构·物理状态；11)空间·位置·距离；12)物质的污染状态；13)分子·粒子的状态；14)工业废弃物的检查、检测、测定、测量、评价、分析、解析、观察、监视、识别、筛选、区分等。
例如，出于护理的目的，电子设备能够用于排泄确认、健康状态的识别、管理、监视等。
这样，本实施方式的电子设备可以对应于检查、检测、测定、测量、评价、分析、解析、观察、监视、识别、筛选、区分等所有用途。
需要说明的是，本实施方式也可以看作是使用发光装置10的检查方法、检测方法、监视方法、区分方法、分析方法、测量方法、评价方法中的任一种简单的方法发明。
实施例
以下，通过实施例更详细地说明本实施方式的发光装置，但本实施方式并不限定于这些实施例。
[实施例1]
首先，制作了由放出作为蓝色光(峰值波长：400～455nm)的一次光3B的固体发光元件3和第一波长转换体1A构成的第一波长转换型发光元件。
固体发光元件3使用蓝色LED芯片，蓝色LED芯片使用了オスラムオプトセミコンダクターズ公司制、产品编号：LE B P2MQ。另外，第一波长转换体1A为包含Y3Al2(AlO4)3:Ce3+荧光体(YAG荧光体)和(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+荧光体(SCASN荧光体)的树脂荧光膜。另外，第一波长转换体1A以及第一波长转换型发光元件采用如下的方法进行制作。
首先，准备了YAG荧光体和SCASN荧光体作为荧光体粉末。YAG荧光体使用了株式会社东京化学研究所制造的、中心粒径D50约为24μm的荧光体。该YAG荧光体在波长540nm附近具有荧光峰，放出黄绿色光。SCASN荧光体使用了三菱化学株式会社制造的、中心粒径D50约为14μm的荧光体。该SCASN荧光体在波长625nm附近具有荧光峰，放出红色光。此外，作为荧光体粉末的密封剂，准备了双液混合型的热固化有机硅树脂(信越化学工业株式会社制，产品名：KER-2500A/B)。
接着，可以使用搅拌脱泡装置混合YAG荧光体(2.352g)、SCASN荧光体(0.504g)和有机硅树脂(A剂0.75g、B剂0.75g)，进一步脱泡。此时，搅拌脱泡装置使用了株式会社シンキー制造的、产品名：“脱泡练太郎”(注册商标)，型号：ARE-310。另外，搅拌脱泡装置的转速约为2000rpm，进行3分钟处理。这样，制作了由YAG荧光体以及SCASN荧光体和有机硅树脂构成的荧光体糊剂。
使用分配器(dispenser，型号：ML-5000XII，武藏工程株式会社制)，将这样得到的荧光体糊剂设置在蓝色LED芯片周围，在高度约210μm的框内滴加。然后，将荧光体糊剂在150℃的大气中加热2小时而使其固化。这样，在蓝色LED的主光取出面上形成厚度约为200μm的树脂荧光膜，由此形成第一波长转换体1A(纵向5mm、横向5mm、厚度约200μm)以及第一波长转换发光元件。
接着，制作了由固体发光元件3和第二波长转换体2A构成的第二波长转换型发光元件。固体发光元件3与第一波长转换型发光元件同样地使用了蓝色LED芯片。第二波长转换体2A是一种树脂荧光膜，该树脂荧光膜包含在波长750nm附近具有荧光峰、以由Cr3+活化的复合金属氧化物为主体的荧光体。需要说明的是，该荧光体是由(Gd0.95La0.05)3(Ga0.97Cr0.03)2(GaO4)3的组成式表示的(Gd,La)3Ga2(GaO4)3:Cr3+荧光体(GLGG荧光体)，具有石榴石型的结晶结构。
GLGG荧光体使用以下的化合物粉末作为主要原料，通过传统固相反应制备。
氧化钆(Gd2O3)：纯度3N，日本钇株式会社制
氢氧化镧(La(OH)3)：纯度3N，信越化学工业株式会社制
氧化镓(Ga2O3)：纯度4N，亚洲物性材料株式会社制
氧化铬(Cr2O3)：纯度3N，株式会社高纯度化学研究所制
具体而言，首先称量了上述原料，以通过化学反应而生成化学计量组成的化合物((Gd0.95La0.05)3(Ga0.97Cr0.03)2(GaO4)3)。原料的称量值如表1所示。
[表1]
接着，将20g称量过的原料和氧化铝球(直径Φ3mm，合计200g)以及60ml乙醇一起投入到氧化铝制的罐磨机(容量250ml)中。此后，可以使用行星球磨机(フリッチュ公司制，产品编号P-5)，使罐磨机以150rpm的转速旋转30分钟，由此湿式混合了原料。
接着，使用筛子除去氧化铝球，便得到由原料和乙醇构成的料浆状的混合原料。此后，使用干燥机在125℃下使混合原料干燥。然后，使用乳钵和乳棒将干燥后的混合原料轻轻混合，由此制成荧光体原料。
接着，将荧光体原料放入氧化铝制的烧成容器(材质SSA-H，B3尺寸，带盖)中，使用箱型电炉，在1500℃的大气中进行了2小时的烧成。需要说明的是，烧成时的升降温速度为300℃/h。
使用氧化铝制的乳钵和乳棒将所得到的烧成物手动粉碎后，使其通过尼龙网(网眼95μm)而除去粗大粒子，由此得到粉末状的GLGG荧光体。
虽然省略了数据，但使用X射线衍射装置(台式X射线衍射装置、MiniFlex、株式会社理学制)对所得到的GLGG荧光体的结晶构成物进行了评价，结果为大致单一结晶相的石榴石化合物。此外，使用电子显微镜(台式显微镜Miniscope(注册商标)TM4000，HitachiHigh-Technologies株式会社制)评价了GLGG荧光体的粒子形状和粒子尺寸。其结果是，GLGG荧光体的粒子形状为单分散粒子状，粒子形状看作是源自石榴石的结晶的形状，粒子尺寸的主体为15μm左右。
然后，使用绝对PL量子收率测量装置(C9920-02、浜松光子学株式会社制)，在波长450nm的蓝色光的照射下评价了GLGG荧光体的荧光特性。其结果是，荧光峰值波长为747nm，内量子效率(IQE)为92％，蓝色光的光吸收率(Abs.)为57％。另外，在波长628nm的红色光的照射下进行评价的结果是，荧光峰值波长为746nm，内量子效率(IQE)为93％，红色光的光吸收率(Abs.)为45％。
使用这样制作的GLGG荧光体(4.57g)，按照与第一波长转换体1A相同的步骤，制作了第二波长转换体2A(纵向5mm，横向5mm，厚度：310μm)以及第二波长转换型发光元件。
然后，使用由蓝色LED和第一波长转换体1A构成的第一波长转换型发光元件、由蓝色LED和第二波长转换体2A构成的第二波长转换型发光元件，制作了图5所示的发光装置，作为本例的发光装置。
对所得到的发光装置评价了发光特性。首先，当在第一波长转换型发光元件的蓝色LED芯片中流过500mA的电流时，从蓝色LED芯片放射出作为一次光3B的蓝色光。此外，其一部分通过第一波长转换体1A转换为作为第一波长转换光1B的可见光(弱绿色光成分和强红色光成分的加法混色的橙色光)。然后，由作为一次光3B的蓝色光和作为第一波长转换光1B的可见光构成的第一混合光从第一波长转换型发光元件被放出。需要说明的是，蓝色光成分的输出比例有时也较小，该混合光的外观实质上是橙色光，是不能视为白色光的色调的光。
接着，当在第二波长转换型发光元件的蓝色LED芯片中流过2000mA的电流时，从蓝色LED芯片放射出作为一次光3B的蓝色光。然后，其一部分被第二波长转换体2A转换为作为第二波长转换光2B的近红外光。然后，由作为一次光3B的蓝色光和作为第二波长转换光2B的近红外光构成的第二混合光(紫色光)从第二波长转换型发光元件被放出。
然后，通过将第一混合光和第二混合光进一步混合，由一次光3B、第一波长转换光1B和第二波长转换光2B构成的混合光作为输出光4被放出。需要说明的是，图1所示的分光分布是从本例的发光装置放出的输出光4的分光分布。
由图1可知，输出光4的分光分布由源自第一波长转换光1B的第一光成分5、源自第二波长转换光2B的第二光成分6、源自一次光3B的第三光成分7构成。另外，该分光分布在440nm以上且低于470nm的蓝色波长范围、600nm以上且低于650nm的红色波长范围、700nm以上且低于800nm的深红色～近红外的波长范围内具有峰值。因此，输出光4是至少在410nm至950nm的宽波长范围内具有光成分的多峰型(三峰型)的宽分光分布。
另外，输出光4的分光分布在第一光成分5和第二光成分6之间具有第一极小值8，第二光成分6的强度最大值大于第一光成分5的强度最大值。此外，第一极小值8低于第二光成分6的强度最大值的50％，具体而言，为37％(低于40％)。
需要说明的是，第一光成分5在波长618nm具有荧光峰，分光分布的60％宽度为80nm(70nm以上且低于90nm)。需要说明的是，该“60％宽度”是得到荧光峰强度为60％的强度的波长(短波长侧和长波长侧)的波长差。另外，第二光成分6在747nm具有荧光峰，分光分布的50％宽度为118nm(110nm以上且低于125nm)。需要说明的是，该“50％宽度”是得到荧光峰强度为50％的强度的波长(短波长侧和长波长侧)的波长差。另外，第三光成分7在455nm具有荧光峰，半峰宽为27nm(25nm以上且低于30nm)。
另外，波长400nm以上且低于500nm的第三光成分7、波长510nm以上且低于670nm的第一光成分5、以及波长680nm以上且低于1050nm的第二光成分6均为单峰型。
另外，在输出光4中，相关色温为2299K，表示偏离黑体辐射的duv为-97.0，xy色度坐标为(x，y)＝(0.358、0.208)，平均演色评价指数Ra为37。需要说明的是，平均演色评价指数(Ra)较低的理由可以考察是因为：成为绿色波长范围的500nm以上且低于550n的分光强度的最大值较小，低于第二光成分的强度最大值的15％(11％)。
[实施例2～4]
实施例2～4的发光装置为图2所示结构的发光装置。另外，为了简化，使用将蓝色LED(荧光峰值波长：450～455nm)和荧光体组合而成的LED照明用白色LED，通过组合该白色LED和第二波长转换体2A，成为本例的发光装置。
需要说明的是，白色LED中使用的荧光体根据白色LED所放出的光的分光分布，推测为Ce3+活化石榴石绿色荧光体与Eu2+活化氮化物红色荧光体的混合荧光体。
首先，准备了表2所示的三种白色LED(白色LED1～3：ルミレツズ公司制)。接着，在白色LED1～3的光输出面上载置第二波长转换体2A之后，对白色LED通电额定电流使其点亮。然后，用积分球(Φ20英寸、产品编号：LMS-200、Labsphere公司制)对输出光进行积分，使用全光束测定系统(产品编号：SLMS-CDS-2021、Labsphere公司制)，测定了输出光4的分光分布以及辐射通量等。
[表2]
| 白色LED1 | 白色LED2 | 白色LED3 | |
| 辐射通量(W) | 6.17 | 8.98 | 4.98 |
| 光束(lm) | 1970 | 2444 | 1622 |
| 色度坐标x | 0.35 | 0.43 | 0.44 |
| 色度坐标y | 0.36 | 0.39 | 0.40 |
| 相关色温(K) | 4777 | 3023 | 2970 |
| duv | -0.5 | -4 | -2.4 |
| Ra | 83 | 96 | 82 |
| 额定电流(mA) | 269 | 400 | 180 |
需要说明的是，第二波长转换体2A使用了采用GLGG荧光体所制作的树脂荧光膜(厚度：340μm)。第二波长转换体2A采用如下的方法进行制作。
首先，准备了上述的GLGG荧光体(4.57g)作为荧光体粉末。另外，作为荧光体粉末的密封剂，准备了上述的双液混合型的热固化有机硅树脂(A剂0.75g、B剂0.75g)。然后，与实施例1同样地，对它们进行混合以及脱泡处理，制作了由GLGG荧光体和有机硅树脂构成的荧光体糊剂。
使用分配器将这样得到的荧光体糊剂滴加到设置在玻璃基板(纵向200mm、横向200mm、厚度1mm)上的模框中。此后，使用刮板，使滴加的荧光体糊剂的表面平坦。取下模框，在150℃的大气中加热2小时进行固化，由此制作了荧光体片材。然后，通过使用镊子从玻璃基板上剥离荧光体片材，便得到第二波长转换体2A(纵向50mm、横向60mm、厚度340μm)。
图8汇总表示了实施例2～4的发光装置的输出光的分光分布。由图8可知，实施例2～4的输出光的分光分布至少在420nm以上且低于950nm的全波长范围内具有光成分。另外，该输出光以在波长450nm附近具有峰的光成分(第三光成分)、在波长560～600nm具有强度最大值的荧光成分(第一光成分)、在波长730～750nm具有强度最大值的荧光成分(第二光成分)为主体构成。在此，第三光成分是源自蓝色LED的光成分。另外，第一光成分是源自绿色荧光体(Ce3+活化石榴石荧光体)和红色荧光体(Eu2+活化氮化物系荧光体)的混合荧光体的光成分。第二光成分是源自近红外荧光体(Cr3+活化石榴石荧光体)的荧光成分。
另外，无论哪一种分光分布，在第一光成分和第二光成分之间都具有第一极小值，第二光成分的强度最大值大于第一光成分的强度最大值。此外，第一极小值低于第二光成分的强度最大值的50％，具体而言，为24.4％(实施例2)、37.1％(实施例3)、37.3％(实施例4)。另外，第三光成分的强度最大值较小，低于第二光成分的强度最大值的20％，具体而言，为18.1％(实施例2)、6.2％(实施例3)、10.7％(实施例4)。
如上所述，本实施例可以说是有利于需要含有绿～黄色光成分和较强的近红外光成分的输出光的用途的发光装置。
需要说明的是，为了便于说明而省略数据，但在使白色LED所放出的白色光透过第二波长转换体2A时，存在白色LED所放出的光成分中的蓝色光成分和红色光成分的强度大幅降低的倾向。可以认为这是因为第二波长转换体2A中含有的Cr3+活化荧光体具有吸收蓝色和红色的光成分的性质。另外，起因于此，输出光容易带有黄色。因此，为了得到接近白色光的输出光，优选采用白色LED(波长转换型发光元件)的光的一部分不透过第二波长转换体2A而直接透过的结构。
在表3中，汇总表示了实施例2～4的输出光的特性。实施例2～4的输出光的相关色温为2500K以上且低于4500K，duv为+10以上且低于+50(20以上且低于40)。另外，平均演色评价指数(Ra)为50以上且低于80。
[表3]
| 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 辐射通量(W) | 3.76 | 6.26 | 2.74 |
| 光束(lm) | 770 | 874 | 530 |
| 色度坐标x | 0.41 | 0.46 | 0.47 |
| 色度坐标y | 0.50 | 0.48 | 0.48 |
| 相关色温(K) | 4025 | 3138 | 3127 |
| duv | 39.9 | 24.2 | 24.2 |
| Ra | 57 | 75 | 63 |
| 额定电流(mA) | 269 | 400 | 180 |
在此，实施例3的发光装置即使在使白色LED所放出的白色光透过第二波长转换体2A之后，也几乎不改变相关色温。另外，可知平均演色评价指数(Ra)为75，显示出比较高的高演色性，并且保持比较高的辐射通量。
根据这些数据，实施例2～4也可以说是有利于得到放出高输出的近红外线和可见光两者的输出光的发光装置。
[实施例5～8]
实施例5～8的发光装置也与实施例2～4同样，采用了图2所示的结构的发光装置。另外，蓝色LED使用了市售的蓝色LED(荧光峰值波长：460nm，产品编号：PT-121-B-L11-EPG，Luminus Devices公司制)。荧光体由Lu2CaMg2(SiO4)3：Ce3+的通式表示，使用了放出橙色光的Ce3+活化石榴石荧光体(LuCaMG荧光体)和上述的GLGG荧光体。需要说明的是，LuCaMG荧光体是按照国际公开第2018/230207号的实施例制作的。LuCaMG荧光体是吸收蓝色光而转换为橙色光(荧光峰值波长：约596nm)的、具有3～15μm左右的一次粒径的荧光体粒子群。
然后，与实施例2～4同样，制作了作为含有LuCaMG荧光体的树脂荧光膜的第一荧光体片材和作为含有GLGG荧光体的树脂荧光膜的第二荧光体片材。具体而言，以使树脂中的荧光体的填充率为30vol％的方式，将热固化有机硅树脂和荧光体混炼，使其热固化，由此制作了第一荧光体片材和第二荧光体片材。此时，第一荧光体片材厚度为97μm，第二荧光体片材厚度为100μm、193μm、270μm这三种。需要说明的是，荧光体片材的厚度通过使用厚度不同的模框来调整。
接着，将第一荧光体片材作为第一波长转换体1A，将第二荧光体片材作为第二波长转换体2A，制作了表4所示的四种发光装置。需要说明的是，由于第一波长转换体1A和第二波长转换体2A呈双层结构，因此与表4的“放射输出光4的波长转换体”不同的波长转换体成为一次光3B入射侧的、即蓝色LED侧的波长转换体。
[表4]
然后，如图2所示，在蓝色LED的光输出面上载置呈双层结构的波长转换体，在蓝色LED中流过300mA的电流而点亮。此后，与实施例1～4同样，测定了输出光的分光分布以及辐射通量等。
图9汇总表示了实施例5～8的发光装置的输出光的分光分布。由图9可知，实施例5～8的输出光的分光分布也与图8的分光分布类似，至少在420nm以上且低于950nm的全波长范围内具有光成分。另外，该输出光以在波长460nm附近具有峰的光成分(第三光成分)、在波长560～600nm具有强度最大值的荧光成分(第一光成分)、在波长720～750nm具有强度最大值的荧光成分(第二光成分)为主体构成。在此，第三光成分是源自蓝色LED的光成分。另外，第一光成分是源自橙色荧光体(Ce3+活化石榴石荧光体；LuCaMG)的荧光成分。第二光成分是源自近红外荧光体(Cr3+活化石榴石荧光体；GLGG)的荧光成分。
另外，任何一种分光分布在第一光成分和第二光成分之间都具有第一极小值，第二光成分的强度最大值大于第一光成分的强度最大值。此外，第一极小值低于第二光成分的强度最大值的50％，具体而言，为44.2％(实施例5)、22.5％(实施例6)、12.9％(实施例7)、47.5％(实施例8)。另外，第三光成分7的强度最大值较小，低于第二光成分6的强度最大值的70％，具体而言，为67.8％(实施例5)、35.6％(实施例6)、26.4％(实施例7)、28.9％(实施例8)。
如上所述，本实施例也可以说是有利于需要含有绿～黄色光成分和较强的近红外光成分的输出光的用途的发光装置。
需要说明的是，在表5中，汇总表示了实施例5～8的输出光的特性。实施例5～8的输出光的相关色温为1800K以上且低于3000K，duv为-25以上且低于15。另外，平均演色评价指数(Ra)为55以上且低于80的数值。需要说明的是，实施例8的发光装置所放出的输出光是被视为白色光的光色的光。
[表5]
| 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
| 色度坐标x | 0.43 | 0.42 | 0.41 | 0.46 |
| 色度坐标y | 0.36 | 0.36 | 0.35 | 0.45 |
| 相关色温度(K) | 2748 | 2845 | 2757 | 2908 |
| duv | -18.0 | -18.1 | -22.1 | 12.4 |
| Ra | 73 | 74 | 78 | 56 |
| 驱动电流(mA) | 300 | 300 | 300 | 300 |
在此，可知实施例5～7的发光装置即使第二波长转换体2A的厚度变化，输出光的色调也不会发生很大变化。根据这些数据，实施例5～8也可以说是有利于得到放出高输出的近红外线和可见光两者的输出光的发光装置。
需要说明的是，波长转换型发光元件的分光分布根据使用的LED、荧光体所放出的荧光的色调(荧光峰值波长)、包含荧光体的波长转换体(第一波长转换体1A以及第二波长转换体2A)的光吸收率等而变化。另外，波长转换体的光吸收率根据波长转换体中的荧光体的体积比例、波长转换体的厚度、进而荧光体的荧光离子的活化量、成为母体的化合物的组成、粒子尺寸而变化。另外，蓝色LED、白色LED以及荧光体除了在本实施例中使用的以外，还市售有放出多种多样的色调的光的LED。因此，输出光的相关色温和演色性等并不限定于本实施例。
以上，说明了本实施方式，但本实施方式并不限定于此，在本实施方式的主旨的范围内能够进行各种变形。
日本特愿2021-026804号(申请日：2021年2月22日)的全部内容援引于此。
产业上的可利用性
根据本公开，能够提供有利于特定波长的可见光成分以及近红外光成分的高输出化的发光装置、以及使用该发光装置的电子设备。
符号说明：
4输出光
5第一光成分
6第二光成分
7第三光成分
8第一极小值
9第二极小值
10、10A、10B、10C、10D发光装置
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种发光装置，其是具备固体发光元件和第一荧光体以及第二荧光体、且放出输出光的发光装置，
所述输出光的分光分布具有源自所述第一荧光体所放出的荧光的第一光成分、源自所述第二荧光体所放出的荧光的第二光成分、以及源自所述固体发光元件所放出的光的第三光成分，并且在所述第一光成分和所述第二光成分之间具有第一极小值，在所述第一光成分和所述第三光成分之间具有第二极小值，
所述第一光成分是在560nm以上且低于700nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分，
所述第二光成分是在700nm以上且低于2500nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分，
所述第二光成分的强度最大值大于所述第一光成分的强度最大值，
所述第一极小值以及所述第二极小值低于所述第二光成分的强度最大值的50％。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第二光成分的分光分布在以直方图表示每10nm波长的分光强度时成为单峰型。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，在所述第二光成分中，取得强度最大值的50％的强度的长波长侧的波长与短波长侧的波长之间的波长差为50nm以上且低于200nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光装置，其中，所述第一光成分的分光分布在以直方图表示每10nm波长的分光强度时成为单峰型。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置，其中，在所述第一光成分中，取得强度最大值的60％的强度的长波长侧的波长与短波长侧的波长之间的波长差为50nm以上且低于200nm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光装置，其中，所述第三光成分在350nm以上且低于660nm的波长范围内具有强度最大值。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的发光装置，其中，所述第一光成分在570nm以上且低于650nm的波长范围内具有强度最大值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的发光装置，其中，所述第一光成分源自由Ce3+或Eu2+活化的所述第一荧光体所放出的荧光。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的发光装置，其中，所述第二光成分源自由Cr3+活化的所述第二荧光体所放出的荧光。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的发光装置，其中，所述第一光成分由将所述固体发光元件和所述第一荧光体组合而成的波长转换型发光元件所放出的光成分的至少一部分构成。
11.一种电子设备，其具备权利要求1至10中任一项所述的发光装置。
Claims (12)
1.一种发光装置，其是具备固体发光元件和荧光体、且放出输出光的发光装置，
所述输出光的分光分布具有源自所述荧光体所放出的荧光的第一光成分以及第二光成分，并且在所述第一光成分和所述第二光成分之间具有第一极小值，
所述第一光成分是在560nm以上且低于700nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分，
所述第二光成分是在700nm以上且低于2500nm的波长范围内具有强度最大值的荧光成分，
所述第二光成分的强度最大值大于所述第一光成分的强度最大值，
所述第一极小值低于所述第二光成分的强度最大值的50％。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第二光成分的分光分布在以直方图表示每10nm波长的分光强度时成为单峰型。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，在所述第二光成分中，取得强度最大值的50％的强度的长波长侧的波长与短波长侧的波长之间的波长差为50nm以上且低于200nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光装置，其中，所述第一光成分的分光分布在以直方图表示每10nm波长的分光强度时成为单峰型。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置，其中，在所述第一光成分中，取得强度最大值的60％的强度的长波长侧的波长与短波长侧的波长之间的波长差为50nm以上且低于200nm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光装置，其中，所述输出光的分光分布进一步具有源自所述固体发光元件所放出的光的第三光成分。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其中，所述第三光成分在350nm以上且低于660nm的波长范围内具有强度最大值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的发光装置，其中，所述第一光成分在570nm以上且低于650nm的波长范围内具有强度最大值。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的发光装置，其中，所述第一光成分源自由Ce3+或Eu2+活化的荧光体所放出的荧光。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的发光装置，其中，所述第二光成分源自由Cr3+活化的荧光体所放出的荧光。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的发光装置，其中，所述第一光成分由将所述固体发光元件和所述荧光体组合而成的波长转换型发光元件所放出的光成分的至少一部分构成。
12.一种电子设备，其具备权利要求1至11中任一项所述的发光装置。
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