JP2000208818A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
する発光装置において、蛍光体(希土類元素)のリサイ
クルが可能であり、紫外線による劣化が少なく、長期間
にわたって安定して発光を可能とする。 【解決手段】 蛍光体25をシリコーン樹脂中に分散さ
せたものを用いて蛍光部材26を成型し、発光ダイオー
ド20等の紫外線光源に取り付ける。また、発光ダイオ
ードチップ21を封入する樹脂成型体24を、紫外線に
対して安定なシリコーン樹脂製とする。
Description
体を励起して可視光を発光する発光装置に関する。
て可視光を発光する発光装置として蛍光灯が周知であ
る。また、例えば特開平10−12925号公報に記載
されているように、紫外線発光ダイオードの表面に蛍光
体を塗布し、紫外線により蛍光体を励起して可視光に変
換することが提案されている。
に、使用済みの蛍光灯は粉砕され、そのまま産業廃棄物
として埋め立てられているので、貴重な希土類元素はほ
とんどリサイクルされていなかった。
ードチップは主としてエポキシ樹脂中に封入されている
が、エポキシ樹脂が紫外線を吸収するため、発光ダイオ
ードの発光強度が低下するという問題を有していた。ま
た、エポキシ樹脂は紫外線を吸収して劣化するため、紫
外線発光ダイオードの寿命は、可視光発光ダイオードの
寿命よりも短い傾向にあるという問題を有していた。ま
た、発光ダイオードの発光面は曲面であるが、曲面に蛍
光体を均一に塗布することは困難であり、見る方向によ
って発光強度が異なって見える場合があるという問題を
有していた。
合、蛍光体はガラス管の内側や素子の表面に塗布されて
いるので、一旦蛍光体が塗布されると、その後自由に発
光色を変更することはできなかった。
あり、かつ上記のように厚さが不均一になる場合もある
ので、蛍光体によって紫外線の全てを吸収することはで
きず、若干紫外線が漏れる可能性がある。その場合、漏
れた紫外線により人体に悪影響を与えるおそれがあると
いう問題を有していた。
ためになされたものであり、紫外線により蛍光体を励起
して可視光を発光する発光装置において、蛍光体(希土
類元素)のリサイクルが可能であり、紫外線による劣化
が少なく、長期間にわたって安定して発光が可能であ
り、かつ比較的容易に発光色の変更が可能な発光装置を
提供することを目的としている。
め、本発明の発光装置は、紫外線を発生する紫外線光源
と、前記紫外線光源からの出射光を受けて蛍光を発光す
る蛍光部材とを具備し、前記蛍光部材は、紫外線に対し
て安定な材料中に少なくとも1種類の蛍光体を分散した
ものの成型体であることを特徴とする。
発生する紫外線光源と、前記紫外線光源からの出射光を
受けて蛍光を発光する蛍光部材とを具備し、前記蛍光部
材は、紫外線に対して安定な材料中にそれぞれ異なる蛍
光体を分散したものの積層体であることを特徴とする。
外線を発生する紫外線光源と、前記紫外線光源からの出
射光を受けて蛍光を発光する蛍光部材とを具備し、前記
蛍光部材は、紫外線に対して安定な材料中に少なくとも
一種類の蛍光体と少なくとも1種類の顔料を混合分散し
たものの成型体であることを特徴とする。
外線を発生する紫外線光源と、前記紫外線光源からの出
射光を受けて蛍光を発光する蛍光部材とを具備し、前記
蛍光部材は、紫外線に対して安定な材料中に少なくとも
1種類の蛍光体を分散したものと少なくとも1種類の顔
料を分散したものの積層体であることを特徴とする。
安定な材料としてシリコーン系樹脂を用いても良い。
ように紫外線吸収層を設けてもよい。
外線発光ダイオードチップを、少なくとも1種類の蛍光
体を分散させたシリコーン樹脂成型体中に封入したこと
を特徴とする。
型体の光出射面に対向するように紫外線吸収部材を設け
ても良い。
外線発光ダイオードチップをシリコーン樹脂成型体中に
封入し、前記シリコーン樹脂成型体の光出射面に対向す
るように、シリコーン樹脂中に少なくとも1種類の蛍光
体を分散したものの成型体である蛍光部材を設けたこと
を特徴とする。
面に対向するように紫外線吸収部材を設けても良い。
ン樹脂中に紫外線吸収剤を分散したものの成型体として
も良い。
装置の第1の実施形態である発光ダイオード10の構成
を図1に示す。紫外線を発光する発光ダイオードチップ
11は、ベース部材12のほぼ中央に設けられたステム
13上に載置されており、シリコーン樹脂成型体14中
に封入されている。シリコーン樹脂成型体14中には、
希土類元素等の蛍光体15が分散されている。
紫外線は、蛍光体15により吸収され、蛍光体15が励
起される。蛍光体15が励起されると、その性質に応じ
て所定の分光スペクトル分布を有する蛍光を発光する。
その結果、発光ダイオード10から可視光が出力され
る。
エポキシ樹脂の代わりに、紫外線に対して安定な性質を
有するシリコーン樹脂を用いたものであり、紫外線によ
る劣化が小さいので、長期間にわたって安定して発光す
ることができる。また、シリコーン樹脂自体は紫外線を
ほとんど吸収しないので、発光ダイオードチップ11か
ら出射された紫外線は、そのほとんどが蛍光体に吸収さ
れる。その結果、発光ダイオード10自体の発光効率が
高くなる。
起することにより、通常の可視光発光ダイオードでは得
られないような色(分光スペクトル分布)を得ることが
可能となる。蛍光体15としては、単一種類でも良い
し、あるいは2種類以上の蛍光体を混合しても良い。特
に、蛍光体15として複数種類の蛍光体を混合分散させ
ることにより、任意の分光スペクトル分布、例えば白色
光を得ることも可能である。さらに、蛍光体と顔料を混
合し、シリコーン樹脂中に分散しても良い。その場合、
顔料により特定波長の光が吸収されるので、発光ダイオ
ード10自体の発光効率は若干低下するが、より所望す
る色に近い発光ダイオードが得られるという効果を有す
る。
された紫外線が全て蛍光体15に吸収されることはほと
んどあり得ず、一部は発光ダイオード10からの出射光
に含まれる。そこで、図2に示すように、シリコン樹脂
成型体14の外側に、紫外線吸収剤を含む樹脂製の紫外
線吸収部材16を設けても良い。紫外線吸収剤として
は、2−(2−ハイドロキシ−3.5−ジ−t−ブチル
フェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール等を用いる
ことができる。このように紫外線吸収部材16を用いる
ことにより、発光ダイオード10から紫外線が出射され
ることはほとんどないので、人体に悪影響を及ぼす可能
性がきわめて小さくなる。
サイクルする際、シリコーン樹脂成型体14を粉砕し、
蛍光体を含む樹脂ペレットとして再利用することができ
る。また、上記のように紫外線吸収部材16を別部材と
することにより、蛍光体と紫外線吸収部材の混合を防止
することができる。
2の実施形態である発光ダイオード20の構成を図3に
示す。紫外線を発光する発光ダイオードチップ21は、
ベース部材22のほぼ中央に設けられたステム23上に
載置されており、シリコーン樹脂成型体24中に封入さ
れている。第1の実施形態の場合と異なり、シリコーン
樹脂成型体24中には、希土類元素等の蛍光体は分散さ
れていない。一方、シリコン樹脂成型体24の外側に
は、蛍光体25を含む樹脂製の蛍光部材26が設けられ
ている。蛍光部材の材料としても、紫外線に対して安定
な性質を有するシリコーン系樹脂を用いることが好まし
い。
紫外線は、蛍光体25により吸収され、蛍光体25が励
起される。蛍光体25が励起されると、その性質に応じ
て所定の分光スペクトル分布を有する蛍光を発光する。
その結果、発光ダイオード20の蛍光部材26から可視
光が出力される。
イオードにキャップとなる蛍光部材26を被せたのと同
様である。すなわち、蛍光体を含む蛍光部材26をシリ
コーン樹脂成型体24とは別部材とし、それぞれ蛍光体
の種類、蛍光体の密度、厚さ等が異なる複数種類の蛍光
部材26を用意しておき、適宜交換することにより、単
一種類の紫外線発光ダイオードをベースとして、任意の
分光スペクトル分布を有する可視光発光ダイオードを得
ることが可能となる。
従来例のように蛍光体を塗布する場合と比較して、その
厚さを均一にし又その厚さをコントロールすることが容
易である。さらに、蛍光部材26をキャップ状にするこ
とにより、発光ダイオードの指向性を緩和することが可
能となる。すなわち、発光ダイオードチップ21から出
射された紫外線は蛍光部材26に入射するが、全ての光
が直接蛍光部材26に入射するのではなく、一部の光は
蛍光部材26の表面で反射されてシリコーン樹脂成型体
24側に戻る。シリコーン樹脂成型体24側に反射され
た光はシリコーン樹脂成型体24の表面で再反射され
て、蛍光部材26側に向かう。蛍光部材26の表面では
上記と同じ現象が繰り返されるので、このような反射を
無限に繰り返すことにより、発光ダイオードチップ21
から出射された紫外線は散乱され、蛍光部材26のほぼ
全体に入射する。蛍光部材26にはほぼ均一に蛍光体が
含まれているので、蛍光部材26のほぼ全体が光源とな
り、発光すると考えられる。
ルする際、蛍光部材26を取り外してそのまま再利用し
たり、粉砕して蛍光体を含む樹脂ペレットとして再利用
することができる。
例と同様に、蛍光部材26の外側に、紫外線吸収剤を含
む樹脂製の紫外線吸収部材(自明につき図示せず)を設
けても良い。なお、蛍光体25に関しては、第1の実施
形態における蛍光体15と同様であるため、その説明を
省略する。
3の実施形態である照明装置30の構成を図4に示す。
照明装置30は、例えば紙面に垂直な方向に配列された
複数の紫外線発光ダイオード31と、発光ダイオード3
1からの出射光を所定方向に反射する反射板32と、反
射板32の開口部に設けられた蛍光部材33等で構成さ
れている。
発光ダイオードを用いても良いが、第2の実施形態のよ
うにエポキシ樹脂の代わりにシリコーン樹脂を用いたも
のが好ましい。また、発光ダイオード31自体に蛍光体
が含まれている必要はない。
体を分散したものを板状又はフィルム状に成型したもの
であり、単層であっても良いし、あるいは積層体であっ
ても良い。蛍光体34に関しては、第1の実施形態にお
ける蛍光体15と同様であり、単一種類でも良いし、あ
るいは2種類以上の蛍光体を混合しても良い。蛍光体3
4として複数種類の蛍光体を混合分散させたり、あるい
は異なった種類の蛍光体を含む層を積層することによ
り、任意の分光スペクトル分布を有する光を発光させる
ことも可能である。特に、照明装置30としては、白
色、昼光色又は電球色等が好ましい。さらに、図2に示
す第1の実施形態の変形例と同様に、蛍光部材33の外
側に、紫外線吸収剤を含む樹脂製の紫外線吸収部材(自
明につき図示せず)を設けても良い。
光部材33を他の部分から分離することができるので、
蛍光部材33を取り外してそのまま再利用したり、粉砕
して蛍光体を含む樹脂ペレットとして再利用することが
できる。
で用いる蛍光部材を試作し、色度、輝度分光スペクトル
分布を測定したので、その結果を示す。測定は図5に示
す方法で行い、蛍光部材を所定厚さの平行平面板状に成
型し、紫外線光源としてブラックライト(スタンレー社
製)を用い、紫外線を蛍光部材に照射し、発光面を分光
放射温度計PR−704(Photo Research社製)で測定
した。
A(根元特殊化学社製)を2重量部分散させ、加熱プレ
スして厚さ0.5mmのシート状の蛍光部材を成型し
た。この蛍光部材に紫外線を照射した。その結果、色度
はx=0.5249、y=0.2711の赤色で、輝度
は158.1Cd/m2であった。この時の発光の分光
スペクトル分布を図6に示す。図6中、横軸は波長、縦
軸は放射輝度をあらわす(以下の実施例でも同様であ
る)。
−A(根元特殊化学社製)を2重量部分散させ、加熱プ
レスして厚さ0.5mmのシート状の蛍光部材を成型し
た。この蛍光部材に紫外線を照射した。その結果、色度
はx=0.1543、y=0.0372の青色で、輝度
は54.4Cd/m2であった。この時の発光の分光ス
ペクトル分布を図7に示す。
HI COLOR FZ-5005(シンロイヒ社製)を1重量部分散さ
せ、加熱プレスして厚さ0.5mmのシート状の蛍光部
材を成型した。この蛍光部材に紫外線を照射した。その
結果、色度はx=0.2462、y=0.5370の緑
色で、輝度は260.8Cd/m2であった。この時の
発光の分光スペクトル分布を図8に示す。
03(日本蛍光化学社製)を1重量部分散させ、加熱プレ
スして厚さ0.5mmのシート状の蛍光部材を成型し
た。この蛍光部材に紫外線を照射した。その結果、色度
はx=0.5325、y=0.3080の赤色で、輝度
は175.8Cd/m2であった。この時の発光の分光
スペクトル分布を図9に示す。
機蛍光体であるSINLOIHI COLOR FZ-5005(シンロイヒ社
製)を1重量部分散させ、加熱プレスして厚さ0.25
mmのシート状の蛍光部材を成型した。第2蛍光体層と
して、シリコーンゴムに無機蛍光体であるSPE−A
(根元特殊化学社製)を2重量部分散させ、加熱プレス
して厚さ0.5mmのシート状の蛍光部材を成型した。
第3蛍光体層として、シリコーンゴムに無機蛍光体であ
るYS−A(根元特殊化学社製)を2重量部分散させ、
加熱プレスして厚さ0.5mmのシート状の蛍光部材を
成型した。これら第1〜第3蛍光体層を積層して蛍光部
材とし、この蛍光部材に紫外線を照射した。その結果、
色度はx=0.3282,y=0.3165の白色で、
輝度は263.4Cd/m2であった。この時の発光の
分光スペクトル分布を図10に示す。
は、リサイクル性を考慮して、シリコーン樹脂中に蛍光
体を分散させたものを材料として用い、シリコーン樹脂
成型体や蛍光部材を成型するように構成したが、これに
限定されるものではなく、リサイクル性は劣るが、紫外
線発光ダイオード等の紫外線光源の光出射面に蛍光体を
塗布しても良い。同様に、上記各実施形態では、シリコ
ーン樹脂中に紫外線吸収剤を分散させて多ものを材料と
して用い、紫外線吸収部材を成型するように構成した
が、これに限定されるものではなく、シリコーン樹脂成
型体や蛍光部材の発光面に紫外線吸収剤を塗布しても良
い。さらに、発光装置としての発光強度は低下するが、
シリコーン樹脂中に蛍光体及び紫外線吸収剤を混合分散
したものを用いて、シリコーン樹脂成型体や蛍光部材を
成型するように構成しても良い。
によれば、紫外線を発生する紫外線光源と、紫外線光源
からの出射光を受けて蛍光を発光する蛍光部材とを具備
し、蛍光部材は、紫外線に対して安定な材料中に少なく
とも1種類の蛍光体を分散したものの成型体であること
を特徴とするので、紫外線光源と蛍光体を含む蛍光部材
とが別体となり、発光装置の廃棄処理の際、紫外線光源
と蛍光部材とを分離することができ、蛍光体(希土類元
素)の回収及びリサイクルが可能、かつ容易となる。ま
た、蛍光部材を成型体とするので、その厚さを均一にし
たり、厚さを制御することが容易になり、方向依存性の
少ない発光装置を得ることが可能となる。
外線を発生する紫外線光源と、紫外線光源からの出射光
を受けて蛍光を発光する蛍光部材とを具備し、蛍光部材
は、紫外線に対して安定な材料中にそれぞれ異なる蛍光
体を分散したものの積層体であることを特徴とするの
で、同様に、発光装置の廃棄処理の際、紫外線光源と蛍
光部材とを分離することができ、蛍光体の回収及びリサ
イクルが可能、かつ容易となる。また、蛍光部材を、例
えばフィルムの積層体とするので、その厚さを均一にし
たり、厚さを制御することが容易になり、方向依存性の
少ない発光装置を得ることが可能となる。
ば、紫外線を発生する紫外線光源と、紫外線光源からの
出射光を受けて蛍光を発光する蛍光部材とを具備し、蛍
光部材は、紫外線に対して安定な材料中に少なくとも一
種類の蛍光体と少なくとも1種類の顔料を混合分散した
ものの成型体であることを特徴とするので、同様に、発
光装置の廃棄処理の際、紫外線光源と蛍光部材とを分離
することができ、蛍光体の回収及びリサイクルが可能、
かつ容易となる。また、蛍光部材を成型体とするので、
その厚さを均一にしたり、厚さを制御することが容易に
なり、方向依存性の少ない発光装置を得ることが可能と
なる。
ば、紫外線を発生する紫外線光源と、紫外線光源からの
出射光を受けて蛍光を発光する蛍光部材とを具備し、蛍
光部材は、紫外線に対して安定な材料中に少なくとも1
種類の蛍光体を分散したものと少なくとも1種類の顔料
を分散したものの積層体であることを特徴とするので、
同様に、発光装置の廃棄処理の際、紫外線光源と蛍光部
材とを分離することでき、蛍光体の回収及びリサイクル
が可能、かつ容易となる。また、蛍光部材を、例えばフ
ィルムの積層体とするので、その厚さを均一にしたり、
厚さを制御することが容易になり、方向依存性の少ない
発光装置を得ることが可能となる。
安定な材料(例えばシリコーン樹脂等)はほとんど紫外
線を吸収せず、そのまま透過させるので、蛍光部材は紫
外線によってほとんど劣化せず、また蛍光体により可視
光に変換される紫外線の割合が多くなる。その結果、発
光装置自体の発光強度も高くなる。
ことにより、任意の分光スペクトル分布を得ることが可
能となり、発光装置としての自由度が高くなる。あるい
は、蛍光体の種類、蛍光体の密度、厚さ等の異なる複数
の蛍光部材を用意しておき、適宜蛍光部材を交換するこ
とにより、発光装置の発光色を変更することが可能とな
る。
に紫外線吸収層を設けることにより、蛍光体で吸収され
なかった紫外線を紫外線吸収層により除去することがで
き、発光装置から外部に紫外線が漏れることはほとんど
なくなる。その結果、紫外線により人体に悪影響を与え
るおそれはほとんどなくなる。
ば、紫外線発光ダイオードチップを、少なくとも1種類
の蛍光体を分散させたシリコーン樹脂成型体中に封入し
たことを特徴とするので、発光装置に廃棄処理の際、シ
リコーン樹脂成型体を他の部分と分離することにより、
その中に含まれている蛍光体のリサイクルが可能とな
る。また、シリコーン樹脂は紫外線による劣化が少ない
ので、長期間にわたって安定して可視光を発光すること
が可能となる。
対向するように紫外線吸収部材を設けることにより、発
光装置からの紫外線の漏れをほとんどなくすることがで
きる。
ば、紫外線発光ダイオードチップをシリコーン樹脂成型
体中に封入し、シリコーン樹脂成型体の光出射面に対向
するように、シリコーン樹脂中に少なくとも1種類の蛍
光体を分散したものの成型体である蛍光部材を設けたこ
とを特徴とするので、発光装置に廃棄処理の際、蛍光部
材を他の部分と分離することにより、その中に含まれて
いる蛍光体のリサイクルが可能となる。また、シリコー
ン樹脂は紫外線による劣化が少ないので、長期間にわた
って安定して可視光を発光することが可能となる。
とにより、任意の分光スペクトル分布を得ることが可能
となり、発光装置としての自由度が高くなる。あるい
は、蛍光体の種類、蛍光体の密度、厚さ等の異なる複数
の蛍光部材を複数用意しておき、適宜蛍光部材を交換す
ることにより、発光装置の発光色を変更することが可能
となる。
に紫外線吸収部材を設けることにより、発光装置からの
紫外線の漏れをほとんどなくすることができる。
ン樹脂中に紫外線吸収剤を分散したものの成型体を用い
ることにより、発光装置の廃棄処理の際蛍光体を含む部
分と紫外線吸収剤を含む部分とを分離することができ、
リサイクル材料の分別が容易になる。
光ダイオードの構成を示す図である。
る。
光ダイオードの構成を示す図である。
明装置の構成を示す図である。
ル分布の測定方法を示す図である。
トル分布を示す図である。
トル分布を示す図である。
トル分布を示す図である。
トル分布を示す図である。
クトル分布を示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 紫外線を発生する紫外線光源と、前記紫
外線光源からの出射光を受けて蛍光を発光する蛍光部材
とを具備し、前記蛍光部材は、紫外線に対して安定な材
料中に少なくとも1種類の蛍光体を分散したものの成型
体であることを特徴とする発光装置。 - 【請求項2】 紫外線を発生する紫外線光源と、前記紫
外線光源からの出射光を受けて蛍光を発光する蛍光部材
とを具備し、前記蛍光部材は、紫外線に対して安定な材
料中にそれぞれ異なる蛍光体を分散したものの積層体で
あることを特徴とする発光装置。 - 【請求項3】 紫外線を発生する紫外線光源と、前記紫
外線光源からの出射光を受けて蛍光を発光する蛍光部材
とを具備し、前記蛍光部材は、紫外線に対して安定な材
料中に少なくとも一種類の蛍光体と少なくとも1種類の
顔料を混合分散したものの成型体であることを特徴とす
る発光装置。 - 【請求項4】 紫外線を発生する紫外線光源と、前記紫
外線光源からの出射光を受けて蛍光を発光する蛍光部材
とを具備し、前記蛍光部材は、紫外線に対して安定な材
料中に少なくとも1種類の蛍光体を分散したものと少な
くとも1種類の顔料を分散したものの積層体であること
を特徴とする発光装置。 - 【請求項5】 前記紫外線に対して安定な材料としてシ
リコーン系樹脂を用いたことを特徴とする請求項1から
4のいずれかに記載の発光装置。 - 【請求項6】 前記蛍光部材の光出射面に対向するよう
に紫外線吸収層を設けたことを特徴とする請求項1から
5のいずれかに記載の発光装置。 - 【請求項7】 紫外線発光ダイオードチップを、少なく
とも1種類の蛍光体を分散させたシリコーン樹脂成型体
中に封入したことを特徴とする発光装置。 - 【請求項8】 前記シリコーン樹脂成型体の光出射面に
対向するように紫外線吸収部材を設けたことを特徴とす
る請求項7記載の発光装置。 - 【請求項9】 紫外線発光ダイオードチップをシリコー
ン樹脂成型体中に封入し、前記シリコーン樹脂成型体の
光出射面に対向するように、シリコーン樹脂中に少なく
とも1種類の蛍光体を分散したものの成型体である蛍光
部材を設けたことを特徴とする発光装置。 - 【請求項10】 前記蛍光部材の光出射面に対向するよ
うに紫外線吸収部材を設けたことを特徴とする請求項9
記載の発光装置。 - 【請求項11】 前記紫外線吸収部材は、シリコーン樹
脂中に紫外線吸収剤を分散したものの成型体であること
を特徴とする請求項8又は10記載の発光装置。
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