JP2005235934A - 発光素子及び照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 CaAlSiN3結晶相中にMn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる1種または2種以上の元素を固溶せしめてなる、黄赤色・赤色のいずれかで発光する蛍光物質を使用し、これを緑色・黄緑色・黄色のいずれかで発光する蛍光物質と混合し、この混合蛍光体を青紫色または青色で発光する半導体発光素子と組み合わせたところにあり、この構成によって、温かみのある白色を高効率で発光する白色発光ダイオードを作製する。
【選択図】 図2
Description
(3) 半導体発光素子として発光主波長380nm乃至485nmの青色発光ダイオードであり、該第一の蛍光物質は発光主波長495nm乃至585nmの蛍光体粉末であり、該第二の蛍光物質は発光主波長585nm乃至780nmの蛍光体粉末であり、該蛍光体粉末は混合され樹脂に分散されて該青色発光ダイオード素子を被覆するように実装されて成ることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の任意の色を発光する発光デバイス。
(6) それぞれの光源ユニットには散乱要素を含む導光部材が光学的に接続されていることを特徴とする前記(5)項に記載の照明装置。
(7) 該散乱要素は気泡から成り、該導光部材は透明樹脂製の棒状部材であることを特徴とする前記(6)項に記載の照明装置。
以下、本発明をさらに実施例に基づいて具体的に説明する。
先ず、使用する赤色蛍光体は、先の出願に係る特願2003−394855に記載のCaAlSiN3結晶相を主体とする窒化物蛍光体粉末を使用した。その調製方法は、以下のとおりである。原料粉末は、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93重量%、α型含有量92%の窒化ケイ素粉末、比表面積3.3m2/g、酸素含有量0.79%の窒化アルミニウム粉末、窒化カルシウム粉末、金属ユーロピュウムをアンモニア中で窒化して合成した窒化ユーロピュウムを用いた。組成式Eu0.0005Ca0.9995AlSiN3で示される組成が得られるように、窒化ケイ素粉末34.0735重量%と窒化アルミニウム粉末29.8705重量%、窒化カルシウム粉末35.9956重量%、窒化ユーロピュウム粉末0.06048重量%をそれぞれ秤量し、メノウ乳棒と乳棒で30分間混合を行ない、得られた混合物を、金型を用いて20MPaの圧力を加えて成形し、直径12mm、厚さ5mmの成形体とした。
従来公知のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体であって、CRT用の緑色蛍光体として市販のものを用いた。校正したF−4500で測定した発光スペクトルを図2に、励起スペクトルを図3に示す。発光スペクトルは励起波長460nmで測定したものであり、543nmが発光ピーク波長となるブロードなものであった。図2の発光スペクトルから求めた色度座標はx=0.422、y=0.547であり、主波長563nmであった。これは、系統色名の一般的な色度区分で「黄緑」の範囲である。図3の励起スペクトルは、発光ピーク波長である543nmを発光モニタ波長として測定したものである。なお、緑色蛍光体は、青色で励起され緑・黄緑・黄のいずれかの色で発光するものであればこれに限られるものではない。
青色発光素子には、発光中心波長460nmである市販の青色発光ダイオード素子を用いた。ここで使用したものは炭化ケイ素を基板とするInGaN半導体発光ダイオード素子で、両面に電極がある形状のものである。なお、青色発光素子は、サファイアを基板とし片面に2つの電極を有する形状の発光ダイオード素子であっても良い。また、青色で発光し各蛍光体を励起可能なものであれば、発光ダイオード以外の発光素子であっても良い。
図4に示すいわゆる砲弾型白色発光ダイオードランプ(1)を製作した。
2本のリードワイヤ(2、3)があり、そのうち1本(2)には、凹部があり、青色発光ダイオード素子(4)が載置されている。青色発光ダイオード素子(4)の下部電極と凹部の底面とが導電性ペーストによって電気的に接続されており、上部電極ともう1本のリードワイヤ(3)とが金細線(5)によって電気的に接続されている。蛍光体は第一の蛍光体と第二の蛍光体を混合したもの(7)が樹脂に分散され、発光ダイオード素子(4)近傍に実装されている。この蛍光体を分散した第一の樹脂(6)は、透明であり、青色発光ダイオード素子(4)の全体を被覆している。凹部を含むリードワイヤの先端部、青色発光ダイオード素子、蛍光体を分散した第一の樹脂は、透明な第二の樹脂(8)によって封止されている。透明な第二の樹脂(8)は全体が略円柱形状であり、その先端部がレンズ形状の曲面となっていて、砲弾型と通称されている。
ダイオード素子(4)を導電性ペーストを用いてダイボンディングし、リードワイヤと青色発光ダイオード素子の下部電極とを電気的に接続するとともに青色発光ダイオード素子(4)を固定する。次に、青色発光ダイオード素子(4)の上部電極ともう一方のリードワイヤとをワイヤボンディングし、電気的に接続する。あらかじめ緑色の第一の蛍光体粉末と赤色の第二の蛍光体粉末とを混合割合を5対2として混ぜておき、この混合蛍光体粉末をエポキシ樹脂に35重量%の濃度で混ぜる。次にこれを凹部に青色発光ダイオード素子を被覆するようにしてディスペンサで適量塗布し、硬化させ第一の樹脂部(6)を形成する。最後にキャスティング法により凹部を含むリードワイヤの先端部、青色発光ダイオード素子、蛍光体を分散した第一の樹脂の全体を第二の樹脂で封止する。本実施例では、第一の樹脂と第二の樹脂の両方に同じエポキシ樹脂を使用したが、シリコーン樹脂等の他の樹脂あるいはガラス等の透明材料であっても良い。できるだけ紫外線光による劣化の少ない材料を選定することが好ましい。
基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(21)を製作した。構図を図6に示す。可視光線反射率の高い白色のアルミナセラミックス基板(29)に2本のリードワイヤ(22、23)が固定されており、それらワイヤの片端は基板のほぼ中央部に位置しもう方端はそれぞれ外部に出ていて電気基板への実装時ははんだづけされる電極となっている。リードワイヤのうち1本(22)は、その片端に、基板中央部となるように青色発光ダイオード素子ダイオード素子(24)が載置され固定されている。青色発光ダイオード素子(24)の下部電極と下方のリードワイヤとは導電性ペーストによって電気的に接続されており、上部電極ともう1本のリードワイヤ(23)とが金細線(25)によって電気的に接続されている。
実施例1の砲弾型発光ダイオードランプを多数個用いて、グラデーション状に発光色度が変化している装飾性の高い照明装置(41)を実現した。模式図を図7に示す。上部の横に長い支持体(51)は、建物の天井部に直接取り付け、あるいは鎖等でつり下げて照明装置(41)の全体を支持するものである。支持体(51)の内部に、発光ダイオードランプ駆動部の電気回路がおさめられており、外部に商用交流100V電源から電力の供給を受け、発光ダイオードランプに適切な電流を流す。駆動部は、図示しない電源スイッチ及び調光ダイヤルに接続されており、手動で照明電源のONあるいはOFFと照明発光強度の調整とが可能となっている。支持体には複数のランプユニット(52)が接続されている。本実施例では、9ユニットである。個々のランプユニットには、多数個の砲弾型発光ダイオードランプが設置されている。本実施例では、各ランプユニットに18個ずつの砲弾型発光ダイオードランプを同心円状に配置した。発光ダイオードは、ユニット単位でその色度を変更して製作した。
Claims (7)
- 青紫色または青色で発光する半導体発光素子と、該半導体発光素子を載置するための凹部を備えかつ凹部の斜面は可視波長域光線反射面として構成された支持部材と、該半導体発光素子に電力を供給するための端子と、該発光素子からの発光の一部または全部を吸収し異なる波長の蛍光を発する蛍光物質とを少なくとも含み、該蛍光物質は少なくとも緑色・黄緑色・黄色のいずれかで発光する第一の蛍光物質Xパーセントと、黄赤色・赤色のいずれかで発光する第二の蛍光物質Yパーセントとを混合したものであって、その混合割合は0≦X<100かつ0<Y≦100かつ0<X+Y≦100である可視光発光デバイスであって、該第二の蛍光物質はCaAlSiN3結晶相中にMn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる1種または2種以上の元素が固溶してなるものであることを特徴とする発光デバイス。
- 該第二の蛍光物質は少なくともEuを含有していることを特徴とする請求項1に記載の発光デバイス。
- 半導体発光素子として発光主波長380nm乃至485nmの青色発光ダイオードであり、該第一の蛍光物質は発光主波長495nm乃至585nmの蛍光体粉末であり、該第二の蛍光物質は発光主波長585nm乃至780nmの蛍光体粉末であり、該蛍光体粉末は混合され樹脂に分散されて該青色発光ダイオード素子を被覆するように実装されて成ることを特徴とする請求項1または2に記載の任意の色を発光する発光デバイス。
- 青紫色または青色で発光する半導体発光素子と、該半導体発光素子を載置するための凹部を備えかつ凹部の斜面は可視波長域光線反射面として構成された支持部材と、該半導体発光素子に電力を供給するための端子と、該発光素子からの発光の一部または全部を吸収し異なる波長の蛍光を発する蛍光物質とを少なくとも含み、該蛍光物質は少なくとも緑色・黄緑色・黄色のいずれかで発光する第一の蛍光物質と、黄赤色・赤色のいずれかで発光する第二の蛍光物質のいずれか一方を少なくとも含む発光デバイスを、1個以上含む光源ユニットを、3ユニット以上含む照明装置であって、該発光デバイスにおける第一の蛍光物質と第二の蛍光物質との配合比が光源ユニットごとにあるいは発光デバイスごとに異なっており、部位によって発光色が異なって視認されるようにしたことを特徴とする照明装置。
- 該発光デバイスとして請求項1乃至3に記載の発光デバイスを使用したことを特徴とする請求項4に記載の照明装置。
- それぞれの光源ユニットには散乱要素を含む導光部材が光学的に接続されていることを特徴とする請求項5に記載の照明装置。
- 該散乱要素は気泡から成り、該導光部材は透明樹脂製の棒状部材であることを特徴とする請求項6に記載の照明装置。
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