JP2007088248A - Colored light emitting diode lamp, lighting apparatus for decoration, and color-display signing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、任意の色度で発光する装飾性あふれる有色発光ダイオードランプに関する。本発明の有色発光ダイオードランプは、有色光を照射する装飾用照明装置やネオンサインを代替する固定デザインのカラーディスプレイサイン装置などに用いることができる。 The present invention relates to a colored light-emitting diode lamp full of decoration that emits light at an arbitrary chromaticity. The colored light-emitting diode lamp of the present invention can be used in a decorative lighting device that irradiates colored light, a fixed-display color display sign device that substitutes for a neon sign, and the like.
発光ダイオードとその光で励起されて特有の色を発光する蛍光体とを組み合わせた構造、又はそのための蛍光体に関して、従来、例えば特許文献1〜8、非特許文献1〜12に開示された技術が提案されている。
特許文献1〜3には、青色発光ダイオード素子と青色励起黄色発光酸化物蛍光体からなる白色発光ダイオードが開示されている。このタイプの白色発光ダイオードは、近年広く普及している。
特許文献4には、青色発光ダイオード素子と、青色励起緑色発光硫化物蛍光体・青色励起黄色発光硫化物蛍光体・青色励起赤色発光硫化物蛍光体とからなる白色発光ダイオードが開示されている。
特許文献5・非特許文献1・特許文献6には、青色発光ダイオード素子と、青色励起緑色発光酸化物蛍光体又は青色励起黄色発光酸化物蛍光体と、青色励起赤色発光窒化物蛍光体又は硫化物蛍光体とからなる白色発光ダイオードが開示されている。
特許文献7・非特許文献2〜5には、紫外又は青色励起黄色発光酸窒化物蛍光体が開示されている。
非特許文献6,7には、紫外又は青色励起赤色発光酸窒化物蛍光体が開示されている。
非特許文献8には、紫外又は青色励起緑色発光酸窒化物蛍光体が開示されている。
特許文献8・非特許文献9〜11には、青色発光ダイオード素子と青色励起黄色発光酸窒化物蛍光体からなる白色発光ダイオードが開示されている。
非特許文献12には、青色発光ダイオード素子と青色励起緑色発光酸窒化物蛍光体と青色励起黄色発光酸窒化物蛍光体と青色励起赤色発光窒化物蛍光体とからなる白色発光ダイオード素子が開示されている。
Patent Documents 1 to 3 disclose white light emitting diodes composed of a blue light emitting diode element and a blue excited yellow light emitting oxide phosphor. This type of white light emitting diode has become widespread in recent years.
Patent Document 4 discloses a white light emitting diode comprising a blue light emitting diode element and a blue excited green light emitting sulfide phosphor, a blue excited yellow light emitting sulfide phosphor, and a blue excited red light emitting sulfide phosphor.
Patent Document 7 and
Non-Patent Documents 6 and 7 disclose ultraviolet or blue excited red light emitting oxynitride phosphors.
Non-Patent Document 8 discloses an ultraviolet or blue excited green light emitting oxynitride phosphor.
Patent Document 8 and Non-Patent Documents 9 to 11 disclose a white light emitting diode composed of a blue light emitting diode element and a blue excited yellow light emitting oxynitride phosphor.
Non-Patent
従来、青色・緑色・赤色の3色の発光ダイオード(以下、LEDと記す。)を用いて任意の色度で発光させる技術があるが、高コストである。画像表示用ディスプレイ装置など、動的に色度を変化させるものについては、この方式が用いられているが、固定色の発光で十分である各種用途には、より安価な青色LEDと蛍光体とを組み合わせたものが好適である。その代表的なものは特許文献1〜3に記載された、青色LED素子と青色励起黄色発光酸化物蛍光体からなる白色LEDであるが、これは表現可能な色度範囲が限定されており、一般照明用の白色照明に用いることは可能であるが、任意の色度で発光させることはできない。また、高温で発光強度が低下する酸化物蛍光体を用いており、光学特性の温度安定性に問題がある。 Conventionally, there is a technique for emitting light at an arbitrary chromaticity using light emitting diodes of three colors of blue, green, and red (hereinafter referred to as LEDs), but this is expensive. This method is used for devices that dynamically change chromaticity, such as display devices for image display, but for various applications where fixed-color light emission is sufficient, cheaper blue LEDs and phosphors A combination of these is preferred. A typical one is a white LED composed of a blue LED element and a blue excited yellow light-emitting oxide phosphor described in Patent Documents 1 to 3, but this has a limited chromaticity range that can be expressed, Although it can be used for white illumination for general illumination, it cannot emit light with an arbitrary chromaticity. In addition, an oxide phosphor whose emission intensity decreases at a high temperature is used, and there is a problem in temperature stability of optical characteristics.
特許文献4〜6,特許文献8及び非特許文献1に記載の技術によれば、青色LED素子に塗布する蛍光体量を調整することで、白色LEDだけでなく、有色のLEDを実現可能であると考えられるが、その詳細は各文献中に十分には開示されていない。また、特許文献4に開示された赤色蛍光体は、カドミウム(Cd)元素を含んでいる。近年、環境汚染の懸念から、カドミウム及びカドミウム化合物を全廃し、カドミウムを含有しない物質で代替することが広く行われており、蛍光体においても同様の取り組みをすることが望ましいと考えられる。また、その他の各文献中に開示された蛍光体は、酸化物又は硫化物蛍光体であり、温度特性や長期信頼性に問題があるものであった。 According to the techniques described in Patent Documents 4 to 6, Patent Document 8 and Non-Patent Document 1, it is possible to realize not only white LEDs but also colored LEDs by adjusting the amount of phosphor applied to the blue LED element. There are thought to be, but the details are not fully disclosed in each document. The red phosphor disclosed in Patent Document 4 contains a cadmium (Cd) element. In recent years, due to concerns about environmental pollution, cadmium and cadmium compounds have been completely abolished and replaced with substances that do not contain cadmium. In addition, the phosphors disclosed in other documents are oxide or sulfide phosphors, and have problems in temperature characteristics and long-term reliability.
また、特許文献5に記載されている、Ca1.97Si5N8:Eu0.03を代表例とする赤色発光蛍光体は、カドミウム等の環境汚染の懸念のある元素を含まない点は好ましいものの、その発光強度についてはさらなる改善が望まれていた。
Further, the red light-emitting phosphor described in
前記のような様々な問題を解決するためには、酸窒化物蛍光体又は窒化物蛍光体を用いることが好ましい。しかし、その研究は近年まだ始まったばかりである。特許文献7,8・非特許文献2〜12に各蛍光体又はこれを用いた白色ダイオードに関する技術内容が開示されているが、酸化物蛍光体又は硫化物蛍光体を用いることなく酸窒化物蛍光体及び窒化物蛍光体のみで有色のLEDを構成した事例はこれまでに開示されていない。
In order to solve the various problems as described above, it is preferable to use an oxynitride phosphor or a nitride phosphor. However, that research has only just begun in recent years. Patent Documents 7 and 8 and
また、青色光・緑色光・赤色光の組み合わせを用いた有色のLEDランプは、その方式によらず、見かけ上の色度に相当する分光分布光量が少ない場合があるという問題があった。緑色光と赤色光のバランスによって、見かけ上黄色とした有色のLEDランプは、実際には黄色領域の発光が少ないことから、有色照明装置を構成し、黄色の物体(例えば服)を照らした時に、くすんだ色合いになってしまうという問題があった。見かけ上の色度、又は発光主波長に近い波長成分の光量が十分な有色LEDランプが求められていた。 In addition, a colored LED lamp using a combination of blue light, green light, and red light has a problem that the spectral distribution light amount corresponding to the apparent chromaticity may be small regardless of the method. Colored LED lamps that appear yellow due to the balance between green light and red light actually have little light emission in the yellow region. Therefore, when a colored illumination device is constructed and a yellow object (for example, clothes) is illuminated, There was a problem that the color became dull. There has been a demand for a colored LED lamp having a sufficient apparent chromaticity or a light amount of a wavelength component close to the emission main wavelength.
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、任意の色度で発光する装飾性あふれる有色LEDランプ、該有色LEDランプを光源として用いた装飾用照明装置及びカラーディスプレイサイン装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a colored LED lamp which emits light with an arbitrary chromaticity and has a decorative property, a decorative lighting device using the colored LED lamp as a light source, and a color display sign device.
前記目的を達成するため、本発明は、青色LED素子と、青色光で励起され黄色光を発する黄色蛍光体とを有してなり、有色光を発することを特徴とする有色LEDランプを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a colored LED lamp comprising a blue LED element and a yellow phosphor that emits yellow light when excited with blue light, and emits colored light. .
また本発明は、青色LED素子と、青色光で励起され赤色光を発する赤色蛍光体とを有してなり、有色光を発することを特徴とする有色LEDランプを提供する。 The present invention also provides a colored LED lamp comprising a blue LED element and a red phosphor that emits red light when excited by blue light, and emits colored light.
また本発明は、青色LED素子と、青色光で励起され緑色光を発する緑色蛍光体とを有してなり、有色光を発することを特徴とする有色LEDランプを提供する。 The present invention also provides a colored LED lamp comprising a blue LED element and a green phosphor that emits green light when excited by blue light, and emits colored light.
また本発明は、青色LED素子と、青色光で励起され黄色光を発する黄色蛍光体と、青色光で励起され赤色光を発する赤色蛍光体とを有してなり、有色光を発することを特徴とする有色LEDランプを提供する。 The present invention also includes a blue LED element, a yellow phosphor that is excited by blue light and emits yellow light, and a red phosphor that is excited by blue light and emits red light, and emits colored light. A colored LED lamp is provided.
また本発明は、青色LED素子と、青色光で励起され黄色光を発する黄色蛍光体と、青色光で励起され緑色光を発する緑色蛍光体とを有してなり、有色光を発することを特徴とする有色LEDランプを提供する。 The present invention also includes a blue LED element, a yellow phosphor that emits yellow light when excited by blue light, and a green phosphor that emits green light when excited by blue light, and emits colored light. A colored LED lamp is provided.
また本発明は、青色LED素子と、青色光で励起され黄色光を発する黄色蛍光体と、青色光で励起され赤色光を発する赤色蛍光体と、青色光で励起され緑色光を発する緑色蛍光体とを有してなることを特徴とする有色LEDランプを提供する。 The present invention also provides a blue LED element, a yellow phosphor that emits yellow light when excited by blue light, a red phosphor that emits red light when excited by blue light, and a green phosphor that emits green light when excited by blue light. There is provided a colored LED lamp characterized by comprising:
本発明の有色LEDランプにおいて、前記蛍光体は、窒化物又は酸窒化物であることが好ましい。 In the colored LED lamp of the present invention, the phosphor is preferably a nitride or an oxynitride.
本発明の有色LEDランプにおいて、前記黄色蛍光体は、主相がアルファサイアロン蛍光体であることが好ましい。 In the colored LED lamp of the present invention, the yellow phosphor preferably has an alpha sialon phosphor as a main phase.
さらに前記アルファサイアロン蛍光体は、一般式CaqEur(Si,Al)12(O,N)16で表され、アルファサイアロン結晶構造を有し、前記qが0.75≦q≦1.0の範囲であり、且つ前記rが0.03≦r≦0.07の範囲である、カルシウムを固溶しユーロピウムで賦活したアルファサイアロン蛍光体であることが好ましい。 Further, the alpha sialon phosphor is represented by a general formula Ca q Eu r (Si, Al) 12 (O, N) 16 and has an alpha sialon crystal structure, where q is 0.75 ≦ q ≦ 1.0. It is preferable that the alpha sialon phosphor is a solid solution of calcium and activated with europium, wherein r is in the range of 0.03 ≦ r ≦ 0.07.
本発明の有色LEDランプにおいて、前記赤色蛍光体は、ユーロピウムで賦活したCaAlSiN3であることが好ましい。 In the colored LED lamp of the present invention, the red phosphor is preferably CaAlSiN 3 activated with europium.
本発明の有色LEDランプにおいて、前記緑色蛍光体は、主相がベータサイアロン蛍光体であることが好ましい。 In the colored LED lamp of the present invention, the green phosphor preferably has a main phase of a beta sialon phosphor.
さらに前記ベータサイアロン蛍光体は、一般式Eus(Si,Al)6−s(O,N)6で表され、ベータサイアロン結晶構造を有し、前記sが0.011≦s≦0.019の範囲である、ユーロピウムで賦活したベータサイアロン蛍光体であることが好ましい。 Further, the beta sialon phosphor is represented by a general formula Eu s (Si, Al) 6-s (O, N) 6 and has a beta sialon crystal structure, and the s is 0.011 ≦ s ≦ 0.019. The beta sialon phosphor activated with europium is preferable.
本発明の有色LEDランプにおいて、該ランプの発光色は、青、青紫、紫、赤紫、赤、青緑、緑、黄緑、黄、黄赤、うすい青、うすい青紫、うすい紫、紫みのピンク、ピンク、オレンジピンク、うすい青緑、うすい緑、うすい黄緑、うすい黄、うすい黄赤、青みの白、紫みの白、うすいピンク、緑みの白、青みの白、白のいずれかであり、かつ昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色のいずれの光源色色度範囲にも属さないことが好ましい。 In the colored LED lamp of the present invention, the emission colors of the lamps are blue, bluish purple, purple, red purple, red, blue green, green, yellow green, yellow, yellow red, light blue, light blue purple, light purple, purple. Pink, Pink, Orange Pink, Light Blue Green, Light Green, Light Yellow Green, Light Yellow, Light Yellow Red, Blue White, Purple White, Light Pink, Green White, Blue White, White And it does not belong to any of the light source chromaticity ranges of daylight color, day white color, white color, warm white color, and light bulb color.
また本発明は、前述した本発明に係る有色LEDランプを光源に有することを特徴とする装飾用照明装置を提供する。 The present invention also provides a decorative illuminating device having the above-described colored LED lamp according to the present invention as a light source.
また本発明は、前述した本発明に係る有色LEDランプを光源に有することを特徴とするカラーディスプレイサイン装置を提供する。 The present invention also provides a color display sign device comprising the above-described colored LED lamp according to the present invention as a light source.
本発明によれば、白色以外の任意の色度で発光する装飾性あふれる有色の照明用LEDランプを提供することができる。
本発明の有色LEDランプは、長寿命であり、また環境負荷の高い物質を含まないディスプレイサインや有色の装飾照明装置として、従来のネオンサイン等を代替することができる。
また、本発明の有色LEDランプは、酸窒化物蛍光体又は窒化物蛍光体のみを用い、硫化物蛍光体や酸化物蛍光体を用いていないので、温度特性や長期信頼性に優れている。
また、本発明の有色LEDランプは、青色LED素子と蛍光体とからなるため、複数のLED素子の混色光を利用するタイプのものよりも格段に安価に提供することができる。
また、本発明の有色LEDランプは、黄色光成分の多い中間色を発することができるため、青色光・緑色光・赤色光混合型の有色照明と比較して当該有色照明の色度に近い物体色のものを照らした時にその物体がくすんだ色とならずに良い色で視認可能となる。
According to the present invention, it is possible to provide a colored LED lamp for lighting that emits light with an arbitrary chromaticity other than white.
The colored LED lamp of the present invention has a long life and can replace a conventional neon sign or the like as a display sign or a colored decorative lighting device that does not contain a material having a high environmental load.
In addition, the colored LED lamp of the present invention uses only oxynitride phosphors or nitride phosphors, and does not use sulfide phosphors or oxide phosphors, and therefore has excellent temperature characteristics and long-term reliability.
Moreover, since the colored LED lamp of the present invention is composed of a blue LED element and a phosphor, it can be provided at a much lower price than a type using a mixed color light of a plurality of LED elements.
Further, since the colored LED lamp of the present invention can emit an intermediate color with a lot of yellow light components, the object color is close to the chromaticity of the colored illumination as compared with the colored illumination of the blue light / green light / red light mixed type. When the object is illuminated, the object becomes visible with a good color instead of a dull color.
本発明の有色LEDランプは、青色LED素子と、青色光で励起され黄色光を発する黄色蛍光体・青色光で励起され赤色光を発する赤色蛍光体・青色光で励起され緑色光を発する緑色蛍光体からなる群から選択される1種又は2種以上の蛍光体とを組み合わせ、有色光を発する構成になっている。本発明において、前記青色LEDランプと前記蛍光体との組み合わせは、次の(1)〜(6)のいずれかである。 The colored LED lamp of the present invention includes a blue LED element, a yellow phosphor that emits yellow light when excited by blue light, a red phosphor that emits red light when excited by blue light, and a green fluorescent light that emits green light when excited by blue light. One or two or more phosphors selected from the group consisting of bodies are combined to emit colored light. In the present invention, the combination of the blue LED lamp and the phosphor is any of the following (1) to (6).
(1)青色LEDランプと黄色蛍光体との組み合わせ。
(2)青色LEDランプと赤色蛍光体との組み合わせ。
(3)青色LEDランプと緑色蛍光体との組み合わせ。
(4)青色LEDランプと黄色蛍光体と赤色蛍光体との組み合わせ。
(5)青色LEDランプと黄色蛍光体と緑色蛍光体との組み合わせ。
(6)青色LEDランプと黄色蛍光体と赤色蛍光体と緑色蛍光体との組み合わせ。
(1) A combination of a blue LED lamp and a yellow phosphor.
(2) A combination of a blue LED lamp and a red phosphor.
(3) A combination of a blue LED lamp and a green phosphor.
(4) A combination of a blue LED lamp, a yellow phosphor and a red phosphor.
(5) A combination of a blue LED lamp, a yellow phosphor and a green phosphor.
(6) A combination of a blue LED lamp, a yellow phosphor, a red phosphor and a green phosphor.
本発明の有色LEDランプは、青色LED素子から発せられる青色光の少なくとも一部を前記蛍光体に当てて励起させ、蛍光体から発せられる特有の色の光と前記青色光との混合光をランプ外に照射することができればよく、ランプの構造に関しては特に限定されない。本発明の有色LEDランプの好ましい構造としては、例えば、図1に示すような砲弾型LEDランプ1や図2に示すチップ型LEDランプ11が挙げられる。
The colored LED lamp of the present invention applies at least a part of blue light emitted from a blue LED element to the phosphor to excite the phosphor, and mixes light of a specific color emitted from the phosphor with the blue light. The structure of the lamp is not particularly limited as long as it can be irradiated outside. As a preferable structure of the colored LED lamp of the present invention, for example, a bullet-type LED lamp 1 as shown in FIG. 1 and a chip-
また、本発明の有色LEDランプに用いる黄色蛍光体、赤色蛍光体及び緑色蛍光体は、窒化物蛍光体又は酸窒化物蛍光体であることが望ましい。窒化物蛍光体又は酸窒化物蛍光体は、環境負荷の高い物質を含まず、また従来の硫化物蛍光体や酸化物蛍光体と比べ、温度特性や長期信頼性に優れている。 Moreover, it is desirable that the yellow phosphor, red phosphor and green phosphor used in the colored LED lamp of the present invention are nitride phosphors or oxynitride phosphors. Nitride phosphors or oxynitride phosphors do not contain substances with a high environmental load, and are superior in temperature characteristics and long-term reliability compared to conventional sulfide phosphors and oxide phosphors.
以下、本発明の有色LEDランプの構造、使用する青色LED素子、使用する蛍光体を例示すると共に、本発明の有色LEDランプの実例を説明する。 Hereinafter, while illustrating the structure of the colored LED lamp of the present invention, the blue LED element to be used, and the phosphor to be used, an example of the colored LED lamp of the present invention will be described.
<砲弾型LEDランプ>
図1に、本発明の有色LEDランプの構造の第1の例を示す。
この砲弾型LEDランプ1は、2本のリードワイヤ2,3を有し、その内の一方のリードワイヤ2には凹部が形成されており、その凹部に青色LED素子4が載置されている。また凹部には、青色LED素子4から発せられた光を前方に取り出すための斜面が設けられている。この斜面の傾斜角度は、光の反射方向を考慮して設計されている。
<Cannonball type LED lamp>
FIG. 1 shows a first example of the structure of the colored LED lamp of the present invention.
This bullet-type LED lamp 1 has two
この青色LED素子4の下部電極と凹部の底面とは、導電性ペーストにより電気的に接続されている。また青色LED素子4の上部電極は、金細線5によりリードワイヤ3に電気的に接続されている。そして、この青色LED素子4の全体を被覆するように、予め蛍光体7が分散された透明な蛍光体分散樹脂6が凹部に充填されている。
The lower electrode of the blue LED element 4 and the bottom surface of the recess are electrically connected by a conductive paste. The upper electrode of the blue LED element 4 is electrically connected to the
この凹部を含むリードワイヤ2,3の先端部、青色LED素子4,蛍光体7を分散した蛍光体分散樹脂6は、透明な樹脂8により封止されている。この透明な樹脂8は、全体がほぼ円柱形状を有しており、その先端部はレンズ形状の曲面を有している。このようなLEDランプは、その形状から通常「砲弾型」と呼ばれている。
The distal end portion of the
<チップ型LEDランプ>
図2に、本発明のLEDランプの構造の第2例を示す。
このチップ型LEDランプ11は、白色樹脂製のパッケージ19が2本のリードワイヤ12,13を挟み込んだ構造となっており、その中央部に凹部がある。凹部には、青色LED素子14から発せされた光を前方に取り出すための斜面が設けられている。この斜面の傾斜角度は、光の反射方向を考慮して設計されている。
<Chip type LED lamp>
FIG. 2 shows a second example of the structure of the LED lamp of the present invention.
This chip-
凹部にはリードワイヤ12,13の端部が露出しており、その片方には青色LED素子14が載置されている。青色LED素子14の下部電極とリードワイヤ12端部とは、導電性ペーストによって電気的に接続されている。また、青色LED素子14の上部電極とリードワイヤ13の端部とは、金細線であるボンディングワイヤ15によって電気的に接続されている。
The ends of the
そしてこの青色LED素子14の全体を包囲するように、予め蛍光体17が分散された透明な蛍光体分散樹脂16が凹部に充填されている。このようなLEDランプは、「表面実装型」又は「チップ型」と呼ばれている。
The concave portion is filled with a transparent phosphor-dispersed
<青色LED素子>
図1の青色LED素子4、及び図2の青色LED素子14には、市販のInGaN系青色LED素子を用いた。発光中心波長400nm〜480nmのものが好適であり、なかでも本発明において用いた黄色蛍光体と赤色蛍光体とを高効率に励起できる発光中心波長450nmのものが望ましい。ここでは、SiC基板を用い上部基板と下部基板とを有するLED素子を使用したが、これに限らずサファイア基板を用いた上部電極を2つ有し下部電極を有しないタイプのLED素子を用いてもよい。この場合は、ボンディングワイヤがそれぞれ2本必要となり、また青色LED素子4,14をそれぞれリードワイヤ2,12に固定する樹脂は電気伝導性を有しないものであっても良いことになる。また、下部電極を2個有し上部電極の無いフリップチップ型のものを用いてもよい。
<Blue LED element>
As the blue LED element 4 in FIG. 1 and the
<黄色酸窒化物蛍光体>
第1の蛍光体である黄色蛍光体には、青色で励起可能であり、緑色蛍光体よりも発光波長が長く、黄緑色・黄色・黄赤色のいずれかで発光するユーロピウム元素で賦活したカルシウムアルファサイアロン蛍光体を用いた。その合成について説明する。該アルファサイアロン蛍光体は、2価のユーロピウム(Eu)で賦活されたカルシウム(Ca)固溶アルファサイアロン蛍光体であり、その組成は一般式Caq(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+ rで示される。本発明者らは、q及びrの値を種々変更して多数の試料を合成し、その発光特性を比較した結果、その組成範囲が0.75≦q≦1.0かつ0.03≦r≦0.07の範囲において発光強度が特に強く、またその発光色度が白色LEDランプ用途に適していることを知見した。ここでは、一例として、q=0.875、r=0.07を選択した。その合成を説明する。
<Yellow oxynitride phosphor>
The yellow phosphor, which is the first phosphor, is calcium alpha activated by a europium element that can be excited in blue, has a longer emission wavelength than the green phosphor, and emits in yellow-green, yellow, or yellow-red. A sialon phosphor was used. The synthesis will be described. The alpha sialon phosphor is a calcium (Ca) solid solution alpha sialon phosphor activated with divalent europium (Eu), and its composition is represented by the general formula Ca q (Si, Al) 12 (O, N) 16. : Represented by Eu 2+ r The inventors of the present invention synthesized a large number of samples with various values of q and r, and compared their emission characteristics. As a result, the composition range was 0.75 ≦ q ≦ 1.0 and 0.03 ≦ r. It has been found that the emission intensity is particularly strong in the range of ≦ 0.07 and the emission chromaticity is suitable for white LED lamp applications. Here, as an example, q = 0.875 and r = 0.07 were selected. The synthesis will be described.
原料粉末は、窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、炭酸カルシウム粉末、酸化ユーロピウム粉末を用いた。
組成式Ca0.875Si9.06Al2.94O0.98N15.02:Eu2+ 0.07で示される組成が得られるように、窒化ケイ素粉末65.78質量%、窒化アルミニウム粉末18.71質量%、炭酸カルシウム粉末13.59質量%、酸化ユーロピウム粉末1.91質量%をそれぞれ秤量し、1バッチ50gとして、n−ヘキサンを添加し、湿式遊星ボールミルで2時間混合した。
As the raw material powder, silicon nitride powder, aluminum nitride powder, calcium carbonate powder, and europium oxide powder were used.
Silicon nitride powder 65.78 mass%, aluminum nitride powder so that the composition shown by composition formula Ca 0.875 Si 9.06 Al 2.94 O 0.98 N 15.02 : Eu 2+ 0.07 can be obtained. 18.71% by mass, calcium carbonate powder 13.59% by mass, and europium oxide powder 1.91% by mass were weighed, and 50 g per batch was added with n-hexane and mixed for 2 hours in a wet planetary ball mill.
次に、混合された原料粉末をロータリーエバポレータにより乾燥させ、これを乳鉢を用いて十分にほぐし、JIS Z8801に準拠した公称目開き125μmのステンレス鋼製の試験用網ふるいを用いて適切な粒径に造粒し、窒化ホウ素製のふた付き容器に収容した。
次に、前記のふた付き容器ごと原料粉末をガス加圧焼結炉に収め、焼結温度1700℃、窒素雰囲気0.5MPaでガス加圧して、24時間焼結した。焼結後の粉末は一つの塊のようになっているが、わずかな力を加えてこれを粉末状にくずし、蛍光体粉末とした。
得られた蛍光体に対し、CuのKα線を用いた粉末X線回折測定を行ったところ、得られたチャートからカルシウム固溶アルファサイアロン結晶相であることが確認された。
Next, the mixed raw material powder is dried by a rotary evaporator, which is sufficiently loosened using a mortar, and an appropriate particle size is obtained using a stainless steel test mesh sieve having a nominal opening of 125 μm in accordance with JIS Z8801. And then accommodated in a boron nitride lidded container.
Next, the raw material powder together with the above-mentioned container with the lid was placed in a gas pressure sintering furnace, gas pressure was applied at a sintering temperature of 1700 ° C. and a nitrogen atmosphere of 0.5 MPa, and sintering was performed for 24 hours. The sintered powder looks like one lump, but a slight force was applied to break it up into a powder to obtain a phosphor powder.
When the obtained phosphor was subjected to powder X-ray diffraction measurement using Cu Kα ray, it was confirmed from the obtained chart that it was a calcium solid solution alpha sialon crystal phase.
<赤色窒化物蛍光体>
第2の蛍光体である赤色蛍光体には、青色で励起可能であり、前記黄色蛍光体よりも発光波長が長く、黄赤色・赤色のいずれかで発光する一般式(Ca,Eu)AlSiN3で表される窒化物結晶赤色蛍光体を用いた。その合成について説明する。
<Red nitride phosphor>
The red phosphor, which is the second phosphor, can be excited in blue, has a longer emission wavelength than the yellow phosphor, and has a general formula (Ca, Eu) AlSiN 3 that emits light in either yellow red or red. A nitride crystal red phosphor represented by the formula: The synthesis will be described.
原料粉末は、窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化カルシウム粉末、金属ユーロピウムをアンモニア中で窒化して合成した窒化ユーロピウムを用いた。
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質量%、窒化アルミニウム粉末29.8705質量%、窒化カルシウム粉末35.9956質量%、窒化ユーロピウム粉末0.06048質量%をそれぞれ秤量し、メノウ乳鉢と乳棒で30分間混合を行い、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。なお、粉末の秤量、混合、成形の各工程は全て、水分1ppm以下、酸素1ppm以下の窒素雰囲気を保持することができるグローブボックス中で操作を行った。
As the raw material powder, silicon nitride powder, aluminum nitride powder, calcium nitride powder, and europium nitride synthesized by nitriding metal europium in ammonia were used.
In order to obtain a composition represented by the composition formula Eu 0.0005 Ca 0.9995 AlSiN 3 , silicon nitride powder 34.0735 mass%, aluminum nitride powder 29.8705 mass%, calcium nitride powder 35.9756 mass%, nitriding Europium powder 0.06048% by weight was weighed and mixed for 30 minutes with an agate mortar and pestle, and the resulting mixture was molded by applying a pressure of 20 MPa using a mold, having a diameter of 12 mm and a thickness of 5 mm. A molded body was obtained. The powder weighing, mixing and molding steps were all performed in a glove box capable of maintaining a nitrogen atmosphere with a moisture content of 1 ppm or less and oxygen of 1 ppm or less.
この成形体は窒化ホウ素製のるつぼに入れて黒鉛抵抗加熱方式の電気炉にセットした。焼成の操作は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から800℃まで毎時500℃の速度で加熱し、800℃で純度が99.999体積%の窒素を導入して圧力を1MPaとし、毎時500℃で1800℃まで昇温し、1800℃で2時間保持して行った。
焼成後、得られた焼結体をメノウの乳棒と乳鉢を用いて粉末に粉砕し、CuのKα線を用いた粉末X線回折測定を行ったところ、得られたチャートから、CaAlSiN3結晶相であることが確認された。
This compact was placed in a boron nitride crucible and set in a graphite resistance heating type electric furnace. First, the firing atmosphere is evacuated by a diffusion pump, heated from room temperature to 800 ° C. at a rate of 500 ° C. per hour, introduced nitrogen having a purity of 99.999% by volume at 800 ° C. and a pressure of 1 MPa. The temperature was raised to 1800 ° C. at 500 ° C. per hour and held at 1800 ° C. for 2 hours.
After firing, the obtained sintered body was pulverized into powder using an agate pestle and mortar and subjected to powder X-ray diffraction measurement using Cu Kα ray. From the obtained chart, the CaAlSiN 3 crystalline phase was obtained. It was confirmed that.
<緑色酸窒化物蛍光体>
第3の蛍光体である緑色蛍光体には、青色で励起可能であり、緑色光・黄緑色光のいずれかで発光する、ユーロピウム元素で賦活したベータサイアロン蛍光体を用いた。その合成に付いて説明する。
通常、ベータサイアロンとは、一般式Si6−zAlzOzN8−zで表されるものを言うが、本発明においては、その組成が一般式Eus(Si,Al)6−s(O,N)8で表され、ベータ型Si3N4又はベータ型サイアロンと同等の結晶構造を有する窒化物蛍光体又は酸窒化物蛍光体をベータサイアロン蛍光体と称することとする。
本発明者らは、原料粉末に占めるSi3N4,AlN、Eu2O3の割合をそれぞれ変更して多数の試料を合成しその発光特性を比較した結果、Si3N4が89mol%、AlNが10.7mol%、Eu2O3が0.3mol%の比率において特に良好な発光強度が得られることを知見した。実験結果より、Eu2O3が0.3mol%である試料が最も発光強度が大きく、Eu2O3がおよそ0.25〜0.45mol%の範囲で良好な特性が得られると判断できた。これは、一般式Eus(Si,Al)6−s(O,N)8において、0.011≦s≦0.019の範囲において良好な特性が得られ、s=0.013において特に良好な結果が得られたことに相当する。
<Green oxynitride phosphor>
As the third phosphor, a green phosphor, a beta sialon phosphor activated with a europium element that can be excited in blue and emits light with either green light or yellow-green light was used. The synthesis will be described.
Usually, the beta-SiAlON represented by the general formula Si 6-z Al z O z N 8-z refers to those represented by, but in the present invention, its composition formula Eu s (Si, Al) 6 -s A nitride phosphor or oxynitride phosphor represented by (O, N) 8 and having a crystal structure equivalent to that of beta-type Si 3 N 4 or beta-type sialon is referred to as a beta-sialon phosphor.
The inventors of the present invention changed the ratio of Si 3 N 4 , AlN, and Eu 2 O 3 in the raw material powder, synthesized a number of samples, and compared the light emission characteristics. As a result, Si 3 N 4 was 89 mol%, It has been found that particularly good emission intensity can be obtained at a ratio of 10.7 mol% AlN and 0.3 mol% Eu 2 O 3 . The experimental results are Eu 2 O 3 large sample most luminous intensity is 0.3 mol%, was determined to Eu 2 O 3, and good properties in a range approximately of 0.25~0.45Mol% is obtained . This is because, in the general formula Eu s (Si, Al) 6-s (O, N) 8 , good characteristics are obtained in the range of 0.011 ≦ s ≦ 0.019, and particularly good in s = 0.013. This is equivalent to obtaining a satisfactory result.
本実施例では、前記組成Si3N4が89mol%、AlNが10.7mol%、Eu2O3が0.3mol%の比率を採用した。原料粉末は、窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化ユーロピウム粉末を用いた。前記組成が得られるように、窒化ケイ素粉末95.82質量%、窒化アルミニウム粉末3.37質量%、酸化ユーロピウム粉末0.81質量%をそれぞれ秤量し、1バッチ50gとして、n−ヘキサンを添加し、湿式遊星ボールミルで2時間混合した。次に、混合された原料粉末をロータリーエバポレータにより乾燥させ、これを乳鉢を用いて十分にほぐし、JIS Z 8801に準拠した公称目開き125μmのステンレス鋼製の試験用網ふるいを用いて適切な粒径に造粒し、窒化ホウ素製のふた付き容器に収容した。
次に、前記のふた付き容器ごと原料粉末をガス加圧焼結炉に収め、焼結温度2000℃、窒素雰囲気1MPaでガス加圧して、2時間焼結し、そのまま引き続いて、焼結温度1700℃、窒素雰囲気0.5MPaでガス加圧し、さらに24時間焼結した。焼結後の粉末は一つの塊のようになっているが、わずかな力を加えてこれを粉末状にくずし、蛍光体粉末とした。
得られた蛍光体に対し、CuのKα線を用いた粉末X線回折測定を行ったところ、得られたチャートからベータサイアロン結晶相であることが確認された。
In this example, a ratio of 89 mol% for the composition Si 3 N 4 , 10.7 mol% for AlN, and 0.3 mol% for Eu 2 O 3 was adopted. As the raw material powder, silicon nitride powder, aluminum nitride powder, and europium oxide powder were used. In order to obtain the above composition, 95.82% by mass of silicon nitride powder, 3.37% by mass of aluminum nitride powder, and 0.81% by mass of europium oxide powder were weighed and n-hexane was added in a batch of 50 g. And mixed for 2 hours in a wet planetary ball mill. Next, the mixed raw material powder is dried by a rotary evaporator, and this is sufficiently loosened using a mortar, and an appropriate particle is obtained using a test mesh sieve made of stainless steel having a nominal opening of 125 μm in accordance with JIS Z8801. Granulated to a diameter and housed in a boron nitride lidded container.
Next, the raw material powder together with the container with the lid is placed in a gas pressure sintering furnace, gas pressure is applied at a sintering temperature of 2000 ° C. and a nitrogen atmosphere of 1 MPa, sintering is performed for 2 hours, and then the sintering temperature is 1700. Gas pressurization was performed at 0 ° C. and a nitrogen atmosphere of 0.5 MPa, followed by sintering for 24 hours. The sintered powder looks like one lump, but a slight force was applied to break it up into a powder to obtain a phosphor powder.
When the obtained phosphor was subjected to powder X-ray diffraction measurement using Cu Kα radiation, it was confirmed from the obtained chart to be in a beta sialon crystal phase.
<有色LED>
本発明は有色のLEDランプを提案しているが、ここで有色LEDランプとは、白色でない光を発するEDランプと定義することができる。白色の範囲については様々な定義が可能であるが、ここでは、図4に示した昼光色・昼白色・白色・温白色・電球色の色度範囲で発光するLEDランプを白色LEDランプとする。その色度範囲は、JIS Z9112−1990「蛍光ランプの光源色及び演色性による区分」に記載されている。昼光色は、CIE1931のXYZ表色系色度図上で、座標(x,y)が(0.3274,0.3673)、(0.3282,0.3297)、(0.2998,0.3396)、(0.3064,0.3091)である4点を結ぶ四辺形によって表される範囲である。同様に、昼白色は(0.3616,0.3875)、(0.3552,0.3476)、(0.3353,0.3659)、(0.3345,0.3314)である4点、白色は(0.3938,0.4097)、(0.3805,0.3642)、(0.3656,0.3905)、(0.3584,0.3499)である4点、温白色は(0.4341,0.4233)、(0.4171,0.3846)、(0.4021,0.4076)、(0.3903,0.3719)である4点、電球色は(0.4775,0.4283)、(0.4594,0.3971)、(0.4348,0.4185)、(0.4214,0.3887)である4点をそれぞれ結ぶ四辺形によって表される範囲である。
<Colored LED>
The present invention proposes a colored LED lamp, where the colored LED lamp can be defined as an ED lamp that emits non-white light. Various definitions are possible for the white range. Here, the LED lamp that emits light in the chromaticity range of daylight color / day white / white / warm white / bulb color shown in FIG. 4 is a white LED lamp. The chromaticity range is described in JIS Z9112-1990 "Division by fluorescent lamp light source color and color rendering properties". The daylight color has coordinates (x, y) of (0.3274, 0.3673), (0.3282, 0.3297), (0.2998, 0.3396) on the XYZ color system chromaticity diagram of CIE1931. ), (0.3064, 0.3091) is a range represented by a quadrilateral connecting four points. Similarly, the neutral white is (0.3616, 0.3875), (0.3552, 0.3476), (0.3353, 0.3659), (0.3345, 0.3314), 4 points, White is (0.3938, 0.4097), (0.3805, 0.3642), (0.3656, 0.3905), (0.3584, 0.3499), warm white is ( 0.4341, 0.4233), (0.4171, 0.3846), (0.4021, 0.4076), (0.3903, 0.3719), the light bulb color is (0.4775) , 0.4283), (0.4594, 0.3971), (0.4348, 0.4185), and (0.4214, 0.3887) in a range represented by a quadrilateral that connects the four points, respectively. is there.
また、他の例としては、図4に示した黒体輻射軌跡に対して一定の距離を定め、黒体輻射軌跡の近傍を白色と定義する、又は図3に示したJIS Z 8110参考付図1の系統色名の一般的な色度区分において白とされている範囲、又は白・紫みの白・青みの白・緑みの白、黄み能代とされている範囲を白色と定義する、といった定義を採用してもよい。 As another example, a fixed distance is defined with respect to the black body radiation locus shown in FIG. 4, and the vicinity of the black body radiation locus is defined as white, or JIS Z 8110 with reference shown in FIG. The range that is white in the general chromaticity classification of the system color name, or the range that is white / purple white / blue white / green white, yellow Noshiro is defined as white, Such a definition may be adopted.
<実現色度範囲>
図5に、青色LED素子と、緑色酸窒化物蛍光体と黄色酸窒化物蛍光体と赤色窒化物蛍光体とからなるLEDランプで表現可能な色度範囲を示す。また、比較のために、NTSC規格とsRGB規格で定められた色度範囲を記載した。本発明の有色LEDランプで表現可能な色度範囲は、図5に示したようにCIE1931色度図上の面積比にして、NTSC規格に対して82%、sRGB規格に対して116%と十分広い範囲となっている。
<Realized chromaticity range>
FIG. 5 shows a chromaticity range that can be expressed by an LED lamp composed of a blue LED element, a green oxynitride phosphor, a yellow oxynitride phosphor, and a red nitride phosphor. For comparison, the chromaticity range defined by the NTSC standard and the sRGB standard is shown. As shown in FIG. 5, the chromaticity range that can be expressed by the colored LED lamp of the present invention is 82% for the NTSC standard and 116% for the sRGB standard as the area ratio on the CIE1931 chromaticity diagram. It is a wide range.
<第1の有色LEDランプ>
第1の有色LEDランプとして、青色LED素子と黄色酸窒化物蛍光体を用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図14に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における黄色の第1の蛍光体を用いた一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・紫・うすい紫・紫みの白・うすいピンク・黄みの白・うすい黄赤・黄赤・黄の各発光色が実現可能であることがわかる。
<First colored LED lamp>
A series of colored LED lamps produced using a blue LED element and a yellow oxynitride phosphor will be described as the first colored LED lamp.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 14 shows an example of a chromaticity coordinate of a series of LED lamps using a yellow first phosphor on the CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram). As the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased, the emission colors of blue, bluish purple, purple, light purple, purple white, light pink, yellowish white, light yellow red, yellow red and yellow It can be seen that this is feasible.
<第2の有色LEDランプ>
第2の有色LEDランプとして、青色LED素子と赤色窒化物蛍光体を用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図15に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における赤色の第2の蛍光体を用いた一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・紫・赤紫・赤の各発光色が実現可能であることがわかる。
<Second colored LED lamp>
A series of colored LED lamps manufactured using a blue LED element and a red nitride phosphor will be described as the second colored LED lamp.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 15 shows an example of a chromaticity coordinate of a series of LED lamps using a red second phosphor on the CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram). It can be seen that blue, blue-violet, purple, magenta, and red emission colors can be realized as the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased.
<第3の有色LEDランプ>
第3の有色LEDランプとして、青色LED素子と緑色酸窒化物蛍光体を用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図16に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における緑色の第1の蛍光体を用いた一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・うすい青・うすい青緑・うすい緑・緑・黄緑の各発光色が実現可能であることがわかる。
<Third colored LED lamp>
A series of colored LED lamps manufactured using a blue LED element and a green oxynitride phosphor will be described as a third colored LED lamp.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 16 shows an example of chromaticity coordinates of a series of LED lamps using the first green phosphor on the CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram). It can be seen that the emission colors of blue, light blue, light blue-green, light green, green, and yellow-green can be realized as the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased.
<第4の有色LEDランプ>
第4の有色LEDランプとして、青色LED素子と第1の蛍光体である黄色の酸窒化物蛍光体と第2の蛍光体である赤色の窒化物蛍光体を1対1で混合したものを用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図6に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における黄色蛍光体と赤色蛍光体を1対1で混合したものを用いて作製した一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・紫・紫みのピンク・ピンク・赤・黄赤の各発光色が実現可能であることがわかる。
また、図17には、図6に示した中からXYZ表色系(x,y)色度座標(0.249,0.126)の紫色で発光する砲弾型LEDランプの発光スペクトルを示す。
<Fourth colored LED lamp>
As the fourth colored LED lamp, a blue LED element, a yellow oxynitride phosphor that is the first phosphor, and a red nitride phosphor that is the second phosphor are mixed in a one-to-one relationship. A series of colored LED lamps manufactured as described above will be described.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 6 shows an example of chromaticity coordinates of a series of LED lamps manufactured using a mixture of yellow phosphor and red phosphor on a CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram). Show. It can be seen that the emission colors of blue, blue-violet, purple, purple-pink, pink, red, and yellow-red can be realized as the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased.
Further, FIG. 17 shows an emission spectrum of a bullet-type LED lamp that emits purple light in the XYZ color system (x, y) chromaticity coordinates (0.249, 0.126) from those shown in FIG.
<第5の有色LEDランプ>
第5の有色LEDランプとして、青色LED素子と第1の蛍光体である黄色の酸窒化物蛍光体と第2の蛍光体である赤色の窒化物蛍光体を2対1で混合したものを用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図7に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における黄色蛍光体と赤色蛍光体を2対1で混合したものを用いて作製した一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・紫・紫みのピンク・ピンク・オレンジピンク・黄赤の各発光色が実現可能であることがわかる。
また、図18には、図7に示した中からXYZ表色系(x,y)色度座標(0.477,0.291)のピンク色で発光する砲弾型LEDランプの発光スペクトルを示す。
<Fifth colored LED lamp>
As the fifth colored LED lamp, a two-to-one mixture of a blue LED element, a yellow oxynitride phosphor as the first phosphor and a red nitride phosphor as the second phosphor is used. A series of colored LED lamps manufactured as described above will be described.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 7 shows an example of a chromaticity coordinate of a series of LED lamps produced using a mixture of yellow phosphor and red phosphor on a CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram) in a two-to-one relationship. Show. It can be seen that the emission colors of blue, blue-violet, purple, purple-pink, pink, orange pink, and yellow-red can be realized as the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased.
Further, FIG. 18 shows an emission spectrum of a bullet-type LED lamp that emits light in pink in the XYZ color system (x, y) chromaticity coordinates (0.477, 0.291) from among those shown in FIG. .
<第6の有色LEDランプ>
第6の有色LEDランプとして、青色LED素子と第1の蛍光体である黄色の酸窒化物蛍光体と第2の蛍光体である赤色の窒化物蛍光体を3.5対1で混合したものを用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図8に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における黄色蛍光体と赤色蛍光体を3.5対1で混合したものを用いて作製した一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・紫・うすい紫・紫みのピンク・ピンク・オレンジピンク・黄赤の各発光色が実現可能であることがわかる。
<Sixth colored LED lamp>
As a sixth colored LED lamp, a blue LED element, a yellow oxynitride phosphor that is a first phosphor, and a red nitride phosphor that is a second phosphor are mixed in a ratio of 3.5 to 1. A series of colored LED lamps manufactured using the above will be described.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 8 shows the chromaticity coordinates of a series of LED lamps manufactured using a mixture of yellow phosphor and red phosphor in a CIE 1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram) in a ratio of 3.5 to 1. An example is shown. It can be seen that the emission colors of blue, bluish purple, purple, light purple, purple pink, pink, orange pink and yellow red can be realized as the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased.
<第7の有色LEDランプ>
第7の有色LEDランプとして、青色LED素子と第1の蛍光体である黄色の酸窒化物蛍光体と第2の蛍光体である赤色の窒化物蛍光体を10対1で混合したものを用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図9に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における黄色蛍光体と赤色蛍光体を10対1で混合したものを用いて作製した一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・紫・うすい紫・紫みの白・うすいピンク・ピンク・オレンジピンク・うすい黄赤・黄赤・黄の各発光色が実現可能であることがわかる。
また、図19には、図9に示した中からXYZ表色系(x,y)色度座標(0.522,0.423)の黄赤色で発光する砲弾型LEDランプの発光スペクトルを示す。また図21には、図9に示した中からXYZ表色系(x,y)色度座標(0.396,0.301)のうすいピンクで発光する砲弾型LEDランプの発光スペクトルを示す。
<Seventh colored LED lamp>
As a seventh colored LED lamp, a blue LED element, a yellow oxynitride phosphor that is a first phosphor, and a red nitride phosphor that is a second phosphor are mixed in a ratio of 10 to 1. A series of colored LED lamps manufactured as described above will be described.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 9 shows an example of chromaticity coordinates of a series of LED lamps produced using a mixture of yellow phosphor and red phosphor in a CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram) in a 10-to-1 relationship. Show. As the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased, the emission colors of blue, bluish purple, purple, light purple, purple white, light pink, pink, orange pink, light yellow red, yellow red and yellow It can be seen that this is feasible.
In addition, FIG. 19 shows an emission spectrum of a bullet-type LED lamp that emits yellow-red light in the XYZ color system (x, y) chromaticity coordinates (0.522, 0.423) from those shown in FIG. . FIG. 21 shows an emission spectrum of a bullet-type LED lamp that emits light pink in the XYZ color system (x, y) chromaticity coordinates (0.396, 0.301) from the one shown in FIG.
<第8の有色LEDランプ>
第8の有色LEDランプとして、青色LED素子と第1の蛍光体である黄色の酸窒化物蛍光体と第3の蛍光体である緑色の酸窒化物蛍光体を1対5で混合したものを用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図10に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における黄色蛍光体と緑色蛍光体を1対5で混合したものを用いて作製した一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・うすい青・青みの白・緑みの白・うすい緑・うすい黄緑・黄緑の各発光色が実現可能であることがわかる。
また、図22には、図10に示した中からXYZ表色系(x,y)色度座標(0.302,0.379)の緑みの白で発光する砲弾型LEDランプの発光スペクトルを示す。また図24には、図10に示した中からXYZ表色系(x,y)色度座標(0.366,0.463)のうすい黄緑で発光する砲弾型LEDランプの発光スペクトルを示す。また図25には、図10に示した中からXYZ表色系(x,y)色度座標(0.414,0.512)の黄緑で発光する砲弾型LEDランプの発光スペクトルを示す。
<Eighth colored LED lamp>
As an eighth colored LED lamp, a blue LED element, a yellow oxynitride phosphor that is a first phosphor, and a green oxynitride phosphor that is a third phosphor are mixed in a 1: 5 ratio. A series of colored LED lamps produced by using them will be described.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 10 shows an example of chromaticity coordinates of a series of LED lamps manufactured using a mixture of yellow phosphor and green phosphor in a 1: 5 ratio on the CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram). Show. As the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased, each emission color of blue, bluish purple, light blue, blue white, green white, light green, light yellow green, and yellow green can be realized. I understand.
Further, FIG. 22 shows an emission spectrum of a bullet-type LED lamp that emits light in greenish white of the XYZ color system (x, y) chromaticity coordinates (0.302, 0.379) shown in FIG. Indicates. FIG. 24 shows an emission spectrum of a bullet-type LED lamp that emits light yellowish green in the XYZ color system (x, y) chromaticity coordinates (0.366, 0.463) from those shown in FIG. . FIG. 25 shows an emission spectrum of a bullet-type LED lamp that emits yellow-green light in the XYZ color system (x, y) chromaticity coordinates (0.414, 0.512) from among those shown in FIG.
<第9の有色LEDランプ>
第9の有色LEDランプとして、青色LED素子と第1の蛍光体である黄色の酸窒化物蛍光体と第3の蛍光体である緑色の酸窒化物蛍光体を2対3で混合したものを用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図11に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における黄色蛍光体と緑色蛍光体を2対3で混合したものを用いて作製した一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・うすい青紫・紫みの白・白・黄みの白・うすい黄・黄の各発光色が実現可能であることがわかる。
また、図20には、図11に示した中からXYZ表色系(x,y)色度座標(0.485,0.473)の黄色で発光する砲弾型LEDランプの発光スペクトルを示す。また図23には、図11に示した中からXYZ表色系(x,y)色度座標(0.437,0.444)のうすい黄で発光する砲弾型LEDランプの発光スペクトルを示す。
<9th colored LED lamp>
As a ninth colored LED lamp, a blue LED element, a yellow oxynitride phosphor that is a first phosphor, and a green oxynitride phosphor that is a third phosphor are mixed in a two-to-three manner. A series of colored LED lamps produced by using them will be described.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 11 shows an example of a chromaticity coordinate of a series of LED lamps produced using a mixture of yellow phosphor and green phosphor in a 2 to 3 configuration on the CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram). Show. It can be seen that blue, blue-violet, light blue-purple, purple white, white, yellowish white, light yellow, and yellow emission colors can be realized as the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased. .
FIG. 20 shows an emission spectrum of a bullet-type LED lamp that emits yellow light in the XYZ color system (x, y) chromaticity coordinates (0.485, 0.473) shown in FIG. FIG. 23 shows an emission spectrum of a bullet-type LED lamp that emits light yellow in the XYZ color system (x, y) chromaticity coordinates (0.437, 0.444) shown in FIG.
<第10の有色LEDランプ>
第10の有色LEDランプとして、青色LED素子と第1の蛍光体である黄色の酸窒化物蛍光体と第3の蛍光体である緑色の酸窒化物蛍光体を2対1で混合したものを用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図12に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における黄色蛍光体と緑色蛍光体を2対1で混合したものを用いて作製した一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・紫・うすい紫・紫みの白・うすいピンク・白・黄みの白・うすい黄赤・うすい黄・黄の各発光色が実現可能であることがわかる。
<10th colored LED lamp>
As a tenth colored LED lamp, a blue LED element, a yellow oxynitride phosphor that is a first phosphor, and a green oxynitride phosphor that is a third phosphor are mixed in a two-to-one manner. A series of colored LED lamps produced by using them will be described.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 12 shows an example of chromaticity coordinates of a series of LED lamps manufactured using a mixture of yellow phosphor and green phosphor on a CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram) in a two-to-one relationship. Show. Blue, blue-violet, purple, light purple, purple white, light pink, white, yellowish white, light yellow red, light yellow, and yellow as the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased. It can be seen that the color is feasible.
<第11の有色LEDランプ>
第11の有色LEDランプとして、青色LED素子と第1の蛍光体である黄色の酸窒化物蛍光体と第3の蛍光体である緑色の酸窒化物蛍光体を4対1で混合したものを用いて作製した一連の有色LEDランプについて説明する。
前述したように砲弾型LEDランプを作製した。この時、蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を変化させて、様々な色度の有色LEDランプとした。図13に、CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上における黄色蛍光体と緑色蛍光体を4対1で混合したものを用いて作製した一連のLEDランプの色度座標の一例を示す。蛍光体を分散させた樹脂の塗布量を増加させるにつれて、青・青紫・紫・うすい紫・紫みの白・白・黄みの白・うすい黄・黄の各発光色が実現可能であることがわかる。
<11th colored LED lamp>
As an eleventh colored LED lamp, a blue LED element, a yellow oxynitride phosphor that is a first phosphor, and a green oxynitride phosphor that is a third phosphor are mixed in a 4-to-1 relationship. A series of colored LED lamps produced by using them will be described.
A bullet-type LED lamp was produced as described above. At this time, the application amount of the resin in which the phosphor was dispersed was changed to obtain colored LED lamps having various chromaticities. FIG. 13 shows an example of chromaticity coordinates of a series of LED lamps manufactured using a mixture of yellow phosphor and green phosphor in a CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram) in a 4-to-1 relationship. Show. As the coating amount of the resin in which the phosphor is dispersed is increased, the emission colors of blue, bluish purple, purple, light purple, purple white, white, yellowish white, light yellow and yellow can be realized. I understand.
<有色LEDランプの色度軌跡について>
CIE1931色度図(XYZ表色系色度図)上では、第1の色と第2の色との混色によって得られる色度座標は第1の色の色度座標と第2の色の色度座標とを結ぶ直線上に位置するはずである。しかしながら、これまでに説明したそれぞれの一連の有色LEDランプの色度の軌跡は直線上にのっていない。これは、蛍光体の吸収スペクトルの波長依存性などにより、青色LED素子から発せられる青色光や、青色LED素子の近傍に位置する内層の蛍光体粒子から発せられる緑色光・黄色光・赤色光が、その外層に位置する蛍光体の影響で短波長成分の割合が減少し、長波長成分の割合が増加することに由来する。用いる蛍光体の光学特性の違いやLEDランプの実装構造の差異により、この色度の軌跡が直線に近いものとなるか湾曲したものとなるかが決まる。本発明で用いた各蛍光体についても継続的に改良が実施されていること、また本発明ではLEDランプの構造を限定しないことから、本発明の各実施例に記載の蛍光体の混合比とこれにより実現された有色LEDランプの色度との関係は一つの例を示したものであり、本発明はこれらの例示にのみ限定されない。
<Chromaticity locus of colored LED lamp>
On the CIE1931 chromaticity diagram (XYZ color system chromaticity diagram), the chromaticity coordinates obtained by mixing the first color and the second color are the chromaticity coordinates of the first color and the color of the second color. It should be on a straight line connecting the degree coordinates. However, the locus of chromaticity of each series of colored LED lamps described so far is not on a straight line. This is because blue light emitted from the blue LED element and green light, yellow light, and red light emitted from the phosphor particles in the inner layer located near the blue LED element are caused by the wavelength dependence of the absorption spectrum of the phosphor. This is because the ratio of the short wavelength component decreases and the ratio of the long wavelength component increases due to the influence of the phosphor located in the outer layer. Depending on the difference in the optical characteristics of the phosphors used and the difference in the mounting structure of the LED lamp, it is determined whether the locus of chromaticity is close to a straight line or curved. Since the phosphors used in the present invention are continuously improved and the structure of the LED lamp is not limited in the present invention, the phosphor mixture ratios described in the respective embodiments of the present invention and The relationship with the chromaticity of the colored LED lamp realized by this shows one example, and the present invention is not limited to these examples.
以上説明したように、本発明の有色LEDランプは、白色以外の任意の色度で発光する装飾性あふれる有色の光源であり、長寿命であり、目的や用途に応じて多数の色を選択し、又は複数色のランプを組み合わせて使用することができ、有色の装飾用照明装置及びカラーディスプレイサイン装置などの光源として有用である。
また、本発明の有色LEDランプは、蛍光体に高効率で発光する緑色・黄色・赤色の酸窒化物蛍光体及び窒化物蛍光体のみを用いて有色のLEDを構成しているため、広い色度範囲で任意の色度を実現可能であり、発光強度も高く、カドミウム等の環境汚染の懸念される物質を含まず、温度特性や長期信頼性に優れている。
また、本発明の有色LEDランプは、青色LED素子と蛍光体とからなるため、複数のLED素子の混色光を利用するタイプのものよりも格段に安価に提供することができる。
また、本発明の有色LEDランプは、黄色光成分の多い中間色を発することができるため、青色光・緑色光・赤色光混合型の有色照明と比較して当該有色照明の色度に近い物体色のものを照らした時にその物体がくすんだ色とならずに良い色で視認可能となる。
As described above, the colored LED lamp of the present invention is a decorative colored light source that emits light at an arbitrary chromaticity other than white, has a long life, and selects a number of colors according to the purpose and application. Or, it is possible to use a combination of lamps of a plurality of colors, and it is useful as a light source for a colored decorative lighting device and a color display sign device.
In addition, since the colored LED lamp of the present invention comprises a colored LED using only green, yellow, and red oxynitride phosphors and nitride phosphors that emit light with high efficiency, Any chromaticity can be realized in the temperature range, the light emission intensity is high, and there is no concern about environmental pollution such as cadmium, and the temperature characteristics and long-term reliability are excellent.
Moreover, since the colored LED lamp of the present invention is composed of a blue LED element and a phosphor, it can be provided at a much lower price than a type using a mixed color light of a plurality of LED elements.
Further, since the colored LED lamp of the present invention can emit an intermediate color with a lot of yellow light components, the object color is close to the chromaticity of the colored illumination as compared with the colored illumination of the blue light / green light / red light mixed type. When the object is illuminated, the object becomes visible with a good color instead of a dull color.
本発明に係る装飾用照明装置及びカラーディスプレイサイン装置は、前述した有色LEDランプを光源として用いることを特徴としている。
この装飾用照明装置は、光源として本発明に係る有色LEDランプを用いる以外は、従来の各種照明装置と同様の構成とすることができ、例えば、1つ以上の有色LEDランプを装置本体に実装し、該ランプから発する有色光を直接又は反射させて所定方向に照射する構造とすることができる。
また、カラーディスプレイサイン装置は、視認側に多数の有色LEDランプを並べて構成され、色の異なる複数種の有色LEDランプを適切に配置することにより、固定デザイン、例えば、文字、数字、マーク、模様などを表示するようになっている。本発明に係るカラーディスプレイサイン装置は、従来のネオンサイン等を代替する、固定デザインのカラーディスプレイサインに用いることができる。
The decorative illumination device and the color display sign device according to the present invention are characterized by using the above-described colored LED lamp as a light source.
The decorative lighting device can have the same configuration as that of various conventional lighting devices except that the colored LED lamp according to the present invention is used as a light source. For example, one or more colored LED lamps are mounted on the device main body. And it can be set as the structure which irradiates in a predetermined direction directly or reflecting the colored light emitted from this lamp | ramp.
In addition, the color display sign device is configured by arranging a large number of colored LED lamps on the viewer side, and by appropriately arranging a plurality of types of colored LED lamps having different colors, a fixed design such as letters, numbers, marks, patterns, etc. Etc. are to be displayed. The color display sign apparatus according to the present invention can be used for a fixed-display color display sign that replaces a conventional neon sign or the like.
1…砲弾型LEDランプ、2,3…リードワイヤ、4…青色LED素子、5…金細線、6…蛍光体分散樹脂、7…蛍光体、8…透明な樹脂、11…チップ型LEDランプ、12,13…リードワイヤ、14…青色LED素子、15…ボンディングワイヤ、16…蛍光体分散樹脂、17…蛍光体、19…パッケージ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cannonball type LED lamp, 2, 3 ... Lead wire, 4 ... Blue LED element, 5 ... Gold fine wire, 6 ... Phosphor dispersion resin, 7 ... Phosphor, 8 ... Transparent resin, 11 ... Chip type LED lamp, DESCRIPTION OF
Claims (15)
A color display sign device comprising the colored light-emitting diode lamp according to claim 1 as a light source.
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