JP2012235140A - 光源として少なくとも１つのｌｅｄを備えた照明ユニット - Google Patents

光源として少なくとも１つのｌｅｄを備えた照明ユニット Download PDF

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Abstract

【課題】本発明の課題は、高い効率を特徴とする光源として少なくとも１つのＬＥＤを備えた照明ユニットを提供する。
【解決手段】一次放射線を光学スペクトル領域の３７０〜４３０ｎｍの領域内（ピーク波長）で発光し、前記の放射線を赤色、緑色及び青色で発光する３種の蛍光体を用いてより長波長の放射線に変換する発光変換ＬＥＤをベースとする照明ユニット。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の、光源として少なくとも１つのＬＥＤを備えた照明ユニットに関する。特に、近ＵＶ又は短波長の青色に一次発光するＬＥＤをベースとする可視光又は白色に発光する発光変換−ＬＥＤに関する。
白色光を発するＬＥＤは、現在主に約４６０ｎｍで青色に発光するＧａ（Ｉｎ）Ｎ−ＬＥＤと黄色に発光するＹＡＧ：Ｃｅ３＋−蛍光体との組合せにより製造される（特許文献１及び２）。この白色−ＬＥＤは、色成分が欠けている（特に赤色成分）ためにその色再現性が悪いので、一般照明の目的で限定的にしか使用できない。この代わりに、色再現性を改善するために、青色の一次発光するＬＥＤを複数種の蛍光体と組み合わせることも試みられた（特許文献３及び４参照）。
さらに、原則的に、白色に発光するＬＥＤはいわゆる有機ＬＥＤを用いても実現できるか又は相応する混色で単色のＬＥＤを相互接続することにより実現することもできることは公知である。たいていは、ＵＶ−ＬＥＤ（３００〜３７０ｎｍの最大発光）が使用され、これは複数種の蛍光体、たいていは赤、緑及び青のスペクトル領域で発光する３種の蛍光体（ＲＧＢ−混色）を用いて白色光に変換される（特許文献５〜７）。青色成分として、無機蛍光体のＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋又はＺｎＳ：Ａｇ＋が公知であり、青緑色成分としてＺｎＳ：Ｃｕ＋、又は（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ＋、又はＺｎＳ：（Ａｌ、Ｃｕ）＋が公知であり、赤色成分としてＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ２＋が公知である。さらに、一連の有機蛍光体も推奨される。
小さな寸法で発光品質の高い白色に発光する光源のためには又はたとえばＬＣＤのバックグランド照明としては蛍光灯及び白熱灯はあまり適していない。ＯＬＥＤはそれに対して適してはいるが、有機蛍光体のＵＶ耐性は無機蛍光体と比較して悪い。さらに製造コストは比較的高い。蛍光体ＹＡＧ：Ｃｅ３＋（及び前記蛍光体から誘導されたガーネット）を有する青色ＬＥＤは原則として同様に適してはいるが、色座標調整において欠点がある。つまり良好な色再現性を可能にする白色光を生じさせるために限定的に色座標が選択されるだけである、それというのも、白色の色感覚は第１に青色発光ＬＥＤと蛍光体の黄色の発光との混色によって生じるためである。蛍光灯及びＵＶ−（Ｏ）ＬＥＤのこの欠点は、ＵＶエネルギーを可視光へ変換する際にエネルギー効率が悪いことにある：たとえば２５４ｎｍの波長のＵＶ放射線（蛍光灯の場合に２５４〜３６５ｎｍ；ＵＶ−ＬＥＤの場合に３００〜３７０ｎｍ）は４５０〜６５０ｎｍの波長を有する光に変換される。このことは１００％の理論的量子効率の場合に４０〜６０％のエネルギーロスを意味する。
有機蛍光体は一般に無機蛍光体よりも製造が困難であり、さらに一般に長い寿命（たとえば３００００時間を上回る）の光源において使用するためには不安定でありすぎる。
この先行技術はＬＥＤと蛍光体との組合せのエネルギー効率に関する欠点及び／又は蛍光体の安定性に関する欠点及び／又は幾何学的寸法に関する制限を有している。
米国特許第５９９８９２５号明細書 欧州特許第８６２７９４号明細書 国際公開第００／３３３８９号公報 国際公開第００／３３３９０号公報 国際公開第９８／３９８０５号公報 国際公開第９８／３９８０７号公報 国際公開第９７／４８１３８号公報
本発明の課題は、請求項１記載の上位概念に記載の、高い効率を特徴とする光源として少なくとも１つのＬＥＤを備えた照明ユニットを提供することであった。
前記の課題は、請求項１記載の特徴部により解決される。特に有利な実施態様は、引用形式請求項に記載されている。
本発明は特に有利に、可視光もしくは白色光を発光するＬＥＤの開発と関連している。このＬＥＤは、近ＵＶ又は極めて短波長の青色光（本願明細書ではまとめて「短波長」と表す）を発光する３７０〜４３０ｎｍの発光波長を示すＬＥＤと少なくとも１種の後に記載する蛍光体との組合せにより製造することができ、この蛍光体はＬＥＤの放射線を完全に又は部分的に吸収し、かつそれ自体、ＬＥＤの光及び／又は他の着色材との加法混色が良好な色再現性を有する白色光又は所望な色座標を示す光を生じさせるようなスペクトル領域で発光する。適用に応じて、本発明による特性を有する蛍光体は唯一で充分である。場合によりこの蛍光体は１種又は数種の他の本発明による蛍光体又は他のクラスの蛍光体、たとえばＹＡＧ：Ｃｅタイプと組み合わせることもできる。長波長の青色（４３０〜４８０ｎｍ）を使用する先行技術の場合と反対に、このＬＥＤの青色光はこの場合直接利用されないか又はほとんど直接利用されず、蛍光体の一次励起のためにだけに適している。
一次放射源の発光はむしろ蛍光体が発光する波長領域付近に多く存在し、このような一次放射源はエネルギー効率を著しく向上する。４００ｎｍで発光する光源の場合には、たとえばエネルギーロスはすでに１２〜３９％までに減少する。
技術的な問題は、３７０ｎｍ〜４３０ｎｍの間のスペクトル領域で励起可能でかつ当時に適切な発光挙動を示す充分に有効な蛍光体を開発及び製造することにある。
有色又は白色ＬＥＤを実現するために、本発明による蛍光体は、場合により１種又は複数種の他の蛍光体と組み合わせて、できる限り透明な結合剤を用いて組み合わせられる（ＥＰ８６２７９４）。この蛍光体はＵＶ光／青色光を発光するＬＥＤを完全に又は部分的に吸収し、他のスペクトル領域で再び広帯域で発光するため、所望の色座標での全体の発光が生じる。今までには、本願明細書に記載された蛍光体と同じ程度に良好に前記の要求を満たす蛍光体はほとんど存在しなかった。この蛍光体は高い量子効率（一般に７０％）を示し、かつ同時に肉眼の感度に基づき明るく感じるスペクトル発光を示す。この色座標は広範囲に調整できる。さらにこの蛍光体の利点には、比較的簡単で、環境に優しい製造性、無毒性及び比較的高い化学的安定性がある。
本発明は、特に短波長（つまり３７０〜４３０ｎｍの範囲内でＵＶ〜青色）に一次発光する放射線を数種の蛍光体によって白色に変換して、青色及び黄色に発光する蛍光体の二次放射線の混色によるか又は特に赤、緑及び青の３種の蛍光体のＲＧＢ混色によって発光させることにより、特に特異的に所望の色調（たとえばマゼンタ）を生じるか又はたとえば白色光を生じる光源として少なくとも１つのＬＥＤ（発光ダイオード）を備えた照明ユニットに関する。色再現性に関する特に高い要求に対して、３種以上の蛍光体を組み合わせることもできる。この目的で、同様に本発明により使用された蛍光体の一つを他のすでにこの使用のために公知の蛍光体、たとえばＳｒＳ：Ｅｕ（ＷＯ ００／３３３９０）又はＹＡＧ：Ｃｅ（ＵＳ５９９８９２５）と組み合わせることもできる。
短波長に一次発光するＬＥＤとして、特にＧａ（Ｉｎ，Ａｌ）Ｎ−ＬＥＤが適しているが、３７０〜４３０ｎｍの範囲内で一次発光する短波長のＬＥＤの製造のための他のそれぞれの手段も適している。
本発明は、現在の知識水準を越える広範囲な蛍光体及びその混合物（第１表〜第３表参照）を適用することによりＬＥＤのスペクトル発光特性を拡張する。この場合、適用される蛍光体及びその混合物の選択は、色落ちのない白色光の他に広帯域で発光する他の混色も生じるように調整することができる。一般にＬＥＤの発光する光は蛍光体を含む混合物により吸収される。この混合物はＬＥＤに直接塗布されるか又は樹脂又はシリコーン中に分散させるか又は１つのＬＥＤの上方の透明板に塗布されるか又は複数のＬＥＤの上方の透明板に塗布される。
この本発明の高度性は、３７０〜４３０ｎｍの発光波長（不可視であるか又はほとんど不可視の深青色）を示すＬＥＤの使用と、後に列挙されている蛍光体の使用とによって、ＬＥＤ発光の改善されたスペクトル適合を可能にし、任意の色座標が調整され、かつ慣用のＬＥＤを用いたよりもより高いエネルギー効率を達成することにある。
比較的長波長で励起可能な無機蛍光体は現在ほとんど公知でない。しかしながら、意外にも３７０〜４３０ｎｍのピーク発光波長の放射線を用いてなお有効に励起させるために適した一定数の無機蛍光体が存在することが明らかになった。この発光の一般的な半値幅は２０ｎｍ〜５０ｎｍである。蛍光体の吸収は選択された構造パラメータ及び化学的組成によって制御できる。このような蛍光体は全て比較的僅かなバンドギャップ（一般に約３ｅＶ）を有するか又はイオンに対する強い結晶場を有し、これはＬＥＤから発光するＵＶ光／青色光を４００ｎｍ付近で吸光する。
ＬＥＤの選択された発光波長（３７０〜４３０ｎｍ）に依存して及び所望の色再現性及び／又は所望の色座標に依存して、蛍光体混合物における蛍光体の所定の組合せを選択できる。従って、最も適した蛍光体混合物は、選択された目的（色再現性、色座標、色温度）及び存在するＬＥＤ−発光波長に依存する。
上記した条件を満たす各蛍光体は、原則としてこの使用に適している。有効に発光しかつ３７０〜４３０ｎｍの領域で有効に励起可能であるか少なくとも部分的に励起可能である蛍光体は、次の表に記載されている。第１表は、４４０〜４８５ｎｍのピーク発光の波長を有する適当な青色蛍光体を記載し、第２表は５０５〜５５０ｎｍのピーク発光の波長を有する適当な緑色蛍光体を記載し、第３表は５６０〜６７０ｎｍのピーク発光の波長を有する適当な赤色蛍光体を記載している。従って、数種の蛍光体を励起する短波長に発光するダイオードをベースとし高い効率を有するＬＥＤを製造することが可能となる。
第１表： 青色に発光する蛍光体：
Ｍ５（ＰＯ４）３（Ｘ）：Ｅｕ２＋
［式中、Ｍは金属Ｂａ、Ｃａの少なくとも１つだけか又はＳｒと組み合わせたものを表す（有利にＳｒの割合は高くても８５％）、ＸはハロゲンＦ又はＣｌの少なくとも１つを表す］
Ｍ＊ ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋
［式中、Ｍは金属Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも１つだけか又は組み合わせたものを表す］
Ｂａ５ＳｉＯ４Ｂｒ６：Ｅｕ２＋
Ｂａ１．２９Ａｌ１２Ｏ１９．２９：Ｅｕ２＋
ＹＳｉＯ２Ｎ：Ｃｅ３＋
（Ｓｒ，Ｂａ）２Ａｌ６Ｏ１１：Ｅｕ２＋
ＭＦ２：Ｅｕ２＋
［式中、Ｍは金属Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａの少なくとも１つ、有利にＢａの割合はＭに対して＞５％、たとえばＢａ＝１０％であり、つまりＭ＝Ｂａ０．１０Ｓｒ０．４５Ｃａ０．４５］
Ｂａ０．５７Ｅｕ０．０９Ｏ０．３４Ａｌ１１．１１Ｏ１７：Ｅｕ２＋
Ｍ＊＊ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋
［式中、Ｍ＊＊は金属Ｅｕ、Ｓｒの少なくとも１つだけか又はＢａと組み合わせたものを表す（有利にＢａの割合は高くても７５％）］
ＭＬｎ２Ｓ４：Ｃｅ３＋
［式中、Ｍは金属Ｃａ、Ｓｒの少なくとも１つを表し、Ｌｎは金属Ｌａ、Ｙ、Ｇｄの少なくとも１つを表す］。
第２表： 緑色（及び青緑色）に発光する蛍光体
ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋
ＭＢＯ３：（Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋）
［式中、Ｍは金属Ｓｃ、Ｇｄ、Ｌｕの少なくとも１つだけか又はＹと組み合わせたものを表す（特にＹ割合は＜４０％）；及びアクティベータとして金属Ｃｅ及びＴｂが一緒に機能し、特にＣｅの割合は金属Ｍに対して５％≦Ｃｅ≦２０％の範囲内であり、Ｔｂの割合は金属に対して４％≦Ｔｂ≦２０％の範囲内にあり、有利に割合Ｃｅ＞割合Ｔｂである］
Ｍ２ＳｉＯ５：（Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋）
［式中、Ｍは金属Ｙ、Ｇｄ、Ｌｕの少なくとも１つを表し、アクティベータとして金属Ｃｅ及びＴｂが一緒に機能する（有利に割合Ｃｅ＞割合Ｔｂである）］
ＭＮ＊ ２Ｓ４：Ａｋ
［式中、Ｍは金属Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの少なくとも１つを表し、Ｎ＊は金属Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの少なくとも１つを表し、ＡｋはＥｕ２＋、Ｍｎ２＋の組合せ（有利に割合Ｅｕ＞割合Ｍｎである）か又はＣｅ３＋、Ｔｂ３＋の組合せ（有利に割合Ｃｅ＞割合Ｔｂである）］
ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋
Ｂａ０．８２Ａｌ１２Ｏ１８．８２：Ｅｕ２＋
Ｂａ０．８２Ａｌ１２Ｏ１８．８２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
Ｙ５（ＳｉＯ４）３Ｎ：Ｃｅ３＋
Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ａｋ２＋
［式中、ＡｋはＥｕ２＋だけを表すか又はＭｎ２＋と組み合わせたものを表す（有利に割合Ｅｕ＞２倍の割合Ｍｎである）
Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋
（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ａｋ
［式中、ＡｋはＥｕ２＋であるか又はＣｅ３＋とＴｂ３＋との組合せたもの又はＭｎ２＋との組合せたものを表す；有利に割合ＥｕはアクティベータＡｋに対して＞５０％である］
Ｓｒ６ＢＰ５Ｏ２０：Ｅｕ２＋
Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：（Ｅｕ２＋，Ｔｂ３＋）
［式中、Ｅｕ及びＴｂは一緒に用いられる］
ＢａＳｉ２Ｏ５：Ｅｕ２＋。
第３表： 赤色（オレンジ赤色〜深赤色）に発光する蛍光体
Ｌｎ２Ｏ２Ｓｔ：Ａｋ３＋
［式中、Ｌｎは金属Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕの少なくとも１つだけを表すか又はＹと組み合わせたものを表す（有利に割合Ｙは高くても４０％であり、特に割合Ｌａは少なくとも１０％である）、Ｓｔは元素Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの少なくとも１つを表し、ＡｋはＥｕだけを表すか又はＢｉと組み合わせたものを表す］
Ｌｎ２ＷｍＯ６：Ａｋ３＋
［式中、Ｌｎは金属Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕの少なくとも１つを表し、Ｗｍは元素Ｗ、Ｍｏ、Ｔｅの少なくとも１つを表し、ＡｋはＥｕだけを表すか又はＢｉと組み合わせたものを表す］
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋
［式中、Ｚｎ及びＣｄは組み合わせてだけ使用され、有利に割合Ｚｎ＜割合Ｃｄである］
Ｍｇ２８Ｇｅ７．５Ｏ３８Ｆ１０：Ｍｎ４＋
Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
Ｍ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
［式中、Ｍは金属Ｃａ、Ｂａ、Ｓｔの少なくとも１つを表す］
（Ｍ１）２（Ｍ２）（ＢＯ３）２：Ｅｕ２＋
［式中、Ｍ１は金属Ｂａ、Ｓｒの少なくとも１つを表し、Ｍ２は金属Ｍｇ、Ｃａの少なくとも１つを表し、有利に割合ＢａはカチオンＭ１に対して少なくとも８０％であり、有利に割合Ｍｇは金属Ｍ２に対して少なくとも７０％である］。
アクティベータは一般に導入されるカチオン（＝金属、特にランタニドＬｎ）のそれぞれの割合に置き換えられる、たとえばＭＳ：Ｅｕ（５％）はＭ１-０．０５Ｅｕ０．０５Ｓを表すことがわかる。
「Ｍは金属Ｘ、Ｙの少なくとも１つを表す」の表現は、金属Ｘ又は金属Ｙだけか又は２つの金属の組合せ、つまりＭ＝ＸａＹｂ（式中ａ＋ｂ＝１）を表す。
白色ＬＥＤの場合に、冒頭に述べた先行技術に記載されたものと同様の構造が用いられる。ＵＶダイオード（一次放射線源）として有利にＧａＩｎＮ又はＧａＮ又はＧａＩｎＡｌＮが使用される。たとえばこれは４００ｎｍのピーク波長及び２０ｎｍの半値幅を有する。このダイオード基板は、赤色、緑色及び青色のスペクトル領域で最大発光を有するそれぞれ３種の蛍光体からなる懸濁液で直接又は間接的に被覆される。この蛍光体の内で少なくとも１つは第１表〜第３表から選択され、及び公知の蛍光体と又は他の表からなる蛍光体と組み合わせられる。この蛍光体混合物は約２００℃で焼き付けられる。それにより一般に８０の色再現性が達成される。
白色光のための光源（ＬＥＤ）として用いられる半導体デバイスの断面図 本発明による蛍光体を備えた照明ユニットの部分図 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ 本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ
次に、本発明を複数の実施例を用いて詳細に説明する。
図１は、白色光のための光源（ＬＥＤ）として用いられる半導体デバイスを表す。
図２は、本発明による蛍光体を備えた照明ユニットを表す。
図３〜１７は本発明による多様な蛍光体を有するＬＥＤの発光スペクトルを表す。
ＧａＩｎＮ−チップと一緒に白色ＬＥＤに使用するために、ＵＳ５９９８９２５に記載されたと同様の構造を使用する。白色光のためのこの種の光源の構造は図１に図示されている。この光源は４２０ｎｍのピーク発光波長を有しかつ２５ｎｍの半値幅を有するＩｎＧａＮタイプの半導体デバイス（チップ１）であり、これは第１の及び第２の電気コンタクト２，３を有し、かつ光透過性のベースケーシング８内で凹所９中に埋め込まれている。コンタクトの一方３はボンディングワイヤ１４を介してチップ１と接続している。この凹所は壁部１７を有し、この壁部はチップ１の青色の一次放射線に対してリフレクタとして用いられる。この凹所９は注入材料５で充填されており、この注入材料は主成分としてエポキシ樹脂（８０〜９０質量％）と蛍光体顔料６（１５質量％より少ない）とを含有する。他の僅かな成分は特にメチルエーテル及びアエロジルである。この蛍光体顔料は混合物である。第１の変換蛍光体は第１表から選択される。第２の蛍光体は第２表から選択され、第３の蛍光体は第３表から選択される。
図２には、照明ユニットとしての平板型照明２０の部分図が示されている。この照明ユニットは共通の支持体２１からなり、この支持体上に長方体の外側のケーシング２２が接着されている。この上側は共通のカバー２３が設けられている。長方体のケーシングは切欠部を有し、この切欠部内にそれぞれの半導体デバイス２４が収納されている。この半導体デバイスは３８０ｎｍのピーク発光を示すＵＶを放射する発光ダイオードである。白色光への変換は変換層を用いて行われ、この変換層は個々のＬＥＤの注入樹脂内に図１に記載したと同様に直接存在するか又はＵＶ放射線が当たる全ての面に塗布されている層２５である。この面はケーシングの側壁、カバー及び底部の内側表面である。この変換層２５は３種の蛍光体からなり、これらの蛍光体は、第１表〜第３表からの本発明による蛍光体の少なくとも１種を利用して黄色、緑、青のスペクトル領域で発光する。
多様な蛍光体の組合せの若干の具体的な実施例を第４表にまとめた。これは全ての３つのスペクトル領域内の本発明の及び自体公知の適当な蛍光体の組成である。第１列には試験番号が示され、第２列には蛍光体の化学組成が示され、第３列には最大発光が示され、第４及び第５列にはｘ及びｙ−色座標が示されている。第６及び第７列には反射率及び量子効率（それぞれ％で示す）が示されている。
ＬＥＤのためのＺｎＳ蛍光体の適用も特に有利である。これはＬＥＤ−周辺で良好な加工挙動を示す。これは特に第４表からの青色に発光する蛍光体のＺｎＳ：Ａｇ、緑色に発光する蛍光体のＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ及び赤色に発光する蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｍｎである。この３種の蛍光体を用いて、３７０〜４１０ｎｍの領域内の一次放射線を発するＬＥＤで励起させる白色に発光する蛍光体混合物を実現することが特に有利である（図６中の実施例６参照）。この３種の蛍光体は化学的にほとんど同じ材料であるため、これらは蛍光体混合物として注入樹脂内で又は他の樹脂内で又は懸濁物の場合でも良好に加工される。
Figure 2012235140
蛍光体番号１４の（Ｓｒ，Ｂａ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋は緑色領域で広帯域であり、この場合には別個の赤色成分は使用されない。
第６表中には最終的に、第４表からの蛍光体が具体的に組み合わせた１５の実施例が３７０〜４２０ｎｍのピーク発光を有する一次光源（ＵＶ−ＬＥＤ）との関連で示されている。個々のＵＶ−ダイオードは第５表にまとめてあり、この表中では個々のダイオードのピーク発光及び色座標（定義した限りでは３８０ｎｍから）が示されている。
第６表の第１列〜第４列には、第４表からのデータが比較しやすいようにもう一度書き込まれている。第５列〜第１０列には、多様な波長で励起するための個々の蛍光体の有用性が記載され、さらに１０ｎｍ毎に３７０〜４２０ｎｍでピーク発光を有する短波長ダイオード用に系統的に記載されている。引き続く１５の列はＲＧＢ−混色の具体的な例（Ｅｘ１〜Ｅｘ１５として表す）を示し、つまり短波長ＬＥＤ（２行目に選択されたピーク発光を記載）と、赤色、緑色及び青色のスペクトル領域からなる３種の蛍光体との組合せが示されている。それぞれの列に記載された数値は、スペクトル発光に関する相対的割合を表す。
３８０ｎｍより低い極めて短波長のＵＶ−ダイオードの場合には、３種の蛍光体により著しく吸収されるため、ＵＶ−ダイオードは二次発光成分を提供しない。
しかしながら、３８０ｎｍの一次発光からは、青色の蛍光体に対して付加的に、これらのダイオードは波長が高くなると共に青色の成分が僅かに増加する。この割合は第５表中の付加的な第４の寄与として示されている。
最後に、第６表の最後の２行に、色度図中の白色の色調を広範囲にカバーする全体の系の測定された色座標が記入されている。この系のスペクトル分布は図３（Ｅｘ１に相当）〜図１７（Ｅｘ１５に相当）に示されている。
３７０〜４２０ｎｍの一次発光のもとで３色混合において使用するために特に適した蛍光体として、青色に発光する蛍光体の番号２、４及び６、緑色に発光する蛍光体の８、９、１０、１３、１５、１６、１７及び１８並びに赤色に発光する蛍光体の２６、２８及び２９が有利である。
実施例番号１５は、高い強度で４２０ｎｍのピーク発光を有する青色に発光するダイオードを使用しているため、青色蛍光体は前記のピーク発光に完全に置き換えることができ、緑色及び赤色の付加的な２種の蛍光体が必要なだけである。
Figure 2012235140
Figure 2012235140
１ チップ
２ 第１の電気コンタクト
３ 第２の電気コンタクト
５ 注入材料
６ 蛍光体顔料
８ ベースケーシング
９ 凹所
１４ ボンディングワイヤ
１７ 壁部
２０ 平板型照明
２１ 支持体
２２ 外側のケーシング
２３ カバー
２４ 半導体デバイス
２５ 塗布されている層

Claims (19)

  1. 光源として少なくとも１つのＬＥＤを備えた照明ユニットであって、前記のＬＥＤは光学スペクトル領域の３７０〜４３０ｎｍの範囲内の一次放射線を発光し（ピーク波長）、ＬＥＤの一次放射線に曝され、青色、緑色及び赤色のスペクトル領域で発光する３種の蛍光体によって前記の放射線は部分的に又は完全により長波長の放射線に変換されて、白色光を生じる照明ユニットにおいて、前記の変換が少なくとも、４４０〜４８５ｎｍの波長の最大値で青色に発光する蛍光体、及び５０５〜５５０ｎｍの波長の最大値で緑色に発光する蛍光体、及び５６０〜６７０ｎｍの波長の最大値で赤色に発光する蛍光体を用いて達成され、その際、これらの３種の蛍光体の少なくとも１つが第１表、第２表又は第３表の蛍光体からなることを特徴とする、光源として少なくとも１つのＬＥＤを備えた照明ユニット。
  2. ＬＥＤが、３つの表からのそれぞれ１つである３種の蛍光体の使用下で白色放射線を発光する、請求項１記載の照明ユニット。
  3. 一次放射源としてＧａ（Ｉｎ，Ａｌ）ＮをベースとするＬＥＤを使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  4. 青色蛍光体：
    Ｍ５（ＰＯ４）３（Ｘ）：Ｅｕ２＋
    ［式中、Ｍは金属Ｂａ、Ｃａの少なくとも１つだけを表すか又はＳｒと組み合わされたものを表し、ＸはハロゲンＦ又はＣｌの少なくとも１つを表す］；
    又は青色蛍光体：
    Ｍ＊ ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋
    ［式中、Ｍ＊は金属Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも１つだけか又はその組み合わせたものを表す］
    又は青色蛍光体：
    ＺｎＳ：Ａｇ
    又は青色蛍光体：
    Ｍ＊＊ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋
    ［式中、Ｍ＊＊は金属Ｅｕ、Ｓｒの少なくとも１つだけを表すか又はＢａと組み合わされたものを表す］の使用下で白色光を生じる、請求項１記載の照明ユニット。
  5. 緑色蛍光体：
    ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋
    又は緑色蛍光体：
    Ｂａ０．８２Ａｌ１２Ｏ１８．８２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
    又は緑色蛍光体：
    Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
    又は緑色蛍光体：
    Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ
    又は緑色蛍光体：
    ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ又はＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：（Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋と組み合わせた、又はＭｎ２＋と組み合わせたＥｕ２＋）の使用下で白色光を生じる、請求項１記載の照明ユニット。
  6. 赤色蛍光体：
    Ｌｎ２Ｏ２ＳＳｔ：Ａｋ３＋
    ［式中、Ｌｎは金属Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕの少なくとも１つだけを表すか又はＹと組み合わされたものを表し；Ｓｔは元素Ｓｅ、Ｔｅの少なくとも１つを表し；ＡｋはＥｕだけか又はＢｉと組み合わせたものを表す］
    又は赤色蛍光体：
    ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｍｎ又はＳｒ２Ｐ２Ｏ７：Ａｋ２＋
    ［式中、Ａｋは金属Ｅｕ，Ｍｎの少なくとも１つを表す］の使用下で白色光を生じる、請求項１記載の照明ユニット。
  7. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３７０〜４２０ｎｍの波長領域にあり、青色蛍光体Ｍ５（ＰＯ４）３（Ｘ）：Ｅｕ２＋［式中、Ｍは金属Ｂａ、Ｃａの少なくとも１つだけを表すか又はＳｒと組み合わされたものを表し、ＸはハロゲンＦ又はＣｌの少なくとも１つを表す］；又は蛍光体Ｍ＊＊ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋［式中、Ｍ＊＊は金属Ｅｕ、Ｓｒの少なくとも１つだけを表すか又はＢａと組み合わされたものを表す］を使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  8. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３８０ｎｍを下回る波長領域にあり、青色蛍光体
    Ｍ＊ ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋［式中、Ｍは金属Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも１つだけを表すか又は組み合わされたものを表す］を使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  9. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３７０〜４２０ｎｍの波長領域にあり、緑色蛍光体
    ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋
    又は緑色蛍光体
    Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
    又は緑色蛍光体
    Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ
    又は緑色蛍光体
    ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：（Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋と組み合わせた、又はＭｎ２＋と組み合わせたＥｕ２＋）を使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  10. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３９０ｎｍを下回る波長領域にあり、緑色蛍光体
    Ｂａ０．８２Ａｌ１２Ｏ１８．８２：（Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋）を使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  11. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３８０ｎｍを下回る波長領域にあり、赤色蛍光体
    Ｌｎ２Ｏ２Ｓｔ：Ａｋ３＋
    ［式中、Ｌｎは金属Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕの少なくとも１つだけを表すか、又はＹと組み合わされたものを表し、Ｓｔは元素Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅの少なくとも１つを表し、ＡｋはＥｕだけを表すか又はＢｉと組み合わされたものを表す］
    又は赤色蛍光体
    Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ａｋ２＋
    ［式中、Ａｋは金属Ｅｕ、Ｍｎの少なくとも１つを表す］を使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  12. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３７０〜４００ｎｍの波長領域にあり、赤色蛍光体
    ＭＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ，Ｍｎ
    ［式中、Ｍは金属Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒの少なくとも１つを表す］を使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  13. 照明ユニットが、発光変換−ＬＥＤであり、その際、蛍光体はチップと直接的又は間接的に接触している、請求項１記載の照明ユニット。
  14. 照明ユニットが、ＬＥＤのフィールド（アレイ）である、請求項１記載の照明ユニット。
  15. 蛍光体の少なくとも１種が、ＬＥＤの前方に取り付けられた光学装置上に設けられている、請求項９記載の照明ユニット。
  16. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３７０〜４１０ｎｍの波長領域にあり、青色蛍光体ＺｎＳ：Ａｇを使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  17. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３７０〜４１０ｎｍの波長領域にあり、緑色蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ［式中、Ｃｕ及びＡｌは一緒に使用される］を使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  18. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３７０〜４１０ｎｍの波長領域にあり、赤色蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｍｎ［式中、Ｃｕ及びＭｎは一緒に使用される］を使用する、請求項１記載の照明ユニット。
  19. 白色光を生じさせるために、一次発光した放射線は３７０〜４１０ｎｍの波長領域にあり、請求項１６、１７及び１８記載の青色、緑色及び赤色蛍光体を一緒に使用する、請求項１記載の照明ユニット。
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