JP2013012778A - Lighting apparatus - Google Patents

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Hiroaki Sakuta
寛明 作田
Yuki Kohara
悠輝 小原
Yoshito Sato
義人 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting device having a correlated color temperature of 1600 K or more and less than 2400 K and producing high Ra light, and provide a semiconductor light-emitting system including the semiconductor light-emitting device.SOLUTION: A semiconductor light-emitting device 1 comprises: an LED chip 10 as a semiconductor light-emitting element; and a phosphor 20 emitting light using the LED chip 10 as an excitation source. The semiconductor light-emitting device 1 generates light having a correlated color temperature of 1600 K or more and less than 2400 K. The phosphor 20 includes at least a green phosphor and a red phosphor. In a spectrum of light generated by the semiconductor light-emitting device 1, a value of a peak light intensity of light generated by the LED chip 10 is set at less than 60% of a peak light intensity of light generated by the phosphor 20.

Description

本発明は、半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムおよび当該半導体発光装置を備えた照明器具に関し、特に、相関色温度が1600K以上であって2400K未満である光を発する半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムおよび当該半導体発光装置を備えた照明器具に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, a semiconductor light emitting system including the semiconductor light emitting device, and a lighting fixture including the semiconductor light emitting device, and more particularly, semiconductor light emitting that emits light having a correlated color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K. The present invention relates to an apparatus, a semiconductor light emitting system including the semiconductor light emitting device, and a lighting fixture including the semiconductor light emitting device.

照明装置の光源として白熱電球や蛍光灯が従来から広く用いられている。近年では、これらに加え、LEDや有機EL(OLED)等の半導体発光素子を光源とした照明装置が開発され使用されつつある。これらの半導体発光素子では、様々な発光色を得ることが可能であるため、発光色の異なる複数の半導体発光素子を組み合わせ、それぞれの発光色を合成して所望の色の放射光を得るようにした照明装置も開発され使用され始めている。   Incandescent light bulbs and fluorescent lamps have been widely used as light sources for lighting devices. In recent years, in addition to these, lighting devices using semiconductor light emitting elements such as LEDs and organic EL (OLED) as a light source have been developed and used. Since these semiconductor light emitting elements can obtain various emission colors, a plurality of semiconductor light emitting elements having different emission colors are combined, and the respective emission colors are combined to obtain a desired color of emitted light. Such lighting devices are also being developed and used.

特許文献1には、紫色発光ダイオード素子が用いられ、相関色温度が2700K程度以上であって4000K以下であり、平均演色評価数Ra(以下、単にRaという)が80以上である光を発する半導体発光装置の例が記載されている。   In Patent Document 1, a violet light-emitting diode element is used, a semiconductor that emits light having a correlated color temperature of about 2700K or higher and 4000K or lower, and an average color rendering index Ra (hereinafter simply referred to as Ra) of 80 or higher. An example of a light emitting device is described.

特許文献2には、ろうそくの炎の形状に似せた外形の芯部、内炎部、および外炎部を有する疑似炎型発光装置が記載されている。特許文献2に記載されている装置の外炎部の色温度は、1000〜2200Kである。そして、特許文献2に記載されている装置は、外炎部の色温度を1000〜2200Kの範囲にするために、芯部に青色に発光する発光素子を備え、外炎部に黄色乃至黄赤色に発光する蛍光体(具体的には、YAG(Yttrium Alminum Garnet)系蛍光体)を備えることが記載されている。   Patent Document 2 describes a pseudo-flame type light emitting device having an outer core portion, an inner flame portion, and an outer flame portion resembling the shape of a candle flame. The color temperature of the external flame part of the apparatus described in Patent Document 2 is 1000 to 2200K. The device described in Patent Document 2 includes a light emitting element that emits blue light at the core part in order to set the color temperature of the outer flame part to a range of 1000 to 2200K, and the outer flame part has a yellow to yellow-red color. It is described that it comprises a phosphor that emits light (specifically, a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor).

特許文献3には、相関色温度が1500K程度の光を発し、ろうそくおよび当該ろうそくの炎に似せた外形の照明装置が記載されている。特許文献3に記載されている照明装置は、2つの発光素子からなる光源モジュールを含む。当該2つの発光素子は、それぞれ種々の波長の単色光を発する複数の発光単位層を有しており、発光単位層の層数や層厚に応じた各波長における発光強度を調整することで、発光スペクトルの分布を太陽光スペクトルにおける分布に近づけて、Raを高めている。   Patent Document 3 describes a lighting device that emits light having a correlated color temperature of about 1500 K and resembles a candle and a flame of the candle. The lighting device described in Patent Document 3 includes a light source module including two light emitting elements. The two light emitting elements each have a plurality of light emitting unit layers that emit monochromatic light of various wavelengths, and by adjusting the light emission intensity at each wavelength according to the number of layers and the layer thickness of the light emitting unit layers, Ra is increased by bringing the emission spectrum distribution closer to the distribution in the sunlight spectrum.

特許文献4には、ピーク波長が470〜480nmの青色LEDとピーク波長が600±3nmの蛍光物質とを備え、1900〜2100Kの色温度の光を発する発光装置が記載されている。   Patent Document 4 describes a light emitting device that includes a blue LED having a peak wavelength of 470 to 480 nm and a fluorescent material having a peak wavelength of 600 ± 3 nm and emits light having a color temperature of 1900 to 2100K.

特許文献5には、青色GaN(Gallium Nitride)LED、赤色量子ドット物質、およびイエローグリーン蛍光体物質を備えた光源であって、1000〜16000Kの色温度の光を発する光源が記載されている。また、特許文献5には、LED、量子ドット物質、および蛍光体物質の選択と構成とによって、演色評価数(CRI(Color Rendering Index))を望ましい値に設定することができることが記載されている。   Patent Document 5 describes a light source that includes a blue GaN (Gallium Nitride) LED, a red quantum dot material, and a yellow green phosphor material, and emits light having a color temperature of 1000 to 16000K. Patent Document 5 describes that the color rendering index (CRI (Color Rendering Index)) can be set to a desired value by selecting and configuring the LED, the quantum dot material, and the phosphor material. .

特許文献6には、ピーク波長が480nm程度の3つ青色LEDを発光源とし、各青色LEDに塗布された蛍光体がそれぞれ蛍光を発するLED照明灯具について記載されている。特許文献6に記載されているLED照明灯具において、3つの青色LEDのうち2つの青色LEDに緑色蛍光体と赤色蛍光体とが混合されて塗布され、残り1つの青色LEDに黄色蛍光体が塗布されている。そして、特許文献6に記載されているLED照明灯具は、各青色LEDが発する青色光と各蛍光体が発する蛍光との合成光を外部に放射する。   Patent Document 6 describes an LED illumination lamp in which three blue LEDs having a peak wavelength of about 480 nm are used as a light source, and phosphors applied to the blue LEDs each emit fluorescence. In the LED illumination lamp described in Patent Document 6, green phosphor and red phosphor are mixed and applied to two blue LEDs of three blue LEDs, and yellow phosphor is applied to the remaining one blue LED. Has been. And the LED illumination lamp described in patent document 6 radiates | emits the synthetic | combination light of the blue light which each blue LED emits, and the fluorescence which each fluorescent substance emits outside.

特許文献7には、紫色LEDと、当該紫色LEDが発した光の一部を波長変換した蛍光をそれぞれ発する青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体とが混合された発光体とを備えた照明装置について記載されている。特許文献7に記載されている照明装置は、紫色LEDが発した光と発光体が発した蛍光との合成光を外部に放射する。   Patent Document 7 includes a purple LED and a light emitting body in which a blue phosphor, a green phosphor, and a red phosphor, each emitting fluorescence obtained by wavelength-converting a part of light emitted from the purple LED, are mixed. A lighting device is described. The illuminating device described in Patent Document 7 emits the combined light of the light emitted from the purple LED and the fluorescence emitted from the light emitter.

国際公開第2011/024818号International Publication No. 2011/024818 特開2005−78905号公報JP 2005-78905 A 特開2004−128443号公報JP 2004-128443 A 特開2009−64999号公報JP 2009-64999 A 特表2008−544553号公報Special table 2008-544553 gazette 特開2009−123429号公報JP 2009-123429 A 国際公開第2008/001799号International Publication No. 2008/001799

LED等の半導体発光素子を光源とする半導体発光装置を間接照明等の屋内照明用の照明装置として用いる場合に、高い値のRaでろうそく色の光(具体的には、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満である光)を発することが求められる。   When a semiconductor light-emitting device using a semiconductor light-emitting element such as an LED as a light source is used as an illumination device for indoor lighting such as indirect lighting, candle light with a high value of Ra (specifically, the correlated color temperature is 1600 K or more) And light that is less than 2400K, preferably less than 2000K).

しかし、特許文献1には、相関色温度が1600K以上であって2400K未満である光を発する装置については記載されていない。   However, Patent Document 1 does not describe an apparatus that emits light having a correlated color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K.

また、特許文献2および特許文献4には、Raを高めるための構成や、そのような構成のための検討について記載されていない。   Further, Patent Document 2 and Patent Document 4 do not describe a configuration for increasing Ra and a study for such a configuration.

特許文献3に記載されている照明装置は、特殊な発光素子のみによって発せられた光を放出するので、当該発光素子の出力を制御するための回路が必要になり、製造等の費用がかかるという問題がある。また、当該発光素子によって発せられる光は指向性が強いので、色分離しやすいという問題がある。   The lighting device described in Patent Document 3 emits light emitted only by a special light-emitting element, so that a circuit for controlling the output of the light-emitting element is necessary, and costs such as manufacturing are required. There's a problem. In addition, the light emitted from the light emitting element has a strong directivity, so that there is a problem that color separation is easy.

特許文献5には、相関色温度が1600K以上であって2400K未満である光を発する装置におけるRaを高めるための構成や、そのような構成のための検討について記載されていない。   Patent Document 5 does not describe a configuration for increasing Ra in a device that emits light having a correlated color temperature of 1600 K or higher and lower than 2400 K, or a study for such a configuration.

特許文献6に記載されているLED照明灯具は、発光源に紫色LEDに比べて長波長の光を発する青色LEDが用いられているので、発光効率が低いという問題がある。また、一の青色LEDに赤色成分を多く含む光が発せられるように混合された蛍光体が塗布されているので、Raが十分に高いろうそく色の光を発することができない。   The LED illumination lamp described in Patent Document 6 has a problem in that light emission efficiency is low because a blue LED that emits light having a longer wavelength than a violet LED is used as a light emission source. In addition, since a mixed phosphor is applied to one blue LED so that light containing a large amount of a red component is emitted, it is not possible to emit candle light having a sufficiently high Ra.

特許文献7に記載されている照明装置は、赤色領域の演色性は向上されているが、より低い相関色温度の光であるろうそく色の光の演色性をより向上させるための方法については記載されていない。   The lighting device described in Patent Document 7 has improved color rendering in the red region, but describes a method for further improving the color rendering of candle light, which is light having a lower correlated color temperature. It has not been.

特許文献1〜7に記載されている技術は、光源の見えとしての感覚が本物のろうそくに比して不十分であり、青色を帯びたりする等して、ろうそく色としては不自然に感じられる光を発する。   In the techniques described in Patent Documents 1 to 7, the sensation as the appearance of the light source is insufficient as compared with a real candle, and it feels unnatural as a candle color because it is tinged with blue or the like. Emits light.

本発明はこれらのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満であり、Raが高い光、すなわち演色性に優れた光を発する半導体発光装置、当該半導体発光装置を備えた半導体発光システムおよび当該半導体発光装置を備えた照明器具を提供することにある。   The present invention has been made in view of the problems as described above. The object of the present invention is light having a correlated color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K, preferably lower than 2000K, and a high Ra, that is, color rendering. An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that emits light with excellent properties, a semiconductor light emitting system including the semiconductor light emitting device, and a lighting fixture including the semiconductor light emitting device.

上記目的を達成するため、本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子を励起源として発光する蛍光体とを備え、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満である光を発する半導体発光装置において、蛍光体は、少なくとも緑色蛍光体および赤色蛍光体を含み、当該半導体発光装置から発せられた光のスペクトルにおいて、半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体が発した光の最大ピーク強度の60%未満の値であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting device of the present invention includes a semiconductor light emitting element and a phosphor that emits light using the semiconductor light emitting element as an excitation source, and has a correlated color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K, preferably 2000K. In a semiconductor light emitting device that emits light that is less than, the phosphor includes at least a green phosphor and a red phosphor, and in the spectrum of light emitted from the semiconductor light emitting device, the peak intensity of light emitted by the semiconductor light emitting element Is a value less than 60% of the maximum peak intensity of the light emitted from the phosphor.

半導体発光素子としては、紫色発光ダイオード素子が好ましく用いられ、また、380nm以上であって、430nm以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子が好ましく用いられる。紫色発光ダイオード素子、又は、380nm以上であって、430nm以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子が用いられる場合、半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含むことが好ましい。   As the semiconductor light emitting element, a purple light emitting diode element is preferably used, and a semiconductor light emitting element that emits light having an emission peak of 380 nm or more and 430 nm or less is preferably used. When a violet light-emitting diode element or a semiconductor light-emitting element that emits light having an emission peak of 380 nm or more and 430 nm or less is used, the semiconductor light-emitting device includes a blue phosphor, a green phosphor, and a red phosphor. It is preferable.

また、当該半導体発光装置の半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体が発した光の最大ピーク強度の60%未満の値であり、かつ最大ピークが600nm以上660nm以下に位置することが好ましい。   The peak intensity value of light emitted by the semiconductor light emitting element of the semiconductor light emitting device is a value less than 60% of the maximum peak intensity of light emitted from the phosphor, and the maximum peak is 600 nm or more and 660 nm or less. Preferably it is located.

このように構成された半導体発光装置によれば、相関色温度が1600K以上、好ましくは1700K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満であり、Raが高い光を発することができる。   According to the semiconductor light emitting device configured as described above, the correlated color temperature is 1600K or higher, preferably 1700K or higher and lower than 2400K, preferably lower than 2000K, and can emit light with high Ra.

半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、蛍光体が発した光の最大ピーク強度の5%以上の値となるようなスペクトルの光を発するように構成されていることが好ましい。そのような構成によれば、Raの値と発光効率の値とを高いレベルで両立させることができる。   It is preferable to emit light having a spectrum such that the peak intensity value of light emitted by the semiconductor light emitting element is 5% or more of the maximum peak intensity of light emitted from the phosphor. According to such a configuration, the Ra value and the luminous efficiency value can be made compatible at a high level.

青色蛍光体が、発光ピーク波長の半値幅が30nm以上であるように構成されていてもよく、青色蛍光体が、(Sr,Ba,Ca)5(PO43Cl:Eu、またはBaMgAl1017:Euであってもよい。 The blue phosphor may be configured such that the half-value width of the emission peak wavelength is 30 nm or more, and the blue phosphor is (Sr, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, or BaMgAl 10. O 17 : Eu may be used.

CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図において、当該半導体発光装置が発する光の色度座標が、黒体輻射軌跡曲線からの偏差duvの値が−0.02以上であって0.02以下であるように構成されていてもよい。   In the XY chromaticity diagram of the CIE (1931) XYZ color system, the chromaticity coordinates of the light emitted from the semiconductor light emitting device have a deviation duv from the black body radiation locus curve of -0.02 or more and 0. You may be comprised so that it may be 02 or less.

緑色蛍光体が、βサイアロン、(Ba,Sr)3Si6122:Eu、または(Sr,Ba)2SiO4:Euであってもよいし、赤色蛍光体が、(CaAlSiN31-x(Si22O)x:Eu(xは0<x<0.5)を含んでいてもよい。 The green phosphor may be β sialon, (Ba, Sr) 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu, or (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu, and the red phosphor may be (CaAlSiN 3 ). 1-x (Si 2 N 2 O) x : Eu (x is 0 <x <0.5) may be included.

赤色蛍光体は、K2SiF6:Mnを含んでいてもよいし、A2+xyMnZn(AはNaとKとのうち一方または両方である。MはSiおよびAlである。そして、−1≦x≦1、かつ0.9≦y+z≦1.1、かつ0.001≦z≦0.4、かつ5≦n≦7が成立する)を含んでいてもよい。 Red phosphor, K 2 SiF 6: may contain an Mn, at A 2 + x M y Mn Z F n (A is one or both Na and K Tonouchi .M is Si and Al And ≦ 1 ≦ x ≦ 1, 0.9 ≦ y + z ≦ 1.1, 0.001 ≦ z ≦ 0.4, and 5 ≦ n ≦ 7).

蛍光体が、半導体発光素子によって発せられた光を所定の透過率で透過させて、当該半導体発光装置の外部に放出するように構成されていてもよい。   The phosphor may be configured to transmit the light emitted by the semiconductor light emitting element with a predetermined transmittance and to emit the light to the outside of the semiconductor light emitting device.

蛍光体を保持する保持部材を備え、保持部材が、色毎に設定された所定の領域に各色の蛍光体をそれぞれ保持して、色毎に蛍光体を保持する領域が併設された蛍光体層を形成し、蛍光体層が、半導体発光素子との間の距離が0.1mm以上であって500mm以下であるように支持されていてもよい。そのような構成によれば、各色の蛍光体が混合された場合に生じるカスケード励起を防ぐことができる。   A phosphor layer that includes a holding member that holds phosphors, the holding member holding each color phosphor in a predetermined region set for each color, and a region that holds the phosphor for each color. The phosphor layer may be supported so that the distance from the semiconductor light emitting element is 0.1 mm or more and 500 mm or less. According to such a configuration, cascade excitation that occurs when phosphors of respective colors are mixed can be prevented.

本発明による半導体発光システムは、第1の半導体発光装置として、上述した特徴のいずれかを有する半導体発光装置を備え、第2の半導体発光装置として、第1の半導体発光装置が発する光とは相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を備えていることを特徴とする。   The semiconductor light emitting system according to the present invention includes a semiconductor light emitting device having any of the above-described features as the first semiconductor light emitting device, and the second semiconductor light emitting device correlates with light emitted by the first semiconductor light emitting device. A semiconductor light emitting device that emits light having different color temperatures is provided.

そのような構成によれば、第1の半導体発光装置が発する光の相関色温度と第2の半導体発光装置が発する光の相関色温度との間で、半導体発光システムが発する光の相関色温度を調整することが可能になる。   According to such a configuration, the correlated color temperature of the light emitted from the semiconductor light emitting system is between the correlated color temperature of the light emitted from the first semiconductor light emitting device and the correlated color temperature of the light emitted from the second semiconductor light emitting device. Can be adjusted.

第1の半導体発光装置の平均演色評価数Raの値が86以上であり、かつ、第2の半導体発光装置の平均演色評価数Raの値が86以上であってもよい。そのような構成によれば、半導体発光システムにおいて色温度が調整された際の平均演色評価数Raの変動を小さくすることができる。   The average color rendering index Ra of the first semiconductor light emitting device may be 86 or more, and the average color rendering index Ra of the second semiconductor light emitting device may be 86 or more. According to such a configuration, the variation in the average color rendering index Ra when the color temperature is adjusted in the semiconductor light emitting system can be reduced.

本発明による照明器具は、上述した特徴のいずれかを有する半導体発光装置を備えていることを特徴とする。   A lighting fixture according to the present invention includes a semiconductor light emitting device having any of the above-described features.

本発明による半導体発光装置によれば、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満であり、Raの値が大きい光、すなわち演色性に優れた光を発し、青色を帯びたりせず、ろうそく色として不自然に感じさせない光を発することができる。また、緑色蛍光体や赤色蛍光体等の各蛍光体の混合比の複雑な調整やRaを高めることのみを目的とする各蛍光体の選択を行うことなく、半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値と蛍光体が発した光の最大ピーク強度との比率を調整して、Raの値を高めることができる。   According to the semiconductor light emitting device of the present invention, the correlated color temperature is 1600K or more and less than 2400K, preferably less than 2000K, emits light with a large Ra value, that is, light with excellent color rendering properties, and has a blue color. Without it, it can emit light that does not feel unnatural as a candle color. Further, the light emitted by the semiconductor light-emitting element can be obtained without complicated adjustment of the mixing ratio of the respective phosphors such as the green phosphor and the red phosphor and the selection of each phosphor only for the purpose of increasing Ra. By adjusting the ratio between the peak intensity value and the maximum peak intensity of the light emitted from the phosphor, the Ra value can be increased.

本発明による半導体発光装置の構成例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the structural example of the semiconductor light-emitting device by this invention. LEDチップ、緑色蛍光体、赤色蛍光体および青色蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the emission spectrum of LED chip, green fluorescent substance, red fluorescent substance, and blue fluorescent substance. 励起光比率がそれぞれ異なる試料が用いられた半導体発光装置の発光スペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the emission spectrum of the semiconductor light-emitting device in which the sample from which each excitation light ratio differs was used. 励起光比率の変化に応じたRaのシミュレーション結果を示す表である。It is a table | surface which shows the simulation result of Ra according to the change of the excitation light ratio. 励起光比率の変化に応じたRaのシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of Ra according to the change of the excitation light ratio. 励起光比率が互いに異なる各実験試料における各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。It is a table | surface which shows the ratio of the fluorescent substance of each color in each experimental sample from which an excitation light ratio differs, and a sealing material. 図6に示す励起光比率が互いに異なる各実験試料が用いられた半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the emission spectrum of the semiconductor light-emitting device using each experimental sample from which the excitation light ratios mutually differ shown in FIG. 図6に示す各実験試料を用いて励起光比率の変化に応じた光学特性の変化を示す表である。It is a table | surface which shows the change of the optical characteristic according to the change of an excitation light ratio using each experimental sample shown in FIG. 他の実験試料における各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。It is a table | surface which shows the ratio of the fluorescent substance of each color and sealing material in another experimental sample. 図9に示す他の実験試料の光学特性を示す表である。It is a table | surface which shows the optical characteristic of the other experimental sample shown in FIG. 蛍光体層が形成された半導体発光装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the semiconductor light-emitting device in which the fluorescent substance layer was formed. 互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムの例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the example of the semiconductor light-emitting system containing the semiconductor light-emitting device which emits the light from which correlation color temperature differs mutually. 互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムの他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the semiconductor light-emitting system containing the semiconductor light-emitting device which emits the light from which correlation color temperature differs mutually. 上述した実施形態の半導体発光装置を含む照明器具の構成例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structural example of the lighting fixture containing the semiconductor light-emitting device of embodiment mentioned above.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨から逸脱しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、本実施形態の説明に用いる図面は、いずれも本発明による半導体発光装置1などの特性を模式的に示すものであって、理解を深めるべく、必要に応じて部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っている場合がある。更に、用いられている様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the content demonstrated below, In the range which does not deviate from the summary, it can change arbitrarily and can implement. In addition, the drawings used in the description of the present embodiment all schematically show the characteristics of the semiconductor light emitting device 1 and the like according to the present invention, and in order to deepen the understanding, partial emphasis, enlargement, In some cases, reduction or omission is performed. Furthermore, the various numerical values used are merely examples, and can be changed variously as necessary.

図1は、本発明の実施形態の半導体発光装置1の構成例を示す概略説明図である。図1に示すように、本発明の実施形態の半導体発光装置1は、半導体発光素子であるLEDチップ10と、当該LEDチップ10が発した光の波長を変換する蛍光体20とを含む。そして、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満である合成光を発する。   FIG. 1 is a schematic explanatory diagram illustrating a configuration example of a semiconductor light emitting device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a semiconductor light emitting device 1 according to an embodiment of the present invention includes an LED chip 10 that is a semiconductor light emitting element, and a phosphor 20 that converts the wavelength of light emitted from the LED chip 10. Then, a combined light having a correlated color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K, preferably lower than 2000K is emitted.

LEDチップ10として、青色発光ダイオード素子または紫色発光ダイオード素子が用いられる。LEDチップ10として、青色発光ダイオード素子が用いられる場合と、紫色発光ダイオード素子が用いられる場合とで、用いられる蛍光体20が異なる。なお、LEDチップ10として、紫色発光ダイオード素子が用いられることが好ましい。   As the LED chip 10, a blue light emitting diode element or a purple light emitting diode element is used. As the LED chip 10, the phosphor 20 used is different depending on whether a blue light-emitting diode element is used or a violet light-emitting diode element is used. In addition, it is preferable that a purple light emitting diode element is used as the LED chip 10.

(LEDチップ10と蛍光体20との組み合わせ)
LEDチップ10が青色発光ダイオード素子である場合に、蛍光体20は、少なくとも、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含む。そして、通常、青色発光ダイオード素子である当該LEDチップ10から発せられた青色光の一部と、青色光の他の一部が緑色蛍光体によって波長変換された緑色光と、青色光の更に他の一部が赤色蛍光体によって波長変換された赤色光とを成分として含み、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満である合成光を発する。一般的に、青色発光ダイオード素子の発光ピーク波長は、440〜470nmである。なお、蛍光体20に、青色発光ダイオード素子から発せられた青色光の一部を波長変換して黄色光を発する黄色蛍光体が含まれていてもよい。
(Combination of LED chip 10 and phosphor 20)
When the LED chip 10 is a blue light emitting diode element, the phosphor 20 includes at least a green phosphor and a red phosphor. Then, usually, a part of the blue light emitted from the LED chip 10 which is a blue light emitting diode element, a green light in which another part of the blue light is wavelength-converted by the green phosphor, and another blue light. Part of which includes red light that has been wavelength-converted by a red phosphor as a component, and emits synthesized light having a correlated color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K, preferably lower than 2000K. Generally, the emission peak wavelength of a blue light emitting diode element is 440 to 470 nm. The phosphor 20 may include a yellow phosphor that emits yellow light by converting the wavelength of part of the blue light emitted from the blue light emitting diode element.

LEDチップ10が紫色発光ダイオード素子である場合に、蛍光体20は、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体とを含む。そして、通常、紫色発光ダイオード素子である当該LEDチップ10から発せられた紫外光または紫色光と、紫色発光ダイオード素子である当該LEDチップ10から発せられた紫外光または紫色光の一部が青色蛍光体によって波長変換された青色光と、紫外光または紫色光の他の一部が緑色蛍光体によって波長変換された緑色光と、紫外光または紫色光の更に他の一部が赤色蛍光体によって波長変換された赤色光とを成分として含み、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満である合成光を発する。   When the LED chip 10 is a violet light emitting diode element, the phosphor 20 includes a green phosphor, a red phosphor, and a blue phosphor. In general, ultraviolet light or purple light emitted from the LED chip 10 that is a violet light-emitting diode element and a part of ultraviolet light or purple light emitted from the LED chip 10 that is a violet light-emitting diode element are blue fluorescent. Blue light wavelength-converted by the body, green light whose wavelength is converted by the green phosphor by ultraviolet light or other part of the purple light, and another part of the ultraviolet light or purple light wavelength by the red phosphor Combined red light is included as a component, and synthetic light having a correlated color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K, preferably lower than 2000K is emitted.

本実施形態では、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満である合成光の発光スペクトルにおいて、LEDチップ10によって発せられた光(励起光ともいう)のピーク強度と、当該励起光によって励起された蛍光体20が発した光(蛍光ともいう)の最大ピーク強度の比の値が所定の範囲になるようにLEDチップ10と蛍光体20とを構成することにより、Raを高める。なお、蛍光の最大ピーク強度に対する励起光のピーク強度の比率の百分率を励起光比率という。   In the present embodiment, the peak intensity of light (also referred to as excitation light) emitted by the LED chip 10 in the emission spectrum of the synthesized light having a correlated color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K, preferably lower than 2000K, By configuring the LED chip 10 and the phosphor 20 so that the value of the ratio of the maximum peak intensity of the light (also referred to as fluorescence) emitted from the phosphor 20 excited by the excitation light is within a predetermined range, Ra can be obtained. Increase. Note that the percentage of the ratio of the peak intensity of the excitation light to the maximum peak intensity of fluorescence is referred to as the excitation light ratio.

本実施形態において、励起光比率を調整することにより半導体発光装置1によって発せられる合成光のRaを高める理由について説明する。白色光源によって発せられる合成光の相関色温度を低下させると、当該白色光源の発する光が赤みを帯び、発光スペクトルにおいて短い波長領域(例えば、波長が450nm以下である領域)のスペクトルの割合が低下する。このことを、基準光である黒体放射のスペクトルの可視光領域において、相関色温度が2700Kの光のスペクトルにおける450nm以下のスペクトルの割合と、相関色温度が1900Kの光の発光スペクトルにおける450nm以下のスペクトルの割合とを比較して説明する。なお、相関色温度が2700Kの光とは、例えば、照明で使用される白熱電球によって発せられる光(以下、電球色の光ともいう)である。また、相関色温度が1900Kの光とは、例えば、ろうそくの炎によって発せられる光(以下、ろうそく色の光ともいう)である。   In the present embodiment, the reason why the Ra of the synthesized light emitted by the semiconductor light emitting device 1 is increased by adjusting the excitation light ratio will be described. When the correlated color temperature of the synthesized light emitted by the white light source is lowered, the light emitted by the white light source is reddish, and the proportion of the spectrum in the short wavelength region (for example, the region where the wavelength is 450 nm or less) is reduced in the emission spectrum. To do. In the visible light region of the spectrum of black body radiation, which is the reference light, the proportion of the spectrum of 450 nm or less in the spectrum of light having a correlated color temperature of 2700 K and the wavelength of 450 nm or less in the emission spectrum of light having a correlated color temperature of 1900 K This will be described in comparison with the spectrum ratio. The light having a correlated color temperature of 2700 K is, for example, light emitted by an incandescent light bulb used for illumination (hereinafter also referred to as light bulb color light). The light having a correlated color temperature of 1900K is, for example, light emitted by a candle flame (hereinafter also referred to as candle light).

Figure 2013012778
Figure 2013012778

上記式(1)において、
λ:波長[m]
T:色温度[K]
k:ボルツマン定数[J・K-1
h:プランク定数[J・s]
c:光速度[m/s]
であるとする。
In the above formula (1),
λ: wavelength [m]
T: Color temperature [K]
k: Boltzmann constant [J · K −1 ]
h: Planck's constant [J · s]
c: speed of light [m / s]
Suppose that

上記式(1)を用いて、可視光領域におけるスペクトルの積分値に占める450nm以下の波長のスペクトルの積分値の割合を算出すると、相関色温度が2700Kである光の450nm以下の波長のスペクトルの積分値の割合は2.5%であり、相関色温度が1900Kである光の450nm以下の波長のスペクトルの積分値の割合は0.4%である。つまり、相関色温度が1900Kである光の450nm以下の波長のスペクトルの積分値の割合は、相関色温度が2700Kである光の450nm以下の波長のスペクトルの積分値の割合の6分の1以下であり、電球色の光と比べてろうそく色の光は450nm以下という短い波長の光のスペクトルの割合が低い。   When the ratio of the integral value of the spectrum of the wavelength of 450 nm or less occupying the integral value of the spectrum in the visible light region is calculated using the above formula (1), the spectrum of the wavelength of 450 nm or less of the light having the correlated color temperature of 2700 K is calculated. The ratio of the integral value is 2.5%, and the ratio of the integral value of the spectrum having a wavelength of 450 nm or less of the light having the correlated color temperature of 1900 K is 0.4%. That is, the ratio of the integral value of the spectrum having a wavelength of 450 nm or less of light having a correlated color temperature of 1900K is equal to or less than one sixth of the ratio of the spectrum having a wavelength of 450 nm or less of light having a correlated color temperature of 2700K. In comparison with light bulb light, candle light has a lower spectrum ratio of light having a wavelength of 450 nm or less.

従って、青色発光ダイオード素子や紫色発光ダイオード素子を励起源として使用した白色ランプを作成する場合に、電球色の合成光とろうそく色の合成光との励起強度(励起源によって発されれた光の強度)を同じにすると、450nm以下の波長のスペクトルのうち、励起光のスペクトルの割合は、電球色の合成光における割合よりもろうそく色の合成光における割合の方が高くなる。換言すれば、ろうそく色の合成光において励起光が相関色温度に与える影響は、電球色の合成光において励起光が相関色温度に与える影響よりも大きい。よって、ろうそく色の合成光において励起光の調整は重要である。   Therefore, when creating a white lamp using a blue light emitting diode element or a purple light emitting diode element as an excitation source, the excitation intensity (the intensity of the light emitted by the excitation source) of the combined light of the bulb color and the combined light of the candle color. If the intensity is the same, the ratio of the spectrum of the excitation light in the spectrum of the wavelength of 450 nm or less is higher in the ratio of the combined light of the candle color than the ratio of the combined light of the bulb color. In other words, the influence of the excitation light on the correlated color temperature in the combined light of the candle color is larger than the influence of the excitation light on the correlated color temperature in the combined light of the bulb color. Therefore, it is important to adjust the excitation light in the candle light.

例えば、ろうそく色の合成光を発するために紫色発光ダイオード素子と赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体とを光源として用いる場合に、発せられる合成光の相関色温度をろうそく色の合成光の相関色温度にするためには、短波長の光を発する青色蛍光体の配合量を電球色のものよりも減らす必要がある。しかし、そのようにすると、演色性の基準となる黒体放射スペクトルと比較して、光源の白色スペクトルにおける蛍光による青色領域のスペクトル強度が弱くなってしまう。そして、青色領域において、蛍光のスペクトル強度が弱くなることに関わらず、紫色発光ダイオード素子によって発せられた帯域幅が狭い励起光のスペクトルが残存するので、演色性が低下してしまう。つまり、Raが低下し、高演色性の光を発することができなくなってしまう。   For example, when a purple light-emitting diode element, a red phosphor, a green phosphor, and a blue phosphor are used as light sources to emit a candle-colored composite light, the correlated color temperature of the composite light emitted is set to In order to obtain the correlated color temperature, it is necessary to reduce the blending amount of the blue phosphor that emits light of a short wavelength than that of the light bulb color. However, in such a case, the spectral intensity in the blue region due to fluorescence in the white spectrum of the light source is weaker than the black body radiation spectrum that is the standard for color rendering. In the blue region, the spectrum of the excitation light having a narrow bandwidth emitted by the violet light-emitting diode element remains regardless of the fact that the fluorescence spectrum intensity becomes weak, so that the color rendering property is lowered. That is, Ra is lowered and light with high color rendering properties cannot be emitted.

従って、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満であるろうそく色の合成光を発する場合には、相関色温度が6500K程度の昼光色の合成光を発する場合や2700K程度の電球色の合成光を発する場合に採用可能な方法である赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体との混合比の調整や各蛍光体の選択という方法ではRaを高めることは困難である。よって、本実施形態では、励起光比率を調整してRaを高めるのである。   Therefore, in the case of emitting a candle color combined light having a correlated color temperature of 1600K or higher and less than 2400K, preferably less than 2000K, a daylight color combined light having a correlated color temperature of about 6500K or a light bulb of about 2700K. It is difficult to increase Ra by adjusting the mixing ratio of the red phosphor, the green phosphor, and the blue phosphor or selecting each phosphor, which is a method that can be used when emitting combined light of colors. Therefore, in the present embodiment, Ra is increased by adjusting the excitation light ratio.

ここで、上述した各蛍光体の具体例について以下に説明する。なお、これら蛍光体は本実施形態において好適な蛍光体を例示するものであるが、適用可能な蛍光体は以下に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々な種類の蛍光体を適用することが可能である。   Here, specific examples of each phosphor described above will be described below. These phosphors are examples of suitable phosphors in the present embodiment, but applicable phosphors are not limited to the following, and various types can be used without departing from the gist of the present invention. It is possible to apply the phosphors.

(緑色蛍光体)
緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は500nm以上、好ましくは510nm以上、より好ましくは515nm以上で、通常は550nm未満、好ましくは542nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として、例えば、(Y,Lu)3(Al,Ga)512:Ce、CaSc24:Ce、Ca3(Sc,Mg)2Si312:Ce、(Sr,Ba)2SiO4:Eu(BSS)、(Si,Al)6(O,N)8:Eu(β−サイアロン)、(Ba,Sr)3Si6122:Eu(BSON)、SrGa24:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mnが好ましい。緑色蛍光体の発光ピーク波長の半値幅は50nm以上が好ましく、65nm以上がより好ましい。緑色蛍光体に発光ピークがブロードなものを用いることで、青色蛍光体として半値幅が狭いものを用いた場合であっても演色性が良くなる傾向にある。
(Green phosphor)
The emission peak wavelength of the green phosphor is usually 500 nm or more, preferably 510 nm or more, more preferably 515 nm or more, and usually less than 550 nm, preferably 542 nm or less. Among them, as the green phosphor, for example, (Y, Lu) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, CaSc 2 O 4 : Ce, Ca 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce, (Sr , Ba) 2 SiO 4 : Eu (BSS), (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon), (Ba, Sr) 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu (BSON), SrGa 2 S 4 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn are preferable. The half-value width of the emission peak wavelength of the green phosphor is preferably 50 nm or more, and more preferably 65 nm or more. By using a green phosphor having a broad emission peak, the color rendering properties tend to be improved even when a blue phosphor having a narrow half-value width is used.

(赤色蛍光体)
赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は570nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは585nm以上で、通常は780nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは680nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、赤色蛍光体として、例えば、CaAlSiN3:Eu、CaAlSi(N,O)3:Eu(以下、「CASON」蛍光体と呼ぶことがある。(CaAlSiN31-x(Si22O)x:Eu(xは0<x<0.5)と記載することがある。)、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu(以下、「SCASN」蛍光体と呼ぶことがある。(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Euと記載することがある。)、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、SrAlSi47:Eu、(La,Y)22S:Eu、Eu(ジベンゾイルメタン)3・1,10−フェナントロリン錯体などのβ−ジケトン系Eu錯体、カルボン酸系Eu錯体、K2SiF6:Mn、Mn付活ジャーマネートが好ましく、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Sr,Ca)AlSi(N,O)3:Eu、SrAlSi47:Eu、(La,Y)22S:Eu、K2SiF6:Mn(但し、Siの一部がAlやNaで置換されていてもよい)、Mn付活ジャーマネートがより好ましい。
(Red phosphor)
The emission peak wavelength of the red phosphor is usually 570 nm or more, preferably 580 nm or more, more preferably 585 nm or more, and usually 780 nm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 680 nm or less. is there. Among them, as red phosphors, for example, CaAlSiN 3 : Eu, CaAlSi (N, O) 3 : Eu (hereinafter, referred to as “CASON” phosphors) (CaAlSiN 3 ) 1-x (Si 2 N 2 O ) X : Eu (x may be described as 0 <x <0.5)), (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu (hereinafter, referred to as “SCASN” phosphor) (Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Eu), (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, (Ca, Sr, Ba) Si ( N, O) 2 : Eu, (Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Eu, (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu, (Ca, Sr) S: Eu, SrAlSi 4 N 7 : Eu, (La, Y) 2 O 2 S: Eu, Eu (dibenzoylmethane) 3 · 1, 10 -Β-diketone Eu complex such as phenanthroline complex, carboxylic acid Eu complex, K 2 SiF 6 : Mn, Mn activated germanate is preferred, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, (Sr, Ca) AlSi (N, O) 3 : Eu, SrAlSi 4 N 7 : Eu, (La, Y) 2 O 2 S: Eu, K 2 SiF 6 : Mn (however, a part of Si May be substituted with Al or Na), Mn-activated germanate is more preferable.

(青色蛍光体)
青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上で、通常は500nm未満、好ましくは490nm以下、より好ましくは480nm以下、更に好ましくは470nm以下、特に好ましくは460nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、青色蛍光体として例えば、(Ca,Sr,Ba)MgAl1017:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO46(Cl,F)2:Eu、(Ba,Ca,Mg,Sr)2SiO4:Eu、(Ba,Ca,Sr)3MgSi28:Euが好ましく、(Ba,Sr)MgAl1017:Eu、(Ca,Sr,Ba)10(PO46(Cl,F)2:Eu、Ba3MgSi28:Euがより好ましく、Sr10(PO46Cl2:Eu、BaMgAl1017:Euがさらに好ましく、(Sr1-xBax5(PO43Cl:Eu(x>0)が特に好ましい。青色蛍光体の発光ピーク波長の半値幅は、好ましくは30nm以上であり、より好ましくは40nm以上であり、さらに好ましくは50nm以上であり、特に好ましくは60nm以上である。
(Blue phosphor)
The emission peak wavelength of the blue phosphor is usually 420 nm or more, preferably 430 nm or more, more preferably 440 nm or more, usually less than 500 nm, preferably 490 nm or less, more preferably 480 nm or less, still more preferably 470 nm or less, particularly preferably. Is preferably in the wavelength range of 460 nm or less. Among them, as the blue phosphor, for example, (Ca, Sr, Ba) MgAl 10 O 17 : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, (Ba, Ca , Mg, Sr) 2 SiO 4 : Eu, (Ba, Ca, Sr) 3 MgSi 2 O 8 : Eu are preferred, and (Ba, Sr) MgAl 10 O 17 : Eu, (Ca, Sr, Ba) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu is more preferable, Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu is more preferable, (Sr 1− x Ba x) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu (x> 0) is particularly preferred. The full width at half maximum of the emission peak wavelength of the blue phosphor is preferably 30 nm or more, more preferably 40 nm or more, still more preferably 50 nm or more, and particularly preferably 60 nm or more.

(黄色蛍光体)
黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上で、通常は620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Y3Al512:Ce、(Y,Gd)3Al512:Ce、(Sr,Ca,Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ca,Sr)Si222:Eu、α−サイアロン、La3Si611:Ce(但し、その一部がCaやOで置換されていてもよい)が好ましい。
(Yellow phosphor)
The emission peak wavelength of the yellow phosphor is usually 530 nm or more, preferably 540 nm or more, more preferably 550 nm or more, and usually 620 nm or less, preferably 600 nm or less, more preferably 580 nm or less. is there. Among them, as the yellow phosphor, for example, Y 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce, (Sr, Ca, Ba, Mg) 2 SiO 4 : Eu, (Ca, Sr) Si 2 N 2 O 2 : Eu, α-sialon, La 3 Si 6 N 11 : Ce (however, a part thereof may be substituted with Ca or O) are preferable.

なお、蛍光体20の形態は、パウダー状であってもよいし、セラミック組織中に蛍光体相を含有する発光セラミックであってもよい。パウダー状の蛍光体は、好ましくは、高分子材料またはガラスからなる透明な固定マトリクス中に蛍光体粒子を分散させて固定化されるか、または適当な部材の表面に電着やその他の方法で蛍光体粒子を層状に堆積させて固定化される。LEDチップ10によって発せられた光(具体的には、励起光)が半導体発光装置1の外部に放出される場合に、蛍光体20は当該光を所定の透過率で透過させている。従って、励起光比率を、励起光透過率ともいう。   The phosphor 20 may be in the form of a powder or a luminescent ceramic containing a phosphor phase in a ceramic structure. The powdered phosphor is preferably fixed by dispersing phosphor particles in a transparent fixing matrix made of a polymer material or glass, or by electrodeposition or other methods on the surface of an appropriate member. The phosphor particles are fixed in a layered manner. When light (specifically, excitation light) emitted by the LED chip 10 is emitted to the outside of the semiconductor light emitting device 1, the phosphor 20 transmits the light with a predetermined transmittance. Therefore, the excitation light ratio is also referred to as excitation light transmittance.

以上に例示した蛍光体等を適宜組み合わせることで、発光装置1が発する光のスペクトルにおける最大ピークの波長及び強度を調整することが可能である。本発明に係る発光装置1が発する光のスペクトルにおける最大ピークの波長及び強度は、本発明の特定の励起光比率を満たせば特段限定されないが、発光装置1が発する光のスペクトルにおける最大ピークの波長が600nm以上660nm以下であることで、いわゆるろうそく色の合成光を達成しやすくなり、好ましくは最大ピーク波長は610nm以上660nm以下である。   By appropriately combining the phosphors and the like exemplified above, it is possible to adjust the wavelength and intensity of the maximum peak in the spectrum of light emitted from the light emitting device 1. The wavelength and intensity of the maximum peak in the spectrum of light emitted from the light emitting device 1 according to the present invention are not particularly limited as long as the specific excitation light ratio of the present invention is satisfied, but the wavelength of the maximum peak in the spectrum of light emitted from the light emitting device 1 Is 600 nm or more and 660 nm or less, so that it is easy to achieve so-called candle-colored synthesized light, and preferably the maximum peak wavelength is 610 nm or more and 660 nm or less.

(LEDチップ10)
LEDチップ10には、360〜490nmの光を発する半導体発光素子が用いられることが好ましい。なお、そのような半導体発光素子として、例えば、青色発光ダイオード素子と紫色発光ダイオード素子とがある。半導体発光素子は、窒素ガリウム系、酸化亜鉛系または炭化ケイ素系の半導体で形成されたpn接合形の発光部を有する発光ダイオード素子であることが好ましい。
(LED chip 10)
The LED chip 10 is preferably a semiconductor light emitting element that emits light of 360 to 490 nm. Examples of such a semiconductor light emitting element include a blue light emitting diode element and a purple light emitting diode element. The semiconductor light emitting device is preferably a light emitting diode device having a pn junction type light emitting portion formed of a nitrogen gallium based, zinc oxide based or silicon carbide based semiconductor.

LEDチップ10の発光ピーク波長が、380〜420nmとなるように構成されていることが好ましい。LEDチップ10の発光ピーク波長が380nm以上であることが好ましい理由は、蛍光体20の励起波長(励起光の波長)と蛍光体発光波長との差異が大きいことに起因して、ストークスシフトによるエネルギ損失が大きくなり、半導体発光装置1(より具体的には蛍光体20)の発光効率が低下するからである。なお、LEDチップ10によって発せられる光に可視成分の光(380〜780nmの波長の光)が含まれない場合には、LEDチップ10によって発せられた光は、半導体発光装置1から発せられる光の相関色温度や色度に直接に影響を与えないので、励起光比率を変化させてもRaは変化しないことになる。   It is preferable that the light emission peak wavelength of the LED chip 10 is configured to be 380 to 420 nm. The reason why the emission peak wavelength of the LED chip 10 is preferably 380 nm or more is because the difference between the excitation wavelength of the phosphor 20 (excitation light wavelength) and the phosphor emission wavelength is large, and the energy due to the Stokes shift. This is because the loss increases and the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device 1 (more specifically, the phosphor 20) decreases. Note that when the light emitted by the LED chip 10 does not include visible component light (light having a wavelength of 380 to 780 nm), the light emitted by the LED chip 10 is the light emitted from the semiconductor light emitting device 1. Since the correlated color temperature and chromaticity are not directly affected, even if the excitation light ratio is changed, Ra does not change.

LEDチップ10の発光ピーク波長が420nm以下であることが好ましい理由は、420nmよりも長い波長を発光ピーク波長とするLEDチップ10(例えば、青色発光ダイオード素子)によって発せられた光には青色成分が多く含まれていることになり、励起光比率を調整するために、緑色蛍光体と赤色蛍光体との配合比を大きく変更しなければならなくなるからである。発光ピーク波長が420nm以下のLEDチップ10(例えば、紫色発光ダイオード素子)を用いた場合には、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体との配合比を大きく変更することなく、蛍光体20の総量と蛍光体20を半導体発光装置1の内部に封止するための樹脂の量との割合を調整することで、励起光比率を調整することができる。   The reason why the emission peak wavelength of the LED chip 10 is preferably 420 nm or less is that light emitted by the LED chip 10 (for example, a blue light emitting diode element) having an emission peak wavelength longer than 420 nm has a blue component. This is because a large amount is included, and in order to adjust the excitation light ratio, it is necessary to largely change the blending ratio of the green phosphor and the red phosphor. When the LED chip 10 having an emission peak wavelength of 420 nm or less (for example, a violet light emitting diode element) is used, the phosphor 20 is not greatly changed without greatly changing the mixing ratio of the green phosphor, the red phosphor, and the blue phosphor. The excitation light ratio can be adjusted by adjusting the ratio between the total amount of the phosphor and the amount of the resin for sealing the phosphor 20 inside the semiconductor light emitting device 1.

また、青色発光ダイオード素子が用いられた場合には、当該青色発光ダイオード素子が発熱等したことにより発光ピーク波長が変動したときに、青色発光ダイオード素子から発せられた光には青色成分が多く含まれていることに起因して、半導体発光装置が発する光の色度や色温度が変化してしまうことがある。それに対して、紫色発光ダイオード素子が用いられた場合には、当該紫色発光ダイオード素子の発光ピーク波長が変動したとしても、半導体発光装置が発する光の色度や色温度の変化を抑制することができる。また、半導体発光素子の製造ロットが異なることなどによって当該半導体発光素子の発光ピーク波長が異なることがあるが、紫色発光ダイオード素子を用いた場合には、当該紫色発光ダイオード素子の発光ピーク波長が変動したとしても半導体発光装置が発する光の色度や色温度の変化が少ないので、半導体発光装置を製造したときの歩留まりを良好なものとすることができる。   In addition, when a blue light emitting diode element is used, the light emitted from the blue light emitting diode element contains a large amount of blue component when the emission peak wavelength fluctuates due to heat generation or the like of the blue light emitting diode element. As a result, the chromaticity and color temperature of light emitted from the semiconductor light emitting device may change. On the other hand, when a purple light emitting diode element is used, even if the emission peak wavelength of the purple light emitting diode element fluctuates, it is possible to suppress changes in the chromaticity and color temperature of light emitted from the semiconductor light emitting device. it can. In addition, the emission peak wavelength of the semiconductor light emitting element may differ due to different manufacturing lots of the semiconductor light emitting element. However, when a purple light emitting diode element is used, the emission peak wavelength of the purple light emitting diode element varies. Even if it does, since the change of the chromaticity and color temperature of the light which a semiconductor light-emitting device emits is few, the yield at the time of manufacturing a semiconductor light-emitting device can be made favorable.

また、紫色発光ダイオード素子が用いられた場合には、青色発光ダイオード素子が用いられた場合と比較して素子に流れる電流量を変化させたときの色度の変動が小さいので、後述する半導体発光システムに好適に使用することができる。   In addition, when a purple light emitting diode element is used, the variation in chromaticity when the amount of current flowing through the element is changed is smaller than when a blue light emitting diode element is used. It can be used suitably for a system.

半導体発光装置1によって発せられる合成光における励起光比率を調整する方法として、LEDチップ10に応じて、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体との配合比を変更する方法、および蛍光体20の総量と蛍光体20を半導体発光装置1の内部に封止するための樹脂の量との割合を調整する方法について述べたが、他の方法で励起光比率を調整してもよい。具体的には、例えば、半導体発光装置1における自半導体発光装置1が発した合成光が外部に放出される経路や励起光が通過する経路に、励起光の波長以外の波長の光を通過させるフィルタ(バンドパスフィルタ)や、励起光の波長よりも短い波長の光を通過させないフィルタ(UVカットフィルタ)、励起光の波長の光を通過させないまたは所定の割合で減じて通過させるフィルタ(バンドエリミネーションフィルタ)が設置されていてもよい。   As a method of adjusting the excitation light ratio in the synthesized light emitted by the semiconductor light emitting device 1, a method of changing the blending ratio of the green phosphor, the red phosphor and the blue phosphor according to the LED chip 10, and the phosphor 20. Although the method of adjusting the ratio of the total amount of resin and the amount of resin for sealing the phosphor 20 inside the semiconductor light emitting device 1 has been described, the excitation light ratio may be adjusted by other methods. Specifically, for example, light having a wavelength other than the wavelength of the excitation light is allowed to pass through a path through which the synthesized light emitted by the self-semiconductor light-emitting device 1 in the semiconductor light-emitting device 1 is emitted to the outside or a path through which the excitation light passes. Filter (bandpass filter), filter that does not allow light having a wavelength shorter than the wavelength of the excitation light (UV cut filter), filter that does not allow light having the wavelength of the excitation light to pass or is reduced at a predetermined rate (band elimination) (Nation filter) may be installed.

<実験試料>
本発明の発明者等が行った実験(シミュレーションを含む)の試料(本実施形態の半導体発光装置1)について説明する。本実験において、LEDチップ10として、発光ピーク波長が405nmで半値幅が30nmである紫色発光ダイオード素子が用いられている。なお、発光ピーク波長および半値幅は、積分球が用いられて測定されている。また、緑色蛍光体としてβ−サイアロンが用いられ、赤色蛍光体としてCaAlSi(N,O)3:Eu(CASON)が用いられ、青色蛍光体として(Sr1-xBax5(PO43Cl:Eu(x>0)が用いられている。なお、当該緑色蛍光体の発光ピーク波長は540nmで半値幅は60nmであり、当該赤色蛍光体の発光ピーク波長は640nmで半値幅は115nmであり、当該青色蛍光体の発光ピーク波長は475nmで半値幅は80nmである。各蛍光体の発光ピーク波長および半値幅は分光光度計で測定された値である。
<Experimental sample>
A sample (semiconductor light emitting device 1 of the present embodiment) of an experiment (including simulation) conducted by the inventors of the present invention will be described. In this experiment, a violet light-emitting diode element having an emission peak wavelength of 405 nm and a half-value width of 30 nm is used as the LED chip 10. Note that the emission peak wavelength and the half width are measured using an integrating sphere. In addition, β-sialon is used as the green phosphor, CaAlSi (N, O) 3 : Eu (CASON) is used as the red phosphor, and (Sr 1-x Ba x ) 5 (PO 4 ) as the blue phosphor. 3 Cl: Eu (x> 0) is used. The emission peak wavelength of the green phosphor is 540 nm and the half width is 60 nm, the emission peak wavelength of the red phosphor is 640 nm and the half width is 115 nm, and the emission peak wavelength of the blue phosphor is 475 nm and half. The value width is 80 nm. The emission peak wavelength and half-value width of each phosphor are values measured with a spectrophotometer.

図2は、LEDチップ10、緑色蛍光体、赤色蛍光体および青色蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。図2において、LEDチップ10の発光スペクトルは実線で示され、緑色蛍光体の発光スペクトルは一点鎖線で示され、赤色蛍光体の発光スペクトルは破線で示され、青色蛍光体の発光スペクトルは点線で示されている。図2に示すように、LEDチップ10の発光ピーク波長は405nmであり、緑色蛍光体の発光ピーク波長は540nmであり、赤色蛍光体の発光ピーク波長は640nmであり、青色蛍光体の発光ピーク波長は475nmである。   FIG. 2 is a graph showing emission spectra of the LED chip 10, the green phosphor, the red phosphor, and the blue phosphor. In FIG. 2, the emission spectrum of the LED chip 10 is indicated by a solid line, the emission spectrum of the green phosphor is indicated by a one-dot chain line, the emission spectrum of the red phosphor is indicated by a broken line, and the emission spectrum of the blue phosphor is indicated by a dotted line. It is shown. As shown in FIG. 2, the emission peak wavelength of the LED chip 10 is 405 nm, the emission peak wavelength of the green phosphor is 540 nm, the emission peak wavelength of the red phosphor is 640 nm, and the emission peak wavelength of the blue phosphor. Is 475 nm.

そして、所望の相関色温度(具体的には、1900K)および所望のduv(具体的には、CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図において、色度座標の黒体輻射軌跡曲線からの偏差duvの値が−0.02以上であって0.02以下である0.0〜−0.0083)である合成光を発し、所望の励起光比率(10%間隔で0〜130%)となるようにシミュレーションを行い、Raを測定した。具体的には、所望の相関色温度、所望の偏差duvの値、および所望の励起光比率となるようにLEDチップ10および各蛍光体の発光スペクトル強度を調整した半導体発光装置1の発光スペクトルをシミュレーションによって得て、Raを測定した。すなわち、相関色温度が1900Kおよびduvが0.0〜−0.0083である合成光を発する半導体発光装置1であって、励起光比率が0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、110%、120%、または130%となる半導体発光装置1の発光スペクトルをシミュレーションによって得て、Raを測定した。   From the black body radiation locus curve of the chromaticity coordinates in the XY chromaticity diagram of the desired correlated color temperature (specifically, 1900K) and the desired duv (specifically, CIE (1931) XYZ color system). The combined light having a deviation duv of −0.02 or more and 0.02 or less (0.0 to −0.0083) is emitted, and a desired excitation light ratio (0 to 130% at 10% intervals). The simulation was carried out so as to obtain () and Ra was measured. Specifically, the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 in which the emission spectrum intensity of the LED chip 10 and each phosphor is adjusted so that the desired correlated color temperature, the desired deviation duv value, and the desired excitation light ratio are obtained. Ra was obtained by simulation. That is, the semiconductor light emitting device 1 emits combined light having a correlated color temperature of 1900 K and a duv of 0.0 to −0.0083, and the excitation light ratio is 0%, 10%, 20%, 30%, 40%. 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120%, or 130% of the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 was obtained by simulation, and Ra was measured.

図3は、励起光比率がそれぞれ異なる試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルのシミュレーション結果を示すグラフである。図3において、励起光比率が、0%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが細破線で示され、10%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが中破線で示され、20%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが太点線で示され、30%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが中点線で示され、40%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが細点線で示され、50%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが太二点鎖線で示され、60%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが中二点鎖線で示され、70%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが細二点鎖線で示され、80%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが太一点鎖線で示され、90%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが中一点鎖線で示され、100%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが細一点鎖線で示され、110%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが太実線で示され、120%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが中実線で示され、130%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが細実線で示されている。   FIG. 3 is a graph showing a simulation result of the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 in which samples having different excitation light ratios are used. In FIG. 3, the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 using the sample with the excitation light ratio of 0% is shown by a thin broken line, and the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 using the 10% sample is shown by the middle broken line. The emission spectrum of the semiconductor light-emitting device 1 in which 20% of the sample was used is indicated by a thick dotted line, and the emission spectrum of the semiconductor light-emitting device 1 in which 30% of the sample was used is indicated by a middle dotted line. The emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 in which the sample is used is indicated by a thin dotted line, the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 in which 50% of the sample is used is indicated by a thick two-dot chain line, and 60% of the sample is used. The emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 is indicated by a medium two-dot chain line, the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 in which 70% of the sample is used is indicated by a thin two-dot chain line, and the semiconductor in which 80% of the sample is used. Light emitting device The emission spectrum of the semiconductor light-emitting device 1 in which the emission spectrum of 1 is indicated by a thick one-dot chain line, the emission spectrum of the semiconductor light-emitting device 1 in which 90% of the sample is used is indicated in the middle-dotted chain line, Is indicated by a thin alternate long and short dash line, the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 using 110% of the sample is indicated by a thick solid line, and the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 using the 120% of the sample is indicated by a solid solid line. The emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 using 130% of the sample is indicated by a thin solid line.

前述したように、蛍光のピーク強度に対する励起光のピーク強度の比率の百分率が励起光比率であるところ、図3に示すように、蛍光のピーク強度である640nm付近の波長の発光スペクトルの変化よりも、405nm付近の波長の発光スペクトルの強度(つまり、励起光のピーク強度)の値が大きく変化することにより、励起光比率の値が大きく変化している。つまり、本実施形態では、半導体発光装置1が発する光において、発光ピーク波長が405nmの紫色発光ダイオード素子であるLEDチップ10が発した光(励起光)の強度を変化させることにより、励起光比率を変化させている。   As described above, the percentage of the ratio of the peak intensity of the excitation light to the peak intensity of the fluorescence is the excitation light ratio. As shown in FIG. 3, from the change in the emission spectrum of the wavelength around 640 nm which is the peak intensity of the fluorescence. However, the value of the excitation light ratio greatly changes as the value of the intensity of the emission spectrum having a wavelength near 405 nm (that is, the peak intensity of the excitation light) changes greatly. In other words, in the present embodiment, in the light emitted from the semiconductor light emitting device 1, the excitation light ratio is changed by changing the intensity of the light (excitation light) emitted from the LED chip 10 which is a violet light emitting diode element having an emission peak wavelength of 405 nm. Is changing.

図4は、図3に発光スペクトルを示した試料の励起光比率の変化に応じたRaのシミュレーション結果を示す表である。図5は、図3に発光スペクトルを示した試料の励起光比率の変化に応じたRaのシミュレーション結果を示すグラフである。図4および図5に示すように、励起光比率が減少するとRaが高くなる。具体的には、励起光比率が60%以上のときのRaの値は86未満であるが、励起光比率が50%であるときのRaの値は86であり、励起光比率が30%であるときのRaの値は88であり、励起光比率が0%であるときのRaの値は92である。本発明による半導体発光装置1においては、平均演色評価数Raの値が86以上であることが好ましく、88以上であることがより好ましく、90以上であることがさらに好ましく、92以上であることが特に好ましい。   FIG. 4 is a table showing Ra simulation results according to changes in the excitation light ratio of the sample whose emission spectrum is shown in FIG. FIG. 5 is a graph showing the simulation result of Ra according to the change in the excitation light ratio of the sample whose emission spectrum is shown in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, Ra increases as the excitation light ratio decreases. Specifically, the Ra value when the excitation light ratio is 60% or more is less than 86, but the Ra value when the excitation light ratio is 50% is 86, and the excitation light ratio is 30%. The value of Ra at a certain time is 88, and the value of Ra when the excitation light ratio is 0% is 92. In the semiconductor light emitting device 1 according to the present invention, the value of the average color rendering index Ra is preferably 86 or more, more preferably 88 or more, further preferably 90 or more, and 92 or more. Particularly preferred.

なお、図4に示すように、励起光比率が0〜50%の場合には、相関色温度を1900Kにした場合にduvを0.0000にすることができたが、励起光比率が60〜130%の場合には、この検討で使用している青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の組み合わせでは、相関色温度を1900Kにしたときにはduvを0.0000にすることができなかった。そのため励起光比率が60〜130%の場合には、duvの値がマイナスであって、最も0に近い半導体発光装置1を用いたシミュレーションによってRaを測定した。   As shown in FIG. 4, when the excitation light ratio is 0 to 50%, duv can be set to 0.0000 when the correlated color temperature is set to 1900 K. However, the excitation light ratio is 60 to 60%. In the case of 130%, in the combination of the blue phosphor, the green phosphor and the red phosphor used in this study, the duv could not be set to 0.0000 when the correlated color temperature was 1900K. Therefore, when the excitation light ratio is 60 to 130%, Ra is measured by simulation using the semiconductor light emitting device 1 having a minus value of duv and closest to 0.

本発明の発明者等は、前述したシミュレーションに用いた各色の蛍光体と同様な蛍光体およびLEDチップ10を用いて、相関色温度が1900K程度であって、励起光比率が互いに異なる複数の実験試料を作成した。そして、作成した複数の実験試料のそれぞれが用いられた半導体発光装置1について、それぞれR9等の特殊演色評価数を含む演色評価数と相関色温度とを測定すると共に、平均演色評価数Raと発光効率とをそれぞれ算出した。   The inventors of the present invention have used a plurality of experiments in which the correlated color temperature is about 1900 K and the excitation light ratios are different from each other, using the same phosphors and LED chips 10 as the phosphors of the respective colors used in the above-described simulation. A sample was prepared. Then, for the semiconductor light emitting device 1 in which each of the plurality of created experimental samples is used, the color rendering index including the special color rendering index such as R9 and the correlated color temperature are measured, and the average color rendering index Ra and light emission are measured. Efficiency was calculated respectively.

図6は、励起光比率が互いに異なるこれら実験試料のそれぞれにおける各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。図7は、同じく励起光比率が互いに異なるこれら実験試料が用いられた半導体発光装置1のそれぞれの発光スペクトルを示すグラフである。図7において、励起光比率が、70%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが点線で示され、48%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが破線で示され、27%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが一点鎖線で示され、14%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが長破線で示され、10%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが長一点鎖線で示され、6%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが長二点鎖線で示され、3%の試料が用いられた半導体発光装置1の発光スペクトルが短破線で示されている。   FIG. 6 is a table showing the ratios of phosphors and encapsulants of each color in each of these experimental samples having different excitation light ratios. FIG. 7 is a graph showing respective emission spectra of the semiconductor light emitting device 1 in which these experimental samples having different excitation light ratios are used. In FIG. 7, the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 using a sample with an excitation light ratio of 70% is indicated by a dotted line, and the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 using a sample of 48% is indicated by a broken line. The emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 using 27% of the sample is indicated by a one-dot chain line, the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 using 14% of the sample is indicated by a long broken line, and 10% of the sample is indicated. The emission spectrum of the used semiconductor light emitting device 1 is indicated by a long one-dot chain line, the emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 in which 6% of the sample is used is indicated by a long two-dot chain line, and 3% of the sample is used. The emission spectrum of the semiconductor light emitting device 1 is indicated by a short broken line.

図8は、図6に示す各実験試料を用いた場合の半導体発光装置1における励起光比率の変化に応じた光学特性の変化を示す表である。図8に示すように、励起光比率が減少するとRaの値が大きくなっている。励起光比率が70%である場合にはRaの値は80であり、励起光比率が48%である場合にはRaの値は83である。しかし、励起光比率が27%である場合にはRaの値は86になり、励起光比率が14%である場合にはRaの値は90になり、励起光比率が10%である場合にはRaの値は92になる。さらに励起光比率が減少して、6%や3%である場合にはRaは93である。   FIG. 8 is a table showing changes in optical characteristics according to changes in the excitation light ratio in the semiconductor light emitting device 1 when each experimental sample shown in FIG. 6 is used. As shown in FIG. 8, the value of Ra increases as the excitation light ratio decreases. The Ra value is 80 when the excitation light ratio is 70%, and the Ra value is 83 when the excitation light ratio is 48%. However, the Ra value is 86 when the excitation light ratio is 27%, the Ra value is 90 when the excitation light ratio is 14%, and the excitation light ratio is 10%. Ra has a value of 92. Furthermore, Ra is 93 when the excitation light ratio is decreased to 6% or 3%.

また、赤色についての特殊演色評価数であるR9、および青色についての特殊演色評価数であるR12も、励起光比率が減少すると値が大きくなる傾向にあり、R9およびR12は、いずれもろうそく色の光(本実験例では相関色温度が2400K未満の光)としては高い値になっている。   Also, R9, which is the special color rendering index for red, and R12, which is the special color rendering index for blue, tend to increase as the excitation light ratio decreases, and both R9 and R12 are candle colors. The light (correlated color temperature in this experimental example) is a high value.

それに対して発光効率ηLは、図8に示すように、励起光比率が48%程度である場合をピークに、励起光比率が増加しても減少しても値が小さくなる傾向にある。具体的には、励起光比率が48%である場合の発光効率ηLは40.4であるのに対して、励起光比率が70%に増加した場合の発光効率ηLは37.0である。つまり、励起光比率が48%から増加した場合に発光効率ηLは減少している。また、励起光比率が48%から減少するに従って発光効率ηLも減少し、励起光比率が3%である場合の発光効率ηLは37.0である。つまり、励起光比率が48%から減少した場合に発光効率ηLは減少している。 On the other hand, as shown in FIG. 8, the luminous efficiency η L tends to decrease as the excitation light ratio increases or decreases, peaking when the excitation light ratio is about 48%. Specifically, the luminous efficiency eta L when the excitation light ratio is 48% whereas a 40.4, luminous efficiency eta L when the excitation light ratio was increased to 70% in 37.0 is there. That is, when the excitation light ratio increases from 48%, the luminous efficiency η L decreases. Moreover, the luminous efficiency eta L is also reduced in accordance with the excitation light ratio is reduced from 48%, the luminous efficiency eta L when the excitation light ratio is 3% is 37.0. That is, when the excitation light ratio decreases from 48%, the light emission efficiency η L decreases.

本発明の発明者等は、前述したシミュレーションに用いた赤色蛍光体と異なる蛍光体を用いて、相関色温度が1900K程度の光を発する他の実験試料を作成し、R9等の特殊演色評価数を含む演色評価数と相関色温度とを測定すると共に、平均演色評価数Raと発光効率とをそれぞれ算出した。具体的には、赤色蛍光体に、CASON(CaAlSi(N,O)3:Eu)に代えて、SCASN((Sr,Ca)AlSi(N,O)3:Eu)が用いられている。図9は、このような他の実験試料における各色の蛍光体および封止材の割合を示す表である。図9に示すように、他の実験試料に用いられている青色蛍光体および緑色蛍光体は、前述したシミュレーションおよび前述した実験試料における青色の蛍光体および緑色の蛍光体とそれぞれ同じ蛍光体である。また、上述の他の実験試料に用いられているLEDチップのピーク波長は、前述したシミュレーションおよび前述した実験試料に用いられているLEDチップ10のピーク波長である410nmと同程度である409nmである。 The inventors of the present invention create another experimental sample that emits light having a correlated color temperature of about 1900K using a phosphor different from the red phosphor used in the above-described simulation, and a special color rendering index such as R9. The color rendering index and correlated color temperature were measured, and the average color rendering index Ra and the luminous efficiency were calculated. Specifically, the red phosphor, CASON (CaAlSi (N, O ) 3: Eu) in place, SCASN ((Sr, Ca) AlSi (N, O) 3: Eu) is used. FIG. 9 is a table showing the ratios of phosphors and sealing materials of the respective colors in such other experimental samples. As shown in FIG. 9, the blue phosphor and the green phosphor used in the other experimental samples are the same phosphors as the blue phosphor and the green phosphor in the above-described simulation and the above-described experimental sample, respectively. . The peak wavelength of the LED chip used for the other experimental sample is 409 nm, which is about the same as the peak wavelength of the LED chip 10 used for the simulation and the experimental sample described above. .

図10は、図9に示した他の実験試料の光学特性を示す表である。図10に示すように、赤色蛍光体にSCASNが用いられた他の実験試料は、励起光比率が19%であり、発光効率ηLは40.5%であり、Raは82である。図10に示すように、赤色蛍光体にSCASNが用いられた他の実験試料は、励起光比率が19%である場合に、発光効率ηLが40.5%と高い値になっている。 FIG. 10 is a table showing optical characteristics of the other experimental samples shown in FIG. As shown in FIG. 10, another experimental sample in which SCASN is used for the red phosphor has an excitation light ratio of 19%, a luminous efficiency η L of 40.5%, and Ra of 82. As shown in FIG. 10, in another experimental sample in which SCASN is used for the red phosphor, the luminous efficiency η L is a high value of 40.5% when the excitation light ratio is 19%.

図8および図10に示すように、赤色蛍光体にCASONが用いられた場合およびSCASNが用いられた場合の両者ともに、励起光比率が5%以上であって60%未満の範囲内であれば、Raの値が80を超えた値であって、かつ、発光効率ηLの値が33%を超えた値になる。つまり、励起光比率が5%以上であって60%未満の範囲内であれば、Raの値と発光効率ηLの値とを高いレベルで両立させることができる。 As shown in FIG. 8 and FIG. 10, in both the case where CASON is used as the red phosphor and the case where SCASN is used, the excitation light ratio is within a range of 5% or more and less than 60%. , Ra is a value exceeding 80, and the luminous efficiency η L is a value exceeding 33%. That is, if the excitation light ratio is 5% or more and less than 60%, the Ra value and the light emission efficiency η L can be made compatible at a high level.

Raの値のみを考えると、励起光比率は、55%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましく、45%以下であることが特に好ましく、35%以下であることがさらに好ましく、25%以下であることがよりさらに好ましく、15%以下であることが最も好ましい。また、励起光比率の下限値は通常0%である。   Considering only the value of Ra, the excitation light ratio is preferably 55% or less, more preferably 50% or less, particularly preferably 45% or less, and further preferably 35% or less. Preferably, it is more preferably 25% or less, and most preferably 15% or less. The lower limit of the excitation light ratio is usually 0%.

表1は、励起光比率が互いに異なる実験試料が用いられた半導体発光装置1が発した光について、13人の被験者による官能試験の結果を表す表である。表1において、◎の欄は、「ほとんどろうそくのように感じた。ろうそくの炎に近い感じがした」と回答した人数を示している。○の欄は、「不自然さはあまり感じられなかった」と回答した人数を示している。×の欄は、「青みが感じられ、不自然に感じた」と回答した人数を示している。   Table 1 is a table showing the results of a sensory test by 13 subjects with respect to light emitted from the semiconductor light emitting device 1 using experimental samples having different excitation light ratios. In Table 1, the ◎ column indicates the number of people who answered, “I felt almost like a candle. I felt like a candle flame”. The ○ column indicates the number of respondents who answered “I did not feel much unnaturalness”. The x column indicates the number of people who answered “I felt blue and felt unnatural”.

Figure 2013012778
Figure 2013012778

表1に示すように、励起光比率が低い方が、◎と回答する人数が増え、×と回答する人数が減っている。従って、各半導体発光装置1が発した光の色度点の座標値および相関色温度はそう大きく変化していないのであるが、本官能試験では、励起光比率がより低い実験試料によって発せられる光がろうそくによって発せられる光により近いと全ての被験者が判定した。   As shown in Table 1, the lower the excitation light ratio, the greater the number of people who responded with 増 え, and the smaller the number of people who answered with x. Therefore, although the coordinate value of the chromaticity point and the correlated color temperature of the light emitted from each semiconductor light emitting device 1 do not change so much, in this sensory test, the light emitted by the experimental sample having a lower excitation light ratio. All subjects determined to be closer to the light emitted by the candle.

しかし、励起光比率が48%以下に減少すると、発光効率ηLの値も減少することを考慮すると、励起光比率は、60%未満であって、5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、20%以上であることがさらに好ましい。 However, considering that when the excitation light ratio is reduced to 48% or less, the value of the light emission efficiency η L also decreases, the excitation light ratio is preferably less than 60% and preferably 5% or more. More preferably, it is more preferably 20% or more.

また、波長が440nm以上であって480nm以下のスペクトルの最大値が、LEDチップ10が発する光の最大ピーク強度よりもよりも小さいことが好ましい。図6に示すように、本実施形態では、最大ピーク強度の光の波長が410nmであるLEDチップ10が用いられている。図7に示すように、本実施形態の実験試料のうち、励起光比率が5%以上であって60%未満の範囲内である実験試料が発する光における波長が440nm以上であって480nm以下のスペクトルの最大値は、波長410nm付近のスペクトル、すなわちLEDチップ10が発する光の最大ピーク強度よりも小さい。そのように構成されていることによって、2400K未満という比較的低い相関色温度の光であるにもかかわらず、大きいRaの値と高い発光効率とを両立することができる。   Further, it is preferable that the maximum value of the spectrum having a wavelength of 440 nm or more and 480 nm or less is smaller than the maximum peak intensity of light emitted from the LED chip 10. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the LED chip 10 having a wavelength of light having a maximum peak intensity of 410 nm is used. As shown in FIG. 7, among the experimental samples of the present embodiment, the wavelength of light emitted by the experimental sample whose excitation light ratio is 5% or more and less than 60% is 440 nm or more and 480 nm or less. The maximum value of the spectrum is smaller than the spectrum near the wavelength of 410 nm, that is, the maximum peak intensity of the light emitted from the LED chip 10. With such a configuration, it is possible to achieve both a large Ra value and high light emission efficiency despite the fact that the light has a relatively low correlated color temperature of less than 2400K.

本実施形態によれば、励起光比率を低く(好ましくは60%未満に)することで、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満であり、Raの値が大きい光を発することができる。また、緑色蛍光体や赤色蛍光体等の各蛍光体の混合比の複雑な調整やRaを高めることのみを目的とする各蛍光体の選択を行うことなく、LEDチップ10によって発せられた光のピーク強度の値と蛍光体20が発した光の最大ピーク強度との比率を調整して、Raの値を高めることができる。   According to the present embodiment, by reducing the excitation light ratio (preferably less than 60%), the correlated color temperature is 1600K or more, less than 2400K, preferably less than 2000K, and light with a large Ra value is emitted. Can be emitted. Further, the light emitted from the LED chip 10 can be obtained without complicated adjustment of the mixing ratio of the respective phosphors such as the green phosphor and the red phosphor and selection of the respective phosphors only for the purpose of increasing Ra. By adjusting the ratio between the peak intensity value and the maximum peak intensity of the light emitted from the phosphor 20, the Ra value can be increased.

なお、発光ピーク波長が420nm以下のLEDチップ10を用いた場合には、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体との配合比を大きく変更することなく、蛍光体20の総量と蛍光体20を半導体発光装置1の内部に封止するための封止材としてのシリコーン樹脂の量との割合(つまり、シリコーン樹脂組成物における蛍光体20の割合)を調整することで、励起光比率を調整することができる。   When the LED chip 10 having an emission peak wavelength of 420 nm or less is used, the total amount of the phosphor 20 and the phosphor 20 are not changed without greatly changing the blending ratio of the green phosphor, the red phosphor, and the blue phosphor. The excitation light ratio is adjusted by adjusting the ratio of the silicone resin as the sealing material for sealing the inside of the semiconductor light emitting device 1 (that is, the ratio of the phosphor 20 in the silicone resin composition). can do.

なお、前述したシミュレーションおよび各実験試料は、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体と封止材とが混合されて蛍光体20が形成されていた。しかし、LEDチップ10が発した光を受光する位置に、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体とが並設された蛍光体層20Lが形成されていてもよい。そのような構成によって、各色の蛍光体が混合されることによって生じるカスケード励起を防ぐことができる。   In the simulation and each experimental sample described above, the phosphor 20 is formed by mixing the green phosphor, the red phosphor, the blue phosphor, and the sealing material. However, the phosphor layer 20L in which the green phosphor, the red phosphor, and the blue phosphor are juxtaposed may be formed at a position where the light emitted from the LED chip 10 is received. Such a configuration can prevent cascade excitation caused by mixing phosphors of respective colors.

図11は、蛍光体層20Lが形成された半導体発光装置11の構成を示す概略図である。図11(a)は、蛍光体層20Lが形成された半導体発光装置11の構成を示す概略断面図である。図11(b)は、蛍光体層20Lが形成された半導体発光装置11の構成を示す概略斜視図である。図11(a),(b)に示すように、蛍光体層20Lは、それぞれ複数の緑色蛍光体部20gと赤色蛍光体部20rと青色蛍光体部20bとを含む。各蛍光体部は、基板20k上に載置されたLEDチップ10の上面10aに向かい合う第1の面21を有するように膜状または板状に成形された保持部材20hに形成される。つまり、蛍光体層20Lは、第2の面22に各蛍光体部が形成された保持部材20hを含む。   FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of the semiconductor light emitting device 11 in which the phosphor layer 20L is formed. FIG. 11A is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor light emitting device 11 in which the phosphor layer 20L is formed. FIG. 11B is a schematic perspective view showing the configuration of the semiconductor light emitting device 11 in which the phosphor layer 20L is formed. As shown in FIGS. 11A and 11B, the phosphor layer 20L includes a plurality of green phosphor portions 20g, a red phosphor portion 20r, and a blue phosphor portion 20b. Each phosphor portion is formed on a holding member 20h formed in a film shape or a plate shape so as to have a first surface 21 facing the upper surface 10a of the LED chip 10 placed on the substrate 20k. That is, the phosphor layer 20L includes a holding member 20h in which each phosphor portion is formed on the second surface 22.

保持部材20hには、例えば、透明樹脂材やガラス材等が用いられる。なお、透明樹脂材として、例えば、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が用いられるが、LEDチップ10から発せられる光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料が用いられることが好ましい。   For example, a transparent resin material or a glass material is used for the holding member 20h. As the transparent resin material, for example, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a photocurable resin, or the like is used. However, the transparent resin material has sufficient transparency and durability with respect to light emitted from the LED chip 10. Preferably a material is used.

そのような材料に、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等の(メタ)アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等がある。また、無機系材料に、例えば、金属アルコキシド、セラミックス前駆体ポリマー、もしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液、またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えば、シロキサン結合を有する無機系材料やガラスがある。   Examples of such materials include (meth) acrylic resins such as poly (meth) methyl acrylate, styrene resins such as polystyrene and styrene-acrylonitrile copolymers, polycarbonate resins, polyester resins, phenoxy resins, butyral resins, polyvinyl alcohol, and ethyl cellulose. And cellulose resins such as cellulose acetate and cellulose acetate butyrate, epoxy resins, phenol resins, and silicone resins. In addition, for example, an inorganic material obtained by solidifying a solution obtained by hydrolyzing a solution containing a metal alkoxide, a ceramic precursor polymer, or a metal alkoxide by a sol-gel method, or a combination thereof, for example, In addition, there are inorganic materials and glass having a siloxane bond.

そして、蛍光体層20Lにおいて保持部材20h上には、隣接する各色の蛍光体部20r,20g,20bの境界に設けられた仕切り部20sが形成されている。つまり、複数の赤色蛍光体部2rと複数の緑色蛍光体部2gと複数の青色蛍光体部2bとが仕切り部20sを挟んで並設されている。   In the phosphor layer 20L, a partition portion 20s provided at the boundary between the phosphor portions 20r, 20g, and 20b of adjacent colors is formed on the holding member 20h. That is, the plurality of red phosphor portions 2r, the plurality of green phosphor portions 2g, and the plurality of blue phosphor portions 2b are arranged in parallel with the partition portion 20s interposed therebetween.

本実施形態において、保持部材20hにおける厚さ方向に向く一方の面(例えば、LEDチップ10の上面10aに向かい合う第1の面21の反対側の第2の面22)に、仕切り部20sによって仕切られた各領域に所定の充填剤と混合された各色の蛍光体部20r,20g,20bがスクリーン印刷等で塗布されることにより複数の複数の赤色蛍光体部20rと複数の緑色蛍光体部20gと複数の青色蛍光体部20bとが仕切り部20sを挟んで並設されている。つまり、複数の赤色蛍光体部20rと複数の緑色蛍光体部20gと複数の青色蛍光体部20bとは、膜状または板状の蛍光体層20Lの厚さ方向に向く面に並べられている。なお、保持部材20hにおける第1の面21に、仕切り部によって仕切られた各領域に所定の充填剤と混合された各色の蛍光体部20r,20g,20bがスクリーン印刷等で塗布されていてもよい。また、保持部材20hが仕切り部20sを構成する仕切り部材によって複数の領域に仕切られ、当該仕切り部材によって仕切られた各領域に、赤色蛍光体が充填剤と混合された赤色蛍光体部2rと緑色蛍光体が充填剤と混合された緑色蛍光体部2gと青色蛍光体が充填剤と混合された青色蛍光体部2bとが形成されてもよい。   In the present embodiment, a partition 20s separates one surface of the holding member 20h facing in the thickness direction (for example, the second surface 22 opposite to the first surface 21 facing the upper surface 10a of the LED chip 10). A plurality of red phosphor portions 20r and a plurality of green phosphor portions 20g are applied to each region by applying phosphor portions 20r, 20g, and 20b of each color mixed with a predetermined filler by screen printing or the like. And a plurality of blue phosphor portions 20b are juxtaposed with the partition portion 20s interposed therebetween. That is, the plurality of red phosphor portions 20r, the plurality of green phosphor portions 20g, and the plurality of blue phosphor portions 20b are arranged on the surface facing the thickness direction of the film-like or plate-like phosphor layer 20L. . Note that phosphor portions 20r, 20g, and 20b of each color mixed with a predetermined filler are applied to the first surface 21 of the holding member 20h by screen printing or the like in each region partitioned by the partition portion. Good. Further, the holding member 20h is partitioned into a plurality of regions by a partition member constituting the partition portion 20s, and a red phosphor portion 2r in which a red phosphor is mixed with a filler and a green color in each region partitioned by the partition member. A green phosphor portion 2g in which a phosphor is mixed with a filler and a blue phosphor portion 2b in which a blue phosphor is mixed with a filler may be formed.

そして、本実施形態の蛍光体層20Lにおいて、保持部材20hの第2の面22における各蛍光体部の面積は、励起光比率にもとづいて決定される。具体的には、例えば、図8に示す各励起光比率に応じた各蛍光体の配合割合に相当する面積比で、各蛍光体部の面積が決定される。なお、蛍光体部の色毎に領域の大きさを異ならせることによって各蛍光体部の面積比を異ならせてもよいし、蛍光体部の色毎に領域の数を異ならせることによって各蛍光体部の面積比を異ならせてもよい。また、励起光比率にもとづいて各蛍光体と充填剤との混合割合を互いに異ならせてもよい。   In the phosphor layer 20L of the present embodiment, the area of each phosphor portion on the second surface 22 of the holding member 20h is determined based on the excitation light ratio. Specifically, for example, the area of each phosphor portion is determined by an area ratio corresponding to the blending ratio of each phosphor corresponding to each excitation light ratio shown in FIG. In addition, the area ratio of each phosphor part may be made different by changing the size of the region for each color of the phosphor part, and each fluorescent light is made by making the number of regions different for each color of the phosphor part. You may vary the area ratio of a body part. Further, the mixing ratio of each phosphor and filler may be made different from each other based on the excitation light ratio.

また、蛍光体層20Lの第1の面21とLEDチップ10の上面10aとの間には、例えば、封止材20jが0.1mm以上であって500mm以下の厚さで充填されている。そして、蛍光体層20Lは、LEDチップ10の上面10aとの間の距離が0.1mm以上であって500mm以下であるように保持部材20hによって支持されている。   Further, between the first surface 21 of the phosphor layer 20L and the upper surface 10a of the LED chip 10, for example, the sealing material 20j is filled with a thickness of 0.1 mm or more and 500 mm or less. The phosphor layer 20L is supported by the holding member 20h so that the distance from the upper surface 10a of the LED chip 10 is 0.1 mm or more and 500 mm or less.

なお、仕切り部には、例えば、アルミナ系セラミックや、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料が用いられてもよい。なお、各色の蛍光体部内に光を反射させて戻すために、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂が用いられてもよい。   The partition portion may be made of, for example, a material selected from alumina ceramic, ceramic, resin, glass epoxy, composite resin containing a filler in the resin, and the like. In order to reflect light back into the phosphor portions of each color, a silicone resin containing a white pigment such as alumina powder, silica powder, magnesium oxide, or titanium oxide may be used.

以上に、緑色蛍光体と赤色蛍光体と青色蛍光体と封止材とが混合されて蛍光体20を形成される場合(各色の蛍光体が混合される場合)と、各色の蛍光体部20r,20g,20bを含む蛍光体層20Lが形成される場合(各色の蛍光体が塗り分けられる場合)とについて述べたが、各色の蛍光体が混合される場合には、青色蛍光体として(Sr,Ba,Ca)5(PO43Cl:Euが用いられることが好ましい。また、各色の蛍光体が塗り分けられる場合には、青色蛍光体として(Sr,Ba,Ca)5(PO43Cl:Eu、またはBaMgAl1017:Euが用いられることが好ましい。 As described above, when the phosphor 20 is formed by mixing the green phosphor, the red phosphor, the blue phosphor, and the sealing material (when phosphors of each color are mixed), the phosphor portion 20r of each color. , 20g, and 20b are formed (when the phosphors of the respective colors are separately applied), but when the phosphors of the respective colors are mixed, a blue phosphor (Sr , Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu is preferably used. When the phosphors of the respective colors are separately applied, it is preferable to use (Sr, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu or BaMgAl 10 O 17 : Eu as the blue phosphor.

ここで、(Sr,Ba,Ca)5(PO43Cl:Euが、各色の蛍光体が混合される場合であっても用いられることが好ましい理由について説明する。まず、各色の蛍光体が混合された場合には、青色蛍光体が発した青色の蛍光が緑色蛍光体および赤色蛍光体によって吸収されるカスケード励起が生じる。また、(Sr,Ba,Ca)5(PO43Cl:Euは、410nm程度の波長の光を励起光とする蛍光の発光効率が、BaMgAl1017:Euにおける発光効率よりも高い。そうすると、(Sr,Ba,Ca)5(PO43Cl:Euが他の色の蛍光体と混合され、(Sr,Ba,Ca)5(PO43Cl:Euが発した青色の蛍光がカスケード励起によって他の色の蛍光体に吸収されたとしても、所要の強さの青色の蛍光が半導体発光装置1から発せられる。従って、カスケード励起が生じる各色の蛍光体が混合される場合であっても、(Sr,Ba,Ca)5(PO43Cl:Euが用いられることが好ましいのである。 Here, the reason why (Sr, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu is preferably used even when phosphors of respective colors are mixed will be described. First, when phosphors of respective colors are mixed, cascade excitation occurs in which the blue fluorescence emitted by the blue phosphor is absorbed by the green phosphor and the red phosphor. Further, (Sr, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu has higher emission efficiency of fluorescence using light having a wavelength of about 410 nm as excitation light than that of BaMgAl 10 O 17 : Eu. Then, (Sr, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu is mixed with phosphors of other colors, and the blue color emitted from (Sr, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu is emitted. Even if the fluorescence is absorbed by the phosphors of other colors by the cascade excitation, the blue light having the required intensity is emitted from the semiconductor light emitting device 1. Therefore, it is preferable to use (Sr, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu even when phosphors of respective colors that cause cascade excitation are mixed.

<参考例>
励起光比率を所定の値に調整し、相関色温度が2700Kで、duvが0.00であって、発する光の励起光比率がそれぞれ異なる白色半導体発光装置の試作結果を以下に示す。LEDチップ10として、発光ピーク波長が約405nmで半値幅が約30nmであり、350μm角のInGaN系紫色発光ダイオード素子が用いられている。なお、発光ピーク波長および半値幅は、積分球が用いられて測定されている。緑色蛍光体としてβ−サイアロンが用いられ、赤色蛍光体としてCaAlSi(N,O)3:Euが用いられ、青色蛍光体として(Sr1-xBax5(PO43Cl:Eu(x>0)が用いられている。なお、当該緑色蛍光体の発光ピーク波長は542nmで半値幅は56nmであり、当該赤色蛍光体の発光ピーク波長は640nmで半値幅は115nmであり、当該青色蛍光体の発光ピーク波長は475nmで半値幅は80nmである。各蛍光体の発光ピーク波長および半値幅は分光光度計で測定された値である。
<Reference example>
The experimental results of white semiconductor light emitting devices in which the excitation light ratio is adjusted to a predetermined value, the correlated color temperature is 2700 K, the duv is 0.00, and the excitation light ratios of the emitted light are different are shown below. As the LED chip 10, a 350 μm square InGaN-based violet light-emitting diode element having an emission peak wavelength of about 405 nm and a half width of about 30 nm is used. Note that the emission peak wavelength and the half width are measured using an integrating sphere. Β-sialon is used as the green phosphor, CaAlSi (N, O) 3 : Eu is used as the red phosphor, and (Sr 1-x Ba x ) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu (as the blue phosphor). x> 0) is used. The emission peak wavelength of the green phosphor is 542 nm and the half value width is 56 nm, the emission peak wavelength of the red phosphor is 640 nm and the half value width is 115 nm, and the emission peak wavelength of the blue phosphor is 475 nm and half value. The value width is 80 nm. The emission peak wavelength and half-value width of each phosphor are values measured with a spectrophotometer.

各白色半導体発光装置には、当該紫色発光ダイオード素子6個が5050SMD型アルミナセラミックパッケージに実装され、パウダー状の蛍光体を添加したシリコーン樹脂組成物で封止されることにより作製されている。表2には、各白色半導体発光装置に用いられた発光ダイオード素子を封止するシリコーン樹脂組成物における各蛍光体の含有量(重量%濃度)が示されている。例えば、参考例1の白色半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を、それぞれ1.5wt%、3.7wt%および7.9wt%の濃度で含み、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって構成される蛍光体混合物を13.0wt%の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。また、参考例2の白色半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を、それぞれ5.7wt%、3.8wt%および9.9wt%の濃度で含み、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって構成される蛍光体混合物を19.4wt%の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。参考例3の白色半導体発光装置は、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を、それぞれ16.0wt%、3.5wt%および10.5wt%の濃度で含み、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体によって構成される蛍光体混合物を30.0wt%の濃度で含むシリコーン樹脂組成物により、紫色発光ダイオード素子が封止された構造を有している。   Each white semiconductor light emitting device is manufactured by mounting six purple light emitting diode elements on a 5050 SMD type alumina ceramic package and sealing with a silicone resin composition to which a powdery phosphor is added. Table 2 shows the content (weight% concentration) of each phosphor in the silicone resin composition for sealing the light emitting diode element used in each white semiconductor light emitting device. For example, the white semiconductor light emitting device of Reference Example 1 includes a blue phosphor, a green phosphor, and a red phosphor at concentrations of 1.5 wt%, 3.7 wt%, and 7.9 wt%, respectively. The purple light emitting diode element is sealed with a silicone resin composition containing a phosphor mixture composed of a phosphor and a red phosphor at a concentration of 13.0 wt%. The white semiconductor light emitting device of Reference Example 2 includes blue phosphor, green phosphor, and red phosphor at concentrations of 5.7 wt%, 3.8 wt%, and 9.9 wt%, respectively. The purple light emitting diode element is sealed with a silicone resin composition containing a phosphor mixture composed of a phosphor and a red phosphor at a concentration of 19.4 wt%. The white semiconductor light-emitting device of Reference Example 3 includes blue phosphor, green phosphor, and red phosphor at concentrations of 16.0 wt%, 3.5 wt%, and 10.5 wt%, respectively. And a purple light-emitting diode element is sealed with a silicone resin composition containing a phosphor mixture composed of red phosphor at a concentration of 30.0 wt%.

Figure 2013012778
Figure 2013012778

表2に示すように、参考例1の白色半導体発光装置によって発せられる光の励起光比率は175%であり、参考例2の白色半導体発光装置によって発せられる光の励起光比率は79%であり、参考例3の白色半導体発光装置によって発せられる光の励起光比率は23%である。表2から明らかなように、例えば、シリコーン樹脂組成物中の蛍光体混合物の含有量を調整することで、励起光比率を調整することが可能であることがわかる。   As shown in Table 2, the excitation light ratio of the light emitted by the white semiconductor light emitting device of Reference Example 1 is 175%, and the excitation light ratio of the light emitted by the white semiconductor light emitting device of Reference Example 2 is 79%. The excitation light ratio of the light emitted by the white semiconductor light emitting device of Reference Example 3 is 23%. As apparent from Table 2, it can be seen that, for example, the excitation light ratio can be adjusted by adjusting the content of the phosphor mixture in the silicone resin composition.

半導体発光装置の発光ダイオード素子を封止するための封止材として用いられるシリコーン樹脂に、例えば、透明樹脂材やガラス材等が用いられる。なお、透明樹脂材として、例えば、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が用いられるが、発光ダイオード素子から発せられる近紫外光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料が用いられることが好ましい。そのような材料に、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等の(メタ)アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等がある。また、無機系材料に、例えば、金属アルコキシド、セラミックス前駆体ポリマー、もしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液、またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えば、シロキサン結合を有する無機系材料やガラスがある。   For example, a transparent resin material, a glass material, or the like is used as a silicone resin used as a sealing material for sealing a light emitting diode element of a semiconductor light emitting device. As the transparent resin material, for example, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a photocurable resin, or the like is used. However, sufficient transparency and durability against near-ultraviolet light emitted from the light-emitting diode element are used. It is preferable that the material which it has is used. Examples of such materials include (meth) acrylic resins such as poly (meth) methyl acrylate, styrene resins such as polystyrene and styrene-acrylonitrile copolymers, polycarbonate resins, polyester resins, phenoxy resins, butyral resins, polyvinyl alcohol, and ethyl cellulose. And cellulose resins such as cellulose acetate and cellulose acetate butyrate, epoxy resins, phenol resins, and silicone resins. In addition, for example, an inorganic material obtained by solidifying a solution obtained by hydrolyzing a solution containing a metal alkoxide, a ceramic precursor polymer, or a metal alkoxide by a sol-gel method, or a combination thereof, for example, In addition, there are inorganic materials and glass having a siloxane bond.

また、封止材に、光散乱剤が含まれていてもよい。封止材に含まれる光散乱剤は、無機粒子であることが好ましく、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムである。封止材に光散乱剤が含まれている場合には、封止材に含まれる光散乱剤の量を調整すれば、封止材に含まれる蛍光体の総量や、各蛍光体の配合比を大きく変化させることなく、励起光比率を調整することができる。   Moreover, the light-scattering agent may be contained in the sealing material. The light scattering agent contained in the sealing material is preferably inorganic particles, such as silica, titanium oxide, and aluminum oxide. When the light scattering agent is included in the sealing material, the total amount of phosphors contained in the sealing material and the blending ratio of each phosphor can be adjusted by adjusting the amount of the light scattering agent contained in the sealing material. The excitation light ratio can be adjusted without greatly changing.

上述の実施形態では、相関色温度が1600K以上であって2400K未満、好ましくは2000K未満の特定色温度の合成光を得るようにしたが、互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムが構成されてもよい。図12は、互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を含む半導体発光システムの例を示す概略説明図である。図12に示す例では、互いに相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置1aと半導体発光装置1bとが並んで設置されている。半導体発光装置1aは、LEDチップ10aと蛍光体20aとを含む。半導体発光装置1bは、LEDチップ10bと蛍光体20bとを含む。   In the above-described embodiment, the combined color light having a specific color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K, preferably lower than 2000K is obtained, but includes a semiconductor light emitting device that emits light having different correlated color temperatures. A semiconductor light emitting system may be configured. FIG. 12 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of a semiconductor light emitting system including a semiconductor light emitting device that emits light having different correlated color temperatures. In the example shown in FIG. 12, a semiconductor light emitting device 1a and a semiconductor light emitting device 1b that emit light having different correlated color temperatures are arranged side by side. The semiconductor light emitting device 1a includes an LED chip 10a and a phosphor 20a. The semiconductor light emitting device 1b includes an LED chip 10b and a phosphor 20b.

図12に示す半導体発光装置1aは、前述の実施形態の半導体発光装置1における構成と同様な構成で、例えば、相関色温度が1900K(つまり、ろうそく色)の光を発し、半導体発光装置1bは、例えば、相関色温度が1900K以外の相関色温度(つまり、ろうそく色以外の色)である2000K以上、好ましくは2400K以上であって6700K以下のいずれかの相関色温度の光を発する。なお、半導体発光装置1aが発する光の相関色温度と、半導体発光装置1bが発する光の相関色温度との差である相関色温度差は、2000K以上であることが好ましく、3000K以上であることがより好ましく、3500K以上であることが特に好ましい。具体的には、例えば、半導体発光装置1aが発する光の相関色温度が1900Kであり、半導体発光装置1bが発する光の相関色温度が2700K、5000K、または6700Kのいずれかである。そのような構成によれば、例えば、それぞれの半導体発光装置におけるLEDチップに流れる電流量を制御することにより、半導体発光装置1aが発する光の強度と半導体発光装置1bが発する光の強度とを調整して、それぞれの光の合成により得られる合成光の相関色温度を、半導体発光装置1aが発する光の相関色温度(例えば、1900K)と半導体発光装置1bが発する光の相関色温度(例えば、2700K、5000Kまたは6700Kのいずれか)との間で調整可能な半導体発光システムを実現することができる。   The semiconductor light emitting device 1a shown in FIG. 12 has the same configuration as that of the semiconductor light emitting device 1 of the above-described embodiment. For example, the semiconductor light emitting device 1b emits light having a correlated color temperature of 1900K (that is, candle color). For example, light having a correlated color temperature other than 1900K (that is, a color other than the candle color) of 2000K or higher, preferably 2400K or higher and 6700K or lower is emitted. The correlated color temperature difference, which is the difference between the correlated color temperature of the light emitted from the semiconductor light emitting device 1a and the correlated color temperature of the light emitted from the semiconductor light emitting device 1b, is preferably 2000K or more, and preferably 3000K or more. Is more preferable, and 3500K or more is particularly preferable. Specifically, for example, the correlated color temperature of light emitted from the semiconductor light emitting device 1a is 1900K, and the correlated color temperature of light emitted from the semiconductor light emitting device 1b is either 2700K, 5000K, or 6700K. According to such a configuration, for example, by controlling the amount of current flowing through the LED chip in each semiconductor light emitting device, the intensity of light emitted from the semiconductor light emitting device 1a and the intensity of light emitted from the semiconductor light emitting device 1b are adjusted. Then, the correlated color temperature of the combined light obtained by combining the respective lights is the correlated color temperature of the light emitted from the semiconductor light emitting device 1a (for example, 1900K) and the correlated color temperature of the light emitted from the semiconductor light emitting device 1b (for example, 2700K, 5000K or 6700K) can be realized.

図12に示すような半導体発光装置1aおよび半導体発光装置1bを有した半導体発光システムのもう1つの例を図13に示す。図13に示す例では、半導体発光システム101は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板102のチップ実装面102aに4個ずつ2列に実装されたLEDチップ103を備えている。更に、配線基板102のチップ実装面102aには、これらLEDチップ103を取り囲むように、環状且つ円錐台形状のリフレクタ(壁部材)104が設けられている。   FIG. 13 shows another example of the semiconductor light emitting system having the semiconductor light emitting device 1a and the semiconductor light emitting device 1b as shown in FIG. In the example shown in FIG. 13, the semiconductor light emitting system 101 includes four LEDs mounted in two rows on the chip mounting surface 102 a of the wiring substrate 102 made of an alumina-based ceramic having excellent electrical insulation and good heat dissipation. A chip 103 is provided. Further, on the chip mounting surface 102 a of the wiring substrate 102, an annular and truncated cone-shaped reflector (wall member) 104 is provided so as to surround the LED chips 103.

なお、半導体発光装置1aは、前述したように、平均演色評価数Raの値が86以上であることが好ましく、88以上であることがより好ましく、90以上であることがさらに好ましく、92以上であることが特に好ましい。さらには、半導体発光装置1bも、平均演色評価数Raの値が86以上であることが好ましく、88以上であることがより好ましく、90以上であることがさらに好ましく、92以上であることが特に好ましい。特に、半導体発光装置1aの平均演色評価数Raの値を上記の好ましい値のいずれかとし、かつ、半導体発光装置1bの平均演色評価数Raの値を上記の好ましい値のいずれかとすることで、色温度を調整した際の平均演色評価数Raの変動を小さくすることができる。   In the semiconductor light emitting device 1a, as described above, the average color rendering index Ra is preferably 86 or more, more preferably 88 or more, further preferably 90 or more, and 92 or more. It is particularly preferred. Further, the semiconductor light emitting device 1b also preferably has an average color rendering index Ra of 86 or more, more preferably 88 or more, further preferably 90 or more, and particularly preferably 92 or more. preferable. In particular, by setting the value of the average color rendering index Ra of the semiconductor light emitting device 1a as one of the above preferable values, and setting the value of the average color rendering index Ra of the semiconductor light emitting device 1b as any of the above preferable values, The variation in the average color rendering index Ra when the color temperature is adjusted can be reduced.

リフレクタ104の内側は、仕切り部材105によって第1領域106と第2領域107とに分割され、各領域にはそれぞれ蛍光体が充填剤に混合された状態で充填されている。具体的には、第1領域106には、前述の実施形態における半導体発光装置1および前述の半導体発光装置1aと同様に、例えば、相関色温度が1900Kの光を発するための蛍光体が充填され、第2領域107には、前述の半導体発光装置1bと同様に、例えば、相関色温度が2700K、5000Kまたは6700Kのいずれかの光を発するための蛍光体が充填されている。従って、第1領域106には、LEDチップ103と第1の領域106に充填された蛍光体とによって半導体発光装置1aが構成され、第2領域107には、LEDチップ103と第2の領域107に充填された蛍光体とによって半導体発光装置1bが構成されていることになる。なお、リフレクタ104および仕切り部材105は、樹脂、金属、セラミックなどで形成することができ、接着剤などを用いて配線基板102に固定される。また、リフレクタ104および仕切り部材105に導電性を有する材料を用いる場合は、配線パターンに対して電気的な絶縁性を持たせるための処理が必要となる。   The inside of the reflector 104 is divided into a first region 106 and a second region 107 by a partition member 105, and each region is filled with a phosphor mixed with a filler. Specifically, the first region 106 is filled with, for example, a phosphor for emitting light having a correlated color temperature of 1900 K, as in the semiconductor light emitting device 1 and the semiconductor light emitting device 1a in the above-described embodiment. Similarly to the semiconductor light emitting device 1b described above, the second region 107 is filled with, for example, a phosphor for emitting light having a correlated color temperature of 2700K, 5000K, or 6700K. Therefore, the semiconductor light emitting device 1a is configured in the first region 106 by the LED chip 103 and the phosphor filled in the first region 106, and the LED chip 103 and the second region 107 are formed in the second region 107. Thus, the semiconductor light emitting device 1b is constituted by the phosphor filled. The reflector 104 and the partition member 105 can be formed of resin, metal, ceramic, and the like, and are fixed to the wiring board 102 using an adhesive or the like. Moreover, when using the material which has electroconductivity for the reflector 104 and the partition member 105, the process for giving electrical insulation with respect to a wiring pattern is needed.

なお、図13に示すLEDチップ103の数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、第1領域106と第2領域107とに1個ずつとすることも可能であり、またそれぞれの領域で数を異ならせることも可能である。また、配線基板102の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であり、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いてもよい。更に、配線基板102のチップ実装面102aにおける光の反射性を良くして半導体発光システムの発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。   The number of LED chips 103 shown in FIG. 13 is an example, and can be increased or decreased as necessary. One LED chip 103 can be provided for each of the first region 106 and the second region 107, and It is also possible to vary the number in the area. Also, the material of the wiring board 102 is not limited to alumina ceramics, and various materials can be applied, for example, ceramic, resin, glass epoxy, composite resin containing filler in the resin, etc. A selected material may be used. Furthermore, in order to improve the light reflectivity on the chip mounting surface 102a of the wiring substrate 102 and improve the light emission efficiency of the semiconductor light emitting system, a silicone resin containing a white pigment such as alumina powder, silica powder, magnesium oxide, titanium oxide or the like. Is preferably used. On the other hand, it is also possible to improve heat dissipation using a metal substrate such as a copper substrate or an aluminum substrate. However, in this case, it is necessary to form a wiring pattern on the wiring board with electrical insulation therebetween.

また、上述したリフレクタ104及び仕切り部材105の形状も一例を示すものであって、必要に応じて様々に変更可能である。例えば、予め成形したリフレクタ104及び仕切り部材105に代えて、ディスペンサなどを用い、配線基板102のチップ実装面102aにリフレクタ104に相当する環状壁部(壁部材)を形成し、その後に仕切り部材105に相当する仕切り壁(仕切り部材)を形成するようにしてもよい。この場合、環状壁部及び仕切り壁部に用いる材料には、例えばペースト状の熱硬化性樹脂材料またはUV硬化性樹脂材料などがあり、無機フィラーを含有させたシリコーン樹脂が好適である。   Further, the shapes of the reflector 104 and the partition member 105 described above are examples, and can be variously changed as necessary. For example, instead of the reflector 104 and the partition member 105 formed in advance, a dispenser or the like is used to form an annular wall portion (wall member) corresponding to the reflector 104 on the chip mounting surface 102a of the wiring board 102, and then the partition member 105. A partition wall (partition member) corresponding to may be formed. In this case, examples of the material used for the annular wall portion and the partition wall portion include a paste-like thermosetting resin material or a UV curable resin material, and a silicone resin containing an inorganic filler is preferable.

図13に示すような構成によれば、半導体発光装置1aおよび半導体発光装置1bに流す電流量を制御して、第1領域106に設置されている半導体発光装置1aが発する光の相関色温度(例えば、1900K)と第2領域107に設置されている半導体発光装置1bが発する光の相関色温度(例えば、2700K、5000Kまたは6700Kのいずれか)との間で、半導体発光システムによって発せられる合成光の相関色温度を調整することができる。   According to the configuration shown in FIG. 13, the amount of current flowing through the semiconductor light emitting device 1a and the semiconductor light emitting device 1b is controlled, and the correlated color temperature of light emitted from the semiconductor light emitting device 1a installed in the first region 106 ( For example, the combined light emitted by the semiconductor light emitting system between 1900K) and the correlated color temperature of the light emitted by the semiconductor light emitting device 1b installed in the second region 107 (for example, either 2700K, 5000K or 6700K). The correlated color temperature can be adjusted.

なお、図13に示す構成において、第1領域106および第2領域107への蛍光体の充填に代えて、透明な板材に蛍光体を塗布し、LEDチップ103の上方に配置するようにしてもよい。   In the configuration shown in FIG. 13, instead of filling the first region 106 and the second region 107 with the phosphor, the phosphor is applied to a transparent plate and placed above the LED chip 103. Good.

図14は、上述した実施形態の半導体発光装置1を含む照明器具200の構成例を示す概略断面図である。図14に示す例の照明器具200は、ベース部材201の上面に半導体発光装置1が設置されている。そして、半導体発光装置1から発せられた光が通過する位置に、カバー部材202が設置されている。図14に示す例では、カバー部材202は、ろうそくの炎の形状を摸した外形形状であり、底面に上方に向かう凹部203が設けられている。そして、カバー部材202の底面とベース部材201の上面との間において、カバー部材202に凹部203が設けられていることによって生じた当該カバー部材202の内壁と凹部203の天面とに囲まれた部分に半導体発光装置1が設置されている。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of a lighting fixture 200 including the semiconductor light emitting device 1 of the above-described embodiment. In the lighting fixture 200 of the example shown in FIG. 14, the semiconductor light emitting device 1 is installed on the upper surface of the base member 201. And the cover member 202 is installed in the position through which the light emitted from the semiconductor light emitting device 1 passes. In the example shown in FIG. 14, the cover member 202 has an outer shape shaped like a candle flame, and is provided with a recess 203 directed upward on the bottom surface. Then, between the bottom surface of the cover member 202 and the top surface of the base member 201, the cover member 202 is surrounded by the inner wall of the cover member 202 and the top surface of the recess 203, which are generated by providing the recess 203. The semiconductor light emitting device 1 is installed in the part.

そして、LEDチップ10には、電線204によって発光するための電力が供給される。すると、LEDチップ10は光を発し、蛍光体20は、当該LEDチップ10が発した光によって励起されて蛍光を発する。そして、LEDチップ10と蛍光体20とを含む半導体発光装置1は、LEDチップ10が発した光と蛍光との合成光であるろうそく色の光をカバー部202を介して外部に放射する。   The LED chip 10 is supplied with power for emitting light by the electric wire 204. Then, the LED chip 10 emits light, and the phosphor 20 emits fluorescence when excited by the light emitted by the LED chip 10. The semiconductor light emitting device 1 including the LED chip 10 and the phosphor 20 radiates candle light, which is a combined light of the light emitted from the LED chip 10 and fluorescence, to the outside through the cover unit 202.

そのような構成によれば、半導体発光装置1が発したろうそく色の光がカバー部材202を通過して外部に放射されるので、照明器具200にろうそく色の光を発させて、ろうそくの炎の外形形状を摸したカバー部材202がろうそく色の光を発しているように見せることができる。従って、照明器具200を、ろうそくの炎に摸した点灯状態にすることができる。   According to such a configuration, the candle-colored light emitted from the semiconductor light-emitting device 1 passes through the cover member 202 and is emitted to the outside, so that the lighting fixture 200 emits the candle-colored light and the candle flame. It is possible to make it appear as if the cover member 202 having an outer shape of the above is emitting candle light. Therefore, the lighting apparatus 200 can be put into a lighting state that is in the shape of a candle flame.

なお、図14には、各色の蛍光体が混合された蛍光体20を含む半導体発光装置1が設置されることが例示されているが、図11に示すような各色の蛍光体が塗り分けられて蛍光体層20Lが形成された半導体発光装置11が設置されてもよい。   14 illustrates that the semiconductor light emitting device 1 including the phosphor 20 in which the phosphors of the respective colors are mixed is illustrated, but the phosphors of the respective colors as illustrated in FIG. 11 are separately applied. Then, the semiconductor light emitting device 11 in which the phosphor layer 20L is formed may be installed.

1,1a,1b,11 半導体発光装置
10,10a,10b,103 LEDチップ
20,20a,20b 蛍光体
20r 赤色蛍光体
20g 緑色蛍光体
20b 青色蛍光体
20L 蛍光体層
20k 基板
20h 保持部材
20s 仕切り部
20j 封止材
101 半導体発光システム
102 配線基板
102a チップ実装面
104 リフレクタ
105 仕切り部材
106 第1領域
107 第2領域
200 照明器具
201 ベース部材
202 カバー部材
203 凹部
204 電線
1, 1a, 1b, 11 Semiconductor light emitting device 10, 10a, 10b, 103 LED chip 20, 20a, 20b Phosphor 20r Red phosphor 20g Green phosphor 20b Blue phosphor 20L Phosphor layer 20k Substrate 20h Holding member 20s Partition 20j Sealing material 101 Semiconductor light emitting system 102 Wiring board 102a Chip mounting surface 104 Reflector 105 Partition member 106 First region 107 Second region 200 Lighting fixture 201 Base member 202 Cover member 203 Concave portion 204 Electric wire

Claims (14)

380nm以上であって、430nm以下に発光ピークを有する光を放出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を励起源として発光する蛍光体とを備え、
相関色温度が1600K以上であって2400K未満である光を発する半導体発光装置を備えた照明器具において、
前記蛍光体は、少なくとも青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含み、
前記半導体発光装置から発せられた光のスペクトルにおいて、前記半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が前記蛍光体が発した光の最大ピーク強度の60%未満の値であり、かつ前記蛍光体が発した光の最大ピークが600nm以上660nm以下に位置し、
前記半導体発光装置から発せられた光が通過する位置に、ろうそくの炎の形状を模した外形形状のカバー部材が設置されている
ことを特徴とする照明器具。
A semiconductor light emitting device that emits light having an emission peak of 380 nm or more and 430 nm or less;
A phosphor that emits light using the semiconductor light emitting element as an excitation source,
In a lighting fixture including a semiconductor light emitting device that emits light having a correlated color temperature of 1600K or higher and lower than 2400K,
The phosphor includes at least a blue phosphor, a green phosphor and a red phosphor,
In the spectrum of light emitted from the semiconductor light emitting device, the value of the peak intensity of light emitted by the semiconductor light emitting element is less than 60% of the maximum peak intensity of light emitted by the phosphor, and The maximum peak of the light emitted from the phosphor is located at 600 nm or more and 660 nm or less,
An illuminating device, wherein a cover member having an outer shape simulating the shape of a candle flame is installed at a position where light emitted from the semiconductor light emitting device passes.
前記半導体発光素子によって発せられた光のピーク強度の値が、前記蛍光体が発した光の最大ピーク強度の5%以上の値となるようなスペクトルの光を発する
ことを特徴とする請求項1に記載の照明器具。
The light having a spectrum such that the peak intensity value of the light emitted by the semiconductor light emitting element is not less than 5% of the maximum peak intensity of the light emitted by the phosphor is emitted. The lighting fixture as described in.
前記相関色温度が1600K以上であって2000K未満である光を発する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明器具。
The lighting apparatus according to claim 1, wherein the light having the correlated color temperature of 1600 K or more and less than 2000 K is emitted.
前記青色蛍光体は、発光ピーク波長の半値幅が30nm以上である
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の照明器具。
The luminaire according to any one of claims 1 to 3, wherein the blue phosphor has a half-value width of an emission peak wavelength of 30 nm or more.
前記青色蛍光体は、(Sr,Ba,Ca)5(PO43Cl:Eu、またはBaMgAl1017:Euである
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の照明器具。
5. The lighting apparatus according to claim 1, wherein the blue phosphor is (Sr, Ba, Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, or BaMgAl 10 O 17 : Eu. .
CIE(1931)XYZ表色系のXY色度図において、当該半導体発光装置が発する光の色度座標は、黒体輻射軌跡曲線からの偏差duvの値が−0.02以上であって0.02以下である
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の照明器具。
In the XY chromaticity diagram of the CIE (1931) XYZ color system, the chromaticity coordinates of the light emitted from the semiconductor light emitting device have a deviation duv from the black body radiation locus curve of −0.02 or more and 0. It is below 02. The lighting fixture in any one of the Claims 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned.
前記緑色蛍光体は、βサイアロン、(Ba,Sr)3Si6122:Eu、または(Sr,Ba)2SiO4:Euである
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の照明器具。
The green phosphor is β sialon, (Ba, Sr) 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu, or (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu. The lighting fixture as described in.
前記赤色蛍光体は、(CaAlSiN31-x(Si22O)x:Eu(xは0<x<0.5)を含む
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の照明器具。
The red phosphor includes (CaAlSiN 3 ) 1-x (Si 2 N 2 O) x : Eu (x is 0 <x <0.5). The luminaire described.
前記赤色蛍光体は、K2SiF6:Mnを含む
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の照明器具。
The lighting apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the red phosphor contains K 2 SiF 6 : Mn.
前記赤色蛍光体は、A2+xyMnZn(AはNaとKとのうち一方または両方である。MはSiおよびAlである。そして、−1≦x≦1、かつ0.9≦y+z≦1.1、かつ0.001≦z≦0.4、かつ5≦n≦7が成立する)
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の照明器具。
The red phosphor, A 2 + x M y Mn Z F n (A is one or both Na and K Tonouchi .M is Si and Al. Then, -1 ≦ x ≦ 1, and 0 .9 ≦ y + z ≦ 1.1, 0.001 ≦ z ≦ 0.4, and 5 ≦ n ≦ 7)
The lighting fixture according to any one of claims 1 to 8, wherein:
前記蛍光体は、前記半導体発光素子によって発せられた光を所定の透過率で透過させて、当該半導体発光装置の外部に放出する
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の照明器具。
The illumination according to any one of claims 1 to 10, wherein the phosphor transmits light emitted by the semiconductor light emitting element with a predetermined transmittance and emits the light to the outside of the semiconductor light emitting device. Instruments.
前記蛍光体を保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、色毎に設定された所定の領域に各色の前記蛍光体をそれぞれ保持して、色毎に前記蛍光体を保持する領域が併設された蛍光体層を形成し、
前記蛍光体層は、前記半導体発光素子との間の距離が0.1mm以上であって500mm以下であるように支持されている
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の照明器具。
A holding member for holding the phosphor;
The holding member holds the phosphor of each color in a predetermined region set for each color, and forms a phosphor layer provided with a region for holding the phosphor for each color;
The illumination according to any one of claims 1 to 11, wherein the phosphor layer is supported such that a distance between the phosphor layer and the semiconductor light emitting element is 0.1 mm or more and 500 mm or less. Instruments.
第1の半導体発光装置として、請求項1乃至12のいずれかに記載の半導体発光装置を備え、
第2の半導体発光装置として、前記第1の半導体発光装置が発する光とは相関色温度が異なる光を発する半導体発光装置を備えている
ことを特徴とする照明器具。
The first semiconductor light emitting device comprises the semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 12,
A lighting apparatus comprising: a semiconductor light emitting device that emits light having a correlated color temperature different from that of light emitted from the first semiconductor light emitting device as the second semiconductor light emitting device.
前記第1の半導体発光装置の平均演色評価数Raの値が86以上であり、かつ、前記第2の半導体発光装置の平均演色評価数Raの値が86以上である
ことを特徴とする請求項13に記載の照明器具。
The average color rendering index Ra of the first semiconductor light emitting device is 86 or more, and the average color rendering index Ra of the second semiconductor light emitting device is 86 or more. 13. The lighting fixture according to 13.
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