JP2015041769A - 発光装置 - Google Patents

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洪國展
Kuo-Chan Hung
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Abstract

【課題】照明用として演色性を向上させ、バックライト用の広色域を実現できる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１００は、青色光源１２０と、第１蛍光粉１５０と、赤色光源１３０と、を備える。青色光源１２０は、青色光を発することに用いられ、第１蛍光粉１５０が青色光により励起されて発する光と青色光は、第１白色光となるように混合し、第１白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において（０．３９７，０．５０２）、（０．３３７，０．５１２）、（０．２６，０．３４）、（０．３１３，０．３３３４）により囲まれる第１領域内に入る。赤色光源１３０は、赤色光を発することに用いられ、赤色光は、第１白色光を第２白色光となるように調合することに用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関し、特に、発光ダイオード装置に関する。
発光ダイオード（英語：Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、略語：ＬＥＤ）は、発光可能な半導体電子素子であり、３価及び５価元素によって構成される複合光源である。このような電子素子は、既に１９６２年に現れ、初期に低光度の赤色光しか発せなかった。その後、他の単色光のバージョンが開発され、今になって、発することのできる光は、既に可視光線、赤外線及び紫外線に広まり、光度も、かなり高い程度まで向上される。用途としては、初期のパイロットランプ及び表示パネル等から、白色光発光ダイオードが現れるにつれて、近年、一般的に照明用途として用いられるように発展されていく。
発光ダイオードは、１つの方向のみに向かって導通（通電）されることができ、順方向バイアス（フォワードバイアス）と呼ばれる。電流が流れる時に、電子及び正孔（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｈｏｌｅ）は、発光ダイオードの内に重なり合って単色光を発し、エレクトロルミネセンス効果と呼ばれ、光線の波長、色は、採用される半導体材料の種類及び意図的にドープされた元素不純物に依存する。効率がよく、寿命が長く、破損しにくく、反応速度が速く、信頼性が高い等の従来の光源の及ばないメリットを有する。白色光ＬＥＤの発光効率は、近年、進歩していき、千ルーメンあたりのコストとしても、大量の資金投入で価格を低下させ、近年、ますます照明用途に多く用いられる。しかしながら、現在、白色光ＬＥＤの欠点は、目標色温度が一般的に４０００Ｋ以下に制限され、且つバックライトにより用いられるものではないことである。
これから分かるように、上記既存の技術としては、不便と欠陥が明らかに存在して、更なる改善が望まれる。上記問題を解決するために、関連分野について頭を絞って解決策を求めるが、長い間、ずっと適用する方式が開発し完成されなかった。従って、照明用の演色性向上及びバックライト用の広色域のＬＥＤ光混合技術を如何に提供できるかは、いかにも現在の重要な研究開発課題の１つとなり、現在、関連分野における改善が強く要望される目標ともなる。
本発明の一態様は、従来の技術の問題を解決するための発光装置を提供することにある。
一実施例において、本発明の提供する発光装置は、青色光源と、第１蛍光粉と、赤色光源と、を備える。青色光源は、青色光を発することに用いられ、第１蛍光粉が青色光により励起されて発する光と前記青色光は、第１白色光となるように混合し、第１白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．３９７，０．５０２）、（０．３３７，０．５１２）、（０．２６，０．３４）、（０．３１３，０．３３３４）により囲まれる第１領域内に入る。赤色光源は、赤色光を発することに用いられ、赤色光は、第１白色光を第２白色光となるように調合することに用いられる。
一実施例において、第２白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．５２，０．５１２）、（０．３３７，０．５１２）、（０．２６，０．３４）、（０．３９，０．２６）により囲まれる第２領域内に入る。
一実施例において、第２白色光は、昼白色（ｎｅｕｔｒａｌ ｗｈｉｔｅ）光及び温白色（ｗａｒｍ ｗｈｉｔｅ）光を含む。
一実施例において、青色光源は、少なくとも１つの青色発光ダイオードチップを含む。
一実施例において、青色光の波長範囲は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍである。
一実施例において、第１蛍光粉が青色光により励起されて発する光線の波長範囲は、５４０ｎｍ〜５６５ｎｍである。
一実施例において、赤色光源は、少なくとも１つの赤色発光ダイオードチップを含む。
一実施例において、赤色光の波長範囲は、５８０ｎｍ〜６４０ｎｍである。
一実施例において、発光装置は、青色光により励起されて発する光の波長が赤色光の波長より大きく又は等しい第２蛍光粉を更に備える。
別の実施例において、本発明の提供する発光装置は、青色光源と、第３蛍光粉と、赤色光源と、を備える。青色光源は、青色光を発することに用いられ、第３蛍光粉が青色光により励起された光と青色光は、第３白色光となるように混合し、第３白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．１８，０．２２）、（０．２３，０．２０）、（０．２５，０．３５）、（０．１９，０．３７）により囲まれる第３領域内に入る。赤色光源は、赤色光を発することに用いられ、赤色光は、第３白色光を第４白色光となるように調合することに用いられる。
一実施例において、第４白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．１８，０．２２）、（０．３９，０．１３）、（０．４２，０．３５）、（０．１９，０．３７）により囲まれる第４領域内に入る。
一実施例において、第３白色光は、昼白色光及び温白色光を含む。
一実施例において、青色光源は、少なくとも１つの青色発光ダイオードチップを含む。
一実施例において、青色光の波長範囲は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍである。
一実施例において、第３蛍光粉が青色光により励起されて発する光線の波長範囲は、５１５ｎｍ〜５４０ｎｍである。
一実施例において、赤色光源は、少なくとも１つの赤色発光ダイオードチップを含む。
一実施例において、赤色光の波長範囲は、５８０ｎｍ〜６４０ｎｍである。
一実施例において、発光装置は、青色光により励起されて発する光の波長が赤色光の波長より大きく又は等しい第４蛍光粉を更に備える。
上記をまとめると、本発明は、ＬＥＤ光混合技術の改善を出発点とし、白色光の色度範囲を設定することに着目して、照明用とする時に演色性を向上させ、バックライト用の広色域を実現する。
以下、実施形態で上記の説明に対して詳細に叙述し、本発明の技術方案に対して更なる説明を提供する。
下記図面の説明は、本発明の前記、他の目的、特徴、メリット及び実施例をより分かりやすくするためのものである。
本発明の一実施例による発光装置の断面模式図である。 本発明の一実施例によって示されるＣＩＥ １９３１色度座標図における第１領域である。 本発明の一実施例によって示されるＣＩＥ １９３１色度座標図における第１領域及び第２領域である。 本発明の一実施例によって示される第１白色光、赤色光及び第２白色光のスペクトル図である。 本発明の別の実施例による発光装置の断面模式図である。 本発明の別の実施例によって示されるＣＩＥ １９３１色度座標図における第３領域である。 本発明の別の実施例によって示されるＣＩＥ １９３１色度座標図における第３領域及び第４領域である。
本発明の記述をより詳細化し充実させるためには、添付図面及び以下に述べられる多様の実施例を参考することができ、図面において同じ番号は、同じ又は類似の素子を示す。一方、周知の素子とステップは、実施例に叙述されなく、本発明に不必要な制限を与えないようにする。
照明器具に好適に用いられる発光装置について、図１を参照する。図１は、本発明の一実施例による発光装置の断面模式図である。図１に示すように、発光装置１００は、本体１１０と、青色光源１２０と、赤色光源１３０と、パッケージコロイド１４０と、第１蛍光粉１５０と、を備える。
構造上、本体１１０は、リードフレーム（ｌｅａｄ ｆｒａｍｅ）が被覆されたパッケージ本体であってよく、本体１１０は、凹んで開口しているパッケージ空間を有し、青色光源１２０及び赤色光源１３０の設置に供し、第１蛍光粉１５０は、パッケージコロイド１４０に混入され、且つパッケージコロイド１４０は、青色光源１２０及び赤色光源１３０を被覆する。例としては、パッケージコロイド１４０は、シリカゲル、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂の１つ又はその組み合わせ、或いは上記の誘導体のような透光シーラントであってよい。
使用している時に、青色光源１２０は、青色光を発することに用いられ、第１蛍光粉１５０が青色光により励起されて発する光と前記青色光は、第１白色光となるように混合する。赤色光源１３０は、赤色光を発することに用いられ、赤色光は、第１白色光を第２白色光となるように調合することに用いられる。
一実施例において、青色光源１２０は、少なくとも１つの青色発光ダイオードチップを含み、青色光の波長範囲は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍであり、且つ第１蛍光粉１５０が青色光により励起されて発する光線の波長範囲は、５４０ｎｍ〜５６５ｎｍであり、これにより、異なる色温度の白色光を調合する。
一実施例において、赤色光源１３０は、少なくとも１つの赤色発光ダイオードチップを含み、赤色光の波長範囲は、５８０ｎｍ〜６４０ｎｍであり、第１白色光が赤色光により調合されてなる第２白色光に昼白色光及び温白色光を含ませることができる。
図１において、発光装置１００は、第２蛍光粉１６０を更に備える。第２蛍光粉１６０は、パッケージコロイド１４０に混入され、第２蛍光粉１６０が青色光により励起されて発する光の波長は、赤色光の可視光線の波長より大きく又は等しい。
第１白色光の範囲に対してより明らかな説明をするために、図２を参照する。図２は、本発明の一実施例によって示されるＣＩＥ １９３１色度座標図における第１白色光の占める第１領域２１０である。図２に示すように、第１白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．３９７，０．５０２）、（０．３３７，０．５１２）、（０．２６，０．３４）、（０．３１３，０．３３３４）により囲まれる第１領域２１０内に入り、これにより、第１白色光は、赤色光により調合されると、昼白色光（色温度：４５００〜６５００Ｋ）及び温白色光（色温度：３０００〜４０００Ｋ）によりカバーされる範囲に入ることができる。
なお、第２白色光の範囲について更に述べるために、図３、図４を参照する。図３は、本発明の一実施例によって示されるＣＩＥ １９３１色度座標図における第１白色光の占める第１領域２１０及び第２白色光の占める第２領域２２０であるが、第１白色光、赤色光及び第２白色光のスペクトル図については、図４に示すように、第１白色光が赤色光により調合されると、第２白色光が発生する。図３において、第１白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．３９７，０．５０２）、（０．３３７，０．５１２）、（０．２６，０．３４）、（０．３１３，０．３３３４）により囲まれる第１領域２１０内に入り、第２白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．５２，０．５１２）、（０．３３７，０．５１２）、（０．２６，０．３４）、（０．３９，０．２６）により囲まれる第２領域２２０内に入り、第２白色光の占める第２領域２２０は、昼白色光及び温白色光を含み、これにより、照明用とする時に演色性を向上させる。
一方、バックライトモジュールに好適に用いられる発光装置について、図５を参照する。図５は、本発明の別の実施例による発光装置５００の断面模式図である。図５に示すように、発光装置５００は、本体５１０と、青色光源５２０と、赤色光源５３０と、パッケージコロイド５４０と、第３蛍光粉５５０と、を備える。
構造上、本体５１０は、リードフレームが被覆されたパッケージ本体であってよく、本体５１０は、凹んで開口しているパッケージ空間を有し、青色光源５２０及び赤色光源５３０の設置に供し、第３蛍光粉５５０は、パッケージコロイド５４０に混入され、且つパッケージコロイド５４０は、青色光源５２０及び赤色光源５３０を被覆する。例としては、パッケージコロイド５４０は、シリカゲル、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂の１つ又はその組み合わせ、或いは上記の誘導体のような透光シーラントであってよい。
使用している時、青色光源５２０は、青色光を発することに用いられ、第３蛍光粉５５０が青色光により励起されて発する光と前記青色光は、第３白色光となるように混合する。赤色光源１３０は、赤色光を発することに用いられ、赤色光は、第３白色光を第４白色光となるように調合することに用いられる。
一実施例において、青色光源５２０は、少なくとも１つの青色発光ダイオードチップを含み、青色光の波長範囲は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍであり、且つ第３蛍光粉１５０が青色光により励起されて発する光線の波長範囲は、５１５ｎｍ〜５４０ｎｍであり、これにより、異なる色点の白色光を調合する。
一実施例において、赤色光源５３０は、少なくとも１つの赤色発光ダイオードチップを含み、赤色光の波長範囲は、５８０ｎｍ〜６４０ｎｍであり、第３白色光が赤色光により調合されてなる第４白色光に昼白色光及び温白色光を含ませることができる。
図５において、発光装置５００は、第４蛍光粉５６０を更に備える。第４蛍光粉５６０は、パッケージコロイド５４０に混入され、第４蛍光粉５６０が青色光により励起されて発する光の波長は、赤色光の可視光線の波長より大きく又は等しい。
第３白色光の範囲に対してより明らかな説明をするために、図６を参照する。図６は、本発明の別の実施例によって示されるＣＩＥ １９３１色度座標図における第３白色光の占める第３領域６１０である。図６に示すように、第３白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．１８，０．２２）、（０．２３，０．２０）、（０．２５，０．３５）、（０．１９，０．３７）により囲まれる第３領域６１０内に入り、これにより、第３白色光は、赤色光により調合されると、バックライトの常用の色点範囲６２０に入ることができる。
なお、第４白色光の範囲について更に述べるために、図７を参照する。図７は、本発明の別の実施例によって示されるＣＩＥ １９３１色度座標図における第３白色光の占める第３領域６１０及び第４白色光の占める第４領域６３０である。実際の作業上、第３白色光が赤色光により調合されると、第４白色光が発生する。図７において、第３白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．１８，０．２２）、（０．２３，０．２０）、（０．２５，０．３５）、（０．１９，０．３７）により囲まれる第３領域６１０内に入り、第４白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．１８，０．２２）、（０．３９，０．１３）、（０．４２，０．３５）、（０．１９，０．３７）により囲まれる第４領域６３０内に入り、第４白色光の占める第４領域６３０は、バックライトの常用の色点範囲を含み、これにより、バックライト用の広色域を実現する。
本発明では、実施形態を前述の通りに開示したが、これは本発明を限定するものではなく、当業者なら誰でも、本発明の精神と領域から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
下記符号の説明は、本発明の前記、他の目的、特徴、メリット及び実施例をより分かりやすくするためのものである。
１００、５００ 発光装置
１１０、５１０ 本体
１２０、５２０ 青色光源
１３０、５３０ 赤色光源
１４０、５４０ パッケージコロイド
１５０ 第１蛍光粉
１６０ 第２蛍光粉
２１０ 第１領域
２２０ 第２領域
５５０ 第３蛍光粉
５６０ 第４蛍光粉
６１０ 第３領域
６２０ バックライトの常用の色点範囲
６３０ 第４領域

Claims (18)

  1. 青色光を発するための青色光源と、
    前記青色光により励起されて発する光と前記青色光が、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．３９７，０．５０２）、（０．３３７，０．５１２）、（０．２６，０．３４）、（０．３１３，０．３３３４）により囲まれる第１領域内に入る第１白色光となるように混合する第１蛍光粉と、
    前記第１白色光を第２白色光となるように調合するための赤色光を発するための赤色光源と、
    を備える発光装置。
  2. 前記第２白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．５２，０．５１２）、（０．３３７，０．５１２）、（０．２６，０．３４）、（０．３９，０．２６）により囲まれる第２領域内に入る請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第２白色光は、昼白色光及び温白色光を含む請求項１に記載の発光装置。
  4. 前記青色光源は、少なくとも１つの青色発光ダイオードチップを含む請求項１に記載の発光装置。
  5. 前記青色光の波長範囲は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍである請求項４に記載の発光装置。
  6. 前記第１蛍光粉が前記青色光により励起されて発する光線の波長範囲は、５４０ｎｍ〜５６５ｎｍである請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記赤色光源は、少なくとも１つの赤色発光ダイオードチップを含む請求項１に記載の発光装置。
  8. 前記赤色光の波長範囲は、５８０ｎｍ〜６４０ｎｍである請求項７に記載の発光装置。
  9. 前記青色光により励起されて発する光の波長が前記赤色光の波長より大きく又は等しい第２蛍光粉
    を更に備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光装置。
  10. 青色光を発するための青色光源と、
    前記青色光により励起される光と前記青色光が、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．１８，０．２２）、（０．２３，０．２０）、（０．２５，０．３５）、（０．１９，０．３７）により囲まれる第３領域内に入る第３白色光となるように混合する第３蛍光粉と、
    前記第３白色光を第４白色光となるように調合するための赤色光を発するための赤色光源と、
    を備える発光装置。
  11. 前記第４白色光は、ＣＩＥ １９３１色度座標において、（０．１８，０．２２）、（０．３９，０．１３）、（０．４２，０．３５）、（０．１９，０．３７）により囲まれる第４領域内に入る請求項１０に記載の発光装置。
  12. 前記第３白色光は、昼白色光及び温白色光を含む請求項１０に記載の発光装置。
  13. 前記青色光源は、少なくとも１つの青色発光ダイオードチップを含む請求項１０に記載の発光装置。
  14. 前記青色光の波長範囲は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍである請求項１３に記載の発光装置。
  15. 前記第３蛍光粉が前記青色光により励起されて発する光線の波長範囲は、５１５ｎｍ〜５４０ｎｍである請求項１４に記載の発光装置。
  16. 前記赤色光源は、少なくとも１つの赤色発光ダイオードチップを含む請求項１０に記載の発光装置。
  17. 前記赤色光の波長範囲は、５８０ｎｍ〜６４０ｎｍである請求項１６に記載の発光装置。
  18. 前記青色光により励起されて発する光の波長は、前記赤色光の波長より大きく又は等しい第４蛍光粉
    を更に備える請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の発光装置。
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