JP2015211150A - Wavelength conversion member and illumination device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波長変換部材及びこれを用いた照明装置に関する。詳細には、本発明は、演色性が高く、かつ、高効率なLED照明光源を実現する波長変換部材及びこれを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion member and an illumination device using the same. Specifically, the present invention relates to a wavelength conversion member that realizes an LED illumination light source that has high color rendering properties and high efficiency, and an illumination device that uses the wavelength conversion member.
従来、発光ダイオードチップ(LEDチップ)を備える発光ダイオードランプ(LEDランプ)は、信号灯や携帯電話機、各種の電飾、車載用表示器、各種の表示装置など、多くの分野で利用されている。また、LEDチップから放射された光により励起して長波長の光を放射する蛍光体とLEDチップとを組み合わせ、発光スペクトルを制御することにより、LEDチップの発光色とは異なる色合いの発光を実現する照明装置の研究開発が行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light emitting diode lamp (LED lamp) including a light emitting diode chip (LED chip) is used in many fields such as a signal lamp, a mobile phone, various electric decorations, an in-vehicle display, and various display devices. In addition, the LED chip is combined with a phosphor that emits long-wavelength light when excited by the light emitted from the LED chip, and the emission spectrum is controlled to achieve light emission with a color different from the LED chip emission color. Research and development of lighting equipment is underway.
そして、これまでLED照明のスペクトル制御は、次のような方法が提唱されている。
(1)青色LEDチップと黄色蛍光体とを組み合わせ、擬似白色光を得る方法
(2)青色LEDチップに、黄色蛍光体に加えて橙色蛍光体や赤色蛍光体を組み合わせ、演色性を高める方法
And until now, the following methods have been proposed for spectrum control of LED illumination.
(1) A method of obtaining a pseudo white light by combining a blue LED chip and a yellow phosphor (2) A method of enhancing the color rendering by combining a blue LED chip with an orange phosphor or a red phosphor in addition to a yellow phosphor
また、LED照明の演色性をさらに高めるために、より細かなスペクトル制御が必要となっている。発光スペクトルを細かく制御する方法としては、例えば特定波長の光を吸収するフィルターでLEDチップを覆うことにより、発光スペクトルを制御する方法が提案されている(例えば、特許文献1乃至3参照)。つまり、特許文献1乃至3の装置では、フィルター材を封止樹脂やカバーに分散させ、蛍光体が発する光の一部をフィルター材で吸収することにより、LED照明のスペクトル形状を制御して演色性を高めている。 Further, in order to further improve the color rendering properties of LED lighting, finer spectrum control is required. As a method for finely controlling the emission spectrum, for example, a method for controlling the emission spectrum by covering the LED chip with a filter that absorbs light of a specific wavelength has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3). That is, in the devices of Patent Documents 1 to 3, the filter material is dispersed in a sealing resin or a cover, and a part of light emitted from the phosphor is absorbed by the filter material, thereby controlling the spectral shape of the LED illumination and performing color rendering. Increases sex.
さらに、LED素子を、570〜580nmに吸収特性を持つフィルターで覆うことにより、肉類の色を鮮やかに演色させ、さらに人に対して不自然な印象を与えることを抑えた照明装置が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 Furthermore, an illumination device has been proposed in which the LED element is covered with a filter having an absorption characteristic at 570 to 580 nm, thereby rendering the color of meat vividly and further suppressing giving an unnatural impression to humans. (For example, see Patent Document 4).
しかしながら、フィルター材を封止樹脂やカバーに分散させる際、フィルター材の分散が不十分な場合には、フィルター材の凝集による散乱が発生し、LED照明の効率が低下する恐れがあった。また、フィルター材の粒子径がサブミクロンサイズからミクロンサイズの場合、フィルター材自体の散乱によってもLED照明の効率が低下する恐れがあった。 However, when the filter material is dispersed in the sealing resin or the cover, if the filter material is not sufficiently dispersed, scattering due to aggregation of the filter material occurs, which may reduce the efficiency of LED illumination. In addition, when the particle size of the filter material is from submicron size to micron size, the efficiency of LED illumination may be reduced due to scattering of the filter material itself.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、演色性が高く、かつ、高効率なLED照明光源を得ることが可能な波長変換部材及びこれを用いた照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. And the objective of this invention is providing the wavelength conversion member which can obtain a highly efficient LED illumination light source with high color rendering properties, and an illuminating device using the same.
本発明の態様に係る波長変換部材は、595nm以上800nm以下の波長領域に発光ピークを持つ第一蛍光体粒子と、第一蛍光体粒子の表面を覆い、かつ、第一蛍光体粒子が発する光のうち特定波長の光を吸収する被膜とを備える波長変換粒子を備える。さらに波長変換部材は、第一蛍光体粒子よりも発光ピークが短波長側に存在する第二蛍光体粒子を備える。 The wavelength conversion member according to an aspect of the present invention includes a first phosphor particle having an emission peak in a wavelength region of 595 nm or more and 800 nm or less, and light emitted from the first phosphor particle that covers the surface of the first phosphor particle. Wavelength conversion particle | grains provided with the film which absorbs the light of a specific wavelength among these. The wavelength conversion member further includes second phosphor particles having a light emission peak on the short wavelength side of the first phosphor particles.
本発明の波長変換部材は、第一蛍光体粒子を特定波長の光を吸収する被膜で覆った波長変換粒子を使用し、さらに第一蛍光体粒子よりも発光ピークが短波長側に存在する第二蛍光体粒子を波長変換粒子に組み合わせている。そのため、演色性を低下させる光を効率的に低減できるため、演色性が高く、かつ、高効率な照明装置を得ることが可能である。 The wavelength conversion member of the present invention uses wavelength conversion particles in which the first phosphor particles are covered with a film that absorbs light of a specific wavelength, and the emission peak is present on the shorter wavelength side than the first phosphor particles. Two phosphor particles are combined with wavelength conversion particles. For this reason, since it is possible to efficiently reduce the light that lowers the color rendering properties, it is possible to obtain a lighting device that has high color rendering properties and high efficiency.
以下、本発明の実施形態に係る波長変換部材及び当該波長変換部材を用いた照明装置について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, the wavelength conversion member which concerns on embodiment of this invention, and the illuminating device using the said wavelength conversion member are demonstrated in detail. In addition, the dimension ratio of drawing is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio.
[波長変換部材]
本実施形態に係る波長変換部材は、595nm以上800nm以下の波長領域に発光ピークを持つ第一蛍光体粒子と、第一蛍光体粒子の表面を覆い、かつ、第一蛍光体粒子が発する光のうち特定波長の光を吸収する被膜とを備える波長変換粒子を備えている。さらに波長変換部材は、当該第一蛍光体粒子よりも発光ピークが短波長側に存在する第二蛍光体粒子を備えている。
[Wavelength conversion member]
The wavelength conversion member according to the present embodiment includes a first phosphor particle having an emission peak in a wavelength region of 595 nm to 800 nm, a surface of the first phosphor particle, and light emitted from the first phosphor particle. Among these, wavelength conversion particles provided with a film that absorbs light of a specific wavelength are provided. Further, the wavelength conversion member includes second phosphor particles having a light emission peak on the shorter wavelength side than the first phosphor particles.
<波長変換粒子>
本実施形態に係る波長変換粒子は、入射した励起光を吸収して励起光よりも長波長の光を放射する機能を有する。波長変換粒子1は、図1に示すように、第一蛍光体粒子2と、第一蛍光体粒子2の表面を覆い、かつ、第一蛍光体粒子2が発する光のうち特定波長の光を吸収する被膜3とを備えている。
<Wavelength conversion particles>
The wavelength conversion particle according to the present embodiment has a function of absorbing incident excitation light and emitting light having a longer wavelength than the excitation light. As shown in FIG. 1, the wavelength conversion particle 1 covers the surface of the first phosphor particle 2 and the first phosphor particle 2, and emits light having a specific wavelength among the light emitted by the first phosphor particle 2. And a film 3 to be absorbed.
波長変換粒子1がこのような被膜3を備えていると、第一蛍光体粒子2が発する光のうち特定波長の光を効率的に吸収することが可能となる。つまり、特許文献1乃至4の装置のように、フィルター材を封止樹脂やカバーに分散させて成るフィルターを、蛍光体の表面に設けた場合、第一蛍光体粒子が発する光が散乱し、発光効率が低下する恐れがあった。しかし、本実施形態では、第一蛍光体粒子2の表面に直接接触するように被膜3を形成し、被膜3により特定波長の光を吸収している。そのため、従来のようなフィルター材自体の散乱による発光効率の低下を抑制することが可能となる。 When the wavelength conversion particle 1 is provided with such a coating 3, it becomes possible to efficiently absorb light having a specific wavelength among the light emitted from the first phosphor particles 2. That is, as in the devices of Patent Documents 1 to 4, when a filter in which a filter material is dispersed in a sealing resin or a cover is provided on the surface of the phosphor, the light emitted from the first phosphor particles is scattered, There was a possibility that the luminous efficiency would decrease. However, in the present embodiment, the coating 3 is formed so as to be in direct contact with the surface of the first phosphor particles 2, and the coating 3 absorbs light of a specific wavelength. For this reason, it is possible to suppress a decrease in light emission efficiency due to scattering of the filter material itself as in the prior art.
また、特許文献1乃至4の装置のようにフィルターを使用した場合には、蛍光体粒子とフィルターとの間に間隔が生じる。そして、フィルター表面で光の反射及び散乱が生じるため、特定波長の光をフィルター材によって十分に吸収するには、多量のフィルター材を使用する必要があった。しかし、本実施形態に係る波長変換粒子1は、第一蛍光体粒子2の表面に被膜3が直接接触している。そのため、多量のフィルター材を使用しなくても第一蛍光体粒子2が発する光の吸収ロスが抑制され、被膜3により特定波長の光を効率的に吸収することが可能となる。 Moreover, when a filter is used like the apparatus of patent documents 1 thru | or 4, a space | interval arises between a fluorescent substance particle and a filter. And since reflection and scattering of light occur on the filter surface, it is necessary to use a large amount of filter material in order to sufficiently absorb light of a specific wavelength by the filter material. However, in the wavelength conversion particle 1 according to the present embodiment, the coating 3 is in direct contact with the surface of the first phosphor particle 2. Therefore, absorption loss of light emitted from the first phosphor particles 2 is suppressed without using a large amount of filter material, and the coating 3 can efficiently absorb light of a specific wavelength.
また、フィルターを使用した場合には、フィルター表面で光の反射及び散乱が生じ、第一蛍光体粒子2への励起光の入射効率及び第一蛍光体粒子2から放射される光の取り出し効率が低下する恐れがあった。しかし、本実施形態に係る波長変換粒子1は、第一蛍光体粒子2の表面に被膜3が直接接触している。そのため、光の反射及び散乱を抑制し、第一蛍光体粒子2への励起光の入射効率及び第一蛍光体粒子2から放射される光の取り出し効率を向上させることが可能となる。 When a filter is used, light is reflected and scattered on the filter surface, and the incident efficiency of excitation light to the first phosphor particles 2 and the extraction efficiency of light emitted from the first phosphor particles 2 are increased. There was a risk of decline. However, in the wavelength conversion particle 1 according to the present embodiment, the coating 3 is in direct contact with the surface of the first phosphor particle 2. Therefore, reflection and scattering of light can be suppressed, and the incident efficiency of excitation light to the first phosphor particles 2 and the extraction efficiency of light emitted from the first phosphor particles 2 can be improved.
本実施形態では、第一蛍光体粒子2の材料として、595nm以上800nm以下の波長領域に発光ピークを持つ蛍光体を使用することが好ましい。このような蛍光体としては、橙色蛍光体及び赤色蛍光体の少なくとも一種を用いることができる。橙色蛍光体としては特に限定されないが、例えば、Sr3SiO5:Eu2+、α−Ca−SiAlON:Eu2+等を挙げることができる。赤色蛍光体としては特に限定されないが、例えば、CaAlSiN3:Eu2+(CASN)、(Ca,Sr)AlSi4N7:Eu2+(SCASN)、Sr2Si5N8:Eu3+等を挙げることができる。なお、これらの蛍光体は一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。 In the present embodiment, it is preferable to use a phosphor having an emission peak in the wavelength region of 595 nm or more and 800 nm or less as the material of the first phosphor particle 2. As such a phosphor, at least one of an orange phosphor and a red phosphor can be used. No particular limitation is imposed on the orange phosphor, for example, Sr 3 SiO 5: Eu 2+ , α-Ca-SiAlON: Eu 2+ and the like. The red phosphor is not particularly limited, and examples thereof include CaAlSiN 3 : Eu 2+ (CASN), (Ca, Sr) AlSi 4 N 7 : Eu 2+ (SCASN), Sr 2 Si 5 N 8 : Eu 3+, and the like. Can do. In addition, these fluorescent substance may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
第一蛍光体粒子2の平均粒子径(メディアン径、d50)は特に限定されない。ただ、第一蛍光体粒子2の平均粒子径が大きい方が蛍光体粒子中の表面欠陥密度が小さくなり、発光時のエネルギー損失が少なくなるため、発光効率が高くなる。このため、発光効率を向上させる観点からは、第一蛍光体粒子2の平均粒子径は1μm以上であることが好ましく、5μm以上であれることがより好ましい。特に第一蛍光体粒子2の平均粒子径は8μm〜50μmの範囲であることが好ましい。なお、第一蛍光体粒子2の平均粒子径はレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて、レーザー回折・散乱法により求めることができる。 The average particle diameter (median diameter, d50) of the first phosphor particles 2 is not particularly limited. However, the larger the average particle diameter of the first phosphor particles 2, the smaller the surface defect density in the phosphor particles and the less energy loss at the time of light emission, resulting in higher luminous efficiency. For this reason, from the viewpoint of improving luminous efficiency, the average particle size of the first phosphor particles 2 is preferably 1 μm or more, and more preferably 5 μm or more. In particular, the average particle diameter of the first phosphor particles 2 is preferably in the range of 8 μm to 50 μm. The average particle diameter of the first phosphor particles 2 can be determined by a laser diffraction / scattering method using a laser diffraction particle size distribution measuring device.
被膜3は、上述のように、第一蛍光体粒子2が発する光のうち特定波長の光を吸収する機能を有し、さらにこのような特定光の吸収能を発揮する元素や化合物を含有することが好ましい。被膜3に含まれる当該元素及び化合物は特に限定されないが、被膜3は特定波長の光を吸収するネオジム化合物4を含有することが好ましい。ネオジム化合物は、530nm及び580nmの領域に吸収がある。そのため、被膜3にネオジム化合物4が含まれることで、第一蛍光体粒子2が発する光のうち、580nm付近のスペクトル成分をカットすることが可能となる。 As described above, the coating 3 has a function of absorbing light having a specific wavelength among the light emitted from the first phosphor particles 2, and further contains an element or a compound that exhibits such specific light absorption ability. It is preferable. Although the said element and compound contained in the film 3 are not specifically limited, It is preferable that the film 3 contains the neodymium compound 4 which absorbs the light of a specific wavelength. Neodymium compounds have absorption in the 530 nm and 580 nm regions. Therefore, by including the neodymium compound 4 in the coating 3, it becomes possible to cut a spectral component near 580 nm in the light emitted from the first phosphor particles 2.
このようなネオジム化合物4としては、3価のネオジム化合物を用いることが好ましい。具体的には、ネオジム化合物4としては、水酸化ネオジム(Nd(OH)3)、酸化ネオジム(Nd2O3)、ネオジムアルミネート(NdAlO3)、ネオジムドープガラスなどを挙げることができる。ネオジム化合物は一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。 As such a neodymium compound 4, it is preferable to use a trivalent neodymium compound. Specifically, examples of the neodymium compound 4 include neodymium hydroxide (Nd (OH) 3 ), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), neodymium aluminate (NdAlO 3 ), and neodymium-doped glass. A neodymium compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
また、被膜3は、570nm〜590nm付近に吸収のある有機色素を含有することも好ましい。有機色素を含有することにより、ネオジム化合物と同様に、第一蛍光体粒子2が発する光のうち570nm〜590nm付近のスペクトル成分を吸収し、カットすることが可能となる。また、後述するように、波長変換粒子1は透光性媒体7の内部に分散させることが好ましい。この場合、被膜3に含まれる有機色素は透光性媒体7によって周囲が覆われるため、空気中の酸素による酸化が抑制され、有機色素の安定性を向上させることが可能となる。このような有機色素としては、例えばフタロシアニン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、フルオラン系化合物、テトラアザポルフィリン系化合物、アントラキノン系化合物、アゾ系化合物及びポルフィリン系からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。なお、有機色素として、蛍光色素などを用いてもよい。 Moreover, it is also preferable that the film 3 contains an organic dye having absorption in the vicinity of 570 nm to 590 nm. By containing the organic dye, it is possible to absorb and cut a spectral component in the vicinity of 570 nm to 590 nm in the light emitted from the first phosphor particles 2, similarly to the neodymium compound. Further, as will be described later, it is preferable to disperse the wavelength conversion particles 1 inside the translucent medium 7. In this case, since the periphery of the organic dye contained in the coating 3 is covered with the translucent medium 7, the oxidation by oxygen in the air is suppressed, and the stability of the organic dye can be improved. Examples of such organic dyes include at least one selected from the group consisting of phthalocyanine compounds, naphthalocyanine compounds, cyanine compounds, fluoran compounds, tetraazaporphyrin compounds, anthraquinone compounds, azo compounds, and porphyrin compounds. Can be used. A fluorescent dye or the like may be used as the organic dye.
被膜3は、上記ネオジム化合物及び有機色素のいずれか一方を含有していてもよく、またこれらを両方含有していてもよい。また、被膜3は、上記ネオジム化合物及び有機色素の他にも、被膜3の安定性を高めるために、これらの粒子同士を結合するバインダー5を含有してもよい。バインダー5としては特に限定されないが、例えば、アルコキシシランの加水分解縮合物のような、シロキサン結合を有するケイ素化合物を用いることができる。 The coating 3 may contain any one of the neodymium compound and the organic dye, or may contain both of them. In addition to the neodymium compound and the organic dye, the coating 3 may contain a binder 5 that bonds these particles to increase the stability of the coating 3. Although it does not specifically limit as the binder 5, For example, the silicon compound which has a siloxane bond like the hydrolysis-condensation product of an alkoxysilane can be used.
なお、被膜3がネオジム化合物を含有する場合、580nm付近のスペクトル成分を効率的に吸収する観点から、被膜3中におけるネオジム化合物の含有量は30vol%以上であることが好ましい。また、被膜3中におけるネオジム化合物の含有量は40vol%以上がより好ましく、50vol%以上が特に好ましい。 In addition, when the film 3 contains a neodymium compound, it is preferable that content of the neodymium compound in the film 3 is 30 vol% or more from a viewpoint of efficiently absorbing the spectral component around 580 nm. Further, the content of the neodymium compound in the coating 3 is more preferably 40 vol% or more, and particularly preferably 50 vol% or more.
被膜3の厚さは、10nm以上1μm以下が好ましい。膜厚が10nm以上の場合には、580nm付近のスペクトル成分を十分に吸収するための厚さが確保でき、吸収効率を向上させることが可能となる。また、第一蛍光体粒子2の表面に凹凸が存在しても、略均一に被覆することが可能となる。膜厚が1μm以下の場合には被膜3に亀裂が入り難く剥離が抑制される。また、被膜による励起光及び放射光の散乱が低下するため、光の入射効率及び取り出し効率の低下を抑制することが可能となる。 The thickness of the coating 3 is preferably 10 nm or more and 1 μm or less. When the film thickness is 10 nm or more, it is possible to secure a thickness for sufficiently absorbing a spectral component near 580 nm and improve the absorption efficiency. Moreover, even if there are irregularities on the surface of the first phosphor particles 2, it is possible to cover the first phosphor particles 2 substantially uniformly. When the film thickness is 1 μm or less, the coating 3 is hardly cracked, and peeling is suppressed. Moreover, since the scattering of the excitation light and the radiated light by the coating film is reduced, it is possible to suppress a decrease in light incident efficiency and extraction efficiency.
被膜3の厚さは、20nm以上500nm以下が更に好ましく、50nm以上250nm以下が特に好ましい。この範囲とすることにより略均一な被膜となるため、上記スペクトル成分の吸収効率をさらに向上させることが可能となる。なお、被膜3の厚さは、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定することができる。 The thickness of the coating 3 is more preferably 20 nm or more and 500 nm or less, and particularly preferably 50 nm or more and 250 nm or less. By setting it within this range, a substantially uniform film can be obtained, so that the absorption efficiency of the spectral component can be further improved. In addition, the thickness of the film 3 can be measured using, for example, a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM).
被膜3は、第一蛍光体粒子2の表面の全体を覆っていることが最も好ましい。ただ、特定波長の光の吸収効率を向上させる観点から、被膜3は第一蛍光体粒子2の表面の少なくとも60%以上を被覆していることが好ましい。また、被膜3は、第一蛍光体粒子2の表面の80%以上を被覆していることが好ましく、90%以上を被覆していることがより好ましい。被膜3の被覆率が90%以上の場合には、特定波長の光に対する吸収効率の更なる向上を図ることが可能となる。 Most preferably, the coating 3 covers the entire surface of the first phosphor particle 2. However, from the viewpoint of improving the absorption efficiency of light of a specific wavelength, the coating 3 preferably covers at least 60% or more of the surface of the first phosphor particle 2. The coating 3 preferably covers 80% or more of the surface of the first phosphor particle 2, and more preferably covers 90% or more. When the coverage of the coating 3 is 90% or more, it is possible to further improve the absorption efficiency for light of a specific wavelength.
次に、本実施形態の波長変換粒子1の製造方法について説明する。波長変換粒子1を作製するにあたり、第一蛍光体粒子2上にネオジム化合物及び有機色素の少なくともいずれか一方を付着させ、被膜3を形成する方法としては、特に制限はない。ただ、一般的な湿式コーティング法(ゾルゲル法)や噴霧コーティング法(スプレードライ法)などにより、被膜3を効率的に形成することができる。 Next, the manufacturing method of the wavelength conversion particle | grains 1 of this embodiment is demonstrated. In producing the wavelength conversion particle 1, there is no particular limitation on the method for forming the coating 3 by attaching at least one of a neodymium compound and an organic dye on the first phosphor particle 2. However, the film 3 can be efficiently formed by a general wet coating method (sol-gel method), a spray coating method (spray dry method), or the like.
そして、湿式コーティング法や噴霧コーティング法により被膜3を形成する際に、使用するネオジム化合物の平均粒子径が10nm以下である場合には、ネオジム化合物を溶媒に分散したナノ粒子分散体を使用することができる。また、ナノ粒子分散体以外に、アルコキシド加水分解縮合物などのいわゆるゾルゲル材料(微視的には数nm〜10nmのナノ粒子の集合体)を用いてもよい。上述のような平均粒子径10nm以下のナノ粒子やゾルゲル材料を用いた場合には、膜の散乱がさらに抑制されるのでより好ましい。 And when forming the film 3 by a wet coating method or a spray coating method, when the average particle diameter of the neodymium compound to be used is 10 nm or less, use the nanoparticle dispersion which disperse | distributed the neodymium compound in the solvent. Can do. In addition to the nanoparticle dispersion, a so-called sol-gel material such as an alkoxide hydrolysis condensate (microscopically an aggregate of nanoparticles of several to 10 nm) may be used. The use of nanoparticles or sol-gel materials having an average particle diameter of 10 nm or less as described above is more preferable because film scattering is further suppressed.
波長変換粒子は、次のような方法でも製造することができる。まず、蛍光体粒子並びに、ネオジム化合物及び/又は有機色素を準備し、これらを水やアルコールなどの分散媒中に加えることで、混合液を調製する。この際、必要に応じてアルコキシシランの加水分解縮合物のようなバインダーを添加してもよい。次に、この混合液を攪拌した後、単離し乾燥することにより波長変換粒子を得ることができる。また、当該混合液を、スプレードライヤー等を用いて噴霧乾燥することによっても波長変換粒子を得ることができる。 The wavelength conversion particles can also be produced by the following method. First, phosphor particles and neodymium compounds and / or organic dyes are prepared, and these are added to a dispersion medium such as water or alcohol to prepare a mixed solution. At this time, if necessary, a binder such as a hydrolysis-condensation product of alkoxysilane may be added. Next, after this liquid mixture is stirred, the wavelength conversion particles can be obtained by isolation and drying. The wavelength conversion particles can also be obtained by spray drying the mixed solution using a spray dryer or the like.
図2では、上述のようにして得られた波長変換粒子の一例を示す。図2に示す波長変換粒子は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット蛍光体(YAG蛍光体)の表面に被膜3を形成している。そして、被膜3は、酸化ネオジム(Nd2O3)と、バインダーとしてのアルコキシシランの加水分解縮合物とを含有している。具体的には、YAG蛍光体と、テトラエトキシシランと塩化ネオジム(NdCl3)と水とを混合し、アンモニアを添加した後、固形分を乾燥することにより得られたものである。 FIG. 2 shows an example of the wavelength conversion particles obtained as described above. The wavelength conversion particles shown in FIG. 2 have a coating 3 formed on the surface of an yttrium / aluminum / garnet phosphor (YAG phosphor). Then, the film 3 is a neodymium oxide (Nd 2 O 3), contains the hydrolyzed condensate of alkoxysilane as a binder. Specifically, it is obtained by mixing a YAG phosphor, tetraethoxysilane, neodymium chloride (NdCl 3 ), and water, adding ammonia, and drying the solid content.
図2(a)に示すように、被膜3の形成前ではYAG蛍光体の表面が比較的平滑な状態となっている。しかし、図2(b)及び(c)に示すように、被膜3の形成後では粒子径が大きくなり、さらに粒子の表面の凹凸が増加していることが確認できる。なお、YAG蛍光体は、595nm以上800nm以下に発光ピークを持つ蛍光体ではない。しかし、YAG蛍光体も、595nm以上800nm以下に発光ピークを持つ蛍光体と同様の粒子形状を有している。そのため、595nm以上800nm以下に発光ピークを持つ第一蛍光体粒子を使用した場合でも、図2に類似の粒子形状になると考えられる。 As shown in FIG. 2A, the surface of the YAG phosphor is relatively smooth before the coating 3 is formed. However, as shown in FIGS. 2B and 2C, it can be confirmed that the particle diameter is increased after the coating 3 is formed, and the irregularities on the surface of the particles are increased. The YAG phosphor is not a phosphor having an emission peak at 595 nm or more and 800 nm or less. However, the YAG phosphor also has the same particle shape as the phosphor having an emission peak at 595 nm to 800 nm. Therefore, even when the first phosphor particles having an emission peak at 595 nm or more and 800 nm or less are used, it is considered that the particle shape is similar to that in FIG.
さらに図3では、YAG蛍光体の表面に、酸化ネオジム(Nd2O3)とアルコキシシランの加水分解縮合物とからなる被膜を形成した波長変換粒子の発光スペクトルを示す。また、図3では、YAG蛍光体とネオジム原子の重量比を変化させた発光スペクトルも示す。図3に示すように、被膜中のネオジム(Nd3+)の重量比が増加するにつれ、530nmと580nm付近の発光強度が減少していることが分かる。つまり、Nd3+が、YAG蛍光体の発光中心であるCe3+が放つ蛍光成分を部分的に吸収して、蛍光スペクトルのくびれを誘発していることが分かる。そして、Nd3+は570nm〜590nmの黄色の波長領域に強い吸収特性を持つので、黄色光成分の強度を効果的に低下させることが可能となる。 Further, FIG. 3 shows an emission spectrum of wavelength-converted particles in which a film composed of a neodymium oxide (Nd 2 O 3 ) and a hydrolysis condensate of alkoxysilane is formed on the surface of the YAG phosphor. FIG. 3 also shows an emission spectrum in which the weight ratio between the YAG phosphor and the neodymium atom is changed. As shown in FIG. 3, it can be seen that the emission intensity in the vicinity of 530 nm and 580 nm decreases as the weight ratio of neodymium (Nd 3+ ) in the coating increases. That is, it can be seen that Nd 3+ partially absorbs the fluorescent component emitted by Ce 3+ which is the emission center of the YAG phosphor, and induces a narrowing of the fluorescence spectrum. Since Nd 3+ has a strong absorption characteristic in the yellow wavelength region of 570 nm to 590 nm, the intensity of the yellow light component can be effectively reduced.
このように、第一蛍光体粒子2の表面に、特定波長の光を吸収する被膜3を設けることにより、波長変換粒子1の発光スペクトルが、第一蛍光体粒子2の発光スペクトルと異なる形状となる。 Thus, by providing the coating 3 that absorbs light of a specific wavelength on the surface of the first phosphor particle 2, the emission spectrum of the wavelength conversion particle 1 has a shape different from the emission spectrum of the first phosphor particle 2. Become.
<第二蛍光体粒子>
本実施形態の波長変換部材10は、上述の波長変換粒子1に加え、第一蛍光体粒子2よりも発光ピークが短波長側に存在する第二蛍光体粒子6を備えている。上述のように、波長変換粒子1における第一蛍光体粒子2は、595nm以上800nm以下の橙色から赤色の波長領域に発光ピークを有している。そのため、橙色から赤色の光を発する波長変換粒子1と短波長光を発する第二蛍光体粒子6とを組み合わせることにより、LEDチップの発光色とは異なる色合いの発光、例えば白色光を実現することが可能となる。また、上述のように、波長変換粒子1は、特定波長の光を吸収する被膜3を備えているため、より細かなスペクトル制御を行い、演色性を高めることが可能となる。
<Second phosphor particles>
The wavelength conversion member 10 of the present embodiment includes second phosphor particles 6 having a light emission peak on the shorter wavelength side than the first phosphor particles 2 in addition to the wavelength conversion particles 1 described above. As described above, the first phosphor particle 2 in the wavelength conversion particle 1 has an emission peak in the orange to red wavelength region of 595 nm to 800 nm. Therefore, by combining the wavelength conversion particle 1 that emits orange to red light and the second phosphor particle 6 that emits short wavelength light, light emission having a color different from the emission color of the LED chip, for example, white light is realized. Is possible. Further, as described above, since the wavelength conversion particle 1 includes the coating 3 that absorbs light of a specific wavelength, it is possible to perform finer spectrum control and enhance color rendering.
第二蛍光体粒子としては、第一蛍光体粒子2よりも発光ピークが短波長側に存在する蛍光体ならば如何なるものも使用することができる。このような蛍光体としては、例えば、青色蛍光体、緑青色蛍光体、青緑色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、橙色蛍光体及び赤色蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。 As the second phosphor particles, any phosphor can be used as long as the phosphor has an emission peak on the short wavelength side as compared with the first phosphor particles 2. As such a phosphor, for example, at least one selected from the group consisting of a blue phosphor, a green-blue phosphor, a blue-green phosphor, a green phosphor, a yellow phosphor, an orange phosphor and a red phosphor is used. Is preferred.
青色蛍光体として、BaMgAl10O17:Eu2+、CaMgSi2O6:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、及びSr10(PO4)6Cl2:Eu2+などが挙げられる。緑青又は青緑色蛍光体として、Sr4Si3O8Cl4:Eu2+、Sr4Al14O24:Eu2+、BaAl8O13:Eu2+、Ba2SiO4:Eu2+が挙げられる。さらに緑青又は青緑色蛍光体として、BaZrSi3O9:Eu2+、Ca2YZr2(AlO4)3:Ce3+、Ca2YHf2(AlO4)3:Ce3+、及びCa2YZr2(AlO4)3:Ce3+,Tb3+が挙げられる。緑色蛍光体として、(Y,Gd)3Al5O12:Ce3+、β−SiAlON:Eu2+、SrGa2S:Eu2+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、CaSc2O4:Ce3+、Ba3Si6O12N2:Eu2+、Tb3Al5O12:Eu2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+,Mn2+、BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+、CeMgAl11O19:Mn2+、Y3Al2(AlO4)3:Ce3+、Lu3Al2(AlO4)3:Ce3+、Y3Ga2(AlO4)3:Ce3+、β−Si3N4:Eu2+、SrSi2O2N2:Eu2+、Sr3Si13Al3O2N21:Eu2+、YTbSi4N6C:Ce3+、SrGa2S4:Eu2+、Ca2LaZr2(AlO4)3:Ce3+、Ca2TbZr2(AlO4)3:Ce3+、Ca2TbZr2(AlO4)3:Ce3+,Pr3+、Zn2SiO4:Mn2+、MgGa2O4:Mn2+、LaPO4:Ce3+,Tb3+、Y2SiO4:Ce3+、CeMgAl11O19:Tb3+、及びGdMgB5O10:Ce3+,Tb3+が挙げられる。黄色蛍光体として、Y3Al5O12:Ce3+、(Y,Gd)3Al5O12:Ce3+、(Ba、Sr)2SiO4:Eu2+、α−SiAlON、Li2SrSiO4:Eu2+、及び(Ca、Sr、Ba、Zn)2SiO4:Eu2+が挙げられる。黄又は橙色蛍光体として、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、α−Ca−SiAlON:Eu2+、Y2Si4N6C:Ce3+、La3Si6N11:Ce3+、及びY3MgAl(AlO4)2(SiO4):Ce3+が挙げられる。赤色蛍光体としては、Sr2Si5N8:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+、SrAlSi4N7:Eu2+、CaS:Eu2+、La2O2S:Eu3+、Y3Mg2(AlO4)(SiO4)2:Ce3+、Y2O3:Eu3+、Y2O2S:Eu3+、Y(P,V)O4:Eu3+、YVO4:Eu3+、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+、K2SiF6:Mn4+、及びGdMgB5O10:Ce3+,Mn2+が挙げられる。なお、これらの蛍光体は一種を単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the blue phosphor include BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , CaMgSi 2 O 6 : Eu 2+ , Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu 2+ , and Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu 2+ . Examples of the green-blue or blue-green phosphor include Sr 4 Si 3 O 8 Cl 4 : Eu 2+ , Sr 4 Al 14 O 24 : Eu 2+ , BaAl 8 O 13 : Eu 2+ , and Ba 2 SiO 4 : Eu 2+ . Further, BaZrSi 3 O 9 : Eu 2+ , Ca 2 YZr 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ , Ca 2 YHf 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ , and Ca 2 YZr 2 (AlO) 4 ) 3 : Ce 3+ , Tb 3+ As the green phosphor, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ , β-SiAlON: Eu 2+ , SrGa 2 S: Eu 2+ , Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , CaSc 2 O 4 : Ce 3+ , Ba 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu 2+ , Tb 3 Al 5 O 12 : Eu 2+ , (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu 2+ , Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu 2+ , Mn 2+ , BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , Mn 2+ , CeMgAl 11 O 19 : Mn 2+ , Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ , Lu 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ , Y 3 Ga 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ , β-Si 3 N 4 : Eu 2+ , SrS i 2 O 2 N 2 : Eu 2+ , Sr 3 Si 13 Al 3 O 2 N 21 : Eu 2+ , YTbSi 4 N 6 C: Ce 3+ , SrGa 2 S 4 : Eu 2+ , Ca 2 LaZr 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ , Ca 2 TbZr 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ , Ca 2 TbZr 2 (AlO 4 ) 3 : Ce 3+ , Pr 3+ , Zn 2 SiO 4 : Mn 2+ , MgGa 2 O 4 : Mn 2+ , LaPO 4 4 : Ce 3+ , Tb 3+ , Y 2 SiO 4 : Ce 3+ , CeMgAl 11 O 19 : Tb 3+ , and GdMgB 5 O 10 : Ce 3+ , Tb 3+ . As the yellow phosphor, Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ , (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ , (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , α-SiAlON, Li 2 SrSiO 4 : Eu 2+ , and (Ca, Sr, Ba, Zn) 2 SiO 4 : Eu 2+ . As yellow or orange phosphors, (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu 2+ , α-Ca-SiAlON: Eu 2+ , Y 2 Si 4 N 6 C: Ce 3+ , La 3 Si 6 N 11 : Ce 3+ , and Y 3 MgAl (AlO 4) 2 (SiO 4): Ce 3+ and the like. As red phosphors, Sr 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , CaAlSiN 3 : Eu 2+ , SrAlSi 4 N 7 : Eu 2+ , CaS: Eu 2+ , La 2 O 2 S: Eu 3+ , Y 3 Mg 2 (AlO 4 ) (SiO 4 ) 2 : Ce 3+ , Y 2 O 3 : Eu 3+ , Y 2 O 2 S: Eu 3+ , Y (P, V) O 4 : Eu 3+ , YVO 4 : Eu 3+ , 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 : Mn 4+ , K 2 SiF 6 : Mn 4+ , and GdMgB 5 O 10 : Ce 3+ , Mn 2+ . In addition, these fluorescent substance may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
第二蛍光体粒子6は、490nm以上560nm以下の波長領域に発光ピークを持つことが好ましい。つまり、第二蛍光体粒子6は、490nm以上560nm以下の青緑色から黄色の波長領域に発光ピークを持つ蛍光体を使用することが好ましい。上述のように、波長変換粒子1は、595nm以上800nm以下に発光ピークを持つ第一蛍光体粒子2を使用している。そのため、第二蛍光体粒子6として、490nm以上560nm以下に発光ピークを持つ蛍光体を使用することにより、演色性を高めた白色光を得ることが可能となる。 The second phosphor particles 6 preferably have an emission peak in a wavelength region of 490 nm or more and 560 nm or less. That is, it is preferable to use a phosphor having an emission peak in the blue-green to yellow wavelength region of 490 nm or more and 560 nm or less for the second phosphor particles 6. As described above, the wavelength conversion particle 1 uses the first phosphor particle 2 having an emission peak at 595 nm or more and 800 nm or less. Therefore, by using a phosphor having an emission peak at 490 nm or more and 560 nm or less as the second phosphor particle 6, white light with improved color rendering can be obtained.
本実施形態の波長変換部材において、波長変換粒子1は、595nm以上800nm以下の波長領域に発光ピークを持つ第一蛍光体粒子2と、第一蛍光体粒子2の表面を覆い、かつ、ネオジム化合物を含有する被膜3とを備えることが好ましい。つまり、第一蛍光体粒子2が橙色及び赤色の少なくともいずれか一つの光を発する蛍光体であり、被膜3が580nm付近の光を吸収することが好ましい。そして、第二蛍光体粒子6は、490nm以上560nm以下の波長領域に発光ピークを持つ青緑色から黄色の蛍光体を使用することが好ましい。このような波長変換部材と例えば青色LEDとを組み合わせることにより、演色性の高い白色光を得ることが可能となる。つまり、被膜3により580nm前後の光の波長を吸収することにより、黄みを抑制し、物の色が鮮明に見え、肌の色も美しく見える、演色性の高い白色光を得ることが可能となる。 In the wavelength conversion member of the present embodiment, the wavelength conversion particle 1 includes a first phosphor particle 2 having an emission peak in a wavelength region of 595 nm or more and 800 nm or less, a surface of the first phosphor particle 2, and a neodymium compound. It is preferable to provide a coating 3 containing That is, it is preferable that the first phosphor particles 2 are phosphors that emit at least one of orange and red light, and the coating 3 absorbs light in the vicinity of 580 nm. The second phosphor particles 6 preferably use a blue-green to yellow phosphor having an emission peak in a wavelength region of 490 nm or more and 560 nm or less. By combining such a wavelength conversion member and, for example, a blue LED, it is possible to obtain white light with high color rendering properties. In other words, by absorbing the wavelength of light around 580 nm by the coating 3, it is possible to obtain yellow light with high color rendering properties that suppresses yellowing, makes the color of the object look clear and the skin color looks beautiful. Become.
なお、本実施形態の波長変換部材では、第一蛍光体粒子2だけでなく、第二蛍光体粒子6の表面に被膜3を設け、特定波長の光(例えば、580nm付近の光)を吸収して演色性を高めてもよい。ただ、通常、演色性を高めた場合、必然的に発光効率は低下してしまう。つまり、第一蛍光体粒子2と第二蛍光体粒子6の両方に被膜3を形成した場合、演色性は高まるが、発光効率が低下する恐れがある。具体的には、第一蛍光体粒子2と第二蛍光体粒子6の両方に、例えば580nm前後の光をカットするコーティングを施した場合、長波長光を発する第一蛍光体粒子の励起光及び発光光のロスに加えて、短波長光を発する第二蛍光体粒子6の発光光のロスが生じる。そのため、波長変換材料の発光効率が低下する可能性がある。 In the wavelength conversion member of the present embodiment, the coating 3 is provided on the surface of the second phosphor particles 6 as well as the first phosphor particles 2 to absorb light of a specific wavelength (for example, light near 580 nm). To improve color rendering. However, usually, when the color rendering is increased, the luminous efficiency is inevitably lowered. That is, when the coating 3 is formed on both the first phosphor particles 2 and the second phosphor particles 6, the color rendering property is improved, but the light emission efficiency may be lowered. Specifically, when both the first phosphor particle 2 and the second phosphor particle 6 are coated to cut light of, for example, around 580 nm, the excitation light of the first phosphor particle that emits long wavelength light and In addition to the loss of emitted light, a loss of emitted light of the second phosphor particles 6 that emit short wavelength light occurs. Therefore, the light emission efficiency of the wavelength conversion material may be reduced.
したがって、本実施形態の波長変換部材では、長波長光を発する第一蛍光体粒子2のみに被膜3を形成することが最も好ましい。つまり、長波長光を発する第一蛍光体粒子2のみに選択的にコーティングすることによって、第二蛍光体粒子が放射する発光のカットロスを抑制し、発光効率を高めることができる。さらに、第一蛍光体粒子2にのみ被膜を形成するため、演色性を高めることが可能となる。 Therefore, in the wavelength conversion member of this embodiment, it is most preferable to form the coating 3 only on the first phosphor particles 2 that emit long wavelength light. That is, by selectively coating only the first phosphor particles 2 that emit long-wavelength light, the cut-off loss of light emitted by the second phosphor particles can be suppressed, and the light emission efficiency can be increased. Furthermore, since a film is formed only on the first phosphor particles 2, it is possible to improve color rendering.
<透光性媒体>
波長変換部材10は、図1に示すように、上述の波長変換粒子1と、第二蛍光体粒子6とを備えている。さらに本実施形態の波長変換部材10は、波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6を分散させる透光性媒体7を備えることが好ましい。このように波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6を透光性媒体7の内部に分散させることにより、波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6の化学的安定性及び耐熱性を向上させることが可能となる。また、透光性媒体7を用いることにより、照明装置に用いる際の成形性及びハンドリング性も向上させることが可能となる。
<Translucent medium>
As shown in FIG. 1, the wavelength conversion member 10 includes the above-described wavelength conversion particles 1 and second phosphor particles 6. Furthermore, it is preferable that the wavelength conversion member 10 of the present embodiment includes a translucent medium 7 in which the wavelength conversion particles 1 and the second phosphor particles 6 are dispersed. Thus, by dispersing the wavelength conversion particles 1 and the second phosphor particles 6 in the translucent medium 7, the chemical stability and heat resistance of the wavelength conversion particles 1 and the second phosphor particles 6 are improved. It becomes possible. In addition, by using the translucent medium 7, it is possible to improve the formability and handling properties when used in a lighting device.
透光性媒体は、シリコーン樹脂及びガラスの少なくともいずれか一方を含有することが好ましい。これらの材質は、耐熱性及び耐光性、特に青色〜紫外線等の短波長の光に対する耐久性に優れる。そのため、波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6に入射される励起光が一般的な青色光から紫外光にわたる波長域の光であっても、透光性媒体7が劣化することが抑制される。 The translucent medium preferably contains at least one of silicone resin and glass. These materials are excellent in heat resistance and light resistance, particularly durability to light having a short wavelength such as blue to ultraviolet light. Therefore, even if the excitation light incident on the wavelength conversion particle 1 and the second phosphor particle 6 is light in a wavelength region ranging from general blue light to ultraviolet light, deterioration of the translucent medium 7 is suppressed. The
シリコーン樹脂としては、オルガノシロキサンの加水分解縮合物や、オルガノシロキサンの縮合物などが、公知の重合手法により架橋することで生成する複合樹脂が挙げられる。なお、当該重合手法としては、ヒドロシリル化などの付加重合やラジカル重合などを用いることができる。 Examples of the silicone resin include composite resins produced by crosslinking an organosiloxane hydrolysis condensate, an organosiloxane condensate, or the like by a known polymerization technique. As the polymerization method, addition polymerization such as hydrosilylation or radical polymerization can be used.
また、透光性媒体7としては、例えばアクリル樹脂や、有機成分と無機成分とがナノメートルレベル又は分子レベルで混合及び結合されることで形成される有機・無機ハイブリッド材料などが採用されてもよい。 Further, as the translucent medium 7, for example, an acrylic resin or an organic / inorganic hybrid material formed by mixing and bonding an organic component and an inorganic component at a nanometer level or a molecular level may be employed. Good.
波長変換部材10中における波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6の合計含有量は、波長変換粒子1、第二蛍光体粒子6及び透光性媒体7の種類、波長変換部材10の寸法、並びに波長変換部材10に要求される波長変換能等を考慮して適宜決定される。ただ、波長変換部材10中における波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6の合計含有量は、例えば2質量%〜20質量%の範囲であることが好ましい。 The total content of the wavelength conversion particle 1 and the second phosphor particle 6 in the wavelength conversion member 10 is the type of the wavelength conversion particle 1, the second phosphor particle 6 and the translucent medium 7, the size of the wavelength conversion member 10, In addition, the wavelength conversion member 10 is appropriately determined in consideration of the wavelength conversion capability required for the wavelength conversion member 10. However, the total content of the wavelength conversion particles 1 and the second phosphor particles 6 in the wavelength conversion member 10 is preferably in the range of 2% by mass to 20% by mass, for example.
波長変換部材10に外部から励起光が照射されると、波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6が励起光を吸収して励起光よりも長波長の蛍光を発する。つまり、波長変換部材10を励起光が透過する際に、励起光の波長が波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6によって変換される。そして、本実施形態の波長変換部材10では、演色性を低下させる特定波長が吸収されるため、演色性の高い白色光を得ることが可能となる。 When the wavelength conversion member 10 is irradiated with excitation light from the outside, the wavelength conversion particles 1 and the second phosphor particles 6 absorb the excitation light and emit fluorescence having a wavelength longer than that of the excitation light. That is, when the excitation light passes through the wavelength conversion member 10, the wavelength of the excitation light is converted by the wavelength conversion particles 1 and the second phosphor particles 6. And in the wavelength conversion member 10 of this embodiment, since the specific wavelength which reduces color rendering property is absorbed, it becomes possible to obtain white light with high color rendering property.
[照明装置]
次に、本実施形態に係る照明装置を説明する。本実施形態の照明装置は、上記波長変換部材を備えることを特徴とする。上述のように、本実施形態の波長変換部材は、高演色性の蛍光を放出する。このため、本実施形態の照明装置では、上記波長変換部材と当該波長変換部材を励起する励起源とを組み合わせることによって、色調制御された蛍光を出力することが可能となる。
[Lighting device]
Next, the illumination device according to the present embodiment will be described. The illuminating device of this embodiment is provided with the said wavelength conversion member, It is characterized by the above-mentioned. As described above, the wavelength conversion member of the present embodiment emits high color rendering fluorescence. For this reason, in the illuminating device of this embodiment, it becomes possible to output the color tone-controlled fluorescence by combining the wavelength conversion member and the excitation source that excites the wavelength conversion member.
なお、本実施形態の照明装置は、発光する機能を備えた電子装置を広く包含するものであり、何らかの光を発する電子装置であれば特に限定されるものではない。つまり、本実施形態の照明装置は、少なくとも本実施形態の波長変換部材を利用しており、さらに当該波長変換部材が放つ蛍光を少なくとも出力光として利用する照明装置である。 In addition, the illuminating device of this embodiment broadly includes electronic devices having a function of emitting light, and is not particularly limited as long as it is an electronic device that emits some light. That is, the illuminating device of this embodiment is an illuminating device that uses at least the wavelength conversion member of this embodiment and further uses at least the fluorescence emitted by the wavelength conversion member as output light.
より詳細に説明すると、本実施形態の照明装置は、波長変換部材10と波長変換部材10の波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6を励起する励起源とを組み合わせている。そして、波長変換部材10中の波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6は、励起源が放つエネルギーを吸収し、吸収したエネルギーを色調制御された蛍光に変換するものである。なお、励起源は、波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6の励起特性に合わせて、放電装置、電子銃、固体発光素子などから適宜選択すればよい。 If it demonstrates in detail, the illuminating device of this embodiment will combine the wavelength conversion member 10, the wavelength conversion particle | grains 1 of the wavelength conversion member 10, and the excitation source which excites the 2nd fluorescent substance particle 6. FIG. And the wavelength conversion particle | grains 1 and the 2nd fluorescent substance particle 6 in the wavelength conversion member 10 absorb the energy which an excitation source emits, and convert the absorbed energy into fluorescence by which color tone control was carried out. The excitation source may be appropriately selected from a discharge device, an electron gun, a solid light emitting element, and the like according to the excitation characteristics of the wavelength conversion particle 1 and the second phosphor particle 6.
従来より、波長変換部材を利用する照明装置は数多くあり、例えば蛍光灯や電子管、プラズマディスプレイパネル(PDP)、白色LED、さらには波長変換部材を利用する検出装置などがこれに該当する。広義には、波長変換部材を利用する照明光源及び照明装置並びに表示装置なども照明装置であり、レーザーダイオードを備えるプロジェクターやLEDバックライトを備える液晶ディスプレイなども照明装置とみなされる。ここで本実施形態の照明装置は、波長変換部材中の蛍光体が放つ蛍光の種別によって分類できるため、この分類について説明する。 Conventionally, there are many illuminating devices that use wavelength conversion members, such as fluorescent lamps, electron tubes, plasma display panels (PDP), white LEDs, and detection devices that use wavelength conversion members. In a broad sense, an illumination light source, an illumination device, and a display device that use a wavelength conversion member are also illumination devices, and a projector including a laser diode, a liquid crystal display including an LED backlight, and the like are also considered as illumination devices. Here, since the illuminating device of this embodiment can be classified according to the type of fluorescence emitted by the phosphor in the wavelength conversion member, this classification will be described.
電子装置に利用される蛍光現象は、学術的に幾つかに区分されており、フォトルミネッセンス、カソードルミネッセンス、エレクトロルミネッセンスなどの用語で区別されている。「フォトルミネッセンス」とは、蛍光体に電磁波を照射したときに蛍光体が放つ蛍光をいう。なお、「電磁波」という用語は、X線、紫外線、可視光及び赤外線などを総称して指す。「カソードルミネッセンス」とは、蛍光体に電子線を照射したときに蛍光体が放つ蛍光をいう。また、「エレクトロルミネッセンス」とは、波蛍光体に電子を注入したり電界をかけたりしたときに放つ蛍光をいう。原理的にフォトルミネッセンスに近い蛍光として、「サーモルミネッセンス」という用語もあるが、これは蛍光体に熱を加えたときに蛍光体が放つ蛍光をいう。また、原理的にカソードルミネッセンスに近い蛍光として、「ラジオルミネッセンス」という用語もあるが、これは蛍光体に放射線を照射したときに蛍光体が放つ蛍光をいう。 Fluorescence phenomena used in electronic devices are academically divided into several categories, and are distinguished by terms such as photoluminescence, cathodoluminescence, and electroluminescence. “Photoluminescence” refers to fluorescence emitted by a phosphor when the phosphor is irradiated with electromagnetic waves. Note that the term “electromagnetic wave” collectively refers to X-rays, ultraviolet rays, visible light, infrared rays, and the like. “Cathodeluminescence” refers to fluorescence emitted by a phosphor when the phosphor is irradiated with an electron beam. “Electroluminescence” refers to fluorescence emitted when electrons are injected into a wave phosphor or an electric field is applied. In principle, there is also a term “thermoluminescence” as fluorescence close to photoluminescence, which means fluorescence emitted by the phosphor when heat is applied to the phosphor. In addition, there is also the term “radioluminescence” as fluorescence close to cathodoluminescence in principle. This means fluorescence emitted from the phosphor when the phosphor is irradiated with radiation.
先に説明したように、本実施形態の照明装置は、上述の波長変換部材10中の波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6が放つ蛍光を少なくとも出力光として利用するものである。そして、ここでいう蛍光は少なくとも上述のように区分することができるため、当該蛍光は、上記ルミネッセンスから選ばれる少なくとも一つの蛍光現象として置き換えることができる。 As described above, the illumination device according to the present embodiment uses at least the fluorescence emitted from the wavelength conversion particles 1 and the second phosphor particles 6 in the wavelength conversion member 10 as output light. Since the fluorescence here can be classified at least as described above, the fluorescence can be replaced with at least one fluorescence phenomenon selected from the luminescence.
なお、蛍光体のフォトルミネッセンスを出力光として利用する照明装置の典型例としては、X線イメージインテンシファイア、蛍光灯、白色LED、蛍光体とレーザーダイオードを利用する半導体レーザープロジェクター及びPDPが挙げられる。また、カソードルミネッセンスを出力光とする照明装置の典型例としては、電子管、蛍光表示管及びフィールドエミッションディスプレイ(FED)が挙げられる。さらに、エレクトロルミネッセンスを出力光とする照明装置の典型例としては、無機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(無機EL)、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)及び有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)が挙げられる。 Typical examples of lighting devices that use photoluminescence of phosphors as output light include X-ray image intensifiers, fluorescent lamps, white LEDs, semiconductor laser projectors that use phosphors and laser diodes, and PDPs. . Further, typical examples of an illumination device that uses cathodoluminescence as output light include an electron tube, a fluorescent display tube, and a field emission display (FED). Furthermore, typical examples of a lighting device that uses electroluminescence as output light include an inorganic electroluminescence display (inorganic EL), a light emitting diode (LED), a semiconductor laser (LD), and an organic electroluminescence element (OLED).
以下、図面を参考に本実施形態の照明装置を説明する。図4は、本実施形態に係る照明装置の概略を示す。図4(a)及び図4(b)において、励起源20は、本実施形態の波長変換部材10中の波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6を励起するための一次光を生成する光源である。励起源20は、α線、β線、電子線などの粒子線や、γ線、X線、真空紫外線、紫外線、可視光(特に紫色光の短波長可視光)などの電磁波を放つ放射装置を用いることができる。また励起源20としては、各種の放射線発生装置や電子ビーム放射装置、放電光発生装置、固体発光素子、固体照明装置なども用いることができる。励起源20の代表的なものとしては、電子銃、X線管球、希ガス放電装置、水銀放電装置、発光ダイオード、半導体レーザーを含むレーザー光発生装置、無機又は有機のエレクトロルミネッセンス素子などが挙げられる。 Hereinafter, the illumination device of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows an outline of the illumination device according to the present embodiment. 4A and 4B, the excitation source 20 is a light source that generates primary light for exciting the wavelength conversion particles 1 and the second phosphor particles 6 in the wavelength conversion member 10 of the present embodiment. It is. The excitation source 20 is a radiation device that emits electromagnetic waves such as particle beams such as α-rays, β-rays, electron beams, γ-rays, X-rays, vacuum ultraviolet rays, ultraviolet rays, and visible light (especially violet light short-wavelength visible light). Can be used. As the excitation source 20, various radiation generators, electron beam emitters, discharge light generators, solid state light emitting devices, solid state lighting devices, and the like can be used. Typical examples of the excitation source 20 include an electron gun, an X-ray tube, a rare gas discharge device, a mercury discharge device, a light emitting diode, a laser light generator including a semiconductor laser, an inorganic or organic electroluminescence element, and the like. It is done.
また、図4(a)及び図4(b)において、出力光40は、励起源20が放つ励起線又は励起光30によって励起された波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6が放つ蛍光である。そして出力光40は、照明装置において照明光や表示光として利用されるものである。 4A and 4B, the output light 40 is excitation light emitted by the excitation source 20 or fluorescence emitted by the wavelength conversion particles 1 and the second phosphor particles 6 excited by the excitation light 30. is there. The output light 40 is used as illumination light or display light in the illumination device.
図4(a)では、励起線又は励起光30を波長変換部材10に照射する方向に、波長変換部材10からの出力光40が放出される構造の照明装置を示す。なお、図4(a)に示す照明装置としては、白色LED光源や蛍光ランプ、電子管などが挙げられる。一方、図4(b)では、励起線又は励起光30を波長変換部材10に照射する方向とは逆の方向に、波長変換部材10からの出力光40が放出される構造の照明装置を示す。図4(b)に示す照明装置としては、プラズマディスプレイ装置や反射板付き波長変換部材ホイールを利用する光源装置、プロジェクターなどが挙げられる。 FIG. 4A shows an illuminating device having a structure in which output light 40 from the wavelength conversion member 10 is emitted in a direction in which the wavelength conversion member 10 is irradiated with excitation rays or excitation light 30. In addition, as a illuminating device shown to Fig.4 (a), a white LED light source, a fluorescent lamp, an electron tube, etc. are mentioned. On the other hand, FIG. 4B shows an illuminating device having a structure in which the output light 40 from the wavelength conversion member 10 is emitted in a direction opposite to the direction in which the wavelength conversion member 10 is irradiated with excitation rays or excitation light 30. . Examples of the illumination device shown in FIG. 4B include a plasma display device, a light source device using a wavelength conversion member wheel with a reflector, and a projector.
本実施形態の照明装置の具体例として好ましいものは、波長変換部材を利用して構成した半導体照明装置、照明光源、照明装置、LEDバックライト付き液晶パネル、LEDプロジェクター、レーザープロジェクターなどである。そして、本実施形態の照明装置は、可視光あるいは紫外光によって、波長変換部材を励起する構造を有することが好ましい。その励起光の波長範囲として、特に440nm以上500nm以下の範囲内に強度最大値を持つものが好適に使用できる。さらに当該照明装置は、短波長可視光を放つ固体発光素子をさらに備えることが好ましい。励起源として固体発光素子を用いることにより、衝撃に強い全固体の照明装置、例えば固体照明を実現することが可能となる。 Preferable specific examples of the illuminating device of the present embodiment are a semiconductor illuminating device, an illuminating light source, an illuminating device, a liquid crystal panel with an LED backlight, an LED projector, a laser projector and the like configured using a wavelength conversion member. And it is preferable that the illuminating device of this embodiment has a structure which excites a wavelength conversion member with visible light or ultraviolet light. As the wavelength range of the excitation light, those having a maximum intensity value in the range of 440 nm to 500 nm can be preferably used. Furthermore, it is preferable that the lighting device further includes a solid-state light emitting element that emits short-wavelength visible light. By using a solid-state light-emitting element as an excitation source, it is possible to realize an all-solid-state lighting device that is resistant to impact, for example, solid-state lighting.
以下、本実施形態に係る半導体照明装置の具体例を詳細に説明する。図5に示すように、本実施形態に係る半導体照明装置100は、基板110、複数のLED(発光素子)120、及び複数の封止部材130を備える。基板110は、例えば、セラミック基板や熱伝導樹脂などからなる絶縁層とアルミ板などからなる金属層との二層構造を有する。基板110は略方形の板状であって、基板110の短手方向(X軸方向)の幅W1が12〜30mmであり、長手方向(Y軸方向)の幅W2が12〜30mmである。 Hereinafter, a specific example of the semiconductor lighting device according to the present embodiment will be described in detail. As shown in FIG. 5, the semiconductor lighting device 100 according to the present embodiment includes a substrate 110, a plurality of LEDs (light emitting elements) 120, and a plurality of sealing members 130. The substrate 110 has, for example, a two-layer structure of an insulating layer made of a ceramic substrate or a heat conductive resin and a metal layer made of an aluminum plate. The substrate 110 has a substantially rectangular plate shape, and the width W1 in the short direction (X-axis direction) of the substrate 110 is 12 to 30 mm, and the width W2 in the longitudinal direction (Y-axis direction) is 12 to 30 mm.
図6(a)及び(b)に示すように、LED120は、例えばGaN系のLEDであって、平面視形状が略長方形である。そしてLED120は、短手方向(X軸方向)の幅W3が0.3〜1.0mm、長手方向(Y軸方向)の幅W4が0.3〜1.0mm、厚さ(Z軸方向の幅)が0.08〜0.30mmである。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the LED 120 is a GaN-based LED, for example, and has a substantially rectangular shape in plan view. The LED 120 has a width W3 in the lateral direction (X-axis direction) of 0.3 to 1.0 mm, a width W4 in the longitudinal direction (Y-axis direction) of 0.3 to 1.0 mm, and a thickness (in the Z-axis direction). (Width) is 0.08 to 0.30 mm.
そしてLED120は、基板110の長手方向(Y軸方向)とLED120の素子列の配列方向とが一致するように配置されている。LED120は、一列に並んだ複数のLED120ごと素子列を構成しており、それら素子列が基板110の短手方向(X軸方向)に沿って複数列並べて実装されている。具体的には、例えば、25個のLED120が5列5行でマトリックス状に実装されている。すなわち、1つの素子列は5個のLEDで構成され、そのような素子列が5行並べて実装されている。 The LEDs 120 are arranged such that the longitudinal direction (Y-axis direction) of the substrate 110 coincides with the arrangement direction of the element rows of the LEDs 120. The LEDs 120 constitute an element array for each of the plurality of LEDs 120 arranged in a line, and the element arrays are mounted in a plurality of rows along the short direction (X-axis direction) of the substrate 110. Specifically, for example, 25 LEDs 120 are mounted in a matrix with 5 columns and 5 rows. That is, one element row is composed of five LEDs, and such element rows are mounted side by side.
各素子列では、LED120が長手方向(Y軸方向)に直線状に配列されている。このようにLED120を直線状に配列することによって、それらLED120を封止する封止部材130も直線状に形成することができる。 In each element row, the LEDs 120 are linearly arranged in the longitudinal direction (Y-axis direction). Thus, by arranging the LEDs 120 in a straight line, the sealing member 130 for sealing the LEDs 120 can also be formed in a straight line.
図6(b)に示すように、各素子列は、それぞれ長尺状の封止部材130によって個別に封止されている。そして、1つの素子列とその素子列を封止する1つの封止部材130とによって、1つの発光部101を構成している。したがって、半導体照明装置100は5つの発光部101を備えていることになる。 As shown in FIG. 6B, each element row is individually sealed by a long sealing member 130. One light emitting unit 101 is configured by one element row and one sealing member 130 that seals the element row. Therefore, the semiconductor lighting device 100 includes the five light emitting units 101.
封止部材130は、上述の波長変換部材10で形成されている。ただ、波長変換部材10中に含有する蛍光体としては、波長変換粒子1及び第二蛍光体粒子6のみならず、例えば、Eu2+、Ce3+、Tb3+、Mn2+の少なくともいずれかで付活した酸化物や酸ハロゲン化物などの酸化物系蛍光体も用いることができる。また、蛍光体としては、Eu2+、Ce3+、Tb3+、Mn2+の少なくともいずれかで付活した窒化物や酸窒化物などの窒化物系蛍光体、又は硫化物や酸硫化物などの硫化物系蛍光体も用いることができる。また、上述の青色蛍光体、緑青又は青緑色蛍光体、緑色蛍光体、黄又は橙色蛍光体、赤色蛍光体も用いることができる。 The sealing member 130 is formed by the wavelength conversion member 10 described above. However, the phosphor contained in the wavelength conversion member 10 is activated not only by the wavelength conversion particle 1 and the second phosphor particle 6 but also by, for example, at least one of Eu 2+ , Ce 3+ , Tb 3+ , and Mn 2+. Oxide-based phosphors such as oxides and acid halides can also be used. In addition, as phosphors, nitride phosphors such as nitrides and oxynitrides activated by at least one of Eu 2+ , Ce 3+ , Tb 3+ and Mn 2+ , or sulfides such as sulfides and oxysulfides are used. Physical phosphors can also be used. Also, the above-described blue phosphor, green blue or blue green phosphor, green phosphor, yellow or orange phosphor, and red phosphor can be used.
図6に示すように、封止部材130は、短手方向(X軸方向)の幅W5が0.8〜3.0mm、長手方向(Y軸方向)の幅W6が3.0〜40.0mmであることが好ましい。また、LED120を含めた最大厚さ(Z軸方向の幅)T1が0.4〜1.5mm、LED120を含めない最大厚さT2が0.2〜1.3mmであることが好ましい。封止信頼性を確保するためには、封止部材130の幅W5はLED120の幅W3に対して2〜7倍であることが好ましい。 As shown in FIG. 6, the sealing member 130 has a width W5 in the lateral direction (X-axis direction) of 0.8 to 3.0 mm, and a width W6 in the longitudinal direction (Y-axis direction) of 3.0 to 40. It is preferably 0 mm. Moreover, it is preferable that the maximum thickness (width in the Z-axis direction) T1 including the LED 120 is 0.4 to 1.5 mm, and the maximum thickness T2 not including the LED 120 is 0.2 to 1.3 mm. In order to ensure sealing reliability, the width W5 of the sealing member 130 is preferably 2 to 7 times the width W3 of the LED 120.
封止部材130の短手方向に沿った断面の形状は図6(a)に示すように、略半楕円形である。また、封止部材130の長手方向の両端部131,132は、R形状になっている。具体的には、両端部131,132の形状は、図5に示すように、平面視における形状が略半円形であり、図6(b)に示すように、長手方向に沿った断面の形状が約90°の中心角を有する略扇形である。封止部材130の両端部131,132がこのようにR形状になっている場合は、それら両端部131,132において応力集中が生じ難いと共に、LED120の出射光を封止部材130の外部に取り出し易い。 The cross-sectional shape of the sealing member 130 along the short direction is substantially semi-elliptical as shown in FIG. Further, both end portions 131 and 132 in the longitudinal direction of the sealing member 130 have an R shape. Specifically, as shown in FIG. 5, the shape of both end portions 131 and 132 is a substantially semicircular shape in plan view, and the cross-sectional shape along the longitudinal direction as shown in FIG. Is substantially fan-shaped with a central angle of about 90 °. When both end portions 131 and 132 of the sealing member 130 are formed in an R shape in this way, stress concentration is unlikely to occur at the both end portions 131 and 132, and the emitted light from the LED 120 is taken out of the sealing member 130. easy.
各LED120は、基板110にフェイスアップ実装される。そして基板110に形成された配線パターン140によって、LED120に電力が供給する図示しない点灯回路ユニットと電気的に接続されている。配線パターン140は、一対の給電用のランド141,142と、各LED120に対応する位置に配置された複数のボンディング用のランド143とを有する。 Each LED 120 is mounted face up on the substrate 110. The wiring pattern 140 formed on the substrate 110 is electrically connected to a lighting circuit unit (not shown) that supplies power to the LED 120. The wiring pattern 140 includes a pair of power feeding lands 141 and 142 and a plurality of bonding lands 143 arranged at positions corresponding to the respective LEDs 120.
図6に示すように、LED120は、例えば、ワイヤボンディングによりワイヤ(例えば、金ワイヤ)150を介してランド143と電気的に接続されている。ワイヤ150の一方の端部151はLED120と接合され、他方の端部152はランド143と接合されている。各ワイヤ150は、それぞれ接続対象である発光素子の属する素子列に沿って配置されている。さらに各ワイヤ150の両端部151,152も素子列に沿って配置されている。各ワイヤ150は、LED120やランド143と共に封止部材130により封止されているため劣化し難く、また絶縁されていて安全性も高い。なお、LED120の基板110への実装方法は、上記のようなフェイスアップ実装に限定されず、フリップチップ実装であってもよい。 As shown in FIG. 6, the LED 120 is electrically connected to the land 143 through a wire (for example, a gold wire) 150 by, for example, wire bonding. One end 151 of the wire 150 is bonded to the LED 120, and the other end 152 is bonded to the land 143. Each wire 150 is arranged along an element row to which a light emitting element to be connected belongs. Furthermore, both end portions 151 and 152 of each wire 150 are also arranged along the element row. Since each wire 150 is sealed by the sealing member 130 together with the LED 120 and the land 143, the wire 150 is hardly deteriorated, and is insulated and highly safe. In addition, the mounting method of LED120 to the board | substrate 110 is not limited to the above face-up mounting, Flip chip mounting may be sufficient.
LED120は、図5に示すように、同じ素子列に属する5個のLED120が直列接続され、5つの素子列が並列接続されている。なお、LED120の接続形態はこれに限定されず、素子列に関係なくどのように接続されていてもよい。ランド141,142には、図示しない点灯回路ユニットの一対のリード線が接続され、それらリード線を介して点灯回路ユニットから各LED120に電力が供給され、これにより各LED120が発光する。 As shown in FIG. 5, the LED 120 includes five LEDs 120 belonging to the same element row connected in series, and five element rows connected in parallel. In addition, the connection form of LED120 is not limited to this, You may connect how regardless of an element row | line | column. A pair of lead wires of a lighting circuit unit (not shown) is connected to the lands 141 and 142, and power is supplied from the lighting circuit unit to the LEDs 120 via the lead wires, whereby each LED 120 emits light.
封止部材130は、以下のような手順で形成することができる。まず、図5に示すように、一列に並んだ複数のLED120からなる素子列がX軸方向に複数列並べて実装された基板110を用意する。次に図7に示すように、基板110に、例えばディスペンサ160を用いて、素子列に沿って樹脂ペースト135をライン状に塗布する。その後、塗布後の樹脂ペースト135を固化させることによって、素子列ごとに個別に封止部材130を形成する。 The sealing member 130 can be formed by the following procedure. First, as illustrated in FIG. 5, a substrate 110 is prepared on which a plurality of element arrays each including a plurality of LEDs 120 arranged in a line are arranged in the X-axis direction. Next, as illustrated in FIG. 7, a resin paste 135 is applied to the substrate 110 in a line shape along the element rows using, for example, a dispenser 160. Thereafter, the sealing member 130 is individually formed for each element row by solidifying the resin paste 135 after application.
本実施形態の半導体照明装置は、照明光源用や液晶ディスプレイのバックライト用、表示装置用の光源など広く利用可能である。つまり上述のように、本実施形態の波長変換部材における波長変換粒子及び第二蛍光体粒子は、視認性が良好な光を放ち得る。そのため、当該波長変換部材を照明光源等に用いた場合、高演色性かつ高効率の照明光源や、高輝度画面の広色域表示が可能な表示装置を提供することができる。 The semiconductor lighting device of this embodiment can be widely used for illumination light sources, backlights for liquid crystal displays, and light sources for display devices. That is, as described above, the wavelength conversion particles and the second phosphor particles in the wavelength conversion member of the present embodiment can emit light with good visibility. Therefore, when the wavelength conversion member is used for an illumination light source or the like, it is possible to provide an illumination light source with high color rendering properties and high efficiency, and a display device capable of displaying a wide color gamut on a high luminance screen.
このような照明光源としては、本実施形態の半導体照明装置と、当該半導体照明装置を動作させる点灯回路と、口金など照明器具との接続部品とを組み合わせて構成することができる。また、必要に応じて照明器具を組み合わせれば、照明装置や照明システムを構成することにもなる。 Such an illumination light source can be configured by combining the semiconductor illumination device of the present embodiment, a lighting circuit for operating the semiconductor illumination device, and a connection component for a lighting fixture such as a base. Moreover, if a lighting fixture is combined as needed, it will also comprise an illuminating device and an illumination system.
このように、本実施形態の照明装置は、視感度や視認性の面で良好な特性を有するため、上述の半導体照明装置や光源装置以外にも広く利用することができる。 As described above, the illumination device of the present embodiment has excellent characteristics in terms of visibility and visibility, and thus can be widely used in addition to the above-described semiconductor illumination device and light source device.
以下、本実施形態を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present embodiment is not limited to these examples.
[酸化ネオジムを被覆した赤色蛍光体の調製]
エタノール1000質量部に、CASN蛍光体((Ca,Sr)AlSiN3:Eu3+)50質量部、酸化ネオジム粉末(和光純薬工業株式会社製)10質量部、及びテトラエトキシシランの加水分解縮合物1質量部を混合した。そして、当該混合物をマグネチックスターラーで2時間攪拌することにより、蛍光体スラリーを調製した。なお、テトラエトキシシランの加水分解縮合物は、テトラエトキシシランをアルコールに溶解し、酸触媒を添加して加水分解及び脱水縮合させたものである。
[Preparation of red phosphor coated with neodymium oxide]
1000 parts by mass of ethanol, 50 parts by mass of CASN phosphor ((Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 3+ ), 10 parts by mass of neodymium oxide powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and a hydrolysis condensate of tetraethoxysilane 1 part by mass was mixed. And the phosphor slurry was prepared by stirring the said mixture with a magnetic stirrer for 2 hours. The hydrolyzed condensate of tetraethoxysilane is obtained by dissolving tetraethoxysilane in alcohol and adding an acid catalyst to cause hydrolysis and dehydration condensation.
次に、当該蛍光体スラリーを、濾紙を用いて吸引濾過し、エタノールで洗浄した後、500℃1時間熱処理を行うことで、Nd2O3及びシリカからなる被膜で被覆したCASN蛍光体を得た。 Next, the phosphor slurry is filtered with suction using filter paper, washed with ethanol, and then heat treated at 500 ° C. for 1 hour to obtain a CASN phosphor coated with a coating made of Nd 2 O 3 and silica. It was.
[酸化ネオジムを被覆した黄色蛍光体の調製]
エタノール1000質量部に、YAG蛍光体(Y3Al5O12:Ce3+)50質量部、酸化ネオジム粉末(和光純薬工業株式会社製)10質量部、及びテトラエトキシシランの加水分解縮合物1質量部を混合した。そして、当該混合物をマグネチックスターラーで2時間攪拌することにより、蛍光体スラリーを調製した。なお、テトラエトキシシランの加水分解縮合物は、テトラエトキシシランをアルコールに溶解し、酸触媒を添加して加水分解及び脱水縮合させたものである。
[Preparation of yellow phosphor coated with neodymium oxide]
1000 parts by mass of ethanol, 50 parts by mass of YAG phosphor (Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ ), 10 parts by mass of neodymium oxide powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and hydrolyzed condensate 1 of tetraethoxysilane Mass parts were mixed. And the phosphor slurry was prepared by stirring the said mixture with a magnetic stirrer for 2 hours. The hydrolyzed condensate of tetraethoxysilane is obtained by dissolving tetraethoxysilane in alcohol and adding an acid catalyst to cause hydrolysis and dehydration condensation.
次に、当該蛍光体スラリーを、濾紙を用いて吸引濾過し、エタノールで洗浄した後、500℃1時間熱処理を行うことで、Nd2O3及びシリカからなる被膜で被覆したYAG蛍光体を得た。 Next, the phosphor slurry is filtered with suction using filter paper, washed with ethanol, and then heat treated at 500 ° C. for 1 hour to obtain a YAG phosphor coated with a coating made of Nd 2 O 3 and silica. It was.
[実施例1]
上述のように得られた被膜付きCASN蛍光体と被膜を設けないYAG蛍光体(Y3Al5O12:Ce3+)とを透光性媒体としてのシリコーン樹脂中に分散させ、封止部材を調製した。そして、当該封止部材と青色発光ダイオードとを組み合わせ、半導体発光装置を作製した。なお、本例では、当該半導体発光装置の色温度が3000Kとなるように、封止部材中における被膜付きCASN蛍光体とYAG蛍光体の濃度や比率を調整した。
[Example 1]
The coated CASN phosphor obtained as described above and the YAG phosphor without a coating (Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ ) are dispersed in a silicone resin as a translucent medium, and a sealing member is formed. Prepared. And the said sealing member and the blue light emitting diode were combined, and the semiconductor light-emitting device was produced. In this example, the concentration and ratio of the coated CASN phosphor and the YAG phosphor in the sealing member were adjusted so that the color temperature of the semiconductor light emitting device was 3000K.
[実施例2]
上述のように得られた被膜付きCASN蛍光体と被膜付きYAG蛍光体とを実施例1のシリコーン樹脂中に分散させ、封止部材を調製した。そして、当該封止部材と青色発光ダイオードとを組み合わせ、半導体発光装置を作製した。なお、本例では、当該半導体発光装置の色温度が3000Kとなるように、封止部材中における被膜付きCASN蛍光体と被膜付きYAG蛍光体の濃度や比率を調整した。
[Example 2]
The coated CASN phosphor and the coated YAG phosphor obtained as described above were dispersed in the silicone resin of Example 1 to prepare a sealing member. And the said sealing member and the blue light emitting diode were combined, and the semiconductor light-emitting device was produced. In this example, the concentration and ratio of the coated CASN phosphor and the coated YAG phosphor in the sealing member were adjusted so that the color temperature of the semiconductor light emitting device was 3000K.
[比較例]
CASN蛍光体((Ca,Sr)AlSiN3:Eu3+)と、YAG蛍光体(Y3Al5O12:Ce3+)と、酸化ネオジム粉末とを実施例1のシリコーン樹脂中に分散させ、封止部材を調製した。そして、当該封止部材と青色発光ダイオードとを組み合わせ、半導体発光装置を作製した。なお、本例では、当該半導体発光装置の色温度が3000Kとなるように、封止部材中におけるCASN蛍光体及びYAG蛍光体の濃度や比率を調整した。また、酸化ネオジム粉末は、実施例1における酸化ネオジムの含有量と同じになるように調整した。
[Comparative example]
A CASN phosphor ((Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 3+ ), a YAG phosphor (Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ ), and neodymium oxide powder are dispersed in the silicone resin of Example 1 and sealed. A stop member was prepared. And the said sealing member and the blue light emitting diode were combined, and the semiconductor light-emitting device was produced. In this example, the concentrations and ratios of the CASN phosphor and the YAG phosphor in the sealing member were adjusted so that the color temperature of the semiconductor light emitting device was 3000K. Moreover, the neodymium oxide powder was adjusted to be the same as the content of neodymium oxide in Example 1.
[発光効率の測定]
作製した半導体発光装置を点灯させ、積分球を用いて全光束を測定した。そして、測定した全光束(lm)と投入電力(W)より発光効率(lm/W)を求めた。ただ、本実施例では、比較をより分かりやすくするため、比較例1の効率を100として相対的に発光効率の比較を行った。
[Measurement of luminous efficiency]
The produced semiconductor light emitting device was turned on, and the total luminous flux was measured using an integrating sphere. And luminous efficiency (lm / W) was calculated | required from the measured total light flux (lm) and input electric power (W). However, in this example, in order to make the comparison easier to understand, the efficiency of Comparative Example 1 was set as 100, and the relative light emission efficiency was compared.
[演色指数Raの測定]
瞬間マルチ測光システム(MCPD、大塚電子株式会社製)を用いて、作製した半導体発光装置から発せられる光の発光スペクトル測定を行った。そして、得られた発光スペクトルから、付属のソフトウェアを用いて平均演色指数Raを計算した。
[Measurement of color rendering index Ra]
Using an instantaneous multi-photometry system (MCPD, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), an emission spectrum of light emitted from the produced semiconductor light emitting device was measured. The average color rendering index Ra was calculated from the obtained emission spectrum using the attached software.
[目立ち指数FCIの測定]
特許文献4に記載の方法に沿って、目立ち指数FCIを測定した。
[Measurement of conspicuous index FCI]
In accordance with the method described in Patent Document 4, the conspicuous index FCI was measured.
各実施例及び比較例における発光効率、演色指数Ra及び目立ち指数FCIの測定結果を表1に示す。なお、発光効率は、比較例を100とした場合の相対値として示している。また、目立ち指数が100を超える場合、色を鮮やかに演色して空間を明るく感じさせるという性質がある。 Table 1 shows the measurement results of the luminous efficiency, the color rendering index Ra, and the conspicuous index FCI in each example and comparative example. The luminous efficiency is shown as a relative value when the comparative example is 100. Further, when the conspicuous index exceeds 100, there is a property that the color is rendered vividly to make the space feel bright.
表1に示すように、実施例1及び2並びに比較例は、演色指数Ra及び目立ち指数FCIで略同様の値を示し、演色性が高いことが確認できる。また、比較例と比べ、実施例1及び2は発光効率が向上している。これは、比較例が酸化ネオジム粉末を封止部材に直接分散させているのに対し、実施例ではCASN蛍光体に直接被覆させている。そのため、CASN蛍光体からの放射光における580nm近傍の光を効果的に吸収し、発光効率の低下を抑制しつつも演色性を高めることが可能となった。 As shown in Table 1, Examples 1 and 2 and Comparative Example show substantially the same values for the color rendering index Ra and the conspicuous index FCI, and it can be confirmed that the color rendering properties are high. Moreover, compared with the comparative example, luminous efficiency is improved in Examples 1 and 2. In the comparative example, neodymium oxide powder is directly dispersed in the sealing member, whereas in the example, the CASN phosphor is directly coated. For this reason, it is possible to effectively absorb light in the vicinity of 580 nm in the radiated light from the CASN phosphor, and to improve the color rendering while suppressing a decrease in light emission efficiency.
以上、本実施形態を実施例によって説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 As mentioned above, although this embodiment was described by the Example, this embodiment is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this embodiment.
1 波長変換粒子
2 第一蛍光体粒子
3 被膜
6 第二蛍光体粒子
7 透光性媒体
10 波長変換部材
100 半導体照明装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wavelength conversion particle 2 1st fluorescent substance particle 3 Coating 6 Second fluorescent substance particle 7 Translucent medium 10 Wavelength conversion member 100 Semiconductor lighting device
Claims (7)
前記第一蛍光体粒子よりも発光ピークが短波長側に存在する第二蛍光体粒子と、
を備える波長変換部材。 First phosphor particles having an emission peak in a wavelength region of 595 nm or more and 800 nm or less, and covers the surface of the first phosphor particles, and absorbs light of a specific wavelength among the light emitted by the first phosphor particles. A wavelength converting particle comprising a coating;
A second phosphor particle having an emission peak on the short wavelength side of the first phosphor particle;
A wavelength conversion member comprising:
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