JP2016146349A - 調整部品及び発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源又は光源及び波長変換部材から離間し、かつ独立して配置され、A2(M1-xMnx)F6(MはSi、Ti、Zr、Hf、Ge及びSnから選ばれる1種又は2種以上の4価元素、AはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれ、かつ少なくともNa及び/又はKを含む1種又は2種以上のアルカリ金属、xは0.001〜0.3)で表される複フッ化物蛍光体を含んでなり、波長420nm以上490nm以下の光を吸収して赤色波長成分を含む光を発光する調整部品。
【選択図】図1
Description
〔1〕 発光成分に波長420〜490nmの青色光成分を含む光源又は該光源及び波長変換部材を有し、青色光又は擬似白色光を出射する発光装置から出射される照明光の色度及び/又は演色評価数を調整する調整部品であり、上記波長変換部材が、上記光源の光軸上に配置され、青色光を吸収して上記調整部品に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材である調整部品であって、
上記光源又は上記光源及び波長変換部材から離間し、かつ独立して配置され、
下記式(1)
A2(M1-xMnx)F6 (1)
(式中、MはSi、Ti、Zr、Hf、Ge及びSnから選ばれる1種又は2種以上の4価元素、AはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれ、かつ少なくともNa及び/又はKを含む1種又は2種以上のアルカリ金属であり、xは0.001〜0.3である。)
で表される複フッ化物蛍光体を含んでなり、波長420nm以上490nm以下の光を吸収して赤色波長成分を含む光を発光することを特徴とする調整部品。
〔2〕 上記複フッ化物蛍光体からなる〔1〕記載の調整部品。
〔3〕 上記複フッ化物蛍光体を、樹脂に分散した樹脂成型体である〔1〕記載の調整部品。
〔4〕 上記樹脂が、熱可塑性樹脂である〔3〕記載の調整部品。
〔5〕 上記樹脂成型体が、上記複フッ化物蛍光体を熱可塑性樹脂に混練した熱成型体である〔4〕記載の調整部品。
〔6〕 厚みが1mm以上20mm以下である〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の調整部品。
〔7〕 上記複フッ化物蛍光体が、K2(Si1-xMnx)F6(xは上記と同じ)で表されるマンガン賦活ケイフッ化カリウムである〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の調整部品。
〔8〕 上記複フッ化物蛍光体が、体積累計50%の粒径D50が2μm以上200μm以下の粒子状である〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の調整部品。
〔9〕 発光成分に波長420〜490nmの青色光成分を含む光源又は該光源及び波長変換部材を有し、青色光又は擬似白色光を出射する発光装置であって、〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の調整部品を上記光源又は上記光源及び波長変換部材から離間し、かつ独立して配置したことを特徴とする発光装置。
〔10〕 上記波長変換部材が、Y3Al5O12:Ce3+又はLu3Al5O12:Ce3+を熱可塑性樹脂に練り込んだ樹脂成型体からなる波長変換部材である〔9〕記載の発光装置。
〔11〕 上記光源から気体層又は真空層を介して、離れた場所に上記波長変換部材を配設したリモートフォスファー方式の発光装置である〔9〕又は〔10〕記載の発光装置。
また、本発明は、下記の調整部品及び発光装置が関連する。
〔i〕 下記式(1)
A2(M1-xMnx)F6 (1)
(式中、MはSi、Ti、Zr、Hf、Ge及びSnから選ばれる1種又は2種以上の4価元素、AはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれ、かつ少なくともNa及び/又はKを含む1種又は2種以上のアルカリ金属であり、xは0.001〜0.3である。)
で表される複フッ化物蛍光体を含んでなり、波長420nm以上490nm以下の光を吸収して赤色波長成分を含む光を発光し、照明光の色度及び/又は演色評価数を調整することを特徴とする調整部品。
〔ii〕 上記複フッ化物蛍光体からなる〔i〕記載の調整部品。
〔iii〕 上記複フッ化物蛍光体を分散した樹脂成型体である〔i〕記載の調整部品。
〔iv〕 上記複フッ化物蛍光体が、K2(Si1-xMnx)F6(xは上記と同じ)で表されるマンガン賦活ケイフッ化カリウムである〔i〕〜〔iii〕のいずれかに記載の調整部品。
〔v〕 発光成分に波長420〜490nmの青色光成分を含む光源を有し、青色光又は擬似白色光を出射する発光装置であって、〔i〕〜〔iv〕のいずれかに記載の調整部品を備えることを特徴とする発光装置。
また、本発明の発光装置によれば、本発明の調整部品は波長420nm以上490nm以下の光が入射する位置であれば光源の光軸上に配置する必要はなく、例えば反射板周辺やランプシェード周辺にも配置でき、調整部品による発光効率の低下がほとんどないという利点も得られる。
以下に、本発明に係る調整部品について説明する。
本発明に係る調整部品は、下記式(1)
A2(M1-xMnx)F6 (1)
(式中、MはSi、Ti、Zr、Hf、Ge及びSnから選ばれる1種又は2種以上の4価元素、AはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれ、かつ少なくともNa及び/又はKを含む1種又は2種以上のアルカリ金属であり、xは0.001〜0.3、好ましくは0.001〜0.1である。)
で表される複フッ化物蛍光体を含んでなり、波長420nm以上490nm以下の光を吸収して赤色波長成分を含む光を発光する調整部品である。本発明の調整部品は、照明光、特にLED照明光の色度及び/又は演色評価数を調整することが可能である。
なお、本発明における粒径の測定方法は、例えば、空気中に対象粉末を噴霧、あるいは分散浮遊させた状態でレーザー光を照射して、その回折パターンから粒径を求める乾式レーザー回折散乱法が、湿度の影響を受けず、なお且つ粒度分布の評価までできるため好ましい。
また、当該部品の発光の均一化を図る目的などで、光拡散剤を練り込み配合することもできる。光拡散剤としては、タルク、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、酸化イットリウム等の無機セラミックス微粉体が挙げられ、光学的な透明度が高く、樹脂への練り込み時の透過光の損失が小さい、酸化アルミニウム又は酸化ケイ素が好ましい。また、光拡散剤の粒径D50値は0.005μm以上5μm以下が好ましい。
次に、本発明に係る発光装置について説明する。
本発明の発光装置は、光源からの波長420〜490nmの青色光を含む励起光を波長変換する調整部品を有する発光装置に関するものであり、該発光装置において、光源の周辺位置等に、調整部品を配置することで、LED発光装置としての演色性や色度が改善されるものである。
即ち、本発明の発光装置は、波長420〜490nmの青色光を有する光源をもつ発光装置において、光源の周辺部のような発光装置としての発光を阻害しないような位置に調整部品が配置されるものである。これにより、発光スペクトルに波長約600〜660nmの赤色波長領域に発光もしくは最大発光ピークを有する蛍光を加えて、演色性や色度の改善がなされる。この際、調整部品は光源から側方に発生する光などで励起されることが多く、照明器具の照度低下となる、光源から光軸方向に出射される励起光の減衰を引き起こすことはほとんどなく、発光効率の低下を抑えられる。
以下、本発明の発光装置を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明に係る発光装置10は、図1に示すように、青色光を出射するLED光源11と、LED光源11から光が照射される領域のうち、その光軸Aに平行な光の照射領域から外れた位置に配置される本発明の調整部品13と、LED光源11の光軸A上に配置される、青色光を吸収して調整部品13に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材12とを備える。光軸に平行な光の照射領域は、具体的には、LED光源の発光面の外周を通る、発光軸と平行な周面を仮想した場合の、該周面とその内側の領域とすることができる。また、調整部品13は、LED光源11と波長変換部材12との間の、励起光が通過する領域を遮らない位置、例えば、LED光源11の発光方向前方以外の位置(例えば、側方又は後方)に設けることが好ましい。
本発明に係る発光装置10Aは、図3に示すように、青色波長成分を含む擬似白色光を出射するLED光源11Aと、該LED光源11Aから光が照射される領域のうち、その光軸Aに平行な光の照射領域から外れた位置に配置される本発明の調整部品13とを備える。調整部品13は、LED光源11Aから発光した光が発光装置10Aの外側に照射される方向を避けて、例えば、LED光源11Aの発光方向前方以外の位置(例えば、側方又は後方)に設けることが好ましい。
本発明に係る発光装置20は、図4に示すように、直管型蛍光灯タイプの形状をしており、青色光を出射するLED光源21、青色光を吸収して光を発する蛍光体を含む波長変換部材22、調整部品23を備える。他に、反射部材25をもつこともある。LED光源21及び調整部品23は、直管長手方向に交互に配置されている。また、直管端部の電極26からLED光源21に電力が供給される。
本発明に係る発光装置30は、図5に示すように、電球タイプのものであり、青色光を吸収して調整部品33に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材32からなる電球カバーと、該電球カバー内部に収納される、支持部材を兼ねた上部が細くなった円柱状の反射部材35、青色光を出射するLED光源31及び本発明の板状の調整部品33とを備える。また、LED光源31及び調整部品33は、反射部材35の外周面上であって、反射部材35の外周方向に交互に配置されている。この場合、LED光源31それぞれの光軸は、反射部材35の外周面に対して垂直方向となっており、調整部品33の配置は、LED光源31から光が照射される領域のうち、その光軸に平行な光の照射領域から外れた位置となっており、調整部品33は、LED光源31の発光方向の側方乃至後方に設けられている。また、口金36からLED光源31に電力が供給される。
なお、ここでは白色光を得る発光装置について説明したが、本発明の調整部品は、発光成分に波長420〜490nmの青色光を含む青色LED光源を有した青色光の発光装置への適用も可能である。
以下の条件で、LED発光装置を作製した。
二軸押出機を用いて、透明ポリプロピレンペレット4.5kgに、粒径D50値17.6μm、D90値30.2μmのK2(Si0.97Mn0.03)F6の粉体0.5kgの練り込みを行い、K2(Si0.97Mn0.03)F6粉体の含有量を10質量%としたK2(Si0.97Mn0.03)F6含有ポリプロピレンペレットを得た。
次に、得られたK2(Si0.97Mn0.03)F6含有ポリプロピレンペレットを用いて、20t横型射出成型機により成型を行い、内径90mm、外径96mm、厚み10mmのリング状の赤色系の調整部品を得た。
また、ポリカーボネート樹脂に、粒径D50値50μmのY3Al5O12:Ce粉体を含有量3〜10質量%で練り込んだペレットを作製し、これを原料として射出成型を行い、厚み2mm、直径100mmの円盤状の黄色系の波長変換部材を得た。
図6に示すように、得られた調整部品43を、LED投光機(GL−RB100(Cree社製2W型青色LEDチップXT−Eロイヤルブルー6個使用)、日野電子(株)製)4のLEDチップ(LED光源)41設置面であってLED光源41の光軸に対して円周上に設置した。これにより、調整部品43のリング内に6個のLEDチップ41が収まるようになる。このとき、調整部品43は、LED光源41の光軸に対して出射角90°の位置に配置されることになる。また、上記波長変換部材42をLED投光機4の前面(発光方向L)の光軸上にLEDチップ41から15mm離間して配置し、LED発光装置とした。また、比較用として、調整部品を配置せず、波長変換部材のみを配置したLED発光装置も準備した。
作製したLED発光装置を用いて白色スクリーンに対して20cm離れた位置から白色光を照射した状態で、分光放射照度計CL−500A(コニカミノルタオプティクス(株)製)により白色光の照度、色温度、平均演色評価数Ra、特殊演色評価数△R9を測定し、色再現性の良否を評価した。その結果を表1に示す。
以下の条件で、LED発光装置を作製した。
二軸押出機を用いて、透明ポリプロピレンペレットに、粒径D50値17.6μm、D90値30.2μmのK2(Si0.97Mn0.03)F6の粉体の練り込みを行い、K2(Si0.97Mn0.03)F6粉体の含有量を12質量%としたK2(Si0.97Mn0.03)F6含有ポリプロピレンペレットを得た。
次に、得られたK2(Si0.97Mn0.03)F6含有ポリプロピレンペレットを用いて、20t横型射出成型機により成型を行い、厚み2mm、25mm×30mm角の板状の調整部品を得た。
また、ポリメタクリル酸メチル樹脂に、粒径D50値50μmのY3Al5O12:Ce粉体を含有量4質量%で練り込んだペレットを作製し、これを原料として射出成型を行い、厚み2mm、直径100mmの円盤状の黄色系の波長変換部材を得た。
得られた調整部品を、LED投光機(GL−100、入力15W、発光波長450nm、日野電子(株)製)のLEDチップ設置面に1〜8枚設置した。このとき、調整部品は、LED光源の光軸に対して出射角90°の位置に配置した。また、上記波長変換部材をLED投光機の前面の光軸上にLEDチップから40mm離間して配置し、LED発光装置とした。また、比較用として、調整部品を配置せず、波長変換部材のみを配置したLED発光装置も準備した。
作製したLED発光装置を用いて白色スクリーンに対して20cm離れた位置から白色光を照射した状態で、分光放射照度計CL−500A(コニカミノルタオプティクス(株)製)により色温度、偏差(Δuv)、平均演色評価数Ra、特殊演色評価数△R9を測定し、色再現性の良否を評価した。その結果を表2に示す。また、これらの発光スペクトルを図8に示す。
11,11A,21,31,41 LED光源
12,22,32,42 波長変換部材
13,23,33,43 調整部品
15,25,35 反射部材
26 電極
36 口金
4 LED投光機
A 光軸
L 発光方向
Claims (11)
- 発光成分に波長420〜490nmの青色光成分を含む光源又は該光源及び波長変換部材を有し、青色光又は擬似白色光を出射する発光装置から出射される照明光の色度及び/又は演色評価数を調整する調整部品であり、上記波長変換部材が、上記光源の光軸上に配置され、青色光を吸収して上記調整部品に含まれる蛍光体とは波長の異なる光を発する蛍光体を含む波長変換部材である調整部品であって、
上記光源又は上記光源及び波長変換部材から離間し、かつ独立して配置され、
下記式(1)
A2(M1-xMnx)F6 (1)
(式中、MはSi、Ti、Zr、Hf、Ge及びSnから選ばれる1種又は2種以上の4価元素、AはLi、Na、K、Rb及びCsから選ばれ、かつ少なくともNa及び/又はKを含む1種又は2種以上のアルカリ金属であり、xは0.001〜0.3である。)
で表される複フッ化物蛍光体を含んでなり、波長420nm以上490nm以下の光を吸収して赤色波長成分を含む光を発光することを特徴とする調整部品。 - 上記複フッ化物蛍光体からなる請求項1記載の調整部品。
- 上記複フッ化物蛍光体を、樹脂に分散した樹脂成型体である請求項1記載の調整部品。
- 上記樹脂が、熱可塑性樹脂である請求項3記載の調整部品。
- 上記樹脂成型体が、上記複フッ化物蛍光体を熱可塑性樹脂に混練した熱成型体である請求項4記載の調整部品。
- 厚みが1mm以上20mm以下である請求項1〜5のいずれか1項記載の調整部品。
- 上記複フッ化物蛍光体が、K2(Si1-xMnx)F6(xは上記と同じ)で表されるマンガン賦活ケイフッ化カリウムである請求項1〜6のいずれか1項記載の調整部品。
- 上記複フッ化物蛍光体が、体積累計50%の粒径D50が2μm以上200μm以下の粒子状である請求項1〜7のいずれか1項記載の調整部品。
- 発光成分に波長420〜490nmの青色光成分を含む光源又は該光源及び波長変換部材を有し、青色光又は擬似白色光を出射する発光装置であって、請求項1〜8のいずれか1項記載の調整部品を上記光源又は上記光源及び波長変換部材から離間し、かつ独立して配置したことを特徴とする発光装置。
- 上記波長変換部材が、Y3Al5O12:Ce3+又はLu3Al5O12:Ce3+を熱可塑性樹脂に練り込んだ樹脂成型体からなる波長変換部材である請求項9記載の発光装置。
- 上記光源から気体層又は真空層を介して、離れた場所に上記波長変換部材を配設したリモートフォスファー方式の発光装置である請求項9又は10記載の発光装置。
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