JP2022501799A - 光学装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ＬＥＤチップ、可視光発光材料、近赤外発光材料を含む光学装置を提供する。近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する６５０〜１０００ｎｍ波長の光パワーがＡであり、近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する３５０〜６５０ｎｍ波長の光パワー、およびＬＥＤチップで近赤外および可視光発光材料が励起された後ＬＥＤチップの３５０〜６５０ｎｍ波長の残留発光パワーの両者の合計がＢであり、Ｂ／Ａ*１００％は０．１％〜１０％である。該光学装置は、ＬＥＤチップを使用して近赤外発光材料と可視光発光材料を組み合わせて実現され、同じＬＥＤチップを使用して近赤外および可視光発光を同時に実現し、強い近赤外発光および弱い可視光発光を実現し、該装置パッケージングプロセスを大幅に簡素化し、パッケージングコストを削減し、高い発光効率／優れた信頼性／レッドバーストなしの利点を有し、光パワー、特に白色光パワーを制御および調整でき、最終的に柔らかい視覚効果を実現する。

Description

本発明は、赤外線光学の技術分野に関し、特にＬＥＤチップ、可視光発光材料、および近赤外発光材料の光学装置に関する。
近年、セキュリティ監視、バイオメトリクス、３Ｄセンシング、食品／医療検査分野での近赤外線の応用が国内外で注目を集めている。その中でも、近赤外線ＬＥＤは、指向性が高く、消費電力が低く、体積が小さいなどの利点があるため、国際的な研究ホットスポットになっている。現在、近赤外線ＬＥＤは、主に近赤外半導体チップによって実現され、例えば、７３０ｎｍ、７５０ｎｍ、８５０ｎｍおよび９４０ｎｍ波長の赤外線チップが主にセキュリティ分野で使用され、特に短波赤外線チップは使用中に非常に深刻なレッドバースト現象が発生するために、通常、１つまたは複数の白色光ＬＥＤを外部に取り付けて、暗い環境での検出プロセス中に光を補償し、赤外線チップのレッドバースト現象を低減させている。この実現方法では、白色光ＬＥＤランプビーズおよび赤外線ＬＥＤランプビーズの駆動電流の差が大きく、発光装置全体の使用寿命に悪影響を及ぼし、赤外線チップの価格が高く、複数のチップでパッケージングするプロセスも複雑になり、コストが高く、赤外線ＬＥＤ光学装置の応用および普及が制限される。
ＬＥＤチップを使用して近赤外発光材料と組み合わせてパッケージングする方法は、調製プロセスが簡単で、コストが低く、発光効率が高いなどの利点を有し、近赤外発光材料の発光波長が豊富で、近赤外用途向けの各種特定波長を実現することができる。現在、この実現方法の主な問題は、近赤外の発光パワーをさらに改善する必要があり、白色光パワーを制御可能に調整することが難しく、柔らかい視覚効果を完全に表現することができないことである。
本発明の目的は、ＬＥＤチップ、可視光発光材料、近赤外発光材料を組み合わせた光学装置を提供することである。該光学装置は、同じＬＥＤチップを使用して近赤外および可視光の高効率発光を同時に実現し、パッケージングプロセスを大幅に簡素化し、パッケージングコストを削減し、同時にスペクトル中の白色光成分を調整・制御でき、レッドバーストを解消する効果を達成しながら、柔らかい視覚効果を表現することができる。上記の発明目的を達成するために、本発明の技術的解決策は、以下の通りである。
ＬＥＤチップ、可視光発光材料、近赤外発光材料を含み、
近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する６５０〜１０００ｎｍ波長の光パワーがＡであり、
近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する３５０〜６５０ｎｍ波長の光パワー、およびＬＥＤチップで近赤外および可視光発光材料が励起された後ＬＥＤチップの３５０〜６５０ｎｍ波長の残留発光パワーの両者の合計がＢであり、
Ｂ／Ａ*１００％が０．１％〜１０％である光学装置である。
本発明中のＬＥＤチップは同じＬＥＤチップ、例えば、青色光ＬＥＤチップであり、１つまたは複数の青色光ＬＥＤチップが同時に存在し、近赤外発光の光パワーを増強することができる。
好ましくは、前記光学装置のＬＥＤチップの発光ピーク波長は４２０〜４７０ｎｍの範囲にあり、ＬＥＤチップの励起下で、可視光および近赤外発光材料が放出する光およびＬＥＤチップで励起された後の残留光の混合光色温度は１０００〜５０００Ｋである。
好ましくは、前記近赤外発光材料は、分子式ａＳｃ２Ｏ３・Ａ２Ｏ３・ｂＣｒ２Ｏ３およびＬｎ２Ｏ３・ｃＥ２Ｏ３・ｄＣｒ２Ｏ３中の１つを含み、Ａ元素は少なくともＡｌおよびＧａ元素中の１つを含み、Ｇａ元素を必ず含み、Ｌｎ元素は少なくともＹ、Ｌｕ、Ｇｄ元素中の１つを含み、Ｙ元素を必ず含み、Ｅ元素は少なくともＡｌおよびＧａ元素中の１つを含み、Ｇａ元素を必ず含み、０．００１≦ａ≦０．６、０．００１≦ｂ≦０．１、１．５≦ｃ≦２、０．００１≦ｄ≦０．２であり、上記２つの分子式はそれぞれβ−Ｇａ２Ｏ３構造およびガーネット構造を有する。
好ましくは、前記可視光発光材料の分子式は、一般式Ｍ１〜ｅＡｌＳｉＮ３:Ｅｕ２＋ ｅおよびＭ２〜ｆＳｉ５Ｎ８:Ｅｕ２＋ ｆ中の発光材料中の１つまたは２つを含み、Ｍ元素は少なくともＣａおよびＳｒ中の１つまたは２つを含み、０．０００１≦ｅ≦０．１、０．０００１≦ｆ≦０．１である。
好ましくは、前記可視光発光材料の発光ピーク波長は６００〜６７０ｎｍである。
好ましくは、前記可視光発光材料の発光ピーク波長は６１０〜６２０ｎｍである。
好ましくは、前記光学装置ＬＥＤチップの励起下で、可視光および近赤外発光材料が放出する光およびＬＥＤチップで励起された後の残留光の混合光色温度は１４００〜３０００Ｋである。
好ましくは、前記近赤外発光材料は、可視光発光材料との合計質量の９０〜９９．９％を占める。
好ましくは、前記近赤外発光材料の粒子径の中央値Ｄ５０は２２〜３０μｍであり、可視光発光材料の粒子径の中央値Ｄ５０は１０〜２０μｍである。
好ましくは、前記可視光発光材料はＬＥＤチップ層と近赤外発光材料の間に位置し、近赤外発光材料で覆われる。
好ましくは、可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における塗布質量は可視光発光材料の総質量の１０〜３０％を占める。
以上のように、本発明は、ＬＥＤチップ、可視光発光材料、近赤外発光材料を含む光学装置を提供する。近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する６５０〜１０００ｎｍ波長の光パワーがＡであり、近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する３５０〜６５０ｎｍ波長の光パワー、およびＬＥＤチップで近赤外および可視光発光材料が励起された後ＬＥＤチップの３５０〜６５０ｎｍ波長の残留発光パワーの両者の合計がＢであり、Ｂ／Ａ*１００％は０．１％〜１０％である。
従来技術と比較して、本発明の有益な効果は、以下の通りである。
（１）該光学装置は、ＬＥＤチップを使用して近赤外および可視光発光材料を組み合わせて実現され、同じＬＥＤチップを使用して近赤外および可視光発光を同時に実現し、パッケージングプロセスを大幅に簡素化し、パッケージングコストを削減する、
（２）該光学装置は、高い発光効率／優れた信頼性、強力な干渉防止能力、レッドバーストがないという特徴を有する、
（３）本発明によって提供される可視光と近赤外線を組み合わせた光学装置は、白色光部分の光パワーを調整・制御でき、柔らかい視覚効果を実現し、セキュリティ監視などの分野で良好な応用が期待されている。
本発明による好ましい実施例で提供される発光装置の概略図である。
本発明の目的、技術的解決策および利点をより明確にするために、具体的な実施形態と併せて図面を参照して、本発明を以下でさらに詳細に説明する。これらの説明は単なる例示であり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。なお、以下の説明では、本発明の概念を不必要に曖昧にすることを避けるために、周知の構造および技術の説明を省略する。
本発明は、ＬＥＤチップ、可視光発光材料、近赤外発光材料を組み合わせた光学装置を提供する。該光学装置は、同じＬＥＤチップを使用して近赤外および可視光の高効率発光を同時に実現し、パッケージングプロセスを大幅に簡素化し、パッケージングコストを削減し、スペクトル中の白色光成分を同時に調整・制御でき、レッドバーストを解消しながら、柔らかい視覚効果を表現することができる。上記の発明目的を達成するために、本発明の技術的解決策は、以下の通りである。
本発明は、ＬＥＤチップ、可視光発光材料、および近赤外発光材料を含む光学装置を提供する。近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する６５０〜１０００ｎｍ波長の光パワーがＡであり、近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する３５０〜６５０ｎｍ波長の光パワー、およびＬＥＤチップで近赤外および可視光発光材料が励起された後ＬＥＤチップの３５０〜６５０ｎｍ波長の残留発光パワーの両者の合計がＢであり、Ｂ／Ａ*１００％は０．１％〜１０％である。
該光学装置において、３５０〜６５０ｎｍ波長発光の主な作用は、６５０〜１０００ｎｍ波長の発光によって引き起こされるレッドバースト現象を低減させることであるが、３５０〜６５０ｎｍ波長の発光パワーが高すぎると強い視覚的な衝撃が発生し、白色光のめまいが発生するため、本発明により、Ｂ／Ａ*１００％が０．１％〜１０％であることを実現できる。
好ましくは、前記光学装置のＬＥＤチップの発光ピーク波長は４２０〜４７０ｎｍの範囲にあり、ＬＥＤチップの励起下で、可視光および近赤外発光材料が放出する光およびＬＥＤチップで励起された後の残留光の混合光色温度は１０００〜５０００Ｋである。
光学装置色温度を制御する目的は、装置の視覚効果を調整することである。色温度が高すぎると光の色が冷たくなり、視覚的な衝撃が強くなり過ぎる。好ましい混合光色温度は１０００〜５０００Ｋである。
好ましくは、前記近赤外発光材料は、分子式ａＳｃ２Ｏ３・Ａ２Ｏ３・ｂＣｒ２Ｏ３およびＬｎ２Ｏ３・ｃＥ２Ｏ３・ｄＣｒ２Ｏ３中の１つを含み、Ａ元素は少なくともＡｌおよびＧａ元素中の１つを含み、Ｇａ元素を必ず含み、Ｌｎ元素は少なくともＹ、Ｌｕ、Ｇｄ元素中の１つを含み、Ｙ元素を必ず含み、Ｅ元素は少なくともＡｌおよびＧａ元素中の１つを含み、Ｇａ元素を必ず含み、０．００１≦ａ≦０．６、０．００１≦ｂ≦０．１、１．５≦ｃ≦２、０．００１≦ｄ≦０．２であり、上記２つの分子式はそれぞれβ−Ｇａ２Ｏ３構造およびガーネット構造を有する。
好ましくは、前記β−Ｇａ２Ｏ３構造の近赤外発光材料はＩｎ元素をさらに含み得る。
上記β−Ｇａ２Ｏ３構造の近赤外発光材料にＩｎ元素を導入することにより、近赤外発光材料の発光性能をさらに調整および制御できる。
上記２つの近赤外発光材料は、その発光ピーク波長はそれぞれ６９０ｎｍ〜８７０ｎｍおよび６９０ｎｍ〜７６０ｎｍに位置する。
好ましくは、前記可視光発光材料の分子式は、一般式Ｍ１〜ｅＡｌＳｉＮ３:Ｅｕ２＋ ｅまたはＭ２〜ｆＳｉ５Ｎ８:Ｅｕ２＋ ｆ中の発光材料中の１つまたは２つを含み、Ｍ元素は少なくともＣａおよびＳｒ中の１つまたは２つを含み、０．０００１≦ｅ≦０．１、０．０００１≦ｆ≦０．１である。
光学装置の色座標、色温度、色レンダリング能力、光パワーなどの包括的な性能を調整するために、可視光発光材料は、（Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２:Ｅｕ２＋、β−ＳｉＡｌＯＮ:Ｅｕ２＋、（Ｌａ、Ｙ、Ｌｕ）３〜ｅＳｉ６Ｎ１１:ｅＣｅ３＋、（Ｌｕ、Ｙ、Ｇｄ）３〜ｚ（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２:ｚＣｅ３＋中の１つまたは複数を含み得、光学装置の光色パラメータを調整する。分子式中の括弧内の元素は、単独で存在することも、２つまたは３つの元素が共存することもできる。その主な目的は、可視光発光材料の発光波長、半値幅および発光強度などの性能を調整するためである。
好ましくは、前記可視光発光材料の発光ピーク波長は６００〜６７０ｎｍである。
好ましくは、前記可視光発光材料の発光ピーク波長は６１０〜６２０ｎｍである。
ＬＥＤチップの励起下で可視光発光材料によって放出される可視光は、ＬＥＤチップの残留光と併せて柔らかい可視光を生成し、近赤外発光によるレッドバースト現象を弱めることができ、また、該波長の発光は近赤外発光材料で吸収され、近赤外発光材料の光パワーを高める。近赤外発光材料の効果的な吸収波長を考慮し、柔らかい視覚効果を得るために、可視光発光材料の発光ピーク波長は６１０〜６２０ｎｍであることが好ましい。
好ましくは、前記光学装置ＬＥＤチップの励起下で、可視光および近赤外発光材料が放出する光およびＬＥＤチップで励起された後の残留光の混合光色温度は１４００〜３０００Ｋである。
上記光学装置ＬＥＤチップの励起下で、可視光および近赤外発光材料が放出する光およびＬＥＤチップで励起された後の残留光の混合光は、色温度が１４００〜３０００Ｋである場合、より柔らかい視覚効果を実現することができる。
好ましくは、前記近赤外発光材料は、可視光発光材料との合計質量の９０〜９９．９％を占める。
好ましくは、前記近赤外発光材料の粒子径の中央値Ｄ５０は２２〜３０μｍであり、可視光発光材料の粒子径の中央値Ｄ５０は１０〜２０μｍである。
近赤外発光材料の粒子径の中央値Ｄ５０は赤外波長の発光性能を直接決定する。粒子径の中央値Ｄ５０が２２〜３０μｍである近赤外発光材料が好ましく、これにより、赤外波長光パワーの強度が顕著に向上する。結晶粒が大きすぎると近赤外線の効果的な透過に影響を及ぼし、近赤外線の光パワーが低下する。可視光発光材料の粒子径の中央値Ｄ５０は近赤外発光材料より小さく、可視光蛍光粉末の使用量を効果的に低減し、ＬＥＤチップ発光の遮断を低減する同時に、可視光発光材料の光抽出効率を確保するために、粒子径の中央値Ｄ５０が１０〜２０μｍの可視光発光材料が好ましい。
好ましくは、前記可視光発光材料はＬＥＤチップ層と近赤外発光材料の間に位置し、近赤外発光材料で覆われる。
好ましくは、前記可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における塗布質量は可視光発光材料の総質量の１０〜３０％を占める。
可視光発光材料はＬＥＤチップ層と近赤外発光材料の間に位置し、近赤外発光材料で覆われると、可視光発光材料はＬＥＤチップの発光を効果的に吸収し、高い可視光発光パワーを達成し、また、可視光発光材料は近赤外発光材料で覆われ、近赤外発光材料は可視光の発光を効果的に吸収でき、近赤外発光材料の光パワーを高める。可視光発光材料が近赤外発光材料で吸収された後の残留光、ＬＥＤチップの残留光の両者を合わせて柔らかい可視光を生成できる。
なお、本発明の保護範囲は、上記のすべての材料の特定の分子式に限定されず、元素含有量の範囲を微調整することによって達成される本発明と同様の効果も、本発明の保護範囲内に含まれ、例えば、（Ｌａ、Ｙ、Ｌｕ）３Ｓｉ６Ｎ１１:Ｃｅ３＋分子式中の元素含有量がそれぞれ２〜４、５〜７、８〜１３の範囲で微調整されて得られた本発明と同様の効果も、本発明の保護範囲内に含まれる。
作製方法
本発明に係る光学装置は、特定の作製方法を限定するものではないが、以下の作製方法によって光学装置の光学性能を高めることができる。
ＬＥＤチップをホルダーおよびヒートシンクに固定し、回路を半田付けして、本発明の可視光および近赤外発光材料の粉末材料を別々または同時にシリカゲルまたは樹脂と一定の割合で均一に混合する。次に、撹拌・脱泡し、蛍光変換層混合物を得る。蛍光変換層混合物をディスペンサーまたはスプレーによってＬＥＤチップ層上を覆い、ベーキングによって硬化させ、最後にパッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。または、可視光および近赤外発光材料の粉末材料を蛍光ガラスまたは蛍光セラミックに調製した後、蛍光ガラスまたは蛍光セラミックとＬＥＤチップを組み合わせて、パッケージングした後、本発明の発光装置を取得する。
以下、本発明の実施例および実施形態は、本発明に係る近赤外線装置を説明するためのものであり、本発明はこれらの実施例および実施形態に限定されない。
実施例１
以下の光学装置を提供する。その構成要素は、波長４４０ｎｍの青色光ＬＥＤチップ、分子式Ｃａ０．１Ｓｒ０．８９ＡｌＳｉＮ３:０．０１Ｅｕ２＋の可視光発光材料、分子式Ｙ２Ｏ３・１．６Ｇａ２Ｏ３・０．０６Ｃｒ２Ｏ３の近赤外発光材料であり、近赤外発光材料は発光材料の総質量の９９％を占め、近赤外発光材料のＤ５０粒子径は２６μｍであり、可視光発光材料のＤ５０粒子径は１５μｍである。本発明の可視光発光材料とシリカゲルを均一に混合し、撹拌・脱泡し、可視光蛍光変換層混合物を得、該混合物を塗布によってＬＥＤチップ層の表面を覆う。可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における塗布質量は、可視光発光材料の総質量の２０％を占める。ベーキングによって硬化させ可視光蛍光層を形成する。次に、近赤外発光材料とシリカゲルを均一に混合して可視光蛍光変換層の上面を覆い、硬化させ、パッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。１０００ｍＡ電流で点灯試験を行ったところ、本発光装置の白色光フラックスは３．９ｌｍであり、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の総光パワーは７３５ｍＷであり、６５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の光パワーＡは７２０ｍＷであり、３５０ｎｍ〜６５０ｎｍ波長の光パワーＢは１５ｍＷであり、色温度は２１２３Ｋであり、光パワー比はＢ／Ａ*１００％=２．１％であった。
実施例２および３発光装置の構造は実施例１と同じであるが、作製方法は少し異なる。本発明の可視光発光材料とシリカゲルを均一に混合し、撹拌・脱泡し、可視光蛍光変換層混合物を得、該混合物を塗布によって均一にＬＥＤチップ層の表面を覆い、各実施例の近赤外発光材料および可視光発光材料の分子式および性能特性に応じて、それぞれの比率に従って混合すれば得られる。
実施例４
以下の光学装置を提供する。その構成要素は、波長４６０ｎｍの青色光ＬＥＤチップ、分子式Ｃａ０．４９Ｓｒ０．４９ＡｌＳｉＮ３:０．０２Ｅｕ２＋の可視光発光材料、分子式Ｙ２Ｏ３・１．８Ｇａ２Ｏ３・０．０６Ｃｒ２Ｏ３の近赤外発光材料であり、近赤外発光材料は発光材料の総質量の９３．６％を占め、近赤外発光材料のＤ５０粒子径は２４μｍであり、可視光発光材料のＤ５０粒子径は１２μｍである。本発明の可視光発光材料とシリカゲルを均一に混合し、撹拌・脱泡し、可視光蛍光変換層混合物を得、該混合物をディスペンサーによってＬＥＤチップ層の表面を覆う。可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における塗布質量は、可視光発光材料の総質量の１０％を占める。ベーキングによって硬化させ可視光蛍光層を形成する。次に、近赤外発光材料とシリカゲルを均一に混合して可視光蛍光変換層の上面を覆い、硬化させ、パッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。１０００ｍＡ電流で点灯試験を行ったところ、本発光装置の白色光フラックスは５．６ｌｍであり、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の総光パワーは６９１ｍＷであり、６５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の光パワーＡは６５８ｍＷであり、３５０ｎｍ〜６５０ｎｍ波長の光パワーＢは３３ｍＷであり、色温度は２８１６Ｋであり、光パワー比はＢ／Ａ*１００％=５％であった。
実施例５および６の作製方法および発光装置の構造は実施例４と同じであり、各実施例の近赤外発光材料および可視光発光材料の分子式および性能特性に応じて、それぞれの比率に従って混合すれば得られる。
実施例７
以下の光学装置を提供する。その構成要素は、波長４２０ｎｍの青色光ＬＥＤチップ、分子式Ｃａ０．１Ｓｒ０．８９ＡｌＳｉＮ３:０．０１Ｅｕ２＋の可視光発光材料、分子式（Ｙ０．５Ｌｕ０．５）２Ｏ３・１．６Ｇａ２Ｏ３・０．０６Ｃｒ２Ｏ３の近赤外発光材料であり、近赤外発光材料は発光材料の総質量の９９．９９％を占め、近赤外発光材料のＤ５０粒子径は２５μｍであり、可視光発光材料のＤ５０粒子径は１５μｍである。本発明の可視光発光材料とシリカゲルを均一に混合し、撹拌・脱泡し、可視光蛍光変換層混合物を得、該混合物をディスペンサーによってＬＥＤチップ層の表面を覆う。可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における塗布質量は、可視光発光材料の総質量の１０％を占める。ベーキングによって硬化させ可視光蛍光層を形成する。次に、近赤外発光材料とシリカゲルを均一に混合して可視光蛍光変換層の上面を覆い、硬化させ、パッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。１０００ｍＡ電流で点灯試験を行ったところ、本発光装置の白色光フラックスは６．２ｌｍであり、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の総光パワーは６９２ｍＷであり、６５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の光パワーＡは６８０ｍＷであり、３５０ｎｍ〜６５０ｎｍ波長の光パワーＢは１２ｍＷであり、色温度は２５６０Ｋであり、光パワー比はＢ／Ａ*１００％=１．８％であった。
実施例８の作製方法および発光装置の構造は実施例７と同じであり、各実施例の近赤外発光材料および可視光発光材料の分子式および性能特性に応じて、それぞれの比率に従って混合すれば得られる。
実施例９
以下の光学装置を提供する。その構成要素は、波長４７０ｎｍの青色光ＬＥＤチップ、分子式Ｃａ０．１Ｓｒ０．８９ＡｌＳｉＮ３:０．０１Ｅｕ２＋の可視光発光材料、分子式０．３Ｓｃ２Ｏ３・Ｇａ２Ｏ３・０．０５Ｃｒ２Ｏ３の近赤外発光材料であり、近赤外発光材料は発光材料の総質量の９９％を占め、近赤外発光材料のＤ５０粒子径は２６μｍであり、可視光発光材料のＤ５０粒子径は１５μｍである。本発明の近赤外および可視光発光材料をそれぞれガラス材料に混合し、それぞれ近赤外蛍光ガラスおよび可視光蛍光ガラスに調製し、次に、可視光蛍光ガラスとＬＥＤチップを組み合せ、近赤外蛍光ガラスを近赤外蛍光ガラスの上層を覆い、パッケージングして光学装置を取得する。可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における質量は、可視光発光材料の総質量の３０％を占める。最後に、パッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。１０００ｍＡ電流で点灯試験を行ったところ、本発光装置の白色光フラックスは５．４ｌｍであり、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の総光パワーは７４６ｍＷであり、６５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の光パワーＡは７１０ｍＷであり、３５０ｎｍ〜６５０ｎｍ波長の光パワーＢは３６ｍＷであり、色温度は２０１３Ｋであり、光パワー比はＢ／Ａ*１００％=５％であった。
実施例１０および１１発光装置の構造は実施例９と同じであるが、作製方法は少し異なる。本発明の近赤外および可視光発光材料をそれぞれ近赤外蛍光セラミックおよび可視光蛍光セラミックに調製し、次に、可視光蛍光セラミックとＬＥＤチップを組み合せ、近赤外蛍光セラミックを可視光蛍光セラミックの上層を覆い、パッケージングして光学装置を取得する。
実施例１２
以下の光学装置を提供する。その構成要素は、波長４５０ｎｍの青色光ＬＥＤチップ、分子式Ｃａ１．９Ｓｉ５Ｎ８:０．１Ｅｕ２＋の可視光発光材料、分子式０．６Ｓｃ２Ｏ３・Ｇａ２Ｏ３・０．０５Ｃｒ２Ｏ３の近赤外発光材料であり、近赤外発光材料は発光材料の総質量の９９．４％を占め、近赤外発光材料のＤ５０粒子径は２４μｍであり、可視光発光材料のＤ５０粒子径は１２μｍである。本発明の近赤外を可視光発光材料とともにシリカゲル材料に混合し、近赤外および可視光発光材料の混合物に調製し、混合物をディスペンサーによってＬＥＤチップの上面を覆う。可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における質量は、可視光発光材料の総質量の５０％を占める。ベーキングによって硬化させ、パッケージングして光学装置を取得する。最後に、パッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。１０００ｍＡ電流で点灯試験を行ったところ、本発光装置の白色光フラックスは１０ｌｍであり、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の総光パワーは６５０ｍＷであり、６５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の光パワーＡは６３０ｍＷであり、３５０ｎｍ〜６５０ｎｍ波長の光パワーＢは２５ｍＷであり、色温度は２９９６Ｋであり、光パワー比はＢ／Ａ*１００％=４％であった。
実施例１３の作製方法および発光装置の構造は実施例１２と同じであり、各実施例の近赤外発光材料および可視光発光材料の分子式および性能特性に応じて、それぞれの比率に従って混合すれば得られる。
実施例１４
以下の光学装置を提供する。その構成要素は、波長４８０ｎｍの青色光ＬＥＤチップ、分子式Ｃａ０．９ＡｌＳｉＮ３:０．１Ｅｕ２＋の可視光発光材料、分子式０．３Ｓｃ２Ｏ３・Ｇａ２Ｏ３・０．１Ｃｒ２Ｏ３の近赤外発光材料であり、近赤外発光材料は発光材料の総質量の９７％を占め、近赤外発光材料のＤ５０粒子径は３０μｍであり、可視光発光材料のＤ５０粒子径は２０μｍである。本発明の可視光発光材料と樹脂を均一に混合し、撹拌・脱泡し、可視光蛍光変換層混合物を得、該混合物をディスペンサーによってＬＥＤチップ層の表面を覆う。可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における塗布質量は、可視光発光材料の総質量の５％を占める。ベーキングによって硬化させ可視光蛍光層を形成する。次に、近赤外発光材料とシリカゲルを均一に混合して可視光蛍光変換層の上面を覆い、硬化させ、パッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。最後に、パッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。１０００ｍＡ電流で点灯試験を行ったところ、本発光装置の白色光フラックスは５ｌｍであり、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の総光パワーは６１６ｍＷであり、６５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の光パワーＡは５６０ｍＷであり、３５０ｎｍ〜６５０ｎｍ波長の光パワーＢは５６ｍＷであり、色温度は３０１０Ｋであり、光パワー比はＢ／Ａ*１００％=１０％であった。
実施例１５の作製方法および発光装置の構造は実施例１４と同じであり、各実施例の近赤外発光材料および可視光発光材料の分子式および性能特性に応じて、それぞれの比率に従って混合すれば得られる。
実施例１６
以下の光学装置を提供する。その構成要素は、波長４００ｎｍの青色光ＬＥＤチップ、分子式Ｓｒ１．９７Ｓｉ５Ｎ８:０．０３Ｅｕ２＋の可視光発光材料、分子式０．３Ｓｃ２Ｏ３・（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）２Ｏ３・０．０５Ｃｒ２Ｏ３の近赤外発光材料であり、近赤外発光材料は発光材料の総質量の９２．３％を占め、近赤外発光材料のＤ５０粒子径は２５μｍであり、可視光発光材料のＤ５０粒子径は１５μｍである。本発明の可視光発光材料とシリカゲルを均一に混合し、撹拌・脱泡し、可視光蛍光変換層混合物を得、該混合物をスプレーによってＬＥＤチップ層の表面を覆う。可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における塗布質量は、可視光発光材料の総質量の５％を占める。ベーキングによって硬化させ可視光蛍光層を形成する。次に、近赤外発光材料とシリカゲルを均一に混合してディスペンサーによって可視光蛍光変換層の上面を覆い、硬化させ、パッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。最後に、パッケージングした後、必要なＬＥＤ発光装置を取得する。１０００ｍＡ電流で点灯試験を行ったところ、本発光装置の白色光フラックスは１６ｌｍであり、３５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の総光パワーは６２６ｍＷであり、６５０ｎｍ〜１０００ｎｍ波長の光パワーＡは５８０ｍＷであり、３５０ｎｍ〜６５０ｎｍ波長の光パワーＢは４６ｍＷであり、色温度は２０１３Ｋであり、光パワー比はＢ／Ａ*１００％=８％であった。
実施例１７の作製方法および発光装置の構造は実施例１６と同じであり、各実施例の近赤外発光材料および可視光発光材料の分子式および性能特性に応じて、それぞれの比率に従って混合すれば得られる。
以下の表１は、本発明のすべての実施例の近赤外発光材料および可視光発光材料の構成および発光性能を示す。










＜表１＞
Figure 2022501799
以上の表１のデータから分かるように、本発明の光学装置中の蛍光粉末は、ＬＥＤチップで効果的に励起され、可視光発光材料、近赤外発光材料と組み合わせて光学装置を取得し、白色光および近赤外線の二重発光を実現し、白色光部分および近赤外線パワーを効果的に調整・制御でき、セキュリティなどの分野で良好な応用が期待されている。
なお、本発明の上記の具体的な実施形態は、本発明の原理を例示または説明するために使用され、本発明に対する限定を構成しないことを理解されたい。したがって、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行われた修正、等価置換、改良なども、すべて本発明の保護範囲に含まれることに理解されたい。なお、本発明の添付の特許請求の範囲は、添付の請求の範囲および境界、またはそのような範囲および境界の同等の形態に含まれるすべての変更および修正を網羅することを意図している。
１ ホルダー
２ 半導体チップ
３ ピン
４ 可視光蛍光層
５ 近赤外蛍光層

Claims (11)

  1. ＬＥＤチップ、可視光発光材料、近赤外発光材料を含み、
    近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する６５０〜１０００ｎｍ波長の光パワーがＡであり、
    近赤外および可視光発光材料は、ＬＥＤチップの励起下で発光する３５０〜６５０ｎｍ波長の光パワー、およびＬＥＤチップで近赤外および可視光発光材料が励起された後ＬＥＤチップの３５０〜６５０ｎｍ波長の残留発光パワーの両者の合計がＢであり、
    Ｂ／Ａ*１００％は０．１％〜１０％である、ことを特徴とする光学装置。
  2. 前記光学装置のＬＥＤチップの発光ピーク波長は４２０〜４７０ｎｍの範囲にあり、ＬＥＤチップの励起下で、可視光および近赤外発光材料が放出する光およびＬＥＤチップで励起された後の残留光の混合光色温度は１０００〜５０００Ｋである、ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
  3. 前記近赤外発光材料は、分子式ａＳｃ２Ｏ３・Ａ２Ｏ３・ｂＣｒ２Ｏ３およびＬｎ２Ｏ３・ｃＥ２Ｏ３・ｄＣｒ２Ｏ３中の１つを含み、Ａ元素は少なくともＡｌおよびＧａ元素中の１つを含み、Ｇａ元素を必ず含み、Ｌｎ元素は少なくともＹ、Ｌｕ、Ｇｄ元素中の１つを含み、Ｙ元素を必ず含み、Ｅ元素は少なくともＡｌおよびＧａ元素中の１つを含み、Ｇａ元素を必ず含み、０．００１≦ａ≦０．６、０．００１≦ｂ≦０．１、１．５≦ｃ≦２、０．００１≦ｄ≦０．２であり、上記２つの分子式はそれぞれβ−Ｇａ２Ｏ３構造およびガーネット構造を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
  4. 前記可視光発光材料の分子式は、一般式Ｍ１〜ｅＡｌＳｉＮ３:Ｅｕ２＋ ｅおよびＭ２〜ｆＳｉ５Ｎ８:Ｅｕ２＋ ｆ中の発光材料中の１つまたは２つを含み、Ｍ元素は少なくともＣａおよびＳｒ中の１つまたは２つを含み、０．０００１≦ｅ≦０．１、０．０００１≦ｆ≦０．１である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学装置。
  5. 前記可視光発光材料の発光ピーク波長は６００〜６７０ｎｍである、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学装置。
  6. 前記可視光発光材料の発光ピーク波長は６１０〜６２０ｎｍである、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学装置。
  7. 前記光学装置ＬＥＤチップの励起下で、可視光および近赤外発光材料が放出する光およびＬＥＤチップで励起された後の残留光の混合光色温度は１４００〜３０００Ｋである、ことを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
  8. 前記近赤外発光材料は、可視光発光材料との合計質量の９０〜９９．９％を占める、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学装置。
  9. 前記近赤外発光材料の粒子径の中央値Ｄ５０は２２〜３０μｍであり、可視光発光材料の粒子径の中央値Ｄ５０は１０〜２０μｍである、ことを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
  10. 前記可視光発光材料はＬＥＤチップ層と近赤外発光材料の間に位置し、近赤外発光材料で覆われる、ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
  11. 可視光発光材料のＬＥＤチップの発光面の垂直方向における塗布質量は可視光発光材料の総質量の１０〜３０％を占める、ことを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
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