JP2023109753A - 発光装置及びそれを備えた灯具 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明の一態様は、人間の眼疲労を低減し視覚作業に優れた発光スペクトルを有する発光装置及びそれを備えた灯具を提供することを目的とする。
440nm以上470nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、
480nm以上518nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第一蛍光体、
510nm以上590nm未満の範囲に発光ピーク波長を有し、CIE1931における色度座標のx値が0.27以上0.40以下である第二蛍光体、及び
590nm以上670nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体を含む蛍光部材と、を備えた発光装置であって、
全蛍光体の合計量に対する前記第一蛍光体の含有量(質量%)をMP1、全蛍光体の合計量に対する前記第二蛍光体の含有量(質量%)をMP2、発光装置の発光スペクトルにおいて発光強度の最大値を1としたとき480nm以上680nm以下の範囲内において発光強度が0.3以上となる最大の波長幅(nm)をI1 0.3、発光装置の発光スペクトルにおいて発光強度の最大値を1としたときに480nm以上580nm以下の範囲内において発光強度が0.3以上となる最大の波長幅(nm)をI2 0.3としたとき、発光装置の相関色温度が以下の範囲である場合に、前記MP1、MP2、I1 0.3及びI2 0.3、それぞれ以下の条件を満たすことを特徴とする発光装置。
相関色温度が2000K以上2800K未満の場合に、前記MP1が5質量%以上50質量%以下、前記MP2が40質量%以上90質量%以下、前記I1 0.3が177nm以上200nm以下、前記I2 0.3が80nm以上100nm以下、
相関色温度が2800K以上3500K未満の場合に、前記MP1が5質量%以上50質量%以下、前記MP2が40質量%以上90質量%以下、前記I1 0.3が183nm以上200nm以下、前記I2 0.3が86nm以上100nm以下、
相関色温度が3500K以上4500K未満の場合に、前記MP1が5質量%以上65質量%以下、前記MP2が30質量%以上85質量%以下、前記I1 0.3が173nm以上200nm以下、前記I2 0.3が90nm以上100nm以下、
相関色温度が4500K以上5700K未満の場合に、前記MP1が5質量%以上50質量%以下、前記MP2が40質量%以上80質量%以下、前記I1 0.3が140nm以上180nm以下、前記I2 0.3が85nm以上100nm以下、
相関色温度が5700K以上7200K以下の場合に、前記MP1が5質量%以上50質量%以下、前記MP2が40質量%以上80質量%以下、前記I1 0.3が110nm以上160nm以下、前記I2 0.3が81nm以上100nm以下である。
本発明の一実施形態に係る発光装置は、440nm以上470nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、480nm以上518nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第一蛍光体、510nm以上590nm未満の範囲に発光ピーク波長を有し、CIE1931における色度座標のx値が0.27以上0.40以下である第二蛍光体、及び590nm以上670nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体を含む蛍光部材とを備え、全蛍光体の合計量に対する前記第一蛍光体の含有量(質量%)をMP1、全蛍光体の合計量に対する前記第二蛍光体の含有量(質量%)をMP2、発光装置の発光スペクトルにおいて発光強度の最大値を1としたとき480nm以上680nm以下の範囲内において発光強度が0.3以上となる最大の波長幅(nm)をI1 0.3(以下、単に「I1 0.3」又は「波長幅I1 0.3」という場合がある。)としたとき、発光装置の相関色温度が以下(1)から(5)の範囲である場合に、前記MP1、MP2及びI1 0.3が、それぞれ以下(1)から(5)の条件を満たす。
(1)相関色温度が2000K以上2800K未満の場合、前記MP1が5質量%以上50質量%以下、前記MP2が40質量%以上90質量%以下、前記I1 0.3が177nm以上200nm以下、好ましくは177nm以上190nm以下、より好ましくは177nm以上183nm以下、
(2)相関色温度が2800K以上3500K未満の場合、前記MP1が5質量%以上50質量%以下、前記MP2が40質量%以上90質量%以下、前記I1 0.3が183nm以上200nm以下、好ましくは184nm以上200nm以下、より好ましくは185nm以上200nm以下、
(3)相関色温度が3500K以上4500K未満の場合、前記MP1が5質量%以上65質量%以下、前記MP2が30質量%以上85質量%以下、前記I1 0.3が173nm以上200nm以下、好ましくは175nm以上200nm以下、より好ましくは177nm以上200nm以下、
(4)相関色温度が4500K以上5700K未満の場合、前記MP1が5質量%以上50質量%以下、前記MP2が40質量%以上80質量%以下、前記I1 0.3が140nm以上180nm以下、好ましくは143nm以上180nm以下、より好ましくは149nm以上180nm以下、
(5)相関色温度が5700K以上7200K以下の場合、前記MP1が5質量%以上50質量%以下、前記MP2が40質量%以上80質量%以下、前記I1 0.3が110nm以上160nm以下、好ましくは130nm以上159nm以下、より好ましくは135nm以上159nm以下。
(6)相関色温度が2000K以上2800K未満の場合、前記I2 0.3が80nm以上100nm以下、好ましくは82nm以上100nm以下、より好ましくは84nm以上100nm以下、
(7)相関色温度が2800K以上3500K未満の場合、前記I2 0.3が86nm以上100nm以下、好ましくは90nm以上100nm以下、より好ましくは92nm以上100nm以下、
(8)相関色温度が3500K以上4500K未満の場合、前記I2 0.3が90nm以上100nm以下、好ましくは91nm以上100nm以下、より好ましくは92nm以上100nm以下、
(9)相関色温度が4500K以上5700K未満の場合、前記I2 0.3が85nm以上100nm以下、好ましくは86nm以上100nm以下、より好ましくは90nm以上100nm以下、
(10)相関色温度が5700K以上7200K以下の場合、前記I2 0.3が81nm以上100nm以下、好ましくは85nm以上100nm以下、より好ましくは90nm以上100nm以下。
(11)相関色温度が2000K以上2800K未満の場合、前記I480が好ましくは0.30以上0.80以下、より好ましくは0.35以上0.75以下、さらに好ましくは0.40以上0.70以下、
(12)相関色温度が2800K以上3500K未満の場合、前記I480が好ましくは0.25以上0.70以下、より好ましくは0.30以上0.70以下、さらに好ましくは0.40以上0.70以下
(13)相関色温度が3500K以上4500K未満の場合、前記I480が好ましくは0.20以上0.60以下、より好ましくは0.30以上0.55以下、さらに好ましくは0.35以上0.55以下、
(14)相関色温度が4500K以上5700K未満の場合、前記I480が好ましくは0.17以上0.60以下、より好ましくは0.20以上0.55以下、さらに好ましくは0.25以上0.50以下
(15)相関色温度が5700K以上7200K以下の場合、前記I480が好ましくは0.16以上0.50以下、より好ましくは0.20以上0.45以下、さらに好ましくは0.25以上0.40以下。
cone)、内因性光感受性網膜神経節細胞であるipRGC、及び杆体細胞(Rod)の各細胞の波長(Wavelength)(nm)に対する分光感度分布(α-opic sensitivity)を示す。S錐体は、440nm付近に感度のピーク波長があり、M錐体は、535nm付近に感度のピーク波長があり、L錐体は、565nm付近に感度のピーク波長がある。ipRGCは、光刺激に対して神経応答し、480nm付近に感度のピーク波長がある。
発光素子10は、440nm以上470nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する。グレアや眩しさの抑制や蛍光体の励起スペクトルの観点から、発光素子10の発光ピーク波長は、440nm以上460nm以下の範囲にあることが好ましく、さらに440nm以上455nm以下であることが好ましい。この範囲に発光ピーク波長を有する発光素子10の光の一部を蛍光体70の励起光として用い、発光素子10の光の一部を外部に放射される光の一部として有効に利用することができ、発光効率が高い発光装置を得ることができる。発光素子の発光ピーク波長は、近紫外領域である380nm以下の波長よりも長波側にあり、紫外線の成分が少ないため、光源として人体への安全性にも優れる。発光素子10の発光スペクトルの半値幅は、好ましくは30nm以下、より好ましくは25nm以下、さらに好ましくは20nm以下である。発光素子10として、例えば、窒化物系半導体(InXAlYGa1-X-YN、ここで、X及びYは、0≦X、0≦Y、X+Y≦1を満たす。)を用いた半導体発光素子を用いることが好ましい。これにより、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。
蛍光部材50は、蛍光体70と少なくとも樹脂とを含む。蛍光部材50は、発光素子10から発せられる光により、480nm以上518nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第一蛍光体71と、510nm以上590nm未満の範囲に発光ピーク波長を有し、CIE1931における色度座標のx値が0.27以上0.40以下である第二蛍光体72、及び590nm以上670nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体73を含む。蛍光部材50は、必要に応じて第一蛍光体、第二蛍光体、第三蛍光体以外のその他の蛍光体を含んでいてもよい。
第一蛍光体71は、発光素子10から発せられた光により励起され、480nm以上518nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する。第一蛍光体71は、発光素子10から発せられた光による発光ピーク波長が、485nm以上516nm以下の範囲にあることが好ましい。第一蛍光体71の発光スペクトルにおける半値幅は、30nm以上、好ましくは40nm以上、より好ましくは50nm以上であり、80nm以下、好ましくは70nm以下である。発光ピーク波長が480nm以上518nm以下の範囲にあり、発光スペクトルにおける半値幅が30nm以上80nm以下の範囲である第一蛍光体は、発光素子からの光によって励起される発光強度を高くすることができる。
式(1A)中、M1は、Mg、Ca、Ba及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、vは、0≦v≦0.5を満たす数である。
式(1B)中、M2はCa、Sr、Ba及びZnからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、X1はF、Cl、Br及びIからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。
発光装置の相関色温度が2000K以上2800K未満の場合に、第一蛍光体の含有量MP1は、蛍光体総量に対して、5質量%以上50質量%以下であり、好ましくは8質量%以上49質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上48質量%以下である。
発光装置の相関色温度が2800K以上3500K未満の場合に、第一蛍光体の含有量MP1は、蛍光体総量に対して、5質量%以上50質量%以下であり、好ましくは8質量%以上49質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上48質量%以下である。
発光装置の相関色温度が3500K以上4500K未満の場合に、第一蛍光体の含有量MP1は、蛍光体総量に対して、5質量%以上65質量%以下であり、好ましくは8質量%以上64質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上63質量%以下である。
発光装置の相関色温度が4500K以上5700K未満の場合に、第一蛍光体の含有量MP1は、蛍光体総量に対して、5質量%以上50質量%以下であり、好ましくは8質量%以上49質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上48質量%以下である。
発光装置の相関色温度が5700K以上7200K以下の場合に、第一蛍光体の含有量MP1は、蛍光体総量に対して、5質量%以上50質量%以下であり、好ましくは8質量%以上49質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上48質量%以下である。
第二蛍光体72は、前記発光素子10から発せられた光により励起され、510nm以上590nm未満の範囲に発光ピーク波長を有する。第二蛍光体72は、CIE1931における色度座標のx値が0.27以上0.40以下、好ましくは0.27以上0.39以下、より好ましくは0.27以上0.38以下である。第二蛍光体のCIE1931における色度座標のx値が0.27以上0.40以下の範囲内であると、発光素子及び他の蛍光体と組み合わせた発光装置の発光スペクトルにおいて、前記波長幅I1 0.3が所定の範囲となり、I2 0.3が所定の範囲となるように波長幅を広げることができる。波長幅が広がることにより、発光装置の照明下における人間の眼疲労を低減させ、人間の視覚作業を効率的に行うことができる。また、第二蛍光体の色度座標におけるx値が前記範囲内であると、発光素子及び他の蛍光体とを組み合わせた発光装置の発光スペクトルにおいて、強度比I480が高くなるように調整することができ、480nm付近にピーク波長があるヒトの光受容細胞であるipRGCへの刺激を調整し、視覚作業中の人間を覚醒し、集中力を維持させることができる。強度比I480を高くすることができると、発光スペクトルにおける青緑色成分が多くなり、人間の加齢に伴う青色の識別性の低下を補うことが可能となる。さらに第二蛍光体の色度座標におけるx値が前記範囲内であると、発光素子及び他の蛍光体とを組み合わせた発光装置の発光スペクトルにおいて、比IA/IBが0.80以上0.96以下になるように調整することができ、錐体への過度の刺激を低減して、明所視だけではなく薄明視におけるグレアや眩しさを低減し、人間の眼疲労をより低減することができる。
式(2A)中、Lnは、Y、Gd、Lu及びTbからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、a、bは、それぞれ、0.001≦a≦0.20、0≦b≦1.0を満たす数である。
(Sr,M3)Ga2S4:Eu (2C)
(Sr1-f-gM3 fEug)Ga2S4 (2D)
式(2C)又は(2D)中、M3は、Be、Mg、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される少なくとも1種の元素を表す。式(2D)中、f及びgは0.03≦f≦0.25、0≦g<0.97、f+g<1を満たす数である。
(Ca,Sr)Sc2O4:Ce (2E)
(Ca,Sr)3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce (2F)
(Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu (2G)
(La,Y,Gd)3Si6N11:Ce (2H)
本明細書において、組成式中、カンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、これら複数の元素のうち少なくとも一種の元素を組成中に含有していることを意味する。組成式中のカンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、組成中にカンマで区切られた複数の元素から選ばれる少なくとも一種の元素を含み、前記複数の元素のから二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。本明細書において、蛍光体の組成を表す式中、コロン(:)の前は母体結晶を表し、コロン(:)の後は賦活元素を表す。
発光装置の相関色温度が2000K以上2800K未満の場合に、第二蛍光体の含有量MP2は、蛍光体総量に対して、40質量%以上90質量%以下であり、好ましくは41質量%以上89質量%以下であり、より好ましくは42質量%以上88質量%以下である。
発光装置の相関色温度が2800K以上3500K未満の場合に、第二蛍光体の含有量MP2は、蛍光体総量に対して、40質量%以上90質量%以下であり、好ましくは41質量%以上89質量%以下であり、より好ましくは42質量%以上88質量%以下である。
発光装置の相関色温度が3500K以上4500K未満の場合に、第二蛍光体の含有量MP2は、蛍光体総量に対して、30質量%以上85質量%以下であり、好ましくは31質量%以上84質量%以下であり、より好ましくは32質量%以上82質量%以下である。
発光装置の相関色温度が4500K以上5700K未満の場合に、第二蛍光体の含有量MP2は、蛍光体総量に対して、40質量%以上80質量%以下であり、好ましくは41質量%以上79質量%以下であり、より好ましくは42質量%以上78質量%以下である。
発光装置の相関色温度が5700K以上7200K以下の場合に、第二蛍光体の含有量MP2は、蛍光体総量に対して例えば40質量%以上80質量%以下であり、好ましくは41質量%以上79質量%以下であり、より好ましくは42質量%以上78質量%以下である。
第三蛍光体73は、発光素子10から発せられた光により励起され、590nm以上670nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する。第三蛍光体73は、発光素子から発せられた光による発光ピーク波長が、590nm以上630nm以下の範囲にあることが好ましい。第三蛍光体73の発光スペクトルにおける半値幅は、5nm以上、好ましくは6nm以上、より好ましくは10nm以上、100nm以下、好ましくは95nm以下、より好ましくは90nm以下である。発光ピーク波長が590nm以上670nm以下の範囲にあり、発光スペクトルにおける半値幅が5nm以上100nm以下である第三蛍光体73は、発光素子からの光によって励起される発光強度を高くすることができる。
式(3A)中、pは、0≦p≦1.0を満たす数である。
式(3B)中、q及びrは、それぞれ、0≦q≦1.0、0≦r≦1.0、q+r≦1.0を満たす数である。
式(3C)中、M4は、Li、Mg、Ca、Sr、Y及びランタノイド元素(ただし、LaとCeを除く。)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、k、m及びnは、それぞれ、0<k≦2.0、2.0≦m≦6.0、0≦n≦1.0、を満たす数である。
A2[M5 1-a1Mna1F6] (3d)
式(3D)または式(3d)中、Aは、アルカリ金属及びアンモニウムからなる群から選択される少なくとも1種であり、好ましくは少なくともカリウムを含む。M5は、第4族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、好ましくはケイ素、ゲルマニウム及びチタニウムからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む。a1は0.01<a1<0.2を満たす数である。
(i-j)MgO・(j/2)Sc2O3・hMgF2・sCaF2・(1-t)GeO2・(t/2)M6 2O3:uMn (3e)
式(3E)または式(3e)中、M6はAl、Ga及Inからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。i、j、h、s及びtはそれぞれ、2≦i≦4、0≦j<0.5、0<h<1.5、0≦s<1.5、0<t<0.5を満たす数である。uは、0<u<0.05を満たす数である。
M7 b1M8 c1M9 d1Al3-e1Sie1Nf1 (3f)
式(3F)または式(3f)中、M7は、Ca、Sr、Ba及びMgからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、M8は、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、M9は、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、b1、c1、d1、e1及びf1は、それぞれ0.80≦b1≦1.05、0.80≦c1≦1.05、0.001<d1≦0.1、0≦e1≦0.5、3.0≦f1≦5.0を満たす数である。
発光装置の相関色温度が2000K以上2800K未満の場合に、第三蛍光体の含有量MP3は、蛍光体総量に対して、1質量%以上10質量%以下であり、好ましくは1質量%以上9質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上8質量%以下である。
発光装置の相関色温度が2800K以上3500K未満の場合に、第三蛍光体の含有量MP3は、蛍光体総量に対して、1質量%以上10質量%以下であり、好ましくは1質量%以上9質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上8質量%以下である。
発光装置の相関色温度が3500K以上4500K未満の場合に、第三蛍光体の含有量MP3は、蛍光体総量に対して、1質量%以上15質量%以下であり、好ましくは1質量%以上14質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上13質量%以下である。
発光装置の相関色温度が4500K以上5700K未満の場合に、第三蛍光体の含有量MP3は、蛍光体総量に対して、1質量%以上15質量%以下であり、好ましくは1質量%以上14質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上13質量%以下である。
発光装置の相関色温度が5700K以上7200K以下の場合に、第三蛍光体の含有量MP3は、蛍光体総量に対して、1質量%以上15質量%以下であり、好ましくは1質量%以上14質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上13質量%以下である。
発光装置の相関色温度が2000K以上2800K未満の場合に、第一蛍光体に対する第二蛍光体の質量比率(第二蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.1以上10以下であり、より好ましくは0.2以上9.9以下である。
発光装置の相関色温度が2800K以上3500K未満の場合に、第一蛍光体に対する第二蛍光体の質量比率(第二蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.1以上10以下であり、より好ましくは0.2以上9.9以下である。
発光装置の相関色温度が3500K以上4500K未満の場合に、第一蛍光体に対する第二蛍光体の質量比率(第二蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.1以上7以下であり、より好ましくは0.2以上6.9以下である。
発光装置の相関色温度が4500K以上5700K未満の場合に、第一蛍光体に対する第二蛍光体の質量比率(第二蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.5以上5以下であり、好ましくは0.6以上4.5以下である。
発光装置の相関色温度が5700K以上7200K以下の場合に、第一蛍光体に対する第二蛍光体の質量比率(第二蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.5以上10以下であり、好ましくは0.6以上9.5以下である。
発光装置の相関色温度が2000K以上2800K未満の場合に、第一蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.05以上0.5以下であり、より好ましくは0.06以上0.49以下である。
発光装置の相関色温度が2800K以上3500K未満の場合に、第一蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.05以上0.5以下であり、より好ましくは0.06以上0.49以下である。
発光装置の相関色温度が3500K以上4500K未満の場合に、第一蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.05以上0.5以下であり、より好ましくは0.06以上0.49以下である。
発光装置の相関色温度が4500K以上5700K未満の場合に、第一蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.05以上1.0以下であり、より好ましくは0.06以上0.9以下である。
発光装置の相関色温度が5700K以上7200K以下の場合に、第一蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第一蛍光体)は、好ましくは0.05以上1.5以下であり、より好ましくは0.06以上1.4以下である。
発光装置の相関色温度が2000K以上2800K未満の場合に、第二蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第二蛍光体)は、好ましくは0.01以上0.2以下であり、より好ましくは0.02以上0.19以下である。
発光装置の相関色温度が2800K以上3500K未満の場合に、第二蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第二蛍光体)は、好ましくは0.01以上0.2以下であり、より好ましくは0.02以上0.19以下である。
発光装置の相関色温度が3500K以上4500K未満の場合に、第二蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第二蛍光体)は、好ましくは0.01以上0.3以下であり、より好ましくは0.02以上0.29以下である。
発光装置の相関色温度が4500K以上5700K未満の場合に、第二蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第二蛍光体)は、好ましくは0.01以上0.4以下であり、より好ましくは0.01以上0.39以下である。
発光装置の相関色温度が5700K以上7200K以下の場合に、第二蛍光体に対する第三蛍光体の質量比率(第三蛍光体/第二蛍光体)は、好ましくは0.01以上0.5以下であり、より好ましくは0.01以上0.4以下である。
蛍光部材50は、蛍光体70に加えて少なくとも1種の樹脂を含むことができる。樹脂は熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。熱硬化性樹脂として、具体的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを挙げることができる。
蛍光部材50は、蛍光体70及び樹脂に加えてその他の成分を必要に応じて含んでいてもよい。その他の成分としては、シリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等のフィラー、光安定化剤、着色剤等を挙げることができる。蛍光部材が例えば、その他の成分としてフィラーを含む場合、その含有量は樹脂に対して0.01質量%から20質量%とすることができる。
本発明の第二実施形態に係る灯具は、上述した発光装置の少なくとも1種を備えていればよい。灯具は、上述した発光装置を備えて構成され、反射部材、保護部材、発光装置に電力を供給するための付属装置等をさらに備えていてもよい。灯具は複数の発光装置を備えていてもよい。灯具が複数の発光装置を備える場合、同一の発光装置を複数備えていてもよく、例えば相関色温度が異なる発光装置を複数備えていてもよい。また、複数の発光装置を個別に駆動して、明るさや相関色温度を好みに合わせて調節可能な駆動装置を備えていてもよい。灯具の使用形態としては、直付型、埋め込み型、吊り下げ型等のいずれであってもよい。
第一蛍光体として、下記式(1a)で表される組成を有するアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体(以下、「SAE」ともいう。)と、下記式(1b)で表される組成を有するアルカリ土類金属クロロシリケート蛍光体(以下、「CMSC」ともいう。)を準備した。
SAEについて、蛍光分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、F-4500)を用いて、室温(25℃)における380nm以上730nm以下の範囲の反射スペクトルを測定した。基準試料にはリン酸水素カルシウム(CaHPO4)を使用した。各波長における基準試料の反射率を100%とした場合の各波長おける相対強度(反射率)(%)を示すSAEの反射スペクトルにおいて、380nm以上435nm以下の範囲における相対強度(反射率)の最大値は、435nmの8.9%であった。また、後述する方法で測定したSAEの発光スペクトルを測定したところ、発光ピーク波長は495nm、半値幅は60nmであった。
CMSCについて、蛍光分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、F-4500)を用いて、室温(25℃)における380nm以上730nm以下の範囲の反射スペクトルを測定した。基準試料にはリン酸水素カルシウム(CaHPO4)を使用した。各波長における基準試料の反射率を100%とした場合の各波長おける相対強度(反射率)(%)を示すCMSCの反射スペクトルにおいて、380nm以上435nm以下の範囲における相対強度(反射率)の最大値は、435nmの9.9%であった。また、後述する方法で測定したCMSCの発光スペクトルを測定したところ、発光ピーク波長は515nm、半値幅は58nmであった。
第一蛍光体71、第二蛍光体72、及び第三蛍光体73は、量子効率測定装置(大塚電子株式会社製、QE-2000)を用いて、励起波長450nmの光を各蛍光体に照射し、室温(約25℃)における発光スペクトルを測定し、各蛍光体の発光ピーク波長及び半値幅を測定した。
前記式(2A)で表される組成を有し、CIE1931の色度座標におけるx値が0.40を超える値である、アルミン酸塩蛍光体(YAG1)と、前記式(2A)で表される組成を有し、CIE1931の色度座標におけるx値が0.27以上0.40以下となるように、それぞれ組成に含まれる元素を選定およびそのモル比を調節したアルミン酸塩蛍光体(GYAG2、LAG3、GYAG4、LAG5、GLAG6、及びGLAG7)を準備した。上述の方法で各第二蛍光体の発光スペクトルを測定し、発光ピーク波長、半値幅を測定した。また、各第二蛍光体のCIE1931における色度座標のx値は、量子効率測定装置(大塚電子株式会社、QE-2000)を用いて、測定した。その結果を以下の表1に示す。
前記式(3A)で表される組成を有し、発光ピーク波長及び半値幅が異なるように、それぞれ組成に含まれる元素を選定及びそのモル比を調節したアルカリ土類金属シリコンナイトライド蛍光体(SCASN1、SCASN2、SCASN3、SCASN4、SCASN5)と、前記式(3B)で表される組成を有し、発光ピーク波長及び半値幅が所定の値となるように、組成に含まれる元素を選定およびそのモル比を調節したアルカリ土類金属シリコンナイトライド蛍光体(BSESN6)を準備した。上述の方法で各第三蛍光体の発光スペクトルを測定し、発光ピーク波長、半値幅を測定した。その結果を以下の表2に示す。
CIE1931における色度座標がx=0.312、y=0.328付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を配合した蛍光体70と、シリコーン樹脂とを混合分散した後、さらに脱泡することにより蛍光部材用樹脂組成物を得た。蛍光部材用樹脂組成物中の蛍光体総量は樹脂100質量%に対して68.6質量%であった。また、蛍光体総量に対する第一蛍光体71であるSAEの含有量MP1は43.7質量%、第二蛍光体72であるLAG3の含有量MP2は45.8質量%、第三蛍光体73であるSCASN1の含有量MP3は10.5質量%であった。次に図2に示すような凹部を有する成形体40を準備し、凹部の底面に発光ピーク波長が450nmであり、窒化ガリウム系化合物半導体を有する発光素子10を第1のリード20に配置した後、蛍光部材用樹脂組成物を、発光素子10の上に注入、充填し、さらに加熱することで樹脂組成物を硬化させた。発光素子10の発光スペクトルの半値幅は、15nmであった。このような工程により実施例1の発光装置を作製した。上記色度座標は、発光装置の相関色温度として約6500Kであり、相関色温度が5700K以上7200K以下の範囲に対応する。
第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表3に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。
CIE1931における色度座標がx=0.345、y=0.355付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を配合したことと、第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表4に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。上記色度座標は、発光装置の相関色温度として約5000Kであり、相関色温度4500K以上5700K未満に対応する。
CIE1931における色度座標がx=0.382、y=0.380付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を配合したことと、第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表5に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。上記色度座標は、発光装置の相関色温度として約4000Kであり、相関色温度3500K以上4500K未満に対応する。
CIE1931における色度座標がx=0.434、y=0.403付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を配合したことと、第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表6に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。上記色度座標は、発光装置の相関色温度として約3000Kであり、相関色温度2800K以上3500K未満に対応する。
CIE1931における色度座標がx=0.458、y=0.410付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を配合したことと、第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表7に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。上記色度座標は、発光装置の相関色温度として約2700Kであり、相関色温度2000K以上2800K未満に対応する。
各実施例及び比較例の発光装置について、マルチチャンネル分光器と積分球を組み合わせた光計測システムで、発光色の色度座標(色度x、y)、JIS Z8726に準拠して平均演色評価数Ra、特殊演色評価数R9、JIS Z8725に準拠して相関色温度(Tcp;K)を測定した。
積分球を使用した全光束測定装置を用いて、各実施例及び比較例の発光装置について、光束を測定した。
相関色温度が5700K以上7200K以下に対応する実施例1から5及び23と、比較例1、2及び11とは、比較例1の発光装置の光束を100%として、他の発光装置の相対光束を算出した。
相関色温度が4500K以上5700K未満に対応する実施例6から10及び24と、比較例3、4及び12とは、比較例3の発光装置の光束を100%として、他の発光装置の相対光束を算出した。
相関色温度が3500K以上4500K未満に対応する実施例11から14及び25と、比較例5、6及び13とは、比較例5の発光装置の光束を100%として、他の発光装置の相対光束を算出した。
相関色温度が2800K以上3500K未満に対応する実施例15から18及び26と、比較例7、8及び14とは、比較例7の発光装置の光束を100%として、他の発光装置の相対光束を算出した。
相関色温度が2000K以上2800K未満に対応する実施例19から22と、比較例9及び10とは、比較例9の発光装置の光束を100%として、他の発光装置の相対光束を算出した。
相対光束の測定と同様の全光束測定装置を用いて、各発光装置の波長に対する相対強度(相対発光強度)を示す発光スペクトルを測定した。各発光装置の発光スペクトルにおいて、発光強度の最大値を1としたときの各発光装置の発光スペクトルを図3から図11に示す。
発光装置の発光スペクトルにおいて、発光強度の最大値を1としたときに480nm以上680nm以下の範囲内において発光強度が0.3以上となる最大の波長幅(nm)を強度0.3における波長幅I1 0.3として求めた。
発光装置の発光スペクトルにおいて、発光強度の最大値を1としたときに480nm以上580nm以下の範囲内において発光強度が0.3以上となる最大の波長幅(nm)を強度0.3における波長幅I2 0.3として求めた。
発光装置の発光スペクトルにおいて、発光素子の発光強度を1としたときの480nmにおける発光強度をI480として求めた。
発光装置の発光スペクトルにおいて535nmにおける発光強度をIAとし、510nmにおける発光強度と560nmにおける発光強度の平均をIBとしたときに、IBに対するIAの比(IA/IB)を求めた。
以上の測定結果について、各相関色温度の範囲別に以下の表8から表12に示す。
Claims (11)
- 440nm以上470nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、
480nm以上518nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第一蛍光体、
510nm以上590nm未満の範囲に発光ピーク波長を有第二蛍光体、及び
590nm以上670nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する第三蛍光体を含む蛍光部材と、を備えた発光装置であって、
発光装置の発光スペクトルにおいて発光強度の最大値を1としたときに480nm以上680nm以下の範囲内において発光強度が0.3以上となる最大の波長幅(nm)をI1 0.3、発光装置の発光スペクトルにおいて発光強度の最大値を1としたときに480nm以上580nm以下の範囲内において発光強度が0.3以上となる最大の波長幅(nm)をI2 0.3、発光装置の発光スペクトルにおいて前記発光素子の発光強度を1として発光スペクトルの480nmにおける発光強度をI480としたとき、発光装置の相関色温度が以下の範囲である場合に、I1 0.3、I2 0.3及びI480が、それぞれ以下の条件を満たし、
発光装置の発光スペクトルにおいて、535nmにおける発光強度をIAとし、510nmにおける発光強度と560nmにおける発光強度の平均をIBとしたときに、IBに対するIAの比(IA/IB)が0.80以上0.96以下であることを特徴とする発光装置。
相関色温度が2000K以上2800K未満の場合に、前記I1 0.3が177nm以上200nm以下、前記I2 0.3が80nm以上100nm以下、前記発光スペクトルの480nmにおける発光強度I480が0.30以上0.80以下、
相関色温度が2800K以上3500K未満の場合に、前記I1 0.3が183nm以上200nm以下、前記I2 0.3が86nm以上100nm以下、前記I480が0.25以上0.70以下、
相関色温度が3500K以上4500K未満の場合に、前記I1 0.3が173nm以上200nm以下、前記I2 0.3が90nm以上100nm以下、前記I480が0.20以上0.60以下、
相関色温度が4500K以上5700K未満の場合に、前記I1 0.3が140nm以上180nm以下、前記I2 0.3が85nm以上100nm以下、前記I480が0.17以上0.60以下、
相関色温度が5700K以上7200K以下の場合に、前記I1 0.3が110nm以上160nm以下、前記I2 0.3が81nm以上100nm以下、前記I480が0.16以上0.50以下である。 - 前記第一蛍光体の発光ピーク波長が485nm以上518nm以下の範囲にあり、前記第一蛍光体の発光スペクトルにおける発光ピークの半値幅が30nm以上80nm以下である、請求項1に記載の発光装置。
- 前記第二蛍光体の発光ピーク波長が510nm以上550nm以下の範囲にあり、前記第二蛍光体の発光スペクトルにおける発光ピークの半値幅が20nm以上120nm以下である、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記第三蛍光体の発光ピーク波長が590nm以上630nm以下の範囲にあり、前記第三蛍光体の発光スペクトルにおける発光ピークの半値幅が5nm以上100nm以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光素子の440nm以上470nm以下の範囲の発光スペクトルにおける発光ピークの半値幅が30nm以下である、請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 平均演色評価数Raが80以上である、請求項1から5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 特殊演色評価数R9が-20以上35以下である、請求項1から6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第一蛍光体が、下記式(1A)及び下記式(1B)で表される組成を有する蛍光体から選ばれる少なくとも1種の蛍光体である、請求項1から7のいずれか1項に記載の発光装置。
(Sr1-vM1 v)4Al14O25:Eu (1A)
(式(1A)中、M1は、Mg、Ca、Ba及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、vは、0≦v≦0.5を満たす数である。)
M2 8MgSi4O16X1 2:Eu (1B)
(式(1B)中、M2はCa、Sr、Ba及びZnからなる群から選択される少なくとも1種であり、X1はF、Cl、Br及びIからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。) - 前記第二蛍光体が、下記式(2A)で表される組成を有する蛍光体である、請求項1から8のいずれか1項に記載の発光装置。
(Ln1-aCea)3(Al1-bGab)5O12 (2A)
(式(2A)中、Lnは、Y、Gd、Lu及びTbからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、a、bは、それぞれ、0.001≦a≦0.20、0≦b≦1.0を満たす数である。) - 前記第三蛍光体が、下記式(3A)、(3B)及び(3C)で表される組成を有する蛍光体から選ばれる少なくとも1種の蛍光体である、請求項1から9のいずれか1項に記載の発光装置。
(Ca1-pSrp)AlSiN3:Eu (3A)
(式(3A)中、pは、0≦p≦1.0を満たす数である。)
(Ca1-q-rSrqBar)2Si5N8:Eu (3B)
(式(3B)中、q及びrは、それぞれ、0≦q≦1.0、0≦r≦1.0、q+r≦1.0を満たす数である。)
M4 kSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n:Eu (3C)
(式(3C)中、M4は、Li、Mg、Ca、Sr、Y及びランタニド元素(LaとCeを除く。)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、k、m及びnは、それぞれ、0<k≦2.0、2.0≦m≦6.0、0≦n≦1.0、を満たす数である。) - 請求項1から10のいずれか1項に記載の発光装置を備えた灯具。
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