JP5760589B2

JP5760589B2 - 白色ｌｅｄ装置用蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法及び測定装置

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Publication number: JP5760589B2
Application number: JP2011074106A
Authority: JP
Inventors: 貴志野々川
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: JP2012208024A

Description

本発明は、蛍光体の蛍光のスペクトルを測定する測定方法及び測定装置に関するものである。

白色ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）装置としては、赤色、緑色、青色に発光する三種類の発光素子を用いたものと、発光素子と蛍光体とを用いたものとがある。発光素子と蛍光体とを用いたものとしては、例えば、青色光を発する発光素子とその青色光によって励起され黄色光を発する蛍光体とを用いたものや、紫外光を発する発光素子とその紫外光によって励起され赤色光、緑色光、青色光等を発する蛍光体とを用いたもの等がある。

ところで、白色ＬＥＤ装置は、照明として用いられる他に、液晶ディスプレイのバックライトとしても用いられている。液晶ディスプレイのバックライトとして用いられるものは、カラーフィルターとのマッチング、即ち、カラーフィルターを透過する光を適切に発光させることが求められている。そのため、発光素子と蛍光体とを用いた白色ＬＥＤ装置については、蛍光体の選定が重要となっている。蛍光体の選定は、試行錯誤に依存しており、多くの時間や労力を費やしている。それを改善するために特許文献１に記載のように、個別に蛍光体が発する蛍光のスペクトルを測定し、その測定値を基に、複数の蛍光体の配合比や濃度を決定する方法が提案されている。

特開２０１０−９３２３７号公報

ところで、従来、蛍光体が発する蛍光のスペクトルは、図３に示すように、積分球９０の内部空間９１にセットされた粉状の蛍光体ｓに光源部９５からの照射光ｉを照射することで得られた反射蛍光ｆのスペクトルを検出器９６で測定することで行われている。

しかしながら、白色ＬＥＤ装置等に用いられる蛍光体は、封止材（樹脂）中に分散された状態で使用されており、粉状のものに光を照射したときとは、励起発光条件が大きく異なっている。そのため、蛍光体の蛍光のスペクトルは、粉状のものに光を照射したときとＬＥＤ装置に実装したときとでは相関をみるのが難しくなっている。それゆえ、蛍光体を用いた白色ＬＥＤ装置等の色度管理は低いものとなっていた。

そこで、本発明は、蛍光体を用いた発光装置（例えば白色ＬＥＤ装置）の色度管理が向上する蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の白色ＬＥＤ装置用蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法は、封止材中に分散させて発光装置としての白色ＬＥＤ装置に用いられる蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法であって、前記封止材中に前記蛍光体を分散させて板状に成形した板状試料を作製し、積分球の上部に設けられた平らな載置面に前記板状試料を載置し、光源部の光源である青色ＬＥＤ装置が発する光を分光することなく照射光として前記板状試料の上面に略直角に照射し、前記板状試料から前記照射光が透過した側へ放出される、前記蛍光体による蛍光を、前記載置面に形成された入射口を通して前記積分球の内部空間に導いて、前記内部空間における前記蛍光のスペクトルを測定することを特徴とする。

このように、蛍光を積分球の内部空間に導いてこの内部空間におけるスペクトルを測定することが好ましい。なぜなら、液晶のバックライトでは白色ＬＥＤ装置からの発光する光を導光板に入射させている。しかし、この入射させている光には白色ＬＥＤ装置の光軸方向の光だけでなくこの光軸方向からずれた方向の光も含まれている。そのため、蛍光を積分球の内部空間に導いてこの内部空間におけるスペクトルを測定することにより、照射光の光軸方向の蛍光だけでなく、この光軸方向から多少ずれた方向の蛍光も含めてたスペクトルを測定することができ、測定の精度を向上させることができる。

さらに、積分球の上部に設けられた平らな載置面に試料を載置し、この載置面に形成された入射口を通して蛍光を積分球の内部空間に導くことがより好ましい。

試料の形状としては、前記のとおり、板状に成形された板状試料とする。

上記課題を解決するために、本発明の白色ＬＥＤ装置用蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置は、封止材中に分散させて発光装置としての白色ＬＥＤ装置に用いられる蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置であって、積分球と、前記封止材中に前記蛍光体を分散させて板状に成形した板状試料を載置するための、前記積分球の上部に設けられた平らな載置面と、光源である青色ＬＥＤ装置が発する光を分光することなく照射光として前記板状試料（１１）の上面に略直角に照射する光源部と、前記板状試料から前記照射光が透過する側へ放出される、前記蛍光体による蛍光を通して前記積分球の内部空間に導くための、前記載置面に形成された入射口と、前記内部空間における前記蛍光のスペクトルを測定する検出器とを備えていることを特徴とする。

このように、蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置は、蛍光を内部空間へと導く入射口が形成された積分球を備え、検出器は、積分球の内部空間におけるスペクトルを測定することが好ましい。なぜなら、液晶のバックライトでは白色ＬＥＤ装置からの発光する光を導光板に入射させている。しかし、この入射させている光には白色ＬＥＤ装置の光軸方向の光だけでなくこの光軸方向からずれた方向の光も含まれている。そのため、蛍光を内部空間へと導く入射口が形成された積分球を備え、検出器は、積分球の内部空間におけるスペクトルを測定することにより、照射光の光軸方向の蛍光だけでなく、この光軸方向から多少ずれた方向の蛍光も含めてたスペクトルを測定することができ、測定の精度を向上させることができる。

積分球の態様としては、前記のとおり、上部に試料を載置する平らな載置面が設けられ、この載置面に入射口が形成されている態様とする。

本発明によれば、蛍光体を用いた発光装置としての白色ＬＥＤ装置の色度管理が向上する蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法及び測定装置を提供することができる。

本発明の実施例の蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置の概略図である。同測定装置の要部の概略図である。従来の蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置の要部の概略図である。本発明の実施例の蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法により測定した蛍光体の蛍光のスペクトルのグラフである。同スペクトルの５２０〜６００ｎｍの範囲を拡大したグラフである。従来の蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法により測定した蛍光体の蛍光のスペクトルのグラフである。同スペクトルの５２０〜６００ｎｍの範囲を拡大したグラフである。５２０〜６００ｎｍの範囲の白色ＬＥＤ装置の発光のスペクトルのグラフである。

本実施例の蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置１０について、図１、図２を用いて説明する。

蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置１０は、板状に成形された板状試料１１の上面に真上から照射光ｉを照射する光源部１６と、板状試料１１の下面から放出される蛍光体による蛍光ｐを内部空間２２に導く入射口２１が形成された積分球２０と、積分球２０の内部空間２２におけるスペクトルを測定する検出器２６とを備えている。

光源部１６は、光源としてのランプを内蔵するとともに、ランプの発光を分光する分光器を備えた光源本体部１７と、照射光ｉによる照射範囲の大きさを変更するためのレンズを内蔵し、積分球２０の上方に設けられたレンズ筒体１８と、光源本体部１７からレンズ筒体１８まで延び、ランプの発光をレンズ筒体１８へと導いてレンズ筒体１８から照射光ｉとして照射するための光源ファイバー１９とを備えている。また、光源部１６の光源として青色ＬＥＤ装置を採用してもよい。キセノンランプは広い波長域の光を発するのに対し、青色ＬＥＤ装置は狭い波長域の光を発し、且つそのスペクトルを特定できる。そのため、光源として青色ＬＥＤ装置を採用することで、分光器を特に設けなくてもよくなる。

積分球２０は、略立方体状の形状で、内部に略球状の内部空間２２が形成されている。内部空間２２の壁面は硫酸バリウムにより拡散反射コーティングが施されている。積分球２０の上面２３は、略平滑であり、その略中央には、入射口２１が穿設されている。入射口２１は、レンズ筒体１８の直下に位置している。また、上面２３は、板状試料１１を載置する載置面２３である。積分球２０の側面の一つには、検出器２６の受光部２７を取着するための取着孔２４がその側面２５の略中央に穿設されている。

検出器２６は、積分球２０の側面２５に穿設された取着孔２４に嵌合して取着され、先端が内部空間２２に露出している受光部２７と、受光部２７で捕捉した光のスペクトルを測定する検出本体部２８と、受光部２７から検出本体部２８まで延び、受光部２７で捕捉した光を検出本体部２８へと導く受光ファイバー２９とを備えている。

次に、蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置１０を用いた、本実施例の蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法について説明する。

先ず、封止材中に蛍光体を分散させ、これを板状に成形して板状試料１１を作製する。そして、この板状試料１１を載置面２３に載置してセットする。セットした後、板状試料１１の上面に照射光ｉを略直角に照射する。そして、板状試料１１の下面から放出される蛍光ｐを入射口２１を通して内部空間２２に導き、内部空間２２における蛍光ｐのスペクトルを検出器２６で測定する。

本発明の蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法により、品番が異なる二種類の蛍光体（Ａ、Ｂ）について、その蛍光スペクトルを測定し、そのグラフを図４、図５に示す。また、この二種類の蛍光体（Ａ、Ｂ）について、従来の測定方法により、粉状の状態での蛍光（反射蛍光）のスペクトルを測定し、そのグラフを図６、図７に示す。

また、蛍光体として蛍光体Ａ又は蛍光体Ｂを用いた白色ＬＥＤ装置の発光スペクトルを測定し、その測定結果を図８に示す。

各試料のスペクトルを測定した装置及び条件等を次に示す。
スペクトルの測定装置１０には、大塚電子株式会社製の瞬間マルチ測定システム「ＭＣＰＤ−７０００」を用いた。
ランプには、浜松ホトニクス株式会社製の１５０Ｗのキセノンランプ「Ｌ２２７４」を用いた。
分光器には、株式会社堀場ジョバンイボン製のモノクロメーター「Ｈ−１０ＵＶ」を用いた。
封止材には、無色透明なシリコン樹脂を用いた。
上記の装置等により、４４０〜４７０μｍの波長域の光を照射光にし、３００〜８００μｍの各波長における光の強度を測定した。その後、感度補正等の信号処理を経て蛍光のスペクトルを得た。

図８に示すように、蛍光体として蛍光体Ａ又は蛍光体Ｂを用いた白色ＬＥＤ装置は、主に蛍光体の蛍光による波長域（５２０〜６００ｎｍ）の発光のスペクトルが略同じであった。従って、蛍光体Ａと蛍光体Ｂとは、白色ＬＥＤ装置に実装した場合に、略同じように蛍光する。

次に、蛍光体Ａと蛍光体Ｂの蛍光のスペクトルについては、図４、図５に示すように、本実施例の蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法によって測定したときには略同じとなった。一方、図６、図７に示すように、従来の測定方法によって測定したときには互いに異なっていた。

以上より、本実施例の蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法及び測定装置によれば、従来の測定方法より、白色ＬＥＤ装置に実装したときの蛍光体の励起発光条件に近くなる。そのため、白色ＬＥＤ装置に実装したときの蛍光体の蛍光を精度良く予見することができた。これにより、蛍光体を用いる白色ＬＥＤ装置の色度管理を向上させることができた。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。例えば、白色以外の発光（例えばオレンジ色、黄色等の発光）をするＬＥＤ装置等の発光装置に用いられる蛍光体を測定する等である。

１０測定装置
１１板状試料
１６光源部
２０積分球
２１入射口
２２内部空間
２３載置面
２６検出器
ｉ照射光
ｐ蛍光

Claims

封止材中に分散させて発光装置としての白色ＬＥＤ装置に用いられる蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法であって、
前記封止材中に前記蛍光体を分散させて板状に成形した板状試料（１１）を作製し、
積分球（２０）の上部に設けられた平らな載置面（２３）に前記板状試料（１１）を載置し、
光源部（１６）の光源である青色ＬＥＤ装置が発する光を分光することなく照射光（ｉ）として前記板状試料（１１）の上面に略直角に照射し、
前記板状試料（１１）から前記照射光（ｉ）が透過した側へ放出される、前記蛍光体による蛍光（ｐ）を、前記載置面（２３）に形成された入射口（２１）を通して前記積分球（２０）の内部空間（２２）に導いて、前記内部空間（２２）における前記蛍光（ｐ）のスペクトルを測定することを特徴とする白色ＬＥＤ装置用蛍光体の蛍光スペクトルの測定方法。
封止材中に分散させて発光装置としての白色ＬＥＤ装置に用いられる蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置（１０）であって、
積分球（２０）と、
前記封止材中に前記蛍光体を分散させて板状に成形した板状試料（１１）を載置するための、前記積分球（２０）の上部に設けられた平らな載置面（２３）と、
光源である青色ＬＥＤ装置が発する光を分光することなく照射光（ｉ）として前記板状試料（１１）の上面に略直角に照射する光源部（１６）と、
前記板状試料（１１）から前記照射光（ｉ）が透過する側へ放出される、前記蛍光体による蛍光（ｐ）を通して前記積分球（２０）の内部空間（２２）に導くための、前記載置面（２３）に形成された入射口（２１）と、
前記内部空間（２２）における前記蛍光（ｐ）のスペクトルを測定する検出器（２６）とを備えていることを特徴とする白色ＬＥＤ装置用蛍光体の蛍光スペクトルの測定装置。