JP6356005B2 - LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE DESIGN METHOD - Google Patents
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Description
本発明は青色半導体発光素子、緑色蛍光体、および赤色蛍光体を備える発光装置、ならびに発光装置の設計方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device including a blue semiconductor light emitting element, a green phosphor, and a red phosphor, and a method for designing the light emitting device.
近年、GaN系半導体発光素子の高出力化、高効率化は目覚ましく進展している。また、半導体発光素子、もしくは、電子線を励起源とする各種蛍光体の高効率化も盛んに研究されている。これらの結果、旧来のものに比較して、現在の光源、光源を含む光源モジュール、光源モジュールを含む器具、器具を含むシステム等の発光装置は急速に省電力化している。 In recent years, GaN-based semiconductor light-emitting elements have made remarkable progress in increasing output and efficiency. In addition, high efficiency of semiconductor light emitting devices or various phosphors using an electron beam as an excitation source has been actively studied. As a result, light-emitting devices such as current light sources, light source modules including light sources, instruments including light source modules, systems including instruments, and the like are rapidly saving power compared to conventional ones.
たとえば、GaN系青色発光素子を黄色蛍光体の励起光源として有し、かつ、当該GaN系青色発光素子のスペクトルと当該黄色蛍光体のスペクトルから、いわゆる擬似白色光源を作り、照明用光源、または、これを内包させた照明用器具、さらには、空間内で当該器具を複数配置させた照明システムとすることが広く行われている(特許文献1参照)。 For example, having a GaN-based blue light-emitting element as a yellow phosphor excitation light source, and making a so-called pseudo-white light source from the spectrum of the GaN-based blue light-emitting element and the spectrum of the yellow phosphor, a light source for illumination, or It is widely practiced to use a lighting fixture that includes this, and a lighting system in which a plurality of such fixtures are arranged in a space (see Patent Document 1).
さらに、これらの高効率化を目指した発光装置の一部は、照明された物体の色の見えに対する配慮が不十分であることがあり、これらに配慮する試みとしては、国際照明委員会(Commission Internationale de I’Eclairag
e/CIE)で確立された演色評価数(Colour Rendering Index/CRI)(CIE(13.3))のスコアを向上させるべく、青色発光素子のスペクトルと黄色蛍光体のスペクトルに対して赤色蛍光体や赤色半導体発光素子のスペクトルを重畳させる試み等がなされている。例えば、赤色源を含まない場合の典型的なスペクトル(CCT=6800K程度)では、平均演色評価数(Ra)と、鮮やかな赤色の色票に対する特殊演色評価数(R9)はそれぞれRa=81、R9=24であるが、赤色源を含む場合にはRa=98、R9=95と演色評価数のスコアを上げることができる(特許文献2参照)。
Furthermore, some of these light-emitting devices aiming at high efficiency may not have sufficient consideration for the color appearance of illuminated objects. As an attempt to consider these, the International Commission on Illumination (Commission) Internationale de I'Eclairag
e / CIE) In order to improve the score of Color Rendering Index / CRI (CIE (13.3)), the red phosphor relative to the spectrum of the blue light emitting element and the spectrum of the yellow phosphor Attempts have been made to superimpose the spectrum of the red semiconductor light emitting element. For example, in a typical spectrum without a red source (CCT = about 6800K), the average color rendering index (R a ) and the special color rendering index (R 9 ) for a vivid red color chart are R a, respectively. = 81 and R 9 = 24, but when a red source is included, the color rendering index can be raised to R a = 98 and R 9 = 95 (see Patent Document 2).
一方で、本願発明者は、照明対象物の色の見えに対する新たな実験事実を元に、人間の知覚する色の見えが、様々な演色評価指標(color rendition metric)のスコアによらず、屋外の高照度環境下で見たような、自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる照明方法、及び、照明光源、照明器具、照明システム等の発光装置全般を開示している(特許文献3、4参照)。 On the other hand, the inventor of the present application, based on new experimental facts regarding the color appearance of an illumination object, the appearance of the color perceived by humans can be measured outdoors regardless of the scores of various color rendering metrics (color rendition metrics). Illumination method, illumination light source, luminaire, illumination system, etc. that can realize natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance, object appearance as seen in a high illumination environment The light emitting device in general is disclosed (see Patent Documents 3 and 4).
特許文献3および4によれば、発光装置が発する光の分光分布に関する指標Acgが−360以上−10以下である範囲において、人間の知覚する色の見えが、自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる発光装置が実現できることが記載されている。 According to Patent Documents 3 and 4, in the range where the index A cg related to the spectral distribution of the light emitted from the light emitting device is −360 or more and −10 or less, the color appearance perceived by humans is natural, vivid, and visually recognized It is described that it is possible to realize a light emitting device that can realize a high-quality, comfortable, color appearance and object appearance.
しかし、当該2つの特許には、分光分布から導出される放射効率K(Luminous
Efficacy of Radiation)(lm/W)に関しては詳細開示があるものの、実光源としての効率、すなわち光源効率η(Luminous Efficacy of a Source)(lm/W)に関しては記載がない。実際のLED光源においては、前者同様に後者も重要であって、それぞれに独立した効率の指標として扱うのが普通である。前者(放射効率K)は分光視感効率V(λ)との関係における光源の分光分布の「形状のみ」に依存する効率であって、理想時の効率を考察するには非常に有用な指標である。一方、後者(光源効率η)は、発光装置に投入された電力がどの程度光束に変換されるかを示す量であって、放射効率とは異なる観点でも検討が必要である。
本発明は、本発明者が既に到達した「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる発光装置」において、色の見えの良好な特性は維持しつつ、従来知られていた分光分布とはまったく異なる形状とすることで、その光源効率を改善することを目的とした。
However, the two patents include radiation efficiency K (Luminous) derived from the spectral distribution.
Although there is a detailed disclosure regarding Efficiency of Radiation (lm / W), there is no description regarding efficiency as a real light source, that is, light source efficiency η (Luminous Efficiency of a Source) (lm / W). In an actual LED light source, the latter is as important as the former, and is usually treated as an independent index of efficiency. The former (radiation efficiency K) is an efficiency that depends on the “shape only” of the spectral distribution of the light source in relation to the spectral luminous efficiency V (λ), and is a very useful index for considering the efficiency at the ideal time. It is. On the other hand, the latter (light source efficiency η) is an amount indicating how much power input to the light emitting device is converted into a luminous flux, and needs to be studied from a viewpoint different from the radiation efficiency.
The present invention has been achieved by the present inventor in "a light emitting device that can realize natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance, and object appearance". The object was to improve the light source efficiency by maintaining a shape completely different from the conventionally known spectral distribution while maintaining it.
本発明者は、上記目的を達成する発光装置を見出すべく研究を重ね、以下の構成を有する発光装置に到達した。
本発明の第一の実施態様は、
少なくとも、発光要素として、
青色半導体発光素子、
緑色蛍光体、および、
赤色蛍光体を有する発光装置であって、
前記発光装置から主たる放射方向に出射される光は、以下の条件1から条件4のすべてを満たすことを特徴とする発光装置、である。
条件1:
波長をλとし、前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の分光分布をφSSL(λ)、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の相関色温度TSSLに応じて選択される基準の光の分光分布をφref(λ)、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の三刺激値を(XSSL、YSSL、ZSSL)、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光のTSSLに応じて選択される基準の光の三刺激値を(Xref、Yref、Zref)とし、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の規格化分光分布SSSL(λ)と、前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光のTSSL(K)に応じて選択される基準の光の規格化分光分布Sref(λ)と、これら規格化分光分布の差ΔS(λ)をそれぞれ、
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)−SSSL(λ)
と定義し、
波長380nm以上780nm以下の範囲で、前記SSSL(λ)の最長波長極大値を与える波長をλSSL−RL−max(nm)とした際に、前記λSSL−RL−maxよりも長波長側にSSSL(λSSL−RL−max)/2となる波長Λ4が存在する場合においては、
下記数式(1)で表される指標Acgが、
−10.0 < Acg ≦ 120.0
であり、
一方、波長380nm以上780nm以下の範囲で、前記SSSL(λ)の最長波長極
大値を与える波長をλSSL−RL−max(nm)とした際に、前記λSSL−RL−maxよりも長波長側にSSSL(λSSL−RL−max)/2となる波長Λ4が存在しない場合においては、
下記数式(2)で表される指標Acgが、
−10.0 < Acg ≦ 120.0
である。
前記光の分光分布φSSL(λ)は、ANSI C78.377で定義される黒体放射軌跡からの距離DuvSSLが、
−0.0220 ≦ DuvSSL ≦ −0.0070
である。
条件3:
前記光の分光分布φSSL(λ)は、430nm以上495nm以下の範囲における分光強度の最大値をφSSL−BM−max、465nm以上525nm以下の範囲における分光強度の最小値をφSSL−BG−minと定義した際に、
0.2250 ≦ φSSL−BG−min/φSSL−BM−max ≦ 0.7000
である。
条件4:
前記光の分光分布φSSL(λ)は、590nm以上780nm以下の範囲における分光強度の最大値をφSSL−RM−maxと定義した際に、前記φSSL−RM−maxを与える波長λSSL−RM−maxが、
605(nm) ≦ λSSL−RM−max ≦ 653(nm)
である。
The inventor has conducted research to find a light-emitting device that achieves the above object, and has reached a light-emitting device having the following configuration.
The first embodiment of the present invention is:
At least as a light emitting element
Blue semiconductor light emitting device,
Green phosphor, and
A light emitting device having a red phosphor,
The light emitted from the light emitting device in the main radiation direction satisfies all of the following conditions 1 to 4:
Condition 1:
The wavelength distribution is λ, and the spectral distribution of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is φ SSL (λ),
The reference light spectral distribution selected according to the correlated color temperature T SSL of the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is represented by φ ref (λ),
The tristimulus values of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction are (X SSL , Y SSL , Z SSL ),
(X ref , Y ref , Z ref ) is a reference light tristimulus value selected according to T SSL of the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction,
It is selected according to the normalized spectral distribution S SSL (λ) of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction and T SSL (K) of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction. The normalized spectral distribution S ref (λ) of the reference light and the difference ΔS (λ) between these normalized spectral distributions are respectively
S SSL (λ) = φ SSL (λ) / Y SSL
S ref (λ) = φ ref (λ) / Y ref
ΔS (λ) = S ref (λ) −S SSL (λ)
And define
Longer wavelength side than λ SSL-RL-max when the wavelength giving the longest wavelength maximum value of S SSL (λ) is λ SSL-RL-max (nm) in the wavelength range of 380 nm to 780 nm In the case where there is a wavelength Λ4 that satisfies S SSL (λ SSL-RL-max ) / 2,
Index A cg represented by the following mathematical formula (1) is
−10.0 <A cg ≦ 120.0
And
On the other hand, when the wavelength giving the longest wavelength maximum value of S SSL (λ) is λ SSL-RL-max (nm) in the wavelength range of 380 nm to 780 nm, it is longer than λ SSL-RL-max. When there is no wavelength Λ4 that becomes S SSL (λ SSL-RL-max ) / 2 on the wavelength side,
The index A cg represented by the following mathematical formula (2) is
−10.0 <A cg ≦ 120.0
It is.
The spectral distribution φ SSL (λ) of the light has a distance D uvSSL from a black body radiation locus defined by ANSI C78.377,
−0.0220 ≦ D uvSSL ≦ −0.0070
It is.
Condition 3:
The spectral distribution φ SSL (λ) of the light has a maximum value of spectral intensity in the range of 430 nm or more and 495 nm or less, φ SSL-BM-max and a minimum value of spectral intensity in the range of 465 nm or more and 525 nm or less, φ SSL-BG- When defined as min ,
0.2250 ≦ φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max ≦ 0.7000
It is.
Condition 4:
Spectral distribution phi SSL of the light (lambda) is the maximum value of the spectral intensity at 780nm following range of 590nm when defined as φ SSL-RM-max, the wavelength lambda giving the φ SSL-RM-max SSL- RM-max is
605 (nm) ≤ λ SSL-RM-max ≤ 653 (nm)
It is.
前記発光装置は、
前記条件2において、
−0.0184 ≦ DuvSSL ≦ −0.0084
であることが好ましい。
The light emitting device
In the condition 2,
−0.0184 ≦ D uvSSL ≦ −0.0084
It is preferable that
前記発光装置は、
前記条件4において、
625(nm) ≦ λSSL−RM−max ≦ 647(nm)
であることが好ましい。
The light emitting device
In the condition 4,
625 (nm) ≦ λ SSL-RM-max ≦ 647 (nm)
It is preferable that
前記発光装置は、以下の条件5を満たすことが好ましい。
条件5:
前記光の分光分布φSSL(λ)において、前記φSSL−BM−maxを与える波長λSSL−BM−maxが、
430(nm) ≦ λSSL−BM−max ≦ 480(nm)
である。
The light emitting device preferably satisfies the following condition 5.
Condition 5:
In the spectral distribution φ SSL (λ) of the light, the wavelength λ SSL-BM-max give the φ SSL-BM-max is,
430 (nm) ≤ λ SSL-BM-max ≤ 480 (nm)
It is.
前記発光装置は、以下の条件6を満たすことが好ましい。
条件6:
0.1800 ≦ φSSL−BG−min/φSSL−RM−max ≦ 0.8500
である。
The light emitting device preferably satisfies the following condition 6.
Condition 6:
0.1800 ≦ φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max ≦ 0.8500
It is.
また前記発光装置は、
前記条件6において、
0.1917 ≦ φSSL−BG−min/φSSL−RM−max ≦ 0.7300
であることが好ましい。
The light emitting device
In the condition 6,
0.1917 ≤ φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max ≤ 0.7300
It is preferable that
前記発光装置は、前記φSSL(λ)から導出される波長380nm以上780nm以下の範囲の放射効率K(lm/W)が条件7を満たすことが好ましい。
条件7:
210.0 lm/W ≦ K ≦ 290.0 lm/W
である。
In the light emitting device, it is preferable that a radiation efficiency K (lm / W) in a wavelength range of 380 nm or more and 780 nm or less derived from φ SSL (λ) satisfies the condition 7.
Condition 7:
210.0 lm / W ≤ K ≤ 290.0 lm / W
It is.
前記発光装置は、前記TSSL(K)が条件8を満たすことが好ましい。
条件8:
2600 K ≦ TSSL ≦ 7700 K
である。
In the light emitting device, it is preferable that the T SSL (K) satisfies a condition 8.
Condition 8:
2600 K ≤ T SSL ≤ 7700 K
It is.
前記発光装置は、前記φSSL(λ)は380nm以上405nm以下の範囲において前記発光要素由来の実効強度を有さないことが好ましい。 In the light emitting device, the φ SSL (λ) preferably has no effective intensity derived from the light emitting element in a range of 380 nm to 405 nm.
前記発光装置は、前記青色半導体発光素子が、前記青色半導体発光素子単体のパルス駆動時のドミナント波長λCHIP−BM−domが445nm以上475nm以下であることが好ましい。 In the light emitting device, it is preferable that the blue semiconductor light emitting element has a dominant wavelength λ CHIP-BM-dom of 445 nm or more and 475 nm or less during pulse driving of the blue semiconductor light emitting element alone.
前記発光装置は、前記緑色蛍光体が、広帯域緑色蛍光体であることを特徴とすることが好ましい。 In the light emitting device, the green phosphor is preferably a broadband green phosphor.
前記発光装置は、前記緑色蛍光体が、前記緑色蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxが511nm以上543nm以下であり、その半値全幅WPHOS−GM−fwhmが90nm以上110nm以下であることを特徴とすることが好ましい。 In the light emitting device, the green phosphor has a wavelength λ PHOS-GM-max that gives a maximum emission intensity value at the time of photoexcitation of the green phosphor alone, and has a full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm. Is preferably 90 nm or more and 110 nm or less.
前記発光装置は、実質的に黄色蛍光体を含まないことを特徴とすることが好ましい。 It is preferable that the light-emitting device does not substantially contain a yellow phosphor.
前記発光装置は、前記赤色蛍光体が、前記赤色蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−RM−maxが622nm以上663nm以下であり、その半値全幅WPHOS−RM−fwhmが80nm以上105nm以下であることを特徴とすることが好ましい。 The light emitting device has a wavelength λ PHOS-RM-max in which the red phosphor gives a maximum value of light emission intensity at the time of photoexcitation of the single red phosphor is 622 nm to 663 nm, and its full width at half maximum W PHOS-RM-fwhm Is preferably 80 nm to 105 nm.
前記発光装置は、前記青色半導体発光素子が、AlInGaN系発光素子であることを特徴とすることが好ましい。 The light emitting device is preferably characterized in that the blue semiconductor light emitting element is an AlInGaN light emitting element.
前記発光装置は、前記緑色蛍光体が、Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce(CSMS蛍光体)、CaSc2O4:Ce(CSO蛍光体)、Lu3Al5O12:Ce(LuAG蛍光体)、またはY3(Al,Ga)5O12:Ce(G−YAG蛍光体)であることを特徴とすることが好ましい。 In the light emitting device, the green phosphor includes Ca 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce (CSMS phosphor), CaSc 2 O 4 : Ce (CSO phosphor), Lu 3 Al 5 O 12 : Preferably, it is Ce (LuAG phosphor) or Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce (G-YAG phosphor).
前記発光装置は、前記赤色蛍光体が、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu(SCASN蛍光体)、CaAlSi(ON)3:Eu(CASON蛍光体)、またはCaAlSiN3:Eu(CASN蛍光体)を含むことを特徴とすることが好ましい。 In the light emitting device, the red phosphor may be (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu (SCASN phosphor), CaAlSi (ON) 3 : Eu (CASON phosphor), or CaAlSiN 3 : Eu (CASN phosphor). It is preferable to include.
前記発光装置は、前記青色半導体発光素子が、前記青色半導体発光素子単体のパルス駆動時のドミナント波長λCHIP−BM−domが452.5nm以上470nm以下であるAlInGaN系発光素子であり、
前記緑色蛍光体が、前記緑色蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxが515nm以上535nm以下で、その半値全幅WPHOS−GM−fwhmが90nm以上110nm以下であることを特徴とするCaSc2O4:Ce(CSO蛍光体)またはLu3Al5O12:Ce(LuAG蛍光体)であり、
前記赤色蛍光体が、前記赤色蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値λPHOS−RM−maxを与える波長が640nm以上663nm以下で、その半値全幅WPHOS−RM−fwhmが80nm以上105nm以下であることを特徴とするCaAlSi(ON)3:Eu(CASON蛍光体)またはCaAlSiN3:Eu(CASN蛍光体)であることを特徴とすることが好ましい。
In the light-emitting device, the blue semiconductor light-emitting element is an AlInGaN-based light-emitting element having a dominant wavelength λ CHIP-BM-dom of 452.5 nm or more and 470 nm or less during pulse driving of the blue semiconductor light-emitting element alone,
The green phosphor has a wavelength λ PHOS-GM-max that gives a maximum value of emission intensity at the time of photoexcitation of the green phosphor alone at 515 nm to 535 nm and its full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm is 90 nm to 110 nm. CaSc 2 O 4 : Ce (CSO phosphor) or Lu 3 Al 5 O 12 : Ce (LuAG phosphor),
The red phosphor has a wavelength that gives a maximum emission intensity λ PHOS-RM-max during photoexcitation of the red phosphor alone and has a full width at half maximum W PHOS-RM-fwhm of 80 nm to 105 nm. Preferably, it is characterized by being CaAlSi (ON) 3 : Eu (CASON phosphor) or CaAlSiN 3 : Eu (CASN phosphor).
前記発光装置は、パッケージ化LED、チップオンボード型LED、LEDモジュール、LED電球、LED照明器具、またはLED照明システムであることを特徴とすることが好ましい。 The light emitting device is preferably a packaged LED, a chip-on-board LED, an LED module, an LED bulb, an LED lighting device, or an LED lighting system.
前記発光装置は、前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光が以下の条件Iから条件IVを満たすことを特徴とすることが好ましい。
条件I:
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光による照明を数学的に仮定した場合の#01から#15の下記15種類の修正マンセル色票のCIE 1976 L*a*b*色空間におけるa*値、b*値をそれぞれa* nSSL、b* nSSL(ただしnは1から15の自然数)とし、
前記主たる放射方向に出射される光の相関色温度TSSL(K)に応じて選択される基準の光での照明を数学的に仮定した場合の前記15種類の修正マンセル色票のCIE 1976 L*a*b*色空間におけるa*値、b*値をそれぞれa* nref、b* nref(ただしnは1から15の自然数)とした場合に、飽和度差ΔCnが、
−4.00 ≦ ΔCn ≦ 8.00 (nは1から15の自然数)
である。
条件II:
下記式(3)で表される前記飽和度差の平均が、
である。
条件III:
前記飽和度差の最大値をΔCmax、前記飽和度差の最小値をΔCminとした場合に、前記飽和度差の最大値と、前記飽和度差の最小値との間の差|ΔCmax−ΔCmin|が、
2.00 ≦ |ΔCmax−ΔCmin| ≦ 10.00
である。
ただし、ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}−√{(a* nref)2+(b* nref)2}とする。
15種類の修正マンセル色票
#01 7.5 P 4 /10
#02 10 PB 4 /10
#03 5 PB 4 /12
#04 7.5 B 5 /10
#05 10 BG 6 / 8
#06 2.5 BG 6 /10
#07 2.5 G 6 /12
#08 7.5 GY 7 /10
#09 2.5 GY 8 /10
#10 5 Y 8.5/12
#11 10 YR 7 /12
#12 5 YR 7 /12
#13 10 R 6 /12
#14 5 R 4 /14
#15 7.5 RP 4 /12
条件IV:
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光による照明を数学的に仮定した場合の前記15種類の修正マンセル色票のCIE 1976 L*a*b*色空間における色相角をθnSSL(度)(ただしnは1から15の自然数)とし、
前記主たる放射方向に出射される光の相関色温度TSSLに応じて選択される基準の光での照明を数学的に仮定した場合の前記15種類の修正マンセル色票のCIE 1976
L*a*b*色空間における色相角をθnref(度)(ただしnは1から15の自然数)とした場合に、色相角差の絶対値|Δhn|が、
0.00 度 ≦ |Δhn| ≦ 12.50 度 (nは1から15の自然数)
である。
ただし、Δhn=θnSSL−θnrefとする。
It is preferable that the light emitting device is characterized in that light emitted from the light emitting device in the main radiation direction satisfies the following conditions I to IV.
Condition I:
CIE 1976 L * a * b * color space of the following 15 modified Munsell color charts of # 01 to # 15 when the illumination by the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is assumed mathematically * Value and b * value are a * nSSL and b * nSSL (where n is a natural number from 1 to 15, respectively)
CIE 1976 L of the 15 kinds of modified Munsell color charts when the illumination with the reference light selected according to the correlated color temperature T SSL (K) of the light emitted in the main radiation direction is mathematically assumed. * a * b * a * values in a color space, b * values of each a * nref, b * nref (where n is a natural number of 1 to 15) in the case of the, the saturation difference [Delta] C n,
−4.00 ≦ ΔC n ≦ 8.00 (n is a natural number from 1 to 15)
It is.
Condition II:
The average of the saturation differences represented by the following formula (3) is
It is.
Condition III:
When the maximum value of the saturation difference is ΔC max and the minimum value of the saturation difference is ΔC min , the difference | ΔC max between the maximum value of the saturation difference and the minimum value of the saturation difference −ΔC min |
2.00 ≦ | ΔC max −ΔC min | ≦ 10.00
It is.
However, ΔC n = √ {(a * nSSL ) 2 + (b * nSSL ) 2 } −√ {(a * nref ) 2 + (b * nref ) 2 }.
15 types of modified Munsell color chart # 01 7.5 P 4/10
# 02 10 PB 4/10
# 03 5 PB 4/12
# 04 7.5 B 5/10
# 05 10 BG 6/8
# 06 2.5 BG 6/10
# 07 2.5 G 6/12
# 08 7.5 GY 7/10
# 09 2.5 GY 8/10
# 10 5 Y 8.5 / 12
# 11 10 YR 7/12
# 12 5 YR 7/12
# 13 10 R 6/12
# 14 5 R 4/14
# 15 7.5 RP 4/12
Condition IV:
The hue angle in the CIE 1976 L * a * b * color space of the fifteen types of modified Munsell color charts when the illumination by the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is mathematically assumed is θ nSSL (degrees). ) (Where n is a natural number from 1 to 15)
CIE 1976 of the 15 types of modified Munsell color charts when the illumination with the reference light selected according to the correlated color temperature T SSL of the light emitted in the main radiation direction is mathematically assumed.
When the hue angle in the L * a * b * color space is θ nref (degrees) (where n is a natural number from 1 to 15), the absolute value of the hue angle difference | Δh n |
0.00 degrees ≦ | Δh n | ≦ 12.50 degrees (n is a natural number from 1 to 15)
It is.
However, it is set as ( DELTA) hn = (theta) nSSL- ( theta) nref .
前記発光装置は、家庭用照明装置、展示物用照明装置、演出用照明装置、医療用照明装置、作業用照明装置、工業機器内用照明装置、交通機関内装用照明装置、美術品用照明装置、高齢者用照明装置として用いられることも好ましい。 The light emitting device includes a home lighting device, an exhibition lighting device, a production lighting device, a medical lighting device, a work lighting device, an industrial lighting device, a transportation interior lighting device, and an art lighting device. It is also preferable to be used as a lighting device for elderly people.
本発明の第二の実施態様は、
少なくとも、発光要素として、
青色半導体発光素子、
緑色蛍光体、および、
赤色蛍光体を有する発光装置の設計方法であって、
前記発光装置から主たる放射方向に出射される光が、以下の条件1から条件4のすべてを満たすように設計することを特徴とする発光装置の設計方法、である。
条件1:
波長をλとし、前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の分光分布をφSSL(λ)、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の相関色温度TSSLに応じて選択される基準の光の分光分布をφref(λ)、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の三刺激値を(XSSL、YSSL、ZSSL)、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光のTSSLに応じて選択される基準の光の三刺激値を(Xref、Yref、Zref)とし、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の規格化分光分布SSSL(λ)と、前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光のTSSL(K)に応じて選択される基準の光の規格化分光分布Sref(λ)と、これら規格化分光分布の差ΔS(λ)をそれぞれ、
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)−SSSL(λ)
と定義し、
波長380nm以上780nm以下の範囲で、前記SSSL(λ)の最長波長極大値を与える波長をλSSL−RL−max(nm)とした際に、前記λSSL−RL−maxよりも長波長側にSSSL(λSSL−RL−max)/2となる波長Λ4が存在する場合においては、
下記数式(1)で表される指標Acgが、
−10.0 < Acg ≦ 120.0
であり、
一方、波長380nm以上780nm以下の範囲で、前記SSSL(λ)の最長波長極大値を与える波長をλSSL−RL−max(nm)とした際に、前記λSSL−RL−maxよりも長波長側にSSSL(λSSL−RL−max)/2となる波長Λ4が存在しない場合においては、
下記数式(2)で表される指標Acgが、
−10.0 < Acg ≦ 120.0
である。
前記光の分光分布φSSL(λ)は、ANSI C78.377で定義される黒体放射軌跡からの距離DuvSSLが、
−0.0220 ≦ DuvSSL ≦ −0.0070
である。
条件3:
前記光の分光分布φSSL(λ)は、430nm以上495nm以下の範囲における分光強度の最大値をφSSL−BM−max、465nm以上525nm以下の範囲における分光強度の最小値をφSSL−BG−minと定義した際に、
0.2250 ≦ φSSL−BG−min/φSSL−BM−max ≦ 0.7000
である。
条件4:
前記光の分光分布φSSL(λ)は、590nm以上780nm以下の範囲における分光強度の最大値をφSSL−RM−maxと定義した際に、前記φSSL−RM−maxを与える波長λSSL−RM−maxが、
605(nm) ≦ λSSL−RM−max ≦ 653(nm)
である。
The second embodiment of the present invention is:
At least as a light emitting element
Blue semiconductor light emitting device,
Green phosphor, and
A method of designing a light emitting device having a red phosphor,
A design method of a light emitting device, wherein the light emitted from the light emitting device in a main radiation direction satisfies all of the following conditions 1 to 4.
Condition 1:
The wavelength distribution is λ, and the spectral distribution of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is φ SSL (λ),
The reference light spectral distribution selected according to the correlated color temperature T SSL of the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is represented by φ ref (λ),
The tristimulus values of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction are (X SSL , Y SSL , Z SSL ),
(X ref , Y ref , Z ref ) is a reference light tristimulus value selected according to T SSL of the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction,
It is selected according to the normalized spectral distribution S SSL (λ) of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction and T SSL (K) of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction. The normalized spectral distribution S ref (λ) of the reference light and the difference ΔS (λ) between these normalized spectral distributions are respectively
S SSL (λ) = φ SSL (λ) / Y SSL
S ref (λ) = φ ref (λ) / Y ref
ΔS (λ) = S ref (λ) −S SSL (λ)
And define
Longer wavelength side than λ SSL-RL-max when the wavelength giving the longest wavelength maximum value of S SSL (λ) is λ SSL-RL-max (nm) in the wavelength range of 380 nm to 780 nm In the case where there is a wavelength Λ4 that satisfies S SSL (λ SSL-RL-max ) / 2,
Index A cg represented by the following mathematical formula (1) is
−10.0 <A cg ≦ 120.0
And
On the other hand, when the wavelength giving the longest wavelength maximum value of S SSL (λ) is λ SSL-RL-max (nm) in the wavelength range of 380 nm to 780 nm, it is longer than λ SSL-RL-max. When there is no wavelength Λ4 that becomes S SSL (λ SSL-RL-max ) / 2 on the wavelength side,
The index A cg represented by the following mathematical formula (2) is
−10.0 <A cg ≦ 120.0
It is.
The spectral distribution φ SSL (λ) of the light has a distance D uvSSL from a black body radiation locus defined by ANSI C78.377,
−0.0220 ≦ D uvSSL ≦ −0.0070
It is.
Condition 3:
The spectral distribution φ SSL (λ) of the light has a maximum value of spectral intensity in the range of 430 nm or more and 495 nm or less, φ SSL-BM-max and a minimum value of spectral intensity in the range of 465 nm or more and 525 nm or less, φ SSL-BG- When defined as min ,
0.2250 ≦ φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max ≦ 0.7000
It is.
Condition 4:
Spectral distribution phi SSL of the light (lambda) is the maximum value of the spectral intensity at 780nm following range of 590nm when defined as φ SSL-RM-max, the wavelength lambda giving the φ SSL-RM-max SSL- RM-max is
605 (nm) ≤ λ SSL-RM-max ≤ 653 (nm)
It is.
前記方法は、
前記条件2において、
−0.0184 ≦ DuvSSL ≦ −0.0084
であることが好ましい。
The method
In the condition 2,
−0.0184 ≦ D uvSSL ≦ −0.0084
It is preferable that
前記方法は、
前記条件4において、
625(nm) ≦ λSSL−RM−max ≦ 647(nm)
であることが好ましい。
The method
In the condition 4,
625 (nm) ≦ λ SSL-RM-max ≦ 647 (nm)
It is preferable that
前記方法は、以下の条件5を満たすことが好ましい。
条件5:
前記光の分光分布φSSL(λ)において、前記φSSL−BM−maxを与える波長λSSL−BM−maxが、
430(nm) ≦ λSSL−BM−max ≦ 480(nm)
である。
The method preferably satisfies the following condition 5.
Condition 5:
In the spectral distribution φ SSL (λ) of the light, the wavelength λ SSL-BM-max give the φ SSL-BM-max is,
430 (nm) ≤ λ SSL-BM-max ≤ 480 (nm)
It is.
前記方法は、以下の条件6を満たすことが好ましい。
条件6:
0.1800 ≦ φSSL−BG−min/φSSL−RM−max ≦ 0.8500
である。
The method preferably satisfies the following condition 6.
Condition 6:
0.1800 ≦ φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max ≦ 0.8500
It is.
また前記方法は、
前記条件6において、
0.1917 ≦ φSSL−BG−min/φSSL−RM−max ≦ 0.7300
であることが好ましい。
The method also includes
In the condition 6,
0.1917 ≤ φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max ≤ 0.7300
It is preferable that
本発明の第一の実施態様に係る発光装置によれば、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる発光装置」において、色の見えの良好な特性は維持しつつ、その光源効率を改善することができる。
また、本発明の第二の実施形態に係る発光装置の設計方法によれば、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる発光装置」の設計指針を提供することができる。
According to the light emitting device according to the first embodiment of the present invention, in “a light emitting device capable of realizing natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance and object appearance” The light source efficiency can be improved while maintaining the good characteristics.
In addition, according to the design method of the light emitting device according to the second embodiment of the present invention, “a light emitting device capable of realizing natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance and object appearance” Design guidelines can be provided.
以下詳細に課題を解決する手段を記載するが、本明細書中記載の重要語句は、以下の意味で用いる。 Means for solving the problem will be described in detail below, but the important words and phrases described in the present specification are used in the following meanings.
<発光装置>
本発明の第一の実施態様に係る発光装置は、単体の半導体発光素子に通電機構としてのリード線等を付与したものでも、放熱機構等をさらに付与し蛍光体等と一体にしたパッケージ化LED、COB(Chip On Board)等でもよい。また1以上のパッケージ化LEDにさらに堅牢な放熱機構を付与し、一般的には複数のパッケージLEDを搭載したLEDモジュールでもよい。さらには、パッケージLED等にレンズ、光反射機構等を付与したLED電球、LED照明器具であってもよい。さらに、LED照明器具等を多数支持し、対象物を照明できるように仕上げた照明システムであってもよい。本実施態様に係る発光装置とは、これらをすべて含んだものである。
<Light emitting device>
The light-emitting device according to the first embodiment of the present invention is a packaged LED in which a lead wire or the like as a current-carrying mechanism is added to a single semiconductor light-emitting element, and a heat-dissipating mechanism or the like is further added to be integrated with a phosphor or the like COB (Chip On Board) or the like may be used. Further, an LED module in which a more robust heat dissipation mechanism is provided to one or more packaged LEDs and a plurality of packaged LEDs are mounted may be used. Furthermore, it may be an LED bulb or LED lighting fixture in which a package LED or the like is provided with a lens, a light reflection mechanism, or the like. Furthermore, the lighting system which supported many LED lighting fixtures etc. and was able to illuminate a target object may be sufficient. The light emitting device according to this embodiment includes all of them.
<主たる放射方向>
本実施態様では、発光装置が放射する光のうち「主たる放射方向」の光により発明を特定する。そのため、本実施態様の要件を満たす「主たる放射方向」の光を含む放射を行うことができる発光装置は、本実施態様の範囲に属するものである。
ここで、「主たる放射方向(radiant direction)」とは、本実施態様に係る発光装置
の使用状況に即して、適した範囲を有し、かつ、適した向きへ光が放射されている方向を示す。
例えば、本実施態様に係る発光装置の光度(luminous intensity)もしくは輝度(luminance)が最大もしくは極大となる方向でありうる。
また、本実施態様に係る発光装置の光度もしくは輝度が最大もしくは極大となる方向を含む有限の範囲を持った方向でありうる。
また、本実施態様に係る発光装置の放射強度(radiant intensity)あるいは放射輝度
(radiance)が最大もしくは極大となる方向でありうる。
また、本実施態様に係る発光装置の放射強度あるいは放射輝度が最大もしくは極大となる方向を含む有限の範囲を持った方向でありうる。
<Main radiation direction>
In the present embodiment, the invention is specified by the light in the “main radiation direction” among the light emitted by the light emitting device. Therefore, a light-emitting device that can emit light including light in the “main radiation direction” that satisfies the requirements of this embodiment belongs to the scope of this embodiment.
Here, the “main radiant direction” is a direction in which light has a suitable range in accordance with the use state of the light emitting device according to the present embodiment, and light is emitted in a suitable direction. Indicates.
For example, the luminous intensity or luminance of the light emitting device according to the present embodiment may be in the maximum or maximum direction.
In addition, the light emitting device according to the present embodiment may have a finite range including a direction in which the luminous intensity or luminance of the light emitting device is maximized or maximized.
In addition, the radiant intensity or the radiance of the light emitting device according to the present embodiment may be in the maximum or maximum direction.
In addition, the light emitting device according to this embodiment may have a finite range including a direction in which the radiant intensity or radiance of the light emitting device is maximized or maximized.
以下、具体的に例示する。
本実施態様に係る発光装置が単体発光ダイオード(LED)、単体パッケージLED、単体チップオンボード(COB)、単体LEDモジュール、単体LED電球、蛍光ランプと半導体発光素子の単体複合ランプ、白熱電球と半導体発光素子の単体複合ランプ等である場合には、主たる放射方向は各発光装置の鉛直方向、鉛直方向を含む有限の立体角内、例えば最大でπ(sr)、最小でπ/100(sr)でありうる。
Specific examples are given below.
The light emitting device according to this embodiment is a single light emitting diode (LED), a single package LED, a single chip on board (COB), a single LED module, a single LED bulb, a single composite lamp of a fluorescent lamp and a semiconductor light emitting element, an incandescent bulb and a semiconductor. In the case of a single composite lamp of a light emitting element, the main radiation direction is the vertical direction of each light emitting device, within a finite solid angle including the vertical direction, for example, π (sr) at the maximum, π / 100 (sr) at the minimum It can be.
本実施態様に係る発光装置が前記パッケージLED等にレンズ、反射機構等を付与したLED照明器具、蛍光ランプと半導体発光素子を有する照明器具であって、いわゆる、直接型照明用途、半直接型照明用途、全般拡散照明用途、直接/間接型照明用途、半間接型照明用途、間接型照明用途に応用可能な配光特性を有する場合には、主たる放射方向は、各発光装置の鉛直方向、鉛直方向を含む有限の立体角内、例えば最大でπ(sr)、最小でπ/100(sr)でありうる。また、本実施態様に係る発光装置の光度もしくは輝度が最大もしくは極大となる方向でありうる。また、本実施態様に係る発光装置の光度もしくは輝度が最大もしくは極大となる方向を含む有限の立体角内、例えば最大でπ(sr)、最小でπ/100(sr)でありうる。また、本実施態様に係る発光装置の放射強度あるいは放射輝度が最大もしくは極大となる方向でありうる。また、本実施態様に係る発光装置の放射強度あるいは放射輝度が最大もしくは極大となる方向を含む有限の立体角内、例えば最大でπ(sr)、最小でπ/100(sr)でありうる。 The light-emitting device according to the present embodiment is an LED lighting device in which a lens, a reflection mechanism, or the like is provided to the package LED or the like, or a lighting device having a fluorescent lamp and a semiconductor light-emitting element. Applications, general diffuse lighting applications, direct / indirect lighting applications, semi-indirect lighting applications, light distribution characteristics applicable to indirect lighting applications, the main radiation direction is the vertical direction of each light emitting device, vertical It can be within a finite solid angle including the direction, for example, π (sr) at the maximum and π / 100 (sr) at the minimum. In addition, the luminous intensity or luminance of the light emitting device according to this embodiment may be in a direction in which the light intensity or luminance is maximized or maximized. Further, it may be within a finite solid angle including a direction in which the luminous intensity or luminance of the light emitting device according to the present embodiment is maximized or maximized, for example, π (sr) at the maximum and π / 100 (sr) at the minimum. In addition, the radiant intensity or radiance of the light emitting device according to the present embodiment may be in a direction that maximizes or maximizes. In addition, it may be within a finite solid angle including the direction in which the radiant intensity or radiance of the light emitting device according to this embodiment is maximized or maximized, for example, π (sr) at the maximum and π / 100 (sr) at the minimum.
本実施態様に係る発光装置が、前記LED照明器具や蛍光ランプを有する照明器具を複数搭載した照明システムである場合は、主たる放射方向は、各発光装置の平面的中心の鉛直方向、当該鉛直方向を含む有限の立体角内、例えば最大でπ(sr)、最小でπ/100(sr)でありうる。また、本実施態様に係る発光装置の光度もしくは輝度が最大もし
くは極大となる方向でありうる。また、本実施態様に係る発光装置の光度もしくは輝度が最大もしくは極大となる方向を含む有限の立体角内、例えば最大でπ(sr)、最小でπ/100(sr)でありうる。また、本実施態様に係る発光装置の放射強度あるいは放射輝度が最大もしくは極大となる方向でありうる。また、本実施態様に係る発光装置の放射強度あるいは放射輝度が最大もしくは極大となる方向を含む有限の立体角内、例えば最大でπ(sr)、最小でπ/100(sr)でありうる。
When the light-emitting device according to this embodiment is a lighting system including a plurality of lighting fixtures including the LED lighting fixture and the fluorescent lamp, the main radiation direction is the vertical direction of the planar center of each light-emitting device, the vertical direction Can be within a finite solid angle including, for example, π (sr) at the maximum and π / 100 (sr) at the minimum. In addition, the luminous intensity or luminance of the light emitting device according to this embodiment may be in a direction in which the light intensity or luminance is maximized or maximized. Further, it may be within a finite solid angle including a direction in which the luminous intensity or luminance of the light emitting device according to the present embodiment is maximized or maximized, for example, π (sr) at the maximum and π / 100 (sr) at the minimum. In addition, the radiant intensity or radiance of the light emitting device according to the present embodiment may be in a direction that maximizes or maximizes. In addition, it may be within a finite solid angle including the direction in which the radiant intensity or radiance of the light emitting device according to this embodiment is maximized or maximized, for example, π (sr) at the maximum and π / 100 (sr) at the minimum.
本実施態様に係る発光装置から当該主たる放射方向に出射された光の分光分布を計測するためには、計測点における照度が実用上の照度、例えば5lxから10000lxの間となる距離で計測することが好ましい。 In order to measure the spectral distribution of the light emitted from the light emitting device according to the present embodiment in the main radiation direction, the illuminance at the measurement point is measured at a practical illuminance, for example, a distance between 5 lx and 10000 lx. Is preferred.
<駆動環境>
一般的な発光装置と同様に、本実施態様の発光装置においても、その駆動条件、例えば温度環境、注入電流レベル、間欠点灯/連続点灯等の駆動様式が異なると、発光装置から主たる放射方向に出射される光の分光分布は変化する。そのような観点から、ある発光装置が、その発光装置を現実的に発光させ得る、少なくとも1つの特定条件において本実施態様が開示する光を出射可能であれば、そのような発光装置は本実施態様開示範囲の発光装置である。
<Drive environment>
Similar to a general light emitting device, in the light emitting device of this embodiment, the driving conditions such as temperature environment, injection current level, intermittent lighting / continuous lighting, etc. are different from each other in the main radiation direction. The spectral distribution of the emitted light changes. From such a viewpoint, if a certain light-emitting device can emit the light disclosed in this embodiment under at least one specific condition that can cause the light-emitting device to actually emit light, such a light-emitting device is It is a light-emitting device of the mode disclosure range.
<発光要素単体の発光と、発光装置の発光>
本実施態様に係る発光装置は、例えば半導体発光素子と蛍光体を内包するパッケージ化LED、あるいは、さらにパッケージ化LEDを内包するLED電球、さらにはこのような発光装置を集積化した発光モジュール、発光システム等でありうる。ここで、本実施態様に係る発光装置を構成し、自発光あるいは他から励起された結果として発光可能な部材/材料を発光要素と記載する。よって、本実施態様では、半導体発光素子、蛍光体等は発光要素であり得る。
<Light emission of single light emitting element and light emission of light emitting device>
The light-emitting device according to this embodiment includes, for example, a packaged LED that includes a semiconductor light-emitting element and a phosphor, an LED bulb that further includes a packaged LED, a light-emitting module in which such a light-emitting device is integrated, and light emission It can be a system or the like. Here, a member / material that constitutes the light-emitting device according to the present embodiment and can emit light as a result of self-emission or excitation from others is referred to as a light-emitting element. Therefore, in this embodiment, the semiconductor light emitting element, the phosphor and the like can be light emitting elements.
さて、本実施態様に係る発光装置から主たる放射方向に出射される光は、発光要素の発光の重ね合わせが基礎になるものの、様々な要因によって、必ずしも単純な重ね合わせとはならない。例えば、発光要素間の光の相互吸収等は大きな要因である。また、本実施態様に係る発光装置に内包可能なレンズ/フィルター等が有する分光透過特性によって、単純な発光要素の分光分布の重ね合わせから発光装置の分光分布が大きく変化する場合もある。加えて、発光要素近傍にある発光装置構成部材、例えば反射膜等の分光反射特性によって、単純な発光要素の分光分布の重ね合わせから発光装置の分光分布が変化してしまう場合もある。
さらに、広く用いられる発光要素単体での測定環境と、発光装置の一般的測定環境の「差」によって、発光要素の分光分布の重ね合わせから、発光装置の分光分布が単純には導出できないことも考慮する必要がある。
Now, the light emitted in the main radiation direction from the light emitting device according to the present embodiment is based on the superposition of the light emission of the light emitting elements, but is not necessarily a simple superposition due to various factors. For example, mutual absorption of light between the light emitting elements is a major factor. In addition, the spectral distribution of the light emitting device may greatly change from the superimposition of the spectral distributions of the light emitting elements due to the spectral transmission characteristics of the lens / filter or the like that can be included in the light emitting device according to this embodiment. In addition, the spectral distribution of the light emitting device may change from a simple superposition of the spectral distributions of the light emitting elements due to spectral reflection characteristics of the light emitting device constituent members in the vicinity of the light emitting elements, such as a reflective film.
Furthermore, due to the “difference” between the measurement environment of a widely used light-emitting element and the general measurement environment of the light-emitting device, the spectral distribution of the light-emitting device cannot be simply derived from the superposition of the spectral distributions of the light-emitting elements. It is necessary to consider.
そこで、本実施態様に係る発光装置内の発光要素を規定する場合には以下の通りとした。
紫色半導体発光素子は、単体のパルス電流駆動時のピーク波長λCHIP−VM−maxで特徴付けた。
青色半導体発光素子は、発光素子単体のパルス電流駆動時のドミナント波長λCHIP−BM−domで特徴付けた。
蛍光体材料は、材料単体で光励起した際の発光ピーク波長(緑色蛍光体に対してはλPHOS−GM−max、赤色蛍光体に対してはλPHOS−RM−maxと記載)と、その発光分光分布の半値全幅(緑色蛍光体に対してはWPHOS−GM−fwhm、赤色蛍光体に対してはWPHOS−RM−fwhmと記載)で特徴付けた。
Therefore, when the light emitting element in the light emitting device according to this embodiment is defined, it is as follows.
The purple semiconductor light emitting device was characterized by a peak wavelength λ CHIP-VM-max when a single pulse current was driven.
The blue semiconductor light emitting device was characterized by a dominant wavelength λ CHIP-BM-dom when the light emitting device alone was driven by a pulse current.
The phosphor material has a light emission peak wavelength when light-excited by a single material ( denoted as λ PHOS-GM-max for a green phosphor and λ PHOS-RM-max for a red phosphor) and its emission. It was characterized by the full width at half maximum of the spectral distribution ( denoted as W PHOS-GM-fwhm for the green phosphor and W PHOS-RM-fwhm for the red phosphor).
一方、本実施態様に係る発光装置そのものの分光分布φSSL(λ)を特徴付ける際には、連続通電時の特性を基礎とし以下の様な指標で特徴付けた。
具体的には、430nm以上495nm以下の範囲における分光強度の最大値φSSL−BM−max、これを与える波長λSSL−BM−max、
465nm以上525nm以下の範囲における分光強度の最小値φSSL−BG−min、これを与える波長λSSL−BG−min、
590nm以上780nm以下の範囲における分光強度の最大値λSSL−RM−max、これを与える波長λSSL−RM−max、
さらには後述する指標Acgの定義で用いられる380nm以上780nm以下の範囲で分光分布φSSL(λ)から導出される規格化分光分布SSSL(λ)の最長波長極大値φSSL−RL−maxを与えるλSSL−RL−max、によって特徴付けた。この関係を図1に示す。
よって、例えば、λCHIP−BM−domはλSSL−BM−maxと異なるのが一般的であり、λPHOS−RM−maxもλSSL−RM−maxと異なるのが一般的である。一方で、λSSL−RL−maxは、λSSL−RM−maxと同じ値をとることがしばしば発生する。
On the other hand, when the spectral distribution φ SSL (λ) of the light emitting device itself according to this embodiment is characterized, it is characterized by the following indices based on the characteristics during continuous energization.
Specifically, the maximum value φ SSL-BM-max of the spectral intensity in the range of 430 nm or more and 495 nm or less, the wavelength λ SSL-BM-max that gives this,
The minimum value φ SSL-BG-min of the spectral intensity in the range of 465 nm or more and 525 nm or less, the wavelength λ SSL-BG-min that gives this,
The maximum value λ SSL-RM-max of the spectral intensity in the range of 590 nm or more and 780 nm or less, the wavelength λ SSL-RM-max that gives this,
Furthermore, the longest wavelength maximum value φ SSL-RL-max of the normalized spectral distribution S SSL (λ) derived from the spectral distribution φ SSL (λ) in the range of 380 nm to 780 nm used in the definition of the index A cg described later. Characterized by λ SSL-RL-max , giving This relationship is shown in FIG.
Thus, for example, λ CHIP-BM-dom is generally different from λ SSL-BM-max , and λ PHOS-RM-max is also generally different from λ SSL-RM-max . On the other hand, λ SSL-RL-max often takes the same value as λ SSL-RM-max .
<指標Acg>
指標Acgは、特許第5252107号と特許第5257538号に開示されている通り、以下で定義される。
本実施態様に係る発光装置からの主たる放射方向に出射される光を測定した場合における異なる色刺激となる計算用基準光と試験光の分光分布をそれぞれφref(λ)、φSSL(λ)とし、等色関数をx(λ)、y(λ)、z(λ)、計算用基準光と試験光に対応する三刺激値をそれぞれ(Xref、Yref、Zref)、(XSSL、YSSL、ZSSL)とする。ここで、計算用基準光と試験光に関して、kを定数として、以下が成立する。
Yref=k∫φref(λ)・y(λ)dλ
YSSL=k∫φSSL(λ)・y(λ)dλ
ここで、計算用基準光と試験光の分光分布をそれぞれのYで規格化した規格化分光分布を
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
と定義し、これら規格化基準光分光分布と規格化試験光分光分布の差を
ΔS(λ)=Sref(λ)−SSSL(λ)
とする。ここで、指標Acgは以下で導出する。
<Indicator A cg >
The indicator A cg is defined below as disclosed in patents 5252107 and 5257538.
Spectral distributions of calculation reference light and test light, which are different color stimuli when light emitted in the main radiation direction from the light emitting device according to this embodiment is measured, are φ ref (λ) and φ SSL (λ), respectively. The color matching functions are x (λ), y (λ), z (λ), and tristimulus values corresponding to the calculation reference light and test light are (X ref , Y ref , Z ref ), (X SSL ), respectively. , Y SSL , Z SSL ). Here, with respect to the reference light for calculation and the test light, the following holds, where k is a constant.
Y ref = k∫φ ref (λ) · y (λ) dλ
Y SSL = k∫φ SSL (λ) · y (λ) dλ
Here, the normalized spectral distribution obtained by normalizing the spectral distributions of the reference light for calculation and the test light with each Y is S ref (λ) = φ ref (λ) / Y ref
S SSL (λ) = φ SSL (λ) / Y SSL
And the difference between the normalized reference light spectral distribution and the normalized test light spectral distribution is expressed as ΔS (λ) = S ref (λ) −S SSL (λ)
And Here, the index A cg is derived as follows.
なお、ここで各積分の上下限波長は、それぞれ
Λ1=380nm
Λ2=495nm
Λ3=590nm
である。
Here, the upper and lower limit wavelengths of each integral are respectively Λ1 = 380 nm
Λ2 = 495 nm
Λ3 = 590 nm
It is.
また、Λ4は、以下の2つの場合に分けて定義される。まず、規格化試験光分光分SSSL(λ)において、380nmから780nm内で、最長波長極大値を与える波長をλ
SSL−RL−max(nm)、その規格化分光強度をSSSL(λSSL−RL−max)とした際に、λSSL−RL−maxよりも長波長側にあり、強度がSSSL(λSSL−RL−max)/2となる波長がΛ4である。もし、そのような波長が780nmまでの範囲内に存在しない場合は、Λ4は780nmである。
Λ4 is defined separately in the following two cases. First, in the normalized test light spectral segment S SSL (λ), the wavelength giving the longest wavelength maximum value within the range of 380 nm to 780 nm is λ.
SSL-RL-max (nm), when the normalized spectral intensity is S SSL (λ SSL-RL-max ), the wavelength is longer than λ SSL-RL-max , and the intensity is S SSL (λ The wavelength at which SSL-RL-max ) / 2 is Λ4. If such a wavelength does not exist in the range up to 780 nm, Λ4 is 780 nm.
<狭帯域/広帯域>
本実施態様に係る狭帯域発光要素とは、特許第5252107号と特許第5257538号記載と同一の定義であって、発光要素の半値全幅が、短波長領域(380nmから495nm)、中間波長領域(495nmから590nm)、長波長領域(590nmから780nm)のそれぞれの領域幅である115nm、95nm、190nmに対して、2/3以下であるものをいう。
逆に、本実施態様に係る広帯域発光要素とは、発光要素の半値全幅が、短波長領域(380nmから495nm)、中間波長領域(495nmから590nm)、長波長領域(590nmから780nm)のそれぞれの領域幅である115nm、95nm、190nmに対して、2/3よりも広いものをいう。よって、おおよそ、短波長領域においては約77nm以上、中間波長領域においては約64nm以上、長波長領域においては約127nm以上の半値全幅を有する発光要素が広帯域発光要素である。
<Narrow / Broadband>
The narrow-band light emitting element according to this embodiment has the same definition as described in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538, and the full width at half maximum of the light emitting element is a short wavelength region (380 nm to 495 nm), an intermediate wavelength region ( 495 nm to 590 nm) and the width of each of the long wavelength regions (590 nm to 780 nm) of 115 nm, 95 nm, and 190 nm.
Conversely, the broadband light emitting element according to the present embodiment has a full width at half maximum of the light emitting element of each of a short wavelength region (380 nm to 495 nm), an intermediate wavelength region (495 nm to 590 nm), and a long wavelength region (590 nm to 780 nm). It is wider than 2/3 with respect to the region widths of 115 nm, 95 nm, and 190 nm. Accordingly, a light emitting element having a full width at half maximum of about 77 nm or more in the short wavelength region, about 64 nm or more in the intermediate wavelength region, and about 127 nm or more in the long wavelength region is a broadband light emitting element.
<光源の色度表記>
本実施態様に係る発光装置の色度点の明示は以下の通りとした。発光装置から主たる放射方向に出射された光が有する分光分布から導出される色度は、例えばCIE 1931(x、y)色度図やCIE 1976(u’、v’)色度図で議論可能である。しかし、色度図上の位置は相関色温度CCTと偏差Duvで記述すると見通しがよいため、本実施態様では特に(u’、(2/3)v’)色度図(CIE 1960(u、v)色度図と同義)を用いた。
ここで、本実施態様に係る偏差Duvは、ANSI C78.377で定義されている量であって、(u’、(2/3)v’)色度図における黒体放射軌跡に対して最近接となる距離を絶対値として示している。また、正符号は発光装置の色度点が黒体放射軌跡の上方(v’が大きい側)に位置し、負符号は発光装置の色度点が黒体放射軌跡の下方(v’が小さい側)に位置することを意味する。
<Chromaticity notation of light source>
The chromaticity point of the light emitting device according to this embodiment is clearly indicated as follows. The chromaticity derived from the spectral distribution of the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction can be discussed in, for example, the CIE 1931 (x, y) chromaticity diagram and the CIE 1976 (u ′, v ′) chromaticity diagram. It is. However, since it is easy to see the position on the chromaticity diagram in terms of the correlated color temperature CCT and the deviation D uv , the (u ′, (2/3) v ′) chromaticity diagram (CIE 1960 (u , V) synonymous with chromaticity diagram).
Here, the deviation D uv according to the present embodiment is an amount defined in ANSI C78.377, and (u ′, (2/3) v ′) with respect to the black body radiation locus in the chromaticity diagram. The closest distance is shown as an absolute value. The positive sign indicates that the chromaticity point of the light emitting device is located above the black body radiation locus (v ′ is larger), and the negative sign indicates that the chromaticity point of the light emitting device is below the black body radiation locus (v ′ is small). Means to be located on the side).
<φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxおよびφSSL−BG−min/φSSL−RM−max>
φSSL−BG−minは、主として、青色半導体発光素子の発光に由来する分光放射束の長波長側テール(分光放射束強度が低下する裾野部分)と、中間波長領域を担う発光要素の発光に由来する分光放射束の短波長側テール(分光放射束強度が低下する裾野部分)とが重なる部分に現れる。換言すると、短波長領域と中間波長領域にまたがる465nm以上525nm以下の範囲にφSSL(λ)形状の凹部として発生しがちである。
後述する、数学的に導出される特定15修正マンセル色票の色の見えに関して、その飽和度を比較的均等に向上させようとすると、φSSL−BG−minを430nm以上495nm以下の範囲における分光強度の最大値で規格化したφSSL−BG−min/φSSL−BM−max、および、φSSL−BG−minを590nm以上780nm以下の範囲における分光強度の最大値で規格化したφSSL−BG−min/φSSL−RM−maxを慎重に制御する必要がある。すなわち、本実施態様の発光装置においては、φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxおよびφSSL−BG−min/φSSL−RM−maxには、後述するように最適範囲が存在する。
<[Phi] SSL-BG-min / [phi] SSL-BM-max and [phi] SSL-BG-min / [phi] SSL-RM-max >
φ SSL-BG-min is mainly used for light emission of the light emitting element that bears the long wavelength side tail of the spectral radiant flux derived from the light emission of the blue semiconductor light emitting element (the bottom part where the spectral radiant flux intensity decreases) and the intermediate wavelength region. It appears in the portion where the short wavelength side tail (the base portion where the spectral radiant flux intensity is reduced) of the derived spectral radiant flux overlaps. In other words, a φ SSL (λ) -shaped recess tends to occur in a range of 465 nm to 525 nm that spans the short wavelength region and the intermediate wavelength region.
Regarding the appearance of the color of the specific 15-corrected Munsell color chart, which will be described later, when trying to improve the saturation thereof relatively evenly, the spectrum in the range from 430 nm to 495 nm is reduced to φ SSL-BG-min. Φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max normalized by the maximum value of intensity, and φ SSL- normalized by the maximum value of spectral intensity in the range of 590 nm to 780 nm in the range of φ SSL-BG-min It is necessary to carefully control BG-min / φ SSL-RM-max . That is, in the light emitting device of this embodiment, there is an optimum range for φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max and φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max as described later. .
<基準の光、実験用基準の光、試験光>
本実施態様においては、数学的な色の見えを予想する際に計算上用いるCIEで定義された基準の光を、基準の光、計算用基準の光、計算用基準光などと記載した。一方、視覚
的な実比較で用いる実験用の基準の光、すなわちタングステンフィラメントを有する白熱電球光などは、基準の光、実験用基準の光、実験用基準光と記載した。また、基準の光に近接した色の見えとなると予想される高Raかつ高Riである光、たとえば紫半導体発光素子を内包し、青色/緑色/赤色蛍光体を含むLED光源も、基準の光、実験用基準の光、実験用基準光と記載した。また、基準の光に対して、数学的にまた実験的に検討対象とした光を試験光と記載する場合がある。
<Reference light, experimental reference light, test light>
In this embodiment, the reference light defined by CIE used for calculation when predicting the appearance of mathematical colors is described as reference light, calculation reference light, calculation reference light, and the like. On the other hand, experimental reference light used for visual comparison, that is, incandescent bulb light having a tungsten filament, is referred to as reference light, experimental reference light, and experimental reference light. The high R a and light the high R i is expected to be a color appearance which is close to the optical criteria, for example, enclosing the ultraviolet semiconductor light emitting elements, also LED light source including a blue / green / red phosphor, the reference Light, experimental reference light, and experimental reference light. In addition, light that has been studied mathematically and experimentally with respect to the reference light may be described as test light.
<照明対象物の色の見えの定量化手法>
分光分布から、その光で照明された物体の色の見えを定量評価するには、数学的な分光反射特性が明らかな色票を定義し、計算用基準光での照明を仮定した場合と、試験光での照明を仮定した場合を比較し、当該色票の「色の見えの差」を指標とするのがよい。
<Method for quantifying the color appearance of lighting objects>
To quantitatively evaluate the color appearance of an object illuminated with light from the spectral distribution, define a color chart with a clear mathematical spectral reflection characteristic, assuming illumination with a reference light for calculation, It is preferable to compare the cases where illumination with test light is assumed, and to use the “color appearance difference” of the color chart as an index.
一般には、CRIで使用される試験色が選択肢となりうるが、平均演色評価数等を導出する際に使用しているR1からR8の色票は中彩度な色票であって、高彩度な色の飽和度を議論するには適さない。また、R9からR12は高彩度な色票であるが、全色相角範囲の詳細な議論にはサンプル数が足りない。 In general, the test colors used in CRI can be an option, but the R 1 to R 8 color charts used when deriving the average color rendering index and the like are medium saturation color charts and have high saturation. It is not suitable for discussing the color saturation. R 9 to R 12 are highly saturated color charts, but the number of samples is insufficient for a detailed discussion of the entire hue angle range.
そこで、修正マンセル表色系におけるマンセル色相環の中で、最も高彩度な最外周に位置する色票から、色相別に15種類の色票を選択した。これらは、米国NIST(National Institute of Standards and Technology)から提案されている新たな演色評価指標のひとつであるCQS(Color Quality Scale)(バージョン7.4及び7.5)で用いる色票と同じである。以下に本実施態様で用いた15種類の色票を列記する。また冒頭には、便宜上色票に与えた、番号を記載した。なお、本明細書中においては、これら番号をnと代表させる場合があり、たとえばn=3は、「5PB 4/12」の意味である。nは1から15の自然数である。 Therefore, 15 types of color charts were selected for each hue from among the color charts located at the outermost periphery with the highest saturation in the Munsell hue circle in the modified Munsell color system. These are the same as the color chart used in CQS (Color Quality Scale) (versions 7.4 and 7.5), which is one of the new color rendering evaluation indices proposed by the United States NIST (National Institute of Standards and Technology). is there. The fifteen types of color charts used in this embodiment are listed below. At the beginning, the number given to the color chart for convenience is shown. In the present specification, these numbers may be represented as n. For example, n = 3 means “5PB 4/12”. n is a natural number from 1 to 15.
#01 7.5 P 4 /10
#02 10 PB 4 /10
#03 5 PB 4 /12
#04 7.5 B 5 /10
#05 10 BG 6 / 8
#06 2.5 BG 6 /10
#07 2.5 G 6 /12
#08 7.5 GY 7 /10
#09 2.5 GY 8 /10
#10 5 Y 8.5/12
#11 10 YR 7 /12
#12 5 YR 7 /12
#13 10 R 6 /12
#14 5 R 4 /14
#15 7.5 RP 4 /12
# 01 7.5 P 4/10
# 02 10 PB 4/10
# 03 5 PB 4/12
# 04 7.5 B 5/10
# 05 10 BG 6/8
# 06 2.5 BG 6/10
# 07 2.5 G 6/12
# 08 7.5 GY 7/10
# 09 2.5 GY 8/10
# 10 5 Y 8.5 / 12
# 11 10 YR 7/12
# 12 5 YR 7/12
# 13 10 R 6/12
# 14 5 R 4/14
# 15 7.5 RP 4/12
本実施態様においては、各種指標の導出の観点では、計算用基準光での照明を仮定した場合と試験光での照明を仮定した場合とで、これら15種類の色票の色の見えが、どのように変化した場合(あるいは変化しなかった場合)に、一般の室内照度環境下にあっても、屋外の高照度環境下で見たように、自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えとなるかを定量化し、発光装置が有すべき真の演色性として抽出した。 In this embodiment, from the viewpoint of deriving various indexes, the appearance of the colors of these 15 color charts is assumed when illumination with calculation reference light is assumed and when illumination with test light is assumed. When it changes (or does not change), it is natural, lively, and highly visible as seen in an outdoor high light environment, even in a general indoor light environment. It was quantified whether it was comfortable, color appearance, or object appearance, and was extracted as the true color rendering that the light emitting device should have.
また、分光分布から数学的に導出される色の見えを定量評価するためには、色空間の選択、色順応式の選択も重要である。本実施態様では、現在CIEによって推奨されている均等色空間であるCIE 1976 L*a*b*(CIELAB)を用いた。さらに、色順応計算には、CMCCAT2000(Colour Measurement Comittee’s Chromatic Adaptation Transform
of 2000)を採用した。
In addition, in order to quantitatively evaluate the color appearance mathematically derived from the spectral distribution, it is also important to select a color space and a color adaptation formula. In this embodiment, CIE 1976 L * a * b * (CIELAB), which is a uniform color space currently recommended by the CIE, was used. Furthermore, CCMCAT2000 (Color Measurement Committee's Chroma Adaptation Transform) is used for chromatic adaptation calculation.
of 2000).
なお、CIELAB色空間は三次元色空間であるが、本実施態様に係るCIELAB色空間においては、主に彩度と色相に注目した事から、明度を割愛し、a*、b*軸のみを二次元でプロットした。なお、本実施態様における実施例/比較例等の説明で用いるCIELAB色空間では、図中点線で結んだ点は計算用基準光での照明を仮定した結果であって、実線はそれぞれの試験光での照明を仮定した結果である。 Note that the CIELAB color space is a three-dimensional color space. However, in the CIELAB color space according to the present embodiment, the lightness is omitted because only the saturation and the hue are focused, and only the a * and b * axes are used. Plotted in two dimensions. In the CIELAB color space used in the description of examples / comparative examples in the present embodiment, the points connected by dotted lines in the figure are the results of assuming illumination with reference light for calculation, and the solid lines indicate the respective test lights. This is a result of assuming lighting at.
さらに具体的には、以下のようにして色の見えに関わる定量化を行った。先ず、本実施態様に係る発光装置が試験光を主たる放射方向に出射する場合における当該試験光(本実施態様の発光装置に係る)のCIE 1976 L*a*b*色空間における当該15種類の色票のa*値、b*値をそれぞれa* nSSL、b* nSSL(ただしnは1から15の自然数)、当該15種類の色票の色相角をそれぞれθnSSL(度)(ただしnは1から15の自然数)とした。さらに、上記試験光の相関色温度TSSLに応じて選択される計算用基準の光(5000K未満は黒体放射の光、5000K以上においてはCIE昼光)による照明を数学的に仮定した場合のCIE 1976 L*a*b*色空間における当該15種類の色票のa*値、b*値をそれぞれa* nref、b* nref(ただしnは1から15の自然数)、当該15種類の色票の色相角をそれぞれθnref(度)(ただしnは1から15の自然数)とした。ここで、当該2つの光で照明された場合の当該15種類の修正マンセル色票のそれぞれの色相角差Δhn(度)(ただしnは1から15の自然数)の絶対値|Δhn|は
|Δhn|=|θnSSL−θnref|
である。
More specifically, quantification related to color appearance was performed as follows. First, the 15 types of CIE 1976 L * a * b * color space of the test light (related to the light emitting device of the present embodiment) when the light emitting device according to the present embodiment emits the test light in the main radiation direction. The a * value and b * value of the color chart are a * nSSL and b * nSSL (where n is a natural number from 1 to 15, respectively), and the hue angles of the 15 color charts are θ nSSL (degrees) (where n is Natural number from 1 to 15). Further, when the calculation reference light selected according to the correlated color temperature T SSL of the test light (less than 5000K is light of black body radiation, CIE daylight at 5000K or higher) is assumed mathematically. CIE 1976 L * a * b * The a * value and b * value of the 15 color charts in the color space are a * nref and b * nref (where n is a natural number from 1 to 15), respectively. The hue angle of the vote was θ nref (degree) (where n is a natural number from 1 to 15). Here, the absolute value | Δh n | of the hue angle difference Δh n (degree) (where n is a natural number from 1 to 15) of each of the 15 types of modified Munsell color charts when illuminated with the two lights is | Δh n | = | θ nSSL −θ nref |
It is.
このように、本実施態様で特別に選択した当該15種類の修正マンセル色票に関わる数学的に予想される色相角差を定義するのは、試験光と実験用基準光あるいは実験用擬似基準光を用いて視覚実験を行うに当たり、さまざまな物体、あるいは物体の色の見えを全体として評価し、自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現する手段として、これらが重要な指標になると考えたからである。 As described above, the mathematically predicted hue angle difference relating to the 15 kinds of modified Munsell color charts selected specifically in the present embodiment is defined by the test light and the experimental reference light or the experimental pseudo reference light. When performing visual experiments using, we evaluate the appearance of various objects or their colors as a whole, and realize natural, lively, highly visible, comfortable color appearance, and object appearance This is because they thought that these would be important indicators.
加えて、試験光と計算用基準光の2つの光で照明された場合を仮定した当該15種類の修正マンセル色票の飽和度差ΔCn(ただしnは1から15の自然数)は
ΔCn=√{(a* nSSL)2+(b* nSSL)2}−√{(a* nref)2+(b* nref)2}
とした。また、当該15種類の修正マンセル色票の飽和度差の平均値は
|ΔCmax−ΔCmin|
とした。
In addition, the saturation difference ΔC n (where n is a natural number from 1 to 15) of the fifteen types of modified Munsell color charts assuming that the test light and the reference light for calculation are illuminated is ΔC n = √ {(a * nSSL) 2 + (b * nSSL) 2} -√ {(a * nref) 2 + (b * nref) 2}
It was. In addition, the average value of the saturation difference of the 15 types of modified Munsell color chart is
It was.
このように、本実施態様で特別に選択した当該15種類の修正マンセル色票に関わる数学的に予想される飽和度差に関わる種々の特性を定義するのは、試験光と実験用基準光あるいは実験用擬似基準光を用いて視覚実験を行うに当たり、さまざまな物体、あるいは物体の色の見えを全体として評価し、自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現する手段として、これらが重要な指標になると考えたからである。 As described above, the various characteristics relating to the mathematically predicted saturation difference relating to the 15 kinds of modified Munsell color charts selected specifically in the present embodiment are defined as the test light and the experimental reference light or In conducting visual experiments using experimental reference light, various objects or the color appearance of objects are evaluated as a whole, and natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance, and objects This is because these are considered to be important indicators as means of realizing the appearance of
<放射効率K(lm/W)と光源効率η(lm/W)>
さらに、本実施態様に係る発光装置から出射された主たる放射方向の光を測定した場合における試験光分光分布φSSL(λ)を評価するに当たり、放射効率 K (Luminous Efficacy of radiation)(lm/W)は、広く使用されている以下の定義を踏襲した。
<Radiation efficiency K (lm / W) and light source efficiency η (lm / W)>
Furthermore, in evaluating the test light spectral distribution φ SSL (λ) when measuring light in the main radiation direction emitted from the light emitting device according to this embodiment, the radiation efficiency K (Luminous Efficiency of Radiation) (lm / W ) Followed the following widely used definitions:
上記式において、
Km:最大視感度(lm/W)
V(λ):分光視感効率
λ:波長(nm)
である。
In the above formula,
K m : Maximum visibility (lm / W)
V (λ): spectral luminous efficiency λ: wavelength (nm)
It is.
よって、本実施態様に係る発光装置から出射された主たる放射方向の光を測定した場合における試験光分光分布φSSL(λ)の放射効率K(lm/W)は、分光分布がその形状として有する効率であると言える。 Therefore, the radiation efficiency K (lm / W) of the test light spectral distribution φ SSL (λ) when measuring light in the main radiation direction emitted from the light emitting device according to the present embodiment has the spectral distribution as its shape. It can be said that it is efficient.
一方、光源効率η(lm/W)は、本実施態様に係る発光装置に投入された電力がどの程度光束に変換されるかを示す量である。 On the other hand, the light source efficiency η (lm / W) is an amount indicating how much power input to the light emitting device according to the present embodiment is converted into a luminous flux.
さらに換言/付記すれば、発光装置から出射された主たる放射方向の光を測定した場合における試験光分光分布φSSL(λ)の放射効率K(lm/W)は、分光分布自体がその形状として有する効率であって、発光装置を構成するすべての材料特性に関する効率(例えば半導体発光素子の内部量子効率、光取り出し効率、蛍光体の内部量子効率、外部量子効率、封止剤の透光特性等々の効率)が100%であった際に、光源効率η(lm/W)と等しくなる量であるとも言える。 Furthermore, in other words / additional notes, the radiation efficiency K (lm / W) of the test light spectral distribution φ SSL (λ) in the case where light in the main radiation direction emitted from the light emitting device is measured has the spectral distribution itself as its shape. The efficiency relating to all the material properties constituting the light emitting device (for example, the internal quantum efficiency of the semiconductor light emitting element, the light extraction efficiency, the internal quantum efficiency of the phosphor, the external quantum efficiency, the light transmission characteristics of the sealing agent, etc. It can be said that this is an amount equal to the light source efficiency η (lm / W) when the efficiency is 100%.
<発明の着想>
本発明者は、指標Acgが−360以上−10以下の範囲外、特に−10よりも大きな値を有する場合に、良好な色の見えと高い光源効率の両立が可能かどうかを、以下の通りに、数学的に、また実験的に検討した。
<Concept of invention>
The present inventor determines whether or not it is possible to achieve both good color appearance and high light source efficiency when the index A cg has a value outside the range of −360 to −10, particularly larger than −10. I studied it mathematically and experimentally.
指標Acgは色刺激となる放射に関わる可視域を大きく短波長領域(紫等も含む青領域で380nm以上495nm未満)、中間波長領域(黄色等も含む緑色領域で495nm以上590nm未満)、長波長領域(橙色等も含む赤領域で590nm以上780nm以下)に分割し、数学的な規格化基準光分光分布に比較して、規格化試験光分光分布内の適切な位置に、適切な強度で、分光分布の凹凸が存在するかどうかを判断する指標である。図2と図3に例示するように、長波長領域の積分範囲は、最長波長極大値の位置によって異なる。また、試験光の相関色温度TSSLによって計算用基準光の選択は異なる。図2の場合は図中実線で示された試験光のCCTが5000K以上なので、基準の光は図中点線で示されるようにCIE昼光(CIE daylight)が選択されている。図3の場合は図中実線で示された試験光のCCTが5000K未満なので、基準の光は図中点線で示されるように黒体放射の光が選択されている。なお、図中網掛け部分は短波長領域、中間波長領域、長波長領域の積分範囲を模式的に示したものである。 The indicator A cg has a large visible range related to radiation that causes color stimulation, a short wavelength region (380 nm to 495 nm in a blue region including purple), an intermediate wavelength region (495 nm to 590 nm in a green region including yellow), and a long wavelength. Divided into wavelength regions (red region including orange, etc., 590 nm or more and 780 nm or less), compared to mathematical standardized reference light spectral distribution, at appropriate position in standardized test light spectral distribution with appropriate intensity This is an index for judging whether or not the unevenness of the spectral distribution exists. As illustrated in FIGS. 2 and 3, the integration range of the long wavelength region varies depending on the position of the longest wavelength maximum value. Further, the selection of the reference light for calculation differs depending on the correlated color temperature T SSL of the test light. In the case of FIG. 2, since the CCT of the test light indicated by the solid line in the drawing is 5000 K or more, CIE daylight (CIE daylight) is selected as the reference light as indicated by the dotted line in the drawing. In the case of FIG. 3, since the CCT of the test light indicated by the solid line in the drawing is less than 5000K, the black light radiation light is selected as the reference light as indicated by the dotted line in the drawing. In the figure, the shaded portion schematically shows the integration range of the short wavelength region, the intermediate wavelength region, and the long wavelength region.
さて、特許第5252107号と特許第5257538号に開示されている通り、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる発光装置」が実現できる要件の一つは、指標Acgが−360以上−10以下の範囲にあることであって、これらは、次のような意味を有すると解することが出来る。 Now, as disclosed in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538, it is possible to realize a “light emitting device that can realize natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance, and object appearance”. One of the requirements is that the index A cg is in the range of −360 to −10, and it can be understood that these have the following meanings.
短波長領域においては、数学的な規格化基準光分光分布よりも規格化試験光分光分布の分光強度が強い場合に、指標Acgの第一項(ΔS(λ)の積分)はマイナスの値をとりやすい。
中間波長領域においては、逆に、規格化基準光分光分布よりも規格化試験光分光分布の分光強度が弱い場合に、指標Acgの第二項(−ΔS(λ)の積分)はマイナスの値をとりやすい。
さらに、長波長領域においては、規格化基準光分光分布よりも規格化試験光分光分布の分光強度が強い場合に、指標Acgの第三項(ΔS(λ)の積分)はマイナスの値をとりやすい指標となっている。
すなわち、このような傾向にある場合に「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる発光装置」が実現できる要件の中の一つが満たされると解することが出来る。
In the short wavelength region, the first term of the index A cg (integral of ΔS (λ)) is a negative value when the spectral intensity of the standardized test light spectral distribution is stronger than the mathematical standardized reference light spectral distribution. It is easy to take.
Conversely, in the intermediate wavelength region, when the spectral intensity of the standardized test light spectral distribution is weaker than the standardized reference light spectral distribution, the second term (integral of −ΔS (λ)) of the index A cg is negative. Easy to take value.
Furthermore, in the long wavelength region, when the spectral intensity of the standardized test light spectral distribution is stronger than the standardized reference light spectral distribution, the third term (integral of ΔS (λ)) of the index A cg has a negative value. It is an easy-to-take index.
In other words, one of the requirements for realizing a “light emitting device capable of realizing natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance, and object appearance” in such a tendency is satisfied. Can be understood.
なお、前記のように、計算用基準光は試験光のCCTによって変わる。すなわち、計算用基準光は試験光のCCTが5000K未満の際には黒体放射の光が用いられ、試験光のCCTが5000K以上の際には定義されているCIE昼光(CIE daylight)が用いられる。指標Acgの値の導出においては、φref(λ)は、数学的に定義されている黒体放射の光かCIE昼光を用い、一方、φSSL(λ)はシミュレーションした関数、あるいは実験で発光装置を試作し、その主たる放射方向に出射された光を実測した値を用いた。 As described above, the calculation reference light varies depending on the CCT of the test light. That is, as the reference light for calculation, black body radiation is used when the CCT of the test light is less than 5000K, and the defined CIE daylight (CIE daylight) is used when the CCT of the test light is 5000K or more. Used. In deriving the value of the index A cg , φ ref (λ) uses mathematically defined light of blackbody radiation or CIE daylight, while φ SSL (λ) is a simulated function or experiment A light-emitting device was manufactured as a prototype, and values obtained by actually measuring light emitted in the main radiation direction were used.
一方、光源として、光源効率を向上させようとすると、分光視感効率V(λ)の形状から考えても、特許第5252107号と特許第5257538号に開示の分光分布と本質的に異なる形状とすることが要請される。 On the other hand, when trying to improve the light source efficiency as the light source, even if considering the shape of the spectral luminous efficiency V (λ), the shape is essentially different from the spectral distributions disclosed in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538. It is requested to do.
指標Acgの第一項(380nmから495nmまでのΔS(λ)の波長積分)と第三項(590nmからΛ4あるいは780nmまでのΔS(λ)の波長積分)は、規格化基準光分光分布よりも規格化試験光分光分布の分光強度が過剰には強くない、換言すると、ΔS(λ)の波長積分が過剰なマイナス値を取らず、適切な範囲となることが望まれる。なぜならば、この領域のV(λ)は相対的に小さな値を有するため、過剰に強い放射が当該領域に存在しても、光束を向上させることへの寄与度が小さくなる。加えて、光源効率を向上させようとすると、指標Acgの第二項(495nmから590nmまでの−ΔS
(λ)の波長積分)が、規格化基準光分光分布よりも規格化試験光分光分布のスペクトル強度が過剰に弱くない、換言すると−ΔS(λ)の波長積分が過剰なマイナス値を取らず、適切な範囲となることが望まれる。なぜならば、この領域のV(λ)は相対的に大きな値を有するため、過剰に弱い放射が当該領域に存在すると、光束を向上させることへの寄与度が小さくなるからである。
The first term (wavelength integration of ΔS (λ) from 380 nm to 495 nm) and the third term (wavelength integration of ΔS (λ) from 590 nm to Λ4 or 780 nm) of the index A cg are based on the normalized reference light spectral distribution. However, it is desired that the spectral intensity of the normalized test light spectral distribution is not excessively strong, in other words, the wavelength integration of ΔS (λ) does not take an excessive negative value and falls within an appropriate range. This is because V (λ) in this region has a relatively small value, and even if excessively strong radiation exists in the region, the contribution to improving the luminous flux is small. In addition, when trying to improve the light source efficiency, the second term of the index A cg (−ΔS from 495 nm to 590 nm)
(Λ) (wavelength integral) is not excessively weak in the spectral intensity of the normalized test light spectral distribution than the standardized reference light spectral distribution, in other words, the wavelength integral of -ΔS (λ) does not take an excessive negative value. Therefore, it is desired to be within an appropriate range. This is because V (λ) in this region has a relatively large value, and if excessively weak radiation is present in the region, the contribution to improving the luminous flux is small.
そこで、本発明者は、上記思想に基づいて、特許第5252107号と特許第5257538号開示の内容とまったく異なる分光分布によって、光源効率がより高く、かつ、照明対象物の色の見えに優れた光源が実現可能かどうかを検証し、本実施態様に係る発光装置に到達している。具体的な手法としては、以下である。 Therefore, based on the above idea, the present inventor has higher light source efficiency and excellent color appearance of the illumination object due to the spectral distribution completely different from the contents disclosed in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538. Whether or not the light source can be realized is verified, and the light emitting device according to this embodiment has been reached. The specific method is as follows.
まず中間波長領域で発光する発光要素として、特許第5252107号と特許第5257538号に好ましい場合として開示されている狭帯域発光要素と異なる、広帯域発光要素を選択した。このようにすることによって、中間波長領域における「規格化基準光分光分布と比較した規格化試験光分光分布の過度の凹凸」が低減し、指標Acgの第二項(495nmから590nmまでの−ΔS(λ)の波長積分)において、規格化基準光分光分布よりも規格化試験光分光分布のスペクトル強度が過剰に弱くならないようにすることが出来ると考えた。 First, as a light emitting element that emits light in the intermediate wavelength region, a broadband light emitting element different from the narrow band light emitting element disclosed as a preferable case in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538 was selected. By doing so, the “excessive unevenness of the normalized test light spectral distribution compared with the normalized reference light spectral distribution” in the intermediate wavelength region is reduced, and the second term of the index A cg (from −495 nm to 590 nm − It was considered that the spectral intensity of the normalized test light spectral distribution can be prevented from becoming excessively weaker than that of the standardized reference light spectral distribution in the wavelength integration of ΔS (λ).
さらに、LED発光装置内の蛍光体励起光源の選択に際しても、短波長領域における「規格化基準光分光分布と比較した規格化試験光分光分布の過度の凹凸」を低減させ、指標Acgの第一項(380nmから495nmまでのΔS(λ)の波長積分)を過剰なマイナス値としないようにした。すなわち、規格化基準光分光分布よりも規格化試験光分光分布のスペクトル強度が過剰に強くないようにするために、規格化基準光分光分布の分光強度が相対的に高い領域に蛍光体励起光源の発光波長を有するようにした。具体的には、蛍光体励起光源としては紫色半導体発光素子ではなく、青色半導体発光素子を選択した。 Furthermore, when selecting the phosphor excitation light source in the LED light emitting device, the “excessive unevenness of the normalized test light spectral distribution compared with the normalized reference light spectral distribution” in the short wavelength region is reduced, and the index A cg One term (wavelength integration of ΔS (λ) from 380 nm to 495 nm) was not excessively negative. That is, in order to prevent the spectral intensity of the standardized test light spectral distribution from being excessively higher than that of the standardized reference light spectral distribution, the phosphor excitation light source is placed in a region where the spectral intensity of the standardized reference light spectral distribution is relatively high. It was made to have the emission wavelength of. Specifically, a blue semiconductor light emitting element was selected as the phosphor excitation light source instead of a purple semiconductor light emitting element.
<実験方法とそのまとめ>
本実施態様に係る発光装置を完成させるための実験とそのまとめは以下の様に行った。
発光装置としては3.5mm×3.5mm角の小型パッケージ中に、各種半導体発光素子、各種蛍光体、封止材等を内包させたパッケージLEDを準備した。また当該パッケージLEDを内包させたLED灯具も試作した。
<Experimental method and summary>
The experiment and the summary for completing the light emitting device according to this embodiment were performed as follows.
As a light emitting device, a package LED in which various semiconductor light emitting elements, various phosphors, a sealing material and the like were included in a small package of 3.5 mm × 3.5 mm square was prepared. In addition, an LED lamp in which the package LED was included was also prototyped.
試作した各種発光装置を公平に比較するために、装置毎に変更した各種半導体発光素子、各種蛍光体とその配合を除いて、当該小型パッケージ材質、半導体発光素子の搭載位置/方法、LED灯具形状/材質等は全光源で同種とした。また、LED灯具においては、内包するパッケージLEDの分光放射特性を極力保存すべく、搭載レンズは350nmから800nm程度まで透過特性が平坦な材質を用いた。 Except for various semiconductor light-emitting elements, various phosphors and their blends, which were changed for each device, in order to compare the various prototype light-emitting devices fairly, the material of the small package, the mounting position / method of the semiconductor light-emitting elements, and the LED lamp shape / Materials are the same for all light sources. Further, in the LED lamp, in order to preserve as much as possible the spectral radiation characteristics of the packaged LED included, the mounted lens is made of a material having a flat transmission characteristic from about 350 nm to about 800 nm.
このような条件下で、各発光装置の放射計測学的特性(radiometric property)、測光学的特性(photometric property)を測定した。さらに、各発光装置の分光分布を有する光による照明を仮定した場合の前記15種類の修正マンセル色票の色の見えと、計算用基準光による照明を仮定した場合のそれを比較して、どのように変化するか(あるいは変化しないか)を、測色学(colorimetry)的観点から数学的に導出し、前述の様な指標で色の見えを定量評価した。 Under such conditions, the radiometric property and the photometric property of each light-emitting device were measured. Further, the appearance of the colors of the 15 kinds of modified Munsell color charts when assuming illumination with light having a spectral distribution of each light emitting device is compared with that when illumination with calculation reference light is assumed. Whether the color changes (or does not change) is mathematically derived from a colorimetric viewpoint, and the color appearance is quantitatively evaluated using the above-described index.
さらに、本実施態様の実験においては、被験者に色の見えの優劣を判断してもらう、比較視覚実験も行った。比較視覚実験においては、ANSI C78.377を参考に、表1に示した色温度グループ毎に実験用基準光を準備して、同一の照明対象物を試験光と実験用基準光とでそれぞれ独立に照明し、どちらの光で照明した場合の色の見えが優れてい
るかをランク−5、ランク−4、ランク−3、ランク−2、ランク−1、ランク0、ランク+1、ランク+2、ランク+3、ランク+4、ランク+5の11ランクに分類してもらった。
Furthermore, in the experiment of the present embodiment, a comparative visual experiment was also performed in which the subject was asked to determine whether the color appearance was superior or inferior. In the comparative visual experiment, with reference to ANSI C78.377, an experimental reference light is prepared for each color temperature group shown in Table 1, and the same illumination object is independently used for the test light and the experimental reference light. -5, rank-4, rank-3, rank-2, rank-1, rank0, rank + 1, rank + 2, rank They were classified into 11 ranks of +3, rank +4, and rank +5.
ここで、実験用基準光としては、黒体軌跡の極力近傍に色度座標を有する発光装置を準備した。実験用基準光を発する発光装置は、例えば比較例1に示すように、単体の発光ピーク波長410nmmの紫色半導体発光素子、青色蛍光体としてSBCA蛍光体、狭帯域緑色蛍光体として光励起時のピーク波長545nm、半値全幅55nmのβ−SiAlON蛍光体、赤色蛍光体として光励起時のピーク波長645nm、半値全幅99nmのCASON蛍光体を用いて構成し、数学的な基準の光に近接した色の見えとなると考えられる高Raかつ高Riである光を準備した。例えば比較例1に示した分光放射特性は、比較視覚実時にCCT毎に分けたグループEの実験用基準光の例である。計算されたCCTは4116K、Duvは−0.0017、Raは98.0であった。なお、他のCCTグループにおいても、同様に、黒体軌跡の極力近傍に色度座標を有し、照明対象物を照明した際に、数学的な基準の光に近接した色の見えとなると予想される高Raかつ高Riである光を発する発光装置を準備した。 Here, as the experimental reference light, a light-emitting device having chromaticity coordinates as close as possible to the black body locus was prepared. For example, as shown in Comparative Example 1, a light emitting device that emits experimental reference light includes a single purple semiconductor light emitting element having an emission peak wavelength of 410 nm, a SBCA phosphor as a blue phosphor, and a peak wavelength upon light excitation as a narrow-band green phosphor. It is composed of a β-SiAlON phosphor of 545 nm and a full width at half maximum of 55 nm, and a CASON phosphor having a peak wavelength of 645 nm and a full width at half maximum of 99 nm at the time of photoexcitation as a red phosphor. A light having a possible high R a and high R i was prepared. For example, the spectral radiation characteristic shown in Comparative Example 1 is an example of group E experimental reference light divided for each CCT in actual comparison vision. The calculated CCT was 4116K, D uv was -0.0017, and Ra was 98.0. Similarly, other CCT groups also have chromaticity coordinates as close as possible to the black body locus, and when the illumination object is illuminated, it is expected that the color will appear close to the mathematical reference light. A light emitting device that emits light having a high R a and a high R i was prepared.
比較視覚実験を行う際には、発光装置を代えることによって発生する照度変化を抑制するために、照明対象物の位置における照度がほぼ等しくなるになるように、照明対象物と発光装置の距離を調整する、駆動用電源を変更しLED灯具への注入電流量を調整するなどした。 また、比較視覚実験時の照度は、約100lxから約7000lxの範囲とした。 When performing a comparative visual experiment, in order to suppress the change in illuminance caused by replacing the light emitting device, the distance between the illumination target and the light emitting device is set so that the illuminance at the position of the illumination target is substantially equal. Adjusting, changing the power supply for driving and adjusting the amount of current injected into the LED lamp. In addition, the illuminance during the comparative visual experiment was in the range of about 100 lx to about 7000 lx.
また、比較視覚実験時には、以下の照明対象物などを準備した。ここでは、紫色、青紫色、青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、黄赤色、赤色、赤紫色等の全色相に渡る有彩色対象物を準備するように配慮した。さらに、白色物、黒色物などの無彩色の対象物も準備した。また、静物、花、食品、衣料品、印刷物等、多数多種類なものを準備した。また、実験においては被験者(日本人)自身の肌も観察対象とした。なお、以下の物体名称前に一部付記した色名称は、通常の環境下でそのように見えるという意味で、厳密な色の表現ではない。 In addition, the following lighting objects were prepared during the comparative visual experiment. Here, consideration was given to preparing chromatic objects that cover all hues such as purple, blue-violet, blue, blue-green, green, yellow-green, yellow, yellow-red, red, and red-purple. Furthermore, achromatic objects such as white and black were also prepared. Many kinds of still life, flowers, food, clothing, printed matter, etc. were prepared. In the experiment, the subject's own skin was also observed. It should be noted that the color names partially appended before the object names below are not strict color representations in the sense that they look like that under normal circumstances.
白色セラミック皿、ホワイトアスパラ、ホワイトマッシュルーム、白プリザーブドフラワー、白色ハンカチ、白Yシャツ、米飯
紫色プリザーブドフラワー
青紫布製ハンカチ、ブルージーンズ、青色プリザーブドフラワー、青緑タオル
緑色パプリカ、レタス、千切りキャベツ、ブロッコリー、緑ライム、緑色りんご
黄色バナナ、黄色パプリカ、黄緑色レモン、黄色プリザーブドフラワー、卵焼き
橙色オレンジ、橙色パプリカ、にんじん
赤色トマト、赤色りんご、赤色パプリカ、赤色ウインナー、赤プリザーブドフラワー
黒プリザーブドフラワー、
ピンク色ネクタイ、ピンクプリザーブドフラワー、
小豆色ネクタイ、コロッケ、とんかつ、ごぼう、クッキー、チョコレート、
落花生、木製器
被験者(日本人)自身の肌
新聞紙、白背景上の黒文字を含むカラー印刷物(多色ずり)、文庫本、週刊誌
シルバー(文字盤白)腕時計
カラーチェッカー(X―rite社製 Color checker classic 18色の有彩色と6種類の無彩色(白1、灰色4、黒1)を含む計24色の色票)
White ceramic dish, white asparagus, white mushroom, white preserved flower, white handkerchief, white Y-shirt, cooked rice purple preserved flower blue purple cloth handkerchief, blue jeans, blue preserved flower, blue green towel green paprika, lettuce, shredded cabbage, broccoli, green Lime, green apple yellow banana, yellow paprika, yellow green lemon, yellow preserved flower, fried egg orange orange, orange paprika, carrot red tomato, red apple, red paprika, red wiener, red preserved flower black preserved flower,
Pink tie, pink preserved flower,
Red bean tie, croquette, tonkatsu, burdock, cookies, chocolate,
Peanuts, wooden test subjects (Japanese) own skin newspaper, color prints containing black letters on a white background (multicolored paper), paperback books, weekly magazine silver (white dial) wristwatch color checker (Color checker made by X-rite) Classic 18 color chromatic colors and 6 achromatic colors (white 1, gray 4, black 1)
なお、カラーチェッカー中の各色票の名称とマンセル表記は、以下の通りである。
Name Munsell Notation
Dark skin 3.05 YR 3.69/3.20
Light skin 2.2 YR 6.47/4.10
Blue sky 4.3 PB 4.95/5.55
Foliage 6.65 GY 4.19/4.15
Blue flower 9.65 PB 5.47/6.70
Bluish green 2.5 BG 7/6
Orange 5 YR 6/11
Purplish blue 7.5 PB 4/10.7
Moderate red 2.5 R 5/10
Purple 5 P 3/7
Yellow green 5 GY 7.08/9.1
Orange yellow 10 YR 7/10.5
Blue 7.5 PB 2.90/12.75
Green 0.1 G 5.38/9.65
Red 5 R 4/12
Yellow 5 Y 8/11.1
Magenta 2.5 RP 5/12
Cyan 5 B 5/8
White N 9.5/
Neutral 8 N 8/
Neutral 6.5 N 6.5/
Neutral 5 N 5/
Neutral 3.5 N 3.5/
Black N 2/
The names and Munsell notation of each color chart in the color checker are as follows.
Name Munsell Notation
Dark skin 3.05 YR 3.69 / 3.20
Light skin 2.2 YR 6.47 / 4.10
Blue sky 4.3 PB 4.95 / 5.55
Foliage 6.65 GY 4.19 / 4.15
Blue flower 9.65 PB 5.47 / 6.70
Bluish green 2.5 BG 7/6
Orange 5 YR 6/11
Purplish blue 7.5 PB 4 / 10.7
Moderate red 2.5 R 5/10
Purple 5 P 3/7
Yellow green 5 GY 7.08 / 9.1
Orange yellow 10 YR 7 / 10.5
Blue 7.5 PB 2.90 / 12.75
Green 0.1 G 5.38 / 9.65
Red 5 R 4/12
Yellow 5 Y 8 / 11.1
Magenta 2.5 RP 5/12
Cyan 5 B 5/8
White N 9.5 /
Neutral 8 N 8 /
Neutral 6.5 N 6.5 /
Neutral 5 N 5 /
Neutral 3.5 N 3.5 /
Black N 2 /
比較視覚実験を行った際のランク分けは、被験者のランク分け結果を元に統計的に処理し、以下の通りとした。実験用基準の光と同一あるいは同程度か、変化が感じられない場合をランク0とした。また、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えが実現でき」、若干好ましい場合はランク+1、好ましい場合はランク+2、より好ましい場合はランク+3、非常に好ましい場合はランク+4、格段に好ましい場合はランク+5とした。逆に、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えが実現できない」場合は、その程度によって、若干好ましくない場合はランク−1、好ましくない場合はランク−2、より好ましくない場合はランク−3、非
常に好ましくない場合はランク−4、格段に好ましくない場合はランク−5とした。
The ranking when the comparative visual experiment was performed was statistically processed based on the ranking results of the subjects, and was as follows. Rank 0 was given when no change was felt or the same or similar to the experimental reference light. In addition, “natural, vivid, highly visible, comfortable, color appearance and object appearance can be realized”, rank +1 when slightly preferable, rank +2 when preferable, rank +3 when more preferable, When it was very preferable, it was ranked +4, and when it was extremely preferable, it was ranked +5. On the other hand, if “natural, vivid, highly visible, comfortable, color appearance, object appearance cannot be realized”, depending on the degree, rank-1 is not preferable, otherwise Rank-2, rank-3 when less preferred, rank-4 when very unfavorable, rank-5 when markedly unfavorable.
ランク判断をする上で、被験者に対しては、以下の観点で照明対象物を観察し、総合的に点数化するように指示した。すなわち、実験用基準光で照明した場合と比較して各発光装置で照明した場合に、A)白黒の様な「無彩色の見え」が好ましく知覚されるかどうか、B)白背景上の黒文字を含む印刷物、新聞等に記載されている文字が読みやすいかどうか、C)被験者自身の肌色等を含む、各種色相を有する「有彩色の色の見え」が好ましく知覚されるかどうか、D)近似した色相を有する対象物(例えば、2つの異なる個体としての赤パプリカ)の色を識別しやすいかどうか、E)同じ照度でありながら明るく感じられるかどうか(明るさ感が向上するか)である。 In determining the rank, the subject was instructed to observe the illumination object from the following viewpoints and score it comprehensively. That is, A) whether or not “achromatic appearance” such as black and white is favorably perceived when illuminated by each light emitting device as compared to when illuminated with experimental reference light, and B) black characters on a white background Whether the characters described in printed matter, newspapers, etc. are easy to read, C) whether “chromatic color appearance” having various hues including the subject's own skin color, etc. is preferably perceived, D) Whether it is easy to identify the color of an object having an approximate hue (for example, red paprika as two different individuals), E) whether it feels bright with the same illuminance (improves brightness) is there.
なお、以下示す表2から表15にまとめた各種指標において、「発光要素」と記載された欄は前述のとおりに発光要素単体の特性を示しており、「発光装置」と記載された欄は、パッケージLEDとして測定した結果である。「色の見え」と記載された欄は、パッケージLEDの分光分布より計算で求めた結果であって、「比較視覚実験結果」と記載された欄は、当該パッケージLEDを内包するLED灯具を用いた比較視覚実験時の照明対象物の色の見えに関するランク分けの結果である。 In the various indexes summarized in Table 2 to Table 15 below, the column described as “light emitting element” indicates the characteristics of the light emitting element alone as described above, and the column described as “light emitting device” It is the result measured as a package LED. The column described as “Color Appearance” is a result obtained by calculation from the spectral distribution of the package LED, and the column described as “Comparative Visual Experiment Result” uses an LED lamp that contains the package LED. It is the result of the rank division regarding the color appearance of the lighting object at the time of the comparative visual experiment.
以下、実施例と比較例を用いて、本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲が実施例のみに限定されないことはいうまでもない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example and a comparative example, it cannot be overemphasized that the scope of the present invention is not limited only to an Example.
<概要説明>
先ず、表2に示す4種の発光装置を例に本実施態様の概要と効果を説明する。
<Overview>
First, the outline and effects of this embodiment will be described by taking four types of light emitting devices shown in Table 2 as examples.
比較例1は、照明対象物を照明した際に、基準の光に近接した色の見えとなり、平均演色評価数(Ra)がきわめて高く、特殊演色評価数(Ri)も高い実験用基準光を放射する発光装置であって、Acgは+64.1であった。この光源は、蛍光体励起光源として紫色半導体発光素子を用い、かつ、緑色蛍光体として狭帯域のβ−SiAlON(蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長が545nmで、その半値全幅が55nm)を用いて実現したものである。
なお、本明細書で記載するSBCA蛍光体、β−SiAlON蛍光体、CASON蛍光体の詳細は、特許第5252107号と特許第5257538号に開示されている材料と同じである。
In Comparative Example 1, when an object to be illuminated is illuminated, the color appears close to the reference light, the average color rendering index (R a ) is extremely high, and the special color rendering index (R i ) is also high. The light emitting device emits light, and A cg was +64.1. This light source uses a purple semiconductor light-emitting element as a phosphor excitation light source, and a narrow-band β-SiAlON as a green phosphor (wavelength giving a maximum emission intensity at the time of light excitation of a single phosphor is 545 nm, its full width at half maximum Is realized using 55 nm).
The details of the SBCA phosphor, β-SiAlON phosphor, and CASON phosphor described in this specification are the same as the materials disclosed in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538.
比較例2は、特許第5252107号と特許第5257538号に開示されている光を放射する発光装置であって、Acgは−44.9であった。この発光装置も、比較例1同様に、蛍光体励起光源として紫色半導体発光素子を用い、かつ、緑色蛍光体として狭帯域のβ−SiAlON(蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長が545nmで、その半値全幅が55nm)を用いて実現したものである。 Comparative Example 2 is a light emitting device that emits light as disclosed in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538, and A cg was −44.9. As in Comparative Example 1, this light-emitting device also uses a purple semiconductor light-emitting element as a phosphor excitation light source, and has a narrow-band β-SiAlON (wavelength that gives a maximum emission intensity during light excitation of a single phosphor) as a green phosphor. Is 545 nm, and the full width at half maximum is 55 nm).
参考例1も、特許第5252107号と特許第5257538号の範疇となる光を放射する発光装置であって、Acgは−58.7であった。しかし、この発光装置は、蛍光体励起光源として青色半導体発光素子を用い、かつ、緑色蛍光体として広帯域のCSMS(蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長が514nmで、その半値全幅が106nm)を用いて実現したものである。 Reference Example 1 is also a light emitting device that emits light within the scope of Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538, and A cg was −58.7. However, this light-emitting device uses a blue semiconductor light-emitting element as a phosphor excitation light source, and a broadband CSMS as a green phosphor (wavelength giving a maximum emission intensity at the time of light excitation of a single phosphor is 514 nm, its full width at half maximum Is realized using 106 nm).
一方、実施例1は、特許第5252107号と特許第5257538号にも開示されていない光を放射する新規な発光装置であって、Acgは+10.4であった。この光源は、蛍光体励起光源として青色半導体発光素子を用い、かつ、緑色蛍光体として広帯域のCSO(蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長が520nmで、その半値全幅が96nm)を用いて実現したものである。 On the other hand, Example 1 is a novel light emitting device that emits light that is not disclosed in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538, and A cg was +10.4. This light source uses a blue semiconductor light emitting element as a phosphor excitation light source, and a broadband CSO as a green phosphor (wavelength giving a maximum value of emission intensity at the time of light excitation of a single phosphor is 520 nm, and its full width at half maximum is 96 nm) This is realized by using
なお、これら四発光装置は、比較のために、全て近接した相関色温度(約3800〜4200K)としている。また、実験用基準光として準備した比較例1の発光装置を除き、DuvSSLも近接した値(約−0.0100〜−0.0125)とした。 These four light-emitting devices are all set to close correlated color temperatures (about 3800 to 4200 K) for comparison. Further, except for the light emitting device of Comparative Example 1 prepared as experimental reference light, D uvSSL was also set to a close value (about −0.0100 to −0.0125).
その他、各光源の詳細な構成材料、その特徴、発光装置としての特性は表2にまとめた。表2には、特定15種類の修正マンセル色票において、基準の光で照明した場合と、それぞれの試験光で照明した場合との色の見えの差を数学的に導出した結果も示している。さらに、実験用基準光として準備した比較例1の発光装置を基準にして、残り3種の発光装置によって、実際の色の見えがどのようになるか、比較視覚実験を行った結果も示している。 In addition, the detailed constituent materials of each light source, its characteristics, and characteristics as a light emitting device are summarized in Table 2. Table 2 also shows the results of mathematical derivation of the difference in color appearance between the case of illumination with the reference light and the case of illumination with each test light in the specific 15 types of modified Munsell color charts. . Furthermore, based on the light emitting device of Comparative Example 1 prepared as the experimental reference light, the results of a comparative visual experiment are also shown as to how the actual color looks with the remaining three types of light emitting devices. Yes.
比較例1の発光装置、比較例2の発光装置、参考例1の発光装置、実施例1の発光装置それぞれの分光放射束特性は図4から図7に示した。また、図4から図7には、特定15種類の修正マンセル色票において、基準の光で照明した場合と、それぞれの試験光で照明した場合との色の見えをa*値とb*値とを共にプロットしたCIELAB色空間も示した。なお、CIELAB色空間において基準の光で照明した場合は点線で、それぞれの試験光で照明した場合は実線で示した。 The spectral radiant flux characteristics of the light emitting device of Comparative Example 1, the light emitting device of Comparative Example 2, the light emitting device of Reference Example 1, and the light emitting device of Example 1 are shown in FIGS. Further, in FIGS. 4 through 7, identified in 15 different modified Munsell color chart, and when illuminated with reference light, the color appearance of a * values and b * values of as when illuminated with each of the test light Also shown is the CIELAB color space, plotted together. In addition, when illuminated with the reference light in the CIELAB color space, it is indicated with a dotted line, and when illuminated with each test light, it is indicated with a solid line.
ここで、表2、図5から図7等から、以下のことが分かる。
比較例2の発光装置は、指標Acgが−44.9で、発光装置としての光源効率ηは45.9(lm/W)であった。また、数学的には、図5からも各色相の飽和度が比較的均等に向上することが分かり、実際に、比較視覚実験でも、色の見えは比較例1の発光装置よりも良好と判断され、ランク4であった。
Here, the following can be understood from Table 2, FIGS.
In the light emitting device of Comparative Example 2, the index A cg was −44.9, and the light source efficiency η as the light emitting device was 45.9 (lm / W). Mathematically, it can be seen from FIG. 5 that the saturation of each hue is improved relatively evenly. In fact, it is determined that the color appearance is better than that of the light emitting device of Comparative Example 1 even in a comparative visual experiment. And rank 4.
さらに、参考例1の発光装置は指標Acgが−58.7で、発光装置としての光源効率ηは48.0(lm/W)であった。また、数学的には、図6からも各色相の飽和度が比較的均等に向上することが分かり、実際に、色の見えは比較例1の発光装置よりも良好と判断され、ランク4であった。 Furthermore, the light emitting device of Reference Example 1 had an index A cg of −58.7, and the light source efficiency η as the light emitting device was 48.0 (lm / W). Mathematically, it can be seen from FIG. 6 that the saturation of each hue improves relatively evenly. In fact, it is determined that the color appearance is better than that of the light emitting device of Comparative Example 1, and rank 4 there were.
これに対して、実施例1に示した発光装置は、指標Acgが+10.4であった。発光装置としての光源効率ηは54.4(lm/W)と、いずれの発光装置よりも相対的に高かった。また、数学的には、図7からも各色相の飽和度が比較的均等に向上することが分かり、実際に、色の見えは比較例1の発光装置よりも良好であると判断され、ランク5であった。 On the other hand, the index A cg of the light emitting device shown in Example 1 was +10.4. The light source efficiency η as a light emitting device was 54.4 (lm / W), which was relatively higher than any of the light emitting devices. Also, mathematically, it can be seen from FIG. 7 that the saturation of each hue improves relatively evenly. In fact, it is determined that the color appearance is better than the light emitting device of Comparative Example 1, and the rank It was 5.
すなわち、実施例1の発光装置の結果は、特許第5252107号と特許第5257538号記載の発光装置の範囲外、特に指標Acgが−10よりも大きな値を有する場合であっても、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる発光装置」が実現可能な場合がある事を具体的に例示していると言える。さらに、そのような場合にこそ、発光装置の光源効率ηを向上させ得ることも分かる。 That is, the result of the light emitting device of Example 1 is “natural” even when the value is outside the range of the light emitting devices described in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538, particularly when the index A cg has a value larger than −10. Thus, it can be said that it is specifically exemplified that there may be a case where a light-emitting device that can realize vivid, high-visibility, comfortable, color appearance, and object appearance ”can be realized. Furthermore, it is understood that the light source efficiency η of the light emitting device can be improved only in such a case.
<詳細説明1>
次に、実施例/比較例をさらに例示して、本実施態様を詳細に説明する。
表3から表7は、本実施態様の実施例を示している。これらは、表番号順に、比較視覚
実験の総合的ランク分類でそれぞれランク+1からランク+5となった発光装置の結果である。また、1つのランクに分類された発光装置は、低TSSLから高TSSLの順に並べた。さらに、図8から図14は、それぞれのランクから例として抽出した発光装置が発する光の分光分布とCIELAB色空間を例示したものである。
<Detailed explanation 1>
Next, the present embodiment will be described in detail by further illustrating examples / comparative examples.
Tables 3 to 7 show examples of this embodiment. These are the results of the light emitting devices that are ranked from rank +1 to rank +5 in the overall rank classification of the comparative visual experiment in the order of the table numbers. In addition, the light emitting devices classified into one rank are arranged in the order of low T SSL to high T SSL . Further, FIGS. 8 to 14 exemplify the spectral distribution and CIELAB color space of the light emitted by the light emitting device extracted as an example from each rank.
これら実施例/比較例の結果を詳細に検討したところ、発光装置によって照明した色の見えが、比較視覚実験でランク+1以上と判断されるためには、発光装置は以下の発光要素を内包していたことが分かる。
条件α:青色半導体発光素子
条件β:広帯域緑色蛍光体
条件γ:赤色蛍光体
When the results of these examples / comparative examples were examined in detail, in order for the appearance of the color illuminated by the light-emitting device to be determined to be rank +1 or higher in a comparative visual experiment, the light-emitting device included the following light-emitting elements. I understand that it was.
Condition α: Blue semiconductor light-emitting element Condition β: Broadband green phosphor Condition γ: Red phosphor
一方、発光装置によって照明した色の見えが、比較視覚実験でランク+1以上と判断されるためには、発光装置の分光分布φSSL(λ)から導出される各指標は、以下の特徴を全て有していたことが分かる。
条件1: −10.0 < Acg ≦ 120.0
条件2: −0.0220 ≦ DuvSSL ≦ −0.0070
条件3: 0.2250 ≦ φSSL−BG−min/φSSL−BM−max ≦
0.7000
条件4: 605(nm) ≦ λSSL−RM−max ≦ 653(nm)
On the other hand, in order for the appearance of the color illuminated by the light emitting device to be determined to be rank +1 or higher in a comparative visual experiment, each index derived from the spectral distribution φ SSL (λ) of the light emitting device has all the following characteristics: You can see that it had.
Condition 1: −10.0 <A cg ≦ 120.0
Condition 2: −0.0220 ≦ D uvSSL ≦ −0.0070
Condition 3: 0.2250 ≦ φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max ≦
0.7000
Condition 4: 605 (nm) ≦ λ SSL-RM-max ≦ 653 (nm)
さらに、比較視覚実験でランク+1以上と判断された発光装置の分光分布φSSL(λ)は、以下の特徴も有し得ることが分かる。
条件5: 430(nm) ≦ λSSL−BM−max ≦ 480(nm)
条件6: 0.1800 ≦ φSSL−BG−min/φSSL−RM−max ≦
0.8500
Furthermore, it can be seen that the spectral distribution φ SSL (λ) of the light emitting device determined to be rank +1 or higher in the comparative visual experiment can also have the following characteristics.
Condition 5: 430 (nm) ≦ λ SSL-BM-max ≦ 480 (nm)
Condition 6: 0.1800 ≦ φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max ≦
0.8500
加えて、比較視覚実験でランク+1以上と判断された発光装置の分光分布φSSL(λ)から導出される放射効率K(lm/W)と相関色温度TSSL(K)は、以下の特徴を有し得ることも分かる。
条件7: 210.0 lm/W ≦ K ≦ 290.0 lm/W
条件8: 2600 K ≦ TSSL ≦ 7700 K
In addition, the radiation efficiency K (lm / W) and the correlated color temperature T SSL (K) derived from the spectral distribution φ SSL (λ) of the light emitting device determined to be rank +1 or higher in the comparative visual experiment are as follows. It can also be seen that
Condition 7: 210.0 lm / W ≦ K ≦ 290.0 lm / W
Condition 8: 2600 K ≦ T SSL ≦ 7700 K
さらに加えて、比較視覚実験でランク+1以上と判断された発光装置のφSSL(λ)は380nm以上405nm以下の範囲において発光要素由来の実効強度を有さない特徴を有し得ることもわかる。 In addition, it can be seen that φ SSL (λ) of the light-emitting device determined to be rank +1 or higher in the comparative visual experiment can have a characteristic that does not have an effective intensity derived from the light-emitting element in the range of 380 nm to 405 nm.
さらに、比較視覚実験でランク+1以上と判断された発光装置のφSSL(λ)は発光要素として、狭帯域緑色蛍光体、黄色蛍光体を含まないという特徴を有し得ることもわかる。 Further, it can be seen that φ SSL (λ) of the light-emitting device determined to be rank +1 or higher in the comparative visual experiment may have a feature that it does not include a narrow-band green phosphor and a yellow phosphor as a light-emitting element.
一方、発光装置によって照明した色の見えが、比較視覚実験でランク+1以上と判断された発光装置の分光分布φSSL(λ)から導出された「色の見え」に関する各指標は、nを1から15の自然数として、以下の特徴をすべて有していたことが分かる。
条件I −4.00 ≦ ΔCn ≦ 8.00
条件II: 0.50 ≦ SATave ≦ 4.00
条件III: 2.00 ≦ |ΔCmax−ΔCmin| ≦ 10.00
条件IV: 0.00 度 ≦ |Δhn| ≦ 12.50 度
On the other hand, each index related to “color appearance” derived from the spectral distribution φ SSL (λ) of the light emitting device, in which the appearance of the color illuminated by the light emitting device is determined to be rank +1 or higher in the comparative visual experiment, n is 1 It can be seen that the natural number of 15 to 15 had all the following characteristics.
Condition I −4.00 ≦ ΔC n ≦ 8.00
Condition II: 0.50 ≦ SAT ave ≦ 4.00
Condition III: 2.00 ≦ | ΔC max −ΔC min | ≦ 10.00
Condition IV: 0.00 degrees ≦ | Δh n | ≦ 12.50 degrees
これらを満たした発光装置の分光分布φSSL(λ)による色の見えを計算した結果、すなわち、図7から図14を見ると以下が分かる。基準の光で当該15種類の修正マンセル色票を照明した場合を仮定した色の見えと、各発光装置の分光分布φSSL(λ)で照明した場合を比較すると、いずれの発光装置においても、(1)その色相角差が小さく、か
つ、(2)15種類いずれの色相においても飽和度は比較的均等に向上しており、かつ、(3)その飽和度向上の度合いが適切な範囲内にある、事が分かる。このような特徴がまさに実際に照明対象物を照明した場合には、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見え」を誘発すると考えられ、かつ、数学的には条件Iから条件IVに対応していると言える。
As a result of calculating the appearance of the color by the spectral distribution φ SSL (λ) of the light emitting device satisfying these conditions, that is, from FIG. 7 to FIG. Comparing the appearance of the color assuming that the 15 kinds of modified Munsell color charts are illuminated with the reference light and the illumination with the spectral distribution φ SSL (λ) of each light emitting device, in any light emitting device, (1) The hue angle difference is small, (2) the saturation level is improved relatively evenly in any of the 15 types of hues, and (3) the degree of saturation level improvement is within an appropriate range. I understand that. When such a feature actually illuminates an object to be illuminated, it is thought to induce “natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance, object appearance” Mathematically, it can be said that it corresponds to condition I to condition IV.
さらに具体的に色の見えの効果を記載すれば、本実施態様の発光装置を照明に用いた場合には、基準の光で照明した場合と比較して、A)白黒の様な「無彩色の見え」が好ましく知覚され、B)白背景上の黒文字を含む印刷物、新聞等に記載されている文字が読みやすく知覚され、C)被験者自身の肌色等を含む、各種色相を有する「有彩色の色の見え」が好ましく知覚され、D)近似した色相を有する対象物の色を識別しやすく知覚され、E)同じ照度でありながら明るく感じられる効果がある事が確認された。 More specifically, the effect of color appearance will be described. When the light-emitting device of this embodiment is used for illumination, A) “achromatic color” such as black and white compared to the case of illumination with reference light. "Appearance" is preferably perceived, B) printed matter including black characters on a white background, characters described in newspapers, etc. are perceived in an easy-to-read manner, and C) "chromatic colors having various hues including the subject's own skin color" It was confirmed that D) the color of an object having an approximate hue was easily perceived, and E) the effect of being brightly felt even with the same illuminance.
さらに条件αに記載した青色半導体発光素子の選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該青色発光素子の、素子単体パルス駆動時のドミナント波長λCHIP−BM−domは、445nm以上475nm以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、447.5nm以上470nm以下を選択することが若干好ましく、
ランク+4から+5の結果より、452.5nm以上470nm以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、457.5nm近傍を選択することが格段に好ましい。なお、近傍とは±2.5nmを意味する。
Further, regarding the selection of the blue semiconductor light emitting element described in the condition α, in light of the result of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The dominant wavelength λ CHIP-BM-dom of the blue light emitting element when the element single pulse is driven can be selected from 445 nm to 475 nm,
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 447.5 nm or more and 470 nm or less,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select 452.5 nm or more and 470 nm or less,
From the result of rank +5, it is much preferable to select the vicinity of 457.5 nm. Incidentally, the vicinity means ± 2.5 nm.
さらに条件βに記載した広帯域緑色蛍光体の選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該広帯域緑色蛍光体の、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxは511nm以上543nm以下であり、その半値全幅WPHOS−GM−fwhmは90nm以上110nm以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxは514nm以上540nm以下であり、その半値全幅WPHOS−GM−fwhmは96nm以上108nm以下を選択することが若干好ましく、
ランク+2から+5の結果より、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxは520nm以上540nm以下であり、その半値全幅WPHOS−GM−fwhmは96nm以上108nm以下を選択することが好ましく、
ランク+5の結果より、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxは520nm以上530nm以下であり、その半値全幅WPHOS−GM−fwhmは96nm以上104nm以下を選択することが格段に好ましい。
さらに、全体の傾向から、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxは521nm以上529nm以下であり、その半値全幅WPHOS−GM−fwhmは97nm以上103nm以下を選択することがさらに格段に好ましいと考えられる。これらの傾向は、本実施態様の発光装置においては、分光分布φSSL(λ)の適切な位置に適切な大きさの凹凸を有するようにするために必要と考えられる傾向である。
Further, regarding the selection of the broadband green phosphor described in the condition β, the characteristics are considered as follows in light of the result of classification from rank +1 to rank +5.
The wavelength λ PHOS-GM-max giving the maximum value of the emission intensity of the broadband green phosphor upon photoexcitation of the phosphor alone is 511 nm or more and 543 nm or less, and its full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm is 90 nm or more and 110 nm or less. Is selectable,
From the results of the whole example, the wavelength λ PHOS-GM-max that gives the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor is 514 nm to 540 nm, and its full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm is 96 nm to 108 nm. Somewhat preferred to choose,
From the results of the ranks +2 to +5, the wavelength λ PHOS-GM-max that gives the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor is 520 nm or more and 540 nm or less, and its full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm is 96 nm or more and 108 nm or less. It is preferable to select
From the result of rank +5, the wavelength λ PHOS-GM-max that gives the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor is 520 nm or more and 530 nm or less, and its full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm is 96 nm or more and 104 nm or less. It is much preferable to do.
Furthermore, from the overall tendency, the wavelength λ PHOS-GM-max that gives the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor is 521 nm or more and 529 nm or less, and its full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm is 97 nm or more and 103 nm or less. It is considered that selection is even more preferable. These tendencies are thought to be necessary in the light emitting device of this embodiment in order to have irregularities of an appropriate size at appropriate positions in the spectral distribution φ SSL (λ).
さらに、具体的な蛍光体材料としては、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該緑色蛍光体は、材料単体で光励起した際に緑色発光し、かつ、前記光学特性を満足するものであれば、特に限定されないが、LuAG蛍光体、CSO蛍光体、G−YAG蛍光体、CSMS蛍光体、BSS蛍光体、BSON蛍光体等を例示可能であって、
実施例全体の結果より、LuAG蛍光体、CSO蛍光体、G−YAG蛍光体、CSMS蛍光体を選択することが若干好ましく、
ランク+2から+5の結果より、LuAG蛍光体、CSO蛍光体、G−YAG蛍光体を選択することが好ましく、
ランク+5の結果より、LuAG蛍光体、CSO蛍光体を選択することが格段に好ましい。
Furthermore, specific phosphor materials are considered to have the following characteristics in light of the results of classification from rank +1 to rank +5.
The green phosphor is not particularly limited as long as it emits green light when photoexcited by a single material and satisfies the optical characteristics, but is not limited to LuAG phosphor, CSO phosphor, G-YAG phosphor, CSMS. Examples include phosphors, BSS phosphors, BSON phosphors, etc.
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select LuAG phosphor, CSO phosphor, G-YAG phosphor, CSMS phosphor,
From the results of ranks +2 to +5, it is preferable to select a LuAG phosphor, a CSO phosphor, and a G-YAG phosphor,
From the result of rank +5, it is particularly preferable to select the LuAG phosphor and the CSO phosphor.
さらに条件γに記載した赤色蛍光体の選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該赤色蛍光体の、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−RM−maxは622nm以上663nm以下であり、その半値全幅WPHOS−RM−fwhmが80nm以上105nm以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−RM−maxは625nm以上660nm以下であり、その半値全幅WPHOS−RM−fwhmが87nm以上99nm以下を選択することが若干好ましく、
ランク+4から+5の結果より、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−RM−maxは645nm以上660nm以下であり、その半値全幅WPHOS−RM−fwhmが88nm以上99nm以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−RM−maxは645nm以上660nm以下であり、その半値全幅WPHOS−RM−fwhmが88nm以上89nm以下を選択することが格段に好ましい。
加えて、全体の傾向から、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−RM−maxは、632nm以上660nm以下であり、その半値全幅WPHOS−RM−fwhmが88nm以上99nm以下を選択することは好ましいと考え得る。
Furthermore, regarding the selection of the red phosphor described in the condition γ, in light of the results of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The wavelength λ PHOS-RM-max that gives the maximum value of the emission intensity of the red phosphor at the time of photoexcitation of the phosphor is 622 nm to 663 nm and the full width at half maximum W PHOS-RM-fwhm is selected to be 80 nm to 105 nm. Is possible,
From the results of the whole example, the wavelength λ PHOS-RM-max that gives the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor is 625 nm to 660 nm and the full width at half maximum W PHOS-RM-fwhm is 87 nm to 99 nm. Somewhat preferred to choose,
From the results of the ranks +4 to +5, the wavelength λ PHOS-RM-max that gives the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor is 645 nm or more and 660 nm or less, and its full width at half maximum W PHOS-RM-fwhm is 88 nm or more and 99 nm or less. It is highly preferred to choose
From the result of rank +5, the wavelength λ PHOS-RM-max that gives the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor is 645 nm or more and 660 nm or less, and its full width at half maximum W PHOS-RM-fwhm is 88 nm or more and 89 nm or less. It is much preferable to do.
In addition, from the overall tendency, the wavelength λ PHOS-RM-max that gives the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor is 632 nm to 660 nm and the full width at half maximum W PHOS-RM-fwhm is 88 nm to 99 nm. It may be considered preferable to select:
さらに、具体的な蛍光体材料としては、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該赤色蛍光体は、材料単体で光励起した際に赤色発光し、かつ、前記光学特性を満足するものであれば、特に限定されないが、CASN蛍光体、CASON蛍光体、SCASN蛍光体を例示可能であって、
実施例全体の結果よりCASN蛍光体、CASON蛍光体、SCASN蛍光体を選択することが若干好ましく、
ランク+4から+5の結果よりCASN蛍光体、CASON蛍光体を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果よりCASN蛍光体を選択することが格段に好ましい。
Furthermore, specific phosphor materials are considered to have the following characteristics in light of the results of classification from rank +1 to rank +5.
The red phosphor is not particularly limited as long as it emits red light when photoexcited with a single material and satisfies the optical characteristics, but examples thereof include CASN phosphor, CASON phosphor, and SCASN phosphor. There,
It is slightly preferable to select CASN phosphor, CASON phosphor, SCASN phosphor from the results of the whole example,
It is very preferable to select CASN phosphors and CASON phosphors from the results of ranks +4 to +5,
It is particularly preferable to select a CASN phosphor from the result of rank +5.
さらに条件1に記載した指標Acgの選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該指標は、−10.0より大きく120.0以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、−4.6以上116.3以下を選択することが若干好ましく、
ランク+3から+5の結果より、−4.6以上87.7以下を選択することがより好ましく、
ランク+4から+5の結果より、−4.6以上70.9以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、−1.5以上26.0以下を選択することが格段に好ましい。
Further, regarding the selection of the index A cg described in the condition 1, in light of the result of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The index can be selected to be greater than -10.0 and less than or equal to 120.0,
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select from -4.6 to 116.3,
From the results of rank +3 to +5, it is more preferable to select −4.6 to 87.7,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select from -4.6 to 70.9,
From the result of rank +5, it is particularly preferable to select from −1.5 to 26.0.
さらに条件2に記載したDuvSSLの選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該距離DuvSSLは、−0.0220以上−0.0070以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、−0.0212以上−0.0071以下を選択することが若干好ましく、
ランク+3から+5の結果より、−0.0184以上−0.0084以下を選択することがより好ましく、
ランク+4から+5の結果より、−0.0161以上−0.0084以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、−0.0145以上−0.0085以下を選択することが格段に好ましい。
なお、全体の傾向からDuvSSLは、−0.0145以上−0.0090以下を選択することがさらに格段に好ましく、−0.0140以上−0.0100未満を選択することがよりさらに格段に好ましく、−0.0135以上−0.0120未満を選択することがなおよりさらに格段に好ましいと考え得る。
Furthermore, regarding the selection of D uvSSL described in Condition 2, in light of the results of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The distance D uvSSL can be selected from −0.0220 to −0.0070,
From the result of the whole example, it is slightly preferable to select −0.0212 or more and −0.0071 or less,
From the results of rank +3 to +5, it is more preferable to select −0.0184 or more and −0.0084 or less,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select −0.0161 or more and −0.0084 or less,
From the result of rank +5, it is particularly preferable to select −0.0145 or more and −0.0085 or less.
In addition, it is much more preferable to select -0.0145 or more and -0.0090 or less from DuvSSL from the whole tendency, and it is much more preferable to select -0.0140 or more and less than -0.0100. , -0.0135 or more and less than -0.0120 can be considered to be even more preferable.
さらに、条件3に記載した値φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxの選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該値φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxは、0.2250以上0.7000以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、0.2278以上0.6602以下を選択することが若干好ましく、
ランク+4から+5の結果より、0.2427以上0.6225以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、0.2427以上0.5906以下を選択することが格段に好ましい。
Further, regarding the selection of the value φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max described in the condition 3, in light of the result of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The value φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max can be selected from 0.2250 to 0.7000,
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 0.2278 or more and 0.6602 or less,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select 0.2427 or more and 0.6225 or less,
From the result of rank +5, it is much preferable to select 0.2427 or more and 0.5906 or less.
さらに、条件4に記載した波長λSSL−RM−maxの選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該波長λSSL−RM−maxは、605nm以上653nm以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、606nm以上652nm以下を選択することが若干好ましく、
ランク+3から+5の結果より、607nm以上647nm以下を選択することがより好ましく、
ランク+4から+5の結果より、622nm以上647nmを選択することが非常に好ましい。また、ここまでの傾向から、λSSL−RM−maxは625nm以上647nm以下を選択する事がさらに非常に好ましいと考え得る。
加えて、ランク+5の結果より、630nm以上647nm以下を選択することが格段に好ましい。
さらに、全体の傾向から、λSSL−RM−maxは631nm以上647nm以下を選択する事がさらに格段に好ましいと考え得る。
これらの傾向は、本実施態様の発光装置においては、分光分布φSSL(λ)の適切な位置に適切な大きさの凹凸を有するようにするために必要と考えられる傾向である。
Furthermore, regarding the selection of the wavelength λ SSL-RM-max described in Condition 4, in light of the result of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The wavelength λ SSL-RM-max can be selected from 605 nm to 653 nm,
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 606 nm or more and 652 nm or less,
From the results of rank +3 to +5, it is more preferable to select 607 nm or more and 647 nm or less,
From the results of the ranks +4 to +5, it is very preferable to select 622 nm or more and 647 nm. Further, from the tendency so far, it can be considered that λ SSL-RM-max is more preferably selected from 625 nm to 647 nm.
In addition, from the result of rank +5, it is much preferable to select 630 nm or more and 647 nm or less.
Furthermore, from the overall tendency, it can be considered that it is much more preferable to select λ SSL-RM-max from 631 nm to 647 nm.
These tendencies are thought to be necessary in the light emitting device of this embodiment in order to have irregularities of an appropriate size at appropriate positions in the spectral distribution φ SSL (λ).
さらに、条件5に記載した波長λSSL−BM−maxの選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該波長λSSL−BM−maxは、430nm以上480nm以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、440nm以上460nm以下を選択することが若干好ましく、
ランク+4から+5の結果より、447nm以上460nmを選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、450nm以上457nm以下を選択することが格段に好ましい。
さらに、全体の傾向から、λSSL−BM−maxは451nm以上456nm以下を選択する事がさらに格段に好ましいと考え得る。
これらの傾向は、本実施態様の発光装置においては、分光分布φSSL(λ)の適切な位置に適切な大きさの凹凸を有するようにするために必要と考えられる傾向である。
Furthermore, regarding the selection of the wavelength λ SSL-BM-max described in the condition 5, in light of the result of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The wavelength λ SSL-BM-max can be selected from 430 nm to 480 nm,
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 440 nm or more and 460 nm or less,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select 447 nm or more and 460 nm,
From the result of rank +5, it is particularly preferable to select 450 nm or more and 457 nm or less.
Furthermore, from the overall tendency, it can be considered that λ SSL-BM-max is much more preferably selected from 451 nm to 456 nm.
These tendencies are thought to be necessary in the light emitting device of this embodiment in order to have irregularities of an appropriate size at appropriate positions in the spectral distribution φ SSL (λ).
さらに、条件6に記載した値φSSL−BG−min/φSSL−RM−maxの選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該値φSSL−BG−min/φSSL−RM−maxは、0.1800以上0.8500以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、0.1917以上0.8326以下を選択することが若干好ましく、
ランク+3から+5の結果より、0.1917以上0.6207以下を選択することがより好ましく、
ランク+4から+5の結果より、0.1917以上0.6202以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、0.1917以上0.5840以下を選択することが格段に好ましい。
また、全体の傾向から、φSSL−BG−min/φSSL−RM−maxは、0.1917以上0.7300以下を選択することは好ましいと考え得る。
これらの傾向は、本実施態様の発光装置においては、分光分布φSSL(λ)の適切な
位置に適切な大きさの凹凸を有するようにするために必要と考えられる傾向である。
Further, regarding the selection of the value φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max described in the condition 6, in light of the result of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The value φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max can be selected from 0.1800 to 0.8500,
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 0.1917 or more and 0.8326 or less,
From the results of rank +3 to +5, it is more preferable to select from 0.1917 to 0.6207,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select 0.1917 or more and 0.6202 or less,
From the result of rank +5, it is much preferable to select 0.1917 or more and 0.5840 or less.
Moreover, it can be considered that it is preferable to select 0.1917 or more and 0.7300 or less for φSSL -BG-min / φSSL -RM-max from the overall tendency.
These tendencies are thought to be necessary in the light emitting device of this embodiment in order to have irregularities of an appropriate size at appropriate positions in the spectral distribution φ SSL (λ).
さらに、条件7に記載した放射効率K(lm/W)の選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該放射効率K(lm/W)は、210.0(lm/W)以上290.0(lm/W)以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、212.2(lm/W)以上286.9(lm/W)以下を選択することが若干好ましく、
ランク+2から+5の結果より、212.2(lm/W)以上282.3(lm/W)以下を選択することが好ましく、
ランク+4から+5の結果より、212.2(lm/W)以上261.1(lm/W)以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、212.2(lm/W)以上256.4(lm/W)以下を選択することが格段に好ましい。
Furthermore, regarding the selection of the radiation efficiency K (lm / W) described in the condition 7, the characteristics are considered as follows in light of the result of classification from rank +1 to rank +5.
The radiation efficiency K (lm / W) can be selected from 210.0 (lm / W) to 290.0 (lm / W),
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 212.2 (lm / W) or more and 286.9 (lm / W) or less,
From the results of rank +2 to +5, it is preferable to select 212.2 (lm / W) or more and 282.3 (lm / W) or less,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select 212.2 (lm / W) or more and 261.1 (lm / W) or less,
From the result of rank +5, it is much preferable to select 212.2 (lm / W) or more and 256.4 (lm / W) or less.
さらに、条件8に記載した相関色温度TSSL(K)の選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該相関色温度TSSL(K)は、2600(K)以上7700(K)以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、2644(K)以上7613(K)以下を選択することが若干好ましく、
ランク+4から+5の結果より、2644(K)以上6797(K)以下を選択することが非常に好ましい。
Furthermore, regarding the selection of the correlated color temperature T SSL (K) described in the condition 8, in light of the result of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The correlated color temperature T SSL (K) can be selected from 2600 (K) to 7700 (K),
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 2644 (K) or more and 7613 (K) or less,
From the results of ranks +4 to +5, it is very preferable to select 2644 (K) or more and 6797 (K) or less.
さらに、条件Iに記載した飽和度差ΔCnの選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該飽和度差ΔCnは、−4.00以上8.00以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、−3.49以上7.11以下を選択することが若干好ましく、
ランク+2から+5の結果より、−3.33以上7.11以下を選択することが好ましく、
ランク+4から+5の結果より、−1.73以上6.74以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、−0.93以上6.74以下を選択することが格段に好ましい。
Furthermore, regarding the selection of the saturation difference ΔC n described in the condition I, in light of the result of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The saturation difference ΔC n can be selected from −4.00 to 8.00,
From the result of the whole example, it is slightly preferable to select −3.49 or more and 7.11 or less,
From the results of rank +2 to +5, it is preferable to select −3.33 or more and 7.11 or less,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select from −1.73 to 6.74,
From the result of rank +5, it is particularly preferable to select −0.93 or more and 6.74 or less.
さらに、条件IIに記載したSATaveの選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該SATaveは、0.50以上4.00以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、0.53以上3.76以下を選択することが若干好ましく、
ランク+2から+5の結果より、1.04以上3.76以下を選択することが好ましく、
ランク+3から+5の結果より、1.11以上3.76以下を選択することがより好ましく、
ランク+4から+5の結果より、1.40以上3.76以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、1.66以上3.76以下を選択することが格段に好ましい。
Furthermore, regarding the selection of SAT ave described in Condition II, in light of the result of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The SAT ave can be selected from 0.50 to 4.00,
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 0.53 or more and 3.76 or less,
From the results of rank +2 to +5, it is preferable to select 1.04 or more and 3.76 or less,
From the results of rank +3 to +5, it is more preferable to select 1.11 or more and 3.76 or less,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select from 1.40 to 3.76,
From the result of rank +5, it is much preferable to select 1.66 or more and 3.76 or less.
さらに、条件IIIに記載した、飽和度差の最大値と飽和度差の最小値との間の差|ΔCmax−ΔCmin|の選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該差|ΔCmax−ΔCmin|は、2.00以上10.00以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、3.22以上9.52以下を選択することが若干好ましく、
ランク+4から+5の結果より、4.12以上7.20以下を選択することが非常に好ましく、
ランク+5の結果より、4.66以上7.10以下を選択することが格段に好ましい。
Furthermore, with respect to the selection of the difference | ΔC max −ΔC min | between the maximum saturation difference and the minimum saturation difference described in Condition III, in light of the results classified from rank +1 to rank +5 The characteristics are considered as follows.
The difference | ΔC max −ΔC min | can be selected from 2.00 to 10.00,
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 3.22 or more and 9.52 or less,
From the results of rank +4 to +5, it is very preferable to select 4.12 or more and 7.20 or less,
From the result of rank +5, it is much preferable to select 4.66 or more and 7.10 or less.
さらに、条件IVに記載した色相角差の絶対値|Δhn|の選択に関して、ランク+1からランク+5に分類された結果に照らして、その特徴は以下であると考えられる。
当該色相角差の絶対値|Δhn|は、0.00以上12.50以下を選択可能であって、
実施例全体の結果より、0.00以上12.43以下を選択することが若干好ましく、
ランク+2から+5の結果より、0.01以上12.43以下を選択することが好ましく、
ランク+3から+5の結果より、0.02以上12.43以下を選択することがより好ましく、
ランク+4から+5の結果より、0.02以上9.25以下を選択することが非常に好ましい。
Furthermore, regarding the selection of the absolute value | Δh n | of the hue angle difference described in the condition IV, in light of the results of classification from rank +1 to rank +5, the characteristics are considered as follows.
The absolute value | Δh n | of the hue angle difference can be selected from 0.00 to 12.50,
From the results of the whole example, it is slightly preferable to select 0.001 or more and 12.43 or less,
From the results of rank +2 to +5, it is preferable to select from 0.01 to 12.43,
From the results of rank +3 to +5, it is more preferable to select 0.02 or more and 12.43 or less,
From the results of ranks +4 to +5, it is very preferable to select 0.02 or more and 9.25 or less.
なお、色相角差の絶対値|Δhn|は0である事が望まれると考えられる事から、その値の下限を変えて、理想的には
0.00以上12.43以下を選択することがより好ましく、
0.00以上9.25以下を選択することが非常に好ましく、さらには、
0.00以上7.00以下を選択することがより非常に好ましく、
0.00以上5.00以下を選択することがさらに非常に好ましいと考えられる。
In addition, since it is considered that the absolute value of the hue angle difference | Δh n | is desired to be 0, the lower limit of the value is changed, and ideally, 0.00 to 12.43 is selected. Is more preferred,
It is highly preferred to select between 0.00 and 9.25,
It is more preferable to select from 0.00 to 7.00,
It is considered to be very preferable to select from 0.00 to 5.00.
色の見えに関して、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる」発光装置によって実現される色の見えは、以上の検討から、条件Iから条件IVを同時に満足していると定量化されることも分かる。 With regard to color appearance, “natural, vivid, highly visible, comfortable, color appearance, and object appearance can be realized.” It can also be seen that it is quantified that the condition IV is satisfied at the same time.
<詳細説明2>
なお、実施例1から実施例52記載の発光装置から出射された光は、それぞれ実験用基準光を発する発光装置による色の見えよりも優れていることは比較視覚実験で確認された。同時に、光源効率ηが大幅に向上したことも以下の通り確認された。表8は、表2で示した比較例2、参考例1のAcg値と光源効率ηをまとめたものである。
<Detailed explanation 2>
In addition, it was confirmed by comparative visual experiments that the light emitted from the light emitting devices described in Example 1 to Example 52 is superior to the color appearance of the light emitting devices that emit the experimental reference light. At the same time, it was also confirmed that the light source efficiency η was greatly improved as follows. Table 8 summarizes the A cg values and light source efficiency η of Comparative Example 2 and Reference Example 1 shown in Table 2.
一方、表9は、表3から表7に示した実施例から、TSSLが3800Kから4200K、DuvSSLが−0.0125以上−0.0100以下に該当する発光装置を全て抽出し、極力公正に比較例2、参考例1と比較できるようにしたものである。表9には、実施例1、2、3、19、21,23、41、42から導出した値をまとめている。表8によれば、Acgの平均値は−51.8で、ηの平均値は47.0(lm/W)であったが、表9ではAcgの平均値+51.4で、ηの平均値は65.5(lm/W)であった。
表8に示した発光装置と、表9に示した発光装置では、平均的に見て照明対象物の色の見えの差異は大きくない。ここにおいて、表8に示した従来の発光装置に比較して、表9に示した本実施態様の発光装置の光源効率は、約39%増となった事が分かる。
On the other hand, Table 9 extracts all the light emitting devices corresponding to T SSL from 3800K to 4200K and D uvSSL from −0.0125 to −0.0100 from the examples shown in Tables 3 to 7, and is as fair as possible. The comparison is made with Comparative Example 2 and Reference Example 1. Table 9 summarizes the values derived from Examples 1, 2, 3, 19, 21, 23, 41, and 42. According to Table 8, the average value of A cg was −51.8 and the average value of η was 47.0 (lm / W), but in Table 9, the average value of A cg was +51.4, and η The average value of was 65.5 (lm / W).
In the light emitting device shown in Table 8 and the light emitting device shown in Table 9, the difference in color appearance of the illumination object is not large on average. Here, it can be seen that the light source efficiency of the light emitting device of this embodiment shown in Table 9 was increased by about 39% compared to the conventional light emitting device shown in Table 8.
<詳細説明3>
表10から表15は本実施態様の比較例(ランク−1からランク−5)を、それぞれ次の観点でまとめたものである。さらに、図15から図27は、それぞれの表から分光分布とCIELAB色空間を例示したものである。
<Detailed explanation 3>
Tables 10 to 15 summarize comparative examples (rank-1 to rank-5) of this embodiment from the following viewpoints. Further, FIGS. 15 to 27 illustrate the spectral distribution and the CIELAB color space from the respective tables.
表10は、適切な青色半導体発光素子、適切な広帯域緑色蛍光体、適切な赤色蛍光体を用いているものの、「DuvSSLが−0.0220より小さく、かつ、Acgが−10以下である場合」を例示している。 Table 10 shows that “D uvSSL is smaller than −0.0220 and A cg is −10 or less, although an appropriate blue semiconductor light emitting element, an appropriate broadband green phosphor, and an appropriate red phosphor are used. "Case" is illustrated.
表11は、適切な青色半導体発光素子、適切な赤色蛍光体を用いており、Acgも適切な範囲であるものの、「中間波長領域の発光要素として黄色蛍光体を用いたために、その結果としてφSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが0.225より小さくなってしまっている場合」を例示している。 Table 11 shows that a suitable blue semiconductor light emitting element and a suitable red phosphor are used, and that A cg is also in a suitable range, but “as a result of using a yellow phosphor as a light emitting element in the intermediate wavelength region, The case where [phi] SSL-BG-min / [phi] SSL-BM-max is smaller than 0.225 "is illustrated.
表12は、適切な青色半導体発光素子、適切な赤色蛍光体を用いており、DuvSSLも、Acgも適切な範囲であるものの、「中間波長領域の発光要素として狭帯域緑色蛍光体を用いたために、その結果としてφSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが0.225より小さくなってしまっている場合」を例示している。 Table 12 uses an appropriate blue semiconductor light emitting element and an appropriate red phosphor, and D uvSSL and A cg are in an appropriate range, but “a narrow band green phosphor is used as a light emitting element in an intermediate wavelength region”. Therefore, as a result, the case where φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max has become smaller than 0.225 ”is exemplified.
表13は、適切な青色半導体発光素子、適切な広帯域緑色蛍光体、適切な赤色蛍光体を用いており、Acgも適切な範囲であるものの、「分光分布を特徴付けるDuvSSL、φSSL−BG−min/φSSL−BM−max、λSSL−RM−maxのいずいれかが適切でない場合」を例示している。 Table 13 uses appropriate blue semiconductor light-emitting elements, appropriate broadband green phosphors, and appropriate red phosphors, and although A cg is also in an appropriate range, “D uvSSL , φ SSL-BG characterizing spectral distribution” -Min / φ SSL-BM-max or λ SSL-RM-max is not appropriate ”.
表14は、適切な青色半導体発光素子、適切な広帯域緑色蛍光体、適切な赤色蛍光体を用いているものの、「DuvSSLが−0.007より大きく、かつ、Acgが+120より大きい場合」を例示している。 Table 14 shows the case where “D uvSSL is larger than −0.007 and A cg is larger than +120”, although a suitable blue semiconductor light emitting element, a suitable broadband green phosphor, and a suitable red phosphor are used. Is illustrated.
表15は、適切な青色半導体発光素子、適切な広帯域緑色蛍光体、適切な赤色蛍光体を用いており、Acgも適切な範囲であるものの、「φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが0.7000より大きく、かつ、DuvSSLが−0.007より大きい場合」を例示している。 Table 15 shows that “φ SSL-BG-min / φ SSL-BM ” is used although an appropriate blue semiconductor light-emitting element, an appropriate broadband green phosphor, and an appropriate red phosphor are used and A cg is also in an appropriate range. -max is greater than 0.7000 and, D UvSSL are exemplified "greater than -0.007.
これらの結果を見ると発光装置としての分光分布φSSLは、条件1、条件2、条件3、条件4のすべてを満たさないと、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見え」と「光源効率向上」を両立した発光装置が実現出来ないことが分かる。さらに、その分光分布φSSLが条件1、条件2、条件3、条件4の少なくとも1つを満たさない発光装置は、色の見えに関する条件Iから条件IVの少なくとも1つを満たさず、同時に、比較視覚実験において、ランク−1からランク−5のいずれかに分類されたことも分かる。 Looking at these results, the spectral distribution φ SSL as the light-emitting device must satisfy all of the conditions 1, 2, 3, and 4, “natural, lively, highly visible, comfortable, It can be seen that a light emitting device that achieves both “color appearance, object appearance” and “light source efficiency improvement” cannot be realized. Further, the light emitting device whose spectral distribution φ SSL does not satisfy at least one of the conditions 1, 2, 3, and 4 does not satisfy at least one of the conditions I to IV regarding the color appearance, and is compared at the same time. In the visual experiment, it can also be seen that it is classified into any one of rank-1 to rank-5.
さらに、発光装置を構成する発光要素に関しては、狭帯域緑色蛍光体、黄色蛍光体を用いた場合には、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見え」と「光源効率向上」を両立した発光装置が実現出来なかった。これらは、色の見えに関する条件Iから条件IVの少なくとも1つを満たさず、同時に、比較視覚実験において、ランク−4に分類されたことも分かる。 Furthermore, regarding the light-emitting elements constituting the light-emitting device, when using a narrow-band green phosphor or a yellow phosphor, “natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance, A light emitting device that achieves both “appearance” and “improves light source efficiency” could not be realized. It can also be seen that these did not satisfy at least one of the conditions I to IV regarding the color appearance, and at the same time were classified into rank-4 in the comparative visual experiment.
さらに、詳細にみると以下の通りである。
表10に示された「DuvSSLが−0.0220より小さく、かつ、Acgが−10以下である場合」に相当する比較例3、比較例4、比較例5においては、分光分布とCIELABプロットをそれぞれ図15、図16、図17に例示した。これらには、それぞれ以下の問題があった。
比較例3(図15参照)においては、比較視覚実験においては「過剰にけばけばしく見えて」しまった。これらは図15に示したCIELABプロットに示される飽和度向上度合いが過剰であったことに相当していると考えられる。さらに、この本質は、DuvSSLもAcgも過剰に負値であったためと考えられる。
比較例4(図16参照)、比較例5(図17参照)においては、比較視覚実験で、「一部の色は鮮やかに見えるものの、一部色はくすんで見えて」しまった。これらは、図16、図17に示したCIELABプロットの飽和度向上度合いが、各色票で比較的不均等で、一部色相においては基準の光よりも非飽和傾向となることと一致していると考えられる。また、一部色票においては、色相角が過剰に変化してしまい、色そのものの変化が大きすぎる事も、このような印象に含まれていると考えられる。
Further details are as follows.
In Comparative Example 3, Comparative Example 4, and Comparative Example 5 corresponding to “when D uvSSL is smaller than −0.0220 and A cg is −10 or less” shown in Table 10, the spectral distribution and CIELAB The plots are illustrated in FIGS. 15, 16, and 17, respectively. Each of these had the following problems.
In the comparative example 3 (see FIG. 15), the comparative visual experiment “looked excessively ridiculous”. These are considered to correspond to the degree of saturation improvement shown in the CIELAB plot shown in FIG. 15 being excessive. Furthermore, this essence is considered to be because D uvSSL and A cg were excessively negative values.
In Comparative Example 4 (see FIG. 16) and Comparative Example 5 (see FIG. 17), in a comparative visual experiment, “some colors look bright but some colors look dull”. These are consistent with the degree of saturation improvement in the CIELAB plots shown in FIGS. 16 and 17 being relatively uneven for each color chart, and more likely to be less saturated than the reference light in some hues. it is conceivable that. Further, in some color charts, the hue angle changes excessively, and the change in color itself is considered to be included in such an impression.
一方、表11に示された「中間波長領域の発光要素として黄色蛍光体を用いたために、その結果としてφSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが0.225より小さくなってしまっている場合」と、表12示された「中間波長領域の発光要素として狭帯域緑色蛍光体を用いたために、その結果としてφSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが0.225より小さくなってしまっている場合」に関しては、比較例7と比較例10の分光分布とCIELABプロットをそれぞれ図18と図19に示した。これらには、それぞれ以下の問題があった。
これらの比較視覚実験においては「一部色は過剰にけばけばしく、一部色は過剰にくすんで見え、その差によって色の見えにかなり違和感が生じて」しまった。これらは、図18と図19に示されたCLELABプロットと一致する傾向である。さらに、この本質は
、比較例7(図18参照)と比較例10(図19参照)の通り、青色半導体発光素子に由来する分光分布と、それぞれの中間波長領域における発光を担う蛍光体由来の分光分布との間に出来る「465nm以上525nm以下程度の分光強度が弱い領域」において、その分光強度の低さが過剰であったために、照明対象物の色相によっては、基準の光よりも飽和度が上がり、一方、別の色相では、飽和度が下がることが起きたためと考えられる。また、一部色票においては、色相角が過剰に変化してしまい、色そのものの変化が大きすぎる事も、このような印象に含まれていると考えられる。
逆に、広帯域緑色蛍光体を発光要素として用いると、これらの問題を容易に解決できる事から好ましいと考えられる。
On the other hand, as shown in Table 11, “the yellow phosphor was used as the light emitting element in the intermediate wavelength region, and as a result, φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max was smaller than 0.225. When the narrow-band green phosphor is used as the light emitting element in the intermediate wavelength region, as a result, φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max is smaller than 0.225. With respect to “when it has become”, the spectral distributions and CIELAB plots of Comparative Example 7 and Comparative Example 10 are shown in FIGS. 18 and 19, respectively. Each of these had the following problems.
In these comparative visual experiments, “some colors are excessively voluminous, some colors appear excessively dull, and the difference in color makes the appearance of the colors quite strange”. These tend to be consistent with the CLELAB plots shown in FIGS. Further, this essence is derived from the phosphor distribution responsible for light emission in the intermediate wavelength region and the spectral distribution derived from the blue semiconductor light emitting element, as in Comparative Example 7 (see FIG. 18) and Comparative Example 10 (see FIG. 19). Depending on the hue of the object to be illuminated, the degree of saturation may be higher than that of the reference light in the “region where the spectral intensity is weak between about 465 nm and 525 nm” formed between the spectral distributions. On the other hand, it is thought that in another hue, the saturation was lowered. Further, in some color charts, the hue angle changes excessively, and the change in color itself is considered to be included in such an impression.
Conversely, it is considered preferable to use a broadband green phosphor as a light emitting element because these problems can be easily solved.
「φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxの値が0.2250よりも過剰に小さい場合」に相当する、表11に示された比較例6(図なし、φSSL−BG−min/φSSL−BM−max=0.1033)、表12に示された比較例10(図19、φSSL−BG−min/φSSL−BM−max=0.0978)、表13に示された比較例15(図20、φSSL−BG−min/φSSL−BM−max=0.1105)、および比較例18(図22、φSSL−BG−min/φSSL−BM−max=0.1761)においては、たとえ条件1(Acg値)、条件2(DuvSSL値)、条件4(λSSL−RM−max値)が満たされたとしても、数学的に導出される特定15修正マンセル色票の色の見えは、一部が過剰な飽和度傾向となり、また一部が過剰に非飽和傾向となってしまった。また、これらの発光装置を用いて比較視覚実験を行った際のランクは−4となってしまった。 Comparative Example 6 shown in Table 11 corresponding to “when the value of φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max is excessively smaller than 0.2250” (not shown, φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max = 0.1033), Comparative example shown in Table 12 10 (FIG. 19, φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max = 0.0978), shown in Table 13 and Comparative example 15 (FIG. 20, φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max = 0.1105), and Comparative example 18 (FIG. 22, φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max = 0 1761), even if Condition 1 (A cg value), Condition 2 (D uvSSL value), and Condition 4 (λ SSL-RM-max value) are satisfied, a specific 15 modification derived mathematically Munsell color chart color look Is part becomes excessive saturation trend, also it became a part of excess non-saturation tendency. Moreover, the rank when the comparative visual experiment was performed using these light emitting devices was -4.
なお、これらφSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが過剰に小さい状況を回避するための手段としては、以下の様な方策が考えられる。まず、第一の手段としては、広帯域緑色蛍光体を使用することが可能である。広帯域緑色蛍光体を使用した場合、このようにすると比較例6、比較例10に示されるφSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが過剰に小さい状況は回避可能である。 Note that the following measures are conceivable as means for avoiding a situation where these φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max are excessively small. First, as a first means, it is possible to use a broadband green phosphor. When the broadband green phosphor is used, it is possible to avoid the situation where φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max shown in Comparative Example 6 and Comparative Example 10 is excessively small.
さらにφSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが過剰に小さい状況を回避する第二の手段としては、広帯域緑色蛍光体を使用した上で、さらに、適切な波長を有する青色半導体発光素子を使用する事が考えられる。本実施態様においては、実施例から、445.0nm以上475.0nm以下のパルス駆動時ドミナント波長を有する青色半導体発光素子を選択可能であって、より好ましくは447.5nm以上470.0nm以下のパルス駆動時ドミナント波長を有する青色半導体発光素子を選択可能であって、格段に好ましくは457.5nm±2.5nmのパルス駆動時ドミナント波長を有する青色半導体発光素子を選択可能である。 Further, as a second means for avoiding a situation where φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max is excessively small, a blue semiconductor light emitting device having an appropriate wavelength after using a broadband green phosphor Can be used. In this embodiment, a blue semiconductor light emitting element having a dominant wavelength during pulse driving of 445.0 nm or more and 475.0 nm or less can be selected from the examples, and more preferably, a pulse of 447.5 nm or more and 470.0 nm or less is selected. A blue semiconductor light-emitting element having a dominant wavelength at the time of driving can be selected, and a blue semiconductor light-emitting element having a dominant wavelength at the time of pulse driving of 457.5 nm ± 2.5 nm is particularly preferable.
なお、φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxを過剰に小さくしないためには、λCHIP−BM−domは、さらに長波長化とするのが好ましいとも考え得るが、これは正しくない。λCHIP−BM−domの好ましい範囲は上記の通りである。これは以下の理由による。
先ず、青色半導体発光素子は、主にサファイア基板上、Si基板上、SiC基板上、GaN基板上にエピタキシャル成長されたAlGaInN系半導体発光素子であるが、これらの内部量子効率は量子井戸層のIn組成、すなわちλCHIP−BM−domに依存する。ここで、例えばInGaN量子井戸層を考える。465nm以上525nm以下に十分な分光強度を有する量子井戸層のIn組成は、最も内部量子効率が高くなる条件と比較すると、これを低減してしまうほどの高濃度となるため、「色の見えと発光装置の光源効率の両立」を図る観点から好ましくない。
さらに、色の見えに関して考えると、λCHIP−BM−domが過剰に長波長化し、φSSL(λ)の短波長領域の適切部分に発光要素由来の分光強度が存在しなくなると、
数学的に導出される特定15修正マンセル色票の色の見えは、一部が過剰な飽和傾向となり、また一部が過剰に非飽和傾向となってしまう。具体的には、φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが過剰に小さくなった場合とは異なる色票で、飽和/非飽和の傾向が発生してしまう。よって、φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxを過剰に小さくしないために、λCHIP−BM−domを過剰に長波長化とするのは好ましくない。
In order to prevent φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max from becoming excessively small, it can be considered that λ CHIP-BM-dom is preferably a longer wavelength, but this is not correct. . A preferable range of λ CHIP-BM-dom is as described above. This is due to the following reason.
First, blue semiconductor light-emitting devices are AlGaInN semiconductor light-emitting devices epitaxially grown mainly on sapphire substrates, Si substrates, SiC substrates, and GaN substrates, but their internal quantum efficiency depends on the In composition of the quantum well layer. That is, it depends on λ CHIP-BM-dom . Here, for example, consider an InGaN quantum well layer. The In composition of the quantum well layer having a sufficient spectral intensity of 465 nm or more and 525 nm or less has a high concentration enough to reduce this when compared with the condition in which the internal quantum efficiency is highest. This is not preferable from the viewpoint of achieving both the light source device and the light source efficiency.
Furthermore, when considering the appearance of the color, if λ CHIP-BM-dom becomes excessively long wavelength and the spectral intensity derived from the light emitting element does not exist in an appropriate part of the short wavelength region of φ SSL (λ),
The color appearance of the specific 15 corrected Munsell color chart derived mathematically is partly excessively saturated and partly excessively unsaturated. Specifically, a tendency of saturation / unsaturation occurs with a color chart different from that when φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max becomes excessively small. Therefore, in order not to make φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max too small, it is not preferable to make λ CHIP-BM-dom too long.
さらにφSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが過剰に小さな状況を回避する第三の手段としては、以下が考えられる。具体的には、445.0nm以上475.0nm以下のパルス駆動時ドミナント波長を有する青色半導体発光素子を用いて第一のλCHIP−BM−domを設定し、かつ、中間波長領域の発光要素として黄色蛍光体あるいは狭帯域緑色蛍光体等を使用した場合では、短波長領域と中間波長領域にまたがる465nm以上525nm以下の範囲で、発光要素をさらに追加する事が考えうる。このためには、465nm以上525nm以下の領域にその分光分布の中心が存在する第二のλCHIP−BM−domを有するAlGaInN系青色半導体発光素子、第二のλCHIP−BM−domを有するGaP基板上のGaPによる黄緑色発光素子(ピーク波長が530nmから570nm程度)などを選択し、追加可能である。さらに、ここに広帯域緑色蛍光体を混在させることも可能である。
しかしながら、本実施態様の発光装置においては、照明対象物の色の見えとともに光源効率の向上も重要であって、過度に発光要素を増やす事は、相互吸収、ストークス損失の増大など光源効率の低下につながる場合もある事から必ずしも好ましくない。この観点では、中間波長領域の発光要素としては、黄色蛍光体あるいは狭帯域緑色蛍光体等を使用して、さらに他の発光要素を加える事は好ましくない。すなわち、本実施態様の発光装置においては、黄色蛍光体あるいは狭帯域緑色蛍光体等を使用する事は可能ではあるが、必ずしも好ましくなく、中間波長領域の発光要素としては、広帯域緑色蛍光体を用いる事が好ましい。
Further, as a third means for avoiding a situation where φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max is excessively small, the following can be considered. Specifically, the first λ CHIP-BM-dom is set using a blue semiconductor light emitting element having a dominant wavelength during pulse driving of 445.0 nm or more and 475.0 nm or less, and as a light emitting element in the intermediate wavelength region In the case of using a yellow phosphor, a narrow-band green phosphor, or the like, it can be considered that a light emitting element is further added in a range of 465 nm or more and 525 nm or less spanning the short wavelength region and the intermediate wavelength region. For this purpose, an AlGaInN-based blue semiconductor light emitting device having a second λ CHIP-BM-dom having a center of its spectral distribution in a region of 465 nm or more and 525 nm or less, and GaP having a second λ CHIP-BM-dom. A yellow-green light emitting element (with a peak wavelength of about 530 nm to 570 nm) by GaP on the substrate can be selected and added. Furthermore, a broadband green phosphor can be mixed here.
However, in the light emitting device of this embodiment, it is important to improve the light source efficiency as well as the color of the illumination object. Excessive increase of the light emitting elements decreases the light source efficiency such as mutual absorption and Stokes loss. It is not always preferable because it may lead to From this point of view, it is not preferable to use a yellow phosphor or a narrow-band green phosphor as a light emitting element in the intermediate wavelength region and add another light emitting element. That is, in the light emitting device of this embodiment, it is possible to use a yellow phosphor or a narrow band green phosphor, but it is not always preferable, and a broadband green phosphor is used as a light emitting element in the intermediate wavelength region. Things are preferable.
表13に示された「分光分布を特徴付ける、DuvSSL、φSSL−BG−min/φSSL−BM−max、λSSL−RM−maxのいずいれかが適切でない場合」に相当する比較例15、比較例16、比較例18においては、分光分布とCIELABプロットをそれぞれ図20、図21、図22に例示した。これらには、それぞれ以下の問題があった。
比較例15(図20参照)と、比較例18(図22参照)においては、比較視覚実験においては「一部色は過剰にけばけばしく、一部色は過剰にくすんで見え、その差によって色の見えにかなり違和感が生じて」しまった。これらは図20と図22に示したCIELABプロットに示される飽和度変化の度合いが、照明対象物の色相によっては基準の光よりも飽和度が上がり、一方、別の色相では飽和度が下がることと一致していると考えられる。この本質は、φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが過剰に小さい値であったためと考えられる。
Comparative example corresponding to “when any of D uvSSL , φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max , λ SSL-RM-max that characterizes the spectral distribution is inappropriate ” shown in Table 13 In 15, Comparative Example 16, and Comparative Example 18, the spectral distribution and the CIELAB plot are illustrated in FIGS. 20, 21, and 22, respectively. Each of these had the following problems.
In the comparative example 15 (see FIG. 20) and the comparative example 18 (see FIG. 22), in the comparative visual experiment, “a part of the colors are excessively dull and a part of the colors look excessively dull. There was a sense of incongruity in the appearance of "." In these cases, the degree of saturation change shown in the CIELAB plots shown in FIGS. 20 and 22 is higher in saturation than in the reference light depending on the hue of the object to be illuminated, while the saturation is lowered in other hues. Is considered to be consistent. This essence is considered to be because φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max was an excessively small value.
比較例16(図21参照)においては、比較視覚実験で、「一部の色は鮮やかに見えるものの、一部色はくすんで見えて」しまった。これらは、図21に示したCIELABプロットの飽和度向上度合いが比較的不均等で、一部色相においては基準の光よりも非飽和傾向となることと一致していると考えられる。この本質はλSSL−RM−maxが適切な範囲よりも短波長側となっていたためであると考えられる。また、一部色票においては、色相角が過剰に変化してしまい、色そのものの変化が大きすぎる事も、このような印象に含まれていると考えられる。 In Comparative Example 16 (see FIG. 21), in a comparative visual experiment, “some colors look bright but some colors look dull”. These are considered to be consistent with the degree of saturation improvement in the CIELAB plot shown in FIG. 21 being relatively uneven, and in some hues being more desaturated than the reference light. This essence is considered to be because λ SSL-RM-max was on the shorter wavelength side than the appropriate range. Further, in some color charts, the hue angle changes excessively, and the change in color itself is considered to be included in such an impression.
表14に示された、「DuvSSLが−0.007より大きく、かつ、Acgが+120より大きい場合」に相当する比較例19、比較例22、比較例23においては、分光分
布とCIELABプロットをそれぞれ図23、図24、図25に例示した。これらには、それぞれ以下の問題があった。
In Comparative Example 19, Comparative Example 22, and Comparative Example 23 shown in Table 14 corresponding to “when D uvSSL is larger than −0.007 and A cg is larger than +120”, the spectral distribution and the CIELAB plot are shown. Are illustrated in FIGS. 23, 24, and 25, respectively. Each of these had the following problems.
比較例19(図23参照)と、比較例22(図24参照)においては、比較視覚実験においては「全体にくすんで見えた」と判断された。これらは図23、図24に示したCIELABプロットに示される飽和度変化の度合いが、照明対象物の色相によらずに、全体に非飽和傾向となったことと一致していると考えられる。この本質は、DuvSSLとAcgが過剰に大きな値であったためと考えられる。一方、比較例23(図25参照)においては、比較視覚実験においては「色の見えの改善が感じられなかった。一部色では色の見えが劣っていた。」と判断された。これらは図25に示したCIELABプロットに示される飽和度変化の度合いが小さく、基準の光と同程度である事と一致していると考えられる。この本質は、DuvSSLとAcgが過剰に大きな値であったためと考えられる。 In the comparative example 19 (see FIG. 23) and the comparative example 22 (see FIG. 24), it was determined in the comparative visual experiment that “the whole look dull”. These are considered to be consistent with the fact that the degree of saturation change shown in the CIELAB plots shown in FIG. 23 and FIG. 24 is generally desaturated regardless of the hue of the illumination object. This essence is considered to be because D uvSSL and A cg were excessively large values. On the other hand, in Comparative Example 23 (see FIG. 25), it was determined in the comparative visual experiment that “the improvement in color appearance was not felt. The color appearance was inferior for some colors”. These are considered to be consistent with the fact that the degree of saturation change shown in the CIELAB plot shown in FIG. This essence is considered to be because D uvSSL and A cg were excessively large values.
表15に示された、「φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが0.7000より大きく、かつ、DuvSSLが−0.007より大きい場合」に相当する比較例26、比較例27においては、分光分布とCIELABプロットをそれぞれ図26、図27に例示した。これらには、それぞれ以下の問題があった。 Comparative example 26 and comparative example corresponding to "when [phi] SSL-BG-min / [phi] SSL-BM-max is greater than 0.7000 and DuvSSL is greater than -0.007 " shown in Table 15 27, the spectral distribution and CIELAB plot are illustrated in FIGS. 26 and 27, respectively. Each of these had the following problems.
比較例26(図26参照)と、比較例27(図27参照)においては、比較視覚実験においては、それぞれ「全体にくすんで見えた」、「一部色は鮮やかに見えるものの、一部色はくすんで見えた」と判断された。これらは図26に示したCIELABプロットに示される飽和度変化の度合いが、照明対象物の色相によらずに、おおまかには非飽和傾向となったこと、図27においては、飽和度向上度合いが比較的不均等で、一部色相においては基準の光よりも非飽和傾向となったことと一致していると考えられる。この本質は、φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxが過剰に大きく、かつ、DuvSSLが過剰に大きいかったためと考えられる。比較視覚実験上のランクは、比較例26、比較例27においては、それぞれ−5、−2と低くなってしまっている。よって、「色の見えと発光装置の光源効率の両立」を図る本実施態様の発光装置を実現するためには、φSSL−BG−min/φSSL−BM−maxを十二分に制御する必要がある。比較例26、比較例27では、分光分布内の465nm以上525nm以下の領域に適切な大きさの凹凸が形成されず、凹凸が小さすぎた事が問題であったと考えられる。
なお、同様に、φSSL−BG−min/φSSL−RM−maxも十二分に制御する必要がある。これらφSSL−BG−min/φSSL−BM−maxとφSSL−BG−min/φSSL−RM−maxの適切な範囲は、総じて言えば、本実施態様の効果を発現するために、発光装置の分光分布φSSL(λ)内の適切な位置に、適切な大きさの凹凸を有するようにする事が肝要である事を示している。
In the comparative example 26 (see FIG. 26) and the comparative example 27 (see FIG. 27), in the comparative visual experiment, “the whole color look dull”, “some colors look vivid, but some colors It looked dull. " In these figures, the degree of saturation change shown in the CIELAB plot shown in FIG. 26 is generally non-saturation regardless of the hue of the illumination object. In FIG. It is relatively uneven and is considered to be consistent with the fact that some hues tend to be less saturated than the reference light. This essence is considered to be because φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max is excessively large and D uvSSL is excessively large. The ranks in the comparative visual experiment are as low as −5 and −2 in Comparative Example 26 and Comparative Example 27, respectively. Therefore, φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max is sufficiently controlled in order to realize the light emitting device of the present embodiment that achieves “coexistence of color appearance and light source efficiency of the light emitting device”. There is a need. In Comparative Example 26 and Comparative Example 27, it is considered that the unevenness of an appropriate size was not formed in the region of 465 nm to 525 nm in the spectral distribution, and the unevenness was too small.
Similarly, φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max needs to be sufficiently controlled. An appropriate range of φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max and φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max generally indicates light emission in order to exhibit the effect of this embodiment. This indicates that it is important to have unevenness of an appropriate size at an appropriate position in the spectral distribution φ SSL (λ) of the apparatus.
本実施態様に係る発光装置を実施するための好ましい実施形態を以下に説明するが、本実施態様に係る発光装置を実施するための態様は、以下の説明で用いたものに限定されない。 Preferred embodiments for carrying out the light emitting device according to this embodiment will be described below, but the embodiments for carrying out the light emitting device according to this embodiment are not limited to those used in the following description.
本実施態様に係る発光装置は、発光装置から主たる放射方向に出射され、照明対象物に対して照射された色刺激となる試験光の放射計測学的特性、測光学的特性が適切な範囲にあれば、発光装置の構成、材料等に制約はない。 The light-emitting device according to the present embodiment has a radiometric characteristic and a photometric characteristic of test light that is emitted from the light-emitting device in the main radiation direction and is a color stimulus irradiated to the illumination target object in an appropriate range. If there is, there is no restriction on the structure, material, etc. of the light emitting device.
本実施態様に係る発光装置を実施するための照明光源、当該照明光源を含む照明器具、当該照明光源や照明器具を含む照明システム等の発光装置は、青色半導体発光素子を含んでいる。
なお、上述した諸条件を満たし、本実施態様の効果が得られる場合には、半導体発光素子を含む照明光源は、青色半導体発光素子のほかに、たとえば緑色、赤色の種類の異なる
複数の半導体発光素子を1つの照明光源中に内包していてもよく、また、1つの照明光源の中には青色半導体発光素子を含み、異なる1つの照明光源中に緑色半導体発光素子を含み、さらに異なる1つの照明光源中に赤色半導体発光素子を含み、これらが照明器具の中でレンズ、反射鏡、駆動回路等とともに一体とされて照明システムに提供されてもよい。さらに、1つの照明器具中に1つの照明光源があり、この中に単体の半導体発光素子が内包されているような場合であって、単体の照明光源、照明器具としては本実施態様に係る発光装置を実施できないものの、照明システム中に存在する異なる照明器具からの光との加法混色によって、照明システムとして放射される光が、照明対象物の位置で所望の特性を満足するようにしてもかまわないし、照明システムとして放射される光のうち主たる放射方向の光が、所望の特性を満足するようにしてもかまわない。いずれのような形態であっても、照明対象物に最終的に照射される色刺激としての光が、又は、発光装置から出射される光のうち主たる放射方向の光が、本実施態様の適切な条件を満たせばよい。
Light emitting devices such as an illumination light source for implementing the light emitting device according to this embodiment, a luminaire including the illumination light source, and an illumination system including the illumination light source and the luminaire include a blue semiconductor light emitting element.
When the above-described conditions are satisfied and the effect of the present embodiment can be obtained, the illumination light source including the semiconductor light emitting element includes, for example, a plurality of semiconductor light emitting devices of different types of green and red, in addition to the blue semiconductor light emitting element. The element may be included in one illumination light source, and one illumination light source includes a blue semiconductor light-emitting element, one different illumination light source includes a green semiconductor light-emitting element, and a different one A red semiconductor light emitting element may be included in the illumination light source, and these may be integrated with a lens, a reflecting mirror, a drive circuit, etc. in the illumination fixture and provided to the illumination system. Further, there is one illumination light source in one lighting fixture, and a single semiconductor light emitting element is included therein, and the light emission according to the present embodiment is used as a single lighting light source and lighting fixture. Although the device cannot be implemented, the light emitted from the lighting system may satisfy the desired characteristics at the position of the lighting object by additive color mixing with light from different luminaires present in the lighting system. Or the light of the main radiation direction among the lights radiated | emitted as an illumination system may satisfy | fill a desired characteristic. In any form, the light as the color stimulus that is finally irradiated to the object to be illuminated, or the light in the main radiation direction among the light emitted from the light emitting device is suitable for this embodiment. It is sufficient to satisfy the necessary conditions.
以下は、前記の適切な条件を満たしたうえで、本実施態様に係る発光装置に関して記載する。 The following describes the light emitting device according to this embodiment after satisfying the above-described appropriate conditions.
本実施態様に係る発光装置は、Λ1(380nm)からΛ2(495nm)の短波長領域内にピークを有する発光要素(発光材料)を有し、かつ、Λ2(495nm)からΛ3(590nm)の中間波長領域内にピークを有する別の発光要素(発光材料)を有し、さらに、Λ3(590nm)から780nmまでの長波長領域内にピークを有するさらに別な発光要素(発光材料)を有することが好ましい。これはそれぞれの発光要素を独立して強度設定あるいは強度制御することが、好ましい色の見えを容易に実現し得るからである。 The light-emitting device according to this embodiment includes a light-emitting element (light-emitting material) having a peak in a short wavelength region from Λ1 (380 nm) to Λ2 (495 nm), and an intermediate between Λ2 (495 nm) to Λ3 (590 nm). It has another light emitting element (luminescent material) having a peak in the wavelength region, and further has another light emitting element (luminescent material) having a peak in the long wavelength region from Λ3 (590 nm) to 780 nm. preferable. This is because it is possible to easily realize a preferable color appearance by independently setting or controlling the intensity of each light emitting element.
よって、本実施態様に係る発光装置は、上記それぞれの3波長領域中に発光ピークを有する発光要素(発光材料)を少なくとも1種類ずつ有する。
なお、上述した諸条件を満たし、本実施態様の効果が得られる場合には、当該3波長領域の中の2領域には1種類ずつ、他の1領域は複数の発光要素(発光材料)を有していてもよく、さらに、当該3波長領域中の1領域には1種類の、他の2領域は複数の発光要素(発光材料)を有していてもよく、当該3波長領域のすべてにおいて、複数の発光要素を有していてもよい。
Therefore, the light emitting device according to this embodiment includes at least one kind of light emitting element (light emitting material) having a light emission peak in each of the above three wavelength regions.
In addition, when the above-described various conditions are satisfied and the effect of the present embodiment is obtained, one type is provided for each of the two regions in the three wavelength regions, and a plurality of light emitting elements (light emitting materials) are provided for the other region. In addition, one region in the three-wavelength region may have one type, and the other two regions may have a plurality of light-emitting elements (light-emitting materials). In the present invention, a plurality of light emitting elements may be included.
本実施態様では、半導体発光素子と蛍光体を自在に混合搭載することも可能であるが、少なくとも、青色発光素子と2種類(緑色、赤色)の蛍光体を1光源内に搭載する。また、上述した諸条件を満たし、本実施態様の効果が得られる場合には、青色発光素子と3種類(緑色、赤色1、赤色2)の蛍光体を1光源内に搭載してもよく、1つの光源の中に、青色発光素子と2種類(緑色、赤色)の蛍光体搭載している部分と、紫色発光素子と3種類の蛍光体(青色、緑色、赤色)を搭載している部分を内包させてもよい。 In this embodiment, it is possible to freely mix and mount the semiconductor light emitting element and the phosphor, but at least the blue light emitting element and two types (green and red) of the phosphor are mounted in one light source. In addition, when the above-described conditions are satisfied and the effect of the present embodiment can be obtained, a blue light emitting element and three types of phosphors (green, red 1, and red 2) may be mounted in one light source. A part in which a blue light emitting element and two types of phosphors (green and red) are mounted in one light source, and a part in which a purple light emitting element and three types of phosphors (blue, green and red) are mounted May be included.
本実施態様に係る発光装置においては、各3波長領域内の発光要素(発光材料)は、ピーク部分の強度やピーク間の谷の強度を制御する観点から、すなわち適切な凹凸を分光分布に形成する観点から、以下の発光材料、蛍光体材料、半導体発光素子が発光要素として発光装置に内包することが好ましい。 In the light emitting device according to this embodiment, the light emitting elements (light emitting materials) in each of the three wavelength regions are formed with appropriate unevenness in the spectral distribution from the viewpoint of controlling the intensity of the peak portion and the intensity of the valley between the peaks. Therefore, it is preferable that the following light emitting material, phosphor material, and semiconductor light emitting element are included in the light emitting device as a light emitting element.
まず、当該3波長領域の中のΛ1(380nm)からΛ2(495nm)の短波長領域においては、熱フィラメント等からの熱放射光、蛍光管、高圧ナトリウムランプ等からの放電放射光、レーザ等からの誘導放出光、半導体発光素子からの自然放出光、蛍光体からの自然放出光等あらゆる光源から出る光を含むことが可能である。この中でも半導体発光素子からの発光は、小型でエネルギー効率が高いことから、好ましい。 First, in the short wavelength region of Λ1 (380 nm) to Λ2 (495 nm) in the three wavelength regions, heat radiation from a hot filament, discharge radiation from a fluorescent tube, high pressure sodium lamp, etc., laser, etc. It is possible to include light emitted from any light source such as spontaneous emission light, spontaneous emission light from a semiconductor light emitting element, spontaneous emission light from a phosphor, and the like. Among these, light emission from the semiconductor light emitting element is preferable because it is small and has high energy efficiency.
具体的には、以下を用いることができる。
半導体発光素子としては、サファイア基板上やGaN基板上に形成されたIn(Al)GaN系材料を活性層構造中に含む青色発光素子が好ましい。また、GaAs基板上に形成されたZn(Cd)(S)Se系材料を活性層構造中に含む青色発光素子も好ましい(好ましいピーク波長は、既に説明したとおりである。)。
Specifically, the following can be used.
As the semiconductor light emitting device, a blue light emitting device including an In (Al) GaN-based material formed on a sapphire substrate or a GaN substrate in an active layer structure is preferable. In addition, a blue light-emitting element including an active layer structure containing a Zn (Cd) (S) Se-based material formed on a GaAs substrate is also preferable (preferable peak wavelengths are as described above).
なお、半導体発光素子や蛍光体等の発光要素(発光材料)の呈する放射束の分光分布や、そのピーク波長は、周辺温度、パッケージや灯具等の発光装置の放熱環境、注入電流、回路構成、あるいは場合によっては劣化等によって、若干変動するのが常である。
以下に述べる半導体発光素子や蛍光体等の発光要素(発光材料)の呈する放射束の分光分布やそのピーク波長についても、同様のことが言える。
Note that the spectral distribution of the radiant flux exhibited by light emitting elements (light emitting materials) such as semiconductor light emitting elements and phosphors, and the peak wavelength thereof are the ambient temperature, the heat radiation environment of light emitting devices such as packages and lamps, injection current, circuit configuration, Or, in some cases, it is usually slightly changed due to deterioration or the like.
The same applies to the spectral distribution of the radiant flux and the peak wavelength exhibited by light emitting elements (light emitting materials) such as semiconductor light emitting elements and phosphors described below.
活性層構造は、量子井戸層とバリア層を積層した多重量子井戸構造でも、あるいは比較的厚い活性層とバリア層(あるいはクラッド層)を含む一重あるいは二重ヘテロ構造でも、1つのpn接合からなるホモ接合であってもよい。 The active layer structure may be a multiple quantum well structure in which a quantum well layer and a barrier layer are stacked, or a single or double hetero structure including a relatively thick active layer and a barrier layer (or a clad layer), which consists of a single pn junction. It may be homozygous.
また、上述した諸条件を満たし、本実施態様の効果が得られる場合には、発光要素として、青色半導体レーザなどの半導体レーザを用いてもよい。 In addition, when the above-described various conditions are satisfied and the effect of this embodiment can be obtained, a semiconductor laser such as a blue semiconductor laser may be used as the light emitting element.
本実施態様に係る発光装置で用いる短波長領域の半導体発光素子は、その発光スペクトルの半値全幅が比較的広いことが好ましい。この観点で、短波長領域で用いる青色半導体発光素子の半値全幅は、5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましく、15nm以上が非常に好ましく、20nm以上が格段に好ましい。ただし、格段に広い発光スペクトルを有する場合もφSSL−BG−min/φSSL−BM−max、φSSL−BG−min/φSSL−RM−max等を制御しにくくなってしまい、分光分布φSSL(λ)の適切な位置に適切な大きさの凹凸を形成できなくなってしまう。このため、半値全幅は45nm以下が好ましく、40nm以下がより好ましく、35nm以下が非常に好ましく、30nm以下が格段に好ましい。 The semiconductor light emitting element in the short wavelength region used in the light emitting device according to this embodiment preferably has a relatively wide full width at half maximum of its emission spectrum. In this respect, the full width at half maximum of the blue semiconductor light emitting element used in the short wavelength region is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, very preferably 15 nm or more, and particularly preferably 20 nm or more. However, even in the case of having a remarkably wide emission spectrum, it becomes difficult to control φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max , φ SSL-BG-min / φ SSL-RM-max , and the spectral distribution φ Unevenness of an appropriate size cannot be formed at an appropriate position of SSL (λ). Therefore, the full width at half maximum is preferably 45 nm or less, more preferably 40 nm or less, very preferably 35 nm or less, and particularly preferably 30 nm or less.
本実施態様に係る発光装置で用いる短波長領域の青色半導体発光素子は、In(Al)GaN系材料を活性層構造中に含むことが好ましいことから、サファイア基板上またはGaN基板上に形成された発光素子であることが好ましい。 Since the blue semiconductor light emitting element in the short wavelength region used in the light emitting device according to this embodiment preferably includes an In (Al) GaN-based material in the active layer structure, it is formed on a sapphire substrate or a GaN substrate. A light emitting element is preferable.
また、基板の厚みは厚い場合か、青色半導体発光素子から完全に剥離されている場合のいずれかが好ましい。特にGaN基板上に短波長領域の青色半導体発光素子を作成した場合においては、GaN基板側壁からの光取り出しを助長するように、基板は厚いことが好ましく、100μm以上が好ましく、200μm以上がより好ましく、400μm以上が非常に好ましく、600μm以上が格段に好ましい。一方で素子作成上の便から基板厚みは2mm以下が好ましく、1.8mm以下がより好ましく、1.6mm以下が非常に好ましく、1.4mm以下が格段に好ましい。 Further, it is preferable that the substrate is either thick or completely peeled off from the blue semiconductor light emitting element. In particular, when a blue semiconductor light emitting device having a short wavelength region is formed on a GaN substrate, the substrate is preferably thick, preferably 100 μm or more, more preferably 200 μm or more so as to facilitate light extraction from the side wall of the GaN substrate. 400 μm or more is very preferable, and 600 μm or more is particularly preferable. On the other hand, the thickness of the substrate is preferably 2 mm or less, more preferably 1.8 mm or less, very preferably 1.6 mm or less, and particularly preferably 1.4 mm or less from the viewpoint of device preparation.
一方サファイア基板上等に発光素子を作成した場合においては、レーザリフトオフ等の方法で基板を剥離しておくことが好ましい。このようにするとIn(Al)GaN系エピタキシャル層とサファイア基板の光学界面によって発生する内部反射がなくなり、光取り出し効率を向上させ得る。このため、このような発光素子を用いて本実施態様の発光装置を作製する事は、光源効率の向上につながるため、好ましい。 On the other hand, when a light emitting element is formed on a sapphire substrate or the like, the substrate is preferably peeled off by a method such as laser lift-off. In this way, internal reflection generated by the optical interface between the In (Al) GaN-based epitaxial layer and the sapphire substrate is eliminated, and the light extraction efficiency can be improved. For this reason, it is preferable to manufacture the light-emitting device of this embodiment using such a light-emitting element because the light-source efficiency is improved.
なお、上述した諸条件を満たし、本実施態様の効果が得られる場合には、本実施態様に係る発光装置は、短波長領域の蛍光体材料を含んでいてもよい。 In addition, when satisfy | filling the various conditions mentioned above and the effect of this embodiment is acquired, the light-emitting device which concerns on this embodiment may contain the fluorescent substance material of a short wavelength region.
なお、本実施態様においては、上述したφSSL(λ)は380nm以上405nm以下の範囲において発光要素由来の実効強度を有さないことが好ましい。ここで、「発光要素由来の実効強度を有さない」とは、φSSL(λ)が、当該範囲の波長λfにおいて発光要素由来の強度を有する場合であっても、上述した諸条件を満たし本実施態様が奏効する場合をいう。さらに具体的には、φSSL(λ)の最大分光強度で規格化した当該波長範囲における発光要素由来の強度φSSL(λf)が、380nm以上405nm以下の任意の波長λfにおいて、相対強度として、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下、非常に好ましくは3%以下、格段に好ましくは1%以下の場合をいう。
したがって、青色発光素子(例えば、発振波長が445nmから485nm程度の青色半導体レーザ等)等の青色発光要素を用いる本実施態様では、380nm以上405nm以下の範囲における発光要素由来の強度が上記相対強度の範囲内であれば、発光要素由来のノイズとして強度を有してもよい。
In this embodiment, it is preferable that the above-described φ SSL (λ) does not have an effective intensity derived from the light emitting element in the range of 380 nm to 405 nm. Here, “having no effective intensity derived from the light emitting element” means that the above-described conditions are satisfied even when φ SSL (λ) has the intensity derived from the light emitting element at the wavelength λ f in the range. Satisfies the case where this embodiment is effective. More specifically, phi SSL emitting elements derived intensity phi SSL in the wavelength range normalized by the maximum spectral intensity of (λ) (λ f) is, in any wavelength lambda f of 380nm or 405nm or less, relative intensity Is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, very preferably 3% or less, and particularly preferably 1% or less.
Therefore, in this embodiment using a blue light emitting element such as a blue light emitting element (for example, a blue semiconductor laser having an oscillation wavelength of about 445 nm to 485 nm), the intensity derived from the light emitting element in the range of 380 nm to 405 nm is the above relative intensity. If it is within the range, it may have intensity as noise derived from the light emitting element.
次いで、当該3波長領域の中のΛ2(495nm)からΛ3(590nm)の中間波長領域においては、熱フィラメント等からの熱放射光、蛍光管、高圧ナトリウムランプ等からの放電放射光、非線形光学効果を用いた二次高調波発生(SHG)等を含むレーザ等からの誘導放出光、半導体発光素子からの自然放出光、蛍光体からの自然放出光等あらゆる光源から出る光を含むことが可能である。この中でも特に光励起された蛍光体からの発光が好ましい。 Next, in the intermediate wavelength region from Λ2 (495 nm) to Λ3 (590 nm) in the three wavelength regions, thermal radiation from a hot filament, discharge radiation from a fluorescent tube, high-pressure sodium lamp, etc., nonlinear optical effect It is possible to include light emitted from any light source such as stimulated emission light from a laser including second harmonic generation (SHG) using SEM, spontaneous emission light from a semiconductor light emitting device, spontaneous emission light from a phosphor, etc. is there. Of these, light emission from a photoexcited phosphor is particularly preferable.
なお、上述した諸条件を満たし、本実施態様の効果が得られる場合には、半導体発光素子からの発光、半導体レーザ、SHGレーザからの発光を含んでいてもよく、これらは小型で、エネルギー効率が高いことから、好ましい。
半導体発光素子としては、サファイア基板上あるいはGaN基板上のIn(Al)GaN系材料を活性層構造中に含む青緑発光素子(ピーク波長が495nmから500nm程度)、緑色発光素子(ピーク波長が500nmから530nm程度)、黄緑色発光素子(ピーク波長が530nmから570nm程度)、黄色発光素子(ピーク波長が570nmから580nm程度)などを挙げることができる。また、GaP基板上のGaPによる黄緑色発光素子(ピーク波長が530nmから570nm程度)、GaP基板上のGaAsPによる黄色発光素子(ピーク波長が570nmから580nm程度)などを挙げることができる。さらに、GaAs基板上のAlInGaPによる黄色発光素子(ピーク波長が570nmから580nm程度)などを挙げることができる。
When the above-described conditions are satisfied and the effect of this embodiment can be obtained, light emission from the semiconductor light emitting element, light emission from the semiconductor laser, and SHG laser may be included. These are small in size and energy efficient. Is preferable because it is high.
As a semiconductor light emitting device, a blue-green light emitting device (peak wavelength is about 495 nm to about 500 nm) or a green light emitting device (peak wavelength is 500 nm) containing an In (Al) GaN-based material on a sapphire substrate or a GaN substrate in an active layer structure. To 530 nm), a yellow-green light emitting element (peak wavelength is about 530 nm to 570 nm), a yellow light emitting element (peak wavelength is about 570 nm to 580 nm), and the like. In addition, a yellow-green light emitting element by GaP on the GaP substrate (peak wavelength is about 530 nm to 570 nm), a yellow light emitting element by GaAsP on the GaP substrate (peak wavelength is about 570 nm to 580 nm), and the like can be mentioned. Furthermore, a yellow light emitting element (peak wavelength is about 570 nm to 580 nm) by AlInGaP on a GaAs substrate can be used.
本実施態様に係る発光装置に用いる中間波長領域の緑色蛍光体材料の具体例としては、Ce3+を付活剤としたアルミン酸塩、Ce3+を付活剤としたイットリウムアルミニウム酸化物、Eu2+付活アルカリ土類ケイ酸塩結晶、Eu2+付活アルカリ土類ケイ酸窒化物を母体とする緑色蛍光体がある。これらの緑色蛍光体は、通常、紫外〜青色半導体発光素子を用いて励起可能である。 Specific examples of the green phosphor material of the intermediate wavelength region used for the light-emitting device according to the present embodiment, the aluminate was Ce 3+ and activator, Ce 3+ yttrium aluminum oxide and activator of, Eu 2+ There are green phosphors based on activated alkaline earth silicate crystals and Eu 2+ activated alkaline earth silicate nitrides. These green phosphors are usually excitable using ultraviolet to blue semiconductor light emitting elements.
Ce3+付活アルミン酸塩蛍光体の具体例には、下記一般式(4)で表される緑色蛍光体が挙げられる。
Ya(Ce,Tb,Lu)b(Ga,Sc)cAldOe (4)
(一般式(4)において、a、b、c、d、eが、a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0.1≦c≦2.6、および10.8≦e≦13.4を満たす。)(一般式(4)で表されるCe3+付活アルミン酸塩蛍光体をG−YAG蛍光体と呼ぶ。)
特にG−YAG蛍光体においては、一般式(4)を満たす前記組成範囲を適宜選択可能である。さらに、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxと半値全幅WPHOS−GM−fwhmが、本実施態様の発光装置において好ましくなるのは以下の範囲である。
0.01≦b≦0.05かつ0.1≦c≦2.6である事が好ましく、
0.01≦b≦0.05かつ0.3≦c≦2.6である事がより好ましく、
0.01≦b≦0.05かつ1.0≦c≦2.6である事が非常に好ましい。
また、
0.01≦b≦0.03かつ0.1≦c≦2.6である事も好ましく、
0.01≦b≦0.03かつ0.3≦c≦2.6である事がより好ましく、
0.01≦b≦0.03かつ1.0≦c≦2.6である事が非常に好ましい。
Specific examples of the Ce 3+ activated aluminate phosphor include a green phosphor represented by the following general formula (4).
Y a (Ce, Tb, Lu) b (Ga, Sc) c Al d O e (4)
(In the general formula (4), a, b, c, d, e are a + b = 3, 0 ≦ b ≦ 0.2, 4.5 ≦ c + d ≦ 5.5, 0.1 ≦ c ≦ 2.6. And 10.8 ≦ e ≦ 13.4.) (A Ce 3+ activated aluminate phosphor represented by the general formula (4) is referred to as a G-YAG phosphor.)
In particular, in the G-YAG phosphor, the composition range satisfying the general formula (4) can be appropriately selected. Further, the wavelength λ PHOS-GM-max and the full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm that give the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor are preferably in the following ranges in the light emitting device of this embodiment.
It is preferable that 0.01 ≦ b ≦ 0.05 and 0.1 ≦ c ≦ 2.6.
More preferably, 0.01 ≦ b ≦ 0.05 and 0.3 ≦ c ≦ 2.6.
It is very preferable that 0.01 ≦ b ≦ 0.05 and 1.0 ≦ c ≦ 2.6.
Also,
It is also preferable that 0.01 ≦ b ≦ 0.03 and 0.1 ≦ c ≦ 2.6.
More preferably, 0.01 ≦ b ≦ 0.03 and 0.3 ≦ c ≦ 2.6.
It is very preferable that 0.01 ≦ b ≦ 0.03 and 1.0 ≦ c ≦ 2.6.
Ce3+付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光体の具体例には、下記一般式(5)で表される緑色蛍光体が挙げられる。
Lua(Ce,Tb,Y)b(Ga,Sc)cAldOe (5)
(一般式(5)において、a、b、c、d、eが、a+b=3、0≦b≦0.2、4.5≦c+d≦5.5、0≦c≦2.6、および10.8≦e≦13.4を満たす。)(一般式(5)で表されるCe3+付活イットリウムアルミニウム酸化物系蛍光体をLuAG蛍光体と呼ぶ。)
特にLuAG蛍光体においては、一般式(5)を満たす前記組成範囲を適宜選択可能である。さらには、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxと半値全幅WPHOS−GM−fwhmが、本実施態様の発光装置において好ましくなるのは以下の範囲である。
0.00≦b≦0.13である事が好ましく、
0.02≦b≦0.13である事がより好ましく、
0.02≦b≦0.10である事が非常に好ましい。
Specific examples of the Ce 3+ activated yttrium aluminum oxide phosphor include a green phosphor represented by the following general formula (5).
Lu a (Ce, Tb, Y) b (Ga, Sc) c Al d O e (5)
(In the general formula (5), a, b, c, d and e are a + b = 3, 0 ≦ b ≦ 0.2, 4.5 ≦ c + d ≦ 5.5, 0 ≦ c ≦ 2.6, and 10.8 ≦ e ≦ 13.4 is satisfied.) (A Ce 3+ activated yttrium aluminum oxide phosphor represented by the general formula (5) is referred to as a LuAG phosphor.)
In particular, in the LuAG phosphor, the composition range satisfying the general formula (5) can be appropriately selected. Further, the wavelength λ PHOS-GM-max and the full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm giving the maximum value of the emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor are preferably in the following ranges in the light emitting device of this embodiment. .
Preferably 0.00 ≦ b ≦ 0.13,
It is more preferable that 0.02 ≦ b ≦ 0.13,
It is very preferable that 0.02 ≦ b ≦ 0.10.
その他、下記一般式(6)および下記一般式(7)で表される緑色蛍光体が挙げられる。
M1 aM2 bM3 cOd (6)
(一般式(6)において、M1は2価の金属元素、M2は3価の金属元素、M3は4価の金属元素をそれぞれ示し、a、b、cおよびdが、2.7≦a≦3.3、1.8≦b≦2.2、2.7≦c≦3.3、11.0≦d≦13.0を満たす。)(一般式(6)で表される蛍光体をCSMS蛍光体と呼ぶ。)
Other examples include green phosphors represented by the following general formula (6) and the following general formula (7).
M 1 a M 2 b M 3 c O d (6)
(In the general formula (6), M 1 represents a divalent metal element, M 2 represents a trivalent metal element, M 3 represents a tetravalent metal element, and a, b, c and d are 2.7. ≦ a ≦ 3.3, 1.8 ≦ b ≦ 2.2, 2.7 ≦ c ≦ 3.3, 11.0 ≦ d ≦ 13.0) (represented by the general formula (6) (The phosphor is referred to as a CSMS phosphor.)
なお、上記式(6)において、M1は2価の金属元素であるが、Mg、Ca、Zn、Sr、Cd、及びBaからなる群から選択された少なくとも1種であるのが好ましく、Mg、Ca、又はZnであるのが更に好ましく、Caが特に好ましい。この場合、Caは単独系でもよく、Mgとの複合系でもよい。また、M1は他の2価の金属元素を含んでいてもよい。
M2は3価の金属元素であるが、Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd、及びLuからなる群から選択された少なくとも1種であるのが好ましく、Al、Sc、Y、又はLuであるのが更に好ましく、Scが特に好ましい。この場合、Scは単独系でもよく、YまたはLuとの複合系でもよい。また、M2はCeを含むことを必須とし、M2は他の3
価の金属元素を含んでいてもよい。
M3は4価の金属元素であるが、少なくともSiを含むことが好ましい。Si以外の4価の金属元素M3の具体例としては、Ti、Ge、Zr、Sn、及びHfからなる群から選択された少なくとも1種であるのが好ましく、Ti、Zr、Sn、及びHfからなる群から選択された少なくとも1種であるのがより好ましく、Snであることが特に好ましい。特に、M3がSiであることが好ましい。また、M3は他の4価の金属元素を含んでいてもよい。
In the above formula (6), M 1 is a divalent metal element, but is preferably at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Zn, Sr, Cd, and Ba. More preferably, Ca, or Zn, and particularly preferably Ca. In this case, Ca may be a single system or a composite system with Mg. M 1 may contain other divalent metal elements.
M 2 is a trivalent metal element, but is preferably at least one selected from the group consisting of Al, Sc, Ga, Y, In, La, Gd, and Lu, and Al, Sc, Y, Or Lu is more preferred, and Sc is particularly preferred. In this case, Sc may be a single system or a composite system with Y or Lu. In addition, M 2 is required to contain Ce, and M 2 is the other 3
A valent metal element may be included.
M 3 is a tetravalent metal element, but preferably contains at least Si. Specific examples of the tetravalent metal element M 3 other than Si are preferably at least one selected from the group consisting of Ti, Ge, Zr, Sn, and Hf, and include Ti, Zr, Sn, and Hf. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of: Sn is particularly preferable. In particular, it is preferable that M 3 is Si. M 3 may contain other tetravalent metal elements.
特にCSMS蛍光体においては、一般式(6)を満たす前記組成範囲を適宜選択可能である。さらには、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM
−maxと半値全幅WPHOS−GM−fwhmが、本実施態様の発光装置において好ましい範囲となるためには、M2に含まれるCeのM2全体に占める割合の下限は0.01以上であることが好ましく、0.02以上であることがより好ましい。また、M2に含まれるCeのM2全体に占める割合の上限は、0.10以下であることが好ましく、0.06以下であることがより好ましい。更に、M1元素に含まれるMgのM1全体に占める割合の下限は0.01以上であることが好ましく、0.03以上であることがより好ましい。一方、上限は0.30以下であることが好ましく、0.10以下であることがより好ましい。
In particular, in the CSMS phosphor, the composition range satisfying the general formula (6) can be appropriately selected. Furthermore, the wavelength λ PHOS-GM that gives the maximum emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor
-Max a full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm is, in order to serve as a preferred range in the light-emitting device of the present embodiment, the lower limit of the percentage of total M 2 of Ce contained in M 2 is 0.01 or more It is preferable that it is 0.02 or more. The upper limit of the percentage of total M 2 of Ce contained in M 2 is preferably 0.10 or less, more preferably 0.06 or less. Furthermore, the lower limit of the ratio of Mg contained in the M 1 element to the entire M 1 is preferably 0.01 or more, and more preferably 0.03 or more. On the other hand, the upper limit is preferably 0.30 or less, and more preferably 0.10 or less.
さらに、下記一般式(7)で表される蛍光体が挙げられる。
M1 aM2 bM3 cOd (7)
(一般式(7)において、M1は少なくともCeを含む付活剤元素、M2は2価の金属元素、M3は3価の金属元素をそれぞれ示し、a、b、cおよびdが、0.0001≦a≦0.2、0.8≦b≦1.2、1.6≦c≦2.4、および3.2≦d≦4.8を満たす。)(一般式(7)で表される蛍光体をCSO蛍光体と呼ぶ。)
Furthermore, the fluorescent substance represented by following General formula (7) is mentioned.
M 1 a M 2 b M 3 c O d (7)
(In General Formula (7), M 1 represents an activator element containing at least Ce, M 2 represents a divalent metal element, M 3 represents a trivalent metal element, and a, b, c and d are 0.0001 ≦ a ≦ 0.2, 0.8 ≦ b ≦ 1.2, 1.6 ≦ c ≦ 2.4, and 3.2 ≦ d ≦ 4.8 are satisfied.) (General formula (7) The phosphor represented by is called a CSO phosphor.)
なお、上記式(7)において、M1は、結晶母体中に含有される付活剤元素であり、少なくともCeを含む。また、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及びYbからなる群から選択された少なくとも1種の2〜4価の元素を含有させることができる。
M2は2価の金属元素であるが、Mg、Ca、Zn、Sr、Cd、及びBaからなる群から選択された少なくとも1種であるのが好ましく、Mg、Ca、又は、Srであるのが更に好ましく、M2の元素の50モル%以上がCaであることが特に好ましい。
M3は3価の金属元素であるが、Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd、Yb、及びLuからなる群から選択された少なくとも1種であるのが好ましく、Al、Sc、Yb、又はLuであるのが更に好ましく、Sc、又はScとAl、又はScとLuであるのがより一層好ましく、M3の元素の50モル%以上がScであることが特に好ましい。
M2及びM3は、それぞれ2価及び3価の金属元素を表すが、M2及び/又はM3のごく一部を1価、4価、5価のいずれかの価数の金属元素としてもよく、さらに、微量の陰イオン、たとえば、ハロゲン元素(F、Cl、Br、I)、窒素、硫黄、セレンなどが、化合物の中に含まれていてもよい。
In the above formula (7), M 1 is an activator element contained in the crystal matrix and contains at least Ce. Also, at least one 2-4 selected from the group consisting of Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Yb. Valent elements can be included.
M 2 is a divalent metal element, but is preferably at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Zn, Sr, Cd, and Ba, and is Mg, Ca, or Sr. Is more preferable, and 50 mol% or more of the element of M 2 is particularly preferably Ca.
M 3 is a trivalent metal element, and is preferably at least one selected from the group consisting of Al, Sc, Ga, Y, In, La, Gd, Yb, and Lu, and Al, Sc, Yb or Lu is more preferable, Sc or Sc and Al, or Sc and Lu is even more preferable, and 50 mol% or more of the element of M 3 is particularly preferably Sc.
M 2 and M 3 represent divalent and trivalent metal elements, respectively, but only a small part of M2 and / or M3 may be monovalent, tetravalent or pentavalent metal elements. Furthermore, a trace amount of anions, for example, halogen elements (F, Cl, Br, I), nitrogen, sulfur, selenium and the like may be contained in the compound.
特にCSO蛍光体においては、一般式(7)を満たす前記組成範囲を適宜選択可能である。さらには、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxと半値全幅WPHOS−GM−fwhmが、本実施態様の発光装置において好ましくなるのは以下の範囲である。
0.005≦a≦0.200である事が好ましく、
0.005≦a≦0.012である事がより好ましく、
0.007≦a≦0.012である事が非常に好ましい。
In particular, in the CSO phosphor, the composition range satisfying the general formula (7) can be appropriately selected. Further, the wavelength λ PHOS-GM-max and the full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm giving the maximum value of the emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor are preferably in the following ranges in the light emitting device of this embodiment. .
It is preferable that 0.005 ≦ a ≦ 0.200,
It is more preferable that 0.005 ≦ a ≦ 0.012,
It is very preferable that 0.007 ≦ a ≦ 0.012.
さらに、Eu2+付活アルカリ土類ケイ酸塩結晶を母体とする蛍光体の具体例には、下記一般式(8)で表される緑色蛍光体が挙げられる。
(BaaCabSrcMgdEux)SiO4 (8)
(一般式(8)においてa、b、c、dおよびxが、a+b+c+d+x=2、1.0
≦ a ≦ 2.0、0 ≦ b < 0.2、0.2 ≦ c ≦1,0、0 ≦ d < 0.2および0 < x ≦ 0.5を満たす。)(一般式(8)で表されるアルカリ土類ケイ酸塩蛍光体をBSS蛍光体と呼ぶ。)
BSS蛍光体においては、一般式(8)を満たす前記組成範囲を適宜選択可能である。さらには、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxと半値全幅WPHOS−GM−fwhmが、本実施態様の発光装置において好ましくなる
のは以下の範囲である。
0.20≦ c ≦1.00かつ0.25< x ≦ 0.50である事がより好ましく、
0.20≦ c ≦ 1.00かつ0.25<x ≦ 0.30である事が非常に好ましい。
さらに、
0.50≦ c ≦ 1.00かつ0.00<x ≦ 0.50である事が好ましく、
0.50≦ c ≦ 1.00かつ0.25<x ≦ 0.50である事がより好ましく、
0.50≦ c ≦ 1.00かつ0.25<x ≦ 0.30である事が非常に好ましい。
Furthermore, a specific example of the phosphor based on Eu 2+ activated alkaline earth silicate crystal includes a green phosphor represented by the following general formula (8).
(Ba a Ca b Sr c Mg d Eu x) SiO 4 (8)
(In the general formula (8), a, b, c, d and x are a + b + c + d + x = 2, 1.0
≦ a ≦ 2.0, 0 ≦ b <0.2, 0.2 ≦ c ≦ 1,0, 0 ≦ d <0.2 and 0 <x ≦ 0.5 are satisfied. (The alkaline earth silicate phosphor represented by the general formula (8) is referred to as a BSS phosphor.)
In the BSS phosphor, the composition range satisfying the general formula (8) can be appropriately selected. Further, the wavelength λ PHOS-GM-max and the full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm giving the maximum value of the emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor are preferably in the following ranges in the light emitting device of this embodiment. .
More preferably, 0.20 ≦ c ≦ 1.00 and 0.25 <x ≦ 0.50,
It is very preferable that 0.20 ≦ c ≦ 1.00 and 0.25 <x ≦ 0.30.
further,
Preferably 0.50 ≦ c ≦ 1.00 and 0.00 <x ≦ 0.50,
More preferably, 0.50 ≦ c ≦ 1.00 and 0.25 <x ≦ 0.50,
It is very preferable that 0.50 ≦ c ≦ 1.00 and 0.25 <x ≦ 0.30.
さらに、Eu2+付活アルカリ土類ケイ酸窒化物を母体とする蛍光体の具体例には、下記一般式(9)で表される緑色蛍光体が挙げられる。
(Ba,Ca,Sr,Mg,Zn,Eu)3Si6O12N2 (9)
(これをBSON蛍光体と呼ぶ)。
BSON蛍光体においては、一般式(9)を満たす前記組成範囲を適宜選択可能である。さらには、蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λPHOS−GM−maxと半値全幅WPHOS−GM−fwhmが、本実施態様の発光装置において好ましくなるのは以下の範囲である。
一般式(9)において選択できる2価金属元素(Ba,Ca,Sr,Mg,Zn,Eu
)のうち、BaとSrとEuの組合せとすることが好ましく、さらには、Baに対するSrの比率は10〜30%とすることがより好ましい。
Furthermore, a specific example of the phosphor based on Eu 2+ activated alkaline earth silicate nitride includes a green phosphor represented by the following general formula (9).
(Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Eu) 3 Si 6 O 12 N 2 (9)
(This is called BSON phosphor).
In the BSON phosphor, the composition range satisfying the general formula (9) can be appropriately selected. Further, the wavelength λ PHOS-GM-max and the full width at half maximum W PHOS-GM-fwhm giving the maximum value of the emission intensity at the time of photoexcitation of a single phosphor are preferably in the following ranges in the light emitting device of this embodiment. .
Divalent metal elements (Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Eu) that can be selected in the general formula (9)
) Is preferably a combination of Ba, Sr and Eu, and more preferably the ratio of Sr to Ba is 10 to 30%.
また、上述した諸条件を満たし、本実施態様の効果が得られる場合には、その他、(Y1−uGdu)3(Al1−vGav)5O12:Ce,Eu(但し、u及びvはそれぞれ0≦u≦0.3、及び0≦v≦0.5を満たす。)で表されるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(これをYAG蛍光体と呼ぶ。)や、Ca1.5xLa3−XSi6N11:Ce(但し、xは、0≦x≦1)で表されるランタン窒化ケイ素蛍光体(これをLSN蛍光体と呼ぶ。)などの黄色蛍光体を含んでもよい。また、Eu2+付活サイアロン結晶を母体とするSi6−zAlzOzN8−z:Eu(ただし0<z<4.2)で表される狭帯域緑色蛍光体や(これをβ−SiAlON蛍光体と呼ぶ)を含んでもよい。ただし、前述のとおり、これら狭帯域緑色蛍光体、黄色蛍光体のみを中間波長領域の発光要素として発光装置を構成すると、照明対象物の所望の色の見えは実現困難となる。よって、本実施態様の発光装置においては、黄色蛍光体あるいは狭帯域緑色蛍光体等を、他の半導体発光素子、広帯域蛍光体等と組み合わせて使用する事は可能ではあるが、必ずしも好ましくない。中間波長領域の発光要素としては、広帯域緑色蛍光体を用いる事が好ましい。 Moreover, satisfying the conditions described above, when the effect of the present embodiment can be obtained, other, (Y 1-u Gd u ) 3 (Al 1-v Ga v) 5 O 12: Ce, Eu ( provided that u and v satisfy 0 ≦ u ≦ 0.3 and 0 ≦ v ≦ 0.5, respectively) Yttrium / aluminum / garnet-based phosphors (referred to as YAG phosphors) and Ca 1.5x La 3-X Si 6 N 11: Ce ( here, x is, 0 ≦ x ≦ 1) in lanthanum silicon nitride phosphor represented (. which this is referred to as LSN phosphor) of a yellow phosphor, such as May be included. Further, a narrow-band green phosphor represented by Si 6-z Al z O z N 8-z : Eu (where 0 <z <4.2) based on Eu 2+ activated sialon crystal (this is represented by β -Called SiAlON phosphor). However, as described above, when a light-emitting device is configured using only these narrow-band green phosphors and yellow phosphors as light-emitting elements in the intermediate wavelength region, it is difficult to realize the desired color appearance of the illumination object. Therefore, in the light-emitting device of this embodiment, it is possible to use a yellow phosphor or a narrow-band green phosphor in combination with other semiconductor light-emitting elements, a broadband phosphor, and the like, but it is not always preferable. As the light emitting element in the intermediate wavelength region, it is preferable to use a broadband green phosphor.
したがって、本実施態様に係る発光装置では、実質的に黄色蛍光体を含まないことが好ましい。ここで、「実質的に黄色蛍光体を含まない」とは、黄色蛍光体を含む場合であっても、上述した諸条件を満たし、本実施態様が奏する効果が得られる場合をいい、蛍光体全重量に対する黄色蛍光体重量が、好ましくは7%以下、より好ましくは5%以下、非常に好ましくは3%以下、格段に好ましくは1%以下の場合をいう。 Therefore, it is preferable that the light emitting device according to this embodiment does not substantially contain a yellow phosphor. Here, “substantially does not contain a yellow phosphor” refers to a case where even if a yellow phosphor is contained, the above-described conditions are satisfied and the effect of the present embodiment can be obtained. The yellow phosphor weight relative to the total weight is preferably 7% or less, more preferably 5% or less, very preferably 3% or less, and particularly preferably 1% or less.
次いで、当該3波長領域の中のΛ3(590nm)から780nmの長波長領域においては、熱フィラメント等からの熱放射光、蛍光管、高圧ナトリウムランプ等からの放電放射光、レーザ等からの誘導放出光、半導体発光素子からの自然放出光、蛍光体からの自然放出光等あらゆる光源から出る光を含むことが可能である。この中でも特に光励起された蛍光体からの発光が好ましい。 Next, in the long wavelength region from Λ3 (590 nm) to 780 nm among the three wavelength regions, stimulated emission from thermal radiation from a hot filament, discharge radiation from a fluorescent tube, high-pressure sodium lamp, etc., laser, etc. Light emitted from any light source such as light, spontaneous emission from a semiconductor light emitting device, spontaneous emission from a phosphor, and the like can be included. Of these, light emission from a photoexcited phosphor is particularly preferable.
なお、上述した諸条件を満たし、本実施態様の効果が得られる場合には、半導体発光素子からの発光、半導体レーザ、SHGレーザからの発光を含んでいてもよく、これらは小型で、エネルギー効率が高いことから、好ましい。
半導体発光素子としては、GaAs基板上に形成されたAlGaAs系材料、GaAs基板上に形成された(Al)InGaP系材料を活性層構造中に含む橙発光素子(ピーク波長が590nmから600nm程度)、赤色発光素子(600nmから780nm)などを挙げることができる。また、GaP基板上に形成されたGaAsP系材料を活性層構造中に含む赤色発光素子(600nmから780nm)などを挙げることができる。
When the above-described conditions are satisfied and the effect of this embodiment can be obtained, light emission from the semiconductor light emitting element, light emission from the semiconductor laser, and SHG laser may be included. These are small in size and energy efficient. Is preferable because it is high.
As the semiconductor light emitting element, an AlGaAs based material formed on a GaAs substrate, an orange light emitting element (peak wavelength is about 590 nm to about 600 nm) including an (Al) InGaP based material formed on a GaAs substrate in an active layer structure, A red light emitting element (600 nm to 780 nm) can be used. In addition, a red light emitting element (600 nm to 780 nm) including a GaAsP-based material formed on a GaP substrate in an active layer structure can be used.
本実施態様に係る発光装置に用いる長波長領域の蛍光体材料の具体例としては、Eu2+を付活剤とし、アルカリ土類ケイ窒化物、αサイアロンまたはアルカリ土類ケイ酸塩からなる結晶を母体とする蛍光体が挙げられる。この種の赤色蛍光体は、通常、紫外〜青色半導体発光素子を用いて励起可能である。 As a specific example of the phosphor material in the long wavelength region used in the light emitting device according to the present embodiment, a crystal made of Eu 2+ as an activator and alkaline earth siliconitride, α sialon or alkaline earth silicate Examples thereof include phosphors used as a base material. This type of red phosphor can usually be excited using ultraviolet to blue semiconductor light emitting devices.
アルカリ土類ケイ窒化物結晶を母体とするものの具体例には、CaAlSiN3:Euで表される蛍光体(これをCASN蛍光体と呼ぶ)、(Ca,Sr,Ba,Mg)AlSiN3:Euおよび/または(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Euで表される蛍光体(これをSCASN蛍光体と呼ぶ)、(CaAlSiN3)1−x(Si2N2O)x:Eu(ただし、xは0<x<0.5)で表される蛍光体(これをCASON蛍光体と呼ぶ)、(Sr,Ca,Ba)2AlxSi5−xOxN8−x:Eu(ただし0≦x≦2)で表される蛍光体、Euy(Sr,Ca,Ba)1−y:Al1+xSi4−xOxN7−x(ただし0≦x<4、0≦y<0.2)で表される蛍光体が挙げられる。 Specific examples of an alkaline earth silicon nitride crystal as a base include phosphors represented by CaAlSiN 3 : Eu (referred to as CASN phosphors), (Ca, Sr, Ba, Mg) AlSiN 3 : Eu And / or a phosphor represented by (Ca, Sr, Ba) AlSiN 3 : Eu (referred to as SCASN phosphor), (CaAlSiN 3 ) 1-x (Si 2 N 2 O) x : Eu (provided that x is a phosphor represented by 0 <x <0.5) (referred to as a CASON phosphor), (Sr, Ca, Ba) 2 Al x Si 5-x O x N 8-x : Eu (however, The phosphor represented by 0 ≦ x ≦ 2), Eu y (Sr, Ca, Ba) 1-y : Al 1 + x Si 4−x O x N 7−x (where 0 ≦ x <4, 0 ≦ y < 0.2).
その他、Mn4+付活フッ化物錯体蛍光体も挙げられる。Mn4+付活フッ化物錯体蛍光体は、Mn4+を付活剤とし、アルカリ金属、アミンまたはアルカリ土類金属のフッ化物錯体塩を母体結晶とする蛍光体である。母体結晶を形成するフッ化物錯体には、配位中心が3価金属(B、Al、Ga、In、Y、Sc、ランタノイド)のもの、4価金属(Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Re、Hf)のもの、5価金属(V、P、Nb、Ta)のものがあり、その周りに配位するフッ素原子の数は5〜7である。 In addition, an Mn 4+ activated fluoride complex phosphor is also included. The Mn 4+ activated fluoride complex phosphor is a phosphor using Mn 4+ as an activator and an alkali metal, amine or alkaline earth metal fluoride complex salt as a base crystal. Fluoride complexes that form host crystals include those whose coordination center is a trivalent metal (B, Al, Ga, In, Y, Sc, lanthanoid), and tetravalent metal (Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Re, Hf) and pentavalent metals (V, P, Nb, Ta), and the number of fluorine atoms coordinated around them is 5-7.
具体的には、Mn4+付活フッ化物錯体蛍光体は、アルカリ金属のヘキサフルオロ錯体塩を母体結晶とするA2+xMyMnzFn(AはNaおよび/またはK;MはSiおよびAl;−1≦x≦1かつ0.9≦y+z≦1.1かつ0.001≦z≦0.4かつ5≦n≦7)などが挙げられる。この中でも、AがK(カリウム)またはNa(ナトリウム)から選ばれる1種以上で、MがSi(ケイ素)またはTi(チタン)であるもの、例えば、K2SiF6:Mn(これをKSF蛍光体と呼ぶ)、この構成元素の一部(好ましくは10モル%以下)をAlとNaで置換したK2Si1−xNaxAlxF6:Mn、K2TiF6:Mn(これをKSNAF蛍光体と呼ぶ)などが挙げられる。 Specifically, the Mn 4+ activated fluoride complex phosphor has an A 2 + x M y Mn z F n (A is Na and / or K; M is Si and Al) having a hexafluoro complex salt of an alkali metal as a base crystal. -1 ≦ x ≦ 1, 0.9 ≦ y + z ≦ 1.1, 0.001 ≦ z ≦ 0.4, and 5 ≦ n ≦ 7). Among these, one in which A is one or more selected from K (potassium) or Na (sodium) and M is Si (silicon) or Ti (titanium), for example, K 2 SiF 6 : Mn (this is KSF fluorescence) K 2 Si 1-x Na x Al x F 6 : Mn, K 2 TiF 6 : Mn (which is a part of this constituent element (preferably 10 mol% or less) substituted with Al and Na) KSNAF phosphor)).
その他、下記一般式(10)で表される蛍光体、および下記一般式(11)で表される蛍光体も挙げられる。
(La1−x−y,Eux,Lny)2O2S (10)
(一般式(10)において、x及びyはそれぞれ0.02≦x≦0.50及び0≦y≦0.50を満たす数を表し、LnはY、Gd、Lu、Sc、Sm及びErの少なくとも1種の3価希土類元素を表す。)(一般式(10)で表される酸硫化ランタン蛍光体をLOS蛍光体と呼ぶ。)
(k−x)MgO・xAF2・GeO2:yMn4+ (11)
(一般式(11)において、k、x、yは、各々、2.8≦k≦5、0.1≦x≦0.7、0.005≦y≦0.015を満たす数を表し、Aはカルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)、またはこれらの混合物である。)(一般式(11)で表されるジャーマネート蛍光体をMGOF蛍光体と呼ぶ。)
In addition, the phosphor represented by the following general formula (10) and the phosphor represented by the following general formula (11) are also included.
(La 1-x-y, Eu x, Ln y) 2 O 2 S (10)
(In general formula (10), x and y represent numbers satisfying 0.02 ≦ x ≦ 0.50 and 0 ≦ y ≦ 0.50, respectively, and Ln represents Y, Gd, Lu, Sc, Sm and Er. Represents at least one kind of trivalent rare earth element.) (The lanthanum oxysulfide phosphor represented by the general formula (10) is referred to as a LOS phosphor).
(K−x) MgO.xAF 2 .GeO 2 : yMn 4+ (11)
(In the general formula (11), k, x and y represent numbers satisfying 2.8 ≦ k ≦ 5, 0.1 ≦ x ≦ 0.7 and 0.005 ≦ y ≦ 0.015, A represents calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), zinc (Zn), or a mixture thereof. Call it.)
本実施態様においては、CASN蛍光体、CASON蛍光体、SCASN蛍光体のうち
1種のみを発光装置に含む構成は、光源効率を向上させるうえで好ましい。
一方で、KSF蛍光体、KSNAF蛍光体、LOS蛍光体、MGOF蛍光体は、その半値幅がそれぞれ、6nm程度、6nm程度、4nm程度、16nm程度と極端に狭いが、これら蛍光体を、CASN蛍光体、CASON蛍光体、SCASN蛍光体等と組み合わせて使用する事は、発光装置の分光分布φSSL(λ)に適切な範囲で凹凸を形成し得る場合があり、好ましい。
In the present embodiment, a configuration in which only one type of CASN phosphor, CASON phosphor, and SCASN phosphor is included in the light emitting device is preferable for improving light source efficiency.
On the other hand, KSF phosphor, KSNAF phosphor, LOS phosphor, and MGOF phosphor have extremely narrow half widths of about 6 nm, 6 nm, 4 nm, and 16 nm, respectively. Use in combination with a phosphor, a CASON phosphor, a SCASN phosphor, or the like is preferable because irregularities may be formed in an appropriate range in the spectral distribution φ SSL (λ) of the light emitting device.
これらの発光要素の組み合わせは、それぞれの発光要素の有するピーク波長位置、半値全幅等が、視覚実験で被験者が好ましいとした色の見え、物体の見えを実現するうえで、非常に好都合である。 The combination of these light emitting elements is very convenient for realizing the appearance of the color and the object that the subject has preferred in the visual experiment, such as the peak wavelength position and the full width at half maximum of each light emitting element.
本実施態様に係る発光装置においては、これまで記載した発光要素(発光材料)を用いると、指標Acg、距離DuvSSL、値φSSL−BG−min/φSSL−BM−max、波長λSSL−RM−max等を所望の値に設定しやすくなるため、好ましい。また、当該光を色刺激としてとらえ、当該発光装置での照明を仮定した場合の当該15色票の色の見えと、計算用基準光での照明を仮定した場合の色の見えとの差に関するΔCn、SATave、|ΔCmax−ΔCmin|、|Δhn|も、上記記載の発光要素を用いると所望の値に設定しやすくなるため、好ましい。 In the light emitting device according to this embodiment, when the light emitting element (light emitting material) described so far is used, the index A cg , the distance D uvSSL , the value φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max , the wavelength λ SSL. Since it becomes easy to set -RM-max etc. to a desired value, it is preferable. Further, regarding the light as a color stimulus, regarding the difference between the color appearance of the 15 color chart when the illumination by the light emitting device is assumed and the color appearance when the illumination with the calculation reference light is assumed. ΔC n , SAT ave , | ΔC max −ΔC min |, and | Δh n | are also preferable because the above-described light emitting element can be easily set to a desired value.
本発明の第二の実施態様は、発光装置の設計方法である。本実施態様に係る設計方法によれば、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる発光装置」の設計指針を提供することができる。すなわち、本発明の第一の実施態様の説明に沿って、発光装置を設計することで、「自然で、生き生きとした、視認性の高い、快適な、色の見え、物体の見えを実現できる発光装置」が提供できる。すなわち、本発明の第二の実施態様については、第一の実施態様の説明がすべて援用され得る。 The second embodiment of the present invention is a method for designing a light emitting device. According to the design method according to this embodiment, it is possible to provide a design guideline for “a light emitting device capable of realizing natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance and object appearance”. That is, by designing the light emitting device in accordance with the description of the first embodiment of the present invention, “natural, lively, highly visible, comfortable, color appearance, and object appearance can be realized. A “light emitting device” can be provided. That is, for the second embodiment of the present invention, all the descriptions of the first embodiment can be incorporated.
本発明の発光装置は、応用分野が非常に広く、特定の用途には限定されずに使用することが可能である。しかし、本発明の発光装置の特長に照らして、以下の分野への応用は好ましい。 The light-emitting device of the present invention has a very wide application field, and can be used without being limited to a specific application. However, in light of the features of the light emitting device of the present invention, application to the following fields is preferable.
例えば、本発明の発光装置により照明した場合には、旧来広く知られている発光装置と比較して、ほぼ同様のCCT、ほぼ同様の照度であっても、白色はより白く、自然に、心地よく見える。さらに、白、灰色、黒等の無彩色間の明度差も視認しやすくなる。
このために、例えば、一般の白色紙上の黒文字等が読みやすくなる。このような特長を生かし、読書灯、学習机用照明、事務用照明等の作業用照明に応用することは好ましい。さらに、作業内容によっては、工場等において、細かな部品の外観検査を行う、布地などにおいて近接した色の識別を行う、生肉の鮮度確認のための色確認を行う、限度見本に照らした製品検査を行う等も考えられる。加えて、本発明の発光装置を用いて照明した場合には、近接した色相における色識別が容易になり、あたかも高照度環境下の様な快適な作業環境を実現しうる。よってこのような観点でも作業用照明に適応することは好ましい。
さらに、特許第5252107号と特許第5257538号開示の発光装置と比較すると、本発明の発光装置により照明した場合には、発光装置の光源効率が高く、同等の電力を投入したとしても出射される光束は大きくなる。このために、通常の高さよりも高い天井面から照明対象物を照明する発光装置とする事は好適であり、発光装置の適応範囲はさらに広くなる。
For example, when illuminated by the light-emitting device of the present invention, white is whiter, naturally and comfortably, even with almost the same CCT and almost the same illuminance, as compared with the light-emitting device widely known in the past. appear. Furthermore, it becomes easy to visually recognize the brightness difference between achromatic colors such as white, gray, and black.
For this reason, for example, black characters on general white paper are easy to read. Taking advantage of such features, it is preferable to apply it to work lights such as reading lights, learning desk lights, and office lights. In addition, depending on the work content, inspect the appearance of fine parts in factories, etc., identify colors close to fabrics, etc., check colors for fresh meat freshness check, product inspection against limit samples It is also possible to perform In addition, when illumination is performed using the light-emitting device of the present invention, color discrimination between adjacent hues is facilitated, and a comfortable work environment as if in a high illumination environment can be realized. Therefore, it is preferable to adapt to work illumination from such a viewpoint.
Furthermore, when compared with the light-emitting devices disclosed in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538, when the light-emitting device of the present invention illuminates, the light-emitting device has high light source efficiency and is emitted even when the same power is applied. The luminous flux increases. For this reason, it is suitable to set it as the light-emitting device which illuminates an illumination target object from the ceiling surface higher than normal height, and the applicable range of a light-emitting device becomes still wider.
さらには、色の識別能が上がるために、たとえば外科手術用光源、胃カメラ等に利用される光源等の医療用照明に応用することも好ましい。なぜなら、動脈血は酸素を多く含むため鮮紅色であるが、静脈血は二酸化炭素を多く含むため暗赤色である。両者は同じ赤色
であるが、その彩度が異なるため、良好な色の見え(彩度)を実現する本発明の発光装置により、動脈血と静脈血を用意に判別することが期待される。また、内視鏡のようなカラー画像情報では良好な色の表示が診断に大きな影響を持つことは明白であり、正常な部位と病変した部位を容易に見分けることなどが期待される。同様の理由から、製品の画像判定器などの工業用機器内の照明方法としても、好適に利用可能である。
Furthermore, it is also preferable to apply to medical illumination such as a light source for use in a surgical operation, a gastric camera, etc., because the color discrimination ability is improved. This is because arterial blood is bright red because it contains a lot of oxygen, whereas venous blood is dark red because it contains a lot of carbon dioxide. Although both are the same red color, their saturations are different, and it is expected that arterial blood and venous blood are readily discriminated by the light emitting device of the present invention that realizes good color appearance (saturation). In addition, in color image information such as an endoscope, it is clear that good color display has a great influence on diagnosis, and it is expected that a normal site and a lesion site can be easily distinguished. For the same reason, it can be suitably used as an illumination method in industrial equipment such as an image discriminator for products.
本発明の発光装置により照明した場合には、照度が数千Lxから数百Lx程度であったとしても、紫色、青紫色、青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、黄赤色、赤色、赤紫色などの大半の色、場合によってはすべての色について、たとえば晴れた日の屋外照度下のような数万lx程度の下で見たような真に自然な色の見えが実現される。また、中間的な彩度を有する、被験者(日本人)の肌色、各種食品、衣料品、木材色等も、多くの被験者がより好ましいと感じる、自然な色の見えとなる。 When illuminated by the light emitting device of the present invention, even if the illuminance is about several thousand Lx to several hundred Lx, purple, blue purple, blue, blue green, green, yellow green, yellow, yellow red, red, For most colors, such as reddish purple, and in some cases all colors, a true natural color appearance as seen under tens of thousands of lx, such as under outdoor illumination on a sunny day, is realized. In addition, the skin color of subjects (Japanese people), various foods, clothing, wood colors, and the like, which have intermediate saturation, have natural colors that many subjects feel more preferable.
よって、本発明の発光装置を家庭用等の一般照明に応用したとすれば、食品は新鮮に、かつ、食欲をそそるように見え、新聞や雑誌等も見やすく、段差等の視認性も上がり家庭内の安全性向上にもつながると考えられる。よって、本発明の発光装置を家庭用照明に応用することは好ましい。また、衣料品、食品、車、かばん、靴、装飾品、家具等の展示物用照明としても好ましく、周辺から際立って視認させうる照明が可能である。前記の通り、特に特許第5252107号と特許第5257538号開示の発光装置と比較しても、本発明の発光装置により照明した場合には、発光装置の光源効率が高く、同等の電力を投入したとしても出射される光束は大きくなる。このため、通常の高さよりも高い天井面から照明対象物を照明する発光装置とする事は好適である。このような特性から本発明の発光装置を展示物用照明に適応する事は特に好ましい。
さらに、化粧品等の、色の微妙な差が購入の決め手となる物品の照明としても好ましい。白色のドレス等の展示物用照明として使用すると、同じ白色でも、青みがかった白、クリーム色に近い白などの、微妙な色の差が視認しやすくなるため、本人の希望通りの色を選択することが可能となる。さらには、結婚式場、劇場等での演出用照明としても好適で、純粋な白色のドレス等は純白に見え、歌舞伎等の着物、隈取等もはっきりと見えるようになる。さらに肌色も際立ち好ましい。このような照明とする際にも、光源効率の高い本発明の発光装置は、遠距離からの照明が可能であるため、本発明の発光装置を演出用照明に適応する事は特に好ましい。
また、美容室の照明として使用すると、毛髪をカラー処理する場合、屋外で見たときと齟齬がないような色にすることが可能となり、染めすぎや染め不足を防ぐことができる。
Therefore, if the light-emitting device of the present invention is applied to general lighting for home use, the food looks fresh and appetizing, it is easy to read newspapers and magazines, etc. It is thought that it will also lead to the improvement of safety. Therefore, it is preferable to apply the light-emitting device of the present invention to household lighting. Moreover, it is also preferable as illumination for exhibits such as clothing, food, cars, bags, shoes, decorations, furniture, etc., and illumination that can be visually recognized from the periphery is possible. As described above, even when compared with the light emitting devices disclosed in Japanese Patent Nos. 5252107 and 5257538, when the light emitting device of the present invention illuminates, the light source efficiency of the light emitting device is high, and the same power is input. However, the emitted light beam becomes larger. For this reason, it is suitable to set it as the light-emitting device which illuminates an illumination target object from the ceiling surface higher than normal height. From such characteristics, it is particularly preferable to adapt the light emitting device of the present invention to illumination for exhibits.
Furthermore, it is also preferable as illumination of articles such as cosmetics whose delicate color difference is decisive for purchase. When used as lighting for exhibits such as white dresses, it is easy to see subtle color differences, such as bluish white and cream-like white, even with the same white, so select the color you want It becomes possible. Furthermore, it is also suitable as lighting for directing in a wedding hall, a theater, etc., a pure white dress or the like looks pure white, and a kimono such as a kabuki or a dress is clearly visible. Furthermore, the skin color is also particularly preferable. Even in the case of such illumination, the light emitting device of the present invention with high light source efficiency can be illuminated from a long distance. Therefore, it is particularly preferable to adapt the light emitting device of the present invention to lighting for production.
Further, when used as lighting for a beauty salon, when hair is color-treated, it becomes possible to have a color that does not wrinkle when viewed outdoors, and it is possible to prevent excessive dyeing or insufficient dyeing.
さらに、白色がより白色に見え、無彩色の識別が容易になり、かつ、有彩色も自然な鮮やかさになることから、限られた一定の空間において、多くの種類の活動がなされる場所における光源としても好適である。例えば、航空機内の客席では、読書もなされ、仕事もなされ、食事も行われる。さらに電車、長距離バス等においても事情は類似している。このような交通機関の内装用照明として、本発明の発光装置は好適に利用可能である。 In addition, since white appears whiter, achromatic colors can be easily identified, and chromatic colors also become natural vivid, so in a limited space where many types of activities are performed. It is also suitable as a light source. For example, in a passenger seat on an aircraft, reading is done, work is done, and food is also served. The situation is similar for trains, long-distance buses, and the like. The light-emitting device of the present invention can be suitably used as such interior lighting for transportation.
さらに、白色がより白色に見え、無彩色の識別が容易になり、かつ、有彩色も自然な鮮やかさになることから、美術館等における絵画等を屋外で視認したような自然な色調に照明することが可能であって、美術品用照明としても、本発明の発光装置は好適に利用可能である。 In addition, white looks more white, making it easy to identify achromatic colors, and chromatic colors are also naturally vivid, so lighting in natural colors as if viewing paintings at museums etc. outdoors In addition, the light emitting device of the present invention can be suitably used as an illumination for art works.
一方で、本発明の発光装置は高齢者用照明としても好適に利用可能である。すなわち、細かな文字が通常の照度下で見えにくい、段差等が見えにくい等の場合であっても、本発明の発光装置を適用することで、無彩色間、あるいは有彩色間の識別が容易になるため、これらの問題を解決可能である。よって、老人ホームや病院の待合室、書店や図書館等の不特定多数の方が利用する公共施設等における照明にも好適に利用可能である。このよう
な照明とする際には、照度そのものを適切な範囲で高くする事も必要であるが、高光源効率な本発明の発光装置は、同等の投入電力であっても照明面の照度を高くする事が可能である。よって、本発明の発光装置を高齢者用照明に適応する事は特に好ましい。
On the other hand, the light emitting device of the present invention can be suitably used as illumination for elderly people. In other words, even when fine characters are difficult to see under normal illuminance, steps, etc. are difficult to see, it is easy to distinguish between achromatic colors or chromatic colors by applying the light emitting device of the present invention. Therefore, these problems can be solved. Therefore, it can be suitably used for lighting in public facilities used by an unspecified number of people such as nursing homes, hospital waiting rooms, bookstores, and libraries. When such illumination is used, it is necessary to increase the illuminance itself within an appropriate range. However, the light-emitting device of the present invention with high light source efficiency can reduce the illuminance on the illumination surface even with equivalent input power. It can be raised. Therefore, it is particularly preferable to apply the light emitting device of the present invention to the illumination for elderly people.
さらに、各種の事情で比較的低照度になりがちな照明環境に適応して、視認性を確保する応用においても、本発明の発光装置は好適に利用可能である。
例えば、街灯、車のヘッドライト、足元灯に応用し、従来光源を用いた場合よりも各種の視認性を向上させることも好ましい。
Furthermore, the light-emitting device of the present invention can be suitably used in applications that ensure visibility by adapting to illumination environments that tend to have relatively low illuminance due to various circumstances.
For example, it is also preferable to apply to street lights, car headlights, and foot lamps to improve various visibility compared to the case of using a conventional light source.
Claims (14)
青色半導体発光素子、
緑色蛍光体、および、
赤色蛍光体を有する発光装置であって、
前記発光装置から主たる放射方向に出射される光は、以下の条件1、条件3、条件4、及び条件Iから条件IVのすべてを満たすことを特徴とする発光装置。
条件1:
波長をλとし、前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の分光分布をφSSL(λ)、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の相関色温度TSSLに応じて選択される基準の光の分光分布をφref(λ)、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の三刺激値を(XSSL、YSSL、ZSSL)、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光のTSSLに応じて選択される基準の光の三刺激値を(Xref、Yref、Zref)とし、
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光の規格化分光分布SSSL(λ)と、前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光のTSSL(K)に応じて選択される基準の光の規格化分光分布Sref(λ)と、これら規格化分光分布の差ΔS(λ)をそれぞれ、
SSSL(λ)=φSSL(λ)/YSSL
Sref(λ)=φref(λ)/Yref
ΔS(λ)=Sref(λ)−SSSL(λ)
と定義し、
波長380nm以上780nm以下の範囲で、前記SSSL(λ)の最長波長極大値を与える波長をλSSL−RL−max(nm)とした際に、前記λSSL−RL−maxよりも長波長側にSSSL(λSSL−RL−max)/2となる波長Λ4が存在する場合においては、
下記数式(1)で表される指標Acgが、
−10.0 < Acg ≦ 120.0
であり、
一方、波長380nm以上780nm以下の範囲で、前記SSSL(λ)の最長波長極大値を与える波長をλSSL−RL−max(nm)とした際に、前記λSSL−RL−maxよりも長波長側にSSSL(λSSL−RL−max)/2となる波長Λ4が存在しない場合においては、
下記数式(2)で表される指標Acgが、
−10.0 < Acg ≦ 120.0
である。
前記光の分光分布φSSL(λ)は、430nm以上495nm以下の範囲における分光強度の最大値をφSSL−BM−max、465nm以上525nm以下の範囲における分光強度の最小値をφSSL−BG−minと定義した際に、
0.2250 ≦ φSSL−BG−min/φSSL−BM−max ≦ 0.7000
である。
条件4:
前記光の分光分布φSSL(λ)は、590nm以上780nm以下の範囲における分光強度の最大値をφSSL−RM−maxと定義した際に、前記φSSL−RM−maxを与える波長λSSL−RM−maxが、
605(nm) ≦ λSSL−RM−max ≦ 653(nm)
である。
条件I:
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光による照明を数学的に仮定した場合の#01から#15の下記15種類の修正マンセル色票のCIE 1976 L * a * b * 色空間におけるa * 値、b * 値をそれぞれa * nSSL 、b * nSSL (ただしnは1から15の自然数)とし、
前記主たる放射方向に出射される光の相関色温度T SSL (K)に応じて選択される基準の光での照明を数学的に仮定した場合の前記15種類の修正マンセル色票のCIE 1976 L * a * b * 色空間におけるa * 値、b * 値をそれぞれa * nref 、b * nref (ただしnは1から15の自然数)とした場合に、飽和度差ΔC n が、
−4.00 ≦ ΔC n ≦ 8.00 (nは1から15の自然数)
である。
条件II:
下記式(3)で表される前記飽和度差の平均が、
条件III:
前記飽和度差の最大値をΔC max 、前記飽和度差の最小値をΔC min とした場合に、前記飽和度差の最大値と、前記飽和度差の最小値との間の差|ΔC max −ΔC min |が、
2.00 ≦ |ΔC max −ΔC min | ≦ 10.00
である。
ただし、ΔC n =√{(a * nSSL ) 2 +(b * nSSL ) 2 }−√{(a * nref ) 2 +(b * nref ) 2 }とする。
15種類の修正マンセル色票
#01 7.5 P 4 /10
#02 10 PB 4 /10
#03 5 PB 4 /12
#04 7.5 B 5 /10
#05 10 BG 6 / 8
#06 2.5 BG 6 /10
#07 2.5 G 6 /12
#08 7.5 GY 7 /10
#09 2.5 GY 8 /10
#10 5 Y 8.5/12
#11 10 YR 7 /12
#12 5 YR 7 /12
#13 10 R 6 /12
#14 5 R 4 /14
#15 7.5 RP 4 /12
条件IV:
前記発光装置から前記主たる放射方向に出射される光による照明を数学的に仮定した場合の前記15種類の修正マンセル色票のCIE 1976 L * a * b * 色空間における色相角をθ nSSL (度)(ただしnは1から15の自然数)とし、
前記主たる放射方向に出射される光の相関色温度T SSL に応じて選択される基準の光での照明を数学的に仮定した場合の前記15種類の修正マンセル色票のCIE 1976
L * a * b * 色空間における色相角をθ nref (度)(ただしnは1から15の自然数)とした場合に、色相角差の絶対値|Δh n |が、
0.00 度 ≦ |Δh n | ≦ 12.50 度 (nは1から15の自然数)
である。
ただし、Δh n =θ nSSL −θ nref とする。 At least as a light emitting element
Blue semiconductor light emitting device,
Green phosphor, and
A light emitting device having a red phosphor,
The light emitted from the light emitting device in the main radiation direction satisfies all of the following condition 1, condition 3, condition 4 and conditions I to IV .
Condition 1:
The wavelength distribution is λ, and the spectral distribution of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is φ SSL (λ),
The reference light spectral distribution selected according to the correlated color temperature T SSL of the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is represented by φ ref (λ),
The tristimulus values of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction are (X SSL , Y SSL , Z SSL ),
(X ref , Y ref , Z ref ) is a reference light tristimulus value selected according to T SSL of the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction,
It is selected according to the normalized spectral distribution S SSL (λ) of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction and T SSL (K) of light emitted from the light emitting device in the main radiation direction. The normalized spectral distribution S ref (λ) of the reference light and the difference ΔS (λ) between these normalized spectral distributions are respectively
S SSL (λ) = φ SSL (λ) / Y SSL
S ref (λ) = φ ref (λ) / Y ref
ΔS (λ) = S ref (λ) −S SSL (λ)
And define
Longer wavelength side than λ SSL-RL-max when the wavelength giving the longest wavelength maximum value of S SSL (λ) is λ SSL-RL-max (nm) in the wavelength range of 380 nm to 780 nm In the case where there is a wavelength Λ4 that satisfies S SSL (λ SSL-RL-max ) / 2,
Index A cg represented by the following mathematical formula (1) is
−10.0 <A cg ≦ 120.0
And
On the other hand, when the wavelength giving the longest wavelength maximum value of S SSL (λ) is λ SSL-RL-max (nm) in the wavelength range of 380 nm to 780 nm, it is longer than λ SSL-RL-max. When there is no wavelength Λ4 that becomes S SSL (λ SSL-RL-max ) / 2 on the wavelength side,
The index A cg represented by the following mathematical formula (2) is
−10.0 <A cg ≦ 120.0
It is.
The spectral distribution φ SSL (λ) of the light has a maximum value of spectral intensity in the range of 430 nm or more and 495 nm or less, φ SSL-BM-max and a minimum value of spectral intensity in the range of 465 nm or more and 525 nm or less, φ SSL-BG- When defined as min ,
0.2250 ≦ φ SSL-BG-min / φ SSL-BM-max ≦ 0.7000
It is.
Condition 4:
Spectral distribution phi SSL of the light (lambda) is the maximum value of the spectral intensity at 780nm following range of 590nm when defined as φ SSL-RM-max, the wavelength lambda giving the φ SSL-RM-max SSL- RM-max is
605 (nm) ≤ λ SSL-RM-max ≤ 653 (nm)
It is.
Condition I:
CIE 1976 L * a * b * color space of the following 15 modified Munsell color charts of # 01 to # 15 when the illumination by the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is assumed mathematically * Value and b * value are a * nSSL and b * nSSL (where n is a natural number from 1 to 15 , respectively )
CIE 1976 L of the 15 kinds of modified Munsell color charts when the illumination with the reference light selected according to the correlated color temperature T SSL (K) of the light emitted in the main radiation direction is mathematically assumed. * a * b * a * values in a color space, b * values of each a * nref, b * nref (where n is a natural number of 1 to 15) in the case of the, the saturation difference [Delta] C n,
−4.00 ≦ ΔC n ≦ 8.00 (n is a natural number from 1 to 15)
It is.
Condition II:
The average of the saturation differences represented by the following formula (3) is
Condition III:
When the maximum value of the saturation difference is ΔC max and the minimum value of the saturation difference is ΔC min , the difference | ΔC max between the maximum value of the saturation difference and the minimum value of the saturation difference −ΔC min |
2.00 ≦ | ΔC max −ΔC min | ≦ 10.00
It is.
However, ΔC n = √ {(a * nSSL ) 2 + (b * nSSL ) 2 } −√ {(a * nref ) 2 + (b * nref ) 2 }.
15 kinds of modified Munsell color chart
# 01 7.5 P 4/10
# 02 10 PB 4/10
# 03 5 PB 4/12
# 04 7.5 B 5/10
# 05 10 BG 6/8
# 06 2.5 BG 6/10
# 07 2.5 G 6/12
# 08 7.5 GY 7/10
# 09 2.5 GY 8/10
# 10 5 Y 8.5 / 12
# 11 10 YR 7/12
# 12 5 YR 7/12
# 13 10 R 6/12
# 14 5 R 4/14
# 15 7.5 RP 4/12
Condition IV:
The hue angle in the CIE 1976 L * a * b * color space of the fifteen types of modified Munsell color charts when the illumination by the light emitted from the light emitting device in the main radiation direction is mathematically assumed is θ nSSL (degrees). ) (Where n is a natural number from 1 to 15)
CIE 1976 of the 15 types of modified Munsell color charts when the illumination with the reference light selected according to the correlated color temperature T SSL of the light emitted in the main radiation direction is mathematically assumed.
When the hue angle in the L * a * b * color space is θ nref (degrees) (where n is a natural number from 1 to 15), the absolute value of the hue angle difference | Δh n |
0.00 degrees ≦ | Δh n | ≦ 12.50 degrees (n is a natural number from 1 to 15)
It is.
However, the Δh n = θ nSSL -θ nref.
前記φ Φ SSLSSL (λ)から導出される波長380nm以上780nm以下の範囲の放射効率K(lm/W)が条件7を満たすことを特徴とする発光装置。A light emitting device characterized in that a radiation efficiency K (lm / W) in a wavelength range of 380 nm to 780 nm derived from (λ) satisfies the condition 7.
条件7:Condition 7:
210.0 lm/W ≦ K ≦ 290.0 lm/W 210.0 lm / W ≤ K ≤ 290.0 lm / W
である。It is.
前記T T SSLSSL (K)が条件8を満たすことを特徴とする発光装置。(K) satisfies the condition 8;
条件8:Condition 8:
2600 K ≦ T 2600 K ≤ T SSLSSL ≦ 7700 K ≦ 7700 K
である。It is.
前記φ Φ SSLSSL (λ)は380nm以上405nm以下の範囲において前記発光要素由来の実効強度を有さないことを特徴とする発光装置。(Λ) does not have an effective intensity derived from the light emitting element in a range of 380 nm to 405 nm.
前記青色半導体発光素子は、前記青色半導体発光素子単体のパルス駆動時のドミナント波長λ The blue semiconductor light emitting device has a dominant wavelength λ during pulse driving of the blue semiconductor light emitting device alone. CHIP−BM−domCHIP-BM-dom が445nm以上475nm以下であることを特徴とする発光装置。Is a light-emitting device having a wavelength of 445 nm to 475 nm.
前記緑色蛍光体は広帯域緑色蛍光体であることを特徴とする発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein the green phosphor is a broadband green phosphor.
前記緑色蛍光体は、前記緑色蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λ The green phosphor has a wavelength λ that gives a maximum value of emission intensity at the time of light excitation of the green phosphor alone. PHOS−GM−maxPHOS-GM-max が511nm以上543nm以下であり、Is 511 nm or more and 543 nm or less,
その半値全幅W Its full width at half maximum W PHOS−GM−fwhmPHOS-GM-fwhm が90nm以上110nm以下であることを特徴とする発光装置。Is a light emitting device characterized by having a thickness of 90 nm to 110 nm.
前記発光装置は、実質的に黄色蛍光体を含まないことを特徴とする発光装置。 The light emitting device substantially does not contain a yellow phosphor.
前記赤色蛍光体は、前記赤色蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λ The red phosphor has a wavelength λ that gives a maximum value of emission intensity at the time of photoexcitation of the single red phosphor. PHOS−RM−maxPHOS-RM-max が622nm以上663nm以下であり、Is 622 nm or more and 663 nm or less,
その半値全幅W Its full width at half maximum W PHOS−RM−fwhmPHOS-RM-fwhm が80nm以上105nm以下であることを特徴とする発光装置。Is a light emitting device characterized by having a thickness of 80 nm to 105 nm.
前記青色半導体発光素子は、AlInGaN系発光素子であることを特徴とする発光装置。 The blue semiconductor light-emitting element is an AlInGaN-based light-emitting element.
前記緑色蛍光体は、Ca The green phosphor is Ca 33 (Sc,Mg)(Sc, Mg) 22 SiSi 33 OO 1212 :Ce(CSMS蛍光体)、CaSc: Ce (CSMS phosphor), CaSc 22 OO 44 :Ce(CSO蛍光体)、Lu: Ce (CSO phosphor), Lu 33 AlAl 55 OO 1212 :Ce(LuAG蛍光体)、またはY: Ce (LuAG phosphor) or Y 33 (Al,Ga)(Al, Ga) 55 OO 1212 :Ce(G−YAG蛍光体)であることを特徴とする発光装置。: Ce (G-YAG phosphor).
前記赤色蛍光体は(Sr,Ca)AlSiN The red phosphor is (Sr, Ca) AlSiN 33 :Eu(SCASN蛍光体)、CaAlSi(ON): Eu (SCASN phosphor), CaAlSi (ON) 33 :Eu(CASON蛍光体)、またはCaAlSiN: Eu (CaSON phosphor) or CaAlSiN 33 :Eu(CASN蛍光体)を含むことを特徴とする発光装置。: A light-emitting device containing Eu (CASN phosphor).
前記青色半導体発光素子は、前記青色半導体発光素子単体のパルス駆動時のドミナントThe blue semiconductor light emitting element is a dominant at the time of pulse driving of the blue semiconductor light emitting element alone.
波長λWavelength λ CHIP−BM−domCHIP-BM-dom が452.5nm以上470nm以下であるAlInGaN系発光素子であり、Is an AlInGaN-based light emitting device having a wavelength of 452.5 nm or more and 470 nm or less,
前記緑色蛍光体は、前記緑色蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値を与える波長λ The green phosphor has a wavelength λ that gives a maximum value of emission intensity at the time of light excitation of the green phosphor alone. PHOS−GM−maxPHOS-GM-max が515nm以上535nm以下で、その半値全幅WIs 515 nm or more and 535 nm or less, and its full width at half maximum W PHOS−GM−fwhmPHOS-GM-fwhm が90nm以上110nm以下であることを特徴とするCaScCaSc characterized in that is 90 nm or more and 110 nm or less 22 OO 44 :Ce(CSO蛍光体)またはLu: Ce (CSO phosphor) or Lu 33 AlAl 55 OO 1212 :Ce(LuAG蛍光体)であり、: Ce (LuAG phosphor),
前記赤色蛍光体は、前記赤色蛍光体単体の光励起時の発光強度最大値λ The red phosphor has a maximum emission intensity λ at the time of photoexcitation of the single red phosphor. PHOS−RM−maxPHOS-RM-max を与える波長が640nm以上663nm以下で、その半値全幅WIs 640 nm to 663 nm, and the full width at half maximum W PHOS−RM−fwhmPHOS-RM-fwhm が80nm以上105nm以下であることを特徴とするCaAlSi(ON)CaAlSi (ON) characterized by having a thickness of 80 nm to 105 nm 33 :Eu(CASON蛍光体)またはCaAlSiN: Eu (CASON phosphor) or CaAlSiN 33 :Eu(CASN蛍光体)である: Eu (CASN phosphor)
ことを特徴とする発光装置。A light emitting device characterized by that.
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