KR101488551B1 - 발광 장치, 그것을 이용한 차량용 등구, 및 헤드 램프 - Google Patents

발광 장치, 그것을 이용한 차량용 등구, 및 헤드 램프 Download PDF

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슈이치 다야
아키후미 오치아이
히데유키 에모토
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스탄레 덴끼 가부시키가이샤
덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤
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Abstract

여기광을 발하는 광원과, 그 여기광을 흡수하여 빛을 발하는 형광체를 조합해서 이루어지는 발광 장치로서, 형광체로서 일반식: (Caα, Euβ)(Si, Al)12(O, N)16(단, 1.5＜α+β＜2.2, 0＜β＜0.2, O/N≤0.04)로 나타내는 α형 사이알론을 주성분으로 하고, 비표면적이 0.1~0.35 m2/g인 형광체를 이용한다. 이 발광 장치는 온도가 높은 환경에서 사용되어도 온도 변화에 수반하는 색의 변화가 적고, 효율적으로 발광하여, 특히 베드 램프 등의 차량용 등구에 매우 적합하다.

Description

발광 장치, 그것을 이용한 차량용 등구, 및 헤드 램프{LIGHT-EMITTING DEVICE, VEHICULAR LIGHTING FIXTURE COMPRISING THE DEVICE, AND HEAD LAMP}
본 발명은 반도체 발광 소자(LED)와 신규 형광체를 조합한 발광 장치 및 그것을 이용한 조명 장치에 관한 것으로, 특히 발광색이 엠버(amber)색인 차량용 등구(燈具) 및 헤드 램프에 관한 것이다.
종래, 엠버색을 발광하는 차량용 등구, 예를 들면 방향 지시기에는 엠버색을 착색한 전구를 내장한 것이 이용되어 왔지만, 전구가 갖는 결점, 즉 다대한 소비 전력이나 소형화의 제한을 해결하는 것으로서, LED를 이용한 것이 제안되어 실용화되고 있다.
엠버색의 LED로서 약 580~610nm에 발광 스펙트럼을 갖는 AlGaInP 반도체나 GaAsP 반도체가 알려져 있다. 그러나, 이들 LED는 주위 온도가 높아지면 발광 강도는 크게 저하된다고 하는 문제가 있다. 이 때문에 리어 콤비네이션 램프 등의 주위 온도가 고온이 되는 용도에서는 필요한 광량을 만족시키기 위해서 수많은 엠버 LED를 준비할 필요가 있어, 고비용화와 설치 장소 확보에 따른 등구 디자인의 제한을 일으키고 있었다. 또 헤드 램프에 내장된 턴 시그널 램프는 엔진과 거리가 가깝고, 특히 주위 온도가 높기 때문에 상기 엠버 LED에서는 필요한 광량을 확보할 수 없었다.
이것에 대해 청색 LED와 LED의 발광에 의해 장파장 빛을 발광하는 형광체를 조합하여 엠버색을 실현하는 등구도 제안되고 있다(특허 문헌 1). 특허 문헌 1에는 청색 LED와 조합하는 장파장용 형광체로서 (Ca, Sr)2Si5N8:Eu를 이용하는 것이 기재되어 있다.
그러나 이 형광체는 반값폭이 약 100nm로 넓고, 시감도(視感度)가 낮은 장파장 성분이 많기 때문에 효율이 낮다고 하는 문제가 있다. 또 잔광(殘光) 특성을 갖기 때문에, 점멸시켜 사용하는 용도에서는 비발광시의 잔광이 시인성(視認性)을 저하시킨다고 하는 문제가 있다. 또한 특허 문헌 1에 기재된 엠버색의 등구에서는 LED로부터의 발광을 차단하기 위한 광학 필터가 필수이다.
일본특개2005-123165호공보
본 발명은 온도가 높은 환경에서 사용되어도 온도 변화에 수반하는 색의 변화가 적고, 효율적으로 발광하는 발광 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 또 본 발명은 상기 발광 장치를 이용하여, 시인성이 뛰어난 차량용 등구를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 LED와 형광체를 조합한 발광 장치에 있어서, 신규 형광체를 이용함으로써 상기 과제를 해결한 것이다.
즉, 본 발명의 발광 장치는 여기광을 발하는 LED와 그 여기광을 흡수하여 빛을 발하는 형광체를 조합해서 이루어지고, 형광체로서 일반식： (Caα, Euβ), (Si, Al)12(O, N)16(단, 1.5＜α+β＜2.2, 또한 0＜β＜0.2, O/N≤0.04)로 나타내는 α형 사이알론을 주성분으로 하는 형광체를 이용한 것을 특징으로 한다. 특히 α형 사이알론을 주성분으로 하는 형광체로서, 상기 비표면적이 0.1~0.35m2/g인 α형 사이알론을 이용한 것을 특징으로 한다.
이 발광 장치가 발하는 빛의 색도는 색도 좌표(CIE1931) 상에서 x≥0.545, y≥0.39, y≤x-0.12이다.
또 본 발명의 차량용 등구는 상기 발광 장치를 이용한 것이다.
[도 1] 본 발명의 발광 장치의 일실시 형태를 나타내는 도면.
[도 2] 본 발명의 차량용 등구의 일실시 형태를 나타내는 도면.
[도 3] 본 발명의 발광 장치를 이용한 헤드 램프의 일실시 형태를 나타내는 도면.
[도 4] 실시예의 발광 장치의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
[도 5] 실시예의 발광 장치의 광속의 온도 의존성을 나타내는 도면.
[도 6] 실시예의 발광 장치의 색도의 온도 의존성을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 발광 장치 및 차량용 등구의 실시 형태를 설명한다.
우선 본 발명의 발광 장치를 구성하는 형광체에 대해 상술한다.
본 발명의 발광 장치가 이용하는 α형 사이알론은 일반식： Mz(Si, Al) 12(O, N)16으로 표시되고, 원소 M으로서 Ca를 사용하고, 그 일부에 발광 중심이 되는 Eu를 도입한 Eu 부활 Ca-α-사이알론 형광체이다. 일반적으로, Eu 부활 Ca-α-사이알론 형광체는 자외~청색의 폭넓은 파장역(波長域)의 빛으로 여기되어 노랑~등색(橙色)의 가시 발광을 나타내지만, 본 발명에서 이용하는 사이알론 형광체는 사이알론 결정내의 산소 함유율을 낮게 하는 것과 동시에, Ca(Eu를 포함한다)의 고용 농도를 높게 함으로써, 등~적색의 장파장 발광을 실현한 것이다. 구체적으로는 파장 범위 420~480nm의 여기에 의해서 엠버색의 발광을 나타낸다.
상술한 α형 사이알론 형광체는 예를 들면, (a) 질화 규소와 (b) 질화 알루미늄과 (c) Ca 함유 화합물과 (d) Eu 함유 화합물과 (e) α형 사이알론으로 이루어지는 원료 혼합 분말을 질소 분위기 중 1650~1850℃에서 가열 처리함으로써 α형 사이알론을 얻고, 분급 처리만으로 평균 입경이 15~25㎛인 분말을 얻음으로써 제조할 수 있다. 이 방법은 원료 혼합 분말 중에 α형 사이알론 (e)을 함유시키는 것과 동시에 분급 처리만으로 평균 입경 15~25㎛인 분말을 얻는 것이 특징이며, 이 방법에 의해 얻어지는 형광체는 비표면적이 작고, 발광 효율이 뛰어나고, 또한 발광색의 온도 의존성이 작고, 고온의 환경에 있어서도 색의 변화가 적다.
형광체 내의 Ca와 Eu를 합계한 것의 몰비 (α+β)는 1.5를 초과하고 2.2 이하이다. α+β가 1.5 이하에서는 피크 파장이 595nm 이상인 형광을 얻기 어렵다. 또 α+β가 2.2를 초과하면, 형광 특성에 악영향을 미치는 제2상이 생성되기 쉬워진다. 또 Eu의 고용량(β의 값)은 0.2 미만이다. 0.2 이상에서는 형광 피크 파장이 이동(shift)하여 엠버색을 얻기 어렵고, 또 발광 효율이 저하한다.
산소와 질소의 비율 O/N 비는 0.04 이하이다. 0.04를 초과하면, 피크 파장이 595nm 이상인 형광을 얻기 어려울 뿐만 아니라 Ca 및 Eu의 고용 한계량이 적게 되어 α+β＞1.5를 실현하는 것이 곤란하게 된다.
상기 형광체는 분말(입자)의 형태로 얻을 수 있고, 입자의 비표면적이 바람직하게는 0.1~0.35m2/g, 보다 바람직하게는 0.1~0.3m2/g인 것을 이용한다. 0.35 m2/g 보다 큰 경우에는 1차 입자가 충분히 발달하고 있지 않고, 혹은 형광체 입자 표면에 요철이 있어, 그 결과로서 60% 이상의 높은 발광 효율을 얻을 수 없다. 또, 비표면적이 0.1 m2/g 보다 작으면 입경이 너무 커져서, 발광 장치의 조립시에 이용하는 디스펜서용 노즐이 막히는 등의 문제가 일어나는 경우가 있다.
또한 본 발명에 있어서, 비표면적은 BET법에 따라 측정하고, BET 다점 해석에 의해 구한 값이다.
본 발명의 발광 장치는, 형광체로서 상기 α형 사이알론 형광체를 이용한 것을 제외하고 공지의 발광 장치와 동일하며, 구조나 형태는 특별히 한정되지 않는다.
도 1에 제1 실시 형태로서 본 발명이 적용되는 전형적인 발광 장치를 나타낸다. 이 발광 장치는 유리 섬유, 에폭시 수지 등의 절연물에 의해 구성되어 있는 램프 하우스 (3)에 애노드(anode)/캐소드(cathod) 양극(兩極)용 전극 (4, 5)이 설치되어 있고, LED (2)는 에폭시 수지 등의 접착제에 의해 램프 하우스 (3) 상에 고정되어 있다. LED (2)의 애노드/캐소드 각 전극은 대응하는 인출 전극 (4, 5)과 도전성 와이어 (6)에 의해서 전기적 접합이 이루어지고 있다. 램프 하우스 (3)에는 대략 중앙에 오목부(凹部)가 형성되어 있으며, 그 오목부 내에 등색 형광체와 수지 (1)를 충전하여 발광 소자를 구성하고 있다.
청색 LED (2)로는 피크 파장이 420~480nm의 범위에 있는 공지의 청색 LED를 이용할 수 있다. 구체적으로는 GaN계 화합물 반도체, InGaN계 화합물 반도체, ZnO계 화합물 반도체, ZnSe계 화합물 반도체 등을 예시할 수 있다.
오목부를 충전하는 봉지재인 수지로는 LED (2)로부터의 발광 피크 파장보다 단파장 영역까지 투명하고, 형광체를 혼합할 수 있는 재료이면 된다. 구체적으로는 열경화 수지, 광경화성 수지나 저융점 유리 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지, 실리콘 수지, 에폭시기를 갖는 폴리디메틸 실록산 유도체, 옥세탄 수지, 아크릴 수지, 시클로 올레핀 수지 등의 열경화 수지가 바람직하다. 이들 수지는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
본 발명의 발광 장치가 발하는 빛의 색도는 바람직하게는 색도 좌표(CIE1931) 상에서 x≥0.545, y≥0.39, y≤x-0.12이다. 이와 같은 색도는 피크 파장이 420~480nm의 범위에 있는 청색 LED와 상술한 α형 사이알론 형광체를 조합함으로써 실현될 수 있다. 단, 이 색도 범위로부터 일탈하지 않는 범위에서 상술한 엠버색 형광체 이외의 형광체를 포함하고 있어도 된다.
다른 형광체로는 유로퓸 부활의 M2SiO4(M=Mg, Ca, Sr, Ba), 유로퓸 부활의 M2Si5N8(M=Mg, Ca, Sr, Ba), 유로퓸 부활의 M3SiO5(M=Mg, Ca, Sr, Ba), 유로퓸 부활의 MAlSiN3(M=Mg, Ca, Sr, Ba), 세륨 부활의 A3B5O12(A=Y, Gd, Lu, Tb, B=Al, Ga) 등의 일반적으로 알려져 있는 형광체를 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 또 필요에 따라서 각 파장 변환재용 재료에 여기광 및 파장 변환된 빛의 반사를 보조하기 위해서 황산 바륨, 산화 마그네슘, 산화 규소 등의 산란제를 혼재시켜도 된다.
형광체는 상술한 수지에 적당량 혼합시켜 이용할 수 있다. 수지에 혼합하는 경우의 혼합량은 특별히 한정되지 않지만, 통상 수지의 1~50 중량% 정도, 바람직하게는 5~20 중량%이다. 또 형광체를 램프 하우스 (3) 중에 분산시키는 것도 가능하다.
램프 하우스 (3)와 청색 LED (2) 및 전극 (4, 5)은 램프 하우스 (3) 상에 청색 LED (2)가 고정되고, 또한 애노드/캐소드용의 각 인출 전극과 LED (2)의 애노드/캐소드 전극이 대응하여 전기적 접합이 이루어지고 있으면 되고, 도 1에 나타내는 형태 외에 여러 가지의 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 도시하지 않았지만 LED (2)의 애노드/캐소드 전극과 대응하는 각 인출 전극을 Au-Sn 등의 공정재료나 Au 범프, 이방성을 갖는 도전성 시트, Ag 페이스트로 대표되는 도전성 수지 등에 의해 전기적으로 접합하는 것과 동시에 램프 하우스 (3)에 고정하는 형태나, 상기한 재료에 의해 LED (2)의 한쪽 극만을 대응하는 인출 전극에 대해 전기적으로 접합함과 동시에 램프 하우스 (3)에 고정하여, 다른쪽 극과 대응하는 인출 전극을 도전성 와이어로 전기적 접합을 취하는 형태 등을 취할 수 있다. 또한, 램프 하우스 (3)가 LED (2)의 방열성을 향상시키기 위해서 금속 등의 도전성 재료로 구성되고, 한쪽 극의 인출 전극 (5)을 겸하도록 해도 된다.
램프 하우스 (3)에 형성된 오목부(凹部)의 내측에는 도포, 도금, 또는 증착 등에 의해 고반사율재를 형성해도 된다. 오목부의 형상은 대략 원추대형인 것이 바람직하지만, 대략 사각추대형이라도 된다. 오목부의 측벽은 경사져 있는 것이 바람직하지만, 용도에 따라서는 대략 수직이어도 된다.
본 발명의 발광 장치는 청색 LED의 여기에 의해 발광하는 형광체로서, 특정한 Eu 부활 Ca-α형 사이알론 형광체를 이용함으로써, 고온의 환경에 있어서도 색의 변화가 적고 발광 효율이 좋다. 본 발명의 발광 장치는 발광 피크 파장이 420~480nm인 LED와 상기 α형 사이알론 형광체를 이용함으로써, 그 발광 스펙트럼에 있어서 파장 500nm 이하의 영역의 면적을 발광 스펙트럼의 면적의 5% 이하로 할 수 있다. 또 발광 장치의 발광 스펙트럼에서의 주 피크의 반값폭은 100nm 이하이다. 이것에 의해 파장 500nm 이하의 빛을 차단하기 위한 광학 필터 등이 없어도, 색도 좌표(CIE1931) 상에서 x≥0.545, y≥0.39, y≤x-0.12의 색도를 실현할 수 있다.
또 색도의 변화에 대해서는 환경 온도가 -20℃에서 85℃인 범위에 있어서, 색도의 변화량이 색도 좌표(CIE1931) 상에서 △x=0.03,△y=0.03으로 할 수 있다.
다음에 본 발명의 차량용 등구 및 그것을 내장한 헤드 램프에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 차량용 등구의 일례를 나타내는 도면이다. 이 등구는 발광 소자 (21)와 발광 소자 (21)를 지지하는 지지부 (22)와 대략 원호상의 형상을 갖는 리플렉터 (23)와 리플렉터 (23)와 대향해서 배치된 외부 렌즈 (24)를 갖추고 있다. 발광 소자 (21)는 도 1에 나타내는 발광 장치와 동일한 구조를 갖는 발광 소자 (21)에서 외측으로부터의 빛이 직접 발광 소자 (21)에 닿지 않도록 하기 위해서 형광체를 충전한 발광 소자의 윗면이 발광 소자 (21)와 렌즈 (24)를 잇는 직선에 대해 대략 직교하는 방향을 향하도록 지지부 (22)에 고정되어 있다. 발광 소자 (21)는 도시하지 않은 전원부에 접속되어 있다. 리플렉터 (23)은 발광 소자 (21)가 발광하는 빛을 렌즈 (24) 측에 반사시키는 것으로, 적어도 발광 소자 (21)에 대향하는 표면이 금속 혹은 백색의 재료로 이루어진다. 예를 들면, 표면에 증착, 도포 등에 의해 알루미늄 등의 금속막이나 백색 안료의 막이 형성되어 있다. 또 도시하지 않았지만, 필요에 따라서 색미(色味)를 조정하기 위한 광학 필터가 외부 렌즈와 발광 소자 사이에 배치되는 경우가 있다.
이와 같은 구조에 의해 발광 소자 (21)의 비발광시에는 광학 필터나 외부 렌즈의 색이 외부로부터 보이지 않는다. 발광시에는 리플렉터 (23)에서 반사된 빛은 렌즈 (24)를 통하여 외부에 조사된다. 따라서 점등시와 비점등시에 색(돋보임)이 완전히 달라 시인성이 양호하다.
본 발명의 차량용 등구는 예를 들면, 차재용 턴 시그널 램프, 리어 콤비네이션 램프, 차내 조명등, 미터 조명, 스위치류 조명 등 여러 가지의 차량용 등구에 적용할 수 있다. 도 3에 본 발명이 적용되는 헤드 램프의 일례를 나타낸다. 도 3(a)는 그 정면도, (b)는 A-A 단면도이다. 이 헤드 램프는 하이 빔 램프 (31), 로우 빔 램프 (32, 33), 포지션 램프 (34), 턴 시그널 램프 (35) 등 복수의 등구로 구성된다. 본 발명의 발광 장치는 이들 등구 중 어느 것으로도 적용하는 것이 가능하지만, 특히 각국에서 엠버색의 색 범위가 규격화되고 있는 차재용 턴 시그널 램프에 매우 적합하다. 차재용 턴 시그널 램프에 이용되는 엠버색의 색 범위는 일본에서는 JIS　D5500에 있어서 등색 범위로서 0.429≥y≥0.398, z≤0.007(단 z=1-x-y, xyz는 색도 좌표)로 규격화되고, 유럽에서는 ECE 규칙에서 y≥0.39, y≥0.79-0.67x, y≤x-0.12로 규격화되어 있다. 미국에서는 SAE　J578c, J578d에 있어서, y=0.39, y=0.79-0.67x, y≤x-0.12로 규격화되어 있다.
본 발명의 차량용 등구가 이용하는 발광 소자 (21)는 색도 좌표(CIE1931) 상에서 x≥0.545, y≥0.39, y≤x-0.12의 색도 범위를 실현할 수 있으므로, 상기 규격을 만족시키는 차재용 턴 시그널 램프를 제공할 수 있다.
또 본 발명의 차량용 등구는 광원인 발광 장치(발광 소자 (21)) 자체가 차재용 턴 시그널 램프의 색도 규격 범위 내이기 때문에 광학 필터를 이용하지 않아도 턴 시그널 램프를 제조하는 것이 가능해진다. 광학 필터를 이용하지 않기 때문에 발광 손실도 적게 되어 효율도 향상한다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.
1. α형 사이알론 형광체의 제조
질화 규소 분말 61.2 중량%, 질화 알루미늄 분말 22.1 중량%, 질화 칼슘 분말 9.5 중량%, 불화 칼슘 분말 5.0 중량%, 산화 유로퓸 분말 2.2 중량%를 유발(乳鉢)을 이용하여 혼합하여 질화 붕소질 도가니에 충전하고, 카본 히터의 전기로에서 대기압 질소 중 1750℃에서 16시간의 가열 처리를 실시하였다. 가열 처리에 의해 얻어진 분말은 분말 X선 회절 측정의 결과, α형 사이알론인 것이 확인되었다.
가열 처리에 의해 얻어진 분말(α형 사이알론) 15 중량%, 질화 규소 분말 53 중량%, 질화 알루미늄 분말 19.1 중량%, 질화 칼슘 분말 11 중량%, 산화 유로퓸 분말 1.9 중량%을 혼합하여 질화 붕소질 도가니에 충전하고, 카본 히터의 전기로에서 질소 분위기 중 1750℃에서 16시간의 가열 처리를 실시하였다. 얻어진 시료를 체 분급하여, 45㎛의 체를 통과한 분말을 발광 장치 작성용 형광체로 하였다.
이 형광체에 대해서 분말 X선 회절 측정에 의해 결정상을 조사한 결과, 존재하는 결정상은 α형 사이알론뿐이었다. 형광 분광 광도계로 형광 스펙트럼을 측정했는데, 피크 파장이 600nm이고 반값폭이 85nm였다. 비표면적은 0.24 m2/g였다.
형광체 조성식 (Caα, Euβ)(Si, Al)12(O, N)16에서의 α+β, O/N 비를 표 1에 나타내는 바와 같이 바꾸고, 상기와 동일한 제조 방법에 의해 복수 종류의 형광체(실시예 1~3, 비교예 1~5)를 제작하였다. 단, 비교예 1의 형광체는 원료 분말로서 α형 사이알론을 제외한 원료 분말을 화학량론적 비율로 혼합하여 이용하였다.
Figure 112010025923747-pct00001
2. 형광체의 발광 특성 측정
실시예 1~3 및 비교예 1~5의 형광체에 대해서 455nm의 여기광으로 여기했을 경우의 형광 특성을 측정하였다. 형광체의 발광 특성은 크세논 램프 광원을 분광 한 파장 455nm의 청색 빛을 여기원으로 하고, 적분구를 이용한 전체 광속 발광 스펙트럼을 오오츠카 전자제 MCPD7000 멀티 채널 스펙트럼 측정 장치를 이용하여 측정하였다. 색도는 발광 스펙트럼의 465~780nm의 파장 영역의 데이터로부터 JIS　Z8724에 준한 방법으로 JIS　Z8701에서 규정되는 XYZ 표색계에서의 색도 좌표 CIEx와 CIEy를 산출하였다. 양자 효율은 오오쿠보 등의 방법(조명 학회지, 제83권 제2호, 평성 11년, 87-93 페이지, 「NBS 표준 형광체의 양자 효율 측정」)에 준해 산출하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 1의 비표면적이 0.24 m2/g인데 비해, 형광체 제조의 원료로서 α형 사이알론을 이용하지 않았던 비교예 1에서는 비표면적이 0.42 m2/g로 컸다. 이 실시예 1과 비교예 1의 비교로부터 비표면적이 0.35 m2/g 보다 크면 60% 이상의 높은 발광 효율을 얻을 수 없는 것을 알아냈다.
Ca와 Eu의 함유량(α+β)에 대해서는 실시예 2(α+β=1.71)와 비교예 2(α+β=1) 및 비교예 3(α+β=2.5)의 비교로부터 α+β가 1.5 이하에서는 피크 파장이 595nm 이상인 형광을 얻기 어렵고, 2.2를 초과하는 α형 사이알론을 제조하려고 하면 형광 특성에 악영향을 미치는 제2상이 생성되기 쉬워지는 것을 알 수 있다.
또 Eu의 고용량(β 값)에 대해서는 실시예 3(β=0.04)과 비교예 4(β=0.25)의 비교로부터, α+β가 같아도 Eu의 고용량(β 값)이 0.2를 초과하면, 형광 피크 파장도 이동하여 발광 효율이 저하하는 것을 알 수 있다.
또한 실시예 2(O/N=0.02)와 비교예 5(O/N 비=0.06)의 비교에 의해 피크 파장 및 발광 효율의 어느 것에 있어서도, 산소와 질소의 비율은 0.04 이하인 것이 바람직한 것을 알아냈다.
3. 발광 장치의 제작
실시예 1의 형광체를 각각 열경화형 실리콘 수지 100 중량부에 대해 20 중량 부 배합하여, 균일하게 교반한 후, 전극 (5) 및 청색 LED(질화 갈륨계 화합물 반도체 LED, 발광 파장의 피크： 약 460nm)가 고정된 램프 하우스 (3)에 주입기로 주입하였다. 그 후, 150℃에서 1~4시간 가열하여 수지를 경화하고 고정화하여, 도 1에 나타내는 발광 장치를 제작하였다.
이 발광 장치의 청색 LED에 전류 350 mA를 흘려, 적분구로 전체 광속을 측정하는 것과 동시에, 주위 온도 25℃에서의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 발광 스펙트럼을 도 4에 나타낸다. 그 결과, 전체 광속은 약 291m, 피크 파장은 603nm, 발광 스펙트럼의 반값폭은 86nm였다. 또 500nm 이하의 적분값은 전체의 적분값에 대해서 0.33%이었다. 발광시의 색도 좌표는 x, y=0.5798, 0.4169이며, 차재용 턴 시그널 램프에 이용되는 엠버색의 범위 내에 있는 것이 확인되었다.
4. 온도 특성의 평가
3.에서 제작한 발광 장치 및 종래의 AlGaInP 반도체 LED에 대해서 주위 온도를 제어한 상태로 350 mA의 전류를 흐르게 하고, 적분구로 전체 광속 및 색도를 측정하였다. 그 결과를 도 5 및 도 6에 나타낸다. 도 5 중 광속의 강도는 주위 온도가 25℃ 때의 광속에 대한 상대 강도를 나타내고 있다. 도 6 중 점선으로 둘러싼 영역은 ECE 방향 지시기 색도 영역을 나타내고, 일점 쇄선(鎖線)은 CIE1971 Spectrum Locus(단색광 궤적)를 나타낸다.
도 5로부터도 분명한 바와 같이, AlGaInP 반도체 LED는 고온 영역에서 광속이 저하하는데 비해, 본 발명의 발광 장치는 고온 영역에서도 광속의 저하가 적었다.
또 도 6에 나타내는 바와 같이 AlGaInP 반도체 LED는 주위의 온도 변화에 대한 색도 변화가 크고, 방향 지시기의 색도 영역으로부터 빗나가 버리는데 비해, 본 발명에 의한 발광 장치에서는 주위 환경이 100℃가 되어도 색도 변화는 적었다.
이러한 결과로부터 본 발명의 발광 장치는 사용 환경이 고온이어도 안정적으로 광속을 유지할 수 있어, 색도 변화가 적은 것이 확인되었다.
본 발명에 의하면, 고온하에서도 안정적으로 광속을 유지할 수 있어 색도 변화가 적은 엠버색의 발광 장치가 제공된다. 이 발광 장치는 차량용 등구, 일반 엠버색 광원에 적용할 수 있고, 특히 주위 온도가 높은 차량용 등구에 매우 적합하다.
1ㆍㆍㆍ수지, 2ㆍㆍㆍ청색 LED, 3ㆍㆍㆍ램프 하우스, 4, 5ㆍㆍㆍ전극,
6ㆍㆍㆍ전도성 와이어, 21ㆍㆍㆍ발광소자, 23ㆍㆍㆍ리플렉터, 24ㆍㆍㆍ외부 렌즈

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 여기광을 발하는 광원과, 그 여기광을 흡수하여 빛을 발하는 형광체를 조합하여 이루어지는 발광 장치로서, 형광체로서 일반식: (Caα, Euβ)(Si, Al)12(O, N)16(단, 1.5＜α+β＜2.2, 0＜β＜0.2, O/N≤0.04)로 나타내는 α형 사이알론을 포함하고, 비표면적이 0.1~0.35m2/g인 형광체를 이용한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    발광 장치가 발하는 빛의 색도가 색도 좌표(CIE1931) 상에서 x≥0.545, y≥0.39, y≤x-0.12인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    광원이 발하는 여기광의 발광 피크 파장이 420~480nm인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    발광 장치의 발광 스펙트럼에서의 500nm 이하의 영역의 면적이 발광 스펙트럼 전체의 면적의 5% 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    발광 장치의 발광 스펙트럼에서의 주 피크의 반값폭이 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 여기광을 발하는 광원과, 그 여기광을 흡수하여 빛을 발하는 형광체를 조합해서 이루어지는 발광 장치로서, 형광체로서 일반식: (Caα, Euβ)(Si, Al)12(O, N)16(단, 1.5＜α+β＜2.2, 0＜β＜0.2, O/N≤0.04)로 나타내는 α형 사이알론을 포함하고, 상기 형광체의 비표면적이 0.1~0.35m2/g이고, 환경 온도가 -20℃ 내지 85℃의 범위에 있어서, 전체 광속(光束)의 변화량이 ±30% 이내이며, 발하는 색의 색도가 색도 좌표(CIE1931) 상에서 x≥0.545, y≥0.39, y≤x-0.12인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    환경 온도가 -20℃ 내지 85℃의 범위에 있어서, 색도의 변화량이 색도 좌표(CIE1931) 상에서 △x≤0.03, △y≤0.03인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 청구항 2 또는 청구항 7에 기재된 발광 장치를 이용한 차량용 등구(燈具).
  10. 발광 소자와, 상기 발광 소자로부터의 빛을 받아 반사하는 리플렉터와 리플렉터에서 반사된 빛을 외부에 조사하기 위한 렌즈를 갖춘 차량용 등구로서, 발광 소자로서 청구항 2 또는 청구항 7에 기재된 발광 장치를 이용한 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  11. 청구항 10에 있어서,
    칼라 필터를 이용하지 않고 측정한 발광 스펙트럼에서의 500nm 이하의 영역의 면적이 발광 스펙트럼 전체의 면적의 5% 이하인 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  12. 청구항 10에 있어서,
    발광 소자의 주 발광 방향이 등구의 주 발광 방향과 직교하고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 등구.
  13. 청구항 9에 기재된 등구를 내장한 헤드 램프.
  14. 청구항 10에 기재된 등구를 내장한 헤드 램프.
  15. 여기광을 발하는 광원과, 그 여기광을 흡수하여 빛을 발하는 형광체를 조합하여 이루어지는 발광 장치로서, 형광체로서 일반식: (Caα, Euβ)(Si, Al)12(O, N)16(단, 1.5＜α+β＜2.2, 0＜β＜0.2, O/N≤0.04, 단 O/N<0.016을 제외)로 나타내는 α형 사이알론을 포함하고, 비표면적이 0.1~0.35m2/g인 형광체를 이용한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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