KR20150103092A - 조정 부품 및 발광 장치 - Google Patents

조정 부품 및 발광 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150103092A
KR20150103092A KR1020157020020A KR20157020020A KR20150103092A KR 20150103092 A KR20150103092 A KR 20150103092A KR 1020157020020 A KR1020157020020 A KR 1020157020020A KR 20157020020 A KR20157020020 A KR 20157020020A KR 20150103092 A KR20150103092 A KR 20150103092A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
emitting device
wavelength
led
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020157020020A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102189534B1 (ko
Inventor
토시히로 츠모리
타케히사 미노와
마사미 카네요시
카즈히로 와타야
Original Assignee
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 filed Critical 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Publication of KR20150103092A publication Critical patent/KR20150103092A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102189534B1 publication Critical patent/KR102189534B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F21K9/50
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/61Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing fluorine, chlorine, bromine, iodine or unspecified halogen elements
    • C09K11/617Silicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/67Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing refractory metals
    • C09K11/676Aluminates; Silicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7774Aluminates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • F21K9/27Retrofit light sources for lighting devices with two fittings for each light source, e.g. for substitution of fluorescent tubes
    • F21K9/56
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/38Devices for influencing the colour or wavelength of the light
    • H01J61/42Devices for influencing the colour or wavelength of the light by transforming the wavelength of the light by luminescence
    • H01J61/44Devices characterised by the luminescent material
    • F21Y2101/02
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/501Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502Wavelength conversion materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

A2(M1-xMnx)F6(식 중, M은 Si, Ti, Zr, Hf, Ge 및 Sn으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 4가 원소, A는 Li, Na, K, Rb 및 Cs로부터 선택되고, 또한 적어도 Na 및/또는 K을 포함하는 1종 또는 2종 이상의 알칼리 금속이며, x는 0.001~0.3이다.)로 표시되는 복불화물 형광체를 포함하여 이루어지고, 파장 420nm 이상 490nm 이하의 광을 흡수하여 적색 파장 성분을 포함하는 광을 발광하고, 조명광의 색도 및/또는 연색 평가수를 조정하는 조정 부품.

Description

조정 부품 및 발광 장치{ADJUSTMENT COMPONENT AND LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 장치의 조명광의 색도나 연색성을 개선하기 위해서 사용되는 조정 부품 및 이 조정 부품을 사용한 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 현재 이용 가능한 광원 중에서 가장 효율적인 광원의 하나이다. 이 중, 백색 발광 다이오드는 백열 전구, 형광등, CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 백라이트, 할로겐 램프 등을 대신하는 차세대 광원으로서 급격하게 시장을 확대하고 있다. 백색 LED(Light Emitting Diode)를 실현하는 구성의 하나로서, 청색 발광 다이오드(청색 LED)와, 청색광 여기에 의해 보다 장파장 예를 들면 황색이나 녹색으로 발광하는 형광체와의 조합에 의한 LED 발광 장치(LED 조명)가 실용화되어 있다.
그 중에서도 현재 주류가 되고 있는 것은 청색 LED와 황색 형광체에 의한 의사 백색 LED 장치이며, 이 황색 형광체로서는 Y3Al5O12:Ce, (Y, Gd)3(Al, Ga)5O12:Ce, (Y, Gd)3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, CaGa2S4:Eu, (Sr, Ca, Ba)2SiO4:Eu, Ca-α-사이알론(SiAlON):Eu 등이 알려져 있다.
이와 같은 의사 백색 LED 장치에 있어서는, 예를 들면, 청색 LED의 전면에 황색 발광 형광체 입자를 분산한 실리콘 수지 또는 유리로 이루어지는 형광 부재(파장 변환 부재)를 배치함으로써, 입사해오는 파장 450nm 전후의 청색광에 의해 중심 파장 570nm 전후(파장 510~600nm)의 황색 형광을 발생시키고, 파장 변환 부재를 투과한 청색 LED로부터의 광과 합침으로써 의사 백색광으로 하고 있다.
그러나, 황색 형광체로서 일반적인 Y3Al5O12:Ce를 사용한 의사 백색 LED 장치로부터의 광에는 파장 500nm 근방의 녹색 파장 성분, 또는 파장 600nm 이상의 적색 파장 성분은 약간이며, 결과적으로 이와 같은 의사 백색 LED 장치의 출사광의 연색성은 자연광이나 백열 전구, 3파장 형광등에 비해 떨어지는 것이 되고 있다.
그래서, 종래부터 백색 LED 장치의 연색성을 향상시키는 시도가 이루어져왔다. 그 중에서도 출사광에 따뜻함이나 온화함을 초래하는 적색 발광 특성의 개선의 하나로서, 의사 백색 LED 장치의 파장 변환 부재에 황색 형광체 또는 녹색 형광체와 함께 적색 형광체를 혼합하는 시도가 이루어져왔다. 사용되는 대표적인 형광체로서는 Sr-CaAlSiN3:Eu2+ 등의 질화물 형광체가 잘 알려져 있다.
이 백색 LED의 구조로서는 청색 LED 상 또는 그 매우 근방에 수지나 유리 등에 혼합한 상태로 형광체를 배치하고, 청색광의 일부 또는 전부를 이 사실상 청색 LED와 일체화한 이들 형광체층으로 파장 변환하여 백색광을 얻는 소위 백색 LED 소자라고 불러야 하는 방식이 주류이다.
그러나, 상기한 방법과 같은 파장 변환 부재로서 황색 형광체 또는 녹색 형광체와 적색 형광체를 혼합하는 것 외에, 적색 발광의 LED나 LD(Laser Diode)를 병렬로 사용하는 방법 이외에 발광에 적색 성분을 더하는 방법은 제안되고 있지 않았다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 발광 장치에 용이하게 적색의 발광 성분을 추가하면서, 발광 효율의 저하를 억제할 수 있는 조정 부품 및 이 조정 부품을 사용한 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 행하고, 종래의 의사 백색광에 대한 적색광 부가에 의한 개선의 정도를 검토한 바, 출사광으로서 의사 백색광을 초래하는 황색광에 대하여, 광량(광자의 양)으로서 대략 5~10%정도의 적색광을 추가함으로써 색 재현성이 대폭 개선된 백색광이 얻어지는 것을 알아냈다. 또, 이와 같은 적색광을 얻는 방법에 대해서 검토를 진행한 결과, 의사 백색광을 발하는 LED 발광 장치에 있어서, 망간 부활 복불화물 적색 형광체를 사용한 조정 부품을 연색성 개선 혹은 색도 조정의 목적으로 설치함으로써, 발광 장치에 용이하게 적색의 발광 성분을 추가하면서, 발광 효율의 저하를 억제할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 이루기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 하기 조정 부품 및 발광 장치를 제공한다.
〔1〕하기 식(1)
A2(M1-xMnx)F6 (1)
(식 중, M은 Si, Ti, Zr, Hf, Ge 및 Sn으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 4가 원소, A는 Li, Na, K, Rb 및 Cs로부터 선택되고, 또한 적어도 Na 및/또는 K을 포함하는 1종 또는 2종 이상의 알칼리 금속이며, x는 0.001~0.3이다.)
로 표시되는 복불화물 형광체를 포함하여 이루어지고, 파장 420nm 이상 490nm 이하의 광을 흡수하여 적색 파장 성분을 포함하는 광을 발광하고, 조명광의 색도 및/또는 연색 평가수를 조정하는 것을 특징으로 하는 조정 부품.
〔2〕상기 복불화물 형광체로 이루어지는 〔1〕에 기재된 조정 부품.
〔3〕상기 복불화물 형광체를 분산한 수지 성형체인 〔1〕에 기재된 조정 부품.
〔4〕상기 복불화물 형광체가 K2(Si1-xMnx)F6(x는 상기와 동일함)로 표시되는 망간 부활 규불화칼륨인 〔1〕~〔3〕 중 어느 하나에 기재된 조정 부품.
〔5〕발광 성분에 파장 420~490nm의 청색광 성분을 포함하는 광원을 가지고, 청색광 또는 의사 백색광을 출사하는 발광 장치로서, 〔1〕~〔4〕 중 어느 하나에 기재된 조정 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
본 발명의 조정 부품을 사용한 발광 장치에서는, 발광 효율의 저하를 막으면서, 종래의 방법에서는 피할 수 없었던 적색 형광체의 분산의 차이에 기인하는 발광색의 불균일을 막을 수 있고, 안정적인 발광 특성이 얻어진다. 또, 조정 부품의 크기, 형광체의 함유율을 변화시킴으로써 발광 장치의 색도나 연색 성능을 용이하게 조정하는 것이 가능하다.
또, 본 발명의 발광 장치에 의하면, 본 발명의 조정 부품은 파장 420nm 이상 490nm 이하의 광이 입사하는 위치이면 광원의 광축 상에 배치할 필요는 없고, 예를 들면 반사판 주변이나 램프 쉐이드 주변에도 배치할 수 있고, 조정 부품에 의한 발광 효율의 저하가 거의 없다는 이점도 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 발광 장치의 제1 실시형태의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 장치에 있어서의 조정 부품의 배치 상태를 나타내는 단면 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 장치의 제1 실시형태의 다른 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 장치의 제2 실시형태의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발광 장치의 제3 실시형태의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 6은 실시예의 평가용 의사 백색 LED 발광 장치의 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 7은 실시예 3의 조정 부품과 비교예 3의 파장 변환 부재의 발광의 상태의 사시 이미지이다.
도 8은 실시예 5~12 및 비교예 5의 발광 장치의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
[조정 부품]
이하에, 본 발명에 따른 조정 부품에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 조정 부품은, 하기 식(1)
A2(M1-xMnx)F6 (1)
(식 중, M은 Si, Ti, Zr, Hf, Ge 및 Sn으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 4가 원소, A는 Li, Na, K, Rb 및 Cs로부터 선택되고, 또한 적어도 Na 및/또는 K을 포함하는 1종 또는 2종 이상의 알칼리 금속이며, x는 0.001~0.3, 바람직하게는 0.001~0.1이다.)
로 표시되는 복불화물 형광체를 포함하여 이루어지고, 파장 420nm 이상 490nm 이하의 광을 흡수하여 적색 파장 성분을 포함하는 광을 발광하는 조정 부품이다. 본 발명의 조정 부품은 조명광, 특히 LED 조명광의 색도 및/또는 연색 평가수를 조정하는 것이 가능하다.
여기서, 본 발명에 사용하는 복불화물 형광체는 상기 식(1)으로 표시되는 적색 형광체이며, A2MF6로 표시되는 복불화물의 구성 원소의 일부가 망간으로 치환된 구조를 가지는 망간 부활 복불화물 형광체이다. 이 망간 부활 복불화물 형광체에 있어서, 부활 원소의 망간은 특별히 한정되는 것은 아니지만, A2MF6로 표시되는 4가 원소의 사이트에 망간이 치환한 것, 즉, 4가의 망간(Mn4+)으로서 치환한 것이 적합하다. 이 경우, A2MF6:Mn으로 표기해도 된다. 이 중, 복불화물 형광체가 K2(Si1-xMnx)F6(x는 상기와 동일함)로 표시되는 망간 부활 규불화칼륨인 것이 특히 바람직하다.
이와 같은 망간 부활 복불화물 형광체는 파장 420~490nm, 바람직하게는 파장 440~470nm의 청색광에 의해 여기되어, 파장 600~660nm의 범위 내에 발광 피크, 또는 최대 발광 피크를 가지는 적색광을 발한다. 또, 이 복불화물 형광체는 파장 500nm 이상의 흡수율이 낮다.
또한, 상기 식(1)으로 표시되는 복불화물 형광체는 종래 공지의 방법으로 제조한 것이면 되고, 예를 들면, 금속 불화물 원료를 불화수소산에 용해 또는 분산시키고, 가열하여 증발 건고시켜 얻은 것을 사용하면 된다.
망간 부활 복불화물 형광체는 입자형상인 것이 바람직하고, 그 입경으로서는 입도 분포에 있어서의 체적 누계 50%의 입경 D50이 2μm 이상 200μm 이하이며, 바람직하게는 10μm 이상 60μm 이하이다. D50값이 2μm 미만인 경우는 형광체로서의 발광 효율이 저하되어버릴 우려가 있다. 한편, 형광체 입자가 큰 경우는 발광에 본질적으로 문제는 없지만, 수지와의 혼합시에 형광체의 분포가 불균일해지기 쉽거나 한 등의 결점이 발생하기 쉬워지기 때문에, D50으로 200μm 이하인 것이 사용하기 쉽다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 입경의 측정 방법은 예를 들면 공기 중에 대상 분말을 분무 또는 분산 부유시킨 상태에서 레이저광을 조사하여 그 회절 패턴으로부터 입경을 구하는 건식 레이저 회절 산란법이, 습도의 영향을 받지 않고 또한 입도 분포의 평가까지 가능하기 때문에 바람직하다.
또, 본 발명의 조정 부품은 상기 복불화물 형광체로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 예를 들면, 입자형상의 상기 복불화물 형광체를 기판 상에 평면적으로 또는 입체적으로 충전하여 형성한 것이면 되고, 그 형상도 발광 장치에 적용 가능한 것이면 특별히 제한은 없다.
또, 본 발명의 조정 부품은 상기 복불화물 형광체를 분산한 수지 성형체인 것이 바람직하다. 이 경우의 조정 부품의 형상은 판형상, 원반형상, 링형상 등, 발광 장치에 적용 가능한 형상이면 특별히 제한은 없다.
본 발명의 조정 부품이 복불화물 형광체를 분산한 수지 성형체인 경우, 이 조정 부품에 있어서의 망간 부활 복불화물 형광체의 함유량 즉 이 형광체를 수지에 혼련할 때의 농도는 조정 부품의 두께 및 목적으로 하는 색도나 연색성에 따라 상이하지만, 통상 2질량% 이상 30질량% 이하의 범위이며, 바람직하게는 3질량% 이상 20질량% 이하, 보다 바람직하게는 5질량% 이상 10질량% 이하이다. 형광체 함유량이 30질량% 초과가 되면, 혼련시의 형광 분체와 성형기의 혼련 스크류의 마찰 및 마모가 증대하고, 그 결과, 조정 부품에 변색이 생겨버릴 우려가 있다. 또, 과도하게 높은 함유량으로 하면, 봉지 수지 내에서 형광 분체가 부분적으로 응집하여, 조정 부품에 있어서의 발광 분포가 불균일한 것이 되는 경우가 있다. 한편, 2질량% 미만에서는 조정 부품으로서의 효과가 약해져버릴 우려가 있지만, 2질량% 이상 30질량% 이하의 범위를 벗어나서 사용할 수 없는 것은 아니다.
본 발명에서 사용하는 형광체를 봉지하는 수지로서는 특별히 한정되지 않지만, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지가 바람직하고, 특히, 산, 알칼리에 대한 화학적 내성이 높고, 방습성도 우수하며, 사출 성형시에도 보다 비교적 단시간으로 성형할 수 있는 점에서 열가소성 수지가 보다 바람직하다.
또, 본 발명에서 사용하는 형광체를 봉지하는 수지가 열가소성 수지인 경우, 성형시의 상한 온도는 250℃ 이하, 또한 200℃ 이하가 바람직하다. 또한, 250℃ 초과에서는 망간 부활 복불화물 형광체가 열분해할 가능성이 있다. 한편, 성형시의 하한 온도는 사용하는 열가소성 수지가 연화하면 특별히 한정되지 않는다. 단, 열가소성 수지의 선택시에는 광원의 발열을 고려하여, 사용중에 열변형을 발생시키지 않는 열가소성 수지인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 광투과성의 열가소성 수지로서는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 범용 폴리스티렌(GPPS) 등의 폴리스티렌 및 스티렌·말레산 공중합체, 스티렌·메타크릴산메틸 공중합체, 아크릴로나이트릴·뷰타디엔·스티렌 공중합체(ABS) 등의 스티렌 공중합체를 들 수 있고, 이들 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 이들에 의하면, 형광체의 양호한 혼련이 가능하며, 성형 온도나 광원으로부터의 발열의 영향에 따른 수지나 형광체의 분해, 열화를 발생시키지 않는다.
본 발명의 조정 부품에서는 종래의 열가소성 플라스틱재와 마찬가지로, 산화 방지제, 광 안정화제, 자외선 흡수제를 비롯한 안정화제 및 성형 활제를 용도에 따라 0.1~0.3질량%의 범위에서 배합해도 된다.
또, 당해 부품의 발광의 균일화를 도모할 목적 등에서, 광 확산제를 혼련 배합할 수도 있다. 광 확산제로서는 탈크, 산화알루미늄, 산화규소, 규산알루미늄, 산화이트륨 등의 무기 세라믹스 미분체를 들 수 있고, 광학적인 투명도가 높고, 수지에 대한 혼련시의 투과광의 손실이 작은 산화알루미늄 또는 산화규소가 바람직하다. 또, 광확산제의 입경 D50값은 0.005μm 이상 5μm 이하가 바람직하다.
본 발명에서는 상기 열가소성 수지, 그 밖의 조제 등을 원료 수지로 하고, 망간 부활 복불화물 형광체를 분체로 하여, 2축 혼련 압출기에 투입하여, 가열한 원료 수지에 이 분체를 이겨넣는 형태로 양자를 혼련하고, 범용의 플라스틱 재료와 마찬가지로 용도에 따른 임의의 형상으로 열 성형하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 양자를 혼련하고, 그대로 조정 부품에 적합한 원하는 두께, 형상으로 성형해도 되고, 우선 펠릿형상으로 성형해두고, 필요할 때에 이 펠릿으로부터 원하는 두께, 형상의 조정 부품으로 성형해도 된다.
조정 부품의 두께는 1mm 이상 20mm 이하가 바람직하다. 두께 1mm 미만에서는 조정 부품의 기계 강도를 유지하는 것이 곤란한 경우가 있고, 20mm 초과에서는 조정 부품에 입사한 광의 수지에 의한 손실이 과대하게 될 우려가 있다.
이와 같이 하여 얻어진 조정 부품은 망간 부활 복불화물 형광체가 변질하지 않고 소정의 수지로 봉지된 수지 성형체가 된다. 또, 이 조정 부품은 광학적으로 파장 420~490nm의 청색광 여기에 의해, 파장 약600~660nm의 적색 파장 영역에 발광 혹은 최대 발광 피크를 가지는 형광을 발하는 점에서, 상기 망간 부활 복불화물을 포함하는 본 발명의 조정 부품을 파장 420~490nm의 청색광을 가지는 발광 장치에 적용함으로써, 그 발광 스펙트럼에 파장 약600~660nm의 적색광이 더해져, 색도 조정 및 연색성의 향상이 가능하게 된다. 또, 본 발명의 조정 부품에서는 상기 망간 부활 복불화물 형광체는 파장 420~490nm의 청색광에 대한 흡수 계수가 비교적 작기 때문에, 조정 부품의 내부까지 청색광이 입사하기 쉬운 특성을 가지고 있다. 그 때문에, 조정 부품 중, 청색광이 입사한 부분만이 발광하는 것이 아니라, 조정 부품 전체가 발광하고, 즉 그 조정 부품의 형상, 크기에 따라 광범위에서의 발광원이 되고, 발광 장치에 있어서 보조적으로 광의 색도나 연색성을 조정하는 것으로서 적합한 것이 된다.
[발광 장치]
다음에, 본 발명에 따른 발광 장치에 대해서 설명한다.
본 발명의 발광 장치는 광원으로부터의 파장 420~490nm의 청색광을 포함하는 여기광을 파장 변환하는 조정 부품을 가지는 발광 장치에 관한 것이며, 이 발광 장치에 있어서, 광원의 주변 위치 등에 조정 부품을 배치함으로써, LED 발광 장치로서의 연색성이나 색도가 개선되는 것이다.
즉, 본 발명의 발광 장치는 파장 420~490nm의 청색광을 가지는 광원을 가지는 발광 장치에 있어서, 광원의 주변부와 같은 발광 장치로서의 발광을 저해하지 않는 것 같은 위치에 조정 부품이 배치되는 것이다. 이것에 의해, 발광 스펙트럼에 파장 약600~660nm의 적색 파장 영역에 발광 혹은 최대 발광 피크를 가지는 형광을 더하여, 연색성이나 색도의 개선이 이루어진다. 이 때, 조정 부품은 광원으로부터 측방에 발생하는 광 등으로 여기되는 것이 많고, 조명 기구의 조도 저하가 되는 광원으로부터 광축 방향으로 출사되는 여기광의 쇠퇴를 야기하는 일은 거의 없어, 발광 효율의 저하를 억제할 수 있다.
이하, 본 발명의 발광 장치를 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 발광 장치의 제1 실시형태에 있어서의 구성을 나타내는 사시도이며, LED 투광기의 실시형태를 나타내는 것이다.
본 발명에 따른 발광 장치(10)는 도 1에 나타내는 바와 같이 청색광을 출사하는 LED 광원(11)과, LED 광원(11)으로부터 광이 조사되는 영역 중, 그 광축(A)에 평행한 광의 조사 영역으로부터 벗어난 위치에 배치되는 본 발명의 조정 부품(13)과, LED 광원(11)의 광축(A) 상에 배치되는, 청색광을 흡수하여 조정 부품(13)에 포함되는 형광체와는 파장이 상이한 광을 발하는 형광체를 포함하는 파장 변환 부재(12)를 구비한다. 광축에 평행한 광의 조사 영역은 구체적으로는 LED 광원의 발광면의 외주를 통과하는 발광축과 평행한 둘레면을 가상한 경우의 이 둘레면과 그 내측의 영역으로 할 수 있다. 또, 조정 부품(13)은 LED 광원(11)과 파장 변환 부재(12) 사이의 여기광이 통과하는 영역을 가로막지 않는 위치, 예를 들면, LED 광원(11)의 발광 방향 전방 이외의 위치(예를 들면, 측방 또는 후방)에 설치하는 것이 바람직하다.
여기서, LED 광원(11)은 발광 장치(10)에 배치되는 파장 변환 부재(12) 및 조정 부품(13)의 형광체를 여기하는 것이 가능한 발광광을 포함할 필요가 있고, 청색광, 바람직하게는 발광 파장 420~490nm정도의 청색광, 또는 이 청색광 성분을 포함하는 광을 출사한다. 또, LED 광원(11)은 도 1에서는 1개의 LED칩으로 이루어지는 구성을 나타내고 있지만, LED 조명용으로서는 복수의 LED칩으로 이루어지는 것이어도 된다.
파장 변환 부재(12)는 황색 형광체 또는 녹색 형광체가 분산된 수지 성형체이며, 예를 들면 Y3Al5O12:Ce3+이나 Lu3Al5O12:Ce3+ 등의 종래 공지의 황색 형광체를 열가소성 수지에 혼련한 황색계 파장 변환 부재이다.
파장 변환 부재(12)에 있어서의 형광체의 함유량은 입사하는 청색광의 광량, 황색 파장 영역의 광의 발광량, 청색광의 투과율 등을 고려하여 결정되고, Y3Al5O12:Ce3+ 형광체를 혼련한 경우는, 두께 2mm의 판재의 경우, 혼련 농도는 0.5~5질량%가 바람직하고, 2~4질량%가 보다 바람직하다.
조정 부품(13)은 상기 서술한 본 발명의 조정 부품이며, 그 크기, 배치는 LED 광원(11)의 발광 강도 분포에 기초하여, 발광하는 적색 파장 성분의 광(적색광)의 양과, 발광 장치로서의 출사광의 광량의 비율로부터 결정하면 된다. 조정 부품(13)의 위치는 도 2에 나타내는 바와 같이 LED 광원(11)의 광축(A)에 대한 각(θ)으로 표시하고, 각(θ)은 10~180°인 것이 바람직하고, 30~90°가 보다 바람직하며, 60~90°가 더욱 바람직하다. 출사각 10° 미만의 위치에서는 발광 장치(10)의 출사광의 광량을 저하시킬 우려가 있다.
또, 조정 부품(13)은 도 2에 나타내는 바와 같이 LED 광원(11)의 배후에 배치되는 반사 부재(15) 상에 배치하는 것이 바람직하다.
또, 조정 부품(13)은 발광 장치(10)의 출사광의 색도를 균일하게 하기 위해서, LED 광원(11)의 광축(A)에 대하여 원주 상에 균등하게 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 복수의 소형 원반형상의 조정 부품(13)을 광축(A)에 대하여 동일 원주 상에 균등 배분하면 된다. 또는, 링형상(환형상)의 조정 부품(13)을 광축(A)에 그 링 중심을 일치시키도록 배치하면 된다. 이것에 의해, 발광 장치(10)의 광축(A) 방향으로 출사되는 광에 대해, 조정 부품(13)이 그 출사광의 주위에서 균등하게 발광하고, 발광 장치(10)로부터 출사되는 광으로서 균일한 연색성 및 색도를 얻기 쉽다.
본 발명의 발광 장치(10)에 의하면, 파장 변환 부재(12) 및 조정 부품(13)에 포함되는 쌍방의 형광체를, 동일한 LED 광원(11)으로부터의 여기광이 여기하는 구성으로 되어 있는 점에서, 복수의 백색 LED 광원을 가지는 발광 장치에 있어서와 같은 LED의 출력의 불균일에 의한 발광색의 불균일은 발생하지 않고, 연색성이나 색도가 안정적이고, 또한 균일한 발광이 얻어진다. 또, 본 발명의 발광 장치(10)에 의하면, 조정 부품(13)은 LED 광원(11)으로부터 측방에 발생하는 광이나 파장 변환 부재(12)로 반사된 광으로 여기되게 되고, 조명 기구의 조도 저하가 되는 LED 광원(11)으로부터 광축 방향으로 출사되는 여기광이나 파장 변환 부재(12)에 의한 형광을 쇠퇴시키는 일은 거의 없어, 종래와 비교해도 발광 효율을 저하시키지 않는다. 또, 발광 장치(10)의 조립의 최종 단계에서, 목적으로 하는 색도의 발광에 대응시켜, 파장 변환 부재(12) 및 조정 부품(13)을 조립하면 되어, 간단한 조정으로 출사광의 연색성 및 색도의 개선이 가능하게 된다. 또한, 조정 부품(13)은 LED 광원과 공간적으로 떨어져 있기 때문에, 조정 부품(13)이 고온이 되기 어렵고, 함유되는 형광체의 특성 변동이 작다는 장점을 가진다.
도 3은, 본 발명에 따른 발광 장치의 제1 실시형태에 있어서의 다른 구성을 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 발광 장치(10A)는 도 3에 나타내는 바와 같이 청색 파장 성분을 포함하는 의사 백색광을 출사하는 LED 광원(11A)과, 이 LED 광원(11A)으로부터 광이 조사되는 영역 중, 그 광축(A)에 평행한 광의 조사 영역으로부터 벗어난 위치에 배치되는 본 발명의 조정 부품(13)을 구비한다. 조정 부품(13)은 LED 광원(11A)으로부터 발광한 광이 발광 장치(10A)의 외측에 조사되는 방향을 피해, 예를 들면, LED 광원(11A)의 발광 방향 전방 이외의 위치(예를 들면, 측방 또는 후방)에 설치하는 것이 바람직하다.
여기서, LED 광원(11A)은 예를 들면 파장 420~490nm, 바람직하게는 440~470nm의 청색광을 발광하는 청색 LED와, 청색 LED 표면에 황색 형광체 또는 녹색 형광체를 포함하는 수지 도료를 도포한 파장 변환부로 이루어지는 색온도 4000K 이상의 의사 백색광을 출사하는 광원이다.
조정 부품(13) 및 반사 부재(15)는 도 1에 나타내는 것과 동등하며, 조정 부품(13)은 LED 광원(11A)의 광축(A)에 대한 각(θ)이 도 1에 나타내는 것과 동등한 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 구성의 발광 장치(10A)에 있어서, LED 광원(11A)으로부터 백색광이 출사됨과 아울러, LED 광원(11A)의 측방에 발해지는 백색광이 조정 부품(13)에 입사하고, 백색광에 포함되는 청색광이 조정 부품(13)에 의해 파장 약600~660nm의 적색 파장 영역에 발광 혹은 최대 발광 피크를 가지는 적색광으로 변환된다. 그 결과, 발광 장치로서 청색광, 황색광, 적색광이 소정의 비율로 출사되게 되어, 연색성 및 색도가 개선된 백색광이 얻어지게 된다.
다음에, 도 4에 본 발명에 따른 발광 장치의 제2 실시형태에 있어서의 구성을 나타낸다. 도 4에서는 중앙으로부터 우측의 부분의 일부에 있어서 내부의 구성을 알 수 있도록 투시도로 되어 있다.
본 발명에 따른 발광 장치(20)는 도 4에 나타내는 바와 같이 직관형 형광등 타입의 형상을 하고 있고, 청색광을 출사하는 LED 광원(21), 청색광을 흡수하여 광을 발하는 형광체를 포함하는 파장 변환 부재(22), 조정 부품(23)을 구비한다. 이 밖에 반사 부재(25)를 가지는 경우도 있다. LED 광원(21) 및 조정 부품(23)은 직관 길이 방향으로 교대로 배치되어 있다. 또, 직관단부의 전극(26)으로부터 LED 광원(21)에 전력이 공급된다.
상기 구성의 발광 장치(20)에서는 LED 광원(21)으로부터 청색광이 출사되면, 청색광이 파장 변환 부재(22)에 입사하고, 청색광의 일부가 파장 변환 부재(22)에 포함되는 형광체에 흡수되어, 황색 파장 영역(또는 녹색 파장 영역)을 포함하는 광(황색광)으로 변환되고, 파장 변환 부재(22)를 투과한 나머지 청색광과 함께 출사된다. 한편, 조정 부품(23)에는 인접하는 LED 광원(21)의 측방에 발해지는 청색광 및 파장 변환 부재(22)로 반사된 청색광이 입사하고, 이들 청색광이 조정 부품(23)에 포함되는 적색 형광체에 흡수되어, 적색 파장 영역을 포함하는 광(적색광)으로 변환되고, 광축 방향(직관 외측 방향)으로 출사된다. 그 결과, 발광 장치(20)로서, 청색광, 황색광, 적색광이 소정의 비율로 출사되게 되어, 따뜻함이 있는 의사 백색광이 얻어진다.
본 발명의 발광 장치(20)에 의하면, 파장 변환 부재(22) 및 조정 부품(23)에 포함되는 쌍방의 형광체를, 동일한 LED 광원(21)으로부터의 여기광이 여기하는 구성으로 되어 있는 점에서, 발광 파장이 상이한 복수의 LED 광원에 기초한 발광 장치에 있어서와 같은 LED의 출력의 불균일에 의한 발광색의 차이는 발생하지 않고, 색도가 안정적이고, 또한 균일한 발광이 얻어진다. 또, 본 발명의 발광 장치(20)에 의하면, 조정 부품(23)은 LED 광원(21)으로부터 측방에 발생하는 광이나 파장 변환 부재(22)로 반사된 광으로 여기되게 되고, 조명 기구의 조도 저하가 되는 LED 광원(21)으로부터 광축 방향으로 출사되는 여기광이나 파장 변환 부재(22)에 의한 형광을 쇠퇴시키는 일은 거의 없어, 종래와 비교해도 발광 효율을 저하시키지 않는다. 또, 발광 장치(20)의 조립의 최종 단계에서, 목적으로 하는 색도의 발광에 대응시켜, 형광체 함유량을 조정한 조정 부품(23)을 조립하면 되어, 간단한 조정으로 자유도가 높은 발광 조색이 가능하게 된다. 또한, 파장 변환 부재(22) 및 조정 부품(23)이 LED 광원(발광칩)과 공간적으로 독립하여, 떨어져 있기 때문에, 고온이 되기 어렵고, 함유되는 형광체의 특성이 안정적이며, 장수명이 된다.
다음에, 도 5에 본 발명에 따른 발광 장치의 제3 실시형태에 있어서의 구성을 나타낸다. 도 5에서는 중앙으로부터 좌측의 부분의 일부에 있어서 내부의 구성을 알 수 있도록 투시도로 되어 있다.
본 발명에 따른 발광 장치(30)는 도 5에 나타내는 바와 같이 전구 타입의 것이며, 청색광을 흡수하여 조정 부품(33)에 포함되는 형광체와는 파장이 상이한 광을 발하는 형광체를 포함하는 파장 변환 부재(32)로 이루어지는 전구 커버와, 이 전구 커버 내부에 수납되는 지지 부재를 겸한 상부가 가늘게 된 원기둥형상의 반사 부재(35), 청색광을 출사하는 LED 광원(31) 및 본 발명의 판형상의 조정 부품(33)을 구비한다. 또, LED 광원(31) 및 조정 부품(33)은 반사 부재(35)의 외주면 상이며, 반사 부재(35)의 외주 방향으로 교대에 배치되어 있다. 이 경우, LED 광원(31) 각각의 광축은 반사 부재(35)의 외주면에 대하여 수직 방향으로 되어 있고, 조정 부품(33)의 배치는 LED 광원(31)으로부터 광이 조사되는 영역 중, 그 광축에 평행한 광의 조사 영역으로부터 벗어난 위치로 되어 있고, 조정 부품(33)은 LED 광원(31)의 발광 방향의 측방 내지 후방에 설치되어 있다. 또, 구금(36)으로부터 LED 광원(31)에 전력이 공급된다.
상기 구성의 발광 장치(30)에서는 LED 광원(31)으로부터 청색광이 출사되면, 청색광이 파장 변환 부재(32)에 입사하고, 청색광의 일부가 파장 변환 부재(32)에 포함되는 형광체에 흡수되어, 황색 파장 영역(또는 녹색 파장 영역)을 포함하는 광(황색광 또는 녹색광)으로 변환되고, 파장 변환 부재(32)를 투과한 나머지 청색광과 함께 출사된다. 한편, 조정 부품(33)에는 인접하는 LED 광원(31)의 측방에 발해지는 청색광 및 파장 변환 부재(32)로 반사된 청색광이 입사하고, 이들 청색광이 조정 부품(33)에 포함되는 적색 형광체에 흡수되어, 적색 파장 영역을 포함하는 광(적색광)으로 변환되고, 광축 방향(전구 커버 외측 방향)으로 출사된다. 그 결과, 발광 장치(30)로서 청색광, 황색광, 적색광이 소정의 비율로 출사되게 되어, 연색성이 높은 백색광이 얻어진다.
본 발명의 발광 장치(30)에 의하면, 파장 변환 부재(32) 및 조정 부품(33)에 포함되는 쌍방의 형광체를, 동일한 LED 광원(31)으로부터의 여기광이 여기하는 구성으로 되어 있는 점에서, 발광 파장이 상이한 복수의 LED 광원에 기초한 발광 장치에 있어서와 같은 LED의 출력의 불균일에 의한 발광색의 차이는 발생하지 않고, 색도가 안정적이고, 또한 균일한 발광이 얻어진다. 또, 본 발명의 발광 장치(30)에 의하면, 조정 부품(33)은 LED 광원(31)으로부터 측방에 발생하는 광이나 파장 변환 부재(32)로 반사된 광으로 여기되게 되고, 조명 기구의 조도 저하가 되는 LED 광원(31)으로부터 광축 방향으로 출사되는 여기광이나 파장 변환 부재(32)에 의한 형광을 쇠퇴시키는 일은 거의 없어, 종래와 비교해도 발광 효율을 저하시키지 않는다. 또, 발광 장치(30)의 조립의 최종 단계에서, 목적으로 하는 색도의 발광에 대응시켜, 형광체 함유량을 조정한 조정 부품(33)을 조립하면 되어, 간단한 조정으로 자유도가 높은 조색이 가능하게 된다. 또한, 파장 변환 부재(32) 및 조정 부품(33)이 LED 광원(발광칩)과 공간적으로 독립하여, 떨어져 있기 때문에, 고온이 되기 어렵고, 함유되는 형광체의 특성이 안정적이며, 장수명이 된다.
또한, 여기서는 백색광을 얻는 발광 장치에 대해서 설명했지만, 본 발명의 조정 부품은 발광 성분에 파장 420~490nm의 청색광을 포함하는 청색 LED 광원을 가진 청색광의 발광 장치로의 적용도 가능하다.
본 발명의 발광 장치는 청색 LED 광원으로부터 기체층 또는 진공층을 개재하여 떨어진 장소에 파장 변환 부재를 배열설치한 리모트 포스퍼 방식의 발광 장치로서 적합하다. 리모트 포스퍼는 면 발광으로 방사각이 크거나 하여, 일반적인 LED 발광 장치와는 상이한 배광 특성을 가지고 있어, 광범위를 비추고자 하는 조명 기구등에 특히 적합하다.
(실시예)
이하에, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1~4, 비교예 1~4]
이하의 조건으로 LED 발광 장치를 제작했다.
2축 압출기를 사용하여, 투명 폴리프로필렌 펠릿 4.5kg에 입경 D50값 17.6μm, D90값 30.2μm의 K2(Si0.97Mn0.03)F6의 분체 0.5kg의 혼련을 행하고, K2(Si0.97Mn0.03)F6 분체의 함유량을 10질량%로 한 K2(Si0.97Mn0.03)F6 함유 폴리프로필렌 펠릿을 얻었다.
다음에, 얻어진 K2(Si0.97Mn0.03)F6 함유 폴리프로필렌 펠릿을 사용하여, 20t 횡형 사출성형기에 의해 성형을 행하고, 내경 90mm, 외경 96mm, 두께 10mm의 링형상의 적색계의 조정 부품을 얻었다.
또, 폴리카보네이트 수지에 입경 D50값 50μm의 Y3Al5O12:Ce 분체를 함유량 3~10질량%로 혼련한 펠릿을 제작하고, 이것을 원료로 하여 사출 성형을 행하고, 두께 2mm, 직경 100mm의 원반형상의 황색계의 파장 변환 부재를 얻었다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 얻어진 조정 부품(43)을 LED 투광기(GL-RB100(Cree사제 2W형 청색 LED칩 XT-E 로얄블루 6개 사용), 히노덴시(주)제)(4)의 LED칩(LED 광원)(41) 설치면이며 LED 광원(41)의 광축에 대하여 원주 상에 설치했다. 이것에 의해, 조정 부품(43)의 링 내에 6개의 LED칩(41)이 들어가게 된다. 이 때, 조정 부품(43)은 LED 광원(41)의 광축에 대하여 출사각 90°의 위치에 배치되게 된다. 또, 상기 파장 변환 부재(42)를 LED 투광기(4)의 전면(발광 방향(L))의 광축 상에 LED칩(41)로부터 15mm 이간하여 배치하고, LED 발광 장치로 했다. 또, 비교용으로서 조정 부품을 배치하지 않고, 파장 변환 부재만을 배치한 LED 발광 장치도 준비했다.
제작한 LED 발광 장치를 사용하여 백색 스크린에 대하여 20cm 떨어진 위치로부터 백색광을 조사한 상태에서, 분광 방사 조도계 CL-500A(코니카미놀타옵틱스(주)제)에 의해 백색광의 조도, 색온도, 평균 연색 평가수 Ra, 특수 연색 평가수 ΔR9를 측정하고, 색 재현성의 양부를 평가했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
조정 부품 파장 변환 부재 조도
(lx)
색온도
(K)
평균 연색 평가수 Ra 특수 연색 평가수 ΔR9
형광체 함유량
(질량%)
형광체 함유량
(질량%)
실시예 1 10 10 3176 3320 68 -9
실시예 2 10 5 3076 3794 75 16
실시예 3 10 4 2579 5895 90 92
실시예 4 10 3 2481 14710 80 12
비교예 1 - 10 2731 3539 60 -59
비교예 2 - 5 3051 4154 66 -40
비교예 3 - 4 2515 7235 81 28
비교예 4 - 3 2365 * * *
*:측정 대상의 백색광의 청색 성분이 다른 색 성분에 대해 과대하게 되었기 때문에 측정 불능
또한, 상기 펠릿을 사용하여, 실시예 3의 조정 부품과, 비교예 3의 파장 변환 부재에 대해서, 두께 2mm, 가로세로 40mm의 판형상의 조정 부품 및 파장 변환 부재를 제작하고, 청색 LED(파장 460nm)로부터의 광을 조정 부품 및 파장 변환 부재의 가로세로 40mm의 면에 대하여 수직 방향으로부터 조사하고, 조사면의 이측으로부터 본 조정 부품 및 파장 변환 부재의 발광의 상태를 육안으로 확인했다. 발광 상태의 사시 이미지를 도 7에 나타낸다. 도 7(B)의 비교예 3의 파장 변환 부재의 경우, 여기광인 청색광이 조사된 부분(도면의 우측부)만이 발광하여 반짝이고 있는 것에 대해, 도 7(A)의 실시예 3의 조정 부품의 경우, 여기광인 청색광이 조사된 부분과 함께, 그 둘레가장자리부(도면의 중앙부로부터 좌측부)도 발광하고 있어, 조정 부품의 발광 범위가 넓은 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 조정 부품을 사용한 LED 발광 장치에 의하면, 황색계 파장 변환 부재만을 사용한 LED 발광 장치의 평균 연색 평가수 Ra 및 특수 연색 평가수 ΔR9를 크게 개선할 수 있다. 또, 조정 부품을 사용함으로써, 조도가 약간 향상되는 경향이 보였다.
[실시예 5~12, 비교예 5]
이하의 조건으로 LED 발광 장치를 제작했다.
2축 압출기를 사용하여, 투명 폴리프로필렌 펠릿에 입경 D50값 17.6μm, D90값 30.2μm의 K2(Si0.97Mn0.03)F6의 분체의 혼련을 행하고, K2(Si0.97Mn0.03)F6 분체의 함유량을 12질량%로 한 K2(Si0.97Mn0.03)F6 함유 폴리프로필렌 펠릿을 얻었다.
다음에, 얻어진 K2(Si0.97Mn0.03)F6 함유 폴리프로필렌 펠릿을 사용하여, 20t 횡형 사출성형기에 의해 성형을 행하고, 두께 2mm, 가로세로 25mm×30mm의 판형상의 조정 부품을 얻었다.
또, 폴리메타크릴산메틸 수지에 입경 D50값 50μm의 Y3Al5O12:Ce 분체를 함유량 4질량%로 혼련한 펠릿을 제작하고, 이것을 원료로 하여 사출 성형을 행하고, 두께 2mm, 직경 100mm의 원반형상의 황색계의 파장 변환 부재를 얻었다.
얻어진 조정 부품을 LED 투광기(GL-100, 입력 15W, 발광 파장 450nm, 히노덴시(주)제)의 LED칩 설치면에 1~8매 설치했다. 이 때, 조정 부품은 LED 광원의 광축에 대하여 출사각 90°의 위치에 배치했다. 또, 상기 파장 변환 부재를 LED 투광기의 전면의 광축 상에 LED칩으로부터 40mm 이간하여 배치하고, LED 발광 장치로 했다. 또, 비교용으로서 조정 부품을 배치하지 않고, 파장 변환 부재만을 배치한 LED 발광 장치도 준비했다.
제작한 LED 발광 장치를 사용하여 백색 스크린에 대하여 20cm 떨어진 위치로부터 백색광을 조사한 상태에서, 분광 방사 조도계 CL-500A(코니카미놀타옵틱스(주)제)에 의해 색온도, 편차(Δuv), 평균 연색 평가수 Ra, 특수 연색 평가수 ΔR9를 측정하고, 색 재현성의 양부를 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 또, 이들의 발광 스펙트럼을 도 8에 나타낸다.
조정 부품의 매수 색온도
(K)
편차
(Δuv)
평균 연색 평가수 Ra 특수 연색 평가수 ΔR9
비교예 5 0 5928 0.0041 72 -23
실시예 5 1 6053 0.0034 73 -20
실시예 6 2 5921 0.0019 74 -8
실시예 7 3 5883 0.0004 76 2
실시예 8 4 5726 -0.0008 77 12
실시예 9 5 5629 -0.0025 79 24
실시예 10 6 5473 -0.0015 78 22
실시예 11 7 5397 -0.0019 79 25
실시예 12 8 5352 -0.0022 79 28
이상과 같이, 본 발명의 조정 부품을 늘리면, 평균 연색 평가수 Ra 및 특수연색 평가수 ΔR9를 보다 개선할 수 있고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 황색광의 광량을 거의 변화시키지 않고, 적색광의 광량을 증가시키는 것이 가능한 것을 알 수 있다.
또한, 지금까지 본 발명을 실시형태를 들어 설명해왔지만, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시형태, 추가, 변경, 삭제 등, 당업자가 생각이 미칠 수 있는 범위 내에서 변경할 수 있고, 어느 태양에 있어서도 본 발명의 작용 효과를 나타내는 한, 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
10, 10A, 20, 30…발광 장치
11, 11A, 21, 31, 41…LED 광원
12, 22, 32, 42…파장 변환 부재
13, 23, 33, 43…조정 부품
15, 25, 35…반사 부재
26…전극
36…구금
4…LED 투광기
A…광축
L…발광 방향

Claims (5)

  1. 하기 식(1)
    A2(M1-xMnx)F6 (1)
    (식 중, M은 Si, Ti, Zr, Hf, Ge 및 Sn으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 4가 원소, A는 Li, Na, K, Rb 및 Cs로부터 선택되고, 또한 적어도 Na 및/또는 K을 포함하는 1종 또는 2종 이상의 알칼리 금속이며, x는 0.001~0.3이다.)
    로 표시되는 복불화물 형광체를 포함하여 이루어지고, 파장 420nm 이상 490nm 이하의 광을 흡수하여 적색 파장 성분을 포함하는 광을 발광하고, 조명광의 색도 및/또는 연색 평가수를 조정하는 것을 특징으로 하는 조정 부품.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복불화물 형광체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조정 부품.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복불화물 형광체를 분산한 수지 성형체인 것을 특징으로 하는 조정 부품.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복불화물 형광체가 K2(Si1-xMnx)F6(x는 상기와 동일함)로 표시되는 망간 부활 규불화칼륨인 것을 특징으로 하는 조정 부품.
  5. 발광 성분에 파장 420~490nm의 청색광 성분을 포함하는 광원을 가지고, 청색광 또는 의사 백색광을 출사하는 발광 장치로서, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 조정 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
KR1020157020020A 2012-12-28 2013-12-26 조정 부품 및 발광 장치 KR102189534B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-287358 2012-12-28
JP2012287358 2012-12-28
PCT/JP2013/084784 WO2014104150A1 (ja) 2012-12-28 2013-12-26 調整部品及び発光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150103092A true KR20150103092A (ko) 2015-09-09
KR102189534B1 KR102189534B1 (ko) 2020-12-28

Family

ID=51021226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157020020A KR102189534B1 (ko) 2012-12-28 2013-12-26 조정 부품 및 발광 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10202547B2 (ko)
EP (1) EP2940746B1 (ko)
JP (2) JP5928610B2 (ko)
KR (1) KR102189534B1 (ko)
CN (1) CN104871325A (ko)
TW (1) TWI611145B (ko)
WO (1) WO2014104150A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6550889B2 (ja) * 2015-04-22 2019-07-31 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
JP7067857B2 (ja) * 2015-11-17 2022-05-16 株式会社東芝 蛍光体、およびその製造方法、ならびにその蛍光体を用いた発光装置
JP2018137321A (ja) * 2017-02-21 2018-08-30 シャープ株式会社 発光装置および画像表示装置
US20200161506A1 (en) * 2018-11-21 2020-05-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for Producing a Ceramic Converter Element, Ceramic Converter Element, and Optoelectronic Component

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060169998A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-03 Gelcore, Llc Red line emitting phosphor materials for use in LED applications
JP2010272687A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置および照明器具
JP2011029497A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Mitsubishi Chemicals Corp 白色発光装置およびそれを用いた照明装置
US20110043101A1 (en) * 2008-03-03 2011-02-24 Masatsugu Masuda Light-emitting device

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4599163B2 (ja) * 2002-10-14 2010-12-15 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Eu(ii)−活性化された蛍光体を有する発光装置
JP4661147B2 (ja) 2004-09-24 2011-03-30 日亜化学工業株式会社 半導体装置
US20070114562A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 Gelcore, Llc Red and yellow phosphor-converted LEDs for signal applications
US7648649B2 (en) 2005-02-02 2010-01-19 Lumination Llc Red line emitting phosphors for use in led applications
KR100946015B1 (ko) * 2007-01-02 2010-03-09 삼성전기주식회사 백색 발광장치 및 이를 이용한 lcd 백라이트용 광원모듈
JP2009016689A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置
JP2009206459A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Sharp Corp 色変換部材およびそれを用いた発光装置
JP5423120B2 (ja) * 2009-04-17 2014-02-19 三菱化学株式会社 半導体発光装置
JP2010287680A (ja) * 2009-06-10 2010-12-24 Mitsubishi Chemicals Corp 発光装置
KR101077990B1 (ko) * 2010-02-12 2011-10-31 삼성엘이디 주식회사 형광체, 발광장치, 면광원장치, 디스플레이 장치 및 조명장치
WO2012121304A1 (ja) 2011-03-08 2012-09-13 三菱化学株式会社 発光装置及び発光装置を備えた照明装置
JP2012227516A (ja) 2011-04-05 2012-11-15 Nitto Denko Corp 封止シート、発光ダイオード装置およびその製造方法
KR101907390B1 (ko) * 2012-04-23 2018-10-12 삼성전자주식회사 백색 발광 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치
EP2988340B1 (en) * 2014-08-18 2017-10-11 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting diode package and manufacturing method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060169998A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-03 Gelcore, Llc Red line emitting phosphor materials for use in LED applications
US20110043101A1 (en) * 2008-03-03 2011-02-24 Masatsugu Masuda Light-emitting device
JP2010272687A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置および照明器具
JP2011029497A (ja) * 2009-07-28 2011-02-10 Mitsubishi Chemicals Corp 白色発光装置およびそれを用いた照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2940746A4 (en) 2016-07-27
TWI611145B (zh) 2018-01-11
US10202547B2 (en) 2019-02-12
JPWO2014104150A1 (ja) 2017-01-12
US20150354783A1 (en) 2015-12-10
JP5928610B2 (ja) 2016-06-01
KR102189534B1 (ko) 2020-12-28
EP2940746A1 (en) 2015-11-04
WO2014104150A1 (ja) 2014-07-03
TW201439473A (zh) 2014-10-16
JP2016146349A (ja) 2016-08-12
EP2940746B1 (en) 2020-11-18
JP6098747B2 (ja) 2017-03-22
CN104871325A (zh) 2015-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102087270B1 (ko) 파장 변환 부재 및 발광 장치
JP6079927B2 (ja) 波長変換部材及び発光装置の作製方法
JP6101978B2 (ja) 発光装置
JP6376225B2 (ja) 波長変換部材及び発光装置
JP6098747B2 (ja) 調整部品及び発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant