TW202005120A - 發光裝置 - Google Patents

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TW202005120A
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福田隆史
鄕田哲也
咲本祐太
廣崎尙登
高橋向星
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國立硏究開發法人產業技術總合硏究所
日商鳳凰電機股份有限公司
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Abstract

提供一種發光裝置，其藉由被來自光源的光激發而至 少在超過700nm的區域具有波峰波長。

一種發光裝置，具備：發出在480nm以下的範圍 內具有波峰波長的光的固體光源、和覆蓋該固體光源且含有至少一種螢光體的螢光膜，螢光膜含有：至少一種近紅外螢光體，其被來自前述固體光源的光激發而在超過700nm的範圍內具有波峰波長，且包含該波峰波長的範圍內的發光光譜的半高全寬為100nm以上。

Description

發光裝置
本發明係關於發光裝置。
近年來，以家庭用照明為首的各種照明，正迅速地從鹵素燈替換為發光二極體(LED)，從而變得可以實現長壽命化及小型化。但是，分光分析裝置等的產業機器用的光源絕大多數仍使用鹵素燈，而沒有替換為LED。其較大的原因，認為是以往的LED很難滿足產業機器用的光源所要求的下述特性：呈現出寬廣頻帶下穩定的發光光譜分布、不易發生溫度變化所造成的波長偏移等。專利文獻1中記載：含有包含紅色螢光體和綠色螢光體的2種以上螢光體的發光裝置用的多層膜片，其中各個螢光體層中所含的螢光體係一個種類，且依照從含有長發光波長螢光體的螢光體層到含有短發光波長螢光體的螢光體層的順序進行配置，藉此來提高發光裝置的全光束。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2015-130459號公報
然而，以往的發光裝置係以適用於照明用途為目的的發光裝置，因此是高波長側的波峰波長於700nm以下者，不 足以作為被要求在超過700nm的近紅外線區域亦具有波峰波長的發光的產業機器用光源。
本發明的課題在於提供一種發光裝置，其藉由被來自光源的光激發而至少在超過700nm的區域具有波峰波長。
本發明係關於以下內容的發明。
一種發光裝置，至少具備：發出在480nm以下的範圍內具有波峰波長的光的固體光源、和覆蓋該固體光源且含有至少一種螢光體的螢光膜，前述螢光膜含有：至少一種近紅外螢光體，其被來自前述固體光源的光激發而發出在超過700nm的範圍內具有波峰波長，且包含該波峰波長的範圍內的發光光譜的半高全寬為100nm以上的光。
如[1]的發光裝置，其至少在400nm以上1000nm以下的範圍內具有連續發光光譜。
如[1]或[2]的發光裝置，其中前述螢光膜進一步含有：至少一種可見光螢光體，其被來自前述固體光源的光激發而發出在350nm以上700nm以下的範圍內具有波峰波長的光。
如[3]的發光裝置，其中前述螢光膜分別包含一種以上的可見光螢光體A、可見光螢光體B、可見光螢光體C作為前述可見光螢光體，該可見光螢光體A被來自前述固體光源的光激發而發出在350nm以上小於430nm的範圍內具有波峰波長的光，該可見光螢光體B被來自前述固體光源的光激發而發出在430nm以上小於500nm的範圍內具有波峰波長的光，該可見光螢光體C被來自前述固體光源的光激發而發出在500nm以上700nm以下的範圍內具有波峰波長的光。
如[4]的發光裝置，其中前述螢光膜係以2個以上的層形成，前述可見光螢光體A及B係包含在不同的層中。
如[4]或[5]的發光裝置，其中前述螢光膜係以所含的前述螢光體的種類不同的2個以上的層形成，該2個以上的層係依照從含有波峰波長較長的螢光體的層到含有波峰波長較短的螢光體的層的順序，在來自前述固體光源的光的行進方向上積層。
如[5]或[6]的發光裝置，其中前述螢光膜各層中所含的前述螢光體的種類為1以上3以下。
如[4]的發光裝置，其中前述螢光膜係在同一面上具有所含的前述螢光體的種類不同的2個以上的區域。
如[8]的發光裝置，其中前述螢光體的種類不同的2個以上的區域至少具有：含有前述近紅外螢光體的區域、及含有前述可見光螢光體的區域。
如[1]至[9]中任一項的發光裝置，其具備2個以上的前述固體光源。
如[1]至[10]中任一項的發光裝置，其中前述固體光源係從發光二極體、雷射二極體、及有機電致發光元件所選出的至少一種。
如[1]至[11]中任一項的發光裝置，其中前述近紅外螢光體含有2價的銪離子。
如[1]至[12]中任一項的發光裝置，其中前述近紅外螢光體具有以下述式(I)所示的組成，LiaSrbLacSidNeEuf．．．(I)
(其中，a~f係滿足a+b+c+d+e+f=100、0≦a≦8.22、0.22≦b≦17.33、1.12≦c≦11.36、22.41≦d≦38.09、49.47≦e≦ 56.09、0.88≦f≦1.01的數字)。
一種螢光膜，含有：至少一種近紅外螢光體，其係藉由在480nm以下的範圍內具有波峰波長的光，來發出在超過700nm的範圍內具有波峰波長且包含該波峰波長的範圍內的發光光譜的半高全寬為100nm以上的光；和至少一種可見光螢光體，其係藉由前述光，來發出在350nm以上700nm以下的範圍內具有波峰波長的光。
若根據本發明，便能夠提供一種發光裝置，其藉由被來自光源的光激發而至少在超過700nm的區域具有波峰波長。
1、11、12、13‧‧‧封裝體
2、21、22a~22e、23a~23f‧‧‧固體光源
3、30、31、32a~32e、33a~33g‧‧‧螢光膜
4‧‧‧導線
5‧‧‧電極墊
6‧‧‧靜電保護元件
10、100、101、102‧‧‧發光裝置
圖1係顯示一實施形態的發光裝置的構成的概略圖，(A)係平面圖，(B)係側面圖。
圖2係顯示固體光源及螢光膜的積層例的說明圖。
圖3係實施例中使用的近紅外螢光體P1~P7的發光光譜。A中顯示近紅外螢光體P1、P2的發光光譜。B中顯示近紅外螢光體P3、P4的發光光譜。C中顯示近紅外螢光體P5~P7的發光光譜。
圖4係實施例中使用的近紅外螢光體P8~P14的發光光譜。D中顯示近紅外螢光體P8、P9的發光光譜。E中顯示近紅外螢光體P10、P11的發光光譜。F中顯示近紅外螢光體P12~14的發光光譜。
圖5係實施例中使用的近紅外螢光體P8的發光光譜。
圖6係實施例1、3的發光裝置的發光光譜。
圖7係實施例2的發光裝置的發光光譜。
圖8係實施例1及比較例1、2的發光裝置的發光光譜。
圖9係顯示第1變形例的發光裝置的構成例的概略平面圖。
圖10係顯示第1變形例的發光裝置的構成例的概略側面圖。
圖11係顯示第2變形例的發光裝置的構成例的概略平面圖。
圖12係顯示第2變形例的發光裝置的構成例的概略平面圖。
[用以實施發明的形態]
以下針對本發明的一實施形態詳細地進行說明。本發明不限於以下的實施形態，能夠在不妨礙本發明的效果的範圍內施加適宜變更來實施。
<第1實施形態> [發光裝置]
圖1中顯示：顯示一實施形態的發光裝置的構成的概略平面圖及側面圖。圖2中顯示：固體光源及螢光膜的積層例。圖1、2所示的發光裝置10具備：載置於封裝體1的固體光源2、和覆蓋該固體光源2的螢光膜3。封裝體1係以具有凹部的杯狀基體構成，在凹部的底面設有固體光源2，同時凹部的開口部分被螢光膜3覆蓋。又，圖1(A)中省略了螢光膜3。作為構成封裝體1的基體，能夠使用：使用了樹脂板、陶瓷板等的表面安裝用封裝體(SMD封裝體)或晶片板用基板(COB基板)等。固體光源2係使用未圖示的銀膏等的晶粒接著材來接合於封裝體1，同時以固體光源2的正極及負極與封裝體1的正極及負極各自的電極墊5 相連的方式，藉由包含金等的導線4來與封裝體1電性連接。又，在覆晶安裝的情況下，可以使用：使用了導電構件的突起狀端子來取代導線4以進行電性連接。在固體光源2的上側，自固體光源2的上表面隔開既定的空間，而設置螢光膜3，以覆蓋封裝體1的凹部的開口部且與固體光源2的上表面成為平行。藉此，螢光膜3係設置成覆蓋固體光源2整體且主面與來自固體光源2的光垂直地相交。
圖2中，螢光膜3係以三層構成，但也可以是單層，也可以是二層以上的任意層數。層構成的細節如後述。在螢光膜3係以複數個層(2個以上的層)形成的情況下，各層係在來自固體光源2的光的行進方向上積層。圖1中，螢光膜3係設置成與固體光源的上表面隔著既定的空間，該空間可以藉由非活性氣體、樹脂、玻璃等透明構件等予以填充。此外，能夠以與固體光源2相接的方式設置螢光膜3。
可以根據需要，如圖1所示，與固體光源2並列地將齊納二極體、ESD元件等的靜電保護元件6以導線4連接於電極墊5。
(固體光源)
固體光源係發出在480nm以下的範圍內具有波峰波長的光的固體光源。固體光源也能夠設為發出在450nm以下或410nm以下的範圍內具有波峰波長的光的固體光源。固體光源發出的光的波峰波長的範圍的下限值沒有特別的限定，能夠設為260nm以上、330nm以上、或350nm以上。又，在本說明書中，只要沒有特別的指定，「波峰波長」此用語係指分光發光光譜顯示出波峰的波長，將其中最大強度的波長稱為「最大波峰波長」。藉 由使用發出在上述範圍內具有波峰波長的光的固體光源，能夠使後述的各種螢光體被激發。此外，固體光源的發光光譜通常可以認為是半高全寬為10nm以上，且該發光光譜是採用按照高斯函數的強度分布，故截止波長(例如低於螢光強度在最大波峰波長時的強度的1.5%的波長)的寬度(短波長側截止波長和長波長側截止波長的間隔)為20nm以上，因此例如使用發出在400nm以下的範圍內具有波峰波長的光的固體光源，從而能夠作成具有380nm以下的紫外線區域的發光光譜的發光裝置。
作為固體光源，例如能使用從發光二極體(LED)、雷射二極體(LD)、及有機電致發光元件(有機EL元件)所選出的至少一種。作為LED或LD，例如能舉出InGaN系、GaN系、AlGaN系等的發出紫外線至紫色光的LED或LD。作為有機EL元件，例如能舉出發光層中包含從下述骨架中具有芳香族基的化合物所選出的一個以上的藍色系發光材料的有機EL元件等：萘、二苯乙烯基伸芳基(distyrylarylene)、噁唑、異噁唑、噁二唑、咪唑、咔唑、吡唑、吡咯、呋喃、呋呫(furazane)、苯并呋喃、異苯并呋喃、茀、吡啶、吡喃、苯并吡喃、吡
Figure 108120328-A0202-12-0007-23
、嘧啶、嗒
Figure 108120328-A0202-12-0007-24
、聯吡啶、喹噁啉、二苯并哌喃、啡
Figure 108120328-A0202-12-0007-25
、啡噁
Figure 108120328-A0202-12-0007-26
、二苯并戴奧辛(dibenzodioxin)、二苯并呋喃、及它們的衍生物等。
(螢光膜)
螢光膜係以覆蓋固體光源的方式設置，含有至少一種螢光體。螢光膜可以以單層構成，也可以以2個以上的層構成。螢光膜含有：至少一種近紅外螢光體(以下也簡稱為「近紅外螢光體」)，其被來自固體光源的光激發而發出在超過700nm的範圍 (較佳為750nm以上的範圍)內具有波峰波長(較佳為最大波峰波長)，且該發光光譜的半高全寬(full width at half maximun,FWHM)為100nm以上(較佳為120nm以上，更佳為150nm以上，特佳為200nm以上)的光。
又，在本說明書中，「近紅外螢光體」此用語係如上所述，意指「被來自固體光源的光激發而發出在超過700nm的範圍內具有波峰波長(較佳為最大波峰波長)，且包含該波峰波長的範圍內的發光光譜的半高全寬為100nm以上的光的螢光體」。一般而言，「近紅外」此用語被用作指780nm~3000nm左右的波長範圍的用語。本實施形態中使用的近紅外螢光體，可以認為係在超過700nm的範圍內具有波峰波長且包含該波峰波長的範圍內的發光光譜的半高全寬為100nm以上，且該發光光譜是採用按照高斯函數的強度分布，故截止波長(例如低於螢光強度在最大波峰波長時的強度的1.5%的波長)的寬度(短波長側截止波長和長波長側截止波長的間隔)為200nm以上，因此至少在超過780nm的波長範圍內能夠呈現出光譜，從一般的含義來看也並不矛盾。
因為含有「被來自固體光源的光激發而形成在超過700nm的範圍內具有波峰波長，且該發光光譜的半高全寬為50nm以上(特別是100nm以上)的寬廣波峰的近紅外螢光體」，因此能夠作成：藉由上述的由來自光源的光激發而在近紅外線區域具有一定強度並且寬廣的波峰波長的發光裝置。除此之外，與上述固體光源、後述的可根據需要而含有的可見光螢光體組合，能夠作成：具有從紫外線區域到近紅外線區域的寬廣頻帶的發光光譜的發光裝置。又，近紅外螢光體，在超過700nm的範圍內 (較佳為在750nm以上的範圍內)具有波峰波長即可，可以在其他的範圍內具有波峰波長。例如，近紅外螢光體也能夠以在600nm以上700nm以下的範圍內和在超過700nm的範圍內具有波峰波長的方式而構成。
根據圖5，說明近紅外螢光體的發光光譜的一例。圖5係在後述的實施例使用的近紅外螢光體P8的發光光譜(光源：在370nm分光的氙燈)。如圖5所示，此近紅外螢光體在680±3nm、及776±3nm具有波峰波長。即，此近紅外螢光體在超過700nm的範圍內具有一個波峰波長。各發光光譜的半高全寬分別是113nm、及209nm。這兩者的波峰重疊，且包含兩者的發光光譜的截止波長(例如低於螢光強度在800nm時的強度的1.5%的波長)係短波長側為540±3nm，長波長側為1200±3nm。又，近紅外螢光體的發光光譜，在超過700nm的範圍內具有波峰波長即可，不限於與圖5所示的發光光譜相同的波形。
以使用了此近紅外螢光體的螢光膜(不含後述的可見光螢光體的螢光膜)、和上述固體光源所構成的發光裝置，強度平衡(balance)是任意的，但在與圖5大致相同的波長，具有波峰波長。
作為近紅外螢光體，若為在上述範圍內具有波峰波長的螢光體，便沒有特別的限定，例如能舉出：銪或鈰活化氮化物或氮氧化物螢光體。它們係5d和4f之間的躍遷所產生的發光，半高寬為寬，因而較佳。特別是添加了2價的銪(2價的銪離子)的螢光體，其半高寬為寬且發光強度為高，因而更佳。
作為銪或鈰活化氮化物或氮氧化物螢光體，例如能舉出：以從包含Li、Sr、La、及Si的群組所選出的1個以上的 金屬的氮化物作為母體結晶，且該母體結晶中含有作為活化劑的銪的氮化物螢光體。
近紅外螢光體，設為具有以下述式(I)所示的組成的近紅外螢光體時，半高寬為寬，因而較佳，設為在下述式(I)中具有0.88≦f≦1.01的組成的近紅外螢光體時，發光強度為高，因而更佳。
LiaSrbLacSidNeEuf．．．(I)
(其中，a~f係成為a+b+c+d+e+f=100、0≦a≦8.22、0.22≦b≦17.33、1.12≦c≦11.36、22.41≦d≦38.09、49.47≦e≦56.09、0.05≦f≦10的數字)。
近紅外螢光體的含量，較佳為螢光膜中所含的全部螢光體中的5質量%以上50質量%以下，更佳為10質量%以上30質量%以下，再佳為15質量%以上25質量%以下。藉由設在上述範圍內，能夠不會妨礙其他螢光體層的發光地得到近紅外螢光體的發光。
螢光膜，除了上述近紅外螢光體外，還可以含有：至少一種可見光螢光體(以下也簡稱為「可見光螢光體」)，其被來自固體光源的光激發而發出在350nm以上700nm以下的範圍內具有波峰波長(較佳為最大波峰波長)的光。藉由含有可見光螢光體，能夠作成：具有達到紫外線區域、可見光區域及紅外線區域的寬廣頻帶的發光光譜的發光裝置。
又，在本說明書中，「可見光螢光體」此用語係如上所述，意指「被來自固體光源的光激發而發出在350nm以上700nm以下的範圍內具有波峰波長(較佳為最大波峰波長)的光的螢光體」。一般而言，「可見光」此用語被用作指380nm~780nm左 右的波長範圍的用語。本實施形態中使用的可見光螢光體，係在350nm以上700nm以下的範圍內具有波峰波長，且通常可以認為該發光光譜的半高全寬為50nm以上，且該發光光譜是採用按照高斯函數的強度分布，因此截止波長(例如低於螢光強度在最大波峰波長時的強度的1.5%的波長)的寬度(短波長側截止波長和長波長側截止波長的範圍)為100nm以上，因此可以涵蓋至少380nm~780nm左右的波長範圍全部區域地呈現出光譜，因此從一般的含義來看也並不矛盾。
作為可見光螢光體，若為在上述範圍內具有波峰波長的螢光體，便沒有特別的限定，例如能舉出：被來自固體光源的光激發而發出在350nm以上小於430nm的範圍內具有波峰波長的光的螢光體A(以下也簡稱為「可見光螢光體A」)、被來自固體光源的光激發而發出在430nm以上小於500nm的範圍內具有波峰波長的光的螢光體B(以下也簡稱為「可見光螢光體B」)、被來自固體光源的光激發而發出在500nm以上小於700nm的範圍內具有波峰波長的光的螢光體C(以下也簡稱為「可見光螢光體C」)。螢光體A~C較佳為分別在上述範圍內具有最大波峰波長。在更確實地呈現出寬廣頻帶的發光光譜的方面上，可見光螢光體較佳為各包含一種以上的螢光體A~C。又，可見光螢光體的波峰波長，能夠藉由調整可見光螢光體的活化劑的含量、調整混合物的混合比來調整為各區域內的任意的波長。
作為可見光螢光體A，例如能舉出：π電子共軛系有機螢光體A1(以下也稱為「可見光螢光體A1」)、銪活化氧硫化物螢光體及銀活化硫化鋅螢光體(以下也稱為「可見光螢光體A2」)，能夠使用從它們所選出的一種以上。
作為可見光螢光體A1，例如能舉出：以下述式(A1)所表示的在1,3,4-噁二唑基環的2、5位上具有π電子共軛系取代基的螢光體。
Figure 108120328-A0202-12-0012-1
R1(π)、R2(π)係氫、或π電子共軛系取代基，例如能舉出：苯基、聯苯基、萘基、味唑基、吡啶基、聯吡啶基。此外，這些π共軛系取代基可以具有碳數為1以上10以下的烷基、鹵素原子等的取代基。作為碳數為1以上10以下的烷基，例如能舉出：甲基、乙基、丙基、異丙基、二甲基丙基、三級丁基、正丁基、異丁基、戊基等。
可見光螢光體A1，例如也能夠設為分別包含1~3個1,3,4-噁二唑基環(-C2N2O-)、1,4-苯基環(-C6H4-)、及1-苯基環(-C6H5)的π電子共軛系有機螢光體。可見光螢光體A1較佳為其純度為90%以上。可見光螢光體A1能夠使用從它們所選出的一種以上。
作為可見光螢光體A2，例如能舉出：銪活化氧硫化物螢光體(A2-1)及銀活化硫化鋅螢光體(A2-2)的混合物等。
作為銪活化氧硫化物螢光體(A2-1)，例如能舉出：以從包含釓、釔、及鑭的群組所選出的1個以上稀土類金屬、和氧硫化物作為母體結晶，該母體結晶中含有作為活化劑的銪的氧硫化物螢光體等。
銪活化氧硫化物螢光體也能夠設為以下述式(A2-1)所表示的螢光體。
(A2-x,Eux)2O2S．．．(A2-1)
(其中，A係Ga、Y、La中的任一者，x係滿足0<x<0.1的數字。)
銀活化硫化鋅螢光體(A2-2)也能夠設為以下述式(A2-2)所表示的螢光體。
(Zn1-x,Ag2x)S．．．(A2-2)
(其中，x係滿足0<x<0.1的數字。)
在可見光螢光體A2中，銪活化氧硫化物螢光體(A2-1)和銀活化硫化鋅螢光體(A2-2)的混合比，以質量比[(A2-1)/(A2-2)]的形式，能夠設為0.1以上9以下。
作為可見光螢光體B，例如能舉出：銪活化鹼土類鋁酸鹽螢光體。作為銪活化鹼土類鋁酸鹽螢光體，例如能舉出：以從包含鈣、鍶、鎂及鋇的群組所選出的1個以上的第2族元素的鋁酸鹽作為母體結晶，該母體結晶中含有作為活化劑的銪的螢光體。作為可見光螢光體B，能夠使用從它們所選出的一種以上。
可見光螢光體B也能夠設為以下述式(B1)~(B4)所表示的螢光體。
(A1-x,Eux)Al11O17．．．(B1)
(其中，A係Ca、Sr、Mg、Ba或其組合，x係滿足0<x<0.1的數字。)
(Sr0~0.8Si6N8：Eu0.01~0.2．．．(B2)
(Ca0.25~2Si0.01~11.49Al0.51~11.99O0.01~11.49N4.51~15.99)：Ce0.001~0.5．．．(B3)
Al4.6Si0.3~0.39N5：Eu0.01~0.1．．．(B4)
作為可見光螢光體C，例如能舉出：銪活化矽酸鍶 螢光體。作為銪活化矽酸鍶螢光體，例如能舉出：可見光螢光體C1~C5，其係以矽酸鍶作為母體結晶且該母體結晶中含有作為活化劑的銪的螢光體，並且以下述式(C1)~(C5)表示。
(Sr1-x,Eux)3SiO5．．．(C1)
(其中，x係滿足0<x<0.1的數字。)
(Sr1-x-y,Bax,Euy)3SiO5．．．(C2)
(其中，x,y係滿足0<x<1、0<y<0.1的數字。)
(Sr1-x-y,Bax,Euy)2SiO4．．．(C3)
(其中，x,y係滿足0<x<1、0<y<0.1的數字。)
Me2Si5N8：Eu．．．(C4)
MeAlSiN3：Eu．．．(C5)
其中，在式(C4)、(C5)中，Me表示Ca、Sr、或Ba。
作為可見光螢光體C，能夠使用從上述可見光螢光體C1~C5所選出的1個以上。
各層中的螢光體的總含量，較佳為3質量%以上75質量%以下，更佳為5質量%以上60質量%以下。藉由設在上述範圍內，能夠分散性良好地形成均質的層，且有效地得到來自螢光體的發光，同時達成抑制層內的散射所產生的光的散逸的條件，從而可以具備充分的發光強度和窄放射角特性。
可見光螢光體的含量，能夠根據所期望的各個波長的光量平衡來加以選擇。例如，螢光體A的含量，較佳為螢光膜中所含的全部螢光體中的2質量%以上50質量%以下，更佳為5質量%以上35質量%以下。螢光體B的含量，較佳為螢光膜中所含的全部螢光體中的2質量%以上50質量%以下，更佳為5質量%以上35質量%以下。螢光體C的含量，較佳為螢光膜中 所含的全部螢光體中的1質量%以上30質量%以下，更佳為5質量%以上15質量%以下。
在製成至少在400nm以上1000nm以下的範圍內具有連續發光光譜的發光裝置的情況下，螢光膜中所含的螢光體的數量，能夠將可見光螢光體與上述近紅外螢光體組合，而設為合計2種以上，較佳為設為3種以上，更佳為設為5種以上。上限值沒有特別的限定，能夠設為10種以下或8種以下。
在螢光膜係以複數個層構成的情況下，各層中所含的螢光體的種類較佳為1以上4以下，更佳為1以上3以下。藉由將螢光體的種類設為1以上4以下，能夠藉由包含比重、粒徑不同的多種螢光體來防止螢光體的分散性降低。
螢光膜係以一層以上構成，較佳為以所含的螢光體的種類不同的複數個層構成。藉由以所含的螢光體的種類不同的複數個層構成，一層中所含的螢光體的種類不會變得過多，因此能夠提高螢光體的分散性而製成均勻的螢光膜。構成螢光膜的層的數量能夠設為1以上、2以上或3以上，且夠設為8以下、7以下或5以下。
又，「螢光體的種類」係指依螢光體的波峰波長所作區別的種類。即使是在母體結晶相同、混合物的構成要素相同的情況下，因活化物的添加量、混合物的構成要素的混合比不同等而波峰波長有所不同的螢光體，係為不同種類。「螢光體的種類不同的複數個層(2個以上的層)」意指某一層中所含的至少一種螢光體與其他層中所含的螢光體的種類不一致。在有效率地製作能夠呈現出寬廣頻帶的發光光譜的螢光膜方面，較佳為所含的螢光體的種類在每層間全部不同。就製成「螢光體的種類不同的 複數個層」而言，例如，能夠以包含近紅外螢光體的層、包含可見光螢光體A~C的層的這2層而構成。或者是，也能夠藉由以包含近紅外螢光體的層、包含可見光螢光體A的層、包含可見光螢光體B的層、包含可見光螢光體C的層的這4層而構成，來製成螢光體的種類不同的複數個層。也能夠按螢光體的種類而作為其他層來積層。
但是，在紫外區域及靠紫外區域的可見光區域內具有波峰波長的螢光體的光，特別有會因其他螢光體所產生的再吸收而消失的傾向。由此，在螢光膜包含可見光螢光體A及可見光螢光體B的情況下，基於一邊防止光失去活性一邊得到充分強度的短波長側的發光之目的，較佳為可見光螢光體A和可見光螢光體B係包含在不同層內。另一方面，近紅外螢光體、可見光螢光體C係即使與其他螢光體混合也不會對發光光譜產生重大的影響。
在螢光膜係以螢光體種類不同的複數個層而形成的情況下，該複數個層係依照從含有波峰波長較長的螢光體的層到含有波峰波長較短的螢光體的層的順序，在來自固體光源的光的行進方向上積層。藉由作成這樣的構成，能夠防止進行了螢光發光的光被利用於激發下一層中所含的螢光體而讓短波長的光消失的情形。
螢光膜的各層的層厚，能夠依所含的螢光體的比例予以調整，例如，在螢光體的含量為5質量%以上60質量%以下的情況下，能夠設為1μm以上500μm以下，在螢光體的含量比60質量%多的情況下，能夠設為10μm以上100μm以下。
螢光膜的製作方法，沒有特別的限定，例如，能夠 以如下的方法製作：使用公知的攪拌．混練裝置，使上述的螢光體與根據需要的矽酮奈米粉末等分散劑一起分散於矽酮樹脂、環氧樹脂、乙基纖維素、玻璃等的薄膜材料中並作成膏狀後，藉由灌注、噴灑、旋轉塗布、網版印刷、凹版印刷等來塗布或印刷在固體光源上、或玻璃板等透明基材上。在混合複數個螢光體使用的情況下的混合方法沒有特別的限定，使用以往的混合裝置進行即可。在以複數個層構成螢光膜的情況下，各層可以以矽酮樹脂、環氧樹脂等進行接著，或用固定零件按壓來進行固定。關於在將螢光膜裝配於封裝體的情況下的接著方法，也是同樣地可以以矽酮樹脂、環氧樹脂等進行接著，或用固定零件按壓來進行固定。
(發光裝置)
本實施形態的發光裝置較佳為至少在400nm以上1000nm以下的範圍內具有連續發光光譜(以下也稱為「連續光譜」)。藉由在此範圍內具有連續的光譜，能夠較佳地用作要求寬廣頻帶的發光的產業用機器用的光源。「連續發光光譜」意指在此範圍內的全部區域，發光光譜的發光強度(以下也稱為「螢光強度」)係以800nm基準的相對值而言為0.01以上(1%以上)。在上述範圍的全部區域，以800nm基準的相對值而言為1%以上，因此能夠更佳地用作產業機器用的光源。在用作標準光源的情況下，在上述範圍的全部區域，發光光譜的發光強度(螢光強度)係以800nm基準的相對值而言較佳為0.015以上(1.5%以上)，從容易使用的觀點來看，更佳為0.05以上(5%以上)。
例如，在圖6所示的實施例1的光譜中，連續光譜的兩端(350nm、1200nm)處的螢光強度係相對於800nm附近的 最大強度分別為1.7%、1.9%，且390nm附近的極小點處的螢光強度也是8.2%，皆超過1.5%，可說是在350nm以上1200nm以下的範圍內具有連續發光光譜。由此，此發光裝置至少在400nm以上1000nm以下的範圍內具有連續發光光譜，可以充分用作產業用機器的標準光源。
藉由所使用的固體光源及近紅外螢光體的發光光譜，發光裝置能夠以具有更寬廣頻帶的連續光譜的方式構成。例如，在使用發出在410nm以下的範圍內具有波峰波長的光的固體光源作為固體光源的情況下，若該發光光譜的半高全寬設為50nm以上，便能夠製成至少在360nm以上的範圍內具有連續光譜的發光裝置。
此外，藉由使用本實施形態的近紅外螢光體，能夠實現包含超過1200nm的區域的寬廣頻帶的連續光譜。在後述的實施例，顯示至少在350nm以上1200nm以下的範圍內具有連續發光光譜的發光裝置的例子。
發光裝置在超過700nm的近紅外線區域具有波峰波長。當近紅外線區域要求強光量的情況下，在超過700nm的近紅外線區域，具有在發光裝置所呈現出的連續發光光譜中得到最大發光強度的波長。當要求更高波長側的發光的情況下，藉由調整近紅外螢光體的組成、混合比，也能夠以在750nm以上、或800nm以上的範圍內具有波峰波長的方式構成。藉由在近紅外線區域具有波峰波長，能夠得到波長範圍比以往的LED寬的光，因此能夠更適合用作分光分析裝置等的產業機器用的發光裝置。
作為產業機器，能舉出：白色干涉膜厚計、手持式 的色度計等的分光分析機器、使用鹵素燈的產業機器等。
白色干涉膜厚計，理想的是在光源的波長頻帶的範圍內包含複數條邊紋(fringe)(干涉條紋)，因此特別是為了測定極薄膜的膜厚等，而要求使用更寬廣頻帶的光源。以往的LED光源無法達成充分的寬廣頻帶，但若根據本實施形態的發光裝置，便能夠達成作為白色干涉膜厚計的光源的充分的波長頻帶。
手持式的色度計，目前是配合光源的頻帶而將測光範圍設定為400nm~700nm。但是，國際照明委員會(CIE)制定的XYZ表色系係規定為380nm~780nm，因此以往的手持式的色度計很難進行嚴密的測定。若根據本實施形態的發光裝置，便具有至少400nm以上1000nm以下的範圍的寬廣頻帶的發光光譜，因此可以實現按照CIE的規定的正確的測定。結果，能夠對照明領域、色彩領域、印刷領域、塗裝領域等廣泛範圍的產業有所貢獻。
鹵素燈係用作許多產業機器用光源。但是，在例如無塵室等的與外部隔絕的空間內所使用的鹵素燈，有發生發熱及散熱的問題的情況。若根據本實施形態的發光裝置，便可以調整成與鹵素燈類似的發光光譜，因此能夠適合用作鹵素燈的替代品。在用作鹵素燈的替代品的情況下，藉由組合複數個上述螢光體，能夠製成具有與鹵素燈的發光光譜類似的發光光譜的發光裝置。
<變形例>
接著，針對本實施形態的發光裝置的變形例進行敘述。在以下的各變形例中，僅敘述與第1實施形態及與其他變形例不同的地方。關於以下沒有敘述的構成，能夠設為與已述的構成相同。
(第1變形例)
第1變形例係在第1實施形態中以複數個層構成螢光膜的例子(參照圖2)的變形例，以在同一面上具有所含的螢光體的種類不同的複數個區域的方式構成。
使用圖9、10說明第1變形例。圖9係顯示第1變形例的發光裝置的構成例的概略平面圖，圖10係概略側面圖。圖9、10所示的發光裝置100具備：設置在封裝體11上的固體光源21、和以覆蓋固體光源21的方式設置的螢光膜30、31。螢光膜30具有所含的螢光體的種類不同的2個以上的區域(區域30a~30f)。「螢光體的種類」，如上所述，係指依螢光體的波峰波長所作區別的種類。又，在此例子中，螢光膜30、31係設置在基材7上，但基材7並非必要的構成。作為基材，能夠使用玻璃等的透明構件。藉由使用這樣的基材7，製膜容易，同時操作容易，且能夠保持強度。
此外，在此例子中，顯示了使螢光膜30與其他螢光膜31積層的情況的例子，但也能夠僅使用單層的螢光膜30。在使用單層的螢光膜30的情況下，係以在至少一個區域含有近紅外螢光體的方式構成。在此情況下，螢光膜30較佳為具有含有至少一種近紅外螢光體的區域(例如區域30a)、及含有至少一種可見光螢光體的區域(例如區域30b~30f)。在螢光膜30不含近紅外螢光體的情況下，若使螢光膜30與含有至少一種近紅外螢光體的螢光膜31積層來使用的話即可。其他螢光膜31的構成沒有特別的限定，可以是在同一面上具有所含的螢光體的種類不同的2個以上區域的螢光膜(與螢光膜30相同的構成)，也可以是以包含1個以上的螢光體的一個區域所構成的螢光膜。
在使螢光膜30與其他螢光膜31積層的情況下，與在第1實施形態作成複數個層構成的情況同樣地，較佳為依照從含有波峰波長較長的螢光體的螢光膜到含有波峰波長較短的螢光體的螢光膜的順序，在來自固體光源的光的行進方向上積層。藉由作成這樣的構成，能夠防止進行了螢光發光的光被利用於激發下一螢光膜中所含的螢光體而讓短波長的光消失的情形。
圖9中，螢光膜30係以6個區域30a~30f構成，但區域的數量不限於此，能夠以2以上的任意數量構成。其中，在防止進行螢光發光的光消失的方面上，較佳為以所含的螢光體的種類不同的4個以上的區域構成。
螢光膜30的製作方法，沒有特別的限定，能夠藉由利用包含螢光體的墨的印刷、將預先將螢光體和樹脂混合所製作的各個螢光膜配置在同一面上來製作。
(第2變形例)
第2變形例係使用2個以上的固體光源情況的例子。使用圖11、12說明第2變形例。圖11、12係顯示第2變形例的發光裝置的構成例的概略平面圖。圖11所示的發光裝置101具備：設置在封裝體12的同一面上的2個以上的固體光源22a~22f、和覆蓋該固體光源22a~22f中任一個或複數個的螢光膜32a~32e。圖12所示的發光裝置102具備：固體光源23a~23f、覆蓋全部該固體光源23a~23f的螢光膜33g、和設置在螢光膜33g上且設置在覆蓋固體光源23a~23f中之一的位置的螢光膜33a~33f。
固體光源22a~22f、23a~23f可以是發出波峰波長相同的 光的固體光源，也可以是分別發出波峰波長不同的光的固體光源。在圖11、12中，固體光源係以6個固體光源22a~22f或23a~23f構成，但固體光源的數量不限於此，能夠設為如2以上、3以上、5以上、10以上等能夠應對所要求的亮度的任意的數量。
覆蓋各固體光源的螢光膜的構成，不限於圖11、12所示的構成，可以分別以個別的螢光膜(較佳為所含的螢光體的種類各自不同的螢光膜)覆蓋各固體光源，也可以以單一的螢光膜覆蓋一部分或全部的固體光源。在任一情況下，至少一個螢光膜係以至少含有近紅外螢光體的方式構成。在以個別的螢光膜覆蓋各固體光源的情況下，較佳為至少含有近紅外螢光體的螢光膜以外的螢光膜中之至少一個螢光膜係：含有從上述可見光螢光體所選出的至少一種的螢光膜。在以單一螢光膜覆蓋各固體光源的情況下，較佳為螢光膜含有近紅外螢光體及可見光螢光體。此外，也能夠使用第1變形例中記載的在同一面上具有2個以上的區域的螢光膜，也能夠使用具有複數個層的螢光膜。該情況的構成係如上所述。
螢光膜的製作方法沒有特別的限定，能夠藉由與前述的製作方法相同的方法製作。
在作成在同一平面上具有複數個螢光膜的構成(例如分別以個別的螢光膜覆蓋各固體光源的構成)的情況下，在防止在為了將樹脂硬化而加熱時樹脂流出的方面上，也可以具有例如矽酮樹脂等係以圍繞固體光源的周圍的方式設置的所謂的堤壩。
(其他構成)
發光裝置，可以為了控制發出的光的指向性而以覆蓋固體光源及螢光膜的方式設有透鏡。作為透鏡，能舉出：單凸透鏡、雙凸透鏡、凸彎月狀透鏡、棒狀透鏡、光纖等。
另外，發光裝置，可以為了混合不同波長的光的目的，而對透鏡的光入射面、出射面施加噴擊(blast)加工。噴擊加工的方法沒有特別的限定，能夠使用公知的噴砂加工的方法等來進行。
[實施例]
以下顯示實施例以更具體地說明本發明，但不應以這些實施例限定本發明的解釋。
[製造例1~14](近紅外螢光體的製造)
在實施例中，使用組成以LiaSrbLacSidNeEuf(其中，a~f係成為a+b+c+d+e+f=100的數字)表示的紅外螢光體材料。
依以下方式操作，製造能夠在實施例使用的近紅外螢光體P1~P14。表1中顯示這些螢光體的設計組成。
[表1]
Figure 108120328-A0202-12-0023-35
為了得到上述設計組成的螢光體，以表2所示的重量比率秤量原料粉末Si3N4、Li3N、Sr3N2、LaN、EuN，以瑪瑙杵和研缽混合10分鐘。之後，將所得到的混合物填充於氮化硼製的坩堝。又，粉末的秤量、混合的各步驟係全部在能夠保持水分1ppm以下、氧1ppm以下的氮氣環境的手套箱中進行。
[表2]
Figure 108120328-A0202-12-0024-28
之後，將放入了此混合粉末的氮化硼製的坩堝放置於石墨電阻加熱方式的電爐中。燒成的操作，係首先，藉由擴散幫浦來使燒成氣體環境成為真空，以每小時1200℃的速度從室溫升溫至800℃，在800℃下，導入純度為99.999體積%的氮並將壓力設為0.92MPa，以每小時600℃升溫至1700℃的燒成溫度，在1700℃的燒成溫度下保持2小時來進行。燒成後，使用研缽，用手加以粉碎而得到紅外螢光體粉末P1~P14。
將在以在370nm分光的Xe光源激發此螢光體的情況下的發光特性顯示在表3。又，在表3中，「發光波峰波長」表示「最大波峰波長」，發光半高全寬的單位為「nm」。
[表3]
Figure 108120328-A0202-12-0025-29
圖3、4中，顯示上述螢光體P1~P14的發光光譜。在圖3、4中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示螢光強度(任意單位)。又，光譜測定係使用大塚電子製的MCPD9800(311C型)。此處，顯示以在370nm分光的氙燈激發的情況，但這些螢光體可以在300~500nm的廣大波長範圍內激發。即使改變激發波長也可以得到同樣的發光光譜。這些螢光體係在700~850nm的範圍內具有發光波峰(波峰波長)，具有涵蓋近紅外區域的廣大範圍的發光光譜。這些螢光體係使用2價Eu作為發光離子，具有5d-4f躍遷所產生的半高全寬100nm以上的寬廣的發光光譜。進一步製造的螢光體的發光離子係處在複數個配位環境中，因此展現出數個發光波峰重疊的光譜。因此，發光光譜線寬比一般的5d-4f躍遷型螢光體寬，如本製造例所示，能夠得到達到100~300nm的半高全寬。複數個發光波峰的強度的平衡係依製造組成而不同，依組成，也有在700nm以下具有最大波峰者，但特徵為在700nm以上的波長區域中子波峰(subpeak)重疊。
由以上的製造例，能夠將LiaSrbLacSidNeEuf的 組成(其中，a+b+c+d+e+f=100、0≦a≦8.22、0.22≦b≦17.33、1.12≦c≦11.36、22.41≦d≦38.09、49.47≦e≦56.09、0.88≦f≦1.01)的螢光體用於本發明的實施例。但是，發光離子Eu的濃度設為約1atm%，但能夠設為一般螢光體中所使用的範圍的0.01~10atm%。藉由設為上述的設計範圍，能夠抑制發光強度降低，能夠更佳地用作產業機器用的發光元件。
在以下的實施例中，使用上述製造例內的螢光體P8製作發光元件。此螢光體，發光線寬為寬，發光強度也高，因此可說是特別適合發光元件，但即使使用其他組成的螢光體也可以達成本發明的目的。
使用分光器(光源：在370nm分光的氙燈)測定此近紅外螢光體P8的發光光譜，結果在680±3nm、776±3nm測定到波峰波長。將此結果顯示於圖5。
使用以下的螢光體作為可見光螢光體。
[可見光螢光體A1]以式(A1-1)所表示的螢光體(分子式：C24H22N2O)，波峰波長405nm±3nm
Figure 108120328-A0202-12-0026-22
[可見光螢光體A2]Y2O2S：Eu及ZnS：Ag的混合物，波峰波長424±3nm
[可見光螢光體B]BaMgAl11O17：Eu，波峰波長452±3nm、459±3nm
[可見光螢光體C1-1]Sr3SiO5：Eu，波峰波長520±3nm
[可見光螢光體C1-2]Sr3SiO5：Eu，波峰波長593±3nm
[黏合劑]矽酮樹脂，信越化學工業股份有限公司「KER-1930」
[分散劑]矽酮奈米粉末，Tokuyama股份有限公司製，「REOLOSIL」
[實施例1]
使用攪拌裝置，以表1中記載的比例混合表4所示的螢光體粉末和矽酮樹脂，製作螢光體樹脂組成物a~e。使在與基材之間設有間隙的刮刀在SCHOTT公司製的透明基材上滑動(slide)而將樹脂組成物a進行成膜，在使其熱硬化後，從透明基材剝離，形成表1中記載的厚度的第1層。接著，以與第1層同樣的方法將樹脂組成物b形成第2層。進一步以同樣的方法，使用樹脂組成物c、d、e形成第3層、第4層、第5層，在各層之間薄薄地塗布矽酮樹脂而加以重疊，從而製作5種螢光體係包含在各自的層的5層螢光膜。
在具有凹部的陶瓷製封裝體的凹部的底面，塗布銀膏製的晶粒接著材，在其上裝設(mount)在365nm具有波峰波長的紫外線LED晶片(1.1mm×1.1mm×高度0.2mm，電流值500mA，放射束600mW以上)。以LED晶片的正極和負極與封裝體的正極和負極的各自的電極墊相連的方式，以金導線進行連接。與LED晶片並列地配置靜電保護元件。以矽酮樹脂將上述螢光膜安裝在封裝體的凹部的開口部，製作具有圖1、2所示的構造的發光裝置。
[表4]
Figure 108120328-A0202-12-0028-32
[實施例2]
除了以表5所示的組成及比例製作螢光膜外，與實施例1同樣地操作，製作發光裝置。此發光裝置中的螢光膜具有7種螢光體係包含在各自的層的7層構造。
[表5]
Figure 108120328-A0202-12-0028-33
[實施例3]
除了以表6所示的組成及比例製作螢光膜外，與實施例1同樣地操作，製作發光裝置。此發光裝置中的螢光膜具有可見光螢光體A、B係包含在各自的層而近紅外螢光體、可見光螢光體C1- 1、C1-2係包含在相同的層的3層構造。
[表6]
Figure 108120328-A0202-12-0029-34
[比較例1]
除了不含近紅外螢光體外，與實施例1同樣地操作，製作發光裝置。
[比較例2]
除了使用三菱Chemical股份有限公司製的螢光體「BR-101/N」(波峰波長648nm，半高全寬88nm)來取代近紅外螢光體外，與實施例1同樣地操作，製作發光裝置。
[發光光譜]
使用分光器，依Ta=25℃、IF=500mA的條件測定實施例及比較例的發光裝置的發光光譜。將實施例1、3的結果顯示在圖6。將實施例2的結果顯示在圖7。將比較例1、2和實施例1的比較顯示在圖8。
如圖6、7所示，實施例1~3的發光裝置在超過780nm的區域具有波峰波長。其中，實施例1、3的發光裝置，在超過780nm 的區域具有在連續發光光譜中得到最大的發光強度的波長。
此外，在圖6所示的實施例1的光譜中，連續光譜的兩端(350nm、1200nm)處的螢光強度係相對於800nm附近的最大強度分別為1.7%、1.9%，且390nm附近的極小點處的螢光強度亦為8.2%，皆超過1.5%。由此，此發光裝置至少在350nm以上1200nm以下的範圍內具有連續發光光譜。同樣地，關於實施例2、3的發光裝置，也確認了至少在350nm以上1200nm的寬廣頻帶內具有連續發光光譜。
另外，實施例所示的發光裝置，確認了達成超過10mW的放射束。由此，此發光裝置具有從紫外線區域至近紅外線區域的寬廣頻帶的發光光譜分布，同時高亮度性、高集光性優異，通電時的發光響應性、發光強度的時間性變動、因溫度所造成的波長偏移等也小，因此能夠作為具有與這些特性有關的問題點的以往光源(鹵素燈等)的替代元件，適合用於產業機器用的發光裝置。
1‧‧‧封裝體
2‧‧‧固體光源
3‧‧‧螢光膜
4‧‧‧導線
5‧‧‧電極墊
6‧‧‧靜電保護元件
10‧‧‧發光裝置

Claims (14)

  1. 一種發光裝置，至少具備：發出在480nm以下的範圍內具有波峰波長的光的固體光源、和覆蓋該固體光源且含有至少一種螢光體的螢光膜，
    該螢光膜含有：至少一種近紅外螢光體，其被來自該固體光源的光激發而發出在超過700nm的範圍內具有波峰波長，且包含該波峰波長的範圍內的發光光譜的半高全寬為100nm以上的光。
  2. 如請求項1的發光裝置，其至少在400nm以上1000nm以下的範圍內具有連續發光光譜。
  3. 如請求項1或2的發光裝置，其中該螢光膜進一步含有：至少一種可見光螢光體，其被來自該固體光源的光激發而發出在350nm以上700nm以下的範圍內具有波峰波長的光。
  4. 如請求項3的發光裝置，其中該螢光膜分別包含一種以上的可見光螢光體A、可見光螢光體B、可見光螢光體C作為該可見光螢光體，該可見光螢光體A被來自該固體光源的光激發而發出在350nm以上小於430nm的範圍內具有波峰波長的光，該可見光螢光體B被來自該固體光源的光激發而發出在430nm以上小於500nm的範圍內具有波峰波長的光，該可見光螢光體C被來自該固體光源的光激發而發出在500nm以上700nm以下的範圍內具有波峰波長的光。
  5. 如請求項4的發光裝置，其中該螢光膜係以2個以上的層形成，該可見光螢光體A及B係包含在不同的層中。
  6. 如請求項4或5的發光裝置，其中該螢光膜係以所含的該螢光體的種類不同的2個以上的層形成， 該2個以上的層係依照從含有波峰波長較長的螢光體的層到含有波峰波長較短的螢光體的層的順序，在來自該固體光源的光的行進方向上積層。
  7. 如請求項5或6的發光裝置，其中該螢光膜各層中所含的該螢光體的種類為1以上3以下。
  8. 如請求項4的發光裝置，其中該螢光膜係在同一面上具有所含的該螢光體的種類不同的2個以上的區域。
  9. 如請求項8的發光裝置，其中該螢光體的種類不同的2個以上的區域至少具有：含有該近紅外螢光體的區域、及含有該可見光螢光體的區域。
  10. 如請求項1至9中任一項的發光裝置，其具備2個以上的該固體光源。
  11. 如請求項1至10中任一項的發光裝置，其中該固體光源係從發光二極體、雷射二極體、及有機電致發光元件所選出的至少一種。
  12. 如請求項1至11中任一項的發光裝置，其中該近紅外螢光體含有2價的銪。
  13. 如請求項1至12中任一項的發光裝置，其中該近紅外螢光體具有以下述式(I)所示的組成，
    Li aSr bLa cSi dN eEu f．．．(I)
    (其中，a~f係滿足a+b+c+d+e+f=100、0≦a≦8.22、0.22≦b≦17.33、1.12≦c≦11.36、22.41≦d≦38.09、49.47≦e≦56.09、0.88≦f≦1.01的數字)。
  14. 一種螢光膜，含有：至少一種近紅外螢光體，其係藉由在480nm以下的範圍內具有波峰波長的光，來發出在超過 700nm的範圍內具有波峰波長且包含該波峰波長的範圍內的發光光譜的半高全寬為100nm以上的光；和至少一種可見光螢光體，其係藉由該光，來發出在350nm以上700nm以下的範圍內具有波峰波長的光。
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