WO2021199752A1 - 発光装置及びそれを備えた灯具 - Google Patents

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美佳 松本
多茂 藤尾
篤史 板東
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日亜化学工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device and a lamp equipped with the light emitting device.
  • LED light emitting diode
  • a white light emitting device using a blue light emitting element and a phosphor such as yellow light emitting is well known.
  • Such light emitting devices are used in a wide range of fields such as general lighting, in-vehicle lighting, displays, and backlights for liquid crystals.
  • Patent Document 1 describes that LED lighting can affect human circadian rhythm (circadian rhythm; biological rhythm).
  • Circadian is a coined word that is a combination of "Circa” which means “about” and “Dies” which means “1 day” in Latin, and means “circadian rhythm”. Humans wake up and become sleepy on a daily basis because the internal clock inside the body works rather than the effects of external environmental factors due to changes in the brightness and darkness of the outside world. Human sleep and body temperature rhythm cycle is about 25 hours, which is a little longer than one day, but in normal life, changes in the external environment stimulate it, and it is synchronized by correcting the phase of the body clock.
  • ipRGC intrinsically light sensitive retinal ganglion Cell
  • melanopsin a visual substance called melanopsin and has been shown to be involved in non-visual functions such as optical tuning of circadian rhythm and pupillary reflex.
  • ipRGC is a cell that gives an optical signal when administered directly to the suprachiasmatic nucleus.
  • the suprachiasmatic nucleus plays the role of a biological clock that controls circadian rhythm in mammals in a very small area in the hypothalamus of the brain. It creates circadian rhythms of various physiological functions such as hormone secretion. That is, the control of ipRGC's intrinsic optical response is very important in forming circadian rhythms.
  • Melanopsin contained in ipRGC expresses a photoreceptive protein in about 1 to 2% of retinal ganglion cells. The majority of other retinal ganglion cells are not photosensitive. It is known that the photoreceptive substance has different absorption characteristics depending on the cell, and melanopsin has a peak wavelength in the vicinity of 480 to 490 nm.
  • the opsin of the cone has a peak wavelength of about 440 nm for the S cone, about 535 nm for the M cone, about 565 nm for the L cone, and about 507 nm for the rhodopsin of the rod.
  • this melanopsin is greatly involved in the secretion or suppression of melatonin, which is a sleep-promoting hormone.
  • melatonin secretion is suppressed by increasing the amount of stimulation to ipRGC.
  • Melatonin has a peak secretion at night, and when it is secreted, it makes humans sleepy and promotes sleep.
  • Light that suppresses melatonin secretion is considered to be preferable as lighting for office work such as personal computers and places for meetings.
  • HCL Human Centric Lighting
  • WELL certification which is a new building certification focusing on the health of workers, is a circadian. It is listed as an indispensable item for certification to use lighting that takes into consideration the above.
  • equivalent melanopic illuminance is used as a quantitative unit of brightness that affects circadian rhythm, and it is vertical after satisfying the conditions of 75% or more of the office space and 4 hours or more a day.
  • the equivalent melanopic illuminance of the surface is required to be 250 lux or more.
  • the melanopic ratio (MR, Melanopic Ratio) obtained from the spectral distribution of the light source is required.
  • the equivalent melanopic illuminance is calculated from the following formula (1), and the melanopic ratio is calculated from the following formula (2).
  • the sensitivity curve of ipRGC (Circadian action curve, absorbance) is used as the action curve of Circadian for calculating the melanopic ratio. Further, as the action curve of Visual, the luminosity factor curve in human photopic vision is used. As a result of using the sensitivity curve of ipRGC and the luminosity curve in human photopic vision, it can be judged that the higher the melanopic ratio is, the stronger the spectral distribution can stimulate circadian rhythm.
  • the melanopic ratio is affected by the components in the vicinity of 480 nm to 490 nm, it is considered that the melanopic ratio tends to increase as the color rendering property increases, but a decrease in luminous efficiency becomes a problem as a trade-off of high color rendering property. Therefore, in order to make the lighting in consideration of circadian rhythm, it is required to control the melanopic ratio according to the circadian and to achieve both the luminous efficiency at that time.
  • one aspect of the present invention provides a light emitting device having a spectrum showing a high melanopic ratio, suppressing a decrease in luminous efficiency, and having high color rendering properties suitable for visual work, and a lamp equipped with the same.
  • the purpose is.
  • the present invention includes the following aspects.
  • the first aspect is a light emitting element having an emission peak wavelength in the range of 400 nm or more and 490 nm, a first phosphor having an emission peak in the range of 510 nm or more and less than 580 nm, and an emission peak wavelength in the range of 580 nm or more and 680 nm or less.
  • a second phosphor having a half-value width of 15 nm or more and 100 nm or less in the emission spectrum
  • a third phosphor having an emission peak wavelength in the range of 600 nm or more and 650 nm or less and having a half-value width of 14 nm or less in the emission spectrum.
  • It is a light emitting device including a fluorescent member, and in the range of the correlated color temperature of (1) to (5) shown below, the melanopic ratio (MR) value satisfies the following range, respectively.
  • the MR value When the correlated color temperature is 2000K or more and less than 2800K, the MR value is 0.47 or more and 0.73 or less, and (2) When the correlated color temperature is 2800K or more and less than 3500K, the MR value is 0.53 or more and 0.81.
  • the MR value when the correlated color temperature is 3500K or more and less than 4500K, the MR value is 0.68 or more and 1.00 or less, and (4) when the correlated color temperature is 4500K or more and less than 5700K, the MR value is 0.84 or more and 1 .18 or less, (5) When the correlated color temperature is 5700K or more and less than 7200K, the MR value is 1.00 or more and 1.40 or less.
  • the second aspect is a lamp equipped with the light emitting device.
  • a light emitting device having a spectrum showing a high melanopic ratio, suppressing a decrease in luminous efficiency, and having high color rendering properties suitable for visual work, and a lamp equipped with the same. be able to.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a light emitting device.
  • FIG. 2 is a diagram showing reflection spectra of the second phosphor and the third phosphor.
  • FIG. 3 is a diagram showing an emission spectrum of the second phosphor, a third phosphor, and a luminosity factor spectrum.
  • FIG. 4 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to the first embodiment and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 5 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to the second embodiment and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a light emitting device.
  • FIG. 2 is a diagram showing reflection spectra of the second phosphor and the third phosphor.
  • FIG. 3 is a diagram showing an emission spectrum of the second phosphor, a third phosphor, and a luminos
  • FIG. 6 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to the third embodiment and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 7 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to the fourth embodiment and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 8 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 5 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 3 and 4.
  • FIG. 9 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 6 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 3 and 4.
  • FIG. 10 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 7 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 3 and 4.
  • FIG. 11 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 8 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 3 and 4.
  • FIG. 12 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 9 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 3 and 4.
  • FIG. 13 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 10 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 5 and 6.
  • FIG. 14 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to the eleventh embodiment and an emission spectrum of the light emitting device according to the comparative examples 5 and 6.
  • FIG. 15 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 12 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 5 and 6.
  • FIG. 16 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to the thirteenth embodiment and an emission spectrum of the light emitting device according to the comparative examples 5 and 6.
  • FIG. 17 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 14 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 7 and 8.
  • FIG. 15 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 12 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 5 and 6.
  • FIG. 16 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to the thirteenth embodiment and an emission spectrum of the light emitting device according to the comparative examples 5 and 6.
  • FIG. 18 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 15 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 7 and 8.
  • FIG. 19 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 16 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 7 and 8.
  • FIG. 20 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 17 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 7 and 8.
  • FIG. 21 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 18 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 7 and 8.
  • FIG. 22 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 19 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 7 and 8.
  • FIG. 23 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 20 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 7 and 8.
  • FIG. 24 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 21 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 7 and 8.
  • FIG. 25 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 22 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 9 and 10.
  • FIG. 26 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 23 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 9 and 10.
  • FIG. 27 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 24 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 9 and 10.
  • FIG. 28 is a diagram showing an emission spectrum of the light emitting device according to Example 25 and an emission spectrum of the light emitting device according to Comparative Examples 9 and 10.
  • the present invention includes the following light emitting device and the following light emitting device. It is not limited to lighting fixtures.
  • the relationship between the color name and the chromaticity coordinate, the relationship between the wavelength range of light and the color name of monochromatic light, and the like are in accordance with JIS Z8110.
  • the content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, unless otherwise specified. ..
  • the light emitting device has a light emitting element having a light emitting peak wavelength in the range of 400 nm or more and 490 nm, a first phosphor having a light emitting peak in the range of 510 nm or more and less than 580 nm, and a light emitting peak wavelength in the range of 580 nm or more and 680 nm or less. Fluorescence including a second phosphor having a half-value width of 15 nm or more and 100 nm or less in the emission spectrum and a third phosphor having an emission peak wavelength in the range of 600 nm or more and 650 nm or less and having a half-value width of 14 nm or less in the emission spectrum.
  • the member is provided, and in the case of the range of the correlated color temperature shown in any of the following (1) to (5), the melanopic ratio (MR) value satisfies the following range, respectively.
  • the melanopic ratio in the present specification was calculated using an action curve normalized by setting the sensitivity at each peak wavelength of the sensitivity curve of ipRGC and the luminosity factor curve in human photopic vision to 1.
  • the MR value is, for example, 0.47 or more, preferably 0.48 or more, more preferably 0.50 or more, still more preferably 0.51 or more, and 0. It is 73 or less, preferably 0.68 or less, and more preferably 0.63 or less.
  • the MR value is, for example, 0.53 or more, preferably 0.54 or more, more preferably 0.56 or more, 0.81 or less, preferably 0.76. Hereinafter, it is more preferably 0.71 or less.
  • the MR value is, for example, 0.68 or more, preferably 0.69 or more, more preferably 0.70 or more, and 1.00 or less, preferably 0.95. Hereinafter, it is more preferably 0.90 or less.
  • the MR value is, for example, 0.84 or more, preferably 0.85 or more, more preferably 0.89 or more, still more preferably 0.93 or more. It is 18 or less, preferably 1.13 or less, and more preferably 1.08 or less.
  • the MR value is, for example, 1.00 or more, preferably 1.01 or more, more preferably 1.04 or more, 1.40 or less, preferably 1.35. Below, it is more preferably 1.30 or less.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device 100.
  • the light emitting device 100 includes a light emitting element 10 having a light emitting peak wavelength in the range of 400 nm or more and 490 nm or less, and a fluorescent member 50 including a phosphor 70 that is excited by light from the light emitting element and emits light. To be equipped.
  • the light emitting device 100 includes, for example, a molded body 40, a light emitting element 10, and a fluorescent member 50.
  • the molded body 40 is formed by integrally molding the first lead 20 and the second lead 30 and the resin portion 42 containing a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
  • the molded body 40 forms a recess having a bottom surface and a side surface, and the light emitting element 10 is placed on the bottom surface of the recess.
  • the light emitting element 10 has a pair of positive and negative electrodes, and the pair of positive and negative electrodes are electrically connected to the first lead 20 and the second lead 30, respectively, via a wire 60.
  • the light emitting element 10 is covered with a fluorescent member 50.
  • the fluorescent member 50 includes, for example, a phosphor 70 for wavelength-converting the light from the light emitting element 10 and a sealing material.
  • the phosphor 70 may include two or more types of phosphors that are excited by light from a light emitting element and have at least one emission peak wavelength in a specific wavelength range and have different wavelength ranges of emission peak wavelengths. ..
  • the first lead 20 and the second lead 30 connected to the pair of positive and negative electrodes of the light emitting element 10 have a part of the first lead 20 and the second lead 30 facing the outside of the package constituting the light emitting device 100. It is exposed. Through these first leads 20 and second leads 30, electric power can be supplied from the outside to cause the light emitting device 100 to emit light.
  • the emission peak wavelength of the light emitting element 10 is, for example, 400 nm or more, preferably 410 nm or more, more preferably 430 nm or more, still more preferably 440 nm or more, for example, 490 nm or less, preferably 480 nm or less, more preferably 470 nm or less, still more preferably. It is 460 nm or less.
  • the half width of the emission spectrum of the light emitting element 10 may be, for example, 30 nm or less, 25 nm or less, or 20 nm or less.
  • the full width at half maximum refers to the full width at half maximum (FWHM) of the maximum emission peak in the emission spectrum, and refers to the wavelength width of the emission peak indicating a value of 50% of the maximum value of the maximum emission peak in each emission spectrum.
  • the light emitting device 10 is preferably a semiconductor light emitting device using, for example, a nitride-based semiconductor (In x Al Y Ga 1-XY N, 0 ⁇ X, 0 ⁇ Y, X + Y ⁇ 1).
  • a semiconductor light emitting element it is possible to obtain a stable light emitting device having high efficiency, high linearity with respect to an input, and strong against mechanical impact.
  • the fluorescent member 50 includes a phosphor 70 and at least a resin.
  • the fluorescent member 50 has at least one type of first phosphor 71 having an emission peak wavelength in the range of 510 nm or more and less than 580 nm, and an emission peak wavelength in the range of 580 nm or more and 680 nm or less due to the light emitted from the light emitting element 10.
  • At least one of the second phosphors 72 having a half-value width of 15 nm or more and 100 nm or less in the emission spectrum, and a third phosphor having an emission peak wavelength in the range of 600 nm or more and 650 nm or less and having a half-value width of 14 nm or less in the emission spectrum.
  • the fluorescent member 50 may include a first phosphor 71, a second phosphor 72, a third phosphor 73, a fourth phosphor 74 if necessary, and other phosphors.
  • the emission peak wavelength of the first phosphor 71 is in the range of 510 nm or more and less than 580 nm, preferably in the range of 510 nm or more and 560 nm or less, more preferably in the range of 510 nm or more and 540 nm or less, and further preferably in the range of 515 nm or more and 526 nm or less.
  • the half width in the emission spectrum of the first phosphor 71 is, for example, 90 nm or more, preferably 92 nm or more, more preferably 95 nm or more, and for example 125 nm or less, preferably 120 nm or less, more preferably 115 nm or less.
  • the first phosphor 71 is, for example, a rare earth phosphor, a scandium-based phosphor, or an alkaline earth metal. It is preferably at least one selected from the group consisting of silicate phosphors and lanthanoid silica nitride phosphors. As the first phosphor 71, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.
  • the first phosphor 71 is preferably a rare earth aluminate phosphor having a composition represented by the following formula (1A).
  • Ln contains at least one rare earth element selected from the group consisting of Y, Gd, Lu and Tb, and a and b are 0.001 ⁇ a ⁇ 0.2 and 0 ⁇ b, respectively. It is a number that satisfies ⁇ 1.0.
  • the first phosphor 71 is a scandium-based phosphor having a composition represented by the following formula (1B), an alkaline earth metal silicate phosphor having a composition represented by the following formula (1C), and the following formula (1D). ) May contain at least one selected from the group consisting of lanthanoid silica nitride phosphors having a composition represented by).
  • a plurality of elements separated by commas (,) in the composition formula means that at least one element among these plurality of elements is contained in the composition.
  • the plurality of elements described separated by commas (,) in the composition formula include at least one element selected from the plurality of elements separated by commas in the composition, and two kinds from the plurality of elements. The above may be included in combination.
  • the colon (:) represents the parent crystal, and the colon (:) represents the activating element.
  • the content ratio of the first phosphor to the total amount of the phosphor contained in the fluorescent member is preferably 20% by mass or more and 90% by mass or less. In the case of 2000K or more and less than 2800K, the content ratio of the first phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 30% by mass or more, further preferably 35% by mass or more, and more preferably 80. It is mass% or less, more preferably 70 mass% or less. When it is 2800 K or more and less than 3500 K, the content ratio of the first phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 25% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and more preferably 80.
  • the content ratio of the first phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 25% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and more preferably 80. It is mass% or less, more preferably 70 mass% or less.
  • the content ratio of the first phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 25% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and more preferably 85. It is mass% or less, more preferably 80 mass% or less.
  • the content ratio of the first phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 20% by mass or more, further preferably 25% by mass or more, and more preferably 85. It is mass% or less, more preferably 80 mass% or less.
  • the average particle size of the first phosphor 71 is, for example, 3 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 35 ⁇ m or less.
  • the second phosphor 72 is excited by the light emitted from the light emitting element 10 and has an emission peak wavelength in the range of 580 nm or more and 680 nm or less.
  • the emission peak wavelength of the second phosphor 72 is preferably in the range of 600 nm or more and 640 nm or less.
  • the half width in the emission spectrum of the second phosphor 72 is 15 nm or more, preferably 18 nm or more, more preferably 20 nm or more, 100 nm or less, preferably 95 nm or less, and more preferably 90 nm or less.
  • the second phosphor 72 can obtain a desired emission intensity in the emission spectrum of the light emitting device, and from the viewpoint of obtaining an emission spectrum that suppresses melatonin secretion, for example, a silicon nitride-based phosphor or an alkaline earth metal silicon nitride-based fluorescence. It is preferably at least one selected from the group consisting of the body, the ⁇ -sialone fluorophore, the fluorogermanate fluorophore, and the sulfide fluorophore. As the second phosphor 72, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the second phosphor 72 is an alkaline earth metal silicon nitride phosphor having a composition represented by the following formula (2A) or (2B), and an ⁇ -sialon phosphor having a composition represented by the following formula (2C). It is preferable to contain at least one kind of phosphor selected from.
  • M 4 contains at least one element selected from the group consisting of Li, Mg, Ca, Sr, Y and lanthanoid elements (excluding La and Ce), k, m and n. Is a number satisfying 0 ⁇ k ⁇ 2.0, 2.0 ⁇ m ⁇ 6.0, and 0 ⁇ n ⁇ 1.0, respectively.
  • the second phosphor 72 is a fluorogermanate phosphor having a composition represented by the following formula (2E), a silicon nitride-based phosphor having a composition represented by the following formula (2F), and the following formula (2G). It may contain at least one selected from the group consisting of sulfide phosphors having a composition represented by.
  • M 6 comprises at least one element selected from the group consisting of Al, Ga and In. i, j, h, p and z are 2 ⁇ i ⁇ 4, 0 ⁇ j ⁇ 0.5, 0 ⁇ h ⁇ 1.5, 0 ⁇ p ⁇ 1.5, 0 ⁇ z ⁇ 0.5, respectively. It is a number that satisfies.
  • M 7 contains at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Mg
  • M 8 contains at least one element selected from the group consisting of Li, Na and K.
  • M 9 contains at least one element selected from the group consisting of Eu, Ce, Tb and Mn
  • b1, c1, e1 and f1 are 0.80 ⁇ b1 ⁇ 1.05, 0, respectively. .80 ⁇ c1 ⁇ 1.05, 0 ⁇ e1 ⁇ 0.5, 3.0 ⁇ f1 ⁇ 5.0.
  • the content ratio of the second phosphor to the total amount of the phosphor contained in the fluorescent member is preferably 0.5% by mass or more and 15% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less.
  • the average particle size of the second phosphor 72 is, for example, 1 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the third phosphor 73 is excited by the light emitted from the light emitting element 10 and has an emission peak wavelength in the range of 600 nm or more and 650 nm or less.
  • the third phosphor 73 preferably has an emission peak wavelength in the range of 620 nm or more and 640 nm or less due to the light emitted from the light emitting element.
  • the full width at half maximum in the emission spectrum of the third phosphor 73 is 14 nm or less, preferably 12 nm or less, and more preferably 10 nm or less.
  • the third phosphor 73 is preferably a fluoride phosphor having a composition represented by the following formula (3D).
  • a 2 [M 5 1-a1 Mn 4 + a1 F 6 ] (3D)
  • A comprises at least one selected from the group consisting of alkali metals and ammonium, preferably at least potassium.
  • M 5 contains at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 13 elements and Group 14 elements, preferably at least one selected from the group consisting of silicon, aluminum, germanium and titanium. And more preferably at least one element selected from the group consisting of silicon and aluminum.
  • a1 is a number satisfying 0.01 ⁇ a1 ⁇ 0.2.
  • the content ratio of the third phosphor to the total amount of the phosphor contained in the fluorescent member is preferably 5% by mass or more and 70% by mass or less. In the case of 2000K or more and less than 2800K, the content ratio of the third phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, and more preferably 60. It is 0% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less.
  • the content ratio of the third phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 7% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and more preferably 65. It is mass% or less, more preferably 55% by mass or less, and even more preferably 45% by mass or less.
  • the content ratio of the third phosphor to the total amount of phosphors contained in the fluorescent member is more preferably 7% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and more preferably 65. It is 0% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and even more preferably 45% by mass or less.
  • the content ratio of the third phosphor to the total amount of the phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 7% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and more preferably 55. It is mass% or less, more preferably 45 mass% or less, still more preferably 30 mass% or less.
  • the content ratio of the third phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 5% by mass or more, further preferably 6% by mass or more, and more preferably 55. It is 0% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 25% by mass or less.
  • the content ratio of the third phosphor to the total amount of the second phosphor and the third phosphor is, for example, 60% by mass or more and 99% by mass or less, and preferably 65% by mass or more and 98% by mass or less. , 70% by mass or more and 98% by mass or less is more preferable.
  • the average particle size of the third phosphor 73 is, for example, 1 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the fluorescent member further contains a fourth fluorescent substance having an emission peak different from that of the first fluorescent substance in the range of 470 nm or more and 550 nm or less.
  • the fourth phosphor 74 has an emission peak wavelength of, for example, 470 nm or more, preferably 475 nm or more, more preferably 480 nm or more, for example, 550 nm or less, preferably 540 nm or less, more preferably 530 nm or less. , More preferably 520 nm or less.
  • an alkaline earth metal aluminate phosphor having a composition represented by the following formula (4a) (hereinafter, also referred to as “SAE”) and a composition represented by the following formula (4b) are used.
  • CMSC alkaline earth metal chlorosilicate phosphor
  • M 1 contains at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Ba and Zn
  • v1 is a number satisfying 0 ⁇ v1 ⁇ 0.5.
  • M 2 contains at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Zn
  • X contains at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I. ..
  • the fourth phosphor it is represented by a ⁇ -sialon phosphor having a composition represented by the following formula (4c), a sulfide phosphor having a composition represented by the following formula (4d) or (4e), and (4f).
  • Alkaline earth metal silicate phosphors having the same composition can also be mentioned.
  • M 3 comprises at least one element selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Ba and Zn.
  • f and g are numbers satisfying 0.03 ⁇ f ⁇ 0.25, 0 ⁇ g ⁇ 0.97, and f + g ⁇ 1.
  • Ca, Sr, Ba 2 SiO 4 : Eu (4f)
  • the half width in the emission spectrum of the fourth phosphor 74 is 20 nm or more, preferably 30 nm or more, more preferably 40 nm or more, 85 nm or less, preferably 80 nm or less, and more preferably 70 nm or less.
  • the content ratio of the fourth phosphor to the total amount of the phosphor contained in the fluorescent member is preferably 1% by mass or more and 70% by mass or less. In the case of 2000K or more and less than 2800K, the content ratio of the fourth phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 2% by mass or more, more preferably 50% by mass or less, still more preferably 40. It is less than mass%. In the case of 2800 K or more and less than 3500 K, the content ratio of the fourth phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 2% by mass or more, more preferably 50% by mass or less, still more preferably 35. It is less than mass%.
  • the content ratio of the fourth phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 2% by mass or more, more preferably 65% by mass or less, still more preferably 45. It is less than mass%.
  • the content ratio of the fourth phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 2% by mass or more, more preferably 65% by mass or less, still more preferably 55. It is less than mass%.
  • the content ratio of the fourth phosphor to the total amount of phosphor contained in the fluorescent member is more preferably 2% by mass or more, more preferably 65% by mass or less, still more preferably 60. It is less than mass%.
  • the average particle size of the fourth phosphor 74 is, for example, 3 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the emission intensity of the fourth phosphor excited by the light emitted from the light emitting element 10 can be increased.
  • workability in the manufacturing process of the light emitting device can be improved.
  • the fluorescent substance a commercially available fluorescent substance is used.
  • the third fluorescent substance is the production method described in Japanese Patent Application No. 2014-202266 and Japanese Patent Application No. 2020-21253, which the applicant has previously applied for, and other methods.
  • the fluorescent substance can be produced, for example, as follows.
  • Elemental substances contained in the composition of the phosphor, oxides, carbonates, nitrides, chlorides, fluorides, sulfides, etc. are used as raw materials, and each of these raw materials is weighed so as to have a predetermined composition ratio. Further, an additive material such as flux is further added to the raw material, and the mixture is mixed wet or dry using a mixer. This makes it possible to promote the solid-phase reaction and form particles having a uniform size. Further, as the mixer, a crusher such as a vibration mill, a roll mill, or a jet mill may be used in addition to a ball mill that is usually used industrially. The specific surface area can also be increased by crushing using a crusher.
  • classification is performed using a wet separator such as a settling tank, a hydrocyclone, or a centrifuge, and a dry classifier such as a cyclone or an air separator, which are usually used in the industry. You can also do it.
  • a wet separator such as a settling tank, a hydrocyclone, or a centrifuge
  • a dry classifier such as a cyclone or an air separator, which are usually used in the industry. You can also do it.
  • the above-mentioned mixed raw materials are packed in a crucible such as SiC, quartz, alumina, and BN, and fired in an inert atmosphere such as argon and nitrogen and a reducing atmosphere containing hydrogen. Baking is performed at a predetermined temperature and time. The fired product is pulverized, dispersed, filtered, etc. to obtain the desired phosphor powder.
  • Solid-liquid separation can be performed by methods commonly used in industry such as filtration, suction filtration, pressure filtration, centrifugation, and decantation. Drying can be performed by an industrially commonly used device such as a vacuum dryer, a hot air heating dryer, a conical dryer, and a rotary evaporator.
  • the fluorescent member used in the light emitting device preferably contains a phosphor 70 and a sealing material.
  • the sealing material include silicone resin and epoxy resin.
  • the fluorescent member may contain other components such as a filler, a light stabilizer, and a colorant in addition to the red phosphor and the sealing material.
  • the filler include silica, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide and the like.
  • the content of other components other than the phosphor and the sealing material in the fluorescent member varies depending on the size of the target light emitting device, the target color temperature of the mixed color light, and the color tone of the target mixed color light. It can be set in a suitable range based on the correlated color temperature and the color tone.
  • the content of the phosphor and other components other than the sealing material in the fluorescent member can be 0.01 part by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the sealing material.
  • the color rendering index evaluation method as a light source is defined by JIS Z8726. Specifically, the color difference ⁇ Ei (i is an integer from 1 to 15) when 15 types of test colors (numbers 1 to 15) having predetermined reflectance characteristics are measured by the test light source and the reference light source, respectively, is a numerical value. It is stipulated that the number of color rendering indexes should be calculated. Each value of the special color rendering index Ri (i is an integer from 1 to 15) calculated here has an upper limit of 100, and the smaller the color difference between the test light source and the corresponding color temperature reference light source, the more it becomes 100. Get closer and higher.
  • R1 to R8 are evaluated as the average color rendering index (hereinafter, simply referred to as “Ra”) which is the average value of these values, and R9 to R15 are evaluated as the special color rendering index. It is evaluated by individual values as the number of evaluations.
  • R9 to R15 R9 is red, R10 is yellow, R11 is green, R12 is blue, R13 is Western skin color, R14 is leaf color, and R15 is Japanese skin color. It is said that.
  • JIS has published a classification (JIS Z9112) based on the light source of fluorescent lamps / LEDs and color rendering properties, and a preferable average color rendering index number and special color rendering index number are set according to the place of use.
  • the light emitting device can achieve Class 1 or Class 2 of the high color rendering type of JIS Z9112.
  • Ra of the light emitting device is, for example, 80 or more, preferably 85 or more, more preferably 90 or more, and further preferably 95 or more.
  • the special color rendering index R9 of the light emitting device is, for example, 50 or more, preferably 55 or more, more preferably 70 or more, and further preferably 80 or more.
  • the special color rendering index R15 is, for example, 70 or more, preferably 85 or more, and more preferably 90 or more.
  • the correlated color temperature of the light emitted by the light emitting device can be, for example, 2000K or more, and can also be 2700K or more. Further, the correlated color temperature can be 7,000 K or less, and can be 6500 K or less.
  • the lamp may include at least one of the above-mentioned light emitting devices. Further, the lamp may be provided in combination with at least one of the above-mentioned light emitting devices and a light emitting device that emits a already known white mixed color light. In addition to the above-mentioned light emitting device, the lamp may further include a reflecting member, a protective member, an accessory device for supplying electric power to the light emitting device, and the like.
  • the lamp may be provided with a plurality of the above-mentioned light emitting devices. When the lamp is provided with a plurality of light emitting devices, the same light emitting device may be provided, for example, a plurality of light emitting devices having different correlated color temperatures may be provided. Further, a plurality of light emitting devices may be individually driven to be provided with a driving device capable of adjusting the brightness and the correlated color temperature according to preference.
  • the lamp may be used in any of direct mounting type, embedded type, hanging type and the like.
  • First phosphor 71 As the first phosphor, it is represented by a rare earth aluminate phosphor (hereinafter, also referred to as “G-LAG” or “LAG”) having a composition represented by the following formula (1a) and the following formula (1b).
  • G-LAG rare earth aluminate phosphor
  • G-YAG Rare earth aluminate phosphors
  • YAG Rare earth aluminate phosphors having Ga in their composition are referred to as "G-LAG” and "G-YAG", respectively.
  • Lu 3 (Al, Ga) 5 O 12 Ce (1a) Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce (1b) G-LAG, LAG, G-YAG1, as the first phosphors shown in Table 1 below, obtained by adjusting the molar ratio of the elements contained in the above composition (for example, Ce which is an activator).
  • Table 1 below shows the emission peak wavelengths and half-value widths of G-YAG2 and YAG, respectively.
  • Second phosphor 72 As the second phosphor, a silicon nitride-based phosphor having a composition represented by the following formula (2a) was prepared. (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu (2a) The second phosphors shown in Table 2 below, which were obtained by adjusting the molar ratio of the elements contained in the above composition (for example, Eu, which is an activator), were SCASN1, SCASN2, SCASN3, and SCASN4, respectively. The emission peak wavelength and full width at half maximum of are shown in Table 2 below.
  • K 2 SiF 6 fluoride phosphor having a composition represented by Mn (. Hereinafter referred to as "KSF") was prepared. It had an emission peak wavelength at 630 nm and had a full width at half maximum of 7 nm.
  • Fourth phosphor 74 As the fourth phosphor, an alkaline earth metal aluminate phosphor (hereinafter, also referred to as “SAE”) having a composition represented by Sr 4 Al 14 O 25: Eu was prepared. Further, as the fourth phosphor, an alkaline earth metal chlorosilicate phosphor (hereinafter, also referred to as “CMSC”) having a composition represented by Ca 8 MgSi 4 O 16 Cl 2: Eu was prepared. The emission of SAE, CMSC1, and CMSC2 as the fourth phosphors shown in Table 3 below, obtained by adjusting the molar ratio of the elements contained in the above composition (for example, Eu, which is an activator). The peak wavelength and full width at half maximum are shown in Table 2 below.
  • SAE alkaline earth metal aluminate phosphor
  • CMSC alkaline earth metal chlorosilicate phosphor
  • Silicone resin was used as the sealing material constituting the fluorescent member 50.
  • PMA-12 spectrophotometric device
  • the chromaticity coordinates (x, y), luminous flux, and radiant flux (total spectral flux) in the degree coordinate system were obtained.
  • the results of the chromaticity coordinates of the emission color and the correlated color temperature (Tcp; K) are also shown in Tables 4 to 7.
  • the results of the color rendering index are shown in Table 2 below.
  • the emission spectrum of the light emitting device was measured using a spectrofluorometer. 4 to 28 show the emission spectra of the light emitting devices of Examples and Comparative Examples in which the emission intensity at the emission peak wavelength of the light emitting element is standardized as 1.
  • the correlated color temperature of the light emitting device in Example 1 is 2727K, which is in the range of 2000K or more and 2800K or less.
  • the melanopic ratio was derived from the visual sensitivity curve in the photopic vision of mammals based on the above equation (2). The melanopic ratio was calculated using an action curve normalized by setting the sensitivity at each peak wavelength of the ipRGC sensitivity curve and the human visual vision sensitivity curve to 1.
  • Examples 2 to 4 and Comparative Example 1 Example 1 except that the types of the first phosphor 71, the second phosphor 72, and the third phosphor 73 and the content of each phosphor with respect to the total amount of the phosphors were changed as shown in Table 4 below.
  • a light emitting device was manufactured in the same manner as in the above. Further, the light emitting characteristics of the light emitting device were measured in the same manner as in Example 1.
  • the correlated color temperature of the light emitting device in each Example and Comparative Example is about 2700K, which is in the range of 2000K or more and 2800K or less.
  • the average color rendering index Ra is 90 or more
  • the special color rendering index R9 is 50 or more
  • the special color rendering index is evaluated.
  • the number R15 is 85 or more.
  • FIG. 2 shows the reflection spectrum of the phosphor
  • FIG. 3 shows the emission spectrum and the luminous efficiency spectrum.
  • SCASSN1 has a reflectance in the green wavelength region (wavelength range of about 485 nm or more and about 573 nm, see JIS Z8110) smaller than KSF, that is, in the green wavelength region, which is more light than KSF. Great absorption. Therefore, by using KSF, the light emission of the phosphor in the green wavelength region can be radiated to the outside of the light emitting device without being absorbed by SCASSN1. Further, in FIG.
  • SCASN1 has more light emitting components on the long wavelength side (long wavelength side of 630 nm or more) than KSF.
  • KSF has a relatively small amount of light emitting components on the long wavelength side, and can reduce the number of components in a wavelength region having low luminosity factor. Therefore, it is considered that by using KSF and SCASN together, it is possible to suppress a decrease in luminous efficiency in spite of high color rendering.
  • Examples 1 to 25 show high MR values at each color temperature and are suitable for lighting used during active hours. In addition, because of its high color rendering properties, it is also suitable for places where precise work is performed. In addition, since the special color rendering index R15 is high, it is considered to be suitable for a medical examination at a hospital or a situation where communication is performed by looking at a person's face.
  • FIGS. 4 to 28 show the emission spectra of the light emitting devices of Examples and Comparative Examples.
  • a characteristic peak of the third phosphor (KSF) having a half width of 14 nm or less was confirmed in the range of 600 nm or more and 650 nm or less in the light emitting spectrum.
  • the light emitting spectra of the light emitting devices according to Examples 1 to 25 were able to reduce the light emitting components in the wavelength region having low visual sensitivity of 650 nm or more as compared with the light emitting spectra of the light emitting devices of the comparative examples.
  • a low color temperature has a low MR value
  • a high color temperature has a high MR value. It is possible to adjust the MR value by changing the color temperature according to the time of use and application, such as active time and inactive time, but the preferred light color differs depending on the environment and country of use. ing. It is considered that Examples 1 to 25 can provide a spectrum showing a high MR value while realizing a light color that the user feels preferable.
  • the light emitting device can suppress melatonin secretion and emit light having an emission spectrum excellent in workability.
  • it can be used as general lighting installed indoors in offices, general households, commercial facilities, factories, etc., in-vehicle lighting, displays, ornamental lighting, warning lights, security lights, indicator lights, and backlights for liquid crystals. .. Further, it can be used as a lamp equipped with this light emitting device.

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Abstract

視作業に優れた発光スペクトルを有する、発光効率が高い発光装置及びそれを備えた灯具を提供する。 400nm以上490nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子(10)と、510nm以上580nm未満の範囲に発光ピークを有する第一蛍光体(71)と、580nm以上680nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が15nm以上100nm以下である第二蛍光体(72)と、600nm以上650nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が14nm以下である第三蛍光体(73)と、を含む蛍光部材(50)を備え、相関色温度が例えば2000K以上2800K未満の場合に、メラノピック比(MR)値が0.47以上0.73以下である発光装置(100)。

Description

発光装置及びそれを備えた灯具
 本発明は、発光装置及びそれを備えた灯具に関する。
 発光ダイオード(Light emitting diode、以下、「LED」と呼ぶ。)のような発光素子を用いる発光装置として、青色発光の発光素子と黄色発光等の蛍光体とを用いる白色系の発光装置がよく知られている。このような発光装置は、一般照明、車載照明、ディスプレイ、液晶用バックライト等の幅広い分野で使用されている。近年、LED照明の普及とともにLED照明が人体に与える影響に関心が集まっている。例えば特許文献1には、LED照明が人間のサーカディアンリズム(概日リズム;生体リズム)に影響を及ぼし得ることが記載されている。
 サーカディアンとは、ラテン語で「約」を表す「Circa」と「1日」を表す「Dies」を連ねた造語であって、「概日リズム」を意味する。ヒトが1日周期で目覚めたり眠たくなったりするのは、外界の明るさや暗さの変化による外的環境因子の影響よりも身体の中にある体内時計が働いているからである。ヒトの睡眠や体温リズム周期は約25時間と1日より少し長いが、通常の生活では外部環境の変化が刺激となり、体内時計の位相を補正することで同調している。その同調因子として、生物は光を利用しており、25時間周期のヒトは朝に浴びる光で位相を前進させて同調し、23時間周期のハツカネズミの系統では日没前に浴びる光で位相を後退させて同調している。つまり、光をトリガーとした体内時計のコントロールはサーカディアンリズムを形成する上で非常に重要である。
 また、2002年には哺乳類の網膜上に、杆体や錐体とは別の新たな光受容体が発見され、内因性光感受性網膜神経節細胞intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cell(以下、ipRGC)と名付けられている。ipRGCは、メラノプシンという視物質を有しており、サーカディアンリズムの光同調や瞳孔反射のような非視覚的な機能に関与することが明らかにされている。ipRGCは、視交叉上核に直接投与することで、光信号を与える細胞である。視交叉上核とは、脳の視床下部にある非常に小さい領域で哺乳類のサーカディアンリズムを統率する体内時計の役割を担っており、約20000個の神経細胞によって、睡眠、覚醒、血圧、体温、ホルモン分泌など様々な生理機能のサーカディアンリズムを作りだしている。つまり、ipRGCの内因性光応答のコントロールはサーカディアンリズムを形成する上で非常に重要である。
 ipRGCが有するメラノプシンは、網膜神経節細胞のうち約1~2%程度にあたる細胞で光受容タンパク質を発現している。その他の大多数の網膜神経節細胞は光感受性を持たない。その光受容物質は細胞によって吸収特性が異なることが知られており、メラノプシンであれば480~490nm付近にピーク波長がある。また錐体が有するオプシンは、S錐体が440nm付近、M錐体が535nm付近、L錐体が565nm付近、杆体が有するロドプシンは、507nm付近にピーク波長がある。
 このメラノプシンは、睡眠促進ホルモンであるメラトニンの分泌又は抑制にも大きく関与しているとされており、例えばipRGCへの刺激量は、増えることによってメラトニン分泌が抑制されると考えられている。メラトニンは、夜間に分泌ピークを示し、分泌されることでヒトは眠たくなり、睡眠が促進される。パソコン等の事務作業や会議などを行う場の照明としては、メラトニン分泌が抑制される光が好ましいと考えられる。
 近年、ヒューマンセントリックライティング(Human Centric Lighting(HCL)、人を中心とした照明)の思想が広く普及し始めており、働く人の健康に焦点を当てた新ビル認証であるWELL認証においては、サーカディアンに配慮した照明とすることが認証の必須項目に挙げられている。その中では、サーカディアンリズムに影響する明るさの定量的単位として、等価メラノピック(Melanopic)照度が用いられており、執務空間の75%以上かつ1日4時間以上の条件を満たした上で、鉛直面の等価メラノピック照度が250lux以上となるように要求されている。また、等価メラノピック照度の算出には、光源の分光分布から求めるメラノピック比(MR、Melanopic Ratio)が必要である。等価メラノピック照度は下記式(1)から求められ、メラノピック比は下記式(2)から求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
(前記式(2)中、波長が380nm以上730nm以下の範囲内において、「Lamp×Circadian」は、光源の分光分布に含まれるメラノピック(サーカディアン応答)であり、「Lamp×Visual」は、光源の分光分布に含まれる視感度応答であり、「1.218」は、定数(lux Factor)である。)
 メラノピック比を算出するための、Circadianの作用曲線には、ipRGCの感度曲線(サーカディアン(Ciracadian)作用曲線、吸光度)が使用される。また、Visualの作用曲線にはヒトの明所視おける視感度曲線が使用される。ipRGCの感度曲線及びヒトの明所視における視感度曲線が使用される結果として、メラノピック比が高い値を示すほどサーカディアンリズムを強く刺激できる分光分布であると判断できる。
 メラノピック比は、480nmから490nm付近の成分の影響を受けることから、演色性が上がるにつれて高くなる傾向にあると考えられるが、高演色性のトレードオフとして発光効率低下が問題となる。よって、サーカディアンリズムに配慮した照明とするため、サーカディアンに応じたメラノピック比のコントロールとその際の発光効率の両立が求められる。
国際公開第2012/144087号
 そこで、本発明の一態様は、高いメラノピック比を示すスペクトルを有しており、発光効率の低下を抑制するとともに視作業に適した高演色性を有する発光装置及びそれを備えた灯具を提供することを目的とする。
 本発明は、以下の態様を包含する。
 第一の態様は、400nm以上490nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、510nm以上580nm未満の範囲に発光ピークを有する第一蛍光体と、580nm以上680nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が15nm以上100nm以下である第二蛍光体と、600nm以上650nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が14nm以下である第三蛍光体と含む蛍光部材を備えた発光装置であり、以下に示す(1)から(5)の相関色温度の範囲の場合に、メラノピック比(MR)値が、それぞれ以下の範囲を満たす発光装置である。
 (1)相関色温度が2000K以上2800K未満の場合、MR値が0.47以上0.73以下、(2)相関色温度が2800K以上3500K未満の場合、MR値が0.53以上0.81以下、(3)相関色温度が3500K以上4500K未満の場合、MR値が0.68以上1.00以下、(4)相関色温度が4500K以上5700K未満の場合、MR値が0.84以上1.18以下、(5)相関色温度が5700K以上7200K未満の場合、MR値が1.00以上1.40以下。
 第二の態様は、前記発光装置を備えた灯具である。
 本発明の一態様によれば、高いメラノピック比を示すスペクトルを有しており、発光効率の低下を抑制するとともに視作業に適した高演色性を有する発光装置及びそれを備えた灯具を提供することができる。
図1は、発光装置の一例を示す概略断面図である。 図2は、第二蛍光体と、第三蛍光体の反射スペクトルを示す図である。 図3は、第二蛍光体と、第三蛍光体の発光スペクトルと、視感度スペクトルを示す図である。 図4は、実施例1に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例1及び2に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図5は、実施例2に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例1及び2に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図6は、実施例3に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例1及び2に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図7は、実施例4に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例1及び2に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図8は、実施例5に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例3及び4に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図9は、実施例6に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例3及び4に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図10は、実施例7に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例3及び4に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図11は、実施例8に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例3及び4に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図12は、実施例9に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例3及び4に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図13は、実施例10に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例5及び6に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図14は、実施例11に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例5及び6に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図15は、実施例12に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例5及び6に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図16は、実施例13に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例5及び6に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図17は、実施例14に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例7及び8に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図18は、実施例15に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例7及び8に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図19は、実施例16に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例7及び8に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図20は、実施例17に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例7及び8に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図21は、実施例18に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例7及び8に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図22は、実施例19に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例7及び8に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図23は、実施例20に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例7及び8に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図24は、実施例21に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例7及び8に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図25は、実施例22に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例9及び10に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図26は、実施例23に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例9及び10に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図27は、実施例24に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例9及び10に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。 図28は、実施例25に係る発光装置の発光スペクトルと、比較例9及び10に係る発光装置の発光スペクトルを示す図である。
 以下、本発明に係る発光装置及びそれを備えた灯具を一実施形態に基づいて説明する。但し、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具現化するための、発光装置及びそれを備えた灯具を例示するものであって、本発明は、以下の発光装置及びそれを備えた灯具に限定されない。
 なお、色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、JIS Z8110に従う。また、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
[発光装置]
 発光装置は、400nm以上490nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、510nm以上580nm未満の範囲に発光ピークを有する第一蛍光体と、580nm以上680nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が15nm以上100nm以下である第二蛍光体と、600nm以上650nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が14nm以下である第三蛍光体と含む蛍光部材を備えており、以下(1)から(5)のいずれかに示す相関色温度の範囲の場合に、メラノピック比(MR)値が、それぞれ以下の範囲を満たす。なお、本明細書中のメラノピック比は、ipRGCの感度曲線とヒトの明所視における視感度曲線のそれぞれのピーク波長における感度を1として規格化した作用曲線を用いて算出した。
 (1)相関色温度が2000K以上2800K未満の場合、MR値は例えば0.47以上、好ましくは0.48以上、より好ましくは0.50以上、さらに好ましくは0.51以上であり、0.73以下、好ましくは0.68以下、より好ましくは0.63以下である。
 (2)相関色温度が2800K以上3500K未満の場合、MR値は例えば0.53以上、好ましくは0.54以上、より好ましくは0.56以上であり、0.81以下、好ましくは0,76以下、より好ましくは0.71以下である。
 (3)相関色温度が3500K以上4500K未満の場合、MR値は例えば0.68以上、好ましくは0.69以上、より好ましくは0.70以上であり、1.00以下、好ましくは0.95以下、より好ましくは0.90以下である。
 (4)相関色温度が4500K以上5700K未満の場合、MR値は例えば0,84以上、好ましくは0.85以上、より好ましくは0.89以上、さらに好ましくは0.93以上であり、1.18以下、好ましくは1.13以下、より好ましくは1.08以下である。
 (5)相関色温度が5700K以上7200K未満の場合、MR値は例えば1.00以上、好ましくは1.01以上、より好ましくは1.04以上であり、1.40以下、好ましくは1.35以下で、より好ましくは1.30以下である。
 以下、発光装置の一例を図面に基づいて説明する。図1は、発光装置100を示す概略断面図である。
 発光装置100は、図1に示されるように、400nm以上490nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子10と、発光素子からの光により励起されて発光する蛍光体70を含む蛍光部材50を備える。
 発光装置100は、例えば、成形体40と、発光素子10と、蛍光部材50と、を備える。成形体40は、第一リード20及び第二リード30と、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む樹脂部42と、が一体的に成形されてなるものである。成形体40は底面と側面を持つ凹部を形成しており、凹部の底面に発光素子10が載置されている。発光素子10は一対の正負の電極を有しており、その一対の正負の電極はそれぞれ第一リード20及び第二リード30とそれぞれワイヤ60を介して電気的に接続されている。発光素子10は蛍光部材50により被覆されている。蛍光部材50は、例えば、発光素子10からの光を波長変換する蛍光体70と封止材料を含む。蛍光体70は、発光素子からの光により励起されて特定の波長範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有し、発光ピーク波長の波長範囲の異なる二種以上の蛍光体が含まれていてもよい。発光素子10の正負一対の電極に接続された第一リード20及び第二リード30は、発光装置100を構成するパッケージの外方に向けて、第一リード20及び第二リード30の一部が露出されている。これらの第一リード20及び第二リード30を介して、外部から電力の供給を受けて発光装置100を発光させることができる。
 発光素子10の発光ピーク波長は、例えば400nm以上、好ましくは410nm以上、より好ましくは430nm以上、さらに好ましくは440nm以上であり、例えば490nm以下、好ましくは480nm以下、より好ましくは470nm以下、さらに好ましくは460nm以下である。
 発光素子10の発光スペクトルの半値幅は、例えば30nm以下でもよく、25nm以下でもよく、20nm以下でもよい。半値幅は、発光スペクトルにおける最大の発光ピークの半値全幅(Full Width at half Maximum:FWHM)をいい、各発光スペクトルにおける最大の発光ピークの最大値の50%の値を示す発光ピークの波長幅をいう。発光素子10は、例えば、窒化物系半導体(InAlGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いた半導体発光素子であることが好ましい。発光素子として、半導体発光素子を用いることによって、高効率で入力に対するリニアリティが高く機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。
蛍光部材50
 蛍光部材50は、蛍光体70と少なくとも樹脂とを含む。蛍光部材50は、発光素子10から発せられる光により、510nm以上580nm未満の範囲に発光ピーク波長を有する第一蛍光体71の少なくとも一種と、580nm以上680nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が15nm以上100nm以下である第二蛍光体72の少なくとも一種と、600nm以上650nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が14nm以下である第三蛍光体73の少なくとも一種とを含む。蛍光部材50は、第一蛍光体71、第二蛍光体72、第三蛍光体73、必要に応じて第四蛍光体74、その他の蛍光体を含んでいてもよい。
第一蛍光体71
 第一蛍光体71の発光ピーク波長は、510nm以上580nm未満の範囲内にあり、好ましくは510nm以上560nm以下、より好ましくは510nm以上540nm以下、さらに好ましくは515nm以上526nm以下の範囲内にある。第一蛍光体71の発光スペクトルにおける半値幅は、例えば90nm以上、好ましくは92nm以上、より好ましくは95nm以上であり、また例えば125nm以下、好ましくは120nm以下、より好ましくは115nm以下である。
 第一蛍光体71は、発光装置の発光スペクトルにおいて所望の発光強度が得られ、メラトニン分泌を抑制する発光スペクトルを得る観点から、例えば希土類アルミン酸塩蛍光体、スカンジウム系蛍光体、アルカリ土類金属シリケート蛍光体及びランタノイドケイ窒化物蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。第一蛍光体71は、一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
 第一蛍光体71は、下記式(1A)で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体であることが好ましい。
 (Ln1―aCe(Al1-bGa12   (1A)
式(1A)中、Lnは、Y、Gd、Lu及びTbからなる群から選択される少なくとも一種の希土類元素を含み、a及びbは、それぞれ0.001≦a≦0.2、0≦b≦1.0を満たす数である。
 第一蛍光体71は、下記式(1B)で表される組成を有するスカンジウム系蛍光体、下記式(1C)で表される組成を有するアルカリ土類金属シリケート蛍光体、及び、下記式(1D)で表される組成を有するランタノイドケイ窒化物蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種を含んでいてもよい。
 (Ca,Sr)Sc:Ce          (1B)
 (Ca,Sr)(Sc,Mg)Si12:Ce (1C)
 (La,Y,Gd)Si11:Ce       (1D)
 本明細書において、組成式中、カンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、これら複数の元素のうち少なくとも一種の元素を組成中に含有していることを意味する。組成式中のカンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、組成中にカンマで区切られた複数の元素から選ばれる少なくとも一種の元素を含み、前記複数の元素のから二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。本明細書において、蛍光体の組成を表す式中、コロン(:)の前は母体結晶を表し、コロン(:)の後は賦活元素を表す。
 蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第一蛍光体の含有比率は、20質量%以上90質量%以下であることが好ましい。
 2000K以上2800K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第一蛍光体の含有比率は、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは35質量%以上であり、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは70質量%以下である。
 2800K以上3500K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第一蛍光体の含有比率は、より好ましくは25質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上であり、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは70質量%以下である。
 3500K以上4500K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第一蛍光体の含有比率は、より好ましくは25質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上であり、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは70質量%以下である。
 4500K以上5700K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第一蛍光体の含有比率は、より好ましくは25質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上であり、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。
 5700K以上7200K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第一蛍光体の含有比率は、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは25質量%以上であり、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。
 第一蛍光体71の平均粒径は、例えば3μm以上40μm以下であり、好ましくは5μm以上35μm以下である。平均粒径を大きくすることにより、発光素子10から発せられた光により励起された第一蛍光体の発光強度を大きくすることができる。平均粒径を小さくすることにより、発光装置の製造工程における作業性を向上することができる。
第二蛍光体72
 第二蛍光体72は、前記発光素子10から発せられた光により励起され、580nm以上680nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する。第二蛍光体72は、発光ピーク波長が、600nm以上640nm以下の範囲にあることが好ましい。第二蛍光体72の発光スペクトルにおける半値幅は、15nm以上、好ましくは18nm以上、より好ましくは20nm以上、100nm以下、好ましくは95nm以下、より好ましくは90nm以下である。
 第二蛍光体72は、発光装置の発光スペクトルにおいて所望の発光強度が得られ、メラトニン分泌を抑制する発光スペクトルを得る観点から、例えばシリコンナイトライド系蛍光体、アルカリ土類金属シリコンナイトライド系蛍光体、αサイアロン蛍光体、フルオロジャーマネート蛍光体、及び硫化物蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。第二蛍光体72は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
 第二蛍光体72は、下記式(2A)又は(2B)で表される組成を有するアルカリ土類金属シリコンナイトライド蛍光体、及び下記式(2C)で表される組成を有するαサイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも一種の蛍光体を含むことが好ましい。
 SrCaAlSi:Eu (2A)
式(2A)中、s、t、u、v及びwは、それぞれ0≦s<1、0<t≦1、s+t≦1、0.9≦u≦1.1、0.9≦v≦1.1、2.5≦w≦3.5を満たす数である。
 (Ca1-q-rSrBaSi:Eu (2B)
式(2B)中、q及びrは、それぞれ、0≦q≦1.0、0≦r≦1.0、q+r≦1.0を満たす数である。
 M Si12-(m+n)Alm+n16-n:Eu (2C)
式(2C)中、Mは、Li、Mg、Ca、Sr、Y及びランタノイド元素(ただし、LaとCeを除く。)からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含み、k、m及びnは、それぞれ、0<k≦2.0、2.0≦m≦6.0、0≦n≦1.0、を満たす数である。
 第二蛍光体72は、下記式(2E)で表される組成を有するフルオロジャーマネート蛍光体、下記式(2F)で表される組成を有するシリコンナイトライド系蛍光体、下記式(2G)で表される組成を有する硫化物蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種を含んでいてもよい。
 (i-j)MgO・(j/2)Sc・hMgF・pCaF・(1-z)GeO・(z/2)M :Mn (2E)
式(2E)中、Mは、Al、Ga及Inからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む。i、j、h、p及びzは、それぞれ、2≦i≦4、0≦j<0.5、0<h<1.5、0≦p<1.5、0<z<0.5を満たす数である。
 M b1 c1Al3-e1Sie1f1:M (2F)
式(2F)中、Mは、Ca、Sr、Ba及びMgからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含み、Mは、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含み、Mは、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含み、b1、c1、e1及びf1は、それぞれ0.80≦b1≦1.05、0.80≦c1≦1.05、0≦e1≦0.5、3.0≦f1≦5.0を満たす数である。
 (Ca,Sr)S:Eu (2G)
 蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第二蛍光体の含有比率は、0.5質量%以上15質量%以下であることが好ましく、1質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
 第二蛍光体72の平均粒径は、例えば1μm以上40μm以下であり、好ましくは5μm以上30μm以下である。平均粒径を大きくすることにより、発光素子10から発せられた光により励起された第二蛍光体の発光強度を大きくすることができる。また、平均粒径を小さくすることにより、発光装置の製造工程における作業性を向上させることができる。
第三蛍光体73
 第三蛍光体73は、発光素子10から発せられた光により励起され、600nm以上650nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する。第三蛍光体73は、発光素子から発せられた光による発光ピーク波長が620nm以上640nm以下の範囲にあることが好ましい。第三蛍光体73の発光スペクトルにおける半値幅は、14nm以下であり、好ましくは12nm以下であり、より好ましくは10nm以下である。
 第三蛍光体73は、下記式(3D)で表される組成を有するフッ化物蛍光体であることが好ましい。
 A[M 1-a1Mn4+ a1] (3D)
式(3D)中、Aは、アルカリ金属及びアンモニウムからなる群から選択される少なくとも一種を含み、好ましくは少なくともカリウムを含む。Mは、第4族元素、第13族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含み、好ましくはケイ素、アルミニウム、ゲルマニウム及びチタンからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含み、より好ましくは、ケイ素及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む。a1は0.01<a1<0.2を満たす数である。
 蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第三蛍光体の含有比率は、5質量%以上70質量%以下であることが好ましい。
 2000K以上2800K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第三蛍光体の含有比率は、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、より好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下、よりさらに好ましくは40質量%以下である。
 2800K以上3500K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第三蛍光体の含有比率は、より好ましくは7質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは65質量%以下、さらに好ましくは55質量%以下、よりさらに好ましくは45質量%以下である。
 3500K以上4500K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第三蛍光体の含有比率は、より好ましくは7質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは65質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下、よりさらに好ましくは45質量%以下である。
 4500K以上5700K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第三蛍光体の含有比率は、より好ましくは7質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは55質量%以下、さらに好ましくは45質量%以下、よりさらに好ましくは30質量%以下である。
 5700K以上7200K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第三蛍光体の含有比率は、より好ましくは5質量%以上、さらに好ましくは6質量%以上であり、より好ましくは55質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、よりさらに好ましくは25質量%以下である。
 前記第二蛍光体と前記第三蛍光体の総蛍光体量に対する第三蛍光体の含有比率は例えば60質量%以上99質量%以下であり、65質量%以上98%質量以下であることが好ましく、70質量%以上98質量%以下であることがより好ましい。
 第三蛍光体73の平均粒径は、例えば1μm以上40μm以下であり、好ましくは5μm以上30μm以下である。平均粒径を大きくすることにより、発光素子10から発せられた光により励起された第三蛍光体の発光強度を大きくすることができる。平均粒径を小さくすることにより、発光装置の製造工程における作業性を向上することができる。
第四蛍光体74
 蛍光部材は、470nm以上550nm以下の範囲内に第一蛍光体とは異なる発光ピークを有する第四蛍光体をさらに含むことが好ましい。第四蛍光体74は、発光素子から発せられた光による発光ピーク波長が例えば470nm以上、好ましくは475nm以上、より好ましくは480nm以上であり、例えば550nm以下、好ましくは540nm以下、より好ましくは530nm以下、さらに好ましくは520nm以下である。第四蛍光体として、下記式(4a)で表される組成を有するアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体(以下、「SAE」ともいう。)と、下記式(4b)で表される組成を有するアルカリ土類金属クロロシリケート蛍光体(以下、「CMSC」ともいう。)が好ましい。
 (Sr1-v1 v1Al1425:Eu   (4a)
式(4a)中、MはMg、Ca、Ba及びZnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含み、v1は0≦v1≦0.5を満たす数である。
 M MgSi16:Eu   (4b)
式(4b)中、MはCa、Sr、Ba及びZnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含み、XはF、Cl、Br及びIからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む。
 第四蛍光体として、下記式(4c)で表される組成を有するβサイアロン蛍光体、下記式(4d)又は(4e)で表される組成を有する硫化物蛍光体、(4f)で表される組成を有するアルカリ土類金属シリケート蛍光体を挙げることもできる。
 Si6-eAl8-e:Eu (0<e≦4.2) (4c)
 (Sr,M)Ga:Eu           (4d)
 (Sr1-f-g Eu)Ga        (4e)
式(4d)又は(4e)中、Mは、Be、Mg、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む。式(4e)中、f及びgは0.03≦f≦0.25、0≦g<0.97、f+g<1を満たす数である。
 (Ca,Sr,Ba)SiO:Eu       (4f)
 第四蛍光体74の発光スペクトルにおける半値幅は、20nm以上、好ましくは30nm以上、より好ましくは40nm以上、85nm以下、好ましくは80nm以下、より好ましくは70nm以下である。
 蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第四蛍光体の含有比率は、1質量%以上70質量%以下であることが好ましい。
 2000K以上2800K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第四蛍光体の含有比率は、より好ましくは2質量%以上であり、より好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下である。
 2800K以上3500K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第四蛍光体の含有比率は、より好ましくは2質量%以上であり、より好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下である。
 3500K以上4500K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第四蛍光体の含有比率は、より好ましくは2質量%以上であり、より好ましくは65質量%以下、さらに好ましくは45質量%以下である。
 4500K以上5700K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第四蛍光体の含有比率は、より好ましくは2質量%以上であり、より好ましくは65質量%以下、さらに好ましくは55質量%以下である。
 5700K以上7200K未満の場合には、蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第四蛍光体の含有比率は、より好ましくは2質量%以上であり、より好ましくは65質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下である。
 第四蛍光体74の平均粒径は、例えば3μm以上40μm以下であり、好ましくは5μm以上30μm以下である。平均粒径を大きくすることにより、発光素子10から発せられた光により励起された第四蛍光体の発光強度を大きくすることができる。平均粒径を小さくすることにより、発光装置の製造工程における作業性を向上することができる。
 蛍光体は、市販の蛍光体を使用する他、例えば、第三蛍光体は、出願人が先に出願した特願2014-202266号、特願2020-212532号に記載の製造方法や、その他の蛍光体について、例えば以下のようにして製造することができる。蛍光体の組成に含有される元素の単体や酸化物、炭酸塩、窒化物、塩化物、フッ化物、硫化物などを原料とし、これらの各原料を所定の組成比となるように秤量する。また、原料にさらにフラックスなどの添加材料を適宜加え、混合機を用いて湿式又は乾式で混合する。これにより、固相反応を促進させて均一な大きさの粒子を形成することが可能となる。また、混合機は工業的に通常用いられているボールミルの他、振動ミル、ロールミル、ジェットミルなどの粉砕機を用いてもよい。粉砕機を用いて粉砕することで比表面積を大きくすることもできる。また、粉末の比表面積を一定範囲とするために、工業的に通常用いられている沈降槽、ハイドロサイクロン、遠心分離器などの湿式分離機、サイクロン、エアセパレータなどの乾式分級機を用いて分級することもできる。上記の混合した原料をSiC、石英、アルミナ、BN等の坩堝に詰め、アルゴン、窒素などの不活性雰囲気、水素を含む還元雰囲気にて焼成を行う。焼成は所定の温度及び時間で行う。焼成されたものを粉砕、分散、濾過等して目的の蛍光体粉末を得る。固液分離は濾過、吸引濾過、加圧濾過、遠心分離、デカンテーションなどの工業的に通常用いられる方法により行うことができる。乾燥は、真空乾燥機、熱風加熱乾燥機、コニカルドライヤー、ロータリーエバポレーターなどの工業的に通常用いられる装置により行うことができる。
 発光装置に用いられる蛍光部材は、蛍光体70及び封止材料を含むものであることが好ましい。封止材料は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。蛍光部材は、赤色蛍光体及び封止材料の他に、フィラー、光安定剤、着色剤等のその他の成分を含んでいてもよい。フィラーとしては、例えばシリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等を挙げることができる。蛍光部材中の、蛍光体及び封止材料以外のその他の成分の含有量は、目的とする発光装置の大きさ、目的とする混色光の相関色温度、混色光の色調によって異なり、目的とする相関色温度、色調に基づいて、好適範囲に設定することができる。例えば、蛍光部材中の蛍光体及び封止材料以外のその他の成分の含有量は、封止材料100質量部に対して、0.01質量部以上20質量部以下とすることができる。
[発光特性]
 光源としての演色性評価方法は、JIS Z8726によって規定されている。具体的には、所定の反射率特性を有する試験色15種類(番号1から15)を、試験光源と基準光源とでそれぞれ測色した場合の色差ΔEi(iは1から15の整数)を数値計算して演色評価数を算出して行うと定められている。ここで算出される特殊演色評価数Ri(iは1から15の整数)の各値は、上限値が100であり、試験光源とそれに対応する色温度の基準光源の色差が小さいほど、100に近づき高くなる。また、特殊演色評価数Riのうち、R1からR8については、これの値の平均値である平均演色評価数(以下、単に「Ra」という。)として評価され、R9からR15については、特殊演色評価数として個々の値で評価される。なお、特殊演色評価数R9からR15について、R9は赤色、R10は黄色、R11は緑色、R12は青色、R13は西洋人の肌の色、R14は木の葉の色、R15は日本人の肌の色とされている。
 JISは、蛍光ランプ・LEDの光源及び演色性による区分(JIS Z9112)を公表しており、使用される場所に応じた好ましい平均演色評価数、特殊演色評価数が定められている。
 発光装置は、JIS Z9112の高演色形のクラス1、又はクラス2を達成することができる。発光装置のRaは、例えば80以上であり、好ましくは85以上であり、より好ましくは90以上であり、さらに好ましくは95以上である。また発光装置の特殊演色評価数R9は例えば50以上であり、好ましくは55以上、より好ましくは70以上、さらに好ましくは80以上である。特殊演色評価数R15は、例えば70以上であり、好ましくは85以上、より好ましくは90以上である。
 発光装置が発する光は、例えば、CIE1931に規定される色度座標が、x=0.28から0.55、且つy=0.29から0.44の範囲内に含まれる光とすることができ、x=0.31から0.45、且つy=0.32から0.43の範囲内に含まれる光とすることもできる。
 発光装置が発する光の相関色温度は、例えば2000K以上とすることができ、2700K以上とすることもでる。また相関色温度は7000K以下とすることができ、6500K以下とすることもできる。
[灯具]
 灯具は、上述した発光装置の少なくとも一種を備えていればよい。さらに、灯具は、上述した発光装置の少なくとも一種と、既に公知の白色系の混色光を発光する発光装置とを組み合わせて備えることもできる。灯具は、上述した発光装置の他、反射部材、保護部材、発光装置に電力を供給するための付属装置等をさらに備えていてもよい。なお、灯具は上述した発光装置を複数備えていてもよい。灯具が複数の発光装置を備える場合、同一の発光装置を複数備えていてもよく、例えば相関色温度が異なる発光装置を複数備えていてもよい。また、複数の発光装置を個別に駆動して、明るさや相関色温度を好みに合わせて調節可能な駆動装置を備えていてもよい。灯具の使用形態としては、直付型、埋め込み型、吊り下げ型等のいずれであってもよい。
 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
第一蛍光体71
 第一蛍光体として、下記式(1a)で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体(以下、「G-LAG」、「LAG」ともいう。)と、下記式(1b)で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体(以下、「G-YAG」、「YAG」ともいう。)を準備した。なお、組成にGaを含む希土類アルミン酸塩蛍光体を、それぞれ「G-LAG」、「G-YAG」と表記している。
 Lu(Al,Ga)12:Ce   (1a)
 Y(Al,Ga)12:Ce    (1b)
 上記組成に含まれる元素(例えば、賦活剤であるCe)のモル比を調節することで得られた、以下の表1に示される第一蛍光体として、G-LAG、LAG、G-YAG1、G-YAG2、YAGの、それぞれの発光ピーク波長、半値幅を以下の表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
第二蛍光体72
 第二蛍光体として、下記式(2a)で表される組成を有するシリコンナイトライド系蛍光体を準備した。
 (Sr,Ca)AlSiN:Eu    (2a)
 上記組成に含まれる元素(例えば、賦活剤であるEu)のモル比を調節することで得られた、以下の表2に示される第二蛍光体として、SCASN1、SCASN2、SCASN3、SCASN4の、それぞれの発光ピーク波長、半値幅を以下の表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
第三蛍光体73
 第三蛍光体として、KSiF:Mnで表される組成を有するフッ化物蛍光体(以下「KSF」ともいう。)を準備した。630nmに発光ピーク波長を有し、半値幅は7nmであった。
 第四蛍光体74
 第四蛍光体として、SrAl1425:Euで表される組成を有するアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体(以下、「SAE」ともいう。)を準備した。
 また、第四蛍光体として、CaMgSi16Cl:Euで表される組成を有するアルカリ土類金属クロロシリケート蛍光体(以下、「CMSC」ともいう。)を準備した。
 上記組成に含まれる元素(例えば、賦活剤であるEu)のモル比を調節することで得られた、以下の表3に示される第四蛍光体として、SAE、CMSC1、CMSC2の、それぞれの発光ピーク波長、半値幅を以下の表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
実施例1
 発光装置100は、450nmに発光ピーク波長を有する窒化物半導体を発光素子10として用いた。蛍光部材50を構成する封止材料としてシリコーン樹脂を用いた。CIE1931における色度座標がx=0.458、y=0.410付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72、第三蛍光体73を配合した蛍光体70と、シリコーン樹脂とを混合分散した後、さらに脱泡することにより蛍光部材用樹脂組成物を得た。蛍光部材用組成物を成形体40の凹部の発光素子10上に注入して、前記凹部に充填し、さらに150℃で3時間加熱し、蛍光部材用組成物を硬化させ、蛍光部材50を形成し、図1に示されるような発光装置100を製造した。
 実施例1により得られた発光装置及び後述する実施例及び比較例の各発光装置について、発光色の色度座標、相関色温度(Tcp;K)、平均演色評価数(Ra(R1からR8))、特殊演色評価数(R9からR15)を測定した。具体的には、実施例及び比較例に用いた各発光装置について、分光測光装置(PMA-12、浜松ホトニクス株式会社)と積分球を組み合わせた光計測システムを用いて、CIE1931色度図の色度座標系における色度座標(x、y)、光束、放射束(分光全放射束)を求めた。発光色の色度座標、相関色温度(Tcp;K)の結果は、表4から7に併せて示す。演色評価数の結果は以下の表2に示す。発光装置の発光スペクトルは、分光蛍光光度計を用いて測定した。図4から図28に、それぞれ発光素子の発光ピーク波長における発光強度を1として規格化した実施例及び比較例の各発光装置の発光スペクトルを示す。実施例1における発光装置の相関色温度は、2727Kであり、2000K以上2800K以下の範囲内にある。発光装置の分光分布と、WELL認証によって提唱されている哺乳類の網膜にある光受容体であるipRGCの感度曲線(サーカディアン作用曲線)と、国際照明委員会(CIE)によって規定されているヒトを含む哺乳類の明所視における視感度曲線から前記式(2)に基づきメラノピック比を導き出した。メラノピック比は、ipRGCの感度曲線とヒトの明所視における視感度曲線のそれぞれのピーク波長における感度を1として規格化した作用曲線を用いて算出した。
実施例2から4、及び比較例1
 第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表4に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。また、実施例1と同様にして発光装置の発光特性を測定した。各実施例及び比較例における発光装置の相関色温度は、約2700Kであり、2000K以上2800K以下の範囲内にある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
実施例5から9、及び比較例3,4
 CIE1931における色度座標がx=0.434、y=0.403付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を配合したことと、第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表5に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。また、実施例1と同様にして発光装置の発光特性を測定した。各実施例及び比較例における発光装置の相関色温度は、約3000Kであり、2800K以上3500K未満の範囲内にある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
実施例10から13、及び比較例5,6
 CIE1931における色度座標がx=0.382、y=0.380付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を配合したことと、第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表6に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。また、実施例1と同様にして発光装置の発光特性を測定した。各実施例及び比較例における発光装置の相関色温度は、約4000Kであり、3500K以上4500K未満の範囲内にある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
実施例14から21、及び比較例7,8
 CIE1931における色度座標がx=0.345、y=0.355付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を配合したことと、第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表7に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。また、実施例1と同様にして発光装置の発光特性を測定した。各実施例及び比較例における発光装置の相関色温度は、約5000Kであり、4500K以上5700K未満の範囲内にある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
実施例22から25、及び比較例9,10
 CIE1931における色度座標がx=0.312、y=0.328付近となるように第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73を配合したことと、第一蛍光体71、第二蛍光体72及び第三蛍光体73の種類と、蛍光体総量に対する各蛍光体の含有量を、以下の表8に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を作製した。また、実施例1と同様にして発光装置の発光特性を測定した。各実施例及び比較例における発光装置の相関色温度は、約6500Kであり、5700K以上7200K未満の範囲内にある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 表4から8に示されるように、実施例1、5、10、14から16、22の発光装置では、450nmに発光ピークを有する発光素子と、第一蛍光体と、第二蛍光体と、第三蛍光体を、組み合わせることにより、各比較例よりも高いMR値を示すことが確認された。
 表4から8に示されるように、実施例2から4、6から9、11から13、17から21、23から25の発光装置では、450nmに発光ピークを有する発光素子と、第一蛍光体と、第二蛍光体と、第三蛍光体と、第四蛍光体を組み合わせることにより、各比較例よりも高いMR値を示すことが確認された。
 また、実施例1から3、5から8、10から12、14から19、21、22から24は、平均演色評価数Raが90以上であり、特殊演色評価数R9が50以上、特殊演色評価数R15が85以上である。さらに、実施例4、9、13、20、25は、平均演色評価数Raが80以上、特殊演色評価数R9が50以上と高い演色性が確認された。さらに、比較例に対して、効率低下を抑制することも確認された。
 第二蛍光体の一種であるSCASN1及び第三蛍光体の一種であるKSFについて、図2に蛍光体の反射スペクトル、図3に発光スペクトルと視感度スペクトルを示す。
 図2に示されるように、SCASN1は、緑色の波長領域(約485nm以上約573nm以下の波長範囲、JIS Z8110参照)の反射率がKSFより小さい、すなわち緑色の波長領域で、KSFよりも光の吸収が大きい。そのため、KSFを用いることにより、緑色の波長領域における蛍光体の発光が、SCASN1よりも吸収されることなく、発光装置の外部に放射させることができる。また、図3において、SCASN1は、KSFよりも長波長側(630nm以上の長波長側)での発光成分が多いことが分かる。KSFは、比較的長波長側での発光成分が少なく、視感度が低い波長域の成分を少なくできる。そのため、KSFとSCASNを併用することにより、高演色にも関わらず、発光効率低下を抑制することができると考えられる。
 WELL認証では、各項目においてWELLの定める規格を満たすことでポイントが加算される。演色品質の確保においては、Raが90以上、あるいはRaが80以上かつR9が50以上で加点されると定められている。実施例1から3、5から8、10から12、14から19、21、22から24で、Raが90以上であり、実施例4、9、13、20、25は、Raが80以上、R9が50以上であるから、今回の実施例1から25は全てWELLの加点条件を満たすことができる。
 実施例1から25は、各色温度において高いMR値を示しており、活動的な時間に用いる照明に適している。また、演色性が高いため精密な作業を行う場にも適している。また、特殊演色評価数R15が高いため、病院での診察時や、人の顔を見てコミュニケーションを行う場面に適していると考えられる。
 図4から図28に、実施例及び比較例の各発光装置の発光スペクトルに示した。実施例1から25に係る発光装置は、発光スペクトルにおいて、600nm以上650nm以下の範囲に、半値幅が14nm以下である第三蛍光体(KSF)の特徴的なピークが確認できた。実施例1から25に係る発光装置の発光スペクトルは、比較例の各発光装置の発光スペクトルよりも、650nm以上の視感度が低い波長域の発光成分を少なくできた。
 一般的に低色温度はMR値も低く、高色温度はMR値も高くなる。活動的な時間・非活動的な時間など、使う時間帯や用途ごとに色温度を変えることでMR値を調整することも可能であるが、好まれる光色は使用する環境や国によっても異なっている。実施例1~25は、使用する人が好ましいと感じる光色を実現しながら、高いMR値を示すスペクトルを提供することができると考えられる。
 本発明に係る発光装置は、メラトニン分泌を抑制し、作業性に優れる発光スペクトルを有する光を発することができる。例えば、オフィス、一般家庭、商業施設、工場などの屋内に設置する一般照明、車載用照明、ディスプレイ、観賞用照明、警告灯、防犯灯、表示灯、液晶用のバックライトとして利用することができる。さらに、この発光装置を備えた灯具として利用することができる。
10:発光素子、40:成形体、50:蛍光部材、70:蛍光体、71:第一蛍光体、72:第二蛍光体、73:第三蛍光体、74:第四蛍光体、100:発光装置。

Claims (16)

  1.  400nm以上490nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、
     510nm以上580nm未満の範囲に発光ピークを有する第一蛍光体と、580nm以上680nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が15nm以上100nm以下である第二蛍光体と、600nm以上650nm以下の範囲に発光ピーク波長を有し、発光スペクトルにおける半値幅が14nm以下である第三蛍光体と、を含む蛍光部材を備えた発光装置であり、
     以下(1)から(5)のいずれかに示す相関色温度の範囲の場合に、メラノピック比(MR)値が、それぞれ以下の範囲を満たす発光装置。
     (1)相関色温度が2000K以上2800K未満の場合、MR値が0.47以上0.73以下、
     (2)相関色温度が2800K以上3500K未満の場合、MR値が0.53以上0.81以下、
     (3)相関色温度が3500K以上4500K未満の場合、MR値が0.68以上1.00以下、
     (4)相関色温度が4500K以上5700K未満の場合、MR値が0.84以上1.18以下、
     (5)相関色温度が5700K以上7200K未満の場合、MR値が1.00以上1.40以下。
  2.  以下(1’)から(5’)のいずれかに示す相関色温度の範囲の場合に、前記メラノピック比(MR)値が、それぞれ以下の範囲を満たす請求項1に記載の発光装置。
     (1’)相関色温度が2000K以上2800K未満の場合、MR値が0.47以上0.63以下、
     (2’)相関色温度が2800K以上3500K未満の場合、MR値が0.53以上0.71以下、
     (3’)相関色温度が3500K以上4500K未満の場合、MR値が0.68以上0.90以下、
     (4’)相関色温度が4500K以上5700K未満の場合、MR値が0.84以上1.08以下、
     (5’)相関色温度が5700K以上7200K未満の場合、MR値が1.00以上1.30以下。
  3.  前記第一蛍光体が、下記式(1A)で表される組成を有する、請求項1又は2に記載の発光装置。
     (Ln1―aCe(Al1-bGa12   (1A)
    (式(1A)中、Lnは、Y、Gd、Lu及びTbからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含み、a及びbは、それぞれ0.001≦a≦0.2、0≦b≦1.0を満たす数である。)
  4.  前記蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する前記第一蛍光体の含有比率は、20質量%以上90質量%以下である、請求項1から3のいずれか一項に記載の発光装置。
  5.  前記第二蛍光体が、下記式(2A)で表される組成を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の発光装置。
     SrCaAlSi:Eu   (2A)
    (式(2A)中、s、t、u、v及びwは、それぞれ0≦s<1、0<t≦1、s+t≦1、0.9≦u≦1.1、0.9≦v≦1.1、2.5≦w≦3.5を満たす数である。)
  6.  前記蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する前記第二蛍光体の含有比率は、0.5質量%以上15質量%以下である、請求項1から5のいずれか一項に記載の発光装置。
  7.  前記第三蛍光体が、下記式(3D)で表される組成を有する、請求項1から6のいずれか一項に記載の発光装置。
     A[M 1-a1Mn4+ a1]   (3D)
    (式(3D)中、Aは、アルカリ金属及びアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも一種を含み、Mは、第4族元素、第13族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含み、a1は、0.01<a1<0.2を満たす数である。)
  8.  前記蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する前記第三蛍光体の含有比率は、5質量%以上70質量%以下である、請求項1から7のいずれか一項に記載の発光装置。
  9.  前記蛍光部材は、470nm以上550nm以下の範囲に前記第一蛍光体とは異なる発光ピークを有する第四蛍光体をさらに含む、請求項1から8のいずれか1項に記載の発光装置。
  10.  前記第四蛍光体が、下記式(4a)及び(4b)から選択された少なくとも一種の組成を有する、請求項9に記載の発光装置。
     (Sr1-v1 v1Al1425:Eu   (4a)
    (式(4a)中、MはMg、Ca、Ba及びZnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含み、v1は0≦v1≦0.5を満たす数である。)
     M MgSi16:Eu   (4b)
    (式(4b)中、MはCa、Sr、Ba及びZnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含み、XはF、Cl、Br及びIからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む。)
  11.  前記蛍光部材に含まれる総蛍光体量に対する第四蛍光体の含有比率は、1質量%以上70質量%以下である、請求項9又は10に記載の発光装置。
  12.  平均演色評価数Raが80以上である、請求項1から11のいずれか1項に記載の発光装置。
  13.  平均演色評価数Raが90以上である、請求項1から11のいずれか1項に記載の発光装置。
  14.  特殊演色評価数R9が50以上である、請求項1から13のいずれか1項に記載の発光装置。
  15.  特殊演色評価数R15が85以上である、請求項1から14のいずれか1項に記載の発光装置。
  16.  前記請求項1から15のいずれか1項に記載の発光装置を備えた灯具。
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