JP7492143B2 - 発光装置、灯具及び街路灯 - Google Patents
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Description
しかしながら、ナトリウムランプは、発光材料に水銀が用いられている。そのため、水銀に関する水俣条約の規制に伴い、安全な発光材料を用いる照明器具への代替が求められている。
この特許文献1に開示されているLED素子から発される光を減衰する発光装置や上述のナトリウムランプは、演色性が低く、ヒトには照射物が良好に見えにくく、砂浜近くのヒトや車が通る道路等の照明には適さない場合がある。
M1 2Si5N8:Eu (1A)
(式(1A)中、M1は、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含むアルカリ土類金属元素である。)
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。
M1 2Si5N8:Eu (1A)
(式(1A)中、M1は、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含むアルカリ土類金属元素である。)
発光素子は、400nm以上490nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する。発光素子の発光ピーク波長は、420nm以上480nm以下の範囲内にあることが好ましく、さらに440nm以上460nm以下の範囲内にあってもよい。発光装置は、発光素子の発光と、第1蛍光体及び必要に応じて第2蛍光体の発光との混色光により、相関色温度が1950K以下であり、暖かみがあり、落ち着いた雰囲気を感じさせる光を発する。発光素子の発光の少なくとも一部が第1蛍光体の励起光として利用され、第2蛍光体を含む場合は、第2蛍光体の励起光として利用される。また、発光素子の発光の一部が発光装置から発せられる光として利用される。発光素子の発光スペクトルにおいて、発光ピーク波長を有する発光スペクトルの半値全幅は、好ましくは30nm以下、より好ましくは25nm以下、さらに好ましくは20nm以下である。発光素子は、例えば、窒化物系半導体を用いた半導体発光素子を用いることが好ましい。これにより、高効率で入力に対する出力の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。
発光装置は、570nm以上680nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する第1蛍光体を備える。第1蛍光体は、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の発光によって励起され、570nm以上680nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光を発する。第1蛍光体は、575nm以上670nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有していてもよく、580nm以上660nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有していてもよい。第1蛍光体は、第1蛍光体の発光スペクトルにおいて、発光ピーク波長を有する発光スペクトルの半値全幅が、3nm以上120nm以下の範囲内であることが好ましい。第1蛍光体の発光スペクトルにおいて、発光ピーク波長を有する発光スペクトルの半値全幅は、3nm以上15nm以下の範囲内であるか、60nm以上120nm以下の範囲内であることが好ましい。暖かみを感じさせる相関色温度を有し、落ち着いた雰囲気の光を発光装置から発するために、第1蛍光体の発光ピーク波長を有する発光スペクトルの半値全幅は3nm以上120nm以下の範囲内であることが好ましい。
M1 2Si5N8:Eu (1A)
(式(1A)中、M1は、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含むアルカリ土類金属元素である。)
SrqCasAltSiuNv:Eu (1B)
(式(1B)中、q、s、t、u、vは、それぞれ0≦q<1、0<s≦1、q+s≦1、0.9≦t≦1.1、0.9≦u≦1.1、2.5≦v≦3.5を満たす。)
Ac[M2 1-bMn4+ bFd] (1C)
(式(1C)中、Aは、K+、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +から成る群から選択される少なくとも1種を含み、その中でもK+が好ましい。M2は、第4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1種の元素を含み、その中でもSi、Geが好ましい。bは、0<b<0.2を満たし、cは、[M2 1-bMn4+ bFd]イオンの電荷の絶対値であり、dは、5<d<7を満たす。)
A’c’[M2’1-b’Mn4+ b’Fd’] (1C’)
(式(1C’)中、A’は、K+、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも1種を含み、その中でもK+が好ましい。M2’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1種の元素を含み、その中でもSi、Alが好ましい。b’は、0<b’<0.2を満たし、c’は、[M2’1-b’Mn4+ b’Fd’]イオンの電荷の絶対値であり、d’は、5<d’<7を満たす。)
本明細書において、蛍光体の組成を表す式中、コロン(:)の前は母体結晶及び蛍光体の組成1モル中の各元素のモル比を表し、コロン(:)の後は賦活元素を表す。
(i-j)MgO・(j/2)Sc2O3・kMgF2・mCaF2・(1-n)GeO2・(n/2)M3 2O3:Mn (1D)
(式(1D)中、M3はAl、Ga及Inからなる群から選択される少なくとも1種である。i、j、k、m、n及びzはそれぞれ、2≦i≦4、0≦j<0.5、0<k<1.5、0≦m<1.5、0≦n<0.5を満たす。)
M4 v2M5 w2Al3-y2Siy2Nz2:M6 (1E)
(式(1E)中、M4は、Ca、Sr、Ba及びMgからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、M5は、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、M6は、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、v2、w2、y2及びz2は、それぞれ0.80≦v2≦1.05、0.80≦w2≦1.05、0≦y2≦0.5、3.0≦z2≦5.0を満たす。)
(Ca,Sr)S:Eu (1F)
本明細書において、蛍光体の組成を示す式中、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1種の元素を組成中に含むことを意味し、複数の元素から2種以上を組み合わせて含んでいてもよい。
3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn (1d)
M4 v2M5 w2M6 x2Al3-y2Siy2Nz2 (1e)
(式(1e)中、M4、M5及びM6は、それぞれ式(1E)のM4、M5及びM6と同義であり、v2、w2、y2及びz2は、それぞれ式(1E)のv2、w2、y2及びz2と同義であり、x2は、0.001<x2≦0.1を満たす。)
発光装置は、480nm以上570nm未満の範囲内に発光ピーク波長を有する第2蛍光体を備えることが好ましい。第2蛍光体は、480nm以上569nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有することが好ましい。第2蛍光体は、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の発光によって励起され、480nm以上570nm未満の範囲内に発光ピーク波長を有する光を発する。第2蛍光体は、発光素子によって励起され、490nm以上565nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有していてもよく、495nm以上560nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有していてもよい。第2蛍光体は、第2蛍光体の発光スペクトルにおいて、発光ピーク波長を有する発光スペクトルの半値全幅が、20nm以上125nm以下の範囲内であることが好ましく、25nm以上124nm以下の範囲内でもよく、30nm以上123nm以下の範囲内でもよい。暖かみを感じさせる相関色温度を有し、落ち着いた雰囲気の光を発するために、第2蛍光体の発光スペクトルにおける発光ピーク波長を有する発光スペクトルの半値全幅は20nm以上125nm以下の範囲内であることが好ましい。
Ln1 3(Al1-aGaa)5O12:Ce (2A)
(式(2A)中、Ln1は、Y、Gd、Tb及びLuからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、aは、0≦a≦0.5を満たす。)
LawLn2 xSi6Ny:Cez (2B)
(式(2B)中、Ln2は、Y及びGdからなる群から選択される少なくとも1種を必須として含み、Sc及びLuからなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてもよく、組成1モルに含まれるLn2元素を100モル%としたときに、Ln2に含まれるY及びGdの合計が90モル%以上であり、w、x、y及びzは、1.2≦w≦2.2、0.5≦x≦1.2、10≦y≦12.0、0.5≦z≦1.2、1.80<w+x<2.40、2.9≦w+x+z≦3.1を満たす。)
式(2A)で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体及び式(2B)で表される組成を有する第3窒化物蛍光体は、蛍光体の発光スペクトルにおける発光ピーク波長を有する発光ピークの半値全幅が、例えば90nm以上、好ましくは100nm以上、より好ましくは110nm以上であり、また例えば125nm以下、好ましくは124nm以下、より好ましくは123nm以下である。
Sr4Al14O25:Eu (2C)
(Ca,Sr,Ba)8MgSi4O16(F,Cl,Br)2:Eu (2D)
式(2C)中、Srの一部はMg、Ca、Ba及びZnからなる群から選択される少なくとも1種の元素で置換されていてもよい。
式(2C)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及び式(2D)で表される組成を有するアルカリ土類金属ハロシリケート蛍光体は、480nm以上520nm未満の範囲内に発光ピーク波長を有し、好ましくは485nm以上515nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する。
式(2C)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及び式(2D)で表される組成を有するアルカリ土類金属ハロシリケート蛍光体は、蛍光体の発光スペクトルにおける発光ピーク波長を有する発光ピークの半値全幅が、例えば30nm以上、好ましくは40nm以上、より好ましくは50nm以上であり、また例えば80nm以下、好ましくは70nm以下である。
Si6-gAlgOgN8-g:Eu(0<g≦4.2) (2E)
(Sr,M7)Ga2S4:Eu (2F)
(式(2F)中、M7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1種の元素である。)
(Ca,Sr)Sc2O4:Ce (2G)
(Ca,Sr)3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce (2H)
(Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu (2I)
第1構成例の発光装置の製造方法を説明する。なお、詳細は、例えば特開2010-62272号公報の開示を参照することもできる。発光装置の製造方法は、成形体の準備工程と、発光素子の配置工程と、波長変換部材用組成物の配置工程と、樹脂パッケージ形成工程とを含むことが好ましい。成形体として、複数の凹部を有する集合成形体を用いる場合には、樹脂パッケージ形成工程後に、各単位領域の樹脂パッケージごとに分離する個片化工程を含んでいてもよい。
発光素子の配置工程において、成形体の凹部の底面に発光素子が配置され、発光素子の正負の電極が第1リード及び第2リードにワイヤにより接続される。
波長変換部材用組成物の配置工程において、成形体の凹部に波長変換部材用組成物が配置される。
樹脂パッケージ成形工程において、成形体の凹部に配置された波長変換部材用組成物を硬化させて、樹脂パッケージが形成され、発光装置が製造される。複数の凹部を含む集合体基体からなる成形体を用いた場合は、樹脂パッケージの形成工程後に、個片化工程において、複数の凹部を有する集合基体の各単位領域の樹脂パッケージごとに分離され、個々の発光装置が製造される。以上のようにして、図5又は図6に示す第1構成例の発光装置を製造することができる。
まず、板状の第2透光性部材を準備する。次に、互いに屈折率が異なる第1誘電体層と、第2誘電体層とを、交互に積層して誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタ層を形成する。誘電体多層膜は、原子層堆積法(ALD:Atomic Layer Deposition)、スパッタ、蒸着法等により第1誘電体層と第2誘電体層とを交互に成膜することにより形成することができる。次に、バンドパスフィルタ層上に蛍光体層を形成する。蛍光体層は、例えば、バンドパスフィルタ層上に印刷法を用いて形成することができる。印刷法では、蛍光体、バインダー、及び必要に応じて溶剤を含む蛍光体層用組成物を調製し、その蛍光体層用組成物を誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタ層の表面に塗布し、乾燥することにより蛍光体層を形成することができる。バインダーとしては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、及びポリイミド樹脂等の有機バインダーや、ガラス等の無機バインダーを用いることができる。蛍光体層は、印刷法に代えて、圧縮成形法、蛍光体電着法、蛍光体シート法等により形成することができる。
第2構成例の発光装置の製造方法の一例を説明する。第2構成例の発光装置の製造方法は、発光素子の配置工程と、波長変換部材の準備工程と、透光性部材及び接合部材の形成工程と、光反射部材の配置工程と、封止部材の配置工程と、を含み、各単位領域に分離する個片化工程を含んでいてもよい。
灯具は、上述した発光装置の少なくとも1種を備えていればよい。灯具は、上述した発光装置を備えて構成され、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。灯具は複数の発光装置を備えていてもよい。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、形態の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、個々の発光装置の明るさ等の調節が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。灯具は、街路灯、港湾やトンネルなどの屋外の設置を想定した灯具であってもよく、ヘッドライト、懐中電灯、又はLEDを使用した携帯用ランタンのような屋外での使用が想定される灯具であってもよく、屋内であっても窓際等の屋外に近い場所に設置される灯具であってもよい。
第1蛍光体として、式(1A)で表される組成に含まれる第1窒化物蛍光体である、BSESN-2、BSESN-3と、式(1B)で表される組成に含まれる第2窒化物蛍光体である、SCASN-1、SCASN-2、SCASN-3、SCASN-4、SCASN-6、式(1C)で表される組成に含まれるフッ化物蛍光体である、KSFを準備した。これらの蛍光体は、式(1A)あるいは式(1B)で表される組成に含まれる第1窒化物蛍光体あるいは第2窒化物蛍光体であるが、それぞれ組成に含まれる各元素のモル比が異なり、表1に示すように、それぞれ異なる発光ピーク波長及び半値全幅を有する。
第2蛍光体として、式(2A)で表される組成に含まれ、組成がY3(Al,Ga)5O12:Ce(aは、0<a≦0.5を満たす)である希土類アルミン酸塩蛍光体である、G-YAG1及びG-YAG4と、式(2A)で表される組成に含まれ、組成がY3Al5O12:Ceである希土類アルミン酸塩蛍光体である、YAG1及びYAG3を準備した。これらの蛍光体は、式(2A)で表される組成に含まれる希土類アルミン酸塩蛍光体であるが、それぞれ組成に含まれる各元素のモル比が異なり、表2に示すように、それぞれ異なる発光ピーク波長及び半値全幅を有する。
各蛍光体は、量子効率測定装置(QE-2000、大塚電子株式会社製)を用いて、励起波長450nmの光を各蛍光体に照射し、室温(約25℃)における発光スペクトルを測定し、各発光スペクトルから発光ピーク波長及び半値全幅を測定した。結果を表1及び表2に示す。
実施例に用いた誘電体多層膜-1(DBR-1)、誘電体多層膜-2(DBR-2)及び誘電体多層膜-3(DBR-3)からなるバンドパスフィルタ層を用いることができる。
各誘電体多層膜について、誘電体多層膜の法線方向(入射角度0度)から励起光源の光を照射し、分光光度計(V-670、日本分光株式会社製)を用いて、室温(25℃±5℃)で300nm以上800nm以下の波長範囲内の反射スペクトルを測定した。誘電体多層膜-1(DBR-1)、誘電体多層膜-2(DBR-2)及び誘電体多層膜-3(DBR-3)の反射スペクトルを測定した。誘電体多層膜-1(DBR-1)、誘電体多層膜-2(DBR-2)及び誘電体多層膜-3(DBR-3)の反射スペクトルを図12に示す。入射角度0度の各誘電体層の反射スペクトルにおいて波長が380nm以上780nm以下の範囲内における最大の反射強度を100%とした。入射角度が0度の光に対して、380nm以上495nm未満の波長範囲内の光の平均反射率と、580nmを超えて780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率と、525nm以上780nm以下の波長範囲内の平均反射率と、500nm以上780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率を表3に記載した。
誘電体多層膜-2(DBR-2)は、380nm以上495nm未満の波長範囲の光の平均反射率が80%以上であり、525nm以上780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が20%以下であった。
誘電体多層膜-3(DBR-3)は、380nm以上495nm未満の波長範囲の光の平均反射率が80%以上であり、500nm以上780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が20%以下であった。
第1構成例の発光装置を製造した。第1構成例の発光装置は、図6を参照することができる。
発光素子10は、発光ピーク波長が450nmである窒化物系半導体層が積層された発光素子10を用いた。発光素子10の大きさは、平面形状が約700mm四方の略正方形であり、厚さが約200mmである。
第1リード2及び第2リード3として、リードフレームを用い、第1リード2及び第2リード3を、エポキシ樹脂を用いて一体成形し、側面と底面とを有する凹部を有する成形体41を準備した。
成形体41の凹部の底面に発光素子10を配置し、発光素子10の正負の電極と、第1リード2及び第2リード3と、をAu製のワイヤ60により接続した。
波長変換部材21を構成する透光性材料としてシリコーン樹脂を用いた。波長変換部材用組成物は、発光素子10からの光と、第1蛍光体71及び第2蛍光体72を含む蛍光体70の光との混色光の相関色温度が1950K以下の1800Kから1850K付近になるように第1蛍光体71及び第2蛍光体を配合した。ここで、透光性材料100質量部に対する蛍光体70の総量と、第1蛍光体71と第2蛍光体72の配合比率は、表4に示す通りである。波長変換部材用組成物は、シリコーン樹脂100質量部に対してフィラーとして酸化アルミニウムを2質量部も配合した。次いで、準備した波長変換部材用組成物を成形体41の凹部に充填した。
成形体41の凹部内に充填した波長変換部材用組成物を、150℃で3時間加熱して硬化させ、第1蛍光体71及び第2蛍光体72を含む波長変換部材21を備えた樹脂パッケージを形成し、相関色温度が1950K以下になる光を発する、第1構成例の発光装置200を製造した。
第1構成例の発光装置を製造した。第1構成例の発光装置は、第1蛍光体のみを含み、第2蛍光体を含まない、図5を参照することができる。
波長変換部材用組成物として、表4の各実施例に示す第1蛍光体71を用い、蛍光体70の総量(第1蛍光体71の合計量)と、第1蛍光体71と第2蛍光体の合計量に対して、第1蛍光体71が100質量%となるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして樹脂パッケージを形成し、相関色温度が1950K以下になる光を発する、第1構成例の発光装置100を製造した。表4に示すように、第1蛍光体として、式(1A)で表される組成を有する第1窒化物蛍光体であって、組成の異なる2種類の第1窒化物蛍光体BSESN2と、BSESN3を用い、BSESN2とBSESN3の質量比率(BSESN2/BSESN3)を30/70とした。
第1構成例の発光装置200を製造した。第1構成例の発光装置200は、第1蛍光体71及び第2蛍光体72を含む図6を参照することができる。
波長変換部材21を構成する透光性材料としてフェニルシリコーン樹脂を用いた。第1蛍光体71及び第2蛍光体72として表4に示す蛍光体を用いた。
波長変換部材用組成物は、発光素子10からの光と、第1蛍光体71を含む蛍光体70の光との混色光の相関色温度が1950K以下の1800Kから1850K付近になるように第1蛍光体71及び第2蛍光体72を配合した。ここで、透光性材料100質量部に対する蛍光体70の総量と、第1蛍光体71と第2蛍光体72の配合比率は、表4に示す通りである。波長変換部材用組成物は、フェニルシリコーン樹脂100質量部に対してフィラーとして二酸化ケイ素15質量部を配合した。次いで、準備した波長変換部材用組成物を成形体41の凹部に充填した。
成形体41の凹部内に充填した波長変換部材用組成物を150℃で4時間加熱して硬化させ、第1蛍光体71及び第2蛍光体72を含む波長変換部材21を備えた樹脂パッケージを形成し、相関色温度が1950K以下の光を発する、第1構成例の発光装置200を製造した。
実施例1と同様に第1構成例の発光装置を製造し、図13に示すように、発光装置100の波長変換部材21の光の出射側にバンドパスフィルタ層24として誘電体多層膜を配置した。実施例5は、実施例1と同様の発光装置の波長変換部材の光の出射側に誘電体多層膜2(DBR-2)を配置した。実施例6は、実施例1と同様の発光装置の波長変換部材の光の出射側に誘電体多層膜3(DBR-3)を配置した。
実施例7は、実施例2と同様の発光装置の波長変換部材の光の出射側に誘電体多層膜2(DBR-2)を配置した。実施例8は、実施例2と同様の発光装置の波長変換部材の光の出射側に誘電体多層膜3(DBR-3)を配置した。
実施例9は、実施例3と同様の発光装置の波長変換部材の光の出射側に誘電体多層膜2(DBR-2)を配置した。実施例10は、実施例3と同様の発光装置の波長変換部材の光の出射側に誘電体多層膜3(DBR-3)を配置した。
実施例11は、実施例4と同様の発光装置の波長変換部材の光の出射側に誘電体多層膜2(DBR-2)を配置した。実施例12は、実施例4と同様の発光装置の波長変換部材の光の出射側に誘電体多層膜3(DBR-3)を配置した。
第2構成例の発光装置を製造した。第2構成例の発光装置は、図7及び図8を参照することができる。
支持体1は、窒化アルミニウムを材料とするセラミックス基板を用いた。発光素子10は、発光ピーク波長が450nmである窒化物系半導体層が積層された発光素子10を用いた。発光素子10の大きさは、平面形状が約1.0mm四方の略正方形であり、厚さが約0.11mmである。発光素子は、光出射面が封止部材側になるように配置し、Auからなる導電部材4を用いたバンプによってフリップチップ実装した。
波長変換部材22を構成する透光性材料としてシリコーン樹脂を用いた。波長変換部材用組成物は、発光素子10からの光と、第1蛍光体及び第2蛍光体を含む蛍光体70の光との混色光の相関色温度がナトリウムランプの色温度に近い2230K付近になるように第1蛍光体及び第2蛍光体を配合した。ここで、透光性材料100質量部に対する蛍光体70の総量と、第1蛍光体と第2蛍光体の配合比率は、表4に示す通りである。波長変換部材用組成物は、シリコーン樹脂100質量部に対してフィラーとして酸化アルミニウム2質量部を配合した。次いで、準備した波長変換部材用組成物を180℃で2時間加熱してシート状に硬化させて、発光素子10の平面形状よりも縦及び横に約0.1mm大きい、平面形状が約1.6mm四方の略正方形であり、厚さが約150μmの個片化したシート状の波長変換部材22を準備した。
透光性の接着材である、フェニルシリコーン樹脂を発光素子10の上面に塗布し、波長変換部材22を接合させて、さらに発光素子10と波長変換部材22の界面に透光性の接着材を塗布し、150℃、4時間硬化させて、発光素子10の側面から波長変換部材22の周辺かけて延在するように、フィレット状をなして硬化された第1透光性部材30及び接合部材32を形成した。
光反射部材用組成物として、ジメチルシリコーン樹脂と平均粒径(カタログ値)が0.28μmの酸化チタン粒子とを含み、ジメチルシリコーン樹脂100質量部に対して酸化チタン粒子を60質量部含む光反射部材用組成物を準備した。支持体1の上面において、波長変換部材22及び透光性部材30の側面を覆うように、白色の樹脂である光反射部材用組成物に配置して、硬化させ、光反射部材43を形成した。
最後に、フェニルシリコーン樹脂を硬化して形成された平面視で円形状であり、断面視で半円球状であるレンズ部51と、レンズ部51の外周側に延出する鍔部52と、を備えた封止部材50を配置し、相関色温度が1950Kを超える光を発する、第2構成例の発光装置300を製造した。
第1構成例の発光装置を製造した。第1構成例の発光装置は、第1蛍光体及び第2蛍光体を含む。
波長変換部材用組成物として、発光素子10からの光と、第1蛍光体71及び第2蛍光体72を含む蛍光体70の光との混色光の相関色温度がナトリウムランプの色温度に近い2000K付近になるように第1蛍光体71及び第2蛍光体72を含有する波長変換部材用組成物を準備した。この波長変換部材用組成物における、透光性材料100質量部に対する蛍光体70の総量と、第1蛍光体71と第2蛍光体72の配合比率は、表4に示す通りである。
波長変換部材用組成物を成形体41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4時間加熱し、蛍光部材用組成物を硬化させ、蛍光部材21を形成し、のようにして、相関色温度が1950Kを超えて2000K以下になる光を発する、第1構成例の発光装置200を製造した。
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製)と積分球を組み合わせた光計測システムを用いて、発光スペクトルを測定した。各発光装置の発光スペクトルの測定は、室温(20℃から30℃)で行った。図14から図19は、各発光装置の前記式(1)における分母から導き出される輝度を同等の数値とした場合の各発光装置の発光スペクトル(分光放射輝度)S(λ)、CIEで規定されたヒトの明所視標準比視感度曲線V(λ)、及びウミガメの光に対する応答曲線Rt(λ)を記載した。図20から図23は、バンドパスフィルタ層を配置していない発光装置と、各バンドパスフィルタ層を配置した発光装置の発光スペクトルを記載した。
各発光装置の発光スペクトルから、CIE1931のCIE色度図上の色度座標(x値、y値)と、JIS Z8725に準拠して相関色温度(CCT:K)及び色偏差Duvと、JIS Z8726に準拠して平均演色評価数Ra、特殊演色評価数R9、及び半値全幅を測定した。
各発光装置の発光スペクトル(分光放射輝度)S(λ)から、前記式(2)に基づき、400nm以上750nm以下の範囲の第1放射輝度を100%としたときの、650nm以上750nm以下の範囲の第2放射輝度の割合Lp(%)を算出した。
各発光装置について測定した各発光スペクトル(分光放射輝度)S(λ)、CIEで規定されたヒトの明所視標準比視感度曲線V(λ)、ウミガメの光に対する応答曲線Rt(λ)を、前記式(1)に算入し、前記式(1)に基づき、各発光装置のウミガメの光に対する誘引指数Tを測定した。ウミガメの光に対する応答曲線Rt(λ)及びヒトの明所視標準比視感度曲線V(λ)は、最大の感度(感度ピーク波長)を1とした作用曲線を用いた。
相関色温度が1950Kを超える光を発する比較例1から3の発光装置のうち、誘引指数が最も低い数値である、比較例3の発光装置の誘引指数Tを、前記式(3)に基づき、基準誘引指数T0とした。基準誘引指数T0に対する各発光装置の誘引指数の比である相対誘引指数比T/T0を、前記式(4)に基づき算出した。
バンドパスフィルタ層である誘電体多層膜を配置する前の発光装置の300nm以上800nm以下の範囲の発光の分光放射輝度Sb(λ)を100%としたときの、バンドパスフィルタ層である誘電体多層膜を配置した後の発光装置の300nm以上800nm以下の範囲の発光の分光放射輝度Sa(λ)の割合を、前記式(5)に基づき、バンドパスフィルタ層を備えた場合のスペクトル成分の維持率として算出した。
実施例5から12に係る発光装置は、バンドパスフィルタ層として、誘電体多層膜を備える場合であっても、黒体放射軌跡からの偏差である色偏差Duvがマイナス(-)0.008以上プラス(+)0.008以下の光を発し、照射物の色味が自然であり、ヒトに違和感を抱かせることが少ない光が発光装置から発せられた。
実施例1、2、4、5、6、7、8、11及び12に係る発光装置は、平均演色評価数Raが40以上であり、例えば屋外や屋外に近い屋内に用いた場合においても、違和感なく軽度の作業を行うことができる程度の演色性を有する光を発した。
Claims (15)
- 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と、
570nm以上680nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する第1蛍光体と、を備えた発光装置であり、
前記発光装置は、相関色温度が1950K以下であり、平均演色評価数Raが67以上であり、前記発光装置の発光スペクトルにおいて最大の発光強度を示す発光スペクトルの半値全幅が110nm以下であり、
下記式(1)から導き出されるウミガメの光に対する誘引指数Tが0.416以下である光を発する、発光装置。
(式(1)中、S(λ)は発光装置の発光の分光放射輝度であり、V(λ)はCIE(国際照明委員会)で規定されたヒトの明所視標準比視感度曲線であり、Rt(λ)はウミガメの光に対する応答曲線である。) - 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と、
570nm以上680nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する第1蛍光体と、を備えた発光装置であり、
前記第1蛍光体が、下記式(1A)で表される組成を有する第1窒化物蛍光体を含み、
前記発光装置は、相関色温度が1950K以下であり、平均演色評価数Raが5以上30以下であり、前記発光装置の発光スペクトルにおいて最大の発光強度を示す発光スペクトルの半値全幅が110nm以下であり、
下記式(1)から導き出されるウミガメの光に対する誘引指数Tが0.416以下である光を発する、発光装置。
M1 2Si5N8:Eu (1A)
(式(1A)中、M1は、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含むアルカリ土類金属元素である。)
(式(1)中、S(λ)は発光装置の発光の分光放射輝度であり、V(λ)はCIE(国際照明委員会)で規定されたヒトの明所視標準比視感度曲線であり、Rt(λ)はウミガメの光に対する応答曲線である。) - 前記第1蛍光体が、下記式(1A)で表される組成を有する第1窒化物蛍光体、下記式(1B)で表される組成を有する第2窒化物蛍光体、下記式(1C)で表される組成を有する第1フッ化物蛍光体、及び下記式(1C)とは組成が異なる下記式(1C’)で表される組成を有する第2フッ化物蛍光体からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の発光装置。
M1 2Si5N8:Eu (1A)
(式(1A)中、M1は、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含むアルカリ土類金属元素である。)
SrqCasAltSiuNv:Eu (1B)
(式(1B)中、q、s、t、u及びvは、それぞれ0≦q<1、0<s≦1、q+s≦1、0.9≦t≦1.1、0.9≦u≦1.1、2.5≦v≦3.5を満たす。)
Ac[M2 1-bMn4+ bFd] (1C)
(式(1C)中、Aは、K+、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも1種を含み、M2は、第4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1種の元素を含み、bは、0<b<0.2を満たし、cは、[M2 1-bMn4+ bFd]イオンの電荷の絶対値であり、dは、5<d<7を満たす。)
A’c’[M2’1-b’Mn4+ b’Fd’] (1C’)
(式(1C’)中、A’は、K+、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも1種を含み、M2’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1種の元素を含み、b’は、0<b’<0.2を満たし、c’は、[M2’ 1-b’Mn4+ b’Fd’]イオンの電荷の絶対値であり、d’は、5<d’<7を満たす。) - 前記第1蛍光体が、さらに下記式(1B)で表される組成を有する第2窒化物蛍光体、下記式(1C)で表される組成を有する第1フッ化物蛍光体、及び下記式(1C)とは組成が異なる下記式(1C’)で表される組成を有する第2フッ化物蛍光体からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載の発光装置。
SrqCasAltSiuNv:Eu (1B)
(式(1B)中、q、s、t、u及びvは、それぞれ0≦q<1、0<s≦1、q+s≦1、0.9≦t≦1.1、0.9≦u≦1.1、2.5≦v≦3.5を満たす。)
Ac[M2 1-bMn4+ bFd] (1C)
(式(1C)中、Aは、K+、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも1種を含み、M2は、第4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1種の元素を含み、bは、0<b<0.2を満たし、cは、[M2 1-bMn4+ bFd]イオンの電荷の絶対値であり、dは、5<d<7を満たす。)
A’c’[M2’1-b’Mn4+ b’Fd’] (1C’)
(式(1C’)中、A’は、K+、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも1種を含み、M2’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1種の元素を含み、b’は、0<b’<0.2を満たし、c’は、[M2’ 1-b’Mn4+ b’Fd’]イオンの電荷の絶対値であり、d’は、5<d’<7を満たす。) - 前記第1蛍光体は、前記第1蛍光体の発光スペクトルにおいて最大の発光強度を示す発光スペクトルの半値全幅が3nm以上120nm以下の範囲内である、請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光装置は、さらに、480nm以上570nm未満の範囲内に発光ピーク波長を有する第2蛍光体を、備える、請求項1から5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第2蛍光体が、下記式(2A)で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体を少なくとも1種含む、請求項6に記載の発光装置。
Ln1 3(Al1-aGaa)5O12:Ce (2A)
(式(2A)中、Ln1は、Y、Gd、Tb及びLuからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、aは、0≦a≦0.5を満たす。) - 前記第2蛍光体は、前記第2蛍光体の発光スペクトルにおいて最大の発光強度を示す発光スペクトルの半値全幅が20nm以上125nm以下の範囲内である、請求項6又は7に記載の発光装置。
- 前記第1蛍光体及び前記第2蛍光体の総量に対する前記第1蛍光体の含有量が5質量%以上95質量%以下の範囲内である、請求項6から8のいずれか1項に記載の発光装置。
- 黒体放射軌跡からの色偏差Duvがマイナス0.008以上プラス0.008以下の光を発する、請求項1から9のいずれか1項に記載の発光装置。
- 400nm以上750nm以下の範囲の第1放射輝度を100%として、650nm以上750nm以下の範囲の第2放射輝度が50%以下である光を発する、請求項1から10のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光素子の光の出射側に、前記第1蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体層の光の出射側に配置されたバンドパスフィルタ層と、を含む波長変換部材を備え、
前記バンドパスフィルタ層は、入射角度が0度以上30度以下の範囲内の光に対して、380nm以上495nm未満の波長範囲内の光の平均反射率が80%以上であり、580nmを超えて780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が20%以下である、請求項1から11のいずれか1項に記載の発光装置。 - 相関色温度が1950Kを超える光を発する発光装置の下記式(3)から導き出されるウミガメの光に対する基準誘引指数T 0 に対する、相関色温度が1950K以下である光を発する前記発光装置の前記式(1)から導き出されるウミガメの光に対する誘引指数Tの比率であるウミガメの光に対する相対誘引指数比T/T 0 が10%以上99%以下の範囲内である、請求項1から12のいずれか1項に記載の発光装置。
(式(3)中、T 0 は、相関色温度が1950Kを超える発光装置のウミガメの光に対する誘引指数であり、S 0 (λ)は、相関色温度が1950Kを超える発光装置の発光の分光放射輝度であり、V(λ)はCIE(国際照明委員会)で規定されたヒトの明所視標準比視感度曲線であり、R t (λ)はウミガメの光に対する応答曲線である。) - 請求項1から13のいずれか1項に記載の発光装置を備えた灯具。
- 請求項1から13のいずれか1項に記載の発光装置を備えた街路灯。
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