CN104037308A - 发光装置 - Google Patents

Abstract

实施方式的发光装置具备：发光元件，发出蓝色的激励光；以及波长偏移荧光体，形成于发光元件上，且是被激励光激励而发出黄色的荧光的黄色荧光体、被激励光激励而发出绿色的荧光的绿色荧光体、或者被激励光激励而发出红色的荧光的红色荧光体的至少一种，荧光的峰值波长是520nm以上且小于660nm，在激励光的峰值波长偏移的情况下，荧光的峰值波长向同一方向偏移。

Description

发光装置

与相关申请的交叉引用

本申请基于并享受来自日本专利申请第2013－044914号（申请日：2013年3月7日）的优先权的权益，通过引用来将该日本专利申请的全部内容并入到本公开中。

技术领域

本公开所描述的实施方式总体上涉及发光装置。

背景技术

使用了发光二极管（Light Emitting Diode：LED）的发光装置主要由作为激励光源的LED芯片与荧光体的组合构成。于是，能够通过该组合实现各种颜色的发光颜色。

在发出白色光的白色LED发光装置中，使用了例如发出蓝色的光的蓝色LED芯片和荧光体的组合。作为荧光体主要使用作为蓝色的补色的黄色荧光体，被用作虚拟白色光LED。另外，还开发了发出蓝色的光的蓝色LED芯片、绿色荧光体与红色荧光体的组合的3波长型白色LED等。

不过，如果作为激励光源的蓝色的光的波长以温度、驱动电流量、或者制造偏差等为主要原因而变化，则存在荧光体发出的黄色的光、绿色的光、或者红色的光之间的平衡崩溃而产生色度变化的担忧。在该情况下，产生得不到期望的色度的“彩色边纹”这样的问题。

特别，在通过使蓝色LED的发光强度变化，而使白色光的强度变化的调光型的发光装置中，由于驱动电流的变化而蓝色LED的发光波长产生变化，所以“彩色边纹”的问题变得显著。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种即使作为激励光的蓝色的光的发光波长变化，色度变化也小的发光装置。

实施方式的发光装置具备：发光元件，发出蓝色的激励光；以及波长偏移荧光体，形成于所述发光元件上，且是被所述激励光激励而发出黄色的荧光的黄色荧光体、被所述激励光激励而发出绿色的荧光的绿色荧光体、或者被所述激励光激励而发出红色的荧光的红色荧光体的至少一种，荧光的峰值波长是520nm以上且小于660nm，在所述激励光的峰值波长偏移的情况下，荧光的峰值波长向同一方向偏移。

根据上述结构，提供一种即使作为激励光的蓝色的光的发光波长变化，色度变化也小的发光装置。

附图说明

图1是第1实施方式的发光装置的示意剖面图。

图2是说明第1实施方式的作用以及效果的图。

图3是示出第1实施方式的黄色荧光体的波长偏移量的图。

图4是示出第2实施方式的发光装置的电路结构的概略的图。

图5是示出实施例的发光装置的色度变化的图。

图6是示出比较例的发光装置的色度变化的图。

具体实施方式

在本说明书中，蓝色的光是表示最大峰值波长是420nm以上且小于480nm的光。另外，绿色的光是表示最大峰值波长是480nm以上且小于550nm的光。另外，黄色的光是表示最大峰值波长是550nm以上且小于600nm的光。另外，红色的光是表示最大峰值波长是600nm以上且小于760nm的光。另外，将绿色或者黄色、且绿色与黄色的边界区域的光还称为黄绿色光。另外，黄绿/黄色的光是表示最大峰值波长是520nm以上且小于600nm的光。

在本说明书中，“波长偏移荧光体”是表示：伴随激励光的峰值波长的变化，而所发出的荧光的峰值波长变化的荧光体。

以下，使用附图，说明实施方式。

（第1实施方式）

本实施方式的发光装置具备：发光元件，发出蓝色的激励光；以及波长偏移荧光体，形成于发光元件上，且是被激励光激励而发出黄色的荧光的黄色荧光体、被蓝色的光激励而发出绿色的荧光的绿色荧光体、或者被蓝色的光激励而发出红色的荧光的红色荧光体的至少一种，荧光的峰值波长是520nm以上且小于660nm，在激励光的峰值波长偏移的情况下，荧光的峰值波长向同一方向偏移。

图1是实施方式的发光装置的示意剖面图。以下，以波长偏移荧光体是黄色荧光体、并且通过发光元件发出的蓝色的激励光与黄色荧光体发出的黄色的荧光混合来发出昼白色（色温度5000K）的白色发光装置为例子进行说明。

发光装置100具备具有安装发光元件10的平面的安装基板12。

另外，例如，作为发出波长420nm以上460nm以下的峰值波长的光的发光元件10，例如，将蓝色LED10安装于安装基板12的平面上。

蓝色LED10是例如将发光层设为GaInN的AlGaInN系的LED。

在发光元件10上，设置了由半球形状的透明树脂构成的元件密封透明层18。透明树脂是例如硅酮树脂。

进一步地，以覆盖元件密封透明层18的方式，形成了在相对平面垂直的剖面上的外周形状为半圆状的荧光体层20。在荧光体层20中，具备波长偏移荧光体，该波长偏移荧光体将从发光元件10射出的蓝色的光作为激励光，并且是被激励光激励而发出黄色的荧光的黄色荧光体、被蓝色的光激励而发出绿色的荧光的绿色荧光体、或者被蓝色的光激励而发出红色的荧光的红色荧光体的至少一种，荧光的峰值波长是520nm以上且小于660nm，在激励光的峰值波长偏移的情况下，荧光的峰值波长向同一方向偏移。

荧光体层20中包含的荧光体的荧光的峰值波长是520nm以上且小于660nm。并且，是在激励光的峰值波长偏移的情况下，荧光的峰值波长向同一方向偏移的波长偏移荧光体。峰值波长向与激励光的峰值波长相同的方向偏移，所以能够实现即使作为激励光的蓝色的光的发光波长变化，色度变化也小的发光装置。

例如，波长偏移荧光体是发出520nm以上且小于600nm的峰值波长的黄绿/黄色的荧光的黄绿/黄色荧光体。

荧光体层20是将黄绿/黄色荧光体的粒子在例如透明的硅酮树脂中分散而形成的。荧光体层20吸收从蓝色LED发生的蓝色的光并将其变换为黄绿/黄色的光。

例如，能够通过分光光度计测定荧光体发出的荧光的峰值波长。另外，通过使照射于荧光体的激励光的峰值波长偏移来测定荧光的峰值波长，能够测定荧光的峰值波长的偏移方向。

图2是说明本实施方式的作用以及效果的图。图2是CIE色度图。图中的数值表示光的波长。

例如，设为通过组合发出激励光的峰值波长为420nm且色度为图中“b1”的激励光的蓝色LED、和被该蓝色LED激励的荧光的峰值波长为565nm且色度为图中“y1”的黄绿/黄色荧光体而构成了白色发光装置。该白色发光装置发出的白色的色度处于连接“b1”和“y1”的第1线段上，例如，色度是图中“w1”。

假设，蓝色LED的激励光的峰值波长从420nm向470nm偏移到长波长侧，色度成为图中“b2”。于是，白色发光装置发出的光的色度处于连接“b2”和“y1”的第2线段（图中虚线）上，例如，色度向图中“w2”变化，即产生彩色边纹而成为问题。

蓝色LED的激励光的峰值波长的偏移例如由于蓝色LED的温度上升而产生。或者，例如，由于蓝色LED的制造时的偏差而产生。

在本实施方式中，作为黄绿/黄色荧光体，应用在激励光的峰值波长偏移的情况下荧光的峰值波长向同一方向偏移的波长偏移荧光体。此处，向“同一方向”偏移是指：在蓝色LED的激励光的峰值波长向长波长侧偏移的情况下，荧光体的荧光的峰值波长也向长波长侧偏移，在蓝色LED的激励光的峰值波长向短波长侧偏移的情况下，荧光的峰值波长也向短波长侧偏移。

例如，在蓝色LED的激励光的峰值波长向长波长侧偏移而激励光的色度在图中从“b1”变化为“b2”的情况下，黄绿/黄色荧光体的荧光也向长波长侧（例如570nm）偏移，荧光的色度在图中从“y1”变化为“y2”。在该情况下，白色发光装置发出的白色的色度变为处于连接“b2”和“y2”的第2线段上，色度接近激励光的偏移之前的“w1”。因此，彩色边纹的问题被抑制。

这样，在本实施方式中，波长偏移荧光体的峰值波长向与激励光的峰值波长的偏移相同的方向偏移。由此，由激励光的峰值波长的偏移所致的色度变化被补偿，能够抑制色度的变化。因此，能够实现即使产生激励光的峰值波长的偏移，色度变化也小的发光装置。

另外，在本实施方式中，以使连接激励光的峰值波长偏移之前的、激励光的色度图上的点和荧光的色度图上的点的第1线段、和连接激励光的峰值波长偏移之后的、激励光的色度图上的点和荧光的色度图上的点的第2线段具有交点的方式，选择激励光和荧光。或者，以具有交点的方式，选择发光元件和荧光体。由此，能够抑制彩色边纹的问题。

另外，本实施方式的波长偏移荧光体的荧光的峰值波长是520nm以上且小于660nm。其原因为，如果低于该范围，则根据图2的色度图也可知，即使荧光的峰值波长进行长波长化，色度的变化方向也不会成为补偿激励光的色度变化的方向。另外，如果高于该范围，则即使荧光的峰值波长进行长波长化，色度的变化也小，得不到充分的色度变化的补偿效果。

在激励光的蓝色的光的峰值波长从420nm偏移到460nm时，优选波长偏移荧光体的荧光的峰值波长偏移20nm以上。其原因为，如果偏移20nm以上，则即使在激励光的色度变化大的情况下，也能够对其进行充分补偿。另外，峰值波长的偏移量的上限优选为50nm以下。其原因为，如果超过该范围，则担忧由于荧光的峰值波长的偏移变得过大而导致的彩色边纹。

黄绿/黄色荧光体优选为下述通式（1）所示的黄绿/黄色荧光体。该荧光体是含有硅（Si）、铝（Al）、氧（O）以及氮（N）的、所谓赛隆（SiAlON）荧光体。

（Sr_1-x1Ce_x1）_a1AlSi_b1O_c1N_d1·····（1）

另外，在上述通式（1）中，x1、a1、b1、c1、d1满足下面的关系。0<x1<1、0.6<a1<0.95、2.0<b1<3.9、0<c1<0.45、4.0<d1<5.0。

关于上述通式（1）所示的黄色荧光体，由于在蓝色的激励光的峰值波长变化的情况下的、荧光的峰值波长的变化量大，所以是优选的荧光体。根据上述通式（1）所示的黄绿/黄色荧光体，在激励光的蓝色的光的峰值波长从420nm偏移到460nm时，还能够使荧光的峰值波长偏移20nm以上。

图3是示出上述通式（1）所示的黄绿/黄色荧光体的波长偏移量的图。横轴是波长，纵轴是标准化了的光强度。示出在使作为激励光的蓝色的光的峰值波长从420nm至460nm每10nm地变化的情况下的、荧光的强度分布图。

根据图3可知，该黄绿/黄色荧光体随着激励光的峰值波长变长，被激励的荧光的峰值波长也变长。荧光的峰值波长在激励光的峰值波长为420nm时是528nm，在为460nm时是550nm。因此，在激励光的蓝色的光的峰值波长从420nm偏移到460nm时，波长偏移荧光体的荧光的峰值波长偏移20nm以上。

另外，在本实施方式中，以作为波长偏移荧光体使用黄绿/黄色荧光体的情况为例子进行了说明。但是，波长偏移荧光体不限于黄绿/黄色荧光体。例如，作为波长偏移荧光体，当然也可以使用绿色荧光体、红色荧光体。另外，当然也可以组合多个种类的波长偏移荧光体。

另外，在本实施方式中，除了作为波长偏移荧光体的黄绿/黄色荧光体以外，进一步地，当然也可以追加发出其他颜色的绿色荧光体、红色荧光体。由此，能够调整发光装置100的色度。

作为绿色荧光体，优选追加下述通式（2）所示的绿色荧光体。该荧光体是所谓赛隆荧光体。

（Sr_1-x2Eu_x2）_a2AlSi_b2O_c2N_d2·····（2）

另外，在上述通式（2）中，x2、a2、b2、c2、d2满足下面的关系。0<x2<1、0.93<a2<1.3、4.0<b2<5.8、0.6<c2<1.0、6.0<d2<11。

作为红色荧光体，优选附加下述通式（3）所示的红色荧光体。该荧光体是所谓赛隆荧光体。

（Sr_1-x3Eu_x3）_a3AlSi_b3O_c3N_d3·····（3）

另外，在上述通式（3）中，x3、a3、b3、c3、d3满足下面的关系。0<x3<1、0.6<a3<0.95、2.0<b3<3.9、0.25<c3<0.45、4.0<d3<5.0。

特别，在除了赛隆黄绿/黄色荧光体以外，在同一荧光体层20中还追加赛隆绿色荧光体或者赛隆红色荧光体的情况下，由于荧光体粒子的粒径、形状类似，所以荧光体层制造时的各粒子的分散性提高。因此，荧光体层20内的荧光体粒子的分布变得均匀。因此，能够实现发光强度、色度的分布均匀的发光装置。

（第2实施方式）

本实施方式的发光装置具备：发光元件，发出蓝色的激励光；波长偏移荧光体，形成于发光元件上，且是被激励光激励而发出黄色的荧光的黄色荧光体、被激励光激励而发出绿色的荧光的绿色荧光体、或者、被激励光激励而发出红色的荧光的红色荧光体的至少一种，荧光的峰值波长是520nm以上且小于660nm，在激励光的峰值波长偏移的情况下，荧光的峰值波长向同一方向偏移；以及调光机构，使发光元件的发光强度变化。

本实施方式的发光装置除了具备调光机构以外，与第1实施方式相同。因此，关于与第1实施方式重复的内容，省略记述。

图4是示出实施方式的发光装置的电路结构的概略的图。以通过发光元件发出的蓝色的激励光、与黄绿/黄色荧光体发出的黄色的荧光混合来发出昼白色（色温度5000K）的白色发光装置为例子进行说明。

本实施方式的发光装置200具备发光部70、与发光部70电连接的调光机构80。调光机构80插入于发光部70与电源90之间。另外，发光部70的结构与第1实施方式的发光装置100相同。

调光机构80具备使发光部70的发光强度变化以达到期望的强度的功能。调光机构80具备控制电路82和双向晶闸管84。发光装置200是通过振幅控制进行调光的发光装置。

例如，通过用未图示的调光旋钮设定控制电路82内的定时器的值，使双向晶闸管接通的定时变化。由此，根据变化的电源波形，通过控制电路82输入到发光部70的蓝色LED的电流值变化。因此，发光部70的蓝色LED发出的激励光的强度变化，与其相伴地发光部70的荧光体发出的荧光的强度也变化。因此，发光部70的发光强度变化为期望的强度。

如果对蓝色LED输入的电流值变化，则有时蓝色LED发出的激励光的峰值波长大幅偏移。根据本实施方式，即使蓝色LED发出的激励光的峰值波长大幅偏移，波长偏移荧光体发出的荧光的峰值波长也向与激励光的峰值波长相同的方向偏移。因此，由蓝色LED发出的激励光的峰值波长的偏移所致的色度的变化被补偿，实现色度偏移小的发光装置。

【实施例】

（实施例）

作为黄绿/黄色荧光体而使用作为赛隆荧光体的（Sr_0.98Ce_0.02）₂Al₃Si₇O₁N₁₃，作为红色荧光体而使用作为赛隆荧光体的（Sr_0.98Eu_0.02）₂Al₃Si₇O₁N₁₃，使将它们以5：1的重量比例混合而得到的物质分散到树脂中。然后，在蓝宝石基板上，涂覆使黄绿/黄色荧光体以及红色荧光体分散而得到的树脂，在150℃环境下放置30分钟，从而使树脂硬化。这样，在基板上形成了荧光体层。得到通过调整该树脂的涂覆量来调整色度，并产生白色光的发光装置。

另外，关于作为赛隆荧光体的（Sr_0.98Ce_0.02）₂Al₃Si₇O₁N₁₃，荧光的峰值波长是520nm以上且小于600nm，在激励光的峰值波长偏移的情况下，荧光的峰值波长向同一方向偏移。

图5是示出实施例的发光装置的色度变化的图。比较了在蓝色LED的峰值波长是430nm和450nm的情况下的色度。在430nm的情况下的色度是图中“W_e1”，在450nm的情况下的色度是图中“W_e2”。关于其色度之差，Cx是0.02、Cy是0.02。

（比较例）

制作了除了作为黄色荧光体使用YAG：Ce以外与实施例同样的发光装置。另外，关于YAG：Ce，相对于激励光的峰值波长的偏移，几乎未确认到荧光的峰值波长的偏移。

图6是示出比较例的发光装置的色度变化的图。比较了在蓝色LED的峰值波长是430nm和450nm的情况下的色度。在430nm的情况下的色度是图中“W_c1”，在450nm的情况下的色度是图中“W_c2”。关于其色度之差，Cx是0.02、Cy是0.03。

通过实施例和比较例的比较，确认了抑制彩色边纹的本发明的效果。

在上述实施方式中，以白色发光装置为例子进行了说明。特别地，针对蓝色的激励光的色度变化，所发光的光的色度敏感地反应的白色发光装置中，本发明有效。但是，本发明的应用不限于白色发光装置，例如，还能够应用于绿色发光装置、红色发光装置。

另外，在上述实施方式中，说明了单层的荧光体层，但当然也可以是层叠多个荧光体层的构造。

另外，作为荧光体层的透明基材，以硅酮树脂为例子进行了说明，但能够使用激励光的透射性高、并且耐热性高的任意的材料。作为这样的材料，例如，除了硅酮树脂以外，还能够使用环氧树脂、脲醛树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂等。特别，由于易于得到，易于处理，而且廉价，所以优选使用环氧树脂、硅酮树脂。另外，除了树脂以外，还能够使用玻璃、烧结体等。

虽然已经描述了某些实施方式，但这些实施方式仅以例子的方式来示出，并且不旨在限定本发明的范围。反而，本公开所描述的发光装置可以以其它各种形式来呈现；另外，在不脱离本发明的主旨的情况下，可以进行对本公开所描述的装置和方法的形式的各种省略、替代、变化。所附的权利要求和它们的等同物旨在包括这些形式或将落入本发明的主旨和范围内的修改。

Claims (15)

1.一种发光装置，其特征在于，具备：

发光元件，发出蓝色的激励光；以及

波长偏移荧光体，形成于所述发光元件上，且是被所述激励光激励而发出黄绿/黄色的荧光的黄绿/黄色荧光体、被所述激励光激励而发出绿色的荧光的绿色荧光体、或者被所述激励光激励而发出红色的荧光的红色荧光体的至少一种，荧光的峰值波长是520nm以上且小于660nm，在所述激励光的峰值波长偏移的情况下，荧光的峰值波长向同一方向偏移。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

所述波长偏移荧光体是黄绿/黄色荧光体。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

在所述激励光的峰值波长从420nm偏移到460nm时，所述波长偏移荧光体的荧光的峰值波长偏移20nm以上。

4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

所述波长偏移荧光体是由通式（1）所示的黄绿/黄色荧光体，在通式（1）中，x1、a1、b1、c1、d1满足0<x1<1、0.6<a1<0.95、2.0<b1<3.9、0<c1<0.45、4.0<d1<5.0的关系，

（Sr_1-x1Ce_x1）_a1AlSi_b1O_c1N_d1·····（1）。

5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，

包括由通式（2）所示的绿色荧光体，在通式（2）中，x2、a2、b2、c2、d2满足0<x2<1、0.93<a2<1.3、4.0<b2<5.8、0.6<c2<1.0、6.0<d2<11的关系，

（Sr_1-x2Eu_x2）_a2AlSi_b2O_c2N_d2·····（2）。

6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，

包括由通式（3）所示的红色荧光体，在通式（3）中，x3、a3、b3、c3、d3满足0<x3<1、0.6<a3<0.95、2.0<b3<3.9、0.25<c3<0.45、4.0<d3<5.0的关系，

（Sr_1-x3Eu_x3）_a3AlSi_b3O_c3N_d3·····（3）。

7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

还具备使所述发光元件的发光强度变化的调光机构。

8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

连接所述激励光的峰值波长偏移之前的、所述激励光的色度图上的点与所述荧光的色度图上的点的第1线段、和连接所述激励光的峰值波长偏移之后的、所述激励光的色度图上的点与所述荧光的色度图上的点的第2线段具有交点。

9.一种发光装置，其特征在于，具备：

发光元件，发出蓝色的激励光；以及

波长偏移荧光体，形成于所述发光元件上，且是被所述激励光激励而发出黄色的荧光的黄色荧光体、被所述激励光激励而发出绿色的荧光的绿色荧光体、或者被所述激励光激励而发出红色的荧光的红色荧光体的至少一种，

连接所述激励光的峰值波长偏移之前的、所述激励光的色度图上的点与所述荧光的色度图上的点的第1线段、和连接所述激励光的峰值波长偏移之后的、所述激励光的色度图上的点与所述荧光的色度图上的点的第2线段具有交点。

10.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，

所述波长偏移荧光体是黄绿/黄色荧光体。

11.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，

在所述激励光的峰值波长从420nm偏移到460nm时，所述波长偏移荧光体的荧光的峰值波长偏移20nm以上。

12.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，

所述波长偏移荧光体是由通式（1）所示的黄绿/黄色荧光体，在通式（1）中，x1、a1、b1、c1、d1满足0<x1<1、0.6<a1<0.95、2.0<b1<3.9、0<c1<0.45、4.0<d1<5.0的关系，

（Sr_1-x1Ce_x1）_a1AlSi_b1O_c1N_d1·····（1）。

13.根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于，

包括由通式（2）所示的绿色荧光体，在通式（2）中，x2、a2、b2、c2、d2满足0<x2<1、0.93<a2<1.3、4.0<b2<5.8、0.6<c2<1.0、6.0<d2<11的关系，

（Sr_1-x2Eu_x2）_a2AlSi_b2O_c2N_d2·····（2）。

14.根据权利要求13所述的发光装置，其特征在于，

包括由通式（3）所示的红色荧光体，在通式（3）中，x3、a3、b3、c3、d3满足0<x3<1、0.6<a3<0.95、2.0<b3<3.9、0.25<c3<0.45、4.0<d3<5.0的关系，

（Sr_1-x3Eu_x3）_a3AlSi_b3O_c3N_d3·····（3）。

15.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，

还具备使所述发光元件的发光强度变化的调光机构。