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公開番号2021068918
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210430
出願番号2021007450
出願日20210120
発明の名称白色光源
出願人株式会社東芝,東芝マテリアル株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 33/50 20100101AFI20210402BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】過剰な青色光成分を含有しない人体に優しい白色光で、長時間連続点灯させても明るさが低下せず、同時に高い演色特性も有する白色光を提供可能な照明用光源を実現する。
【解決手段】実施形態によれば、本発明の白色LEDは、紫外乃至紫色発光LEDと、前記LEDの発する一次光を、青色光に変換する青色蛍光体、そして前記青色蛍光体の発する二次光の一部を吸収し、緑色乃至黄色光に変換するYAG系蛍光体による少なくとも3種類の部材を含む。前記白色LEDから、青色光と緑色乃至黄色光等の混合された白色光が放射され、前記白色光は、高い演色特性と、高い光束維持率を有し、ブルーライトハザード等の問題にも対策のなされた優れた特性を発揮することができる。
【選択図】 図4

特許請求の範囲【請求項1】
発光ダイオード(以下LEDと称す)と蛍光体の組合せからなる白色光源であり、前記白色光源から出射される白色光の発光スペクトルの、400nmから500nmの波長範囲に存在する少なくとも1以上の極大値のうち、最大値を示す極大値と、前記最大の極大値の長波長側に隣接する極小値において、極小値に対する極大値の比率(極大値を示す波長における発光スペクトル強度/極小値を示す波長における発光スペクトル強度)が1.9以上となる発光スペクトルピークが存在せず、前記LEDが350nm以上420nm以下に発光ピークを有する紫外乃至紫色光を出射すると共に、前記蛍光体が青色蛍光体を含有する混合蛍光体であり、前記混合蛍光体から出射される白色光が、400nmから780nmの波長範囲に亘って連続スペクトルを有し、
前記混合蛍光体は、波長範囲510nmから570nmに発光ピークを有するセリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット系緑色乃至黄色蛍光体と、前記青色蛍光体とを含み、
前記青色蛍光体が、発光ピーク波長が430nmから470nmの範囲内にある第一の青色蛍光体と、発光ピーク波長が470nmを超え、485nmまでの範囲内にある第二の青色蛍光体の混合蛍光体を含み、前記第一の青色蛍光体がユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体およびユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体のうち少なくとも1種であり、前記第二の青色蛍光体がユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体であって、
前記白色光源から出射される白色光の平均演色評価数Raが96以上である、白色光源。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
請求項1記載の白色光源において、前記白色光源から出射される白色光の演色評価数R1からR15の全てが85以上である白色光源。
【請求項3】
請求項2記載の白色光源において、前記白色光源から出射される白色光の色温度が2500K乃至6500Kである白色光源。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の白色光源において、前記セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体と前記ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体の重量比率が、29重量部:71重量部乃至10重量部:90重量部の範囲にある白色光源。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の白色光源において、前記第二の青色蛍光体が、ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体であり、
一般式:(Sr
1−x−y
Ba

Ca



(PO



Cl:Eu(式中、x、yは0≦x≦0.44、0≦y≦0.1を満足する数値である)の化学組成を有する白色光源。
【請求項6】
請求項5に記載の白色光源において、前記第一の青色蛍光体のうち少なくとも1種が、ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩であり、
一般式:(Sr
1−x−y
Ba

Ca



(PO



Cl:Eu(式中、x、yは0≦x≦0.35、0≦y≦0.1を満足する数値である。)の化学組成を有する白色光源。
【請求項7】
請求項5乃至6のいずれか1項に記載の白色光源において、前記混合蛍光体は、前記第一の青色蛍光体が前記青色蛍光体全体の50重量%以上、前記第二の青色蛍光体が前記青色蛍光体全体の50重量%以下である白色光源。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の白色光源において、前記緑色乃至黄色蛍光体としてユーロピウム付活アルカリ土類オルソ珪酸塩蛍光体を更に含む白色光源。
【請求項9】
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の白色光源において、前記蛍光体が赤色蛍光体を更に含み、前記赤色蛍光体が、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体、ユーロピウム付活アルカリ土類ニトリドアルミニノシリケート蛍光体、マンガン付活マグネシウムフロロジャーマネート蛍光体のうち、少なくとも1種である白色光源。
【請求項10】
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の白色光源において、前記蛍光体の平均粒子径が10μm以上50μm以下である白色光源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、家庭やオフィスのみならず、例えば美術館や病院等の特殊用途にも使用可能な照明用白色光源で、明るく高演色であると同時に、人体の健康面等にも配慮された光を提供することのできる白色LEDに関する。
続きを表示(約 4,800 文字)【背景技術】
【0002】
白色LEDが開発されて約20年が経過し、そのコンパクト性、長寿命、低電圧駆動、水銀フリー等の特徴が市場に認められる様になって、従来の蛍光灯(FL)や白熱電球さらにはハロゲン電球等に代わり、今や照明製品市場の最有力商品として、普及されるに至っている。
【0003】
白色LED製品の部材構成としては、近紫外乃至紫色光(350〜420nm)を発する発光ダイオード、もしくは青色光(430〜480nm)を発する発光ダイオードのうち何れか1種と、前記発光ダイオードからの一次光を吸収して、二次光を発する蛍光体とを組合せた、主として2つのタイプが代表的なものである。
【0004】
2種類の白色LEDのうち、近紫外乃至紫色光(350〜420nm)を発光する発光ダイオード(以下、紫外乃至紫色LEDと呼ぶ)を用いるものは、蛍光体として、青色、緑色乃至黄色、および赤色の3乃至4色の蛍光体を用いることで白色光を得ている。一方、青色光(430〜480nm)の発光ダイオード(以下、青色LEDと呼ぶ)を用いるものは、蛍光体として、緑色乃至黄色と赤色との2乃至3色の蛍光体、または主に黄色の蛍光体を用いることにより白色光を得ている。
【0005】
青色LEDを用いるタイプのうち、緑色乃至黄色と赤色の少なくとも2色の蛍光体を用いるものについては、色ムラが大きく、発光色度のばらつきも大きいという問題があり、主に黄色の蛍光体を用いるものについては、演色性が悪く、暖かみに欠ける白色光しか得られないとの問題がある。また、いずれの蛍光体を使用する場合でも、青色LEDの発光強度が強すぎる為、市場においてブルーライトハザード等の問題点も指摘される様になっている。人体が強い青色光に晒される事により、眼精疲労を起こしたり、人体の持つ概日リズムに乱れが生ずるなどの、健康被害の問題である。
【0006】
一方、紫外乃至紫色LEDを用いるタイプについては、青色LEDを用いるものに比べて、使用する蛍光体の種類が多いことから、色再現性が広く、所定の色度の白色光を自在に得ることのできる利点を有している。しかも、LEDの発するシャープな光は、ほぼ全量が蛍光体に吸収され、蛍光体により可視光に変換されるから、従来の蛍光灯や白熱電球等に近い自然な白色光を得ることができる。従い、ブルーライトハザード等の問題に対しても、十分に対策された光源とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特許第3700502号公報
特許第3503139号公報
特許第4989936号公報
特許第5330263号公報
特許第5390390号公報
【非特許文献】
【0008】
照明学会誌 第94巻 第4号、2010年4月
【発明の概要】
【0009】
本発明によれば、以下の白色光源が提供される。
【0010】
[1] 発光ダイオード(以下LEDと称す)と蛍光体の組合せからなる白色光源であり、蛍光体の1種が少なくともセリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体であって、前記白色光源から出射される白色光の発光スペクトルの、400nmから500nmの波長範囲に存在する少なくとも1以上の極大値のうち、最大値を示す極大値と、前記最大の極大値の長波長側に隣接する極小値において、極小値に対する極大値の比率(極大値を示す波長における発光スペクトル強度/極小値を示す波長における発光スペクトル強度)が1.9以上となる発光スペクトルピークが存在しないことを特徴とする白色光源。
【0011】
[2] [1]記載の白色光源において、LEDが350nm以上420nm以下に発光ピークを有する紫外乃至紫色光を出射すると共に、前記蛍光体が青色蛍光体を更に含有する混合蛍光体であり、前記混合蛍光体から出射される白色光が、400nmから780nmの波長範囲に亘って連続スペクトルを有することを特徴とする白色光源。
【0012】
[3] [1]または[2]記載の白色光源において、セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体が、波長範囲510nmから570nmに発光ピークを有する緑色乃至黄色蛍光体であり、前記青色蛍光体がユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体もしくはユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩蛍光体の少なくとも1種であり、発光ピークが430nmから480nmの波長範囲にあることを特徴とする白色光源。
【0013】
[4] [3]記載の白色光源において、前記青色蛍光体が、ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体であり、
一般式:(Sr
1−x−y
Ba

Ca



(PO



Cl:Eu
(式中、x、yは0≦x≦0.44、0≦y≦0.01を満足する数値である)
の化学組成を有することを特徴とする白色光源。
【0014】
[5] [4]記載の白色光源において、前記青色発光蛍光体の発光ピーク波長が440nmから470nmの波長範囲にあることを特徴とする白色光源。
【0015】
[6] [4]乃至[5]記載の白色光源において、前記青色蛍光体が、ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩であり、
一般式:(Sr
1−x−y
Ba

Ca



(PO



Cl:Eu
(式中、x、yは0≦x≦0.35、0≦y≦0.01を満足する数値である。)
の化学組成を有することを特徴とする白色光源。
【0016】
[7] [1]乃至[6]記載の白色光源において、前記蛍光体の平均粒子径が10μm以上50μm以下であることを特徴とする白色光源。
【0017】
[8] [1]乃至[7]記載の白色光源において、前記蛍光体が赤色蛍光体を更に含み、前記赤色蛍光体が、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体、ユーロピウム付活アルカリ土類ニトリドアルミニノシリケート蛍光体、マンガン付活マグネシウムフロロジャーマネート蛍光体のうち、少なくとも1種であることを特徴とする白色光源。
【0018】
[9] [4]乃至[8]記載の白色光源において、前記蛍光体にはセリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体とユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体の2種類の蛍光体が含まれており、前記セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体と前記ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体の重量比率が、29重量部:71重量部乃至10重量部:90重量部の範囲にあることを特徴とする白色光源。
【0019】
[10] [1]乃至[9]記載の白色光源において、前記白色光源から出射される白色光の平均演色評価数Raが96以上であり、演色評価数R1からR15の全てが85以上であることを特徴とする白色光源。
【0020】
[11] [3]記載の白色光源において、前記青色蛍光体が、ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体であり、
一般式:(Sr
1−x−y
Ba

Ca



(PO



Cl:Eu(式中、x、yは0≦x≦0.44、0≦y≦0.1を満足する数値である)の化学組成を有することを特徴とする白色光源。
【0021】
[12] [11]記載の白色光源において、前記青色発光蛍光体の発光ピーク波長が440nmから470nmの波長範囲にあることを特徴とする白色光源。
【0022】
[13] [11]乃至[12]記載の白色光源において、前記青色蛍光体が、ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩であり、
一般式:(Sr
1−x−y
Ba

Ca



(PO



Cl:Eu(式中、x、yは0≦x≦0.35、0≦y≦0.1を満足する数値である。)の化学組成を有することを特徴とする白色光源。
【0023】
[14] [11]乃至[13]記載の白色光源において、前記蛍光体にはセリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体とユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体の2種類の蛍光体が含まれており、前記セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体と前記ユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体の重量比率が、29重量部:71重量部乃至10重量部:90重量部の範囲にあることを特徴とする白色光源。
【0024】
[15] [2]記載の白色光源において、前記セリウム付活イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体が、波長範囲510nmから570nmに発光ピークを有する緑色乃至黄色蛍光体であり、前記青色蛍光体は発光ピーク波長が430nmから470nmの範囲内にある第一の青色蛍光体の少なくとも1種と、発光ピーク波長が470nmを超え、485nmまでの範囲内にある第二の青色蛍光体の少なくとも1種の混合蛍光体であり、前記第一の青色蛍光体がユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体およびユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体のうち少なくとも1種であり、前記第二の青色蛍光体がユーロピウム付活アルカリ土類ハロ燐酸塩蛍光体であることを特徴とする白色光源。
【0025】
[16] [15]記載の白色光源において、前記混合蛍光体は、前記第一の青色蛍光体が前記青色蛍光体全体の50重量%以上、前記第二の青色蛍光体が前記青色蛍光体全体の50重量%以下であることを特徴とする白色光源。
【0026】
[17] [3]乃至[16]記載の白色光源において、前記緑色乃至黄色蛍光体としてユーロピウム付活アルカリ土類オルソ珪酸塩蛍光体を更に含むことを特徴とする白色光源。
【0027】
[18] [1]乃至[17]記載の白色光源において、前記蛍光体が赤色蛍光体を更に含み、前記赤色蛍光体が、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体、ユーロピウム付活アルカリ土類ニトリドアルミニノシリケート蛍光体、マンガン付活マグネシウムフロロジャーマネート蛍光体のうち、少なくとも1種であることを特徴とする白色光源。
【0028】
[19] [1]乃至[18]記載の白色光源において、前記蛍光体の平均粒子径が10μm以上50μm以下であることを特徴とする白色光源。
【0029】
[20] [1]乃至[19]記載の白色光源において、前記白色光源から出射される白色光の平均演色評価数Raが96以上であり、演色評価数R1からR15の全てが85以上であることを特徴とする白色光源。
【0030】
上記白色光源は、以下の知見に基づいてなされたものである。
(【0031】以降は省略されています)

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