发光装置、led照明装置以及用于所述发光装置的荧光体含有膜片的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于LED照明等上的发光装置，特别是关于由发出蓝色光、紫色 光、紫外光的半导体发光元件和将该光转换成白色光的荧光体构成的发光装置、LED灯泡及 其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，使用LED的照明装置已被实用化，以白炽灯泡和荧光灯为首，水银灯和卤 素灯也正在被替换中。其原因是，以低耗电就能获得同等的亮度，还可以大幅度削减成为地 球温暖化根源的二氧化碳排放量，从而成为环保商品的王牌。例如，60W级的白炽电灯泡的 同等亮度可以用9W的LED灯泡来实现。这样，如果所有照明都替换成LED照明的话，削减 二氧化碳排放量的目标就很容易达到，但是，阻碍这种替换的原因在于两个照明装置的价 格差还是比较大的。若考虑寿命的话，其价格差就会变得很小，因此，针对特殊场所的照明， 由于对此进行替换的人工费也能够削减，故而逐渐替换成了LED照明。
[0003] 店铺的筒灯或景点照明所使用的卤素灯由于与白炽电灯泡同样地对灯丝进行通 电，利用使之白炽时的发光，因此，评价色再现性的显色评价指数较高，另外，与一般的白炽 电灯泡相比，由于可以提高灯丝的温度，故而可以提高亮度50%左右。另外，寿命也比较长。 其原因是，灯丝的材质为钨，一旦被白炽化，钨就会升华，在是一般白炽灯泡的情况下，会析 出到灯泡的玻璃上。但是，卤素灯由于在灯泡内被封装有惰性气体和微量的卤素气体，因 此，成为卤化钨，这种物质的蒸气压力高，不会析出，而是在灯丝附近再次分离成钨和卤素， 钨返回到灯丝，形成所谓的卤钨循环，该卤钨循环被反复进行。
[0004] 卤素灯的色温在2700K至3000K左右，显色性在灯中最好，在色再现性重要的场 所，使用该光源。
[0005] 用LED灯泡替换卤素灯泡（也称作卤素灯）的情况下，由于卤素灯的用途是使用 在店铺照明或演出照明等等色再现性比较重要的场所的照明，因此，亮度和显色性就成为 了课题。关于亮度，虽然认为提高LED元件的发光效率，照明用LED器件（照明用LED电子 部件）的实际值达到1501m/W(5000K)或1001m/W(3000K)没有什么问题，但是，一旦考虑到 显色性，发光效率就会下降。例如，关于色温为3000K时的照明用LED器件，平均显色评价指 数Ra= 80的器件的发光效率可以是1001m/W，但是，关于Ra= 85的器件，则低到了 801m/ W。也就是说，若使显色性良好，发光效率则下降。
[0006] 作为使用半导体发光元件（也称为LED元件）而获得白色光的方法，在第一阶段， 使用了利用蓝色光能发出与蓝色有补色关系的黄色光的YAG系荧光体粉末。但是，关于利 用该LED元件的蓝色光和YAG荧光体的黄色光制作出来的疑似白色光，其平均显色评价指 数Ra值低到了 70层面的程度，用其照明，无法再现物体的自然色。Ra呈现较低的原因是光 的红色成分较少。
[0007] 因此，在第2阶段，使用了利用LED元件的蓝色光能发出作为光的三原色的绿色光 和红色光的荧光体粉末，通过LED元件的蓝色光、具有来自2种荧光体的宽光谱的绿色光和 红色光构成白色光，其平均显色评价指数Ra值被改善到了 93,由其照明所实现的色再现性 也相当好。但是，作为白色光的亮度则如前所述那样呈现下降。其原因在后面阐述。
[0008] 今后，如果发出紫色光和紫外线光的半导体发光元件的高亮度化有所进展的话， 则在第三阶段，可以使用利用紫色光、紫外线光能发出光的三原色的3种荧光体粉末，Ra值 能够达到与卤素灯同等的100。
[0009] 用于LED灯泡上的照明用LED器件在现阶段还处于第2阶段，其由发出蓝色光的 LED元件、被该蓝色光激发而发出宽谱绿色光的绿色系荧光体、和被蓝色光激发而发出宽谱 红色光的红色系荧光体构成。光的亮度也影响到人类的可视度，所以，用考虑了可视度的光 通量来表示，单位使用Im(流明）。关于人类的可视度，波长555nm的黄色系光最高，蓝色系 和红色系的光较低。因此，由荧光体决定的红色系光的成分如果多，流明值就会较低。为了 使显色性良好，一般情况下，即使在红色系的光中，长波的红光也是必须的，相对应地，流明 值就会较低。
[0010] 在图7中，对色温约为3000K的照明用LED器件的平均显色评价指数Ra= 80情 况下和Ra= 90以上情况下的光谱进行了比较。图7所示的Samplel的Ra= 96. 4,亮度为 60. 61m，Sample2 的Ra= 81. 9,亮度为 70. 11m。由此可知：Samplel的光谱与Sample2 的光 谱相比，其长波的红光成分较多，相对应地，流明值变低了。
[0011] 这样，若使显色性良好，光通量值就会下降这一第1要因是由上述的原因引起的， 除此之外，还有重要的第2要因。对此进行如下说明。
[0012] 一般来说，绿色系荧光体和红色系荧光体是以能够再现色温的配合比进行混合而 被加以利用的。在图7的照明用LED器件的情况下，荧光体也是被混合的，并且被配置在 LED元件的周围。这样，在混合绿色系荧光体和红色系荧光体而进行使用的情况下，在荧光 体之间会产生相互作用。也就是说，从被来自LED元件的蓝色光激发的绿色系荧光体虽然 能发出宽谱的绿色光，但是，其光的一部分也能成为红色系荧光体的激励光。
[0013] 图8示出了这种相互作用的显著例子。图8的Sample3是绿色系荧光体和红色 系荧光体以相同数量混合后的情况下的光谱，Sample4是对绿色系荧光体和红色系荧光体 的单独的光谱进行叠加后的情况（也就是说，在两者的荧光体之间没有相互作用的光谱）。 关于两光谱的光特性值，Sample3的场合下，光通量值=69. 01m，Ra= 69. 0,色温=2300K， Sample4 的场合下，光通量值=72. 21m，Ra= 93. 5,色温=4096. 9K。
[0014] 根据该发光光谱数据N〇3可知，在以相同数量进行混合的情况下（即，绿色系荧 光体和红色系荧光体的混合比为1:1的情况），绿色光成分完全没有出现，只有红色光成分 比较大。即，绿色光被红色系荧光体再吸收而转换成红色光。其结果，色温达到偏红色的 2300K，色再现性也恶化到Ra= 69. 0,此外，光通量值也变小了。
[0015] 从这个例子可以明白以下两种情况。
[0016] 首先，第一，关于混合了荧光体的Sample3,从LED元件所发出的蓝色光，通过绿色 系荧光体被转换成宽谱的绿色光，而且，该光通过红色系荧光体又被转换成宽谱的红色光， 从而成为经由了上述2个阶段转换的光，因此，伴随着2个阶段的转换会产生损失。即，作 为总体光的白色光的发光效率出现了损失。
[0017] 第二，因为绿色光成分的消失，当然会有色温的变化，但是，对平均显色评价指数 Ra的损害更大。
[0018] 这样，荧光体之间的相互作用，不仅降低了显色性，同时还产生了使发光效率恶化 的作用。也就是说，明白了：为了用LED灯泡替换上述卤素灯那样的高显色性且高亮度的光 源，消除荧光体之间的相互作用的构造变得很重要。
[0019] 作为消除相互作用的一个方法，只要在结构上分割成绿色系荧光体的区域和红色 系荧光体的区域来在LED元件的周周配置就可以。类似这样的例子已被专利文献1和专利 文献2所展示。在专利文献1的情况下，记载了：分割出绿色系荧光体和红色系荧光体而配 置在蓝色LED元件的结构、以及分割出蓝色系荧光体和绿色系荧光体和红色系荧光体而配 置在紫外线LED元件的结构。另外，在专利文献2的情况下，也记载了 ：分割出蓝色系荧光 体和绿色系荧光体和红色系荧光体而配置在紫外线LED元件的结构。
[0020] 但是，无论哪一文献，关于不同荧光体之间的相互作用等都没有论述，在专利文献 1中，记载了通过各发光分担区域的面积以及荧光体层的色度等的调整，可以对叠加混色容 易进行微调整，容易接近更理想的白色光，在专利文献2中，记载了可以通过面积比来控制 各荧光体的量比，所以与混合的情况相比，可以减小发光色的偏差。在以往的专利文献中， 没有论述与相互作用所决定的光的特性相关的影响等问题。
[0021] 在先技术文献
[0022] 专利文献
[0023] 专利文献1:日本特开3978514号公报
[0024] 专利文献2:日本特开2005-72129号公报
【发明内容】
[0025] 利用所述的第2阶段的照明用LED器件再现卤素灯的情况下，色温为3000K以下、 显色性为Ra= 90以上的值、发光效率为1001m/W