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_2

文档序号:8947609阅读:来源:国知局
是比较理想的。至今为止的照明用LED器 件的主要结构是,针对发出蓝色光的LED元件,将用于再现色温和显色性的荧光体混合并 配置在LED元件的光提取面上;考虑到荧光体之间的相互作用,不存在制成最佳条件的照 明用LED器件以及LED灯泡。为了实现上述理想的照明用LED器件,在提高LED元件的发 光效率和荧光体粉末的转换效率(用蓝色光激发而发出固有的颜色光的效率)的同时,消 除荧光体之间的相互作用的照明用LED器件的结构和LED灯泡的机构性设计变得很重要。
[0026] 另外,今后,即使是紫色LED元件、紫外线LED元件的高亮度化和低成本化有所提 高,作为荧光体能够使用蓝色系荧光体,也同样需要比以往更加考虑蓝色系荧光体、绿色系 荧光体、黄色系荧光体以及红色系荧光体之间的相互作用。
[0027] 本发明是鉴于上述这种情况做出的,目的在于提供一种下述的发光装置及其制造 方法:特别是,作为照明用LED器件,或者作为LED灯泡等LED照明装置,消除了荧光体之间 的相互作用,通过采用作为最佳条件的结构和机构设计,特性被提高,而且廉价的发光装置 及其制造方法。
[0028]本发明的第1技术方案的发光装置,包括:发出蓝色光、紫色光、或紫外线光的半 导体发光元件和被该半导体发光元件的光激发而发出固有光的荧光体,其特征在于,使用 发出作为所述固有光的蓝色系的光的蓝色系荧光体、发出作为所述固有光的绿色系的光的 绿色系荧光体、发出作为所述固有光的黄色系的光的黄色系荧光体、以及发出作为所述固 有光的红色系的光的红色系荧光体之中2种以上不同发光色的荧光体,构成为:所述2种以 上的荧光体以彼此上下不重叠的状态配置在横向,从而抑制荧光体之间的相互作用的特定 结构亦即焚光体分离型结构。
[0029] 第2技术方案的特征在于,利用构成所述荧光体分离结构的荧光体而构成的荧光 体层的厚度为500ym以下。
[0030] 由图8所示的发光光谱数据N〇3明显可知,在将绿色系荧光体和红色系荧光体以 相同质量进行混合,并配置在发出蓝色光的LED元件的光提取面上的情况下,在绿色系荧 光体和红色系荧光体之间产生的相互作用(即,绿色系荧光体被来自LED元件的蓝色光激 发,具有从被该激发的绿色系荧光体发出的宽光谱的绿色系的光被红色系荧光体再吸收, 并被转换成具有宽光谱的红色系的光)能够对作为总体光的白色光的发光效率和显色性 产生不希望看到的重大影响。即,如前所述,由于成为经由2个阶段的转换而得到的光,伴 随产生由2个阶段的转换所引起的损失,因此发光效率变得恶化。并且,因为绿色光成分的 消失,当然有色温的变化,但是对平均显色评价指数Ra损害更大。
[0031] 作为更具体的数据,图6示出了:色温相同情况下的、在绿色系荧光体和红色荧光 体之间有相互作用的场合(混合型样品/3B2D(7)73 :1)和没有相互作用的场合(分离型 样品/3B2D(2) (1)L7)的光谱。在相同的色温3000K附近,关于光特性值,在混合型时,光通 量=70. 11m,Ra= 81. 9,R9 = 5. 3,在分离型时,光通量=73. 81m,Ra= 85. 2,R9 = 25. 4。 根据这些数据可知,没有相互作用的分离型样品这一方,作为白色光的发光效率和显色性 良好。
[0032]即使是其他荧光体,与红色系荧光体之间也有同样的相互作用,特别是蓝色系荧 光体,与绿色系荧光体或黄色系荧光体之间也有相互作用。
[0033] 这样,通过制成能够抑制荧光体之间的相互作用的特定构造,可以实现显色性良 好且高亮度的照明。在此,所谓特定结构具体表示为荧光体分离型结构,不混合不同发光色 的荧光体,在分离的结构,使边界的厚度为500ym以下(最好是300ym以下),能够使得在 分离的边界面处的相互作用变得微小。
[0034] 本发明的第3技术方案是在第1技术方案的发光装置基础之上做出的,其特征在 于,所述发光装置构成为:通过发出蓝色光、紫色光或紫外线光的半导体发光元件与形成在 该半导体发光元件的光提取面上的荧光体层来发光;将所述荧光体层与层面垂直地分割成 多个,对每个分割的区域分配蓝色系荧光体、绿色系荧光体、红色系荧光体、黄色系荧光体 之中的任意1种荧光体来构成所述荧光体层,将所述特定结构构成为在该荧光体层的整个 面积之中,红色系荧光体所占总面积的比例最大。
[0035] 为了用LED器件实现卤素灯,需要显色性良好且高亮度的LED器件。为了达到这 个目的,需要制成在荧光体层所使用的多个荧光体之间几乎没有相互作用的结构。作为其 一个方法,如果利用与层面垂直的面将荧光体层分割成多个,对每个分割的区域分配蓝色 系荧光体、绿色系荧光体、红色系荧光体、黄色系荧光体之中的任意1种荧光体来构成荧光 体层的话,就能够几乎消除荧光体之间的相互作用。
[0036] 另外,卤素灯的色温为3000K以下,为了达到这样的色温,就需要将红色系荧光体 的分割区域的面积设置成与其他荧光体分割区域的面积相比最宽广。
[0037] 若以3000K的样品对图6的色温进行具体说明,则在是在荧光体之间具有相互作 用的混合型样品的情况下,绿色系荧光体和红色系荧光体的重量比为3 :1,S卩,必须使绿色 系荧光体重量是红色系荧光体重量的3倍这样多,但是,当是几乎没有相互作用的分离型 样品的情况下,重量比则为I:1. 66,红色系荧光体重量较多,另外,关于荧光体层的分割区 域的面积比,绿色系荧光体分割区域的面积和红色系荧光体分割区域的面积比为7:17,红 色系荧光体分割区域的面积被扩展到2. 4倍以上。
[0038] 这样,在消除荧光体之间的相互作用的结构中,为了制成卤素灯或灯泡色的光源, 与其他荧光体分割区域的面积相比,使红色系荧光体分割区域的面积最宽广就显得尤为重 要。
[0039] 本发明的第4技术方案是在第3技术方案的发光装置基础之上做出的,其特征在 于,在所述发光装置中,在所述红色系荧光体中包含有用于调整光谱特性的不同发光色的 荧光体。
[0040] 如图8所示,即使将相同量的绿色系荧光体混合于红色系荧光体,来自混合后的 荧光体的发光色也是红色系的颜色,但是,其光谱形状与红色系荧光体是单体的情况相比, 峰值和底部形状不同。这是理所当然的,利用来自LED元件的蓝色光(通过绿色系荧光体) 而被转换出的绿色系的光不是全部被转换成红色系,没有被转换的光则改变底部形状。利 用这种现象,虽然双重转换会产生若干损失,但从显色性的观点或者从制造方法的观点来 看,这种方法还是有良好的一面的。这种情况下,也可以利用上述现象。也就是说,为了调 整光谱形状,也可以将不同发光色的荧光体混合于红色系荧光体。
[0041] 这不仅仅限于红色系荧光体,蓝色系荧光体、绿色系荧光体、以及黄色系荧光体也 同样,在作为源体的荧光体的固有光的色区分的范围内,以能够调整光谱的峰值和底部形 状的程度混合了不同发光色的荧光体之后的荧光体也属于作为该源体的发出荧光体的固 有光的焚光体。
[0042] 本发明的第5技术方案是在第2技术方案的发光装置基础之上做出的,其特征 在于,所述发光装置构成为:通过发出蓝色光、紫色光、或紫外线光的半导体发光元件和 形成在该半导体发光元件的光提取面上的荧光体层来发光;所述发光装置的发光光谱的 波长530nm的发光强度成分值S2相对于波长520nm的发光强度成分值Sl的增长率亦即 (S2-S1)/SI为负值或正值且在6 %以下。
[0043] 关于图6的混合型样品和分离型样品的光谱,其特征上不同的部分是绿色系光的 光谱部分。这是由在荧光体之间有无相互作用而产生的差别,对此已经进行了反复阐述,但 是,在任意的色温(特别是从3000K至6000K的范围)下,若满足发光光谱的波长530nm的 发光强度成分值S2相对于波长520nm的发光强度成分值Sl的增长率亦即(S2-S1)/S1为 负值或正值且在6%以下的话,就能够获得显色性良好且高亮度的照明用LED器件。
[0044] 本发明的第6技术方案是在第3、第4、第5技术方案中的任意一发光装置基础之 上做出的,其特征在于,所述发光装置构成为:将荧光体含有膜片以半导体发光元件的光提 取面和所述荧光体含有膜片的入光面相对置的方式重叠配置于所述半导体发光元件上,所 述半导体发光元件发出蓝色光、紫色光、或紫外线光,并具有相对置的两个主面,且将一方 的主面作为光提取面,将另一方的主面作为电极形成面,而所述荧光体含有膜片具有与所 述光提取面相等或比其大的且相对置的2个主面,将一方的主面作为入光面,将另一方的 主面作为出光面;将所述荧光体含有膜片与主面相垂直地分割成多个,对每个分割的区域 (记作分割区域)分配蓝色系荧光体、绿色系荧光体、红色系荧光
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