JP2008041706A - 発光装置および白色変換シート - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、色のばらつきが生じにくい発光装置、およびそれに用いられる白色変換シートを提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、青色ＬＥＤチップを有する複数個の青色ＬＥＤ光源と、上記複数個の青色ＬＥＤ光源に対して設けられ、かつ上記青色ＬＥＤチップに対して、上記青色ＬＥＤチップから放射される青色光を他の色の光に変換し得る間隙をおいて配置され、上記青色光を、上記青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有する白色変換シートとを備えることを特徴とする発光装置を提供することにより、上記目的を達成するものである。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、青色ＬＥＤチップを有する複数個の青色ＬＥＤ光源と、上記複数個の青色ＬＥＤ光源に対して設けられ、かつ上記青色ＬＥＤチップに対して、上記青色ＬＥＤチップから放射される青色光を他の色の光に変換し得る間隙をおいて配置され、上記青色光を、上記青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有する白色変換シートとを備えることを特徴とする発光装置を提供することにより、上記目的を達成するものである。
【選択図】図１
Description
本発明は、青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）を備え、白色光を発光する発光装置、およびそれに用いる白色変換シートに関するものである。
従来、青色光を放射する青色ＬＥＤチップと、この青色ＬＥＤチップが放射する青色光を吸収して、緑色光、黄色光、赤色光等を発光する蛍光体を含有する色変換部とを備え、白色光を発光する青色ＬＥＤが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
一般に、青色ＬＥＤにおいて、色変換部は、ＬＥＤ実装部に設けられ、青色ＬＥＤチップ上に直接形成される。
青色ＬＥＤにおけるＬＥＤ実装部は微小なサイズであるので、ＬＥＤ実装部に色変換部を設ける際には、蛍光体の量を制御するのが困難である。そのため、個々の青色ＬＥＤによって色のばらつき（色温度のばらつき）が生じやすくなる。例えば、白色光を発光する発光装置を得たい場合に、青色ＬＥＤ毎に蛍光体の量にばらつきがあると、個々の青色ＬＥＤによって得られる発光色が高温度の青白い色調に変化したり、逆に低温度の黄色みがかった色調に変化したりする。これは、青色ＬＥＤチップからの青色光と、この青色光が色変換された光との比率によって色調が決定されるためである。このような色調のばらつきは、特に複数個の青色ＬＥＤを面状に設けた場合には、色むらとして容易に判別されてしまう。
また、個々の青色ＬＥＤによって発光波長が異なる場合にも、色のばらつきが生じやすい。
青色ＬＥＤにおけるＬＥＤ実装部は微小なサイズであるので、ＬＥＤ実装部に色変換部を設ける際には、蛍光体の量を制御するのが困難である。そのため、個々の青色ＬＥＤによって色のばらつき（色温度のばらつき）が生じやすくなる。例えば、白色光を発光する発光装置を得たい場合に、青色ＬＥＤ毎に蛍光体の量にばらつきがあると、個々の青色ＬＥＤによって得られる発光色が高温度の青白い色調に変化したり、逆に低温度の黄色みがかった色調に変化したりする。これは、青色ＬＥＤチップからの青色光と、この青色光が色変換された光との比率によって色調が決定されるためである。このような色調のばらつきは、特に複数個の青色ＬＥＤを面状に設けた場合には、色むらとして容易に判別されてしまう。
また、個々の青色ＬＥＤによって発光波長が異なる場合にも、色のばらつきが生じやすい。
一般に、青色ＬＥＤにおける色変換部は、光透過性樹脂中に蛍光体を分散させたものである。上述したように、色変換部は青色ＬＥＤチップ上に直接形成されるので、色変換部に含まれる光透過性樹脂は、高エネルギーの青色光や、青色ＬＥＤチップの発熱による熱に晒されることになり、劣化する。また、色変換部に含まれる蛍光体も、高エネルギーの青色光や、青色ＬＥＤチップの発熱による熱に晒されて、劣化したり、温度消光が生じたりする。
このような問題を解決するために、青色ＬＥＤを用いるものではないが、紫外光ＬＥＤチップと、この紫外光ＬＥＤチップに対して距離おいて配置された色変換部とを備える紫外光ＬＥＤが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、複数個の上記紫外光ＬＥＤを設ける場合には、紫外光ＬＥＤ毎に色変換部を形成するため、やはりＬＥＤ光源毎に色のばらつきが生じると考えられる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、色のばらつきが生じにくい発光装置、およびそれに用いられる白色変換シートを提供することを主目的とする。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、色のばらつきが生じにくい発光装置、およびそれに用いられる白色変換シートを提供することを主目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、青色ＬＥＤチップを有する複数個の青色ＬＥＤ光源と、上記複数個の青色ＬＥＤ光源に対して設けられ、かつ上記青色ＬＥＤチップに対して、上記青色ＬＥＤチップから放射される青色光を他の色の光に変換し得る間隙をおいて配置され、上記青色光を、上記青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有する白色変換シートとを備えることを特徴とする発光装置を提供する。
本発明によれば、白色変換シートが複数個の青色ＬＥＤ光源に対して設けられ、白色変換シートおよび青色ＬＥＤ光源が別の部材として設けられているので、白色変換シートを構成する光透過性樹脂層では、層中に蛍光体を均一に分散させることができる。これにより、色のばらつきを抑制することが可能である。さらに、本発明によれば、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップと白色変換シートとが所定の間隙をおいて配置されているので、青色ＬＥＤチップの発熱や青色ＬＥＤチップからの青色光の高エネルギーにより、光透過性樹脂および蛍光体の劣化や、蛍光体の温度消光を抑制することが可能である。これにより、色むらのない均質な白色光を得ることができる。
さらに、白色変換シートを構成する光透過性樹脂層は、光透過性樹脂中に蛍光体が分散されたものであり、成形性に優れているので、種々の形状を有する発光装置を得ることが可能である。
また、従来のように青色ＬＥＤ光源毎に蛍光体を含有する色変換部を設ける場合と比較して、白色変換シートの大面積化が可能であるので、蛍光体の含有量の制御、および、光透過性樹脂層全体で蛍光体の含有量を均一にするのが容易である。
さらに、白色変換シートを構成する光透過性樹脂層は、光透過性樹脂中に蛍光体が分散されたものであり、成形性に優れているので、種々の形状を有する発光装置を得ることが可能である。
また、従来のように青色ＬＥＤ光源毎に蛍光体を含有する色変換部を設ける場合と比較して、白色変換シートの大面積化が可能であるので、蛍光体の含有量の制御、および、光透過性樹脂層全体で蛍光体の含有量を均一にするのが容易である。
上記発明においては、上記蛍光体が、上記青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体であってもよい。このような構成とすることにより、白色光を発光する発光装置を得ることができるからである。
また、上記蛍光体が、上記青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体、および、上記青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体であってもよい。さらに、上記蛍光体が、上記青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体、および、上記青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体であってもよい。このような構成とすることにより、白色光を発光するとともに、演色性の高い発光装置を得ることができるからである。
また、上記蛍光体が、上記青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体、および、上記青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体であってもよい。さらに、上記蛍光体が、上記青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体、および、上記青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体であってもよい。このような構成とすることにより、白色光を発光するとともに、演色性の高い発光装置を得ることができるからである。
また本発明においては、上記白色変換シートが、上記光透過性樹脂層上に形成された光導入層をさらに有していてもよい。白色変換シートに光導入層が形成されていることにより、青色ＬＥＤ光源からの青色光を光透過性樹脂層に効率的に入射させたり、光取り出し効率を高めたりすることができるからである。
本発明は、また、上述の発光装置に用いられ、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、上記青色光との混色により実質的に白色光となる色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有することを特徴とする白色変換シートを提供する。
本発明の白色変換シートは、上述の発光装置に用いられるものであるので、所定の発光装置に用いた場合には、上述したように、色のばらつき、光透過性樹脂および蛍光体の劣化、蛍光体の温度消光を抑制することが可能である。また、光透過性樹脂層は、光透過性樹脂中に蛍光体が分散されたものであり、成形性に優れているので、本発明の白色変換シートを用いて発光装置を作製する場合には、種々の形状を有する発光装置を得ることが可能である。さらに、本発明の白色変換シートは大面積化が可能であるので、蛍光体の含有量の制御、および、光透過性樹脂層中に蛍光体を均一に分散させるのが容易である。
本発明によれば、白色変換シートが、複数個の青色ＬＥＤ光源に対して設けられ、かつ青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップに対して所定の間隙をおいて配置されているので、色のばらつき、光透過性樹脂および蛍光体の劣化、ならびに蛍光体の温度消光を抑制することができるという効果を奏する。また、白色変換シートは成形性に優れているので、発光装置の設計の自由度が増すという効果を奏する。
以下、本発明の発光装置および白色変換シートについて詳細に説明する。
Ａ．発光装置
まず、本発明の発光装置について説明する。
本発明の発光装置は、青色ＬＥＤチップを有する複数個の青色ＬＥＤ光源と、上記青色ＬＥＤチップに対して設けられ、かつ上記青色ＬＥＤチップに対して、上記青色ＬＥＤチップから放射される青色光を他の色の光に変換し得る間隙をおいて配置され、上記青色光を、上記青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有する白色変換シートとを備えることを特徴とするものである。
まず、本発明の発光装置について説明する。
本発明の発光装置は、青色ＬＥＤチップを有する複数個の青色ＬＥＤ光源と、上記青色ＬＥＤチップに対して設けられ、かつ上記青色ＬＥＤチップに対して、上記青色ＬＥＤチップから放射される青色光を他の色の光に変換し得る間隙をおいて配置され、上記青色光を、上記青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有する白色変換シートとを備えることを特徴とするものである。
本発明の発光装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の発光装置の一例を示す概略平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図１および図２に例示する発光装置１は、基板２と、この基板２上にアレイ状に配列された複数個の青色ＬＥＤ光源３と、この複数個の青色ＬＥＤ光源３の青色ＬＥＤチップに対して、所定の間隙をおいて配置された白色変換シート５とを有するものである。白色変換シート５は、青色ＬＥＤ光源３の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、この青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層４から構成されている。なお、図１において、白色変換シートの一部は省略されている。
図１は、本発明の発光装置の一例を示す概略平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図１および図２に例示する発光装置１は、基板２と、この基板２上にアレイ状に配列された複数個の青色ＬＥＤ光源３と、この複数個の青色ＬＥＤ光源３の青色ＬＥＤチップに対して、所定の間隙をおいて配置された白色変換シート５とを有するものである。白色変換シート５は、青色ＬＥＤ光源３の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、この青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層４から構成されている。なお、図１において、白色変換シートの一部は省略されている。
上記の発光装置において、例えば、白色変換シートの光透過性樹脂層に含まれる蛍光体が、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体である場合、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから青色光が放射されると、この青色光が光透過性樹脂層に含有される黄色蛍光体に吸収されて発光された黄色光と、黄色蛍光体に吸収されずに白色変換シートを透過した青色光との混色によって、白色光を得ることができる。
本発明によれば、白色変換シートが、青色ＬＥＤ光源毎ではなく、複数個の青色ＬＥＤ光源に対して設けられており、白色変換シートと青色ＬＥＤ光源とが別の部材となっている。そのため、白色変換シートを構成する光透過性樹脂層では、層中に蛍光体を均一に分散させることができる。これにより、蛍光体の含有量の差異による色のばらつきを抑制することが可能である。
さらに、本発明によれば、青色ＬＥＤチップから放射された青色光のうち、白色変換シートに対して垂直な方向への光だけでなく、斜め方向への光も、白色変換シートに入射する。同一の青色ＬＥＤチップから、白色変換シートに対して垂直な方向に放射された青色光と、白色変換シートに対して斜め方向に放射された青色光とでは、白色変換シートに入射する部分が異なる。そのため、例えば個々の青色ＬＥＤチップによって発光波長や輝度が異なる場合であっても、青色ＬＥＤチップ毎の色のばらつきや輝度のばらつきを低減することができる。
このように本発明によれば、従来のような個々の青色ＬＥＤ光源による違いを平均化することが可能であり、色むらのない均質な白色光を得ることができる。
また、本発明によれば、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップと白色変換シートとが所定の間隙をおいて配置されているので、青色ＬＥＤチップの発熱による温度の影響や、青色ＬＥＤチップからの青色光の高いエネルギーの影響を受けて、白色変換シートの光透過性樹脂層に含まれる光透過性樹脂や蛍光体が劣化したり、蛍光体の温度消光が生じたりするのを抑制することが可能である。特に、従来のように青色ＬＥＤ光源の一部に蛍光体を含有する色変換部を設ける場合と比較して、青色ＬＥＤチップと白色変換シートとの距離を長くすることができるので、効果的に光透過性樹脂や蛍光体の劣化および蛍光体の温度消光を抑制することが可能である。
さらに、本発明における光透過性樹脂層は、光透過性樹脂中に蛍光体が分散されたものであるので、成形性に優れている。そのため、光透過性樹脂層を有する白色変換シートの形状を、筒状、球状、半筒状など、種々の形状にすることができる。すなわち、白色変換シートが成形性に優れているので、種々の形状を有する発光装置を得ることが可能である。例えば、図３に示すように、基板２上に配列された複数個の青色ＬＥＤ光源３と、複数個の青色ＬＥＤ光源３を覆うように配置された円筒状の白色変換シート５とを備える発光装置１とすることができる。なお、図３において、白色変換シートの一部は省略されている。
一方、従来のように青色ＬＥＤ光源毎に蛍光体を含有する色変換部が設けられている場合には、色変換部が青色ＬＥＤ光源の一部を構成しているため、本発明における白色変換シートのように、種々の形状とすることは困難である。また、従来の場合では、発光装置においては複数個の青色ＬＥＤ光源がドット状に配置されるため、本発明のように種々の形状を有する発光装置とすることも困難である。
一方、従来のように青色ＬＥＤ光源毎に蛍光体を含有する色変換部が設けられている場合には、色変換部が青色ＬＥＤ光源の一部を構成しているため、本発明における白色変換シートのように、種々の形状とすることは困難である。また、従来の場合では、発光装置においては複数個の青色ＬＥＤ光源がドット状に配置されるため、本発明のように種々の形状を有する発光装置とすることも困難である。
また、本発明によれば、従来のように青色ＬＥＤ光源毎に蛍光体を含有する色変換部を設ける場合と比較して、光透過性樹脂層の面積を格段に大きくすることができる。したがって、蛍光体の含有量を光透過性樹脂層全体で均一にすることが容易であり、さらに蛍光体の含有量の制御も容易である。また、このような比較的大面積の光透過性樹脂層は、例えば、光透過性樹脂に蛍光体を混練して成形することにより得ることができ、容易に形成可能である。
以下、本発明の発光装置の各構成について説明する。
以下、本発明の発光装置の各構成について説明する。
１．白色変換シート
本発明に用いられる白色変換シートは、複数個の青色ＬＥＤ光源に対して設けられ、かつ青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップに対して、この青色ＬＥＤチップから放射される青色光を他の色の光に変換し得る間隙をおいて配置されるものである。また、白色変換シートは、青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、この青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有するものである。
本発明に用いられる白色変換シートは、複数個の青色ＬＥＤ光源に対して設けられ、かつ青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップに対して、この青色ＬＥＤチップから放射される青色光を他の色の光に変換し得る間隙をおいて配置されるものである。また、白色変換シートは、青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、この青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有するものである。
青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップおよび白色変換シートの配置としては、白色変換シートが、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップに対して、青色ＬＥＤチップから放射される青色光を他の色の光に変換し得る間隙をおいて配置されていれば特に限定されるものではない。
なお、青色ＬＥＤチップとは、青色光を放射する部材、いわゆる青色発光層のことをいう。本発明においては、青色ＬＥＤチップと白色変換シートとが所定の間隙をおいて配置されているので、青色ＬＥＤチップと白色変換シートとが直接接触することがなく、光透過性樹脂や蛍光体の劣化、および蛍光体の温度消光を抑制することができる。青色ＬＥＤチップと白色変換シートとが所定の間隙をおいて配置されていれば、青色ＬＥＤ光源と白色変換シートとが接触していてもかまわない。
なお、青色ＬＥＤチップとは、青色光を放射する部材、いわゆる青色発光層のことをいう。本発明においては、青色ＬＥＤチップと白色変換シートとが所定の間隙をおいて配置されているので、青色ＬＥＤチップと白色変換シートとが直接接触することがなく、光透過性樹脂や蛍光体の劣化、および蛍光体の温度消光を抑制することができる。青色ＬＥＤチップと白色変換シートとが所定の間隙をおいて配置されていれば、青色ＬＥＤ光源と白色変換シートとが接触していてもかまわない。
白色変換シートは、少なくとも光透過性樹脂層を有するものであればよいが、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を平行光にしたり拡散させたりする光導入層をさらに有していてもよい。また、光透過性樹脂層が自己支持性をもたない場合には、基材上に光透過性樹脂層が形成されていてもよい。
以下、白色変換シートの各構成について説明する。
以下、白色変換シートの各構成について説明する。
（１）光透過性樹脂層
本発明に用いられる光透過性樹脂層は、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、この青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有するものである。
本発明に用いられる光透過性樹脂層は、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、この青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有するものである。
青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光と、蛍光体が青色光を吸収して放射する光とが補色関係にある場合には、青色ＬＥＤチップからの青色光と、蛍光体からの発光とを混色させることにより、白色光を得ることができる。そのため、光透過性樹脂層は、青色ＬＥＤチップからの青色光を透過する必要がある。すなわち、光透過性樹脂層は、青色ＬＥＤチップからの青色光、具体的には波長４２０ｎｍ〜４９０ｎｍの光に対して透過性を有する必要がある。
上記の光透過性樹脂層の青色光に対する透過率は、光透過性樹脂層中の蛍光体の含有量や、光透過性樹脂層の膜厚を調整することにより、調整することができる。
光透過性樹脂層の膜厚としては、光透過性樹脂層中の蛍光体の含有量、光透過性樹脂層の青色光に対する透過率、光透過性樹脂層の可視光線透過率、および、目的とする発光スペクトル等に応じて適宜選択される。
光透過性樹脂層は、蛍光体が光透過性樹脂中に分散されたものである。以下、蛍光体および光透過性樹脂について説明する。
（ｉ）蛍光体
本発明に用いられる蛍光体は、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、この青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換するものである。白色光を得るには、例えば、青色光および黄色光を混色するか、青色光、黄色光および赤色光を混色するか、あるいは、青色光、緑色光および赤色光を混色すればよい。すなわち、蛍光体としては、例えば、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体を用いてもよく、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体と青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体とを用いてもよく、青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体と青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体とを用いてもよい。中でも、黄色蛍光体および赤色蛍光体、あるいは、緑色蛍光体および赤色蛍光体を用いる場合には、演色性を高めることができる。
本発明に用いられる蛍光体は、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、この青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換するものである。白色光を得るには、例えば、青色光および黄色光を混色するか、青色光、黄色光および赤色光を混色するか、あるいは、青色光、緑色光および赤色光を混色すればよい。すなわち、蛍光体としては、例えば、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体を用いてもよく、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体と青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体とを用いてもよく、青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体と青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体とを用いてもよい。中でも、黄色蛍光体および赤色蛍光体、あるいは、緑色蛍光体および赤色蛍光体を用いる場合には、演色性を高めることができる。
本発明に用いられる黄色蛍光体としては、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射された青色光で励起されて黄色光を発光するものであれば特に限定されるものではない。具体的には、黄色蛍光体は、波長４２０ｎｍ〜４９０ｎｍの光で励起されて、波長５００ｎｍ〜７００ｎｍの光を発光するものであることが好ましい。このような黄色蛍光体としては、例えば、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ３＋）系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋などを挙げることができる。
ＹＡＧ系蛍光体は、イットリウム（Ｙ）の一部または全体が、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、ＧｄおよびＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素で置換されていてもよく、またアルミニウム（Ａｌ）の一部または全体が、Ｇａおよび／またはＩｎで置換されていてもよい。
このＹＡＧ系蛍光体は、組成を変化させることにより、蛍光体の発光波長を調整することができる。
例えば、ＹＡＧ系蛍光体のＹの一部または全体がＧｄで置換されている場合には、発光波長が長波長側にシフトする。この場合には、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Ｇｄの置換量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し、発光波長が全体的に長波長側にシフトする。すなわち、Ｇｄの置換量を多くすることにより、赤みの強い黄色（橙色）の光を発光する蛍光体とすることができる。一方、Ｇｄの置換量が増加するとともに、青みの強い黄色（緑色）の発光輝度は低下する傾向にある。
また例えば、ＹＡＧ系蛍光体のＡｌの一部がＧａで置換されている場合には、発光波長が短波長側にシフトする。すなわち、この場合には、青みの強い黄色（緑色）の光を発光する蛍光体とすることができる。
例えば、ＹＡＧ系蛍光体のＹの一部または全体がＧｄで置換されている場合には、発光波長が長波長側にシフトする。この場合には、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Ｇｄの置換量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し、発光波長が全体的に長波長側にシフトする。すなわち、Ｇｄの置換量を多くすることにより、赤みの強い黄色（橙色）の光を発光する蛍光体とすることができる。一方、Ｇｄの置換量が増加するとともに、青みの強い黄色（緑色）の発光輝度は低下する傾向にある。
また例えば、ＹＡＧ系蛍光体のＡｌの一部がＧａで置換されている場合には、発光波長が短波長側にシフトする。すなわち、この場合には、青みの強い黄色（緑色）の光を発光する蛍光体とすることができる。
また、本発明に用いられる緑色蛍光体としては、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射された青色光で励起されて緑色光を発光するものであれば特に限定されるものではない。具体的には、緑色蛍光体は、波長４２０ｎｍ〜４９０ｎｍの光で励起されて、波長５００ｎｍ〜６００ｎｍの光を発光するものであることが好ましい。このような緑色蛍光体としては、例えばＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などを挙げることができる。
さらに、本発明に用いられる赤色蛍光体としては、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射された青色光で励起されて赤色光を発光するものであれば特に限定されるものではない。具体的には、赤色蛍光体は、波長４２０ｎｍ〜４９０ｎｍの光で励起されて、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの光を発光するものであることが好ましい。このような赤色蛍光体としては、例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋などを挙げることができる。
光透過性樹脂中の蛍光体の含有量としては、光透過性樹脂層の膜厚、光透過性樹脂層の青色光に対する透過率、光透過性樹脂層の可視光線透過率、光透過性樹脂層の成形性、および、目的とする発光スペクトル等に応じて適宜選択される。
（ii）光透過性樹脂
本発明に用いられる光透過性樹脂としては、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を透過するものであれば特に限定されるものではないが、高エネルギーの青色光に対して劣化しにくいものであることが好ましい。
本発明に用いられる光透過性樹脂としては、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を透過するものであれば特に限定されるものではないが、高エネルギーの青色光に対して劣化しにくいものであることが好ましい。
また、光透過性樹脂は、自己支持性を有していてもよく、有さなくてもよい。光透過性樹脂が自己支持性を有さない、すなわち光透過性樹脂層が自己支持性を有さない場合には、後述するように、基材上に光透過性樹脂層が形成されていることが好ましい。
このような光透過性樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂などを用いることができ、例えば、シクロオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン、変性アクリル系ポリマー、ポリスチレン、セルロース誘導体、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル類などを挙げることができる。
（iii）その他
本発明における光透過性樹脂層は、蛍光体を光透過性樹脂に分散させた樹脂組成物を固化させることにより得ることができる。
光透過性樹脂層の成膜方法としては、例えば、上記樹脂組成物を用いてシート状に成形する方法や、上記樹脂組成物を基材上に塗布する方法を用いることができる。また、樹脂組成物の固化方法としては、用いる光透過性樹脂の種類に応じて適宜選択され、例えば、加熱、乾燥、光照射等の方法が用いられる。
本発明における光透過性樹脂層は、蛍光体を光透過性樹脂に分散させた樹脂組成物を固化させることにより得ることができる。
光透過性樹脂層の成膜方法としては、例えば、上記樹脂組成物を用いてシート状に成形する方法や、上記樹脂組成物を基材上に塗布する方法を用いることができる。また、樹脂組成物の固化方法としては、用いる光透過性樹脂の種類に応じて適宜選択され、例えば、加熱、乾燥、光照射等の方法が用いられる。
光透過性樹脂層が、黄色蛍光体および赤色蛍光体を含有する、または、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含有する等のように、複数色の蛍光体を含有する場合、この光透過性樹脂層は、複数色の蛍光体を含有する単一層であってもよく、各色の蛍光体をそれぞれ含有する層が積層されたものであってもよい。
本発明においては、蛍光体の種類、光透過性樹脂層中の蛍光体の含有量、光透過性樹脂層の膜厚等を調整することにより、得られる発光スペクトルを調整することができる。すなわち、白色光はもちろん、可視光領域の発光色うち、任意の発光色を得ることが可能な発光装置とすることができる。
（２）光導入層
本発明においては、光透過性樹脂層上に光導入層が形成されていてもよい。この光導入層としては、例えば、点光源（青色ＬＥＤ光源）からの光（青色光）を平行光にするものであってもよく、青色ＬＥＤ光源からの青色光を拡散させるものであってもよい。光導入層が青色ＬＥＤ光源からの青色光を平行光にするものである場合には、青色ＬＥＤ光源から全方位に放射される青色光を光導入層によって平行光にし、青色光を光透過性樹脂層に効率良く入射させることができる。また、光導入層が青色ＬＥＤ光源からの青色光を拡散させるものである場合には、光透過性樹脂層表面での光の反射を抑制し、青色光を光透過性樹脂層に効率良く入射させたり、光透過性樹脂層から白色光を効率良く取り出したりすることができる。
本発明においては、光透過性樹脂層上に光導入層が形成されていてもよい。この光導入層としては、例えば、点光源（青色ＬＥＤ光源）からの光（青色光）を平行光にするものであってもよく、青色ＬＥＤ光源からの青色光を拡散させるものであってもよい。光導入層が青色ＬＥＤ光源からの青色光を平行光にするものである場合には、青色ＬＥＤ光源から全方位に放射される青色光を光導入層によって平行光にし、青色光を光透過性樹脂層に効率良く入射させることができる。また、光導入層が青色ＬＥＤ光源からの青色光を拡散させるものである場合には、光透過性樹脂層表面での光の反射を抑制し、青色光を光透過性樹脂層に効率良く入射させたり、光透過性樹脂層から白色光を効率良く取り出したりすることができる。
青色ＬＥＤ光源からの青色光を平行光にする光導入層としては、例えば、凸レンズ、レンチキュラーレンズ、プリズム等の形状を有するものを用いることができる。光導入層が凸レンズやプリズムの形状を有する場合には、凸レンズやプリズムがアレイ状に形成されたものであることが好ましい。
光導入層が青色ＬＥＤ光源からの青色光を平行光にするものである場合は、通常、図４に例示するように、光導入層６ａが光透過性樹脂層４の青色ＬＥＤ光源３側の面に形成される。
また、青色ＬＥＤ光源からの青色光を拡散させる光導入層としては、例えば、光透過性樹脂層と、白色変換シートおよび青色ＬＥＤ光源の間に介在する媒体とに対して屈折率が調整された層や、光を拡散する微粒子を含有する層などを用いることができる。
光導入層が青色ＬＥＤ光源からの青色光を拡散させるものである場合、光導入層の形成位置としては、光透過性樹脂層上であれば特に限定されるものではない。例えば、図５に示すように光導入層６ｂが光透過性樹脂層４の青色ＬＥＤ光源３側の面に形成されていてもよく、図示しないが光導入層が光透過性樹脂層の青色ＬＥＤ光源に対向している面とは反対側の面に形成されていてもよい。
また、青色ＬＥＤ光源からの青色光を平行光にする光導入層、および、青色ＬＥＤ光源からの青色光を拡散させる光導入層の両方が形成されていてもよい。
このような光導入層は、上記光透過性樹脂層の青色ＬＥＤ光源からの青色光に対する透過率と同程度の透過率を有することが好ましい。
（３）基材
本発明においては、光透過性樹脂層が基材上に形成されていてもよい。特に、光透過性樹脂層が自己支持性をもたない場合には、基材上に光透過性樹脂層が形成されていることが好ましい。
本発明においては、光透過性樹脂層が基材上に形成されていてもよい。特に、光透過性樹脂層が自己支持性をもたない場合には、基材上に光透過性樹脂層が形成されていることが好ましい。
基材は、上記光透過性樹脂層の青色ＬＥＤ光源からの青色光に対する透過率と同程度の透過率を有することが好ましい。このような基材としては、例えば、石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等の可撓性を有さないリジットな基材、または、樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブルな基材を挙げることができる。
中でも、基材は、樹脂フィルム等のフレキシブルな基材であることが好ましい。樹脂フィルムは、成形性に優れており、曲面への適用等の種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。
中でも、基材は、樹脂フィルム等のフレキシブルな基材であることが好ましい。樹脂フィルムは、成形性に優れており、曲面への適用等の種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。
基材の形成位置としては、通常、光透過性樹脂層の青色ＬＥＤ光源に対向している面とは反対側の面とされる。
２．青色ＬＥＤ光源
本発明に用いられる青色ＬＥＤ光源は、青色ＬＥＤチップを有するものである。この青色ＬＥＤ光源としては、特に限定されるものではなく、一般的に使用される青色ＬＥＤ光源を用いることができる。例えば、ＬＥＤの種類としては、砲弾型、表面実装（ＳＭＤ）型、Chip On Board（ＣＯＢ）型、パワーＬＥＤ Face Up（ＦＵ）型、パワーＬＥＤ Face Down（ＦＤ）型などのいずれであってもよい。
本発明に用いられる青色ＬＥＤ光源は、青色ＬＥＤチップを有するものである。この青色ＬＥＤ光源としては、特に限定されるものではなく、一般的に使用される青色ＬＥＤ光源を用いることができる。例えば、ＬＥＤの種類としては、砲弾型、表面実装（ＳＭＤ）型、Chip On Board（ＣＯＢ）型、パワーＬＥＤ Face Up（ＦＵ）型、パワーＬＥＤ Face Down（ＦＤ）型などのいずれであってもよい。
図６は、本発明に用いられる青色ＬＥＤ光源の一例を示す概略断面図である。図６に例示する青色ＬＥＤ光源３においては、基体１２上にパターン状に配線１３および１４が形成され、配線の一部（配線１４）の上に青色ＬＥＤチップ１５が形成されており、封止枠１７および光透過性樹脂からなる凸レンズ状の封止材１８により封止されている。また、青色ＬＥＤチップ１５は、導電性ワイヤー１６を介して配線１３に接続されている。
青色ＬＥＤチップとしては、青色の波長領域の光を放射するものであれば特に限定されるものではなく、一般的に青色ＬＥＤに使用されるものを用いることができる。青色ＬＥＤチップの構成材料としては、例えば、ＩｎＧａＮや、Ｎ型ドーパントまたはＰ型ドーパントがドープされたＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体などが挙げられる。半導体の構造としては、例えば、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合、ＰＮ接合等を有するホモ構造、ヘテロ構造、ダブルへテロ構造、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造を挙げることができる。
青色ＬＥＤチップの発光波長としては、蛍光体との補色関係や、光透過性樹脂の劣化等を考慮して、４００ｎｍ〜５３０ｎｍ程度であることが好ましく、より好ましくは４２０ｎｍ〜４９０ｎｍ程度である。励起発光効率を向上させるためには、４５０ｎｍ〜４７５ｎｍ程度であることがさらに好ましい。青色ＬＥＤチップの発光波長は、構成材料や混晶度等を適宜選択することにより、調整することができる。
また、基体としては、一般的にＬＥＤに用いられるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、金属板および絶縁層が積層されたものや、セラミックス、ガラス、サファイア、エポキシ樹脂等の樹脂などからなる基体を用いることができる。
上記金属板の構成材料としては、熱伝導性のよい金属が用いられ、例えば、アルミニウム、銅などが挙げられる。
上記金属板の構成材料としては、熱伝導性のよい金属が用いられ、例えば、アルミニウム、銅などが挙げられる。
導電性ワイヤーとしては、配線とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性および熱伝導性がよいものであれば特に限定されるものではない。このような導電性ワイヤーの構成材料としては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属、およびそれらの合金などが挙げられる。
また、配線としては、一般的にＬＥＤに用いられるものであれば特に限定されるものではない。
封止材は、青色ＬＥＤチップ、導電性ワイヤーなどを外部から保護するために設けられるものである。
封止材の構成材料としては、通常、光透過性樹脂が用いられる。光透過性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらは、耐候性に優れているため、好適に用いられる。
封止材の構成材料としては、通常、光透過性樹脂が用いられる。光透過性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらは、耐候性に優れているため、好適に用いられる。
青色ＬＥＤ光源が設けられる基板としては、一般的にＬＥＤに用いられるものであれば特に限定されるものではなく、上記基体が基板を兼ねていてもよい。
本発明においては、複数個の青色ＬＥＤ光源が配列される。この複数個の青色ＬＥＤ光源は、規則的に所定の間隔で配列されていることが好ましい。また、青色ＬＥＤ光源の数としては、２個以上であれば特に限定されるものではない。
３．用途
本発明の発光装置は、例えば、信号機、広告等の表示用光源、照明装置等の照明用光源、液晶表示装置のバックライト等の表示装置用光源などに適用することができる。
特に、本発明における白色変換シートは成形性に優れているので、種々の形状を有する発光装置を得ることができる。
本発明の発光装置は、例えば、信号機、広告等の表示用光源、照明装置等の照明用光源、液晶表示装置のバックライト等の表示装置用光源などに適用することができる。
特に、本発明における白色変換シートは成形性に優れているので、種々の形状を有する発光装置を得ることができる。
４．その他
青色ＬＥＤ光源と白色変換シートとの間に充填される媒体としては、特に限定されるものではない。
青色ＬＥＤ光源と白色変換シートとの間に充填される媒体としては、特に限定されるものではない。
Ｂ．白色変換シート
本発明の白色変換シートは、上述の発光装置に用いられ、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、上記青色光との混色により実質的に白色光となる色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有することを特徴とするものである。
なお、白色変換シートについては、上記「Ａ．発光装置」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
本発明の白色変換シートは、上述の発光装置に用いられ、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、上記青色光との混色により実質的に白色光となる色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有することを特徴とするものである。
なお、白色変換シートについては、上記「Ａ．発光装置」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
［実施例］
１．白色変換シートの作製
Ｙ５Ａｌ１２Ｏ５：ＣｅをＰＭＭＡ樹脂ペレットに１０ｗｔ％混練させ、蛍光体および光透過性樹脂が混合したペレットを作製した。この蛍光体・光透過性樹脂混合ペレットを３００μｍの厚さのシート状に加工し、１０ｃｍ×１０ｃｍの白色変換シートを作製した。
［実施例］
１．白色変換シートの作製
Ｙ５Ａｌ１２Ｏ５：ＣｅをＰＭＭＡ樹脂ペレットに１０ｗｔ％混練させ、蛍光体および光透過性樹脂が混合したペレットを作製した。この蛍光体・光透過性樹脂混合ペレットを３００μｍの厚さのシート状に加工し、１０ｃｍ×１０ｃｍの白色変換シートを作製した。
２．発光装置の作製
青色ＬＥＤ光源（日亜化学工業（株）製 ＮＳＰＢ５１０Ｓ）が９個配列されたものを準備した。これらの青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップに対して、上記の白色変換シートを３ｍｍ程度の間隙をおいて配置した。
青色ＬＥＤ光源（日亜化学工業（株）製 ＮＳＰＢ５１０Ｓ）が９個配列されたものを準備した。これらの青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップに対して、上記の白色変換シートを３ｍｍ程度の間隙をおいて配置した。
３．評価
このようにして得られた白色変換シートの青色ＬＥＤチップ（４６０ｎｍ）の光励起による発光スペクトルを図７に示す。白色変換シートを透過した青色ＬＥＤチップからの青色光と、Ｙ５Ａｌ１２Ｏ５：Ｃｅの黄色蛍光とが混色されて、白色光が観測された。
このようにして得られた白色変換シートの青色ＬＥＤチップ（４６０ｎｍ）の光励起による発光スペクトルを図７に示す。白色変換シートを透過した青色ＬＥＤチップからの青色光と、Ｙ５Ａｌ１２Ｏ５：Ｃｅの黄色蛍光とが混色されて、白色光が観測された。
１ …発光装置
２ … 基板
３ … 青色ＬＥＤ光源
４ … 光透過性樹脂層
５ … 白色変換シート
６ａ、６ｂ … 光導入層
２ … 基板
３ … 青色ＬＥＤ光源
４ … 光透過性樹脂層
５ … 白色変換シート
６ａ、６ｂ … 光導入層
Claims (6)
- 青色ＬＥＤチップを有する複数個の青色ＬＥＤ光源と、
前記複数個の青色ＬＥＤ光源に対して設けられ、かつ前記青色ＬＥＤチップに対して、前記青色ＬＥＤチップから放射される青色光を他の色の光に変換し得る間隙をおいて配置され、前記青色光を、前記青色光との混色により実質的に白色光を得ることが可能な色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有する白色変換シートと
を備えることを特徴とする発光装置。 - 前記蛍光体が、前記青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記蛍光体が、前記青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体、および、前記青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記蛍光体が、前記青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体、および、前記青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記白色変換シートが、前記光透過性樹脂層上に形成された光導入層をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の発光装置。
- 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の発光装置に用いられ、青色ＬＥＤ光源の青色ＬＥＤチップから放射される青色光を、前記青色光との混色により実質的に白色光となる色の光に変換する蛍光体を含有する光透過性樹脂層を有することを特徴とする白色変換シート。
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