(57)【要約】      （修正有）【課題】投影装置の光源システム等に用いられる蛍光体装置の変換効率、色純度、及び、熱安定性を向上する。【解決手段】蛍光体装置１が第１波長光を発光する光源システムに適用され、基板１０と蛍光層１１とを備える。蛍光層が基板に形成され、第１波長光Ｌ１を第２波長光に変換し、蛍光層は第１蛍光体Ｙと第２蛍光体Ｒとを含有する。第１蛍光体が第１波長光を第１色光Ｃ１に変換し、第１色光は第１ピーク波長を有する。第２蛍光体は、第１蛍光体の同士間に分布され且つ第１蛍光体と混合し、第１波長光を第２色光Ｃ２に変換し、第２色光は第２ピーク波長を有する。第１色光と第２色光とを混光して第２波長光を形成し、第１ピーク波長と第２ピーク波長との差が５０〜１００ｎｍである。【選択図】図１Ｂ
2020086428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体装置であって、光源システムに適用され、前記光源システムが第１波長光を発光し、前記蛍光体装置は、基板と蛍光層とを備え、
前記蛍光層が前記基板に形成され、前記第１波長光を第２波長光に変換し、
前記蛍光層は、第１蛍光体と第２蛍光体とを含有し、
前記第１蛍光体が前記第１波長光を第１色光に変換し、前記第１色光は第１ピーク波長を有し、
前記第２蛍光体が前記第１蛍光体の同士間に分布され、且つ前記第１蛍光体と混合し、前記第２蛍光体が前記第１波長光を第２色光に変換し、前記第２色光は第２ピーク波長を有し、
前記第１色光と前記第２色光とを混光して前記第２波長光を形成し、且つ前記第１ピーク波長と前記第２ピーク波長との差が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、ことを特徴とする蛍光体装置。
【請求項２】
前記第２波長光のピーク波長は、前記第１ピーク波長と前記第２ピーク波長との間にある、ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体装置。
【請求項３】
前記第１ピーク波長は、５４０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体装置。
【請求項４】
前記第２ピーク波長は、６００ｎｍ以上６４０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体装置。
【請求項５】
前記第１蛍光体は黄色蛍光体であり、前記第２蛍光体は赤色蛍光体である、ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体装置。
【請求項６】
前記第１蛍光体は、Ｃｅ-ドープＹＡＧ材料である、ことを特徴とする請求項５に記載の蛍光体装置。
【請求項７】
前記第１蛍光体と前記第２蛍光体との重量比は２〜１５である、ことを特徴とする請求項５に記載の蛍光体装置。
【請求項８】
反射層を更に備え、前記反射層が前記基板と前記蛍光層との間に配置され、前記第２波長光を反射する、ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体装置。
【請求項９】
前記反射層は拡散反射層又は波長選択層である、ことを特徴とする請求項８に記載の蛍光体装置。
【請求項１０】
前記反射層は、前記第２色光に対して、アルミニウムの反射率よりも大きい反射率を有する、ことを特徴とする請求項８に記載の蛍光体装置。
【請求項１１】
第３蛍光体を更に備え、前記第３蛍光体が第１波長光を第３波長光に変換し、且つ、前記基板は第１領域と第２領域とを有し、前記蛍光層が前記第１領域に形成され、前記第３蛍光体が第２領域に形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体装置。
【請求項１２】
前記第１蛍光体は黄色蛍光体であり、前記第２蛍光体は赤色蛍光体であり、且つ前記第３蛍光体が緑色蛍光体又は黄緑色蛍光体である、ことを特徴とする請求項１１に記載の蛍光体装置。
【請求項１３】
前記基板は第３領域を更に備え、前記第３領域は反射領域又は透過領域であり、前記第１波長光を直接に反射又は透過する、ことを特徴とする請求項１１に記載の蛍光体装置。
【請求項１４】
蛍光体装置であって、光源システムに適用され、前記光源システムが第１波長光を発光し、前記蛍光体装置は、基板と蛍光層とを備え、
前記蛍光層が前記基板に形成され、前記第１波長光を第２波長光に変換し、前記蛍光層は、第１蛍光体と第２蛍光体とを有し、
前記第１蛍光体が前記第１波長光を第１色光に変換し、前記第１色光は第１ピーク波長を有し、
前記第２蛍光体が、前記第１蛍光体の同士間に分布され、且つ前記第１蛍光体と混合し、前記第２蛍光体が前記第１波長光を第２色光に変換し、前記第２色光は第２ピーク波長を有し、
前記第１色光と前記第２色光とが混合して前記第２波長光を形成し、前記第２波長光のピーク波長は。前記第１ピーク波長と前記第２ピーク波長との間にあり、且つ前記第１蛍光体と前記第２蛍光体との重量比は２〜１５である、ことを特徴とする蛍光体装置。
【請求項１５】
蛍光体装置であって、光源システムに適用され、前記光源システムが第１波長光を発光し、前記蛍光体装置は、基板と蛍光層とを備え、
前記蛍光層が前記基板に形成され、前記第１波長光を第２波長光に変換し、前記蛍光層は、第１蛍光体と第２蛍光体とを有し、
前記第１蛍光体が前記第１波長光を第１色光に変換し、前記第１色光は第１ピーク波長を有し、
前記第２蛍光体が、前記第１蛍光体の同士間に分布され、且つ前記第１蛍光体と混合し、前記第２蛍光体が前記第１波長光を第２色光に変換し、前記第２色光は第２ピーク波長を有し、
前記第１色光と前記第２色光とを混光して前記第２波長光を形成し、前記第１ピーク波長は５４０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下であり、前記第２ピーク波長は６００ｎｍ以上６４０ｎｍ以下である、ことを特徴とする蛍光体装置。
【請求項１６】
蛍光体装置であって、光源システムに適用され、前記光源システムが第１波長光を発光し、前記蛍光体装置は、基板と蛍光層とを備え、
前記蛍光層が前記基板に形成され、前記第１波長光を第２波長光に変換し、前記蛍光層は第１蛍光体と第２蛍光体とを有し、
前記第１蛍光体が前記第１波長光を第１色光に変換し、
前記第２蛍光体が、前記第１蛍光体の同士間に分布され、且つ前記第１蛍光体と混合し、前記第２蛍光体が前記第１波長光を第２色光に変換し、
前記第１色光と前記第２色光とを混光して第２波長光を形成し、前記第１色光の波長範囲と前記第２色光の波長範囲とが部分的に重なり、前記第１色光のスペクトルの半値全幅が１２０ｎｍより小さく、前記第２色光のスペクトルの半値全幅が９０ｎｍより小さい、ことを特徴とする蛍光体装置。
【請求項１７】
前記第１蛍光体はＣｅ材料を含有し、前記第１色光の第１ピーク波長を長波長側にシフトさせる、ことを特徴とする請求項１６に記載の蛍光体装置。
【請求項１８】
前記第２色光の第２ピーク波長は、６００ｎｍ以上６４０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１６に記載の蛍光体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体装置に関し、特に光源システムに適用する蛍光体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターなどの様々な投影装置が、映像を再生する機械が提供した映像信号を拡大して大型スクリーンに投影できるため、家庭、学校又はビジネスシーンに広く使用されている。ところで、消費電力の節約や装置の小型化のため、既存の投影装置の光源システム（Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、従来の高密度ガス放電ランプ（ＨＩＤ  Ｌａｍｐ）及び高圧水銀ランプの代わりに、発光ダイオード又はレーザー素子などの固体発光素子を使用している。
【０００３】
投影装置の光源システムは、赤色光、緑色光、青色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）などの３原色光を出す必要がある。このうち赤色光を発光する構成では、現在固体発光素子で生じられる励起光で黄色の蛍光体を塗布した波長変換装置（例えば、蛍光体ホイール）を照射し、生成した光をフィルターで濾光して、所要の赤色光を得ることは一般的である。しかしながら、このような構成では、得られた赤色光は忠実な赤色光でなく、且つ変換効率は良くないという問題があった。
【０００４】
従来の構造では、固体発光素子で生じられる励起光で赤色蛍光体を塗布した波長変換装置に照射して赤色光を得る方法を採用しているが、この構造は熱安定性が低い。また、固体発光素子で直接赤色光レーザーを発射することで、純度（Ｃｏｌｏｒ  ｐｕｒｉｔｙ）の良い赤色光を得る方法もあるが、製品コストは高いにも拘わらず、外部冷却装置も必要となり、製造コストも高い。
【０００５】
したがって、従来の蛍光体装置における問題及び欠点を改善するために、近年、当該技術分野における重要な問題とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述した背景技術の問題点及び欠点を改善できる蛍光体装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、蛍光体装置を提供することであり、前記蛍光体装置の前記蛍光層には、混合した第１蛍光体と第２蛍光体とを含有し、第１波長光を特定のピーク波長を有する第１色光と第２色光とを混光して第２波長光を係止することで、特定色光の純度、輝度及び発光強度を向上させる効果を奏する。
【０００８】
本発明のもう一つの目的は、蛍光体装置を提供することであり、前記蛍光体装置は、出力光のピーク波長が特定波長範囲にある第１蛍光体を使用することで、出力光が第２蛍光体に吸収されることを低減し、変換効率を向上させ、特定色光の純度及び発光強度を増加させ、且つ良好な熱安定性が得られる。
【０００９】
本発明のもう一つの目的は、蛍光体装置を提供することであり、前記蛍光体装置は、出力光のピーク波長が特定波長範囲にある第２蛍光体を使用し、且つ比較的高いルーメン系数を有することで、特定色光の輝度及び純度を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明は蛍光体装置を提供する。前記蛍光体装置が光源システムに適用され、光源システムが第１波長光を発光し、蛍光体装置は基板と蛍光層とを備える。蛍光層が前記基板に形成され、前記第１波長光を第２波長光に変換し、前記蛍光層は、第１蛍光体と第２蛍光体とを含有する。第１蛍光体が第１波長光を第１色光に変換し、第１色光は第１ピーク波長を有する。第２蛍光体が、前記第１蛍光体の同士間に分布され、且つ前記第１蛍光体と混合し、第２蛍光体が前記第１波長光を第２色光に変換し、第２色光は第２ピーク波長を有する。前記第１色光と前記第２色光とを混光して前記第２波長光を形成し、且つ前記第１ピーク波長と前記第２ピーク波長との差が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明は蛍光体装置を提供する。前記蛍光体装置が光源システムに適用され、光源システムが第１波長光を発光し、蛍光体装置は基板と蛍光層とを備える。蛍光層係形成於基板、以將第１波長光轉換為第２波長光、蛍光層包括第１蛍光体以及第２蛍光体。第１蛍光体が前記第１波長光を第１色光に変換し、前記第１色光は第１ピーク波長を有する。第２蛍光体前記第１蛍光体の同士間に分布され、且つ前記第１蛍光体と混合し、前記第２蛍光体が前記第１波長光を第２色光に変換し、前記第２色光は第２ピーク波長を有する。前記第１色光と前記第２色光とが混合して前記第２波長光を形成し、前記第２波長光のピーク波長は。前記第１ピーク波長と前記第２ピーク波長との間にあり、且つ前記第１蛍光体と前記第２蛍光体との重量比は２〜１５である。
【００１２】
上述した目的を達成するために、本発明は蛍光体装置を提供する。前記蛍光体装置が光源システムに適用され、光源システムが第１波長光を発光し、蛍光体装置は基板と蛍光層とを備える。蛍光層が前記基板に形成され、前記第１波長光を第２波長光に変換し、前記蛍光層は、第１蛍光体と第２蛍光体とを有する。第１蛍光体が前記第１波長光を第１色光に変換し、前記第１色光は第１ピーク波長を有する。第２蛍光体前記第１蛍光体の同士間に分布され、且つ前記第１蛍光体と混合し、前記第２蛍光体が前記第１波長光を第２色光に変換し、前記第２色光は第２ピーク波長を有する。前記第１色光と前記第２色光とを混光して前記第２波長光を形成し、前記第１ピーク波長は５４０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下であり、前記第２ピーク波長は６００ｎｍ以上６４０ｎｍ以下である。
【００１３】
上述した目的を達成するために、本発明は蛍光体装置を提供する。前記蛍光体装置が光源システムに適用され、光源システムが第１波長光を発光し、蛍光体装置は基板と蛍光層とを備える。蛍光層が前記基板に形成され、前記第１波長光を第２波長光に変換し、前記蛍光層は第１蛍光体と第２蛍光体とを有する。第１蛍光体が前記第１波長光を第１色光に変換し、第２蛍光体が、前記第１蛍光体の同士間に分布され、且つ前記第１蛍光体と混合し、前記第２蛍光体が前記第１波長光を第２色光に変換し、前記第１色光と前記第２色光とを混光して第２波長光を形成し、前記第１色光の波長範囲と前記第２色光の波長範囲とが部分的に重なり、前記第１色光のスペクトルの半値全幅が１２０ｎｍより小さく、前記第２色光のスペクトルの半値全幅が９０ｎｍより小さい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る蛍光体装置及びそれを適用した光源システムを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す蛍光体装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る蛍光体装置の第１蛍光体及び第２蛍光体の吸収・発光スペクトルである。
【図３Ａ】本発明の他の実施形態における蛍光体装置及びそれを適用した光源システムを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａの蛍光体装置の構造を示す図である。
【図４Ａ】異なる実施形態における第１蛍光体の発光スペクトルである。
【図４Ｂ】異なる実施形態における第１蛍光体と第２蛍光体とを混合した場合の発光スペクトルである。
【図５Ａ】低ワット数で異なる実施形態におけるＣｅをドープした第１蛍光体の発光スペクトルである。
【図５Ｂ】高ワット数で異なる実施形態におけるＣｅをドープした第１蛍光体の発光スペクトルである。
【図６】異なる実施形態における第２蛍光体の発光スペクトルである。
【図７】第１蛍光体及び異なる実施形態における第２蛍光体の発光スペクトルである。
【図８Ａ】本発明の実施形態に係る蛍光体装置の構造を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の他の実施形態における蛍光体装置の構造を示す図である。
【図８Ｃ】本発明の他の実施形態における蛍光体装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の特徴および利点を具体化するいくつかの例示的な実施形態は、以下の説明において詳細に説明する。なお、本発明は、様々な態様に変更することができ、本願明細書の説明及び図面は、例示的なものであり、本発明を限定するものではない。
【００１６】
図１Ａは、本発明の実施形態に係る蛍光体装置及びそれを適用した光源システムを示す図である。図１Ｂは、図１Ａに示す蛍光体装置の構造を示す図である。図２は、本発明の実施形態に係る蛍光体装置の第１蛍光体及び第２蛍光体の吸収・発光スペクトルを示す図である。図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示すように、本発明の蛍光体装置１は光源システム２に適用しており、光源システム２が第１波長光Ｌ１を発光する。蛍光体装置１は、基板１０と蛍光層１１とを有し、基板１０が反射式の基板である。蛍光層１１が基板１０に形成され、第１波長光Ｌ１を第２波長光Ｌ２に変換することができる。なお、第１波長光Ｌ１は青色光又は紫外光に限定されず、第２波長光Ｌ２は橙色光に限定されない。また、当該基板１０は光学性質を有しない基板でもよく、例えば、セラミックス基板などに蛍光層１１の材料を塗布して構成されても良い。
【００１７】
蛍光層１１は、第１蛍光体Ｙと第２蛍光体Ｒとを含有する。第１蛍光体Ｙは、第１波長光Ｌ１を第１色光Ｃ１に変換し、第１色光Ｃ１は特定波長範囲を有するスペクトルを表れ且つ第１ピーク波長を有する。第２蛍光体Ｒの成分が第１蛍光体Ｙ同士間に分布され且つ第１蛍光体Ｙと混合され、第２蛍光体Ｒは第１波長光Ｌ１を第２色光Ｃ２に変換し、第２色光Ｃ２は特定波長範囲を有するスペクトルを表れ且つ第２ピーク波長を有する。第１色光Ｃ１と第２色光Ｃ２とが第２波長光Ｌ２を形成し、第１ピーク波長と第２ピーク波長との差が５０ｎｍ以上であり、且つ１００ｎｍ以下である。第２波長光Ｌ２のピーク波長は、第１色光Ｃ１の第１ピーク波長と第２色光Ｃ２の第２ピーク波長との間に存在する。なお、図面には、第１色光Ｃ１と第２色光Ｃ２とが異なる方向に照射しているが、重なり可能ないずれかの２つ色光（第１色光Ｃ１と第２色光Ｃ２との）が第２波長光Ｌ２を形成することを示している。すなわち、第２波長光Ｌ２は、蛍光体装置１より発光された第１色光Ｃ１と第２色光Ｃ２との混色光である。
【００１８】
本実施形態及び後の実施形態では、第１蛍光体Ｙが黄色蛍光体であり、且つＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇａｒｎｅｔ）材料で構成され、第１波長光を黄色光の第１色光Ｃ１に変換する。第２蛍光体Ｒが赤色蛍光体であり、且つ窒化物の蛍光材料を含有し、第１波長光を赤色光の第２色光Ｃ２に変換する。黄色光の第１色光Ｃ１と、赤色光の第２色光Ｃ２とが、橙色光の第２波長光Ｌ２を形成し、ここで、第１色光Ｃ１の波長範囲と第２色光Ｃ２の波長範囲とが少なくとも部分的に重なっている。これによって、光源システム２の発光を濾光して出力された赤色光の純度、輝度及び発光強度を向上させることができる。ある実施形態では、第１蛍光体Ｙにより変換して出力された第１色光Ｃ１のピークの半値全幅（ｆｕｌｌ  ｗｉｄｔｈ  ａｔ  ｈａｌｆ  ｍａｘｉｍｕｍ、或稱ＦＷＨＭ）が１２０ｎｍより小さく、第２蛍光体Ｒにより変換して出力された第２色光Ｃ２のピークの半値全幅が９０ｎｍより小さい。これにより、純度に優れる色光を得ることができる。なお、本発明は上記半値全幅に限定されない。
【００１９】
ある実施形態では、第２蛍光体Ｒが、第１蛍光体Ｙ同士間に、均等に分布されるか又は不均一に分布される。また、第２蛍光体Ｒが第１蛍光体Ｙと混合することで混合物として使用されても良い。この場合、第１蛍光体Ｙと第２蛍光体Ｒとの重量比は、２〜１５であることが好ましい。これによって、光源システム２の発光を濾光して出力された赤色光の純度、輝度及び発光強度を向上させることができる。なお、本発明これに限定されない。
【００２０】
ある実施形態では、蛍光体装置１は反射層１２を更に備え、前記反射層１２が基板１０と蛍光層１１との間に設けられ、少なくとも当該第２波長光Ｌ２を反射する。ある実施形態では、限定されないが、反射層１２が、全体の光抽出効率を高めるために、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＡＬ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＺｎＯ又はＢＮなどの無機金属酸化物粒子又はペーストからなる拡散反射層である。拡散反射層の厚さは、限定されないが、２０〜１５０μｍであることが好ましい。ある実施形態では、反射層１２は、第２色光Ｃ２の光抽出効率を向上させるために、第２色光Ｃ２に対するアルミニウムの反射率よりも大きい第２色光Ｃ２に対する反射率を有するものである。なお、限定されないが、反射層１２は、例えば、誘電体膜層であることが好ましい。
【００２１】
図３Ａは、本発明の他の実施形態に係る蛍光体装置及びそれを適用した光源システムを示す図である。図３Ｂは、図３Ａに示した蛍光体装置の構造を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本発明の蛍光体装置１が光源システム２に適用しており、光源システム２が第１波長光Ｌ１を発光する。蛍光体装置１は、基板１０と蛍光層１１とを有し、基板１０が光透過可能な基板である。蛍光層１１が基板１０に形成され、第１波長光Ｌ１が、第１色光Ｃ１と第２色光Ｃ２とを混光した第２波長光Ｌ２に変換され、蛍光層１１と各色光とは前述した実施形態と同じであり、説明を省略する。本実施形態では、蛍光体装置１は反射層１２を更に備え、反射層１２が、少なくとも当該第２波長光Ｌ２を反射するために、基板１０と蛍光層１１との間に配置されている。ある実施形態では、反射層１２が波長選択層であり、少なくとも第１色光Ｃ１と第２色光Ｃ２とを反射し、又は第２波長光Ｌ２と同じ波長範囲である色光を反射する。なお、本発明はこれに限定されず、波長選択層１２は、所要の波長範囲の需要に応じて変更することができる。
【００２２】
つまり、本発明が提供する蛍光体装置は、蛍光層には第１蛍光体と第２蛍光体とを混合して含有し、第１波長光を、特定のピーク波長の第１色光と第２色光とを混光してなる第２波長光に変換し、純度、輝度及び発光強度を向上させることができる。
【００２３】
図４Ａは、異なる実施形態の第１蛍光体の発光スペクトルを示している。図４Ｂは、異なる実施形態の第１蛍光体と第２蛍光体とを混合した混合物の発光スペクトルを示している。図２、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１蛍光体Ｙの変換により出力された第１色光Ｃ１の一部が、第２蛍光体Ｒで吸収される。したがって、第２蛍光体Ｒに吸収される色光を少なくするために、長波長の色光を発光できる第１蛍光体Ｙを選択して第２蛍光体Ｒと混合するのが好ましい。
【００２４】
第１色光Ｃ１は、異なる波長の光を発光する第１蛍光体Ｙ１、Ｙ２及びＹ３で形成され、発光のピーク波長は、図４Ａに示すように、Ｙ１＜Ｙ２＜Ｙ３である。第１蛍光体Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３を、それぞれ第２蛍光体Ｒと混合し、色度Ｒｘ＝０．６７０にある赤色光の光抽出強度と、第２蛍光体Ｒと混合しない第１蛍光体Ｙ１の赤色光の光抽出強度とを比較した光抽出強度効率は図４Ｂ図及び表１に示されている。この結果より、第１色光Ｃ１を発光する波長範囲及びピーク波長が長波長である第１蛍光体Ｙ３を選択して第２蛍光体Ｒと混合した場合、発光強度及び純度に優れる赤色光が得られる。
【００２５】
【表１】
2020086428.tif 000003
図５Ａは、低ワット数での異なる実施形態に係るＣｅ-ドープ第１蛍光体の発光スペクトルを示す図である。図５Ｂは、高ワット数での異なる実施形態に係るＣｅ-ドープ第１蛍光体の発光スペクトルを示す図である。ある実施形態では、第１蛍光体Ｙは、ＣｅドープＹＡＧ材料（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）である。Ｃｅのドープ量が多いと、第１蛍光体Ｙの発光がレッドシフトし、すなわち、出力された第１色光Ｃ１の波長範囲のピーク波長が長い。これによって、出力された光の第２蛍光体Ｒによる吸収を抑えることができる。なお、Ｃｅのドープ量が多いと、欠陥領域も多くなり、熱安定性が悪くなる可能性がある。
【００２６】
異なるＣｅドープ量により出力される第１色光Ｃ１が異なる波長範囲にある第１蛍光体Ｙ４とＹ５とを提供し、そのうち、Ｃｅドープ量がＹ４＞Ｙ５であり、出力光のピーク波長がＹ４＞Ｙ５である。また、第１蛍光体Ｙ４とＹ５とが、それぞれ低ワット数（約１００ワット）又は高ワット数（約２００ワット）に適用される。測定結果によれば、低ワット数且つ低熱影響環境において、図５Ａに示すように、波長が約６００ｎｍ以上である赤色光強度は、Ｙ５がＹ４よりも約２０％小さい。高ワット数且つ高熱影響環境において、図５Ｂに示すように、波長が約６００ｎｍ以上である赤色光強度は、Ｙ４がＹ５よりも約１０％小さい。つまり、低ワット数の場合、Ｃｅドープ量が多く且つ出力される第１色光Ｃ１の波長範囲及びピーク波長が長い第１蛍光体Ｙを使用するのが好ましい。一方、高ワット数の場合、欠陥による熱的影響の観点から、第１蛍光体ＹにＣｅを過剰にドープしてはいけない。したがって、第１蛍光体Ｙが発光する第１色光Ｃ１の波長範囲及びピーク波長は制限される。
【００２７】
波長範囲、Ｃｅドープ量又は光ワット数などが赤色光の強度及び純度を影響する観点から、出力される色光のピーク波長が５４０ｎｍ〜５７０ｎｍにある第１蛍光体Ｙ、すなわち、第１色光Ｃ１の第１ピーク波長が５４０ｎｍ以上、且つ５７０ｎｍ以下であることが好ましい。出力される色光のピーク波長は５５０ｎｍ〜５６０ｎｍにある第１蛍光体Ｙ、すなわち、第１色光Ｃ１の第１ピーク波長は５５０ｎｍ以上、且つ５６０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００２８】
つまり、本発明は蛍光体装置を提供し、出力光のピーク波長が特定の波長範囲にある第１蛍光体を利用し、出力光が第２蛍光体に吸収されることを低減することによって、変換効率、赤色光の純度、発光強度を向上させることができ、且つ良好な熱安定性が得られる。
【００２９】
図６は、異なる実施形態に係る第２蛍光体の発光スペクトルを示す図である。視覚効果反応によれば、人間（眼）は、色の刺激及び異なる波長領域の色光の輝度を知覚することが異なり、そのうち、黄緑色光のルーメン係数は最も高い。出力される第２色光Ｃ２は、異なる波長である第２蛍光体Ｒ１とＲ２とで形成され、色の定量的表示は図６及び表２に示されている。測定結果によれば、両者が発光した光ワット数が概ね同じであるが、輝度には、主にルーメン係数の影響による約１０％の差異が現れる。換言すれば、第２色光Ｃ２を形成する波長範囲が黄緑色光に近いである第２蛍光体Ｒ１を選択して、第１蛍光体Ｙと混合した場合、より高い赤色光輝度が得られる。
【００３０】
【表２】
2020086428.tif 000004
図７は、第１蛍光体及び異なる実施形態に係る第２蛍光体の発光スペクトルを示す図である。出力される第２色光Ｃ２は、異なる波長の光を発光する第２蛍光体Ｒ３、Ｒ４及びＲ５で形成され、ピーク波長はＲ３＜Ｒ４＜Ｒ５である。第１蛍光体Ｙと第２蛍光体Ｒ３、Ｒ４及びＲ５との発光強度及び発光
効率が図７図及び表３に示されている。この結果によれば、出力光のピーク波長が６００ｎｍに近いである第２蛍光体Ｒ３は、赤色光強度が低く、出力光のピーク波長が６４０ｎｍに近いである第２蛍光体Ｒ５は、赤色光輝度が低い。
【００３１】
【表３】
2020086428.tif 000005
ルーメン係数と波長範囲などが赤色光の輝度及び純度を影響する観点から、出力される色光のピーク波長は６００ｎｍ〜６４０ｎｍである第２蛍光体Ｒが好ましく、すなわち、第２色光Ｃ２の第２ピーク波長は６００ｎｍ以上、且つ６４０ｎｍ以下である。出力される色光のピーク波長は６００ｎｍ〜６３０ｎｍである第１蛍光体Ｙがより好ましく、すなわち、第２色光Ｃ２の第２ピーク波長は６００ｎｍ以上、且つ６３０ｎｍ以下である。
【００３２】
換言すれば、本発明は蛍光体装置を提供し、出力光のピーク波長が特定波長範囲にある第２蛍光体を使用し、且つより高いルーメン係数を有することで、赤色光の輝度及び純度を効率的に向上させることができる。
【００３３】
第１色光Ｃ１を出力する第１ピーク波長が５４０〜５７０ｎｍにある第１蛍光体Ｙを使用し、第２色光Ｃ２を出力する第２ピーク波長が６００〜６４０ｎｍにある第２蛍光体Ｒを使用し、且つ第１蛍光体Ｙと第２蛍光体Ｒとを混合して厚さが１００ｍｍであるアルミニウム基板を形成し、色度Ｒｘ＝０．６７０において異なる入射光ワット数で赤色光強度を測定し、測定された結果と従来技術に使用された黄色蛍光体で得られた赤色光強度とを比較した結果は、表４に示されている。測定結果によれば、出力光のピーク波長が特定波長範囲内にある第１蛍光体Ｙと第２蛍光体Ｒとを混合した場合、赤色光の発光強度を効果的に向上させることができる。
【００３４】
【表４】
2020086428.tif 000006
【００３５】
図８Ａは、本発明の実施形態に係る蛍光体装置の構造を示す図である。図８Ｂは、本発明の保赤の実施形態に係る蛍光体装置の構造を示す図である。図８Ｃは、本発明の他の実施形態に係る蛍光体装置の構造を示す図である。ある実施形態では、図８Ａに示すように、蛍光体装置１は、蛍光体ホイールである。基板１０は、第１領域１０１を備え、前記第１領域１０１が、第１蛍光体Ｙと第２蛍光体Ｒとからなる蛍光層１１で形成され、第１波長光Ｌ１を第２波長光Ｌ２に変換する。第１波長光Ｌ１は青色光又は紫外光であり、第２波長光Ｌ２は柑子色光であり、第１蛍光体Ｙは黄色蛍光体であり、且つ第２蛍光体Ｒが赤色蛍光体であるが、これに限定されない。ある実施形態では、基板１０に三次元構造を製造して熱乱流を増大させ、赤色光の光抽出効率を向上させることができる。
【００３６】
ある実施形態では、図８Ｂに示すように、蛍光体装置１は第３蛍光体１３を更に備え、第１波長光Ｌ１を第３波長光に変換する。基板１０は、第１領域１０１と第２領域１０２とを有し、第１領域１０１が第１蛍光体Ｙと第２蛍光体Ｒとを含有する蛍光層１１で形成され、第１波長光Ｌ１を第２波長光Ｌ２に変換し、第３蛍光体１３が第２領域１０２に形成され、第１波長光Ｌ１を第３波長光に変換する。第１波長光Ｌ１は青色光又は紫外光であり、第２波長光Ｌ２は柑子色光であり、第３波長光は緑色光又は黄緑色光であり、第１蛍光体Ｙは黄色蛍光体であり、第２蛍光体Ｒは赤色蛍光体であり、且つ第３蛍光体１３は緑色蛍光体又は黄緑色蛍光体である。なお、本発明はこれに限定されない。
【００３７】
ある実施形態では、図８Ｃに示すように、基板１０は、第３領域１０３を更に備え、第３領域１０３が反射領域又は透過領域であり、第１波長光Ｌ１を直接に反射又は透過する。透過領域は、中空構造体又は第１波長光Ｌ１が透過できる光学フィルムを塗布した透過材料である。なお、本発明はこれに限定されない。
【００３８】
上述したように、本発明が提供する蛍光体装置は、蛍光層に第１蛍光体と第２蛍光体とを混合し、第１波長光を特定のピーク波長の第１色光と第２色光とを混光した第２波長光に変換し、特定の色光の純度、輝度及び発光強度を向上させることができる。また、出力される光のピーク波長が特定波長範囲に存在する第１蛍光体を用いることで、出力された光が第２蛍光体に吸収されることを抑え、変換効率を向上させ、特定の色光の純度、輝度及び発光強度、且つ、良好な熱安定性が得られる。さらに、第２蛍光体のピーク波長が特定波長範囲にあり、且つルーメン係数が高いことで、特定の色光の輝度及び純度を効果的に向上させることができる。
【００３９】
本発明は、上記の実施形態によって詳細に説明されたが、当業者によって修正されることができ、いずれも添付の特許請求の範囲から逸脱しないことを留意されたい。
【符号の説明】
【００４０】
１：蛍光体装置
２：光源システム
１０：基板
１０１：第１領域
１０２：第２領域
１０３：第３領域
１１：蛍光層
Ｙ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５：第１蛍光体
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５：第２蛍光体
１２：反射層
１３：第３蛍光体
Ｌ１：第１波長光
Ｌ２：第２波長光
Ｃ１：第１色光
Ｃ２：第２色光
【図１Ａ】
2020086428.tif 000007
【図１Ｂ】
2020086428.tif 000008
【図２】
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【図３Ａ】
2020086428.tif 000010
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2020086428.tif 000012
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2020086428.tif 000014
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
2020086428.tif 000018
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
2020086428.tif 000020
【外国語明細書】
2020086428000001.pdf