(57)【要約】【課題】白色光の光効率及び演色性を向上させられる発光デバイスを提供する。【解決手段】発光デバイスは少なくとも一個以上の青色光チップ11、少なくとも一個以上の緑色光チップ12、少なくとも一個以上の赤色光チップ13、及び青色光チップ11、緑色光チップ12、赤色光チップ13上に接着して覆う蛍光層14を備え、蛍光層14は少なくとも一種の黄色蛍光パウダー及び赤色蛍光パウダーに、透明樹脂材を加え均一に混合して構成し、これにより光源の少なくとも一部分を吸収し、吸收光の波長と異なる、或いは相同の波長の光源を発し、こうして白色光の光効率と演色性の向上を達成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスは、少なくとも一個以上の青色光チップ、少なくとも一個以上の緑色光チップ、少なくとも一個以上の赤色光チップ、蛍光層を備え、
前記少なくとも一個以上の青色光チップは、420nm〜480nm波長の青色光を発し、
前記少なくとも一個以上の緑色光チップは、490nm〜560nm波長の緑色光を発し、
前記少なくとも一個以上の赤色光チップは、590nm〜700nm波長の赤色光を発し、
前記蛍光層は、少なくとも一種の黄色蛍光パウダー及び赤色蛍光パウダーに、透明樹脂材を加え、均一に混合して構成し、前記蛍光層は、青色光チップ、緑色光チップ、赤色光チップ上に接着して覆い、
前記透明樹脂材は、100重量パーセントで、前記黄色蛍光パウダーは、0.1~60重量パーセントで、前記赤色蛍光パウダーは、0.1~20重量パーセントで、
前記黄色蛍光パウダーは、波長が510nm〜590nmの励起スペクトルピーク値を備え、
前記赤色蛍光パウダーは、波長が600nm〜660nmの励起スペクトルピーク値を備えることを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記黄色蛍光パウダーは、ルテチウムアルミニウムガーネット(lutetium aluminum garnet，LuAG)蛍光パウダーであることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記LuAG蛍光パウダーは、Lu3Al5O12：Ce3+から選択することを特徴とする請求項２に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記黄色蛍光パウダーは、ケイ酸塩(Silicate)蛍光パウダーであることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記Silicate蛍光パウダーは、(Sr，Ca)2SiO4：Eu2+，Ba2SiO4：Eu2+，SrGa2S4，ZnS：Cu+，ZnS：Au+，ZnS：Al3+，(Zn，Cd)S：Ag+或いはCaS：Ce3+或いは量子ドット材料或いは上記の組合せから選択することを特徴とする請求項４に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーであることを特徴とする請求項１〜５の任意の一項に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記窒化物蛍光パウダーは、(Ba，Ca，Sr，Eu) 2Si5N8-2xOxCx或いはAE2Si5N8：REから選択し、
AEは、アルカリ土類元素(alkaline
earth element)で、
REは、レアアース元素(rare earth element)或いは量子ドット材料或いは上記の組合せであることを特徴とする請求項６に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記窒化物蛍光パウダーは、Ba2Si5N8：Eu2+、Ca2Si5N8：Eu2+或いはSr2Si5N8：Eu2+が好ましいことを特徴とする請求項７に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記ルテチウムアルミニウムガーネット蛍光パウダーの含有量は、12重量パーセントが好ましく、
前記窒化物蛍光パウダーの含有量は、0.3重量パーセントが好ましいことを特徴とする請求項１〜３の任意の一項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーであることを特徴とする請求項９に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記ケイ酸塩蛍光パウダーの含有量は、8重量パーセントが好ましく、
前記窒化物蛍光パウダーの含有量は、0.9重量パーセントが好ましいことを特徴とする請求項１或いは４或いは５に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーであることを特徴とする請求項１１に記載の発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光デバイスに関し、特に白色光の光効率及び演色性を向上させられる発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
グリーンエネルギーへの転換が提唱される今日、世界の先進各国では省エネと環境保護を意識し、白色発光ダイオードを従来の照明設備の代用とする動きが広がっている。
発光ダイオードは、体積が小さく(設備の小型化に応用可能)、消費電力量が低く(消費電力量は一般の電球の八分の一から十分の一で、蛍光灯の二分の一)、寿命が長く(10万時間以上に達する)、発熱量が低く(熱放射が低い)、反応速度が速い(高周波操作が可能)という長所を備える。
そのため、白熱電球がこれまで克服できなかった多くの問題を解決することができる。
そして、節電と環境に優しいため、白色発光ダイオードは二十一世紀の照明用光源といわれ、また「グリーン照明光源」と讃えられている。
【０００３】
中でも、青色発光ダイオード(light emitting-diodes;LEDs)に、黄色蛍光粉を組合せて白色光を発する技術は、比較的成熟した技術である。
1996年、日亜化学(Nichia Chemical)は、黄色光を発するイットリウムアルミニウムガーネット(Y3A15O12：Ce，YAG:Ce)蛍光粉に、窒化インジウムガリウム(InGaN)青色発光ダイオードを組合せ、高効率の白色光源とすることに成功した。
【０００４】
しかし、白色光生成の過程において、青色光の一部は混色しなければ白色光を得ることはできない。
そのため、色温度(Color temperature)が高くなるという問題があった。
特に、高電流操作時には、色温度が上がるという問題は、非常に深刻である。
【０００５】
また高温環境下では、YAG蛍光粉の発光効率は、温度上昇に従い低下する。
しかも、その白色光スペクトルはほとんど赤色成分を含まないため、その演色性(Color Rendering Index)は、50-60に過ぎない。
よって、一般の照明用光源とする時に、演色性不足の問題があった。
本発明は、従来の発光ダイオードの上記した欠点に鑑みてなされたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中華民国特許第TW200704754A号
【特許文献２】中華民国特許第TW M378338号
【特許文献３】中華民国特許第TW201116610A号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、白色光の光効率及び演色性を向上させられる発光デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は下記の発光デバイスを提供する。
発光デバイスは、少なくとも一個以上の青色光チップ、少なくとも一個以上の緑色光チップ、少なくとも一個以上の赤色光チップ、及び該青色光チップ、該緑色光チップ、該赤色光チップ上に接着して覆う蛍光層を備え、
該蛍光層は、少なくとも一種以上の黄色蛍光パウダー及び赤色蛍光パウダーに、透明樹脂材を加え、均一に混合して構成し、
これにより、光源の少なくとも一部分を吸収し、吸收光の波長と異なる、或いは相同の波長の光源を発し、
こうして、白色光の光効率と演色性の向上を達成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光デバイスは、白色光の光効率及び演色性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明発光デバイスの構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
本発明の発光デバイス10は、図１に示すように、少なくとも一個以上の青色光チップ11、少なくとも一個以上の緑色光チップ12、少なくとも一個以上の赤色光チップ13、蛍光層14を備える。
【００１３】
青色光チップ11は、青色発光の光源で、その波長は、420nm〜480nmである。
緑色光チップ12は、緑色光発光の光源で、その波長は、490nm〜560nmである。
赤色光チップ13は、赤色光発光の光源で、その波長は、590nm〜700nmである。
蛍光層14は、青色光チップ11、緑色光チップ12、赤色光チップ13の上に接着して覆う。
蛍光層14は、少なくとも一種以上の黄色蛍光パウダー及び赤色蛍光パウダーに、透明樹脂材を加え、均一に混合して構成する。
【００１４】
透明樹脂材は、100重量パーセントで、少なくとも一種以上の黄色蛍光パウダーは、0.1~60重量パーセントで、赤色蛍光パウダーは、0.1~20重量パーセントで、黄色蛍光パウダーは、波長が510nm〜590nmの励起スペクトルピーク値を備える。
【００１５】
黄色蛍光パウダーは、ルテチウムアルミニウムガーネット(lutetium aluminum garnet，LuAG)蛍光パウダーで、Lu3Al5O12：Ce3+、或いは異なる励起スペクトルピーク値のルテチウムアルミニウムガーネット蛍光パウダーなどを混合して構成する。
【００１６】
黄色蛍光パウダーは、ケイ酸塩(Silicate)蛍光パウダーで、(Sr，Ca)2SiO4：Eu2+，Ba2SiO4：Eu2+，SrGa2S4，ZnS：Cu+，ZnS：Au+，ZnS：Al3+，(Zn，Cd)S：Ag+或いはCaS：Ce3+或いは量子ドット材料(セレン化カドミウム/硫化亜鉛(CdSe/ZnS)のナノレベル微粒子を含む)、或いは上記した異なる励起スペクトルピーク値のケイ酸塩蛍光パウダーの組合せなどから選択する。
【００１７】
赤色蛍光パウダーは、波長が600nm〜660nmの励起スペクトルピーク値を備える。
赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーで、(Ba，Ca，Sr，Eu) 2Si5N8-2xOxCx或いはAE2Si5N8：REなどから選択する。
その内、AEは、アルカリ土類元素(alkaline earth element)で、REは、レアアース元素(rare earth element)で、Ba2Si5N8：Eu2+、Ca2Si5N8：Eu2+或いはSr2Si5N8：Eu2+、或いは量子ドット材料(セレン化カドミウム/硫化亜鉛(CdSe/ZnS)のナノレベル微粒子を含む)、或いは異なる励起スペクトルピーク値の窒化物蛍光パウダーなどを混合して構成する。
【００１８】
蛍光層14は、光源の少なくとも一部分を吸収し、吸收光の波長と異なる、或いは相同の波長の光源を発する。
これにより、白色光の光効率と演色性の向上を達成する。
【００１９】
下表１は、一般の発光デバイスと本発明発光デバイスにおいて測定された光効率、色温度、演色性の比較表である。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
上記表により明らかなように、比較例1及び比較例3は、青色光チップを使用し、黄色蛍光粉(それぞれルテチウムアルミニウムガーネット蛍光パウダー或いはケイ酸塩蛍光パウダー)を組み合わせる。
それが励起する白色光源は、光効率が高く、色温度も高いが、演色性が低いため、照らされた物体が表現する色彩は不自然になってしまう。
これでは、人の眼の視覚感知に影響を及ぼし、照らされた物体が表現すべきリアルな色彩を適当に表現することはできない。
【００２２】
赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーで、(Ba，Ca，Sr，Eu)などである。
比較例2及び比較例4は同様に、青色光チップを使用し、黄色蛍光粉(それぞれルテチウムアルミニウムガーネット蛍光パウダー或いはケイ酸塩蛍光パウダー)及び赤色蛍光粉(窒化物蛍光パウダー)を組み合わせる。
それが、励起する白色光源は、演色性を向上させることはできるが、光効率が大幅に低下し、色温度も依然として高い。
【００２３】
赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーで、(Ba，Ca，Sr，Eu)などから選択する。
比較例5は、青色光チップ、緑色光チップ、赤色光チップを使用し、透明樹脂材だけを組み合わせるが、その光効率は低く、しかも色温度及び演色性は共に良くない。
【００２４】
赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーで、(Ba，Ca，Sr，Eu)     などから選択する。
比較例6、7、8は、青色光チップ、緑色光チップ、赤色光チップを使用するが、透明樹脂材は、単一の蛍光粉のみを組み合わせる。
その光効率は低く、しかも演色性が良くない。
【００２５】
赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーで、(Ba，Ca，Sr，Eu)などから選択する。
【００２６】
実施例1〜10は、本発明発光デバイスが使用する青色光チップ、緑色光チップ、赤色光チップは、黄色蛍光粉(それぞれルテチウムアルミニウムガーネット蛍光パウダー或いはケイ酸塩光パウダー)及び赤色蛍光粉(窒化物蛍光パウダー)を組み合わせる。
その光効率はすべて85 lm/W以上を維持し、最良のものは93lm/Wである。
色温度の平均は、3000K以下で、演色性も80以上を維持し、最良のものは96である。
中でも、実施例3及び実施例8が、最適実施例である。
【００２７】
赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーで、(Ba，Ca，Sr，Eu)などから選択する。
【００２８】
実施例3のケイ酸塩蛍光パウダーの含有量は、8重量パーセントが好ましく、窒化物蛍光パウダーの含有量は、0.9重量パーセントが好ましい。
実施例8のルテチウムアルミニウムガーネット蛍光パウダーの含有量は、12重量パーセントが好ましく、窒化物蛍光パウダーの含有量は、0.3重量パーセントが好ましい。
【００２９】
赤色蛍光パウダーは、窒化物(Nitride)蛍光パウダーで、(Ba，Ca，Sr，Eu)などから選択することができる。
【００３０】
上記の本発明名称と内容は、本発明技術内容の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。本発明の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本発明の保護範囲に含むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は特許の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。
【符号の説明】
【００３２】
10  発光デバイス
11  青色光チップ
12  赤色光チップ
13  緑色光チップ
14  蛍光層
【図１】
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