白光源和包括所述白光源的白光源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種白光源，其包含：具有在350nm或更大與420nm或更小范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管(LED)；和包括4種或更多種類型的磷光體和樹脂的磷光體層，其中所述白光源滿足以下關(guān)系式：-0.2≤[(P(λ)×V(λ))/(P(λmax1)×V(λmax1))-(B(λ)×V(λ))/(B(λmax2)×V(λmax2))]≤+0.2，假設(shè)：所述白光源的發(fā)光光譜是P(λ)；與所述白光源具有相同色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜是B(λ)；光譜光視效率的光譜是V(λ)；P(λ)×V(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是λmax1；且B(λ)×V(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是λmax2，且其中從所述白光源初始點(diǎn)亮?xí)r到所述白光源連續(xù)點(diǎn)亮6000小時(shí)后時(shí)CIE色度圖上的色度變化量(差異)小于0.010。根據(jù)上述白光源，可以提供能夠再現(xiàn)與自然光相同的發(fā)光光譜的白光源。
【專利說明】白光源和包括所述白光源的白光源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及白光源和包括所述白光源的白光源系統(tǒng)。更具體來說，本發(fā)明涉及發(fā)光光譜接近自然光的發(fā)光光譜的白光源，并且涉及包括所述白光源的白光源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，包括發(fā)光二極管(LED)的白光源在節(jié)能措施和減少二氧化碳排放量方面引起了人們關(guān)注。與包括鎢絲的常規(guī)白熾燈泡相比，LED具有更長的使用壽命，并且能夠節(jié)倉泛。
[0003]如日本專利特許公開(未經(jīng)審查的公開)10-242513號(專利文獻(xiàn)I)中所公開的，在常規(guī)白光LED中，使用均具有在400nm到530nm范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光LED激發(fā)YAG磷光體，并且從所述LED發(fā)射的藍(lán)光與從所述YAG磷光體發(fā)射的黃光相互混合，由此獲得并實(shí)現(xiàn)了白光。
[0004]包括LED的白光源已經(jīng)廣泛地用作交通信號燈和液晶顯示器(LCD)以及一般照明設(shè)備(發(fā)光設(shè)備)(例如室內(nèi)燈)的背光。在包括常規(guī)藍(lán)光LED的白光源的發(fā)光光譜中，從所述藍(lán)光LED發(fā)射的藍(lán)光的峰值高度是從磷光體發(fā)射的黃光的峰值高度的至少1.5倍，因此藍(lán)光的影響往往較強(qiáng)。
[0005]在所述情況下，隨著包括LED的白光源的普及，白光源對人體的不利影響開始引起人們擔(dān)憂。如上所述，在常規(guī)的白光LED中，藍(lán)光LED的發(fā)光峰較強(qiáng)。這樣具有強(qiáng)藍(lán)光發(fā)射峰值的白光顯著不同于自然光。在這里，自然光是指日光。
[0006]根據(jù)在考慮所述白光源對人體的影響而實(shí)現(xiàn)的國際公開W02008/069101號的小冊子(專利文獻(xiàn)2)，組合具有不同發(fā)光峰值的磷光體和LED，并且由此混合4種類型的發(fā)光峰，由此提供了與光譜光視效率偏差較小的白光。
[0007]在這里，將人眼對光的敏感度稱作光視函數(shù)，國際照明委員會(InternationalCommission on Illumination) (CIE)將光譜光視效率定義為標(biāo)準(zhǔn)光譜光視函數(shù)V( λ )。因此，光譜光視效率和標(biāo)準(zhǔn)光譜光視函數(shù)V( λ)在含義上相同。圖1顯示由CIE定義的光譜光視效率V( λ )。也就是說，圖1顯示人在最高敏感度下識別波長為約555nm的光。
[0008]另一方面，專利文獻(xiàn)2的目標(biāo)是考慮到藍(lán)光對人體的影響而控制波長在420nm到490nm范圍內(nèi)的光。預(yù)計(jì)這樣的方法可以產(chǎn)生使褪黑激素的分泌正?；淖饔茫鐾屎诩に厥巧婕吧镧娨归g調(diào)節(jié)的激素之一。
[0009]在這點(diǎn)上，人的晝夜節(jié)律(24小時(shí)節(jié)律)受到體內(nèi)生物鐘控制。人應(yīng)該基本上生活于自然光下，但在現(xiàn)代社會中有各種生活方式，例如長時(shí)間的室內(nèi)工作和晝夜顛倒的方式。如果不暴露于自然光的生活長期持續(xù)，那么會擾亂晝夜節(jié)律，并且擔(dān)心對人體有不利影響。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本專利特許公開10(1998)-242513號
[0013]專利文獻(xiàn)2:國際公開W02008/069101號的小冊子
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明所要解決的問題
[0015]當(dāng)前的包括LED的白光源，也就是說，包括藍(lán)光LED的白光源，具有顯著不同于自然光的發(fā)光光譜。在這些白光源輻照下長時(shí)期生活可能不利地影響人的晝夜節(jié)律。
[0016]為了應(yīng)對這樣的問題而實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的目標(biāo)是提供發(fā)光光譜接近自然光的發(fā)光光譜的白光源。
[0017]解決所述問題的手段
[0018]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)第一發(fā)明的白光源包含:具有在350nm或更大與420nm或更小范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管(LED);和包括4種或更多種類型的磷光體和樹脂的磷光體層，其中所述白光源滿足關(guān)系式-0.2≤[(Ρ(λ)χν(λ))/(P ( λ maxi) X V ( λ maxi)) - (B ( λ ) XV(A))/ (B (λ max 2) X V ( λ max 2)) ] < +0.2,假設(shè):白光源的發(fā)光光譜是ρ(λ);與白光源具有相同色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜是Β(λ);光譜光視效率的光譜是V( λ) ;Ρ(λ) χν(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是Xmaxl ;且8( λ ) XV( λ )變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是λ max2,且其中從白光源初始點(diǎn)亮?xí)r到白光源連續(xù)點(diǎn)亮6000小時(shí)后時(shí)CIE色度圖上的色度變化量(差異)小于0.010。 [0019]此外，根據(jù)第二發(fā)明的白光源包含:具有在350nm或更大與420nm或更小范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管(LED)和包括磷光體和樹脂的磷光體層，其中所述白光源滿足關(guān)系式-0.2 ≤[(Ρ(λ) XV(A))/(P(Amaxl) XV( λ maxl))-(B( λ ) XV( λ ))/(B(Amax2) XV(Amax2))]≤+0.2，假設(shè):白光源的發(fā)光光譜是P ( λ );與白光源具有相同色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜是Β(λ);光譜光視效率的光譜是ν(λ) ;Ρ(λ)χν(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是Xmaxl ;且8(入)父￥(入)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是Xmax2，且其中磷光體層內(nèi)所含磷光體的質(zhì)量比是5質(zhì)量％或更大與50質(zhì)量％或更小。
[0020]更優(yōu)選上述白光源中的每一個(gè)均滿足關(guān)系式-0.1≤[(ρ(λ)χν(λ))/(P ( λ maxi) X V ( λ maxi)) - (B ( λ ) XV(A))/ (B (λ max 2) X V ( λ max 2)) ] ^ +0.10 此外，優(yōu)選將白光源的色溫設(shè)定為2，500K到7，000K。
[0021]此外，在第一發(fā)明的白光源中，優(yōu)選組合使用4種或更多種類型的均具有不同峰值波長的磷光體以引起相互吸收，其中一種磷光體通過吸收從另一磷光體發(fā)射的光而受到激發(fā)。
[0022]此外，在第二發(fā)明的白光源中，優(yōu)選所述磷光體層包含4種或更多種類型的具有不同峰值波長的磷光體。
[0023]此外，組合使用4種或更多種類型的均具有不同峰值波長的磷光體以引起相互吸收，其中一種磷光體通過吸收從另一磷光體發(fā)射的光而受到激發(fā)。此外，在第一和第二發(fā)明的白光源中，優(yōu)選所述磷光體層具有0.1mm或更大與3mm或更小的厚度。另外，優(yōu)選磷光體層內(nèi)所含磷光體具有I μ m或更大與80 μ m或更小的平均粒徑。
[0024]此外，更優(yōu)選使空間形成為磷光體層與發(fā)光二極管之間的一部分。此外，還優(yōu)選將磷光體層提供于發(fā)光二極管上。此外，還優(yōu)選通過透明樹脂層將磷光體層提供于發(fā)光二極管上。
[0025]此外，通過包含上述根據(jù)本發(fā)明的白光源中的多個(gè)來配置根據(jù)本發(fā)明的白光源系統(tǒng)。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0027]根據(jù)本發(fā)明的白光源可再現(xiàn)與自然光相同的發(fā)光光譜。因此，即使人體長時(shí)間暴露于從白光源發(fā)射的白光，仍可使得對人體的不利影響相當(dāng)于自然光的不利影響。
[0028]此外，由于使用了 4種或更多種類型的均具有不同峰值波長的磷光體，因此可提供即使在長時(shí)期使用白光源后仍能夠抑制色度變化、因此具有高可靠性的白光源。
[0029]此外，在控制磷光體層內(nèi)所含磷光體的質(zhì)量比的情況下，可提供能夠有效地抑制亮度退化且具有高可靠性的白光源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是顯示光譜光視效率V ( λ )的圖。
[0031]圖2是用于獲得黑體輻射的發(fā)光光譜Β( λ)的數(shù)學(xué)表達(dá)式(公式)。
[0032]圖3是顯示白天的自然光的發(fā)光光譜的實(shí)例的圖。
[0033]圖4是顯示早晨的自然光的發(fā)光光譜的實(shí)例的圖。
[0034]圖5是顯示日出時(shí)的自然光的發(fā)光光譜的實(shí)例的圖。
[0035]圖6是顯示實(shí)施例1中的白光源的發(fā)光光譜的圖。
[0036]圖7 是顯示實(shí)施例1 中的(Ρ(λ) XV(A))/(P(Amaxl) XV(Amaxl))的圖。
[0037]圖8是顯示(Β(λ) XVU))/(BUmax2) XVUmax2))的圖，假設(shè)色溫與圖3中相同的黑體輻射是Β(λ)。
[0038]圖9是顯示實(shí)施例1中的差異A ( λ )的圖。
[0039]圖10是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的燈泡型白光源的實(shí)施方案的橫截面視
[0040]圖11是顯示實(shí)施例2中的白光源的發(fā)光光譜的圖。
[0041]圖12 是顯示實(shí)施例 2 中的(Ρ(λ ) XV(A ))/(P(Amaxl) XV(Amaxl))的圖。
[0042]圖13 是顯示(Β(λ) XV(A))/(B(Amax2) XV(Amax2))的圖，假設(shè)色溫與圖 4 中相同的黑體輻射是Β(λ)。
[0043]圖14是顯示實(shí)施例2中的差異A ( λ )的圖。
[0044]圖15是顯示實(shí)施例3中的發(fā)光光譜的圖。
[0045]圖16 是顯示實(shí)施例 3 中的(Ρ(λ ) XV(A ))/(P(Amaxl) XV(Amaxl))的圖。
[0046]圖17 是顯示(Β(λ) XV(A))/(B(Amax2) XV(Amax2))的圖，假設(shè)色溫與圖 5 中相同的黑體輻射是Β(λ)。
[0047]圖18是顯示實(shí)施例3中的差異A ( λ )的圖。
[0048]圖19是顯示比較實(shí)施例1中的差異A ( λ )的圖
[0049]圖20是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的燈泡型白光源的另一實(shí)施方案的橫截面視圖。
[0050]圖21是顯示比較實(shí)施例2中的白光源的發(fā)光光譜Ρ(λ)的圖。
[0051]圖22是顯示具有5，000Κ的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜Β( λ)的圖。
[0052]圖23是顯示比較實(shí)施例2中的白光源的(Ρ(λ)χν(λ))/(P( λ maxi) XV( λ maxi))的圖。
[0053]圖24是顯示比較實(shí)施例2中的白光源的(Β(λ)χν(λ))/(B ( λ max 2) X V ( λ max 2))的圖。[0054]圖25是顯示比較實(shí)施例2中的白光源的差異Α(λ)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的白光源包含具有在421nm到490nm范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光發(fā)光二極管(藍(lán)光LED)，且滿足關(guān)系式-0.2≤[(Ρ(λ)χν(λ))/(P ( λ maxi) X V ( λ maxi)) - (B ( λ ) XV(A))/ (B (λ max 2) X V ( λ max 2)) ] < +0.2,假設(shè):白光源的發(fā)光光譜是ρ(λ);與白光源具有相同色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜是Β(λ);光譜光視效率的光譜是V( λ) ;Ρ(λ) χν(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是Xmaxl ;且8( λ ) XV( λ )變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是Xmax2。在這里，λ表示在可見光區(qū)域中的380nm到780nm的波長。
[0056] 根據(jù)以下程序來配置滿足上述關(guān)系式的白光源。首先，測量白光源的發(fā)光光譜P(A)0使用符合JIS-C-8152的積分球根據(jù)總光通量測量對發(fā)光光譜進(jìn)行測量。從發(fā)光光譜計(jì)算色溫。注意，色溫的單位是開爾文(kelvin) (K)。
[0057]接下來，獲得與白光源具有相同色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜Β(λ)。根據(jù)普朗克分布(Planck’s distribution)獲得發(fā)光光譜。可以根據(jù)圖2中所示的數(shù)學(xué)表達(dá)式獲得普朗克分布。在圖2中，h表不普朗克常數(shù)，c表不光速，λ表不波長，e表不自然對數(shù)的底，k表示波耳茲曼常數(shù)(Boltzmann’s constant),且T表示色溫。因?yàn)閔、c、e和k是常數(shù)，因此如果確定了色溫T，那么就可以根據(jù)波長λ獲得黑體輻射的發(fā)光光譜。
[0058]在本發(fā)明中，黑體輻射指示自然光(日光)的發(fā)光光譜。自然光例如在白天、早晨、日出時(shí)和晚上具有不同的色溫。更具體來說，分別地，圖3顯示白天的自然光的發(fā)光光譜的實(shí)施例(色溫為約5100Κ)，圖4顯示早晨的自然光的發(fā)光光譜的實(shí)施例(色溫為約4200Κ)，并且圖5顯示日出時(shí)的自然光的發(fā)光光譜的實(shí)施例(色溫為約2700Κ)。注意，在圖4中假設(shè)上午7點(diǎn)為早晨。
[0059]圖6顯示稍后將要描述的實(shí)施例1中的發(fā)光光譜Ρ(λ)。圖7顯示實(shí)施例1中的(Ρ(λ) χν(λ))/(Ρ(λπι&χ1) XVUmaxl))。此外，圖 8 顯示(Β(λ)χν(λ))/(Β( λ max2) XV( λ max2)),假設(shè)白天的自然光的發(fā)光光譜(圖3)為Β( λ )。
[0060]圖1中所示的光譜光視效率用于用以獲得圖7和圖8的V( λ )。
[0061]圖7是通過以下方式獲得的圖:對于每一波長，將圖6中所示的實(shí)施例1中的發(fā)光光譜PU)的值乘以光譜光視效率ν(λ)的值；將所得乘積除以(PUmaxl) XVUmaxl))；并繪制所得商。在圖7中，(Ρ(λ)χν(λ))變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是Xmaxl = 556nm。
[0062]圖8是通過以下方式獲得的圖:對于每一波長，將圖3中的發(fā)光光譜Β(λ)的值乘以光譜光視效率V( λ)的值；將所得乘積除以(BUmax2)XVUmax2));并繪制所得商。在圖8中，(Β(λ)χν(λ))變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是Xmax2 = 556nm。
[0063](Ρ(λ)Χν(λ))指示光譜光視效率ν(λ)區(qū)域中白光源的發(fā)光光譜的強(qiáng)度。將(Ρ(λ) χν(λ))除以為最大值的(PUmaxl) XV( λ maxl))，由此其上限可以為1.0，如圖7中所示。
[0064]此外，(Β(λ)Χν(λ))指示光譜光視效率VU)區(qū)域中黑體輻射的發(fā)光光譜的強(qiáng)度。將(Β(λ) XV(A))除以為最大值的(B ( λ max2) XV( λ max2))，由此其上限可為1.0,如圖8中所示。
[0065]接下來，獲得差異Α(λ) = [(Ρ(λ)Χν(λ))/(P(Amaxl) XV(Amaxl))-(B(A) Χν(λ)) / (B(Amax2) XV(Amax2))]。根據(jù)本實(shí)施方案的白光源滿足關(guān)系:-0.2≤[(Ρ(λ)χν(λ))/(P ( λ maxi) X V ( λ maxi)) - (B ( λ ) XV(A))/ (B (λ max 2) X V ( λ max 2)) ] ^ +0.2。如果差異Α(λ)滿足關(guān)系:-0.2≤Α(λ)≤+0.2，那么光譜光視效率ν(λ)區(qū)域中白光源的發(fā)光光譜接近黑體輻射的發(fā)光光譜，換句話說，接近自然光的發(fā)光光譜。也就是說，如果差異A ( λ )為零(Α(λ) = O)，那么可以再現(xiàn)與自然光相同的發(fā)光光譜。
[0066]圖9顯示實(shí)施例1中的差異Α(λ)。從圖9明顯可見，在實(shí)施例1中，差異Α(λ)的范圍是-0.03≤Α( λ )≤+0.02，并且可以確認(rèn)在實(shí)施例1中再現(xiàn)了白天的自然光。
[0067]如上文所述，根據(jù)本實(shí)施方案，將發(fā)光光譜設(shè)計(jì)為接近黑體輻射的發(fā)光光譜。因此，與具有突出的藍(lán)光峰的常規(guī)白光LED相比，本實(shí)施方案可以相當(dāng)大地抑制對人晝夜節(jié)律的不利影響。
[0068]如實(shí)施例中稍后所述，也可以再現(xiàn)日出時(shí)的自然光和早晨的自然光，因此可以控制發(fā)光光譜以適應(yīng)預(yù)定用途。
[0069]此外，如果組合可以再現(xiàn)白天的自然光、日出時(shí)的自然光和早晨的自然光的白光源，那么可以再現(xiàn)與一天的日光相同的自然光。例如，如果將這樣的組合式白光源用作醫(yī)院病房和用于長時(shí)間室內(nèi)工作的地方或房間中的照明設(shè)備，那么可以抑制對生活于其中的患者和工作于其中的員工的晝夜節(jié)律的不利影響。此外，因?yàn)榭梢栽佻F(xiàn)自然光，所以也可能應(yīng)用于使用自然光的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，例如植物栽培。
[0070]本發(fā)明的白光 源包含:具有在350nm或更大與420nm或更小范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管(LED);和包括4種或更多種類型的磷光體和樹脂的磷光體層。此外，當(dāng)通過從具有在350nm或更大與420nm或更小范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管發(fā)射的光激發(fā)磷光體時(shí)，磷光體的峰值波長優(yōu)選落在420nm到700nm范圍內(nèi)。
[0071]此外，本發(fā)明的白光源的特征在于，從白光源初始點(diǎn)亮?xí)r到白光源連續(xù)點(diǎn)亮6000小時(shí)后時(shí)，CIE色度圖上的色度變化量小于0.010。
[0072]測量色度變化量的方法根據(jù)JIS-Z-8518進(jìn)行如下。也就是說，分別在白光源初始點(diǎn)亮?xí)r和在白光源連續(xù)點(diǎn)亮6000小時(shí)后時(shí)，測量從白光源發(fā)射的光的色度坐標(biāo)U’、V’。然后，獲得指示為CIE色度圖上的色度坐標(biāo)差異的差異Au’、Λν’。從以下計(jì)算公式獲得色
度變化量:
[0073]色度變化量=[(Au，)2+(Λν，)2J1720
[0074]在第一發(fā)明的白光源中，色度變化量可降低到小于0.010，進(jìn)一步小于0.0085。小于0.010的色度變化量指示即使白光源從白光源初始點(diǎn)亮?xí)r開始長時(shí)期使用也幾乎不發(fā)生色度變化的狀態(tài)。因此，本發(fā)明的白光源可以長時(shí)期再現(xiàn)日光。
[0075]此外，第一發(fā)明的白光源具有包含以下的磷光體層:4種或更多種類型、優(yōu)選5種或更多種類型的具有不同峰值波長的磷光體；和樹脂。
[0076]此外，優(yōu)選使用4種或更多種類型、更優(yōu)選5種或更多種類型的具有不同峰值波長的磷光體。此外，磷光體的相鄰峰值波長相差(相互偏差)優(yōu)選150nm或更小、更優(yōu)選IOnm到IOOnm且仍更優(yōu)選IOnm到50nm。也就是說,從藍(lán)色區(qū)域到紅色區(qū)域,使用4種或更多種類型(更優(yōu)選5種或更多種類型)的磷光體來組合每IOnm到IOOnm差異的峰值波長，由此可以有效地實(shí)現(xiàn)-0.2≤差異Α(λ)≤+0.2。[0077]此外，優(yōu)選組合使用4種或更多種類型的磷光體以引起相互光吸收。在本發(fā)明的白光源中，通過使用具有350nm或更高與420nm或更小的峰值波長的發(fā)光二極管來激發(fā)磷光體。組合使用磷光體以引起相互光吸收意指一種磷光體不僅受到從發(fā)光二極管發(fā)射的光激發(fā)，而且受到從發(fā)光二極管發(fā)射的光所激發(fā)的另一磷光體發(fā)射的光激發(fā)。也就是說，白光源包含受到從發(fā)光二極管發(fā)射的光與從另一磷光體發(fā)射的光兩者激發(fā)的磷光體。
[0078]此外，當(dāng)使用4種或更多種類型的具有不同峰值波長的磷光體時(shí)，相應(yīng)磷光體根據(jù)從發(fā)光二極管發(fā)射的光發(fā)射光。所述磷光體的發(fā)光光譜具有合適的半帶寬度。因此，當(dāng)增加待混合的磷光體的類型時(shí)，引起了發(fā)光光譜的重疊。同時(shí)，相應(yīng)磷光體的發(fā)光波長區(qū)域與另一磷光體的光吸收帶重疊。
[0079]更具體來說，在混合藍(lán)色磷光體、黃色磷光體、綠色磷光體、紅色磷光體的情況下，從受到從發(fā)光二極管發(fā)射的光所激發(fā)的藍(lán)色磷光體發(fā)射的發(fā)射光被綠色磷光體、黃色磷光體和紅色磷光體吸收，由此使得綠色磷光體、黃色磷光體和紅色磷光體發(fā)射光。此時(shí)，綠色磷光體受到兩種類型的激發(fā)源激發(fā)，所述激發(fā)源包含從發(fā)光二極管發(fā)射的光和從藍(lán)色磷光體發(fā)射的光。
[0080]相同現(xiàn)象出現(xiàn)于發(fā)射各種色彩的光的磷光體。也就是說，從綠色磷光體發(fā)射的光被紅色磷光體吸收，由此發(fā)射紅色發(fā)射光，并且從黃色磷光體發(fā)射的光被紅色磷光體吸收，由此發(fā)射紅色發(fā)射光。關(guān)于紅色磷光體，紅色磷光體具有4種類型的激發(fā)源，包含從發(fā)光二極管發(fā)射的光、從藍(lán)色磷光體發(fā)射的光、從綠色磷光體發(fā)射的光和從黃色磷光體發(fā)射的光。
[0081]如上文所述，當(dāng)磷光體層包含不僅受到從發(fā)光二極管發(fā)射的光激發(fā)而且受到從另一磷光體發(fā)射的光激發(fā)的磷光體時(shí)，可以提供其中對于年久劣化的耐受性較高且抑制亮度退化的白光源。關(guān)于這一點(diǎn)，相互光吸收性質(zhì)是否存在于磷光體中可以通過研究相應(yīng)磷光體的激發(fā)光譜來容易地證明。
[0082]第二發(fā)明的白光源包含:具有在350nm或更大與420nm或更小范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的LED ;和包括磷光體和樹脂的磷光體層。此外，當(dāng)通過從具有在350nm或更大與420nm或更小范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管發(fā)射的光激發(fā)磷光體時(shí)，磷光體的峰值波長優(yōu)選落在420nm到700nm范圍內(nèi)。
[0083]此外，第二發(fā)明的特征在于，磷光體層內(nèi)所包括的磷光體的質(zhì)量比為60質(zhì)量％或更大與90質(zhì)量％或更小。當(dāng)磷光體層內(nèi)所含磷光體的質(zhì)量比小于60質(zhì)量％時(shí)，磷光體的存在比較小，使得易于發(fā)生作為整個(gè)磷光體層的亮度散射。
[0084]此外，當(dāng)從發(fā)光二極管發(fā)射的光穿過磷光體層時(shí)，將差異Α( λ)控制在目標(biāo)范圍內(nèi)變得困難。此外，當(dāng)磷光體層中磷光體的存在比變得過小時(shí)，從發(fā)光二極管(峰值波長:350-420nm)發(fā)射并輻照到一個(gè)磷光體粒子的光的量相對增加到過量，使得激發(fā)密度增加到較高。當(dāng)激發(fā)密度過度增加到較高時(shí)，可能擔(dān)心高激發(fā)密度導(dǎo)致磷光體中形成缺陷。
[0085]此外，當(dāng)將磷光體的質(zhì)量比設(shè)定為60質(zhì)量％或更大時(shí)，即使長時(shí)期使用白光源，也可以阻止亮度退化。當(dāng)磷光體層內(nèi)所含磷光體的存在比(質(zhì)量比)增加并且磷光體的發(fā)光區(qū)域也增加時(shí)，抑制亮度降低成為可能。磷光體層內(nèi)所含磷光體的存在比(質(zhì)量比)優(yōu)選設(shè)定在70質(zhì)量％到85質(zhì)量％范圍內(nèi)。
[0086]為了抑制亮度降低，磷光體的質(zhì)量比優(yōu)選100質(zhì)量％。然而，為了改進(jìn)磷光體層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，優(yōu)選樹脂區(qū)域可存在于磷光體層中。因此，磷光體的質(zhì)量比的上限為90質(zhì)量％。[0087]此外，在第二發(fā)明中，當(dāng)具有不同峰值波長的磷光體的類型增加到3種或更多種、優(yōu)選4種或更多種、仍優(yōu)選5種或更多種時(shí)，即使長時(shí)期使用白光源，仍可以有效地抑制亮度降低。
[0088]作為測量磷光體的質(zhì)量比的方法，存在以下方法:其中從將用于形成磷光體層的磷光體粉末與樹脂的混合比來測量質(zhì)量比。在所述方法的情況下，從以下計(jì)算公式獲得磷光體層內(nèi)所含磷光體的質(zhì)量比(％):
[0089]磷光體層中所含磷光體的質(zhì)量比=[待混合的磷光體重量/(待混合的磷光體重量+待混合的樹脂重量)]X 100 (% )
[0090]此外，在從完成的磷光體層測量磷光體的質(zhì)量比的情況下，切下預(yù)定量的磷光體層，并測量切下的樣品的重量。此后，去除樹脂組分，并測量磷光體的重量。因此，可以從以下計(jì)算公式有效地測量磷光體的質(zhì)量比:
[0091]磷光體層中所含磷光體的質(zhì)量比=[磷光體重量/切下的樣品的重量]X 100(%)
[0092]在上面的測量方法中，作為去除樹脂組分的方法，可以優(yōu)選使用以下方法:其中在不造成磷光體的任何氧化的氣氛和溫度下燒掉并消除樹脂組分。作為構(gòu)成磷光體層的樹月旨，使用熱硬化(固化)樹脂，例如硅酮樹脂等，使得可以通過上述方法測量質(zhì)量比。
[0093]此外，當(dāng)磷光體不 均勻地混合于磷光體層中時(shí)，這種不均勻性將造成亮度散射。因此，即使將基于部分切下的樣品測量的磷光體層中所含磷光體的質(zhì)量比視為由整個(gè)磷光體層代表的質(zhì)量比，也沒有問題。
[0094]此外，如下文所述，在將透明樹脂層安置在磷光體層與發(fā)光二極管之間的情況下，這種透明樹脂層并不包含在磷光體層中。此外，在球體型白光源的情況下，可能存在其中將粘著層提供于球體與磷光體層之間的部分的情況。然而，這種情況下的粘著層并不包括在磷光體層中。在本發(fā)明中，控制通過混合磷光體與樹脂所形成的磷光體層中磷光體的質(zhì)量比非常重要。
[0095]此外，還優(yōu)選磷光體層具有0.1mm到3mm的厚度。當(dāng)磷光體層的厚度薄到小于0.1mm時(shí)，可能擔(dān)心從發(fā)光二極管發(fā)射的發(fā)射光會穿過磷光體層并漏出。當(dāng)從發(fā)光二極管發(fā)射的發(fā)射光穿過磷光體層時(shí)，控制白光源的差異Α( λ)落在-0.2≤Α(λ)≤+0.2范圍內(nèi)。
[0096]另一方面，當(dāng)磷光體層的厚度厚到超過3mm時(shí)，從發(fā)光二極管發(fā)射的光在厚度方向上遍布于整個(gè)磷光體層上變得困難。因此，控制白光源的差異Α(λ)落在-0.2≤Α( λ)≤+0.2范圍內(nèi)變得相當(dāng)困難。
[0097]此外，可能擔(dān)心通過從磷光體發(fā)射的光不能充分地獲得相互光吸收的效應(yīng)。更優(yōu)選將磷光體層的厚度設(shè)定在0.2mm到1.0mm范圍內(nèi)。
[0098]此外，優(yōu)選將磷光體層內(nèi)所含磷光體的平均粒徑設(shè)定為I μ m或更大與100 μ m或更小，更優(yōu)選設(shè)定為5 μ m到40 μ m。如果平均粒徑小于I μ m,那么粒徑過小，因此難以制造磷光體，導(dǎo)致成本增加。另外，平均粒徑小于I μ m的精細(xì)粉末具有高聚集性質(zhì)，使得難以形成均勻磷光體層。另一方面，當(dāng)平均粒徑過大到超過100 μπι時(shí)，相應(yīng)磷光體粉末具有過大的尺寸，使得獲得白光變得困難。
[0099]優(yōu)選當(dāng)磷光體受到350nm到420nm的發(fā)光源激發(fā)時(shí)，磷光體的發(fā)光峰值波長優(yōu)選在420nm到700nm范圍內(nèi)。
[0100]優(yōu)選這樣的白光源具有2，500K到7，000K的發(fā)光色溫。如果此色溫降到低于2，500K和超過7，000K，那么可能擔(dān)心這樣色溫不存在于自然光中。色溫的更優(yōu)選范圍為2，700K到6，700K?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)4種或更多種類型的磷光體的混合比來控制色溫。
[0101]用于構(gòu)成每一磷光體的材料不受特別限制，只要其發(fā)光峰值在420nm到700nm范圍內(nèi)即可，并且以下磷光體優(yōu)選作為在350nm到420nm下激發(fā)的磷光體。此外，每一磷光體的發(fā)光光譜的峰值波長的半值寬度(半帶寬度)寬達(dá)優(yōu)選40nm或更大且更優(yōu)選50nm到lOOnm。如前文所述，當(dāng)上述半值寬度在上述范圍內(nèi)時(shí)，在具有不同峰值波長的磷光體內(nèi)容易形成發(fā)光光譜的重疊部分，使得可容易地使所述磷光體具有相互光吸收效應(yīng)(相互光吸收效應(yīng))。
[0102]藍(lán)色磷光體(B)的具體示例可以包括銪活化的堿土磷酸鹽磷光體(峰值波長為440nm到455nm)和銪活化的招酸鋇鎂磷光體(峰值波長為450nm到460nm)等。此外,藍(lán)綠色磷光體的示例可以包括銪活化的鋁酸鍶磷光體(峰值波長為480nm到500nm)和銪和錳活化的鋁酸鋇鎂磷光體(峰值波長為510nm到520nm)等。
[0103]綠色磷光體(G)的具體示例可以包括銪活化的原硅酸鹽磷光體(峰值波長為520nm到550nm)、銪活化的β -塞隆(sialon)磷光體(峰值波長為535nm到545nm)和銪活化的銀塞隆磷光體(峰值波長為510nm到530nm)等。
[0104]黃色磷光體(Y)的具體示例可以包括銪活化的原硅酸鹽磷光體(峰值波長為550nm到580nm)和鈰活化的稀土鋁石榴石磷光體(峰值波長為550nm到580nm)等。
[0105]紅色磷光體(R)的具體示例可以包括銪活化的鍶塞隆磷光體(峰值波長為600nm到650nm)、銪活化的氮氧化?丐銀磷光體(峰值波長為610nm到650nm)、銪活化的硫氧化鑭磷光體(峰值波長為620nm到630nm)、錳活化的氟鍺酸鎂(峰值波長為640nm到660nm)和銪活化的堿土金屬氮化物磷光體(峰值波長為600nm到650nm)等。
[0106]具體來說，根據(jù)銪活化的鍶塞隆磷光體(峰值波長為600nm到650nm)和銪活化的氮化鈣鍶磷光體(峰值波長為610nm到650nm)，可以容易地獲得相互光吸收的效應(yīng)，因此是優(yōu)選的。
[0107]為了控制差異Α( λ)，優(yōu)選使用來自上文提及的藍(lán)色磷光體、藍(lán)綠色磷光體、綠色磷光體、黃色磷光體和紅色磷光體的示例中的4種或更多種類型(更優(yōu)選5種或更多種類型)的磷光體。此外，可以通過改變磷光體的混合比例來控制色溫。
[0108]此外，優(yōu)選使空間形成為磷光體層與發(fā)光二極管之間的一部分。此外，還優(yōu)選將磷光體層提供于發(fā)光二極管上。此外，還優(yōu)選通過透明樹脂層將磷光體層提供于發(fā)光二極管上。
[0109]接下來，將解釋白光源的結(jié)構(gòu)。圖10圖解說明作為根據(jù)本發(fā)明的白光源的實(shí)施方案的燈泡型白光源。在圖10中，附圖標(biāo)記I表示LED燈泡(白光源)，2表示LED模塊，3表示基體，4表示球體,5表示絕緣構(gòu)件,6表示帽,7表示襯底,8表示LED芯片，9表示磷光體層，且10表示透明樹脂層。圖10顯示白光源的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例，其中使空間形成為磷光體層與發(fā)光二極管之間的一部分。
[0110]也就是說，圖10中所圖解說明的LED燈泡I包括:LED模塊2 ;布置有LED模塊2的基體3 ;附著到基體3的上部以覆蓋LED模塊2的球體(外殼)4 ;附著到基體3的下端部的帽6，中間有絕緣構(gòu)件5 ;和提供于基體3內(nèi)部的照明電路11。
[0111] LED模塊2包括LED芯片8，所述LED芯片具有350nm到420nm的峰值波長并且安裝在襯底7上。將多個(gè)LED芯片8表面安裝在襯底7上。例如，將基于InGaN的、基于GaN的和基于AlGaN的發(fā)光二極管等用于發(fā)射紫外光到紫光的LED芯片8。
[0112]在襯底7的表面上提供配線網(wǎng)絡(luò)(未圖解說明)(根據(jù)需要在其內(nèi)部進(jìn)一步提供)，并且將每一 LED芯片8的電極電連接到襯底7的配線網(wǎng)絡(luò)。從LED模塊2的側(cè)表面或底表面引出配線線路12，并且將配線線路12電連接到在基體3內(nèi)部提供的照明電路11。通過經(jīng)由照明電路11施加的DC電壓導(dǎo)通LED芯片8。
[0113]在球體4的內(nèi)表面上提供磷光體層9，所述磷光體層9吸收從LED芯片8發(fā)射的紫外光到紫光并發(fā)射白光。通過組合4種或更多種類型(更優(yōu)選5種或更多種類型)的具有不同峰值波長的磷光體來形成磷光體層9。此外，將磷光體與樹脂混合以形成磷光體層9。此外，可以混合所有磷光體以形成混合磷光體層?；蛘?，層壓通過混合約一種到三種類型的磷光體而形成的磷光體層以形成多層紅色磷光體層。
[0114]盡管圖10圖解說明了在球體4的內(nèi)表面上提供磷光體層的結(jié)構(gòu)，但也可以在球體4的外表面上提供磷光體層，或可以使磷光體在樹脂球體4自身中混合。
[0115]此外，不限于上述燈泡類型，也可以將根據(jù)本發(fā)明的白光源應(yīng)用于熒光燈型(細(xì)長型)、枝形吊燈型等，并且其形狀不受特別限制。
[0116]盡管圖10圖解說明了燈泡型白光源，但本發(fā)明并不限于此，并且也可以將其應(yīng)用于在發(fā)光二極管上提供磷光體層的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選將透明樹脂層的厚度設(shè)定到在0.01mm到0.1mm范圍內(nèi)。
[0117]如上文所述，控制差異Α(λ )以滿足-0.2≤Α(λ)≤+0.2，由此可以提供再現(xiàn)自然光的白光源。此外， 組合再現(xiàn)白天的自然光、日出時(shí)的自然光、早晨的自然光、晚上的自然光等的白光源，由此可以配置出再現(xiàn)一天自然光的節(jié)律的白光源系統(tǒng)。因此，有可能提供抑制對人體晝夜節(jié)律的不利影響的白光源和白光源系統(tǒng)。
[0118](實(shí)施例)
[0119](實(shí)施例1)
[0120]制備均具有400nm的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管作為LED芯片。接下來，制備混合物，其包括:具有445nm的峰值波長的銪活化的堿土金屬磷酸鹽藍(lán)色磷光體；具有490nm的峰值波長的銪活化的鋁酸鍶藍(lán)綠色磷光體；具有530nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽綠色磷光體；具有555nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽黃色磷光體；和具有630nm的峰值波長的銪活化的鍶塞隆紅色磷光體，作為在利用400nm的電磁波輻照時(shí)發(fā)射光的磷光體。
[0121]將相應(yīng)磷光體的平均粒徑設(shè)定為18 μπι。將相應(yīng)磷光體以藍(lán)色磷光體:藍(lán)綠色磷光體:綠色磷光體:黃色磷光體:紅色磷光體=30:15:20:15:20的重量比(質(zhì)量比)混合，與透明樹脂(硅酮樹脂)混合，并施加到球體內(nèi)表面，由此制造圖10中所圖解說明的燈泡型白光源。
[0122]由此獲得的白光源的發(fā)光色彩的相關(guān)色溫為5，100Κ。5，100Κ的這一色溫相當(dāng)于白天的自然光的色溫。
[0123]此外，將磷光體層的厚度設(shè)定為0.6_。此外，銪活化的鍶塞隆紅色磷光體是不僅受到從LED芯片發(fā)射的光激發(fā)而且受到從藍(lán)色磷光體等發(fā)射的光激發(fā)的磷光體。
[0124]圖6顯示通過使用符合JIS-C-8152的積分球根據(jù)總光通量測量對實(shí)施例1中的燈泡型白光源的發(fā)光光譜進(jìn)行測量所獲得的結(jié)果。此外，圖7顯示實(shí)施例1中的(Ρ(λ) XV(A))/(P(Amaxl) XV( λ maxl))，這是通過使用圖1中的光譜光視分布V( λ)獲得的。注意，實(shí)施例1中的Amaxl為556nm。
[0125]然后，圖3顯示具有5，100K的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜，它是根據(jù)普朗克分布(圖2中的表達(dá)式)來獲得。圖8顯示(Β(λ) XVU))/(BUmax2) XVUmax2))，它是通過假設(shè)圖3中的發(fā)光光譜為Β( λ )來獲得。注意，Xmax2為556nm。
[0126]實(shí)施例1中的差異AU)是根據(jù)[(PU) XVU))/(P(Amaxl) XV( λ maxl))-(B( λ ) XV( λ ))/(B( λ max2) XV(Amax2))]來獲得。圖 9 顯示了其結(jié)果。從圖9明顯可見，在實(shí)施例1中的白光源中，與白天的自然光的發(fā)光光譜的差異Α( λ )在380nm到780nm的可見光區(qū)域中在-0.2到+0.2范圍內(nèi)。具體來說，具體差異A(A)為-0.03 到+0.02。
[0127](實(shí)施例2)
[0128]制備均具有400nm的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管作為LED芯片。接下來，制備混合物，其包括:具有445nm的峰值波長的銪活化的堿土金屬磷酸鹽藍(lán)色磷光體；具有490nm的峰值波長的銪活化的鋁酸鍶藍(lán)綠色磷光體；具有530nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽綠色磷光體；具有555nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽黃色磷光體；和具有630nm的峰值波長的銪活化的鍶塞隆紅色磷光體，作為在利用400nm的電磁波輻照時(shí)發(fā)射光的磷光體。
[0129]將磷光體的平均粒徑設(shè)定為13 μ m。將相應(yīng)磷光體以藍(lán)色磷光體:藍(lán)綠色磷光體:綠色磷光體:黃色磷光體:紅色磷光體=10:15:25:20:30的重量比(質(zhì)量比)混合,與透明樹脂(硅酮樹脂)混合，并施加到球體內(nèi)表面，由此制造圖10中所圖解說明的燈泡型白光源。獲得的白光源的發(fā)光色彩的相關(guān)色溫為4，200K。4，200K的這一色溫相當(dāng)于早晨的自然光的色溫。
[0130]此外，將磷光體層的厚度設(shè)定為0.4_。此外，銪活化的鍶塞隆紅色磷光體是不僅受到從LED芯片發(fā)射的光激發(fā)而且受到從藍(lán)色磷光體等發(fā)射的光激發(fā)的磷光體。
[0131]類似于實(shí)施例1，使用積分球根據(jù)總光通量測量檢查實(shí)施例2中的白光源的發(fā)光光譜。圖11顯示了其結(jié)果。圖12顯示實(shí)施例2中的(Ρ(λ)χν(λ))/(POmaxl) XVOmaxl)),這是通過使用圖1中所示的光譜光視效率V( λ )來獲得。注意，實(shí)施例2中的Xmaxl為560nm。
[0132]然后，圖4顯示具有4，200K的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜，它是根據(jù)普朗克分布(圖2中的表達(dá)式)來獲得。圖13顯示(Β(λ) XVU))/(BUmax2) XVUmax2))，它是通過假設(shè)圖4中的發(fā)光光譜為Β(λ)來獲得。注意，Xmax2為560nm。
[0133]實(shí)施例2中的差異AU)是根據(jù)[(PU) XVU))/(P(Amaxl) XV( λ maxl))-(B( λ ) XV( λ ))/(B( λ max2) XV(Amax2))]來獲得。圖 14 顯示了其結(jié)果。從圖14明顯可見，在實(shí)施例2中的白光源中，與早晨的自然光的發(fā)光光譜的差異Α( λ )在380nm到780nm的可見光區(qū)域中在-0.2到+0.2范圍內(nèi)。具體來說，具體差異A(A)為-0.04 到 +0.03。
[0134](實(shí)施例3)
[0135]制備均具有400nm的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管作為LED芯片。制備混合物，其包括:具有445nm的峰值波長的銪活化的堿土金屬磷酸鹽藍(lán)色磷光體；具有490nm的峰值波長的銪活化的鋁酸鍶藍(lán)綠色磷光體；具有530nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽綠色磷光體；具有555nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽黃色磷光體；和具有630nm的峰值波長的銪活化的鍶塞隆紅色磷光體，作為在利用400nm的電磁波輻照時(shí)發(fā)射光的磷光體。
[0136]將磷光體的平均粒徑設(shè)定為15 μπι。將磷光體以藍(lán)色磷光體:藍(lán)綠色磷光體:綠色磷光體:黃色磷光體:紅色磷光體=5:10:20:25:40的重量比混合，與透明樹脂(硅酮樹脂)混合，并施加到球體內(nèi)表面，由此制造圖10中所圖解說明的燈泡型白光源。獲得的白光源的發(fā)光色彩的相關(guān)色溫為2，700Κ。白光源的這一色溫相當(dāng)于日出時(shí)的自然光的色溫。
[0137]此外，將磷光體層的厚度設(shè)定為0.5_。此外，銪活化的鍶塞隆紅色磷光體是不僅受到從LED芯片發(fā)射的光激發(fā)而且受到從藍(lán)色磷光體等發(fā)射的光激發(fā)的磷光體。
[0138]類似于實(shí)施例1，使用積分球根據(jù)總光通量測量檢查實(shí)施例3中的白光源的發(fā)光光譜。圖15顯示了其結(jié)果。圖16顯示實(shí)施例3中的(Ρ(λ)χν(λ))/(POmaxl) XVOmaxl)),這是通過使用圖1中所示的光譜光視效率V( λ )來獲得。注意，實(shí)施例3中的Xmaxl為570nm。
[0139]然后，圖5顯示具有2，700K的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜，它是根據(jù)普朗克分布(圖2中的表達(dá)式)來獲得。圖17顯示(Β(λ) XVU))/(BUmax2) XVUmax2))，它是通過假設(shè)圖5中的發(fā)光光譜為Β(λ)來獲得。注意，λ max2為570nm。
[0140]實(shí)施例3中的差異AU)是根據(jù)[(PU) XVU))/(P(Amaxl) XV( λ maxl))-(B( λ ) XV( λ ))/(B( λ max2) XV(Amax2))]來獲得。圖 18 顯示了其結(jié)果。從圖18明顯可見，在實(shí)施例3中的白光源中，與日出時(shí)的自然光的發(fā)光光譜的差異A ( λ )在380nm到780nm的可見光區(qū)域中在-0.2到+0.2范圍內(nèi)。具體來說，具體差異 Α(λ)為-0.03 IlJ +0.15。
[0141](實(shí)施例4)
[0142]制備均具有410nm的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管作為LED芯片。接下來，制備混合物，其包括:具有450nm的峰值波長的銪活化的鋁酸鋇鎂磷光體藍(lán)色磷光體；具有515nm的峰值波長的銪-錳活化的鋁酸鋇鎂藍(lán)綠色磷光體；具有530nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽綠色磷光體；具有555nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽黃色磷光體；和具有630nm的峰值波長的銪活化的氮氧化鈣鍶紅色磷光體，作為在利用410nm的電磁波輻照時(shí)發(fā)射光的磷光體。
[0143]順便說一下，將磷光體的平均粒徑設(shè)定為22 μ m。將相應(yīng)磷光體以藍(lán)色磷光體:藍(lán)綠色磷光體:綠色磷光體:黃色磷光體:紅色磷光體=30:20:15:20:15的重量比(質(zhì)量比)混合，與透明樹脂(硅酮樹脂)混合，并將磷光體混合物施加到球體內(nèi)表面，由此制造球體型白光源。
[0144]由此獲得的白光源的發(fā)光色彩的相關(guān)色溫為5，IOOK0 5，100K的這一色溫相當(dāng)于白天的自然光的色溫。
[0145]此外，將磷光體層的厚度設(shè)定為0.4_。此外，銪活化的鍶塞隆紅色磷光體是不僅受到從LED芯片發(fā)射的光激發(fā)而且受到從藍(lán)色磷光體等發(fā)射的光激發(fā)的磷光體。
[0146]類似于實(shí)施例1，使用積分球根據(jù)總光通量測量來檢查實(shí)施例4中的白光源的發(fā)光光譜。此外，實(shí)施例4中的(ρ(λ) XVU))/(PUmaxl) XV(Arnaxl))是通過使用圖1中所示的光譜光視效率V( λ )來獲得。注意，實(shí)施例4中的λ maxl為556nm。[0147]然后，根據(jù)普朗克分布(圖2中的表達(dá)式)獲得具有5，100K的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜。此外，通過假設(shè)黑體輻射的發(fā)光光譜為Β( λ)來獲得(Β(λ)χν(λ))/(B( λ max2) XV( λ max2))。注意，λ max2 為 556nm。
[0148]實(shí)施例4中的差異AU)是根據(jù)[(PU) XVU))/(P ( λ maxi) X V ( λ maxi)) - (B ( λ ) XV(A))/ (B (λ max 2) X V ( λ max 2))]來獲得。在實(shí)施例4的白光源中，與白天的自然光的發(fā)光光譜的差異A ( λ )在380nm到780nm的可見光區(qū)域中在-0.2到+0.2范圍內(nèi)。具體來說，具體差異Α( λ)為-0.18到+0.19。
[0149](比較實(shí)施例1)
[0150]組合具有460nm的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光發(fā)光二極管與鈰活化的釔鋁石榴石黃色磷光體(具有6μ m的平均粒徑)，由此制造比較實(shí)施例1的白光源。
[0151]比較實(shí)施例1中的白光源的色溫為5，100K，并且其差異Α( λ)為-0.28到+0.04，如圖19中所示。
[0152]在這點(diǎn)上，以如下方式形成磷光體層:將透明樹脂(硅酮樹脂)與鈰活化的釔鋁石榴石黃色磷光體混合，之后將所述混合物直接施加到發(fā)光二極管上，由此形成具有0.1mm的厚度的磷光體層。
[0153](比較實(shí)施例2)
[0154]制備均具有400nm的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管作為LED芯片。接下來，制備混合物，其包括:具有445nm的峰值波長的銪活化的堿土金屬磷酸鹽藍(lán)色磷光體；具有530nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽綠色磷光體；和具有625nm的峰值波長的銪活化的鍶塞隆紅色磷光體，作為在利用400nm的電磁波輻照時(shí)發(fā)射光的磷光體。將相應(yīng)磷光體的平均粒徑設(shè)定為28 μ m。
[0155]將相應(yīng)磷光體以藍(lán)色磷光體:綠色磷光體:紅色磷光體=30:40:30的重量比(質(zhì)量比)混合，與透明樹脂(硅酮樹脂)混合，并施加到球體內(nèi)表面，由此制造圖10中所圖解說明的燈泡型白光源。
[0156]由此獲得的白光源的發(fā)光色彩的相關(guān)色溫為5，000K。這一色溫相當(dāng)于白天的自然光的色溫。
[0157]此外，將磷光體層的厚度設(shè)定為1.2_。此外，銪活化的鍶塞隆紅色磷光體是不僅受到從LED芯片發(fā)射的光激發(fā)而且受到從藍(lán)色磷光體等發(fā)射的光激發(fā)的磷光體。在比較實(shí)施例2中，使用三種類型的均具有不同峰值波長的磷光體。
[0158]作為與實(shí)施例1中相同的方式，比較實(shí)施例2的白光源的發(fā)光光譜Ρ( λ)是使用積分球根據(jù)總光通量測量來測量。圖21顯示了通過所述測量獲得的結(jié)果。
[0159]此外,圖23 顯示比較實(shí)施例 2 中的(P( λ ) XV(A))/(P( λ maxi) XV( λ maxi)),這是通過使用圖1中的標(biāo)準(zhǔn)光譜光視函數(shù)ν( λ )來獲得。注意，比較實(shí)施例2中的Amaxl為540nmo
[0160]然后，圖22顯示具有5，000K的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜，它是根據(jù)普朗克分布(圖2中的表達(dá)式)來獲得。圖24顯示(Β(λ) XVU))/(BUmax2) XV( λ max2))，它是通過假設(shè)圖22中的發(fā)光光譜為Β( λ )來獲得。注意，λ max2為555nm。
[0161]比較實(shí)施例2中的差異Α(λ)是根據(jù)[(Ρ(λ)χν(λ))/(P(Amaxl) X V ( λ maxi)) - (B ( λ ) XV( λ ))/(Β( λ max2) XV(Amax2))]來獲得。圖 25 顯示了其結(jié)果。從圖25明顯可見，在比較實(shí)施例2中的白光源中，與日出時(shí)的自然光的發(fā)光光譜的差異Α( λ )在380nm到780nm的可見光區(qū)域中在-0.2到+0.2范圍內(nèi)。具體來說，具體差異A ( λ )為-0.2到+0.1。
[0162]受試者(10個(gè)人)在白天的9:00到17:00時(shí)處于上述實(shí)施例1到4和比較實(shí)施例I到2中的每個(gè)中在相同照明強(qiáng)度的白光源下，并且在同一天的夜間(21:00)測量褪黑激素的分泌量。注意，根據(jù)唾液測試分析褪黑激素的分泌量。假設(shè)比較實(shí)施例1中褪黑激素的分泌量為100，測量上述實(shí)施例和比較實(shí)施例2中每個(gè)中的褪黑激素的分泌量(10個(gè)人的平均值)。表1顯示了其結(jié)果。
[0163][表 I]
[0164]
樣品編號 I褪黑激素的分泌量
實(shí)施例1125
實(shí)施例2124
實(shí)施例3133
實(shí)施例4121

比較實(shí)施例1 --?

比較實(shí)施例2 120
[0165]從表1中所示的結(jié)果明顯可見，受試者體內(nèi)褪黑激素的分泌量在上述實(shí)施例中每個(gè)中的白光源中都比比較實(shí)施例1中的常規(guī)白光源大。褪黑激素是腦中的松果體所分泌的激素之一，并且一般認(rèn)為褪黑激素的分泌量在白天較小且在夜間較大。據(jù)認(rèn)為，這是因?yàn)槿嗽诎滋焐钤谧匀还庀隆Ｒ虼?，褪黑激素被認(rèn)為是具有舒適睡眠所必需的激素。此外，在美國和其它國家，褪黑激素被廣泛用作防止體內(nèi)氧化的補(bǔ)充物。
[0166]因此，在難以暴露于自然光的情況下(例如醫(yī)院病房和長時(shí)間室內(nèi)活動)利用上述實(shí)施例中的白光源，可以獲得相當(dāng)于通過暴露于自然光所獲得的效果，并且可以預(yù)計(jì)有抑制睡眠障礙和晝夜節(jié)律紊亂的效果。
[0167]在上述實(shí)施例中，單獨(dú)地制成了白天的自然光(實(shí)施例1、實(shí)施例4和比較實(shí)施例2)、日出時(shí)的自然光(實(shí)施例2)和早晨的自然光(實(shí)施例3)?；蛘撸ㄟ^酌情組合多種類型的光來配置白光源系統(tǒng)，由此也可以再現(xiàn)相當(dāng)于一天的自然光的光。
[0168](實(shí)施例5) [0169]制備均具有400nm的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管作為LED芯片。接下來，制備混合物，其包括:具有445nm的峰值波長的銪活化的堿土金屬磷酸鹽藍(lán)色磷光體；具有490nm的峰值波長的銪活化的鋁酸鍶藍(lán)綠色磷光體；具有530nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽綠色磷光體；具有555nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽黃色磷光體；和具有630nm的峰值波長的銪活化的鍶塞隆紅色磷光體。
[0170]將磷光體的平均粒徑設(shè)定為10 μ m。將相應(yīng)磷光體以藍(lán)色磷光體:藍(lán)綠色磷光體:綠色磷光體:黃色磷光體:紅色磷光體=30:15:20:15:20的重量比(質(zhì)量比)混合,與透明樹脂(硅酮樹脂)混合，并且通過使用所述混合物在發(fā)光二極管上直接形成磷光體層。實(shí)施例5是單芯片型白光源。
[0171]此外，將磷光體層的厚度設(shè)定為0.2_。此外，銪活化的鍶塞隆紅色磷光體是不僅受到從LED芯片發(fā)射的光激發(fā)而且受到從藍(lán)色磷光體等發(fā)射的光激發(fā)的磷光體。
[0172]所獲得的白光源的發(fā)光色彩的相關(guān)色溫為5，100K。5，100K的這一色溫相當(dāng)于白天的自然光的色溫。檢查實(shí)施例5的發(fā)光光譜。結(jié)果，實(shí)施例5的發(fā)光光譜與實(shí)施例1相同，且實(shí)施例5中的差異A ( λ )為-0.03到+0.02。
[0173](實(shí)施例6)
[0174]制備均具有400nm的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管作為LED芯片。接下來，制備混合物，其包括:具有445nm的峰值波長的銪活化的堿土金屬磷酸鹽藍(lán)色磷光體；具有490nm的峰值波長的銪活化的鋁酸鍶藍(lán)綠色磷光體；具有530nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽綠色磷光體；具有555nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽黃色磷光體；和具有630nm的峰值波長的銪活化的鍶塞隆紅色磷光體，作為在利用400nm的電磁波輻照時(shí)發(fā)射光的磷光體。
[0175]將磷光體的平均粒徑設(shè)定為13 μ m。將相應(yīng)磷光體以藍(lán)色磷光體:藍(lán)綠色磷光體:綠色磷光體:黃色磷光體:紅色磷光體=10:15:25:20:30的重量比(質(zhì)量比)混合,與透明樹脂(硅酮樹脂)混合。
[0176]接下來，將具有0.05mm的厚度的透明樹脂層提供到發(fā)光二極管上，且然后在所述透明樹脂層上提供磷光體層。獲得的白光源的發(fā)光色彩的相關(guān)色溫為4，200K。4，200K的這一色溫相當(dāng)于早晨的自然光的色溫。實(shí)施例6是單芯片型白光源。此外，將磷光體層的厚度設(shè)定為0.2_。此外，銪活化的鍶塞隆紅色磷光體是不僅受到從LED芯片發(fā)射的光激發(fā)而且受到從藍(lán)色磷光體等發(fā)射的光激發(fā)的磷光體。
[0177]檢查實(shí)施例6的發(fā)光光譜。結(jié)果，實(shí)施例6的發(fā)光光譜與實(shí)施例6相同，且實(shí)施例4中的差異Α(λ)為-0.04至Ij +0.03。
[0178](實(shí)施例7)
[0179]制備均具有400nm的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管作為LED芯片。接下來，制備混合物，其包括:具有445nm的峰值波長的銪活化的堿土金屬磷酸鹽藍(lán)色磷光體；具有490nm的峰值波長的銪活化的鋁酸鍶藍(lán)綠色磷光體；具有530nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽綠色磷光體；具有555nm的峰值波長的銪活化的原硅酸鹽黃色磷光體；和具有630nm的峰值波長的銪活化的鍶塞隆紅色磷光體，作為在利用400nm的電磁波輻照時(shí)發(fā)射光的磷光體。
[0180]將磷光體的平均粒徑設(shè)定為13 μ m。將相應(yīng)磷光體以藍(lán)色磷光體:藍(lán)綠色磷光體:綠色磷光體:黃色磷光體:紅色磷光體=5:10:20:25:40的重量比(質(zhì)量比)混合,與透明樹脂(硅酮樹脂)混合。
[0181]接下來，將具有0.03mm的厚度的透明樹脂層提供到發(fā)光二極管上，且然后在所述透明樹脂層上提供磷光體層。實(shí)施例7是單芯片型白光源。此外，由此獲得的白光源的發(fā)光色彩的相關(guān)色溫為2，700K。2，700K的這一色溫相當(dāng)于日出時(shí)的自然光的色溫。
[0182]此外，將磷光體層的厚度設(shè)定為0.1_。此外，銪活化的鍶塞隆紅色磷光體是不僅受到從LED芯片發(fā)射的光激發(fā)而且受到從藍(lán)色磷光體等發(fā)射的光激發(fā)的磷光體。
[0183]檢查實(shí)施例7的發(fā)光光譜。結(jié)果，實(shí)施例7的發(fā)光光譜與實(shí)施例3相同，且實(shí)施例7中的差異Α(λ )為-0.03到+0.15。
[0184]作為與實(shí)施例1中相同的測量方法，測量上述實(shí)施例5到7中每個(gè)白光源中褪黑激素的分泌量。下表2顯示了其結(jié)果。
[0185][表2]
[0186]
【權(quán)利要求】
1.一種白光源，其包含:具有在350nm或更大與420nm或更小范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管；和包括4種或更多種類型的磷光體和樹脂的磷光體層，其中所述白光源滿足以下關(guān)系式:-0.2 ( [(Ρ(λ) XV(A))/(P(Amaxl) XV( λ maxl))-(B( λ ) XV( λ ))/(B(Amax2)XV(Amax2))] ( +0.2，假設(shè):所述白光源的發(fā)光光譜是P ( λ );與所述白光源具有相同色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜是Β(λ);光譜光視效率的光譜是ν(λ)；Ρ(λ) χν(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是Xmaxl ;且Β(λ) XVU)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是λ max2，且其中從所述白光源初始點(diǎn)亮?xí)r到所述白光源連續(xù)點(diǎn)亮6000小時(shí)后時(shí)CIE色度圖上的色度變化量小于0.010。
2.一種白光源，其包含:具有在350nm或更大與420nm或更小范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的發(fā)光二極管；和包括磷光體和樹脂的磷光體層，其中所述白光源滿足以下關(guān)系式:
-0.2 ( [ (P ( λ ) X V ( λ ) ) / (P ( λ maxi) X V ( λ maxi) ) - (B ( λ ) X V ( λ ) ) /(B ( λ max2) XV(Amax2))] ( +0.2， 假設(shè):所述白光源的發(fā)光光譜是Ρ(λ);與所述白光源具有相同色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜是Β(λ);光譜光視效率的光譜是ν(λ) ；Ρ(λ)χν(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是λ maxi ;且B ( λ ) XV(A)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是λ max2,且 其中所述磷光體層內(nèi)所包括的所述磷光體的質(zhì)量比為60質(zhì)量％或更大與90質(zhì)量％或更小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的白光源，其滿足-0.1≤[(Ρ(λ)χν(λ))/(P ( λ maxi) X V ( λ maxi)) - (B ( λ ) XV(A))/ (B (λ max 2) X V ( λ max 2)) ] ^ +0.10
4.根據(jù)權(quán)利要求1到2中任一權(quán)利要求所述的白光源，其中所述白光源的所述色溫為2，500K 到 7，OOOK0
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一權(quán)利要求所述的白光源，其中所述磷光體層包含4種或更多種類型的具有不同峰值波長的磷光體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的白光源，其中組合使用所述4種或更多種類型的均具有不同峰值波長的磷光體以引起相互吸收，其中一種磷光體通過吸收從另一磷光體發(fā)射的光而受到激發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的白光源，其中所述磷光體層具有0.1mm或更大與3mm或更小的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的白光源，其中所述磷光體層內(nèi)所含所述磷光體具有I μ m或更大與100 μ m或更小的平均粒徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的白光源，其中使空間形成為所述磷光體層與所述發(fā)光二極管之間的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求所述的白光源，其中將所述磷光體層提供于所述發(fā)光二極管上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一權(quán)利要求所述的白光源，其中通過透明樹脂層將所述磷光體層提供于所述發(fā)光二極管上。
12.一種白光源系統(tǒng)，其包含多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一權(quán)利要求所述的白光源。
【文檔編號】H01L33/50GK104025321SQ201280054489
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月24日
【發(fā)明者】山川昌彥, 白川康博 申請人:株式會社東芝, 東芝高新材料公司