發光裝置、led照明裝置以及用于所述發光裝置的熒光體含有膜片的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于LED照明等上的發光裝置，特別是關于由發出藍色光、紫色 光、紫外光的半導體發光元件和將該光轉換成白色光的熒光體構成的發光裝置、LED燈泡及 其制造方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，使用LED的照明裝置已被實用化，以白熾燈泡和熒光燈為首，水銀燈和鹵 素燈也正在被替換中。其原因是，以低耗電就能獲得同等的亮度，還可以大幅度削減成為地 球溫暖化根源的二氧化碳排放量，從而成為環保商品的王牌。例如，60W級的白熾電燈泡的 同等亮度可以用9W的LED燈泡來實現。這樣，如果所有照明都替換成LED照明的話，削減 二氧化碳排放量的目標就很容易達到，但是，阻礙這種替換的原因在于兩個照明裝置的價 格差還是比較大的。若考慮壽命的話，其價格差就會變得很小，因此，針對特殊場所的照明， 由于對此進行替換的人工費也能夠削減，故而逐漸替換成了LED照明。
[0003] 店鋪的筒燈或景點照明所使用的鹵素燈由于與白熾電燈泡同樣地對燈絲進行通 電，利用使之白熾時的發光，因此，評價色再現性的顯色評價指數較高，另外，與一般的白熾 電燈泡相比，由于可以提高燈絲的溫度，故而可以提高亮度50%左右。另外，壽命也比較長。 其原因是，燈絲的材質為鎢，一旦被白熾化，鎢就會升華，在是一般白熾燈泡的情況下，會析 出到燈泡的玻璃上。但是，鹵素燈由于在燈泡內被封裝有惰性氣體和微量的鹵素氣體，因 此，成為鹵化鎢，這種物質的蒸氣壓力高，不會析出，而是在燈絲附近再次分離成鎢和鹵素， 鎢返回到燈絲，形成所謂的鹵鎢循環，該鹵鎢循環被反復進行。
[0004] 鹵素燈的色溫在2700K至3000K左右，顯色性在燈中最好，在色再現性重要的場 所，使用該光源。
[0005] 用LED燈泡替換鹵素燈泡（也稱作鹵素燈）的情況下，由于鹵素燈的用途是使用 在店鋪照明或演出照明等等色再現性比較重要的場所的照明，因此，亮度和顯色性就成為 了課題。關于亮度，雖然認為提高LED元件的發光效率，照明用LED器件（照明用LED電子 部件）的實際值達到1501m/W(5000K)或1001m/W(3000K)沒有什么問題，但是，一旦考慮到 顯色性，發光效率就會下降。例如，關于色溫為3000K時的照明用LED器件，平均顯色評價指 數Ra= 80的器件的發光效率可以是1001m/W，但是，關于Ra= 85的器件，則低到了 801m/ W。也就是說，若使顯色性良好，發光效率則下降。
[0006] 作為使用半導體發光元件（也稱為LED元件）而獲得白色光的方法，在第一階段， 使用了利用藍色光能發出與藍色有補色關系的黃色光的YAG系熒光體粉末。但是，關于利 用該LED元件的藍色光和YAG熒光體的黃色光制作出來的疑似白色光，其平均顯色評價指 數Ra值低到了 70層面的程度，用其照明，無法再現物體的自然色。Ra呈現較低的原因是光 的紅色成分較少。
[0007] 因此，在第2階段，使用了利用LED元件的藍色光能發出作為光的三原色的綠色光 和紅色光的熒光體粉末，通過LED元件的藍色光、具有來自2種熒光體的寬光譜的綠色光和 紅色光構成白色光，其平均顯色評價指數Ra值被改善到了 93,由其照明所實現的色再現性 也相當好。但是，作為白色光的亮度則如前所述那樣呈現下降。其原因在后面闡述。
[0008] 今后，如果發出紫色光和紫外線光的半導體發光元件的高亮度化有所進展的話， 則在第三階段，可以使用利用紫色光、紫外線光能發出光的三原色的3種熒光體粉末，Ra值 能夠達到與鹵素燈同等的100。
[0009] 用于LED燈泡上的照明用LED器件在現階段還處于第2階段，其由發出藍色光的 LED元件、被該藍色光激發而發出寬譜綠色光的綠色系熒光體、和被藍色光激發而發出寬譜 紅色光的紅色系熒光體構成。光的亮度也影響到人類的可視度，所以，用考慮了可視度的光 通量來表示，單位使用Im(流明）。關于人類的可視度，波長555nm的黃色系光最高，藍色系 和紅色系的光較低。因此，由熒光體決定的紅色系光的成分如果多，流明值就會較低。為了 使顯色性良好，一般情況下，即使在紅色系的光中，長波的紅光也是必須的，相對應地，流明 值就會較低。
[0010] 在圖7中，對色溫約為3000K的照明用LED器件的平均顯色評價指數Ra= 80情 況下和Ra= 90以上情況下的光譜進行了比較。圖7所示的Samplel的Ra= 96. 4,亮度為 60. 61m，Sample2 的Ra= 81. 9,亮度為 70. 11m。由此可知：Samplel的光譜與Sample2 的光 譜相比，其長波的紅光成分較多，相對應地，流明值變低了。
[0011] 這樣，若使顯色性良好，光通量值就會下降這一第1要因是由上述的原因引起的， 除此之外，還有重要的第2要因。對此進行如下說明。
[0012] 一般來說，綠色系熒光體和紅色系熒光體是以能夠再現色溫的配合比進行混合而 被加以利用的。在圖7的照明用LED器件的情況下，熒光體也是被混合的，并且被配置在 LED元件的周圍。這樣，在混合綠色系熒光體和紅色系熒光體而進行使用的情況下，在熒光 體之間會產生相互作用。也就是說，從被來自LED元件的藍色光激發的綠色系熒光體雖然 能發出寬譜的綠色光，但是，其光的一部分也能成為紅色系熒光體的激勵光。
[0013] 圖8示出了這種相互作用的顯著例子。圖8的Sample3是綠色系熒光體和紅色 系熒光體以相同數量混合后的情況下的光譜，Sample4是對綠色系熒光體和紅色系熒光體 的單獨的光譜進行疊加后的情況（也就是說，在兩者的熒光體之間沒有相互作用的光譜）。 關于兩光譜的光特性值，Sample3的場合下，光通量值=69. 01m，Ra= 69. 0,色溫=2300K， Sample4 的場合下，光通量值=72. 21m，Ra= 93. 5,色溫=4096. 9K。
[0014] 根據該發光光譜數據N〇3可知，在以相同數量進行混合的情況下（即，綠色系熒 光體和紅色系熒光體的混合比為1:1的情況），綠色光成分完全沒有出現，只有紅色光成分 比較大。即，綠色光被紅色系熒光體再吸收而轉換成紅色光。其結果，色溫達到偏紅色的 2300K，色再現性也惡化到Ra= 69. 0,此外，光通量值也變小了。
[0015] 從這個例子可以明白以下兩種情況。
[0016] 首先，第一，關于混合了熒光體的Sample3,從LED元件所發出的藍色光，通過綠色 系熒光體被轉換成寬譜的綠色光，而且，該光通過紅色系熒光體又被轉換成寬譜的紅色光， 從而成為經由了上述2個階段轉換的光，因此，伴隨著2個階段的轉換會產生損失。即，作 為總體光的白色光的發光效率出現了損失。
[0017] 第二，因為綠色光成分的消失，當然會有色溫的變化，但是，對平均顯色評價指數 Ra的損害更大。
[0018] 這樣，熒光體之間的相互作用，不僅降低了顯色性，同時還產生了使發光效率惡化 的作用。也就是說，明白了：為了用LED燈泡替換上述鹵素燈那樣的高顯色性且高亮度的光 源，消除熒光體之間的相互作用的構造變得很重要。
[0019] 作為消除相互作用的一個方法，只要在結構上分割成綠色系熒光體的區域和紅色 系熒光體的區域來在LED元件的周周配置就可以。類似這樣的例子已被專利文獻1和專利 文獻2所展示。在專利文獻1的情況下，記載了：分割出綠色系熒光體和紅色系熒光體而配 置在藍色LED元件的結構、以及分割出藍色系熒光體和綠色系熒光體和紅色系熒光體而配 置在紫外線LED元件的結構。另外，在專利文獻2的情況下，也記載了 ：分割出藍色系熒光 體和綠色系熒光體和紅色系熒光體而配置在紫外線LED元件的結構。
[0020] 但是，無論哪一文獻，關于不同熒光體之間的相互作用等都沒有論述，在專利文獻 1中，記載了通過各發光分擔區域的面積以及熒光體層的色度等的調整，可以對疊加混色容 易進行微調整，容易接近更理想的白色光，在專利文獻2中，記載了可以通過面積比來控制 各熒光體的量比，所以與混合的情況相比，可以減小發光色的偏差。在以往的專利文獻中， 沒有論述與相互作用所決定的光的特性相關的影響等問題。
[0021] 在先技術文獻
[0022] 專利文獻
[0023] 專利文獻1:日本特開3978514號公報
[0024] 專利文獻2:日本特開2005-72129號公報
【發明內容】
[0025] 利用所述的第2階段的照明用LED器件再現鹵素燈的情況下，色溫為3000K以下、 顯色性為Ra= 90以上的值、發光效率為1001m/W