白光源以及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)明提供了一種白光源，所述白光源包括具有421到490nm的發(fā)光峰值的藍(lán)光發(fā)光LED并且滿足下述關(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)光光譜為P(λ)；具有與所述白光源的色溫相同的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜為B(λ)；光譜光視效率的譜為V(λ)；P(λ)×V(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL為λmax1；B(λ)×V(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL為λmax2。根據(jù)上述白光源，能夠提供能夠再現(xiàn)與自然光的發(fā)光光譜相同的發(fā)光光譜的白光源。
【專利說明】白光源以及包括所述白光源的白光源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及白光源以及包括所述白光源的白光源系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及一種具有接近于自然光的發(fā)光光譜的發(fā)光光譜的白光源，還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)能措施以及減少二氧化碳排放量方面吸引了人們的注意。與常規(guī)的包括鎢絲的白熾燈泡相比，LED具有更長的使用壽命，而且能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。如日本專利特許公開(未經(jīng)審察的公開)N0.HEIlO (1990) -242513 (專利文獻(xiàn)I)中所公開的，在常規(guī)的LED中，采用均具有處于400到530nm的范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光LED激勵(lì)YAG磷光體，由所述LED發(fā)射的藍(lán)光和由所述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。
[0003]包括LED的白光源廣泛地用作交通信號燈和液晶顯示器(IXD)的背光以及諸如室內(nèi)燈的一般光照設(shè)備(照明設(shè)備)。在包括藍(lán)光LED的常規(guī)白光源的發(fā)光光譜中，由藍(lán)光LED發(fā)射的藍(lán)光的峰值高度至少是磷光體發(fā)射的黃光的峰值高度的1.5倍，因而藍(lán)光傾向于具有強(qiáng)影響。
[0004]在所述環(huán)境下，隨著包括LED的白光源的普及，所述白光源對人體的有害影響頁開始給人們帶來擔(dān)憂。如上所述，在常規(guī)的白光LED中，藍(lán)光LED具有強(qiáng)的發(fā)光峰值。這樣的具有強(qiáng)藍(lán)發(fā)光峰值的白光與自然光存在顯著的區(qū)別。這里，自然光是指日光。
[0005]根據(jù)在考慮這樣的白光源對人體的影響的情況下取得的國際公開N0.W02008/069101 (專利文獻(xiàn)2)的小冊子，結(jié)合了具有不同發(fā)光峰值的LED和磷光體，從而使四種類型的發(fā)光峰值混合，由此提供了與光譜光視效率具有小的偏差的白光。
[0006]在這里，國際照明技術(shù)委員會(CIE)將人眼對光的敏感度稱為光視函數(shù)，將光譜光視效率定義為標(biāo)準(zhǔn)譜光視函數(shù)V (λ)。因此，光譜光視效率和標(biāo)準(zhǔn)譜光視函數(shù)V (λ)具有相同的含義。圖1示出了 CIE定義的光譜光視效率ν(λ)。也就是說，圖1示出了人以最高的靈敏度識別出具有大約555nm的波長的光。
[0007]另一方面，專利文獻(xiàn)2的目的在于在考慮藍(lán)光對人體的影響的情況下控制具有處于420到490nm的范圍內(nèi)的波長的光。可以預(yù)計(jì)這樣的方法能夠產(chǎn)生使褪黑激素的分泌正?；男Ч?，而褪黑激素是涉及夜間生物鐘調(diào)節(jié)的激素之一。
[0008]就此而言，人具有通過體內(nèi)的生物鐘控制的晝夜節(jié)律(24小時(shí)節(jié)律)。人應(yīng)當(dāng)基本上生活在自然光下，但是在現(xiàn)代社會中存在各種各樣的生活方式，例如，長時(shí)間的室內(nèi)工作和晝夜顛倒的生活方式。如果生活長時(shí)間地持續(xù)不接受自然光的照射，晝夜節(jié)律就會受到干擾，從而帶來對人體產(chǎn)生不利影響的擔(dān)憂。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本專利特許公開N0.10(1998)-242513[0012]專利文獻(xiàn)2:國際公開N0.W02008/06910的小冊子
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的問題
[0014]當(dāng)前的包括LED的白光源，即包括藍(lán)光LED的白光源具有顯著區(qū)別于自然光的發(fā)光光譜。長時(shí)間地處于這樣的白光源的照射之下的生活可能對人的晝夜節(jié)律造成不利影響。
[0015]為了處理這樣的問題而實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的目的在于提供具有接近自然光的發(fā)光光譜的發(fā)光光譜的白光源以及包括所述白光源的白光源系統(tǒng)。
[0016]解決所述問題的手段
[0017]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的白光源包括具有421到490nm的發(fā)光峰值的藍(lán)光發(fā)光LED，并且其滿足關(guān)系式-0.2大于[(Ρ(λ) XV(A))/(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):所述白光源的發(fā)光光譜為Ρ(λ);具有與所述白光源的色溫相同的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜為Β(λ);光譜光視效率的譜為V( λ) ;Ρ(λ) χν(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL為Xmaxl;Β( λ ) XV( λ )變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL為Xmax2。
[0018]上述白光源更優(yōu)選滿足關(guān)系式-0.1大于[(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)選將所述白光源的色溫設(shè)為2500到5400K。
[0019]上述白光源優(yōu)選 包括LED和磷光體。此外，所述磷光體優(yōu)選具有處于420到700nm的范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長。此外，上述白光源優(yōu)選包括三種或更多種類型的(更優(yōu)選為四種或更多種類型的)均具有不同峰值波長的磷光體。此外，上述白光源更優(yōu)選包括五種或更多種類型的均具有不同峰值波長的磷光體。
[0020]此外，所述磷光體的相鄰峰值波長還優(yōu)選相差150nm或更小。
[0021 ] 此外，所述磷光體優(yōu)選與樹脂混合以形成磷光體層。此外，所述磷光體層優(yōu)選具有層疊有通過使磷光體顆粒散布于樹脂當(dāng)中而形成的多個(gè)磷光體元件的多層結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)本發(fā)明的白光源系統(tǒng)包括多個(gè)上述根據(jù)本發(fā)明的白光源。
[0022]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一白光源的特征在于，將均具有不同發(fā)光光譜的多個(gè)白光源和多個(gè)藍(lán)光發(fā)光LED布置到一個(gè)外殼內(nèi)，所述白光源中的每一個(gè)滿足關(guān)系式
[0023]-0.2 大于[(Ρ(λ ) XV(A ))/(P(Amaxl) XV(Amaxl))-(B(A ) XV(A ))/(B(Amax2) XV(Amax2))]大于+0.2。
[0024]此外，根據(jù)本發(fā)明的白光源系統(tǒng)是通過包含多個(gè)上文提到的白光源而構(gòu)造成的。
[0025]本發(fā)明的效果
[0026]根據(jù)本發(fā)明的白光源能夠再現(xiàn)與自然光的相同的發(fā)光光譜。因此，即使人體長時(shí)間地暴露于所述白光源發(fā)射的白光下，也能夠使其對人體產(chǎn)生的不利影響與自然光相當(dāng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是示出了光譜光視效率V ( λ )的圖示。
[0028]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)。[0029]圖3是示出了根據(jù)示例I的白光源的發(fā)光光譜Ρ( λ)的圖示。
[0030]圖4是示出了示例I中的黑體輻射的發(fā)光光譜Β( λ)的圖示(色溫:2700Κ)。
[0031]圖5 是示出了示例 I 中的(Ρ(λ) XV(A))/(P(Amaxl) XV(Amaxl))的圖示。
[0032]圖6 是示出了示例 I 中的(Β(λ) XV(A))/(B(Amax2) XV(Amax2))的圖示(色溫:2700K)。
[0033]圖7是示出了示例I中的差異Α(λ)的圖示。
[0034]圖8是示出了根據(jù)示例2的白光源的發(fā)光光譜的圖示。
[0035]圖9是示出了示例2中的黑體輻射的發(fā)光光譜Β( λ)的圖示(色溫:4100Κ)。
[0036]圖10 是示出了示例 2 中的(P ( λ ) X V ( λ )) / (P ( λ maxi) X V( λ maxi))的圖示。
[0037]圖11 是示出了示例 2 中的(Β(λ ) XV(A ))/(B(Amax2) XV(Amax2))的圖示(色溫:4100K)。
[0038]圖12是示出了示例2中的差異Α( λ)的圖示。
[0039]圖13是示出了根據(jù)示例3的白光源的發(fā)光光譜Ρ(λ)的圖示。
[0040]圖14是示出了示例3中的黑體輻射的發(fā)光光譜Β( λ)的圖示(色溫:5400Κ)。
[0041]圖15 是示出了示例 3 中的(P ( λ ) X V ( λ )) / (P ( λ maxi) X V( λ maxi))的圖示。
[0042]圖16 是示出了示例 3 中的(Β(λ) XVU))/(BUmax2) XVUmax2))的圖示(色溫:5400K)。
[0043]圖17是示出了示例3中的差異Α( λ)的圖示。
[0044]圖18是示出了比較示例I中的差Α(λ)的圖示。
[0045]圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明的燈泡型白光源的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。
[0046]圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明的燈泡型白光源的另一實(shí)施例的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的白光源，所述白光源包括具有421到490nm的發(fā)光峰值的藍(lán)光發(fā)光LED并且滿足關(guān)系式-0.2≤[(P ( λ ) X V ( λ )) /(P ( λ maxi) X V ( λ maxi)) - (B ( λ ) XV(A))/ (B ( λ max2) X V ( λ max2)) ] < +0.2,假設(shè):所述白光源的發(fā)光光譜為Ρ(λ);具有與所述白光源的色溫相同的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜為Β(λ);光譜光視效率的譜為V( λ) ；Ρ(λ) XV(A)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL為Xmaxl ；Β(λ)Χν(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL為Xmax2。這里，λ表示處于可見光范圍內(nèi)的380nm到780nm的波長。
[0048]根據(jù)下述過程配置滿足上述關(guān)系式的白光源。首先，測量所述白光源的發(fā)光光譜P(A)0根據(jù)符合JIS-C-8152的采用積分球的總光通量測量來測量發(fā)光光譜。由所述發(fā)光光譜計(jì)算色溫。注意，色溫的單位是開(K)。
[0049]接下來，獲得具有與所述白光源的色溫相同的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜Β(λ)。根據(jù)普朗克分布獲得發(fā)光光譜Β(λ)。能夠根據(jù)圖2所示的數(shù)學(xué)表達(dá)式獲得普朗克分布。在圖2中，h表示普朗克常數(shù)，c表示光速，λ表示波長，e表示自然對數(shù)的底，k表示波耳茲曼常數(shù)，T表示色溫。由于h、C、e和k是常數(shù)，因而如果確定了色溫T，那么就能夠根據(jù)波長λ獲得黑體輻射的發(fā)光光譜。
[0050]在本發(fā)明中，黑體輻射指示自然光(日光)的發(fā)光光譜。所述自然光(例如)在白天、早晨和日出時(shí)具有不同色溫。
[0051]具體地，白天自然光的色溫大約為5100K，早晨的自然光的色溫大約為4200K，日出時(shí)的自然光的色溫約為2700K。注意，所述的早晨假設(shè)是上午7點(diǎn)。
[0052]圖3示出了下文將要描述的示例I中的發(fā)光光譜Ρ(λ)。另一方面，圖5示出了示例 I 中的(P ( λ ) X V ( λ )) / (P ( λ maxi) X V ( λ maxi))。此外，圖 6 示出了示例 I 的(Β(λ ) XV(A ))/(B(Amax2) X V ( λ max2))(色溫:2700K)。
[0053]將圖1所不的光譜光視效率用作用于獲得圖5和圖6的V( λ )。
[0054]圖5是通過如下方式獲得的曲線圖:針對每一波長使圖3所示的示例I中的發(fā)光光譜ρ(λ)的值與光譜光視效率ν(λ)的值相乘；使所得到的乘積除以(Ρ( λ maxi) XV( λ maxi));并繪制所得到的商。在圖5中，(P( λ ) XV( λ ))變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是 Xmaxl=556nm。
[0055]圖6是通過如下方式獲得的曲線圖:針對每一波長使圖4中的發(fā)光光譜Β( λ)的值與光譜光視效率ν(λ)的值相乘；使所得到的乘積除以(BUmax2)XVUmax2));并繪制所得到的商。在圖6中，(Β(λ)χν(λ))變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL是Xmax2=556nm。
[0056](Ρ(λ)Χν(λ))指示處于光譜光視效率V( λ)區(qū)域內(nèi)的所述白光源的發(fā)光光譜的強(qiáng)度。使(ρ(λ) χν(λ))除以作為最大值的(PUmaxl) X V ( λ maxl))，從而其上限可以是圖5所示的1.0。
[0057]此外，(Β(λ)χν(λ))指示處于光譜光視效率V( λ)區(qū)域內(nèi)的黑體輻射的發(fā)光光譜的強(qiáng)度。使(Β(λ) XVU))除以作為最大值的(B(Amax2) XVUmax2))，從而其上限可以是圖6所示的1.0。
[0058]接下來，獲得差異Α(λ) = [(Ρ(λ)Χν(λ))/(P ( λ maxl) XV( λ maxl))-(B( λ ) XV(A))/ (B ( λ max2) X V( λ max2))]。根據(jù)本實(shí)施例的白光源滿足關(guān)系:-0.2 ( [(Ρ(λ) XV(A))/(P(Amaxl) XV( λ maxl))-(B( λ ) XV( λ ))/(B ( λ max2) XV(Amax2))] ^+0.2。如果所述差異 Α(λ)滿足關(guān)系:-0.2 ≤ Α(λ) ^+0.2，那么處于所述光譜光視效率V( λ)區(qū)域內(nèi)的所述白光源的發(fā)光光譜接近所述黑體輻射的發(fā)光光譜，換言之，接近自然光的發(fā)光光譜。也就是說，如果差異Α(λ)為零(Α(λ)=0)，那么能夠再現(xiàn)與自然光的發(fā)光光譜相同的發(fā)光光譜。
[0059]圖7示出了示例I中的差異Α(λ)。從圖7可以看出，在示例I中，差異Α(λ)的范圍是-0.03≤Α( λ )≤+0.11，并且能夠確認(rèn)在示例I中再現(xiàn)了白天的自然光。
[0060]如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，將所述發(fā)光光譜設(shè)計(jì)為接近黑體輻射的發(fā)光光譜。因而，與具有顯著突出的藍(lán)光峰值的常規(guī)白光LED相比，本實(shí)施例能夠相當(dāng)大地抑制對人體晝夜節(jié)律的不利影響。
[0061]如下面示例所描述的，還能夠再現(xiàn)日出時(shí)的自然光和早晨的自然光，因而能夠?qū)λ霭l(fā)光光譜加以控制，以適應(yīng)預(yù)定用途。
[0062]此外，如果將能夠再現(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結(jié)合，那么就能夠再現(xiàn)與一天的陽光相同的自然光。例如，如果將這樣的結(jié)合的白光源用作醫(yī)院病房的以及用于長時(shí)間的室內(nèi)工作的場所或房間的照明設(shè)備，那么能夠抑制對居住于其內(nèi)的患者以及在其內(nèi)工作的員工的晝夜節(jié)律所產(chǎn)生的不利影響。此外，由于能夠再現(xiàn)自然光，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，例如，采用自然光的作物栽培也是可能的。[0063]優(yōu)選使這樣的白光源具有2500到5400K的發(fā)光色溫。如果這一色溫降至低于2500K以及超過5400K，那么可能會出現(xiàn)由所述白光源發(fā)射的光極大地不同于自然光的情況，而且變得難以控制色溫。色溫的優(yōu)選范圍是2700到5200K。
[0064]如上所述的具有差異Α(λ)的白光源優(yōu)選包括:發(fā)光二極管(LED);以及磷光體。LED優(yōu)選采用具有處于421到490nm的范圍內(nèi)的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光發(fā)光LED。還優(yōu)選采取一種通過磷光體將具有處于紫外到紫色區(qū)域內(nèi)的發(fā)光峰值的LED光轉(zhuǎn)換成可見光的方法。均具有490nm或更大的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光LED、綠光LED和紅光LED的發(fā)光峰值高度大，因而難以對其差異Α( λ)加以控制，使其落在-0.2≥Α( λ)≥+0.2的范圍內(nèi)。此外，不限于LED，也可以采用半導(dǎo)體激光器等，只要所采用的發(fā)光源具有421到490nm的發(fā)光峰值波長即可。
[0065]在通過421到490nm的發(fā)光源對磷光體進(jìn)行激勵(lì)時(shí)，磷光體的發(fā)光峰值波長優(yōu)選處于420到700nm的范圍內(nèi)。此外，還優(yōu)選采用三種或更多類型的(更優(yōu)選為五種或更多類型的)均具有不同峰值波長的磷光體。此外，所述磷光體的相鄰峰值波長優(yōu)選相差150nm或更小(優(yōu)選互相偏離150nm或更少)，更優(yōu)選相差10到IOOnm,更優(yōu)選相差10到50nm。也就是說，從藍(lán)光區(qū)域到紅光區(qū)域，使每隔10到IOOnm的不同峰值波長與三種或更多類型(更優(yōu)選為五種或更多類型)的磷光體結(jié)合使用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)下述關(guān)系:-0.2 <差異A(A) ^ +0.2。
[0066]用于構(gòu)成每一磷光體的材料沒有特殊的限制，只要其發(fā)光峰值處于420到700nm的范圍內(nèi)即可，并且以下磷光體優(yōu)選作為在421至490nm范圍內(nèi)被激勵(lì)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)優(yōu)選寬達(dá)40nm或更高，更優(yōu)選為50nm 到 IOOnm。
[0067]藍(lán)光磷光體(B)的示例可以包括銪激活堿土金屬磷酸鹽磷光體(峰值波長為440到455nm)和銪激活鋁酸鋇鎂磷光體(峰值波長為450到460nm)等。此外，藍(lán)綠光磷光體的示例可以包括銪激活鋁酸鍶 磷光體(峰值波長為480到500nm)、銪激活和錳激活鋁酸鋇鎂磷光體等(峰值波長為510到520nm)。
[0068]綠光磷光體(G)的示例可以包括銪激活原硅酸鹽磷光體(峰值波長為520到550nm)、銪激活β賽綸陶瓷(sialon)磷光體(峰值波長為535到545nm)以及銪激活鍶賽綸陶瓷磷光體(峰值波長為510到530nm)等。
[0069]黃光磷光體(Y)的示例可以包括銪激活原硅酸鹽磷光體(峰值波長為550到580nm)和鈰激活稀土鋁石榴石磷光體(峰值波長為550到580nm)等。
[0070]紅光磷光體(R)的示例可以包括銪激活鍶賽綸陶瓷磷光體(峰值波長為600到630nm)、銪激活氧氮鈣鍶磷光體(峰值波長為610到650nm)、銪激活硫氧化鑭磷光體(峰值波長為620到630nm)和錳激活鍺氟酸鎂(峰值波長為640到660nm)等。
[0071]為了控制所述差異Α( λ)，優(yōu)選采用來自上文提及的藍(lán)光磷光體、藍(lán)綠光磷光體、綠光磷光體、黃光磷光體和紅光磷光體的示例中的三種或更多種類型的磷光體(更優(yōu)選為五種或更多種類型)。此外，能夠通過改變磷光體的混合比例(混合比)來控制色溫。
[0072]優(yōu)選將每一磷光體的平均顆粒尺寸設(shè)為5到40 μ m。如果所述平均顆粒尺寸小于5 μ m，那么顆粒尺寸過小，因而磷光體的制造困難，從而導(dǎo)致制造成本的增加。另一方面，如果平均顆粒尺寸大于40 μ m,那么將變得難以均勻地混合相應(yīng)的磷光體。[0073]接下來，將在下文中解釋所述白光源的結(jié)構(gòu)。圖19示出了作為根據(jù)本發(fā)明的白光源的實(shí)施例的燈泡型白光源。在圖19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表示球形燈罩、5表示絕緣構(gòu)件、6表示帽(封口環(huán))，7表示基板，8表示LED芯片，9表示磷光體層，10表示透明樹脂層。
[0074]也就是說，圖19所示的LED燈泡I包括:LED模塊2 ;在其上布置LED模塊2的基體3 ;作為附著至基體3的上部用以覆蓋LED模塊2的外殼的球形燈罩4 ;在以絕緣構(gòu)件5作為中間媒介的情況下附著至基體3的下端部分的帽6 ;以及設(shè)置到基體3內(nèi)的照明電路11。
[0075]LED模塊2包括發(fā)射紫外光到紫光并且安裝在基板7上的LED芯片8。將多個(gè)LED芯片8表面安裝在基板7上。例如，將基于InGaN的、基于GaN的和基于AlGaN的發(fā)光二極管等用于所述發(fā)射紫外線到紫光的LED芯片8。
[0076]在基板7的表面上設(shè)置(還根據(jù)需要在其內(nèi)部設(shè)置)布線網(wǎng)絡(luò)(未示出)，并將每一LED芯片8的電極電連接至基板7的布線網(wǎng)絡(luò)。將布線線路12從LED模塊2的側(cè)表面或底表面引出，并將所述布線線路12電連接至在基體3內(nèi)部設(shè)置的照明電路11。通過經(jīng)由照明電路11施加的DC電壓開啟LED芯片8。
[0077]在作為外殼的球形燈罩4的內(nèi)表面上設(shè)置磷光體層9，所述磷光體層9吸收由LED芯片8發(fā)射的紫外到紫色光并且發(fā)射白光。通過結(jié)合三種或更多種類型的(更優(yōu)選結(jié)合五種或更多種類型的)均具有不同峰值波長的磷光體來形成磷光體層9。此外，根據(jù)需要使所述磷光體與樹脂混合，以形成磷光體層9。此外，可以混合所有的磷光體以形成混合磷光體層。或者，層疊通過混合約一種到三種類型的磷光體而形成的磷光體層，以形成多層磷光體層。
[0078]盡管圖19示出了在球形燈罩4的內(nèi)表面上設(shè)置磷光體層9的結(jié)構(gòu)，但是也可以在球形燈罩4的外表面上設(shè)置磷光體 層，或者可以使磷光體在球形燈罩4本身內(nèi)混合，并且可以使磷光體顆?；旌系酵该鳂渲瑢? 0內(nèi)。盡管圖19示出了燈泡類型的白光源，但是本發(fā)明不限于此，也可以將其應(yīng)用單芯片類型白光源。此外，也可以將根據(jù)本發(fā)明的白光源應(yīng)用于熒光燈類型(伸長類型)、花燈類型等，而不局限于上述燈泡類型，白光源的形狀也不存在特定的限制。
[0079]如上所述，對所述差異Α( λ)加以控制，從而滿足關(guān)系:-0.2≤Α( λ)≤+0.2，從而能夠提供再現(xiàn)自然光的白光源。此外，結(jié)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，從而能夠配置再現(xiàn)一天的自然光節(jié)律的白光源系統(tǒng)。因此，有可能提供一種能夠抑制對人體晝夜節(jié)律的不利影響的白光源和白光源系統(tǒng)。
[0080](示例)
[0081](示例I)
[0082]制備均具有450nm的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光發(fā)光LED芯片。接下來，制備混合物，其包括具有490nm的峰值波長的銪激活鋁酸鍶藍(lán)綠光磷光體；具有530nm的峰值波長的銪激活原硅酸鹽綠光磷光體；具有555nm的峰值波長的銪激活原硅酸鹽黃光磷光體；以及具有630nm的峰值波長的銪激活鍶賽綸陶瓷紅光磷光體作為在以450nm的電磁波照射時(shí)發(fā)光的磷光體。
[0083]將所述磷光體的平均顆粒尺寸設(shè)為15 μ m。以藍(lán)綠光磷光體:綠光磷光體:黃光磷光體:紅光磷光體=20:25:15:40的重量比(按質(zhì)量的比率)混合所述磷光體,對其進(jìn)行混合，隨后使之與透明樹脂混合，并將其敷設(shè)(涂覆)到球形燈罩內(nèi)表面上，由此制造圖19所示的燈泡型白光源。所獲得的白光源的發(fā)光顏色的相關(guān)色溫為2700K。這一 2700K的色溫相當(dāng)于日出時(shí)自然光的色溫。
[0084]圖3示出了根據(jù)符合JIS-C-8152的采用積分球的總光通量測量對示例I中的燈泡型白光源的發(fā)光光譜進(jìn)行測量所得到的結(jié)果。圖5示出了示例I中的(Ρ(λ)χν(λ))/(P(Amaxl) XV( λ maxl))，其是采用圖1中的光譜光視分布V( λ)獲得的。注意，示例I中的 λ maxl 是 574nm。
[0085]之后，圖4示出了具有2700K的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜，其是根據(jù)普朗克分布(圖2中的方程)獲得的。圖6示出了在假設(shè)圖4中的發(fā)光光譜為Β(λ)的情況下獲得的(B( λ ) XV( λ ))/(B( λ max2) XV( λ max2))。注意 Xmax2 為 572nm。
[0086]根據(jù)[(P( λ ) X V ( λ ) ) / (P ( λ maxl) X V ( λ maxl) ) - (B ( λ ) X V ( λ )) /(B(Amax2) XV(Amax2))]獲得了示例I中的差異A ( λ )。圖7示出了其結(jié)果。從圖7顯然可以看出，在示例I的白光源中，與白天自然光的發(fā)光光譜的差異Α(λ)在380到780nm的可見光區(qū)域內(nèi)處于-0.2到+0.2的范圍內(nèi)。具體而言，所述差異Α(λ)為-0.03到+0.11。
[0087](示例2)
[0088]制備均具有445nm的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光發(fā)光LED芯片。接下來，制備混合物，其包括具有490nm的峰值波長的銪激活鋁酸鍶藍(lán)綠光磷光體；具有530nm的峰值波長的銪激活原硅酸鹽綠光磷光體；具有555nm的峰值波長的銪激活原硅酸鹽綠光磷光體；具有530nm的峰值波長的銪激活原硅酸鹽黃光磷光體；以及具有630nm的峰值波長的銪激活鍶賽綸陶瓷紅光磷光體作為在以445nm的電磁波照射時(shí)發(fā)光的磷光體。
[0089]就此而言，將所述磷光體的平均顆粒尺寸設(shè)為15 μ m。以藍(lán)綠光磷光體:綠光磷光體:黃光磷光體:紅光磷光體=30:30:20:20的重量比(按質(zhì)量的比率)混合相應(yīng)的磷光體，之后使所述混合物與透明樹脂混合，并將其敷設(shè)(涂覆)到球形燈罩內(nèi)表面上，由此制造圖19所示的燈泡型白光源I。由此獲得的白光源的發(fā)光顏色的相關(guān)色溫為4100K。這一 4100K的色溫相當(dāng)于早晨自然光的色溫。
[0090]按照與示例I中相同的方式，根據(jù)采用積分球的總光通量測量檢查示例2中的白光源的發(fā)光光譜。圖8示出了其結(jié)果。圖10示出了示例2中的(Ρ(λ)χν(λ))/(PUmaxl) XV( λ maxl))，其是采用示例I中的光譜光視效率V( λ)獲得的。注意，示例2中的 λ maxl 是 559nm。
[0091]之后，圖9示出了具有4100K的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜，其是根據(jù)普朗克分布(圖2中的方程)獲得的。圖11示出了(Β(λ) XVU))/(B(Amax2) XVUmax2))，其是在假設(shè)圖9中的發(fā)光光譜為Β(λ )的情況下獲得的。注意，λ max2為560nm。
[0092]示例2中的差異A ( λ )是根據(jù)[(P ( λ ) X V ( λ ) ) /(P(Amaxl) XV( λ maxl))-(B( λ ) XV( λ ))/(Β( λ max2) XV(Amax2))]獲得的。圖 12 示出了其結(jié)果。從圖12顯然可以看出，在示例2的白光源中，與早晨的自然光的發(fā)光光譜的差異Α(λ )在380到780nm的可見光區(qū)域內(nèi)處于-0.2到+0.2的范圍內(nèi)。具體而言，所述差A(yù)(A)為-0.04 到 +0.07。
[0093](示例3)[0094]制備均具有450nm的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光發(fā)光LED芯片。接下來，制備混合物，其包括具有490nm的峰值波長的銪激活鋁酸鍶藍(lán)綠光磷光體；具有530nm的峰值波長的銪激活原硅酸鹽綠光磷光體；具有555nm的峰值波長的銪激活原硅酸鹽黃光磷光體；以及具有630nm的峰值波長的銪激活鍶賽綸陶瓷紅光磷光體作為在以450nm的電磁波照射時(shí)發(fā)光的磷光體。
[0095]就此而言，將所述磷光體的平均顆粒尺寸設(shè)為15 μ m。以藍(lán)綠光磷光體:綠光磷光體:黃光磷光體:紅光磷光體=40:30:10:20的重量比混合相應(yīng)的磷光體。之后使所述混合物進(jìn)一步與透明樹脂混合，并將其敷設(shè)(涂覆)到球形燈罩內(nèi)表面上，由此制造圖19所示的燈泡型白光源I。所獲得的白光源的發(fā)光顏色的相關(guān)色溫為5400K。所述白光源的這一色溫相當(dāng)于白天的自然光的色溫。
[0096]按照與例I中相同的方式，根據(jù)采用積分球的總光通量測量檢查示例3中的白光源的發(fā)光光譜ρ(λ)。圖13示出了其結(jié)果。圖16示出了示例3中的(Ρ(λ)χν(λ))/(P(Amaxl) X V ( λ maxl))，其是采用圖1所示的光譜光視效率V ( λ )獲得的。注意例3中的 Amaxl 為 550nmo
[0097]之后，圖14示出了具有5400K的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜，其是根據(jù)普朗克分布(圖2所示的方程)獲得的。圖16示出了在假設(shè)圖14中的發(fā)光光譜為Β(λ)的情況下獲得的(Β(λ)χν(λ))/(Β(λ max 2) X V( λ max 2))。注意，λ max 2 為 555nm。
[0098]示例3中的差異A ( λ )是根據(jù)[(P ( λ ) X V ( λ ) ) /(P(Amaxl) XV( λ maxl))-(B( λ ) XV( λ ))/(Β( λ max2) XV(Amax2))]獲得的。圖 17 示出了其結(jié)果。從圖17顯然可以看出，在示例3的白光源中，與白天的自然光的發(fā)光光譜的差異Α(λ)在380到780nm的可見光區(qū)域內(nèi)處于-0.2到+0.2的范圍內(nèi)。具體而言，所述差A(yù)(A)為-0.06 到 +0.06。
[0099](比較示例I)
[0100]使具有460nm的發(fā)光峰值波長的藍(lán)光發(fā)光二極管與鈰激活釔鋁石榴石黃光磷光體結(jié)合，由此制造比較示例I中的白光源。比較示例I中的白光源的色溫為5100K，如圖18所不，其差異A(A)為-0.28到+0.04。
[0101]受檢者(10個(gè)人)將在白天的9:00到17:00的時(shí)間處于上述示例和比較示例I中均具有相同的照明強(qiáng)度的白光源下，并在同一天的晚上(21:00)測量所分泌的褪黑激素的量。注意，根據(jù)唾液檢查對所分泌的褪黑激素的量進(jìn)行分析。在假設(shè)比較示例I中所分泌的褪黑激素的量為100的情況下測量上述示例的每一個(gè)當(dāng)中分泌的褪黑激素的量(10個(gè)人的平均值)。表1示出了其結(jié)果。
[0102][表1]
[0103]
【權(quán)利要求】
1.一種白光源，所述白光源包括具有421到490nm的發(fā)光峰值的藍(lán)光發(fā)光LED并且滿足下述關(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)光光譜為Ρ( λ );具有與所述白光源的色溫相同的色溫的黑體輻射的發(fā)光光譜為Β(λ);光譜光視效率的譜為V( λ) ;Ρ(λ)χν(λ)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL為λ maxi ；Β( λ ) XV(A)變?yōu)樽畲筇幍牟ㄩL為λ max2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光源，其中，所述白光源滿足下述關(guān)系式:
-0.1 ( [ (P ( λ ) X V ( λ ) ) / (P ( λ maxi) X V ( λ maxi) ) - (B ( λ ) X V ( λ ) ) /(B ( λ max2) X V ( λ max2)) ] <+0.1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2中的任一項(xiàng)所述的白光源，其中，所述白光源的所述色溫為 2500 到 5400K。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到權(quán)利要求3中的任一項(xiàng)所述的白光源，其中，所述白光源包括LED和憐光體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的白光源，其中，所述磷光體具有處于420到700nm的范圍內(nèi)的發(fā)光峰值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和權(quán)利要求5中的任一項(xiàng)所述的白光源，其中，所述白光源包括三種或更多種類型的具有不同峰值波長的磷光體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到權(quán)利要求6中的任一項(xiàng)所述的白光源，其中，所述白光源包括五種或更多種類型的具有不同峰值波長的磷光體。
8.根據(jù)權(quán)利要求4到權(quán)利要求7中的任一項(xiàng)所述的白光源，其中，所述磷光體的相鄰峰值波長相差150nm或更小。
9.根據(jù)權(quán)利要求4到權(quán)利要求8中的任一項(xiàng)所述的白光源，其中，所述磷光體形成磷光體顆粒和樹脂混合于其中的磷光體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的白光源，其中，所述磷光體層具有多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)中層疊有通過將磷光體顆粒散布于樹脂內(nèi)而形成的多個(gè)磷光體元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到權(quán)利要求10中的任一項(xiàng)所述的白光源，其中，多個(gè)藍(lán)光發(fā)光LED和均具有不同發(fā)光光譜的多個(gè)所述白光源布置在一個(gè)外殼內(nèi)，并且 其中，所述白光源中的每一個(gè)滿足下述關(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?
12.—種白光源系統(tǒng),包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到權(quán)利要求11中的任一項(xiàng)所述的白光源。
【文檔編號】H01L33/50GK103493226SQ201180070338
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月22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