Светоизлучающее устройство

Светоизлучающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к светоизлучающему устройству и, в частности, к светоизлучающему устройству, которое содержит светоизлучающий элемент, красный люминофор, зеленый люминофор и излучает белый свет.

Уровень техники

Для создания светоизлучающего устройства, которое излучает белый свет с теплым цветовым оттенком и высокой плотностью потока, при высоком качестве цветопередачи, было предложено изготовить светоизлучающее устройство, состоящее из синего полупроводникового светоизлучающего элемента, красного люминофора и зеленого люминофора, причем люминофоры излучают свет, когда возбуждаются светом от светоизлучающего элемента (например, патентный документ JP 2007-27796A).

Такие светоизлучающие устройства проявляют высокую интенсивность излучения в диапазоне красноватых цветов и широко используются для освещения и в других областях применения.

Раскрытие изобретения

Проблемы, которые решаются согласно изобретению

Светоизлучающее устройство белого света применяется в различных областях, однако цветовоспроизведение традиционного светоизлучающего устройства, содержащего синий полупроводниковый светоизлучающий элемент (синий светодиод), красный люминофор и зеленый люминофор, как описано выше, в некоторых случаях является недостаточным, например, в лампе подсветки жидкокристаллического дисплея. При использовании лампы подсветки жидкокристаллического дисплея, содержащей обычное светоизлучающее устройство белого света, существует проблема, состоящая в том, что изображение передается с недостаточным цветовоспроизведением и отношение NTSC составляет менее 70% из-за недостаточного цветовоспроизведения лампы подсветки.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить светоизлучающее устройство, обладающее превосходным цветовоспроизведением, которое может использоваться, как описано выше, в различных областях применения.

Средства для решения проблем

Первым аспектом настоящего изобретения является светоизлучающее устройство, содержащее светоизлучающий элемент, красный люминофор, сформированный из нитридного люминофора, и зеленый люминофор, сформированный из галогенсиликата, спектр излучения которого имеет первый пик при длине волны от 440 нм до 470 нм, второй пик при длине волны от 510 нм до 550 нм и третий пик при длине волны от 630 нм до 670 нм, и минимальная относительная интенсивность излучения света между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны спектра излучения составляет 80% или менее от меньшей из относительных интенсивностей излучения света при второй и третьей пиковой длине волны.

Вторым аспектом настоящего изобретения является светоизлучающее устройство в соответствии с первым аспектом, при этом красный люминофор активизирован Eu и представлен следующей общей формулой (I):

причем М¹ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, содержащей Mg, Ca, Sr и Ва; и удовлетворяются соотношения: 0,056≤w≤9; x=1; 0,056≤у≤18 и 0≤z≤0,5.

Третьим аспектом настоящего изобретения является светоизлучающее устройство в соответствии с первым или вторым аспектом, при этом зеленый люминофор представлен следующей общей формулой (II):

где М² является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из Ca, Sr, Ва, Zn и Мn; М³ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из Si, Ge и Sn; М⁴ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из В, Al, Ga и In; X является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из F, Cl, Br, и I; R является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из числа редкоземельных элементов, при том, что Еu содержится как существенный элемент (или обязательный компонент); и удовлетворяются соотношения: 0,0001≤у≤0,3; 7,0≤а<10,0; 3,0≤b<5,0 и 0≤с<1,0.

Четвертым аспектом настоящего изобретения является светоизлучающее устройство в соответствии с первым или вторым аспектом, при этом зеленый люминофор представлен следующей общей формулой (III):

где М⁵ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из Са, Sr, Ba, Zn и Mn; X является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из F, Cl, Br и I; и удовлетворяются соотношения: 6,5≤х<8,0; 0,01≤у≤2,0; 3,7≤z≤4,3; 0<w≤0,5; a=x+у+1+2z+(3/2)w-b/2-(3/2)c; 1,0≤b≤1,9 и 0≤с≤3,0.

Пятым аспектом настоящего изобретения является светоизлучающее устройство в соответствии с любым аспектом от первого до четвертого, в котором разность между пиковой длиной волны света, излучаемого красным люминофором, и пиковой длиной света, излучаемого зеленым люминофором, составляет 120 нм или более.

Шестым аспектом настоящего изобретения является светоизлучающее устройство в соответствии с любым аспектом от первого до пятого, дополнительно включающее люминофор (алюмоиттриевый гранат) АИГ, который излучает свет, при возбуждении светом светоизлучающего элемента, причем разность между пиковой длиной волны света, излучаемого зеленым люминофором, и пиковой длиной волны света, излучаемого люминофором АИГ, составляет 30 нм или менее, и количество введенного люминофора АИГ составляет не более 50 мас.% от общего количества люминофора.

Седьмым аспектом настоящего изобретения является светоизлучающее устройство в соответствии с шестым аспектом, при этом люминофор АИГ представлен следующей общей формулой (IV):

где М⁶ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из редкоземельных элементов; и М⁷ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из В, Al, Ga и In.

Эффекты изобретения

Объединяя светоизлучающий элемент, красный люминофор и зеленый люминофор для получения заданной длины волны излучения и заданной пиковой интенсивности, можно создать светоизлучающее устройство, обладающее превосходным цветовоспроизведением.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства 100 согласно примеру 1.

Фиг.2 - вид в разрезе светоизлучающего устройства 100 согласно настоящему изобретению.

Фиг.3 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства 100 согласно примеру 2.

Фиг.4 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства 100 согласно примеру 3.

Фиг.5 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства 100 согласно примеру 4.

Фиг.6 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства 100 согласно примеру 5.

Фиг.7 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства 100 согласно примеру 6.

Фиг.8 - график, показывающий спектр излучения люминесцентной лампы с холодным катодом (CCFL).

Фиг.9 - график, показывающий спектр излучения обычного белого светодиода.

Фиг.10 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства согласно сравнительному примеру 1.

Фиг.11 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства согласно сравнительному примеру 2.

Фиг.12 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства согласно сравнительному примеру 3.

Фиг.13 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства согласно сравнительному примеру 4.

Фиг.14 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства согласно сравнительному примеру 5.

Фиг.15 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства согласно сравнительному примеру 6.

Фиг.16 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства согласно сравнительному примеру 7.

Фиг.17 - график, показывающий спектр излучения светоизлучающего устройства согласно сравнительному примеру 8.

Описание ссылочных позиций

1 - Монтажный корпус светоизлучающего элемента

2 - Светоизлучающий элемент

3А - Красный люминофор

3В - Зеленый люминофор

4 - Прозрачная смола

5, 7 - Электрический проводник

6, 8 - Внешний электрод

9 - Отражатель света

100 Светоизлучающее устройство

Лучший способ осуществления изобретения

На.фиг.1 представлен спектр излучения светоизлучающего устройства 100 согласно варианту осуществления настоящего изобретения (пример 1), детали которого будут описаны ниже. На фиг.2 показано светоизлучающее устройство 100 в разрезе, являющееся примером конструкции светоизлучающего устройства согласно настоящему изобретению.

На спектре излучения, представленном на фиг.1, имеется первый пик (первая пиковая длина волны) при длине волны, составляющей около 455 нм, который связан, главным образом, с излучением светоизлучающего элемента (синего светодиода) 2. На спектре имеется второй пик (вторая пиковая длина волны) при длине волны, составляющей около 525 нм. Излучение при второй пиковой длине волны связано, главным образом, с излучением света зеленым люминофором 3В, который возбуждается светом, излучаемым синим светодиодом 2. На спектре также имеется третий пик (третья пиковая длина волны) при длине волны, составляющей около 660 нм. Излучение при третьей пиковой длине волны связано, главным образом, с излучением света красным люминофором 3А, который возбуждается светом, излучаемым синим светодиодом 2.

Таким образом, светоизлучающее устройство 100 согласно настоящему изобретению содержит синий светодиод (светоизлучающий элемент) 2, красный люминофор (люминофор, излучающий красный свет) 3А и зеленый люминофор (люминофор, испускающий зеленый свет) 3В, причем красный люминофор и зеленый люминофор возбуждаются светом от синего светодиода 2 для излучения соответственно красного и зеленого света. Светоизлучающее устройство 100 создает спектр излучения, показанный на фиг.1, при смешивании света, излучаемого синим светодиодом 2, красным люминофором 3А и зеленым люминофором 3В.

Для сравнения на фиг.8 и фиг.9 представлен спектр излучения люминесцентной лампы с холодным катодом (CCFL), которая использовалась для подсветки дисплейного устройства, и спектр излучения светоизлучающего устройства, в котором смешивается свет двух цветов, излучаемый синим светодиодом и излучаемый люминофором типа АИГ (алюмоиттриевый гранат), причем люминофор возбуждается светом, излучаемым синим светодиодом.

На спектре излучения люминесцентной лампы с холодным катодом (CCFL) имеются пять острых пиков, включая пик около 435 нм, связанный с излучением ртути, главный пик около 545 нм, связанный с излучением зеленого люминофора, и два небольших пика около 490 нм и 585 нм. Напротив, на спектре излучения светоизлучающего устройства, в котором смешивается свет двух цветов, имеются только два пика. И спектр излучения флуоресцентной лампы с холодным катодом (CCFL), и спектр излучения светоизлучающего устройства, в котором смешивается свет, отличаются от спектра излучения светоизлучающего устройства 100 согласно настоящему изобретению, который представлен на фиг.1.

В результате исследований авторы настоящего изобретения установили, что спектр излучения должен удовлетворять четырем условиям, описанным ниже, чтобы светоизлучающее устройство обладало превосходным цветовоспроизведением, другими словами, излучало свет в достаточно широком диапазоне цветовоспроизведения.

Во-первых, необходимо подобрать такой светоизлучающий элемент 2, чтобы пиковая длина волны его спектра излучения была в пределах соответствующего диапазона (например, от 440 нм до 470 нм) и чтобы первая пиковая длина волны спектра излучения находилась в диапазоне от 440 нм до 470 нм.

Во-вторых, необходимо сформировать зеленый люминофор 3В из галогенсиликата, который подробно будет описан ниже, чтобы вторая пиковая длина волны спектра излучения находилась в диапазоне от 510 нм до 550 нм.

В-третьих, необходимо сформировать красный люминофор 3А из нитридного люминофора, который подробно будет описан ниже, чтобы третья пиковая длина волны спектра излучения находилась в диапазоне от 630 нм до 670 нм.

Устанавливая пиковые длины волн от первой до третьей (пиковые длины волн излучения) в пределах ограниченных диапазонов, как описано выше, можно уменьшить пропорции сине-зеленого света и оранжевого света, которые имеют тенденцию снижать цветовоспроизведение, и, соответственно, улучшить цветовоспроизведение.

В-четвертых, минимальная относительная интенсивность светового излучения между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны (относительная интенсивность светового излучения имеет самое низкое значение в диапазоне между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны спектра излучения) должна составлять 80% или менее от меньшей из относительных интенсивностей излучения света при второй и третьей пиковой длине волны.

Что касается четвертого условия, можно добиться того, чтобы минимальная относительная интенсивность светового излучения между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны спектра излучения составляла 80% или менее от меньшей из относительных интенсивностей излучения света при второй и третьей пиковой длине волны, например, устанавливая разность 120 нм или более между пиковой длиной волны света, излучаемого красным люминофором 3А, и пиковой длиной волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В.

Как будет подробно описано ниже, это связано с тем, что ширина на полувысоте (или ширина на уровне половинной мощности) полосы излучения красного люминофора 3А составляет примерно 110 нм или менее, и ширина на полувысоте излучения зеленого люминофора 3В составляет примерно 80 нм или менее. Таким образом, устанавливая разность 120 нм или более между пиковой длиной волны света, излучаемого красным люминофором 3А, и пиковой длиной волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В, которые имеют указанные значения ширины на полувысоте излучения, можно добиться того, чтобы минимальная относительная интенсивность светового излучения между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны спектра излучения, которая представляет собой минимум между двумя пиками на спектре излучения, составляла 80% или менее от меньшей из относительных интенсивностей излучения света при второй и третьей пиковой длине волны.

Если удовлетворяются четыре условия, описанные выше, имеется возможность создать светоизлучающее устройство 100 со спектром излучения, позволяющим обеспечить достаточно широкий диапазон цветовоспроизведения, например, при отношении NTSC 70% или более.

Отношение NTSC является отношением площади треугольника, определенного тремя точками цветности (красной, зеленой, синей) испытываемого дисплея, к площади треугольника, определенного точками цветности трех основных цветов: красного (0,670; 0,330), зеленого (0,210; 0,710) и синего (0,140; 0,080) стандартной цветности (х, у), согласно диаграммам цветности CIE1931 XYZ системы цветного телевидения, установленной Комитетом Национальных Телевизионных Стандартов США. Диапазон цветовоспроизведения определяется отношением площадей, при этом большее отношение площадей свидетельствует о более высоком цветовоспроизведении. В телевизионном вещании стандартное отношение NTSC обычно установлено 72% и предполагается, что для обеспечения удовлетворительного цветовоспроизведения отношение NTSC должно составлять 70% или более, и, предпочтительно, 72% или более. При отношении NTSC менее 70% возникают области, которые не могут отображаться на экране, что считается нежелательным.

В дисплейном устройстве, таком как монитор, цифровая камера или принтер, в котором в качестве лампы подсветки используется светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению с широким диапазоном цветовоспроизведения, как описано выше, обеспечивается полное и отчетливое воспроизведение цветов (красного, зеленого и синего).

Для жидкокристаллического дисплейного устройства, используемого в автомобиле, важно воспроизведение красного цвета, чтобы подать предупредительный сигнал опасности, и весьма желательно, чтобы красные и оранжевые цвета можно было отчетливо различать на экране. Когда минимальная относительная интенсивность светового излучения между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны спектра излучения составляет более 80% от меньшей из относительных интенсивностей излучения света при второй и третьей пиковой длине волны, тогда уменьшается цветовоспроизведение красного, и красный может быть воспринят как пунцовый или оранжевый. Когда минимальная относительная интенсивность светового излучения составляет 80% или менее, значение «у» находится в пределах диапазона, который обеспечивает правильное восприятие красного. Значение «у» на диаграмме цветности CIE1931 XYZ колориметрической системы дисплея тесно связано с яркостью излучения зеленого света.

Когда минимальная относительная интенсивность светового излучения между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны становится меньше наименьшей из относительных интенсивностей светового излучения при второй пиковой длине волны и третьей пиковой длине волны, лампа подсветки способствует изображению насыщенного красного цвета. Область длины волны между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны соответствует оранжевому цвету. Спектр, имеющий более низкую относительную интенсивность светового излучения в этой области длин волн, свидетельствует о более низкой интенсивности оранжевого света (или о меньшем количестве компонента оранжевого цвета), и, соответственно, свидетельствует о более высокой интенсивности насыщенного красного света (о большем количестве компонента насыщенного красного цвета).

Наряду с тем, что первый пик формируется, главным образом, светом, излучаемым светоизлучающим элементом 2, в формирование первого пика также вносят свой вклад свет, излучаемый красным люминофором 3А, и свет, излучаемый зеленым люминофором 3В (в особенности, свет, излучаемый зеленым люминофором 3В). В результате первая пиковая длина волны может отличаться от пиковой длины волны света, излучаемого светоизлучающим элементом 2.

Аналогично, наряду с тем, что второй пик формируется, главным образом, светом, излучаемым зеленым люминофором 3В, в формирование второго пика также вносят свой вклад свет, излучаемый светоизлучающим элементом 2, и свет, излучаемый красным люминофором 3А. В результате вторая пиковая длина волны может отличаться от пиковой длины волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В.

Кроме того, наряду с тем, что третий пик формируется, главным образом, светом, излучаемым красным люминофором 3А, в формирование третьего пика также вносят свой вклад свет, излучаемый светоизлучающим элементом 2, и свет, излучаемый зеленым люминофором 3В (в особенности, свет, излучаемый зеленым люминофором 3В). В результате третья пиковая длина волны может отличаться от пиковой длины волны света, излучаемого красным люминофором 3А.

Компоненты светоизлучающего устройства 100, а именно, красный люминофор 3А, зеленый люминофор 3В и светоизлучающий элемент (синий светодиод) 2, будут подробно описаны ниже.

1. Красный люминофор

Красный люминофор (люминофор, излучающий красный свет) 3А сформирован из нитридного люминофора, который поглощает луч ультрафиолетового света или синего света, излучаемого светоизлучающим элементом 2, и излучает красный свет.

В качестве красного люминофора 3А может использоваться нитридный люминофор, активизированный Еu и содержащий элемент М¹ группы II: Si, Al, В и N, который представлен следующей общей формулой (I).

В формуле (I) M¹ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из Mg, Ca, Sr и Ва; в то время как «w», «x», «у» и «z», предпочтительно, удовлетворяют соотношениям: 0,056≤w≤9; х=1; 0,056≤у≤18 и 0,0005≤z≤0,5.

Предпочтительнее, «w», «х», «у» и «z» удовлетворяют соотношениям: 0,4≤w≤3; х=1; 0,143≤у≤8,7 и 0≤z≤0,5; и, наиболее предпочтительно, удовлетворяют соотношениям: 0,5≤w≤3; х=1; 0,167≤у≤8,7 и 0,0005≤z≤0,5, что дает возможность получить цветовой тон, высокую яркость и ширину на полувысоте светового излучения, которые наиболее желательны. Значение «z» составляет, предпочтительно, 0,5 или менее, предпочтительнее, 0,3 или менее, но не менее 0,0005. Далее, предпочтительно, чтобы молярная концентрация бора составляла 0,001 или более и 0,2 или менее. В том случае, если нитридный люминофор 3А активизирован Еu, то часть Еu можно заменить, по меньшей мере, одной разновидностью редкоземельного элемента, выбранного из группы, состоящей из Sc, Tm, Yb, Y, La, Се, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Но, Еr и Lu.

В формуле (I) M¹ является, предпочтительно, по меньшей мере, одним из элементов Ca и Sr, при этом, «w», «х», «у» и «z», предпочтительно, удовлетворяют соотношениям: 0,5≤w≤1,5; x=1; 0,5≤у≤1,5 и 0≤z≤0,3, что дает возможность получить более желательный цветовой тон, высокую яркость, более желательную ширину на полувысоте светового излучения и световое излучение, имеющее более насыщенный красный цветовой тон с малым содержанием оранжевого компонента.

Другим предпочтительным нитридным люминофором является люминофор, представленный следующей общей формулой (II):

где М¹ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из Mg, Ca, Sr и Ва, при этом «w» находится в диапазоне 0,001≤w≤0,3 и «z» находится в диапазоне 0,0005≤z≤0,5.

Еще одним предпочтительным нитридным люминофором является люминофор, представленный следующей общей формулой (I”):

где M¹ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из Mg, Ca, Sr и Ва, при этом «w «находится в диапазоне 0,04≤w≤3 и «z» находится в диапазоне 0,0005≤z≤0,5.

В люминофорах, представленных формулами (I), (I') и (I”), когда Ca используется в качестве М¹, предпочтительно, применять Ca отдельно. Однако часть Ca можно заменить на Sr, Mg или Ва, комбинацию Sr и Ва, или т.п. Пиковую длину волны света, излучаемого нитридным люминофором, можно регулировать, заменяя часть Ca на Sr.

Наряду с тем, что Si также, предпочтительно, используется отдельно, часть Si можно заменить на элемент группы IV: С или Ge. Нитридный люминофор, который является дешевым и имеет хорошее кристаллическое строение, может быть получен при использовании только одного Si.

Пиковая длина волны света, излучаемого красным люминофором 3А, составляет, предпочтительно, от 590 нм до 700 нм, предпочтительнее, от 630 нм до 670 нм, и наиболее предпочтительно, от 640 нм до 670 нм.

Например, третья пиковая длина волны света, излучаемого светоизлучающим устройством 100, может смещаться в пределах желаемого диапазона при перемещении пиковой длины волны света, излучаемого красным люминофором 3А, в пределах предпочтительного диапазона, описанного выше.

В том случае, когда Ca используется в качестве М¹, пиковая длина волны света, излучаемого красным люминофором, может смещаться в область более длинных волн при увеличении концентрации Eu и может смещаться в область более коротких волн при уменьшении концентрации Еu. В частности, при замене 3 мол.% Ca на Еu пиковая длина волны света, излучаемого красным люминофором 3А, составляет 660 нм, и при замене 1 мол.% Са на Еu пиковая длина волны света, излучаемого красным люминофором 3А, составляет 650 нм,

Когда Sr используется в качестве М¹ или является его частью, длина волны света, излучаемого красным люминофором 3А, может смещаться в область более коротких волн.

Смещение пиковой длины волны света, излучаемого красным люминофором 3А, в область более коротких волн обычно заставляет третью пиковую длину волны света, излучаемого светоизлучающим устройством 100, перемещаться в область более коротких волн, и смещение пиковой длины волны света, излучаемого красным люминофором 3А, в область более длинных волн обычно заставляет третью пиковую длину волны света, излучаемого светоизлучающим устройством 100, перемещаться в область более длинных волн.

Как описывалось ранее, может возникнуть случай, когда пиковая длина волны света, излучаемого красным люминофором 3А, не согласуется с третьей пиковой длиной волны, и поэтому третья пиковая длина волны может быть установлена в пределах диапазона от 630 нм до 670 нм, даже когда пиковая длина волны света, излучаемого красным люминофором 3А, не находится в диапазоне от 630 нм до 670 нм.

Активатор Еu, предпочтительно, используется отдельно, хотя часть Еu можно заменить на Sc, Tm, Yb, Y, La, Се, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Но, Еu или Lu. Когда часть Еu заменяют другим элементом, другой элемент действует как соактиватор. Использование соактиватора позволяет изменить цветовой тон люминофора и регулировать характеристики излучения.

Красный люминофор 3А, который является нитридным люминофором, может также содержать, по меньшей мере, одну разновидность элемента, выбранного из группы, состоящей из элементов группы I: Сu, Ag и Аu, элементов группы III: Ga и В, элементов группы IV: Ti, Zr, Hf, Sn и Pb, элементов группа V: Р, Sb и Bi и элементов группы VI: S, с общей концентрацией от 1 до 500 м.д. Поскольку эти элементы рассеиваются во время обжига в процессе изготовления, концентрация этих элементов в обожженном материале ниже начальной концентрации при приготовлении материала. Поэтому, предпочтительно, добавлять эти элементы в сырье при концентрации 1000 м.д. или менее. Добавляя эти элементы, можно регулировать эффективность светового излучения.

Отношение молярной концентрации Fe, Ni, Cr, Ti, Nb, Sm и Yb к молярной концентрации М¹, предпочтительно, составляет 0,01 или менее. Это связано с тем, что чрезмерно высокая концентрация Fe, Ni, Cr, Ti, Nb, Sm и Yb может понизить яркость излучения.

2. Зеленый люминофор

Зеленый люминофор (люминофор, испускающий зеленый свет) 3В будет описан ниже. Зеленый люминофор 3В сформирован из галогенсиликата. Зеленый люминофор 3В поглощает луч ультрафиолетового света или синего света, излучаемого светоизлучающим элементом 2, и излучает зеленый свет.

В качестве зеленого люминофора 3В может быть использован люминофор, представленный следующей общей формулой (II).

В формуле (II) М² является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из Са, Sr, Ba, Zn и Мn; М³ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из Si, Ge и Sn; M⁴ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из В, Al, Ga и In; X является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из F, Cl, Вr, и I; R является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из числа редкоземельных элементов, при том, что Еu содержится в качестве существенного элемента (или обязательного компонента); к тому же, «у», «а», «b» и «с» удовлетворяют соотношениям: 0,0001≤у≤0,3; 7,0≤а<10,0; 3,0≤b<5,0 и 0≤с<1,0.

Зеленый люминофор, представленный общей формулой (II), содержит, по меньшей мере, одну разновидность элемента, выбранного из группы, состоящей из Са, Sr, Ba, Zn и Мn, предпочтительно, Са. В том случае, когда в люминофоре содержится Са, часть Са можно заменить на Мn, Sr или Ba.

Из люминофоров, представленных формулой (II), более предпочтительным является зеленый люминофор, представленный следующей общей формулой (II′). Зеленый люминофор 3В, представленный общей формулой (II'), обладает превосходной способностью к цветовоспроизведению, благодаря высокой яркости, узкой ширине на полувысоте светового излучения и более низкому содержанию сине-зеленого и оранжевого света.

В формуле (II') М² является, по меньшей мере, одним элементом из Са и Мn; М³ является, по меньшей мере, одной разновидностью элементов из Si и Ge; и Х является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из F, Сl, Вr и I.

Величины «у», «а» и «b» удовлетворяют соотношениям: 0,001≤у≤0,3; 7,0≤а<10,0; и 3,0≤b<5,0.

Зеленые люминофоры, представленные общими формулами (II) и (II'), содержат, по меньшей мере, одну разновидность элемента, выбранного из группы, состоящей из Са, Sr, Ba, Zn и Мn, предпочтительно, Са. В том случае, когда в люминофоре содержится Са, часть Са можно заменить на Мn, Sr или Ba.

Зеленые люминофоры, представленные общими формулами (II) и (II'), содержат, по меньшей мере, одну разновидность элемента, выбранного из группы, состоящей из Si, Ge и Sn, предпочтительно, Si. В том случае, когда в люминофоре содержится Si, часть Si можно заменить на Ge или Sn.

Зеленые люминофоры, представленные общими формулами (II) и (II'), содержат, по меньшей мере, одну разновидность элемента, выбранного из группы, состоящей из F, Cl, Вr, и I, предпочтительно C1. В том случае, когда в люминофоре содержится Cl, часть Cl можно заменить на F, Вr или I.

Зеленый люминофор, представленный общей формулой (II), содержит, по меньшей мере, одну разновидность редкоземельного элемента, при том, что Еu содержится в качестве обязательного элемента. Термин «редкоземельный», в общем, относится к 17 элементам: скандию, иттрию и лантаноидным элементам. Из этих элементов наиболее предпочтительно используется Еu. Часть Еu можно заменить на Се, Pr, Nd, Sm, Tb, Dy, Но, Er, Tm или Yb. Более предпочтительно, часть Еu можно заменить на Се, Pr, Nd, Sm, Tb, Dy, Но или Tm.

Зеленые люминофоры, представленные общими формулами (II) и (II'), имеют пиковую длину волны в области спектра от зеленого до желтого с длинами волн от 490 нм до 584 нм. Люминофоры могут излучать свет с пиковой длиной волны в диапазоне от около 500 нм до 520 нм, когда они содержат Са, Eu, Mg, Si, О и Cl, или в диапазоне от около 530 нм до 570 нм, когда они содержат Са, Мn, Eu, Mg, Si, О и Cl. Поскольку пиковая длина волны изменяется в зависимости от количества содержащихся элементов и от состава, зеленый люминофор 3В можно регулировать, если требуется, чтобы иметь предпочтительную пиковую длину волны, описанную ниже.

Пиковая длина волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В, составляет, предпочтительно, от 490 нм до 560 нм, предпочтительнее, от 500 нм до 550 нм и, наиболее предпочтительно, от 505 нм до 540 нм.

Вторая пиковая длина волны света, излучаемого светоизлучающим устройством 100, может сдвигаться в пределах желаемого диапазона, при перемещении пиковой длины волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В, в пределах предпочтительного диапазона, описанного выше.

В составе (Са, Eu)₈MgSi₄O₁₆Cl₂, например, пиковая длина волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В, может быть смещена до 525 нм в область более длинных волн, при увеличении концентрации Еu до 10 мол.% относительно Са. Пиковая длина волны может быть смещена в область более коротких волн при уменьшении концентрации Еu относительно Са. Например, пиковая длина волны может быть смещена до около 500 нм в область более коротких волн при уменьшении концентрации Еu до 1 мол.% относительно Са.

В составе (Са, Eu, Mn)₈MgSi₄O₁₆Cl₂ пик излучения за счет Еu может быть смещен только до около 545 нм (излучение Мn) при увеличении концентрации Мn до 5 мол.% относительно Са.

Смещение пиковой длины волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В, в область более коротких волн обычно перемещает вторую пиковую длину волны спектра излучения светоизлучающего устройства 100 в область более коротких волн, и смещение пиковой длины волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В, в область более длинных волн обычно перемещает вторую пиковую длину волны спектра излучения светоизлучающего устройства 100 в область более длинных волн.

Как описывалось ранее, может возникнуть случай, когда пиковая длина волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В, не согласуется со второй пиковой длиной волны, и поэтому вторая пиковая длина волны может быть установлена в пределах диапазона от 510 нм до 550 нм, даже когда пиковая длина волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В, не находится в диапазоне от 510 нм до 550 нм.

В качестве зеленого люминофора 3В может использоваться другой зеленый люминофор, представленный следующей общей формулой (III), который будет описан ниже.

В общей формуле (III) M⁵ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из Са, Sr, Ba, Zn и Мn; Х является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из F, Сl, Вr и I; к тому же, «х», «у», «w», «а», «b» и «с» удовлетворяют соотношениям: 6,5≤х<8,0; 0,01≤у≤2,0; 3,7≤z≤4,3; 0<w≤0,5; a=x+y+1+2z+(3/2)w-b/2-(3/2)c; 1,0≤b≤1,9 и 0≤с≤3,0.

В общей формуле (III), предпочтительно, чтобы w=0 и с=0, что заставляет зеленый люминофор излучать свет более высокой яркости. В этом случае, формула (III) может быть представлена как M⁵ _xEu_yMgSi_zO_aX_b.

Можно добиться того, чтобы минимальная относительная интенсивность светового излучения между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны эмиссионного спектра светоизлучающего устройства 100 составляла 80% или менее от меньшей из относительных интенсивностей излучения света при второй и третьей пиковой длине волны, используя красный люминофор 3А и зеленый люминофор 3В, описанные выше, и устанавливая разность 120 нм или более между пиковой длиной волны света, излучаемого красным люминофором 3А, и пиковой длиной волны света, излучаемого зеленым люминофором 3В.

3. Желтовато-зеленый или желтый люминофор

Светоизлучающее устройство 100 согласно настоящему изобретению может быть создано при добавлении люминофора (алюмоиттриевый гранат) АИГ (светоизлучающего люминофора АИГ) 3С, который излучает свет в диапазоне спектра от желтовато-зеленого до желтого, в дополнение к красному люминофору 3А и зеленому люминофору 3В. Можно добиться того, чтобы минимальная относительная интенсивность светового излучения между второй пиковой длиной волны и третьей пиковой длиной волны спектра излучения светоизлучающего устройства 100 составляла 80% или менее от меньшей из относительных интенсивностей излучения света при второй и третьей пиковой длине волны, используя люминофор АИГ 3С, который удовлетворяет двум следующим условиям:

(1) Разность между пиковой длиной волны зеленого люминофора 3В и пиковой длиной волны люминофора АИГ 3С составляет 30 нм или менее.

(2) Количество добавленного люминофора АИГ 3С составляет 50 мас.% или менее от общего количества люминофора (суммы красного люминофора 3A, зеленого люминофора 3В и люминофора АИГ 3С).

Добавление люминофора АИГ 3С позволяет изготовить светоизлучающее устройство 100, которое обладает высокой яркостью и высокой надежностью, по существу, без ухудшения цветовоспроизведения, по сравнению со случаем, когда используются только два вида люминофоров: красный люминофор 3А и зеленый люминофор 3В.

Пиковая длина волны света, излучаемого люминофором АИГ 3С, может смещаться в область более длинных волн, например, при замене Y на Gd, и в область более коротких волн при замене Аl на Ga. Также пиковая длина волны света, излучаемого люминофором АИГ 3С, может несколько смещаться в область более длинных волн при увеличении содержания Се или смещаться в область более коротких волн при уменьшении содержания Се.

Не накладываются какие-либо ограничения на люминофор АИГ 3С, который излучает свет в диапазоне спектра от желтовато-зеленого до желтого, и может использоваться любой известный люминофор АИГ, если удовлетворяются оба условия, описанные выше. Люминофор, представленный следующей общей формулой (IV), является примером предпочтительного люминофора, используемого в качестве люминофора АИГ 3С.

В формуле (IV) М⁶ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из числа редкоземельных элементов; и М⁷ является, по меньшей мере, одной разновидностью элемента, выбранного из группы, состоящей из В, Al, Ga и In.

4. Структура светоизлучающего устройства

Оди