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JP2011054436A - Lighting device - Google Patents

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JP2011054436A
JP2011054436A JP2009202794A JP2009202794A JP2011054436A JP 2011054436 A JP2011054436 A JP 2011054436A JP 2009202794 A JP2009202794 A JP 2009202794A JP 2009202794 A JP2009202794 A JP 2009202794A JP 2011054436 A JP2011054436 A JP 2011054436A
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JP
Japan
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glass
light
wavelength
light source
lighting device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009202794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masuhide Tei
益秀 鄭
Heinan Kin
炳男 金
Hiroshi Mizutani
浩 水谷
Junichiro Nikaido
淳一朗 二階堂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Materials Science
Yokowo Co Ltd
Original Assignee
National Institute for Materials Science
Yokowo Co Ltd
Yokowo Mfg Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Materials Science, Yokowo Co Ltd, Yokowo Mfg Co Ltd filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2009202794A priority Critical patent/JP2011054436A/en
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Abstract

【課題】演色性に優れ、紫外線による劣化を抑制でき、製造コストの低減を図ることができる照明装置を提供する。
【解決手段】本発明の一の態様によれば、光源5と、光源5の少なくとも一部を覆う発光ガラス6とを備える照明装置1であって、発光ガラス6が、光源5から発せられる発光ガラス6の吸収端波長より短い波長の光により励起されて、発光ガラス6を励起させる前記波長より長い波長の連続スペクトル光を発することを特徴とする、照明装置1が提供される。
【選択図】図1
Provided is an illumination device that has excellent color rendering properties, can suppress deterioration due to ultraviolet rays, and can reduce manufacturing costs.
According to one aspect of the present invention, a lighting device includes a light source and a light emitting glass that covers at least a part of the light source, and the light emitting glass emits light emitted from the light source. An illumination device 1 is provided, which is excited by light having a wavelength shorter than the absorption edge wavelength of the glass 6 and emits continuous spectrum light having a wavelength longer than the wavelength that excites the light emitting glass 6.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、発光ガラスを使用した照明装置に関する。   The present invention relates to a lighting device using luminescent glass.

近年、発光ダイオード(以下、「LED」と称する。)は、照明装置の光源またはインジケータとして幅広く利用されている。特に白色発光LEDは照明装置として重要であり、さまざまな方法で実現されている。現在、白色発光LEDを製造する方法として、下記の3種類の方法が知られている。   In recent years, light emitting diodes (hereinafter referred to as “LEDs”) have been widely used as light sources or indicators for lighting devices. In particular, white light emitting LEDs are important as illumination devices, and are realized by various methods. Currently, the following three types of methods are known as methods for producing white light emitting LEDs.

(1)青色発光LEDチップと、青色発光LEDチップから発せられた青色光によって黄色に発光するCe2+を添加したYAG蛍光体とを組み合わせる方法(特許文献1参照)、
(2)近紫外線ダイオード上に希土類元素を含有した蛍光体を設けて、発光させる方法、
(3)赤色発光LED、緑色発光LED、青色発光LEDの3つのLEDを用いて白色発光LEDを作り出す方法がある。
(1) A method of combining a blue light emitting LED chip and a YAG phosphor added with Ce 2+ that emits yellow light by blue light emitted from the blue light emitting LED chip (see Patent Document 1),
(2) A method of emitting light by providing a phosphor containing a rare earth element on a near-ultraviolet diode,
(3) There is a method of creating a white light emitting LED using three LEDs of a red light emitting LED, a green light emitting LED, and a blue light emitting LED.

上記(1)の方法は、従来の照明装置等の光源に比べ、長寿命、低消費電力、環境負荷物質を含まない等の利点を有しているため、白熱電球や蛍光灯に代わる次世代の光源として期待されている。   The method (1) has advantages such as long life, low power consumption, and no inclusion of environmentally hazardous substances compared to conventional light sources such as lighting devices. Is expected as a light source.

しかしながら、この方法においては、蛍光体を透明樹脂に混合し、青色発光LED上に設けているので、光や熱により透明樹脂が劣化し、短寿命化してしまうという問題がある。また、青色と黄色を混色することで白色の実現を図るものであるので、演色性に欠けるという問題もある。   However, in this method, since the phosphor is mixed with the transparent resin and provided on the blue light-emitting LED, there is a problem that the transparent resin deteriorates due to light and heat and the life is shortened. In addition, since white is realized by mixing blue and yellow, there is also a problem of lack of color rendering.

上記(2)の方法においては、高価である希土類元素を使用するので、高コストになるという問題がある。また、1種類以上の蛍光元素を添加する必要性がある。さらに、蛍光体を(1)の方法と同様に樹脂と混合して作製しているので、樹脂が紫外線で劣化しやすく、短寿命化してしまうという問題がある。   In the method (2), an expensive rare earth element is used, so that there is a problem of high cost. Moreover, it is necessary to add one or more kinds of fluorescent elements. Further, since the phosphor is mixed with the resin in the same manner as in the method (1), there is a problem that the resin is easily deteriorated by ultraviolet rays and the life is shortened.

上記(3)の方法においては、赤色発光LED、緑色発光LED、および青色発光LEDの3つのLEDを用いて白色を得るので、各LEDの明るさのバランスが重要になるが、明るさの整合性を調節することが困難であるという問題がある。また、3つのLEDをもちいているので、装置が複雑になる。さらに、上記(1)等の方法と同様に樹脂と混合して作製しているので、樹脂が紫外線で劣化しやすく、短寿命化してしまうという問題がある。   In the method (3), white is obtained by using three LEDs, a red light emitting LED, a green light emitting LED, and a blue light emitting LED. Therefore, the brightness balance of each LED is important. There is a problem that it is difficult to adjust sex. Moreover, since three LEDs are used, the apparatus becomes complicated. Furthermore, since it is produced by mixing with a resin in the same manner as in the above method (1), there is a problem that the resin is easily deteriorated by ultraviolet rays and its life is shortened.

特開2000−208815号公報JP 2000-208815 A

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、演色性に優れ、紫外線による劣化を抑制でき、製造コストの低減を図ることができる照明装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide an illumination device that has excellent color rendering properties, can suppress deterioration due to ultraviolet rays, and can reduce manufacturing costs.

本発明の一の態様によれば、光源と、前記光源の少なくとも一部を覆う発光ガラスとを備える照明装置であって、前記発光ガラスが、前記光源から発せられる前記発光ガラスの吸収端波長より短い波長の光により励起されて、前記発光ガラスを励起させる前記波長より長い波長の連続スペクトル光を発することを特徴とする、照明装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a lighting device including a light source and a luminescent glass covering at least a part of the light source, wherein the luminescent glass is based on an absorption edge wavelength of the luminescent glass emitted from the light source. An illumination device is provided, which is excited by a light having a short wavelength and emits a continuous spectrum light having a wavelength longer than the wavelength for exciting the light emitting glass.

本発明の一の態様によれば、演色性に優れ、紫外線による劣化を抑制でき、製造コストの低減を図ることができる照明装置を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide an illumination device that has excellent color rendering properties, can suppress deterioration due to ultraviolet rays, and can reduce manufacturing costs.

実施の形態に係る照明装置の模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view of the illuminating device which concerns on embodiment. 実施例1に係る発光ガラスを波長360nmの紫外線で励起させた場合の発光スペクトルである。It is an emission spectrum at the time of exciting the luminescent glass which concerns on Example 1 with the ultraviolet-ray with a wavelength of 360 nm. 実施例3に係る波長に対する発光ガラスの透過率曲線を示したグラフである。6 is a graph showing a transmittance curve of a luminescent glass with respect to a wavelength according to Example 3. 実施例3に係る発光ガラスを波長255nm、280nm、300nmの紫外線で励起させた場合の発光スペクトルである。It is an emission spectrum at the time of exciting the light emission glass which concerns on Example 3 with the ultraviolet-ray with a wavelength of 255 nm, 280 nm, and 300 nm.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図1は本実施の形態に係る照明装置の模式的な縦断面図である。図1に示されるように、照明装置1は、主に、基材2、反射層3、リード4、光源5および発光ガラス6等から構成されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a lighting device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the lighting device 1 mainly includes a base material 2, a reflective layer 3, leads 4, a light source 5, a light emitting glass 6, and the like.

基材2は、内部に光源5を収容するものである。基材2には、凹部2aが形成されており、凹部2a内の底部に光源5が配置されている。凹部2aはテーパ状、具体的には凹部2aの開口が底部から上部に向けて広がった形状となっている。   The base material 2 accommodates the light source 5 inside. A recess 2 a is formed in the base material 2, and a light source 5 is disposed at the bottom of the recess 2 a. The recess 2a has a tapered shape, specifically, an opening of the recess 2a that extends from the bottom toward the top.

反射層3は、凹部2aのテーパ状の内表面に形成されている。光源5からの光を反射層3により反射することで、発光ガラス6の発光効率を向上させることができる。   The reflective layer 3 is formed on the tapered inner surface of the recess 2a. By reflecting the light from the light source 5 by the reflective layer 3, the luminous efficiency of the luminescent glass 6 can be improved.

リード4は、光源5に電力を供給するためのものであり、リード4を介して電源(図示せず)から光源5に電力を供給することにより光源5が点灯するように構成されている。   The lead 4 is for supplying power to the light source 5, and is configured so that the light source 5 is turned on by supplying power to the light source 5 from a power source (not shown) via the lead 4.

光源5は、発光ガラス6の後述する吸収端波長より短い波長の光を発することができれば、特に限定されず、発光ガラス6の後述する完全吸収領域に存在する波長の光を発するものも使用可能である。具体的には、光源5としては、紫外線ダイオード、紫外線ランプ等の紫外線を発するものが挙げられる。   The light source 5 is not particularly limited as long as it can emit light having a wavelength shorter than the absorption edge wavelength, which will be described later, of the light emitting glass 6, and the light source 5 can also be used that emits light having a wavelength existing in the complete absorption region, which will be described later. It is. Specifically, examples of the light source 5 include those that emit ultraviolet rays such as ultraviolet diodes and ultraviolet lamps.

発光ガラス6は、光源5の少なくとも一部を覆うように配置されている。本実施の形態では、発光ガラス6は、光源5上に配置されている。具体的には、発光ガラス6は、凹部2a内のみならず、凹部2a上にも形成されている。   The light emitting glass 6 is disposed so as to cover at least a part of the light source 5. In the present embodiment, the luminescent glass 6 is disposed on the light source 5. Specifically, the luminescent glass 6 is formed not only in the recess 2a but also on the recess 2a.

発光ガラス6は、光源5側の面以外の面に任意の凹凸を有することが好ましい。本実施の形態では、発光ガラス6における光源5側の面とは反対側の面が凸状に形成されている。発光ガラス6に凹凸を形成することにより、表面積を増大させることができ、発光効率の向上を図ることができる。   It is preferable that the luminescent glass 6 has arbitrary irregularities on the surface other than the surface on the light source 5 side. In this Embodiment, the surface on the opposite side to the surface at the side of the light source 5 in the light emission glass 6 is formed in convex shape. By forming irregularities on the luminescent glass 6, the surface area can be increased, and the luminous efficiency can be improved.

発光ガラス6は、光源5側の面以外の面に、光源5からの特定の光成分を吸収する吸収膜6aを備えていることが好ましい。本実施の形態では、発光ガラス6における光源5側の面とは反対側の面に吸収膜6aが形成されている。なお、吸収膜6aの代わりに光源5からの特定の光成分を反射する反射膜が形成されていてもよい。吸収膜6aあるいは反射膜として紫外線を吸収あるいは反射する膜を形成することにより、紫外線を発する光源を使用した場合、紫外線の漏れを防止することができるとともに効率を向上させることができる。   The light emitting glass 6 preferably includes an absorption film 6a that absorbs a specific light component from the light source 5 on a surface other than the surface on the light source 5 side. In the present embodiment, an absorption film 6a is formed on the surface of the light emitting glass 6 opposite to the surface on the light source 5 side. Instead of the absorption film 6a, a reflection film that reflects a specific light component from the light source 5 may be formed. By forming a film that absorbs or reflects ultraviolet rays as the absorbing film 6a or the reflective film, when a light source that emits ultraviolet rays is used, leakage of ultraviolet rays can be prevented and efficiency can be improved.

発光ガラス6は、発光ガラス6の吸収端波長より短い波長の光により励起されて、この励起波長より長い波長の連続スペクトル光を発するものである。ここで、本発明における「吸収端」とは、光の吸収が始まる最も低いエネルギーを意味する。また、これに相当する波長を「吸収端波長」と呼び、その波長より長い波長の光は透過する。また、一般的には、「吸収端波長」は、吸収スペクトルでの関係において、その立ち上がり部分をリニアフィットして外挿法で求められる。後に示す図3においては、吸収端波長は、380nm付近に存在する。   The light emitting glass 6 is excited by light having a wavelength shorter than the absorption edge wavelength of the light emitting glass 6 and emits continuous spectrum light having a wavelength longer than the excitation wavelength. Here, the “absorption edge” in the present invention means the lowest energy at which light absorption starts. A wavelength corresponding to this is called an “absorption edge wavelength”, and light having a wavelength longer than that wavelength is transmitted. In general, the “absorption edge wavelength” is obtained by extrapolation by linearly fitting the rising portion in the relationship in the absorption spectrum. In FIG. 3 shown later, the absorption edge wavelength exists in the vicinity of 380 nm.

発光ガラス6は、発光ガラス6の完全吸収領域に存在する波長の光により励起されることが好ましい。ここで、本発明における「完全吸収領域」とは、吸収端波長より短い波長領域であって、発光ガラス6の光透過率がほぼ0となる波長領域を意味する。後に示す図3においては、完全吸収領域は、約320nm以下の領域である。完全吸収領域に存在する波長の光により励起させることにより、より高い発光強度を得ることができる。   The luminescent glass 6 is preferably excited by light having a wavelength existing in the complete absorption region of the luminescent glass 6. Here, the “complete absorption region” in the present invention is a wavelength region shorter than the absorption edge wavelength and means a wavelength region in which the light transmittance of the luminescent glass 6 is almost zero. In FIG. 3 shown later, the complete absorption region is a region of about 320 nm or less. Higher emission intensity can be obtained by excitation with light having a wavelength existing in the complete absorption region.

発光ガラス6から発せられる連続スペクトル光は、少なくとも400〜800nmの波長領域において連続であることが好ましい。連続スペクトル光が少なくともこの範囲の波長領域で連続であれば、白色における優れた演色性を実現することができるからである。   The continuous spectrum light emitted from the light emitting glass 6 is preferably continuous in a wavelength region of at least 400 to 800 nm. This is because if the continuous spectrum light is continuous in at least a wavelength region within this range, excellent color rendering in white can be realized.

発光ガラス6は、発光ガラス6の吸収端波長より短い波長の光により励起されて、この励起波長より長い波長の連続スペクトル光を発するものであれば特に限定されないが、このような特性を満たす発光ガラスとしては、例えば酸化スズ含有ガラスが挙げられる。酸化スズ含有ガラスは、ガラス材料、含有量が1mol%以上のSnO、および還元剤を含む原料を用いて製造されたものであり、かつSnOを還元剤により還元させて得られる酸化スズを含むものである。 The light emitting glass 6 is not particularly limited as long as it is excited by light having a wavelength shorter than the absorption edge wavelength of the light emitting glass 6 and emits continuous spectrum light having a wavelength longer than the excitation wavelength. Examples of the glass include tin oxide-containing glass. The tin oxide-containing glass is manufactured using a glass material, a raw material containing SnO 2 having a content of 1 mol% or more, and a reducing agent, and tin oxide obtained by reducing SnO 2 with a reducing agent. Is included.

ガラス材料は、酸化ケイ素、および所望によりホウ酸または酸化ホウ素を含有することが好ましい。特に好ましい態様として、ガラス材料は、酸化ボロン、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、または酸化ナトリウムをさらに含有するものである。このような酸化物を含有することにより、ガラスの融点が下がるため、SnOを1mol%以上添加した場合であっても、還元された酸化スズが酸化されることが抑制される。そのため、透明性に優れるとともに、発光強度の高い酸化スズ含有ガラスを実現できる。このようなガラス材料としては、例えば、ホウ酸とケイ酸とを主成分としたボロシリケートガラス(ホウケイ酸ガラス)、NaO・CaO・SiOを主成分としたソーダライムガラス等が好適に使用できる。 The glass material preferably contains silicon oxide and optionally boric acid or boron oxide. As a particularly preferred embodiment, the glass material further contains boron oxide, aluminum oxide, calcium oxide, or sodium oxide. By containing such an oxide, the melting point of the glass is lowered, so that even when 1 mol% or more of SnO 2 is added, the reduced tin oxide is suppressed from being oxidized. Therefore, it is possible to realize a tin oxide-containing glass having excellent transparency and high emission intensity. As such a glass material, for example, borosilicate glass (borosilicate glass) mainly composed of boric acid and silicic acid, soda lime glass mainly composed of Na 2 O · CaO · SiO 2 and the like are preferably used. Can be used.

原料中でのガラス材料の含有量は、酸化ケイ素が20〜80mol%、ホウ酸または酸化ホウ素が10〜50mol%、および酸化ナトリウムが0〜50mol%であることが好ましく、また、酸化ケイ素が20〜50mol%、酸化ホウ素が10〜30mol%、および酸化ナトリウムが5〜30mol%であることがより好ましく、酸化ケイ素が30〜50mol%、酸化ホウ素が20〜30mol%であることが特に好ましい。   The content of the glass material in the raw material is preferably 20 to 80 mol% of silicon oxide, 10 to 50 mol% of boric acid or boron oxide, and 0 to 50 mol% of sodium oxide, and 20 to silicon oxide. More preferably, it is ˜50 mol%, boron oxide is 10-30 mol%, and sodium oxide is 5-30 mol%, silicon oxide is 30-50 mol%, and boron oxide is 20-30 mol%.

ガラス材料は、より一層ガラス化しやすくし、安定なガラスの製造を可能にするため、酸化リチウム、酸化リン、酸化カルシウム、リン酸カルシウム、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化バリウム、リン酸バリウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化ランタニウム、酸化マグネシウムからなる群から選択される1種以上の化合物を含むことが好ましい。この化合物の含有量は、原料中で1〜20mol%であることが好ましく、1〜13mol%であることがより好ましい。   In order to make glass materials easier to vitrify and enable stable glass production, lithium oxide, phosphorus oxide, calcium oxide, calcium phosphate, yttrium oxide, indium oxide, barium oxide, barium phosphate, antimony oxide, oxidation It is preferable to include one or more compounds selected from the group consisting of bismuth, lanthanum oxide, and magnesium oxide. The content of this compound is preferably 1 to 20 mol% in the raw material, and more preferably 1 to 13 mol%.

SnOは原料中の含有量が1mol%以上であればよいが、1〜20mol%が好ましく、3〜17mol%がより好ましく、5〜15mol%が特に好ましい。SnOの含有量が1mol%未満であると、紫外線を照射したときの発光強度が十分に得られないおそれがあるからである。また、ガラスに透明性が要求される場合には、SnOの含有量が20mol%を超えるとガラス中に不透明な結晶部分が生じ、透明なガラスを形成できないおそれがあるからである。なお、含有量が1mol%以上のSnOを用いた場合には、ガラス中における酸化スズの含有量は約1mol%以上となり、また含有量が3〜17mol%、5〜15mol%のSnOを用いた場合には、ガラス中における酸化スズの含有量は約3〜17mol%、約5〜15mol%となる。 SnO 2 may be at not less than 1 mol% content in the raw material, but preferably is 1 to 20 mol%, more preferably 3~17mol%, 5~15mol% is particularly preferred. This is because if the SnO 2 content is less than 1 mol%, the emission intensity when irradiated with ultraviolet rays may not be sufficiently obtained. Also, when the transparency of glass is required, because the content of SnO 2 is produced an opaque crystalline portion in the glass exceeds 20 mol%, it may not be possible to form a transparent glass. When SnO 2 having a content of 1 mol% or more is used, the content of tin oxide in the glass is about 1 mol% or more, and SnO 2 having a content of 3 to 17 mol% or 5 to 15 mol% is added. When used, the content of tin oxide in the glass is about 3 to 17 mol% and about 5 to 15 mol%.

酸化スズ含有ガラス中に含まれる「酸化スズ」とは、SnOを還元剤により還元させて得られるものであり、SnOをほとんど含まない概念である。具体的には、この酸化スズは、2価以上4価未満の価数を有するスズの酸化物であると考えられる。すなわち、酸化スズとしては、一般的にSnOとSnOの2種類の酸化物が知られており、この場合スズの価数は2価、4価となるが、2価のスズとホールを有する状態、または3価の状態も存在するとも考えられている。そして、SnOを還元した場合には、2価のスズとホールを有する状態、または3価の状態の酸化スズを優位に作り出すことができると考えられる。 “Tin oxide” contained in the tin oxide-containing glass is obtained by reducing SnO 2 with a reducing agent, and is a concept that hardly contains SnO 2 . Specifically, this tin oxide is considered to be an oxide of tin having a valence of 2 to less than 4. That is, as the tin oxide, two kinds of oxides of SnO and SnO 2 are generally known. In this case, the valence of tin is bivalent and tetravalent, but it has a bivalent tin and a hole. It is also considered that a state or a trivalent state exists. When SnO 2 is reduced, it is considered that tin oxide having a divalent tin and a hole, or trivalent tin oxide can be produced preferentially.

還元剤の含有量は、SnOの含有量の10〜70%であることが好ましい。還元剤としては、SnOを還元することができる物質であれば、特に限定されないが、酸化されることによりガラスの構成成分となる物質または酸化されることによりガラス材料の溶融温度で気化する物質であることが好ましい。前者の物質は酸化されることによりガラスの構成成分となり、また後者の物質は酸化されることによりガラス中から排出されるので、例えばガラスの透明性等に影響を及ぼさない。 The content of the reducing agent is preferably from 10 to 70% of the content of SnO 2. The reducing agent is not particularly limited as long as it is a substance capable of reducing SnO 2 , but is a substance that becomes a constituent component of glass by being oxidized or a substance that is vaporized at the melting temperature of the glass material by being oxidized. It is preferable that The former substance becomes a constituent component of glass by being oxidized, and the latter substance is discharged from the glass by being oxidized. Therefore, for example, the transparency of the glass is not affected.

上記「ガラスの構成成分」とは、ガラスの主成分は勿論のこと、ガラスに一般的に添加される物質を含む意味する。酸化されることによりガラスの構成成分となる物質としては、例えばSi、AlおよびZnからなる群から選択される1以上の物質が挙げられる。   The above “component of glass” means not only the main component of glass but also substances generally added to glass. Examples of the substance that becomes a constituent component of glass by being oxidized include one or more substances selected from the group consisting of Si, Al, and Zn.

酸化されることにより気化する物質としては、例えば炭素、砂糖等の炭水化物が挙げられる。炭素や炭水化物は酸化されると、COとなって気化するので、溶融したガラス中から排出させることができる。 Examples of the substance that vaporizes when oxidized include carbohydrates such as carbon and sugar. When carbon and carbohydrates are oxidized, they are vaporized as CO 2 and can be discharged from the molten glass.

このような照明装置1を製造するには、溶融した発光ガラス材料を発光ガラス6の形状となるように形成された型に流し込み、発光ガラス材料を冷却して固化させる。発光ガラスとして、酸化スズ含有ガラスを作製する場合には、上記説明したガラス材料、含有量が1mol%以上のSnO、および還元剤を含む原料を加熱して、ガラス材料を溶融させるとともにSnOを還元剤により還元させ、溶融したガラスを型に流し込み、冷却して固化させる。 In order to manufacture such an illuminating device 1, the molten luminescent glass material is poured into a mold formed to have the shape of the luminescent glass 6, and the luminescent glass material is cooled and solidified. When producing tin oxide-containing glass as the luminescent glass, the glass material explained above, SnO 2 having a content of 1 mol% or more, and a raw material containing a reducing agent are heated to melt the glass material and SnO 2. Is reduced with a reducing agent, and the molten glass is poured into a mold and cooled to solidify.

酸化スズ含有ガラスを作製する場合には、上記のような組成を有する原料は、比較的低温である1300℃〜1500℃の温度で溶融させることができる。1300℃未満の温度では原料が溶融しないおそれがある。   When producing tin oxide-containing glass, a raw material having the above composition can be melted at a relatively low temperature of 1300 ° C to 1500 ° C. If the temperature is lower than 1300 ° C, the raw material may not melt.

上記の溶融温度で原料を溶融する時間は、30分〜4時間程度であることが好ましい。30分間未満であるとガラス成分の溶融が不十分なため、結晶が溶融体に残存し、ガラスを固化したときの透明性が損なわれる。一方、4時間を超えて溶融を行うと還元された酸化スズが酸化されるおそれがあるため、ガラスの発光特性に影響を与えたり、また、ガラスが不透明になる。   The time for melting the raw material at the melting temperature is preferably about 30 minutes to 4 hours. If it is less than 30 minutes, the glass component is insufficiently melted, so that crystals remain in the melt and the transparency when the glass is solidified is impaired. On the other hand, if the melting is performed for more than 4 hours, the reduced tin oxide may be oxidized, which affects the light emission characteristics of the glass or makes the glass opaque.

また、還元された酸化スズの酸化を抑制するために、窒素等の不活性ガス雰囲気下でガラスを溶融・固化させることが好ましい。   Further, in order to suppress the oxidation of the reduced tin oxide, it is preferable to melt and solidify the glass in an inert gas atmosphere such as nitrogen.

このようにして得られた酸化スズ含有ガラスは、2価以上4価未満の状態にある酸化スズをガラス中に含有するため、紫外線等の電離放射線の照射により発光が得られる。具体的には、波長200〜380nmの紫外線を照射することにより、可視光帯域のブロードな発光が得られる。すなわち、酸化スズの発光特性は、酸化スズにおけるスズの価数が2価の状態または2価と4価との間の不安定な状態にある場合に得られる特性であり、酸化状態により発光中心波長が変化すると考えられる。本発明の酸化スズ含有ガラスによれば、SnOを還元して酸化スズを得ているので、上記したように2価以上4価未満の価数を有する酸化スズを優位に作り出すことができる。これにより、効率の良い発光特性を実現することができ、また発光の中心を制御することができる。なお、発光中心波長は、還元剤の含有量および合成時間を制御することで変化させることが可能である。 Since the tin oxide-containing glass thus obtained contains tin oxide in a divalent to tetravalent state in the glass, light emission can be obtained by irradiation with ionizing radiation such as ultraviolet rays. Specifically, broad light emission in the visible light band can be obtained by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 380 nm. That is, the light emission characteristic of tin oxide is a characteristic obtained when the valence of tin in the tin oxide is in a divalent state or an unstable state between divalent and tetravalent. The wavelength is considered to change. According to the tin oxide-containing glass of the present invention, SnO 2 is reduced to obtain tin oxide, so that tin oxide having a valence of 2 or more and less than 4 can be produced with advantage as described above. Thereby, efficient light emission characteristics can be realized and the center of light emission can be controlled. The emission center wavelength can be changed by controlling the content of the reducing agent and the synthesis time.

本実施の形態によれば、発光ガラス6から発せられる光が連続スペクトル光であるので、優れた演色性を実現することができる。特に、連続スペクトル光が可視光領域である400〜800nmにおいて連続である場合には、自然白色に近い優れた演色性を実現することができる。また、出力が連続スペクトル光となることで、光源5からの光の影響を受けにくく、色温度が安定した出力を得ることができる。   According to the present embodiment, since the light emitted from the light emitting glass 6 is continuous spectrum light, excellent color rendering can be realized. In particular, when continuous spectrum light is continuous in the visible light region of 400 to 800 nm, an excellent color rendering property close to natural white can be realized. Further, since the output is continuous spectrum light, it is difficult to be influenced by light from the light source 5, and an output with a stable color temperature can be obtained.

また、透明樹脂を使用していないので、紫外線による劣化が生じ難い。また、ガラスを使用しているので、軟化させたものをプレスすることで自由に加工することができる。   Moreover, since no transparent resin is used, deterioration due to ultraviolet rays hardly occurs. Moreover, since glass is used, it can be processed freely by pressing the softened one.

さらに、蛍光体を使用していないので、蛍光体を製造する必要がなく、また蛍光体と樹脂とを混合する必要がないので、製造コストの低減を図ることができる。また、酸化スズは安価であるので、酸化スズを含む発光ガラスを作製する場合には、更なる製造コストの低減を図ることができる。   Furthermore, since no phosphor is used, it is not necessary to manufacture the phosphor, and it is not necessary to mix the phosphor and the resin, so that the manufacturing cost can be reduced. In addition, since tin oxide is inexpensive, when manufacturing a luminescent glass containing tin oxide, the manufacturing cost can be further reduced.

本発明を実施例により詳細に説明するが、実施例により本発明の範囲が制限されるものではない。本実施例においては、上記実施の形態で説明した発光ガラスを作製し、様々な実験を行った。   The present invention will be described in detail by way of examples, but the scope of the present invention is not limited by the examples. In this example, the light-emitting glass described in the above embodiment mode was manufactured and various experiments were performed.

実施例1
まず、サンプルとなる発光ガラスを作製した。具体的には、以下の原料組成となるようにSiO、HBO、NaCO、SnO、Si、BaCOを混合したものを用いて、電気炉中で1400℃で2時間加熱して溶融させた後、溶融したガラス組成物をカーボン板に流し出して室温まで急冷することにより1mm×10mm×10mmの大きさの発光ガラスを得た。なお、このガラス中に含まれる酸化スズの含有量は約15mol%であった。
SiO 50mol%
15mol%
NaO 8mol%
SnO 15mol%
Si 7mol%
BaO 5mol%
Example 1
First, a light emitting glass as a sample was produced. Specifically, a mixture of SiO 2 , H 3 BO 3 , Na 2 CO 3 , SnO 2 , Si, and BaCO 3 so as to have the following raw material composition is used at 1400 ° C. for 2 hours in an electric furnace. After being heated and melted, the molten glass composition was poured out on a carbon plate and rapidly cooled to room temperature to obtain a luminescent glass having a size of 1 mm × 10 mm × 10 mm. In addition, content of the tin oxide contained in this glass was about 15 mol%.
SiO 2 50 mol%
B 2 O 3 15 mol%
Na 2 O 8mol%
SnO 2 15 mol%
Si 7mol%
BaO 5mol%

このようにして得られた発光ガラスの発光特性を調べるため、蛍光分光光度計(F-4800、日立製作所製)を用いて、波長360nmの紫外線にて励起させた時の発光を調べた。得られた発光スペクトルを図2に示す。図2に示されるように、波長360nmで励起させた場合には、400〜800nmの波長領域において連続スペクトル光が発せられた。この結果から、この発光ガラスを紫外線ダイオード上に設けた場合には、白色発光ダイオードが得られることが確認できた。   In order to investigate the emission characteristics of the luminescent glass thus obtained, emission was examined when excited with ultraviolet light having a wavelength of 360 nm using a fluorescence spectrophotometer (F-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.). The obtained emission spectrum is shown in FIG. As shown in FIG. 2, when excited at a wavelength of 360 nm, continuous spectrum light was emitted in the wavelength region of 400 to 800 nm. From this result, it was confirmed that when this light emitting glass was provided on an ultraviolet diode, a white light emitting diode was obtained.

実施例2
波長365nmの紫外線を発する紫外線ダイオード上に発光ガラスを配置し、この紫外線ダイオードからの紫外線により励起させて、発光させた場合の演色性を調べた。なお、使用した発光ガラスは、厚みが5mmである以外は実施例1の発光ガラスと同様であった。
Example 2
A light-emitting glass was placed on an ultraviolet diode that emits ultraviolet light having a wavelength of 365 nm, and the color rendering properties were examined when light was emitted by being excited by ultraviolet light from the ultraviolet diode. The luminescent glass used was the same as the luminescent glass of Example 1 except that the thickness was 5 mm.

発光ガラスから発せれた光の演色性Raは、93であった。   The color rendering property Ra of light emitted from the luminescent glass was 93.

実施例3
波長300nm以下の紫外線で励起させた場合の発光ガラスの発光特性を調べた。本実施例の発光ガラスは、実施例1と同様のものを使用した。図3は、波長に対する発光ガラスの透過率曲線を示したグラフである。
Example 3
The emission characteristics of the luminescent glass when excited by ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less were examined. The same light emitting glass as in Example 1 was used as the light emitting glass in this example. FIG. 3 is a graph showing a transmittance curve of the luminescent glass with respect to the wavelength.

図3に示されるように、この発光ガラスは、波長300nm以下の紫外線はほぼ透過しないことが分かる。ここで、現在商品化されている紫外線ダイオードは、主に波長365nm、375nmの光を発するものであるが、発光強度の観点からできる限り短波長の紫外線により励起させることが好ましい。そこで、波長255nm、280nm、300nmの紫外線にて励起させた時の発光を調べた。得られた発光スペクトルを図4に示す。   As shown in FIG. 3, it can be seen that this luminescent glass hardly transmits ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less. Here, currently commercialized ultraviolet diodes mainly emit light having wavelengths of 365 nm and 375 nm, but are preferably excited by ultraviolet rays having a short wavelength as much as possible from the viewpoint of emission intensity. Therefore, light emission when excited by ultraviolet rays having wavelengths of 255 nm, 280 nm, and 300 nm was examined. The obtained emission spectrum is shown in FIG.

図4に示されるように、波長255nm、280nm、300nmで励起させた場合のいずれにおいても、400〜800nmの波長領域でブロード(発光ピーク波長は450nm〜500nm)な発光が得られ、またこれらの発光強度は、ほぼ同程度であった。この結果から、波長300nm以下の紫外線で励起させた場合であっても、使用できる明るさが得られることが確認できた。   As shown in FIG. 4, broad emission (emission peak wavelength is 450 nm to 500 nm) is obtained in the wavelength region of 400 to 800 nm in any of the cases where excitation is performed at wavelengths of 255 nm, 280 nm, and 300 nm. The emission intensity was almost the same. From this result, it was confirmed that usable brightness was obtained even when excited with ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less.

実施例4
実施例1と同様の組成を有する発光ガラスを暗室中において電力が4Wのブラックライト(低圧水銀灯、中心波長254nm、365nm、サンプル入射面紫外線強度1.4mW/cm)上に置き、波長255nm、波長365nmの紫外線を照射しながら、ガラスから発せられる光の輝度を輝度計(MINOLTA LS−110)により測定した。測定した結果を表1に示す。

Figure 2011054436
Example 4
A luminescent glass having the same composition as in Example 1 is placed on a black light (low pressure mercury lamp, central wavelength 254 nm, 365 nm, sample incident surface ultraviolet ray intensity 1.4 mW / cm 2 ) in a dark room with a power of 4 W, and a wavelength of 255 nm. The luminance of light emitted from the glass was measured with a luminance meter (MINOLTA LS-110) while irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm. The measured results are shown in Table 1.
Figure 2011054436

一般に発光強度は短波長の紫外線により励起した方が高くなるので、波長365nmより波長254nmで励起させた方がよいと考えられるが、波長365nmで励起させる発光ガラスの厚みを波長254nmで励起させる発光ガラスの厚みより厚くした場合には、表1に示されるように波長254nmおよび波長365で励起させた場合の輝度はほぼ同程度であった。この結果から、励起光として波長254nmおよび波長365nmのいずれも使用できることが確認できた。   In general, the emission intensity becomes higher when excited by short-wave ultraviolet light, so it is considered better to excite at a wavelength of 254 nm than at a wavelength of 365 nm. When it was thicker than the glass thickness, as shown in Table 1, the luminance when excited at a wavelength of 254 nm and a wavelength of 365 was approximately the same. From this result, it was confirmed that both the wavelength 254 nm and the wavelength 365 nm can be used as the excitation light.

また、波長254nmおけるガラスの光透過率と、波長365nmにおけるガラスの光透過率を比べた場合、波長365nmにおける光透過率の方が、波長254nmにおける光透過率よりも高い。このことは、波長254nmで励起させた場合には波長254nmの紫外線はほぼ透過しないので、ほぼガラス表面のみで発光するのに対し、波長365nmで励起させた場合には波長365nmの紫外線はある程度透過するので、ガラス表面のみならずガラスの内部でも発光することを意味する。したがって、実際に発光する領域は波長254nmで励起した場合より波長365nmで励起させた場合に比べて少ない。このことから、波長254nmおよび波長365nmで励起させる場合において、同じ明るさを得る場合には、波長254nmの紫外線で励起させた方がガラスの厚みを薄くすることができることが確認できた。   Further, when the light transmittance of glass at a wavelength of 254 nm is compared with the light transmittance of glass at a wavelength of 365 nm, the light transmittance at a wavelength of 365 nm is higher than the light transmittance at a wavelength of 254 nm. This means that, when excited at a wavelength of 254 nm, ultraviolet light having a wavelength of 254 nm is hardly transmitted, so that light is emitted almost only on the glass surface, whereas when excited at a wavelength of 365 nm, ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is transmitted to some extent. Therefore, it means that light is emitted not only on the glass surface but also inside the glass. Therefore, the actual light emission region is smaller than that when excited at a wavelength of 365 nm than when excited at a wavelength of 254 nm. From this, it was confirmed that when the same brightness was obtained in the case where excitation was performed at a wavelength of 254 nm and a wavelength of 365 nm, the thickness of the glass could be reduced by excitation with ultraviolet light having a wavelength of 254 nm.

1…照明装置、2…基材、2a…凹部、3…反射層、4…リード、5…光源、6…発光ガラス、6a…吸収膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device, 2 ... Base material, 2a ... Recessed part, 3 ... Reflecting layer, 4 ... Lead, 5 ... Light source, 6 ... Luminescent glass, 6a ... Absorbing film.

Claims (8)

光源と、前記光源の少なくとも一部を覆う発光ガラスとを備える照明装置であって、
前記発光ガラスが、前記光源から発せられる前記発光ガラスの吸収端波長より短い波長の光により励起されて、前記発光ガラスを励起させる前記波長より長い波長の連続スペクトル光を発することを特徴とする、照明装置。
A lighting device comprising a light source and a luminescent glass covering at least a part of the light source,
The luminescent glass is excited by light having a wavelength shorter than the absorption edge wavelength of the luminescent glass emitted from the light source, and emits continuous spectrum light having a wavelength longer than the wavelength that excites the luminescent glass, Lighting device.
前記光源から発せられる光の波長が、前記発光ガラスの完全吸収領域に存在する、請求項1に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein a wavelength of light emitted from the light source exists in a complete absorption region of the luminescent glass. 前記発光ガラスが、前記光源側の面以外の面に形成された凹凸を有する、請求項1または2に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the light emitting glass has unevenness formed on a surface other than the surface on the light source side. 前記発光ガラスが、前記光源側の面以外の面に形成された前記発光ガラスから特定の光成分を反射または吸収する膜をさらに備える、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the light emitting glass further includes a film that reflects or absorbs a specific light component from the light emitting glass formed on a surface other than the light source side surface. . 前記光源から発せられる光が紫外線である、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の照明装置。   The illuminating device according to claim 1, wherein the light emitted from the light source is ultraviolet light. 前記発光ガラスが、ガラス材料、1mol%以上の含有量を有するSnO、および還元剤を含む原料を用いてなり、かつSnOを前記還元剤により還元させて得られる酸化スズを含む、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の照明装置。 The luminescent glass is made of a glass material, SnO 2 having a content of 1 mol% or more, and a raw material containing a reducing agent, and contains tin oxide obtained by reducing SnO 2 with the reducing agent. The lighting device according to any one of 1 to 5. 前記ガラス材料がソーダボロシリケートガラスである、請求項6に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 6, wherein the glass material is soda borosilicate glass. 前記連続スペクトル光が、少なくとも400〜800nmの波長領域において連続である、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the continuous spectrum light is continuous in a wavelength region of at least 400 to 800 nm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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