JP6974740B2 - Light emitting device, lighting device and plant cultivation method - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置、照明装置及び植物栽培方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device, a lighting device and a plant cultivation method.
気候変動や人為的環境破壊による環境変化が起こる中で、野菜などの植物を安定的に供給し、植物の生産効率を高めることが望まれている。例えば、人為的に管理が可能な植物工場は、清浄で安全な野菜を市場に安定的に供給することが可能であるため、次世代の産業として期待されている。植物工場においては、使用電力を削減し、効率的に植物を育成するために、発光ダイオード(Light Emitting Diode:以下「LED」という。)を用いた発光装置が採用されている。 In the midst of environmental changes caused by climate change and human-made environmental destruction, it is desired to stably supply plants such as vegetables and improve the production efficiency of plants. For example, a plant factory that can be artificially managed is expected as a next-generation industry because it can stably supply clean and safe vegetables to the market. In a plant factory, a light emitting device using a light emitting diode (hereinafter referred to as "LED") is adopted in order to reduce power consumption and grow plants efficiently.
植物の光に対する反応は、光合成と光形態形成に分けられ、光合成は、光エネルギーを利用して有機物を合成する反応である。光形態形成は、光を信号として利用する形態的な反応であり、種子の発芽、分化(発芽形成、葉の形成など)、運動(気孔開閉、葉緑体運動)、光屈性などを行なう反応である。植物には、光受容体(色素)が複数存在し、クロロフィルやカロテノイドは光合成を行なう。 The reaction of plants to light is divided into photosynthesis and photomorphogenesis, and photosynthesis is a reaction that uses light energy to synthesize organic substances. Photomorphogenesis is a morphological reaction that uses light as a signal to perform seed germination, differentiation (germination formation, leaf formation, etc.), movement (stomata opening / closing, chloroplast movement), phototropism, etc. It is a reaction. There are multiple photoreceptors (pigments) in plants, and chlorophyll and carotenoids photosynthesize.
例えば、特許文献1には、630nmから680nmの波長範囲内に発光ピーク波長を有する赤色LEDと、380nmから480nmの波長範囲内にそれぞれ異なる発光ピーク波長を有する2つのLEDを組み合わせた発光装置が開示されている。また、クロロフィルの青色域吸収ピークに対応する波長400nmから480nmの波長範囲内に発光ピーク波長を有する光を発生する青色LEDチップと、この青色LEDチップの光を吸収してクロロフィルの赤色域吸収ピークに対応する発光ピーク波長が620nmから700nmの波長範囲内にある光を発光する赤色蛍光体を組み合わせた発光装置が開示されている。
For example,
植物には、クロロフィルやカロテノイドの他に、光受容体(色素)として、赤色光及び遠赤色光の光受容体であるフィトクロム、青色光、近紫外線(UV−A)の光受容体であるクリプトクロム及びフォトトロピンが存在する。例えばフィトクロムは、赤色光及び遠赤色光を吸収し、種子発芽の誘導、子葉の展開、茎の伸長、光屈性などの植物の光形態形成を促進させる。 In plants, in addition to chlorophyll and carotenoids, as photoreceptors (pigments), phytochrome, which is a photoreceptor for red light and far-red light, blue light, and crypto, which is a photoreceptor for near-ultraviolet light (UV-A). Chromium and phototropin are present. For example, phytochrome absorbs red and far-red light and promotes photomorphogenesis of plants such as induction of seed germination, cotyledon development, stem elongation, and phototropism.
植物は、光受容体を使用して、光環境を感じ取り光合成反応や光形態形成の反応を起こす。植物が光合成や光形態形成に利用できる波長域(300nm以上800nm以下)は、可視光の波長域(380nm以上780nm以下)とほぼ一致している。植物の分野において、光合成反応や光形態形成の反応に使用できる波長域の放射を生理的有効放射(Physiologically Active Radiation)といい、その中でも、植物の生育のエネルギー源となる400nm以上700nm以下の波長域の放射を、光合成有効放射(Photosynthetically Active Radiation)という。また、植物の分野においての波長域は一般に、約400nmから約500nmの波長域を例えばB、約500nmから約600nmの波長域を例えばG、約600nmから約700nmの波長域を例えばR、約700nmから約800nmの波長域を例えばFrで表される場合がある。また、植物の光合成や光形態形成に有効な光量の指標は、放射束ではなく、光量子束(Photon flux)又は光量子束密度(Photon flux density)で表される。植物の成長に影響を及ぼす光源の分光分布は、例えば、詳細は後述するが、特定の波長領域における光量子束に対する他の特定の波長域における光量子束の比R/B又は比R/Frによって異なる。例えば、非特許文献1には、図11に示すように、光源の分光分布の違いが、例えばロメインレタスの草丈に影響し、R/Frが小さいほど、ロメインレタスの草丈が高くなることが開示されている。
Plants use photoreceptors to sense the light environment and undergo photosynthetic and photomorphogenic reactions. The wavelength range (300 nm or more and 800 nm or less) that plants can use for photosynthesis and photomorphogenesis is almost the same as the wavelength range of visible light (380 nm or more and 780 nm or less). In the field of plants, radiation in the wavelength range that can be used for photosynthetically active reactions and photomorphogenic reactions is called Physiologically Active Radiation, and among them, wavelengths of 400 nm or more and 700 nm or less, which are energy sources for plant growth. Radiation in the region is called Photosynthetically Active Radiation. Further, in the field of plants, the wavelength range generally includes a wavelength range of about 400 nm to about 500 nm, for example B, a wavelength range of about 500 nm to about 600 nm, for example G, and a wavelength range of about 600 nm to about 700 nm, for example R, about 700 nm. The wavelength range from about 800 nm may be represented by, for example, Fr. Further, an index of the amount of light effective for photosynthesis and photomorphogenesis of a plant is expressed not by a radiant flux but by a photon flux or a photon flux density. The spectral distribution of the light source that affects the growth of plants, for example, will be described in detail later, but depends on the ratio R / B or ratio R / Fr of the photon flux in another specific wavelength region to the photon flux in a specific wavelength region. .. For example,
特許文献1に開示されているように、光合成の反応に関与するクロロフィルが吸収しやすい発光ピーク波長を照射する光源とともに、植物の成長に合わせて、クロロフィル以外の光受容体が吸収しやすい発光ピーク波長を照射することができれば、植物の光形態形成を促進させることができる。
そこで、本発明の一態様は、植物の育成を促進することが可能な発光装置、照明装置及び植物栽培方法を提供することを目的とする。
As disclosed in
Therefore, one aspect of the present invention is to provide a light emitting device, a lighting device, and a plant cultivation method capable of promoting the growth of plants.
本発明は、以下の態様を包含する。
本発明の第一の態様は、380nm以上490nm以下の波長範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子と、
前記発光素子からの光により励起されて580nm以上680nm未満の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第一蛍光体と、
前記発光素子からの光により励起されて680nm以上800nm以下の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第二蛍光体を備え、
400nm以上490nm以下の波長範囲における青色光の光量子束Bに対する620nm以上700nm未満の波長範囲における赤色光の光量子束Rの比R/Bが4を超えて50以下であり、
700nm以上780nm以下の波長範囲における遠赤色光の光量子束Frに対する前記光量子束Rの比R/Frが0.1以上10以下であり、
前記第二蛍光体が、Alと、Crを含む組成を有する第一のアルミン酸塩蛍光体、及びCeを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第一元素Lnと、Alと、必要に応じてGa及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第二元素Mと、Ceと、Crとを含む組成を有し、Alと第二元素Mの合計のモル組成比を5としたときに、Ceのモル組成比が変数xと3の積であり、Crのモル組成比が変数yと3の積であり、前記変数xが0.0002を超えて0.50未満の数であり、前記変数yが0.0001を超えて0.05未満の数である第二のアルミン酸塩蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含む、発光装置である。
The present invention includes the following aspects.
The first aspect of the present invention is a light emitting device having a emission peak wavelength in the wavelength range of 380 nm or more and 490 nm or less.
A first phosphor that is excited by light from the light emitting device and emits light having at least one emission peak wavelength within a wavelength range of 580 nm or more and less than 680 nm.
A second phosphor that is excited by light from the light emitting element and emits light having at least one emission peak wavelength within a wavelength range of 680 nm or more and 800 nm or less is provided.
The ratio R / B of the photon bundle R of red light in the wavelength range of 620 nm or more and less than 700 nm to the photon bundle B of blue light in the wavelength range of 400 nm or more and 490 nm is more than 4 and 50 or less.
The ratio R / Fr of the photon bundle R to the photon bundle Fr of far-red light in the wavelength range of 700 nm or more and 780 nm or less is 0.1 or more and 10 or less.
The second element Ln contains at least one element selected from the group consisting of Al, a first phosphorate phosphor having a composition containing Cr, and a rare earth element excluding Ce. It has a composition containing Al, a second element M containing at least one element selected from the group consisting of Ga and In, if necessary, Ce, and Cr, and is the total of Al and the second element M. When the molar composition ratio is 5, the molar composition ratio of Ce is the product of the variables x and 3, the molar composition ratio of Cr is the product of the variables y and 3, and the variable x exceeds 0.0002. Includes at least one phosphor selected from the group consisting of second aluminate phosphors having a number less than 0.50 and having the variable y greater than 0.0001 and less than 0.05. It is a light emitting device.
本発明の第二の態様は、前記発光装置と、前記発光装置とは別の光エネルギーを発する光源とを組み合わせた照明装置である。 A second aspect of the present invention is a lighting device in which the light emitting device and a light source that emits light energy different from the light emitting device are combined.
本発明の第三の態様は、前記発光装置から発する光を植物に照射する植物栽培方法である。 A third aspect of the present invention is a plant cultivation method in which a plant is irradiated with light emitted from the light emitting device.
本発明によれば、植物の育成を促進することが可能な発光装置、照明装置及び植物栽培方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device, a lighting device and a plant cultivation method capable of promoting the growth of plants.
以下、本発明に係る発光装置、照明装置及び植物栽培方法の一実施形態に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の一態様は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は、以下の発光装置、照明装置及び植物栽培方法に限定されない。なお、色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、JIS Z8110に従う。 Hereinafter, an embodiment of a light emitting device, a lighting device, and a plant cultivation method according to the present invention will be described. However, one aspect of the implementation shown below is an example for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following light emitting device, lighting device and plant cultivation method. The relationship between the color name and the chromaticity coordinate, the relationship between the wavelength range of light and the color name of monochromatic light, etc., follow JIS Z8110.
発光装置
本発明の第一の実施形態は、380nm以上490nm以下の波長範囲(以下、「近紫外から青色領域」と称する場合もある。)内に発光ピーク波長を有する発光素子と、前記発光素子からの光により励起されて580nm以上680nm未満の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第一蛍光体と、前記発光素子からの光により励起されて680nm以上800nm以下の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第二蛍光体を備え、400nm以上490nm以下の波長範囲における青色光の光量子束B(以下、400nm以上490nm以下の波長範囲における青色光の光量子束Bを「青色光の光量子束B」ともいう。)に対する620nm以上700nm未満の波長範囲における赤色光の光量子束R(以下、620nm以上700nm未満の波長範囲における赤色光の光量子束Rを「赤色光の光量子束R」ともいう。)の比R/Bが4を超えて50以下であり、700nm以上780nm以下の波長範囲における遠赤色光の光量子束Fr(以下、700nm以上780nm以下の波長範囲における遠赤色光の光量子束Frを「遠赤色光の光量子束Fr」ともいう。)に対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが0.1以上10以下であり、前記第二蛍光体が、Alと、Crを含む組成を有する第一のアルミン酸塩蛍光体、及びCeを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第一元素Lnと、Alと、必要に応じてGa及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第二元素Mと、Ceと、Crとを含む組成を有し、Alと第二元素Mの合計のモル組成比を5としたときに、Ceのモル組成比が変数xと3の積であり、Crのモル組成比が変数yと3の積であり、前記変数xが0.0002を超えて0.50未満の数であり、前記変数yが0.0001を超えて0.05未満の数である第二のアルミン酸塩蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体である、発光装置である。本明細書において、「モル組成比」とは、蛍光体を表す化学組成1モル中の各元素のモル比を表す。
Light emitting device The first embodiment of the present invention comprises a light emitting element having a light emitting peak wavelength within a wavelength range of 380 nm or more and 490 nm or less (hereinafter, may be referred to as “near-ultraviolet to blue region”), and the light emitting element. A first phosphor that is excited by light from and emits light having at least one emission peak wavelength within a wavelength range of 580 nm or more and less than 680 nm, and a wavelength range of 680 nm or more and 800 nm or less that is excited by light from the light emitting element. A second phosphor that emits light having at least one emission peak wavelength is provided therein, and an optical quantum bundle B of blue light in a wavelength range of 400 nm or more and 490 nm or less (hereinafter, an optical quantum bundle of blue light in a wavelength range of 400 nm or more and 490 nm or less). B is also referred to as "blue light quantum bundle B"), and red light optical quantum bundle R in a wavelength range of 620 nm or more and less than 700 nm (hereinafter, red light optical quantum bundle R in a wavelength range of 620 nm or more and less than 700 nm is "red light". The ratio R / B of (also referred to as "photon flux R") is more than 4 and 50 or less, and the photon flux Fr of far-red light in the wavelength range of 700 nm or more and 780 nm or less (hereinafter, 700 nm or more and 780 nm or less) The ratio R / Fr of the photon flux R of red light to the photon flux Fr of far-red light is also referred to as "photon flux Fr of far-red light"), and the second phosphor is 1. The first element Ln and Al containing at least one element selected from the group consisting of Al, a first aluminate phosphor having a composition containing Cr, and a rare earth element excluding Ce, and Al, if necessary. It has a composition containing a second element M containing at least one element selected from the group consisting of Ga and In, Ce, and Cr, and the total molar composition ratio of Al and the second element M is set to 5. Sometimes, the molar composition ratio of Ce is the product of the variables x and 3, the molar composition ratio of Cr is the product of the variables y and 3, and the variable x is more than 0.0002 and less than 0.50. A light emitting device, which is at least one type of phosphor selected from the group consisting of a second aluminate phosphor whose variable y is greater than 0.0001 and less than 0.05. As used herein, the "molar composition ratio" represents the molar ratio of each element in 1 molar chemical composition representing a phosphor.
本発明の第一の実施形態に係る発光装置の一例を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第一の実施形態に係る発光装置の一例である発光装置100を示す概略断面図である。
An example of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a
発光装置
発光装置100は、図1に示されるように、支持体として、例えば、成形体40と、発光素子10と、蛍光部材50とを備える。成形体40は、第1のリード20及び第2のリード30と、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む樹脂部42とが一体的に成形されてなるものである。成形体40は底面と側面を持つ凹部を形成しており、凹部の底面に発光素子10が配置されている。発光素子10は一対の正負の電極を有しており、その一対の正負の電極はそれぞれ第1のリード20及び第2のリード30とそれぞれワイヤ60を介して電気的に接続されている。発光素子10は蛍光部材50により被覆されている。蛍光部材50は、例えば、発光素子10からの光を波長変換する蛍光体70と樹脂を含む。この蛍光体70は、第一蛍光体71と第二蛍光体72とを含む。発光素子10の正負一対の電極に接続された第1のリード20及び第2のリード30は、発光装置100を構成するパッケージの外方に、それらの一部が露出されている。これらの第1のリード20及び第2のリード30を介して、外部から電力の供給を受けて発光装置100を発光させることができる。
Light emitting device As shown in FIG. 1, the
発光装置100は、380nm以上490nm以下の波長範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子10と、発光素子10からの光により励起されて580nm以上680nm未満の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第一蛍光体71と、発光素子10からの光により励起されて680nm以上800nm以下の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第二蛍光体72を備える。
The
植物は、その葉緑体の中に存在する光受容体(クロロフィルa及びクロロフィルb)が光を吸収するとともに、炭酸ガス及び水を取り込み、これらを光合成によって炭水化物(糖類)に変換することで、成長する。植物の育成促進に使用されるクロロフィルa及びクロロフィルbは、特に625nm以上675nm以下の赤色領域と、425nm以上475nm以下の青色領域に吸収ピークを有する。植物のクロロフィルによる光合成は、主に400nm以上700nm以下の波長範囲内で起こるが、さらに、クロロフィルa及びクロロフィルbは、700nm以上800nm以下の領域においても、局所的な吸収ピークを有する。例えば、クロロフィルaの赤色領域の吸収ピーク(680nm付近)よりも長波長の光を当てると、光合成の活性は急に下がるレッド・ドロップと呼ばれる現象が生じる。しかし、赤色領域の光とともに、700nm以上の遠赤色領域を含む光を照射すると、これら2種類の光による相乗効果により光合成を活性化させることが知られている。この現象は、エマーソン効果と呼ばれている。 In plants, the photoreceptors (chlorophyll a and chlorophyll b) present in the chloroplast absorb light, take in carbon dioxide gas and water, and convert them into carbohydrates (sugars) by photosynthesis. grow up. Chlorophyll a and chlorophyll b used for promoting plant growth have absorption peaks particularly in the red region of 625 nm or more and 675 nm or less and in the blue region of 425 nm or more and 475 nm or less. Photosynthesis by chlorophyll in plants occurs mainly in the wavelength range of 400 nm or more and 700 nm or less, but further, chlorophyll a and chlorophyll b have local absorption peaks even in the region of 700 nm or more and 800 nm or less. For example, when light having a wavelength longer than the absorption peak (around 680 nm) in the red region of chlorophyll a is applied, a phenomenon called red drop occurs in which the activity of photosynthesis suddenly decreases. However, it is known that when light including a far red region of 700 nm or more is irradiated together with light in the red region, photosynthesis is activated by the synergistic effect of these two types of light. This phenomenon is called the Emerson effect.
また、植物には、光受容体(色素)として、赤色光及び遠赤色光の光受容体であるフィトクロムが存在する。フィトクロムの中でも、660nm付近に発光ピーク波長を有する赤色光を吸収する赤色光吸収型(Pr型)のフィトクロムと、730nm付近に発光ピーク波長を有する遠赤色光吸収型(Pfr型)のフィトクロムが存在する。赤色光吸収型(Pr型)フィトクロムは不活性型であり、遠赤色光吸収型(Pfr型)のフィトクロムは活性型であり、これら二つの立体構造の間を相互変化し、赤色光と遠赤色光によって分子機能が可逆的に変換されて、様々な光応答が引き起こされ、種子発芽の誘導、子葉の展開、茎の伸張などの様々な植物の光形態形成が促進される。 In addition, plants have phytochrome, which is a photoreceptor for red light and far-red light, as a photoreceptor (pigment). Among phytochromes, there are red light absorption type (Pr type) phytochrome that absorbs red light having an emission peak wavelength near 660 nm and far red light absorption type (Pfr type) phytochrome having an emission peak wavelength near 730 nm. do. Red light absorption type (Pr type) phytochrome is inactive type, and far red light absorption type (Pfr type) phytochrome is active type. Light reversibly transforms molecular function, triggering various photoresponses and promoting photomorphogenesis in various plants such as seed germination induction, leaflet development, and stalk elongation.
前述のとおり、植物栽培用の光源から放射されるエネルギーの指標は、光量子束(Photon Flux)で表される。また、植物に照射される光量の指標は、光量子束密度(Photon Flux Density)で表される。光量子束密度(μmol・m−2・s−1)とは、単位時間当たりに単位面積に到達する光量子の数である。植物の光形態形成に作用する赤色光及び遠赤色光の大きさは、光量子の数に依存する。光量子は、その波長に反比例してエネルギー量が変化する。プランク定数(6.63×10−34Js)をh、光速をc(3×108m/s)、波長をλ(m)とすると、光量子エネルギーeはe=hc/λの式で表される。 As mentioned above, the index of energy radiated from a light source for plant cultivation is represented by a photon Flux. In addition, the index of the amount of light irradiated to the plant is expressed by the photon Flux Density. The photon flux density (μmol · m -2 · s -1 ) is the number of photons that reach a unit area per unit time. The magnitude of red and far-red light acting on plant photomorphogenesis depends on the number of photons. The amount of energy of a photon changes in inverse proportion to its wavelength. Assuming that Planck's constant (6.63 × 10 −34 Js) is h, the speed of light is c (3 × 10 8 m / s), and the wavelength is λ (m), the photon energy e is expressed by the equation e = hc / λ. Will be done.
発光装置は、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bが4を超えて50以下であり、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが0.1以上10以下である。前記発光装置から照射される光の前記比R/Bの範囲と前記比R/Frの範囲が前記範囲内であると、前記発光装置から照射された光によって、植物に含まれる赤色光吸収型(Pr型)のフィトクロムと遠赤色光吸収型(Pfr)のフィトクロムの2つの光受容体に赤色光及び遠赤色光が吸収されて、光応答が引き起こされる。そして、前記発光装置から照射された光によって、前記光を照射された植物の光形態形成の反応が促進され、植物の育成が助長される。また、発光装置から照射される光の比R/Frが前記範囲であることによって、前記発光装置から光を照射された植物には、赤色領域の光とともに、700nm以上の遠赤色領域を含む光が照射される。前記発光装置から光を照射された植物は、赤色領域の光及び近赤外領域の光の2種類の光による相乗効果(エマーソン効果)により、光合成が活性化し、植物の育成が促進される。 In the light emitting device, the ratio R / B of the photon bundle R of red light to the photon bundle B of blue light is more than 4 and 50 or less, and the ratio R / B of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr of far red light. Fr is 0.1 or more and 10 or less. When the range of the ratio R / B and the range of the ratio R / Fr of the light emitted from the light emitting device are within the above range, the light emitted from the light emitting device causes the red light absorption type contained in the plant. Red light and far-red light are absorbed by two photoreceptors, (Pr type) phytochrome and far-red light absorption type (Pfr) phytochrome, and a photoresponse is triggered. Then, the light emitted from the light emitting device promotes the reaction of photomorphogenesis of the plant irradiated with the light, and promotes the growth of the plant. Further, since the ratio R / Fr of the light emitted from the light emitting device is in the above range, the plant irradiated with the light from the light emitting device contains the light in the red region and the light containing a far red region of 700 nm or more. Is irradiated. In plants irradiated with light from the light emitting device, photosynthesis is activated and plant growth is promoted by a synergistic effect (Emmerson effect) of two types of light, light in the red region and light in the near infrared region.
発光装置から照射される光の比R/Bは、好ましくは5以上48以下であり、より好ましくは6以上45以下であり、さらに好ましくは7以上40以下であり、よりさらに好ましくは8を超えて38以下であり、特に好ましくは10を超えて38以下である。比R/Bは、発光装置から照射される光の青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比である。発光装置から照射される光の比R/Bが前記範囲であると、光形態形成を行なう植物の光受容体に前記発光装置から照射された光が効率よく吸収される。発光装置から照射される光の比R/Frは、好ましくは0.2以上8以下であり、より好ましくは0.3以上7以下であり、さらに好ましくは0.4以上6以下であり、よりさらに好ましくは0.5以上5以下であり、よりさらに好ましくは1.5以上4.2以下であり、よりさらに好ましくは1.5以上4.12以下であり、特に好ましくは1.5以上4.0以下である。比R/Frは、発光装置から照射される光の遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比である。発光装置から照射される光の比R/Frが前記範囲内であると、光形態形成を行なう植物の光受容体に、前記発光装置からの光が効率よく吸収される。 The ratio R / B of the light emitted from the light emitting device is preferably 5 or more and 48 or less, more preferably 6 or more and 45 or less, still more preferably 7 or more and 40 or less, and further preferably more than 8. 38 or less, and particularly preferably more than 10 and 38 or less. The ratio R / B is the ratio of the photon bundle R of red light to the photon bundle B of blue light of the light emitted from the light emitting device. When the ratio R / B of the light emitted from the light emitting device is within the above range, the light emitted from the light emitting device is efficiently absorbed by the photoreceptors of the plant forming the photomorphogenesis. The ratio R / Fr of the light emitted from the light emitting device is preferably 0.2 or more and 8 or less, more preferably 0.3 or more and 7 or less, still more preferably 0.4 or more and 6 or less, and more. It is more preferably 0.5 or more and 5 or less, still more preferably 1.5 or more and 4.2 or less, still more preferably 1.5 or more and 4.12 or less, and particularly preferably 1.5 or more and 4 or less. It is less than or equal to 0.0. The ratio R / Fr is the ratio of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr of far-red light of the light emitted from the light emitting device. When the ratio R / Fr of the light emitted from the light emitting device is within the above range, the light from the light emitting device is efficiently absorbed by the photoreceptors of the plant that form the photomorphogenesis.
光量子束(μmol・s−1又はmol・s−1)は、放射束(W)から換算することができる。放射束と、光量子束との関係は、以下の式(1)により表される。
放射束(W)=光量子束(mol・s−1)×アボガドロ数(mol−1)×プランク定数(Js)×光速度(m・s−1)÷波長(m) (1)
発光装置から得られる放射束(W)から、前記式(1)に基づき、光量子束に換算する。400nm以上490nm以下の波長範囲における光量子束を積算して、青色光の光量子束Bを算出することができる。また、発光装置から得られる620nm以上700nm未満の波長範囲における光量子束を積算して、赤色光の光量子束Rを算出することができる。また、発光装置から得られる700nm以上780nm以下の波長範囲における光量子束を積算して、遠赤色光の光量子束Frを算出することができる。
The photon flux (μmol · s -1 or mol · s -1 ) can be converted from the radiant flux (W). The relationship between the radiant flux and the photon flux is expressed by the following equation (1).
Radiant flux (W) = Photon flux (mol · s -1 ) x Avogadro's number (mol -1 ) x Planck's constant (Js) x Speed of light (m · s -1 ) ÷ Wavelength (m) (1)
The radiant flux (W) obtained from the light emitting device is converted into a photon flux based on the above equation (1). The photon bundle B of blue light can be calculated by integrating the photon bundles in the wavelength range of 400 nm or more and 490 nm or less. Further, the photon bundle R of red light can be calculated by integrating the photon bundles in the wavelength range of 620 nm or more and less than 700 nm obtained from the light emitting device. Further, the photon bundle Fr of far-red light can be calculated by integrating the photon bundles in the wavelength range of 700 nm or more and 780 nm or less obtained from the light emitting device.
発光素子
発光素子は、励起光源として用いられており、380nm以上490nm以下の波長範囲内に発光ピーク波長を有する光を発する発光素子である。
発光素子の発光ピーク波長は、より好ましくは390nm以上480nm以下、さらに好ましくは420nm以上470nm以下、よりさらに好ましくは440nm以上460nm以下、特に好ましくは445nm以上455nm以下の波長範囲内にある。このような発光素子としては、窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を含む発光素子を用いることが好ましい。発光素子の発光スペクトルの半値幅は、例えば、30nm以下とすることができる。
Light emitting element The light emitting element is used as an excitation light source and is a light emitting element that emits light having a emission peak wavelength within a wavelength range of 380 nm or more and 490 nm or less.
The emission peak wavelength of the light emitting device is more preferably 390 nm or more and 480 nm or less, further preferably 420 nm or more and 470 nm or less, still more preferably 440 nm or more and 460 nm or less, and particularly preferably 445 nm or more and 455 nm or less. As such a light emitting device, it is preferable to use a light emitting device containing a nitride semiconductor (In X Al Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1). The half width of the emission spectrum of the light emitting element can be, for example, 30 nm or less.
発光装置は、前記発光素子からの光により励起されて580nm以上680nm未満の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第一蛍光体と、前記発光素子からの光により励起されて680nm以上800nm以下の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第二蛍光体を備える。以下の説明は、便宜上、第二蛍光体、第一蛍光体の順序で行う。 The light emitting device is excited by the first phosphor that is excited by the light from the light emitting element and emits light having at least one light emission peak wavelength within the wavelength range of 580 nm or more and less than 680 nm, and is excited by the light from the light emitting element. A second phosphor that emits light having at least one emission peak wavelength within a wavelength range of 680 nm or more and 800 nm or less is provided. The following description will be given in the order of the second fluorescent substance and the first fluorescent substance for convenience.
第二蛍光体
第二蛍光体は、発光素子からの光により励起されて680nm以上800nm以下の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する。
第二蛍光体は、Alと、Crを含む組成を有する第一のアルミン酸塩蛍光体、及びCeを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第一元素Lnと、Alと、必要に応じてGa及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含む第二元素Mと、Ceと、Crとを含む組成を有し、Alと第二元素Mの合計のモル組成比を5としたときに、Ceのモル組成比が変数xと3の積であり、Crのモル組成比が変数yと3の積であり、前記変数xが0.0002を超えて0.50未満の数であり、前記変数yが0.0001を超えて0.05未満の数である第二のアルミン酸塩蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含む。
第一のアルミン酸塩蛍光体において、Crは賦活元素である。第二のアルミン酸塩蛍光体において、CeとCrは賦活元素である。第二のアルミン酸塩蛍光体の組成において、Alと第二元素Mの合計のモル組成比を5としたときに、Ceのモル組成比が変数xと3の積で表され、Crのモル組成比が変数yと3の積で表される場合、変数xが0.0002を超えて0.50未満(0.0002<x<0.50)を満たす数であり、変数yが0.0001を超えて0.05未満(0.0001<y<0.05)を満たす数であることによって、第二のアルミン酸塩蛍光体の結晶構造中に含まれる発光中心となるCeの賦活量及びCrの賦活量が最適な範囲となり、発光中心が少なくなることによる発光強度の低下を抑制することができ、逆に賦活量が多くなることによって生じる濃度消光による発光強度の低下を抑制し、発光強度を高くすることができる。
Second Fluorescent Material The second phosphor is excited by light from a light emitting element and emits light having at least one emission peak wavelength within a wavelength range of 680 nm or more and 800 nm or less.
The second phosphor is the first element Ln containing at least one element selected from the group consisting of Al, a first aluminate phosphor having a composition containing Cr, and a rare earth element excluding Ce, and Al. And, if necessary, has a composition containing a second element M containing at least one element selected from the group consisting of Ga and In, Ce, and Cr, and the total molar amount of Al and the second element M. When the composition ratio is 5, the molar composition ratio of Ce is the product of the variables x and 3, the molar composition ratio of Cr is the product of the variables y and 3, and the variable x exceeds 0.0002 and is 0. Includes at least one element selected from the group consisting of second aluminate phosphors having a number less than .50 and having the variable y greater than 0.0001 and less than 0.05.
In the first aluminate phosphor, Cr is an activating element. In the second aluminate phosphor, Ce and Cr are activating elements. In the composition of the second aluminate phosphor, when the total molar composition ratio of Al and the second element M is 5, the molar composition ratio of Ce is represented by the product of the variables x and 3, and the molar of Cr. When the composition ratio is represented by the product of the variables y and 3, the variable x is a number that exceeds 0.0002 and satisfies less than 0.50 (0.0002 <x <0.50), and the variable y is 0. When the number is more than 0001 and less than 0.05 (0.0001 <y <0.05), the amount of activation of Ce, which is the emission center contained in the crystal structure of the second aluminate phosphor, is activated. And Cr activation amount is in the optimum range, and it is possible to suppress the decrease in emission intensity due to the decrease in the number of emission centers, and conversely, the decrease in emission intensity due to concentration extinction caused by the increase in activation amount is suppressed. The emission intensity can be increased.
第二蛍光体は、下記式(I)で表される組成を有する第一のアルミン酸塩蛍光体及び下記式(II)で表される組成を有する第二のアルミン酸塩蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含むことが好ましい。
(Al1−wCrw)2O3 (I)
(式(I)中、wは、0<w<1を満たす数である。)
(Ln1−x−yCexCry)3(Al1―zMz)5O12 (II)
(式(II)中、Lnは、Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素であり、Mは、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、x、y及びzは、0.0002<x<0.50、0.0001<y<0.05、0≦z≦0.8を満たす数である。)
The second phosphor is a group consisting of a first aluminate phosphor having a composition represented by the following formula (I) and a second aluminate phosphor having a composition represented by the following formula (II). It is preferable to contain at least one fluorescent substance selected from the above.
(Al 1-w Cr w ) 2 O 3 (I)
(In formula (I), w is a number satisfying 0 <w <1.)
(Ln 1-x-y Ce x Cr y) 3 (Al 1-z M z) 5 O 12 (II)
(In formula (II), Ln is at least one rare earth element selected from the group consisting of rare earth elements excluding Ce, and M is at least one element selected from the group consisting of Ga and In. x, y and z are numbers that satisfy 0.0002 <x <0.50, 0.0001 <y <0.05, 0≤z≤0.8).
第二蛍光体は、少なくとも一種のアルミン酸塩蛍光体を含み、二種以上のアルミン酸塩蛍光体を含んでいてもよい。前記式(I)で表される組成を有する第一のアルミン酸塩蛍光体に含まれるCrは、賦活元素である。前記式(I)中、変数wと2の積は、前記式(I)で表される組成における賦活元素Crのモル組成比である。変数wは、好ましくは0<w<1、より好ましくは0.00005≦w≦0.25、さらに好ましくは0.0005≦w≦0.15、よりさらに好ましくは0.001≦w≦0.07である。変数wが0を超えて1未満であることによって、発光中心となる賦活元素であるCrが含まれ、発光強度を高くすることができる。 The second phosphor contains at least one kind of aluminate phosphor, and may contain two or more kinds of aluminate phosphors. Cr contained in the first aluminate phosphor having the composition represented by the formula (I) is an activating element. In the formula (I), the product of the variables w and 2 is the molar composition ratio of the activating element Cr in the composition represented by the formula (I). The variable w is preferably 0 <w <1, more preferably 0.00005 ≦ w ≦ 0.25, still more preferably 0.0005 ≦ w ≦ 0.15, still more preferably 0.001 ≦ w ≦ 0. It is 07. When the variable w exceeds 0 and is less than 1, Cr, which is an activating element that is the center of emission, is contained, and the emission intensity can be increased.
前記式(II)中のCe及びCrは、前記式(II)で表される組成を有する第二のアルミン酸塩蛍光体の賦活元素である。前記式(II)中、変数xと3の積は、前記式(II)で表される組成における賦活元素Ceのモル組成比である。変数xは、好ましくは0.0002<x<0.50、より好ましくは0.001≦x≦0.35、さらに好ましくは0.0015≦x≦0.30である。前記式(II)中、変数yと3の積は、前記式(II)で表される組成における賦活元素Crのモル組成比である。変数yは、好ましくは0.0001<y<0.05、より好ましくは0.0005≦y≦0.04、さらに好ましくは0.001≦y≦0.026である。 Ce and Cr in the formula (II) are activating elements of the second aluminate fluorophore having the composition represented by the formula (II). In the formula (II), the product of the variables x and 3 is the molar composition ratio of the activating element Ce in the composition represented by the formula (II). The variable x is preferably 0.0002 <x <0.50, more preferably 0.001 ≦ x ≦ 0.35, and even more preferably 0.0015 ≦ x ≦ 0.30. In the formula (II), the product of the variables y and 3 is the molar composition ratio of the activating element Cr in the composition represented by the formula (II). The variable y is preferably 0.0001 <y <0.05, more preferably 0.0005 ≦ y ≦ 0.04, and even more preferably 0.001 ≦ y ≦ 0.026.
前記式(II)中、Lnは、Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素であり、より好ましくはY、Gd、Lu、La、Tb及びPrからなる群から選択される少なくとも一種であり、さらに好ましくはY、Gd及びLuからなる群から選択される少なくとも一種である。 In the formula (II), Ln is at least one kind of rare earth element selected from the group consisting of rare earth elements other than Ce, and more preferably selected from the group consisting of Y, Gd, Lu, La, Tb and Pr. At least one selected from the group consisting of Y, Gd and Lu.
前記式(II)中、Mは、Ga及びInからなる群から選択される少なくとも一種の元素であることが好ましくは、Mは、Gaを含むことが好ましい。前記式(II)中、変数zと5の積は、前記式(II)中、Alに置き換わる前記元素Mのモル組成比である。前記式(II)中、変数zは、好ましくは0≦z≦0.8であり、より好ましくは0.001≦z≦0.6であり、さらに好ましくは0.01≦z≦0.4である。 In the formula (II), M is preferably at least one element selected from the group consisting of Ga and In, and M is preferably contained in Ga. In the formula (II), the product of the variables z and 5 is the molar composition ratio of the element M that replaces Al in the formula (II). In the formula (II), the variable z is preferably 0 ≦ z ≦ 0.8, more preferably 0.001 ≦ z ≦ 0.6, and further preferably 0.01 ≦ z ≦ 0.4. Is.
第二蛍光体に含まれる少なくとも一種のアルミン酸塩蛍光体は、ガーネット構造を構成する組成であるため、熱、光及び水分に強い。第二蛍光体に含まれる少なくとも一種のアルミン酸塩蛍光体は、励起吸収スペクトルの吸収ピーク波長が420nm以上470nm付近であり、発光素子からの光を十分に吸収して、第二蛍光体の発光強度を高めることができる。第二蛍光体に含まれる少なくとも一種のアルミン酸塩蛍光体は、具体的には、例えば、(Al0.09Cr0.01)2O3、(Al0.9943Cr0.0057)2O3、(Y0.977Ce0.009Cr0.014)3Al5O12、(Lu0.983Ce0.009Cr0.008)3Al5O12、(Lu0.9725Ce0.0175Cr0.01)3Al5O12、(Y0.9735Ce0.0125Cr0.014)3(Al0.8Ga0.2)5O12、(Y0.7836Gd0.1959Ce0.0125Cr0.008)3Al5O12、(Gd0.9675Ce0.0125Cr0.02)3Al5O12等が挙げられる。 At least one kind of aluminate phosphor contained in the second phosphor has a composition constituting a garnet structure, and is therefore resistant to heat, light and moisture. At least one kind of aluminate phosphor contained in the second phosphor has an absorption peak wavelength of 420 nm or more and around 470 nm in the excitation absorption spectrum, and sufficiently absorbs the light from the light emitting element to emit light of the second phosphor. The strength can be increased. Specifically, the at least one kind of aluminate phosphor contained in the second phosphor is, for example, (Al 0.09 Cr 0.01 ) 2 O 3 , (Al 0.9943 Cr 0.0057 ) 2 O. 3 , (Y 0.977 Ce 0.009 Cr 0.014 ) 3 Al 5 O 12 , (Lu 0.983 Ce 0.009 Cr 0.008 ) 3 Al 5 O 12 , (Lu 0.9725 Ce 0. 0175 Cr 0.01 ) 3 Al 5 O 12 , (Y 0.9735 Ce 0.0125 Cr 0.014 ) 3 (Al 0.8 Ga 0.2 ) 5 O 12 , (Y 0.7836 Gd 0.1959) Ce 0.0125 Cr 0.008 ) 3 Al 5 O 12 , (Gd 0.9675 Ce 0.0125 Cr 0.02 ) 3 Al 5 O 12 and the like can be mentioned.
第二蛍光体の製造方法
第二蛍光体に含まれる少なくとも一種のアルミン酸塩蛍光体を製造する方法の一例としては、以下の方法が挙げられる。
Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素Lnを含む化合物と、Alを含む化合物と、必要に応じてGa及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素Mを含む化合物と、Ceを含む化合物、Crを含む化合物とを、Alと元素Mの合計のモル組成比5を基準としたときに、希土類元素LnとCeとCrとの合計モル組成比が3であり、Ceのモル組成比が変数xと3の積であり、Crのモル組成比が変数yと3の積である場合に、変数xが0.0002を超えて0.50未満の数であり、変数yが0.0001を超えて0.05未満の数となるように各原料を秤量する。元素Mのモル組成比が変数zと5の積である場合、変数zが0以上0.8以下となるように元素Mを含む化合物を秤量することが好ましい。前記各原料を混合して、原料混合物を得る。この原料混合物を熱処理し、その後、必要に応じて、洗浄、ろ過等の方法による固液分離、真空乾燥等の方法による乾燥、乾式ふるい等による分級等の後処理工程を行ない、第二のアルミン酸塩蛍光体が得られる。この第二のアルミン酸塩蛍光体の製造方法としては、本出願人が先に特許出願した特願2014−260421号を参照してよい。
Method for Producing Second Fluorescent Material As an example of the method for producing at least one kind of aluminate phosphor contained in the second phosphor, the following method can be mentioned.
It contains at least one compound containing the rare earth element Ln selected from the group consisting of rare earth elements excluding Ce, a compound containing Al, and at least one element M selected from the group consisting of Ga and In, if necessary. When the compound, the compound containing Ce, and the compound containing Cr are based on the total molar composition ratio of Al and the element M of 5, the total molar composition ratio of the rare earth elements Ln, Ce, and Cr is 3. , The molar composition ratio of Ce is the product of variables x and 3, and when the molar composition ratio of Cr is the product of variables y and 3, the variable x is a number greater than 0.0002 and less than 0.50. , Each raw material is weighed so that the variable y is a number of more than 0.0001 and less than 0.05. When the molar composition ratio of the element M is the product of the variable z and 5, it is preferable to weigh the compound containing the element M so that the variable z is 0 or more and 0.8 or less. Each of the above raw materials is mixed to obtain a raw material mixture. This raw material mixture is heat-treated, and then, if necessary, post-treatment steps such as solid-liquid separation by a method such as washing and filtration, drying by a method such as vacuum drying, and classification by a dry sieve are performed, and a second aluminon is performed. A hydrochloride phosphor is obtained. As a method for producing the second aluminate phosphor, Japanese Patent Application No. 2014-260421, which the applicant has previously applied for a patent, may be referred to.
原料となる化合物としては、酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物、塩化物等が挙げられる。これらの化合物は、水和物であってもよい。前記各化合物は、他の材料と比較して、目的とする組成以外の他の元素を含んでおらず、目的とする組成の蛍光体を得易いため、酸化物であることが好ましい。具体的には、Y2O3、Gd2O3、Lu2O3、La2O3、Tb4O7、Pr6O11、Al2O3、Ga2O3、In2O3、CeO2、Cr2O3等が挙げられる。原料混合物には、必要に応じてハロゲン化物等のフラックスを含んでいてもよい。原料混合物にフラックスが含有されることにより、原料同士の反応が促進され、固相反応がより均一に進行しやすい。フラックスとして具体的には、例えば、BaF2、CaF2等が挙げられる。BaF2が好ましい。フラックスにフッ化バリウムを用いることにより、ガーネット結晶構造が安定し、ガーネット結晶構造に成りやすいからである。
熱処理する温度は、結晶構造の安定性の観点から、好ましくは1000℃以上2100℃以下である。熱処理時間は、昇温速度、熱処理雰囲気等によって異なり、熱処理温度に達してから、好ましくは1時間以上20時間以下である。原料混合物を熱処理する雰囲気は、アルゴン、窒素等の不活性雰囲気、水素等を含む還元雰囲気、又は大気中等の酸化雰囲気にて行なうことができる。
Examples of the compound as a raw material include oxides, hydroxides, nitrides, oxynitrides, fluorides, chlorides and the like. These compounds may be hydrates. Compared with other materials, each of the above compounds does not contain any other element other than the desired composition, and it is easy to obtain a phosphor having the desired composition, so that it is preferably an oxide. Specifically, Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Lu 2 O 3, La 2 O 3 , Tb 4 O 7 , Pr 6 O 11 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , In 2 O 3 , Examples thereof include CeO 2 and Cr 2 O 3. The raw material mixture may contain a flux such as a halide, if necessary. By containing the flux in the raw material mixture, the reaction between the raw materials is promoted, and the solid phase reaction is likely to proceed more uniformly. Specific examples of the flux include BaF 2 , CaF 2, and the like. BaF 2 is preferred. This is because the garnet crystal structure is stabilized by using barium fluoride as the flux, and the garnet crystal structure is likely to be formed.
The temperature for heat treatment is preferably 1000 ° C. or higher and 2100 ° C. or lower from the viewpoint of the stability of the crystal structure. The heat treatment time varies depending on the rate of temperature rise, the heat treatment atmosphere, and the like, and is preferably 1 hour or more and 20 hours or less after reaching the heat treatment temperature. The atmosphere for heat-treating the raw material mixture can be an inert atmosphere such as argon or nitrogen, a reducing atmosphere containing hydrogen or the like, or an oxidizing atmosphere such as in the atmosphere.
第一蛍光体
第一蛍光体は、発光素子からの光により励起されて580nm以上680nm未満の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する蛍光体である。
第一蛍光体は、Eu2+賦活窒化物蛍光体、Mn4+賦活フルオロジャーマネート蛍光体、Eu2+賦活アルカリ土類硫化物蛍光体、及びMn4+賦活ハロゲン化物蛍光体からなる群から選ばれる少なくとも一種の第一蛍光体を含むことが好ましい。第一蛍光体は、一種の蛍光体を単独で用いてもよく、二種以上の蛍光体を組み合わせてもよい。第一蛍光体は、例えば、下記式(III)乃至(VIII)で表されるいずれかの組成を有する蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含むことが好ましい。
First Fluorescent Material The first phosphor is a phosphor that is excited by light from a light emitting element and emits light having at least one emission peak wavelength within a wavelength range of 580 nm or more and less than 680 nm.
The first fluorophore is at least selected from the group consisting of Eu 2 + activated nitride phosphor, Mn 4 + activated fluorogermanate phosphor,
第一蛍光体は、Sr及びCaから選択される少なくとも一種の元素と、Euと、Alと、Siとを含む組成を有する窒化物蛍光体を含むことが好ましい。例えば、第一蛍光体としては、組成式として、(Sr,Ca)AlSiN3:Euで表される窒化物蛍光体が挙げられる。本明細書において、組成式中、カンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、これら複数の元素のうち少なくとも一種の元素を組成中に含有していることを意味する。組成式中のカンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、組成中にカンマで区切られた複数の元素から選ばれる少なくとも一種の元素を含み、前記複数の元素のから二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。 The first phosphor preferably contains a nitride phosphor having a composition containing at least one element selected from Sr and Ca, Eu, Al, and Si. For example, as the first phosphor, a nitride phosphor represented by (Sr, Ca) AlSiN 3: Eu can be mentioned as a composition formula. In the present specification, the plurality of elements described separated by commas (,) in the composition formula means that at least one element among these plurality of elements is contained in the composition. The plurality of elements described separated by commas (,) in the composition formula include at least one element selected from the plurality of elements separated by commas in the composition, and two of the plurality of elements. The above may be included in combination.
第一蛍光体は、下記式(III)で表される組成を有する窒化物蛍光体を含むことが好ましい。
(Ca1−p−qSrpEuq)AlSiN3 (III)
(式(III)中、p及びqは、0≦p≦1.0、0<q<0.5、0<p+q≦1.0を満たす数である。)
The first phosphor preferably contains a nitride phosphor having a composition represented by the following formula (III).
(Ca 1-p-q Sr p Eu q ) AlSiN 3 (III)
(In formula (III), p and q are numbers satisfying 0 ≦ p ≦ 1.0, 0 <q <0.5, 0 <p + q ≦ 1.0).
前記式(III)中、Euは、窒化物蛍光体の賦活元素である。前記式(III)中、変数qは、前記式(III)で表される組成における賦活元素Euのモル組成比である。変数qは、好ましくは0.0001≦q≦0.4、より好ましくは0.001≦q≦0.3、さらに好ましくは0.0015≦q≦0.2である。前記式(III)中、変数pは、前記式(III)で表される組成におけるSrのモル組成比である。変数pは、好ましくは0.001≦p<0.9、より好ましくは0.002≦p≦0.8、さらに好ましくは0.003≦p≦0.76である。 In the above formula (III), Eu is an activating element of the nitride phosphor. In the formula (III), the variable q is the molar composition ratio of the activating element Eu in the composition represented by the formula (III). The variable q is preferably 0.0001 ≦ q ≦ 0.4, more preferably 0.001 ≦ q ≦ 0.3, and even more preferably 0.0015 ≦ q ≦ 0.2. In the formula (III), the variable p is the molar composition ratio of Sr in the composition represented by the formula (III). The variable p is preferably 0.001 ≦ p <0.9, more preferably 0.002 ≦ p ≦ 0.8, and even more preferably 0.003 ≦ p ≦ 0.76.
第一蛍光体は、前記式(III)で表される組成を有する窒化物蛍光体とは別のEu2+賦活窒化物蛍光体を含んでいてもよい。
Eu2+賦活窒化物蛍光体は、Sr及びCaから選択される少なくとも一種の元素と、Eu、Alと、Siとを含む組成を有する窒化物蛍光体の他に、アルカリ土類金属元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素と、アルカリ金属元素からなる群より選択される少なくとも一種の元素とを組成に有し、Eu2+で賦活されるアルミナイトライドを含む蛍光体が挙げられる。
Mn4+で賦活されるハロゲン化物蛍光体は、アルカリ金属元素及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群から選択される少なくとも一種の元素又はイオンと、第4族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素とを組成に有し、Mn4+で賦活されるフッ化物を含む蛍光体であることが好ましい。
The first fluorescent substance may contain an Eu 2+ activated nitride fluorescent substance different from the nitride fluorescent substance having the composition represented by the above formula (III).
The Eu 2+ activated nitride phosphor is a group consisting of an alkaline earth metal element in addition to a nitride phosphor having a composition containing at least one element selected from Sr and Ca, Eu, Al, and Si. Examples thereof include a phosphor having an at least one element selected from the above elements and at least one element selected from the group consisting of alkali metal elements in a composition and containing an aluminum nitride activated by Eu 2+.
Halide phosphor activated with Mn 4+ is at least a one element or ion, the group consisting of Group IV and Group 14 element selected from the group consisting of alkali metal elements and ammonium ion (NH 4 +) It is preferable that the phosphor has at least one element selected from the above and contains a fluoride activated by Mn 4+.
第一蛍光体は、下記式(IV)乃至(VIII)で表されるいずれかの組成を有する蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含んでいてもよい。 The first fluorescent substance may contain at least one kind of fluorescent substance selected from the group consisting of fluorescent substances having any composition represented by the following formulas (IV) to (VIII).
(i-j)MgO・(j/2)Sc2O3・kMgF2・mCaF2・(1-n)GeO2・(n/2)M1O3:vMn4+ (IV)
式(IV)中、M1はAl、Ga及Inからなる群から選択される少なくとも一種であり、i、j、k、m、n及びvはそれぞれ、2≦i≦4、0≦j<0.5、0<k<1.5、0≦m<1.5、0<n<0.5、及び0<v<0.05を満たす数である。
(I-j) MgO · (j / 2) Sc 2 O 3 · kmgF 2 · mCaF 2 · (1-n) GeO 2 · (n / 2) M 1 O 3 : vMn 4+ (IV)
In formula (IV), M 1 is at least one selected from the group consisting of Al, Ga and In, and i, j, k, m, n and v are 2≤i≤4 and 0≤j <, respectively. It is a number that satisfies 0.5, 0 <k <1.5, 0 ≦ m <1.5, 0 <n <0.5, and 0 <v <0.05.
M2 dM3 eM4 fAl3−gSigNh (V)
式(V)中、M2は、Ca、Sr、Ba及びMgからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、M3は、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、M4は、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、d、e、f、g及びhは、それぞれ0.80≦d≦1.05、0.80≦e≦1.05、0.001<f≦0.1、0≦g≦0.5、3.0≦h≦5.0を満たす数である。
M 2 d M 3 e M 4 f Al 3-g Si g N h (V)
In formula (V), M 2 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Mg, and M 3 is at least one selected from the group consisting of Li, Na and K. It is an element, M 4 is at least one element selected from the group consisting of Eu, Ce, Tb and Mn, and d, e, f, g and h are 0.80 ≦ d ≦ 1.05, respectively. , 0.80 ≦ e ≦ 1.05, 0.001 <f ≦ 0.1, 0 ≦ g ≦ 0.5, 3.0 ≦ h ≦ 5.0.
(Ca1−r−s−tSrrBasEut)2Si5N8 (VI)
式(VI)中、r、s及びtは、0≦r≦1.0、0≦s≦1.0、0<t<1.0及びr+s+t≦1.0を満たす数である。
(Ca 1-r-s-t Sr r Ba s Eu t ) 2 Si 5 N 8 (VI)
In equation (VI), r, s and t are numbers satisfying 0 ≦ r ≦ 1.0, 0 ≦ s ≦ 1.0, 0 <t <1.0 and r + s + t ≦ 1.0.
(Ca,Sr)S:Eu (VII) (Ca, Sr) S: Eu (VII)
A2[M5 1−uMn4+ uF6] (VIII)
式(VIII)中、Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも一種であり、M5は、第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、uは0<u<0.2を満たす数である。
A 2 [M 5 1-u Mn 4 + u F 6 ] (VIII)
Wherein (VIII), A is K, Li, is at least one Na, Rb, are chosen from Cs, and the group consisting of NH 4 +, M 5 is the group consisting of Group IV and Group 14 elements It is at least one element selected from, and u is a number satisfying 0 <u <0.2.
第一蛍光体と第二蛍光体の質量比
第一蛍光体と第二蛍光体の合計量100質量%に対する第二蛍光体の質量比は、発光装置から照射される光の比R/Bが4を超えて50以下となる量であり、発光装置から照射される光の比R/Frが0.1以上10以下となる量である。発光装置から照射される光は、発光素子からの光により励起された第一蛍光体及び第二蛍光体から発せられる光と発光素子からの光を混合した光である。発光装置から照射される光の比R/Bは、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比である。発光装置から照射される光の比R/Frは、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比である。前記第一蛍光体と前記第二蛍光体の合計量100質量%に対する第二蛍光体の質量比は、好ましくは0.5質量%以上99.5質量%以下の範囲であり、より好ましくは1質量%以上99質量%以下の範囲であり、さらに好ましくは1質量%以上90質量%以下の範囲であり、よりさらに好ましくは2質量%以上80質量%以下の範囲であり、よりさらに好ましくは5質量%以上78質量%以下の範囲であり、特に好ましくは10質量%を超えて75質量%以下の範囲である。第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量100質量%に対する第二蛍光体の質量比が前記範囲内であると、380nm以上490nm以下の波長範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子からの光とともに、前記発光素子からの光に励起された第一蛍光体及び第二蛍光体から発せられる光により、比R/Bが4を超えて50以下、比R/Frが0.1以上10以下の光を照射するように、混色光を制御することができる。前記第一蛍光体及び前記第二蛍光体の合計量100質量%に対する第二蛍光体の質量比が2質量%以上80質量%以下の範囲であると、比R/Bを10を超えて38以下にすることができ、比R/Frを1.5以上4.12以下にすることができ、植物の光受容体がより吸収しやすく、光形態形成を促進させやすい光を照射する発光装置を提供することができる。第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量100質量%に対する第二蛍光体の質量比が10質量%を超えて75質量%以下の範囲であると、比R/Bを10を超えて38以下にすることができ、比R/Frを1.5以上4.0以下にすることができ、植物の光受容体がさらに吸収しやすく、光形態形成をより促進させやすい光を照射する発光装置を提供することができる。
Mass ratio of first phosphor and second phosphor The mass ratio of the second phosphor to the total amount of 100 mass% of the first phosphor and the second phosphor is the ratio R / B of the light emitted from the light emitting device. The amount is more than 4 and 50 or less, and the ratio R / Fr of the light emitted from the light emitting device is 0.1 or more and 10 or less. The light emitted from the light emitting device is a mixture of light emitted from the first phosphor and the second phosphor excited by the light from the light emitting element and light from the light emitting element. The ratio R / B of the light emitted from the light emitting device is the ratio of the photon bundle R of red light to the photon bundle B of blue light. The ratio R / Fr of the light emitted from the light emitting device is the ratio of the photon bundle R of the red light to the photon bundle Fr of the far red light. The mass ratio of the second phosphor to 100% by mass of the total amount of the first phosphor and the second phosphor is preferably in the range of 0.5% by mass or more and 99.5% by mass or less, and more preferably 1. It is in the range of mass% or more and 99% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 90% by mass or less, still more preferably 2% by mass or more and 80% by mass or less, and further preferably 5 It is in the range of mass% or more and 78% by mass or less, and particularly preferably in the range of more than 10% by mass and 75% by mass or less. When the mass ratio of the second phosphor to 100% by mass of the total amount of the first phosphor and the second phosphor is within the above range, the light from the light emitting element having the emission peak wavelength within the wavelength range of 380 nm or more and 490 nm or less. At the same time, the ratio R / B is more than 4 and 50 or less, and the ratio R / Fr is 0.1 or more and 10 or less due to the light emitted from the first phosphor and the second phosphor excited by the light from the light emitting element. The mixed color light can be controlled so as to irradiate the light of. When the mass ratio of the second phosphor to 100% by mass of the total amount of the first phosphor and the second phosphor is in the range of 2% by mass or more and 80% by mass or less, the ratio R / B exceeds 10 and 38. It can be as follows, the ratio R / Fr can be 1.5 or more and 4.12 or less, and it is a light emitting device that irradiates light that is more easily absorbed by the photoreceptors of plants and easily promotes the formation of light morphology. Can be provided. When the mass ratio of the second phosphor to 100% by mass of the total amount of the first phosphor and the second phosphor is in the range of more than 10% by mass and 75% by mass or less, the ratio R / B exceeds 10 and 38. The light emission can be as follows, the ratio R / Fr can be 1.5 or more and 4.0 or less, the light acceptor of the plant is more easily absorbed, and the photomorphogenesis is more easily promoted. Equipment can be provided.
蛍光部材
蛍光部材は、第一蛍光体及び第二蛍光体を含む蛍光体と、樹脂とを含む。図1に示すように、蛍光部材50は、発光素子10が発する光を波長変換するだけではなく、外部環境から発光素子10を保護するための部材としても機能する。蛍光部材50中の蛍光体70は、第一蛍光体71及び第二蛍光体72を含む。
蛍光体70が含有された蛍光部材50は、成形体40の凹部内に載置された発光素子10を覆うように形成される。製造のし易さを考慮すると、蛍光部材50に含まれる樹脂は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂を用いることができる。図1において、蛍光体70は、第一蛍光体71及び第二蛍光体72が混合された状態で蛍光部材50に存在し、発光素子10を覆うように蛍光部材用の組成物を配置して、蛍光部材を形成する。これにより、発光素子10からの光を蛍光体70で効率よく波長変換することができ、発光効率の優れた発光装置を提供することができる。蛍光体70を含む蛍光部材50と、発光素子10の配置は、図1に示すように、蛍光体70を発光素子10に近接して配置する態様に限定されることなく、発光素子10から発生される熱の影響も考慮して、蛍光部材50中で発光素子10と間隙を設けて蛍光体70を配置することもできる。また、蛍光部材50中にほぼ均等に蛍光体70を配置することによって、発光装置100から色ムラが抑制された光を発することができる。図1において、蛍光体70は、第一蛍光体71及び第二蛍光体72が混合されて配置されているが、例えば、蛍光部材50を複数の部位に分け、第一蛍光体71を主に含む部位の上に第二蛍光体72を主に含む部位が配置されていてもよく、その順番が逆でもよい。
Fluorescent member The fluorescent member includes a fluorescent substance containing a first fluorescent substance and a second fluorescent substance, and a resin. As shown in FIG. 1, the
The
蛍光部材は、樹脂100質量部に対して、第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量が5質量部以上150質量部以下含有されてなるものであることが好ましい。蛍光部材中の樹脂に対する第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量が前記範囲内であると、発光素子から発せられた光を効率よく波長変換して、植物の光形態形成を引き起こす赤色光吸収型(Pr型)のフィトクロム及び遠赤色光吸収型(Pfr型)のフィトクロムの光受容体に吸収されやすい波長範囲の赤色光及び遠赤色光を発光装置から照射することができる。
蛍光部材中の第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量は、蛍光部材中に含まれる樹脂100質量部に対して、より好ましくは10質量部以上140質量部以下、さらに好ましくは15質量部以上120質量部以下、よりさらに好ましくは20質量部以上100質量部以下である。
The fluorescent member preferably contains a total amount of the first fluorescent substance and the second fluorescent substance in an amount of 5 parts by mass or more and 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin. When the total amount of the first phosphor and the second phosphor with respect to the resin in the fluorescent member is within the above range, the light emitted from the light emitting element is efficiently wavelength-converted to cause the formation of the light form of the plant. Absorption-type (Pr-type) phytochrome and far-red light Absorption-type (Pfr-type) phytochrome can irradiate red light and far-red light in a wavelength range easily absorbed by the photoreceiver from the light emitting device.
The total amount of the first fluorescent substance and the second fluorescent substance in the fluorescent member is more preferably 10 parts by mass or more and 140 parts by mass or less, still more preferably 15 parts by mass, based on 100 parts by mass of the resin contained in the fluorescent member. It is 120 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or more and 100 parts by mass or less.
蛍光部材は、樹脂100質量部に対して、第二蛍光体を0.5質量部以上100質量部以下含有されてなるものであることが好ましい。蛍光部材は、樹脂100質量部に対して第二蛍光体を0.5質量部以上100質量部以下含有されてなるものであると、この蛍光部材を備える発光装置から発せられる光は、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bが4を超えて50以下であり、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが0.1以上10以下とすることができる。蛍光部材中の樹脂に対する第二蛍光体の含有量が前記範囲内であると、前記比R/Bが4を超えて50以下であり、前記比R/Frが0.1以上10以下である、植物の光形態形成を促進する光を発光装置から照射することができる。
蛍光部材中の第二蛍光体の含有量は、蛍光部材中の樹脂100質量部に対して、より好ましくは1質量部以上95質量部以下、さらに好ましくは2質量部以上90質量部以下、よりさらに好ましくは3質量部以上80質量部以下である。
The fluorescent member preferably contains 0.5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less of the second phosphor with respect to 100 parts by mass of the resin. When the fluorescent member contains 0.5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less of the second phosphor with respect to 100 parts by mass of the resin, the light emitted from the light emitting device provided with the fluorescent member is blue light. The ratio R / B of the photon bundle R of red light to the photon bundle B of is more than 4 and 50 or less, and the ratio R / Fr of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr of far-red light is 0.1 or more. It can be 10 or less. When the content of the second phosphor with respect to the resin in the fluorescent member is within the above range, the ratio R / B is more than 4 and 50 or less, and the ratio R / Fr is 0.1 or more and 10 or less. , Light that promotes photomorphogenesis of plants can be emitted from the light emitting device.
The content of the second phosphor in the fluorescent member is more preferably 1 part by mass or more and 95 parts by mass or less, still more preferably 2 parts by mass or more and 90 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the resin in the fluorescent member. More preferably, it is 3 parts by mass or more and 80 parts by mass or less.
蛍光部材中の第一蛍光体の含有量は、蛍光部材を備えた発光装置から発せられる光の青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bが4を超えて50以下となる量であり、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが0.1以上10以下となる量であれば特に限定されない。蛍光部材中の第一蛍光体の含有量は、蛍光部材中の樹脂100質量部に対して、例えば1質量部以上であり、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、さらに好ましくは15質量部以上であり、好ましくは149質量部以下、より好ましくは140質量部以下、さらに好ましくは100質量部以下である。蛍光部材中の第一蛍光体の含有量が前記範囲内であると、発光素子から発せられた光を第一蛍光体で効率よく波長変換することができ、植物の光形態形成を促進する光を発光装置から照射することができる。 The content of the first phosphor in the fluorescent member is such that the ratio R / B of the photon bundle R of red light to the photon bundle B of blue light of light emitted from a light emitting device provided with the fluorescent member exceeds 4 and is 50 or less. The amount is not particularly limited as long as the ratio R / Fr of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr of far-red light is 0.1 or more and 10 or less. The content of the first phosphor in the fluorescent member is, for example, 1 part by mass or more, preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, still more preferably 10 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the resin in the fluorescent member. Is 15 parts by mass or more, preferably 149 parts by mass or less, more preferably 140 parts by mass or less, and further preferably 100 parts by mass or less. When the content of the first phosphor in the fluorescent member is within the above range, the light emitted from the light emitting element can be efficiently wavelength-converted by the first phosphor, and the light that promotes the photomorphogenesis of the plant is promoted. Can be emitted from the light emitting device.
蛍光部材には、第一蛍光体、第二蛍光体、及び樹脂の他に、フィラー、光安定剤、着色剤等のその他の成分を含んでいてもよい。フィラーとしては、例えばシリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等を挙げることができる。蛍光部材に含まれるその他の成分は、蛍光部材中に含まれる樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上20質量部以下である。 In addition to the first fluorescent substance, the second fluorescent substance, and the resin, the fluorescent member may contain other components such as a filler, a light stabilizer, and a colorant. Examples of the filler include silica, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide and the like. The other components contained in the fluorescent member are preferably 0.01 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin contained in the fluorescent member.
その他の蛍光体
蛍光部材は、発光装置から照射される光が、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bが4を超えて50以下であり、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが0.1以上10以下であれば、第一蛍光体及び第二蛍光体以外に、他の種類の蛍光体を含んでいても良い。
他の種類の蛍光体としては、発光素子から出射された光の一部を吸収して、緑色に発光する緑色蛍光体や、黄色に発光する黄色蛍光体、680nmを超える波長範囲に発光ピーク波長を有する蛍光体等が挙げられる。
In other phosphor fluorescent members, the ratio R / B of the light quantum bundle R of red light to the light quantum bundle B of blue light is more than 4 and 50 or less, and the photon of far-red light is emitted from the light emitting device. As long as the ratio R / Fr of the photon flux R of red light to the bundle Fr is 0.1 or more and 10 or less, other types of phosphors may be contained in addition to the first phosphor and the second phosphor.
Other types of phosphors include a green phosphor that absorbs a part of the light emitted from the light emitting element and emits green light, a yellow fluorescent substance that emits yellow light, and an emission peak wavelength in a wavelength range exceeding 680 nm. Examples thereof include a fluorescent substance having the above.
緑色蛍光体としては、具体的には、下記式(i)乃至(iii)で表される、いずれかの組成を有する蛍光体が挙げられる。
M11 8MgSi4O16X11:Eu (i)
式(i)中、M11はCa、Sr、Ba及びZnからなる群から選択される少なくとも一種であり、X11はF、Cl、Br及びIからなる群から選択される少なくとも一種である。
Specific examples of the green phosphor include a fluorescent substance having any composition represented by the following formulas (i) to (iii).
M 11 8 MgSi 4 O 16 X 11 : Eu (i)
In formula (i), M 11 is at least one selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Zn, and X 11 is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br and I.
Si6−aAlaOaN8−a:Eu (ii)
式(ii)中、aは0<a<4.2を満たす。
Si 6-a Al a O a N 8-a : Eu (ii)
In equation (ii), a satisfies 0 <a <4.2.
M13Ga2S4:Eu (iii)
式(iii)中、M13は、Mg,Ca,Sr及びBaからなる群から選ばれる少なくとも一種である。
M 13 Ga 2 S 4 : Eu (iii)
In formula (iii), M 13 is at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba.
黄色蛍光体としては、具体的には、下記式(iv)乃至(v)で表される、いずれかの組成を有する蛍光体が挙げられる。
M14 b/cSi12−(b+c)Al(b+c)OcN(16−c):Eu (iv)
式(iv)中、M14は、Sr、Ca、Li及びYからなる群から選ばれる少なくとも一種である。bは0.5から5であり、cは0から2.5であり、cはM14の電荷である。
Specific examples of the yellow fluorescent substance include a fluorescent substance having any composition represented by the following formulas (iv) to (v).
M 14 b / c Si 12- (b + c) Al (b + c) O c N (16-c) : Eu (iv)
In formula (iv), M 14 is at least one selected from the group consisting of Sr, Ca, Li and Y. b is 0.5 to 5, c is 0 to 2.5, and c is the charge of M 14.
M15 3Al5O12:Ce (v)
式(v)中、M15は、Y、Lu、Tb及びGdからなる群から選ばれる少なくとも一種である。なお、Alの一部がGaで置換されてもよい。
M 15 3 Al 5 O 12 : Ce (v)
In formula (v), M 15 is at least one selected from the group consisting of Y, Lu, Tb and Gd. A part of Al may be replaced with Ga.
680nmを超える波長範囲に発光ピーク波長を有する蛍光体としては、具体的には、下記式(vi)乃至(ix)で表される、いずれかの組成を有する蛍光体が挙げられる。
(Ca,Sr,Ba)(Y,Gd,La)(Al,Ga)1−a1Mga1O4:Mn(0≦a1≦0.2) (vi)
Li(Al,Ga)O2:Fe (vii)
CdS:Fe (viii)
(Gd,Y,La,Tb)(Al,Sc,Ga)O3:Cr(ix)
Specific examples of the phosphor having an emission peak wavelength in the wavelength range exceeding 680 nm include a fluorescent substance having any composition represented by the following formulas (vi) to (ix).
(Ca, Sr, Ba) (Y, Gd, La) (Al, Ga) 1-a1 Mg a1 O 4 : Mn (0≤a1≤0.2) (vi)
Li (Al, Ga) O 2 : Fe (vii)
CdS: Fe (viii)
(Gd, Y, La, Tb) (Al, Sc, Ga) O 3 : Cr (ix)
蛍光部材用の組成物
前記組成物は、樹脂100質量部に対して、第一蛍光体及び第二蛍光体の合計が5質量部以上150質量部以下含む。前記組成物において第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量に対する第二蛍光体の質量比は、発光素子からの光により励起された第一蛍光体及び第二蛍光体から発せられる光と発光素子からの光を混合した光の青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bが4を超えて50以下となる量であり、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが0.1以上10以下となる量である。前記組成物中に含まれる前記第一蛍光体及び前記第二蛍光体の合計量100質量%に対する第二蛍光体の質量比は、好ましくは0.5質量%以上99.5質量%以下の範囲であり、より好ましくは1質量%以上99質量%以下の範囲であり、さらに好ましくは1質量%以上90質量%以下の範囲であり、よりさらに好ましくは2質量%以上80質量%以下の範囲であり、よりさらに好ましくは5質量%以上78質量%以下の範囲であり、特に好ましくは10質量%を超えて75質量%以下の範囲である。記組成物に含まれる第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量に対する第二蛍光体の質量比が前記範囲内であると、380nm以上490nm以下の波長範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子からの光とともに、前記発光素子からの光に励起された第一蛍光体及び第二蛍光体から発せられる光により、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bが4を超えて50以下、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが0.1以上10以下の光を照射するように、混色光を制御することができる。前記第一蛍光体及び前記第二蛍光体の合計量100質量%に対する第二蛍光体の質量比が2質量%以上80質量%以下の範囲であると、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bを10を超えて38以下にすることができ、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frを1.5以上4.12以下にすることができ、植物の光受容体がより吸収しやすく、光形態形成を促進させやすい光を照射する発光装置を製造することができる。また、第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量100質量%に対する第二蛍光体の質量比が10質量%を超えて75質量%以下の範囲であると、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bを10を超えて38以下にすることができ、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frを1.5以上4.0以下にすることができ、植物の光受容体がさらに吸収しやすく、光形態形成をより促進させやすい光を照射する発光装置を提供することができる。
Composition for Fluorescent Member The composition contains 5 parts by mass or more and 150 parts by mass or less of the total of the first fluorescent substance and the second fluorescent substance with respect to 100 parts by mass of the resin. In the above composition, the mass ratio of the second phosphor to the total amount of the first phosphor and the second phosphor is the light emitted from the first and second phosphors excited by the light from the light emitting element and the light emitted. The ratio R / B of the optical quantum bundle R of red light to the optical quantum bundle B of blue light mixed with the light from the element is an amount exceeding 4 and 50 or less, and the red light with respect to the optical quantum bundle Fr of far-red light. The ratio R / Fr of the photon flux R is 0.1 or more and 10 or less. The mass ratio of the second phosphor to 100% by mass of the total amount of the first phosphor and the second phosphor contained in the composition is preferably in the range of 0.5% by mass or more and 99.5% by mass or less. It is more preferably 1% by mass or more and 99% by mass or less, further preferably 1% by mass or more and 90% by mass or less, and further preferably 2% by mass or more and 80% by mass or less. It is more preferably in the range of 5% by mass or more and 78% by mass or less, and particularly preferably in the range of more than 10% by mass and 75% by mass or less. When the mass ratio of the second phosphor to the total amount of the first phosphor and the second phosphor contained in the composition is within the above range, a light emitting element having an emission peak wavelength within the wavelength range of 380 nm or more and 490 nm or less. The ratio R / B of the light quantum bundle R of red light to the light quantum bundle B of blue light is 4 due to the light emitted from the first phosphor and the second phosphor excited by the light from the light emitting element together with the light from. The mixed color light can be controlled so that the ratio R / Fr of the light quantum bundle R of the red light to the light quantum bundle Fr of the far red light is 0.1 or more and 10 or less. When the mass ratio of the second phosphor to 100% by mass of the total amount of the first phosphor and the second phosphor is in the range of 2% by mass or more and 80% by mass or less, the red light with respect to the photon bundle B of the blue light The ratio R / B of the photon bundle R can be more than 10 and 38 or less, and the ratio R / Fr of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr of far red light can be 1.5 or more and 4.12 or less. It is possible to manufacture a light emitting device that irradiates light that is more easily absorbed by plant photons and promotes light morphology formation. Further, when the mass ratio of the second phosphor to 100% by mass of the total amount of the first phosphor and the second phosphor is in the range of more than 10% by mass and 75% by mass or less, the red color of the blue light with respect to the photon bundle B is red. The ratio R / B of the photon bundle R of light can be more than 10 and 38 or less, and the ratio R / Fr of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr of far red light is 1.5 or more and 4.0. It is possible to provide a light emitting device that irradiates light which is more easily absorbed by a plant photon and more easily promotes light morphology formation.
このような発光装置を用いた場合は、光形態形成を行なう植物の光受容体に前記発光装置から照射された光が吸収されやすく、植物の光形態形成が促進され、植物の育成を促進することができる。前記発光装置は、白色光を発光する光源と組み合わせて用いることが好ましい。白色光は、植物のクロロフィルなどの光合成を行なう植物の光受容体に吸収されやすい。例えば、白色光を発光する光源と、発光装置を組み合わせて用いることにより、植物の光合成を活性化させ、また、植物の光形態形成をより促進することができ、植物の育成をより促進することができる。白色光としては、例えば太陽光、各種ランプから照射される光が挙げられる。白色光を発光する光源としては、例えば太陽、蛍光ランプ、白熱電球、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ及びLEDランプから選ばれる少なくとも一種の光源を用いることができる。 When such a light emitting device is used, the light emitted from the light emitting device is easily absorbed by the photoreceiver of the plant that forms the photomorphogenesis, the photomorphogenesis of the plant is promoted, and the growth of the plant is promoted. be able to. The light emitting device is preferably used in combination with a light source that emits white light. White light is easily absorbed by photoreceptors of plants that perform photosynthesis such as chlorophyll of plants. For example, by using a light source that emits white light in combination with a light emitting device, photosynthesis of plants can be activated, photomorphogenesis of plants can be further promoted, and plant growth can be further promoted. Can be done. Examples of the white light include sunlight and light emitted from various lamps. As the light source that emits white light, for example, at least one light source selected from the sun, fluorescent lamps, incandescent lamps, metal halide lamps, high-pressure sodium lamps, and LED lamps can be used.
発光装置は、白色光を発光する光源と組み合わせて用いることによって、植物の成長を促進させる補光用の発光装置として用いることができる。発光装置と、白色光を発光する光源と組み合わせて用いた場合は、発光装置から発せられる光と、前記光源から発光する白色光とを混合した光の青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bは好ましくは1.0以上10以下、より好ましくは1.5以上8以下、さらに好ましくは2.0以上6以下であってもよい。また、発光装置から発光する光と、前記光源から発光する白色光とを混合した光の遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが、好ましくは0.1以上10以下、より好ましくは、0.2以上8以下、さらに好ましくは0.3以上7以下、よりさらに好ましくは0.4以上6以下、特に好ましくは0.5以上5以下であってもよい。 The light emitting device can be used as a light emitting device for supplementary light that promotes the growth of plants by using it in combination with a light source that emits white light. When used in combination with a light emitting device and a light source that emits white light, the photon of red light with respect to the photon bundle B of blue light that is a mixture of the light emitted from the light emitting device and the white light emitted from the light source. The ratio R / B of the bundle R may be preferably 1.0 or more and 10 or less, more preferably 1.5 or more and 8 or less, and further preferably 2.0 or more and 6 or less. Further, the ratio R / Fr of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr of far-red light of the light obtained by mixing the light emitted from the light emitting device and the white light emitted from the light source is preferably 0.1 or more. It may be 10 or less, more preferably 0.2 or more and 8 or less, still more preferably 0.3 or more and 7 or less, still more preferably 0.4 or more and 6 or less, and particularly preferably 0.5 or more and 5 or less.
照明装置
発光装置は、この発光装置とは別の光エネルギーを発する光源と組み合わせた照明装置としてもよい。前記発光装置とは別の光エネルギーを発する光源は、白色光を発する光源であってもよい。また、前記光源は、白色光以外の光を発光する光源であってもよく、例えば、青色光を発光する光源等が挙げられる。発光装置と、前記発光装置とは別の光エネルギーを発する光源とを組み合わせた照明装置は、植物の成長の程度に応じて、最適な光エネルギーを植物に照射することができる。
Lighting device The light emitting device may be a lighting device combined with a light source that emits light energy different from this light emitting device. The light source that emits light energy different from that of the light emitting device may be a light source that emits white light. Further, the light source may be a light source that emits light other than white light, and examples thereof include a light source that emits blue light. A lighting device that combines a light emitting device and a light source that emits light energy different from the light emitting device can irradiate a plant with optimum light energy according to the degree of growth of the plant.
植物栽培方法
本発明の一実施形態の植物栽培方法は、発光装置から発する光を植物に照射することにより、植物を栽培する方法である。植物栽培方法において、外部環境から隔離され、人為的に制御可能な植物工場において、発光装置100からの光を植物に照射することができる。また、太陽光を利用するハウスで栽培する植物に対して、太陽光の補光のために、発光装置を用いて、この発光装置からの光を植物に照射することもできる。植物の種類は特に限定されないが、発光装置は、植物の光合成を活性化し、光形態形成を行う植物の光受容体に吸収されやすい光を発することができ、茎、葉、根又は果実等を良好な形態又は重量を有するように植物の育成を促進することができるため、野菜、花卉類等の栽培に適用することが好ましい。野菜としては、リーフレタス、ガーデンレタス、カールレタス、ラムズレタス、ロメインレタス、エンダイブ、ロロロッサ、ルッコラレタス、フリルレタス、グリーンリーフ、サンチュ等のレタス、春菊等のキク科の野菜、ホウレンソウ等のアサガオ科の野菜、イチゴ等のバラ科の野菜、キク、ガーベラ、バラ、チューリップ等の花卉類が挙げられる。
Plant cultivation method The plant cultivation method according to the embodiment of the present invention is a method of cultivating a plant by irradiating the plant with light emitted from a light emitting device. In the plant cultivation method, the light from the
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples. The present invention is not limited to these examples.
実施例1乃至5及び比較例1
第一蛍光体
第一蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて670nmに発光ピーク波長を有するCaAlSiN3:Eu(以下、「670CASN」と記載する場合がある。)を用いた。
Examples 1 to 5 and Comparative Example 1
First Fluorescent Material As the first phosphor, it may be described as CaAlSiN 3 : Eu (hereinafter, “670CASN”) which is excited by light from a light emitting element having an emission peak wavelength at 450 nm and has an emission peak wavelength at 670 nm. ) Was used.
第二蛍光体
第二蛍光体として、以下の製造方法により得られる蛍光体を用いた。
原料として、Y2O3、CeO2、Cr2O3、Al2O3を用いて、所望の仕込み組成比となるように秤量し、フラックスを含まない各原料の合計量100質量部に対し、フラックスとして5質量部のBaF2を添加して、1時間、ボールミルにより、乾式混合し、原料混合物を得た。得られた原料混合物をアルミナ坩堝に充填し、蓋をして、H2が3体積%、N2が97体積%の還元雰囲気で、1500℃、10時間熱処理することで、焼成物を得た。この焼成物を乾式ふるいに通し、第二蛍光体を得た。得られた第二蛍光体について、誘導結合プラズマ発光分析装置(Perkin Elmer(パーキンエルマー)社製)を用いて、ICP−AES発光分析法により、組成分析を行なった。得られた第二蛍光体の組成は、(Y0.977Ce0.009Cr0.014)3Al5O12(以下、「YAG:Ce,Cr」と記載する場合がある。)であった。この第二蛍光体は、450nmの発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて707nmに発光ピーク波長を有する。
Second Fluorescent As the second fluorescent material, a fluorescent material obtained by the following production method was used.
As raw materials, Y 2 O 3 , CeO 2 , Cr 2 O 3 , and Al 2 O 3 were used and weighed so as to have a desired charged composition ratio, with respect to 100 parts by mass of the total amount of each raw material containing no flux. , 5 parts by mass of BaF 2 was added as a flux, and the mixture was dry-mixed by a ball mill for 1 hour to obtain a raw material mixture. The obtained raw material mixture was filled in an alumina crucible, covered, H 2 is 3 vol%, a reducing atmosphere of N 2 97 vol%, 1500 ° C., by heat treatment for 10 hours to obtain a fired product .. This fired product was passed through a dry sieve to obtain a second phosphor. The obtained second phosphor was subjected to composition analysis by an ICP-AES emission spectrometry method using an inductively coupled plasma emission spectrometer (manufactured by Perkin Elmer). The composition of the obtained second phosphor was (Y 0.977 Ce 0.009 Cr 0.014 ) 3 Al 5 O 12 (hereinafter, may be referred to as “YAG: Ce, Cr”). rice field. This second phosphor is excited by light from a light emitting device having an emission peak wavelength of 450 nm and has an emission peak wavelength of 707 nm.
発光装置
図1に示す発光装置と同様に発光装置を製造した。
発光装置100は、発光ピーク波長が450nmである窒化物半導体を発光素子10として用いた。
蛍光部材50を構成する樹脂としてシリコーン樹脂を用い、シリコーン樹脂100質量部に、第一蛍光体71又は第二蛍光体72を表1に示す配合比(質量部)で添加し、混合分散した後、脱泡して蛍光部材を構成する樹脂組成物を得た。実施例1から5の各樹脂組成物において、表1に示すように、第一蛍光体71と第二蛍光体72の配合比(質量部)を調節した。この樹脂組成物を、成形体40の凹部の発光素子10上に注入して、前記凹部に充填し、さらに150℃で4時間加熱し、樹脂組成物を硬化させ、蛍光部材50を形成し、実施例1乃至5の各実施例について図1に示されるような発光装置100を製造した。比較例1は、第二蛍光体を用いることなく、蛍光部材50に第一蛍光体71のみを含む樹脂組成物を用いて発光装置を製造した。得られた発光装置において、第一蛍光体71及び第二蛍光体72の合計量100質量%に対する、第一蛍光体71の質量比(質量%)及び第二蛍光体72の質量比(質量%)を表1に示す。
Light emitting device A light emitting device was manufactured in the same manner as the light emitting device shown in FIG.
The
A silicone resin is used as the resin constituting the
実施例6乃至10及び比較例2
実施例6乃至10及び比較例2は、第一蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて660nmに発光ピーク波長を有するCaAlSiN3:Eu(以下、「660CASN」と記載する場合がある。)を用いた。実施例6乃至10において、前記第一蛍光体と、実施例1と同様の第二蛍光体を、表2に示す配合比(質量部)で用いたこと以外は、実施例1と同様にして、発光装置を製造した。比較例2において、第二蛍光体を用いることなく、前記第一蛍光体のみを含む樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を製造した。表2に、実施例6乃至10及び比較例2の各樹脂組成物において、樹脂100質量部に対する、第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量(質量部)と、第一蛍光体の配合比(質量部)と、第二蛍光体の配合比(質量部)を示す。また、表2に、実施例6乃至10及び比較例2の発光装置における、第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量100質量%に対する、第一蛍光体の質量比(質量%)と、第二蛍光体の質量比(質量%)を示す。
Examples 6 to 10 and Comparative Example 2
In Examples 6 to 10 and Comparative Example 2, CaAlSiN 3 : Eu (hereinafter, “660CASN”), which is excited by light from a light emitting device having an emission peak wavelength at 450 nm and has an emission peak wavelength at 660 nm, is used as the first phosphor. May be described.) Was used. In Examples 6 to 10, the same as in Example 1 except that the first fluorescent substance and the same second fluorescent substance as in Example 1 were used in the compounding ratio (part by mass) shown in Table 2. , Manufactured a light emitting device. In Comparative Example 2, a light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the resin composition containing only the first fluorescent substance was used without using the second fluorescent substance. In Table 2, in each of the resin compositions of Examples 6 to 10 and Comparative Example 2, the total amount (parts by mass) of the first fluorescent substance and the second fluorescent substance and the compounding of the first fluorescent substance with respect to 100 parts by mass of the resin. The ratio (part by mass) and the compounding ratio (part by mass) of the second phosphor are shown. Further, Table 2 shows the mass ratio (mass%) of the first phosphor to 100% by mass of the total amount of the first phosphor and the second phosphor in the light emitting devices of Examples 6 to 10 and Comparative Example 2. The mass ratio (mass%) of the second phosphor is shown.
実施例11乃至15及び比較例3
実施例11乃至15及び比較例3は、第一蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて640nmに発光ピーク波長を有する(Sr,Ca)AlSiN3:Eu(以下、「640SCASN」と記載する場合がある。)を用いた。実施例11乃至15において、前記第一蛍光体と、実施例1と同様の第二蛍光体を、表3に示す配合比(質量部)で用いたこと以外は、実施例1と同様にして、発光装置を製造した。比較例3において、第二蛍光体を用いることなく、前記第一蛍光体のみを含む樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を製造した。表3に、実施例11乃至15及び比較例3の各樹脂組成物において、樹脂100質量部に対する第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量(質量部)と、第一蛍光体の配合比(質量部)と、第二蛍光体の配合比(質量部)を示す。また、表3に、実施例11乃至15及び比較例3の発光装置における第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量100質量%に対する、第一蛍光体の質量比(質量%)、第二蛍光体の質量比(質量%)を示す。
Examples 11 to 15 and Comparative Example 3
Examples 11 to 15 and Comparative Example 3 have (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu (Sr, Ca) as the first phosphor, which is excited by light from a light emitting element having a emission peak wavelength of 450 nm and has an emission peak wavelength of 640 nm. Hereinafter, it may be described as “640SCASN”). In Examples 11 to 15, the same as in Example 1 except that the first fluorescent substance and the same second fluorescent substance as in Example 1 were used in the compounding ratio (part by mass) shown in Table 3. , Manufactured a light emitting device. In Comparative Example 3, a light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the resin composition containing only the first fluorescent substance was used without using the second fluorescent substance. In Table 3, in each of the resin compositions of Examples 11 to 15 and Comparative Example 3, the total amount (parts by mass) of the first fluorescent substance and the second fluorescent substance with respect to 100 parts by mass of the resin and the compounding ratio of the first fluorescent substance are shown. (Mass part) and the compounding ratio of the second phosphor (part by mass) are shown. Further, Table 3 shows the mass ratio (mass%) of the first phosphor to 100% by mass of the total amount of the first phosphor and the second phosphor in the light emitting devices of Examples 11 to 15 and Comparative Example 3. The mass ratio (mass%) of the phosphor is shown.
実施例16乃至20
実施例16乃至20は、第一蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて640nmに発光ピーク波長を有する(Sr,Ca)AlSiN3:Euを用い、第二蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて692nmに発光ピーク波長を有する(Al0.9943Cr0.0057)2O3を用いた。実施例16乃至20において、前記第一蛍光体と、前記第二蛍光体を、表4に示す配合比(質量部)で用いたこと以外は、実施例1と同様にして、発光装置を製造した。表4に、実施例16乃至20の各樹脂組成物において、樹脂100質量部に対する、第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量(質量部)と、第一蛍光体の配合比(質量部)と、第二蛍光体の配合比(質量部)を示す。また、表4に、実施例16乃至20の発光装置における、第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量100質量%に対する、第一蛍光体の質量比(%)と、第二蛍光体の質量比(%)を示す。表4には、比較例3の樹脂組成物における、樹脂100質量部に対する蛍光体の各配合比(質量部)と、比較例3の発光装置における各蛍光体の質量比(質量%)も記載した。
Examples 16 to 20
Examples 16 to 20 use (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu, which is excited by light from a light emitting element having a emission peak wavelength at 450 nm and has an emission peak wavelength at 640 nm, as the first phosphor. As the phosphor, 2 O 3 (Al 0.9943 Cr 0.0057 ), which is excited by light from a light emitting element having an emission peak wavelength at 450 nm and has an emission peak wavelength at 692 nm, was used. A light emitting device is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first fluorescent substance and the second fluorescent substance are used in the compounding ratio (part by mass) shown in Table 4 in Examples 16 to 20. bottom. In Table 4, in each of the resin compositions of Examples 16 to 20, the total amount of the first fluorescent substance and the second fluorescent substance (parts by mass) and the compounding ratio of the first fluorescent substance (parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the resin are shown. ) And the compounding ratio (parts by mass) of the second phosphor. Further, Table 4 shows the mass ratio (%) of the first fluorescent substance to 100% by mass of the total amount of the first fluorescent substance and the second fluorescent substance in the light emitting devices of Examples 16 to 20, and the mass ratio (%) of the second fluorescent substance. The mass ratio (%) is shown. Table 4 also shows the compounding ratio (mass part) of each fluorescent substance to 100 parts by mass of the resin in the resin composition of Comparative Example 3 and the mass ratio (mass%) of each fluorescent substance in the light emitting device of Comparative Example 3. bottom.
実施例21乃至23
第一蛍光体
第一蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて640nmに発光ピーク波長を有する(Sr,Ca)AlSiN3:Euを用いた。
Examples 21 to 23
First Fluorescent As the first phosphor, AlSiN 3 : Eu, which is excited by light from a light emitting element having a emission peak wavelength at 450 nm and has an emission peak wavelength at 640 nm, was used.
第二蛍光体
第二蛍光体として、以下の製造方法により得られる蛍光体を用いた。
まず、原料として、Lu2O3、CeO2、Cr2O3、Al2O3を用いて、所望の仕込み組成比となるように秤量して、フラックスを含まない各原料の合計量100質量部に対して、フラックスとして5質量部のBaF2を添加して、1時間、ボールミルにより、乾式混合し、原料混合物を得た。得られた原料混合物をアルミナ坩堝に充填し、蓋をして、H2が3体積%、N2が97体積%の還元雰囲気で、1500℃、10時間熱処理することで、焼成物を得た。この焼成物を乾式ふるいに通し、第二蛍光体を得た。得られた第二蛍光体について、誘導結合プラズマ発光分析装置(Perkin Elmer(パーキンエルマー)社製)を用いて、ICP−AES発光分析法により、組成分析を行なった。得られた第二蛍光体の組成は、(Lu0.9725Ce0.0175Cr0.01)3Al5O12(以下、「LAG:Ce,Cr」と記載する場合がある。)であった。この第二蛍光体は、450nmの発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて687nmに発光ピーク波長を有する。
Second Fluorescent As the second fluorescent material, a fluorescent material obtained by the following production method was used.
First, Lu 2 O 3 , CeO 2 , Cr 2 O 3 , and Al 2 O 3 are used as raw materials, weighed so as to have a desired charged composition ratio, and the total amount of each raw material containing no flux is 100 mass. 5 parts by mass of BaF 2 was added to each part as a flux, and the mixture was dry-mixed with a ball mill for 1 hour to obtain a raw material mixture. The obtained raw material mixture was filled in an alumina crucible, covered, H 2 is 3 vol%, a reducing atmosphere of N 2 97 vol%, 1500 ° C., by heat treatment for 10 hours to obtain a fired product .. This fired product was passed through a dry sieve to obtain a second phosphor. The obtained second phosphor was subjected to composition analysis by an ICP-AES emission spectrometry method using an inductively coupled plasma emission spectrometer (manufactured by Perkin Elmer). The composition of the obtained second phosphor was (Lu 0.9725 Ce 0.0175 Cr 0.01 ) 3 Al 5 O 12 (hereinafter, may be referred to as “LAG: Ce, Cr”). rice field. This second phosphor is excited by light from a light emitting device having an emission peak wavelength of 450 nm and has an emission peak wavelength of 687 nm.
発光装置
実施例21乃至23は、第一蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて640nmに発光ピーク波長を有する(Sr,Ca)AlSiN3:Euを用い、第二蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて687nmに発光ピーク波長を有するLAG:Ce,Crを用いた。実施例21乃至23は、前記第一蛍光体と、前記第二蛍光体を、表5に示す配合比(質量部)で用いたこと以外は、実施例1と同様にして、発光装置を製造した。表5に、実施例21乃至23の各樹脂組成物において、樹脂100質量部に対する、第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量(質量部)と、第一蛍光体の配合比(質量部)と、第二蛍光体の配合比(質量部)を示す。また、表5に、実施例21乃至23の発光装置における、第一蛍光体71及び第二蛍光体72の合計100質量%に対する、第一蛍光体の質量比(質量%)と、第二蛍光体の質量比(質量%)を示す。表5には、比較例3の樹脂組成物における、樹脂100質量部に対する蛍光体の各配合比(質量部)と、比較例3の発光装置における各蛍光体の質量比(質量%)も記載した。
Light emitting devices Examples 21 to 23 use (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu as the first phosphor, which is excited by light from a light emitting element having a light emitting peak wavelength at 450 nm and has a light emitting peak wavelength at 640 nm. As the second phosphor, LAG: Ce, Cr, which was excited by light from a light emitting element having an emission peak wavelength at 450 nm and had an emission peak wavelength at 687 nm, was used. In Examples 21 to 23, a light emitting device is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first fluorescent substance and the second fluorescent substance are used in the compounding ratio (part by mass) shown in Table 5. bottom. In Table 5, in each of the resin compositions of Examples 21 to 23, the total amount (parts by mass) of the first fluorescent substance and the second fluorescent substance and the compounding ratio of the first fluorescent substance (parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the resin are shown. ) And the compounding ratio (parts by mass) of the second phosphor. Further, Table 5 shows the mass ratio (mass%) of the first phosphor to 100% by mass of the total of the
実施例24乃至26
第一蛍光体
第一蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて640nmに発光ピーク波長を有する(Sr,Ca)AlSiN3:Euを用いた。
Examples 24 to 26
First Fluorescent As the first phosphor, AlSiN 3 : Eu, which is excited by light from a light emitting element having a emission peak wavelength at 450 nm and has an emission peak wavelength at 640 nm, was used.
第二蛍光体
第二蛍光体として、以下の製造方法により得られる蛍光体を用いた。
まず、原料として、Gd2O3、CeO2、Cr2O3、Al2O3を用いて、所望の仕込み組成比となるように秤量して、フラックスを含まない各原料の合計量100質量部に対して、フラックスとして5質量部のBaF2を添加して、1時間、ボールミルにより、乾式混合し、原料混合物を得た。得られた原料混合物をアルミナ坩堝に充填し、蓋をして、H2が3体積%、N2が97体積%の還元雰囲気で、1500℃、10時間熱処理することで、焼成物を得た。この焼成物を乾式ふるいに通し、第二蛍光体を得た。得られた第二蛍光体について、誘導結合プラズマ発光分析装置(Perkin Elmer(パーキンエルマー)社製)を用いて、ICP−AES発光分析法により、組成分析を行なった。得られた第二蛍光体の組成は、(Gd0.9675Ce0.0125Cr0.02)3Al5O12(以下、「GAG:Ce,Cr」と記載する場合がある。)であった。この第二蛍光体は、450nmの発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて727nmに発光ピーク波長を有する。
Second Fluorescent As the second fluorescent material, a fluorescent material obtained by the following production method was used.
First, Gd 2 O 3 , CeO 2 , Cr 2 O 3 , and Al 2 O 3 are used as raw materials, weighed so as to have a desired charged composition ratio, and the total amount of each raw material not containing flux is 100 mass. 5 parts by mass of BaF 2 was added to each part as a flux, and the mixture was dry-mixed with a ball mill for 1 hour to obtain a raw material mixture. The obtained raw material mixture was filled in an alumina crucible, covered, H 2 is 3 vol%, a reducing atmosphere of N 2 97 vol%, 1500 ° C., by heat treatment for 10 hours to obtain a fired product .. This fired product was passed through a dry sieve to obtain a second phosphor. The obtained second phosphor was subjected to composition analysis by an ICP-AES emission spectrometry method using an inductively coupled plasma emission spectrometer (manufactured by Perkin Elmer). The composition of the obtained second phosphor is (Gd 0.9675 Ce 0.0125 Cr 0.02 ) 3 Al 5 O 12 (hereinafter, may be referred to as “GAG: Ce, Cr”). rice field. This second phosphor is excited by light from a light emitting device having an emission peak wavelength of 450 nm and has an emission peak wavelength of 727 nm.
発光装置
実施例24乃至26は、第一蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて640nmに発光ピーク波長を有する(Sr,Ca)AlSiN3:Euを用い、第二蛍光体として、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起されて727nmに発光ピーク波長を有するGAG:Ce,Crを用いた。実施例24乃至26は、前記第一蛍光体と、前記第二蛍光体を、表6に示す配合比(質量部)で用いたこと以外は、実施例1と同様にして、発光装置を製造した。表6に、実施例24乃至26の各樹脂組成物において、樹脂100質量部に対する、第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量(質量部)と、第一蛍光体の配合比(質量部)と、第二蛍光体の配合比(質量部)を示す。また、表6に、発光装置における第一蛍光体及び第二蛍光体の合計量100質量%に対する、第一蛍光体の質量比(質量%)と、第二蛍光体の質量比(質量%)を示す。表6には、比較例3の樹脂組成物における、樹脂100質量部に対する蛍光体の各配合比(質量部)と、比較例3の発光装置における各蛍光体の質量比(質量%)も記載した。
Light emitting devices Examples 24 to 26 use (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu as the first phosphor, which is excited by light from a light emitting element having a light emitting peak wavelength at 450 nm and has a light emitting peak wavelength at 640 nm. As the second phosphor, GAG: Ce, Cr, which was excited by light from a light emitting element having an emission peak wavelength at 450 nm and had an emission peak wavelength at 727 nm, was used. In Examples 24 to 26, a light emitting device is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the first fluorescent substance and the second fluorescent substance are used in the compounding ratio (part by mass) shown in Table 6. bottom. In Table 6, in each of the resin compositions of Examples 24 to 26, the total amount of the first fluorescent substance and the second fluorescent substance (parts by mass) and the compounding ratio of the first fluorescent substance (parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the resin are shown. ) And the compounding ratio (parts by mass) of the second phosphor. Further, Table 6 shows the mass ratio (mass%) of the first phosphor and the mass ratio (mass%) of the second phosphor to the total amount of 100% by mass of the first phosphor and the second phosphor in the light emitting device. Is shown. Table 6 also shows the compounding ratio (mass part) of each fluorescent substance to 100 parts by mass of the resin in the resin composition of Comparative Example 3 and the mass ratio (mass%) of each fluorescent substance in the light emitting device of Comparative Example 3. bottom.
相対光量子束
各実施例及び各比較例に係る発光装置から発する光を、分光器(浜松ホトニクス株式会社製、PMA−11)を用いて測定した。得られた放射束(W)から、下記式(1)に基づいて光量子束に換算し、光量子束のスペクトルを作成した。図2は、実施例1乃至5及び比較例1の発光装置について、各発光装置の波長670nmにおける光量子束のスペクトルを1として、波長に対する相対光量子束として表わした。また、図3は、実施例6乃至10及び比較例2の発光装置について、各発光装置の波長660nmにおける光量子束のスペクトルを1として、波長に対する相対光量子束として表わした。また、図4は、実施例11乃至15及び比較例3の発光装置について、各発光装置の波長640nmにおける光量子束のスペクトルを1として、波長に対する相対光量子束として表わした。図5は、実施例16乃至20及び比較例3の発光装置について、各発光装置の波長640nmにおける光量子束のスペクトルを1として、波長に対する相対光量子束として表わした。図6は、実施例21乃至23及び比較例3の発光装置について、各発光装置の波長640nmにおける光量子束のスペクトルを1として、波長に対する相対光量子束として表わした。図7は、実施例24乃至26及び比較例3の発光装置について、各発光装置の波長640nmにおける光量子束のスペクトルを1として、波長に対する相対光量子束として表わした。
放射束(W)=光量子束(mol・s−1)×アボガドロ数(mol−1)×プランク定数(Js)×光速度(m・s−1)÷波長(m) (1)
Relative photon flux The light emitted from the light emitting device according to each example and each comparative example was measured using a spectroscope (PMA-11, manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.). The obtained radiant flux (W) was converted into a photon flux based on the following equation (1), and a spectrum of the photon flux was created. FIG. 2 shows the light emitting devices of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 as relative photon bundles with respect to the wavelength, with the spectrum of the photon flux at the wavelength of 670 nm of each light emitting device as 1. Further, FIG. 3 shows the light emitting devices of Examples 6 to 10 and Comparative Example 2 as relative photon bundles with respect to the wavelength, with the spectrum of the photon flux at the wavelength of 660 nm of each light emitting device as 1. Further, FIG. 4 shows the light emitting devices of Examples 11 to 15 and Comparative Example 3 as relative photon bundles with respect to the wavelength, with the spectrum of the photon flux at the wavelength of 640 nm of each light emitting device as 1. FIG. 5 shows the light emitting devices of Examples 16 to 20 and Comparative Example 3 as relative photon bundles with respect to the wavelength, with the spectrum of the photon flux at the wavelength of 640 nm of each light emitting device as 1. FIG. 6 shows the light emitting devices of Examples 21 to 23 and Comparative Example 3 as relative photon bundles with respect to the wavelength, with the spectrum of the photon flux at the wavelength of 640 nm of each light emitting device as 1. FIG. 7 shows the light emitting devices of Examples 24 to 26 and Comparative Example 3 as relative photon bundles with respect to the wavelength, with the spectrum of the photon flux at the wavelength of 640 nm of each light emitting device as 1.
Radiant flux (W) = Photon flux (mol · s -1 ) x Avogadro's number (mol -1 ) x Planck's constant (Js) x Speed of light (m · s -1 ) ÷ Wavelength (m) (1)
光量子束
各実施例及び比較例について、前記式(1)から得られる発光装置の光量子束のスペクトルを用いて、各波長範囲における光量子束を算出した。400nm以上490nm以下の波長範囲の光量子束を積算して、青色光の光量子束Bを算出した。また、620nm以上700nm未満の波長範囲の光量子束を積算して、赤色光の光量子束Rを算出した。また、700nm以上780nm以下の波長範囲の光量子束を積算して、遠赤色光の光量子束Frを算出した。各実施例及び比較例の発光装置について求めた光量子束B、R、Frから、光量子束Bに対する光量子束Rの比R/B、光量子束Frに対する光量子束Rの比R/Frを求めた。結果を表1から表6に示す。
Photon flux For each example and comparative example, the photon flux in each wavelength range was calculated using the spectrum of the photon flux of the light emitting device obtained from the above equation (1). The photon bundle B of blue light was calculated by integrating the photon bundles in the wavelength range of 400 nm or more and 490 nm or less. Further, the photon bundle R of red light was calculated by integrating the photon bundles in the wavelength range of 620 nm or more and less than 700 nm. Further, the photon bundle Fr of far-red light was calculated by integrating the photon bundles in the wavelength range of 700 nm or more and 780 nm or less. From the photon bundles B, R, and F obtained for the light emitting devices of each Example and Comparative Example, the ratio R / B of the photon bundle R to the photon bundle B and the ratio R / Fr of the photon bundle R to the photon bundle Fr were obtained. The results are shown in Tables 1 to 6.
図8は、実施例1乃至5及び比較例1、実施例6乃至10及び比較例2、実施例11乃至15及び比較例3、実施例16乃至20及び比較例3、実施例21乃至23及び比較例3、実施例24乃至26及び比較例3の各発光装置に備える蛍光部材中の第二蛍光体の含有量と各発光装置の前記光量子束Frに対する前記光量子束Rの比R/Frの関係を示すグラフである。 8 shows Examples 1 to 5, Comparative Example 1, Examples 6 to 10, Comparative Example 2, Examples 11 to 15, Comparative Example 3, Examples 16 to 20, Comparative Example 3, and Examples 21 to 23. The ratio R / Fr of the content of the second phosphor in the fluorescent member provided in each of the light emitting devices of Comparative Examples 3, 24 to 26 and Comparative Example 3 and the photon bundle R to the photon bundle Fr of each light emitting device. It is a graph which shows the relationship.
表1乃至6に示すように、実施例1乃至26の発光装置は、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束の比R/Bが10を超えて12以下であり、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが1.59以上4.12以下であった。
図2乃至図7に示すように、第一蛍光体と第二蛍光体を備える発光装置は、450nmに発光素子の発光ピーク波長と、前記発光素子からの光により励起されて580nm以上680nm未満の波長範囲内に第一蛍光体の少なくとも一つの発光ピーク波長を有し、前記発光素子からの光により励起されて680nm以上800nm以下の波長範囲内に第二蛍光体の少なくとも一つの発光ピーク波長を有することが確認できた。
As shown in Tables 1 to 6, in the light emitting devices of Examples 1 to 26, the ratio R / B of the photon bundle of red light to the photon bundle B of blue light is more than 10 and 12 or less, and is of far red light. The ratio R / Fr of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr was 1.59 or more and 4.12 or less.
As shown in FIGS. 2 to 7, the light emitting device including the first phosphor and the second phosphor is excited by the emission peak wavelength of the light emitting element at 450 nm and the light from the light emitting element and has a wavelength of 580 nm or more and less than 680 nm. It has at least one emission peak wavelength of the first phosphor within the wavelength range, and is excited by the light from the light emitting element to have at least one emission peak wavelength of the second phosphor within the wavelength range of 680 nm or more and 800 nm or less. It was confirmed that it had.
表1乃至6に示すように、比較例1乃至3の発光装置は、前記光量子束Bに対する前記光量子束Rの比R/Bが10以上であったが、比較例1乃至3の発光装置は、第二蛍光体を含む蛍光部材を備えていないため、比較例1の発光装置の比R/Frは、実施例1乃至5の各発光装置の比R/Frよりも大きく、比較例2の発光装置の比R/Frは、実施例6乃至10の各発光装置の比R/Frよりも大きく、比較例3の発光装置の比R/Frは、実施例11乃至26の各発光装置の比R/Frよりも大きくなり、植物の光受容体に吸収されやすく、植物の光形態形成を促進するための、より数値の小さい比R/Frを有する混色光に制御することは困難であった。 As shown in Tables 1 to 6, the light emitting devices of Comparative Examples 1 to 3 had a ratio R / B of the photon bundle R to the photon bundle B of 10 or more, but the light emitting devices of Comparative Examples 1 to 3 had. Since the fluorescent member containing the second phosphor is not provided, the ratio R / Fr of the light emitting device of Comparative Example 1 is larger than the ratio R / Fr of each light emitting device of Examples 1 to 5, and the ratio R / Fr of Comparative Example 2 The ratio R / Fr of the light emitting device is larger than the ratio R / Fr of each light emitting device of Examples 6 to 10, and the ratio R / Fr of the light emitting device of Comparative Example 3 is the ratio R / Fr of each light emitting device of Examples 11 to 26. It is difficult to control the mixed-color light having a smaller ratio R / Fr, which is larger than the ratio R / Fr and is easily absorbed by the photon receptors of the plant and promotes the formation of light morphology of the plant. rice field.
また、図2乃至7に示すように、比較例1乃至3の各発光装置は、第二蛍光体を含む蛍光部材を備えていないため、450nmの発光ピーク波長を有する発光素子からの光に励起されても、680nm以上800nm以下の波長範囲内に少なくとも一つ以上の発光ピーク波長の存在が認められなかった。 Further, as shown in FIGS. 2 to 7, since each of the light emitting devices of Comparative Examples 1 to 3 does not include a fluorescent member including a second phosphor, it is excited by light from a light emitting element having a light emitting peak wavelength of 450 nm. However, the presence of at least one emission peak wavelength was not observed in the wavelength range of 680 nm or more and 800 nm or less.
図8に示すように、実施例1乃至26の発光装置は、蛍光部材に含まれる第二蛍光体の量により遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが調節できることが確認できた。図11に示す非特許文献1に記載されているように、光源の分光分布の違いは、例えばロメインレタスの草丈に影響し、比R/Frが小さいとロメインレタスの草丈が小さくなることが示されている。図8に示されるように実施例1乃至26の発光装置のように、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/Bと、前記光量子束Frに対する前記光量子束Rの比R/Frが制御された混色光を植物に照射できると、光形態形成を行なう植物の光受容体、例えば赤色光吸収型(Pr型)のフィトクロムと遠赤色光吸収型(Pfr)のフィトクロムの2つの光受容体に吸収しやすい光を照射することができ、植物の光形成形態を促進し、植物の育成をより促進する光を照射できる。
As shown in FIG. 8, in the light emitting devices of Examples 1 to 26, the ratio R / Fr of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr of far red light is adjusted by the amount of the second phosphor contained in the fluorescent member. I was able to confirm that it was possible. As described in
次に、前述の実施例又は比較例の発光装置と、白色光を発光する光源である白色LEDとを組み合わせて植物栽培用光源となる発光装置を製造した。以下、実施例又は比較例の発光装置と、白色LEDとを組み合わせた発光装置を、植物栽培用光源という。 Next, a light emitting device used as a light source for plant cultivation was manufactured by combining the light emitting device of the above-mentioned Example or Comparative Example with a white LED which is a light source for emitting white light. Hereinafter, the light emitting device in which the light emitting device of the example or the comparative example and the white LED are combined is referred to as a light source for plant cultivation.
植物栽培用光源A
比較例2の発光装置と、白色LEDとを組み合わせて、植物栽培用光源Aを製造した。
Light source for plant cultivation A
A light source A for plant cultivation was manufactured by combining the light emitting device of Comparative Example 2 and the white LED.
植物栽培用光源B
実施例8の発光装置と、白色LEDとを組み合わせて、植物栽培用光源Bを製造した。
Light source for plant cultivation B
The light source B for plant cultivation was manufactured by combining the light emitting device of Example 8 and the white LED.
植物栽培用光源C
実施例9の発光装置と、白色LEDとを組み合わせて、植物栽培用光源Cを製造した。
Light source for plant cultivation C
The light source C for plant cultivation was manufactured by combining the light emitting device of Example 9 and the white LED.
植物栽培用光源D
実施例10の発光装置と、白色LEDとを組み合わせて、植物栽培用光源Dを製造した。
Light source for plant cultivation D
The light source D for plant cultivation was manufactured by combining the light emitting device of Example 10 and the white LED.
光量子束
植物栽培用光源A乃至Dから発する光の光量子束のスペクトルを、分光放射照度計(コニカミノルタ株式会社製、CL−500A)を用いて測定し、400nm以上490nm以下の波長範囲の光量子束を積算した青色光の光量子束Bと、620nm以上700nm未満の波長範囲の光量子束を積算した赤色光の光量子束Rと、700nm以上780nm以下の波長範囲の光量子束を積算した遠赤色光の光量子束Frを算出し、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/B、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frを求めた。結果を表7に示す。図9は、植物栽培用光源A乃至Dの波長に対する光量子束のスペクトルを示す。図9において、植物栽培用光源A乃至Dの380nm以上490nm以下の波長範囲内にある発光ピーク波長を1として波長に対する相対光量子束のスペクトルとして表した。
Photon bundle The spectrum of the photon bundle of light emitted from light sources A to D for plant cultivation was measured using a spectroscopic radiation illuminance meter (CL-500A, manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.), and the photon bundle in the wavelength range of 400 nm or more and 490 nm or less. The optical quantum bundle B of blue light integrated with, the optical quantum bundle R of red light integrated with the optical quantum bundle in the wavelength range of 620 nm or more and less than 700 nm, and the optical quantum of far-red light integrated with the optical quantum bundle of the wavelength range of 700 nm or more and 780 nm or less. The bundle Fr was calculated, and the ratio R / B of the optical quantum bundle R of red light to the optical quantum bundle B of blue light and the ratio R / Fr of the optical quantum bundle R of red light to the optical quantum bundle Fr of far-red light were obtained. The results are shown in Table 7. FIG. 9 shows the spectrum of the photon flux with respect to the wavelengths of the light sources A to D for plant cultivation. In FIG. 9, the emission peak wavelength in the wavelength range of 380 nm or more and 490 nm or less of the light sources A to D for plant cultivation is set as 1, and is represented as a spectrum of photon flux relative to the wavelength.
植物栽培試験
栽培用の植物として、サンチュを用いた。
播種
ウレタンスポンジ(株式会社トクヤマ製作所製、フラット型汎用品)に植物の種を播き、白色LED(日亜化学工業株式会社製)からの光を照射し、発芽、育苗を行った。
室温が25℃、湿度が60%、CO2濃度が800〜1100ppm、白色LEDの光量子束密度が80μmol・m−2・s−1、日長16時間/日の条件で7日間、前記植物を栽培した。
定植
播種から7日後のサンチュの第三葉の大きさを測定し、同程度のサイズの植物を試験に使用した。第三葉の大きさが同程度のサンチュを使用するのは、種子起因によるばらつきをできるだけ抑えて、本来の目的である光源から発せられる光の影響による植物の育成の違いを明らかにするためである。
試験用に選択された植物に、植物栽培用光源A乃至Dの光を照射し、植物を水耕栽培した。室温が25℃、湿度が60%、CO2濃度が800〜1100ppm、栽培用光源A乃至Dの光量子束密度が310μmol・m−2・s−1、日長16時間/日の条件で25日間、植物を栽培した。養液は、NS1号(OATアグリオ株式会社製)と、NS2号(OATアグリオ株式会社製)の質量比(NS1号:NS2号)が2:3となる割合で混合したものを水に溶かして使用した。養液の導電率を2.0mS・cm−1とした。栽培用光源A乃至Dの光の青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束の比R/B及び遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frは、定植期間を通じて変化しなかった。
Plant cultivation test Lettuce was used as a plant for cultivation.
Seeding Plant seeds were sown on a urethane sponge (manufactured by Tokuyama Seisakusho Co., Ltd., a flat type general-purpose product) and irradiated with light from a white LED (manufactured by Nichia Corporation) to germinate and raise seedlings.
The plant was used for 7 days under the conditions of room temperature of 25 ° C., humidity of 60%, CO 2 concentration of 800 to 1100 ppm, photon flux density of white LED of 80 μmol · m- 2 · s -1, and day length of 16 hours / day. Cultivated.
The size of the third leaf of lettuce was measured 7 days after planting and sowing, and a plant of the same size was used for the test. The reason for using lettuce with the same size of the third leaf is to suppress the variation due to seeds as much as possible and to clarify the difference in plant growth due to the influence of the light emitted from the light source, which is the original purpose. be.
The plants selected for the test were irradiated with the light of the light sources A to D for plant cultivation, and the plants were hydroponically cultivated. Room temperature is 25 ° C, humidity is 60%, CO 2 concentration is 800 to 1100 ppm, photon flux density of cultivation light sources A to D is 310 μmol · m -2 · s -1 , and day length is 16 hours / day for 25 days. , Cultivated plants. The nutrient solution is a mixture of NS1 (manufactured by OAT Agrio Co., Ltd.) and NS2 (manufactured by OAT Agrio Co., Ltd.) at a mass ratio (NS1: NS2) of 2: 3 dissolved in water. used. The conductivity of the nutrient solution was 2.0 mS · cm -1 . The ratio R / B of the photon bundle of red light to the photon bundle B of blue light of the light sources A to D for cultivation and the ratio R / Fr of the photon bundle R of red light to the photon bundle Fr of far-red light are the planting period. Did not change through.
新鮮重(可食部)の測定
栽培後の植物を収穫し、収穫した植物から根を取り除き、植物の地上部の湿重量を測定した。植物栽培用光源A乃至Dからのそれぞれの光を、6株の植物に照射して水耕栽培し、水耕栽培した各植物の地上部の湿重量を新鮮重(可食部)(g)として測定した。6株の植物の新鮮重(可食部)(g)の平均値を、表7に示す。
Measurement of fresh weight (edible part) The plant after cultivation was harvested, the roots were removed from the harvested plant, and the wet weight of the above-ground part of the plant was measured. Light from light sources A to D for plant cultivation is applied to 6 plants for hydroponics, and the wet weight of the above-ground part of each hydroponically cultivated plant is fresh weight (edible part) (g). Measured as. The average value of the fresh weight (edible portion) (g) of the six plants is shown in Table 7.
草丈の測定
植物栽培用光源A乃至Dからのそれぞれの光を、6株の植物に照射して水耕栽培し、水耕栽培した各植物収穫し、収穫した各植物の株元から最長の葉先までの長さを、草丈(cm)として測定した。6株の植物の草丈(cm)の平均値を、結果を表7に示す。
Measurement of plant height Each of the 6 plants is irradiated with light from light sources A to D for hydroponics, hydroponically cultivated, each plant is harvested, and the longest leaf from the root of each harvested plant. The length up to the tip was measured as the plant height (cm). The average value of plant height (cm) of 6 plants is shown in Table 7.
表7に示すように、実施例8、9及び10の発光装置と白色LEDを用いた植物栽培用光源B乃至Dは、比較例2の発光装置と白色LEDを用いた植物栽培用光源Aと比べて、新鮮重(可食部)が増えており、草丈も伸長していた。この結果から、本発明の第一の実施形態に係る発光装置は、白色光を発光する光源と組み合わせて用いることによって、植物の光合成を行う光受容体及び茎の伸長、葉の展開作用等の光形態形成を行う植物の光受容体に吸収されやすい光を発することができ、植物の成長を促進できることが確認できた。 As shown in Table 7, the light sources B to D for plant cultivation using the light emitting devices of Examples 8, 9 and 10 and the white LED are the light source A for plant cultivation using the light emitting device of Comparative Example 2 and the white LED. In comparison, the fresh weight (edible part) increased and the plant height also increased. From this result, the light emitting device according to the first embodiment of the present invention can be used in combination with a light source that emits white light to photosynthesize plants, extend stems, expand leaves, and the like. It was confirmed that light that is easily absorbed by the photoreceptors of plants that form photomorphogenesis can be emitted and that the growth of plants can be promoted.
図9に示すように、実施例8、9又は10の発光装置と白色LEDを用いた植物栽培用光源B乃至Dは、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frが、比較例2の発光装置と白色LEDを用いた植物栽培用光源Aよりも小さく、Fr成分が増えていることで、遠赤色光と赤色光の2種類の光による相乗効果(エマーソン効果)によっても、光合成が活性化されて、植物の成長が促進されたと推測される。 As shown in FIG. 9, in the light sources B to D for plant cultivation using the light emitting device of Examples 8, 9 or 10 and the white LED, the ratio R / of the photosynthetic bundle R of red light to the photosynthetic bundle Fr of far red light. The Fr is smaller than the light source A for plant cultivation using the light emitting device of Comparative Example 2 and the white LED, and the Fr component is increased, so that the synergistic effect (Emmerson effect) of the two types of light, far-red light and red light, is achieved. ) Also, it is presumed that photosynthesis was activated and the growth of plants was promoted.
次に、参考例として、前述の比較例2及び実施例8乃至10で第一蛍光体として用いた450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光により励起された660nmに発光ピーク波長を有するCaAlSiN3:Eu(660CASN)と、660nm付近に発光ピーク波長を有する赤色LEDの温度とピーク波長との関係を測定した。具体的には、25℃、105℃、140℃において、450nmに発光ピーク波長を有する発光素子からの光を660CASN蛍光体に照射し、660CASN蛍光体から発する光のスペクトルを、分光器を用いて測定し、各温度における発光スペクトルのピーク波長を求めた。また、25℃、85℃、120℃において、前記赤色LEDから発せられる光のスペクトルを、前記分光器を用いて測定し、各温度におけるスペクトルのピーク波長を求めた。結果を表8及び図10に示す。 Next, as a reference example, CaAlSiN having an emission peak wavelength at 660 nm excited by light from a light emitting element having an emission peak wavelength at 450 nm used as the first phosphor in Comparative Example 2 and Examples 8 to 10 described above. 3 : The relationship between Eu (660CASN) and the temperature and peak wavelength of a red LED having an emission peak wavelength near 660 nm was measured. Specifically, at 25 ° C., 105 ° C., and 140 ° C., the 660CASN phosphor is irradiated with light from a light emitting element having an emission peak wavelength of 450 nm, and the spectrum of the light emitted from the 660CASN phosphor is obtained by using a spectroscope. The measurement was performed, and the peak wavelength of the emission spectrum at each temperature was determined. Further, the spectrum of the light emitted from the red LED was measured at 25 ° C., 85 ° C., and 120 ° C. using the spectroscope, and the peak wavelength of the spectrum at each temperature was determined. The results are shown in Table 8 and FIG.
表8及び図10に示すように、実施例6乃至10の発光装置において第一蛍光体として用いた660CASNは、室温程度の25℃から140℃の高温で使用した場合であってもピーク波長の変動が小さい。赤色LEDは、25℃で使用した場合と、120℃の高温で使用した場合には、高温で使用するほど、ピーク波長が長波長側に大きく変動していた。この結果から赤色LEDでは、温度によってピーク波長が変化し、赤色光の光量子束の調整が難しく、青色光の光量子束Bに対する赤色光の光量子束Rの比R/B、遠赤色光の光量子束Frに対する赤色光の光量子束Rの比R/Frを調整した場合であっても、温度によって比R/B、比R/Frが変動してしまい、植物の成長が不安定になる可能性があることが分かった。 As shown in Table 8 and FIG. 10, the 660CASN used as the first phosphor in the light emitting devices of Examples 6 to 10 has a peak wavelength even when used at a high temperature of about 25 ° C to 140 ° C, which is about room temperature. The fluctuation is small. When the red LED was used at 25 ° C. and at a high temperature of 120 ° C., the peak wavelength fluctuated greatly toward the long wavelength side as it was used at a higher temperature. From this result, in the red LED, the peak wavelength changes depending on the temperature, and it is difficult to adjust the optical quantum bundle of red light. Even when the ratio R / Fr of the photon flux R of red light to Fr is adjusted, the ratio R / B and the ratio R / Fr may fluctuate depending on the temperature, and the growth of the plant may become unstable. It turned out that there was.
本発明の一態様の発光装置は、光形態形成を行なう植物の光受容体に吸収されやすい光を発することができ、植物の光形態形成が促進され、植物の育成をより促進する植物栽培用の発光装置又は照明装置として利用できる。本発明の一態様の発光装置は、白色光を発光する光源又は前記発光装置とは別の光エネルギーを発する光源と組み合わせて用いることによって、植物の成長を促進させる補光用の発光装置として用いることができる。 The light emitting device of one aspect of the present invention can emit light that is easily absorbed by the photoreceptors of plants that form photomorphogenesis, promote the formation of photomorphogenesis of plants, and further promote the growth of plants for plant cultivation. It can be used as a light emitting device or a lighting device. The light emitting device of one aspect of the present invention is used as a light emitting device for supplementary light that promotes the growth of plants by using it in combination with a light source that emits white light or a light source that emits light energy different from the light emitting device. be able to.
10:発光素子、40:成形体、50:蛍光部材、71:第一蛍光体、72:第二蛍光体、100:発光装置。 10: light emitting element, 40: molded body, 50: fluorescent member, 71: first fluorescent body, 72: second fluorescent body, 100: light emitting device.
Claims (10)
前記発光素子からの光により励起されて580nm以上680nm未満の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第一蛍光体と、
前記発光素子からの光により励起されて680nm以上800nm以下の波長範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する光を発する第二蛍光体を備え、
400nm以上490nm以下の波長範囲における青色光の光量子束Bに対する620nm以上700nm未満の波長範囲における赤色光の光量子束Rの比R/Bが10を超えて38以下であり、
700nm以上780nm以下の波長範囲における遠赤色光の光量子束Frに対する前記光量子束Rの比R/Frが1.5以上2.61以下であり、
前記第一蛍光体及び前記第二蛍光体の合計量に対する前記第二蛍光体の質量比が2質量%以上75質量%以下であり、
前記第二蛍光体が、下記式(I)で表される組成を有する第一のアルミン酸塩蛍光体及び下記式(II)で表される組成を有する第二のアルミン酸塩蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含み、サンチュを含むレタスの栽培用の発光装置。
(Al1−wCrw)2O3 (I)
(式(I)中、wは、0<w<1を満たす数である。)
(Ln1−x−yCexCry)3(Al1―zMz)5O12 (II)
(式(II)中、Lnは、Ceを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素であり、Mは、Ga及びInからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、x、y及びzは、0.0002<x<0.50、0.0001<y<0.05、0≦z≦0.8を満たす数である。) A light emitting device having a emission peak wavelength within the wavelength range of 380 nm or more and 490 nm or less,
A first phosphor that is excited by light from the light emitting device and emits light having at least one emission peak wavelength within a wavelength range of 580 nm or more and less than 680 nm.
A second phosphor that is excited by light from the light emitting element and emits light having at least one emission peak wavelength within a wavelength range of 680 nm or more and 800 nm or less is provided.
The ratio R / B of the photon bundle R of red light in the wavelength range of 620 nm or more and less than 700 nm to the photon bundle B of blue light in the wavelength range of 400 nm or more and 490 nm is more than 10 and 38 or less.
The ratio R / Fr of the photon bundle R to the photon bundle Fr of far-red light in the wavelength range of 700 nm or more and 780 nm or less is 1.5 or more and 2.61 or less.
The mass ratio of the second phosphor to the total amount of the first phosphor and the second phosphor is 2% by mass or more and 75% by mass or less.
The second phosphor comprises a first aluminate phosphor having a composition represented by the following formula (I) and a second aluminate phosphor having a composition represented by the following formula (II). A light emitting device for growing lettuce containing at least one fluorescent substance selected from the group and containing santu.
(Al 1-w Cr w ) 2 O 3 (I)
(In formula (I), w is a number satisfying 0 <w <1.)
(Ln 1-x-y Ce x Cr y) 3 (Al 1-z M z) 5 O 12 (II)
(In formula (II), Ln is at least one rare earth element selected from the group consisting of rare earth elements excluding Ce, and M is at least one element selected from the group consisting of Ga and In. x, y and z are numbers that satisfy 0.0002 <x <0.50, 0.0001 <y <0.05, 0≤z≤0.8).
(Ca1−p−qSrpEuq)AlSiN3 (III)
(式(III)中、p及びqは、0≦p≦1.0、0<q<0.5、0<p+q≦1.0を満たす数である。) The light emitting device according to claim 2, wherein the first phosphor contains a nitride phosphor having a composition represented by the following formula (III).
(Ca 1-p-q Sr p Eu q ) AlSiN 3 (III)
(In formula (III), p and q are numbers satisfying 0 ≦ p ≦ 1.0, 0 <q <0.5, 0 <p + q ≦ 1.0).
(i-j)MgO・(j/2)Sc2O3・kMgF2・mCaF2・(1-n)GeO2・(n/2)M1O3:vMn4+ (IV)
(式(IV)中、M1はAl、Ga及Inからなる群から選択される少なくとも一種であり、i、j、k、m、n及びvはそれぞれ、2≦i≦4、0≦j<0.5、0<k<1.5、0≦m<1.5、0<n<0.5、及び0<v<0.05を満たす数である。)
M2 dM3 eM4 fAl3−gSigNh (V)
(式(V)中、M2は、Ca、Sr、Ba及びMgからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、M3は、Li、Na及びKからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、M4は、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群より選択される少なくとも一種の元素であり、d、e、f、g及びhは、それぞれ0.80≦d≦1.05、0.80≦e≦1.05、0.001<f≦0.1、0≦g≦0.5、3.0≦h≦5.0を満たす数である。)
(Ca1−r−s−tSrrBasEut)2Si5N8 (VI)
(式(VI)中、r、s及びtは、0≦r≦1.0、0≦s≦1.0、0<t<1.0及びr+s+t≦1.0を満たす数である。)
(Ca,Sr)S:Eu (VII)
A2[M5 1−uMn4+ uF6] (VIII)
(式(VIII)中、Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも一種であり、M5は、第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、uは0<u<0.2を満たす数である。) First phosphor further comprises at least one phosphor selected from the group consisting of a phosphor having any composition represented by the following formula (IV) to (VIII), according to claim 1 or et 4 The light emitting device according to any one of the following items.
(I-j) MgO · (j / 2) Sc 2 O 3 · kmgF 2 · mCaF 2 · (1-n) GeO 2 · (n / 2) M 1 O 3 : vMn 4+ (IV)
(In formula (IV), M 1 is at least one selected from the group consisting of Al, Ga and In, and i, j, k, m, n and v are 2 ≦ i ≦ 4, 0 ≦ j, respectively. <0.5, 0 <k <1.5, 0 ≦ m <1.5, 0 <n <0.5, and 0 <v <0.05.)
M 2 d M 3 e M 4 f Al 3-g Si g N h (V)
(In formula (V), M 2 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba and Mg, and M 3 is at least one selected from the group consisting of Li, Na and K. M 4 is at least one element selected from the group consisting of Eu, Ce, Tb and Mn, and d, e, f, g and h are 0.80 ≦ d ≦ 1. 05, 0.80 ≦ e ≦ 1.05, 0.001 <f ≦ 0.1, 0 ≦ g ≦ 0.5, 3.0 ≦ h ≦ 5.0.)
(Ca 1-r-s-t Sr r Ba s Eu t ) 2 Si 5 N 8 (VI)
(In the formula (VI), r, s and t are numbers satisfying 0 ≦ r ≦ 1.0, 0 ≦ s ≦ 1.0, 0 <t <1.0 and r + s + t ≦ 1.0).
(Ca, Sr) S: Eu (VII)
A 2 [M 5 1-u Mn 4 + u F 6 ] (VIII)
(In the formula (VIII), A is, K, is at least one Li, Na, Rb, are chosen from Cs, and the group consisting of NH 4 +, M 5 consists of an element of Group 4 and Group 14 elements It is at least one element selected from the group, and u is a number satisfying 0 <u <0.2.)
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