「LEDの値段はなんでこんなに違う?」シリーズ4 LED蛍光体①

「LEDの値段はなんでこんなに違う?」シリーズ4 LED蛍光体①

2017年01月23日(月)5:36 PM

LED照明の普及と伴い、LED価格が安くなるのは絶対ですが、同じ製品でも価格に雲泥の差があり、なぜでしょう?銘柄のほかに使われている各部品の価格差は一番の原因です。ではいったいどれぐらいの差があるか部品別で分析していきますので、ご参考になれば幸いです。

 

今回はLED蛍光体をご紹介いたします。

 

1、蛍光体の発光原理

ほとんどの蛍光体はレア・アース(希土類)材料で作られた無機物の発光材料です。蛍光体は高エネルギーの光に照射されると、基底状態の電子が励起された光のエネルギーを吸収し、より高いレベルの励起状態に移行し、励行状態の不安定性により、ナノ秒単位で電子を基底状態に戻すことがあり、この間、エネルギー放射に伴い、一部分が光子に変換され、我々に感知されます。

LED励起チップは赤・黄・緑・青と紫色のLEDを作るためにいくつかの違う色のLED励起チップを混合使用し、白色LEDを製造しています。しかし、それらのLED励起チップは材料により、発光効率が異なり、同じ材料で作ったLEDでも波長を正確にコントロールすることができないうえ、LED励起チップの半値幅が狭いため、白色LEDのコストが高価になります。しかも、混合した光は肉眼が慣れている自然光にも近くないので、このような試みは完全に非効率です。

蛍光体の混合レシピにより、LEDチップの使用数量を減らすことだけでなく、蛍光体の半値幅はLEDチップの半値幅より広いため、得た光はさらに柔らかいです。

 

2、蛍光体の種類

発光色により、緑・オレンジ・赤などに分けることができます。また、蛍光体の材料により、YAG・シリケート・LuAG・GaYAG・窒化物・リン酸などに分けることができます。各種類の蛍光体の特徴は以下となります。

 

YAG蛍光体:物理的及び化学的に安定したアルミ酸化合物で、輝度が高く、半値幅が広いです。加工技術が安定しているので、製造しやすく、原材料のコストが安く、広く使用されています。欠点として、励起波帯が狭く、赤色のスペクトルが不足していて、YAG蛍光体だけ使用すると、LEDの演色性が低いことが挙げられます。

 

シリケーン蛍光体:可変波長が長いが、安定性が悪く、湿気と高温に弱く、発光の半値幅が狭いので、出力が低いLEDしか適用されていません。

 

LuAG蛍光体:化学的に安定していて、かつ耐熱で、発光効率がよく、減衰があまりないため、ほかの種類の赤色蛍光体と配合すれば、高演色性の白色LEDが実現できます。ただ、原材料のコストが高く、生産工程が複雑で、価格が高いという欠点があります。

 

GaYAG蛍光体:Gaを含有した緑色のYAG蛍光体であり、特性はLuAG蛍光体に近く、化学的に安定していて、かつ耐熱で、発光効率がよく、減衰があまりないため、ほかの種類の赤色蛍光体と配合すれば、高演色性の白色LEDが実現できますが、励起波帯が狭く、LEDチップへの要求が厳しいというところが欠点です。

 

窒化物蛍光体:励起波帯が広く、耐熱で、可変波長が長く、一般的に高演色性の白色LEDに採用されています。原材料のコストが非常に高く、生産工程もとても複雑で、価格が高いです。

 

リン酸蛍光体:青色蛍光体として、ほかの種類の赤色蛍光体と配合すれば、高演色性かつフルスペクトルの白色LEDの製造に使われています。使用範囲が限られているため、価格が高いです。

 

 

 

 

 

 

 


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