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LED素子数10分の1、小糸製作所など蛍光体開発
屋内照明用 生産コスト大幅削減

2012/11/18 7:00
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 小糸製作所は東京工業大学の細野秀雄教授や名古屋大学の沢博教授らと共同で、発光ダイオード(LED)照明に使う新しい蛍光体を開発した。1つの素子で現在のLED照明用よりも広い範囲を照らすことができる。部屋全体を照らす照明に使う場合、LED素子の数を10分の1以下に減らせるという。屋内照明向けに、3~5年後の事業化を目指す。京都市で開かれるディスプレー関連の国際会議「IDW2012」で12月6日に展示する。

開発したLEDの光源は照明を大きくしても、周囲が黄色くなったりせずに、均質な白色に光る(右)。従来技術では上と側面で大きな色ムラがでる(小糸製作所提供)
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開発したLEDの光源は照明を大きくしても、周囲が黄色くなったりせずに、均質な白色に光る(右)。従来技術では上と側面で大きな色ムラがでる(小糸製作所提供)

 現在の白色LEDは、青色LEDが出す光と、青色を蛍光体に当てて黄色にした光を合成して白色に変換している。

 青色の光は直進しやすいため、白色LEDの光源を大きくすると、中心部分は明るいが、周辺は青色の光が弱く黄色みがかった色になるなど、バラツキも大きかった。光源は点状の小さなもので発光する部分の面積が狭いという問題があり、素子を数多く配置することで補っている。

 新たに開発した蛍光体は紫色の光を高い効率で黄色の光にする。紫色を青色に変える蛍光体と組み合わせることで、効率の高い白色LEDを実現した。ひとつの光源を大きくでき、LED素子の数を10分の1以下に減らせる。

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 現在、素子の生産コストはLEDの約半分を占めるとされる。「素子を減らせば大幅なコスト削減になる」と蛍光材料を開発した大長(だいちょう)久芳主管は話す。

 蛍光体の主成分はシリコンやカルシウムなど地球上にありふれた元素を使っている。イットリウム、ガドリニウムといったレアアース(希土類)が必要だった従来の黄色蛍光体と違い、資源調達のリスクが低いという。

 名古屋大が大型放射光施設SPring―8を使って蛍光体の詳しい結晶構造を解析した。蛍光体には発光中心と呼ぶ元素が入っており、今回はユウロピウムを使った。層状化合物であることやユウロピウムが入る場所を突き止めた。その結果、構成する元素の組成比やユウロピウムの添加量を変えて黄色が出る最適な材料を開発できた。

(科学技術部 黒川卓)


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