白色発光ダイオード 2015.11.14 日亜化学工業株式会社 E50 森口敏生 1/22 目次 1. 日亜化学工業について 1.1 拠点 1.2 主力製品 2. 光の基本 2.1 光と人の目 2.2 色度図 2.3 黒体輻射 ( 標準光源 ) 2.4 演色性 3. 光源 3.1 種類 3.2 白い光のスペクトル 3.3LED の発光原理 4. 日亜 LED 4.1 発光層 4.2 発光スペクトルと色度図 4.3 用途例 ( 信号機用 ) 4.4 用途例 ( ディスプレイ国内 ) 4.5 用途例 ( ディスプレイ海外 ) 5. 日亜白色 LED 5.1 構造 5.2 色度図と特徴 5.3 発光スペクトル 5.4 用途例 5.5 発光効率の推移 6. これからの照明とディスプレイ 2/22
1. 日亜化学工業について 1.1 拠点 県内 5 場 県外 1 場 鳴 場 国内営業所 : 3 拠点 ( 東京 阪 名古屋 ) 徳島 場 横浜技術研究所 徳島県 (774,793 ) 本社 場 場 児島 場 阿南市 (75,206 ) 新野 場 徳島県内中 にものつくり 数 : 平成 25 年 1 1 時点徳島県 HPより ( 推計 ) 3/22 1. 日亜化学工業について 1.2 主力製品 1956 年徳島県阿南市新野町に誕生医薬用 Ca 照明用 Display 用蛍光体の開発 製造 1975 年 Ga メタル製造開始 1977 年 GaP 結晶製造開始 1980 年 EL 用蛍光体の開発 / 有機分散型 EL ランプ開発 1993 年高輝度青色 LED を開発 (Light Emitting Diode) 1994 年信号機用青緑色 LED を開発 1995 年純緑色 LED を開発 1996 年白色 LED を開発 青色レーザー発振成功 (LASER:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 日亜の主力製品 1LED 世界シェアーの 21% 2 蛍光体世界シェアーの 25% 3Li 電池正極材世界シェアーの 20% 4/22
2. 光の基本 2.1 光と人の目 光の三原色 ( 青 緑 赤 ) 目の網膜 ( 桿体 錐体 ) =z(λ) =y(λ) =x(λ) 色度の計算 (x,y) 5/22 感度曲線 2. 光の基本 2.2 色度図 色度図 CIE( 国際照明委員会 ) y NTSC x 6/22
2. 光の基本 2.3 黒体輻射 ( 標準光源 ) A 光源 :2856 K B 光源 :4874 K C 光源 :6774 K ( 演色性 100) D 65 光源 :6504 K 標準光源太陽光に最も近い D 75 光源 : 補助標準光源 D 55 光源 : 補助標準光源 C 光源 D 65 B 光源 E(λ): 放出エネルギー (W/m3) λ : 波長 (m) C : 光速 =299,792,458(m/s) h : プランク定数 =6.62602876E 34(J s) K : ボルツマン定数 =1.380658E 23(J/ K) T : 絶対温度 (0 =273 K) 波長 (nm) 可視光線域 A 光源 7/22 2. 光の基本 2.4 演色性 演色性の評価は,15 種類の演色評価色票で行う 平均演色評価数 Ra= N0.1からN0.8に対する分光スペクトル差の平均値 Ra= 100 自然光 ( 演色性がよい ) Ra 90 美術館や店舗 Ra 80 一般家庭やオィス Ra 70 廊下, 街灯日亜白色 LEDのRaは70~90 8/22
3 光源 3.1 種類 蛍光体層 Hg 電子 Hg Hg UV Hg Hg Hg Hg 電気 熱 ( フィラメント ) 光 電気 UV(Hg 励起 ) 蛍光体 光 ( アーク放電 ) フェイスガラス 蛍光体 (RGB) シャドーマスク アノート - 偏向ヨーク 電子銃 (RGB) カソート - p 型 n 型 ガラスチューブ 電気 電子線 ( 電子銃 ) 光 電気 光 9/22 3 光源 3.2 白い光のスペクトル ろうそく オイルランプ ガス灯の黄色い炎の明かりから昼間の太陽の光のあかりを求めてきた 太陽のスペクトル ( 昼間 ) 桐生織物工場ノコギリ屋根の北の窓からのあかり 1 白熱電球 2 白色蛍光灯 3 白色 LED 10/22
3 光源 3.3LED の原理 LED:Light emitting Diode E(eV): 光のエネルギー ( 禁制帯幅 ) λ(nm): 波長の関係は, h: プランク定数 ν: 光の振動数 c: 光速 p 型 - n 型 ; 正孔 ; 電子 半導体の種類によって 発光する色が決まります In と Ga の配合比を変更することにより発光色をコントロールしています 化合物発光色禁制帯幅 光 伝導帯フェルミ準位 ( 禁制帯 ) 価電子帯 GaAlAs 赤 (640nm) 1.94 ev AlInGaP 黄 (570nm) 2.18 ev InGaN 緑 (540nm) 2.3 ev InGaN 青 (460nm) 2.7 ev Vf 値は 代表例です 11/22 4 日亜 LED 4.1 発光層 強光 強光 N 型 強光 P 型 12/22
4 日亜 LED 4.2 発光スペクトルと色度図 NTSC 13/22 4 日亜 LED 4.3 用途例 ( 信号機用 ) 14/22
4 日亜 LED 4.4 用途例 ( ディスプレイ国内 ) 15/22 4 日亜 LED 4.5 用途例 ( ディスプレイ海外 ) 16/22
5 日亜白色 LED 5.1 構造 レンズ 蛍光体 (YAG: (Y,Gd) 3 Al 5 O 12 :Ce) LED Chip (InGaN) リードフレーム N 電極 P 電極 p-gan 層発光層 n-gan 層サファイア 17/22 5 日亜白色 LED 5.2 色度図と特徴 特徴 高輝度 長寿命数万時間 温度特性 -40 ~60 高速応答 20ns YAG 蛍光体 (modify) 18/22
5 日亜白色 LED 5.3 発光スペクトル 19/22 5 日亜白色 LED 5.4 用途例 1996 世界初 LED BL(White) 1999 世界初 WhiteLED BL 2003 車載用ポインタ 2006 車載用 BL Unit カラー液晶用 2003~ スマホ タブレット TV 電球 ダウンライト ベースライト 街路灯 20/22
5 日亜白色 LED 5.5 発光効率の推移 1965 1879 1904 1938 1961 1996 21/22 6. これからの照明とディスプレイ 照明工学 多灯分散型照明工学必要な場所での必要な明るさ ( 環境省エネ対策 ) Feu( フー ) Weluna( ウェルナ ) 将来は部屋の環境 雰囲気を変えるコントロールされた照明 農業用野菜工場用 無農薬果物 野菜用漁業用イカ サンマ等の集魚灯医学用手術室 治療室治療用の照明 ( 白内障患者対策等 ) ディスプレイ 高精細ディスプレイスーパーハイビジョン 2020 年放送予定 ナチュラルビジョン? ( 窓不要の列車 船舶 航空機 車 ) 一燈照隅 万燈照国 安岡正篤 22/22
終了