ISO 13915:2023 ファインセラミックス(アドバンストセラミックス、アドバンストテクニカルセラミックス) ― 白色発光ダイオード用セラミック蛍光体の光学特性と標準物質の試験方法 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

この文書の作成に使用される手順と、そのさらなる保守を目的とした手順は、ISO/IEC 指令Part 1 部に記載されています。特に、さまざまな種類の ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令Part 2 部の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)

ISO は、この文書の実装には特許の使用が含まれる可能性があることに注意を促します。 ISO は、請求された特許権に関する証拠、有効性、または適用可能性に関していかなる立場もとりません。この文書の発行日の時点で、ISO はこの文書の実装に必要となる可能性のある特許の通知を受け取っていません。ただし、実装者は、これが www.iso.org/patents で入手可能な特許データベースから取得できる最新情報を表していない可能性があることに注意してください。 ISO は、かかる特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。

本書で使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、推奨を構成するものではありません。

規格の自主的な性質、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および貿易の技術的障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) 原則への ISO の準拠に関する情報については、以下を参照してください。 www.iso.org/iso/foreword.html

この文書は ISO/TC 206, ファインセラミックス技術委員会によって作成されました。

導入

白色発光ダイオード (LED) ベースの固体照明 (SSL) は、白熱灯や蛍光灯の代替品としてさまざまな用途に広く使用されています。当初、白色 LED (青色 LED と黄色蛍光体からなる) は、携帯電話やデジタル カメラに使用される小型液晶ディスプレイ (LCD) のバックライト光源として普及しました。これらに続いて、白色 LED (青色 LED と緑色および赤色蛍光体を組み合わせたもの) が大面積 LCD のバックライト光源に適用されました。さらに、LEDランプは、小型、発光効率が高く、0℃以下または周囲温度以上でも高輝度、長寿命、光量や色温度の制御が可能などの利点を活かして、従来の照明器具に代わる一般照明用として製品化されました。

白色 LED に使用される蛍光体材料の光学性能は、白色 LED の性能に影響を与える最も重要な要素の 1 つです。したがって、蛍光体の光学特性を確立された方法で評価することは、白色LEDに使用される蛍光体の研究者や製造者だけでなく、白色LEDデバイスの研究者や製造者にとっても非常に重要です。フォトルミネッセンスの量子効率は、白色 LED で使用される蛍光体の重要な光学パラメータの 1 つであり、積分球ベースの絶対法を使用して広範に測定されてきました。

ISO 20351は、積分球を用いた蛍光体の内部量子効率の試験方法を標準化したいという要望に基づいて開発されました。この標準的な試験方法には、測定時間が短く、精密な光学測定の専門知識のない人でも利用できるという利点があります。セラミック蛍光体製品の性能の観点からは重要であるにもかかわらず、外部量子効率と吸収率は、これらの測定値の変動の原因についての理解が不十分であるため、ISO 20351 の範囲外です。

ISO 23946 は、ゴニオ分光蛍光光度計を使用して、白色 LED で使用されるセラミック蛍光体の外部量子効率、内部量子効率、および吸収率の「積分球を使用しない」絶対測定方法を提供するために開発されました。これらのゴニオメトリック測定方法は、基本的な照明理論に基づいており、蛍光や散乱光の空間分布に関係なく、セラミック蛍光体の量子効率と吸収率の正確な値を得ることができます。ゴニオメトリック法は理論的には厳密ですが、測定を完了するには大規模で複雑な装置と長時間を必要とします。したがって、ISO 23946 の適用は、基準材料として利用される蛍光体材料の光学特性を決定することを意図する者に限定されると想定されます。

この資料は、ISO 23946 の方法ここで, 汎用の装置を使用する人向けに簡単な測定方法を提供します。

この文書では、測定値に影響を与える可能性のある測定条件と手順が詳細に説明されており、競争力のあるSSL製品の高性能蛍光体に取り組む人がその競争力に関する適切な情報を得るのに役立ちます。

この文書は、緑色、オレンジ色、ピンク色、紫色など、白色以外の LED で使用される蛍光体にも適用できます。

白色 LED 用セラミック蛍光体の光学特性の試験方法に関する関連 ISO 文書の適用ガイドは、付録 C に記載されています。

1 スコープ

この文書は、白色発光ダイオード (LED) に使用され、UV または青色光によって励起されると可視光を放出するセラミック蛍光体粉末の内部量子効率、外部量子効率および吸収率を測定するための置換測定方法を規定します。 ISO 23946の方法で量子効率と吸収率を求めた標準物質の蛍光スペクトルを、入射光として単色光源を備えた蛍光分光光度計や分光放射計などの市販の測定装置を用いて測定する方法です。および試験中の蛍光体材料。

2 規範的参照

以下の文書は、その内容の一部またはすべてがこの文書の要件を構成する形で本文中で参照されています。日付が記載された参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO 20351, ファインセラミックス (アドバンストセラミックス、アドバンストテクニカルセラミックス) — 積分球を使用した白色発光ダイオード用蛍光体の内部量子効率の絶対測定
  • ISO 23946, ファイン セラミックス (アドバンスト セラミックス、アドバンスト テクニカル セラミックス) — ゴニオ分光蛍光光度計を使用した白色発光ダイオード用セラミック蛍光体の光学特性の試験方法
  • ISO/CIE 11664-3, 測色 - Part 3: CIE 三刺激値
  • CIE S 017/E, 国際照明語彙

3 用語と定義

この文書の目的上、ISO 20351, ISO 23946, CIE S 017/E, ISO/CIE 11664-3 および以下で与えられる用語と定義が適用されます。

ISO と IEC は、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持しています。

3.1

蛍光分光光度計

単色光を試料表面に照射し、その蛍光スペクトルを測定する装置

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).

ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at www.iso.org/patents . ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html .

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics.

Introduction

White light-emitting diode (LED)-based solid-state lighting (SSL) has been widely used for a variety of applications as an alternative for incandescent and fluorescent lamps. Initially, white LEDs (comprising blue LEDs and yellow phosphors) became popular as backlight sources for small-size liquid-crystal displays (LCDs) used in mobile phones and digital cameras. These were followed by white LEDs (consisting of blue LEDs combined with green and red phosphors) applied to backlight sources for large-area LCDs. Subsequently, LED lamps were commercialised for general lighting, replacing conventional luminaires and capitalising on their advantages, such as compactness, high luminous efficiency, high brightness below 0 °C or higher ambient temperatures, long life and controllability of light intensity and colour temperature.

The optical performance of a phosphor material for use in a white LED is one of the most important factors influencing the performance of the white LED. Accordingly, it is of great importance not only for researchers and manufacturers of phosphors for use in white LEDs but also for researchers and manufacturers of white LED devices to evaluate optical properties of the phosphors in a well-established manner. Photoluminescence quantum efficiency is one of the key optical parameters of phosphors for use in white LEDs and has been measured extensively by using an integrating sphere-based absolute method.

ISO 20351 was developed in accordance with the demand for standardizing the test method of internal quantum efficiency of phosphors using an integrating sphere. This standard test method has the advantage of a short measurement time and being available to those with no expertise in precise optical measurement. Despite their importance in terms of the performance of ceramic phosphor products, the external quantum efficiency and absorptance are out of the scope of ISO 20351 due to insufficient understanding of the source of variation in these measurement values.

ISO 23946 was then developed to provide “integrating-sphere-free” absolute measurement methods for the external quantum efficiency, internal quantum efficiency and absorptance for ceramic phosphors for use in white LEDs using a gonio-spectrofluorometer. These goniometric measurement methods are based on basic illumination theory and can give accurate values of quantum efficiencies and absorptance for ceramic phosphors regardless of the spatial distribution of fluorescence or scattered light. While the goniometric method is theoretically rigorous, it requires large and complicated equipment as well as a long time to complete the measurement. Therefore, the application of ISO 23946 is assumed to be limited to those who intend to determine the optical properties of phosphor materials to be utilized as reference materials.

This document provides a simple measurement method for those who use a general-purpose instrument ここで, a phosphor material with optical properties evaluated according to the methods in ISO 23946 is used as a reference material.

In this document, measurement conditions and procedures that can affect the measurement values are described in detail, helping those who address high-performance phosphors for competitive SSL products to obtain appropriate information on their competitiveness.

This document can also be adopted for phosphors used in non-white LEDs, e.g. green, orange, pink and purple.

Guide to application of relevant ISO documents concerning test methods for optical properties of ceramic phosphors for white LEDs are presented in Annex C.

1 Scope

This document specifies a substitution measurement method to measure internal quantum efficiency, external quantum efficiency and absorptance of ceramic phosphor powders, which are used in white light-emitting diodes (LEDs) and emit visible light when excited by UV or blue light. In this method, commercially available measurement equipment, such as a fluorescence spectrophotometer or a spectroradiometer equipped with a monochromatic light source as incident light, are used to measure fluorescence spectra for reference materials whose quantum efficiencies and absorptance have been determined using the methods in ISO 23946 and a phosphor material under test.

2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO 20351, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Absolute measurement of internal quantum efficiency of phosphors for white light emitting diodes using an integrating sphere
  • ISO 23946, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Test methods for optical properties of ceramic phosphors for white light-emitting diodes using a gonio-spectrofluorometer
  • ISO/CIE 11664-3, Colorimetry — Part 3: CIE tristimulus values
  • CIE S 017/E, International Lighting Vocabulary

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 20351, ISO 23946, CIE S 017/E, ISO/CIE 11664-3 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:

3.1

fluorescence spectrophotometer

apparatus measuring the fluorescence spectrum of a sample irradiated on its surface by monochromatic light