(57)【要約】【課題】出射光の色の再現性が高い発光デバイス、その製造方法、及びこの発光デバイスの製造に用いる蛍光体溶液を提供する。【解決手段】蛍光体溶液１において、樹脂液２中に複数種類の蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを含有させる。これらの蛍光体粒子は、密度が高い種類ほど平均粒径を小さくする。すなわち、各種類の蛍光体粒子の平均粒径をＤｐとし、各種類の蛍光体粒子の密度をρｐとし、樹脂液２の密度をρｆとし、樹脂液２の粘度をηとし、重力加速度をｇとし、各種類の蛍光体粒子の平均沈降速度をｖｓとするとき、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ間で、下記数式によって求められる平均沈降速度ｖｓが相互に等しくなるようにする。2010114217.tif 000010【選択図】図１
2010114217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂液と、
前記樹脂液中に含有された複数種類の蛍光体粒子と、
を備え、
前記蛍光体粒子は、密度が高い種類ほど平均粒径が小さいことを特徴とする蛍光体溶液。
【請求項２】
各種類の前記蛍光体粒子の平均粒径をＤｐとし、各種類の前記蛍光体粒子の密度をρｐとし、前記樹脂液の密度をρｆとし、前記樹脂液の粘度をηとし、重力加速度をｇとし、各種類の前記蛍光体粒子の平均沈降速度をｖｓとするとき、前記蛍光体粒子の種類間で、下記数式によって求められる平均沈降速度ｖｓが相互に等しいことを特徴とする請求項１記載の蛍光体溶液。
2010114217.tif 000006
【請求項３】
前記蛍光体粒子の種類数は３以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光体溶液。
【請求項４】
上面に凹部が形成されたパッケージと、
前記凹部の底面に搭載され、第１の波長の光を出射するチップと、
前記凹部内に充填された樹脂部材と、
前記樹脂部材内に含有され、前記第１の波長の光が入射されると前記第１の波長よりも長く相互に異なる波長の光を出射する複数種類の蛍光体粒子と、
を備え、
前記蛍光体粒子は、密度が高い種類ほど平均粒径が小さいことを特徴とする発光デバイス。
【請求項５】
前記樹脂部材は、樹脂液中に前記複数種類の蛍光体粒子が含有された蛍光体溶液が硬化したものであり、
各種類の前記蛍光体粒子の平均粒径をＤｐとし、各種類の前記蛍光体粒子の密度をρｐとし、前記樹脂液の密度をρｆとし、前記樹脂液の粘度をηとし、重力加速度をｇとし、各種類の前記蛍光体粒子の平均沈降速度をｖｓとするとき、前記蛍光体粒子の種類間で、下記数式によって求められる平均沈降速度ｖｓが相互に等しいことを特徴とする請求項４記載の発光デバイス。
2010114217.tif 000007
【請求項６】
前記蛍光体粒子の種類数は３以上であることを特徴とする請求項４または５に記載の発光デバイス。
【請求項７】
パッケージの上面に形成された凹部の底面に、第１の波長の光を出射するチップを搭載する工程と、
前記凹部内に、樹脂液中に前記第１の波長の光が入射されると前記第１の波長よりも長く相互に異なる波長の光を出射する複数種類の蛍光体粒子が含有された蛍光体溶液を注入する工程と、
前記蛍光体溶液を硬化させる工程と、
を備え、
前記蛍光体粒子には、密度が高い種類ほど平均粒径が小さいものを使用することを特徴とする発光デバイスの製造方法。
【請求項８】
一の種類の前記蛍光体粒子の密度及び平均粒径、並びに他の種類の前記蛍光体粒子の密度に基づいて、前記他の種類の蛍光体粒子の平均粒径を調整することにより、前記蛍光体溶液を作製する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項７記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項９】
各種類の前記蛍光体粒子の平均粒径をＤｐとし、各種類の前記蛍光体粒子の密度をρｐとし、前記樹脂液の密度をρｆとし、前記樹脂液の粘度をηとし、重力加速度をｇとし、各種類の前記蛍光体粒子の平均沈降速度をｖｓとするとき、前記蛍光体粒子の種類間で、下記数式によって求められる平均沈降速度ｖｓが相互に等しくなるように、前記各種類の蛍光体粒子の平均粒径を調整することを特徴とする請求項７または８に記載の発光デバイスの製造方法。
2010114217.tif 000008
【請求項１０】
前記蛍光体溶液を作製する工程は、各種類の前記蛍光体粒子の平均粒径をＤｐとし、各種類の前記蛍光体粒子の密度をρｐとし、前記樹脂液の密度をρｆとし、前記樹脂液の粘度をηとし、重力加速度をｇとし、各種類の前記蛍光体粒子の平均沈降速度をｖｓとするとき、
前記一の種類の蛍光体粒子の密度ρｐ及び平均粒径Ｄｐに基づいて、下記数式により、前記一の種類の蛍光体粒子の平均沈降速度ｖｓを算出する工程と、
前記他の種類の蛍光体粒子の密度ρｐに基づいて、前記他の種類の蛍光体粒子の平均沈降速度ｖｓが前記一の種類の蛍光体粒子の平均沈降速度ｖｓと等しくなるように、前記他の種類の蛍光体粒子の平均粒径Ｄｐを下記数式に基づいて算出する工程と、
前記他の種類の蛍光体粒子の平均粒径が前記算出結果に近づくように、前記他の種類の蛍光体粒子を分級する工程と、
を有することを特徴とする請求項８記載の発光デバイスの製造方法。
2010114217.tif 000009
【請求項１１】
前記蛍光体粒子の種類数を３以上とすることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の発光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体溶液、発光デバイス及びその製造方法に関し、特に、複数種類の蛍光体粒子を含む蛍光体溶液、発光デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、所定の色の光を発光する発光デバイスには、第１の波長の光を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップと、この光を吸収して、第１の波長よりも長い第２の波長の光を出射する蛍光体粒子とが設けられている。これにより、発光デバイスの外部には、蛍光体粒子から出射された第２の波長の光が出射される（例えば、特許文献１参照。）。また、ＬＥＤチップから出射された第１の波長の光と、蛍光体粒子から出射された第２の波長の光とが混合されて出射されることもある。
【０００３】
このような発光デバイスは、以下の方法によって製造される。すなわち、上面に凹部が形成されたパッケージを作製し、凹部の底面にＬＥＤチップをマウントする。次に、樹脂液中に蛍光体粒子を分散させた蛍光体溶液を、ディスペンサから凹部内に注入する。次に、加熱処理を行い、蛍光体溶液を熱硬化させることにより、樹脂部材を形成する。これにより、パッケージの凹部内に蛍光体粒子を含む樹脂部材が設けられた発光デバイスが製造される。
【０００４】
また、近年、１つの発光デバイスに、相互に異なる波長の光を出射する複数種類の蛍光体粒子を設ける技術が開発されている。これにより、出射光の色をより広く制御することができる。このような発光デバイスを製造する場合には、上述の蛍光体溶液中に複数種類の蛍光体粒子を含有させておく。
【０００５】
しかしながら、上述の複数種類の蛍光体粒子が設けられた発光デバイスにおいては、製造されたタイミングによって出射光の色がばらつくという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００２／０５９９８２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、出射光の色の再現性が高い発光デバイス、その製造方法、及びこの発光デバイスの製造に用いる蛍光体溶液を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、樹脂液と、前記樹脂液中に含有された複数種類の蛍光体粒子と、を備え、前記蛍光体粒子は、密度が高い種類ほど平均粒径が小さいことを特徴とする蛍光体溶液が提供される。
【０００９】
本発明の他の一態様によれば、上面に凹部が形成されたパッケージと、前記凹部の底面に搭載され、第１の波長の光を出射するチップと、前記凹部内に充填された樹脂部材と、前記樹脂部材内に含有され、前記第１の波長の光が入射されると前記第１の波長よりも長く相互に異なる波長の光を出射する複数種類の蛍光体粒子と、を備え、前記蛍光体粒子は、密度が高い種類ほど平均粒径が小さいことを特徴とする発光デバイスが提供される。
【００１０】
本発明の更に他の一態様によれば、パッケージの上面に形成された凹部の底面に、第１の波長の光を出射するチップを搭載する工程と、前記凹部内に、樹脂液中に前記第１の波長の光が入射されると前記第１の波長よりも長く相互に異なる波長の光を出射する複数種類の蛍光体粒子が含有された蛍光体溶液を注入する工程と、前記蛍光体溶液を硬化させる工程と、を備え、前記蛍光体粒子には、密度が高い種類ほど平均粒径が小さいものを使用することを特徴とする発光デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、出射光の色の再現性が高い発光デバイス、その製造方法、及びこの発光デバイスの製造に用いる蛍光体溶液を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
本実施形態は、蛍光体溶液の実施形態である。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る蛍光体溶液を例示する模式図であり、（ａ）はディスペンサに注入された直後の状態を示し、（ｂ）はディスペンサに注入されてからある程度の時間が経過した後の状態を示す。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る蛍光体溶液１は、ディスペンサＤ内に封入されて使用される。ディスペンサＤは、蛍光体溶液１を保持しつつ、下端部に設けられた吐出口から、蛍光体溶液を所定量ずつ吐出する。蛍光体溶液１においては、樹脂液２が設けられている。樹脂液２は、樹脂材料を含む液体であり、例えば、シリコーンを含む液体である。また、樹脂液２中には、例えば３種類の蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが含有されている。蛍光体粒子３Ｒは、紫外線が入射すると励起して赤色の光を出射する蛍光材料からなる粒子であり、蛍光体粒子３Ｇは、紫外線が入射すると励起して緑色の光を出射する蛍光材料からなる粒子であり、蛍光体粒子３Ｂは、紫外線が入射すると励起して青色の光を出射する蛍光材料からなる粒子である。以下、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを総称して蛍光体粒子３ともいう。
【００１４】
そして、蛍光体粒子３は、密度が高い種類ほど平均粒径が小さくなっている。例えば、粒子の密度は、蛍光体粒子３Ｒが最も高く、次いで蛍光体粒子３Ｂが高く、蛍光体粒子３Ｇが最も低いとする。この場合、平均粒径は、蛍光体粒子３Ｒが最も小さく、次いで蛍光体粒子３Ｂが小さく、蛍光体粒子３Ｇが最も大きい。
【００１５】
例えば、各種類の蛍光体粒子３の平均粒径をＤｐ（ｍ）とし、各種類の蛍光体粒子３の密度をρｐ（ｋｇ／ｍ３）とし、樹脂液２の密度をρｆ（ｋｇ／ｍ３）とし、樹脂液２の粘度をη（Ｐａ・ｓ）とし、重力加速度をｇ（ｍ／ｓ２）とし、各種類の蛍光体粒子３の平均沈降速度をｖｓ（ｍ／ｓ）とするとき、下記数式１によって求められる平均沈降速度ｖｓが相互に等しくなるように、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの間で、それぞれの平均粒径Ｄｐの関係が調整されている。なお、下記数式１はストークスの式である。
【００１６】
【数１】
2010114217.tif 000003
【００１７】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
図１（ａ）に示すように、蛍光体溶液１をディスペンサＤ内に注入した直後は、蛍光体粒子３は樹脂液２内において均一に分散している。しかしながら、図１（ｂ）に示すように、一定の時間が経過すると、蛍光体粒子３は樹脂液２内において沈降する。これは、ディスペンサＤ内に撹拌装置等を設けたとしても、回避できない現象である。そして、このとき、上記数式１に示すように、蛍光体粒子３の沈降速度は各粒子の粒径及び密度に依存するため、一般には、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの平均沈降速度は相互に異なる。従って、ディスペンサＤの下端部から吐出される蛍光体溶液１に含まれる蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの含有量は、蛍光体溶液１をディスペンサＤ内に注入した後、経過した時間に応じて変動してしまう。この結果、この蛍光体溶液１を材料として製造される発光デバイスは、製造されるタイミングによって出射光の色がばらついてしまう。
【００１８】
そこで、本実施形態においては、上述の如く、蛍光体粒子３の平均粒径を蛍光体粒子３の密度が高い種類ほど小さくしている。これにより、粒子の密度が高いほど沈降速度が速くなる効果と、粒径が小さいほど沈降速度が遅くなる効果とを相殺させて、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの沈降速度を揃えることができる。特に、上記数式１に従って、沈降速度が相互に等しくなるように、各蛍光体粒子の平均粒径を調整すれば、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの平均沈降速度を相互にほぼ等しくすることができる。この結果、ディスペンサＤの下端部から吐出される蛍光体溶液１に含まれる蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの含有量が、吐出のタイミングによらずほぼ一定となる。これにより、この蛍光体溶液１によって製造される発光デバイスは、出射光の色再現性が高くなる。
【００１９】
以下、具体的な試験結果を提示して、本実施形態の効果を説明する。
以下の試験では、本実施形態の試験結果の他に、比較例の試験結果も挙げて両者を比較する。本実施形態及び比較例における蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの密度ρｐ及び平均粒径Ｄｐを表１に示す。また、樹脂液の密度ρｆ及び粘度η並びに重力加速度ｇの値を表２に示す。更に、表１には、表１及び表２に記載の数値から上記数式１によって計算した沈降速度ｖｓの値も示す。なお、本明細書においては、粒子の平均粒径として、メディアン径（５０％径）を用いている。また、各蛍光体粒子の平均粒径の測定には、粒度分布計を用いた。粒度分布計には、例えば、島津製作所社製ＳＡＬＤ２２００を用いた。
【００２０】
【表１】
2010114217.tif 000004
【００２１】
【表２】
2010114217.tif 000005
【００２２】
表１に示すように、比較例においては、各種類の蛍光体粒子の密度と平均粒径との関係が上述の関係になっていないため、蛍光体粒子の種類ごとに沈降速度が大きく異なっていた。例えば、蛍光体粒子３Ｒの沈降速度は、蛍光体粒子３Ｂの沈降速度の３倍以上であった。
【００２３】
これに対して、本実施形態においては、各蛍光体粒子の平均粒径を調整することにより、上述の関係を満たすようにした。なお、各蛍光体粒子の密度は蛍光体粒子の種類によって必然的に決まってしまうため、調整していない。
【００２４】
具体的には、蛍光体粒子３Ｇの平均粒径を比較例と同じ値に固定し、上記数式１に基づいて、蛍光体粒子３Ｇの平均沈降速度を算出した。そして、蛍光体粒子３Ｒ及び３Ｂの平均沈降速度が蛍光体粒子３Ｇの平均沈降速度と等しくなるように、蛍光体粒子３Ｒ及び３Ｂの平均粒径を調整した。蛍光体粒子の平均粒径を調整する方法としては、例えば、蛍光体粒子をふるいにかけて分級する方法がある。そして、平均粒径を調整した蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを樹脂液２に添加し、蛍光体溶液１を作製した。すなわち、本試験においては、蛍光体粒子３Ｇの密度及び平均粒径、並びに蛍光体粒子３Ｒ及び３Ｂの密度に基づいて、蛍光体粒子３Ｒ及び３Ｂの平均粒径を調整することにより、蛍光体溶液１を作製した。なお、比較例においては、蛍光体粒子の分級は行っていない。
【００２５】
そして、上述の如く作製した蛍光体溶液１における各蛍光体粒子の沈降速度を測定した。
図２（ａ）及び（ｂ）は、横軸に沈降速度をとり、縦軸に体積比率をとって、蛍光体粒子の種類ごとの沈降速度の分布を示すグラフ図であり、（ａ）は比較例を示し、（ｂ）は本実施形態を示す。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、比較例においては、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの沈降速度分布が明らかに相互に異なっている。また、特に蛍光体粒子３Ｒについては、沈降速度が極めて高い粒子が存在する。これに対して、図２（ｂ）に示すように、本実施形態においては、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの沈降速度の最頻値だけでなく、分布状態も相互にほぼ一致している。
【００２７】
また、上述の比較例においては、蛍光体溶液１中の蛍光体粒子３の濃度が高くなると、蛍光体溶液１の粘度が高くなり、ディスペンサＤから吐出される蛍光体溶液１の量が減少してしまうという問題がある。これに対して、本実施形態においては、各蛍光体粒子が分級されているため、粒径が著しく大きな粒子が存在せず、従って、沈降速度が極めて高い粒子が存在しない。このため、ディスペンサＤの最下部に位置する蛍光体溶液１の粘度が著しく上昇することがなく、蛍光体溶液１の吐出量の変動を抑えることができる。
【００２８】
この効果についても、試験により確認した。上述の本実施形態及び比較例に係る蛍光体溶液を用いて、ディスペンサから吐出される蛍光体溶液の吐出量の変動を評価した。具体的には、１回の吐出量を３ｍｇ（ミリグラム）に設定し、２００００回の吐出を行い、その変動量を測定した。この結果、比較例においては、吐出量は３±０．３ｍｇであった。これに対して、本実施形態においては、吐出量は３±０．１ｍｇであり、比較例よりも安定した。
【００２９】
更に、上述の蛍光体溶液１をＬＥＤチップ上に吐出し、硬化させて、発光デバイスを作製した。この発光デバイスの製造方法及び構成は、後述の第２及び第３の実施形態において詳細に説明する。ＬＥＤチップには、波長が３８０〜４６０ｎｍの紫外線を出射するＵＶ−ＬＥＤチップを用いた。そして、このＵＶ−ＬＥＤチップに紫外線を出射させ、各蛍光体粒子を励起させて、発光デバイスから出射される光の色度のばらつきを測定した。すなわち、上述の２００００回の吐出により、２００００個の発光デバイスを作製し、その出射光の色度Ｃｘを測定し、その最大値と最小値の差ΔＣｘを求めた。その結果、比較例においては、ΔＣｘは０．０４であったが、本実施形態においては、差ΔＣｘは０．０２であり、色度のばらつきが大幅に抑えられた。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、前述の第１の実施形態に係る蛍光体溶液を使用した発光デバイスの製造方法の実施形態である。
図３（ａ）乃至（ｃ）及び図４（ａ）乃至（ｃ）は、本実施形態に係る発光デバイスの製造方法を例示する工程断面図である。なお、図３及び図４においては、説明の便宜上、半田層は実際よりも厚く描かれている。
【００３１】
先ず、図３（ａ）に示すように、パッケージ１１を作製する。パッケージ１１の上面には、凹部１２が形成されている。凹部１２の形状は、例えばすり鉢状であり、側面は上方に開くように傾斜している。パッケージ１１は、絶縁性の材料、例えば白色のセラミック又は白色の樹脂からなるパッケージ本体１１ａに、負電極１１ｂ及び正電極１１ｃが埋め込まれて構成されている。負電極１１ｂ及び正電極１１ｃは、凹部１２の底面１３において露出している。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、凹部１２の底面１３の中央部に、半田層１５を形成する。半田層１５は、負電極１１ｂに接続される。
【００３３】
次に、図３（ｃ）に示すように、半田層１５にＬＥＤチップ１４を接合する。これにより、ＬＥＤチップ１４の下面が半田層１５を介して負電極１１ｂに接続され、ＬＥＤチップ１４は底面１３に搭載される。ＬＥＤチップ１４は、例えば紫外線を出射するチップである。
【００３４】
次に、図４（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ１４の上面と正電極１１ｃとの間に、ワイヤ１６をボンディングする。これにより、ＬＥＤチップ１４の上面は、ワイヤ１６を介して正電極１１ｃに接続される。
【００３５】
一方、前述の第１の実施形態において説明した方法により、蛍光体溶液１（図１参照）を作製する。蛍光体溶液１においては、樹脂液２内に、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが含有されている。蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのそれぞれの密度及び平均粒径の関係は、第１の実施形態において説明したとおりである。そして、蛍光体溶液１をディスペンサＤに供給する。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、ディスペンサＤの下端部から所定量の蛍光体溶液１を吐出することにより、ディスペンサＤから凹部１２内に、蛍光体溶液１を注入する。この段階では蛍光体溶液１の樹脂液２は液体であり、樹脂液２内には蛍光体粒子３が均一に分散している。
【００３７】
そして、一定時間放置することにより、図４（ｃ）に示すように、凹部１２内に注入された樹脂液２内において、蛍光体粒子３を沈降させる。
【００３８】
次に、パッケージ１１を加熱する。例えば、オーブンにより、パッケージ１１を１５０℃の温度に１時間保持する。これにより、樹脂液２が熱硬化し、蛍光体溶液１が樹脂部材となる。この結果、発光デバイスが製造される。
【００３９】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、蛍光体溶液として前述の第１の実施形態に係る蛍光体溶液を使用しているため、ディスペンサＤ内における蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの平均沈降速度が相互にほぼ等しい。このため、ディスペンサＤから吐出されるタイミングによって、蛍光体溶液１中の蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの含有量の比率が変動することがなく、パッケージ１１の凹部１２内に注入される蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの量の比率を一定とすることができる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、前述の第２の実施形態に係る製造方法によって製造された発光デバイスの実施形態である。
図５は、本実施形態に係る発光デバイスを例示する断面図である。
【００４１】
図５に示すように、ＬＥＤデバイス２１においては、パッケージ１１が設けられており、パッケージ１１の上面には、凹部１２が形成されている。上述の如く、凹部１２の形状は、例えばすり鉢状である。また、パッケージ１１は、絶縁性の材料、例えば白色のセラミック又は白色の樹脂からなるパッケージ本体１１ａに、負電極１１ｂ及び正電極１１ｃが埋め込まれて構成されている。負電極１１ｂ及び正電極１１ｃは、凹部１２の底面１３において露出している。
【００４２】
凹部１２内にはＬＥＤチップ１４が設けられている。ＬＥＤチップ１４は、例えば、紫外線を出射する発光素子であり、その形状は矩形の板状である。ＬＥＤチップ１４は、凹部１２の底面１３の中央部に搭載されており、ＬＥＤチップ１４の下面は、半田層１５を介して、負電極１１ｂに接続されている。また、ＬＥＤチップ１４の上面と正電極１１ｃとは、ワイヤ１６を介して接続されている。
【００４３】
凹部１２内には、透明な樹脂からなる樹脂部材１７が充填されている。樹脂部材１７は例えば、シリコーン樹脂により形成されている。凹部１２の深さはＬＥＤチップ１４の厚さよりも大きく、樹脂部材１７はＬＥＤチップ１４及びワイヤ１６を埋め込んでいる。また、樹脂部材１７内には多数の蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが混入されており、樹脂部材１７の下部、すなわち、底面１３並びにＬＥＤチップ１４の上面及び側面に接する部分に、層状に堆積している。これにより、ＬＥＤチップ１４は、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂからなる堆積層３ａにより覆われている。前述の第１の実施形態において説明したように、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、紫外線が入射されることにより、それぞれ赤色、緑色、青色の光を出射する。なお、樹脂部材１７は、ＬＥＤチップ１４が発する紫外線と、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが発する赤色、緑色、青色の光を透過させる。
【００４４】
そして、本実施形態に係る発光デバイス２１においては、前述の第１の実施形態において説明したように、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、密度が高い種類ほど平均粒径が小さくなっている。例えば、粒子の密度は、蛍光体粒子３Ｒが最も高く、次いで蛍光体粒子３Ｂが高く、蛍光体粒子３Ｇが最も低い。この場合、平均粒径は、蛍光体粒子３Ｒが最も小さく、次いで蛍光体粒子３Ｂが小さく、蛍光体粒子３Ｇが最も大きい。例えば、各種類の蛍光体粒子３の平均粒径をＤｐ（ｍ）とし、各種類の蛍光体粒子３の密度をρｐ（ｋｇ／ｍ３）とする。また、樹脂部材１７は、樹脂液２（図１参照）中に複数種類の蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが含有された蛍光体溶液１（図１参照）において、樹脂液２が硬化したものであるが、硬化前の樹脂液２の密度をρｆ（ｋｇ／ｍ３）とし、樹脂液２の粘度をη（Ｐａ・ｓ）とする。更に、重力加速度をｇ（ｍ／ｓ２）とし、各種類の蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのそれぞれの平均沈降速度をｖｓ（ｍ／ｓ）とする。この場合に、上記数式１（ストークスの式）によって求められる平均沈降速度ｖｓが相互に等しくなるように、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの間で、それぞれの平均粒径Ｄｐの関係が調整されている。
【００４５】
このようなＬＥＤデバイス２１においては、負電極１１ｂ及び正電極１１ｃによってＬＥＤチップ１４に電力が供給されると、ＬＥＤチップ１４が紫外線を全方位に向けて出射する。出射された光のうち、下方に向かう光はパッケージ１１によって遮られるが、上方及び側方に向かう光は樹脂部材１７内に進入する。樹脂部材１７内に進入した紫外線は、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに入射し、吸収される。これにより、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを形成する蛍光材料が励起し、入射光よりも波長が長い光、例えば、それぞれ、赤色、緑色、青色の光を出射する。これらの光は、樹脂部材１７から直接、又は凹部１２の側面において反射された後、凹部１２の開口から凹部１２の外部に出射されることにより、発光デバイス２１の外部に出射される。このとき、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂからそれぞれ出射された赤色、緑色、青色の光が混合されるため、発光デバイス２１から出射する光は白色となる。
【００４６】
そして、本実施形態においては、各種類の蛍光体粒子の密度と平均粒径との関係が上述のような関係になっているため、ＬＥＤデバイス２１の製造工程において、ディスペンサから供給される蛍光体溶液中に含有される各種類の蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの量の比が、製造のタイミングによらず、ほぼ一定である。このため、発光デバイス２１から出射される赤色の光、緑色の光、青色の光の強度の比がほぼ一定であり、出射光の色の再現性が高い。
【００４７】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図６は、本変形例に係る発光デバイスを例示する断面図である。
図５に示すように、前述の第３の実施形態に係る発光デバイス２１においては、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは樹脂部材１７の下部に堆積されており、堆積層３ａを形成している。これに対して、図６に示すように、本変形例に係る発光デバイス２２においては、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは樹脂部材１７全体にほぼ均一に分散されている。発光デバイス２２における上記以外の構成は、発光デバイス２１と同様である。すなわち、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、密度が高い種類ほど平均粒径が小さくなっており、例えば、上記数式１を満たしている。このような粒子分散型の発光デバイス２２は、前述の第２の実施形態において、図４（ｃ）に示す蛍光体粒子の沈降工程を省略することにより、製造することができる。本変形例における作用効果は、前述の第３の実施形態と同様である。すなわち、発光デバイス２２においても、出射光の色の再現性が高い。
【００４８】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【００４９】
例えば、前述の各実施形態においては、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの密度及び平均粒径を、上記数式１において算出される平均沈降速度が相互に等しくなるような値に調整する例を示したが、本発明はこれに限定されず、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、密度が高い種類ほど平均粒径が小さくなっていればよい。
【００５０】
また、前述の各実施形態においては、蛍光体粒子の種類が３種類である例を示したが、本発明はこれに限定されず、蛍光体粒子の種類は２種類であってもよく、４種類以上であってもよい。
【００５１】
また、前述の第１の実施形態においては、ふるいを用いて各蛍光体粒子を分級することにより、各蛍光体粒子の平均粒径を調整する例を示したが、蛍光体粒子の平均粒径を調整する方法は、これには限定されない。例えば、任意の平均粒径を持つ蛍光体粒子を特別に製造してもよい。
【００５２】
更に、前述の第２の実施形態においては、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのうち、分級前の蛍光体粒子の沈降速度が中位である蛍光体粒子３Ｇの平均沈降速度を基準として、他の蛍光体粒子３Ｒ及び３Ｂの平均粒径を調整し、これらの蛍光体粒子の平均沈降速度を蛍光体粒子３Ｇの平均沈降速度と一致させる例を示したが、本発明はこれに限定されない。
【００５３】
例えば、前述の第３の実施形態のように、蛍光体溶液１をパッケージ１１の凹部１２内に注入した後、樹脂液２中において蛍光体粒子３を沈降させる場合には、蛍光体粒子３を速く沈降させた方が、発光デバイス２１の生産性が向上する。この場合には、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのうち、分級前の沈降速度が最も速い蛍光体粒子３Ｒの平均沈降速度を基準として、他の蛍光体粒子３Ｇ及び３Ｂの平均粒径を調整してもよい。
【００５４】
一方、前述の第３の実施形態の変形例のように、樹脂部材１７全体にわたって蛍光体粒子３をほぼ均一に分散させる場合には、蛍光体粒子３の沈降速度は遅い方が好ましい。この場合には、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのうち、分級前の沈降速度が最も遅い蛍光体粒子３Ｂの平均沈降速度を基準として、他の蛍光体粒子３Ｒ及び３Ｇの平均粒径を調整してもよい。
【００５５】
又は、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのいずれの分級前の沈降速度も基準とせずに、任意に設定した沈降速度に合わせて、蛍光体粒子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの粒径を調整してもよい。また、蛍光体粒子３の平均粒径だけでなく、蛍光体粒子の密度を調整してもよい。
【００５６】
更にまた、前述の第３の実施形態においては、発光デバイスの出射光が白色である例を示したが、本発明はこれに限定されず、出射光の色は何色でもよい。例えば、第１の赤色の光を出射する第１の種類の蛍光体粒子と、第１の赤色とは微妙に異なる第２の赤色の光を出射する第２の種類の蛍光体粒子とを含有し、全体として第１の赤色の光と第２の赤色の光とを混合した第３の赤色の光を出射する発光デバイスも、本発明に含まれる。このような発光デバイスにおいては、出射光の色は各蛍光体粒子が出射する光の色に制約されず、任意の色とすることができる。
【００５７】
更にまた、前述の第３の実施形態においては、チップが紫外線を出射するＬＥＤチップである例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、可視光を出射するＬＥＤチップであってもよく、ＬＥＤチップ以外の発光チップであってもよい。可視光を出射する発光チップを用いる場合は、この発光チップの出射光も発光デバイスから出射され、蛍光体粒子から出射される光と混合される。
【００５８】
更にまた、前述の第３の実施形態においては、パッケージの上面に凹部が形成されている例を示したが、パッケージの上面は平坦であり、この平坦な上面にＬＥＤチップが搭載されていてもよい。すなわち、パッケージとして、形状が基板状であり、その上面にはＬＥＤチップ全体を収納するような大きな凹部が形成されていないものを使用してもよい。この場合は、樹脂部材はパッケージの上面上に盛り上げるように形成することができ、例えば半球状に形成することができる。半球状の樹脂部材により、出射光を集光するレンズ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る蛍光体溶液を例示する模式図であり、（ａ）はディスペンサに注入された直後の状態を示し、（ｂ）はディスペンサに注入されてからある程度の時間が経過した後の状態を示す。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、横軸に沈降速度をとり、縦軸に体積比率をとって、蛍光体粒子の種類ごとの沈降速度の分布を示すグラフ図であり、（ａ）は比較例を示し、（ｂ）は第１の実施形態を示す。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を例示する工程断面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、第２の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を例示する工程断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る発光デバイスを例示する断面図である。
【図６】第３の実施形態の変形例に係る発光デバイスを例示する断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  蛍光体溶液、２  樹脂液、３、３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ  蛍光体粒子、３ａ  堆積層、１１  パッケージ、１１ａ  パッケージ本体、１１ｂ  負電極、１１ｃ  正電極、１２  凹部、１３  底面、１４  ＬＥＤチップ、１５  半田層、１６  ワイヤ、１７  樹脂部材、２１、２２  発光デバイス、Ｄ  ディスペンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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