(57)【要約】【課題】発する光の色調ムラを、光拡散材を一切使わないで低減することによって発光効率を従来よりも格段に向上させ、設備空間及び設備費用の軽減された発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】主発光波長が４１０ｎｍ以下である発光素子５の発光面を覆うように、この発光素子５からの光を吸収し、波長変換して発光する蛍光体２０（２５、２７）を含有する蛍光体層１０（１１、１２）をこの発光素子５の発光面上に１層以上積層した構成にする。さらに、この蛍光体層１０（１１、１２）を、最大厚さ及び最小厚さの差が蛍光体２０（２５、２７）の平均粒径以下であり、且つ前記蛍光体層１０（１１、１２）中の前記蛍光体２０（２５、２７）の占有率を５０％以上にする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主発光波長が４１０ｎｍ以下である発光素子の発光面に、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して発光する蛍光体を含有する蛍光体層を１層以上積層した構成を有し、
前記蛍光体層は、蛍光体構成層が複数層積層された構成であり、
前記蛍光体層は、最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下であり、
前記発光素子から最も遠くにある蛍光体構成層における前記蛍光体の占有率が５０％以下であり、それ以外の蛍光体構成層における前記蛍光体の占有率は６０％以上であることを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の厚さは、前記蛍光体の平均粒径の５倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記蛍光体構成層は、前記発光素子の発光面上に接着剤を塗布し、塗布された接着剤に前記蛍光体を固着させることにより形成され、前記接着剤は、前記蛍光体の平均粒径以下の厚さに塗布されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体層を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子の発光面上に前記蛍光体層が２層以上積層されており、
前記発光素子に近い側の前記蛍光体層に含有される蛍光体の主発光波長と、前記発光素子から遠い側の前記蛍光体層に含有される蛍光体の主吸収波長とが異なることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
主発光波長が４１０ｎｍ以下である発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して発光する蛍光体を含有する蛍光体層と、を備え、最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下である前記蛍光体層が、前記発光素子の発光面を覆うように、前記発光素子の発光面上に直接形成された発光装置の製造方法であって、
前記蛍光体層は複数層の蛍光体構成層からなり、
前記発光素子から最も遠くにある蛍光体構成層における前記蛍光体の占有率が５０％以下であり、それ以外の蛍光体構成層における前記蛍光体の占有率は６０％以上であるように前記蛍光体構成層は形成されることを特徴とする、発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記蛍光体層の厚さを、前記蛍光体の平均粒径の５倍以下に形成することを特徴とする、請求項６に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記蛍光体層を形成する際には、前記発光素子上に接着剤を前記蛍光体の平均粒径よりも薄く塗布した後、前記塗布された接着剤に前記蛍光体を固着して蛍光体構成層を形成する形成工程を行い、前記蛍光体層について所望の色温度が得られるまで前記蛍光体構成層を積層することを特徴とする、請求項６又は７に記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記接着剤を塗布する際には、塗布面上をヒータで加熱した状態で行うことを特徴とする、請求項１０に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記１層以上の蛍光体層を積層する際には、前記発光素子に近い側の蛍光体層に含有される蛍光体の主発光波長が、前記発光素子から遠い側の蛍光体層に含有される蛍光体の主吸収波長と異なるように積層することを特徴とする、請求項６〜９のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記複数層の蛍光体構成層を積層する場合、前記接着剤の塗布と、前記蛍光体の固着と、前記接着剤の仮硬化と、色温度の測定とその測定結果の検証と、を繰り返すことにより、所望の色温度を得ることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば照明用光源、液晶のバックライト光源等に用いられる白色光を発する発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、紫外線光又は青色光を発する発光素子と、この発光素子からの光を吸収し、波長変換して長波長の光を発光する蛍光体とを組み合わせることにより、広い発光波長幅を有する白色光を発する発光装置が開発されてきた。このような発光装置は、例えば照明用光源、液晶のバックライト光源等の用途に用いられる。この照明用光源、液晶のバックライト光源としては、低い色度ムラと高い演色性を有する白色光が求められている。
【０００３】
特許文献１には、青色光を発する発光素子上に異なる波長変換を行う２種類以上の蛍光体を配置し、発光素子からの光及び各蛍光体が波長変換した光を混色させることで演色性を向上させた発光装置が開示されている。
【０００４】
図１４は、上記特許文献１に記載の発光装置１００を用いた自動車内の地図灯１０１の構成を示す図である。一般に、自動車内で用いられる地図灯１０１では、発光装置１００から例えば６０ｃｍ程度離れた位置にある被照射体としての地図等の紙面上に形成される直径３０〜４０ｃｍの光の円内での明るさを、照度３０ルックス以上にすることが求められる。このように、発光装置１００が地図灯１０１等に用いられる場合には、発光装置１００からの光を光学レンズ１０２で集光し、所定の範囲を特に明るくするように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２７３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発光装置１００を用いた場合には、発光素子を、蛍光体を透明樹脂内に混合させて覆うため、混合液の表面張力により発光素子周辺に薄く均一に蛍光体を配置できないことと、樹脂が硬化される間に起きる混合液内での蛍光体の沈降の影響により、色調ムラが十分解決されていないため、光学レンズ１０２によって集光された光の色調ムラが増大されてしまう。さらに、発光素子が発した青色光が指向性を持っているため、レンズ等の光学素子を光の集光、散乱させる場合には、光学素子を介した光の色調ムラが大きくなってしまう。そのため図１４に示すように、光学レンズ１０２と被照射物１０５との間に光拡散材１０３を設け、集光した光を拡散させ、色調ムラ及び指向性を低減化させる必要がある。このように、光拡散材１０３を用いた場合には、光が光拡散材１０３を通過する際に減衰するため、発光装置１００の発光効率が非常に（１／３程度）低下してしまう。このため、例えば地図灯１０１等、種々の用途に用いる場合には、図１４に示すように、複数の発光装置１００を用いて輝度を向上させる必要があり、設備空間及び設備費用がかさんでしまい、さらに光拡散材の分布ムラにより集光させた光の色ムラも生じてしまい、均一な色温度の発光素子を作成することが困難であった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、光拡散材を用いなくとも発する光の色調ムラを低減することによって発光効率を従来よりも向上させ、設備空間及び設備費用の軽減された発光装置及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記発光装置において、前記蛍光体層の厚さは、前記蛍光体の平均粒径の５倍以下であってもよい。
【０００９】
上記発光装置において、前記蛍光体層を形成する際には、前記発光素子上に接着剤を前記蛍光体の平均粒径よりも薄く塗布した後、前記塗布された接着剤に前記蛍光体を固着して蛍光体構成層を形成する形成工程を行い、前記蛍光体層について所望の色温度が得られるまで前記蛍光体構成層を積層してもよい。
【００１０】
上記発光装置において、前記接着剤を塗布する際には、塗布面上をヒータで加熱した状態で行ってもよい。
【００１１】
上記発光装置において、前記発光素子の発光面上に前記蛍光体層が２層以上積層されており、前記発光素子に近い側の前記蛍光体層に含有される蛍光体の主発光波長と、前記発光素子から遠い側の前記蛍光体層に含有される蛍光体の主吸収波長とが異なっていてもよい。
【００１２】
また、本発明によれば、主発光波長が４１０ｎｍ以下である発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して発光する蛍光体を含有する蛍光体層と、を備え、最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下である前記蛍光体層が、前記発光素子の発光面を覆うように、前記発光素子の発光面上に直接形成された発光装置の製造方法であって、前記蛍光体層は複数層の蛍光体構成層からなり、前記発光素子から最も遠くにある蛍光体構成層における前記蛍光体の占有率が５０％以下であり、それ以外の蛍光体構成層における前記蛍光体の占有率は６０％以上であるように前記蛍光体構成層は形成されることを特徴とする、発光装置の製造方法が提供される。
【００１３】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体層の厚さを、前記蛍光体の平均粒径の５倍以下に形成してもよい。
【００１４】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体層を形成する際には、前記発光素子上に接着剤を前記蛍光体の平均粒径よりも薄く塗布した後、前記塗布された接着剤に前記蛍光体を配置して蛍光体構成層を形成する形成工程を、１回又は繰返し複数回行うことにより前記蛍光体層を形成するようにしてもよい。
【００１５】
上記発光装置の製造方法において、前記接着剤を塗布する際には、前記接着剤の粘度を低下させた状態で行うようにしてもよい。
【００１６】
上記発光装置の製造方法において、前記１層以上の蛍光体層を積層する際には、前記発光素子に近い側の蛍光体層に含有される蛍光体の主発光波長が、前記発光素子から遠い側の蛍光体層に含有される蛍光体の主吸収波長と異なるように積層するようにしてもよい。
【００１７】
上記発光装置の製造方法において、前記複数層の蛍光体構成層を積層する場合、前記接着剤の塗布と、前記蛍光体の固着と、前記接着剤の仮硬化と、色温度の測定とその測定結果の検証と、を繰り返すことにより、所望の色温度を得ることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、主発光波長が可視光領域から外れた４１０ｎｍ以下である発光素子を用いることで、発光装置が発する可視光の指向性を低下させると共に、蛍光体層を厚さが蛍光体の平均粒径以下である接着剤に固着することで、蛍光体を蛍光体層内で均一に分布させることができ、色調ムラをさらに低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の全体構成図である。
【図２】図１に示す発光装置１が有する発光素子５を拡大して示した拡大図である。
【図３】図２に示す発光素子５上に形成された蛍光体層１０〜１２を拡大して示した拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る製造方法の手順を示す全体フロー図である。
【図５】図４のステップ３の手順を説明するフロー図である。
【図６】図５のステップ１１において、接着剤２１を発光素子５上に塗布する際の手順を示す説明図である。
【図７】図５のステップ１１において、接着剤２１を発光素子５上に塗布した後の状態を示す手順を示す説明図である。
【図８】塗布した接着剤２１に蛍光体２０を吹付ける際の一例として、圧縮ガスを用いた場合の手順を示す説明図である。
【図９】発光装置の色調ムラを測定する色調ムラ測定装置７０の構成図である。
【図１０】蛍光体構成層１０ａの上に蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。
【図１１】蛍光体構成層１０ａの上に蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。
【図１２】蛍光体構成層１０ａの上に蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。
【図１３】塗布した接着剤２１に蛍光体２０を配置する際の一例として、静電吸着を用いた場合の手順を示す説明図である。
【図１４】従来公知の発光装置１００を用いた地図灯１０１の構成図である。
【図１５】図２に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果（レンズなし）を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図１６】図２に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果（レンズ有り）を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図１７】図１５の各々の測定結果（レンズなし）を示している。
【図１８】図１６の各々の測定結果（レンズ有り）を示している。
【図１９】比較例１である発光装置２００の構成図である。
【図２０】図１９に示す比較例１である発光装置２００の輝度比及び相関色温度の測定結果（レンズなし）を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２１】図１９に示す比較例１である発光装置２００の輝度比及び相関色温度の測定結果（レンズ有り）を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２２】図２０の各々の測定結果（レンズなし）を示している。
【図２３】図２１の各々の測定結果（レンズ有り）を示している。
【図２４】比較例２である発光装置２０１の構成図である。
【図２５】図２４に示す比較例２である発光装置２０１の輝度比及び相関色温度の測定結果（レンズなし）を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２６】図２４に示す比較例２である発光装置２０１の輝度比及び相関色温度の測定結果（レンズ有り）を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２７】図２５の各々の測定結果（レンズなし）を示している。
【図２８】図２６の各々の測定結果（レンズ有り）を示している。
【図２９】比較例３である発光装置２０２の構成図である。
【図３０】図２９に示す比較例３である発光装置２０２の輝度比及び相関色温度の測定結果（レンズなし）を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図３１】図２９に示す比較例３である発光装置２０２の輝度比及び相関色温度の測定結果（レンズ有り）を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図３２】図３０の各々の測定結果（レンズなし）を示している。
【図３３】図３１の各々の測定結果（レンズ有り）を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明をする。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の全体構成図である。図２は、図１に示す発光装置１が有する発光素子５を拡大して示した拡大図である。図３は、図２に示す発光素子５上に形成された蛍光体層１０、蛍光体層１１及び蛍光体層１２を拡大して示した拡大図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る発光装置１は、例えば平板形状の基板２上に主発光波長が４１０ｎｍ以下である紫外線光を発するＬＥＤを発光素子５として載置した構成を有する。発光素子５は、１ｍｍ角で高さが１５０μｍのダイス形状に形成されている。基板２上には、発光素子５の周囲を取囲むように環状配置された側壁３が設けられている。基板２には、外部電源（図示せず）から電力が供給される外部電極６が設けられており、この外部電極６は、導電線ワイヤ７によって発光素子５に接続されている。本実施の形態では、発光素子５は、外部電極６から直流３５０ｍＡの電力が供給されると、主発光波長４００〜４０５ｎｍであり、且つ光出力が３００〜３５０ｍＷである光を発するように構成されている。
【００２３】
図１及び図２に示すように、発光素子５上には、その発光面である上面及び側面を覆うように、３種類の蛍光体層１０、１１、１２が各々例えば２０μｍ以上、５０μｍ以下の厚さで順に設けられている。なお、用語「発光面」は、発光装置１の周囲に光を発する光源となる発光素子５の光出射面を意味し、図１に示す発光素子５の場合には、発光素子５が基板２上に配置されているため、底面を除く上面及び側面が発光面となる。また、蛍光層１０等を用いて発光素子５の「発光面を覆う」という表現は、発光素子５が発する光の光路を遮るという意味で用いられており、この場合には、発光素子５が基板２上に設けられているため、発光素子５の底面を除く上面及び側面が発光面になっている。本実施の形態では、発光素子５の発光面上に直接的に１層以上の蛍光体層１０、１１、１２を積層することによって発光素子５の発光面を覆っている。
【００２４】
環状配置された側壁３と基板２とで形成される凹部内には、例えば透明樹脂等の封止部材１５が蛍光体層１０、１１、１２の上から充填されて発光素子５が封止されている。図３に示すように、蛍光体層１０は、発光素子５上に３つの蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを下から順に積層させた構成を有する。また、蛍光体層１１は、蛍光体層１０（即ち、蛍光体構成層１０ｃ）上に３つの蛍光体構成層１１ａ〜１１ｃを下から順に積層させた構成を有する。さらに、蛍光体層１２は、蛍光体層１１（即ち、蛍光体構成層１１ｃ）上に３つの蛍光体構成層１２ａ〜１２ｃを下から順に積層させた構成を有する。
【００２５】
このとき、蛍光体層１０の最大厚さ及び最小厚さの差が、蛍光体層１０に含有されている蛍光体２０の平均粒径の２倍以下になるように設定されている。同様に、蛍光体１１の最大厚さ及び最小厚さの差が、蛍光体１１に含有されている蛍光体２５の平均粒径の２倍以下になるように設定されており、蛍光体１２の最大厚さ及び最小厚さの差が、蛍光体１２に含有されている蛍光体２７の平均粒径の２倍以下になるように設定されている。なお、本明細書中においては、蛍光体２０、２５、２７の平均粒径を測定する際には、発光装置１の蛍光体層を切断し、その切断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影して得られたＳＥＭ写真から蛍光体２０、２５、２７の１粒子の径の最長値を測定し、そのうち、粒子径の最長値が１μｍ以上となる粒子の平均値を出すことによって算出している。
【００２６】
蛍光体構成層１０ａは、平均粒径が例えば７μｍの蛍光体２０を、この蛍光体２０の平均粒径よりも薄い例えば５μｍの厚さに塗布した接着剤２１により固着されて形成されている。蛍光体構成層１０ａ中の蛍光体２０の占有率は６０％以上になるように設定されている。ここで、用語「占有率」について説明する。本明細書中で用いられる用語「占有率」とは、発光装置１の蛍光体層又は蛍光体構成層を切断して得られる切断面全体の面積に対して、この切断面に含まれる蛍光体が占める面積の割合を意味している。なお、蛍光体層又は蛍光体構成層中における蛍光体の占有率を測定する場合についても、上述したように蛍光体の平均粒径測定する場合と同様に、発光装置１を切断した写真に基づいて算出している。このようにして算出した蛍光体層の占有率は、蛍光体層の全体積中に占める蛍光体の体積が占める割合（即ち、充填率）が高くなるにつれて向上する。
【００２７】
蛍光体構成層１０ｂ、１０ｃについても蛍光体構成層１０ａと同様に構成されている。各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃの中に含有される蛍光体２０の充填率が高くなっている、即ち、各蛍光体構成層断面中で蛍光体が占める占有率はいずれも６０％以上に設定されているため、蛍光体層１０中の蛍光体２０の占有率は６０％以上になっている。また、蛍光体構成層１１ａは、蛍光体構成層１０ａと同様にして、蛍光体２０とは別の種類の平均粒径が例えば１０μｍの蛍光体２５を、この蛍光体２５の平均粒径よりも薄い例えば５μｍの厚さに塗布した接着剤２６により固着されて形成されている。蛍光体構成層１１ｂ、１１ｃについても蛍光体構成層１１ａと同様に構成されている。各蛍光体構成層１１ａ〜１１ｃの中に含有される蛍光体２５の占有率がいずれも６０％以上に設定されているため、蛍光体１１中の蛍光体２５の占有率は６０％以上になっている。さらに、蛍光体構成層１２ａは、蛍光体構成層１０ａ、１１ａと同様にして、蛍光体２０、２５とは別の種類の平均粒径が例えば１８μｍの蛍光体２７を、この蛍光体２７の平均粒径よりも薄い例えば５μｍの厚さに塗布した接着剤２８により固着されて形成されている。蛍光体構成層１２ｂ、１２ｃについても蛍光体構成層１２ａと同様に構成されている。各蛍光体構成層１２ａ〜１２ｃの中に含有される蛍光体２７の占有率がいずれも６０％以上に設定されているため、蛍光体１２中の蛍光体２７の占有率は６０％以上になっている。
【００２８】
本実施の形態では、蛍光体２０としては、発光素子５が発する紫外線光を吸収し、波長変換して主発光波長が６５９ｎｍである赤色光を発する平均粒径が７μｍのＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで示される蛍光体が用いられている。また、蛍光体２５としては、発光素子５が発する紫外線光を吸収し、波長変換して主発光波長が５５７ｎｍである緑色光を発する平均粒径が１０μｍのＳｒＡｌ１＋ｘＳｉ４−ｘＯｘＮ７−ｘ：Ｃｅで示される蛍光体が用いられている。また、蛍光体２７としては、発光素子５が発する紫外線光を吸収し、波長変換して主発光波長が４５１ｎｍである青色光を発する平均粒径が１８μｍのＳｒＡｌｘＳｉ６−ｘＯ１＋ｘＮ８−ｘ：Ｅｕで示される蛍光体が用いられている。
【００２９】
本実施の形態では、このように２種類以上の蛍光体（本実施の形態では３種類の蛍光体２０、２５、２７）を配置する際に、発光素子５に近い側（即ち、内側）の蛍光体層に含有される蛍光体の主発光波長は、発光素子５から遠い側（即ち、外側）の蛍光体層に含有される蛍光体の主吸収波長よりも長波長側になるように設定している。なお、本明細書中では、蛍光体が波長変換する際に吸収する光の波長の主たる波長を「主吸収波長」と呼び、蛍光体が吸収した光を波長変換して発する光の主たる波長を「主発光波長」と呼ぶ。
【００３０】
具体的に説明すると、蛍光体層１１、１２よりも発光素子５に近い側に配置された蛍光体層１０については、この蛍光体層１０に含有される蛍光体２０の主発光波長が、蛍光体層１０よりも発光素子５から遠い側に配置された蛍光体層１１、１２に各々含有される蛍光体２５、２７の各主吸収波長と異なっている。また、蛍光体層１１と蛍光体層１２との関係についても、蛍光体層１２よりも発光素子５に近い側に配置された蛍光体層１１に含有される蛍光体２５の主発光波長は、蛍光体層１１よりも発光素子５から遠い側に配置された蛍光体層１２に含有される蛍光体２７の主吸収波長と異なっている。
【００３１】
以上のような蛍光体層１０〜１２の配置構成において、発光素子５に相対的に近い蛍光体層１０の蛍光体２０が発する赤色光は、発光素子５から相対的に遠い蛍光体層１１、１２の各蛍光体２５、２７が緑色、青色を各々発光するために吸収する主たる波長領域（エネルギー領域）と異なるので、下層にある蛍光体２０からの赤色光は、上層にある蛍光体２５、２７に吸収されて波長変換される恐れがない。同様にして、発光素子５に対してより近くにある蛍光体層１１に配置された蛍光体２５が発する緑色光は、発光素子５に対してより遠くにある蛍光体層１２に配置された蛍光体２７が青色を発光するために吸収する主たる波長領域（エネルギー領域）と異なるので、下層にある蛍光体２５からの緑色光は、上層にある蛍光体２７に吸収されて波長変換される恐れがない。このようにして、発光素子５に近い側（即ち、内側）により長い波長の光を発する蛍光体を配置し、発光素子５から遠い側（即ち、外側）により短い波長の光を吸収する蛍光体を配置することによって、２種類以上の蛍光体２０、２５、２７によって複数回の波長変換により生じる発光出力の低下を防止し、かつ複数層の蛍光体層を作成する際に、発光装置が発する光の色温度を容易に調整できる。
【００３２】
次に、以上のように構成された発光装置１を製造する本発明の実施の形態に係る製造方法を、図１〜図３を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る製造方法の手順を示す全体フロー図である。
【００３３】
図４に示すように、発光装置１の製造を開始する（ステップ０）にあたって、まず、基板２上に発光素子５を、例えば半田や導電ペーストを用いて配置する（ステップ１）。次に、例えば超音波接着及び圧着等の方法を用いて、導電線ワイヤ７を発光素子５及び外部電極６に接続する（ステップ２）。その後、発光素子５上の発光面を覆うように、蛍光体層１０、１１、１２を含む各層を所定の順序で発光素子５上に形成する（ステップ３）。本実施の形態では、図１に示すように、発光素子５上に３つの異なる蛍光体層１０、１１、１２が順に積層されて形成されている。蛍光体層１０、１１、１２の形成が終了した後に、環状配置された側壁３と基板２とで形成される凹部内に、例えば透明樹脂等の封止部材１５を蛍光体層１２の上から充填し、発光素子５を蛍光体層１０、１１、１２と共に封止する（ステップ４）。以上のステップ０〜ステップ４により、発光装置１の製造が完了する（ステップ５）。
【００３４】
次に、上記ステップ３において、各層を形成する際に蛍光体層１０、１１、１２を形成する場合の手順を詳細に説明する。本実施の形態では、発光素子５の発光面上に３層の蛍光体層１０、１１、１２を順に形成している。図５は、上記ステップ３において、蛍光体層１０、１１、１２を形成する場合の手順を説明するフロー図である。以下では、発光素子５上に直接的に形成される蛍光体層１０を例にして説明する。
【００３５】
蛍光体層１０の形成が開始される（ステップ１０）と、被積層面である発光素子５上に、例えばシリコン、エポキシ等の接着剤２１が、例えばディスペンス、スプレー等の方法によって塗布される（ステップ１１）。図６及び図７は、上記ステップ１０において、接着剤２１をディスペンス方法によって発光素子５上に塗布する際の手順を示す説明図である。
【００３６】
接着剤２１を塗布する際には、図６に示すように、発光素子５及び基板２の下側に配置されたヒータ３０によって、接着剤２１が塗布される発光素子５の発光面である上面及び側面が加熱される。ニードル形状の排出口３１から排出された接着剤２１は、このようにして加熱された発光面上において加熱され、その粘度が低下した状態になり、図７に示すように、表面張力の影響が低減化し、発光素子５の発光面上に均一の厚さで分布する。これにより、接着剤２１が発光素子５の発光面上で表面張力によって盛り上がって不均一な厚さになってしまうことが防止できる。こうすることで、被積層面上に塗布する接着剤２１の厚さは、後述のステップ１２で接着剤２１に吹付ける蛍光体２０の平均粒径以下になる。
【００３７】
上記ステップ１１において、発光素子５の発光面上に塗布した接着剤２１が粘着性を保っている状態で、塗布した接着剤２１に蛍光体２０を吹付け（ステップ１２）、発光素子５の発光面上全体に蛍光体２０を配置する。図８は、塗布した接着剤２１に蛍光体２０を吹付ける際の一例として、圧縮ガスを用いた場合の手順を示す説明図である。
【００３８】
図８に示すように、発光素子５の発光面上に対向する上側の位置に、蛍光体２０を吹付けるノズル３５が配置されている。ノズル３５には、吹付ける蛍光体２０を供給するカートリッジ３６が配管３７を介して接続されている。また、ノズル３５には、圧縮ガスとして例えば空気、窒素又はアルゴン等が貯留された貯留部４０に配管４１を介して接続されている。配管４１には、貯留部４０からの圧縮ガスの流量等を調整する圧力調整装置４２及び開閉弁４３が設けられている。これにより、カートリッジ３６から供給される蛍光体２０は、圧力調整装置４２及び開閉弁４３によって噴射量が調整された圧縮ガスによってノズル３５から噴出し、発光素子５の発光面上に塗布された接着剤２１に吹付けられるようになっている。
【００３９】
本実施の形態では、ノズル３５には篩（図示せず）が設けられており、このノズル３５から粒径が所定値以下である蛍光体２０だけが噴出できるようになっている。これにより、ノズル３５から塗布された接着剤２１に吹付けられる蛍光体２０の粒径の調整が行われている。
【００４０】
蛍光体２０を配置した接着剤２１を例えば２００℃で１分加熱し、仮硬化させる（ステップ１３）。上記ステップ１１〜１３の手順により、発光素子５の発光面上に蛍光体構成層１０ａが形成される。
【００４１】
発光素子５の発光面上に形成された蛍光体構成層１０ａによって所望の発光が得られているか判定するために、発光装置１の色温度を測定する（ステップ１４）。図９は、発光装置１の色温度を測定する方法の一例を示す、色調ムラ測定装置７０の説明図である。図９に示すように、発光装置１と対向する位置には、光を検出する検出器４６が配置されている。本実施の形態では、発光装置１と検出器４６との距離は１．５ｍに設定されている。検出器４６は光ファイバー４７によって分光器４８に接続されている。測定対象である発光装置１の外部電極６には、電源５０の正負の電極から各々配線４９が接続されて電力が供給され、発光装置１を発光させた状態で測定が行われる。
【００４２】
色温度の測定は、測定対象である発光装置１を、図９に示す位置から同一鉛直平面（図９の紙面）内にて左右に回転させながら行う。図９に示すように、基板２の上面と垂直な方向に照射された光を測定可能である発光装置１の位置を角度９０°とすると、発光装置１を右に９０度回転させた場合の位置が０°になり、左に９０度回転させた場合の位置が１８０°になる。なお、一般的には、発光装置の輝度は、０°の位置では小さく、０°から９０°に近付くにつれて大きくなり、９０°から１８０°に近付くにつれてまた小さくなっている。
【００４３】
検出器４６によって検出された光は、光ファイバー４７から分光器４８に送られるようになっている。分光器４８では、検出器４６が検出した光のスペクトル解析がされ、その解析結果により発光装置１の輝度及び相関色温度が測定される。
【００４４】
上記ステップ１４の測定結果により蛍光体層１０が形成された発光装置１について、所望の発光が得られた場合（ステップ１５のＹｅｓ）には、蛍光体層１０の形成が完了する（ステップ１６）。一方、所望の発光が得られない場合（ステップ１５のＮｏ）には、上記ステップ１１に戻り、上記ステップ１１〜１３を繰返し、新たな蛍光体構成層１０ｂを積層する。図１０〜図１２は、新たな蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。具体的に説明すると、発光素子５の発光面上に形成された図１０に示す蛍光体構成層１０ａを被積層面として、図１１に示すように、この蛍光体構成層１０ａ上に接着剤２１を塗布する。そして、図１２に示すように、蛍光体構成層１０ａ上に塗布した接着剤２１上に蛍光体２０を吹付けて配置し、その後、接着剤２１を仮硬化させることによって、新たな蛍光体構成層１０ｂを形成する。
【００４５】
上記ステップ１１〜１３を繰返すことによって積層された蛍光体構成層１０ａ、１０ｂにより、発光装置１について所望の発光が得られているか判定するために、発光装置１の色温度を測定する（ステップ１４）、測定結果により所望の発光が得られた場合（ステップ１５のＹｅｓ）には、蛍光体層１０の形成が完了する（ステップ１６）。これに対して、所望の発光が得られない場合（ステップ１５のＮｏ）には、上記ステップ１１に戻り、上記ステップ１１〜１３を繰返す。以上のようにして、発光装置１に対して所望の発光が得られるまで、蛍光体構成層を形成する形成工程としての上記ステップ１１〜１５を繰返して蛍光体構成層１０ａ、１０ｂ、・・・を積層し、蛍光体層１０の形成を完了させる（ステップ１６）。本実施の形態では、図３に示すように、３つの蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃが積層された蛍光体層１０を形成したことによって、蛍光体層１０について所望の発光が得られている。このように蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを積層させることにより、蛍光体層１０を非常に薄く形成することができ、蛍光体層１０の最大厚さ及び最小厚さの差を蛍光体２０の平均粒径の２倍以下とすることが可能になる。このとき蛍光体層１０の平均厚さは、含有する蛍光体２０の平均粒径の５倍以下になるようにするのが好ましい。
【００４６】
本実施の形態では、各蛍光体構成層（１０ａ、１０ｂ、・・・）中における蛍光体２０の占有率を全て６０％以上に設定することによって、各蛍光体構成層（１０ａ、１０ｂ、・・・）で構成される蛍光体層１０中における蛍光体２０の占有率を６０％以上に設定している。なお、発光装置１の色温度を調整する場合には、発光素子５から最も遠くにあり、最後に形成する蛍光体構成層中における蛍光体２０の占有率を５０％以下に調整することにより、色温度の微調整が可能である。例えば、４層の蛍光体構成層１０ａ〜１０ｄ（１０ｄは図示せず）で形成される蛍光体層１０の場合について説明すると、発光素子５のより近くに積層される３層の蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃ中における蛍光体２０の占有率を６０％以上に設定し、これら３層（１０ａ〜１０ｃ）の上に最後に形成される蛍光体構成層１０ｄ中における蛍光体２０の占有率を５％に設定することによって、色温度を１００Ｋ単位で変化させることが可能になる。このとき、蛍光体層１０中の蛍光体２０の占有率は約５０％となる。
【００４７】
上述のように、蛍光体の充填率が高い、占有率が５０％以上の蛍光体層が作成可能となり、蛍光体層を非常に薄く形成することができるようになる。具体的には、蛍光体層の厚みを平均粒径の５倍以下としても目的の色温度に設定にすることが可能となる。これにより、蛍光体層の最大厚さと最小厚さの差（厚さムラ）を小さく抑えることが可能となる。さらに、蛍光体層１０内での蛍光体２０の分布もより均一化することができる。特に、蛍光体層１０における最大厚さ及び最小厚さの差を蛍光体２０の平均粒径の２倍以下に抑えるとより効果的である。蛍光体層の厚さムラを抑え、蛍光体の分布を均一にしたことによって、発光素子５から蛍光体層１０に照射された発光素子５からの光を、各発光方向で均等に波長変換させることができ、色調ムラを低減化し、演色性を向上させた光を発する発光装置１及びその製造方法を提供することが可能になる。
【００４８】
なお、上述の説明では、発光素子５の発光面上に直接的に積層されて形成される蛍光体層１０の場合について説明したが、蛍光体層１０を形成した後に、この蛍光体層１０を被積層面として蛍光体層１１、１２を蛍光体層１０上に順に積層して形成する場合にも同様の手順で形成される。また、本実施の形態では、蛍光体層１１を形成する際に用いる接着剤２６と、蛍光体層１２を形成する際に用いる接着剤２８は、蛍光体層１０を形成する際に用いる接着剤２１と同一の接着剤を用いているが、異なる接着剤を用いてもよい。
【００４９】
以上の実施の形態によれば、主発光波長が可視光領域から外れた４１０ｎｍ以下である発光素子５を用いたことによって、発光装置１が発する光のうち、ヒトの肉眼で色調ムラが判断される可視光については、蛍光体層１０、１１、１２中の蛍光体が発光素子５からの光を吸収して波長変換した低指向性の発光だけから構成されるため、発光装置から発光される可視光の指向性を低下させることができる。以上の利点により、従来公知の発光装置のように光拡散材を用いて光の色調ムラ及び指向性を調整する必要がなく、光拡散材による光の減衰を発生させずに済む。特に、発光装置１からの光をレンズで集光させて用いることにより色調ムラが顕著になる場合であっても、光拡散材を用いずに済む。これにより、発光装置の発光効率を従来よりも格段に向上させ、所望の照度を従来よりも少ない数の発光装置１で達成することができ、設備空間及び設備費用を軽減することが可能になる。
【００５０】
また、発光素子５の発光面上に積層される蛍光体層１０（蛍光体層１１、１２等についても同様）を、蛍光体２０の平均粒径以下の接着剤２１に蛍光体２０を配置した蛍光体構成層１０ａ、１０ｂ、１０ｃが１層以上積層された構成にしたことによって、蛍光体２０を蛍光体層１０内で均一に分布させ、かつ、蛍光体層１０内の蛍光体２０を高密度で充填することができ、色調ムラを効果的に低減できる。
【００５１】
さらに、本発明者らは発光素子５の発光面上に直接的に１層以上の蛍光体層１０、１１、１２を積層したことにより、発光素子５からの紫外線光が樹脂を通過する距離を小さくすることで樹脂による光の吸収を低減し、光の減衰を抑制することで発光強度を高めることができることを見出した。特に発光素子と蛍光体との間に樹脂層が厚く存在しない構造とすることで、樹脂の厚さムラに起因して紫外線光の各発光方向の減衰差から発生してしまう色調ムラを防止できる。
【００５２】
たとえば、従来の様に蛍光体を樹脂等に混合分散させた場合に発生していた樹脂の厚さムラに起因した紫外線光の各発光方向の減衰差による色調ムラを防止できる。すなわち、紫外線の樹脂内を通過する距離を短くし、樹脂による光吸収の小さい可視光にいち早く変換して樹脂内を通過させることにより、発光装置から発光する光の色調ムラを小さくし、発光出力も向上させることができる。このため、光学素子を用いて光を集光する際、従来公知の発光装置のように光拡散材を用いて光の色調ムラ及び指向性を調整する必要がなく、光拡散材による光の減衰を発生させずに済む。具体的には、半値角４０°の場合には色度で表現した色調ムラを従来の８００Ｋから約１００Ｋにまで、半値角３０°の場合には色調ムラを従来の１０００Ｋから約１５０Ｋにまで、さらに、半値角２０°の場合には色調ムラを従来の１５００Ｋから約２００Ｋにまで低減できる効果がある。
【００５３】
さらに、発光素子５の発光面上に２層以上積層された蛍光体層１０、１１、１２の配置構成において、発光素子５に近い側（即ち、内側）の蛍光体層に含有される蛍光体の主発光波長が、発光素子５から遠い側（即ち、外側）の蛍光体層に含有される蛍光体の主吸収波長と異なるように構成したことによって、各蛍光体層は、他の蛍光体層の光を吸収せず、発光素子５が発した光だけを吸収して光を発するため、各蛍光体層の色温度の調整を非常に容易に行うことができる。
【００５４】
さらに、蛍光体層１０を形成する際に、蛍光体層１０を構成する蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを１層形成する度に、発光装置１の色温度を測定し、所望の発光が得られているか確認したことによって、蛍光体層１０による発光装置１の色温度を１００Ｋ単位で微調整することができる。これにより、従来よりも所望する発光により近い発光をする蛍光体層１０を備えた発光装置１を製造することが可能になる。
【００５５】
さらに、蛍光体構成層１０が含有する蛍光体２０の粒径を調整し、例えば、所定の粒径以下になるようにしたことによって、蛍光体層２０を構成する各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃをより均一の厚さに形成することができ、その蛍光体構成層を積層させた蛍光体層の厚みムラを、含有する蛍光体の平均粒径の２倍以下と小さくすることが可能となり、色調ムラをより低減化し、且つ演色性を向上させることが可能になる。
【００５６】
本発明の第１の他の実施形態として、蛍光体２０を接着剤２１が塗布された発光素子５の発光面に配置する際に、図１３に示すように、静電吸着を利用して配置するようにしてもよい。図１３では、基板２と、ノズル３５に蛍光体２０を供給するカートリッジ３６とに、高電圧が印加可能な電源５５の両極が接続されている。電源５５により基板２及びカートリッジ３６に印加される電圧パターンは、電源５５に接続された電圧制御装置５６によって制御されるようになっている。このような構成により、カートリッジ３６内の蛍光体２０を負に帯電させ、正に帯電した基板２側の接着剤２１にノズル３５を介して静電吸着させることができる。
【００５７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５８】
上述した実施形態においては、紫外線光を発するＬＥＤを発光素子５として用いる場合について説明したが、発光素子５としては、主発光波長が４１０ｎｍ以下である光を発するＬＥＤ以外を用いてもよい。
【００５９】
上述した実施形態においては、蛍光体層１０を構成する蛍光体構成層の数が３層である場合について説明したが、蛍光体層１０を構成する蛍光体構成層の数は任意であってもよい。
【００６０】
上述した実施形態においては、蛍光体層１０に１種類の蛍光体２０が含有されている場合について説明したが、蛍光体層１０に２種類以上の蛍光体が含有されていてもよい。
【００６１】
上述した実施形態においては、発光素子５の発光面上に積層される蛍光体層１０、１１、１２の数が３である場合について説明したが、蛍光体層の数は任意であってもよい。また、蛍光体層１０、１１、１２の上から封止部材１５を充填して発光素子５が封止されている場合について説明したが、蛍光体層の上に従来公知の蛍光体層を配置してもよい。このとき、従来公知の蛍光体層が含有する蛍光体を、粒径が１０μｍ以下の微粒子とすることで、蛍光体の沈降による影響が極めて小さくなり、本発明と同様の効果を有する。または、従来公知の蛍光体層が含有する蛍光体の量を極微量とすることでも、同様の効果を有することができる。
【００６２】
上述した実施形態においては、ヒータ３０を用いて塗布する接着剤２１を加熱し、粘度を低下させる場合について説明したが、ヒータ３０以外の加熱装置を用いて、接着剤２１を加熱して粘度を低下させるようにしてもよい。また、接着剤２１を溶媒で薄めることによって、粘度を低下させてもよい。さらに、接着剤２１を溶媒で薄めることと、加熱することとを同時に実施してもよい。
【００６３】
上述した実施形態においては、ノズル３５に設けた篩（図示せず）を用いて、塗布された接着剤２１に配置する蛍光体２０の粒径を調整する場合について説明したが、篩以外の方法が用いられてもよい。例えば、蛍光体２０をボールミルによって粉砕、洗浄、分離、乾燥し、その後、シャトルに入れ、シャトル先端に取付けたノズルの内径を調整することによって、篩以外の手段によって、吹付ける蛍光体２０の粒径を調整するようにしてもよい。
【実施例】
【００６４】
本発明を実施例と比較例を用いて説明する。
【００６５】
以下に示す実施例１は、本発明の実施の形態に係る発光装置１の色調ムラを測定した結果であり、比較例１〜３は、それぞれ、発光装置２００、２０１、２０２の色調ムラを測定した結果である。なお、色調ムラの測定は、図９に示す色調ムラ測定装置７０を用いて測定対象である発光装置からの発光を検出器で検出し、スペクトル解析することにより行い、図９に示すように、発光装置１と検出器４６との間に光学レンズ５１を設けない場合の測定と、光学レンズ５１を介して光を集光させた場合の測定の両方を行った。
【００６６】
測定対象である発光装置が発する光の指向特性を示す「半値角（２θ（１／２））」は、分光器４８で得られた輝度の解析結果から、以下のようにして算出した。
２θ（１／２）＝｜θ１−θ２｜
ここでθ１、θ２は、最も大きな輝度の値を１００％とし、そのときの角度を基準角度としたとき、その基準角度から０°の位置側に回転させて輝度が５０％になる角度をθ１とし、基準角度から１８０°の位置側に回転させて輝度が５０％になる角度をθ２とする。
【００６７】
測定対象である発光装置の色調ムラの度合いを示す「色温度差（ΔＣＣＴ）」は、分光器４８で得られたスペクトル解析結果から、上記半値角（２θ（１／２））内で測定される色温度ＣＣＴ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｃｏｌｏｒ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の最大値と最小値の差として求めた。なお、単位はＫ（ケルビン）である。
【００６８】
測定対象である発光装置が発する光の演色性については、ＪＩＳで規定される基準光をどれだけ忠実に再現できているかという度合いを示す「平均演色評価数（Ｒａ）」を分光器４８で得られたスペクトル解析結果から算出した。
【００６９】
＜実施例１＞
主発光波長が４０５ｎｍの紫外線光を発する発光素子５上に直接的に３つの異なる蛍光体層１０、１１、１２が積層された図２に示す発光装置１を作成した。実施例１では、蛍光体層１０に含有される蛍光体２０としてＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、蛍光体層１１に含有される蛍光体２５としてＳｒＡｌ１＋ｘＳｉ４−ｘＯｘＮ７−ｘ：Ｃｅ、蛍光体層１２に含有される蛍光体２７としてＳｒＡｌｘＳｉ６−ｘＯ１＋ｘＮ８−ｘ：Ｅｕを用いた。蛍光体２０の粒子径は、１０μｍ以下、蛍光体２５の粒子径は、１３μｍ以下、蛍光体２７の粒子径は、２０μｍ以下に調整されている。
【００７０】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層１２における蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体２７の占有率はともに６０％となり５０％以上であった。蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層１７のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体２７の平均粒径の２倍以下であった。なお、各蛍光体層１０、１１、１２が含有する蛍光体２０、２５、２７の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍ、１８μｍであった。
【００７１】
上記の発光装置１の輝度比及び相関色温度の値を、図９に示す色調ムラ測定装置７０を用い、発光装置１の位置が０〜１８０°で測定を行った。図１５は、光学レンズ５１を用いずに測定した測定結果を示し、図１６は、光学レンズ５１を介して光を集光させて測定した測定結果を示している。なお、図１５及び図１６では、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標に測定結果をプロットして示した。また、図１７は、図１５における各々の測定結果を示し、図１８は、図１６における各々の測定結果を示している。
【００７２】
図１５及び図１７より、レンズを介さない場合、半値角（２θ（１／２））は１１５°、色温度差はΔＣＣＴ＝３３Ｋであり、輝度が最大となる基準角度(９０°)おける平均演色評価数（Ｒａ）は９４で、半値角領域で平均演色評価数（Ｒａ）は９０以上であった。また、図１６及び図１８に示すように、レンズを介して集光した場合、半値角（２θ（１／２））は１９°、色温度差はΔＣＣＴ＝２１９Ｋであり、輝度が最大となる基準角度(９０°)おける平均演色評価数（Ｒａ）は９３で、半値角領域で平均演色評価数（Ｒａ）は９０以上であった。上記の結果より、本発明の発光装置１によれば、光学素子を用いて光を集光させた場合においても、色温度差が小さく、かつ平均演色評価数（Ｒａ）も９０以上と良好な白色光が得られた。
【００７３】
＜比較例１＞
比較例１として、図１９に示す発光装置２００を作成した。発光装置２００は、基板２上に配置された青色光を発する発光素子５の発光面上に、赤色光を発する蛍光体２０を含有する蛍光体層２１０と緑色光を発する蛍光体２５を含有する蛍光体層２１１とを順に積層し、さらに、その周囲に樹脂１５を厚く配置した構成になっている。
【００７４】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層２１０、蛍光体層２１１における蛍光体２０、蛍光体２５の占有率はともに６０％となり、５０％以上であった。蛍光体層２１０、蛍光体層２１１のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５の平均粒径の２倍以下であった。なお、各蛍光体層２１０、２１１が含有する蛍光体２０、２５の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍであった。
【００７５】
上記の発光装置２００の輝度比及び相関色温度の値を、図９に示す色調ムラ測定装置７０を用い、発光装置２００の位置が０〜１８０°で測定を行った。図２０は、光学レンズ５１を用いずに測定した測定結果を示し、図２１は、光学レンズ５１を介して光を集光させて測定した測定結果を示している。なお、図２０及び図２１では、横軸が発光装置２００の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標に測定結果をプロットして示した。また、図２２は、図２０における各々の測定結果を示し、図２３は、図２１における各々の測定結果を示している。
【００７６】
図２０及び図２２より、レンズを介さない場合、半値角（２θ（１／２））は１２６°、色温度差はΔＣＣＴ＝１５５Ｋであり、輝度が最大となる基準角度(９０°)おける平均演色評価数（Ｒａ）は９２で、半値角領域で平均演色評価数（Ｒａ）は９０以上であった。しかしながら、図２１及び図２３に示すように、レンズを介して集光した場合には、半値角（２θ（１／２））は１４°、色温度差がΔＣＣＴ＝１０３６Ｋとなり、色温度差の値が著しく大きくなっていた。このことから発光装置２００からの発光にレンズを用いた場合には、色調ムラが増幅されてしまうことが判明した。
【００７７】
＜比較例２＞
比較例２として、図２４に示す発光装置２０１を作成した。発光装置２０１は、基板２上に配置された紫外線光を発する発光素子５の発光面上に中間層１２として樹脂を配置し、この中間層１２を介して発光素子５から離間した位置に、赤色光を発する蛍光体２０を含有する蛍光体層２１０、緑色光を発する蛍光体２５を含有する蛍光体層２１１及び青色光を発する蛍光体２７を含有する蛍光体層２１２を混合して薄い層状にして配置した構成になっている。
【００７８】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層２１０、蛍光体層２１１、蛍光体層２１２における蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体２７の占有率はすべて６０％となり、５０％以上であった。蛍光体層２１０、蛍光体層２１１、蛍光体２１２のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体２７の平均粒径の２倍以下であった。なお、各蛍光体層２１０、２１１、２１２が含有する蛍光体２０、２５、２７の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍ、１８μｍであった。
【００７９】
上記の発光装置２０１の輝度比及び相関色温度の値を、図９に示す色調ムラ測定装置７０を用い、発光装置２０１の位置が０〜１８０°で測定を行った。図２５は、光学レンズ５１を用いずに測定した測定結果を示し、図２６は、光学レンズ５１を介して光を集光させて測定した測定結果を示している。なお、図２５及び図２６では、横軸が発光装置２００の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標に測定結果をプロットして示した。また、図２７は、図２５における各々の測定結果を示し、図２８は、図２６における各々の測定結果を示している。
【００８０】
図２５及び図２７より、レンズを介さない場合、半値角（２θ（１／２））は１１５°、色温度差はΔＣＣＴ＝８６Ｋであり、輝度が最大となる基準角度(９０°)おける平均演色評価数（Ｒａ）は９２で、半値角領域で平均演色評価数（Ｒａ）は９０以上であった。しかしながら、図２６及び図２８に示すように、レンズを介して集光した場合には、半値角（２θ（１／２））は１６°、色温度差がΔＣＣＴ＝３８１Ｋとなり、色温度差の値が大きくなっていた。このことから発光装置２０１からの発光にレンズを用いた場合には、色調ムラが増幅されてしまうことが判明した。
【００８１】
＜比較例３＞
比較例３として、図２９に示す発光装置２０２を作成した。発光装置２０２は、基板２上に配置された紫外線光を発する発光素子５の周囲に、赤色光を発する蛍光体２０、緑色光を発する蛍光体２５及び青色光を発する蛍光体２７を混合させた樹脂を厚く配置した構成を有する。蛍光体２０、２５、２７の粒子径は調整されていない。
【００８２】
上記の試料の断面を観察したところ、樹脂１５内において蛍光体２０、２５、２７の占有率は合計５％となり、５０％以下であった。また、樹脂１５の層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、含有されている蛍光体２０、２５、２７の平均粒径の２倍を超えていた。なお、蛍光体２０、２５、２７の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍ、１８μｍであった。
【００８３】
上記の発光装置２０２の輝度比及び相関色温度の値を、図９に示す色調ムラ測定装置７０を用い、発光装置２０２の位置が０〜１８０°で測定を行った。図３０は、光学レンズ５１を用いずに測定した測定結果を示し、図３１は、光学レンズ５１を介して光を集光させて測定した測定結果を示している。なお、図３０及び図３１では、横軸が発光装置２００の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標に測定結果をプロットして示した。また、図３２は、図３０における各々の測定結果を示し、図３３は、図３１における各々の測定結果を示している。
【００８４】
図３０及び図３２より、レンズを介さない場合、半値角（２θ（１／２））は１３３°、色温度差はΔＣＣＴ＝４９４Ｋであり、輝度が最大となる基準角度(９０°)おける平均演色評価数（Ｒａ）は９１で、半値角領域で平均演色評価数（Ｒａ）は９０以上であった。また、図３１及び図３３に示すように、レンズを介して集光した場合には、半値角（２θ（１／２））は２８°、色温度差がΔＣＣＴ＝８２９Ｋであった。このことから発光装置２０２の発光は、レンズの有無に関わらず色温度差が大きくて著しい色調ムラが発生していることが判明した。
【００８５】
以上の実施例１及び比較例１〜３から、本発明の発光装置１（実施例１）では、半値角が１９°に対して色調ムラの度合いを示す色温度差ΔＣＣＴの値が２１９Ｋであり、発光装置２００〜２０２（比較例１〜３）の場合の半値角が１４°〜２８°に対する色温度差ΔＣＣＴの値３８１〜１０３６Ｋと比較して、発光装置が発する光の色調ムラが非常に低減されていることが分かる。また、本発明の発光装置１についての実施例１の平均演色評価数Ｒａの値は９３になっている。これは、本発明の発光装置１が発する白色光は、基準光により近い光が再現できていることを意味している。この白色光は、各蛍光体層１０、１１、１２が無指向性の蛍光体２０、２５、２７を各々含有するため、それらを合成した光は、指向性が効果的に低減されていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、例えば照明用光源、液晶のバックライト光源等に用いられる、低い色調ムラと高い演色性が必要な、白色光を発する発光装置に特に有用である。
【符号の説明】
【００８７】
１    発光装置
２    基板
３    側壁
５    発光素子
６    外部電極
７    導電線ワイヤ
１０、１１、１２    蛍光体層
１０ａ〜１０ｃ、１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃ    蛍光体構成層
１５    封止部材
２０、２５、２７    蛍光体
２１、２６、２８    接着剤
３０    ヒータ
３１    排出口
３５    ノズル
３６    カートリッジ
３７    配管
４０    貯留部
４１    配管
４２    圧力調整装置
４３    開閉弁
４６    検出器
４７    光ファイバー
４８    分光器
４９    配線
５０    電源
５１    光学レンズ
５５    高圧電源
５６    電圧制御装置
１００、２００〜２０２    比較例としての発光装置
１０１    地図灯
１０２    光学レンズ
１０３    光拡散材
２１０〜２１２    比較例としての蛍光体層
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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