(57)【要約】 【課題】高温環境下での発光輝度の低下を抑制するとともに、大電流を安定して流せるようにした発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】光源保持部材１００と、光源保持部材１００の正面側ｆに配置された光源４０と、光源４０の正面側ｆに配置され、光源４０からの発光により励起されて発光する蛍光体７と、からなる発光装置１０１であって、光源４０が３３０〜５００ｎｍの発光ピーク波長の光を発するＬＥＤチップ４であり、蛍光体７が、Ｍ（０）元素と、Ｍ（１）元素と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型サイアロン結晶構造を有するα型サイアロンであり、前記Ｍ（０）元素はＳｒ、Ｌａから選ばれる一種または二種の元素であり、前記Ｍ（１）元素はＭｎ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素である発光装置１０１を用いることにより、上記課題を解決できる。【選択図】図１
2010118620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源保持部材と、前記光源保持部材の正面側に配置された光源と、前記光源の正面側に配置され、前記光源からの発光により励起されて発光する蛍光体と、からなる発光装置であって、
前記光源が３３０〜５００ｎｍの発光ピーク波長の光を発するＬＥＤチップであり、前記蛍光体が、Ｍ（０）元素と、Ｍ（１）元素と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型サイアロン結晶構造を有するα型サイアロンであり、前記Ｍ（０）元素はＳｒ、Ｌａから選ばれる一種または二種の元素であり、前記Ｍ（１）元素はＭｎ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤチップの発光層が井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有しており、
前記井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓが、０＜ｓ＜０．４とされたことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記光源と前記光源保持部材とがＡｕＳｎ共晶接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記蛍光体が、酸素を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体が、Ｌｉ、Ｎａ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ、Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕから選ばれる一種以上の元素であるＭ（２）元素を更に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体が、下記組成式（１）で表される材料であり、ｘ，ｙ，ｚは、０．０１≦ｘ≦４、０．００１＜ｙ≦２、０≦ｚ≦２であり、ｍ、ｎは、ｍｅ＝ｘ・ｖ（０）＋ｙ・ｖ（１）＋ｚ・ｖ（２）（但し、ｖ（０）はＭ（０）イオンの価数であり、ｖ（１）はＭ（１）イオンの価数であり、ｖ（２）はＭ（２）イオンの価数である）としたとき、０．８・ｍｅ≦ｍ≦１．２・ｍｅ、０≦ｎ＜４であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
【化１】
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【請求項７】
前記蛍光体が、Ｍ（０）元素と、Ｍ（１）元素と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型窒化珪素結晶と同一の結晶構造であるα型サイアロン結晶構造を有するα型サイアロンであり、
前記α型サイアロンに含まれる酸素量が、上記組成式（１）に基づいて計算される値より０．４質量％以下の範囲で多いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
上記組成式（１）でｘが、０．０５≦ｘ≦２であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
上記組成式（１）でｙが、０．００１≦ｙ≦１．２であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
上記組成式（１）でｎが、０≦ｎ≦１．５であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
上記組成式（１）でｎが、ｎ＝ｍｅであることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記蛍光体のα型サイアロンの含有率が９０質量％以上であり、残部がβ型サイアロン、未反応の窒化ケイ素、酸窒化物ガラスまたはＳｒＳｉ６Ｎ８から選ばれる一種であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記蛍光体が、平均粒径０．１〜５０μｍの粉体であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記蛍光体を構成する一次粒子の平均アスペクト比が３以下であることを特徴とする請求項１３に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記蛍光体が、フッ素を５〜３００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記蛍光体が、ホウ素を１０〜３０００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記蛍光体が、少なくとも一部表面に、膜厚が０．４〜１５０ｎｍの透明膜を有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記蛍光体が、少なくとも一部表面に、膜厚が０．５〜１２０ｎｍの透明膜を有することを特徴とする請求項１７に記載の発光装置。
【請求項１９】
前記ＬＥＤチップの発光ピーク波長が４３０〜４９０ｎｍであることを特徴とする請求項１８に記載の発光装置。
【請求項２０】
前記ＬＥＤチップの発光ピーク波長が４５０〜４８０ｎｍであることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の発光装置。
【請求項２１】
前記蛍光体に加えて、更に別の蛍光体が前記光源の正面側に配置されたことを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項２２】
前記別の蛍光体が、５８０ｎｍから６６０ｎｍの波長にピークを持つ、赤色光を放射する蛍光体であることを特徴とする請求項２１に記載の発光装置。
【請求項２３】
砲弾型ＬＥＤデバイスまたは表面実装型ＬＥＤデバイスのいずれかであることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項２４】
配線された基板上に前記ＬＥＤチップを直接実装したチップ・オン・ボード型デバイスであることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項２５】
前記ＬＥＤチップを実装する基板と、前記ＬＥＤチップを取り囲み、前記ＬＥＤチップの発光を正面方向に取り出すように形成されたリフレクタ面を備えたリフレクタ部と、を有する発光装置であって、前記基板および／またはリフレクタ部が樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項２６】
前記樹脂が、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項２５に記載の発光装置。
【請求項２７】
前記基板および／またはリフレクタ部がセラミクス製部材を含むことを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項２８】
前記蛍光体が、前記ＬＥＤチップを取り囲んで形成された封止樹脂中に分散されていることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項２９】
前記封止樹脂が、少なくとも一部の領域にシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項２８に記載の発光装置。
【請求項３０】
前記封止樹脂が、少なくとも一部の領域にメチルシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の発光装置。
【請求項３１】
前記封止樹脂が、少なくとも一部の領域にフェニルシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項３２】
前記蛍光体が、前記ＬＥＤチップの近傍で高密度になるように、前記封止樹脂中に分散されていることを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項３３】
前記封止樹脂を覆うように、別の封止樹脂が形成されていることを特徴とする請求項２８〜３２のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項３４】
前記蛍光体が前記ＬＥＤチップに直接付着されていることを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項３５】
前記蛍光体が前記ＬＥＤチップの少なくとも一面を覆うように直接付着されていることを特徴とする請求項３４に記載の発光装置。
【請求項３６】
前記蛍光体が層状となっていることを特徴とする請求項３５に記載の発光装置。
【請求項３７】
前記蛍光体の厚みが、１〜１００μｍであることを特徴とする請求項３４〜３６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項３８】
前記ＬＥＤチップの一辺が３５０μｍよりも大きいことを特徴とする請求項１〜３７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項３９】
前記ＬＥＤチップが複数配置されてなることを特徴とする請求項１〜３８のいずれかに記載の発光装置。
【請求項４０】
１パッケージ当り０．２Ｗ以上の電力を投入して使用されることを特徴とする請求項１〜３９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項４１】
前記ＬＥＤチップが、１パッケージ１個当りの平面面積密度にして１．５×１０４Ｗ／ｍ２以上の電力を投入して使用されることを特徴とする請求項１〜４０のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項４２】
前記ＬＥＤチップが、１パッケージ１個当りの平面面積密度にして５×１０４Ｗ／ｍ２以上の電力を投入して使用されることを特徴とする請求項４１に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源と蛍光体とを具備した発光装置に関する。特に、青色発光のＬＥＤ光源と、その光により励起されて発光する無機化合物を主体とする蛍光体を具備した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光体は、蛍光表示管（ＶＦＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、陰極線管（ＣＲＴ）、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）などに用いられている。
これらのいずれの用途においても、蛍光体を発光させるためには、蛍光体を励起するためのエネルギーを蛍光体に供給する必要があり、蛍光体は真空紫外線、紫外線、電子線、青色光などの高いエネルギーを有した励起源により励起されて、可視光線を発する。
【０００３】
しかしながら、蛍光体は前記のような励起源に曝される結果、蛍光体の輝度が低下するという問題があり、輝度低下のない蛍光体が求められている。
そのため、従来のケイ酸塩蛍光体、リン酸塩蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、硫化物蛍光体などの蛍光体に代わり、輝度低下の少ない蛍光体として、サイアロン蛍光体が提案されている。
【０００４】
このサイアロン蛍光体は、概略、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）を所定のモル比に混合し、１気圧（０．１ＭＰａ）の窒素中において１７００℃の温度で１時間保持してホットプレス法により焼成して製造される（例えば、特許文献１参照）。
この製造プロセスで得られるＥｕイオンを固溶したαサイアロンは、４５０〜５００ｎｍの青色光で励起されて５５０〜６００ｎｍの黄色の光を発する蛍光体であり、青色ＬＥＤと蛍光体との組み合わせで作製される白色ＬＥＤ用途に好適に用いられることが報告されている。しかしながら、さらに高輝度の蛍光体が求められている。
【０００５】
特許文献２，３には、特許文献１に記載のＣａを含有するサイアロン蛍光体とは別のＳｒを含有するサイアロン蛍光体が報告されている。
特許文献２には、Ｃａ単独又はＳｒ又はＭｇの少なくとも１つと組み合わせたサイアロン蛍光体が開示されており、特に、Ｃａに対するＳｒ及び／又はＭｇの割合は高くても４０モル％が好適であるとされている。また、Ｓｒのみからなるサイアロン蛍光体は、５１２ｎｍの発光ピーク波長を有する青緑色発光蛍光体であることが記載されている。
特許文献３には、６００〜６５０ｎｍピーク発光波長範囲を有する、ＣａとＳｒからなるサイアロン蛍光体が開示されている。
【０００６】
発光装置の従来技術としては、青色発光ダイオード素子と青色吸収黄色発光蛍光体との組み合わせによる白色発光ダイオードが公知であり、各種照明用途に実用化されている。特許文献４〜６には、その代表例が例示されている。
特許文献４〜６に開示された発光ダイオードで、特によく用いられている蛍光体は一般式（Ｙ、Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋で表わされる、セリウムで付活したイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、ＹＡＧ系蛍光体）である。
なお、このような発光装置は、例えば、特許文献７、特許文献８などに記載されているような公知の方法により製造することができる。
【０００７】
しかし、従来のセリウムで付活したＹＡＧ系蛍光体を用いた発光装置の場合には、高温環境下で駆動させると、サーマルクエンチング効果により発光輝度が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−３６３５５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１２４５２７号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７９０２号公報
【特許文献４】特許第２９００９２８号公報
【特許文献５】特許第２９２７２７９号公報
【特許文献６】特許第３３６４２２９号公報
【特許文献７】特開平５−１５２６０９号公報
【特許文献８】特開平７−９９３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、高温環境下での発光輝度の低下を抑制するとともに、大電流を安定して流せるようにした発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、Ｍ（０）元素（ただしＭ（０）は、Ｓｒ、Ｌａから選ばれる一種または二種の元素である）と、Ｍ（１）元素（ただし、Ｍ（１）は、Ｍｎ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素である。）と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型サイアロン結晶構造を有する蛍光体（α型サイアロン）は、サーマルクエンチング効果が小さく、当該蛍光体を具備する発光装置を高温環境下で駆動させても、発光輝度の低下が抑制されることを見出した。
また、前記発光装置において、基板とＬＥＤとを金属または合金の共晶接合により接合することにより、大電流を流した場合に生ずるＬＥＤチップの発熱を基板に放熱させることができ、安定して大電流を流して、高輝度で発光させることができることを見出した。
これらの知見についてさらに研究を進めた結果、以下の構成に示す本発明を完成するに至った。
【００１０】
（１）  光源保持部材と、前記光源保持部材の正面側に配置された光源と、前記光源の正面側に配置され、前記光源からの発光により励起されて発光する蛍光体と、からなる発光装置であって、前記光源が３３０〜５００ｎｍの発光ピーク波長の光を発するＬＥＤチップであり、前記蛍光体が、Ｍ（０）元素と、Ｍ（１）元素と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型サイアロン結晶構造を有するα型サイアロンであり、前記Ｍ（０）元素はＳｒ、Ｌａから選ばれる一種または二種の元素であり、前記Ｍ（１）元素はＭｎ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素であることを特徴とする発光装置。
（２）  前記ＬＥＤチップの発光層が井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有しており、前記井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓが、０＜ｓ＜０．４とされたことを特徴とする（１）に記載の発光装置。
【００１１】
（３）  前記光源と前記光源保持部材とがＡｕＳｎ共晶接合されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の発光装置。
【００１２】
（４）  前記蛍光体が、酸素を含むことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の発光装置。
（５）  前記蛍光体が、Ｌｉ、Ｎａ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ、Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕから選ばれる一種以上の元素であるＭ（２）元素を更に含むことを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の発光装置。
（６）  前記蛍光体が、下記組成式（１）で表される材料であり、ｘ，ｙ，ｚは、０．０１≦ｘ≦４、０．００１＜ｙ≦２、０≦ｚ≦２であり、ｍ、ｎは、ｍｅ＝ｘ・ｖ（０）＋ｙ・ｖ（１）＋ｚ・ｖ（２）（但し、ｖ（０）はＭ（０）イオンの価数であり、ｖ（１）はＭ（１）イオンの価数であり、ｖ（２）はＭ（２）イオンの価数である）としたとき、０．８・ｍｅ≦ｍ≦１．２・ｍｅ、０≦ｎ＜４であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の発光装置。
【００１３】
【化１】
2010118620.tif 000003
【００１４】
（７）  前記蛍光体が、Ｍ（０）元素と、Ｍ（１）元素と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型窒化珪素結晶と同一の結晶構造であるα型サイアロン結晶構造を有するα型サイアロンであり、前記α型サイアロンに含まれる酸素量が、上記組成式（１）に基づいて計算される値より０．４質量％以下の範囲で多いことを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の発光装置。
（８）  上記組成式（１）でｘが、０．０５≦ｘ≦２であることを特徴とする（６）または（７）に記載の発光装置。
【００１５】
（９）  上記組成式（１）でｙが、０．００１≦ｙ≦１．２であることを特徴とする（６）〜（８）のいずれか１項に記載の発光装置。
（１０）  上記組成式（１）でｎが、０≦ｎ≦１．５であることを特徴とする（６）〜（９）のいずれか１項に記載の発光装置。
（１１）  上記組成式（１）でｎが、ｎ＝ｍｅであることを特徴とする（６）〜（１０）のいずれか１項に記載の発光装置。
【００１６】
（１２）  前記蛍光体のα型サイアロンの含有率が９０質量％以上であり、残部がβ型サイアロン、未反応の窒化ケイ素、酸窒化物ガラスまたはＳｒＳｉ６Ｎ８から選ばれる一種であることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の発光装置。
（１３）  前記蛍光体が、平均粒径０．１〜５０μｍの粉体であることを特徴とする（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の発光装置。
（１４）  前記蛍光体を構成する一次粒子の平均アスペクト比が３以下であることを特徴とする（１３）に記載の発光装置。
【００１７】
（１５）  前記蛍光体が、フッ素を５〜３００ｐｐｍ含有することを特徴とする（１）〜（１４）のいずれか１項に記載の発光装置。
（１６）  前記蛍光体が、ホウ素を１０〜３０００ｐｐｍ含有することを特徴とする（１）〜（１５）のいずれか１項に記載の発光装置。
【００１８】
（１７）  前記蛍光体が、少なくとも一部表面に、膜厚が０．４〜１５０ｎｍの透明膜を有することを特徴とする（１）〜（１６）のいずれか１項に記載の発光装置。
（１８）  前記蛍光体が、少なくとも一部表面に、膜厚が０．５〜１２０ｎｍの透明膜を有することを特徴とする（１７）に記載の発光装置。
【００１９】
（１９）  前記ＬＥＤチップの発光ピーク波長が４３０〜４９０ｎｍであることを特徴とする（１８）に記載の発光装置。
（２０）  前記ＬＥＤチップの発光ピーク波長が４５０〜４８０ｎｍであることを特徴とする（１８）または（１９）に記載の発光装置。
【００２０】
（２１）  前記蛍光体に加えて、更に別の蛍光体が前記光源の正面側に配置されたことを特徴とする（１）〜（２０）のいずれか１項に記載の発光装置。
（２２）  前記別の蛍光体が、５８０ｎｍから６６０ｎｍの波長にピークを持つ、赤色光を放射する蛍光体であることを特徴とする（２１）に記載の発光装置。
（２３）  砲弾型ＬＥＤデバイスまたは表面実装型ＬＥＤデバイスのいずれかであることを特徴とする（１）〜（２２）のいずれか１項に記載の発光装置。
（２４）  配線された基板上に前記ＬＥＤチップを直接実装したチップ・オン・ボード型デバイスであることを特徴とする（１）〜（２３）のいずれか１項に記載の発光装置。
【００２１】
（２５）  前記ＬＥＤチップを実装する基板と、前記ＬＥＤチップを取り囲み、前記ＬＥＤチップの発光を正面方向に取り出すように形成されたリフレクタ面を備えたリフレクタ部と、を有する発光装置であって、前記基板および／またはリフレクタ部が樹脂を含むことを特徴とする（１）〜（２４）のいずれか１項に記載の発光装置。
（２６）  前記樹脂が、熱硬化性樹脂であることを特徴とする（２５）に記載の発光装置。
（２７）  前記基板および／またはリフレクタ部がセラミクス製部材を含むことを特徴とする（１）〜（２６）のいずれか１項に記載の発光装置。
【００２２】
（２８）  前記蛍光体が、前記ＬＥＤチップを取り囲んで形成された封止樹脂中に分散されていることを特徴とする（１）〜（２７）のいずれか１項に記載の発光装置。
（２９）  前記封止樹脂が、少なくとも一部の領域にシリコーン樹脂を含むことを特徴とする（２８）に記載の発光装置。
（３０）  前記封止樹脂が、少なくとも一部の領域にメチルシリコーン樹脂を含むことを特徴とする（２８）または（２９）に記載の発光装置。
【００２３】
（３１）  前記封止樹脂が、少なくとも一部の領域にフェニルシリコーン樹脂を含むことを特徴とする（２８）〜（３０）のいずれか１項に記載の発光装置。
（３２）  前記蛍光体が、前記ＬＥＤチップの近傍で高密度になるように、前記封止樹脂中に分散されていることを特徴とする（２８）〜（３１）のいずれか１項に記載の発光装置。
（３３）  前記封止樹脂を覆うように、別の封止樹脂が形成されていることを特徴とする（２８）〜（３２）のいずれか１項に記載の発光装置。
【００２４】
（３４）  前記蛍光体が前記ＬＥＤチップに直接付着されていることを特徴とする（１）〜（２７）のいずれか１項に記載の発光装置。
（３５）  前記蛍光体が前記ＬＥＤチップの少なくとも一面を覆うように直接付着されていることを特徴とする（３４）に記載の発光装置。
（３６）  前記蛍光体が層状となっていることを特徴とする（３５）に記載の発光装置。
【００２５】
（３７）  前記蛍光体の厚みが、１〜１００μｍであることを特徴とする（３４）〜（３６）のいずれか１項に記載の発光装置。
（３８）  前記ＬＥＤチップの一辺が３５０μｍよりも大きいことを特徴とする（１）〜（３７）のいずれか１項に記載の発光装置。
（３９）  前記ＬＥＤチップが複数配置されてなることを特徴とする（１）〜（３８）のいずれかに記載の発光装置。
【００２６】
（４０）  １パッケージ当り０．２Ｗ以上の電力を投入して使用されることを特徴とする（１）〜（３９）のいずれか１項に記載の発光装置。
（４１）  前記ＬＥＤチップが、１パッケージ１個当りの平面面積密度にして１．５×１０４Ｗ／ｍ２以上の電力を投入して使用されることを特徴とする（１）〜（４０）のいずれか１項に記載の発光装置。
（４２）  前記ＬＥＤチップが、１パッケージ１個当りの平面面積密度にして５×１０４Ｗ／ｍ２以上の電力を投入して使用されることを特徴とする（４１）に記載の発光装置。
【発明の効果】
【００２７】
上記の構成によれば、高温環境下での発光輝度の低下を抑制するとともに、大電流を安定して流せるようにした発光装置を提供することができる。
【００２８】
本発明の発光装置は、光源保持部材と、光源保持部材の正面側に配置された光源と、光源の正面側に配置され、光源からの発光により励起されて発光する蛍光体と、からなる発光装置であって、前記光源が３３０〜５００ｎｍの発光ピーク波長の光を発するＬＥＤチップであり、蛍光体が、Ｍ（０）元素と、Ｍ（１）元素と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型サイアロン結晶構造を有するα型サイアロンであり、前記Ｍ（０）元素はＳｒ、Ｌａから選ばれる一種または二種の元素であり、前記Ｍ（１）元素はＭｎ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素である構成なので、光源の青色発光と、蛍光体の黄色発光とを混ぜ合わせて、発光色が白色であり、かつ、色温度４５００Ｋ以下の温暖色である電球色を得ることができるとともに、蛍光体のサーマルクエンチング効果を小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００２９】
本発明の発光装置は、光源がＬＥＤチップであり、前記ＬＥＤチップの発光層が、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有しており、前記井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓが、０＜ｓ＜０．４とされた構成なので、ＬＥＤチップから高効率の青色発光を得ることができ、蛍光体の黄色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができる。また、発光装置のサイズを小さくすることができるとともに、消費電力を抑えることができるほか、安価に大量に取り扱うことができる。
【００３０】
本発明の発光装置は、前記光源と前記光源保持部材とがＡｕＳｎ共晶接合されている構成なので、光源と光源保持部材とを強力に接合するとともに、前記光源からの発熱を、ＡｕＳｎ共晶接合を介して前記光源保持部材に放熱させることができるので、耐熱性のある蛍光体７と組み合わせることにより、耐熱性のある発光装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
「第一の実施形態」
＜発光装置＞
本発明の発光装置の第一の実施形態として、砲弾型白色発光ダイオードランプ（ＬＥＤ照明装置：ＬＥＤデバイス）について説明する。
図１は、本発明の実施形態である発光装置１０１の一例を示す断面模式図であって、砲弾型白色発光ダイオードランプ１の断面模式図である。
図１に示すように、本発明の実施形態である発光装置１０１（砲弾型白色発光ダイオードランプ１）は、第一のリードワイヤ２からなる光源保持部材１００と、光源保持部材１００の正面側ｆに配置された光源４０である発光ダイオード素子（以下、ＬＥＤチップ）４と、前記光源４０の正面側ｆに配置された蛍光体７と、を有している。
【００３２】
発光装置１０１は、第一のリードワイヤ２と第二のリードワイヤ３とを備えており、第一のリードワイヤ２の先端部２ｂには凹部２ａが設けられており、凹部２ａにＬＥＤチップ４からなる光源４０が保持されている。凹部２ａの斜面はＬＥＤチップ４の発光を正面側ｆに取り出すリフレクタ面とされている。
【００３３】
ＬＥＤチップ４の下部の光源側接合部７４は、凹部２ａの底面の光源保持部材側接合部７３と接合されている。ＬＥＤチップ４の一のボンディングパッド５５は、ボンディングワイヤ（金細線）５によって第一のリードワイヤ２と電気的に接続されており、他のボンディングパッド５９は別のボンディングワイヤ（金細線）５によって第二のリードワイヤ３と電気的に接続されている。
【００３４】
凹部２ａには、蛍光体７が分散された第一の樹脂（封止樹脂）６が充填されており、ＬＥＤチップ４の全体を被覆している。
第一の樹脂６、第一のリードワイヤ２の先端部２ｂ及び第二のリードワイヤ３の先端部３ｂを覆うように、第二の樹脂（別の封止樹脂）８が砲弾型に形成されている。第二の樹脂８は全体が略円柱形状であり、その先端部がレンズ形状の曲面となっているため、砲弾型と通称されている。
【００３５】
＜光源＞
図２は、図１に示す光源４０であるＬＥＤチップ４の拡大断面図である。また、図３は、図２に示すＬＥＤチップ４の化合物半導体層６１の拡大断面図である。
図２に示すように、ＬＥＤチップ４は、基板５１と、基板５１上に積層されたバッファ層５２と、バッファ層５２上に積層された下地層５３と、下地層５３上に積層されたｎ型半導体層５６と、ｎ型半導体層５６上に積層された発光層５７と、発光層５７上に積層されたｐ型半導体層５８と、ｐ型半導体層５８上に積層された透光性電流拡散層６３と、透光性電流拡散層６３上に積層された正極のボンディングパッド５５と、一部が切りかけられて露出されたｎ型半導体層５６上に形成された負極のボンディングパッド５９とから概略構成されている。ここで、ｎ型半導体層５６と、発光層５７と、ｐ型半導体層５８とが順次積層されて化合物半導体層６１が形成されている。また、基板５１の下側には光源側接合部７４が形成されている。
以下、ＬＥＤチップ４について、構成要素ごとに順次説明する。
【００３６】
＜基板＞
基板１の材料としては、サファイア単結晶（Ａｌ２Ｏ３；Ａ面、Ｃ面、Ｍ面、Ｒ面）、スピネル単結晶（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ＺｎＯ単結晶、ＬｉＡｌＯ２単結晶、ＬｉＧａＯ２単結晶、ＭｇＯ単結晶等の酸化物単結晶、Ｓｉ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＡｓ単結晶、ＡｌＮ単結晶、ＧａＮ単結晶及びＺｒＢ２等のホウ化物単結晶、等の周知の基板材料を何ら制限なく用いることができる。これらの中でも、サファイア単結晶及びＳｉＣ単結晶が特に好ましい。なお、基板１の面方位は特に限定されない。また、ジャスト基板でも良いしオフ角を付与した基板であっても良い。
【００３７】
＜バッファ層＞
バッファ層５２は、基板５１と下地層５３との格子定数の違いを緩和して、結晶性の高い下地層５３を形成するための層である。使用する基板やエピタキシャル層の成長条件によっては、バッファ層５２が不要である場合がある。
バッファ層５２の厚みは、例えば、０．０１〜０．５μｍとする。これにより、上記格子定数の違いを緩和する効果が十分に得られるとともに、生産性を向上させることができる。
【００３８】
バッファ層５２は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるものであり、多結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものや、単結晶のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）からなるものであることが好ましい。これにより、基板５１と下地層５３との格子定数の違いを緩和することができるとともに、結晶性の高い下地層５３を形成することができる。
【００３９】
＜化合物半導体層＞
基板５１上には、バッファ層５２を介して、窒化ガリウム系化合物半導体からなる下地層５３並びにｎ型半導体層５６、発光層５７およびｐ型半導体層５８が積層されてなる化合物半導体層６１が形成されている。
【００４０】
前記窒化ガリウム系化合物半導体としては、例えば、一般式ＡｌＸＧａＹＩｎＺＮ１−ＡＭＡ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｚ≦１で且つ、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１。記号Ｍは窒素（Ｎ）とは別の第Ｖ族元素を表し、０≦Ａ＜１である。）で表わされる窒化ガリウム系化合物半導体を何ら制限なく用いることができる。
【００４１】
前記窒化ガリウム系化合物半導体は、Ａｌ、ＧａおよびＩｎ以外に他のＩＩＩ族元素を含有することができ、必要に応じてＧｅ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐ、Ａｓ及びＢなどの元素を含有することもできる。さらに、意図的に添加した元素に限らず、成膜条件等に依存して必然的に含まれる不純物、並びに原料、反応管材質に含まれる微量不純物を含む場合もある。
【００４２】
前記窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法は、特に限定されず、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）等、窒化物半導体を成長させることが知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からＭＯＣＶＤ法である。
【００４３】
＜下地層＞
下地層５３はバッファ層５２上に積層されており、ＡｌＸＧａ１―ＸＮ層（０≦ｘ≦１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）から構成されることが好ましい。下地層５３の膜厚は０．１μｍ以上が好ましく、より好ましくは０．５μｍ以上であり、１μｍ以上が最も好ましい。膜厚を１μｍ以上とすることにより、結晶性の良好なＡｌＸＧａ１―ＸＮ層が得られやすくなる。
【００４４】
下地層５３には、ｎ型不純物を１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３の範囲内であればドープしても良いが、アンドープ（＜１×１０１７／ｃｍ３）の方が、良好な結晶性を維持する点から好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅである。なお、下地層５３にｎ型不純物をドープした場合には、下地層５３がｎ型半導体層５６として機能する。
【００４５】
＜ｎ型半導体層＞
図３に示すように、ｎ型半導体層５６は、ｎコンタクト層５６ａおよびｎクラッド層５６ｂが順次積層されて構成される。ｎコンタクト層５６ａは下地層５３および／またはｎクラッド層５６ｂを兼ねることができる。
ｎコンタクト層５６ａは、下地層５３と同様にＡｌＸＧａ１―ＸＮ層（０≦ｘ≦１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）で構成されることが好ましい。  
また、ｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０１７〜１×１０１９／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有すると、負極との良好なオーミック接触の維持、クラック発生の抑制、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ及びＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅである。成長温度は下地層５３と同様である。
【００４６】
ｎコンタクト層５６ａを構成する窒化ガリウム系化合物半導体は、下地層５３と同一組成であることが好ましく、これらの合計の膜厚を１〜２０μｍ、好ましくは２〜１５μｍ、さらに好ましくは３〜１２μｍの範囲に設定することが好ましい。ｎコンタクト層５６ａと下地層５３との合計の膜厚がこの範囲であると、半導体の結晶性が良好に維持される。
【００４７】
ｎコンタクト層５６ａと発光層５７との間には、ｎクラッド層５６ｂを設けることが好ましい。ｎクラッド層５６ｂを設けることにより、ｎコンタクト層５６ａの最表面に生じた、平坦性の悪化した箇所を埋めることできる。なお、ｎクラッド層５６ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ等によって形成することができる。また、これらの構造のヘテロ接合を複数回積層した超格子構造としてもよい。なお、ＧａＩｎＮとする場合には、発光層５７のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
【００４８】
ｎクラッド層５６ｂの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．００５〜０．５μｍの範囲であり、より好ましくは０．００５〜０．１μｍの範囲である。
また、ｎクラッド層５６ｂのｎ型ドープ濃度は、１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３の範囲が好ましく、より好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の範囲である。ドープ濃度が前記範囲にある場合には、良好な結晶性を維持することができるとともに、半導体発光素子の動作電圧を低減することができる。
【００４９】
＜発光層＞
図３に示すように、ｎ型半導体層５６上に積層される発光層５７としては、井戸層５７ｂと障壁層５７ａとからなる多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）構造が好ましい。
井戸層５７ｂはＧａ１−ｓＩｎｓＮからなり、Ｉｎの組成比ｓは、０＜ｓ＜０．４とすることが好ましい。井戸層５７ｂのインジウム（Ｉｎ）含有量を制御することにより、発光ピーク波長が４３０〜４９０ｎｍの青色発光を呈するものとされている。
【００５０】
ＬＥＤチップ４からの発光は、発光ピーク波長が３３０〜５００ｎｍであることが好ましく、発光ピーク波長が４３０〜４９０ｎｍであることがより好ましく、発光ピーク波長が４５０〜４８０ｎｍであることが更に好ましい。
これにより、蛍光体７を効率よく励起することができる。また、発光ピーク波長を４３０〜４９０ｎｍとすることにより、励起光である青色光と蛍光体７の黄色光とを混色させて白色光とすることができる。更に、発光ピーク波長を４５０〜４８０ｎｍとすることにより、純白色に近い色が実現できる。
【００５１】
障壁層５７ａは、この井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌｃＧａ１−ｃＮ（０≦ｃ＜０．３）からなることが好ましい。障壁層５７ａのバンドギャップエネルギーを井戸層５７ｂのバンドギャップエネルギーより大きくすることにより、エネルギーを井戸層５７ｂに閉じ込めて、量子効率を向上させ、ＬＥＤチップ４の発光効率を向上させることができる。
井戸層５７ｂおよび障壁層５７ａには、不純物をドープしてもしなくてもよい。
井戸層５７ｂの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば１〜１０ｎｍとすることができ、より好ましくは２〜６ｎｍとすると発光出力の点で好ましい。
【００５２】
＜ｐ型半導体層＞
図３に示すように、ｐ型半導体層５８は、発光層５７上に、ｐクラッド層５８ａおよびｐコンタクト層５８ｂが順次積層されて構成される。ｐコンタクト層５８ｂはｐクラッド層５８ａを兼ねることができる。
ｐ型半導体層５８の材料としては、発光層５７のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成の材料であって、発光層５７へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されない。たとえば、ＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０＜ｄ≦０．４、好ましくは０．１≦ｄ≦０．３）が好ましい。ｐ型半導体層５８の材料としてＡｌｄＧａ１−ｄＮ（０＜ｄ≦０．４、好ましくは０．１≦ｄ≦０．３）を用いた場合、発光層５７へキャリアを効率的に閉じ込めることができる。
【００５３】
ｐ型半導体層５８の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは２０００ｎｍ以下であり、より好ましくは１０００ｎｍ以下である。
ｐ型半導体層５８のｐ型ドーパント（ｐ型不純物）としては、例えば、Ｍｇを用いることができる。ｐ型半導体層５８のドーパント濃度は、１×１０１９／ｃｍ３以上１×１０２０／ｃｍ３未満とすることが好ましい。ドーパント濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶を得ることができる。
【００５４】
＜透光性電流拡散層＞
図２に示すように、ｐ型半導体層５８上には、透光性電流拡散層６３が積層されている。
透光性電流拡散層６３の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３）、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＺｎＯ−ＧｅＯ２）、ＩＣＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＣｅＯ２）等の透明酸化物を用いることができる。
【００５５】
＜正極のボンディングパッド＞
図２に示すように、正極のボンディングパッド５５は、透光性電流拡散層６３上に設けられる。正極のボンディングパッド５５としては、例えば、Ａｕ、Ａｌ、ＮｉおよびＣｕ等の材料を用いた各種構造が周知であり、これら周知の材料、構造のものを何ら制限無く用いることができる。
【００５６】
正極のボンディングパッド５５の厚さは、１００〜１５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、ボンディングパッドの特性上、厚さが大きい方が、ボンダビリティーが高くなるため、正極のボンディングパッド５５の厚さは３００ｎｍ以上とすることがより好ましい。さらに、製造コストの観点から２０００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００５７】
＜負極のボンディングパッド＞
図２に示すように、負極のボンディングパッド５９は、ｎ型半導体層５６に接するように形成される。このため、負極のボンディングパッド５９を形成する際は、発光層５７およびｐ型半導体層５８の一部を除去してｎ型半導体層５６のｎコンタクト層を露出させ、この上に負極のボンディングパッド５９を形成する。
負極のボンディングパッド５９としては、各種組成および構造の負極が周知であり、これら周知の負極を何ら制限無く用いることができ、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることができる。
【００５８】
＜共晶接合＞
図４は、図１に示す光源４０（ＬＥＤチップ４）と光源保持部材１００（第一のリードワイヤ２）との間の接合部の拡大断面図である。図４に示すように、光源４０と光源保持部材１００は、光源側接合層７４と光源保持部材側接合層７３との共晶接合により接合されている。
なお、この共晶接合は、光源側接合層７４と光源保持部材側接合層７３の構成成分が単に混じっているのではなく，両方の結晶粒子間に結合力が働いているので、光源４０と光源保持部材１００とを強力に接合するとともに、光源４０（ＬＥＤチップ４）で生じる発熱を、この共晶接合を介して、光源保持部材１００（第一のリードワイヤ２）へ逃がすことができ、大電流を安定して流すことができる。
【００５９】
前記共晶接合は、たとえば、光源４０（ＬＥＤチップ４）の基板５１の底面に形成したＡｕＳｎ層からなる光源側接合層７４を、光源保持部材１００（第一のリードワイヤ２）の凹部２ａの下面に形成したＡｕ層からなる光源保持部材側接合層７３に押し付けて固定した状態で、パルスヒーティングなどにより、接合部分を２９０℃程度に加熱する事により形成する。
【００６０】
光源側接合層７４と基板５１との間に、接合強度を高めるために、ＮｉＰからなる無電解メッキ層、Ｐｔ層などの層を設けてもよい。また、光源保持部材側接合層７３と光源保持部材１００（第一のリードワイヤ２）の凹部２ａの下面との間に、接合強度を高めるために、Ｎｉ層などの層を設けてもよい。これらの形成方法としては、従来公知の方法を何ら制限無く用いることができる。
【００６１】
＜封止樹脂＞
図１に示すように、蛍光体７はＬＥＤチップ４を封止する第一の樹脂（封止樹脂）６の中に分散されている。第一の樹脂６を取り囲むように第二の樹脂（別の封止樹脂）８が形成されており、第一の樹脂６と第二の樹脂８とによって、ＬＥＤチップ４は完全に封止されている。
このように、蛍光体７は、ＬＥＤチップ４の周辺で高密度になるように分散されることが好ましい。これにより、蛍光体７に効率的に励起光を導入させることができる。なお、蛍光体７は他の蛍光体に比較して温度による発光特性の劣化が少ないので、ＬＥＤチップ４で発生する熱を受けて蛍光体７の温度が上がってしまったとしても、発光特性の劣化が小さくて済む。また、このような構成にすることにより、発光装置１０１を安易に、高速にかつ安価に製造することができる。なお、第一の樹脂６は耐熱性の高いシリコーン樹脂を含むことが望ましい。
第一の樹脂６及び第二の樹脂８は、ともに透明な樹脂が用いられており、発光ダイオード素子４の発光及び前記発光によって励起された蛍光体からの発光が外部に取り出すことができる。
【００６２】
＜樹脂の材質＞
第一の樹脂６及び第二の樹脂８の材質としては、シリコーン樹脂が好ましい。シリコーン樹脂は短波長の光に対して耐性を持つので、上記の青色発光のＬＥＤチップ４を封止するのに好適であるためである。
第一の樹脂６及び第二の樹脂８の材質としては、メチルシリコーン樹脂でもよい。メチルシリコーン樹脂は柔軟性を持つので、ボンディングワイヤの断裂を回避することができる。さらに、第一の樹脂６及び第二の樹脂８の材質としては、フェニルシリコーン樹脂でもよい。フェニルシリコーン樹脂は剛性を持つので、湿気などがチップに貫通することを防止し、高湿などの厳しい環境においての使用に際して、好適である。
また、第一の樹脂６及び第二の樹脂８の材質としては、できるだけ紫外線光による劣化の少ない材料を選定することが好ましく、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の他の樹脂あるいはガラス等の透明材料であっても良い。
第一の樹脂６及び第二の樹脂８は、同じ樹脂を用いても良いし、異なる樹脂を用いても良いが、製造の容易さや接着性の良さなどから、同じ樹脂を用いるほうが好ましい。
【００６３】
＜樹脂の屈折率＞
第一の樹脂６は、高い屈折率を有するものが好ましい。これにより、２．４〜２．５程度の非常に高い屈折率を持つ窒化ガリウム系化合物半導体と第一の樹脂６との間の反射を抑制することができる。
この場合、蛍光体７を分散させた第一の樹脂６の外側に、第一の樹脂６よりも屈折率が低い第二の樹脂８を配置すると、ＬＥＤチップ４からの光の取り出し効率を高めて、更に高い輝度を有する発光装置とすることができる。
なお、蛍光体７として一部表面に透明膜を形成したものを用いる場合には、第一の樹脂６の屈折率は、前記透明膜の屈折率に近いものが好ましい。これにより、前記透明膜と第一の樹脂６との界面における反射を抑制することができる。
【００６４】
＜蛍光体＞
本発明の実施形態である発光装置１０１で用いる蛍光体７は、Ｍ（０）元素と、Ｍ（１）元素と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型サイアロン結晶構造を有するα型サイアロンであって、前記Ｍ（０）元素はＳｒ、Ｌａから選ばれる一種または二種の元素であり、前記Ｍ（１）元素はＭｎ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素であることが好ましい。これにより、十分に高い発光強度の蛍光体７とすることができる。
また、蛍光体７の発光をその発光ピーク波長が５９０ｎｍ付近の黄色発光として、光源４０の青色発光とを混ぜ合わせて、発光色が白色であり、かつ、色温度４５００Ｋ以下の温暖色である電球色を得ることができる。
【００６５】
＜Ｍ（１）元素＞
Ｍ（１）元素は、Ｍｎ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素であることが好ましく、Ｃｅ，Ｅｕ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素であることがより好ましい。なお、Ｍ（１）元素がＣｅの場合は、蛍光体７は白青色発光を示し、Ｅｕの場合は黄色発光を示し、Ｙｂの場合は緑色発光を示す。
Ｅｕの場合は黄色発光を示すので、光源として青色発光のＬＥＤチップ４を用いると、白色の発光を示す発光装置を得ることができる。
【００６６】
＜Ｍ（２）元素＞
蛍光体７は、さらに、Ｍ（２）元素を含み、前記Ｍ（２）元素は、Ｌｉ、Ｎａ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ、Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕから選ばれる一種以上の元素であることが好ましい。これにより、十分に高い発光強度の蛍光体７とすることができる。
【００６７】
＜α型サイアロン結晶構造＞
蛍光体７は、α型サイアロン結晶構造を持つ蛍光体であることが好ましい。α型サイアロン結晶構造は、α型窒化珪素結晶と同一の結晶構造であるので、十分に高い発光強度の蛍光体７とすることができる。
【００６８】
＜β―サイアロン、未反応の窒化ケイ素、酸窒化物ガラスまたはＳｒＳｉ６Ｎ８から選ばれる材料＞
前記蛍光体組成物（α−サイアロン）の他に、β―サイアロン、未反応の窒化ケイ素、酸窒化物ガラスまたはＳｒＳｉ６Ｎ８から選ばれる一種の材料を含んでいても良い。なお、このβ―サイアロン、未反応の窒化ケイ素、酸窒化物ガラスまたはＳｒＳｉ６Ｎ８から選ばれる一種の材料は、結晶相、アモルファス相のいずれでもよい。
このとき、前記蛍光体組成物（α−サイアロン）の含有率は９０質量％以上であることが好ましい。これにより、十分に高い発光強度の蛍光体７とすることができる。前記蛍光体組成物の含有量が９０質量％より少ないと、十分に高い発光強度が得られない。
【００６９】
＜組成式（１）で表される材料＞
蛍光体７は、上記組成式（１）で表される材料であり、上記組成式（１）で組成比を示すｘ，ｙ，ｚは、０．０１≦ｘ≦４、０．００１＜ｙ≦２、０≦ｚ≦２であり、組成比を示すｍ、ｎは、ｍｅ＝ｘ・ｖ（０）＋ｙ・ｖ（１）＋ｚ・ｖ（２）（但し、ｖ（０）はＭ（０）イオンの価数であり、ｖ（１）はＭ（１）イオンの価数であり、ｖ（２）はＭ（２）イオンの価数である）としたとき、０．８・ｍｅ≦ｍ≦１．２・ｍｅ、０≦ｎ＜４であることが好ましい。これにより、十分に高い発光強度の蛍光体７とすることができる。
上記組成式（１）で組成比を示すｘ，ｙ，ｘ，ｍ，ｎの値が上記記載の範囲からはずれると、発光強度が低下するため好ましくない。
【００７０】
上記組成式（１）でｎの値は０≦ｎ＜４であるが、Ｍ（０）元素の価数をｖ（０）、Ｍ（１）元素の価数をｖ（１）、Ｍ（２）元素の価数をｖ（２）としたとき、０≦ｎ＜０．５・ｖ（０）・ｘ＋０．５・ｖ（１）・ｙ＋０．５・ｖ（２）・ｚの範囲が好ましい。
ｎの値が、０．５・ｖ（０）・ｘ＋０．５・ｖ（１）・ｙ＋０．５・ｖ（２）・ｚより小さくなると、α−サイアロン相がより安定となり、α−サイアロン相の含有率が増大し、発光強度が向上するからである。
一方、ｎの値が、０．５・ｖ（０）・ｘ＋０．５・ｖ（１）・ｙ＋０．５・ｖ（２）・ｚより以上の場合には、β―サイアロン相あるいは未反応の窒化ケイ素の含有量が増大し、発光強度は低下する傾向が見られる。
【００７１】
Ｍ（２）がＣａの場合に、ｘとｚの比率は、０≦ｚ／ｘ≦２／３の範囲であることが好ましい。ｚ／ｘの値が、２／３より大きくなると、発光強度が低下するため好ましくない。
ｘとｙの比率のさらに好ましい範囲は、０≦ｚ／ｘ≦０．５であり、この範囲内であれば、十分に高い発光強度が得られる。
【００７２】
ｙの値の好ましい範囲は、０．００１＜ｙ≦１．２であるが、ｘ、ｚを考慮した割合としては０．００１＜ｙ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．３である。この範囲内であれば、高い発光強度が得られる。
ｙの値の更に好ましい範囲は０．００１＜ｙ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）≦０．２である。この範囲内であれば、より高い発光強度が得られる。
ｙの値が０．００１より小さいと、発光する原子数が少なすぎるため十分な発光強度を得ることができず、また、０．３を超えると、濃度消光のため発光強度が低下し、何れも好ましくない。
【００７３】
＜平均粒径＞
蛍光体７の平均粒径は、０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。平均粒径が０．１μｍより小さいと表面欠陥の影響が顕著となり、発光強度が低下するとともに、平均粒径が５０μｍより大きいと励起光の吸収が不十分となり、発光が低下するため、何れも好ましくない。尚、蛍光体７の粒度はレーザー回折・散乱法を用いて測定することができる。
【００７４】
蛍光体７は、α−サイアロン粉末を構成する一次粒子の平均アスペクト比を３以下とすることが好ましい。これにより、樹脂中への分散性が向上するばかりか、励起光を効率的に吸収し、十分に高い発光強度が得ることができる。
平均アスペクト比が３より大きいと、樹脂への混練が困難となり、樹脂と蛍光体粒子との界面に空隙が生じやすくなるとともに、粒子が交絡したり、励起光と平行に配列した蛍光体粒子の励起光の吸収が不十分となったりして、十分に高い発光強度が得られないため好ましくない。
【００７５】
＜微量添加元素＞
蛍光体７に含まれる微量添加元素としてフッ素を５〜３００ｐｐｍあるいはホウ素を１０〜３０００ｐｐｍ含有することが好ましい。これにより、一層良好な発光特性が得られる。この現象は、フッ素については５ｐｐｍ以上、ホウ素については１０ｐｐｍ以上で顕著となるが、前者では３００ｐｐｍ、後者では３０００ｐｐｍを越えた場合ではそれ以上の効果は得られない。
【００７６】
＜酸素＞
蛍光体７は、酸素を含むことが好ましい。これにより、十分に高い発光強度の蛍光体７とすることができる。
蛍光体７に含有される酸素量は、前記組成式（１）に基づいて計算される値より０．４質量％以下の範囲で多いことが好ましい。これにより、発光特性がより一層向上する。
ここに、０．４質量％以下の範囲で多い酸素は、α−サイアロン粉末粒子の少なくとも一部表面に形成された透明膜を構成する。この透明膜により、α−サイアロン粉末粒子の耐酸化性が向上するとともに、封止樹脂との屈折率の差が低減して、蛍光体と封止樹脂との界面における光の損失が低減される。更に、蛍光体粒子表面の不対電子や欠陥が低減して、発光強度を向上させる。
【００７７】
＜透明膜＞
蛍光体７が、α−サイアロン粒子の少なくとも一部表面に透明膜を有することが好ましい。これにより、十分に高い発光強度の蛍光体７とすることができる。
前記透明膜の膜厚は、（１０〜１８０）／ｎ（単位：ナノメートル）とすることが好ましい。ここで、ｎは透明膜の屈折率であり、ｎは１．２〜２．５とすることが好ましく、１．５以上２．０以下とすることがより好ましい。
すなわち、前記透明膜の膜厚は、０．４〜１５０ｎｍとすることが好ましく、０．５〜１２０ｎｍとすることがより好ましい。
【００７８】
前記透明膜の厚さがこの範囲より厚いと、透明膜自身が光を吸収するため発光強度が低下する。また、透明膜の厚さがこの範囲より薄いと、均一な透明膜の形成が困難となる。また、蛍光体と封止樹脂との界面における光の損失の低減効果が不十分となる。
尚、一般に透明膜の適切な厚さは、透明膜の屈折率により規定される。屈折率の高い透明膜の場合は薄くても光の損失を低減させるという目的を達し、屈折率が低い場合は前記目的を達するのに厚くする必要が生ずる。
前記透明膜として好適な材質としては、シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、フッ化マグネシウム等の無機物質、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルスチレン等の樹脂を例示することができる。
【００７９】
＜カップリング処理＞
また、α−サイアロン粒子の表面をカップリング処理することにより、樹脂と蛍光体との密着性や分散性を向上させることができる。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等を用いることができる。カップリング処理は、必要に応じて透明膜形成後に行ってもよい。
【００８０】
＜混合＞
蛍光体７を電子線で励起する用途に使用する場合は、導電性を持つ無機物質を混合することにより蛍光体に導電性を付与することができる。導電性を持つ無機物質としては、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎから選ばれる１種または２種以上の元素を含む酸化物、酸窒化物、または窒化物、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００８１】
また、蛍光体７には必要に応じ、更に別の蛍光体を混合することができる。前記別の蛍光体は、５８０ｎｍから６６０ｎｍの波長にピークを持つ、赤色光を放射する蛍光体が好ましい。
たとえば、蛍光体７にＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕを加えて用いることにより、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕが発する赤色、光源４０であるＬＥＤチップ４の青色及び蛍光体７の黄色が混じり合って、赤み成分の強い温白色から橙色の発光を示す発光装置１０１を得ることができる。
更にβ―サイアロン蛍光体またはＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ等の緑色発光の蛍光体、並びに、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ等の青色に発光する蛍光体を加えると、より演色性が高い白色発光の発光装置１０１を得ることができる。
【００８２】
＜蛍光体７の特性＞
蛍光体７は、通常の酸化物蛍光体や既存のサイアロン蛍光体と比べて、電子線やＸ線、および紫外線から可視光までの幅広い励起範囲を持ち、特に、賦活剤としてＥｕを用いた場合は、５６０ｎｍから６１０ｎｍの黄色〜橙色を呈するので、照明器具、表示器具、画像表示装置、顔料、紫外線吸収剤等の発光器具等に好適である。これに加えて、高温にさらしても劣化しないことから耐熱性に優れており、酸化雰囲気および水分環境下での長期間の安定性にも優れている。
【００８３】
＜蛍光体７の製造方法＞
蛍光体７の製造方法は特に限定されず、例えば、Ｍ（０）元素（ただしＭ（０）は、Ｓｒ、Ｌａから選ばれる一種または二種の元素である）とＭ（１）元素（ただし、Ｍ（１）は、Ｍｎ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素である。）と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型窒化珪素結晶と同一の結晶構造を持つ結晶、またはα型サイアロン結晶である蛍光体あるいはさらに酸素を含む蛍光体、あるいはさらに、Ｍ（２）元素（ただし、Ｍ（２）は、Ｌｉ、Ｎａ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ、Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕから選ばれる一種以上の元素である。）を含む蛍光体を構成しうる原料混合物を、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力の窒素雰囲気中において１５００℃以上２２００℃以下の温度範囲で焼成することで、発光強度の高い蛍光体７を得ることができる。
【００８４】
＜発光装置の形態＞
本発明の実施形態である発光装置１０１の形態としては、このような砲弾型ＬＥＤデバイスまたは後述する表面実装型ＬＥＤデバイスが好ましい。砲弾型ＬＥＤデバイス及び表面実装型ＬＥＤデバイスは、規格が確立されて一般に広く使用されているため、容易に産業的な使用することができる。
【００８５】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、発光装置１０１で使用する蛍光体７は耐熱性に優れ、高温でも輝度を低下させずに発光させることができるので、大量の熱を発生する使用方法でも使用することができる。そのため、車のヘッドライトなど、高輝度で大量の熱を発生させる状況で使用することが好ましい。例えば、発光装置１０１に１パッケージ当り０．２Ｗ以上の大電力が投入される使用方法が好ましい。
また、発光装置１０１のＬＥＤチップ４に、パッケージ１個あたりの平面面積密度にして１．５×１０４Ｗ／ｍ２以上の電力が投入される使用方法が好ましい。５×１０４Ｗ／ｍ２以上の電力が投入される使用方法が更に好ましい。
なお、一般的に大電力を投入して使用する場合とは、発光装置１０１に含まれるＬＥＤチップ４が一辺３５０μｍ角相当の面積よりも大きい場合、発光装置１０１に複数のＬＥＤチップ４が含まれる場合またはＬＥＤチップ４がフリップチップである場合などが想定される。
【００８６】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、ＬＥＤ照明装置、蛍光ランプなどの照明装置として利用できる。ＬＥＤ照明装置は、特開平５−１５２６０９号公報、特開平７−９９３４５号公報などに記載されているような公知の方法により製造することができる。
【００８７】
本発明の実施形態である発光装置１０１（砲弾型白色発光ダイオードランプ１）は、光源保持部材１００と、光源保持部材１００の正面側ｆに配置された光源４０と、光源４０の正面側ｆに配置され、光源４０からの発光により励起されて発光する蛍光体７と、からなる発光装置１０１であって、光源４０が３３０〜５００ｎｍの発光ピーク波長の光を発するＬＥＤチップ４であり、蛍光体７が、Ｍ（０）元素と、Ｍ（１）元素と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型サイアロン結晶構造を有するα型サイアロンであり、前記Ｍ（０）元素はＳｒ、Ｌａから選ばれる一種または二種の元素であり、前記Ｍ（１）元素はＭｎ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂから選ばれる一種以上の元素である構成なので、光源４０の青色発光と、蛍光体７の黄色発光とを混ぜ合わせて、発光色が白色であり、かつ、色温度４５００Ｋ以下の温暖色である電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果を小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００８８】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、ＬＥＤチップ４の発光層５７が、井戸層５７ｂと障壁層５７ａとからなる多重量子井戸構造を有しており、井戸層５７ｂを構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓが、０＜ｓ＜０．４とされた構成なので、ＬＥＤチップ４から高効率の青色発光を得ることができ、蛍光体７の黄色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができる。また、発光装置１０１のサイズを小さくすることができるとともに、消費電力を抑えることができるほか、安価に大量に取り扱うことができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、光源４０と光源保持部材１００とがＡｕＳｎ共晶接合されている構成なので、光源４０と光源保持部材１００とを強力に接合するとともに、光源４０からの発熱を、ＡｕＳｎ共晶接合を介して光源保持部材１００に放熱させることができるので、耐熱性のある蛍光体７と組み合わせることにより、耐熱性のある発光装置１０１とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、蛍光体７が、酸素を含む構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００８９】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、蛍光体７が、Ｌｉ、Ｎａ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ、Ｂａ，Ｓｃ，Ｙ，Ｇｄ，Ｌｕから選ばれる一種以上の元素であるＭ（２）元素を更に含む構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、蛍光体７が、上記組成式（１）で表される材料であり、ｘ，ｙ，ｚは、０．０１≦ｘ≦４、０．００１＜ｙ≦２、０≦ｚ≦２であり、ｍ、ｎは、ｍｅ＝ｘ・ｖ（０）＋ｙ・ｖ（１）＋ｚ・ｖ（２）（但し、ｖ（０）はＭ（０）イオンの価数であり、ｖ（１）はＭ（１）イオンの価数であり、ｖ（２）はＭ（２）イオンの価数である）としたとき、０．８・ｍｅ≦ｍ≦１．２・ｍｅ、０≦ｎ＜４である構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、蛍光体７が、Ｍ（０）元素と、Ｍ（１）元素と、Ｓｉと、Ａｌと、窒素とを少なくとも含み、α型窒化珪素結晶と同一の結晶構造であるα型サイアロン結晶構造を有するα型サイアロンであり、前記α型サイアロンに含まれる酸素量が、上記組成式（１）に基づいて計算される値より０．４質量％以下の範囲で多い構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００９０】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、上記組成式（１）でｘが、０．０５≦ｘ≦２である構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、上記組成式（１）でｙが、０．００１≦ｙ≦１．２である構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００９１】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、上記組成式（１）でｎが、０≦ｎ≦１．５である構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、上記組成式（１）でｎが、ｎ＝ｍｅである構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００９２】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、蛍光体７のα型サイアロンの含有率が９０質量％以上であり、残部がβ型サイアロン、未反応の窒化ケイ素、酸窒化物ガラスまたはＳｒＳｉ６Ｎ８から選ばれる一種である構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、蛍光体７が、平均粒径０．１〜５０μｍの粉体である構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００９３】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、前記蛍光体を構成する一次粒子の平均アスペクト比が３以下である構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、前記蛍光体が、フッ素を５〜３００ｐｐｍ含有する構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００９４】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、前記蛍光体が、ホウ素を１０〜３０００ｐｐｍ含有する構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００９５】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、前記蛍光体が、少なくとも一部表面に、膜厚が０．４〜１５０ｎｍの透明膜を有する構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、前記蛍光体が、少なくとも一部表面に、膜厚が０．５〜１２０ｎｍの透明膜を有する構成なので、高効率の黄色発光を得ることができ、光源４０の青色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができるとともに、蛍光体７のサーマルクエンチング効果が小さくして、耐熱性に優れた発光装置とすることができる。
【００９６】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、ＬＥＤチップ４の発光ピーク波長が４３０〜４９０ｎｍである構成なので、ＬＥＤチップ４の高効率の青色発光を、蛍光体７の黄色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、ＬＥＤチップ４の発光ピーク波長が４５０〜４８０ｎｍである構成なので、ＬＥＤチップ４の高効率の青色発光を、蛍光体７の黄色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができる。
【００９７】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、蛍光体７に加えて、更に別の蛍光体が光源４０の正面側に配置された構成なので、別の蛍光体の発光色と、ＬＥＤチップ４の青色発光を、蛍光体７の黄色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができる。
【００９８】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、前記別の蛍光体が、５８０ｎｍから６６０ｎｍの波長にピークを持つ、赤色光を放射する蛍光体である構成なので、別の蛍光体の赤色発光と、ＬＥＤチップ４の青色発光を、蛍光体７の黄色発光と混ぜ合わせて、高効率の電球色を得ることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、砲弾型ＬＥＤデバイスまたは表面実装型ＬＥＤデバイスのいずれかである構成なので、容易に産業的な使用することができる。
【００９９】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、蛍光体７が、ＬＥＤチップ４を取り囲んで形成された封止樹脂６中に分散されている構成なので、発光装置１０１を安易にかつ高速に製造することができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、封止樹脂６が、少なくとも一部の領域にシリコーン樹脂を含む構成なので、短波長の光に対して耐性を持つシリコーン樹脂により、青色発光のＬＥＤチップ４を好適に封止することができる。
【０１００】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、封止樹脂６が、少なくとも一部の領域にメチルシリコーン樹脂を含む構成なので、柔軟性を持つメチルシリコーン樹脂により、ボンディングワイヤの断裂を回避することができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、封止樹脂６が、少なくとも一部の領域にフェニルシリコーン樹脂を含む構成なので、湿気などがチップに貫通することを防止し、高湿などの厳しい環境においても好適に使用することができる。
【０１０１】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、蛍光体７が、ＬＥＤチップ４の近傍で高密度になるように、封止樹脂６中に分散されている構成なので、蛍光体７に効率的に励起光を導入させることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、封止樹脂６を覆うように、別の封止樹脂８が形成されている構成なので、蛍光体７に効率的に励起光を導入させることができる。また、上記構成の発光装置１０１を容易に製造できる。
【０１０２】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、ＬＥＤチップ４の一辺が３５０μｍよりも大きい構成なので、大電力を投入して高輝度とする発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、ＬＥＤチップ４が複数配置されてなる構成なので、大電力を投入して高輝度とする発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、１パッケージ当り０．２Ｗ以上の電力を投入して使用される構成なので、大電力を投入して高輝度とする発光装置とすることができる。
【０１０３】
本発明の実施形態である発光装置１０１は、ＬＥＤチップ４が、１パッケージ１個当りの平面面積密度にして１．５×１０４Ｗ／ｍ２以上の電力を投入して使用される構成なので、大電力を投入して高輝度とする発光装置とすることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０１は、ＬＥＤチップ４が、１パッケージ１個当りの平面面積密度にして５×１０４Ｗ／ｍ２以上の電力を投入して使用される構成なので、大電力を投入して高輝度とする発光装置とすることができる。
【０１０４】
「第二の実施形態」
本発明の実施形態である発光装置の第二の実施形態として、基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ（ＬＥＤ照明装置：ＬＥＤデバイス）について説明する。
図５は、本発明の実施形態である発光装置１０２（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１２）の一例を示す断面模式図である。
図５に示すように、本発明の実施形態である発光装置１０２（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１２）は、可視光反射率の高い白色のアルミナセラミックスを用いた基板１９に第一のリードワイヤ１２と、第二のリードワイヤ１３が固定されており、それらの端１２ａ、端１３ａは基板１９のほぼ中央部に位置し、反対側の端１２ｂ、端１３ｂはそれぞれ外部に出ていて、電気基板への実装時にはんだ付けされる電極となっている。
【０１０５】
第一のリードワイヤ１２の端１２ａは、基板中央部となるように固定されている。前記基板中央部で光源保持部材１００である基板１９上に第一のリードワイヤ１２を介して発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）４が接合されている。
ＬＥＤチップ４は、フリップチップ接続されており、上面の２つの電極に形成された２つの光源側接合部７４が、光源保持部材１００である基板１９上の２つのリードワイヤ１２、１３上に形成された光源保持部材側接合部７３に共晶接合されている。
共晶接合により、正極のボンディングパッド５５が第一のリードワイヤ１２と電気的に接続され、負極のボンディングパッド５９が第二のリードワイヤ１３と電気的に接続される。
【０１０６】
基板１９上には、直方体状の壁面部材２０が固定されていて、壁面部材２０の中央部には、ＬＥＤチップ４をおさめるための椀状の穴２０ａが形成されている。穴２０ａの斜面２０ｂは、白色または金属光沢を持った可視光線反射率の高い面で形成されるとともに、その曲面形が光の反射方向を考慮して決定されて、光を前方に取り出すための反射面（リフレクタ面）とされる。また、リフレクタ面を備えた壁面部材２０はリフレクタ部とされている。
穴２０ａの内部に配置されたＬＥＤチップ４を、第一の樹脂（封止樹脂）１６がドーム状に被覆している。第一の樹脂１６は透明な樹脂であり、蛍光体１７が分散されている。更に、第一の樹脂１６を覆うように、透明な第二の樹脂（別の封止樹脂）１８が穴２０ａに充填されている。
【０１０７】
基板１９および／または壁面部材２０は、樹脂製の部材またはセラミクス製部材を含むことが好ましい。
樹脂製の部材は、安価で、かつ、大量に製造することができるため、発光装置１０２の製造コストを低減することができる。前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。熱硬化性樹脂は耐熱性が高いので、耐熱性に優れた発光装置１０２とすることができるとともに、比較的安価で大量に製造することができるため、発光装置１０２の製造コストを低減することができる。樹脂としては、耐熱性が高く、反射率も高いため、ナイロン樹脂、白色のシリコーン樹脂などを挙げることができる。
また、セラミクス製部材は、耐熱性に非常に優れているので、耐熱性に優れた発光装置１０２とすることができる。
【０１０８】
第一の樹脂１６と第二の樹脂１８の材質は、シリコーン樹脂が好ましいが、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の他の樹脂あるいはガラス等の透明材料であっても良い。できるだけ紫外線光による劣化の少ない材料を選定することが好ましい。
第一の樹脂１６と第二の樹脂１８は、同じ樹脂を用いても良いし、異なる樹脂を用いても良いが、製造の容易さや接着性の良さなどから、同じ樹脂を用いるほうが好ましい。
ＬＥＤチップ４の発光によって、第一の樹脂１６に分散された蛍光体１７が励起される構成なので、発光強度を向上させることができる。また、様々な発光色を呈するようにすることができる。さらに、白色発光の場合には、演色性を高くすることができる。
【０１０９】
なお、発光装置１０２の基板１９または壁面部材２０にプリント配線したガラス入りエポキシ基板（以下、配線基板）を用い、前記配線基板上にＬＥＤチップ４を直接実装したチップ・オン・ボード型デバイスとしてもよい。この場合には、耐熱性に優れる蛍光体７の特性を生かした用途にカスタマイズして使用することができるようになる。
【０１１０】
本発明の実施形態である発光装置１０２（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１２）は、第１の実施形態で示した効果と同様の効果の他に、以下の効果を有する。
本発明の実施形態である発光装置１０２（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１２）は、ＬＥＤチップ４を実装する基板１９と、ＬＥＤチップ４を取り囲み、ＬＥＤチップ４の発光を正面側に取り出すように形成されたリフレクタ面２０ｂを備えたリフレクタ部である壁面部材２０と、を有する発光装置であって、基板１９および／または壁面部材２０が樹脂を含む構成なので、発光装置１０２の製造コストを低減することができる。
本発明の実施形態である発光装置１０２は、セラミクス製部材を含む構成なので、発光装置１０２の耐熱性を飛躍的に向上させることができる。
本発明の実施形態である発光装置１０２は、前記基板１９および／または壁面部材２０がセラミクス製部材を含む構成なので、発光装置１０２の製造コストを低減することができる。
【０１１１】
「第三の実施形態」
本発明の実施形態である発光装置の第三の実施形態として、別の基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ（ＬＥＤ照明装置：ＬＥＤデバイス）について説明する。
図６は、本発明の実施形態である発光装置１０３（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１３）の一例を示す断面模式図である。
図６に示すように、本発明の実施形態である発光装置１０３（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１３）は、可視光反射率の高い白色のアルミナセラミックスを用いた基板１９に第一のリードワイヤ１２と、第二のリードワイヤ１３が固定されており、それらの端１２ａ、端１３ａは基板１９のほぼ中央部に位置し、反対側の端１２ｂ、端１３ｂはそれぞれ外部に出ていて、電気基板への実装時にはんだ付けされる電極となっている。
【０１１２】
第一のリードワイヤ１２の端１２ａは、基板中央部となるように固定されている。前記基板中央部で光源保持部材１００である基板１９上に第一のリードワイヤ１２を介して、上下電極構造の発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）１４が接合されている。
ＬＥＤチップ１４の下部に設けられたボンディングパッド５５は、第一のリードワイヤ１２と共晶接合によって電気的に接続されている。また、ＬＥＤチップ１４の上部に設けられたボンディングパッド５９は、第二のリードワイヤ１３とボンディングワイヤ（金細線）１５によって電気的に接続されている。
【０１１３】
本発明の実施形態である発光装置１０３（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１１）は、第１または第２の実施形態で示した効果と同様の効果を有する。
【０１１４】
「第四の実施形態」
本発明の発光装置の第四の実施形態として、別の基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ（ＬＥＤ照明装置：ＬＥＤデバイス）について説明する。
図７は、本発明の発光装置の第四の実施形態である発光装置１０４（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１４）の断面図である。
図７に示すように、本発明の実施形態である発光装置１０４（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１４）は、ナイロン樹脂で成型したセラミックスを用いた基板１９に第一のリードワイヤ１２と、第二のリードワイヤ１３が固定されており、それらの端１２ａ、端１３ａは基板１９のほぼ中央部に位置し、反対側の端１２ｂ、端１３ｂはそれぞれ外部に出ていて、電気基板への実装時にはんだ付けされる電極となっている。
なお、第一のリードワイヤ１２と、第二のリードワイヤ１３としては、銀メッキを施された銅製のリードフレームが用いられている。
【０１１５】
図７に示すように、第一の樹脂（封止樹脂）１６は穴２０ａを完全に充填して、穴２０ａの内部に配置されたＬＥＤチップ４を完全に被覆している。第一の樹脂（封止樹脂）１６は透明な樹脂であり、蛍光体１７が分散されている。
【０１１６】
本発明の実施形態である発光装置１０４（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１４）は、第１〜第３の実施形態で示した効果と同様の効果の他に、以下の効果を有する。
本発明の実施形態である発光装置１０４は、分散させる蛍光体１７の量を増やすことにより、蛍光体１７からの発光強度を向上させることができる。また、別の封止樹脂を形成しないので、製造工程を簡略化することができる。
【０１１７】
「第五の実施形態」
本発明の発光装置の第五の実施形態として、更に別の基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ（ＬＥＤ照明装置：ＬＥＤデバイス）について説明する。
図８は、本発明の発光装置の第四の実施形態である発光装置１０５（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１５）の断面図である。
図８に示すように、本発明の実施形態である発光装置１０５（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１５）は、蛍光体１７が分散された第一の樹脂１６がＬＥＤチップ４を覆うようにドーム状に形成され、第一の樹脂１６を覆うように、蛍光体が分散されていない第二の樹脂１８が設けられた他は第四の実施形態の発光装置１０４と同一の構成とされている。なお、同一の部材については同一の符号を付して示している。
【０１１８】
本発明の実施形態である発光装置１０５（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１５）は、第１〜第４の実施形態で示した効果と同様の効果を有する。
【０１１９】
「第六の実施形態」
本発明の発光装置の第六の実施形態として、更に別の基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ（ＬＥＤ照明装置：ＬＥＤデバイス）について説明する。
図９は、本発明の発光装置の第六の実施形態である発光装置１０６（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１６）の断面図である。
図９に示すように、発光装置１０６（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１６）は、蛍光体２３が発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）４の一面を覆うように直接付着されており、蛍光体が分散されていない第二の樹脂（別の封止樹脂）１８が発光ダイオード素子４を覆うように、かつ、壁面部材２０の穴２０ａを埋めるように形成されている他は、第四の実施形態の発光装置１０４と同一の構成とされている。なお、同一の部材については同一の符号を付して示している。
【０１２０】
ＬＥＤチップ４の周辺に蛍光体を配置する方法として、ＬＥＤチップ４に直接蛍光体２３を付着させる方法が用いられている。例えば、スピンコート法、蒸着法またはスパッタ法などを用いて、ＬＥＤチップ４の少なくとも一面を覆うように、層状に蛍光体２３を直接付着させる。この方法によれば、膜厚を精密に制御して、蛍光体２３からなる層を均一となるように形成させることができる。
また、蛍光体２３の層の膜厚を１〜１００μｍと薄くすることにより、蛍光体２３の層に効率的にＬＥＤチップ４からの光を照射することができ、好適に混色して白色光を作り出すことができる。
【０１２１】
本発明の実施形態である発光装置１０６（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１６）は、第１〜第５の実施形態で示した効果と同様の効果の他に、以下の効果を有する。
本発明の実施形態である発光装置１０６（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１６）は、蛍光体２３がＬＥＤチップ４に直接付着されている構成なので、膜厚を精密に制御して、蛍光体２３からなる層を均一となるように形成させることができるとともに、蛍光体２３の層に効率的にＬＥＤチップ４からの光を照射することができ、好適に混色して白色光を作り出すことができる。
【０１２２】
本発明の実施形態である光装置１０６は、蛍光体２３がＬＥＤチップ４の少なくとも一面を覆うように直接付着されている構成なので、膜厚を精密に制御して、蛍光体２３からなる層を均一となるように形成させることができるとともに、蛍光体２３の層に効率的にＬＥＤチップ４からの光を照射することができ、好適に混色して白色光を作り出すことができる。
【０１２３】
本発明の実施形態である光装置１０６は、蛍光体２３が層状となっている構成なので、膜厚を精密に制御して、蛍光体２３からなる層を均一となるように形成させることができるとともに、蛍光体２３の層に効率的にＬＥＤチップ４からの光を照射することができ、好適に混色して白色光を作り出すことができる。
【０１２４】
本発明の実施形態である光装置１０６は、蛍光体２３の厚みが、１〜１００μｍである構成なので、蛍光体２３の層に効率的にＬＥＤチップ４からの光を照射することができ、好適に混色して白色光を作り出すことができる。
【実施例】
【０１２５】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
＜実施例１〜１０＞
本発明の蛍光体の実施例１〜１０について説明する。
原料粉末は、平均粒径０．５μｍ、酸素含有量０．９３質量％、α型含有量９２％の窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、珪窒化ストロンチウム（Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８）粉末、酸化ユーロピウム粉末を用いた。
一般式ＳｒｘＭ（１）ｙＭ（２）ｚＳｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）ＯｎＮ１６−ｎにおいて、表１に示すｘ，ｙ，ｚ，ｍ，ｎの値となるように、表２に示す配合で、酸化ユーロピウム粉末、珪窒化ストロンチウム（Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８）粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ケイ素粉末を秤量し、メノウ乳棒と乳鉢で３０分間混合を行なった。尚、Ｍ（１）はＥｕとした。
【０１２６】
【表１】
2010118620.tif 000004
【０１２７】
【表２】
2010118620.tif 000005
【０１２８】
得られた混合粉末を、アルミニウム製の金型を用いて、かさ密度約２８％の成形体を作製し、窒化ホウ素製のるつぼに充填した。成形体体積とルツボ体積の比率は、約８０％とした。なお、粉末の秤量、混合、成形の各工程は全て、大気中で操作を行った。
【０１２９】
この混合粉末を充填した窒化ホウ素製るつぼを炭素繊維成形体を断熱材とした黒鉛抵抗加熱方式の電気炉にセットした。焼成の操作は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から１０００℃まで毎時５００℃の速度で加熱し、１０００℃で純度が９９．９９９体積％の窒素を導入して圧力を０．９ＭＰａとし、毎時５００℃で２０００℃まで昇温し、２０００℃で２時間保持して行った。焼成後、この得られた焼成体を粗粉砕の後、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢を用いて手で粉砕し、３０μｍの目のふるいを用いて、平均粒径９μｍの粉末とした。
【０１３０】
この粉末に、紫外線ランプで波長３６５ｎｍの光を照射した結果、黄色に発光することを確認した。この粉末の発光スペクトルおよび励起スペクトルを、蛍光分光光度計を用いて測定した結果、励起および発光スペクトルのピーク波長は４００ｎｍに励起スペクトルのピークがあり４５０ｎｍの青色光励起による発光スペクトルにおいても、５８０ｎｍの黄色光にピークがある蛍光体であることが分かった。ピークの発光強度は、表２に示すとおりである。なおカウント値は測定装置や条件によって変化するため単位は任意単位である。
【０１３１】
次に、実施例３で合成した化合物をメノウの乳鉢を用いて粉砕し、ＣｕのＫα線を用いた粉末Ｘ線回折測定を行った。その結果、得られたチャートを図１０に示す。図１０から、実施例３で合成した化合物は、α−サイアロンと少量のＳｒＳｉ６Ｎ８からなることが判った。図１０のデータについてリートベルト解析を行い、構成相の比率を調べたところ、α−サイアロンが９８体積％、ＳｒＳｉ６Ｎ８が２体積％であることがわかった。
【０１３２】
なお、実施例３を除く実施例１〜１０においては、実施例３と同様の粉末Ｘ線回折パターンが得られた。この蛍光体を湿度８０％温度８０℃の条件で１００時間暴露させたところ、輝度の低下はほとんど見られなかった。
【０１３３】
＜実施例１１＞
実施例３と同一の組成比となるよう、原料粉末を合計１００ｇ秤取し、エタノールを混合溶媒として、湿式ボールミルで２時間の混合を行い、３００ｃｐｓ程度の粘度を持つスラリーを得た。尚、混合溶媒としては、ヘキサン等を用いても差し支えない。
続いて、得られたスラリーを、有機溶媒に対応したスプレードライヤーを用いて噴霧乾燥し、顆粒状の混合粉末とした。
【０１３４】
得られた混合粉末を、アルミニウム製の金型を用いて、かさ密度約２４％の成形体を作製し、窒化ホウ素製のるつぼに充填した。成形体体積とルツボ体積の比率は、約８０％とした。なお、粉末の秤量、混合、成形の各工程は全て、大気中で操作を行った。
【０１３５】
この混合粉末を充填した窒化ホウ素製るつぼを、炭素繊維成形体を断熱材とした黒鉛抵抗加熱方式の電気炉にセットした。焼成の操作は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から１０００℃まで毎時５００℃の速度で加熱し、１０００℃で純度が９９．９９９体積％の窒素を導入して圧力を０．９ＭＰａとし、毎時５００℃で１９００℃まで昇温し、１９００℃で２時間保持して行った。焼成後、この得られた焼成体を粗粉砕の後、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢を用いて手で粉砕し、３０μｍの目のふるいを用いて、平均粒径１１μｍの粉末とした。
【０１３６】
この粉末に、紫外線ランプで波長３６５ｎｍの光を照射した結果、黄色に発光することを確認した。この粉末の発光スペクトルおよび励起スペクトルを、蛍光分光光度計を用いて測定した結果、励起および発光スペクトルのピーク波長は４００ｎｍに励起スペクトルのピークがあり４５０ｎｍの青色光励起による発光スペクトルにおいても、５８０ｎｍの黄色光にピークがある蛍光体であることが分かった。この粉末の発光強度は、実施例３の発光強度を１００として規格化すると１０７だった。
【０１３７】
次に、メノウの乳鉢を用いて粉砕し、ＣｕのＫα線を用いた粉末Ｘ線回折測定を行った結果、α−サイアロン単相からなることが判った。
【０１３８】
＜実施例１２＞
実施例１１で得られた蛍光体粉末５．０ｇを、テトラエトキシシラン１．０ｇを溶解したイソプロピルアルコール５０ｍｌと蒸留水２０ｍｌの混合液に良く分散させた。分散液を良く撹拌しながら、１５％アンモニア水溶液５０ｍｌを滴下し、その後、撹拌しながら加熱還流を２時間行った。得られたスラリーを濾過、洗浄、乾燥し、窒素雰囲気中、６００℃で１仮焼し、アモルファスシリカ被膜付き蛍光体を得た。
得られたアモルファスシリカ被膜付き蛍光体を透過型電子顕微鏡で観察したところ、シリカ膜の厚さは、およそ７０ｎｍであった。この蛍光体の発光強度は、実施例１１の発光強度を１００として規格化した場合、１１４だった。
【０１３９】
また、上記と同様にして得られたシリカ膜について屈折率を測定したところ、１．４８であった。
本実施例で得られたアモルファスシリカ被膜付き蛍光体の酸素量は、実施例１１から理論的に求められる酸素量よりも、０．２質量％多かった。
次に、本発明の発光装置の実施例１３〜２３について説明する。
【０１４０】
＜実施例１３＞
図１に示すような発光装置１０１（砲弾型白色発光ダイオードランプ１）を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０６となるようにして、青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
次に、第一のリードワイヤにある素子蔵置用の凹部に共晶接合を用いてボンディングして、青色ＬＥＤチップを固定した。
次に、第一のリードワイヤと青色ＬＥＤチップの正極のボンディングパッドとをボンディングワイヤによって接続するとともに、第二のリードワイヤと負極のボンディングパッドとを別のボンディングワイヤによって接続した。
【０１４１】
そして、予め作製しておいた実施例１１の蛍光体を３０質量％の濃度で、屈折率１．６のエポキシ樹脂に混ぜたものを、青色ＬＥＤチップを被覆するようにして凹部にディスペンサで適量塗布し硬化させ、第一の樹脂を形成した。
最後に、キャスティング法により凹部を含む第一のリードワイヤの先端部、青色ＬＥＤチップ、蛍光体を分散した第一の樹脂の全体を、屈折率１．３６のエポキシ樹脂からなる第二の樹脂で封止した。
【０１４２】
得られた砲弾型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、３０００Ｋ程度の色温度を示した。
この砲弾型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この砲弾型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１４３】
＜実施例１４＞
図１に示すような砲弾型白色発光ダイオードランプ１を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０６となるようにして、青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
次に、第一のリードワイヤにある素子蔵置用の凹部に共晶接合を用いてボンディングして、青色ＬＥＤチップを固定した。
次に、第一のリードワイヤと青色ＬＥＤチップの正極のボンディングパッドとをボンディングワイヤによって接続するとともに、第二のリードワイヤと負極のボンディングパッドとを別のボンディングワイヤによって接続した。
【０１４４】
そして、予め作製しておいた実施例１１の蛍光体を３０質量％の濃度で、屈折率１．５１のシリコーン樹脂に混ぜたものを、青色ＬＥＤチップを被覆するようにして凹部にディスペンサで適量塗布し硬化させ、第一の樹脂を形成した。
最後に、キャスティング法により凹部を含む第一のリードワイヤの先端部、青色ＬＥＤチップ、蛍光体を分散した第一の樹脂の全体を、屈折率１．４１のシリコーン樹脂からなる第二の樹脂で封止した。
【０１４５】
得られた砲弾型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、３０００Ｋ程度の色温度を示した。
この砲弾型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この砲弾型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１４６】
＜実施例１５＞
図１に示すような砲弾型白色発光ダイオードランプ１を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０６となるようにして、青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
次に、第一のリードワイヤにある素子蔵置用の凹部に共晶接合を用いてボンディングして、青色ＬＥＤチップを固定した。
次に、第一のリードワイヤと青色ＬＥＤチップの正極のボンディングパッドとをボンディングワイヤによって接続するとともに、第二のリードワイヤと負極のボンディングパッドとを別のボンディングワイヤによって接続した。
【０１４７】
そして、予め作製しておいた実施例１２の蛍光体を３０質量％の濃度で、屈折率１．５１のシリコーン樹脂に混ぜたものを、青色ＬＥＤチップを被覆するようにして凹部にディスペンサで適量塗布し硬化させ、第一の樹脂を形成した。
最後に、キャスティング法により凹部を含む第一のリードワイヤの先端部、青色ＬＥＤチップ、蛍光体を分散した第一の樹脂の全体を、屈折率１．４１のシリコーン樹脂からなる第二の樹脂で封止した。
【０１４８】
実施例１３の砲弾型白色発光ダイオードランプと、本実施例の砲弾型白色発光ダイオードランプとの輝度を比較したところ、実施例１３の砲弾型白色発光ダイオードランプの輝度を１００とした場合、本実施例の砲弾型白色発光ダイオードランプの輝度は１１０だった。
また、得られた砲弾型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、３０００Ｋ程度の色温度を示した。
この砲弾型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この砲弾型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１４９】
＜実施例１６＞
図１に示すような砲弾型白色発光ダイオードランプ１を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０６となるようにして、青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
次に、第一のリードワイヤにある素子蔵置用の凹部に青色ＬＥＤチップを、共晶接合を用いてボンディングして、青色ＬＥＤチップを固定した。
次に、第一のリードワイヤと青色ＬＥＤチップの正極のボンディングパッドとをボンディングワイヤによって接続するとともに、第二のリードワイヤと負極のボンディングパッドとを別のボンディングワイヤによって接続した。
【０１５０】
そして、予め作製しておいた実施例１１の蛍光体とＣａＳｉＡｌＮ３：ＥｕとＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅとそれぞれ３０質量％の濃度で、屈折率１．５１のシリコーン樹脂に混ぜたものを、青色ＬＥＤチップを被覆するようにして凹部にディスペンサで適量塗布し硬化させ、第一の樹脂を形成した。
最後に、キャスティング法により凹部を含む第一のリードワイヤの先端部、青色ＬＥＤチップ、蛍光体を分散した第一の樹脂の全体を、屈折率１．４１のシリコーン樹脂からなる第二の樹脂で封止した。
【０１５１】
得られた砲弾型白色発光ダイオードランプの演色性は、実施例１３の砲弾型白色発光ダイオードランプの演色性を１００としたとき１２３だった。
また、得られた砲弾型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、３０００Ｋ程度の色温度を示した。
この砲弾型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この砲弾型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１５２】
＜実施例１７＞  
図５に示すような、発光素子（青色ＬＥＤチップ）をフリップチップ式にマウントした表面実装型の白色発光ダイオードパッケージ（基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１２）を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなるＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０６となるようにして、ｐ電極として反射型の電極を用いたフリップチップ用の青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を作製した。
【０１５３】
次に、この青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）の電極面を下にして、基板上の銀メッキを施された銅製のリードフレーム上にのせ、パルスヒーティングを用いて、電極の最表層側に形成したＡｕ−Ｓｎと、リードフレーム上に形成したＡｕと、を共晶接合した。
【０１５４】
次に、熱硬化性樹脂からなる壁面部材を、前記基板に取り付けた。
そして、予め作製しておいた実施例１１の蛍光体を３０質量％の濃度でシリコーン樹脂に分散して、これを青色ＬＥＤチップを被覆するようにしてディスペンサで適量塗布し硬化させ、蛍光体を分散した第一の樹脂をドーム状に形成した。
次に、前記第一の樹脂の全体をシリコーン樹脂からなる第二の樹脂で封止した。
【０１５５】
得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、３０００Ｋ程度の色温度を示した。
この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１５６】
＜実施例１８＞
図６に示すような基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１３を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０６となるようにして、上下電極構造の青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
次に、第一のリードワイヤ上に青色ＬＥＤチップを、共晶接合を用いてボンディングして、下部のボンディングパッドを第一のリードワイヤに接続した。また、上部のボンディングパッドは第二のリードワイヤとボンディングワイヤによって接続した。
次に、実施例１１の蛍光体を含有させたエポキシ樹脂を適量滴下して硬化させた。
【０１５７】
次に、白色のシリコーン樹脂からなる壁面部材を、前記基板に取り付けた。
そして、予め作製しておいた実施例１１の蛍光体をエポキシ樹脂に分散して、これを青色ＬＥＤチップを被覆するようにしてディスペンサで適量塗布し硬化させ、蛍光体を分散した第一の樹脂をドーム状に形成した。
次に、前記第一の樹脂の全体を、前記第一の樹脂と同一のエポキシ樹脂からなる第二の樹脂で封止した。
【０１５８】
得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、３０００Ｋ程度の色温度を示した。
この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１５９】
＜実施例１９＞  
図７に示すような基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１４を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０６となるようにして、４５０ｎｍに発光ピークを持つ青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
【０１６０】
次に、銀メッキを施された銅製のリードフレームを含み、ナイロン樹脂で成型した基板とリフレクタからなる表面実装用のＬＥＤパッケージ用のケースのリードフレーム上に、共晶接合を用いて青色ＬＥＤチップを固定した後、金製のワイヤでチップ上面の電極とリードフレームを接続した。なお、青色ＬＥＤチップは、３５０μｍ角の大きさのものを、合計で３個実装した。
次に、実施例１１の蛍光体を含有させたメチルシリコーン樹脂を適量滴下して硬化させた。
硬化後、一体化された部材から、発光装置パッケージをトリムした。個片とした発光装置パッケージを色調、発光強度で選別し、製品とした。
【０１６１】
得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの発光効率は１００ｌｍ／Ｗであり、演色性はＲａで７０程度であった。投入された電力はパッケージ当り０．１８Ｗであり、電力の密度は、パッケージ１個あたりの平面面積密度にして２×１０４Ｗ／ｍ２であった。
また、得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、４０００Ｋ程度の色温度を示した。
この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１６２】
＜実施例２０＞  
図７に示すような基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１４を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０５となるようにして、４４０ｎｍに発光ピークを持つ青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
【０１６３】
次に、銀メッキを施された銅製のリードフレームを含み、ナイロン樹脂で成型した基板とリフレクタからなる表面実装用のＬＥＤパッケージ用のケースのリードフレーム上に、共晶接合を用いて青色ＬＥＤチップを固定した後、金製のワイヤでチップ上面の電極とリードフレームを接続した。なお、青色ＬＥＤチップは、１ｍｍ角の大きさのものを１個実装した。
次に、実施例１１の蛍光体を含有させたメチルシリコーン樹脂を適量滴下して硬化させた。
硬化後、一体化された部材から、発光装置パッケージをトリムした。個片とした発光装置パッケージを色調、発光強度で選別し、製品とした。
【０１６４】
得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの発光効率は９０ｌｍ／Ｗであり、演色性はＲａで６７程度であった。投入された電力はパッケージ当り１Ｗであり、電力の密度は、パッケージ１個あたりの平面面積密度にして１×１０３Ｗ／ｍ２であった。
また、得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、４２００Ｋ程度の色温度を示した。
この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１６５】
＜実施例２１＞  
図８に示すような基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１５を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０７となるようにして、４７０ｎｍに発光ピークを持つ青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
【０１６６】
次に、銀メッキを施された銅製のリードフレームを含み、ナイロン樹脂で成型した基板とリフレクタからなる表面実装用のＬＥＤパッケージ用のケースのリードフレーム上に、共晶接合を用いて青色ＬＥＤチップを固定した後、金製のワイヤでチップ上面の電極とリードフレームを接続した。なお、青色ＬＥＤチップは、合計で３個実装した。
【０１６７】
次に、壁面部材を、前記基板に取り付けた。
そして、予め作製しておいた実施例１１の蛍光体をメチルシリコーン樹脂に分散して、これを青色ＬＥＤチップを被覆するようにしてディスペンサで適量塗布し硬化させ、蛍光体を分散した第一の樹脂をドーム状に形成した。
次に、前記第一の樹脂の全体を、フェニルシリコーン樹脂からなる第二の樹脂で封止した。
硬化後、一体化された部材から、発光装置パッケージをトリムした。個片とした発光装置パッケージを色調、発光強度で選別し、製品とした。
【０１６８】
得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの発光効率は９５ｌｍ／Ｗであり、演色性はＲａで７８程度であった。
また、得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、４５００Ｋ程度の色温度を示した。
この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１６９】
＜実施例２２＞  
図９に示すような基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ１１６を製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０６となるようにして、４５０ｎｍに発光ピークを持つ青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
【０１７０】
次に、銀メッキを施された銅製のリードフレームを含み、ナイロン樹脂で成型した基板とリフレクタからなる表面実装用のＬＥＤパッケージ用のケースのリードフレーム上に、共晶接合を用いて青色ＬＥＤチップを固定した後、金製のワイヤでチップ上面の電極とリードフレームを接続した。なお、青色ＬＥＤチップは、合計で３個実装した。
【０１７１】
次に、壁面部材を、前記基板に取り付けた。
次に、本実施例で使用した青色ＬＥＤチップのｐ側の透明電極の上に、スパッタ法によって、実施例１１の蛍光体からなる層を１０μｍ成膜した。最後に、メチルシリコーン樹脂を適量滴下して硬化させた。
硬化後、一体化された部材から、発光装置パッケージをトリムした。個片とした発光装置パッケージを色調、発光強度で選別し、製品とした。
【０１７２】
得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの発光効率は１２０ｌｍ／Ｗであり、演色性はＲａで６３程度であった。
また、得られた基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは温白色の発光を示し、３２００Ｋ程度の色温度を示した。
この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプの色温度は、０℃から９５℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプは、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【０１７３】
＜実施例２３＞  
続いて、プリント配線したガラス入りエポキシ基板（以下、配線基板）上に直接チップを実装し、これを樹脂封止したチップ・オン・ボード形式と呼ぶ白色発光ダイオードを製作した。
まず、所定のＬＥＤ製造工程を用いて、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有するＬＥＤチップの発光層の井戸層を構成するＧａ１−ｓＩｎｓＮのＩｎの組成比ｓを０．０６となるようにして、青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）を製造した。
【０１７４】
青色ＬＥＤチップを、共晶接合を用いてボンディングしてアルミニウム製基板に実装し、これに前記配線基板を重ねて接着した。前記配線基板には穴が開いており、前記穴から青色ＬＥＤチップが表面に現れる。青色ＬＥＤチップと配線との間は、金製のワイヤで接続した。
この上から、実施例１１の蛍光体を含有させたメチルシリコーン樹脂を適量滴下して硬化させた。
【０１７５】
得られた発光装置の発光効率は１００ｌｍ／Ｗであり、演色性はＲａで７０程度であった。
また、得られた発光装置は温白色の発光を示し、４０００Ｋ程度の色温度を示した。
この発光装置の色温度は、０℃から２００℃までの環境温度で、ほとんど変化しなかった。また、この発光装置は、８５℃の環境温度で、３０ｍＡの通電下１０００ｈｒの加速エージング試験を行っても、色温度や出力の変化を生じなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１７６】
本発明の発光装置は、高温環境下での発光輝度の低下を抑制するとともに、大電流を安定して流せるようにした発光装置に関するものであって、大電流を流して高輝度で発光させる発光装置などを製造・利用する産業において利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明の第一の実施形態における発光装置の断面図である。
【図２】図１に示すＬＥＤチップの拡大断面図である。
【図３】図２に示す化合物半導体層の拡大断面図である。
【図４】図１に示すＬＥＤチップ（光源）と光源保持部材との接合部の拡大断面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態における発光装置の断面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態における発光装置の断面図である。
【図７】本発明の第四の実施形態における発光装置の断面図である。
【図８】本発明の第五の実施形態における発光装置の断面図である。
【図９】本発明の第六の実施形態における発光装置の断面図である。
【図１０】実施例３における蛍光体のＸ線回折チャートを示す図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１…砲弾型発光ダイオードランプ、２…第一のリードワイヤ、２ａ…凹部、３…第二のリードワイヤ、４…青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）、５…ボンディングワイヤ（金細線）、６…樹脂、７…蛍光体、８…樹脂、１２、１３…リードワイヤ、１５…ボンディングワイヤ、１６…樹脂、１７…蛍光体、１８…樹脂、１９…基板、２０…壁面部材、２０ａ…穴、２０ｂ…リフレクタ面（斜面）、２３…蛍光体、１４…青色発光ダイオード素子（ＬＥＤチップ）、４０…光源、５１…基板、５２…バッファ層、５３…下地層、５５…ボンディングパッド（正極）、５６…ｎ型半導体層、５６ａ…ｎコンタクト層、５６ｂ…ｎクラッド層、５７…発光層、５７ａ…障壁層、５７ｂ…井戸層、５８…ｐ型半導体層、５８ａ…ｐクラッド層、５８ｂ…ｐコンタクト層、５９…ボンディングパッド（負極）、６１…化合物半導体層、６３…透光性電流拡散層、７３…光源保持部材側接合部、７４…光源側接合部、１００…光源保持部材、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６…発光装置、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６…基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ。
【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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