(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放出可能な発光素子と、
前記発光素子からの放出光に励起されて該放出光の波長とは異なる波長の可視光を放出可能な３種以上の蛍光体と、を有する発光装置であって、
前記３種以上の蛍光体は、下記一般式（Ｉ）と（ＩＩ）から選択される少なくとも１種以上の窒化物蛍光体を有する赤色発光蛍光体と、
ＭwＡｌxＳｉyＢzＮ((2/3)w+x+(4/3)y+z)：Ｅｕ2+      （Ｉ）
（式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｗ、ｘ、ｙ、ｚは、０．５≦ｗ≦３、ｘ＝１、０．５≦ｙ≦３、０≦ｚ≦０．５である。）
ＭpＳｉqＮ((2/3)p+(4/3)q)：Ｅｕ2+      （ＩＩ）
（式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｐ、ｑは、１．５≦ｐ≦２．５、４．５≦ｑ≦５．５である。）
下記一般式（ＩＩＩ）と（ＩＶ）で表される少なくとも２種以上の緑色発光蛍光体とを含み、
ＭxＭｇＳｉzＯaＸb：Ｅｕ2+      （ＩＩＩ）
（上式においてＭはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｍｎの群から選ばれる少なくとも１つであり、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの群から選ばれる少なくとも１つであり、６．５≦ｘ＜８．０、３．７≦ｚ≦４．３、ａ＝ｘ＋１＋２ｚ−ｂ/２、１．０≦ｂ≦１．９である。）
ＳｉcＡｌdＯfＮg：Ｅｕ2+      （ＩＶ）
（上式において  ｃ＋ｄ＝６、５．０≦ｃ＜６、０＜ｄ≦１．０、０．００１＜ｆ≦１、７≦ｇ＜８である。）
前記２種以上の緑色発光蛍光体からなるピーク波長は５２９ｎｍ以上５３５ｎｍ以下であって、
前記３種以上の蛍光体のうち、真比重が３．００以上４．３０以下である該蛍光体の個々の真比重と、該蛍光体の真比重の平均値との差が、前記蛍光体の真比重の平均値の±１６％以内であり、かつ真比重が３．００以上４．３０以下である前記蛍光体が９０ｗｔ％以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
前記蛍光体の平均粒径の差が±２０％以内であることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置において、
前記蛍光体の平均粒径が５μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一に記載の発光装置において、
前記蛍光体の表面は、表面状態を略均一にするために略同一の表面処理が施されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発光装置において、
前記蛍光体の表面は、少なくともＳｉを含む化合物を含有していることを特徴とする発光装置。      
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一に記載の発光装置において、
前記緑色発光蛍光体は、Ｃａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ（０≦δ≦１．０）とＳｉ6-xＡｌxＯyＮ8-y：Ｅｕ（ｘ≦１、ｙ≦１）とから構成されており、
前記赤色発光蛍光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ（０≦ｘ≦１．０）と（Ｃａ1-xＳｒx）ＡｌＳｉＢyＮ3+y：Ｅｕ（０≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．５）とから構成されていることを特徴とする発光装置。  
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一に記載の発光装置において、
前記発光素子は近紫外から青色波長領域にピーク波長を有していることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の発光装置において、
前記発光素子は４４５ｎｍ〜４７０ｎｍにピーク波長を有していることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
請求項１ないし８に記載の発光装置において、
複数の色相の光を混色することで白色光を放出可能であり、
一の色相を単一のピーク波長あるいは５０ｎｍ以内に存在する２種以上のピーク波長を干渉して構成していることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一に記載の発光装置において、
前記蛍光体のうち、前記緑色発光蛍光体が、６０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下であり、
又は／かつ前記赤色発光蛍光体が、５ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一に記載の発光装置において、
緑色発光蛍光体における、Ｓｉ5.775Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910の含有量を３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下とすることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色再現の改善された光を放出可能な発光装置に関し、より詳しくは半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子より放出される光源光と、これに励起されて光源光と異なる色相の光を放出できる波長変換部材とを組み合わせることで、光の混色の原理により、多様な波長の光を放出可能な発光装置が開発されている。例えば、発光素子より、紫外から可視光に相当する短波長側領域の一次光を出射して、この出射光によって波長変換部材であるＲ・Ｇ・Ｂ（Red・Green・Blue）蛍光体を励起させると、光の３原色である赤色、青色、緑色の三原色が加色混合されて白色光が得られる。
【０００３】
この光の混色原理を基にして、青色光をＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成し、この青色光に励起されて緑色及び赤色を発光する蛍光体とを組み合わせることにより、白色光を放出可能な発光装置が開発されている。例えば特許文献１に記載の蛍光体は、β型Ｓｉ3Ｎ4結晶構造を持つ窒化物または酸窒化物（β型サイアロン）であって緑色に発光する。この蛍光体と、赤色蛍光体であるＣａＳｉＡｌＮ3：Ｅｕとを、青色ＬＥＤでもって励起させることにより、ＬＥＤ及び蛍光体からの発光が混合されて白色光を発する照明装置が開示されている。
【０００４】
このような照明装置の構造を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、カラーブラウン管（ＣＲＴ）、投写管（ＰＲＴ）、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）、蛍光表示管（ＶＦＤ）などのバックライト用光源として使用する際、自然の色調をディスプレイ上で再現するための指標としてＮＴＳＣ比を用いるのが一般的である。ＮＴＳＣ比とは、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）が定めた赤、緑、青、各色のＸＹＺ表色式色度図における色度座標（ｘ，ｙ）（ 赤（０．６７０，０．３３０）、緑（０．２１０，０．７１０）、青( ０．１４０，０．０８０））を結んで得られる三角形の面積に対する比率を指す。理想的にはＮＴＳＣ比を１００％包含する色再現が好ましい。これまで白色ＬＥＤが主流となっている携帯電話用小型ＬＣＤでは、明るさが重視され、色再現に対する要求は比較的少なかったが、昨今ノートＰＣ用ＬＣＤ、大型ＴＶ用ＬＣＤに使用される場合は色再現に対する要求度が高い。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の照明装置では、βサイアロン蛍光体が５４０ｎｍにピーク波長を有し、また、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ蛍光体は６５０〜６６０ｎｍ付近にピーク波長を主に有しているため、ＮＴＳＣ比における色再現範囲を正確にカバーすることが難しい。この結果、高精度な映像表示を実現できないという問題があった。
【０００６】
このように、現在多く用いられている青色発光の発光素子とその青色により励起され黄色発光を示す蛍光体を用いた白色発光を呈する発光装置では、色再現性（ＮＴＳＣ比）は７０％程度であり、色再現に対する要求を十分には満足していない。また、青色発光、赤色発光、緑色発光のＬＥＤを組み合わせて用いる白色ＬＥＤはＮＴＳＣ比１００％を達成しているものの、各ＬＥＤ駆動電圧や劣化特性の違いから、長寿命化、低コスト化が困難な状況である。このような背景の中、大型ＬＣＤ 用バックライトの色再現性（ＮＴＳＣ比）を改善し、且つ明るさ、寿命、コストを改善したＬＣＤバックライト用発光装置の開発が急務となっている。
【０００７】
例えば特許文献２に記載の発光装置は、青色を発光する発光素子と、これに励起される緑色発光の蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ）及び赤色発光の蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ）とを組み合わせてなる。（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ蛍光体は、ピーク波長を５２０〜６００ｎｍまで変化させることができ、この結果、比較的色再現の範囲を調整することが可能となるため広範囲な色再現を得られる。しかしながら、この発光装置では蛍光体自体の劣化が激しいため用途が限定されてしまう問題があった。
【０００８】
さらに、ＬＣＤ における色再現性（ＮＴＳＣ比）に着目した従来技術として、例えば特許文献３の液晶表示装置が挙げられる。この装置は、バックライト光源として、５０５〜５３５ｎｍ の範囲にスペクトルピークを有する。該波長は緑色蛍光体でもって実現されており、この蛍光体の付活剤としては、ユーロピウム、タングステン、スズ、アンチモン、マンガンのいずれかを含むことが開示されている。また、具体的な緑蛍光体としては、ＭｇＧａ2Ｏ4：Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎが記載されている。しかしながら、上記蛍光体は、ピーク波長が４３０〜４８０ｎｍである発光素子とともに搭載される場合、該蛍光体の励起波長が発光素子のピーク波長と一致せず、その発光効率は著しく低い。すなわち、実用レベルの蛍光体としては、色再現の満足のみならず、優れた耐性、さらに励起光源による発光効率の高さが要求される。
【０００９】
加えて、色再現及び発光特性に関し理想的な蛍光体であっても、発光装置における蛍光体の搭載領域の偏在によって、各成分光における放射量の混合が不均一となり、全体としての混合光に色むらを誘発する虞があった。この結果、例えばＬＥＤ間の色調のバラツキが大きくなりＬＣＤの品質を一定に保つことが困難となる。すなわち、発光装置全体としての放出光の特性は、蛍光体の混合状態に大きく依存する。
【００１０】
またＬＣＤバックライト用のフィルターには種々のフィルターがあり、フィルターにおける波長の吸収率が異なるために、ＬＣＤバックライト用のフィルター特性に合致したピーク波長を備える光源が求められている。しかしながら、緑色発光の蛍光体において、発光特性、耐久性などに優れた特性を満たし、かつ、その特性を維持した状態でピーク波長を変化できる緑色発光の蛍光体は開発されていない。例えば、上述の引用文献１のβ型サイアロン蛍光体は、発光特性に優れているが５４０ｎｍ付近にピーク波長を有した光を放出する場合は輝度が高いが、ピーク波長を５４０ｎｍ付近から変化させると、輝度が著しく低下する。このため、５４０ｎｍより短波の５３０ｎｍ〜５３５ｎｍ付近のピーク波長と合致する特性を持つフィルターに対し、引用文献１のβ型サイアロンは適していない。したがって、５３０ｎｍ〜５３５ｎｍ付近にピーク波長を有し、発光特性などに優れた緑色発光の蛍光体が求められている。またＬＣＤバックライト用のフィルター特性に合致したピーク波長を備える光源や、あるいはＮＴＳＣを基準とした所望の色再現に調整可能な光源が求められている。これは、上述したように一の光源での色ムラを低減して発光特性を改善するとともに、個々の光源を集合させた広範囲領域における発光の特性をも考慮する必要がある。すなわち、各光源への投入電力の差あるいは発光特性の差などにより、点光源の集積により構成される面発光において色バラツキが発生する虞があり、これを改善できる光源が求められていた。すなわち個々の光源における発光条件やカラーフィルターに対応して蛍光体の発光波長を調整することが重要となる。
【００１１】
上記のように、励起光源と蛍光体との組合せにおいては、発光輝度、色再現範囲及び信頼性（蛍光体の劣化）など、蛍光体自体の特性に加え、更に発光装置としての製品レベルにおいて、歩留まり（色バラツキ）、コスト等の更なる改良が求められているのが現状である。
【特許文献１】特許３９２１５４５号公報
【特許文献２】特許３９４０１６２号公報
【特許文献３】特開２００３−１２１８３８号公報
【特許文献４】特開２００４−２８７３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、色再現範囲を所望の範囲に調整でき、広範囲な色再現域を実現可能な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】
【００１３】
【００１４】
第一発明に係る発光装置は、光を放出可能な発光素子と、この発光素子からの放出光に励起されて放出光の波長とは異なる波長の可視光を放出可能な３種以上の蛍光体と、を有する発光装置である。この３種以上の蛍光体は、下記一般式（Ｉ）と（ＩＩ）から選択される少なくとも１種以上の窒化物蛍光体を有する赤色発光蛍光体と、
ＭwＡｌxＳｉyＢzＮ((2/3)w+x+(4/3)y+z)：Ｅｕ2+      （Ｉ）
（式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｗ、ｘ、ｙ、ｚは、０．５≦ｗ≦３、ｘ＝１、０．５≦ｙ≦３、０≦ｚ≦０．５である。）
ＭpＳｉqＮ((2/3)p+(4/3)q)：Ｅｕ2+      （ＩＩ）
（式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｐ、ｑは、１．５≦ｐ≦２．５、４．５≦ｑ≦５．５である。）
下記一般式（ＩＩＩ）と（ＩＶ）で表される少なくとも２種以上の緑色発光蛍光体とを含む。
ＭxＭｇＳｉzＯaＸb：Ｅｕ2+      （ＩＩＩ）
（上式においてＭはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｍｎの群から選ばれる少なくとも１つであり、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの群から選ばれる少なくとも１つであり、６．５≦ｘ＜８．０、３．７≦ｚ≦４．３、ａ＝ｘ＋１＋２ｚ−ｂ/２、１．０≦ｂ≦１．９である。）
ＳｉcＡｌdＯfＮg：Ｅｕ2+      （ＩＶ）
（上式において  ｃ＋ｄ＝６、５．０≦ｃ＜６、０＜ｄ≦１．０、０．００１＜ｆ≦１、７≦ｇ＜８である。）
この２種以上の緑色発光蛍光体からなるピーク波長は５２９ｎｍ以上５３５ｎｍ以下である。また、これら３種以上の蛍光体のうち、真比重が３．００以上４．３０以下であるこららの蛍光体の個々の真比重と、この蛍光体の真比重の平均値との差が、真比重の平均値の±１６％以内であり、かつ真比重が３．００以上４．３０以下である蛍光体が９０ｗｔ％以上である。
【００１５】
また、蛍光体の平均粒径の差が±２０％以内であることが好ましい。
【００１６】
また、蛍光体の平均粒径が５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
また、各々の蛍光体の表面が、表面状態を均一にするために同一の表面処理を施され
ていることが好ましい。
【００１８】
また、蛍光体の表面が、少なくともＳｉを含む化合物を含有してても良い。
【００１９】
また、緑色発光蛍光体が、Ｃａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ（０≦δ≦１．０）とＳｉ6-xＡｌxＯyＮ8-y：Ｅｕ（ｘ≦１、ｙ≦1）とから構成されている。また、赤色発光蛍光体は、（Ｃａ1-xＳｒx）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ（０≦ｘ≦１．０）と（Ｃａ1-xＳｒx）ＡｌＳｉＢyＮ3+y：Ｅｕ（０≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．５）とから構成されていることが好ましい。
【００２０】
また、発光素子が近紫外から青色波長領域にピーク波長を有していることを特徴とすることが好ましい。
【００２１】
また、発光素子が４４５ｎｍ〜４７０ｎｍにピーク波長を有していることが好ましい。
【００２２】
また、複数の色相の光を混色することで白色光を放出可能であり、一の色相を単一のピーク波長あるいは５０ｎｍ以内に在する２種以上のピーク波長を干渉して構成していることが好ましい。
【００２３】
また、２種以上の蛍光体のうち、緑色発光蛍光体が、６０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下であり、又は／かつ前記赤色発光蛍光体が、５ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下であることが好ましい。さらに、緑色発光蛍光体における、Ｓｉ5.775Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910の含有量を３０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の発光装置によると、発光装置に用いられる蛍光体のうち、真比重の類似した蛍光体を極めて多く含有させることで、蛍光体の沈降状態をそろえて略均等に蛍光体を拡散させることができる。これにより、各蛍光体の放射域の偏在を極減でき、色ムラの低減された混色光を発光可能な発光装置とできる。加えて、蛍光体の配合比率を種々とすることで、各色相の波長域を制御できる。ひいては制御された各色相を組み合わせることで、全体の混色光における色再現範囲を拡大することが可能な広色域の発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための、発光装置を例示するものであって、本発明は、発光装置を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、参考例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、参考例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００２６】
なお色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、特に断りの無い限り、ＪＩＳ  Ｚ８１１０に従う。具体的には、３８０ｎｍ〜４５５ｎｍが青紫色、４５５ｎｍ〜４８５ｎｍが青色、４８５ｎｍ〜４９５ｎｍが青緑色、４９５ｎｍ〜５４８ｎｍが緑色、５４８ｎｍ〜５７３ｎｍが黄緑色、５７３ｎｍ〜５８４ｎｍが黄色、５８４ｎｍ〜６１０ｎｍが黄赤色、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍが赤色である。
【００２７】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る発光装置６０を図１に示す。図１（ａ）は発光装置６０の斜視図を、図１（ｂ）は（ａ）のＩＢ−ＩＢ’線における発光装置６０の断面図をそれぞれ示す。図の発光装置６０は、図１（ｂ）に示すように、光を放出する発光素子２と、この発光素子２の放出光に励起されて該放出光の波長とは異なる波長を放出可能な少なくとも２種以上の蛍光体３とを有する。
【００２８】
すなわち、発光装置６０は複数の蛍光体３を備える。実施の形態１の蛍光体３は、下記一般式（Ｉ）と（ＩＩ）から選択される少なくとも１種以上の窒化物蛍光体を有する赤色発光蛍光体と、１種以上の緑色発光蛍光体とを有し、その搭載される全ての蛍光体のうち、真比重が３．００以上４．３０以下における蛍光体において、その真比重の平均値Ａと、それぞれの蛍光体３における真比重との差ｄが、真比重の平均値Ａの±１６％以内（ｄ≦｜０．１６Ａ｜）にあり、さらに±１１％以内（ｄ≦｜０．１１Ａ｜）にあることが一層好ましい。ここで、真比重の平均値とは、搭載される全ての蛍光体のうち、真比重が３．００以上４．３０以下における蛍光体において、種類の異なる各蛍光体が有する真比重を加算したものを、その蛍光体種類数で割った値を指す。また、真比重が３．００以上４．３０以下における蛍光体を、９０ｗｔ％以上有し、さらに９５ｗｔ％以上有することが一層好ましい。なお、真比重は島津製作所のMicromeritics AccuPyc１３３０で測定した。測定原理は定容積膨張法である。装置には一定容積の試料室と膨張室があり、資料室にサンプルを投入して、この試料室のみにガスを導入して圧力を高くする。その後、試料室と膨張室の間のバルブを開け、バルブ開閉前後の圧力の違いより圧力をもとにサンプルの密度を求める。
ＭwＡｌxＳｉyＢzＮ((2/3)w+x+(4/3)y+z)：Ｅｕ2+      （Ｉ）
（式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｗ、ｘ、ｙ、ｚは、０．５≦ｗ≦３、ｘ＝１、０．５≦ｙ≦３、０≦ｚ≦０．５である。）
ＭpＳｉqＮ((2/3)p+(4/3)q)：Ｅｕ2+      （ＩＩ）
（式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｐ、ｑは、１．５≦ｐ≦２．５、４．５≦ｑ≦５．５である。）
【００２９】
また、緑色発光蛍光体は下記一般式（ＩＩＩ）と（ＩＶ）を有する２種以上であることが好ましい。この２種以上の緑色発光蛍光体からなるピーク波長は５２９ｎｍ以上５３５ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、５２９ｎｍ以上５３５ｎｍ以下のピーク波長に合致する特性を持つフィルターと好適に組み合わせることができる。
ＭxＭｇＳｉzＯaＸb：Ｅｕ2+      （ＩＩＩ）
（上式においてＭはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｍｎの群から選ばれる少なくとも１つであり、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの群から選ばれる少なくとも１つであり、６．５≦ｘ＜８．０、３．７≦ｚ≦４．３、ａ＝ｘ＋１＋２ｚ−ｂ/２、１．０≦ｂ≦１．９である。）
ＳｉcＡｌdＯfＮg：Ｅｕ2+      （ＩＶ）
（上式において  ｃ＋ｄ＝６、５．０≦ｃ＜６、０＜ｄ≦１．０、０．００１＜ｆ≦１、７≦ｇ＜８である。）
【００３０】
また、蛍光体３は平均粒径の差が±２０％以内であることが好ましい。真比重あるいは粒径において、上記の特有の条件を有する蛍光体のみを混合させて、これを発光装置６０に搭載することで、発光装置６０内における蛍光体３の混合状態を均一化し、この結果、発光装置６０から色ムラの極減された混色光を得ることができる。
【００３１】
また、発光装置の混色光を構成する各成分光において、それぞれの色相の具体的な波長域は、青色領域で４４５ｎｍ以上４７０ｎｍ以下、緑色領域で５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、赤色領域では６００ｎｍ以上６７０ｎｍ以下であって、この波長域内に各成分光のピーク波長があることが好ましい。これにより、広範囲な色再現を有する発光を実現できる。なお、発光装置に使用される緑色発光蛍光体の緑色及び赤色発光蛍光体の赤色とは、上述したＪＩＳ  Ｚ８１１０が定める色名と色度座標との関係にある必要はない。また、各々の色相は単一あるいは複数の発光素子や蛍光体の放射光によって構成できる。複数の放射光によって一の色相を構成する場合は、５０ｎｍ以内に在する２種以上のピーク波長を干渉して得ることが好ましい。これにより色調のバラツキを低減して高い特性の発光を得られる。発光装置６０では、真比重は３．００以上４．３０以下の蛍光体を採用しており、それぞれの蛍光体３における各真比重の平均値との差は±１６％以内である。また、蛍光体３の平均粒径は５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００３２】
また、発光装置からの発光は、青、緑、赤など各々の色相を有する成分光を混色することで得られる。実施の形態１に係る発光装置では、近紫外から青色領域の光を発する発光素子２と、この発光素子２の放出光の少なくとも一部を吸収して、緑色の光を発する蛍光体及び赤色の光を発する蛍光体を有する。これら三原色の発光が混色されて発光装置６０から白色光が放出される。具体的に発光素子２は４４５ｎｍ〜４７０ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤを採用しており、その発光スペクトルを図２に示す。図２では４５０ｎｍと４６０ｎｍにピーク波長を有する２種のＬＥＤの発光スペクトルが記載されている。このＬＥＤに励起され赤色発光する蛍光体及び緑色発光する蛍光体の例を以下に挙げる。
【００３３】
（赤色発光蛍光体）
赤色発光蛍光体としては、Ｅｕにより賦活され、第ＩＩ族元素Ｍ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ、及びＮを含み、下記一般式（Ｉ）で示される窒化物蛍光体が挙げられる。
ＭwＡｌxＳｉyＢzＮ((2/3)w+x+(4/3)y+z)：Ｅｕ2+      （Ｉ）
ただし、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｗ、ｘ、ｙ、ｚは、０．５≦ｗ≦３、ｘ＝１、０．５≦ｙ≦３、０≦ｚ≦０．５である。一般式（Ｉ）で表される赤色発光蛍光体の発光ピーク波長は６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下である。
【００３４】
上記(Ｉ)の蛍光体の一例としてＭwＡｌＳｉＢzＮ((2/3)w+(7/3)+z)：Ｅｕ2+により表されるものがある。式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｗの範囲は、０．５≦ｗ≦１．５、ｚの範囲は、０≦ｚ≦０．５である。より好ましくはＣａＡｌＳｉＢyＮ3+y：Ｅｕ（０≦ｙ≦０．１、実際の組成はｙ＝０．００５）により表され、その比重は３．２４ｇ／ｃｍ3である。このＣａＡｌＳｉＢyＮ3+y：Ｅｕ蛍光体の発光スペクトル図を図３に示す。図３のグラフは４６０ｎｍにより励起された際の発光スペクトルであり、ピーク波長を６５０ｎｍに有する。
【００３５】
また、 以下の一般式（ＩＩ）で表される赤色発光蛍光体の他の例を以下に示す。
ＭpＳｉqＮ((2/3)p+(4/3)q)：Ｅｕ2+      （ＩＩ）
（式中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｐ、ｑは、１．５≦ｐ≦２．５、４．５≦ｑ≦５．５である。）一般式（ＩＩ）で表される赤色発光蛍光体の発光ピーク波長は６００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である。
【００３６】
また、好ましい窒化物蛍光体として、一般式（ＩＩ）はＣａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ2+により表され、その比重は３．０８ｇ／ｃｍ3である。他の組成として（Ｃａ，Ｓｒ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ2+により表され、その比重は３．５９ｇ／ｃｍ3である。Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ蛍光体の４６０ｎｍ励起による発光スペクトル図を図４に示す。
【００３７】
上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）の窒化物蛍光体はＥｕにより賦活されるが、Ｅｕの一部を、Ｓｃ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、ＰＲ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕからなる群から選ばれる少なくとも一種以上の希土類元素により置換することも可能である。
【００３８】
ＭとしてＣａを用いる場合、Ｃａは好ましくは単独で使用する。ただし、Ｃａの一部を、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｂａ、ＳｒとＢａなどにより置換することもできる。Ｃａの一部をＳｒで置換して、窒化物蛍光体の発光波長のピークを調整することができる。
【００３９】
これらの蛍光体はＳｉも好ましくは単独で使用されるが、その一部を第ＩＶ族元素であるＣやＧｅで置換することもできる。Ｓｉのみを使用した場合には、安価で結晶性の良好な窒化物蛍光体を得ることができる。
【００４０】
賦活剤であるＥｕは、好ましくは単独で使用されるが、Ｅｕの一部を、Ｓｃ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕにより置換してもよい。Ｅｕの一部を他の元素で置換した場合には、他の元素は共賦活剤として作用する。そうすることにより、色調を変化させることができ、発光特性の調整を行うことができる。
【００４１】
窒化物蛍光体は、さらに、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕからなる第Ｉ族元素、Ｇａ、Ｉｎからなる第ＩＩＩ族元素、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂからなる第ＩＶ族元素、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉからなる第Ｖ族元素、及びＳからなる第ＶＩ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素を１〜５００ｐｐｍ以下含むこともできる。これらの元素も、第Ｉ族元素と同様に、製造工程における焼成時に飛散するため、原料への添加当初より、焼成後の添加量の方が、少ない量となっている。そのため、原料に添加する量を１０００ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。これらの元素を添加することにより、発光効率の調整を行うことができる。
【００４２】
また、窒化物蛍光体では、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｓｍ及びＹｂのモル濃度が、Ｍのモル濃度に対して０．０１以下であることが好ましい。Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｓｍ及びＹｂを多量に含むと、発光輝度が低下するからである。
【００４３】
赤色蛍光体として上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）の窒化物蛍光体は、詳細については後述するが、以下の緑色発光蛍光体と真比重差における上記の条件を満たす。したがって、下記の緑色発光蛍光体とともに、赤色蛍光体として（Ｉ）（ＩＩ）のどちらか一方、あるいは双方を含有する複数の蛍光体を、赤色領域の成分光として採用することが好ましい。
【００４４】
（緑色発光蛍光体）
また、緑色発光蛍光体の例としては、Ｅｕにより賦活され、下記の一般式（ＩＩＩ）で表されるハロゲン酸化物蛍光体が挙げられる。
ＭxＥｕyＭｇＳｉzＯaＸb      （ＩＩＩ）
（上式においてＭはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｍｎの群から選ばれる少なくとも１つであり、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの群から選ばれる少なくとも１つであり、  ６．５≦ｘ＜８．０、０．０１≦ｙ≦２．０、３．７≦ｚ≦４．３、ａ＝ｘ＋ｙ＋１＋２ｚ−ｂ/２、１．０≦ｂ≦１．９である。）
また、上記一般式（ＩＩＩ）は、蛍光体の母体と賦活材であるＥｕを分けて表す次の一般式ＭxＭｇＳｉzＯaＸb：Ｅｕ2+（ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｍｎの群から選ばれる少なくとも１つであり、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの群から選ばれる少なくとも１つであり、６．５≦ｘ＜８．０、３．７≦ｚ≦４．３、ａ＝ｘ＋１＋２ｚ−ｂ/２、１．０≦ｂ≦１．９である。）で表してもよい。
【００４５】
一般式（ＩＩＩ）の蛍光体はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１種の元素、より好ましくはＣａを含む。Ｃａを含む場合、Ｃａの一部をＭｎ、Ｓｒ、Ｂａで置換したものを使用してもよい。またＳｉ、Ｇｅ、及びＳｎからなる群から選択される少なくとも１種の元素、より好ましくはＳｉを含む。Ｓｉを含む場合、Ｓｉの一部をＧｅ、Ｓｎで置換したものを使用してもよい。またＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩからなる群から選択される少なくとも１種の元素、より好ましくはＣｌを含む。Ｃｌを含む場合、Ｃｌの一部をＦ、Ｂｒ、Ｉで置換したものも使用してもよい。一般式（ＩＩＩ）における好ましい蛍光体として、Ｃａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ2+（０≦δ≦１、δはＣｌの組成ズレを示す）が挙げられ、その比重は３．２９ｇ／ｃｍ3である。
【００４６】
上記一般式（ＩＩＩ）で表される蛍光体は、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色領域から黄色領域の波長範囲に発光ピーク波長を有する。また、一般式（ＩＩＩ）の一例として示されるＣａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ2+の４６０ｎｍ励起による発光スペクトルを図５に示す。
【００４７】
さらに、緑色発光蛍光体の他の例として以下の一般式で示される蛍光体を挙げる。
ＳｉcＡｌdＥｕeＯfＮg      （ＩＶ）
（上式において  ｃ＋ｄ＋ｅ＝６、５．０≦ｃ＜６、０＜ｄ≦１．０、０．００１≦ｅ≦０．０６、０．００１＜ｆ≦１、７≦ｇ＜８である。）
また、上記一般式（ＩＶ）は、蛍光体の母体と賦活材であるＥｕを分けて表す次の一般式ＳｉcＡｌdＯfＮg：Ｅｕ2+（ｃ＋ｄ＝６、５．０≦ｃ＜６、０＜ｄ≦１．０、０．００１＜ｆ≦１、７≦ｇ＜８である。）で表してもよい。
【００４８】
この蛍光体はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、及びＭｎからなる群から選択される少なくとも１種の元素、より好ましくはＣａを含む。Ｃａを含む場合、Ｃａの一部をＭｎ、Ｓｒ、Ｂａで置換したものを使用してもよい。また、一般式（ＩＶ）で表される緑色蛍光体は、５３０ｎｍ以上５５５ｎｍ以下の波長範囲に発光ピーク波長を有する。蛍光体（ＩＶ）の具体的な一例としてはＳｉ6-xＡｌxＯyＮ8-y：Ｅｕ2+により表され、β型サイアロンの結晶構造を有している。この蛍光体の４６０ｎｍ励起による発光スペクトルを図６に示す。さらに、このようなβ 型サイアロンである具体的な組成として、Ｓｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910 、Ｓｉ5.80 Ａｌ0.185Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.918などが挙げられるが、これに限定されるものではない。また、Ｓｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910の比重は３．２３ｇ／ｃｍ3である。
【００４９】
上記（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）の緑色発光の蛍光体は、Ｅｕを必須とする少なくとも１種の希土類元素を含む。希土類は、スカンジウム、イットリウムおよびランタノイド諸元素の計１７の元素の総称であり、このうちＥｕが最も好ましい。Ｅｕの一部をＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂで置換したものを使用してもよい。より好ましくは、Ｅｕの一部をＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍで置換したものを使用してもよい。
【００５０】
また、上記（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）の緑色発光の蛍光体は、それぞれの配合量を調整することにより、（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）からなるピーク波長を調整できる。
【００５１】
また、上記以外の緑色の蛍光体として一般式ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ2+やＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+、Ｂａ3Ｓｉ6Ｏ12-xＮ2+y：Ｅｕ2+（−２＜ｘ＜２、−２＜ｙ＜２、ｘとｙはＯ，Ｎの組成のズレを表す）で示される蛍光体も用いることができる。ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ2+緑色蛍光体は、５３０ｎｍ以上５５５ｎｍ以下の緑領域から黄色領域の波長範囲に発光ピーク波長を有し、その真比重は３．６７ｇ／ｃｍ3である。また、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+緑色蛍光体は５３０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下に発光ピーク波長を有し、その真比重は３．６２ｇ／ｃｍ3である。さらに、Ｂａ3Ｓｉ6Ｏ12-xＮ2+y：Ｅｕ2+緑色蛍光体は、５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の緑領域から黄色領域の波長範囲に発光ピーク波長を有し、その真比重は４．１８ｇ／ｃｍ3である。
【００５２】
実施の形態における蛍光体の製造方法は特に限定されず、公知の手段を採用できる。以下に一例を示す。蛍光体の組成に含有される元素の単体や酸化物、炭酸塩あるいは窒化物などを出発原料とし、これらの各原料を所定の組成比となるように秤量する。また、原料にさらにフラックスとして種々の添加元素やホウ素などの添加材料を適宜加え、混合機を用いて湿式又は乾式で混合する。これにより、固相反応を促進させて均一な大きさの粒子を形成することが可能となる。また、混合機は工業的に通常用いられているボールミルの他、振動ミル、ロールミル、ジェットミルなどの粉砕機を用いて粉砕して比表面積を大きくすることもできる。また、粉末の比表面積を一定範囲とするために、工業的に通常用いられている沈降槽、ハイドロサイクロン、遠心分離器などの湿式分離機、 サイクロン、エアセパレータなどの乾式分級機を用いて分級することもできる。上記の混合した原料をＳｉＣ、石英、アルミナ、ＢＮ等の坩堝に詰め、Ｎ2 、Ｈ2の還元雰囲気中にて焼成を行う。焼成雰囲気はアルゴン雰囲気、アンモニア雰囲気なども使用することができる。焼成は所定の温度及び時間で行う。焼成されたものを粉砕、分散、濾過等して目的の蛍光体粉末を得る。固液分離は濾過、吸引濾過、加圧濾過、遠心分離、デカンテーションなどの工業的に通常用いられる方法により行うことができる。乾燥は、真空乾燥機、熱風加熱乾燥機、コニカルドライヤー、ロータリーエバポレーターなどの工業的に通常用いられる装置により行うことができる。
【００５３】
蛍光体の表面処理はシランカップリング剤などを用いて表面に有機系の官能基を持たせる表面処理や、無機系のシリカやアルミナなどの酸化物やリン酸塩、硫酸塩、炭酸塩などで表面を覆う表面処理を採用することができる。シランカップリング剤で表面処理を行う場合、市販のシランカップリング剤を用いて、既知の乾式や湿式で表面処理を行うことができ、シリコーン樹脂組成物などの透光性樹脂と各種蛍光体との濡れ性を調整できる。濡れ性が調整できることで沈降状態も調整できる。またシリカを表面処理する例としては、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を用いて、アンモニアなどの触媒を用い、蛍光体に表面にシリカ層を析出させるものである。このテトラエトキシシランを用いる場合も、既知の乾式や湿式で行うことができる。シランカップリング剤の場合と同じように各種蛍光体の表面の状態をあわすことで、透光性樹脂との濡れ性、沈降状態を調整できる。
【００５４】
（粒径）
また、蛍光体の粒径は、発光装置に搭載することを考慮して、５μｍ〜３０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５μｍ〜２０μｍとする。また、この平均粒径値を有する蛍光体が頻度高く含有されていることが好ましい。さらに、粒度分布においても狭い範囲に分布しているものが好ましい。粒径、及び粒度分布のバラツキが小さく、光学的に優れた特徴を有する粒径の大きな蛍光体を用いることにより、より色ムラが抑制され、良好な色調を有する発光装置が得られる。したがって、上記の範囲の粒径を有する蛍光体であれば、光の吸収率及び変換効率が高い。一方、５μｍより小さい粒径を有する蛍光体は、凝集体を形成しやすい傾向にある。上記の粒径は、Ｆ．Ｓ．Ｓ．Ｓ．Ｎｏ（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｕｂ  Ｓｉｅｖｅ  Ｓｉｚｅｒ’ｓ  Ｎｏ）における空気透過法で得られる平均粒径を指す。具体的には、気温２５℃、湿度７０％の環境下において、１ｃｍ3分の試料を計り取り、専用の管状容器にパッキングした後一定圧力の乾燥空気を流し、差圧から比表面積を読み取り平均粒径に換算した値である。
【００５５】
以下に、本発明の一実施形態に係る発光装置を詳述する。発光素子を搭載した発光装置には、砲弾型や表面実装型など種々の形式がある。一般に砲弾型とは、外面を構成する樹脂の形状を砲弾型に形成したものを指す。また表面実装型とは、凹状の収納部内に発光素子及び樹脂を充填して形成されたものを示す。図１の発光装置６０は、表面実装型の１種であるサイドビュー型の発光装置である。サイドビュー型とは、発光装置の載置面に隣接した側面側から発光するタイプの発光装置であって、より薄型とできる。ただし、発光装置の形態はこれに限定されるものではなく、従来から用いられているトップビュー型や他の構造に構成することも可能である。
【００５６】
（概要）
発光装置では、正及び負の一対の外部電極がインサートされて閉じられた金型内に、筺体の主面に対向する下面側にあたるゲートから、溶融したポリフタルアミド樹脂を流し込み、硬化させて、筺体を形成する。筺体は、発光素子を収納可能な開口部を有し、この開口部底面から正及び負の外部電極が一方の主面が露出されるように一体的に成形されている。筺体側面から露出した正及び負の外部電極の各アウターリード部は、発光面と反対側の面の両端部で内側に折り曲げられている。このように形成された開口部の底面に対し、主波長ピークが４５０ｎｍであるＬＥＤチップをエポキシ樹脂にてダイボンドし、各外部電極とワイヤにて電気的に接続する。４６０ｎｍの主波長ピークを有するＬＥＤチップも同様に作製した。  
【００５７】
この発光装置では、上方に開口する凹部を有する発光素子搭載筐体の凹部の底面に、ダイボンド剤により発光素子が貼付けられており、この発光素子上に蛍光体を分散した透光性樹脂が覆っている。発光素子の上部電極は、第１の導電性部材により第１の外部電極と電気的に接続され、下部電極は、第２の導電性部材により第２の外部電極に電気的に接続されている。なお、発光素子搭載筐体の凹部の内面には、光反射材が被覆されている。
【００５８】
以下、図１の発光装置６０について説明する。発光装置６０は、凹部１４と、この凹み内部に収納される発光素子２とを有し、さらに凹部１４内は、蛍光体３を含有する樹脂によって充填されている。この凹部１４はパッケージ１７の一部であって、すなわちパッケージ１７は、凹部１４と、この凹部１４に連結された支持体１６とから構成される。図１（ｂ）に示すように、凹部１４と支持体１６との双方の間には、正負のリード電極１５が介在されて、凹部１４における発光素子２の載置面を構成している。さらに、リード電極１５は、パッケージ１７の外面側に露出して、この外形に沿うように設けられている。発光素子２は、凹部１４内のリード電極１５上に搭載されて電気的に接続されており、このリード電極１５を介して外部から電力の供給を受けて発光可能となる。図１（ａ）は発光装置６０を実装した一般的な状態であって、すなわち発光素子２が載置される面と直交する幅広な面を底面として載置されている。上記構造により発光素子の実装面と略平行な方向、すなわち発光装置の載置面と隣接した側面より発光可能な発光装置６０とできる。
【００５９】
具体的に、パッケージ１７は、正負両リード電極１５の一端部がパッケージ１７に挿入されるように一体成型されている。すなわち、パッケージ１７は、主面側に発光素子２を収納することが可能な凹部１４を有し、その凹部１４の底面には、正のリード電極１５の一端部と負のリード電極１５の一端部とが互いに分離されて、それぞれの主面が露出するように設けられている。正負のリード電極１５の間には、絶縁性の成型材料が充填されている。また、本発明において、発光装置の主面側に形成される発光面の形状は、図１に示されるような矩形状に限定されるものではなく楕円状等としてもよい。種々の形状とすることにより、凹部１４を形成するパッケージ側壁部の機械的強度を保持しながら、発光面をできるだけ大きくすることができ、薄型化しても広い範囲に照射可能な発光装置とすることができる。
【００６０】
また、実施の形態１の発光装置６０において正および負のリード電極１５は、他端部がパッケージ側面より突出するように挿入されている。該リード電極１５の突出した部分は、パッケージ１７の主面に対向する裏面側に向かって、または上記主面と垂直をなす実装面側に向かって折り曲げられている。また、凹部１４を形成する内壁面の形状は、特に限定されないが、発光素子４を載置する場合、開口側へ内径が徐々に大きくなるようなテーパー形状とすることが好ましい。これにより、発光素子２の端面から発光される光を効率よく発光観測面方向へ取り出すことができる。また、光の反射を高めるため、凹部の内壁面に銀等の金属メッキを施すなど、光反射機能を有することが好ましい。
【００６１】
実施の形態１の発光装置６０は、以上のように構成されたパッケージ１の凹部１４内に、発光素子２が載置される。さらに凹部内の発光素子２を被覆するように透光性樹脂が充填され、封止部材１８が形成される。この透光性樹脂には蛍光体３が含有されている。透光性樹脂は、シリコーン樹脂組成物を使用することが好ましいが、エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の透光性を有する絶縁樹脂組成物を用いることもできる。
【００６２】
（発光素子）
発光素子は、紫外線領域から可視光領域までの光を発することができる。特に２４０ｎｍ〜４８０ｎｍ、一層好ましくは４４５ｎｍ〜４７０ｎｍに発光ピーク波長を有する発光素子を使用し、蛍光物質を効率よく励起可能な発光波長を有する光を発光できる発光層を有することが好ましい。当該範囲の励起光源を用いることにより、発光効率の高い蛍光体を提供することができるからである。また、励起光源に半導体発光素子を利用することによって、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。可視光の短波長側領域の光は、主に青色光領域となる。ここで、本明細書における近紫外線から可視光の短波長領域は、２４０ｎｍ〜５００ｎｍ付近の領域をいう。また、以下では発光素子として窒化物半導体発光素子を例にとって説明するが、これに限定されるものではない。
【００６３】
具体的に、発光素子はＩｎ又はＧａを含む窒化物半導体素子であることが好ましい。なぜなら、実施例及び参考例に係る蛍光体は、近紫外から青色波長域近傍の励起光で強く発光するため、該波長域の発光素子が求められているからである。発光素子からの光により、少なくとも一以上の蛍光体が励起され、所定の発光色を示す。また、該発光素子は発光スペクトル幅を狭くさせることが可能であることから、蛍光体を効率よく励起することができるとともに、発光装置からは実質的に色調変化に影響を与えることのない発光スペクトルを放出することもできる。
【００６４】
また、実施の形態１に係る発光素子２では、窒化物半導体素子の一例であるＬＥＤチップを採用している。その他、発光素子２は公知のものを適宜利用できるが、蛍光物質を備えた発光装置とするとき、その蛍光物質を励起する光を発光可能な半導体発光素子が好ましい。このような半導体発光素子として、ＺｎＳｅや、ＩｎＧａＮや各種不純物がドープされたＧａＮなど種々の半導体があり、一例として蛍光物質を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適にあげられる。また、半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。この素子は、ＭＯＣＶＤ法等により基板上にＩｎＧａＮやＧａＮ等の半導体を発光層として成長させることにより形成する。
【００６５】
半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。この窒化物半導体層は、その材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜で形成した単一量子井戸構造や多量子井戸構造とすることもできる。
【００６６】
また、本実施の形態で用いられている発光素子２は、同一面側に正および負の電極が形成されているが、対応する面に正および負の電極がそれぞれ形成されているものであってもよい。また、正および負の電極は、必ずしも１つずつ形成されていなくてもよく、それぞれ２つ以上形成されていてもよい。このように発光素子から放出される光を励起光源とすることで、従来の水銀ランプに比して消費電力の低い、効率の良い発光装置を実現できる。
【００６７】
（蛍光体）
蛍光体３は樹脂中にほぼ均一の割合で混合されていることが好ましい。これにより色ムラのない光が得られる。発光装置６０から放出される光の輝度及び波長等は、発光装置６０内に封止される複数の蛍光体３の、真比重や粒子サイズの差、塗布後の均一度、蛍光体が含有される樹脂の厚さ等に影響を受ける。具体的には、発光装置６０内の部位において、発光素子２から放出される光が、発光装置６０の外へ放出されるまでに励起される蛍光体の量やサイズが偏在していれば、色ムラが発生してしまう。また蛍光体粉体において、発光は主に粒子表面で起こると考えられるため、一般的に平均粒径が小さければ、粉体単位重量あたりの表面積を確保でき輝度の低下を回避できる。さらに、小粒蛍光体は光を拡散反射させて発光色の色ムラを防止することも可能である。他方、大粒径蛍光体は光変換効率を向上させる。従って、蛍光体の量及び粒径サイズを制御することで、効率よく光を取り出すことが可能となる。さらに、真比重や粒径にバラツキの少ない蛍光体を多く含有させることで、色ムラはより改善される。
【００６８】
さらに発光装置６０内に配置される蛍光体は、光源から発する熱に耐性のあるもの、使用環境に左右されない耐候性のあるものがより望ましい。なぜなら一般的に蛍光強度は媒体の温度が高いほど弱くなる。これは温度の上昇につれて分子間衝突の増大、無輻射遷移失活によるポテンシャルエネルギー損失をもたらすためである。
【００６９】
また、封止部材１８内に２種以上の蛍光体を含有させることで、発光層から出力される主光源を第１の蛍光体により波長変換し、さらに第２の蛍光体により波長変換された光を得ることができる。複数の蛍光体の配合を調整することにより、主光源、第１の蛍光体により波長変換された光、さらに第２の蛍光体により波長変換された光、また、主光源が直接第２の蛍光体により波長変換された光、とを組み合わせることにより、様々な色を表現することが可能である。
【００７０】
実施の形態１の発光装置６０であれば、ＬＥＤチップからの青色光と、これに励起される緑色を発光可能な蛍光体と、さらに赤色発光可能な蛍光体を併用することで、優れた発光特性を有する白色光を放出できる。
【００７１】
（発光素子搭載筐体）
筐体は、発光素子からの光を外部に漏らさないために遮光率の高い材料からなること、また外部電極を含むため絶縁性を有する材料からなることが求められる。具体的材料としては、ガラスエポキシ積層板、ＢＴレジン積層板、セラミックス、液晶ポリマー、ポリイミド等が挙げられる。この筐体は、金型内に外部電極となる金属片を配置させた後、前記材料を注入させインサート形成し、冷却後、金型から取り出すことにより形成できる。
【００７２】
（外部電極）
外部電極としては、筐体内に載置された発光素子を筐体外部と電気的に接続させるものであるため、電気伝導性に優れたものが好ましい。具体的材料としては、ニッケル等のメタライズあるいはリン青銅、鉄、銅等の電気良導体を挙げることができる。
【００７３】
（光反射材）
光反射材としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂等の樹脂中に反射材としてチタン酸バリウム、酸化アルミニュウム、酸化チタン、酸化珪素、燐酸カルシュウム等を含有させて形成させたフィルム状部材が挙げられる。また、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属膜を筐体側壁の内面または外面、または両面にメッキ、スパッタリングにより形成させても良い。これら光反射材はシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等によって筐体側壁に装着することができる。
【００７４】
（ダイボンド剤）
ダイボンド剤は、発光素子を筐体の凹部内に載置し、凹部の底面に固着させるものである。ダイボンド剤は、発光素子から放出される熱によりその特性を破壊されない耐熱性を有する必要がある。具体的材料としては、エポキシ樹脂、Ａｇペースト、共晶材料等が挙げられる。
【００７５】
（導電性部材）
導電性部材としては、発光素子の電極とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性が良好であるものが求められる。このような導電性部材の材質として、具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金が挙げられる。
【００７６】
（透光性樹脂）
筐体内に充填する封止部材は、発光素子、導電性部材などを外部応力から保護する。この封止部材としては、透光性樹脂などの各種樹脂からなり、具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂が好適に用いられる。また、封止樹脂に拡散剤を含有させることによって発光素子からの指向性を緩和させ、視野角を増やすことができる。拡散剤の具体的材料としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。
【００７７】
なお、発光素子の発光色に応じて、透光性樹脂に種々の蛍光体を含有させ、任意の発光色の発光装置とすることができる。実施の形態１ではシリコーン樹脂に所定の比率でもって蛍光体を添加して混合する。蛍光体が混入された透光性樹脂は、筺体開口部内に充填され、開口部の両端部上面と同一平面ラインまで満充させる。その後、７０℃で３時間、更に１５０℃で１時間熱処理を施し、発光装置を得る。
【００７８】
上記のように実施の形態１の発光装置は、発光素子と、この発光素子からの発光により励起される２種以上の蛍光体を備える。発光装置に搭載される蛍光体のうち、真比重が類似した蛍光体が、搭載される全ての蛍光体の全重量の大部分を占めており、詳細には真比重が３．００以上４．３０以下における蛍光体の個々の真比重と、この蛍光体の真比重との差が、真比重の平均値±１６％以内にあり、搭載される２種以上の蛍光体は、真比重が３．００以上４．３０以下の蛍光体を９０ｗｔ％以上有する。さらに、搭載される蛍光体のうち、真比重の類似した蛍光体は、以下の実施例及び参考例では、上記の条件を満たす具体的な蛍光体の組み合わせについて個々に説明する。ただし、蛍光体の種類及びその組み合わせについてはこれに限定されず、上記に特定される条件を有する蛍光体であれば適宜採用可能なことは言うまでもない。
【実施例】
【００７９】
（実施例２、７、参考例１、３〜６、比較例１）
実施例及び参考例の蛍光体としては以下の９種を採用し、具体的には緑色蛍光体として、ハロゲン酸化物蛍光体Ｃａ7.5ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ0.5（０≦δ≦１、δはＣｌの組成ズレを示す）、β型サイアロン蛍光体Ｓｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、Ｂａ3Ｓｉ6Ｏ12-xＮ2+y：Ｅｕを、赤色蛍光体としては、窒化物蛍光体Ｃａ1.94Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ0.06、窒化物蛍光体Ｃａ0.99ＡｌＳｉＮ3.005：Ｅｕ0.01、Ｃａ0.99ＡｌＳｉＢ0.005Ｎ3.005:Ｅｕ0.01、（Ｃａ，Ｓｒ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕを使用する。また比較例１としてシリケート蛍光体（Ｓｒ0.45Ｂａ0.55）1.93ＳｉＯ4：Ｅｕ0.07を用いた。これらの蛍光体の組成、真比重、発光ピーク波長、平均粒径を表１に示す。
【００８０】
【表１】
0005644112.tif 000002
【００８１】
上記表１の蛍光体は真比重が類似しており、いずれの組み合わせにおいても蛍光体の真比重の平均値Ａと各々の蛍光体の真比重との差ｄが、真比重の平均値Ａの±１６％以内にある。したがって、蛍光体は以下の実施例及び参考例の組み合わせに限定されず、実施例及び参考例の蛍光体に表１内の蛍光体を代替あるいは追加することができる。
【００８２】
また、以下の実施例及び参考例の発光装置において、各成分光を構成する蛍光体及びＬＥＤの色度座標を下記表２に示すとともに、色度図を図７に示す。
【００８３】
【表２】
0005644112.tif 000003
【００８４】
図７は、青色ＬＥＤと、このＬＥＤに励起されて赤色発光する２種の蛍光体、及び同じく青色ＬＥＤに励起される２種の緑色発光の蛍光体によって表現可能な色再現範囲を示している。また、この図においてＮＴＳＣの色範囲を破線で示す。図７に示すように、青色成分光のＬＥＤの色座標は互いに隣接しているが、一方、赤色と緑色のそれぞれの色相を構成する蛍光体の色座標は互いに離間して位置している。発光装置において、例えば緑色成分は、この座標値が離れた緑色発光の蛍光体同士をブレンドして得られる。この緑色成分の色座標は、蛍光体の配分比において変化し、具体的には離間する蛍光体の色座標間を変位する。つまり一の色相の成分光の色座標を、異なる波長の蛍光体をブレンドすることによって構成でき、言い換えると、蛍光体の配分比によって混色される成分光の色座標を自在に調整できる。実施例及び参考例の蛍光体では、同色を発光する蛍光体の色座標の差が大きいため、これらのブレンドにより達成できる色座標域が広範囲となる。赤色成分および緑色成分の色座標を、２種の蛍光体のブレンドにより調整できることにより、三原色の各成分光の色座標を頂点として構成される色再現範囲を所望の範囲に調整できる。これにより、従来の青色ＬＥＤと黄色蛍光体で構成される発光装置ではＮＴＳＣ比の再現性が十分ではなかった問題を解決できる。すなわち、本発明の発光装置では、色座標の離間した蛍光体をブレンドすることで赤色と緑色の各成分を所望の座標位置になるよう調整できるため、色再現範囲をより一層ＮＴＳＣ（図７の鎖線領域）に近接させることができる。さらに、発光装置にカラーフィルタを組み合わせる場合では、フィルターにおける波長の吸収率が異なるため、フィルターの特性によって透過光の色再現範囲が異なる。この場合でも本件発明の発光装置では、種々のカラーフィルタの特性に対応する成分光を放出するよう調節できるため、フィルターでの光損失が低減された輝度の高い透過光を得ることができる。
【００８５】
（参考例１）
参考例１に係る発光装置は、青色発光ＬＥＤと、以下の緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体を有する。具体的に参考例１の蛍光体は以下に示すように緑色発光を１種の蛍光体、また赤色発光を２種の蛍光体により、下記の重量比でもって構成する。
緑：Ｓｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910
赤：Ｃａ1.94Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ0.06＋Ｃａ0.99ＡｌＳｉＢ0.005Ｎ3.005:Ｅｕ0.01＝２＋８重量比
また、青色発光ＬＥＤの、４５０ｎｍと４６０ｎｍによるピーク波長の違いに応じて、それぞれのＬＥＤを搭載した発光装置の参考例を、（ａ）と（ｂ）に分類する。すなわち参考例１（ａ）の発光装置は、４５０ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤを搭載し、参考例１（ｂ）の発光装置は、４６０ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤを搭載している。以下の表３に、参考例１（ａ）及び参考例１（ｂ）におけるＬＥＤピーク波長、蛍光体の組成及び重量比の各条件を記す。また、発光装置より出射される放出光の色度、光度、光束に関する発光特性を併記する。さらに、参考例１（ａ）の発光装置に係る発光スペクトルを図８に示す。
【００８６】
【表３】
0005644112.tif 000004
【００８７】
また、参考例１の各蛍光体の真比重ａ、蛍光体の真比重の平均値Ａ、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄ（ｄ＝ａ−Ａ）、また平均値Ａにおける差ｄの割合（ｄ／Ａ×１００［％］）を下記表４に示す。
【００８８】
【表４】
0005644112.tif 000005
【００８９】
（実施例２）
実施例２、７、参考例１、３〜６、及び比較例１に係る発光装置は、搭載される蛍光体を下記に変更した以外は参考例１の発光装置と実質的に同様の構造を有する。具体的に実施例２の蛍光体は以下に示すように緑色発光を２種の蛍光体、また赤色発光を２種の蛍光体により、下記の重量比でもって構成する。
緑：Ｓｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910＋Ｃａ7.5ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ： Ｅｕ0.5＝１＋１重量比
赤：Ｃａ1.94Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ0.06＋Ｃａ0.99ＡｌＳｉＢ0.005Ｎ3.005:Ｅｕ0.01＝２＋８重量比
また、表５に各蛍光体の組成及び重量比、また発光装置の発光特性を記す。さらに、図９に実施例２（ａ）に相当するＬＥＤ４５０ｎｍ励起による発光スペクトルを、図１０に実施例２（ｂ）に相当するＬＥＤ４６０ｎｍ励起による発光スペクトルをそれぞれ示す。
【００９０】
【表５】
0005644112.tif 000006
【００９１】
また、実施例２の各蛍光体の真比重ａ、蛍光体の真比重の平均値Ａ、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄ（ｄ＝ａ−Ａ）、また平均値Ａにおける差ｄの割合（ｄ／Ａ×１００［％］）を下記表６に示す。
【００９２】
【表６】
0005644112.tif 000007
【００９３】
（参考例３）
参考例３の蛍光体は以下に示すように緑色発光を１種の蛍光体、また赤色発光を２種の蛍光体により、下記の重量比でもって構成する。
緑：Ｃａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ
赤：Ｃａ1.94Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ0.06＋Ｃａ0.99ＡｌＳｉＢ0.005Ｎ3.005:Ｅｕ0.01＝２＋８重量比
また、表７に各蛍光体の組成及び重量比、また発光装置の発光特性を、図１１に参考例３（ａ）に相当するＬＥＤ４５０ｎｍ励起による発光スペクトルをそれぞれ示す。
【００９４】
【表７】
0005644112.tif 000008
【００９５】
また、参考例３の各蛍光体の真比重ａ、蛍光体の真比重の平均値Ａ、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄ（ｄ＝ａ−Ａ）、また平均値Ａにおける差ｄの割合（ｄ／Ａ×１００［％］）を下記表８に示す。
【００９６】
【表８】
0005644112.tif 000009
【００９７】
（参考例４）
参考例４の蛍光体は以下に示すように緑色発光を１種の蛍光体、また赤色発光を２種の蛍光体により、下記の重量比でもって構成する。
緑：Ｓｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910
赤：Ｃａ1.94Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ0.06＋Ｃａ0.99ＡｌＳｉＢ0.005Ｎ3.005:Ｅｕ0.01＝４＋６重量比
また、表９に各蛍光体の組成及び重量比、また発光装置の発光特性を、図１２に参考例４（ａ）に相当するＬＥＤ４５０ｎｍ励起による発光スペクトルをそれぞれ示す。
【００９８】
【表９】
0005644112.tif 000010
【００９９】
また、参考例４の各蛍光体の真比重ａ、蛍光体の真比重の平均値Ａ、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄ（ｄ＝ａ−Ａ）、また平均値Ａにおける差ｄの割合（ｄ／Ａ×１００［％］）を下記表１０に示す。
【０１００】
【表１０】
0005644112.tif 000011
【０１０１】
（参考例５）
参考例５の蛍光体は以下に示すように緑色発光を１種の蛍光体、また赤色発光を１種の蛍光体により、下記の重量比でもって構成する。
緑：Ｃａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ
赤：Ｃａ0.99ＡｌＳｉＮ3.005：Ｅｕ0.01 
また、表１１に各蛍光体の組成及び重量比、また発光装置の発光特性を示す。
【０１０２】
【表１１】
0005644112.tif 000012
【０１０３】
また、参考例５の各蛍光体の真比重ａ、蛍光体の真比重の平均値Ａ、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄ（ｄ＝ａ−Ａ）、また平均値Ａにおける差ｄの割合（ｄ／Ａ×１００［％］）を下記表１２に示す。
【０１０４】
【表１２】
0005644112.tif 000013
【０１０５】
（参考例６）
参考例６の蛍光体は以下に示すように緑色発光を１種の蛍光体、また赤色発光を１種の蛍光体により、下記の重量比でもって構成する。
緑：Ｓｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910
赤：Ｃａ0.99ＡｌＳｉＮ3.005：Ｅｕ0.01
また、表１３に各蛍光体の組成及び重量比を示す。
【０１０６】
【表１３】
0005644112.tif 000014
【０１０７】
また、参考例６の各蛍光体の真比重ａ、蛍光体の真比重の平均値Ａ、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄ（ｄ＝ａ−Ａ）、また平均値Ａにおける差ｄの割合（ｄ／Ａ×１００［％］）を下記表１４に示す。
【０１０８】
【表１４】
0005644112.tif 000015
【０１０９】
（実施例７）
実施例７の蛍光体は以下に示すように緑色発光を２種の蛍光体、また赤色発光を１種の蛍光体により、下記の重量比でもって構成する。
緑：Ｓｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910＋Ｃａ7.5ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ： Ｅｕ0.5＝１：１重量比
赤：Ｃａ0.99ＡｌＳｉＮ3.005：Ｅｕ0.01
また、表１５に各蛍光体の組成及び重量比を示す。
【０１１０】
【表１５】
0005644112.tif 000016
【０１１１】
また、実施例７の各蛍光体の真比重ａ、蛍光体の真比重の平均値Ａ、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄ（ｄ＝ａ−Ａ）、また平均値Ａにおける差ｄの割合（ｄ／Ａ×１００［％］）を下記表１６に示す。
【０１１２】
【表１６】
0005644112.tif 000017
【０１１３】
（比較例１）
比較例１の蛍光体は以下に示すように緑色発光を１種の蛍光体、また赤色発光を１種の蛍光体により、下記の重量比でもって構成する。
緑：（Ｓｒ0.45Ｂａ0.55）1.93ＳｉＯ4：Ｅｕ0.07
赤：Ｃａ0.99ＡｌＳｉＮ3.005：Ｅｕ0.01
また、表１７に各蛍光体の組成及び重量比、また発光装置の発光特性を示す。
【０１１４】
【表１７】
0005644112.tif 000018
【０１１５】
また、比較例１の各蛍光体の真比重ａ、蛍光体の真比重の平均値Ａ、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄ（ｄ＝ａ−Ａ）、また平均値Ａにおける差ｄの割合（ｄ／Ａ×１００［％］）を下記表１８に示す。
【０１１６】
【表１８】
0005644112.tif 000019
【０１１７】
上記実施例及び参考例における発光装置において、発光素子近傍における断面概略図を図１３に示す。図１３の発光装置は、混合された複数の蛍光体３ａ、３ｂ、３ｃが発光素子近傍に略均等に分散されて沈降した状態を示している。具体的に蛍光体３ａは緑色蛍光体を、蛍光体３ｂは第１の赤色蛍光体を、さらに蛍光体３ｃは第２の赤色蛍光体を示す。これは、真比重あるいは粒径が近似した蛍光体を混合することで得られる効果である。すなわち、各蛍光体の搭載領域が偏在することなく略均一に混在できるため、発光素子２からの一次光により励起された各二次光を有効に拡散することができる。すなわち色ムラの極減された発光を得られる。また、図１３の蛍光体は、参考例３に相当する蛍光体、すなわち、Ｃａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ（蛍光体３ａ）、Ｃａ1.94Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ0.06（蛍光体３ｂ）、Ｃａ0.99ＡｌＳｉＢ0.005Ｎ3.005:Ｅｕ0.01（蛍光体３ｃ）を示す。これらの蛍光体の真比重の平均値Ａは３．１７であって、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄが平均値Ａに占める割合は、０．３２％、−２．８４％、２．２１％である。
【０１１８】
一方、図１４は、上記比較例１に相当する発光装置の断面概略図を示す。すなわち、複数の蛍光体３ｃ、３ｄを有しており、具体的には（Ｓｒ0.45Ｂａ0.55）1.93ＳｉＯ4：Ｅｕ0.07（蛍光体３ｄ）、Ｃａ0.99ＡｌＳｉＮ3.005：Ｅｕ0.01（蛍光体３ｃ）である。これらの蛍光体の真比重の平均値Ａは４．１４であって、各蛍光体の真比重における平均値との差ｄが平均値Ａに占める割合は、２１．５０％、−２１．７４％である。すなわち、ｄ≦｜０．１６Ａ｜の条件を満たさない。図１４の発光装置では、比重の大きい蛍光体３ｄが素子近傍側に沈降し、その上に蛍光体３ｃが積層されている。すなわち、各蛍光体が略均等に拡散されず層状に重畳されており、この結果、各成分光が均一に混色されず、発光観測面側からの発光に色ムラが発生する。
【０１１９】
また、図８ないし１２は各実施例及び参考例の発光装置における発光波長を示す。図の発光波長では、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下に第１のピーク波長、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下に第２のピーク波長、および６３０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下に第３のピーク波長を有する。さらに、図１５は上記参考例３ｂによる発光装置を１００００個以上作製し、各発光装置からの出射光の色度座標をプロットした図である。同様に図１６は比較例１の発光装置の色度座標をプロットした図である。これらの図は、プロットの領域が狭小であるほど装置間の発光特性の差が少なく、色バラツキが少ないことを示す。図１５及び図１６のグラフを比較すれば、参考例３ｂの発光装置ではプロットが近接して集合しており、すなわち装置間の特性が略統一されていることが判る。したがって参考例３ｂの発光装置により広範囲領域を点光源の集合でもって再現した際にも色ムラの低減された面状発光を実現できる。一方、図１６に示す比較例１の発光装置では装置間による色度の差が著しく、したがって製品の歩留まりが低い。
【０１２０】
さらに、図１７は、青色発光ＬＥＤと該青色発光ＬＥＤから発する光をＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）などの蛍光体からの光との２色混合からなる発光装置の発光スペクトルを示す。液晶バックライトとして用いる場合は発光装置から発光される光はカラーフィルターを通過して、青色光、緑色光、赤色光をとりだし、成分光における色度座標より色再現領域を特定することでＮＴＳＣ比を求める。今回、ＮＴＳＣ比を求めるために用いるカラーフィルターはＹＡＧ：Ｃｅを用いた発光装置のＮＴＳＣ比が７０％程度になる一般的なものである。図１７に示す２色混合の発光装置におけるＮＴＳＣ比を図１８、図１９に示す。ただし、図１８は、ＬＥＤ４５０ｎｍ励起による発光装置のＮＴＳＣ比であり、図１９は、ＬＥＤ４６０ｎｍ励起による発光装置のＮＴＳＣ比である。具体的に図１８、図１９において、ＮＴＳＣ比はそれぞれ７２．４％、７２．９％であった。
【０１２１】
さらに、図２０〜図２３は、４５０ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤを搭載した実施例及び参考例の発光装置（参考例１（ａ）、実施例２（ａ）、参考例３（ａ）、参考例４（ａ））の発光特性におけるＮＴＳＣ比を示す。また、図２０〜図２３において、各発光装置における色度図を、ＲＥＦ−ＥＸ１ａ、ＥＸＰＬ２ａ、ＲＥＦ−ＥＸ３ａ、ＲＥＦ−ＥＸ４ａでそれぞれ表す。同様に図２４〜図２７は、４６０ｎｍにピーク波長を有するＬＥＤを搭載した発光装置（参考例１（ｂ）、実施例２（ｂ）、参考例３（ｂ）、参考例４（ｂ））におけるＮＴＳＣ比である。また図２４〜図２７に、各発光装置の色度図を、それぞれＲＥＦ−ＥＸ１ｂ、ＥＸＰＬ２ｂ、ＲＥＦ−ＥＸ３ｂ、ＲＥＦ−ＥＸ４ｂとして表す。発光装置からの放出光は、図２０〜図２７に示すように発光特性においてＮＴＳＣ比（ｘ、ｙ）の７８．７〜８３．６％を満たし、色再現に優れた発光特性であることがわかる。すなわち、実施例及び参考例の発光装置は、モニター、デジタルカメラ、プリンタ等のバックライトとして用いた場合、各デバイスのＲＧＢの各色を深く鮮やかに再現することができる。
【０１２２】
また、上記２色混合タイプの発光装置におけるＮＴＳＣ比の値と、三波長タイプの発光装置におけるＮＴＳＣ比の値を以下の表１９に示す。
【０１２３】
【表１９】
0005644112.tif 000020
【０１２４】
表１９に示すように、実施例及び参考例に係る発光装置のＮＴＳＣ比（図２０〜図２７参照）は、２色混合タイプの発光装置と比較して約５〜１０％改善されたことがわかる。
【０１２５】
（実施例８〜１２）
また、実施例８として、本発明の発光装置に用いることができる２種以上の緑色発光蛍光体として、５２２ｎｍにピーク波長を有するＣａ7.5ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ0.5と、５４０ｎｍにピーク波長を有するＳｉ5.775Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910とを混合させた。この緑色発光蛍光体におけるＳｉ5.775Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910の含有量は３０ｗｔ％とした。また、実施例９〜１２は、実施例８におけるＳｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910の含有量をそれぞれ４０ｗｔ％、５０ｗｔ％、６０ｗｔ％、７０ｗｔ％とした。これらの範囲内でＳｉ5.775Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910を含有させることによって、２種の緑色発光蛍光体からなるピーク波長を５２９ｎｍ以上５３５ｎｍ以下の範囲内に有することができる。実施例８〜１２のピーク波長は、４６０ｎｍの光を発する発光素子によって、２種の緑色発光蛍光体を励起して測定した。測定結果を、色度座標、半値幅、輝度と共に以下の表２０に示す。表２０における輝度は、４６０ｎｍの光を発する発光素子で励起したときのＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅの輝度を１００％として計算した。また、実施例８〜１２に係る発光スペクトル図を図３２に示す。また図３２において、実施例８〜実施例１２の４６０ｎｍ励起による各々の発光スペクトルを、ＥＸＰＬ８、ＥＸＰＬ９、ＥＸＰＬ１０、ＥＸＰＬ１１、ＥＸＰＬ１２でそれぞれ表す。
【０１２６】
【表２０】
0005644112.tif 000021
【０１２７】
表２０に示されるように、実施例８〜１２は、輝度がいずれも１００％以上であって高輝度である。このように、２種の緑色発光蛍光体を混合させることにより、高輝度、かつ５２９ｎｍ以上５３５ｎｍ以下の範囲内にピーク波長を有する緑色発光蛍光体を得ることができる。
【０１２８】
（比較例２〜３）
比較例２は、Ｃａ7.2ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ0.8単独からなる緑色発光蛍光体である。比較例３は、Ｃａ7.1ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ0.9単独からなる緑色発光蛍光体である。比較例２及び３は、実施例８〜１２で用いたＣａ7.5ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ0.5のＥｕ量を増大させることによって、ピーク波長を５２２ｎｍから長波長化させたものである。本発明に係るハロゲン酸化物蛍光体の好ましい態様であるＣａ7.5ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ0.5は、ピーク波長を変更させるために蛍光体の組成を調整すると著しく輝度が低下する傾向がある。
【０１２９】
（比較例４〜５）
また、比較例４は、Ｓｉ5.92 Ａｌ0.07Ｅｕ0.01Ｏ0.015Ｎ7.96単独からなる緑色発光蛍光体である。比較例５は、Ｓｉ5.88 Ａｌ0.11Ｅｕ0.01Ｏ0.015Ｎ7.95単独からなる緑色発光蛍光体である。比較例４及び５は、実施例８〜１２で用いたＳｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910の組成比を調整することによって、ピーク波長を５４０ｎｍから短波長化させたものである。本発明に係るβ型サイアロン蛍光体の好ましい態様であるＳｉ5.775 Ａｌ0.21Ｅｕ0.015Ｏ0.023Ｎ7.910は、ピーク波長を変更させるために蛍光体の組成を調整すると著しく輝度が低下する傾向がある。
【０１３０】
比較例２〜５のピーク波長は、４６０ｎｍの光を発する発光素子によって、比較例２〜５の緑色発光蛍光体を励起して測定した。測定結果を、組成式、色度座標、輝度と共に以下の表２１に示す。表２１における輝度は、４６０ｎｍの光を発する発光素子で励起したときのＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅの輝度を１００％として計算した。
【０１３１】
【表２１】
0005644112.tif 000022
【０１３２】
表２１に示すように、比較例２は、５２９ｎｍにピーク波長を有する。しかしながら、同じく５２９ｎｍにピーク波長を有する実施例８に対して、比較例２は輝度が著しく低い。また比較例３及び４は、５３０ｎｍにピーク波長を有するが、同じく５３０ｎｍにピーク波長を有する実施例９に対して輝度が著しく低い。さらに、比較例５は、５３５ｎｍにピーク波長を有するが、同じピーク波長を有する実施例１２に対して輝度が著しく低い。なお、実施例８〜１２と比較例２〜５とにおいて、同一のピーク波長を有する発光スペクトルであっても、半値幅などが相異すれば、色度座標は必ずしも同一とはならない。色度座標は、発光スペクトルの形状に依存するためである。しかしながら、最もエネルギーの高いピーク波長が同一であれば発光色は同色に近くなる。
【０１３３】
また、上記実施例の発光装置では、緑色発光蛍光体の重量が蛍光体の総重量の６０％以上９５％以下であり、又は／かつ赤色発光蛍光体の重量比が、蛍光体の総重量の５％以上４０％以下に構成される。
【０１３４】
言い換えると、実施の形態１の発光装置は、一の色相を構成する複数の蛍光体の配分比率を種々とすることで、色相の波長域を調節できる。ひいては、発光装置における放出光の色再現を制御できる。この結果、発光装置の最終利用形態に応じた発光波長を放出可能な装置とできる。例えば所定の波長のみを透過するカラーフィルタにおいて、有効波長域に相当する波長を高効率に放射する成分光を実現できるため、自然で緻密な映像表現が可能となる。あるいは、投入電力のバラツキ等によって生じる発光素子の波長域の変化に対応するよう、緑色や赤色の発光波長を調節できる。また、輝度低下の要因となりうる波長域においても視感度の高い波長を干渉させることで、輝度と色度の双方の特性を維持することができる。すなわち、特性に応じて、白色光を構成する成分光の比率を柔軟に変更して制御できるため、新規に組成比を変更して蛍光体を作製する場合と比較し、容易に所定の発光波長域を得られる。
【０１３５】
（実施の形態２）
図２８（ａ）に、本発明の実施の形態２に係る発光装置４０の斜視図を示す。図２８（ｂ）は、図２８（ａ）で示す半導体発光装置４０のＸＸＶＩＩＩＢ−ＸＸＶＩＩＩＢ’線における断面図である。以下、図２８（ａ）及び（ｂ）に基づいて、実施の形態４の発光装置４０の概略を説明する。発光装置４０は、リードフレーム４上に、上部に向かって略凹形状に開口している空間を備えるパッケージ１２が装着されてなる。さらに、このパッケージ１２の空間内であって、露出しているリードフレーム４上に複数の発光素子２が実装されている。つまり、パッケージ１２は、発光素子２を包囲する枠体となっている。また、パッケージ１２の開口している空間内にはツェナーダイオード等、規定電圧以上の電圧が印加されると通電状態になる保護素子１３も載置されている。さらに、発光素子２はボンディングワイヤ５やバンプ等を介して、リードフレーム４と電気的に接続されている。加えて、パッケージ１２の開口している空間部は封止樹脂６により充填されている。
【０１３６】
パッケージ１２内に含有されている蛍光体３を図２８（ｂ）に示す（図２８（ａ）中の蛍光体３は省略されている）。この蛍光体３には、上述の蛍光体が使用でき、樹脂６内における蛍光体の含有状態は実施の形態１と同様である。
【０１３７】
（実施の形態３）
図２９は、実施の形態３に係る砲弾型の発光装置１を示す。この発光装置１は導電性の部材からなるリードフレーム４で成型された凹形状のカップ１０内であって、リードフレーム４上に載置されている発光素子２と、この発光素子２から放たれた光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体３を有する。この蛍光体３に実施の形態１の蛍光体を搭載可能であるのは、実施の形態２と同様である。また、発光素子２は、約３６０ｎｍ〜４８０ｎｍ、好適には４４５ｎｍ〜４７０ｎｍに発光ピーク波長を有する発光素子を使用する。発光素子２に形成された正負の電極９は、導電性のボンディングワイヤ５を介してリードフレーム４と電気的に接続される。さらにリードフレーム４の一部であるリードフレーム電極４ａが突出するように、発光素子２と、リードフレーム４と、ボンディングワイヤ５は、砲弾形状のモールド１１で覆われる。モールド１１内には光透過性の樹脂６が充填されており、さらに樹脂６には蛍光体３が含有されている。樹脂６は、シロキサン結合を分子内に有するシリコーン系樹脂、シロキサン骨格のフッ素樹脂など、シリコーン樹脂組成物を使用することが好ましい。これにより耐光性や耐熱性に優れた封止樹脂とできる。また、樹脂６は、エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の透光性を有する絶縁樹脂組成物も用いることもできる。この樹脂６から突出しているリードフレーム電極４ａに外部電源から電力を供給することで、発光素子２の層内に含有される発光層８から光が放出される。この発光層８から出力される発光ピーク波長は、紫外から青色領域の５００ｎｍ以下近傍の発光スペクトルを有する。この放出された光の一部が蛍光体３を励起し、発光層８からの主光源の波長とは異なった波長を持つ光が得られる。
【０１３８】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４に係る発光装置２０を図３０に示す。この発光装置２０は、実施の形態３に係る発光措置１における部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。この発光装置２０は、リードフレーム４で成型された凹形状のカップ１０内のみに、上述の蛍光体３を含む樹脂６が充填されている。モールド１１内であって、カップ１０の外部に充填されている樹脂６内には蛍光体３は含有されていない。蛍光体３を含有している樹脂と、含有していない樹脂の種類は同一が好ましいが、異なっていても構わない。異種の樹脂であれば、各々の樹脂が硬化するのに要する温度の差を利用して、軟度を変化させることもできる。
【０１３９】
発光装置２０は、カップ１０内の開口部を形成する底面のほぼ中央部に、発光素子２が載置されているため、発光素子２は蛍光体３を含む樹脂６内に埋設される。発光層８からの光がムラなく蛍光体３により波長変換されるためには、発光素子からの光が均一に蛍光体含有樹脂を通過すればよい。つまり、発光層８からの光が通過する蛍光体含有樹脂膜の厚さを均一にすればよい。従って発光素子２の周囲から、カップ１０の壁面及び上部までの距離が均一になるよう、カップ１０の大きさ及び発光素子２の載置位置を決定すればよい。この発光装置２０であれば、蛍光体３を含有する樹脂６の膜厚を均一に調整することが容易になる。
【０１４０】
（実施の形態５）
さらに、本発明の実施の形態５に係る発光装置として、キャップタイプの発光装置３０を図３１に示す。発光装置３０は、実施の形態２の発光装置２０のモールド１１の表面に蛍光体３を分散させた光透過性樹脂からなるキャップ３１を被せることにより構成される。
【０１４１】
キャップ３１は、蛍光体３ａを光透過性の樹脂６ａに均一に分散させている。この蛍光体３ａを含有する樹脂６ａを、発光装置３０のモールド１１の外面の形状に嵌合する形状に成形している。または、所定の型枠内蛍光体を含有する光透過性の樹脂６ａを入れた後、発光装置３０を該型枠内に押し込み、成型する製造方法も可能である。キャップ３１の樹脂６ａの具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの温度特性、耐候性に優れた透明樹脂、シリカゲル、ガラス、無機バインダーなどが用いられる。上記の他、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、セグメント化ポリウレタン等の熱可塑性ゴム等も使用することができる。また、蛍光体と共に拡散剤、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウムなどを含有させても良い。また、光安定剤や着色剤を含有させても良い。キャップ３１に使用される蛍光体３ａは、一種類のみならず複数の蛍光体を混合したものや、層状に積層したものが利用できる。
【０１４２】
発光装置３０では、キャップ３１内の樹脂６ａにのみ蛍光体３ａを含有させることもできるが、これに加えてカップ１０内にも蛍光体３を含む樹脂６を充填させてもよい。蛍光体３、３ａの種類は同一でも別種でも良く、また、各樹脂６、６ａ内に複数の蛍光体を有することもできる。これにより種々の発光色を実現できる。一例として、白色光を放出する発光装置を挙げる。発光素子２から放出される光は、蛍光体３を励起し、青緑色から緑色及び黄色から赤色に発光する。この蛍光体３から放出される光の一部がキャップ３１の蛍光体３ａを励起し、緑色から黄色系領域に発光する。これら蛍光体の混色光により、キャップ３１の表面からは白色系の光が外部へ放出される。また、搭載される種々の蛍光体に関しては、実施の形態１と同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明の発光装置は、蛍光表示管、ディスプレイ、ＰＤＰ、ＣＲＴ、ＦＬ、ＦＥＤおよび投射管等、特に青色発光ダイオード又は紫外線発光ダイオードを光源とする発光特性に極めて優れた白色の照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できる。また、ＲＧＢの各色を深く鮮やかに再現することが望まれるモニター、デジタルカメラ、プリンタ等のバックライト用の発光装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】実施の形態１に係る発光装置であって、図１（ａ）は斜視図を、（ｂ）は（ａ）のＩＢ−ＩＢ’線における断面図を示す。
【図２】青色ＬＥＤの発光スペクトル図を示す。
【図３】ＣａＡｌＳｉＢyＮ3+y：Ｅｕ：Ｅｕ蛍光体の発光スペクトル図を示す。
【図４】Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ蛍光体の発光スペクトル図を示す。
【図５】Ｃａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ蛍光体の発光スペクトル図を示す。
【図６】Ｓｉ6-xＡｌxＯyＮ8-y：Ｅｕ蛍光体の発光スペクトル図を示す。
【図７】蛍光体及びＬＥＤの色度図を示す。
【図８】参考例１の発光装置の発光スペクトル図を示す。
【図９】実施例２の発光装置の発光スペクトル図（青色４５０ｎｍ励起）を示す。
【図１０】実施例２の発光装置の発光スペクトル図（青色４６０ｎｍ励起）を示す。
【図１１】参考例３の発光装置の発光スペクトル図を示す。
【図１２】参考例４の発光装置の発光スペクトル図を示す。
【図１３】実施形態１を用いた場合の蛍光体沈降状態のイメージ図を示す。
【図１４】比較例１の蛍光体沈降状態のイメージ図を示す。
【図１５】参考例３ｂの発光装置による色バラツキを示す図である。
【図１６】比較例１の発光装置による色バラツキを示す図である。
【図１７】青色ＬＥＤ及びＹＡＧ：Ｃｅを搭載する発光装置における発光スペクトル図を示す。
【図１８】４５０ｎｍＬＥＤ及びＹＡＧ：Ｃｅを搭載する発光装置のＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図１９】４６０ｎｍＬＥＤ及びＹＡＧ：Ｃｅを搭載する発光装置のＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図２０】参考例１ａの発光装置におけるＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図２１】実施例２ａの発光装置におけるＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図２２】参考例３ａの発光装置におけるＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図２３】参考例４ａの発光装置におけるＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図２４】参考例１ｂの発光装置におけるＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図２５】実施例２ｂの発光装置におけるＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図２６】参考例３ｂの発光装置におけるＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図２７】参考例４ｂの発光装置におけるＮＴＳＣ比を示す色度図である。
【図２８】実施の形態２に係る発光装置であって、図２８（ａ）は斜視図を、（ｂ）は断面図を示す。
【図２９】実施の形態３に係る発光装置の断面図である。
【図３０】実施の形態４に係る発光装置の断面図である。
【図３１】実施の形態５に係る発光装置の断面図である。
【図３２】実施例８〜１２の蛍光体の発光スペクトル図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１、２０、３０、４０、６０…発光装置
２…発光素子（ＬＥＤ）
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…蛍光体（蛍光体）
４…リードフレーム
４ａ…リードフレーム電極
５…ボンディングワイヤ
６…樹脂
６ａ…樹脂
８…発光層
９…電極
１０…カップ
１１…モールド
１２…パッケージ
１３…保護素子
１４…凹部
１５…リード電極
１６…支持体
１７…パッケージ
１８…封止部材
３１…キャップ
【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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【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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