(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長の光を出射するＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の光が入射する光学素子と、
を有する発光装置において、
前記光学素子の光入射面には前記ＬＥＤ素子を収容可能な凹部が形成され、
前記凹部の底部と側部とには、セラミックスと蛍光体のみからなる蛍光体層が形成され、
前記凹部の底部と側部とで、前記蛍光体層中の蛍光体の濃度差が±１０質量％以内で、
かつ、前記蛍光体層の厚みの比率が０．５≦（側部／底部）≦２であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記セラミックスが、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムからなる群から選ばれる一種以上の無機酸化物の粒子の焼結体を含む、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記セラミックスが、ポリシロキサンまたはポリシラザンの硬化物を含む、請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
請求項１の発光装置の製造方法であって、
セラミックス前駆体と、蛍光体と、溶媒とを、混合して混合液を調製する工程と、
前記混合液を前記凹部に充填する工程と、
前記混合液の一部を前記凹部から吸引する工程と、
前記凹部を乾燥させ前記蛍光体層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の発光装置の製造方法において、
前記凹部を乾燥させる工程は、
３０℃以上５０℃未満の温度で３０〜６０分間予備加熱する工程と、
１００℃以上５００℃以下の温度で６０〜１８０分間本加熱する工程と、
を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から照明などの用途において、ＬＥＤ素子からの光を励起光として用いて蛍光体を発光させることで、白色光を得る発光装置が開発されている。
このような発光装置としては、例えば、ＬＥＤ素子から出射された青色光により黄色光を出射する蛍光体を用い、それぞれの光を混色させることで白色光とする発光装置や、ＬＥＤ素子から出射された紫外光により、青色、緑色、赤色の光を出射する蛍光体を用いて、蛍光体から出射された３色の光を混色させることで白色光とする発光装置などが知られている。
【０００３】
このような発光装置の構成として、図７（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子２０１上に溶媒等に分散させた蛍光体２０２を塗布乾燥した後に、硬化性樹脂２０３などにより封止することで発光装置としたものが開発されている。
しかしながら、ＬＥＤ素子に蛍光体を塗布する場合、ＬＥＤ素子上には配線が設けられるため、均一な塗布が困難であるという問題があった。また、塗布後に配線を保護するための封止材を設ける際に、塗布した蛍光体が封止材中に流出することで均一性が損なわれ、色ムラの原因となる場合があった。
【０００４】
別の形態としては、図７（ｂ）に示すように、蛍光体２０２が分散された硬化性樹脂２０３により直接ＬＥＤ素子２０１を封止することで、発光装置としたものが開発されている。このような構成においても、封止材中で蛍光体が均一に分散された状態を保持するのは非常に困難であり、封止材の硬化中に蛍光体が沈殿することで均一性が損なわれ、色ムラの原因になる場合があった。
【０００５】
近年では、これらの発光装置の用途が、自動車のヘッドライト等の高輝度が求められる領域に拡大していることもあり、白色ＬＥＤの高出力化が進行している。
しかし、それに伴ってＬＥＤ素子の発熱が増大し、発光装置の温度上昇を招いている。上述のように、ＬＥＤ素子上に蛍光体が直接塗布されるか、もしくは封止材に分散された形で直接ＬＥＤ素子上に設けられる場合には、ＬＥＤ素子の発熱により蛍光体が熱劣化する場合がある。
そのような場合、青色光と黄色光を混色させることで白色光を形成するタイプの発光装置の場合には、黄色光の発光が弱くなることで色のバランスが崩れ、色ムラや色調変化が発生する問題があった。他方、赤、緑、青の光を出射する蛍光体を用いて白色光を形成するタイプの発光装置の場合は、特定の色の蛍光体が劣化することで、色のバランスが崩れ、色ムラや色調変化が発生する場合があった。
【０００６】
そこで、この問題を解決するために、図７（ｃ）に示すように、ＬＥＤ素子２０１と蛍光体層２０２を分離して設け、蛍光体の温度上昇を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。また、ＬＥＤ素子と蛍光体層とを分離するその他の技術として、図７（ｄ）に示すように、外付けのレンズ２０４に素子収容部（凹部２０５）を設け、素子収容部の内周面に蛍光体層２０２を設けて、ＬＥＤ素子２０１を一体的に包囲するようにした技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６６９３９号公報
【特許文献２】特開２００４−２６６１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法によれば、青色のＬＥＤ素子と黄色の蛍光体の発光点が分離するため、青色の光の配光角と黄色の光の配光角の違いに起因する色ズレや色ムラが発生するという問題があるが、特許文献２の方法によれば、ＬＥＤ素子と蛍光体とを直接接触することなく距離を近づけることができるため、配光角の違いによる色ズレや色ムラの発生を抑制可能である。
【０００９】
しかしながら、特許文献２の技術によれば、単に、蛍光体やその他の物質（セラミックス前駆体など）を含む分散液を、凹部２０５に塗布して乾燥させるという構成，製造方法を採用していると考えられるため（特許文献２中の段落００２７参照）、分散液の乾燥工程中に蛍光体など比重の重い物質が凹部２０５の底部２０６に沈殿しやすく、底部２０６と側部２０７とで、蛍光体の厚みにバラツキが生じたり蛍光体の濃度に差が生じたりし、その結果、乾燥工程後の発光装置において色ズレや色ムラが発生するという新たな課題が生じると考えられる。
したがって、本発明の主な目的は、色ズレの発生と色ムラの発生とを抑制することができる発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
特定波長の光を出射するＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の光が入射する光学素子と、
を有する発光装置において、
前記光学素子の光入射面には前記ＬＥＤ素子を収容可能な凹部が形成され、
前記凹部の底部と側部とには、セラミックスと蛍光体とを含有する蛍光体層が形成され、
前記凹部の底部と側部とで、前記蛍光体層中の蛍光体の濃度差が±１０質量％以内で、かつ、前記蛍光体層の厚みの比率が０．５≦（側部／底部）≦２であることを特徴とする発光装置が提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、
特定波長の光を出射するＬＥＤ素子と、
前記ＬＥＤ素子の光が入射する光学素子とを有し、
前記光学素子の光入射面には前記ＬＥＤ素子を収容可能な凹部が形成され、
前記凹部にはセラミックスと蛍光体とを有する蛍光体層が形成された光学素子の製造方法において、
セラミックス前駆体と、セラミックス前駆体に対する重量比が５０〜９５質量％の蛍光体と、セラミックス前駆体と蛍光体との総和に対する重量比が６０質量％以下の溶媒とを、混合して所定の混合液を調製する工程と、
前記混合液を前記凹部に充填する工程と、
前記混合液の一部を前記凹部から吸引する工程と、
前記凹部を乾燥させ前記蛍光体層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様にかかる発光装置によれば、光学素子の凹部の底部と側部とで、蛍光体層の蛍光体の濃度差と蛍光体層の厚みの比率とを一定範囲内に収めるため、色ズレの発生と色ムラの発生とを抑制することができる。
他方、本発明の他の態様にかかる発光装置の製造方法によれば、セラミックス前駆体と蛍光体との総和に対する溶媒の重量比を６０質量％以下とし、蛍光体の重量比をセラミックス前駆体に対して５０〜９５質量％とした混合液を調製し、当該混合液を光学素子の凹部に充填し、吸引した後に乾燥させて蛍光体層を形成することにより、混合液の粘度を適度に保つとともに、蛍光体の分散性を向上させた状態で均一な塗膜を形成することが可能となり、凹部の底部と側部とで、蛍光体層の蛍光体の濃度差と蛍光体層の厚みの比率とを一定範囲内に収めることができ、その結果色ズレの発生と色ムラの発生とを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】発光装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の凹部近傍の拡大図である。
【図３】図１の凹部近傍の拡大図であって図２の変形例を示す図面である。
【図４】発光装置の概略的な設計値を示す図面である。
【図５】発光装置の製造方法を概略的に説明するための図面である。
【図６】発光装置の製造方法を概略的に説明するための図面である。
【図７】従来の発光装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１５】
図１に示す通り、発光装置１００は、主には、ＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１が固定されたマウント部材２と、集光レンズ３と、集光レンズ３に設けられた蛍光体層４と、を備えている。
【００１６】
ＬＥＤチップ１はＬＥＤ素子の一例であり、特定波長の光（本実施形態では青色光）を出射するものである。
ＬＥＤチップ１としては、公知の青色ＬＥＤチップを用いることができる。
青色ＬＥＤチップとしては、ＩｎxＧａ1-xＮ系をはじめ既存のあらゆるものを使用することができる。青色ＬＥＤチップの発光ピーク波長は４４０〜４８０ｎｍのものが好ましい。
なお、ＬＥＤチップ１の出射光の波長及び蛍光体層４の出射光の波長は限定されず、ＬＥＤチップ１による出射光の波長と、蛍光体層４による出射光の波長とが補色関係にあり合成された光が白色光となる組合せであればものであれば、ＬＥＤチップ１として使用可能であるが、本発明の効果を得るためには、ＬＥＤチップ１の出射光及び蛍光体層４の出射光の波長はそれぞれ可視光であることが好ましい。
ＬＥＤチップ１の形態としては、基板上にＬＥＤチップを実装し、そのまま上方または側方に放射させるタイプ、又は、サファイア基板などの透明基板上に青色ＬＥＤチップを実装し、その表面にバンプを形成した後、裏返して基板上の電極と接続する、いわゆるフリップチップ接続タイプなど、どのような形態のＬＥＤチップでも適用することが可能だが、高輝度タイプやレンズ使用タイプの製造方法により適するフリップチップタイプがより好ましい。
【００１７】
マウント部材２は略平板状の部材であり、その上面中央には凹部２１が形成されている。凹部２１を形成する底面２１１は、略平坦な面とされ、内周側面は凹部２１の底面２１１からマウント部材２の上端縁に向けて拡径する傾斜面２１２となっている。傾斜面２１２には、例えばＡｌ、Ａｇ等のミラー部材が設けられていることが好ましい。
マウント部材２としては、特に限定はされないが、光反射性に優れ、ＬＥＤチップ１からの光に対して劣化しにくい材料を用いるのが好ましい。このようなマウント部材２の凹部２１を形成する底面２１１の略中央部にＬＥＤチップ１が固定（実装）されている。
【００１８】
集光レンズ３は、光学素子の一例であって、詳しくはＬＥＤチップ１の上方に設けられ、ＬＥＤチップ１から出射された第１の所定波長の光（青色光）と、蛍光体層４から出射された第２の所定波長の光（黄色光）とを、集光させるためのものである。集光レンズ３は、低融点ガラスや金属ガラス等のガラス材料からなる両凸レンズである。
【００１９】
集光レンズ３の入射面３１側は、ＬＥＤチップ１側に向けて突出している。突出した入射面３１の中央部には、下方が開口した箱状の凹部３２が形成されている。凹部３２にはＬＥＤチップ１が配置（収容）されている。凹部３２を形成する内壁面３２１（天面及び側面）には蛍光体層４が形成されている。凹部３２は、ＬＥＤチップ１の上方及び側方を覆っており、蛍光体層４もＬＥＤチップ１の上方及び側方を覆っている。好ましくは、蛍光体層４が設けられる内壁面３２１と、ＬＥＤチップ１の発光面の形状とが相似形となっている。
このように入射面３１は、凹部３２を形成する内壁面３２１と、凹部３２を囲んでマウント部材２の底面２１に当接する当接面３１４と、当接面３１４から集光レンズ３の周縁部へと拡径するように傾斜する傾斜面３１２と、傾斜面３１２に連続して設けられ集光レンズ３の周縁部に向けて延びる平坦な面３１３と、を備えている。
当接面３１４は平坦であり、マウント部材２の凹部２１の底面２１１に当接している。傾斜面３１２は、集光レンズ３の光軸が直交する面に対して傾斜している。周縁部の平坦な面３１３は、マウント部材２の上端縁と密着した状態で封止材６により接合されている。その結果、ＬＥＤチップ１からの光が外部へ漏れないようになっている。
【００２０】
マウント部材２上に集光レンズ３が接合されており、凹部３２によってＬＥＤチップ１の全周囲が覆われている。その結果、マウント部材２と集光レンズ３との間に空間部７が形成される。
空間部７は、マウント部材２の底面２１１と集光レンズ３の凹部３２（蛍光体層４）との間の第１の空間部７１と、マウント部材２の底面２１１，傾斜面２１２と集光レンズ３の傾斜面３１２との間の第２の空間部７２とに、区画される。
ＬＥＤチップ１は第１の空間部７１の内部に密閉されており、外気の酸素や湿度による劣化が抑制されている。
第１及び第２の空間部７１，７２は気体が充填されて気体層Ｋとなっており、例えば窒素等の気体がパージされている。
【００２１】
ＬＥＤチップ１と蛍光体層４との間に気体層Ｋを設けることによって、ＬＥＤチップ１で発生した熱が蛍光体層４や封止材６に伝達しにくく、蛍光体の温度上昇による色調の変化を抑制し、蛍光体や封止材６の劣化を防止することが可能となり、蛍光体の発光強度が熱により低下することによる色ずれや色ムラを抑制するとともに、蛍光体が熱により経時劣化して失活することによる色ずれや色ムラも効果的に抑制することができる。
さらに、第２の空間部７２に気体層Ｋが形成されることから、図１中矢印Ｚで示すように、蛍光体層４から放射された光が傾斜面３１２により全反射され易く、蛍光体からの出射光の利用効率が高い配置となる。
なお、第２の空間部７２は形成されなくてもよく、集光レンズ３の傾斜面３１２とマウント部材２の傾斜面２１２とが当接するような構成であってもよい。
【００２２】
一方、集光レンズ３の光の出射面側の出射面３３は、略半球状をなしている。出射面３３の形状は、その他、ドーム状、非球面状、シリンドリカル形状など、集光特性や配光特性等を考慮して所望に設計された形状を任意に用いることができる。また、出射面３３側は、集光レンズ３の中央に窪みを有する形状なども、任意に用いることができる。厚さや直径なども、特に限定されるものではない。また、集光レンズ３の出射面３３を、集光性を持たせたフレネル構造とすることで集光レンズ３を薄型化することができ、発光装置１００を更に小型化することが可能となる。
【００２３】
蛍光体層４は、ＬＥＤチップ１から出射される第１の所定波長の光を第２の所定波長に変換する蛍光体を有している。本実施の形態では、蛍光体層４は、ＬＥＤチップ１から出射される青色光を黄色光に変換するようになっている。
蛍光体層４は主に蛍光体とセラミックスとで構成された層である。本発明におけるセラミックスとは、焼結されることで形成された蛍光体以外の無機相を意味する。
蛍光体層４は、基本的には蛍光体が、セラミックスに対し５０〜９５質量％の重量比で分散されていることが好ましい。
【００２４】
＜蛍光体＞
蛍光体層４中の蛍光体としては、（Ａ１）又は（Ａ２）の工程と（Ｂ）の工程とを経て形成された焼結体が好ましく使用される。
（Ａ１）Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ａｌ、Ｌａ及びＧａの酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を、化学量論比で十分に混合して混合原料を得る。
（Ａ２）Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｓｍの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。
（Ｂ）（Ａ１），（Ａ２）の各工程で得られた混合原料のいずれか一方に対し、フラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して加圧し、成形体を得る。その後、成形体を坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して、蛍光体の発光特性を持った焼結体を得ることができる。
【００２５】
＜セラミックス前駆体＞
セラミックス前駆体としては、乾燥、焼結されてセラミックスを形成する溶液に含まれる溶媒、蛍光体以外の成分を意味している。
【００２６】
（無機微粒子分散液）
本発明における蛍光体層４を形成する為の溶液としては、セラミックス前駆体として、無機酸化物微粒子を含有する分散液中に蛍光体粒子を分散させた分散液が一例として挙げられる。無機微粒子分散液としては後述する調整方法により作成可能であり、１ｎｍ〜５００ｎｍの平均粒径の無機酸化物微粒子が５〜５０質量％の濃度で溶媒中に分散しているものが好ましく用いられる。
無機酸化物粒子としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム等の粒子が好ましく用いられ、分散媒としてはアルコール溶媒，水溶媒が使用可能である。アルコール溶媒と水溶媒との一方のみを単独で使用してもよいし、アルコール溶媒と水溶媒との両方を併用してもよい。アルコール溶媒としては、メタノール，エタノール，イソプロパノール（ＩＰＡ）などが使用可能である。この無機酸化物微粒子分散液に蛍光体粒子を所定の重量比で分散させた後に乾燥、焼結工程を経て蛍光体層４を形成することができる。この場合、セラミックス前駆体は、無機酸化物微粒子を指す。
【００２７】
（ゾル-ゲル溶液）
本発明における蛍光体層４を形成する為の溶液としては、いわゆるゾルゲル溶液といわれる溶液に蛍光体粒子を分散させた分散液を用いることもできる。ゾルゲル溶液とは、加水分解等の反応によりゲル化した後、ゲルを加熱、焼成することによりセラミックスが形成されるものであってもよいし、溶媒成分を揮発させることにより、ゲル化することなく直接セラミックスが形成されるものであってもよい。ゾルゲル溶液中には、セラミックス前駆体として、金属アルコキシドやポリシロキサン等の金属化合物が用いられる。
前者（ゾルゲル溶液）の場合、金属化合物は有機化合物でもよいし無機化合物でもよい。好ましい金属化合物としては、例えば、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート、硝酸塩、酸化物などが挙げられる。中でも金属アルコキシドは、加水分解と重合反応によりゲル化し易いため好ましく、特にテトラエトキシシランが好ましく用いられる。また、複数種の金属化合物を組み合わせて使用してもよい。ゾルゲル溶液としては、上記金属化合物の他、加水分解用の水、溶媒、触媒等を適宜含有させることが好ましい。溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類が挙げられる。また、触媒として、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、フッ酸、アンモニア等を用いることができる。例えば、金属化合物としてテトラエトキシシランを用いる場合、テトラエトキシシラン１００質量部に対して、エチルアルコール１３８質量部、純水５２質量部とすることが好ましい。この場合、ゲルを加熱する際の加熱温度は１５０℃〜２５０℃が好ましく、ＬＥＤチップ１等の劣化をより抑制する観点からは１５０℃〜２００℃とすることがより好ましい。また、金属化合物としてポロシロキサンを用いる場合、塗布後の加熱温度は１５０℃〜５００℃が好ましく、ＬＥＤチップ１等の劣化をより抑制する観点からは１５０℃〜３５０℃とすることがより好ましい。また、ゾルゲル溶液は、種々の目的により無機酸化物粒子を含有することができる。この場合、ゾルゲル溶液中のセラミックス前駆体は上述の金属化合物と無機酸化物粒子を意味しており、セラミックス前駆体の重量も無機酸化物粒子と金属化合物の総和を意味する。
【００２８】
（ポリシラザン溶液）
本発明における蛍光体層４を形成する為の溶液としては、セラミックス前駆体としてポリシラザンを用いた溶液中に蛍光体粒子を分散させた分散液を用いることも可能である。
本発明で用いられるポリシラザンとは下記一般式（１）で表される化合物を表す。
（Ｒ１Ｒ２ＳｉＮＲ３）ｎ  …  （１）
式中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３はそれぞれ独立して水素原子またはアルキル基、アリール基、ビニル基、シクロアルキル基を表し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうち少なくとも１つは水素原子であり、好ましくはすべてが水素原子であり、ｎは１〜６０の整数を表す。
上述の一般式（１）の範囲で、ポリシラザンの分子形状はいかなる形状であってもよく、例えば、直鎖状または環状であってもよい。
上記一般式（１）に示すポリシラザンと必要に応じた反応促進剤を、適切な溶媒に溶かした溶液中に所定の重量比で蛍光体粒子を分散させた分散液を塗布し、加熱やエキシマ光処理、UV光処理を行うことで硬化した、耐熱性、耐光性の優れたセラミック膜を作成することができる。特に、１７０〜２３０ｎｍの範囲の波長成分を含むＵＶＵ放射線（例えばエキシマ光）を照射して硬化させた後に、加熱硬化を行うとさらに水分の浸透防止効果を向上させることができる。
反応促進剤としては酸、塩基などを用いることが好ましいが用いなくても良い。反応促進剤としては例えばトリエチルアミン、ジエチルアミン、Ｎ,Ｎ-ジエチルエタノールアミン、Ｎ,Ｎ-ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、塩酸、シュウ酸、フマル酸、スルホン酸、酢酸やニッケル、鉄、パラジウム、イリジウム、白金、チタン、アルミニウムを含む金属カルボン酸塩などが挙げられるがこれに限られない。
反応促進剤を用いる場合に特に好ましいのは金属カルボン酸塩であり、添加量はポリシラザンを基準にして０．０１〜５ｍｏｌ％が好ましい添加量である。
溶媒としては脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン炭化水素、エーテル類、エステル類を使用することができる。好ましくはメチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジメチルフルオライド、クロロホルム、四塩化炭素、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチルブチルエーテルである。
また、ポリシラザン溶液中には、種々の目的で無機酸化物粒子を添加することもできる。この場合、ゾルゲル溶液中のセラミックス前駆体はポリシラザンと無機酸化物粒子、更に反応促進剤が含まれる場合は反応促進剤も含めた添加剤全てを意味しており、セラミックス前駆体の重量もポリシラザン、無機酸化物及び反応促進剤の総和を意味する。
また、ポリシラザン溶液におけるポリシラザン濃度は高い方が好ましいが、濃度の上昇はポリシラザンの保存期間の短縮につながるため、ポリシラザンは、溶媒中に５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下で溶解していることが好ましい。
【００２９】
図２に示す通り、集光レンズ３の凹部３２（内壁面３２１）は、底部３２２（底面）と側部３２３（側面）とで構成され、底部３２２と側部３２３とが全体的に（全面にわたり）蛍光体層４で被覆されている。
発光装置１００では、蛍光体層４が（１），（２）の２つの条件を同時に満たしている。
（１）凹部３２の底部３２２と側部３２３とで、蛍光体層４中の蛍光体の濃度差が±１０質量％以内である。
（２）凹部３２の底部３２２と側部３２３とで、蛍光体層４の厚みの比率が０．５≦（側部／底部）≦２である。
【００３０】
（１）の条件に関し、蛍光体層４中の蛍光体濃度は、底部３２２の「中央部３２４」の蛍光体濃度を測定してこれを底部３２２の蛍光体濃度と、側部３２３の「中央部３２５」の蛍光体濃度を測定してこれを側部３２３の蛍光体濃度とする。底部３２２の蛍光体濃度と側部３２３の蛍光体濃度とを測定する場合は、各中央部３２４，３２５から蛍光体層４を削り取り、その削り片からエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いて構成成分の濃度比を測定する。
（２）の条件に関しても、蛍光体層４の厚みは、底部３２２の「中央部３２４」の蛍光体層４の厚み３２６を測定してこれを底部３２２の厚みと、側部３２３の「中央部３２５」の蛍光体の厚み３２７を測定してこれを側部３２３の厚みとする。蛍光体層４の厚みの比率は、厚み３２６，３２７を比較対象として、０．５≦（厚み３２７／厚み３２６）≦２の条件を満たすか否かを判断する。
【００３１】
なお、集光レンズ３の凹部３２を、図３に示す通り、ドーム状（半球状，半楕円球状など）に形成してもよい。
この場合、凹部３２を断面視して、凹部３２を、ＬＥＤチップ１の中心部１０（マウント部材２との接触面の中心部）から放射状に３等分する直線を引き、その中央部を底部３２２と、その両端部を側部３２３とする。
【００３２】
続いて、発光装置１００の動作について説明する。
【００３３】
ＬＥＤチップ１が集光レンズ３に向かって青色光を出射すると、この青色光は第１の空間部７１の気体層Ｋを介して蛍光体層４に入射する。すると、この青色光によって励起された蛍光体層４の蛍光体から黄色光が出射する。
その結果、蛍光体層４を透過した青色光と、蛍光体で生じた黄色光とが重ね合わされて、白色光が集光レンズ３の出射面３３から出射される。
このとき、集光レンズ３の傾斜面３１２が全反射リフレクタとして機能し光利用効率が向上する。
以上の発光装置１００は、自動車用のヘッドライトなどとして好適に使用することができる。
【００３４】
続いて、発光装置１００の好ましい設計について説明する。
【００３５】
集光レンズ３の曲率Ｒ、屈折率ｎ、集光レンズ３の傾斜面３１２の角度θ（光軸に直交する面と傾斜面とのなす角度）の最適範囲は、式（３）の条件を満たすことが好ましい。
０．３＜ｎ・（√θ）／Ｒ２＜５．０  …  （３）
集光レンズ３の曲率Ｒ、傾斜面３１２の角度θが上記範囲内である場合には、集光レンズ３による屈折率効果と反射面による光路変化の効果のバランスが良く、光を効率良く正面方向に導くことができる。
【００３６】
具体的に好ましい数値は次の通りである（図４参照）。
集光レンズ３の曲率Ｒが３．１５、屈折率ｎが１．５８、集光レンズ３の凹部３２の深さが０．２２ｍｍ以下、集光レンズ３の凹部３２の幅が√２ｍｍ、集光レンズ３の出射面３３と入射面３１との境界部から入射面３１の平坦な面３１３までの鉛直方向の高さが０．２５ｍｍである。
マウント部材２の幅が８ｍｍ、マウント部材２の凹部２１の幅が４．６ｍｍ、マウント部材２の凹部２１を形成する底面２１１の幅が２．０ｍｍである。
ＬＥＤチップ１は１ｍｍ角である。
【００３７】
続いて、発光装置１００の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、図５（ａ）に示すように、複数の集光レンズ３が互いに周縁部で連続した状態で形成されてなる光学素子ユニット３０を成形する。
具体的には、ガラス基板の一方の面と、集光レンズ３の入射面３１側の形状に対応したキャビティを複数有する成形型（図示しない）との間に、集光レンズ３のガラス材料を充填して硬化させる。
その後、ガラス基板の他方の面と、集光レンズ３の出射面３３側の形状に対応したキャビティを複数有する成形型（図示しない）との間に、集光レンズ３のガラス材料を充填して硬化させた後、離型する。
これによって、ガラス基板の両面にレンズ部を有する複数の集光レンズ３が、その周縁部で互いに連続（連結）した状態の光学素子ユニット３０が成形される。
なお、光学素子ユニット３０の成形方法は、これに限らず周知のガラスモールド成形や射出成形等によって成形しても良い。
【００３９】
その後、図６に示すように、得られた光学素子ユニット３０を、凹部３２が上側に向くように配置する。
これとは別に、セラミックス前駆体，蛍光体，溶媒を混合した所定の混合液４０を調製する。すなわち、上記で説明した無機微粒子分散液，ゾル−ゲル溶液，ポリシラザン溶液などを調製する。セラミックス前駆体と蛍光体と溶媒とでは、溶媒の重量比を、セラミックス前駆体と蛍光体との総和に対し６０質量％以下とすることが好ましい。蛍光体層４の形成成分同士のセラミックス前駆体と蛍光体とでは、蛍光体の重量比を、セラミックスに対し５０〜９５質量％とすることが好ましい。溶媒としてはセラミックス前駆体が分散、溶解すれば、いずれの溶媒でも使用可能である。
【００４０】
その後、図６（ａ）に示すように、所定量の混合液４０を、ディスペンサ５０から光学素子ユニット３０の凹部３２に滴下・充填する。この状態において、混合液４０は表面張力により凹部３２の底部３２２から側部３２３にかけて液面がやや上昇し、底部３２２がやや凹んだ状態となる。
その後、図６（ｂ）に示すように、混合液４０の一部（特に液体成分）を、マイクロピペッタ６０で凹部３２から吸引する（吸い取る）。
その後、凹部３２を乾燥させ、図６（ｃ）に示すように、凹部３２に対し蛍光体層４を形成する。凹部３２を乾燥させる工程では、好ましくは加熱処理を２段階にわける。１段階目の加熱では、３０℃以上５０℃未満の温度で３０〜６０分間予備加熱し、２段階目の加熱では、１００℃以上５００℃以下の温度で６０〜１８０分間本加熱する。
【００４１】
なお、図６の蛍光体層４を形成する工程では、集光レンズ３に形成した凹部３２の内壁面３２１に、予め、濡れ性を向上させる処理を施しておき、その上で混合液４０を滴下・充填して吸引し、乾燥させることが好ましい。
例えば、溶媒が親水性であれば、充填部も親水性であるほうが、濡れ性が良好となり、良質な膜を作成することができ、疎水性の場合も同様なことが言える。
親水性にする表面処理方法としては例えばコロナ処理に代表されるプラズマ放電処理やカップリング反応処理、オゾン処理、紫外線処理等があり、何れの処理方法を用いても良い。また適当なカップリング反応処理剤を用いることで疎水性に表面状態を変化させることが出来る。
【００４２】
一方、図５（ａ）に示すように、上面に複数の凹部２１が形成された基台２０を準備し、各凹部２１の底面２１１にＬＥＤチップ１をそれぞれ固定し、配線等を行っておく。
その後、図５（ｂ）に示すように、蛍光体層４がＬＥＤチップ１側を向くようにして、集光レンズ３の周縁部と基台２０の上端縁とを封止材６（図示略）によって接合する。接合の際には、第１の空間部７１と第２の空間部７２とに対し、それぞれ窒素等の気体をパージして気体層Ｋを形成する。
その後、１つのＬＥＤチップ１及び１つの集光レンズ３の単位毎に、隣り合う集光レンズ３の間及び基台２０を切断する。その結果、マウント部材２に、蛍光体層４を有する集光レンズ３が接合されてなる複数の発光装置１００が製造される。
【００４３】
以上の本実施形態によれば、混合液４０の調製に際しては蛍光体の重量比をセラミックス前駆体に対して５０〜９５質量％とし、溶媒の重量比を、セラミックス前駆体と蛍光体との総和に対し６０質量％以下とした混合液４０を凹部３２に滴下・充填した後にその一部を吸引するという特殊な製法を採用するため、蛍光体層４中でセラミックス中に蛍光体が適切に分散される。
その結果、凹部３２の底部３２２と側部３２３とで、蛍光体の濃度差と厚みの比率とが一定範囲内に収まる蛍光体層４を形成することができ、色ズレの発生と色ムラの発生とを抑制することができる（実施例参照）。
なお、ここでいう「色ズレ」とは、発光装置１００を正面から見た場合に、青色光，黄色光の混色による白色領域が形成されるが、その外側に蛍光体層４を透過した青色光による青色領域も同時に形成され、白色領域と青色領域との両方が形成される現象をいい、「色ムラ」とは、発光装置１００の発光面で色分布（青色光と黄色光とが点在する状態）が形成される現象をいう。
【実施例】
【００４４】
（１）サンプルの作製
基本的には、図１と同様の構成を有する複数の発光装置を製造し、装置ごとに蛍光体層の構成に変更を加えた。
各構成の詳細は下記の通りである。
【００４５】
（１．１）ＬＥＤチップ
大きさが１０００μｍ×１０００μｍ×１００μｍの青色ＬＥＤチップを使用し、当該青色ＬＥＤチップをマウント部材に対しフリップチップ実装した。
（１．２）集光レンズ
出射面の曲率を３．１５と、屈折率ｎを１．５８と、凹部の深さを０．２２ｍｍと、凹部の幅を√２ｍｍとして、設計した集光レンズを使用した。
【００４６】
（１．３）蛍光体の調製
下記蛍光体原料を充分に混合した混合物をアルミ坩堝に充填し、これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合し、水素含有窒素ガスを流通させた還元雰囲気中において、１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品（（Ｙ０．７２Ｇｄ０．２４）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ０．０４）を得た。
Ｙ２Ｏ３  …  ７．４１ｇ
Ｇｄ２Ｏ３  …  ４．０１ｇ
ＣｅＯ２  …  ０．６３ｇ
Ａｌ２Ｏ３  …  ７．７７ｇ
【００４７】
その後、得られた焼成品を、粉砕、洗浄、分離、乾燥して粒径５μｍ程度の所望の「蛍光体Ａ」を得た。
蛍光体Ａについて、組成を調べたところ、所望の蛍光体であることを確認でき、波長４６５ｎｍの励起光における発光波長を調べたところ、おおよそ波長５７０ｎｍにピーク波長を有していた。
【００４８】
（１．４）無機酸化物の分散液の調製
１Ｌ（リットル）のステンレスポットに純水４００ｇを入れ、ＩＫＡ社製ウルトラタラックスＴ２５デジタルを用いて６０００ｒｐｍにて、酸化珪素（電気化学工業株式会社製SFP-20M，平均粒径300nm）６００ｇを５分かけて添加し、その後３００分間分散をおこなった。
その後、１０００ｇのイソプロパノールを添加し、バス温４０℃，２．０×１０２ｔｏｒｒ（２．７×１０４Ｐａ）の減圧下にて残質量が８００ｇとなるまでエバポレータにより溶媒除去する操作を３回繰り返し、最後にイソプロパノールを２００ｇ加えて総質量１０００ｇとし、「分散液Ｂ」を得た。
【００４９】
（１．５）サンプル１
１００ｇの分散液Ｂに対し、４０ｇの蛍光体Ａを添加・混合し、「蛍光体分散液Ｃ」を作製した。蛍光体分散液Ｃ中の溶媒，セラミックス前駆体，蛍光体の比率（質量％）は２５．８％，４２．８％，２５．８％であった。
その後、蛍光体分散液Ｃを、集光レンズの凹部に滴下・充填して乾燥させ、１５０℃で１２０分焼成し、これを「サンプル１」とした。
【００５０】
（１．６）サンプル２
サンプル１と同様の蛍光体分散液Ｃを作製し、蛍光体分散液Ｃを、集光レンズの凹部に滴下・充填して余分量を吸引し、乾燥させ、１５０℃で１２０分焼成し、これを「サンプル２」とした。
【００５１】
（１．７）サンプル３
１００ｇの分散液Ｂに対し、２４０ｇの蛍光体Ａを添加・混合し、「蛍光体分散液Ｄ」を作製した。蛍光体分散液Ｄ中の溶媒，セラミックス前駆体，蛍光体の比率（質量％）は１１．７％，１７．６％，７０．５％であった。
その後、蛍光体分散液Ｄを、集光レンズの凹部に滴下・充填して乾燥させ、１５０℃で１２０分焼成し、これを「サンプル３」とした。
【００５２】
（１．８）サンプル４
サンプル１と同様の蛍光体分散液Ｄを作製し、蛍光体分散液Ｄを、集光レンズの凹部に滴下・充填して余分量を吸引し、乾燥させ、１５０℃で１２０分焼成し、これを「サンプル４」とした。
【００５３】
（１．９）サンプル５
１００ｇの分散液Ｂに対し、１４０ｇの蛍光体Ａを添加・混合し、「蛍光体分散液Ｅ」を作製した。蛍光体分散液Ｅ中の溶媒，セラミックス前駆体，蛍光体の比率（質量％）は１６．６％，２５％，５８．４％であった。
その後、蛍光体分散液Ｅを、集光レンズの凹部に滴下・充填して余分量を吸引し、乾燥させ、１５０℃で１２０分焼成し、これを「サンプル５」とした。
【００５４】
（１．１０）サンプル６
１００ｇの分散液Ｂに対し、５４０ｇの蛍光体Ａを添加・混合し、「蛍光体分散液Ｆ」を作製した。蛍光体分散液Ｆ中の溶媒，セラミックス前駆体，蛍光体の比率（質量％）は９．４％，６．３％，８４．３％であった。
その後、蛍光体分散液Ｆを、集光レンズの凹部に滴下・充填して余分量を吸引し、乾燥させ、１５０℃で１２０分焼成し、これを「サンプル６」とした。
【００５５】
（１．１１）サンプル７
ポロシロキサン分散液（ＣＩＫナノテック社製ＣＯＡＴ−ＡＴ）１ｇ中に蛍光体Ａを０．５６ｇ混合し、「蛍光体分散液Ｇ」を作製した。蛍光体分散液Ｇ中の溶媒，セラミックス前駆体，蛍光体の比率（質量％）は５５．１％，８．９％，３６％であった。
その後、蛍光体分散液Ｇを、集光レンズの凹部に滴下・充填して余分量を吸引し、乾燥させ、３５０℃で１８０分焼成し、これを「サンプル７」とした。
【００５６】
（１．１２）サンプル８
ジブチルエーテル中に２０質量％のポリシラザンと微量の反応促進剤（パラジウム触媒）を含有するポリシラザン分散液（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製アクアミカＮＬ１２０）１ｇ中に蛍光体Ａを０．８ｇ混合し、「蛍光体分散液Ｈ」を作製した。蛍光体分散液Ｈ中の溶媒，セラミックス前駆体，蛍光体の比率（質量％）は４４．４％，１１．１％，４４．４％であった。
その後、蛍光体分散液Ｈを、集光レンズの凹部に滴下・充填して余分量を吸引し、乾燥させ、３５０℃で１８０分焼成し、これを「サンプル８」とした。
【００５７】
（１．１３）サンプル９
ジブチルエーテル中に２０質量％のポリシラザンと微量の反応促進剤（アミン系触媒）を含有するポリシラザン分散液 （ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製アクアミカＮＰ１２０）１ｇ中に蛍光体Ａを０．８ｇ混合し、「蛍光体分散液Ｉ」を作製した。蛍光体分散液Ｉ中の溶媒，セラミックス前駆体，蛍光体の比率（質量％）は４４．４％，１１．１％，４４．４％であった。
その後、蛍光体分散液Ｉを、集光レンズの凹部に滴下・充填して余分量を吸引し、乾燥させ、３５０℃で１８０分焼成し、これを「サンプル９」とした。
【００５８】
（１．１４）サンプル１０
ジブチルエーテル中に２０質量％のポリシラザンを含有するポリシラザン分散液 （ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製アクアミカＮＮ１２０）１ｇ中に蛍光体Ａを０．８ｇ混合し、「蛍光体分散液Ｊ」を作製した。蛍光体分散液Ｊ中の溶媒，セラミックス前駆体，蛍光体の比率（質量％）は４４．４％，１１．１％，４４．４％であった。
その後、蛍光体分散液Ｊを、集光レンズの凹部に滴下・充填して余分量を吸引し、乾燥させ、３５０℃で１８０分焼成し、これを「サンプル１０」とした。
【００５９】
（２）サンプルの評価
（２．１）厚みのバラツキ
各サンプルの蛍光体層を特定の箇所（凹部の底部中央部と側部中央部）で削り落とし、底部と側部とで、削る前後での深さの差を測定し、蛍光体層の厚みの比率（＝側部／底部）（％）を算出した。
測定装置としてミツトヨ製測定顕微鏡ＭＦ−Ａ５０５Ｈを使用した。
算出結果を表１に示す。
【００６０】
（２．２）濃度のバラツキ
各サンプルの蛍光体層を特定の箇所（凹部の底部中央部と側部中央部）で削り落とし、底部と側部とで、蛍光体層の構成成分の濃度比を測定し、蛍光体層の濃度差（質量％）を算出した。
測定装置としてＥＤＸ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置）を用いた。
算出結果を表１に示す。
【００６１】
（２．３）色ズレの有無
発光点から一定距離で写る光の色を目視で観察し、色ズレの発生の有無を調べた。一般に、発光点から離れるほど色ズレは顕著になるので、優れた発光装置ほど発光点から離れても色ズレは発生しないと判断することができる。
調べた結果を表１に示す。
表１中、◎，○，△，×の基準は下記の通りである。
「◎」…３ｍ以上の距離でも色ズレが確認されない
「○」…３ｍ以上の距離で色ズレが確認される
「△」…１．５ｍ以上〜３ｍ未満の距離で色ズレが確認される
「×」…０．５ｍ以上〜１．５ｍ未満の距離で色ズレが確認される
【００６２】
（２．４）色ムラの有無
光源（発光装置）から一定の距離をあけた位置に向けて光照射し、その位置で目視により色ムラの具合を調べた。
「色ムラ」とは、発光面内の色分布を意味しており、発光点から離れるほど光源の面積の影響は小さくなり、色ムラの影響は小さくなる。
調べた結果を表１に示す。
表１中、◎，○，△，×の基準は下記の通りである。
「◎」…光源から５ｃｍ未満の位置でも色ムラが確認されない
「○」…光源から５ｃｍの位置で色ムラが確認される
「△」…光源から１０ｃｍの位置で色ムラが確認される
「×」…光源から２０ｃｍの位置で色ムラが確認される
【００６３】
【表１】
0005407931.tif 000002
【００６４】
（３）まとめ
表１に示す通り、サンプル１〜３では色ズレ，色ムラの発生が顕著であるのに対し、サンプル４〜１０では結果が良好であった。
この結果から、蛍光体層の蛍光体の濃度差と蛍光体層の厚みの比率とを一定範囲内に収めることは、色ズレの発生と色ムラの発生とを抑制するのに有用であることがわかる。
【符号の説明】
【００６５】
１  ＬＥＤチップ
１０  中心部
２  マウント部材
２１  凹部
２１１  底面
２１２  傾斜面
３  集光レンズ
３１  入射面
３１２  傾斜面
３１３  平坦な面
３１４  当接面
３２  凹部
３２１内壁面
３２２  底部
３２３  側部
３２４，３２５  中央部
３２６，３２７  厚み
３３  出射面
４  蛍光体層
６  封止材
７  空間部
７１  第１の空間部
７２  第２の空間部
３０  光学素子ユニット
４０  ディスペンサ
５０  混合液
６０  マイクロピペッタ
１００  発光装置
２０１  ＬＥＤ素子
２０２  蛍光体（蛍光体層）
２０３  硬化性樹脂
２０４  レンズ
２０５  凹部
２０６  底部
２０７  側部
【図１】
0005407931.tif 000003
【図２】
0005407931.tif 000004
【図３】
0005407931.tif 000005
【図４】
0005407931.tif 000006
【図５】
0005407931.tif 000007
【図６】
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【図７】
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