(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体発光装置に設けられた際に半導体発光装置の発光効率を低下させることなく、蛍光体の含有量を減少させてコスト低減を図ることができる波長変換部材、及び波長変換部材を用いた半導体発光装置を提供する。【解決手段】入射光の少なくとも一部を波長変換して入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材４であって、入射光の少なくとも一部を吸収して入射光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体４ａと、入射光および出射光を拡散する光拡散要素４ｂと、光拡散要素を保持する母材４ｃと、を含み、０．０１≦｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）≦１．０の数式を満たす。【選択図】図４
2014039006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の少なくとも一部を波長変換して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材であって、
前記入射光の少なくとも一部を吸収して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体と、
前記入射光および前記出射光を拡散する光拡散要素と、
前記光拡散要素を保持する母材と、を含み、
０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０
の数式を満たすことを特徴とする波長変換部材。
【請求項２】
前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値は、０．６以下であることを特徴とする請求項１に記載の波長変換部材。
【請求項３】
前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値は、０．２以下であることを特徴とする請求項１に記載の波長変換部材。
【請求項４】
前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜の値は、０．０７以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項５】
前記光拡散要素を含まないで、同一色度の出射光を放射する波長変換部材を作成した場合の前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］を基準として、前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］の減少比率が、３．０％〜８６％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項６】
前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値は、０．０４以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項７】
前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値は、０．０５以上であることを特徴とする請求項６に記載の波長変換部材。
【請求項８】
２８  ≦  ｄｙ／ｄｘ  ≦  ４４７
ｘ：｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）
ｙ：前記光拡散要素を含まないで、同一色度の出射光を放射する波長変換部材を作成した場合の前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］を基準として、前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］の減少比率
の数式を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項９】
前記蛍光体及び前記光拡散要素は、前記母材内に混在していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１０】
前記蛍光体及び前記光拡散要素は、前記母材内に互いに分離して含有されるとともに、蛍光体層及び光拡散層を形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１１】
前記蛍光体層及び前記光拡散層は、互いに接触しつつ積層されていることを特徴とする請求項１０に記載の波長変換部材。
【請求項１２】
前記母材は、前記蛍光体層と前記光拡散層とを離間する空隙層を有することを特徴とする請求項１０に記載の波長変換部材。
【請求項１３】
前記光拡散要素の屈折率が、１．０以上１．９以下であり、
前記母材の屈折率が、１．３以上１．７以下であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１４】
前記光拡散要素は、珪素、アルミニウム、チタン、及び、ジルコニウムからなる群の少なくとも１つの元素を含む無機系光拡散材、又は、有機系光拡散材であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１５】
前記有機系光拡散材が、元素として珪素を含む有機系光拡散材、又は、アクリル系光拡散材であることを特徴とする請求項１４に記載の波長変換部材。
【請求項１６】
前記光拡散要素は、気泡からなることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１７】
前記母材が、樹脂またはガラスからなることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１８】
前記樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１つの樹脂であることを特徴とする請求項１７に記載の波長変換部材。
【請求項１９】
前記樹脂がポリカーボネート樹脂であり、前記光拡散要素がポリメチルシルセスキオキサン粒子であることを特徴とする請求項１７に記載の波長変換部材。
【請求項２０】
配線基板と、
前記配線基板の実装面に配置された半導体発光素子と、
入射光の少なくとも一部を波長変換して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材と、を含む半導体発光装置であって、
前記波長変換部材は、入射光の少なくとも一部を吸収して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体と、前記入射光および前記出射光を拡散する光拡散要素と、前記光拡散要素を保持する母材と、を含み、
前記波長変換部材は、
０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０
の数式を満たすことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２１】
前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値は、０．６以下であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光装置。
【請求項２２】
前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値は、０．２以下であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体発光装置。
【請求項２３】
前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜の値は、０．０７以上であることを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項２４】
前記光拡散要素を含まない場合の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を基準として、発光効率（ｌｍ／Ｗ）の維持率が９０％以上であり、且つ、前記光拡散要素を含まない場合と比較して前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］が減少していることを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項２５】
前記半導体発光素子と前記波長変換部材とは、離間していることを特徴とする請求項２０乃至２４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項２６】
前記蛍光体及び前記光拡散要素は、前記母材内に混在していることを特徴とする請求項２０乃至２５のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項２７】
前記蛍光体及び前記光拡散要素は、前記母材内に互いに分離して含有されるとともに、蛍光体層及び光拡散層からなる積層構造を形成することを特徴とする請求項２０乃至２５のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項２８】
前記半導体発光素子から前記蛍光体層までの距離は、前記半導体発光素子から前記光拡散層までの距離よりも小なることを特徴とする請求項２７に記載の半導体発光装置。
【請求項２９】
前記半導体発光素子から前記蛍光体層までの距離は、前記半導体発光素子から前記光拡散層までの距離よりも大なることを特徴とする請求項２７に記載の半導体発光装置。
【請求項３０】
前記光拡散要素の屈折率が、１．０以上１．９以下であり、
前記母材の屈折率が、１．３以上１．７以下であることを特徴とする請求項２０乃至２９のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項３１】
前記母材が、樹脂またはガラスからなることを特徴とする請求項２０乃至３０のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項３２】
前記樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１つの樹脂であることを特徴とする請求項３１に記載の半導体発光装置。
【請求項３３】
前記樹脂が、ポリカーボネート樹脂であり、前記光拡散要素がポリメチルシルセスキオキサン粒子であることを特徴とする請求項３１に記載の半導体発光装置。
【請求項３４】
前記波長変換部材で波長変換されなかった前記半導体発光素子から放射される光と、前記波長変換部材で変換された光が混合して白色光を放射することを特徴とする請求項２０乃至３３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項３５】
前記半導体発光装置の前記配線基板上に反射板が設けられ、反射率が８０％以上である部位の面積が、該配線基板上の面積の５０％以上であることを特徴とする請求項２０乃至３４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項３６】
前記半導体発光装置は枠体を有し、前記配線基板上及び枠体内壁面上に反射板が設けられ、反射率が８０％以上である部位の面積が、該枠体内壁面上及び該配線基板上の面積の５０％以上であることを特徴とする請求項２０乃至３４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項３７】
配線基板と、
前記配線基板の実装面に配置された半導体発光素子と、
入射光の少なくとも一部を波長変換して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材と、を含む半導体発光装置であって、
前記波長変換部材は、入射光の少なくとも一部を吸収して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体と、前記入射光および前記出射光を拡散する光拡散要素と、前記光拡散要素を保持する母材と、を含み、
前記波長変換部材は、
０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０
の数式を満たし、
前記数式における（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）は、前記波長変換部材の断面ＳＥＭ像の画像解析結果を用い、
Ｃ＝Ｎ×４π／３×（Ｄ／２）3／（Ｓ×Ｄ）×１００
Ｃ：光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］
Ｎ：断面ＳＥＭ像の二値化処理によって算出される波長変換部材中の光拡散要素の総数［個］
Ｄ：断面ＳＥＭ像の二値化処理によって算出される断面ＳＥＭ像中の光拡散要素の平均面積から円を仮定して算出した円の平均直径にπ／４を乗じて得られる光拡散要素の粒径［μｍ］
Ｓ：断面ＳＥＭ像の総面積［μｍ2］
の数式から算出されることを特徴とする半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の少なくとも一部を波長変換して当該入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材、及び当該波長変換部材と半導体発光素子とを用いた半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置の光源として白熱電球や蛍光灯が従来より広く用いられている。近年では、これらに加え、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）等の半導体発光素子を光源とした半導体発光装置が開発され使用されつつある。これらの半導体発光素子では、様々な発光色を得ることが可能であるため、発光色の異なる複数の半導体発光素子を組み合わせ、それぞれの発光色を合成して所望の色の合成光を得るようにした半導体発光装置も開発され使用され始めている。
【０００３】
例えば、発光色が赤色のＬＥＤチップを用いた赤色ＬＥＤと、発光色が緑色のＬＥＤチップを用いた緑色ＬＥＤと、発光色が青色のＬＥＤチップを用いた青色ＬＥＤとを組み合わせ、各ＬＥＤに供給する駆動電流を調整して各ＬＥＤから発せられた光を合成することにより、所望の白色光を放射させるようにした半導体発光装置が特許文献１に開示されている。
【０００４】
元来、ＬＥＤチップ自体の発光スペクトル幅は比較的狭いため、ＬＥＤチップ自体が発する光をそのまま照明に用いた場合、一般的な照明光において重要となる演色性が低下するという問題がある。そこで、このような問題を解消すべく、ＬＥＤチップが発する光を蛍光体などの波長変換部材によって波長変換し、波長変換によって得られた光を放射するようにしたＬＥＤが開発され、このようなＬＥＤを組み合わせた半導体発光装置が、例えば特許文献２に開示されている。
【０００５】
特許文献２に開示されている半導体発光装置においては、青色の光を発するＬＥＤチップを接触しつつ覆うように透明樹脂が設けられ、当該透明樹脂の内部に黄色蛍光体が含有されている。すなわち、特許文献２に開示されている半導体発光装置は、ＬＥＤチップを直接的に覆うように波長変換部材が設けられている。しかしながら、このような構造を有する半導体発光装置においては、半導体発光装置の輝度のばらつき及び色ムラが大きかった。このような問題を解決するために、ＬＥＤチップから蛍光体を含有する樹脂（すなわち、波長変換部材）を離間して配置した構造を有する半導体発光装置の研究開発及び製品化が、近年においては盛んに行われている。このような構造を有する半導体発光装置は、例えば特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４８３９号公報
【特許文献２】特開２００７−１２２９５０号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５９８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＬＥＤチップから離間して波長変換部材を設ける構造は、ＬＥＤチップを接触して覆うように波長変換部材を設ける構造と比較して、波長変換部材の寸法が大きくなり、これによって樹脂に含有される蛍光体の量が増加する。一般的に、ＬＥＤチップから波長変換部材を離間する場合には、ＬＥＤチップを波長変換部材で直接的に覆う場合と同一の発光効率を得るために、従来よりも数倍以上の蛍光体が必要となる。従って、波長変換部材に使用する蛍光体量を削減することが求められている。
【０００８】
従って、ＬＥＤチップから離間して波長変換部材を設ける構造を有する半導体発光装置においては、従来よりも蛍光体の量が増加し、波長変換部材及び半導体発光装置のコストが増加する問題が生じていた。特に、多数のＬＥＤチップに対して単一の波長変換部材を設ける場合には、製品コストが増加していた。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体発光装置に設けられた際に当該半導体発光装置の発光効率を低下させることなく、蛍光体の含有量を減少させてコスト低減を図ることができる波長変換部材、及び当該波長変換部材を用いた半導体発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の波長変換部材は、入射光の少なくとも一部を波長変換して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材であって、前記入射光の少なくとも一部を吸収して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体と、前記入射光および前記出射光を拡散する光拡散要素と、前記光拡散要素を保持する母材と、を含み、
０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０
の数式を満たすことを特徴とする。
【００１１】
また、上述した波長変換部材において、前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値は、０．６以下であることが好ましく、０．２以下であることが更に好ましい。
【００１２】
また、上述した波長変換部材において、前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜の値は、０．０７以上であることが好ましい。
【００１３】
更に、上述した波長変換部材において、前記光拡散要素を含まないで、同一色度の出射光を放射する波長変換部材を作成した場合の前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］を基準として、前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］の減少比率が、３．０％〜８６％であってもよい。
【００１４】
そして、上述した波長変換部材において、前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値は、０．０４以上であることが好ましく、０．０５以上であることが更に好ましい。
【００１５】
上述した波長変換部材は、
２８  ≦  ｄｙ／ｄｘ  ≦  ４４７
ｘ：｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）
ｙ：前記光拡散要素を含まないで、同一色度の出射光を放射する波長変換部材を作成した場合の前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］を基準として、前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］の減少比率
の数式を満たしてもよい。
【００１６】
上述した波長変換部材において、前記蛍光体及び前記光拡散要素は、前記母材内に混在していてもよい。また、前記蛍光体及び前記光拡散要素は、前記母材内に互いに分離して含有されるとともに、蛍光体層及び光拡散層を形成していてもよい。この場合に、前記蛍光体層及び前記光拡散層は互いに接触しつつ積層されていてもよく、或いは、前記母材は、前記蛍光体層と前記光拡散層とを離間する空隙層を有していてもよい。
【００１７】
上述した波長変換部材において、前記光拡散要素の屈折率が、１．０以上１．９以下であり、前記母材の屈折率が、１．３以上１．７以下であることが好ましい。
【００１８】
上述した波長変換部材において、前記光拡散要素は、珪素、アルミニウム、チタン、及び、ジルコニウムからなる群の少なくとも１つの元素を含む無機系光拡散材、又は、有機系光拡散材であることが好ましい。この場合に、前記有機系光拡散材が、元素として珪素を含む有機系光拡散材、又は、アクリル系光拡散材であることがより好ましい。
【００１９】
上述した波長変換部材において、前記光拡散要素は、気泡からなっていてもよい。
【００２０】
上述した波長変換部材において、前記母材が、樹脂またはガラスからなることが好ましい。この場合に、前記樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１つの樹脂であることがより好ましい。
【００２１】
上述した波長変換部材において、前記母材がポリカーボネート樹脂、前記光拡散要素がポリメチルシルセスキオキサン粒子であることがより好ましい。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明の半導体発光装置は、配線基板と、前記配線基板の実装面に配置された半導体発光素子と、入射光の少なくとも一部を波長変換して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材と、を含む半導体発光装置であって、前記波長変換部材は、入射光の少なくとも一部を吸収して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体と、前記入射光および前記出射光を拡散する光拡散要素と、前記光拡散要素を保持する母材と、を含み、かつ
０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０
の数式を満たすことを特徴とする。
【００２３】
また、上述した半導体発光装置において、前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値は、０．６以下であることが好ましく、０．２以下であることが好ましい。
【００２４】
また、上述した半導体発光装置において、前記数式における｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜の値は、０．０７以上であることが好ましい。
【００２５】
上述した半導体発光装置において、前記光拡散要素を含まない場合の発光効率（ｌｍ／Ｗ）を基準として、発光効率（ｌｍ／Ｗ）の維持率が９０％以上であり、且つ、前記光拡散要素を含まない場合と比較して前記蛍光体の含有濃度［ｗｔ％］が減少していてもよい。
【００２６】
また、上述した半導体発光装置において、前記半導体発光素子と前記波長変換部材とは、離間していてもよい。
【００２７】
更に、上述した半導体発光装置において、前記蛍光体及び前記光拡散要素は、前記母材内に混在していてもよい。また、上述した半導体発光装置において、前記蛍光体及び前記光拡散要素は、前記母材内に互いに分離して含有されるとともに、蛍光体層及び光拡散層からなる積層構造を形成してもよい。このような場合に、前記半導体発光素子から前記蛍光体層までの距離は、前記半導体発光素子から前記光拡散層までの距離よりも小さくても、又は大きくてもよい。
【００２８】
上述した半導体発光装置において、前記光拡散要素の屈折率が、１．０以上１．９以下であり、前記母材の屈折率が、１．３以上１．７以下であることが好ましい。
【００２９】
上述した半導体発光装置において、前記母材が、樹脂またはガラスからなることが好ましい。この場合に、前記樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１つの樹脂であることがより好ましい。
【００３０】
上述した半導体発光装置において、前記母材がポリカーボネート樹脂、前記光拡散要素がポリメチルシルセスキオキサン粒子であることがさらに好ましい。
【００３１】
上述した半導体発光装置において、前記波長変換部材で波長変換されなかった前記半導体発光素子から放射される光と、前記波長変換部材で変換された光が混合して白色光を放射してもよい。
【００３２】
上述した半導体発光装置は前記配線基板上に反射板が設けられ、反射率が８０％以上である部位の面積が、該配線基板上の面積の５０％以上である態様が好ましい。
【００３３】
また、上述した半導体発光装置は枠体を有し、前記配線基板上及び枠体内壁面上に反射板が設けられ、反射率が８０％以上である部位の面積が、該枠体内壁面上及び該配線基板上の面積の５０％以上である態様が好ましい。
【００３４】
上記目的を達成するため、本発明の半導体発光装置は、配線基板と、前記配線基板の実装面に配置された半導体発光素子と、入射光の少なくとも一部を波長変換して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材と、を含む半導体発光装置であって、前記波長変換部材は、入射光の少なくとも一部を吸収して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体と、前記入射光および前記出射光を拡散する光拡散要素と、前記光拡散要素を保持する母材と、を含み、かつ
０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０
の数式を満たし、
前記数式における（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）は、前記波長変換部材の断面ＳＥＭ像の画像解析結果を用い、
Ｃ＝Ｎ×４π／３×（Ｄ／２）3／（Ｓ×Ｄ）×１００
Ｃ：光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］
Ｎ：断面ＳＥＭ像の二値化処理によって算出される波長変換部材中の光拡散要素の総数［個］
Ｄ：断面ＳＥＭ像の二値化処理によって算出される断面ＳＥＭ像中の光拡散要素の平均面積から円を仮定して算出した円の平均直径にπ／４を乗じて得られる光拡散要素の粒径［μｍ］
Ｓ：断面ＳＥＭ像の総面積［μｍ2］
の数式から算出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の波長変換部材においては、０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０の数式を満たしているため、半導体発光装置に設けられた際に当該半導体発光装置の発光効率を低下させることなく、蛍光体の含有量を減少させてコスト低減を図ることができる。これは、波長変換部材に含まれる蛍光体単位重量当たりの波長変換される半導体発光素子から放射される光の割合を増加させることができることによるものと推察される。この場合に、｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値が、０．６以下であると当該効果（発光効率の低下及びコスト低減）が顕著に奏され、０．２以下であると当該効果がより一層顕著に奏されることになる。
【００３６】
また、本発明の波長変換部材においては、｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値が０．０２以上である場合には、蛍光体の含有量のばらつきに起因する半導体発光装置の発光効率のばらつきを低減することができる。このことは、ひいては、半導体発光素子から放射される光の変換効率が変化することから、半導体発光素子から放射される光（例えば、青色光）と波長変換部材によって変換された光（例えば、黄色光）とが混合して半導体発光装置から放射される光（例えば、白色光）の色度のばらつきを低減することができる。この場合に、｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値が、０．０４以上であると当該効果（発光効率のばらつきの低減）が顕著に奏され、０．０５以上であると当該効果がより一層顕著に奏されることになる。
【００３７】
更に、本発明の半導体発光装置においては、波長変換部材が、０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０の数式を満たしているため、発光効率を低下させることなく、蛍光体の含有量を減少させてコスト低減を図ることができる。
【００３８】
そして、半導体発光装置に含まれる波長変換部材を検証及び評価する際、上述した数式における（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）を、波長変換部材の断面ＳＥＭ像の画像解析結果を用い、Ｃ＝Ｎ×４π／３×（Ｄ／２）3／（Ｓ×Ｄ）×１００（ここで、Ｃ：光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］、Ｎ：断面ＳＥＭ像の二値化処理によって算出される波長変換部材中の光拡散要素の総数［個］、Ｄ：断面ＳＥＭ像の二値化処理によって算出される断面ＳＥＭ像中の光拡散要素の平均面積から円を仮定して算出した円の平均直径にπ／４を乗じて得られる光拡散要素の粒径［μｍ］、Ｓ：断面ＳＥＭ像の総面積［μｍ2］である）の数式を用いて算出することにより、光拡散要素の体積分率の真の値を用いた検証及び評価の場合と同等の高精度な検証及び評価の実現が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態に係る半導体発光装置の全体構成の概略を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体発光装置の平面図である。
【図３】図２中のIII−III線に沿う半導体発光装置の断面図である。
【図４】図３における要部の拡大断面図である。
【図５】第１実施形態に係る半導体発光装置におけるシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図６】第１実施形態に係る半導体発光装置におけるシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図７】第２実施形態に係る半導体発光装置の要部を図４と同様に示した拡大断面図である。
【図８】第２実施形態に係る半導体発光装置の要部を図４と同様に示した他の態様の拡大断面図である。
【図９】第３実施形態に係る半導体発光装置の要部を図４と同様に示した拡大断面図である。
【図１０】第３実施形態に係る半導体発光装置の要部を図４と同様に示した他の態様の拡大断面図である。
【図１１】実施例２において、［（光拡散要素の屈折率−母材の屈折率）×波長変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率］の値を変化させた際の、蛍光体使用量の変化及び光束値の変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態に係る半導体発光装置の構成を示す概念図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る半導体発光装置の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、いくつかの実施形態に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、各実施形態の説明に用いる図面は、いずれも本発明による半導体発光装置を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、各実施形態で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
【００４１】
＜第１実施形態＞
（半導体発光装置の構成）
図１は、第１実施形態に係る半導体発光装置１の全体構成の概略を示す斜視図であり、図２は図１の半導体発光装置１の平面図である。なお、図１及び図２において、半導体発光装置１の平面図における一方向をＸ方向、当該平面図においてＸ方向と直交する方向をＹ方向、半導体発光装置１の高さ方向（配線基板の法線方向）をＺ方向と定義する。
【００４２】
本実施形態において、半導体発光装置１は、擬似的な白色光を放射する光源である。図１に示すように、半導体発光装置１は電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有し、かつ、反射率の高い（好ましくは反射率が８０％以上の）アルミナ系セラミックからなる配線基板２を備える。配線基板２のチップ実装面２ａには、Ｘ方向に４個、Ｙ方向に３個、合計１２個の半導体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）チップ３が配列されている。図１には示していないが、配線基板２には、これらＬＥＤチップ３のそれぞれに電力を供給するための配線パターンが形成され、電気回路を構成している。
【００４３】
なお、配線基板２の材質はアルミナ系セラミックに限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いて配線基板２の本体を形成してもよい。或いは、配線基板２のチップ実装面２ａにおける光の反射性を良くして半導体発光装置１の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いることが好ましい。一方、より優れた放熱性及び反射性を得るため、配線基板２の本体を銀等の金属製としてもよい。このような場合には、配線基板２の配線パターンなどを金属製の本体から電気的に絶縁する必要がある。
【００４４】
半導体発光装置１の発光効率を向上させる観点から、配線基板２のチップ実装面２ａは、反射率が９０％以上の部位を有することが好ましく、反射率が９０％以上の部位の面積が５０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。なお、反射率は、可視光領域光の反射率を意味する。
【００４５】
このような反射率を達成するための材料としては、樹脂中にフィラーを含有させた反射材があげられる。具体的には、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフタルアミド樹脂などに、アルミナ、チタニア、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウムなどの金属酸化物フィラーを含有させた反射材やセラミックに金属酸化物を含有させた反射材などが好ましい。
【００４６】
ポリカーボネート樹脂にチタニアなどの金属酸化物を含有させた反射材としては、例えばユーピロンＥＨＲ３１００、ＥＨＲ３２００などがあげられる。また、シリコーン樹脂にアルミナ、チタニアなどの金属酸化物を含有させた反射材としては、例えば国際公開２０１１／０７８２３９号、国際公開２０１１／１３６３０２号に記載の反射材があげられる。更に、ポリフタルアミドに、アルミナ、チタニアなどの金属酸化物を含有させた反射材も好ましく例示される。
【００４７】
また、図１に示すように、ＬＥＤチップ３が実装された配線基板２のチップ実装面２ａには、ＬＥＤチップ３から入射する入射光の少なくとも一部を異なる波長に波長変換し、当該波長変換された光を出射光として半導体発光装置１の外部に放射する波長変換部材４が配設されている。波長変換部材４の形状は、半球状であってその内部に空隙が形成されているドーム状（すなわち、椀状）である。そして、波長変換部材４は、１２個のＬＥＤチップ３から離間し、全てのＬＥＤチップ３を覆っている。
【００４８】
図３は、図２中のIII−III線に沿う半導体発光装置１の断面図であり、図４は図３に示された断面図の要部拡大図である。以下において、図３及び図４を参照しつつ、ＬＥＤチップ３、波長変換部材４の詳細な説明をする。
【００４９】
（ＬＥＤチップ）
本実施形態においてＬＥＤチップ３には、４６０ｎｍのピーク波長を有した青色光を発するＬＥＤチップを用いる。具体的には、このようなＬＥＤチップとして、例えばＩｎＧａＮ半導体が発光層に用いられるＧａＮ系ＬＥＤチップがある。なお、ＬＥＤチップ３の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施形態においてＬＥＤチップ３が発する光のピーク波長は、３６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲内にあるのが好ましく、３９０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長範囲内又は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲内にあることがより好ましい。
【００５０】
図４に示すように、ＬＥＤチップ３の配線基板２側に向く面には、ｐ電極５とｎ電極６とが設けられている。図４に示すＬＥＤチップ３の場合、配線基板２のチップ実装面２ａに形成されている配線パターン７にｐ電極５が接合されると共に、同じくチップ実装面２ａに形成された配線パターン８にｎ電極６が接合されている。これらｐ電極５及びｎ電極６の配線パターン７及び配線パターン８への接続は、図示しない金属バンプを介し、ハンダ付けによって行っている。図示されていない他のＬＥＤチップ３も、それぞれのＬＥＤチップ３に対応して配線基板２のチップ実装面２ａに形成された配線パターンに、それぞれのｐ電極５及びｎ電極６が同様にして接合されている。ここで、ＬＥＤチップ３同士は、配線パターン７及び配線パターン８を介して直列接続さていてもよく、並列接続されていてもよく、更には直列接続及び並列接続を組み合わせた接続がなされていてもよい。
【００５１】
なお、ＬＥＤチップ３の配線基板２への実装方法は、これに限定されるものではなく、ＬＥＤチップ３の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、ＬＥＤチップ３を配線基板２の所定位置に接着固定した後、各ＬＥＤチップ３の２つの電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続してもよいし、一方の電極を上述のように対応する配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するようにしてもよい。
【００５２】
（波長変換部材）
上述したように、波長変換部材４は、ＬＥＤチップ３から放射される入射光の一部を波長変換し、当該入射光とは異なる波長の出射光を放射する。より具体的な構成として、波長変換部材４は、ＬＥＤチップ３から放射される入射光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に入射光とは異なる波長を有する出射光を放射する蛍光体４ａと、蛍光体４ａから放射される出射光を拡散して半導体発光装置１の出射面側へ導く光拡散要素４ｂと、蛍光体４ａ及び光拡散要素４ｂを分散して保持するとともに、波長変換部材４の母材として機能する樹脂４ｃとを有している。図４は、母材として樹脂を用いた場合の半導体発光装置１の断面図の要部拡大図であり、図４の本実施形態における波長変換部材４においては、樹脂４ｃ内に蛍光体４ａ及び光拡散要素４ｂが混在している。
【００５３】
また、本実施形態の半導体発光装置１においては、波長変換部材４がＬＥＤチップから離間しているため、ＬＥＤチップ３が発する熱によって波長変換部材４が加熱されることがなく、波長変換部材４の波長変換機能及び半導体発光装置１の発光効率の低下が抑制されている。本実施形態において、波長変換部材４は、ＬＥＤチップ３から約２５ｍｍ離間している。波長変換部材とＬＥＤチップが離間する態様において、離間距離はデバイスの大きさ等により適宜設定され、通常１ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上離間され、通常５００ｍｍ以下、好ましくは３００ｍｍ以下である。
【００５４】
〔蛍光体〕
本実施形態において、青色光を放射するＬＥＤチップ３を半導体発光素子として使用しているため、半導体発光装置１から白色光を得るためには、当該青色光の一部を黄色光に波長変換し、当該黄色光及び波長変換されなかった青色光の混合により白色光を合成する必要がある。従って、本実施形態における蛍光体４ａには、青色光を黄色光に波長変換する黄色蛍光体が使用されている。
【００５５】
また、白色光の色度や色温度を調整したり、演色性を上げるために、当該青色光の一部を赤色光や緑色光に波長変換する場合がある。この場合は、黄色蛍光体に加えて赤色蛍光体や緑色蛍光体を使用したり、黄色蛍光体に代えて赤色蛍光体と緑色蛍光体を使用したりすることができる。
【００５６】
具体的な黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５３０ｎｍ以上、好ましくは５４０ｎｍ以上、より好ましくは５５０ｎｍ以上で、通常は６２０ｎｍ以下、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ［ＹＡＧ蛍光体］、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ［ＬｕＡＧ蛍光体］、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ、α−サイアロン、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ（但し、その一部がＣａやＯで置換されていてもよい）が好ましい。
【００５７】
赤色蛍光体を用いる場合、その発光ピーク波長は、通常５６５ｎｍ以上、好ましくは５７５ｎｍ以上、より好ましくは５８０ｎｍ以上、また、通常７８０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６８０ｎｍ以下の波長範囲にあることが好適である。このような赤色蛍光体として、例えば、例えば、特開２００６−００８７２１号公報に記載されているＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ［ＣＡＳＮ蛍光体］、特開２００８−７７５１号公報に記載されている（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ［ＳＣＡＳＮ蛍光体］、特開２００７−２３１２４５号公報に記載されているＣａ1-xＡｌ1-xＳｉ1+xＮ3-xＯx：Ｅｕ［ＣＡＳＯＮ蛍光体］等のＥｕ付活酸化物、窒化物又は酸窒化物蛍光体、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎ等のＭｎ付活ゲルマン酸塩蛍光体、Ｍｎ4+付活フッ化物錯体蛍光体等を用いることも可能である。
【００５８】
また、緑色蛍光体を用いる場合、その発光ピーク波長は、通常５００ｎｍより大きく、中でも５１０ｎｍ以上、さらには５１５ｎｍ以上であることが好ましく、また、通常５５０ｎｍ以下、中でも５４０ｎｍ以下、さらには５３５ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。この発光ピーク波長が短過ぎると青味を帯びる傾向がある一方で、長過ぎると黄味を帯びる傾向があり、何れも緑色光としての特性が低下する可能性がある。このような緑色蛍光体として、例えば、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ［Ｇ−ＹＡＧ蛍光体］、国際公開第２００７／０９１６８７号公報に記載されている（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕで表されるＥｕ付活アルカリ土類シリケート系蛍光体［ＢＳＳ蛍光体］、特許第３９２１５４５号明細書に記載されているＳｉ6-zＡｌzＮ8-zＯz：Ｅｕ（但し、０＜ｚ≦４．２である。）等のＥｕ付活酸窒化物蛍光体［β−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体］、国際公開第２００７／０８８９６６号公報に記載されているＭ3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ（但し、Ｍはアルカリ土類金属元素を表す。）等のＥｕ付活酸窒化物蛍光体［ＢＳＯＮ蛍光体］、特開２００８−２７４２５４号公報に記載されているＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ付活アルミン酸塩蛍光体［ＧＢＡＭ蛍光体］を用いることも可能である。
【００５９】
蛍光体４ａの粒径は、通常体積基準のメディアン径Ｄ50vが０．１μｍ以上のものが好ましく、１μｍ以上のものがより好ましく使用できる。また、３０μｍ以下のものが好ましく、２０μｍ以下のものがより好ましく使用できる。ここで体積基準のメディアン径Ｄ50vとは、レーザー回折・散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いて、試料を測定し、粒度分布（累積分布）を求めたときの体積基準の相対粒子量が５０％になる粒子径と定義される。測定方法としては例えば、超純水中に蛍光体４ａを入れ、超音波分散器（（株）カイジョ製）を用いて周波数を１９ＫＨｚ、超音波の強さを５Ｗとし、２５秒間試料を超音波で分散させた後に、フローセルを用いて透過率８８％から９２％の範囲に調整し、凝集していないことを確認した上で、レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所  ＬＡ−３００）により、粒径範囲０．１μｍ〜６００μｍにて測定する方法が挙げられる。また、上述の方法では蛍光体粒子が凝集してしまう場合には、分散剤をもちいてもよく、例としてはタモール（ＢＡＳＦ社製）などを０．０００３重量％を含む水溶液中に蛍光体４ａを入れ、上述の方法と同様に超音波で分散させた上で測定してもよい。
【００６０】
粒子径の分布の度合いを示す指標としては、蛍光体４ａの体積基準の平均粒子径Ｄvと個数基準の平均粒子径Ｄnの比（Ｄv／Ｄn）がある。本願発明においては、Ｄv／Ｄnが１．０以上であることが好ましく、１．２以上がより好ましく、１．４以上がさらに好ましい。一方で、Ｄv／Ｄnが２５以下であることが好ましく、１０以下がさらに好ましく、５以下が特に好ましい。Ｄv／Ｄnが大きすぎる場合には重量が大きく異なる蛍光体粒子が存在することになり、蛍光体層中において蛍光体粒子の分散が不均一となる傾向がある。
【００６１】
また、蛍光体４ａとしては、その表面を第３成分により予めコーティングしたものを用いることも可能である。コーティングに用いる第３成分の種類、コーティングの手法は特に限定されず、公知の任意の第３成分及び手法を用いればよい。
【００６２】
第３成分としては、例えば、有機酸、無機酸、シラン処理剤、シリコーンオイル、流動パラフィン等が挙げられる。これらの第３成分を用いて、蛍光体４ａを表面処理、被覆することにより、樹脂４ｃへの親和性、分散性、熱安定性、蛍光発色性等が改善される傾向にある。表面処理、被覆量としては、通常、１００重量部の蛍光体４ａあたり０．０１〜１０重量部であり、０．０１重量部より少ないと親和性、分散性、熱安定性、蛍光発色性等の改善効果が得難く、１０重量部より多くても熱安定性、機械的特性、蛍光発色性が低下するなどの不具合を生じやすくなる。
【００６３】
波長変換部材４中の蛍光体４ａの含有量は、光拡散要素４ｂ、樹脂４ｃの種類にもよるが、例えば、樹脂４ｃがポリカーボネート樹脂の場合、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、通常０．１重量部以上、好ましくは０．５重量部以上、より好ましくは１重量部以上であり、また、通常５０重量部以下、好ましくは４０重量部以下、より好ましくは３０重量部以下、さらに好ましくは２０重量部以下である。蛍光体４ａの含有量が少なすぎると蛍光体の波長変換効果が得難くなる傾向にあり、多すぎると機械的特性が低下する場合があり好ましくない。
【００６４】
〔光拡散要素〕
本実施形態において、光拡散要素４ｂとしては、無機系光拡散材、有機系光拡散材又は気泡を用いることが好ましい。
【００６５】
無機系光拡散材としては、例えば、珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、カルシウム及びバリウム等の無機系光拡散材を用いることが可能であり、また、珪素、アルミニウム、チタン、及びジルコニウムからなる群の少なくとも１つの元素を含む無機系光拡散材を用いることが好ましい。有機系光拡散材としては、アクリル系、スチレン系、ポリアミド系若しくは元素として珪素を含む有機系光拡散材を用いることが可能であり、中でも、アクリル系光拡散材、又は元素として珪素を含む有機系光拡散材を用いることが好ましい。
【００６６】
無機系光拡散材の具体例としては、二酸化ケイ素（シリカ）、ホワイトカーボン、タルク、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ホウ素、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸アルミ化ナトリウム、珪酸亜鉛、ガラス、マイカ等が挙げられる。
【００６７】
有機系光拡散材としては、スチレン系（共）重合体、アクリル系（共）重合体、シロキサン系（共）重合体、ポリアミド系（共）重合体等が挙げられる。これら、有機系拡散材の分子の一部又は全部は、架橋していても架橋していなくてもよい。ここで、「（共）重合体」とは「重合体」及び「共重合体」の双方を意味する。
【００６８】
上述した光拡散要素のうち、少量で光拡散効果を大きくするためには、母材の屈折率と選択した光拡散要素の屈折率との差が大きい光拡散要素を選ぶことが好ましい。また、発光効率を大きく低下させないためには、高い透明性を有している光拡散要素を選ぶことが好ましい。
【００６９】
例えば、樹脂４ｃがポリカーボネート樹脂の場合、光拡散要素４ｂとしては架橋アクリル系（共）重合体粒子、アクリル系化合物とスチレン系化合物の共重合体の架橋粒子、シロキサン系（共）重合体粒子、アクリル系化合物とケイ素原子を含む化合物のハイブリッド型架橋粒子を用いることが好ましく、架橋アクリル系（共）重合体粒子、シロキサン系（共）重合体粒子を用いることがより好ましい。
【００７０】
架橋アクリル系（共）重合体粒子としては、非架橋性アクリルモノマーと架橋性モノマーからなる重合体粒子がより好ましく、メチルメタクリレートとトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートが架橋した重合体粒子がさらに好ましい。シロキサン系（共）重合体としては、ポリオルガノシルセスキオキサン粒子がより好ましく、ポリメチルシルセキスキオキサン粒子がさらに好ましい。
【００７１】
本発明においては、とりわけポリメチルシルセスキオキサン粒子が、熱安定性に優れる点で好ましい。
【００７２】
樹脂４ｃ中での光拡散要素４ｂの分散形状は、略球状、板状、針状、不定形の何れでもよいが、光散乱効果に異方性がない点で、略球状であることが好ましい。光拡散要素４ｂの平均的な寸法は、通常１００μｍ以下であり、好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下であり、また、通常０．０１μｍ以上であり、好ましくは０．１μｍ以上であり、さらに好ましくは０．５μｍ以上である。光拡散要素４ｂの平均的な寸法が上記範囲から外れる場合は、光拡散要素４ｂの微妙な含有量の差異や粒子径の差異によって光拡散性が大きく変動しやすくなり、光拡散性を安定的にコントロールすることが難しくなり、本発明で必要とされる十分な光拡散性を発揮することが困難となる場合がある。また、これにより、結果的に波長変換効率を好ましい範囲で安定制御することが難しくなる可能性が生じる。ここで、光拡散要素４ｂの平均的な寸法とは、体積基準による５０％平均寸法であり、レーザー又は回折散乱法によって測定される体積基準粒度分布のメジアン径（Ｄ５０）の値である。
【００７３】
また、光拡散要素４ｂの粒径分布は、単分散系でも、幾つかのピークトップを有する多分散系であってもよく、また、１つのピークトップであって、その粒径分布が狭くても広くてもよいが、好ましくは粒径分布が狭くほぼ単一の粒径であること(単分散又は単分散に近い粒径分布)が好ましい。
【００７４】
光拡散要素４ｂの粒子径の分布の度合いを示す指標としては、光拡散要素４ｂの体積基準の平均粒子径Ｄvと個数基準の平均粒子径Ｄnの比（Ｄv／Ｄn）がある。本願発明においては、Ｄv／Ｄnが１．０以上であることが好ましい。一方で、Ｄv／Ｄnが５以下であることが好ましい。Ｄv／Ｄnが大きすぎる場合には重量が大きく異なる光拡散要素４ｂが存在することになり、波長変換部材４中において光拡散要素４ｂの分散が不均一となる傾向がある。
【００７５】
上述した光拡散要素４ｂとして用いられる無機系光拡散材、有機系光拡散材、及び気泡は、１種類を単独で用いてもよく、材質や寸法の異なるものを２種類以上組み合わせて用いてもよい。２種類以上を組み合わせて用いる場合に、光拡散要素４ｂの屈折率は、複数の光拡散要素の体積平均によって算出される。
【００７６】
光拡散要素４ｂの屈折率は、通常１．０以上であり、また、通常１．９以下である。当該理由については、後述する評価結果を参照する際に説明する。また、光拡散要素４ｂは、透明性が高く、光透過性に優れることが好ましく、例えば、消衰係数が１０-2以下であってもよく、好ましくは１０-3以下であり、更に好ましくは１０-4以下であり、特に好ましくは１０-6以下である。なお、光拡散要素４ｂの屈折率は、YOSHIYAMAらの液浸法（エアロゾル研究  Vol.9, No.1 Spring pp.44-50 (1994)）によって測定することができる。測定温度は２０℃、測定波長は４５０ｎｍである。
【００７７】
以下の表１に、光拡散要素４ｂとして一般的に用いられる材料の屈折率を記載する。なお、表１における各材料の屈折率は一般的な参考値であり、各材料の屈折率が必ずしも表１における値に限定されるわけではない。
【００７８】
【表１】
2014039006.tif 000003
【００７９】
波長変換部材４中の光拡散要素４ｂの含有量は、蛍光体４ａ、樹脂４ｃの種類にもよるが、例えば、樹脂４ｃがポリカーボネート樹脂で、光拡散要素４ｂがポリメチルシルセスキオキサン粒子である場合、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、通常０．１重量部以上、好ましくは０．３重量部以上、より好ましくは０．５重量部以上であり、また、通常１０．０重量部以下、好ましくは７．０重量部以下、より好ましくは３．０重量部以下である。光拡散要素４ｂの含有量が少なすぎると拡散効果が不十分となり、また蛍光体４ａの量を減量させる効果も得難くなる傾向にあり、多すぎると機械的特定が低下する場合があり好ましくない。
【００８０】
なお、上述した蛍光体４ａも黄色光を拡散することもあるが、本願発明の光拡散要素の体積分率の計算においては、蛍光体４ａを光拡散要素４ｂの一部として含めないものとする。
【００８１】
〔母材〕
母材は、光拡散要素を保持する。また、光拡散要素を母材中に分散していることが好ましい。本実施形態において、母材は、蛍光体を保持しており、蛍光体は母材中に分散していることが好ましい。母材としては、通常、樹脂、ガラス等が用いられる。
【００８２】
〔樹脂〕
蛍光体４ａ及び光拡散要素４ｂを分散して保持する樹脂４ｃは、通常１．３以上１．７以下の屈折率を有している。当該理由については、後述する評価結果を参照する際に説明する。なお、樹脂４ｃの屈折率の測定方法は、以下の通りである。測定温度は２０℃であり、プリズムカプラー法にて測定する。測定波長は４５０ｎｍである。
【００８３】
以下の表２に、母材として一般的に用いられる樹脂の屈折率を記載する。なお、表２における各樹脂の屈折率は一般的な参考値であり、各樹脂の屈折率が必ずしも表２における値に限定されるわけではない。
【００８４】
【表２】
2014039006.tif 000004
【００８５】
より具体的な樹脂４ｃとしては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂）、アクリル系樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂）、エポキシ樹脂、及びシリコーン系樹脂を用いることが好ましい。また、樹脂４ｃは、半導体発光素子から放出される光（例えば、紫外光、近紫外光、又は青色光等）、または、波長変換部材から放出される可視光を吸収しないことが好ましい。更には、ＬＥＤチップ３から発せられる青色光に対して十分な透明性と耐久性とを有していることが好ましい。
【００８６】
上述した樹脂４ｃとして用いられるこれらの樹脂は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの樹脂の共重合体であってもよく、２種類以上を積層して使用してもよい。２種類以上を組み合わせて用いる場合に、樹脂４ｃの屈折率は、複数の樹脂の体積平均によって算出される。
【００８７】
樹脂４ｃとしては、ポリカーボネート樹脂が、透明性、耐熱性、機械的特性、難燃性に優れる点で、最も好ましく使用できる。以下に、ポリカーボネート樹脂について詳細に説明する。
【００８８】
本発明に用いるポリカーボネート樹脂は、下記の一般的な化学式（１）で表される、炭酸結合を有する基本構造の重合体である。
【化１】
2014039006.tif 000005
【００８９】
化学式（１）中、Ｘ1は一般には炭化水素であるが、種々の特性付与のためヘテロ原子、ヘテロ結合の導入されたＸ1を用いてもよい。
【００９０】
また、ポリカーボネート樹脂は、炭酸結合に直接結合する炭素がそれぞれ芳香族炭素である芳香族ポリカーボネート樹脂、及び脂肪族炭素である脂肪族ポリカーボネート樹脂に分類できるが、いずれを用いることもできる。なかでも、耐熱性、機械的物性、電気的特性等の観点から、芳香族ポリカーボネート樹脂が好ましい。
【００９１】
ポリカーボネート樹脂の具体的な種類に制限はないが、例えば、ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体とを反応させてなるポリカーボネート重合体が挙げられる。この際、ジヒドロキシ化合物及びカーボネート前駆体に加えて、ポリヒドロキシ化合物等を反応させるようにしてもよい。また、二酸化炭素をカーボネート前駆体として、環状エーテルと反応させる方法も用いてもよい。また、ポリカーボネート重合体は、直鎖状でもよく、分岐鎖状でもよい。さらに、ポリカーボネート重合体は１種の繰り返し単位からなる単独重合体であってもよく、２種以上の繰り返し単位を有する共重合体であってもよい。このとき共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体等、種々の共重合形態を選択することができる。なお、通常、このようなポリカーボネート重合体は、熱可塑性の樹脂となる。
【００９２】
芳香族ポリカーボネート樹脂の原料となるモノマーのうち、芳香族ジヒドロキシ化合物の例を挙げると、１，２−ジヒドロキシベンゼン、１，３−ジヒドロキシベンゼン（即ち、レゾルシノール）、１，４−ジヒドロキシベンゼン等のジヒドロキシベンゼン類；２，５−ジヒドロキシビフェニル、２，２'−ジヒドロキシビフェニル、４，４'−ジヒドロキシビフェニル等のジヒドロキシビフェニル類；２，２'−ジヒドロキシ−１，１'−ビナフチル、１，２−ジヒドロキシナフタレン、１，３−ジヒドロキシナフタレン、２，３−ジヒドロキシナフタレン、１，６−ジヒドロキシナフタレン、２，６−ジヒドロキシナフタレン、１，７−ジヒドロキシナフタレン、２，７−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシナフタレン類；２，２'−ジヒドロキシジフェニルエーテル、３，３'−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４'−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４'−ジヒドロキシ−３，３'−ジメチルジフェニルエーテル、１，４−ビス（３−ヒドロキシフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−ヒドロキシフェノキシ）ベンゼン等のジヒドロキシジアリールエーテル類；２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（即ち、ビスフェノールＡ）、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−メトキシ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２−（４−ヒドロキシフェニル）−２−（３−メトキシ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−シクロヘキシル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２−（４−ヒドロキシフェニル）−２−（３−シクロヘキシル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、α，α’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼン、１，３−ビス［２−（４−ヒドロキシフェニル）−２−プロピル］ベンゼン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキシルメタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）（４−プロペニルフェニル）メタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジフェニルメタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ナフチルメタン、１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−フェニルエタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−ナフチルエタン、１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサン、１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサン、２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサン、４，４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘプタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）��ナン、１０−ビス（４−ヒドロキシフェニル）デカン、１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ドデカン等のビス（ヒドロキシアリール）アルカン類；１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３−ジメチルシクロヘキサン、１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，４−ジメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，５−ジメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３−プロピル−５−メチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３−ｔｅｒｔ−ブチル−シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３−ｔｅｒｔ−ブチル−シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３−フェニルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン等のビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類；９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）フルオレン等のカルド構造含有ビスフェノール類；４，４'−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４，４'−ジヒドロキシ−３，３'−ジメチルジフェニルスルフィド等のジヒドロキシジアリールスルフィド類；４，４'−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４'−ジヒドロキシ−３，３'−ジメチルジフェニルスルホキシド等のジヒドロキシジアリールスルホキシド類；４，４'−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４'−ジヒドロキシ−３，３'−ジメチルジフェニルスルホン等のジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。
【００９３】
これらの中でもビス（ヒドロキシアリール）アルカン類が好ましく、中でもビス（４−ヒドロキシフェニル）アルカン類が好ましく、特に耐衝撃性、耐熱性の点から２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（即ち、ビスフェノールＡ）が好ましい。
【００９４】
なお、芳香族ジヒドロキシ化合物は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００９５】
また、脂肪族ポリカーボネート樹脂の原料となるモノマーの例を挙げると、エタン−１，２−ジオール、プロパン−１，２−ジオール、プロパン−１，３−ジオール、２，２−ジメチルプロパン−１，３−ジオール、２−メチル−２−プロピルプロパン−１，３−ジオール、ブタン−１，４−ジオール、ペンタン−１，５−ジオール、ヘキサン−１，６−ジオール、デカン−１，１０−ジオール等のアルカンジオール類；シクロペンタン−１，２−ジオール、シクロヘキサン−１，２−ジオール、シクロヘキサン−１，４−ジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、４−（２−ヒドロキシエチル）シクロヘキサノール、２，２，４，４−テトラメチル−シクロブタン−１，３−ジオール等のシクロアルカンジオール類；２，２'−オキシジエタノール（即ち、エチレングリコール）、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、スピログリコール等のグリコール類；１，２−ベンゼンジメタノール、１，３−ベンゼンジメタノール、１，４−ベンゼンジメタノール、１，４−ベンゼンジエタノール、１，３−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、２，３−ビス（ヒドロキシメチル）ナフタレン、１，６−ビス（ヒドロキシエトキシ）ナフタレン、４，４'−ビフェニルジメタノール、４，４'−ビフェニルジエタノール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ビフェニル、ビスフェノールＡビス（２−ヒドロキシエチル）エーテル、ビスフェノールＳビス（２−ヒドロキシエチル）エーテル等のアラルキルジオール類；１，２−エポキシエタン（即ち、エチレンオキシド）、１，２−エポキシプロパン（即ち、プロピレンオキシド）、１，２−エポキシシクロペンタン、１，２−エポキシシクロヘキサン、１，４−エポキシシクロヘキサン、１−メチル−１，２−エポキシシクロヘキサン、２，３−エポキシノルボルナン、１，３−エポキシプロパン等の環状エーテル類が挙げられ、これらは１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００９６】
芳香族ポリカーボネート樹脂の原料となるモノマーのうち、カーボネート前駆体の例を挙げると、カルボニルハライド、カーボネートエステル等が挙げられる。なお、カーボネート前駆体は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００９７】
カルボニルハライドとしては、具体的には例えば、ホスゲンや、ジヒドロキシ化合物のビスクロロホルメート体、ジヒドロキシ化合物のモノクロロホルメート体等のハロホルメート等が挙げられる。
【００９８】
カーボネートエステルとしては、具体的には例えば、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート等のジアリールカーボネート類；ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のジアルキルカーボネート類；ジヒドロキシ化合物のビスカーボネート体、ジヒドロキシ化合物のモノカーボネート体、環状カーボネート等のジヒドロキシ化合物のカーボネート体等が挙げられる。
【００９９】
ポリカーボネート樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、任意の方法を採用できる。その例を挙げると、界面重合法、溶融エステル交換法、ピリジン法、環状カーボネート化合物の開環重合法、プレポリマーの固相エステル交換法などを挙げることができる。以下、これらの方法のうち特に好適な、界面重合法及び溶融エステル交換法について具体的に説明する。
【０１００】
（界面重合法）
界面重合法では、反応に不活性な有機溶媒及びアルカリ水溶液の存在下で、通常ｐＨを９以上に保ち、ジヒドロキシ化合物とカーボネート前駆体（好ましくは、ホスゲン）とを反応させた後、重合触媒の存在下で界面重合を行うことによってポリカーボネート樹脂を得る。なお、反応系には、必要に応じて分子量調整剤（末端停止剤）を存在させるようにしてもよく、ジヒドロキシ化合物の酸化防止のために酸化防止剤を存在させるようにしてもよい。
【０１０１】
ジヒドロキシ化合物及びカーボネート前駆体は、前述のとおりである。なお、カーボネート前駆体の中でもホスゲンを用いることが好ましく、ホスゲンを用いた場合の方法は特にホスゲン法と呼ばれる。
【０１０２】
反応に不活性な有機溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の塩素化炭化水素等；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。なお、有機溶媒は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１０３】
アルカリ水溶液に含有されるアルカリ化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物が挙げられるが、中でも水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが好ましい。なお、アルカリ化合物は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１０４】
アルカリ水溶液中のアルカリ化合物の濃度に制限はないが、通常、反応のアルカリ水溶液中のｐＨを１０〜１２にコントロールするために、５〜１０重量％で使用される。また、例えばホスゲンを吹き込むに際しては、水相のｐＨが１０〜１２、好ましくは１０〜１１になる様にコントロールするために、ビスフェノール化合物とアルカリ化合物とのモル比を、通常１：１．９以上、中でも１：２．０以上、また、通常１：３．２以下、中でも１：２．５以下とすることが好ましい。
【０１０５】
重合触媒としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリヘキシルアミン等の脂肪族三級アミン；Ｎ，Ｎ’−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルシクロヘキシルアミン等の脂環式三級アミン；Ｎ，Ｎ’−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルアニリン等の芳香族三級アミン；トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩、ピリジン、グアニン、グアニジンの塩等が挙げられる。なお、重合触媒は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１０６】
分子量調整剤としては、例えば、一価のフェノール性水酸基を有する芳香族フェノール；メタノール、ブタノールなどの脂肪族アルコール、メルカプタン、フタル酸イミド等が挙げられるが、中でも芳香族フェノールが好ましい。このような芳香族フェノールとしては、具体的に、ｍ−メチルフェノール、ｐ−メチルフェノール、ｍ−プロピルフェノール、ｐ−プロピルフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ｐ−長鎖アルキル置換フェノール等のアルキル基置換フェノール；イソプロパニルフェノール等のビニル基含有フェノール、エポキシ基含有フェノール、ｏ−オキシン安息香酸、２−メチル−６−ヒドロキシフェニル酢酸等のカルボキシル基含有フェノール等が挙げられる。なお、分子量調整剤は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１０７】
分子量調整剤の使用量は、ジヒドロキシ化合物１００モルに対して、通常０．５モル以上、好ましくは１モル以上であり、また、通常５０モル以下、好ましくは３０モル以下である。分子量調整剤の使用量をこの範囲とすることで、ポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性及び耐加水分解性を向上させることができる。
【０１０８】
反応の際に、反応基質、反応媒、触媒、添加剤等を混合する順番は、所望のポリカーボネート樹脂が得られる限り任意であり、適切な順番を任意に設定すればよい。例えば、カーボネート前駆体としてホスゲンを用いた場合には、分子量調節剤はジヒドロキシ化合物とホスゲンとの反応（ホスゲン化）の時から重合反応開始時までの間であれば任意の時期に混合できる。なお、反応温度は通常０〜４０℃であり、反応時間は通常は数分（例えば、１０分）〜数時間（例えば、６時間）である。
【０１０９】
（溶融エステル交換法）
溶融エステル交換法では、例えば、炭酸ジエステルとジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応を行う。
【０１１０】
ジヒドロキシ化合物は、前述の通りである。一方、炭酸ジエステルとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルカーボネート等の炭酸ジアルキル化合物；ジフェニルカーボネート；ジトリルカーボネート等の置換ジフェニルカーボネートなどが挙げられる。中でも、ジフェニルカーボネート及び置換ジフェニルカーボネートが好ましく、特にジフェニルカーボネートが好ましい。なお、炭酸ジエステルは１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１１１】
ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの比率は所望のポリカーボネート樹脂が得られる限り任意であるが、ジヒドロキシ化合物１モルに対して、炭酸ジエステルを等モル量以上用いることが好ましく、中でも１．０１モル以上用いることがより好ましい。なお、上限は通常１．３０モル以下である。このような範囲にすることで、末端水酸基量を好適な範囲に調整できる。
【０１１２】
ポリカーボネート樹脂では、その末端水酸基量が熱安定性、加水分解安定性、色調等に大きな影響を及ぼす傾向がある。このため、公知の任意の方法によって末端水酸基量を必要に応じて調整してもよい。エステル交換反応においては、通常、炭酸ジエステルと芳香族ジヒドロキシ化合物との混合比率、エステル交換反応時の減圧度などを調整することにより、末端水酸基量を調整したポリカーボネート樹脂を得ることができる。なお、この操作により、通常は得られるポリカーボネート樹脂の分子量を調整することもできる。
【０１１３】
炭酸ジエステルとジヒドロキシ化合物との混合比率を調整して末端水酸基量を調整する場合、その混合比率は前記の通りである。また、より積極的な調整方法としては、反応時に別途、末端停止剤を混合する方法が挙げられる。この際の末端停止剤としては、例えば、一価フェノール類、一価カルボン酸類、炭酸ジエステル類などが挙げられる。なお、末端停止剤は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１１４】
溶融エステル交換法によりポリカーボネート樹脂を製造する際には、通常、エステル交換触媒が使用される。エステル交換触媒は任意のものを使用できる。なかでも、例えばアルカリ金属化合物及び／又はアルカリ土類金属化合物を用いることが好ましい。また補助的に、例えば塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物、アミン系化合物などの塩基性化合物を併用してもよい。なお、エステル交換触媒は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１１５】
溶融エステル交換法において、反応温度は通常１００〜３２０℃である。また、反応時の圧力は通常２ｍｍＨｇ以下の減圧条件である。具体的操作としては、前記の条件で、芳香族ヒドロキシ化合物等の副生成物を除去しながら、溶融重縮合反応を行えばよい。
【０１１６】
溶融重縮合反応は、バッチ式、連続式の何れの方法でも行うことができる。バッチ式で行う場合、反応基質、反応媒、触媒、添加剤等を混合する順番は、所望の芳香族ポリカーボネート樹脂が得られる限り任意であり、適切な順番を任意に設定すればよい。ただし中でも、ポリカーボネート樹脂及びポリカーボネート樹脂組成物の安定性等を考慮すると、溶融重縮合反応は連続式で行うことが好ましい。
【０１１７】
溶融エステル交換法においては、必要に応じて、触媒失活剤を用いてもよい。触媒失活剤としてはエステル交換触媒を中和する化合物を任意に用いることができる。その例を挙げると、イオウ含有酸性化合物及びその誘導体などが挙げられる。なお、触媒失活剤は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１１８】
触媒失活剤の使用量は、前記のエステル交換触媒が含有するアルカリ金属又はアルカリ土類金属に対して、通常０．５当量以上、好ましくは１当量以上であり、また、通常１０当量以下、好ましくは５当量以下である。更には、芳香族ポリカーボネート樹脂に対して、通常１ｐｐｍ以上であり、また、通常１００ｐｐｍ以下、好ましくは２０ｐｐｍ以下である。
【０１１９】
ポリカーボネート樹脂の分子量は任意であり、適宜選択して決定すればよいが、溶液粘度から換算した粘度平均分子量［Ｍｖ］は、通常１０，０００以上、好ましくは１６，０００以上、より好ましくは１８，０００以上であり、また、通常４０，０００以下、好ましくは３０，０００以下である。粘度平均分子量を前記範囲の下限値以上とすることにより本発明のポリカーボネート樹脂組成物の機械的強度をより向上させることができ、機械的強度の要求の高い用途に用いる場合により好ましいものとなる。一方、粘度平均分子量を前記範囲の上限値以下とすることにより本発明のポリカーボネート樹脂組成物の流動性低下を抑制して改善でき、成形加工性を高めて成形加工を容易に行えるようになる。なお、粘度平均分子量の異なる２種類以上のポリカーボネート樹脂を混合して用いてもよく、この場合には、粘度平均分子量が上記の好適な範囲外であるポリカーボネート樹脂を混合してもよい。
【０１２０】
なお、粘度平均分子量［Ｍｖ］とは、溶媒としてメチレンクロライドを使用し、ウベローデ粘度計を用いて温度２０℃での極限粘度［η］（単位ｄｌ／ｇ）を求め、Ｓｃｈｎｅｌｌの粘度式、すなわち、η＝１．２３×１０-4Ｍｖ0.83から算出される値を意味する。また極限粘度［η］とは、各溶液濃度［Ｃ］（ｇ／ｄｌ）での比粘度［ηsp］を測定し、下記数式（１）により算出した値である。
【０１２１】
【数１】
2014039006.tif 000006
【０１２２】
ポリカーボネート樹脂の末端水酸基濃度は任意であり、適宜選択して決定すればよいが、通常１，０００ｐｐｍ以下、好ましくは８００ｐｐｍ以下、より好ましくは６００ｐｐｍ以下である。これにより本発明のポリカーボネート樹脂組成物の滞留熱安定性及び色調をより向上させることができる。また、その下限は、通常１０ｐｐｍ以上、好ましくは３０ｐｐｍ以上、より好ましくは４０ｐｐｍ以上である。これにより、分子量の低下を抑制し、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の機械的特性をより向上させることができる。なお、末端水酸基濃度の単位は、ポリカーボネート樹脂の重量に対する、末端水酸基の重量をｐｐｍで表示したものである。その測定方法は、四塩化チタン／酢酸法による比色定量（Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．８８ ２１５（１９６５）に記載の方法）である。
【０１２３】
ポリカーボネート樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【０１２４】
ポリカーボネート樹脂は、ポリカーボネート樹脂単独（ポリカーボネート樹脂単独とは、ポリカーボネート樹脂の１種のみを含む態様に限定されず、例えば、モノマー組成や分子量が互いに異なる複数種のポリカーボネート樹脂を含む態様を含む意味で用いる。）で用いてもよく、ポリカーボネート樹脂と他の熱可塑性樹脂とのアロイ（混合物）とを組み合わせて用いてもよい。さらに、例えば、難燃性や耐衝撃性をさらに高める目的で、ポリカーボネート樹脂を、シロキサン構造を有するオリゴマーまたはポリマーとの共重合体；熱酸化安定性や難燃性をさらに向上させる目的でリン原子を有するモノマー、オリゴマーまたはポリマーとの共重合体；熱酸化安定性を向上させる目的で、ジヒドロキシアントラキノン構造を有するモノマー、オリゴマーまたはポリマーとの共重合体；光学的性質を改良するためにポリスチレン等のオレフィン系構造を有するオリゴマーまたはポリマーとの共重合体；耐薬品性を向上させる目的でポリエステル樹脂オリゴマーまたはポリマーとの共重合体等の、ポリカーボネート樹脂を主体とする共重合体として構成してもよい。他の熱可塑性樹脂と組み合わせて用いる場合は、樹脂成分中のポリカーボネート樹脂の割合が５０重量％以上であることが好ましく、６０重量％であることがより好ましく、７０重量％以上であることがさらに好ましい。
【０１２５】
また、成形品の外観の向上や流動性の向上を図るため、ポリカーボネート樹脂は、ポリカーボネートオリゴマーを含有していてもよい。このポリカーボネートオリゴマーの粘度平均分子量［Ｍｖ］は、通常１，５００以上、好ましくは２，０００以上であり、また、通常９，５００以下、好ましくは９，０００以下である。さらに、含有されるポリカーボネートリゴマーは、ポリカーボネート樹脂（ポリカーボネートオリゴマーを含む）の３０重量％以下とすることが好ましい。
【０１２６】
さらに、ポリカーボネート樹脂は、バージン原料だけでなく、使用済みの製品から再生されたポリカーボネート樹脂（いわゆるマテリアルリサイクルされたポリカーボネート樹脂）であってもよい。前記の使用済みの製品としては、例えば、光学ディスク等の光記録媒体；導光板；自動車窓ガラス、自動車ヘッドランプレンズ、風防等の車両透明部材；水ボトル等の容器；メガネレンズ；防音壁、ガラス窓、波板等の建築部材などが挙げられる。また、製品の不適合品、スプルー、ランナー等から得られた粉砕品またはそれらを溶融して得たペレット等も使用可能である。
【０１２７】
ただし、再生されたポリカーボネート樹脂は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物に含まれるポリカーボネート樹脂のうち、８０重量％以下であることが好ましく、中でも５０重量％以下であることがより好ましい。再生されたポリカーボネート樹脂は、熱劣化や経年劣化等の劣化を受けている可能性が高いため、このようなポリカーボネート樹脂を前記の範囲よりも多く用いた場合、色相や機械的物性を低下させる可能性があるためである。
【０１２８】
上述した樹脂４ｃには、本発明の特性を損なわない範囲において必要に応じて公知の各種添加剤を含有させることができる。例えば、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、紫外線吸収剤、滑剤、光安定剤、可塑剤、帯電防止剤、熱伝導性改良剤、導電性改良剤、着色剤、耐衝撃性改良剤、抗菌剤、耐薬品性改良剤、強化剤、レーザーマーキング改良剤、屈折率調整剤などが挙げられる。これらの添加剤の具体的な種類や量は、樹脂４ｃに対して公知の好適なものを選択することができる。
【０１２９】
ここで、ポリカーボネート樹脂に配合する好ましい添加剤について例示する。
【０１３０】
熱安定剤としては、例えばリン系化合物が挙げられる。リン系化合物としては、公知の任意のものを使用できる。具体例を挙げると、リン酸、ホスホン酸、亜燐酸、ホスフィン酸、ポリリン酸などのリンのオキソ酸；酸性ピロリン酸ナトリウム、酸性ピロリン酸カリウム、酸性ピロリン酸カルシウムなどの酸性ピロリン酸金属塩；リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸セシウム、リン酸亜鉛など第１族または第１０族金属のリン酸塩；有機ホスフェート化合物、有機ホスファイト化合物、有機ホスホナイト化合物などが挙げられる。
【０１３１】
なかでも、トリフェニルホスファイト、トリス（モノノニルフェニル）ホスファイト、トリス（モノノニル／ジノニル・フェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリステアリルホスファイト、２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイト等の有機ホスファイトが好ましい。
【０１３２】
熱安定剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、通常０．００１重量部以上、好ましくは０．００１重量部以上、より好ましくは０．０１重量部以上であり、また、通常１重量部以下、好ましくは０．５重量部以下、より好ましくは０．３重量部以下、さらに好ましくは０．１重量部以下である。熱安定剤が少なすぎると熱安定性改良効果が得難く、多すぎると逆に熱安定性が低下する場合がある。
【０１３３】
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。その具体例としては、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、チオジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、Ｎ，Ｎ'−ヘキサン−１，６−ジイルビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニルプロピオナミド）、２，４−ジメチル−６−（１−メチルペンタデシル）フェノール、ジエチル［［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル］メチル］ホスフォエート、３，３’，３’’，５，５’，５’’−ヘキサ−ｔｅｒｔ−ブチル−ａ，ａ’，ａ’’−（メシチレン−２，４，６−トリイル）トリ−ｐ−クレゾール、４，６−ビス（オクチルチオメチル）−ｏ−クレゾール、エチレンビス（オキシエチレン）ビス［３−（５−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ｍ−トリル）プロピオネート］、ヘキサメチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、１，３，５−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−（４，６−ビス（オクチルチオ）−１，３，５−トリアジン−２−イルアミノ）フェノール等が挙げられる。
【０１３４】
なかでも、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネートが好ましい。
【０１３５】
酸化防止剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、通常０．００１重量部以上、好ましくは０．０１重量部以上であり、また、通常１重量部以下、好ましくは０．５重量部以下、より好ましくは０．３重量部以下である。酸化防止剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、酸化防止剤としての効果が不十分となる可能性があり、酸化防止剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、効果が頭打ちとなり経済的でなくなる可能性がある。
【０１３６】
離型剤としては、例えば、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステル、数平均分子量２００〜１５，０００の脂肪族炭化水素化合物、ポリシロキサン系シリコーンオイルなどが挙げられる。
【０１３７】
脂肪族カルボン酸としては、例えば、飽和または不飽和の脂肪族一価、二価または三価カルボン酸を挙げることができる。ここで脂肪族カルボン酸とは、脂環式のカルボン酸も包含する。これらの中で好ましい脂肪族カルボン酸は炭素数６〜３６の一価または二価カルボン酸であり、炭素数６〜３６の脂肪族飽和一価カルボン酸がさらに好ましい。かかる脂肪族カルボン酸の具体例としては、パルミチン酸、ステアリン酸、カプロン酸、カプリン酸、ラウリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、メリシン酸、テトラリアコンタン酸、モンタン酸、アジピン酸、アゼライン酸などが挙げられる。
【０１３８】
脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステルにおける脂肪族カルボン酸としては、例えば、前記脂肪族カルボン酸と同じものが使用できる。一方、アルコールとしては、例えば、飽和または不飽和の一価または多価アルコールが挙げられる。これらのアルコールは、フッ素原子、アリール基などの置換基を有していてもよい。これらの中では、炭素数３０以下の一価または多価の飽和アルコールが好ましく、炭素数３０以下の脂肪族又は脂環式飽和一価アルコールまたは脂肪族飽和多価アルコールがさらに好ましい。
【０１３９】
かかるアルコールの具体例としては、オクタノール、デカノール、ドデカノール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、２，２−ジヒドロキシペルフルオロプロパノール、ネオペンチレングリコール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。
【０１４０】
脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステルの具体例としては、蜜ロウ（ミリシルパルミテートを主成分とする混合物）、ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル、ベヘン酸ステアリル、グリセリンモノパルミテート、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、グリセリントリステアレート、ペンタエリスリトールモノパルミテート、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールジステアレート、ペンタエリスリトールトリステアレート、ペンタエリスリトールテトラステアレート等が挙げられる。
【０１４１】
数平均分子量２００〜１５，０００の脂肪族炭化水素化合物としては、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャ−トロプシュワックス、炭素数３〜１２のα−オレフィンオリゴマー等が挙げられる。なお、ここで脂肪族炭化水素としては、脂環式炭化水素も含まれる。
【０１４２】
これらの中では、パラフィンワックス、ポリエチレンワックスまたはポリエチレンワックスの部分酸化物が好ましく、パラフィンワックス、ポリエチレンワックスがさらに好ましい。
【０１４３】
また、前記の脂肪族炭化水素の数平均分子量は、好ましくは５，０００以下である。
【０１４４】
ポリシロキサン系シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、ジフェニルシリコーンオイル、フッ素化アルキルシリコーン等が挙げられる。
【０１４５】
離型剤の含有量は、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、通常０．００１重量部以上、好ましくは０．０１重量部以上であり、また、通常５重量部以下、好ましくは３重量部以下、より好ましくは１重量部以下、さらに好ましくは０．５重量部以下である。離型剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、離型性の効果が十分でない場合があり、離型剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、耐加水分解性の低下、射出成形時の金型汚染などが生じる可能性がある。
【０１４６】
難燃剤としては、ハロゲン系、リン系、有機酸金属塩系、シリコーン系の難燃剤、難燃助剤としては、フッ素樹脂系難燃助剤が挙げられる。難燃剤及び難燃助剤は併用することも可能であり、また、複数を組み合わせて使用することもできる。中でも好ましいのは、リン系難燃剤、有機酸金属塩系難燃剤、フッ素樹脂系難燃助剤である。
【０１４７】
リン系難燃剤としては芳香族リン酸エステルやホスファゼン化合物が挙げられる。有機酸金属塩系難燃剤としては、有機スルホン酸金属塩が好ましく含フッ素の有機スルホン酸金属塩が特に好ましく、具体的にはパーフルオロブタンスルホン酸カリウム等を例示できる。フッ素系難燃助剤としては、フルオロオレフィン樹脂が好ましく、フィブリル構造を有するテトラフルオロエチレン樹脂が例示できる。フッ素系難燃助剤はパウダー状でもディスパージョン状でも、フッ素樹脂を別の樹脂で被覆したパウダー状でも何れの形態であってもよい。
【０１４８】
これらの難燃剤、難燃助剤の配合比率は所望の難燃レベルを達成するために必要な量を配合すればよいが、通常はポリカーボネート１００重量部に対して、リン系難燃剤の場合で１〜２０重量部の範囲、有機酸金属塩の場合は０．０１〜１重量部の範囲、フッ素樹脂系難燃助剤の場合で０．０１〜１重量部の範囲で配合することが好ましい。上記範囲で難燃剤、難燃助剤を１種類もしくは２種類以上を使用することができる。この範囲より少ないと難燃性の改良効果が出難くなり、これより多いと熱安定性、機械的特性が低下する傾向にあり好ましくない。なお、難燃レベルは、例えばＵＬ９４に代表される燃焼試験などにより判定することができる。
【０１４９】
紫外線吸収剤としては、例えば、酸化セリウム、酸化亜鉛などの無機紫外線吸収剤；ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、サリシレート化合物、シアノアクリレート化合物、トリアジン化合物、オギザニリド化合物、マロン酸エステル化合物、ヒンダードアミン化合物などの有機紫外線吸収剤などが挙げられる。これらのうち、有機紫外線吸収剤が好ましく、中でもベンゾトリアゾール化合物がより好ましい。有機紫外線吸収剤を選択することで、本発明のポリカーボネート樹脂組成物の透明性や機械物性が良好なものになる傾向にある。
【０１５０】
ベンゾトリアゾール化合物の具体例としては、例えば、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−［２’−ヒドロキシ−３’，５’−ビス（α，α−ジメチルベンジル）フェニル］−ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニル）−ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔｅｒｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール）、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−アミル）−ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２’−メチレンビス［４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）−６−（２Ｎ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール］等が挙げられ、なかでも２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２'−メチレンビス［４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）−６−（２Ｎ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール］が好ましく、特に２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾールが好ましい。
【０１５１】
このようなベンゾトリアゾール化合物としては、具体的には例えば、シプロ化成社製（商品名、以下同じ）「シーソーブ７０１」、「シーソーブ７０２」、「シーソーブ７０３」、「シーソーブ７０４」、「シーソーブ７０５」、「シーソーブ７０９」、共同薬品社製「バイオソーブ５２０」、「バイオソーブ５８０」、「バイオソーブ５８２」、「バイオソーブ５８３」、ケミプロ化成社製「ケミソーブ７１」、「ケミソーブ７２」、サイテックインダストリーズ社製「サイアソーブＵＶ５４１１」、アデカ社製「ＬＡ−３２」、「ＬＡ−３８」、「ＬＡ−３６」、「ＬＡ−３４」、「ＬＡ−３１」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「チヌビンＰ」、「チヌビン２３４」、「チヌビン３２６」、「チヌビン３２７」、「チヌビン３２８」等が挙げられる。
【０１５２】
紫外線吸収剤の好ましい含有量は、ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、０．０１重量部以上、より好ましくは０．１重量部以上であり、また、５重量部以下、好ましくは３重量部以下、より好ましくは１重量部以下、さらに好ましくは０．５重量部以下である。紫外線吸収剤の含有量が前記範囲の下限値以下の場合は、耐候性の改良効果が不十分となる可能性があり、紫外線吸収剤の含有量が前記範囲の上限値を超える場合は、モールドデボジット等が生じ、金型汚染を引き起こす可能性がある。なお、紫外線吸収剤は、１種が含有されていてもよく、２種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていてもよい。
【０１５３】
〔波長変換部材４を構成する樹脂組成物の製造方法〕
波長変換部材４を構成する樹脂組成物の製造方法、波長変換部材４の加工方法は特に限定されず、樹脂４ｃの加工法として公知の手法を用いればよい。例えば、樹脂４ｃがポリカーボネート樹脂の場合の、樹脂組成物の一般的な製造方法は次の通りである。
【０１５４】
ポリカーボネート樹脂に蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ、及び必要に応じて配合されるその他の成分を加え、タンブラーミキサーやヘンシェルミキサーなどの各種混合機で混合する。混合は全原料一括混合でも、幾つかの原料を分割して混合してもよい。その後に、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダー、単軸混練押出機、二軸混練押出機、ニーダーなどで溶融混練して樹脂組成物ペレットを得る。
【０１５５】
得られた樹脂組成物ペレットを用いて、シート・フィルムなどの押出成形、異型押出成形、真空成形、射出成形、ブロー成形、インジェクションブロー成形、回転成形、発泡成形など任意の成形方法により、必要な形状の波長変換部材４を成形する。中でも、射出成形法を採用することが好ましい。さらに、必要に応じてその成形体を更に溶着、接着、切削など加工することもできる。また、光拡散要素４ｂが気泡の場合は、発泡剤配合、窒素ガス注入、超臨界ガス注入などの手法により部材内に気泡を構成させればよい。
【０１５６】
樹脂４ｃがポリカーボネート樹脂の場合で、光拡散要素４ｂが気泡以外の場合について、さらに詳しく好ましい条件を例示する。
【０１５７】
ポリカーボネート樹脂と蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ、その他添加剤をタンブラーミキサーで混合後、単軸或いは二軸押出機を用いて溶融混練する。溶融混練条件としては、剪段力を加え過ぎない様に、スクリューとして順送りのフライトスクリューエレメントを中心に構成されたスクリューを使用する。逆送りのフライトスクリュー、ニーディングスクリューエレメントなどの剪段力を強く負荷するスクリューエレメントの多用は、樹脂の変色を招き好ましくない。また、蛍光体４ａが固い場合、スクリュー、シリンダーの材質として、削れ難い耐摩処理の施された材質のものを用いることが好ましい。
【０１５８】
また、混練温度は２３０〜３４０℃の範囲が好ましい。実測樹脂温度として３４０℃を超えると変色しやすくなるため好ましくなく、樹脂温度が２３０℃未満ではポリカーボネート樹脂の溶融粘度が高過ぎて押出機への機械的負荷が大きくなり好ましくない。特に好ましい混練温度は２４０〜３００℃の範囲である。
【０１５９】
スクリュー回転数、吐出量は生産速度、押出機への負荷、樹脂ペレットの状態を鑑みて適宜選択すればよい。また、押出機には原料と共に巻き込んだ空気、加熱により発生したガスを押出機系外に放出するベント構造を１カ所以上設置することが好ましい。
【０１６０】
以上により得られたポリカーボネート樹脂組成物ペレットを用いて、任意の加工法で所望の形状に成形及び加工すればよい。
【０１６１】
上述したような構成を有する本実施形態の半導体発光装置１は、一般照明として用いることができる。このような場合、半導体発光装置１が発する光（具体的には、青色光と黄色光との合成光である白色光）は、黒体輻射軌跡から偏差ｄｕｖが−０．０２００〜０．０２００であることが好ましく、色温度が１，６００Ｋ〜７，０００Ｋの範囲内にあることが好ましい。
【０１６２】
また、上述したような構成を有する本実施形態の半導体発光装置１は、一般照明以外にも、バックライトとして用いることも可能である。ディスプレイのバックライトのＬＥＤ光源として用いる場合は、半導体発光装置１が発する光（具体的には、青色光と黄色光との合成光である白色光）は、通常、色温度が５，０００Ｋ〜２０，０００Ｋの範囲内である。
【０１６３】
（シミュレーションによる評価）
次に、本実施形態における半導体発光装置１について、ＹＡＧ系の蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃの材料及び特性を変更し、各半導体発光装置の発光効率をシミュレーションによって算出し、当該算出結果（シミュレーション結果）の評価を行った。より具体的な条件として、蛍光体４ａの特性（屈折率、消衰係数、量子効率）は公知刊行物『ツォンギュアン・リュー（Zongyuan Liu）、他３名，「白色発光ダイオードのパッケージ用のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体の光学特性の測定及び数値的研究（Measurement and numerical studies of optical properties of YAG:Ce phosphor for white light-emitting diode packaging）」，応用光学（APPLIED OPTICS），２０１０年１月１０日，第４９巻，第２号，ｐ．２４７−２５７』を参考とした。また、配線基板２の可視光の反射率は９０％、光拡散要素４ｂの消衰係数は１０-6以下、樹脂４ｃの光吸収率の消衰係数は１０-6以下とした。更に、半導体発光装置１のターゲット色度をｘ＝０．３０、ｙ＝０．３１とした。そして、光拡散要素４ｂの平均粒径及び粒度分布、並びに蛍光体４ａの平均粒径及び粒度分布は種々の場合を想定し、ＯＲＡ社（現Ｓｙｎｏｐｓｉｓ社）の照明設計解析ソフトウェアであるＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ（登録商標）を用いて光線追跡法により、シミュレーションを実施した。当該シミュレーション結果を、表３乃至表８、並びに図５及び図６を参照しつつ詳細に説明するとともに、波長変換部材４の良好な条件について説明する。なお、 表３乃至表８では、「光拡散要素の体積分率」の値は、小数点３位を四捨五入して小数点第２位までの表記としているが、「屈折率差×厚み×体積分率」の値の計算の際には、「光拡散要素の体積分率」は小数点第４位までの数値を用いて計算しているため、「屈折率差×厚み×体積分率」の値の表記と実際の計算値との間にズレが生じる場合がある。
【０１６４】
第１試料群として、光拡散要素４ｂに二酸化ケイ素、樹脂４ｃにポリカーボネート樹脂を用いた場合を想定し、光拡散要素４ｂである二酸化ケイ素の使用量（体積分率）を変化させた際における、各半導体発光装置の発光効率（ｌｍ／Ｗ）をシミュレーションによって算出した。具体的な条件として、試料１−１には光拡散要素４ｂである二酸化ケイ素を波長変換部材４に含有させず、蛍光体４ａ及び樹脂４ｃであるポリカーボネート樹脂から波長変換部材４を構成した。そして、試料１−２〜試料１−２０の波長変換部材４には光拡散要素４ｂである二酸化ケイ素を含有させ、蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃであるポリカーボネート樹脂から波長変換部材４を構成し、試料番号が大きくなるにつれて光拡散要素４ｂの含有量を増加させ、光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）を増加させた。
【０１６５】
また、第１試料群のシミュレーションにおいては、光拡散要素４ｂに二酸化ケイ素、樹脂４ｃにポリカーボネート樹脂を想定したため、測定温度２０℃で４５０ｎｍにおける屈折率として、光拡散要素４ｂは１．４５、樹脂４ｃは１．５８とした。また、光拡散要素４ｂの密度を２．２０ｇ／ｃｍ3、樹脂４ｃの密度を１．２０ｇ／ｃｍ3とした。更に、波長変換部材４自体の厚み（すなわち、樹脂４ｃの厚み）を１．００ｍｍとした。
【０１６６】
以下の表３に、各試料（半導体発光装置１）における「光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）」、「屈折率差×波長変換部材４自体の厚み×光拡散要素４ｂの体積分率」、「蛍光体４ａの使用濃度（ｗｔ％）」、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」、「発光効率（ｌｍ／Ｗ）」、及び「発光効率の維持率（％）」を示す。ここで、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」とは、試料１−１における蛍光体４ａの使用濃度と他の各試料における蛍光体４ａの使用濃度との差を、試料１−１における蛍光体４ａの使用濃度で除し、当該除した数値を１００倍したものである。また、「発光効率の維持率（％）」とは、試料１−１における発光効率を基準（１００％）とし、他の各資料の発光効率を試料１−１における発光効率で除した数値を１００倍したものである。
【０１６７】
【表３】
2014039006.tif 000007
【０１６８】
表３に示すように、第１試料群においては、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が０．７４３において、蛍光体４ａの使用濃度を８５．８％減少させることができ、また、発光効率の維持率は９１．５％であった。
【０１６９】
また、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が２．４６３においては、蛍光体４ａの使用濃度を９１．１％も減少させることができ、この際の発光効率の維持率は７５．７％であった。この場合においても、一般的に良好な特性を得ることができる発光効率の維持率の値（７０％以上）を確保することができている。
【０１７０】
更に、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が３．４６７を超えると、蛍光体４ａの使用濃度の減少比率は９０．７％も減少させることができるが、発光効率の維持率が７０％未満になることがわかった。
【０１７１】
すなわち、第１試料群においては、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値を適切な範囲にすることにより、蛍光体４ａの使用濃度を減少させることができ、かつ、発光効率を十分に維持できることがわかった。
【０１７２】
第２試料群として、光拡散要素４ｂに二酸化ケイ素、樹脂４ｃにシリコーン樹脂を用いた場合を想定し、光拡散要素４ｂである二酸化ケイ素の使用量（体積分率）を変化させた際における、各半導体発光装置の発光効率（ｌｍ／Ｗ）をシミュレーションによって算出した。具体的な条件として、試料２−１には光拡散要素４ｂである二酸化ケイ素を波長変換部材４に含有させず、蛍光体４ａ及び樹脂４ｃであるシリコーン樹脂から波長変換部材４を構成した。そして、試料２−２〜試料２−１９の波長変換部材４には光拡散要素４ｂである二酸化ケイ素を含有させ、蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃであるシリコーン樹脂から波長変換部材４を構成し、試料番号が大きくなるにつれて光拡散要素４ｂの含有量を増加させ、光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）を増加させた。
【０１７３】
また、第２試料群のシミュレーションにおいては、光拡散要素４ｂに二酸化ケイ素、樹脂４ｃにシリコーン樹脂を想定したため、測定温度２０℃で４５０ｎｍにおける屈折率として、光拡散要素４ｂは１．４５、樹脂４ｃは１．４０とした。また、光拡散要素４ｂの密度を２．２０ｇ／ｃｍ3、樹脂４ｃの密度を１．００ｇ／ｃｍ3とした。更に、波長変換部材４自体の厚み（すなわち、樹脂４ｃの厚み）を１．００ｍｍとした。
【０１７４】
以下の表４に、各試料（半導体発光装置１）における「光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）」、「屈折率差×波長変換部材４自体の厚み×光拡散要素４ｂの体積分率」、「蛍光体４ａの使用濃度（ｗｔ％）」、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」、「発光効率（ｌｍ／Ｗ）」、及び「発光効率の維持率（％）」を示す。なお、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」及び「発光効率の維持率（％）」とは、表３における定義と同一である。
【０１７５】
【表４】
2014039006.tif 000008
【０１７６】
表４に示すように、第２試料群においては、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が０．２４０において、蛍光体４ａの使用濃度を５５．０％減少させることができ、また、発光効率の維持率は９５．２％であった。
【０１７７】
また、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が１．５６３においては、蛍光体４ａの使用濃度を８２．１％も減少させることができ、この際の発光効率の維持率は９０．４％であった。この場合においても、一般的に良好な特性を得ることができる発光効率の維持率の値（７０％以上）を確保することができている。
【０１７８】
すなわち、第２試料群においても、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値を適切な範囲にすることにより、第１試料群ほどの発光効率維持効果はないものの、蛍光体４ａの使用濃度を減少させることができ、かつ、発光効率を十分に維持できることがわかった。
【０１７９】
第３試料群として、光拡散要素４ｂに酸化アルミニウム、樹脂４ｃにポリカーボネート樹脂を用いた場合を想定し、光拡散要素４ｂである酸化アルミニウムの使用量（体積分率）を変化させた際における、各半導体発光装置の発光効率（ｌｍ／Ｗ）をシミュレーションによって算出した。具体的な条件として、試料３−１には光拡散要素４ｂである酸化アルミニウムを波長変換部材４に含有させず、蛍光体４ａ及び樹脂４ｃであるポリカーボネート樹脂から波長変換部材４を構成した。そして、試料３−２〜試料３−２０の波長変換部材４には光拡散要素４ｂである酸化アルミニウムを含有させ、蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃであるポリカーボネート樹脂から波長変換部材４を構成し、試料番号が大きくなるにつれて光拡散要素４ｂの含有量を増加させ、光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）を増加させた。
【０１８０】
また、第３試料群のシミュレーションにおいては、光拡散要素４ｂに酸化アルミニウム、樹脂４ｃにポリカーボネート樹脂を想定したため、測定温度２０℃で４５０ｎｍにおける屈折率として、光拡散要素４ｂは１．７５、樹脂４ｃは１．５８とした。また、光拡散要素４ｂの密度を４．００ｇ／ｃｍ3、樹脂４ｃの密度を１．２０ｇ／ｃｍ3とした。更に、波長変換部材４自体の厚み（すなわち、樹脂４ｃの厚み）を１．００ｍｍとした。
【０１８１】
以下の表５に、各試料（半導体発光装置１）における「光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）」、「屈折率差×波長変換部材４自体の厚み×光拡散要素４ｂの体積分率」、「蛍光体４ａの使用濃度（ｗｔ％）」、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」、「発光効率（ｌｍ／Ｗ）」、及び「発光効率の維持率（％）」を示す。なお、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」及び「発光効率の維持率（％）」とは、表３における定義と同一である。
【０１８２】
【表５】
2014039006.tif 000009
【０１８３】
表５に示すように、第３試料群においては、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が０．５４８において、蛍光体４ａの使用濃度を８７．２％減少させることができ、また、発光効率の維持率は９０．１％であった。
【０１８４】
また、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が１．１８６においては、蛍光体４ａの使用濃度を９１．２％も減少させることができ、この際の発光効率の維持率は８４．１％であった。この場合においても、一般的に良好な特性を得ることができる発光効率の維持率の値（７０％以上）を確保することができている。
【０１８５】
更に、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が１．９３７を超えると、蛍光体４ａの使用濃度の減少比率は９１．７％を超えるが、発光効率の維持率が７０％未満になることがわかった。
【０１８６】
すなわち、第３試料群においても、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値を適切な範囲にすることにより、第１試料群と同様に、蛍光体４ａの使用濃度を減少させることができ、かつ、発光効率を十分に維持できることがわかった。
【０１８７】
第４試料群として、光拡散要素４ｂに酸化アルミニウム、樹脂４ｃにシリコーン樹脂を用いた場合を想定し、光拡散要素４ｂである酸化アルミニウムの使用量（体積分率）を変化させた際における、各半導体発光装置の発光効率（ｌｍ／Ｗ）をシミュレーションによって算出した。具体的な条件として、試料４−１には光拡散要素４ｂである酸化アルミニウムを波長変換部材４に含有させず、蛍光体４ａ及び樹脂４ｃであるシリコーン樹脂から波長変換部材４を構成した。そして、試料４−２〜試料４−１９の波長変換部材４には光拡散要素４ｂである酸化アルミニウムを含有させ、蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃであるシリコーン樹脂から波長変換部材４を構成し、試料番号が大きくなるにつれて光拡散要素４ｂの含有量を増加させ、光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）を増加させた。
【０１８８】
また、第４試料群のシミュレーションにおいては、光拡散要素４ｂに酸化アルミニウム、樹脂４ｃにシリコーン樹脂を想定したため、測定温度２０℃で４５０ｎｍにおける屈折率として、光拡散要素４ｂは１．７５、樹脂４ｃは１．４０とした。また、光拡散要素４ｂの密度を４．００ｇ／ｃｍ3、樹脂４ｃの密度を１．００ｇ／ｃｍ3とした。更に、波長変換部材４自体の厚み（すなわち、樹脂４ｃの厚み）を１．００ｍｍとした。
【０１８９】
以下の表６に、各試料（半導体発光装置１）における「光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）」、「屈折率差×波長変換部材４自体の厚み×光拡散要素４ｂの体積分率」、「蛍光体４ａの使用濃度（ｗｔ％）」、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」、「発光効率（ｌｍ／Ｗ）」、及び「発光効率の維持率（％）」を示す。なお、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」及び「発光効率の維持率（％）」とは、表３における定義と同一である。
【０１９０】
【表６】
2014039006.tif 000010
【０１９１】
表６に示すように、第４試料群においては、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が０．１７８において、蛍光体４ａの使用濃度を８０．４％まで減少させることができ、また、発光効率の維持率が９１．１％であった。
【０１９２】
また、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が０．９４６においては、蛍光体４ａの使用濃度を９３．０％も減少させることができ、この際の発光効率の維持率は７１．７％であった。この場合においても、一般的に良好な特性を得ることができる発光効率の維持率の値（７０％以上）を確保することができている。
【０１９３】
更に、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が０．９４６を超えると、蛍光体４ａの使用濃度の減少比率は９３．０％を超えるが、発光効率の維持率が７０％未満になることがわかった。
【０１９４】
すなわち、第４試料群においても、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値を適切な範囲にすることにより、第１試料群と同様に、蛍光体４ａの使用濃度を減少させることができ、かつ、発光効率を十分に維持できることがわかった。
【０１９５】
第５試料群として、光拡散要素４ｂに気泡、樹脂４ｃにポリカーボネート樹脂を用いた場合を想定し、光拡散要素４ｂである気泡の含有量（体積分率）を変化させた際における、各半導体発光装置の発光効率（ｌｍ／Ｗ）をシミュレーションによって算出した。具体的な条件として、試料５−１には光拡散要素４ｂである気泡を波長変換部材４に含有させず、蛍光体４ａ及び樹脂４ｃであるポリカーボネート樹脂から波長変換部材４を構成した。そして、試料５−２〜試料５−７の波長変換部材４には光拡散要素４ｂである気泡を含有させ、蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃであるポリカーボネート樹脂から波長変換部材４を構成し、試料番号が大きくなるにつれて光拡散要素４ｂの含有量を増加させ、光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）を増加させた。
【０１９６】
また、第５試料群のシミュレーションにおいては、光拡散要素４ｂに気泡、樹脂４ｃにポリカーボネート樹脂を想定したため、測定温度２０℃で４５０ｎｍにおける屈折率として、光拡散要素４ｂは１．００、樹脂４ｃは１．５８とした。また、光拡散要素４ｂの密度を０．００１ｇ／ｃｍ3、樹脂４ｃの密度を１．２ｇ／ｃｍ3とした。更に、波長変換部材４自体の厚み（すなわち、樹脂４ｃの厚み）を１．００ｍｍとした。
【０１９７】
以下の表７に、各試料（半導体発光装置１）における「光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）」、「屈折率差×波長変換部材４自体の厚み×光拡散要素４ｂの体積分率」、「蛍光体４ａの使用濃度（ｗｔ％）」、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」、「発光効率（ｌｍ／Ｗ）」、及び「発光効率の維持率（％）」を示す。なお、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」及び「発光効率の維持率（％）」とは、表３における定義と同一である。
【０１９８】
【表７】
2014039006.tif 000011
【０１９９】
表７に示すように、第５試料群においては、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が０．４１５において、蛍光体４ａの使用濃度を８８．０％まで減少させることができ、また、発光効率の維持率が９０．２％であった。
【０２００】
また、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が０．４１５を超えると、蛍光体４ａの使用濃度の減少比率は８８．０％を超えるが、発光効率の維持率が９０％未満になることがわかった。しかしながら、この場合においても、一般的に良好な特性を得ることができる発光効率の維持率の値（７０％以上）を確保することができている。
【０２０１】
第６試料群として、光拡散要素４ｂにフッ化バリウム、樹脂４ｃにシリコーン樹脂を用いた場合を想定し、光拡散要素４ｂであるフッ化バリウムの含有量（体積分率）を変化させた際における、各半導体発光装置の発光効率（ｌｍ／Ｗ）をシミュレーションによって算出した。具体的な条件として、試料６−１には光拡散要素４ｂであるフッ化バリウムを波長変換部材４に含有させず、蛍光体４ａ及び樹脂４ｃであるシリコーン樹脂から波長変換部材４を構成した。そして、試料６−２〜試料６−２０の波長変換部材４には光拡散要素４ｂであるフッ化バリウムを含有させ、蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃであるシリコーン樹脂から波長変換部材４を構成し、試料番号が大きくなるにつれて光拡散要素４ｂの含有量を増加させ、光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）を増加させた。
【０２０２】
また、第６試料群のシミュレーションにおいては、光拡散要素４ｂにフッ化バリウム、樹脂４ｃにシリコーン樹脂を想定したため、測定温度２０℃で４５０ｎｍにおける屈折率として、光拡散要素４ｂは１．４８、樹脂４ｃは１．４０とした。また、光拡散要素４ｂの密度を４．９ｇ／ｃｍ3、樹脂４ｃの密度を１．０ｇ／ｃｍ3とした。更に、波長変換部材４自体の厚み（すなわち、樹脂４ｃの厚み）を１．００ｍｍとした。
【０２０３】
以下の表８に、各試料（半導体発光装置１）における「光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）」、「屈折率差×波長変換部材４自体の厚み×光拡散要素４ｂの体積分率」、「蛍光体４ａの使用濃度（ｗｔ％）」、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」、「発光効率（ｌｍ／Ｗ）」、及び「発光効率の維持率（％）」を示す。なお、「蛍光体４ａの使用濃度の減少率（％）」及び「発光効率の維持率（％）」とは、表３における定義と同一である。
【０２０４】
【表８】
2014039006.tif 000012
【０２０５】
表８示すように、第６試料群においては、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が０．７６０において、蛍光体４ａの使用濃度を８０．８％まで減少させることができ、また、発光効率の維持率が９２．０％であった。
【０２０６】
また、光拡散要素と母材の屈折率差×光変換部材の厚み×光拡散要素の体積分率の値が１．５を超えると、蛍光体４ａの使用濃度の減少比率は８５．０％を超えるが、発光効率の維持率が９０％未満になることがわかった。しかしながら、この場合においても、一般的に良好な特性を得ることができる発光効率の維持率の値（７０％以上）を確保することができている。
【０２０７】
表３乃至表８の結果に基づいて、第１試料群から第６試料群までの各試料における、「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」と「（蛍光体４ａの使用濃度）×（波長変換部材４自体の厚み）」と関係、及び、「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」と「発光効率」との関係をグラフにした。図５が前者を表すグラフであり、図６が後者を表すグラフである。
【０２０８】
上述したシミュレーションの結果から、波長変換部材４に光拡散要素４ｂを含有されていない試料と比較した場合に、７０％以上の発光効率の維持率を確保しつつ、蛍光体４ａの含有率を低減できる条件として、以下の数式（２）に示す条件を見出した。
【０２０９】
０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０      （２）
【０２１０】
また、上述したシミュレーションの結果から、波長変換部材４に光拡散要素４ｂを含有されていない試料と比較した場合に、８０％以上の発光効率の維持率を確保しつつ、蛍光体４ａの含有率を低減できる条件として、以下の数式（３）に示す条件を見出した。
【０２１１】
０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  ０．６      （３）
【０２１２】
更に、上述したシミュレーションの結果から、波長変換部材４に光拡散要素４ｂを含有されていない試料と比較した場合に、９０％以上の発光効率の維持率を確保しつつ、蛍光体４ａの含有率を低減できる条件として、以下の数式（４）に示す条件を見出した。
【０２１３】
０．０１  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  ０．２      （４）
【０２１４】
また、上述した数式（２）乃至（４）のいずれかを満たすことを前提として、上述したシミュレーションの結果に基づくと、光拡散要素４ｂには屈折率が１．０以上１．９以下ものを選択し、樹脂４ｃには屈折率が１．３以上１．７以下のものを選択することが好ましい。そして、光拡散要素４ｂの屈折率と母材である樹脂４ｃの屈折率との差は、０．０７以上であることが好ましく、より好ましくは０．１０以上である。
【０２１５】
次に、上述した数式（２）、並びに光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃの屈折率の条件を満たす場合には、蛍光体４ａの減少比率が３．０％〜９３％であることがわかった。当該数値は、試料２−４及び試料４−１６のシミュレーション結果に基づいている。これは、試料２−４の「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」が、上述した数式（２）の下限値を満たす最小値であり、試料４−１６の「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」が、上述した数式（２）の上限値を満たす最大値であるからである。
【０２１６】
また、上述した数式（３）、並びに光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃの屈折率の条件を満たす場合には、蛍光体４ａの減少比率が３．０％〜９１％であることがわかった。当該数値は、試料２−４及び試料５−７のシミュレーション結果に基づいている。これは、試料２−４の「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」が、上述した数式（３）の下限値を満たす最小値であり、試料５−７の「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」が、上述した数式（３）の上限値を満たす最大値であるからである。
【０２１７】
更に、上述した数式（４）、並びに光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃの屈折率の条件を満たす場合には、蛍光体４ａの減少比率が３．０％〜８６％であることがわかった。当該数値は、試料２−４及び試料５−４のシミュレーション結果に基づいている。これは、試料２−４の「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」が、上述した数式（４）の下限値を満たす最小値であり、試料５−４の「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」が、上述した数式（４）の上限値を満たす最大値であるからである。
【０２１８】
以上のことから、上述した数式（４）、並びに光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃの屈折率の条件を満たせば、光拡散要素４ｂを含まないで、同一色度の出射光を放射する波長変換部材４を作成した場合における蛍光体４ａの含有濃度［ｗｔ％］を基準として、蛍光体４ａの含有濃度［ｗｔ％］の減少比率が必ず３．０％〜８６％の範囲内となり、蛍光体４ａの使用量を低減しつつも、半導体発光装置１の発光効率の維持率を９０％以上に確保することができる。
【０２１９】
また、上述した数式（３）、並びに光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃの屈折率の条件を満たせば、発光効率の維持率の最低値が８０％まで低下するが、減少比率の範囲が３．０％〜９１％まで拡大し、蛍光体４ａの使用量を低減することができる。更に、また、上述した数式（２）、並びに光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃの屈折率の条件を満たせば、発光効率の維持率の最低値が７０％まで低下するが、減少比率の範囲が３．０％〜９３％まで拡大し、蛍光体４ａの使用量を低減することができる。なお、発光効率の維持率が７０％以上であれば、良好な特性を有する発光装置を提供することができると考えられ、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上である。
【０２２０】
また、図５における横軸の値（ｘ）である「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」と、図５における縦軸の値（ｙ）である「（蛍光体４ａの使用濃度）×（波長変換部材４自体の厚み）」とを用いて、図５における各試料の傾き（ｄｙ／ｄｘ）について評価すると、以下の表９の結果が得られた。具体的な傾きの算出方法として、試料ごとに、次の試料番号に対する図５の横軸の値の差（ｄｘ）及び縦軸の値の差（ｄｙ）を算出し、縦軸の値の差（ｄｙ）を横軸の値の差（ｄｘ）で除して傾き（ｄｙ／ｄｘ）を算出した。ここで、縦軸の値の差（ｄｙ）については、実際の「（蛍光体４ａの使用濃度）×（波長変換部材４自体の厚み）」の差ではなく、蛍光体使用濃度の減少率（％）の差に置き換えている。そして、各試料群のなかで、最大の試料番号が付されている試料（試料１−２０、試料２−１９、試料３−２０、試料４−１９、試料５−７、試料６−２０）については、傾きを算出していない。なお、傾きがマイナスになる値については、一律してゼロ「０」としている。
【０２２１】
【表９】
2014039006.tif 000013
【０２２２】
ここで、表９に示すように、上述した数式（４）の下限値を満たす最小値を有する試料２−４の傾きは４４７であり、上述した数式（４）の上限値を満たす最大値を有する試料５−４の傾きは１９であった。このことから、傾きが比較的小さい値、すなわち傾きが適度になだらかである範囲では、波長変換部材の厚みの変化や蛍光体使用濃度の変化による、出射される光の色度のバラツキを抑制することができる。上述した数式（４）を図５における傾きを用いて示すと、以下の数式（５）として示すことができる。
【０２２３】
１９  ≦  ｄｙ／ｄｘ  ≦  ４４７      （５）
【０２２４】
但し、上記数式（５）において、ｘは｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）を表し、ｙは蛍光体４ａの使用濃度の減少比率を表す。
【０２２５】
更に、図５及び表９を総合的に勘案すると、第１試料群、第３試料群、第４試料群、第５試料群のいずれにおいても、「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」の値（図５における横軸の値（ｘ））が０〜０．０２の範囲内においては、「（蛍光体４ａの使用濃度）×（波長変換部材４自体の厚み）」の値（図５における縦軸の値（ｙ））が特に急峻に減少し、図５における横軸の値（ｘ）が０．０２〜０．０４の範囲内においては、「（蛍光体４ａの使用濃度）×（波長変換部材４自体の厚み）」の値（図５における縦軸の値（ｙ））が急峻に減少し、図５における横軸の値（ｘ）が０．０４〜０．０５の範囲内においては、「（蛍光体４ａの使用濃度）×（波長変換部材４自体の厚み）」の値（図５における縦軸の値（ｙ））が、上述した範囲の減少率ほどではないが減少している。一方、図５における横軸の値（ｘ）が０．０５以上の範囲においては、図５における縦軸の値（ｙ）がなだらかに減少しているか、又はほぼ減少していない。
【０２２６】
このことから、図５における横軸の値（ｘ）である「（光拡散要素４ｂと樹脂４ｃとの屈折率差の絶対値）×（波長変換部材４自体の厚み）×（光拡散要素４ｂの体積分率）」の値を０．０２以上とすることにより、０．０２未満の場合と比較して、蛍光体４ａの含有量のばらつきに起因する半導体発光装置１の発光効率のばらつきを低減することができる。また、図５における横軸の値（ｘ）の値を０．０４以上にすることにより、蛍光体４ａの含有量のばらつきに起因する半導体発光装置１の発光効率のばらつきをより低減することができる。更には、図５における横軸の値（ｘ）の値を０．０５以上とすることにより、蛍光体４ａの含有量のばらつきに起因する半導体発光装置１の発光効率のばらつきを、０．０５未満の場合と比較して確実に低減することができる。このことから、ひいては、半導体発光素子から放射される光の変換効率が変化することから、半導体発光素子から放射される光（青色光）と波長変換部材によって変換された光（黄色光）とが混合して半導体発光装置から放射される光（白色光）の色度のばらつきを低減することができる。従って、波長変換部材４は、｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）の値が０．０２以上であることが好ましく、より好ましくは当該値が０．０４以上であり、特に好ましくは以下の数式（６）を満たすことである。
【０２２７】
０．０５  ≦  ｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  ０．２      （６）
【０２２８】
ここで、表９に示すように、試料１−７の傾き（ｄｙ／ｄｘ）が２３３であり、試料２−７の傾き（ｄｙ／ｄｘ）が３９９、試料４−５の傾き（ｄｙ／ｄｘ）が３７６、試料５−２の傾き（ｄｙ／ｄｘ）が１７６であった。これらの傾きを考慮して上述した数式（６）を図５における傾きを用いて示すと、以下の数式（７）として示すことができる。
【０２２９】
４００  ≦  ｄｙ／ｄｘ  ≦  ４４７      （７）
【０２３０】
但し、上記数式（７）において、ｘは｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）を表し、ｙは蛍光体４ａの使用濃度の減少比率を表す。
【０２３１】
なお、上述した蛍光体４ａも黄色光を拡散することもあるが、上述した数式において、光拡散要素４ｂに蛍光体４ａを含めず、蛍光体４ａを光拡散要素４ｂの一部として考慮しないものとする。
【０２３２】
＜実施例１−１、１−２＞
次に、本実施形態における半導体発光装置１について、蛍光体４ａの混合比、及び蛍光体４ａの使用濃度(wt％)を変更して、半導体発光装置１から放出される光の目標色度点（ｘ、ｙ）＝（０．４６、０．４１）になるように調整した。そして、各半導体発光装置の発光効率を実際に測定し、当該測定結果の評価を行った。なお、配線基板２としては、反射率９０％以上のホワイトアルミナを用いた。当該評価結果を、表１０を参照しつつ詳細に説明する。
【０２３３】
波長変換部材４を作製するために用いた実施例１−１、１−２の樹脂組成物の原材料は以下の通りである。
光拡散要素４ｂ：ポリメチルシルセスキオキサン球状粒子、モメンティブ社製、商品名「トスパール１２０」、平均粒径２μｍ、屈折率１．４２、密度１．３ｇ／ｃｍ3
樹脂４ｃ：ポリカーボネート樹脂（ビスフェノールＡを出発原料として界面重合法で製造したポリカーボネート樹脂のグラニュール）、三菱エンジニアリングプラスチックス社製、商品名「ユーピロンＳ−３０００ＦＮ」、粘度平均分子量２１，０００、密度＝１．２ｇ／ｃｍ3（２３℃）、屈折率１．５８
蛍光体４ａ：三菱化学社製の蛍光体、ＹＡＧ（黄色蛍光体）、ＣＡＳＮ（赤色蛍光体）、ＳＣＡＳＮ（短波長赤色蛍光体）、Ｇ−ＹＡＧ（緑色蛍光体）の混合物。混合比は、（ＹＡＧ＋Ｇ−ＹＡＧ）：（ＣＡＳＮ＋ＳＣＡＳＮ）＝８：２である。
【０２３４】
波長変換部材４に使用した樹脂組成物の製造条件及び波長変換部材４の成形条件は以下の通りである。
【０２３５】
蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ、樹脂４ｃを表１０に記載の所定量配合し、タンブラーミキサーで混合後、４０ｍｍ単軸押出機（いすず加工機社製、フルフライトスクリュー）を用いて、シリンダー温度２８０℃設定、スクリュー回転数７５ｒｐｍ、生産速度１８ｋｇ／ｈ、真空ベント０．０８ＭＰａの条件にて溶融混練し、樹脂組成物ペレットを得た。次いで得られたペレットを用い、射出成形機（日精社製「ＮＳ４０」）にて、シリンダー温度２８０℃設定、金型温度８０℃、射出保圧時間３ｓｅｃ、冷却時間１０ｓｅｃの条件で１ｍｍ厚の波長変換部材４を作製した。
【０２３６】
以下の表１０に、各試料（半導体発光装置１）における「光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）」、「屈折率差×波長変換部材４自体の厚み×光拡散要素４ｂの体積分率」、「蛍光体４ａの使用濃度（ｗｔ％）」、及び「発光効率（ｌｍ／Ｗ）」を示す。
【０２３７】
【表１０】
2014039006.tif 000014
【０２３８】
表１０に示すように、蛍光体４ａの使用濃度が変わったとしても、上述した数式（２）乃至（４）のいずれかの条件を満たせば、比較的に高い発光効率が得られることがわかった。なお、本評価においては、蛍光体の使用濃度（ｗｔ％）が減少すると、発光効率が増加するような結果となっており、上述したシミュレーションの結果と異なっている。これは、半導体発光装置１の発光効率が光拡散要素４ｂの添加以外の他の要因（例えば、蛍光体４ａの混合比率）の影響を受けるためである。
【０２３９】
＜実施例２−１〜２−４、比較例１＞
本実施形態における半導体発光装置１について、光拡散要素４ｂの添加の有無による蛍光体の使用濃度、及び半導体発光装置の発光効率の変化を評価した。半導体発光装置１から放出される光は、目標色度点（ｘ、ｙ）＝（０．２６、０．２５）になるように調整した。そして、各半導体発光装置の発光効率を実際に測定し、当該測定結果の評価を行った。なお、配線基板２としては、反射率９０％以上のホワイトアルミナを用いた。当該評価結果を、表１１及び図１１を参照しつつ詳細に説明する。
【０２４０】
波長変換部材４を作製するために用いた実施例２−１〜２−４、及び比較例１の樹脂組成物の原材料は以下の通りである。
光拡散要素４ｂ：アルミナ粒子、マイクロン社製、商品名「ＡＸ３−３２」、平均粒径３μｍ、屈折率１．７８、密度４．０ｇ／ｃｍ3
樹脂４ｃ：シリコーン樹脂、東レ・ダウコーニング社製、商品名「ＯＥ６３３６Ａ／Ｂ」、密度＝１．０ｇ／ｃｍ3（２３℃）、屈折率１．４２
蛍光体４ａ：三菱化学社製の蛍光体、ＹＡＧ（黄色蛍光体）
【０２４１】
波長変換部材４に使用した樹脂組成物の製造条件及び波長変換部材４の成形条件は以下の通りである。
【０２４２】
蛍光体４ａ、光拡散要素４ｂ、樹脂４ｃを表１１に記載の所定量配合（総重量１０ｇ）し、ＥＭＥ社製真空脱泡混練機Ｖ−ｍｉｎｉ３００を用いて室温下、１２００ｒｐｍで３分間脱泡混練し、蛍光体含有シリコーン樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を６２ｍｍΦ厚み１ｍｍとなるよう注型し、１５０℃５分、続いて２００℃２０分加熱硬化することで成形し、波長変換部材４を得た。
【０２４３】
以下の表１１に、各試料（半導体発光装置１）における「光拡散要素４ｂの体積分率（ｖｏｌ％）」、「屈折率差×波長変換部材４自体の厚み×光拡散要素４ｂの体積分率」、「相対蛍光体使用量（比較例１を１．００とする）」、及び「相対光束値（比較例１を１．００とする）」を示す。また、図１１に、横軸を「屈折率差×波長変換部材４自体の厚み×光拡散要素４ｂの体積分率」（すなわち、「（アルミナ屈折率−シリコーン樹脂屈折率）×波長変換部材４自体の厚み×アルミナの体積分率」）とし、縦軸を相対値（すなわち、比較例１を１．００とした相対蛍光体使用量及び相対光束値）とした、蛍光体使用量の変化及び光束値の変化のグラフを示す。
【０２４４】
【表１１】
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【０２４５】
光拡散要素の屈折率、光拡散要素の体積分率、及び母材の屈折率は、母材に光拡散要素が混入される前の状態であれば、各材料の量や、製造工程を把握することで、正確に（すなわち、真の値が）算出することができ、上述した数式を容易に用いることができる。一方、光拡散要素の屈折率、光拡散要素の体積分率、及び母材の屈折率は、母材に光拡散要素が混入された後の状態（すなわち、波長変換部材の状態）からは、正確に算出することは困難である。特に、光拡散要素の体積分率については、母材に光拡散要素が混入された後の状態から実際の光拡散要素の体積分率を算出することは不可能である。しかしながら、母材に光拡散要素が混入された後の状態であっても、以下のような方法により、光拡散要素の屈折率、光拡散要素の体積分率、及び母材の屈折率の真の値（実際の値）とほぼ同等の値を算出することができ、当該算出された値を上述した数式に当てはめることにより、対象となる波長変換部材（すなわち、母材に光拡散要素が混入された後の状態の部材）を検証及び評価することができる。
【０２４６】
具体的な光拡散要素の検証及び評価は、母材の分析（母材の種類から屈折率を推定）、光拡散要素の分析（光拡散要素の種類から屈折率を推定）、及び光拡散要素の定量によって行われる。ここで、母材の定性分析は赤外分光法等によって行われ、光拡散要素の定性分析はＳＥＭ−ＥＤＳ及び核磁気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）等によって行われ、光拡散要素の定量分析は断面ＳＥＭ像の画像解析によって行われる。なお、母材及び光拡散要素の定性分析は、公知の方法、例えば、ＩＲ、又は熱分解ＧＣ／ＭＳ等により行うこともできる。
【０２４７】
母材の分析は、市販されている赤外分光装置、例えば、Thermo Fisher Scientific社製のＮＥＸＵＳ６７０及びＮｉｃ−Ｐｌａｎを使って行われる。得られたスペクトルとデータベースとの照合を行うことにより、母材の種類を特定することができる。そして、特定された母材の屈折率は、上述した表２を参照することによって決定することができる。
【０２４８】
光拡散要素の分析及び定量は、以下の手順に従って行われる。具体的には、日本電子製のクロスセクションポリッシャを用いて波長変換部材の断面を作成し、母材中に含まれている蛍光体及び光拡散要素のＳＥＭ像を撮影する。ＳＥＭには、例えばCarl Zeiss製のＵｌｔｒａ５５を用いてもよい。
【０２４９】
ここで、蛍光体と光拡散要素との区別はＳＥＭ−ＥＤＳ分析によって行われるが、Ｘ線回折（ＸＲＤ：X-ray Diffraction）の定性分析により、波長変換部材に含まれる蛍光体の候補をあらかじめ絞り込んでおくと良い。光拡散要素の主要元素としてシリコンや酸素が観測された場合、その光拡散要素の種類はガラス又はシリコーン樹脂と推定される。光拡散要素の主要元素として炭素や酸素が観測された場合は有機系、その光拡散要素にはアクリル系あるいはスチレン系のいずれかの樹脂（表１参照）が使われていると推定される。ここで、アクリル系の場合には炭素に加えて酸素も検出されるが、スチレン系の場合には炭素のみが検出される（但し、不純物などの影響で微量の酸素は検出される可能性がある）。ＳＥＭ−ＥＤＳで両者の区別が困難である場合はＮＭＲ等によって種類の特定を行う。なお、含有量が少ない等という理由により、ＮＭＲ等を用いた蛍光体と光拡散要素との区別が困難な場合には、必要に応じて、溶解、濾別して行えばよい。そして、母材の屈折率の決定と同様に、特定された光拡散要素の屈折率は、上述した表１を参照することによって決定することができる。
【０２５０】
光拡散要素の定量は、ＳＥＭの二次電子像又は反射電子組成像の画像解析によって行われる。具体的には、先ず、二次電子像又は反射電子組成像のコントラスト（明るさ）から蛍光体との区別を行う。ここでは、二次電子像又は反射電子組成像のコントラストから光拡散要素を特定することができればよい。従って、全ての光拡散要素についてＳＥＭ−ＥＤＳ分析を行う必要は無い。そして、撮影する断面ＳＥＭ像の倍率は、観察される光拡散要素の最大粒子サイズ（直径）が画像ピクセルサイズの２０倍以上になるようにする。例えば、最大直径が２μｍの光拡散要素の粒子であれば、１ピクセル０．１μｍ以下の断面ＳＥＭ像を撮影する。また、統計的な誤差を小さくするために、定量に用いる断面ＳＥＭ像の枚数は光拡散要素の総数が１０００個以上となるようにする。
【０２５１】
次に、コンピューターによる二値化処理によって画像解析を行う。例えば、Media Cybernetics社製のImageProPlusを用いる。具体的には、断面ＳＥＭ像の二値化処理によって波長変換部材中の光拡散要素の総数Ｎ［個］及び断面ＳＥＭ像における光拡散要素の平均面積を抽出し、当該平均面積から円を仮定して算出した円の平均直径にπ／４を乗じて得られる値を光拡散要素の粒径Ｄ［μｍ］とし、上記計算に用いた断面ＳＥＭ像の総面積をＳ［μｍ2］とし、以下の数式（８）に従って光拡散要素の濃度（体積分率）Ｃ［ｖｏｌ％］が算出される。
【０２５２】
【数２】
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【０２５３】
そして、上述した母材の分析（母材の種類から屈折率を推定）、光拡散要素の分析（光拡散要素の種類から屈折率を推定）、及び光拡散要素の定量によって算出されることになる、光拡散要素の屈折率、光拡散要素の体積分率、及び母材の屈折率の値を上述した数式（２）乃至（４）及び（６）のいずれかに当てはめることにより、対象となる波長変換部材（すなわち、母材に光拡散要素が混入された後の状態の部材）を検証及び評価することができる。
【０２５４】
上述した方法を用いて対象となる波長変換部材の検証及び評価を行った場合には、光拡散要素の屈折率、光拡散要素の体積分率、及び母材の屈折率の真の値を得た後に波長変換部材の検証及び評価を行った場合に対して、その誤差は１割〜２割程度であった。誤差が１割である場合、上述した数式（２）乃至（４）及び（６）は、以下の数式（２’）乃至（４’）及び（６’）として表すことができる。
【０２５５】
０．０１±０．００１  ≦
｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）
≦  １．０±０．１      （２’）
【０２５６】
０．０１±０．００１  ≦
｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）
≦  ０．６±０．０６      （３’）
【０２５７】
０．０１±０．００１  ≦
｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）
≦  ０．２±０．０２      （４’）
【０２５８】
０．０５±０．００５  ≦
｜（光拡散要素の屈折率）−（母材の屈折率）｜×（波長変換部材の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）
≦  ０．２±０．０２      （６’）
【０２５９】
上記数式（２’）乃至（４’）及び（６’）から、上述した方法を用いて対象となる波長変換部材を検証及び評価を行ったとしても、その評価結果は真の値を用いて評価した結果と比較して何ら遜色がなく、真の値を用いた評価と同等レベルの優れた評価精度を実現できていることが分かった。
【０２６０】
（本実施形態による効果）
本実施形態の波長変換部材４においては、０．０１  ≦  ｜（光拡散要素４ｂの屈折率）−（樹脂４ｃの屈折率）｜×（波長変換部材４の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素４ｂの体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０の数式が満されているため、半導体発光装置１に設けられた際に半導体発光装置１の発光効率を低下させることなく、蛍光体４ａの含有量を減少させてコスト低減を図ることができる。この場合に、｜（光拡散要素４ｂの屈折率）−（樹脂４ｃの屈折率）｜×（波長変換部材４の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素４ｂの体積分率［ｖｏｌ％］）の値が、０．６以下であると当該効果（発光効率の低下及びコスト低減）が顕著に奏され、０．２以下であると当該効果がより一層顕著に奏されることになる。
【０２６１】
また、本実施形態の波長変換部材４においては、｜（光拡散要素４ｂの屈折率）−（樹脂４ｃの屈折率）｜×（波長変換部材４の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素４ｂの体積分率［ｖｏｌ％］）の値が０．０２以上である場合には、蛍光体４ａの含有量のばらつきに起因する半導体発光装置１の発光効率のばらつきを低減することができる。この場合に、｜（光拡散要素４ｂの屈折率）−（樹脂４ｃの屈折率）｜×（波長変換部材４の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素４ｂの体積分率［ｖｏｌ％］）の値が、０．０４以上であると当該効果（発光効率のばらつきの低減）が顕著に奏され、０．０５以上であると当該効果がより一層顕著に奏されることになる。
【０２６２】
更に、本実施形態の半導体発光装置１においては、波長変換部材４が、０．０１  ≦  ｜（光拡散要素４ｂの屈折率）−（樹脂４ｃの屈折率）｜×（波長変換部材４の厚み［ｍｍ］）×（光拡散要素４ｂの体積分率［ｖｏｌ％］）  ≦  １．０の数式を満たしているため、発光効率を低下させることなく、蛍光体４ａの含有量を減少させてコスト低減を図ることができる。
【０２６３】
そして、半導体発光装置１に含まれる波長変換部材４を検証及び評価する際、上述した数式における（光拡散要素の体積分率［ｖｏｌ％］）を、波長変換部材４の断面ＳＥＭ像の画像解析結果を用い、Ｃ＝Ｎ×４π／３×（Ｄ／２）3／（Ｓ×Ｄ）×１００（ここで、Ｃ：光拡散要素４ｂの体積分率［ｖｏｌ％］、Ｎ：断面ＳＥＭ像の二値化処理によって算出される波長変換部材４中の光拡散要素４ｂの総数［個］、Ｄ：断面ＳＥＭ像の二値化処理によって算出される断面ＳＥＭ像中の光拡散要素４ｂの平均面積から円を仮定して算出した円の平均直径にπ／４を乗じて得られる光拡散要素４ｂの粒径［μｍ］、Ｓ：断面ＳＥＭ像の総面積［μｍ2］である）の数式を用いて算出することにより、光拡散要素４ｂの体積分率の真の値を用いた検証及び評価の場合と同等の高精度な検証及び評価の実現が可能になる。
【０２６４】
なお、本実施形態においては、波長変換部材４の母材として上述したような樹脂４ｃを用いたが、これに限定されることなく、ガラス等を用いることもできる。
【０２６５】
また、本実施形態においては、半導体発光装置１の光源として青色光を放射するＬＥＤチップ３を用いたが、半導体発光装置１から白色光を放射することができれば、青色光を放射するＬＥＤチップに限定されることなく、例えば、紫外線を放射するＬＥＤチップを用いてもよい。このような場合、波長変換部材４は、紫外線を吸収して赤色光を放射する赤色蛍光体、紫外線を吸収して緑色光を放射する緑色蛍光体、及び紫外線を吸収して青色光を放射する青色蛍光体を分散保持することになる。
【０２６６】
具合的な赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５７０ｎｍ以上、好ましくは５８０ｎｍ以上、より好ましくは５８５ｎｍ以上で、通常は７８０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、赤色蛍光体として例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ（Ｎ，Ｏ）2：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、（Ｌａ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｅｕ（ジベンゾイルメタン）3・１，１０−フェナントロリン錯体などのβ−ジケトン系Ｅｕ錯体、カルボン酸系Ｅｕ錯体、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎが好ましく、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、（Ｌａ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ（但し、Ｓｉの一部がＡｌやＮａで置換されていてもよい）がより好ましい。
【０２６７】
具体的な緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５００ｎｍ以上、好ましくは５１０ｎｍ以上、より好ましくは５１５ｎｍ以上で、通常は５５０ｎｍ未満、好ましくは５４２ｎｍ以下、より好ましくは５３５ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として例えば、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ（β−サイアロン）、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12：Ｎ2：Ｅｕ、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎが好ましい。
【０２６８】
具体的な青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は４２０ｎｍ以上、好ましくは４３０ｎｍ以上、より好ましくは４４０ｎｍ以上で、通常は５００ｎｍ未満、好ましくは４９０ｎｍ以下、より好ましくは４８０ｎｍ以下、更に好ましくは４７０ｎｍ以下、特に好ましくは４６０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、青色蛍光体として例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕが好ましく、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、Ｂａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕがより好ましく、Ｓｒ10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕが特に好ましい。
【０２６９】
更に、本実施形態において、ＬＥＤチップ３から放射される青色光と、黄色蛍光体である蛍光体４ａから放射される黄色光とを合成し、半導体発光装置１から擬似的に白色光を放射していたが、黄色光は赤色光と緑色光との合成光であるため、波長変換部材４が含有する蛍光体を上述した赤色蛍光体及び緑色蛍光体に代えてもよい。このような場合には、ＬＥＤチップ３から放射される青色光と、赤色蛍光体から放射される赤色光と、緑色蛍光体から放射される緑色光とを合成し、半導体発光装置１から擬似的に白色光を放射することになる。
【０２７０】
そして、本実施形態における半導体発光装置１においては、ＬＥＤチップ３と波長変換部材４とを離間して配置していたが、ＬＥＤチップ３を覆うように波長変換部材４を配置してもよい。
【０２７１】
上述したような変形例であっても、上述した数式（２）、並びに光拡散要素４ｂ及び樹脂４ｃの屈折率の条件を満たす場合には、上述した本実施形態と同一の効果を得ることができる。
【０２７２】
図１２及び図１３は、本発明の他の実施形態に係る発光装置の模式図である。
【０２７３】
図１２に示すように、発光装置１００は、その構成部材として、少なくとも青色半導体発光素子１０１と波長変換部材１０３を有する。青色半導体発光素子１０１は、波長変換部材１０３に含有される蛍光体を励起するための励起光を発する。青色半導体発光素子１０１は、通常ピーク波長が４２５ｎｍ〜４７５ｎｍの励起光を発し、好ましくはピーク波長が４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの励起光を発する。青色半導体発光素子１０１の数は、装置が必要とする励起光の強さにより適宜設定することが可能である。一方、青色半導体発光素子１０１の代わりに、紫色半導体発光素子を用いることができる。紫色半導体発光素子は、通常ピーク波長が３９０ｎｍ〜４２５ｎｍの励起光を発し、好ましくはピーク波長が３９５〜４１５ｎｍの励起光を発する。
【０２７４】
青色半導体発光素子１０１は、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａに実装される。配線基板１０２には、これら青色半導体発光素子１０１に電極を供給するための配線パターン（図示せず）が形成され、電気回路を構成する。図１２中、配線基板１０２に波長変換部材１０３が載っているように表示されているがこの限りではなく、配線基板１０２と波長変換部材１０３が他の部材を介して配置されていてもよい。
【０２７５】
例えば図１３では、配線基板１０２と波長変換部材１０３が、枠体１０４を介して配置される。枠体１０４は、光に指向性を持たせるために、テーパ状になっていてもよい。また、枠体１０４は反射材であってもよい。
【０２７６】
発光装置１００の発光効率を向上させる観点から、配線基板１０２は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有し、かつ、反射率が高いことが好ましいが、配線基板１０２のチップ実装面上で青色半導体発光素子１０１の存在しない面上、もしくは配線基板１０２と波長変換部材１０３を接続する他の部材の内面の少なくとも一部に反射率の高い反射板を設ける事もできる。
【０２７７】
このような配線基板に用いる反射板の反射率、又は、配線基板の一部を覆う反射板の反射率としては、８０％以上であることが好ましく、反射率が８０％以上の部位の面積が配線基板の面積の５０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましく、８０％以上であることが特に好ましく、さらには、反射率が９０％以上の部位を有することが好ましく、反射率が９０％以上の部位の面積が配線基板の面積の５０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。なお、反射率は、可視光領域光の反射率を意味する。
【０２７８】
同様に、枠体を使用する場合は、枠体に用いる反射板の反射率、又は、枠体の一部を覆う反射板の反射率としては、８０％以上であることが好ましく、反射率が８０％以上の部位の面積が、枠体及び配線基板の面積の５０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。さらには、その反射率が９０％以上の部位を有することが好ましく、反射率が９０％以上の部位の面積が枠体及び配線基板の面積の５０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることが更に好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。なお、反射率は、可視光領域光の反射率を意味する。
【０２７９】
このような反射率を達成するための材料としては、樹脂中にフィラーを含有させた反射材があげられる。具体的には、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフタルアミド樹脂などに、アルミナ、チタニア、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウムなどの金属酸化物フィラーを含有させた反射材やセラミックに金属酸化物を含有させた反射材などが好ましい。
【０２８０】
ポリカーボネート樹脂にチタニアなどの金属酸化物を含有させた反射材としては、例えばユーピロンＥＨＲ３１００、ＥＨＲ３２００などがあげられる。シリコーン樹脂にアルミナ、チタニアなどの金属酸化物を含有させた反射材としては、例えば国際公開２０１１／０７８２３９号、国際公開２０１１／１３６３０２号に記載の反射材があげられる。また、ポリフタルアミドに、アルミナ、チタニアなどの金属酸化物を含有させた反射材も好ましく例示される。
【０２８１】
＜参考例：反射率の高い反射材を用いた発光装置＞
同一の波長変換部材（光拡散要素の屈折率は１．４５、樹脂の屈折率は１．５８、光拡散要素の体積分率は０．５Ｖｏｌ％、波長変換部材自体の厚み２．００ｍｍ、（１．５８−１．４５）×０．５×２＝０．１３）を用いて、発光装置の配線基板（反射率８０％未満）上および枠体（反射率８０％未満）の内壁面上に反射率９３〜９５％の反射材を（配線基板の場合は半導体発光素子の存在しない面上に）設置した場合の発光効率の向上を、前述と同様の発光・測定方法において確認した。発光Ｌｕｍｅｎ値、Ｒａ（演色性）およびＣＣＴ（発光色温度）測定結果を表１２に示す。反射率は、日立ハイテク社製Ｕ−３３１０を用い、硫酸バリウムを標準試料として測定した。
【０２８２】
【表１２】
2014039006.tif 000017
【０２８３】
高反射率を有する反射材を一定割合以上用いることで、本波長変換部材を用いた発光装置において高効率が達成しうることがわかる。
【０２８４】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態においては、樹脂４ｃ内に蛍光体４ａ及び光拡散要素４ｂが混在していたが、このような波長変換部材４の構造に限定されることなく、図７に示すような構造を有する波長変換部材に代えてもよく、このような構造を有する波長変換部材２４を第２実施形態として、以下に説明する。なお、図７は、図４と同様にして示す半導体発光装置２１の要部拡大断面図であり、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０２８５】
図７に示すように、複数の蛍光体２４ａ及び複数の光拡散要素２４ｂは、樹脂２４ｃ内において互いに分離して含有されている。そして、複数の蛍光体２４ａ及び樹脂２４ｃから蛍光体層２４ｄが形成され、複数の光拡散要素２４ｂ及び樹脂２４ｃから光拡散層２４ｅが形成されている。すなわち、本実施形態における波長変換部材２４は、樹脂２４ｃが蛍光体２４ａのみを含有した状態の蛍光体層２４ｄの上に、樹脂２４ｃが光拡散要素２４ｂのみを含有した状態の光拡散層２４ｅが積層された２層構造を有している。
【０２８６】
また、本実施形態において、蛍光体層２４ｄがＬＥＤチップ３と対向するように配置されている。すなわち、ＬＥＤチップ３から蛍光体層２４ｄまでの距離は、ＬＥＤチップから光拡散層２４ｅまでの距離よりも小さくなっている。
【０２８７】
なお、図８に示すように、光拡散層２４ｅがＬＥＤチップ３と対向するように配置してもよい。すなわち、ＬＥＤチップ３から蛍光体層２４ｄまでの距離は、ＬＥＤチップから光拡散層２４ｅまでの距離よりも大きくなっている。
【０２８８】
本実施形態においても、上述した数式（２）、並びに光拡散要素及び樹脂の屈折率の条件を満たす場合には、上述した第１実施形態と同一の効果を得ることができる。本実施形態に係る半導体発光装置２１は、比較的に高い発光効率を有し、一般照明用途及びバックライト用途として適している。更に、蛍光体層２４ｄ及び光拡散層２４ｅが互いに接触して積層されているため、半導体発光装置２１として、小型化を図ることが容易になる。
【０２８９】
＜第３実施形態＞
上述した第２実施形態において、波長変換部材２４は、複数の蛍光体２４ａ及び樹脂２４ｃから形成される蛍光体層２４ｄと、複数の光拡散要素２４ｂ及び樹脂２４ｃから形成される光拡散層２４ｅとが積層された２層構造を有していた。しかしながら、このような波長変換部材２４の構造に限定されることなく、図９に示すような構造を有する波長変換部材に代えてもよく、このような構造を有する波長変換部材３４を第３実施形態として、以下に説明する。なお、図９は、図４及び図７と同様にして示す半導体発光装置３１の要部拡大断面図であり、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０２９０】
図９に示すように、樹脂３４ｃは空隙層３４ｆを介して２つの層に分離されている。そして、樹脂３４ｃの一方の層内には、複数の蛍光体３４ａが分散して保持されており、これによって蛍光体層３４ｄが形成されている。また、樹脂３４ｃの他方の層内には、複数の光拡散要素３４ｂが分散して保持されており、これによって光拡散層３４ｅが形成されている。すなわち、本実施形態における波長変換部材３４は、蛍光体層３４ｄ、空隙層３４ｆ、及び光拡散層３４ｅが順次積層された３層構造を有している。
【０２９１】
また、本実施形態において、蛍光体層３４ｄがＬＥＤチップ３と対向するように配置されている。すなわち、ＬＥＤチップ３から蛍光体層３４ｄまでの距離は、ＬＥＤチップから光拡散層３４ｅまでの距離よりも小さくなっている。
【０２９２】
なお、図１０に示すように、光拡散層３４ｅがＬＥＤチップ３と対向するように配置してもよい。すなわち、ＬＥＤチップ３から蛍光体層３４ｄまでの距離は、ＬＥＤチップから光拡散層３４ｅまでの距離よりも大きくなっている。このような場合であっても、図９に記載された半導体発光装置３１比較して発光効率が低減することなく、一般照明用途及びバックライト用途として十分に使用することができる。
【０２９３】
本実施形態においても、上述した数式（２）、並びに光拡散要素及び樹脂の屈折率の条件を満たす場合には、上述した第１実施形態と同一の効果を得ることができる。なお、上述した数式（２）乃至（６）における波長変換部材の厚みとは、本実施形態では波長変換部材３４全体の厚みではなく、蛍光体層３４ｄの層厚及び光拡散層３４ｅの層厚の合計である。すなわち、波長変換部材３４全体の厚みから空隙層３４ｆの層厚を差し引いた厚みである。
【符号の説明】
【０２９４】
１，２１，３１    半導体発光装置
２    配線基板
２ａ    チップ実装面
３    ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
４，２４，３４    波長変換部材
４ａ，２４ａ，３４ａ    蛍光体
４ｂ，２４ｂ，３４ｂ    光拡散要素
４ｃ，２４ｃ，３４ｃ    樹脂（母材）
５    ｐ電極
６    ｎ電極
７    配線パターン７
８    配線パターン８
２４ｄ，３４ｄ    蛍光体層
２４ｅ，３４ｅ    光拡散層
３４ｆ    空隙層
１００    半導体発光装置
１０１    ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
１０２    配線基板
１０２ａ    チップ実装面
１０３    波長変換部材
【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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