(57)【要約】【課題】高い動作環境温度条件下においても、高輝度かつ高光束で発光が可能な発光装置を提供する。【解決手段】励起光源と、無機ガラスからなる蛍光体保持部材と前記蛍光体保持部材に分散された蛍光体とからなる波長変換部を備える発光装置。前記波長変換部は、Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体とＥｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体の少なくとも２種の蛍光体を含む。【選択図】図１
2014003070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源と、
無機ガラスからなる蛍光体保持部材と、
前記蛍光体保持部材中に蛍光体が分散された波長変換部を備え、
前記波長変換部は、Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体とＥｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体の少なくとも２種の蛍光体を含む発光装置。
【請求項２】
前記波長変換部は、Ｅｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体またはＥｕ賦活ＳＣＡＳＮ蛍光体をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記波長変換部は、Ｃｅ賦活ＪＥＭ蛍光体またはＣｅ賦活β−サイアロン蛍光体をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記励起光源が半導体レーザまたは発光ダイオードである請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記励起光源の発光ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置を備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光源と当該励起光源に照射されることにより蛍光を発する波長変換部とを備える発光装置、ならびにそれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子から発する光を蛍光体によって変換する発光装置は小型であり、消費電力が白熱電球よりも少なく、さらに白色など使用目的に応じた色の発光が可能であるため、液晶ディスプレイ、携帯電話もしくは携帯情報端末等のバックライト用光源、室内外広告等の表示装置等に利用されてきた。また近年、その発光効率は、白熱電球はもとより蛍光灯を上回るものも開発され、ダウンライト、シーリングライト等の照明装置に利用されている。また、さらなる高効率化、高信頼性化、高輝度化、および高光束化を目指して、引き続き活発に研究開発が行われており、その用途は、大きな明るさを必要とする高天井照明や、道路照明、投光器等の屋外照明にまでおよび始めている。
【０００３】
通常、半導体発光素子から発せられる一次光（励起光）は、近紫外線から青色の範囲のものが用いられており、蛍光体としては、例えば酸化物蛍光体がよく用いられている。現在最も普及しているものは、青色発光ダイオード素子と、これから発せられた青色光を吸収し、その補色である黄色の蛍光を発するＣｅ賦活アルミン酸イットリウム（ＹＡＧ：Ｃｅ）を組み合わせた発光装置である。
【０００４】
しかし、今後発光装置のさらなる高輝度化、高光束化を目指すためには、さらに高出力および高輝度な励起光源を使用する必要があり、発光装置の高信頼性を保つために、励起光に対する耐光性、耐熱性を有する波長変換部が求められている。
【０００５】
そのような状況の中、近年、従来の蛍光体よりも化学的に安定で、かつＧａＮ等の半導体発光素子によって励起する際に好適に使用され、近紫外領域に強い吸収特性を持つ窒化物蛍光体および酸窒化物蛍光体が提案されている。
【０００６】
例えば、ＣｅまたはＥｕを賦活したＣａ−α−サイアロン蛍光体が特許文献１に開示されている。どちらの蛍光体も発光スペクトルはブロードであり、Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は青緑色に、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は黄〜橙色に発光する。
【０００７】
特許文献１以外にも、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は特許文献２など、Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は特許文献３などに記載されている。
【０００８】
また耐光性および耐熱性は、蛍光体を分散させて波長変換部を形成する蛍光体保持部材にも要求される。発光ダイオードを例にとると、一般的にはシリコーン樹脂を用いることが多いが、耐光性および耐熱性を向上させる手法として、ガラスを用いることが特許文献４などに提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−８７９４号公報
【特許文献２】特開２００５−３０７０１２号公報
【特許文献３】特開２００４−２３８５０６号公報
【特許文献４】特開２００３−２５８３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）などの半導体発光素子と、蛍光体を組み合わせた発光装置は、今後ますます高輝度かつ高光束な光源が開発され、高圧水銀ランプ、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等の高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）の代替が進むと考えられる。
【００１１】
このうち、半導体発光素子として青色で発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、黄色に発光する蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤは、既に発光効率でも蛍光灯を上回るようなものも開発され、明るさ、効率、コスト等の面で最も実用化が進んでいるといってよい。
【００１２】
しかし現状は、ＬＥＤによるＨＩＤランプ（高輝度放電ランプ）の代替が進みつつあるものの、まだ街路灯や店舗照明等のそれほど明るさを必要としないものが中心で、倉庫等の高天井照明、道路照明や投光器等の屋外照明に使用されるＨＩＤランプに関しては、完全に代替するまでには至っていない。なぜならＨＩＤランプは、６０〜１００ｃｄ／ｍｍ２の輝度、数万から２０万ｌｍの光束を有する高輝度かつ高光束の光源であり、ＬＥＤでの代替が難しいからである。代替するためには、今後さらに輝度と光束を高めていく必要がある。
【００１３】
例えば、現状において白色ＬＥＤは輝度（単位：ｃｄ／ｍｍ２）をより一層向上させることが難しいという側面がある。単なる明るさの向上であれば複数の白色ＬＥＤを並べることにより実現できる。しかし、輝度は単位面積当たりの光度であることから、前述した複数光源の足し合わせでは輝度を向上させることができない。また複数の光源を並べると灯具が大型化するという問題が生じる。したがって高輝度かつ高光束を実現するためには、今後さらに１素子あたりの投入電力を高めなければならない。しかしながら、投入電力を高めると、蛍光体と蛍光体を分散させた蛍光体保持部材とからなる波長変換部の発熱の問題がある。
【００１４】
以上のように今後ますます、高出力な発光ダイオードや半導体レーザなどの励起光源からの照射に耐えうる耐温度特性および耐光性を有する波長変換部が求められるようになるであろう。
【００１５】
上記課題に鑑み、本発明は、高出力な励起光源の照射に耐え、高輝度かつ高光束で発光が可能な光源を実現することができる波長変換部を備えた発光装置、ならびに当該発光装置を備えた照明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】
【００１６】
本発明は、励起光源と、無機ガラスからなる蛍光体保持部材と、前記蛍光体保持部材中に蛍光体が分散された波長変換部を備え、前記波長変換部は、Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体とＥｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体の少なくとも２種の蛍光体を含む発光装置に関する。
【００１７】
高出力励起光源に照射された場合、発光部の温度は２００〜４００℃にまで達する。場合によっては、さらに高くなることも考えられる。しかし、α−サイアロンは高硬度、高強度、耐熱性に優れるため、高温構造材料として研究されてきた材料である。また、α−サイアロンは強固な化学結合により安定性に優れる。
【００１８】
よって上記２つの蛍光体を組み合わせて使用することにより、高出力な励起光源の照射に耐え、高い動作温度条件においても、高い発光効率と信頼性を維持することが可能となり、高輝度かつ高光束な発光装置を提供することができる。
【００１９】
前記波長変換部は、Ｅｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体またはＥｕ賦活ＳＣＡＳＮ蛍光体をさらに含むことが望ましい。また、前記波長変換部は、Ｃｅ賦活ＪＥＭ蛍光体またはＣｅ賦活β−サイアロン蛍光体をさらに含むことが好ましい。
【００２０】
Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は青緑色の発光、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロンは橙色の発光であるため、青色と赤色がやや不足する傾向がある。特に演色性を重要視する照明用途に関しては、赤色蛍光体としてＥｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体またはＥｕ賦活ＳＣＡＳＮ蛍光体を、青色蛍光体としてＣｅ賦活ＪＥＭ蛍光体またはＣｅ賦活β−サイアロン蛍光体を少量添加することにより、演色性を向上させるのが望ましい。
【００２１】
また、励起光源が半導体レーザ、または発光ダイオードであることが好ましい。また、励起発光源の発光ピーク波長が３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であることが好ましい。本発明に係る照明装置は、上記の発光装置を光源として用いる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光源と無機ガラスからなる蛍光体保持部材と、前記蛍光体保持部材に分散された蛍光体とからなる波長変換部を備え、前記波長変換部は、Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体と、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体の、少なくとも２種類の蛍光体を含んでいる。
【００２３】
したがって本発明の発光装置は、高出力・高密度の励起光源による照射に耐えることが可能となり、高い動作環境温度においても、高輝度かつ高光束、また高い発光効率と信頼性を維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明における発光装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明における発光装置に使用する波長変換部の一実施形態を示す断面図である。
【図３】実施例１における波長変換部の製造方法を示す説明図である。
【図４】比較例１における波長変換部の製造方法を示す説明図である。
【図５】実施例１における波長変換部の発光スペクトルである。
【図６】実施例２における波長変換部の発光スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下、図面において、同一の符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表してはいない。
＜発光装置＞
図１は、本発明における発光装置の一実施形態を示す模式図である。発光装置１０は、励起光源１２、筒体１４と、その上端部に変換部保持部材１３、更に励起光源１２が発した光を蛍光に変換する波長変換部１１とを備える。波長変換部１１は、蛍光体保持部材にＥｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体が分散されている。
【００２６】
半導体発光素子からの励起光源１２が発する励起光を波長変換部１１における蛍光体が吸収することによって蛍光を発光し、波長変換部１１で所望の色の光に変換され、発光装置から所望の色の光が放出される。
【００２７】
筒体１４及び変換部保持部材１３は、放熱性を考慮して、例えばアルミニウムで作製される。熱伝導率の高いアルミニウムを材料として用いることにより、励起光が照射されたときに生じる波長変換部の温度上昇を効果的に抑制することが出来る。もちろんアルミニウム以外の熱伝導率が高い材料を用いてもよい。
＜励起光源＞
励起光源１２には、波長変換部１１中の蛍光体の励起効率を考慮すると、近紫外から青紫色領域の波長の半導体発光素子が適宜用いられる。励起光源の発光ピーク波長は、３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下が好ましい。例えば、発光ピーク波長４０５ｎｍの半導体レーザが用いられる。
＜波長変換部＞
図２は、本発明における発光装置に使用する波長変換部の一実施形態を示す断面図である。波長変換部では、励起光源からの光を受けて発光する蛍光体が、無機ガラスを材料とする蛍光体保持部材２１の中に分散されている。波長変換部２０の厚みは、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
蛍光体保持部材には、高融点ガラス、低融点ガラスなど、種々の無機ガラスを用いることができるが、好ましくは軟化点の４００℃より高いガラスが用いられる。
【００２９】
蛍光体としては、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体２２およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体２３が用いられる。この蛍光体結晶はα型窒化ケイ素と同じ構造を持つ固溶体であり、α型窒化ケイ素結晶のＳｉ−Ｎ結合が部分的にＡｌ−Ｎ結合とＡｌ−Ｏ結合で置換され、電気的中性を保つために、結晶格子間に特定の元素（Ｃａ、並びにＬｉ、Ｍｇ、ＹまたはＬａとＣｅを除くランタニド金属）が格子内に侵入固溶した構造を有している。侵入固溶する元素の一部を発光中心となる希土類元素とすることにより蛍光特性が発現する。
【００３０】
α−サイアロン蛍光体は、一般に以下の式
ＭＸＳｉ１２−（ｍ＋ｎ）Ａｌｍ＋ｎＯｎＮ１６−ｎ
で表される。ここで、Ｍは結晶格子間に侵入固溶した特定の元素（ＣａならびにＬｉ、Ｍｇ、ＹまたはＬａとＣｅを除くランタニド金属）である。また、ｘ、ｍ、ｎは固溶量を表すパラメータであり、ｘとｍはｘ＝ｍ／ｖ（ｖはＭの価数）の関係にある。Ｍ元素としてＣａを選びＣａの一部を賦活元素で置換することにより、Ｃａ−α−サイアロン蛍光体となる。Ｃａ−α−サイアロン蛍光体においては、ｍ値が大きくなるほどＣｅ賦活、Ｅｕ賦活どちらの場合においても発光波長が長波長にシフトする。
＜Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体＞
Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は、黄色から橙色にかけての蛍光を発し、その発光ピークの波長は５８０〜６２０ｎｍである。また、この蛍光体は、発光の半値幅が９０ｎｍとブロードであり、照明用の蛍光体として適している。Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体２２は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）に窒化アルミニウム（ＡｌＮ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）および酸化ユウロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）を固溶させて作ることができる。本発明に用いるＥｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体２２の組成は、化学式
（Ｃａ１−ＸＥｕＸ）ｍ／２Ｓｉ１２−ｍ−ｎＡｌｍ＋ｎＯｎＮ１６−ｎ
（ｍ、ｎは固溶量を表す数字であり、ｘはＣａに対するＥｕの置換量を表す）
と表されるものであればよい。
＜Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体＞
Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は、青色から緑色にかけての蛍光を発し、その発光ピークの波長は４８０〜５２０ｎｍである。また、この蛍光体は、発光の半値幅が１００ｎｍとブロードであり、照明用の蛍光体として適している。Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）に窒化アルミニウム（ＡｌＮ３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）および酸化セリウムＣｅ２Ｏ３を固溶させて作ることができる。本発明に用いるＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体２３の組成は、化学式
（Ｃａ１−ＸＣｅＸ）ｍ／２Ｓｉ１２−ｍ−ｎＡｌｍ＋ｎＯｎＮ１６−ｎ
（ｍ、ｎは固溶量を表すパラメータであり、ｘはＣａに対するＣｅの置換量を表す）
と表されるものであればよい。
【００３１】
Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体のＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体に対する添加量比は、特に制限されるものではなく、所望する色度が得られるように比率を決めればよい。
【００３２】
また、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体の添加量に関しても、所望する色度や発光部の形状などにより変わるが、それぞれ２種の蛍光体の総量が、ガラス粒子に対する質量比で概ね２％〜６０％であればよい。
＜Ｅｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体またはＥｕ賦活ＳＣＡＳＮ蛍光体＞
また、Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は青緑色の発光、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロンは橙色の発光であるため、青色と赤色がやや不足する傾向がある。特に演色性を重要視する照明用途に関しては、赤色蛍光体としてＥｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体およびＥｕ賦活ＳＣＡＳＮ蛍光体の少なくとも１種を、青色蛍光体としてＣｅ賦活ＪＥＭ蛍光体およびＣｅ賦活β−サイアロン蛍光体の少なくとも１種を少量添加することにより、演色性を向上させることができる。
【００３３】
本発明に用いられるＥｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体は、化学式
（Ｃａ１−ｘＥｕｘ）ＡｌＳｉＮ３
（ｘはＣａに対するＥｕの置換量を表す）
と表されるものであればよい。
【００３４】
本発明に用いられるＥｕ賦活ＳＣＡＳＮ蛍光体は、化学式
（Ｃａ１−ｘ―ｙＳｒｙＥｕｘ）ＡｌＳｉＮ３
（ｘはＣａに対するＥｕの置換量を、ｙはＣａに対するＳｒの置換量を表す。）
と表されるものであればよい。
【００３５】
Ｅｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体またはＥｕ賦活ＳＣＡＳＮ蛍光体の添加量は、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体の総量に対して質量比で５％〜３０％であれば好ましい。
＜Ｃｅ賦活ＪＥＭ蛍光体またはＣｅ賦活β−サイアロン蛍光体＞
また、前記波長変換部は、Ｃｅ賦活ＪＥＭ蛍光体およびＣｅ賦活β−サイアロン蛍光体の少なくとも１種を、さらに含むことが好ましい。
【００３６】
本発明に用いられるＣｅ賦活ＪＥＭ蛍光体は、化学式
Ｍ（１）１−ａ−ｊＭ（２）ｊＣｅａＡｌ（Ｓｉ６−ＺＡｌＺ）Ｎ１０−ＺＯＺ
（但し、Ｍ（１）はＬａを示すか、Ｌａを主成分とし、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選択された少なくとも１種の元素を示す。Ｍ（２）は少なくとも１種のアルカリ土類金属元素を示す。ａ、ｊ、ｚは固溶量を表す数字である。）
と表されるものであればよい。
【００３７】
本発明に用いられるＣｅ賦活β−サイアロン蛍光体は、化学式
Ｓｉ（６−Ｚ）ＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ：ＣｅＸ
（ＺおよびＸは固溶量を表す数字である。）
と表されるものであればよい。この結晶は、β型Ｓｉ３Ｎ４と同じ結晶構造を持つ酸窒化物または窒化物を母体結晶とし、Ｃｅを発光中心として添加した固溶体結晶である。
【００３８】
Ｃｅ賦活ＪＥＭ蛍光体またはＣｅ賦活β−サイアロン蛍光体の添加量は、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体の総量に対して質量比で５％〜４０％であればよく、１０％〜３０％がより好ましい。
【００３９】
波長変換部２０の作製方法は、まず金属アルコキシドであるテトラエトキシシランのエタノール溶液に、加水分解用の水及びアンモニアを加えてガラスゾルとする。これに蛍光体を加え、ガラス基板の上にディッピングし、乾燥空気中、１５０℃で２時間焼成する。以上の方法によって、波長変換部２０を作製することができる。
【実施例】
【００４０】
＜実施例１＞
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定
されるものではない。図１に示すように発光装置１０は、励起光源１２と、その周りを覆う筒体１４で構成されており、筒体１４の上端部に、変換部保持部材１３で取り付けられ、励起光源１２が発した光を蛍光に変換する波長変換部１１とを備えている。筺体及び変換部保持部材は、放熱性を考慮して、アルミニウムを用いて作製した。励起光源１２に半導体レーザを用いた。このピーク波長は４０５ｎｍであった。波長変換部は、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体が、ガラス中にほぼ均一に分散された構造とした。蛍光体保持部材としては、低融点ガラスを用いた。
【００４１】
実施例で用いたＥｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は、以下の式
ＣａＳｉ９Ａｌ３ＯＮ１５：Ｅｕ
で表される。
また、実施例で用いたＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は、以下の式
ＣａＳｉ９Ａｌ３ＯＮ１５：Ｃｅ
で表される。
【００４２】
図３に示すように、低融点ガラスの微粉末３４と、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子３５、およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子３６を混合した。全蛍光体の添加量は、ガラス粒子に対する質量比にして１５％であった。また、蛍光体の混合比を表１および表２にまとめて記す。
【００４３】
ガラス粒子と蛍光体の混合物を白金ルツボ３３に入れた後、電気炉３０に入れ、乾燥窒素中・常圧で５００℃に昇温して６０分保持し、急冷することにより、低融点ガラスの中に蛍光体粒子がほぼ均一に分散した波長変換部プレートを作製した。波長変換部プレートをダイシング法で切断して、縦・横とも１０ｍｍ角、厚さ１ｍｍの波長変換部とした。
【００４４】
以上のように作製された発光装置について、以下の方法で全光束の相対値（以下、相対光束という）、演色性および色温度を評価した。
【００４５】
光束とは、目の応答によって限定される可視光の放射力の表し方であり、値が大きいほど発光装置が明るいことを示す。作製した発光装置を点灯し、積分球を用いて全光束を測定した。分光光度計（大塚電子製：ＭＣＰＤ−７０００）を用いて測定した発光スペクトルから算出したものである。尚、ここでいう相対光束とは、作製した各発光装置における全光束の相対値である。
【００４６】
演色性とは、照明の分光分布と目の色順応で決まる物体の色の見え方を指し、値が大きいほど標準光源と比較して色の見え方にずれが小さいことを示す。実施例では、発光装置の発光スペクトルを、分光光度計（大塚電子製：ＭＣＰＤ−７０００）を用いて測定し、光度計付属のソフトウェアを用いて計算した平均演色評価数（Ｒａ）を示した。
【００４７】
色温度とは、光の色をある温度の黒体から放射される光の色と対応させた値であり、熱力学的温度Ｋを用いて表される。値が大きいほど青みや白みを帯びた光色、値が小さいほど赤みや黄色みを帯びた光色であることを示している。実施例では、発光装置の発光スペクトルを、分光光度計（大塚電子製：ＭＣＰＤ−７０００）を用いて測定し、光度計付属のソフトウェアを用いて計算した色温度を示した。
【００４８】
これら光学特性評価の結果を表１、２に示す。
＜比較例１＞
実施例１と比較するため、蛍光体としてＣｅ賦活アルミン酸イットリウム蛍光体を使用して、発光装置を作製した。実施例１と同じく図１に示す構造の発光装置を作製した。
【００４９】
励起光源として、Ｃｅ賦活アルミン酸イットリウム蛍光体の励起効率が良好となる、ピーク波長４４５ｎｍの半導体レーザを用いた。また、実施例１と同じく、蛍光体保持部材としては、低融点ガラスを用いた。蛍光体としてＣｅ賦活アルミン酸イットリウム蛍光体を使用して作製した波長変換部を用い、ピーク波長が４４５ｎｍの半導体レーザを用いた以外は、実施例１と同様である。
【００５０】
実施例で用いたＣｅ賦活アルミン酸イットリウム蛍光体は、下記の式で表される。
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ
＜発光装置の作製＞
図４において、低融点ガラスの微粉末４４、Ｃｅ賦活アルミン酸イットリウム蛍光体粒子４５を混合した。混合したＣｅ賦活アルミン酸イットリウム蛍光体の量は、ガラス粒子に対し質量比で１０％であった。それを白金ルツボ４３に入れた後、図４に示す電気炉４０に入れ、乾燥窒素中・常圧で５００℃に昇温して６０分保持し、急冷することにより、低融点ガラスの中に蛍光体粒子がほぼ均一に分散した波長変換部を形成した。波長変換部プレートをダイシング法で切断して、縦・横とも１０ｍｍ角、厚さ１ｍｍの波長変換部とした。
【００５１】
以上のように作製された発光装置について、実施例１と同じ方法で光学特性を評価し、相対光束、演色性および色温度の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2014003070.tif 000003
＜実施例１と比較例１の対比＞
励起光源である半導体レーザの出力を上昇させると、波長変換部は熱せられて温度上昇する。表１は、励起光源の出力上昇にともなって、波長変換部の温度が１００℃、２００℃、４００℃と上昇したときの、実施例１および比較例１での、発光装置の相対光束、演色性および色温度の計算結果である。
（１）相対光束
波長変換部の温度が１００℃では、相対光束が実施例１の１００に対して比較例１は１１５であり、比較例１の発光装置の方が高かった。しかしながら、２００℃では相対光束は実施例１の１００に対して比較例１は９８と、実施例１は比較例１よりも高くなった。さらに温度が４００℃まで高くなると、実施例１の１００に対して比較例１は７０と、全光束は飛躍的に高くなった。よって波長変換部が４００℃まで温度上昇する程に励起光源の出力を上げたとき、実施例１の波長変換部は比較例１のものより強い耐熱性を示しているといえる。
（２）演色性
平均演色評価数は、実施例１では６５、比較例１では６４と、ほぼ同等の数値であった。実施例１の発光装置の平均演色評価数６５を、街路灯や道路灯に使用される、高圧水銀灯や高圧ナトリウム灯と比較すると、一般的な高圧水銀灯でＲａ１４、演色性改善タイプの高圧水銀灯でＲａ４０または５０程度であり、また一般的な高圧ナトリウム灯でＲａ２５、演色性改善タイプの高圧ナトリウム灯でＲａ６０程度である。したがって、本発明の発光装置の方が高い演色性を示しているといえる。
（３）色温度
実施例１の発光装置の色温度は、約３０００Ｋと温かみのある灯りとなる。また、白色からは少しずれ、やや黄色みがかっており、高圧ナトリウム灯に似た灯りとなる。
＜実施例２＞
実施例１と同じく図１に示す構造の発光装置を作製した。発光装置の演色性を向上させるために、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体に加えて、Ｅｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体を少量添加して赤成分を補足し、さらにＣｅ賦活ＪＥＭ蛍光体を少量添加することにより、青成分を補足した。実施例１と同じく、励起光源として、ピーク波長４０５ｎｍの半導体レーザを用いた。実施例１と同じく、蛍光体保持部材としては、低融点ガラスを用いた。
【００５３】
Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体は、実施例１と同様の組成のものを用いた。また、本発明に用いられるＥｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体は、以下の化学式
ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ
で表される。また、本発明に用いられるＣｅ賦活ＪＥＭ蛍光体は、以下の化学式
ＬａＡｌ（Ｓｉ５Ａｌ）Ｎ９Ｏ：Ｃｅ
で表される。
＜発光装置の作製方法＞
実施例１と同様にして波長変換部の作製を行った。すなわち、低融点ガラス粉末と蛍光体粒子を混合した。全蛍光体の添加量は、ガラス粒子に対する質量比にして２０％であった。また、蛍光体の混合比を表１にまとめて記す。それを白金ルツボに入れた後、電気炉に入れ、乾燥窒素中・常圧で５００℃に昇温して６０分保持し、急冷することにより、低融点ガラスの中に蛍光体粒子がほぼ均一に分散した波長変換部プレートを作製した。波長変換部プレートをダイシング法で切断して、縦・横とも１０ｍｍ角、厚さ１ｍｍの波長変換部とし、上記波長変換部を用いて、実施例１と同様の発光装置を作製した。
【００５４】
以上のように作製された発光装置について、実施例１と同じ方法で光学特性を評価し、相対光束、演色性の算出を行った。その結果を表２に示す。
【００５５】
【表２】
2014003070.tif 000004
＜実施例１と実施例２の対比＞
表２は、波長変換部の温度が４００℃のときの、実施例１および実施例２での、発光装置の相対光束および演色性の計算結果である。
【００５６】
相対光束は、実施例１の発光装置が１００に対して、実施例２の発光装置が９５と、Ｅｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体およびＣｅ賦活ＪＥＭ蛍光体の添加による大幅な低下は見られなかった。
【００５７】
実施例２で作製した発光装置と実施例１で作製した発光装置で、演色性を比較した。その結果を表２に示す。実施例１の発光装置のＲａ６５に対して、実施例２の発光装置はＲａ７９であった。
【００５８】
実施例１での発光スペクトルを図５に、実施例２での発光スペクトルを図６に示す。この図が示すように、図６では図５に比して、実施例において添加したＥｕ賦活ＣＡＳＮ蛍光体の発光波長ピークである波長６５０ｎｍ付近の赤成分と、実施例において添加したＣｅ賦活ＪＥＭ蛍光体の発光波長ピークである波長４８０ｎｍ付近の青成分が補足されていた。
＜実施例３＞
実施例３では、蛍光体保持部材として、市販されているショット社製無アルカリガラスＡＦ４５（主成分はＳｉＯ２、ＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３など、軟化点８８３℃）を用いた。このガラスは紫色から紫外の波長の透過率が良好である。
【００５９】
ＡＦ４５ガラスをミキサーで粉末状のガラスにした。粉末状のガラスと、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子を混合して白金るつぼに入れた後、実施例１と同様の電気炉に入れ、１１００℃に昇温して２時間保持することにより溶融した。この溶融原料をカーボン板上に流し出して波長変換部材プレートに成形した。なお、プレ−ト状に成形するためには、溶融Ｓｎ上にガラスを流し出して成形するフロート法や、細長いスリットから溶融ガラスを下に垂らして成形するフュージョン法を用いてもよい。波長変換部材プレートをダイシング法で切断して、縦・横とも１０ｍｍ角、厚さ１ｍｍの波長変換部材とし、上記波長変換部を用いて、実施例１と同様の発光装置を作製した。
【００６０】
以上のように作製された発光装置について、実施例１と同じ方法で光学特性を評価し、相対光束、演色性の算出を行った。その結果、相対光束は、実施例１の波長変換部の温度が４００℃のときの相対光束１００に対して１０３、またＲａは６５であり、本発明の高い動作環境温度においても、強い耐熱性を示すという効果が明らかになった。
＜実施例４＞
また実施例４では、ガラスとして、ホウ珪酸ガラスを用いた。ホウ珪酸ガラスは紫色から紫外の波長の透過率が良好である。
【００６１】
代表的なホウ珪酸ガラスであるＢＫ７ガラス（推定原料組成：ＳｉＯ２＝７０重量％、Ｂ２Ｏ３＝１０重量％，ＢａＯ＝３重量％、Ｋ２Ｏ＝８重量％、Ｎａ２Ｏ＝８重量％、軟化点７１８℃）を粉末にした。これらのガラス粉末と、Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子およびＣｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子を混合して、実施例１と同様の電気炉に入れ、１０００℃ に昇温して２時間保持することにより溶融する。この原料をフロート法により板ガラスに成形する。この板ガラスをダイシング法で切断して、縦・横とも１０ｍｍ角、厚さ１ｍｍの波長変換部材とし、上記波長変換部を用いて、実施例１と同様の発光装置を作製した。
【００６２】
以上のように作製された発光装置について、実施例１と同じ方法で光学特性を評価し、相対光束、演色性の算出を行った。その結果、相対光束は、実施例１の波長変換部の温度が４００℃のときの相対光束１００に対して１０３、またＲａは６５であり、本発明の高い動作環境温度においても、強い耐熱性を示すという効果が明らかになった。
【００６３】
実施例１、３および４に示すように、ガラスとして、高融点ガラス、低融点ガラスなど種々のガラスを用いることが可能である。
【００６４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の発光装置は、高輝度かつ高光束で発光が可能な光源として機能する発光装置を備えた種々の照明に適用することができる。特に高天井照明や街路灯、道路灯、投光器に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  発光装置、１１  波長変換部、１２  励起光源、１３  変換部保持部材、１４  筒体、２０  波長変換部、２１  蛍光体保持部材、２２  Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子、２３  Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子、３０  電気炉、３１  ガス導入口、３２  排気口、３３  ルツボ、３４  低融点ガラス粉末、３５  Ｅｕ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子、３６  Ｃｅ賦活Ｃａ−α−サイアロン蛍光体粒子、４０  電気炉、４１  ガス導入口、４２  排気口、４３  ルツボ、４４  低融点ガラス粉末、４５  Ｃｅ賦活アルミン酸イットリウム蛍光体粒子。
【図１】
2014003070.tif 000005
【図２】
2014003070.tif 000006
【図３】
2014003070.tif 000007
【図４】
2014003070.tif 000008
【図５】
2014003070.tif 000009
【図６】
2014003070.tif 000010