(57)【要約】【課題】スプレーコーティングによって蛍光体粒子同士をバインダーで固着して形成した蛍光体層の色度角度依存性を、光散乱剤を用いることなく低減する。【解決手段】蛍光体層は、発光素子の上面に沿って並べられた蛍光体粒子と、蛍光体粒子と蛍光体粒子の間隙を埋めるバインダーとを含み、かつ、光散乱剤を含まない。蛍光体層の上面のうち、蛍光体粒子と蛍光体粒子との間隙に位置し、出射した光が前記バインダーを透過して直接前記蛍光体層の上面に到達する領域の面積が、発光素子の上面の面積に対して３％以上１０％以下である。これにより、蛍光体層の表面の凹凸を小さくし、色度の角度依存性を低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子の上面に配置された蛍光体層とを有し、前記発光素子の上面から発せられた光のうちの一部を前記蛍光体層により蛍光に変換し、前記蛍光体層を透過した光と前記蛍光とを混合して所定の色度の光を出射する発光装置であって、
前記蛍光体層は、前記発光素子の上面に沿って並べられた蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子と蛍光体粒子の間隙を埋めるバインダーとを含み、
前記蛍光体層の上面のうち、前記蛍光体粒子と蛍光体粒子との間隙に位置し、出射した光が前記バインダーを透過して直接前記蛍光体層の上面に到達する領域の面積が、前記上面の面積に対して３％以上１０％以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、前記蛍光体層の表面粗さＲａは、前記蛍光体粒子の平均粒径以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置において、前記蛍光体層の膜厚は、前記蛍光体粒子の平均粒径の３倍以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置において、前記蛍光体粒子の平均粒径は、１０μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置において、前記蛍光体層と前記発光素子の上面との間には、接着層が配置され、
前記蛍光体層の上面には、前記発光素子から発せられた光と前記蛍光に対して透明な板状部材が搭載されていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
蛍光体粒子をスプレーコーティング法により発光素子の上面に吹き付けて蛍光体層を形成する工程を含む発光装置の製造方法であって、
前記蛍光体層の形成工程は、前記発光素子の上面への吹き付け条件と同じ条件で、透明な板状部材上に前記蛍光体層を形成し、前記透明な板状部材上の前記蛍光体層が、
拡散透過率５３％以上、
平行光線透過率１０％以下、
拡散透過率から平行光線透過率を差し引いた値４７％以上、
全光線透過率６２％以上、および、
ヘーズ値８４％以上、
のうちの少なくとも一つを満たすように前記吹き付け条件を調整し、調整後の前記吹き付け条件で前記発光素子の上面に蛍光体層を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項７】
蛍光体粒子をスプレーコーティング法により透明な板状部材上に吹き付けて蛍光体層を形成する工程と、
前記蛍光体層を発光素子の上面側に向けて、前記透明な板状部材を前記発光素子に搭載する工程とを含む発光装置の製造方法であって、
前記蛍光体層の形成工程は、前記透明な板状部材上の前記蛍光体層が、
拡散透過率５３％以上、
平行光線透過率１０％以下、
拡散透過率から平行光線透過率を差し引いた値４７％以上、
全光線透過率６２％以上、および、
ヘーズ値８４％以上、
のうちの少なくとも一つを満たすように前記吹き付け条件を調整することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項８】
蛍光体粒子をスプレーコーティング法により透明な板状部材上に吹き付けて蛍光体層を形成する工程と、
形成された前記透明な板状部材上の前記蛍光体層のうち、
拡散透過率５３％以上、
平行光線透過率１０％以下、
拡散透過率から平行光線透過率を差し引いた値４７％以上、
全光線透過率６２％以上、および、
ヘーズ値８４％以上、
のうち少なくとも一つを満たす蛍光体層を選択する工程と、
選択された前記蛍光体層が備えられた前記透明な板状部材を、前記蛍光体層を発光素子の上面側に向けて、前記発光素子に搭載する工程とを含む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、発光素子から出射された光の一部を蛍光体により波長変換し、発光素子からの出射光と混合して出射する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光体を分散した未硬化の樹脂を、発光素子の上面に塗布や充填した後、硬化させることにより蛍光体層を形成した発光装置が知られている。蛍光体層は、発光素子から出射された光の一部を蛍光に変換し、波長変換されていない光と混合して出射する。
【０００３】
しかしながら、このような蛍光体層では、蛍光体の割合を多くすると、樹脂の割合が減少するため蛍光体粒子が十分に結着できず、蛍光体の割合を少なくすると蛍光への変換効率が低くなるという問題がある。また、樹脂の劣化や変色を起こしやすいという問題もある。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献１には、平均粒径３〜１０μｍの蛍光体粒子同士を、酸化物や水酸化物を主成分とする微粒子（バインダー）により固着したコーティング層で発光素子を覆う構造を開示している。蛍光体粒子とバインダーはスプレーコーティング法によって発光素子の上面に付着させる。バインダーとなる微粒子に、拡散剤の微粒子を混合することも開示している。
【０００５】
特許文献２には、発光素子の上面に、平均粒径０．１μｍ〜１５μｍの蛍光体粒子をＳｉＯ２等の無機酸化物で結着させたコーティング層をスプレーコーティング法により形成し、コーティング層内の空隙にさらに無機酸化物や水酸化物を含浸させ、空隙を埋めることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２４３７２７号公報
【特許文献２】特開２００４−８８０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１，２に記載されているように、スプレーコーティング法を用いることにより、蛍光体粒子同士をバインダーとなる微粒子で固着させた構造の蛍光体層を発光素子の上面に形成することができる。この蛍光体層は、蛍光体の含有割合が大きく、蛍光への変換効率が高いというメリットがある。しかしながら、特許文献１の図２や特許文献２の図２および図３には蛍光体粒子が平坦に並んだ層として模式的に描かれているが、実際には、スプレーコーティングの際のノズルからの塗出ムラによって、特許文献２の図６の写真のように、蛍光体粒子が膜厚方向に高く盛り上がった部分と、低い部分とが生じ、表面の凹凸が大きくなる。
【０００８】
このため、図１に示すように、発光素子から正面方向に出射される光は、蛍光体の厚さ分だけ蛍光体を通過するのに対して、発光素子から斜め方向に出射された光は、高く盛り上がった部分の蛍光体も通過するため、通過する蛍光体の量が多くなる。このため、図２のグラフに示すように色度の角度依存性が大きくなるという問題が生じる。
【０００９】
色度の角度依存性は、特許文献１，２にも記載されているようにバインダーとなる微粒子に光散乱剤を添加することにより低減できる。しかしながら、光散乱剤にあたった光は、前方散乱だけでなく、後方散乱も生じるため、蛍光体層から出射される光が低減し、輝度が低下してしまう。また、光散乱剤が、蛍光体と発光素子との間に位置すると、蛍光体の熱を発光素子に直接熱伝導することができなくなるため、蛍光体層の熱引きが悪くなり、輝度低下を起こす。
【００１０】
本発明の目的は、スプレーコーティングによって蛍光体粒子同士をバインダーで固着して形成した蛍光体層の色度角度依存性を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の発光装置は、発光素子と、発光素子の上面に配置された蛍光体層とを有し、発光素子の上面から発せられた光のうちの一部を蛍光体層により蛍光に変換し、蛍光体層を透過した光と蛍光とを混合して所定の色度の光を出射する。蛍光体層は、発光素子の上面に沿って並べられた蛍光体粒子と、蛍光体粒子と蛍光体粒子の間隙を埋めるバインダーとを含む。蛍光体層の上面のうち、蛍光体粒子と蛍光体粒子との間隙に位置し、出射した光がバインダーを透過して直接蛍光体層の上面に到達する領域の面積が、上面の面積に対して３％以上１０％以下である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蛍光体層の上面の出射光のうち、蛍光体粒子と蛍光体粒子との間隙からバインダーを透過して直接蛍光体層の上面に到達する光（漏れ光）となる領域の面積を制御することにより、蛍光体層の粒子の状態を制御できるため、蛍光体層の色度角度依存性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のスプレーコーティング法により形成した蛍光体層の蛍光体粒子の凹凸を示す説明図。
【図２】図１の蛍光体層の色度の角度依存性を示すグラフ。
【図３】（ａ）発光素子の上面に薄く平坦に蛍光体粒子が並んでいる蛍光体層の状態を示す説明図、（ｂ）発光素子の上面に局所的に蛍光体粒子が重なっている蛍光体層の状態を示す説明図。
【図４】実施形態の蛍光体層の蛍光体粒子とバインダーの状態と、漏れ光４２を生じる領域４１を示す説明図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）実施形態の発光装置の構成を示す断面図。
【図６】（ａ）および（ｂ）実施例１の蛍光体層１１の形成工程を示す説明図。
【図７】実施例１で用いるスプレー装置の構成を示す説明図。
【図８】実施例１の試料の評価に用いた評価装置の構成を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図。
【図９】実施例１で形成した蛍光体層の漏れ光面積比と色度差ΔＣｘとの関係を示すグラフ。
【図１０】実施例１で形成した蛍光体層の拡散透過率と色度差ΔＣｘとの関係を示すグラフ。
【図１１】実施例１で形成した蛍光体層の平行光線透過率と色度差ΔＣｘとの関係を示すグラフ。
【図１２】実施例１で形成した蛍光体層の拡散透過率と平行光線透過率の差と、色度差ΔＣｘとの関係を示すグラフ。
【図１３】実施例１で形成した蛍光体層の全光線透過率と色度差ΔＣｘとの関係を示すグラフ。
【図１４】実施例１で形成した蛍光体層のヘーズ値と色度差ΔＣｘとの関係を示すグラフ。
【図１５】実施例２の蛍光体層の形成工程を示す説明図。
【図１６】（ａ）および（ｂ）実施例２のヘーズメータを備えたスプレー装置により蛍光体層を形成する工程を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の原理についてまず説明する。本発明の発光装置は、所定の波長の光を発する発光素子の上面に、蛍光体層を配置して、蛍光体層により発光素子の発する光の一部を蛍光に変換し、発光素子の発する光と混合して出射する。このような発光装置では、所望する出射光の色度（例えば、ＳＡＥ規格の白色範囲）によって必要な蛍光体の量が定まる。このとき蛍光体層の表面の凹凸が大きいと、図１および図２のように色度の角度依存性が大きくなり、蛍光体層の表面の凹凸が小さい場合には、色度の角度依存性は小さくなる。例えば、図３（ａ）、（ｂ）のように、同じ数の蛍光体粒子を発光素子の上面に配置すると、図３（ａ）のように発光素子の上面に薄く平坦に蛍光体粒子が並んでいる場合には、正面方向の出射光と方位角θの大きな出射光が通過する蛍光体の量は大きくは変わらない。これに対して図３（ｂ）のように、局所的に蛍光体粒子が重なって表面の凹凸が大きい場合には、方位角θの大きな出射光は、盛り上がった凸部の蛍光体粒子に当たるため、正面方向の出射光とは通過する蛍光体量が大きく異なり、色度の角度依存性が大きくなる。
【００１５】
蛍光体層をスプレーコーティング工法で形成する場合、その塗布条件によって蛍光体層の蛍光体粒子の付着状態を制御することができるが、形成された蛍光体層の蛍光体粒子の状態がどのような状態になっているかを数値で表すことは困難であった。発明者らは、鋭意研究の結果、蛍光体層が発光素子の上に搭載されている場合には、発光素子の上面のうち、発せられた光が蛍光体粒子の間隙を通って蛍光体層の上面に到達する光（漏れ光）となる領域の面積の割合によって、蛍光体粒子の状態を表すことができることを見出した。また、蛍光体層が透明板状部材の上に搭載されている場合には、その拡散透過率等の値によって、蛍光体層の粒子の状態を表すことができることを見出した。
【００１６】
具体的には、図４のように蛍光体層１１の上面のうち、蛍光体粒子１１０と蛍光体粒子１１０との間隙に位置し、出射した光４２がバインダー１１１を透過して直接蛍光体層１１の上面に到達する（漏れ光となる）領域４１の面積が、発光素子１０の上面の面積に対して３％以上１０％以下になるように制御する。領域４１の面積を１０％以下にすることにより、蛍光体層１１の凹凸を小さくでき、色度の角度依存性を低減できる。また、３％以上にすることにより、発光素子１０からの光と、蛍光体粒子１１０の蛍光とを混合して所望の色度を得ることができる。
【００１７】
領域４１の面積が３％以上９％以下である場合には、色度の角度依存性を大きく低減できるためさらに好ましい。また、領域４１の面積が３％以上８％以下である場合、大幅に色度の角度依存性を低減でき、しかも、領域４１の面積の割合が変化しても色度の角度依存性の変化が小さくなり安定するため、量産が容易になり、特に好ましい。
【００１８】
本発明の発光装置の構成としては、図５（ａ）に示すように、発光素子１０の上面に、蛍光体層１１を配置した構成である。蛍光体層１１は、上述のように発光素子１０の上面に沿って並べられた蛍光体粒子１１０と、蛍光体粒子１１０と蛍光体粒子１１０の間隙を埋めるバインダー１１１とを含む。蛍光体粒子１１０は、発光素子１０からの光によって励起され、蛍光を発する。バインダー１１１は、発光素子１０の出射光および蛍光体粒子１１０の蛍光に対して透明である。蛍光体層１１は、光散乱剤を含んでも含まなくても良いが、蛍光体層１１が光散乱材を含むと、発光素子１０から蛍光体層１１に入射した光の一部を後方散乱し、蛍光体層１１上面の輝度が低下するため光散乱剤を含まない方が好ましい。
【００１９】
蛍光体層１１の表面粗さＲａは、蛍光体粒子１１０の平均粒径以下であることが好ましく、特に、蛍光体粒子１１０の平均粒径の半分以下であることが好ましい。上述のように表面粗さが大きい場合には、色度の角度依存性が大きくなるためである。
【００２０】
蛍光体層１１の膜厚は、蛍光体粒子１１０の平均粒径の３倍以下であることが好ましい。膜厚がこれよりも厚くなると、蛍光体粒子１１０が重なり合って、発光素子１０の上面全体を覆い、漏れ光となる領域４１が生じにくくなるためである。また、蛍光体層１１の上面の凹凸が増加する傾向になる。
【００２１】
蛍光体粒子１１０の平均粒径は、１０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。蛍光体粒径は大きい方が励起効率が高く、１０μｍ以上で効率が安定するためである。また、蛍光体粒径が、１０μｍ以上１６μｍ以下であると特に好ましい。
【００２２】
また、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、蛍光体層１１と発光素子１０の上面との間には、接着層１２が配置され、蛍光体層１１の上面には透明板状部材１３が配置された構成にすることも可能である。透明板状部材１３は、発光素子１０から発せられた光と蛍光体粒子１１０の蛍光とに対して透明な部材、例えばガラスや石英を用いる。好ましくは、反応性の低い無アルカリ性のガラスが良い。図５（ｂ）、（ｃ）の構成にすることにより、蛍光体層１１を予め板状部材１３上に形成しておき、蛍光体層１１を発光素子１１の上面側に向けて板状部材１３を発光素子１０上に搭載し、接着層１２で固定する手順で製造することが可能になる。
【００２３】
発光素子１０の構造としては、図５（ａ）、（ｂ）の装置構成では、蛍光体層１１側に発光層（エピタキシャル成長層）が配置された素子を好適に用いることができる。発光層への給電は、例えば発光素子１０の上面に接続したボンディングワイヤ１４と、発光素子１０のパッケージ基板１５との接続面に設けられた電極とにより行うことができる（いわゆる縦導通型の発光素子）。
【００２４】
また、図５（ｃ）のように、発光素子１０とパッケージ基板１５との間に配置されたバンプ１６により給電を行うフリップチップ型の発光素子１０を用いることも可能である。
【００２５】
また、図５（ｂ）、（ｃ）のように発光素子１０、接着層１２、蛍光体層１１、透明板状部材１３の側面を光反射部材（例えば、白色樹脂）１６で覆うことにより、側面発光を防ぎ、上面の輝度を向上させることも可能である。
【００２６】
図５（ａ）の発光装置の製造方法について説明する。まず、蛍光体粒子１１０と結着剤との混合物に必要に応じて溶媒を添加して濃度を調整し、この液をスプレーコーティング法により発光素子の上面に吹き付けて蛍光体層１１を形成する。その後、加熱等して結着剤を固定化し、蛍光体粒子１１０同士を固着させる。また、必要に応じて、形成した蛍光体層１１にバインダーをさらに吹きつけて、蛍光体粒子１１０の間隙に含浸させてもよい。
【００２７】
蛍光体層１１の形成工程は、発光素子１０の上面への吹き付け条件と同じ条件で、別の透明な板状部材上に蛍光体層を形成し、透明な板状部材上の蛍光体層が、拡散透過率５３％以上になるように吹き付け条件を調整する。調整後の吹き付け条件で発光素子１０の上面に蛍光体層１１を形成する。
【００２８】
発明者らの研究によると、漏れ光となる領域４１の割合が１０％以下の蛍光体層１１の蛍光体粒子の状態は、同じ条件で透明な板状部材（例えば、ガラス板）上に形成した蛍光体層であって、その拡散透過率が５３％以上である蛍光体層の蛍光体粒子の状態に対応していることが確認されている。よって、透明な板状部材上に形成した蛍光体層の拡散透過率でスプレーコーティングの吹き付け条件を調整することにより、容易に条件設定を行うことができる。
【００２９】
発光素子１０のパッケージ基板１５への実装は、上記蛍光体層１１の形成工程の前に行ってよいし、後で行ってもよい。ワイヤ１４のボンディングについても、蛍光体層１１の形成工程の前に行っておき、ワイヤ１４の上からスプレーコーティングを行ってもよいし、形成した蛍光体層１１をボンディングパッドの部分だけ除去し、その後ワイヤ１４のボンディングを行ってもよい。
【００３０】
また、発明者らの研究によると、拡散透過率のみならず、透明な板状部材上に形成した蛍光体層の、平行光線透過率１０％以下、拡散透過率から平行光線透過率を差し引いた値４７％以上、全光線透過率６２％以上、および、ヘーズ値８４％以上という値も、発光素子１０上の蛍光体層１１の漏れ光となる領域４１の割合１０％以下に対応していることが確認されているため、これらのうちの少なくとも一つを満たすように吹き付け条件を調整してもよい。
【００３１】
つぎに、図５（ｂ）、（ｃ）の発光装置の製造方法について説明する。まず、蛍光体粒子１１０と結着剤との混合物に必要に応じて溶媒を添加して濃度を調整し、これをスプレーコーティング法により透明な板状部材１３の上面に吹き付けて蛍光体層１１を形成する。その後、加熱等して結着剤を固定化し、蛍光体粒子１１０同士を固着させる。このとき、透明な板状部材１３上の蛍光体層１１の拡散透過率を測定し、拡散透過率が５３％以上になるようにスプレーコーティングの吹き付け条件を調整する。
【００３２】
この後、必要に応じて、形成した蛍光体層１１にバインダーをさらに吹きつけて、蛍光体粒子１１０の間隙に含浸させてもよい。また、バインダーなしで接着層１２で蛍光体含浸と素子接着とを同時に行うことも可能である。
【００３３】
透明な板状部材１３上の蛍光体層１１を発光素子１０の上面側に向けて、透明な板状部材１３を発光素子１０に搭載し、接着層１２で固定する。これにより、拡散透過率が５３％以上の蛍光体層１１を発光素子１１の上に固定することができる。
【００３４】
この工程の前もしくは後の工程で、発光素子１０のパッケージ基板１５への実装、必要に応じてワイヤ１４のボンディングを行うことにより図５（ｂ）、（ｃ）の発光装置を製造できる。
【００３５】
また、この製造方法において、拡散透過率に代えて、透明な板状部材上に形成した蛍光体層が、平行光線透過率１０％以下、拡散透過率から平行光線透過率を差し引いた値４７％以上、全光線透過率６２％以上、および、ヘーズ値８４％以上のうちの少なくとも一つを満たすように吹き付け条件を調整してもよい。
【００３６】
また、図５（ｂ）、（ｃ）の発光装置の別の製造方法を以下に説明する。蛍光体層の形成工程は、上記製造方法と同様であるが、ここでは、形成された透明な板状部材１３上の蛍光体層１１の拡散透過率を測定し、拡散透過率が５３％以上の蛍光体層を選択し、選択されたもののみを用いて、次の工程を行う。選択された蛍光体層１１を発光素子１０の上面側に向けるように、透明な板状部材１３を発光素子１０に搭載する。これにより、蛍光体層１１の拡散透過率が実測で５３％以上のもののみを用いて発光装置を製造できるため、歩留りが高まる。
【００３７】
この製造方法においても、拡散透過率に代えて、透明な板状部材上に形成した蛍光体層が、平行光線透過率１０％以下、拡散透過率から平行光線透過率を差し引いた値４７％以上、全光線透過率６２％以上、および、ヘーズ値８４％以上のうちの少なくとも一つを満たすものを選択することも可能である。
【００３８】
本発明の発光装置は、車載用前照灯具や照明用光源として好適に用いることができる。
【００３９】
また、発光素子１０は、ＬＥＤだけでなく、ＬＤを用いることも可能である。
【実施例】
【００４０】
＜実施例１＞
実施例１として、ガラスプレート上に蛍光体層１１を形成した複数の試料をスプレーコーティング法により作製した。
【００４１】
蛍光体粒子１１０は、ＹＡＧ蛍光体であり青色光により黄色光を励起し、平均粒径１５μｍのものを使用した。結着剤の材料としては、ここではガラスバインダーの材料、すなわち無機ガラス系化合物（エチルシリケート化合物）を用いた。これらを、蛍光体粒子の濃度５０ｗｔ％、エチルシリケート化合物３％、残部が有機溶媒となるように分散・混合し、蛍光体含有スプレー液を作製した。蛍光体含有スプレー液の粘度は、１００ｍＰａ・ｓであった。なお、蛍光体の濃度は、１０〜８０ｗｔ％でもよい。蛍光体スプレー液の粘度は、２０〜５００ｍＰａ・ｓであればよい。
【００４２】
また、エチルシリケート化合物１０％、残部が有機溶媒となるように分散・混合し、バインダースプレー液を用意した。バインダーの材料は、有機溶媒で低粘度に調整した樹脂系（ジメチルシリコーン、フェニルシリコーン）、または、これらを1種類以上混合したものを用いることも可能である。溶剤は、アルコール系（もしくはキシレンなど）揮発性のある有機溶剤を用いた。樹脂系バインダーは粘度調整せず、ディスペンサーで適量吐出し、低粘度化する温度で蛍光体粒子間に含浸させて、その後本硬化を経て蛍光体層１１を形成してもよい。
【００４３】
次に、蛍光体含有スプレー液をＬＥＤ素子の上面形状よりも大きいガラスプレート８１に図６（ａ）のようにスプレーコーティング法により吹き付けて塗布した後、乾燥させた。これにより、蛍光体粒子１１０が結着剤によって固着された蛍光体層を形成した。このとき、ガラスプレートに塗布される蛍光体粒子の量は、予め求めておいた所定の色度を得るのに必要な一定量となるように吹き付け条件を制御した。
【００４４】
図７に、上記スプレーコーティングに用いたスプレー装置と塗布方法を示す。なお、蛍光体粒子を均一な分布で塗布できるスプレー装置であれば他の方式でも可能である。実施例に記載のスプレー装置の吐出部は、スプレー液を出すニードル７１と霧化用ノズル７２とを備えており、ニードル７１がノズル７２の開口のほぼ中心に位置する。ノズル７２からは、霧化のためのガスが噴出される。このとき、ノズル７２は、ニードル７１から出る液に向かってガスを噴出するように構成されている。よって、スプレー液が霧化されたガスは、図７のように一度絞られ、一般的なスプレー装置に比べて微小サイズでかつ微量のスプレーが可能になる。よって、図７の構造の装置は、蛍光体含有スプレー液の使用量を一般的なスプレー装置の１／１００程度に抑えることができる。また、微小サイズでスプレーでき、かつ、蛍光体粒子１１０を均一な分布で塗布することができる。さらに、蛍光体粒子を周囲に吹き付けることなく、無駄なく蛍光体層１１の形成に用いることができるため、コストを削減できる。
【００４５】
次の工程では、蛍光体粒子１１０を覆うまでバインダースプレー液を上記スプレー装置により図６（ｂ）のように吹き付けて塗布し、加熱して乾燥させる。これにより、蛍光体粒子１１０間の空隙がバインダー１１１で埋められた蛍光体層１１（図４）を形成した。形成された蛍光体層１１の厚みは最も厚い領域で４０〜６０μｍ、最も薄い領域で５〜３０μｍとなるように吹き付け条件を制御した。これにより、１１枚の試料を作製した。
【００４６】
（評価）
各試料について、色度の角度依存性（色度差ΔＣｘ）、漏れ光面積比、拡散透過率、全光線透過率、平行光線透過率、拡散透過率から平行光線透過率を差し引いた値、ならびに、ヘーズ値（Ｈｚ）を求めた。
【００４７】
色度の角度依存性および漏れ光面積比は、図８（ａ），（ｂ）に断面図および上面図を示した評価装置を用いて測定した。この装置は、図５（ａ）とほぼ同様の位置関係で、発光素子１０からの青色光（波長４４６ｎｍ）を蛍光体層１０に入射させるための評価装置である。なお、青色光の発光波長はこれに限らず、４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲で使用が可能である。発光素子１０は、青色光を発するメタルボンディング型のＬＥＤであり、発光層のエピタキシャル層（ＧａＮ系）にＳｉ基板を金属接合している。発光素子１０の直上には、治具８２によって、蛍光体層１１を備えたガラスプレート８１の試料を搭載する。治具８２には、発光素子１０の直上に、発光素子１０の上面（エピタキシャル層の上面）と同じサイズの開口８３が備えられている。これにより、蛍光体層１１には、発光素子１０から図５（ａ）とほぼ同様の入射角度で青色光が入射する。青色光の一部は、蛍光体粒子１１０の間隙の領域４１を通って、漏れ光として蛍光体層１１の上面から出射される。また、蛍光体粒子１１０に照射された青色光は、蛍光に変換されて蛍光体層１１の上面から黄色光が出射される。
【００４８】
蛍光体層１１の蛍光体粒子１１０の量は、所定量に設定されているので、青色光と黄色の蛍光の混合された光の色度は、蛍光体層１１全体で所定の色度（例えば、ＳＡＥ規格での白色範囲）であるが、微視的には角度分布が存在する。そこで、蛍光体層１１の直上方向（方位０°）と直上方向に対して方位７０°の色度をそれぞれ測定し、その色度差ΔＣｘを求めた。試料１〜１１の色度差ΔＣｘを、表１に示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
次に、直上方向から蛍光体層１１を減光フィルター越しに観察し、青色の漏れ光が出射されている領域４１の面積を測定した。発光素子１０の上面（エピタキシャル層の上面）の面積に対する、青色漏れ光の領域４１の面積の割合（青色光漏れ面積比）を算出した。その結果を表１に示す。
【００５１】
一方、拡散透過率、平行光線透過率、全光線透過率、拡散透過率から平行光線透過率を差し引いた値、ならびに、ヘーズ値（Ｈｚ：曇度）は、可視光線を出射する光源（ここではハロゲンランプ）を用い、ガラスプレート８１上の蛍光体層１１について、ヘーズメータで測定した。ヘーズメータは、全光線透過率と拡散透過率を測定できる。平行透過率とヘーズ値は以下の式（１）、（２）から計算した。
平行光線透過率＝全光線透過率−拡散透過率    ・・・（１）
ヘーズ値＝拡散透過率／全光線透過率×１００％    ・・・（２）
【００５２】
求めた拡散透過率、平行光線透過率、全光線透過率、拡散透過率から平行光線透過率を差し引いた値、ならびに、ヘーズ値を表１に示す。
【００５３】
表１の青色漏れ光面積比と色度差ΔＣｘとの関係を図９のグラフに示す。図９のグラフから明らかなように、青色漏れ光（領域４１）面積比と色度差ΔＣｘには明らかに相関があり、青色漏れ光（領域４１）面積比を制御することにより、色度差ΔＣｘの小さい発光装置を提供できることがわかる。具体的には、ヘッドランプの光源として利用可能なのは、色度差ΔＣｘ≦０．４の範囲であるため、青色漏れ光の面積比１１％以下で使用可能であるが、青色漏れ光（領域４１）面積比と色度差ΔＣｘの関係には臨界性があり、青色漏れ光（領域４１）面積比を１０％以下にすることにより、急激に色度差ΔＣｘを低減できる。特に、青色漏れ光（領域４１）面積比９％以下にすることにより、色度差ΔＣｘを大幅に低減できるため好ましい。さらに、青色漏れ光（領域４１）面積比８％以下にすることにより、面積比が１０％より大きいものと比較して色度差ΔＣｘは約４割も改善され、しかも面積比が８％以下の範囲内で変化しても、ΔＣｘの値は安定しており、量産化に適した発光装置になる。
【００５４】
つぎに、拡散透過率と色度差ΔＣｘとの関係を図１０に示す。図１０のように拡散透過率と色度差ΔＣｘには明らかな相関があり、臨界性も示している。これにより、拡散透過率を制御することにより、色度差ΔＣｘの小さい発光装置を提供できることが分かる。具体的には、ヘッドランプの光源としては、色度差ΔCx≦０．４に対応する拡散透過率４０％以上の範囲で使用可能であるが、拡散透過率５３％以上にすることにより、急激に色度差ΔＣｘを低減できる。特に、拡散透過率５５％以上は、色度差ΔＣｘを大幅に低減できるため好ましい。さらに、拡散透過率５８％以上にすることにより、拡散透過率４０％未満のものより色度差ΔＣｘは約４割も改善される。しかも拡散透過率５８％以上の範囲でΔＣｘの値は安定しており、量産化に適した発光装置になる。
【００５５】
平行光線透過率と色度差ΔＣｘとの関係を図１１に示す。図１１のように平行光線透過率と色度差ΔＣｘにも明らかな相関があり、臨界性もある。ヘッドランプの光源としては、色度差ΔＣｘ≦０．４に対応する平行光線透過率１３％以下の範囲で使用可能であるが、１０％以下にすることにより、急激に色度差ΔＣｘを低減できる。特に、平行光線透過率９％以下にすることにより、色度差ΔＣｘは、拡散透過率４０％未満のものより約４割も改善され、かつ、ΔＣｘの値を安定させることができ、量産化に適している。
【００５６】
拡散透過率と平行光線透過率の差（以下、「拡散透過率−平行光線透過率」と記す）と、色度差ΔＣｘとの関係を図１２に示す。図１２のように「拡散透過率−平行光線透過率」と色度差ΔＣｘには明らかな相関があり、臨界性もある。ヘッドランプの光源としては、色度差ΔＣｘ≦０．４に対応する「拡散透過率−平行光線透過率」２９％以上の範囲で使用可能であるが、４２％以上にすることにより、急激に色度差ΔＣｘを低減できる。特に、「拡散透過率−平行光線透過率」５０％以上にすることにより、拡散透過率４０％未満のものより色度差ΔＣｘは約４割も改善され、かつ、ΔＣｘの値を安定させることができ、量産化に適している。
【００５７】
全光線透過率と色度差ΔＣｘとの関係を図１３に示す。図１３のように全光線透過率と色度差ΔＣｘには明らかな相関がある。全光線透過率が増えるほど色度差ΔＣｘは改善された。ヘッドランプの光源としては、色度差ΔＣｘ≦０．４に対応する全光線透過率５５％以上の範囲で使用可能であるが、６２％以上にすることにより急激に色度差ΔＣｘを低減できる。特に、６７％以上にすることにより、拡散透過率４０％未満のものより色度差ΔＣｘは約４割も改善される。
【００５８】
ヘーズ値と色度差ΔＣｘとの関係を図１４に示す。図１４のようにヘーズ値と色度差ΔＣｘにも明らかな相関があり、臨界性もある。ヘッドランプの光源としては、色度差ΔＣｘ≦０．４に対応するヘーズ値７８％以上の範囲で使用可能であるが、８４％以上にすることにより、急激に色度差ΔＣｘを低減できる。特に、ヘーズ値８８％以上にすることにより、ヘーズ値７８％未満のものより色度差ΔＣｘは約４割も改善され、かつ、ΔＣｘの値を安定させることができ、量産化に適している。
【００５９】
上述のように、本実施例により、漏れ光面積比、拡散透過率、全光線透過率、平行光線透過率、「拡散透過率−平行光線透過率」、およびヘーズ（Ｈｚ）の少なくとも一つが、所定の範囲に入るように吹き付け条件を制御することにより、色度の角度依存性が小さい発光装置を提供できることが確認できた。
【００６０】
また、各試料の蛍光体層１１の表面粗さＲａを測定したところ、平行光線透過率および青漏れ面積比が１０％以下の試料と、１０％より大きい試料とで異なっており、平行光線透過率および青漏れ面積比が１０％以下の試料は、Ｒａ＝４〜１２μｍであった。これは、蛍光体粒子１１１の平均粒径相当である。また、平行光線透過率および青漏れ面積比が小さい試料の表面粗さは、Ｒａ＝４〜８μｍであった。これは、蛍光体粒子１１１の粒径の半分に相当する。
【００６１】
＜実施例２＞
実施例２として、発光素子１０の上面にスプレーコーティング法により蛍光体粒子１１０を直接吹き付け、蛍光体層１１を形成する製造方法を具体的に説明する。スプレーコーティング法は、実施例１と同様であるが、図１５に示すように、塗布すべき発光素子１０の隣にガラスプレート８１を配置し、まずガラスプレート８１上に蛍光体層１１を形成し、形成した蛍光体層１１の拡散透過率などを測定し、拡散透過率などが適正な範囲に入っていたならば、そのままの吹き付け条件で隣の発光素子１０の上面に蛍光体層１１を形成する。
【００６２】
具体的には、例えば図１６（ａ），（ｂ）に示すような装置を用いることにより、リアルタイムで、漏れ光面積比、拡散透過率、全光線透過率、平行光線透過率、「拡散透過率−平行光線透過率」、およびヘーズ（Ｈｚ）の少なくとも一つを求めて、適切な吹き付け条件で発光素子１０上に蛍光体層１１を形成できる。図１６（ａ），（ｂ）の装置は、スプレー装置８４の隣にヘーズメータ８３を配置している。スプレー装置８４とヘーズメータ８３の間隔は、蛍光体層１１を形成すべき発光素子１０とその隣に配置されたガラスプレート８１との間隔と等しい。また、ガラスプレート８１の下には、白色光源８５が配置されている。
【００６３】
この装置を用いて、まずスプレー装置８４からガラスプレート８１に蛍光体含有スプレー液をスプレーし、蛍光体層１１を形成する。次に、スプレー装置８４を発光素子１０の上に移動させると、ヘーズメータ８３がガラスプレート８１の上に移動する。白色光源８５からガラスプレート８１上の蛍光体層１１に白色光を照射し、これをヘーズメータ８３で測定することにより、拡散透過率、平行光線透過率、全光線透過率、「拡散透過率−平行光線透過率」、およびヘーズ値を求める。いずれかの数値が実施例１で説明した適正な範囲内であれば、スプレー装置８４から発光素子１０の上面に蛍光体含有スプレー液を吹き付け蛍光体層１１を形成する。
【００６４】
上述してきたように、本発明の実施例においては、蛍光体層１１の拡散透過率を制御することで色度角度依存性を制御することができるため、光散乱剤を含有しなくても蛍光体層１１は、色度の角度依存性を低減でき、輝度の大きな発光装置を提供できる。
【００６５】
なお、上述の実施形態および実施例では、スプレーコーティング法について説明してきたが、この方法以外に、蛍光体を飛ばして蛍光体層を形成する工法、例えば、ジェットディスペンサー方式でも本発明の構造は利用できる。その場合、微小塗布ができるようにニードル径をΦ１００〜３００μｍにすることにより、膜質のよい蛍光体層１１を形成できる。
【符号の説明】
【００６６】
１０…発光素子、１１…蛍光体層、１２…接着層、１３…透明板状部材、１４…ボンディングワイヤ、１５…パッケージ基板、１６…光反射部材
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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