(57)【要約】  発光モジュール１０において、第２蛍光体層２６が第１蛍光体層２４よりも波長変換後の光の波長が長くなるよう、第２蛍光体層２６に赤色蛍光体が含められ、第１蛍光体層２４に青色蛍光体および黄緑色蛍光体が含められる。第１蛍光体層２４は、ＬＥＤチップ２２からの光の照射領域内に形成され、ＬＥＤチップ２２からの光を波長変換して出射面２４ａから出射する。第２蛍光体層２６は、ＬＥＤチップ２２から光が照射されず第１蛍光体層２４から光が照射される非直接照射領域に一部が形成され、当該非直接照射領域に形成された部分が第１蛍光体層２４からの光を波長変換して第１蛍光体層２４を通じて出射面２４ａから出射する。
2013038649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１蛍光体層と、
第１蛍光体層よりも波長変換後の光の波長が長い第２蛍光体層と、
を備え、
第１蛍光体層は、発光素子からの光の照射領域内に形成され、前記発光素子からの光を波長変換して出射面から出射し、
第２蛍光体層は、前記発光素子から光が照射されず第１蛍光体層から光が照射される所定領域に少なくとも一部が形成され、当該所定領域に形成された部分が第１蛍光体層からの光を波長変換して第１蛍光体層を通じて前記出射面から出射することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
第２蛍光体層は、前記発光素子の発光面を含む平面と前記発光素子が実装される基板の実装面との間に少なくとも一部が形成され、
第１蛍光体層は、第２蛍光体層よりも前記発光面の光出射方向側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
第２蛍光体層は、前記発光面を覆うよう、前記実装面から前記平面よりも前記発光面の光出射方向側まで形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
複数の前記発光素子が、互いに離間しつつ各々の発光面が一つの平面に含まれるよう配置され、
第２蛍光体層は、前記発光面側から見て前記複数の発光素子の間の領域において、前記平面よりも前記発光面の光出射方向と逆方向側に少なくとも一部が形成され、
第１蛍光体層は、第２蛍光体層よりも前記発光面の光出射方向側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュールに関し、特に、光を波長変換して出射する蛍光体層を備える発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子の用途が、車両用前照灯や一般照明など急激に拡大している。このような半導体発光素子を用いて白色光を得る場合は、青色や近紫外線、短波長可視光などの光を発する半導体発光素子の発光面に対向して、これらの光によって励起され、別の波長の光を出射する光波長変換部材が一般的に配置される。白色発光型のＬＥＤ発光装置としては、青色発光のＬＥＤの発光面に対向して、青色光によって励起され黄色光を発する黄色蛍光体を配置したものが知られている。【０００３】
ここで、演色性の高い白色光を得るには、青色、緑色、赤色という光の３原色の波長が必要となる。このため上記のような青色ＬＥＤと黄色蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤ発光装置では、この演色性において改善の余地がある。この演色性を改善すべく、青色蛍光体、黄色蛍光体、および赤色蛍光体を含む光波長変換部材を有し、ピーク波長が３７０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲の光を出射する半導体発光素子から発せられた光によって光波長変換部材が励起されて白色光を発する白色発光ランプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−０９６５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、赤色蛍光体は、赤色光よりも短波長である青色光や黄色光も吸収して赤色光を発するため、出射面から出射するまでの光路長が長いほど出射光が赤色を帯びやすい。このため、光波長変換部材の出射面のうち、発光素子の発光面から遠い個所は、近い個所よりも赤みを帯びた光が出射するおそれがある。したがって、出射面から出射される光の色が均一となる光波長変換部材の開発が強く求められている。【０００６】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高い演色性を実現しつつ、出射面から出射される光の色が均一となる光波長変換部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、第１蛍光体層と、第１蛍光体層よりも波長変換後の光の波長が長い第２蛍光体層と、を備える。第１蛍光体層は、発光素子からの光の照射領域内に形成され、発光素子からの光を波長変換して出射面から出射し、第２蛍光体層は、発光素子から光が照射されず第１蛍光体層から光が照射される所定領域に少なくとも一部が形成され、当該所定領域に形成された部分が第１蛍光体層からの光を波長変換して第１蛍光体層を通じて出射面から出射する。【０００８】
この態様によれば、まず、第１蛍光体層に含まれる蛍光体と第２蛍光体層に含まれる蛍光体が混合された混合蛍光体層が設けられた場合に比べ、第１蛍光体層で波長変換された光が第１蛍光体層内にて第２蛍光体層に含まれる蛍光体で再び波長変換される事態を回避できる。このため、第１蛍光体層内における光の光路長の長短にかかわらず、出射光の色を均一にすることができる。また、第１蛍光体層では、蛍光体が出射面に向かう方向にも光を出射するが、それ以外の方向に向かう光も出射する。この態様によれば、このような光の一部を第２蛍光体層で再び波長変換することができる。このため、第１蛍光体層で出射面以外の方向に進む光に対しても、第２蛍光体層で再度波長変換した光を混合させることができ、これによっても、光の光路長の長短にかからわず出射光の色を均一にすることができる。【０００９】
第２蛍光体層は、発光素子の発光面を含む平面と発光素子が実装される基板の実装面との間に少なくとも一部が形成され、第１蛍光体層は、第２蛍光体層よりも発光面の光出射方向側に形成されてもよい。【００１０】
第１蛍光体層では、基板の実装面に向かう光も出射する。この態様によれば、このような光の一部を第２蛍光体層で再び波長変換することができる。このため、第１蛍光体層から基板の実装面に向かう光に対して、第２蛍光体層で再度波長変換した光を混合させることができ、光の光路長の長短にかからわず出射光の色を均一にすることができる。【００１１】
第２蛍光体層は、発光素子の発光面を覆うよう、実装面から発光素子の発光面を含む平面よりも光出射方向側まで形成されていてもよい。この態様によれば、第１蛍光体層に向かう光の一部を第２蛍光体層で波長変換することができる。このため、第１蛍光体層から出射する光に、第２蛍光体層で波長変換された光を適切に含めることができる。【００１２】
複数の発光素子が、互いに離間しつつ各々の発光面が一つの平面に含まれるよう配置され、第２蛍光体層は、発光面側から見て複数の発光素子の間の領域において、発光素子の発光面を含む平面よりも発光面の光出射方向と逆方向側に少なくとも一部が形成され、第１蛍光体層は、第２蛍光体層よりも発光面の光出射方向側に形成されてもよい。この態様によれば、複数の発光素子の間の領域における出射光の色むらを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高い演色性を実現しつつ、出射面から出射される光の色が均一となる光波長変換部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、実施例１に係る発光モジュールの正断面図であり、（ｂ）は、実施例１に係る発光モジュールの上面図である。
【図２】実施例１に係る発光モジュールの正断面図の一部を拡大した図である。
【図３】（ａ）は、比較例１に係る発光モジュールの正断面図であり、（ｂ）は、比較例１に係る発光モジュールの上面図である。
【図４】比較例１に係る発光モジュールにおいて、基準点ＰＯから測定方向Ｄ１に測定ポイントを移動させながら色度を測定したときの測定結果を示す図である。
【図５】比較例１において色むらが生じるメカニズムを説明するための発光モジュールの断面図である。
【図６】実施例１に係る発光モジュールにおいて、基準点ＰＯから測定方向Ｄ１に測定ポイントを移動させながら色度を測定したときの測定結果を示す図である。
【図７】実施例１において色むらが抑制されるメカニズムを説明するための発光モジュールの断面図である。
【図８】（ａ）は、実施例２に係る発光モジュールの正断面図であり、（ｂ）は、実施例２に係る発光モジュールの上面図である。
【図９】（ａ）は、比較例２に係る発光モジュールの正断面図であり、（ｂ）は、比較例１に係る発光モジュールの上面図である。
【図１０】比較例２に係る発光モジュールにおいて、基準点ＰＯから測定方向Ｄ２に測定ポイントを移動させながら色度を測定したときの測定結果を示す図である。
【図１１】実施例１に係る発光モジュールにおいて、基準点ＰＯから測定方向Ｄ２に測定ポイントを移動させながら色度を測定したときの測定結果を示す図である。
【図１２】実施例２に係る発光モジュールと比較例２に係る発光モジュールの各々の演色性指数Ｒａを示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第２蛍光体層の蛍光体の濃度分布が一様な場合の発光モジュールの照射光の色のばらつきを模式的に示す図、図１３（ｂ）は、第２蛍光体層の蛍光体の濃度に変化をつけた場合の発光モジュールの照射光の色のばらつきを模式的に示す図である。
【図１４】第２蛍光体層の変形例を示す発光モジュールの一部断面図である。
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｆ）は、第２蛍光体層の形状の一例を示す斜視図、断面図または上面図である。
【図１６】第２蛍光体層の変形例を示す発光モジュールの一部断面図である。
【図１７】図１７（ａ）、図１７（ｂ）は、実施例１に係る発光モジュールにおける蛍光体層全体の変形例を示す斜視図である。
【図１８】図１８（ａ）〜図１８（ｅ）は、実施例２に係る発光モジュールにおける蛍光体層全体の変形例を示す斜視図、断面図または上面図である。
【図１９】図１９（ａ）は、第２蛍光体層の側面を第１蛍光体層で覆った発光モジュールの断面図、図１９（ｂ）は、第２蛍光体層の外周部において外側に向かって第２蛍光体層の厚みを薄くした発光モジュールの断面図、図１９（ｃ）は、図１９（ｂ）に示すＣ領域の拡大図、図１９（ｄ）は、図１９（ａ）に示す第２蛍光体層の外周部において外側に向かって第２蛍光体層の厚みを薄くした発光モジュールの断面図である。
【図２０】第１蛍光体層の厚みと第２蛍光体層の投影面積との比が複数の方向でほぼ同じ発光モジュールの一例を示す断面図である。
【図２１】第１蛍光体層の厚みと第２蛍光体層の投影面積との比が複数の方向でほぼ同じ発光モジュールの他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施例について、比較例と比較しながら詳細に説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１（ａ）は、実施例１に係る発光モジュール１０の正断面図であり、図１（ｂ）は、実施例１に係る発光モジュール１０の上面図である。発光モジュール１０は、ＬＥＤユニット１２および蛍光体ユニット１４を備える。
【００１７】
ＬＥＤユニット１２は、基板２０および複数のＬＥＤチップ２２を有する。基板２０は、細長い長方形の外形を有する。複数のＬＥＤチップ２２は、等間隔で一列に基板２０の延在方向に並ぶよう基板２０の実装面２０ａに予め実装される。このとき、ＬＥＤチップ２２だけでなく、ボンディングワイヤー、ツェナーダイオード、必要に応じサブマウント等も実装される。
【００１８】
実施例１では、複数のＬＥＤチップ２２は、間隔が８ｍｍとなるよう配置される。なお、隣り合うＬＥＤチップ２２同士の間隔が８ｍｍに限定されないことは勿論である。こうして複数のＬＥＤチップ２２は、互いに離間しつつ各々の発光面２２ａが一つの平面に含まれるよう配置される。なお、複数のＬＥＤチップ２２は、発光面２２ａを含む平面が互いに異なるよう基板２０に実装されてもよい。
【００１９】
ＬＥＤチップ２２は、１ｍｍ角の正方形の発光面２２ａを有する。この発光面２２ａの裏面が基板２０の実装面２０ａに実装される。このため複数のＬＥＤチップ２２の発光面２２ａはすべて実装面２０ａと平行となる。実施例１では、５つのＬＥＤチップ２２を基板２０に実装した。なお、ＬＥＤチップ２２の数が５つに限られないことは勿論であり、５つ以外の複数のＬＥＤチップ２２が基板２０に実装されてもよい。また、発光モジュール１０は、複数のＬＥＤチップ２２が一直線上に並設されたものに限定されず、複数のＬＥＤチップ２２が実装面２０ａと平行な２次元方向に並設されてもよい。なお、複数のＬＥＤチップ２２の発光面２２ａを含む平面が互いに異なるよう、基板２０の実装面２０ａが凹凸形状であり、その凹面と凸面に実装されてもよい。また、基板２０の実装面ａ上にあるサブマウントやこれに類する物の厚みを変えることで、複数のＬＥＤチップ２２の発光面２２ａを含む平面が互いに異なるようにしてもよい。
【００２０】
ＬＥＤチップ２２は半導体発光素子であり、実施例１では、短波長可視光または近紫外線を出射するものが採用されている。なお、ＬＥＤチップ２２はこれに限られず、例えば青色光を出射するものであってもよい。
【００２１】
蛍光体ユニット１４は、第１蛍光体層２４および第２蛍光体層２６を有する。第１蛍光体層２４は、青色蛍光体（図示せず）と黄緑色蛍光体（図示せず）とを含む。この青色蛍光体は、短波長可視光または近紫外線により励起され、青色光を発する。この黄緑色蛍光体は、短波長可視光または近紫外線により励起され、黄緑色光を発する。なお、この黄緑色蛍光体に代えて、または加えて、短波長可視光または近紫外線により励起され緑色光を発する緑色蛍光体、または黄〜燈色光を発する黄〜燈色蛍光体が用いられてもよい。第２蛍光体層２６は、赤色蛍光体を含む。赤色蛍光体は、短波長可視光または近紫外線により励起され、赤色光を発する。したがって、第２蛍光体層２６は、第１蛍光体層２４よりも波長変換後の光の波長が長い。
【００２２】
第２蛍光体層２６は、ＬＥＤチップ２２が実装された基板２０の実装面２０ａに直接塗布される。第１蛍光体層２４は、この第２蛍光体層２６の上面にさらに塗布される。こうして基板２０の実装面２０ａから、第２蛍光体層２６、第１蛍光体層２４の順に積層される。
【００２３】
以下、発光モジュール１０の具体的な作製方法について詳細に説明する。発光モジュール１０は、蛍光灯の置き換えを想定し、色度座標が、（０．４１，０．３９）となるよう作製した。
【００２４】
まず、回路パターンを形成した基板２０に、５つのＬＥＤチップ２２を実装した。このときのＬＥＤチップ２２の配置は上述の通りである。赤色蛍光体を透明樹脂または塗料中に分散させて、赤色蛍光体ペーストを調整した。このときの赤色蛍光体として、以下の一般式で示す赤色発光の窒化物蛍光体、
一般式  （Ｃａ１−Ｘ−ｙＳｒＸ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋ｙ
を用いた。なお、赤色蛍光体として、以下の一般式で示す赤色発光の窒化物蛍光体、
一般式  （Ｃａ１−ｘＥｕｘ）Ｓｉ５Ｎ８
を用いてもよい。また、赤色蛍光体がこれに限られないことは勿論である。
【００２５】
赤色蛍光体ペーストの蛍光体濃度は、１０ｖｏｌ％とした。なお、赤色蛍光体ペーストの蛍光体濃度は、０．５〜１５ｖｏｌ％のいずれかの値であってもよい。蛍光体１を封止する樹脂は、ジメチルシリコーン・フェニルシリコーン・アクリルシリコーン等のシリコーン系、ゾルゲル（シリカ、チタニア等）系、エポキシ系、アクリル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）系、フッ素ポリマー系、メラミン系、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）系のいずれかを用いることができる。
【００２６】
こうして調整した赤色蛍光体ペーストを、ＬＥＤチップ２２が実装された基板２０の実装面２０ａに塗布した。このとき、第２蛍光体層２６の厚みが８０μｍとなるよう塗布した。なお、第２蛍光体層２６の厚みは、２０〜２００μｍのいずれかの値であってもよい。具体的には、基板２０に予め所定厚さのダムを作製し、このダムに赤色蛍光体ペーストをディスペンス塗布やポッティング等の方法で流し込んで塗布した。塗布した赤色蛍光体ペーストを、使用した樹脂材料に適した条件で半硬化、または硬化させた。
【００２７】
次に、青色蛍光体と黄緑色蛍光体とを混合した混合蛍光体を用意した。このときの混合比は、質量比で、青色蛍光体：黄緑色蛍光体＝２０：８０〜６５：３５の範囲で適宜選択すればよく、例えば、本実施例では、青色蛍光体：黄緑色蛍光体＝６０：４０とした。この混合蛍光体をシリコーン樹脂中に分散させて混合蛍光体ペーストを調整した。このときの青色蛍光体として、以下の一般式で示す青色蛍光体、
一般式  Ｍ１ａ（Ｍ２Ｏ４）ｂＸｃ：Ｒｅｄ
（Ｍ１は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち一種以上を必須とし、一部をＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｋ、Ａｇ、Ｔｌからなる群のいずれかの元素に置き換えることができる。Ｍ２は、Ｐを必須とし、一部をＶ，Ｓｉ，Ａｓ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｂからなる群のいずれかの元素に置き換えることができる。Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｒｅは、Ｅｕ２＋必須とする少なくとも１種の希土類元素、またはＭｎを示す。ａは４．２≦ａ≦５．８、ｂは２．５≦ｂ≦３．５、ｃは０．８＜ｃ＜１．４、ｄは０．０１＜ｄ＜０．１の範囲である）
を用いた。なお、青色蛍光体がこれに限られないことは勿論である。
【００２８】
なお、青色蛍光体として、以下の一般式で示す青色蛍光体、
一般式  Ｍ１１−ａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋a
（Ｍ１は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である）
を用いてもよい。
【００２９】
また、青色蛍光体として、以下の一般式で示す青色蛍光体、
一般式  Ｍ１１−ａＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋a
（Ｍ１は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素、ａは０．００１≦ａ≦０．８の範囲である）
を用いてもよい。
【００３０】
また、青色蛍光体として、以下の一般式で示す青色蛍光体、
一般式  Ｍ１２−ａ（Ｂ５Ｏ９）Ｘ：Ｒｅａ
（Ｍ１は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、ａは０．００１≦ａ≦０．５の範囲である）
を用いてもよい。
【００３１】
また、黄緑色蛍光体として、以下の一般式で示す黄緑色蛍光体、
一般式  （Ｃａ１−ｘ−ｙ−ｚ−ｗ、Ｓｒｘ、ＭIIｙ、Ｅｕｚ、ＭＲｗ）７（ＳｉＯ３）６Ｘ２
（ＭIIは、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示し、ＭＲは、希土類元素またはＭｎを示す。Ｘは、Ｃｌまたは、Ｃｌを必須とする複数のハロゲン元素を示す。ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ、０．１＜ｘ＜０．７、０≦ｙ＜０．３  ０＜ｚ＜０．４、０≦ｗ＜０．１を満たす）
を用いた。この黄緑色蛍光体は、上述の青色蛍光体から発せられる青色光によってほとんど励起されない。このため、この黄緑色蛍光体と上述の青色蛍光体とを混合しても、出射光の色の均一性はほとんど失われない。なお、黄緑色蛍光体はこれに限られないことは勿論であり、他の黄緑色蛍光体や、黄色蛍光体、緑色蛍光体がこれに代えて用いられてもよい。
【００３２】
混合蛍光体ペーストの蛍光体濃度は、１．１ｖｏｌ％とした。なお、混合蛍光体ペーストの蛍光体濃度は、０．１〜１０ｖｏｌ％のいずれかの値であってもよく、より好ましくは０．５〜８ｖｏｌ％のいずれかの値であってもよい。
【００３３】
こうして調整した混合蛍光体ペーストを、すでに塗布された赤色蛍光体ペーストの上に重ねて塗布した。このとき、第１蛍光体層２４の厚みは４ｍｍとした。なお、第１蛍光体層２４の厚みは、０．５〜１８ｍｍのいずれかの値、より好ましくは０．５〜５ｍｍのいずれかの値であってもよい。
【００３４】
こうして、基板２０の実装面２０ａに第２蛍光体層２６、第１蛍光体層２４を塗布した後、８０℃で１５〜３０分から、１５０℃で６０分までの間のいずれかの条件で加熱硬化して発光モジュール１０を作製した。
【００３５】
実施例１に係る発光モジュール１０を点灯して色度分布を測定した。複数のＬＥＤチップ２２が横方向に並ぶよう発光モジュール１０を置き、左から２番目のＬＥＤチップ２２の中心を基準点ＰＯとして、ここから色度の測定を開始した。図１（ｂ）に示すように、この基準点ＰＯから、右隣のＬＥＤチップ２２の中心に向かって測定ポイントを少しずつ移動させながら色度の測定を繰り返し、左から４番目のＬＥＤチップ２２の中心まで測定して測定を終了した。以下、この測定ポイントの移動方向を、測定方向Ｄ１という。
【００３６】
図２は、実施例１に係る発光モジュール１０の正断面図の一部を拡大した図である。基板２０の実装面２０ａにＬＥＤチップ２２が実装される。したがって、ＬＥＤチップ２２の発光面２２ａを含む平面と実装面２０ａとの間の領域には、発光面２２ａからの光が直接届かないことになる。以下、この領域を「非直接照射領域」という。非直接照射領域は、複数のＬＥＤチップ２２の側面２２ｂの間の領域ということもできる。
【００３７】
一方、実装面２０ａに赤色蛍光体ペーストが塗布され、第２蛍光体層２６が形成される。このため、この非直接照射領域にも第２蛍光体層２６が存在する。したがって、非直接照射領域の第２蛍光体層２６は、ＬＥＤチップ２２からの直接光により赤色光は発光しない。
【００３８】
実施例１では、第２蛍光体層２６は、実装面２０ａから、発光面２２ａを含む平面よりも発光面２２ａの光出射方向側まで形成されている。したがって、第２蛍光体層２６は、発光面２２ａを覆うよう形成されている。このため、第２蛍光体層２６は、発光面２２ａを含む平面より光出射方向側に一部が、非直接照射領域に他の一部が形成されている。なお、第２蛍光体層２６は非直接照射領域にすべてが形成されていてもよい。すなわち第２蛍光体層２６は、実装面２０ａから、発光面２２ａを含む平面よりも実装面２０ａ側までで形成されていてもよい。
【００３９】
第１蛍光体層２４は、第２蛍光体層２６の出射面２６ａ上に塗布される。したがって第１蛍光体層２４は、第２蛍光体層２６よりも発光面２２ａの光出射方向側に形成される。第１蛍光体層２４は、ＬＥＤチップ２２からの光の照射領域内に形成され、ＬＥＤチップ２２からの光を、黄緑色および青色に波長変換して出射面から出射する。
【００４０】
上述の非直接照射領域は、ＬＥＤチップ２２から光が直接照射されない一方、第１蛍光体層２４からは、波長変換され実装面２０ａに向かう光が照射される。第２蛍光体層２６は、非直接照射領域に一部が形成され、非直接照射領域に形成された部分が第１蛍光体層２４からの光を波長変換して第１蛍光体層２４を通じて出射面２４ａから出射する。
【００４１】
実施例１では、第２蛍光体層２６は、実装面２０ａから、発光面２２ａを含む平面よりも発光面２２ａの光出射方向側まで形成されている。したがって、第２蛍光体層２６は、発光面２２ａを覆うよう一部が形成され、非直接照射領域に他の一部が形成されている。以下、第２蛍光体層２６のうち、発光面２２ａより光出射方向側の部分を第１層２６ｂとし、発光面２２ａより実装面２０ａ側の部分、すなわち非直接照射領域に形成された部分を第２層２６ｃという。なお、第２蛍光体層２６は非直接照射領域にすべてが形成されていてもよい。すなわち第２蛍光体層２６は、実装面２０ａから、発光面２２ａを含む平面よりも実装面２０ａ側までで形成されていてもよい。
【００４２】
（比較例１）
図３（ａ）は、比較例１に係る発光モジュール５０の正断面図であり、図３（ｂ）は、比較例１に係る発光モジュール５０の上面図である。以下、実施例１に係る発光モジュール１０と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
発光モジュール５０は、ＬＥＤユニット１２および蛍光体層５２を備える。蛍光体層５２は、発光モジュール１０において用いた赤色蛍光体、黄緑色蛍光体、および青色蛍光体
を含む。蛍光体層５２を形成するための混合蛍光体ペーストを作製するため、まず、青色蛍光体、黄緑色蛍光体、および赤色蛍光体を、質量比で、青色蛍光体：黄緑色蛍光体：赤色蛍光体＝５７．９：３８．６：３．５で混合し、混合蛍光体を用意した。この混合蛍光体をシリコーン樹脂中に分散させて混合蛍光体ペーストを調整した。混合蛍光体ペーストの蛍光体濃度は、１．２ｖｏｌ％とした。こうして調整した混合蛍光体ペーストを、基板２０の実装面２０ａ上に塗布して蛍光体層５２を形成した。このとき、蛍光体層５２の厚みは４ｍｍとした。
【００４４】
（実験結果１）
図４は、比較例１に係る発光モジュール５０において、基準点ＰＯから測定方向Ｄ１に測定ポイントを移動させながら色度を測定したときの測定結果を示す図である。縦軸のΔｃｘおよびΔｃｙは、基準点ＰＯにおけるＣＩＥ色度を基準値として、ＣＩＥ色度座標における色座標（ｃｘ、ｃｙ）での変化量を示している。
【００４５】
図４において、基準点ＰＯからの距離が０ｍｍ、８ｍｍ、および１６ｍｍの個所は、図３（ｂ）において、左から２番目のＬＥＤチップ２２の発光面２２ａの中心、３番目のＬＥＤチップ２２の発光面２２ａの中心、４番目のＬＥＤチップ２２の発光面２２ａの中心となる。このように、ＬＥＤチップ２２の各々の発光面２２ａの中心では、基準点ＰＯとの色差は小さい値となる。しかし、互いに隣接する２つのＬＥＤチップ２２の間の個所においては、２つのＬＥＤチップ２２の中間点に近づくにしたがって基準点ＰＯとの色差は徐々に大きな値となる。したがって２つのＬＥＤチップ２２の中間点が、基準点ＰＯとの色差が最も大きな値となっている。
【００４６】
このΔｃｘ、Δｃｙの値が大きくなるほど、基準点ＰＯよりも出射光が赤みを帯びていることを示している。したがって、比較例１に係る発光モジュール５０では、隣接するＬＥＤチップ２２の間において出射光が赤みを帯びていることが分かる。このため、比較例１に係る発光モジュール５０では、出射光の色が均一となっていないことが分かる。
【００４７】
図５は、比較例１において色むらが生じるメカニズムを説明するための発光モジュール５０の断面図である。以下、第１蛍光体層２４および蛍光体層５２に含まれる上述の青色蛍光体および黄緑色蛍光体を、「青色蛍光体８０」、および「黄緑色蛍光体８２」とし、第２蛍光体層２６および蛍光体層５２に含まれる上述の赤色蛍光体を、「赤色蛍光体８４」という。
【００４８】
比較例１に係る発光モジュール５０では、蛍光体層５２に青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２、および赤色蛍光体８４が混在している。このため、図５に示すように、ＬＥＤチップ２２から出射された光が短い光路長で出射する光、すなわち出射面５２ａのうちＬＥＤチップ２２に近い位置から出射する光は、青色蛍光体８０による波長変換後の青色光、および黄緑色蛍光体８２よる波長変換後の黄緑色光が赤色蛍光体８４によって再び波長変換され赤色光となる可能性は比較的低い。これに対し、ＬＥＤチップ２２から出射された後に長い光路長で出射する光、すなわち、出射面５２ａのうちＬＥＤチップ２２に遠い位置から出射する光は、青色蛍光体８０による波長変換後の青色光、および黄緑色蛍光体８２よる波長変換後の黄緑色光が赤色蛍光体８４によって再び波長変換され赤色光となる確率は、ＬＥＤチップ２２に近い位置から出射する光に比べ高い。このため、図４に示すように、比較例１に係る発光モジュール５０では、隣接するＬＥＤチップ２２の間において出射光が赤みを帯びたと考えられる。なお、ＬＥＤチップ２２から出射された後に長い光路長で出射する光とは、青色蛍光体８０や黄緑色蛍光体８２から発せられた光が出射面５２ａのうちＬＥＤチップ２２に遠い位置から直接出射する光や、青色蛍光体８０や黄緑色蛍光体８２から発せられた光が実装面２０ａで一度反射した後に出射面５２ａのうちＬＥＤチップ２２に遠い位置から出射する光を含む。
【００４９】
図６は、実施例１に係る発光モジュール１０において、基準点ＰＯから測定方向Ｄ１に測定ポイントを移動させながら色度を測定したときの測定結果を示す図である。図６においても、基準点ＰＯからの距離が０ｍｍ、８ｍｍ、および１６ｍｍの個所は、図３（ｂ）において、左から２番目のＬＥＤチップ２２の発光面２２ａの中心、３番目のＬＥＤチップ２２の発光面２２ａの中心、４番目のＬＥＤチップ２２の発光面２２ａの中心となる。しかしながら、図６に示すように、基準点ＰＯからの距離にかかわらず、ΔｃｘおよびΔｃｙは概ね均一となっている。したがって、実施例１に係る発光モジュール１０では、色むらはほぼ生じていないことが分かる。
【００５０】
図７は、実施例１において色むらが抑制されるメカニズムを説明するための発光モジュール１０の断面図である。図７に示すように、第２蛍光体層２６は、発光面２２ａを覆うよう形成されている。このため、発光面２２ａから出射された光は、その一部が第２蛍光体層２６の赤色蛍光体８４によって赤色光へ変換される。こうして、変換後の赤色光および未変換の光は、第２蛍光体層２６の出射面２６ａから第１蛍光体層２４へと出射される。第２蛍光体層２６から出射された光は、出射面２６ａに接する入射面２４ｂから第１蛍光体層２４内部へ入射する。
【００５１】
第１蛍光体層２４に含まれる青色蛍光体８０および黄緑色蛍光体８２は、赤色光によって励起されない。このため、第１蛍光体層２４に入射した光のうち赤色光は、そのまま出射面２４ａから出射される。
【００５２】
第１蛍光体層２４に入射した光のうち、第２蛍光体層２６において未変換の光は、青色蛍光体８０および黄緑色蛍光体８２によって、それぞれ青色光および黄緑色光に変換される。前述のように、黄緑色蛍光体８２は、青色蛍光体８０から出射される青色光により励起されにくい。以上より、第１蛍光体層２４の内部において出射面２４ａに向かって進む光は、一度いずれかの蛍光体で波長変換された光が他の蛍光体で再び波長変換される可能性は、比較例１に比べ格段に低くなる。
【００５３】
第１蛍光体層２４の内部では、青色蛍光体８０および黄緑色蛍光体８２は、それぞれランバーシアンに青色光および黄緑色光を発光する。このため青色蛍光体８０および黄緑色蛍光体８２からは、出射面２４ａに向けてだけでなく、実装面２０ａに向けても光が発せられる。この光は、実装面２０ａによる反射や第２蛍光体層２６でランバーシアンに発光する赤色光に変換され、隣接するＬＥＤチップ２２の間など、主にＬＥＤチップ２２の鉛直上方以外の出射面２４ａから出射する。一方、上述のように、実装面２０ａ上には、発光面２２ａからの直接光は到達不能だが、第１蛍光体層２４で波長変換され実装面２０ａに向かう光が到達可能に位置する第２蛍光体層２６の第２層２６ｃが設けられている。
【００５４】
具体的には、第２蛍光体層２６は、発光面２２ａ側から見て複数のＬＥＤチップ２２の間の領域において、発光面２２ａを含む平面よりも実装面２０ａ側の非直接照射領域に一部が形成される。このため、第１蛍光体層２４で波長変換され出射した青色光および黄緑色光のうち、実装面２０ａに向かう光の一部は、主にこの第２層２６ｃに含まれる赤色蛍光体８４によって赤色光に変換される。このように非直接照射領域に赤色蛍光体８４を含む第２蛍光体層２６を形成させておくことにより、第１蛍光体層２４において実装面２０ａに向かった後にＬＥＤチップ２２の鉛直上方以外の出射面２４ａから出射する光についても、青色光、黄緑色光、および赤色光が適度に混合した光とすることができる。以上より、出射面２４ａのうち、発光面２２ａの鉛直上方の部分、および鉛直上方以外の部分においても、青色光、黄緑色光、および赤色光が適度に混合された光を出射させることができる。このため、出射面２４ａ全体にわたって色むらを低減させることができる。
【００５５】
（実施例２）
図８（ａ）は、実施例２に係る発光モジュール１００の正断面図であり、図８（ｂ）は、実施例２に係る発光モジュール１００の上面図である。以下、実施例１と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
発光モジュール１００は、ＬＥＤユニット１０２および蛍光体ユニット１０４を備える。ＬＥＤユニット１０２は、基板１０６およびＬＥＤチップ２２を含む。基板１０６は、正方形の外形を有する。ＬＥＤチップ２２は、基板１０６の中央に１つ実装される。
【００５７】
蛍光体ユニット１０４は、第１蛍光体層１１０および第２蛍光体層１１２を有する。第１蛍光体層１１０は、青色蛍光体（図示せず）と黄緑色蛍光体（図示せず）とを含む。第１蛍光体層１１０に含まれる青色蛍光体および黄緑色蛍光体は、実施例１において第１蛍光体層２４に含まれるものと同様である。
【００５８】
第２蛍光体層１１２は、赤色蛍光体（図示せず）を含む。第２蛍光体層１１２に含まれる赤色蛍光体は、実施例１において第２蛍光体層２６に含まれるものと同様である。第２蛍光体層１１２は、ＬＥＤチップ２２が実装された基板１０６の実装面１０６ａに直接塗布した。
【００５９】
具体的には、まず赤色蛍光体８４を含む赤色蛍光体ペーストを調整した。赤色蛍光体ペーストの調整方法は、実施例１と同様である。こうして調整した赤色蛍光体ペーストを、ＬＥＤチップ２２が実装された基板１０６の実装面１０６ａに塗布した。このとき、第２蛍光体層１１２は実施例１と同様に、発光面２２ａから光出射方向、すなわち発光面２２ａ上に形成された層の厚みが８０μｍとなるよう塗布した。なお、発光面２２ａ上に形成された層の厚みが、２０〜２００μｍのいずれかの値となるよう第２蛍光体層１１２が形成されてもよい。
【００６０】
第１蛍光体層１１０は、この第２蛍光体層１１２の上面にさらに塗布した。具体的には、青色蛍光体８０および黄緑色蛍光体８２を含む混合蛍光体ペーストをまず調整した。この混合蛍光体ペーストの調整方法は実施例１と同様である。こうして調整した混合蛍光体ペーストを、すでに塗布された赤色蛍光体ペーストの上に重ねて塗布した。このとき、第１蛍光体層１１０の厚みは４ｍｍとした。なお、第１蛍光体層１１０の厚みは、０．５〜１８ｍｍのいずれかの値、より好ましくは０．５〜５ｍｍのいずれかの値であってもよい。
【００６１】
こうして基板１０６の実装面１０６ａから、第２蛍光体層１１２、第１蛍光体層１１０の順に積層した。このとき、第２蛍光体層１１２および第１蛍光体層１１０は、図８（ｂ）に示すように、発光面２２ａの中央を中心とする半径５ｍｍの円が外形となるよう積層した。なお、円の半径が５ｍｍに限られないことは勿論であり、第２蛍光体層１１２および第１蛍光体層１１０の外形が円形に限られないことは勿論である。また、第２蛍光体層１１２は略均一な厚みとなるよう実装面１０６ａに塗布したのに対し、第１蛍光体層１１０は、第２蛍光体層１１２の出射面１１２ａ上に半球状となるよう塗布した。
【００６２】
実施例２に係る発光モジュール１００を点灯して色度分布を測定した。ＬＥＤチップ２２の中心を基準点ＰＯとして、ここから色度の測定を開始した。図８（ｂ）に示すように、この基準点ＰＯから蛍光体ユニット１０４の外縁に向かうよう測定ポイントを少しずつ移動させながら色度の測定を繰り返し、測定ポイントが蛍光体ユニット１０４の外縁に達するまで測定して測定を終了した。以下、この測定ポイントの移動方向を、測定方向Ｄ２という。
【００６３】
図９（ａ）は、比較例２に係る発光モジュール１５０の正断面図であり、図９（ｂ）は、比較例２に係る発光モジュール１５０の上面図である。以下、上述の実施例および比較例と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
発光モジュール１５０は、ＬＥＤユニット１０２および蛍光体層１５２を備える。蛍光体層１５２は、発光モジュール１０において用いた赤色蛍光体、黄緑色蛍光体、および青色蛍光体を含む。蛍光体層１５２を形成するための混合蛍光体ペーストの作製方法は比較例１と同様である。こうして調整した混合蛍光体ペーストを、基板１０６の実装面１０６ａ上に塗布して蛍光体層１５２を形成した。このとき、蛍光体層１５２の厚みは４ｍｍとした。
【００６５】
（実験結果２）
図１０は、比較例２に係る発光モジュール１５０において、基準点ＰＯから測定方向Ｄ２に測定ポイントを移動させながら色度を測定したときの測定結果を示す図である。縦軸のΔｃｘおよびΔｃｙは、基準点ＰＯにおけるＣＩＥ色度を基準値として、ＣＩＥ色度座標における色座標（ｃｘ、ｃｙ）での変化量を示している。
【００６６】
図１０において、基準点ＰＯからの距離が大きくなるほど、基準点ＰＯとの色差は徐々に大きな値となっている。したがって、比較例２に係る発光モジュール１５０では、基準点ＰＯからの距離が大きくなるほど、基準点ＰＯに比べ赤みを帯びており、均一な色の光を出射できていないことが分かる。
【００６７】
このように出射光の色が不均一になるメカニズムは、比較例１と同様である。すなわち、ＬＥＤチップ２２の発光面２２ａから出射して短い光路長で基準点ＰＯから出射する光は、青色蛍光体８０および黄緑色蛍光体８２によって波長変換されて出射した青色光および黄緑色光が赤色蛍光体８４によって再び赤色光に波長変換される可能性は低い。
【００６８】
一方、ＬＥＤチップ２２の発光面２２ａから出射される光は、発光面２２ａから鉛直上方に進む指向性がある。基準点ＰＯからの距離が大きい個所から出射される光は、蛍光体層１５２の内部において蛍光体によって波長変換されながら様々な方向に進んできた光である。このため、光の出射個所が基準点ＰＯから遠いほど、その光が蛍光体層１５２内において長い経路をたどってきたことになる。したがって、光の出射個所が基準点ＰＯから遠いほど、青色蛍光体８０および黄緑色蛍光体８２によって波長変換されて出射した青色光および黄緑色光が赤色蛍光体８４によって再び赤色光に波長変換される可能性が高くなる。こうして、光の出射個所が基準点ＰＯから遠い個所ほど赤みを帯びた光が出射する。
【００６９】
図１１は、実施例２に係る発光モジュール１００において、基準点ＰＯから測定方向Ｄ２に測定ポイントを移動させながら色度を測定したときの測定結果を示す図である。図１１に示すように、基準点ＰＯからの距離にかかわらず、ΔｃｘおよびΔｃｙは概ね均一となっている。したがって、実施例２に係る発光モジュール１００では、色むらはほぼ生じていないことが分かる。
【００７０】
このように出射光の色が均一になるメカニズムは、実施例１と同様である。すなわち、第１蛍光体層１１０の内部において出射面１１０ａに向かって進む光は、一度いずれかの蛍光体で波長変換された光が他の蛍光体で再び波長変換される可能性は、比較例２に比べ格段に低くなる。
【００７１】
さらに、第１蛍光体層１１０で波長変換され出射した青色光および黄緑色光のうち、実装面１０６ａに向かう光の一部は、発光面２２ａより実装面１０６ａ側の非直接照射領域に含まれる赤色蛍光体８４によって赤色光に変換される。このように非直接照射領域に赤色蛍光体８４を含む第２蛍光体層１１２を形成させておくことにより、第１蛍光体層１１０において実装面１０６ａに向かった後にＬＥＤチップ２２の鉛直上方以外の出射面１１０ａから出射する光についても、青色光、黄緑色光、および赤色光が適度に混合した光とすることができる。以上より、出射面１１０ａのうち、発光面２２ａの鉛直上方の部分、および鉛直上方以外の部分においても、青色光、黄緑色光、および赤色光が適度に混合された光を出射させることができる。このため、出射面１１０ａ全体にわたって色むらを低減させることができる。
【００７２】
図１２は、実施例２に係る発光モジュール１００と比較例２に係る発光モジュール１５０の各々の演色性指数Ｒａを示す図である。このように、実施例２に係る発光モジュール１００は、演色性指数Ｒａが８０を超える値となっており、比較例２に係る発光モジュール１５０よりも高い演色性を実現できている。したがって実施例２に係る発光モジュール１００によれば、高い演色性を実現しつつ均一な色の光を出射することができる。
【００７３】
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。
【００７４】
ある変形例では、基板にＬＥＤチップやＬＥＤチップと基板とを電気的に接続するための電極を予め実装することなく、第２蛍光体層および第１蛍光体層を積層する。具体的には、例えば、孔版印刷（スクリーン印刷）を用いてＬＥＤチップ、電極部以外の基板部に、塗布厚が２０〜２００μｍとなるように赤色蛍光体ペーストを印刷する。赤色蛍光体ペーストの濃度、および赤色蛍光体を封止する樹脂、および第２蛍光体層の厚みは、上述の実施例１または２と同様である。
【００７５】
また、封止材としてガラス系（ホウケイ酸系、アルミノシリケート系、ソーダボロシリケート系等）、各種低融点ガラス系を用いてもよい。この場合、赤色蛍光体８４を濃度０．５〜１５ｖｏｌ％となるように封止し、厚みが２０〜６００μｍ（より好ましくは２０〜２００μｍ）で基板表面を覆うサイズに加工した後に基板上に接着してもよい。
【００７６】
また、例えばＬＥＤチップ、電極部等を予めマスキングし、赤色蛍光体ペーストをコーティングしてもよい。コーティング方法は、エアドクタコータ、ブレードコータ、ロッドコータ、ナイフコータ、スクイズコータ、含侵コータ、リバースロールコータ、トランスファロールコータ、グラビアコータ、キスコータ、キャストコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダコーティング、静電粉体コーティング、電着コーティング、粉体電着コーティング、押出コーティング、スピンコーティング等で可能であり、赤色蛍光体ペーストの粘度や生産コスト等に応じ様々な手法をとることができる。
【００７７】
次に、赤色蛍光体８４を含む第２蛍光体層のＬＥＤチップ上への形成法を示す。まず、ジメチルシリコーン・フェニルシリコーン・アクリルシリコーン等のシリコーン系、ゾルゲル（シリカ、チタニア等）系、フッ素ポリマー系の樹脂を用いて蛍光体濃度を０．５〜１０ｖｏｌ％に調整した赤色蛍光体ペーストを調整し、ディスペンス塗布、モールド塗布、または予めシート状に半硬化または硬化させたものを貼付する。また、封止材としてガラス系（ホウケイ酸系、アルミノシリケート系、ソーダボロシリケート系等）、各種低融点ガラス系を用い、蛍光体濃度０．５〜１０ｖｏｌ％となるように封止し、ＬＥＤチップ表面を覆うサイズに加工した後にＬＥＤチップ上に接着することもできる。第２蛍光体層２６の厚みは、２０〜２００μｍとする。
【００７８】
上述の比較例１または２のように、赤色蛍光体８４、青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２の混合層を形成する場合は、赤色蛍光体８４のみの層を形成する場合と同様の方法にて形成可能である。ＬＥＤチップ上に混合層を形成した場合は、発光部全体が均一色に発光するＬＥＤ発光モジュールを作製することができる。
【００７９】
ＬＥＤチップ上に赤色蛍光体８４層を形成した後、上述の通り、基板上に赤色蛍光体８４層を使用した樹脂に見合う条件で半硬化、または硬化させる。比較例１または２に係る発光モジュールを得るために、赤色蛍光体８４、青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２の混合層を形成した後も同様である。
【００８０】
ガラス封止材を用いた場合は接着剤の硬化条件に従い硬化させる。その後、ジメチルシリコーン・フェニルシリコーン・アクリルシリコーン等のシリコーン系、ゾルゲル（シリカ、チタニア等）系、フッ素ポリマー系の樹脂を用いて蛍光体濃度０．５〜８ｖｏｌ％に調整した青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２の混合樹脂ペーストを調整する。第２蛍光体層を塗布した基板上に、青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２混合樹脂ペーストをディスペンス塗布、または種々の型を用いてモールドする。赤色蛍光体８４層を塗布したＬＥＤチップ上、および赤色蛍光体８４、青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２混合層を塗布したＬＥＤチップ上も同様に、青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２混合樹脂ペーストをディスペンス塗布、または種々の型を用いてモールドする。このとき、塗布厚およびモールド厚は０．５〜１８ｍｍ（より好ましくは０．５〜５ｍｍ）とする。
【００８１】
その後、使用した樹脂に見合った条件で青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２混合層を硬化させる。また、封止材としてガラス系（ホウケイ酸系、アルミノシリケート系、ソーダボロシリケート系等）、各種低融点ガラス系を用いることもでき、青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２の混合物を蛍光体濃度が０．１〜１０ｖｏｌ％（より好ましくは０．５〜１０ｖｏｌ％）となるように封止し、０．５〜１８ｍｍ厚（より好ましくは０．５〜５ｍｍ厚）の所定サイズに加工した蛍光体封入ガラス（板状、各種型を用いた成形品）を作製してもよい。さらに、その蛍光体封入ガラスを赤色蛍光体８４層を塗布した基板上、および赤色蛍光体８４層または赤色蛍光体８４、青色蛍光体８０、黄緑色蛍光体８２混合層を塗布したＬＥＤチップ上に接着してもよい。
【００８２】
（第２蛍光体層に用いられる蛍光体の変形例）
上述の第２蛍光体層に用いられる蛍光体は、赤色蛍光体に限られず、第１蛍光体層に含有される蛍光体が発光する光の少なくとも一部を励起光とする蛍光体であればよい。例えば、第２蛍光体層として、第１蛍光体層に含まれる青蛍光体や黄蛍光体の光を吸収する緑色蛍光体を用いてもよい。
【００８３】
また、第２蛍光体層に含有される蛍光体は、一種類でも、複数種類であってもよい。例えば、色度や色演色性を所望の値とするために、赤蛍光体と、青蛍光体の光の少なくとも一部を励起光とする緑色蛍光体を混合して用いてもよい。
【００８４】
また、緑色蛍光体としては、以下の各一般式で表される蛍光体が挙げられる。なお、以下に示す蛍光体は例示であり、これ以外の緑色蛍光体であってもよい。
一般式（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ（βサイアロン）で表される蛍光体。
一般式（Ｓｒ１−ｘ−ｙ、Ｃａｘ）Ｇａ２（Ｓｚ、Ｓｅ１−ｚ）４：Ｅｕｙ２＋（ここで、ｘ、ｙ、ｚは、０≦ｘ＜１、０＜ｙ＜０．２、０＜ｘ＋ｙ≦１、０＜ｚ≦１を満たす。）で表される蛍光体。
一般式（Ｓｒ１−ｘ−ｙ−ｚ、Ｃａｘ、Ｂａｙ、Ｍｇｚ）２ＳｉＯ４：Ｅｕｗ２＋（ここで、ｘ、ｙ、ｚ、ｗは、０＜ｘ＜１、０．５＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、０．０３＜ｗ＜０．２、０＜ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＜１を満たす。）で表される蛍光体。
一般式Ｙ３（Ａｌ１−ｘ、Ｇａｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ≦１）で表される蛍光体。
一般式ＣａＳｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅで表される蛍光体。
一般式ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕで表される蛍光体。
一般式（Ｂａ，Ｓｒ）３Ｓｉ２Ｏ３Ｎ：Ｅｕ２＋で表される蛍光体。
一般式ＮａＢａＳｃＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋で表される蛍光体。
【００８５】
（第２蛍光体層の蛍光体濃度分布）
上述の第２蛍光体層は、含まれている蛍光体の濃度分布について特に考慮していない。そのため、発光モジュールからの照射光の色の均一度に関して改善の余地がある。図１３（ａ）は、第２蛍光体層の蛍光体の濃度分布が一様な場合の発光モジュールの照射光の色のばらつきを模式的に示す図、図１３（ｂ）は、第２蛍光体層の蛍光体の濃度に変化をつけた場合の発光モジュールの照射光の色のばらつきを模式的に示す図である。
【００８６】
図１３（ａ）に示すように、基板２０の上にある第２蛍光体層２６に含まれる赤色蛍光体８４の濃度が均一な場合、ＬＥＤチップ２２から出射する照射光が相対的に強い領域Ｒ１と、領域Ｒ１の周囲であってＬＥＤチップ２２から出射する照射光が相対的に弱い領域Ｒ２とにおける、各色蛍光体光の定性的な強弱を表１に示す。
【００８７】
【表１】
2013038649.tif 000003
【００８８】
表１に示すように、各色蛍光体色光は、ＬＥＤチップ２２の照射光が強い領域Ｒ１の方が、ＬＥＤチップ２２の照射光が弱い領域Ｒ２よりも強い。また、図１３（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ２２の照射光は放射状のため、ＬＥＤチップ２２に近い第２蛍光体層２６に含まれる赤色蛍光体８４が励起される範囲は、ＬＥＤチップ２２から遠い第１蛍光体層２４に含まれる青色蛍光体８０や黄緑色蛍光体８２が励起される範囲よりも狭い。そのため、領域Ｒ２における赤色蛍光体光は、青色蛍光体光や黄緑色蛍光体光よりも相対的に弱くなる。そのため、領域Ｒ１と領域２とで、明るさが不均一になるだけでなく色のばらつきが生じる。
【００８９】
そこで、図１３（ｂ）に示すように、第２蛍光体層２６において場所によって赤色蛍光体８４の濃度に変化をつけることによって、前述の色のばらつきを抑えることができる。具体的には、第２蛍光体層２６の赤色蛍光体８４の濃度を、ＬＥＤチップ２２の照射光が強いチップ直上の領域２６ｄに比べ、照射光が弱いチップから離れた領域２６ｅにおいて高くなるようにする。より好ましくは、領域２６ｅのうち、照射光が弱い領域Ｒ２に含まれる領域２６ｅ１における赤色蛍光体８４の濃度を高めるとよい。
【００９０】
図１３（ｂ）に示すように、基板２０の上にある第２蛍光体層２６に含まれる赤色蛍光体８４の濃度が領域２６ｄよりも領域２６ｅの方が高い場合、ＬＥＤチップ２２から出射する照射光が強い領域Ｒ１と、領域Ｒ１の周囲であってＬＥＤチップ２２から出射する照射光が弱い領域Ｒ２とにおける、各色蛍光体光の定性的な強弱を表２に示す。
【００９１】
【表２】
2013038649.tif 000004
【００９２】
表２に示すように、各色蛍光体色光は、ＬＥＤチップ２２の照射光が強い領域Ｒ１の方が、ＬＥＤチップ２２の照射光が弱い領域Ｒ２よりも強い。また、図１３（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２２の照射光は放射状のため、ＬＥＤチップ２２に近い第２蛍光体層２６に含まれる赤色蛍光体８４が励起される範囲は、ＬＥＤチップ２２から遠い第１蛍光体層２４に含まれる青色蛍光体８０や黄緑色蛍光体８２が励起される範囲よりも狭い。しかしながら、領域Ｒ２に含まれる第２蛍光体層２６の領域２６ｅにおいては、赤色蛍光体８４の濃度が高いため、青色蛍光体光や黄緑色蛍光体光と同等の光が照射される。そのため、領域Ｒ１と領域２とで、各色蛍光体光の割合に大きな差がなくなり、色の均一度が向上する。
【００９３】
なお、上述の第２蛍光体層における蛍光体濃度の分布は一例であり、ＬＥＤチップの配光、各蛍光体層の形状、各蛍光体層に含まれる蛍光体の種類や濃度、等によって適宜選択されるものである。
【００９４】
（第２蛍光体層の形状の変形例）
上述の第２蛍光体層２６は、例えば、図７に示すように、第１層２６ｂの厚みが一定である。しかしながら、第１層の厚みは基板の全面にわたって一定である必要はなく、ＬＥＤモジュールに要求される配光、各蛍光体層の蛍光体濃度等によって適宜形状が選択される場合がある。
【００９５】
図１４は、第２蛍光体層の変形例を示す発光モジュール２１０の一部断面図である。図１４に示すように、ＬＥＤチップ２２の直上および近傍のみ第２蛍光体層２６の第１層２６ｂを形成し、他の領域では第１層２６ｂが形成されていない。このように、形状を工夫することにより、ＬＥＤチップ２２からの直射光の強いチップ直上領域および近傍領域と、その他の領域とにおいて、赤色蛍光体光の量を適正に制御できる。その結果、発光モジュール２１０の照射光の色の均一度が向上する。
【００９６】
次に、第２蛍光体層の形状の具体例についていくつか例示する。図１５（ａ）〜図１５（ｆ）は、第２蛍光体層の形状の一例を示す斜視図、断面図または上面図である。図１５（ａ）に示す第２蛍光体層１６０は、板（直方体）状である。図１５（ｂ）に示す第２蛍光体層１６２は、半円柱状である。図１５（ｃ）、図１５（ｄ）に示す第２蛍光体層１６４は、断面が半円状であり、上面視が円形のドーム状である。なお、図１５（ｄ）に示す図は、図１５（ｃ）の矢印Ａ方向からみた上面図である。図１５（ｅ）、図１５（ｆ）に示す第２蛍光体層１６６は、断面視において中央が凹んだ山型であり、上面視が円形のレンズ状である。なお、図１５（ｆ）に示す図は、図１５（ｅ）の矢印Ａ方向からみた上面図である。なお、第２蛍光体層の形状は、図示されたものに限定されない。
【００９７】
また、上述のような形状を複数組み合わせて第２蛍光体層を構成してもよい。図１６は、第２蛍光体層の変形例を示す発光モジュール２２０の一部断面図である。発光モジュール２２０は、ＬＥＤチップ２２の直上は図１５（ｃ）に示すようなドーム状であり、その他の部分は図１５（ａ）に示すような板状の第２蛍光体層２６を有している。このような形状を組み合わせた第２蛍光体層２６とすることにより、ＬＥＤチップ２２からの直射光の強いチップ直上領域および近傍領域と、その他の領域とにおいて、赤色蛍光体光の量を適正に制御できる。その結果、発光モジュール２２０の照射光の色の均一度が向上する。
【００９８】
（蛍光体層の形状の寸法の変形例）
前述の第２蛍光体層の形状と同様に、第１蛍光体層と第２蛍光体層を含む蛍光体層全体の形状についてもいくつか例示する。図１７（ａ）、図１７（ｂ）は、実施例１に係る発光モジュール１０における蛍光体層全体の変形例を示す斜視図である。図１８（ａ）〜図１８（ｅ）は、実施例２に係る発光モジュール１００における蛍光体層全体の変形例を示す斜視図、断面図または上面図である。
【００９９】
図１７（ａ）に示す蛍光体層１６８は、板（直方体）状である。図１７（ｂ）に示す蛍光体層１７０は、半円柱状である。図１８（ａ）に示す蛍光体層１７２は、板（直方体）状である。図１８（ｂ）、図１８（ｃ）に示す蛍光体層１７４は、断面が半円状であり、上面視が円形のドーム状である。なお、図１８（ｃ）に示す図は、図１８（ｂ）の矢印Ａ方向からみた上面図である。図１８（ｄ）、図１８（ｅ）に示す蛍光体層１７６は、断面視において中央が凹んだ山型であり、上面視が円形のレンズ状である。なお、図１８（ｅ）に示す図は、図１８（ｄ）の矢印Ａ方向からみた上面図である。
【０１００】
ここで、図１７、図１８に示した各蛍光体層の好ましい寸法は、高さＨが０．５〜１８ｍｍ程度、幅Ｗが０．５〜２０ｍｍ程度である。なお、蛍光体層全体の形状は、図示されたものに限定されない。
【０１０１】
（実施例１に係る発光モジュールにおけるＬＥＤチップ同士の間隔と駆動電流）
実施例１に係る発光モジュール１０のように、複数個のＬＥＤチップ２２を載置している場合、チップ同士の適正間隔は、一つのＬＥＤチップ２２に流す電流値によって変わりうる。これは、複数個のＬＥＤチップ２２を載置する間隔が、適正間隔より広くなると発光モジュール１０に明部と暗部が生じてしまい均一発光とならないからであり、逆に適正間隔より狭くなると無駄にＬＥＤチップ２２の数が多くなりコストアップとなってしまうからである。
【０１０２】
そこで、ＬＥＤチップ２２同士の間隔とチップに流す最適電流値の関係は、以下に示す関係にするとよい。例えば、チップ同士の間隔が０．５〜５ｍｍの場合、駆動電流を１０〜３０ｍＡの範囲、チップ同士の間隔が３．０〜２０ｍｍの場合、駆動電流を２０〜３００ｍＡの範囲、チップ同士の間隔が１０〜５０ｍｍの場合、駆動電流を１００〜１０００ｍＡ、チップ同士の間隔が３０〜１００ｍｍの場合、駆動電流を３００〜１５００ｍＡの範囲で設定するとよい。具体的には、ＬＥＤチップ２２に流す電流値が１００ｍＡの場合、チップ同士の間隔は８ｍｍ程度が適している。チップ同士の間隔と駆動電流をこのような関係に設定することで、ＬＥＤチップの数を抑制しつつ発光モジュールの均一発光を実現できる。
【０１０３】
（第２蛍光体層からの漏れ光抑制）
図８に示す発光モジュール１００のように、第１蛍光体層１１０の下部にある第２蛍光体層１１２が側面から露出していると、以下の現象が生じうる。
（１）非点灯時に第２蛍光体層１１２が基板１０６に接する面の外周だけ第２蛍光体層１１２の色（例えば赤）が強くなり、リング状に見えてしまう。
（２）点灯時においても、第２蛍光体層１１２の厚みと濃度によっては、第２蛍光体層１１２が基板に接する面の外周だけ第２蛍光体層１１２の色（例えば赤）が強くなり、リング状に見える場合がある。
【０１０４】
そこで、このような現象を抑制するために以下の構成を考案した。図１９（ａ）は、第２蛍光体層の側面を第１蛍光体層で覆った発光モジュール２３０の断面図、図１９（ｂ）は、第２蛍光体層の外周部において外側に向かって第２蛍光体層の厚みを薄くした発光モジュール２４０の断面図、図１９（ｃ）は、図１９（ｂ）に示すＣ領域の拡大図、図１９（ｄ）は、図１９（ａ）に示す第２蛍光体層の外周部において外側に向かって第２蛍光体層の厚みを薄くした発光モジュール２５０の断面図である。なお、各図において、図８と同様の部材については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１０５】
図１９（ａ）に示す発光モジュール２３０は、第２蛍光体層１７８の外周側面１７８ａを覆うように第１蛍光体層１１０が設けられている。つまり、第１蛍光体層１１０は、基板１０６の実装面１０６ａの一部を直接覆っている。これにより、第２蛍光体層１７８の外周側面１７８ａが露出しないため、非点灯時や点灯時に第２蛍光体層１７８の色（例えば赤色）がリング状に見えることが抑制される。なお、第２蛍光体層１７８の外周側面１７８ａから第１蛍光体層１１０の表面までの距離ｄ１は、０．１〜３ｍｍ程度が好ましい。距離ｄ１が０．１ｍｍ未満だと、非点灯時や点灯時に第２蛍光体層１７８の色（例えば赤色）がリング状に見えることがある。距離ｄ１が３ｍｍを超えると、第２蛍光体層１７８の体積が小さくなりすぎ、発光モジュール２３０の照射光の赤みが減少してしまう。
【０１０６】
また、図１９（ｂ）に示す発光モジュール２４０は、第２蛍光体層１８０の外周部において外側に向かって第２蛍光体層１８０の厚みを薄くしたリング状のテーパ面１８０ａを有する。テーパ面の幅ｗ１は、０．１〜３ｍｍ程度が好ましい。また、図１９（ｄ）に示す発光モジュール２５０は、第２蛍光体層１８２の外周部において外側に向かって第２蛍光体層１８２の厚みを薄くしたリング状のテーパ面１８２ａを有する。テーパ面１８２ａの外縁部１８２ｂは、第１蛍光体層１１０の表面より内側に位置しており、第２蛍光体層１８２は外側に露出していない。したがって、発光モジュール２４０や発光モジュール２５０では、非点灯時や点灯時に第２蛍光体層の色（例えば赤色）がリング状に見えることが抑制される。
【０１０７】
（第１蛍光体層と第２蛍光体層との厚みの相関）
図８に示すように、第２蛍光体層１１２において、ＬＥＤチップ２２の発光面２２ａを含む平面よりも出射面側に形成された第１層がある場合、第２蛍光体層１１２の上に形成される第１蛍光体層１１０の厚さ、つまり、出射面１１０ａまでの距離と、その出射面１１０ａに対面する第２蛍光体層１１２の投影面積と、の比が方向によって異なると、発光モジュール１００の光出射方向によって照射光の色が均一にならない。図８に示す発光モジュール１００では、ＬＥＤチップ２２の鉛直方向と水平方向とで前述の比が大きく異なっている。
【０１０８】
図２０は、第１蛍光体層の厚みと第２蛍光体層の投影面積との比が複数の方向でほぼ同じ発光モジュールの一例を示す断面図である。図２０に示す発光モジュール２６０において、第２蛍光体層１８４の上面１８４ａと第１蛍光体層１１０の出射面１１０ａとの距離をＬ１、第２蛍光体層１８４の上面１８４ａの面積（方向Ａから見た第２蛍光体層１８４の投影面積）をＳ１、第２蛍光体層１８４の側面１８４ｂと第１蛍光体層１１０の出射面１１０ａとの距離をＬ２、第２蛍光体層１８４の側面１８４ｂの面積（方向Ｂから見た第２蛍光体層１８４の投影面積）をＳ２、とすると、下記式（１）を満たすとよい。
Ｌ１／Ｓ１≒Ｌ２／Ｓ２・・・式（１）
これにより、発光モジュール２６０の光出射方向による照射光の色のばらつきが低減される。
【０１０９】
図２１は、第１蛍光体層の厚みと第２蛍光体層の投影面積との比が複数の方向でほぼ同じ発光モジュールの他の例を示す断面図である。図２１に示す発光モジュール２７０は、複数のＬＥＤチップ２２を備えている点が、図２０に示す発光モジュール２６０と大きく異なる。しかしながら、一つのＬＥＤチップ２２と隣接するＬＥＤチップ２２との中間点を含む境界Ｓを挟んで２つの発光モジュール２７０ａ，２７０ｂが並列していると考えれば、発光モジュール２７０ａ，２７０ｂの光出射方向によって照射光の色を均一にするためには、図２０に示す発光モジュール２６０と同様の関係を満たせばよいことになる。
【０１１０】
つまり、図２１に示す発光モジュール２７０ａ（２７０ｂ）において、第２蛍光体層１８４の上面１８４ａと第１蛍光体層１１０の出射面１１０ａとの距離をＬ１、第２蛍光体層１８４の上面１８４ａの面積（方向Ａから見た第２蛍光体層１８４の投影面積）をＳ１、第２蛍光体層１８４の側面１８４ｂと境界Ｓとの距離をＬ２、第２蛍光体層１８４の側面１８４ｂの面積（方向Ｂから見た第２蛍光体層１８４の投影面積）をＳ２、とすると、前述の式（１）を満たすとよい。これにより、発光モジュール２７０の光出射方向による色のばらつきが低減される。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  発光モジュール、  １２  ＬＥＤユニット、  １４  蛍光体ユニット、  ２０  基板、  ２０ａ  実装面、  ２２  ＬＥＤチップ、  ２２ａ  発光面、  ２２ｂ  側面、  ２４  第１蛍光体層、  ２４ａ  出射面、  ２６  第２蛍光体層、  ２６ｂ  第１層、  ２６ｃ  第２層、  ５０  発光モジュール、  ５２  蛍光体層、  ５２ａ  出射面、  ８０  青色蛍光体、  ８２  黄緑色蛍光体、  ８４  赤色蛍光体、  １００  発光モジュール、  １０２  ＬＥＤユニット、  １０４  蛍光体ユニット、  １０６  基板、  １０６ａ  実装面、  １１０  第１蛍光体層、  １１０ａ  出射面、  １１２  第２蛍光体層、  １５０  発光モジュール、  １５２  蛍光体層、  １５２ａ  出射面。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、発光モジュールに利用でき、特に、光を波長変換して出射する蛍光体層を備える発光モジュールに利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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2013038649.tif 000027
2013038649.tif 000028
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