(57)【要約】  白色発光ランプ１は半導体発光素子２から出射された光により励起されて白色光を発光する蛍光体層５を具備する。半導体発光素子２と蛍光体層５との間には透明樹脂層４が介在されている。蛍光体層５は緑色蛍光体として３価のセリウムおよびテルビウムで付活された希土類硼酸塩蛍光体を含んでいる。
2009037848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピーク波長が３００ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の範囲の光を出射する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の少なくとも発光面を覆うように配置された透明樹脂層と、
前記透明樹脂層上に設けられ、前記半導体発光素子から出射された光により励起されて白色光を発光する蛍光体層とを具備し、
前記蛍光体層は緑色蛍光体として、
一般式：（Ｒ１−ｘ−ｙ）ＣｅｘＴｂｙＢＯ３
（式中、ＲはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３を満足する数である）
で表される組成を有する３価のセリウムおよびテルビウムで付活された希土類硼酸塩蛍光体を含むことを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記蛍光体層は前記緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体を含むことを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項３】
請求項２記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記蛍光体層は前記青色蛍光体として、
一般式：（Ｍ１１−ｘ，Ｅｕｘ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２
（式中、Ｍ１はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘは０．００１＜ｘ＜０．５を満足する数である）
で表される組成を有する２価のユーロピウムで付活されたクロロ燐酸塩蛍光体、および
一般式：ａ（Ｍ２１−ｘ，Ｅｕｘ）Ｏ・ｂＡｌ２Ｏ３
（式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａ、ｂおよびｘは０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５、０．００１＜ｘ＜０．５を満足する数である）
で表される組成を有する２価のユーロピウムで付活されたアルミン酸塩蛍光体から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項４】
請求項２記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記蛍光体層は前記赤色蛍光体として、
一般式：（Ａ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、ＡはＬａおよびＹから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘは０．０１＜ｘ＜０．１５を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウムで付活された希土類酸硫化物蛍光体を含むことを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項５】
請求項１記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記透明樹脂層は少なくとも前記発光面上の厚さが０．４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲の形状を有することを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項６】
請求項１記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記透明樹脂層は少なくとも前記発光面上の厚さが１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲の形状を有することを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項７】
請求項１記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記透明樹脂層は基板上に実装された前記半導体発光素子全体を覆う形状を有することを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項８】
請求項７記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記透明樹脂層は前記半導体発光素子全体を覆うように前記基板上に半球状に設けられることを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項９】
請求項１記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記蛍光体層は前記緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体を含む樹脂層を備えることを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項１０】
請求項９記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記緑色蛍光体、前記青色蛍光体および前記赤色蛍光体はそれぞれ平均粒径が１μｍ以上の粒子形状を有することを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項１１】
請求項１記載の照明用白色発光ランプにおいて、
前記半導体発光素子は発光ダイオードまたはレーザダイオードを備えることを特徴とする照明用白色発光ランプ。
【請求項１２】
請求項１記載の照明用白色発光ランプを具備することを特徴とする照明器具。
【請求項１３】
請求項１２記載の照明器具において、
基板と、前記基板上に配置された複数の前記照明用白色発光ランプとを具備することを特徴とする照明器具。
【請求項１４】
請求項１３記載の照明器具において、
前記複数の照明用白色発光ランプは前記基板上にマトリクス状に配置されていることを特徴とする照明器具。
【請求項１５】
請求項１３記載の照明器具において、
前記複数の照明用白色発光ランプは前記基板上に直線状に配置されていることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明用白色発光ランプとそれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、電気エネルギーを紫外光や可視光に変換して発光する半導体発光素子であり、長寿命で信頼性が高く、光源として用いた場合に交換作業が軽減されるというような利点を有する。ＬＥＤチップを透明樹脂で封止したＬＥＤランプは、液晶表示装置のバックライト、信号装置、スイッチ類、車載用ランプ、一般照明等の照明器具に利用されている。【０００３】
ＬＥＤランプから放射される光の色調に関しては、ＬＥＤチップと種々の発光色を有する蛍光体とを組合せることによって、青色から赤色まで使用用途に応じた可視光領域の光を実現することができる。白色発光型のＬＥＤランプ（白色ＬＥＤランプ）は、液晶表示装置のバックライトや車載用ランプ等の用途に急速に普及している。さらに、蛍光ランプは水銀を用いていることから、将来的には水銀を使用しない白色ＬＥＤランプを用いた照明器具が蛍光ランプの代替品として大きく伸張することが期待されている。【０００４】
現在、普及もしくは試行されている白色ＬＥＤランプとしては、青色発光のＬＥＤ（発光波長：４６０〜４８０ｎｍ）と黄色蛍光体もしくは黄色と赤色の混合蛍光体とを組合せたＬＥＤランプと、紫外発光のＬＥＤ（発光波長：３００〜４３０ｎｍ）と青、緑、赤の各蛍光体の混合物（ＢＧＲ蛍光体）とを組合せたＬＥＤランプとが知られている。現状では、前者の方が後者より輝度特性に優れることから普及している。【０００５】
これに対して、後者の紫外ＬＥＤを用いた白色ランプは３色の蛍光体を用いていることから、前者に比べて色再現性に優れるという特徴を有する。さらに、照明器具として用いた場合、前者は簡単に白色が得られる反面、赤色成分が不足するために演色性に劣るのに対し、後者は蛍光体の選択や改善に基づいて演色性の向上が期待されている。このようなことから、紫外ＬＥＤを用いた白色ランプは、将来的には白色ＬＥＤランプの主流になることが期待されている。特に、照明器具への期待が大きい。【０００６】
発光波長が３００〜４３０ｎｍの長波長紫外線を励起源とする白色ＬＥＤランプにおいては、従来の水銀ガス励起の蛍光ランプ（ＦＬ）や冷陰極線管（ＣＣＦＬ）で一般的に用いられてきた蛍光体では励起源の波長が長すぎるために発光しない場合がある。特に、緑色蛍光体として用いられているＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ蛍光体は、波長が３００〜４３０ｎｍの長波長紫外線ではほとんど発光しない。このため、紫外ＬＥＤを用いた白色ＬＥＤランプでは、緑色蛍光体として（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７蛍光体等を用いることが検討されている（特許文献１，２参照）。【０００７】
しかしながら、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７蛍光体は発光波長が５１５ｎｍ前後であり、従来のＦＬやＣＣＦＬで用いられてきたＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ蛍光体の発光波長（５４３ｎｍ）に比べて短波長側の光しか得ることができない。このような緑色蛍光体を使用した白色ＬＥＤランプを照明器具に適用した場合、従来のＦＬやＣＣＦＬに比べて黄色成分が不足することで、演色性を十分に高めることができないという問題が生じる。このようなことから、黄色成分を多く含む緑色蛍光体を使用することによって、紫外線励起型の白色ＬＥＤランプの演色性を高めることが望まれている。
【特許文献１】特開２０００−０７３０５２公報
【特許文献２】特開２００２−１７１０００公報
【発明の開示】
【０００８】
本発明の目的は、ＢＧＲ蛍光体と半導体発光素子とを組合せて使用するにあたって、緑色蛍光体の特性を改善し、演色性を向上させることを可能にした照明用白色発光ランプとそれを用いた照明器具を提供することにある。
【０００９】
本発明の態様に係る照明用白色発光ランプは、ピーク波長が３００ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の範囲の光を出射する半導体発光素子と、前記半導体発光素子の少なくとも発光面を覆うように配置された透明樹脂層と、前記透明樹脂層上に設けられ、前記半導体発光素子から出射された光により励起されて白色光を発光する蛍光体層とを具備し、前記蛍光体層は緑色蛍光体として、
一般式：（Ｒ１−ｘ−ｙ）ＣｅｘＴｂｙＢＯ３
（式中、ＲはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３を満足する数である）
で表される組成を有する３価のセリウムおよびテルビウムで付活された希土類硼酸塩蛍光体を含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明の態様に係る照明器具は、本発明の態様に係る照明用白色発光ランプを具備することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による白色発光ランプの構成を示す断面図である。
【図２】本発明に適用される緑色蛍光体の発光スペクトルの一例を従来の緑色蛍光体と比較して示す図である。
【図３】本発明の実施形態による照明器具の構成を示す平面図である。
【図４】図３に示す照明器具の変形例を示す平面図である。
【図５】本発明の実施例による白色ＬＥＤランプの明るさと透明樹脂層の半径との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１２】
１…白色ＬＥＤランプ、２…ＬＥＤチップ、３…配線基板、４…透明樹脂層、５…蛍光体層、６…ＢＧＲ蛍光体、７…樹脂層（透明樹脂層）、１１…照明器具、１２…基板。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の照明用白色発光ランプを白色ＬＥＤランプに適用した実施形態の構成を示す断面図である。同図に示す照明用の白色ＬＥＤランプ１は、励起源（光源）としてＬＥＤチップ２を有している。励起源はＬＥＤチップ２に限られるものではない。白色発光ランプの励起源としては、発光のピーク波長が３００ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の範囲の紫外発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外発光レーザ（レーザダイオード）、紫色発光レーザ（レーザダイオード）等の半導体発光素子が用いられる。
【００１４】
ＬＥＤチップ２にはＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系等の発光ダイオードが用いられる。ＬＥＤチップ２は３００ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の範囲の発光ピーク波長を有する。このようなピーク波長を有するＬＥＤチップ２を後述するＢＧＲ蛍光体と組合せて用いることによって、高輝度でかつ色再現性に優れた白色ＬＥＤランプ１を実現することができる。ここでは励起源としての発光ダイオードをＬＥＤチップ２と表記し、最終的に白色発光を得るための発光ランプを白色ＬＥＤランプ１と表記する。
【００１５】
ＬＥＤチップ２は基板３上に実装されている。基板３としては表面や内部に配線網を有する配線基板が用いられる。図示を省略したが、ＬＥＤチップ２の電極は配線基板３の配線網と電気的に接続されており、これによってＬＥＤチップ２に直流電圧が印加される。ＬＥＤチップ２は透明樹脂層４で覆われている。透明樹脂層４は少なくともＬＥＤチップ２の発光面を覆うように配置される。図１は半球状の透明樹脂層４でＬＥＤチップ２全体を覆った構造を示している。
【００１６】
ＬＥＤチップ２を覆う透明樹脂層４上には蛍光体層５が配置されている。蛍光体層５は白色光を得るための蛍光体６を含む樹脂層７を備えている。樹脂層７は透明性を有する樹脂で構成される。樹脂層７中に分散された蛍光体６は、ＬＥＤチップ２から出射される光により励起されて白色光を発光する。透明樹脂層４や蛍光体層５を構成する樹脂層７には、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の透明性を有する樹脂が用いられる。
【００１７】
白色光を得るための蛍光体６は、ＬＥＤチップ２から出射された光（例えば紫外光や紫色光）を吸収し、青色光を発光する青色（Ｂ）蛍光体、緑色光を発光する緑色（Ｇ）蛍光体、および赤色光を発光する赤色（Ｒ）蛍光体で構成されている。蛍光体６はＢＧＲの混合蛍光体（ＢＧＲ蛍光体）である。なお、ＢＧＲ蛍光体６は同じ色の蛍光体を２種類以上含んでいてもよいし、また青、緑、赤以外の発光色を有する蛍光体（例えば黄色蛍光体、橙色蛍光体、深赤色蛍光体等）を補助的に含んでいてもよい。ＢＧＲ蛍光体６は予め青、緑、赤の各蛍光体を結合剤で結合した状態で樹脂層７中に分散させてもよい。
【００１８】
白色ＬＥＤランプ１に印加された電気エネルギーは、ＬＥＤチップ２で紫外光や紫色光に変換される。ＬＥＤチップ２から出射された光は、樹脂層７中に分散されたＢＧＲ蛍光体６でより長波長の光に変換される。ＢＧＲ蛍光体６を構成する青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体からの発光が混色されて放出されることによって、総計として白色光が白色ＬＥＤランプ１から発光される。
【００１９】
ＢＧＲ蛍光体６を構成する各蛍光体のうち、緑色蛍光体には
一般式：（Ｒ１−ｘ−ｙ）ＣｅｘＴｂｙＢＯ３  …（１）
（式中、ＲはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３を満足する数である）
で表される組成を有する３価のセリウム（Ｃｅ）およびテルビウム（Ｔｂ）で付活された希土類硼酸塩蛍光体が用いられる。式（１）で組成が表されるＣｅおよびＴｂ付活希土類硼酸塩蛍光体はピーク波長が３００〜４３０ｎｍの範囲の紫外光や紫色光の吸収効率に優れるだけでなく、黄色成分をより多く含んでいる。
【００２０】
図２にＣｅおよびＴｂ付活希土類硼酸塩蛍光体（Ｌａ０．８Ｃｅ０．１Ｔｂ０．１ＢＯ3蛍光体）の発光スペクトル（Ａ）を、従来の緑色蛍光体（（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７蛍光体）の発光スペクトル（Ｂ）と比較して示す。図２から明らかなように、ＣｅおよびＴｂ付活希土類硼酸塩蛍光体は従来の緑色蛍光体に比べて５４０〜５５０ｎｍの発光強度が増加しており、黄色成分が多く含まれることが分かる。これによって、白色ＬＥＤランプ１から放射される白色光の演色性を高めることが可能となる。
【００２１】
式（１）で示される組成を有する緑色蛍光体（ＣｅおよびＴｂ付活希土類硼酸塩蛍光体）において、元素Ｒはスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ガドリニウム（Ｇｄ）およびルテチウム（Ｌｕ）から選ばれる少なくとも１種の元素である。これらは３価の元素であり、０．０７〜０．１１ｎｍの範囲のイオン半径を有していることから、ＲＢＯ3構造を取りやすいという特徴を有している。
【００２２】
このような元素Ｒの一部を３価のテルビウム（Ｔｂ）およびセリウム（Ｃｅ）で置換することによって、発光を生じる結晶を得ることができる。元素ＲはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから２種以上の元素を選択して使用してもよい。例えば、元素Ｒの合計量を１００原子％としたとき、Ｌｕ量を１原子％以上１００原子％未満とし、残部をＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄの１種または２種以上の元素とすることも可能である。
【００２３】
ＲＢＯ3化合物の元素Ｒの一部をＣｅ３＋およびＴｂ３＋で置換した場合、ＬＥＤチップ２からの励起光（ピーク波長：３００〜４３０ｎｍ）は、まずＣｅ３＋イオンに吸収され、この吸収されたエネルギーがＴｂ３＋イオンに伝達されて緑色発光が生じる。Ｃｅによる置換量を示すｘ値は０．０３を超えて０．３未満の範囲とする。Ｔｂによる置換量を示すｙ値は０．０３を超えて０．３未満の範囲とする。
【００２４】
ｘ値が０．０３以下であるとＣｅ３＋にエネルギーが十分に吸収されないため、Ｔｂ３＋に十分なエネルギーが伝達されず、Ｔｂ３＋の緑色発光が十分に起こらない。ｘ値が０．３０以上になると、逆に発光効率が低下してしまう。同様に、ｙ値が０．０３以下であると、Ｃｅ３＋から伝達されたエネルギーを受け取るＴｂ３＋が不足し、緑色発光を十分に得ることができない。ｙ値が０．３以上となると、発光効率が低下してしまう。
【００２５】
緑色蛍光体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば以下に示す方法が挙げられる。まず、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）の少なくとも１種と、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化テルビウム（Ｔｂ４Ｏ７）および硼酸（Ｈ３ＢＯ３）とを、式（１）に示した組成となるように所定量秤量する。これらを焼成助剤と共に混合する。この原料混合物をアルミナ坩堝等に入れて１１００〜１４００℃程度の温度で３〜６時間程度焼成する。この後、焼成物を純水にて洗浄して不要な可溶成分を除去し、さらにろ過乾燥させることによって、目的とする緑色蛍光体が得られる。
【００２６】
ＢＧＲ蛍光体６を構成する各蛍光体のうち、青色蛍光体および赤色蛍光体としてはＬＥＤチップ２から出射される光（紫外光や紫色光）を効率よく吸収するものであれば各種の蛍光体を使用することができる。特に、ＣｅおよびＴｂ付活希土類硼酸塩蛍光体からなる緑色蛍光体との組合せの点から、青色蛍光体は２価のユーロピウム（Ｅｕ）で付活されたクロロ燐酸塩蛍光体および２価のユーロピウム（Ｅｕ）で付活されたアルミン酸塩蛍光体から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。赤色蛍光体はユーロピウム（Ｅｕ）で付活された希土類酸硫化物蛍光体であることが好ましい。
【００２７】
青色蛍光体としてのＥｕ付活クロロ燐酸塩蛍光体は、
一般式：（Ｍ１１−ｘ，Ｅｕｘ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２  …（２）
（式中、Ｍ１はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘは０．００１＜ｘ＜０．５を満足する数である）
で表される組成を有することが好ましい。式（２）で表される組成を有するＥｕ付活クロロ燐酸塩蛍光体は、ＬＥＤチップ２から出射される光の吸収効率が高く、かつ式（１）で表される組成を有する緑色蛍光体との組合せ性に優れるものである。
【００２８】
Ｅｕ付活アルミン酸塩蛍光体は、
一般式：ａ（Ｍ２１−ｘ，Ｅｕｘ）Ｏ・ｂＡｌ２Ｏ３  …（３）
（式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａ、ｂおよびｘは０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５、０．００１＜ｘ＜０．５を満足する数である）
で表される組成を有することが好ましい。式（３）で表される組成を有するＥｕ付活アルミン酸塩蛍光体は、ＬＥＤチップ２から出射される光の吸収効率が高く、かつ式（１）で表される組成を有する緑色蛍光体との組合せ性に優れるものである。
【００２９】
赤色蛍光体としてのＥｕ付活希土類酸硫化物蛍光体は、
一般式：（Ａ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ  …（４）
（式中、ＡはＬａおよびＹから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘは０．０１＜ｘ＜０．１５を満足する数である）
で表される組成を有することが好ましい。式（４）で表される組成を有するＥｕ付活希土類酸硫化物蛍光体は、ＬＥＤチップ２から出射される光の吸収効率が高く、かつ式（１）で表される組成を有する緑色蛍光体との組合せ性に優れるものである。
【００３０】
青色蛍光体としては、Ｅｕ付活クロロ燐酸塩蛍光体およびＥｕ付活アルミン酸塩蛍光体のいずれを使用してもよいし、またこれらを組合せて用いてもよい。赤色蛍光体としては、Ｅｕ付活酸硫化ランタン蛍光体およびＥｕ付活酸硫化イットリウム蛍光体のいずれを使用してもよいし、また酸硫化ランタンと酸硫化イットリウムの混合体を用いてもよい。これら各蛍光体は励起波長、要求輝度、製造コスト等に応じて選択される。
【００３１】
この実施形態の白色ＬＥＤランプ１は、緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体をそれぞれ含む蛍光体層５を具備している。各蛍光体はＬＥＤチップ２から出射された紫外光または紫色光が照射された際に、紫外光または紫色光を効率よく吸収して高効率で発光する。緑色蛍光体は高輝度の緑色光を発光する。青色蛍光体は高輝度の青色光を、また赤色蛍光体は高輝度の赤色光を発光する。その結果、これらの光が混色して高輝度の白色光が得られる。さらに、緑色蛍光体からの発光は黄色成分を多く含むため、演色性に優れる白色光を得ることが可能となる。このような白色光は照明器具等の照明用途に好適である。
【００３２】
白色光を得る場合、各色の輝度に輝度差がありすぎると、輝度が高い色が勝った白色光となる。例えば、緑色のみが高輝度の場合には、緑がかった白色光になる。つまり、高輝度の白色光を得るためには、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の各色共に高輝度である必要がある。このため、各色の蛍光体の組合せが重要となる。さらに、白色光の演色性を向上させるためには、各色のバランスを高める必要がある。このためにも、各色の蛍光体の選択および組合せが重要となる。
【００３３】
青、緑および赤の各蛍光体は、例えばそれらの混合物として透明樹脂層７中に分散させる。各蛍光体の混合比率は目的とする白色光の色度に応じて任意に設定される。なお、必要に応じて、青、緑および赤以外の蛍光体を添加してもよい。蛍光体層５で良質な白色発光を得る上で、各蛍光体の混合比率は青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体の合計量を１００質量％としたとき、青色蛍光体を２〜５０質量％、緑色蛍光体を２〜５０質量％、赤色蛍光体を残部とすることが好ましい。
【００３４】
さらに、青、緑および赤の各蛍光体はそれぞれ１μｍ以上の平均粒径を有していることが好ましい。平均粒径が１μｍ以上の蛍光体粉末を使用することによって、ＬＥＤチップ２から出射される紫外光や紫色光の吸収効率が向上する。従って、白色ＬＥＤランプ１の輝度をさらに高めることが可能となる。蛍光体粉末の平均粒径は１０μｍ以上であることがより好ましい。平均粒径は粒度分布の中位値（５０％値）を示すものとする。
【００３５】
蛍光体の平均粒径を大きくする方法としては、１色の蛍光体同士を造粒する方法、３色の蛍光体を混合して造粒する方法等が挙げられる。他の方法としては、蛍光体を焼成する際に焼成助剤を用いる方法、高温で長時間焼成する方法等が挙げられる。蛍光体の平均粒径の上限値は特に限定されるものではないが、白色ＬＥＤランプ１の蛍光体層５の厚さの９０％以下であることが好ましい。平均粒径が蛍光体層５の厚さより大きいと、蛍光体粒子を樹脂で固めて蛍光体層５を形成した際に蛍光体粒子の脱粒等が生じやすくなる。
【００３６】
さらに、白色ＬＥＤランプ１はＬＥＤチップ２と蛍光体層５との間に配置された透明樹脂層４を有している。透明樹脂層４はＬＥＤチップ２の少なくとも発光面を覆うように形成される。このように、ＬＥＤチップ２と蛍光体層５との間に透明樹脂層４を介在させることによって、ＬＥＤチップ２から出射される光の利用効率が向上するため、白色ＬＥＤランプ１の発光効率を高めることができる。透明樹脂層４はＬＥＤチップ２の発光面上の厚さｔが０．４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲となるように形成することが好ましい。
【００３７】
透明樹脂層４の厚さｔが０．４ｍｍ未満であると、ＬＥＤチップ２と蛍光体層５との間に透明樹脂層４を配置した効果を十分に得ることができないおそれがある。透明樹脂層４の厚さｔが１０ｍｍを超えると光の吸収が生じるおそれがある。照明器具として用いる場合の大きさを考慮しても、透明樹脂層４の厚さｔは１０ｍｍ以下であることが好ましい。透明樹脂層４の厚さｔは０．８ｍｍ以上とすることがより好ましく、さらに好ましくは１ｍｍ以上である。図１に示したように、ＬＥＤチップ２を半球状の透明樹脂層４で覆う場合には、半球状部の半径を０．４ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３８】
白色ＬＥＤランプ１は、例えば以下のようにして作製される。まず、各色の蛍光体粉末を含む蛍光体スラリーを調製する。蛍光体スラリーは、例えば各色の蛍光体粉末をそれぞれ樹脂と混合した後、これらを混ぜ合わせて調製する。あるいは、予め各色の蛍光体粉末を混合した後、この混合蛍光体を樹脂と混ぜ合わせて蛍光体スラリーを調製する。蛍光体と樹脂との混合比は蛍光体の種類や粒径により適宜に選択されるが、例えば蛍光体を１００質量部としたとき、樹脂量は５〜１００質量部の範囲とすることが好ましい。各蛍光体の混合比率は目的とする白色光の色度に応じて任意に設定される。混合方法としては、回転させて液の対流で混ぜ合わせる方法、攪拌器でかき混ぜる方法等が挙げられる。
【００３９】
次いで、ＬＥＤチップ２上に液状の透明樹脂を塗布し、これを固化させて透明樹脂層４を形成する。その上から蛍光体スラリーを塗布し、蛍光体スラリー中の樹脂を固化させて蛍光体層５を形成する。このようにして白色ＬＥＤランプ１を作製する。液状の透明樹脂や蛍光体スラリーの塗布方法としては、例えばＬＥＤチップ２が搭載された配線基板３を型に入れ、その上からディスペンサで透明樹脂や蛍光体スラリーを供給する方法が挙げられる。また、印刷法や射出成型法等を使用してもよい。透明樹脂（蛍光体スラリー中の樹脂を含む）として熱硬化性樹脂を用いた場合、液状の透明樹脂や蛍光体スラリーを塗布した後、オーブン等に入れて１００〜２００℃の温度に加熱して硬化させる。
【００４０】
この実施形態の白色ＬＥＤランプ１は、輝度特性、演色性、色再現性等のランプ特性に優れている。従って、白色ＬＥＤランプ１は一般照明等の照明器具の光源として有効である。白色ＬＥＤランプ１は車載用ランプ、スイッチ類等の照明用途にも適用可能である。図３および図４は本発明の実施形態による照明器具を示している。これらの図に示す照明器具１１は、光源として複数個の白色ＬＥＤランプ１を具備している。
【００４１】
白色ＬＥＤランプ１は適用する照明器具１１の光量や用途等に応じて、基板１２上に各種の配列で配置されて用いられる。図３は円板状の基板１２上にマトリクス状に配置された複数の白色ＬＥＤランプ１を具備する照明器具１１を示している。図４は矩形状の基板１２上に直線状に配置された複数の白色ＬＥＤランプ１を具備する照明器具１１を示している。基板１２は白色ＬＥＤランプ１の配線基板３であってもよいし、配線基板３とは別体の基板であってもよい。この実施形態の白色ＬＥＤランプ１を用いた照明器具１１は、従来の蛍光ランプの代替品として高品質の照明を提供するものである。
【００４２】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【００４３】
（実施例１）
まず、青色蛍光体として平均粒径が４０μｍのＥｕ付活クロロ燐酸塩（（Ｂａ０．４０，Ｓｒ０．５７，Ｃａ０．０２，Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体として平均粒径が４０μｍのＣｅおよびＴｂ付活希土類硼酸塩（（Ｌｕ０．８，Ｃｅ０．１，Ｔｂ０．１）ＢＯ３）蛍光体、赤色蛍光体として平均粒径が４０μｍのＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８９，Ｅｕ０．１１）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これら各蛍光体を白色ＬＥＤランプの発光色が５０００Ｋ（偏差０）の白色となる割合で混合した。この混合蛍光体にシリコーン樹脂を全体量に対して６０質量％の割合で混合して蛍光体スラリーを調製した。
【００４４】
次に、図１に構成を示した白色ＬＥＤランプ１のＬＥＤチップ（発光ピーク波長：３７０ｎｍ，チップサイズ：０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×０．１ｍｍｔ）２上に、蛍光体を含まないシリコーン樹脂を塗布した後、混合蛍光体を含むスラリーを塗布した。これを１４０℃の温度で熱処理してシリコーン樹脂を硬化させることによって、白色ＬＥＤランプ１を作製した。蛍光体を含まないシリコーン樹脂による透明樹脂層４は半球状に形成し、その半径は０．８ｍｍとした。蛍光体層５の厚さは０．５ｍｍとした。得られた白色ＬＥＤランプ１を後述する特性評価に供した。
【００４５】
（実施例２〜９）
表１に示す青色、緑色および赤色の各蛍光体を使用する以外は、実施例１と同様にして白色ＬＥＤランプ１を作製した。白色ＬＥＤランプの発光色は実施例１と同様とし、そのような発光色が得られるように各蛍光体スラリーの混合比を調整した。透明樹脂層４や蛍光体層５の形状は実施例１と同様とした。ＬＥＤチップ２の発光波長はそれぞれ表２に示す通りである。得られた白色ＬＥＤランプ１をそれぞれ後述する特性評価に供した。
【００４６】
（比較例１）
青色蛍光体として平均粒径が４０μｍのＥｕ付活クロロ燐酸塩（（Ｂａ０．４０，Ｓｒ０．５７，Ｃａ０．０２，Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体として平均粒径が４０μｍのＥｕ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．８，Ｅｕ０．２）（Ｍｇ０．７，Ｍｎ０．３）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体として平均粒径が４０μｍのＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８９，Ｅｕ０．１１）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。
【００４７】
これら各蛍光体を白色ＬＥＤランプの発光色が５０００Ｋ（偏差０）の白色となる割合で混合した。この混合蛍光体にシリコーン樹脂を全体量に対して６０質量％の割合で混合して蛍光体スラリーを調製した。このような蛍光体スラリーを用いる以外は実施例１と同様にして、図１に構成を示した白色ＬＥＤランプ１を作製し、後述する特性評価に供した。ＬＥＤチップ２の発光波長は３６０ｎｍである。
【００４８】
（比較例２〜５）
表１に示す青色、緑色および赤色の各蛍光体を使用する以外は、比較例１と同様にして白色ＬＥＤランプ１を作製した。白色ＬＥＤランプの発光色は比較例１と同様とし、そのような発光色が得られるように各蛍光体スラリーの混合比を調整した。ＬＥＤチップ２の発光波長はそれぞれ表２に示す通りである。このようにして得た白色ＬＥＤランプ１をそれぞれ後述する特性評価に供した。
【００４９】
実施例１〜９および比較例１〜５の各白色ＬＥＤランプに３０ｍＡの電流を流して点灯させ、各白色ＬＥＤランプの全光束、平均演色指数を測定した。これらの測定結果を表２に示す。なお、各白色ＬＥＤランプの発光特性はＬａｂｓｐｈｅｒｅ  ＳＬＭＳ−１０２１を用いて測定した。
【００５０】
【表１】
2009037848.tif 000003
【００５１】
【表２】
2009037848.tif 000004
【００５２】
表２から明らかなように、実施例１〜９による各白色ＬＥＤランプは比較例１、２に比べて全光束と演色性が共に優れている。なお、比較例３で緑色蛍光体として用いたＣｅおよびＴｂ付活燐酸塩蛍光体は、長波長の紫外光では発光しない。比較例４や比較例５で用いた緑色蛍光体はＣｅやＴｂの付活量が不適切であるため、高輝度の緑色光を得ることができない。このため、比較例３〜５では演色性を測定することができなかった。
【００５３】
（実施例１０）
実施例１の白色ＬＥＤランプ１において、ＬＥＤチップ２と蛍光体層５との間に介在させる半球状の透明樹脂層４の半径を種々に変化させて、それぞれ白色ＬＥＤランプ１を作製した。比較例として半球状の透明樹脂層４を有しない白色ＬＥＤランプ１も同様に作製した。これら各白色ＬＥＤランプ１に３０ｍＡの電流を流して点灯させ、各白色ＬＥＤランプの全光束を測定した。その測定結果を図５に示す。図５から明らかなように、透明樹脂層４の半径は０．４ｍｍ以上とすることが好ましい。透明樹脂層４の半径を１ｍｍ以上とすることによって、さらに明るさが向上する。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の照明用白色発光ランプは、緑色蛍光体として黄色成分をより多く含む３価のセリウムおよびテルビウムで付活された希土類硼酸塩蛍光体を用いているため、輝度特性に加えて演色性を向上させることができる。このような高演色性と高輝度とを両立させた白色発光ランプは照明器具等に有効に利用することができる。
【図１】
2009037848.tif 000005
【図２】
2009037848.tif 000006
【図３】
2009037848.tif 000007
【図４】
2009037848.tif 000008
【図５】
2009037848.tif 000009
【国際調査報告】
2009037848.tif 000010
2009037848.tif 000011
2009037848.tif 000012