(57)【要約】【課題】  発光素子と波長変換材料とを備える白色発光装置の演色性を向上させる。【解決手段】  光源と光源が発する光の少なくとも一部を吸収して波長の異なる光を発する波長変換材料とを備え波長変換材料が発する光を含む白色光を発する白色発光装置において、白色光の発光スペクトルの５００ｎｍから６５０ｎｍの波長範囲における最大発光強度を同じ波長範囲における最小発光強度の１５０％以下にする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの光の少なくとも一部を吸収して波長の異なる光を発する少なくとも１種類の波長変換材料とを備え、該波長変換材料が発する光を含む白色光を発する白色発光装置であって、
上記白色光の発光スペクトルの、５００ｎｍから６５０ｎｍの所定波長範囲における最大発光強度が、上記所定波長範囲における最小発光強度の１５０％以下である
ことを特徴とする白色発光装置。
【請求項２】
該波長変換材料の１００℃における輝度が、該波長変換材料の２５℃における輝度の８０％以上である
ことを特徴とする、請求項１記載の白色発光装置。
【請求項３】
該光源の発光ピーク波長の光に対する、該波長変換材料の吸光度が５０％以上であり、かつ、該波長変換材料の内部量子効率が４０％以上である
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の白色発光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の白色発光素子を備える
ことを特徴とする、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色の光を発生する白色発光装置、並びに、それを使用した照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明や液晶ディスプレイ用バックライト等の光源として、冷陰極管などが使用されていた。ところが近年、これに代わる光源として、青色光を発する発光素子と青色光を吸収し黄色光を発する波長変換材料とを組み合わせた白色発光装置が開発された。この白色発光装置においては、例えば、青色光を発する発光素子としてはＩｎＧａＮ系の発光ダイオード（以下適宜、「ＬＥＤ」という）が、黄色光を発する波長変換材料としてはセリウムを添加したアルミン酸イットリウムが用いられている。しかし、従来の白色発光装置が発する光のスペクトルには本質的に緑色光成分及び赤色光成分が不足しており、このため、従来の白色発光装置は演色性が低く、また、色再現性も低かった。
【０００３】
これを解決するために、アルミン酸イットリウム（黄色光を発する波長変換材料）の成分を調整して黄緑色光を発するように改良し、さらに、これに加えて青色光を吸収し赤色光を発する物質をアルミン酸イットリウムに追加することで、白色発光装置が発する光の赤色成分の不足を補い、演色性及び色再現性を改善することが提案されている。
また、非特許文献１では、波長変換材料として、緑色蛍光体であるＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+と赤色蛍光体であるＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ｃｌとを使用した白色発光装置が提案されている。
そのほか、非特許文献２や特許文献１などにおいても発光素子と波長変換材料とを組み合わせた白色発光装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７１７２６号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．１５０（２００３）ｐｐ．Ｈ５７−Ｈ６０
【非特許文献２】板東完治  月刊ディスプレイ  ２００３年４月号  ｐｐ．２０−２６（２００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、非特許文献１，２や特許文献１に記載された白色発光装置をはじめ、従来の白色発光装置の演色性は、未だ十分に高いものではなかった。
本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、従来よりも演色性を向上させた、発光素子と波長変換材料とを備える白色発光装置、並びに、それを用いた照明装置及び表示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】
【０００６】
本発明の発明者は、上記の課題を解決するべく鋭意検討した結果、白色発光装置が発する白色光の発光スペクトル形状を５００ｎｍから６５０ｎｍの範囲において従来よりも平坦にすることにより、白色発光装置の演色性を向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明の要旨は、光源と、該光源からの光の少なくとも一部を吸収して波長の異なる光を発する少なくとも１種類の波長変換材料とを備え、該波長変換材料が発する光を含む白色光を発する白色発光装置であって、上記白色光の発光スペクトルの、５００ｎｍから６５０ｎｍの所定波長範囲における最大発光強度が、上記所定波長範囲における最小発光強度の１５０％以下であることを特徴とする白色発光装置に存する（請求項１）。これにより、白色発光装置が発する白色光の演色性を向上させることが可能となる。
【０００８】
このとき、該波長変換材料の１００℃における輝度は、該波長変換材料の２５℃における輝度の８０％以上とすることが好ましい（請求項２）。従来の白色発光装置では、蛍光体等の波長変換材料の温度依存性が大きかったために点灯後と継続点灯時とで白色光の色調が変化することがあった。しかし、波長変換材料の輝度が上記条件を満たすようにすることで、従来のような色調変化を抑制することが可能となる。
【０００９】
また、上記の白色発光装置においては、該光源の発光ピーク波長の光に対する、該波長変換材料の吸光度を５０％以上とし、かつ、該波長変換材料の内部量子効率を４０％以上とすることが好ましい（請求項３）。これにより、白色発光装置が発する光の強度を従来よりも高め、白色発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。
【００１０】
さらに、本発明の別の要旨は、上記の白色発光装置を備えることを特徴とする、照明装置に存する（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、演色性に優れた白色発光装置、並びに、それを用いた照明装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
【００１３】
［Ｉ．白色発光装置］
本実施形態の白色発光装置は、光（以下適宜、「一次光」という）を発生する光源（発光素子等）と、この光源からの光（以下適宜、「一次光」という）の少なくとも一部を吸収して、一次光とは波長の異なる光（以下適宜、「二次光」という）を発する少なくとも１種類の波長変換材料とを備え、波長変換材料が発する二次光を含む白色光を発するようになっている。ここで、白色光は、一次光と二次光との合成光、２以上の二次光の合成光などとして合成された光として得ることができる。
また、本実施形態の白色発光装置においては、上記白色光の発光スペクトルの、５００ｎｍから６５０ｎｍの波長範囲（以下適宜、この波長範囲を「所定波長範囲」という）における最大発光強度が、上記所定波長範囲における最小発光強度の１５０％以下である。
【００１４】
［１．白色光］
［１−１．発光スペクトルが平坦である点］
白色発光装置は、主に照明に使用され、物体の色を忠実に再現されること（即ち、発する白色光の演色性が高いこと）が望まれる。これを実現するためには、白色発光装置が発する白色光が、自然光に含まれる可視光成分をすべて含んでいることが好ましい。特に、発光スペクトルの５００ｎｍから６５０ｎｍの所定波長範囲は、視感度が高く、青緑から赤色の主要な光成分を含む波長範囲であり、この波長範囲の可視光成分を均等に含むこと、即ち、発光スペクトルが平坦であることは、良好な演色性につながる。
【００１５】
中でも、相関色温度５０００Ｋ付近の昼白色、及び、相関色温度６５００Ｋ付近の昼光色の白色照明は、国内外で使用される白色照明の大部分を占める照明色調であり、これらの相関色温度での完全放射体の発光スペクトルは、上述の所定波長範囲でほぼ平坦である。したがって、白色発光装置を照明装置として使用する場合にも、同様に、本実施形態の白色発光装置が発する白色光は、上記の所定波長範囲において平坦なスペクトルを有することが好ましい。
【００１６】
なお、６５０ｎｍより大きい波長範囲の光は、特に視感度が低く、この波長範囲の光を発生させることは白色発光装置全体の効率低下につながる虞がある。このため、本実施形態の白色発光装置が発する白色光は、６５０ｎｍより大きい波長範囲、即ち、所定波長範囲よりも大きい波長範囲の光成分の発光強度は小さくてもよい。
【００１７】
一方、５００ｎｍ未満の波長範囲の光については、所定波長範囲の光と同様に平坦であることが好ましい。ただし、発光素子等の一次光の光源として現在入手できるものは、通常、発光の半価幅が小さい。このため、５００ｎｍ未満の波長範囲においては、本実施形態の白色発光装置が発する白色光は、特定の波長の光が強く、それに近い波長域の光が少ない状況とならざるを得ない。しかしながら、５００ｎｍ未満の青色から青紫色の領域も、６５０ｎｍより大きい波長範囲の光と同様に視感度が低いため、５００ｎｍ未満の波長範囲、即ち、所定波長範囲未満の波長範囲の光成分の発光スペクトルが平坦でなくとも、演色性等の特性が大きく低下することはない。
【００１８】
上記の所定波長範囲における発光スペクトルの平坦の度合いは、次のように求められる指標Ｉ（ｒａｔｉｏ）により表わすことができる。
所定波長範囲における発光スペクトルの最小発光強度Ｉ（ｍｉｎ）と最大発光強度Ｉ（ｍａｘ）とを測定し、その比率を％単位で表したものをＩ（ｒａｔｉｏ）とする。このＩ（ｒａｔｉｏ）は、以下の式（ｉ）で計算される。
Ｉ（ｒａｔｉｏ）＝｛Ｉ（ｍａｘ）／Ｉ（ｍｉｎ）｝×１００      （ｉ）
【００１９】
Ｉ（ｒａｔｉｏ）は、定義上１００％以上の値になるが、本実施形態の白色発光装置が発する白色光においては、このＩ（ｒａｔｉｏ）が、通常１５０％以下、好ましくは１４０％以下、より好ましくは１３５％以下、更に好ましくは１３０％以下であることが望ましい。即ち、上記所定波長範囲における白色光の発光スペクトルの最大発光強度が最小発光強度に対して上記範囲の大きさとなるようにすれば良い。Ｉ（ｒａｔｉｏ）が１００％に近いほど発光スペクトルが平坦であることになるため、Ｉ（ｒａｔｉｏ）は小さいほど好ましいのである。
【００２０】
［１−２．白色光の相関色温度］
本実施形態の白色発光装置が発する白色光の相関色温度は、本発明の効果を著しく損なわない範囲で任意であるが、従来の蛍光ランプの光源色に関するＪＩＳ規格（Ｚ  ９１１２）における昼白色（記号Ｎ）、または、昼光色（記号Ｄ）に準じた発光色であることが好ましい。昼白色は、相関色温度が４６００Ｋ以上、５４００Ｋ以下に相当し、昼光色は、相関色温度が５７００Ｋ以上、７１００Ｋ以下に相当する。相関色温度の範囲として更に好ましいのは、昼白色における４８００Ｋ以上、５２００Ｋ以下の範囲と、昼光色における６０００Ｋから６８００Ｋの範囲であり、昼白色としては５０００Ｋに、昼光色としては６５００Ｋにできるだけ近いことが更に好ましい。なお、相関色温度は、ＪＩＳ  Ｚ  ８７２５に準じて求めるものであり、黒体放射軌跡からの距離が小さくなるように発光色を調節することが好ましい。
【００２１】
［１−３．白色光の色］
本実施形態の白色発光装置が発する白色光の色は、その用途等に応じて任意に設定することができる。なお、明細書において、白色とはＪＩＳ  Ｚ８１１０の色区分に規定する白色のことを指す。また、白色光の色は、色彩輝度計、放射輝度計などで測定することができる。
【００２２】
さらに、ＣＩＥ色度図との関係で言えば、白色光の色は、ＣＩＥ色度図において、色度座標（ｘ，ｙ）が（０．３３，０．３３）の通常の白色光はもとより、例えば、色座標（ｘ，ｙ）が（０．２８，０．２５）、（０．２５，０．２８）、（０．３４，０．４０）及び（０．４０，０．３４）で囲まれた領域内となる色にして用いてもよい。
【００２３】
［１−４．白色光の発光効率］
本実施形態の白色発光装置において、白色光の発光効率は、通常２０ｌｍ／Ｗ以上、好ましくは３０ｌｍ／Ｗ以上、より好ましくは４０ｌｍ／Ｗ以上である。この範囲の下限を下回る素子を多数使用することによっても必要な明るさを得ることができるが、エネルギーを多く消費することになるため、好ましくない。なお、白色発光装置の発光効率は、例えば、積分球で測定した白色光の光束を供給電力で割ることにより測定することができる。
【００２４】
［１−６．白色光の演色性］
本実施形態の白色発光装置によれば、白色光の演色性を高めることができる。具体的な値としては特に制限されないが、ＪＩＳ−Ｚ８７２６に規定された演色性評価数Ｒ1〜Ｒ8の平均値Ｒａの値として、通常８０以上、好ましくは８５以上、より好ましくは９０以上である。
【００２５】
［２．構成］
以下、図１に本実施形態の白色発光装置の模式的な断面図を示して白色発光装置の構成を説明するが、図１に示した白色発光装置は本発明の白色発光装置の一例であり、本発明の白色発光装置は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態の白色発光装置１は、一次光を発する光源としての発光素子２と、一次光を吸収して二次光を発する少なくとも１種類の波長変換材料３，４とを備える。また、通常、白色発光装置１は、発光素子２及び波長変換材料３，４を保持するための基部としてフレーム５を備えている。
なお、本実施形態の白色発光装置１は、発する白色光が、所定波長範囲において発光スペクトルが平坦であり、相関色温度、色、強度及び発光効率が上述した範囲になるようになっているものとする。
【００２７】
［２−１．フレーム］
フレーム５は、発光素子２及び波長変換材料３，４を保持する基部であり、その形状及び材質等は任意である。
フレーム５の形状の具体例としては、板状、カップ状等、その用途に応じて適当な形状とすることができる。また、例示した形状の中でも、カップ状のフレームは、白色光の出射方向に指向性をもたせることができ、白色発光装置１が放出する光を有効に利用できるため、好ましい。
【００２８】
また、フレーム５の材質の具体例としては、金属、合金、ガラス、カーボン、セラミックス等の無機材料、合成樹脂等の有機材料など、用途に応じて適当なものを用いることができる。
ただし、発光素子２や波長変換材料３，４から発せられる光（例えば、一次光や二次光）が当たるフレーム５の面は、当たった光の反射率を高められていることが好ましく、特に、可視光域全般の光の反射率を高められていることがより好ましい。したがって、少なくとも光が当たる面は、反射率が高い素材により形成されていることが好ましい。具体例としては、ガラス繊維、アルミナ粉、チタニア粉等の高い反射率を有する物質を含んだ素材（射出整形用樹脂など）でフレーム５の全体又はフレーム５の表面を形成することが挙げられる。
【００２９】
また、フレーム５の表面の反射率を高める具体的な方法は任意であり、上記のようにフレーム５自体の材料を選択するほか、例えば、銀、白金、アルミニウム等の高反射率を有する金属や合金でメッキ、或いは蒸着処理することにより、光の反射率を高めることもできる。
なお、反射率を高める部分は、フレーム５の全体であっても一部であってもよいが、通常は、発光素子２や波長変換材料３，４から発せられる光が当たる部分の全表面の反射率が高められていることが望ましい。
【００３０】
さらに、通常は、フレーム５には発光素子２に対して電力を供給するための電極や端子等が設けられる。
本実施形態においては、カップ状に設けられたフレーム５の凹部５Ａの底に、発光素子２に電力を供給するための導電性端子６，７が形成されていて、導電性端子６，７は外部の電源（図示省略）に接続されるようになっている。
【００３１】
［２−２．発光素子］
発光素子２は、波長変換材料３，４の励起光として一次光を発するものであり、光源として機能する。また、一次光の一部は、白色発光装置１が放出する白色光の一成分として用いられることもあり、この場合、一次光と二次光とを合成した合成光が白色光として白色発光装置１から発せられることになる。即ち、発光素子２から発せられる一次光のうちの一部は波長変換材料３，４に励起光として吸収され、また別の一部は、白色発光装置１から発せられるようになる。なお、白色光は必ずしも一次光を含む必要はなく、例えば、本実施形態の白色発光装置１が２種以上の二次光の合成光として白色光を発するようにしても良い。
【００３２】
発光素子２の種類は任意であり、白色発光装置１の用途や構成に応じて適当なものを選択することができる。発光素子２の例としては、半導体発光素子、ランプ、電子ビーム、プラズマ、エレクトロルミネッセンス素子などを使用することができるが、特に発光ダイオード（即ち、ＬＥＤ）、端面発光型又は面発光型のレーザーダイオード（即ち、ＬＤ）等の半導体発光素子を用いることが好ましい。中でも通常は、安価なＬＥＤが好ましい。
【００３３】
また、発光素子２が発する一次光の発光波長も任意であり、白色発光装置１に放出させる白色光に応じて適当な発光波長の一次光を発する発光素子を用いればよい。通常は、近紫外から青色の光を一次光として発する発光素子を用いることが望ましい。一次光の具体的な波長の範囲を例示すると、通常３７０ｎｍ以上、好ましくは３８０ｎｍ以上、また、通常５００ｎｍ以下、好ましくは４８０ｎｍ以下が望ましい。この範囲の上限を上回る場合には、発光効率の高い発光装置を得るのが難しく、また、一次光の発光波長が４８０ｎｍ以上という青緑色より波長の長い光とした場合、それを青色の光に効率よく変換することは極めて難しいため、青色の光を含まない発光装置となってしまい白色発光装置を得ることができなくなる虞がある。また、下限を下回る場合にも発光効率の高い発光装置を得ることが極めて難しくなる。
【００３４】
発光素子２の材料としては、例えば、窒化硼素（ＢＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＺｎＳｅやＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＡｌＧａＮ、ＢＩｎＡｌＧａＮなど種々の半導体を挙げることができる。また、これらの元素に不純物元素としてＳｉやＺｎなどを含有させ発光中心とすることもできる。中でも、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（式中、０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１、Ｘ＋Ｙ≦１）で表される、ＡｌやＧａを含む窒化物半導体、あるいはＩｎやＧａを含む窒化物半導体（以下、「（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ）Ｎ系化合物半導体」と称する場合がある。）は、紫外領域から可視光の短波長を効率よく発光可能であり、使用時の温度や駆動電流の変化に対しても安定に発光可能であるため発光層の材料として好適である。
【００３５】
また、半導体発光素子の好ましい構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体発光素子では、半導体層の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択することができる。また、活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることでより出力を向上させることもできる。
【００３６】
これらのうち（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ）Ｎ系化合物半導体を使用した（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ）Ｎ系発光素子（ＬＥＤやＬＤ）が好ましい。なぜなら、（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ）Ｎ系ＬＥＤ等は、この領域の光を発するＳｉＣ系ＬＥＤ等に比し、発光出力や外部量子効率が格段に大きく、前記蛍光体等の波長変換材料と組み合わせることによって、非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。例えば、２０ｍＡの電流負荷に対し、通常（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ）Ｎ系はＳｉＣ系の１００倍以上の発光強度を有し、またＧａＡｓ系よりも使用時の温度や駆動電流の変化に対して安定に発光可能である。（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ）Ｎ系ＬＥＤ等においては、ＡｌX'ＧａY'Ｎ発光層、ＧａＮ発光層、またはＩｎX'ＧａY'Ｎ発光層を有しているものが好ましい。ＧａＮ系ＬＥＤにおいては、それらの中でＩｎXＧａYＮ発光層を有するものが発光強度が非常に強いので、特に好ましく、（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ）Ｎ系ＬＤにおいては、ＩｎXＧａYＮ層とＧａＮ層の多重量子井戸構造のものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。
【００３７】
なお、上記においてＸ＋Ｙの値は通常０．８〜１．２の範囲の値である。（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ）Ｎ系ＬＥＤにおいて、これら発光層にＺｎやＳｉをドープしたものやドーパント無しのものが発光特性を調節する上で好ましいものである。
【００３８】
（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ）Ｎ系ＬＥＤはこれら発光層、ｐ層、ｎ層、電極、および基板を基本構成要素としたものであり、発光層をｎ型とｐ型のＡｌXＧａYＮ層、ＧａＮ層、またはＩｎXＧａYＮ層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが発光効率が高いため好ましく、さらにヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが発光効率がさらに高くいため、より好ましい。基板としては、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられ、特に、サファイア、ＺｎＯ、ＧａＮ等が好適に用いられる。
【００３９】
半導体発光素子の形状や大きさは特に限定されない。半導体発光素子としては、例えば、ＥＰＩＳＴＡＲ社製「ＥＳ−ＣＥＢＬ９１２」、Ｃｒｅｅ社製「Ｃ４６０ＭＢ」などを用いることができる。
なお、発光素子２は１個を単独で用いてもよく、２個以上の発光素子２を併用しても良い。さらに、発光素子２は１種のみで用いてもよく、２種以上のものを併用しても良い。
【００４０】
また、発光素子２をフレーム５に取り付ける場合、その具体的方法は任意であるが、例えば、ハンダを用いて取り付けることができる。ハンダの種類は任意であるが、例えば、ＡｕＳｎ、ＡｇＳｎ等を用いることができる。また、ハンダを用いる場合、ハンダを通じてフレーム５に形成された電極や端子６，７等から電力を供給できるようにすることも可能である。特に、放熱性が重要となる大電流タイプのＬＥＤやレーザーダイオードなどを発光素子２として用いる場合、ハンダは優れた放熱性を発揮するため、発光素子２の設置にハンダを用いることは有効である。
【００４１】
また、ハンダ以外の手段によって発光素子２をフレーム５に取り付ける場合には、例えば、エポキシ樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂等の接着剤を用いてもよい。この場合、接着剤に銀粒子、炭素粒子等の導電性フィラーを混合させてペースト状にしたものを用いることにより、ハンダを用いる場合のように、接着剤を通電して発光素子２に電力供給できるようにすることも可能である。さらに、これらの導電性フィラーを混合させると、放熱性も向上するため、好ましい。
【００４２】
さらに、発光素子２への電力供給方法も任意であり、上述したハンダや接着剤を通電させる他、発光素子２と電極や端子６，７等とをワイヤボンディングにより結線して電力供給するようにしても良い。この際用いるワイヤに制限はなく、素材や寸法などは任意である。例えば、ワイヤの素材としては金、アルミニウム等の金属を用いることができ、また、その太さは通常２０μｍ〜４０μｍとすることができるが、ワイヤはこれに限定されるものではない。
【００４３】
また、発光素子に電力を供給する他の方法の例としては、バンプを用いたフリップチップ実装により発光素子２に電力を供給する方法が挙げられる。
本実施形態においては、発光素子２としてＬＥＤを用い、この発光素子２がフレーム５の凹部５Ａの底部には設置されている。さらに、発光素子２は、導電性端子６と直接接続され、また、導電性端子７とワイヤ８を介してワイヤボンドにより接続されて、電力を供給されるようになっている。
ただし、光源としては、上述した発光素子以外のものを使用しても良い。
【００４４】
［２−３．波長変換材料］
波長変換材料３，４は、発光素子２から発せられる一次光の少なくとも一部を吸収し、吸収した一次光とは波長が異なる二次光を発するものである。そして、波長変換材料３，４を適切に選択することにより、一次光と二次光との合成光や、２種以上の二次光の合成光として、白色光が得られる。
【００４５】
波長変換材料３，４は、本発明の効果を著しく損なわない限り、白色発光装置１の用途に応じて公知のものを適宜選択して用いることができる。また、波長変換材料３，４の発光自体は、蛍光、りん光など、どのようなメカニズムにより発光が行なわれるものでも制限は無い。さらに、波長変換材料３，４は、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば１種を単独で用いても良いが、上記のようにＩ（ｒａｔｉｏ）を小さくする観点からは、発光波長の異なる波長変換材料３，４を２種以上使用することが好ましい。さらに、波長変換材料３，４を２種以上用いる場合、その組み合わせ及び比率は任意である。
【００４６】
また、波長変換材料３，４は、励起光として吸収する光（通常は、一次光）の波長や、発光する光（即ち、二次光）の波長に制限はなく、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。これらの光の好ましい波長範囲を挙げると、波長変換材料３，４の励起光の波長範囲は、通常３５０ｎｍ以上、好ましくは４００ｎｍ以上、より好ましくは４３０ｎｍ以上、また、通常６００ｎｍ以下、好ましくは５７０ｎｍ以下、より好ましくは５５０ｎｍ以下が望ましい。一方、波長変換材料が発する光の波長は、通常４００ｎｍ以上、好ましくは４５０ｎｍ以上、より好ましくは５００ｎｍ以上、また、通常７５０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６７０ｎｍ以下が望ましい。
【００４７】
さらに、２種類の波長変換材料３，４を用いる場合には、以下の特徴を満足する第１波長変換材料及び第２波長変換材料を併用することが好ましい。
第１波長変換材料は、励起光として、波長が通常３５０ｎｍ以上、好ましくは４００ｎｍ以上、より好ましくは４３０ｎｍ以上、また、通常５２０ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは４８０ｎｍ以下の光を吸収するものが望ましい。
また、第１波長変換材料は、発する光の波長が、通常４００ｎｍ以上、好ましくは４５０ｎｍ以上、より好ましくは５００ｎｍ以上、また、通常６００ｎｍ以下、好ましくは５７０ｎｍ以下、より好ましくは５５０ｎｍ以下であるものが望ましい。
【００４８】
一方、第２波長変換材料は、励起光として、波長が通常４００ｎｍ以上、好ましくは４５０ｎｍ以上、より好ましくは５００ｎｍ以上、また、通常６００ｎｍ以下、好ましくは５７０ｎｍ以下、より好ましくは５５０ｎｍ以下の光を吸収するものが望ましい。
また、第２波長変換材料は、発する光の波長が、通常５５０ｎｍ以上、好ましくは５８０ｎｍ以上、より好ましくは６００ｎｍ以上、また、通常７５０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６７０ｎｍ以下であるものが望ましい。
上記のような波長範囲の励起光を吸収し、上記のような波長範囲の光を発する波長変換材料を用いることにより、可視光領域すべての波長の光を発する発光装置とすることができ、特に５００ｎｍから６５０ｎｍの範囲のすべての波長の光を発することができるという利点を得ることができる。なお、波長変換材料１種類でも本発明の要件を満足することができるのであれば、それでよい。
【００４９】
さらに、本実施形態の白色発光装置１を構成するにあたっては、波長変換材料３，４として適切な材料を用いることにより、より特性の優れた白色発光装置１を得ることが可能となる。波長変換材料３，４として備えるべき特性としては、例えば、温度上昇による発光強度の変化が小さいこと、内部量子効率が高いこと、吸光度が大きいこと等が挙げられる。
【００５０】
・温度上昇による発光強度の変化が小さいこと
波長変換材料３，４は、温度上昇による発光強度の変化が小さいことが好ましい。即ち、発光強度の温度依存性が小さいこと好ましい。波長変換材料３，４として温度依存性が大きいものを用いると、温度条件により二次光の強度が変化し、一次光と二次光との強度のバランスや二次光同士の強度のバランスが変化して、白色光の色調が変化する虞がある。具体例を挙げると、発光素子２として例えばＬＥＤ等のように発光に伴い発熱するものを用いた場合には、点灯を継続すると発光素子２の発熱により白色発光装置１の温度が経時的に上昇し、それに伴って波長変換材料３，４が発する二次光の強度が変化して、点灯直後と継続点灯時とで白色光の色調が変化する虞がある。しかし、波長変換材料３，４の温度依存性が小さいものを用いることで、上述した色調変化を抑制することが可能となる。
【００５１】
温度上昇による発光強度の変化は、２５℃における輝度に対する１００℃における輝度の比率（以下適宜、「輝度保持率」という）ＴＲ（％）によって表わすことができる。具体的には、輝度保持率ＴＲが通常８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上であることが望ましい。
【００５２】
なお、ＴＲは、例えば、以下のようにして測定することができる。
まず、向洋電子製温度特性評価装置を用い、直径８ｍｍの粉体用ホルダーに約１００ｍｇの測定サンプル粉（波長変換材料）を詰め、装置内にセットする。その後、２５℃並びに１００℃に保持した状態で、大気中、ＴＯＰＣＯＮ製色彩輝度計ＢＭ５Ａを用いて、４６０ｎｍの励起光（１５０Ｗキセノンランプの光を回折格子分光器で分光した光）を照射した状態での輝度を測定する。このとき、Ｙ５１フィルターなどを使用して、輝度計に励起光が入らないようにして、波長変換材料の発する光の輝度を求める。そして、２５℃における輝度に対する、１００℃における輝度の比率を計算し、輝度保持率ＴＲ（％）とする。
【００５３】
また、これに関連し、波長変換材料３，４は硫黄の含有量が少ないことが好ましい。硫黄は、波長変換材料３，４の熱による劣化の原因となる場合があるため、硫黄が少ない、好ましくは硫黄を含まない波長変換材料３，４を使用することにより、特性の良い白色発光装置を得ることができる。具体的には、波長変換材料３，４として、硫黄を含む化合物を母体とするものを含まないこと、即ち、硫化物、酸硫化物、硫酸塩などを含まないことが好ましい。
【００５４】
・内部量子効率が高いこと
波長変換材料３，４は、その内部量子効率が、通常４０％以上、好ましくは５０％以上であることが望ましい。この範囲の下限を下回る材料は白色発光装置の発光効率を低下させるので好ましくない。また、中でも５００ｎｍから６００ｎｍの波長の光を発する波長変換材料３，４に関しては、視感度が特に高い領域の光を二次光として発生するため、内部量子効率はさらに高いことがより好ましく、具体的には６０％以上であることがより好ましい。
【００５５】
・吸光度が高いこと
波長変換材料３，４の吸光度は、通常５０％以上であり、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、７５％以上であることがさらに好ましい。この範囲の下限を下回ると、やはり、白色発光装置の発光効率を十分に高くできなくなる虞がある。
【００５６】
なお、上記の内部量子効率及び吸光度は、発光素子２の発光波長の光に対する内部量子効率及び吸光度、詳しくは、発光素子２が発する光の発光ピーク波長の光（以下適宜、単に「発光素子２の発光ピーク波長の光」という）により励起した場合の内部量子効率及び吸光度であり、これらは、例えば以下のようにして求められる。
まず、反射率０．９７の白色拡散板に発光素子の発光ピーク波長の光を入射して白色拡散板で反射させ、白色拡散板で反射した光を積分球で集め、積分球で集めた光をマルチチャンネルフォトディテクターで捉え、発光素子の発光ピーク波長の光が白色拡散板で反射した反射光強度ＲＷを測定する。
【００５７】
次に、波長変換材料に発光素子の発光ピーク波長の光を入射して、波長変換材料に反射した光、及び、波長変換材料により吸収されて波長変換されて発生した光を積分球で集め、積分球で集めた光を、反射光強度ＲＷの測定と同様にして、マルチチャンネルフォトディテクターで捉える。マルチチャンネルフォトディテクターの測定のうち、発光素子の発光ピーク波長の光が波長変換材料で反射した反射光強度ＲＰを測定する。
【００５８】
そして、下記式（ii）により、波長変換材料に吸収された吸収光強度ＡＰを算出し、この吸収光強度ＡＰに発光素子の発光ピーク波長の光の波長をかけて吸収光フォトン数対応値ＰＡに換算する。
吸収光強度ＡＰ＝｛（反射光強度ＲＷ）／０．９７｝−（反射光強度ＲＰ）  （ii）
また、反射光強度ＲＷについても同様に、波長をかけて反射光フォトン数対応値ＲＷＡに換算する。
【００５９】
その後に、反射光強度ＲＰの測定において捉えた、波長変換材料に発光素子の発光ピーク波長の光を入射して積分球で集めた光について、観測された光の波長成分のうち、反射光を含まない波長範囲（即ち、波長変換材料が発した光の波長範囲）において、光の強度と波長との積を合計し、発光フォトン数対応値ＰＰに換算する。
【００６０】
最後に、「内部量子効率＝（発光フォトン数対応値ＰＰ）／（吸収光フォトン数対応値ＰＡ）」によって、内部量子効率を算出する。
また、吸光度は、「吸光度＝（吸収光フォトン数対応値ＰＡ）／｛（反射光フォトン数対応値ＲＷＡ）／０．９７｝」によって算出する。
なお、上記の内部量子効率が高いこと、及び、吸光度が大きいことが好ましく、両特性を共に備えていることが更に好ましい。
【００６１】
上記のような特性を満足する波長変換材料３，４としては、例えば、Ｃａ3Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅなどの緑色発光材料と、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+、ＳｒＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+などの赤色発光材料とを適切な比率で混合した材料を使用することができるが、上述の条件を満たしさえすれば特にこれらに制限されるものではない。
なお、上記式のうち（Ｓｃ，Ｍｇ）や（Ｓｒ，Ｃａ）は、（Ｓｃ1-a，Ｍｇa）、（Ｓｒ1-a，Ｃａa）で、０≦ａ≦１であることを略して記したものであり、かっこ内に一つ又は複数の元素が合計１モル分含まれることを示す。本明細書中における同様の表記は、同様の意味を表すものである。
【００６２】
以下、本実施形態の白色発光装置に用いて好適な波長変換材料３，４の例として、上記の第１波長変換材料及び第２波長変換材料の具体例を挙げる。ただし、波長変換材料３，４は以下の例示物に限定されるものではない。
【００６３】
（第１波長変換材料の例）
第１波長変換材料の第１の例としては、酸化物、窒化物、酸窒化物などが熱安定性が良いので好ましい。例えば、ＭＳｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ、Ｍ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ：Ｃｅ、Ｍ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ（ただしＭは１種又は２種以上のアルカリ土類金属を表す。）、好ましくは、ＳｒＳｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ：Ｃｅ、Ｃａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ等が挙げられる。
また、他の例としては下記一般式（１）又は（２）で表される母体結晶内に、発光中心イオンとして少なくともＣｅを含有する蛍光体が、輝度が高く、緑色域での蛍光強度が高く、温度消光が小さいので好ましい。
【００６４】
Ｍ1aＭ2bＭ3cＯd                （１）
ここで、Ｍ1は２価の金属元素、Ｍ2は３価の金属元素、Ｍ3は４価の金属元素をそれぞれ示し、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ下記の範囲の数である。
２．７≦ａ≦３．３
１．８≦ｂ≦２．２
２．７≦ｃ≦３．３
１１．０≦ｄ≦１３．０
【００６５】
Ｍ4eＭ5fＯg                    （２）
ここで、Ｍ4は２価の金属元素、Ｍ5は３価の金属元素をそれぞれ示し、ｅ、ｆ、ｇはそれぞれ下記の範囲の数である。
０．９≦ｅ≦１．１
１．８≦ｆ≦２．２
３．６≦ｇ≦４．４
【００６６】
以下、一般式（１）についてより詳しく説明する。
ここで例示する好適な第１波長変換材料は、下記一般式（１）表される母体結晶内に発光中心イオンとして少なくともＣｅを含有する緑色系蛍光体であり、式中Ｍ1は２価の金属元素、Ｍ2は３価の金属元素、Ｍ3は４価の金属元素をそれぞれ示す。
Ｍ1aＭ2bＭ3cＯd                （１）
前記一般式（１）におけるＭ1は２価の金属元素を表すが、発光効率等の面から、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｃｄ、及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、Ｍｇ、Ｃａ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１種であることが更に好ましく、Ｃａが特に好ましい。この場合、Ｃａは単独系でもよく、Ｍｇとの複合系でもよい。Ｍ1は、基本的には、ここに例示された好ましいとされる元素から選択されることが好ましいが、性能を損なわない範囲で、他の２価の金属元素を含んでいてもよい。
【００６７】
また、一般式（１）におけるＭ2は３価の金属元素であるが、上記と同様に発光効率等の面から、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｙ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、及びＬｕからなる群から選択される少なくとも１種であるのが更に好ましく、Ｓｃが特に好ましい。この場合、Ｓｃは単独系でもよく、ＹまたはＬｕとの複合系でもよい。Ｍ2は、基本的には、ここに例示された好ましいとされる元素から選択されることが好ましいが、性能を損なわない範囲で、他の３価の金属元素を含んでいてもよい。
【００６８】
一般式（１）におけるＭ3は４価の金属元素であるが、発光効率等の面から、少なくともＳｉを含むことが好ましく、通常、Ｍ3で表される４価の金属元素の５０モル％以上がＳｉであり、好ましくは７０モル％以上、更に好ましくは８０モル％以上、特に９０モル％以上がＳｉであることが好ましい。Ｍ3のＳｉ以外の４価の金属元素としては、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｓｎ、及びＨｆからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、及びＨｆからなる群から選択される少なくとも１種であることがより好ましく、Ｓｎであることが特に好ましい。特に、Ｍ3がＳｉであることが好ましい。Ｍ3は、基本的には、ここに例示された好ましいとされる元素からなることが好ましいが、性能を損なわない範囲で、他の４価の金属元素を含んでいてもよい。
なお、ここで、性能を損なわない範囲で含むとは、上記Ｍ1、Ｍ2及びＭ3それぞれの金属元素に対し、他元素を、通常１０モル％以下、好ましくは５モル％以下、より好ましくは１モル％以下で含むことをいう。
【００６９】
上記一般式（１）において、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ下記の範囲の数である。
２．７≦ａ≦３．３
１．８≦ｂ≦２．２
２．７≦ｃ≦３．３
１１．０≦ｄ≦１３．０
【００７０】
本発明に好適に用いられる緑色蛍光体は、上記一般式（１）で表される母体結晶内に発光中心イオン元素として少なくともＣｅを含有し、発光中心イオン元素が、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3のいずれかの金属元素の結晶格子の位置に置換するか、或いは、結晶格子間の隙間に配置する等により、ａ〜ｄの値は上記範囲の中で変動するが、本蛍光体の結晶構造はガーネット結晶構造であり、ａ＝３、ｂ＝２、ｃ＝３、ｄ＝１２の体心立方格子の結晶構造をとるのが一般的である。
【００７１】
また、この結晶構造の化合物母体内に含有される発光中心イオン元素としては、少なくともＣｅを含有し、発光特性の微調整のためにＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＹｂからなる群から選択された１種以上の２価〜４価の元素を含ませることも可能である。特に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、及びＹｂからなる群から選択された１種以上の２価〜４価の元素を含ませることが可能であり、２価のＭｎ、２価〜３価のＥｕ、３価のＴｂ、又は３価のＰｒを好適に含有させることができる。
【００７２】
発光中心イオン（付活剤）としてのＣｅの添加量は適切に調節することが望ましい。Ｃｅ添加量が小さすぎると発光するイオンが少なすぎて発光強度が低く、大きすぎると濃度消光が大きくなって発光強度が下がる。発光強度の観点から、Ｃｅの濃度は、上記一般式（１）で表される母体結晶１モルに対してモル比で０．０００１以上、０．３以下の範囲が好ましく、０．００１以上、０．１以下の範囲がより好ましく、０．００５以上、０．０５以下の範囲が更に好ましい。
【００７３】
なお、一般式（１）で表される母体結晶内に発光中心イオンとして少なくともＣｅを含有する蛍光体は、通常４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの光で励起される。発光スペクトルは、５００ｎｍ〜５１０ｎｍにピークを持ち、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長成分を有する。
【００７４】
次に、一般式（２）についてより詳しく説明する。
ここで例示する好適な第１波長変換材料は、下記一般式（２）表される母体結晶内に発光中心イオンとして少なくともＣｅを含有する緑色系蛍光体であり、ここで、Ｍ4は２価の金属元素、Ｍ5は３価の金属元素をそれぞれ示す。
Ｍ4eＭ5fＯg                    （２）
また、前記一般式（２）におけるＭ4は２価の金属元素であるが、発光効率等の面から、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｃｄ、及びＢａからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１種であることが更に好ましく、Ｓｒ又はＣａがより好ましく、Ｃａが特に好ましい。この場合、Ｃａは単独系でもよく、Ｍｇとの複合系でもよい。Ｍ4は、基本的にはここに例示された好ましいとされる元素から選択されるのが好ましいが、性能を損なわない範囲で、他の２価の金属元素を含んでいてもよい。
【００７５】
また、一般式（２）におけるＭ5は３価の金属元素であるが、発光効率等の面から、Ａｌ、Ｓｃ、Ｇａ、Ｙ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ、及びＬｕからなる群から選択される少なくとも１種であることが更に好ましく、Ｓｃが特に好ましい。この場合、Ｓｃは単独系でもよく、ＹまたはＬｕとの複合系でもよい。Ｍ5は基本的には、ここに例示された好ましいとされる元素から選択されるのが好ましいが、性能を損なわない範囲で、他の３価の金属元素を含んでいてもよい。
なお、ここで、性能を損なわない範囲で含むとは、上記Ｍ4、Ｍ5それぞれの金属元素に対し、他元素を、通常１０モル％以下、好ましくは５モル％以下、より好ましくは１モル％以下で含むことを言う。
【００７６】
上記一般式（２）において、ｅ、ｆ、ｇで表される元素比は、それぞれ下記の範囲の数であることが、発光特性の面で好ましい。
０．９≦ｅ≦１．１
１．８≦ｆ≦２．２
３．６≦ｇ≦４．４
【００７７】
本発明に好適に用いられる緑色蛍光体は、前記一般式（２）で表される母体結晶内に発光中心イオン元素として少なくともＣｅを含有し、発光中心イオン元素が、Ｍ4、Ｍ5のいずれかの金属元素の結晶格子の位置に置換するか、或いは、結晶格子間の隙間に配置する等により、ｅ〜ｇの値は前記範囲の中で変動するが、ｅ＝１、ｆ＝２、ｇ＝４であることが好ましい。
【００７８】
また、この結晶構造の化合物母体内に含有される発光中心イオン元素としては、少なくともＣｅを含有し、発光特性の微調整のためにＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＹｂからなる群から選択された１種以上の２価〜４価の元素を含ませることも可能であり、特に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、及びＹｂからなる群から選択された１種以上の２価〜４価の元素を含ませることが可能であり、２価のＭｎ、２価〜３価のＥｕ、３価のＴｂ、又は３価のＰｒを好適に添加できる。
【００７９】
発光中心イオン（付活剤）としてのＣｅの添加量は適切に調節することが望ましい。Ｃｅ添加量が小さすぎると発光するイオンが少なすぎて発光強度が低く、大きすぎると濃度消光が大きくなって発光強度が下がる。発光強度の観点から、Ｃｅの濃度は、上記一般式（２）で表される母体結晶１モルに対してモル比で０．０００１以上、０．３以下の範囲が好ましく、０．００１以上、０．１以下の範囲がより好ましく、０．００５以上、０．０５以下の範囲が更に好ましい。
【００８０】
一般式（２）で表される母体結晶内に発光中心イオンとして少なくともＣｅを含有する蛍光体の中では、特にＣａ3Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、Ｍｇを添加したＣａ3Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅが好ましい。
これらの中でも、Ｍｇを添加したものが好ましく、特にＭｇの濃度が母体結晶１モルに対して０．００１以上、好ましくは０．０１上、また、０．５以下、好ましくは０．３以下であるものが好ましい。このような蛍光体としては、例えば、Ｃａ2.97Ｃｅ0.03Ｓｃ1.97Ｍｇ0.03Ｓｉ3Ｏ12、Ｃａ2.97Ｃｅ0.03Ｓｃ1.94Ｍｇ0.06Ｓｉ3Ｏ12、Ｃａ2.94Ｃｅ0.03Ｓｃ1.94Ｍｇ0.06Ｓｉ3Ｏ12、Ｃａ2.94Ｃｅ0.06Ｓｃ1.97Ｍｇ0.03Ｓｉ3Ｏ12、Ｃａ2.94Ｃｅ0.06Ｓｃ1.94Ｍｇ0.06Ｓｉ3Ｏ12、Ｃａ2.94Ｃｅ0.06Ｓｃ1.9Ｍｇ0.1Ｓｉ3Ｏ12、Ｃａ2.9Ｃｅ0.1Ｓｃ1.97Ｍｇ0.03Ｓｉ3Ｏ12、Ｃａ2.9Ｃｅ0.1Ｓｃ1.94Ｍｇ0.06Ｓｉ3Ｏ12などが挙げられる。
【００８１】
また、一般式（２）で表される母体結晶内に発光中心イオンとして少なくともＣｅを含有する蛍光体の中では、特にＣｅ0.01Ｃａ0.99Ｓｃ2Ｏ4、Ｃｅ0.007Ｃａ0.993Ｓｃ2Ｏ4，Ｃｅ0.013Ｃａ0.987Ｓｃ2Ｏ4が好ましい。Ｃａの一部をＳｒで置換したＣｅ0.01Ｃａ0.94Ｓｒ0.05Ｓｃ2Ｏ4、Ｃｅ0.01Ｃａ0.89Ｓｒ0.1Ｓｃ2Ｏ4、Ｃｅ0.01Ｃａ0.84Ｓｒ0.15Ｓｃ2Ｏ4も好ましい蛍光体の例である。
なお、これらの蛍光体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００８２】
（第１波長変換材料のその他の例）
第１波長変換材料のその他の例としては、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕや、（Ｂａ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ）5（ＰＯ）4Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ等の４００ｎｍ〜５００ｎｍに発光ピークを持つ物質や、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ）9（Ｓｃ，Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）2（Ｓｉ，Ｇｅ）6Ｏ24：Ｅｕ、一般式ＣａxＳｉ12-(m+n)Ａｌ(m+n)ＯnＮ16-n：Ｅｕ（但し、０．３＜ｘ＜１．５、０．６＜ｍ＜３、０≦ｎ＜１．５）で表されるＥｕで付活されたαサイアロンやβサイアロン等の５００ｎｍ〜６００ｎｍに発光ピークを持つ物質が挙げられるが、これらに限定されない。また、上述の蛍光体を複数用いても良い。
【００８３】
（第２波長変換材料の例）
第２波長変換材料の第１の例としては、酸化物、窒化物、酸窒化物などが、熱安定性が良いので好ましい。例えば、ＭＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ、Ｍ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、（ただし、Ｍは１種又は２種以上のアルカリ土類金属を表す。）、好ましくは、ＢａＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ等が挙げられる。
また、他の例としては、下記一般式（３）で表される蛍光体が挙げられる。この蛍光体を用いることにより、輝度が高く、赤色域での蛍光強度が高く、温度消光が小さいという利点を得ることができる。
【００８４】
ＭaＡbＤcＥdＸe            ・・・式（３）
上記一般式（３）において、Ｍは、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＹｂからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素であって、Ａは、Ｍ元素以外の２価の金属元素からなる群から選ばれる１種または２種以上の元素を表わし、Ｄは、４価の金属元素からなる群から選ばれる１種または２種以上の元素を表わし、Ｅは、３価の金属元素からなる群から選ばれる１種または２種以上の元素を表わし、Ｘは、Ｏ、Ｎ、Ｆからなる群からから選ばれる１種または２種以上の元素を表わす。
【００８５】
また、上記一般式（３）中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅはそれぞれ下記範囲の数である。
０．００００１≦ａ≦０．１
ａ＋ｂ＝１
０．５≦ｃ≦４
０．５≦ｄ≦８
０．８×（２／３＋４／３×ｃ＋ｄ）≦ｅ
ｅ≦１．２×（２／３＋４／３×ｃ＋ｄ）
【００８６】
上記一般式（３）において、Ｍは、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＹｂからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素であるが、中でも、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ、及びＹｂからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素であることが好ましく、少なくともＥｕを含むものであることが更に好ましい。
【００８７】
また、上記一般式（３）において、Ａは、Ｍ元素以外の２価の金属元素からなる群から選ばれる１種または２種以上の元素であるが、中でも、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素であることが好ましく、Ｃａであることが更に好ましい。
【００８８】
さらに、上記一般式（３）において、Ｄは、４価の金属元素からなる群から選ばれる１種または２種以上の元素であるが、中でも、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＨｆからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素であることが好ましく、Ｓｉであることが更に好ましい。
【００８９】
また、上記一般式（３）において、Ｅは、３価の金属元素からなる群から選ばれる１種または２種以上の元素であるが、中でも、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素であることが好ましく、Ａｌであることが更に好ましい。
【００９０】
さらに、上記一般式（３）において、Ｘは、Ｏ、Ｎ、及びＦからなる群からから選ばれる１種または２種以上の元素であるが、中でも、Ｎ、またはＮとＯからなることが好ましい。ＸがＮとＯからなる場合、蛍光体中のＯと（Ｏ＋Ｎ）の比が０＜｛（Ｏの原子数）／（Ｏの原子数＋Ｎの原子数）｝≦０．５が好ましい。この値が、この範囲を超えて大きすぎると発光強度が低くなる虞がある。発光強度の観点からは、この値は、０．３以下がより好ましく、０．１以下が発光波長６４０ｎｍ〜６６０ｎｍに発光ピーク波長を持つ色純度の良い赤色蛍光体となるので、更に好ましい。また、この値を０．１〜０．３とすることにより発光ピーク波長を６００ｎｍ〜６４０ｎｍに調整することができ、人間の視感度が高い波長域に近づくために輝度の高い発光装置が得られるので、別の観点から好ましい。
【００９１】
また、上記一般式（３）において、ａは発光中心となる元素Ｍの含有量を表わし、蛍光体中のＭと（Ｍ＋Ａ）の原子数の比ａ｛ただし、ａ＝（Ｍの原子数）／（Ｍの原子数＋Ａの原子数）｝が０．００００１以上０．１以下となるようにするのがよい。ａ値が０．００００１より小さいと発光中心となるＭの数が少ないため発光輝度が低下する虞がある。ａ値が０．１より大きいとＭイオン間の干渉により濃度消光を起こして輝度が低下する虞がある。中でも、ＭがＥｕの場合には発光輝度が高くなる点で、ａ値が０．００２以上０．０３以下であることが好ましい。
【００９２】
さらに、上記一般式（３）において、ｃはＳｉなどのＤ元素の含有量であり、０．５≦ｃ≦４で示される量である。好ましくは、０．５≦ｃ≦１．８、さらに好ましくはｃ＝１がよい。ｃが０．５より小さい場合および４より大きい場合は、発光輝度が低下する虞がある。また、０．５≦ｃ≦１．８の範囲は発光輝度が高く、中でもｃ＝１が特に発光輝度が高い。
【００９３】
さらに、上記一般式（３）において、ｄはＡｌなどのＥ元素の含有量であり、０．５≦ｄ≦８で示される量である。好ましくは、０．５≦ｄ≦１．８、さらに好ましくはｄ＝１がよい。ｄ値が０．５より小さい場合および８より大きい場合は発光輝度が低下する虞がある。また、０．５≦ｄ≦１．８の範囲は発光輝度が高く、中でもｄ＝１が特に発光輝度が高い。
【００９４】
さらに、上記一般式（３）において、ｅはＮなどのＸ元素の含有量であり、０．８×（２／３＋４／３×ｃ＋ｄ）以上１．２×（２／３＋４／３×ｃ＋ｄ）以下で示される量である。さらに好ましくは、ｅ＝３がよい。ｅの値が上記範囲外となると、発光輝度が低下する虞がある。
【００９５】
以上の組成の中で、発光輝度が高く好ましい組成は、少なくとも、Ｍ元素にＥｕを含み、Ａ元素にＣａを含み、Ｄ元素にＳｉを含み、Ｅ元素にＡｌを含み、Ｘ元素にＮを含むものである。中でも、Ｍ元素がＥｕであり、Ａ元素がＣａであり、Ｄ元素がＳｉであり、Ｅ元素がＡｌであり、Ｘ元素がＮまたはＮとＯとの混合物の無機化合物が望ましい。
この蛍光体は、少なくとも５８０ｎｍ以下の光で励起され、特に４００ｎｍ〜５５０ｎｍで最も効率がよい。発光スペクトルは、５８０ｎｍ〜７２０ｎｍにピークを有する。
【００９６】
また、赤色系蛍光体としては最密充填構造に近い結晶であるものが、熱安定性が良いので好ましい。さらに赤色系蛍光体に含まれる窒素原子として３配位の窒素原子を含むものが、熱安定性が良いので好ましい。赤色系蛍光体に含まれる窒素原子のうち、３配位の窒素原子の含有量が２０％以上、好ましくは４０％以上、特に６０％以上であることが好ましい。ここで、Ｍ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅu（ただし、Ｍは１種又は２種以上のアルカリ土類金属を表す。）は３配位の窒素原子の含有量が５０％であり、上記式（３）で表される蛍光体、例えば：（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕは３配位の窒素原子の含有量が６６％である。
なお、これらの蛍光体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
【００９７】
（第２波長変換材料のその他の例）
第２波長変換材料のその他の例としては、発光素子が発する一次光や第１波長変換材料が発する二次光と合成されて白色光となる波長の光を発するものであれば特に制限はされないが、例えば、一般式ＣａxＳｉ12-(m+n)Ａｌ(m+n)ＯnＮ16-n：Ｅｕ（但し、０．３＜ｘ＜１．５、０．６＜ｍ＜３、０≦ｎ＜１．５）で表されるＥｕで付活されたαサイアロン、Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＣａＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ、蛍光を発するユーロピウム錯体等を用いることが出来る。また、上述の蛍光体を複数用いても良い。
【００９８】
なお、上述した第１波長変換材料と第２波長変換材料とを組み合わせて使用する場合、両者の使用量の比率は本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。第１波長変換材料と第２波長変換材料の発光効率のバランスや、第２波長変換材料がどの程度第１波長変換材料からの発光を吸収するかにもよるが、第１波長変換材料と第２波長変換材料の合計重量に対して、第１波長変換材料を重量百分率で、通常６５％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、特に好ましくは８５％以上含有することが好ましい。第１波長変換材料の重量百分率がこの範囲よりも小さい場合は、高輝度で演色性が高く好ましい白色を示す白色発光装置を得ることができず、赤みの強い白色発光装置となる虞がある。また、白色発光装置とするためには、第１波長変換材料の重量百分率は、通常９９％以下、好ましくは９８％以下、より好ましくは９７％以下である。
【００９９】
また、発光素子からの発光波長における第２波長変換材料の吸収効率が、第１波長変換材料の発光ピーク波長における第２波長変換材料の吸収効率より大きいことが好ましく、この場合には、発光素子からの発光が第２波長変換材料に吸収されて第２波長変換材料が励起されて発光する確率が、第１波長変換材料からの発光が第２波長変換材料に吸収されて第２波長変換材料が励起されて発光する確率より高くなり、発光効率がより高い発光装置を得ることができるので好ましい。
【０１００】
さらに、波長変換材料３，４は、通常は粒子状で用いられる。この際、波長変換材料３，４の粒子の粒径は任意であるが、通常１５０μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下とすることが望ましい。この範囲を上回ると、白色発光装置１の発光色のばらつきが大きくなると共に、波長変換材料２とバインダ（封止剤）とを混合した場合には波長変換材料３，４を均一に塗布することが困難となる虞がある。また、粒径の下限は、通常１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上とすることが望ましい。この範囲を下回ると、発光効率が低下する虞がある。
【０１０１】
（波長変換材料の発光効率）
波長変換材料を構成する蛍光体は、その発光効率が２０％以上であることが好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上であることが更に好ましく、発光効率は高いほど良い。蛍光体の発光効率が２０％より低いと輝度の高い発光装置が得られない虞がある。なお、蛍光体の発光効率は、蛍光体に照射された光の量子数に対する蛍光体から発せられる光の量子数として定義する。
【０１０２】
以下に、本発明の第１の発光装置において定義される蛍光体の発光効率を、量子吸収効率αｑと内部量子効率ηｉの積により求める方法を説明する。
まず、測定対象となる蛍光体サンプル（例えば、粉末状など）を、測定精度が保たれるように、十分に表面を平滑にしてセルに詰め、積分球などの集光装置に取り付ける。積分球などの集光装置を用いるのは、サンプルで反射したフォトン及びサンプルからフォトルミネッセンスで放出されたフォトンを全て計上できるようにする、すなわち、計上されずに測定系外へ飛び去るフォトンをなくすためである。
【０１０３】
この積分球などに蛍光体を励起する発光源を取り付ける。この発光源は、例えばＸｅランプ等であり、発光ピーク波長が例えば４５５ｎｍとなるようにフィルターやモノクロメーター等を用いて調整がなされる。この４５５ｎｍの波長ピークを持つように調整された発光源からの光を、測定しようとしているサンプルに照射し、その発光スペクトルを分光測定装置、例えば大塚電子株式会社製ＭＣＰＤ２０００などを用いて測定する。この測定スペクトルには、実際には、励起発光光源からの光（以下では単に励起光と記す。）でフォトルミネッセンスによりサンプルから放出されたフォトンの他に、サンプルで反射された励起光の分のフォトンの寄与が重なっている。
【０１０４】
吸収効率αｑは、サンプルによって吸収された励起光のフォトン数Ｎａｂｓを励起光の全フォトン数Ｎで割った値である。
まず、後者の励起光の全フォトン数Ｎを、次のようにして求める。すなわち、励起光に対してほぼ１００％の反射率Ｒを持つ物質、例えばＬａｂｓｐｈｅｒｅ製「Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ」（４５０ｎｍの励起光に対して９８％の反射率を持つ。）等の反射板を、測定対象として該分光光度計に取り付け、反射スペクトルＩｒｅｆ（λ）を測定する。ここでこの反射スペクトルＩｒｅｆ（λ）から下記（式Ｉ）で求められた数値は、Ｎに比例する。
【数１】
2006310817.tif 000002
ここで、積分区間は実質的にＩｒｅｆ（λ）が有意な値を持つ区間のみで行なったものでよい。
【０１０５】
前者のサンプルによって吸収された励起光のフォトン数Ｎａｂｓは下記（式II）で求められる量に比例する。
【０１０６】
【数２】
2006310817.tif 000003
ここで、Ｉ（λ）は、吸収効率αｑを求めようとしている対象サンプルを取り付けたときの、反射スペクトルである。（式II）の積分範囲は（式Ｉ）で定めた積分範囲と同じにする。このように積分範囲を限定することで、（式II）の第二項は、対象サンプルが励起光を反射することによって生じたフォトン数に対応したもの、すなわち、対象サンプルから生ずる全フォトンのうち励起光によるフォトルミネッセンスで生じたフォトンを除いたものに対応したものになる。実際のスペクトル測定値は、一般にはλに関するある有限のバンド幅で区切ったデジタルデータとして得られるため、（式Ｉ）および（式II）の積分は、そのバンド幅に基づいた和分によって求まる。
以上より、αｑ＝Ｎａｂｓ／Ｎ＝（式II）／（式Ｉ）と求められる。
【０１０７】
次に、内部量子効率ηｉを求める方法を説明する。ηｉは、フォトルミネッセンスによって生じたフォトンの数ＮＰＬをサンプルが吸収したフォトンの数Ｎａｂｓで割った値である。
ここで、ＮＰＬは、下記（式III）で求められる量に比例する。
【０１０８】
【数３】
2006310817.tif 000004
この時、積分区間は、サンプルからフォトルミネッセンスによって生じたフォトンが持つ波長域に限定する。サンプルから反射されたフォトンの寄与をＩ（λ）から除くためである。具体的に（式III）の積分の下限は、（式Ｉ）の積分の上端を取り、フォトルミネッセンス由来のスペクトルを含むのに好適な範囲を上端とする。
以上により、ηｉ＝（式III）／（式II）と求められる。
なお、デジタルデータとなったスペクトルから積分を行うことに関しては、αｑを求めた場合と同様である。
そして、上記のようにして求めた量子吸収効率αｑと内部量子効率ηｉの積をとることで、本発明で定義される発光効率を求める。
【０１０９】
前記の蛍光体は、一般的な固相反応法によって合成することができる。例えば、蛍光体を構成する金属元素源となる原料化合物を、乾式法或いは湿式法により、粉砕・混合して粉砕混合物を調製し、得られた粉砕混合物を加熱処理して反応させることにより製造することができる。
また、窒化物又は酸窒化物蛍光体の場合は、例えば、蛍光体を構成する金属元素を少なくとも２種類以上含有する合金、好ましくは蛍光体を構成する金属元素を全て含有する合金を作製し、得られた合金を窒素含有雰囲気中、加圧下で加熱処理することにより、製造することができる。さらに、例えば、蛍光体を構成する金属元素の一部を含有する合金を作成し、得られた合金を窒素含有雰囲気中、加圧下で加熱処理した後、更に蛍光体を構成する残りの金属元素源となる原料化合物と混合、加熱処理することにより、製造することもできる。このように合金を経て製造された蛍光体は、不純物が少なく、輝度が高い蛍光体となる。
【０１１０】
さらに、波長変換材料３，４の存在状態は本発明の効果を著しく損なわない範囲で任意である。例えば、バインダ９を用いてフレーム５に保持するようにしても良く、また、バインダ９を用いずにフレーム５に固定するようにしても良い。
バインダ９は、通常、粉末状や粒子状の波長変換材料３，４をまとめたり、フレーム５に添着させたりするために用いる。本実施形態の白色発光装置１に用いるバインダ９について制限は無く、公知のものを任意に用いることができる。
【０１１１】
ただし、白色発光装置１を透過型、即ち、一次光や二次光などがバインダ９を透過して白色発光装置１の外部に放出されるように構成した場合、バインダ９としては、白色発光装置１が発する光の各成分を透過させるものを選択することが望ましい。
【０１１２】
バインダ９の例を挙げると、樹脂等の他、ガラス等の無機材料も用いることができる。その具体例を挙げると、樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機合成樹脂、ポリシロキサンゲルやガラス等の無機材料などが挙げられる。
【０１１３】
また、バインダ９として樹脂を用いる場合、その樹脂の粘度は任意であるが、使用する波長変換材料３，４の粒径と比重、特に、表面積当たりの比重に応じて、適当な粘度を有するバインダ９を用いることが望ましい。例えば、エポキシ樹脂をバインダ９に使用するときに、波長変換材料３，４の粒径が２μｍ〜５μｍ、その比重が２〜５である場合には、通常、１Ｐａｓ〜１０Ｐａｓの粘度のエポキシ樹脂を用いると、波長変換材料３，４の粒子をよく分散させることができるため、好ましい。
なお、バインダ９は１種を単独で用いても良く、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【０１１４】
さらに、波長変換材料３，４にその他の成分を共存させることも可能である。その他の成分に特に制限は無く、公知の添加剤を任意に使用することができる。
具体例を挙げると、例えば、白色発光装置１の配光特性や混色の制御を行なう場合には、その他の成分として、アルミナやイットリア等の拡散剤を使用することが好ましい。
また、例えば、波長変換材料３，４を高密度に充填する場合には、その他の成分として、ピロリン酸カルシウムや硼酸バリウムカルシウム等の結着剤を使用することが好ましい。
【０１１５】
また、バインダ９を用いないで波長変換材料をフレームに保持させようとすることも可能である。例えば、波長変換材料を焼成して焼成体を作製し、その焼成体をそのままフレームに取り付けるようにすることができる。また、例えば波長変換材料でガラスを作製したり、波長変換材料の単結晶を加工したものをフレームに取り付けるようにしても良い。
【０１１６】
なお、バインダ９を用いる場合には、上記のその他の成分はバインダ９中に分散させるようにすればよいが、バインダ９を用いない場合にも添加剤等のその他の成分を波長変換材料に共存させることが可能である。
【０１１７】
本実施形態においては、波長変換材料３，４として、上述した第１波長変換材料に属する波長変換材料３と、第２波長変換材料に属する波長変換材料４とを用い、これらの波長変換材料３，４はバインダ９に分散させた状態でフレーム５の凹部５Ａに保持させるようになっている。
また、本実施形態で用いる波長変換材料３，４は、温度上昇による発光強度の変化が小さく、内部量子効率が高く、吸光度も高いものを用いている。さらに、バインダ９は発光素子２が発する一次光や波長変換材料３，４が発する二次光を透過できるようになっていて、これにより、一次光と二次光との合成光として白色光が発せられるようになっているものとする。
【０１１８】
［２−４．製造方法］
白色発光装置１の製造方法に制限はなく任意であるが、例えば、波長変換材料３，４並びに適宜用いられるバインダ９及びその他の成分を分散媒に分散させてスラリーを調製し、調製したスラリーを、発光素子２を取り付けたフレーム５に塗布した後、スラリーを乾燥させて形成することができる。なお、適宜、発光素子２はスラリーの塗布時や塗布後にフレーム５に取り付けるようにしても良い。
【０１１９】
スラリーの調製は、波長変換材料３，４と、適宜用いられるバインダ９及び添加剤等その他の成分とを、分散媒に混合することにより行なう。なお、スラリーは、バインダ９の種類によってはペースト、ペレット等に呼称が変わる場合があるが、本明細書ではこれらを含めてスラリーと呼ぶことにする。
【０１２０】
スラリー調製に用いる分散媒に制限は無く、公知の分散媒を任意に用いることができる。その具体例としては、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ソルベッソ等の鎖状炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、トリクロロエチレン、パークロロエチレン等のハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等のエステル類、セロソブル、ブチルソルブ、セロソルブアセテートなどのエーテル類、水や任意の水溶液等の水系溶剤などが挙げられる。
【０１２１】
次に、調製したスラリーをフレーム５等の基材に塗布する。塗布方法は任意であるが、例えば、ディスペンス、ポッティグ等の手法が利用できる。
塗布後、分散媒を乾燥させて、波長変換材料３，４をフレーム５に固定する。乾燥方法は任意であるが、例えば、自然乾燥、加熱乾燥、真空乾燥、焼き付け、紫外線照射、電子線照射等の方法を用いればよい。中でも、数十℃〜百数十℃の温度でのベーキングは、安価な設備で簡単に、確実に分散媒を除去できるため好ましい。
【０１２２】
なお、反射型の白色発光装置（後述）を製造する目的で波長変換材料３，４の高密度化を行なう場合には、スラリーにその他の成分として結着剤を混合することが好ましい。また、結着剤を混合したスラリーを塗布する場合には、スクリーン印刷式やインクジェット印刷などの塗布方法を用いることが望ましい。スラリーの塗りわけ等を容易に行なうことができるためである。もちろん、結着剤を使用する場合に通常の塗布方法により塗布を行なってもよい。
【０１２３】
また、スラリーを用いない方法もある。例えば、波長変換材料３，４と、適宜使用されるバインダ９やその他の成分とを混合し、混錬成形することによって波長変換材料３，４をフレーム５に取り付けるようにして白色発光装置１を製造することもできる。さらに、成形する際には、例えば、プレス成型、押し出し成形（Ｔ−ダイ押出、インフレーション押出、ブロー成形、溶融紡糸、異型押出等）、射出成形などを行なうことにより成形を行なうこともできる。
【０１２４】
さらに、バインダ９がエポキシ樹脂やシリコン樹脂等の熱硬化性のものである場合には、硬化前のバインダ９と波長変換材料３，４と適宜用いられるその他の成分とを混合、成形して、その後、加熱によりバインダ９を硬化させて波長変換材料３，４をフレーム５に取り付けるようにして白色発光装置１を製造することもできる。また、バインダ９がＵＶ（紫外線）硬化性である場合には、上記方法の加熱の代わりにＵＶ光を照射することによりバインダ９を硬化させて波長変換材料３，４をフレーム５に取り付けるようにして白色発光装置１を製造することもできる。
【０１２５】
ところで、波長変換材料３，４は、白色発光装置１の製造の際に一連の工程の中で作製してもよいが、予め波長変換材料３，４を含む部材を別途用意しておき、フレーム５等に後から組み込んで白色発光装置１を完成させるようにしても良い。
【０１２６】
［４．作用］
本実施形態の白色発光装置１は上記のように構成されているため、使用時には、発光素子２に電力を供給して発光素子２を発光させる。発光素子２は電力の供給により一次光を発する。一次光の一部は、バインダ９に分散した波長変換材料３，４に吸収され、これにより、波長変換材料３，４は、それぞれ二次光として蛍光を発する。以上のようにして、波長変換材料３，４に吸収されなかった一次光と、波長変換材料３，４が発した二次光とがバインダ９を透過して、白色発光装置１から一次光と二次光との合成光として白色光が発せられる。
【０１２７】
本実施形態の白色発光装置１が発する白色光は、上記の所定波長範囲において平坦な発光スペクトルを有しているため、演色性に優れる。
また、本実施形態の白色発光装置１では、発光強度の温度依存性が小さい波長変換材料３，４を用いているため、従来のような点灯後の白色光の経時的な色調変化を抑制することができる。
【０１２８】
さらに、本実施形態の白色発光装置１では、発光素子２が発する一次光と同様の波長の光に対して、内部量子効率が高く、且つ、吸光度が高い波長変換材料３，４を用いているため、白色発光装置１が発する白色光の強度を従来よりも高め、白色発光装置１の発光効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では白色光が一次光を成分として含むものを挙げたが、白色光が一次光を含まないものも同様の利点を得ることができる。
【０１２９】
［５．その他］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
例えば、白色発光装置１を反射型に形成しても良い。具体例を挙げると、図２に示すように、発光素子２から発せられた一次光がフレーム５の表面等で反射して外部に発せられる構成にしても良い。なお、図２において、図１と同様の符号で示す部位は、図１と同様のものを表わす。
【０１３０】
図２の構成では、発光素子２は梁１０によってフレーム５から離して設けられ、また、波長変換材料３，４はバインダ９に分散した状態でフレーム５の凹部５Ａの表面に塗布形成されている。
また、導電性端子６，７は、発光素子２に電力を供給できるよう、梁１０に設けられている。このほかは、図２の白色発光装置１は、上記の実施形態と同様に構成されている。
【０１３１】
この場合、発光素子２から発せられた一次光の一部はフレーム５の表面等で反射して白色光の一成分として白色発光装置１の外部に向けて発せられ、別の一部は波長変換材料３，４に吸収される。そして、凹部５Ａの表面に固定された波長変換材料３，４は一次光を吸収し励起されて二次光を発する。これにより、白色発光装置１は一次光と二次光との合成光として白色光を発することができるようになっている。
【０１３２】
白色発光装置１をこのように反射型に構成した場合でも、白色光が上記の所定波長範囲において平坦な発光スペクトルを有するようにすることにより白色光の演色性を向上させることができ、また、発光強度の温度依存性が小さい波長変換材料３，４を用いることにより点灯後の白色光の経時的な色調変化を抑制することができ、さらに、発光素子２が発する一次光と同様の波長の光に対して、内部量子効率が高く、且つ、吸光度が高い波長変換材料３，４を用いていることにより白色光の強度を向上させて白色発光装置１の発光効率を向上させることができる。
【０１３３】
また、例えば、上記実施形態のように波長変換材料３，４を混合して用いるほか、波長変換材料３，４の性質や種類などに応じて別々の部位や部材に区別して配置するようにしても良い。
【０１３４】
具体例を挙げると、図３に示すように、フレーム５の凹部５Ａ内の一部において波長変換材料３をバインダ９Ａに分散させ、凹部５Ａの残りの部分において波長変換材料４をバインダ９Ｂに分散させるようにしても良い。なお、図３において、図１，２と同様の符号で示す部位は、図１，２と同様のものを表わす。さらに、バインダ９Ａとバインダ９Ｂとは、同種のものであってもよく、異なっていても良い。
【０１３５】
図３の構成では、発光素子２から発せられた一次光の一部は白色光の一成分として白色発光装置１の外部に向けて発せられ、別の一部は波長変換材料３，４に吸収される。そして、バインダ９Ａ内に分散された波長変換材料３、及び、バインダ９Ｂ内に分散された波長変換材料４のそれぞれが一次光により励起されて二次光を発し、これにより、白色発光装置１は一次光と二次光との合成光として白色光を発することができるようになっている。
【０１３６】
白色発光装置１を、図３のように波長変換材料３，４の性質や種類などに応じて別々の部位や部材に区別して配置した場合でも、白色光が上記の所定波長範囲において平坦な発光スペクトルを有するようにすることにより白色光の演色性を向上させることができ、また、発光強度の温度依存性が小さい波長変換材料３，４を用いることにより点灯後の白色光の経時的な色調変化を抑制することができ、さらに、発光素子２が発する一次光と同様の波長の光に対して、内部量子効率が高く、且つ、吸光度が高い波長変換材料３，４を用いていることにより白色光の強度を向上させて白色発光装置１の発光効率を向上させることができる。
なお、図３の白色発光装置１を更に変形させて、波長変換材料３，４に応じて別々の凹部５Ａをフレーム５に設け、波長変換材料３，４を性質や種類などに応じて別々の凹部５Ａに配置するようにしても良い。
【０１３７】
［II．照明装置］
上記の白色発光装置１は、照明装置に用いることができる。この照明装置は、上記の白色発光装置１を備えていれば他に制限はないが、通常、レンズ等の配光素子や、保護カバー、反射防止フィルム、視野拡大フィルム、輝度向上フィルム、レンズシート、放熱板などの他の構成部材を適宜組み合わせて構成される。
【０１３８】
例を挙げると、例えば、白色発光装置１を用いて、図４に示す面発光照明装置１１を構成することができる。この面発光照明装置１１では、上面部分が開口した筐体である保持ケース１２内に、上記の白色発光装置１が並べて多数配設されていて、保持ケース１２の開口部分１２Ａに向けて白色発光装置１が白色光を発するようになっている。ここで、白色発光装置１は上記実施形態で説明したものと同様のものを、モールド部材で覆ったものである。また、各白色発光装置１には、電源や回路（図示省略）から電力を供給できるようになっている。さらに、保持ケース１２の開口部分１２Ａにはアクリル板等の拡散板１３が設けられていて、白色発光装置１から発せられた一次光及び二次光が拡散板１３内で拡散して偏りのない均一な白色光が拡散板１３から外部に向けて発せられるようになっている。
【０１３９】
上記のように白色発光装置１を用いて照明装置を構成することにより、演色性の向上、点灯後の白色光の経時的な色調変化の抑制、白色光の強度の向上及び白色発光装置１の発光効率の向上など、白色発光装置１と同様の利点を得ることができる。
なお、図４を用いて示した面発光照明装置１１は本発明の照明装置の一例であり、本発明の照明装置は本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
【０１４０】
［III．表示装置］
上記の白色発光装置１は、表示装置（画像表示装置）に用いることができる。この表示装置は、上記の白色発光装置１を備えていれば他に制限はないが、通常、画像を形成させる像形成ユニットや、照明装置と同様の他の構成部材などを適宜組み合わせて構成される。
【０１４１】
例を挙げると、例えば、白色発光装置１を用いて、図５に示す表示装置２１を構成することができる。この表示装置２１は、白色発光装置１と、導光板２２と、反射フィルム２３と、拡散板２４と、像形成ユニット２５とを備えている。
【０１４２】
白色発光装置１は、上述したものと同様に形成されたもので、像形成ユニット２５を背面から照らすためのバックライトユニットとして用いられるようになっている。
また、導光板２２は、白色発光装置１からの白色光を像形成ユニット２５に案内するための部材であり、鏡、プリズム、レンズ、光ファイバー等を利用したものをはじめ、公知の導光板を任意に用いることができる。導光板２２を用いるようにすれば、像形成ユニット２５に対して任意の位置に白色発光装置１を配設することが可能となり、表示装置２１の設計の自由度を高めることができる。
本実施形態では、導光板としてプリズムを用いているものとする。
【０１４３】
さらに、反射フィルム２３は、白色発光装置１から発せられた白色光を反射する部材であり、導光板２２の背面に設けられている。これにより、導光板２２の図中横に設けられた白色発光装置１から発せられた白色光を、反射フィルム２３で反射させて、図中上に配設された拡散板２４を介して像形成ユニット２５に案内することができるようになっている。
【０１４４】
また、拡散板２４は、白色発光装置１から発せられた光を拡散させる部材であり、白色発光装置１から発せられた光は拡散板２４の内部で拡散し、偏りのない均一な白色光となって像形成ユニット２５へ放出されようになっている。
拡散板２４の具体的な構成に制限はなく、形状、材料、寸法などは任意であり、例えば、表裏に凹凸を有するシートや、合成樹脂などのバインダ中に合成樹脂やガラスなどの微粒子が分散した構造物を用いることもできる。本実施形態では、バインダ中に微粒子が分散したタイプの拡散板２４を用いているものとする。
【０１４５】
さらに、像形成ユニット２５は、白色発光装置１が発した白色光を背面側（図中下側）に照射されて、表面側（図中上側）に映像を形成する部材である。何らかの像を形成し、照射された白色光の少なくとも一部を透過させることができるものであれば他に制限はなく、任意の形状、寸法、材料等を有する公知の部材を用いることができる。
【０１４６】
像形成ユニット２５の具体例を挙げると、液晶ディスプレイ等に用いられる液晶ユニットや、内部照明標識等に用いられる標識などが挙げられる。
例えば、液晶ユニットの一例としては、カラーフィルター、透明電極、配向膜、液晶、配向膜、透明電極が上記の順に重なった液晶層が、表裏に偏光フィルムを取り付けられたガラスセル等の容器に保持された構造のものが挙げられる。この場合、液晶ユニットでは透明電極に印加する電極によって液晶の分子配列を制御して像を形成するようになっているが、この際、上述した白色発光装置１が背面から白色光（バックライト）によって液晶ユニットを照らすことにより、液晶ユニットに形成された像を液晶ユニットの表面側に明瞭に表示することができる。
【０１４７】
さらに、表示装置が像形成ユニットに形成された像を表示する位置は、像形成ユニットの表面側であればよく、像形成ユニットの表面側に直接映像を表示する他、何らかの投影面に像を投影して表示するようにしても良い。このようなものの例としては、例えば、液晶プロジェクタなどが挙げられる。
【０１４８】
また、例えば像形成ユニットとして標識を用いる場合には、上述した白色発光装置１が背面から白色光によって標識を照らすことにより、標識に形成された像を標識の表面側に明瞭に表示することができる。
なお、像形成ユニット２５に形成される像は任意であり、文字であっても画像であっても良い。
本実施形態では像形成ユニット２５として、表面に直接像を表示する液晶ユニットを用いているものとする。
【０１４９】
上記のように表示装置を構成すれば、白色発光装置１から白色光を発して像形成ユニット２５を背面から照らすようにすることにより、像形成ユニット２５に形成されている像が像形成ユニット２５の表面に明瞭に映し出すことができる。
この際、上記のように白色発光装置１を用いて表示装置２１を構成することにより、演色性の向上により表示される像の色再現性を向上させることができる他、点灯後の白色光の経時的な色調変化の抑制、白色光の強度の向上及び白色発光装置１の発光効率の向上など、白色発光装置１と同様の利点を得ることが可能となる。
なお、図５を用いて示した表示装置２１は本発明の表示装置の一例であり、本発明の表示装置は本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
【実施例】
【０１５０】
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変形して実施することができる。また、以下の実施例において、ＬＥＤは発光ダイオードを表わす。
【０１５１】
［実施例１］
以下の手順で表面実装型白色発光装置を作製し、その評価を行なった。
まず、表面実装型ＬＥＤ用のフレームのカップ部（凹部）の端子に、４６０ｎｍの波長で発光するＬＥＤ（Ｅｐｉｓｔａｒ社製：ＥＳ−ＣＥＢＬ９１２Ｘ１０Ｘ）を、銀ペースト（導電性マウント部材）を使ってボンディングした。
次に、太さ２０μｍのＡｕ線（導電性ワイヤ）を使用してＬＥＤの電極とフレームの端子とを結線した。
【０１５２】
波長変換材料としては、Ｃａ2.97Ｃｅ0.03Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12で表わされる第１の蛍光体とＣａ0.992ＡｌＳｉＥｕ0.008Ｎ2.85Ｏ0.15で表わされる第２の蛍光体とを混合して用いた。混合比率（重量比）は、第１の蛍光体：第２の蛍光体＝９３：７とした。これらの蛍光体は、ＬＥＤが発する光（一次光）を吸収して、それぞれ、波長４７０ｎｍ〜６９０ｎｍの光と波長５４０ｎｍ〜７６０ｎｍの光を放出するものである。
【０１５３】
波長変換材料１ｇに対して、バインダとしてシリコーン樹脂を１０ｇの比率で良く混合し、この蛍光体とシリコーン樹脂との混合物を、ＬＥＤをボンディングしたフレームのカップ部分に注いだ。これを１５０℃で２時間保持し、シリコーン樹脂を硬化させることにより、蛍光体含有樹脂部をカップ部分に形成して表面実装型白色発光装置を得た。
【０１５４】
上述のようにして得られた表面実装型白色発光装置を駆動させて白色光を発せさせ、その白色光の発光スペクトルを測定し、この発光スペクトルからＪＩＳ−Ｚ８７２６にしたがって算出した演色性評価数Ｒ１〜Ｒ８の平均値Ｒａを算出した。なお、表面実装型白色発光装置は、室温（約２４℃）において、２０ｍＡで駆動した。
【０１５５】
また、表面実装型白色発光装置からの全ての発光を積分球で受け、さらに光ファイバーによって分光器に導き入れ、表面実装型白色発光装置から発せられた光の発光スペクトルを測定した。測定した発光スペクトルを図６に示す。
さらに、上記の白色光及び全ての光の発光スペクトルから、使用した波長変換材料それぞれについて、ＬＥＤが発する光に対する内部量子効率及び吸光度並びに２５℃における輝度に対する１００℃における輝度の輝度保持率ＴＲ（％）と、白色発光装置が発した白色光の上記所定波長範囲内における平坦度［Ｉ（ｒａｔｉｏ）］及び相関色温度とを測定した。これらの特性を表１に示す。
【０１５６】
［実施例２］
波長変換材料の種類をＣａ2.97Ｃｅ0.03Ｓｃ1.94Ｍｇ0.06Ｓｉ3Ｏ12に変更した以外は実施例１と同様にして、表面実装型白色発光装置を製造し、表面実装型白色発光装置が発した白色光及び全ての光の発光スペクトルを測定し、実施例１と同様に各特性を測定して、この特性を表１に示した。また、表面実装型白色発光装置からの全ての発光の発光スペクトルを図７に示した。
【０１５７】
［比較例１］
波長変換材料の種類を（Ｙ，Ｇｄ，Ｃｅ）3Ａｌ5Ｏ12に変更した以外は実施例１と同様にして、表面実装型白色発光装置を製造し、表面実装型白色発光装置が発した白色光及び全ての光の発光スペクトルを測定し、実施例１と同様に各特性を測定して、この特性を表１に示した。また、表面実装型白色発光装置からの全ての発光の発光スペクトルを図８に示した。
【０１５８】
【表１】
2006310817.tif 000005
【０１５９】
表１から、５００ｎｍから６５０ｎｍの所定波長範囲内における発光スペクトルを平坦にし、平坦度［Ｉ（ｒａｔｉｏ）］を１５０％以下とすることにより、白色発光装置から発せられる白色光の演色性を高めることが可能となることが確認された。
また、実施例１，２で用いた波長変換材料は、いずれも輝度保持率が８０％以上と高く、このため、実施例１，２で作製した白色発光装置は点灯後にＬＥＤの発熱により白色光の強度が経時的に低下する虞は小さい。
さらに、実施例１，２で用いた波長変換材料は、ＬＥＤの発光波長の光に対する吸光度が５０％以上と高く、且つ、波長変換材料の内部量子効率が４０％以上と高いため、白色発光装置が発する光の強度を比較例１よりも高めて、白色発光装置の発光効率に優れているものと推察される。
また、比較例１の白色発光装置は実施例１，２の白色発光装置よりも発光効率が高いものの、演色性は劣り、使用した波長変換材料の輝度保持率が低いことから温度変化による色調変化の発生が懸念される。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明は白色光を用いる任意の分野において用いることができ、例えば屋内及び屋外用の照明などに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の一実施形態としての白色発光装置の模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態としての白色発光装置の模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態としての白色発光装置の模式的な断面図である。
【図４】本発明の一実施形態としての面発光照明装置の模式的な断面図である。
【図５】本発明の一実施形態としての白色発光装置を用いた表示装置の模式的な断面図である。
【図６】本発明の実施例１で測定した、表面実装型白色発光装置から発せられた光の発光スペクトルである。
【図７】本発明の実施例２で測定した、表面実装型白色発光装置から発せられた光の発光スペクトルである。
【図８】比較例１で測定した、表面実装型白色発光装置から発せられた光の発光スペクトルである。
【符号の説明】
【０１６２】
１  白色発光装置
２  発光素子
３，４  波長変換材料
５  フレーム
５Ａ  凹部
６，７  導電性端子
８  ワイヤ
９，９ａ，９Ｂ  バインダ
１０  梁
１１  面発光照明装置
１２  保持ケース
１３  拡散板
２１  表示装置
２２  導光板
２３  反射フィルム
２４  拡散板
２５  像形成ユニット
【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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