(57)【要約】【課題】蛍光体を励起する波長の光の利用効率を高めることで、発光効率を向上させることができる発光装置を提供する。【解決手段】発光装置は、発光素子３からの第１の波長をピークとする波長帯（以下、第１の波長帯と称す）を含む光に励起され、第２の波長をピークとする波長帯（以下、第２の波長帯と称す）の光を発光する蛍光体が含有された蛍光膜６１が含まれた誘電体多層膜６が形成されている。誘電体多層膜６が、誘電体膜６ａ，６ｂの各界面で、第１の波長帯の光の一部または全部の波長帯の光を反射させて閉じ込めて、蛍光膜６１に透過させ、蛍光体による波長変換された第２の波長帯の光を誘電体多層膜６の出射面Ｓ２から出射させる。これにより、蛍光体を励起する波長の光の利用効率を高めている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長をピークとする波長帯（以下、第１の波長帯と称す）を含む光を発光する発光素子と、
誘電体膜が積層され、そのうちの一以上の誘電体膜に、前記第１の波長帯の光に励起され、波長変換して第２の波長をピークとする波長帯（以下、第２の波長帯と称す）の光を発光する蛍光体が含有された蛍光膜が含まれた誘電体多層膜とを備え、
前記誘電体多層膜が、前記第１の波長帯の光の一部または全部の波長帯の光を、前記誘電体膜の各界面で反射させて閉じ込めて、前記蛍光膜に透過させ、前記蛍光体による波長変換された前記第２の波長帯の光を前記誘電体多層膜の出射面から出射させることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記誘電体多層膜に、前記第１の波長帯の光の一部を反射させる場合、前記第１の波長帯のピーク波長から反射させる、または、前記第１の波長帯のピーク波長から外れた波長帯の光を反射させて、前記蛍光体により波長変換された前記第２の波長帯の光を出射させると共に、前記第１の波長帯の光のうち、前記誘電体多層膜により閉じ込められた光以外の第１の波長帯の光を出射させて、混色させる請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子からの光が入射する前記誘電体多層膜の入射面を凹凸面とした請求項１または２記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からの光に励起され、波長変換する蛍光体を含有した蛍光膜を有する発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子からの光により励起され、波長変換する蛍光体を樹脂に含有させたフィルタを有する発光装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の発光素子は、上部誘電体多層膜反射ミラーによって、上部波長変換物質層で波長変換された第３波長の光が、下部波長変換物質層内に入射することを防止し、下部誘電体多層膜反射ミラーによって、下部波長変換物質層で波長変換された第２波長の光が、透明モールディング部内に入射することを防止するものである。
【０００４】
また、特許文献２に記載の蛍光体フィルタは、第１可視光を透過させるとともに、第１可視光より波長の長い第２可視光を反射させる第１ダイクロイックフィルタと、第１可視光を第２可視光に波長変換する蛍光体を含む蛍光体層と、厚み方向に進む第１可視光を反射させるとともに、第２可視光を透過させる第２ダイクロイックフィルタとを備えたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６６７８２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の発光素子では、下部波長変換物質層の蛍光体により波長変換され、発光素子側へ戻ろうとする第２波長の光が、透明モールディング部と下部波長変換物質層との間の下部誘電体多層膜反射ミラーにより反射される。また、特許文献１に記載の発光素子では、上部波長変換物質層の蛍光体により波長変換され、下部波長変換物質層側へ戻ろうとする第３波長の光が、下部波長変換物質層と上部波長変換物質層との間の上部誘電体多層膜反射ミラーによる反射される。従って、蛍光体により波長変換された光が発光素子側へ戻ってしまうことを防止することができる。
【０００７】
しかし、発光素子から出射され、蛍光体を励起する光で、下部波長変換物質層や上部波長変換物質層にて蛍光体を励起せずに透過した光は、そのまま抜けてしまうため、蛍光体の励起に寄与しない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の蛍光体フィルタでは、蛍光体層の蛍光体を励起せずに透過した第１可視光は、第２ダイクロイックフィルタにより反射して戻り光となって蛍光体を励起する可能性があるが、戻り光がそのまま蛍光体層を透過して、更には、第１ダイクロイックフィルタでも透過して発光素子側へ戻ってしまうおそれがある。従って、更なる発光効率の向上が望まれる。
【０００９】
そこで本発明は、蛍光体を励起する波長の光の利用効率を高めることで、発光効率を向上させることができる発光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】
【００１０】
本発明の発光装置は、第１の波長をピークとする波長帯（以下、第１の波長帯と称す）を含む光を発光する発光素子と、誘電体膜が積層され、そのうちの一以上の誘電体膜に、前記第１の波長帯の光に励起され、波長変換して第２の波長をピークとする波長帯（以下、第２の波長帯と称す）の光を発光する蛍光体が含有された蛍光膜が含まれた誘電体多層膜とを備え、前記誘電体多層膜が、前記第１の波長帯の光の一部または全部の波長帯の光を、前記誘電体膜の各界面で反射させて閉じ込めて、前記蛍光膜に透過させ、前記蛍光体による波長変換された前記第２の波長帯の光を前記誘電体多層膜の出射面から出射させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発光装置によれば、蛍光体を励起せずに透過した光を、反射を繰り返すことで蛍光膜に含有させた蛍光体の励起に寄与させることができるので、蛍光体を励起する第１の波長の光の利用効率を高めることにより、発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光装置を示す図
【図２】図１に示す発光装置の発光素子が発光する光の波長を示す図
【図３】図１に示す発光装置の誘電体多層膜の拡大図
【図４】図１に示す発光装置が発光する光の波長を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願の第１の発明は、第１の波長をピークとする波長帯（以下、第１の波長帯と称す）を含む光を発光する発光素子と、誘電体膜が積層され、そのうちの一以上の誘電体膜に、第１の波長帯の光に励起され、波長変換して第２の波長をピークとする波長帯（以下、第２の波長帯と称す）の光を発光する蛍光体が含有された蛍光膜が含まれた誘電体多層膜とを備え、誘電体多層膜が、前記第１の波長帯の光の一部または全部の波長帯の光を、前記誘電体膜の各界面で反射させて閉じ込めて、前記蛍光膜に透過させ、第１の波長帯の光の一部または全部の波長帯の光を、誘電体膜の各界面で反射させて閉じ込めることで、第１の波長帯の光の一部または全部の波長帯の光を蛍光膜に透過させ、蛍光体による波長変換された第２の波長帯の光を誘電体多層膜の出射面から出射させることを特徴とした発光装置である。
【００１４】
第１の発明によれば、蛍光体を励起せずに透過した光を、反射を繰り返すことで蛍光膜に含有させた蛍光体の励起に寄与させることができるので、蛍光体を励起する第１の波長の光の利用効率を高めることができる。
【００１５】
本願の第２の発明は、第１の発明において、誘電体多層膜に、第１の波長帯の光の一部を反射させる場合、第１の波長帯のピーク波長から反射させる、または、第１の波長帯のピーク波長から外れた波長帯の光を反射させて、蛍光体により波長変換された第２の波長帯の光を出射させると共に、第１の波長帯の光のうち、誘電体多層膜により閉じ込められた光以外の第１の波長帯の光を出射させて、混色させることを特徴とした発光装置である。
【００１６】
第２の発明によれば、誘電体多層膜により閉じ込められる波長帯の光を、第１の波長帯のピーク波長から反射させる、または、第１の波長帯のピーク波長からずれた波長とすることで、誘電体多層膜内で反射せずに透過させて混色させるための光を高い輝度の光とすることができる。
【００１７】
本願の第３の発明は、第１または第２の発明において、発光素子からの光が入射する誘電体多層膜の入射面を凹凸面としたことを特徴とした発光装置である。
【００１８】
第３の発明によれば、発光素子からの光が、入射面で全反射して発光素子への戻り光となってしまうことを防止することができる。
【００１９】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る発光装置を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に示す発光装置１は、基体であるプリント配線基板２と、プリント配線基板２に搭載された発光素子３と、発光素子３の電極とプリント配線基板２の配線パターンとを導通接続するワイヤ４と、発光素子３およびワイヤ４を封止する封止部５と、封止部５の天面に形成された誘電体多層膜６とを備えている。
【００２１】
プリント配線基板２は、絶縁性基板２１のおもて面および裏面の両面のそれぞれに、金属薄膜による配線パターン２２が形成されていると共に、おもて面と裏面とを接続する導通接続するスルーホール電極２３とが形成されている。
【００２２】
発光素子３は、紫外線発光ダイオード、青色発光ダイオードや赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードなどと、用途に応じて適宜採用することができる。発光素子３は、サファイアなどの絶縁性基板に、半導体層が設けられ、天面に、陰極となるｎ側電極と、陽極となるｐ型半導体層とが設けられたＬＥＤである。発光層およびｐ型半導体層とｎ型半導体層の一部とをエッチングすることで露出したｎ型半導体層上に形成されたｎ側電極と、ｎ側電極を形成するときにエッチングされた残余のｐ型半導体層上の領域に形成されたｐ側電極とが、天面に向けて形成され、ｎ側電極とｐ側電極とのそれぞれに、ワイヤ４が配線されている。本実施の形態では、発光素子３は、図２に示すように、発光波長が４２０ｎｍ〜４８０ｎｍで、ピーク波長Ｐが４５０ｎｍの青色光を発光するものとしている。
【００２３】
ワイヤ４は、金や銅、アルミニウムなどによる金属の細線により形成されている。
【００２４】
封止部５は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びフッ素樹脂を主成分とする樹脂や、ゾルゲル法で作製されるガラス材料を用いることもできる。
【００２５】
誘電体多層膜６は、封止部５上に形成されている。誘電体多層膜６は、図３に示すように、屈折率が異なる２種類以上の複数の誘電体膜６ａ，６ｂが積層されたものである。誘電体膜としては、ＴｉＯ2やＳｉＯ2などが使用できる。この誘電体多層膜６は、スパッタリングなどの蒸着、またはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により誘電体膜を積層することができる。
【００２６】
誘電体多層膜６には、積層された誘電体膜のうちの一以上の誘電体膜に、発光素子３からの第１の波長帯の光に励起され、波長変換した光を発光する蛍光体が含有された蛍光膜６１が含まれている。蛍光膜６１は、誘電体膜６ａ，６ｂのいずれでもよいし、他の屈折率を有する誘電体膜とすることができる。
【００２７】
本実施の形態では、発光素子３が発光する第１の波長帯としての４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色光に励起され、第２の波長として赤色に発光する蛍光体と、第３の波長として緑色に発光する蛍光体が、蛍光膜６１に含有されている。発光素子３からの青色光により、蛍光体が赤色光および緑色光を発光することで、白色発光させることができる。
【００２８】
蛍光体は、ＹＡＧ系蛍光体、シリケート系蛍光体、珪酸塩蛍光体、酸化物蛍光体、酸窒化物蛍光体を使用することができる。本実施の形態では、２種類の蛍光体を蛍光膜６１に含有させているが、１種類としてもよいし、３種類以上を組み合わせてもよい。また、図３においては、誘電体多層膜６の内層の一の誘電体膜に蛍光体を含有させているが、二以上の誘電体膜に含有させてもよい。
【００２９】
ここで、誘電体多層膜６の反射について、図面に基づいて説明する。
【００３０】
誘電体多層膜６は、例えば、２分の１波長の厚みを有する、屈折率ｎ１の誘電体膜６ａと、屈折率ｎ２の誘電体膜６ｂとを交互に積層して、第１の波長帯の一部の波長帯を各界面で反射するように設定したものである。そうすることで、誘電体多層膜６を、発光素子３からの青色光のうちの一部の波長帯の光を誘電体多層膜６内で閉じ込め、出射させないようにすることで、ノッチフィルタとして機能させている。本実施の形態では、誘電体多層膜６は、４５０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色光を閉じ込めるように設定されている。
【００３１】
ノッチフィルタとして機能する誘電体多層膜６について詳細に説明する。封止部５を透過した発光素子３からの出射方向の青色光（第１の波長帯の光）が誘電体多層膜６の入射面Ｓ１から入射すると、青色光の一部の波長帯の光が、誘電体膜同士のそれぞれの界面で一部または全部が反射すると共に、出射面Ｓ２と外部との界面で一部または全部が反射する。従って、出射方向へ進行する青色光の一部の波長帯の光は、各界面でそれぞれ少しずつ反射することで、そのほとんどを出射方向とは反対となる方向へ反射させることができる。
【００３２】
また、出射方向とは反対となる方向への戻り光となった青色光の一部の波長帯の光は、更に、誘電体膜同士のそれぞれの界面で一部または全部が反射すると共に、入射面Ｓ１と封止部５との界面で一部または全部が反射する。従って、戻り光となった青色光の一部の波長帯の光も、各界面でそれぞれ少しずつ反射することで、そのほとんどを出射方向へ反射させることができる。本実施の形態では、誘電体多層膜６が閉じ込める波長帯について、発光素子３が発光する青色光のピーク波長４５０ｎｍから反射させて閉じ込めるようにしている。
【００３３】
このようにして、封止部５を透過した発光素子３からの青色光の一部の波長帯の光は、誘電体多層膜６で出射方向およびその反対方向の反射を繰り返しながら、蛍光膜６１に含有された蛍光体を励起することで波長変換されて、赤色光および緑色光（第２の波長帯の光）となって、出射面Ｓ２から出射される。従って、蛍光体を励起せずに蛍光膜６１を透過した光を、誘電体多層膜６内で反射を繰り返すことで蛍光体の励起に寄与させることができるので、蛍光体を励起する波長の光の利用効率を高めることで、発光効率を向上させることができる。
【００３４】
誘電体多層膜６内で反射を繰り返す青色光の一部の波長以外の残余の青色光は、誘電体多層膜６から出射する。誘電体多層膜６から出射した青色光の一部は、蛍光体の発光による赤色、緑色と混色して、白色光となる。
【００３５】
誘電体多層膜６により閉じ込められる波長帯の光を、図４に示すように、青色光の第１の波長帯の一部とすることで、誘電体多層膜６内での蛍光体を励起させる光を確保しつつ、誘電体多層膜６内で反射せずに透過させて、蛍光体が発光する光と混色させることができる。また、本実施の形態では、誘電体多層膜６が閉じ込める波長帯について、発光素子３が発光する青色光のピーク波長４５０ｎｍから反射させて閉じ込めるようにしているので、誘電体多層膜６内で反射せずに透過させて混色させるための光を高い輝度の光とすることができる。なお、本実施の形態では、誘電体多層膜６が閉じ込める波長帯について、青色光のピーク波長４５０ｎｍから反射させて閉じ込めるようにしているが、ピーク波長を外れた波長帯の光を反射させるようにすると、ピーク波長を蛍光体の励起に寄与させることができるので、蛍光体の発光波長の輝度を、更に向上させることができる。
【００３６】
図３に示すように、入射面Ｓ１を微細な凹凸面とすることができる。この凹凸面は、入射面Ｓ１をプラズマエッチング装置によるエッチングにより形成することができる。入射面Ｓ１を凹凸面とすることで、封止部５を透過した発光素子３からの光が、入射面で全反射して発光素子３への戻り光となってしまうことを防止することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、誘電体多層膜６が、屈折率ｎ１と屈折率ｎ２の２種類の誘電体膜６ａ，６ｂとしているが、屈折率ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４・・・というように、３種類以上の屈折率を有する誘電体膜を組み合わせて、第１の波長帯の光を閉じ込めるようにしてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態では、蛍光膜６１が誘電体多層膜６の内層として位置しているが、入射面または出射面として位置させてもよい。
【００３９】
更に、本実施の形態では、誘電体多層膜６が、第１の波長帯の光である青色光の一部を閉じ込めているが、全部を閉じ込めるようにすることもできる。例えば、発光素子が紫外光を発光するものとし、蛍光体を、青色光を発光するものとすれば、誘電体多層膜内で閉じ込められた紫外光が、蛍光体の青色光の発光に寄与するため、高輝度な青色光を発光する発光装置とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、蛍光体を励起する波長の光の利用効率を高めることで、発光効率を向上させることができるので、発光素子からの光に励起され、波長変換する蛍光体を含有した蛍光膜を有する発光装置に好適である。
【符号の説明】
【００４１】
１  発光装置
２  プリント配線基板
３  発光素子
４  ワイヤ
５  封止部
６  誘電体多層膜
６ａ，６ｂ  誘電体膜
２１  絶縁性基板
２２  配線パターン
２３  スルーホール電極
６１  蛍光膜
Ｓ１  入射面
Ｓ２  出射面
Ｐ  ピーク波長
【図１】
2015195242.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015195242.tif 000006