(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に第１の配置領域と第２の配置領域が定義された基板と、
前記基板の主面に配置された複数の青色発光素子と、
前記複数の青色発光素子からの出射光に励起されて励起光を出射する蛍光体を含有し、前記複数の青色発光素子の上方に配置された蛍光体シートと
を備え、
前記複数の青色発光素子が、前記第１の配置領域に配置されて第１の波長を発光スペクトルのピーク波長とする第１の出射光を出射する第１の青色発光素子、及び、前記第２の配置領域に配置されて前記第１の波長よりも少なくとも１０ｎｍの波長差を有する長波長の第２の波長を発光スペクトルのピーク波長とする第２の出射光を出射する第２の青色発光素子を含み、
前記蛍光体シートが、平面視で、前記蛍光体の成分及び配合比率の少なくともいずれかが異なる複数の蛍光体領域に分割され、
前記複数の蛍光体領域が、
前記第１の配置領域の上方の一部と前記第２の配置領域の上方の一部に連続的に配置された第１の蛍光体領域と、
前記第１の配置領域の上方の他の一部と前記第２の配置領域の上方の他の一部に連続的に配置された第２の蛍光体領域と
を含む
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
主面に第１の配置領域と第２の配置領域が定義された基板と、
前記基板の主面に配置された複数の青色発光素子と、
前記複数の青色発光素子からの出射光に励起されて励起光を出射する蛍光体を含有し、前記複数の青色発光素子の上方に配置された蛍光体シートと
を備え、
前記複数の青色発光素子が、前記第１の配置領域に配置されて第１の波長を発光スペクトルのピーク波長とする第１の出射光を出射する第１の青色発光素子、及び、前記第２の配置領域に配置されて前記第１の波長よりも少なくとも１０ｎｍの波長差を有する長波長の第２の波長を発光スペクトルのピーク波長とする第２の出射光を出射する第２の青色発光素子を含み、
前記蛍光体シートが、平面視で、前記蛍光体の成分及び配合比率の少なくともいずれかが異なる複数の蛍光体領域に分割され、
前記複数の蛍光体領域が、
前記第１の配置領域の上方の一部に配置された第１の蛍光体領域と、
前記第１の配置領域の上方の他の一部に配置された第２の蛍光体領域と、
前記第２の配置領域の上方の一部に配置された第３の蛍光体領域と、
前記第２の配置領域の上方の他の一部に配置された第４の蛍光体領域と
を含む
ことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記蛍光体シートの膜厚が５０μｍ〜１００μｍであり、
前記蛍光体シートに含有される前記蛍光体が、前記第１の出射光に励起されて第１の励起光を出射し、前記第２の出射光に励起されて第２の励起光を出射し、
前記第１の出射光と前記第１の励起光を混色した第１の色度の光と、前記第２の出射光と前記第２の励起光を混色した第２の色度の光とを混色した光を出力し、
前記第１の色度と前記第２の色度がｘｙ色度図において所定の色度について対称に位置し、且つ前記第１の色度及び前記第２の色度と前記所定の色度との差が０．０４以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２の配置領域の外側に前記第１の配置領域が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の青色発光素子を覆って前記基板と前記蛍光体シートの間に配置された中間層を更に備え、
前記中間層の屈折率が、前記蛍光体シートの屈折率よりも低く、
前記中間層の膜厚が、前記複数の青色発光素子の配置間隔の１／２よりも厚く、
前記複数の青色発光素子の相互間を順に接続するワイヤが前記中間層に埋め込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を励起して光を出力する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子と、発光素子によって励起される蛍光体とを用いた発光装置が実用化されている。この発光装置は、ＬＥＤと蛍光体からそれぞれ出射される光の発光スペクトルを組み合わせて、所定の色度の光を出力する。更に、複数の発光素子を配列したチップ・オン・ボード（Chip on board：ＣＯＢ）タイプの発光装置が開示されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第１３／１５０５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＣＯＢタイプの発光装置に関しては、高い演色性の光を出力するための検討が十分ではない。即ち、発光素子を密集して配置したことにより発光素子の出射光や蛍光体から出射される励起光の受ける影響が、十分に検討されていない。本発明は、高い演色性の出力光が得られるＣＯＢタイプの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】
【０００５】
本発明の一態様によれば、主面に第１の配置領域と第２の配置領域が定義された基板と、基板の主面に配置された複数の青色発光素子と、複数の青色発光素子からの出射光に励起されて励起光を出射する蛍光体を含有し、複数の青色発光素子の上方に配置された蛍光体シートとを備え、複数の青色発光素子が、第１の配置領域に配置されて第１の波長を発光スペクトルのピーク波長とする第１の出射光を出射する第１の青色発光素子、及び、第２の配置領域に配置されて第１の波長よりも少なくとも１０ｎｍの波長差を有する長波長の第２の波長を発光スペクトルのピーク波長とする第２の出射光を出射する第２の青色発光素子を含み、蛍光体シートが、平面視で、蛍光体の成分及び配合比率の少なくともいずれかが異なる複数の蛍光体領域に分割され、複数の蛍光体領域が、第１の配置領域の上方の一部と第２の配置領域の上方の一部に連続的に配置された第１の蛍光体領域と、第１の配置領域の上方の他の一部と第２の配置領域の上方の他の一部に連続的に配置された第２の蛍光体領域とを含む窒化物半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高い演色性の出力光が得られるＣＯＢタイプの発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】青色発光素子の色度差を説明するためのｘｙ色度図である。
【図３】参考例のＳＭＤの構成を示す模式図である。
【図４】図３に示したＳＭＤの出力光の演色評価数を示す表である。
【図５】比較例の発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図６】図５に示した発光装置の出力光の演色評価数を示す表である。
【図７】図３に示したＳＭＤと図５に示した発光装置の出力光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の基板の配置領域の例示す模式的な平面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の基板の配置領域の他の例を示す平面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の基板の配置領域の他の例を示す平面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の他の構成を示す模式的な断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の中間層の膜厚と青色発光素子の配置間隔を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る発光装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の第１の変形例に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の第２の変形例に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図１７】本発明の第１及び第２の実施形態に係る発光装置の出力光の例を示す表である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図２２】本発明の第４の実施形態の第１の変形例に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態の第２の変形例に係る発光装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図２４】本発明のその他の実施形態に係る発光装置の基板の配置領域の例を示す平面図である。
【図２５】本発明のその他の実施形態に係る発光装置の基板の配置領域の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【０００９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る発光装置は、図１に示すように、基板４０と、基板４０の主面に配置された複数の青色発光素子１０と、青色発光素子１０の上方に配置された蛍光体シート３０を備える。また、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２を覆って、中間層２０が基板４０と蛍光体シート３０の間に配置されている。
【００１０】
青色発光素子１０は、複数の第１の青色発光素子１１と複数の第２の青色発光素子１２を含む。「青色発光素子１０」は、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２の総称である。
【００１１】
第１の青色発光素子１１は、第１の波長を発光スペクトルのピーク波長とする出射光（以下において「第１の出射光」という。）を出射する。第２の青色発光素子１２は、第１の波長よりも長波長の第２の波長を発光スペクトルのピーク波長とする出射光（以下において「第２の出射光」という。）を出射する。ここで、「ピーク波長」とは、発光スペクトルにおける強度のピーク値の波長である。なお、後述するように、第１の波長と第２の波長の差は、２０ｎｍ〜４０ｎｍであることが好ましい。
【００１２】
基板４０の主面には、第１の配置領域４１及び第２の配置領域４２が定義されている。第１の青色発光素子１１は第１の配置領域４１に配置され、第２の青色発光素子１２は第２の配置領域４２に配置されている。このように、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２とは、基板４０の主面の異なる領域に分離して配置されている。
【００１３】
蛍光体シート３０は、青色発光素子１０の出射光によって励起される蛍光体を含有するシートであり、例えばシリコーン樹脂シートなどである。蛍光体シート３０に含有される蛍光体は、第１の出射光に励起されて第１の励起光を出射し、第２の出射光に励起されて第２の励起光を出射する。蛍光体シート３０には、発光装置から所望の色度の出力光が出力されるように設定された成分や配合比率で、緑色蛍光体や赤色蛍光体などの蛍光体が含まれている。例えば、第１の出射光と第１の励起光を混色した第１の色度の白色光と、第２の出射光と第２の励起光を混色した第２の色度の白色光とを混色した光が、発光装置から出力される。
【００１４】
蛍光体シート３０は、中間層２０に貼り付けられている。蛍光体シート３０は中間層２０に密着し、中間層２０を介して基板４０と蛍光体シート３０が一体化している。青色発光素子１０からの出射光は、中間層２０を透過して蛍光体シート３０に入射する。中間層２０は、例えば透光性の樹脂を基板４０に塗布して形成される。中間層２０には、シリコーン樹脂膜などが好適に使用される。
【００１５】
ワイヤ５０によって青色発光素子１０の相互間が順に接続されている。ワイヤ５０は、図示を省略する駆動電源に接続されている。この駆動電源から供給される駆動電流によって、青色発光素子１０は発光する。図１に示すように中間層２０に埋め込むことにより、ワイヤ５０を保護することができる。
【００１６】
以下に、ピーク波長の異なる第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２とを用いて所定の色度の光を出力する方法について説明する。
【００１７】
太陽光が連続的なスペクトルであるのに対し、単一のピーク波長の青色発光素子のみを用いて実現した光は、スペクトルの組合せであることから、非連続な合成スペクトルである。これに対し、ピーク波長の異なる２つの青色発光素子を用い、緑色蛍光体と赤色蛍光体の励起特性を利用することによって、高い演色性の光を出力させることができる。
【００１８】
本発明者らの検討によれば、以下の選択条件を満たす第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２を用いて、高い演色性の光を出力することができる。その選択条件は、第１の出射光と第１の励起光を混色させた光の色度（第１の色度）と第２の出射光と第２の励起光を混色させた光の色度（第２の色度）が、所定の狙い色度についてｘｙ色度図で対称に位置することである。更に、第１の色度及び第２の色度と狙い色度との差が０．０４以下であることである。
【００１９】
狙い色度について対称にそれぞれの色度を設定した２つの光を混色させることによって、狙い色度の出力光が得られる。また、出力光の演色評価数を全体的に高くすることができる。これは、以下のように、ピーク波長が異なる２つの青色発光素子の強度が制御されることによる。
【００２０】
低い色度の出力光を作る場合は、青色光を消費する蛍光体の量が少ないために、青色発光素子の出射光の減少が少なく、出力光における青色光の強度のピーク値が高い。一方、高い色度の出力光を作る場合は、蛍光体の量が多いために、出力光における青色光の強度のピーク値が低い。このように、色度を変えることにより、青色光の強度が調整される。これにより、２０００Ｋ〜１００００Ｋの広い範囲で、高演色性の光を出力することができる。
【００２１】
更に、本発明者らは、第１の色度及び第２の色度と狙い色度とのｘｙ色度図における色度差が０．０３〜０．０４の範囲の場合に、高い演色性が得られることを見出した。色度差が０．０４よりも大きいと、演色性が低下し、演色評価数にばらつきが生じる。特に、演色評価数Ｒ１２が大きく低下する。したがって、高演色性の光を出力するためには、色度差が０．０４以下であることが好ましい。
【００２２】
図２に、第１の色度Ｃ１及び第２の色度Ｃ２と狙い色度Ｃ０との関係を示す。色度差ΔＣは、ｘ座標の差Δｘとｙ座標の差Δｙを用いて、以下の式（１）で表される：
ΔＣ＝｛（Δｘ）2＋（Δｙ）2｝1/2  ・・・（１）
また、本発明者らは、第１の青色発光素子１１のピーク波長が４３０ｎｍ〜４４５ｎｍの波長範囲に含まれ、第２の青色発光素子１２のピーク波長が４５５ｎｍ〜４７０ｎｍの波長範囲に含まれる場合に、演色評価数を高くできることを確認した。このため、第１の波長と第２の波長の波長差は少なくとも１０ｎｍであり、２０ｎｍ〜４０ｎｍであることが好ましい。なお、出力光の演色性を高めるために、第１の青色発光素子１１のピークと第２の青色発光素子１２のピークは、完全に分離していることが好ましい。
【００２３】
第１の青色発光素子１１や第２の青色発光素子１２は、例えば青色ＬＥＤである。ＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤなどが、青色発光素子１０に好適に使用される。
【００２４】
蛍光体シート３０は、第１の青色発光素子１１及び第２の青色発光素子１２の出射光に励起されて緑色光を出射する緑色蛍光体や赤色光を出射する赤色蛍光体を含有する。上記の選択条件を満たすように、蛍光体シート３０に含有される蛍光体の成分や配合比率が設定される。即ち、第１の青色発光素子１１の第１の出射光と、第１の出射光に励起された蛍光体から出射される第１の励起光を混色して第１の色度Ｃ１の光になるように、蛍光体シート３０に含有される蛍光体の成分や配合比率を設定する。更に、第２の青色発光素子１２の第２の出射光と、第２の出射光に励起された蛍光体から出射される第２の励起光を混色して第２の色度Ｃ２の光になるように、蛍光体シート３０に含有される蛍光体の成分や配合比率を設定する。
【００２５】
なお、すべての演色評価数が高い、所望の色度の出力光を得るためには、青色発光素子１０によって励起される蛍光体によるスペクトル形状の制御も重要である。所定の発光スペクトルを有する出力光を得るために、蛍光体シート３０に含有される蛍光体の種類が適宜選択される。
【００２６】
例えば、緑色蛍光体に、第１の強度を示す第１の波長と第１の強度よりも小さい第２の強度を示す第２の波長を有する発光スペクトルの緑色光を出射する蛍光体を使用する。そして、赤色蛍光体に、緑色光に対して第１の波長よりも第２の波長における吸収が少ない吸収スペクトルの赤色光を出射する蛍光体を使用する。赤色蛍光体によって第２の波長よりも第１の波長において緑色光が多く消費されるため、第１の波長の強度と第２の波長の強度が逆転する。その結果、波長バランスの取れた、波長分布の凹凸の少ない発光スペクトルの出力光が得られる。以下に、蛍光体シート３０に含有される蛍光体の例を示す。
【００２７】
緑色蛍光体や黄色蛍光体には、賦活材がＣｅ3+であるスカンデート系酸化物又はスカンジウム系酸化物を用いる。例えば、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ3+などのスカンジウム系酸化物やこれに類するもの、Ｃａ3Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ3などのスカンジウム系ケイ酸塩やこれに類するものを使用可能である。また、青色光によって励起されるＹＡＧ、ＬｕＡＧ、ＢＯＳＳなどの一般的な蛍光体も使用可能である。例えば、ＹＡＧ系のＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ3+、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+など、ＬｕＡＧ系のＬｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+など、ＢＯＳＳ系の（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+などを使用可能である。また、ＬＳＮ系のＬａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ3+なども使用可能である。
【００２８】
赤色蛍光体には、広い帯域を持つ窒化物系の蛍光体などを使用する。例えば、Ｅｕ2+で賦活されたＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+や（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+などの窒化アルミニウム系蛍光体を使用可能である。
【００２９】
図３に、上記の選択条件を満たす第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２を用いた表面実装デバイス（ＳＭＤ）の参考例を示す。参考例のＳＭＤは、パッケージ４０Ａの凹部の底面に第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２を１個ずつ搭載した２in１タイプのＳＭＤである。パッケージ４０Ａの凹部に充填された蛍光体含有樹脂３０Ａによって、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２は覆われている。
【００３０】
蛍光体含有樹脂３０Ａは、第１の出射光に励起されて第１の励起光を出射し、第２の出射光に励起されて第２の励起光を出射するように、含有する蛍光体の成分や配合比率が設定されている。図３に示したＳＭＤは、第１の出射光と第１の励起光を混色した第１の色度の光と、第２の出射光と第２の励起光を混色した第２の色度の光とを混色させて、所定の色度の光を出力する。
【００３１】
図３に示したＳＭＤにおいて、５０００Ｋでの平均演色評価数Ｒａ（Ｒ１〜Ｒ８の平均）＞９５、及び特殊演色評価数Ｒｉ（ｉ＝９〜１５）＞９０のＡＡＡ級超高演色の出力光が得られた。図４に、図３に示したＳＭＤの出力光の平均演色評価数Ｒａと特殊演色評価数Ｒｉを示す。
【００３２】
上記の結果を踏まえ、本発明者らは、複数の第１の青色発光素子１１と複数の第２の青色発光素子１２を基板４０の主面に配置し、これらを蛍光体含有樹脂３０Ａで覆ったＣＯＢタイプの発光装置を試作した。試作した発光装置を図５に示す。図５は平面図であり、蛍光体含有樹脂３０Ａ（図示略）を透過して第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２が表示されている。青色発光素子１０に駆動電流を供給するワイヤ５０は図示を省略している。
【００３３】
図５に示す発光装置では、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２が、基板４０の主面に交互に配置されている。つまり、第１の青色発光素子１１の配置領域と第２の青色発光素子１２の配置領域とが分離されていない混成実装である。
【００３４】
図６に、図５に示した発光装置の平均演色評価数Ｒａと特殊演色評価数Ｒｉを示す。図５に示した発光装置において、図３に示したＳＭＤと同じ第１の青色発光素子１１、第２の青色発光素子１２、及び蛍光体含有樹脂３０Ａを使用した。しかし、図６に示すように、超高演色の出力光を得ることができなかった。また、比較例の発光装置の出力光の明るさは、ＳＭＤの出力光の明るさから予測される明るさの１／３程度であった。
【００３５】
図７に、図３に示したＳＭＤの出力光の発光スペクトルを「特性Ｓ１」として示し、図５に示した比較例の発光装置の発光スペクトルを「特性Ｓ２」として示す。図７の横軸は波長であり、縦軸は、特性Ｓ１と特性Ｓ２のそれぞれについてピーク値を１として規格化した強度である。図７で、ピーク波長Ｐ１は第１の青色発光素子１１のピーク波長であり、ピーク波長Ｐ２は第２の青色発光素子１２のピーク波長である。
【００３６】
特性Ｓ２で示した比較例の発光装置の発光スペクトルでは、特性Ｓ１と比較して、短波側のピーク波長Ｐ１と長波側のピーク波長Ｐ２での強度の大小関係が逆転している。つまり、特性Ｓ１ではピーク波長Ｐ１での強度がピーク波長Ｐ２での強度よりも高いが、特性Ｓ２ではピーク波長Ｐ１での強度がピーク波長Ｐ２での強度よりも低い。比較例の発光装置では、光出力は短波側が長波側の１／３程度である。更に、特性Ｓ２では、長波側のピーク波長Ｐ２が、より長波側にシフトしている。以下に、短波側のピーク波長Ｐ１での強度が大きく減少する現象（以下、「第１の現象」という。）と、ピーク波長Ｐ２がより長波長になる現象（以下、「第２の現象」という。）に関して、特性Ｓ２が特性Ｓ１から変化した原因について検討する。
【００３７】
先ず、第１の現象は、図５に示した比較例の発光装置において、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２が基板４０に混成実装されていることに起因する。ピーク波長の短い第１の青色発光素子１１の第１の出射光は、ピーク波長の長い第２の青色発光素子１２に吸収されやすい。つまり、バンドギャップが相対的に広い第１の青色発光素子１１から出射される第１の出射光の多くが、バンドギャップが相対的に狭い第２の青色発光素子１２に吸収される。このため、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２が密集して混在している比較例の発光装置では、第１の出射光が大きく減少する。
【００３８】
これに対し、図１に示した発光装置では、基板４０の主面を第１の配置領域４１と第２の配置領域４２の２つの領域に分割し、第１の配置領域４１に第１の青色発光素子１１のみを配置し、第２の配置領域４２に第２の青色発光素子１２のみを配置する。これにより、第１の出射光の減少を抑制できる。つまり、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２とを分離して配置することにより、第１の出射光が第２の青色発光素子１２に吸収され難くすることができる。その結果、第１の現象を抑制できる。
【００３９】
なお、第１の出射光が第２の青色発光素子１２に吸収されることを抑制するには、第１の配置領域４１と第２の配置領域４２との境界線は短いほどよい。このため、基板４０の主面が、１の境界線によって第１の配置領域４１と第２の配置領域４２とに分割されていることがより好ましい。例えば、図８に示すように、基板４０の主面を直線状の境界線によって２分割して第１の配置領域４１と第２の配置領域４２を定義する。なお、図８では蛍光体シート３０が基板４０の主面の全体を覆っている。
【００４０】
ところで、第１の青色発光素子１１の個数を第２の青色発光素子１２の個数よりも多くすることによって、第２の青色発光素子１２に吸収されることによる第１の出射光の減少を補うことができる。例えば、短波側が長波側の１／３程度の光出力である場合に、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２の個数の比を３対１にする。しかしながら、個数の比を変更する対策では、発光装置の出力光の明るさが低下してしまう。したがって、第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２とを分離して配置する対策が有効である。
【００４１】
なお、第１の出射光が第２の青色発光素子１２に吸収されることに起因するピーク波長Ｐ１での強度の減少を抑制するために、第１の青色発光素子１１を基板４０の主面の外側に配置し、第２の青色発光素子１２を内側に配置することが好ましい。例えば、図９に示すように、帯状の第２の配置領域４２の両側に半円形状の第１の配置領域４１を定義する。或いは、図１０に示すように、第１の配置領域４１と第２の配置領域４２を平面視で同心円状に定義してもよい。即ち、平面視で円形状の第２の配置領域４２の外側に、平面視で環形状の第１の配置領域４１を定義する。
【００４２】
次に、第２の現象の原因について検討する。第２の現象は、第２の青色発光素子１２の第２の出射光において、長波側よりも短波側での消費量が多いために生じている。これは、蛍光体含有樹脂３０Ａの内部において励起光の一部が蛍光体を励起する現象（以下において「フォトンリサイクル」という。）が、青色発光素子１０を密集して配置したことによって顕著になったためである。
【００４３】
例えば、緑色蛍光体から出射された励起光が赤色蛍光体を励起したり、赤色蛍光体から出射された励起光が赤色蛍光体を更に励起したりする。このような励起が繰り返されるフォトンリサイクルによって、第２の出射光の短波側での消費量が増大する。ピーク波長の異なる第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２の出射光及び励起光のバランスが重要な発光装置では、フォトンリサイクルは特に問題になる。フォトンリサイクルによる発光スペクトルの変形を考慮した設計もあり得るが、設計の自由度が低くなる。
【００４４】
フォトンリサイクルを抑制するためには、蛍光体の存在する領域を光が速やかに通過することが有効である。つまり、蛍光体が含有された領域を光が通過する距離を短くすることにより、フォトンリサイクルの影響が抑制される。このため、図１に示した発光装置では、蛍光体シート３０の膜厚Ｔ３を薄くすることによってフォトンリサイクルを抑制する。
【００４５】
蛍光体の存在する領域を薄くする方法としては、蛍光体シートを青色発光素子１０に直接被せ、軟化させて青色発光素子１０を包み込むという従来の蛍光体シートの利用方法でも可能である。しかし、青色発光素子１０が高密度実装された場合には、隣り合う青色発光素子１０や蛍光体膜に影響されてしまうことになり、フォトンリサイクルの影響を抑制する目的を満たせない。そこで、青色光を出しきり、上方に配置した蛍光体膜で変換させるという構造を検討した。
【００４６】
上記蛍光体膜は、薄くすることにより含有蛍光体密度が高くなり、蛍光体膜での青色透過光の平均自由長が短くなるというデメリットが予想された。しかし、薄くすることにより蛍光体の有効利用効率（機能しない蛍光体の減少）が向上した。これにより、蛍光体の２０％〜３０％の減量が可能になり、且つ、フォトンリサイクルに特に影響する緑色蛍光体の配合比率を１０％程度減らすことができた。このため、蛍光体膜を体積比で従来の１／２〜１／４程度に減らしても、ほぼ光束に変化が無いことを確認した。具体的には、膜厚が５０μｍ〜１００μｍの蛍光体膜を青色発光素子１０の上方に配置することにより、スペクトル波形の変化を抑え、且つ光束の減少の少ないＣＯＢタイプの発光装置を得ることができた。
【００４７】
上記のように、本発明者らが検討を重ねた結果、蛍光体シート３０の膜厚Ｔ３を５０μｍ〜１００μｍにすることにより、第２の現象の発生が抑制されることを見出した。
【００４８】
以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る発光装置では、第１の配置領域４１に配置される複数の第１の青色発光素子１１と、第２の配置領域４２に配置される複数の第２の青色発光素子１２とが、基板４０の主面において分離して配置される。第１の青色発光素子１１と第２の青色発光素子１２とが混在して配置されていないことにより、第１の出射光が第２の青色発光素子１２に吸収され難い。その結果、第１の出射光が減少する第１の現象を抑制できる。更に、蛍光体シート３０の膜厚Ｔ３を５０μｍ〜１００μｍにすることにより、フォトンリサイクルが抑制される。その結果、ピーク波長Ｐ２がより長波長になる第２の現象が抑制される。したがって、図１に示した発光装置によれば、光出力は図３に示したＳＭＤと同程度であり、超高演色の出力光が得られる。
【００４９】
既に述べたように、青色発光素子１０への駆動電流の供給はワイヤ５０によって行われる。例えば、ワイヤ５０によって直列接続した複数個の青色発光素子１０からなる発光素子列を並列接続する。このとき、発光素子列に含まれる青色発光素子１０の個数は任意に設定できるが、これらを並列接続するために、発光素子列に含まれる青色発光素子１０のしきい値電圧Ｖｆのトータル値は、すべての発光素子列で同じにしておくことが必要である。例えば、それぞれの発光素子列に含まれる第１の青色発光素子１１の個数と第２の青色発光素子１２の個数を、発光素子列で同一にする。
【００５０】
図１に示した発光装置では、青色発光素子１０からの出射光は、中間層２０を通過して蛍光体シート３０に入射する。このため、中間層２０には光透過性の材料を用いる。例えば、中間層２０に透明の樹脂膜を使用する。或いは、フィラー入りの樹脂膜を使用するなどして、中間層２０の内部で光が散乱されるようにしてもよい。また、図１１に示すように中間層２０と蛍光体シート３０との界面に断面が略三角形状のプリズム状突起を形成して、中間層２０を通過した光が蛍光体シート３０に入射しやすくしてもよい。
【００５１】
なお、中間層２０の屈折率は、蛍光体シート３０の屈折率よりも低いことが好ましい。これにより、青色発光素子１０からの出射光が中間層２０と蛍光体シート３０との界面で反射されることが抑制され、発光装置の出力効率の低下を防止できる。
【００５２】
ところで、青色発光素子１０と蛍光体シート３０との距離が一定程度よりも短い場合、即ち、中間層２０の膜厚Ｔ２が薄い場合には、蛍光体シート３０の光出力面に色むらが生じるおそれがある。具体的には、青色発光素子１０の上方で青色光が強く、青色発光素子１０と青色発光素子１０の間の中間領域の上方で蛍光体からの励起光の色が強くなる。これは、中間層２０の膜厚Ｔ２が薄い場合に、青色発光素子１０の上方に比べて中間領域の上方で青色発光素子１０からの出射光が蛍光体シート３０に入射する量が少ないためである。
【００５３】
蛍光体シートの光出力面の色むらは、発光装置からの出力光で直接に照射する場合はあまり問題にならない。しかし、発光装置からの出力光をレンズなどの光学素子を透過させて照射する場合には、色むらが色差として現れる可能性がある。
【００５４】
蛍光体シート３０の光出力面の色むらを抑制するためには、青色発光素子１０と蛍光体シート３０との距離を広くすることが有効である。つまり、中間層２０の膜厚Ｔ２を、蛍光体シート３０の色むらが生じない程度に厚くする。例えば、青色発光素子１０からの出射光が蛍光体シート３０に入射する入射角を、中間領域において４５度以下にする。このためには、中間層２０の膜厚Ｔ２を、青色発光素子１０の配置間隔Ｗの１／２よりも厚くする（図１２参照。）。これにより、中間領域の上方に入射する青色発光素子１０からの出射光が少ないことに起因する蛍光体シート３０の光出力面の色むらを抑制することができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る発光装置は、図１３に示すように、蛍光体シート３０が平面視で第１の蛍光体領域３１と第２の蛍光体領域３２に分割されている。第１の蛍光体領域３１と第２の蛍光体領域３２は、含有される蛍光体の成分及び配合比率の少なくともいずれかが異なる。図１３に示す発光装置は、蛍光体シート３０が分割されている点が、一定の成分及び配合比率で蛍光体が含有される蛍光体シート３０によって基板４０の主面の全体が覆われた第１の実施形態に係る発光装置と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同様である。なお、以下において、蛍光体シート３０の分割された個々の領域を「蛍光体領域」という。また、基板４０の主面の分割された個々の領域を「配置領域」という。
【００５６】
図１３に示した発光装置では、図１４に示すように、第１の蛍光体領域３１が第１の配置領域４１の上方の全体に配置され、第２の蛍光体領域３２が第２の配置領域４２の上方の全体に配置されている。第１の青色発光素子１１の第１の出射光によって第１の蛍光体領域３１に含有される蛍光体が励起されて、第１の励起光が出射される。そして、第１の出射光と第１の励起光とが混色されて、色度１の光が出力される。一方、第２の青色発光素子１２の第２の出射光によって第２の蛍光体領域３２に含有される蛍光体が励起されて、第２の励起光が出射される。そして、第２の出射光と第２の励起光とが混色されて、色度２の光が出力される。このように、図１３に示した発光装置では、色度１の光と色度２の光が出力される。
【００５７】
第２の実施形態に係る発光装置では、第１の蛍光体領域３１に含有される蛍光体と第２の蛍光体領域３２に含有される蛍光体の成分や配合比率を独立して変えることができる。このため、第１の色度と第２の色度の種々の組み合わせで、発光装置から光を出力させることができる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００５８】
蛍光体シート３０は、任意の形状に精度よく加工することが容易である。このため、蛍光体シート３０を用いることにより、基板４０の配置領域に合わせて蛍光体領域を容易に設定することができる。蛍光体シート３０を配置するのではなく蛍光体を含有する樹脂を塗布して蛍光体膜を形成する場合には、蛍光体領域を精度よく形成することは困難である。例えば、樹脂を塗布する場合には配置領域の境界線に合わせて仕切り壁を形成する必要があるが、仕切り壁を高い精度で形成することは困難であり、色度ばらつきが生じる。
【００５９】
なお、青色発光素子１０からの出射光の第１の蛍光体領域３１と第２の蛍光体領域３２との境界面での混合を少なくするためには、中間層２０の膜厚Ｔ２が薄いほど好ましい。このため、中間層２０の膜厚Ｔ２は、例えば、ワイヤ５０の全体が埋め込まれるぎりぎりの厚みにする。ただし、既に説明したように、蛍光体シート３０の光出力面の色むらを抑制するために、中間層２０の膜厚Ｔ２は青色発光素子１０の配置間隔Ｗの１／２よりも厚いことが好ましい。
【００６０】
＜第１の変形例＞
図１３に示した発光装置では、１つの配置領域に１つの蛍光体領域を配置している。即ち、第１の配置領域４１に第１の蛍光体領域３１が重ねて配置され、第２の配置領域４２に第２の蛍光体領域３２が重ねて配置されている。しかし、蛍光体領域と配置領域を１対１に対応させなくてもよい。即ち、１つの配置領域について複数の蛍光体領域を配置してもよい。
【００６１】
例えば、図１５に示した発光装置では、第１の配置領域４１の上方の一部と第２の配置領域４２の上方の一部に連続的に第１の蛍光体領域３１が配置されている。そして、第１の配置領域４１の上方の他の一部と第２の配置領域４２の上方の他の一部に連続的に第２の蛍光体領域３２が配置されている。
【００６２】
このため、第１の出射光と第１の出射光に励起されて第１の蛍光体領域３１で励起された励起光を混色した光と、第２の出射光と第２の出射光に励起されて第１の蛍光体領域３１で励起された励起光を混色した光とが混色され、色温度Ａの出力光が得られる。一方、第１の出射光と第１の出射光に励起されて第２の蛍光体領域３２で励起された励起光を混色した光と、第２の出射光と第２の出射光に励起されて第２の蛍光体領域３２で励起された励起光を混色した光とが混色され、色温度Ｂの出力光が得られる。
【００６３】
上記のように、図１５に示した発光装置では、１つの配置領域について蛍光体の成分や配合比率の異なる複数の蛍光体領域を配置して、異なる色温度の領域が形成される。このため、図８や図１３に示した発光装置では設計した所定の色温度の光が出力されるのに対し、図１５に示した発光装置では、発光装置の出力光の色温度を調整して調色が可能である。即ち、駆動電流の大きさやパルス周期の調整などにより青色発光素子１０からの出射光の強度を蛍光体領域ごとに調整して、一定の範囲で発光装置の出力光の調色が可能である。例えば、３０００Ｋと５０００Ｋの出力光が得られるように設定された蛍光体領域をそれぞれ用意することにより、３０００Ｋ〜５０００Ｋの範囲での出力光の調色ができる。
【００６４】
＜第２の変形例＞
図１５に示した発光装置では、異なる配置領域それぞれの一部について共通の蛍光体領域を配置している。これに対し、配置領域ごとに異なる複数の蛍光体領域を配置してもよい。
【００６５】
例えば、図１６に示す発光装置では、第１の配置領域４１の上方の一部に第１の蛍光体領域３１が配置され、第１の配置領域４１の上方の他の一部に第２の蛍光体領域３２が配置されている。そして、第２の配置領域４２の上方の一部に第３の蛍光体領域３３が配置され、第２の配置領域４２の上方の他の一部に第４の蛍光体領域３４が配置されている。即ち、蛍光体シート３０が、４つの蛍光体領域に分割されている。
【００６６】
これにより、例えば、第１の配置領域４１の第１の蛍光体領域３１が配置された領域から色度１Ａの光を出力させ、第１の配置領域４１の第２の蛍光体領域３２が配置された領域から色度１Ｂの光を出力させられる。また、第２の配置領域４２の第３の蛍光体領域３３が配置された領域から色度２Ａの光を出力させ、第２の配置領域４２の第４の蛍光体領域３４が配置された領域から色度２Ｂの光を出力させられる。つまり、図１６に示した発光装置から、４種類の色度の光を出力させることができる。
【００６７】
なお、図１６に示した発光装置においても、図１５に示した発光装置と同様に、青色発光素子１０からの出射光の強度を調整することによって発光装置の出力光の調色が可能である。
【００６８】
図１７に、図１、図１３、図１５及び図１６に示した発光装置からの出力光の色度についてまとめた表を示す。図１７において、「発光装置」の欄に記載した「１」〜「４」が、それぞれ図１、図１３、図１５、図１６に示した発光装置に対応する。「蛍光体領域」の欄は、蛍光体シート３０を分割した蛍光体領域の数である。なお、図１７の「出力光」の欄における「単色」は、発光装置から所定の狙い色度の光が出力されることを示し、「調色」は発光装置の出力光の調色が可能であることを示す。
【００６９】
上記のように、配置領域と蛍光体領域の組み合わせにより、色度の異なる複数の光が発光装置から出力される。蛍光体領域の分割の仕方によって、色度の種類は任意に設定可能である。蛍光体を含有する樹脂を塗布する場合と比べて、形状の加工が容易な蛍光体シート３０を用いることにより、それぞれの蛍光体領域の配置される領域を精密に設定できる。これにより、色度のばらつきを抑制できる。
【００７０】
（第３の実施形態）
上記では、基板４０の主面が第１の配置領域４１と第２の配置領域４２の２つに分割された発光装置について、蛍光体シート３０を分割する場合について説明した。図９に示したように３つの配置領域が定義された発光装置についても、同様に蛍光体シート３０を分割することができる。
【００７１】
図１８に、図９に示した発光装置において、配置領域ごとに蛍光体シート３０を分割した例を示す。即ち、外側に配置された２つの第１の配置領域４１に第１の蛍光体領域３１がそれぞれ重ねて配置され、内側に配置された第２の配置領域４２に第２の蛍光体領域３２が重ねて配置されている。これにより、第１の配置領域４１に第１の蛍光体領域３１を重ねた領域では色度１の光が出力され、第２の配置領域４２に第２の蛍光体領域３２を重ねた領域では色度２の光が出力される。
【００７２】
＜第１の変形例＞
図１９に、図９に示した発光装置において、１つの配置領域について複数の蛍光体領域を配置した例を示す。図１９に示した発光装置では、第１の配置領域４１の上方の一部と第２の配置領域４２の上方の一部に連続的に第１の蛍光体領域３１が配置されている。具体的には、図１９の紙面の右側（以下において、単に「右側」という。）に配置された第１の配置領域４１と第２の配置領域４２の右側の部分に重ねて第１の蛍光体領域３１が配置されている。そして、紙面の左側（以下において、単に「左側」という。）に配置された第１の配置領域４１と第２の配置領域４２の左側の部分に重ねて第２の蛍光体領域３２が配置されている。
【００７３】
図１９に示した発光装置の右側の領域から、第１の出射光と第１の蛍光体領域３１の励起光を混色した光と、第２の出射光と第１の蛍光体領域３１の励起光を混色した光とが混色され、色温度Ａの出力光が得られる。一方、発光装置の左側の領域から、第１の出射光と第２の蛍光体領域３２の励起光を混色した光と、第２の出射光と第２の蛍光体領域３２の励起光を混色した光とが混色され、色温度Ｂの出力光が得られる。
【００７４】
＜第２の変形例＞
図２０に、図９に示した発光装置において、配置領域ごとに異なる複数の蛍光体領域を配置した例を示す。図２０に示した発光装置では、右側の第１の配置領域４１に第１の蛍光体領域３１が重ねて配置され、左側の第１の配置領域４１に第２の蛍光体領域３２が重ねて配置されている。そして、第２の配置領域４２の一部に第３の蛍光体領域３３が重ねて配置され、第２の配置領域４２の他の一部に第４の蛍光体領域３４が重ねて配置されている。図２０に示した発光装置からは、図１６に示した発光装置と同様に、配置領域と蛍光体領域の組み合わせに応じて４種類の色度の光が出力される。
【００７５】
以上に説明したように、第３の実施形態に係る発光装置では、第２の実施形態に係る発光装置と同様に、配置領域と蛍光体領域の組み合わせにより、色温度の異なる複数の光や色度の異なる複数の光を出力することができる。他は、第２の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００７６】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る発光装置では、基板４０の主面に同心円状に２つの配置領域が定義され、且つ蛍光体シート３０が分割される。例えば、図１０に示したように同心円状に２つの配置領域が定義された発光装置について、蛍光体シート３０を分割する。
【００７７】
図２１に、図１０に示した発光装置において、配置領域ごとに蛍光体シート３０を分割した例を示す。即ち、外側に配置された第１の配置領域４１に第１の蛍光体領域３１が重ねて配置され、内側に配置された第２の配置領域４２に第２の蛍光体領域３２が重ねて配置されている。これにより、第１の配置領域４１に第１の蛍光体領域３１を重ねた領域では色度１の光が出力され、第２の配置領域４２に第２の蛍光体領域３２を重ねた領域では色度２の光が出力される。
【００７８】
＜第１の変形例＞
図２２に、図１０に示した発光装置において、１つの配置領域について複数の蛍光体領域を配置した例を示す。図２０に示した発光装置では、第１の配置領域４１の上方の一部と第２の配置領域４２の上方の一部に連続的に第１の蛍光体領域３１が配置されている。具体的には、第１の配置領域４１の右側の円弧形状の領域と第２の配置領域４２の右側の半円形状の領域に重ねて第１の蛍光体領域３１が配置されている。そして、第１の配置領域４１の左側の円弧形状の領域と第２の配置領域４２の左側の半円形状の領域に重ねて第２の蛍光体領域３２が配置されている。
【００７９】
図２２に示した発光装置の右側の領域から、第１の出射光と第１の蛍光体領域３１の励起光を混色した光と、第２の出射光と第１の蛍光体領域３１の励起光を混色した光とが混色され、色温度Ａの出力光が得られる。一方、発光装置の左側の領域から、第１の出射光と第２の蛍光体領域３２の励起光を混色した光と、第２の出射光と第２の蛍光体領域３２の励起光を混色した光とが混色され、色温度Ｂの出力光が得られる。
【００８０】
＜第２の変形例＞
図２３に、図１０に示した発光装置において、配置領域ごとに異なる複数の蛍光体領域を配置した例を示す。図２３に示した発光装置では、第１の配置領域４１の右側の円弧形状の領域に第１の蛍光体領域３１が重ねて配置され、第１の配置領域４１の左側の円弧形状の領域に第２の蛍光体領域３２が重ねて配置されている。そして、第２の配置領域４２の紙面の上側の半円形状の領域に第３の蛍光体領域３３が重ねて配置され、第２の配置領域４２の紙面の下側の半円形状の領域に第４の蛍光体領域３４が重ねて配置されている。図２３に示した発光装置からは、図１６に示した発光装置と同様に、配置領域と蛍光体領域の組み合わせによって４種類の色度の光が出力される。なお、図２３に示した発光装置では、蛍光体領域ごとに青色発光素子１０の出射光の強度を調整するには、ワイヤ５０の配線に工夫が必要である。
【００８１】
以上に説明したように、第４の実施形態に係る発光装置においても配置領域と蛍光体領域の組み合わせにより、色温度の異なる複数の光や色度の異なる複数の光を出力することができる。他は、第２の実施形態や第３の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００８２】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８３】
例えば、上記の説明では、ピーク波長Ｐ１での強度の減少を抑制するために、図９や図１０に示したように第２の配置領域４２の外側に第１の配置領域４１を配置する発光装置を示した。しかし、図２４や図２５に示すように、第１の配置領域４１を内側に配置し、第２の配置領域４２を外側に配置してもよい。図２４に示した発光装置では、帯状の第１の配置領域４１の両側に半円形状の第２の配置領域４２を定義している。図２５に示した発光装置では、平面視で円形状の第１の配置領域４１の外側に、平面視で環形状の第２の配置領域４２を定義している。
【００８４】
上記のように第１の配置領域４１の外側に第２の配置領域４２を配置することにより、第１の出射光の一部を第２の青色発光素子１２に意図的に吸収させる。これにより、出力光の発光スペクトルを変形させて、平均演色評価数Ｒａや特殊演色評価数Ｒｉの特定の数値を高くした光を発光装置から出力させることができる。例えば、極低色温度で短波側のピーク波長Ｐ１での強度を小さくしたい場合などに有効である。
【００８５】
なお、図２４や図２５に示した配置領域の全体に単一の蛍光体シート３０を配置してもよいし、第２〜第４の実施形態で示したように、蛍光体シート３０を分割してもよい。
【００８６】
また、上記では基板４０の主面の青色発光素子１０が配置される領域の外縁が円形状である例を示したが、青色発光素子１０が配置される領域の外縁が矩形状や多角形状であってもよい。
【００８７】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の発光装置は、発光素子によって蛍光体を励起して光を出力する発光装置の用途に利用可能である。
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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