(57)【要約】【課題】蛍光体に発光波長が異なる複数の蛍光材料を用いて発光素子からの光をより長い波長の光に高い効率で変換することが可能な発光装置を提供する【解決手段】発光装置の収容部４Ａ内には、発光素子２およびスペーサー３を覆うように蛍光体含有樹脂５が充填されている。発光素子２から出射される光の出力が高い領域では、青色発光蛍光体材料を含有する第１蛍光体部５Ａの体積が大きい。発光素子２から出射される光の出力が低い領域では、緑色発光蛍光体材料および赤色発光蛍光体材料を含有する第２蛍光体部５Ｂの体積が大きい。【選択図】図１
2008109113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子からの出射光を前記出射光よりも長波長の光に変換する蛍光体とを備え、
前記蛍光体は、
第１および第２の領域を有するとともに、
前記第１の波長の光を励起発光する第１の蛍光材料と、
前記第１の波長よりも長い第２の波長の光を励起発光する第２の蛍光材料とを含み、
第１の方向における前記出射光の出力は、第２の方向における前記出射光の出力よりも高く、
前記第１の方向における前記第１の領域の体積は前記第１の方向における前記第２の領域の体積よりも大きく、前記第２の方向における前記第２の領域の体積は前記第２の方向における前記第１の領域の体積よりも大きく、
前記第１の領域における前記第２の蛍光材料の濃度に対する前記第１の蛍光材料の濃度の割合は、前記第２の領域における前記第２の蛍光材料の濃度に対する前記第１の蛍光材料の濃度の割合よりも高いことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の蛍光材料は、青色系の光を励起発光する蛍光材料を含むことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の蛍光材料は、青色系の光を励起発光する蛍光材料を含み、前記第２の蛍光材料は、緑色系の光を励起発光する蛍光材料および赤色系の光を励起発光する蛍光材料を含むことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子と前記蛍光体との間に、蛍光材料を含まない領域が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の領域は、前記第１の蛍光材料を含む第１のシートから構成され、前記第２の領域は、前記第２の蛍光材料を含む第２のシートから構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードまたは半導体レーザ素子等の発光素子からの出射光を蛍光体を用いてその出射光よりも長波長の光に変換する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）から出射される光を蛍光体等の色変換材料を用いて異なる波長の光に変換する技術により、白色光等を放出する発光装置が開発されている。
【０００３】
今後、この種の発光装置は、照明用光源としての利用が期待されており、演色性の向上および発光効率の向上が必要である。
【０００４】
従来より、白色光を放出する発光装置では、青色ＬＥＤからの光を黄色および赤色蛍光体に照射して擬似白色光を得る方法が用いられている。最近では、さらに演色性を向上させるために、紫外ＬＥＤと青色、緑色および赤色の３種類の蛍光材料との組み合わせによって、白色光を得る方法が試みられている。
【０００５】
一方、発光装置の発光効率を向上させる方法として、例えば特許文献１には、ＬＥＤの発光出力の大きい部分に蛍光体を多く配置することによって、発光効率を向上させる方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２７６８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した発光装置の蛍光体に使用される蛍光材料は、通常、短波長光を長波長光に変換して励起発光する。このため、蛍光体が第１の波長の光を励起発光する第１の蛍光材料と第１の波長よりも長波長の第２の波長の光を励起発光する第２の蛍光材料とを有する発光装置においては、第２の蛍光材料により励起発光された長波長の光が第１の蛍光材料に入射しても第１の蛍光材料は励起発光しない。  
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る発光装置は、発光素子と、発光素子からの出射光を出射光よりも長波長の光に変換する蛍光体とを備え、蛍光体は、第１および第２の領域を有するとともに、第１の波長の光を励起発光する第１の蛍光材料と、第１の波長よりも長い第２の波長の光を励起発光する第２の蛍光材料とを含み、第１の方向における出射光の出力は、第２の方向における出射光の出力よりも高く、第１の方向における第１の領域の体積は第１の方向における第２の領域の体積よりも大きく、第２の方向における第２の領域の体積は第２の方向における第１の領域の体積よりも大きく、第１の領域における第２の蛍光材料の濃度に対する第１の蛍光材料の濃度の割合は、第２の領域における第２の蛍光材料の濃度に対する第１の蛍光材料の濃度の割合よりも高いものである。
【０００８】
その発光装置では、発光素子からの出射光が第１の領域および第２の領域を有する蛍光体に入射する。第１の方向における出射光の出力は第２の方向における出射光の出力よりも高い。また、第１の方向における第１の領域の体積は第１の方向における第２の領域の体積よりも大きく、第２の方向における第２の領域の体積は第２の方向における第１の領域の体積よりも大きい。さらに、第１の領域における第２の蛍光材料の濃度に対する第１の蛍光材料の濃度の割合は、第２の領域における第２の蛍光材料の濃度に対する第１の蛍光材料の濃度の割合よりも高い。
【０００９】
このような構成により、第１の方向における領域には、より短い第１の波長の光を励起発光する第１の蛍光材料が第２の蛍光材料よりも多く配置されている。それにより、第１の蛍光材料により発光素子からの出射光の多くが第１の波長を有する光に変換される。
【００１０】
また、第２の方向における領域には、より長い第２の波長の光を励起発光する第２の蛍光材料が第１の蛍光材料よりも多く配置されている。それにより、発光素子からの出射光の一部が第２の波長を有する光に変換されるとともに、第１の蛍光材料により励起発光された第１の波長の光が第２の波長を有する光に変換される。すなわち、第１の波長の光は、第２の蛍光材料での励起発光に寄与することが可能である。
【００１１】
このように、この発光装置では、発光素子からの出射光の多くが、第２の蛍光材料の励起発光に寄与することが可能な第１の波長の光に変換される。それにより、励起発光に寄与する蛍光材料の利用効率が上がる。したがって、発光素子からの出射光をより長い波長の光に高い効率で変換することができる。その結果、発光装置の発光効率が向上するとともに、高輝度の発光が可能となる。
【００１２】
第１の蛍光材料は、青色系の光を励起発光する蛍光材料を含んでもよい。
【００１３】
この場合、発光素子からの出射光の出力が高い第１の方向の領域に青色系の光を励起発光する蛍光材料が多く配置されている。それにより、発光素子からの出射光の多くが青色系の光に変換される。青色系の光は可視光領域で短い波長を有するため、第２の蛍光材料として緑色系の光を励起発光する蛍光材料から赤色系の光を励起発光する蛍光材料まで多くの種類の蛍光材料を利用することが可能となる。
【００１４】
第１の蛍光材料は、青色系の光を励起発光する蛍光材料を含み、第２の蛍光材料は、緑色系の光を励起発光する蛍光材料および赤色系の光を励起発光する蛍光材料を含んでもよい。
【００１５】
この場合、発光素子からの出射光の出力が高い第１の方向の領域に青色系の光を励起発光する第１の蛍光材料が多く配置されている。それにより、発光素子からの出射光の多くが青色系の光に変換される。さらに、変換された青色系の光が第２の蛍光材料に入射して緑色系の光および赤色系の光が励起発光される。したがって、青色系、緑色系および赤色系という３原色系の光の合成により白色光の発光が可能となる。
【００１６】
発光素子と蛍光体との間に、蛍光材料を含まない領域が設けられてもよい。
【００１７】
この場合、発光素子近傍の発光強度が不安定な領域での蛍光材料による励起発光が抑制される。
【００１８】
第1の領域は、第１の蛍光材料を含む第１のシートから構成され、第２の領域は、第２の蛍光材料を含む第２のシートから構成されてもよい。
【００１９】
この場合、第１および第２のシートの枚数または厚さ等を調整することにより、発光色の調整が可能となる。また、第１および第２のシートを固定せずに設置することにより、第１および第２のシートの着脱が可能であり、発光色の調整をより容易に行うことができる。
【００２０】
なお、青色系の光とは、発光スペクトルのピーク波長が４１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の光であり、緑色系の光とは、発光スペクトルのピーク波長が５００ｎｍ〜５７０ｎｍ程度の光であり、赤色系の光とは、発光スペクトルのピーク波長が５７０ｎｍ〜６６０ｎｍ程度の光である。
【００２１】
出射光は、紫外光であってもよい。第１および第２の領域は、同心円状に配置されてもよい。発光素子は、発光ダイオードであってもよい。発光素子は、半導体レーザ素子であってもよい。
【００２２】
発光装置は、発光素子からの出射光が蛍光体に入射するように蛍光体を支持する支持体をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、発光素子からの出射光の多くが、第２の蛍光材料の励起発光に寄与することが可能な第１の波長の光に変換される。それにより、励起発光に寄与する蛍光材料の利用効率が上がる。したがって、発光素子からの出射光をより長い波長の光に高い効率で変換することができる。その結果、発光装置の発光効率が向上するとともに、高輝度の発光が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態における発光装置の構成を模式的に示した断面図である。
【００２６】
第１実施形態の発光装置では、発光素子２は封止樹脂１の内部に配置されている。発光素子２のｐ側電極はＣｕ（銅）からなるスペーサー３を介してフレーム４と電気的に接続されている。フレーム４は、導電性のある材料からなり、封止樹脂１内で発光素子２およびスペーサー３を収容する凹形状の収容部４Ａと、その収容部４Ａの下部から封止樹脂１の外に延出する端子部４Ｂとからなる。収容部４Ａ内には、発光素子２およびスペーサー３を覆うように蛍光体含有樹脂５が充填されている。
【００２７】
発光素子２のｎ側電極は蛍光体含有樹脂５の外部に延びるワイヤ７を介してフレーム６に接続されている。フレーム６は、導電性のある材料からなり、封止樹脂１内でワイヤ７に接続される接続部６Ａと、その接続部６Ａの下部から封止樹脂１の外に延出する端子部６Ｂとからなる。
【００２８】
図２は、発光素子２の概略構造およびスペーサー３への設置状態を示す図である。
【００２９】
発光素子２は、窒化ガリウム系の半導体材料からなり、４００ｎｍ周辺の波長を有する紫外光を発光する発光ダイオードである。ＧａＮ（窒化ガリウム）からなる基板２１上に、ｎ型クラッド層等のｎ側層２２、発光層２３、およびｐ型クラッド層等のｐ側層２４が順に形成されている。また、発光素子２のｐ側層２４上にはｐ側電極２５が形成されており、上記各層の形成面と反対側の基板２１の面上にはｎ側電極２６が形成されている。
【００３０】
発光素子２は、ｐ側電極２５がスペーサー３に対向する向きに配置され、半田（図示せず）を介してスペーサー３と接続されている。この配置では、厚い基板２１が、発光層２３よりもスペーサー３から離れているため、発光素子２の全体において、発光層２３がスペーサー３に近い側に位置する。また、スペーサー３と対向する側の発光素子２の面は、発光素子２と対向するスペーサー３の面よりも大きい。このため、スペーサー３と対向する発光素子２の面の外周部の領域はスペーサー３と対向していない。
【００３１】
第１実施形態における発光素子２からの紫外光の発光状態を調べるために、発光素子およびスペーサーを測定器に設置して、ファーフィールド（Ｆａｒ  Ｆｅｉｌｄ）測定により、出射光の発光強度の方位分布を調べた。具体的には、発光素子２を中心として１０ｃｍ離れた等距離の位置を半円状の軌跡を描くように受光センサーを移動させて発光強度を測定した。
【００３２】
図３は、上述したファーフィールド測定により第１実施形態の発光素子２の発光出力を１５°間隔で測定した結果を示す図である。発光素子２の設置面（発光素子２とスペーサー３との対向面）に対して垂直な方向を０°とし、発光素子２の設置面と平行な方向を９０°とし、測定値の最大値を基準に光の強さを相対的に表示している。
【００３３】
一方側の９０°の位置から０°の位置を経て反対側の９０°の位置まで半円状に受光センサーを移動させることにより１サイクルの測定を行い、受光センサーをその設置面に沿って１５°ずつ移動させながら計１２サイクルの測定、すなわち、発光素子２の光出射側の全周において測定を行った。図３の複数の線は、計１２サイクルの測定結果を示す。
【００３４】
図３の測定結果から判るように、発光素子２から出射される光の発光強度は、発光素子２の光出射側の全周において、発光素子２の設置面に対して垂直な方向およびその周辺の方向に比べて、設置面に対して垂直な方向から３０°〜６０°程度傾斜した方向で高くなっている。
【００３５】
図４は、第１実施形態の発光装置における収容部４Ａ内への蛍光体含有樹脂５の充填状態を示す図であり、図４（Ａ）は縦断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の一点鎖線ｃ−ｃ’の部分における横断面図である。
【００３６】
本発明の第１実施形態では、収容部４Ａに充填された蛍光体含有樹脂５は、第１蛍光体部５Ａおよび第２蛍光体部５Ｂからなる。第１蛍光体部５Ａは、Ｅｕ（ユウロピウム）含有酸化物からなる青色発光蛍光体材料（第１の蛍光材料）を含有する。第２蛍光体部５Ｂは、Ｃｕ含有硫化物からなる緑色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）と硫酸化物からなる赤色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）とを含有する。
【００３７】
図５は、本実施形態で用いた各蛍光材料により励起発光される光の発光スペクトルを示す図であり、図５（Ａ）は青色発光蛍光体材料の発光スペクトル、図５（Ｂ）は緑色発光蛍光体材料の発光スペクトル、図５（Ｃ）は赤色発光蛍光体材料の発光スペクトルを示している。また、図５において、縦軸は光の相対強度であり、横軸は波長である。
【００３８】
本発明の第１実施形態では、第１蛍光体部５Ａ内の青色発光蛍光体材料は、図５（Ａ）に示すように、ピーク波長が４６５ｎｍである青色光を励起発光する。また、第２蛍光体部５Ｂ内の緑色発光蛍光体材料は、図５（Ｂ）に示すように、ピーク波長が５１８ｎｍである緑色光を励起発光し、第２蛍光体部５Ｂ内の赤色発光蛍光体材料は、図５（Ｃ）に示すように、ピーク波長が６４２ｎｍである赤色光を励起発光する。すなわち、第２蛍光体部５Ｂに含有される蛍光材料は、第１蛍光体部５Ａに含有される蛍光材料よりも長い波長の光を励起発光する。
【００３９】
また、第１蛍光体部５Ａの青色発光蛍光体材料は、発光素子２からの紫外光により励起発光し、第２蛍光体部５Ｂの緑色発光蛍光体材料および赤色発光蛍光体材料は、第１蛍光体部５Ａで励起発光された青色光および発光素子２からの紫外光により励起発光する。
【００４０】
第１実施形態の発光装置では、図４に示すように、第１蛍光体部５Ａは、発光素子２およびスペーサー３を完全に覆い、収容部４Ａの周囲側では全周に亘って厚く、発光素子２の上方である収容部４Ａの中央部では薄くなるように、収容部４Ａの底部に充填されている。第２蛍光体部５Ｂは、第１蛍光体部５Ａの上部を覆うように収容部４Ａ内に充填されている。
【００４１】
これにより、第２蛍光体部５Ｂは、第１蛍光体部５Ａが厚く充填されている収容部４Ａの周囲側では全周に亘って薄く、第１蛍光体部５Ａが薄く充填されている収容部４Ａの中央部では厚くなるように形成されている。
【００４２】
このような構成では、発光素子２から出射される光の発光強度が強い領域、すなわち、発光素子２の設置面に対して垂直な方向から３０°〜６０°程度傾斜した方向の領域では、全周に亘って第１蛍光体部５Ａが多く、第２蛍光体部５Ｂが少なく形成されている。また、発光素子２から出射される光の発光強度が弱い領域、すなわち、発光素子２の設置面に対して垂直な方向およびその周辺の方向の領域（設置面に垂直な方向から０°〜３０°程度傾斜した方向の領域）では、第１蛍光体部５Ａが少なく、第２蛍光体部５Ｂが多く形成されている。また、発光素子２から出射される光の発光強度が強い領域では、発光素子２と第１蛍光体部５Ａとの間に第２蛍光体部５Ｂは配置されていない。
【００４３】
本実施形態での収容部４Ａへの蛍光体含有樹脂５の充填は、以下のように行われる。
【００４４】
青色発光蛍光体材料を１２重量％の割合でシリコン樹脂に混入し、十分に拡散させることにより、第１蛍光材料含有樹脂を作製する。緑色発光蛍光体材料と赤色発光蛍光体材料との混合材料（例えば、重量での混合比２：５）を２８重量％の割合でシリコン樹脂に混入し、拡散させることにより、第２蛍光材料含有樹脂を作製する。
【００４５】
まず、収容部４Ａにスペーサー３および発光素子２を設置し、発光素子２にワイヤ７を接続する。次に、第１蛍光材料含有樹脂を図４の第１蛍光体部５Ａのような厚さになるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。
【００４６】
次に、第２蛍光材料含有樹脂を図４の第２蛍光体部５Ｂのような厚さになるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。
【００４７】
これにより、収容部４Ａ内には、上述したような厚さの分布で第１蛍光体部５Ａおよび第２蛍光体部５Ｂが充填される。
【００４８】
この場合、第１蛍光体部５Ａにおける第２の蛍光材料の濃度は０であり、第２蛍光体部５Ｂにおける第１の蛍光材料の濃度は０である。
【００４９】
本発明の第１実施形態における発光装置では、発光素子２から出射される紫外光のうち発光強度の強い方向、すなわち、発光素子２の設置面に対して垂直な方向から３０°〜６０°程度傾斜した方向に出射された光は、第１蛍光体部５Ａに入射する。それにより、青色光が励起発光される。このとき、第１蛍光体部５Ａには、緑色光および赤色光等の他の波長の光を励起発光する蛍光材料が混在していない。そのため、発光素子２から出射された発光強度の強い方向の紫外光は、第１蛍光体部５Ａで効率よく青色光に波長変換される。
【００５０】
また、第２蛍光体部５Ｂは、発光素子２から出射される光のうち発光強度の弱い方向に配置されている。そのため、発光素子２から出射される紫外光の入射は少ないが、第１蛍光体部５Ａで励起発光された青色光が第２蛍光体部５Ｂに入射する。それにより、緑色光および赤色光が励起発光される。
【００５１】
すなわち、第１実施形態の発光装置では、発光素子２から出射された光の多くを第１蛍光体部５Ａで青色光に効率よく波長変換し、その波長変換された青色光の一部を第２蛍光体部５Ｂで効率よく緑色光および赤色光に波長変換することにより、外部に白色光を出射する。
【００５２】
この第１実施形態の発光装置の発光特性を測定したところ、平均演色評価指数Ｒａ＝６８および色温度１００００Ｋ台の白色光が発光され、その発光の光束は１．１１（ｌｍ）、発光効率は１６．５（ｌｍ／Ｗ）であった。
【００５３】
次に、発光装置Ｂを作製し、比較実験を行った。発光装置Ｂは、本発明の第１実施形態における発光装置の蛍光体含有樹脂５を３種類の蛍光材料を含む蛍光体含有樹脂で置き換えた構造を有する。３種類の蛍光材料を含む蛍光体含有樹脂は、第１実施形態で用いた３種類の蛍光材料を均一に混合することにより得られる。
【００５４】
なお、発光装置Ｂの蛍光材料の重量での混合比は、青色発光蛍光体材料：緑色発光蛍光体材料：赤色発光蛍光体材料＝３：２：５であり、シリコン樹脂中の全蛍光体の濃度は２０重量％である。また、発光装置Ｂが第１実施形態における発光装置と同様の平均演色評価指数Ｒａ＝６９および色温度９０００Ｋ台の白色光を発光することを確認したうえで、光束および発光効率を比較した。
【００５５】
その結果、発光装置Ｂの光束は１．０４（ｌｍ）、発光効率は１５．７（ｌｍ／Ｗ）であった。このように、第１実施形態の発光装置は、発光装置Ｂに比べて高い光束の値および発光効率の値を示し、本発明の第１実施形態による発光効率の向上が確認できた。
【００５６】
（２）第１実施形態の変形例
変形例では、第１実施形態と同様の発光素子２および蛍光体を用いて第１蛍光体部５Ａおよび第２蛍光体部５Ｂを有する発光装置が作製される。本変形例の発光装置も白色光を出射する。
【００５７】
本変形例の発光装置が上記の第１実施形態の発光装置と異なるのは、蛍光体の第１蛍光体部５Ａおよび第２蛍光体部５Ｂの各々に含まれる蛍光体の種類、量および混合比である。
【００５８】
本変形例での収容部４Ａへの蛍光体含有樹脂５の充填は、以下のように行われる。
【００５９】
青色発光蛍光体材料と緑色発光蛍光体材料と赤色発光蛍光体材料との混合材料（例えば、重量での混合比１５：２：５）を２１重量％の割合でシリコン樹脂に混入し、拡散させることにより、第１混合樹脂を作製する。また、青色発光蛍光体材料と緑色発光蛍光体材料と赤色発光蛍光体材料との混合材料（例えば、重量での混合比３：１０：５０）を７重量％の割合でシリコン樹脂に混入し、拡散させることにより、第２混合樹脂を作製する。ここで、青色発光蛍光体材料が第１の蛍光材料であり、緑色発光蛍光体材料および赤色発光蛍光体材料が第２の蛍光材料である。
【００６０】
次に、第１混合樹脂を図４の第１蛍光体部５Ａのような厚さになるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。さらに、第２混合樹脂を図４の第２蛍光体部５Ｂのような厚さになるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。
【００６１】
これにより、収容部４Ａ内には、第１実施形態と同様の厚さの分布で第１蛍光体部５Ａおよび第２蛍光体部５Ｂが充填される。
【００６２】
この変形例の発光装置の平均演色評価指数および色温度は、第１実施形態の発光装置と同等であり、発光の光束は第１実施形態の発光装置より小さいが比較実験の発光装置より大きくなる。
【００６３】
このように、第１蛍光体部５Ａにおける第２の蛍光材料の濃度に対する第１の蛍光材料の濃度の割合を、第２蛍光体部５Ｂにおける第２の蛍光材料の濃度に対する第１の蛍光材料の濃度の割合よりも高くすることにより、３種類の蛍光材料を均一に混合する場合に比べて光束が大きくなる。
【００６４】
（３）第２実施形態
図６は、本発明の第２実施形態における発光装置の構成を模式的に示した断面図であり、第１実施形態と同一の部分には同一符号を付している。
【００６５】
第２実施形態の発光装置では、発光素子１２は封止樹脂１の内部に配置されている。発光素子１２のｐ側電極はフレーム４と電気的に接続されている。フレーム４は、封止樹脂１内で発光素子１２を収容する凹形状の収容部４Ａと、その収容部４Ａの下部から封止樹脂１の外に延出する端子部４Ｂとからなる。収容部４Ａ内には、発光素子１２を覆うように蛍光体含有樹脂１５が充填されている。
【００６６】
発光素子１２のｎ側電極は蛍光体含有樹脂１５の外部に延びるワイヤ７を介してフレーム６に接続されている。フレーム６は、封止樹脂１内でワイヤ７と接続される接続部６Ａと、その接続部６Ａの下部から封止樹脂１の外に延出する端子部６Ｂとからなる。
【００６７】
図７は、発光素子１２の概略構造および収容部４Ａへの設置状態を示す図である。
【００６８】
発光素子１２は、窒化ガリウム系の半導体材料からなり、４００ｎｍ周辺の波長を有する紫外光を発光する発光ダイオードである。Ｇｅ（ゲルマニウム）からなる基板１２１に、ｐ型クラッド層等のｐ側層１２２、発光層１２３、およびｎ型クラッド層等のｎ側層１２４を順に含む半導体層が接合されている。また、上記半導体層の接合面と反対側の基板１２１の面上にはｐ側電極１２５が形成され、基板１２１と反対側のｎ側層１２４の面上にはｎ側電極１２６が形成されている。なお、基板１２１に接合される上記半導体層は、ＧａＮ基板上にｎ側層１２４、発光層１２３およびｐ側層が順に成長されることにより形成され、ＧａＮ基板は上記半導体層が基板１２１に接合された後に剥がされている。
【００６９】
発光素子１２は、ｐ側電極１２５が収容部４Ａの底面に対向する向きに配置され、半田（図示せず）を介して収容部４Ａと接続されている。この配置では、発光層１２３が、厚い基板１２１よりも収容部４Ａの底面から離れているため、発光素子１２の全体において、発光層１２３が収容部４Ａの底面から遠い側に位置する。
【００７０】
図８は、第１実施形態で説明したファーフィールド測定と同様の方法により第２実施形態の発光素子１２の発光出力を１５°間隔で測定した結果を示す図である。
【００７１】
図８の測定結果から判るように、発光素子１２から出射される光の発光強度は、発光素子１２の設置面に対して垂直な方向から４５°以上傾斜した方向に比べて、設置面に対して垂直な方向およびその周辺の方向（設置面に対して垂直な方向から０°〜４５°傾斜した方向）で高くなっている。
【００７２】
図９は、第２実施形態の発光装置における収容部４Ａ内への蛍光体含有樹脂１５の充填状態を示す図であり、図９（Ａ）は縦断面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の一点鎖線ｃ−ｃ’の部分における横断面図である。
【００７３】
本発明の第２実施形態では、収容部４Ａに充填された蛍光体含有樹脂１５は、第１蛍光体部１５Ａおよび第２蛍光体部１５Ｂからなる。第１蛍光体部１５Ａは、Ｅｕ含有酸化物からなる青色発光蛍光体材料（第１の蛍光材料）を含有する。第２蛍光体部１５Ｂは、Ｃｕ含有硫化物からなる緑色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）と硫酸化物からなる赤色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）とを含有する。
【００７４】
また、第１蛍光体部１５Ａおよび第２蛍光体部１５Ｂに用いられる各色の発光蛍光材料は、上記第１実施形態で用いた蛍光材料と同じであり、発光スペクトルは図５に示すとおりである。すなわち、第２蛍光体部１５Ｂに含有される蛍光材料は、第１蛍光体部１５Ａに含有される蛍光材料よりも長い波長の光を励起発光する。
【００７５】
また、第１蛍光体部１５Ａの青色発光蛍光体材料は、発光素子１２からの紫外光により励起発光し、第２蛍光体部１５Ｂの緑色発光蛍光体材料および赤色発光蛍光体材料は、第１蛍光体部１５Ａで励起発光された青色光により励起発光する。
【００７６】
第２実施形態の発光装置では、図９に示すように、第２蛍光体部１５Ｂは、発光素子１２のｎ側電極の表面の中央部を除き、発光素子１２の周りを覆うように収容部４Ａの下部に充填されている。発光素子１２のｎ側電極の中央部および第２蛍光体部１５Ｂの上部を覆うように収容部４Ａには第１蛍光体部１５Ａが充填されている。
【００７７】
このような構成では、発光素子１２から出射される光の発光強度が強い領域、すなわち、発光素子１２の設置面に対して垂直な方向およびその周辺の方向の領域では、第１蛍光体部１５Ａが多く形成されている。また、発光素子１２から出射される光の発光強度が弱い領域、すなわち、発光素子１２の設置面に垂直な方向に対して４５°以上傾斜した方向の領域では、全周に亘って第２蛍光体部１５Ｂが多く形成されている。また、発光素子１２から出射される光の発光強度が強い領域では、発光素子１２と第１蛍光体部１５Ａとの間に第２蛍光体部１５Ｂが配置されていない。
【００７８】
本実施形態での収容部４Ａへの蛍光体含有樹脂１５の充填は、以下のように行われる。
【００７９】
青色発光蛍光体材料を１２重量％の割合でシリコン樹脂に混入し、十分に拡散させることにより、第１蛍光材料含有樹脂を作製する。緑色発光蛍光体材料と赤色発光蛍光体材料との混合材料（例えば、重量での混合比２：５）を２８重量％の割合でシリコン樹脂に混入し、拡散させることにより第２蛍光材料含有樹脂を作製する。
【００８０】
まず、収容部４Ａに発光素子１２を設置し、発光素子１２にワイヤ７を接続する。次に、第２蛍光材料含有樹脂を図９の第２蛍光体部１５Ｂのような厚さになるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。
【００８１】
次に、第１蛍光材料含有樹脂を図９の第１蛍光体部１５Ａのような厚さになるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。
【００８２】
これにより、収容部４Ａ内には、上述したような厚さの分布で第１蛍光体部１５Ａおよび第２蛍光体部１５Ｂが充填される。
【００８３】
本発明の第２実施形態における発光装置では、発光素子１２から出射される紫外光のうち発光強度の強い方向、すなわち、発光素子１２の設置面に対して垂直な方向およびその周辺の方向の領域に向かって出射された光は、第１蛍光体部１５Ａに入射する。それにより、青色光が励起発光される。このとき、第１蛍光体部１５Ａには、緑色光および赤色光等の他の波長の光を励起発光する蛍光材料が混在していない。そのため、発光素子１２から出射された発光強度の強い方向の紫外光は、第１蛍光体部１５Ａで効率よく青色光に波長変換される。
【００８４】
また、第２蛍光体部１５Ｂは、発光素子１２から出射される光のうち発光強度の弱い方向に配置されている。そのため、発光素子１２から出射される紫外光の入射は少ないが、第１蛍光体部１５Ａで励起発光された青色光が第２蛍光体部１５Ｂに入射する。それにより、緑色光および赤色光が励起発光される。
【００８５】
すなわち、第２実施形態の発光装置では、発光素子１２から出射された光の多くを第１蛍光体部１５Ａで青色光に効率よく波長変換し、その波長変換された青色光の一部を第２蛍光体部１５Ｂで効率よく緑色光および赤色光に波長変換することにより、外部に白色光を出射する。
【００８６】
この第２実施形態の発光装置の発光特性を測定したところ、平均演色評価指数Ｒａ＝８３および色温度８０００Ｋ台の白色光が発光され、その発光の光束は１．０６（ｌｍ）、発光効率は１４．５（ｌｍ／Ｗ）であった。
【００８７】
次に、発光装置Ｃを作製し、比較実験を行った。発光装置Ｃは、本発明の第２実施形態における発光装置の蛍光体含有樹脂１５を３種類の蛍光材料を含む蛍光体含有樹脂で置き換えた構造を有する。３種類の蛍光材料を含む蛍光体含有樹脂は、第２実施形態で用いた３種類の蛍光材料を均一に混合することにより得られる。
【００８８】
なお、発光装置Ｃの蛍光材料の重量での混合比は、青色発光蛍光体材料：緑色発光蛍光体材料：赤色発光蛍光体材料＝３：２：５であり、シリコン樹脂中の蛍光体の総重量比は２０％である。また、発光装置Ｃが第２実施形態における発光装置と同様の平均演色評価指数Ｒａ＝８２および色温度９０００Ｋ台の白色光を発光することを確認したうえで、光束および発光効率を比較した。
【００８９】
その結果、発光装置Ｃの光束は０．８８（ｌｍ）、発光効率は１２．０（ｌｍ／Ｗ）であった。このように、第２実施形態の発光装置は、発光装置Ｂに比べて高い光束の値および発光効率の値を示し、本発明の第２実施形態による発光効率の向上が確認できた。
【００９０】
（４）第３実施形態
第３実施形態の発光装置は、収容部４Ａ内の樹脂の充填状態が上述の第１実施形態の発光装置と異なる点を除いて、第１実施形態の発光装置と同様の構成を有する。
【００９１】
図１０は、第３実施形態の発光装置における収容部４Ａ内への蛍光体含有樹脂２５等の充填状態を示す図であり、図１０（Ａ）は縦断面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の一点鎖線ｃ−ｃ’の部分における横断面図である。また、図１０では、第１実施形態と同一の部分には同一符号を付している。
【００９２】
第３実施形態における発光装置では、図１０に示すように、収容部４Ａ内には、蛍光体を含有していない蛍光体非含有樹脂２０が、発光素子２およびスペーサー３の周囲を完全に覆うように充填されている。
【００９３】
収容部４Ａに充填された蛍光体含有樹脂２５は、第１蛍光体部２５Ａおよび第２蛍光体部２５Ｂからなる。第１蛍光体部２５Ａは、Ｅｕ含有酸化物からなる青色発光蛍光体材料（第１の蛍光材料）を含有する。第２蛍光体部２５Ｂは、Ｃｕ含有硫化物からなる緑色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）と硫酸化物からなる赤色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）とを含有する。
【００９４】
蛍光体非含有樹脂２０の上面の外周部には、全周に亘って第１蛍光体部２５Ａが厚く充填されている。また、蛍光体非含有樹脂２０の上面中央部および第１蛍光体部２５Ａの上部には、第２蛍光体部２５Ｂが第１蛍光体部２５Ａの上部を覆うように収容部４Ａ内に充填されている。
【００９５】
これにより、第２蛍光体部２５Ｂは、第１蛍光体部２５Ａが厚く充填されている収容部４Ａの周囲側では全周に亘って薄く、第１蛍光体部２５Ａが薄く充填されている収容部４Ａの中央部では厚くなるように形成されている。
【００９６】
このような構成では、発光素子２の近傍には蛍光体非含有樹脂２０が充填されているため、蛍光体が配置されていない。発光素子２の近傍を除く、発光素子２から出射される光の発光強度が強い領域、すなわち、発光素子２の設置面に対して垂直な方向から３０°〜６０°程度傾斜した方向の領域では、全周に亘って第１蛍光体部２５Ａが多く、第２蛍光体部２５Ｂが少なく形成されている。また、発光素子２の近傍を除く、発光素子２から出射される光の発光強度が弱い領域、すなわち、発光素子２の設置面に対して垂直な方向およびその周辺の方向の領域（設置面に垂直な方向から０°〜３０°程度傾斜した方向の領域）では、第１蛍光体部２５Ａが少なく、第２蛍光体部２５Ｂが多く形成されている。また、発光素子２から出射される光の発光強度が強い領域では、発光素子２と第１蛍光体部２５Ａとの間に第２蛍光体部２５Ｂは存在していない。
【００９７】
本実施形態での収容部４Ａへの蛍光体非含有樹脂２０および蛍光体含有樹脂２５の充填は、以下のように行われる。
【００９８】
青色発光蛍光体材料を１２重量％の割合でシリコン樹脂に混入し、十分に拡散させることにより、第１蛍光材料含有樹脂を作製する。緑色発光蛍光体材料と赤色発光蛍光体材料との混合材料（例えば、重量での混合比２：５）を２８重量％の割合でシリコン樹脂に混入、拡散させることにより、第２蛍光材料含有樹脂を作製する。
【００９９】
まず、収容部４Ａにスペーサー３および発光素子２を設置し、発光素子２にワイヤ７を接続する。次に、蛍光体を含有していない樹脂（例えばシリコン樹脂）を、図１０のように発光素子２およびスペーサー３を完全に覆うような厚さになるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。
【０１００】
次に、第１蛍光材料含有樹脂を図１０の第１蛍光体部２５Ａのような厚さになるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。
【０１０１】
さらに、第２蛍光材料含有樹脂を図１０の第２蛍光体部２５Ｂのような厚さになるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。
【０１０２】
これにより、収容部４Ａ内には、上述したような厚さの分布で蛍光体非含有樹脂２０、第１蛍光体部２５Ａおよび第２蛍光体部２５Ｂが充填される。
【０１０３】
本発明の第３実施形態における発光装置では、上述した第１実施形態と同様に、発光素子２から出射される紫外光のうち発光強度の強い方向には青色光を励起発光する第１蛍光体部２５Ａが配置され、発光素子２から出射される紫外光のうち発光強度の弱い方向には緑色光および赤色光を励起発光する第２蛍光体部２５Ｂが配置されている。そのため、発光素子２から出射された光の多くが第１蛍光体部２５Ａで青色光に効率よく波長変換され、その波長変換された青色光の一部が第２蛍光体部２５Ｂで効率よく緑色光および赤色光に波長変換される。それにより、外部に白色光が出射される。
【０１０４】
また、通常、発光素子の近傍では、発光素子内での電界分布等の影響を受けるために、発光素子からの光の強弱が不安定である。そのため、発光素子は局部的に特異な配光特性を持つ。しかし、第３実施形態の発光装置では、発光素子２の近傍部分が蛍光体を含有していない蛍光体非含有樹脂２０により形成されているため、発光素子２の近傍における光の強弱の不安定さによる上述の問題を防止することができる。
【０１０５】
なお、本実施形態では、発光素子２の近傍に、蛍光体を含有していないシリコン樹脂を配置したが、シリコン樹脂に限らず、蛍光体を含有しない他の樹脂、例えば、エポキシ系樹脂または他のシリコン系樹脂等を配置してもよい。また、発光素子２の近傍部分に樹脂以外で蛍光材料を含まない領域を設けてもよい。例えば、発光素子２の近傍に気体、液体または真空等の領域を設けてもよい。
【０１０６】
（５）第４実施形態
第４実施形態の発光装置は、収容部４Ａへの樹脂の配置状態が上述の第１および第３実施形態の発光装置と異なる点を除いて、第１および第３実施形態の発光装置と同様の構成を有する。
【０１０７】
図１１は、第４実施形態の発光装置における収容部４Ａへの樹脂の配置状態を示す図であり、図１１（Ａ）は縦断面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の一点鎖線ｃ−ｃ’の部分における横断面図である。また、図１１では、第１および第３実施形態と同一の部分には同一符号を付している。
【０１０８】
第４実施形態における発光装置では、図１１に示すように、収容部４Ａ内には蛍光体非含有樹脂３０が発光素子２およびスペーサー３の周囲を完全に覆うように収容部４Ａ内の略全体に充填されている。蛍光体非含有樹脂３０の上面は、発光素子２の設置面と平行な方向に平坦に形成されている。
【０１０９】
収容部４Ａに配置される蛍光体含有樹脂３５は、第１蛍光体部３５Ａおよび第２蛍光体部３５Ｂからなる。第１蛍光体部３５Ａは、Ｅｕ含有酸化物からなる青色発光蛍光体材料（第１の蛍光材料）を含有し、中空部を有するリング形状のシートである。第２蛍光体部３５Ｂは、Ｃｕ含有硫化物からなる緑色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）と硫酸化物からなる赤色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）とを含有する円盤形状のシートである。
【０１１０】
蛍光体非含有樹脂３０の平坦な上面のうち外周部には、第１蛍光体部３５Ａが配置されている。また、蛍光体非含有樹脂３０の平坦な上面のうち第１蛍光体部３５Ａの中空部の領域には、第２蛍光体部３５Ｂが配置されている。
【０１１１】
このような構成では、発光素子２の近傍には蛍光体非含有樹脂３０が充填されているため、蛍光体が配置されていない。発光素子２の近傍を除く、発光素子２から出射される光の発光強度が強い領域、すなわち、発光素子２の設置面に対して垂直な方向から３０°〜６０°傾斜した方向の領域では、全周に亘って第１蛍光体部３５Ａが配置されている。また、発光素子２の近傍を除く、発光素子２から出射される光の発光強度が弱い領域、すなわち、発光素子２の設置面に対して垂直な方向およびその周辺の方向の領域（設置面に垂直な方向から０°〜３０°程度傾斜した方向の領域）では、第２蛍光体部３５Ｂが配置されている。
【０１１２】
本実施形態での収容部４Ａへの樹脂の形成は、以下のように行われる。
【０１１３】
青色発光蛍光体材料をシリコン樹脂に混入し、十分に拡散させることにより、第１蛍光材料含有樹脂を作製し、第１蛍光材料含有樹脂を硬化させることにより、中空部を有するリング形状のシートを作製する。緑色発光蛍光体材料と赤色発光蛍光体材料との混合材料（例えば、重量での混合比２：５）をシリコン樹脂に混入し、拡散させることにより、第２蛍光材料含有樹脂を作製し、第２蛍光材料含有樹脂を硬化させることにより、円盤形状のシートを作製する。
【０１１４】
まず、収容部４Ａにスペーサー３および発光素子２を設置し、発光素子２にワイヤ７を接続する。その後、蛍光体を含有していないシリコン樹脂を、図１１に示すように発光素子２およびスペーサー３を完全に覆い表面が平坦になるように収容部４Ａ内に塗布し、その後、１５０℃で１時間加熱し、硬化させる。
【０１１５】
次に、第１蛍光材料含有樹脂からなる中空部を有するリング形状のシート、および第２蛍光材料含有樹脂からなる円盤形状のシートをシリコン樹脂上に設置する。
【０１１６】
これにより、収容部４Ａには、蛍光体を含有していないシリコン樹脂の上面のうち外周部側に第１蛍光体部３５Ａが配置され、中央部に第２蛍光体部３５Ｂが配置される。
【０１１７】
本発明の第４実施形態における発光装置では、発光素子２から出射される紫外光のうち発光強度の強い方向には青色光を励起発光する第１蛍光体部３５Ａが配置され、発光素子２から出射される紫外光のうち発光強度の弱い方向には緑色光および赤色光を励起発光する第２蛍光体部３５Ｂが配置されている。そのため、発光素子２から出射された光の多くが第１蛍光体部３５Ａで青色光に効率よく波長変換され、その波長変換された青色光の一部が第２蛍光体部３５Ｂで効率よく緑色光および赤色光に波長変換される。それにより、外部に白色光が出射される。
【０１１８】
また、発光素子２の近傍には、蛍光体を含有していないシリコン樹脂が配置されているため、発光素子２の近傍における発光出力の不安定さによって局部的に配光特性が異なる領域での励起発光を防止することができる。
【０１１９】
さらに、この第４実施形態では、第１蛍光体部３５Ａおよび第２蛍光体部３５Ｂが蛍光体を含有していないシリコン樹脂の平坦な上面にシートを配置することにより形成される。そのため、シートの追加、厚さの変更またはシートの枚数の変更により、第１蛍光体部３５Ａおよび第２蛍光体部３５Ｂの厚さを容易に調整することができ、所望の発光色を容易に実現することができる。また、シートを作製する際に、蛍光材料の濃度を変更することによっても、発光色の調整が可能である。
【０１２０】
なお、本実施形態では、蛍光体を含有しない領域に蛍光体非含有樹脂であるシリコン樹脂を配置したが、シリコン樹脂に限らず、蛍光材料を含有しない他の樹脂、例えば、エポキシ系樹脂または他のシリコン系樹脂等を配置してもよいし、蛍光材料を含まない気体、液体または真空等の領域を設けてもよい。
【０１２１】
なお、本実施形態の発光装置では、蛍光体含有樹脂３５を第１実施形態における発光素子２の配光特性に適したシート形状で形成しているが、どのような配光特性の発光素子を用いた場合にも、その発光素子の配光特性に適したシート形状で蛍光体含有樹脂を形成することができる。
【０１２２】
なお、本実施形態では、第１蛍光体部３５Ａおよび第２蛍光体部３５Ｂの両方がシートからなるが、どちらか一方がシートからなってもよい。
【０１２３】
（６）他の変形例
本発明の第１〜第３実施形態では、収容部４Ａへの樹脂の充填において、それぞれの樹脂の塗布ごとに硬化を行っているが、複数の樹脂を一度に硬化させてもよい。
【０１２４】
また、本発明の第１実施形態では、発光素子２の直上面に第１蛍光材料含有樹脂を薄く配置しているが、発光素子２の直上面に第２蛍光材料含有樹脂を配置してもよい。
【０１２５】
また、本発明の第１〜第４実施形態では、シリコン樹脂に蛍光材料を混入させることにより蛍光体含有樹脂を作製しているが、これに限らず、シリコン樹脂の代わりに、エポキシ系樹脂または他のシリコン系樹脂に蛍光材料を混入させることにより蛍光体含有樹脂を作製してもよい。
【０１２６】
また、本発明の第１〜第４実施形態では、第１の蛍光材料に青色発光蛍光体材料を用い、第２の蛍光材料に緑色発光蛍光体材料および赤色発光蛍光体材料を用いているが、これに限らず、例えば、第１の蛍光材料として青色発光蛍光体材料および緑色発光蛍光体材料を用い、第２の蛍光材料として赤色発光蛍光体材料を用いてもよい。
【０１２７】
また、本発明の第１〜第４実施形態では、蛍光体含有樹脂を２つの蛍光体部に分けて配置しているが、蛍光体含有樹脂を３つ以上の蛍光体部に分けて配置してもよい。例えば、発光素子からの発光出力が大きい領域には、青色発光蛍光体材料を多く含む第１蛍光体部を配置し、発光出力が小さい領域には、赤色発光蛍光体材料を多く含む第２蛍光体部を配置し、発光出力がそれらの中間の大きさの領域には、緑色発光蛍光体材料を多く含む第３蛍光体部を配置してもよい。
【０１２８】
また、本発明は、１つの収容部の内部に複数の発光素子を複数並べた構成にも適用可能である。
【０１２９】
（７）第５実施形態
図１２は、本発明の第５実施形態における発光装置の構成を模式的に示した図であり、図１２（Ａ）は側面図、図１２（Ｂ）は正面図である。
【０１３０】
第５実施形態の発光装置は、光ファイバ５１、略円錐形状の光拡散部５２および円盤形状の蛍光体含有樹脂５３により構成される。光拡散部５２は、小径側の端面（以下、入射端面と呼ぶ）および大径側の端面（以下、出射端面と呼ぶ）を有する。光拡散部５２では、入射端面から出射端面に直径が直線的に増加する。光拡散部５２の入射端面に光ファイバ５１の端部が取り付けられ、光拡散部５２の出射端面に蛍光体含有樹脂５３が取り付けられている。
【０１３１】
光ファイバ５１は、コアおよびクラッドを有し、半導体レーザ素子５０から出射されたレーザ光を光拡散部５２に導く。コアの直径は例えば１１μｍであり、クラッドの直径は例えば１２５μｍである。本実施形態では、半導体レーザ素子５０は、波長約４２０ｎｍの近紫外のレーザ光を出射する。
【０１３２】
光拡散部５２は、波長約４２０ｎｍの近紫外のレーザ光を通過させかつ４２０ｎｍよりも長い波長の可視光を反射する樹脂により形成される。光拡散部５２の長さは例えば約６ｍｍであり、出射端面の直径は例えば約１ｍｍである。
【０１３３】
ここで、発光装置の光拡散部５２の出射端面での光出力を測定した。図１３（Ａ）は第５実施形態における光拡散部５２の出射端面での光出力の測定結果を示す図、図１３（Ｂ）は第５実施形態における蛍光体含有樹脂５３の断面図、図１３（Ｃ）は第５実施形態における蛍光体含有樹脂５３の平面図である。
【０１３４】
図１３（Ａ）の測定結果から判るように、半導体レーザ素子５０の光出力は、出射端面の中央部および外周部で低くなり、中央部と外周部との間の環状領域で極大値を示す。
【０１３５】
第５実施形態における発光装置では、蛍光体含有樹脂５３は、第１蛍光体部５３Ａおよび第２蛍光体部５３Ｂからなる。第１蛍光体部５３Ａは、波長約４２０ｎｍのレーザ光で励起される青色発光蛍光体材料（第１の蛍光材料）を含有する円盤形状のシートである。青色発光蛍光体材料は第１〜第４実施形態における青色発光蛍光体材料と同様である。
【０１３６】
第２蛍光体部５３Ｂは、緑色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）と赤色発光蛍光体材料（第２の蛍光材料）とを含有し、中央部と外周部との間の環状領域に４つの円形の孔を有する円盤形状のシートである。第２蛍光体部５３Ｂの４つの孔に第１蛍光体部５３Ａがそれぞれ配置されている。緑色発光蛍光体材料および赤色発光蛍光体材料は第１〜第４実施形態における緑色発光蛍光体材料および赤色発光蛍光体材料と同様である。
【０１３７】
本実施形態での蛍光体含有樹脂５３の形成は、以下のように行われる。
【０１３８】
円盤形状の第１蛍光体部５３Ａを４つ作製し、円盤形状の第２蛍光体部５３Ｂを１つ作製する。第１蛍光体部５３Ａの直径は第２蛍光体部５３Ｂの半径よりも小さい。第２蛍光体部５３Ｂの中央部と外周部との間の環状領域に等間隔で４つの孔を形成する。孔の直径は第１蛍光体部５３Ａの直径に等しい。第１蛍光体部５３Ａを第２蛍光体部５３Ｂの孔にそれぞれ嵌め込むことにより、蛍光体含有樹脂５３を作製する。その後、蛍光体含有樹脂５３を光拡散部５２の出射端面に接着する。
【０１３９】
本発明の第５実施形態における発光装置では、半導体レーザ素子５０から出射される近紫外のレーザ光のうち光出力の強い方向には青色光を励起発光する第１蛍光体部５３Ａが配置され、半導体レーザ素子５０から出射される近紫外光のうち光出力の弱い方向には緑色光および赤色光を励起発光する第２蛍光体部５３Ｂが配置されている。そのため、レーザ光の多くが第１蛍光体部５３Ａで青色光に効率よく波長変換され、その波長変換された青色光の一部が第２蛍光体部５３Ｂで効率よく緑色光および赤色光に波長変換される。それにより、外部に白色光が出射される。
【０１４０】
本実施形態の発光装置においても、第１〜第４実施形態の発光装置と同様に、高演色性を維持しつつ発光効率を向上させることができる。
【０１４１】
（８）他の変形例
本発明の第５実施形態において、図１２の光拡散部５２の代わりに他の形状を有する光拡散部５２を用いてもよい。図１４、図１５および図１６は、光拡散部５２の他の例を模式的に示した側面図である。
【０１４２】
図１４の光拡散部５２では、入射端面から出射端面に直径が曲線状に増加し、入射端面側で増加率が大きく、出射端面側で増加率が小さくなっている。図１５の光拡散部５２では、入射端面から出射端面に直径が曲線状に増加し、入射端面側で増加率が小さく、出射端面側で増加率が大きくなっている。図１６の例では、入射端面から出射端面に直径が段階的に増加している。
【０１４３】
本発明の第５実施形態においては、第２蛍光体部５３Ｂの孔に第１蛍光体部５３Ａを配置しているが、これに限定されず、孔を有しない第２蛍光体部５３Ｂ上に第１蛍光体部５３Ａを配置してもよい。この場合、光拡散部５２の出射端面からのレーザ光が第１蛍光体部５３Ａに直接入射するように、光拡散部５２の出射端面側の第２蛍光体部５３Ｂの面上に第１蛍光体部５３Ａを配置することが好ましい。
【０１４４】
本発明の第５実施形態においては、蛍光体含有樹脂５３の中央部と外周部との間の環状領域に４つの第１蛍光体部５３Ａを配置しているが、これに限定されない。図１７は、蛍光体含有樹脂５３における第１蛍光体部５３Ａの配置の他の例を示す図である。図１７の例では、中央部に円盤形状の第２蛍光体部５３Ｂが配置され、外周部にリング形状の第２蛍光体部５３Ｂが配置され、中央部と外周部との間にリング形状の第１蛍光体部５３Ａが配置される。本例においても、図１３の例と同様に高演色性を維持しつつ発光効率を向上させることができる。
【０１４５】
本発明の第５実施形態においては、光拡散部５２がレンズ等の光学素子を有しないが、光拡散部５２の内部にレーザ光の集光または拡散のためにレンズ等の光学素子を設けてもよい。この場合には、光拡散部５２の出射端面での光出力を測定し、測定結果に基づいて蛍光体含有樹脂５３の第１蛍光体部５３Ａおよび第２蛍光体部５３Ｂを配置する。
【０１４６】
図１８（Ａ）は光拡散部５２の出射端面での光出力の他の例を示す図、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）の光出力に対応する蛍光体含有樹脂５３の配置を示す断面図、図１８（Ｃ）は図１８（Ａ）の光出力に対応する蛍光体含有樹脂５３の配置を示す平面図である。
【０１４７】
図１８（Ａ）の光出力は、出射端面の中央部で極大値を示し、外周部で低くなっている。この場合、図１８（Ｂ），（Ｃ）に示すように、蛍光体含有樹脂５３の中央部に円盤形状の第１蛍光体部５３Ａが配置され、外周部にリング形状の第２蛍光体部５３Ｂが配置される。本例においても、図１３の例と同様に高演色性を維持しつつ発光効率を向上させることができる。
【０１４８】
本発明の第５実施形態の発光装置は光ファイバ５１を備えるが、発光装置が光ファイバ５１を有しなくてもよい。この場合には、半導体レーザ素子５０から出射されたレーザ光を光拡散部５２に直接入射させるか、あるいは、半導体レーザ素子５０から出射されたレーザ光をレンズ等の他の光学系を用いて光拡散部５２に入射させる。
【０１４９】
また、第１〜第４実施形態の発光装置では、第１蛍光体部に第１の蛍光材料のみが含有され、第２蛍光体部には第２の蛍光材料のみが含有されているが、第１実施形態の変形例のように、第１蛍光体部および第２蛍光体部の各々に第１および第２の蛍光材料が含有され、第１蛍光体部における第２の蛍光材料の濃度に対する第１の蛍光材料の濃度の割合が、第２蛍光体部における第２の蛍光材料の濃度に対する第１の蛍光材料の濃度の割合よりも高くされてもよい。
【０１５０】
（９）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１５１】
上記実施の形態では、蛍光体含有樹脂５，１５，２５，３５，５３が蛍光体の例であり、第１蛍光体部５Ａ，１５Ａ，２５Ａ，３５Ａ，５３Ａが第１の領域の例であり、第２蛍光体部５Ｂ，１５Ｂ，２５Ｂ，３５Ｂ，５３Ｂが第２の領域の例であり、青色発光蛍光体材料が第１の蛍光材料の例であり、緑色発光蛍光体材料および赤色発光蛍光体材料が第２の蛍光材料の例である。また、第１〜第４実施形態では、フレーム４が支持体の例であり、第５実施形態では、光拡散部５２が支持体の例である。さらに、第１〜第４実施形態では、発光素子２，１２が発光素子の例であり、第５実施形態では、半導体レーザ素子５０が発光素子の例である。
【０１５２】
また、第４実施形態では、第１蛍光体部３５Ａが第１のシートの例であり、第２蛍光体部３５Ｂが第２のシートの例であり、第５実施形態では、第１蛍光体部５３Ａが第１のシートの例であり、第２蛍光体部５３Ｂが第２のシートの例である。
【０１５３】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、照明用光源等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】本発明の第１実施形態による発光装置の全体構成を示す模式断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による発光装置の要部構成を示す模式断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に用いた発光素子の発光出力の測定結果を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態による発光装置に用いた蛍光材料の配置を示す模式断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による発光装置に用いた蛍光材料の発光スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態による発光装置の全体構成を示す模式断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による発光装置の要部構成を示す模式断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に用いた発光素子の発光出力の測定結果を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態による発光装置に用いた蛍光材料の配置を示す模式断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による発光装置に用いた蛍光材料の配置を示す模式断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による発光装置に用いた蛍光材料の配置を示す模式断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による発光装置の全体構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の第５実施形態における光拡散部の出射端面での光出力の測定結果および蛍光体含有樹脂の配置を示す図である。
【図１４】光拡散部の他の例を示す模式側面図である。
【図１５】光拡散部の他の例を示す模式側面図である。
【図１６】光拡散部の他の例を示す模式側面図である。
【図１７】蛍光体含有樹脂における第１蛍光体部の配置の他の例を示模式断面図である。
【図１８】光拡散部の出射端面での光出力の他の例および蛍光体含有樹脂の配置を示す図である。
【符号の説明】
【０１５６】
２，１２，５０  発光素子
４Ａ  収容部
５，１５，２５，３５，５３  蛍光体含有樹脂
５Ａ，１５Ａ，２５Ａ，３５Ａ，５３Ａ  第１蛍光体部（第１蛍光材料を有する部分）
５Ｂ，１５Ｂ，２５Ｂ，３５Ｂ，５３Ｂ  第２蛍光体部（第２蛍光材料を有する部分）
２０，３０  蛍光体非含有樹脂
５０  半導体レーザ素子
【図１】
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【図２】
2008109113.tif 000004
【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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