(57)【要約】【課題】各色温度、特に電球色に相当する色温度である２８５０Ｋから３０００Ｋにおける発光効率の向上を実現することができる発光装置を提供する。【解決手段】本発明の発光装置は、青色光を放射する発光素子と；前記発光素子から放射される青色光により励起されて、波長５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する光を発光する緑色蛍光体と、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する光を発光する１種または２種以上の黄色系蛍光体と、波長６００ｎｍ以上の範囲に発光ピークを有する光を発光する赤色蛍光体とをそれぞれ含有する蛍光体層と；を具備し、青色光と蛍光体層からの発光との混色により、色温度が２８５０〜３０００Ｋである白色光を発光することを特徴とする。【選択図】図６
2008244469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色光を放射する発光素子と；
前記発光素子から放射される青色光により励起されて、波長５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する光を発光する緑色蛍光体と、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する光を発光する１種または２種以上の黄色系蛍光体と、波長６００ｎｍ以上の範囲に発光ピークを有する光を発光する赤色蛍光体とをそれぞれ含有する蛍光体層と；を具備し、
前記青色光と前記蛍光体層からの発光との混色により、色温度が２８５０〜３０００Ｋである白色光を発光することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記青色光と前記蛍光体層からの発光との混色により、平均演色評価数Ｒａが８０以上である白色光を発光することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記黄色系蛍光体において、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲の発光ピークの半値幅は１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードなどの発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いたＬＥＤランプは、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末などのバックライト、屋内外広告など、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。さらに、ＬＥＤランプは、長寿命で信頼性が高く、また低消費電力、耐衝撃性、高純度表示色、軽薄短小化の実現などの特徴を有することから、産業用途のみならず一般照明用途への適用も試みられている。このようなＬＥＤランプを種々の用途に適用する場合、白色発光を得ることが重要となる。
【０００３】
ＬＥＤランプで白色発光を実現する代表的な方式としては、（１）青、緑および赤の各色に発光する３つのＬＥＤチップを使用する方式、（２）青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式、（３）紫外線発光のＬＥＤチップと青色、緑色および赤色発光の三色混合蛍光体とを組合せる方式、の３つが挙げられる。これらのうち、一般的には（２）の方式が広く実用化されている。そして、上記した（２）の方式を適用したＬＥＤランプの構造としては、ＬＥＤチップを装備したカップ型のフレーム内に蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する樹脂層を形成した構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。上記のような砲弾型ＬＥＤ素子や、ＳＭＤ（Surface Mounting Device）タイプに加え、高輝度化を目的に、基板（ボード）の上に複数のチップを搭載したチップオンボード（ＣＯＢ）が開発され注目されている。一般照明用として求められる特性としては、ＬＥＤランプとしての高い効率（発光効率）に加え、色の見え方の指標としての演色性、特に平均演色評価数Ｒａがある。この演色性は、蛍光ランプなどにならったＲａ８０〜８５やＲａ９０以上などのラインナップが求められている。
【０００４】
演色性は、自然光に近い照明を基準光にして光源による色の見え方を評価したものであり、ＪＩＳに定められている試験色を、試料光源と基準光でそれぞれ照明したときの色ずれの大きさを数値化したものが演色評価数である。演色評価数には、平均演色評価数Ｒａと特殊演色評価数Ｒｉがあり、平均演色評価数Ｒａは、試験Ｎｏ．１〜８の演色評価数値の平均値として表される。特殊演色評価数Ｒｉは、試験Ｎｏ．９〜１５の個々の特殊演色評価数値として表される。演色評価指数Ｒａは、基準光源である白色光源による色彩を忠実に再現しているかを指数で表したもので、原則として１００に近いほど演色性が良い。
【０００５】
一般に、平均演色評価数Ｒａの高いいわゆる高演色タイプのＬＥＤランプは、ＬＥＤチップからの青色発光によって、波長５６０ｎｍ〜５７０ｎｍの光を発光するＹＡＧなどの黄色系蛍光体からの黄色発光と、波長６２０ｎｍの光を発光する赤色発光体からの赤色発光で演色性にすぐれる白色光を合成する。平均演色評価数Ｒａをあげるためには、上記のように赤色発光する赤色蛍光体を用いるのが通常であるが、近年、この系に緑色蛍光体を加えた系で構成されている。
【０００６】
加えて、光色すなわち色温度についても、ＨＩＤランプ、電球、蛍光ランプを考慮した場合には、各種色温度６７００Ｋから２８５０Ｋまでのラインナップが必要とされる。各種色温度の中で、特に電球色に相当する色温度である２８５０Ｋから３０００Ｋは、発光のピークの波長が比視感度が最も良好な５５５ｎｍから離れるため、発光効率の低下が大きい。したがって、特に電球色に相当する色温度である２８５０Ｋから３０００Ｋにおける発光効率の向上が求められている。
【特許文献１】特開２００１−１４８５１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、各色温度、特に電球色に相当する色温度である２８５０Ｋから３０００Ｋにおける発光効率を向上させることが可能な発光装置を提供することを目的としている
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発光装置は、青色光を放射する発光素子と；前記発光素子から放射される青色光により励起されて、波長５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する光を発光する緑色蛍光体と、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する光を発光する１種または２種以上の黄色系蛍光体と、波長６００ｎｍ以上の範囲に発光ピークを有する光を発光する赤色蛍光体とをそれぞれ含有する蛍光体層と；を具備し、前記青色光と前記蛍光体層からの発光との混色により、色温度が２８５０〜３０００Ｋである白色光を発光することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２記載の発光装置は、請求項１記載の発光装置において、前記青色光と前記蛍光体層からの発光との混色により平均演色評価数Ｒａが８０以上である白色光を発光することを特徴としている。
【００１０】
さらに、請求項３記載の発光装置は、請求項１記載の発光装置において、前記黄色系蛍光体において、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲の発光ピークの半値幅は１００ｎｍ以上であることを特徴としている。
【００１１】
上記した請求項１ないし請求項３記載の発明において、用語の定義および技術的意味は、特に指定しない限り以下の通りである。青色光を放射する発光素子は、主波長が４２０〜４８０ｎｍ（例えば４６０ｎｍ）の青色光を放射し、放射した青色光により蛍光体を励起して可視光を発光させるものである。本発明で用いられる青色光を放射する発光素子としては、例えば、青色発光タイプのＬＥＤチップなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００１２】
蛍光体は、このような発光素子から放射された青色光により励起されて可視光を発光し、この可視光と発光素子から放射される青色光との混色によって、発光装置として所望の発光色を得るものである。本発明において蛍光体としては、波長５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光強度のピーク（以下、「発光ピーク」と称する。）を有する光を発光する緑色蛍光体と、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する光を発光する１種類または２種類以上の黄色系蛍光体と、波長６００ｎｍ以上の範囲に発光ピークを有する光を発光する赤色蛍光体の計３種類以上の蛍光体を混合して使用することができる。すなわち、主波長（ピーク波長）が５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲の緑色蛍光体と、主波長が５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲の１種類以上の黄色系蛍光体と、主波長が６００ｎｍ以上の範囲の赤色蛍光体を混合した蛍光体を使用することができる。この場合、これら３種類以上の蛍光体の種類および配合割合は、発光装置からの発光について、高い発光効率が得られるように、特に、高い演色性を維持しつつ、高い発光効率が得られるように調整される。
【００１３】
本発明の発光装置からは、前記青色光と前記蛍光体層からの発光との混色により、色温度が２８５０〜３０００Ｋで電球色の照明用に適する発光が得られる。特に、発光の色温度が２８５０〜３０００Ｋであり、かつ平均演色評価数が８０以上であることが、電球色の照明用に適しているため好ましい。また、上記の黄色系蛍光体において、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲の発光ピークの半値幅は１００ｎｍ以上であることが好ましく、さらに発光装置から得られる平均演色評価数が８０以上であることがより好ましい。半値幅は１２０ｎｍ〜１３０ｎｍとすることがより好ましい。半値幅が１００ｎｍｍ未満の場合には、高い平均演色評価数が得られない。また、半値幅が大きすぎる場合に発光効率が低下するため好ましくない。なお、蛍光体の発光ピークにおける半値幅は、発光ピークの強度の１／２強度におけるスペクトルの広がり幅（波長）をいう。この黄色蛍光体は単色で使用すると色温度４２００Ｋ〜３５００Ｋで白色となる。
【００１４】
上記の波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する１種類または２種類以上の黄色系蛍光体と、波長５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する緑色蛍光体と、波長６００ｎｍ以上の範囲に発光ピークを有する赤色蛍光体の３種類以上の蛍光体を混合して使用することにより、エネルギー変換効率が高いため、色温度を５０００Ｋから３０００Ｋへ下げても発光効率の低下が抑制されるので、各色温度、特に電球色に相当する色温度である２８５０Ｋから３０００Ｋにおける発光効率を向上させることができる。
【００１５】
蛍光体を含む蛍光体層は、前記の蛍光体、例えば３種類の蛍光体を、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂のような透明樹脂に加えて混合・分散させた層として形成される。発光素子の外側を覆うように形成することができるが、発光素子を直接覆うようにして透明樹脂層を形成し、その上に前記した蛍光体を含む層を設けることも可能である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発光装置によれば、蛍光体からの発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光ピークおよび波長６００ｎｍ以上の範囲に発光ピークを有するとともに、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有しているので、エネルギー変換効率が高いため、各色温度、特に電球色に相当する色温度である２８５０Ｋから３０００Ｋにおける発光効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項２記載の発光装置によれば、電球色に相当する色温度が２８５０〜３０００Ｋにおいて、高い平均演色評価数を達成することができる。
【００１８】
請求項３記載の発光装置によれば、エネルギー変換効率をより高めることができるため、各色温度、特に電球色に相当する色温度である２８５０Ｋから３０００Ｋにおける発光効率をより向上させることができる。
【００１９】
したがって、本発明によれば、従来に比べて各色温度、特に電球色に相当する色温度である２８５０Ｋから３０００Ｋにおける発光効率をより向上させることができる。また、エネルギー変換効率をより高めることができるため、高い演色性を維持しつつ、発光効率を高めることができるので、光色、すなわち色温度についても、種々の平均演色評価数Ｒａの仕様において、各色温度のラインナップをそろえることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の発光装置をＬＥＤに適用した実施形態の構成を示す断面図、図２は、図１に示すＬＥＤランプの複数個を、例えば一平面上に３行３列のマトリックス状に配置したＬＥＤモジュールの一例を示す平面図、図３は、図２のＡ−Ａ´線断面図である。
【００２１】
図１に示すＬＥＤランプ１は、発光素子として、青色発光タイプのＬＥＤチップ２を有している。このＬＥＤチップ２は、回路パターン３を有する基板４上に搭載されている。基板４としては、放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ樹脂などから成る平板が用いられ、この基板４上に電気絶縁層５を介して陰極側と陽極側の回路パターン３がそれぞれ形成されている。回路パターン３は、ＣｕとＮｉの合金やＡｕなどから構成されている。
【００２２】
そして、ＬＥＤチップ２の底面電極が一方の電極側の回路パターン３の上に配置されて電気的に接続され、上面電極が他方の電極側の回路パターン３に、金線のようなボンディングワイヤ６を介して電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２の電極接続構造としては、フリップチップ接続構造を適用することもできる。これらの電極接続構造によれば、ＬＥＤチップ２の前面への光取出し効率が向上する。
【００２３】
基板４上には、凹部７を有する樹脂製などのフレーム８が設けられている。凹部７を有するフレーム８は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）などの合成樹脂から構成され、凹部７内にＬＥＤチップ２が配置され、収容されている。そして、ＬＥＤチップ２が収容された凹部７内には、波長５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する緑色蛍光体と、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍの範囲に発光ピークを有する１種類または２種類以上の黄色系蛍光体と、波長６００ｎｍ以上の範囲に発光ピークを有する光を発光する赤色蛍光体の計３種類以上（例えば３種類）の蛍光体を、透明樹脂に混合し分散させた蛍光体含有樹脂が塗布・充填されており、ＬＥＤチップ２はこのような蛍光体含有樹脂層９により覆われている。透明樹脂としては、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などが用いられる。
【００２４】
緑色蛍光体は、例えばＲＥ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥは、Ｙ、ＧおよびＬａから選ばれる少なくとも１種を示す。）などのＹＡＧ蛍光体、ＡＥ２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａなどのアルカリ土類元素を示す。）やＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体などのケイ酸塩蛍光体、サイアロン系蛍光体（例えば、ＣａXＳｉｙＡｌZＯＮ：Ｅｕ２＋）、およびＣａ３Ｓｃ２Ｏ４：Ｃｅ蛍光体などの中から選択される。
【００２５】
赤色蛍光体としては、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ蛍光体のような酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体（例えば、ＡＥ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋やＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋）などが用いられるが、特に限定されるものではない。
【００２６】
黄色系蛍光体は、例えばＲＥ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥは、Ｙ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも１種を示す。）などのＹＡＧ蛍光体、（Ｔｂ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体などのＴＡＧ蛍光体、サイアロン系蛍光体（例えば、ＣａＸＳｉＹＡｌＺＯＮ：Ｅｕ２＋）、ＡＥ２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａなどのアルカリ土類元素を示す。）やＳｒ３Ｓｉ３Ｏ５：Ｅｕ２＋蛍光体などのケイ酸塩蛍光体などの中から、蛍光体の特性や用途に応じて選択される。また、黄色系蛍光体は１種類または２種類以上を使用できる。黄色系蛍光体を２種類以上使用する場合には、黄色系蛍光体の発光ピークは、各種類の黄色系蛍光体を混合して得られる発光ピークをいう。
【００２７】
実施形態のＬＥＤランプ１では、印加された電気エネルギーがＬＥＤチップ２で主波長が４２０〜４８０ｎｍ（例えば４６０ｎｍ）の青色光に変換されて放射され、放射された青色光は、蛍光体含有樹脂層９中に含有された緑色蛍光体と赤色蛍光体と１種以上の黄色系蛍光体の計３種類以上（例えば３種類）からなる蛍光体で、より長波長の光に変換される。そして、ＬＥＤチップ２から放射される青色光とこれらの蛍光体の発光色とに基づく色である白色光がＬＥＤランプ１から放出される。
【００２８】
そして、実施形態のＬＥＤランプ１においては、蛍光体からの発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の緑色の範囲の発光ピークおよび波長６００ｎｍ以上の赤色の範囲の発光ピークとともに、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の黄色の範囲の発光ピークを有しているので、エネルギー変換効率が高いため、発光効率を向上させることができる。特に、電球色に相当する３０００〜２８５０Ｋの色温度において発光効率を向上させることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、ＬＥＤランプ１をマトリックス状に複数個配置したＬＥＤモジュール２１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複数個のＬＥＤランプ１を１列状に配置して形成してもよく、さらにＬＥＤランプ１は単数でもよい。
【００３０】
図４および図５は、本発明の第２の実施形態に係わるＬＥＤパッケージを形成する発光装置を示している。図４は、この発光装置の平面図であり、図５は、図４に示す発光装置をＦ−Ｆ線に沿って切断した縦断面図である。なお、図４および図５おいて、第１の実施形態に関する図面と同様の構成要素については同じ参照数字を用いて、その説明を簡略化または省略する。
【００３１】
図４および図５に示す発光装置（ＬＥＤランプ）１は、パッケージ基板例えば装置基板４と、反射層３１と、回路パターン３と、複数好ましくは多数の半導体発光素子（例えば青色ＬＥＤチップ）と、接着層３２と、リフレクタ３４と、蛍光体含有樹脂層９と、光拡散部材３３とを備えて形成されている。蛍光体含有樹脂層９は封止部材としても機能する。装置基板４は、金属または絶縁材、例えば合成樹脂製の平板からなり、発光装置１に必要とされる発光面積を得るために、所定形状例えば長方形状をなしている。装置基板４を合成樹脂製とする場合、例えば、ガラス粉末入りのエポキシ樹脂等で形成することができる。装置基板４を金属製とする場合は、この装置基板４の裏面からの放熱性が向上し、装置基板４の各部温度を均一にすることができ、同じ波長域の光を発する半導体発光素子２の発光色のばらつきを抑制することができる。なお、このような作用効果を奏する金属材料としては、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導性に優れた材料、具体的にはアルミニウムまたはその合金を例示することができる。
【００３２】
反射層３１は、所定数の半導体発光素子２を配設し得る大きさであって、例えば、装置基板４の表面全体に被着されている。反射層３１は、４００〜７４０ｎｍの波長領域で８５％以上の反射率を有する白色の絶縁材料により構成することができる。このような白色絶縁材料としては、接着シートからなるプリプレグ（pre-preg）を使用することができる。このようなプリプレグは、例えば、酸化アルミニウム等の白色粉末が混入された熱硬化性樹脂をシート基材に含浸させて形成することができる。反射層３１はそれ自体の接着性により、装置基板４の表面となる一面に接着される。
【００３３】
回路パターン３は、各半導体発光素子２への通電要素として、反射層３１の装置基板４が接着された面とは反対側の面に接着されている。この回路パターン３は、例えば各半導体発光素子２を直列に接続するために、装置基板４および反射層３１の長手方向に所定間隔ごとに点在して２列に形成されている。一方の回路パターン３の列の一端側に位置する端側回路パターン３ａには、給電パターン部３ｃが一体に連続して形成され、同様に他方の回路パターン３の列の一端側に位置する端側回路パターン３ａには、給電パターン部３ｄが一体に連続して形成されている。給電パターン部３ｃ，３ｄは反射層３１の長手方向一端部に並べて設けられ、互いに離間して反射層３１により絶縁されている。これらの給電パターン部３ｃ，３ｄのそれぞれに、電源に至る図示しない電線が個別に半田付け等で接続されるようになっている。
【００３４】
回路パターン３は以下に説明する手順で形成される。まず、未硬化の前記熱硬化性樹脂が含浸されたプリプレグからなる反射層３１を装置基板４上に貼付けた後、反射層３１上にこれと同じ大きさの銅箔を貼付ける。次に、こうして得た積層体を加熱するとともに加圧して、熱硬化性樹脂を硬化させることによって、装置基板４と銅箔を反射層３１に圧着し接着を完了させる。次いで、銅箔上にレジスト層を設けて、銅箔をエッチング処理した後に、残ったレジスト層を除去することによって、回路パターン３を形成する。銅箔からなる回路パターン３の厚みは例えば３５μｍである。
【００３５】
図５に示すように、半導体発光素子２は、例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型のＬＥＤチップからなり、透光性を有する素子基板２ｂ一面に半導体発光層２ａを積層して形成されている。素子基板２ｂは、例えばサファイア基板で作られている。この素子基板２ｂの厚みは、回路パタ−ン３より厚く、例えば９０μｍとする。
【００３６】
半導体発光層２ａは、素子基板２ｂの主面上に、バッファ層、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型クラッド層、ｐ型半導体層を順次積層して形成されている。発光層は、バリア層とウェル層を交互に積層した量子井戸構造をなしている。ｎ型半導体層にはｎ側電極が設けられ、ｐ型半導体層上にはｐ側電極が設けられている。この半導体発光層２ａは、反射膜を有しておらず、厚み方向の双方に光を放射できる。
【００３７】
各半導体発光素子２は、装置基板４の長手方向に隣接した回路パターン３間にそれぞれ配置され、白色の反射層３１の同一面上に接着層３２により接着されている。具体的には、半導体発光層２ａが積層された素子基板２ｂの一面と平行な他面が、接着層３２により反射層３１に接着されている。この接着により、回路パターン３および半導体発光素子２は反射層３１の同一面上で直線状に並べられるので、この並び方向に位置した半導体発光素子２の側面と回路パターン３とは、近接して対向するように設けられている。接着層３２の厚みは、例えば５μｍ以下とすることができる。接着層３２には、例えば５μｍ以下の厚みで光透過率が７０％以上の透光性を有した接着剤、例えばシリコーン樹脂系の接着剤を好適に使用できる。
【００３８】
図４および図５に示すように、各半導体発光素子２の電極と半導体発光素子２の両側に近接配置された回路パターン３とは、ボンディングワイヤ６で接続されている。さらに、前記２列の回路パターン３列の他端側に位置された端側回路パターン３ｂ同士も、ボンディングワイヤ６で接続されている。したがって、この実施形態の場合、各半導体発光素子２は直列に接続されている。以上の装置基板４、反射層３１、回路パターン３、各半導体発光素子２、接着層３２、およびボンディングワイヤ６により、発光装置１の面発光源が形成されている。
【００３９】
リフレクタ３４は、一個一個または数個の半導体発光素子２ごとに個別に設けられるものではなく、反射層３１上の全ての半導体発光素子２を包囲する単一のものであり、例えば長方形の枠で形成されており、半導体発光素子２は前記枠で形成された凹部７内に配置されている。リフレクタ３４は反射層３１に接着止めされていて、その内部に複数の半導体発光素子２および回路パターン３が収められているとともに、前記一対の給電パターン部３ｃ、３ｄはリフレクタ３４の外部に位置されている。リフレクタ３４は、例えば合成樹脂で成形することができ、その内周面は反射面となっている。リフレクタ３４の反射面は、ＡｌやＮｉ等の反射率の高い金属材料を蒸着またはメッキして形成することができる他、可視光の反射率の高い白色塗料を塗布して形成することができる。あるいは、リフレクタ３４の成形材料中に白色粉末を混入して、リフレクタ３４自体を可視光の反射率が高い白色にすることもできる。前記白色粉末としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、硫酸バリウム等の白色フィラーを用いることができる。なお、リフレクタ３４の反射面は、発光装置１の照射方向に次第に開くように形成することが望ましい。
【００４０】
蛍光体含有樹脂層９は、前記第１の実施形態と同様に、例えば３種類の蛍光体を混合した液状の熱硬化性樹脂をディスペンサ等の注入装置を用いて、反射層３１表面および一直線上に配列された各半導体発光素子２およびボンディングワイヤ６等を満遍なく埋めるようにして充填し、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させることにより形成されている。
【００４１】
反射層３１表面とボンディングワイヤ６との間に流れ込んだ液状の透明樹脂は、毛細管現象等により各半導体発光素子２およびボンディングワイヤ６に行きわたり、その膜厚等がほぼ均一になっており、蛍光体も透明樹脂にほぼ均一に分散している。このように構成される第２の実施形態においても、第１の実施形態のものと同様の効果を有するとともに、ほぼ均一に発光させることができる。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明の実施例およびその評価結果について記載する。
【００４３】
実施例１、比較例１
実施例１では、波長５２０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体（酸化物系蛍光体）と、波長６２０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体（窒化物系蛍光体）と、波長５７５ｎｍに発光ピークを有する半値幅が１３０ｎｍの黄色蛍光体（酸化物系蛍光体）とを、それぞれシリコーン樹脂中に表１に示す配合比（シリコーン樹脂に対する配合割合；重量％）で混合し、分散させた。また、比較例１では、半値幅が１００ｎｍの波長５６０ｎｍに発光ピークを有する黄色蛍光体（酸化物系蛍光体）を使用し、この黄色蛍光体と、波長５２０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体（酸化物系蛍光体）と、波長６２０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体（窒化物系蛍光体）とを、表１に示す配合比でそれぞれシリコーン樹脂中に混合して、分散させた。さらに、参考例として、前記した波長５２０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体（酸化物系蛍光体）と、波長５７５ｎｍに発光ピークを有する半値幅が１３０ｎｍの黄色蛍光体（酸化物系蛍光体）とを、それぞれシリコーン樹脂中に表１に示す配合比（シリコーン樹脂に対する配合割合；重量％）で混合し、分散させた。
【００４４】
次に、こうして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、開口径３ｍｍの凹部８内に充填した後、シリコーン樹脂を硬化させて蛍光体含有樹脂層を形成し、図１に示す構成を有するＬＥＤランプ１を作成した。なお、蛍光体含有樹脂層９の光路長は１．０ｍｍとした。光路長は、ＬＥＤチップの上面より光取り出し側の蛍光体含有樹脂層の厚さをいう。
【００４５】
こうして実施例１と比較例１および参考例で得られたＬＥＤランプを発光させ、発光の色温度と平均演色評価数Ｒａおよび発光効率をそれぞれ測定した。色温度と平均演色評価数Ｒａは分光光度計（大塚電子製の瞬間分光光度計ＭＣＰＤ−７０００）を用いて測定し、発光効率はゴニオメーター（富士光電工業株式会社製ＧＭＴ−１）を用いて測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００４６】
比較例２，３
比較例２および比較例３においては、色温度５０００Ｋにおいて高い平均演色評価数Ｒａを得るために、比較例１に対して、波長５２０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体および波長６２０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体の配合比率を増加させ、波長５６０ｎｍに発光ピーク（半値幅１００ｎｍ）を有する黄色蛍光体の配合比率を減少させて使用した。そして、これらの蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂中に配合し、表１に示す配合比（シリコーン樹脂に対する配合割合；重量％）で混合し、分散させた。次に、こうして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、実施例１及び比較例１と同様に、開口径３ｍｍの凹部８内に充填した後、シリコーン樹脂を硬化させて蛍光体含有樹脂層９を形成し、図１に示す構成を有するＬＥＤランプ１を作成した。
【００４７】
こうして比較例２，３で得られたＬＥＤランプを発光させ、実施例１と同様に、発光の色温度と平均演色評価数Ｒａおよび発光効率をそれぞれ測定した。これらの測定結果を表１に示す。なお、発光効率は参考例のＬＥＤランプの発光効率を１００％としたときの相対値である。また、参考例の色温度５０００Ｋおよび平均演色評価数Ｒａ７４における発光効率を１（基準値）としたときの、実施例１および比較例１〜３について発光効率を算定した。こうして得られた平均演色評価数Ｒａと発光効率（相対値）との関係を図６に示す。
【００４８】
表１および図６から次のことがわかる。実施例１の発光効率および平均演色評価数Ｒａの値は、比較例１〜３と比較して発光効率は高いが、平均演色評価数Ｒａは低くなっている。一般に、発光効率と平均演色評価数Ｒａとは互いに相関関係にあり、平均演色評価数Ｒａを上げると発光効率は低下する関係にある。図６からわかるように、実施例１で用いられる各種の蛍光体の配合比（重量比）を調整することにより、発光効率の若干の低下を伴うことになるが、実施例１においては、比較例１〜３と同じ高い平均演色評価数Ｒａにおいて、比較例１〜３と同等以上の高い発光効率を得ることができる。
【００４９】
実施例２〜６、比較例４〜６
実施例２においては、３０００（Ｋ）の色温度において高い発光効率を得るために、表１に示すように、実施例１に対して、波長５２０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体の配合比率を減少させるとともに、半値幅が１３０ｎｍで波長５７５ｎｍに発光ピークを有する黄色蛍光体の配合比率を増加させて使用した。また、実施例３，４においては、３０００（Ｋ）の色温度において高い発光効率および平均演色評価数Ｒａを得るために、表１に示すように、実施例１に対して、波長５２０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体、波長６２０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体および半値幅が１３０ｎｍで波長５７５ｎｍに発光ピークを有する黄色蛍光体の配合比率をそれぞれ増加させて使用した。さらに比較例４〜６においては、比較例１に対して、波長５２０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体および波長６２０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体の配合比率を増加させるとともに、波長５６０ｎｍに発光ピーク（半値幅１００ｎｍ）を有する黄色蛍光体の配合比率をいろいろ変化させて使用した。
【００５０】
またさらに、実施例５および６では、表１に示すように、波長５２０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体、波長６２０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体に加えて、半値幅が８５ｎｍであり波長５４０ｎｍに発光ピークを有する黄色蛍光体（酸化物系蛍光体）と半値幅が７５ｎｍであり波長５９５ｎｍに発光ピークを有する黄色蛍光体（酸化物系蛍光体）の２種類を混合して得られた、波長５７５ｎｍに半値幅１２０ｎｍの発光ピークを有する黄色蛍光体を配合した。そして、これらの蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂中に配合し、表１に示す配合比（シリコーン樹脂に対する配合割合；重量％）で混合し、分散させた。
【００５１】
次に、こうして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、実施例１と同様に、開口径３ｍｍの凹部８内に充填した後、シリコーン樹脂を硬化させて蛍光体含有樹脂層９を形成し、図１に示す構成を有するＬＥＤランプ１を作成した。
【００５２】
こうして実施例２〜６および比較例４〜６で得られたＬＥＤランプを発光させ、実施例１と同様に、発光の色温度と平均演色評価数Ｒａおよび発光効率をそれぞれ測定した。これらの測定結果を表１に示す。なお、発光効率は表１の参考例のＬＥＤランプの発光効率を１００％としたときの相対値である。また、同じ種類の蛍光体をそれぞれ使用した実施例２〜４、実施例５，６ならびに比較例４〜６について、参考例の平均演色評価数Ｒａ７４および色温度５０００Ｋにおける発光効率を１（基準値）としたときの平均演色評価数Ｒａに対する発光効率（相対値）を示すグラフを図６に示す。
【００５３】
実施例７〜９
波長５２０ｎｍに発光ピークを有する緑色蛍光体（酸化物系蛍光体）と、波長６２０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体（窒化物系蛍光体）と、波長５６５ｎｍに発光ピークを有する半値幅が１２０ｎｍの黄色蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）とを、それぞれシリコーン樹脂中に表１に示す配合比（シリコーン樹脂に対する配合割合；重量％）で混合し、分散させた。次に、こうして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、開口径３ｍｍの凹部８内に充填した後、シリコーン樹脂を硬化させて蛍光体含有樹脂層を形成し、図１に示す構成を有するＬＥＤランプ１を作成した。なお、蛍光体含有樹脂層９の光路長は１．０ｍｍとした。
【００５４】
こうして実施例７〜９で得られたＬＥＤランプを発光させ、発光の色温度と平均演色評価数Ｒａおよび発光効率をそれぞれ測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
2008244469.tif 000003
【００５６】
表１および図６の結果から、以下のことがわかる。すなわち比較例４〜６においては、平均演色評価数Ｒａが同程度で、色温度が３０００Ｋ、５０００Ｋと異なるＬＥＤランプの間の発光効率比（３０００Ｋの発光効率／５０００Ｋの発光効率）が約８０％であるのに対して、実施例２〜４では同じ発光効率比が約９５〜１００％となっており、ほとんど低下がみられない。また、実施例２〜４と比較例４〜６の対比により、同じ波長５７５ｎｍに発光ピークを有する黄色蛍光体であっても、半値幅の広い黄色蛍光体の方が高い発光効率が得られることが確認された。なお、比視感度が良好な波長５５５ｎｍ付近に発光ピークを有する黄色蛍光体（酸化物系蛍光体）をさらに使用することにより、より高い発光効率を有する白色光を得ることができる。
【００５７】
さらに、実施例７〜９で得られたＬＥＤランプの発光特性と実施例２〜４で得られたＬＥＤランプの発光特性との対比により、波長５７５ｎｍに発光ピーク（半値幅１３０ｎｍ）を有する黄色蛍光体に代えて、波長５６５ｎｍに発光ピーク（半値幅１２０ｎｍ）を有する黄色蛍光体を使用することで、電球色に相当する色温度である３０００Ｋにおいて、平均演色評価数Ｒａは若干低下する場合もあるが、より高い発光効率を有するＬＥＤランプが得られることがわかる。
【００５８】
したがって、波長５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する緑色蛍光体と、波長５６５ｎｍ以上５８５ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する１種類または２種類以上の黄色系蛍光体と、波長６００ｎｍ以上の範囲に発光ピークを有する赤色蛍光体とを使用した場合には、色温度、特に電球色に相当する色温度である２８５０Ｋから３０００Ｋ付近の色温度において、高い演色性を維持しつつ、高い発光効率を得ることができるＬＥＤランプが得られることがわかる。また、２８５０Ｋから３０００Ｋ付近の色温度において、高い演色性を維持しつつ、高い発光効率を得ることができるＬＥＤランプが得られるので、種々の色温度、例えば昼光色から電球色の範囲である、６７００Ｋ、５０００Ｋ、４２００Ｋ、３０００Ｋなどの色温度においても、高い平均演色評価数Ｒａおよび高い発光効率を有するＬＥＤランプが得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の発光装置をＬＥＤランプに適用した第１の実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すＬＥＤランプを複数配置したＬＥＤモジュールの一例を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ´線断面図である。
【図４】本発明の発光装置の第２の実施形態に係わる発光装置の平面図である。
【図５】図４のＦ−Ｆ´線断面図である。
【図６】平均演色評価数Ｒａと発光効率（相対値）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＬＥＤランプ、２…ＬＥＤチップ、３…回路パターン、４…基板、６…ボンディングワイヤ、７…凹部、８…フレーム、９…蛍光体含有樹脂層。
【図１】
2008244469.tif 000004
【図２】
2008244469.tif 000005
【図３】
2008244469.tif 000006
【図４】
2008244469.tif 000007
【図５】
2008244469.tif 000008
【図６】
2008244469.tif 000009