【手続補正書】
【提出日】平成21年5月22日(2009.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電流を流通させると発光する光源と、該光源からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有す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る発光装置であって、
該発光装置の効率が３２ｌｍ／Ｗ以上であり、
平均演色評価数Ｒａが８５以上であり、
１７．５Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘをｘ１（１７．５）、ｙをｙ１（１７．５）とし、
７０Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘをｘ１（７０）、ｙをｙ１（７０）としたとき、
色度座標値ｘおよびｙのずれ量、［ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）］と［ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）］が下記式（Ａ）および（Ｂ）を満足することを特徴とする発光装置。
−０．０１≦ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）≦０．０１      （Ａ）
−０．０１≦ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）≦０．０１      （Ｂ）
【請求項２】
該光源の発光ピーク波長が３７０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
該波長変換材料として、２種類以上の蛍光体の混合物であって、
２５℃においてピーク波長４５５ｎｍの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をＢＲ（２５）、色度座標値ｘをｘ２（２５）、色度座標値ｙをｙ２（２５）とし、
１２５℃においてピーク波長４５５ｎｍの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をＢＲ（１２５）、色度座標値ｘをｘ２（１２５）、色度座標値ｙをｙ２（１２５）としたとき、
下記式（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）を満足する蛍光体混合物を用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。
０．８５≦ＢＲ（１２５）／ＢＲ（２５）≦１．１５        （Ｃ）
−０．０３≦ｘ２（２５）−ｘ２（１２５）≦０．０３        （Ｄ）
−０．０３≦ｙ２（２５）−ｙ２（１２５）≦０．０３        （Ｅ）
【請求項４】
特殊演色評価数Ｒ９が６４以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
該波長変換材料が２種以上の蛍光体の混合物であって、該蛍光体の１種が、緑色系蛍光体であり、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元素を表す。）、並びに下記一般式（１）又は（２）で表される母体結晶内に少なくともＣｅを含有する蛍光体からなる群より選ばれるものを含有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置。
Ｍ１ａＭ２ｂＭ３ｃＯｄ （１）
（上記一般式（１）において、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 ）
Ｍ４ｅＭ５ｆＯｇ （２）
（上記一般式（２）において、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 ）
【請求項６】
該緑色蛍光体が、前記一般式（１）で表され、Ｍ１がＣａ及びＭｇを含有するＣｅ付活ガーネット結晶構造を有する蛍光体である請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
該波長変換材料が２種以上の蛍光体の混合物であって、該蛍光体の１種が、赤色系蛍光体であり、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元素を表す。）、並びに下記一般式（３）で表される群より選ばれるものを含有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光装置。
Ｍ６hＡiＤjＥkＸm （３）
（上記一般式（３）において、Ｍ６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種以上の元素を表し、Ａは、Ｍ６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種以上の元素を表し、Ｘは、Ｏ、Ｎ、Ｆからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素を表し、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、及びｍはそれぞれ下記範囲の数である。
０．００００１≦ｈ≦０．１
ｈ＋ｉ＝１
０．５≦ｊ≦４
０．５≦ｋ≦８
０．８×（２／３＋４／３×ｃ＋ｄ）≦ｍ
ｍ≦１．２×（２／３＋４／３×ｊ＋ｋ） ）
【請求項８】
該赤色系蛍光体が、前記一般式（３）で表され、ＡがＣａ及びＳｒを含有する蛍光体である請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
該波長変換材料が、２種以上の蛍光体の混合物であって、該蛍光体は、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体を含み、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体の合計重量に対する緑色系蛍光体の重量百分率による量が６５％以上、９９％以下である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
該光源が波長３３０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外ＬＥＤ発光装置であり、該波長変換材料として４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長に発光ピークを持つ青色蛍光体を含有する請求項１ないし９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の発光装置を備えることを特徴とするディスプレイ用バックライト。
【請求項１３】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の発光装置を備えることを特徴とするディスプレイ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】発光装置、照明装置、ディスプレイ用バックライトおよびディスプレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、照明装置、ディスプレイ用バックライトおよびディスプレイに関する。特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の光源と、この光源からの光を吸収して異なる波長の光を発する蛍光体等の波長変換材料とを組み合わせてなる発光装置、照明装置、ディスプレイ用バックライトおよびディスプレイに関する。
特に、輝度と演色性が高く、且つ温度特性が安定なために発光色の変移が少ない発光装置、並びにこの発光装置を光源とする照明装置、ディスプレイ用バックライトおよびディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、窒化ガリウム（ＧａＮ）系発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子と、波長変換材料としての蛍光体とを組み合わせて構成される白色発光の発光装置が、消費電力が小さく長寿命であるという特徴を活かして画像表示装置や照明装置の発光源として注目されている。中でも、Ｉｎ添加ＧａＮ系青色ＬＥＤと、Ｃｅ付活イットリウムアルミニウムガーネット系黄色蛍光体とを組み合わせた白色発光装置が代表的な発光装置として挙げられる。
【０００３】
しかし、この発光装置では、赤色領域（６００ｎｍ以上）の光量が少ないこと、および青緑色領域（４８０ｎｍ〜５１０ｎｍ）の光量が少なく演色性が低いことが指摘されている。また、この発光装置は、高い光量を得るために発光装置に流す電流を増加させると、発光装置で発せられる熱により蛍光体の温度が上昇することに伴って蛍光体の蛍光強度が低下する、所謂温度消光現象が顕著になる。このため、この発光装置を使用する場合、青色ＬＥＤからの青色光と蛍光体からの黄色光との混色バランスがずれて白色発光装置の発光色が顕著にずれるなどの問題もあった。更に、発光装置の平均演色評価数Ｒａが低く、また、発光装置を使用する際の発光色の変移が大きくなり安定な発光色が得にくいこともあり、より一層の改良が求められていた。
【０００４】
発光装置の演色性が低いという問題を改良すべく、特許文献１では、（Ｙ１−ａ−ｂＧｄａＣｅｂ）３（Ａｌ１−ｃＧａｃ）５Ｏ１２系緑色蛍光体の発光色に加え、赤色成分を増大させるために（Ｃａ１−ａ−ｂＳｒａＥｕｂ）Ｓ系赤色蛍光体からなる蛍光体を使用すること、及び、これらの蛍光体を青色ＬＥＤで励起することにより、白色合成光を発する発光装置が得られることを開示している。しかし、これらの蛍光体の組合せによって発光装置の演色性は改善されるものの、組み合わせる蛍光体のいずれもが温度消光現象を顕著に示す物質であるため、発光装置に流す電流値を高くすると、発光装置から発せられる光束が低くなると共に発光色が大きく変移するという問題点があった。
【０００５】
また、使用される赤色蛍光体は耐湿性の低い硫化物系赤色蛍光体であるため劣化しやすく、さらにその合成が困難であるために製造コストが高く、得られる白色発光装置が耐久性が低く高価格になるという問題点もあった。さらに、使用される緑色蛍光体の発光色が黄色に偏っているために青緑色領域の発光が不足し演色性が劣るという問題点もあった。
【０００６】
非特許文献１には、緑色蛍光体としてＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、赤色蛍光体としてＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ｃｌを使用した白色発光装置が開示されており、特許文献２では、緑色蛍光体として（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋、赤色蛍光体として（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋を使用した白色発光装置が開示されている。しかしながら、これらの蛍光体の組合せによっても十分な光束と演色性が得られず、硫化物蛍光体が白色発光装置使用時に劣化し易いという問題があり、また、これらのいずれの蛍光体も温度消光が顕著に観察される物質であるために、白色発光装置への電流増加時に発光色が大きく変移するという問題点があった。
【特許文献１】特開２００３−２４３７１５号公報
【特許文献２】特表２００２−５３１９５６号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｖｏｌ．１５０（２００３）ｐｐ．Ｈ５７−Ｈ６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述の従来技術の問題点を解決し、発光効率および演色性が高く、発光色の色ずれの少ない発光装置を提供することを目的とする。すなわち、本発明は、高い輝度を有し、自然光により近く、発光光量増減に伴う発光色のずれの少ない発光装置、および、その発光装置を光源とする照明装置と、ディスプレイ用バックライトおよびディスプレイを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記の三つの特性をすべて満足することにより発光効率が高く、演色性が高く、光量変化に伴う色ずれの少ない発光装置が得られることを見出し、本発明に到達した。
第１：発光装置の発光効率が３２ｌｍ／Ｗ以上であること。
第２：平均演色評価数Ｒａが８５以上であること。
第３：二つの異なる駆動電流密度１７．５Ａ／ｃｍ２と７０Ａ／ｃｍ２における色度座表値の差が下記（Ａ）および（Ｂ）の範囲内にあること。
−０．０１≦ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）≦０．０１      （Ａ）
−０．０１≦ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）≦０．０１      （Ｂ）
すなわち、本発明は以下を要旨とする。
【０００９】
［１］  駆動電流を流通させると発光する光源と、該光源からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有す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る発光装置であって、
該発光装置の効率が３２ｌｍ／Ｗ以上であり、
平均演色評価数Ｒａが８５以上であり、
１７．５Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘをｘ１（１７．５）、色度座標値ｙをｙ１（１７．５）とし、
７０Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘをｘ１（７０）、色度座標値ｙをｙ１（７０）としたとき、
色度座標値ｘおよび色度座標値ｙのずれ量、［ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）］と［ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）］が下記式（Ａ）および（Ｂ）を満足することを特徴とする発光装置。
−０．０１≦ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）≦０．０１      （Ａ）
−０．０１≦ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）≦０．０１      （Ｂ）
【００１０】
［２］ 該光源の発光ピーク波長が３７０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である［１］に記載の発光装置。
【００１１】
［３］  該波長変換材料として、２種類以上の蛍光体の混合物であって、
２５℃においてピーク波長４５５ｎｍの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をＢＲ（２５）、色度座標値ｘをｘ２（２５）、色度座標値ｙをｙ２（２５）とし、
１２５℃においてピーク波長４５５ｎｍの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をＢＲ（１２５）、色度座標値ｘをｘ２（１２５）、色度座標値ｙをｙ２（１２５）としたとき、
下記式（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）を満足する蛍光体混合物を用いることを特徴とする［１］又は［２］に記載の発光装置。
０．８５≦ＢＲ（１２５）／ＢＲ（２５）≦１．１５        （Ｃ）
−０．０３≦ｘ２（２５）−ｘ２（１２５）≦０．０３        （Ｄ）
−０．０３≦ｙ２（２５）−ｙ２（１２５）≦０．０３        （Ｅ）
【００１２】
［４］  特殊演色評価数Ｒ９が６４以上であることを特徴とする［１］ないし［３］のいずれかに記載の発光装置。
【００１３】
［５］ 該波長変換材料が２種以上の蛍光体の混合物であって、該蛍光体の１種が、緑色系蛍光体であり、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元素を表す。）、並びに下記一般式（１）又は（２）で表される母体結晶内に少なくともＣｅを含有する蛍光体からなる群より選ばれるものを含有する［１］ないし［４］のいずれかに記載の発光装置。
Ｍ１ａＭ２ｂＭ３ｃＯｄ （１）
（上記一般式（１）において、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 ）
Ｍ４ｅＭ５ｆＯｇ （２）
（上記一般式（２）において、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 ）
【００１４】
［６］ 該緑色蛍光体が、前記一般式（１）で表され、Ｍ１がＣａ及びＭｇを含有するＣｅ付活ガーネット結晶構造を有する蛍光体である［５］に記載の発光装置。
【００１５】
［７］ 該波長変換材料が２種以上の蛍光体の混合物であって、該蛍光体の１種が、赤色系蛍光体であり、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元素を表す。）、並びに下記一般式（３）で表される群より選ばれるものを含有する［１］ないし［６］のいずれかに記載の発光装置。
Ｍ６hＡiＤjＥkＸm （３）
（上記一般式（３）において、Ｍ６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種以上の元素を表し、Ａは、Ｍ６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種以上の元素を表し、Ｘは、Ｏ、Ｎ、Ｆからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素を表し、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、及びｍはそれぞれ下記範囲の数である。
０．００００１≦ｈ≦０．１
ｈ＋ｉ＝１
０．５≦ｊ≦４
０．５≦ｋ≦８
０．８×（２／３＋４／３×ｃ＋ｄ）≦ｍ
ｍ≦１．２×（２／３＋４／３×ｊ＋ｋ） ）
【００１６】
［８］ 該赤色系蛍光体が、前記一般式（３）で表され、ＡがＣａ及びＳｒを含有する蛍光体である［７］に記載の発光装置。
【００１７】
［９］ 該波長変換材料が、２種以上の蛍光体の混合物であって、該蛍光体は、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体を含み、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体の合計重量に対する緑色系蛍光体の重量百分率による量が６５％以上９９％以下である［１］ないし［８］のいずれかに記載の発光装置。
【００１８】
［１０］ 該光源が波長３３０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外ＬＥＤ発光装置であり、該波長変換材料として４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長に発光ピークを持つ青色蛍光体を含有する［１］ないし［９］のいずれかに記載の発光装置。
【００１９】
［１１］ ［１］ないし［１０］のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とする照明装置。
【００２０】
［１２］ ［１］ないし［１０］のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とするディスプレイ用バックライト。
【００２１】
［１３］ ［１］ないし［１０］のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とするディスプレイ。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高い輝度を有し、自然光により近く、発光光量増減に伴う発光色のずれの少ない発光装置、並びに、その発光装置を光源とする照明装置及びディスプレイ用バックライトおよびディスプレイが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を逸脱しない限り、これらの内容に限定されない。
【００２４】
本発明の発光装置は、駆動電流を流通させると発光する光源と、該光源からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有す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る発光装置であって、
該発光装置の効率が３２ｌｍ／Ｗ以上であり、
平均演色評価数Ｒａが８５以上であり、
１７．５Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘをｘ１（１７．５）、ｙをｙ１（１７．５）とし、
７０Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘをｘ１（７０）、ｙをｙ１（７０）としたとき、
色度座標値ｘおよびｙのずれ量、［ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）］と［ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）］が下記式（Ａ）および（Ｂ）を満足するものである。
−０．０１≦ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）≦０．０１      （Ａ）
−０．０１≦ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）≦０．０１      （Ｂ）
【００２５】
ここで発光装置の効率とはＪＩＳＺ８１１３「照明用語」において定義されているものであって、光源が発する全光束を、その光源の消費電力で除した値であり、単位は「ｌｍ／Ｗ」である。本発明において、その具体的な測定方法は、ＪＩＳＺ８７２４「色の測定方法−光源色」に準じた。
従来、発光効率が３０ｌｍ／Ｗ以下の発光装置は知られていたが、照明用途など大電力を消費する場合には発熱量の軽減のため、発光効率の高いことが望まれている。本発明者等は鋭意検討を重ね３２ｌｍ／Ｗ以上の従来に無い高効率の発光装置を実現した。
【００２６】
本発明において、平均演色評価数Ｒａおよび特殊演色評価数Ｒ９はＪＩＳＺ８７２６「光源の演色性評価方法」に準じて測定した。演色評価数はＪＩＳＺ９１１２「蛍光ランプの光源色および演色性による区分」によれば、普通形、高演色形に区分される。本発明による発光装置は少なくとも平均演色評価数Ｒａが８５以上であり、材料や、発光装置の構造を選択すれば、特殊演色評価数Ｒ９において温白色演色ＡＡの最低値６４以上、更には、昼光色演色ＡＡＡの要求値８８を満足することも可能である。
【００２７】
［光源］ 
光源としては、駆動電流を流通させると発光するものであれば、特に制限は無いが、紫外から可視光領域に発光ピーク波長を有するものを使用することが好ましい。光源の発光ピーク波長としては、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以下の範囲が好ましい。この範囲の上限を上回る場合や下限を下回る場合には、発光効率の高い発光装置を得るのが難しくなる。
【００２８】
本発明においては、この範囲に発光ピーク波長を有する励起光源であれば、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（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）等の半導体発光素子を用いることが好ましい。
【００２９】
紫外から可視光領域に発光ピーク波長を有する半導体発光素子の材料としては、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ＬＥＤはＳｉＣ系ＬＥＤの１００倍以上の発光強度を有し、またＧａＡｓ系ＬＥＤ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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
半導体発光素子の形状や大きさは特に限定されないが、駆動電流の流通方向に垂直な面が、１辺が通常１００μｍ以上、好ましくは２００μｍ以上の角型のものを用いることができる。例えば、ＥＰＩＳＴＡＲ社製「ＥＳ−ＣＥＢＬ９１２」、Ｃｒｅｅ社製「Ｃ４６０ＭＢ」などを用いることができる。
【００３６】
また、半導体発光素子は１個を単独で用いてもよく、２個以上の半導体発光素子を併用しても良い。さらに、半導体発光素子は１種類のみで用いてもよく、２種類以上のものを併用しても良い。
【００３７】
光源の駆動電流密度は、駆動電流の流通方向に垂直な面の単位面積あたりの駆動電流のことであり、光源に流通させる駆動電流の値を駆動電流の流通方向に垂直な面の面積で除することにより求めることができる。２個以上の半導体発光素子を並列に接続して用いる場合は、光源に流通させる駆動電流の値を駆動電流の流通方向に垂直な面の面積の和で除することにより求めることができる。
【００３８】
また、光源は、必要に応じて、ヒートシンクを設ける、パッケージを工夫する等により熱を効率的に逃がすことができる構造とすることができる。
【００３９】
これまで、Ｉｎ添加ＧａＮ系青色ＬＥＤと、Ｃｅ付活イットリウムアルミニウムガーネット系黄色蛍光体とを組み合わせた白色発光装置が広く使用されてきたが、前述のような演色性が低いという欠点を有する。この課題を解決するため、次の〈１〉〜〈３〉の方式で光源と少なくとも１種以上の蛍光体と併用することによって、所望の色を発する発光装置を構成することが提案されている。
【００４０】
〈１〉  波長３３０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫外ＬＥＤ発光装置とこの波長で励起され４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長に発光ピークを持つ蛍光を発する青色蛍光体と、５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長に発光ピークを持つ蛍光を発する緑色蛍光体と、５５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長に発光ピークを持つ赤色蛍光体の組合せ。この構成では、ＬＥＤが発する紫外線が蛍光体に照射されると、赤、緑、青の３色の光が発せられ、これの混合により白色の発光装置となる。
【００４１】
〈２〉  波長４２０ｎｍ〜５００ｎｍの青色ＬＥＤとこの波長で励起されて５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長に発光ピークを持つ蛍光を発する黄色ないし赤色発光蛍光体との組み合わせ。この構成では、ＬＥＤが発する青色光が蛍光体に照射されると、赤、黄の２色の光が発せられ、これらとＬＥＤ自身の青色光が混合されて白色または赤みがかった電球色の発光装置となる。
【００４２】
〈３〉  波長４２０ｎｍ〜５００ｎｍの青色ＬＥＤとこの波長で励起されて５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長に発光ピークを持つ蛍光を発する緑色蛍光体および６１０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長に発光ピークを持つ蛍光を発する赤色発光蛍光体との組合せ。この構成では、ＬＥＤが発する青色光が蛍光体に照射されると、赤、緑の２色の光が発せられ、これらとＬＥＤ自身の青色光が混合されて白色の発光装置となる。
【００４３】
本発明の発光装置では、上記〈１〉〜〈３〉のいずれの構成を採用することもできるが、いずれの場合も、本発明の発光装置は、１７．５Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘをｘ１（１７．５）、色度座標値ｙをｙ１（１７．５）とし、７０Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘをｘ１（７０）、色度座標値ｙをｙ１（７０）としたとき、下記式（Ａ）及び（Ｂ）を満足する発光装置であることを特徴とする。
−０．０１≦ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）≦０．０１      （Ａ）
−０．０１≦ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）≦０．０１      （Ｂ）
【００４４】
すなわち、１７．５Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘと色度座標値ｙに対する、７０Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で得られる発光の色度座標値ｘと色度座標値ｙのずれ量に相当する色度座標値の差［ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）］と［ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）］が±０．０１以内である。駆動電流密度の変化に伴う発光の色度座標値のずれが±０．０１よりも大きい場合には、発光光量を制御するために駆動電流密度を変化させると色ずれが大きくなって、発光色が不安定となってしまう。
【００４５】
この色度座標値ｘおよび色度座標値ｙのずれ量は少ないほど好ましい。
すなわち、ずれ量［ｘ１（１７．５）−ｘ１（７０）］は、通常−０．００５以上、好ましくは−０．００４以上、より好ましくは−０．００３以上、また、通常０．００５以下、好ましくは０．００４以下、より好ましくは０．００３以下である。さらに、ずれ量［ｙ１（１７．５）−ｙ１（７０）］も、通常−０．００５以上、好ましくは−０．００４以上、より好ましくは−０．００３以上、また、通常０．００５以下、好ましくは０．００４以下、より好ましくは０．００３以下である。
【００４６】
このような本発明の発光装置を実現するために、使用する蛍光体等の波長変換材料について特段の制限は存在しないが、２種類以上の蛍光体の混合物であって、該蛍光体混合物を、２５℃においてピーク波長４５５ｎｍの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をＢＲ（２５）、色度座標値ｘをｘ２（２５）、ｙをｙ２（２５）とし、１２５℃においてピーク波長４５５ｎｍの青色光で励起して得られる蛍光の輝度をＢＲ（１２５）、色度座標値ｘをｘ２（１２５）、ｙをｙ２（１２５）としたとき、下記式（Ｃ）、（Ｄ）および（Ｅ）を満たす蛍光体混合物を用いることが好ましい。
【００４７】
０．８５≦ＢＲ（１２５）／ＢＲ（２５）≦１．１５        （Ｃ）
−０．０３≦ｘ２（２５）−ｘ２（１２５）≦０．０３        （Ｄ）
−０．０３≦ｙ２（２５）−ｙ２（１２５）≦０．０３        （Ｅ）
【００４８】
本発明に係る蛍光体混合物は、２５℃においてピーク波長４５５ｎｍの青色光で励起して得られる蛍光の輝度［ＢＲ（２５）］に対する１２５℃において該青色光で励起して得られる蛍光の輝度［ＢＲ（１２５）］の比率［ＢＲ（１２５）／ＢＲ（２５）］が、０．８５未満の場合や１．１５より大きい場合には、そのような蛍光体混合物を用いた白色発光装置などにおいて、それから得られる光量を変化させるために青色ＬＥＤに流す電流値を増減すると、得られる発光色が大きく変化し安定な発光色を得ることができないおそれがある。
【００４９】
このような場合には、青色ＬＥＤに流す電流量を増減させて青色光の光量を増減させた場合に、青色ＬＥＤから生じる発熱量の増減によって、青色ＬＥＤの近傍に置かれる蛍光体の温度が上下し、蛍光体からの蛍光強度が、青色ＬＥＤの光量から期待される蛍光強度から大きくずれてしまうためである。すなわち、白色発光装置の光量の増減を図ろうとして青色ＬＥＤに通電する電流量を増減すると、青色ＬＥＤからの発光強度と蛍光体からの蛍光強度の混色バランスが崩れて、得られる白色発光装置の発光色が大きく変化してしまう。
【００５０】
従って、該輝度の比率［ＢＲ（１２５）／ＢＲ（２５）］が、通常０．８５以上、好ましくは０．９以上であり、また、通常１．１５以下、好ましくは１．１以下であり、１．０５以下であることが特に好ましい。このような輝度の比率を得るためには、蛍光体混合物を構成する蛍光体としては、蛍光体の温度の上昇に伴い蛍光強度が低下するいわゆる温度消光現象の程度が小さいものを選ぶことが好ましい。
【００５１】
また、本発明に係る蛍光体混合物は、２５℃においてピーク波長４５５ｎｍの青色光で励起して得られる蛍光の色度座標値ｘをｘ２（２５）、色度座標値ｙをｙ２（２５）とし、１２５℃において同青色光で励起して得られる蛍光の色度座標値ｘをｘ２（１２５）、色度座標値ｙをｙ２（１２５）としたとき、色度座標値ｘの差［ｘ２（２５）−ｘ２（１２５）］および色度座標値ｙの差［ｙ２（２５）−ｙ２（１２５）］が、−０．０３未満の場合や０．０３よりも大きい場合には、この蛍光体混合物を使用した白色発光装置の光量増減にともなって顕著な色ずれを起してしまうおそれがある。
【００５２】
この色度座標値ｘの差［ｘ２（２５）−ｘ２（１２５）］および色度座標値ｙの差［ｙ２（２５）−ｙ２（１２５）］は、蛍光体混合物中に含まれる２種類以上の蛍光体のそれぞれの温度消光の程度が大きく異なることによって引き起こされる。すなわち、発光色の異なる２種類以上の蛍光体を含む混合物において、蛍光体の温度消光の程度が異なる場合、例えば、温度上昇に伴う蛍光強度の低下が一つの蛍光体は小さく、もう一つの蛍光体は大きいとすると、それらの異なる発光強度を足し合わせた場合には、温度上昇に伴って発光色が変化し、色ずれを起こすこととなる。
【００５３】
従って、蛍光体混合物の温度変化に伴う色度座標値ｘの差［ｘ２（２５）−ｘ２（１２５）］および色度座標値ｙの差［ｙ２（２５）−ｙ２（１２５）］は小さいほど好ましく、通常−０．０３以上、好ましくは−０．０２以上、より好ましくは−０．０１５以上、また、通常０．０３以下、好ましくは０．０２以下、より好ましくは０．０１５以下である。
【００５４】
このような温度変化に伴う色度座標値ｘおよびｙの差の小さい蛍光体混合物を得るためには、混合物を構成する蛍光色の異なる複数の蛍光体は、その温度消光による蛍光強度の変化率がほぼ一致していることが好ましい。温度消光による蛍光強度の変化率がほぼ等しい蛍光体を組み合わせた際には、各蛍光体の蛍光強度を足し合わせて得られる白色などの混合色が温度変化に関わりなくほぼ同一となり、発光装置の光量変化に伴う温度変化による発光色のずれを少なくすることが可能となる。
【００５５】
本発明において、ピーク波長４５５ｎｍの青色光で蛍光体混合物を励起して得られる輝度と色度座標値ｘおよび色度座標値ｙを測定する際には、例えば、ペルチエ素子による冷却機構とヒーターによる加熱機構とを備えており、感度補正や波長補正を行った精度の高いダブルモノクロメーターを装備した蛍光分光光度計を使用する。そして、冷却・加熱機構により制御して、予め２５℃または１２５℃において蛍光体の表面温度が一定となることを放射温度計により確認できるまで十分な時間を保った後に、輝度と色度座標値を測定する。また、励起光である青色光の影響を最小限に抑えるために、励起光の半値幅を２０ｎｍ以下に狭めると共に、４７０ｎｍ未満の蛍光スペクトルを使用せず、４７０ｎｍ以上の蛍光スペクトルだけを使用して、ＪＩＳＺ８７２４に定める３刺激値を用いて輝度Ｙと色度座標値ｘおよび色度座標値ｙを算出する。
【００５６】
［緑色系蛍光体］
色ずれの少ない発光装置の中でも特に演色性の高い発光装置を得るためには、本発明の発光装置に用いる蛍光体混合物等の波長変換材料は、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する緑色系蛍光体の少なくとも一種を含有することが好ましい。この様な波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する緑色系蛍光体を使用することにより、青緑色、緑色、黄緑色などの緑色域についての色再現性の高い発光装置を得ることが出来、更にはこの発光装置を用いることにより該緑色域での色再現性に優れたディスプレイ用バックライト、画像表示装置（ディスプレイ）や照明装置を得ることが可能となる。緑色蛍光体の蛍光強度のピーク値が５００ｎｍより短波長の場合や５５０ｎｍより長波長の場合には、青色ＬＥＤと組み合わせて使用する際に緑色域の色再現性が低くなり好ましくない。
【００５７】
本発明の波長変換材料が含有し得る、少なくとも一種の、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する緑色系蛍光体としては、蛍光体混合物としたときに、好ましくは前記式（Ａ）〜（Ｃ）を満足するものであれば特に制限されないが、酸化物、窒化物、酸窒化物が、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。
【００５８】
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
【００５９】
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
【００６０】
以下、一般式（１）についてより詳しく説明する。
本発明で使用される好適な緑色蛍光体は、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を含有するものであり、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）
【００６１】
上記一般式（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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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
【００６６】
本発明に好適に用いられる緑色蛍光体は、前記一般式（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の値は前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。
【００６７】
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。
【００６８】
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必要がある。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。
【００６９】
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。そして、得ら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。
【００７０】
次に、一般式（２）についてより詳しく説明する。
本発明の好適な緑色蛍光体は、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を含有するものであり、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）
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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％以下で含むことをいう。
【００７４】
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
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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必要がある。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。
【００７８】
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モル以上、好ましくは０．０１モル以上、また、０．５モル以下、好ましくは０．３モル以下であるものが好ましい。このような蛍光体としては、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が挙げられる。
【００７９】
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。また、Ｓｒを増加させることにより緑色の色純度を向上させることができるので画像表示装置として使用する場合に好ましい。
【００８０】
これらの蛍光体は、発光ピーク波長が比較的長波長であり、また輝度が高いため好ましい。
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。
【００８１】
［赤色系蛍光体］
本発明の発光装置において、色ずれの少ない発光装置の中でも特に演色性の高い発光装置を得るためには、発光装置に用いる蛍光体混合物等の波長変換材料が、６１０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する赤色系蛍光体を少なくとも１種含有することが好ましい。この様な波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する赤色系蛍光体を使用することにより、橙色、赤色、深赤色などの赤色域についての色再現性の高い発光装置を得ることができ、更にはこの発光装置を用いることにより該赤色域での色再現性に優れたディスプレイ用バックライト、画像形成装置（ディスプレイ）や照明装置を得ることが可能となる。蛍光強度のピーク値が６１０ｎｍより短波長の場合には、青色ＬＥＤと組み合わせて使用する際に赤色域の色再現性が低くなり、６８０ｎｍより長波長の場合には演色性は高くなるが、輝度が低くなる傾向にある。
【００８２】
本発明に係る波長変換材料が含有し得る、少なくとも一種の、６１０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長範囲に蛍光強度のピーク値を有する赤色系蛍光体としては、蛍光体混合物としたときに、好ましくは前記式（Ａ）〜（Ｃ）を満足するものであれば特に制限されないが、酸化物、窒化物、酸窒化物が、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元素を表す。）、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、該蛍光体混合物等の波長変換材料はこの蛍光体を含有することにより、輝度が高く、赤色域での蛍光強度が高く、温度消光が小さいので好ましい。
Ｍ６hＡiＤjＥkＸm            （３）
【００８３】
上記一般式（３）において、Ｍ６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、Ｍ６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種以上の元素を表し、Ｘは、Ｏ、Ｎ、Ｆからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素を表す。
【００８４】
また、上記一般式（３）中、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、及びｍはそれぞれ下記範囲の数である。
０．００００１≦ｈ≦０．１
ｈ＋ｉ＝１
０．５≦ｊ≦４
０．５≦ｋ≦８
０．８×（２／３＋４／３×ｃ＋ｄ）≦ｍ
ｍ≦１．２×（２／３＋４／３×ｊ＋ｋ）
【００８５】
上記一般式（３）において、Ｍ６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。
【００８６】
また、上記一般式（３）において、Ａは、Ｍ６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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
また、上記一般式（３）において、ｈは発光中心となる元素Ｍ６の含有量を表し、蛍光体中のＭ６と（Ｍ６＋Ａ）の原子数の比ｈ｛ただし、ｈ＝（Ｍ６の原子数）／（Ｍ６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。ｈ値が０．００００１より小さいと発光中心となるＭ６の数が少ないため発光輝度が低下する虞がある。ｈ値が０．１より大きいとＭ６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、Ｍ６がＥｕの場合には発光輝度が高くなる点で、ｈ値が０．００２以上０．０３以下であることが好ましい。
【００９１】
さらに、上記一般式（３）において、ｊはＳｉなどのＤ元素の含有量であり、０．５≦ｊ≦４で示される量である。好ましくは、０．５≦ｊ≦１．８、さらに好ましくはｊ＝１がよい。ｊ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≦ｊ≦１．８の範囲は発光輝度が高く、中でもｊ＝１が特に発光輝度が高い。
【００９２】
さらに、上記一般式（３）において、ｋはＡｌなどのＥ元素の含有量であり、０．５≦ｋ≦８で示される量である。好ましくは、０．５≦ｋ≦１．８、さらに好ましくはｋ＝１がよい。ｋ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≦ｋ≦１．８の範囲は発光輝度が高く、中でもｋ＝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、ｍはＮなどのＸ元素の含有量であり、０．８×（２／３＋４／３×ｊ＋ｋ）以上、１．２×（２／３＋４／３×ｊ＋ｋ）以下で示される量である。さらに好ましくは、ｍ＝３がよい。ｍ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。
【００９４】
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、Ｍ６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、Ｍ６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。
【００９５】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
上記蛍光体の粒径は、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、白色発光装置とした場合に発光色のばらつきが大きくなると共に、蛍光体とバインダ（封止剤）とを混合した場合には蛍光体を均一に分散させ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。同様に、中央粒径（Ｄ50）は、通常２μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ〜２０μｍとすることが望ましい。また、蛍光体の粒度分布は比較的狭いものが好ましい。本発明において、粒径、中央粒径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定される重量基準粒度分布曲線から求めることができる。
【００９９】
なお、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体の発光効率のバランスや、赤色系蛍光体がどの程度緑色系蛍光体からの発光を吸収するかにもよるが、上記緑色系蛍光体と上記赤色系蛍光体を混合して用いる場合は、緑色系蛍光体と赤色系蛍光体の合計重量に対して、緑色系蛍光体を重量百分率で、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。緑色系蛍光体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、緑色系蛍光体の重量百分率は、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。
【０１００】
また、半導体発光素子からの発光波長における赤色系蛍光体の吸収効率が、緑色系蛍光体の発光ピーク波長における赤色系蛍光体の吸収効率より大きいことが好ましく、この場合には、半導体発光素子からの発光が赤色系蛍光体に吸収されて赤色系蛍光体が励起されて発光する確率が、緑色系蛍光体からの発光が赤色系蛍光体に吸収されて赤色系蛍光体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素子を得ることができるので好ましい。
【０１０１】
［蛍光体の発光効率］
本発明に係る蛍光体混合物等の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。なお、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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
【数１】
2007005781.tif 000001
【０１０７】
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ったものでよい。
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。
【０１０８】
【数２】
2007005781.tif 000002
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
【数３】
2007005781.tif 000003
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
本発明で用いられる蛍光体は、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。
【０１１５】
また、窒化物又は酸窒化物蛍光体の場合は、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、加圧下で加熱処理することにより、製造することができる。また、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。
【０１１６】
本発明の発光装置は、具体的には波長変換材料としての蛍光体を少なくとも２種類含む蛍光体混合物と、可視光を発光する半導体発光装置、例えばＬＥＤやＬＤ等の半導体発光装置とを用いて構成され、半導体発光装置の発する可視光を吸収してより長波長の可視光を発する高輝度で演色性が高く光量増減に伴う色ずれの少ない発光装置を実現する。そのため、このような特性を有する本発明の発光装置は、カラー液晶ディスプレイ等のディスプレイ用バックライトや面発光等の照明装置等の光源として好適である。
【０１１７】
以下、図面を参考して本発明の発光装置の実施形態をより具体的に説明するが、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。
【０１１８】
（１）第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態としての発光装置の要部を模式的に示す図である。
本実施形態の発光装置１は、フレーム２と、光源である青色ＬＥＤ（青色発光部）３と、青色ＬＥＤ３から発せられる光の一部を吸収し異なる波長を有する光を発する蛍光発光部４で主に構成される。
【０１１９】
フレーム２は、青色ＬＥＤ３、蛍光発光部４を保持するための樹脂製の基部である。フレーム２の上面には、図中上側に開口した断面台形状の凹部（窪み）２Ａが形成されている。これにより、フレーム２はカップ形状となっているため、発光装置１から放出される光に指向性をもたせることができ、放出する光を有効に利用できるようになっている。
【０１２０】
さらに、フレーム２の凹部２Ａの内面は、銀などの金属メッキにより、可視光域全般の光の反射率を高められていて、これにより、フレーム２の凹部２Ａ内面に当たった光も、発光装置１から所定方向に向けて放出できるようになっている。
【０１２１】
フレーム２の凹部２Ａの底部には、光源として青色ＬＥＤ３が設置されている。青色ＬＥＤ３は、電力を供給されることにより青色の光を発するＬＥＤである。この青色ＬＥＤ３から発せられた青色光の一部は蛍光発光部４内の発光物質（波長変換材料：ここでは、蛍光体混合物）に励起光として吸収され、また別の一部は、発光装置１から所定方向に向けて放出されるようになっている。
【０１２２】
また、前記のように、青色ＬＥＤ３はフレーム２の凹部２Ａの底部に設置されているのであるが、ここでは、フレーム２と青色ＬＥＤ３との間は銀ペースト（接着剤に銀粒子を混合したもの）５によって接着され、これにより、青色ＬＥＤ３はフレーム２に設置されている。さらに、この銀ペースト５は、青色ＬＥＤ３で発生した熱をフレーム２に効率よく放熱する役割も果たしている。
【０１２３】
フレーム２には、青色ＬＥＤ３に電力を供給するための金製のワイヤ６が取り付けられており、青色ＬＥＤ３と青色ＬＥＤ３の上面に設けられた電極（図示省略）とが、ワイヤ６を用いたワイヤボンディングによって結線されている。このワイヤ６を通電することによって青色ＬＥＤ３に電力が供給され、青色ＬＥＤ３が青色光を発するようになっている。なお、ワイヤ６は青色ＬＥＤ３の構造にあわせて１本または複数本が取り付けられる。
【０１２４】
フレーム２の凹部２Ａには、青色ＬＥＤ３から発せられる光の一部を吸収し異なる波長を有する光を発する蛍光発光部４が設けられている。蛍光発光部４は、蛍光体と透明樹脂とで形成されている。蛍光体は、青色ＬＥＤ３が発する青色光により励起されて、青色光よりも長波長の光である光を発する物質（波長変換材料）である。蛍光発光部４を構成する蛍光体は１種類であっても良いし、複数からなる混合物であってもよく、青色ＬＥＤ３の発する光と蛍光体発光部４の発する光の総和が所望の色になるように選べばよいが、本発明では、好ましくは、前述の式（Ｃ）〜（Ｅ）を満足する蛍光体混合物を用いる。色は白色だけでなく、黄色、オレンジ、ピンク、紫、青緑等であっても良い。また、これらの色と白色との間の中間的な色であっても良い。また、透明樹脂は蛍光発光部４のバインダであり、ここでは、可視光を全波長領域に亘って透過させることができる合成樹脂としてエポキシ樹脂が用いられている。
【０１２５】
モールド部８は、青色ＬＥＤ３、蛍光発光部４、ワイヤ６などを外部から保護するとともに、配光特性を制御するためのレンズとしての機能を持つ。モールド部８には主にエポキシ樹脂等の樹脂が用いられる。
【０１２６】
（２）第２実施形態
図２は本発明の第２実施形態としての発光装置の要部を模式的に示す図である。
本実施形態の発光装置１０は、フレーム１２と、光源である青色ＬＥＤ（青色発光部）１３と、青色ＬＥＤ１３から発せられる光の一部を吸収し異なる波長を有する光を発する蛍光発光部１４とで主に構成される。
【０１２７】
フレーム１２は、青色ＬＥＤ１３、蛍光発光部１４を保持するための樹脂製の基部である。フレーム１２の上面には、図中上側に開口した断面台形状の凹部（窪み）１２Ａが形成されている。これにより、フレーム１２はカップ形状となっているため、発光装置１０から放出される光に指向性をもたせることができ、放出する光を有効に利用できるようになっている。
【０１２８】
また、凹部１２Ａの底部には、発光装置１０の外部から電力を供給される図示しない電極が設けられていて、この電極から、青色ＬＥＤ１３に電力を供給できるようになっている。
フレーム１２の凹部１２Ａの内面は、可視光域全般の光の反射率が高かい材質からなる。これにより、フレーム１２の凹部１２Ａ内面に当たった光も、発光装置１０から所定方向に向けて放出できるようになっている。なお、電極は可視光域全般の光の反射率が高い金属メッキが施される。
【０１２９】
フレーム１２の凹部１２Ａの底部には、光源として青色ＬＥＤ１３が設置されている。青色ＬＥＤ１３は、電力を供給されることにより青色の光を発するＬＥＤである。この青色ＬＥＤ１３から発せられた青色光の一部は蛍光発光部１４内の発光物質（ここでは、蛍光物質）に励起光として吸収され、また別の一部は、発光装置１０から所定方向に向けて放出されるようになっている。
【０１３０】
フレーム１２の凹部１２Ａの底部に設置された青色ＬＥＤ１３とフレーム１２との間は銀ペースト（接着剤に銀粒子を混合したもの）１５によって接着され、これにより、青色ＬＥＤ１３はフレーム１２に設置されている。さらに、この銀ペースト１５は、青色ＬＥＤ１３で発生した熱をフレーム１２に効率よく放熱する役割も果たしている。
【０１３１】
フレーム１２には、青色ＬＥＤ１３に電力を供給するための金製のワイヤ１６が取り付けられており、青色ＬＥＤ１３とフレーム１２の凹部１２Ａの底部に設けられた電極（図示省略）とが、ワイヤ１６を用いてワイヤボンディングによって結線されていて、このワイヤ１６を通電することによって青色ＬＥＤ１３に電力が供給され、青色ＬＥＤ１３が青色光を発するようになっている。なお、ワイヤ１６は青色ＬＥＤ１３の構造ににあわせて１本または複数本が取り付けられる。
【０１３２】
フレーム１２の凹部１２Ａには、青色ＬＥＤ１３から発せられる光の一部を吸収し異なる波長を有する光を発する蛍光発光部１４が設けられている。蛍光発光部１４は、蛍光体と透明樹脂とで形成されている。蛍光体は、青色ＬＥＤ１３が発する青色光により励起されて、青色光よりも長波長の光である光を発する物質である。蛍光発光部２４を構成する蛍光体は１種類であっても良いし、複数からなる混合物であってもよく、青色ＬＥＤ１３の発する光と蛍光体発光部１４の発する光の総和が所望の色になるように選べばよいが、本発明では、好ましくは、前述の式（Ｃ）〜（Ｅ）を満たす蛍光体混合物を用いる。色は白色だけでなく、黄色、オレンジ、ピンク、紫、青緑等であっても良い。また、これらの色と白色との間の中間的な色であっても良い。また、透明樹脂は蛍光発光部１４のバインダであり、ここでは、可視光を全波長領域に亘って透過させることができる合成樹脂であるエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂が用いられている。
【０１３３】
図３は、図１に示す発光装置１を組み込んだ面発光照明装置９を示すが、図３に示されるように、照明装置内面を白色の平滑面等の光不透過性とした方形の保持ケース９Ａの底面に、多数の発光装置１を、その外側に発光装置１の駆動のための電源および回路等（図示せず。）を設けて配置し、保持ケース９Ａの蓋部に相当する箇所に、白色としたアクリル板等の拡散板９Ｂを発光の均一化のために固定してなる。
【０１３４】
そして、面発光照明装置９を駆動して、発光装置１の青色ＬＥＤ３に電圧を印加することにより青色光等を発光させ、その発光の一部を、蛍光発光部４における波長変換材料としての蛍光体混合物が吸収し、より長波長の光を発光し、一方、蛍光体に吸収されなかった青色光等との混色により演色性の高い発光が得られ、この光が拡散板９Ｂを透過して、図面上方に出射され、保持ケース９Ａの拡散板９Ｂ面内において均一な明るさの照明光が得られることとなる。
【０１３５】
同様に、本発明の発光装置は、カラー液晶ディスプレイ等のディスプレイの光源、すなわちバックライトとして組み込むことも出来る。この場合は、通常、カラーフィルターとともに用いられる。
【実施例】
【０１３６】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
以下においては、上述した本発明の第１実施形態の発光装置と同様の構成の発光装置を作製し、その発光効率および演色性を評価した。なお、以下の実施例及び比較例の各構成要素のうち、図１に対応する部分については、適宜、その符号をカッコ書きにて示す。
【０１３７】
（実施例１）
カップ形状の凹部（２Ａ）を有するフレーム（２）を用意し、その凹部（２Ａ）の底に、波長４５０ｎｍ〜４７０ｎｍで発光する光源としての青色ＬＥＤ（３）を、接着剤として銀ペースト（５）を用いてダイボンディングした。この際、青色ＬＥＤ（３）で発生する熱の放熱性を考慮して、ダイボンディングに使う銀ペースト（５）は、薄く均一に塗った。１５０℃で２時間加熱して、銀ペーストを硬化させた後、青色ＬＥＤ（３）とフレーム（２）の電極とをワイヤボンディングした。ワイヤ（６）には直径２５μｍの金線を用いた。
【０１３８】
青色ＬＥＤ（３）としてはＥＰＩＳＴＡＲ社製「ＥＳ−ＣＥＢＬ９１２」を用いた。
蛍光発光部（４）の発光物質としては、おおよそ波長４７０ｎｍ〜６９０ｎｍの光を発光するＣａ２．９４Ｃｅ０．０６Ｓｃ１．９４Ｍｇ０．０６Ｓｉ３Ｏ１２（蛍光体Ａと呼ぶ）で表わされる蛍光体と、おおよそ波長５２０ｎｍ〜７６０ｎｍの光を発光するＳｒ０．８Ｃａ０．１９２Ｅｕ０．００８ＡｌＳｉＮ３（蛍光体Ｂと呼ぶ）の混合物を用いた。
蛍光発光部（４）の蛍光体混合物の蛍光体ＡおよびＢの比率は９０：１０（重量比）とした。また、蛍光体混合物の重量とエポキシ樹脂の重量の比は２５：７５として、蛍光体スラリーを作成した。
フレーム（２）の凹部（２Ａ）にこの蛍光体スラリーを注入し、加熱して硬化させた。
次にフレーム全体をエポキシ樹脂でモールドした。モールド部の形成にはカップ状の型を用いた。
【０１３９】
この発光装置（１）を、青色ＬＥＤ（３）に電力を供給することにより発光させた（駆動電流２０ｍＡ、駆動電流密度１７．５Ａ／ｃｍ２、温度２０℃）。このときに発光装置（１）から発せられる光の発光スペクトルを積分球を用いて測定することにより、全光束、色度、演色性、および青色ＬＥＤ（３）の駆動電流を８０ｍＡ、駆動電流密度を７０Ａ／ｃｍ２に変化させたときの色度の変化を調べた。結果を表１に示す。なお、演色性は、ＪＩＳＺ８７２６にしたがって算出したＲ１〜Ｒ１５と、Ｒ１〜Ｒ８の平均値Ｒａで評価した。
表１において、色度（ｘ／ｙ）は色座標を表わす。
【０１４０】
【表１】
2007005781.tif 000004
【０１４１】
また、図４に本発光装置の発光スペクトルを示す。
なお、用いた蛍光体Ａおよび蛍光体Ｂの混合物の温度特性は、
ＢＲ（１２５）／ＢＲ（２５）＝０．９９８
｜ｘ２（２５）−ｘ２（１２５）｜＝０．０１２
｜ｙ２（２５）−ｙ２（１２５）｜＝０．０００
であった。
【０１４２】
（実施例２）
蛍光体Ａと蛍光体Ｂの混合比率を９１：９としたこと以外は実施例１と同様に発光装置を作成し、同様にその特性を評価し、結果を表２に示した。また、図５に本発光装置の発光スペクトルを示す。
なお、用いた蛍光体Ａおよび蛍光体Ｂの混合物の温度特性は、
ＢＲ（１２５）／ＢＲ（２５）＝０．９９８
｜ｘ２（２５）−ｘ２（１２５）｜＝０．０１２
｜ｙ２（２５）−ｙ２（１２５）｜＝０．０００
であった。
【０１４３】
【表２】
2007005781.tif 000005
【０１４４】
（比較例１）
青色ＬＥＤ（３）としてＣｒｅｅ社製「Ｃ４６０ＭＢ」を用い、蛍光発光部（４）の蛍光体としては、おおよそ波長４８０ｎｍ〜７２０ｎｍの光を発光するＹＡＧ：Ｃｅで表わされる蛍光体を用いた以外は、実施例１と同様に発光装置を作成し、同様にその特性を評価し、結果を表３に示した。また、図６に本発光装置の発光スペクトルを示す。
【０１４５】
【表３】
2007005781.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の第１の実施形態としての発光装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態としての発光装置の要部を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示す発光装置を組み込んだ面発光照明装置の一実施例を示す模式的断面図である。
【図４】実施例１の発光装置の発光スペクトルを示す図である。
【図５】実施例２の発光装置の発光スペクトルを示す図である。
【図６】比較例１の発光装置の発光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１，１０  発光装置
２，１２  クレーム
３，１３  青色ＬＥＤ
４，１４  蛍光発光部
５，１５  銀ペースト
９  面発光照明装置
９Ａ  保持ケース
９Ｂ  拡散板