(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子を覆う被覆樹脂と、
前記被覆樹脂に含まれた波長変換材料と、
前記被覆樹脂に含まれた光拡散材と、
前記被覆樹脂に含まれた光散乱性粒子と、
を有する発光装置であって、
前記光拡散材及び前記光散乱性粒子は、ガラス粒子を含み、
前記被覆樹脂の前記発光素子のピーク波長における２５℃での第１屈折率ｎ１は、１．４８以上、１．６０以下であり、
前記被覆樹脂の前記ピーク波長における１００℃での前記被覆樹脂の第２屈折率ｎ２は、第１屈折率ｎ１より低く、かつ第１屈折率ｎ１と第２屈折率ｎ２の屈折率差は、０．００７５以上であり、
前記光拡散材の前記ピーク波長における２５℃での前記光拡散材の第３屈折率ｎ３は、前記第１屈折率ｎ１より高く、
前記光散乱性粒子の前記ピーク波長における１００℃での前記光散乱性粒子の第４屈折率ｎ４は、前記第２屈折率ｎ２よりも低いことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１屈折率ｎ１と前記第３屈折率ｎ３の屈折率差は、０．０１以上、０．１以下である請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記被覆樹脂は、フェニル系シリコーン樹脂を含む請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１屈折率ｎ１と前記第２屈折率ｎ２の屈折率差は、０．０２５以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項５】
前記光拡散材の第３屈折率ｎ３は、１．５０以上、１．６５以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項６】
前記ガラス粒子は、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３とを含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項７】
前記ガラス粒子は、さらに、Ｂ２Ｏ３，ＣａＯ，Ｎａ２Ｏ，ＺｒＯ２，ＳｒＯ，Ｆ２，ＭｇＯ，ＺｎＯからなる群から選択された少なくとも１つを含む請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
２５℃と１００℃とにおけるＣＩＥ色度座標のｘ値の差が０．０１以下である請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項９】
２５℃と１００℃とにおけるＣＩＥ色度座標のｘ値の差が０．００５以下である請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１０】
２５℃と１００℃とにおけるＣＩＥ色度座標のｙ値の差が０．０１以下である請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１１】
２５℃と１００℃とにおけるＣＩＥ色度座標のｙ値の差が０．００５以下である請求項１〜１０のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１２】
２５℃におけるＣＩＥ色度座標のｘ値が、１００℃におけるＣＩＥ色度座標のｘ値よりも小さい請求項１〜１１のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１３】
前記光散乱性粒子はシリカフィラーからなる請求項１〜１２のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１４】
前記被覆樹脂は、前記発光素子側に位置し、前記波長変換材料を含む第１被覆樹脂部と前記発光装置の光取り出し面側に位置し、前記光拡散材を含む第２被覆樹脂部とを含む請求項１〜１３のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１５】
前記被覆樹脂において、前記波長変換材料は、前記発光装置の光取り出し面側に比較して前記発光素子側に多く含まれている請求項１〜１３のいずれか１つに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な電子部品が提案され、また実用化されており、これらに求められる性能も高くなっている。特に、電子部品には、厳しい使用環境下でも長時間性能を維持することが求められている。このような要求は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）をはじめとする半導体発光素子を利用した発光装置についても例外ではない。すなわち、一般照明分野や車載照明分野において、発光装置に要求される性能は日増しに高まっており、更なる高出力（高輝度）化や高信頼性が要求されている。特に高出力化においては、必然的に高い動作温度での動作が要求される。さらに、バックライト光源、照明器具などの分野では光拡散性も求められている。発光装置の光拡散性を向上させるためには、封止樹脂に光拡散材を混合する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には発光素子の上面に光散乱部材を配置することで光の放射強度のムラが抑制されることが開示されている。また、特許文献１には、波長変換材料を含む形態も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、被覆樹脂に光散乱材に加えて波長変換材料を含有させた発光装置では、温度が変化すると発光色が変化するおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明に係る実施形態の発光装置は、温度が変化しても発光色の変化が小さい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】
【０００７】
本発明の実施形態に係る発光装置は、発光素子と、発光素子を覆う被覆樹脂と、被覆樹脂に含まれた波長変換材料と、被覆樹脂に含まれた光拡散材と、を有する発光装置であって、
光拡散材は、ガラス粒子を含み、
前記被覆樹脂の前記発光素子のピーク波長における２５℃での第１屈折率ｎ１は、１．４８以上、１．６０以下であり、
前記被覆樹脂の前記ピーク波長における１００℃での前記被覆樹脂の第２屈折率ｎ２は、第１屈折率ｎ１より低く、かつ第１屈折率ｎ１と第２屈折率ｎ２の屈折率差は、０．００７５以上であり、
前記光拡散材の前記ピーク波長における２５℃での前記光拡散材の第３屈折率ｎ３は、前記第１屈折率ｎ１より高い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る実施形態に係る発光装置によれば、温度変化による発光色の変化が小さい発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】第１実施形態の発光装置の一例を示す上面図である。
【図１Ｂ】第１実施形態の発光装置の一例を示す断面図である。
【図２】被覆樹脂と光拡散材と光散乱性粒子との温度変化における屈折率を示すイメージ図である。
【図３Ａ】第２実施形態の発光装置の一例を示す上面図である。
【図３Ｂ】第２実施形態の発光装置の一例を示す断面図である。
【図４Ａ】第３実施形態の発光装置の一例を示す上面図である。
【図４Ｂ】第３実施形態の発光装置の一例を示す断面図である。
【図５Ａ】第４実施形態の発光装置の一例を示す上面図である。
【図５Ｂ】第４実施形態の発光装置の一例を示す端面図である。
【図６】第５実施形態の発光装置の一例を示す断面図である。
【図７】第５実施形態の発光装置の配光特性を示す図である。
【図８】第６実施形態の発光装置の一例を示す断面図である。
【図９】第７実施形態の発光装置の一例を示す断面図である。
【図１０】実施例１の温度変化におけるＣＩＥ色度座標を示す図である。
【図１１】実施例２の温度変化におけるＣＩＥ色度座標を示す図である。
【図１２Ａ】実施例３の温度変化におけるＣＩＥ色度座標を示す図である。
【図１２Ｂ】実施例３の温度変化における光束を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに限定しない。また、一つの実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。
さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、重複する詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１１】
［第１実施形態］
図１Ａおよび図１Ｂは、第１実施形態の発光装置の一例を示す概略構造図であり、図１Ａは上面図、図１Ｂは図１ＡのＩ−Ｉ線における断面図である。図２は被覆樹脂と光拡散材と光散乱性粒子との温度変化における屈折率を示すイメージ図である。尚、光散乱性粒子については後述する第２実施形態に使用される。
【００１２】
第１実施形態に係る発光装置１００は、発光素子１４と、被覆樹脂１９と、光拡散材１７と、を有する。
【００１３】
発光素子１４は、基体１１の表面に設けられる一対の導体配線１２に跨がるように、接続部材１３を介してフリップチップ実装されている。導体配線１２の大部分は絶縁部材１５により覆われているが、導体配線１２の上面のうち、発光素子１４との電気的に接続される領域は、絶縁部材１５から露出されている。発光素子１４の下部（すなわち発光素子１４と基体１１の間）および発光素子１４の側面には、アンダーフィル１６が形成される。
【００１４】
発光素子１４の上部（光取り出し面側）には、光拡散材１７を含有する被覆樹脂１９が形成される。
【００１５】
被覆樹脂１９の屈折率は、２５℃の時よりも１００℃の時の方が低くなる。このため、被覆樹脂１９と空気との屈折率差は、２５℃の時よりも１００℃の時の方が小さい。よって、２５℃の時より１００℃の時の方が、発光素子１４から出射される光が被覆樹脂１９と空気との界面で表面反射および全反射する光量が減少する。結果として、再度被覆樹脂１９に戻り光拡散材１７で散乱する光量が少なくなる。
【００１６】
このため、配光特性の変化を抑制するためには２５℃と１００℃における被覆樹脂１９の屈折率の差は小さいほど好ましい。しかし、本発明の実施例によれば、１００℃における被覆樹脂１９の屈折率が、２５℃における被覆樹脂の屈折率より０．００７５以上低い材料を選択しても温度変化における配光特性の変化を低減できる。
【００１７】
被覆樹脂１９には２５℃における被覆樹脂１９の屈折率と同じ又は高い屈折率の光拡散材１７が含有される。また、光拡散材１７の屈折率の温度係数は、被覆樹脂１９の屈折率の温度係数より小さい材料を選択することで、被覆樹脂１９と光拡散材１７との屈折率差は、２５℃の時よりも１００℃の時の方が大きくなる。このため、２５℃の時より１００℃の時の方が発光素子１４から出射される光が、被覆樹脂１９と光拡散材１７との界面で反射する割合が増加する。
【００１８】
こうする事により、温度上昇に伴い、被覆樹脂１９と空気との界面で表面反射および全反射する光量が減少するが、被覆樹脂１９と光拡散材１７との界面で反射する光量が増加するので、被覆樹脂１９中での光散乱量を略一定に出来る。結果として温度が変化しても配光特性の変化を低減できる。
【００１９】
ただし、２５℃における光拡散材１７と被覆樹脂１９の屈折率差を大きくしすぎると、温度差による屈折率の相対変化が少なくなり、温度上昇に伴う光散乱量の増加率が少なくなる。従って２５℃における光拡散材１７の屈折率は、被覆樹脂１９の屈折率より０〜０．１５の範囲で同じ又は高い方が好ましく、より好ましくは０〜０．１の範囲であり、更に好ましくは０〜０．０５の範囲である。
【００２０】
また、２５℃と１００℃における被覆樹脂１９の屈折率の差は特に限定されるものではないが、２５℃における被覆樹脂１９の屈折率よりも、１００℃における被覆樹脂１９の屈折率が０．００７５〜０．０７５の範囲で低い方が好ましい。２５℃と１００℃における被覆樹脂１９の屈折率の差をこの範囲にすることで光の散乱を制御しやすくなる。
【００２１】
被覆樹脂１９の屈折率については高いほど発光素子１４との屈折率差が小さくなるため、発光素子１４からの光取り出し効率が向上するので好ましい。従って２５℃における被覆樹脂１９の屈折率は特に限定されるものではないが、１．４５以上であることが好ましく、より好ましくは１．５以上である。
【００２２】
尚、光拡散材１７の屈折率の温度係数が、被覆樹脂１９の屈折率の温度係数より小さい場合には、２５℃と１００℃とにおける光拡散材１７の屈折率の差が、２５℃と１００℃とにおける被覆樹脂１９の屈折率の差より小さくなる。
【００２３】
以上のとおり、第１実施形態に係る発光装置１００によれば、被覆樹脂１９に光拡散材１７を含有することにより、被覆樹脂１９の屈折率が温度により変化しても配光特性の温度依存性を低減出来る。
【００２４】
［第２実施形態］
図３Ａおよび図３Ｂは、第２実施形態の発光装置の一例を示す概略構造図であり、図３Ａは上面図、図３Ｂは図３ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図２は被覆樹脂と光拡散材と光散乱性粒子との温度変化における屈折率を示すイメージ図である。本実施形態では、被覆樹脂１９に光拡散材１７とは別に光散乱性粒子１８が含有されている点で、第１実施形態にかかる発光装置１００と相違する。その他を除いては第１実施形態に記載の構造と略同じである。
【００２５】
第２実施形態に係る発光装置２００は、発光素子１４と、被覆樹脂１９と、光拡散材１７と、光散乱性粒子１８と、を有する。
【００２６】
発光素子１４の上部（光取り出し面側）には、光拡散材１７と光散乱性粒子１８とを含有する被覆樹脂１９が形成される。
【００２７】
被覆樹脂１９には１００℃における被覆樹脂１９の屈折率と同じ又は低い屈折率の光散乱性粒子１８が含有される。光散乱性粒子１８の屈折率の温度係数は、被覆樹脂１９の屈折率の温度係数より小さいため、被覆樹脂１９と光散乱性粒子１８との屈折率差は、１００℃の時よりも２５℃の時の方が大きくなる。このため、１００℃の時より２５℃の時の方が発光素子１４から出射される光が、被覆樹脂１９と光散乱性粒子１８との界面で散乱する。つまり、光散乱性粒子１８を含有させることで、１００℃の時より２５℃の時の光の散乱性が高くなる。
【００２８】
こうする事により、配光角をより広げるために被覆樹脂１９における光拡散材１７の濃度を上げて１００℃の時の光の散乱を高くする場合でも、２５℃の時の光の散乱も高くすることができるので光の散乱が制御しやすくなる。
【００２９】
つまり、温度上昇に伴い、被覆樹脂１９と光拡散材１７との界面で反射する光量が増加するが、被覆樹脂１９と光散乱性粒子１８との界面で反射する光量が減少するので、被覆樹脂１９の屈折率が温度により変化しても配光特性の温度依存性を低減出来る。
【００３０】
ただし、２５℃における光拡散材１７と被覆樹脂１９の屈折率差を大きくしすぎると、温度差による屈折率の相対変化が少なくなり、温度上昇に伴う光散乱量の増加率が少なくなる。光散乱性粒子１８を含有する場合には２５℃における光拡散材１７の屈折率は、特に限定されるわけではないが、被覆樹脂１９の屈折率より０〜０．１５の範囲で同じ又は高い方が好ましく、より好ましくは０〜０．１の範囲であり、更に好ましくは０〜０．０５の範囲である。
【００３１】
１００℃における光散乱性粒子１８と被覆樹脂１９の屈折率差を大きくしすぎると、温度差による屈折率の相対変化が少なくなり、温度上昇に伴う光散乱量の減少率が少なくなる。従って１００℃における光散乱性粒子１８の屈折率は特に限定されるものではないが、１００℃における被覆樹脂１９の屈折率より０〜０．１の範囲で同じ又は低い方が好ましい。
【００３２】
また、被覆樹脂１９と空気との屈折率差は、２５℃の時よりも１００℃の時の方が屈折率差が小さい。このため、１００℃における被覆樹脂１９と光拡散材１７との屈折率差が２５℃における被覆樹脂１９と光散乱性粒子１８との屈折率差より大きい方が配光特性の温度変化を抑制できるので好ましい。
【００３３】
尚、光散乱性粒子１８の屈折率の温度係数が、被覆樹脂１９の屈折率の温度係数より小さい場合には、２５℃と１００℃とにおける光散乱性粒子１８の屈折率の差が、２５℃と１００℃とにおける被覆樹脂１９の屈折率の差より小さくなる。
【００３４】
以上のとおり、第２実施形態に係る発光装置２００によれば、被覆樹脂１９に光拡散材１７と、光散乱性粒子１８と、を含有することにより、被覆樹脂１９の屈折率が温度により変化しても配光特性の温度依存性を低減出来る。
【００３５】
尚、本明細書において、特に限定されない限り、屈折率の測定波長はＤ線（５８９ｎｍ）とする。また、特に限定されない限り、屈折率の差とは絶対値とする。
【００３６】
屈折率は例えばアッベ屈折計で測定することができる。また部材の大きさ等によりアッベ屈折計で測定できない場合には、部材を特定し、その特定した部材と類似の部材の測定結果より屈折率を求めることができる。
【００３７】
以下、上述した第１と第２実施形態に係る発光装置、及び以下に説明する第３〜第７実施形態における構成要素の好ましい形態について説明する。
（基体１１）
基体は、発光素子が載置される部材である。基体はその表面に、発光素子に電力を供給するための導体配線を有している。
【００３８】
基体の材料としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂やセラミックスなどが挙げられる。なかでも、低コストと、成型容易性の点から、樹脂を絶縁性材料に選択することが好ましい。あるいは、耐熱性及び耐光性に優れた発光装置とするためには、セラミックスを基体の材料として選択することが好ましい。
【００３９】
セラミックスの材質としては、例えば、アルミナ、ムライト、フォルステライト、ガラスセラミックス、窒化物系（例えば、ＡｌＮ）、炭化物系（例えば、ＳｉＣ）等が挙げられる。なかでも、アルミナからなる又はアルミナを主成分とするセラミックスが好ましい。
また、基体１１を構成する材料に樹脂を用いる場合は、ガラス繊維や、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機フィラーを樹脂に混合し、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、光反射率の向上等を図ることもできる。また、基体としては、一対の導体配線を絶縁分離できるものであればよく、金属部材に絶縁層を形成している、いわゆる金属基板を用いてもよい。
【００４０】
（導体配線１２）
導体配線は、発光素子の電極と電気的に接続され、外部からの電流（電力）を供給するための部材である。すなわち、外部から通電させるための電極またはその一部としての役割を担うものである。通常、正と負の少なくとも２つに離間して形成される。
【００４１】
導体配線は、発光素子の載置面となる基体の、少なくとも上面に形成される。導体配線の材料は、基体として用いられる材料や製造方法等によって適宜選択することができる。例えば、基体１１の材料としてセラミックを用いる場合は、導体配線の材料は、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する材料が好ましく、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を用いるのが好ましい。さらに、その上に鍍金やスパッタリング、蒸着などにより、ニッケル、金、銀など他の金属材料にて被覆してもよい。
【００４２】
また、基体の材料としてガラスエポキシ樹脂（エポキシ樹脂にガラス繊維が充填されるもの）を用いる場合は、導体配線の材料は、加工し易い材料が好ましく、例えば、銅を用いることができる。また、射出成型されたエポキシ樹脂を用いる場合には、導体配線の材料は、打ち抜き加工、エッチング加工、屈曲加工などの加工がし易く、かつ、比較的大きい機械的強度を有する部材が好ましく、例えば、銅を用いることができる。具体例としては、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属、または、鉄−ニッケル合金、りん青銅、鉄入り銅、モリブデン等の金属層やリードフレーム等が挙げられる。また、その表面を、さらに金属材料で被覆してもよい。この材料は特に限定されないが、例えば、銀のみ、あるいは、銀と、銅、金、アルミニウム、ロジウム等との合金、または、これら、銀や各合金を用いた多層膜とすることができる。また、金属材料の配置方法は、鍍金法の他にスパッタ法や蒸着法などを用いることができる。
【００４３】
（接続部材１３）
接続部材は、発光素子を基体または導体配線に固定するための部材である。接続部材は、絶縁性の樹脂や導電性の部材を用いることができる。フリップチップ実装の場合、接続部材は導電性の部材が用いられる。具体的にはＡｕ含有合金、Ａｇ含有合金、Ｐｄ含有合金、Ｉｎ含有合金、Ｐｂ−Ｐｄ含有合金、Ａｕ−Ｇａ含有合金、Ａｕ−Ｓｎ含有合金、Ｓｎ含有合金、Ｓｎ−Ｃｕ含有合金、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ含有合金、Ａｕ−Ｇｅ含有合金、Ａｕ−Ｓｉ含有合金、Ａｌ含有合金、Ｃｕ−Ｉｎ含有合金、金属とフラックスの混合物等を挙げることができる。
【００４４】
接続部材としては、液状、ペースト状、固体状（シート状、ブロック状、粉末状、ワイヤー状）のものを用いることができ、組成や基体の形状等に応じて、適宜選択することができる。また、これらの接続部材は、単一部材で形成してもよく、あるいは、数種のものを組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
（絶縁部材１５）
導体配線は、発光素子や他材料と電気的に接続する部分以外は絶縁部材で被覆されている事が好ましい。すなわち、基体上には、導体配線を絶縁被覆するためのレジストが配置されていても良く、絶縁部材はレジストとして機能させることができる。
【００４６】
絶縁部材を配置させる場合には、導体配線の絶縁を行う目的だけでなく、以下に述べるアンダーフィル材料と同様な白色系のフィラーを含有させることにより、光の漏れや吸収を防いで、発光装置の光取り出し効率を上げることもできる。
絶縁部材の材料は、発光素子からの光の吸収が少ない材料であり、絶縁性であれば特に限定されない。例えば、エポキシ、シリコーン、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミド等を用いることができる。
【００４７】
（発光素子１４）
基体に搭載される発光素子は、特に限定されず、公知のものを利用できるが、本形態においては、発光素子として発光ダイオードを用いるのが好ましい。
発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、窒化物系半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰやＺｎＳｅを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。
【００４８】
半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。同一面側に正負の電極を有するものであってもよいし、異なる面に正負の電極を有するものであってもよい。
【００４９】
本実施形態の発光素子は、透光性の基板と、その基板の上に積層された半導体層を有する。この半導体層には、順にｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層が形成されており、ｎ型半導体層にｎ型電極が形成されており、ｐ型半導体層にｐ型電極が形成されている。
【００５０】
発光素子の電極は、接続部材を介して基体の表面の導体配線にフリップチップ実装されており、電極の形成された面と対向する面、すなわち透光性基板の主面を光取り出し面とする。尚、電極の形成される面と対向する面が基体の表面にフェイスアップ実装される場合は、光取り出し面とは、電極の形成される面とする。
【００５１】
発光素子は、正と負に絶縁分離された２つの導体配線に跨るように配置されており、導電性の接続部材によって電気的に接続され、機械的に固定されている。この発光素子の実装方法は、半田ペーストを用いた実装方法の他、例えばバンプを用いた実装方法とすることができる。また、発光素子としては発光素子が被覆樹脂等で封止された小型のパッケージ品を用いることも可能であり、特に形状や構造を限定する物では無い。
【００５２】
尚、後述するように、波長変換材料を備えた発光装置とする場合には、その波長変換材料を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体が好適に挙げられる。
【００５３】
（アンダーフィル１６）
発光素子をフリップチップ実装する場合には、発光素子と基体の間にアンダーフィルが形成されていることが好ましい。アンダーフィルは、発光素子からの光を効率よく反射できるようにすることと、熱膨張率を発光素子に近づけることを目的として、フィラーを含有している。
【００５４】
アンダーフィルの材料は、発光素子からの光の吸収が少ない材料であれば、特に限定されない。例えば、エポキシ、シリコーン、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミド等を用いることができる。
【００５５】
アンダーフィルに含有するフィラーとしては、白色系のフィラーであれば、光がより反射され易くなり、光の取り出し効率の向上を図ることができる。また、フィラーとしては、無機化合物を用いるのが好ましい。ここでの白色とは、フィラー自体が透明であった場合でもフィラーの周りの材料と屈折率差がある場合に散乱で白色に見えるものも含む。
【００５６】
ここで、フィラーの反射率は、発光素子のピーク波長の光に対して５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。このようにすれば、発光装置１００の光の取り出し効率を向上させることができる。また、フィラーの粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下が好ましい。フィラーの粒径をこの範囲とすることで、アンダーフィルとしての樹脂流動性が良くなり、狭い隙間でも問題なく被覆することができる。なお、フィラーの粒径は、好ましくは、１００ｎｍ以上５μｍ以下、さらに好ましくは２００ｎｍ以上２μｍ以下である。また、フィラーの形状は、球形でも鱗片形状でもよい。
【００５７】
なお、フィラーの粒径やアンダーフィルの材料を適宜選択および調整することにより、発光素子の側面が、アンダーフィルによって被覆されないようにすることが好ましい。これは発光素子の側面を光取り出し面として確保するためである。
【００５８】
（被覆樹脂１９）
被覆樹脂は、発光素子を外部環境から保護するとともに、発光素子から出力される光を光学的に制御するため、発光素子の光取り出し面側に配置させる部材である。被覆樹脂は発光素子を直接被覆してもよいし、直接被覆せず空気層等を介していてもよい。
【００５９】
被覆樹脂の材料としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂あるいはそれらを混合させた樹脂などの材料を用いることができる。これらのうち、耐光性および成形のしやすさを考慮して、シリコーン樹脂を選択することが好ましい。特にガスバリア性が求められる場合は、フェニル系シリコーン樹脂が好ましい。
【００６０】
被覆樹脂は、発光素子からの光を拡散させるための光拡散材を含有する。光拡散材を有することで、発光素子から出射された光が光拡散材によって全方位に拡散される。
【００６１】
なお被覆樹脂には、光拡散材に加え、発光素子からの光を吸収して発光素子からの出力光とは異なる波長の光を発する蛍光体等の波長変換材料や、発光素子の発光色に対応させて、着色剤を含有させることもできる。
【００６２】
被覆樹脂は、発光素子を被覆するように圧縮成型や射出成型によって形成することができる。その他、被覆樹脂の材料の粘度を調整して、発光素子の上に滴下もしくは描画して、材料自体の表面張力によって、凸形状を形成することができる。
【００６３】
後者の形成方法による場合には、金型を必要とすることなく、より簡便な方法で被覆樹脂を形成することができる。また、このような形成方法による被覆樹脂の材料の粘度を調整する手段として、その材料本来の粘度の他、上述したような光拡散材、波長変換材料、着色剤を利用して所望の粘度に調整することもできる。
【００６４】
（光拡散材）
光拡散材（光拡散材１７、光散乱性粒子１８）の材料としては、具体的には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＭｇＣＯ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＳｒＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＴａＯ２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＺｒＳｉＯ４などの酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮなどの窒化物、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＮａＦ、ＬｉＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６のようなフッ化物などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、各種を溶融混合させてガラス等として用いてもよい。あるいは、複数の層に分けてこれらを積層させるようにしてもよい。
【００６５】
特にガラスとすることで屈折率を任意に制御する事が出来る。光拡散材の粒径としては０．０１〜１００ｕｍまで任意に選ぶ事が出来る。また、光拡散材の含有量は、それぞれ調整が必要で被覆樹脂の体積や光拡散材の粒径により一義的には決められない。
【００６６】
［第３実施形態］
図４Ａおよび図４Ｂは、第３実施形態の発光装置の一例を示す概略構造図であり、図４Ａは上面図、図４Ｂは図４ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。本実施形態では、被覆樹脂１９に光拡散材（光拡散材１７、光散乱性粒子１８）とは別に波長変換材料２０が含有されている点で、第２実施形態にかかる発光装置２００と相違する。
【００６７】
すなわち、第３実施形態に係る発光装置３００は、第１の光を発する発光素子１４と、被覆樹脂１９と、光拡散材１７と、発光素子１４が発する第１の光により励起されて第１の光より長波長の第２の光を発する波長変換材料２０と、を有する。また、第３実施形態に係る発光装置３００は、必要に応じて光散乱性粒子１８を含んでいてもよい。
【００６８】
発光装置３００において、発光素子１４の上部（光取り出し面側）には、光拡散材１７と波長変換材料２０を含有する被覆樹脂１９が形成される。
【００６９】
発光装置３００は、例えば、白色ＬＥＤであり、例えば、発光素子１４として青色ＬＥＤを含み、波長変換材料２０として黄色蛍光体を含む。青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを含む発光装置では、青色ＬＥＤが発する青色光と、青色ＬＥＤが発する青色光の一部により励起された波長変換材料２０が発する黄色光との混色で白色光が得られる。
【００７０】
このように、発光素子が発する第１の光と波長変換材料が発する第２の光の混合により所望の発光色を実現している発光装置では、第１の光と第２の光の混合される割合が変化すると発光色が変化する。一般に、波長変換材料の蛍光発光効率は、温度が上昇すると低下し、駆動等により発光装置の温度が上昇すると、波長変換材料の蛍光発光効率が低下する。青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを含む発光装置では、発光装置の温度が上昇すると黄色光の光量が低下して、青色光と黄色光の光量比が変化して白色光の色度が青色側にシフトする（ＣＩＥ色度座標のｘ値、ｙ値が小さくなる）。
【００７１】
第３実施形態の発光装置３００においても、波長変換材料２０の蛍光発光効率は、温度が上昇すると低下する。したがって、駆動等により発光装置３００の温度が上昇すると、波長変換材料２０の蛍光発光効率が低下する。
しかしながら、第３実施形態の発光装置３００では、温度上昇による波長変換材料２０の蛍光発光効率の低下を考慮して、被覆樹脂１９の屈折率及び屈折率の温度変化率、光拡散材の屈折率及び含有量を設定することにより、発光素子が発する第１の光と波長変換材料が発する第２の光の光量割合（混合割合）が変化しにくいように構成している。
【００７２】
具体的には、本発明者らは、以下の点に着目して、波長変換材料２０の蛍光発光効率の低下した場合でも第１の光と第２の光の混合割合が変化しにくいように第３実施形態の発光装置３００を構成した。
まず、波長変換材料２０の蛍光発光効率が温度上昇により低下した場合に、波長変換材料２０を励起する第１の光の割合が温度上昇により変化しにくいと、相対的に第１の光の割合が大きくなり、発光色が変化する。
この点に関し、光拡散材１７による第１の光の光散乱量を大きくすることにより、波長変換材料２０を励起する第１の光の割合が増加すると考えられる。すなわち、光拡散材１７による第１の光の光散乱量を大きくすると、第１の光の波長変換材料２０に照射される確率が大きくなり、波長変換材料２０に吸収される割合が増えて、第２の光を増加させることが出来る。
そこで、第３実施形態の発光装置３００では、温度が上昇するにしたがって、光拡散材１７による第１の光の光散乱量が大きくなるようにして、波長変換材料２０の蛍光発光効率の低下による発光色の変化を抑えている。
【００７３】
以下、より具体的に説明する。
まず、図２に示すように、被覆樹脂１９を構成する樹脂は、温度が上昇すると屈折率が低下する（負の温度係数を有する）。
これに対して、光拡散材１７として無機物を用いた場合、光拡散材１７の屈折率の温度依存性は樹脂に比較すると小さく、ほぼ一定と見なすことができる。
また、被覆樹脂１９中に含まれる光拡散材１７による光散乱量は、光拡散材１７の反射率が大きいほど大きくなり、光拡散材１７の反射率は被覆樹脂１９と光拡散材１７の屈折率差が大きいほど大きくなる。
【００７４】
以上の、
（ａ）被覆樹脂１９の屈折率が負の温度依存性を有すること、
（ｂ）無機物を用いた光拡散材１７の屈折率は実質的に温度依存性がないこと、
（ｃ）被覆樹脂に含まれた光拡散材１７による光散乱量は、被覆樹脂１９と光拡散材１７の屈折率差が大きいほど大きくなること、
を考慮して、第３実施形態の発光装置３００では、
光拡散材１７の室温（２５℃）における屈折率（第３屈折率ｎ３）が被覆樹脂１９の室温（２５℃）における第１屈折率ｎ１より高くなるように、被覆樹脂１９の材料及び光拡散材１７の材料を選択している。
このようにすると、温度が上昇するにしたがって、光拡散材１７と被覆樹脂１９との屈折率差が大きくなる。
これにより、温度が上昇するにしたがって、光拡散材１７による第１の光の光散乱量が大きくなるようにでき、波長変換材料２０の蛍光発光効率の低下による発光色の変化を抑えることが可能になる。
ここで、特に、後述する光拡散材１７の含有量を考慮すると、光拡散材１７の室温（２５℃）における第３屈折率ｎ３と被覆樹脂１９の室温（２５℃）における第１屈折率ｎ１間の屈折率差は、０．０１以上、０．１以下であることが好ましく、より好ましくは、０．０２以上、０．０８以下に設定する。
【００７５】
第３実施形態の発光装置において、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量は、被覆樹脂１９の屈折率と屈折率の温度依存性、光拡散材１７の屈折率を考慮して、温度変化に対する発光色の変化が小さくなるように設定される。
例えば、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を多くすると、温度上昇に伴う光拡散材１７による第１の光の光散乱量の増加率が大きくなる。また、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を少なくすると、温度上昇に伴う光拡散材１７による第１の光の光散乱量の増加率が小さくなる。
【００７６】
したがって、被覆樹脂１９と光拡散材１７の屈折率差に基づく発光色の変化の抑制効果が比較的小さい場合には、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を多くすることにより、所望の発光色の変化の抑制効果を得ることが可能になる。
また、被覆樹脂１９と光拡散材１７の屈折率差に基づく発光色の変化の抑制効果が比較的大きい場合には、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を少なくすることにより、所望の発光色の変化の抑制効果を得ることが可能になる。
【００７７】
例えば、後述する実施例１で示すように、被覆樹脂１９として室温での屈折率が１．５１のシリコーン樹脂を用い、光拡散材１７として室温での屈折率が１．５２のガラスフィラーを用い、樹脂１００重量部に対してガラスフィラーを５重量部添加した場合、発光色の変化の抑制効果は得られているものの、室温での屈折率が１．５６のガラスフィラーを用いた場合に比較すると、発光色変化の抑制効果は小さい。しかしながら、このような場合であっても、樹脂に対するガラスフィラーの添加量を増やすことによって、所望の発光色変化の抑制効果をえることができる。
【００７８】
以上のように、第３実施形態の発光装置において、被覆樹脂１９の屈折率と屈折率の温度依存性、光拡散材１７の屈折率に基づく発光色変化の抑制効果を考慮して、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を調整することにより、温度変化に対して発光色が変化しにくい発光装置を提供することが可能になる。
また、他の要求特性を満足するために被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を大きくできない場合には、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を少なく設定した上で、被覆樹脂１９の屈折率と屈折率の温度依存性、光拡散材１７の屈折率を適宜設定することにより、温度変化に対する発光色の変化が小さい発光装置を提供することが可能になる。
【００７９】
光散乱性粒子を含む場合
第３実施形態の発光装置において、被覆樹脂１９は光散乱性粒子１８を含んでいてもよい。
しかしながら、光散乱性粒子１８を含む場合には、さらに光散乱性粒子１８と被覆樹脂１９間の屈折率の関係を考慮して、光拡散材１７の屈折率、被覆樹脂１９の屈折率と屈折率の温度依存性、及び被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を設定する必要がある。
【００８０】
例えば、製造過程で被覆樹脂１９を形成する際に必要なチクソ性を付与するために、シリカフィラーを含有させることがある。このシリカフィラーは、光拡散性を有する光散乱性粒子１８である。
このシリカフィラーからなる光散乱性粒子１８の屈折率は、１．４６である。
例えば、被覆樹脂１９として室温での屈折率が１．５１のシリコーン樹脂を用い、屈折率が１．４６の光散乱性粒子１８を被覆樹脂１９に含有させた場合、被覆樹脂１９、光拡散材１７及び光散乱性粒子１８の各屈折率の関係は、図２に示すようになる。
【００８１】
図２に示す関係に基づいて、被覆樹脂１９中に含まれる光散乱性粒子１８による光散乱量に着目すると、温度が上昇するにしたがって、被覆樹脂１９と光散乱性粒子１８間の屈折率差は小さくなり、温度が上昇するにしたがって光散乱性粒子１８による光拡散量は小さくなる。この傾向は、温度が上昇するにしたがって光拡散量が大きくなる光拡散材１７による傾向とは逆であり、所望の温度範囲にわたって屈折率が被覆樹脂１９より小さい光散乱性粒子１８を被覆樹脂１９中に含有させると、光拡散材１７による発光色変化の抑制効果を打ち消すことになる。
【００８２】
したがって、屈折率が被覆樹脂１９より小さい光散乱性粒子１８を被覆樹脂１９中に含有させる場合は、温度上昇による波長変換材料２０の蛍光発光効率低下に加えさらに、被覆樹脂１９中に含まれる光散乱性粒子１８による光散乱量の減少を補うように、光拡散材１７と被覆樹脂１９の各屈折率、被覆樹脂１９の屈折率の温度依存性、及び被覆樹脂１９中に含有させる光拡散材１７の含有量を設定する必要がある。
【００８３】
また、所望の温度範囲にわたって屈折率が被覆樹脂１９より大きい光散乱性粒子１８を被覆樹脂１９中に含有させる場合は、温度が上昇するにしたがって、被覆樹脂１９と光散乱性粒子１８間の屈折率差は大きくなり、光拡散材１７と同様、波長変換材料２０の蛍光発光効率低下による発光色変化を抑制するように働く。したがって、この場合は、光散乱性粒子による発光色変化の抑制効果を考慮して、例えば、被覆樹脂１９中の光散乱性粒子１８の含有量を減らせば良い。
【００８４】
第３実施形態の発光装置３００において、被覆樹脂１９を構成する樹脂材料は、光拡散材１７との間で上述した関係を満足させることができる限り任意に選択できるが、例えば、被覆樹脂１９を介して出射される光取り出し効率を考慮すると、室温における被覆樹脂１９の屈折率（第１屈折率ｎ１という。）は、１．４８以上、１．６０以下の範囲にあることが好ましい。また、被覆樹脂１９の１００℃における屈折率（第２屈折率ｎ２という。）は、被覆樹脂１９の室温における第１屈折率ｎ１より低く、かつ第１屈折率ｎ１と第２屈折率ｎ２の屈折率差は、０．００７５以上であることが好ましい。このような範囲の屈折率及び屈折率差を有する樹脂により被覆樹脂１９を構成することにより、通常用いられる含有量の光拡散材１７を含む被覆樹脂１９により発光色変化を効果的に抑制することができる。ここで、通常用いられる光拡散材１７含有量とは、樹脂１００重量部に対して、光拡散材１７含有量が２重量部〜１５重量部の範囲であることをいい、好ましくは、光拡散材１７含有量は、３重量部〜１０重量部、より好ましくは、４重量部〜７重量部の範囲である。
【００８５】
また、被覆樹脂１９の１００℃における第２屈折率ｎ２は、被覆樹脂１９の室温における第１屈折率ｎ１より低く、かつ被覆樹脂１９の第１屈折率ｎ１と第２屈折率ｎ２の屈折率差は、０．０３以下であることが好ましい。被覆樹脂１９の第１屈折率ｎ１と第２屈折率ｎ２の屈折率差が、０．０３より大きいと、被覆樹脂１９内の光拡散材１７の含有量の変動（含有量のバラツキ）又は、被覆樹脂１９内における光拡散材１７の分布の変動（分布のバラツキ）に起因する光拡散量の変動が大きくなる。
【００８６】
本明細書において、第１屈折率ｎ１、第２屈折率ｎ２、第３屈折率ｎ３は、発光素子１４のピーク波長における値である。第１屈折率ｎ１、第２屈折率ｎ２、第３屈折率ｎ３は、発光素子１４のピーク波長において直接測定することにより求めてもよいし、異なる波長において測定された２つの値に基づいて線形近似により求めてもよい。
【００８７】
上記屈折率の条件を満足する樹脂は、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂あるいはそれらを混合させた樹脂など、種々の樹脂から選択することができるが、好ましい樹脂としてフェニル系シリコーン樹脂が挙げられる。本明細書において、フェニル系シリコーン樹脂とはフェニル基を含むシリコーン樹脂のことをいい、一部にメチル基等のアルキル基を含んでいても良い。フェニル系シリコーン樹脂は、上記屈折率の関係を満足する範囲で容易に屈折率及び屈折率の温度依存性を設定できる。フェニル系シリコーン樹脂は、ガス透過性が、例えば、メチル系シリコーン樹脂等の他のシリコーン樹脂に比較すると低く、発光装置の被覆樹脂１９として適している。
【００８８】
また、光拡散材１７は、ガラス粒子を含んでいることが好ましく、これにより、所望の屈折率の光拡散材を構成することができる。本明細書において、ガラスとは、非晶質の無機物のことをいい、部分的に析出した結晶を含んでいても良い。
光拡散材１７に含有させるガラス粒子は、発光素子のピーク波長において１．５０以上、１．６５以下の屈折率を有していることが好ましく、１．５２以上、１．６０以下の屈折率を有していることがより好ましく、１．５４以上、１．５８以下の屈折率を有していることがよりいっそう好ましい。このような範囲の屈折率を有するガラス粒子を用いることにより、上記特定した範囲の屈折率及びその温度係数を有する被覆樹脂１９と組み合わせて容易に波長変換材料２０の蛍光発光効率の低下による発光色の変化を抑えることができる。
【００８９】
また、発光素子のピーク波長において１．５０以上、１．６５以下の屈折率を有するガラス粒子としては、例えば、前述した、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ（ＯＨ）３、ＭｇＣＯ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２、ＳｒＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＴａＯ２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＺｒＳｉＯ４などの酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮなどの窒化物、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＮａＦ、ＬｉＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６のようなフッ化物から選択される１以上の材料を、溶融混合して粉砕したガラス粒子が挙げられる。第３実施形態では、特に、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３とを含むガラス粒子を用いることが好ましく、このガラス粒子は、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の配合比、及び／又は、さらに、Ｂ２Ｏ３，ＣａＯ，Ｎａ２Ｏ，ＺｒＯ２，ＳｒＯ，Ｆ２，ＭｇＯ，ＺｎＯからなる群から選択された少なくとも１つを含有させることにより、１．５０以上、１．６５以下の範囲で屈折率を任意に設定できる。
【００９０】
以上のように、第３実施形態の発光装置では、波長変換材料２０に加えて、被覆樹脂１９中に２５℃における被覆樹脂１９よりも高屈折率な光拡散材１７を含有している。これにより１００℃時には被覆樹脂１９と光拡散材１７の屈折率差が大きくなり、被覆樹脂１９内での光散乱量が増加する。例えば、発光素子１４及び波長変換材料２０としてそれぞれ青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを含む発光装置では、発光素子１４からの青色光が、波長変換材料２０に当たる確率が増え、黄色光の光量が増加して、青色光と黄色光の割合を制御出来、温度による色度の変化を抑制する事ができる。
【００９１】
発光色（色度）の変化は、例えば、温度変化に対するＣＩＥ色度座標のｘ値とｙ値のそれぞれの変化量により表すことができる。温度変化に対するＣＩＥ色度座標のｘ値とｙ値が小さいほど好ましく、２５℃におけるＣＩＥ色度座標のｘ値と１００℃におけるＣＩＥ色度座標のｘ値の差は、特に限定されるものではないが、０．０１以下が好ましく、より好ましいのは０．００５以下である。また、２５℃におけるＣＩＥ色度座標のｙ値と１００℃におけるＣＩＥ色度座標のｙ値の差は、特に限定されるものではないが、０．０１以下が好ましく、より好ましいのは０．００５以下である。
【００９２】
また、上記好ましい色度の変化量の範囲において、２５℃におけるＣＩＥ色度座標のｘ値を１００℃におけるＣＩＥ色度座標のｘ値より小さくしてもよい。このようにすることで、視感度が高くなる方向に色度をシフトさせることができ、高温時の光束低下を抑制できる。
【００９３】
尚、本明細書において、特に限定されない限り、ＣＩＥ色度座標の値の差は絶対値とする。また、配光や色度の測定はＪＩＳ規格に準じた測光方法とする。
【００９４】
尚、第３実施形態では、光散乱性粒子１８を含有する例も示したが、光散乱性粒子１８は必ずしも必要では無く、例えば、チクソ性を付与する等の目的で添加しても良い。
【００９５】
（波長変換材料２０）
波長変換材料２０としては、例えば、窒化物系半導体を発光層とする発光素子からの光を吸収し、異なる波長の光に波長変換するものであればよい。蛍光物質は、例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体等を用いることができる。より具体的には、下記（Ｄ１）〜（Ｄ３）にそれぞれ記載された中から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。
（Ｄ１）Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に賦活される以下の蛍光体。
アルカリ土類ハロゲンアパタイト、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン、アルカリ土類金属アルミン酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩等の蛍光体
（Ｄ２）Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される以下の蛍光体。
希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、アルカリ土類金属希土類ケイ酸塩等の蛍光体
（Ｄ３）Ｅｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される、有機または有機錯体等の蛍光体
【００９６】
中でも、前記（Ｄ２）のＣｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体であるＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系蛍光体が好ましい。ＹＡＧ系蛍光体は、次の（Ｄ２１）〜（Ｄ２４）などの組成式で表される。
（Ｄ２１）Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ
（Ｄ２２）（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ
（Ｄ２３）Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ
（Ｄ２４）（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ
【００９７】
また、例えば、Ｙの一部または全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換してもよい。具体的には、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ等でもよい。さらに、前記した蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、作用、効果を有する蛍光体も使用することができる。
【００９８】
このような蛍光体の粒径としては、例えば２．５〜３０μｍ程度とすることが好ましい。
なお、本明細書で「粒径」とは、平均粒径のことを指すものとし、その値は、空気透過法を用いたＦ．Ｓ．Ｓ．Ｓ．Ｎｏ（Ｆｉｓｈｅｒ−ＳｕｂＳｉｅｖｅ−Ｓｉｚｅｒｓ−Ｎｏ．）である。
【００９９】
波長変換材料は、例えば、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質でもよい。このような材料としては、半導体材料、例えば、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＶ−ＶＩ族、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族の半導体等のナノサイズの高分散粒子を挙げることができる。より具体的には、ＣｄＳｅ、コアシェル型のＣｄＳＸＳｅ１−Ｘ／ＺｎＳ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ２、Ａｇ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ２等のナノサイズの高分散粒子を挙げることができる。このような量子ドットは、例えば、粒径１〜１００ｎｍ、好ましくは１〜２０ｎｍ程度（原子が１０〜５０個程度）とすることができる。このような粒径の量子ドットを用いることにより、内部散乱を抑制することができ、波長変換領域での光の散乱を抑制することができる。
【０１００】
［第４実施形態］
図５Ａおよび図５Ｂは、第１実施形態の発光装置の一例を示す概略構造図であり、図５Ａは上面図、図５Ｂは図５ＡのＩＶ−ＩＶ線における端面図である。
【０１０１】
第４実施形態に係る発光装置４００において、被覆樹脂１９がキャップ状となっており、発光素子１４と被覆樹脂１９が空気層２１を介して分離している構造となる点で、第３実施形態にかかる発光装置３００と相違する。
【０１０２】
第４実施形態の発光装置において、第３実施形態と同様にして、温度変化に対して発光色の変化が小さくなるように、光拡散材１７の屈折率、被覆樹脂１９の屈折率とその温度依存性、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を設定している。これにより、発光素子１４と被覆樹脂１９が空気層２１を介して分離している構造の第４実施形態にかかる発光装置において、温度変化に対して発光色が変化しにくいようにできる。
【０１０３】
また、この様な構成とすることで、発光素子１４から発せられる第１の光（例えば、青色光）の被覆樹脂１９を通過する光路長を、全域でほぼ同一にすることが可能となる。結果として第１の光（青色光）で波長変換材料２０を励起する割合も全域でほぼ同一になるため色ムラを抑制することが出来る。尚、第４実施形態では被覆樹脂１９がドーム状となっているが、これに限った物では無く例えば平面状でも良い。
【０１０４】
［第５実施形態］
図６は、第５実施形態の発光装置５００の一例を示す断面図である。
第５実施形態に係る発光装置５００において、被覆樹脂１９は、凸形状（例えば略半長球状または略円錐状）であり、その光軸（Ｌ）方向の高さＡが被覆樹脂１９の底面の幅Ｃよりも長くなるよう形成している点で、第２実施形態にかかる発光装置２００と相違する。なお、発光素子１４の中心を通る法線を光軸Ｌとする。
【０１０５】
この底面の幅Ｃより光軸（Ｌ）方向の長さが長い被覆樹脂１９は、光散乱性粒子１８を含有させてチクソ性を高くした樹脂を滴下することにより形成することができる。
【０１０６】
第５実施形態の発光装置は、被覆樹脂１９の光軸（Ｌ）方向の長さを底面の幅Ｃより長くすることで、発光素子１４から発した光が光拡散材１７と、光散乱性粒子１８で散乱され、発光装置５００から発せられる光強度は、被覆樹脂１９の見かけ面積比に略比例する。結果として、図７に示すようなバットウイング型の配光特性を実現することができる。
【０１０７】
また、第５実施形態の発光装置において、被覆樹脂１９は波長変換材料２０を含んでいてもよい。第５実施形態の発光装置において、被覆樹脂１９は波長変換材料２０を含む場合、第３実施形態と同様にして、温度変化に対して発光色の変化が小さくなるように、光拡散材１７の屈折率、被覆樹脂１９の屈折率とその温度依存性、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を設定することにより、温度変化に対して発光色が変化しにくいようにできる。
さらに第５実施形態の発光装置において、光散乱性粒子１８を含む場合には、光散乱性粒子１８と被覆樹脂１９間の屈折率の関係を考慮して、光拡散材１７の屈折率、被覆樹脂１９の屈折率と屈折率の温度依存性、及び被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を設定することが好ましい。
【０１０８】
［第６実施形態］
図８は、第６実施形態の発光装置６００の一例を示す断面図である。
第６実施形態の発光装置６００において、基体１１は、積層された複数のセラミックスグリーンシートを焼成して構成される点で、第３実施形態にかかる発光装置３００と相違する。
【０１０９】
第６実施形態の発光装置において、第３実施形態と同様にして、温度変化に対して発光色の変化が小さくなるように、光拡散材１７の屈折率、被覆樹脂１９の屈折率とその温度依存性、被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を設定している。これにより、第６実施形態にかかる発光装置において、温度変化に対して発光色が変化しにくいようにできる。
さらに第６実施形態の発光装置において、光散乱性粒子１８を含む場合には、光散乱性粒子１８と被覆樹脂１９間の屈折率の関係を考慮して、光拡散材１７の屈折率、被覆樹脂１９の屈折率と屈折率の温度依存性、及び被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を設定することが好ましい。
【０１１０】
基体１１は、凹部を有している。凹部は、上面が開口し、側面と底面とを有する。凹部の底面には、電極としての導体配線１２が露出するように配されており発光素子１４とそれぞれ電気的に接続されている。また、凹部は、光拡散材１７と、光散乱性粒子１８とを含有する被覆樹脂１９で封止されている。基体１１の凹部内に発光素子１４を配置することで外部からかかる応力から更に保護できる。
【０１１１】
以上の第１〜第６実施形態の発光装置では、波長変換材料２０は、発光装置の光取り出し面側に比較して発光素子１４側に多く含まれるように分布していてもよいし、発光装置の光取り出し面側に比較して発光素子１４側が少なくなるように分布していてもよい。
また、以上の第１〜第６実施形態の発光装置では、光拡散材１７は、発光装置の光取り出し面側に比較して発光素子１４側に多く含まれるように分布していてもよいし、発光装置の光取り出し面側に比較して発光素子１４側が少なくなるように分布していてもよい。
【０１１２】
［第７実施形態］
図９は、第７実施形態の発光装置７００の一例を示す断面図である。
第７実施形態の発光装置７００において、波長変換材料２０を含有する被覆樹脂１９ａによって発光素子１４が覆われている点と、前記波長変換材料２０を含有する被覆樹脂１９ａ（第１被覆樹脂部）より発光装置７００の光取り出し面側（すなわち、外側）に光拡散材１７と光散乱性粒子１８とを含有する被覆樹脂１９（第２被覆樹脂部）ｂが被覆樹脂１９ａとは別に（波長変換材料２０を含む層と光拡散材１７及び光散乱性粒子１８とを含む層とに分離して）形成される点で、第６実施形態にかかる発光装置６００と相違する。
尚、被覆樹脂１９ｂは、必要に応じて光散乱性粒子１８を含んでいてもよく、光拡散材１７のみを含んでいても良い。
【０１１３】
つまり、被覆樹脂１９は、２以上の複数層に分かれており、波長変換材料２０が含有する被覆樹脂１９ａの層と発光素子１４との距離が、光拡散材１７が含有する被覆樹脂１９ｂの層と発光素子１４との距離より短い構成になる。
【０１１４】
ただし、光拡散材１７と光散乱性粒子１８との両方を含有する被覆樹脂１９ｂが独立して形成されなくてもよい。つまり、少なくとも光拡散材１７または光散乱性粒子１８が発光素子１４から離れた部分に多く分布していればよい。
【０１１５】
また、光拡散材１７または光散乱性粒子１８を含有する被覆樹脂１９ｂを構成する樹脂材料と、波長変換材料２０を含有する被覆樹脂１９ａを構成する樹脂材料は、同じ材料で形成されてもよいし、別の材料で形成されてもよい。
【０１１６】
以上の第７実施形態の発光装置において、温度変化に対して発光色の変化が小さくなるように、光拡散材１７の屈折率、被覆樹脂１９ｂの屈折率とその温度依存性、被覆樹脂１９ｂに対する光拡散材１７の含有量を設定している。これにより、第７実施形態にかかる発光装置において、温度変化に対して発光色が変化しにくいようにできる。
さらに第７実施形態の発光装置において、光散乱性粒子１８を含む場合には、光散乱性粒子１８と被覆樹脂１９ｂ間の屈折率の関係を考慮して、光拡散材１７の屈折率、被覆樹脂１９ｂの屈折率と屈折率の温度依存性、及び被覆樹脂１９に対する光拡散材１７の含有量を設定することが好ましい。
【０１１７】
［実施例１］
実施例１に係る発光装置について検討する。実施例１に係る発光装置は、第３実施形態に係る発光装置３００の一例である。図４Ｂは発光装置３００の一例を示す断面図である。図１０は、実施例１の温度変化におけるＣＩＥ色度座標を示す図である。尚、実施例での屈折率の値は特に限定がない限り２５℃における値とする。
【０１１８】
実施例１の構成としては、発光素子１４にピーク波長が４５０ｎｍの青色ＬＥＤを、波長変換材料２０に緑色蛍光体（ＹＡＧ）と赤色蛍光体（ＳＣＡＳＮ）を使用する。これにより相関色温度２７００Ｋの白色光に制御した。また、被覆樹脂１９に屈折率１．５１（２５℃、波長５８９ｎｍ）のシリコーン樹脂と、光散乱性粒子１８（低屈折率）に屈折率１．４６（２５℃、波長５８９ｎｍ）のシリカフィラーとを有する。そして、光散乱性粒子１８とは別に屈折率１．４８（２５℃、波長５８９ｎｍ）と、１．５２（２５℃、波長５８９ｎｍ）と、１．５６（２５℃、波長５８９ｎｍ）の３種類のガラスフィラーを被覆樹脂１９にそれぞれ含有する場合と、ガラスフィラーを含有させない場合の計４種類で−４０℃から１３０℃まで温度を変化（−４０℃、０℃、２５℃、６０℃、１０５℃、１３０℃）させ、色度の変化を確認した。ここで、ガラスフィラーは、第３実施形態における光拡散材１７に対応する。尚、シリコーン樹脂の波長４５０ｎｍ及び２５℃における屈折率、シリカフィラーの波長４５０ｎｍ及び２５℃における屈折率、ガラスフィラーの波長４５０ｎｍ及び２５℃の屈折率は、例えば、５８９ｎｍ及び２５℃における屈折率の測定値と４８６ｎｍ及び２５℃における屈折率の測定値とに基づいて線形近似により求めることができるし、４８６ｎｍ及び２５℃における屈折率の測定値と４３５ｎｍ及び２５℃における屈折率の測定値とに基づいて線形近似により求めることもできる。それらの線形近似により算出された屈折率はいずれも以下のようになる。
ここで、以下に示した、ガラスフィラー１は屈折率１．４８（２５℃、波長５８９ｎｍ）のガラスフィラーであり、ガラスフィラー２は屈折率１．５２（２５℃、波長５８９ｎｍ）のガラスフィラーであり、ガラスフィラー３は屈折率１．５６（２５℃、波長５８９ｎｍ）のガラスフィラーである。
シリコーン樹脂の屈折率：１．５２（波長４５０ｎｍ，２５℃）
シリカフィラーの屈折率：１．４７（波長４５０ｎｍ，２５℃）
ガラスフィラー１の屈折率：１．４９（２５℃、波長４５０ｎｍ）
ガラスフィラー２の屈折率：１．５３（２５℃、波長４５０ｎｍ）
ガラスフィラー３の屈折率：１．５７（２５℃、波長４５０ｎｍ）
実施例１において、ガラスフィラーは、被覆樹脂１９の樹脂成分１００重量部に対して、５重量部含有させた。
【０１１９】
実施例１により、被覆樹脂１９に、被覆樹脂１９より屈折率の大きいガラスフィラー（光拡散材１７）を含有させることにより、発光色の変化が小さくできることが確認された。
また、図１０に示すように、ガラスフィラーの含有量を被覆樹脂１００重量部に対して５重量部とした場合、被覆樹脂１９より屈折率の高い光拡散材において屈折率が大きくなるに従って色度変化が小さくなっていることが分かる。尚、光拡散材１７の屈折率と光拡散材１７の含有量は、被覆樹脂との屈折率差等に加えて、光散乱性粒子被覆樹脂１９の体積や形状等に基づいて最適化される必要である。
【０１２０】
［実施例２］
実施例２に係る発光装置について検討する。実施例２に係る発光装置は、第３実施形態に係る発光装置３００の一例である。図４Ｂは発光装置３００の一例を示す断面図である。図１１は実施例２の温度変化におけるＣＩＥ色度座標を示す図である。
【０１２１】
実施例２では、被覆樹脂１９に含有させる光拡散材１７の含有量を変更して、発光色抑制効果の含有量依存性を評価した。具体的には、屈折率が１．５６のガラスフィラー（光拡散材１７）の含有量を、被覆樹脂１００重量部に対して、３重量部、５重量部、１０重量部、１５重量部とした４種類の発光装置を作製して−４０℃から１３０℃まで温度を変化（−４０℃、０℃、２５℃、６０℃、１０５℃、１３０℃）させ、色度の変化を確認した。
尚、上記光拡散材１７に係る構成以外の発光装置の構成は、実施例１と同様である。
【０１２２】
実施例２より、光拡散材１７の含有量が被覆樹脂１００重量部に対して１０重量部、１５重量部の発光装置は、温度が低いときには青色成分が多く、温度が高くなるにしたがって青色成分が減少して黄色成分が多くなっている。一方、光拡散材１７の含有量が被覆樹脂１００重量部に対して３重量部の発光装置は、温度が低いときには黄色成分が多く、温度が高くなるにしたがって黄色成分が減少して青色成分が多くなっている。
このように、光拡散材１７の含有量が被覆樹脂１００重量部に対して１０重量部、１５重量部の発光装置と光拡散材１７の含有量が被覆樹脂１００重量部に対して３重量部の発光装置とでは、温度に対する色成分の変化の方向が異なっている。
また、光拡散材１７の含有量が被覆樹脂１００重量部に対して１０重量部の発光装置は、青色成分及び黄色成分の変化量が、光拡散材１７の含有量が被覆樹脂１００重量部に対して１５重量部の発光装置より小さくなっている。
このような結果となる理由は、光拡散材の含有量を大きくすると被覆樹脂１９と光拡散材１７の界面が増え光散乱量が増える為である。すなわち、高温時に散乱する青色光が波長変換材料２０を過剰に励起して黄色成分が大きくなりすぎて、波長変換材料２０の温度による蛍光効率の低下量を大きく上回るためである。これらのことから、色度変化量を抑制するためにはガラスフィラーの屈折率と被覆樹脂の屈折率差だけでは無く、添加量も制御する必要があることがわかる。
【０１２３】
［実施例３］
実施例３に係る発光装置について検討する。実施例３に係る発光装置は、第３実施形態に係る発光装置３００の一例である。図４Ｂは発光装置３００の一例を示す断面図である。図１２Ａは実施例３の温度変化におけるＣＩＥ色度座標を示す図である。図１２Ｂは、実施例３の温度変化における光束を示す図である。
【０１２４】
実施例３は、波長変換材料２０として、黄緑色蛍光体（ＬＡＧ蛍光体）と赤色蛍光体（ＳＣＡＳＮ）を使用して、ブレンド量を制御して相関色温度５０００Ｋの白色光とする点で実施例１とは異なっている。また、実施例３では、屈折率１．５６のガラスフィラーを被覆樹脂１００重量部に対して５重量部含有させた発光装置とガラスフィラーを含有させない発光装置を作製して評価した。その他を除いては実施例１の発光装置と同様にした。この２種類の発光装置について、−４０℃から１３０℃まで温度を変化（−４０℃、０℃、２５℃、６０℃、１０５℃、１３０℃）させ、色度の変化と光束の変化を確認した。
【０１２５】
実施例３より白色光の相関色温度が２７００Ｋから５０００Ｋに変更しても、光拡散材１７を添加することで、実施例１同様に色度の変化を抑制出来ることが確認された。また、光束の温度変化を観ると、光拡散材１７を添加した方が高温時の光束低下が抑制出来ていることが判る。この大きな理由としては光拡散材１７が無い場合には高温時に視感度の低い高色温度側にシフトするためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明の発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具などに利用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００  発光装置
１１  基体
１２  導体配線
１３  接続部材
１４  発光素子
１５  絶縁部材
１６  アンダーフィル
１７  光拡散材
１８  光散乱性粒子
１９  被覆樹脂
２０  波長変換材料
２１  空気層
Ｌ  光軸
【図１Ａ】
0006805505.tif 000002
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
0006805505.tif 000012
【図８】
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【図９】
0006805505.tif 000014
【図１０】
0006805505.tif 000015
【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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