(57)【要約】      （修正有）【課題】特定の範囲を照射し、高輝度で、配光性に優れ、さらに長寿命化を図ることができる発光素子を提供する。【解決手段】ｎ電極１４を備えたｎ型半導体層１１と、ｎ型半導体層１１上に、ｐ電極を備えたｐ型半導体層１３とを少なくとも有する発光素子において、ｎ電極１４またはｐ電極は、発光面側から見て、第１の直線６０と、第１の直線６０と鈍角をなす第２の直線７０とを含む外形からなる第１の電極１６と、第１の電極１６とは別に設けられた第２の電極１７とを少なくとも有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ電極を備えたｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に、ｐ電極を備えたｐ型半導体層とを少なくとも有する発光素子において、
前記ｎ電極またはｐ電極は、発光面側から見て、第１の直線と、該第１の直線と鈍角をなす第２の直線とを含む外形からなる第１の電極と、該第１の電極とは別に設けられた第２の電極とを少なくとも有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第１の直線と第２の直線とのなす角が、１２０°乃至１５０°の範囲にある請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第２の直線の一端が、前記第１の直線の一端と交差した請求項１または２に記載の発光素子。
【請求項４】
ｎ電極を備えたｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に、ｐ電極を備えたｐ型半導体層とを少なくとも有する発光素子において、
前記ｐ電極は、発光面側から見て、第１の直線と、該第１の直線と鈍角をなす第２の直線とを含む外形からなる第１の電極と、該第１の電極とは別に設けられた第２の電極とを少なくとも有し、
前記発光素子は、ｎ型半導体層が露出されたｎ型半導体層表面にｎ電極形成領域を有し、該ｎ電極形成領域は、発光面側から見て少なくとも前記第１の直線および第２の直線に対向する位置に有することを特徴とする発光素子。
【請求項５】
前記ｎ電極形成領域は、矩形の発光素子の、前記第１の直線に対向する１つの辺である第１の辺に沿って有する請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記ｎ電極形成領域は、少なくとも発光素子の前記第１の辺に隣接する２つの辺である第２の辺と第３の辺に沿って線状延在部を有する請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
前記ｎ電極形成領域は、少なくとも線状延在部に連続したｎ型半導体層側面を含む請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
ｎ電極を備えたｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に、ｐ電極を備えたｐ型半導体層とを少なくとも有する発光素子において、
前記ｐ電極は、発光面側から見て、第１の直線と、該第１の直線と鈍角をなす第２の直線とを含む外形からなる第１の電極と、該第１の電極とは別に設けられた第２の電極とを少なくとも有し、
前記電極は、特定の配光パターンと略相似な形状であり、前記特定の配光パターンは、鉛直方向に延びる中心線の一方向側において、上端に所定の水平カットラインを有し、他方向側において、中心線側が低くなる斜めカットラインを有することを特徴とする発光素子。
【請求項９】
一方向側の水平カットラインが、ＪＩＳ  D  ５５００での配光測定点表示のH-Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、０≦H≦１５°かつV＝０°で表される直線に対応する請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
斜めカットラインが、ＪＩＳ  D  ５５００での配光測定点表示のH-Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、H=V=０°及びH=−１°、V=１°を通る直線に対応する請求項８または９に記載の発光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１つの発光素子と、該発光素子のｎ電極とｐ電極が電気的に接続されてなる台座とを備えた光源装置。
【請求項１２】
前記第１の電極と第２の電極のそれぞれに電流制御手段が設けられた請求項１１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記発光素子は、該発光素子から照射される光を励起源とする蛍光体を備える請求項１１または１２に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及び発光素子を用いた光源装置に関し、より詳細には、窒化物半導体層を含んで構成される発光素子とそれを用いた光源装置及び車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光素子は、高輝度化が進み、われわれの生活の中で様々な光源用途として用いられるようになってきた。例えば、発光素子を反射板と組み合わせて用いることにより、道路面や壁面等に設置する自発光式の道路鋲として、発光素子からの光を狭角配光させた光源装置が提案されている（例えば、特許文献１の２〜３頁、図１、図５）。
【０００３】
このような光源装置は、高輝度及び高光束の光を発光させることが、その特性として求められる。しかし、これらの特性を満足するまでには至っていないのが現状である。
【０００４】
また、発光素子は、高輝度化に加えて、白色を呈するものが実用化されつつあり、従来のハロゲンランプに変わる光源としての期待も高まっている。例えば、発光素子を、車両用前照灯となるヘッドランプとして用いることが考えられている。
【０００５】
しかし、光の配光や照度などの点において、発光素子を用いた光源装置は、特定の範囲を照射する高輝度及び高光束の光を発光させることは困難であり、さらに未だ車両用の前照灯、特にヘッドランプとしての特性を満たしておらず、実用化が望まれるところである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１―１５５５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、特定の範囲を照射することを目的とした発光素子を提供することを目的とし、発光素子、特に青色発光ダイオード等を用い、高輝度で、配光性に優れ、さらに長寿命化を図ることができる発光素子を提供することを目的とする。さらに発光素子を用いたたとえば車両用前照灯などに用いることのできる光源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】
【０００８】
本発明の発光素子及び光源装置は以下の（１）〜（１３）であることを特徴とする。
（１）  本発明の発光素子は、ｎ電極を備えたｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に、ｐ電極を備えたｐ型半導体層とを少なくとも有する発光素子において、前記ｎ電極またはｐ電極は、発光面側から見て、第１の直線と、該第１の直線と鈍角をなす第２の直線とを含む外形からなる第１の電極と、該第１の電極とは別に設けられた第２の電極とを少なくとも有することを特徴とする。
【０００９】
（２）  本発明の発光素子は、（１）であって、さらに前記第１の直線と第２の直線とのなす角が、１２０°乃至１５０°の範囲にあることを特徴とする。
（３）  本発明の発光素子は、（１）または（２）であって、さらに前記第２の直線の一端が、前記第１の直線の一端と交差したことを特徴とする。
（４）  本発明の発光素子は、ｎ電極を備えたｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に、ｐ電極を備えたｐ型半導体層とを少なくとも有する発光素子において、前記ｐ電極は、発光面側から見て、第１の直線と、該第１の直線と鈍角をなす第２の直線とを含む外形からなる第１の電極と、該第１の電極とは別に設けられた第２の電極とを少なくとも有し、前記発光素子は、ｎ型半導体層が露出されたｎ型半導体層表面にｎ電極形成領域を有し、該ｎ電極形成領域は、発光面側から見て少なくとも前記第１の直線および第２の直線に対向する位置に有することを特徴とする。
（５）  本発明の発光素子は、（４）であって、さらに前記ｎ電極形成領域は、矩形の発光素子の、前記第１の直線に対向する１つの辺である第１の辺に沿って有することを特徴とする。
（６）  本発明の発光素子は、（５）であって、さらに前記ｎ電極形成領域は、少なくとも発光素子の前記第１の辺に隣接する２つの辺である第２の辺と第３の辺に沿って線状延在部を有することを特徴とする。
（７）  本発明の発光素子は、（６）であって、さらに前記ｎ電極形成領域は、少なくとも線状延在部に連続したｎ型半導体層側面を含むことを特徴とする。
【００１０】
（８）  本発明の発光素子は、ｎ電極を備えたｎ型半導体層と、ｎ型半導体層上に、ｐ電極を備えたｐ型半導体層とを少なくとも有する発光素子において、前記ｐ電極は、発光面側から見て、第１の直線と、該第１の直線と鈍角をなす第２の直線とを含む外形からなる第１の電極と、該第１の電極とは別に設けられた第２の電極とを少なくとも有し、前記電極は、特定の配光パターンと略相似な形状であり、前記特定の配光パターンは、鉛直方向に延びる中心線の一方向側において、上端に所定の水平カットラインを有し、他方向側において、中心線側が低くなる斜めカットラインを有することを特徴とする。
（９）  本発明の発光素子は、（８）であって、さらに一方向側の水平カットラインが、ＪＩＳ  D  ５５００での配光測定点表示のH-Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、０≦H≦１５°かつV＝０°で表される直線に対応することを特徴とする。
（１０）  本発明の発光素子は、（８）または（９）であって、さらに斜めカットラインが、ＪＩＳ  D  ５５００での配光測定点表示のH-Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、H=V=０°及びH=−１°、V=１°を通る直線に対応することを特徴とする。
（１１）  本発明の光源装置は、前記（１）乃至（１０）のいずれか１つの発光素子と、該発光素子のｎ電極とｐ電極が電気的に接続されてなる台座とを備えたことを特徴とする。
（１２）  本発明の光源装置は、前記（１１）であって、さらに前記第１の電極と第２の電極のそれぞれに電流制御手段が設けられたことを特徴とする。
（１３）  本発明の光源装置は、前記（１１）また（１２）であって、さらに前記発光素子は、該発光素子から照射される光を励起源とする蛍光体を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光源装置としての輝度が高く、高寿命であり、さらに、所望の配光性を有することができる。さらに種々の構成を付加することで、また所望の白色を呈することができる。また特定の範囲においてさらに高輝度化及び／又は高演色性を発揮させることができる光源装置が得られるとともに、特に車両用前照灯としての規格に適合し、十分実用に耐え得る車両用前照灯に用いる発光素子および光源装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態として実施の形態を以下に説明する。本発明は、以下に説明するすべての構成を必要とするものではなく、従来の発光素子や発光素子を備えた光源装置が部分的に採用可能であることは言うまでもない。
【００１３】
本発明の発光素子は、主として、ｎ電極を備えたｎ型半導体層とｎ型半導体層状にｐ電極を備えたｐ型半導体層とを少なくとも備える。さらにｎ電極またはｐ電極は第１の直線と、第１の直線と鈍角をなす第２の直線とを含んだ第１の電極と、第２の電極を少なくとも有する。
【００１４】
第１の電極を、第１の直線と、第１の直線と鈍角をなす第２の直線とを含む独特な形状とし、第１の電極とは別の電極として、少なくとも第２の電極を有することで、発光面において、輝度および光出力が異なる領域を備えた、特定の配光パターン、特に車両用前照灯における車両用配光パターンを得ることができる。このように特定の配光パターン、特に車両用前照灯における車両用配光パターンと略相似な配光パターンを示す発光面となるように電極が形成され、その電極は少なくとも第１の電極と第２の電極を有する複数の電極からなる。複数の電極とは、つまり第１の電極と第２の電極に加えて、第３の電極や第４の電極を同一半導体層表面に設けてもよいことを意味する。
【００１５】
ここで、車両用配光パターンとは、鉛直方向に延びる中心線の一方向側（例えば、右側）において、上端に所定の水平カットラインを有し、他方向側（例えば、左側）において、中心線側が低くなる斜めカットラインを有するようなパターンを意味する。なお、このパターンは、車両が一般道路を走る場合、左側通行であり、対向車線が右側、歩行者及び道路標識が左側に配置することに基づくものである。本明細書においては、車両が左側通行である場合について説明するが、左右が逆になる場合もあり得る。
【００１６】
水平カットラインは、通常、車両用のヘッドライトを照射する場合に、一般道路において車両の前方４０〜８０ｍ付近までを照らすことを意図して設定されるものであり、配光パターンの一方向側の上端がほぼフラットな配光パターンを有している。また、斜めカットラインは、通常、車両用のヘッドライドを照射する場合に、一般道路において車両の前方４０〜１００ｍ付近で、特に左側の歩行者や道路標識を照らすことを意図して設定されている。なお、車両用の配光パターンには、ハイビーム、ロービーム又は走行ビーム、すれ違いビーム等種々の配光パターンがあるが、ここでの配光パターンとは、いわゆるロービーム又はすれ違いビームの状態を意味する。
【００１７】
斜めカットラインは、通常、水平カットラインと交差するような左上がりの傾斜したラインである。この傾斜したラインの角度は、水平カットラインから３０〜６０°程度、好ましくは４０〜５０°程度、さらに好ましくは４５°程度である。また、その長さは、配光パターンの水平方向長の１／３０〜１／１０程度、好ましくは１／３０〜１／２０程度さらに好ましくは１／３０〜１／２５程度とすることができる。
【００１８】
斜めカットラインの一端は、配光パターンの水平方向の中央付近、好ましくは中点で、水平カットラインと交差する。他端は、配光パターンが路面及び道路標識等を照らすことを考慮して、水平カットラインに平行か、あるいは、逆斜め方向に延びるカットラインに結合することが適当である。
【００１９】
またこのような特定の配光パターン得るための電極としては、配光パターンと電極とについて、斜めカットラインが第２の直線と、水平カットラインが第１の直線とがそれぞれ対応する。そのため、第１の直線と第２の直線とのなす角が１２０°乃至１５０°の範囲、好ましくは１３０°乃至１４０°の範囲、さらに好ましくは１３５°程度にある。本発明は、このような第１の直線と、第１の直線と交差し、第１の直線と鈍角をなす第２の直線とを含む外形からなる第１の電極を有する発光素子を備えた光源装置である。
【００２０】
本発明で用いる外形は、特別な限定がなければ、発光面側から見たときの形状を指すものである。
【００２１】
また、別の観点から、配光パターンは、ＪＩＳ  D  ５５００における配光測定点を表示するためのH−Vグラフ（以下「Ｈ−Ｖグラフ」と記す）による。つまり、ランプ軸を含む水平面とランプ軸に直角をなす鉛直面との交線Ｈと、ランプ軸を含む鉛直面とランプ軸に直角をなす鉛直面との交線Ｖとを軸としたグラフにおいて、交線Ｈ及びＶからの角度によって配光点、ひいては配光パターンの位置（形状）を特定することができる。ここで、ランプ軸とは、ランプを正規の使用状態に置き、光学的中心を通り、車両中心面に平行でかつ水平な線を意味する。このように車両用に定義されたJISの規格に限るものではなく、そのほかの車両用前照灯の規格にも適宜調整し適用可能である。
【００２２】
一方向側の水平カットラインは、上述のH−Vグラフ（但し、−２０°≦H≦２０°、−５°≦V≦５°、好ましくは−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）内において、０°≦H≦１５°かつV＝０°で表される直線に対応させることができる。また、斜めカットラインは、H=V=０°及びH=−１°、V=１°を通る直線に対応させることができる。さらに、斜めカットラインの他端は、−１５°≦H≦−１°かつV＝１°で表される直線と結合してもよいし、−２０°≦Ｈ≦−５°、例えば、Ｈ＝−２０°、−１５°又は−１０°かつＶ＝０°を通るいずれかの直線等と結合してもよい。
【００２３】
本発明の光源装置は、発光素子の発光面が、上述したような配光パターンと略相似な、言い換えると、配光パターンを構成し得るような形状に形成されている。ここで相似とは、数学的に厳密な意味であるのみならず、発光素子の発光面の外縁の形状（つまり外形）が、必ずしも上述した配光パターンと相似な形状でなくてもよく、上述した配光パターンに近い形状のパターンを照らすことができる程度に近似していることを示す。
【００２４】
なお、発光素子の発光面は、発光層の形状、さらには発光素子の一対の電極の一方（通常、ｐ電極）の形状に対応するため、これらのいずれか、好ましくは双方の形状が車両用配光パターンと略相似な形状に形成されている。ここで電極の一方とは、ｎ型およびｐ型の半導体層が窒化物半導体である場合、とくにｐ電極とすることが好ましい。これは窒化物半導体においては、現状のところ、ｎ型半導体とｐ型半導体とを比較すると、ｐ型半導体の方が抵抗が高い。したがってｐ電極を少なくとも第１の電極と第２の電極とを含む電極とすることで、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間の発光層において、電極に対応した発光が得られやすい。逆にｎ電極を第１と第２の電極を含む電極とすると、ｎ型半導体は抵抗が低いため、ｎ型半導体中で横方向に電流が広がりやすく、電極に対応した発光が得られにくい。
【００２５】
したがって、発光素子は、例えば、図１（ａ）〜（ｃ）に示すようなｎ電極およびｐ電極を備える。図１において、１ａ、１ｂ、１ｃは発光素子の外形を示し、２ａ、２ｂ、２ｃはｎ電極を示し、３ａ、３ｂ、３ｃはｐ電極である。ｎ電極とｐ電極はこの逆でもよいが、３ａ、３ｂ、３ｃがｐ電極である方が好ましい。そして、３ａ、３ｂ、３ｃの電極が、発光層の形状と略同様の形状を有して、配光パターンと略相似の形状で配置することができる。また最良の形態で配光パターンについて説明した構成では、特に車両用配光パターンについて説明しているが、観光船の前照灯のように左右のうち一方を上方も含めて照らし、他方を下方のみを照らすなどといった特定の配光パターンを必要とする光源装置にも適用可能である。
【００２６】
また、本発明の発光素子は、特に、車両用配光パターンの、中心線の他方側であって、中心線の上部に略対応する位置、すなわち、道路上において正面の路面を照らす位置が、他の位置よりも高輝度であることが好ましい。そのために、この位置に対応する発光面が、他の位置の発光面よりも高い光出力を有することが好ましい。これを実現するために、ｐ電極が少なくとも第１の電極と第２の電極とを有してなる。車両用配光パターンと略相似な形状で形成されたｐ電極が複数の電極からなることで、光出力の高い領域と低い領域を形成することができる。
【００２７】
なお、このような配光パターンにおける位置は、別の観点から、上述したH−Vグラフにおける点H=−２°かつV＝−１°の±１°の領域、言い換えると、−３°≦Ｈ≦−１°かつ−２°≦Ｖ≦０°の領域に対応する位置として表すことができ、この領域が、他の位置よりも高輝度な領域、また複数からなるｐ電極のうち、光出力の高い領域に含まれるように形成すればよい。
【００２８】
具体的に光出力の高い領域を得る手段としては、少なくとも第１の電極と第２の電極を有する複数の電極からなるｐ電極のそれぞれに電流制御手段を設けた光源装置とすればよい。これによりそれぞれのｐ電極に投入する電流もしくは電力を個々に調整し、光出力を高くする領域への投入電流もしくは投入電力を大きくすることができ、光出力の高い領域と低い領域を設けることが可能となる。
【００２９】
このように、車両用配光パターンと略相似な配光パターンを示す発光面を有するようなｐ電極、つまり、ｐ電極として、特に第１の電極に第１の直線と第２の直線とを備え、上記記載の高輝度な領域、または光出力の高い領域を設けるべく形成された発光素子の形状としては、発光面側から見た図として、たとえば図２〜図５を挙げることができる。なお図２〜５に示すように、ｐ電極１５を車両用配光パターンと略相似な形状とし、矩形の発光素子の、上面から見たときの非発光面にｎ型半導体層１１が露出され、ｎ電極１４が形成されてなる。また第１の直線６０と第２の直線７０を含んだ外形からなる第１の電極１６と、第１の電極１６と別に第２の電極１７とが設けられてなる。ｎ電極１４は、発光面のなかでも第１の直線６０と第２の直線７０側に、第１の直線６０及び第２の直線７０に沿って、また矩形の発光素子の一辺に沿って設けられてなることで、発光面のなかでも上記２つの直線を含むｎ電極側に近い領域（第１の電極１６）が電流密度が高くなることで、他の領域、たとえばｐ電極１５の中央部の領域よりも高輝度に、また光出力を高くすることが可能となる。つまり第１の直線６０と第２の直線７０を含む第１の電極１６が他の電極より高輝度に、また光出力を高くすることが可能となる。
【００３０】
図２は、ｐ電極１５をｎ電極側に設けられた第１の領域（第１の電極１６）とｎ電極１４から離れて設けられた第２の領域（第２の電極１７）との２つの領域に分けた形態である。第１の領域（第１の電極１６）は第１の直線６０と第２の直線７０を含む領域となり、第２の領域（第２の電極１７）は矩形の発光素子のｎ電極１４に沿った一辺と対向する一辺に沿った領域となる。このようにｐ電極１５が２つからなることで、輝度もしくは光出力の異なる発光面を持つ光源装置を得ることができる。また規格に適合した車両用前照灯として用いることができる。
【００３１】
図３は、ｐ電極１５を、ｎ電極側にかつ第２の直線７０の一端が、第１の直線６０の一端と交差する位置に対向して設けられた第１の領域（第１の電極１６）と、矩形の発光素子のｎ電極１４に沿った一辺に対して隣接する一辺と対向する一辺の２つの辺に沿った第２の領域（第２の電極１７）と、矩形の発光素子のｎ電極１４に沿った一辺に対して隣接する他方の一辺と対向する一辺の２つの辺に沿った第３の領域（第３の電極１８とする）との３つの領域に分けたものである。図３の形態では、第１の直線６０はｐ電極１５の第１の領域（第１の電極１６）と第２の領域（第２の電極１７）とのそれぞれに含まれ、また第２の直線７０はｐ電極１５の第１の領域（第１の電極１６）と第３の領域（第３の電極１８）とのそれぞれに含まれて設けられてなるが、少なくとも第１の領域（第１の電極１６）が、第２の直線７０の一端が、第１の直線６０の一端と交差する位置に対向して設けられている。また第１の領域の外形（つまり第１の電極１６の外形）は、第１及び第２の直線と、さらには第２の領域（第２の電極１７）と第３の領域（第３の電極１８）に沿った曲線とからなる。
【００３２】
図４は、図３の形態と同様に、第１から第３の３つの領域（３つの電極）に分けたものであり、第１の領域（第１の電極１６）の外形が第１及び第２の直線と、第２の領域（第２の電極１７）と第３の領域（第３の電極１８）に沿った直線とからなる。
【００３３】
図５は、ｐ電極１５を、ｎ電極側にかつ第２の直線７０の一端が第１の直線６０の一端と交差する位置に対向して設けられた第１の領域（第１の電極１６）と、矩形の発光素子のｎ電極１４に沿った一辺に対して隣接する一辺と対向する一辺の２つの辺に沿った第２の領域（第２の電極１７）と、矩形の発光素子のｎ電極１４に沿った一辺に対して隣接する他方の一辺と対向する一辺の２つの辺に沿った第３の領域（第３の電極１８）と、さらに第１から第３の領域よりもｎ電極１４から離れて設けられた第４の領域（第４の電極１９とする）との４つの領域に分けたものである。
【００３４】
これら示したように、複数の領域に分割された電極を形成する、とくにその電極をｐ電極１５とすることで、特定のパターン、特に車両用配光パターンと略相似な形状で形成されたｐ電極１５に、光出力の高い領域と低い領域を形成することができる。さらにｐ電極１５のそれぞれの電極同士の間隔、つまり１つの電極と隣接する電極との距離が、５０μｍ以下にすることが好ましい。距離が大きいほど配光パターンの内部の一部において輝度、光出力が低下してしまい好ましくない。５０μｍ以下にすることで、所望の配光パターンが得られ、輝度、光出力の制御もしやすい発光素子となる。下限値は特に限定するものではないが、パターニング精度を考慮すると、２μｍ以上であることが好ましい。
【００３５】
本発明の発光素子を光源装置として用いる場合、ｐ電極１５に光出力の高い領域と低い領域を設けるための具体的構成としては、複数の電極からなるｐ電極１５のそれぞれに電流制御手段を設けることや、それぞれの電極にパルス電流を投入してディーティー比で階調表示することにより、光出力の高い領域と低い領域を設けることで実現できる。さらには、電極の材料や膜厚をそれぞれ異ならせて各電極の導電率を変えること、また各電極とｐ型半導体層との接触抵抗をそれぞれ異ならせることで実現できる。そしてこれら具体的構成を独立で設けてもよく、組み合わせて設けてもよい。なかでも複数の電極からなる各電極のそれぞれに電流制御手段を設けることおよびパルス電流を投入することでは、発光素子の各電極はパターニング技術を用いることで、同時成膜ができ、生産性の面で好ましいとともに、それぞれ独立して輝度や光出力を変えることが可能となる。また複数の電極からなる各電極の導電率を変えること、またｐ型半導体層との接触抵抗を異ならせることでは、電流制御手段が１つで、発光面に高輝度や光出力の高い領域を設けることができるので、発光素子を簡便に作製でき好ましい。
【００３６】
本発明のｐ電極１５は、ｐ型半導体層１３に接して、ｐ型半導体層表面の略全面に設けられる。さらに接するｐ型半導体層１３と良好なオーミック性を示し、また密着性のよいものが用いられる。また光源装置として発光素子を台座に実装したときの形態によって、主に２つの形態をとりうる。一方はｐ電極側を光取り出し面とし、発光素子としてｐ電極１５と反対側の面を実装面として台座に実装する場合（以下、同意でフェイスアップ実装とすることがある）、少なくともｐ電極１５は発光素子の発光波長の光に対して透光性を有することが必要である。他方はｐ電極側を実装面として台座に実装し、発光素子としてｐ電極１５と反対側の面を光取り出し面とする場合（以下、同意でフェイスダウン実装とすることがある）、ｐ電極１５は特に限定されるものではないが、好ましくは少なくとも発光波長の光に対して反射率の高い材料を設ける。この反射率の高い材料は、反射特性を高めるために少なくとも５００Å以上あればよい。
【００３７】
また本発明のｐ電極は、発光素子を台座にフェイスアップ実装する場合、半田を溶融させたりしてボンディングすることがある。このワイヤボンディングのためにワイヤボンディング部として、ｐ電極の上にさらにｐパッド電極を設けることがある。ｐパッド電極を設ける場合、ｐ電極はｐオーミック電極とし、ｐオーミック電極上にｐパッド電極を設けて、ｐパッド電極によりワイヤボンディングがなされることとなる。このようなパッド電極は、フェイスダウンにおいては設けてもよく、設けなくてもよい。  本発明の発光素子は、特にｐ電極１５とｎ電極１４を同一面側に有する場合、ｐ型半導体層１３の一部をエッチングなどによって、ｎ型半導体層１１を露出させ、その露出されたｎ型半導体層表面にｎ電極形成領域を有する。ｎ電極形成領域には、ｎ電極１４が形成される。好ましくは、ｎ電極形成領域は、少なくとも発光面に形成された第１の直線６０と第２の直線７０に対向した位置に形成する。つまり、発光面に形成された第１の直線６０と第２の直線７０に沿って、ｎ型半導体層１１が露出され、ｎ電極形成領域が形成される。このように、ｎ電極形成領域を第１の直線６０と第２の直線７０に対向して設けることで、矩形の発光素子が容易に得られる。ｎ型半導体層１１とｐ型半導体層１３を設けた発光素子は、ウエハ単位でｎ型半導体層１１とｐ型半導体層１３を公知の方法で気相成長させ、ダイシングやスクライブ、レーザスクライブや半導体層のヘキ開性を用いてチップ単位に分離して完成するが、矩形であることでチップ単位に分離しやすく、製造工程が容易となりまた歩留まりよく得ることができるからである。さらには、本発明の光源装置は、発光面が均一となることが好ましいが、同一面側にｐ電極１５とｎ電極１４を形成する場合、ｎ型半導体層１１とｐ型半導体層１３との間に流れる電流において、電流密度は均一になりにくく、発光面に対向する発光層１２はｎ電極１４に近い側が電流密度が他より高くなりやすい傾向にある。そこで、発光層１２の第１及び第２の直線側に（第１の直線に対向して）ｎ電極１４を設けることで、第１及び第２の直線側の光出力を高くなりやすい傾向になる。つまり、本発明の１つの目的である光出力の高い領域を得られやすい傾向になる。このようにｎ型半導体層１１とｐ型半導体層１３との間にある発光層１２の面内において、電流密度が不均一となることを積極的に利用することができる。しかしながらこれを積極的に利用する必要はなく、たとえば光源装置を駆動させ、もしくは発光素子を発光させた瞬間において、優先的に第１及び第２の直線側に電流が流れ発光する。つまり車両用の前照灯であって、ヘッドランプとして用いると、照射する際のもっとも遠い位置に相当するカットライン側（第１の直線６０が水平カットライン８０に、第２の直線７０が斜めカットライン９０に対応する）が優先的に発光されることになり、遠い位置を照射するまでの時間を短くすることができるので好ましい。また車両用前照灯以外に用いる場合も、最も遠い位置に相当する側が優先的に発光されることになるので好ましい。
【００３８】
またさらに本発明のｎ電極１４を形成するｎ電極形成領域は、矩形の発光素子の、第１の直線６０に対向する１つの辺である第１の辺に沿って有する。これにより第１の直線６０および第２の直線７０を有する発光面を有する発光素子として、矩形の発光素子を用いる場合にさらに好ましいｎ電極１４が形成できる。ちなみに、矩形の発光素子を用いる場合、第１の直線６０は発光素子の第１の辺に平行となり、発光素子の外形から特定することもできる。また、第１の直線６０と第２の直線７０側にｎ電極１４を形成するので、第１の直線側と第２の直線側とでｎ電極１４を分けて見たとき、ｎ電極１４の面積は第２の直線側が小さく、第１の直線側が大きくなる。このとき第２の直線側のｎ電極１４の面積を電流が流れる程度まで小さくしても、第１の直線側のｎ電極１４はｎ型半導体層１１と十分な接触面積を確保することができるので、ｎ電極１４がｎ型半導体層１１から剥がれる（電極剥がれ）ことの発生率を低減することができるとともに、発光素子の小型化が実現可能となる。さらには、発光素子を台座に実装した光源装置において、実装する際のｎ電極側実装面を十分確保することができる。つまり第１の直線側のｎ電極１４に少なくとも実装面を設ける。先に述べたフェイスアップ実装の場合、特に有効で、半田を溶融させたりしてワイヤをボンディングする為、ワイヤボンディングのための領域をｎ電極１４に設けることが可能となる。第１の直線側にワイヤボンディング部が設けられてなることで、矩形の発光素子であり、発光面として第１の直線６０及び第２の直線７０を有する発光素子を、小型化できまたワイヤボンディングも剥がれにくい信頼性の高い光源装置を得ることができる。ここでワイヤボンディング部として、ｎ電極１４にはｎパッド電極をさらに設けることがある。ｎパッド電極を設ける場合、これまでに用いたｎ電極１４は、特にｎ型半導体層１１と良好なオーミック特性がえられるｎオーミック電極とし、ｎオーミック電極上にｎパッド電極を設けて、ｎパッド電極によりワイヤボンディングがなされることとなる。また先に述べたフェイスダウン実装の場合は、共晶半田などにより台座に実装され光源装置となるが、この場合も十分な実装面積が得られ、剥がれ低減の効果がある。本発明で用いる台座とは、発光素子を備えたパッケージなどを含み、発光素子のｎ電極１４とｐ電極１５が電気的に接続されてなり、外部の電流投入手段にまで電気的に接続するためのものあり、本発明の光源装置としての構成の１つである。
【００３９】
またさらに本発明のｎ電極１４を形成するためのｎ電極形成領域は、矩形の発光素子の、第１の直線６０に対向する１つの辺である第１の辺に隣接する２つの辺である第２の辺と第３の辺に沿って線状延在部を有することが好ましい。これにより、ｎ型半導体層１１とｐ型半導体層１３との間の発光層１２の面内に均一な電流が流れやすくなる。したがって、発光層１２における発光ムラをなくすことができる。本発明では特に光出力の高い領域と低い領域を設けているが、特に光出力の低い領域において発光ムラがなくなり好ましい。このように少なくとも第２の辺と第３の辺に沿って設ける線状延在部の形態としては、図６〜９が挙げられる。図６は第２の辺と第３の辺に沿って線状延在部が設けられ、ｎ電極形成領域にｎ電極１４が形成されてなる。図７は図６と同様に第２の辺と第３の辺に沿って線状延在部が設けられた形態で、図８は第２の辺と第３の辺に沿った一部に線状延在部が設けられた形態である。さらに図９は第２の辺と第３の辺と、さらには第２の辺に設けられた線状延在部の先端と第３の辺に設けられた線状延在部の先端とを結んだ線状延在部が設けられてなり、いいかえれば第１の辺に対向する発光素子の第４の辺に沿って線状延在部が設けられた形態である。発光素子を最も小型化できるという点では図６と図７の形態が、発光層１２に最も均一に電流が流れるという点では図９の形態が好ましい。またこれら線状延在部に設けるｎ電極５０は、第１の辺に沿って形成されたｎ電極１４に対して補助的に働くものであり少なくとも電流が流れる程度に形成すればよい。線状延在部は、線の幅が２〜２００μｍの範囲で設けることが好ましく、たとえば２０μｍで設ける。線状延在部に密着性よくまた等間隔で安定したｎ電極１４が形成でき好ましい。
【００４０】
またさらに本発明のｎ電極５０を形成するためのｎ電極形成領域は、線状延在部に連続したｎ型半導体層側面を含むことが好ましい。特に基板上に、ｎ型半導体層１１とｐ型半導体層１３を設けた発光素子は、ウエハ単位でｎ型半導体層１１とｐ型半導体層１３を公知の方法で気相成長させ、ダイシングやスクライブ、レーザスクライブや半導体層のヘキ開性を用いてチップ単位に分離して完成するので、チップ単位に分離した際には、ｎ型半導体層１１の側面が露出された状態となる。側面が露出されることは、短絡の問題があるが、これは絶縁膜を表面から側面に渡って形成することで問題は回避される。しかしながら、発光層１２から出された光は発光面から出されるだけでなく、半導体層および基板内部を伝播し、発光素子の側面から出されることがある。発光面に対して微量な光であれば大きな問題はないが、本発明は特定の配光パターンを得る事が１つの効果であり、側面から光が出ないようにすることがさらに好ましい。そこで、ｎ電極５０を線状延在部から連続したｎ型半導体層側面まで設けることで、側面から光が出ることを抑えることができる。このｎ電極５０は、線状延在部からｎ型半導体層側面、さらには基板に接するまで設ける。また、側面にｎ電極１４を設けることで、ｎ型半導体層１１とｎ電極１４との接触面積を大きくでき、駆動電圧を低くすることができるとともに、線状延在部に設けたｎ電極５０をｎ型半導体層１１から剥がれにくくすることができる点でも好ましい。このようにｎ電極５０を線状延在部から連続したｎ型半導体層側面まで設けた形態としては、図７〜９が挙げられる。特に図６に対して図７のようにすることで、側面にｎ電極１４を設けた効果が顕著に現れる。
【００４１】
また、本発明において、第２の直線７０の一端が、第１の直線６０の一端と交差した領域においては、ｎ電極形成領域は鈍角をなし、ｐ電極の第１の電極１６とｎ電極１４とはそれぞれ角部を有する。両電極が角部を有するので電流が集中しやすい領域になり、輝度または光出力の制御が困難になる傾向にあるが、ｎ電極形成領域はｐ型半導体層１３をエッチングしてｎ型半導体層１１を露出して形成するので、エッチング深さがｐ電極１５やｎ電極１４をパターニングしてエッチングする深さより深くなる。エッチングが深くなると、角部は面取りされる傾向にあり、ｎ電極形成領域は角部がなくなるか、少なくともｐ電極１５とｎ電極１４の角部と異なる形状となる。これを模式的に示した図が図１１になるが（図８ではｐ電極１５のうち第１の電極１６に角部を有する）、これにより両電極が角部を有していても電流が集中することがないので、輝度または光出力の制御が容易な独特の配光パターンを有する発光素子、しいては光源装置を得ることができる。
また本発明の光源素子に用いる発光素子としては、発光素子から照射される光を励起源とする蛍光体を備えることが好ましい。蛍光体を設けることにより、発光素子が発光した光と、蛍光体が発光した光とを互いに補色させることができる。例えば、発光素子からの光とそれによって励起され発光する蛍光体の光とが、それぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青色系）に相当する場合に、それぞれの光を混色させることができる。その結果、所望の白色を呈する光源装置が得られ、車両用前照灯にも十分適用可能となる。蛍光体が具体的に形成される場所は、所望の白色を呈する光源装置が得られれば、いずれに設けてもよく、たとえば発光素子が封止又はモールドされる場合には、その封止部材又はモールド部材表面に形成してもよく、また光源装置として用いる場合、発光素子から光取り出し側への光路上であり、視認上混色が確認できればどこに形成してもよい。好ましくは発光素子に備えられており、さらにはｐ電極１５の表面に設けることが好ましい。蛍光体がｐ電極の表面に設けられることで、輪郭の鋭い配光パターンを得ることができる。発光素子から発光した光は蛍光体を通過することで、光の吸収が、場合によっては散乱が起こるので、発光面から離れて蛍光体を設けるとｐ電極の表面（つまり発光素子の発光面）に設けた場合より輪郭がぼやける傾向にあるからである。また基板を備えて基板側から光を出す発光素子を用いる場合は基板表面に設けてもよく、これによっても輪郭の鋭い配光パターンを得ることができる。さらには、光出力の高い領域と低い領域を有する発光面を有する発光素子において、ｐ電極の表面に蛍光体を設けることで、これら領域が的確に対応した配光パターンを得ることが可能となる。
【００４２】
さらに本発明では、発光素子が蛍光体を備えることで、異なる種類の蛍光体を備えることや、異なる量の蛍光体を備えることができる。つまり複数に分割されたｐ電極のそれぞれに蛍光体を塗り分けることができる。たとえば、白色の光源装置を得る場合、演色性の高い領域と低い領域を、蛍光体の種類を変えることで容易に得ることができる。また光出力の高い領域と低い領域を、蛍光体の種類を変えることで容易に得ることができる。第１の電極１６と第２の電極１７を設けて第１の電極１６からの光出力を他より高くする構成と組み合わせることで、さらに光出力差を得ることが可能となる。さらには光出力の高い領域と低い領域とを白色で設けるときに、光出力の高い領域に蛍光体を多く塗布し、光出力の低い領域に蛍光体を少なく塗布することでもできる。これにより、発光面において、均一な白色発光が得られる。またｐ電極の全面に、光出力の低い領域に好ましい厚さの蛍光体を塗布し、光出力の高い領域にのみ、さらに蛍光体を塗布し、光出力の高い領域に好ましい厚さとすることなども可能である。
【００４３】
本発明で蛍光体の形成方法としては塗布のほか、種々の公知の形成方法を用いることができる。さらに本発明の蛍光体は、半導体層表面に有すればよく、たとえば半導体層表面に介在層を介して蛍光体を有してもよく、さらに蛍光体の表面に別の層が形成されていてもよい。
さらに本発明の発光素子または光源装置には、以下のような構成を付加することができる。
本発明について、斜めカットラインを以下のようにすることもできる。
斜めカットラインの他端が、水平カットラインに平行か又は逆斜め方向に延びるカットラインに結合する。また斜めカットラインの他端が、ＪＩＳ  D  ５５００における配光測定点表示のH-Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、−１５°≦H≦−１°かつV＝１°で表される直線に結合する。
【００４４】
本発明について、光源装置は以下のようにすることが好ましい。
発光素子が台座上に実装されてなり、異なる形状及び／又は異なる大きさの発光素子を含んで複数個配列されてなる。
光源装置を前照灯として用いる場合、光源装置は、発光素子の発光面が鉛直方向と平行に配置され、かつ該発光面の正面又は背面に、前記発光面上に焦点を有する放物面を有する反射部材が配置されて構成される。
【００４５】
また光源装置を前照灯として用いる場合、光源装置は、発光素子に対して反射部材と異なる側に、さらに、発光面上に焦点を有するレンズが配置されてなる。
また光源装置を前照灯として用いる場合、光源装置は、発光素子の発光面が鉛直方向と平行に配置され、かつ該発光面の正面に、前記発光面上に焦点を有するレンズが配置されて構成される。
本発明は、以下のような蛍光体を備えた発光素子を用いることが好ましい。詳しくは、相関色温度と演色性について特化した構成を備えるものである。
相関色温度についての好ましい形態を示す。
車両用配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方向側であって、中心線の上部に略対応する位置の発光素子が、他の位置の発光素子よりも高い相関色温度を有するような蛍光体を備える。
さらに車両用配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方向側であって、中心線の上部に略対応する位置の発光素子が、他の位置の発光素子よりも高いＣＩＥ色度座標のｙ値を有するような蛍光体を備える。
また車両用配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方向側であって、中心線の上部に略対応する位置が、ＪＩＳ  D  ５５００における配光測定点表示のH-Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）における点H=−２°かつV＝−１°の±１°の領域に対応する位置である。
【００４６】
以上のような相関色温度についての構成を備えることが好ましい。ここで、相関色温度とは、光の色味によって段階わけされ、ケルビン（Ｋ）で表される単位を意味し、黄色→白色→青味がかった色の順で相関色温度が高くなる（（株）オーム社、「蛍光体ハンドブック」、ｐ４２９参照）。なお、車両用前照灯として要求のある電球色（２８００Ｋ〜３２００Ｋ）に関しては、相関色温度が高い方が輝度が高い。ＣＩＥ色度座標とは、着色が標準イルミナントＣ又はＤ６５で照明された表面色のそれぞれの色度座標におけるおよその色を表すＣＩＥ１９３１ｘｙｚ表示系の色度図である（（財）東京大学出版会発行、「新編色彩科学ハンドブック（第２版）」、口絵及びｐ１０９参照）。したがって、上述した位置の発光素子を、高い相関色温度、高いＣＩＥ色度座標のｙ値及び／又は高い光出力を有するものとするために、他の領域に配置する発光素子よりも、高い相関色温度、高いＣＩＥ色度座標のｙ値及び／又は高い光出力を有する発光素子を配置してもよいし、発光素子に後述するような蛍光体を組み合わせてもよい。また、高出力を得るためには、発光素子を構成する半導体の組成、膜厚、層構造、半導体へのドーピング濃度、電極材料、電極構造等の種々の要件を適宜調整してもよい。
【００４７】
次に演色性についての好ましい形態を示す。
車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置の発光素子が、他の位置の発光素子よりも高い演色性を有するような蛍光体を備える。
【００４８】
さらに車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置の発光素子が、他の位置の発光素子よりも長いピーク波長を有する。
また車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置が、一方向側の水平カットラインの延長線よりも上の領域である。
また車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置が、該車両用配光パターンの他方向側端部から、車両用配光パターン長の１／４〜１／２の範囲内に位置する。
また車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置が、ＪＩＳ  D  ５５００における配光測定点表示のH-Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、H=−１．５〜−７．５°かつ０°＜V≦１．５°の領域に対応する位置である。
【００４９】
以上のような演色性についての構成を備えることが好ましい。ここで上記構成についてもう少し詳しく説明する。
【００５０】
演色性については、配光パターンのうち、高演色性を有する領域を設けることが好ましい。特に、車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置、すなわち、道路上において歩行者又は道路標識を照らす位置が、他の位置よりも高演色性であることが好ましい。このような配光パターンにおける位置は、一方向側の水平カットラインの延長線よりも上の領域、さらに車両用配光パターンの他方向側端部から、車両用配光パターン長の１／４〜１／２の範囲内とすることができる。
【００５１】
また、これは別の観点から、上述したH−VグラフにおけるH=−１．５〜−７．５°かつ０°＜V≦１．５°の領域に対応する位置としてもよい。
【００５２】
ここで演色性とは、ある光源によって照明された物体の色の見え方を左右するその光源の性質を意味し、演色性が高いとは、一般に、太陽光によって照射された物体の色の見え方に限りなく近い性質を意味する（（株）オーム社、「蛍光体ハンドブック」、ｐ４２９参照）。演色性は、発光素子に、後述する蛍光体を組み合わせて用いることにより、高めることができる。
【００５３】
また、上述の位置に対応する発光素子として、他の位置の発光素子における発光光よりも長いピーク波長を有するためには、発光素子を構成する半導体の組成、膜厚、層構造、ドーピング濃度、電極材料、電極構造等の種々の要件を適宜調整するか、ピーク波長を長くし得る蛍光体を組み合わせることが適当である。
【００５４】
以上のように、蛍光体について、相関色温度と演色性について特化した好ましい構成を説明したが、これらは組み合わせてもよい。つまり、本発明の光源装置においては、車両用配光パターンの所定の部分、つまり、配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方向側であって、中心線の上部に略対応する位置（例えば、道路上において正面の路面を照らす位置）が高輝度であるのみでもよいし、配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置(例えば、道路上において歩行者又は道路標識を照らす位置)が高演色性を有するのみでもよいが、両者を組み合わせて高輝度及び高演色性を有することが好ましい。
【００５５】
次に本発明の発光素子について、具体的に説明する。
【００５６】
発光素子は、通常基板上に形成されており、この基板上に、ｎ型半導体層、発光層（活性層）及びｐ型半導体層が順に積層され、ｎ型半導体層にｎ電極１４が、ｐ型半導体層にｐ電極が備えられてなる。なお、発光層は有しないｐｎ接合構造であってもよい。またｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層は、少なくとも一層（例えば、発光層）が窒化物半導体層から構成されている。これらの全ての層が窒化物半導体層からなることが好ましいが、窒化物以外の半導体層を含んでいてもよい。また、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層は、積層構造のみならず、横方向に接合されていてもよく、これらを組み合わせたものでもよい。発光素子は、ＭＩＳ構造、ｐｎ接合構造、ホモ接合構造、ヘテロ接合構造（ダブルヘテロ構造）、ＰＩＮ構造等の種々の構造であってもよく、ユニポーラ素子にも適用できる。特に、第１及び２導電型層が互いに異なる導電型層となるｐｎ接合構造等であり、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層が発光層を挟む構造であるものが好ましい。更に加えて、基板を有しない構造であってもよく、ｎ型半導体層とｐ型半導体層が逆の順序で積層されていてもよい。またｎ型半導体層とｐ型半導体層とは、それぞれ複数の層が積層されていてもよい。
【００５７】
このような発光素子は、例えば、４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度、好ましくは４６０ｎｍ〜４７０ｎｍ程度、さらに好ましくは４６０ｎｍ程度をピーク波長とし、紫外光から可視光において強い発光を示す。また、後述するような蛍光体を用いて蛍光体を形成することにより、効率良く励起できる比較的短波長の光を、効率よく発光することができる。
【００５８】
基板としては、特に限定されるものではなく、半導体層を積層させることができるものであればよい。例えば、積層構造の成長方法に用いる基板、特にエピタキシャル成長用の基板としては、窒化物半導体と異なる材料の異種基板として、Ｃ面、Ｒ面及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板；窒化物基板として、ＧａＮ、ＡｌＮ等の窒化物半導体基板等が挙げられる。なかでも、サファイア、スピネル基板を用いることが好ましい。また成長用の基板以外に、成長後に張り合わせた導電性を有するＣｕ−Ｗなどの基板やＳｉなどの半導体の基板を用いてもよい。
【００５９】
なお、基板は、基板上に下地層などが形成されたものを用いてもよい。下地層としては、特にその上に形成される半導体層に対して異種基板を用いた場合、例えば、結晶核形成層及び核成長層として、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）を低温（２００〜９００℃）で成長させた低温成長バッファ層と、その上に形成される単結晶かつ高温成長層とからなるバッファ層等が挙げられる。膜厚は、例えば、５０Å〜０．１μｍ程度が挙げられる。また、ＥＬＯ(Epitaxial Lateral Overgrowth)として知られるような層を設けてもよい。つまり、基板上又は下地層上に、島状部（凸部、マスク開口部）などの成長部を他の領域に比べて優先的又は選択的に成長させて、各選択成長部が横方向に成長して接合、会合することで層を形成するような成長層を設けてもよい。これにより結晶性、特に結晶欠陥を低減させた素子構造を得ることができる。下地層は、発光素子構造として動作部に含めてもよいが、通常、発光素子構造の成長用のためにのみ用いられて、発光素子として機能しない非動作部として設けられる。
【００６０】
窒化物半導体層としては、ＧａＮ、ＡｌＮもしくはＩｎＮ又はこれらの混晶であるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体等が挙げられる。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体としては、例えば、ＩｎαＡｌβＧａ１−α−βＮ（０≦α、０≦β、α＋β≦１）、ＩＩＩ族元素の一部又は全部をボロンで置換したもの、Ｖ族元素として窒素の一部をＰ、Ａｓ、Ｓｂで置換したもの等が挙げられる。なお、その他、半導体層として、ＩｎＡｌＧａＰ系材料、ＩｎＰ系材料、ＡｌＧａＡｓ系材料又はこれらの混晶材料等を用いてもよい。
【００６１】
窒化物半導体層は、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）等の種々の方法で形成することができる。なかでも、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥにより形成することが好ましい。
【００６２】
窒化物半導体層は、アクセプター又はドナーとして機能するドーパントを添加することにより、各導電型の窒化物半導体層を形成することができる。ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ等のＩＶ族又はＶＩ族元素を用いることができる。なかでも、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎが好ましく、Ｓｉがより好ましい。ｐ型ドーパントとしては、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａなどが挙げられる。なかでも、Ｍｇが好ましい。なお、窒化物半導体層は、ドーパントをドープしない無添加のままであってもｎ型半導体層として機能させることができる。また、第１導電型層及び第２導電型層は、部分的にアンドープの層、半絶縁性の層を含んでいてもよい。
【００６３】
第１導電型層として、ｎ型半導体層は、いずれかの導電型のドーパントを含有させ、電極との接続と活性層（発光層）へのキャリアの供給、拡散とを実現するような層構造を有している。特に、電極との接続領域から発光層の直下にわたって、キャリアを面内に拡散して供給する層（コンタクト層）には、他の領域より高濃度にドープされることが好ましい。また、このようなキャリアの供給及び面内拡散層（コンタクト層及びその近傍層）の他に、積層方向において発光層へキャリアを移動・供給する介在層又はｐ型半導体層のキャリアを発光層に閉じ込めるクラッド層などを、コンタクト層とは別に設けることが好ましい。このような層は、面内拡散層よりドーパントが低濃度の低濃度不純物層か、アンドープのアンドープ層か、又はこれらの層を含む多層膜により形成することができる。
【００６４】
この層により、比較的不純物濃度が高い面内拡散層による結晶性の悪化を回復し、その上に成長させる層の結晶性を良好にすることができる。また、得られた発光素子の駆動時には、高濃度の不純物を含有する層に隣接して低濃度不純物層又はアンドープ層が設けられることで、キャリアの面内拡散を促進させることができ、さらに耐圧性も向上させることができる。
【００６５】
ここで、多層膜としては、少なくとも組成の異なる２種の層を交互に積層させたような周期構造が好ましい。具体的には、Ｉｎを含む窒化物半導体層とそれとは異なる組成の層との周期構造、例えば、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ／ＩｎｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｘ＜ｙ＜１）等が挙げられる。また、組成が傾斜する構造であってもよいし、周期構造又は傾斜構造において不純物濃度を変調させた構造、膜厚を変動させた構造等であってもよい。特に、多層膜は、結晶性を考慮すると、２０ｎｍ以下の膜厚の層を積層した構造、さらに１０ｎｍ以下の膜厚の層を積層した構造であることが好ましい。
【００６６】
発光層は、ｎ型半導体層と、後述する第２導電型層としてのｐ型半導体層との間に形成されることが好ましい。特に、Ｉｎを含む窒化物半導体（例えば、ＩｎＧａＮ等）を発光層に用いると、Ｉｎの混晶比を変化させることにより、発光波長を紫外域から可視光（赤色、緑色、青色）の領域において調整することができ、さらに良好な発光効率が得られる。また、ＧａＮ、ＡｌＧａＮなどのＩｎＧａＮよりも高バンドギャップの材料を用いることにより、紫外域において発光するものが得られる。
【００６７】
さらに、発光層（活性層と称することがある）は、量子井戸構造の活性層を用いることが好ましい。例えば、井戸層が１つの単一量子井戸構造、さらに好ましくは、複数の井戸層が障壁層を介して積層した構造の多重量子井戸構造である。井戸層は、ＩｎＧａＮ層を用いるものが好ましく、障壁層として、井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きくなるような層、例えばＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等を設けることが好ましい。井戸層及び障壁層の膜厚は、３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下であり、特に井戸層は１０ｎｍ以下とすることで、量子効率に優れた発光層が得られる。井戸層及び障壁層は、各導電型層のドーパントがドープされていてもよいし、ドープされていなくてもよい。
【００６８】
第２導電型層としてｐ型半導体層は、キャリアを発光層に閉じ込めるクラッド層、電極と接続されるコンタクト層を設けることが好ましい。特に、発光層上にクラッド層、その上にコンタクト層を設け、コンタクト層に、ドーパントを高濃度にドープすることが好ましい。
【００６９】
クラッド層は、Ａｌを含む窒化物半導体、さらにＡｌＧａＮ層を用いることが好ましい。さらにクラッド層は、発光層に近接又は接触して形成されることにより、発光層の効率を高めることができる。
【００７０】
また、コンタクト層とクラッド層との間にそれらの層より低濃度の不純物層を介在させることにより、耐圧性に優れた素子を得ることができる。
【００７１】
さらに、コンタクト層を高濃度にドープすることにより、結晶性を改善することができる。コンタクト層は、電極を接続する領域の下方において発光するため、その面内でキャリアを拡散させる層としても機能し得る。また、電極により面内での電流拡散として機能させることで、窒化物半導体における低い移動度のｐ型キャリアの拡散を補助することができる。さらに、コンタクト層の膜厚を他の層（クラッド層、介在低濃度層）よりも小さくし、他の層よりも高濃度に不純物ドープすることにより、高キャリア濃度の層を形成して、電極からのキャリアの注入を効率的に行うことができる。
【００７２】
第１導電型層に備えるｎ電極１４及び第２導電型層に備えるｐ電極１５は、それぞれ、ｎ型半導体層及びｐ型は半導体層に接続して形成されるものであれば、その形状、位置、材料、膜厚等は特に限定されるものではない。
【００７３】
例えば、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層がこの順に積層されている場合には、部分的にｐ型半導体層と発光層、任意にｎ型半導体層の膜厚方向の一部が除去されることにより露出したｎ型半導体層の上面にｎ電極１４が、ｐ型半導体層の上面にｐ電極１５が形成されていることが適当である。
【００７４】
また、ｎ電極１４及びｐ電極１５は、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層に対してオーミック接触が得られる材料、例えば、アルミニウム、ニッケル、金、銀、銅、クロム、モリブデン、チタン、インジウム、ガリウム、タングステン、白金族系材料（例えば、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ等）等の金属及びＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の導電性酸化物等の単層又は積層層により形成することができる。これら電極は、例えば、５０ｎｍ〜１５μｍ程度の膜厚で形成することができる。なお、得られた発光素子の実装形態（例えば、フェイスダウン、フェイスアップ等）、発光面の方向等により、最も発光光が効率的に取り出すことができるように、ｎ電極１４及びｐ電極１５の材料を選択することが必要である。
【００７５】
ｎ電極１４及びｐ電極１５は、当該分野で公知の方法、例えば、電極材料膜を半導体層上のほぼ全面に形成した後、フォトリソグラフィ及びエッチング工程、リフトオフ法、ＥＢ法等によりパターニングすることにより形成することができる。
【００７６】
本発明においては、発光素子は、樹脂で封止又はモールドされていることが好ましい。このような構成により、発光素子の短絡等を防止することができ、発光素子が大気に覆われている場合と比べて、光の取り出し効率を高めることができる。また、発光素子に電気的接続手段としての金属ワイヤー等が接続されている場合には、それらも含めて樹脂で封止又はモールドされていることが適当である。なお、樹脂での封止等は、個々の発光素子を１つづつ行ってもよいが、複数の発光素子を所定のパターンに配列し、それらを一体的に行うことが好ましい。ここでの樹脂としては、成型のしやすさの点で、熱硬化性樹脂が有利である。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。
【００７７】
発光素子を覆う樹脂は、発光素子を中心とする半球状であることが好ましい。これにより、指向性のない発光素子を得ることができる。発光素子から発光される光に指向性がない場合には、発光素子の周辺に反射板等を配置することにより、反射板の反射面全面に均一に光が入射することとなり、所望の配光性を容易に得ることが可能となる。
【００７８】
また、発光素子は、半球状で、かつ中空のガラス又は樹脂等で覆われていてもよい。これにより、より小さな発光素子を得ることができる。つまり、ガラスや樹脂等が中空でない場合は、それら自体が凸レンズとして機能し、見かけ上光源サイズが大きくなり、反射面等に対する発光面が大きくなる。これを用いて所定の配光特性を実現させるためにはより大きな光学系が必要となる。一方、中空とすることにより、反射面等に対する発光面を比較的小さくとることができ、配光性をより制御しやくすなり、優れた配光性を得ることができる。
【００７９】
なお、発光素子は、例えば、半球状のガラス又は樹脂で発光素子が覆われ、さらにガラス又は樹脂内部がシリコーン樹脂等で覆われるように、樹脂とガラスとを又は複数の樹脂を組み合わせて用いてもよい。
【００８０】
本発明の光源装置は、発光素子の発光面が、照射対象物に対向するか、場合によっては発光面が照射対象物とは逆方向に対向するように配置されていることが好ましい。
【００８１】
上述した発光素子は、その表面に、この発光素子から照射される光を励起源とする蛍光体を備える。
【００８２】
蛍光体は、発光素子の半導体層から放出された可視光や紫外光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する、つまり、発光素子の発光層から発光された光によって励起され、波長変換した光を発光する蛍光体を、例えば、結着剤として機能する樹脂（エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ユリア樹脂等）や無機材料（ガラス、酸化珪素、酸化アルミニウム等の透光性材料）等を用いて、任意に拡散剤（チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、二酸化珪素等）を添加して、光が透過する程度に薄いドット状、層状等に形成されてなる。なお、蛍光体は、発光素子の電極又は基板上（任意に保護層等を介して）に形成してもよいし、発光素子が封止又はモールドされる場合には、その表面に形成してもよい。
【００８３】
蛍光体を設けることにより、発光素子が発光した光と、蛍光体が発光した光とを互いに補色させることができる。例えば、発光素子からの光とそれによって励起され発光する蛍光体の光とが、それぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青色系）に相当する場合に、それぞれの光を混色させることができる。その結果、白色系の混色光、高輝度を有する混色光、高演色性を有する混色光等を得ることが可能となる。特に、蛍光体自体の形状、沈降時間、蛍光体と結着剤との比率、その塗布量、塗布膜厚等を適宜調整すること、さらには発光素子の発光波長を選択することにより、白色を含め電球色など任意の色調の光を得ることができる。
【００８４】
蛍光体としては、例えば、
（１）セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＹＡＧ系蛍光体」と呼ぶ）、
（２）アルミニウム・ガーネット系蛍光体、
（３）窒化物系蛍光体、
（４）アルカリ土類金属塩系蛍光体、
（５）銅で賦活された硫化カドミ亜鉛（ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ）、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ，Ａｌ等の蛍光体、等が挙げられる。
【００８５】
（１）のＹＡＧ系蛍光体としては、例えば、（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）等が挙げられる。
【００８６】
（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、特に、高輝度で長時間使用する場合に好適である。また、励起スペクトルのピークを４７０ｎｍ付近に設定することができる。発光ピークは５３０ｎｍ付近にあり、７２０ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルが得られる。
【００８７】
この種の蛍光体としては、具体的には、以下の表２に示すものが挙げられる。
【００８８】
特に、ＹＡＧ系蛍光体は、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体を混合させることにより、ＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるが、２種類以上の蛍光体を混合することにより、所望の白色系の混色光等を得ることができる。つまり、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体を組み合わせることにより、それらの蛍光体間と発光素子とで結ばれる色度図上の任意の点の光を発光させることができる。
（２）のアルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、Ａｌを含み、かつＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一つの元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で賦活された蛍光体であり、可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。
【００８９】
ガーネット構造を有するこの種の蛍光体は、Ａｌの一部をＧａで置換することで、発光スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、発光スペクトルが長波長側へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続的に変えられるなど、窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。Ｙの置換が２割未満では、緑色成分が大きく、赤色成分が少なくなり、８割以上では、赤色成分が増えるものの輝度が急激に低下する。
【００９０】
また、励起吸収スペクトルについても同様に、ガーネット構造を有するこの種の蛍光体は、Ａｌの一部をＧａで置換することで、励起吸収スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、励起吸収スペクトルが長波長側へシフトする。蛍光体の励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長より短波長側にあることが好ましい。このように構成すると、発光素子に投入する電流を増加した場合、励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長にほぼ一致するため、蛍光体の励起効率を低下させることなく、色度ズレの発生を抑えることができる。
【００９１】
具体的には、上述したＹＡＧ系蛍光体の他、Ｔｂ２．９５Ｃｅ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｔｂ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９４Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０１Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、さらに、以下の表３に示すものが挙げられる。なかでも、Ｙを含み、かつＣｅ又はＰｒで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体が好ましい。特に、組成の異なる２種類以上の蛍光体を組み合わせて用いることが好ましい。
【００９２】
例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体は、緑色系又は赤色系に発光可能である。緑色系に発光可能な蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近であり、発光ピーク波長λｐは５１０ｎｍ付近にあり、７００ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを有する。また、赤色系に発光可能な蛍光体は、ガーネット構造であり、熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近であり、発光ピーク波長λｐは６００ｎｍ付近にあり、７５０ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを有する。
【００９３】
この蛍光体は、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色である蛍光体から発光する緑色系の光と赤色系の光と、窒化物半導体を用いた青色系の光を発光する発光素子とを組み合わせて用いることにより、所望の白色系の光を得ることができる。
【００９４】
また、この蛍光体は、放射照度として（Ｅｅ）＝０．１Ｗ・ｃｍ−２以上、１０００Ｗ・ｃｍ−２以下の発光素子と接するか、近接して配置された場合において、高効率に十分な耐光性を発揮する。
【００９５】
このような蛍光体は、以下の方法で製造することができる。
【００９６】
まず、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＧａの原料として酸化物又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。あるいは、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｂの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。
【００９７】
この原料に、フラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に入れ、空気中１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得る。
【００９８】
次に、焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥し、最後に篩を通す。
【００９９】
また、別の製造方法として、蛍光体の原料を混合した混合原料とフラックスからなる混合物を、大気中又は弱還元雰囲気中にて第一焼成を行い、次いで、還元雰囲気中にて第二焼成を行う二段階焼成法が挙げられる。ここで、弱還元雰囲気とは、混合原料から所望の蛍光体を形成する反応過程において必要な酸素量を含むように設定された弱い還元雰囲気のことをいう。弱還元雰囲気中において所望とする蛍光体の構造形成が完了するまで第一焼成工程を行うことにより、蛍光体の黒変を防止し、かつ光の吸収効率の低下を防止することができる。また、還元雰囲気とは、弱還元雰囲気より強い還元雰囲気をいう。このように二段階で焼成すると、励起波長の吸収効率の高い蛍光体が得られる。従って、このように形成された蛍光体を用いることにより、所望の色調を得るために必要な蛍光体量を減らすことができ、光取り出し効率を高めることが可能となる。
【０１００】
なお、この種の蛍光体、特に、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体を、組成の異なる２種類以上混合して用いる場合は、それぞれ独立した層によって配置させることが適当である。この場合、発光素子から光をより短波長側で吸収発光しやすい蛍光体、それよりも長波長側で吸収発光しやすい蛍光体の順に配置させることが好ましい。これにより蛍光体が効率よく光を吸収し、発光することができる。
【０１０１】
（３）の窒化物系蛍光体は、赤色系の光を発光可能な蛍光体であり、可視光、紫外線等又は他の蛍光体（例えば、ＹＡＧ系蛍光体）からの発光を吸収することによって励起され発光する。つまり、この窒化物系蛍光体は、発光素子によって発光された光（例えば、青色光）の一部を吸収して、黄から赤色領域の光を発光する。したがって、例えば、発光素子として青色の光を発するものを用いることにより、発光素子から発光された青色光と、窒化物系蛍光体による黄色から赤色光とが混色され、暖色系の白色系の混色光を得ることができる。
【０１０２】
窒化物系蛍光体は、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎから選択された少なくとも一つの元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素（Ｚ）から選択された少なくとも一つの元素で賦活された蛍光体である。なお、希土類元素であるＺとしては、Ｅｕ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｙｂのうち少なくとも１種又は２種以上が挙げられる。
【０１０３】
これらのうち、アルカリ土類金属系窒化ケイ素、例えば、一般式ＬＸＳｉＹＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）：Ｅｕ又はＬＸＳｉＹＯＺＮ（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｚ）：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ及び／又はＣａ、また、Ｘ及びＹは、それぞれ任意の数をとることができるが、特に、Ｘ＝２、Ｙ＝５又はＸ＝１、Ｙ＝７であることが好ましい。）で表される化合物が好ましい。蛍光体の組成にＳｉを用いることにより、安価で結晶性の良好な蛍光体を得ることができるからである。
【０１０４】
この蛍光体としては、例えば、Ｃａ−Ｇｅ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系（ＥｕとＥｕ以外の希土類元素で賦活されていることを意味する）、Ｓｒ−Ｇｅ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｇｅ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｇｅ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｇｅ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｇｅ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｂａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｂａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｂａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｂａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系の化合物又はこれらにＭｎが添加されたもの等が挙げられる。
【０１０５】
なかでも、Ｍｎが添加されたＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ系化合物が好ましい。
【０１０６】
具体的には、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、ＳｒＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＢａＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＭｇＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＺｎＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｂａ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ２Ｇｅ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、ＳｒＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＢａＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＭｇＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＺｎＧｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｍｇ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ１．８Ｃａ０．２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｌａ、Ｂａ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｌａ、Ｍｇ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｎｄ、Ｚｎ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｎｄ、Ｓｒ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｔｂ、Ｂａ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｔｂ、Ｍｇ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ０．８Ｃａ０．２Ｇｅ７Ｎ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｓｒ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｙ、Ｚｎ０．８Ｃａ０．２Ｓｉ６ＧｅＮ１０：Ｅｕ，Ｙ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｐｒ、Ｂａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｐｒ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｔｂ、ＢａＧｅ７Ｎ１０：Ｃｅ、さらに、以下の表４に示すもの、また、Ｍｎが添加された（ＳｒＸＣａ１−Ｘ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＳｒＸＣａ１−ＸＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＳｒＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＣａＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕで表される蛍光体を使用することができる。
【０１０７】
なお、これらの蛍光体の組成中には、Ｍｇ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｏ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていてもよい。これらの元素は、粒径を大きくしたり、発光輝度を高めたりする等の作用を有しており、特に、Ｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒ及びＮｉは、残光を抑えることができる。
【０１０８】
希土類元素は、単体、酸化物、イミド、アミド等の状態で原料中に混合される。希土類元素は、主に安定な３価の電子配置を有するが、Ｙｂ、Ｓｍ等は２価、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｔｂ等は４価の電子配置を有する。酸化物の希土類元素を用いた場合、酸素の関与が蛍光体の発光特性に影響を及ぼす。つまり、酸素を含有することにより発光輝度の低下を生じる場合もある反面、残光を短くするなどの利点もある。
【０１０９】
Ｍｎを用いると、粒径を大きくすることができ、発光輝度の向上を図ることができる。また、Ｌａを共賦活剤として使用する場合、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）は白色の結晶で、空気中に放置すると速やかに炭酸塩に代わるため、不活性ガス雰囲気中で保存することが好ましい。Ｐｒを共賦活剤として使用する場合、酸化プラセオジム（Ｐｒ６Ｏ１１）は、通常の希土類酸化物Ｚ２Ｏ３と異なり、非化学量論的酸化物で、プラセオジムのシュウ酸塩、水酸化物、炭酸塩などを空気中で８００℃に加熱するとＰｒ６Ｏ１１の組成をもつ黒色の粉体として得られる。Ｐｒ６Ｏ１１はプラセオジム化合物合成の出発物質となり、高純度のものが市販されている。
【０１１０】
ユウロピウム（Ｅｕ）は、発光中心として用いられ、主に２価と３価のエネルギー準位をもつ。本発明の蛍光体は、賦活剤として、Ｅｕ２＋が用いられる。Ｅｕ２＋は、酸化されやすく、３価のＥｕ２Ｏ３の組成で市販されている。しかし、市販のＥｕ２Ｏ３では、Ｏの関与が大きく、良好な蛍光体が得られにくい。そのため、Ｅｕ２Ｏ３からＯを、系外へ除去したものを使用することが好ましい。また、ユウロピウム単体、窒化ユウロピウムを用いることが好ましい。但し、Ｍｎを添加した場合は、その限りではない。
【０１１１】
添加物であるＭｎは、Ｅｕ２＋の拡散を促進し、発光輝度、エネルギー効率、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。Ｍｎは、原料中に含有させるか、又は製造工程中にＭｎ単体もしくはＭｎ化合物を含有させ、原料と共に焼成する。但し、Ｍｎは、焼成後の基本構成元素中に含有されていないか、含有されていたとしても当初の含有量と比べて少量である。これは、焼成工程において、Ｍｎが飛散したためであると考えられる。
【０１１２】
（３）の窒化物系蛍光体のうち、（ＳｒＸＣａ１−Ｘ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（但し、Ｍｎ、Ｏが含有されている）の製造方法を説明する。
【０１１３】
まず、原料のＳｒ、Ｃａを粉砕する。原料のＳｒ、Ｃａは、単体を使用することが好ましいが、イミド化合物、アミド化合物などの化合物を使用してもよい。原料のＳｒ、Ｃａは、アルゴン雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。粉砕により得られたＳｒ、Ｃａは、平均粒径が約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。Ｓｒ、Ｃａの純度は、２Ｎ以上であることが好ましい。より混合状態を良くするため、金属Ｃａ、金属Ｓｒ、金属Ｅｕのうち少なくとも１以上を合金状態としたのち、窒化し、粉砕後、原料として用いることもできる。
【０１１４】
原料のＳｉを粉砕する。原料のＳｉは、単体を使用することが好ましいが、窒化物化合物、イミド化合物、アミド化合物などを使用してもよい。例えば、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ（ＮＨ２）２、Ｍｇ２Ｓｉなどである。原料のＳｉの純度は、３Ｎ以上のものが好ましいが、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｇ、金属ホウ化物（Ｃｏ３Ｂ、Ｎｉ３Ｂ、ＣｒＢ）、酸化マンガン、Ｈ３ＢＯ３、Ｂ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯなどの化合物が含有されていてもよい。Ｓｉも、原料のＳｒ、Ｃａと同様に、アルゴン雰囲気中又は窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。Ｓｉ化合物の平均粒径は、約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。
【０１１５】
次に、原料のＳｒ、Ｃａを、窒素雰囲気中で、例えば、６００〜９００℃の温度範囲で約５時間窒化し、窒化物を得る。この反応式を、以下の式１及び式２にそれぞれ示す。
【０１１６】
３Ｓｒ  ＋  Ｎ２  →  Ｓｒ３Ｎ２  ・・・（式１）
３Ｃａ  ＋  Ｎ２  →  Ｃａ３Ｎ２  ・・・（式２）
Ｓｒ、Ｃａは、混合して窒化してもよいし、それぞれ個々に窒化してもよい。
【０１１７】
原料のＳｉを、窒素雰囲気中、例えば、８００〜１２００℃の温度範囲で約５時間窒化し、窒化物を得る。この反応式を、以下の式３に示す。
【０１１８】
３Ｓｉ  ＋  ２Ｎ２  →  Ｓｉ３Ｎ４  ・・・（式３）
Ｓｒ、Ｃａの窒化物及び窒化ケイ素は、高純度のものが好ましいが、市販のものを使用してもよい。
【０１１９】
Ｓｒ、Ｃａ又はＳｒ−Ｃａの窒化物及びＳｉの窒化物を、それぞれ、アルゴン雰囲気中又は窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕する。また、同様に、Ｅｕの化合物であるＥｕ２Ｏ３を粉砕する。Ｅｕの化合物として、酸化ユウロピウムを使用するが、金属ユウロピウム、窒化ユウロピウムなど、さらにはイミド化合物、アミド化合物を用いてもよい。酸化ユウロピウムは、高純度のものが好ましいが、市販のものを使用してもよい。
【０１２０】
粉砕後のアルカリ土類金属の窒化物、窒化ケイ素及び酸化ユウロピウムの平均粒径は、約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。
【０１２１】
なお、原料中には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｏ、Ｎｉ、ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３からなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていてもよい。また、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂ等の上記元素を以下の混合工程において、配合量を調節して混合してもよい。これらの元素は、単体であってもよいし、化合物の形態であってもよい。例えば、Ｈ３ＢＯ３、Ｃｕ２Ｏ３、ＭｇＣｌ２、ＭｇＯ・ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、金属ホウ化物（ＣｒＢ、Ｍｇ３Ｂ２、ＡｌＢ２、ＭｎＢ）、Ｂ２Ｏ３、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯなどが挙げられる。
【０１２２】
粉砕後、Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｅｕ２Ｏ３を混合し、Ｍｎを添加する。これらの混合物は、酸化されやすいため、Ａｒ雰囲気中又は窒素雰囲気中、グローブボックス内で混合する。
【０１２３】
最後に、Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｅｕ２Ｏ３の混合物をアンモニア雰囲気中で焼成する。
【０１２４】
この焼成による基本構成元素の反応式を、以下に示す。
【０１２５】
【数１】
2005159178.tif 000003
【０１２６】
焼成は、窒化ホウ素（ＢＮ）材質のるつぼ又はボート、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材質のるつぼに原料を入れ、管状炉、小型炉、高周波炉、メタル炉などを用いて行うことができる。焼成温度は、１２００〜１７００℃の範囲、好ましくは１４００〜１７００℃である。焼成は、徐々に昇温を行い、１２００〜１５００℃で数時間焼成を行う一段階焼成が好ましいが、８００〜１０００℃で一段階目の焼成を行い、徐々に加熱して１２００〜１５００℃で二段階目の焼成を行う二段階焼成（多段階焼成）でもよい。
【０１２７】
焼成により、Ｍｎが添加された（ＳｒＸＣａ１−Ｘ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕで表される蛍光体を得ることができる。ただし、各原料の配合比率を変更することにより、目的とする蛍光体の組成を変更することができる。
【０１２８】
（４）のアルカリ土類金属塩は、発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体である。例えば、ユウロピウムで賦活されたアルカリ土類金属珪酸塩等が挙げられる。
【０１２９】
アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
なかでも、ａ、ｂ、ｃ及びｄの値のうち、少なくとも一つが０．０１より大きいものが好ましい。
【０１３０】
アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のようにして製造することができる。
【０１３１】
まず、アルカリ土類金属珪酸塩として選択した組成に応じて、アルカリ土類金属炭酸塩、二酸化珪素及び酸化ユウロピウムの化学量論的量を密に混合する。
【０１３２】
次いで、蛍光体の製造に常用の固体反応で、還元性雰囲気のもと、１１００℃及び１４００℃で所望の蛍光体に変換する。この際、０．２モル未満の塩化アンモニウム又は他のハロゲン化物を添加することが好ましい。また、必要に応じて珪素の一部をゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、リンで置換してもよいし、ユウロピウムの一部をマンガンで置換してもよい。
【０１３３】
なお、アルカリ土類金属珪酸塩は、ユウロピウム及び／又はマンガンで賦活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩、Ｙ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４：Ｅｕ又はＭｅ（３−ｘ−ｙ）ＭｇＳｉ２Ｏ３：ｘＥｕ，ｙＭｎ（式中、０．００５＜ｘ＜０．５、０．００５＜ｙ＜０．５、ＭｅはＢａ、Ｓｒ及びＣａの１種以上を示す。）で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩等を組み合わせて用いてもよい。
【０１３４】
（５）の蛍光体は、赤色系の光を発光可能な蛍光体であり、波長が４００〜６００ｎｍの光によって励起されて発光する。このような蛍光体として、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ，Ａｌ等が挙げられる。
【０１３５】
（４）の蛍光体と（５）の蛍光体、つまり、ユウロピウム及び／又はマンガンで賦活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩、Ｙ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４：Ｅｕ及びＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋の１つ以上の蛍光体を組み合わせることによって、所望の相関色温度を有する発光色及び高い色再現性を得ることができる。例えば、表１に示すもの等が挙げられる。
【０１３６】
【表１】
2005159178.tif 000004
【０１３７】
なお、蛍光体は、一層構造の蛍光体層にて単独で又は２種以上を混合して用いてもよいし、二層以上が積層されてなる蛍光体にて、それぞれの層において単独で又は２種以上を混合して用いてもよい。２種以上の混合は、同系の蛍光体を組み合わせてもよいし、異なる系の蛍光体を組み合わせてもよい。このように、２種以上の蛍光体を組み合わせて用いることにより、発光素子から発光した光と、２種以上の蛍光体から発光した２種以上の光とを混色することができ、より容易に所望の混色光を得ることができる。
【０１３８】
２種以上の蛍光体を組み合わせて用いる場合には、各蛍光体から発光される光や混色光の色ムラを減少させるため、蛍光体の平均粒径及び形状が類似していることが好ましい。ここで、蛍光体の粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値である。体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により蛍光体の粒度分布を測定して得られるものである。具体的には、気温２５℃、湿度７０％の環境下において、０．０５％の濃度のヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に蛍光体を分散し、レーザ回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ａ）により、粒径範囲０．０３μｍ〜７００μｍにて測定して得られたものである。
【０１３９】
蛍光体は、ポッティング法、スプレー法、スクリーン印刷法等の当該分野で公知の方法により形成することができる。発光素子の表面に蛍光体を形成する場合、複数の発光素子を所定のパターンに配置した後、それら複数の発光素子に対して蛍光体を形成してもよいし、個々の発光素子に蛍光体を形成した後、これらの発光素子を所定のパターンに配置してもよい。なお、蛍光体は、通常、気相や液相中では自重によって沈降する。そのため、蛍光体を気相や液相中に分散させて均一にして、蛍光体を構成する成分、例えば樹脂等とともに発光素子の表面に放出させることにより、均一性の高い蛍光体層を形成することができる。また、蛍光体層は、所望に応じてこのような操作を複数回繰り返すことにより所望の膜厚で形成することができる。以下に蛍光体層を用いることがあるが、本発明は蛍光体を層で形成するのみならず島状に設けても良いし、ライン状に設けても良いが、均一性の点で蛍光体層とすることが有利である。
【０１４０】
特に、上記蛍光体を用いて、上述したように配光パターンの所定部分の輝度及び／又は演色性を高めるためには、所定の蛍光体を部分的に配置することが適当である。
【０１４１】
例えば、輝度を高めようとする領域には、上述した蛍光体のうち、（１）のＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体を形成することが好ましい。なお、（１）のＹＡＧ蛍光体を用いて輝度を高めようとする場合には、（２）〜（５）で表したような他の種類の蛍光体を組み合わせて用いると輝度が低下することがあるため、輝度を高めようとする領域には（１）の蛍光体を用いた１層のみの蛍光体層を形成することが好ましい。
【０１４２】
具体的には、（１）のＹＡＧ蛍光体は、表２に挙げられているものを選択して用いることが適当である。
【０１４３】
【表２】
2005159178.tif 000005
【０１４４】
蛍光体の使用量は、得ようとする輝度、用いた蛍光体の種類、用いた結着剤の種類及び量等によって適宜調整することができる。例えば、蛍光体の総重量に対して蛍光体を１〜９９％程度、さらに３０〜７０％程度の重量含有し、蛍光体層の膜厚を２０〜４０μｍ程度とすることが適当である。
【０１４５】
なお、この場合には、輝度を高めようとする領域以外の領域に、（２）〜（５）の蛍光体をそれぞれ１種以上選択して蛍光体層を形成することが適当である。特に、（２）の蛍光体と、（３）及び／または（４）の蛍光体とをそれぞれ１種以上選択して蛍光体層を形成することが適当であり、さらに、表３及び表４に挙げられているものを、それぞれ１種以上選択して組み合わせて用いることが適当である。この場合、これら蛍光体は、１層中に混合して用いてもよいし、それぞれ異なる層として形成してもよい。これらの蛍光体の使用量は、用いた蛍光体の種類、用いた結着剤の種類及び量等によって適宜調整することができる。例えば、表３と表４との蛍光体は、表４の蛍光体／表３の蛍光体＝０．０１〜１．０程度、さらに０．０５〜０．４０程度の重量比で用いることが適当である。また、
これを実現するために、これら蛍光体層の総膜厚は、２０〜４０μｍ程度とすることが適当である。
【０１４６】
【表３】
2005159178.tif 000006
【０１４７】
【表４】
2005159178.tif 000007
【０１４８】
ただし、例えば、４４０ｎｍよりも短い波長（例えば、紫外光）にピーク波長を有する発光素子を用いるなどの場合、予め発光素子の発光面の全てに４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度の励起光を発光し得る蛍光体を用いた蛍光体層を形成し、さらに、その上に輝度を高めるための蛍光体層を形成してもよい。
【０１４９】
また、演色性を高めようとする領域には、上述した蛍光体のうち、（２）のアルミニウム・ガーネット系蛍光体と（３）の窒化物系蛍光体、（４）及び／又は（５）の蛍光体とを組み合わせた蛍光体層を形成することが好ましい。この組み合わせとしては、例えば表３及び表４のものが挙げられる。蛍光体（２）と蛍光体（３）〜（５）とを１つの蛍光体層の中に混合して用いてもよいが、別々の蛍光体層として積層することが好ましい。なかでも、窒化物系蛍光体は、アルミニウム・ガーネット系蛍光体により波長変換された光の一部を吸収することがあるため、光の取り出し効率を考慮すると、蛍光体（３）の窒化物系蛍光体、あるいは蛍光体（４）、（５）を発光素子に近い方、蛍光体（２）のアルミニウム・ガーネット系蛍光体を発光素子に遠い方として積層することが好ましい。この場合、これらの蛍光体の使用量は、得ようとする演色性、用いた蛍光体の種類、用いた結着剤の種類及び量等によって適宜調整することができる。例えば、蛍光体（２）と蛍光体（３）〜（５）との、あるいは表３と表４との蛍光体は、表４の蛍光体（蛍光体（３）〜（５））／表３の蛍光体（蛍光体（２））＝０．０１〜１．０程度、さらに０．０５〜０．４０程度の重量比で用いることが適当である。また、これを実現するために、これら蛍光体層の膜厚は、いずれも２０〜４０μｍ程度とすることが適当である。
【０１５０】
なお、演色性を高めようとする領域にのみ、上述した蛍光体層を形成してもよいが、それ以外の領域には、高演色性の蛍光体層を構成する蛍光体とは異なる（１）〜（５）の蛍光体をそれぞれ１種以上選択して蛍光体層を形成することが適当である。つまり、演色性を高める領域より演色性が高くならない蛍光体を１種又は２種以上を選択し、含有する蛍光体層を、演色性を高める領域以外の領域に形成することが適当である。
【０１５１】
（３）の窒化物系蛍光体は、特に（２）のアルミニウム・ガーネット系蛍光体のうち、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体と組み合わせることにより、色度を調節することができる。セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体は、発光素子により発光される光（例えば、青色光）の一部を吸収して黄色領域の光を発光する。ここで、発光素子により発光された青色光と、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体の黄色光とが混色されて、青白い白色に発光する。従って、このイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体に、赤色発光する窒化物蛍光体を組み合わせ、さらに発光素子により発光された青色光とを組み合わせることにより、白色系の混色光を発光させることができる。
【０１５２】
また、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体の量と、窒化物系蛍光体の量とを適宜調整することにより、色度が色度図における黒体放射の軌跡上に位置する白色の光を得ることができるとともに、特殊演色評価数Ｒ９の改善を図ることができる。つまり、青色の光を発する発光素子とセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体とを組み合わせるのみの白色系の光は、相関色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９がほぼ０に近く、赤み成分が不足していた。そのため、特殊演色評価数Ｒ９を高めることが解決課題となっていたが、窒化物系蛍光体をイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体に組み合わせて用いることにより、相関色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９を４０付近まで高めることができる。
【０１５３】
なお、演色性を高めようとする場合も、上述したように、予め発光素子の発光面の全てに４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度の励起光を発光し得る蛍光体を用いた蛍光体層を形成しておいてもよい。
【０１５４】
輝度及び／又は演色性を高めようとする領域以外の領域は、蛍光体層を形成しなくてもよいし、どのような蛍光体を用いて蛍光体層を形成してもよい。用いる発光素子の特性、各領域で用いた蛍光体の種類等を考慮して、適宜選択することが適当である。
【０１５５】
本発明の光源装置について、好ましい形態を以下に説明する。また以下に熱伝導性基板を用いて説明するが、熱伝導性基板は本発明では台座の一例として示すものである。
【０１５６】
車両用前照灯として用いる場合には、発光素子の発光面が鉛直方向と平行で、かつ車両の前方に向いて配置されていることが適当である。発光面の背面には反射部材が配置されているか、発光面の正面にレンズが配置されているか、その双方が配置されていることが適当である。
【０１５７】
また、発光素子の発光面が鉛直方向と平行で、かつ車両の背面に向いて配置されていてもよい。この場合には、発光面の正面に反射部材が配置されていることが必要であり、さらに発光面の背面にレンズが配置されていてもよい。
【０１５８】
なお、上記のいずれにおいても、発光光は、電極層側の反対側、つまり基板側から取り出されるように形成されていることが好ましい。
【０１５９】
ここで、反射部材としては、通常、この種の前照灯に用いられるリフレクタ、反射鏡等と同様のものを用いることができるが、発光素子の発光面上に焦点を有する放物面状のものであることが必要である。つまり、光源装置において、発光素子が車両用配光パターンと略相似な配光パターンを有するように配置されているため、その配光パターンが、照射対象物にほぼそのまま反映されるように、光を反射し得る部材であることが必要である。また、レンズとしては、通常、この種の前照灯に用いられる集光部材、レンズ等と同様のものを用いることができるが、発光素子の発光面上に焦点を有するものであることが必要である。つまり、光源装置において、発光素子が車両用配光パターンと略相似な配光パターンを有するように配置されているため、その配光パターンが、照射対象物にほぼそのまま反映されるように、光を屈折させ得る部材であることが必要である。
【０１６０】
また、本発明の光源装置は、照明装置として、特に車両用の前照灯として、上述した光源装置を光源として有し、この光源が直接あるいは熱伝導性基板を介して載置され、光源からの熱を放熱ユニット等に伝える熱伝達ユニットと、光源に対向して配置され、光源からの光を照明装置の正面方向に照射させる反射面を有する反射ユニットとを備えるように構成されていてもよい。
【０１６１】
ここで、光源は、熱伝達ユニット上に配された導電性基板、導電性パターン等により外部電極から電力が供給される。
【０１６２】
熱伝導性基板は、光源を載置することが可能であり、光源から発生する熱を熱伝達ユニットに伝える機能を有する。熱伝導性基板は、放熱性、光源の出力などを考慮して種々の大きさに形成させることができる。熱伝導性基板は、熱伝達ユニットが接続され、光源から放出された熱を熱伝達ユニット側に効率よく放熱させるため熱伝導性がよいことが好ましい。具体的な熱伝導度は、０．０１ｃａｌ／(ｓ)(ｃｍ２)(℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは ０．５ｃａｌ／(ｓ)(ｃｍ２)(℃／ｃｍ）以上である。
【０１６３】
このような熱伝導性基板の材料としては、銅、アルミニウムやりん青銅板表面に銀、パラジウム又は銀、金などの金属メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられる。このように銀メッキした場合にあっては、光源から出光した光の反射率が高くなり、照明装置の光取り出し効率が向上するため好ましい。また、熱伝導性基板上には、光源に電力を供給する導電性パターンを絶縁部材を介して設けることができる。
【０１６４】
熱伝達ユニットとしては、例えば、銅やアルミニウム等の金属材料からなる金属管の中に、水、フロン、代替フロン、フロリナート等の熱輸送用の作動液を封入したヒートパイプが挙げられる。このヒートパイプは、入熱部（高温部）で作動液が加熱されて蒸気となり、その蒸気が放熱部（低温側）に移動して液化することによって放熱し、その液化した作動液が毛細管現象により入熱部に戻るという動作を繰り返すことにより、極めて高い熱伝導性を実現する。熱伝達ユニットは、後述する反射ユニットから正面方向に照射される光をできるだけ遮らないような形状であることが好ましい。つまり、光源が載置される光源載置部は光源が載置可能な程度の最小限の大きさとし、一方、光源載置部に連続して接続し光源載置部を支持する支持部は光源載置部よりできるだけ細く加工することが好ましい。具体的には、熱伝達ユニットを折り曲げ、熱伝達ユニットの端部が放熱ユニット又は端子に接続するように構成することができる。ここで、端子は、照明装置をヒートシンク等の実装面に固定し、熱伝達ユニットから伝わる熱を実装面側に放熱する機能を有する。
【０１６５】
また、熱伝達ユニットには、光源に電力を供給する導電性パターンを配した導電性基板を設けてもよい。導電性基板は、種々の形状に加工を施した熱伝達ユニットの表面に添うように装着される。導電性基板の大きさは、導電性パターンを配することが可能な最小限度であり、かつ照射光を遮ることがないように、即ち照明装置を正面から見たとき熱伝達ユニットの影に隠れて導電性基板が見えない状態となるようにする。なお、熱伝達ユニット上には、絶縁部材を介して導電性パターンを直接印刷することにより光源に電力を供給してもよい。
【０１６６】
反射ユニットは、光源に対向して設けられ、反射ユニットから照射される光を照明装置の正面方向に反射させる反射面を有する。従って、照射される光を反射させる反射ユニットの反射面は、凹面形状に加工し、表面には銀メッキ等の金属メッキを施すことが好ましい。銀メッキを施すことにより光の反射率を向上させることが可能である。
【０１６７】
また、本発明の発光素子において、以上説明した実施の形態とことなり、別の実施の形態として、以下の構成をあげることができる。本発明の発光素子であって、ｐ電極（ｎ電極に置き換えてもよい）に関して、第１の電極をｐパッド電極として、ｐパッド電極が第１の直線と第２の直線とを含む外形であり、第２の電極がｐオーミック電極であることも考えられる。つまり、第２の電極が半導体層に接する電極、第１の電極が半導体層から離れて第２の電極と接して設けられる構成が考えられる。このときは、第２の電極の膜厚が薄く、第１の電極の膜厚が厚くなるように形成すると、パッド電極に対向する発光層での光出力が、パッド電極以外での光出力よりも高くすることができる。つまり第１の電極の光出力を高くすることができる。しかしながら、得られる配光パターンがぼやける傾向にあるので、第１の電極は他の電極と離れて設ける方が好ましい。つまり、特定の配光パターンの輪郭が明確となる点で第１の電極は他の電極と離れて設ける方が好ましい。またこの好ましい形態を明確にする構成としては、同一面上に第１の電極と第２の電極、またその他の電極を有することが１つ上げられる。
【０１６８】
以下に、本発明の発光素子および光源装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【０１６９】
まず、この実施例の発光素子であるＬＥＤは、図１２に示すように、基板１０上に、ｎ型半導体層１１、活性層１２及びｐ型半導体層１３が積層され、ｎ型半導体層１１上にｎ電極１４、ｐ型半導体層１３上に、ｐ電極１５が形成されて構成されている。
【０１７０】
基板としては、サファイアからなる基板１０上にアンドープＡｌＧａＮ（膜厚１００Å）をバッファ層として有するものを用いた。
【０１７１】
ｎ型半導体層としては、アンドープＧａＮ層（１５０００Å）、ＳｉドープＧａＮ（４１０００Å）、アンドープＧａＮ層（３０００Å）、ＳｉドープＧａＮ（３００Å）、アンドープＧａＮ層（５００Å）、アンドープＧａＮ（４０Å）／ＩｎＧａＮ（２０Å）１０ペアからなる層を順に成長させた。活性層１２としては、アンドープＧａＮ層（２５０Å）及びアンドープＩｎＧａＮ（３０Å）／ＧａＮ（２６５Å）６ペアからなる層を成長させた。さらに、活性層上に、ｐ型半導体層１３として、Ｍｇドープ（ドープ量：５×１０１９ｃｍ−３）ＡｌＧａＮ（４０Å）／ＩｎＧａＮ（２５Å）５ペアからなる層、アンドープＡｌＧａＮ層（２８００Å）、Ｍｇドープ（ドープ量：１×１０２０ｃｍ−３）ＧａＮ（１２００Å）を成長させた。
【０１７２】
ｐ電極１５は、Ｎｉ層（６０Å）とＡｕ層（１００Å）との積層膜とし、ｎ電極１４は、Ｗ層（２００Å）、Ａｌ層（１０００Å）、Ｗ層（５００Å）、Ｐｔ層（３０００Å）、Ａｕ層（５０００Å）の積層膜を用いた。
【０１７３】
さらにｐ電極を図２に示すような第１の直線６０と第２の直線７０を外形に含む第１の電極１６と、第２の電極１７とにパターニングを設けてエッチングすることにより形成した。また第１の直線６０と第２の直線７０のなす角は１３５°とした。
【０１７４】
このような積層構造のＬＥＤは、２５０μｍ×７５０μｍのチップに分割されており、ｐ型半導体層１３、活性層１２及びｎ型半導体層１１の深さ方向の一部と、ｐ電極１５は、図１２に示したように、その一方向側面において、平坦な面Ａと、斜めに傾斜した面Ｂと、逆斜めに傾斜した面Ｃとを有するような形状に加工されている。これにより、このＬＥＤによる配光パターンが、鉛直方向に延びる中心線の一方向側において、上端に所定の水平カットライン８０を有し、他方向側において、中心線側が低くなる斜めカットライン９０を有する車両用配光パターンに略相似な形状にすることができる。
【０１７５】
このＬＥＤは、４６０ｎｍ付近にピーク波長を有する青色ＬＥＤである。
【０１７６】
得られたＬＥＤを、フェイスアップでサブマウント基板に、当該分野で公知の方法によって載置し、シリコーン樹脂により封止して、光源装置を作製した。なお、サブマウント基板は、シリコン等の不透光性基板でもよいが、プラスチック等による透光性基板であることが好ましい。
【０１７７】
得られた光源装置は、発光素子の発光面をスクリーンに向けて発光させることにより、図１３に示すような形状の配光パターンが得られた。
【実施例２】
【０１７８】
実施例１の発光素子を台座として熱伝導性基板に実装する。ｐ電極１５とｎ電極１４を台座に対向させて共晶半田により台座に電気的に接続させる。つまり基板側が発光面となる。このとき台座には発光素子の第１の電極１６と第２の電極１７とが電気的に接続されることなく、それぞれにことなる電極が台座表面に配置されてなる。そして第１の電極１６と第２の電極１７とのそれぞれに異なる電流が流れるように電源と接続された光源装置を形成する。さらに第１の電極１６には第２の電極１７よりも大きい電流が流れるようにして光源装置を駆動させる。本実施例では基板側が発光面側となり、ｐ電極１５は台座電極側にある。このような場合、ｐ電極１５は電極面で発光素子からの光を反射させ、基板側から光を出す必要があるので、ｐ電極１５の材料としてロジウムを３０００Åの膜厚で形成する。
得られた光源装置は、発光素子の発光面をスクリーンに向けて発光させることにより、図１３に示すような形状の配光パターンが得られた。さらに図１３のＡを含む領域における輝度が、他の領域、たとえばｐ電極１５のｎ電極１４から最も離れた領域よりも高いことが確認された。
【実施例３】
【０１７９】
実施例２の光源装置において、発光素子を台座に実装する際に、発光素子の基板を台座に対向させて熱伝導性のよい接着剤を用いて実装し、ｐ電極側が発光面となるようにする。次にｎ電極１４とｐ電極１５を台座に金属ワイヤーを用いてワイヤボンディングにより電気的に接続させる。このとき、ｐ電極１５の第１の電極１６と第２の電極１７がそれぞれに異なる電流が流れるように電源と接続された光源装置を形成する。さらに第１の電極１６には第２の電極１７よりも大きい電流が流れるようにして光源装置を駆動させる。そのほかは実施例２と同様にして発光素子を得た。
得られた光源装置は、実施例２で得られた効果に加えて、さらに発光素子の発光面をスクリーンに向けて発光させることにより、図１３に示すような形状の配光パターンが得られた。さらに図１３のＡを含む領域における輝度が、他の領域、たとえばｐ電極１５のｎ電極１４から最も離れた領域よりも高いことが確認された。
【実施例４】
【０１８０】
実施例３で得られる光源装置において、ｎ電極１４とｐ電極１５の配置を変えた発光素子とする他は実施例３と同様にして光源装置を得る。
【０１８１】
ｎ電極１４とｐ電極１５の配置を図１（ｃ）に示すように、第１の直線と第２の直線７０が、ｎ電極１４から離れて、特に発光面の外形において、第１の直線と第２の直線と対抗する辺の側にｎ電極１４を形成する。
【０１８２】
得られた光源装置は、第１の直線と第２の直線側の発光が発光面の中でも最も遅れて観測される。また第１の電極１６には第２の電極１７よりも大きい電流が流れるようにして光源装置を駆動させることで、図１３に示すような形状の配光パターンが得られる。さらに図１３のＡを含む領域における輝度が、他の領域、たとえばｐ電極１５のｎ電極１４から最も離れた領域よりも高くなる。
【実施例５】
【０１８３】
実施例１で得られる発光素子において、ｐ電極１５を図３に示すような第１〜第３の電極１８として形成した。さらに第１の電極１６をＮｉ層（６０Å）とＡｕ層（４０Å）とし、第２の電極１７および第３の電極１８をＮｉ層（６０Å）とＡｕ層（１００Å）として形成した。そのほかは実施例１と同様にして発光素子を得た。実施例１で得られた効果に加えて、さらに第１の電極１６が第２および第３の電極１８より膜厚が薄いことで、第１の電極１６からの光出力が、第２および第３の電極１８からの光出力よりも高く形成できた。
【実施例６】
【０１８４】
実施例１で得られる発光素子において、ｐ電極１５を図４に示すような第１〜第３の電極１８として形成した。第１の電極１６をＮｉ層（６０Å）とＡｕ層（１００Å）とし、第２及び第３の電極１７、１８をＮｉ層（４０Å）とＡｕ層（１２０Å）とすることで、ＭｇドープＧａＮとのオーミック特性が、第１の電極１６が第２の電極１７および第３の電極１８よりよくなるように形成した。そのほかは、実施例１と同様にして発光素子を得た。実施例１で得られた効果に加えて、さらに各電極のオーミック特性を変えることで、第１の電極１６からの光出力が、第２の電極１７および第３の電極１８からの光出力よりも高く形成できた。
【実施例７】
【０１８５】
実施例１で得られる発光素子において、ｐ電極１５を図５に示すような第１の電極１６、第２の電極１７、第３の電極１８、第４の電極１９として形成した。第１の電極１６をＮｉ層（６０Å）とＡｕ層（４０Å）とし、第２と第３と第４の電極をＩＴＯ（酸化インジウム錫）（５０００Å）とし、異なる電極を形成し、さらに第２〜第４の電極に対し、第１の電極１６がオーミック特性がよくなるように形成した。そのほかは、実施例１と同様にして発光素子を得た。実施例１で得られた効果に加えて、さらに各電極のオーミック特性を変えることで、第１の電極１６からの光出力が、第２〜第４の電極からの光出力よりも高く形成できた。
【実施例８】
【０１８６】
実施例２で得られる光源装置において、発光素子を、ｎ電極形成領域を図６に示すように、発光素子の前記第１の辺に隣接する２つの辺である第２の辺と第３の辺に沿って線状延在部を設けて形成した。そしてｎ電極形成領域に実施例２と同様の条件でｎ電極１４を形成した。そのほかは実施例２と同様にして光源装置を得た。
【０１８７】
これにより、実施例２で得られた効果に加えて、さらにｐ電極１５の第１の電極１６と第２の電極１７において、それぞれで発光ムラのない発光を得ることができた。
【実施例９】
【０１８８】
実施例８で得られる光源装置において、発光素子を、ｎ電極形成領域を図６に示すように、発光素子の前記第１の辺に隣接する２つの辺である第２の辺と第３の辺に沿って線状延在部を設けて形成した。さらにｎ型半導体層の外形がサファイア基板１０が露出するまであらかじめエッチングしておき、実施例２と同様の条件のｎ電極１４を、ｎ電極形成領域から、ｎ型半導体層１１の側面に、さらにサファイア基板１０に達するまで形成した。そのほかは実施例２と同様にして光源装置を得た。
【０１８９】
これにより、実施例８で得られた効果に加えて、ｎ電極１４がｎ型半導体層１１から剥がれる（電極剥がれ）ことの発生率を低減することができた。また発光素子の小型化が実現可能となる。
【実施例１０】
【０１９０】
実施例５で得られた発光素子において、ＬＥＤチップ（発光素子）の表面に蛍光体層を形成した。
【０１９１】
蛍光体層は、蛍光体として、表２におけるＹＡＧ蛍光体Ｎｏ．２−１をシリコーン樹脂に３：１０（シリコーン樹脂重量：蛍光体重量、以下同じ）で混合し、スクリーン印刷法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径１０．２μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は３０μｍ程度であった。このＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体層は、第１の電極１６の上にのみ形成した。
【０１９２】
また、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１（（Ｎｏ．４−１／Ｎｏ．３−１＝０．２６）とを、シリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により蛍光体層を形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、７．３μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は３０μｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、第１の電極１６上以外で、少なくとも第２の電極１７の上に、さらに第１の電極１６の上以外の発光素子表面すべてを覆うように形成した。また台座にｎ電極とｐ電極側が対向して実装された光源装置を得た。
【０１９３】
このようにしてＬＥＤチップの表面に蛍光体層を形成したサブマウント基板を、シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材により封止して、発光素子および光源装置を得た。
【０１９４】
得られた光源装置は、実施例５の効果に加えて、さらに配光パターンが略図１３に示すような形状となり、さらに、図１３におけるＡの部分において、他の部分よりも輝度が高められていることが確認された。第１の電極１６と第２の電極１７とを膜厚を異ならせて第１の電極１６からの光出力を他より高くするとともに、表面に形成する蛍光体の材料をかえることにより、さらに光出力差のおおきい発光素子を得た。また、図１３におけるＡの部分の相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが、他の部分よりも高められていることが確認された。さらに、ＹＡＧ蛍光体としてＮｏ．２−１を、表２におけるＮｏ．２−２からＮｏ．２−８のそれぞれに代えて蛍光体層を形成した。得られた光源装置は、部分的に、輝度、相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが高められていることが確認された。
【実施例１１】
【０１９５】
実施例７で得られた発光素子において、ＬＥＤチップの表面に蛍光体層を形成した。
【０１９６】
蛍光体層は、蛍光体として、表２におけるＹＡＧ蛍光体Ｎｏ．２−１をアルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、このＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体層は、第１の電極１６の上、つまり図１３のＡで示される領域にのみ形成した。
【０１９７】
また、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−３（Ｎｏ．４−３／Ｎｏ．３−１＝０．１４）とを、アルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、１１．３μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、第３の電極１８の上に形成した。
【０１９８】
さらに、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１又はＮｏ．４−２（Ｎｏ．４−１又はＮｏ．４−２／Ｎｏ．３−１＝０．２６又は０．１７）とを、アルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれＮｏ．３−１のとき１０．２μｍ程度、Ｎｏ．４−１のとき７．３μｍ程度、Ｎｏ．４−２のとき７．７μｍであり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、少なくとも第２の電極１７と第４の電極１９の上に、さらに第１の電極１６の上と第３の電極１８の上以外の発光素子表面すべてを覆うように形成した。また台座にｎ電極とｐ電極側が対向して実装された光源装置を得た。
【０１９９】
このようにしてＬＥＤチップの表面に蛍光体層を形成したサブマウント基板を、シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材により封止して、光源装置を得た。
【０２００】
得られた光源装置は、配光パターンが図１３に示すような形状となり、さらに、図１３におけるＡの領域において、他の領域よりも輝度が高められていることが確認された。また、図１３におけるＡの領域の相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが、他の領域よりも高められていることが確認された。さらに、図１３のＢで示される領域において演色性が高められていることが確認された。
【０２０１】
また、この実施例において、図１３のＢで示される領域に、つまり第３の電極１８の上に、蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−３とを、それぞれアルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法を繰り返して、２層構造の蛍光体層を形成した。なお、表４に示す蛍光体を含む層を、発光素子のより近い方（下層）に配置した。これにより、上記実施例と比較して演色性がより高められていることが確認された。
【実施例１２】
【０２０２】
実施例７で得られたＬＥＤチップの表面に蛍光体層を形成した。
【０２０３】
蛍光体層は、蛍光体として、表２におけるＹＡＧ蛍光体Ｎｏ．２−１をアルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、このＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体層は、第１の電極１６の上にのみ形成した。
【０２０４】
また、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−２又はＮｏ．４−３（Ｎｏ．４−２又はＮｏ．４−３／蛍光体Ｎｏ．３−１＝０．１５）とを、アルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、Ｎｏ．４−２のとき７．７μｍ、Ｎｏ．４−３のとき１１．３μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は３０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、第３の電極１８の上に形成した。
【０２０５】
さらに、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１（Ｎｏ．４−１／Ｎｏ．３−１＝０．２６）とを、アルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、７．３μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、少なくとも第２の電極１７と第４の電極１９の上に、さらに第１の電極１６の上と第３の電極１８の上以外の発光素子表面すべてを覆うように形成した。また台座にｎ電極とｐ電極側が対向して実装された光源装置を得た。
【０２０６】
このようにしてＬＥＤチップの表面に蛍光体層を形成したサブマウント基板を、シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材により封止して、光源装置を得た。
【０２０７】
得られた光源装置は、配光パターンが図１３に示すような形状となり、さらに、図１３におけるＡの領域において、他の領域よりも輝度が高められていることが確認された。また、図１３におけるＡの領域の相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが、他の領域よりも高められていることが確認された。さらに、図１３におけるＢの領域で演色性が高められていることが確認された。
【実施例１３】
【０２０８】
実施例７で得られたＬＥＤチップの表面に蛍光体層を形成した。
【０２０９】
蛍光体層は、蛍光体として、表２におけるＹＡＧ蛍光体Ｎｏ．２−１をシリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により形成した。なお、このＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体層は、第１の電極１６の上にのみに形成した。
【０２１０】
また、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−３及びＮｏ３−９（Ｎｏ．４−３及びＮｏ３−９／Ｎｏ．３−１＝０．６２）とを、シリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、１１．３μｍ程度、９．９μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、第３の電極１８の上にのみ形成した。
【０２１１】
さらに、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１又はＮｏ．４−２（Ｎｏ．４−１又はＮｏ．４−２／Ｎｏ．３−１＝０．２６又は０．１７）とを、シリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、７．５μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、少なくとも第２の電極１７と第４の電極１９の上に、さらに第１の電極１６の上と第３の電極１８の上以外の発光素子表面すべてを覆うように形成した。また台座にｎ電極とｐ電極側が対向して実装された光源装置を得た。
【０２１２】
このようにしてＬＥＤチップの表面に蛍光体層を形成したサブマウント基板を、シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材により封止して、光源装置を得た。
【０２１３】
得られた光源装置は、配光パターンが図１３に示すような形状となり、さらに、図１３におけるＡの領域において、他の部分よりも輝度が高められていることが確認された。また、図１３におけるＡの領域の相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが、他の領域よりも高められていることが確認された。さらに、図１３におけるＢにおいて演色性が高められていることが確認された。
【０２１４】
また、図１３のＣで示される部分の蛍光体層に、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１及びＮｏ．３−９（Ｎｏ．４−１及びＮｏ．３−９／Ｎｏ．３−１＝０．６２）とを、シリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により形成したものを作製した。
【０２１５】
得られた光源装置は、上記に加えて、図１３におけるＢの領域において、配光パターンの他の領域よりも演色性が高められていることが確認された。
【実施例１４】
【０２１６】
実施例１０〜１３で得られた蛍光体層が形成された光源装置２２を、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、発光素子２１の発光面（図示せず）を矢印Ｍの方向に向けて配置した。さらに発光面に対向するように、発光面に焦点を有する放物面を備えた反射部材２３を配置して車両用の前照灯２４を作製した。
【０２１７】
得られた前照灯２４の配光パターンは、ほぼ図１３に示す配光パターンを示すことが確認された。
【実施例１５】
【０２１８】
実施例１０〜１３で得られた蛍光体層が形成された光源装置３２を、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、発光素子３１の発光面（図示せず）を矢印Ｍの方向に向けて配置した。また、発光素子３１の発光面の前面に発光面に焦点を有する凸レンズ３３を配置して車両用の前照灯３４を作製した。
【０２１９】
得られた前照灯３４の配光パターンは、ほぼ図１３に示す配光パターンを示すことが確認された。
【実施例１６】
【０２２０】
実施例１４の前照灯の前方方向に、実施例１５の凸レンズを配置して車両用の前照灯を作製した。
【０２２１】
得られた前照灯の配光パターンは、ほぼ図１３に示す配光パターンを示すことが確認された。
【実施例１７】
【０２２２】
この実施例の車両前照灯として用いることができる照明装置１０１は、実施例１０〜１３にて得られた光源装置９０１が、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、ヒートパイプ１０２の裏面に載置されて構成される。ヒートパイプ１０２上には、導電性基板９０４が装着されている。導電性基板９０４は、絶縁基板上に絶縁部材を介して導電性材料をパターン印刷することにより形成され、ヒートパイプ１０２の表面に添うような形状に加工されている。導電性基板９０４の大きさは、導電性パターンを配することが可能な最小限度であり、かつ照射光を遮ることがないように、即ち照明装置を正面から見たとき熱伝達ユニット１０２の影に隠れて導電性基板９０４が見えない状態となるようにする。また、導電性基板９０４の端部は、外部電極との電気的接続が容易に可能な形状に折り曲げ加工されている。導電性基板９０４の表面は銀メッキされている。
【０２２３】
ヒートパイプ１０２は、反射ユニット１０３の正面を横切るように配置され、またヒートパイプ１０２は照明装置の外壁に添うように折り曲げられており、端部１０５は、照明装置が実装される実装面に接触可能な状態としてある。照明装置１０１の底部には、貫通孔を有する端子１０４が設けられており、端子１０４は、固定のために利用される他、ヒートパイプの端部１０５を端子１０４に直接接続することによりヒートパイプ１０２からの熱を実装面に直接放熱させる機能を持たせることができる。反射ユニット１０３の反射面は、銀メッキが施された凹面形状に加工されており、発光ダイオードからの光を反射し、照明装置１０１の正面方向において平行光が得られるように曲率が調整されている。
【０２２４】
このような構成により、発光素子９０１からの光を導電性基板９０４の表面にて反射ユニットの方向に反射させることができる。また、導電性基板を熱伝達ユニットの上に装着することにより、照射光を遮る配線コード等を使用することなく、光源に電力を供給することができる。さらに、このような構成により、放熱性を向上させることができ、発光素子を使用して高出力照射が可能な照明装置を得ることができる。
【０２２５】
得られた照明装置の配光パターンは、ほぼ図１３に示す配光パターンを示すことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０２２６】
本発明は、特定の配光パターンが要求される種々の発光素子を用いた光源装置として利用することができる。照明装置としては、車両用前照灯のみならず、道路標識、看板等を照らしたり、屋内における照明等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２７】
【図１】本発明の発光素子と、発光素子に備えてなるｎ電極とｐ電極の外形を示す概略図である。
【図２】本発明の発光素子の一実施の形態を示す発光面側から見た概略図である。
【図３】本発明の発光素子の他の実施の形態を示す発光面側から見た概略図である。
【図４】本発明の発光素子の他の実施の形態を示す発光面側から見た概略図である。
【図５】本発明の発光素子の他の実施の形態を示す発光面側から見た概略図である。
【図６】本発明の発光素子の他の実施の形態を示す発光面側から見た概略図である。
【図７】本発明の発光素子の他の実施の形態を示す発光面側から見た概略図である。
【図８】本発明の発光素子の他の実施の形態を示す発光面側から見た概略図である。
【図９】本発明の発光素子の他の実施の形態を示す発光面側から見た概略図である。
【図１０】（ａ）は図７の実施の形態における発光素子を発光面側から見た概略図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａの断面を示す概略図である。
【図１１】（ａ）は図６の実施の形態における発光素子を発光面側から見た概略図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａの断面を示す概略図である。
【図１２】本発明の発光素子の図２の形態の概略斜視図である。
【図１３】発光素子およびそれを用いた光源装置の配光パターンを示す概略図である。
【図１４】（ａ）は本発明の車両用前照灯を示す要部の概略断面図であり、（ｂ）は概略斜視図である。
【図１５】（ａ）は本発明の別の車両用前照灯を示す要部の概略断面図であり、（ｂ）は概略斜視図であり、（ｃ）は本発明の他の実施の形態を説明する図である。
【図１６】（ａ）は本発明の光源装置を用いた照明装置の斜視図、（ｂ）は照明装置を構成する熱伝達ユニットの斜視図である。
【符号の説明】
【０２２８】
１ａ、１ｂ、１ｃ  発光素子
２ａ、２ｂ、２ｃ  ｎ電極
３ａ、３ｂ、３ｃ  ｐ電極
１０  サファイア基板
１１  ｎ型半導体層
１２  発光層
１３  ｐ型半導体層
１４  ｎ電極
１５  ｐ電極
１６  第１の電極
１７  第２の電極
１８  第３の電極
１９  第４の電極
２２、３２  光源装置
２３  反射部材
３３  凸レンズ
２４、３４  車両用前照灯
５０  線状延在部に設けたｎ電極
６０  第１の直線
７０  第２の直線
８０  水平カットライン
９０  斜めカットライン
１０１  照明装置
１０２  ヒートパイプ
１０３  反射ユニット
１０４  端子
１０５  ヒートパイプの端部
９０１  発光素子
９０４  導電性基板。
【図１】
2005159178.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005159178.tif 000018
【図１２】
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【図１３】
2005159178.tif 000020
【図１４】
2005159178.tif 000021
【図１５】
2005159178.tif 000022
【図１６】
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