(57)【要約】【課題】赤色発光蛍光体を用いることによる発光効率の低下を抑制し、高い演色性を維持しつつ発光効率の向上を実現することができる発光装置を提供する。【解決手段】本発明の発光装置は、発光素子として青色発光タイプのＬＥＤチップ２を有する。このＬＥＤチップ２は、波長４９０〜５１０ｎｍと５３０〜５８０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有する蛍光体（緑色蛍光体）と、６１０〜６６０ｎｍに発光ピークを有する蛍光体（赤色蛍光体）の計２種類の蛍光体を、透明樹脂に混合・分散させた蛍光体含有樹脂層９により覆われている。そして、蛍光体の発光スペクトルにおける各波長のピーク強度は、波長４９０〜５１０ｎｍのピーク強度をＡ、波長５３０〜５８０ｎｍのピーク強度をＢ、波長６１０〜６６０ｎｍのピーク強度をＣとするとき、Ｂ／Ａが０．８〜１．２であり、かつＣ／Ａが０．５〜１．２であることが望ましい。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色光を放射する発光素子と；
前記発光素子から放射された青色光により励起されて、波長４９０〜５１０ｎｍと５３０〜５８０ｎｍおよび６１０〜６６０ｎｍにそれぞれピークを有する光を発光する蛍光体を含有する蛍光体層と；
を具備することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体の発光スペクトルにおける波長４９０〜５１０ｎｍの発光ピークの発光強度をＡ、波長５３０〜５８０ｎｍの発光ピークの発光強度をＢ、波長６１０〜６６０ｎｍの発光ピークの発光強度をＣとするとき、ＢとＡの比（Ｂ／Ａ）が０．８〜１．２であり、かつＣとＡの比（Ｃ／Ａ）が０．５〜１．２であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記蛍光体が、波長４９０〜５１０ｎｍと波長５３０〜５８０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有する第１の蛍光体と、波長６１０〜６６０ｎｍに発光ピークを有する第２の蛍光体をそれぞれ含有することを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
前記蛍光体が、波長５３０〜５８０ｎｍに発光のピークを有する第３の蛍光体をさらに含有することを特徴とする請求項３記載の発光装置。
【請求項５】
青色光を放射する青色発光素子と；
前記青色発光素子から放射された青色光により励起されて、波長４９０〜５１０ｎｍと５３０〜５８０ｎｍおよび６１０〜６６０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有するとともに、前記青色光との混色により、波長４７０〜４９０ｎｍに発光強度の谷部を有し、かつ前記青色光の発光ピークの発光強度に対する前記谷部の発光強度の割合が０．７〜０．９である可視光を発する蛍光体を含有する蛍光体層と；
を具備することを特徴とする発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体の発光スペクトルにおける波長４９０〜５１０ｎｍの発光ピークの発光強度をＡ、波長５３０〜５８０ｎｍの発光ピークの発光強度をＢ、波長６１０〜６６０ｎｍの発光ピークの発光強度をＣとするとき、ＢとＡの比（Ｂ／Ａ）が０．８〜１．２であり、かつＣとＡの比（Ｃ／Ａ）が０．５〜１．２であることを特徴とする請求項５記載の発光装置。
【請求項７】
前記蛍光体が、波長４９０〜５１０ｎｍと波長５３０〜５８０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有する第１の蛍光体と、波長６１０〜６６０ｎｍに発光ピークを有する第２の蛍光体をそれぞれ含有することを特徴とする請求項５または６記載の発光装置。
【請求項８】
前記蛍光体が、波長５３０〜５８０ｎｍに発光のピークを有する第３の蛍光体をさらに含有することを特徴とする請求項７記載の発光装置。
【請求項９】
前記蛍光体において、波長４９０〜５１０ｎｍの発光ピークの半値幅は１２５〜１４５ｎｍであり、波長５３０〜５８０ｎｍの発光ピークの半値幅は９０〜１１０ｎｍであり、波長６１０〜６６０ｎｍの発光ピークの半値幅は８０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項７または８記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードランプなどの発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いたＬＥＤランプは、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末などのバックライト、屋内外広告など、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。さらに、ＬＥＤランプは、長寿命で信頼性が高く、また低消費電力、耐衝撃性、高純度表示色、軽薄短小化の実現などの特徴を有することから、産業用途のみならず一般照明用途への適用も試みられている。このようなＬＥＤランプを種々の用途に適用する場合、白色発光を得ることが重要となる。
【０００３】
ＬＥＤランプで白色発光を実現する代表的な方式としては、（１）青、緑および赤の各色に発光する３つのＬＥＤチップを使用する方式、（２）青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式、（３）紫外線発光のＬＥＤチップと青色、緑色および赤色発光の三色混合蛍光体とを組合せる方式、の３つが挙げられる。これらのうち、一般的には（２）の方式が広く実用化されている。
【０００４】
そして、上記した（２）の方式を適用したＬＥＤランプの構造としては、ＬＥＤチップを装備したカップ型のフレーム内に蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する樹脂層を形成した構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
近年、このようなＬＥＤランプにおいて、演色性と呼ばれる色の見え方が重視されている。演色性は、自然光に近い照明を基準光にして光源による色の見え方を評価したものであり、ＪＩＳに定められている試験色を、試料光源と基準光でそれぞれ照明したときの色ずれの大きさを数値化したものが演色評価数である。基準光で見たときを１００とし、色ずれが大きくなるにしたがって数値が小さくなる。
【０００６】
演色評価数には、平均演色評価数Ｒａと特殊演色評価数Ｒｉがあり、平均演色評価数Ｒａは、試験Ｎｏ．１〜８の演色評価数値の平均値として表される。これらの演色評価数は、その照明の基準光との色ずれの方向が好ましい方向にあるかどうかに関係なく数値化されているので、演色評価数が低くても好ましい色に見える場合がある。
【０００７】
現在主流となっている白色ＬＥＤは、青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式であり、この方式のＬＥＤでは、赤み成分が不足しているため演色性が十分ではなかった。そのため、黄色ないし橙色発光の蛍光体に加えて、窒化物系や硫化物系などの赤色発光の蛍光体を配合することにより、演色性を向上させることが行われている。
【０００８】
しかしながら、赤色蛍光体の添加により特殊演色評価数Ｒ９の値が増大し、それにしたがって平均演色評価数Ｒａが増大するが、光源色が赤みを帯びるため、必ずしも色の見え方が好ましいわけではなかった。
【０００９】
また、赤色蛍光体が窒化物系などの場合には、ＬＥＤチップからの波長４６０ｎｍの青色発光だけでなく、黄色系蛍光体から発光される緑色光から黄色光間の光をも吸収して励起に使用するため、赤色発光の蛍光体を使用すると、ＬＥＤランプの発光効率が大幅に下がるという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−１４８５１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、赤色発光の蛍光体を用いることによる発光効率の低下をできるだけ抑制し、高い演色性を維持しつつ発光効率を向上させることが可能な発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発光装置は、青色光を放射する発光素子と；前記発光素子から放射された青色光により励起されて、波長４９０〜５１０ｎｍと５３０〜５８０ｎｍおよび６１０〜６６０ｎｍにそれぞれピークを有する光を発光する蛍光体を含有する蛍光体層と；を具備することを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発光装置は、請求項1記載の発光装置において、前記蛍光体の発光スペクトルにおける波長４９０〜５１０ｎｍの発光ピークの発光強度をＡ、波長５３０〜５８０ｎｍの発光ピークの発光強度をＢ、波長６１０〜６６０ｎｍの発光ピークの発光強度をＣとするとき、ＢとＡの比（Ｂ／Ａ）が０．８〜１．２であり、かつＣとＡの比（Ｃ／Ａ）が０．５〜１．２であることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発光装置は、請求項1または２記載の発光装置において、前記蛍光体が、波長４９０〜５１０ｎｍと波長５３０〜５８０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有する第１の蛍光体と、波長６１０〜６６０ｎｍに発光ピークを有する第２の蛍光体をそれぞれ含有することを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発光装置は、請求項３記載の発光装置において、前記蛍光体が、波長５３０〜５８０ｎｍに発光のピークを有する第３の蛍光体をさらに含有することを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の発光装置は、青色光を放射する青色発光素子と；前記青色発光素子から放射された青色光により励起されて、波長４９０〜５１０ｎｍと５３０〜５８０ｎｍおよび６１０〜６６０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有するとともに、前記青色光との混色により、波長４７０〜４９０ｎｍに発光強度の谷部を有し、かつ前記青色光の発光ピークの発光強度に対する前記谷部の発光強度の割合が０．７〜０．９である可視光を発する蛍光体を含有する蛍光体層と；を具備することを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発光装置は、請求項５記載の発光装置において、前記蛍光体の発光スペクトルにおける波長４９０〜５１０ｎｍの発光ピークの発光強度をＡ、波長５３０〜５８０ｎｍの発光ピークの発光強度をＢ、波長６１０〜６６０ｎｍの発光ピークの発光強度をＣとするとき、ＢとＡの比（Ｂ／Ａ）が０．８〜１．２であり、かつＣとＡの比（Ｃ／Ａ）が０．５〜１．２であることを特徴としている。
【００１７】
請求項７記載の発光装置は、請求項５または６記載の発光装置において、前記蛍光体が、波長４９０〜５１０ｎｍと波長５３０〜５８０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有する第１の蛍光体と、波長６１０〜６６０ｎｍに発光ピークを有する第２の蛍光体をそれぞれ含有することを特徴としている。
【００１８】
請求項８記載の発光装置は、請求項７記載の発光装置において、前記蛍光体が、波長５３０〜５８０ｎｍに発光のピークを有する第３の蛍光体をさらに含有することを特徴としている。
【００１９】
請求項９記載の発光装置は、請求項７または８記載の発光装置において、前記蛍光体の波長４９０〜５１０ｎｍの発光ピークの半値幅は１２５〜１４５ｎｍであり、波長５３０〜５８０ｎｍの発光ピークの半値幅は９０〜１１０ｎｍであり、波長６１０〜６６０ｎｍの発光ピークの半値幅は８０〜１００ｎｍであることを特徴としている。
【００２０】
上記した請求項１ないし請求項９記載の発明において、用語の定義および技術的意味は、特に指定しない限り以下の通りである。
【００２１】
青色光を放射する発光素子は、主波長が４２０〜４８０ｎｍ（例えば４６０ｎｍ）の青色光を放射し、放射した青色光により蛍光体を励起して可視光を発光させるものである。本発明で用いられる青色光を放射する発光素子としては、例えば、青色発光タイプのＬＥＤチップなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
蛍光体は、このような発光素子から放射された青色光により励起されて可視光を発光し、この可視光と発光素子から放射される青色光との混色によって、発光装置として所望の発光色を得るものである。
【００２３】
本発明において蛍光体としては、波長４９０〜５１０ｎｍの範囲と波長５３０〜５８０ｎｍの範囲にそれぞれ発光強度のピーク（以下、発光ピークと示す。）を有する第１の蛍光体と、波長６１０〜６６０ｎｍの範囲に発光ピークを有する第２の蛍光体との計２種類の蛍光体を混合して使用することができる。また、波長４９０〜５１０ｎｍと波長５３０〜５８０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有する第１の蛍光体と、波長６１０〜６６０ｎｍに発光ピークを有する第２の蛍光体とともに、波長５３０〜５８０ｎｍに発光ピークを有する第３の蛍光体を含有させることができる。さらに、各波長範囲にそれぞれ１つの発光ピークを有する３種類の蛍光体を混合して使用してもよい。すなわち、主波長（ピーク波長）が４９０〜５１０ｎｍの第１の蛍光体と、主波長が５３０〜５８０ｎｍの第２の蛍光体、および主波長が６１０〜６６０ｎｍの第３の蛍光体を混合した蛍光体を使用することができる。これら２種類または３種類の蛍光体の配合割合は、発光装置からの発光の平均演色評価数Ｒａが高く、かつ高い発光効率が得られるように調整される。
【００２４】
前記２種類または３種類の蛍光体を混合した蛍光体（蛍光体混合物）において、発光スペクトルにおける波長４９０〜５１０ｎｍの範囲の発光ピークの強度（発光強度）をＡ、波長５３０〜５８０ｎｍの範囲の発光ピークの強度をＢ、波長６１０〜６６０ｎｍの範囲の発光ピークの強度をＣとするとき、ＢとＡの比（Ｂ／Ａ）が０．８〜１．２であり、かつＣとＡの比（Ｃ／Ａ）が０．５〜１．２であることが好ましい。
【００２５】
本発明の蛍光体において、波長４９０〜５１０ｎｍの発光ピークは１２５〜１４５ｎｍの半値幅を有し、波長５３０〜５８０ｎｍの発光ピークは９０〜１１０ｎｍの半値幅を有することが好ましい。同様に、波長６１０〜６６０ｎｍの発光ピークは８０〜１００ｎｍの半値幅を有することが好ましい。なお、蛍光体の発光ピークにおける半値幅は、発光ピークの強度の１／２の強度におけるスペクトルの広がり幅（波長）をいう。
【００２６】
また本発明では、前記した２種類または３種類の蛍光体を使用することで、青色発光素子から放射された青色光との混色により、波長４７０〜４９０ｎｍに発光強度の谷部を有し、この谷部の発光強度（Ｄとする。）の青色光の発光ピークの強度（Ｅとする。）に対する割合（Ｄ／Ｅ）が０．７〜０．９になるような光が発せられるように構成することができる。
【００２７】
蛍光体を含む蛍光体層は、前記２種類または３種類の蛍光体を、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂のような透明樹脂に加えて混合・分散させた層として形成される。発光素子の外側を覆うように形成することができるが、発光素子を直接覆うようにして透明樹脂層を形成し、その上に前記した２種類または３種類の蛍光体を含む層を設けることも可能である。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１および３記載の発光装置によれば、蛍光体からの発光スペクトルが、波長５３０〜５８０ｎｍの範囲の発光ピークと波長６１０〜６６０ｎｍの範囲の発光ピークとともに、波長４９０〜５１０ｎｍの範囲にも発光ピークを有しているので、高演色性の発光を得ることができる。また、主波長が６１０〜６６０ｎｍの赤色蛍光体の配合量を低減しても高い演色性を得ることができ、かつ赤色蛍光体の減量により発光効率の向上を達成することができる。
【００２９】
請求項２記載の発光装置によれば、蛍光体の発光スペクトルにおける各波長範囲の発光ピークの強度を調整することにより、演色性の向上を実現しながら、赤色蛍光体の配合によるデメリットである発光効率の低下をできるだけ抑制することができ、高演色性と高い発光効率を得ることができる。
【００３０】
請求項４記載の発光装置によれば、演色性が高く発光効率がより高い発光を得ることができる。
【００３１】
請求項５記載の発光装置によれば、青色発光素子から放射された青色光と、この青色光により励起されて蛍光体から発せられた可視光との混色により発せられる光が、波長４７０〜４９０ｎｍの範囲に発光強度の谷部を有し、この谷部における発光強度（Ｄ）の前記青色光の発光ピークの発光強度（Ｅ）に対する割合が０．７〜０．９となるスペクトルを有しているので、平均演色評価数Ｒａの低下を抑制しつつエネルギー効率の向上を図り、高演色性で発光効率の高い発光を得ることができる。すなわち、前記割合が０．７未満になると、平均演色評価数Ｒａが低下しはじめ、割合が０．９を超える場合においては、波長４７０〜４９０ｎｍの光は視感度が低いため、この波長域の発光強度が高くても視覚的効果が小さいので、エネルギー効率が低下して発光効率を高めることができない。
【００３２】
請求項６ないし８記載の発光装置によれば、さらに平均演色評価数Ｒａを向上させるとともに、エネルギー効率の向上を図り、発光効率を高めることができる。
【００３３】
請求項９記載の発光装置によれば、高い発光効率を維持しつつ高い演色性を実現することができる。
【００３４】
したがって、本発明によれば、従来に比べて発光効率を向上させつつ、平均演色評価数Ｒａを向上させることが可能な発光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の発光装置をＬＥＤランプに適用した実施形態の構成を示す断面図、図２は、図１に示すＬＥＤランプの複数個を、例えば一平面上に３行３列のマトリックス状に配置したＬＥＤモジュールの一例を示す平面図、図３は、図２のＡ−Ａ´線断面図である。
【００３６】
図１に示すＬＥＤランプ１は、発光素子として、青色発光タイプのＬＥＤチップ２を有している。このＬＥＤチップ２は、回路パターン３を有する基板４上に搭載されている。基板４としては、放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ樹脂などから成る平板が用いられ、この基板４上に電気絶縁層５を介して陰極側と陽極側の回路パターン３がそれぞれ形成されている。回路パターン３は、ＣｕとＮｉの合金やＡｕなどから構成されている。
【００３７】
そして、ＬＥＤチップ２の底面電極が一方の電極側の回路パターン３の上に配置されて電気的に接続され、上面電極が他方の電極側の回路パターン３に、金線のようなボンディングワイヤ６を介して電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２の電極接続構造としては、フリップチップ接続構造を適用することもできる。これらの電極接続構造によれば、ＬＥＤチップ２の前面への光取出し効率が向上する。
【００３８】
基板４上には、凹部７を有する樹脂製などのフレーム８が設けられている。凹部７を有するフレーム８は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）などの合成樹脂から構成され、凹部７内にＬＥＤチップ２が配置され、収容されている。そして、ＬＥＤチップ２が収容された凹部７内には、波長４９０〜５１０ｎｍの範囲と波長５３０〜５８０ｎｍの範囲にそれぞれ発光ピークを有する第１の蛍光体（緑色蛍光体）と、波長６１０〜６６０ｎｍの範囲に発光ピークを有する第２の蛍光体（赤色蛍光体）との計２種類の蛍光体を、透明樹脂に混合し分散させた蛍光体含有樹脂が塗布・充填されており、ＬＥＤチップ２はこのような蛍光体含有樹脂層９により覆われている。透明樹脂としては、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などが用いられる。
【００３９】
蛍光体として、前記した第１の蛍光体である緑色蛍光体と第２の蛍光体である赤色蛍光体とともに、波長５３０〜５８０ｎｍの範囲に発光ピークを有する黄色蛍光体（第３の蛍光体）を使用し、これら計３種類の蛍光体を混合して使用することもできる。
【００４０】
緑色蛍光体は、例えばＲＥ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥは、Ｙ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも1種を示す。）などのＹＡＧ蛍光体、ＡＥ２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａなどのアルカリ土類元素を示す。）やＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体などのケイ酸塩蛍光体、サイアロン系蛍光体（例えば、ＣａｘＳｉｙＡｌｚＯＮ：Ｅｕ２＋）、およびＣａ３Ｓｃ２Ｏ４：Ｃｅ蛍光体などの中から選択される。
【００４１】
赤色蛍光体としては、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ蛍光体のような酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体（例えば、ＡＥ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋やＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋）などが用いられるが、特に限定されるものではない。
【００４２】
黄色蛍光体は、例えばＲＥ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥは、Ｙ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも1種を示す。）などのＹＡＧ蛍光体、（Ｔｂ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体などのＴＡＧ蛍光体、サイアロン系蛍光体（例えば、ＣａｘＳｉｙＡｌｚＯＮ：Ｅｕ２＋）、ＡＥ２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａなどのアルカリ土類元素を示す。）やＳｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ２＋蛍光体などのケイ酸塩蛍光体などの中から選択される。
【００４３】
そして、これら２種類または３種類の蛍光体から成る蛍光体の混合物は、以下に示す発光スペクトルを有している。すなわち、発光スペクトルの波長４９０〜５１０ｎｍの範囲における発光ピークの強度をＡ、波長５３０〜５８０ｎｍの範囲における発光ピークの強度をＢ、波長６１０〜６６０ｎｍの範囲における発光ピークの強度をＣとするとき、ＢとＡの比（Ｂ／Ａ）が０．８〜１．２であり、かつＣとＡの比（Ｃ／Ａ）が０．５〜１．２となっている
【００４４】
ＢとＡの比（Ｂ／Ａ）が１．２を超えるか、あるいはＣとＡの比（Ｃ／Ａ）が１．２を超えると、平均演色評価数Ｒａが向上し高演色性は得られるが、発光効率が低くなり好ましくない。反対に、ＢとＡの比（Ｂ／Ａ）が０．８未満であるか、あるいはＣとＡの比（Ｃ／Ａ）が０．５未満である場合には、発光の色温度の調整に対応しにくい。
【００４５】
また、これら蛍光体の発光ピークの好ましい半値幅は、波長４９０〜５１０ｎｍの発光ピークについては１２５〜１４５ｎｍ、波長５３０〜５８０ｎｍの発光ピークについては９０〜１１０ｎｍ、波長６１０〜６６０ｎｍの発光ピークについては８０〜１００ｎｍとすることが好ましい。半値幅が前記範囲を外れるブロードな発光ピーク、あるいはシャープすぎる発光ピークを有する蛍光体を使用した場合には、効率が高くかつ高演色性の発光を得ることが難しい。すなわち、いずれの波長範囲の発光ピークにおいても、半値幅が下限値未満のシャープすぎる発光ピークの場合には、平均演色評価数Ｒａが低くなりすぎる。また、波長５３０〜５８０ｎｍの発光ピークにおいて、半値幅が１１０ｎｍを超えるブロードな発光ピークとした場合には、発光効率が低くなり好ましくない。波長４９０〜５１０ｎｍの発光ピークおよび波長６１０〜６６０ｎｍの発光ピークにおいて、半値幅が上限値を超えるブロードな発光ピークの場合には、これらの発光は視感度が比較的低いので発光効率の低下はそれほど大きくはないが、演色性向上の効果が十分に上がらない。
【００４６】
実施形態のＬＥＤランプ１では、印加された電気エネルギーがＬＥＤチップ２で主波長が４２０〜４８０ｎｍ（例えば４６０ｎｍ）の青色光に変換されて放射され、放射された青色光は、蛍光体含有樹脂層９中に含有された緑色蛍光体と赤色蛍光体の計２種類、あるいは緑色蛍光体と黄色蛍光体と赤色蛍光体の計３種類からなる蛍光体で、より長波長の光に変換される。そして、ＬＥＤチップ２から放射される青色光とこれらの蛍光体の発光色とに基づく色である白色光がＬＥＤランプ１から放出される。
【００４７】
そして、実施形態のＬＥＤランプ１においては、従来のＬＥＤランプ１の発光スペクトルには存在しなかった、主波長が４９０〜５１０ｎｍの発光が加えられているので、十分に高い平均演色評価数Ｒａの値を確保することができるうえに、好ましい演色性を有している。また、所望の色温度を得るために必要な主波長が６１０〜６６０ｎｍの蛍光体（赤色蛍光体）の配合割合を、従来に比べて低減することができるので、発光効率を向上させることができる。すなわち、赤色蛍光体の配合割合を低減することにより、十分に高い演色性を維持しながら、赤色蛍光体の配合によるデメリットである発光効率の低下を抑制することができ、高演色性と高い発光効率を同時に実現することができる。
【００４８】
また、青色発光素子から放射された青色光と、蛍光体からの発光との混色により発せられる光が、波長４７０〜４９０ｎｍの範囲に発光強度の谷部を有しており、かつこの谷部における発光強度（Ｄ）が波長４９０〜５１０ｎｍの範囲の発光ピークの発光強度（Ａ）に対して、０．７〜０．９５の割合となるようなスペクトルを有している。このように、視感度が低い波長範囲（４７０〜４９０ｎｍ）に発光強度の谷部が形成され、より視感度が高い波長範囲（例えば４９０〜５１０ｎｍ）への光変換がなされた発光スペクトルを有しているので、発光効率が向上している。なお、青色光の発光ピークの発光強度（Ｅ）に対する発光谷部の発光強度（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｅ）が０．７未満では、平均演色評価数Ｒａの大幅な低下が生じるため好ましくない。そして、谷部の波長範囲（４７０〜４９０ｎｍ）の光は視感度が低く、発光強度が高くても視覚的効果が小さいので、Ｄ／Ｅが０．９を超えた場合には発光効率の向上が得られず、エネルギー効率の点で好ましくない。
【００４９】
なお、上記実施形態では、ＬＥＤランプ１をマトリックス状に複数個配置したＬＥＤジュール２１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複数個のＬＥＤランプ１を１列状に配置して形成してもよく、さらにＬＥＤランプ１は単数でもよい。
【００５０】
図４および図５は、本発明の第２の実施形態に係わるＬＥＤパッケージを形成する発光装置を示している。図４は、この発光装置の平面図であり、図５は、図４に示す発光装置をＦ−Ｆ線に沿って切断した縦断面図である。なお、図４および図５おいて、第１の実施形態に関する図面と同様の構成要素については同じ参照数字を用いて、その説明を簡略化または省略する。
【００５１】
図４および図５に示す発光装置（ＬＥＤランプ）１は、パッケージ基板例えば装置基板４と、反射層３１と、回路パターン３と、複数好ましくは多数の半導体発光素子（例えば青色ＬＥＤチップ）２と、接着層３２と、リフレクタ３４と、蛍光体含有樹脂層９と、光拡散部材３３とを備えて形成されている。蛍光体含有樹脂層９は封止部材としても機能する。
【００５２】
装置基板４は、金属または絶縁材、例えば合成樹脂製の平板からなり、発光装置１に必要とされる発光面積を得るために、所定形状例えば長方形状をなしている。装置基板４を合成樹脂製とする場合、例えば、ガラス粉末入りのエポキシ樹脂等で形成することができる。装置基板４を金属製とする場合は、この装置基板４の裏面からの放熱性が向上し、装置基板４の各部温度を均一にすることができ、同じ波長域の光を発する半導体発光素子２の発光色のばらつきを抑制することができる。なお、このような作用効果を奏する金属材料としては、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導性に優れた材料、具体的にはアルミニウムまたはその合金を例示することができる。
【００５３】
反射層３１は、所定数の半導体発光素子２を配設し得る大きさであって、例えば、装置基板４の表面全体に被着されている。反射層３１は、４００〜７４０ｎｍの波長領域で８５％以上の反射率を有する白色の絶縁材料により構成することができる。このような白色絶縁材料としては、接着シートからなるプリプレグ（pre-preg）を使用することができる。このようなプリプレグは、例えば、酸化アルミニウム等の白色粉末が混入された熱硬化性樹脂をシート基材に含浸させて形成することができる。反射層３１はそれ自体の接着性により、装置基板４の表面となる一面に接着される。
【００５４】
回路パターン３は、各半導体発光素子２への通電要素として、反射層３１の装置基板４が接着された面とは反対側の面に接着されている。この回路パターン３は、例えば各半導体発光素子２を直列に接続するために、装置基板４および反射層３１の長手方向に所定間隔ごとに点在して２列に形成されている。一方の回路パターン３の列の一端側に位置する端側回路パターン３ａには、給電パターン部３ｃが一体に連続して形成され、同様に他方の回路パターン３の列の一端側に位置する端側回路パターン３ａには、給電パターン部３ｄが一体に連続して形成されている。
【００５５】
給電パターン部３ｃ，３ｄは反射層３１の長手方向一端部に並べて設けられ、互いに離間して反射層３１により絶縁されている。これらの給電パターン部３ｃ，３ｄのそれぞれに、電源に至る図示しない電線が個別に半田付け等で接続されるようになっている。
【００５６】
回路パターン３は以下に説明する手順で形成される。まず、未硬化の前記熱硬化性樹脂が含浸されたプリプレグからなる反射層３１を装置基板４上に貼付けた後、反射層３１上にこれと同じ大きさの銅箔を貼付ける。次に、こうして得た積層体を加熱するとともに加圧して、熱硬化性樹脂を硬化させることによって、装置基板４と銅箔を反射層３１に圧着し接着を完了させる。次いで、銅箔上にレジスト層を設けて、銅箔をエッチング処理した後に、残ったレジスト層を除去することによって、回路パターン３を形成する。銅箔からなる回路パターン３の厚みは例えば３５μｍである。
【００５７】
図５に示すように、半導体発光素子２は、例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型のＬＥＤチップからなり、透光性を有する素子基板２ｂ一面に半導体発光層２ａを積層して形成されている。素子基板２ｂは、例えばサファイア基板で作られている。この素子基板２ｂの厚みは、回路パターン３より厚く、例えば９０μｍとする。
【００５８】
半導体発光層２ａは、素子基板２ｂの主面上に、バッファ層、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型クラッド層、ｐ型半導体層を順次積層して形成されている。発光層は、バリア層とウェル層を交互に積層した量子井戸構造をなしている。ｎ型半導体層にはｎ側電極が設けられ、ｐ型半導体層上にはｐ側電極が設けられている。この半導体発光層２ａは、反射膜を有しておらず、厚み方向の双方に光を放射できる。
【００５９】
各半導体発光素子２は、装置基板４の長手方向に隣接した回路パターン３間にそれぞれ配置され、白色の反射層３１の同一面上に接着層３２により接着されている。具体的には、半導体発光層２ａが積層された素子基板２ｂの一面と平行な他面が、接着層３２により反射層３１に接着されている。この接着により、回路パターン３および半導体発光素子２は反射層３１の同一面上で直線状に並べられるので、この並び方向に位置した半導体発光素子２の側面と回路パターン３とは、近接して対向するように設けられている。
【００６０】
接着層３２の厚みは、例えば５μｍ以下とすることができる。接着層３２には、例えば５μｍ以下の厚みで光透過率が７０％以上の透光性を有した接着剤、例えばシリコーン樹脂系の接着剤を好適に使用できる。
【００６１】
図４および図５に示すように、各半導体発光素子２の電極と半導体発光素子２の両側に近接配置された回路パターン３とは、ボンディングワイヤ６で接続されている。さらに、前記２列の回路パターン３列の他端側に位置された端側回路パターン３ｂ同士も、ボンディングワイヤ６で接続されている。したがって、この実施形態の場合、各半導体発光素子２は直列に接続されている。
【００６２】
以上の装置基板４、反射層３１、回路パターン３、各半導体発光素子２、接着層３２、およびボンディングワイヤ６により、発光装置１の面発光源が形成されている。
【００６３】
リフレクタ３４は、一個一個または数個の半導体発光素子２ごとに個別に設けられるものではなく、反射層３１上の全ての半導体発光素子２を包囲する単一のものであり、例えば長方形の枠で形成されており、半導体発光素子２は前記枠で形成された凹部７内に配置されている。リフレクタ３４は反射層３１に接着止めされていて、その内部に複数の半導体発光素子２および回路パターン３が収められているとともに、前記一対の給電パターン部３ｃ、３ｄはリフレクタ３４の外部に位置されている。
【００６４】
リフレクタ３４は、例えば合成樹脂で成形することができ、その内周面は反射面となっている。リフレクタ３４の反射面は、ＡｌやＮｉ等の反射率の高い金属材料を蒸着またはメッキして形成することができる他、可視光の反射率の高い白色塗料を塗布して形成することができる。あるいは、リフレクタ３４の成形材料中に白色粉末を混入して、リフレクタ３４自体を可視光の反射率が高い白色にすることもできる。前記白色粉末としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、硫酸バリウム等の白色フイラーを用いることができる。なお、リフレクタ３４の反射面は、発光装置１の照射方向に次第に開くように形成することが望ましい。
【００６５】
蛍光体含有樹脂層９は、前記第１の実施形態と同様に、２種類あるいは３種類の蛍光体を混合した液状の熱硬化性樹脂をディスペンサ等の注入装置を用いて、反射層３１表面および一直線上に配列された各半導体発光素子２およびボンディングワイヤ６等を満遍なく埋めるようにして充填し、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させることにより形成されている。
【００６６】
反射層３１表面とボンディングワイヤ６との間に流れ込んだ液状の透明樹脂は、毛細管現象等により各半導体発光素子２およびボンディングワイヤ６に行きわたり、その膜厚等がほぼ均一になっており、蛍光体も透明樹脂にほぼ均一に分散している。
【００６７】
このように構成される第２の実施形態においても、十分に高い平均演色評価数Ｒａの値を確保することができるうえに、好ましい演色性を有している。また、エネルギー効率の向上を図ることができ、高い発光効率を得ることができる。
【実施例】
【００６８】
次に、本発明の実施例およびその評価結果について記載する。
【００６９】
実施例１，２、比較例
波長５００ｎｍと波長５５０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有する緑色蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）と、波長６５０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体とを、それぞれシリコーン樹脂中に表１に示す配合比（シリコーン樹脂に対する配合割合；重量％）で混合し、分散させた。実施例２では、主波長が６５０ｎｍの赤色蛍光体の配合比を、実施例１に比べて減少させた。また、比較例においては、波長５４０ｎｍに発光ピークを有する黄色蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）を使用し、この蛍光体と主波長が６５０ｎｍの赤色蛍光体とを、表１に示す配合比でシリコーン樹脂中に混合して、分散させた。
【００７０】
次に、こうして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、開口径３ｍｍの凹部８内に充填した後、シリコーン樹脂を硬化させて蛍光体含有樹脂層９を形成し、図１に示す構成を有するＬＥＤランプ１を作製した。なお、蛍光体含有樹脂層９の光路長は０．４５ｍｍとした。光路長は、ＬＥＤチップの上面より光取り出し側の蛍光体含有樹脂層の厚さをいう
【００７１】
こうして実施例１，２および比較例で得られたＬＥＤランプを発光させ、発光の色温度と平均演色評価数Ｒａおよび発光効率をそれぞれ測定した。これらの測定結果を表１に示す。なお、発光効率は、比較例のＬＥＤランプの発光効率１００％としたときの相対値である。
【００７２】
また、これらのＬＥＤランプの発光スペクトルを分光光度計（大塚電子製の瞬間分光度計ＭＣＰＤ−７０００）を用いて測定した。そして、波長５００ｎｍの発光ピークの強度Ａ、波長５５０ｎｍの発光ピークの強度Ｂ、波長６５０ｎｍの発光ピークの強度Ｃをそれぞれ測定し、ＢとＡの比（Ｂ／Ａ）およびＣとＡの比（Ｃ／Ａ）をそれぞれ求めた。これらの結果を表１に示す。さらに、実施例２および比較例で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを、図６に示す。
【００７３】
【表１】
2007266579.tif 000003
【００７４】
表１から明らかなように、実施例１および実施例２で得られたＬＥＤランプは、波長５５０ｎｍの発光ピークと波長６５０ｎｍの発光ピークとともに、波長５００ｎｍ付近にも発光ピークを有する蛍光体を含有しているので、高演色性の発光が得られ、平均演色評価数Ｒａを向上させることができる。
【００７５】
特に、実施例２で得られたＬＥＤランプは、図６の発光スペクトルからわかるように、視感度の低い波長４７０〜４９０ｎｍの範囲（４８０ｎｍ）に発光強度の谷部を有し、この谷部（波長４８０ｎｍ）における発光強度（Ｄ）の青色光の発光ピーク（波長４６０ｎｍ）の発光強度（Ｅ）に対する割合が、０．８５となっている。そして、実施例２のＬＥＤランプは、実施例１および比較例のＬＥＤランプと同様の色温度を有するにも関わらず、平均演色評価数Ｒａが９２と、比較例のＬＥＤランプより高い演色性を有する。また、発光効率が実施例１のものよりも３０％向上しており、極めて高い発光効率を有している。それに対して、比較例のＬＥＤランプの発光スペクトルは、波長４７０〜４９０ｎｍの範囲（４８０ｎｍ）に発光強度の谷部を有しておらず、平均演色評価数Ｒａと発光効率がともに実施例２より低くなっている。
【００７６】
実施例３〜１２
実施例３〜６においては、波長５００ｎｍと波長５５０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有する緑色蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）と波長６５０ｎｍに発光ピークを有する赤色蛍光体との２種類の蛍光体を使用した。また、実施例７〜１２においては、前記緑色蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）および赤色蛍光体に、波長５６５ｎｍに発光ピークを有する黄色蛍光体（ＹＡＧ蛍光体）を加え、計３種類の蛍光体を使用した。そして、これらの蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂中に、表２に示す配合比（シリコーン樹脂に対する配合割合；重量％）で混合し、分散させた。
【００７７】
次に、こうして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、実施例１，２と同様に、開口径３ｍｍの凹部８内に充填した後、シリコーン樹脂を硬化させて蛍光体含有樹脂層９を形成し、図１に示す構成を有するＬＥＤランプ１を作製した。なお、実施例３〜１２においては、実施例１，２に比べて樹脂に対する蛍光体の配合比を小さくしたので、同程度の色を実現するために、蛍光体含有樹脂層９の光路長を０．９ｍｍと長くした。発光色および発光強度を同等にするには、光路長と蛍光体の配合比との積を等しくする必要がある。
【００７８】
こうして実施例３〜１２で得られたＬＥＤランプを発光させ、発光の色温度と平均演色評価数Ｒａおよび発光効率をそれぞれ測定した。これらの測定結果を表２に示す。なお、発光効率は、実施例７のＬＥＤランプの発光効率１００％としたときの相対値である。
【００７９】
また、発光スペクトルを分光光度計（大塚電子製の瞬間分光度計ＭＣＰＤ−７０００）を用いて測定した。これらのスペクトルのうち、実施例４で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを図７に、実施例６で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを図８に、実施例８で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを図９に、実施例９で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを図１０に、実施例１１で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを図１１に、実施例１２で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを図１２にそれぞれ示す。
【００８０】
さらに、これらのＬＥＤランプの発光スペクトルから、波長４７０〜４９０ｎｍの範囲（例えば４８０ｎｍ）の谷部の発光強度（Ｄ）の波長４６０ｎｍの発光強度（Ｅ）に対する割合（谷部強度比Ｄ／Ｅ）を求めた。これらの結果も表２に示す。
【００８１】
【表２】
2007266579.tif 000004
【００８２】
表２の測定結果、ならびに図７〜１２の発光スペクトルから、以下のことがわかる。すなわち、実施例３〜１２で得られたＬＥＤランプは、波長５５０ｎｍ付近と波長６５０ｎｍ付近にそれぞれ発光ピークを有するとともに、波長５００ｎｍ付近にも発光ピークを有しており、平均演色評価数Ｒａが高く、かつ十分に高い発光効率を有している。
【００８３】
また、実施例４，６，８．９，１１，１２および実施例２で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルからわかるように、谷部強度比（Ｄ／Ｅ）が０．７〜０．９の場合に、特に色温度３０００〜４０００Ｋにおいて、平均演色評価数Ｒａが９０以上と高く、ＬＥＤランプとして好適である。また、緑色蛍光体と赤色蛍光体の２種類の蛍光体を使用した実施例３〜６のＬＥＤランプでは、発光効率はそれほど高いものではないが、平均演色評価数Ｒａが９０〜９５と極めて高い演色性を有する発光が得られる。これに対して、緑色蛍光体と赤色蛍光体および黄色蛍光体の計３種類の蛍光体を使用した実施例７〜１２のＬＥＤランプでは、平均演色評価数Ｒａは８０程度であっても、極めて高い発光効率を有する発光が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の発光装置をＬＥＤランプに適用した第１の実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すＬＥＤランプを複数配置したＬＥＤモジュールの一例を示す平面図である。
【図３】図２のＡ―Ａ´線断面図である。
【図４】本発明の発光装置の第２の実施形態に係わる発光装置の平面図である。
【図５】図４のＦ−Ｆ線断面図である。
【図６】本発明の実施例２および比較例で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを示すグラフである。
【図７】本発明の実施例４で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを示すグラフである。
【図８】本発明の実施例６で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明の実施例８で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例９で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例１１で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例１２で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８５】
１…ＬＥＤランプ、２…ＬＥＤチップ、３…回路パターン、４…基板、６…ボンディングワイヤ、７…凹部、８…フレーム、９…蛍光体含有樹脂層。
【図１】
2007266579.tif 000005
【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】
2007266579.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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