(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、Ｇａと、Ｎと、を含む第１導電型コンタクト層と、
前記第１導電型コンタクト層上に形成され、ＡｌＧａＮからなる第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層上に形成され、ＢＧａＮからなり、光を放出する活性層と、
前記活性層上に形成され、ＡｌＧａＮからなる第２導電型クラッド層と、
を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
基板と、
前記基板上に形成され、Ｇａと、Ｎと、を含む第１導電型コンタクト層と、
前記第１導電型コンタクト層上に形成されＡｌＧａＮからなる第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層上に形成され、１Ｅ１７ｃｍ−３以上１Ｅ２１ｃｍ−３以下の濃度のシリコンがドーピングされたＢｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦０．１）からなり、光を放出する活性層と、
前記活性層上に形成されＡｌＧａＮからなる第２導電型クラッド層と、
を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
前記基板がサファイア基板であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体発光素子。
【請求項４】
サファイア基板と、
前記サファイア基板上に形成され、Ｇａと、Ｎと、を含む第１導電型コンタクト層と、
前記第１導電型コンタクト層上に形成され、アルミニウムを含むＧａＮからなる第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層上に形成され、ホウ素を含むＧａＮからなり、光を放出する活性層と、
前記活性層上に形成され、アルミニウムを含むＧａＮからなる第２導電型クラッド層と、
前記第２導電型クラッド層上に形成され、Ｇａと、Ｎと、を含む第２導電型コンタクト層と、
前記第１導電型コンタクト層の前記活性層側の表面に前記第１導電型コンタクト層と電気的に接続して形成された第１電極と、
前記第２導電型コンタクト層上に前記第２導電型コンタクト層と電気的に接続して形成された第２電極と、
を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】
前記活性層がＢｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦０．１）からなることを特徴とする請求項１又は４記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記活性層に、１Ｅ１７ｃｍ−３以上１Ｅ２１ｃｍ−３以下の濃度のシリコンがドーピングされていることを特徴とする請求項１又は４記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１導電型クラッド層がＡｌＧａＮからなり、前記第２導電型クラッド層がＡｌＧａＮからなることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第１導電型コンタクト層がＧａＮからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記活性層から放出される前記光の波長が、３００ｎｍ以上３６５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記活性層から放出される前記光の波長が約３３０ｎｍであることを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
紫外線を放出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が放出する前記紫外線を吸収して前記紫外線よりも長い波長を有する２次光を放出する蛍光体と、
を備え、
前記半導体発光素子が請求項１乃至１０のいずれかに記載の半導体発光素子であることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項１２】
前記２次光は、可視光であることを特徴とする請求項１１記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記可視光は、赤色、緑色、および青色の波長領域にそれぞれ強度ピークを有することを特徴とする請求項１１又は１２記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記蛍光体が、
赤色の発光を生ずるＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、青色の発光を生ずる（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｅｕ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２、緑色の発光を生ずる３（Ｂａ、Ｍｇ、Ｅｕ、Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ２Ｏ３、のいずれかを含むことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
配線基板と、
前記配線基板上に設けられた複数の半導体発光装置と、
前記配線基板の周囲を覆うように設けられ透光性を有する外囲器と、
を備え、
前記半導体発光装置が求項１１乃至１４のいずれかに記載の半導体発光装置であることを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
基板上にＧａと、Ｎと、を含む第１導電型コンタクト層を形成し、
前記第１導電型コンタクト層上に、アルミニウムを含むＧａＮからなる第１導電型クラッド層を、第１の成長温度で形成し、
前記第１導電型クラッド層上に、ホウ素を含むＧａＮからなり光を放出する活性層を、前記第１の成長温度よりも高い第２の成長温度で形成し、
前記活性層上に、アルミニウムを含むＧａＮからなる第２導電型クラッド層を、前記第２の成長温度よりも低い第３の成長温度で形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第１導電型コンタクト層、前記第１導電型クラッド層、前記活性層、および前記第２導電型クラッド層をＭＯＣＶＤ法により形成し、
前記第１の成長温度および前記第３の成長温度が約１１００℃であり、
前記第２の成長温度が約１２００℃であることを特徴とする請求項１６記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置、読み取り装置、投影装置、浄化装置、および表示装置に関する。より詳しくは、本発明は、紫外線を発光する半導体発光素子を種々の形態に応用することにより得られる高効率、長寿命、小型軽量の照明装置、読み取り装置、投影装置、浄化装置、および表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
照明装置を始めとする種々の装置において、光源として用いる発光装置には、種々の方式が採用されている。これらの従来技術のうちで、代表的なものに蛍光灯システムがある。
【０００３】
図１５は、従来の蛍光灯システムの概略構成を表す模式図である。すなわち、蛍光灯システム９００は、蛍光灯９１０と電源９２０とにより構成される。蛍光灯９１０としては、ガラス管９１１の内部に、水銀蒸気とアルゴン（Ａｒ）などの希ガスとの混合ガス９１２が封入され、ガラス管９１１の内壁面に蛍光物質９１３が塗布されているものが一般的である。このような蛍光灯９１０は、両端に設けられている電極９１５、９１５を介して、外部に設けられた電源９２０に接続されている。電源９２０は、高周波の交流電圧を発生し、この電圧が印加されることによって水銀蒸気がグロー放電を起こし、紫外線が放出される。放出された紫外線は、蛍光物質９１３に吸収されて可視光に波長変換され、ガラス管９１１を透過して外部に放出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１５に示したような従来の蛍光灯システムにおいては、電源９２０において高周波電圧を発生するために、インバータなどを用いた昇圧、高周波発生回路が必要となる。そのために、電源９２０の構成が複雑となり、コストが高く、信頼性も低下しやすく、寿命も短いなどという問題があった。
【０００５】
また、蛍光灯９１０は、水銀蒸気のグロー放電を利用しているために、点灯時間に遅延が生じるとともに、点灯直後に放電が不安定で光量が安定しないという問題もあった。さらに、周囲温度によって、放電状態が変化するために、特に低温において、光量が低下しやすいという問題もあった。
【０００６】
さらに、蛍光灯９１０は、ガラス管に水銀蒸気を封入した構成を有するために、小型軽量化が容易でなく、寿命も短く、振動や衝撃などの機械的強度を十分に確保することも困難で、水銀による環境汚染を防止する対策も必要とされていた。
【０００７】
一方、従来技術として幅広く用いられてきたもうひとつの技術として電球を挙げることができる。しかし、電球においても、ガラス球の内部に熱フィラメントを封入した構成であるが故に、消費電力、発光効率、発熱量、寿命、機械的強度、サイズおよび重量などの多くの点で改善すべき多くの問題点があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、簡素な構成により小型軽量化が容易で、発光波長や光量も極めて安定し、しかも、極めて長寿命な光源装置を用いた照明装置、その他各種の応用装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明による照明装置は、紫外線を放出する半導体発光素子と、前記半導体発光素子が放出する前記紫外線を吸収して、前記紫外線よりも長い波長を有する２次光を放出する蛍光体と、を備えたことを特徴とし、高効率で長寿命、小型軽量などの多くの利点を有する。
【００１０】
また、本発明による照明装置は、配線基板と、前記配線基板上に設けられた複数の半導体発光装置と、前記配線基板の周囲を覆うように設けられた透光性を有する外囲器と、を備え、前記半導体発光装置は、紫外線を放出する半導体発光素子と、前記半導体発光素子が放出する前記紫外線を吸収して、前記紫外線よりも長い波長を有する２次光を放出する蛍光体と、を有することを特徴とし、高効率で長寿命、小型軽量などの多くの利点を有する。
【００１１】
また、前記半導体発光装置を表面実装型とすることにより、さらに明るく小型化を可能とすることができる。
【００１２】
また、前記複数の半導体発光装置のうちの所定数の前記半導体発光装置が直列に接続されてなる複数のユニットを形成し、前記複数のユニットを互いに並列に接続することにより、信頼性を向上させ、駆動電圧も抑えることができる。
【００１３】
一方、本発明による照明装置は、配線基板と、前記配線基板上に設けられた紫外線を放出する複数の半導体発光素子と、前記配線基板の周囲を覆うように設けられた透光性を有する外囲器と、を備え、さらに、前記外囲器の内壁面には蛍光体が設けられ、前記半導体発光素子が放出する前記紫外線を吸収して、前記紫外線よりも長い波長を有する２次光を放出するようにしても、高効率で長寿命、小型軽量などの多くの利点を得ることができる。
【００１４】
ここで、前記複数の半導体発光素子のうちの所定数の前記半導体発光素子が直列に接続されてなる複数のユニットを形成し、前記複数のユニットを互いに並列に接続することによっても、信頼性を向上させ、駆動電圧も抑えることができる。
【００１５】
また、前記２次光を、可視光とすれば、高性能の可視光源を構成することができる。
【００１６】
さらに、前記可視光は、赤色、緑色、および青色の波長領域にそれぞれ強度ピークを有するようにすれば、いわゆる「３波長型」の白色光源を構成することができる。
【００１７】
一方、高周波電圧を直流電圧に変換する変換回路をさらに備え、蛍光灯の電源に接続して前記半導体発光素子を駆動できるようにすると、従来の蛍光灯システムと互換性を得ることができ、極めて便利である。
【００１８】
一方、紫外線を放出する半導体発光素子と、前記半導体発光素子が放出する前記紫外線を吸収して、可視光領域の波長を有する２次光を放出する蛍光体と、前記半導体発光素子にパルス状の駆動電流を供給するパルス発生器と、を備えることにより、高効率で長寿命、小型軽量などの多くの利点を有する写真機用閃光装置としての照明装置を構成することができる。
【００１９】
また、紫外線を放出する半導体発光素子と、前記半導体発光素子が放出する前記紫外線を吸収して、可視光領域の波長を有する２次光を放出する蛍光体と、前記可視光を反射して、所定の方向に照射する凹面鏡と、を備えることにより、高効率で長寿命、小型軽量などの多くの利点を有するランプ・ユニットとしての照明装置を構成することができる。
【００２０】
さらに、前記半導体発光素子と、前記蛍光体との間に、前記紫外線を透過し、前記蛍光体から放出される前記２次光を反射するような波長選択性を有する第１の光反射膜をさらに備えることにより、波長変換効率を向上することができる。また、前記蛍光体からみて前記半導体発光素子と反対側に、前記紫外線を反射し、前記蛍光体から放出される前記２次光を透過するような波長選択性を有する第２の光反射膜をさらに備えることにより、さらに波長変換効率を向上させ、紫外線の漏洩を防ぐこともできる。
【００２１】
また、前記蛍光体からみて前記半導体発光素子と反対側に、前記紫外線を吸収し、前記蛍光体から放出される前記２次光を透過するような波長選択性を有する光吸収体をさらに備えることにより、紫外線の漏洩を防ぎ外乱光による不要な発光を防ぐこともできる。
【００２２】
前記半導体発光素子としては、発光層に窒化ガリウム系半導体を含むことにより、紫外線を高い効率で放出することができる。
【００２３】
また、前記半導体発光素子としては、発光層にホウ素とガリウムと窒素とを含むことにより、さらに高い効率で紫外線を放出することができる。
【００２４】
その具体的な構成としては、基板と、前記基板上に堆積された第１導電型のＧａＮ層と、アルミニウムを含むＧａＮからなる第１導電型のクラッド層と、ホウ素を含むＧａＮからなる発光層と、アルミニウムを含むＧａＮからなる第２導電型のクラッド層と、を少なくとも有するものであることが望ましい。
【００２５】
また、その発光波長は、約３３０ｎｍであることが望ましい。
【００２６】
紫外線を放出する半導体発光素子と、
照明装置に関して前述したような構成は、その他、読み取り装置、投影装置、浄化装置、および表示装置についても同様に適用して、同様の効果を得ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明は、紫外線を発光する半導体発光素子を利用し、必要に応じて蛍光体などの波長変換機能を有する材料と組み合わせることにより、小型軽量化が容易で、発光波長や光量も極めて安定し、しかも、極めて長寿命な光源装置を用いた照明装置などの各種応用装置を提供するものである。
【００２８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る照明装置を表す概略図である。すなわち、同図（ａ）は、その全体斜視図であり、同図（ｂ）は、その横断面図、同図（ｃ）は、その配線基板の概略平面図である。
【００３０】
本実施形態による照明装置１００は、配線基板１１０が外囲器１２０Ａおよび外囲器１２０Ｂの内部に収容された構成を有する。外囲器１２０Ａおよび１２０Ｂは、それぞれ、例えば樹脂により形成することができる。外囲器１２０Ａは、透光性を有するカバーであり、外囲器１２０Ｂは、天井などに取り付けるためのベースとしての役割を有する。
【００３１】
配線基板１１０の主面上には、白色の発光を放出する半導体発光装置１３０、１３０、・・・が配置されている。この半導体発光装置１３０は、後に詳述するように、紫外線を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍光体とを備える。このような半導体発光装置１３０は、例えば、赤色、緑色および青色のそれぞれの波長領域に強度ピークをを有するような、いわゆる「３波長型」の白色発光特性を有することが望ましい。
【００３２】
図２は、本発明において用いて好適な半導体発光装置の構成を表す概略断面図である。すなわち、半導体発光装置１３０は、少なくとも半導体発光素子１３２と、蛍光体１３６とを備える。半導体発光素子１３２は、例えばリード・フレームなどの実装部材１３４の上にマウントされている。そして、半導体発光素子１３２の光取り出し経路上に蛍光体１３６が配置されている。半導体発光素子１３２は、例えば、樹脂１３８などにより封止するようにしても良い。
【００３３】
半導体発光素子１３２は、紫外線を放出し、蛍光体１３６は、その紫外線を吸収して波長変換し、所定の波長を有する可視光あるいは赤外線を外部に放出する。
【００３４】
蛍光体から放出される光の波長は、蛍光体の材料を適宜選択することにより、調節することができる。半導体発光素子１３２から放出される紫外線を吸収して、効率良く２次光を放出する蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、青色の発光を生ずるものとしては、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｅｕ）10（ＰＯ4）6・Ｃｌ2、緑色の発光を生ずるものとしては、３（Ｂａ、Ｍｇ、Ｅｕ、Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ2Ｏ3などを挙げることができる。これらの蛍光物質を適当な割合で混合すれば、可視光領域の殆どすべての色調を表現することができる。
【００３５】
また、これらの蛍光体は、３３０ｎｍ付近の波長帯において吸収ピークを有する場合が多い。従って、これらの蛍光物質により効率的に波長変換を行うためには、半導体発光素子１３２が３３０ｎｍ付近の波長帯の紫外線を放出するようにすることが望ましい。このような特性を有する半導体発光素子１３２としては、ホウ素（Ｂ）を含んだＧａＮを発光層として用いたものを挙げることができ、この好適な構成については後に詳述する。
【００３６】
一方、このような蛍光体１３６は、半導体発光素子１３２から離れてその放出光の経路上に配置しても良く、半導体発光素子１３２の表面上に堆積しても良く、半導体発光素子１３２の内部に配置あるいは含有させても良い。
【００３７】
ここで、再び図１に戻ると、各半導体発光装置１３０は、必要とされる照明光量や、サイズ、電力などの条件に応じて、配線基板１１０の主面上に、所定の間隔で配置されている。基板１１０の上にコンパクト且つ高密度に実装するためには、半導体発光装置１３０は、いわゆる「表面実装型（ＳＭＤ）」のランプ構造を有することが望ましい。このように個々の光源を小さくすることにより、それぞれについて光反射体などを設けて光源からの光を集光することができるようになり、効率が高く明るい照明装置を実現できる。
【００３８】
また、基板１１０の上に実装される半導体発光装置１３０、１３０、・・・の相互間の接続関係としては、例えば、図１（ｃ）に示したように、所定数の半導体発光素子１３０を直列に接続したユニットを形成し、それぞれのユニットを並列に接続するという接続関係が望ましい。このような接続関係を採用すれば、電源電圧や駆動用電流を極端に高く設定する必要がなく、また、いずれかの半導体発光装置１３０が故障した場合においても、他の半導体発光装置１３０に与える駆動電圧の変化などの影響を低減することができる。すなわち、いずれかのユニットが故障した場合においても、残りのユニットは正常に動作することができ、従来の蛍光灯のように全体がだめになることがないので、信頼性の点で格段に有利となる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、この他にも、配線基板１１０上のすべての半導体発光装置１３０を直列あるいは並列に接続しても良い。
【００３９】
また、上述した例においては、白色に発光する半導体発光装置１３０を採用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。この他にも、例えば、紫外線を放出する半導体発光装置を配線基板１１０の上に配置し、樹脂カバー１２０Ａの内壁面上に蛍光体を堆積して、紫外線を吸収、波長変換し、白色光を外部に放出するようにしても良い。
【００４０】
また、従来の蛍光灯との互換性を確保するために、蛍光灯に印加される高周波駆動電圧を直流電圧に変換して半導体発光装置１３０に供給する変換回路を併せて設けると、極めて便利である。本実施形態による照明装置は、家庭・事務所用の室内灯のみならず、街灯、サークライト、マスク・アライナなどの各種製造装置用の光源、植物栽培用光源など、極めて幅広い分野において利用することができる。
【００４１】
本発明者の試算によれば、従来の４０Ｗ型の蛍光灯に相当する光量を得るためには、例えば、６６個の半導体発光装置１３０を４列配置すれば良い。
本発明によれば、従来の蛍光灯よりも消費電力が低く、寿命が極めて長くなるとともに、小型化、軽量化が容易であり、衝撃や振動などに対する機械的強度を顕著に改善することができる。さらに、水銀による環境汚染も解消することができる。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る写真機用閃光装置を表す模式図である。すなわち、同図に表した写真機１５０は、レンズ１５２、ファインダ１５４とともに、いわゆるフラッシュとして、本発明による半導体発光装置１３０を備える。半導体発光装置１３０は、図２に関して前述したように、半導体発光素子と蛍光体とにより所定波長分布を有する白色光を放出する。また、半導体発光装置１３０に用いる蛍光体１３６の種類によっては、特定の発光波長を強調したり、場合によっては赤外線カメラなどに対しても応用が可能となる。半導体発光装置１３０は、パルス発生器１５８に接続され、パルス状の駆動電流を供給されることによりフラッシュとして用いることができる。
【００４３】
本発明によれば、従来の電球を利用した写真機用閃光装置と比較して、消費電力が小さく、寿命が極めて長いという利点が得られる。さらに、半導体発光素子の特性を生かして、超高速撮影カメラなどの特殊用途への応用も可能となる。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図４は、本発明の第３の実施の形態に係るランプを表す模式図である。すなわち、本発明によるランプ・ユニット２００においては、凹面鏡２１０の焦点付近に半導体発光装置１３０が配置されている。半導体発光装置１３０の内部においては、半導体発光素子から放出される紫外線が蛍光体により波長変換され、白色光などの光として外部に放出される。この光は凹面鏡２１０により、所定の方向に集光され、放出される。半導体発光装置１３０の内部において、光源となる蛍光物質を凹面鏡の焦点近傍に集中して設けることにより、集光性を改善することができる。
【００４５】
本発明によるランプ・ユニット２００は、例えば車載用のヘッドランプや、懐中電灯などに応用することができる。図２に示したような半導体発光装置１３０は、従来の電球と比較して、小型化が極めて容易である。従って、異なる発光色を有する半導体発光装置１３０を凹面鏡２１０の焦点付近に隣接して配置することができるようになる。その結果として、一つのランプ２００により、複数の発光色を実現できる。たとえば、ヘッドランプとフォグランプを共通のランプ・ユニットに組込むことも可能である。また、バックランプとストップランプの組み合わせなども可能となる。
【００４６】
また、半導体発光装置１３０の代わりに、紫外線を放出する半導体発光素子１３２を配置し、その紫外線を直接凹面鏡２１０で反射した後、蛍光体で波長変換するようにしても良い。この場合には、蛍光体は、例えば、凹面鏡２１０の反射面上に堆積したり、ランプ・ユニットの光出射窓部に配置すれば良い。
【００４７】
本発明によれば、従来の電球を利用したランプ・ユニットと比較して、消費電力が小さく、寿命が極めて長いとともに、振動や衝撃などに対する機械的強度が顕著に改善されるという利点が得られる。さらに、光源を小さくすることができるため、集光性を飛躍的に高めることが可能となり、遠方を高い照度で照らしたい場合などに特に有利となる。
【００４８】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る読み取り装置を表す模式図である。すなわち、本発明による読み取り装置２５０においては、赤色の光を放出する半導体発光装置１３０Ａと、緑色の光を放出する半導体発光装置１３０Ｂと、青色の光を放出する半導体発光装置１３０Ｃとがそれぞれ配置されている。半導体発光装置１３０Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ内蔵する蛍光体１３６の材料を変えることによって、それぞれの発光色を得ることができる。
【００４９】
半導体発光装置１３０Ａ、Ｂ、Ｃからの赤色光、緑色光、青色光は、図示しない原稿に向けて照射され、それぞれの反射光が、受光部２６０Ａ、Ｂ、Ｃにより検出されるようにされている。受光部２６０Ａ、Ｂ、Ｃは、例えば、感光型素子やＣＣＤなどにより構成することができる。本発明による読み取り装置は、ファックス（ＦＡＸ）やスキャナ、あるいはコピ−機などに組込まれ、所定の原稿を読みとって電気信号に変換することができる。
【００５０】
本発明によれば、従来の蛍光灯を利用した読み取り装置と比較して、消費電力が小さく、寿命が極めて長いとともに、振動や衝撃などに対する機械的強度が顕著に改善されるという利点が得られる。
【００５１】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る投影装置を表す模式図である。すなわち、本発明による投影装置３００においては、凹面鏡３１０の焦点付近に半導体発光装置１３０が配置され、その前方に投影レンズ３２０が配置されている。半導体発光装置１３０から放出された光は、凹面鏡３１０により集光され、透光性シートなどに描かれた所定の原稿３４０の透過パターンを、投影レンズ３２０により、スクリーン３４２上に投影する。
【００５２】
本発明によれば、従来の電球を利用した読み取り装置と比較して、消費電力が小さく、発熱が少なく、寿命が極めて長いとともに、小型軽量化が容易で、振動や衝撃などに対する機械的強度が顕著に改善されるという利点が得られる。
【００５３】
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
図７は、本発明の第６の実施の形態に係る浄化装置を表す模式図である。すなわち、本発明による浄化装置３５０においては、浄化回路３６０に沿って、オゾン発生器３７０と半導体発光素子１３２とが配置されている。浄化回路３６０に水３５５Ａを供給した場合には、半導体発光素子１３２からの紫外線により殺菌・浄化され浄化水３５５Ｂとして排出される。また紫外線照射の前に、オゾン発生器３７０によりオゾンを水に溶かしておくと、才ゾンによる殺菌・浄化効果に加え紫外線照射による活性酸素化を促し、殺菌・浄化効果はさらに高まる。
【００５４】
一方、本発明による浄化装置３５０は、空気の清浄化にも適する。すなわち、浄化回路３６０に空気を供給することにより、空気に半導体発光素子１３２からの紫外線を照射して、空気の殺菌・浄化を行うこともできる。また、図示しない加熱機構により、供給した空気の温度を上げて熱風として排気することにより、殺菌効果を高めた浄化装置としても良い。本発明による浄化装置３５０は、例えば、医療用、各種保存用ケ−ス内、冷蔵庫内などの殺菌・浄化用にも応用できる。
【００５５】
本発明によれば、従来の紫外線蛍光灯を利用した浄化装置と比較して、紫外線の強度が大きく浄化能力が高いとともに、消費電力が小さく、寿命が極めて長いとともに、振動や衝撃などに対する機械的強度が顕著に改善されるという利点が得られる。また、半導体発光素子１３２の点灯直後に瞬時に所定の安定した出力を得ることができる。さらに、装置全体を小型化することができるので設置が容易となり、鑑賞魚用水槽や家庭用風呂水浄化などの用途について特に有利となる。
【００５６】
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。
図８は、本発明の第７の実施の形態に係る紫外線照射装置を表す模式図である。すなわち、本発明による紫外線照射装置４００においては、凹面鏡４１０の焦点付近に半導体発光素子１３２が配置されている。半導体発光素子１３２から放出された紫外線は凹面鏡４１０により反射・集光されて、ターゲット４４０に高い照射強度で照射される。このようにして、例えば、樹脂成型用や日焼け用、消毒用などの用途に応用することができる。また、後述するＢＧａＮ系の半導体発光素子を用いれば、人体内でビタミンＤの生成に役立つ３００ｎｍ付近の紫外線を高い効率で発生することができるので、健康器具としての応用も可能となる。
【００５７】
本発明によれば、従来の紫外線蛍光灯を利用した紫外線照射装置と比較して、紫外線の強度が高いとともに、消費電力が小さく、寿命が極めて長いとともに、振動や衝撃などに対する機械的強度が顕著に改善されるという利点が得られる。さらに、本発明によれば、光源を極めて小さくすることができるので、集光性を高めて紫外線照射密度を飛躍的に高めることができる。
【００５８】
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。
図９は、本発明の第８の実施の形態に係る表示装置を表す模式図である。すなわち、本発明による表示装置４５０は、紫外線を放出する半導体発光素子１３２と表示パネル４６０とを有する。表示パネル４６０の裏面には、発光色の異なる複数の蛍光体により、所定の文字や図絵などが描かれている。半導体発光素子１３２から放出された紫外線は、表示パネル４６０の裏面の蛍光体により波長変換され、所定の文字や図絵などのパターンを表示する。
【００５９】
また、紫外線を放出する半導体発光素子１３２の代わりに半導体発光装置１３０を配置しても良い。この場合には、半導体発光装置１３０から放出される白色光などの可視光をバックライトとして、表示パネル上の所定の文字や図絵などを表示することができる。
【００６０】
本発明による表示装置４５０は、例えば、車載用インジケ−タ・ランプや、各種玩具用表示ランプ、各種警告灯、非常灯など極めて幅広に用途に応用することができる。
【００６１】
本発明によれば、従来の蛍光灯や電球を利用した表示装置と比較して、表示輝度が高いとともに、消費電力が小さく、寿命が極めて長いとともに、振動や衝撃などに対する機械的強度が顕著に改善されるという利点が得られる。
【００６２】
次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。
図１０は、本発明の第９の実施の形態に係る半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、本発明による半導体発光装置５００は、紫外線を放出する半導体発光素子１３２と第１の光反射部５１０、波長変換部５２０、第２の光反射部５３０、および光吸収部５４０がこの順序で設けられている。
【００６３】
本実施形態における第１の光反射部５１０は、半導体発光素子１３２から放出される紫外線を透過し、波長変換部５２０において波長変換され放出される可視光などの２次光は反射するような波長選択性を有する。すなわち、半導体発光素子１３２からの紫外線に対する反射率は低く、波長変換部５２０からの２次光の波長の光に対する反射率が高くなるように構成されている。
【００６４】
このような波長選択性は、例えば、ブラッグ反射鏡を利用することにより実現することができる。すなわち、屈折率が異なる２種類の薄膜を交互に積層することにより、特定の波長領域の光に対する反射率が高い反射鏡を形成することができる。例えば、１次光の波長をλ、薄膜層の光屈折率をｎとした場合に、膜厚をそれぞれλ／（４ｎ）とした２種類の薄膜を交互に積層することにより、１次光に対する反射率が極めて高い反射鏡を形成することができる。このような２種類の薄膜は、光屈折率の差が大きいことが望ましい。その組み合わせとしては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ2）と酸化チタン（ＴｉＯ2）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と窒化インジウム（ＩｎＮ）、あるいはこれらのうちのいずれかの材料からなる薄膜と、アルミニウム・ガリウム砒素、アルミニウム・ガリウム燐、五酸化タンタル、多結晶シリコン、非晶質シリコンなどのいずれか材料の薄膜とを適宜組み合わせても良い。
【００６５】
波長変換部５２０は、半導体発光素子１３２から放出された紫外線を吸収して、より長波長の２次光を放出する役割を有する。その構成としては、例えば、所定の媒体に蛍光体を含有させた層とすることができる。この蛍光体は、半導体発光素子１３２から放出される紫外線を吸収して励起され、所定の波長を有する２次光を放出する。例えば、半導体発光素子１３２から放出される紫外線が、波長約３３０ｎｍの光であり、蛍光体により波長変換された２次光は、可視光あるいは赤外線領域の所定の波長を有するようにすることができる。２次光の波長は、蛍光体の材料を適宜選択することにより、調節することができる。紫外線領域の１次光を吸収して、効率良く２次光を放出する蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、青色の発光を生ずるものとしては、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｅｕ）10（ＰＯ4）6・Ｃｌ2、緑色の発光を生ずるものとしては、３（Ｂａ、Ｍｇ、Ｅｕ、Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ2Ｏ3などを挙げることができる。これらの蛍光物質を適当な割合で混合すれば、可視光領域の殆どすべての色調を表現することができる。
【００６６】
また、これらの蛍光物質は、３３０ｎｍ付近の波長帯において吸収ピークを有する場合が多い。従って、これらの蛍光物質により効率的に波長変換を行うためには、半導体発光素子１３２が３３０ｎｍ付近の波長帯の紫外線を放出するようにすることが望ましい。
【００６７】
次に、第２の光反射部５３０について説明する。光反射部５３０は波長選択性を有する反射鏡であり、波長変換部５２０から入射する光のうちで、紫外線を反射し、２次光を透過させる役割を有する。すなわち、光反射部５３０は、紫外線の波長の光を反射し、２次光の波長の光を透過するカット・オフ・フィルタ、あるいはバンドパス・フィルタとして作用する。その具体的な構成としては、例えば、前述したようなブラッグ反射鏡とすることができる。
【００６８】
このような光反射部５３０を配置することにより、波長変換部５２０を透過して漏洩した紫外線を高い効率で反射して、波長変換部５２０に再び戻すことができる。このようにして戻された紫外線は、波長変換部５２０において波長変換され、２次光として、光反射部５３０を透過する。つまり、波長変換部５２０の光出射側に光反射部５３０を配置することにより、紫外線の外部への漏洩を防止するとともに、波長変換部５２０を透過した紫外線を戻して高い効率で波長変換することができるようになる。また、外部からの紫外線も光反射部５３０により反射できるので、外乱光により波長変換部５２０が励起されて不要な発光を生ずるという問題を解消することもできる。
【００６９】
次に、光吸収部５４０について説明する。光吸収部は、波長選択性を有する吸収体であり、紫外線を高い効率で吸収するとともに２次光は透過させる役割を有する。すなわち、紫外線の波長の光に対する吸収率が高く、２次光の波長の光に対する吸収率は低いような吸収特性を有する。この具体的な構成としては、例えば、透光性の媒体に所定の吸収体を分散させたものを挙げることができる。このような吸収体としては、例えば、２次光が赤色の光の場合には、カドミウム・レッドや弁柄を挙げることができ、２次光が青色の光の場合には、コバルト・ブルーや群青などを挙げることができる。
【００７０】
このような光吸収部５４０を設けることにより、光反射部５３０を透過した紫外線を吸収して外部への漏洩を防止することができるとともに、外部に取り出す光のスペクトルを調節して、純色性を改善することも可能となる。また、外部からの紫外線も光吸収部５４０により吸収されるので、外乱光により波長変換部５２０が励起されて不要な発光を生ずるという問題を解消することもできる。
【００７１】
本実施形態によれば、半導体発光素子１３２から放出された紫外線は第１の光反射部５１０を透過して波長変換部５２０に入射し、２次光に波長変換される。また、波長変換部５２０において波長変換されずに透過した紫外線は、第２の光反射部５３０により反射されて再び波長変換部５２０に戻される。さらに、第２の光反射部５３０も透過した紫外線は、光吸収部５４０において吸収され、外部への漏洩が防止される。
【００７２】
一方、波長変換部５２０から放出された２次光のうちで第２の光反射部５１０の方向に出射した光成分は、光反射部５３０および光吸収部５４０を透過して外部に取り出すことができる。また、波長変換部５２０から放出された２次光のうちで半導体発光素子１３２の方向に出射した光成分は、第１の光反射部５１０により反射され、波長変換部５２０、光反射部５３０および光吸収部５４０を透過して外部に取り出すことができるようになる。
【００７３】
ここで、第１の光反射部５１０を設けない場合には、波長変換部５２０から半導体発光素子１３２の方向に放出された２次光は、半導体発光素子１３２により吸収され、あるいは乱反射されて、外部に有効に取り出すことができない。これに対して、本実施形態によれば、第１の光反射部５１０を設けることにより、波長変換部５２０から半導体発光素子１３２の方向に放出される２次光を光反射部５１０により反射して、外部に効率良く取り出すことができるようになる。すなわち、光は２つの光反射部の間で多重反射したりして最終的には大部分が波長変換され、外部へ取り出されることになる。よって取り出し効率の極めて高い高効率発光装置を実現することができる。
【００７４】
次に、本発明に用いて好適な紫外線を発光する半導体発光素子１３２の詳細について説明する。
【００７５】
図１１は、本発明に用いて好適な半導体発光素子１３２の断面構成を表す模式図である。すなわち、半導体発光素子１３２は、紫外波長域で発光する発光ダイオ−ド（ＬＥＤ）である。図１１に示したように、半導体発光素子１３２は、サファイア基板１００１上に半導体層１００２〜１００８が積層された構成を有する。各半導体層の結晶成長は、例えば有料金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により行うことができる。それぞれの半導体層の膜厚と成長温度について以下に例示する。
【００７６】
ＧａＮバッファ層            １００２・・０．０５μｍ、  ５５０℃
ｎ−ＧａＮコンタクト層      １００３・・４．０μｍ、  １１００℃
ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層    １００４・・０．２μｍ、  ｌｌ００℃
ｎ−ＢＧａＮ活性層          １００５・・０．５μｍ、  １２００℃
ｐ−ＡｌＧａＮ第１クラッド層１００６・・０．０５μｍ、１１００℃
ｐ−ＡｌＧａＮ第２クラッド層１００７・・０．２μｍ、  １１００℃
ｐ−ＧａＮコンタクト層      １００８・・０．０５μｍ、１１００℃
また、電流注入用の電極１００９および１０１０は、それぞれ、ｎ−ＧａＮコンタクト層１００３およびｐ−ＧａＮコンタクト層１００８上に形成されている。半導体発光素子１３２が従来の素子と異なる点は、活性層１００５にホウ素（Ｂ）を含む窒化ガリウム系半導体を用い、さらにその隣接する層にＡｌＧａＮを用いている点にある。従来、Ｂを含む結晶はＢＮを中心に開発が進められてきており、その基板結晶としてはＳｉＣが用いられ、結晶成長温度としては約１３００℃という高い成長温度が必要であった。しかしながら、ＢをＧａＮに混入させようと試みると、ＢはＧａＮ結晶中への溶解度が低く、また基板に用いるＳｉＣとの格子不整合が大きいという問題があった。このため、例えば結晶の表面モフォロジの平坦性などの点で品質の高いＢＧａＮの３元混晶は、これまで得られていなかった。
【００７７】
本半導体発光素子１３２の優れた点は、ＢＧａＮの下地層に耐熱性の高いＡｌを含むＡｌＧａＮを用いることにより、高品質のＢＧａＮ結晶を成長することができる点にある。つまり、ＡｌＧａＮを１１００℃で成長した後、成長温度を窒化ガリウム系の成長としては比較的高い１２００℃に昇温しても、その結晶表面の平坦性が保たれることから、良質のＢＧａＮ結晶を平坦性よく成長できる。
【００７８】
本発明者の実験によれば、更に成長温度を上げた場合には、ＡｌＧａＮの表面からのＮの抜けによるものと考えられる表面荒れが顕著になり、加えてＡｌＧａＮとの格子不整合率が増加するために、成長したＢＧａＮ層の表面の平坦性が劣化した。ここでＢの濃度を増加するほど、結晶表面の平坦性は劣化する傾向が認められ、平坦な表面を有する結晶が得られたＢxＧａ1-xＮのＢ混晶比（Ｘ）は０．１以下であった。これ以上の濃度のＢの混晶化は未だ困難である。
【００７９】
しかし、本発明者が得た混晶組成は、紫外波長領域での発光素子としては十分な混晶比であり、その波長は３６５〜３００ｎｍに対応することが分かった。
【００８０】
本構造が有するもう一つの利点は、比較的厚くに成長したｎ−ＧａＮコンタクト層１００３の上にＢＧａＮを含む発光部を成長出来る点にある。図１１のような素子構造を作成する際には、ｎ側電極１００９の形成にあたって、半導体層をエッチングしてｎ型コンタクト層１００３を露出させる必要がある。このエッチング工程の加工精度の許容度を拡大するためには、ｎ型コンタクト層１００３をある程度厚く成長することが望ましい。しかし、ＢＧａＮ混晶では厚膜成長が困難でありエッチング・プロセスの歩留まりを低下させてしまうため、ｎ型コンタクト層として用いることが適さない。
【００８１】
ＢＧａＮ混晶は、６Ｈ型のＳｉＣ基板に格子整合するＢ混晶比を有しており、導電性を有するＳｉＣ基板上に成長する場合には、電極形成のためのエッチング・プロセスが必要でなく、必ずしも厚い結晶は必要とされない。しかし、その際のＢ混晶比は０．２と高く結晶成長自身が困難であり、また、ＳｉＣ基板が紫外線の波長に対し不透明となることから単純に素子特性向上に結び付くわけではない。
【００８２】
以上説明したような事情により、本発明による半導体発光素子１３２における、ＧａＮ層／ＡｌＧａＮ層の上にＢＧａＮ発光層を積層した構造は、格子整合条件を必要とせずに厚膜で平坦なＧａＮ層／ＡｌＧａＮ層を成長することができ、ＢＧａＮを発光層とするＬＥＤを実現するにあたって非常に有効である。
【００８３】
図１１に示した構成において、ＢxＧａ1-xＮ活性層１００５のＢ混晶比（Ｘ）を０．０５とし、ｐ−ＡｌyＧａ1-yＮ第１クラッド層１００６のＡｌ混晶比（Ｙ）を０．３、ｎ−ＡｌzＧａ1-zＮクラッド層１００４およびｐ−ＡｌzＧａ1-zＮクラッド層１００７のＡｌ混晶比（Ｚ）を０．２とした半導体積層構造を作成し、３５０μｍ角のチップに加工してＬＥＤを試作した結果、発光スペクトルピ−クが約３３０ｎｍの紫外線発光を得ることができた。動作電流を２０ｍＡにしたときの発光強度は約１０μＷであった。
【００８４】
図１２は、ＢＧａＮに対してシリコン（Ｓｉ）をド−ビングした場合のシリコン濃度とフォトルミネッセンス（ＰＬ）発光強度との関係を示すグラフ図である。すなわち、同図の横軸はＢＧａＮ中のシリコン濃度を表し、縦軸はＰＬ発光強度を任意単位で表す。同図からわかるようにシリコン濃度によって、ＬＥＤの発光強度が変化する。すなわち、シリコン濃度の増加にともなって、１Ｅ１６ｃｍ-3付近から急激に発光強度が増加し、約１Ｅ１８から１Ｅ２０ｃｍ-3付近で発光強度は最大となり、それ以上高いシリコン濃度では、発光強度は急激に減少する。本発明者の実験によれば、このような傾向はＢ混晶比を変化させても変わらず、同様の結果が得られた。図１１に示した層構造において、ＢＧａＮ活性層１００５に対してシリコンを１Ｅ１９ｃｍ-3ドーピングしたところ、発光波長は３３０ｎｍで変わらず、２０ｍＡでの発光強度は約２ｍＷまで向上した。さらに活性層１００５のシリコン濃度を変化させた実験の結果、シリコン濃度としては、１Ｅ１７ｃｍ-3から１Ｅ２１ｃｍ-3の範囲において、特性向上および積層構造を作成する上で実用上適当であることがわかった。
【００８５】
図１３は、本発明の異なる実施の形態に関わる紫外線発光型の半導体発光素子の概略断面構造を表す図である。すなわち、半導体発光素子１３２Ｂは、６Ｈ型ＳｉＣ基板１１０１上に成長させた積層構造を有する。各層の膜厚および成長温度は図１１に関して前述したものとほぼ同様であり、異なる点はＧａＮバッファ層１１０２がｎ型にドーピングされ、ｎ側電極１１０９がＳｉＣ基板１１０１の裏面側に形成されている点である。結晶成長は、例えば有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により行うことができる。前述したように、６Ｈ型ＳｉＣ基板１１０１を採用した場合においては、紫外線波長域において不透明になるので、基板側へ放射された光を発光素子の外部に取り出すことができなくなるというデメリットが生ずる。しかし、ＧａＮとの実効格子不整合率はサファイア基板の１３．８％に対して３．４％と６Ｈ型−ＳｉＣ基板の方が小さく、格子不整合に起因する転位や各種の結晶欠陥の密度を低減することができる。このようにＢＧａＮ活性層１１０５の下地の結晶層の品質が向上することから、ＢＧａＮ結晶１１０５の結晶品質も向上し、発光素子の発光特性を改善することができる。すなわち、６Ｈ型ＳｉＣ基板１１０１を採用する利点は、結晶性の改善に起因する発光特性の向上である。
【００８６】
図１３に示した構造において、ＢxＧａ1-xＮ活性層１１０５のＢ混晶比（Ｘ）を０．０５とし、ｐ−ＡｌyＧａ1-yＮ第１クラッド層１１０６のＡｌ混晶比（Ｙ）を０．３、ｎ−ＡｌzＧａ1-zＮクラッド層１１０４およびｐ−ＡｌzＧａ1-zＮクラッド層１１０７のＡｌ混晶比（Ｚ）を０．２とした層構造を作成し、３５０μｍ角のチップに加工してＬＥＤを作成したところ、発光スペクトルピ−クが３３０ｎｍの発光を得ることができた。
【００８７】
ＢxＧａ1-xＮ活性層１１０５に対してシリコンをドーピングして結晶中のシリコン濃度を１Ｅ１９ｃｍ-3として作成した素子においては、動作電流を２０ｍＡにしたときの発光強度は約１．３ｍＷであった。
【００８８】
図１４は、図１３に示した半導体発光素子１３２Ｂの変型例を表す断面模式図である。すなわち、半導体発光素子１３２Ｃは、図１３に示した半導体発光素子３２Ｂの半導体積層構造を表面側からエッチングしてｎ−ＧａＮコンタクト層１１０３を露出させ、ｎ側電極１１０９を形成したものである。この構造においても素子特性に重要なＢＧａＮ活性層に与える影響は同様であり、その有用性は大きい。
【００８９】
なお、以上説明した本発明の実施の形態は、図示した構造や前述した製造方法に限定されるものではない。すなわち、発光層としてＢＧａＮ混晶について記したが、ＢｌｎＡｌＧａＮ系の材料を用いて、注入キャリアの閉じ込めが可能なへテ口接合が形成されれば良く、ＢＧａＮの３元系に限られるものではない。
【００９０】
また、ｐ側電極を形成するコンタクト層もＧａＮ層に限定されず、ＩｎＡｌＧａＮ系から選ばれる材料であれば、その特性は満足され、活性層からの発光に対して吸収損失を有する材料系の場合は膜厚を薄くすることにより対応すれば十分に特性を満足することができる。また、前述した具体例においてはＬＥＤについて説明したが窒化ガリウム系半導体レーザ（ＬＤ）への適用も可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００９１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に説明する効果を奏する。
【００９２】
まず、本発明によれば、従来の蛍光灯や電球に比べて、高効率で、消費電力が低く、寿命も極めて長い照明装置などの各種応用装置を提供することができる。
【００９３】
さらに、本発明によれば、衝撃や振動などに対する機械的強度が高く、信頼性に優れた照明装置などを提供することができる。
【００９４】
また、本発明によれば、小型、軽量化が容易であり、製造コスト、輸送コストも低減することができる。
【００９５】
また、本発明によれば、半導体発光素子の発光層からの発光を直接取り出すことがなく、蛍光物質により波長変換することとしているので、半導体発光素子の製造パラメータのばらつき、駆動電流、温度などに依存して、発光波長が変動するという問題を解消することができる。すなわち、本発明によれば、発光波長が極めて安定で、発光輝度と発光波長とを独立して制御することができるようになる。
【００９６】
また、本発明によれば、用いる蛍光物質を適宜組み合わせることによって、容易に複数の発光波長を得ることができる。例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光物質を適宜混合して、発光素子に含有させれば、白色光の発光を容易に得ることができる。
【００９７】
さらに、本発明によれば、発光層にホウ素を含んだＧａＮを用いることにより、蛍光体を極めて効率的に励起することができる３３０ｎｍ付近の紫外線を極めて高い強度で得ることができる。
【００９８】
さらに、本発明によれば、半導体発光素子が放出する紫外線を反射して閉じこめ、また蛍光体が放出する２次光を反射して外部に導くことにより、極めて効率的に波長変換を行い、２次光を外部に取り出すことができるようになる。
【００９９】
さらに、本発明によれば、発光波長に応じて、内蔵する半導体発光素子の材料や構造を適宜選択し、変更する必要がなくなる。例えば、従来は、赤色において発光させるためには、ＡｌＧａＡｓ系材料を用い、黄色においてはＧａＡｓＰ系またはｌｎＧａＡｌＰ系材料、緑色系においてはＩｎＧａＡｌＰ系またはＧａＰ系材料、青色においてはＩｎＧａＮ系材料の如く、最適な材料をその波長に併せて選択しなければならないという問題があった。これに対して、本発明によれば、発光波長に応じて蛍光物質の種類を適宜選択すれば良く、半導体発光素子を変更する必要がなくなる。
【０１００】
また、本発明によれば、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べる必要がある場合においても、発光色の変更は、用いる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体発光素子の材料や構造は同一とすることができる。従って、発光装置の構成を極めて簡略化することが可能となり、製造コストを顕著に低減することができるとともに、信頼性も高く、また、駆動電流や、供給電圧、あるいは素子のサイズなどを共通にすることにより、応用範囲を顕著に拡大することができるという利点も生ずる。
【０１０１】
このように、本発明によれば、比較的簡略な構成により、発光波長が極めて安定で、しかも、可視光から赤外線領域までの種々の波長において高い輝度で発光させることができる照明装置、その他各種の応用装置を提供することができ、産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る照明装置を表す概略図である。すなわち、同図（ａ）は、その全体斜視図であり、同図（ｂ）は、その横断面図、同図（ｃ）は、その配線基板の概略平面図である。
【図２】本発明において用いて好適な半導体発光装置の構成を表す概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る写真機用閃光装置を表す模式図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るランプを表す模式図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る読み取り装置を表す模式図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る投影装置を表す模式図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る浄化装置を表す模式図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係る紫外線照射装置を表す模式図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態に係る表示装置を表す模式図である。
【図１０】本発明の第９の実施の形態に係る発光装置を表す模式図である。
【図１１】本発明に用いて好適な半導体発光素子１３２の断面構成を表す模式図である。
【図１２】ＢＧａＮに対してシリコン（Ｓｉ）をド−ビングした場合のシリコン濃度とフォトルミネッセンス（ＰＬ）発光強度との関係を示すグラフ図である。
【図１３】本発明の異なる実施の形態に関わる紫外線発光型の半導体発光素子の概略断面構造を表す図である。
【図１４】図１３に示した半導体発光素子１３２Ｂの変型例を表す断面模式図である。
【図１５】従来の蛍光灯システムの概略構成を表す模式図である。
【符号の説明】
１００  照明装置
１１０  配線基板
１２０Ａ、１２０Ｂ  外囲器
１３０  半導体発光装置
１３２  半導体発光素子
１３４  リード・フレーム
１３６  蛍光体
１３８  樹脂
１５０  写真機
１５２  レンズ
１５４  ファインダ
１５８  パルス発生器
２００  ランプ・ユニット
２１０  凹面鏡
２５０  読み取り装置
２６０Ａ、Ｂ、Ｃ  受光部
３００  投影装置
３１０  凹面鏡
３２０  投影レンズ
３４０  原稿
３４２  スクリーン
３５０  浄化装置
３５５Ａ  水
３５５Ｂ  浄化水
３６０  浄化回路
３７０  オゾン発生器
４００  紫外線照射装置
４１０  凹面鏡
４４０  ターゲット
４５０  表示装置
４６０  表示パネル
５００  半導体発光装置
５１０  第１の光反射部
５２０  波長変換部
５３０  第２の光反射部
５４０  光吸収部
１００１  基板
１００２  バッファ層
１００３  ｎ型層
１００４、１００６、１００７  クラッド層
１００５  発光層
１００８  コンタクト層
１００９、１０１０  電極
【図１】
0003966954.tif 000002
【図２】
0003966954.tif 000003
【図３】
0003966954.tif 000004
【図４】
0003966954.tif 000005
【図５】
0003966954.tif 000006
【図６】
0003966954.tif 000007
【図７】
0003966954.tif 000008
【図８】
0003966954.tif 000009
【図９】
0003966954.tif 000010
【図１０】
0003966954.tif 000011
【図１１】
0003966954.tif 000012
【図１２】
0003966954.tif 000013
【図１３】
0003966954.tif 000014
【図１４】
0003966954.tif 000015
【図１５】
0003966954.tif 000016