(57)【要約】【課題】点灯時間の経過に伴う出力光の色調ずれが小さく、比較的小型で高出力の照明モジュール、照明装置及び液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明の照明モジュールは、青色光を放射する半導体発光素子と、蛍光体を含む波長変換体とを備え、出力光を放射する照明モジュールであって、前記波長変換体は、緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体と、赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体とを含み、前記出力光は、相関色温度が２５００Ｋ以上７０００Ｋ未満であり、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿条件下、前記照明モジュールに１０００時間、定格電流を通電する連続点灯試験を行ったとき、前記連続点灯試験の前後の前記出力光の色調のＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）におけるｘ値のずれΔｘ及びｙ値のずれΔｙが、−０．００５≦Δｘ≦０及び−０．００４≦Δｙ≦０を満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する青色光を放射する半導体発光素子と、前記青色光を受光して光を放射する蛍光体を含む波長変換体とを備え、出力光を放射する照明モジュールであって、
前記波長変換体は、５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体と、６２０ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体とを含み、
前記出力光は、前記青色光、緑色光及び赤色光の光成分を有し、かつ、相関色温度が２５００Ｋ以上７０００Ｋ未満であり、
８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿条件下、前記半導体発光素子のジャンクション温度（Ｔｊ）がジャンクション温度の絶対最大定格値（Ｔｊｍａｘ）の８５％以上１００％未満の範囲内になるようにして、前記照明モジュールに１０００時間、定格電流を通電する連続点灯試験を行ったとき、前記連続点灯試験の前後の前記出力光の色調のＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）におけるｘ値のずれΔｘ及びｙ値のずれΔｙが、−０．００５≦Δｘ≦０及び−０．００４≦Δｙ≦０を満たすことを特徴とする照明モジュール。
【請求項２】
前記波長変換体は、透光性樹脂とこの樹脂中に含まれる蛍光体とを含むことを特徴とする請求項１に記載の照明モジュール。
【請求項３】
前記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、アルカリ土類金属及び珪素以外の金属元素又は半金属元素を実質的に含まないことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明モジュール。
【請求項４】
前記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、蛍光体粒子の表面に被覆処理がされていないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明モジュール。
【請求項５】
前記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、蛍光体粒子の表面に被覆処理がされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明モジュール。
【請求項６】
前記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、室温下、前記半導体発光素子が放射する青色光で励起されたときの内部量子効率が９０％以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明モジュールを用いたことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明モジュールをバックライトとして用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色光を放射する半導体発光素子と、緑色光及び赤色光を放射する蛍光体を含む波長変換体とを備える照明モジュール、このモジュールを用いた照明装置及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、青色光を放射する半導体発光素子と、緑色光及び赤色光を放射する蛍光体を含む波長変換体とを備える照明モジュールが知られている。例えば、特許文献１や２には、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋等の緑色発光するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体と、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋等の赤色発光するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体とを用いた波長変換体が記載されている。
【０００３】
蛍光体を構成する珪酸塩は、通常、水分に接触すると劣化して発光強度が低下する。このため、従来、蛍光体の耐湿性を向上させる処理が行われている。例えば、特許文献３〜５には、Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体の粒子表面に表面処理層や被覆層を設けることにより、蛍光体の耐湿性を向上させる技術が記載されている。また、特許文献６には、Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体の結晶格子に、アルカリ土類金属や珪素と異なる金属元素、例えばアルカリ金属やホウ素を故意に添加することにより、蛍光体の耐湿性を向上させる技術が記載されている。
【０００４】
なお、照明用として好ましいとされる波長５２８ｎｍ付近に発光ピークを有する緑色発光するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体のうち、現在一般的に入手し得るものは、青色光励起下における絶対内部量子効率が通常９０％未満とあまり高くない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９４０１６２号公報
【特許文献２】特許第５３１５６１５号公報
【特許文献３】特許第４９８７１６８号公報
【特許文献４】特開２０１３−４０２３６号公報
【特許文献５】特表２０１３−５４１８２８号公報
【特許文献６】特表２０１４−５０５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体と赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体とを組み合わせた波長変換体に、青色光を放射すると、点灯時間の経過に伴い出力光の色調がずれるという課題があった。すなわち、上記の青色光を放射する半導体発光素子と、緑色光及び赤色光を放射する蛍光体を含む波長変換体とを備えた照明モジュールは、点灯時間の経過に伴い出力光の色調ずれが生じるという課題があった。
【０００７】
なお、この色調ずれは、一般的に、半導体発光素子のジャンクション温度（Ｔｊ）が絶対最大定格温度（Ｔｊｍａｘ）に近くなる条件で、半導体発光素子を動作させたときに大きくなる。一方、照明モジュールの低コスト化や小型化のためには、半導体発光素子の個数を減らし半導体発光素子１個当たりの高出力化を図る設計が好ましい。このため、上記の色調ずれが生じる照明モジュールは、照明モジュールの低コスト化や小型化も困難になる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明は、点灯時間の経過に伴う出力光の色調ずれが小さく、比較的小型で高出力の照明モジュール、照明装置及び液晶表示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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る照明モジュールは、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する青色光を放射する半導体発光素子と、前記青色光を受光して光を放射する蛍光体を含む波長変換体とを備え、出力光を放射する。前記波長変換体は、５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体を含む。また、前記波長変換体は、６２０ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体を含む。前記出力光は、前記青色光、緑色光及び赤色光の光成分を有し、かつ、相関色温度が２５００Ｋ以上７０００Ｋ未満である。前記照明モジュールに１０００時間、連続点灯試験を行ったとき、前記連続点灯試験の前後の前記出力光の色調のＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）におけるｘ値のずれΔｘ及びｙ値のずれΔｙが、−０．００５≦Δｘ≦０及び−０．００４≦Δｙ≦０を満たす。連続点灯試験は、前記照明モジュールに１０００時間、定格電流を通電する試験である。連続点灯試験は、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿条件下、前記半導体発光素子のジャンクション温度（Ｔｊ）がジャンクション温度の絶対最大定格値（Ｔｊｍａｘ）の８５％以上１００％未満の範囲内になるようにして行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の照明モジュールは、点灯時間の経過に伴う出力光の色調ずれが小さく、比較的小型で高出力である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る照明モジュールの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】照明モジュールにおける封止部材の形成方法を説明するための図である。
【図４】実施例１で用いられる緑色蛍光体の電子顕微鏡写真である。図４（Ａ）は倍率１０００倍の写真であり、図４（Ｂ）は倍率３０００倍の写真である。
【図５】実施例１の照明モジュールのＴＨＢ試験前後の発光の色調ずれを示す図である。
【図６】比較例１で用いられる緑色蛍光体の電子顕微鏡写真である。図６（Ａ）は倍率１０００倍の写真であり、図６（Ｂ）は倍率３０００倍の写真である。
【図７】比較例１の照明モジュールのＴＨＢ試験前後の発光の色調ずれを示す図である。
【図８】比較例２で用いられる緑色蛍光体の電子顕微鏡写真である。図８（Ａ）は倍率１０００倍の写真であり、図８（Ｂ）は倍率３０００倍の写真である。
【図９】比較例２の照明モジュールのＴＨＢ試験前後の発光の色調ずれを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［照明モジュール］
本実施形態に係る照明モジュールは、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する青色光を放射する半導体発光素子と、前記青色光を受光して光を放射する蛍光体を含む波長変換体とを備え、出力光を放射する照明モジュールである。本実施形態に係る照明モジュールは、点灯時間の経過に伴う出力光の色調ずれの原因が、波長変換体に含まれる蛍光体の発光効率の低下にあることを見出して完成されたものである。具体的には、緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体及び赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体、特に緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体の発光効率の低下が、出力光の色調ずれに関係することを見出した。このため、蛍光体について後に詳述するが、便宜上、はじめに図面を参照して本実施形態に係る照明モジュールの構成の一例について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る照明モジュールの一例を模式的に示す斜視図である。図２において、（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る照明モジュール１００は、基板１１０と、青色光を放射する半導体発光素子としてのＬＥＤ１２０と、ＬＥＤ１２０を封止する波長変換体としての封止部材１３０とを備える。封止部材１３０は、透光性樹脂とこの樹脂材料中に含まれる蛍光体とからなる。蛍光体は、ＬＥＤ１２０から放射された青色光を受光して蛍光を放射する。照明モジュール１００は、複数個のＬＥＤ１２０と１個の封止部材１３０とからなる発光部１０１を複数個備える。
【００１４】
基板１１０は、例えば、セラミック基板や熱伝導樹脂等からなる絶縁層とアルミ板等からなる金属層との二層構造を有する。基板１１０は略方形の板状になっている。基板１１０は、例えば、短手方向（Ｘ軸方向）の幅Ｗ１が１２〜３０ｍｍであり、長手方向（Ｙ軸方向）の幅Ｗ２が１２〜３０ｍｍである。
【００１５】
（半導体発光素子）
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体発光素子としてのＬＥＤ１２０は、例えばＧａＮ系のＬＥＤであり、平面視形状が略長方形である。ＬＥＤ１２０は、例えば、短手方向（Ｘ軸方向）の幅Ｗ３が０．３〜１．０ｍｍ、長手方向（Ｙ軸方向）の幅Ｗ４が０．３〜１．０ｍｍ、厚み（Ｚ軸方向の幅）が０．０８〜０．３０ｍｍである。ＬＥＤ１２０としては、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ未満、好ましくは４４５ｎｍ以上４６５ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する青色光を放射するＬＥＤが用いられる。
【００１６】
ＬＥＤ１２０は、基板１１０の長手方向（Ｙ軸方向）とＬＥＤ１２０の素子列の配列方向とが一致するように配置されている。ＬＥＤ１２０は、一列に並んだ複数個のＬＥＤ１２０が１個の素子列を構成しており、これらの素子列が基板１１０の短手方向（Ｘ軸方向）に沿って複数列並べて実装されている。具体的には、例えば、２５個のＬＥＤ１２０が５列５行でマトリックス状に実装されている。すなわち、１列の素子列は５個のＬＥＤで構成され、このような素子列が５列並べて実装されている。
【００１７】
各素子列では、ＬＥＤ１２０が長手方向（Ｙ軸方向）に直線状に配列されている。このように複数個のＬＥＤ１２０を直線状に配列することによって、これらＬＥＤ１２０を封止する封止部材１３０も直線状に形成されている。
【００１８】
図２（Ｂ）に示すように、各素子列は、それぞれ長尺状の封止部材１３０によって個別に封止されている。そして、複数個のＬＥＤ１２０からなる１つの素子列とこの素子列を封止する１個の封止部材１３０とによって、１個の発光部１０１を構成している。このため、照明モジュール１００は５つの発光部１０１を備えている。
【００１９】
図２に示すように、封止部材１３０は、短手方向（Ｘ軸方向）の幅Ｗ５が０．８〜３．０ｍｍ、長手方向（Ｙ軸方向）の幅Ｗ６が３．０〜４０．０ｍｍであることが好ましい。また、ＬＥＤ１２０を含めた最大厚み（Ｚ軸方向の幅）Ｔ１が０．４〜１．５ｍｍ、ＬＥＤ１２０を含めない最大厚みＴ２が０．２〜１．３ｍｍであることが好ましい。封止信頼性を確保するためには、封止部材１３０の幅Ｗ５はＬＥＤ１２０の幅Ｗ３に対して２〜７倍であることが好ましい。
【００２０】
封止部材１３０の短手方向に沿った断面の形状は図２（Ａ）に示すように、略半楕円形である。また、封止部材１３０の長手方向の両端部１３１，１３２は、Ｒ形状になっている。具体的には、両端部１３１，１３２の形状は、図１に示すように、平面視における形状が略半円形であり、図２（Ｂ）に示すように、長手方向に沿った断面の形状が約９０°の中心角を有する略扇形である。封止部材１３０の両端部１３１，１３２がこのようにＲ形状になっている場合は、それら両端部１３１，１３２において応力集中が生じ難いと共に、ＬＥＤ１２０の出射光を封止部材１３０の外部に取り出し易い。
【００２１】
各ＬＥＤ１２０は、基板１１０にフェイスアップ実装される。そして基板１１０に形成された配線パターン１４０によって、ＬＥＤ１２０に電力が供給する図示しない点灯回路ユニットと電気的に接続されている。配線パターン１４０は、一対の給電用のランド１４１，１４２と、各ＬＥＤ１２０に対応する位置に配置された複数のボンディング用のランド１４３とを有する。
【００２２】
図２に示すように、ＬＥＤ１２０は、例えば、ワイヤボンディングによりワイヤ（例えば、金ワイヤ）１５０を介してランド１４３と電気的に接続されている。ワイヤ１５０の一方の端部１５１はＬＥＤ１２０と接合され、他方の端部１５２はランド１４３と接合されている。各ワイヤ１５０は、それぞれ接続対象である発光素子の属する素子列に沿って配置されている。更に各ワイヤ１５０の両端部１５１，１５２も素子列に沿って配置されている。各ワイヤ１５０は、ＬＥＤ１２０やランド１４３と共に封止部材１３０により封止されているため劣化し難く、また絶縁されていて安全性も高い。なお、ＬＥＤ１２０の基板１１０への実装方法は、上記のようなフェイスアップ実装に限定されず、フリップチップ実装であってもよい。
【００２３】
ＬＥＤ１２０は、図１に示すように、同じ素子列に属する５個のＬＥＤ１２０が直列接続され、５つの素子列が並列接続されている。なお、ＬＥＤ１２０の接続形態はこれに限定されず、素子列に関係なくどのように接続されていてもよい。ランド１４１，１４２には、図示しない点灯回路ユニットの一対のリード線が接続され、それらリード線を介して点灯回路ユニットから各ＬＥＤ１２０に電力が供給され、これにより各ＬＥＤ１２０が発光する。
【００２４】
（波長変換体）
波長変換体としての封止部材１３０は、透光性樹脂とこの樹脂中に含まれる蛍光体とを含む。透光性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン・エポキシのハイブリッド樹脂、ユリア樹脂等が用いられる。
【００２５】
＜蛍光体＞
封止部材１３０を構成する蛍光体としては、少なくとも緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体と、赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体とが用いられる。
【００２６】
上記のように、発明者は、照明モジュールの点灯時間の経過に伴う出力光の色調ずれの原因が、波長変換体に含まれる蛍光体の発光効率の低下にあることを見出した。具体的には、緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体及び赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体、特に緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体の発光効率の低下が、出力光の色調ずれに関係することを見出した。また、発明者は、これら蛍光体の発光効率の低下は、大気中の水蒸気と蛍光体との反応による蛍光体の結晶品質の低下によるものであり、蛍光体の結晶品質の低下は、照明モジュールの点灯中の蛍光体温度によって加速されることも見出した。
【００２７】
さらに、発明者は、照明モジュール点灯中の蛍光体の結晶品質の低下度合は、Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体の純度や蛍光体粒子群の比表面積によって変化することを見出した。また、発明者は、上記結晶品質の低下度合は、蛍光体粒子表面に自然形成される水酸化物等の不純物や、蛍光体中に残存するハロゲン等のフラックス成分の残量等によって変化することを見出した。
【００２８】
さらに、発明者は、半導体発光素子が放射する青色光の光励起下における絶対内部量子効率を高めた蛍光体が、蛍光体温度の上昇及び照明モジュール点灯中の蛍光体の結晶品質の低下を抑制することを見出した。具体的には、上記絶対内部量子効率を９０％以上、好ましくは９３％以上、より好ましくは９５％以上に高めた蛍光体が、上記蛍光体温度の上昇及び結晶品質の低下を抑制することを見出した。
【００２９】
また、発明者は、内部量子効率水準が高い蛍光体は、上記青色光を効率よく波長変換するため、蛍光体の使用量も少なくなり、上記色調ずれの抑制効果も併せ有することを見出した。
【００３０】
波長変換体としての封止部材１３０に用いられる蛍光体は、上記知見に基づいて見出されたものである。すなわち、波長変換体としての封止部材１３０は、５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体を含む。また、波長変換体としての封止部材１３０は、６２０ｎｍ以上６６０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体を含む。以下、波長変換体としての封止部材１３０に含まれる蛍光体について具体的に説明する。
【００３１】
［緑色光放射Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体］
封止部材１３０に含まれ、緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満、好ましくは５２５ｎｍ以上５３５ｎｍ未満、より好ましくは５２６ｎｍ以上５３０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する。具体的には、緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体として、例えば、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋が用いられる。
【００３２】
なお、上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、（Ｂａ，Ｓｒ） ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋をベースにした蛍光体であればよく、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋のみからなる必要はない。
【００３３】
上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、アルカリ土類金属及び珪素以外の金属元素又は半金属元素を実質的に含まない。ここで、アルカリ土類金属及び珪素以外の金属元素とは、アルカリ金属及び遷移金属を意味する。また、アルカリ土類金属及び珪素以外の半金属元素とは、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ及びＴｅを意味する。さらに、上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体が上記金属元素又は半金属元素を実質的に含まないとは、上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体に上記金属元素又は半金属元素が故意に添加されたものでないことを意味する。このため、上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体に上記金属元素又は半金属元素が不可避不純物として混入した場合は、上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体が上記金属元素又は半金属元素を実質的に含まないという条件を満たす。上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体が上記金属元素又は半金属元素を実質的に含まない場合、上記金属元素又は半金属元素の上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体中の含有量は、通常、１モル％以下である。
【００３４】
上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体が、上記金属元素又は半金属元素を実質的に含まないと、蛍光体の製造工程の単純化により製造コストが低くなるとともに、他元素の添加による蛍光体の結晶構造の変化、又は結晶中の格子欠陥の発生のおそれが小さくなる。
【００３５】
上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、性能改善のために、蛍光体に故意に金属不純物を含ませてもよい。
【００３６】
上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、蛍光体粒子の表面に被覆処理がされていなくてもよいし、されていてもよい。被覆処理としては、例えば、蛍光体粒子に耐湿性を付与する公知の処理が用いられる。被覆処理がされていない場合は、蛍光体の製造工程の単純化により製造コストが低くなるとともに、被覆を構成する物質による蛍光体の表面構造の変化、結晶中の格子欠陥の発生、又は蛍光体粒子の比表面積の増加のおそれがなくなる。被覆処理がされている場合は、蛍光体粒子の耐湿性が向上する。
【００３７】
Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体が放射する緑色光は、発光スペクトル半値幅が比較的狭く、通常８０ｎｍ以下である。また、５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の波長範囲内に発光ピークを有するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体では、発光スペクトル半値幅はさらに狭く、通常７０ｎｍ未満である。
【００３８】
また、５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の波長範囲内の緑色光は、視感度が比較的大きいことに加え、ＣＩＥ色度図上におけるｙ値が大きく、深い緑色光成分である。このため、５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の波長範囲内の緑色光は、照明光の光成分に好ましいことに加え、表示色域を広くできることから表示装置用としても好ましい。
【００３９】
このため、照明モジュールが５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の波長範囲内の緑色光を放射すると、青と緑と赤の光成分が明瞭に分離された、照明及び表示用として好ましい分光分布の出力光が得られるため好ましい。
【００４０】
緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、室温下、半導体発光素子としてのＬＥＤ１２０が放射する青色光で励起されたときの内部量子効率が、通常９０％以上、好ましくは９３％以上、より好ましくは９５％以上である。なお、緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体に被覆処理がされている場合、内部量子効率の数値は、被覆処理後の数値である。このように、緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体は、一般的に入手可能な緑色発光蛍光体に比較して、内部量子効率が高い。
【００４１】
内部量子効率が上記範囲内にあると、半導体発光素子が放射する青色光の波長変換に伴う光子損失が少なくなるため、光子損失によって発生する蛍光体の発熱を抑制できる。これにより、照明モジュール点灯中の蛍光体の劣化、例えば結晶品質の低下による発光効率低下が抑制され、照明モジュールの出力光の色調ずれが抑制される。また、放熱部材の小型化を図ることができるため、照明光源等の小型化も可能になる。
【００４２】
［赤色光放射Ｅｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体］
封止部材１３０に含まれ、赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体は、６２０ｎｍ以上６６０ｎｍ未満、好ましくは６４０ｎｍ以上６５５ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する。具体的には、赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体として、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌＳｉ４Ｎ７：Ｅｕ２＋等が用いられる。
【００４３】
なお、上記Ｅｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体は、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋等の窒化アルミノ珪酸塩をベースにした蛍光体であればよく、窒化アルミノ珪酸塩のみからなる必要はない。例えば、性能改善のために、蛍光体に故意に金属不純物や酸素を含ませたり、粒子表面に表面処理を施したり、粒子表面を修飾したり又は被覆したりしてもよい。
【００４４】
赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体は、室温下、半導体発光素子としてのＬＥＤ１２０が放射する青色光で励起されたときの内部量子効率が、通常９０％以上、好ましくは９５％以上、より好ましくは９９％以上である。なお、赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体に被覆処理がされている場合、内部量子効率の数値は、被覆処理後の数値である。
【００４５】
本実施形態では、上記Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体及びＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体に加えて、必要に応じて、緑青又は青緑色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、橙色蛍光体、赤色蛍光体等の蛍光体を用いることができる。
【００４６】
（波長変換体の製造）
波長変換体としての封止部材１３０は、以下のような手順で形成することができる。はじめに、図１に示すように、一列に並んだ複数のＬＥＤ１２０からなる素子列がＸ軸方向に複数列並べて実装された基板１１０を用意する。次に図３に示すように、基板１１０に、例えばディスペンサ１６０を用いて、素子列に沿って樹脂ペースト１３５をライン状に塗布する。その後、塗布後の樹脂ペースト１３５を固化させることによって、素子列ごとに個別に封止部材１３０を形成する。これにより、波長変換体としての封止部材１３０が作製される。
【００４７】
（出力光）
照明モジュール１００は、ＬＥＤ１２０から放射された青色光を、波長変換体としての封止部材１３０中の蛍光体が受光し、蛍光体が蛍光を放射する。蛍光体は、緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体と、赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体とを含むため、少なくとも緑色光及び赤色光を放射する。ＬＥＤ１２０から放射された青色光の一部は封止部材１３０を透過するため、照明モジュール１００は、出力光として、少なくとも青色光、緑色光及び赤色光の光成分を含む混色光を放射する。
【００４８】
照明モジュール１００からの出力光は、相関色温度（ＣＣＴ）が２５００Ｋ以上７０００Ｋ未満、好ましくは２７００Ｋ以上５５００Ｋ未満、より好ましくは２８００Ｋ以上３２００Ｋ未満又は４５００Ｋ以上５５００Ｋ未満である。相関色温度（ＣＣＴ）が上記範囲内にある出力光は、白色系の出力光であり、照明用として有用である。
【００４９】
照明モジュール１００は、連続点灯試験を行ったとき、連続点灯試験の前後の出力光の色調のＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）におけるｘ値のずれΔｘ及びｙ値のずれΔｙが、−０．００５≦Δｘ≦０及び−０．００４≦Δｙ≦０を満たす。ここで、連続点灯試験とは、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿条件下で、照明モジュール１００に１０００時間、定格電流を通電する試験である。このとき、照明モジュール１００は、半導体発光素子１２０のジャンクション温度（Ｔｊ）がジャンクション温度の絶対最大定格値（Ｔｊｍａｘ）の８５％以上１００％未満の範囲内になるようにして、連続点灯する。なお、ジャンクション温度の絶対最大定格値（Ｔｊｍａｘ）は、一瞬でも越えると、半導体発光素子の劣化・破壊が起きる可能性のある温度とされているものである。
【００５０】
照明モジュール１００は、上記の緑色光を放射するＥｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体と、上記の赤色光を放射するＥｕ２＋付活窒化アルミノ珪酸塩蛍光体という、結晶品質が低下しにくい蛍光体を含むため、色調のずれΔｘ及びΔｙが非常に小さい。
【００５１】
［照明装置］
本実施形態に係る照明装置は、上記照明モジュールを用いたものである。本実施形態の照明モジュールは、点灯時間の経過に伴う出力光の色調ずれが小さく、比較的小型で高出力であるため、照明モジュールを用いた照明装置も同様の効果を奏する。
【００５２】
［液晶表示装置］
本実施形態に係る液晶表示装置は、上記照明モジュールをバックライトとして用いたものである。本実施形態の照明モジュールは、点灯時間の経過に伴う出力光の色調ずれが小さく、比較的小型で高出力であるため、液晶表示装置用のバックライトとして好適である。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５４】
［実施例１］
励起源である青色ＬＥＤと、緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体を含む透光性樹脂からなる波長変換体とを備える、図１及び図２に示す照明モジュールを作製した。
具体的には、青色ＬＥＤとして、波長４５０ｎｍ付近に発光ピークを有する市販の青色ＬＥＤ（絶対最大定格温度（Ｔｊｍａｘ）：１５０℃）を用意した。また、緑色発光蛍光体として、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋緑色発光蛍光体（開発品：絶対内部量子効率：９５％、吸収率８１％、発光ピーク波長５２７ｎｍ、中心粒径：１４．３μｍ、粒子表面被覆なし）を用意した。さらに、赤色発光蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋赤色発光蛍光体（市販品：絶対内部量子効率：９９％、吸収率８１％、発光ピーク波長６４８ｎｍ、中心粒径１６．０μｍ、粒子表面被覆なし）を用意した。
表１に、緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体の物性を示す。また、図４に実施例１で用いた緑色蛍光体の電子顕微鏡写真を示す。図４の（Ａ）は倍率１０００倍の写真であり、（Ｂ）は倍率３０００倍の写真である。
【００５５】
【表１】
2016111267.tif 000003
【００５６】
なお、上記蛍光体の絶対内部量子効率と吸収率は、量子効率測定装置（大塚電子株式会社製ＱＥ−１１００）を用いて、室温下で測定した４５０ｎｍの青色光の励起下での測定値である。
【００５７】
次に、透光性樹脂（信越化学工業株式会社製シリコーン樹脂ＬＰＳ−２４２８Ｔ）中に緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体を混合して波長変換体の原料となる混合物を作製した。さらに、基板上の青色ＬＥＤを混合物で封止して発光部を形成し、図１及び図２に示す照明モジュールを作製した。なお、混合物中の緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体の配合量は、混合物から得られる波長変換体と青色ＬＥＤとを組み合わせた照明モジュールの出力光の相関色温度が３０００Ｋ付近の白色系出力光を放射するように調整した。
【００５８】
（評価）
＜試料の作製＞
作製した照明モジュールを用いて、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿条件下、１０００時間の連続点灯試験を行った。はじめに、照明モジュールの対をなす給電用のランド間に、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿条件下において定格電流を流したときに、青色ＬＥＤのジャンクション温度（Ｔｊ）が１３０〜１３５℃になるように設計されたヒートシンクに装着した。
【００５９】
なお、ジャンクション温度（Ｔｊ）の下限値１３０℃は青色ＬＥＤの絶対最大定格温度（１５０℃）の８７％の温度に相当し、ジャンクション温度（Ｔｊ）の上限値１３５℃は前記絶対最大定格温度の９０％の温度に相当する。青色ＬＥＤのジャンクション温度（Ｔｊ）が１３０〜１３５℃になるように熱設計したのは、照明モジュールの一般的な動作条件を模したためである。すなわち、照明モジュールにおいては、通常、ＬＥＤチップがコストアップ要因になるため、チップ数を最小限にする一方で、投入電力を増し光束を上げて使用される。このため、一般的な照明モジュールでは、通常、ジャンクション温度（Ｔｊ）が、ＬＥＤチップの絶対最大定格温度（Ｔｊｍａｘ）に近い条件下で動作することから、青色ＬＥＤのジャンクション温度（Ｔｊ）が１３０〜１３５℃になるように熱設計した。
【００６０】
１０００時間のＴＨＢ試験の試験条件は、８５℃、相対湿度８５％の高温高湿下、かつ青色ＬＥＤのジャンクション温度（Ｔｊ）が１３０〜１３５℃と高いため、水と反応して劣化し色調ずれを生じやすい蛍光体の加速試験として好適である。
【００６１】
＜ＴＨＢ試験＞
次に、ヒートシンクが装着された照明モジュールを用い、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿条件下で、ジャンクション温度（Ｔｊ）が１３０〜１３５℃の範囲内になるように定格電流を通電する連続点灯試験を１０００時間行った。以下、この試験を１０００時間のＴＨＢ試験という。１０００時間のＴＨＢ試験の詳細を以下に示す。
【００６２】
［ＴＨＢ試験の詳細］
はじめに、温度を変えることができる雰囲気中に照明モジュールを配置し、異なるモジュール温度（例えば、５０℃と１５０℃）の状態で、前記照明モジュールに微小電流（１ｍＡ）を流して、各々の温度状態での照明モジュールの順方向電圧（Ｖｆ）を測定した。これにより、順方向電圧（Ｖｆ）と雰囲気温度（Ｔａ）との関係を示す直線式を作成した。
【００６３】
次に、照明モジュールにヒートシンクを取り付け、８５℃、８５%の恒温恒湿条件下に配置した。この恒温恒湿条件下において、照明モジュールに定格電流を流して特性を安定化させた後、瞬時に電流を１ｍＡに下げ、その時の順方向電圧Ｖｆ値を測定した。
【００６４】
最後に、この順方向電圧Ｖｆ値を、順方向電圧（Ｖｆ）と雰囲気温度（Ｔａ）との関係を示す直線式に代入し、照明モジュールに流す電流を１ｍＡに下げた時のＴａを求めた。このＴａの値をＴｊの値とみなした。
【００６５】
なお、ヒートシンクは、このようにして算出したジャンクション温度（Ｔｊ）が１３０〜１３５℃の範囲内になるように、あらかじめ設計されたものであり、その大きさの一例は、縦１２５ｍｍ×横２５０ｍｍ×高さ８４ｍｍである。このようなヒートシンクに照明モジュールを取り付けた状態として、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿条件下の照明モジュールに定格電流を１０００時間通電することにより、１０００時間のＴＨＢ試験を行った。
【００６６】
＜発光特性の評価＞
１０００時間のＴＨＢ試験の前後における、照明モジュールの発光特性を調べた。発光特性は、照明モジュールを積分球内に設置し、照明モジュールの裏面温度が７０℃になるようにペルチェ素子を用いて制御した状態で定格電流を通電することにより行った。測定項目は、光束、相対光束、ｘ、Δｘ、ｙ、Δｙ、相関色温度ＣＣＴ、平均演色評価数Ｒａとした。ここで、相対光束は、ＴＨＢ試験前の光束（ｌｍ）に対する１０００時間のＴＨＢ試験後の光束（ｌｍ）の比率である。また、ｘ及びｙは、ＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）におけるｘ値及びｙ値である。さらに、Δｘは、１０００時間のＴＨＢ試験後のｘ値からＴＨＢ試験前のｘ値を差し引いた値である。Δｙは、１０００時間のＴＨＢ試験後のｙ値からＴＨＢ試験前のｙ値を差し引いた値である。相関色温度ＣＣＴ及び平均演色評価数Ｒａは公知の方法により測定した値である。
【００６７】
１０００時間のＴＨＢ試験の結果を表２及び図５に示す。図５は、実施例１の照明モジュールのＴＨＢ試験前後の発光の色調ずれを示す図である。図５中、０ｈはＴＨＢ試験前の（ｘ，ｙ）、１０００ｈは１０００時間のＴＨＢ試験前の（ｘ，ｙ）を示す。
【００６８】
【表２】
2016111267.tif 000004
【００６９】
実施例１の照明モジュールの出力光のｘ値及びｙ値のずれは小さく、Δｘは−０．００５、Δｙは−０．００４であった。なお、ＴＨＢ試験によって、ｘ値とｙ値が、いずれもマイナス側に移動することは、以下の理由と考えられる。すなわち、緑色蛍光体と赤色蛍光体の両方が劣化することによって、緑色光成分と赤色光成分の両方が強度低下して、青色ＬＥＤが放射する青色光成分強度が相対的に強くなることに起因すると推測される。
【００７０】
また、１０００時間のＴＨＢ試験前後における光束の維持率も高く、１０００時間のＴＨＢ試験後も初期光束の９５％水準以上を保持していることが分かった。出力光の低下が比較的小さいのは、緑色蛍光体の劣化度合いが小さいためであると推測される。
【００７１】
［比較例１］
緑色発光蛍光体を変えた以外は実施例１と同様にして照明モジュールを作製した。緑色発光蛍光体として、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋緑色発光蛍光体（開発品：実施例１の緑色蛍光体と同一組成。絶対内部量子効率：９５％、吸収率８１％、発光ピーク波長５２７ｎｍ、中心粒径：１５．３μｍ、粒子表面被覆なし）を用いた。この緑色発光蛍光体は、中心粒径（Ｄ５０）は大きいものの、小さな一次粒子の凝集体を比較的多く含むものであった。
表１に、緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体の物性を示す。また、図６に比較例１で用いた緑色蛍光体の電子顕微鏡写真を示す。図６の（Ａ）は倍率１０００倍の写真であり、（Ｂ）は倍率３０００倍の写真である。
【００７２】
比較例１の（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋緑色蛍光体（図６）と、実施例１の（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋緑色蛍光体（図４）とを比較した。実施例１の緑色蛍光体の方が比較例１の緑色蛍光体よりも、粒子サイズが大きな単分散状態の粒子を比較的多く含むことが分かった。比較例１の緑色蛍光体（図６）のように、粒子サイズが小さな粒子の凝集体を比較的多く含む蛍光体は、比表面積が大きいために、大気中の水分と反応しやすいことが推測された。
【００７３】
（評価）
実施例１と同様にして照明モジュールを評価した。１０００時間のＴＨＢ試験の結果を表２及び図７に示す。図７は、比較例１の照明モジュールのＴＨＢ試験前後の発光の色調ずれを示す図である。図７中、０ｈはＴＨＢ試験前の（ｘ，ｙ）、１０００ｈは１０００時間のＴＨＢ試験前の（ｘ，ｙ）を示す。
【００７４】
［比較例２］
緑色発光蛍光体を変えた以外は実施例１と同様にして照明モジュールを作製した。緑色発光蛍光体として、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋（開発品：実施例１の緑色蛍光体と組成が異なる。絶対内部量子効率：９５％、吸収率８１％、発光ピーク波長５３０ｎｍ、中心粒径：１５．０ｍ、粒子表面被覆なし）を用いた。この緑色発光蛍光体は、組成を調整して発光ピーク波長を変えたものである。
表１に、緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体の物性を示す。また、図８に比較例２で用いた緑色蛍光体の電子顕微鏡写真を示す。図８の（Ａ）は倍率１０００倍の写真であり、（Ｂ）は倍率３０００倍の写真である。
【００７５】
比較例２の（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋緑色蛍光体（図８）と、実施例１の（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋緑色蛍光体（図４）とを比較した。実施例１の緑色蛍光体の方が比較例２の緑色蛍光体よりも、粒子の表面状態が平滑であることが分かった。比較例２の緑色蛍光体（図８）のように、粒子表面が荒れていることは、格子欠陥が多いことを示すと推測された。また、比較例２の緑色蛍光体は、粒子表面が荒れていることから水分等が吸着しやすいため、大気中の水分等と反応しやすいと推測された。
【００７６】
（評価）
実施例１と同様にして照明モジュールを評価した。１０００時間のＴＨＢ試験の結果を表２及び図９に示す。図９は、比較例２の照明モジュールのＴＨＢ試験前後の発光の色調ずれを示す図である。図９中、０ｈはＴＨＢ試験前の（ｘ，ｙ）、１０００ｈは１０００時間のＴＨＢ試験前の（ｘ，ｙ）を示す。
【００７７】
図５、７及び９並びに表２の結果から分かるように、照明モジュールの出力光のΔｘ及びΔｙのずれは、実施例１では小さく、比較例１及び２では大きいことが分かった。このため、実施例１の照明モジュールは、Ｅｕ２＋付活オルト珪酸塩蛍光体を用いても、長期に亘って初期性能を保つことができることが分かった。
【００７８】
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
【符号の説明】
【００７９】
１００  照明モジュール
１０１  発光部
１１０  基板
１２０  ＬＥＤ（半導体発光素子）
１３０  封止部材（波長変換体）
１３１，１３２  両端部
１３５  樹脂ペースト
１４０  配線パターン
１４１，１４２，１４３  ランド
１５０  ワイヤ
１５１，１５２  端部
１６０  ディスペンサ
【図１】
2016111267.tif 000005
【図２】
2016111267.tif 000006
【図３】
2016111267.tif 000007
【図４】
2016111267.tif 000008
【図５】
2016111267.tif 000009
【図６】
2016111267.tif 000010
【図７】
2016111267.tif 000011
【図８】
2016111267.tif 000012
【図９】
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