(57)【要約】【課題】蛍光体層の温度上昇を抑制することが可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置（１０）は、励起光を発する発光素子（２）と、発光素子が実装されている基板（１）と、励起光の波長を変換し、蛍光を発する複数の蛍光体粒子（４ａ）が互いに接触することによって形成された蛍光体層（４）と、を備える発光装置であって、蛍光体層は、発光素子が有する面のうち、基板と対向する面とは逆側の面に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を発する発光素子と、
上記発光素子が実装されている基板と、
上記励起光の波長を変換し、蛍光を発する複数の蛍光体粒子が互いに接触することによって形成された蛍光体層と、を備える発光装置であって、
上記蛍光体層は、上記発光素子が有する面のうち、上記基板と対向する面とは逆側の面に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記蛍光体層が、上記基板の、上記発光素子が実装されている面にも形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記基板の、上記発光素子が実装されている面に、上記励起光および上記蛍光を反射する反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記蛍光体層は、互いに異なるピーク波長を有する蛍光を発する複数の種類の蛍光体粒子を含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
上記蛍光体層は、第１のピーク波長を有する蛍光を発する第１の蛍光体粒子によって形成される第１層と、上記第１のピーク波長より長い第２のピーク波長を有する蛍光を発する第２の蛍光体粒子によって形成される第２層とを有し、
上記第１層は、上記第２層よりも、上記発光素子から遠い位置に配されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
上記蛍光体粒子の間に、透光性を有する封止材が充填されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
上記蛍光体層の厚さは、１００μｍ以上かつ３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
上記蛍光体層が、上記基板の、上記発光素子が実装されている面にも形成され、
上記蛍光体層の厚さは、１００μｍ以上かつ２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置を備えていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子が発した励起光の波長を変換し、蛍光を発する蛍光体層を含む発光装置、および該発光装置を備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップなどの発光素子を、蛍光体を含んだガラスで封止した発光装置が、従来技術として知られている。例えば、特許文献１には、蛍光体を含む無機ガラスから成るレンズカバーによってＬＥＤチップを覆った構造のＬＥＤが開示されている。また、特許文献２には、ＬＥＤチップの上面に、低融点ガラス層に分散させた蛍光体粒子を配した発光装置が開示されている。さらに、特許文献３には、ＬＥＤ素子を、蛍光体を分散させたガラス封止部により封止した発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５０８１７号公報（２００７年９月２７日公開）
【特許文献２】特開２００５−７２１２９号公報（２００５年３月１７日公開）
【特許文献３】特開２００８−１２４１５３号公報（２００８年５月２９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているＬＥＤの場合、ＬＥＤチップとレンズカバーとの間が中空であるため、レンズカバーから基板への放熱効率が低い。このため、レンズカバーが高温になるという問題がある。
【０００５】
また、特許文献２に記載されている発光装置の場合、蛍光体粒子が低融点ガラスに分散されているため、蛍光体粒子間の距離が長い。このため、蛍光体粒子からの放熱効率が低く、低融点ガラスの温度が上昇するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献３に記載されている発光装置の場合も、ガラス封止部に分散している蛍光体粒子間の距離が長い。また、蛍光体粒子とＬＥＤチップおよび基板との距離も長い。このため、蛍光体粒子からの放熱効率が低く、ガラス封止部の温度が上昇するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、蛍光体層の温度上昇を抑制することが可能な発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、励起光を発する発光素子と、上記発光素子が実装されている基板と、上記励起光の波長を変換し、蛍光を発する複数の蛍光体粒子が互いに接触することによって形成された蛍光体層と、を備える発光装置であって、上記蛍光体層は、上記発光素子が有する面のうち、上記基板と対向する面とは逆側の面に形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様に係る発光装置によれば、蛍光体層の温度上昇を抑制することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、実施形態１の発光装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す発光装置が備える蛍光体層の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、いずれも蛍光体層の形成方法の一例について説明するための図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、いずれも蛍光体層の形成方法の別の例について説明するための図である。
【図４】比較例の発光装置の構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、実施形態１の発光装置および比較例の発光装置における、投入電力と、波長変換部材の温度との間の関係を示すグラフであり、（ｂ）は、実施形態１の発光装置および比較例の発光装置における、投入電力と全光束比との間の関係を示すグラフである。
【図６】実施形態２の発光装置の構成を示す断面図である。
【図７】（ａ）は、実施形態２の発光装置、実施形態１の発光装置および比較例の発光装置における、投入電力と波長変換部材の中央部の温度との間の関係を示すグラフであり、（ｂ）は、実施形態２の発光装置、実施形態１の発光装置および比較例の発光装置における、投入電力と全光束比との間の関係を示すグラフである。
【図８】実施形態３に係る発光装置が備える蛍光体層の構成を示す断面図である。
【図９】（ａ）は、実施形態４に係る発光装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、実施形態４に係る発光装置の構成の別の一例を示す断面図である。
【図１０】実施形態５に係る発光装置の構成を示す断面図である。
【図１１】実施形態６に係る照明装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照して詳細に説明する。図１の（ａ）は、本実施形態に係る発光装置１０の構成を示す断面図である。図１の（ａ）に示すように、発光装置１０は、基板１、発光素子２、および蛍光体層４を備える。また、発光装置１０は、放熱部材３に接続されている。具体的には、発光装置１０が備える基板１が、放熱部材３に接続されている。
【００１２】
（基板１）
基板１は、平板状の円形形状のＣＯＢ（Chip On Board）基板である。基板１の形状は、このような円形形状に限定されず、必要に応じて任意の形状を採用することができる。基板１は、無機材料で構成されている。具体的には、基板１は、セラミック基板、またはアルミニウム基材の上に絶縁層が形成された基板である。セラミック基板の材質としては、アルミナ（熱伝導率２０Ｗ／（ｍ・Ｋ））または窒化アルミニウム（熱伝導率１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ））などが挙げられる。
【００１３】
本実施形態の発光装置１０では、基板１は、アルミニウム基材の上に絶縁層が形成された基板である。アルミニウムの熱伝導率は、２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるため、絶縁層を除く基板１の熱伝導率は、２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。
【００１４】
基板１上には、複数の発光素子２が実装されている。また、基板１は、電極（不図示）を備えており、この電極を介して発光素子２に電力が供給される。基板１は、ネジなどにより、取付孔（不図示）を介して放熱部材３に接続される。
【００１５】
（発光素子２）
発光素子２は、励起光を発する励起光源である。発光素子２は、例えば、ＬＥＤのベアチップ（以下、単に「ＬＥＤチップ」という）などで構成される。本実施形態の発光装置１０では、複数の発光素子２が基板１上に実装されている。複数の発光素子２の、基板１への実装は、フェイスダウン（フリップチップ）方式でなされている。本実施形態の発光装置１０では、発光素子２は、フリップチップタイプの青色ＬＥＤチップ（ピーク波長４４０ｎｍ〜４６０ｎｍ）である。ただし、発光素子２は、励起光を発することが可能なものであればＬＥＤに限定されず、例えば半導体レーザなどであってもよい。また、発光素子２が発する励起光のピーク波長は、上記の範囲に限定されるものではなく、また可視光に限定されるものでもない。
【００１６】
また、本実施形態において、発光素子２は、サファイア基板を有するフリップチップである。サファイアの熱伝導率は４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることから、本実施形態における発光素子２の熱伝導率は、４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。なお、発光素子２として、サファイア以外の材料で構成された基板を有するフリップチップを用いてもよい。
【００１７】
（蛍光体層４）
蛍光体層４は、発光素子２が発する励起光の波長を変換し、蛍光を発する波長変換部材である。図１の（ｂ）は、発光装置１０が備える蛍光体層４の構成を示す断面図である。図１の（ｂ）に示すように、蛍光体層４は、複数の蛍光体粒子４ａの集合体である。また、複数の蛍光体粒子４ａ同士の間隙には、透光性を有する封止材４ｂが充填されている。なお、複数の蛍光体粒子４ａ同士の間隙に、封止材４ｂが充填されていなくてもよい。これは、他の実施形態においても同様である。
【００１８】
蛍光体層４は、発光素子２の、基板１と対向する面とは逆側の面に形成されている。蛍光体層４の厚さは、１００μｍ以上かつ３００μｍ以下であり、発光装置１０が発する照明光の色度が昼白色、温白色、または電球色などの、照明器具として好適な色度となるように適宜調整される。この場合、蛍光体層４に含まれるすべての蛍光体粒子４ａと発光素子２との間の距離が１００μｍ以上かつ３００μｍ以下になる。本実施形態においては、蛍光体層４の厚さは、２１０μｍである。
【００１９】
蛍光体粒子４ａを構成する蛍光体は特に限定されず、任意の蛍光体を用いることができる。本実施形態の発光装置１０では、蛍光体粒子４ａは、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、イットリウムアルミニウムガーネット）黄色蛍光体で構成されている。ＹＡＧ黄色蛍光体が発する蛍光のピーク波長は、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍである。
【００２０】
また、封止材４ｂは、無機ガラスで構成される。特に、封止材４ｂは、シリカガラスで構成されることが、透明度（可視光吸収率の低さ）、熱的安定性および化学的安定性の観点から好ましい。
【００２１】
シリカガラスの熱伝導率は、室温で１．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。この値は、例えばシリコーン樹脂の熱伝導率（０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ））と比較して、遥かに高い値である。したがって、封止材４ｂとしてシリカガラスを用いることで、封止材４ｂとしてシリコーン樹脂を用いた場合よりも、蛍光体粒子４ａで発生した熱を効率よく基板１へ伝えることができる。また、シリコーン樹脂などの樹脂は、１５０℃程度の温度で長時間保持されると、割れおよび／または変色が生じる。これに対し、シリカガラスなどのガラスは、３００℃で長時間保持されても、割れおよび変色が生じない。すなわち、ガラスは樹脂よりも耐熱性が高く、信頼性に優れる材料である。
【００２２】
（放熱部材３）
放熱部材３は、熱伝導性の高い金属材料で構成されるヒートシンクである。放熱部材３は、当該放熱部材３に接続されている基板１から熱を吸収する機能、および熱を外気に放出する機能を有する。図１の（ａ）に示すように、放熱部材３は、基板１が接続されている面と対向する面に鋸刃状の放熱フィンを備えることで、高い放熱効果を有する。
【００２３】
本実施形態における放熱部材３の構成材料は、アルミニウムである。ただし、放熱部材３の材料は、アルミニウムに限定されず、他の材料であってもよい。アルミニウムの熱伝導率は、２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。このため、本実施形態における放熱部材３の熱伝導率は、約２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。
【００２４】
（蛍光体層４の形成方法）
蛍光体層４の形成方法の一例について、図２を用いて説明する。図２の（ａ）および（ｂ）は、いずれも蛍光体層４の形成方法の一例について説明するための図である。
【００２５】
蛍光体層４を発光素子２上に形成する方法の例として、ＬＥＤウエハ上に蛍光体層４を形成する方法が挙げられる。この場合、まず、シリコンアルコキシド溶液中において、ＬＥＤウエハ２Ｗ（図２の（ａ）参照）上に膜状の蛍光体粒子４ａの集合体を形成する。ここで、上記のようにシリコンアルコキシド溶液中で蛍光体粒子４ａの集合体を形成することにより、シリコンアルコキシドが加水分解して生じるシリカ前駆体が蛍光体粒子４ａ同士、または蛍光体粒子４ａと発光素子２とが接触した時にバインダとして働き、蛍光体層４の機械的強度が向上するという効果が得られる。
【００２６】
次に、ＬＥＤウエハをシリコンアルコキシド溶液から取り出し、蛍光体粒子４ａの膜内に存在する間隙に、シリカガラスの前駆体を含むゾルゲル溶液を充填する。その後、間隙に上記ゾルゲル溶液を充填された蛍光体粒子４ａを加熱処理することで、図２の（ａ）に示すように、表面に蛍光体層４が形成されたＬＥＤウエハ２Ｗが得られる。さらに、ＬＥＤウエハ２Ｗを分割することで、図２の（ｂ）に示すような、蛍光体層４が形成された発光素子２（ＬＥＤチップ）が得られる。
【００２７】
この場合、発光装置１０の製造時には、予め蛍光体層４が形成された発光素子２を基板１に実装するだけで済む。すなわち、発光装置１０の製造時には、発光素子２上において蛍光体層４を成型するモールド工程が不要となるため、発光装置１０の製造工程が合理化される。
【００２８】
蛍光体層４を発光素子２上に形成する方法の別の例について、図３を用いて説明する。図３の（ａ）〜（ｃ）は、いずれも蛍光体層４の形成方法の別の例について説明するための図である。
【００２９】
蛍光体層４を発光素子２上に形成する方法の別の例として、基板１に実装された発光素子２上に蛍光体層４を形成する方法が挙げられる。この場合、まず、基板１に発光素子２が実装される。
【００３０】
次に、マスキング冶具８が基板１上に配される。図３の（ａ）は、マスキング冶具８の形状を示す上面図である。図３の（ａ）に示すように、マスキング冶具８は、基板１の形状に対応した形状を有する板状の冶具である。また、マスキング冶具８には、基板１上において発光素子２に対応する部分に穴が設けられている。したがって、基板１上に配されたマスキング冶具８は、基板１上の発光素子２以外の部分を覆う。
【００３１】
マスキング冶具８が基板１上に配された状態で、図３の（ｂ）に示すように、マスキング冶具８および発光素子２上に、蛍光体層４が形成される。ここで、蛍光体層４を形成する方法は、上述した、ＬＥＤウエハ上に蛍光体層４が形成される方法と同じである。この時、マスキング冶具８により覆われている基板１には、蛍光体層４が形成されない。
【００３２】
その後、マスキング冶具８を基板１から取り外すことで、蛍光体層４が発光素子２に形成された発光装置１０が得られる。
【００３３】
（発光装置１０の効果）
上述した通り、発光装置１０は、蛍光体層４を備える。蛍光体層４は、複数の蛍光体粒子４ａ同士が密に接触することで形成されている。また、複数の蛍光体粒子４ａ同士の間隙には、透光性を有する封止材４ｂが充填されている。蛍光体粒子４ａは、ＹＡＧ黄色蛍光体である。また、封止材４ｂは、シリカガラスである。
【００３４】
蛍光体粒子は、シリコーン樹脂の約１００倍、ガラスの約１０倍程度の熱伝導率を有する。具体的には、ＹＡＧ黄色蛍光体の熱伝導率は、１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。また、シリカガラスの熱伝導率は、上述した通り、１．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。また、蛍光体層４は厚さが３００μｍ以下の薄膜状であり、かつ発光素子２の、基板１と対向する面とは逆側の面に形成されている。このため、蛍光体層４から基板１への放熱経路が短い。また、蛍光体層４の厚さは、１００μｍ以上である。このため、蛍光体層４に入射した励起光のうち、波長変換されずに出射される光の比率が調整される。これにより、発光装置１０が発する照明光の色度が、照明器具の照明光として好適な色度となる。
【００３５】
なお、励起光の利用効率を向上させるためには、蛍光体層４をできるだけ薄くすることで、蛍光体層４内での光散乱に伴う、発光素子２などによる励起光の吸収ロスを低減することが効果的である。しかし、発光装置１０において、蛍光体層４の厚さを１００μｍ未満とした場合には、発光装置１０が発する照明光の色度が、照明器具の照明光として好ましい色度に到達しない。このため、蛍光体層４の厚さについて、上記の通り１００μｍ以上としている。
【００３６】
したがって、蛍光体層４で発生した熱の大部分は、図１の（ａ）において矢印で示したように、空気（熱伝導率０．０３５Ｗ／（ｍ・Ｋ））などの媒体を介さず、封止材４ｂおよび発光素子２を経由して、速やかに基板１へ放熱される。このため、蛍光体層４の温度上昇を抑制することができる。換言すれば、蛍光体層４の温度を低くすることができる。
【００３７】
したがって、蛍光体層４の温度上昇に伴う蛍光体粒子４ａの発光効率低下を抑制できる。このため、従来の発光装置と比較して、発光装置１０への投入電力を大きくし、発光装置の全光束および輝度を向上させることができる。したがって、発光装置１０は、輝度が高く、明るい発光装置となる。
【００３８】
（実験結果）
発光装置１０の効果について実験を行い、比較例の発光装置である発光装置９０との比較を行った。図４は、発光装置９０の構成を示す断面図である。図４に示すように、発光装置９０は、基板１と、発光素子２と、放熱部材３と、蛍光体分散ガラス板４Ａと、枠部材５とを備える。蛍光体分散ガラス板４Ａは、蛍光体粒子をガラスで保持した波長変換部材である。枠部材５は、蛍光体分散ガラス板４Ａを支持する環状の支持部材である。蛍光体分散ガラス板４Ａは、枠部材５に支持されることで、発光素子２に対して離隔されている。蛍光体分散ガラス板４Ａと枠部材５と基板１とによって規定される閉空間（換言すれば、発光素子２が配置されている閉空間）には、空気が封入されている。
【００３９】
図５の（ａ）は、発光装置１０および９０における、投入電力と波長変換部材の温度との間の関係を示すグラフである。図５の（ａ）には、投入電力に対する、（ｉ）基板１の中央に配された発光素子２に設けられた蛍光体層４の最も高温となる部分の温度と、（ｉｉ）蛍光体分散ガラス板４Ａの最も高温となる部分の温度との間の関係がそれぞれ示されている。基板１の中央に配された発光素子２に設けられた蛍光体層４の中央部付近は、発光装置１０において最も高温になる部分である。また、蛍光体分散ガラス板４Ａの中央部付近は、発光装置９０において最も高温になる部分である。
【００４０】
図５の（ａ）に示すように、投入電力が同じであれば、蛍光体層４の最も高温となる部分の温度は、蛍光体分散ガラス板４Ａの最も高温となる部分の温度より低い。つまり、蛍光体層４においては、蛍光体分散ガラス板４Ａより、温度の上昇が抑制されている。
【００４１】
また、図５の（ｂ）は、発光装置１０および９０における、投入電力と全光束比との間の関係を示すグラフである。ここで、全光束比とは、発光装置９０において、投入電力を１０Ｗとした場合における全光束を１としたときの、全光束の比率である。
【００４２】
図５の（ｂ）に示すように、投入電力が同じであれば、発光装置１０の全光束比は、発光装置９０の全光束比より大きい。また、発光装置１０においては、発光装置９０より、投入電力の増大に伴う全光束比の向上の効率が高い。
【００４３】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図６〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００４４】
図６は、本実施形態に係る発光装置２０の構成を示す断面図である。図６に示すように、発光装置２０においては、蛍光体層４が、基板１の、発光素子２が実装されている面にも形成されている。
【００４５】
このため、発光素子２の側面から出射される励起光は、基板１上の蛍光体層４により波長変換される。このため、発光装置２０における励起光の利用効率は、発光装置１０における励起光の利用効率と比較して向上する。
【００４６】
また、実施形態２における蛍光体層４の厚さの好適な範囲は、１００μｍ以上かつ２００μｍ以下であり、実施形態１における蛍光体層４と同様、発光装置の照明光の色度が昼白色、白色、温白色、または電球色などの照明器具に好適な色度となるように適宜調整される。本実施形態の蛍光体層４の厚さは、１４０μｍであり、実施形態１の蛍光体層４と比較して薄くなっている。これは、上記の通り励起光の利用効率が向上したためである。発光装置２０では、蛍光体層４の厚さが薄いため、発光装置１０と比較して蛍光体層４からの放熱性が向上する。
【００４７】
加えて、図６において矢印で示すように、基板１上の蛍光体層４に含まれる蛍光体粒子４ａで発生する熱の一部は、発光素子２を介さずに基板１に直接伝わる。このため、蛍光体粒子４ａで発生する熱の放熱効率、および発光装置２０が発する光の全光束がさらに向上する。
【００４８】
基板１および発光素子２に蛍光体層４を形成する方法は、実施形態１において説明した、ＬＥＤウエハ２Ｗ上に蛍光体層４を形成する方法と同じでよい。すなわち、基板１および発光素子２のそれぞれに蛍光体層４を形成したのちに、基板１に発光素子２を実装してもよく、基板１に発光素子２を実装した状態で蛍光体層４を形成してもよい。また、基板１に形成された蛍光体層４の厚さは、発光素子２に形成された蛍光体層４の厚さと略等しくてもよく、また異なっていてもよい。
【００４９】
発光装置２０の効果について実験を行い、発光装置１０および９０との比較を行った。図７の（ａ）は、発光装置２０、１０、および９０における、投入電力と波長変換部材の温度との間の関係を示すグラフである。図７の（ａ）には、投入電力に対する、（ｉ）発光装置２０の蛍光体層４の、最も高温となる部分の温度と、（ｉｉ）発光装置１０の、基板１の中央に配された発光素子２に設けられた蛍光体層４の最も高温となる部分の温度と、（ｉｉｉ）蛍光体分散ガラス板４Ａの最も高温となる部分の温度との間の関係がそれぞれ示されている。図５の（ａ）に示すように、投入電力が同じであれば、発光装置２０が備える蛍光体層４の最も高温となる部分の温度は、発光装置１０が備える蛍光体層４の最も高温となる部分の温度より、さらに低い。つまり、発光装置２０が備える蛍光体層４においては、発光装置１０が備える蛍光体層４より、さらに温度の上昇を抑制できる。
【００５０】
また、図７の（ｂ）は、発光装置２０、１０、および９０における、投入電力と全光束比との間の関係を示すグラフである。図５の（ｂ）に示すように、投入電力が同じであれば、発光装置２０の全光束比は、発光装置１０の全光束比よりさらに大きい。また、発光装置２０においては、発光装置１０より、投入電力の増大に伴う全光束比の向上の効率がさらに高い。
【００５１】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態に係る発光装置は、蛍光体粒子４ａ以外については発光装置２０と同じである。
【００５２】
図８は、本実施形態に係る発光装置３０が備える蛍光体層４の構成を示す断面図である。図８に示すように、発光装置３０が備える蛍光体層４は、蛍光体粒子４ａ（図１の（ｂ）参照）ではなく、複数の種類の蛍光体粒子４ｇおよび４ｒの集合体である。また、蛍光体層４の好ましい厚さは、実施形態１の場合と同様、１００μｍ以上かつ３００μｍ以下である。本実施形態においては、蛍光体層４の厚さは、２７０μｍである。蛍光体粒子４ｇおよび４ｒは、互いに異なるピーク波長を有する蛍光を発する。本実施形態では、蛍光体粒子４ｇは、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋緑色蛍光体の粒子である。また、蛍光体粒子４ｒは、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋赤色蛍光体である。
【００５３】
発光装置２０が発する光については、色温度が５０００Ｋの昼白色であり、演色性（Ｒａ）が７５であった。これに対し、発光装置３０が発する光については、色温度が３０００Ｋの電球色であり、演色性（Ｒａ）が９２であった。すなわち、発光装置３０によれば、発光装置２０と比較して、色温度が低く、かつ演色性が高い光を得ることができる。このため、本実施形態に係る発光装置は、美術館、博物館、衣服売り場、食品売り場、または電球色で演色性を重視する場面で用いられるスポットライトなどの照明に、好適に用いることができる。
【００５４】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態における発光装置４０は、反射用枠部材６または６Ａを備える点以外は、発光装置２０の構成と同じである。
【００５５】
図９の（ａ）は、本実施形態に係る発光装置４０の構成を示す断面図である。図９の（ａ）に示すように、発光装置２０は、基板１、発光素子２、放熱部材３、蛍光体層４、および反射用枠部材６（反射部材）を備える。
【００５６】
反射用枠部材６は、基板１の、発光素子２が実装されている面において、発光素子２の周囲を囲むように設けられている枠状の部材である。反射用枠部材６は、白色の樹脂で構成されている。反射用枠部材６は、励起光および蛍光のうち、発光装置４０から光が出射される方向から外れた方向に進む光の一部を、発光装置４０から光が出射される方向へ反射する。これにより、発光装置４０から出射される光の輝度が向上する。
【００５７】
また、図９の（ｂ）は、本実施形態に係る発光装置４０の構成の別の一例を示す断面図である。図９の（ｂ）に示す発光装置４０は、反射用枠部材６の代わりに反射用枠部材６Ａを備える。図９の（ｂ）に示すように、反射用枠部材６Ａ（反射部材）は、基板１から励起光の出射方向に向けて広がる円弧を断面において有する。また、反射用枠部材６Ａは、アルミニウムで構成されている。なお、反射用枠部材の形状および材質は、上記の例に限定されない。
【００５８】
発光装置４０が発する光の全光束を、同じ投入電力で発光装置２０が発する光の全光束と比較した。この比較において、発光装置４０は、反射用枠部材６を備える。発光装置２０が発する光の全光束を１．００とした場合、発光装置４０が発する光の全光束は１．０５であった。
【００５９】
〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態における発光装置５０においては、蛍光体層は複数の層を有する。
【００６０】
図１０は、本実施形態に係る発光装置５０の構成を示す図である。図１０に示すように、発光装置５０は、基板１、発光素子２、放熱部材３、緑色蛍光体層４Ｇ（第１層）および赤色蛍光体層４Ｒ（第２層）を備える。
【００６１】
緑色蛍光体層４Ｇは、緑色の蛍光（第１のピーク波長を有する蛍光）を発する緑色蛍光体粒子（第１の蛍光体粒子）によって形成される。赤色蛍光体層４Ｒは、赤色の蛍光（第１のピーク波長より長い第２のピーク波長を有する蛍光）を発する赤色蛍光体粒子（第２の蛍光体粒子）によって形成される。また、緑色蛍光体層４Ｇと赤色蛍光体層４Ｒとの厚さの和の好ましい値は、１００μｍ以上かつ２００μｍ以下である。本実施形態では、緑色蛍光体層４Ｇと赤色蛍光体層４Ｒとの厚さの和は、１３０μｍである。
【００６２】
本実施形態では、緑色蛍光体層４Ｇは、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋緑色蛍光体の粒子で形成されている。Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋緑色蛍光体が発する緑色の蛍光のピーク波長は、５２０ｎｍ〜５４０ｎｍである。また、赤色蛍光体層４Ｒは、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋赤色蛍光体の粒子で形成されている。ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋赤色蛍光体が発する赤色の蛍光のピーク波長は、６４０ｎｍ〜６６０ｎｍである。
【００６３】
また、緑色蛍光体層４Ｇおよび赤色蛍光体層４Ｒにおいて、蛍光体の粒子の間には、シリカガラスが充填されている。また、緑色蛍光体層４Ｇは、赤色蛍光体層４Ｒよりも、発光素子２から遠い位置に配されている。
【００６４】
このため、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋緑色蛍光体の粒子から発せられる蛍光（第１のピーク波長を有する蛍光）が、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋赤色蛍光体の粒子に吸収されにくくなるため、蛍光の利用効率が向上する。
【００６５】
発光装置５０が発する光の全光束を、同じ投入電力で実施形態３に係る発光装置が発する光の全光束と比較した。実施形態３に係る発光装置が発する光の全光束を１．００とした場合、発光装置５０が発する光の全光束は１．０５であった。すなわち、発光装置５０が発する光の全光束は、同じ投入電力で実施形態３に係る発光装置が発する光の全光束と比較して、約５％向上した。
【００６６】
〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、照明装置１００について説明する。この照明装置１００は、発光装置として実施形態１に記載した発光装置１０を用いている。
【００６７】
図１１は、本実施形態に係る照明装置１００の構成を示す図である。図１１に示すように、本実施形態に係る照明装置１００は、高天井照明などに用いられる照明装置であり、例えば、スポットライトやダウンライトなどである。図１１に示すように、本実施形態の照明装置１００は、発光装置１０と、筐体１１０と、透光板１２０とを備え、天井１３０に取り付けられている。
【００６８】
筐体１１０は、その内部に発光装置１０を格納している。筐体１１０は、発光装置１０から出力される照明光を遮光する遮光部材で構成すればよい。本実施形態の照明装置１００では、筐体１１０の材料は、不燃材料であり、かつ熱伝導率が高いアルミニウムを用いている。また、筐体１１０の内部には、例えば、ドライエア（乾燥空気）が封入されている。ドライエアの露点温度は、例えば−３５℃であり、発光素子２、および蛍光体層４（図１の（ａ）参照）の温度上昇を抑制できる。
【００６９】
透光板１２０は、筐体１１０の開口部を覆う透明なガラス板である。なお、透光板１２０の材料は、無機ガラスでなくてもよいが、熱に弱い樹脂材料などは用いないことが好ましい。
【００７０】
このような照明装置１００は、実施形態１で記載した通り、発光装置１０における発光素子２および蛍光体層４の温度上昇を抑制できるため、従来と同じ投入電力で、より高い輝度の光を得ることができる。
【００７１】
照明装置１００は、上記した高天井照明のほか、道路照明などにも応用できる。また、本実施形態の照明装置１００では、発光装置１０、筐体１１０、および透光板１２０のすべてを、ガラス、金属、またはセラミックスなどの無機材料で構成している。このため、照明装置１００は、非常灯や防爆用照明などにも好適に応用することができる。また、照明装置１００は、発光装置１０の代わりに、例えば実施形態２〜５のいずれかに係る発光装置を備えていてもよい。
【００７２】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光装置（１０）は、励起光を発する発光素子（２）と、上記発光素子が実装されている基板（１）と、上記励起光の波長を変換し、蛍光を発する複数の蛍光体粒子（４ａ）が互いに接触することによって形成された蛍光体層（４）と、を備える発光装置であって、上記蛍光体層は、上記発光素子が有する面のうち、上記基板と対向する面とは逆側の面に形成されている。
【００７３】
上記の構成によれば、励起光の波長を変換して蛍光を発する蛍光体層は、複数の蛍光体粒子が互いに接触することによって形成されている。また、蛍光体層は、発光素子が有する面のうち、基板と対向する面とは逆側の面に形成されている。
【００７４】
したがって、蛍光体層と発光素子とが離隔している発光装置と比較して、蛍光体層から基板への放熱経路が短くなる。また、蛍光体粒子で発生した熱は、発光素子を介して速やかに上記発光素子が実装されている基板へ放出される。このため、蛍光体層の温度上昇を抑制することが可能な発光装置を提供することができる。
【００７５】
本発明の態様２に係る発光装置は、上記態様１において、上記蛍光体層が、上記基板の、上記発光素子が実装されている面にも形成されていることが好ましい。
【００７６】
上記の構成によれば、発光素子の側面から出射される励起光は、基板上に形成された蛍光体層により波長変換される。また、蛍光体層で発生した熱の一部は、発光素子を介さずに基板へ伝わるため、蛍光体層の放熱効率が向上する。したがって、発光素子が発する励起光の利用効率が向上するとともに、蛍光体層の温度上昇をさらに抑制できる。
【００７７】
本発明の態様３に係る発光装置は、上記態様１または２において、上記基板の、上記発光素子が実装されている面に、上記励起光および上記蛍光を反射する反射部材（反射用枠部材６）が設けられていることが好ましい。
【００７８】
上記の構成によれば、励起光および蛍光の利用効率が向上する。
【００７９】
本発明の態様４に係る発光装置は、上記態様１から３のいずれかにおいて、上記蛍光体層は、互いに異なるピーク波長を有する蛍光を発する複数の種類の蛍光体粒子（例えば蛍光体粒子４ｇおよび４ｒ）を含んでいてもよい。
【００８０】
上記の構成によれば、発光装置の用途に合わせて適切な色温度および演色性を有する光を発することが可能となる。
【００８１】
本発明の態様５に係る発光装置は、上記態様１から３のいずれかにおいて、上記蛍光体層は、第１のピーク波長を有する蛍光を発する第１の蛍光体粒子によって形成される第１層（緑色蛍光体層４Ｇ）と、上記第１のピーク波長より長い第２のピーク波長を有する蛍光を発する第２の蛍光体粒子によって形成される第２層（赤色蛍光体層４Ｒ）とを有し、上記第１層は、上記第２層よりも、上記発光素子から遠い位置に配されていてもよい。
【００８２】
上記の構成によれば、発光装置の用途に合わせて適切な色温度および演色性を有する光を発することが可能となる。また、第１の蛍光体粒子から発せられる蛍光（すなわち、第１のピーク波長を有する蛍光）が、第１のピーク波長よりも長いピーク波長を有する蛍光（第２のピーク波長を有する蛍光）を発する第２の蛍光体粒子に吸収されにくくなるため、蛍光の利用効率が向上する。
【００８３】
本発明の態様６に係る発光装置は、上記態様１から５のいずれかにおいて、上記蛍光体粒子の間に、透光性を有する封止材（４ｂ）が充填されていることが好ましい。
【００８４】
上記の構成によれば、蛍光体層の放熱効率がさらに向上する。
【００８５】
本発明の態様７に係る発光装置は、上記態様１から６のいずれかにおいて、上記蛍光体層の厚さは、１００μｍ以上かつ３００μｍ以下であることが好ましい。
【００８６】
上記の構成によれば、蛍光体層の放熱効率がさらに向上する。また、励起光の利用効率が向上する。
【００８７】
本発明の態様８に係る発光装置は、上記態様１から６のいずれかにおいて、上記蛍光体層が、上記基板の、上記発光素子が実装されている面にも形成され、上記蛍光体層の厚さは、１００μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましい。
【００８８】
上記の構成によれば、蛍光体層の放熱効率がさらに向上する。
【００８９】
本発明の態様９に係る照明装置（１００）は、上記態様１から８のいずれかの発光装置を備えている。
【００９０】
上記の構成によれば、蛍光体層の、熱による波長変換効率の低下を抑制できるため、高光束・高輝度な照明装置を実現できる。
【００９１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  基板
２  発光素子
４  蛍光体層
４ａ、４ｇ、４ｒ  蛍光体粒子
４ｂ  封止材
４Ｇ  緑色蛍光体層（第１層）
４Ｒ  赤色蛍光体層（第２層）
６、６Ａ  反射用枠部材（反射部材）
１０、２０、３０、４０、５０  発光装置
１００  照明装置
【図１】
2017076664.tif 000003
【図２】
2017076664.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017076664.tif 000006
【図５】
2017076664.tif 000007
【図６】
2017076664.tif 000008
【図７】
2017076664.tif 000009
【図８】
2017076664.tif 000010
【図９】
2017076664.tif 000011
【図１０】
2017076664.tif 000012
【図１１】
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