(57)【要約】【課題】発光輝度及び色調の揃った発光装置を提供する。【解決手段】  発光素子と、前記発光素子を封止する封止部材と、前記封止部材の少なくとも一部に含有され、前記発光素子からの光の一部を吸収し、前記発光素子の発光波長と異なる波長の光に変換する蛍光体とを備え、前記発光素子と前記蛍光体は同系色であり、前記蛍光体の発光ピーク波長は、前記発光素子のピーク波長から長波長側に２０ｎｍ未満の範囲に位置することを特徴とする発光装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子を封止する封止部材と、
前記封止部材の少なくとも一部に含有され、前記発光素子からの光の一部を吸収し、前記発光素子の発光波長と異なる波長の光に変換する蛍光体と、
を備え、
前記発光素子と前記蛍光体は同系色であり、
前記蛍光体の発光ピーク波長は、前記発光素子のピーク波長から長波長側に２０ｎｍ未満の範囲に位置することを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を用いて光を出力する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を光源に用いた発光装置が実用化されている。近年では発光効率の改善がめまぐるしく行われており、色の質についても要求が高まっている。
【０００３】
発光素子はウエハの製造プロセスにおける成膜の温度や厚さの微妙な違いに左右され、発光素子の発光特性、電気特性がばらついてしまうという問題がある。現状では、発光素子を全数測定することで、出力、波長、順方向電圧ＶＦを細かく選別し、それぞれランク分けして使用している。これは発光素子の特性が製品への特性に大きく関わるからである。発光素子の出力は明るさに大きく影響し、電気特性はｌｍ／Ｗなどの効率に関わる。
【０００４】
例えば下記特許文献１では、製造された発光素子を複数の発光波長領域に分類し、長波長側に分類された第１の発光素子と、短波長側に分類された第２の発光素子を組合せて利用することで、発光輝度及び色調の揃った発光ダイオード（発光装置）を歩留まりよく簡単に形成しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９３２０７８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、特許文献１にかかる発光ダイオード（発光装置）は、複数の発光素子を用いなければならないため、コストが高くなってしまう。そこで本発明は、単数の発光素子を用いた場合であっても、発光輝度及び色調の揃った発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、発光素子と、前記発光素子を封止する封止部材と、前記封止部材の少なくとも一部に含有され、前記発光素子からの光の一部を吸収し、前記発光素子の発光波長と異なる波長の光に変換する蛍光体とを備え、前記発光素子と前記蛍光体は同系色であり、前記蛍光体の発光ピーク波長は、前記発光素子のピーク波長から長波長側に２０ｎｍ未満の範囲に位置することを特徴とする発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発光波長のばらつく発光素子を用いた場合であっても、発光輝度及び色調の揃った発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発光装置の発光波長の測定分布を示した図である。
【図３】本発明の実施例１に係る発光装置の蛍光体と発光素子のスペクトル関係を示した図である。
【図４】本発明の実施例２に係る発光装置の蛍光体と発光素子のスペクトル関係を示した図である。
【図５】本発明の実施例３に係る発光装置の蛍光体と発光素子のスペクトル関係を示した図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る発光装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各領域の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１１】
本発明の実施形態に係る発光装置１は、図１に示すように、凹部を有する筐体４０に配置され可視光を出射する発光素子１０と、発光素子１０の出射光により励起されて発光素子１０と波長差の小さい光を放射する蛍光体２１、この蛍光体２１を含有する封止部材３０が筐体４０の凹部に発光素子１０を覆って充填される。以下、本発明の発光装置を構成する各要素について詳細に説明する。
【００１２】
（発光素子）
発光素子１０には、ＬＥＤやレーザダイオードなどの半導体発光素子が採用可能である。以下実施例においては、発光波長４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色発光素子を用いて説明する。但し、発光素子１０は青色に限られず、緑色であっても赤色であってもよい。
【００１３】
（筐体）
筐体４０は、電気配線７０が配置されており、この電気配線７０上のダイパッド５０に発光素子１０が電気的に接続されている。発光素子１０の正電極と負電極間に電圧を印加することにより発光素子１０に駆動電流が流れる。これにより、発光素子１０は光を出射する。
また、筐体４０は凹部を有し、当該凹部の底部に発光素子１０がマウントされる。凹部とは底部と側面部とを有し、光軸に垂直方向の断面の面積が当該底部から発光装置１０の光の取り出し方向に向かって連続的又は段階的に増加する形状を有する空間からなる部分をいう。かかる条件を満たす範囲において、底部及び側面部の形状は特に限定されるものではない。
さらに、筐体４０の凹部の側面部表面（内周面上）には金属又は合金からなる反射層が形成される。反射層は必ずしも凹部の側面部表面の全体に形成されなくてもよいが、反射層による発光効率の改善効果が最大限発揮されるように発光素子１０から側方に放出された光が照射する領域についてはその全体に反射層を設けることが好ましい。
【００１４】
（蛍光体）
蛍光体２１は、使用する発光素子１０と同系色のものを使用する。具体的には、発光素子１０に対し、長波長側に波長差２０ｎｍ未満の蛍光体が使用される。例えば波長４４０ｎｍの青色発光素子であれば、発光ピーク波長４６０ｎｍ未満の蛍光体を用いる。今回用いる蛍光体は、発光素子からの光の一部を吸収し、長波長の光に変換することができ、発光装置の発光色を変化させ又は補正することができる。発光素子からの光により励起可能なものであれば任意の蛍光体を用いることができ、その選択においては発光装置の発光色、耐久性等が考慮される。蛍光体２１を封止部材３０に一様に分散させても、また一部の領域に局在させてもよい。
【００１５】
（封止部材）
封止部材３０は発光素子１０を被覆するように形成される部材であり、主として外部環境から発光素子１０を保護する目的で備えられる。封止部材３０の材料としては発光素子１０の光に対して透明であり、且つ耐久性、耐候性などに優れたものを採用することが好ましい。
例えばシリコーン（シリコーン樹脂、シリコーンゴム、及びシリコーンエラストマーを含む）、エポキシ樹脂、ガラス等の中から、発光素子１０の発光波長との関係で適当なものを選択することができる。発光素子の光が短波長領域の光を含む場合には特に紫外線劣化が問題となるため、シリコーン等の紫外線劣化に対する耐性の高い材料を採用することが好ましい。
【００１６】
（実施例１）
発光素子１０は、波長４４０ｎｍの光を出射するものを用いる。蛍光体２１として、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋（ＢＡＭ）蛍光体を使用できる。蛍光体２１は上記以外にも、例えば、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋，Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、Ｃａ２Ｂ５Ｏ９（Ｂｒ，Ｃｌ）：Ｅｕ２＋、ＺｎＧａ２Ｏ４などが採用可能である。
【００１７】
封止部材３０に対する蛍光体２１の配合比が０％（透明樹脂：比較例１）、１０％（サンプルＳ１）、２５％（サンプルＳ２）、５０％（サンプルＳ３）のサンプルを作成した。なお、蛍光体２１を封止部材３０よりも多く配合すると発光強度が低下する。また、蛍光体２１の粒径は小さい方が好ましく、具体的には平均粒径は１０μｍ以下が好ましい。
【００１８】
蛍光体２１が混合された封止部材３０を発光素子１０が搭載された筐体４０の凹部に充填し、本発明の実施例１に係る発光装置１を得た。
【００１９】
比較例１及びサンプルＳ１〜Ｓ３について、株式会社トプコンテクノハウス製分光放射計ＳＲ−３Ａを用いて各発光装置へ電流注入時（ＩＦ＝５０ｍＡ）の発光特性を取得した。表１にその結果を示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１の結果より、発光ピーク波長、ドミナント波長の両方が長波長側に数ｎｍシフトしていることがわかる。一般的な発光素子の波長ランクは２．５ｎｍ刻みである。図２に示すように、蛍光体濃度２５％では波長ランク１つ分、蛍光体濃度５０％では波長ランク２つ分も長波長側に移動させることができる。
【００２２】
図３にＢＡＭ蛍光体の発光スペクトルと励起スペクトル、さらに波長４４０ｎｍの青色発光素子のスペクトルを示す。
ＢＡＭの励起スペクトルとは、ＢＡＭがどの波長で発光するかを相対的に示したグラフであり、この励起スペクトルからは紫外線領域で効率よく発光することが示唆されている。
青色発光素子の発光スペクトルとＢＡＭの励起スペクトルの重なっている波長領域では、青色発光素子の光の一部を吸収してＢＡＭの発光を呈していることが分かる。
このことから、青色発光素子の光の一部を吸収して、ＢＡＭによる光変換が可能となる。
【００２３】
（実施例２）
発光素子１０は、波長４４７ｎｍの光を出射するものを用いる。蛍光体２１として、例えばＳｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋（ＳＭＳ）蛍光体を使用できる。蛍光体２１はこの他にも、例えば、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６：Ｅｕ２＋，Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、Ｃａ２Ｂ５Ｏ９（Ｂｒ，Ｃｌ）：Ｅｕ２＋、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、ＢａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、などが採用可能である。
【００２４】
封止部材３０に対する蛍光体２１の配合比が０％（透明樹脂：比較例２）、１０％（サンプルＳ４）、２５％（サンプルＳ５）、５０％（サンプルＳ６）のサンプルを作成した。
【００２５】
蛍光体２１が混合された封止部材３０を発光素子１０が搭載された筐体４０の凹部に充填し、本発明の実施例２に係る発光装置１を得た。
【００２６】
比較例２及びサンプルＳ４〜Ｓ６について、株式会社トプコンテクノハウス製分光放射計ＳＲ−３Ａを用いて各発光装置へ電流注入時（ＩＦ＝５０ｍＡ）の発光特性を取得した。表２にその結果を示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表２の結果より、発光ピーク波長、ドミナント波長の両方が長波長側にシフトしていることがわかる。図２に示すように、蛍光体濃度１０％では波長ランク１つ分、蛍光体濃度２５％では波長ランク２つ分、蛍光体濃度５０％では波長ランク５つ分移動させることができる。
【００２９】
図４にはＳＭＳの蛍光体の発光スペクトルと励起スペクトル、さらに波長４４７ｎｍの青色発光素子のスペクトルを示す。
実施例１と同様に、青色発光素子の光の一部を吸収して、ＳＭＳによる光変換が可能となる。
【００３０】
（実施例３）
発光素子１０は、波長４６０ｎｍの光を出射するものを用いる。蛍光体２１として、例えばＣａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋（ＣＭＳ）蛍光体を使用できる。蛍光体２１はこの他にも、例えば、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、ＢａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ６Ｐ５ＢＯ２０：Ｅｕ２＋、ＢａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ５Ｓｉ４Ｏ１０Ｃｌ６：Ｅｕ２＋、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋などが採用可能である。
【００３１】
封止部材３０に対する蛍光体２１の配合比が０％（透明樹脂：比較例３）、１０％（サンプルＳ７）、２５％（サンプルＳ８）、５０％（サンプルＳ９）のサンプルを作成した。
【００３２】
蛍光体２１が混合された封止部材３０を発光素子１０が搭載された筐体４０の凹部に充填し、本発明の実施例３に係る発光装置１を得た。
【００３３】
比較例３及びサンプルＳ７〜Ｓ９について、株式会社トプコンテクノハウス製分光放射計ＳＲ−３Ａを用いて各発光装置へ電流注入時（ＩＦ＝５０ｍＡ）の発光特性を取得した。表３にその結果を示す。
【００３４】
【表３】
2017152522.tif 000005
【００３５】
表３の結果より、発光ピーク波長、ドミナント波長の両方を長波長側にシフトしていることがわかる。図２に示すように、蛍光体濃度１０％、２５％では波長ランクは動かなかったが、蛍光体濃度５０％では波長ランク２つ分移動させることができる。
【００３６】
図５にはＣＭＳの蛍光体の発光スペクトルと励起スペクトル、さらに波長４６０ｎｍの青色発光素子のスペクトルを示す。
実施例１と同様に、青色発光素子の光の一部を吸収して、ＣＭＳによる光変換が可能となる
。
【００３７】
上記実施例１〜３は、青色発光素子の波長を長波長側にシフトさせた同系色の発光装置を示したが、その他の実施例として図６に示すように、青色発光素子の上にさらに青色励起が可能な第２の蛍光体２２を配置すれば、白色光を得ることも出来る。
【００３８】
なお、上記第２の蛍光体２２としては、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｍｇ）３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ３＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、Ｓｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ２＋、Ｓｒ３Ｓｉ１３Ａｌ３Ｏ２Ｎ２１：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋、ＡｌＯＮ：Ｍｇ，Ｍｎ２＋、（Ｙ，Ｇａ）３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）３ＳｉＯ５：Ｅｕ２＋、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ７Ａｌ３Ｏ２Ｎ１３：Ｅｕ２＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、Ｓｒ（ＬｉＡｌ３Ｎ３４）：Ｅｕ２＋、Ａｌ２Ｏ３：Ｃｒ３＋などが採用可能である。
【００３９】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・発光装置
１０・・・発光素子
２１・・・第１の蛍光体
２２・・・第２の蛍光体
３０・・・封止部材
４０・・・筐体
５０・・・ダイパッド
６０・・・ワイヤ
７０・・・電気配線
【図１】
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【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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