(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース底面に設けられ、少なくとも発光の一部を側方端面から発する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子と離間して前記ケース底面上に配置され、前記側方端面を囲む蛍光部材とを備え、
前記蛍光部材は、前記半導体発光素子から発光される光の一部を吸収して他の光に変換する蛍光物質が分散された透光性部材で形成され、前記半導体発光素子から放射された光を反射可能な平面または曲面を有し、
前記蛍光部材は、半導体発光素子からの距離が近くなるほど前記半導体発光素子からの発光の吸収率が高いことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記蛍光部材の吸収率は、前記蛍光物質の分散量を変化させることにより連続的又はステップ的に調整されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記蛍光部材において、前記半導体発光素子からの距離が近くなるほど前記蛍光物質の密度が高いことを特徴とする請求項１又は２記載の発光装置。
【請求項４】
前記蛍光部材は、光拡散剤をさらに含み、
前記吸収率は、前記光拡散剤の密度を変化させることにより調整されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記蛍光部材において、前記半導体発光素子からの距離が近くなるほど光拡散剤の密度が高いことを特徴とする請求項４記載の発光装置。
【請求項６】
前記半導体発光素子からの可視光と前記蛍光物質からの可視光との混色光を発生することを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項７】
前記混色光は、白色光であることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
【請求項８】
前記蛍光部材は、実質的に回転放物面、回転楕円面または回転双曲面の一部を前記曲面として含むことを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項９】
前記透光性部材は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、非晶質ポリアミド樹脂及びフッ素樹脂からなる群から選択された透明樹脂材料からなる特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記蛍光部材は、前記透明樹脂材料１００重量部に、４０重量部〜１００重量部の前記蛍光物質が含まれていることを特徴とする請求項請求項９記載の発光装置。
【請求項１１】
前記蛍光物質は、イットリウムアルミニウムガーネット系の蛍光物質であることを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１２】
前記蛍光物質は、基本元素に少なくとも窒素を有する窒化物蛍光体であることを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１３】
前記蛍光物質は、異なる２種類以上の蛍光物質を混合したものであることを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１４】
前記２種類以上の蛍光物質は、それぞれの発光色が補色関係にあることを特徴とする請求項１３記載の発光装置。
【請求項１５】
前記蛍光部材は、前記蛍光物質の発光色と同色系のボディカラーを有する顔料を含有することを特徴とする請求項請求項１〜１４のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１６】
前記蛍光物質は、平均粒径６μｍ〜２５μｍを有することを特徴とする請求項１〜１５のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１７】
前記半導体発光素子を封止するための封止樹脂を備えることを特徴とする請求項１〜１６のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１８】
前記半導体発光素子の上方に、光を拡散するための光拡散部材が設けられる請求項１〜１７のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１９】
前記半導体発光素子の上方に、光を集光するための集光部材が設けられることを特徴とする請求項１〜１８のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光装置に関し、特に色むらの少ない均一な発光、例えば白色光を高出力で得ることのできるようにした装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用電子機器、誘導灯や表示灯等の光源には高輝度低消費電力の半導体発光素子、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が採用される傾向にある。かかる半導体発光素子を用いて発光装置を構築する場合、点光源としての半導体発光素子の発光を面発光に変換する必要がある。
【０００３】
従来、面発光を実現する方法として、拡散剤入りのフィルムを半導体発光素子チップの前面に実装して面発光とする方法、半導体発光素子チップの前面にレンズを実装して光の指向性を制御することにより面発光とする方法、半導体発光素子チップを高密度に実装して疑似的な面発光を構成する方法、等が採用されてきた。
【０００４】
しかし、拡散剤入りフィルムを用いる方法では拡散剤によって光の透過率が低下し，又レンズを用いる方法や高密度に実装する方法ではコスト高を招来してしまう。
【０００５】
これに対し、半導体発光素子の周囲にリフレクターを形成し、半導体発光素子からの発光の一部をリフレクターで前方に反射して面発光させる方法が提案されている。
【０００６】
最近、白色光が求められることが多くなったが、白色系の発光装置を構築する場合、半導体発光素子から青色を発光させる一方、封止樹脂中にＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）系の蛍光物質を分散させ、半導体発光素子からの発光の一部を吸収して波長変換して黄色に発光させ、青色光と黄色光とを混色して白色光を得るようにした方法が主として採用されている。
【０００７】
この封止樹脂中にＹＡＧ系蛍光物質を混合する方法では色むらの少ない均一な白色光が得られるものの、蛍光物質によって封止樹脂中における光の透過率が悪く、光出力を確保し難い。
【０００８】
そこで、リフレクターにＹＡＧ系の蛍光物質をコーティングする方法も多数提案されている（特開平１０−１１２５５７号公報、特開平１１−２７４５７２号公報、特開２０００−８１８４７号公報、等参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来公報に記載の構造では半導体発光素子の側方端面からの発光については十分に利用されていなかった。
【００１０】
また、上記従来公報に記載の構造では半導体発光素子を搭載したキャビティの内部において光が十分に散乱せず、半導体発光素子の部位では青色、リフレクターの部位で黄色に発光し、色むらのある白色光になるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、色むらの少ない均一な白色光を高出力で得ることのできるようにした発光装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る発光装置は、ケース底面に設けられ、少なくとも発光の一部を側方端面から発する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子と離間して前記ケース底面上に配置され、前記側方端面を囲む蛍光部材とを備え、
前記蛍光部材は、前記半導体発光素子から発光される光の一部を吸収して他の光に変換する蛍光物質が分散された透光性部材で形成され、前記半導体発光素子から放射された光を反射可能な平面または曲面を有し、
前記蛍光部材は、半導体発光素子からの距離が近くなるほど前記半導体発光素子からの発光の吸収率が高いことを特徴とする。
【００１６】
蛍光部材の各部位に関して、半導体発光素子からの距離が近くなるほど半導体発光素子からの発光の吸収率が高くなるように設定することによって、半導体発光素子の側方端面からの発光を充分に利用することができ、蛍光部材全体において、発光素子から照射された光量のうち蛍光部材にて波長変換される光量の比率をほぼ均等とすることができる。これにより、演色性に優れ、且つ色むらの少ない均一な発光色が得られる。
【００１８】
蛍光部材の各部位に関して、蛍光物質の絶対量を連続的又はステップ的に変化させることによって、吸収率もまた連続的又はステップ的に調整可能になる。
【００２０】
蛍光部材の各部位に関して、蛍光物質の密度を連続的又はステップ的に変化させることによって、吸収率もまた連続的又はステップ的に調整可能になる。
【００２２】
蛍光部材を複数種の蛍光物質からなる積層構造で構成し、各蛍光層の光変換効率を連続的又はステップ的に変化させることによって、吸収率もまた連続的又はステップ的に調整可能になる。
【００２４】
蛍光部材に光拡散剤を含有させて、光拡散剤の密度を連続的又はステップ的に変化させることによって、発光吸収率もまた連続的又はステップ的に調整可能になる。
【００２９】
本発明において、半導体発光素子からの可視光と蛍光物質からの可視光との混色光を発生することが好ましい。
【００３０】
これにより、半導体発光素子からの発光と蛍光物質の発光との混色によって、光利用効率が向上する。
【００３１】
本発明において、混色光は、白色光であることが好ましく、これにより照明器具や信号灯など、あらゆる装置のバックライト光源として利用できる。
【００３２】
本発明に係る発光装置は、基面上に設けられた電極と、
電極と間隔をあけて基面上に搭載され、発光の一部を側方端面から発する半導体発光素子と、
半導体発光素子と電極とを電気的に接続するための接続部材と、
半導体発光素子からの発光によって励起されて発光する蛍光物質が分散した透明樹脂材料で形成され、半導体発光素子を囲むように配置された蛍光部材とを備え、
蛍光部材は、半導体発光素子から側方に放射された光を基面から離れる方向に反射させる曲面形状を含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明の特徴の１つは、蛍光部材の少なくとも高さ方向の下方部を基面又はその近傍の高さから斜め外上方に向けて延びる円弧凹状の曲面形状となし、半導体発光素子から側方に放射された光を基面から離れる方向に反射させる曲面形状を含むようにし、さらに蛍光部材には半導体発光素子からの発光によって励起されて発光する蛍光物質を分散させるようにした点にある。
【００３４】
これにより、半導体発光素子から斜め前方に発せられた発光だけではなく、その側方端面から発せられた光の大部分が蛍光部材の蛍光物質に達して蛍光物質の発光に有効に利用される。従って、従来のように封止樹脂中に蛍光物質を分散した構造に比べて、光の透過率が高く、高い光出力を確保することができる。
【００３５】
また、蛍光部材の少なくとも下方部の内面を円弧凹状の曲面形状となしているので、半導体発光素子からの発光の一部及び端面発光の大部分が平坦なリフレクター構造に比して蛍光部材で散乱されやすく、半導体発光素子からの発光と蛍光物質の発光とが効率よく混色され、色むらの少ない均一な発光色が得られることとなる。
【００３６】
蛍光部材は高さ方向の少なくとも下方部の内面を円弧凹状の曲面形状とすればよいが、蛍光部材の高さ方向の全部を円弧凹状の曲面形状に形成すると、半導体発光素子からの発光の一部及び端面発光の大部分をより一層効率よく利用できて光出力を大幅に向上できる。
【００３７】
さらに、蛍光部材の下端内縁を基面又はその近傍の高さに設定しているので、半導体発光素子の端面発光の大部分が蛍光部材の曲面に達することができるが、蛍光部材の下端内縁と半導体発光素子の側方端面との間に間隔をあけることが好ましく、これによって半導体発光素子の端面発光の全てが確実に蛍光部材の曲面に達し、光出力をより確実に向上できる。
【００３８】
本発明において、蛍光部材の内面は、実質的に回転放物面、回転楕円面または回転双曲面の一部をなすように形成されることが好ましい。
【００３９】
こうした構成によって、半導体発光素子から放射される光を効率よく集光できるようになり、半導体発光素子からの発光と蛍光物質の発光とが効率よく混色され、光利用効率がより向上する。
【００４０】
また本発明に係る発光装置は、基面上に設けられた電極と、
電極と間隔をあけて基面上に搭載され、発光の一部を側方端面から発する半導体発光素子と、
半導体発光素子と電極とを電気的に接続するための接続部材と、
半導体発光素子からの発光によって励起されて発光する蛍光物質が分散した透明樹脂材料で形成され、半導体発光素子を囲むように配置された蛍光部材とを備え、
蛍光部材中の蛍光物質密度は、基面からの高さに応じて連続的又はステップ的に変化していることを特徴とする。
【００４１】
本発明の特徴のもう１つは、半導体発光素子を囲むように配置された蛍光部材を透明樹脂材料で形成し、この蛍光部材に導体発光素子からの発光によって励起されて発光する蛍光物質を分散させて、蛍光物質の密度が基面からの高さに応じて連続的又はステップ的に変化しているようにした点にある。
【００４２】
これにより、半導体発光素子から斜め前方に発せられた発光だけではなく、その側方端面から発せられた光の大部分が蛍光部材の蛍光物質に達して蛍光物質の発光に有効に利用される。従って、従来のように封止樹脂中に蛍光物質を分散した構造に比べて光の透過率が高く、高い光出力を確保することができる。
【００４３】
本発明において、蛍光部材中の蛍光物質密度は、基面からの高さが減少するほど増加していることが好ましい。
【００４４】
蛍光物質を基面側の密度が表面側に密度に比して大きくなるように蛍光部材内に分散させることによって、従来のように蛍光物質を塗布した構造に比して、半導体発光素子からの発光の一部及び端面発光の大部分が散乱されやすく、半導体発光素子からの発光と蛍光物質の発光とが効率よく混色され、色むらの少ない均一な発光色が得られることとなる。
【００４５】
また、蛍光物質は高さ方向において基面側の密度を表面側の密度に比して大きくすればよいが、基面側から表面側に向けて漸減させるようにすると、半導体発光素子からの発光の一部及び端面発光の大部分をより一層効率よく利用できて光出力を大幅にアップすることができる。
【００４６】
また本発明において、蛍光部材の透明樹脂材料は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、非晶質ポリアミド樹脂又はフッ素樹脂であることが好ましい。これによって材料中に分散した蛍光物質が確実に発光するようになる。
【００４７】
また本発明において、蛍光部材の蛍光物質は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光物質であることことが好ましい。
【００４８】
本発明では、蛍光部材に、無機蛍光物質や有機蛍光物質など、種々の蛍光物質を含有させることができる。このような蛍光物質の一例として、無機蛍光体である希土類元素を含有する蛍光体があり、具体的には、Ｙ，Ｌｕ，Ｓｃ，Ｌａ，Ｇｄ及びＳｍの群から選択される少なくとも１つの元素と、Ａｌ，Ｇａ及びＩｎの群から選択される少なくとも１つの元素とを有するガーネット系（ざくろ石型）蛍光体が例示できる。特に、セリウムで付活されたイットリウムアルミニウム酸化物系蛍光体が好ましく、所望に応じてＣｅとともに、Ｐｒ，Ｓｍ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｔｂ及びＥｕ、などを含有させることも可能である。ＣｅとＰｒとを共に含有させた場合、演色性に優れた発光色を得ることができる。
【００４９】
例えば、半導体発光素子として、高エネルギーバンドギャップを有する発光層を窒化ガリウム系半導体で形成した発光ダイオードを用いる場合、本件出願人の出願に係る特開平１０−１１２５５７号公報に記載されているように、２価のユーロピウムで付活され、（Ｍ１−ｐ−ｑＥｕｐＱｑ）Ｏ・ｎ（Ａｌ１−ｍＢｍ）２Ｏ３の化学組成を有する蛍光物質が好適である。但し、０．０００１≦ｐ≦０．５、０．０００１≦ｑ≦０．５、０．５≦ｎ≦１０、０≦ｍ≦０．５、０．０００２≦ｐ＋ｑ≦０．７５である。また、組成中、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎからなる２価金属の群から選ばれる少なくとも１種であり、Ｑは共付活剤であり、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｈ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれる少なくとも１種である。
【００５０】
上記組成の蛍光物質を用いると、可視光域において高エネルギー光を長時間発生しても、蛍光物質が劣化することはなく、所望の発光輝度や残光性を長期にわたって保証できる。
【００５１】
また本発明において、蛍光部材の蛍光物質は、基本元素に少なくとも窒素を有する窒化物蛍光体であることが好ましい。
【００５２】
窒化物蛍光体の一例として、ＬＸＭＹＮ（２Ｘ／３＋４Ｙ／３）：Ｚ（ＬはＢｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ，Ｃｄ，ＨｇのＩＩ価からなる群より選ばれる少なくとも１種。ＭはＣ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆのＩＶ価からなる群より選ばれる少なくとも１種。ＺはＥｕ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｃｅ，Ｔｂ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｔｍ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｎｄからなる群より選ばれる少なくとも１種。）で表される基本構成元素と、Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ，Ｂ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｏ及びＦｅ等からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の含有元素とを有する窒化物蛍光体を用いることができる。このような窒化物蛍光体は、前記含有元素を有することにより、粒径の調整および発光輝度の向上を実現することができる。また、Ｂ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｌは、残光を抑制できるという作用を有する。
【００５３】
また、蛍光物質は１種類でもよく、異なる２種類以上が混合したものを用いるようにしてもよい。この場合、２種類以上の蛍光物質は、それぞれの発光色が補色関係にあることが好ましい。
【００５４】
一実施形態では、発光装置は、第１の光を発光する半導体発光素子と、第１の光の一部により励起されて第２の光を発光する第１の蛍光物質と、第１の光の一部により励起されて第３の光を発光する第２の蛍光物質と備える。例えば、青色系の光を発光する半導体発光素子（主波長＝４５５ｎｍ）を用い、該半導体発光素子からの光の主波長よりも短波長側の光により励起され（励起光＝４４０ｎｍ）、緑色系の光（主波長＝５３０ｎｍ）を発光することが可能な第１の蛍光物質であるＹ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅと、該第１の蛍光物質とほぼ同一の励起光を有し、赤色系の光（主波長＝６５０ｎｍ）を発光することが可能な第２の蛍光物質である（Ｓｒ０．６７９Ｃａ０．２９１Ｅｕ０．０３）２Ｓｉ５Ｎ８とを含有する蛍光部材とを設けることによって、これら３つの波長（青色系、緑色系、赤色系）の光の混色により演色性に優れた暖色系の白色系発光装置を実現できる。
【００５５】
ここで本明細書における「白色」とは、「ＪＩＳ  Ｚ８１１０−１９９５  参考図１  系統色名の一般的な色度区分」に記載された白色領域の色を意味する。
【００５６】
また、紫外領域の光を発光する半導体発光素子と、この紫外領域の光を吸収し可視光を発光する複数の蛍光物質との組合せにより、各蛍光物質から発光される光の混色により暖色系の白色系発光装置を実現できる。
【００５７】
複数の蛍光物質を用いて、それぞれ一種の蛍光物質を含む色変換薄膜層が積層された色変換多重層を構成する場合、それぞれの蛍光物質の紫外光透過率を考慮し、各層中における蛍光物質の紫外光透過率は基板側である下層から上層にかけて順に高いことが好ましい。
【００５８】
また、各層中における蛍光物質の中心粒径は、基板側である下層から上層にかけて順に小さいことが好ましい。これにより、最上層の蛍光物質まで効率的に紫外線を照射でき、さらに装置外部へ紫外線が漏れるのを防止できる。
【００５９】
例えば、上記列挙した赤色蛍光物質、青色蛍光物質、緑色蛍光物質を使用する場合、基板側から赤色蛍光物質、緑色蛍光物質、そして青色蛍光物質という順に積層することが好ましく、各蛍光物質の中心粒径は、赤色蛍光物質＞緑色蛍光物質＞青色蛍光物質という関係が好ましい。
【００６０】
また本発明において、蛍光部材は、蛍光物質の発光色と同色系のボディカラーを有する顔料を含有することが好ましい。例えば、半導体発光素子の発光スペクトルのうち、発光装置の発光色の補色に関係しない領域の光、または蛍光物質の励起光に該当しない領域の光を遮断できる顔料を使用することによって、発光色の鮮明度を高めることができる。その際、顔料のボディカラーと蛍光物質の発光色とを同色系に設定することによって、より効果を高めることができる。
【００６１】
蛍光部材において蛍光物質の分散状態を得るためには、蛍光物質の全てがリフレクター部の下方部分に沈降しないように、合成樹脂材料が蛍光物質の沈降を極力抑制しながら硬化する粘度の樹脂を用いるのが好ましい。
【００６２】
即ち、蛍光部材は粘度２５００ｍＰａ・ｓ〜２００００ｍＰａ・ｓ、好ましくは３０００ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは４０００ｍＰａ・ｓ〜８０００ｍＰａ・ｓの透明合成樹脂材料を用いて形成されるのが好ましい。
【００６３】
また、蛍光物質の量は半導体発光素子の発光波長や発光強さ・その他の条件に応じて決定可能であるが、透明合成樹脂材料１００重量部に対して、蛍光物質４０重量部〜３００重量部、好ましくは４０重量部〜２００重量部、さらに好ましくは４０重量部〜１００重量部を混合した材料を用いて蛍光部材を形成するのが好ましい。
【００６４】
蛍光物質は粒径が大きくなるほど、半導体発光素子の発光によって励起されて発光する効率が高くなるが、蛍光部材の下方部分に沈降しやすくなる。そこで、蛍光部材の蛍光物質は、フィッシャー法にて測定した平均粒径６μｍ〜２５μｍを有することが好ましい。
【００６５】
蛍光部材の曲面形状はエッチング等の化学的処理によって加工してもよいが、蛍光物質を混合した透明樹脂材料のポッティングによって自己形成させることができ、これによって製造プロセスを簡素化でき、低コスト化が図られる。
【００６６】
また本発明において、半導体発光素子を封止するための封止樹脂を備えることが好ましい。封止樹脂は透明樹脂材料であれば特に限定されず、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、非晶質ポリアミド樹脂又はフッ素樹脂で形成することができる。
【００６７】
さらに、半導体発光素子の上方に拡散剤入りの樹脂層をコーティング等によって配置することによって、色むらをより確実に防止して均一な発光色を得ることができる。拡散剤にはチタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、タルク、炭酸マグネシウムの一種又は二種以上を用いることができる。
【００６８】
また、半導体発光素子の上方に、光を集光するための集光部材、例えば単レンズやフレネルレンズ等を配置することによって、所望の光指向性を容易に得ることができ、照明器具や信号灯など、あらゆる装置のバックライト光源として利用することができる。また、集光部材としてフレネルレンズ等を用いると、薄型の発光装置を実現できる。
【００６９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００７０】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態を示す。図１において、ケース底面（基面）１０上には半導体発光素子１１が搭載されるとともに、電極１２、１２が設けられ、半導体発光素子１１の電極（図示せず）とケース底面１０上の電極１２、１２とはワイヤー１３、１３によってボンディングされている。
【００７１】
また、ケース底面１０上には、蛍光部材として機能するリフレクター部１４が半導体発光素子１１の周囲を囲んで形成されている。このリフレクター部１４は透明樹脂材料を用いて形成され、リフレクター部１４の内面は高さ方向の全体がケース底面１０の高さから斜め外上方に向けて延びる断面ほぼ円弧凹状を平面円形状、平面楕円形状又は平面長円形状のほぼ全周にわたって連続させた形状に形成されている。
【００７２】
リフレクター部１４の内面は、実質的に回転放物面、回転楕円面または回転双曲面の一部をなすように形成してもよい。
【００７３】
リフレクター部１４には半導体発光素子１１からの発光によって励起されて発光するＹＡＧ系の蛍光物質１５がリフレクター部１４の高さ方向においてケース底面１０から表面に向けて密度が漸減するように分散されている。
【００７４】
本例の発光装置を製作する場合、例えば発光層に窒化ガリウム系半導体を有する半導体発光素子１１を用い、ケース底面１０上に半導体発光素子１１を例えばエポキシ樹脂を用いてダイボンディングし、半導体発光素子１１の電極とケース底面１０上の電極１２、１２とを例えば金線１３、１３によってワイヤーボンディングし、電気的な導通を確保する。なお、半導体発光素子１１の製造方法は公知の方法と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
他方、蛍光物質１５には６μｍ〜２５μｍの範囲内の平均粒径を有するＹＡＧ系の蛍光物質を用い、該蛍光物質４０〜１００重量部を粘度２５００ｍＰａ・ｓ〜２００００ｍＰａ・ｓ、好ましくは３０００ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは４０００ｍＰａ・ｓ〜８０００ｍＰａ・ｓの透明エポキシ樹脂、透明シリコーン樹脂、透明非晶質ポリアミド樹脂又は透明フッ素樹脂１００重量部に混合してリフレクター部１４の材料を製作する。
【００７６】
例えば、発光装置から白色を発光させる場合には青色光を発光するする半導体発光素子１１を用いる一方、粘度４０００ｍＰａ・ｓのシリコーン樹脂１００重量部に、青色光によって励起されて黄色光を発光する平均粒径７μｍのＹＡＧ：Ｃｅの蛍光物質５０重量部を混合してリフレクター部１４の材料を製作する。リフレクター部１４の材料が準備できると、ケースの側壁上端全周にポッティングを行い、樹脂が下方に流動して硬化すると、図１に示される内面形状のリフレクター部１４が得られる。
【００７７】
このリフレクター部１４はその高さ方向の全体がケース底面１０の高さから斜め外上方に向けて延びる断面ほぼ円弧凹状をほぼ全周にわたって連続させた曲面形状となる。また、リフレクター部１４の下端内縁と半導体発光素子１１の側方端面との間には隙間が形成される。さらに、蛍光物質１５は樹脂の下方流動の間に沈降するが、樹脂の粘度に起因して沈降しにくく、樹脂が硬化した時には図１に示されるようにリフレクター部１４の下方部分から表面に向けて密度が次第に小さくなように分散されている。
【００７８】
最後に、半導体発光素子１１、電極１２、１２及び金線１３、１３をシリコーン樹脂等の封止樹脂１６で封止すると、本例の発光装置が得られ、こうしてポッティングという簡単な方法によって簡単にリフレクター部１４を形成でき、生産性は平坦なリフレクターを有する従来の発光装置に比して大幅に高い。
【００７９】
半導体発光素子１１から青色光Ｂが発光されると、その一部は前方に放射され、一部はリフレクター部１４の曲面に向かい、リフレクター部１４の蛍光物質１５を励起して蛍光物質１５から黄色光Ｙが任意の方向に放射される。また、半導体発光素子１１の側方端面からも青色光Ｂ１が発光され、その端面発光Ｂ１もリフレクター部１４の曲面に向かい、リフレクター部１４の蛍光物質１５を励起して蛍光物質１５から黄色光Ｙが任意の方向に放射され、青色光Ｂと黄色光Ｙとが混ざり合い、発光装置の前方には白色光が現れる。
【００８０】
その際、青色光の出力に比して黄色光の出力は相対的に低いので、所望の発光色を所望の光出力で得るためには蛍光物質１５の幅を厚くするか又はリフレクタ―部１４内面の沿面距離を長くする必要があるが、本例の発光装置ではリフレクター部１４の内面を曲面形状に形成しているので、いわゆるキャビティ深さが同一の場合には平坦なリフレクターを有する従来の発光装置に比して沿面距離が長くできる結果、同一性能の発光装置であっても小型化できる。
【００８１】
以上のような本例の発光装置では半導体発光素子１１から斜めに発せられた発光及び端面発光の大部分がリフレクター部１４の蛍光物質１５に達して蛍光物質を効率よく励起して発光させることができる。しかも、封止樹脂１６中に蛍光物質が分散されていないので、光の透過率が高く、その結果として高い光出力を得ることができる。
【００８２】
図２に示されるように、本例の発光装置の光出力ｃは、封止樹脂中にＹＡＧ系蛍光物質を分散させた発光装置の光出力ａ及び蛍光物質をキャビティ底部に沈降させた発光装置の光出力ｂに比して大幅にアップされていることが確認された。
【００８３】
また、リフレクター部１４が曲面形状をなしいるので、半導体発光素子１１から斜めに発せられた発光及び端面発光はリフレクター部１４で任意に方向に放射される結果、平坦なリフレクター構造に比して散乱されやすく、色むらの少ない均一な発光色を得ることができる。
【００８４】
（第２実施形態）
図３は、第２の実施形態を示す。本例ではケース底面１０上には複数の半導体発光素子１１を任意の配列に搭載し、各半導体発光素子１１の周囲に囲んでリフレクター部１４を形成している。このように第１の実施形態の構造を複数配列することもできる。
【００８５】
（第３実施形態）
図４は、第３の実施形態を示す。本例ではケース底面１０上に合成樹脂材料を用いてキャビティ壁部１７を形成し、そのキャビティ壁部１７で囲まれるケース底面１０上に半導体発光素子１１を搭載し、又キャビティ壁部１７を利用してポッティングによってリフレクター部１４を形成するようにしている。
【００８６】
（第４実施形態）
図５は、第４の実施形態を示す。本例はケース底面１０上に合成樹脂材料を用いて複数のキャビティ壁部１７を任意の配列に形成し、各キャビティ壁部１７で囲まれるケース底面１０上に半導体発光素子１１を搭載し、又キャビティ壁部１７を利用してポッティングによってリフレクター部１４を形成するようにしている。このように第３の実施形態の構造を複数配列することもできる。
【００８７】
（第５実施形態）
図６は、第５の実施形態を示す。本例では第２の実施形態の発光装置の前面に、上述のような透明樹脂材料に拡散剤２１を分散した拡散剤層２０を形成しており、このような構造にすると、拡散剤層２０において半導体発光素子１１からの発光と、蛍光物質１５からの発光がより確実に混ざり合ってより一層色むらを防止できる。
【００８８】
なお、第１、第３、第４の実施形態の構造の発光装置にも同様に拡散剤層２０を形成するようにしてもよい。
【００８９】
（第６実施形態）
図７は、本発明に係る第６の実施形態を示す。図７において、ケース底面（基面）１０上には半導体発光素子１１が搭載されるとともに、電極１２、１２が設けられ、半導体発光素子１１の電極（図示せず）とケース底面１０上の電極１２、１２とはワイヤー１３、１３によってボンディングされている。
【００９０】
また、ケース底面１０上には、蛍光部材として機能するキャビティ壁部１７が半導体発光素子１１及び電極１２、１２の周囲を囲んで形成されている。このキャビティ壁部１７は透明樹脂材料を用いて形成され、又キャビティ壁部１７には半導体発光素子１１からの発光によって励起されて発光するＹＡＧ系の蛍光物質１５がキャビティ壁部１７の高さ方向においてケース底面１０から表面に向けて密度が漸減するように分散されている。
【００９１】
本例の発光装置を製作する場合、例えば発光層に窒化ガリウム系半導体を有する半導体発光素子１１を用い、ケース底面１０上に半導体発光素子１１を例えばエポキシ樹脂を用いてダイボンディングし、半導体発光素子１１の電極とケース底面１０上の電極１２、１２とを例えば金線１３、１３によってワイヤーボンディングし、電気的な導通を確保する。なお、半導体発光素子１１の製造方法は公知の方法と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９２】
他方、蛍光物質１５には６μｍ〜２５μｍの範囲内の平均粒径を有するＹＡＧ系の蛍光物質を用い、該蛍光物質４０〜１００重量部を粘度２５００ｍＰａ・ｓ〜２００００ｍＰａ・ｓ、好ましくは３０００ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは４０００ｍＰａ・ｓ〜８０００ｍＰａ・ｓの透明エポキシ樹脂、透明シリコーン樹脂、透明非晶質ポリアミド樹脂又は透明フッ素樹脂１００重量部に混合してキャビティ壁部１７の材料を製作する。
【００９３】
例えば、発光装置から白色を発光させる場合には青色光を発光するする半導体発光素子１１を用いる一方、粘度４０００ｍＰａ・ｓのシリコーン樹脂１００重量部に、青色光によって励起されて黄色光を発光する平均粒径７μｍのＹＡＧ：Ｃｅの蛍光物質５０重量部を混合してキャビティ壁部１７の材料を製作する。
【００９４】
キャビティ壁部１７の材料が準備できると、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、ケース底面１０上に成形壁３０を設けるとともに、半導体発光素子１１及び電極１２、１２を覆うようにケース底面１０上に金属製ボックス３１を載せ、両者３０、３１の間の隙間に上述のキャビティ壁部１７の材料を注入すると、成形壁３０と金属製ボックス３１の隙間に材料が流動して充填される。
【００９５】
注入した材料が硬化すると、キャビティ壁部１７が得られるが、蛍光物質１５は合成樹脂材料の粘性によって基面１０から表面に向けて密度が漸減するような分散状態となる。
【００９６】
最後に、半導体発光素子１１、電極１２、１２及び金線１３、１３をシリコーン樹脂等の封止樹脂１６で封止すると、本例の発光装置が得られる。
【００９７】
半導体発光素子１１から青色光Ｂが発光されると、その一部は前方に放射され、一部はキャビティ壁部１７に向かい、キャビティ壁部１７の蛍光物質１５を励起して蛍光物質１５から黄色光Ｙが任意の方向に放射される。また、半導体発光素子１１の側方端面からも青色光Ｂ１が発光され、その端面発光Ｂ１もキャビティ壁部１７に向かい、キャビティ壁部１７の蛍光物質１５を励起して蛍光物質１５から黄色光Ｙが任意の方向に放射され、青色光Ｂと黄色光Ｙとが混ざり合い、発光装置の前方には白色光が現れる。
【００９８】
以上のような本例の発光装置では半導体発光素子１１から斜めに発せられた発光及び端面発光の大部分がキャビティ壁部１７の蛍光物質１５に達して蛍光物質を効率よく励起して発光させることができる。しかも、封止樹脂１６中に蛍光物質が分散されていないので、光の透過率が高く、その結果として高い光出力を得ることができる。
【００９９】
また、キャビティ壁部１７には蛍光物質１５が基面１０から表面に向けて密度を漸減するように分散されているので、キャビティ壁部１７は機能的には半導体発光素子１１からの発光に対してはキャビティ壁部の内面が曲面形状となっているのと同様に作用し、半導体発光素子１１から斜めに発せられた発光及び端面発光はキャビティ壁部１７で任意に方向に放射される結果、蛍光物質を塗布したキャビティ構造に比して散乱されやすく、色むらの少ない均一な発光色を得ることができる。
【０１００】
（第７実施形態）
蛍光部材として機能するキャビティ壁部１７の蛍光物質１５の密度を調整する代わりに、異なる変換効率を有する複数の蛍光物質を積層する以外は、第６実施形態と同様にして発光装置を構成した場合も同様な効果が得られる。例えば、半導体発光素子１１からの距離が短い第１部位について付活剤含有量の多い第１蛍光体で構成し、半導体発光素子１１からの距離が第１部位より遠い第２部位については第１蛍光体よりも付活剤含有量の少ない第２蛍光体で構成可能であり、これによって第１部位における半導体発光素子１１からの発光の吸収率を、第２部位より高くすることができる。
【０１０１】
（第８実施形態）
蛍光部材として機能するキャビティ壁部１７の蛍光物質１５の密度を調整する代わりに、光拡散剤の含有密度を調整する以外は、第６実施形態と同様にして発光装置を構成した場合も同様な効果が得られる。例えば、キャビティ壁部を構成する透光性樹脂に対して、蛍光物質の密度を均一に分散させる。このキャビティ壁部において、半導体発光素子１１からの距離が短い第１部位の光拡散剤含有密度が半導体発光素子１１からの距離が第１部位より遠い第２部位の光拡散剤含有密度よりも多くなるように構成する。これによって第１部位における半導体発光素子１１からの発光の吸収率を、第２部位より高くすることができる。
【０１０２】
（第９実施形態）
図９は、第９の実施形態を示す。本例ではケース底面１０上には複数の半導体発光素子１１を任意の配列に搭載し、各半導体発光素子１１及び電極１２、１２の周囲に囲んでキャビティ壁部１７を形成している。このように第１の実施形態の構造を複数配列することもできる。
【０１０３】
（第１０実施形態）
図１０は、第１０の実施形態を示す。本例では第２の実施形態の発光装置の前面に、上述のような透明樹脂材料に拡散剤２１を分散した拡散剤層２０を形成しており、このような構造にすると、拡散剤層２０において半導体発光素子１１からの発光と、蛍光物質１５からの発光がより確実に混ざり合ってより一層色むらを防止できる。なお、第６の実施形態の構造の発光装置にも同様に拡散剤層２０を形成するようにしてもよい。
【０１０４】
以上の各実施形態において、リフレクター部やキャビティ壁部などの蛍光部材において、蛍光物質密度が基面からの高さに応じて連続的に変化している例を説明したが、ステップ的に変化していても構わない。
【０１０５】
また各実施形態において、リフレクター部やキャビティ壁部などの蛍光部材において、異なる２種類以上の蛍光物質が混合していてもよく、各蛍光物質の発光色が補色関係になるような蛍光物質、例えば、上述のような赤色蛍光物質、青色蛍光物質、緑色蛍光物質を選定することによって、混色による白色発光を実現できる。
【０１０６】
また各実施形態において、リフレクター部やキャビティ壁部などの蛍光部材において、蛍光物質の発光色と同色系のボディカラーを有する顔料を含有しても構わない。
【０１０７】
また各実施形態において、発光装置の発光面側に単レンズやフレネルレンズ等の集光部材を配置しても構わない。
【０１０８】
【発明の効果】
以上詳説したように、本発明に係る発光装置は、蛍光部材の各部位に関して、半導体発光素子からの距離が近くなるほど半導体発光素子からの発光の吸収率が高くなるように設定することによって、蛍光部材の各部位をそれぞれ半導体発光素子から照射される光量に適応させることができる。これにより、蛍光部材全体において、発光素子から照射された光量のうち蛍光部材にて波長変換される光量の比率をほぼ均等とすることができ、演色性に優れ、且つ色むらの少ない均一な発光色が得られる。
【０１０９】
また、透明樹脂材料中に蛍光物質が分散して形成された蛍光部材が、半導体発光素子から側方に放射された光を基面から離れる方向に反射させる曲面形状を含むことによって、色むらの少ない均一な白色光を高出力で得ることができる。
【０１１０】
また、透明樹脂材料中に蛍光物質が分散して形成された蛍光部材において、蛍光物質密度が基面からの高さに応じて連続的又はステップ的に変化していることによって、色むらの少ない均一な白色光を高出力で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】  光出力を比較した説明図である。
【図３】  第２の実施形態を示す断面図である。
【図４】  第３の実施形態を示す断面図である。
【図５】  第４の実施形態を示す断面図である。
【図６】  第５の実施形態を示す断面図である。
【図７】  本発明に係る第６の実施形態を示す断面図である。
【図８】  図８（ａ）は図７に示す実施形態におけるキャビティ壁部の製造方法を模式的に示す平面図で、図８（ｂ）はその概略断面図である。
【図９】  第９の実施形態を示す断面図である。
【図１０】  第１０の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    ケース底面（基面）
１１    半導体発光素子
１２    電極
１３    ワイヤー
１４    リフレクター部
１５    蛍光物質
１７    キャビティ壁部
２０    拡散剤層
２１    拡散剤
【図１】
0004193446.tif 000002
【図２】
0004193446.tif 000003
【図３】
0004193446.tif 000004
【図４】
0004193446.tif 000005
【図５】
0004193446.tif 000006
【図６】
0004193446.tif 000007
【図７】
0004193446.tif 000008
【図８】
0004193446.tif 000009
【図９】
0004193446.tif 000010
【図１０】
0004193446.tif 000011