(57)【要約】【課題】  小型で簡単な構成で色温度を可変できる半導体発光装置を提供することである。【解決手段】半導体発光装置１０は、基板１２と、基板１２上に形成された配線電極１４と、電極配線１４上に実装された４つの半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、複数の半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの周囲に形成された波長変換層１８と、を備えている。第２の半導体素子群を構成する半導体発光素子１６ｂ，１６ｄの上面の波長変換層１８は、基板１２の段差ｈに相当する厚さだけ、第１の半導体素子群を構成する半導体発光素子１６ａ，１６ｃの上面の波長変換層１８より薄い厚さを有している。【選択図】  図１
2009206246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極配線を有する基板と、
前記基板の前記電極配線に搭載された複数の半導体発光素子と、
前記複数の半導体発光素子からの光の一部又は全部を波長変換する波長変換層と、を備え、
前記波長変換層は、前記複数の半導体発光素子を少なくとも２以上にグループ分けした半導体発光素子群ごとに、前記半導体発光素子の上面において異なる厚さを有し、一体に形成されている半導体発光装置。
【請求項２】
前記複数の半導体発光素子が同一組成である請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記基板の半導体発光素子の搭載部の厚さを変えることにより、前記波長変換層が前記半導体発光素子の上面において異なる厚さを有する請求項１記載又は２記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記複数の半導体発光素子は、前記半導体発光素子群ごとに駆動できるよう電気的に接続される請求項１〜３に何れか１記載の半導体発光装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光装置に関し、特に、複数の半導体発光素子と蛍光体を含有する波長変換層を利用した半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードに代表される半導体発光素子の高出力化，高輝度化に伴って、半導体発光素子が、一般照明、街路灯、ヘッドランプ等のように照明装置の光源として使用されている。近年では、発光波長の異なる半導体発光素子を複数個組み合わせ、各半導体発光素子の駆動条件を変えることで、色温度を可変できる照明装置も提案されている。
【０００３】
色温度を可変できる照明装置の構造に関して、特許文献１には、昼光色発光半導体発光素子と電球色発光半導体発光素子と緑色発光半導体発光素子を備えた照明装置が開示されている。照明装置は昼光色から電球色まで緑色発光素子で補助することで、黒体軌跡上で色温度を変えることができる。また、別の構成では電球色発光半導体発光素子と青色発光半導体発光素子を組み合わせて、電球色から昼光色まで直線的に色温度を変えることが提案されている。
【特許文献１】特開２００７−５９２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術１の構成の照明装置では、発光波長の異なる半導体発光素子を個々に駆動する必要があるため、駆動装置が複雑になる。また、複数の半導体発光素子から発光色を混合する場合、各色の半導体発光素子を集積させても装置の小型化には限界がある。混色による色の均一性を実現させるには、リフレクター、光拡散板、レンズ等の部品が必要となり、照明装置が大型で、高価なものとなる。
【０００５】
また、特許文献１のように単色光を補助光源として使用する方式では、全ての発光素子を最大定格電流で駆動することができない。さらに、単色光の補助光源を使用することで、コストがアップし、制御回路も必要となる。補助光源は直接白色光を出すことができない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、小型で、簡単な構成で色温度を可変できる半導体発光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
さらに、全ての半導体発光素子を最大定格電流で駆動させることができ、高光量かつ高効率な色温度を可変できる半導体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】
前記目的を達成するために、本発明の半導体発光装置は、電極配線を有する基板と、前記基板の前記電極配線に搭載された複数の半導体発光素子と、前記複数の半導体発光素子からの光の一部又は全部を波長変換する波長変換層と、を備え、前記波長変換層は、前記複数の半導体発光素子を少なくとも２以上にグループ分けした半導体発光素子群ごとに、前記半導体発光素子の上面において異なる厚さを有し、一体に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、グループ分けされた半導体発光素子群ごとに、その上面に一体成型される波長変換層の厚さを変えることで、色温度の異なる発光色を正確に作り出すことができる。この半導体発光素子群を別々に駆動することで、色温度を簡単に、しかも正確に可変しやすい半導体発光装置の構成となる。
【００１０】
また、個々の半導体発光素子の温度特性の違いにより、点灯初期からの色シフトが大きくなるといった問題のない、信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の半導体発光装置において、前記複数の半導体発光素子を同一のものとすることができる。個々の半導体発光素子の電気特性や光学特性の違いにより、点灯初期からの特性の変化が大きくなるといった問題のない、信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。
【００１２】
本発明の半導体発光装置は、前記発明において、前記複数の半導体発光素子を同一組成とすることができる。
【００１３】
複数の半導体発光素子を同一組成とし、同じ波長の光を発光させることで、波長変換層の厚みの制御のみで、容易に所望の色温度範囲内で、色温度を可変とすることができる。
【００１４】
本発明の半導体発光装置は、前記発明において、前記基板の半導体発光素子の搭載部の厚さを変えることにより、前記波長変換層が前記半導体発光素子の上面において異なる厚さを有する波長変換層を形成することができる。
【００１５】
半導体発光素子が搭載される基板の厚さを変化させることで、半導体発光素子群ごとに厚さの異なる波長変換層を形成できる。
【００１６】
基板がシリコンである場合、異方性エッチング等により加工して、基板の搭載部の厚さを変えることができる。
【００１７】
基板がセラミックである場合、ドライエッチングまた電気メッキ等により加工して、基板の搭載部の厚さを変えることができる。
【００１８】
本発明の半導体発光装置は、前記発明において、前記複数の半導体発光素子は、前記半導体発光素子群ごとに駆動できるよう電気的に接続される構造とするができる。
【００１９】
半導体発光素子群ごとに別々に駆動することができるので、色温度の調整を容易に行なうことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半導体発光素子に応じて波長変換層の厚さを変えることにより、小型で簡単な構成で色温度を可変できる半導体発光装置を提供することができる。
【００２１】
さらに、半導体発光素子は、色温度に応じた波長変換層が各々設けられているので、最大定格電流で駆動させることができ、高光量かつ高効率な半導体発光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施形態以外の他の実施の形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
【００２３】
また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を含む範囲を意味する。
【００２４】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態を、図１を参照して説明する。図１は、半導体発光装置１０の断面図を示している。半導体発光装置１０は、基板１２と、基板１２上に形成された電極配線１４と、電極配線１４上に実装された４つの半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、複数の半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの周囲を覆う波長変換層１８を備えている。なお、必要に応じて半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを半導体発光素子１６として説明する場合がある。
【００２５】
基板１２は、例えば，シリコン、セラミック、回路パターン形成金属基板等の材料から構成される。基板１２には、あらかじめ半導体発光素子１６の搭載部に微細加工技術により一定の段差ｈが形成されている。段差ｈの形成に関し、基板がシリコンの場合は、異方性エッチング技術を用いて選択ウェットエッチングプロセスを行うことでミクロン単位の段差ｈを基板１２に形成することができる。また、セラミックや金属基板を選択する場合は、気相ドライエッチングや電気メッキによってベース材、および電極材に段差ｈを形成することができる。
【００２６】
半導体発光素子１６の搭載部には電極配線１４が形成される。半導体発光素子１６が基板１２上の電極配線１４に搭載され、電気的に接続される。半導体発光素子１６は電極配線１４を介して外部から駆動電流の供給を受ける。電極配線１４は、実装される半導体発光素子１６の配置、数に応じて所定のパターンで形成される。
【００２７】
本実施例において、基板１２に段差ｈを形成しているので、基板１２裏面から半導体発光素子１６ａ，１６ｃの表面までの高さと，半導体発光素子１６ｂ，１６ｄの表面までの高さとに、基板１２の段差ｈに対応した高低差ｈが形成される。
【００２８】
基板１２の段差ｈが微細加工により形成されるので、半導体発光素子１６の高低差ｈを精度良く制御することができる。
【００２９】
基板１２上に搭載された複数の半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは２つにグループ分けされる。本実施例では、基板１２裏面から半導体発光素子１６の上面までの高さを基準にグループ分けされる。基板１２の段差のない搭載部に実装される半導体発光素子１６ａと半導体発光素子１６ｃが第１の半導体発光素子群を形成し、段差ｈを有する搭載部に実装される半導体発光素子１６ｂと半導体発光素子１６ｄが第２の半導体発光素子群を形成する。
【００３０】
半導体発光素子１６は、例えば、青色発光ＬＥＤで、素子基板と、素子基板上に形成された発光部を有する半導体エピタキシャル層で構成される。半導体エピタキシャル層は、発光色に応じて、ＧａＮ系、ＡｌＧａＩｎＰ系等の半導体材料から形成される。
【００３１】
波長変換層１８は、例えば、半導体発光素子１６からの光で励起され、半導体発光素子１６からの光と異なる波長に変換する蛍光体と熱硬化性樹脂等から構成される。波長変換層１８に用いられる蛍光体としては、半導体発光素子１６の種類、求められる半導体発光装置１０の発光色や光量等が考慮され、例えば、青色発光ＬＥＤの場合、ＹＡＧ系蛍光体やシリケート系蛍光体が使用される。
【００３２】
波長変換層１８は、例えば、蛍光体を含有する熱硬化性樹脂等を用いて、ステンシル印刷等で半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの全体を覆うように一体に形成される。したがって、実質的に同一の組成の波長変換層１８が、半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの周囲に形成される。また、基板１２の裏面から波長変換層１８の上面までの高さは一定となる。基板１２が段差ｈを有しているので、段差ｈだけ高い位置に搭載される第２の半導体素子郡の上面の波長変換層１８の厚さは、第１の半導体素子郡の上面の波長変換層１８の厚さに比べて厚差ｈだけ薄くなる。
【００３３】
また、波長変換層１８は、例えば、複数の半導体発光素子群の周囲に設けられた壁部内に蛍光体含有樹脂を注入・硬化して形成することができる。この場合、一度の樹脂注入工程で異なる厚みの波長変換層を形成することができる。
【００３４】
このように構成された半導体発光装置１０からの発光に関して、第１の半導体発光素子群から発光される光は、半導体発光素子１６ａ，１６ｃからの発光と波長変換層１８で変換された光との混色光となる。同様に第２の半導体発光素子群から発光される光は、半導体発光素子１６ｂ，１６ｄからの光と波長変換層１８で変換された光との混色光となる。
【００３５】
半導体発光素子１６と波長変換層１８の組み合わせは、本実施の形態では、青色発光ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体やシリケート系蛍光体としたが、これに限定されない。例えば、紫外光や近紫外光を発光する半導体発光素子と、この半導体発光素子からの光で励起されて青色光、緑色光、赤色光を発光する波長変換層とを組み合わせて、白色光を含め所望の発光色を作り出すことができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、波長変換層１８が半導体発光素子１６の周囲を覆うように形成されている。波長変換層１８と半導体発光素子１６と間に光透過性樹脂等を形成することもできる。
【００３７】
波長変換層１８は一体形成により、均一な蛍光体の密度分布を有している。蛍光体が均一な密度分布を有することにより、厚みの調整で容易に色温度を制御することができる。第１の半導体発光素子群と第２の半導体発光素子群からの光は、波長変換層１８の厚差ｈにより、それぞれ色温度の異なる光となる。第１の半導体発光素子群からの発光色は、第２の半導体発光素子群の発光色に比較して、波長変換層１８で変換される半導体発光素子１６から光の量が少なくなるので、より半導体発光素子１６の波長側にシフトした色温度の発光色となる。
【００３８】
波長変換層１８の厚差ｈは、基板１２上に微細加工で形成された段差ｈ対応したものであるので基板１２の微細加工で厚差ｈを精密に制御するができる。それにより、同一の半導体発光素子群の波長変換層１８は所望の発光色を発光することができる。本発明によれば、グループ分けされた半導体発光素子群ごとに、その上面に一体に形成される波長変換層１８の厚さを変えることで、色温度の異なる発光色を正確に作り出すことができる。したがって、色温度を調整しやすい半導体発光装置１０の構成を実現することができる。
【００３９】
波長変換層１８は、一体に形成することができるため、色温度可変半導体発光装置を容易に製造することができる。
【００４０】
厚みの異なる波長変換層１８を一工程で形成することができるため、少ない工程で、色温度可変半導体発光装置を提供することができる。
【００４１】
同一基板上に形成することができるため、少ない工程で、色温度可変半導体発光装置を提供することができ、各半導体発光素子群の間隔を小さくすることができ、混色性の高い色温度可変半導体発光装置を提供することできる。
【００４２】
図２に、図１の実施形態における回路構成を示している。単一の基板上に搭載された半導体発光素子１６ａと１６ｃが電極配線１４ａにより，半導体発光素子１６ｂと１６ｄが別の電極配線１４ｂにより、それぞれ電気的に直列に接続される。電極配線１４ａと１４ｂは、別々の直流電源２０ａと直流電源２０ｂに接続される。これにより、半導体発光素子１６ａ，１６ｃと半導体発光素子１６ｂ，１６ｄを別々に駆動することができる。
【００４３】
また、直流電源２０ａと直流電源２０ｂを制御手段２２に電気的に接続して、制御手段２２によって、半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに供給する総供給電力を一定とし、半導体発光素子１６ａ，１６ｃと半導体発光素子１６ｂ，１６ｄを別々に調光することができる。これにより、半導体発光装置からの総供給電力を一定としながら、色温度を容易に変化させることができる。
【００４４】
半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは、色温度に応じた厚みの波長変換層が各々設けられているので、半導体発光装置を最大定格電流で駆動させることができ、特許文献１のように単色光を補助光源として使用する方式等と比較して、高光量かつ高効率な半導体発光装置を実現することができる。
【００４５】
図３は、第１の実施形態の応用例の断面構造を示している。応用例おいて段差ｈ１，ｈ２が複数になったこと以外は第１の実施形態と同じ構成である。基板１２段差ｈ１，ｈ２の作製は第１の実施形態の加工工程を更に追加することで複数化が可能であり、複数の段差ｈに対応した波長変換層１８の厚差ｈ１，ｈ２を制御することができる。
【００４６】
応用例において、基板１２上に搭載された複数の半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、３つにグループ分けされる。半導体発光素子１６ａが第１の半導体発光素子群を形成し、半導体発光素子１６ｂが第２の半導体発光素子群を形成し、半導体発光素子１６ｃが第３の半導体発光素子群を形成する。波長変換層１８は、第１の半導体発光素子群、第２の半導体発光素子群及び第３の半導体発光素子群で、半導体発光素子１６の表面においてそれぞれ異なる厚さを有している。
【００４７】
応用例では複数の段差ｈを有することで、第１の実施形態で示した発光色に加えて、その中間の発光色成分を組みあわせることができる。全半導体発光素子１６を点灯させたとき色ムラを更に改善することができる。また、３つの半導体発光素子１６のうち、例えば隣接した半導体発光素子１６ａと１６ｂによる中間色も発光可能であり、使用する環境、消費電力に応じて、適宜調整可能である。基板１２に形成される段差ｈを更に複数設けることで、さらに色ムラの少ない半導体発光装置１０を実現することができる。
【００４８】
次に、図１に示す構造を用いて白色光を発光させる場合を例に、より詳細に説明する。半導体発光素子１６として、全て同じ組成、同じ青色の発光波長の同じ形状、大きさのＧａＮ系の発光ダイオードが基板１２に実装される。波長変換層１８に含有される蛍光体はＹＡＧ系等の青色光に励起されて黄色光を発光する黄色発光蛍光体が使用される。
【００４９】
波長変換層１８の厚さが薄い第２の半導体発光素子群からの光は色温度約７０００Ｋと青白く発光する。一方で、波長変換層１８の厚さが厚い部分は色温度約３０００Ｋと黄白くなる。これは波長変換層１８の蛍光体分布が均一のため、半導体発光素子１６の上部の光出射方向に対して蛍光体量が厚みに比例しているためである。つまり、第２の半導体発光素子群からの光は、半導体発光素子からの光が波長変換層で変換される割合が少ないので、半導体発光素子からの発光色の波長にシフトした光となる。それにひきかえ、第１の半導体発光素子群からの光は、半導体発光素子からの光が波長変換層で変換される割合が多くなるので、波長変換層からの発光色の波長にシフトした光となる。
【００５０】
段差ｈが精密に制御されるので、同一の高さに実装される半導体素子群の上方の波長変換層は色ズレのない均一な発光色となる。
【００５１】
波長変換層１８の厚みは、半導体発光素子のサイズによって決定されるのが好ましい。例えば、半導体発光素子１６の外径が１ｍｍ角、その厚み１００μｍに対して、第２の半導体発光素子群上での波長変換層１８の厚みが２０μｍから２００μｍ（素子外径の１／５０〜１／５）であることが好ましく、第１の半導体発光素子群上で厚みは５０μｍから５００μｍ（素子外径の１／２０〜１／２）に制御することで、好適に黒体放射軌跡照明用白色色度範囲に発光色を調整できる。
【００５２】
波長変換層１８の厚みが半導体発光素子の外径の１／５０より薄い場合は、単独で発光させた場合に青色成分が多くなり、上述の照明用白色色度範囲から外れてしまう。また、  波長変換層１８の厚みが半導体発光素子の外径の１／２より厚い場合は、単独で発光させた場合に黄色成分が多くなり、同様に照明用白色色度範囲から外れてしまう。
【００５３】
したがって、波長変換層１８の厚さは、照明用白色色度範囲を考慮した場合、１／５０〜１／２の範囲であることが好ましい。
【００５４】
図９は照明用白色色度範囲のグラフである。図９に示すように、各照明に求められる照明用白色色度範囲は、蛍光体ランプ光源色区分（ＪＩＳ  Ｚ９１１２）及び車両前照灯白色区分（ＳＥＡ）で規定されている。本発明の半導体発光装置は、波長変換層の厚みを変更するだけで、各色区分の範囲に適した色温度の発光色を実現できる。
【００５５】
図４は、以下の構成要件における発光色度変化の例を示している。
【００５６】
図１の構成の半導体発光装置において、段差ｈ＝２００μm、第２の半導体発光素子群の波長変換層の厚み＝１００μｍ、第１の半導体発光素子群の波長変換層の厚さ＝３００μｍ、半導体発光素子＝１ｍｍ角、厚み１００μｍとした。
【００５７】
半導体発光装置に供給する総電力を一定とし、第１の半導体発光素子群と第２の半導体素子群に加える電流を変化させたときの発光色度変化が図４にプロットされている。
【００５８】
図中の左下のプロットは第２の半導体発光素子群のみを発光させたときの値を示している。また、図中の右上のプロットは第１の半導体発光素子群のみを発光させたときの値を示している。第１の半導体発光素子群と第２の半導体素子群に半導体発光装置に印加する電流を、第１の半導体発光素子群：第２の半導体素子群に＝０（％）：１００（％）から第１の半導体発光素子群：第２の半導体素子群に＝１００（％）：０（％）に変化させると、半導体発光装置からの光は左下のプロットと右上のプロットを結ぶ線上を移動することになる。
【００５９】
左下のプロットと右上のプロットの値が照明用白色色度範囲となるよう波長変換層の厚みを設定することで、半導体発光装置からの発光色は、印加する電流を変化させるだけで、照明用白色色度範囲内で色温度を自由に変化させることができる。
【００６０】
図５（ａ）〜（ｃ）は、図４のプロットの両端と中間の発光スペクトルを示している。図５（ａ）は左下のプロットにおける発光スペクトルで、図５（ｂ）は中間の発光スペクトルで、図５（ｃ）は右上のプロットにおける発光スペクトルである。
【００６１】
図５（ａ）から明らかなように、左下のプロットでは、半導体発光素子から青色光の相対輝度が、波長変換層の黄色光に対して高い値を示している。半導体発光装置から全体として青白い光が発光されていることが理解できる。
【００６２】
図５（ｃ）から明らかなように、右上のプロットでは、半導体発光素子から青色光の相対輝度が、波長変換層の黄色光に対して低い値を示している。半導体発光装置から全体として黄白い光が発光されていることが理解できる。
【００６３】
また、図５（ｂ）から明らかなように、中間のプロットでは、図５（ａ）に比べて半導体発光素子から青色光の波長変換層の黄色光との相対輝度の差が小さくなっている。半導体発光装置から全体として偏りの無い白色光が発光されていることが理解できる。
【００６４】
図６は、図４で説明した条件下で、半導体発光装置に供給する電力一定にして、第１の半導体発光素子群と第２の半導体素子群に印加する電流比率を１００：０から０：１００まで変化させた場合の半導体発光装置全体の光量変化を示している。図６から明らかなように、本発明の半導体発光装置では、電流比率を変化させても光量の低下がほとんど見られなかった。特に複数の半導体発光素子が同一で、各半導体素子群が同一の駆動電流であるため駆動が簡単なものとなる。半導体発光装置全体の光量が変化していないことから、各半導体発光素子の光量が全て使用されているとが理解できる。
【００６５】
〔第２の実施形態〕
本発明の第３の実施形態を、図７を参照して説明する。図７は、半導体発光装置１０の断面図を示している。なお、第１の実施形態に示した半導体発光装置と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する場合がある。
【００６６】
半導体発光装置１０は、基板１２と、基板１２上に形成された電極配線１４、電極配線１４上に実装された４つの半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、複数の半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの周囲を一体に覆う波長変換層１８を備えている。第２の実施形態の半導体発光装置１０において、波長変換層１８に段差ｈを形成するための構成が第１の実施形態と異なる。本実施例では、基板１２側に一定の段差ｈを設けるのではなく、波長変換層１８の最表面に段差ｈを形成している。
【００６７】
本実施例において、第１の実施形態と同様に、基板１２上に搭載された複数の半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは、少なくとも２以上のグループに任意にグループ分けされる。半導体発光素子１６ａと半導体発光素子１６ｃが第１の半導体発光素子群を形成し、半導体発光素子１６ｂと半導体発光素子１６ｄが第２の半導体発光素子群を形成する。波長変換層１８は、第１の半導体発光素子群と第２の半導体発光素子群とで、半導体発光素子１６の表面において異なる厚さを有している。それにより、波長変換層１８は、第１の半導体発光素子群と第２の半導体発光素子群とで、段差ｈを有する。
【００６８】
次に、波長変換層１８の最表面に段差ｈを形成する方法を説明する。最初に、蛍光体を含有する熱硬化性樹脂を用いて第１回目のステンシル印刷を行い、半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの周囲を覆う波長変換層を形成する。形成される波長変換層は、ほぼ直方体となるので、基板１２の裏面から波長変換層の上面までの高さは一定となる。
【００６９】
次いで、第２の半導体発光素子群を形成する半導体発光素子１６ｂ，１６ｄに対してのみ、第２回目のステンシル印刷を行うことで、段差ｈを有する波長変換層１８を形成することができる。このようにすれば、基板１２側に段差を設ける必要がなく、基板１２のコストを抑えることができる。
【００７０】
なお、本実施例においてステンシル印刷に限定されず、ステンシル印刷以外の方法を用いて段差ｈを形成することもできる。
【００７１】
図８は第２の実施形態の応用例の断面構造図を示す。この応用例は、半導体発光素子１６が不透明基板上に発光部を有する半導体エピタキシャル層が成長または配置されているものに好適に使用される。
【００７２】
応用例において、半導体発光装置１０は、基板１２と、基板１２上に形成された電極配線１４、電極配線１４上に実装された４つの半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、複数の半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの上面に形成された波長変換層１８を備えている。
【００７３】
半導体発光素子１６が不透明基板である場合、発光部からの光は不透明基板を通過しない。その結果、半導体発光素子１６の側面から光が放出されないので、半導体発光素子１６の側面は発光面とならない。
【００７４】
そのため、波長変換層１８は必ずしも側面を含めて半導体発光素子１６の全体を覆う必要はなく、図８に示すように半導体発光素子１６の上面のみを覆うだけで色温度を可変できる半導体発光装置１０を実現することができる。
【００７５】
本実施例において波長変換層１８は、段差ｈを有する波長変換層１８をあらかじめ成形で作製し、半導体発光素子群に対応させて位置決めし、配置することで容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図
【図２】本発明に適用される回路構成を示す概図
【図３】第１の実施形態の応用例に係る半導体発光装置を示す断面図
【図４】第１の実施形態の半導体発光装置で白色光を発光させたときの色度図
【図５】図４の色度図上にプロットされた両端と中間の発光スペクトルを示すグラフ
【図６】第１の実施形態の係る半導体発光装置の相対光量を示すグラフ
【図７】第２の実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図
【図８】第２の実施形態の応用例に係る半導体発光装置を示す断面図
【図９】照明用白色範囲を示すグラフ
【符号の説明】
【００７７】
１０…半導体発光装置、１２…基板、１４…電極配線、１４ａ，１４ｂ…電極配線、１６…半導体発光素子、１８…波長変換層、２０ａ，２０ｂ…直流電源、２２…制御手段
【図１】
2009206246.tif 000003
【図２】
2009206246.tif 000004
【図３】
2009206246.tif 000005
【図４】
2009206246.tif 000006
【図５】
2009206246.tif 000007
【図６】
2009206246.tif 000008
【図７】
2009206246.tif 000009
【図８】
2009206246.tif 000010
【図９】
2009206246.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月1日(2008.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
波長変換層１８は、例えば、蛍光体を含有する熱硬化性樹脂等を用いて、ステンシル印刷等で半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの全体を覆うように一体に形成される。したがって、実質的に同一の組成の波長変換層１８が、半導体発光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの周囲に形成される。また、基板１２の裏面から波長変換層１８の上面までの高さは一定となる。基板１２が段差ｈを有しているので、段差ｈだけ高い位置に搭載される第２の半導体素子群の上面の波長変換層１８の厚さは、第１の半導体素子群の上面の波長変換層１８の厚さに比べて厚差ｈだけ薄くなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
半導体発光素子１６と波長変換層１８の組み合わせは、本実施の形態では、青色発光ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体やシリケート系蛍光体としたが、これに限定されない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
波長変換層１８は一体形成により、均一な蛍光体の密度分布を有している。蛍光体が均一な密度分布を有することにより、厚みの調整で容易に色温度を制御することができる。第１の半導体発光素子群と第２の半導体発光素子群からの光は、波長変換層１８の厚差ｈにより、それぞれ色温度の異なる光となる。第２の半導体発光素子群からの発光色は、第１の半導体発光素子群の発光色に比較して、波長変換層１８で変換される半導体発光素子１６からの光の量が少なくなるので、より半導体発光素子１６の波長側にシフトした色温度の発光色となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
波長変換層１８の厚差ｈは、基板１２上に微細加工で形成された段差ｈに対応したものであるので基板１２の微細加工で厚差ｈを精密に制御するができる。それにより、同一の半導体発光素子群の波長変換層１８は所望の発光色を発光することができる。本発明によれば、グループ分けされた半導体発光素子群ごとに、その上面に一体に形成される波長変換層１８の厚さを変えることで、色温度の異なる発光色を正確に作り出すことができる。したがって、色温度を調整しやすい半導体発光装置１０の構成を実現することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図３は、第１の実施形態の応用例の断面構造を示している。応用例において段差ｈ１，ｈ２が複数になったこと以外は第１の実施形態と同じ構成である。基板１２の段差ｈ１，ｈ２の作製は第１の実施形態の加工工程を更に追加することで複数化が可能であり、複数の段差ｈに対応した波長変換層１８の厚差ｈ１，ｈ２を制御することができる。