JP2002050797A - 半導体励起蛍光体発光装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体励起蛍光体発光装置およびその製造方法

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semiconductor
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Chisato Furukawa
川 千 里 古
Masayuki Morishita
下 正 之 森
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 色調が均一な半導体励起蛍光体発光装置とそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体発光素子と、前記半導体発光素子
からの光で励起される蛍光体を含む蛍光体部と、を少な
くとも備えた半導体励起蛍光体発光装置であって、拡散
材を含む拡散材部をさらに備え、この拡散材部は前記蛍
光体部と一体にまたは別体に構成されていることを特徴
とする。また、前述の半導体励起蛍光体発光装置の製造
方法であって、前記蛍光体部、及び拡散材を含む拡散材
部の２つを一体に構成することを特徴とする。また、こ
の様な半導体励起蛍光体発光装置の製造方法であって、
前記蛍光体部を構成する工程と、拡散材を含む拡散材部
を構成する工程とを含み、前記拡散材部を前記蛍光体部
と別体に構成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光装置に
関し、特に蛍光体を用いた半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】LED (Light Emitting Diode)などの半導
体発光素子と蛍光体を組み合わせた発光装置（半導体励
起蛍光体発光装置）は、安価で長寿命な発光装置として
注目され、広く用いられつつある。特に、白色の発光装
置は、蛍光灯に変わる発光装置として、あるいは表示装
置用光源としてさまざまな用途が期待されている。
【０００３】これらの発光装置では、青色発光や紫外発
光(UV発光)の半導体発光素子と、それらの発光素子から
の発光で励起される蛍光体とを組み合わせた構造が用い
られている。例えば、現在一般的な白色半導体発光装置
としては、GaN系半導体からなる青色半導体発光素子とY
AG蛍光体とを組み合わせた構造のものがある。この白色
半導体発光装置では、発光素子からの中心波長450[nm]
付近の青色発光スペクトルと、この発光を受けてYAG蛍
光体が発光する波長560[nm]付近をピークとするブロー
ドなスペクトルとで得られる混色によって白色光を実現
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在の半導体励起蛍光
体発光装置では、通常蛍光体は半導体発光素子周囲の反
射板内にコーティングされる。しかし、この蛍光体塗布
方法では半導体発光素子からの発光が通過する蛍光体部
厚に差が出るために、見る角度によって色調が異なると
いう問題があった。
【０００５】半導体発光装置はアレイ状に並べて使用さ
れることが多いが、この場合、発光装置の色調が異なる
とわずかなずれであっても肉眼で簡単に判断できる為、
色調のずれは少ないことが望まれていた。そして、とく
に白色発光装置では色調のずれが目立ちやすく、見る角
度によって色調が変わると不都合が多かった。
【０００６】本発明は、かかる課題の認識に基づいてな
されたものである。すなわちその目的は、半導体発光素
子と、前記半導体発光素子からの発光で励起される蛍光
体を含む蛍光体部と、を少なくとも備えた半導体励起蛍
光体発光装置であって、色調が均一な半導体励起蛍光体
発光装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の発光装置は、半
導体発光素子と、前記半導体発光素子からの光で励起さ
れる蛍光体を含む蛍光体部と、を少なくとも備えた半導
体励起蛍光体発光装置であって、拡散材を含む拡散材部
をさらに備え、この拡散材部は前記蛍光体部と一体にま
たは別体に構成されていることを特徴とする。
【０００８】また本発明の発光装置の製造方法は、半導
体発光素子と、前記半導体発光素子からの光で励起され
る蛍光体を含む蛍光体部と、を少なくとも備えた半導体
励起蛍光体発光装置の製造方法であって、前記蛍光体
部、及び拡散材を含む拡散材部の2つを一体に構成する
ことを特徴とする。
【０００９】また本発明の発光装置の製造方法は、半導
体発光素子と、前記半導体発光素子からの光で励起され
る蛍光体を含む蛍光体部と、を少なくとも備えた半導体
励起蛍光体発光装置の製造方法であって、前記蛍光体部
を構成する工程と、拡散材を含む拡散材部を構成する工
程とを含み、前記拡散材部を前記蛍光体部と別体に構成
することを特徴とする。
【００１０】本発明では、拡散材（ディフューザー）を
用いているので、この拡散材によって半導体発光素子か
らの発光および蛍光体からの発光がさまざまな方向に拡
散される。そしてこれにより、取り出される発光は拡散
材部の表面を基点とする一面均一な光源とみなせること
になり、色調が均一となる。
【００１１】半導体発光素子の材料としては、例えば、
AlxInyGa1-x-y N(0≦x≦1,0≦y≦1,x+y≦1)、BzGa1-zN
(0≦z≦1)、SiC等を好ましく用いることができる。
【００１２】また、蛍光体としては、例えば、紫外光で
励起される紫外励起蛍光体、可視光で励起される可視光
励起蛍光体、赤外線で励起される赤外励起蛍光体等を好
ましく用いることができる。
【００１３】さらに、拡散材としては、例えば、炭酸カ
ルシウム、シリカ、SiO2、Al2O3、等を好ましく用いる
ことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。
【００１５】以下で説明する半導体励起蛍光体発光装置
は、いずれも白色発光で、第1〜第3の実施の形態ではYA
G蛍光体を用いた丸形LEDランプを、第4〜第8の実施の形
態ではRGB蛍光体を用いたSMDランプを、第9〜第10の実
施の形態ではその他の形態を説明する。
【００１６】（第1の実施の形態）第1の実施の形態の半
導体励起蛍光体発光装置は、白色発光の丸形LEDランプ
であって、半導体発光素子として青色発光GaN系半導体
発光素子を、蛍光体として青色励起のYAG蛍光体を、拡
散材として炭酸カルシウム散剤を用いた装置である。本
装置は、拡散材部（拡散材を含む部分）を蛍光体部（蛍
光体を含む部分）と一体に構成したことを1つの特徴と
する。
【００１７】以下に、さらに詳細に説明する。図1は、
第1の実施の形態を示す半導体励起蛍光体発光装置の断
面模式図である。図中11は青色発光GaN系半導体発光素
子、12はYAG蛍光体、13は拡散材として用いられる炭酸
カルシウム散剤、14は密着補助材料（バインダー、若し
くは、プレディプ材、コート材、ポッティング材)、15
は樹脂である。拡散材13はバインダー14中でYAG蛍光体1
2と混在しており、拡散材部は蛍光体部と一体に構成さ
れている。
【００１８】図1に示した丸形LEDランプの製造工程につ
いて、図2A〜図2Fを参照にしながら説明する。
【００１９】まず、青色半導体発光素子11を、フレーム
16の反射板内に、銀ペースト等の接着剤17を用いて固定
する（図2A）。
【００２０】次に、p、n両電極とフレームをAuワイア等
18で接続する(図2B)。
【００２１】これと同時に、バインダー14へYAG蛍光体1
2、炭酸カルシウム散剤（拡散材）13を所定の配合比で
調合し、これを良く攪拌して蛍光体や拡散材を均一に分
散させる(図2C)。
【００２２】次に、準備したバインダー14を前述の反射
板内に充填する。そしてこの状態で熱硬化を行い、蛍光
体、拡散材を固定する（図2D）。
【００２３】次に、一般的な丸形LEDランプの製造工程
と同じように、レンズを兼ねた形状のケース型19へ樹脂
15を充填し硬化させる(図2E)。
【００２４】次に、ケース型をはずす（図2F）。
【００２５】次に、フレームから丸形LEDランプを個別
に分離し、図1の装置が得られる。
【００２６】以上の方法によって得られる半導体励起蛍
光体発光装置では、半導体発光素子からの青色発光と、
青色発光により励起されるYAG蛍光体からの発光の混色
により白色の発光を得ることができる。
【００２７】ここで、拡散材を用いていない従来の半導
体発光装置では、半導体発光素子からの青色発光が通過
するYAG蛍光体部の厚さに差が出ることが原因で、見る
角度によって色調が若干異なるという問題があった。例
えば、発光装置を正面から見た場合には青色発光が通過
するYAG蛍光体部の厚さが薄いので色調が青色に近くな
るのに対し、発光装置を側面寄りから見た場合には青色
発光が通過するYAG蛍光体部の厚さが厚いので色調は黄
色に近くなった。
【００２８】これに対し、本実施形態の発光装置では、
拡散材を用いたことにより、この色調を均一とすること
ができるようになる。すなわち本実施形態の発光装置で
は、発光素子からの青色発光とYAG蛍光体からの発光が
反射板内部でさまざまな方向に拡散され、取り出される
発光は反射板上面を基点とする一面均一な光源とみなせ
ることになり、色調が均一となる。つまり、何処から見
ても色むらが無い発光装置が得られる。
【００２９】また、本実施形態の発光装置では、拡散材
を用いない場合と比較して、同様の色調を得るために必
要な蛍光体量を減らすことが可能である。その理由は、
本実施形態の発光装置では拡散材を用いたことにより発
光素子からの青色発光が拡散され、これにより、青色発
光が反射板内部でYAG蛍光体と効率良く結合し、YAG蛍光
体からの発光が強く得られるからである。
【００３０】さらに本実施形態の発光装置では、拡散材
を用いない場合と比較して、発光輝度を向上させること
ができる。その理由は、発光素子からの発光とYAG蛍光
体が効率良く結合することにより、発光素子からの発光
及びYAG蛍光体からの発光を効率よく利用できることに
なるからである。
【００３１】（第2の実施の形態）第2の実施の形態の半
導体励起蛍光体発光装置は、拡散材部が、蛍光体部と別
体に構成されていることを1つの特徴とする。製品形
状、半導体発光素子の種類、蛍光体の種類、拡散材の種
類は第1の実施の形態と同じである。
【００３２】図3は、第2の実施の形態を示す半導体励起
蛍光体発光装置の断面模式図である。図中21は青色発光
GaN系半導体発光素子、22はYAG蛍光体、23は拡散材とし
て用いられる炭酸カルシウム散剤、23aは接着性または
粘着性の媒体、24はバインダー、25は封止樹脂である。
YAG蛍光体22はバインダー24に分散され反射板内部に固
定されており、これが蛍光体部になる。また、拡散材23
は接着性または粘着性の媒体に分散され反射板上面に固
定されており、これが拡散材部になる。本装置では、蛍
光体部、拡散材部、封止樹脂が別体に構成されている。
【００３３】第2の実施の形態の発光装置の製造工程に
ついて、図4A〜図4Fを参照にしながら説明する。
【００３４】まず、青色半導体発光素子21を、フレーム
26の反射板内に、銀ペースト等の接着剤27を用いて固定
する（図4A）。
【００３５】次に、p、n両電極とフレームをAuワイア等
28で接続する(図4B)。
【００３６】次に、バインダーへYAG蛍光体を入れ、こ
れを良く攪拌して蛍光体を均一に分散させる。そして準
備したバインダー24を反射板内に充填し、この状態で熱
硬化を行い、蛍光体を固定する（図4C）。
【００３７】次に、接着性または粘着性の媒体に拡散材
を入れ、これを良く攪拌して拡散材を均一に分散させ
る。そして準備した媒体23aを反射板直上に塗布し、こ
の状態で乾燥し、拡散材を固定する(図4D)。
【００３８】次に、一般的な丸形LEDランプの製造工程
と同じように、レンズを兼ねた形状のケース型29へ樹脂
25を充填し硬化させる(図4E)。
【００３９】次に、ケース型をはずす（図4F）。
【００４０】次に、フレームから丸形LEDランプを個別
に分離し、図3の装置が得られる。
【００４１】なお、本製造工程では、変形例として、バ
インダー24の量を減らして、媒体23aが反射板内に入る
ようにしても良い(図4G)。
【００４２】以上の方法によって得られる半導体励起蛍
光体発光装置では、半導体発光素子からの青色発光と、
青色発光により励起されるYAG蛍光体からの発光の混色
により白色の発光を得ることができる。
【００４３】本実施形態の発光装置では、拡散材を用い
たことにより、色調を均一とすることができるようにな
る。すなわち本実施形態の発光装置では、発光素子から
の青色発光とYAG蛍光体からの発光が反射板直上の拡散
材でさまざまな方向に拡散され、取り出される発光は拡
散材部の上面を基点とする一面均一な光源とみなせるこ
とになり、色調が均一となる。つまり、何処から見ても
色むらが無い発光装置が得られる。
【００４４】また、本実施形態の発光装置では、蛍光体
のみを入れた媒体と拡散材のみを入れた媒体を別々に準
備するので、媒体の調合が容易で、蛍光体や拡散材の偏
りが少なくなるという利点がある。
【００４５】（第3の実施の形態）第3の実施の形態の半
導体励起蛍光体発光装置は、拡散材部が蛍光体部と別体
に構成され、拡散材が封止樹脂に含有されていることを
1つの特徴とする。製品形状、半導体発光素子の種類、
蛍光体の種類、拡散材の種類は第1の実施の形態と同じ
である。
【００４６】図5は、第3の実施の形態を示す半導体励起
蛍光体発光装置の断面模式図である。図中31は青色発光
GaN系半導体発光素子、32はYAG系の蛍光体、33は拡散材
として用いられる炭酸カルシウム散剤、34はバインダ
ー、35は封止樹脂である。YAG蛍光体32はバインダー34
に分散され反射板内部に固定されており、これが蛍光体
部になる。また、拡散材33は封止樹脂35に含有されてお
り、これが拡散材部になる。本装置では蛍光体部と拡散
材部が別体に構成されている。
【００４７】製作手順は第1の実施の形態に関して前述
したものとほぼ同様とすることができるので、詳細な説
明は省略する。ただし、本実施形態においては、拡散材
33を、バインダー34ではなく封止樹脂35に入れる。
【００４８】本実施形態の発光装置では、拡散材を用い
たことにより、色調を均一とすることができるようにな
る。すなわち本実施形態の発光装置では、発光素子から
の青色発光とYAG蛍光体からの発光が封止樹脂内部の拡
散材でさまざまな方向に拡散され、取り出される発光は
封止樹脂表面を基点とする一面均一な光源とみなせるこ
とになり、色調が均一となる。つまり、何処から見ても
色むらが無い発光装置が得られる。
【００４９】本実施形態の発光装置では、蛍光体のみを
入れた媒体と拡散材のみを入れた媒体を別々に準備する
ので、媒体の調合が容易で、蛍光体や拡散材の偏りが少
なくなるという利点がある。
【００５０】本実施形態の発光装置と、第2の実施の形
態の発光装置では、拡散材部の位置が異なるので、発光
パターンがやや異なり、ランプの用途に応じて使い分け
ることができる。
【００５１】（第4の実施の形態）第4の実施の形態の半
導体励起蛍光体発光装置は、白色発光の表面実装(surfa
ce mounted device:以下SMDと略記)型LEDランプであっ
て、半導体発光素子としてUV発光GaN系半導体発光素子
を、蛍光体として紫外励起赤色発光蛍光体(R蛍光体)、
紫外励起緑色発光蛍光体(G蛍光体)、紫外励起青色発光
蛍光体(B蛍光体)、の3種類の蛍光体(以下RGB蛍光体と略
記)を、拡散材としてアルミナ(Al2O3)散剤を用いてい
る。本装置は、拡散材部を蛍光体部と一体に構成したこ
とを1つの特徴とする。
【００５２】以下に、さらに詳細に説明する。図6は、
第4の実施の形態を示す半導体励起蛍光体発光装置の断
面模式図である。図中41はUV発光GaN系半導体発光素
子、42はRGB蛍光体、43は拡散材として用いられるアル
ミナ散剤、44はバインダー、45は封止樹脂である。拡散
材43はバインダー44中でRGB蛍光体42と混在しており、
拡散材部は蛍光体部と一体に構成されている。
【００５３】第4の実施の形態に係わるSMD型LEDランプ
の製造工程について、図7(a)〜(f)を参照にしながら説
明する。
【００５４】まず、UV発光半導体発光素子41を、フレー
ム46の反射板内に、銀ペースト等の接着剤47を用いて固
定する（図7(a)）。
【００５５】次に、p、n両電極とフレームをAuワイア等
48で接続する。これと同時に、バインダーへRGB蛍光
体、アルミナ散剤（拡散材）を所定の配合比で調合し、
さらに良く攪拌して蛍光体や拡散材を均一に分散させ
る。その後、フレーム46の反射板内部に、準備したバイ
ンダー44を充填する(図7(b))。
【００５６】次に、この状態で熱硬化を行い、蛍光体、
拡散材を固定する(図7(c))。
【００５７】次に、一般的なSMD型LEDランプの製造工程
と同じように、封止樹脂45を充填する(図7(d))。
【００５８】次に、封止樹脂45を硬化させる(図7(e))。
【００５９】次に、フレームからLEDランプを個別に分
離する(図7(f))。
【００６０】以上の方法により得られる半導体励起蛍光
体発光装置では、半導体発光素子からのUV発光により励
起される蛍光体の発光を用い、赤色(R)、緑色(G)、青色
(B)の三色の光の混色により白色の発光を得ることがで
きる。
【００６１】このような三種類の蛍光体を用いた発光装
置の場合も、拡散材を用いていない従来の発光装置で
は、見る角度によって色調が異なるという問題があっ
た。この理由は大きく2つ上げられる。第1に、蛍光体を
三種類用いた場合は、蛍光体の存在比率が均等になるよ
うに混ぜ合わせることが難しく、蛍光体の存在比率が偏
りやすいからである。例えばR蛍光体が多い部分では色
調は赤色に近づく。第2に、蛍光体を均等に混ぜ合わせ
ても、蛍光体の比重が異なるので、蛍光体を調合したバ
インダー等が熱硬化する際に重い蛍光体が一番下の部に
偏ってしまうからである。例えば、R蛍光体が一番重い
場合には赤い蛍光体が一番下の部に偏ってしまう。これ
により半導体発光素子からの光はまずR蛍光体部を通過
することになる。従って、発光装置を正面から見た場合
には発光素子からの光が通過するR蛍光体部の厚さが薄
くなり色調が青色や緑色に近くなるのに対し、発光装置
を側面寄りから見た場合には発光素子からの光が通過す
るR蛍光体部の厚さが厚くなり色調は赤色に近くなるの
である。
【００６２】これに対し、本実施形態の発光装置では、
拡散材を用いたことにより、この色調を均一とすること
ができる。すなわち本実施形態の発光装置では、発光素
子からの紫外発光および蛍光体からの赤色、緑色、青色
発光が拡散材により反射板内部でさまざまな方向に拡散
されるので、取り出される発光は拡散材部の上面を基点
とする一面均一な光源とみなせることになり、色調が均
一となるのである。つまり、何処から見ても色むらが無
い発光装置が得られる。
【００６３】さらに、本実施形態の発光装置では、拡散
材を用いない場合と比較すると、装置の輝度が向上す
る。そして本実施形態の発光装置では、青色半導体発光
素子とYAG蛍光体を使用した発光装置に比べて特に輝度
の向上が大きい。輝度が向上した主な原因は、拡散材を
用いたことにより発光素子からの光が蛍光体に効率よく
結合し、RGBそれぞれの蛍光体からの発光が共に強くな
ることによると考えられる。
【００６４】（第4の実施の形態の変形例）図8(a)、図8
(b)は第4の実施の形態を示す半導体励起蛍光体発光装置
の変形例の断面模式図である。第4の実施の形態と異な
るのは、バインダーと封止樹脂の形状である。
【００６５】図8(a)の発光装置は、拡散剤43と蛍光体42
を入れたバインダー44を円筒状に形成し、周りを封止樹
脂45で埋め込んだものである。
【００６６】図8(b)の発光装置は、拡散材43と蛍光体42
を入れたバインダー44を円筒状に形成し、上部も含めて
周りを封止樹脂45で埋め込んだものである。
【００６７】図8(a)、(b)の装置ではバインダーに樹脂
を用いることもできる。
【００６８】バインダーや封止樹脂の形状は、それらの
材質や発光装置の用途に応じて、本実施形態のようにす
ることも可能である。これらの例でも、第4の実施の形
態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】（第5の実施の形態）第5の実施の形態の半
導体励起蛍光体発光装置は、拡散材部が、蛍光体部と別
体に構成されていることを1つの特徴とする。製品形
状、半導体発光素子の種類、蛍光体の種類、拡散材の種
類は第4の実施の形態と同じである。
【００７０】図9は、第5の実施の形態を示す半導体励起
蛍光体発光装置の断面模式図である。図中51はUV発光Ga
N系半導体発光素子、52はRGB蛍光体、53は拡散材として
用いられるアルミナ散剤、53aは接着性あるいは粘着性
の媒体、54はバインダー、55は封止樹脂である。RGB蛍
光体52はバインダー54に分散され反射板内部に固定され
ており、これが蛍光体部になる。また、拡散材53は接着
性または粘着性の媒体53aに分散され反射板上面に固定
されており、これが拡散材部になる。本装置では、蛍光
体部、拡散材部、封止樹脂が別体に構成されている。
【００７１】製造工程は第4の実施の形態、および第2の
実施の形態に関して前述したものとほぼ同様とすること
ができるので、省略する。
【００７２】本実施形態の発光装置では、拡散材を用い
たことにより、色調を均一とすることができる。すなわ
ち本実施形態の発光装置では、蛍光体からの赤色、緑
色、青色発光が拡散材部でさまざまな方向に拡散される
ので、取り出される発光は拡散材部の上面を基点とする
一面均一な光源とみなせることになり、色調が均一とな
る。つまり、何処から見ても色むらが無い発光装置が得
られる。
【００７３】また、本実施形態の発光装置では、拡散材
を入れた媒体を、蛍光体を入れた媒体と別々に準備する
ので、拡散材の偏りが少なくなるという利点がある。
【００７４】（第6の実施の形態）第6の実施の形態の半
導体励起蛍光体発光装置は、拡散材部が蛍光体部と別体
に構成され、拡散材が封止樹脂に含有されていることを
1つの特徴とする。製品形状、半導体発光素子の種類、
蛍光体の種類、拡散材の種類は第4の実施の形態と同じ
である。
【００７５】図10は、第6の実施の形態を示す半導体励
起蛍光体発光装置の断面模式図である。図中61はUV発光
GaN系半導体発光素子、62はRGB蛍光体、63は拡散材とし
て用いられるアルミナ散剤、64はバインダー、65は封止
樹脂である。RGB蛍光体62はバインダー64に分散され反
射板内部に固定されており、これが蛍光体部になる。ま
た、拡散材63は封止樹脂65に含有されており、これが拡
散材部になる。本装置では蛍光体部と拡散材部が別体に
構成されている。
【００７６】製造工程は第4の実施の形態に関して前述
したものとほぼ同様とすることができるので、詳細な説
明は省略する。ただし、本実施形態においては、拡散材
63を、バインダー64ではなく封止樹脂65に入れる。
【００７７】本実施形態の発光装置では、拡散材を用い
たことにより、色調を均一とすることができる。すなわ
ち本実施形態の発光装置では、蛍光体からの赤色、緑
色、青色発光が拡散材を含む封止樹脂でさまざまな方向
に拡散されるので、取り出される発光は封止樹脂表面を
基点とする一面均一な光源とみなせることになり、色調
が均一となる。つまり、何処から見ても色むらが無い発
光装置が得られる。
【００７８】また、本実施形態の発光装置では、拡散材
を入れた媒体を、蛍光体を入れた媒体と別々に準備する
ので、拡散材の偏りが少なくなるという利点がある。
【００７９】本実施形態の発光装置と、第5の実施の形
態の発光装置では、拡散材部の位置が異なるので、発光
パターンがやや異なり、ランプの用途に応じて使い分け
ることができる。
【００８０】（第6の実施の形態の変形例）図11(a)〜
(d)は第6の実施の形態を示す半導体励起蛍光体発光装置
の変形例の断面模式図である。第6の実施の形態と異な
るのは、バインダーと封止樹脂の形状である。
【００８１】図11(a)の発光装置は、蛍光体62を入れた
バインダー64を円筒状に形成し、上部も含めて周りを拡
散材63を入れた封止樹脂65で埋め込んでいる。
【００８２】図11(b)の発光装置は、蛍光体62を入れた
バインダー64を円筒状に形成し、周囲を樹脂65で固め、
上部を拡散材63を入れた封止樹脂65で埋め込んでいる。
【００８３】図11(c)の発光装置は、蛍光体62を入れた
バインダー64を反射板内に充填し、反射板直上に、拡散
材63を入れた封止樹脂65を塗布している。
【００８４】図11(d)の発光装置は、蛍光体62を入れた
バインダー64の量を増やし、拡散材63を入れた封止樹脂
65の量を減らしている。
【００８５】図11(a)〜(d)ではバインダーに樹脂を用い
ることもできる。
【００８６】バインダーや封止樹脂の形状は、それらの
材質や発光装置の用途に応じて、本実施形態のようにす
ることも可能である。これらの例でも、第6の実施の形
態と同様の効果を得ることができる。
【００８７】（第7の実施の形態）第7の実施の形態の半
導体励起蛍光体発光装置は、拡散材部が蛍光体部と別体
に構成され、蛍光体が封止樹脂に含有されていることを
1つの特徴とする。製品形状、半導体発光素子の種類、
蛍光体の種類、拡散材の種類は第4の実施の形態と同じ
である。
【００８８】図12は、第7の実施の形態を示す半導体励
起蛍光体発光装置の断面模式図である。図中71はUV発光
GaN系半導体発光素子、72はRGB蛍光体、73は拡散材とし
て用いられるアルミナ散剤、74はバインダー、75は封止
樹脂である。拡散材73はバインダー74に分散され反射板
内部の発光素子周辺に固定されており、これが拡散材部
になる。また、RGB蛍光体72は封止樹脂75に含有されて
おり、これが蛍光体部になる。本装置では蛍光体部と拡
散材部が別体に構成されている。
【００８９】製造工程は第４の実施の形態に関して前述
したものとほぼ同様とすることができるので、詳細な説
明は省略する。ただし、本実施形態においては、蛍光体
72を、バインダー74ではなく封止樹脂75に入れる。
【００９０】本実施形態の装置は、色調を均一にする効
果は第4〜第6の実施の形態に比べて少ないが、発光強度
を上げる効果が大きい。これは以下の理由によると考え
られる。すなわち、従来の装置では、UV発光半導体発光
素子を用いた場合には、反射板がUV発光を十分に反射せ
ず、その一部を吸収してしまうことがあった。従って、
発光素子からの横方向へのUV発光は、蛍光体を励起せず
に吸収されてしまうことがあった。本発明の装置では、
拡散材を用いたので、拡散材により横方向へのUV発光が
縦方向に拡散され、UV発光が蛍光体と効率良く結合し、
発光強度が強くなったと考えられる。また、蛍光体から
の発光の一部が拡散材により拡散されるので、色調を均
一にする効果も得られる。
【００９１】（第7の実施の形態の変形例）図13は第7の
実施の形態を示す半導体励起蛍光体発光装置の変形例の
断面模式図である。第7の実施の形態と異なるのは、バ
インダーと封止樹脂の形状である。図13の発光装置は、
拡散材73を入れたバインダー74を反射板内壁に沿ってほ
ぼ均一に塗布し、上部を蛍光体74を入れた封止樹脂75で
埋め込んでいる。
【００９２】バインダーや封止樹脂の形状は、それらの
材質や発光装置の用途に応じて、本実施形態のようにす
ることも可能である。この形態でも、第7の実施の形態
と同様の効果を得ることができる。
【００９３】（第8の実施の形態）第8の実施の形態の半
導体励起蛍光体発光装置は、拡散材と蛍光体をバインダ
ーを兼ねた封止樹脂に含有して、拡散材部を蛍光体部と
一体に構成したことを1つの特徴とする。製品形状、半
導体発光素子の種類、蛍光体の種類、拡散材の種類は第
4の実施の形態と同じである。
【００９４】以下に、さらに詳細に説明する。図14は、
第8の実施の形態を示す半導体励起蛍光体発光装置の断
面模式図である。図中81はUV発光GaN系半導体発光素
子、82はRGB蛍光体、83は拡散材として用いられるアル
ミナ散剤、84はバインダーを兼ねた封止樹脂である。本
装置では、バインダーを兼ねた封止樹脂84としてシリコ
ン樹脂を用いている。拡散材83はシリコン樹脂84中で蛍
光体82と混在しており、拡散材部は蛍光体部と一体に構
成されている。
【００９５】第8の実施の形態に係わるSMD型LEDランプ
の製造工程について、図15(a)〜(c)を参照にしながら説
明する。
【００９６】まず、UV発光GaN系半導体発光素子81を、
フレーム85の反射板内に、銀ペースト等の接着剤86を用
いて固定する（図15(a)）。
【００９７】次に、p、n両電極とフレームをAuワイア等
87で接続する。これと同時に、シリコン樹脂（バインダ
ーを兼ねた封止樹脂）へRGB蛍光体、アルミナ散剤（拡
散材）を所定の配合比で調合し、さらに良く攪拌して蛍
光体や拡散材を均一に分散させる。その後、フレーム85
の反射板内部に、準備したシリコン樹脂84を充填する
(図15(b))。
【００９８】次に、この状態で熱硬化を行い、蛍光体、
拡散材を固定し、その後フレームからSMDランプを個別
に分離する(図15(c))。
【００９９】本実施形態の発光装置では、拡散材を用い
たことにより、色調を均一とすることができる。すなわ
ち本実施形態の発光装置では、発光素子からの紫外発光
および蛍光体からの赤色、緑色、青色発光が反射板内部
でさまざまな方向に拡散されるので、取り出される発光
は反射板上面を基点とする一面均一な光源とみなせるこ
とになり、色調が均一となる。つまり、何処から見ても
色むらが無い発光装置が得られる。
【０１００】さらに、本実施形態の発光装置では、拡散
材を用いない場合と比較すると、装置の輝度が向上す
る。そして本実施形態の発光装置では、青色半導体発光
素子とYAG蛍光体を使用した発光装置に比べて特に輝度
の向上が大きい。輝度が向上した主な原因は、拡散材を
用いたことにより発光素子からの光が蛍光体に効率よく
結合し、RGBそれぞれの蛍光体からの発光が共に強くな
ることによると考えられる。
【０１０１】（第9の実施の形態）第9の実施の形態の半
導体励起蛍光体発光装置は、第6の実施の形態の装置
（図10）から蛍光体の種類を変えた装置である。
【０１０２】本装置は、白色発光のSMD型LEDランプであ
って、半導体発光素子としてUV発光GaN系半導体発光素
子を、蛍光体としてUV励起の青色発光蛍光体(B蛍光体)
と青色励起のYAG蛍光体を、拡散材としてアルミナ散剤
を用いている。
【０１０３】本装置の断面模式図は第6の実施の形態
（図10）とほぼ同様であり、詳細な説明は省略する。第
6の実施の形態と異なるのは、蛍光体62の種類である。
すなわち図1０における蛍光体62として、RGB蛍光体に代
えてB蛍光体とYAG蛍光体を用いている。
【０１０４】また、製造工程は第6の実施の形態に関し
て前述したものとほぼ同様とすることができるので、説
明は省略する。
【０１０５】本装置は、B蛍光体の青色発光と、YAG蛍光
体の発光の混色により白色の発光を得ることができる。
すなわち、まず半導体発光素子からのUV発光によりB蛍
光体が励起され、これが青色発光し、さらにYAG蛍光体
がこの青色発光により励起されて発光し、これらの発光
の混色により白色の発光を得ることができる。
【０１０６】このような二種類の蛍光体を用いた発光装
置の場合も、拡散材を用いていない従来の発光装置で
は、見る角度によって色調が異なるという問題があっ
た。この理由は第4の実施の形態で説明したRGB蛍光体の
場合と同じである。
【０１０７】これに対し、本実施形態の発光装置では、
拡散材を用いたことにより、色調を均一とすることがで
きる。すなわち本発明の発光装置では、蛍光体からの青
色発光およびYAG蛍光体からの発光が反射板内部でさま
ざまな方向に拡散され、取り出される発光は反射板上面
を基点とする一面均一な光源とみなせることになり、色
調が均一となる。つまり、何処から見ても色むらが無い
発光装置が得られる。
【０１０８】（第1０の実施の形態）第1０の実施の形態
の半導体励起蛍光体発光装置は、第8の実施の形態の装
置（図14）から蛍光体の種類と拡散材の種類を変えた装
置である。
【０１０９】本装置は、白色発光のSMD型LEDランプであ
って、半導体発光素子としてUV発光GaN系半導体発光素
子を、蛍光体としてUV励起のB蛍光体、UV励起のR蛍光
体、青色励起のYAG蛍光体を、拡散材としてシリカ散剤
を用いている。
【０１１０】本装置の断面模式図は第8の実施の形態の
装置（図14）とほぼ同様であり、詳細な説明は省略す
る。第8の実施の形態と異なるのは、蛍光体82の種類と
拡散材の種類である。すなわち図14における蛍光体82と
して、RGB蛍光体に代えて、B蛍光体、R蛍光体とYAG蛍光
体を用い、拡散材83として、アルミナ散剤に代えてシリ
カ散剤を用いている。
【０１１１】また、製造工程は第8の実施の形態に関し
て前述したものとほぼ同様とすることができるので、説
明は省略する。
【０１１２】本実施形態の発光装置では、R蛍光体から
の発光、B蛍光体からの発光、およびYAG蛍光体からの発
光の混色により白色の発光を得ることができる。
【０１１３】本実施形態の発光装置でも、これまで説明
してきた他の実施形態と同様に、色調を均一とすること
ができる。
【０１１４】なお、これまでの説明では半導体発光素子
にGaN系半導体発光素子を用いた場合について述べてき
たが、SiC系やBN系でも同様な効果が得られる。また、
拡散材には実施形態で上げたもののみではなく、同様な
効果が得られるならば自由に選択できる。更に、製品形
状も丸形LEDとSMDだけに限るものではない。
【０１１５】
【発明の効果】本発明の半導体励起蛍光体発光装置で
は、拡散材を用いたので、どの角度から見ても色調が一
定になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施の形態に係わる半導体励起
蛍光体発光装置を表す断面模式図である。
【図２Ａ】本発明の第1の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
ある。
【図２Ｂ】本発明の第1の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図2Aに続く工程を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の第1の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図2Bに続く工程を示す図である。
【図２Ｄ】本発明の第1の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図2Cに続く工程を示す図である。
【図２Ｅ】本発明の第1の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図2Dに続く工程を示す図である。
【図２Ｆ】本発明の第1の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図2Eに続く工程を示す図である。
【図３】本発明の第2の実施の形態に係わる半導体励起
蛍光体発光装置を表す断面模式図である。
【図４Ａ】本発明の第2の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
ある。
【図４Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図4Aに続く工程を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の第２の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図4Bに続く工程を示す図である。
【図４Ｄ】本発明の第２の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図4Cに続く工程を示す図である。
【図４Ｅ】本発明の第２の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図4Dに続く工程を示す図である。
【図４Ｆ】本発明の第２の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
あり、図4Eに続く工程を示す図である。
【図４Ｇ】本発明の第２の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程の変形例を説明するための
模式図である。
【図５】本発明の第3の実施の形態に係わる半導体励起
蛍光体発光装置を表す断面模式図である。
【図６】本発明の第4の実施の形態に係わる半導体励起
蛍光体発光装置を表す断面模式図である。
【図７】本発明の第4の実施の形態に係わる半導体励起
蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図であ
る。
【図８】本発明の第4の実施の形態に係わる半導体励起
蛍光体発光装置の変形例を表す断面模式図である。
【図９】本発明の第5の実施の形態に係わる半導体励起
蛍光体発光装置を表す断面模式図である。
【図１０】本発明の第6の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置を表す断面模式図である。
【図１１】本発明の第6の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の変形例を表す断面模式図である。
【図１２】本発明の第7の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置を表す断面模式図である。
【図１３】本発明の第7の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の変形例を表す断面模式図である。
【図１４】本発明の第8の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置を表す断面模式図である。
【図１５】本発明の第8の実施の形態に係わる半導体励
起蛍光体発光装置の製造工程を説明するための模式図で
ある。
【符号の説明】
１１、２１、３１ 青色発光GaN系半導体発光素子 ４１、５１、６１、７１、８１ UV発光GaN系半導体
発光素子 １２、２２、３２ YAG蛍光体 ４２、５２、６２、７２、８２ RGB蛍光体 １３、２３、３３ 拡散材（炭酸カルシウム散剤） ４３、５３、６３、７３、８３ 拡散材（アルミナ散
剤） ２３a、５３a 接着性あるいは粘着性の媒体 １４、２４、３４、４４、５４、６４、７４ 封止樹脂 ８４ バインダーを兼ねた封止樹脂（シリコン樹脂） １６、２６、４６、８５ フレーム １７、２７、４７、８６ 銀ペースト １８、２８、４８、８７ Auワイア １９、２９ ケース型
フロントページの続き (72)発明者 森 下 正 之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Ｆターム(参考） 5F041 AA04 AA05 AA11 CA33 CA34 DA12 DA18 DA25 DA42 DA56 DA58 DA81 DC83 EE25 FF01

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体発光素子と、前記半導体発光素子か
    らの光で励起される蛍光体を含む蛍光体部と、を少なく
    とも備えた半導体励起蛍光体発光装置であって、拡散材
    を含む拡散材部をさらに備え、この拡散材部は前記蛍光
    体部と一体にまたは別体に構成されていることを特徴と
    する半導体励起蛍光体発光装置。
  2. 【請求項２】前記拡散材を前記蛍光体中に混在させるこ
    とにより、前記拡散材部を前記蛍光体部と一体に構成し
    たことを特徴とする請求項1記載の半導体励起蛍光体発
    光装置。
  3. 【請求項３】それぞれ別体に構成した、蛍光体を含む蛍
    光体部、拡散材を含む拡散材部、封止樹脂、を備え、前
    記拡散材部を前記蛍光体部と別体に構成したことを特徴
    とする請求項1記載の半導体励起蛍光体発光装置。
  4. 【請求項４】それぞれ別体に構成した、蛍光体を含む蛍
    光体部、封止樹脂に拡散材を含有した拡散材部、を備
    え、前記拡散材部を前記蛍光体部と別体に構成したこと
    を特徴とする請求項1記載の半導体励起蛍光体発光装
    置。
  5. 【請求項５】それぞれ別体に構成した、拡散材を含む拡
    散材部、封止樹脂に蛍光体を含有した蛍光体部、を備
    え、前記拡散材部を前記蛍光体部と別体に構成したこと
    を特徴とする請求項1記載の半導体励起蛍光体発光装
    置。
  6. 【請求項６】前記半導体発光素子が、AlxInyGa1-x-y N
    (0≦x≦1,0≦y≦1,x+y≦1)、BzGa1-zN(0≦z≦1)、SiCの
    少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1乃至請
    求項5のいずれかに記載の半導体励起蛍光体発光装置。
  7. 【請求項７】前記蛍光体が、紫外線で励起される紫外励
    起蛍光体、可視光で励起される可視光励起蛍光体、赤外
    線で励起される赤外励起蛍光体、の少なくとも一つを含
    むことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記
    載の半導体励起蛍光体発光装置。
  8. 【請求項８】前記拡散剤が、炭酸カルシウム、シリカ、
    SiO2、Al2O3の少なくとも一つを含むことを特徴とする
    請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の半導体励起蛍光
    体発光装置。
  9. 【請求項９】半導体発光素子と、前記半導体発光素子か
    らの光で励起される蛍光体を含む蛍光体部と、を少なく
    とも備えた半導体励起蛍光体発光装置の製造方法であっ
    て、前記蛍光体部、及び拡散材を含む拡散材部の2つを
    一体に構成することを特徴とする半導体励起蛍光体発光
    装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】半導体発光素子と、前記半導体発光素子
    からの光で励起される蛍光体を含む蛍光体部と、を少な
    くとも備えた半導体励起蛍光体発光装置の製造方法であ
    って、前記蛍光体部を構成する工程と、拡散材を含む拡
    散材部を構成する工程とを含み、前記拡散材部を前記蛍
    光体部と別体に構成することを特徴とする半導体励起蛍
    光体発光装置の製造方法。
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