JP2005286312A - 発光デバイス及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色度のばらつきが抑制された発光デバイスを提供する。
【解決手段】
リードワイヤ２及び３と、リードワイヤ２の端部に載置され、リードワイヤ３と電気的に接続された発光ダイオード素子４と、励起スペクトルが発光ダイオード素子４の主たる発光波長を含む波長域において平坦域を有し、発光ダイオード素子４から発せられた光の少なくとも一部を吸収し、この光の波長と異なる波長の蛍光を発する蛍光物質７とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に照明を用途とする発光デバイス及びこれを用いた照明装置に関する。

従来から、青色等の短波長で発光する青色発光ダイオード素子と、この青色発光ダイオード素子から発せられた光の一部または全部を吸収することにより励起され、より長波長の黄色等の蛍光を発する蛍光物質とを用いた白色発光ダイオードが存在する。

上記の白色発光ダイオードの一例としては、化合物半導体青色発光ダイオード素子と、青色光を吸収し青色の補色である黄色の蛍光を発するセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体とからなる白色発光ダイオードが挙げられる（例えば、特許第２９２７２７９号公報参照）。

また、近年、上記の白色発光ダイオードの高輝度化が進み、これを照明装置の光源として用いることが一般的に行われている。

このような白色照明装置においては、利用者が明るさを設定する調光機能を有するものが多数市販されている。

しかしながら、上記のような白色発光ダイオードには以下に示すような解決すべき課題が存在する。

特に、白色発光ダイオードを照明に用いる場合では、一つの器具に複数個の発光ダイオード素子を用いることにより充分な光量を確保することが行われており、さらには複数個の照明器具を配置することも頻繁に行われている。このような状況のもとでは、複数個の白色発光ダイオードの製造時における色度のばらつきが問題となっている。

さらに、人間の目は、照明の色度のわずかな違いに対して非常に敏感であるため、この点からも、発光ダイオード素子の色度の素子間のばらつきを低減することが照明器具の品質向上において重要な要素であり、白色発光ダイオードの色度のばらつきを減らすことは非常に重要な課題である。

上記の色度のばらつきは、青色発光ダイオード素子自体の製造時の発光中心波長のばらつきや、実装工程における蛍光体塗布量のばらつきなどから生じる。特に、青色発光ダイオード素子の発光波長のずれは、黄色蛍光体の発光特性にも大きく影響する。

図１４は、一般的に用いられているイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）の励起スペクトルを示す図である。なお、この励起スペクトルは、分光蛍光光度計を用いて測定され、その際のモニタ波長は、該蛍光体の発光ピーク波長である５６３ｎｍである。

図示するとおり、励起ピーク波長は、４６８ｎｍであり、蛍光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲（３％平坦域）は４６５〜４７３ｎｍ（帯域幅８ｎｍ）であった。すなわち、励起スペクトルは、ピーク波長からずれるにしたがって強度が低下し、平坦性の無い形状である。

上記のような特性を有する白色発光ダイオードでは、青色発光ダイオード素子の発光波長がずれると、それに伴い黄色蛍光体の蛍光強度の低下が発生する。このため、青色と黄色の混色によって得られる白色の色度が青色側にずれたものとなってしまう。

図１５は、励起波長が４５８ｎｍ、４６３ｎｍ、４６８ｎｍ、４７３ｎｍ、４７８ｎｍの時の発光スペクトルを示す。この図には、励起波長が励起ピーク波長（４６８ｎｍ）からずれるに従って発光強度が低下していく様子が示されており、励起波長が数ｎｍずれるだけで、顕著な発光強度低下が発生している。

ところで、青色発光ダイオード素子には、電流量により発光中心波長がシフトするという問題もある。例えば、向井孝志及び中村修二は、「白色及び紫外ＬＥＤ」応用物理第６８巻第２号（１９９９）に、順方向電流を０．１ｍＡから数十ｍＡまで変化させた時にＧａＮ系青色ＬＥＤのピーク波長が４７３ｎｍから４７０ｎｍに変化することを報告している。

この問題のため、青色発光ダイオード素子に基づく白色発光ダイオードの色度は電流量によっても変化する。したがって、白色発光ダイオードを用いた照明装置においても、調光時の色度変化が問題となる。

白色発光ダイオードを用いた照明装置には、照明装置の用途によっては、ＯＮ／ＯＦＦ切換えのみではなく、上述の通り調光機能が備えられる。この調光機能は、なんらかの制御回路からの信号に基づいて白色発光ダイオードに流す電流値を設定する可変定電流電源部を当該照明装置に備えることにより実現される。また、可変定電流電源部への信号の入力は通常、手動ダイヤル操作により行われる他、例えば、外部からのデータ通信等の手段により調光設定情報を入力することも可能である。いずれにしても、調光のために白色発光ダイオードを流れる電流量を変えると、発光強度だけでなく、色度もまた変化してしまうという問題があった。

その色度変化について調査するため、本発明者らは、以下の実験を行った。まず、比較のために、蛍光体を添加せずに青色発光ダイオード素子のみを用いて青色発光ダイオードを製作した。

上記の青色発光ダイオードに可変定電流電源部を接続し、この可変定電流電源部に手動操作が可能なツマミ等を含む設定部を接続することにより、上記発光ダイオードを調光機能付き青色照明装置へと組み立てた。

上記のツマミを操作して、この青色照明装置からの光の色度の変化を調べた。その結果、電流量を１ｍＡから２０ｍＡまで変化させたところ、ＣＩＥのＸＹＺ表色系における色度座標（ｘ，ｙ）は（０．１４３，０．０２５）から（０．１４４，０．０１９）まで変化し、色度図上の距離にして０．００６だけ変化することがわかった。これは、発光波長が短波長側にずれたことを意味しており、ブルーシフトとも呼ばれている。

次に、発光中心波長４６０ｎｍの青色発光ダイオード素子と、上記の蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）とを用いて白色発光ダイオードを製作した。

上記の発光ダイオードに可変定電流電源部を接続し、この可変定電流電源部に手動操作が可能なツマミ等を含む設定部を接続することにより、上記発光ダイオードを調光機能付き白色照明装置へと組み立てた。

続いて、上記のツマミを操作して、電流量を１ｍＡから２０ｍＡまで変化させたところ、ＣＩＥのＸＹＺ表色系における色度座標（ｘ，ｙ）は（０．２９８，０．２９０）から（０．２９１，０．２７４）まで変化し、色度図上の距離にして０．０１７も変化することがわかった。この実験結果は、従来の照明装置に改善の必要性があることを示唆しているといえる。

上記の事情に鑑み、本発明は、色度のばらつきが抑制された発光デバイスを提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、製造時の色度のばらつきが抑制され、かつ調光時の色度変化が抑制された照明装置を提供することにある。

本発明の一の態様に係る発光デバイスは、少なくとも２本のリードワイヤと、リードワイヤの内の少なくとも１本の端部に載置され、該端部及び他のリードワイヤと電気的に接続された発光素子と、発光素子から発せられた光の少なくとも一部を吸収し、この光とは異なる波長の蛍光を発する蛍光物質とを備える。この蛍光物質の励起スペクトルは、発光素子の主たる発光波長を含む波長域において平坦域を有する。

上記の平坦域における蛍光発光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲は、２０ｎｍ以上の帯域を有すると有用である。

また、上記の発光素子は、青色光を発する素子であり、蛍光物質は、波長が４４０ｎｍ乃至４７０ｎｍの青紫色あるいは青色を吸収し、波長が５５０ｎｍ乃至６００ｎｍの黄緑色、黄色あるいは黄赤色を発光する蛍光体であると好適である。

さらに、蛍光物質は、希土類金属により賦活されたサイアロンセラミックス蛍光体であると好ましい。またさらに、このサイアロンセラミックス蛍光体は、２価のユーロピウムで賦活されたカルシウム固溶アルファサイアロンセラミックス蛍光体であると更に好ましい。サイアロンセラミックス蛍光体は、一般式Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋ _ｙで表され、その組成範囲が０≦ｘ≦１．０かつ０≦ｙ≦０．２５であると更にまた好ましい。平坦域における蛍光発光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲は、４０ｎｍ以上の帯域を有し、サイアロンセラミックス蛍光体は、その組成範囲が０≦ｘ≦０．５であると一層好ましい。

また、上記の発光デバイスにおいて、発光素子は、発光ダイオード素子であると有用である。

本発明の他の態様に係る照明装置は、少なくとも２本のリードワイヤと、リードワイヤの内の少なくとも１本の端部に載置され、該端部及び他のリードワイヤと電気的に接続された発光素子と、発光素子から発せられた光の少なくとも一部を吸収し、この光とは異なる波長の蛍光を発し、その際の励起スペクトルが発光素子の主たる発光波長を含む波長域において平坦域を有する蛍光物質と、リードワイヤに電流を供給する可変定電流電源部と、可変定電流電源部の電流値を設定するための電流値制御部とを備える。

平坦域における蛍光発光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲は、２０ｎｍ以上の帯域を有すると有用である。

また、上記の発光素子は、青色光を発する素子であり、蛍光物質は、波長が４４０ｎｍ乃至４７０ｎｍの青紫色あるいは青色を吸収し、波長が５５０ｎｍ乃至６００ｎｍの黄緑色、黄色あるいは黄赤色を発光する蛍光体であると好適である。さらに、この蛍光物質は、希土類金属により賦活されたサイアロンセラミックス蛍光体であると好ましい。また、サイアロンセラミックス蛍光体は、２価のユーロピウムで賦活されたカルシウム固溶アルファサイアロンセラミックス蛍光体であると更に好ましい。またさらに、サイアロンセラミックス蛍光体は、一般式Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋ _ｙで表され、その組成範囲が０≦ｘ≦１．０かつ０≦ｙ≦０．２５であると一層好ましい。

また、上記の照明装置において、平坦域における蛍光発光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲は、４０ｎｍ以上の帯域を有し、サイアロンセラミックス蛍光体は、その組成範囲が０≦ｘ≦０．５であると好適である。

また、上記の照明装置における発光素子は、発光ダイオード素子であると有用である。

なお、青紫色、青色、黄緑色、黄色、及び黄赤色といった色は、ＪＩＳ Ｚ ８１１０の参考付図１による。

本発明によれば、蛍光物質の励起スペクトルが発光素子の主たる発光波長を含む波長域において平坦域を有するため、発光素子の発光波長がばらついても、蛍光物質から発せられる蛍光の蛍光強度の変化が抑制される。このため、発光素子の発光波長のばらつきに起因する発光デバイスの色度のばらつきが低減される。したがって、色度均一性に優れ、さらに製造時の歩留りが向上した発光デバイスを提供することが可能となる。

また、本発明に係る発光デバイスによれば、発光素子の製造条件のばらつきに起因して発光波長がばらつく場合だけでなく、発光素子の発光強度の変化に伴って発光波長が変化した場合であっても、色度変化が抑制される。このため、この発光デバイスを、発光素子に流す電流の変化により調光を行う調光機能を有する照明装置に適用すれば、調光に伴う色度変化が抑制される照明装置が提供される。

以上の点から、製造時の色度のばらつきが抑制され、かつ調光時の色度変化が抑制された照明装置を提供することが可能となる。

以下、図面を用いつつ本発明の発光デバイスについて説明する。

なお、以下の実施の形態においては、本発明の発光デバイスの一例として発光ダイオード素子を有する発光ダイオードを示すが、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施の形態を採用することが可能であるが、これらの実施の形態も本発明の範囲に含まれる。

また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一の要素には同一の符号を付与し、これに関する反復説明は省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光ダイオード１ａの断面図であり、図２は、この発光ダイオード１ａの斜視図である。

発光ダイオード１ａは、上部が湾曲した略円筒形状、換言すれば砲弾と類似した形状を有し、リードワイヤ２及び３、青色光を発する発光ダイオード素子（青色発光ダイオード素子）４、ボンディングワイヤ５、蛍光物質７、第１の樹脂６及び第２の樹脂８を含む。リードワイヤ２及び３の下部は第２の樹脂８から露出している。

リードワイヤ２の上端部には、凹部が設けられ、この凹部に発光ダイオード素子（発光素子）４が載置される。発光ダイオード素子４は、導電性ペーストを用いたダイボンディング等によりリードワイヤ２と電気的に接続される。また、発光ダイオード素子４は、ボンディングワイヤ５を用いたワイヤボンディング等によりリードワイヤ３と電気的に接続されている。

また、前記の凹部を含む発光ダイオード素子４の近傍は第１の樹脂６により封止され、この樹脂６中に蛍光物質７が分散されている。さらに、上記のリードワイヤ２及び３の上端部、発光ダイオード素子４、ボンディングワイヤ５、第１の樹脂６は、第２の樹脂８により封止されている。

次に、本実施の形態における蛍光物質７（図１及び図２）について説明する。本発明に係る発光デバイスおいては、蛍光物質７として、発光ダイオード素子４の発光波長を含む波長域において励起スペクトルが平坦域を有する蛍光体が用いられる。第１の実施形態では、発光ダイオード素子が青色発光ダイオード素子であるため、蛍光物質７として青色吸収黄色発光蛍光体、具体的には、希土類金属、特に２価のＥｕ（ユーロピウム）を賦活させたＣａ（カルシウム）固溶アルファサイアロン蛍光体（特開２００２−３６３５５４号公報を参照）を用いた。この蛍光体を蛍光物質７として用いる場合、樹脂６中への蛍光物質７の分散量は、典型的には、３５ｗｔ％（重量パーセント）とすることができる。なお、上記のサイアロン蛍光体の組成及び合成方法等の詳細については後述する。

図３は、上記のサイアロン蛍光体の典型的な励起スペクトルを示す図である。また、本図に示す励起スペクトルは、分光蛍光光度計を用いて測定され、その際のモニタ波長は、この蛍光体の発光ピーク波長である５９０ｎｍとした。

図示するように、サイアロン蛍光体の励起ピーク波長は４６１ｎｍであり、蛍光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲（３％平坦域）は、４２３〜４７１ｎｍ（帯域幅４８ｎｍ）と広帯域にわたっている。このように励起スペクトルは非常に広範囲にわたって平坦性を有しているため、励起波長がずれても蛍光体の発光強度が低下するのが防止される。これを確認するため、励起波長４４７ｎｍ、４５２ｎｍ、４５７ｎｍ、４６２ｎｍ、及び４６７ｎｍのそれぞれで発光スペクトルを測定した。その結果を図４に示す。図示するとおり、励起波長が大きく（２０ｎｍ）異なっても、発光スペクトルの形状にはほとんど変化が見られず、発光強度の低下は、ほとんど認められない。

以上の点から、発光ダイオード素子４の発光波長がずれていても、それを原因とした黄色蛍光体の蛍光強度の低下はほとんど生じず、結果として、その混色によって得られる白色の色度のずれが十分に抑えられる白色発光ダイオードを実現することができる。また、使用した発光ダイオード素子４の発光波長が素子間でばらついていても白色発光ダイオードの色度のばらつきを抑制することができるため、歩留りが向上するとともに色度のばらつきの小さい高品質な白色発光ダイオードを提供することができる。

次に、必要な平坦域の幅について考察する。問題となる発光ダイオード素子の発光波長のずれは、僅か数ｎｍ程度である。

しかし、図３及び図４の結果と、図１４及び図１５の結果とを比較すると明らかなように、その数ｎｍの領域において充分な平坦性を得るためには、励起スペクトルがより広範且つ充分な平坦域を有する必要がある。

例えば、３％平坦域においては、前記の４８ｎｍに限らず、２０ｎｍ程度の帯域幅が得られれば、充分に平坦な励起スペクトル形状が得られる。

次いで、具体的に本発明で使用したサイアロン蛍光体の合成方法の一例を示す。Ｅｕで賦活されたＣａ固溶アルファサイアロン蛍光体は、以下の式で示される。

〔数１〕
Ｃａ_ｘＳｉ_{１２−（ｍ＋ｎ）}Ａｌ_{（ｍ＋ｎ）}Ｏ_ｎＮ_１６−ｎ：Ｅｕ^２＋ _ｙ
なお、本実施の形態においてはｘ＝０．７５、ｍ＝２．２５、ｎ＝１．１２５、ｙ＝０．２５とした。

出発原料として、以下の化学試薬、アルファ窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ₂Ｏ₃）を秤量・混合し、円筒状に仮成形してから冷間等方加圧装置（ＣＩＰ）にかけてペレットに成形した。

これをガス加圧焼結装置を用いて、窒素雰囲気で１ＭＰａの加圧下、２０００℃で２時間処理し、反応させた。装置から取り出したペレットを粉砕し、ふるいにかけて粒径約６０μｍ以下の粉末を分級選別し、蛍光体とした。

次に、本発明に好適な蛍光体組成範囲を検討した実験の結果について説明する。この実験においては、以下の表１に示す２４種類の組成の異なる試料を合成し、その光学特性を評価した。なお、この実験においては、上述の合成方法と異なる方法を採用した。

出発原料として、上述の合成方法と同様に以下の化学試薬、アルファ窒化珪素（α−Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ_２Ｏ_３）を用意した。各試料についての各原料の質量比は、表１に示す組成設計に従って算出され、同表に示されている。

次に、表１に示す質量比に応じて、原料粉末を秤量した。この後、秤量した原料粉末にｎ−ヘキサンを添加し、ｎ−ヘキサンを添加した原料粉末を湿式遊星ボールミルにより混合した。混合時間は２時間とした。

次に、混合された原料粉末をロータリーエバポレータにより乾燥させ、これを乳鉢を用いて十分に摺りつぶした。そして、日本工業規格ＪＩＳ Ｚ ８８０１に準拠した公称目開き１２５μｍのステンレス製の試験用網ふるいを用いて適切な粒径に造粒し、窒化ホウ素製のふた付き容器に収容した。なお、この実験では、ＣＩＰによる成形を行っていない。

この後、上記のふた付き容器ごと原料粉末を焼結した。焼結は、焼結炉を用いて、温度１７００℃、１ＭＰａの窒素雰囲気中で８時間行った。第１の実験と比較して、高温かつ高圧とした。焼結後、上記の原料粉末は一つの塊のようになっているため、これを粉末状にして粉末蛍光体試料を得た。なお、焼結後の原料粉末の塊は僅かな力を加えるだけで粉末状にすることができる。

続いて、上述の通り合成した２４種類の粉末蛍光体試料の励起スペクトル及び発光スペクトルを測定した。スペクトル測定には、ローダミンＢ法及び標準光源を用いてスペクトル補正を実施する蛍光分光光度計を用いた。

発光スペクトルの測定結果からは、これら試料はすべてが十分な発光強度と適切な励起波長及び発光波長とを有し、白色発光ダイオードに好適であることがわかった。なかでも、組成範囲が０．７５≦ｘ≦１．０かつ０．０４≦ｙ≦０．２５の場合、発光強度の点においても優れていた。

表２及び表３に、励起スペクトルの測定結果からもとめた、蛍光強度減少が３％以内に収まる励起スペクトルの平坦域を示す。励起スペクトルを測定するにあたり、発光モニタ波長は発光ピーク波長とした。平坦性の少ない試料４４及び試料５０においてもその帯域幅は１９ｎｍもあり、いずれの試料も十分な平坦域を有するものであった。表３から分かる通り、平坦域が２０ｎｍ以上ある平坦性に優れた好適な試料は、組成範囲０≦ｘ≦１．０かつ０≦ｙ≦０．２５で達成可能である。さらに、平坦域が４０ｎｍ以上の特に平坦性に優れた試料は、組成範囲０≦ｘ≦０．５かつ０≦ｙ≦０．２５で達成可能である。

図５、図６、図７、図８、及び図９に、試料５３、試料４８、試料４９、試料３６、及び試料５２の励起スペクトルをそれぞれ示す。いずれも図１４に示した従来技術における蛍光物質（ＹＡＧ：Ｃｅ）と異なり、大変広くかつ平坦な励起帯域を有していることがわかる。

なお、図３に励起スペクトルを示したサイアロン蛍光体と本実験における試料３７とは同一の組成を有しているが、本実験の結果では、図３に比べて平坦域の幅が減少している（表２参照）。しかし、それでも尚、試料３７において２０ｎｍ以上の平坦域が確保されている。平坦域の幅の減少は、合成方法若しくは条件又は双方の違いに起因するものであると考えられる。

続けて、図１及び図２で示した実施の形態を例として、上記のサイアロン蛍光体を用いた発光ダイオード１ａの作製手順を示す。

第１の工程では、一方のリードワイヤ２にある素子載置用の凹部に発光ダイオード素子４を導電性ペーストを用いてダイボンディングする。

第２の工程では、発光ダイオード素子４と他方のリードワイヤ３とをボンディングワイヤ５でワイヤボンディングする。

第３の工程では、サイアロン蛍光体（蛍光物質）７を適度に分散させた第１の樹脂６で発光ダイオード素子４を被覆するように素子載置用の凹部にプレデップし、第１の樹脂６を硬化させる。

第４の工程では、リードワイヤ２及び３の上部、発光ダイオード素子４、第１の樹脂６を第２の樹脂８で包囲させ硬化させる。なお、この第４の工程は一般にキャスティングにより実施される。

また、リードワイヤ２及び３は、一体的に作製することが可能である。この場合、リードワイヤ２及び３はその下部で連結された形状を有しており、このように一体的に作製されたリードワイヤを用いるにあたっては、工程４の後にリードワイヤ２及び３を連結する部分を除去し、リードワイヤ２及び３を別個の部材とする第５の工程が設けられる。

（第２の実施の形態）
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る発光ダイオード１ｂの断面図であり、図１１は、この発光ダイオード１ｂの斜視図である。

図１及び図２に示した発光ダイオード１ａにおいては、蛍光物質７が発光ダイオード素子４の近傍、つまり第１の樹脂６中に分散されている場合を示したが、これに限定されず、本実施の形態のように第２の樹脂８中、つまり樹脂全体に蛍光物質７を分散させた構成とすることも可能である。

なお、上記の発光ダイオード１ｂを作製するにあたっては、第１の樹脂６の硬化は行われず、第２の樹脂８に蛍光物質７を分散させ、硬化させる。

蛍光物質７として、発光ダイオード素子４の発光波長を含む波長域において励起スペクトルが平坦域を有する蛍光体が用いられる。そのような蛍光体としては、一般式Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）：Ｅ^２＋ _ｙで表されるサイアロン蛍光体が好適である。かかるサイアロン蛍光体によれば、第１の実施の形態で説明した通り、組成範囲０≦ｘ≦１．０かつ０≦ｙ≦０．２５であれば、励起スペクトルにおける平坦域が２０ｎｍ以上の優れた平坦性を実現できる。さらに、組成範囲０≦ｘ≦０．５かつ０≦ｙ≦０．２５であれば、励起スペクトルにおける平坦域が４０ｎｍ以上のより優れた平坦性を実現できる。さらにまた、組成範囲０．７５≦ｘ≦１．０かつ０．０４≦ｙ≦０．２５であれば、平坦域２０ｎｍ以上を実現できるとともに、特に高い発光強度をも実現することができる。

（第３の実施の形態）
図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る照明装置１００ａの構成を示す図であり、併せて発光ダイオード１ａの断面を示している。

照明装置１００ａは、発光ダイオード１ａ、可変定電流電源部９及び電流値制御部１０から構成される。発光ダイオード１ａは、第１の実施の形態において説明した青色発光ダイオード素子と同一であり、説明の繰り返しは省略する。

可変定電流電源部９は、発光ダイオード１ａに接続され、これに電流を供給する。電流値制御部１０は、可変定電流電源部９に接続され、これに供給される電流の値を設定する。また、この電流値制御部１０には、電流値を指定するための手動操作可能なツマミ、あるいはデータ通信等の手段により調光設定情報を受け取る制御回路などが含まれる。

以下に、上記の照明装置１００ａの色度座標及び色度図上の距離の変化を測定した結果を示す。電流制御部１０により、発光ダイオード１ａへの電流量を１ｍＡから２０ｍＡまで変化させたところ、ＣＩＥのＸＹＺ表色系における色度座標（ｘ，ｙ）は（０．３８２，０．３４６）から（０．３８９，０．３４９）まで変化し、色度図上の距離にしてわずか０．００７しか変化しなかった。

以上の結果から、調光時の色度変化が抑制された白色照明装置を実現できることが確認された。

（第４の実施の形態）
次に、図１３を用いて本発明の第４の実施の形態に係る照明装置１００ｂについて説明する。

照明装置１００ｂは、前記の照明装置１００ａに変更を加えたものであり、発光ダイオード１ａに代えて発光ダイオード１ｂを有する。発光ダイオード１ｂは、第２の実施の形態において説明した発光ダイオードと同一であり、説明の繰り返しは省略する。なお、図１３は、照明装置１００ｂの構成を示す図であり、併せて発光ダイオード１ｂの断面を示している。

また、上記の第１及び第２の実施の形態においては、希土類金属としてＥｕを用いる場合を示したが、これに限定されず、Ｃｅ（セリウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｐｒ（プラセオジウム）等を用いることもできる。

また、上記の第１及び第２の実施の形態においては、発光ダイオード素子４は、上方（ボンディングワイヤ５側）に１個、下方（リードワイヤ２の凹部側）にもう１個の電極がある場合を示したが、下方には電極がなく上方に二つの電極があるものを用いても良い。

この場合には、発光ダイオード素子が適切に固定されていればよいため、第１の工程において導電性ペーストを用いる必要がなく、第２の工程において２本のボンディングワイヤによりボンディングを行う。

また、本発明に係る発光デバイスは、第１及び第２の実施の形態に例示した白色発光ダイオードに限らず、短波長の発光ダイオード素子と、発光ダイオード素子から発せられた光の一部又は全部を吸収することにより励起され、より長波長の蛍光を発する蛍光物質とを用いた発光ダイオードであれば、通常どのようなものにも適用できる。

例えば、紫外発光ダイオード素子と紫外励起可視発光蛍光体とを用いた青色発光ダイオード、紫外発光ダイオード素子と紫外励起可視発光蛍光体とを用いた緑色発光ダイオード、紫外発光ダイオード素子と紫外励起可視発光蛍光体とを用いた赤色発光ダイオード、紫外発光ダイオード素子と紫外励起可視発光蛍光体とを用いた白色発光ダイオードなどにも適用できる。

また、本発明に係る照明装置は、第３及び第４の実施の形態で示した白色発光ダイオードを用いた照明装置に限らず、短波長の発光ダイオード素子と、発光ダイオード素子から発せられた光の一部又は全部を吸収することにより励起され、より長波長の蛍光を発する蛍光物質とを備えた発光ダイオードを用いた照明装置であれば、通常どのようなものにも適用できる。

例えば、紫外発光ダイオード素子と紫外励起可視発光蛍光体とを用いた青色発光ダイオードによる青色照明装置、紫外発光ダイオード素子と紫外励起可視発光蛍光体とを用いた緑色発光ダイオードによる緑色照明装置、紫外発光ダイオード素子と紫外励起可視発光蛍光体とを用いた赤色発光ダイオードによる赤色照明装置あるいは紫外発光ダイオード素子と紫外励起可視発光蛍光体とを用いた白色発光ダイオードによる白色照明装置などにも適用できる。

また、本発明は、ボンディングワイヤを３本以上有する発光ダイオードにも適用可能であり、発光ダイオード素子が載置可能であれば、リードワイヤの形状も限定されない。

さらに、本発明においては、発光ダイオード素子に限らず、レーザダイオードを初めとするあらゆる発光素子を適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る発光ダイオードの断面図である。 図１の発光ダイオードの斜視図である。 本発明に係る蛍光物質の励起スペクトルを示す図である。 本発明に係る各励起波長毎の発光スペクトルを示す図である。 本発明に係る蛍光物質の励起スペクトルの一例を示す図である。 本発明に係る蛍光物質の励起スペクトルの一例を示す図である。 本発明に係る蛍光物質の励起スペクトルの一例を示す図である。 本発明に係る蛍光物質の励起スペクトルの一例を示す図である。 本発明に係る蛍光物質の励起スペクトルの一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発光ダイオードの断面図である。 図１０の発光ダイオードの斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る照明装置の構成図である。 本発明の第４の実施の形態に係る照明装置の構成図である。 従来技術における蛍光物質の励起スペクトルを示す図である。 従来技術における各励起波長毎の発光スペクトルを示す図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ 発光ダイオード
２、３ リードワイヤ
４ 発光ダイオード素子
５ ボンディングワイヤ
６ 第１の樹脂
７ 蛍光物質
８ 第２の樹脂
９ 可変定電流電源部
１０ 電流値制御部
１００ａ、１００ｂ 照明装置

Claims (16)

1. 少なくとも２本のリードワイヤと、
   前記リードワイヤの内の少なくとも１本の端部に載置され、該端部及び他のリードワイヤと電気的に接続された発光素子と、
   前記発光素子から発せられた光の少なくとも一部を吸収し、この光とは異なる波長の蛍光を発する蛍光物質と
   を備え、
   前記蛍光物質の励起スペクトルは、前記発光素子の主たる発光波長を含む波長域において平坦域を有する
   ことを特徴とする発光デバイス。
2. 前記平坦域における蛍光発光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲は、２０ｎｍ以上の帯域を有することを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
3. 前記発光素子は、青色光を発する素子であり、
   前記蛍光物質は、波長が４４０ｎｍ乃至４７０ｎｍの青紫色あるいは青色を吸収し、波長が５５０ｎｍ乃至６００ｎｍの黄緑色、黄色あるいは黄赤色を発光する蛍光体である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光デバイス。
4. 前記蛍光物質は、希土類金属により賦活されたサイアロンセラミックス蛍光体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光デバイス。
5. 前記サイアロンセラミックス蛍光体は、２価のユーロピウムで賦活されたカルシウム固溶アルファサイアロンセラミックス蛍光体であることを特徴とする請求項４に記載の発光デバイス。
6. 前記サイアロンセラミックス蛍光体は、一般式Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋ _ｙで表され、その組成範囲が０≦ｘ≦１．０かつ０≦ｙ≦０．２５であることを特徴とする請求項５に記載の発光デバイス。
7. 前記平坦域における蛍光発光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲は、４０ｎｍ以上の帯域を有し、
   前記サイアロンセラミックス蛍光体は、その組成範囲が０≦ｘ≦０．５であることを特徴とする請求項６に記載の発光デバイス。
8. 前記発光素子は、発光ダイオード素子であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光デバイス。
9. 少なくとも２本のリードワイヤと、
   前記リードワイヤの内の少なくとも１本の端部に載置され、該端部及び他のリードワイヤと電気的に接続された発光素子と、
   前記発光素子から発せられた光の少なくとも一部を吸収し、この光とは異なる波長の蛍光を発し、その際の励起スペクトルが前記発光素子の主たる発光波長を含む波長域において平坦域を有する蛍光物質と、
   前記リードワイヤに電流を供給する可変定電流電源部と、
   前記可変定電流電源部の電流値を設定するための電流値制御部と
   を備えることを特徴とする照明装置。
10. 前記平坦域における蛍光発光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲は、２０ｎｍ以上の帯域を有することを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
11. 前記発光素子は、青色光を発する素子であり、
    前記蛍光物質は、波長が４４０ｎｍ乃至４７０ｎｍの青紫色あるいは青色を吸収し、波長が５５０ｎｍ乃至６００ｎｍの黄緑色、黄色あるいは黄赤色を発光する蛍光体である
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の照明装置。
12. 前記蛍光物質は、希土類金属により賦活されたサイアロンセラミックス蛍光体であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の照明装置。
13. 前記サイアロンセラミックス蛍光体は、２価のユーロピウムで賦活されたカルシウム固溶アルファサイアロンセラミックス蛍光体であることを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
14. 前記サイアロンセラミックス蛍光体は、一般式Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋ _ｙで表され、その組成範囲が０≦ｘ≦１．０かつ０≦ｙ≦０．２５であることを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
15. 前記平坦域における蛍光発光強度減少が３％以内に収まる励起波長範囲は、４０ｎｍ以上の帯域を有し、
    前記サイアロンセラミックス蛍光体は、その組成範囲が０≦ｘ≦０．５であることを特徴とする請求項１４に記載の照明装置。
16. 前記発光素子は、発光ダイオード素子であることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の照明装置。
    
    

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