JP2005294646A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 演色性に優れた白色光を発光できる発光装置を提供する。
【解決手段】 発光装置１は、紫外光Ｌ_UVを出射するＬＥＤ１０と、紫外光Ｌ_UVを白色光Ｌ_Wに変換する蛍光板２とを備えている。蛍光板２は、第１の蛍光部２１と蛍光膜２２とを有している。第１の蛍光部２１は、Ｉ及びＡｇを含む塊状のＺｎＳ結晶からなる。蛍光膜２２は、Ｙ₂Ｏ₂ＳにＥｕを含む第１の蛍光材料と、ＺｎＳにＣｕを含む第２の蛍光材料とを含んでおり、第１の蛍光部２１の光入射面２１ａ上に形成される。この構成によって、第１の蛍光部２１が紫外光Ｌ_UVを受けて比較的広帯域にわたるスペクトルを有する青色光Ｌ_Bを発光し、蛍光膜２２が紫外光Ｌ_UVを受けて比較的広帯域にわたるスペクトルを有する緑色光Ｌ_G及び赤色光Ｌ_Rを発光するので、比較的平坦なスペクトルを有する演色性のよい白色光Ｌ_Wが得られる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光装置に関するものである。

近年、照明用の光源として白色ＬＥＤが注目されている。白色ＬＥＤは、従来の白色光源と比較して消費電力が低い、寿命が長いなどといった長所を有しており、その実用化が切望されている。

従来より提案されてきた白色ＬＥＤには、青色ＬＥＤとＺｎＳＳｅ固体蛍光体とを備え、青色ＬＥＤからの青色光の一部を固体蛍光体において黄色光に変換することにより、白色光を実現するものがある（例えば特許文献１）。
特開２００３−３４７５８８号公報

しかしながら、蛍光体から発する蛍光（黄色光）は比較的広いスペクトルを有しているが、青色ＬＥＤからの光（青色光）のスペクトルは比較的狭くなる。従って、この従来の白色ＬＥＤでは、白色光に含まれる青色光付近の波長の光（緑色光など）の成分が少なくなり、照明用光源としての演色性が充分ではないという問題がある。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、演色性に優れた光を発光できる発光装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による発光装置は、３Ｂ族または７Ｂ族に属する元素のうち少なくとも一種類の第１の元素、並びに１Ｂ族に属する元素のうち少なくとも一種類の第２の元素を塊状のＺｎＳ結晶に含み、光入射面及び光出射面を有する第１の蛍光部と、第１の蛍光部の光入射面に紫外光を含む光を照射する光源と、第１の蛍光部の光入射面及び光出射面のうち少なくとも一方の面上に設けられ、光源からの紫外光を含む光、及び第１の蛍光部からの蛍光のうち少なくとも一方の光によって励起される第２の蛍光部とを備えることを特徴とする。

上記発光装置では、第１の蛍光部が、３Ｂ族または７Ｂ族に属する元素と１Ｂ族に属する元素とを含む塊状のＺｎＳ結晶を有している。このような第１の蛍光部は、紫外光を受けると、半導体発光素子等の光と比較してより広い帯域にわたるスペクトルを有する青色または緑色の蛍光を発光する。また、第２の蛍光部において発光される蛍光も、半導体発光素子等の光と比較してより広い帯域にわたるスペクトルを有する。従って、第１の蛍光部からの蛍光と、第２の蛍光部からの蛍光とを合成することにより、比較的平坦なスペクトルを有する演色性のよい光を実現できる。

また、発光装置は、第１の蛍光部において、第１の元素の濃度の合計が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であり、第２の元素の濃度の合計が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることを特徴としてもよい。これによって、演色性のよい光を合成するのに充分な光量の蛍光を第１の蛍光部が発光することができる。

また、発光装置は、第２の蛍光部が蛍光膜を含むことを特徴としてもよい。これによって、演色性のよい光を好適に実現できるとともに、第２の蛍光部において発生した熱を塊状の第１の蛍光部を介して効率よく放熱することができる

また、発光装置は、第１の蛍光部が第２の元素としてＡｇを含み、第２の蛍光部が、第１の元素、並びにＣｕ及びＡｕのうち少なくとも一方の元素を含む塊状のＺｎＳＳｅ結晶からなり第１の蛍光部の光出射面上に設けられた固体蛍光部を含むことを特徴としてもよい。第１の蛍光部は、Ａｇを含むことによって青色光を発光する。また、固体蛍光部は、第１の蛍光部からの青色光を受けると、半導体発光素子等の光と比較してより広い帯域にわたるスペクトルを有する黄色の蛍光を発光する。従って、この発光装置によれば、第１の蛍光部からの蛍光と固体蛍光部からの蛍光とによって、演色性のよい白色光を好適に実現できる。

また、発光装置は、第２の蛍光部が、第１の元素、並びにＣｕ及びＡｕのうち少なくとも一方の元素を含む塊状のＺｎＳ結晶からなる固体蛍光部をさらに含むことを特徴としてもよい。この固体蛍光部は、光源からの紫外光を受けると、半導体発光素子等の光と比較してより広い帯域にわたるスペクトルを有する緑色の蛍光を発する。従って、この発光装置によれば、固体蛍光部からの蛍光と、第１の蛍光部からの蛍光と、蛍光膜または／及びＺｎＳＳｅ固体蛍光部からの蛍光とによって、演色性のよい白色光を好適に実現できる。

また、発光装置は、固体蛍光部において、第１の元素の濃度の合計が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であり、Ｃｕ及びＡｕの濃度の合計が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることを特徴としてもよい。これによって、演色性のよい白色光を合成するのに充分な光量の蛍光を固体蛍光部が発光することができる。

また、発光装置は、光源が、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（ｘ≧０，ｙ≧０）からなる発光層を有する半導体発光素子であることを特徴としてもよい。これによって、信頼性が高く、低消費電力で且つ小型の発光装置を提供することができる。

また、発光装置は、第１の蛍光部において、塊状のＺｎＳ結晶がハロゲン輸送法によって形成されたことを特徴としてもよい。これによって、第１の元素を含む塊状のＺｎＳ結晶を容易に生産することができる。

本発明による発光装置によれば、演色性に優れた光を発光できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による発光素子の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明による発光装置の第１実施形態に係る構成を示す側面断面図である。図１を参照すると、本実施形態の発光装置１は、蛍光板２、反射壁５、リード端子７ａ及び７ｂ、光拡散部８、チップ台９、並びにＬＥＤ１０を備えている。

蛍光板２は、蛍光体が板状に成形されてなり、チップ台９の主面９ａ上に載置されたＬＥＤ１０に対向する光入射面２ａ、及び光入射面２ａに対してＬＥＤ１０とは反対側に位置する光出射面２ｂを有する。蛍光板２は、後述するＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVを光入射面２ａに受けると、白色の蛍光Ｌ_Wを光出射面２ｂから発する。

反射壁５は、ＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVを蛍光板２の光入射面２ａに向けて反射するための部材である。反射壁５は、蛍光板２とチップ台９との間に挟まれており、ＬＥＤ１０の周囲を覆うように設けられた斜面５ａを有している。反射壁５は、斜面５ａにおいて紫外光Ｌ_UVを反射する。

光拡散部８は、蛍光板２、反射壁５、及びチップ台９に囲まれた空間を満たすように透明樹脂が充填されてなる。また、光拡散部８では、ＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVを拡散する拡散剤を透明樹脂内に分散して含んでいる。光拡散部８は、ＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVを拡散して蛍光板２に提供する。

ＬＥＤ１０は、紫外光Ｌ_UVを光出射面１０ａから蛍光板２の光入射面２ａに照射する光源である。本実施形態において、ＬＥＤ１０は、窒化物系半導体発光素子であり、紫外光Ｌ_UVを発生する発光層１０ｂを有している。具体的には、発光層１０ｂは、ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層、及びｎ型クラッド層とｐ型クラッド層との間に挟まれた活性層を含む。これらｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層、及び活性層は、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（ｘ≧０，ｙ≧０）からなることが好ましい。

ＬＥＤ１０のカソードは、ワイヤ６ａを介してリード端子７ａに電気的に接続されている。また、ＬＥＤ１０のアノードは、ワイヤ６ｂを介してリード端子７ｂに電気的に接続されている。リード端子７ａ及び７ｂは、チップ台９上においてＬＥＤ１０の近傍から発光装置１の外部へ向けて延びている。リード端子７ａと７ｂとの間には、発光装置１の外部から駆動電流が供給される。ＬＥＤ１０では、この駆動電流が発光層１０ｂを流れることにより、発光層１０ｂにおいて波長３４０ｎｍ〜４００ｎｍ（好ましくは３４０ｎｍ〜３８０ｎｍ）の紫外光Ｌ_UVを発生する。

ここで、図２は、図１に示した蛍光板２の構成を示す側面断面図である。図２を参照すると、蛍光板２は、第１の蛍光部２１と、蛍光膜２２とを有している。

第１の蛍光部２１は、塊状のＺｎＳ結晶が板状に成形されてなり、光入射面２１ａ及び光出射面２１ｂを有している。塊状のＺｎＳ結晶の内部には、３Ｂ族または７Ｂ族に属する元素、例えばＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，及びＩのうち少なくとも一種類の元素（第１の元素）が含まれている。また、塊状のＺｎＳ結晶の内部には、１Ｂ族に属する元素であるＡｇ，Ｃｕ，及びＡｕのうち少なくとも一種類の元素（第２の元素）が含まれている。本実施形態では、第１の元素としてＩが、第２の元素としてＡｇが、それぞれ含まれている。第１の蛍光部２１は、光入射面２１ａにＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVを受け、この紫外光Ｌ_UVによって励起される。そして、塊状のＺｎＳ結晶内部にＩ及びＡｇが含まれていることにより、例えば４４５ｎｍ近辺の波長範囲に中心波長を有する青色の蛍光（青色光Ｌ_B）を発光する。第１の蛍光部２１は、青色光Ｌ_Bを光出射面２１ｂから出射する。

なお、第１の蛍光部２１における、第１の元素の濃度の合計（本実施形態ではＩ濃度）は１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましく、第２の元素の濃度の合計（本実施形態ではＡｇ濃度）は１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。

蛍光膜２２は、本実施形態における第２の蛍光部である。蛍光膜２２は、第１の蛍光部２１の光入射面２１ａ及び光出射面２１ｂのうち少なくとも一方の面上に設けられる。図２に示す蛍光板２では、蛍光膜２２は、第１の蛍光部２１の光入射面２１ａ上に設けられている。蛍光膜２２は、蛍光材料を第１の蛍光部２１上に成膜することにより形成されていてもよく、また、蛍光材料を第１の蛍光部２１上に塗布することにより形成されていてもよい。また、蛍光膜２２は、互いに異なる複数層の蛍光膜によって構成されていてもよい。

蛍光膜２２は、ＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UV及び第１の蛍光部２１からの青色光Ｌ_Bのうち少なくとも一方の光によって励起される。蛍光膜２２は、第１の蛍光部２１からの蛍光と合成されることにより白色光となるような波長の蛍光を発光する。本実施形態では、第１の蛍光部２１が青色光Ｌ_Bを発光するので、蛍光膜２２は黄色光もしくは合成して黄色光となる複数色の光を発光する。例えば、蛍光膜２２は、Ｙ₂Ｏ₂ＳにＥｕを含む第１の蛍光材料と、ＺｎＳにＣｕを含む第２の蛍光材料とを含むとよい。この場合、第１の蛍光材料は紫外光Ｌ_UVを照射されることによって例えば６３０ｎｍ近辺の波長範囲に中心波長を有する赤色の蛍光（赤色光Ｌ_R）を発光し、第２の蛍光材料は紫外光Ｌ_UVを照射されることによって例えば５２０ｎｍ近辺の波長範囲に中心波長を有する緑色の蛍光（緑色光Ｌ_G）を発光する。

なお、第１及び第２の蛍光材料は、同一の蛍光膜に含まれていても良いし、それぞれ異なる蛍光膜に含まれていても良い。また、蛍光膜２２に含まれる蛍光材料は、赤色光Ｌ_R及び緑色光Ｌ_Gを発光するものであれば上記材料に限られるものではない。

以上のように、本実施形態の蛍光板２が青色光Ｌ_B、緑色光Ｌ_G、及び赤色光Ｌ_Rを発光するので、これらの光が合成されて白色光Ｌ_Wが光出射面２ｂから出射される。なお、本実施形態では、蛍光膜２２を第１の蛍光部２１の光入射面２１ａ上に形成されているとしたが、蛍光膜２２は第１の蛍光部２１の光出射面２１ｂ上に形成されていてもよい。

ここで、図２に示した蛍光板２の製造方法の一例を説明する。まず、ハロゲン輸送法の一種であるヨウ素輸送法により、塊状のＺｎＳ結晶を形成する。すなわち、石英ガラス製の封管中に、７Ｂ族に属する元素（本実施形態ではヨウ素Ｉ）とＺｎＳとを充填する。このとき、７Ｂ族に属する元素の密度を例えば５ｍｇ／ｃｍ³程度とするとよい。次に、封管中においてＺｎＳを配置した箇所を比較的高温（９００℃程度）に加熱し、ＺｎＳが配置されていない封管の一端を比較的低温（８５０℃程度）に加熱する。これにより、比較的高温に加熱されたヨウ素ＩとＺｎＳとが反応し、反応ガス（ＺｎＩ₂及びＳ₂）が生成される。反応ガスは、比較的低温である箇所に移動した後、再結晶化する。こうして、ヨウ素Ｉを含む塊状のＺｎＳ結晶が容易に得られる。

続いて、Ｉを含む塊状のＺｎＳ結晶を任意の厚さ（例えば０．５ｍｍ）にスライスする。そして、得られた板状のＺｎＳ結晶を１Ｂ族に属する元素（本実施形態ではＡｇ）とともに石英ガラス管中に真空封止して、アンプルを作成する。このアンプルを９００℃程度の温度に１００時間程度保持することによって、ＡｇがＺｎＳ結晶中に拡散され、第１の蛍光部２１が完成する。

また、蛍光膜２２は、例えば次の沈降法によって好適に製造される。すなわち、硫酸カリウムのような電解質水溶液中に第１の蛍光部２１を配置し、そこに上記第１及び第２の蛍光材料とケイ酸カリウム水溶液との混合液を注入する。その後、所定時間放置することによって第１の蛍光部２１表面に第１及び第２の蛍光材料が塗布され、蛍光膜２２が形成される。

上述した本実施形態による発光装置１は、以下の効果を有する。すなわち、発光装置１では、第１の蛍光部２１が、３Ｂ族または７Ｂ族に属する元素（ヨウ素Ｉ）と１Ｂ族に属する元素（Ａｇ）とを含む塊状のＺｎＳ結晶を有している。このような第１の蛍光部２１は、ＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVを受けると、比較的広帯域にわたるスペクトルを有する青色の蛍光（青色光Ｌ_B）を発光する。また、蛍光膜２２において発光される蛍光（緑色光Ｌ_G）も、比較的広帯域にわたるスペクトルを有する。従って、第１の蛍光部２１からの蛍光（青色光Ｌ_B）と、蛍光膜２２（第２の蛍光部）からの蛍光（緑色光Ｌ_G及び赤色光Ｌ_R）とを合成することにより、比較的平坦なスペクトルを有する演色性のよい光（白色光Ｌ_W）を実現できる。

また、本実施形態のように、第１の蛍光部２１に照射される光（励起光）は、波長３４０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外光であることが好ましい。３４０ｎｍよりも短波長であると、蛍光効率が低下して熱に変換されるエネルギー比率が高まってしまう。また、４００ｎｍよりも長波長であると、ＺｎＳ結晶は励起光を充分に吸収できず、蛍光量が急激に低下することとなる。従って、第１の蛍光部２１に紫外光Ｌ_UVが照射されることにより、過剰な熱を発生することなく蛍光（青色光Ｌ_B）を充分に発光することができる。

また、本実施形態のように、第１の蛍光部２１における、第１の元素の濃度の合計（本実施形態ではＩの濃度）、及び第２の元素の濃度の合計（本実施形態ではＡｇの濃度）は、それぞれ１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。これによって、演色性のよい白色光Ｌ_Wを合成するのに充分な光量の青色光Ｌ_Bを第１の蛍光部２１が発光することができる。

また、本実施形態のように、第２の蛍光部は、紫外光Ｌ_UVにより励起され、赤色光Ｌ_R及び緑色光Ｌ_Gを発光する蛍光膜２２を含むことが好ましい。これによって、演色性のよい白色光Ｌ_Wを好適に実現できるとともに、蛍光膜２２において発生した熱を塊状の第１の蛍光部２１を介して効率よく放熱することができる。なお、蛍光膜２２は、本実施形態のように第１の蛍光部２１の光入射面２１ａ上に形成されていることが好ましい。これにより、蛍光膜２２を通過した紫外光Ｌ_UVを、第１の蛍光部２１の厚さを調整することによって第１の蛍光部２１において全て吸収させることが容易にできるので、蛍光板２における紫外光変換効率を高めることができる。

また、本実施形態のように、蛍光板２に紫外光Ｌ_UVを照射する光源は、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（ｘ≧０，ｙ≧０）からなる発光層を有する半導体発光素子（ＬＥＤ１０）であることが好ましい。これによって、信頼性が高く、低消費電力で且つ小型の発光装置を提供することができる。

また、本実施形態のように、第１の蛍光部２１における塊状のＺｎＳ結晶は、ハロゲン輸送法によって形成されることが好ましい。これによって、第１の元素（ヨウ素Ｉ）を含む塊状のＺｎＳ結晶を容易に生産することができる。

（変形例）
以下、第１実施形態による発光装置の変形例として、図２に示した構成とは異なる構成の蛍光板について説明する。

図３（ａ）〜（ｄ）は、上記実施形態の蛍光板２の変形例として、蛍光板２ｃ〜２ｆの構成をそれぞれ示す側面断面図である。まず、図３（ａ）を参照すると、蛍光板２ｃは、第１の蛍光部２１と、蛍光膜２３及び２４とを有している。蛍光膜２３及び２４は、本変形例において第２の蛍光部を構成している。なお、第１の蛍光部２１の構成は、図２に示した上記実施形態の第１の蛍光部２１の構成と同様なので、詳細な説明を省略する。

蛍光膜２３は、第１の蛍光部２１の光入射面２１ａ上に形成されている。蛍光膜２３は、例えばＹ₂Ｏ₂ＳにＥｕを含む蛍光材料を含んでおり、紫外光Ｌ_UVを照射されることによって赤色の蛍光（赤色光Ｌ_R）を発光する。また、蛍光膜２４は、第１の蛍光部２１の光出射面２１ｂ上に形成されている。蛍光膜２４は、例えばＹＡＧ結晶中にＣｅを含む蛍光材料を含んでおり、第１の蛍光部２１からの第１の蛍光（青色光Ｌ_B）を照射されることによって緑色の蛍光（緑色光Ｌ_G）を発光する。

このように、第２の蛍光部は、第１の蛍光部２１の光入射面２１ａと光出射面２１ｂとの双方の面上に形成された蛍光膜を含んで構成されていてもよい。また、本変形例の蛍光膜２４のように、第１の蛍光部２１の光出射面２１ｂ上に形成された第２の蛍光部は、第１の蛍光部２１からの第１の蛍光（青色光Ｌ_B）によって励起されてもよい。こうして、第１の蛍光部２１からの第１の蛍光（青色光Ｌ_B）と、蛍光膜２３及び２４からの第２の蛍光（赤色光Ｌ_R及び緑色光Ｌ_G）とが合成されて、白色光Ｌ_Wが光出射面２ｂから出射される。なお、本変形例では、第１の蛍光部２１は、蛍光膜２３を通過した紫外光Ｌ_UVをほぼ全て吸収可能な程度に厚く形成されていることが好ましい。また、蛍光膜２３及び２４に含まれる蛍光材料は、赤色光Ｌ_R及び緑色光Ｌ_Gを発光するものであれば上記材料に限られるものではない。

次に、図３（ｂ）を参照すると、蛍光板２ｄは、第１の蛍光部２１と、蛍光膜２５とを有している。蛍光膜２５は、第２の蛍光部を構成している。なお、第１の蛍光部２１の構成は、図２に示した上記実施形態の第１の蛍光部２１の構成と同様である。

蛍光膜２５は、第１の蛍光部２１の光出射面２１ｂ上に形成されている。蛍光膜２５は、例えばＺｎＳＳｅにＣｕを含む蛍光材料を含んでおり、第１の蛍光部２１からの第１の蛍光（青色光Ｌ_B）を照射されることによって赤色の蛍光（赤色光Ｌ_R）を発光する。さらに、蛍光膜２５は、例えばＹＡＧ結晶中にＣｅを含む蛍光材料を含んでおり、第１の蛍光（青色光Ｌ_B）を照射されることによって緑色の蛍光（緑色光Ｌ_G）を発光する。

このように、第２の蛍光部は、第１の蛍光部２１の光出射面２１ｂ上に形成された蛍光膜２５を含んで構成されていてもよい。また、第２の蛍光部は、第１の蛍光部２１からの蛍光（青色光Ｌ_B）によって励起され、赤色光Ｌ_R及び緑色光Ｌ_Gを発光してもよい。こうして、第１の蛍光部２１からの青色光Ｌ_Bと、第２の蛍光部（蛍光膜２５）からの赤色光Ｌ_R及び緑色光Ｌ_Gとが合成されて、白色光Ｌ_Wが光出射面２ｂから出射される。なお、本変形例においても、第１の蛍光部２１は、ＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVをほぼ全て吸収可能な程度に厚く形成されていることが好ましい。

次に、図３（ｃ）を参照すると、蛍光板２ｅは、第１の蛍光部２６と、蛍光膜２７及び２８とを有している。蛍光膜２７及び２８は、本変形例において第２の蛍光部を構成している。

第１の蛍光部２６は、塊状のＺｎＳ結晶が板状に成形されてなり、光入射面２６ａ及び光出射面２６ｂを有している。塊状のＺｎＳ結晶の内部には、３Ｂ族または７Ｂ族に属する元素のうちヨウ素Ｉが含まれている。さらに、塊状のＺｎＳ結晶の内部には、１Ｂ族に属する元素のうちＣｕが含まれている。第１の蛍光部２１は、光入射面２６ａにＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVを受け、この紫外光Ｌ_UVによって励起される。そして、第１の蛍光部２６は、塊状のＺｎＳ結晶内部にＩ及びＣｕを含んでいることにより、緑色の蛍光（緑色光Ｌ_G）を発光する。第１の蛍光部２１は、緑色光Ｌ_Gを光出射面２６ｂから出射する。なお、第１の蛍光部２６は、１Ｂ族に属する元素としてＡｕをＺｎＳ結晶内部に含むことによっても、紫外光Ｌ_UVを吸収して緑色の蛍光（緑色光Ｌ_G）を発光することができる。

蛍光膜２７は、第１の蛍光部２６の光入射面２６ａ上に形成されている。蛍光膜２７は、例えばＺｎＳにＡｇを含む蛍光材料、或いは（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂にＥｕを含む蛍光材料を含んでおり、紫外光Ｌ_UVを照射されることによって青色の蛍光（青色光Ｌ_B）を発光する。また、蛍光膜２８は、第１の蛍光部２６の光出射面２６ｂ上に形成されている。蛍光膜２８は、例えば固体状のＺｎＳＳｅ内部にＣｕを含む蛍光材料を含んでおり、蛍光膜２７からの青色光Ｌ_B）を照射されることによって赤色の蛍光（赤色光Ｌ_R）を発光する。

本変形例のように、第１の蛍光部２６は、塊状のＺｎＳ結晶内部にＣｕ及びＡｕのうち少なくとも一方を含んでいてもよい。これにより、第１の蛍光部２６は、比較的広帯域にわたるスペクトルを有する緑色光Ｌ_Gを発光することができる。また、このとき、第２の蛍光部は、紫外光Ｌ_UVによって励起されて青色光Ｌ_Bを発光する蛍光膜２７、及び紫外光Ｌ_UVまたは青色光Ｌ_Bによって励起されて赤色光Ｌ_Rを発光する蛍光膜２８を有することが好ましい。こうして、第１の蛍光部２６からの蛍光（緑色光Ｌ_G）と、蛍光膜２７及び２８からの蛍光（青色光Ｌ_B及び赤色光Ｌ_R）とが合成されて、演色性のよい白色光Ｌ_Wが光出射面２ｂから出射される。なお、本変形例においても、第１の蛍光部２６は、蛍光膜２７を通過した紫外光Ｌ_UVをほぼ全て吸収可能な程度に厚く形成されていることが好ましい。また、蛍光膜２７及び２８に含まれる蛍光材料は、青色光Ｌ_B及び赤色光Ｌ_Rを発光するものであれば上記材料に限られるものではない。

次に、図３（ｄ）を参照すると、蛍光板２ｆは、第１の蛍光部２６と、蛍光膜２９とを有している。蛍光膜２９は、第２の蛍光部を構成している。なお、第１の蛍光部２６の構成は、図３（ｃ）に示した第１の蛍光部２６の構成と同様である。

蛍光膜２９は、第１の蛍光部２６の光入射面２６ａ上に形成されている。蛍光膜２９は、例えばＹ₂Ｏ₂ＳにＥｕを含む蛍光材料、或いはＬａ₂Ｏ₂ＳにＥｕを含む蛍光材料を含んでおり、ＬＥＤ１０から紫外光Ｌ_UVを照射されることによって赤色の蛍光（赤色光Ｌ_R）を発光する。また、蛍光膜２９は、例えばＺｎＳにＡｇを含む蛍光材料、或いは（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂にＥｕを含む蛍光材料を含んでおり、紫外光Ｌ_UVを照射されることによって青色の蛍光（青色光Ｌ_B）を発光する。

このように、第１の蛍光部が緑色光Ｌ_Gを発光する場合、第２の蛍光部は、紫外光Ｌ_UVによって励起され、赤色光Ｌ_R及び青色光Ｌ_Bを発光してもよい。こうして、第１の蛍光部２６からの蛍光（緑色光Ｌ_G）と、第２の蛍光部（蛍光膜２９）からの蛍光（赤色光Ｌ_R及び青色光Ｌ_B）とが合成されて、白色光Ｌ_Wが光出射面２ｂから出射される。なお、本変形例においても、第１の蛍光部２６は、蛍光膜２９を通過した紫外光Ｌ_UVをほぼ全て吸収可能な程度に厚く形成されていることが好ましい。また、蛍光膜２９に含まれる蛍光材料は、青色光Ｌ_B及び赤色光Ｌ_Rを発光するものであれば上記材料に限られるものではない。

（第２の実施の形態）
次に、本発明による発光装置の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態における蛍光板以外の構成については、前述した第１実施形態の構成と同様なので詳細な説明を省略する。

図４は、本実施形態の蛍光板３の構成を示す側面断面図である。図４を参照すると、蛍光板３は、第１の蛍光部３１と、固体蛍光部３２とを有している。固体蛍光部３２は、本実施形態における第２の蛍光部を構成している。なお、第１の蛍光部３１の構成は、図２に示した第１実施形態の第１の蛍光部２１の構成と同様である。

固体蛍光部３２は、第１の蛍光部３１の光出射面３１ｂ上に設けられている。固体蛍光部３２は、塊状のＺｎＳＳｅ結晶が板状に成形されてなり、第１の蛍光部３１の光出射面３１ｂに対向する光入射面３２ａ、及び光入射面３２ａに対して第１の蛍光部３１とは反対側に位置する光出射面３２ｂを有している。塊状のＺｎＳＳｅ結晶の内部には、３Ｂ族または７Ｂ族に属する元素、例えばＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，及びＩのうち少なくとも一種類の元素（第１の元素）が拡散されている。さらに、塊状のＺｎＳＳｅ結晶の内部には、Ｃｕ及びＡｕのうち少なくとも一種類の元素が含まれている。本実施形態では、ＺｎＳＳｅ結晶の内部にＩ及びＣｕが含まれている。固体蛍光部３２は、光入射面３２ａに第１の蛍光部３１からの青色光Ｌ_Bを受け、この青色光Ｌ_Bによって励起される。そして、固体蛍光部３２は、塊状のＺｎＳＳｅ結晶内部にＩ及びＣｕを含んでいることにより、例えば５６０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長範囲に中心波長を有する黄色の蛍光（黄色光Ｌ_Y）を発光する。固体蛍光部３２は、黄色光Ｌ_Yを光出射面３２ｂから出射する。

なお、上記した構成の固体蛍光部３２は、第１実施形態の第１の蛍光部２１の製造方法においてＺｎＳをＺｎＳＳｅに置き換えることによって好適に製造される。また、固体蛍光部３２における、第１の元素の濃度の合計（本実施形態ではＩ濃度）は、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。また、Ｃｕ及びＡｕの濃度の合計（本実施形態ではＣｕ濃度）は、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。

このように、第２の蛍光部は、第１の蛍光部３１の光出射面３１ｂ上に設けられ、第１の蛍光部３１からの青色光Ｌ_Bによって励起される固体蛍光部３２を含んで構成されていてもよい。こうして、第１の蛍光部３１からの蛍光（青色光Ｌ_B）と、固体蛍光部３２からの蛍光（黄色光Ｌ_Y）とが合成されて、白色光Ｌ_Wが光出射面３ｂから出射される。なお、本変形例においても、第１の蛍光部３１は、ＬＥＤ１０から光入射面３１ａに受ける紫外光Ｌ_UVをほぼ全て吸収可能な程度に厚く形成されていることが好ましい。

本実施形態による発光素子は、次の効果を有する。すなわち、固体蛍光部３２は、第１の蛍光部３１からの蛍光（青色光Ｌ_B）を受けると、比較的広帯域にわたるスペクトルを有する黄色の蛍光（黄色光Ｌ_Y）を発光する。従って、本実施形態の発光装置によれば、第１の蛍光部３１からの蛍光（青色光Ｌ_B）と固体蛍光部３２からの蛍光（黄色光Ｌ_Y）とによって、平坦なスペクトルを有する演色性のよい白色光Ｌ_Wを好適に実現できる。

また、本実施形態のように、固体蛍光部３２における、第１の元素の濃度の合計（本実施形態ではＩの濃度）は、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。また、Ｃｕ及びＡｕの濃度の合計（本実施形態ではＣｕの濃度）は、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。これによって、白色光Ｌ_Wを合成するのに充分な光量の蛍光（黄色光Ｌ_Y）を固体蛍光部３２が発光することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明による発光装置の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態における蛍光板以外の構成については、前述した第１実施形態の構成と同様なので詳細な説明を省略する。

図５（ａ）は、本実施形態の蛍光板４の構成を示す側面断面図である。図５（ａ）を参照すると、蛍光板４は、第１の蛍光部４１、固体蛍光部４２、及び蛍光膜４３ａを有している。このうち、固体蛍光部４２及び蛍光膜４３ａは、本実施形態における第２の蛍光部を構成している。なお、第１の蛍光部４１の構成は、図２に示した第１実施形態の第１の蛍光部２１の構成と同様である。

固体蛍光部４２は、第１の蛍光部４１の光出射面４１ｂ上に設けられている。固体蛍光部４２は、塊状のＺｎＳ結晶が板状に成形されてなり、第１の蛍光部４１の光出射面４１ｂに対向する光入射面４２ａ、及び光入射面４２ａに対して第１の蛍光部４１とは反対側に位置する光出射面４２ｂを有している。塊状のＺｎＳ結晶の内部には、３Ｂ族または７Ｂ族に属する元素、例えばＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，及びＩのうち少なくとも一種類の元素（第１の元素）が含まれている。また、塊状のＺｎＳ結晶の内部には、Ｃｕ及びＡｕのうち少なくとも一方の元素が含まれている。本実施形態では、ＺｎＳ結晶の内部にＩ及びＣｕが含まれている。固体蛍光部４２は、光入射面４２ａにＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVを受け、この紫外光Ｌ_UVによって励起される。そして、固体蛍光部４２は、塊状のＺｎＳ結晶内部にＩ及びＣｕを含んでいることにより、緑色の蛍光（緑色光Ｌ_G）を発光する。固体蛍光部４２は、緑色光Ｌ_Gを光出射面４２ｂから出射する。

なお、固体蛍光部４２における、第１の元素の濃度の合計（本実施形態ではＩ濃度）は、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。また、Ｃｕ及びＡｕの濃度の合計（本実施形態ではＣｕ濃度）は、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。

蛍光膜４３ａは、第１の蛍光部４１の光入射面４１ａ上に形成されている。蛍光膜４３ａは、例えばＹ₂Ｏ₂ＳにＥｕを含む蛍光材料、或いはＬａ₂Ｏ₂ＳにＥｕを含む蛍光材料を含んでおり、紫外光Ｌ_UVを照射されることによって赤色の蛍光（赤色光Ｌ_R）を発光する。

本実施形態のように、第２の蛍光部は、第１の蛍光部４１の光出射面４１ｂ上に設けれた固体蛍光部４２と、第１の蛍光部４１の光入射面４１ａ上に形成された蛍光膜４３とを含んで構成されてもよい。また、本実施形態において、固体蛍光部４２は、第１の蛍光部４１の光入射面４１ａ上に設けられてもよい。本実施形態の蛍光板４では、第１の蛍光部４１からの蛍光（青色光Ｌ_B）と、固体蛍光部４２からの蛍光（緑色光Ｌ_G）と、蛍光膜４３からの蛍光（赤色光Ｌ_R）とが合成されて、白色光Ｌ_Wが光出射面４ｂから出射される。なお、蛍光膜４３に含まれる蛍光材料は、赤色光Ｌ_Rを発光するものであれば上記材料に限られるものではない。

本実施形態による発光素子は、次の効果を有する。すなわち、固体蛍光部４２は、ＬＥＤ１０からの紫外光Ｌ_UVを受けると、比較的広帯域にわたるスペクトルを有する緑色の蛍光（緑色光Ｌ_G）を発光する。従って、本実施形態の発光装置によれば、第１の蛍光部４１からの蛍光（青色光Ｌ_B）と、固体蛍光部４２及び蛍光膜４３からの蛍光（緑色光Ｌ_G及び赤色光Ｌ_R）とによって、比較的平坦なスペクトルを有する演色性のよい白色光Ｌ_Wを好適に実現できる。

また、本実施形態のように、固体蛍光部４２における、第１の元素の濃度の合計（本実施形態ではＩの濃度）は、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。また、Ｃｕ及びＡｕの濃度の合計（本実施形態ではＣｕの濃度）は、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることが好ましい。これによって、白色光Ｌ_Wを合成するのに充分な光量の蛍光（緑色光Ｌ_G）を固体蛍光部４２が発光することができる。

（変形例）
以下、第３実施形態による発光装置の変形例として、図５（ａ）に示した構成とは異なる構成の蛍光板について説明する。

図５（ｂ）〜（ｄ）は、上記実施形態の蛍光板４の変形例として、蛍光板４ｃ〜４ｅの構成をそれぞれ示す側面断面図である。図５（ｂ）に示す蛍光板４ｃでは、蛍光膜４３ｂが、第１の蛍光部４１の光出射面４１ｂと固体蛍光部４２の光入射面４２ａとの間に挟まれた位置に形成されている。また、図５（ｃ）に示す蛍光板４ｄでは、蛍光膜４３ｃが、固体蛍光部４２の光出射面４２ｂ上に形成されている。なお、これらの蛍光膜４３ｂ及び４３ｃに含まれる蛍光材料は、上記実施形態の蛍光膜４３ａと同様である。このように、第１の蛍光部４１、固体蛍光部４２、及び蛍光膜４３ａ（４３ｂ，４３ｃ）の相互の位置関係は、様々に設定されることができる。特に、蛍光膜４３ｂが、第１の蛍光部４１と固体蛍光部４２との間に形成されることによって（図５（ｂ）参照）、蛍光膜４３ｂにおいて発生する熱を塊状の第１の蛍光部４１及び固体蛍光部４２を介して効率よく放熱することができる。

また、図５（ｄ）に示す蛍光板４ｅは、固体蛍光部４２の光出射面４２ｂ上に形成された蛍光膜４４を有している。蛍光膜４４は、例えばＺｎＳＳｅにＣｕまたは／及びＡｕを含む蛍光材料を含んでおり、第１の蛍光部４１からの青色光Ｌ_Bを照射されることによって赤色の蛍光（赤色光Ｌ_R）を発光する。なお、蛍光膜４４に含まれる蛍光材料は、赤色光Ｌ_Rを発光するものであれば上記材料に限られるものではない。

次に、上述した第１実施形態に関する実施例について説明する。本実施例では、図３（ｄ）に示す蛍光板２ｆを有する発光装置１を作成した。まず、ハロゲン輸送法によりＩが拡散された塊状のＺｎＳ結晶を形成した。そして、この塊状ＺｎＳ結晶をＺｎ，Ｃｕ雰囲気中で９００℃に加熱し、ＺｎＳ結晶内部にＣｕを拡散させた。続いて、塊状ＺｎＳ結晶を厚さ５００μｍにスライスし、板状の第１の蛍光部２６を形成した。続いて、第１の蛍光部２６の一方の面上に、Ｌａ₂Ｏ₂ＳにＥｕを含む蛍光材料と、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂にＥｕを含む蛍光材料とを含む蛍光膜２９を沈降法により塗布した。こうして、蛍光板２ｆを作成した。

他方、ＬＥＤ１０として、ＧａＮ基板上に形成されたＩｎＧａＮ活性層を有する発光波長３８０ｎｍ，１ｍｍ角のＬＥＤチップを作成した。このＬＥＤ１０をＡｇペーストを用いてＡｌ製のチップ台９にボンディングし、更にＡｕ製のワイヤ６ａ及び６ｂによって、ＬＥＤ１０とリード端子７ａ及び７ｂとの間にワイヤボンディングを施した。続いて、光拡散部８となる透明樹脂でＬＥＤ１０を覆い、その上に蛍光板２ｆを蛍光膜２９がＬＥＤ１０と対向するように貼り付け、発光装置１を完成させた。この発光装置１に通電したところ、それぞれ青色光Ｌ_B、緑色光Ｌ_G、及び赤色光Ｌ_Rに相当する、波長４４７ｎｍ、５２３ｎｍ、及び６２６ｎｍを中心波長とする光からなる演色性のよい白色光Ｌ_Wが得られた。

次に、上述した第２実施形態に関する実施例について説明する。本実施例では、図４に示す蛍光板３を有する発光装置を作成した。まず、上記実施例１と同様の方法により、第１の蛍光部３１を形成した。続いて、ハロゲン輸送法によりＩが拡散された塊状のＺｎＳＳｅ結晶を形成し、この塊状ＺｎＳＳｅ結晶をＺｎ，Ｃｕ雰囲気中で９００℃に加熱し、ＺｎＳＳｅ結晶内部にＣｕを拡散させた。続いて、塊状ＺｎＳＳｅ結晶を厚さ５００μｍにスライスすることにより、固体蛍光部３２を形成した。そして、第１の蛍光部３１と固体蛍光部３２とを互いに張り合わせて、蛍光板３とした。

続いて、上記実施例１と同様にして、ＬＥＤ１０をチップ台９上に実装し、ＬＥＤ１０を光拡散部８で覆った。そして、その上に蛍光板３を第１の蛍光部３１がＬＥＤ１０と対向するように貼り付け、発光装置を完成させた。この発光装置に通電したところ、それぞれ青色光Ｌ_B及び黄色光Ｌ_Yに相当する、波長４５６ｎｍ及び５７５ｎｍに中心波長を有する光からなる演色性のよい白色光Ｌ_Wが得られた。

次に、上述した第３実施形態に関する実施例について説明する。本実施例では、図５（ａ）に示す蛍光板４を有する発光装置を作成した。まず、ハロゲン輸送法によりＩが拡散された塊状のＺｎＳ結晶を形成した。そして、この塊状ＺｎＳ結晶をＺｎ，Ａｇ雰囲気中で９００℃に加熱し、ＺｎＳ内部にＡｇを拡散させた。続いて、この塊状ＺｎＳ結晶を厚さ５００μｍにスライスし、板状の第１の蛍光部４１を形成した。続いて、第１の蛍光部４１の一方の面上に、Ｌａ₂Ｏ₂ＳにＥｕを含む蛍光材料を沈降法により塗布し、蛍光膜４３ａを形成した。

続いて、ハロゲン輸送法によりＩが拡散された塊状のＺｎＳ結晶を形成し、この塊状ＺｎＳ結晶をＺｎ，Ｃｕ雰囲気中で９００℃に加熱し、ＺｎＳ結晶内部にＣｕを拡散させた。続いて、この塊状のＺｎＳ結晶を厚さ５００μｍにスライスすることにより、固体蛍光部４２を形成した。そして、第１の蛍光部４１の蛍光膜４３ａ形成面とは反対側の面に固体蛍光部４２を張り付けて、蛍光板４とした。

続いて、上記実施例１と同様にして、ＬＥＤ１０をチップ台９上に実装し、ＬＥＤ１０を光拡散部８で覆った。そして、その上に蛍光板４を蛍光膜４３ａがＬＥＤ１０と対向するように貼り付け、発光装置を完成させた。この発光装置に通電したところ、それぞれ青色光Ｌ_B、緑色光Ｌ_G、及び赤色光Ｌ_Rに相当する、波長４５６ｎｍ、５２３ｎｍ、及び６２６ｎｍに中心波長を有する光からなる演色性のよい白色光Ｌ_Wが得られた。

本発明による発光装置は、上記した各実施形態、各変形例、及び各実施例に限られるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例えば、第１の蛍光部は、Ｃｕ及びＡｕのうち少なくとも一方とＡｇとを両方含み、青色光及び緑色光の双方を発光してもよい。また、第２の蛍光部は、第２実施形態における固体蛍光部３２と、第３実施形態における固体蛍光部４２とを同時に含んでもよい。また、第２の蛍光部は、３層以上の蛍光膜を第１の蛍光部及び固体蛍光部のうち少なくとも一方の面上に含んで構成されてもよい。

図１は、本発明による発光装置の第１実施形態に係る構成を示す側面断面図である。 図２は、図１に示した蛍光板の構成を示す側面断面図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態の蛍光板の変形例の構成をそれぞれ示す側面断面図である。 図４は、第２実施形態の蛍光板の構成を示す側面断面図である。 図５（ａ）は、第３実施形態の蛍光板の構成を示す側面断面図である。図５（ｂ）〜（ｄ）は、第３実施形態の蛍光板の変形例の構成をそれぞれ示す側面断面図である。

符号の説明

１…発光装置、２，２ｃ〜２ｆ，３，４，４ｃ〜４ｅ…蛍光板、５…反射壁、８…光拡散部、９…チップ台、１０…ＬＥＤ、２１，２６，３１，４１…第１の蛍光部、２２，２３〜２５，２７〜２９，４３，４３ａ〜４３ｃ，４４…蛍光膜、３２，４２…固体蛍光部、Ｌ_B…青色光、Ｌ_G…緑色光、Ｌ_R…赤色光、Ｌ_UV…紫外光、Ｌ_W…白色光、Ｌ_Y…黄色光。

Claims (8)

1. ３Ｂ族または７Ｂ族に属する元素のうち少なくとも一種類の第１の元素、並びに１Ｂ族に属する元素のうち少なくとも一種類の第２の元素を塊状のＺｎＳ結晶に含み、光入射面及び光出射面を有する第１の蛍光部と、
   前記第１の蛍光部の前記光入射面に紫外光を含む光を照射する光源と、
   前記第１の蛍光部の前記光入射面及び前記光出射面のうち少なくとも一方の面上に設けられ、前記光源からの前記紫外光を含む光、及び前記第１の蛍光部からの蛍光のうち少なくとも一方の光によって励起される第２の蛍光部と
   を備えることを特徴とする、発光装置。
2. 前記第１の蛍光部において、前記第１の元素の濃度の合計が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であり、前記第２の元素の濃度の合計が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第２の蛍光部が蛍光膜を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記第１の蛍光部が前記第２の元素としてＡｇを含み、
   前記第２の蛍光部が、前記第１の元素、並びにＣｕ及びＡｕのうち少なくとも一方の元素を含む塊状のＺｎＳＳｅ結晶からなり前記第１の蛍光部の前記光出射面上に設けられた固体蛍光部を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記第２の蛍光部が、前記第１の元素、並びにＣｕ及びＡｕのうち少なくとも一方の元素を含む塊状のＺｎＳ結晶からなる固体蛍光部をさらに含むことを特徴とする、請求項３または４に記載の発光装置。
6. 前記固体蛍光部において、前記第１の元素の濃度の合計が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であり、Ｃｕ及びＡｕの濃度の合計が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上であることを特徴とする、請求項４または５に記載の発光装置。
7. 前記光源が、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（ｘ≧０，ｙ≧０）からなる発光層を有する半導体発光素子であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 前記第１の蛍光部において、塊状のＺｎＳ結晶がハロゲン輸送法によって形成されたことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発光装置。

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