JP2007116117A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】赤色発光蛍光体を用いることによる発光効率の低下をできるだけ抑制し、高い演色性を維持しつつ発光効率の向上を実現することを可能にした発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の発光装置は、発光素子として青色発光タイプのＬＥＤチップ２を有する。このＬＥＤチップ２は、主波長が異なる２種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体との計３種類の蛍光体を透明樹脂に混合・分散させた蛍光体層９（蛍光体含有樹脂層９）により覆われている。２種類の黄色系蛍光体は、５４０±２０ｎｍの主波長を有する第１の蛍光体と、この第１の蛍光体より主波長が大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する第２の蛍光体とすることができる。赤色蛍光体の配合を調整することにより、発光効率の低下をできるだけ抑制し、Ｒａ８０以上の高演色性と高い発光効率を同時に実現する。
【選択図】図７

Description

本発明は、発光ダイオードランプなどの発光装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いたＬＥＤランプは、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末などのバックライト、屋内外広告など、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。さらに、ＬＥＤランプは、長寿命で信頼性が高く、また低消費電力、耐衝撃性、高純度表示色、軽薄短小化の実現などの特徴を有することから、産業用途のみならず一般照明用途への適用も試みられている。このようなＬＥＤランプを種々の用途に適用する場合、白色発光を得ることが重要となる。

ＬＥＤランプで白色発光を実現する代表的な方式としては、（１）青、緑および赤の各色に発光する３つのＬＥＤチップを使用する方式、（２）青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式、（３）紫外線発光のＬＥＤチップと青色、緑色および赤色発光の三色混合蛍光体とを組合せる方式、の３つが挙げられる。これらのうち、一般的には（２）の方式が広く実用化されている。

そして、上記した（２）の方式を適用したＬＥＤランプの構造としては、ＬＥＤチップを装備したカップ型のフレーム内に蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する樹脂層を形成した構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

このようなＬＥＤランプにおいては、黄色ないし橙色発光の蛍光体に加えて赤色発光の蛍光体を使用することで、演色性の向上はもとより発光効率の向上も期待されている。また、演色性を高めるために、窒化物系や硫化物系などの赤色発光の蛍光体の開発も盛んに行われている。
特開２００１−１４８５１６公報

しかしながら、前記した赤色蛍光体はいずれも励起スペクトルの波長域が広く、ＬＥＤチップからの波長４６０ｎｍの青色発光だけでなく、黄色発光の蛍光体の発光域（主波長５４０〜５９０ｎｍ）の光をも吸収して励起に使用するため、赤色発光の蛍光体を使用すると、ＬＥＤランプの発光効率が大幅に下がるという問題があった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、赤色発光の蛍光体を用いることによる発光効率の低下をできるだけ抑制し、高い演色性を維持しつつ発光効率の向上を実現することを可能にした発光装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発光装置は、青色光を放射する発光素子と；前記発光素子から放射された青色光により励起されて黄色光から橙色光間の光を主波長として発光する２種類の黄色系蛍光体と、前記発光素子から放射された青色光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体をそれぞれ含有する蛍光体層と；を具備することを特徴としている。

また、請求項２記載の発光装置は、請求項1記載の発光装置において、前記２種類の黄色系蛍光体が、５４０±２０ｎｍの主波長を有する第１の黄色系蛍光体と、前記第１の黄色系蛍光体の主波長より大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する第２の黄色系蛍光体をそれぞれ有しており、平均演色評価数Ｒａが８０〜９３であり高い発光効率を有することを特徴としている。

また、請求項３記載の発光装置は、複数の発光素子と；白色の絶縁材により前記各発光素子を間隔的に並べて配設し得る大きさに形成された反射層と；反射層に形成されて前記発光素子に電気的に接続された回路パターンと；回路パターンの近傍で前記複数の発光素子を前記反射層の同一面上に接着する透光性接着層と；第１の黄色系蛍光体、第１の黄色系蛍光体の主波長より大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する第２の黄色系蛍光体および赤色光を発光する赤色蛍光体を含んでなり、前記反射層上に配設された蛍光体層と；を具備することを特徴とする。

また、請求項４記載の発光装置は、請求項３記載の発光装置において、前記蛍光体層は、第１の黄色系蛍光体、第２の黄色系蛍光体、赤色蛍光体および透明樹脂を有してなり、前記各蛍光体の平均粒径（Ｄ５０）は１５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記透明樹脂の硬化前の粘度は１Ｐａ・ｓ以上３Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする。

上記した請求項１〜請求項４記載の発明において、用語の定義および技術的意味は、特に指定しない限り以下の通りである。発光素子は、放射した光で蛍光体粒子を励起して可視光を発光させるものである。本発明に用いられる発光素子としては、例えば青色発光タイプのＬＥＤチップや紫外発光タイプのＬＥＤチップ等が挙げられる。ただし、これらに限定されるものではなく、蛍光体粒子を励起して可視光を発光させることが可能な発光素子であれば、発光装置の用途や目的とする発光色等に応じて種々の発光素子を使用することができる。そして、窒化物半導体を好適に用いることができるが、この他に、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体、ＩＩ−ＩＶ族系化合物半導体、ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体等を用いることも可能である。また、発光素子の発光色は、青色、赤色、緑色のいずれであってもよく、使用する各発光素子の発光色は、発光素子毎に異なっていても、全てが同じであってもよい。

蛍光体は、このような発光素子から放射された青色光により励起されて可視光を発光し、蛍光体から発光される可視光と発光素子から放射される光との混色によって、発光装置として所望の発光色を得るものである。蛍光体としては、主波長の異なる黄色光ないし橙色光（以下、黄色光と示す。）を発光する２種類の黄色ないし橙色発光蛍光体（以下、黄色系蛍光体と示す。）と、赤色光を発光する赤色発光蛍光体（以下、赤色蛍光体と示す。）との計３種類の蛍光体が用いられる。

これらの蛍光体を含む層（蛍光体層）は、２種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体の計３種類の蛍光体を、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂のような透明樹脂に加えて混合・分散させた層として形成される。発光素子の外側を覆うように形成することができるが、発光素子を直接覆うようにして透明樹脂層を形成し、その上に前記した３種類の蛍光体を含む層を設けることも可能である。

発光の主波長が異なる２種類の黄色系蛍光体としては、第１の黄色系蛍光体を主波長が５４０±２０ｎｍのものとし、第２の黄色系蛍光体として、第１の黄色系蛍光体より主波長が大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する黄色系蛍光体を選択して用いることが好ましい。これら２種類の黄色系蛍光体からの黄色光と発光素子からの青色光とを加色して色温度３０００Ｋ（ケルビン）から１００００Ｋまで設計上容易に色温度を設定することができるからである。これに対して、１種類の黄色系蛍光体の場合には、当該黄色系蛍光体からの黄色光と発光素子からの青色光とで色温度が決まってしまい当該黄色系蛍光体の発光主波長を変更しないと色温度の変更ができないものである。

そして本発明においては、これら第１および第２の黄色系蛍光体とともに、発光の主波長が６００〜６８０ｎｍの赤色蛍光体が配合される。この赤色蛍光体の配合割合は、発光装置からの発光の平均演色評価数Ｒａが８０〜９３であり、かつ高い発光効率が得られるように調整される。第１および第２の黄色系蛍光体の主波長や配合割合により異なるが、赤色蛍光体の配合割合は、例えば透明樹脂に対して２．５重量％以下で、２種の黄色系蛍光体の合計量の１５．５重量％以上とすることが好ましい。平均演色評価数Ｒａは、試験色を試料光源と基準光で照明したときの色ずれの大きさを数値化したものであり、Ｒａが８０以上で照明装置として十分に高い演色性を有する。また、蛍光体層の形成に用いられる蛍光体粒子は、発光効率およびノズル目詰まり等の観点から、平均粒径（Ｄ５０）が１５μｍ以上、３０μｍ以下のものが好適である。

蛍光体層の形成に用いられる液状の透明樹脂は、粘度が１Ｐａ・ｓ以上３Ｐａ・ｓ以下の範囲である。なお、この粘度は２５℃で測定される粘度である。液状透明樹脂は、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等であり、これらのうちの１種のみからなるものであってもよいし、２種以上からなるものであってもよい。液状透明樹脂が２種以上の液状透明樹脂からなる場合、粘度は２種以上の液状透明樹脂を混合した際の混合物の粘度とする。

白色を呈する絶縁材で形成される反射層は、その反射率が４００ｎｍ〜７４０ｎｍの波長領域で８５％以上であれば１００％に近いほど好ましい。この種の白色系絶縁材として、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、硫酸バリウム等の白色粉末の内の少なくとも一種が混入された熱硬化性樹脂を、紙や布等のシート基材に含浸させてなる接着シートを挙げることができる。

透光性接着層には、例えばエポキシ樹脂、ユリア樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂系のダイボンド材を用いることができる。接着層は、その厚みが５μｍ以下で、光の透過率が７０％以上であれば１００％に近いほど好ましい。この種の接着層としては、特にシリコーン樹脂系の接着層を好適に用いることができる。シリコーン樹脂系の接着層は、紫外線から可視光の略全ての波長範囲の光に対して高い光透過率を有し、比較的短波長の光を長時間照射されても変色など劣化をし難い点で優れている。なお、以上の高分子接着剤に代えて低融点ガラスを透光性の接着層として用いることも可能である。

回路パターンは、反射層上にエッチング処理等によって設けられた銅箔等の金属箔や接着剤によって貼り付けられた導電体等で好適に形成できる。この回路パターンは、複数の発光素子とワイヤボンディングなどにより電気的に接続され、複数の発光素子を、直列、又は並列、若しくは直並列に接続して設けられる。更に、この発明で、複数の発光素子が実装された反射層の一面を覆って各発光素子を封止する透光性の封止部材を設けることは好ましいが、この封止部材は必要不可欠ではない。

請求項１記載の発光装置によれば、主波長の異なる２種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体との計３種類の蛍光体を含有する蛍光体層を有しているので、高い演色性を維持しつつ発光効率を向上させることができる。

請求項２記載の発光装置によれば、赤色蛍光体の配合割合などを調整することにより、演色性の向上を実現しながら、赤色蛍光体の配合によるデメリットである発光効率の低下をできるだけ抑制することができ、Ｒａ８０以上の高演色性と高い発光効率を得ることができる。

請求項３記載の発光装置によれば、蛍光体層は、白色の反射層上の同一面上に並べて配列された発光素子を満遍なく覆うことができるため、複数の凹部内に１個ずつ発光素子を配設したものと比較して発光装置全体としての色温度の変化が抑制でき発光装置を歩留まり良く製造することができる。

請求項４記載の発光装置によれば、各蛍光体の平均粒径（Ｄ５０）は１５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記透明樹脂の硬化前の粘度は１Ｐａ・ｓ以上３Ｐａ・ｓ以下としているので、白色の反射層上へ注入してから硬化させるまでの間に蛍光体粒子が沈降、堆積することを抑制でき、発光効率の低下を抑制でき、さらに均一に発光することができる。

以下、本発明を実施するための第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の発光装置をＬＥＤランプに適用した実施形態の構成を示す断面図、図２は、図１に示すＬＥＤランプの複数個を、例えば一平面上に３行３列のマトリックス状に配置したＬＥＤモジュールの一例を示す平面図、図３は、図２のＡ−Ａ´線断面図である。

図１に示す発光装置（ＬＥＤモジュール）を構成するＬＥＤランプ１は、発光素子として、青色発光タイプのＬＥＤチップ２を有している。このＬＥＤチップ２は、回路パターン３を有する基板４上に搭載されている。基板４としては、放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ樹脂などから成る平板が用いられ、この基板４上に電気絶縁層５を介して陰極側と陽極側の回路パターン３がそれぞれ形成されている。

そして、ＬＥＤチップ２の底面電極が一方の電極側の回路パターン３の上に載置されて電気的に接続され、上面電極が他方の電極側の回路パターン３に、金線のようなボンディングワイヤ６を介して電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２の電極接続構造としては、フリップチップ接続構造を適用することもできる。これらの電極接続構造によれば、ＬＥＤチップ２の前面への光取出し効率が向上する。

基板４上には凹部７を有する樹脂製などのフレーム８が設けられており、凹部７内にＬＥＤチップ２が配置され、収容されている。ＬＥＤチップ２が収容された凹部７内には、主波長が異なる２種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体との計３種類の蛍光体を透明樹脂に混合し分散させた蛍光体含有樹脂が塗布・充填されており、ＬＥＤチップ２はこのような蛍光体層９（蛍光体含有樹脂層）９により覆われている。透明樹脂としては、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などが用いられる。

主波長の異なる２種類の黄色系蛍光体は、例えば、ＲＥ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥは、Ｙ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも1種を示す。）などのＹＡＧ蛍光体、ＡＥ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａなどのアルカリ土類元素を示す。）などの珪酸塩蛍光体の中から選択される。そして、第１の黄色系蛍光体を５４０±２０ｎｍの主波長を有するものとし、第２の黄色系蛍光体を、この第１の黄色系蛍光体より主波長が大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有するものとする。赤色蛍光体としては、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ蛍光体のような酸硫化物蛍光体などが用いられるが、特に限定されるものではない。赤色蛍光体の発光の主波長は６４０〜６６０ｎｍとすることが好ましい。

本実施形態のＬＥＤランプ１では、印加された電気エネルギーがＬＥＤチップ２で青色光に変換されて放射され、放射された青色光は、蛍光体層９（蛍光体含有樹脂層９）中に含有された２種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体の計３種類からなる蛍光体でより長波長の光に変換される。そして、ＬＥＤチップ２から放射される青色光と蛍光体の発光色とに基づく色である白色光がＬＥＤランプ１から放出される。

次に本発明に係る第２の実施形態を示すＬＥＤランプについて説明する。本実施の形態では、一つの凹部内にＬＥＤチップをマトリックス状に複数配置してなる。図４及び図５中符号１はＬＥＤランプを示している。このＬＥＤランプ１は、複数の発光素子としてのＬＥＤチップ２と、回路パターン３と、基板４と、反射層５と、フレームとしてのリフレクタ８と、蛍光体層９と、透光性接着層２１と、光拡散部材２２と、を備えて発光装置（ＬＥＤモジュール）を形成している。なお、基板４とリフレクタ８が協同して凹部７を構成している。

基板４は、金属又は絶縁材例えば合成樹脂製の平板からなるとともに、ＬＥＤランプ１に必要とされる発光面積を得るために所定形状例えば長方形状をなしている。基板４を合成樹脂製とする場合、例えばガラス粉末入りのエポキシ樹脂等で形成できる。基板４を金属製とする場合、この基板４の裏面からの放熱性がよく、基板４の各部の温度を均一にできるに伴い、同じ波長域の光を発するＬＥＤチップ２の発光色のばらつきを抑制する上で好ましい。前記ばらつき抑制のためには、熱伝導性に優れた材料例えば熱伝導率が１０Ｗ/ｍ・Ｋ以上の材質で基板４を形成するとよく、そうした材料として金属材料例えばアルミニウム又はその合金を挙げることができる。

反射層５は、所定数のＬＥＤチップ２を配設し得る大きさであって、例えば基板４の表面全体に被着されている。反射層５は、４００ｎｍ〜７４０ｎｍの波長領域で８５％以上の反射率を有した白色の絶縁材で形成されている。反射層５をなす白色絶縁材は、例えば酸化アルミニウム等の白色粉末が混入された熱硬化性樹脂をシート基材に含浸させてなる。反射層５はそれ自体の接着性により基板４の表面となる一面に接着される。

回路パターン３は、各ＬＥＤチップ２への通電要素として、反射層５の基板４が接着された面とは反対側の面に接着されている。この回路パターン３は、例えば各ＬＥＤチップ２を直列に接続するために、図４に示すように基板４及び反射層５の長手方向に所定間隔ごとに点在して２列形成されている。一方の回路パターン３列の一端側に位置された端側回路パターン３ａには給電パターン部３ｃが一体に連続して形成され、同様に他方の回路パターン３列の一端側に位置された端側回路パターン３ａには給電パターン部３ｄが一体に連続して形成されている。給電パターン部３ｃ，３ｄは反射層５の長手方向一端部に並べて設けられ、互いに離間して反射層５により絶縁されている。これらの給電パターン部３ｃ，３ｄの夫々に電源に至る図示しない電線が個別に半田付け等で接続されるようになっている。

各ＬＥＤチップ２は、例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型のＬＥＤチップからなり、反射膜を有しておらず、厚み方向の双方に光を放射できる。各ＬＥＤチップ２は、基板４の長手方向に隣接した回路パターン３間に夫々配置されて、白色の反射層５の同一面上に透光性接着層２１により接着されている。この接着により、回路パターン３及びＬＥＤチップ２は反射層５の同一面上で直線状に並べられるので、この並び方向に位置したＬＥＤチップ２の側面２ａ，２ｂと回路パターン３とは近接して対向するように設けられている。透光性接着層２１の厚みは５μｍ以下である。この透光性接着層２１には、例えば５μｍ以下の厚みで光透過率が７０％以上の透光性を有した接着剤、例えばシリコーン樹脂系の接着剤を好適に使用できる。

各ＬＥＤチップ２の電極とＬＥＤチップ２の両側に近接配置された回路パターン３とは、ワイヤボンディングにより設けられたボンディングワイヤ６で接続されている。更に、前記二列の回路パターン３列の他端側に位置された端側回路パターン同士も、ワイヤボンディングにより接続されている。したがって、本実施形態の場合、各ＬＥＤチップ２は直列に接続されている。

リフレクタ８は、一個一個又は数個のＬＥＤチップ２ごとに個別に設けられるものではなく、反射層５上の全てのＬＥＤチップ２を包囲する単一のものであり、枠、例えば図４に示すように長方形の枠で形成されている。リフレクタ８は反射層５に接着止めされていて、その内部に複数のＬＥＤチップ２及び回路パターン３が収められているとともに、前記一対の給電パターン部３ｃ，３ｄはリフレクタ８の外部に位置されている。

リフレクタ８は、例えば合成樹脂で成形されていて、その内周面は反射面となっている。リフレクタ８の反射面は、ＡｌやＮｉ等の反射率が高い金属材料を蒸着又はメッキして形成できる他、可視光の反射率の高い白色塗料を塗布して形成することができる。或いは、リフレクタ８の成形材料中に白色粉末を混入させてリフレクタ８自体を可視光の反射率が高い白色とすることもできる。前記白色粉末としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、硫酸バリウム等の白色フィラーを用いることができる。なお、リフレクタ８の反射面はＬＥＤランプ１の照射方向に次第に開くように形成することが望ましい。

蛍光体層９は、透光性材料、例えば透明シリコーン樹脂や透明ガラス等からなる。蛍光体層９を形成するために用いる蛍光体粒子として上記したような平均粒径（Ｄ５０）が１５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いると共に、液状透明樹脂として粘度が１Ｐａ・ｓ以上３Ｐａ・ｓ以下のものを用いる。蛍光体を含む液状透明樹脂は、反射層５表面及び一直線上に配列された各ＬＥＤチップ２及びボンディングワイヤ６等を満遍なく埋めてリフレクタ８内に固化される。反射層５表面とボンディングワイヤ６との間に流れ込んだ液状透明樹脂は毛細管現象等により各ＬＥＤチップ２及びボンディングワイヤ６に行き渡っているものと考えられる。なお、蛍光体層９を形成するために用いられる液状透明樹脂が２種以上の液状透明樹脂からなるものである場合には、これら２種以上の液状透明樹脂を混合した際の混合物の粘度が１Ｐａ・ｓ以上、３Ｐａ・ｓ以下であればよい。例えば、各ＬＥＤチップ２を青色ＬＥＤチップとした本実施形態では、これらの素子から発光された一次光（青色）を波長変換して異なる波長の二次光として黄色の光を出す蛍光体（図示しない）が、好ましい例として略均一に分散した状態に混入されている。

本実施形態の発光装置では、蛍光体層９は、白色の反射層５上の同一面上に並べて配列された発光素子２を満遍なく覆うことができるため、基板上の複数の凹部内に1個ずつ発光素子を配設したものと比較して発光装置１全体としての色温度の変化が抑制でき発光装置１を歩留まり良く製造することができる。また、各蛍光体の平均粒径（Ｄ５０）は１５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記透明樹脂の硬化前の粘度は１Ｐａ・ｓ以上３Ｐａ・ｓ以下としているので、白色の反射層５上へ注入してから硬化させるまでの間に蛍光体粒子が沈降、堆積することを抑制でき、発光効率を低下させ、さらに均一に発光することができる。

この組み合わせにより、ＬＥＤチップ２から放出された青色の光の一部が蛍光体に当たることなく蛍光体層９を透過する一方で、ＬＥＤチップ２から放出された青色の光が当たった各蛍光体が、青色の光を吸収し黄色光及び赤色光を発光して、この黄色光及び赤色光が蛍光体層９を透過するので、これら補色関係にある二色及び赤色光の混合によってＬＥＤランプ１の平均演色評価数Ｒａを向上させた白色光を実現できる。

前記ＬＥＤランプ１と組み合わされる光拡散部材２２は平板状であってリフレクタ８の前方に配置されている。なお、リフレクタ８にその前方に突出する延長部を設けてそこに光拡散部材２２を支持してもよく、或いは、ＬＥＤランプ１を収めた図示しない照明器具本体に支持させてもよい。

光拡散部材２２には、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの青色の光の透過率と、５４０ｎｍ〜６５０ｎｍの黄色の光の透過率との差が１０％以内であって、可視光の透過率が９０％以上１００％未満の光拡散性能を有するものを好適に使用できる。こうした光拡散部材２２を用いることにより、前記青色の一次光と黄色の二次光とを光拡散部材２２で混色させて、光拡散部材２２を色むらが抑制された白色を得ることができる。

第１および第２実施形態のＬＥＤランプ１の作用を、ＣＩＥ色度図を用いてさらに説明する。図６および図７は、ＬＥＤチップ２、黄色系蛍光体および赤色蛍光体の単体、ならびに蛍光体層９（蛍光体含有樹脂層９）からの発光の色度を、それぞれ色度図に表したものである。図６は、１種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体との計２種類の蛍光体を使用した場合の発光の色度を表し、図７は、２種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体との計３種類の蛍光体を使用した実施形態における発光の色度を表す。

図６および図７の色度図において、ＬＥＤチップからの青色発光の色度を点Ａで、５４０±２０ｎｍの主波長を有する第１の黄色系蛍光体Ｙ１単体から発光される光の色度を点Ｂ１で、第１の黄色系蛍光体Ｙ１の主波長よりも大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する第２の黄色系蛍光体Ｙ２単体から発光される光の色度を点Ｂ２で、赤色蛍光体Ｒ単体からの赤色発光の色度を点Ｃでそれぞれ表す。また、黒体放射の軌跡（黒体軌跡）を曲線ａで表す。さらに、黒体軌跡ａ上で所望の色温度（例えば５０００Ｋ）を点Ｅで表す。

第１の黄色系蛍光体Ｙ１と赤色蛍光体Ｒとの計２種類の蛍光体が使用された従来からのＬＥＤランプにおいては、第１の黄色系蛍光体Ｙ１を含むＹ１含有樹脂層からの発光の色度は、この黄色系蛍光体Ｙ１からの黄色発光とＬＥＤチップからの青色光とが加色された光の色度であり、図６に示す色度図上で、点Ａと点Ｂ１を結ぶ直線上の点Ｄ１で表される。

これに対して、第１の黄色系蛍光体Ｙ１と第２の黄色系蛍光体Ｙ２および赤色蛍光体Ｒの計３種類の蛍光体が使用された実施形態のＬＥＤランプ１においては、第１の黄色系蛍光体Ｙ１と第２の黄色系蛍光体Ｙ２を含むＹ１，Ｙ２含有樹脂層からの発光の色度は、第１および第２の黄色系蛍光体Ｙ１，Ｙ２それぞれからの黄色発光とＬＥＤチップからの青色光とが加色された光の色度であり、図７に示す色度図上で、点Ｄ１と点Ｃ（点Ｅ）を結ぶ直線上で点Ｅにより近い点Ｄ２で表される。このように、第１の黄色系蛍光体Ｙ１に、それよりも主波長の大きな第２の黄色系蛍光体Ｙ２を加えたＹ１，Ｙ２含有樹脂層からの発光の色度は、第１の黄色系蛍光体Ｙ１のみを含有するＹ１含有樹脂層からの発光の色度に比べて、赤のスペクトル側にシフトしている。

そして、従来からのＬＥＤランプにおいて、第１の黄色系蛍光体Ｙ１に赤色蛍光体Ｒを加えたＹ１およびＲ含有樹脂層からの発光の色度は、赤色蛍光体Ｒの配合量が増加するにしたがって、色度図上で点Ｄ１と点Ｃ（点Ｅ）を結ぶ直線上を点Ｄから点Ｅに向って移動する。また、実施形態のＬＥＤランプ１においても、第１および第２の黄色系蛍光体Ｙ１，Ｙ２にさらに赤色蛍光体Ｒを加えたＹ１，Ｙ２およびＲ含有樹脂層からの発光の色度も、赤色蛍光体Ｒの配合量に応じて、点Ｄ２と点Ｃ（点Ｅ）を結ぶ直線上を点Ｄ２から点Ｅに向って移動する。そして、黒体軌跡ａ上の点Ｅが所望の色温度（例えば５０００Ｋ）の点であるので、所望の色温度の発光を得るには、点Ｄ１あるいは点Ｄ２と点Ｅとの長さに比例する分だけ赤色蛍光体Ｒを配合しなければならないことになる。

図７に示す実施形態における点Ｄ２と点Ｅとの長さＬ２は、図６における点Ｄ１と点Ｅとの長さＬ１に比べて大幅に短くなっており、赤色蛍光体Ｒの配合量を少なくしても、所望の色温度の発光が得られることがわかる。

このように、実施形態のＬＥＤランプ１においては、目的の色温度を得るのに必要な赤色蛍光体Ｒの配合割合を、従来に比べて低減することができるので、発光効率を向上させることができる。すなわち、赤色蛍光体の配合割合を低減することにより、十分に高い演色性を維持しながら、赤色蛍光体の配合によるデメリットである発光効率の低下をできるだけ抑制することができ、Ｒａ８０以上の高演色性と高い発光効率を同時に実現することができる。

なお、上記実施形態では、ＬＥＤランプ１をマトリックス状に複数個配置したＬＥＤジュール２０について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複数個のＬＥＤランプ１を１列状に配置して形成してもよく、さらにＬＥＤランプ１は単数でもよい。

次に、本発明の実施例およびその評価結果について記載する。

実施例１，２、比較例

まず、第１の黄色系蛍光体Ｙ１として主波長が５４０ｎｍのＹＡＧ蛍光体を用意し、第２の黄色系蛍光体Ｙ２として主波長が５６０ｎｍのＹＡＧ蛍光体を用意した。また、赤色発光蛍光体Ｒとして、主波長が６５０ｎｍの赤色発光の蛍光体を用意した。

次に、実施例１，２においてはこれら３種類の蛍光体を用い、比較例においては第１の黄色系蛍光体Ｙ１と赤色蛍光体Ｒの計２種類を用いて、それぞれ図１に示す構成を有するＬＥＤランプを作製した。すなわち、各蛍光体をシリコーン樹脂中に表１に組成を示す配合比（シリコーン樹脂に対する配合割合；重量％）で混合し、分散させた。そして、得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、ディスペンサで凹部内に充填した後、シリコーン樹脂を硬化させた。こうして、色温度が５０００ＫのＬＥＤランプを作製した。

こうして実施例１，２および比較例で得られたＬＥＤランプの発光効率と平均演色評価数Ｒａをそれぞれ測定した。これらの測定結果を表１に示す。なお、発光効率は、比較例のＬＥＤランプの発光効率１００％としたときの相対値である。

表１から明らかなように、実施例１，２のＬＥＤランプにおいて、演色性をあまり低下させることなく、同等の色温度を得るための赤色蛍光体の配合割合を低減することができ、Ｒａが９０以上と高い演色性を有するうえに、極めて高い発光効率を有している。

本発明の発光装置をＬＥＤランプに適用した第１の実施形態の構成を示す断面図である。 図１に示すＬＥＤランプを複数配置したＬＥＤモジュールの一例を示す平面図である。 図２のＡ―Ａ´線断面図である。 本発明の発光装置をＬＥＤランプに適用した第２の実施形態の構成を示す平面図である。 図４のＦ２−Ｆ２線断面図である。 １種類の黄色系蛍光体と赤色蛍光体との計２種類の蛍光体を使用した場合の発光の色度を表す図である。 本発明の実施形態のＬＥＤランプの発光の色度を表す図である。

符号の説明

１…ＬＥＤランプ、２…ＬＥＤチップ、３…回路パターン、４…基板、６…ボンディングワイヤ、７…凹部、８…フレーム、９…蛍光体層（蛍光体含有樹脂層）。

Claims (4)

1. 青色光を放射する発光素子と；
   前記発光素子から放射された青色光により励起されて黄色光から橙色光間の光を主波長として発光する２種類の黄色系蛍光体と、前記発光素子から放射された青色光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体をそれぞれ含有する蛍光体層と；
   を具備することを特徴とする発光装置。
2. 前記２種類の黄色系蛍光体が、５４０±２０ｎｍの主波長を有する第１の黄色系蛍光体と、前記第１の黄色系蛍光体の主波長より大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する第２の黄色系蛍光体をそれぞれ有しており、平均演色評価数Ｒａが８０〜９３であり高い発光効率を有することを特徴とする請求項1記載の発光装置。
3. 複数の発光素子と；
   白色の絶縁材により前記各発光素子を間隔的に並べて配設し得る大きさに形成された反射層と；
   反射層に形成されて前記発光素子に電気的に接続された回路パターンと；
   回路パターンの近傍で前記複数の発光素子を前記反射層の同一面上に接着する透光性接着層と；
   第１の黄色系蛍光体、第１の黄色系蛍光体の主波長より大きくかつ５９０ｎｍ以下の主波長を有する第２の黄色系蛍光体および赤色光を発光する赤色蛍光体を含んでなり、前記反射層上に配設された蛍光体層と；
   を具備することを特徴とする発光装置。
4. 前記蛍光体層は、第１の黄色系蛍光体、第２の黄色系蛍光体、赤色蛍光体および透明樹脂を有してなり、前記各蛍光体の平均粒径（Ｄ５０）は１５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記透明樹脂の硬化前の粘度は１Ｐａ・ｓ以上３Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項３記載の発光装置。

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