JP2008311532A - White light emitting device, and forming method of white light emitting device - Google Patents

White light emitting device, and forming method of white light emitting device Download PDF

Info

Publication number
JP2008311532A
JP2008311532A JP2007159390A JP2007159390A JP2008311532A JP 2008311532 A JP2008311532 A JP 2008311532A JP 2007159390 A JP2007159390 A JP 2007159390A JP 2007159390 A JP2007159390 A JP 2007159390A JP 2008311532 A JP2008311532 A JP 2008311532A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
white light
emitting device
light emitting
wavelength range
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007159390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Ota
裕朗 太田
Masayuki Sonobe
雅之 園部
Hideshi Takasu
秀視 高須
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2007159390A priority Critical patent/JP2008311532A/en
Priority to PCT/JP2008/060830 priority patent/WO2008153120A1/en
Priority to TW097122323A priority patent/TW200903870A/en
Publication of JP2008311532A publication Critical patent/JP2008311532A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/49105Connecting at different heights
    • H01L2224/49107Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/005Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0087Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for illuminating phosphorescent or fluorescent materials, e.g. using optical arrangements specifically adapted for guiding or shaping laser beams illuminating these materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0225Out-coupling of light
    • H01S5/02257Out-coupling of light using windows, e.g. specially adapted for back-reflecting light to a detector inside the housing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a white light emitting device which cause damage to the retina to a small extent, and to provide a forming method of the white light emitting device. <P>SOLUTION: An LED 20 is disposed in a recessed portion of a package 21, and the recessed portion is filled with a phosphor 22 and a sealing resin to a certain height. The phosphor 22 receives light from the LED 20 and emits light having a wavelength longer than the light emission wavelength thereof. The light emitted through the phosphor serves as a white light source having light emission spectrum components within a wavelength range of 350 to 700 nm. A filter 23 is provided to remove light emission spectrum components in part of a wavelength range of 380 to 480 nm in emissive light from the white light source. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、青色波長から赤色波長までが含まれた白色発光装置及びその構成方法に関する。   The present invention relates to a white light emitting device including a blue wavelength to a red wavelength and a configuration method thereof.

GaNやAlGaN等のGaN系III−V族化合物半導体を用いた可視光発光ダイオード等は、表示用光源から照明用光源として実用化されている。そして、照明用の発光ダイオードとしては、発光効率の良い白色LEDが開発されてきている。   Visible light emitting diodes or the like using GaN-based III-V group compound semiconductors such as GaN and AlGaN have been put into practical use as illumination light sources from display light sources. And as a light emitting diode for illumination, white LED with high luminous efficiency has been developed.

ところで、人間は、3種の錐体細胞によって、R、G、Bの各色を感じることができ、これらの色の混合により色を認識している。白色光は、赤色(R)、青色(B)、緑色(G)の3種類の色の混合により成り立っている。色の認識をモデル化し、色の取り扱いにルールを与えたもののひとつが、CIE1931等色関数による色の数値化と色度図である。   By the way, a human can feel each color of R, G, and B by three types of cone cells, and recognizes the color by mixing these colors. White light is formed by mixing three kinds of colors of red (R), blue (B), and green (G). One of the models that model color recognition and give rules for color handling is color quantification and chromaticity diagram by CIE1931 color matching function.

等色関数を図21に示す。図の縦軸は、相対感度又は比視感度、横軸は光の波長を表す。一方、人間の角膜に入射した光は、可視光領域においてはほぼ減衰せずに、眼底まで到達する。   The color matching function is shown in FIG. In the figure, the vertical axis represents relative sensitivity or specific visibility, and the horizontal axis represents the wavelength of light. On the other hand, light incident on the human cornea reaches the fundus without being substantially attenuated in the visible light region.

熱作用を生じない程度の弱い光(LED)によっても細胞内の分子が光により励起状態となり化学反応を起こして組織の障害を引き起こす。具体的には、青色光の435〜440nm付近で光化学反応は最も強くなり、眼底が損傷を受けやすい波長領域となる。光の波長に対する網膜損傷の受けやすさをグラフに表した網膜損傷アクションスペクトル(網膜ダメージ)を図21に合わせて示す。図からもわかるように、青色を感じる感度と網膜損傷アクションスペクトルとは極めて近い。すなわち、青色は、網膜損傷の要因になるとも言える。   Even weak light (LED) that does not cause thermal action causes the molecules in the cell to be excited by light, causing a chemical reaction and causing tissue damage. Specifically, the photochemical reaction is strongest in the vicinity of 435 to 440 nm of blue light, and the fundus is in a wavelength region that is easily damaged. FIG. 21 shows a retinal damage action spectrum (retinal damage) showing the susceptibility to retinal damage with respect to the wavelength of light in a graph. As can be seen from the figure, the sensitivity to feel blue and the action spectrum of retinal damage are very close. That is, it can be said that the blue color causes retinal damage.

しかし、白色光源をつくるためには、青色成分を含まなければならないが、その成分は網膜を損傷させるスペクトルにもなりうる。これまではこの網膜損傷が考慮されていないので、長時間にわたる照射により網膜の損傷のリスクが高まっていた。   However, in order to create a white light source, it must contain a blue component, which can also be a spectrum that damages the retina. So far, this retinal damage has not been taken into account, and the risk of retinal damage has been increased by prolonged irradiation.

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、網膜損傷の程度が低い白色発光装置及び、定量的な評価方法に基づいた白色発光装置の形成方法を提供することを目的としている。   The present invention was created to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a white light emitting device with a low degree of retinal damage and a method for forming a white light emitting device based on a quantitative evaluation method. It is said.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、波長350nm〜700nmの範囲内に発光スペクトル成分を有する白色光源と、前記白色光源からの放射光のうち、波長380nm〜480nm未満の範囲内の少なくとも一部の波長領域における発光スペクトル成分を除去するスペクトル成分除去手段とを備えたことを特徴とする白色発光装置である。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a white light source having an emission spectrum component within a wavelength range of 350 nm to 700 nm, and a range of wavelengths from 380 nm to less than 480 nm among the emitted light from the white light source. A white light emitting device comprising spectral component removing means for removing an emission spectral component in at least a part of the wavelength region.

また、請求項2記載の発明は、前記除去手段はフィルターで構成されていることを特徴とする請求項1記載の白色発光装置である。   The invention according to claim 2 is the white light emitting device according to claim 1, wherein the removing means is constituted by a filter.

また、請求項3記載の発明は、前記白色光源は、発光スペクトルのピークが波長350nm〜420nmの範囲内にある半導体発光ダイオードと、該半導体発光ダイオードからの放射光の一部を吸収して該放射光よりも長波長の光を発光する蛍光体とからなることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の白色発光装置である。   Further, in the invention according to claim 3, the white light source absorbs a part of the light emitted from the semiconductor light emitting diode having an emission spectrum peak in a wavelength range of 350 nm to 420 nm and the semiconductor light emitting diode. The white light-emitting device according to claim 1, wherein the white light-emitting device comprises a phosphor that emits light having a wavelength longer than that of the emitted light.

また、請求項4記載の発明は、波長350nm〜700nmの範囲内に発光スペクトル成分を有する白色光源が、波長480nm〜520nmの範囲と波長630nm〜670nmの範囲に各々発光スペクトルのピークを有する半導体発光ダイオードを備えていることを特徴とする白色発光装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device in which a white light source having an emission spectrum component in a wavelength range of 350 nm to 700 nm has an emission spectrum peak in each of a wavelength range of 480 nm to 520 nm and a wavelength range of 630 nm to 670 nm. A white light-emitting device including a diode.

また、請求項5記載の発明は、前記波長480nm〜520nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する半導体発光ダイオードはm面を結晶成長の主面とする窒化物半導体からなることを特徴とする請求項4記載の白色発光装置である。   The invention described in claim 5 is characterized in that the semiconductor light emitting diode having an emission spectrum peak in the wavelength range of 480 nm to 520 nm is made of a nitride semiconductor having an m-plane as a main surface for crystal growth. 4. The white light emitting device according to 4.

また、請求項6記載の発明は、波長350nm〜700nmの範囲内に発光スペクトル成分を有する白色光源が、波長480nm〜520nmの範囲と波長630nm〜670nmの範囲に各々発光スペクトルのピークを有する半導体レーザダイオードを備えていることを特徴とする白色発光装置である。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser wherein a white light source having an emission spectrum component in a wavelength range of 350 nm to 700 nm has an emission spectrum peak in each of a wavelength range of 480 nm to 520 nm and a wavelength range of 630 nm to 670 nm. A white light-emitting device including a diode.

また、請求項7記載の発明は、前記波長480nm〜520nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する半導体レーザダイオードはm面を結晶成長の主面とする窒化物半導体からなることを特徴とする請求項6記載の白色発光装置である。   According to a seventh aspect of the invention, the semiconductor laser diode having an emission spectrum peak in the wavelength range of 480 nm to 520 nm is made of a nitride semiconductor having an m-plane as a main surface for crystal growth. 6. The white light emitting device according to 6.

また、請求項8記載の発明は、前記白色光源は波長380nm〜420nm、波長480nm〜500nm、波長520nm〜670nmの各範囲に各々発光スペクトルのピークを有し、波長420nm〜480nmの範囲における発光スペクトル成分は含まれていないことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の白色発光装置である。   In the invention according to claim 8, the white light source has an emission spectrum peak in each of a wavelength range of 380 nm to 420 nm, a wavelength of 480 nm to 500 nm, and a wavelength of 520 nm to 670 nm, and the emission spectrum in a wavelength range of 420 nm to 480 nm. 3. The white light emitting device according to claim 1, wherein no component is contained.

また、請求項9記載の発明は、前記波長380nm〜420nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する発光源、波長480nm〜500nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する発光源、波長520nm〜670nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する発光源は、半導体発光ダイオードからなることを特徴とする請求項8記載の白色発光装置である。   The invention according to claim 9 is an emission source having an emission spectrum peak in the wavelength range of 380 nm to 420 nm, an emission source having an emission spectrum peak in the wavelength range of 480 nm to 500 nm, and a wavelength range of 520 nm to 670 nm. 9. The white light emitting device according to claim 8, wherein the light emission source having a peak of the emission spectrum is composed of a semiconductor light emitting diode.

また、請求項10記載の発明は、前記波長380nm〜420nm、波長480nm〜500nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する半導体発光ダイオードは、窒化物半導体からなることを特徴とする請求項9記載の白色発光装置である。   The invention described in claim 10 is characterized in that the semiconductor light emitting diode having the emission spectrum peak in the wavelength range of 380 nm to 420 nm and wavelength of 480 nm to 500 nm is made of a nitride semiconductor. A light emitting device.

また、請求項11記載の発明は、前記白色発光装置からの放射光のスペクトルが、CIE1931の等色関数で評価した場合、色度図でCIExが0.3〜0.5の範囲内で、かつCIEyが0.3〜0.44の範囲内に含まれることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の白色発光装置である。   Further, in the invention according to claim 11, when the spectrum of the emitted light from the white light emitting device is evaluated by a color matching function of CIE1931, CIEx is within a range of 0.3 to 0.5 in the chromaticity diagram. And CIEy is contained in the range of 0.3-0.44, The white light-emitting device of any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned.

また、請求項12記載の発明は、前記発光装置からの放射光のスペクトル成分におけるCIE1931青色等色関数への寄与成分量のうち、波長400nm〜450nm範囲における第1寄与成分量よりも波長450nm〜500nm範囲における第2寄与成分量の方が大きいことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の白色発光装置である。   Further, in the invention according to claim 12, among the contribution component amount to the CIE1931 blue color matching function in the spectral component of the emitted light from the light emitting device, the wavelength 450 nm to the first contribution component amount in the wavelength range of 400 nm to 450 nm. The white light emitting device according to any one of claims 1 to 11, wherein the amount of the second contribution component in the 500 nm range is larger.

また、請求項13記載の発明は、前記第1寄与成分量は、前記第2寄与成分量の半分以下であることを特徴とする請求項12記載の白色発光装置である。   The invention according to claim 13 is the white light emitting device according to claim 12, wherein the amount of the first contribution component is not more than half of the amount of the second contribution component.

また、請求項14記載の発明は、 波長350nm〜700nmの範囲内に発光スペクトル成分を有する白色光源と、一部の波長領域における発光スペクトル成分を除去するスペクトル成分除去手段とを備えた白色発光装置の形成方法であって、前記白色発光装置からの放射光のスペクトルを網膜損傷アクションスペクトルと網膜感度スペクトルとを用いて定量化し、この定量化した数値に基づいて網膜損傷の程度を下げるように前記スペクトル成分除去手段を構成することを特徴とする白色発光装置の形成方法である。 The invention according to claim 14 is a white light emitting device comprising: a white light source having an emission spectrum component in a wavelength range of 350 nm to 700 nm; and a spectral component removing means for removing the emission spectrum component in a part of the wavelength region. The spectrum of radiated light from the white light emitting device is quantified using a retinal damage action spectrum and a retinal sensitivity spectrum, and the degree of retinal damage is reduced based on the quantified numerical value. It is a method for forming a white light emitting device, which constitutes a spectral component removing means.

また、請求項15載の発明は、前記定量化した数値に基づいて前記白色光源を構成することを特徴とする請求項14記載の白色発光装置の形成方法である。   The invention according to claim 15 is the method for forming a white light emitting device according to claim 14, wherein the white light source is configured based on the quantified numerical value.

また、請求項請求項16記載の発明は、前記定量化した数値は、前記網膜損傷アクションスペクトルをD、前記網膜感度スペクトルをS、前記放射光のスペクトルをIとした場合に、D×Iの積分値とS×Iの積分値との比であることを特徴とする請求項14又は請求項15のいずれか1項に記載の白色発光装置の形成方法である。   Further, in the invention of claim 16, the quantified numerical value is D × I, where D is the retinal damage action spectrum, S is the retinal sensitivity spectrum, and I is the spectrum of the emitted light. 16. The method of forming a white light emitting device according to claim 14, wherein the ratio is an integral value and an S × I integral value.

また、請求項請求項17記載の発明は、1つ又は複数の種類の等色関数で定義される色度座標と、前記網膜損傷アクションスペクトルを用い、前記白色光源の白色の色分類を決定し、かつ前記スペクトル成分除去手段を構成する請求項14〜請求項16のいずれか1項に記載の白色発光装置の形成方法である。   The invention according to claim 17 determines the white color classification of the white light source using chromaticity coordinates defined by one or more types of color matching functions and the retinal damage action spectrum. The method for forming a white light emitting device according to any one of claims 14 to 16, which constitutes the spectral component removing means.

また、請求項請求項18記載の発明は、前記白色光源からの光の出射方向により、前記定量化した数値を決定する請求項14〜請求項17のいずれか1項に記載の白色発光装置の形成方法である。   The invention according to claim 18 is the white light-emitting device according to any one of claims 14 to 17, wherein the quantified numerical value is determined according to an emission direction of light from the white light source. It is a forming method.

本発明によれば、白色発光装置から放射される白色光のうち、人間の網膜に損傷等の影響を与える波長領域の一部の波長領域におけるスペクトル成分又は全部の波長領域におけるスペクトル成分を弱めるかもしくは完全に除去する除去手段を設けているので、網膜損傷のリスクを低減することができる。また、網膜損傷スペクトルと網膜感度スペクトルを用いて、白色光源やスペクトル成分除去手段を構成するようにしているので、スペクトル成分除去手段による放射光量の減少や色度の変動を防ぐことができるとともに、網膜損傷リスクを減らしつつ、所望の白色光を形成するようにできる。これらを定量化できる点についても大きな効果である。   According to the present invention, of the white light emitted from the white light emitting device, the spectral component in a part of the wavelength region that affects the human retina, such as damage, or the spectral component in the whole wavelength region is weakened. Or since the removal means which removes completely is provided, the risk of retinal damage can be reduced. In addition, since the retinal damage spectrum and the retinal sensitivity spectrum are used to configure the white light source and the spectral component removal means, it is possible to prevent a decrease in the amount of radiated light and fluctuations in chromaticity due to the spectral component removal means, Desired white light can be formed while reducing the risk of retinal damage. It is a big effect also about the point which can quantify these.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図1は本発明の第1の白色発光装置の断面構造を示す。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a first white light emitting device of the present invention.

本発明の白色発光装置は、樹脂等で構成されたパッケージ21の凹部にLED20が配置されており、凹部の一定の高さまで、蛍光体22と封止樹脂で埋められている。また、フィルター23を除いた構成で白色光源が形成されている。蛍光体22は、LED20からの発光を受けて、この発光波長よりも長い波長の光を放射する。   In the white light emitting device of the present invention, the LED 20 is disposed in the recess of the package 21 made of resin or the like, and is filled with the phosphor 22 and the sealing resin up to a certain height of the recess. Further, a white light source is formed with a configuration excluding the filter 23. The phosphor 22 receives light emitted from the LED 20 and emits light having a wavelength longer than the emission wavelength.

例えば、LED20を近紫外光又は紫光を発生する半導体発光ダイオードに構成すれば、蛍光体22は、3種類の蛍光体、すなわち赤(R)、青(G)、緑(B)を放射する各蛍光体が混合されたもので構成されるか、またはOYBG(オレンジイエロー・ブルー・グリーン)等で構成される。そして、各蛍光体がLED20からの光りで励起されて蛍光し、これらの光が混合されて白色となる。また、LED20を青色を発光する半導体発光ダイオードに構成すれば、蛍光体22はYAG:Ce等のYAG系蛍光体で構成され、YAG系蛍光体は青色の補色である黄色の蛍光を発する。したがって、LED20の青色光とYAG系蛍光体22の黄色光とが混合して白色となる。本実施例では、LED20を近紫外光又は紫光を発生する半導体発光ダイオードに形成し、蛍光体22は、3種類のR、G、Bの各蛍光体が混合されたものか、またはOYBG(オレンジイエロー・ブルー・グリーン)等で構成するようにした。   For example, if the LED 20 is configured as a semiconductor light emitting diode that generates near-ultraviolet light or violet light, the phosphor 22 emits three types of phosphors, that is, red (R), blue (G), and green (B). It is composed of a mixture of phosphors, or composed of OYBG (orange yellow, blue, green) or the like. Then, each phosphor is excited by the light from the LED 20 to fluoresce, and these lights are mixed to become white. If the LED 20 is configured as a semiconductor light emitting diode that emits blue light, the phosphor 22 is composed of a YAG phosphor such as YAG: Ce, and the YAG phosphor emits yellow fluorescence that is a complementary color of blue. Therefore, the blue light of the LED 20 and the yellow light of the YAG phosphor 22 are mixed to become white. In this embodiment, the LED 20 is formed as a semiconductor light emitting diode that generates near-ultraviolet light or violet light, and the phosphor 22 is a mixture of three types of R, G, and B phosphors, or OYBG (orange). (Yellow, Blue, Green) etc.

LED20は、近紫外光又は紫光に相当する350nm〜420nmの範囲にピーク発光波長を有するように形成される。パッケージ21の凹部表面には金属配線10及び12が形成されており、LED20がパッケージ21の凹部底面にボンディングされている。金属配線12は、リード線13で青色LED20のp電極と接続され、一方、金属配線10は、リード線11で青色LED20のn電極と接続される。   The LED 20 is formed to have a peak emission wavelength in a range of 350 nm to 420 nm corresponding to near ultraviolet light or violet light. Metal wirings 10 and 12 are formed on the concave surface of the package 21, and the LED 20 is bonded to the bottom surface of the concave portion of the package 21. The metal wiring 12 is connected to the p-electrode of the blue LED 20 by the lead wire 13, while the metal wiring 10 is connected to the n-electrode of the blue LED 20 by the lead wire 11.

また、フィルター23がパッケージ21の凹部に充填された蛍光体の表面を覆うように設けられている。フィルター23は、スペクトル成分除去手段に相当するもので、LED20から放射される光のうち、波長380nm〜480nm未満の範囲内の少なくとも一部の波長を弱めるか又は透過させないようにするものである。また、380nm〜480nm未満の範囲内の全波長の強度を弱めるか、あるいはカットして透過させないようにしても良い。したがって、図1の白色発光装置から放射される光のうち、波長380nm〜480nmの範囲内の少なくとも一部の波長領域における発光スペクトル成分は強度が小さくなるかあるいは除去されている。また、上記機能を達成するために、フィルター23には、誘電体多層膜や着色ガラス等が用いられる。また、樹脂や蛍光体22とフィルター23は離れて配置されていても良い。   A filter 23 is provided so as to cover the surface of the phosphor filled in the recess of the package 21. The filter 23 corresponds to a spectral component removing unit, and is adapted to weaken or not transmit at least a part of the light emitted from the LED 20 within a wavelength range of 380 nm to less than 480 nm. Further, the intensities of all wavelengths within the range of 380 nm to less than 480 nm may be weakened or cut so as not to be transmitted. Therefore, in the light emitted from the white light emitting device of FIG. 1, the emission spectrum component in at least a part of the wavelength region within the wavelength range of 380 nm to 480 nm is reduced in intensity or removed. In order to achieve the above function, a dielectric multilayer film, colored glass, or the like is used for the filter 23. Further, the resin or phosphor 22 and the filter 23 may be arranged apart from each other.

次に、LED20の具体的構成を図2に示す。LED20は、GaN(窒化ガリウム)系半導体で構成されたGaN系半導体素子からなる。GaN系半導体素子は、六方晶化合物半導体であるIII−V族GaN系半導体が用いられており、上記III−V族GaN系半導体は、4元混晶系のAlGaInN(x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表される。 Next, a specific configuration of the LED 20 is shown in FIG. The LED 20 is composed of a GaN-based semiconductor element made of a GaN (gallium nitride) -based semiconductor. The GaN-based semiconductor element uses a III-V group GaN-based semiconductor, which is a hexagonal compound semiconductor, and the III-V group GaN-based semiconductor is a quaternary mixed crystal Al x Ga y In z N (x + y + z). = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1).

LED20は、GaN単結晶基板1上にGaN系半導体層を順次成長させて形成される。GaN単結晶基板1は、支持体となるパッケージ21の凹部底面に接合されている。前述したようにパッケージ21には、金属配線10,12が形成されている。そして、n側電極9と金属配線12とがボンディングワイヤ13で接続されており、p側電極8と金属配線10とがボンディングワイヤ11で接続されている。   The LED 20 is formed by sequentially growing a GaN-based semiconductor layer on the GaN single crystal substrate 1. The GaN single crystal substrate 1 is bonded to the bottom surface of the recess of the package 21 serving as a support. As described above, the metal wirings 10 and 12 are formed in the package 21. The n-side electrode 9 and the metal wiring 12 are connected by a bonding wire 13, and the p-side electrode 8 and the metal wiring 10 are connected by a bonding wire 11.

GaN単結晶基板1上に形成されるn型コンタクト層は、シリコン(Si)をn型ドーパントとして添加したn型GaN層2からなる。層厚は3μm以上とすることが好ましい。シリコンのドーピング濃度は、たとえば、1018cm−3とされる。n型GaN層2上に積層されるInGaN/GaN活性層3は、井戸層としてシリコンをドープしたInGaN層(たとえば3nm厚)、バリア層としてGaN層(たとえば9nm厚)を用い、これらの層を交互に所定周期(たとえば5周期)積層した多重量子井戸構造(MQW)で構成される。このInGaN/GaN活性層3と、p型AlGaN層5との間に、GaNファイナルバリア層4(例えば40nm厚)が積層される。また、InGaN/GaN活性層3のInGaN井戸層のIn組成比率を変化させることで、LED20の発光波長を変化させることができる。例えば、In組成比率を10%強程度まで変化させれば、発光波長のピークが350nm〜420nmとなるように形成できる。 The n-type contact layer formed on the GaN single crystal substrate 1 is composed of an n-type GaN layer 2 to which silicon (Si) is added as an n-type dopant. The layer thickness is preferably 3 μm or more. The doping concentration of silicon is, for example, 10 18 cm −3 . The InGaN / GaN active layer 3 stacked on the n-type GaN layer 2 uses an InGaN layer doped with silicon (for example, 3 nm thick) as a well layer, and a GaN layer (for example, 9 nm thick) as a barrier layer. It is composed of a multiple quantum well structure (MQW) that is alternately stacked with a predetermined period (for example, five periods). A GaN final barrier layer 4 (for example, 40 nm thick) is laminated between the InGaN / GaN active layer 3 and the p-type AlGaN layer 5. Further, by changing the In composition ratio of the InGaN well layer of the InGaN / GaN active layer 3, the emission wavelength of the LED 20 can be changed. For example, if the In composition ratio is changed to about 10% or more, the emission wavelength peak can be 350 nm to 420 nm.

p型AlGaN層5は、電子阻止層の役割を果たし、p型ドーパントとしてのマグネシウム(Mg)を添加したAlGaN層からなる。層厚は、たとえば、28nmである。マグネシウムのドーピング濃度は、例えば、3×1019cm−3とされる。 The p-type AlGaN layer 5 serves as an electron blocking layer and is composed of an AlGaN layer to which magnesium (Mg) as a p-type dopant is added. The layer thickness is, for example, 28 nm. The magnesium doping concentration is, for example, 3 × 10 19 cm −3 .

p型AlGaN層5上に形成されるp型コンタクト層は、p型ドーパントとしてのマグネシウムを高濃度に添加したp型GaN層6からなる。層厚は、たとえば、70nmである。マグネシウムのドーピング濃度は、たとえば、1020cm−3とされる。p型GaN層6の表面は鏡面となっている。より具体的には、p型GaN層6の表面の凹凸は、100nm以下である。この表面は、InGaN/GaN活性層3で発生した光が取り出される光取り出し側表面である。 The p-type contact layer formed on the p-type AlGaN layer 5 is composed of a p-type GaN layer 6 to which magnesium as a p-type dopant is added at a high concentration. The layer thickness is, for example, 70 nm. The doping concentration of magnesium is, for example, 10 20 cm −3 . The surface of the p-type GaN layer 6 is a mirror surface. More specifically, the unevenness of the surface of the p-type GaN layer 6 is 100 nm or less. This surface is a light extraction side surface from which light generated in the InGaN / GaN active layer 3 is extracted.

透明電極7は、Ni(屈折率1.8)とAu(屈折率は1.6)とから構成される透明な薄い金属層(たとえば、200Å以下)で構成される。   The transparent electrode 7 is composed of a transparent thin metal layer (for example, 200 mm or less) composed of Ni (refractive index 1.8) and Au (refractive index 1.6).

n側電極9は、TiとAl層から構成される膜である。GaN単結晶基板1は、m面を主面とするGaN単結晶からなる基板である。より具体的には、非極性面(ノンポーラ面)であるm面を主面とし、この主面は、非極性面の面方位から±1°以内のオフ角を有する面である。   The n-side electrode 9 is a film composed of a Ti and Al layer. The GaN single crystal substrate 1 is a substrate made of a GaN single crystal having an m-plane as a main surface. More specifically, an m-plane which is a nonpolar plane (nonpolar plane) is a main plane, and this main plane is a plane having an off angle within ± 1 ° from the plane orientation of the nonpolar plane.

m面を主面とするGaN単結晶基板1は、例えば、c面を主面としたGaN単結晶から切り出して作製することができる。切り出された基板のm面は、例えば、化学的機械的研磨処理によって研磨され、(0001)方向および(11−20)方向の両方に関する方位誤差が、±1°以内(好ましくは±0.3°以内)とされる。こうして、m面を主面とし、かつ、転位や積層欠陥といった結晶欠陥のないGaN単結晶基板が得られる。このようなGaN単結晶基板の表面には、原子レベルの段差が生じているにすぎない。このようにして得られるGaN単結晶基板上に、既知のMOCVD法によって、発光ダイオード(LED)構造が成長させられる。   The GaN single crystal substrate 1 having the m-plane as the main surface can be produced by cutting from a GaN single crystal having the c-plane as the main surface, for example. The m-plane of the cut substrate is polished by, for example, a chemical mechanical polishing process, and the orientation error with respect to both the (0001) direction and the (11-20) direction is within ± 1 ° (preferably ± 0.3). (Within °). In this way, a GaN single crystal substrate having the m-plane as the main surface and free from crystal defects such as dislocations and stacking faults can be obtained. There is only an atomic level step on the surface of such a GaN single crystal substrate. A light emitting diode (LED) structure is grown on the GaN single crystal substrate thus obtained by a known MOCVD method.

GaN単結晶基板1は、m面を主面としており、この主面上における結晶成長によって、III族窒化物半導体であるGaN系半導体層が積層される。したがって、GaN単結晶基板1のm面上に結晶成長されるGaN系半導体層だけでなく、最上層のp型GaN層6に至るまですべてのGaN系半導体層の成長主面はm面となる。   The GaN single crystal substrate 1 has an m-plane as a main surface, and a GaN-based semiconductor layer that is a group III nitride semiconductor is stacked by crystal growth on the main surface. Therefore, not only the GaN-based semiconductor layer that is crystal-grown on the m-plane of the GaN single crystal substrate 1 but also the main growth surface of all the GaN-based semiconductor layers up to the uppermost p-type GaN layer 6 is the m-plane. .

ところで、GaN系半導体の結晶構造は、六方晶系で近似することができ、六角柱の軸方向に沿うc軸を法線とする面(六角柱の頂面)がc面(0001)である。GaN系半導体では、分極方向がc軸に沿っている。そのため、c面は+c軸側と−c軸側とで異なる性質を示すので、極性面(Polar Plane)と呼ばれる。一方、六角柱の側面(柱面)がそれぞれm面(10−10)であり、隣り合わない一対の稜線を通る面がa面(11−20)である。これらは、c面に対して直角な結晶面であり、分極方向に対して直交しているため、極性のない平面、すなわち、非極性面(Nonpolar Plane)と呼ばれる。   By the way, the crystal structure of a GaN-based semiconductor can be approximated by a hexagonal system, and the plane (the top surface of the hexagonal column) whose normal is the c-axis along the axial direction of the hexagonal column is the c-plane (0001). . In the GaN-based semiconductor, the polarization direction is along the c-axis. For this reason, the c-plane shows different properties on the + c-axis side and the −c-axis side, and is therefore called a polar plane. On the other hand, the side surfaces (column surfaces) of the hexagonal columns are m-planes (10-10), respectively, and the surfaces passing through a pair of ridge lines that are not adjacent to each other are a-planes (11-20). Since these are crystal planes perpendicular to the c-plane and orthogonal to the polarization direction, they are called non-polar planes, that is, nonpolar planes.

上記のように、結晶成長主面を非極性面であるm面としているので、ヘテロ接合の界面においては、自然分極よる電界や格子歪みに基づくピエゾ電界は発生せず、発光効率の低下が抑制される。したがって、後述する第2、第3の白色発光装置等に用いられるLEDで、青緑色領域の発光波長又は緑色領域の発光波長を発生せるために、InGaN/GaN活性層3のInGa井戸層のIn組成比率を高くしても、分極電界が強くなることもな
く、良好な紫外〜緑色光源として使用することができる。なお、発光波長によっては、GaN単結晶基板1の主面をc面としても良い。また、成長用基板としては、上記GaN単結晶基板の替わりにサファイア、SiC、ZnO等の異種基板を用いても良い。
As described above, since the crystal growth main surface is a non-polar m-plane, an electric field due to natural polarization or a piezo electric field based on lattice distortion does not occur at the interface of the heterojunction, and a decrease in luminous efficiency is suppressed. Is done. Therefore, in an LED used in second and third white light emitting devices described later, in order to generate a light emission wavelength in a blue-green region or a light emission wavelength in a green region, the InGa well layer In of the InGaN / GaN active layer 3 Even if the composition ratio is increased, the polarization electric field does not become strong and can be used as a good ultraviolet to green light source. Depending on the emission wavelength, the main surface of the GaN single crystal substrate 1 may be the c-plane. Further, as the growth substrate, a dissimilar substrate such as sapphire, SiC, ZnO may be used instead of the GaN single crystal substrate.

次に、図3は、人間の網膜への損傷の受けやすさを示す網膜損傷アクションスペクトルDと、人間の網膜の感度を示す網膜感度スペクトルを示す。ここで、縦軸は相対感度を、横軸は波長を示し、Bは、CIE1931の青色の等色関数を表すもので、網膜感度スペクトルの一種である。この図からわかるように、435nm〜440nmの波長領域を境にして、網膜損傷の寄与が大きい波長領域と青色と感じる寄与が大きい波長領域とに大きく分けることができる。この2つに分けられた波長領域に基づき、網膜損傷へ寄与が大きくなる440nm程度以下の波長をカットし、かつ、この波長を除去した後の色度が所望する白色発光装置になるようにする定量的構成方法を以下に説明する。   Next, FIG. 3 shows a retinal damage action spectrum D indicating the susceptibility to damage to the human retina and a retinal sensitivity spectrum indicating the sensitivity of the human retina. Here, the vertical axis represents relative sensitivity, the horizontal axis represents wavelength, and B represents a blue color matching function of CIE 1931, which is a kind of retinal sensitivity spectrum. As can be seen from this figure, the wavelength region of 435 nm to 440 nm can be broadly divided into a wavelength region where the contribution of retinal damage is large and a wavelength region where the contribution of feeling blue is large. Based on these two wavelength regions, a wavelength of about 440 nm or less that greatly contributes to retinal damage is cut, and a white light emitting device having desired chromaticity after removing this wavelength is obtained. A quantitative construction method is described below.

図4は、白色発光装置の発光スペクトルIとCIE1931等色関数R(赤)、G(緑)、B(青)及び網膜損傷アクションスペクトルDを表す。図の太線のグラフが改良前の白色発光装置の発光スペクトルIである。スペクトルDとの比較でもわかるように、Dのピーク波長付近の発光スペクトル成分の強さも高いので、網膜損傷のリスクが高まる。そこで、網膜損傷のリスクを低減し、所望の白色光を形成するために、白色発光装置からの放射光のスペクトルを網膜損傷アクションスペクトルDと網膜感度スペクトルとを用いて定量化し、この定量化した数値に基づいて装置を構成していく。   FIG. 4 shows the emission spectrum I of the white light emitting device, the CIE 1931 color matching functions R (red), G (green), B (blue), and the retinal damage action spectrum D. The thick line graph in the figure is the emission spectrum I of the white light emitting device before improvement. As can be seen from the comparison with the spectrum D, the intensity of the emission spectrum component in the vicinity of the peak wavelength of D is also high, which increases the risk of retinal damage. Therefore, in order to reduce the risk of retinal damage and form desired white light, the spectrum of the emitted light from the white light emitting device is quantified using the retinal damage action spectrum D and the retinal sensitivity spectrum, and this quantification is performed. The device is configured based on numerical values.

まず、図4の発光スペクトルIを波長λの関数で表してI(λ)とする。また、DをD(λ)と波長の関数で表しておく。I(λ)のうち、D(λ)に寄与する成分Iは、まず、ID=I(λ)×D(λ)と掛け算を行い、IDを積分することにより求められる。したがって、I=∫(ID)となる。ここで、∫は積分記号を表す。 First, the emission spectrum I in FIG. 4 is expressed as a function of the wavelength λ and is defined as I (λ). D is expressed as a function of D (λ) and wavelength. Of I (λ), D (λ ) to the components that contribute I D first performs a multiplication with ID = I (λ) × D (λ), is determined by integrating the ID. Therefore, I D = ∫ (ID). Here, ∫ represents an integral symbol.

次に、色度図の色度座標にも用いられる3刺激値と呼ばれる数値を求める。人間の目にある3種類の色受容器(色センサ)の分光感度特性は波長λの関数、x(λ)、y(λ)、z(λ)として定義されている。これらが、CIE1931等色関数と呼ばれるもので、図4の青色等色関数B、緑色等色関数G、赤色等色関数Rと対比すれば、x(λ)=B(λ)、y(λ)=G(λ)、z(λ)=R(λ)となる。人間の目にある3つのセンサの受光量は3刺激値X、Y、Zと呼ばれ、光源の分光分布Iに等色関数x(λ)、y(λ)、z(λ)を掛け合わせ、積算することにより求められる。したがって、図4の記号を用いれば,3刺激値X、Y、Zは次式で表される。
X=∫I(λ)B(λ)、Y=∫I(λ)G(λ)、Z=∫I(λ)R(λ)
ここで、積分区間は波長380nm〜780nmである。
Next, numerical values called tristimulus values that are also used for the chromaticity coordinates of the chromaticity diagram are obtained. The spectral sensitivity characteristics of three types of color receptors (color sensors) in the human eye are defined as a function of wavelength λ, x (λ), y (λ), and z (λ). These are called CIE1931 color matching functions. Compared with the blue color matching function B, the green color matching function G, and the red color matching function R in FIG. 4, x (λ) = B (λ), y (λ ) = G (λ), z (λ) = R (λ). The amount of light received by the three sensors in the human eye is called tristimulus values X, Y, and Z. The spectral distribution I of the light source is multiplied by the color matching functions x (λ), y (λ), and z (λ). It is obtained by integrating. Therefore, if the symbols in FIG. 4 are used, the tristimulus values X, Y, and Z are expressed by the following equations.
X = ∫I (λ) B (λ), Y = ∫I (λ) G (λ), Z = ∫I (λ) R (λ)
Here, the integration interval is a wavelength of 380 nm to 780 nm.

次に、定量化された評価指標として相対ダメージRを定義する。相対ダメージRは、目のセンサへの感度に対するダメージを意味するもので、R=I/(X+Y+Z)となる。上記のように定量化された相対ダメージRが、小さければ、網膜ダメージが網膜感度に比べて相対的に小さくなっていると言える。逆に、相対ダメージが大きくなっていれば、網膜ダメージが相対的に大きくなっていると言える。 Next, relative damage R is defined as a quantified evaluation index. Relative damage R means damage to the sensitivity to the eye sensor and is R = I D / (X + Y + Z). If the relative damage R quantified as described above is small, it can be said that the retinal damage is relatively small compared to the retinal sensitivity. Conversely, if the relative damage is large, it can be said that the retinal damage is relatively large.

図19は、CIE1931の等色関数による色度図を表し、図20は図19の黒体輻射の色軌跡における白色ランクを示す。ところで、色度図の色度座標(CIE,CIE)は、前述した3刺激値X、Y、Zにより、次のように表される。
CIE=X/(X+Y+Z)、CIE=Y/(X+Y+Z)
図4の発光スペクトルIを図19の色度座標(CIE,CIE)で表すと、色度範囲は、(0.31,0.34)であり、相対ダメージRは0.21となった。
FIG. 19 shows a chromaticity diagram based on the CIE 1931 color matching function, and FIG. 20 shows the white rank in the color locus of black body radiation in FIG. By the way, the chromaticity coordinates (CIE X , CIE Y ) of the chromaticity diagram are expressed as follows by the tristimulus values X, Y, and Z described above.
CIE X = X / (X + Y + Z), CIE Y = Y / (X + Y + Z)
When the emission spectrum I in FIG. 4 is represented by the chromaticity coordinates (CIE X , CIE Y ) in FIG. 19, the chromaticity range is (0.31, 0.34), and the relative damage R is 0.21. It was.

次に、図5に示すように、スペクトル成分除去手段、すなわち図1の構成であればフィルター23を用いて、約440nm以下の波長領域における発光スペクトル成分をすべてカットし、発光スペクトルI1の形状にする。この状態で、上記同様、相対ダメージRを求めると0.16となり、値は小さくなり網膜損傷のリスクは低減した。しかし、色度範囲は、(0.33,0.37)となり、色度範囲が図4の状態より悪くなっている。これを図4の状態、(0.31,0.34)に戻すためには、LED20の発光強度を強くして、スペクトル成分の高さを高くしてやることにより、図6のような発光スペクトル分布I2を得ることができる。   Next, as shown in FIG. 5, the spectral component removing means, that is, the filter 23 in the case of the configuration of FIG. 1, is used to cut all emission spectral components in the wavelength region of about 440 nm or less to obtain the shape of the emission spectrum I1. To do. In this state, as described above, when the relative damage R was obtained, it was 0.16, and the value was decreased, thereby reducing the risk of retinal damage. However, the chromaticity range is (0.33, 0.37), and the chromaticity range is worse than the state of FIG. In order to return this to the state shown in FIG. 4 (0.31, 0.34), the emission spectrum distribution as shown in FIG. 6 is obtained by increasing the emission intensity of the LED 20 and increasing the height of the spectral component. I2 can be obtained.

図6の発光スペクトルは、図5と比較すると、450nm〜500nmにかけて発光スペクトル強度が高くなっていることがわかる。しかも、約440nm以下の波長についてはフィルター23ですべてカットされるので、網膜損傷リスクは図4のとき程上昇しない。この場合の色度範囲は、(0.31,0.34)であり、相対ダメージRは0.19であった。   The emission spectrum of FIG. 6 shows that the emission spectrum intensity increases from 450 nm to 500 nm as compared with FIG. In addition, since the wavelength of about 440 nm or less is all cut by the filter 23, the risk of retinal damage is not increased as much as in FIG. The chromaticity range in this case was (0.31, 0.34), and the relative damage R was 0.19.

このようにして、網膜損傷に寄与する波長をカットし、一方、網膜損傷に寄与する波長をカットしたために失われる発光スペクトル成分をあらかじめ計算し、青色等色関数を考慮して、どの程度人間の眼で感度が失われるかを算出し、それを補うために、白色光源(上記例ではLED20)の発光強度を大きくすることにより、色度範囲が最適で、網膜損傷のリスクが少ない白色発光装置を作製することができる。   In this way, the wavelength that contributes to retinal damage is cut, while the emission spectrum component that is lost because the wavelength that contributes to retinal damage is cut in advance, taking into account the blue color matching function, how much human In order to calculate whether or not the sensitivity is lost by the eye and to compensate for this, the white light emitting device has an optimal chromaticity range and a low risk of retinal damage by increasing the light emission intensity of the white light source (LED 20 in the above example). Can be produced.

上述のように、400〜450nmにおける寄与成分量IB1よりも450〜500nmにおける寄与成分量IB2の方が大きくするようにして、白色の色度を最適にするように構成するが、さらに、色度範囲を最適にする一方で網膜損傷のリスクを低減するためには、青色等色関数に基づく、発光スペクトル成分の400〜450nmにおける寄与成分量IB1が、450〜500nmにおける寄与成分量IB2の50%以下であることが望ましい。この方法を白色光源からの光の出射角度によって行えば、出射方位毎の定量化を行うことができる。 As described above, the contribution component amount I B2 at 450 to 500 nm is made larger than the contribution component amount I B1 at 400 to 450 nm so as to optimize the white chromaticity. In order to reduce the risk of retinal damage while optimizing the chromaticity range, the contribution component amount I B1 at 400 to 450 nm of the emission spectrum component based on the blue color matching function is changed to the contribution component amount I at 450 to 500 nm. It is desirable that it is 50% or less of B2 . If this method is performed according to the emission angle of the light from the white light source, the quantification can be performed for each emission direction.

上記のように、明るさの感度量/網膜ダメージを決定してから逆算していくことで、白色光源と、スペクトル除去手段を適切に形成することができ、白色発光装置からの放射光のスペクトルが、CIE1931の等色関数で評価した場合、図19の色度図でCIExが0.3〜0.5の範囲内で、かつCIEyが0.3〜0.44の範囲内に含まれるように設計することが可能となる。   As described above, it is possible to appropriately form the white light source and the spectrum removing means by determining the sensitivity amount of brightness / retinal damage and then calculating the spectrum of the emitted light from the white light emitting device. However, when evaluated with the CIE 1931 color matching function, the CIEx is within the range of 0.3 to 0.5 and the CIEy is within the range of 0.3 to 0.44 in the chromaticity diagram of FIG. It becomes possible to design.

次に、網膜損傷アクションスペクトルDと異なる種類の網膜感度スペクトルとを用いて白色発光装置からの放射光のスペクトルを定量化し、この定量化した数値に基づいてスペクトル除去手段を構成し、修正後のスペクトルが、色度図上で設計されたとおりの白色スペクトルとなるように形成する方法を以下に説明する。   Next, the spectrum of the emitted light from the white light emitting device is quantified using the retinal damage action spectrum D and the retinal sensitivity spectrum of a different type, and a spectrum removing unit is configured based on the quantified numerical value. A method for forming the spectrum so as to be a white spectrum as designed on the chromaticity diagram will be described below.

図13は前述した光励起反応による網膜の損傷のしやすさを示す網膜損傷アクションスペクトルDと、網膜感度スペクトルの一種である比視感度スペクトルSとを表す。比視感度スペクトルSは、人間の眼が明るいと感じる波長領域と相対感度を示すものである。Sは緑色等色関数にほぼ相当するものであり、DとSとは、重なる波長領域がほとんどないので、Dの感度が高い波長領域を避けつつ、Sの感度が高い波長領域に含まれる成分を大きくするようにする。   FIG. 13 shows a retinal damage action spectrum D indicating the ease of retinal damage due to the above-described photoexcitation reaction, and a relative visibility spectrum S which is a kind of retinal sensitivity spectrum. The specific visibility spectrum S indicates a wavelength region and relative sensitivity that the human eye feels bright. S is substantially equivalent to a green color matching function, and D and S have almost no overlapping wavelength region, so that a component included in a wavelength region with high S sensitivity is avoided while avoiding a wavelength region with high D sensitivity. To make it larger.

外部から入ってくる光情報は、人間の目の角膜、瞳孔、水晶体、硝子体を順に通り、網膜で受容される。光を感じる視細胞には明暗を認識する桿体細胞(Rods)と、色を認識する錐体細胞(Cones)がある。しかし、照明を考える場合には、明順応した場合を考えて設計することもできる。つまり、錐体細胞のみを考慮し、明順応視感度である上記比視感度スペクトルSを用れば良い。   Optical information coming from the outside passes through the cornea, pupil, lens, and vitreous in order of the human eye and is received by the retina. Visual cells that sense light include rod cells that recognize light and darkness (Rods) and cone cells that recognize color (Cones). However, when lighting is considered, it can be designed in consideration of light adaptation. That is, only the pyramidal cells are considered, and the above-described relative luminous sensitivity spectrum S, which is bright adaptation visual sensitivity, may be used.

例えば、図14のような発光スペクトルの発光があったとし、この発光スペクトルを波長λの関数で表してI(λ)とする。また、DをD(λ)、SをS(λ)と波長の関数で表しておく。図15(a)のように、I(λ)のうち、D(λ)に寄与する成分Iは、まず、ID=I(λ)×D(λ)と掛け算を行い、IDを積分することにより求められる。したがって、∫(ID)となる。ここで、∫は積分記号を表す。一方、図15(b)のように、I(λ)のうち、S(λ)に寄与する成分Iを求めると、∫(IS)となる。ここで、IS=I(λ)×S(λ)である。そしてI/I、すなわち、明るさの感度量/網膜ダメージの比を求める。この比が、大きければ、明るく感じられるとともに、網膜ダメージが相対的に小さくなっていると言える。逆に、比の値が小さくなっていれば、明るさがそれほど感じられず、網膜ダメージが相対的に大きくなっていると言える。 For example, assume that there is light emission of an emission spectrum as shown in FIG. Further, D is expressed as a function of D (λ), S is expressed as a function of S (λ) and wavelength. As shown in FIG. 15 (a), the out of I (lambda), component contributing I D to D (lambda) first performs a multiplication with ID = I (λ) × D (λ), integrates the ID Is required. Therefore, it becomes ∫ (ID). Here, ∫ represents an integral symbol. On the other hand, as shown in FIG. 15B, when the component I S that contributes to S (λ) of I (λ) is obtained, ∫ (IS) is obtained. Here, IS = I (λ) × S (λ). Then, I S / I D , that is, the ratio of brightness sensitivity / retinal damage is obtained. If this ratio is large, it is felt bright and retinal damage is relatively small. Conversely, if the ratio value is small, it can be said that the brightness is not felt so much and the retinal damage is relatively large.

以上のようにして、白色光のうち、I/Iの比を大きくするように形成する。例えば、電球の発光スペクトルは、黒体輻射スペクトルに近いことで知られているが、図16のIのようになる。この場合、IDとISは図のようになり、網膜ダメージに寄与する成分は非常に小さく、かつ、明るさの感度に寄与する成分は大きい。I/Iの比は5.5となる。一方、紫外線が多く含まれることで知られている太陽光の発光スペクトルは図17のIのようになる。ここで、IDとISは図のようになり、網膜ダメージに寄与する成分も大きく、かつ、明るさの感度に寄与する成分も大きい。この場合には、I/Iは1.5となる。 As described above, the white light is formed so as to increase the ratio of IS / ID . For example, the light emission spectrum of a light bulb is known to be close to the blackbody radiation spectrum, but is as shown in FIG. In this case, ID and IS are as shown in the figure, the component contributing to retinal damage is very small, and the component contributing to brightness sensitivity is large. The ratio of I S / I D is 5.5. On the other hand, the emission spectrum of sunlight, which is known to contain a lot of ultraviolet rays, is as shown in FIG. Here, ID and IS are as shown in the figure, and the components contributing to retinal damage are large, and the components contributing to brightness sensitivity are also large. In this case, I S / I D is 1.5.

次に、白色LEDとして良く用いられる青色LEDとYAG等の蛍光体を用いて、青色光と黄色光を混色して白色とした装置の発光スペクトルを図18のIで示す。ここで、IDとISは図のようになり、網膜ダメージに寄与する成分はそれほど小さくなく、かつ、明るさの感度に寄与する成分も普通である。この場合には、I/Iは1.9となる。これでは、まだ、網膜ダメージの成分がかなりあるので、本発明のように、波長カットフィルター23を設けて、380〜480nmの波長領域の少なくとも一部の領域における成分をカットするようにして、I/I値を向上させるようにする。一方、波長カットフィルター23を設けることで、一部の発光スペクトル成分が失われて、色度範囲が悪くなることが考えられるが、その場合には、上記同様、青色LEDの発光強度を大きくすれば良い。 Next, an emission spectrum of a device that uses a blue LED often used as a white LED and a phosphor such as YAG to mix blue light and yellow light into white is shown by I in FIG. Here, ID and IS are as shown in the figure, and components that contribute to retinal damage are not so small, and components that contribute to brightness sensitivity are also normal. In this case, I S / I D is 1.9. Since there is still a considerable amount of retinal damage component, the wavelength cut filter 23 is provided as in the present invention to cut the component in at least a part of the wavelength range of 380 to 480 nm. The S / ID value is improved. On the other hand, by providing the wavelength cut filter 23, it is considered that a part of the emission spectrum component is lost and the chromaticity range is deteriorated. In this case, the emission intensity of the blue LED is increased as described above. It ’s fine.

なお、以上述べた白色発光装置の形成方法は、後述する第2の白色発光装置、第3の白色発光装置等、本発明のすべての白色発光装置に適用することができる。   The white light emitting device formation method described above can be applied to all white light emitting devices of the present invention, such as a second white light emitting device and a third white light emitting device described later.

次に、白色発光装置から発生する白色光の構成について考察する。第1の白色発光装置では、上記実施例のように、近紫外又は紫領域の発光で励起し、励起された蛍光体からの3色の光を混合して白色とする構成としたが、第2の白色発光装置は青緑領域の発光と、赤色領域の発光とを混合して白色光を作り出す。図12は、既に述べたD、B、G、Rの波長に対する相対感度曲線であるが、B曲線とG曲線との交点C1(約500nm)は、人間の眼の色センサに相当する青色受容器と緑色受容器との感度が同じになるので、この波長付近にピーク波長が存在するスペクトル分布を形成するように青緑の光源を構成し、C1と同じ感度におけるR曲線の交点C2(約650nm)の波長付近にピーク波長が存在するスペクトル分布を形成するように赤色の光源を構成する。   Next, the configuration of white light generated from the white light emitting device will be considered. The first white light emitting device is configured to be excited by light emission in the near-ultraviolet or violet region and mix the three colors of light from the excited phosphor to make white. The white light emitting device 2 generates white light by mixing light emission in the blue-green region and light emission in the red region. FIG. 12 is a relative sensitivity curve with respect to the wavelengths of D, B, G, and R already described. The intersection C1 (about 500 nm) between the B curve and the G curve is a blue color sensor corresponding to a human eye color sensor. Since the sensitivity of the container and the green receptor is the same, a blue-green light source is formed so as to form a spectral distribution in which a peak wavelength exists in the vicinity of this wavelength, and the intersection C2 (about about R2) at the same sensitivity as C1 The red light source is configured so as to form a spectral distribution having a peak wavelength in the vicinity of the wavelength of 650 nm.

ここで、C1付近の波長とは、500nm±20nm(480nm〜520nm)であり、C2付近の波長とは、650nm±20nm(630nm〜670nm)である。以上のように、青緑の光源と赤色の光源を作製してこれら2つの光源の光出力を同じにし、同時に光らせて混色させると、C1付近の発光波長では青色と緑色とを同じ感度で受感でき、また、C2付近の発光波長では赤色を青色及び緑色と同じ感度で受感できるので、青、緑、赤の3原色ともに同様な強さで感じることができ、理想的な白色光を形成できる。また、波長480nm未満の網膜に損傷を与える成分は弱くなるので、網膜損傷のリスクを抑えることができる。   Here, the wavelength near C1 is 500 nm ± 20 nm (480 nm to 520 nm), and the wavelength near C2 is 650 nm ± 20 nm (630 nm to 670 nm). As described above, when a blue-green light source and a red light source are produced and the light outputs of these two light sources are made the same, and simultaneously emitted and mixed, blue and green are received with the same sensitivity at the emission wavelength near C1. In addition, it is possible to sense red with the same sensitivity as blue and green at the emission wavelength near C2, so that the three primary colors of blue, green and red can be felt with the same intensity, and ideal white light can be obtained. Can be formed. In addition, since components that damage the retina having a wavelength of less than 480 nm are weakened, the risk of retinal damage can be suppressed.

以上のように白色発光装置を具体的に構成するために、青緑色と赤色の光源を発光ダイオード(LED)で構成する第2の白色発光装置の場合と、レーザダイオード(LD)で構成する第3の白色発光装置の場合とを説明する。   In order to specifically configure the white light emitting device as described above, in the case of the second white light emitting device in which the blue-green and red light sources are configured by light emitting diodes (LEDs), and in the case of the second configured by a laser diode (LD). The case of the white light emitting device 3 will be described.

まず、発光ダイオードで構成する第2の白色発光装置の場合は、青緑色のLEDとして、図2の構成と同じものを単体で用いる。異なるのは、InGaN/GaN活性層3のInGaN井戸層におけるIn組成比率である。青色発光のときよりも、In組成比率を高くして、青色の発光波長よりも長波長とし、例えば20%以上とする。   First, in the case of the 2nd white light-emitting device comprised with a light emitting diode, the same thing as the structure of FIG. 2 is used independently as blue-green LED. The difference is the In composition ratio in the InGaN well layer of the InGaN / GaN active layer 3. The In composition ratio is made higher than that in the case of blue light emission, and the wavelength is longer than the blue light emission wavelength, for example, 20% or more.

一方、赤色のLEDについては、図7のように、4元混晶AlInGaP系半導体で構成される。また、各半導体層の結晶成長は、既知の有機金属気相成長法(MOVPE)によって行われる。傾斜n型GaAs基板51上に、n型GaAsバッファ層52、n型AlGaInPクラッド層53、AlGaInP活性層54、p型AlGaInPクラッド層55、ITO等からなる透明電極56が積層され、n型GaAs基板51の裏側にはn電極58が、透明電極56上にはp電極57が形成されている。n型GaAs基板51には、その結晶方位が、(001)から10〜15度傾斜しているものを用いる。   On the other hand, the red LED is composed of a quaternary mixed crystal AlInGaP-based semiconductor as shown in FIG. The crystal growth of each semiconductor layer is performed by a known metal organic chemical vapor deposition method (MOVPE). On the inclined n-type GaAs substrate 51, an n-type GaAs buffer layer 52, an n-type AlGaInP clad layer 53, an AlGaInP active layer 54, a p-type AlGaInP clad layer 55, and a transparent electrode 56 made of ITO or the like are laminated. An n electrode 58 is formed on the back side of 51, and a p electrode 57 is formed on the transparent electrode 56. As the n-type GaAs substrate 51, a substrate whose crystal orientation is inclined by 10 to 15 degrees from (001) is used.

AlGaInP活性層54は、例えば、(Al0.5Ga0.50.5In0.5Pで形成され、n型AlGaInPクラッド層53にはn型不純物Siが、p型AlGaInPクラッド層55には、p型不純物Znがドーピングされている。p電極57はTiとAuの多層金属膜が、n電極58はAu、Ge、Niの合金層とTiとAuの多層金属膜が用いられる。なお、AlGaInP活性層54の組成比率を変えることにより、上述したC2付近の波長650nm±20nm(630nm〜670nm)の範囲内で発光させることができる。 The AlGaInP active layer 54 is formed of, for example, (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P. The n-type AlGaInP clad layer 53 contains n-type impurity Si and the p-type AlGaInP clad layer 55. Is doped with a p-type impurity Zn. The p-electrode 57 uses a multilayer metal film of Ti and Au, and the n-electrode 58 uses an alloy layer of Au, Ge, and Ni and a multilayer metal film of Ti and Au. Note that by changing the composition ratio of the AlGaInP active layer 54, it is possible to emit light within a wavelength range of 650 nm ± 20 nm (630 nm to 670 nm) in the vicinity of C2.

以上の2つのLEDを並べて支持基板等に配置し、同時に発光させることで、混色が発生し、白色光が得られる。   By arranging the above two LEDs side by side on a support substrate and causing them to emit light simultaneously, color mixing occurs and white light is obtained.

次に、レーザダイオード(LD)で構成する第3の白色発光装置の場合を説明する。図8は、青緑色のレーザダイオード構成を、図10は図8の青緑色LDの斜視図を示す。青緑色LDは、III−V族GaN系半導体で構成される。   Next, the case of a third white light emitting device constituted by a laser diode (LD) will be described. 8 shows a blue-green laser diode configuration, and FIG. 10 shows a perspective view of the blue-green LD of FIG. The blue-green LD is composed of a III-V group GaN-based semiconductor.

GaN単結晶基板61上に、n型GaNコンタクト層62(例えば膜厚2μm)、n型AlGaNクラッド層63(膜厚1.5μm以下、例えば1.0μm厚)、n型GaN光ガイド層64(例えば膜厚0.1μm)、InGaN活性層(発光層)65が順に形成されている。次に、p型半導体層として、活性層65の上に、p型AlGaN電子ブロック層66(例えば膜厚20nm)、p型GaN光ガイド層67(例えば膜厚0.1μm)、p型AlGaNクラッド層68(膜厚1.5μm以下、例えば0.4μm厚)、p型GaNコンタクト層69(例えば膜厚0.05μm)が順に積層されている。   On the GaN single crystal substrate 61, an n-type GaN contact layer 62 (for example, a film thickness of 2 μm), an n-type AlGaN cladding layer 63 (a film thickness of 1.5 μm or less, for example, 1.0 μm thickness), an n-type GaN light guide layer 64 ( For example, an InGaN active layer (light emitting layer) 65 is sequentially formed. Next, as a p-type semiconductor layer, on the active layer 65, a p-type AlGaN electron blocking layer 66 (for example, a film thickness of 20 nm), a p-type GaN light guide layer 67 (for example, a film thickness of 0.1 μm), a p-type AlGaN cladding. A layer 68 (film thickness of 1.5 μm or less, for example, 0.4 μm thickness) and a p-type GaN contact layer 69 (for example, film thickness of 0.05 μm) are sequentially stacked.

ここで、GaN単結晶基板61は、m面を主面としており、この主面上における結晶成長によって、III族窒化物半導体であるGaN系半導体層が積層される。したがって、GaN単結晶基板61のm面上に結晶成長されるGaN系半導体層だけでなく、最上層のp型GaNコンタクト層69に至るまですべてのGaN系半導体層の成長主面はm面となる。   Here, the GaN single crystal substrate 61 has an m-plane as a main surface, and a GaN-based semiconductor layer that is a group III nitride semiconductor is stacked by crystal growth on the main surface. Therefore, not only the GaN-based semiconductor layer that is crystal-grown on the m-plane of the GaN single crystal substrate 61 but also the growth principal surface of all GaN-based semiconductor layers up to the uppermost p-type GaN contact layer 69 is the m-plane. Become.

上記のように、結晶成長主面を非極性面であるm面としているので、ヘテロ接合の界面においては、自然分極よる電界や格子歪みに基づくピエゾ電界は発生せず、発光効率の低下が抑制される。したがって、青緑色領域の発振波長を発生せるために、InGaN活性層65中のIn組成比率を高くしても、分極電界が強くなることもなく、良好な青緑色光源として使用することができる。もちろん、波長によっては、従来のc面成長を用いることもできる。   As described above, since the crystal growth main surface is a non-polar m-plane, an electric field due to natural polarization or a piezo electric field based on lattice distortion does not occur at the interface of the heterojunction, and a decrease in luminous efficiency is suppressed. Is done. Therefore, even if the In composition ratio in the InGaN active layer 65 is increased in order to generate an oscillation wavelength in the blue-green region, the polarization electric field does not become strong, and it can be used as a good blue-green light source. Of course, depending on the wavelength, conventional c-plane growth can also be used.

n型GaNコンタクト層62およびp型GaNコンタクト層69は、それぞれn電極72およびp電極71とのオーミックコンタクトをとるための低抵抗層である。n型GaNコンタクト層62は、GaNに例えばn型ドーパントSiが3×1018cm−3ドーピングされた半導体層であり、また、p型GaNコンタクト層69は、GaNに例えばp型ドーパントMgが3×1019cm−3ドーピングされた半導体層である。 The n-type GaN contact layer 62 and the p-type GaN contact layer 69 are low resistance layers for making ohmic contact with the n electrode 72 and the p electrode 71, respectively. The n-type GaN contact layer 62 is a semiconductor layer in which GaN is doped with, for example, 3 × 10 18 cm −3 of n-type dopant Si, and the p-type GaN contact layer 69 is 3% of p-type dopant Mg, for example. It is a semiconductor layer doped with × 10 19 cm −3 .

n型AlGaNクラッド層63およびp型AlGaNクラッド層68は、活性層65からの光をそれらの間に閉じ込める光閉じ込め効果を生じるものである。n型AlGaNクラッド層63は、AlGaNに例えばn型ドーパントSiが3×1018cm−3ドーピングされた半導体層であり、また、p型AlGaNクラッド層68は、AlGaNに例えばp型ドーパントMgが3×1019cm−3ドーピングされた半導体層である。また、AlGaNクラッド層63、68は、Al組成比率が7%以下で作製される。n型AlGaNクラッド層63は、n型GaN光ガイド層64よりもバンドギャップが広く、p型AlGaNクラッド層68は、p型GaN光ガイド層67よりもバンドギャップが広い。これにより、良好な閉じ込めを行うことができ、低閾値および高効率の半導体レーザダイオードを実現できる。 The n-type AlGaN cladding layer 63 and the p-type AlGaN cladding layer 68 produce a light confinement effect that confines light from the active layer 65 between them. The n-type AlGaN cladding layer 63 is a semiconductor layer in which AlGaN is doped with, for example, 3 × 10 18 cm −3 of n-type dopant Si, and the p-type AlGaN cladding layer 68 is, for example, 3 p-type dopant Mg in AlGaN. It is a semiconductor layer doped with × 10 19 cm −3 . The AlGaN cladding layers 63 and 68 are produced with an Al composition ratio of 7% or less. The n-type AlGaN cladding layer 63 has a wider band gap than the n-type GaN optical guide layer 64, and the p-type AlGaN cladding layer 68 has a wider band gap than the p-type GaN optical guide layer 67. Thereby, good confinement can be performed, and a low threshold and high efficiency semiconductor laser diode can be realized.

n型GaN光ガイド層64およびp型GaN光ガイド層67は、活性層65にキャリア(電子および正孔)を閉じ込めるためのキャリア閉じ込め効果を生じる半導体層である。これにより、発光層65における電子および正孔の再結合の効率が高められるようになっている。n型GaN光ガイド層64は、GaNに例えばn型ドーパントSiが3×1018cm−3ドーピングされた半導体層、p型GaN光ガイド層67は、GaNに例えばp型ドーパントMgが5×1018cm−3ドーピングされた半導体層である。光ガイド層64、67は、数%以下のInを含むInGaNで構成しても良い。 The n-type GaN light guide layer 64 and the p-type GaN light guide layer 67 are semiconductor layers that generate a carrier confinement effect for confining carriers (electrons and holes) in the active layer 65. Thereby, the efficiency of recombination of electrons and holes in the light emitting layer 65 is increased. The n-type GaN light guide layer 64 is a semiconductor layer obtained by doping GaN with, for example, 3 × 10 18 cm −3 of n-type dopant Si, and the p-type GaN light guide layer 67 is GaN with, for example, 5 × 10 p-type dopant Mg. It is a semiconductor layer doped with 18 cm −3 . The light guide layers 64 and 67 may be made of InGaN containing several percent or less of In.

p型ドーパントMgが、例えば5×1018cm−3ドープされたp型AlGaN電子ブロック層66は、活性層65からの電子の流出を防いで、電子および正孔の再結合効率を高めている。p型AlGaN電子ブロック層66のAl組成比率は5〜30%で形成される。 The p-type AlGaN electron blocking layer 66 doped with, for example, 5 × 10 18 cm −3 of the p-type dopant Mg prevents the outflow of electrons from the active layer 65 and increases the recombination efficiency of electrons and holes. . The p-type AlGaN electron block layer 66 is formed with an Al composition ratio of 5 to 30%.

活性層65は、例えばInGaNを含むMQW(multipule-quantum well)構造(多重量子井戸構造)を有しており、電子と正孔とが再結合することにより光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。活性層65は、具体的には、InGaN井戸層(たとえば3nm厚)とGaNバリア層(たとえば9nm厚)とを交互に2〜7周期程度繰り返し積層して構成されている。この場合に、InGaN井戸層は、Inの組成比を5%以上とすることにより、バンドギャップが比較的小さくなり、量子井戸層を構成する。一方、GaNバリア層はバンドギャップが比較的大きな障壁層として機能する。   The active layer 65 has, for example, an MQW (multipule-quantum well) structure containing InGaN, and light is generated by recombination of electrons and holes, and the generated light is This is a layer for amplification. Specifically, the active layer 65 is configured by repeatedly laminating InGaN well layers (for example, 3 nm thickness) and GaN barrier layers (for example, 9 nm thickness) alternately for about 2 to 7 periods. In this case, when the InGaN well layer has an In composition ratio of 5% or more, the band gap becomes relatively small and a quantum well layer is formed. On the other hand, the GaN barrier layer functions as a barrier layer having a relatively large band gap.

発光波長は、InGaN井戸層におけるInの組成比が高くなるように調整することによって、青緑色領域の発振波長480nm〜520nmが得られるようにしている。例えばInGaN井戸層のIn組成は20%以上とし、InGaN井戸層を30Å前後とすることが望ましい。なお、前記MQW構造は、Inを含む量子井戸の数が3以下とされることが好ましい。   The emission wavelength is adjusted so as to increase the In composition ratio in the InGaN well layer, so that an oscillation wavelength of 480 nm to 520 nm in the blue-green region can be obtained. For example, it is desirable that the In composition of the InGaN well layer is 20% or more and the InGaN well layer is about 30%. In the MQW structure, the number of quantum wells containing In is preferably 3 or less.

p型AlGaN電子ブロック層66〜p型GaNコンタクト層69までのp型半導体積層体は、その一部がメサエッチングによって除去されることにより、リッジストライプAを形成している。より具体的には、p型コンタクト層69、p型AlGaNクラッド層68およびp型GaN光ガイド層67の一部がエッチング除去され、メサ形のリッジストライプAが形成される。このリッジストライプAは、図10に示すように、c軸方向に沿って形成されている。リッジストライプAの長手方向(c軸方向)両端における劈開により形成された一対の端面は、互いに平行であり、いずれもc軸に垂直で、c面及び−c面を構成する。これらの端面の間で共振器が構成され、活性層65で発生した光は、共振器端面の間を往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、増幅された光の一部が、共振器端面からレーザ光として素子外に取り出すために、以下のように構成した。   A part of the p-type semiconductor stacked body from the p-type AlGaN electron blocking layer 66 to the p-type GaN contact layer 69 is removed by mesa etching to form a ridge stripe A. More specifically, the p-type contact layer 69, the p-type AlGaN cladding layer 68, and the p-type GaN light guide layer 67 are partially removed by etching to form a mesa-shaped ridge stripe A. As shown in FIG. 10, the ridge stripe A is formed along the c-axis direction. A pair of end surfaces formed by cleaving at both ends in the longitudinal direction (c-axis direction) of the ridge stripe A are parallel to each other, and both are perpendicular to the c-axis and constitute a c-plane and a −c-plane. A resonator is formed between these end faces, and light generated in the active layer 65 is amplified by stimulated emission while reciprocating between the end faces of the resonator. In order to extract a part of the amplified light from the end face of the resonator as a laser beam to the outside of the device, the following configuration was adopted.

+c面である共振器端面を被覆するように形成された絶縁膜81は、例えば、ZrOの単膜からなる。これに対し、−c面である共振器端面に形成された絶縁膜80は、たとえばSiO膜とZrO膜とを交互に複数回繰り返し積層した多重反射膜で構成されている。絶縁膜81を構成するZrOの単膜は、その厚さがλ/2n(ただし、λは活性層65の発光波長。nはZrOの屈折率)とされている。一方、絶縁膜80を構成する多重反射膜は、薄膜λ/4n(但しnはSiOの屈折率)のSiO膜と、膜厚λ/4nのZrO膜とを交互に積層した構造となっている。 The insulating film 81 formed so as to cover the resonator end face which is the + c plane is made of, for example, a single film of ZrO 2 . On the other hand, the insulating film 80 formed on the end face of the resonator that is the −c plane is composed of a multiple reflection film in which, for example, SiO 2 films and ZrO 2 films are alternately and repeatedly stacked. The ZrO 2 single film constituting the insulating film 81 has a thickness of λ / 2n 1 (where λ is the emission wavelength of the active layer 65 and n 1 is the refractive index of ZrO 2 ). On the other hand, multiple reflection film constituting the insulating film 80, a thin film lambda / 4n 2 (where n 2 is the refractive index of SiO 2) laminating a SiO 2 film, a ZrO 2 film with a thickness of lambda / 4n 1 alternately It has a structure.

このような構造により、+c面の端面における反射率は小さく、−c面の端面における反射率が大きくなっている。より具体的には、たとえば、+c面の端面の反射率は20%程度とされ、−c面の端面における反射率は99.5%程度(ほぼ100%)となる。したがって、+c面の端面から、より大きなレーザ出力が出射されることになる。しかも、レーザでは、スペクトル幅がnmオーダーであり、シャープになるので、網膜損傷に大きく寄与する成分は全くなくなるので、網膜損傷のリスクを抑えることができる。   With such a structure, the reflectance at the end face of the + c plane is small, and the reflectance at the end face of the −c plane is large. More specifically, for example, the reflectance of the end face of the + c plane is about 20%, and the reflectance of the end face of the −c plane is about 99.5% (almost 100%). Therefore, a larger laser output is emitted from the end face of the + c plane. In addition, the laser has a spectral width on the order of nanometers and becomes sharp, so there is no component that greatly contributes to retinal damage, so the risk of retinal damage can be suppressed.

n電極72は、例えばAl金属で、p電極71は、例えば、Al金属、Pd/Au合金で形成されており、それぞれp型コンタクト層69およびGaN単結晶基板61にオーミック接続されている。p電極71がリッジストライプAの頂面(ストライプ状の接触領域)のp型GaNコンタクト層69だけに接触するように、p型GaN光ガイド層67およびp型AlGaNクラッド層68の露出面を覆う絶縁層70が設けられている。これにより、リッジストライプAに電流を集中させることができるので、効率的なレーザ発振が可能になる。絶縁層70は、屈折率が1よりも大きな絶縁材料、たとえば、SiOやZrOで構成することができる。 The n electrode 72 is made of, for example, Al metal, and the p electrode 71 is made of, for example, Al metal or a Pd / Au alloy, and is ohmically connected to the p-type contact layer 69 and the GaN single crystal substrate 61, respectively. The exposed surfaces of the p-type GaN light guide layer 67 and the p-type AlGaN cladding layer 68 are covered so that the p-electrode 71 contacts only the p-type GaN contact layer 69 on the top surface (stripe-shaped contact region) of the ridge stripe A. An insulating layer 70 is provided. As a result, current can be concentrated on the ridge stripe A, so that efficient laser oscillation is possible. The insulating layer 70 can be made of an insulating material having a refractive index greater than 1, for example, SiO 2 or ZrO 2 .

さらに、リッジストライプAの頂面はm面となっていて、このm面にp電極71が形成されている。そして、n電極72が形成されているGaN単結晶基板61の裏面もm面である。このように、p電極71およびn電極72のいずれもがm面に形成されているので、レーザの高出力化や高温動作に十分に耐えられる信頼性を実現できる。   Further, the top surface of the ridge stripe A is an m-plane, and a p-electrode 71 is formed on the m-plane. The back surface of the GaN single crystal substrate 61 on which the n-electrode 72 is formed is also m-plane. As described above, since both the p-electrode 71 and the n-electrode 72 are formed on the m-plane, it is possible to realize reliability that can sufficiently withstand high-power laser and high-temperature operation.

図8の半導体レーザダイオードを作製する際、まず、m面を主面とするGaN単結晶基板61は、c面を主面としたGaN単結晶から切り出して作製することができる。切り出された基板のm面は、たとえば、化学的機械的研磨処理によって研磨され、(0001)方向および(11−20)方向の両方に関する方位誤差が、±1°以内(好ましくは±0.3°以内)とされる。こうして、m面を主面とし、かつ、転位や積層欠陥といった結晶欠陥のないGaN単結晶基板61が得られる。   When the semiconductor laser diode of FIG. 8 is manufactured, first, the GaN single crystal substrate 61 having the m-plane as the main surface can be manufactured by cutting from a GaN single crystal having the c-plane as the main surface. The m-plane of the cut substrate is polished by, for example, a chemical mechanical polishing process, and an orientation error with respect to both the (0001) direction and the (11-20) direction is within ± 1 ° (preferably ± 0.3). (Within °). In this way, a GaN single crystal substrate 61 having the m-plane as a main surface and free from crystal defects such as dislocations and stacking faults is obtained.

次に、赤色LDの具体的構造を図9に示す。赤色LDは、AlInGaP系半導体で構成される。また、各半導体層の結晶成長は、既知の有機金属気相成長法(MOVPE)によって行われる。傾斜n型GaAs基板32上に、n型AlGaInPクラッド層33、AlGaInP光ガイド層34、MQW活性層35、AlGaInP光ガイド層36、p型AlGaInP第1クラッド層37、AlGaInPエッチングストップ層38、n型AlGaInPブロック層41、p型AlGaAs第2クラッド層39、p型GaAsコンタクト層40、p電極42が積層され、n型GaAs基板32の裏側にはn電極31が形成されている。n型GaAs基板32には、その結晶方位が、(001)から10〜15度傾斜しているものを用いる。   Next, a specific structure of the red LD is shown in FIG. The red LD is composed of an AlInGaP-based semiconductor. The crystal growth of each semiconductor layer is performed by a known metal organic chemical vapor deposition method (MOVPE). On the inclined n-type GaAs substrate 32, an n-type AlGaInP cladding layer 33, an AlGaInP light guide layer 34, an MQW active layer 35, an AlGaInP light guide layer 36, a p-type AlGaInP first cladding layer 37, an AlGaInP etching stop layer 38, an n-type An AlGaInP block layer 41, a p-type AlGaAs second cladding layer 39, a p-type GaAs contact layer 40, and a p-electrode 42 are stacked, and an n-electrode 31 is formed on the back side of the n-type GaAs substrate 32. As the n-type GaAs substrate 32, a substrate whose crystal orientation is inclined by 10 to 15 degrees from (001) is used.

MQW活性層35は、3層のGaInP井戸層と2層のアンドープの(Al0.5Ga0.50.5In0.5Pバリア層で形成されている。n型AlGaInPクラッド層33はn型不純物Siドープの(Al0.7Ga0.30.5In0.5P、AlGaInP光ガイド層34とAlGaInP光ガイド層36はアンドープの(Al0.5Ga0.50.5In0.5P、p型AlGaInP第1クラッド層37はp型不純物Znドープの(Al0.7Ga0.30.5In0.5P、AlGaInPエッチングストップ層38はp型不純物Znドープの無歪の(Al0.1Ga0.90.5In0.5Pを3層とp型不純物Znドープの(Al0.4Ga0.60.5In0.5Pを2層用いてこれらを交互に積層した層、p型AlGaAs第2クラッド層39はp型不純物ZnドープのAl0.5GaAs、p型GaAsコンタクト層40はp型不純物ZnドープのGaAs、n型AlGaInPブロック層41はn型不純物Siドープの(Al0.8Ga0.20.5In0.5Pにより構成されている。p電極42はTiとAuの多層金属膜が、n電極31はAu、Ge、Niの合金層とTiとAuの多層金属膜が用いられる。 The MQW active layer 35 is formed of three GaInP well layers and two undoped (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P barrier layers. The n-type AlGaInP cladding layer 33 is n-type impurity Si-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, the AlGaInP light guide layer 34 and the AlGaInP light guide layer 36 are undoped (Al 0. 5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P, p-type AlGaInP first cladding layer 37 is made of p-type impurity Zn-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, AlGaInP The etching stop layer 38 includes three layers of unstrained (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P doped with p-type impurity Zn and (Al 0.4 Ga 0. 6) 0.5 in 0.5 P with two layers layers are alternately stacked, a p-type AlGaAs second cladding layer 39 is p-type impurity Zn-doped Al 0.5 GaAs, p-type GaAs contactor Layer 40 is p-type impurity Zn-doped GaAs, the n-type AlGaInP block layer 41 is composed of n-type impurity Si-doped (Al 0.8 Ga 0.2) 0.5 In 0.5 P. The p electrode 42 uses a multilayer metal film of Ti and Au, and the n electrode 31 uses an alloy layer of Au, Ge, Ni, and a multilayer metal film of Ti and Au.

MQW活性層35を、両側からAlGaInP光ガイド層34、36で挟み込んだ構造としている。これら光ガイド層は垂直方向に光を閉じ込めるために形成されているもので、光ガイド層の組成や厚さによって垂直広がり角度を制御できる。この垂直方向の光閉じ込めを弱めると、発光スポットが垂直方向に拡大し、出射ビームの垂直広がり角度(FFPの積層方向の大きさ)が低減する。   The MQW active layer 35 is sandwiched between AlGaInP light guide layers 34 and 36 from both sides. These light guide layers are formed to confine light in the vertical direction, and the vertical spread angle can be controlled by the composition and thickness of the light guide layer. When this vertical light confinement is weakened, the light emission spot expands in the vertical direction, and the vertical spread angle of the outgoing beam (the size in the FFP stacking direction) is reduced.

図9に示す高出力赤色半導体レーザダイオードは、p型AlGaAs第2クラッド層39とp型GaAsコンタクト層40とで、ストライプ状のリッジ部分Bを形成し、このリッジ部分Bの両側をn型AlGaInPブロック層41で覆った埋め込みリッジ構造を有している。電流は、逆バイアスとなるn型AlGaInPブロック層41及びその下部には流れず、ストライプ状のリッジ部Bを流れる。   In the high-power red semiconductor laser diode shown in FIG. 9, the p-type AlGaAs second cladding layer 39 and the p-type GaAs contact layer 40 form a striped ridge portion B, and both sides of the ridge portion B are n-type AlGaInP. It has a buried ridge structure covered with a block layer 41. The current does not flow in the n-type AlGaInP block layer 41 that is reverse-biased and the lower portion thereof, but flows in the striped ridge portion B.

以上のように、構成した青緑色LDを、仮にLD1とし、赤色LDをLD2とすると、図11のように、支持基板90上にLD1とLD2を配置して、同時に発光させ、レーザ光の出射面側に光カップラ等を設けて(図示せず)、レーザ光を混合させれば、図12からわかるように、網膜損傷のリスクが低減された白色発光装置を形成することができる。   As described above, assuming that the constructed blue-green LD is LD1, and the red LD is LD2, LD1 and LD2 are arranged on the support substrate 90 as shown in FIG. If a light coupler or the like is provided on the surface side (not shown) and laser light is mixed, a white light emitting device with reduced risk of retinal damage can be formed as can be seen from FIG.

他の例として、GaN系半導体により構成されるLEDを用い、蛍光体やフィルターの種類を変更すれば、白色発光装置を、例えば、波長380nm〜420nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する光源と、波長480nm〜500nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する光源と、波長520nm〜670nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する光源の3種類で構成し、フィルターにより網膜損傷の影響が高い波長420nm〜480nmの範囲における発光スペクトル成分を除去するように作製することもできる。   As another example, by using an LED composed of a GaN-based semiconductor and changing the type of phosphor or filter, a white light emitting device, for example, a light source having an emission spectrum peak in the wavelength range of 380 nm to 420 nm, Consists of three types of light sources, having a light emission spectrum peak in the wavelength range of 480 nm to 500 nm, and a light source having a light emission spectrum peak in the wavelength range of 520 nm to 670 nm. It can also be made to remove emission spectral components in the range.

例えば、図2の窒化物半導体で構成されるLEDを2個用いることとし、第1のLEDは、InGaN/GaN活性層3のInGaN井戸層におけるIn組成比率を変化させて波長380nm〜420nmの範囲に発光スペクトルのピークを有するように形成し、第2のLEDについては、InGaN/GaN活性層3のInGaN井戸層におけるIn組成比率を上記第1のLEDよりも高くして波長480nm〜500nmの範囲に発光スペクトルのピークを有するように形成することができる。波長520nm〜670nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する光源については、図1のように半導体発光ダイオードと蛍光体を用いる構造にして波長520nm〜670nmの範囲の光が放射されるようにして、これらの3個の光源に対して、フィルターを設けるようにすれば良い。また、前記波長520nm〜670nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する光源は、AlGaInP系等の半導体からなる赤色光を出力する発光ダイオードで構成しても良い。
For example, two LEDs composed of the nitride semiconductor of FIG. 2 are used, and the first LED has a wavelength range of 380 nm to 420 nm by changing the In composition ratio in the InGaN well layer of the InGaN / GaN active layer 3. In the second LED, the In composition ratio in the InGaN well layer of the InGaN / GaN active layer 3 is set to be higher than that of the first LED, and the wavelength ranges from 480 nm to 500 nm. Can be formed so as to have an emission spectrum peak. For a light source having an emission spectrum peak in the wavelength range of 520 nm to 670 nm, a structure using a semiconductor light emitting diode and a phosphor as shown in FIG. 1 is used so that light in the wavelength range of 520 nm to 670 nm is emitted. A filter may be provided for the three light sources. The light source having an emission spectrum peak in the wavelength range of 520 nm to 670 nm may be a light emitting diode that outputs red light made of an AlGaInP-based semiconductor.

本発明の第1の白色発光装置の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the 1st white light-emitting device of this invention. 第1の白色発光装置に用いられるLEDの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of LED used for a 1st white light-emitting device. 網膜損傷アクションスペクトルと青色等色関数とを示す図である。It is a figure which shows a retinal damage action spectrum and a blue color matching function. 改良前の白色発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the white emission spectrum before improvement. 網膜損傷に関するスペクトル成分を除去した後の白色発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the white emission spectrum after removing the spectrum component regarding retinal damage. 図5から発光強度を増加させた後の白色発光スペクトルを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a white emission spectrum after increasing the emission intensity from FIG. 5. 白色発光装置に用いられる半導体発光ダイオードの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the semiconductor light-emitting diode used for a white light-emitting device. 白色発光装置に用いられる半導体レーザダイオードの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the semiconductor laser diode used for a white light-emitting device. 白色発光装置に用いられる半導体レーザダイオードの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the semiconductor laser diode used for a white light-emitting device. 図7の半導体レーザダイオードの斜視図である。It is a perspective view of the semiconductor laser diode of FIG. 半導体レーザダイオードを2種類用いた場合の白色発光装置を示す図である。It is a figure which shows the white light-emitting device at the time of using two types of semiconductor laser diodes. R、G、Bの各等色関数の相対感度が同じになる波長域を示す図である。It is a figure which shows the wavelength range from which the relative sensitivity of each color matching function of R, G, B is the same. 網膜アクションスペクトルと比視感度スペクトルとを示す図である。It is a figure which shows a retina action spectrum and a specific luminous efficiency spectrum. 白色発光スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a white emission spectrum. 図13の白色発光スペクトル成分中で網膜アクションスペクトルに寄与する部分と比視感度スペクトルに寄与する部分とを示す図である。It is a figure which shows the part which contributes to a retinal action spectrum in the white light emission spectrum component of FIG. 13, and the part which contributes to a relative luminous sensitivity spectrum. 電球の発光スペクトルに対して網膜アクションスペクトルに寄与する部分と比視感度スペクトルに寄与する部分とを示す図である。It is a figure which shows the part which contributes to a retinal action spectrum with respect to the light emission spectrum of a light bulb, and the part which contributes to a specific luminous efficiency spectrum. 太陽光の発光スペクトルに対して網膜アクションスペクトルに寄与する部分と比視感度スペクトルに寄与する部分とを示す図である。It is a figure which shows the part which contributes to a retinal action spectrum with respect to the light emission spectrum of sunlight, and the part which contributes to a specific luminous efficiency spectrum. 白色LEDの発光スペクトルに対して網膜アクションスペクトルに寄与する部分と比視感度スペクトルに寄与する部分とを示す図である。It is a figure which shows the part which contributes to a retinal action spectrum with respect to the emission spectrum of white LED, and the part which contributes to a specific luminous efficiency spectrum. 色度図を示す図である。It is a figure which shows a chromaticity diagram. 図19の色度図中の白色分類を示す図である。It is a figure which shows the white classification | category in the chromaticity diagram of FIG. 等色関数を示す図である。It is a figure which shows a color matching function.

符号の説明Explanation of symbols

1 GaN単結晶基板
2 n型GaN層
3 InGaN/GaN活性層
4 GaNファイナルバリア層
5 p型AlGaN層
6 p型GaN層
7 透明電極
8 p側電極
9 n側電極
10 金属配線
11 ボンディングワイヤ
12 金属配線
13 ボンディングワイヤ
20 LED
21 パッケージ
22 蛍光体
23 フィルター
1 GaN single crystal substrate 2 n-type GaN layer 3 InGaN / GaN active layer 4 GaN final barrier layer 5 p-type AlGaN layer 6 p-type GaN layer 7 Transparent electrode 8 p-side electrode 9 n-side electrode 10 Metal wiring 11 Bonding wire 12 Metal Wiring 13 Bonding wire 20 LED
21 Package 22 Phosphor 23 Filter

Claims (18)

波長350nm〜700nmの範囲内に発光スペクトル成分を有する白色光源と、
前記白色光源からの放射光のうち、波長380nm〜480nm未満の範囲内の少なくとも一部の波長領域における発光スペクトル成分を除去するスペクトル成分除去手段とを備えたことを特徴とする白色発光装置。
A white light source having an emission spectrum component in a wavelength range of 350 nm to 700 nm;
A white light emitting device comprising: spectral component removing means for removing an emission spectral component in at least a part of a wavelength region within a wavelength range of 380 nm to less than 480 nm of the emitted light from the white light source.
前記スペクトル成分除去手段はフィルターで構成されていることを特徴とする請求項1記載の白色発光装置。   The white light emitting device according to claim 1, wherein the spectral component removing unit includes a filter. 前記白色光源は、発光スペクトルのピークが波長350nm〜420nmの範囲内にある半導体発光ダイオードと、該半導体発光ダイオードからの放射光の一部を吸収して該放射光よりも長波長の光を発光する蛍光体とからなることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の白色発光装置。   The white light source emits light having a longer wavelength than the emitted light by absorbing a part of the emitted light from the semiconductor light emitting diode having an emission spectrum peak in a wavelength range of 350 nm to 420 nm and the semiconductor light emitting diode. The white light-emitting device according to claim 1, wherein the white light-emitting device is a phosphor. 波長350nm〜700nmの範囲内に発光スペクトル成分を有する白色光源が、波長480nm〜520nmの範囲と波長630nm〜670nmの範囲に各々発光スペクトルのピークを有する半導体発光ダイオードを備えていることを特徴とする白色発光装置。   A white light source having an emission spectrum component in a wavelength range of 350 nm to 700 nm includes a semiconductor light emitting diode having emission spectrum peaks in a wavelength range of 480 nm to 520 nm and a wavelength range of 630 nm to 670 nm, respectively. White light emitting device. 前記波長480nm〜520nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する半導体発光ダイオードはm面を結晶成長の主面とする窒化物半導体からなることを特徴とする請求項4記載の白色発光装置。   5. The white light emitting device according to claim 4, wherein the semiconductor light emitting diode having an emission spectrum peak in the wavelength range of 480 nm to 520 nm is made of a nitride semiconductor having an m-plane as a main surface for crystal growth. 波長350nm〜700nmの範囲内に発光スペクトル成分を有する白色光源が、波長480nm〜520nmの範囲と波長630nm〜670nmの範囲に各々発光スペクトルのピークを有する半導体レーザダイオードを備えていることを特徴とする白色発光装置。   A white light source having an emission spectrum component in a wavelength range of 350 nm to 700 nm includes a semiconductor laser diode having emission spectrum peaks in a wavelength range of 480 nm to 520 nm and a wavelength range of 630 nm to 670 nm. White light emitting device. 前記波長480nm〜520nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する半導体レーザダイオードはm面を結晶成長の主面とする窒化物半導体からなることを特徴とする請求項6記載の白色発光装置。   7. The white light emitting device according to claim 6, wherein the semiconductor laser diode having an emission spectrum peak in the wavelength range of 480 nm to 520 nm is made of a nitride semiconductor having an m-plane as a main surface for crystal growth. 前記白色光源は波長380nm〜420nm、波長480nm〜500nm、波長520nm〜670nmの各範囲に各々発光スペクトルのピークを有し、波長420nm〜480nmの範囲における発光スペクトル成分は含まれていないことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の白色発光装置。   The white light source has an emission spectrum peak in each of a wavelength range of 380 nm to 420 nm, a wavelength of 480 nm to 500 nm, and a wavelength of 520 nm to 670 nm, and does not include an emission spectrum component in the wavelength range of 420 nm to 480 nm. The white light emitting device according to any one of claims 1 and 2. 前記波長380nm〜420nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する発光源、波長480nm〜500nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する発光源、波長520nm〜670nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する発光源は、半導体発光ダイオードからなることを特徴とする請求項8記載の白色発光装置。   An emission source having an emission spectrum peak in the wavelength range of 380 nm to 420 nm, an emission source having an emission spectrum peak in the wavelength range of 480 nm to 500 nm, and an emission source having an emission spectrum peak in the wavelength range of 520 nm to 670 nm, 9. The white light emitting device according to claim 8, comprising a semiconductor light emitting diode. 前記波長380nm〜420nm、波長480nm〜500nmの範囲に発光スペクトルのピークを有する半導体発光ダイオードは、窒化物半導体からなることを特徴とする請求項9記載の白色発光装置。   10. The white light emitting device according to claim 9, wherein the semiconductor light emitting diode having an emission spectrum peak in a wavelength range of 380 nm to 420 nm and a wavelength range of 480 nm to 500 nm is made of a nitride semiconductor. 前記白色発光装置からの放射光のスペクトルが、CIE1931の等色関数で評価した場合、色度図でCIExが0.3〜0.5の範囲内で、かつCIEyが0.3〜0.44の範囲内に含まれることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の白色発光装置。   When the spectrum of the emitted light from the white light emitting device is evaluated by the color matching function of CIE1931, CIEx is in the range of 0.3 to 0.5 in the chromaticity diagram, and CIEy is 0.3 to 0.44. The white light-emitting device according to claim 1, wherein the white light-emitting device is included in the range of 1 to 10. 前記発光装置からの放射光のスペクトル成分におけるCIE1931青色等色関数への寄与成分量のうち、波長400nm〜450nm範囲における第1寄与成分量よりも波長450nm〜500nm範囲における第2寄与成分量の方が大きいことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の白色発光装置。   Of the contribution component amount to the CIE1931 blue color matching function in the spectral component of the emitted light from the light emitting device, the second contribution component amount in the wavelength range of 450 nm to 500 nm is more than the first contribution component amount in the wavelength range of 400 nm to 450 nm. The white light emitting device according to claim 1, wherein the white light emitting device is large. 前記第1寄与成分量は、前記第2寄与成分量の半分以下であることを特徴とする請求項12記載の白色発光装置。   The white light emitting device according to claim 12, wherein the first contribution component amount is half or less of the second contribution component amount. 波長350nm〜700nmの範囲内に発光スペクトル成分を有する白色光源と、
一部の波長領域における発光スペクトル成分を除去するスペクトル成分除去手段とを備えた白色発光装置の形成方法であって、
前記白色発光装置からの放射光のスペクトルを網膜損傷アクションスペクトルと網膜感度スペクトルとを用いて定量化し、この定量化した数値に基づいて網膜損傷の程度を下げるように前記スペクトル成分除去手段を構成することを特徴とする白色発光装置の形成方法。
A white light source having an emission spectrum component in a wavelength range of 350 nm to 700 nm;
A method for forming a white light emitting device comprising a spectral component removing means for removing an emission spectral component in a partial wavelength region,
The spectrum component removing means is configured to quantify the spectrum of the emitted light from the white light emitting device using a retinal damage action spectrum and a retinal sensitivity spectrum, and to reduce the degree of retinal damage based on the quantified numerical value. A method for forming a white light emitting device.
前記定量化した数値に基づいて前記白色光源を構成することを特徴とする請求項14記載の白色発光装置の形成方法。   The method for forming a white light emitting device according to claim 14, wherein the white light source is configured based on the quantified numerical value. 前記定量化した数値は、前記網膜損傷アクションスペクトルをD、前記網膜感度スペクトルをS、前記放射光のスペクトルをIとした場合に、D×Iの積分値とS×Iの積分値との比であることを特徴とする請求項14又は請求項15のいずれか1項に記載の白色発光装置の形成方法。   The quantified numerical value is a ratio of an integral value of D × I and an integral value of S × I, where D is the retinal damage action spectrum, S is the retinal sensitivity spectrum, and I is the spectrum of the emitted light. The method for forming a white light emitting device according to claim 14, wherein the white light emitting device is formed. 1つ又は複数の種類の等色関数で定義される色度座標と、前記網膜損傷アクションスペクトルを用い、前記白色光源の白色の色分類を決定し、かつ前記スペクトル成分除去手段を構成する請求項14〜請求項16のいずれか1項に記載の白色発光装置の形成方法。   A chromaticity coordinate defined by one or a plurality of types of color matching functions and the retinal damage action spectrum are used to determine a white color classification of the white light source and to constitute the spectral component removal means. The method for forming a white light emitting device according to any one of claims 14 to 16. 前記白色光源からの光の出射方向により、前記定量化した数値を決定する請求項14〜請求項17のいずれか1項に記載の白色発光装置の形成方法。   The method for forming a white light emitting device according to any one of claims 14 to 17, wherein the quantified numerical value is determined according to an emission direction of light from the white light source.
JP2007159390A 2007-06-15 2007-06-15 White light emitting device, and forming method of white light emitting device Pending JP2008311532A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007159390A JP2008311532A (en) 2007-06-15 2007-06-15 White light emitting device, and forming method of white light emitting device
PCT/JP2008/060830 WO2008153120A1 (en) 2007-06-15 2008-06-13 White light-emitting device and method of forming white light-emitting device
TW097122323A TW200903870A (en) 2007-06-15 2008-06-13 White light-emitting device and method of forming white light-emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007159390A JP2008311532A (en) 2007-06-15 2007-06-15 White light emitting device, and forming method of white light emitting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008311532A true JP2008311532A (en) 2008-12-25

Family

ID=40129723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007159390A Pending JP2008311532A (en) 2007-06-15 2007-06-15 White light emitting device, and forming method of white light emitting device

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2008311532A (en)
TW (1) TW200903870A (en)
WO (1) WO2008153120A1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2648412A2 (en) 2012-04-05 2013-10-09 Mitsubishi Electric Corporation Projector
EP2658264A1 (en) 2012-04-26 2013-10-30 Mitsubishi Electric Corporation Projector
JP2014022472A (en) * 2012-07-13 2014-02-03 Sharp Corp Light emission device, lighting device, and light emission method
WO2014203839A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 シャープ株式会社 Light-source device and light-emitting device
JP5685337B1 (en) * 2014-05-02 2015-03-18 山田医療照明株式会社 LIGHTING DEVICE AND LIGHTING DEVICE MANUFACTURING METHOD
WO2015166782A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 シャープ株式会社 Light emitting device
JP2015213174A (en) * 2010-08-19 2015-11-26 ソラア インコーポレーテッドSoraa Inc. System and method for pump leds with multiple phosphors
US10319889B2 (en) 2016-12-27 2019-06-11 Nichia Corporation Light emitting device
US10546981B2 (en) 2017-07-25 2020-01-28 Nichia Corporation Light emitting device and method of manufacturing light emitting device
USRE48428E1 (en) 2011-12-19 2021-02-09 Corning Incorporated Uniform white color light diffusing fiber
US11236869B2 (en) 2019-10-23 2022-02-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting device and light apparatus for plant growth

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011024385A1 (en) 2009-08-24 2011-03-03 パナソニック株式会社 Gallium nitride compound semiconductor light-emitting device
US8933644B2 (en) 2009-09-18 2015-01-13 Soraa, Inc. LED lamps with improved quality of light
CN101937959A (en) * 2010-08-12 2011-01-05 武汉华灿光电有限公司 Light-emitting diode with light filtering film and manufacturing method thereof
JP6081368B2 (en) * 2011-10-24 2017-02-15 株式会社東芝 White light source and white light source system using the same
WO2013061942A1 (en) * 2011-10-24 2013-05-02 株式会社東芝 White light source and white light source system using white light source
DE202013012940U1 (en) * 2012-05-04 2023-01-19 Soraa, Inc. LED lamps with improved light quality
JP6853614B2 (en) * 2013-03-29 2021-03-31 株式会社朝日ラバー LED lighting device, its manufacturing method and LED lighting method
FR3062459B1 (en) * 2017-02-01 2021-03-19 Schneider Electric Ind Sas LIGHT SIGNALING DEVICE

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1125709A (en) * 1997-06-30 1999-01-29 Mitsubishi Electric Corp Lighting device for vehicle using high-voltage discharge lamp
JP2000513293A (en) * 1996-06-13 2000-10-10 ジェンテクス・コーポレーション Illuminator assembly incorporating light emitting diodes
JP2002095634A (en) * 2000-09-26 2002-04-02 Fuji Photo Film Co Ltd Endoscope system
JP2006186257A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Sony Corp Manufacturing method of semiconductor light emitting element, integrated semiconductor light emitting device, apparatus for displaying image, and lighting device
JP2007073206A (en) * 2005-09-02 2007-03-22 Nidec Sankyo Corp Led light source device, lighting system and display device
WO2007066733A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 National Institute For Materials Science Phosphor, process for producing the same, and luminescent device
JP2007149791A (en) * 2005-11-24 2007-06-14 Univ Meijo Semiconductor light emitting element and its manufacturing method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007123731A (en) * 2005-10-31 2007-05-17 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element and device thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000513293A (en) * 1996-06-13 2000-10-10 ジェンテクス・コーポレーション Illuminator assembly incorporating light emitting diodes
JPH1125709A (en) * 1997-06-30 1999-01-29 Mitsubishi Electric Corp Lighting device for vehicle using high-voltage discharge lamp
JP2002095634A (en) * 2000-09-26 2002-04-02 Fuji Photo Film Co Ltd Endoscope system
JP2006186257A (en) * 2004-12-28 2006-07-13 Sony Corp Manufacturing method of semiconductor light emitting element, integrated semiconductor light emitting device, apparatus for displaying image, and lighting device
JP2007073206A (en) * 2005-09-02 2007-03-22 Nidec Sankyo Corp Led light source device, lighting system and display device
JP2007149791A (en) * 2005-11-24 2007-06-14 Univ Meijo Semiconductor light emitting element and its manufacturing method
WO2007066733A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 National Institute For Materials Science Phosphor, process for producing the same, and luminescent device

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10700244B2 (en) 2010-08-19 2020-06-30 EcoSense Lighting, Inc. System and method for selected pump LEDs with multiple phosphors
US11611023B2 (en) 2010-08-19 2023-03-21 Korrus, Inc. System and method for selected pump LEDs with multiple phosphors
JP2015213174A (en) * 2010-08-19 2015-11-26 ソラア インコーポレーテッドSoraa Inc. System and method for pump leds with multiple phosphors
JP2017208555A (en) * 2010-08-19 2017-11-24 ソラア インコーポレーテッドSoraa Inc. System and method for pump led with multiple phosphors
USRE48428E1 (en) 2011-12-19 2021-02-09 Corning Incorporated Uniform white color light diffusing fiber
EP2648412A2 (en) 2012-04-05 2013-10-09 Mitsubishi Electric Corporation Projector
US9046752B2 (en) 2012-04-05 2015-06-02 Mitsubishi Electric Corporation Projector having blue light alleviating part
EP2658264A1 (en) 2012-04-26 2013-10-30 Mitsubishi Electric Corporation Projector
US9039199B2 (en) 2012-04-26 2015-05-26 Mitsubishi Electric Corporation Projector having blue light alleviating part
JP2014022472A (en) * 2012-07-13 2014-02-03 Sharp Corp Light emission device, lighting device, and light emission method
WO2014203839A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 シャープ株式会社 Light-source device and light-emitting device
JP2017118130A (en) * 2013-06-18 2017-06-29 シャープ株式会社 Light source device and light-emitting device
JPWO2014203839A1 (en) * 2013-06-18 2017-02-23 シャープ株式会社 Light source device and light emitting device
US10026875B2 (en) 2013-06-18 2018-07-17 Sharp Kabushiki Kaisha Light-source device and light-emitting device
JPWO2015166782A1 (en) * 2014-04-30 2017-04-20 シャープ株式会社 Light emitting device
WO2015166782A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 シャープ株式会社 Light emitting device
JP5685337B1 (en) * 2014-05-02 2015-03-18 山田医療照明株式会社 LIGHTING DEVICE AND LIGHTING DEVICE MANUFACTURING METHOD
US10319889B2 (en) 2016-12-27 2019-06-11 Nichia Corporation Light emitting device
US10546981B2 (en) 2017-07-25 2020-01-28 Nichia Corporation Light emitting device and method of manufacturing light emitting device
US10727381B2 (en) 2017-07-25 2020-07-28 Nichia Corporation Light emitting device
US11236869B2 (en) 2019-10-23 2022-02-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting device and light apparatus for plant growth

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008153120A1 (en) 2008-12-18
TW200903870A (en) 2009-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008311532A (en) White light emitting device, and forming method of white light emitting device
Yamada et al. InGaN-based near-ultraviolet and blue-light-emitting diodes with high external quantum efficiency using a patterned sapphire substrate and a mesh electrode
US6794688B2 (en) Semiconductor light-emitting device and manufacturing method therefor, and LED lamp and LED display
US8581274B2 (en) Integrated semiconductor light-emitting device and its manufacturing method
KR101698629B1 (en) Nitride-semiconductor laser diode
JP5409210B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP6947386B2 (en) Semiconductor light emitting element and manufacturing method of semiconductor light emitting element
WO2012127778A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting element
JP2008288527A (en) Laser light-emitting device
KR20100059854A (en) Radiation-emitting semiconductor body
JP2009224397A (en) Light emitting device and lighting apparatus using the same, and display apparatus
JP4077137B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP6865784B2 (en) Deep ultraviolet light emitting element
JP3224020B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
US7095041B2 (en) High-efficiency light emitting diode
JP2010067927A (en) Nitride semiconductor light emitting element
Shimada et al. 640-nm laser diode for small laser display
JP2007324582A (en) Integrated semiconductor light-emitting device, and manufacturing method thereof
JP2017204579A (en) Vertical resonator type light-emitting element and method for manufacturing vertical resonator type light emitting element
JPH1146038A (en) Nitride semiconductor laser element and manufacture of the same
JP4980041B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP2005129682A (en) Semiconductor light emitting device
JP2004071885A (en) Semiconductor light emitting element
JP2006278416A (en) Semiconductor laser device and application system including the same
JP2004241462A (en) Light emitting element and epitaxial wafer therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121030

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130305