JP2010100827A - 波長変換部材およびそれを用いた発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体粒子への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れる波長変換部材および発光装置を提供する。
【解決手段】波長変換部材７０は、蛍光体粒子７１の表面側に、微細凹凸構造を有するモスアイ状構造部７４とモスアイ状構造部７４の先細り状の微細突起７５間に入り込んだ透光性媒体７３とで構成される反射防止部７６を備える。モスアイ状構造部７４の各微細突起７５は、蛍光体粒子７１よりも粒径が小さく且つ透光性媒体７３よりも屈折率が大きな微粒子７２を蛍光体粒子７１の表面側で蛍光体粒子７１に複合化することで形成されている。微粒子７２の屈折率ｎ_２を蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と同じにすれば、反射防止部７６の有効屈折率は、蛍光体粒子７１の表面の法線方向において図１（ｄ）に示すように蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と透光性媒体７３の屈折率ｎ_３との間で連続的に変化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光体粒子が当該蛍光体粒子よりも屈折率が小さな透光性媒体内に散在する波長変換部材に関し、特に、蛍光体粒子としてＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）からの光（励起光）によって励起されてＬＥＤチップよりも長波長の可視光を放射する蛍光体粒子を用いた波長変換部材に関するものである。また、本発明は、波長変換部材を用いた発光装置に関するものである。

従来から、ＬＥＤチップを用いたＬＥＤランプは、信号灯、携帯電話機、各種の電飾、車載用表示器、各種の表示装置など、多くの分野に利用されている。また、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップよりも長波長の光を放射する蛍光体粒子とを組み合わせてＬＥＤチップの発光色とは異なる色合いの光を出す発光装置の研究開発が各所で行われている。この種の発光装置としては、例えば、ＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせて白色の光（白色光の発光スペクトル）を得る白色発光装置（一般的に白色ＬＥＤと呼ばれている）の商品化がなされており、液晶表示器のバックライト、小型ストロボなどへの応用が盛んになってきている。

また、最近の白色ＬＥＤの高出力化に伴い、白色ＬＥＤを照明用途に展開する研究開発が盛んになってきており、長寿命・水銀フリーといった長所を活かすことにより、環境負荷の小さい蛍光灯代替光源として期待されている。

上述の白色ＬＥＤとしては、例えば、青色光を放射するＬＥＤチップと、赤色蛍光体粒子および緑色蛍光体粒子を透光性媒体（シリコーン樹脂、ガラスなど）に分散させた波長変換部材（色変換部材）とを組み合わせた発光装置がある（例えば、特許文献１参照）。

ここにおいて、上記特許文献１に開示された波長変換部材は、蛍光体粒子（赤色蛍光体粒子、緑色蛍光体粒子）が透光性被膜で覆われており、当該透光性被膜の材料として、蛍光体粒子の屈折率と透光性媒体の屈折率との中間の屈折率のものを用いているので、ＬＥＤチップから放射される光が蛍光体粒子内へ入射する効率（蛍光体粒子への励起光の入射効率）および蛍光体粒子からの変換光の取り出し効率を向上できる。

特開２００７−３２４４７５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された波長変換部材では、図８（ａ）に示すように、蛍光体粒子１７１の屈折率をｎ_１１、透光性媒体１７３の屈折率をｎ_１３、透光性被膜１７２の屈折率をｎ_１２とすると、ｎ_１３＜ｎ_１２＜ｎ_１１であり、図８（ｂ）に示すように蛍光体粒子１７１の表面の法線方向において屈折率が段階的に変化しており、透光性媒体１７３と透光性被膜１７２との界面、透光性被膜１７２と蛍光体粒子１７１との界面それぞれでＬＥＤチップからの励起光の一部はフレネル反射するので、蛍光体粒子１７１への励起光の入射効率のより一層の向上が望まれている。また、上述の波長変換部材では、蛍光体粒子１７１の屈折率ｎ_１１に比べて透光性被膜１７２の屈折率ｎ_１２が小さくなっており、蛍光体粒子１７１と透光性被膜１７２との界面で蛍光体粒子１７１からの変換光が全反射される全反射角が存在するので、蛍光体粒子１７１からの変換光の取り出し効率のより一層の向上が望まれている。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、蛍光体粒子への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れる波長変換部材およびそれを用いた発光装置を提供することにある。

請求項１の発明は、蛍光体粒子が当該蛍光体粒子よりも屈折率が小さな透光性媒体内に散在する波長変換部材であって、蛍光体粒子の表面側に、微細凹凸構造を有するモスアイ状構造部とモスアイ状構造部の先細り状の微細突起間に入り込んだ前記透光性媒体とで構成される反射防止部を備え、モスアイ状構造部の各微細突起は、蛍光体粒子よりも粒径が小さく且つ前記透光性媒体よりも屈折率が大きな微粒子を蛍光体粒子の表面側において蛍光体粒子に複合化することにより形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、蛍光体粒子の表面側に、微細凹凸構造を有するモスアイ状構造部とモスアイ状構造部の先細り状の微細突起間に入り込んだ透光性媒体とで構成される反射防止部を備え、モスアイ状構造部の各微細突起が、蛍光体粒子よりも粒径が小さく且つ透光性媒体よりも屈折率が大きな微粒子を蛍光体粒子の表面側において蛍光体粒子に複合化することにより形成されているので、フレネル反射の抑制によって蛍光体粒子への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記微粒子の屈折率が前記蛍光体粒子の屈折率と同じであることを特徴とする。

この発明によれば、前記蛍光体粒子の表面の法線方向において前記反射防止部の有効屈折率が前記蛍光体粒子の屈折率と前記透光性媒体の屈折率との間で連続的に変化するので、前記蛍光体粒子への励起光の入射効率の向上および蛍光体粒子からの変換光の取り出し効率の向上を図れる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記微粒子の屈折率が前記蛍光体粒子の屈折率よりも大きいことを特徴とする。

この発明によれば、前記微粒子の屈折率が前記蛍光体粒子の屈折率よりも小さい場合に比べて、前記蛍光体粒子からの変換光が前記微粒子中へ入射しやすくなり、前記蛍光体粒子からの変換光の取り出し効率を向上できる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記微粒子は、前記蛍光体粒子への励起光および前記蛍光体粒子からの変換光に対して透明な金属酸化物により形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記微粒子が前記蛍光体粒子への励起光および前記蛍光体粒子からの変換光に対して透明であり、励起光や変換光が前記微粒子に吸収されるのを防止することができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記蛍光体粒子の前記表面の全体が前記蛍光体粒子と略同一の屈折率を有する金属酸化物層によりコーティングされ、前記微粒子が前記金属酸化物層を介して前記蛍光体粒子に複合化されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記蛍光体粒子の前記表面の全体が前記蛍光体粒子と略同一の屈折率を有する金属酸化物層によりコーティングされており、前記蛍光体粒子と前記微粒子との間に金属酸化物層が介在しているので、外部からの水分が前記蛍光体粒子へ到達するのを抑制することができ、耐湿性を向上させることができる（湿度の影響で前記蛍光体粒子の特性が劣化するのを抑制することができる）から、前記蛍光体粒子の材料の選択の自由度が高くなり、しかも、前記金属酸化物層の屈折率が前記蛍光体粒子の屈折率と略同一であることにより、前記モスアイ状構造部の反射防止効果の低下を抑制することができるとともに励起光の反射を抑制できる。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記透光性媒体は、前記微粒子が前記表面に複合化された前記蛍光体粒子が散在する透光性母材と、前記透光性母材と略同一の屈折率を有し前記蛍光体粒子と前記微粒子との複合粒子と前記透光性母材との間に介在して前記反射防止部の一部を構成する金属酸化物層とからなることを特徴とする。

この発明によれば、前記透光性媒体が、前記微粒子が前記表面に複合化された前記蛍光体粒子が散在する透光性母材と、前記透光性母材と略同一の屈折率を有し前記蛍光体粒子と前記微粒子との複合粒子と前記透光性母材との間に介在して前記反射防止部の一部を構成する金属酸化物層とからなるので、前記蛍光体粒子の前記表面側において前記微粒子間の隙間が金属酸化物層によりコーティングされており、外部からの水分が前記蛍光体粒子へ到達するのを抑制することができ、耐湿性を向上させることができる（湿度の影響で前記蛍光体粒子の特性が劣化するのを抑制することができる）から、前記蛍光体粒子の材料の選択の自由度が高くなり、しかも、前記金属酸化物層の屈折率が前記透光性母材の屈折率と略同一であることにより、前記モスアイ状構造部の反射防止効果の低下を抑制することができるとともに励起光の反射を抑制できる。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記透光性媒体は、シリコーン樹脂もしくはガラスであることを特徴とする。

この発明によれば、前記蛍光体粒子の励起光として一般的な青色光や紫外光を採用した場合に前記透光性媒体が励起光により劣化するのを抑制することができる。

請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記透光性母材は、シリコーン樹脂もしくはガラスであることを特徴とする。

この発明によれば、前記蛍光体粒子の励起光として一般的な青色光や紫外光を採用した場合に前記透光性媒体が励起光により劣化するのを抑制することができる。

請求項９の発明は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップから放射される光の一部を当該光よりも長波長の光に変換して放射する色変換部材とを備え、当該色変換部材として請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の波長変換部材を用いてなることを特徴とする。

この発明によれば、ＬＥＤチップから放射される光の一部を当該光よりも長波長の光に変換して放射する色変換部材として請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の波長変換部材を用いているので、色変換部材における蛍光体粒子への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れ、光出力の高出力化を図れる。

請求項１の発明では、蛍光体粒子への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れるという効果がある。

請求項９の発明では、色変換部材における蛍光体粒子への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れ、光出力の高出力化を図れるという効果がある。

実施形態１を示し、（ａ）は波長変換部材を用いた発光装置の概略断面図、（ｂ）〜（ｄ）は波長変換部材の要部説明図である。 同上における発光装置の概略分解斜視図である。 同上における理想的な波長変換部材の要部説明図である。 実施形態２を示し、（ａ）は波長変換部材を用いた発光装置の概略断面図、（ｂ）〜（ｄ）は波長変換部材の要部説明図である。 同上における波長変換部材の要部説明図である。 実施形態３を示し、（ａ）は波長変換部材を用いた発光装置の概略断面図、（ｂ）〜（ｄ）は波長変換部材の要部説明図である。 同上における波長変換部材の要部説明図である。 従来例を示す波長変換部材の要部説明図である。

（実施形態１）
本実施形態では、図１（ａ）および図２に示すようにＬＥＤチップ１０と波長変換部材７０とを備えた発光装置１について説明した後で、波長変換部材７０について説明する。

本実施形態における発光装置１は、ＬＥＤチップ１０と、一表面側にＬＥＤチップ１０への給電用の導体パターン２３，２３を有しＬＥＤチップ１０が上記一表面側に実装された矩形板状の実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光の配光を制御する光学部材であって実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の上記一表面側に固着された透光性材料からなるドーム状の光学部材６０と、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間に充実されＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０に電気的に接続された複数本（本実施形態では、２本）のボンディングワイヤ１４を封止した透光性の封止材料からなる封止部５０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光（励起光）によって励起されて励起光よりも長波長の光（ＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光からなる変換光）を放射する蛍光体粒子７１（図１（ｂ）参照）が透光性媒体７３（図１（ｂ）参照）に分散されたものであって実装基板２０の上記一表面側において実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０などを囲む形で配設されるドーム状の波長変換部材（色変換部材）７０とを備え、光学部材６０と波長変換部材７０との間に気体層（例えば、空気層など）８０が形成されている。ここにおいて、実装基板２０は、上記一表面において光学部材６０の外側に、光学部材６０を実装基板２０に固着する際に上記空間から溢れ出た封止樹脂を堰き止める環状の堰部２７が突設されている。

ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系の青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がＧａＮに近く且つ導電性を有するｎ形のＳｉＣ基板を用いており、ＳｉＣ基板の主表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長されている。ここで、ＬＥＤチップ１０は、一表面側（図１（ａ）における上面側）にアノード電極（図示せず）が形成され、他表面側（図１（ａ）における下面側）にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。また、ＬＥＤチップ１０の構造は特に限定するものではなく、例えば、結晶成長用基板の主表面側に発光部などをエピタキシャル成長した後に発光部を支持する支持基板（例えば、Ｓｉ基板など）を発光部に固着してから、結晶成長用基板などを除去したものを用いてもよい。

実装基板２０は、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップ１０が搭載される矩形板状の伝熱板２１と、伝熱板２１の一面側（図１（ａ）における上面側）に例えばポリオレフィン系の固着シート２９（図２参照）を介して固着された矩形板状のフレキシブルプリント配線板からなる配線基板２２とで構成され、配線基板２２の中央部に伝熱板２１におけるＬＥＤチップ１０の実装面（上記一面の一部）を露出させる矩形状の窓孔２４が形成されており、ＬＥＤチップ１０が窓孔２４の内側に配置された後述のサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に搭載されている。したがって、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が配線基板２２を介さずにサブマウント部材３０および伝熱板２１に伝熱されるようになっている。

上述の配線基板２２は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材２２ａの一表面側に、ＬＥＤチップ１０への給電用の一対の導体パターン２３，２３が設けられるとともに、各導体パターン２３，２３および絶縁性基材２２ａにおいて導体パターン２３，２３が形成されていない部位を覆う白色系のレジスト（樹脂）からなる保護層２６が積層されている。したがって、ＬＥＤチップ１０の側面から放射され保護層２６の表面に入射した光が保護層２６の表面で反射されるので、ＬＥＤチップ１０から放射された光が配線基板２２に吸収されるのを防止することができ、外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。なお、各導体パターン２３，２３は、絶縁性基材２２ａの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、絶縁性基材２２ａの材料としては、ＦＲ４、ＦＲ５、紙フェノールなどを採用してもよい。

保護層２６は、配線基板２２の窓孔２４の近傍において各導体パターン２３，２３の２箇所が露出し、配線基板２２の周部において各導体パターン２３，２３の１箇所が露出するようにパターニングされており、各導体パターン２３，２３は、配線基板２２の窓孔２４近傍において露出した２つの矩形状の部位が、ボンディングワイヤ１４が接続される端子部２３ａを構成し、配線基板２２の周部において露出した円形状の部位が外部接続用電極部２３ｂを構成している。なお、配線基板２２の導体パターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されている。

ところで、ＬＥＤチップ１０は、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する上述のサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に搭載されている。ここで、サブマウント部材３０は、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されている。

サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有している。したがって、本実施形態における発光装置１では、ＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に搭載されているので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材３０および伝熱板２１を介して効率良く放熱させることができるとともに、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和することができる。

サブマウント部材３０の材料としては、熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がサブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される電極パターン（図示せず）および金属細線（例えば、金細線、アルミニウム細線など）からなるボンディングワイヤ１４を介して一方の導体パターン２３と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ１４を介して他方の導体パターン２３と電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とは、例えば、ＳｎＰｂ、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよいが、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましく、サブマウント部材３０がＣｕであって、ＡｕＳｎを用いて接合する場合には、サブマウント部材３０およびＬＥＤチップ１０における接合表面にあらかじめＡｕまたはＡｇからなる金属層を形成する前処理が必要である。また、サブマウント部材３０と伝熱板２１とは、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましいが、ＡｕＳｎを用いて接合する場合には、伝熱板２１における接合表面にあらかじめＡｕまたはＡｇからなる金属層を形成する前処理が必要である。

サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、線膨張率が結晶成長用基板の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｃｕ、ＣｕＷなどを採用してもよい。なお、サブマウント部材３０は、上述の熱伝導機能を有しており、伝熱板２１におけるＬＥＤチップ１０側の表面の面積はＬＥＤチップ１０における伝熱板２１側の表面の面積よりも十分に大きいことが望ましい。

また、本実施形態における発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２の保護層２６の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができる。なお、サブマウント部材３０においてＬＥＤチップ１０が接合される側の表面においてＬＥＤチップ１０との接合部位の周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜を形成すれば、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材３０に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。ここで、反射膜は、例えば、Ｎｉ膜とＡｇ膜との積層膜により構成すればよい。

上述の封止部５０の材料である封止材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂や、ガラスなどを用いてもよい。

光学部材６０は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、ガラスなど）の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、光学部材６０をシリコーン樹脂の成形品により構成すれば、光学部材６０と封止部５０との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。

また、光学部材６０は、光出射面６０ｂが、光入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されており、ＬＥＤチップ１０と光軸が一致するように配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射され光学部材６０の光入射面６０ａに入射された光が光出射面６０ｂと気体層８０との境界で全反射されることなく波長変換部材７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。なお、光学部材６０は、位置によらず法線方向に沿って肉厚が一様となるように形成されている。

波長変換部材７０は、蛍光体粒子７１が当該蛍光体粒子７１よりも屈折率が小さな透光性媒体（例えば、シリコーン樹脂など）７３に分散されており（蛍光体粒子７１が透光性媒体７３内に散在しており）、蛍光体粒子７１として、赤色蛍光体粒子および緑色蛍光体粒子を採用している。したがって、本実施形態における発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と波長変換部材７０の赤色蛍光体粒子および緑色蛍光体粒子それぞれから光とが波長変換部材７０の光出射面（外面）７０ｂを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。ここで、波長変換部材７０の蛍光体粒子７１としては、赤色蛍光体粒子および緑色蛍光体粒子を用いる代わりに、例えば、黄色蛍光体粒子を用いてもよいし、緑色蛍光体粒子と橙色蛍光体粒子とを用いてもよいし、黄緑色蛍光体粒子と橙色蛍光体粒子とを用いてもよい。また、ＬＥＤチップ１０として青色光を放射する青色ＬＥＤチップを用いる代わりに、紫外光を放射する紫外ＬＥＤチップを用い、蛍光体粒子７１として赤色蛍光体粒子、緑色蛍光体粒子および青色蛍光体粒子を用いることで白色光を得るようにしてもよい。また、波長変換部材７０の材料として用いる透光性媒体７３は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、ガラスでもよく、シリコーン樹脂やガラスを採用することにより、励起光として一般的な青色光や紫外光を採用した場合に透光性媒体７３が励起光により劣化するのを抑制することができる。

また、波長変換部材７０は、光入射面（内面）７０ａが光学部材６０の光出射面６０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、光学部材６０の光出射面６０ｂの位置によらず法線方向における当該光学部材６０の光出射面６０ｂと波長変換部材７０との間の距離が略一定値となっている。なお、波長変換部材７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。また、波長変換部材７０は、実装基板２０側の端縁（開口部の周縁）を実装基板２０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて固着すればよい。

ところで、本実施形態の波長変換部材７０は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、蛍光体粒子７１の表面側に、微細凹凸構造を有するモスアイ状構造部７４とモスアイ状構造部７４の先細り状の微細突起７５間に入り込んだ透光性媒体７３とで構成される反射防止部７６を備えており、モスアイ状構造部７４の各微細突起７５が、蛍光体粒子７１よりも粒径が小さく且つ透光性媒体７３よりも屈折率が大きな微粒子７２を蛍光体粒子７１の表面に複合化することにより形成されている（蛍光体粒子７１の表面の略全面が多数の微粒子７２により被覆されている）。ここで、蛍光体粒子７１の表面に微粒子７２を複合化するにあたっては、例えば、蛍光体粒子７１を分散した微粒子７２の前駆体の水溶液を噴霧熱分解法によって噴霧熱分解することにより、各蛍光体粒子７１それぞれに多数の微粒子７２を複合化しており、上記水溶液における微粒子７２の前駆体の濃度および噴霧熱分解温度を調整することにより、微粒子７２の粒径を制御している。なお、微粒子７２を蛍光体粒子７１の表面に複合化する方法は、上述の方法に限らず、例えば、ゾル−ゲル法、プラズマ蒸着法などを適用してもよい。

モスアイ状構造部７４における微細突起７５の突出寸法および微細突起７５のピッチは、励起光の波長をλ、透光性媒体７３の屈折率をｎ_３とすれば、λ／ｎ_３以下に設定する必要がある。したがって、例えば、励起光が青色光で当該青色光の波長λが４８０ｎｍ、透光性媒体７３がシリコーン樹脂で屈折率ｎ_３が１．４の場合には、微細突起７５の突出寸法およびピッチを４８０／１．４≒３４３ｎｍ以下に設定する必要があり、λ＝３５０ｎｍ〜４８０ｎｍ、ｎ_３＝１．４の場合には、微細突起７５の最大突出寸法および最大ピッチを２５０ｎｍ〜３４３ｎｍの範囲で適宜設定すればよい。

ところで、仮に、図３（ａ）に示すように、蛍光体粒子７１の表面側の反射防止部７６におけるモスアイ状構造部７４が錘状の微細突起７５が配列された微細凹凸構造を有しており、微細突起７５間に入り込んだ透光性媒体７３の屈折率をｎ_３、蛍光体粒子７１の屈折率をｎ_１とし、微細突起７５の屈折率が蛍光体粒子７１の屈折率と同じであるとすれば、反射防止部７６の有効屈折率は、蛍光体粒子７１の表面の法線方向において図３（ｂ）に示すように蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と透光性媒体７３の屈折率ｎ_３との間で連続的に変化する。

しかしながら、蛍光体粒子７１の表面側に図３（ａ）に示すような微細凹凸構造を有するモスアイ状構造部７４を形成するのは困難であり、本実施形態の波長変換部材７０では、図１（ｂ），（ｃ）に示すような先細り状の微細突起７５が配列された微細凹凸構造となっており、微粒子７２の屈折率ｎ_２を蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と同じにすれば、反射防止部７６の有効屈折率は、蛍光体粒子７１の表面の法線方向において図１（ｄ）に示すように蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と透光性媒体７３の屈折率ｎ_３との間で連続的に変化する。なお、微粒子７２の中心粒径ｄ_５０は、λ／（１０ｎ_３）≦ｄ_５０≦λ／ｎ_３の範囲で設定することが好ましい。

また、波長変換部材７０における蛍光体粒子７１に関し、赤色蛍光体粒子として組成がＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋で屈折率が２．０、中心粒径ｄ_５０が１０μｍの蛍光体粒子を用い、緑色蛍光体粒子として組成がＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ^３＋で屈折率が１．９、中心粒径ｄ_５０が８μｍの蛍光体粒子を用いているが、これらの組成に限定するものではなく、赤色蛍光体粒子としては、例えば、組成が、（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、ＣａＳ：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ、Ｓｒ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋などのものを用いてもよく、緑色蛍光体粒子としては、例えば、組成が、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）Ａｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋などのものを用いてもよい。また、蛍光体粒子７１として黄色蛍光体粒子を採用する場合には、例えば、組成が、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋などのものを用いればよく、蛍光体粒子７１として黄緑色蛍光体粒子と橙色蛍光体粒子とを採用する場合には、例えば、黄緑色蛍光体粒子として、組成が、（Ｂａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋などのものを用いればよく、橙色蛍光体粒子として、組成が、Ｓｒ_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_０．７Ｓｒ_０．３ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋などのものを用いればよい。なお、蛍光体粒子７１は、中心粒径ｄ_５０が大きい方が、欠陥密度が小さくエネルギ損失が少なくて発光効率が高くなるので、発光効率の観点から中心粒径ｄ_５０が５μｍ以上のものを採用することが好ましい。

本実施形態では、微粒子７２の材料として、蛍光体粒子７１への励起光および蛍光体粒子７１からの変換光に対して透明な金属酸化物（例えば、ＺｒＯ_２など）を採用しているので、微粒子７２が蛍光体粒子７１への励起光および蛍光体粒子７１からの変換光に対して透明であり、励起光や変換光が微粒子７２に吸収されるのを防止することができる。ここで、微粒子７２の屈折率をｎ_２とすれば、微粒子７２としては、屈折率ｎ_２が蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１以上のものを採用することが好ましく、屈折率ｎ_２が２．０５のＺｒＯ_２を採用しているが、ＺｒＯ_２に限らず、例えば、屈折率ｎ_２が２．３〜２．５５のＴｉＯ_２を採用してもよい。ただし、微粒子７２の屈折率ｎ_２については、蛍光体粒子７１の屈折率と同じであるのがより好ましい。なお、微粒子７２の材料は、蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１および透光性媒体７３の屈折率ｎ_３に応じて各種金属酸化物から適宜選択すればよく、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３などを採用することも可能である。ここで、ＳｉＯ_２の屈折率は１．４６、Ａｌ_２Ｏ_３の屈折率は１．６３、Ｙ_２Ｏ_３の屈折率は１．８７であり、例えば、蛍光体粒子７１がＹＡＧ：Ｃｅ^３＋からなる黄色蛍光体粒子で屈折率ｎ_１が１．８３、透光性媒体７３がシリコーン樹脂で屈折率ｎ_３が１．４の場合には、微粒子７２として屈折率ｎ_２が１．８７のＹ_２Ｏ_３を採用すれば、蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と微粒子７２の屈折率ｎ_２とが略同じとなる。

以上説明した本実施形態の波長変換部材７０では、蛍光体粒子７１の表面側に、微細凹凸構造を有するモスアイ状構造部７４とモスアイ状構造部７４の先細り状の微細突起７５間に入り込んだ透光性媒体７３とで構成される反射防止部７６を備え、モスアイ状構造部７４の各微細突起７５が、蛍光体粒子７１よりも粒径が小さく且つ透光性媒体７３よりも屈折率が大きな微粒子７２を蛍光体粒子７１の表面に複合化することにより形成されているので、フレネル反射の抑制によって蛍光体粒子７１への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子７１からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れ（励起光の反射損失の低減を図れるとともに変換光の反射損失の低減を図れ）、結果として、波長変換部材７０の光取り出し効率が向上し、発光装置１全体の外部への光取り出し効率が向上し、光束を向上させることができる。しかして、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射される光の一部を当該光よりも長波長の光に変換して放射する色変換部材として上述の波長変換部材７０を用いているので、色変換部材における蛍光体粒子７１への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子７１からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れ、光出力の高出力化を図れる。

また、本実施形態の波長変換部材７０では、微粒子７２の屈折率ｎ_２を蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と同じにすれば、蛍光体粒子７１の表面の法線方向において反射防止部７６の有効屈折率が蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と透光性媒体７３の屈折率ｎ_２との間で連続的に変化するので、蛍光体粒子７１への励起光の入射効率の向上および蛍光体粒子７１からの変換光の取り出し効率の向上を図れ、微粒子７２の屈折率ｎ_２を蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１よりも大きくすれば、微粒子７２の屈折率ｎ_２が蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１よりも小さい場合（つまり、ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３の場合）に比べて、蛍光体粒子７１からの変換光が微粒子７２中へ入射しやすくなり、蛍光体粒子７１からの変換光の取り出し効率を向上できる。

（実施例１）
本実施例では、実施形態１の発光装置１において、ＬＥＤチップ１０として発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色ＬＥＤチップを採用し、波長変換部材７０に関して、透光性媒体７３として、屈折率が１．４のシリコーン樹脂を採用し、蛍光体粒子７１に関して、赤色蛍光体粒子として組成がＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋で屈折率が２．０、中心粒径ｄ_５０が１０μｍの蛍光体粒子、緑色蛍光体粒子として組成がＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ^３＋で屈折率が１．９、中心粒径ｄ_５０が８μｍの蛍光体粒子を採用し、微粒子７２として屈折率ｎ_２が２．０５のＺｒＯ_２を採用し、蛍光体粒子７１を分散した微粒子７２の前駆体の水溶液であるオキシ硝酸ジルコニウム水溶液を熱噴霧乾燥することにより、各蛍光体粒子７１それぞれに中心粒径ｄ_５０が１００ｎｍの微粒子７２を複合化しており、蛍光体粒子７１に微粒子７２を複合化してない波長変換部材７０を用いた比較例１に比べて、発光装置１の光束が約７％向上した。

（実施形態２）
図４（ａ）に示す本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と同じであり、波長変換部材７０に関して、図４(ｂ)〜（ｄ）に示すように、蛍光体粒子７１の表面の全体が蛍光体粒子７１と略同一の屈折率を有する金属酸化物層７７によりコーティングされ、微粒子７２が金属酸化物層７７を介して蛍光体粒子７１に複合化されている点が相違するだけである。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

金属酸化物層７７の材料は、蛍光体粒子７１の屈折率に応じて各種の金属酸化物から適宜選択すればよく、例えば、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３などを採用すればよい。また、本実施形態では、金属酸化物層７７の厚みを１００ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲で設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。

ここで、蛍光体粒子７１の表面側に微粒子７２を複合化するにあたっては、まず、蛍光体粒子７１の表面に金属酸化物層７７をコーティングし、その後、微粒子７２を複合化する。ここにおいて、蛍光体粒子７１の表面に金属酸化物層７７をコーティングするにあたっては、例えば、所定量の蛍光体粒子７１を分散した金属酸化物層７７の前駆体のスラリーを熱噴霧乾燥することにより、各蛍光体粒子７１それぞれの表面に金属酸化物層７７を形成している。更に緻密な金属酸化物層７７とするために、必要に応じて熱処理を行ってもよい。その後、金属酸化物層７７がコーティングされた蛍光体粒子７１を分散した微粒子７２の前駆体のスラリーを熱噴霧乾燥することにより、各蛍光体粒子７１それぞれの表面側に金属酸化物層７７を介して多数の微粒子７２を複合化しており、上記スラリーにおける微粒子７２の前駆体の濃度および噴霧熱乾燥温度を調整することにより、微粒子７２の粒径を制御している。なお、微粒子７２を蛍光体粒子７１の表面側に複合化する方法は、上述の方法に限らず、例えば、ゾル−ゲル法、流動層コーティング法、プラズマ蒸着法などを適用してもよい。

ここにおいて、実施形態１と同様、微粒子７２の屈折率をｎ_２、蛍光体粒子７１の屈折率をｎ_１、透光性媒体７３の屈折率をｎ_３とし、金属酸化物層７７の屈折率をｎ_４とすれば、反射防止部７６の有効屈折率は、蛍光体粒子７１の表面の法線方向において図４（ｄ）に示すように微粒子７２の屈折率ｎ_２と透光性媒体７３の屈折率ｎ_３との間で連続的に変化する。微粒子７２の屈折率ｎ_２は、蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１よりも高く設定してあるが、微粒子７２の屈折率ｎ_２と蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１とは略同一であることが好ましく、同一であることがより好ましい。また、金属酸化物層７７の屈折率ｎ_４は、蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と略同一としてあるが、図４（ｄ）では、金属酸化物層７７の屈折率ｎ_４に関して、蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と略同一とみなす屈折率ｎ_４の上限値をｎ_４ｍａｘ、下限値をｎ_４ｍｉｎとして図示してある。

ここで、金属酸化物層７７の屈折率ｎ_４を蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と略同一であるとみなす範囲を規定するために、蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と金属酸化物層７７の屈折率ｎ_４との屈折率差（｜ｎ_１−ｎ_４｜）の蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１に対する比率（｛｜ｎ_１−ｎ_４｜／ｎ_１｝×１００）と、金属酸化物層７７と蛍光体粒子７１との界面（屈折率界面）における相対反射損失（正反射成分のみを考慮した反射損失の相対値）との関係をシミュレーションした結果を図５に示す。図５から分かるように、屈折率差の屈折率ｎ_１に対する比率が２２％以上になると、金属酸化物層７７と蛍光体粒子７１との界面（屈折率界面）における相対反射損失が１％を超える。一方、上述の実施例１の発光装置１では、比較例１に対する光取り出し効率のアップ率が７％であるので、相対反射損失の１％という値は無視できる値ではない。そこで、屈折率差の屈折率ｎ_１に対する比率が１５％以下（相対反射損失が０．５％以下）となる場合に、金属酸化物層７７の屈折率ｎ_４を蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と略同一であるとみなすこととする。なお、微粒子７２の屈折率ｎ_２が蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１よりも大きい場合、微粒子７２の屈折率ｎ_２と金属酸化物層７７の屈折率ｎ_４との屈折率差を小さくする観点から、金属酸化物層７７の屈折率ｎ_４を蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と略同一であるとみなす屈折率ｎ_４の範囲においては、ｎ_４＞ｎ_１であることが好ましい。

以上説明した本実施形態の波長変換部材７０では、蛍光体粒子７１の表面の全体が蛍光体粒子７１と略同一の屈折率ｎ_４を有する金属酸化物層７７によりコーティングされており、蛍光体粒子７１と微粒子７２との間に金属酸化物層７７が介在しているので、外部からの水分が蛍光体粒子７１へ到達するのを抑制することができ、耐湿性を向上させることができる（湿度の影響で蛍光体粒子７１の特性が劣化するのを抑制することができる）から、蛍光体粒子７１の材料の選択の自由度が高くなり、しかも、金属酸化物層７７の屈折率ｎ_４が蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１と略同一であることにより、モスアイ状構造部７４の反射防止効果の低下を抑制することができるとともに蛍光体粒子７１と金属酸化物層７７との界面での励起光の反射を抑制できる。

また、本実施形態の発光装置１も、実施形態１と同様、ＬＥＤチップ１０から放射される光の一部を当該光よりも長波長の光に変換して放射する色変換部材として上述の波長変換部材７０を用いているので、色変換部材における蛍光体粒子７１への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子７１からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れ、光出力の高出力化を図れる。

（実施例２）
本実施例では実施形態２の発光装置１において、ＬＥＤチップ１０として発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色ＬＥＤチップを採用し、波長変換部材７０に関して、透光性媒体７３として、屈折率が１．４のシリコーン樹脂を採用し、蛍光体粒子７１に関して、緑色蛍光体粒子として組成がＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ^３＋で屈折率が１．９、中心粒径ｄ_５０が８μｍの蛍光体粒子、橙色蛍光体粒子として組成がＣａ_０．７Ｓｒ_０．３ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋で屈折率が２．１、中心粒径ｄ_５０が１０μｍの蛍光体粒子を採用し、金属酸化物層７７として屈折率が２．０５のＺｒＯ_２を採用し、微粒子７２として屈折率ｎ_２が２．０５のＺｒＯ_２を採用している。

ここにおいて、波長変換部材７０の製造に際し、蛍光体粒子７１の表面に金属酸化物層７７をコーティングするにあたっては、例えば、緑色蛍光体粒子、橙色蛍光体粒子それぞれについて、ｎ−ブタノール中で所定量の蛍光体粒子７１（所定量の緑色蛍光体粒子、或いは、所定量の橙色蛍光体粒子）、ジルコニウムテトライソプロポキシド、微量の水を混合攪拌して得たスラリーを熱噴霧乾燥し、次いで３５０℃で熱処理することにより、各蛍光体粒子７１それぞれの表面に厚さが１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度のＺｒＯ_２層からなる金属酸化物層７７を形成している。また、蛍光体粒子７１の表面側に微粒子７２を複合化するにあたっては、金属酸化物層７７がコーティングされた緑色蛍光体粒子、金属酸化物層７７がコーティングされた橙色蛍光体粒子それぞれについて、ｎ−ブタノール中で上述の金属酸化物層７７がコーティングされた所定量の蛍光体粒子７１（金属酸化物層７７がコーティングされた所定量の緑色蛍光体粒子、或いは、金属酸化物層７７がコーティングされた所定量の橙色蛍光体粒子）、酸化ジルコニウムのゾルを混合攪拌して得たスラリーを熱噴霧乾燥することにより、各蛍光体粒子７１それぞれの表面側に金属酸化物層７７を介して中心粒径ｄ_５０が１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の多数のＺｒＯ_２微粒子からなる微粒子７２を複合化している。その後、微粒子７２が複合化された蛍光体粒子７１を屈折率が１．４のシリコーン樹脂に分散し、ドーム状に成形することにより、波長変換部材７０を形成している。また、比較例２として、実施例２と同様の構成で金属酸化物層７７および微粒子７２を備えていない発光装置を作成した。

以上説明した実施例２および比較例２について、温度８５℃、相対湿度８５％ＲＨ、断続通電（３０分点灯、３０分消灯のサイクル）の試験条件で信頼性加速試験を行った。試験前の全光束および試験開始から１０００時間が経過した後の全光束それぞれを測定した結果を下記表１に示す。なお、表１では、比較例２の試験前の光束を１００として規格化した相対値を記載してある。

表１から、実施例２の発光装置１では、比較例２に比べて、試験開始前の光束が７％向上するとともに、試験開始から１０００時間が経過した後の光束の劣化も少なくなっており、高出力化および耐湿性の向上を図れていることが分かる。

（実施例３）
本実施例では実施形態２の発光装置１において、ＬＥＤチップ１０として発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色ＬＥＤチップを採用し、波長変換部材７０に関して、透光性媒体７３として、屈折率が１．４のシリコーン樹脂を採用し、蛍光体粒子７１に関して、黄緑色蛍光体粒子として組成が（Ｂａ，Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋で屈折率が１．９、中心粒径ｄ_５０が１０μｍの蛍光体粒子、橙色蛍光体粒子として組成がＳｒ_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ^２＋で屈折率が１．９、中心粒径ｄ_５０が１０μｍの蛍光体粒子を採用し、金属酸化物層７７として屈折率が１．８７のＹ_２Ｏ_３を採用し、微粒子７２として屈折率ｎ_２が１．８７のＹ_２Ｏ_３を採用している。

ここにおいて、波長変換部材７０の製造に際し、蛍光体粒子７１の表面に金属酸化物層７７をコーティングするにあたっては、例えば、黄緑色蛍光体粒子、橙色蛍光体粒子それぞれについて、ｎ−ブタノール中で所定量の蛍光体粒子７１（所定量の黄緑色蛍光体粒子、或いは、所定量の橙色蛍光体粒子）、イットリウムトリイソプロポキシド、微量の水を混合攪拌して得たスラリーを熱噴霧乾燥し、次いで３００℃で熱処理することにより、各蛍光体粒子７１それぞれの表面に厚さが１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度のＹ_２Ｏ_３層からなる金属酸化物層７７を形成している。また、蛍光体粒子７１の表面側に微粒子７２を複合化するにあたっては、金属酸化物層７７がコーティングされた黄色蛍光体粒子、金属酸化物層７７がコーティングされた橙色蛍光体粒子それぞれについて、ｎ−ブタノール中で上述の金属酸化物層７７がコーティングされた所定量の蛍光体粒子７１（金属酸化物層７７がコーティングされた所定量の黄緑色蛍光体粒子、或いは、金属酸化物層７７がコーティングされた所定量の橙色蛍光体粒子）、酸化イットリウムのゾルを混合攪拌して得たスラリーを熱噴霧乾燥することにより、各蛍光体粒子７１それぞれの表面側に金属酸化物層７７を介して中心粒径ｄ_５０が１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の多数のＹ_２Ｏ_３微粒子からなる微粒子７２を複合化している。その後、微粒子７２が複合化された蛍光体粒子７１を屈折率が１．４のシリコーン樹脂に分散し、ドーム状に成形することにより、波長変換部材７０を形成している。また、比較例３として、実施例３と同様の構成で金属酸化物層７７および微粒子７２を備えていない発光装置を作成した。

以上説明した実施例３および上述の比較例３について、温度８５℃、相対湿度８５％ＲＨ、断続通電（３０分点灯、３０分消灯のサイクル）の試験条件で信頼性加速試験を行った。試験前の光束および試験開始から１０００時間が経過した後の光束を測定した結果を下記表２に示す。なお、表２では、比較例３の試験前の光束を１００として規格化した相対値を記載してある。

表２から、実施例３の発光装置１では、比較例３に比べて、試験開始前の光束が１０％向上するとともに、試験開始から１０００時間が経過した後の光束の劣化も少なくなっており、高出力化および耐湿性の向上を図れていることが分かる。

（実施形態３）
図６（ａ）に示す本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と同じであり、波長変換部材７０に関して、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、透光性媒体７３が、微粒子７２が表面に複合化された蛍光体粒子７１が散在する透光性母材（例えば、シリコーン樹脂、ガラスなど）７３ａと、透光性母材７３ａと略同一の屈折率を有し蛍光体粒子７１と微粒子７２との複合粒子と透光性母材７３ａとの間に介在して反射防止部７６の一部を構成する金属酸化物層７３ｂとからなる点が相違するだけである。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

金属酸化物層７３ｂの材料は、透光性母材７３ａの屈折率に応じて各種の金属酸化物から適宜選択すればよく、例えば、ＳｉＯ_２などを採用すればよい。また、本実施形態では、金属酸化物層７３ｂの厚みを１００ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲で設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。

ここで、波長変換部材７０の製造に際しては、蛍光体粒子７１を分散した微粒子７２の前駆体のスラリーを熱噴霧乾燥することにより、各蛍光体粒子７１それぞれの表面に多数の微粒子７２を複合化し、その後、金属酸化物層７３ｂを例えばゾル−ゲル法により形成してから、当該金属酸化物層７３ｂによりコーティングされた蛍光体粒子７１を透光性母材７３ａの材料であるシリコーン樹脂もしくはガラスに分散し、ドーム状に成形している。なお、金属酸化物層７３ｂの形成方法は、ゾル−ゲル法に限らず、例えば、プラズマ蒸着法でもよい。更に緻密な金属酸化物層７３ｂとするために、必要に応じて熱処理を行ってもよい。

ここにおいて、実施形態１と同様、微粒子７２の屈折率をｎ_２、蛍光体粒子７１の屈折率をｎ_１とし、透光性母材７３ａの屈折率をｎ_３、金属酸化物層７３ｂの屈折率をｎ_４とすれば、反射防止部７６の有効屈折率は、蛍光体粒子７１の表面の法線方向において図６（ｄ）に示すように微粒子７２の屈折率ｎ_２と金属酸化物層７３ｂの屈折率ｎ_４との間で連続的に変化する。微粒子７２の屈折率ｎ_２は、蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１よりも高く設定してあるが、微粒子７２の屈折率ｎ_２と蛍光体粒子７１の屈折率ｎ_１とは略同一であることが好ましく、同一であることがより好ましい。また、金属酸化物層７３ｂの屈折率ｎ_４は、透光性母材７３ａの屈折率ｎ_３と略同一としてあるが、図６（ｄ）では、金属酸化物層７３ｂの屈折率ｎ_４に関して、透光性母材７３ａの屈折率ｎ_３と略同一とみなす屈折率ｎ_４の上限値をｎ_４ｍａｘ、下限値をｎ_４ｍｉｎとして図示してある。

ここで、金属酸化物層７３ｂの屈折率ｎ_４を透光性母材７３ａの屈折率ｎ_３と略同一であるとみなす範囲を規定するために、透光性母材７３ａの屈折率ｎ_３と金属酸化物層７３ｂの屈折率ｎ_４との屈折率差（｜ｎ_３−ｎ_４｜）の透光性母材７３ａの屈折率ｎ_３に対する比率（｛｜ｎ_３−ｎ_４｜／ｎ_３｝×１００）と、透光性母材７３ａと金属酸化物層７３ｂとの界面（屈折率界面）における相対反射損失（正反射成分のみを考慮した反射損失の相対値）との関係をシミュレーションした結果を図７に示す。図７から分かるように、屈折率差の屈折率ｎ_３に対する比率が２２％以上になると、透光性母材７３ａと金属酸化物層７３ｂとの界面（屈折率界面）における相対反射損失が１％を超える。一方、上述の実施例１の発光装置１では、比較例１に対する光取り出し効率のアップ率が７％であるので、相対反射損失の１％という値は無視できる値ではない。そこで、屈折率差の屈折率ｎ_３に対する比率が１５％以下（相対反射損失が０．５％以下）となる場合に、金属酸化物層７３ｂの屈折率ｎ_４を透光性母材７３ａの屈折率ｎ_３と略同一であるとみなすこととする。

以上説明した本実施形態の波長変換部材７０では、透光性媒体７３が、微粒子７２が表面に複合化された蛍光体粒子７１が散在する透光性母材７３ａと、透光性母材７３ａと略同一の屈折率ｎ_４を有し蛍光体粒子７１と微粒子７２との複合粒子と透光性母材７３ａとの間に介在して反射防止部７６の一部を構成する金属酸化物層７３ｂとからなるので、蛍光体粒子７１の表面側において微粒子７２間の隙間が金属酸化物層７３ｂによりコーティングされており、外部からの水分が蛍光体粒子７１へ到達するのを抑制することができ、耐湿性を向上させることができる（湿度の影響で蛍光体粒子７１の特性が劣化するのを抑制することができる）から、蛍光体粒子７１の材料の選択の自由度が高くなり、しかも、金属酸化物層７３ｂの屈折率ｎ_４が透光性母材７３ａの屈折率ｎ_３と略同一であることにより、モスアイ状構造部７４の反射防止効果の低下を抑制することができるとともに励起光の反射を抑制できる。

また、本実施形態の波長変換部材７０では、透光性母材７３ａが、シリコーン樹脂もしくはガラスであるので、蛍光体粒子７１の励起光として一般的な青色光や紫外光を採用した場合に透光性媒体７３が励起光により劣化するのを抑制することができる。

また、本実施形態の発光装置１も、実施形態１と同様、ＬＥＤチップ１０から放射される光の一部を当該光よりも長波長の光に変換して放射する色変換部材として上述の波長変換部材７０を用いているので、色変換部材における蛍光体粒子７１への励起光の入射効率のより一層の向上および蛍光体粒子７１からの変換光の取り出し効率のより一層の向上を図れ、光出力の高出力化を図れる。

（実施例４）
本実施例では実施形態３の発光装置１において、ＬＥＤチップ１０として発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色ＬＥＤチップを採用し、波長変換部材７０に関して、透光性母材７３ａとして、屈折率が１．４のシリコーン樹脂を採用し、蛍光体粒子７１に関して、緑色蛍光体粒子として組成がＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ^３＋で屈折率が１．９、中心粒径ｄ_５０が８μｍの蛍光体粒子、赤色蛍光体粒子として組成がＣａ_０．７Ｓｒ_０．３ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋で屈折率が２．１、中心粒径ｄ_５０が１０μｍの蛍光体粒子を採用し、金属酸化物層７３ｂとして屈折率が１．５のＳｉＯ_２を採用し、微粒子７２として屈折率ｎ_２が２．０５のＺｒＯ_２を採用している。

ここにおいて、波長変換部材７０の製造に際し、蛍光体粒子７１の表面に微粒子７２を複合化するにあたっては、緑色蛍光体粒子、赤色蛍光体粒子それぞれについて、イソプロパノール中で所定量の蛍光体粒子７１（所定量の緑色蛍光体粒子、或いは、所定量の赤色蛍光体粒子）、酸化ジルコニウムのゾルを混合攪拌して得たスラリーを熱噴霧乾燥することにより、各蛍光体粒子７１それぞれの表面に中心粒径ｄ_５０が１００ｎｍの多数のＺｒＯ_２微粒子からなる微粒子７２を複合化している。その後、蛍光体粒子７１の表面側に金属酸化物層７３ｂをコーティングするにあたっては、例えば、微粒子７２が複合化された緑色蛍光体粒子、微粒子７２が複合化された赤色蛍光体粒子それぞれについて、イソプロパノール中で所定量の蛍光体粒子７１（所定量の緑色蛍光体粒子、或いは、所定量の赤色蛍光体粒子）、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）、水、触媒としての塩酸を６０℃で所定時間（６時間）だけ混合攪拌して得たスラリーを、濾過、洗浄、３００℃での熱処理を施すことにより、ＳｉＯ_２層からなる金属酸化物層７３ｂを形成している。その後、微粒子７２が複合化され更に金属酸化物層７３ｂによりコーティングされた蛍光体粒子７１を屈折率が１．４のシリコーン樹脂に分散し、ドーム状に成形することにより、波長変換部材７０を形成している。

（実施例５）
本実施例の発光装置１の基本構成は実施形態１と同じであり、金属酸化物層７３ｂを形成していない点のみが実施例４と相違する。

以上説明した実施例４、金属酸化物層７３ｂを形成していない実施例５、および上述の比較例２について、温度８５℃、相対湿度８５％ＲＨ、断続通電（３０分点灯、３０分消灯のサイクル）の試験条件で信頼性加速試験を行った。試験前の光束および試験開始から１０００時間が経過した後の光束を測定した結果を下記表３に示す。なお、表３では、比較例２の試験前の光束を１００として規格化した相対値を記載してある。

表３から、実施例４，５の発光装置１では、比較例２に比べて、試験開始前の光束が７％向上するとともに、試験開始から１０００時間が経過した後の光束の劣化も少なくなっており、高出力化および耐湿性の向上を図れていることが分かる。また、実施例４と実施例５との比較から、金属酸化物層７３ｂを備えた実施例４の方が金属酸化物層７３ｂを備えていない実施例５に比べて、耐湿性が向上していることが分かる。

（実施例６）
本実施例では実施形態３の発光装置１において、ＬＥＤチップ１０として発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色ＬＥＤチップを採用し、波長変換部材７０に関して、透光性母材７３ａとして、屈折率が１．４のシリコーン樹脂を採用し、蛍光体粒子７１に関して、黄緑色蛍光体粒子として組成が（Ｂａ、Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋で屈折率が１．９、中心粒径ｄ_５０が１０μｍの蛍光体粒子、橙色蛍光体粒子として組成がＳｒ_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ^２＋で屈折率が１．９、中心粒径ｄ_５０が１０μｍの蛍光体粒子を採用し、金属酸化物層７３ｂとして屈折率が１．５のＳｉＯ_２を採用し、微粒子７２として屈折率ｎ_２が１．８７のＹ_２Ｏ_３を採用している。

ここにおいて、波長変換部材７０の製造に際し、蛍光体粒子７１の表面に微粒子７２を複合化するにあたっては、黄緑色蛍光体粒子、橙色蛍光体粒子それぞれについて、ｎ−ブタノール中で所定量の蛍光体粒子７１（所定量の黄緑色蛍光体粒子、或いは、所定量の橙色蛍光体粒子）、イットリウムトリイソプロポキシド、微量の水を混合攪拌して得たスラリーを噴霧熱分解法によって噴霧熱分解することにより、各蛍光体粒子７１それぞれの表面に中心粒径ｄ_５０が１００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の多数のＹ_２Ｏ_３微粒子からなる微粒子７２を複合化している。その後、蛍光体粒子７１の表面側に金属酸化物層７３ｂをコーティングするにあたっては、例えば、微粒子７２が複合化された黄緑色蛍光体粒子、微粒子７２が複合化された橙色蛍光体粒子それぞれについて、イソプロパノール中で所定量の蛍光体粒子７１（所定量の黄緑色蛍光体粒子、或いは、所定量の橙色蛍光体粒子）、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）、水、触媒としての塩酸を６０℃で所定時間（６時間）だけ混合攪拌して得たスラリーを、濾過、洗浄、３００℃での熱処理を施すことにより、ＳｉＯ_２層からなる金属酸化物層７３ｂを形成している。その後、微粒子７２が複合化され更に金属酸化物層７３ｂによりコーティングされた蛍光体粒子７１を屈折率が１．４のシリコーン樹脂に分散し、ドーム状に成形することにより、波長変換部材７０を形成している。

（実施例７）
本実施例の発光装置１の基本構成は実施形態１と同じであり、金属酸化物層７３ｂを形成していない点のみが実施例６と相違する。

以上説明した実施例６、金属酸化物層７３ｂを形成していない実施例７、および上述の比較例３について、温度８５℃、相対湿度８５％ＲＨ、断続通電（３０分点灯、３０分消灯のサイクル）の試験条件で信頼性加速試験を行った。試験前の光束および試験開始から１０００時間が経過した後の光束を測定した結果を下記表４に示す。なお、表４では、比較例３の試験前の光束を１００として規格化した相対値を記載してある。

表４から、実施例６，７の発光装置１では、比較例３に比べて、試験開始前の光束が１０％向上するとともに、試験開始から１０００時間が経過した後の光束の劣化も少なくなっており、高出力化および耐湿性の向上を図れていることが分かる。また、実施例６と実施例７との比較から、金属酸化物層７３ｂを備えた実施例６の方が金属酸化物層７３ｂを備えていない実施例７に比べて、耐湿性が向上していることが分かる。

ところで、波長変換部材７０の形状および波長変換部材７０を適用する発光装置１の構造は上記各実施形態および上記各実施例の構造に限定するものではなく、波長変換部材７０の形状はドーム状に限らず、例えば、シート状の形状でもよい。

１ 発光装置
１０ ＬＥＤチップ
７０ 波長変換部材（色変換部材）
７１ 蛍光体粒子
７２ 微粒子
７３ 透光性媒体
７３ａ 透光性母材
７３ｂ 金属酸化物層
７４ モスアイ状構造部
７５ 微細突起
７６ 反射防止部
７７ 金属酸化物層

Claims (9)

1. 蛍光体粒子が当該蛍光体粒子よりも屈折率が小さな透光性媒体内に散在する波長変換部材であって、蛍光体粒子の表面側に、微細凹凸構造を有するモスアイ状構造部とモスアイ状構造部の先細り状の微細突起間に入り込んだ前記透光性媒体とで構成される反射防止部を備え、モスアイ状構造部の各微細突起は、蛍光体粒子よりも粒径が小さく且つ前記透光性媒体よりも屈折率が大きな微粒子を蛍光体粒子の表面側において蛍光体粒子に複合化することにより形成されてなることを特徴とする波長変換部材。
2. 前記微粒子の屈折率が前記蛍光体粒子の屈折率と同じであることを特徴とする請求項１記載の波長変換部材。
3. 前記微粒子の屈折率が前記蛍光体粒子の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の波長変換部材。
4. 前記微粒子は、前記蛍光体粒子への励起光および前記蛍光体粒子からの変換光に対して透明な金属酸化物により形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の波長変換部材。
5. 前記蛍光体粒子の前記表面の全体が前記蛍光体粒子と略同一の屈折率を有する金属酸化物層によりコーティングされ、前記微粒子が前記金属酸化物層を介して前記蛍光体粒子に複合化されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の波長変換部材。
6. 前記透光性媒体は、前記微粒子が前記表面に複合化された前記蛍光体粒子が散在する透光性母材と、前記透光性母材と略同一の屈折率を有し前記蛍光体粒子と前記微粒子との複合粒子と前記透光性母材との間に介在して前記反射防止部の一部を構成する金属酸化物層とからなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の波長変換部材。
7. 前記透光性媒体は、シリコーン樹脂もしくはガラスであることを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか１項に記載の波長変換部材。
8. 前記透光性母材は、シリコーン樹脂もしくはガラスであることを特徴とする請求項６記載の波長変換部材。
9. ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップから放射される光の一部を当該光よりも長波長の光に変換して放射する色変換部材とを備え、当該色変換部材として請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の波長変換部材を用いてなることを特徴とする発光装置。

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