JP2013182898A - 発光装置およびそれを備えた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色変換層の端部同士が重なり合う場合においても、光出力の低下や色ずれが生じにくい発光装置を提供する。
【解決手段】隣接する発光部３の色変換層３００は、その端部同士が実装基板２の厚み方向に重なり合っており、重なり合う部分において放射光が長波長の層ほど実装基板２の一表面２１の近くに位置するように構成されている。そのため、赤色の発光部３１の発光素子３０からの光の一部は、色変換層３０１で赤色に波長変換された後、色変換層３０１上に重なる緑色の発光部３２の色変換層３０２に入射するが、波長変換されることなく色変換層３０２を透過する。緑色の発光部３２の発光素子３０からの光の一部は、色変換層３０２で緑色に波長変換された後、色変換層３０２上に重なる青色の発光部３３の色変換層３０３に入射するが、波長変換されることなく色変換層３０３を透過する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子からの光を色変換層で波長変換して取り出す発光装置およびそれを備えた照明装置に関する。

従来から、実装基板と、実装基板の一表面に実装された発光素子（ＬＥＤチップ）とを備えた発光装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１に記載の発光装置は、発光素子から放射される光によって励起され発光素子よりも長波長の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成される色変換層（蛍光体キャップ）が、発光素子を覆う（囲む）ように配置されている。蛍光体としてはたとえば黄色系の光を放射する黄色蛍光体の他、赤色蛍光体や緑色蛍光体などがあり、発光装置は、これらの蛍光体を混合して白色光を得ることができる。

また、発光素子（ＬＥＤ素子）を覆う樹脂層を実装基板（絶縁基板）上に形成する技術としては、一般的に、たとえばエポキシ樹脂からなる溶融樹脂をポッティングにより滴下して、発光素子を覆う樹脂層とすることが知られている（たとえば特許文献２参照）。特許文献２には、実装基板上に複数個の発光素子を搭載し、各発光素子がそれぞれ樹脂層で覆われるように発光素子ごとに樹脂層を形成することが記載されている。

特開２０１０−２７８１５１号公報（段落〔００２４〕、〔００３６〕、〔００３７〕） 特開平７−２３１１２０号公報（段落〔００１５〕、図５）

上記のような発光装置では、近年、色むらの低減、多重影の低減を目的に、小型化が図られている。小型化するには、発光素子を実装基板に高密度に実装する必要があり、複数の発光素子を高密度に実装すると、隣接する発光素子を覆う色変換層の端部同士が実装基板の厚み方向に重なり合ってしまう可能性がある。この場合、発光素子からの光の一部は、この発光素子を覆っている色変換層で波長変換（色変換）された後、この色変換層上に重なっている別の色変換層に入射してさらに波長変換されることがある。すなわち、この発光装置においては、色変換層の端部同士が重なり合う程度に発光素子を密に配置した場合、発光素子から放射された光が、重なり合った複数の色変換層で複数回波長変換されることにより、発光装置全体としての光出力の低下や色ずれが生じる。

本発明は上記事由に鑑みて為されており、色変換層の端部同士が重なり合う場合においても、光出力の低下や色ずれが生じにくい発光装置およびそれを備えた照明装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、実装基板と、前記実装基板の一表面に実装された複数の発光素子と、前記発光素子の各々を覆うように設けられ、当該発光素子から放射される光を吸収することにより励起されて放射光を放射する蛍光体を透光性材料に含有した色変換層とを備え、隣接する前記発光素子を覆い且つ前記放射光の波長が異なる複数の前記色変換層は、前記実装基板の厚み方向において端部同士が重なり合う部分を有し、当該重なり合う部分においては前記放射光が長波長の前記色変換層ほど前記一表面の近くに位置することを特徴とする。

この発光装置において、前記色変換層は、表面が前記実装基板から離れる向きに凸となる曲面からなることが望ましい。

この発光装置において、前記複数の前記発光素子は前記一表面内での各々の形状が矩形状であって対角線方向に並ぶように配置されており、前記複数の前記色変換層は、前記対角線方向の端部同士が重なり合っていることがより望ましい。

この発光装置において、前記色変換層は、前記一表面内での形状が一方向に長い楕円形状であって、前記複数の前記色変換層は、前記一方向の端部同士が重なり合っていることがより望ましい。

本発明の照明装置は、上記発光装置と、前記発光装置を保持する本体とを備えることを特徴とする。

本発明は、発光素子からの光の一部が色変換層で波長変換された後、この色変換層上に重なる他の色変換層に入射しても、波長変換されることなく当該他の色変換層を透過する。したがって、色変換層の端部同士が重なり合う場合においても、光出力の低下や色ずれが生じにくいという利点がある。

実施形態１に係る発光装置の要部の構成を示す断面図である。 実施形態１に係る発光装置の全体構成を示す斜視図である。 実施形態１に係る発光装置の要部を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 実施形態１に係る発光装置の要部の概略構成を示す断面図である。 比較例の要部の構成を示す断面図である。 実施形態１の変形例の要部の構成を示す断面図である。 実施形態１の他の変形例の要部の構成を示す断面図である。 実施形態１のさらに他の変形例の要部の構成を示す平面図である。 実施形態２に係る発光装置の要部の構成を示す平面図である。 実施形態３に係る発光装置の全体構成を示す斜視図である。 実施形態４に係る発光装置の全体構成を示す斜視図である。 発光装置を用いた照明装置の構成を示す分解斜視図である。

（実施形態１）
本実施形態の発光装置１は、図２および３に示すように、実装基板２と、実装基板２の一表面２１上に形成された複数色の発光部３１，３２，３３（以下、各々を特に区別しないときには単に「発光部３」という）とを備えている。以下では、発光部３が並ぶ図３（ｂ）の左右方向をＸ軸とし、図３（ｂ）の右方向をＸ軸の正方向として説明し、また、図３（ｂ）の上下方向をＹ軸とし、図３（ｂ）の上方向をＹ軸の正方向として説明する。

本実施形態では、実装基板２は、図２に示すように平面視正方形状に形成されており、その一表面２１の中央部に発光部３が配置される正方形状の実装領域２２が設定されている。実装基板２は、ここでは配線パターン２３（図４参照）が形成されたセラミック基板からなり、一表面２１の四隅には、配線パターン２３を介して発光部３に電力供給を行うための電極パッド２４が形成されている。

発光部３は、実装基板２の実装領域２２に対し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に１２列ずつ、マトリクス状（格子点状）に計１４４個配置されている。以下では、実装領域２２における発光部３の位置を、ＸＹ座標系で表す。つまり、実装領域２２においては、Ｘ軸方向に（Ｘ，Ｙ）＝（０，ｙ）から（Ｘ，Ｙ）＝（１１，ｙ）までの発光部３が並び、且つＹ軸方向に（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ，０）から（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ，１１）までの発光部３が並んでいる。

本実施形態では、発光装置１は、赤色の光を放射する発光部３１と、緑色の光を放射する発光部３２と、青色の光を放射する発光部３３とを採用することにより、全体として赤、緑、青（ＲＧＢ）の３色の光、並びにこれらの混色光を出力可能に構成されている。これら複数色の発光部３１，３２，３３は、同色の発光部３が互いに隣接しないように、実装領域２２における（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）の位置を「赤」とし、Ｘ軸の正方向およびＹ軸の正方向の各々に、赤、緑、青、赤、緑、…の順で配列されている。すなわち、実装領域２２における（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）の位置には赤色の発光部３１、（Ｘ，Ｙ）＝（１，０）の位置には緑色の発光部３２、（Ｘ，Ｙ）＝（２，０）の位置には青色の発光部３３が配置される。このような配列を採用することにより、各色の発光部３１，３２，３３は同数（４８個）ずつ設けられる。

ここにおいて、各発光部３は、図３に示すように実装基板２の一表面２１に実装された発光素子３０と、発光素子３０を覆うように設けられた色変換層３００とを有している。

色変換層３００は、発光素子３０から放射される光を吸収することにより励起されて放射光を放射する蛍光体（図示せず）を、透光性材料（図示せず）に含有して形成されている。色変換層３００の透光性材料は、たとえばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂などからなる。これらの透光性材料に含有される蛍光体（蛍光体粒子）は、透光性材料中に略均等に分散している。

色変換層３００は、その表面が実装基板２の一表面２１から離れる向きに凸となる曲面状に形成されている。本実施形態では、色変換層３００は、その表面が略半球状であって、実装基板２の一表面２１内での形状が略円形状となるドーム状（略半球状）に形成されている。このような形状の色変換層３００は、発光素子３０からの光を配光制御するレンズとしての機能を有している。

色変換層３００は、発光部３１，３２，３３ごとに蛍光体の組成が異なっており、一例として、赤色の発光部３１ではＣＡＳＮ（CaAlSiN₃:Eu等）などの赤色蛍光体が蛍光体として用いられる。また、緑色の発光部３２ではＣＳＯ（CaSc2O4：Ce等）などの緑色蛍光体、青色の発光部３３ではＳＣＡＳＮ＋ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）などの赤色蛍光体と黄色蛍光体との組合せが蛍光体として用いられる。以下、赤色の発光部３１の色変換層３０１と、緑色の発光部３２の色変換層３０２と、青色の発光部３３の色変換層３０３とを必要に応じて区別して説明する。

なお、ここでは一例として、赤色の色変換層３０１における赤色蛍光体の濃度は２５ｗｔ％〜３５ｗｔ％の範囲内であり、緑色の色変換層３０２における緑色蛍光体の濃度は２５ｗ％〜３５ｗｔ％の範囲内である。また、青色の色変換層３０３における赤色蛍光体および黄色蛍光体の組合せの濃度は５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の範囲内である。なお、この場合の青色の色変換層３０３における赤色蛍光体と黄色蛍光体との重量比率は、１〜２：９〜８である。この場合の発光素子３０は、青色発光素子である。

他の蛍光体の組み合わせ例として、赤色の色変換層３０１ではＳＣＡＳＮ、緑色の色変換層３０２ではＣＳＯ、青色の色変換層３０３ではＳＣＡＳＮ＋ＹＡＧが蛍光体に用いられる。さらに他の組み合わせ例として、赤色の色変換層３０１ではＣＡＳＮ、緑色の色変換層３０２ではＹＡＧ、青色の色変換層３０３ではＳＣＡＳＮ＋ＹＡＧが蛍光体に用いられる。さらに他の組み合わせ例として、赤色の色変換層３０１ではＳＣＡＳＮ、緑色の色変換層３０２ではＹＡＧ、青色の色変換層３０３ではＳＣＡＳＮ＋ＹＡＧが蛍光体に用いられる。なお、色変換層３００の蛍光体の組成は上述した例に限らず適宜選択可能である。

発光素子３０は、実装基板２の実装領域２２に対して複数個（ここでは１４４個）実装されることにより、各発光部３につき１個ずつ設けられている。本実施形態では、発光素子３０は３色の発光部３１，３２，３３に共通の仕様であって、いずれも通電時に青色の光を放射する平面視矩形状のＬＥＤ（発光ダイオード）チップからなる。この発光素子３０は、少なくとも全ての発光部３１，３２，３３における色変換層３０１，３０２，３０３の蛍光体を励起可能なように、出力光の波長域が選択されている。ここで、蛍光体は、一般に自身の放射光よりも短波長の光によって励起されるので、発光素子３０の発光スペクトルのピーク波長は、色変換層３０１，３０２，３０３のうちで最も短波長である色変換層３０３の蛍光体の放射光よりも短波長に設定される。

なお、発光素子３０の発光スペクトルのピーク波長は、必ずしも色変換層３０３の蛍光体の蛍光体の放射光よりも短波長に設定される必要はなく、色変換層３０３の蛍光体の放射光と同じ、またはそれよりも長い波長に設定されていてもよい。

これら複数個の発光素子３０は、同色の発光部３１，３２，３３ごとに、実装基板２における各一対の電極パッド２４間に、配線パターン２３を介して直列あるいは並列に接続されている。これにより、発光装置１は、実装基板２のいずれか一対の電極パッド２４間に電圧が印加されると、この電極パッド２４間に接続されているいずれかの発光部３１，３２，３３の発光素子３０が発光する。

また、本実施形態においては、実装基板２は絶縁層と配線パターン２３とが交互に複数層積層された多層基板（多層セラミック基板）からなる。具体的には、実装基板２は、図４に示すようにセラミックからなる主基板２５上に、第１の配線パターン２３１、第１の絶縁層２６１、第２の配線パターン２３２、第２の絶縁層２６２、第３の配線パターン２３３がこの順で積層されている。このように複数層に分けて形成された配線パターン２３は、層ごとに別々のパターンを形成する。本実施形態では、第１の配線パターン２３１は青色の発光部３３の発光素子３０同士を接続し、第２の配線パターン２３２は緑色の発光部３２の発光素子３０同士を接続し、第３の配線パターン２３３は赤色の発光部３１の発光素子３０同士を接続する。

ただし、第１の配線パターン２３１、第１の絶縁層２６１、第２の配線パターン２３２、第２の絶縁層２６２、第３の配線パターン２３３は、実装基板２のうち発光素子３０が実装される各部位を避けて形成されている。そのため、発光素子３０は、実装基板２の一表面２１に形成された凹所２７の底面に露出した主基板２５に直接取り付けられるようにして、実装基板２に実装される。発光素子３０は、凹所２７の周囲において配線パターン２３とボンディングワイヤ２８によって電気的に接続される。

ここで、第２の配線パターン２３２は第２の絶縁層２６２に覆われているので、緑色の発光部３２の発光素子３０にあっては、第２の絶縁層２６２に空いた穴２９１（図３参照）を通して第２の配線パターン２３２に接続される。同様に、第１の配線パターン２３１は第１の絶縁層２６１に覆われているので、青色の発光部３３の発光素子３０にあっては、第２の絶縁層２６２および第１の絶縁層２６１に連続して空いた穴２９２（図３参照）を通して第１の配線パターン２３１に接続される。

発光部３は、上述のように発光素子３０が発光すると、発光素子３０から放射された光の一部が色変換層３００に含有された蛍光体に吸収されることにより、蛍光体が励起されて一般的に発光素子３０よりも長波長の放射光を放射する。言い換えれば、発光素子３０から放射された光の一部は、この発光素子３０を覆う色変換層３００に含有されている蛍光体によって、異なる色の光に色変換（波長変換）される。一方で、発光素子３０から放射された残りの光は、蛍光体に吸収されずに色変換層３００を透過する。したがって、発光部３からは、発光素子３０からの光と色変換層３００で波長変換された光とが混合された色の光が放射されることになる。ただし、本実施形態では発光部３からの放射光は、色変換層３００で波長変換された光が支配的であると仮定する。

また、本実施形態の発光装置１は、複数組の電極パッド２４間に電圧が同時に印加されると、複数の発光部３１，３２，３３の発光素子３０が一斉に発光し、全体としては複数の発光部３１，３２，３３からの混色光を出力する。ここで、発光装置１は、ＲＧＢの３色の発光部３１，３２，３３を備えているので、各発光部３１，３２，３３の光出力の比を調節することにより、全体として出力光の色温度が可変となる。

ところで、上述した構成の発光装置１は、各発光部３において発光素子３０を覆う色変換層３００が、たとえばエポキシ樹脂からなる液状樹脂を実装基板２に実装された発光素子３０上に滴下し、液状樹脂を硬化させるポッティング加工により形成されている。そのため、発光装置１は、複数の発光素子３０を密に配置しようとすれば発光素子３０同士の距離が近くなって、隣接する発光部３の色変換層３００の端部同士が実装基板２の厚み方向に重なり合う部分が生じる。

そこで、本実施形態の発光装置１においては、互いに隣接する発光部３の色変換層３００は、互いに重なり合う部分（図３に「Ａ」で示す部分）において、蛍光体からの放射光が長波長の層ほど実装基板２の一表面２１の近くに位置するように構成されている。ここで、色変換層３００の放射光の波長とは、各色変換層３００からの放射光のピーク波長であって、各色変換層３００の外表面上における発光素子３０直上部（頂部）の光を分光放射輝度計にて輝度および発光スペクトルを測定して求めた波長である。これにより、本実施形態の発光装置１は、色変換層３００の端部同士が重なり合う程度に発光素子３０を密に配置しながらも、光出力の低下や色ずれが生じにくいという利点がある。その理由について、図１を参照して、図５に示す比較例と対比しながら以下に説明する。

すなわち、図５に示す比較例においては、互いに隣接する発光部３の色変換層３００は、互いに重なり合う部分において、蛍光体からの放射光が短波長の層ほど、実装基板２の一表面２１の近くに位置するように構成されている。つまり、図５では、放射光の波長が最も短い青色の色変換層３０３の左端部上に緑色の色変換層３０２の右端部が重なり、緑色の色変換層３０２の左端部上に赤色の色変換層３０１の右端部が重なっている。

この例では、青色の発光部３３の発光素子３０からの光の一部は、色変換層３０３で青色に波長変換され（図５の矢印Ｂ１）、さらに、この色変換層３０３上に重なっている色変換層３０２に入射して緑色に波長変換される（矢印Ｇ１）。要するに、上述したように蛍光体は一般に自身の放射光よりも短波長の光によって励起されるので、色変換層３０２の蛍光体は、その励起波長より短波長である色変換層３０３の蛍光体からの放射光（青色光）によって励起され、緑色の放射光を放射する。同様に、緑色の発光部３２の発光素子３０からの光の一部は、色変換層３０２で緑色に波長変換され（矢印Ｇ２）、さらに、この色変換層３０２上に重なっている色変換層３０１に入射して赤色に波長変換される（矢印Ｒ２）。

その結果、比較例においては、発光素子３０から放射された光は、重なり合った複数の色変換層３００で複数回波長変換されることにより、一つの色変換層３００で一度だけ波長変換される場合に比べて蛍光体に多く吸収されることになる。また、青色の発光部３３からの放射光の一部は緑色の発光部３２の色変換層３０２にて緑色に変換され、緑色の発光部３２からの放射光の一部は赤色の発光部３１の色変換層３０１にて赤色に変換される。したがって、比較例においては、発光装置１全体として光出力の低下や色ずれが生じる可能性がある。

これに対して、本実施形態の発光装置１においては、図１に示すように放射光の波長が最も長い赤色の色変換層３０１の左端部上に緑色の色変換層３０２の右端部が重なり、緑色の色変換層３０２の左端部上に青色の色変換層３０３の右端部が重なっている。

そのため、本実施形態の発光装置１においては、赤色の発光部３１の発光素子３０からの光の一部は、色変換層３０１で赤色に波長変換され（図１の矢印Ｒ０）、さらに、この色変換層３０１上に重なっている色変換層３０２に入射する。ただし、赤色の発光部３１から緑色の発光部３２の色変換層３０２に入射した光は、色変換層３０２の蛍光体を励起することはほとんどないので、波長変換されることなく色変換層３０２を透過する（矢印Ｒ０）。要するに、上述したように蛍光体は一般に自身の放射光よりも短波長の光によって励起されるので、色変換層３０２の蛍光体は、その励起波長より長波長である色変換層３０１の蛍光体からの放射光（赤色光）によってはほとんど励起されない。同様に、緑色の発光部３２の発光素子３０からの光の一部は、色変換層３０２で緑色に波長変換され（矢印Ｇ０）、さらに、この色変換層３０２上に重なっている色変換層３０３に入射するが、ほとんど波長変換されることなく色変換層３０３を透過する（矢印Ｇ０）。

なお、正確には、蛍光体から放射される放射光の波長と蛍光体の励起波長とは異なるが、蛍光体の放射光の波長よりも蛍光体の励起波長が短波長となる傾向があるため、蛍光体の放射光の波長を特定することにより、当該作用を説明することができる。

その結果、本実施形態においては、発光素子３０から放射された光は、一つの色変換層３００で一度だけ波長変換されるので、重なり合った複数の色変換層３００で複数回波長変換される場合に比べて蛍光体での吸収が抑制される。また、赤色の発光部３１からの放射光の一部は緑色の発光部３２の色変換層３０２を透過しても赤色のままであり、緑色の発光部３２からの放射光の一部は青色の発光部３３の色変換層３０３を透過しても緑色のままである。したがって、本実施形態においては、色変換層３００の端部同士が重なり合う場合でも、発光装置１全体として光出力の低下や色ずれが生じにくい。

上述した構成の発光装置１は、たとえば以下に説明する製造方法で製造される。

まず、複数の発光素子３０は、実装基板２に対してダイボンディング等により固定され、ワイヤボンディングにより配線パターン２３と電気的に接続される。次に、実装基板２には、蛍光体を含有した液状樹脂が被着（ポッティング）され、この液状樹脂が硬化されることにより色変換層３００が形成される。このとき、色変換層３００は、蛍光体の種類ごとに順次形成され、蛍光体の放射光が長波長の色変換層３００から順に形成される。

すなわち、３色の色変換層３０１，３０２，３０３は、放射光の波長が最も長い赤色の色変換層３０１、次に放射光の波長が長い緑色の色変換層３０２、放射光の波長が最も短い青色の色変換層３０３の順に形成される。これにより、図１に示すように、発光装置１は、赤色の色変換層３０１の一端部上に緑色の色変換層３０２の一端部が重なり、緑色の色変換層３０２の他端部上に青色の色変換層３０３の一端部が重なった構成となる。つまり、互いに隣接する発光部３の色変換層３００は、互いに重なり合う部分において放射光が長波長の層ほど実装基板２の一表面２１の近くに位置することになる。

上記製造方法によれば、実装基板２の一表面２１における色変換層３００の配置が多少ずれたとしても、色変換層３０１，３０２，３０３は放射光が長波長の層３００から順に積層されるので、発光装置１全体として光出力の低下や色ずれが生じにくい。

なお、色変換層３００は、液状樹脂のポッティングに限らず、液状樹脂が実装基板２に塗布されることにより形成されてもよい。

次に、本実施形態の発光装置１の具体例を示して、発光装置１の構成をさらに詳しく説明する。ただし、以下に説明する数値等は一例に過ぎず、発光装置１の構成を下記具体例に限定する趣旨ではない。

赤色の発光部３１の色変換層３０１は、この色変換層３０１から放射される光のピーク波長が６３０ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲内となるように、蛍光体の組成、濃度が決定されている。緑色の発光部３２の色変換層３０２は、この色変換層３０２から放射される光のピーク波長が４８０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲内となるように、蛍光体の組成、濃度が決定されている。青色の発光部３３の色変換層３０３は、この色変換層３０３から放射される光のピーク波長が４２０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲内となるように、蛍光体の組成、濃度が決定されている。

なお、発光素子３０の発光スペクトルのピーク波長が、色変換層３０３の蛍光体の放射光と同じまたはそれよりも長波長である場合、発光素子３０としては、たとえば４２０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲内の青色発光素子を用いることができる。また、発光素子３０の発光スペクトルのピーク波長が、色変換層３０３の蛍光体の放射光よりも短波長である場合、発光素子３０としては、たとえば３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ未満の近紫外発光素子を用いることができる。この場合においては、色変換層３０３には青色蛍光体を用いることが好ましい。

各色変換層３００は、実装基板２の一表面２１内での形状が略円形状となるドーム状（略半球状）に形成されており（図３参照）、実装基板２の厚み方向における一表面２１からの高さ寸法が２００μｍ〜８００μｍの範囲内に設定されている。さらに、各色変換層３００は、実装基板２の一表面２１から最も離れた頂部の曲率半径が０．９μｍ〜１．３μｍの範囲内となるように、その表面の形状が決められている。この場合、発光素子３０が０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ角のＬＥＤチップであれば、色変換層３００が形成する半球の中心付近に発光素子３０が配置されることになり、色変換層３００はレンズとして機能し発光素子３０からの光を広範囲に広げることができる。さらに、このような形状とすることで色変換層３００は厚みが十分に確保されるので、発光素子３０からの光の波長変換の効率も高くなる。

なお、色変換層３００は、実装基板２の厚み方向における一表面２１からの高さ寸法が４００μｍ〜６００μｍの範囲内であって、実装基板２の一表面２１から最も離れた頂部の曲率半径が１．０μｍ〜１．３μｍの範囲内であることがより好ましい。さらに好ましくは、色変換部３００の頂部の曲率半径は１．１μｍ〜１．３μｍの範囲内に設定される。

また、複数の発光素子３０は、隣接する発光素子３０同士の最小間隔が４００μｍ〜１０００μｍの範囲内となるように、実装基板２の一表面２１に配列されている。このように複数の発光素子３０が狭ピッチで配置されることにより、複数色の発光部３１，３２，３３から放射された光の混色性が高くなり、発光装置１全体としては色むらの少ない光を取り出すことができる。

なお、隣接する発光素子３０同士の最小間隔は６００μｍ〜８００μｍの範囲内であることがより好ましい。

上述したような寸法（形状）で、色変換層３００が形成され発光素子３０が配置されると、隣接する色変換層３００は、実装基板２の厚み方向において端部同士が重なり合う部分を有することになる。

ところで、発光素子３０は、同一平面に実装される構成に限らず、たとえば図６，７に例示するような実装基板２を用いることにより、実装基板２の厚み方向における実装位置が発光部３１，３２，３３ごとに異なるように構成されていてもよい。

すなわち、図６の例では、実装基板２は、ベースとなる第１の層２０１上に、第２の層２０２、第３の層２０３がこの順に積層されて主基板２５が構成されている。赤色の発光部３１の発光素子３０は第１の層２０１に実装され、緑色の発光部３２の発光素子３０は第２の層２０２に実装され、青色の発光部３３の発光素子３０は第３の層２０３に実装されている。

これにより、第１の層２０１からの発光素子３０の高さ寸法は、赤色の発光部３１、緑色の発光部３２、青色の発光部３３の順に大きくなる。言い換えれば、放射光が長波長の発光部３ほど、発光素子３０は、実装基板２の厚み方向において他表面側（図６の下方）に後退した配置となる。この場合、色変換層３００についても、発光部３１，３２，３３ごとに異なる層２０１，２０２，２０３上に形成されるので、第１の層２０１からの色変換層３００の高さ寸法は、赤色の発光部３１、緑色の発光部３２、青色の発光部３３の順に大きくなる。つまりこの場合、色変換層３００は互いに重なり合う部分において、放射光が長波長の色変換層３００ほど実装基板２の一表面２１の近くに位置しやすくなる。

また、図７の例では、実装基板２は、主基板２５の一表面２１に第１の凹部２１１と、第１の凹部２１１よりも深さ寸法の小さい（浅い）第２の凹部２１２とが形成されている。赤色の発光部３１の発光素子３０は深い方の第１の凹部２１１の底面に実装され、緑色の発光部３２の発光素子３０は浅い方の第２の凹部２１２の底面に実装され、青色の発光部３３の発光素子３０は一表面２１における凹部以外の部位に実装されている。

これにより、第１の凹部２１１の底面からの発光素子３０の高さ寸法は、赤色の発光部３１、緑色の発光部３２、青色の発光部３３の順に大きくなる。言い換えれば、放射光が長波長の発光部３ほど、発光素子３０は、実装基板２の厚み方向において他表面側（図７の下方）に後退した配置となる。

以上説明した本実施形態の発光装置１によれば、隣接する発光部３の色変換層３００は、互いに重なり合う部分において、蛍光体からの放射光が長波長の層ほど実装基板２の一表面２１の近くに位置するように構成されている。そのため、本実施形態の発光装置１は、色変換層３００の端部同士が重なり合う場合においても、光出力の低下や色ずれが生じにくい利点がある。言い換えれば、この発光装置１においては、光出力の低下や色ずれを生じることなく発光素子３０を密に配置することが可能である。

また、本実施形態では、実装基板２は多層セラミック基板からなるので、一表面２１に沿う平面内での配線パターン２３の密集度を高めることができ、密に配置された発光素子３０の配線が比較的容易である。さらに、セラミック基板は、樹脂基板に比べて熱膨張係数が小さく、熱伝導率が高いので、実装基板２０は、密に配置された発光素子３０で発生した熱による変形量が小さく、且つ放熱性に優れている。

ところで、本実施形態では２層の色変換層３００の端部同士が重なり合う例を示したが、３層以上の色変換層３０１，３０２，３０３の端部同士が重なり合っていてもよい。この場合であっても、隣接する発光部３の色変換層３００は、互いに重なり合う部分において、蛍光体からの放射光が長波長の層ほど実装基板２の一表面２１の近くに位置するように構成される。つまり、３色の色変換層３０１，３０２，３０３が重なる場合には、これらの色変換層３０１，３０２，３０３は、実装基板２に対して赤色の色変換層３０１、緑色の色変換層３０２、青色の色変換層３０３の順に重なるように構成される。

また、本実施形態の変形例として、各発光部３の色変換層３００は、図８に示すように実装基板２の一表面２１内での形状が一方向（ここではＸ軸方向）に長い楕円形状であってもよい。この場合、隣接する発光部３の色変換層３００は、その長軸方向（ここではＸ軸方向）の端部同士が重なり合う。つまり、図８に示す発光装置１は、Ｘ軸方向に隣接する発光部３間において色変換層３００同士の重なりが生じることになる。

この構成においても、隣接する発光部３の色変換層３００は、互いに重なり合う部分において、蛍光体からの放射光が長波長の層ほど実装基板２の一表面２１の近くに位置する。そのため、図８に示す発光装置１においても、色変換層３００の端部同士が重なり合う程度に発光素子３０を密に配置しながらも、光出力の低下や色ずれが生じにくいという利点がある。

（実施形態２）
本実施形態の発光装置１は、実装基板２の一表面２１における発光部３の配置が実施形態１の発光装置１とは相違する。以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。

本実施形態では、複数の発光素子３０は、図９に示すように一表面２１の実装領域２２内において、各発光素子３０の対角線方向に並ぶように二次元配置されている。すなわち、複数の発光素子３０はいわゆる千鳥状に配置されている。このような配置を採用することにより、発光装置１は、発光素子３０が配置される実装領域２２の面積を小さく抑えながらも、発光素子３０の各辺方向に隣接する発光素子３０の中心間の距離を比較的大きく確保できる。

ここにおいて、本実施形態の発光装置１は、発光素子３０の対角線方向に隣接する発光部３の色変換層３００の端部同士が重なり合っている。つまり、図９に示す発光装置１は、複数の色変換層３００は発光素子３０の対角線方向の端部同士に重なりが生じることになる。図９の例では、複数色の発光部３１，３２，３３は、発光素子３０の対角線方向において同色の発光部３が互いに隣接しないように、対角線方向において、赤、緑、赤、緑、…の順に並ぶ列と、赤、青、赤、青、…の順で並ぶ列とが交互に配置されている。

つまり、複数色の発光部３１，３２，３３は、Ｘ軸方向において赤色の発光部３１のみが並ぶ列と、緑色の発光部３２および青色の発光部３３が交互に並ぶ列とが、Ｙ軸方向に交互に配置されている。したがって、発光装置１全体としては、緑色、青色の発光部３２，３３に比べて赤色の発光部３１の割合が多くなる。そのため、赤色の発光部３１の色変換層３０１での波長変換が、緑色、青色の発光部３２，３３の色変換層３０２，３０３での波長変換に比べて変換効率が悪い場合でも、発光装置１は赤、緑、青の光を略均等に出力することができる。

この構成においても、発光素子３０の対角線方向に隣接する発光部３の色変換層３００は、互いに重なり合う部分において、蛍光体からの放射光が長波長の層ほど実装基板２の一表面２１の近くに位置する。そのため、本実施形態の発光装置１においても、色変換層３００の端部同士が重なり合う程度に発光素子３０を密に配置しながらも、光出力の低下や色ずれが生じにくいという利点がある。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の発光装置１は、図１０に示すように、各発光部３の色変換層３００が、実装基板２の一表面２１内での形状がある程度の幅を持つ直線状（帯状）である点で実施形態１の発光装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。

図１０における色変換層３００は、長手方向（ここではＹ軸方向）に直交する断面が略半円状となる半円柱状に形成されている。この場合、各発光部３は、複数の発光素子３０が一方向（ここではＹ軸方向）に沿って一列に並ぶように配置され、これら複数の発光素子３０が１本の色変換層３００で覆われることにより形成される。図１０の例では、複数色の発光部３１，３２，３３は、同色の発光部３が互いに隣接しないように、Ｘ軸の正方向に、赤、緑、青、赤、緑、…の順で配列されている。

本実施形態の構成によれば、色変換層３００は、発光素子３０ごとに１つずつポッティングが施されなくとも、複数の発光素子３０に対してまとめて線状に液状樹脂が塗布されることにより形成されるので、より簡易的に色変換層３００が形成可能になる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態４）
本実施形態の発光装置１は、図１１に示すように、各発光部３の色変換層３００が、実装基板２の一表面２１内の形状が同心円状である点で実施形態１および２の発光装置１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。

図１１における色変換層３００は、円周方向に直交する断面が略半円状に形成されている。この場合、各発光部３は、複数の発光素子３０が円環状に並ぶように配置され、これら複数の発光素子３０が１本の色変換層３００で覆われることにより形成される。図１１の例では、複数色の発光部３１，３２，３３は、同色の発光部３が互いに隣接しないように、最外郭から内側に向かって、赤、緑、青、赤、緑、…の順で配列されている。

本実施形態の構成によれば、各色の色変換層３０１，３０２，３０３がその円周方向に均等に配置されることになるので、円周方向における色度むらの発生を低減することができる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（変形例）
上記の各実施形態における各色変換層３００には、たとえば以下に説明するような組み合わせの蛍光体を用いることができる。

赤色の色変換層３０１は、赤色蛍光体のみ、橙色蛍光体のみ、赤色蛍光体と緑色蛍光体との組合せ、赤色蛍光体と橙色蛍光体との組合せ、赤色蛍光体と黄色蛍光体との組合せ、橙色蛍光体と緑色蛍光体との組合せのいずれかを、蛍光体として含んでいてもよい。他にも、赤色の色変換層３０１は、橙色蛍光体と黄色蛍光体との組合せ等を蛍光体として含んでいてもよい。なお、赤色蛍光体と緑色蛍光体との組合せ、赤色蛍光体と橙色蛍光体との組合せ、および赤色蛍光体と黄色蛍光体との組合せの場合には、それぞれ緑色蛍光体、橙色蛍光体および黄色蛍光体よりも、赤色蛍光体のほうが高濃度であることが好ましい。また、橙色蛍光体と緑色蛍光体との組合せ、および橙色蛍光体と黄色蛍光体との組合せの場合には、それぞれ緑色蛍光体および黄色蛍光体よりも、橙色蛍光体のほうが高濃度であることが好ましい。

緑色の色変換層３０２は、緑色蛍光体のみ、黄色蛍光体のみ、赤色蛍光体と緑色蛍光体との組合せ、橙色蛍光体と緑色蛍光体との組合せ、赤色蛍光体と黄色蛍光体との組合せ、橙色蛍光体と黄色蛍光体との組合せ等のいずれかを、蛍光体として含んでいてもよい。なお、赤色蛍光体と緑色蛍光体との組合せ、および橙色蛍光体と緑色蛍光体との組合せの場合には、それぞれ赤色蛍光体および橙色蛍光体よりも、緑色蛍光体のほうが高濃度であることが好ましい。また、赤色蛍光体と黄色蛍光体との組合せ、および橙色蛍光体と黄色蛍光体との組合せの場合には、それぞれ赤色蛍光体および橙色蛍光体よりも、黄色蛍光体のほうが高濃度であることが好ましい。

青色の色変換層３０３は、青色蛍光体のみ、赤色蛍光体と黄色蛍光体との組合せ、または赤色蛍光体と緑色蛍光体との組合せ等を、蛍光体として含んでいてもよい。

さらに、赤色蛍光体、橙色蛍光体、黄色蛍光体および緑色蛍光体としては、たとえば以下に説明する組成の蛍光体がある。

赤色蛍光体としては、（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ^２＋，Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋，Ｓｍ^３＋等の硫化物蛍光体、Ｂａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋等の珪酸塩蛍光体を用いることができる。また、（Ｃａ、Ｓｒ）ＳｉＮ_２：Ｅｕ^２＋、（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｓｉ_５-ｘＡｌ_ｘＯ_ｘＮ_８-ｘ：Ｅｕ^２+（０≦ｘ≦１）等の窒化物または酸窒化物蛍光体等を、赤色蛍光体として用いることもできる。

橙色蛍光体としては、Ｃａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋等のα−サイアロン蛍光体等を用いることができる。

黄色蛍光体としては、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、（Ｙ，Ｇｄ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｔｂ^３＋、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、Ｐｒ^３＋、チオガレート蛍光体ＣａＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋を用いることができる。また、α−サイアロン蛍光体Ｃａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋等を黄色蛍光体として用いることもできる。

緑色蛍光体としては、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋および（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ^２Ｏ^４：Ｅｕ^２＋等のアルミン酸塩蛍光体、Ｃａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｙｂ^２＋等のα−サイアロン蛍光体を用いることができる。また、β-Ｓｉ_３Ｎ_４：Ｅｕ^２＋等のβ−サイアロン蛍光体、（Ｂａ,Ｓｒ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋等のシリケート蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋等のオクソニトリドシリケート蛍光体を緑色蛍光体として用いることもできる。（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２Ｓｉ_４ＡｌＯＮ_７：Ｃｅ^３＋および（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ_２-ｘＳｉ_ｘＯ_４-ｘＮ_ｘ：Ｅｕ^２＋（０＜ｘ＜２）等のオクソニトリドアルミノシリケート蛍光体を緑色蛍光体として用いることもできる。（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｃｅ^３＋等のニトリドシリケート蛍光体、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋等のチオガレート蛍光体、Ｃａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋およびＢａＹ_２ＳｉＡｌ_４Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋ガーネット蛍光体等を緑色蛍光体として用いることもできる。

青色蛍光体としては、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋等を用いることもできる。

また、上記の各実施形態においては、色変換層３００は３種類であったが、発光装置１は、少なくとも２種類以上の色変換層３００を備えていればよい。さらに、上記の各実施形態においては、隣り合う色変換層３００が異なる種類の色変換層３００であったが、発光装置１は、隣り合う色変換層３００が同じ種類の色変換層３００である部分を含んでいてもよい。また、複数の発光素子３０の一部の発光素子３０は、色変換層３００に覆われずに透光性樹脂に覆われていてもよい。

ところで、以上説明した各実施形態並びに変形例の発光装置１は、室内や屋外等に設置される照明装置に用いられる。すなわち、照明装置１０は、図１２に示すように発光装置１と、この発光装置１を保持する本体１１とを備えている。なお、図１２の例では発光装置１における発光部の図示を省略している。

図１２において、本体１１は、円盤状に形成されたアルミ製のベース１２と、ベース１２に結合され、ベース１２との間に発光装置１を収容する空間を形成するカバー１３とを有している。さらに、本体１１は、ベース１２に対して絶縁シート１４および放熱絶縁シート１５がこの順で積層されており、放熱絶縁シート１５上に発光装置１を配置するように発光装置１を保持する。また、本体１１は、カバー１３と発光装置１との間に、発光装置１を定位置に固定するホルダー１６を有している。カバー１３およびホルダー１６は、発光装置１の実装基板２のうち発光部が実装される一表面２１を覆うように設けられており、実装領域２２に対応する位置に窓孔１３１，１６１が開口している。カバー１３の窓孔１３１には、透光性を有する透光パネル１７が嵌め込まれる。

発光装置１の実装基板２の一表面２１上の電極パッド２４（図２参照）には、ハーネス１８を介してコネクタ１９が電気的に接続されている。コネクタ１９は、ベース１２とカバー１３とで囲まれる空間外へ引き出されている。

上述のように構成される照明装置１０は、ベース１２における発光装置１とは反対側の面を天井や壁等の施工面に当接させる向きで、ベース１２の取付孔１２１に挿通されるねじ（図示せず）を用いて施工面に取り付けられる。この照明装置１０は、コネクタ１９に電源（図示せず）が接続されて発光装置１の電極パッド２４に電圧が印加されることにより、発光装置１が発光（点灯）してカバー１３の窓孔１３１から光を放射し照明を行う。

なお、発光装置１は、照明装置１０に限らず、たとえば口金を有するランプや、自発光式の表示装置や、液晶ディスプレイのバックライトなどに用いられてもよい。

１ 発光装置
２ 実装基板
１０ 照明装置
１１ 本体
２１ 一表面
３ 発光部
３０ 発光素子
３１ 発光部（赤色）
３２ 発光部（緑色）
３３ 発光部（青色）
３００ 色変換層
３０１ 色変換層（赤色）
３０２ 色変換層（緑色）
３０３ 色変換層（青色）

Claims (5)

1. 実装基板と、前記実装基板の一表面に実装された複数の発光素子と、前記発光素子の各々を覆うように設けられ、当該発光素子から放射される光を吸収することにより励起されて放射光を放射する蛍光体を透光性材料に含有した色変換層とを備え、
   隣接する前記発光素子を覆い且つ前記放射光の波長が異なる複数の前記色変換層は、前記実装基板の厚み方向において端部同士が重なり合う部分を有し、当該重なり合う部分においては前記放射光が長波長の前記色変換層ほど前記一表面の近くに位置することを特徴とする発光装置。
2. 前記色変換層は、表面が前記実装基板から離れる向きに凸となる曲面からなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記複数の前記発光素子は前記一表面内での各々の形状が矩形状であって対角線方向に並ぶように配置されており、前記複数の前記色変換層は、前記対角線方向の端部同士が重なり合っていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記色変換層は、前記一表面内での形状が一方向に長い楕円形状であって、前記複数の前記色変換層は、前記一方向の端部同士が重なり合っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置を保持する本体とを備えることを特徴とする照明装置。

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