JP2015002182A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白色ＬＥＤにおいて発光効率の向上が必要であり、蛍光膜の発光効率についても更なる向上が必要である。
【解決手段】白色ＬＥＤにおいて、蛍光膜における蛍光体の濃度や蛍光膜の厚さの異なる複数の領域を作成することにより、ＬＥＤチップからの放射光のうち透過する光の透過効率を向上させることにより白色ＬＥＤ発光効率の向上を実現した。
【選択図】図４

Description

本発明は、照明装置に関し、特に、青色発光ダイオードなどの可視発光ダイオードと蛍光体を備えて構成された照明装置に適用して有効な技術に関するものである。

照明光源として蛍光灯が広く用いられているが、有害物質である水銀を用いていることや寿命が短いなどの短所がある。このため近年では、有害物質を用いていない、長寿命、発光効率が高いなどの特徴から白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明光源が使用されるようになってきている。白色ＬＥＤを用いた照明においては、このほかにも次のような利点がある。

（１）直流駆動が可能であるため従来の交流駆動の蛍光灯で発生するちらつきが無く目に優しい。（２）ＬＥＤを用いた照明においては従来の蛍光灯に比べて紫外線の発生量が少なく、人体への影響が少なく、材料劣化を抑えることができる。（３）従来の蛍光灯でも用いられているガラスを使用しないため、万が一天井から落下しても危険が少ない。

このような特徴から、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に用いて構成された発光素子は、家庭照明をはじめとする照明用や、液晶表示素子のバックライト用など、次世代の照明光源として注目され、近年盛んに研究と開発とが進められている。

白色ＬＥＤの発光効率は年々著しく向上し続けており、今後もこの傾向は続いていく。白色ＬＥＤ効率向上のためには青色ＬＥＤチップの発光効率向上に加えて青色光を黄色、赤色、緑色光に変換する蛍光体からなる蛍光膜構造の改良による発光効率向上が重要課題である。

特開２０１０−２３２５２５号公報

高発光効率ＬＥＤ照明の実現のため、白色ＬＥＤ用蛍光体からなる新規蛍光膜構造による発光効率向上が課題となっている。

上記課題を解決するため、発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップからの光で励起されて発光する蛍光体と、前記蛍光体を封止する封止樹脂と、を備えた照明装置において、前記封止樹脂と前記蛍光体で構成する蛍光膜は、面内方向において蛍光体濃度が異なる２つの領域を有する、または面内方向において蛍光体濃度が同一であって厚さが異なる２つの領域を有する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

上記手段により、ＬＥＤチップからの青色発光が蛍光膜中を通過する際に、青色ＬＥＤチップからの青色発光の一部を蛍光体粒子で吸収または散乱されることなく外部に取り出すことにより高効率化を実現した。

白色ＬＥＤの構造を説明する図である。 白色ＬＥＤにおける発光形態の一例を示す模式的な図面である。 白色ＬＥＤにおける発光スペクトルの一例を示す図面である。 本発明の一実施の形態である高効率蛍光膜の説明図である。 本発明における蛍光膜構造の一例を示す模式的な図面である。 本発明における蛍光膜構造の一例を示す模式的な図面である。 本発明における蛍光膜構造の一例を示す模式的な図面である。 本発明における蛍光膜構造の一例を示す模式的な図面である。 本発明における蛍光膜構造の一例を示す模式的な図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 本発明における白色ＬＥＤ発光特性の一例を示す図面である。 各実施例の代表結果を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

ＬＥＤ発光素子を用いて白色光を得る方式としては、
（１）光の３原色である赤色（Ｒ：Red）、緑色（Ｇ：Green）、および青色（Ｂ：Blue）の３色の発光をそれぞれ実現する３種のＬＥＤを組み合わせて白色光を得る方式、
（２）青色発光する青色ＬＥＤを励起源として使用し、黄色発光蛍光体や緑色、赤色等の発光蛍光体を励起することによって光源の青色光と蛍光体の発光色の混合により白色光を得る方式、
（３）４１０ｎｍより短波長の近紫外領域に発光ピークを有する紫外（ＵＶ：Ultra Violet）発光ＬＥＤを励起源として使用し、赤発光蛍光体、緑発光蛍光体、および青発光蛍光体を励起することによって赤青緑３色の光を得、これらを混合させて、白色を得る方式。
の３つの方式が知られている。

図１には上記（２）の方式のＬＥＤの構造を示す。青色ＬＥＤチップ１はワイヤ２によりリードフレーム３に接続されており、外部駆動回路よりリードフレーム３に電力を供給することにより青色ＬＥＤチップ１を点灯する。青色ＬＥＤチップ１は、ヒートシンク７に接着されており、発光時のチップ発熱を外部に逃がすことによりチップ温度の上昇を下げ、発光を安定化させている。また、青色ＬＥＤチップ１は、蛍光体粒子６を混合した封止樹脂５により、ケース内に封止されている。青色ＬＥＤチップ１からの青色光により蛍光体粒子６が励起され、黄色や赤、緑色等を発光する。

図２に示すように、青色ＬＥＤチップ１からの青色光及び、この青色発光により励起された蛍光体粒子６からの発光色とが、混合されて、白色光がＬＥＤより放射される。

図３に白色ＬＥＤの発光スペクトルの一例を示す。

白色ＬＥＤ用蛍光体に用いられる蛍光体として、ＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）の他、Ｔｂ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｌｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ、ＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）ＳｉＯ４：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₃ＳｉＯ₅：Ｅｕ、ＣａＳｃ₂Ｏ₄：Ｃｅ，Ｃａ₃Ｓｃ₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｃａ₈ＭｇＳｉ₄Ｏ₁₆Ｃｌ₂：Ｅｕ、ＳｒＡｌ₂Ｏ₄：Ｅｕなどを用いることが可能である。

これらの酸化物蛍光体や硫化物蛍光体に対して、チッカ物系蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）₃（Ｎ．Ｏ）₄：Ｅｕ、Ｃａ（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆：Ｅｕ，（Ｓｉ，Ａｌ）₆（Ｏ，Ｎ）₈：Ｅｕ、Ｌａ₃Ｓｉ₆Ｎ₁₁：Ｃｅなどの蛍光体も注目されている。一般的にこれらのチッカ物蛍光体は、温度上昇にともなう効率低下が少ない（温度消光が少ない）、長寿命であるなどの蛍光体としての優れた特徴を有している。

一般的な方法により図２に示した、青色ＬＥＤ及び蛍光体封止樹脂形成用の反射樹脂からなるキャビティ構造を作成した。本キャビティ構造に青色ＬＥＤチップを搭載しワイヤボンディングにより青色ＬＥＤチップとリードフレームとの電気的接続を行った。

次に蛍光体粒子と封止樹脂との混合物を作成した。

蛍光体としては、ＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）、Ｔｂ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｌｕ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ、ＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）ＳｉＯ４：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₃ＳｉＯ₅：Ｅｕ、ＣａＳｃ₂Ｏ₄：Ｃｅ，Ｃａ₃Ｓｃ₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ、Ｃａ₈ＭｇＳｉ₄Ｏ₁₆Ｃｌ₂：Ｅｕ、ＳｒＡｌ₂Ｏ₄：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇:Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ、Ｂａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇:Ｅｕ，Ｍｎ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，Ｍｎ、（ＭｇＣａＳｒＢａ）Ｓｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕと、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂：Ｅｕと、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）（Ｐ，Ｖ）Ｏ₄：Ｅｕ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ₄：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、 Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、、ＺｎＳ：Ａｇと、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａl、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ、ＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ、などの酸化物や硫化物蛍光体を使用することが可能である。さらにチッカ物系蛍光体であるＬａ₃Ｓｉ₆Ｎ₁₁：Ｃｅ、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）₃（Ｎ．Ｏ）₄：Ｅｕ、Ｃａ（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆：Ｅｕ，（Ｓｉ，Ａｌ）₆（Ｏ，Ｎ）₈：Ｅｕ、などの蛍光体を使用することも可能であり、照明装置の発光効率と演色性との設計値により、これら蛍光体を適宜選択して用いる。

またＬＥＤチップは青色ＬＥＤの他、近紫外線や紫外発光ＬＥＤなどを使えることは言うまでもない。

これら蛍光体とシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の封止樹脂との混合液を作製する。蛍光体濃度とは、蛍光体と封止樹脂の混合液全体に含まれる蛍光体の割合（重量濃度）であり、ここでは０〜７０ｗｔ％となるように秤量し、脱泡攪拌器等を用いて均一な混合液を作製する。この蛍光体混合液をスクリーン印刷機、ディスペンサ等を用いてキャビティ内に蛍光膜を形成する。なお、蛍光膜形成前の蛍光体濃度は「蛍光体と封止樹脂の混合液全体に含まれる蛍光体の割合」であり、蛍光膜形成後の蛍光体濃度は「蛍光体と封止樹脂で構成する蛍光膜全体に含まれる蛍光体の割合」である。

本発明では蛍光膜が、面内方向において蛍光体濃度や蛍光膜厚さの異なる少なくとも二つの領域からなることを特徴とする。代表的な蛍光膜構造としては、グリッド状（図５）、ストライプ状（図６）、凸凹状（図７）などの構造があり、本構造の形成にはスクリーン印刷機やディスペンサなどが使用可能であり、スクリーン印刷版形状、ディスペンスの描画パターン調整により本構造が形成可能である。以下、蛍光体濃度や蛍光膜厚さの異なる領域を２種類で説明するが、領域は２種類に限定されるわけではなく、２種類を超える場合にも適用可能である。

図５示したようなグリッド構造の場合、領域１の蛍光体濃度（Ｃ１）と領域２の蛍光体濃度（Ｃ２）はＣ１＜Ｃ２の関係であり、蛍光膜は蛍光体濃度の高い領域で形成された格子状構造の内部に、蛍光体濃度の低い領域を有する。領域１の面積（Ｓ１）と領域２の面積（Ｓ２）との比率（Ｓ１／Ｓ２）は、０．５以下であることが望ましく、さらには０．１以下であることが望ましい。（Ｓ１／Ｓ２）＞０．５の場合には、青色光強度が黄色光強度に対して強くなりすぎるため、平均演色評価数（Ｒａ）の値が６０未満となり白色光源としてはふさわしくない。また、領域１や領域２は、図４に示した構造だけでなく、図８に示したようにＬＥＤチップ発光面上に対して複数組の領域が存在しても良い。

また図６に示したストライプ状構造の場合、領域１の蛍光体濃度（Ｃ１）と領域２の蛍光体濃度（Ｃ２）はＣ１＜Ｃ２の関係であり、蛍光膜は蛍光体濃度の低い領域と蛍光体濃度の高い領域とをストライプ状に交互に有する。領域１の幅（Ｄ１）と領域２の幅（Ｄ２）との比率（Ｄ１／Ｄ２）は、１以下であることが望ましく、さらには０．５以下であることが望ましい。（Ｄ１／Ｄ２）＞１．０の場合には、青色光強度が黄色光強度に対して強くなりすぎるため、平均演色評価数（Ｒａ）の値が６０未満となり白色光源としてはふさわしくない。特にＤ１＝Ｄ２の場合にはＣ１とＣ２の比率（Ｃ１／Ｃ１）は、０．５以下であることが望ましい。領域１や領域２は、図４に示した構造だけでなく、図８に示したようにＬＥＤチップ発光面上に対して複数組の領域が存在しても良い。

さらに図７に示した凸凹構造の場合、領域１の蛍光体濃度（Ｃ１）と領域２の蛍光体濃度（Ｃ２）はＣ１≦Ｃ２の関係であり、領域１の高さ（Ｈ１）と領域２の高さ（Ｈ２）との比率（Ｈ１／Ｈ２）は、１未満であることが望ましく、さらには０．５以下であることが望ましい。（Ｈ１／Ｈ２）＞１．０の場合には、青色光強度が黄色光強度に対して強くなりすぎるため、平均演色評価数（Ｒａ）の値が６０未満となり白色光源としてはふさわしくない。特にＣ１＝Ｃ２の場合にはＨ１とＨ２の比率（Ｈ１／Ｈ２）は、０．５以下であることが望ましい。領域１や領域２は、図４に示した構造だけでなく、図９に示したようにＬＥＤチップ発光面上に対して複数組の領域が存在しても良い。

また、図５のグリッド状構造においても、領域１の高さ（Ｈ１）と領域２の高さ（Ｈ２）を異なる構造にすることも可能であり、Ｒａ≧６０を実現するため、比率（Ｈ１／Ｈ２）は、１未満であることが望ましく、さらには０．５以下であることが望ましい。

領域１および領域２の膜厚さは、５〜２００μｍ程度が好ましい。蛍光体と封止樹脂との混合液を青色ＬＥＤチップ１に塗布後、８０〜１５０℃の温度で加熱して樹脂を固化させて蛍光膜を形成する。加熱温度、焼成プロファイルは、必要に応じて多段ステップとすることもある。蛍光膜作成時の蛍光体濃度、蛍光膜厚さは必要に応じて上記記載の値以外にも調整することが可能である。

蛍光体励起用のＬＥＤチップに関しては青色ＬＥＤの他、近紫外線や紫外発光ＬＥＤなどを使えることは言うまでもない。

次に、本実施の形態に対応する実施例について説明する。
（比較例１)
従来方法を用いて図１に示した構造を以下の方法により作製した。ＬＥＤとしては、発光中心波長４５５ｎｍの青色ＬＥＤを、蛍光体としては黄色蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）を、透明封止樹脂としてシリコーン樹脂を用いて両者の混合液を作成し、脱泡攪拌器を用いて２０００ｒｐｍ、４分間混合した。この際、混合液に対する蛍光体の重量比は５−４０ｗｔ％になるように適宜調整した。

本混合物をディスペンサを用いてキャビティ内に塗布し、乾燥炉にて１５０℃、２ｈ加熱することにより蛍光膜を硬化させた。

本白色ＬＥＤ点灯時の平均演色評価数（Ｒａ）が６５−８０となるように黄色蛍光体の濃度および蛍光膜の膜厚を調整した。Ｒａの値が異なると発光効率も変化するため、以下に示す実施例においても同一のＲａとなるような蛍光膜を作製し、白色ＬＥＤの発光効率（ｌｍ／Ｗ）の比較を行った。

蛍光膜構造を図５に示したグリッド構造とした白色ＬＥＤを作製、光学特性の測定を行った。ＬＥＤとしては、発光中心波長４５５ｎｍの青色ＬＥＤを、蛍光体としては黄色蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）を、透明封止樹脂としてシリコーン樹脂を用い、混合液に対する蛍光体の重量比は０〜７０ｗｔ％になるように適宜調整した。

領域１の作製用には蛍光体重量比を０から４０ｗｔ％、領域２の作製用には蛍光体重量比を５０−７０ｗｔ％の混合液を用いた。スクリーン印刷機を用いて領域１および領域２の蛍光膜成膜を行った。領域１の面積（Ｓ１）と領域２の面積（Ｓ２）との比率（Ｓ１／Ｓ２）が０．５以下になるようなスクリーン印刷版を用いた。また蛍光体厚さは５−２００μｍとした。

代表結果として、Ｓ１／Ｓ２＝０．０５、Ｃ１＝０ｗｔ％、Ｃ２＝４０〜７０ｗｔ％、蛍光膜の膜厚を５０μｍとした試料の発光強度特性を図１０に示す。本実施例により８％以上の発光効率向上が実現できた。

またＲａ＝７０の場合において、Ｓ１／Ｓ２の比率を変えた場合の発光強度特性を図１１に示した。Ｓ１／Ｓ２≦０．５の範囲において比較例１よりも高い発光効率が実現できた。

蛍光膜構造を図６に示したストライプ構造とした白色ＬＥＤを作製、光学特性の測定を行った。ＬＥＤとしては、発光中心波長４５５ｎｍの青色ＬＥＤを、蛍光体としては黄色蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）を、透明封止樹脂としてシリコーン樹脂を用い、混合液に対する蛍光体の重量比は０〜７０ｗｔ％になるように適宜調整した。

領域１の作製用には蛍光体重量比を０から４０ｗｔ％、領域２の作製用には蛍光体重量比を５０−７０ｗｔ％の混合液を用いた。スクリーン印刷機を用いて領域１および領域２の蛍光膜成膜を行った。領域１の幅（Ｄ１）と領域２の幅（Ｄ２）との比率（Ｄ１／Ｄ２）が０．５以下になるようなスクリーン印刷版を用いた。また蛍光体厚さは５−２００μｍとした。

代表結果として、Ｄ１／Ｄ２＝０．０５、Ｃ１＝０ｗｔ％、Ｃ２＝４０〜７０ｗｔ％、蛍光膜の膜厚を５０μｍとした試料の発光強度特性を図１２に示す。本実施例により４％以上の発光効率向上が実現できた。またＲａ＝７０の場合において、Ｄ１／Ｄ２の比率を変えた場合の発光強度特性を図１３に示した。Ｄ１／Ｄ２≦０．５の範囲において比較例１よりも高い発光効率が実現できた。またディスペンサを用いて作製した蛍光膜においても同様の効果が得られた。

蛍光膜構造を図７に示した凸凹構造とした白色ＬＥＤを作製、光学特性の測定を行った。ＬＥＤとしては、発光中心波長４５５ｎｍの青色ＬＥＤを、蛍光体としては黄色蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）を、透明封止樹脂としてシリコーン樹脂を用い、混合液に対する蛍光体の重量比は１０〜７０ｗｔ％になるように適宜調整した。

ディスペンサを用いて領域１および領域２の蛍光膜成膜を行った。領域１の高さ（Ｈ１）と領域２の高さ（Ｈ２）との比率（Ｈ１／Ｈ２）が０．５以下になるように成膜条件を適宜調整した。また蛍光体厚さはＨ１を５−１００μｍ、Ｈ２を１０〜２００μｍとした。

代表結果として、Ｈ１／Ｈ２＝０．５、Ｃ１＝２０ｗｔ％、Ｃ２＝２０ｗｔ％、蛍光膜の膜厚をＨ２＝２００μｍとした試料の発光強度特性を図１４に示す。本実施例により３％以上の発光効率向上が実現できた。またＲａ＝７０の場合において、Ｈ１／Ｈ２の比率を変えた場合の発光強度特性を図１５に示した。Ｈ１／Ｈ２≦０．５の範囲において比較例１よりも高い発光効率が実現できた。
（比較例２）
従来方法を用いて図１に示した構造を以下の方法により作製した。ＬＥＤとしては、発光中心波長４５５ｎｍの青色ＬＥＤを、蛍光体としては黄色蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）と赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕの混合品を、透明封止樹脂としてシリコーン樹脂を用いて両者の混合液を作成し、脱泡攪拌器を用いて２０００ｒｐｍ、４分間混合した。この際、混合液に対する蛍光体の重量比は５−４０ｗｔ％になるように適宜調整した。

本混合物をディスペンサを用いてキャビティ内に塗布し、乾燥炉にて１５０℃、２ｈ加熱することにより蛍光膜を硬化させた。

本白色ＬＥＤ点灯時の平均演色評価数（Ｒａ）が８０−９０となるように黄色蛍光体と赤色蛍光体の混合比率、シリコーン樹脂との混合液に対する濃度および蛍光膜の膜厚を調整した。Ｒａの値が異なると発光効率も変化する。そのため以下に示す実施例においても同一のＲａとなるように蛍光膜を作製し、白色ＬＥＤの発光効率（ｌｍ／Ｗ）の比較を行った。

蛍光膜構造を図５に示したグリッド構造とした白色ＬＥＤを作製、光学特性の測定を行った。実施例１において蛍光体として、黄色蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）と赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕの混合品を用いて白色ＬＥＤを作製、評価を行った。

代表結果として、Ｓ１／Ｓ２＝０．０５、Ｃ１＝０ｗｔ％、Ｃ２＝４０〜７０ｗｔ％、蛍光膜の膜厚を５０μｍとした試料の発光強度特性を図１６に示す。本実施例により５％以上の発光効率向上が実現できた。またＲａ＝８５の場合において、Ｓ１／Ｓ２の比率を変えた場合の発光強度特性を図１７に示した。Ｓ１／Ｓ２≦０．５の範囲において比較例２よりも高い発光効率が実現できた。

蛍光膜構造を図６に示したストライプ構造とした白色ＬＥＤを作製、光学特性の測定を行った。実施例２において蛍光体として、黄色蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）と赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕの混合品を用いて白色ＬＥＤを作製、評価を行った。

代表結果として、Ｄ１／Ｄ２＝０．０５、Ｃ１＝０ｗｔ％、Ｃ２＝４０〜７０ｗｔ％、蛍光膜の膜厚を５０μｍとした試料の発光強度特性を図１８に示す。本実施例により４％以上の発光効率向上が実現できた。またＲａ＝８５の場合において、Ｄ１／Ｄ２の比率を変えた場合の発光強度特性を図１９に示した。Ｄ１／Ｄ２≦０．５の範囲において比較例２よりも高い発光効率が実現できた。またディスペンサを用いて作製した蛍光膜においても同様の効果が得られた。

蛍光膜構造を図７に示した凸凹構造とした白色ＬＥＤを作製、光学特性の測定を行った。実施例３において蛍光体として、黄色蛍光体であるＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）と赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕの混合品を用いて白色ＬＥＤを作製、評価を行った。代表結果として、Ｈ１／Ｈ２＝０．５、Ｃ１＝２０ｗｔ％、Ｃ２＝２０ｗｔ％、蛍光膜の膜厚をＨ２＝２００μｍとした試料の発光強度特性を図２０に示す。本実施例により３％以上の発光効率向上が実現できた。またＲａ＝７０の場合において、Ｈ１／Ｈ２の比率を変えた場合の発光強度特性を図２１に示した。Ｈ１／Ｈ２≦０．５の範囲において比較例２よりも高い発光効率が実現できた。
（比較例３）
従来方法を用いて図１に示した構造を以下の方法により作製した。ＬＥＤとしては、発光中心波長４５５ｎｍの青色ＬＥＤを、蛍光体としては緑色蛍光体である（Ｂａ，Ｓｒ）ＳｉＯ₄：Ｅｕと赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕの混合品を、透明封止樹脂としてシリコーン樹脂を用いて両者の混合液を作成し、脱泡攪拌器を用いて２０００ｒｐｍ、４分間混合した。この際、混合液に対する蛍光体の重量比は５−４０ｗｔ％になるように適宜調整した。

本混合物をディスペンサを用いてキャビティ内に塗布し、乾燥炉にて１５０℃、２ｈ加熱することにより蛍光膜を硬化させた。

本白色ＬＥＤ点灯時の平均演色評価数（Ｒａ）が８５−９５となるように緑色蛍光体と赤色蛍光体の混合比率、シリコーン樹脂との混合液に対する濃度および蛍光膜の膜厚を調整した。Ｒａの値が異なると発光効率も変化するため、以下に示す実施例においても同一のＲａとなるように蛍光膜を作製し、白色ＬＥＤの発光効率（ｌｍ／Ｗ）の比較を行った。

蛍光膜構造を図５に示したグリッド構造とした白色ＬＥＤを作製、光学特性の測定を行った。実施例１において蛍光体として、緑色蛍光体である（Ｂａ，Ｓｒ）ＳｉＯ₄：Ｅｕと赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕの混合品を用いて白色ＬＥＤを作製、評価を行った。

代表結果として、Ｓ１／Ｓ２＝０．０５、Ｃ１＝０ｗｔ％、Ｃ２＝４０〜７０ｗｔ％、蛍光膜の膜厚を５０μｍとした試料の発光強度特性を図２２に示す。本実施例により４％以上の発光効率向上が実現できた。またＲａ＝９０の場合において、Ｓ１／Ｓ２の比率を変えた場合の発光強度特性を図２３に示した。Ｓ１／Ｓ２≦０．５の範囲において比較例３よりも高い発光効率が実現できた。

蛍光膜構造を図６に示したストライプ構造とした白色ＬＥＤを作製、光学特性の測定を行った。実施例２において蛍光体として、実施例２において蛍光体として、緑色蛍光体である（Ｂａ，Ｓｒ）ＳｉＯ₄：Ｅｕと赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕの混合品を用いて白色ＬＥＤを作製、評価を行った。

代表結果として、Ｄ１／Ｄ２＝０．０５、Ｃ１＝０ｗｔ％、Ｃ２＝４０〜７０ｗｔ％、蛍光膜の膜厚を５０μｍとした試料の発光強度特性を図２４に示す。本実施例により３％以上の発光効率向上が実現できた。またＲａ＝９０の場合において、Ｄ１／Ｄ２の比率を変えた場合の発光強度特性を図２５に示した。Ｄ１／Ｄ２≦０．５の範囲において比較例３よりも高い発光効率が実現できた。またディスペンサを用いて作製した蛍光膜においても同様の効果が得られた。

蛍光膜構造を図７に示した凸凹構造とした白色ＬＥＤを作製、光学特性の測定を行った。実施例３において蛍光体として、緑色蛍光体である（Ｂａ，Ｓｒ）ＳｉＯ₄：Ｅｕと赤色蛍光体であるＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕの混合品を用いて白色ＬＥＤを作製、評価を行った。

代表結果として、Ｈ１／Ｈ２＝０．５、Ｃ１＝２０ｗｔ％、Ｃ２＝２０ｗｔ％、蛍光膜の膜厚をＨ２＝２００μｍとした試料の発光強度特性を図２６に示す。本実施例により３％以上の発光効率向上が実現できた。またＲａ＝７０の場合において、Ｈ１／Ｈ２の比率を変えた場合の発光強度特性を図２７に示した。Ｈ１／Ｈ２≦０．５の範囲において比較例３よりも高い発光効率が実現できた。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

各実施例の代表結果を表にまとめ、図２８に示す。

本発明の発光素子は、信号灯、ディスプレイ装置のバックライト、および各種照明として広く適用することができる。

１ 青色ＬＥＤチップ
２ ワイヤ
３ リードフレーム
４ 反射樹脂
５ 封止樹脂
６ 蛍光体粒子
７ ヒートシンク

Claims (9)

1. 発光ダイオードチップと、
   前記発光ダイオードチップからの光で励起されて発光する蛍光体と、
   前記蛍光体を封止する封止樹脂と、を備え、
   前記封止樹脂と前記蛍光体で構成する蛍光膜は、面内方向において蛍光体濃度が異なる２つの領域を有することを特徴とする照明装置。
2. 請求項１において、
   前記蛍光膜の蛍光体濃度の低い領域の面積Ｓ１と、蛍光体濃度の高い領域の面積Ｓ２の比率（Ｓ１／Ｓ２）が０．５以下であることを特徴とする照明装置。
3. 請求項２において、
   前記蛍光体濃度の低い領域での蛍光体濃度が０ｗｔ％であることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１において、
   前記蛍光膜は、格子状構造に形成された蛍光体濃度の高い領域と、前記格子状構造の内部に設けられた蛍光体濃度の低い領域とを有することを特徴とする照明装置。
5. 請求項１において、
   前記蛍光膜は、蛍光体濃度の低い領域と、蛍光体濃度の高い領域とをストライプ状に交互に有することを特徴とする照明装置。
6. 請求項５において、
   前記蛍光体濃度の低い領域の幅（Ｄ１）と、蛍光体濃度の高い領域の幅（Ｄ２）との比率（Ｄ１／Ｄ２）が１以下であることを特徴とする照明装置。
7. 請求項６において、
   Ｄ１／Ｄ２＝１であり、
   前記蛍光体濃度の低い領域の蛍光体濃度（Ｃ１）と、蛍光体濃度の高い領域での蛍光体濃度（Ｃ２）の比率（Ｃ１／Ｃ２）が０．５以下であることを特徴とする照明装置。
8. 発光ダイオードチップと、
   前記発光ダイオードチップからの光で励起されて発光する蛍光体と、
   前記蛍光体が分散された封止樹脂と、を備え、
   前記封止樹脂と前記蛍光体で構成する蛍光膜は、面内方向において蛍光体濃度が同一であって厚さが異なる２つの領域を有することを特徴とする照明装置。
9. 請求項８において、
   前記蛍光膜の厚さの薄い領域の厚さ（Ｈ１）と、前記蛍光膜の蛍光膜厚さの厚い領域の厚さ（Ｈ２）の比率（Ｈ１／Ｈ２）が０．５以下であることを特徴とする照明装置。