JP2015179784A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色ばらつきが抑制される発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１００は、４２５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長の励起光を発する発光素子１０と、励起光の光路上に設けられ、発光素子１０側の第１の面と発光素子１０と反対側の第２の面を有する光変換層１２であって、励起光により励起され４８５ｎｍ以上６４０ｎｍ以下のピーク波長の光を発する蛍光体粒子と蛍光体粒子を囲む樹脂を有し、励起光の透過率が２０％以下であり、一端が第１の面にあり他端が第２の面にある蛍光体含有領域１２ａと、励起光を透過し、一端が第１の面にあり他端が第２の面にある透明領域１２ｂを有し、第２の面において蛍光体含有領域１２ａの任意の点から１５０μｍ以内に透明領域１２ｂが存在し、第２の面において透明領域１２ｂの任意の点から１５０μｍ以内に蛍光体含有領域１２ａが存在する光変換層１２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光装置に関する。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を用いた発光装置は、主に励起光源としてのＬＥＤと蛍光体との組み合わせから構成される。そして、その組み合わせによって様々な色の発光を実現することができる。

白色光を発する発光装置には、例えば、青色光を発する青色ＬＥＤと、蛍光体を樹脂中に分散させた蛍光体層との組み合わせが用いられている。蛍光体としては主に青色の補色である黄色蛍光体が使用される。

蛍光体を用いた発光装置では、例えば、製造過程での蛍光体層の膜厚ばらつきや、蛍光体層中の蛍光体の濃度ばらつきにより、発光する色が変化する恐れがある。

特開２０１１−１４２３５７号公報

本発明が解決しようとする課題は、色ばらつきが抑制される発光装置を提供することにある。

実施形態の発光装置は、４２５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長の励起光を発する発光素子と、励起光の光路上に設けられ、発光素子側の第１の面と発光素子と反対側の第２の面を有する光変換層であって、励起光により励起され４８５ｎｍ以上６４０ｎｍ以下のピーク波長の光を発する蛍光体粒子と蛍光体粒子を囲む樹脂を有し、励起光の透過率が２０％以下であり、一端が第１の面にあり他端が第２の面にある蛍光体含有領域と、励起光を透過し、一端が第１の面にあり他端が第２の面にある透明領域を有し、第２の面において蛍光体含有領域の任意の点から１５０μｍ以内に透明領域が存在し、第２の面において透明領域の任意の点から１５０μｍ以内に蛍光体含有領域が存在する光変換層と、を備える。

第１の実施形態の発光装置の模式図。 第１の実施形態の蛍光体含有領域の一部の拡大断面図。 第１の実施形態の光変換層の説明図。 第１の実施形態の発光装置の作用の説明図。 第１の実施形態の発光装置の作用の説明図。 第２の実施形態の発光装置の作用の説明図。 第３の実施形態の発光装置の模式上面図。 第４の実施形態の発光装置の模式断面図。 第５の実施形態の発光装置の模式図。 第５の実施形態の発光装置の作用の説明図。 第６の実施形態の発光装置の模式図。

本明細書中、発光素子や蛍光体の発する光のピーク波長とは、発光素子や蛍光体の発する光の分布の中で光強度が最大となる波長を意味する。また、ピーク強度とは、ピーク波長における光強度を意味する。なお、ピーク波長や光強度は、公知の光スペクトルアナライザや光パワーメータ等を用いて測定することが可能である。

本明細書中、特に断りのない限り、白色光とは、色温度が電球色（２７００Ｋ）から昼光色（６５００Ｋ）の範囲の光を意味するものとする。

以下、図面を用いて実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態の発光装置は４２５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長の励起光を発する発光素子と、励起光の光路上に設けられる光変換層を備える。光変換層は、発光素子側の第１の面と発光素子と反対側の第２の面を有し、励起光により励起され４８５ｎｍ以上６４０ｎｍ以下のピーク波長の光を発する蛍光体粒子と蛍光体粒子を囲む樹脂を有し、励起光の透過率が２０％以下であり、一端が第１の面にあり他端が第２の面にある蛍光体含有領域と、励起光を透過し、一端が第１の面にあり他端が第２の面にある透明領域を有する。第２の面において蛍光体含有領域の任意の点から１５０μｍ以内に透明領域が存在し、第２の面において透明領域の任意の点から１５０μｍ以内に蛍光体含有領域が存在する。

図１は、本実施形態の発光装置の模式図である。図１（ａ）が上面図、図１（ｂ）が図１（ａ）のＸＸ断面図である。この発光装置１００は、白色光を発する発光装置である。

本実施形態の発光装置１００は、発光素子１０と、光変換層１２を備えている。発光素子１０は、例えば、図示しない基板上に実装される。基板には、例えば、高反射材料が用いられる。

発光素子１０は、ピーク波長が４２５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の青色光を、励起光として発する。励起光は、発光素子１０の上面から発せられる。発光素子１０は、例えば、青色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。青色ＬＥＤは、例えば、発光層をＧａＩｎＮとするＡｌＧａＩｎＮ系ＬＥＤである。

光変換層１２は、発光素子１０から発せられる励起光の光路上に設けられる。本実施形板では、光変換層１２は、平板状であり、発光素子１０の上面に配置されている。光変換層１２は、発光素子１０側の第１の面と、発光素子１０と反対側の第２の面とを備える。

光変換層１２は、蛍光体含有領域１２ａと透明領域１２ｂを備える。蛍光体含有領域１２ａは、一端が第１の面にあり他端が第２の面にある。同様に、透明領域１２ｂも一端が第１の面にあり他端が第２の面にある。言い換えれば、蛍光体含有領域１２ａと透明領域１２ｂとは、光変換層１２の第１の面および第２の面の両側に露出している。

図２は、蛍光体含有領域１２ａの一部の拡大断面図である。蛍光体含有領域１２ａは、複数の蛍光体粒子１４と、蛍光体粒子１４を囲む樹脂１６を備える。

蛍光体粒子１４は、励起光により励起され、４８５ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の光を発する。蛍光体粒子１４の平均粒径は、１μｍ以上２５μｍ以下であることが望ましい。蛍光体粒子１４の平均粒径は、３μｍ以上であることがより望ましく、５μｍ以上であることが、さらに望ましい。

なお、蛍光体粒子の粒径は、市販の粒度分布測定装置によって測定することができる。例えば、Ｓｙｍｐａｔｅｃ社製レーザー回折式ＨＥＬＯＳ＆ＲＯＤＯＳを用いることができる。なお、蛍光体粒子が凝集し、塊状である場合には、個々の蛍光体粒子が破壊されないように解砕した上で測定を行う。なお、本実施形態において粒径とはメジアン径（Ｄ５０）を意味する。

本実施形態において、蛍光体粒子１４は、ピーク波長が５３０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の光を発する黄色蛍光体である。本実施形態の蛍光体粒子１４は、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ストロンチウム（Ｓｒ）を含む酸窒化物蛍光体、いわゆるサイアロン蛍光体である。この蛍光体は、Ｓｒ_２Ｓｉ_７Ａｌ_３ＯＮ_１３の結晶構造と実質的に同じ結晶構造を備え、Ｃｅで付活されている。

本実施形態の蛍光体粒子１４の化学組成は、例えば、下記一般式（１）で表わされるサイアロン蛍光体である。
（Ｍ_１−ｘＣｅ_ｘ）_２ｙＡｌ_ｚＳｉ_１０−ｚＯ_ｕＮ_ｗ （１）
（式中、ＭはＳｒであり、Ｓｒの一部はＢａ、Ｃａ、およびＭｇから選ばれる少なくとも一種で置換されていてもよい。
ｘ、ｙ、ｚ、ｕおよびｗは以下の関係を満たす。
０＜ｘ≦１、
０．８≦ｙ≦１．１、
２≦ｚ≦３．５、
０＜ｕ≦１
１．８≦ｚ−ｕ、
０＜ｗ、
１３≦ｕ＋ｗ≦１５）

樹脂１６は、蛍光体含有領域１２ａのマトリックスである。樹脂１６中に蛍光体粒子１４が分散される。樹脂１６は、透明樹脂である。透明樹脂は、例えば、シリコーン樹脂である。

蛍光体含有領域１２ａの励起光の透過率は２０％以下である。言い換えれば、発光素子１０の発する励起光の８０％より多くを、蛍光体含有領域１２ａが吸収または散乱する。蛍光体含有領域１２ａの励起光の透過率は、蛍光体粒子１４の蛍光体含有領域１２ａ中の濃度、蛍光体含有領域１２ａの膜厚等で定まる。

透明領域１２ｂは、発光素子１０の発する励起光を透過する。励起光の透過率は９０％以上である。透明領域１２ｂには、蛍光体粒子１４は含有されない。透明領域１２ｂは、例えば、透明樹脂である。透明樹脂は、例えば、シリコーン樹脂である。透明領域１２ｂは、内部に気体のみが存在する溝や空孔であってもかまわない。

なお、本実施形態において、光変換層１２内で、励起光の透過率が２０％より大きく９０％未満の領域は、蛍光体含有領域１２ａおよび透明領域１２ｂのいずれにも該当しない領域として扱うものとする。

本実施形態の発光装置１００では、蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４が励起光で励起されて発する黄色光と、透明領域１２ｂを透過する励起光である青色光とが足しあわされて、白色光が生成される。図１（ｂ）中、実線矢印が青色光、点線矢印が黄色光を示す。

図３は、本実施形態の光変換層の説明図である。本実施形態の光変換層１２は、第２の面上では、蛍光体含有領域１２ａと透明領域１２ｂとが交互に配置される直線のストライプ状のパターンを備える。

そして、第２の面において、蛍光体含有領域１２ａの任意の点から１５０μｍ以内に透明領域１２ｂが存在する。また、第２の面において透明領域１２ｂの任意の点から１５０μｍ以内に蛍光体含有領域１２ａが存在する。

例えば、図３に示すように、蛍光体含有領域１２ａの任意の点Ａから半径ｒの円を描く場合、ｒ＝１５０μｍとすると、円内に必ず透明領域１２ｂが入ることになる。また、透明領域１２ｂの任意の点Ｂから半径ｒの円を描く場合、ｒ＝１５０μｍとすると、円内に必ず蛍光体含有領域１２ａが入ることになる。

次に、本実施形態の発光装置１００の作用および効果について説明する。

一般に、発光装置の黄色光の発光点と青色光の発光点が離れすぎると、黄色光と青色光が分離し、観測者は発光装置から発せられる光を黄色光と青色光が足しあわされた白色光と感じることができない。このため、発光装置が発する光の色を、黄色光と青色光が足しあわされた白色光と観測者に感じさせるためには、発光装置の黄色光の発光点と青色光の発光点の距離を一定の範囲内に収めることが望ましい。

本実施形態の発光装置１００では、光が発せられる第２の面において、発光装置の黄色光の発光点と青色光の発光点の距離を１５０μｍ以内に収める。これにより、発光装置１００と観測者の目の距離が、５０ｃｍ程度となっても、発光装置が発する光の色を、黄色光と青色光が足しあわされた白色光と観測者が感じることができる。

図４は、本実施形態の発光装置の作用の説明図である。樹脂中の蛍光体量と、励起光と透過光のフォトン比の関係の測定結果である。

励起光は、青色ＬＥＤの発するピーク波長４５０ｎｍの青色光である。蛍光体には、上記一般式（１）の化学組成で示されるサイアロン系の黄色蛍光体を用いる。マトリックスの樹脂はシリコーン樹脂である。

樹脂中の蛍光体量を変化させた場合に、蛍光体を含有する樹脂を透過する青色光のフォトン数と、蛍光体から発せられる黄色光のフォトン数を励起光のフォトン数との比を示している。フォトン数比は、規格化した光の強度と読み替えることもできる。また、青色光については、青色光の透過率と読み替えることもできる。

図４から明らかなように、蛍光体量が増えると、黄色光の強度が増加し飽和する傾向にある。一方、青色光の強度は、蛍光体量が増えるとともに蛍光体による吸収または散乱により低下する。

黄色光の強度は、励起光である青色光の透過率が２０％以下の場合に、ほぼ飽和する。さらに、透過率が１０％以下の場合に、飽和度合いが高くなる。

したがって、青色光の透過率が２０％以下、さらには１０％以下となる蛍光体量を選択することで、黄色光の強度がほぼ一定となる。この際、青色光の強度は、低い領域でほぼ一定となる。

したがって、青色光の透過率が２０％以下、さらには１０％以下となる蛍光体量を選択することで、黄色光と青色光の強度が安定し、蛍光体を含有する樹脂の発する光の色度が、例えば、樹脂中の蛍光体の濃度や、樹脂の膜厚に左右される度合いが小さくなる。

本実施形態の発光装置１００においては、蛍光体含有領域１２ａの励起光の透過率が２０％以下である。したがって、蛍光体含有領域１２ａの発する光の色度が安定する。言い換えれば、蛍光体含有領域１２ａを製造する際に、例えば、蛍光体粒子１４の樹脂１６中の濃度や、蛍光体含有領域１２ａの膜厚がばらついたとしても、蛍光体含有領域１２ａが発する光の色度の変化が抑制される。

また、透明領域１２ｂ中には、青色光の吸収源や散乱源がない。したがって、透明領域１２ｂを透過する青色光の強度は、例えば、製造上、透明領域１２ｂの膜厚がばらついたとしても、ほとんど変化しない。

したがって、本実施形態の発光装置１００によれば、蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４が発する黄色光と、透明領域１２ｂを透過する青色光とが足しあわされて生成される白色光の色度が安定する。

図５は、本実施形態の作用の説明図である。図５（ａ）は、樹脂中の蛍光体量と、黄色光のフォトン数の関係の測定結果である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の測定における測定試料の樹脂膜厚と蛍光体の重量濃度の条件表である。

励起光は、青色ＬＥＤの発するピーク波長４５０ｎｍの青色光である。蛍光体には、上記一般式（１）の化学組成で示されるサイアロン系の黄色蛍光体を用いる。マトリックスの樹脂はシリコーン樹脂である。樹脂中の蛍光体量を、蛍光体の重量濃度一定で膜厚を変えることで変化させる。あるいは、膜厚一定で重量濃度を変えることで変化させる。

それぞれの場合に、蛍光体から発せられる黄色光のフォトン数を示している。黄色光のフォトン数は、光の強度と読み替えることもできる。

いずれの場合も、蛍光体量が増えると、黄色光の強度が増加し飽和する傾向にある。サイアロン系の黄色蛍光体の場合、図５（ｂ）中、ハッチングを施した条件範囲で、青色光の透過率が２０％以下となり黄色光の強度が飽和する。さらに、図５（ｂ）中、ハッチングの濃い条件範囲で、青色光の透過率が１０％以下となる。

したがって、蛍光体粒子１４がサイアロン蛍光体の場合、色度を安定化させる観点から、蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４の重量濃度が２０％以上、かつ、光変換層１２の膜厚が０．４５ｍｍ以上であるか、または、蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４の重量濃度が１０％以上、かつ、光変換層１２の膜厚が１．０ｍｍ以上であることが望ましい。さらに、蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４の重量濃度が３０％以上、かつ、光変換層１２の膜厚が０．４５ｍｍ以上、または、蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４の重量濃度が１０％以上、かつ、光変換層１２の膜厚が１．５ｍｍ以上であることがより望ましい。

なお、光変換層の膜厚は、発光装置を切断し、断面を顕微鏡観察などで実測することで測定する。

蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４の重量濃度は製造上の観点から、４０％以下であることが望ましい。光変換層１２の膜厚は、発光装置１００の小型化の観点から、３．０ｍｍ以下であることが望ましい。なお、重量濃度は、蛍光体粒子の重量を分子、蛍光体粒子と樹脂の重量の和を分母とする。

なお、発光装置１００の発する光の色温度を白色（４２００Ｋ）から昼光色（６５００Ｋ）の範囲とする観点から、第２の面における蛍光体含有領域１２ａの面積割合が、６０％以上８５％以下であることが望ましい。

また、透明領域１２ｂを通過する励起光が、蛍光体含有領域１２ａに漏れ出ると、蛍光体含有領域１２ａ中の蛍光体粒子１２ａを励起して、発光装置１００の発する色が設計値から変化するおそれがある。したがって、透明領域１２ｂを通過する励起光が、蛍光体含有領域１２ａに漏れ出ることを抑制するために、透明領域１２ｂと蛍光体含有領域１２ａで異なる樹脂を用い、透明領域１２ｂの樹脂の屈折率を、蛍光体含有領域１２ａの樹脂の屈折率よりも高くすることが望ましい。

なお、本実施形態の発光装置１００は、例えば、蛍光体を含有する樹脂と透明樹脂を交互に積み重ねた後に、スライスすることで作成した平板状の光変換層１２を、発光素子１０の表面に貼りつけることで製造することができる。

本実施形態の発光装置１００によれば、蛍光層１２の膜厚や蛍光層１２中の蛍光体量がばらついても、色度のばらつきが抑制される。したがって、発光装置が発する白色光の色ばらつきを抑制することが可能となる。

（第２の実施形態）
本実施形態の発光装置は、蛍光体粒子がＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）蛍光体であること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と共通する内容については、記述を省略する。

図６は、本実施形態の作用の説明図である。図６（ａ）は、樹脂中の蛍光体量と、黄色光のフォトン数の関係の測定結果である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の測定における測定試料の樹脂膜厚と蛍光体の重量濃度の条件表である。

励起光は、青色ＬＥＤの発するピーク波長４５０ｎｍの青色光である。蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２の化学組成で示されるＹＡＧの黄色蛍光体を用いる。マトリックスの樹脂はシリコーン樹脂である。樹脂中の蛍光体量を、蛍光体の重量濃度一定で膜厚を変えることで変化させる。あるいは、膜厚一定で重量濃度を変えることで変化させる。

それぞれの場合に、蛍光体から発せられる黄色光のフォトン数を示している。黄色光のフォトン数は、光の強度と読み替えることもできる。

いずれの場合も、蛍光体量が増えると、黄色光の強度が増加し飽和する傾向にある。ＹＡＧの黄色蛍光体の場合、図６（ｂ）中、ハッチングを施した条件範囲で、青色光の透過率が２０％以下となり黄色光の強度が飽和する。さらに、図６（ｂ）中、ハッチングの濃い条件範囲で、青色光の透過率が１０％以下となる。

したがって、蛍光体粒子１４がＹＡＧ蛍光体の場合、色度を安定化させる観点から、蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４の重量濃度が２０％以上、かつ、光変換層１２の膜厚が０．４５ｍｍ以上であるか、または、蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４の重量濃度が１０％以上、かつ、光変換層１２の膜厚が１．０ｍｍ以上であることが望ましい。さらに、蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４の重量濃度が３０％以上、かつ、光変換層１２の膜厚が０．４５ｍｍ以上であることがより望ましい。

蛍光体含有領域１２ａの蛍光体粒子１４の重量濃度は製造上の観点から、４０％以下であることが望ましい。光変換層１２の膜厚は、発光装置１００の小型化の観点から、３．０ｍｍ以下であることが望ましい。

本実施形態の発光装置によれば、第１の実施形態と同様、発光装置が発する白色光の色ばらつきを抑制することが可能となる。

（第３の実施形態）
本実施形態の発光装置は、透明領域が円形のパターンであること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と共通する内容については、記述を省略する。

図７は、本実施形態の発光装置の模式上面図である。本実施形態の発光装置２００の光変換層１２は、第２の面上では、透明領域１２ｂが円形のパターンを備える。

そして、第２の面において、蛍光体含有領域１２ａの任意の点から１５０μｍ以内に透明領域１２ｂが存在する。また、第２の面において透明領域１２ｂの任意の点から１５０μｍ以内に蛍光体含有領域１２ａが存在する。

例えば、図７に示すように、蛍光体含有領域１２ａの任意の点Ａから半径ｒの円を描く場合、ｒ＝１５０μｍとすると、円内に必ず透明領域１２ｂが入ることになる。また、透明領域１２ｂの任意の点Ｂから半径ｒの円を描く場合、ｒ＝１５０μｍとすると、円内に必ず蛍光体含有領域１２ａが入ることになる。

なお、本実施形態の発光装置２００は、例えば、蛍光体を含有する樹脂に開孔した孔内に透明樹脂を埋め込むことで作成した平板状の光変換層１２を、発光素子１０の表面に貼りつけることで製造することができる。

本実施形態の発光装置２００によれば、第１の実施形態と同様、発光装置が発する白色光の色ばらつきを抑制することが可能となる。

（第４の実施形態）
本実施形態の発光装置は、発光素子と光変換層との間に、接着層が、さらに設けられること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と共通する内容については、記述を省略する。

図８は、本実施形態の発光装置の模式断面図である。本実施形態の発光装置３００は、発光素子１０と、光変換層１２、および、接着層１８を備えている。

接着層１８は、発光素子１０と光変換層１２との間に設けられる。接着層１８は、発光素子１０と光変換層１２との接着強度を高める機能を備える。接着層１８は、例えば、透明な樹脂である。

本実施形態の発光装置３００によれば、第１の実施形態と同様、発光装置が発する白色光の色ばらつきを抑制することが可能となる。さらに、接着層１８を備えることで、強度の高い発光装置が実現される。

（第５の実施形態）
本実施形態の発光装置は、少なくとも一部の透明領域が、第１の面の法線方向に対して傾斜していること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と共通する内容については、記述を省略する。

図９は、本実施形態の発光装置の模式図である。図９（ａ）が上面図、図９（ｂ）が図９（ａ）のＹＹ断面図である。この発光装置４００は、白色光を発する発光装置である。

図９（ｂ）に示すように、発光装置４００は、発光素子１０と光変換層１２の接触面となる第１の面の法線方向に対して傾斜する透明領域１２ｂを備えている。言い換えれば、透明領域１２ｂからの光の出射方向が、第１の面の法線方向と異なっている。

図１０は、本実施形態の発光装置の作用の説明図である。図１０（ａ）は、第１の実施形態の発光装置の青色光の配光分布を示す図である。図１０（ｂ）は、第１の実施形態の発光装置の黄色光の配光分布を示す図である。図１０（ｃ）は、本実施形態の発光装置の青色光の配光分布を示す図である。

青色ＬＥＤから発せられる励起光は、上方に強く配光する。一方、励起光によって励起された蛍光体からは、蛍光が等方的に発せられる。このため、第１の実施形態の発光装置１００の場合、青色光の配光分布は、図１０（ａ）に示すように発光装置１００の上方に偏った分布となる。一方、黄色光の配光分布は、図１０（ｂ）に示すように等方性の高い分布となる。このため、第１の実施形態の発光装置１００の発する白色光は、上方は青色が強く、側方は黄色が強くなり、色割れが生ずるおそれが高い。

本実施形態の発光装置４００では、傾斜する透明領域１２ｂを通って青色光が発光装置４００の側方へも発せられる。したがって、本実施形態の発光装置４００の場合、青色光の配光分布は、図１０（ｃ）に示すように発光装置４００の側方へも広がった分布となる。したがって、発光装置４００の発する白色光の配光分布の均一性（等方性）が向上し、色割れが抑制される。

なお、透明領域１２ｂの大きさや角度、本数を適宜調整することで、青色光の配光分布を調整することが可能である。

本実施形態の発光装置４００によれば、第１の実施形態と同様、発光装置が発する白色光の色ばらつきを抑制することが可能となる。さらに、傾斜する透明領域１２ｂを備えることで、色割れが抑制される。

（第６の実施形態）
本実施形態の発光装置は、異なる傾斜を有する透明領域があること以外は、第５の実施形態と同様である。したがって、第５の実施形態と共通する内容については、記述を省略する。

図１１は、本実施形態の発光装置の模式図である。図１１（ａ）が上面図、図１１（ｂ）が図１１（ａ）のＺＺ断面図である。この発光装置５００は、白色光を発する発光装置である。

図１１（ｂ）に示すように、発光装置５００は、第１の面の法線方向に対して異なった角度で傾斜する透明領域１２ｂを備えている。

本実施形態の発光装置５００によれば、第１の実施形態と同様、発光装置が発する白色光の色ばらつきを抑制することが可能となる。また、傾斜する透明領域１２ｂを備えることで、色割れが抑制される。さらに、異なる角度で傾斜する透明領域１２ｂを備えることで、青色光の配光分布の更なる向上が可能となり、一層、色割れが抑制される。

実施形態においては、発光層をＧａＩｎＮとするＡｌＧａＩｎＮ系ＬＥＤを用いる場合を例に説明した。発光層（活性層）として、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、あるいはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇＺｎＯ）等を用いたＬＥＤを用いることが出来る。

例えば、発光層として用いるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む窒化物半導体である。この窒化物半導体は、具体的には、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦（ｘ＋ｙ）≦１）と表わされるものである。このような窒化物半導体には、ＡｌＮ、ＧａＮ、及びＩｎＮの２元系、Ａｌ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ｎ（０＜ｘ＜１）、Ａｌ_ｘＩｎ_{（１−ｘ）}Ｎ（０＜ｘ＜１）、及びＧａ_ｙＩｎ_{（１−ｙ）}Ｎ（０＜ｙ＜１）の３元系、更にすべてを含む４元系のいずれもが含まれる。Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎの組成ｘ、ｙ、（１−ｘ−ｙ）に基づいて、紫外から青までの範囲の発光ピーク波長が決定される。また、ＩＩＩ族元素の一部をホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等に置換することができる。更に、Ｖ族元素のＮの一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等に置換することができる。

同様に、発光層として用いるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、Ｍｇ及びＺｎの少なくとも１種を含む酸化物半導体することができる。具体的には、Ｍｇ_ｚＺｎ_{（１−ｚ）}Ｏ（０≦ｚ≦１）と表されるものがあり、Ｍｇ及びＺｎの組成ｚ、（１−ｚ）に基づいて、紫外領域の発光ピーク波長が決定される。

また、発光素子１０は、青色光を発する光源であれば、ＬＥＤに限られることはなく、例えばレーザダイオード（ＬＤ）を使用することも可能である。

また、光変換層１２の樹脂１６としては、シリコーン樹脂を例に説明したが、励起光の透過性が高く、かつ耐熱性の高い任意の材料を用いることができる。そのような材料として、例えば、シリコーン樹脂の他に、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等が使用可能である。特に、入手し易く、取り扱いやすく、しかも安価であることから、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂が好適に使用される。

また、光変換層１２が平板状である場合を例に説明したが、光変換層１２は平板状に限られるものではない。例えば、半球状等、その他の形状とすることも可能である。

また、光変換層１２に含まれる蛍光体として、サイアロン蛍光体、ＹＡＧ蛍光体を例に説明したが、その他の蛍光体を適用することも可能である。

また、光変換層１２の蛍光体含有領域１２ａと透明領域１２ｂのパターンについては、直線のストライプ状のパターンや、円形のパターンを例に説明したが、波状のストライプパタンや円環状のパターン等、その他のパターンを適用することも可能である。

また、発光装置として、白色光を発する発光装置を例に説明したが、青色光と、青色光を励起光とする蛍光を用いる発光装置であれば、必ずしも、白色光に限らず、その他の色を発する発光装置に、本発明を適用することが可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成を他の実施形態の構成に加えたり置き換えたりしてもかまわない。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 発光素子
１２ 光変換層
１２ａ 蛍光体含有領域
１２ｂ 透明領域
１４ 蛍光体粒子
１６ 樹脂
１８ 接着層
１００ 発光装置

Claims (11)

1. ４２５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長の励起光を発する発光素子と、
   前記励起光の光路上に設けられ、前記発光素子側の第１の面と前記発光素子と反対側の第２の面を有する光変換層であって、前記励起光により励起され４８５ｎｍ以上６４０ｎｍ以下のピーク波長の光を発する蛍光体粒子と前記蛍光体粒子を囲む樹脂を有し、前記励起光の透過率が２０％以下であり、一端が前記第１の面にあり他端が前記第２の面にある蛍光体含有領域と、前記励起光を透過し、一端が前記第１の面にあり他端が前記第２の面にある透明領域を有し、前記第２の面において前記蛍光体含有領域の任意の点から１５０μｍ以内に前記透明領域が存在し、前記第２の面において前記透明領域の任意の点から１５０μｍ以内に前記蛍光体含有領域が存在する光変換層と、
   を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記発光素子がＬＥＤであることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記透明領域が樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
4. 前記蛍光体粒子の発する光のピーク波長が５３０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の発光装置。
5. 前記蛍光体粒子がサイアロン蛍光体であり、前記蛍光体含有領域の前記蛍光体粒子の重量濃度が２０％以上、かつ、前記光変換層の膜厚が０．４５ｍｍ以上であるか、または、前記蛍光体含有領域の前記蛍光体粒子の重量濃度が１０％以上、かつ、前記光変換層の膜厚が１．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
6. 前記蛍光体粒子がＹＡＧ蛍光体であり、前記蛍光体含有領域の前記蛍光体粒子の重量濃度が２０％以上、かつ、前記光変換層の膜厚が０．４５ｍｍ以上であるか、または、前記蛍光体含有領域の前記蛍光体粒子の重量濃度が１０％以上、かつ、前記光変換層の膜厚が１．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
7. 前記第２の面における前記蛍光体含有領域の面積割合が、６０％以上８５％以下であることを特徴とする請求項４ないし請求項６いずれか一項記載の発光装置。
8. 前記透明領域の樹脂の屈折率が、前記蛍光体含有領域の樹脂の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項３記載の発光装置。
9. 前記発光素子と前記光変換層との間に、接着層が、さらに設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項８いずれか一項記載の発光装置。
10. 前記透明領域が、前記第１の面の法線方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１ないし請求項９いずれか一項記載の発光装置。
11. 異なる傾斜を有する前記透明領域があることを特徴とする請求項１０記載の発光装置。
    

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