JP2016063001A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】演色性を備えつつも、高い発光効率を示す混色光を出力可能な発光装置を提供する。
【解決手段】発光素子１０と、発光素子１０を配置する成型体４０と、発光素子１０からの光により励起されて蛍光を発する蛍光体７０と、水酸化ネオジム、ネオジムアルミネート又はネオジムシリケートを含む拡散材８０とを含有し発光素子１０を被覆する封止部材５０とを備える。発光素子１０と蛍光体７０による混色光の発光スペクトルの一部を、拡散材５０に吸収させて出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子と、蛍光体とを組み合わせた発光装置に関する。
近年、白熱電球に変えて、省エネルギーに優れた発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下「ＬＥＤ」ともいう。）が発光素子として広く利用されている。さらに、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いた発光素子と黄色蛍光体を組み合わせた発光装置が知られている。
一般照明の分野では、演色性が高いことが望まれている。例えば、特許文献１に記載の発光装置は、酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）粒子を樹脂等に混合した部材を発光装置に備えている。これにより、特定の波長域の光を吸収させて演色性評価数Ｒａを向上させることができる。また特許文献２に記載の発光装置は、ネオジムイオン（Ｎｄ3+）を含有するガラスを用いている。これにより、演色性を向上させ、更に光束も高くすることができる。
特開２００４−１９３５８１号公報 国際公開ＷＯ２０１１／１４２１２７号
しかしながら、酸化ネオジムやネオジム含有ガラスは、特定の波長域の光を吸収するため、この光を吸収する分だけ発光装置全体の発光効率を低下させてしまう。そこで、演色性を高くしながら、発光効率の低下を抑制することが望まれていた。
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、演色性を高くしながら、さらに発光効率が向上された発光装置を提供することにある。
本発明に係る発光装置は、発光素子と、前記発光素子を配置する成型体と、前記発光素子からの光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、水酸化ネオジム、ネオジムアルミネート又はネオジムシリケートを含む拡散材とを含有し前記発光素子を被覆する封止部材とを備えている。
本発明は、演色性を高くするだけでなく、発光効率も高くすることができる。
図１は本発明の実施の形態に係る発光装置を示す模式平面図である。 図２は図１の発光装置のＩＩ−ＩＩ線における模式断面図である。 図３は本発明の変形例１に係る発光装置を示す模式断面図である。 図４は本発明の変形例２に係る発光装置を示す模式断面図である。 図５は本発明の変形例３に係る発光装置を示す模式断面図である。 図６は本発明の変形例４に係る発光装置を示す模式断面図である。 図７は本発明の変形例５に係る発光装置を示す模式断面図である。 図８は実施例１と比較例で用いた拡散材の反射スペクトルを示すグラフである。 図９は実施例２と比較例で用いた拡散材の反射スペクトルを示すグラフである。 図１０は実施例３と比較例で用いた拡散材の反射スペクトルを示すグラフである。 図１１は実施例４と比較例で用いた拡散材の反射スペクトルを示すグラフである。 図１２は実施例１と比較例に係る発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。 図１３は実施例２と比較例に係る発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。 図１４は実施例３と比較例に係る発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。 図１５は実施例４と比較例に係る発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。
色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、ＪＩＳ Ｚ８１１０に従う。具体的には、３８０ｎｍ〜４５５ｎｍが青紫色、４５５ｎｍ〜４８５ｎｍが青色、４８５ｎｍ〜４９５ｎｍが青緑色、４９５ｎｍ〜５４８ｎｍが緑色、５４８ｎｍ〜５７３ｎｍが黄緑色、５７３ｎｍ〜５８４ｎｍが黄色、５８４ｎｍ〜６１０ｎｍが黄赤色、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍが赤色である。
本形態に係る発光装置は、発光素子と、その発光素子を配置する成型体と、発光素子を覆う封止部材とから構成されている。封止部材は、発光素子からの光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、拡散材とを含有している。この拡散材は、発光素子と蛍光体による混色光の発光スペクトルの一部を吸収し、その他は反射させる。このように発光素子と蛍光体による混色光の発光スペクトルの一部を吸収することにより、混色光の発光スペクトルの一部に凹みを形成させ、これにより発光装置の演色性を向上させる。その一方、拡散材により反射された光は、発光装置の光として出力される。従来の発光装置よりも発光効率を向上させるためにはこの反射される光も多くする必要がある。そこで、本形態の拡散材は、水酸化ネオジム、ネオジムアルミネート又はネオジムシリケートを含んでいる。これらの材料は、従来の酸化ネオジムやネオジムガラスよりも特定の波長域における反射率が高いので、本形態の発光装置は、高い演色性を維持しつつ、従来の発光装置よりも発光効率を高くすることができる。
なお、発光素子を搭載した発光装置には、砲弾型や表面実装型など種々の形式がある。ここでいう砲弾型発光装置とは、外部への接続電極となるリードに発光素子を配置し、リード及び発光素子を被覆する封止部材とから構成されており、封止部材を砲弾のような形状に形成した発光装置を言う。また、表面実装型発光装置とは、リード電極を備えた成形体に発光素子及びその発光素子を覆う封止部材を配置して形成された発光装置を示す。さらに平板状の実装基板上に発光素子を実装し、その発光素子を覆うように、蛍光体を含有した封止部材をレンズ状等に形成した発光装置もある。
図１は、本発明の実施の形態に係る発光装置の模式平面図を示す。また、図２は、図１に示される発光装置を、図１中に示される「ＩＩ−ＩＩ」線で切断したときの模式断面図を示す。実施の形態に係る発光装置は、表面実装型発光装置の一例である。
発光装置１００は、可視光の短波長側の光を発する窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子１０と、発光素子１０を載置する凹部を形成する成形体４０とを有する。成形体４０は、凹部の底面に一部が露出された第一リード２０と第二リード３０とを有しており、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂により一体成形されている。成形体４０には底面と側面を持つ凹部が形成されており、その凹部の底面に発光素子１０が載置されている。発光素子１０は一対の正負の電極を有しており、その一対の正負の電極は第一リード２０及び第二リード３０とワイヤ６０を介して電気的に接続されている。発光素子１０は封止部材５０により封止されている。封止部材５０は、発光素子１０からの光を波長変換する蛍光体７０と、これら発光素子１０の発光と蛍光体７０の蛍光の混色光の一部を吸収させ、その他を反射させるための拡散材８０を含有している。以下、各構成要素について説明する。
（拡散材）
図２に示されるように、封止部材５０には、蛍光体７０と、拡散材８０が含有される。図２に示す例では蛍光体と拡散材８０は、同じ封止部材５０に含有されており、蛍光体と拡散材が封止部材中で略均一に分布するように混合させている。このようにすることで、発光装置の製造工程において、蛍光体と拡散材と封止部材の材料を混合するだけで済むので、後述する他の変形例と比較して発光装置を製造する際の作業性を向上させることができる。
封止部材５０は、発光素子１０及び発光素子１０からの光で励起された蛍光体７０の蛍光の混色に対して、黄色から黄赤色にかけての光の一部を拡散材が効率よく吸収するよう、これら発光素子１０や蛍光体７０の周囲に配置される。拡散材の反射率は、波長が５７５ｎｍ以上６０５ｎｍ以下の範囲において、５０％以上６５％以下であることが好ましい。上記波長の範囲において、反射率が上限を超えると、光の吸収が十分でなくなり発光装置の演色性を十分に高くすることができない虞があるからである。一方、反射率が下限を下回ると、拡散材で吸収される光が多くなるので、発光装置の発光効率の低下に繋がる虞があるからである。
拡散材８０の材料は、少なくとも水酸化ネオジム、ネオジムアルミネート又はネオジムシリケートとし、それらの粒子を封止部材５０に混合させたものを使用することができる。なお、水酸化ネオジム、ネオジムアルミネート又はネオジムシリケートの添加量は、封止部材５０に対して０．０１重量％以上１０重量％以下とすることが好ましい。これらの添加量が少なすぎると、拡散材による光の吸収が十分でなくなり発光装置の演色性を十分に高くすることができない虞があるからである。一方、添加量が多すぎると吸収される光が多くなり、発光装置の発光効率の低下に繋がる虞があるからである。また、水酸化ネオジムは、例えば、Ｎｄ（ＯＨ）3、や、Ｎｄ（ＯＨ）3を熱分解（例えば、Ｐｔるつぼにて温度３９０℃）して得られるＮｄＯ2Ｈが挙げられる。これらのうち、Ｎｄ（ＯＨ）3が好ましい。このＮｄ（ＯＨ）3は、上述した波長の範囲内において好適な反射率を有しており、他の材料よりも発光装置の演色性を十分に高くして、発光効率を向上させることができるからである。ネオジムシリケート又はネオジムアルミネートの一般式は、ＮｄxＭyＯzで表される。ただし、Ｍは、Ｓｉ又はＡｌであり、ｘ、ｙ、ｚについて、１≦ｘ≦１０、１≦ｙ≦１５、３≦ｚ≦４５であり、さらに好ましくは、１≦ｘ≦１０、１≦ｙ≦１０、３≦ｚ≦３０である。このようなネオジムシリケート又はネオジムアルミネートの組成は、本発明の効果を達成できる好適な反射率を有する材料として、比較的に合成し易く、入手が容易であるからである。
このようなネオジムアルミネート又はネオジムシリケートの具体的な組成は、例えばＮｄＳｉＯ5、Ｎｄ2ＳｉＯ5、Ｎｄ2Ｓｉ2Ｏ7、Ｎｄ2Ｓｉ3Ｏ9、Ｎｄ2Ｓｉ3Ｏ12、Ｎｄ4Ｓｉ3Ｏ12、Ｎｄ9.33（ＳｉＯ4）6Ｏ2、ＮｄＡｌＯ3、ＮｄＡｌ11Ｏ8、ＮｄＡｌ11Ｏ18、Ｎｄ1.65Ａｌ23.43Ｏ38、Ｎｄ4Ａｌ2Ｏ9が挙げられる。これらのうち、ＡｌまたはＳｉに対するＮｄのモル比が少ないＮｄＡｌＯ3、Ｎｄ2Ｓｉ2Ｏ7、Ｎｄ9.83（（Ｓｉ，Ａｌ）Ｏ4）6Ｏ2が好ましい。ＡｌまたはＳｉに対するＮｄのモル比が少ないほど、本発明の効果を達成できる好適な反射率を有する傾向があるからである。
拡散材の平均粒径は、０．１μｍ以上５μｍ以下である。１μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。さらに、拡散材の平均粒径は、１μｍ以上２μｍ以下とすることがより好ましい。拡散材の平均粒径が小さすぎると、光の吸収が十分でなくなるため、発光装置の演色性を十分に高くすることができない虞があるからである。また、拡散材の平均粒径が大きすぎると、一定の拡散の効果を得るため拡散材の添加量を多くする必要がある。このように拡散材の添加量が多くなると、拡散材で吸収される光が多くなりすぎ、発光装置の発光効率の低下に繋がる虞がある。そのため、拡散材の平均粒径は大きすぎないことが好ましい。
ここで本明細書において、「平均粒径」は、コールター原理に基づく細孔電気抵抗法（電気的検知帯法）により測定される平均粒径を意味する。細孔電気抵抗法は、電気抵抗を利用した粒子測定法であり、具体的には、電解質溶液中に蛍光体や拡散材を分散させ、アパーチャーチューブの細孔を通過するときに生じる電気抵抗に基づいて蛍光体や拡散材の粒径を求める方法である。
図２に示す例では、拡散材８０に加えて、蛍光体７０も封止部材５０に混入させている。これにより、蛍光体７０と拡散材８０を混合させる部材を共用できる。好ましくは、図３に示すように、拡散材８０を、封止部材５０中で蛍光体とともに略均一に分布させるのでなく、蛍光体７０の外側に位置するように偏在させることもできる。このような配置は、例えば先に、蛍光体７０を封止部材５０に沈降させ、その後、拡散材８０を沈降させる。あるいは、比重の違いを利用して、沈降速度を蛍光体と拡散材とで異ならせることにより、蛍光体の上に拡散材が位置するように調整することにより形成することができる。
（発光素子１０）
発光素子１０は、紫外線領域から可視光領域までの光を発することができる。発光素子１０から発する光のピーク波長は、２４０ｎｍ乃至５２０ｎｍが好ましく、４２０ｎｍ乃至４７０ｎｍがさらに好ましい。この発光素子１０は、例えば、窒化物半導体素子（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いることができる。
発光素子１０は、サファイア基板上にそれぞれ窒化物半導体からなるｎ型層、活性層、ｐ型層の順に積層されてなる半導体層を有している。互いに分離されてライン上に露出されたｎ型半導体にはｎパッド電極が形成され、一方ｐオーミック電極の上にはｐパッド電極が形成されている。さらに、発光素子１０は、特に２４０ｎｍ〜５２０ｎｍ近傍に発光ピーク波長を有し、蛍光物質を効率よく励起可能な発光波長を有する光を発光できる活性層を有することが好ましい。ここでは発光素子１０として窒化物半導体発光素子を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
発光素子１０は、上記の波長領域に発光ピーク波長を有する光を放出し、この発光素子１０からの光により、少なくとも一以上の蛍光体７０が励起され、所定の発光色を示す。また、この発光素子１０は発光スペクトル幅を狭くさせることが可能であることから、蛍光体を効率よく励起することができる。
（蛍光体７０）
本実施の形態に係る蛍光体７０は、封止部材５０中で偏在するよう配合されている。このとき封止部材５０は、発光素子１０や蛍光体７０を外部環境から保護するための部材としてのみならず、発光素子からの光の一部を吸収して波長を変換する波長変換部材としても機能する。このように発光素子１０に接近させて載置することにより、発光素子１０からの光を効率よく波長変換することができ、発光効率の優れた発光装置とできる。なお蛍光体７０を含む封止部材５０と、発光素子１０との配置は、それらを接近して配置させる形態に限定されることなく、蛍光体への熱の影響を考慮して、発光素子と蛍光体を含む波長変換部材との間隔を空けて配置することもできる。また、蛍光体が封止部材中に略均一に分布するように混合することで、色むらのない光を得ることもできる。
また蛍光体７０は、２種以上の蛍光体を用いてもよい。例えば、本実施の形態に係る発光装置において、青色光を放出する発光素子１０と、これに励起されて黄色光の蛍光を発する蛍光体に加え、さらに赤色光を発する蛍光体を併用することで、演色性に優れた白色光を得ることができる。
また、青色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、橙色蛍光体、赤色蛍光体を、目標とするスペクトルの調整用に適宜組み合わせてもよい。蛍光体７０にこれらの調整用蛍光体を組み合わせることにより、演色性を微調整することができる。
ここで青色光から青緑色を発する蛍光体としては、例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）5（ＰＯ４）3（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ）：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ、あるいはＢａＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ2Ｓｉ3Ｏ4Ｎ4：Ｅｕ、ＢａＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ等の蛍光体を用いることができる。
また、緑色から黄色を発する蛍光体としては、例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、Ｃａ3Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ等のケイ酸塩蛍光体、Ｃａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2-δ：Ｅｕ（０≦δ≦０．５）等のクロロシリケート蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）3Ｓｉ6Ｏ9Ｎ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ、Ｓｒ3Ｓｉ13Ａｌ3Ｏ2Ｎ21：Ｅｕ等の酸窒化物蛍光体、Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-z：Ｅｕ（０＜ｚ＜４．２）のβ型サイアロン等の酸窒化物蛍光体、（Ｙ，Ｌｕ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ等のＣｅ付活アルミン酸塩蛍光体、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ等のＥｕ付活硫化物蛍光体、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ等の酸化物蛍光体、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ等の窒化物蛍光体を用いることができる。
さらに黄色から橙色光を発する蛍光体としては、例えば、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）m/2Ｓｉ12-m-nＡｌm+nＮ16-n：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ等の蛍光体を用いることができる。
さらに、橙色から赤色光を発する蛍光体として、（Ｃａ1-xＳｒx）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（０≦ｘ≦１．０）又は（Ｃａ1-x-yＳｒxＢａy）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ（０≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦１．０）、ＳｒＡｌＳｉ4Ｎ7：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ等の窒化物蛍光体、Ｋ2（Ｓｉ1-x-yＧｅxＴｉy）Ｆ6：Ｍｎ（０≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦１．０）等のハロゲン化物蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ等の硫化物蛍光体を、併用して用いることもできる。これらの赤色光を発する蛍光体を併用することで、三原色に相当する成分光の半値幅を広くできる。
（封止部材５０）
封止部材５０は、発光装置１００の凹部内に載置された発光素子１０を覆うように透光性の樹脂やガラスで充填されて形成される。製造のし易さを考慮すると、封止部材５０の材料は、透光性樹脂が好ましい。透光性樹脂は、耐光性を考慮してシリコーン樹脂組成物を使用することが好ましいが、エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の絶縁樹脂組成物を用いることもできる。また、封止部材５０には蛍光体７０と拡散材８０が含有されているが、さらに適宜、その他の材料を添加することもできる。例えば、拡散材８０以外の、別の光拡散材を含むことで、発光素子１０からの指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。別の光拡散材として、シリカやアルミナを材料とする粒子を挙げることができる。
（実施例１〜４、比較例）
以下、本発明の実施例として、水酸化ネオジム（実施例１）と、様々な組成のネオジムアルミネート又はネオジムシリケート（実施例２〜４）を用いた発光装置を製造し、その発光特性を測定した結果を、実施例１〜４及び比較例として説明する。各実施例及び比較例においては、図２の構成を用いた表面実装型の発光装置を作成し、ここでは発光素子１０として、大きさが５００μｍ×２９０μｍで、発光ピーク波長が４５０ｎｍのＬＥＤチップを用いた。また蛍光体７０には、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅと、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕを組合せた。さらに封止部材はシリコーン樹脂とした。蛍光体と拡散材とシリコーン樹脂を表２に示す比率で混合し、各材料が略均一に分布するまで混合した。その混合したものを、発光素子の上から発光素子を覆うように成型体の凹部内に滴下し樹脂を硬化させた。
拡散材として水酸化ネオジムとネオジムアルミネート又はネオジムシリケートの組成を変更する以外は構成を同じくして、実施例１〜４及び比較例の発光装置を作成した。
表１は、各実施例及び比較例で使用したネオジムアルミネート又はネオジムシリケートの組成、粒径、及び反射率を示す。なお、各実施例及び比較例におけるネオジムアルミネート又はネオジムシリケートの組成の反射率は、表１中の最右欄に示された波長における反射率を示す。なお、比較例として拡散材に酸化ネオジム（Ｎｄ2Ｏ3）を用いると共に、この比較例を用いた発光装置の光束比を基準（１００％）とした各実施例の光束比、及び平均演色性評価数Ｒａ、赤味を表す特殊演色性評価数Ｒ９、色度ｘ，ｙ、並びに封止部材として用いた樹脂と拡散材の比率を、それぞれ表２に示す。
また、図８〜図１１は、各実施例及び比較例に係る発光装置に用いた拡散材の反射スペクトルの測定結果をそれぞれ示す。さらに図１２〜図１５は、各実施例及び比較例の発光装置の発光スペクトルをそれぞれ示す。これらの図において、図８は実施例１と比較例、図９は実施例２と比較例、図１０は実施例３と比較例、図１１は実施例４と比較例でそれぞれ用いた拡散材の反射スペクトルを，それぞれ示している。また同様に図１２は実施例１と比較例、図１３は実施例２と比較例、図１４は実施例３と比較例、図１５は実施例４と比較例に係る発光装置の発光スペクトルを、それぞれ示している。
Figure 2016063001
各実施例におけるネオジムアルミネート又はネオジムシリケートは表１に示す１．８〜２．０μｍ程度の粒径である。図８〜図１１に示す拡散材の反射スペクトルに示すように、各実施例に係る発光装置に用いた拡散材の反射スペクトルは、いずれも波長が５７５〜６０５ｎｍ付近に、その上限を超える波長や、下限を下回る波長における反射率よりも反射率が低い領域（光の吸収が大きい領域）を有しており、この吸収によって、発光装置としたときの演色性が高くなる。また、各実施例に係る発光装置に用いた拡散材の反射率は、上記波長の範囲内において、５０％以上６５％以下であり、いずれの実施例も比較例より高いので、本実施例にかかる発光装置は、比較例よりも発光効率を高くすることができる。
Figure 2016063001
表２に示すように、色度は（ｘ，ｙ）＝（０．４７，０．４２）付近であり、約２７００Ｋの色温度である。図８〜図１１に示すように、各実施例及び比較例とも、５８０〜６００ｎｍ付近が大きく凹んでいる。６３０ｎｍ付近の最高強度に対して、５８０〜６００ｎｍ付近の凹み部分の強度比が約３０％程度になるように樹脂に対するネオジムアルミネート又はネオジムシリケートの添加量を調整している。添加量は４〜１０％であり、Ｒａは９０前後、Ｒ９は６０〜９０である。
また表２に示すように、実施例１の水酸化ネオジムを用いた場合が比較例の酸化ネオジムの光束を１００％とした場合、１３１％と非常に高く優れていることが判明した。このように、水酸化ネオジム、ネオジムアルミネート又はネオジムシリケートを拡散材として適用することで、酸化ネオジムに比して光束及び演色性を向上できることが確認された。
（変形例１）
上記の実施例に示した構成の他、発光装置の製造工程において蛍光体と拡散材の分布を封止部材中で偏在あるいは分離させる作業が加わることになるが、以下のような変形例も考えられる。なお、上記の実施例に示した発光装置は、その発光装置の製造工程において蛍光体と拡散材を封止部材中で偏在あるいは分離させる作業が省略できるので、製造し易く製造の作業性を向上させることができる点で、以下に述べる変形例よりも優れている。
本発明の変形例１は、封止部材５０を、蛍光体を含有し発光素子１０を被覆する第一の部位と、その第一の部位を被覆し拡散材８０を含有する第二の部位とで構成する。このような変形例として、図３に発光装置の断面図を示す。図３に示す発光装置２００の封止部材は、蛍光体７０を含有し発光素子１０を覆う第一の部位と、その第一の部位の上に拡散材８０を含有する第二の部位を含む。このような封止部材５０は、蛍光体を含む封止部材の材料を発光素子の上に滴下した後、続けて拡散材を含む材料を滴下して材料を硬化させることにより形成することもできる。このような形成方法により、上記第一の部位及び第二の部位を含む封止部材を、比較的容易に蛍光体と拡散材を発光素子１０の上に配置できる。
（変形例２）
また図４に示す変形例２に係る発光装置３００の例では、変形例１と同じく封止部材を複数の部位に分けて、例えば蛍光体７０を含む第一の部位７２と、その上に拡散材８０を含む第二の部位８２とを、層の厚みを各方位で略均一になるように層状に分離して配置している。このような第一の部位７２及び第二の部位８２を含む封止部材は、例えば、第一の部位７２及び第二の部位８２それぞれの外形に対応した型枠に材料を充填してそれぞれの部位を成型する方法により形成することができる。
なお、図４では、蛍光体７０を含む第一の部位７２と拡散材８０を含む第二の部位８２との界面を図面作成の便宜上明瞭に示している。しかし、本発明はこの構成に限られず、蛍光体７０を含む第一の部位と拡散材８０を含む第二の部位との界面が必ずしも明確でない態様も包含する。すなわち、第一部位と第二の部位との間に明確な境界が実質的に存在せず、例えば、拡散材と蛍光体の含有濃度が層の厚み方向に変化するような形態も含むものとする。
（変形例３）
以上説明した例では、拡散材を蛍光体や発光素子に近接して配置する変形例を説明したが、本発明はこれに限られない。すなわち、上記の第一の部位と第二の部位を離間させて配置することもできる。例えば、図５あるいは後述する変形例４にかかる図６に示すように、蛍光体７０を発光素子１０の周囲に近接させて配置する一方で、蛍光体７０と拡散材８０との間に、それらを実質的に含まない封止部材５０を配置して、拡散材８０を含む第二の部位８４、８６を封止部材５０の上に配置する構成としてもよい。
変形例１から３で説明したように、拡散材を蛍光体から物理的に分離して配置することで、発光素子１０と蛍光体の混色光の一部を拡散材で吸収しその他を反射する効果を高めることができる。すなわち、両者を分離しない場合は、発光素子の光の一部または蛍光体の光の一部が拡散材の作用を受けずに発光装置の外部に放出される虞もある。その一方、両者を分離して、発光素子に対して蛍光体の外側に拡散材を配置することにより、発光素子と蛍光体からの光のそれぞれについて拡散材による作用を受けやすくすることができる。
また、拡散材８０を発光素子１０から離間させることで、発光素子１０が発する熱から拡散材８０を保護できる効果も得られる。なお、拡散材８０と同様に蛍光体７０についても、例えば拡散材８０を含む第二の部位８４の下に層状に配置するなどして、拡散材８０と蛍光体７０の両者を発光素子１０から離間させてもよい。
（変形例４）
さらに、上記の第一の部位又は第二の部位は、成形体の上面に配置することもできる。例えば、図６の例では凹部を有する成形体４０の上面に、拡散材８０を含む第二の部位８６が配置されている。
拡散材を混入した封止部材の形状は、特に限定する必要はない。例えば、図６に示すように、変形例４で説明した発光装置５００は、レンズ形状の封止部材に拡散材８０を分散させて第二の部位８６としている。
（変形例５）
また、図７に示すように、変形例６に係る発光装置６００は、発光素子１０の周囲を断面視円形に覆う円筒状のカバー８８の内部に拡散材８０を混入している。さらに別の変形例としてカバーの表面に、拡散材８０を塗布することもできる。このように拡散材を、蛍光体を含む封止部材とは別の部材として配置することにより、本発明の拡散材の作用を既存の発光装置に対しても容易に付加できる。
本発明の発光装置は、演色性が高く、効率も高いために、産業上の利用価値は極めて高い。また、照明器具の他、ディスプレイやレーダー等の表示装置、液晶用バックライト等にも利用できる。
１００、２００、３００、４００、５００、６００…発光装置
１０…発光素子
２０…第一リード
３０…第二リード
４０…成形体
５０…封止部材
６０…ワイヤ
７０…蛍光体
７２…第一の部位
８０…拡散材
８２、８４、８６…第二の部位
８８…カバー

Claims (13)

  1. 発光素子と、
    前記発光素子を配置する成型体と、
    前記発光素子からの光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、水酸化ネオジム、ネオジムアルミネート又はネオジムシリケートを含む拡散材とを含有し前記発光素子を被覆する封止部材と、を備えていることを特徴とする発光装置。
  2. 請求項１に記載の発光装置であって、
    前記拡散材が水酸化ネオジムであり、
    該水酸化ネオジムが、Ｎｄ（ＯＨ）3又はＮｄＯ2Ｈであることを特徴とする発光装置。
  3. 請求項１に記載の発光装置であって、
    前記拡散材がネオジムアルミネート又はネオジムシリケートであり、
    該ネオジムアルミネート又はネオジムシリケートが、一般式ＮｄxＭyＯz、（ただし、Ｍは、Ｓｉ又はＡｌであり、ｘ、ｙ、ｚについて、１≦ｘ≦１０、１≦ｙ≦１５、３≦ｚ≦４５である。）で表されることを特徴とする発光装置。
  4. 請求項１又は３に記載の発光装置であって、
    前記拡散材がネオジムアルミネート又はネオジムシリケートであり、
    該ネオジムアルミネート又はネオジムシリケートが、ＮｄＡｌＯ3、Ｎｄ2Ｓｉ2Ｏ7、Ｎｄ9.83（（Ｓｉ，Ａｌ）Ｏ4）6Ｏ2から選択された少なくとも１種であることを特徴とする発光装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか一に記載の発光装置であって、
    前記拡散材の反射率は、波長が５７５ｎｍ以上６０５ｎｍ以下の範囲において、５０％以上６５％以下であることを特徴とする発光装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか一に記載の発光装置であって、
    前記拡散材の添加量が、前記封止部材の材料に対して０．０１重量％以上１０重量％以下であることを特徴とする発光装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか一に記載の発光装置であって、
    前記拡散材の平均粒径が、０．１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする発光装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか一に記載の発光装置であって、
    前記蛍光体が、（Ｌｕ，Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、Ｃａ8ＭｇＳｉ4Ｏ16Ｃｌ2：Ｅｕ、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕから選択された少なくとも1種あることを特徴とする発光装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか一に記載の発光装置であって、
    前記封止部材は、前記蛍光体を含有し前記発光素子を被覆する第一の部位と、前記第一の部位を被覆し前記拡散材を含有する第二の部位とから構成されていることを特徴とする発光装置。
  10. 請求項９に記載の発光装置であって、
    前記第一の部位と前記第二の部位が離間して配置されていることを特徴とする発光装置。
  11. 請求項９又は１０に記載の発光装置であって、
    前記第一の部位又は第二の部位は、前記成型体の上面に配置されていることを特徴とする発光装置。
  12. 請求項１〜８のいずれか一に記載の発光装置であって、
    前記蛍光体及び拡散材は、前記封止部材に混合されていることを特徴とする発光装置。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一に記載の発光装置であって、
    前記封止部材の材料は、透光性樹脂であることを特徴とする発光装置。
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