JP2018190830A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波長変換部を有する半導体発光装置において、半導体発光素子からの１次光と波長変換部からの２次光をより効率的に用いることができる半導体発光装置を提供する。【解決手段】半導体発光装置は、第１の波長を有する１次光を放射する発光層と、発光層の光取出し側に設けられ、発光層から放射される１次光を吸収して第１の波長とは異なる第２の波長を有する２次光を放射する波長変換部と、発光層からみて光取出し側と反対の側に設けられ、１次光を反射する第１の光反射部と、発光層と波長変換部との間に設けられ、１次光に対する反射率が低く、２次光に対する反射率が高い第２の光反射部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体発光装置に関する。

近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）素子を用いた発光装置が広く用いられるようになっている。そのような発光装置の中には、ＬＥＤ素子の光取出し側に、蛍光体を利用した波長変換部を配置したものがある。波長変換部の蛍光体が、ＬＥＤ素子からの発光光である１次光により励起されて１次光と波長の異なる蛍光（すなわち波長変換光）を２次光として発し、１次光と２次光との合成色光、あるいは２次光主体の光が外部に取り出される。そのような発光装置の例が特許文献１（特開平１１−１４５５１９号公報）に記載されている。

特許文献１に記載の発明の第４の実施形態として、発光層（２０）からみて光取出し側と反対側、つまり基板側に、光反射部（ＲＥ２）が設けられる発光装置が記載されている（特許文献１の段落［００５９］−［００６３］、図４）。この光反射部は、発光層から放射された１次光を反射して波長変換部（ＦＬ）に入射させる機能を有し、発光層から基板側に放射される１次光を有効に利用することを意図したものである。

また、特許文献１に記載の発明の第６の実施形態として、発光層と波長変換部の間に光反射部（ＲＥ４）が設けられる発光装置が記載されている（特許文献１の段落［００６８］−［００７５］、図６）。この光反射部は、発光層から放射される１次光を透過し、波長変換部において変換され放射される２次光を反射するような波長選択性を有する。すなわち、１次光の波長の光に対する反射率は低く、２次光の波長の光に対する反射率が高くなるように構成されている。波長変換部から放射された２次光のうち発光層の方向に出射した光成分は、この光反射部により反射され、波長変換部を透過して外部に取り出されるようにすることが意図されている。

特開平１１−１４５５１９号公報 特開２００９−１６４４２３号公報 特開２０１５−８２６５７号公報 再表２０１２−０１４４３９号公報

特許文献１の段落［００７６］には、第６の実施形態に対して第４の実施形態の光反射部（ＲＥ２）を組み合わせてもよい旨の記載がある。しかしながら、それらを組み合わせた構成の具体的な開示はない。また、そのような組み合わせにおいて１次光と２次光をより効率的に用いるための各光反射部の特性については具体的な言及がない。

なお、類似の技術として、特許文献２（特開２００９−１６４４２３号公報）には、半導体構造（１１）と電極（３）との間に誘電体多層膜（４）を有する反射構造（２０）を備える発光素子（１０）が記載されている（特許文献２の段落［００１８］−［００１９］、図２）。特許文献３（特開２０１５−８２６５７号公報）には、発光ダイオードチップを覆うパッケージ材と波長変換構造との間に配置され、第１ビームが発光ダイオードチップから波長変換構造まで通過することを許容しながら、波長変換構造からの第２ビームを波長変換構造に反射し戻させることができるフィルタ素子を備える発光ダイオードパッケージが記載され、フィルタ素子が複数の第１誘電層及び複数の第２誘電層が交互に積み重ねられた分布ブラッグ反射器であることが記載されている（特許文献３の段落［００１５］、［００１７］、図１）。特許文献４（再表２０１２−０１４４３９号公報）には、板状の蛍光体層（４４）の表面のうち、ＬＥＤチップ（４２）と対向する面上に形成され、ＬＥＤチップから出射した光を透過させるとともに蛍光体層で波長変換された光を反射するフィルタ層（４６）を備える発光モジュールが記載されている（特許文献４の段落［００３１］、図３）。

本発明は上記課題に鑑み、波長変換部を有する半導体発光装置において、半導体発光素子からの１次光と波長変換部からの２次光をより効率的に用いることができる半導体発光装置を提供することをその目的の一つとする。

本発明の発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下のように本発明の各局面に想到した。
すなわち、本発明の第１の局面に係る半導体発光装置は、第１の波長を有する１次光を放射する発光層と、発光層の光取出し側に設けられ、発光層から放射される１次光を吸収して第１の波長とは異なる第２の波長を有する２次光を放射する波長変換部と、発光層からみて光取出し側と反対の側に設けられ、１次光を反射する第１の光反射部と、発光層と波長変換部との間に設けられ、１次光に対する反射率が低く、２次光に対する反射率が高い第２の光反射部と、を備える半導体発光装置である。

上記の半導体発光装置は、発光層からみて光取出し側と反対の側に設けられ、１次光を反射する第１の光反射部と、発光層と波長変換部との間に設けられ、１次光に対する反射率が低く、２次光に対する反射率が高い第２の光反射部の両方を備える。そのため、発光層から放射される１次光を第１の光反射部により効率良く波長変換部に導いて波長変換することができるとともに、波長変換部から発光層の方向に放射される２次光を第２の光反射部により反射して、外部に効率良く取り出すことができる。

また、本発明の第２の局面によれば、上記半導体発光装置において、第２の光反射部は誘電体多層膜ミラーからなる。また、本発明の第３の局面によれば、上記半導体発光装置において、第１の光反射部は誘電体多層膜ミラーからなる。これらによれば、誘電体多層膜ミラーの有する、所定の波長を選択的に反射する特性により、上記した本願発明の第１の局面の効果を好適に奏することができる。

また、本発明の第４の局面によれば、上記半導体発光装置において、１次光の出力スペクトルのピーク値に対する相対放射強度が５０％以上となる１次光の成分の波長域を第１の波長域とし、第１の波長域の上限の波長から、２次光の出力スペクトルのピーク値における波長までの波長域を第２の波長域とし、第２の波長域の上限の波長以上の波長域を第３の波長域とし、第２の光反射部の２次光に対する反射率特性が短波長側から立ち上がり、波長λ１において反射率が５０％を超え、波長λ１よりも長波長側の波長λ２において反射率が５０％を下回るとしたとき、垂直入射の場合の第１の波長域における第１の光反射部の反射率の平均値が８０％以上であり、垂直入射の場合の第１の波長域における第２の光反射部の透過率が８０％以上であり、入射角が４５度の場合の波長λ１が第２の波長域に属し、垂直入射の場合の波長λ２が第３の波長域に属し、垂直入射の場合の波長λ１から波長λ２までの第２の光反射部の反射率の平均値が８０％以上であり、波長λ１から波長λ２までの波長域に属する少なくとも一つの波長において、第１の光反射部の反射率よりも第２の光反射部の反射率の方が大きい。
このような構成とすることで、上記した本願発明の第１の局面の効果を好適に奏することができる。

また、本発明の第５の局面によれば、上記半導体発光装置において、１次光の出力スペクトルと２次光の出力スペクトルの境界における波長から、２次光の出力スペクトルのピーク値における波長までの波長域を第４の波長域としたとき、入射角が４５度の場合の波長λ１は第４の波長域に属する。
このような構成とすることで、上記した本願発明の第１の局面の効果をより好適に奏することができる。

また、本発明の第６の局面によれば、上記半導体発光装置において、第１の光反射部の発光層側の面および第２の光反射部の波長変換部側の面の算術平均粗さＲａは０．０５μｍ以下である。
このような構成とすることで、上記した本願発明の第１の局面の効果をより好適に奏することができる。

図１は本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置の概略の断面図である。 図２は第１実施形態に係る半導体発光装置から放射される光のスペクトルの一例を示す図である。 図３は第１実施形態に係る半導体発光装置の第２の光反射部の反射特性の例を概略的に示す図である。 図４は本発明の第２実施形態に係る半導体発光装置の概略の断面図である。

上記において半導体発光装置には、発光層を含む半導体発光素子として、絶縁性の成長基板（下地基板）の上にＰ層及びＮ層を形成したIII族窒化物系化合物半導体発光素子を適用することができる。III族窒化物系化合物半導体素子とは、III族窒化物系化合物半導体からなる発光層を有する発光素子をいう。ここで、III族窒化物系化合物半導体とは、一般式としてＡｌ_ＸＧａ_ＹＩｎ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、０≦Ｘ＋Ｙ≦１）の四元系で表され、ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮのいわゆる２元系、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ、Ａｌ_ｘＩｎ_１−ｘＮ及びＧａ_ｘＩｎ_１−ｘＮ（以上において０＜ｘ＜１）のいわゆる３元系を包含する。III族元素の少なくとも一部をボロン（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置換しても良く、また、窒素（Ｎ）の少なくとも一部もリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置換できる。III族窒化物系化合物半導体層は任意のドーパントを含むものであっても良い。ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を用いることができる。ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等を用いることができる。なお、結晶成長基板には、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）などを用いることができる。

III族窒化物系化合物半導体層は、周知の有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によって形成することができる。なお、ｐ型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことも可能であるが必須ではない。発光素子はかかるIII族窒化物系化合物半導体を積層して構成される。発光のための層構成として量子井戸構造（多重量子井戸構造若しくは単一量子井戸構造）を採用することができる。そのほか、シングルへテロ型、ダブルへテロ型、ホモ接合型を採用することもできる。
以下、この発明の実施形態について図例を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体発光装置であるフリップチップ型のＬＥＤ発光装置１の概略の断面図であり、基板（以下、成長基板との区別のため「装置基板」と称する）に実装する前の状態を断面により示している。本実施形態のＬＥＤ発光装置１は１次光として青色光または紫色光を発し、１次光の一部を波長変換部によって２次光としての黄色光に変換し、１次光と２次光の混色によって白色光を外部へ放射するように構成される。以下の説明において、図１における上方をＬＥＤ発光装置１の光取出し側、下方を基板取付け側（装置基板へ取付ける側）とする。本実施形態に係るＬＥＤ発光装置１はサファイア基板１０上に積層された半導体の多層構造を含み、サファイア基板１０上にＡｌＮバッファ層２０、ｎ型ＧａＮ層３０、発光層４０、ｐ型ＧａＮ層５０がこの順に積層され、ｐ型ＧａＮ層５０の基板取付け側の面には更にｐ電極６０が設けられる。本実施形態のｐ電極６０としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電性酸化物からなる透明電極が採用される。また、ｐ型ＧａＮ層５０からｎ型ＧａＮ層３０にかかる一部分をエッチングにより除去して露出させたｎ型ＧａＮ層３０上にはｎ電極７０が設けられる。

本実施形態のＬＥＤ発光装置１は更に、ｐ電極６０の基板取付け側に設けられる第１の光反射部８０と、その更に基板取付け側に設けられる膜状の金属製反射部９０とを有する。金属製反射部９０は銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ロジウム（Ｒｈ）等の金属からなる。金属製反射部９０は蒸着法やスパッタリング法等により形成してもよい。
ＬＥＤ発光装置１は更に、ＳｉＯ_２系材料等からなりＬＥＤ発光装置１の基板取付け側を覆う絶縁層１００を有する。ただし、絶縁層１００は、ｎ電極７０を露出させるように設けられる開口と、金属製反射部９０を露出させるように設けられる開口を有する。ｎ側端子部１１０が絶縁層１００の開口を介してｎ電極７０と電気的に接続される。
ＬＥＤ発光装置１は更に、サファイア基板１０の発光層４０とは反対側の面、すなわち、サファイア基板１０の光取出し面上に設けられる第２の光反射部１２０と、その更に光取出し側に設けられる波長変換部１３０を有する。

（波長変換部）
波長変換部１３０は、光取出し側に露出する光出射面を有し、ガラスまたは透明樹脂中に蛍光体が分散されてなる蛍光体板とすることができる。蛍光体として、発光層４０からの放射光（青色光）を受けて励起されて波長変換光（黄色光）を放射するＹＡＧ、ＢＯＳ等の黄色系蛍光体を用いることにより、ＬＥＤ発光装置１を、発光層４０からの青色光と蛍光体による波長変換光の混色により白色光を発する発光装置として構成することができる。波長変換部１３０は第２の光反射部１２０上に直接一体的に形成してもよく、あるいは、別体として形成して、第２の光反射部１２０に対して接着材により接着してもよい。

（第１の光反射部）
第１の反射部８０としては、例えば誘電体多層膜ミラーを用いることができる。誘電体多層膜ミラーは、屈折率の異なる２種以上の材料膜を交互に繰り返し積層した光学多層膜であり、例えば、２種以上の異なる誘電体膜を多数積層したものとすることができる。本実施形態においては、第１の反射部８０として、ＳｉＯ_２膜とＴｉＯ_２膜を交互に積層した誘電体多層膜ミラーを採用することができる。一例として、第１の光反射部８０は合計１１層のＳｉＯ_２膜とＴｉＯ_２膜を、両端がＳｉＯ_２膜となるように交互に積層したものとすることができる。第１の光反射部８０はｐ電極６０に対して接着材により接着するものとしてもよい。第１の光反射部８０にはエッチング等によって貫通孔８０ａが設けられており、金属製反射部９０が貫通孔８０ａを介してｐ電極６０と導通している。第１の光反射部８０は１次光に対する反射率が高い特性を有する。そのため、発光層４０から装置基板側に向かう１次光の成分を波長変換部１３０側へ反射する機能を有する。金属製反射部９０も同様に発光層４０から装置基板側に向かう１次光の成分を波長変換部１３０側へ反射する機能を有する。

（第２の光反射部１２０）
第２の光反射部１２０としては、第１の光反射部と同様の誘電体多層膜ミラー等を用いることができる。一例として、第２の光反射部１２０は合計２１層のＳｉＯ_２膜とＴｉＯ_２膜を、両端がＳｉＯ_２膜となるように交互に積層したものとすることができる。第２の光反射部１２０は１次光に対する反射率が低く、２次光に対する反射率が高い特性を有する。それにより、発光層４０からの１次光を波長変換部１３０側へ透過させるとともに、波長変換部１３０から反光出射面へ向かう２次光の成分を光出射面側へと反射し、２次光の外部への取出し効率を向上させる機能を有する。第２の光反射部１２０はサファイア基板１０に対して透光性の接着材により接着してもよい。

（ＬＥＤ発光装置１の動作）
ＬＥＤ発光装置１は、金属製反射部９０およびｎ側端子部１１０が装置基板（図示せず）の電極に電気的に接続される。この電気的接続を介してＬＥＤ発光装置１に対して指定電圧以上の電圧が印加されると、金属製反射部９０およびｎ側端子部１１０を介してｐ電極６０およびｎ電極７０に順方向の電圧が印加され、そのことにより発光層４０においてホールとエレクトロンのキャリア再結合が発生し、発光層４０が青色に発光する。発光に基づいて生じた青色光すなわち１次光のうち、ｎ型ＧａＮ層３０側に放射される１次光の成分はサファイア基板１０、第２の反射部１２０を透過して波長変換部１３０へ入射する。ｐ型ＧａＮ層５０側に放射される１次光の成分は第１の光反射部８０および金属製反射部９０で発光層４０側に反射され、サファイア基板１０、第２の反射部１２０を透過して波長変換部１３０へ入射する。波長変換部１３０へ入射した１次光の一部は波長変換され２次光となって外部放射され、別の一部は１次光のまま外部放射され、これら１次光と２次光とが混色され白色を呈することは上述のとおりである。

（ＬＥＤ発光装置１の効果）
上述のとおり、第１の光反射部８０は１次光に対する反射率が高い特性を有するため、発光層４０から装置基板側に向かう１次光の成分を波長変換部１３０側へ反射する。そのため、１次光の成分が装置基板に吸収されることを抑制でき、１次光を有効に利用できる。
また、第２の光反射部１２０は１次光に対する反射率が低く、２次光に対する反射率が高い特性を有するため、発光層４０からの１次光を波長変換部１３０側へ透過させるとともに、波長変換部１３０から反光出射面へ向かう２次光の成分を光出射面側へと反射する。これにより、２次光の外部への取出し効率を向上させることができる。
以上の構成により、高光束のＬＥＤ発光装置１を提供することができる。

次に、上記したような本実施形態に係るＬＥＤ発光装置１の効果を好適に発揮するための第１の光反射部８０および第２の光反射部１２０の望ましい特性について説明する。
図２は、本実施形態に係るＬＥＤ発光装置１から放射される光の出力スペクトルの一例を示したものである。図２に示すスペクトルは２つの隆起部分を有しており、短波長側の隆起部分が１次光の成分に相当する部分（「１次光の出力スペクトル」と呼ぶ）であり、長波長側の隆起部分が２次光の成分に相当する部分（以下、「２次光の出力スペクトル」と呼ぶ）である。図２においては、横軸に光の波長、縦軸に光の成分の強度を取っている。
図３は、第２の光反射部１２０の光の反射率の特性の例の一部（特に、２次光に対する反射率特性）を概略的に示した図であり、横軸に光の波長、縦軸に反射率を取っている。図３は、２次光についての第２の光反射部１２０の反射率特性が短波長側から立ち上がり、波長λ１において反射率が５０％を超え、長波長側で下り始め、波長λ２において反射率が５０％を下回るものであることを示している。なお、誘電体多層膜ミラーは、光の入射角が大きくなると、反射特性曲線が短波長側へ移動する傾向がある。

ここで、図２に示す波長域（１）〜（４）を次のように定義する。

波長域（１）：ＬＥＤ発光装置１からの１次光の出力スペクトルのピーク値に対する相対放射強度が５０％以上となる１次光の成分の波長域。
波長域（２）：波長域（１）の上限の波長から、ＬＥＤ発光装置１からの２次光の出力スペクトルのピーク値における波長までの波長域。
波長域（３）：波長域（２）の上限の波長以上の波長域。
波長域（４）：１次光の出力スペクトルと２次光の出力スペクトルの境界における波長から、２次光の出力スペクトルのピーク値における波長までの波長域。

以上のとき、次の条件１〜６の全てを満たすことが、上記した本実施形態に係るＬＥＤ発光装置１の効果を奏する上で好ましい。

条件１：波長域（１）の光が第１の光反射部８０に垂直に入射した場合の反射率の平均値が８０％以上である。
条件２：波長域（１）の光が第２の光反射部１２０に垂直に入射した場合の透過率が８０％以上である。
条件３：入射角が４５度の場合の波長λ１が波長域（２）に属する。
条件４：垂直入射の場合の波長λ２が波長域（３）に属する。
条件５：垂直入射の場合の波長λ１から波長λ２までの第２の光反射部１２０の反射率の平均値が８０％以上である。
条件６：波長λ１から波長λ２までの波長域に属する少なくとも一つの波長において、第１の光反射部８０の反射率よりも第２の光反射部１２０の反射率の方が大きい。

条件１は、第１の光反射部８０が１次光に対する高い反射率を有することに対応する。
条件２は、第２の光反射部１２０が１次光に対する高い透過率を有することに対応する。
条件３は、１次光が第２の光反射部１２０に０度〜４５度の角度で入射した場合に反射されることを抑制可能であることに対応する。
条件４〜６は、第２の光反射部１２０が２次光に対する高い反射率を有することに対応する。

また、上記の条件３に代えて、次の条件３’を採用することで、上記した本実施形態に係るＬＥＤ発光装置１の効果をより好適に奏することができる。

条件３’：入射角が４５度の場合の波長λ１が波長域（４）に属する。

上述のとおり誘電体多層膜ミラーは光の入射角が大きくなると反射特性曲線が短波長側へ移動する傾向があるため、条件３に代えて条件３’を用いることで、０度〜４５度の角度で第２の光反射部１２０に入射した１次光が第２の光反射部１２０によって反射されることをより効果的に抑制できる。

また、第１の光反射部８０の発光層４０側の面および第２の光反射部１２０の波長変換部１３０側の面の算術平均粗さＲａを０．０５μｍ以下とすることが、上記した本実施形態に係るＬＥＤ発光装置１の効果を奏する上で好ましい。

（第２実施形態）
図４に本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ発光装置１Ａの断面図を示す。本実施形態のＬＥＤ発光装置１Ａはフェイスアップ型であり、上記した第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置１の効果と同様の効果を奏し得るものである。本実施形態のＬＥＤ発光装置１Ａは１次光として青色光または紫色光を発し、１次光の一部を波長変換部によって２次光としての黄色光に変換し、１次光と２次光の混色によって白色光を外部へ放射するように構成される。以下では図４における上方をＬＥＤ発光装置１Ａの光取出し側、下方を基板取付け側と称する。本実施形態に係るＬＥＤ発光装置１Ａはサファイア基板１０Ａ上に積層された半導体の多層構造を含み、サファイア基板１０Ａ上にＡｌＮバッファ層２０Ａ、ｎ型ＧａＮ層３０Ａ、発光層４０Ａ、ｐ型ＧａＮ層５０Ａがこの順に積層され、ｐ型ＧａＮ層５０Ａの光取出し側には更にｐ電極６０Ａが設けられる。本実施形態のｐ電極６０Ａとしては、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電性酸化物からなる透明電極が採用される。また、ｐ型ＧａＮ層５０Ａからｎ型ＧａＮ層３０Ａにかかる一部分をエッチングにより除去して露出させたｎ型ＧａＮ層３０Ａ上にはｎ電極７０Ａが設けられる。

本実施形態のＬＥＤ発光装置１Ａは更に、ｐ型電極６０Ａの光取出し側に設けられる第２の光反射部１２０Ａと、更にその光取出し側に設けられる波長変換部１３０Ａを有する。ｐ電極６０Ａには更にｐ側端子部１４０が接続されている。
ＬＥＤ発光装置１Ａは更に、サファイア基板１０Ａの基板取付け側に設けられる第１の光反射部８０Ａを有する。ＬＥＤ発光装置１Ａは更に、ＬＥＤ発光装置１Ａの電極形成側を覆う絶縁層１００Ａを有する。絶縁層１００Ａは、ｎ電極７０Ａを露出させるように設けられる開口と、波長変換部１３０Ａおよびｐ側端子部１４０を露出させるように設けられる開口を有する。ｎ側端子部１１０Ａが絶縁層１００Ａの開口を介してｎ電極７０Ａと電気的に接続される。本実施形態の第１の光反射部８０Ａ、第２の光反射部１２０Ａ、波長変換部１３０Ａの特性および効果は、第１実施形態の第１の光反射部８０、第２の光反射部１２０、波長変換部１３０の特性および効果とそれぞれ同じである。

（ＬＥＤ発光装置１Ａの動作）
ＬＥＤ発光装置１Ａは、ｐ側端子部１４０およびｎ側端子部１１０Ａがワイヤ（図示せず）を介して基板等の電極（図示せず）に電気的に接続される。この電気的接続を介してＬＥＤ発光装置１Ａに対して指定電圧以上の電圧が印加されると、ｐ側端子部１４０およびｎ側端子部１１０Ａを介してｐ電極６０Ａおよびｎ電極７０Ａに順方向の電圧が印加され、そのことにより発光層４０Ａにおいてホールとエレクトロンのキャリア再結合が発生し、発光層４０Ａが青色に発光する。発光に基づいて生じた青色光すなわち１次光のうち、ｐ型ＧａＮ層５０Ａ側に放射される１次光の成分はｐ電極６０Ａ、第２の反射部１２０Ａを透過して波長変換部１３０Ａへ入射する。ｎ型ＧａＮ層３０Ａ側に放射される１次光の成分はサファイア基板１０Ａを透過して第１の光反射部８０Ａで発光層４０Ａ側に反射され、ｐ型ＧａＮ層５０Ａ、ｐ電極６０Ａ、第２の反射部１２０Ａを透過して波長変換部１３０Ａへ入射する。波長変換部１３０Ａへ入射した１次光の一部は波長変換され２次光となって外部放射され、別の一部は１次光のまま外部放射され、これら１次光と２次光とが混色され白色を呈することは上述のとおりである。

（ＬＥＤ発光装置１Ａの効果）
上述のとおり、第１の光反射部８０Ａは１次光に対する反射率が高い特性を有するため、発光層４０Ａから装置基板側に向かう１次光の成分を波長変換部１３０Ａ側へ反射する。そのため、１次光が基板に吸収されることを抑制でき、１次光を有効に利用できる。
また、第２の光反射部１２０Ａは１次光に対する反射率が低く、２次光に対する反射率が高い特性を有するため、発光層４０Ａからの１次光を波長変換部１３０Ａ側へ透過させるとともに、波長変換部１３０Ａから反光出射面へ向かう２次光を光出射面側へと反射する。これにより、２次光の取出し効率を向上させることができる。
以上の構成により、高光束のＬＥＤ発光装置１Ａを提供することができる。
本実施形態の効果を好適に奏するための諸条件は、第１実施形態の説明において述べた諸条件と同じである。

（変形例）
第１実施形態のＬＥＤ発光装置１において、金属製反射部９０を省略してもよい。
上記各実施形態の波長変換部１３０、１３０Ａの光出射面側に透明部材が設けられていてもよい。透明部材は波長変換部１３０、１３０Ａより低い屈折率を有することが好ましい。また、透明部材の表面には光の取出し効率を向上させるための凹凸が形成されていてもよい。

以上において説明した本発明の異なる実施形態の要素を、実現不可能な場合を除き、互いに組み合わせて実施してもよく、そのような実施の態様も本発明の範囲に含まれる。
本発明は上記発明の各局面や実施形態やその変形例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

１、１Ａ ＬＥＤ発光装置（半導体発光装置）
１０、１０Ａ サファイア基板
２０、２０Ａ ＡｌＮバッファ層
３０、３０Ａ ｎ型ＧａＮ層
４０、４０Ａ 発光層
５０、５０Ａ ｐ型ＧａＮ層
６０、６０Ａ ｐ電極
７０、７０Ａ ｎ電極
８０、８０Ａ 第１の光反射部
９０ 金属製反射部
１００、１００Ａ 絶縁層
１１０、１１０Ａ ｎ側端子部
１２０、１２０Ａ 第２の光反射部
１３０、１３０Ａ 波長変換部
１４０ ｐ側端子部

Claims (6)

1. 第１の波長を有する１次光を放射する発光層と、
   前記発光層の光取出し側に設けられ、前記発光層から放射される前記１次光を吸収して前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する２次光を放射する波長変換部と、
   前記発光層からみて前記光取出し側と反対の側に設けられ、前記１次光を反射する第１の光反射部と、
   前記発光層と前記波長変換部との間に設けられ、前記１次光に対する反射率が低く、前記２次光に対する反射率が高い第２の光反射部と、
   を備える半導体発光装置。
2. 前記第２の光反射部は誘電体多層膜ミラーからなる、請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記第１の光反射部は誘電体多層膜ミラーからなる、請求項１または請求項２に記載の半導体発光装置。
4. 前記１次光の出力スペクトルのピーク値に対する相対放射強度が５０％以上となる前記１次光の成分の波長域を第１の波長域とし、
   前記第１の波長域の上限の波長から、前記２次光の出力スペクトルのピーク値における波長までの波長域を第２の波長域とし、
   前記第２の波長域の上限の波長以上の波長域を第３の波長域とし、
   前記第２の光反射部の２次光に対する反射率特性が短波長側から立ち上がり、波長λ１において反射率が５０％を超え、波長λ１よりも長波長側の波長λ２において反射率が５０％を下回るとしたとき、
   垂直入射の場合の前記第１の波長域における前記第１の光反射部の反射率の平均値が８０％以上であり、
   垂直入射の場合の前記第１の波長域における前記第２の光反射部の透過率が８０％以上であり、
   入射角が４５度の場合の前記波長λ１が前記第２の波長域に属し、
   垂直入射の場合の前記波長λ２が前記第３の波長域に属し、
   垂直入射の場合の前記波長λ１から前記波長λ２までの前記第２の光反射部の反射率の平均値が８０％以上であり、
   前記波長λ１から前記波長λ２までの波長域に属する少なくとも一つの波長において、前記第１の光反射部の反射率よりも前記第２の光反射部の反射率の方が大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
5. 前記１次光の出力スペクトルと前記２次光の出力スペクトルの境界における波長から、前記２次光の出力スペクトルのピーク値における波長までの波長域を第４の波長域としたとき、入射角が４５度の場合の前記波長λ１が前記第４の波長域に属する、請求項４に記載の半導体発光装置。
6. 前記第１の光反射部の前記発光層側の面および前記第２の光反射部の前記波長変換部側の面の算術平均粗さＲａは０．０５μｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
   
   

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