JP2021027255A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】温度特性を保持したまま色温度を下げることのできる、ＹＡＧ系蛍光体を含む板状の波長変換部材を備えた発光装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様として、発光源を有する発光ダイオード素子１０と、前記発光源から発せられる光の波長を変換する、板状の波長変換部１３と、波長変換部１３の前記発光源側に設けられた、波長変換部１３を固定するための接着層１４と、を備え、波長変換部１３にＹＡＧ系蛍光体１３１が含まれ、接着層１４にＹＡＧ系蛍光体１３１よりも発光波長が長い第２の蛍光体１４１が含まれる、発光装置１を提供する。【選択図】図１
Description
本発明は、発光装置に関する。
従来の発光装置として、Ｇｄを含むＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いる発光装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。ＹＡＧ系蛍光体のＹの一部をＧｄで置換することにより、発光波長を長波長側にシフトさせることができるため、発光装置の色温度を下げることができる。
また、特許文献１によれば、２種以上の蛍光体を組み合わせて用いることができ、その一例として赤色発光する窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣＡＳＮ又はＳＣＡＳＮ）系蛍光体を用いることができるとされている。
特許文献１の発光装置においては、フリップチップ実装された発光素子の上に、蛍光体を含む板状の透光性部材が、シリコーン樹脂などを母材とする導光部材により接着されている。
しかしながら、ＹＡＧ系蛍光体のＹをＧｄで置換すると、温度特性が著しく低下するという問題がある。このため、特許文献１の発光装置は、色温度を下げるためにＧｄを含むＹＡＧ系蛍光体を用いる場合には、温度の上昇に伴い明るさが著しく低下するおそれがある。
一方で、板状の透光性部材に用いる蛍光体は、ＹＡＧ系蛍光体のような組成的に安定性の高い蛍光体でなければ、板状に加工することが困難である。このため、ＹＡＧ系蛍光体のＹをＧｄで置換する代わりに、ＹＡＧ系蛍光体と赤色発光する蛍光体を混ぜて用いて、発光装置の色温度を下げることは難しい。
本発明の目的は、温度特性を保持したまま色温度を下げることのできる、ＹＡＧ系蛍光体を含む板状の波長変換部材を備えた発光装置を提供することにある。
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［８］の発光装置を提供する。
［１］発光源を有する発光部と、前記発光源から発せられる光の波長を変換する、板状の波長変換部と、前記波長変換部の前記発光源側に設けられた、前記波長変換部を固定するための接着層と、を備え、前記波長変換部にＹＡＧ系蛍光体が含まれ、前記接着層に前記ＹＡＧ系蛍光体よりも発光波長が長い第２の蛍光体が含まれる、発光装置。
［２］前記発光部が、発光層を前記発光源とする、フェイスダウン実装された発光ダイオード素子であり、前記波長変換部が、前記接着層により、前記発光ダイオード素子の透明基板に接着された、上記［１］に記載の発光装置。
［３］前記発光部が、レーザーダイオード素子であり、前記波長変換部が、前記接着層により、前記レーザーダイオード素子から離隔して配置された窓板に接着された、上記［１］に記載の発光装置。
［４］前記第２の蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、前記ＹＡＧ系蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きい、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置。
［５］前記接着層に前記ＹＡＧ系蛍光体及び前記第２の蛍光体と発光波長の異なる第３の蛍光体が含まれ、前記第３の蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、前記ＹＡＧ系蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きい、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光装置。
［６］前記接着層の表面が外部に露出していない、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の発光装置。
［７］前記ＹＡＧ系蛍光体が、１７質量％以下のＧｄを含む、又はＧｄを含まない、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の発光装置。
［８］前記第２の蛍光体が赤色系蛍光体である、上記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の発光装置。
［２］前記発光部が、発光層を前記発光源とする、フェイスダウン実装された発光ダイオード素子であり、前記波長変換部が、前記接着層により、前記発光ダイオード素子の透明基板に接着された、上記［１］に記載の発光装置。
［３］前記発光部が、レーザーダイオード素子であり、前記波長変換部が、前記接着層により、前記レーザーダイオード素子から離隔して配置された窓板に接着された、上記［１］に記載の発光装置。
［４］前記第２の蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、前記ＹＡＧ系蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きい、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の発光装置。
［５］前記接着層に前記ＹＡＧ系蛍光体及び前記第２の蛍光体と発光波長の異なる第３の蛍光体が含まれ、前記第３の蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、前記ＹＡＧ系蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きい、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光装置。
［６］前記接着層の表面が外部に露出していない、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の発光装置。
［７］前記ＹＡＧ系蛍光体が、１７質量％以下のＧｄを含む、又はＧｄを含まない、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の発光装置。
［８］前記第２の蛍光体が赤色系蛍光体である、上記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の発光装置。
本発明によれば、温度特性を保持したまま色温度を下げることのできる、ＹＡＧ系蛍光体を含む板状の波長変換部材を備えた発光装置を提供することができる。
〔第１の実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。発光装置１は、基板１１に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１０と、ＬＥＤ素子１０から発せられる光の波長を変換する、板状の波長変換部１３と、波長変換部１３のＬＥＤ素子１０側に設けられた、波長変換部１３を固定するための接着層１４とを備える。波長変換部１３にはＹＡＧ系蛍光体１３１が含まれ、接着層１４にはＹＡＧ系蛍光体１３１よりも発光波長が長い第２の蛍光体１４１が含まれる。
（発光装置の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。発光装置１は、基板１１に実装された発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１０と、ＬＥＤ素子１０から発せられる光の波長を変換する、板状の波長変換部１３と、波長変換部１３のＬＥＤ素子１０側に設けられた、波長変換部１３を固定するための接着層１４とを備える。波長変換部１３にはＹＡＧ系蛍光体１３１が含まれ、接着層１４にはＹＡＧ系蛍光体１３１よりも発光波長が長い第２の蛍光体１４１が含まれる。
基板１１は、例えば、Ａｌ２Ｏ３基板、ＡｌＮ基板等のセラミック基板、表面が絶縁膜で覆われたＡｌ基板やＣｕ基板等の金属基板、又はガラスエポキシ基板である。また、基板１１は、銅等の導電材料からなる図示されない配線を有する。
ＬＥＤ素子１０は、発光源である発光層を含む半導体層１０１と、発光層から発せられた光を透過する、サファイアなどからなる素子基板１０２を有する。ＬＥＤ素子１０は、半導体層１０１を基板１１側に向けた状態で実装、すなわちフェイスダウン実装されており、発光源である発光層の光取り出し側に透明部材である素子基板１０２が位置する。
ＬＥＤ素子１０は、ピーク波長が４３０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の範囲内にある青色系の光を発する。ＬＥＤ素子１０の発する光の一部は、ＹＡＧ系蛍光体１３１及び第２の蛍光体１４１の励起光となる。
ＬＥＤ素子１０の半導体層１０１に接続された図示されない電極と、基板１１の配線は、導電バンプや導電ペーストなどの導電性接合部材１２により電気的に接続される。なお、ＬＥＤ素子１０の代わりに、レーザーダイオード素子等のＬＥＤ素子以外の発光素子を用いてもよい。
波長変換部１３は、例えば、ベース材１３２と、ベース材１３２中に分散する粒子状のＹＡＧ系蛍光体１３１とを有する。
ＹＡＧ系蛍光体１３１は、典型的には、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅの組成を有する蛍光体である。また、Ｙの代わりにＬｕを含む（Ｌｕ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅなどの組成を有する蛍光体であってもよい。ＹＡＧ系蛍光体１３１は、Ｙ又はＬｕをＧｄで置換することにより発光波長が長波長側にシフトする性質を有する。
ベース材１３２は、ＬＥＤ素子１０から発せられる光や、ＹＡＧ系蛍光体１３１、第２の蛍光体１４１などの蛍光体から発せられる光を透過する。ベース材１３２の材料は、耐熱性に優れる、ガラスやアルミナなどの無機材料であることが好ましい。
なお、波長変換部１３の代わりに、ＹＡＧ系蛍光体を含む他の形態の波長変換部、例えば、板状のＹＡＧ系蛍光体の焼結体や、板状の単結晶ＹＡＧ系蛍光体を用いてもよい。
接着層１４は、ＬＥＤ素子１０と波長変換部１３とを接着するための接着材１４２と、接着材１４２中に分散する粒子状の第２の蛍光体１４１を有する。
第２の蛍光体１４１は、上述のように、ＹＡＧ系蛍光体１３１よりも発光波長が長い蛍光体であり、例えば、ピーク波長が５９０ｎｍ以上、６６０ｎｍ以下の範囲内にある赤色系の蛍光体である。赤色系の蛍光体としては、例えば、Ｅｕで付活される窒化物系蛍光体やサイアロン系蛍光体を用いることができる。窒化物系蛍光体は、例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕなどの組成を有する蛍光体である。
第２の蛍光体１４１をＹＡＧ系蛍光体１３１と組み合わせて用いることにより、発光装置１の発光波長を長波長側にシフトさせることができる。このため、ＹＡＧ系蛍光体１３１の発光波長を長波長側にシフトさせるために用いられるＧｄのＹＡＧ系蛍光体１３１における含有量を従来よりも低減する場合、又はＹＡＧ系蛍光体１３１がＧｄを含まない場合であっても、発光装置１の発する光の色温度を低くすることができる。
このため、発光装置１によれば、Ｇｄの添加によるＹＡＧ系蛍光体１３１の温度特性の低下を抑えつつ、色温度を低く、例えば４７００Ｋ以下にすることができる。なお、ＹＡＧ系蛍光体１３１のＧｄの含有量がおよそ１７質量％を超えると温度特性の低下が顕著になるため、ＹＡＧ系蛍光体１３１がＧｄを含む場合の含有量は１７質量％以下であることが好ましい。
また、第２の蛍光体１４１は波長変換部１３の外部の接着層１４に添加されるため、波長変換部１３のみを用いる場合の発光色を基準として、色調整を行うことができる。すなわち、１種類の波長変換部１３を用いて、様々な色温度の発光装置１を製造することができる。
また、発光装置１においては、ＹＡＧ系蛍光体１３１と第２の蛍光体１４１のうち、発光波長の長い第２の蛍光体１４１が発光源を含むＬＥＤ素子１０側に位置する。このため、発光源側の蛍光体から発せられた蛍光が光取り出し側の蛍光体に吸収されて光取出効率が低下するという問題が生じにくい。
発光装置１に含まれる蛍光体全体としての温度特性を高くするため、第２の蛍光体１４１の温度特性が、ＹＡＧ系蛍光体１３１の温度特性よりも高いことが好ましい。具体的には、例えば、第２の蛍光体１４１の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、ＹＡＧ系蛍光体１３１の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きいことが好ましい。
接着層１４には、発光装置１の発する光の色度調整などの目的で、ＹＡＧ系蛍光体１３１及び第２の蛍光体１４１と発光波長の異なる第３の蛍光体が含まれていてもよい。第３の蛍光体として、例えば、Ｇｄを含有しないＹＡＧ蛍光体を用いることができる。
発光装置１に含まれる蛍光体全体としての温度特性を高くするため、この第３の蛍光体の温度特性も、ＹＡＧ系蛍光体１３１の温度特性よりも高いことが好ましい。具体的には、第３の蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、ＹＡＧ系蛍光体１３１の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きいことが好ましい。
接着材１４２は、例えば、シリコーン系樹脂など樹脂からなる。
なお、接着層１４の接着材１４２の熱抵抗は、波長変換部１３のベース材１３２の熱抵抗よりも大きい。このため、ＹＡＧ系蛍光体１３１と第２の蛍光体１４１の両方を接着層１４に含めると、放熱性が低いためにこれらの温度が高まり、発光効率が低下する。発光装置１においては、ＹＡＧ系蛍光体１３１を波長変換部１３に含めることにより、放熱性を確保している。
また、第２の蛍光体１４１は、ＹＡＧ系蛍光体１３１ほど組成的に安定性が高くないため、第２の蛍光体１４１を波長変換部１３に含めると波長変換部１３の板状加工が困難になり、歩留まりが低下するなどの問題が生じる。
発光装置１は、図１に示されるように、基板１１上のＬＥＤ素子１０の設置領域を取り囲むように形成された環状のダム１５を有してもよい。ダム１５は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂からなり、酸化チタン等の白色染料を含んでもよい。
ダム１５の内側の領域には、ＬＥＤ素子１０、波長変換部１３、及び接着層１４の露出した側面を覆う反射材１６が充填される。反射材１６は、ＬＥＤ素子１０から発せられる光や、ＹＡＧ系蛍光体１３１、第２の蛍光体１４１などの蛍光体から発せられる光を反射する性質を有する。反射材１６は、例えば、酸化チタンや硫酸バリウムなどの反射性フィラーを含む、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂などの樹脂からなる。
この場合、接着層１４の表面のＬＥＤ素子１０と波長変換部１３に接していない領域は、反射材１６に覆われるため、接着層１４の表面が外部に露出しない。このため、ＬＥＤ素子１０から発せられた一次光や、第２の蛍光体１４１や第３の蛍光体から発せられた蛍光が波長変換部１３を通過せずに取り出されることを防止できる。
また、反射材１６の代わりに、ＬＥＤ素子１０から発せられる光や、ＹＡＧ系蛍光体１３１、第２の蛍光体１４１などの蛍光体から発せられる光を透過しない遮光部材を用いても同様の効果が得られる。また、反射材１６は少なくとも接着層１４の表面のＬＥＤ素子１０と波長変換部１３に接していない領域を覆っていればよく、その形態はダム１５の内側に充填されるものに限られない。また、反射材１６は発光装置１に含まれなくてもよい。
〔第２の実施の形態〕
（発光装置の構成）
図２は、第２の実施の形態に係る発光装置２の垂直断面図である。発光装置２は、筐体２１に収容されたレーザーダイオード（ＬＤ）素子２０と、ＬＤ素子２０から発せられる光の波長を変換する、板状の波長変換部２３と、波長変換部２３のＬＤ素子２０側に設けられた、波長変換部２３を固定するための接着層２４とを備える。波長変換部２３にはＹＡＧ系蛍光体２３１が含まれ、接着層２４にはＹＡＧ系蛍光体２３１よりも発光波長が長い第２の蛍光体２４１が含まれる。
（発光装置の構成）
図２は、第２の実施の形態に係る発光装置２の垂直断面図である。発光装置２は、筐体２１に収容されたレーザーダイオード（ＬＤ）素子２０と、ＬＤ素子２０から発せられる光の波長を変換する、板状の波長変換部２３と、波長変換部２３のＬＤ素子２０側に設けられた、波長変換部２３を固定するための接着層２４とを備える。波長変換部２３にはＹＡＧ系蛍光体２３１が含まれ、接着層２４にはＹＡＧ系蛍光体２３１よりも発光波長が長い第２の蛍光体２４１が含まれる。
筐体２１は、ステンレスや鉄などの、高い気密性を得ることのできる材料からなる。筐体２１は、ＬＤ素子２０から発せられる光を取り出すための開口部を有し、その開口部には、ＬＤ素子２０から発せられる光を透過するサファイアなどからなる窓板２２が設けられている。
発光装置２においては、ＬＤ素子２０（の発光源である発光層）の光取り出し側にＬＤ素子２０から離隔して窓板２２が位置し、ＬＤ素子２０から発せられた光は透明部材である窓板２２を通して取り出される。
ＬＤ素子２０は、ピーク波長が４３０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の範囲内にある青色系の光を発する。ＬＤ素子２０の発する光の一部は、ＹＡＧ系蛍光体２３１及び第２の蛍光体２４１の励起光となる。
波長変換部２３は、例えば、ベース材２３２と、ベース材２３２中に分散する粒子状のＹＡＧ系蛍光体２３１とを有する。ＹＡＧ系蛍光体２３１とベース材２３２には、それぞれ第１の実施の形態のＹＡＧ系蛍光体１３１とベース材１３２と同じものを用いることができる。
また、波長変換部２３の代わりに、ＹＡＧ系蛍光体を含む他の形態の波長変換部、例えば、板状のＹＡＧ系蛍光体の焼結体や、板状の単結晶ＹＡＧ系蛍光体を用いてもよい。
接着層２４は、窓板２２と波長変換部２３とを接着するための接着材２４２と、接着材２４２中に分散する粒子状の第２の蛍光体２４１を有する。第２の蛍光体２４１と接着材２４２には、それぞれ第１の実施の形態の第２の蛍光体１４１と接着材１４２と同じものを用いることができる。
第２の蛍光体２４１をＹＡＧ系蛍光体２３１と組み合わせて用いることにより、発光装置２の発光波長を長波長側にシフトさせることができる。このため、ＹＡＧ系蛍光体２３１の発光波長を長波長側にシフトさせるために用いられるＧｄのＹＡＧ系蛍光体２３１における含有量を従来よりも低減する場合、又はＹＡＧ系蛍光体２３１がＧｄを含まない場合であっても、発光装置２の発する光の色温度を低くすることができる。
このため、発光装置２によれば、Ｇｄの添加によるＹＡＧ系蛍光体２３１の温度特性の低下を抑えつつ、色温度を低く、例えば４７００Ｋ以下にすることができる。なお、ＹＡＧ系蛍光体２３１のＧｄの含有量がおよそ１７質量％を超えると温度特性の低下が顕著になるため、ＹＡＧ系蛍光体２３１がＧｄを含む場合の含有量は１７質量％以下であることが好ましい。
また、第２の蛍光体２４１は波長変換部２３の外部の接着層２４に添加されるため、波長変換部２３のみを用いる場合の発光色を基準として、色調整を行うことができる。すなわち、１種類の波長変換部２３を用いて、様々な色温度の発光装置２を製造することができる。
また、発光装置２においては、ＹＡＧ系蛍光体２３１と第２の蛍光体２４１のうち、発光波長の長い第２の蛍光体２４１が発光源を含むＬＤ素子２０側に位置する。このため、発光源側の蛍光体から発せられた蛍光が光取り出し側の蛍光体に吸収されて光取出効率が低下するという問題が生じにくい。
発光装置１に含まれる蛍光体全体としての温度特性を高くするため、第２の蛍光体２４１の温度特性が、ＹＡＧ系蛍光体２３１の温度特性よりも高いことが好ましい。具体的には、例えば、第２の蛍光体２４１の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、ＹＡＧ系蛍光体２３１の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きいことが好ましい。
接着層２４には、発光装置２の発する光の色度調整などの目的で、ＹＡＧ系蛍光体２３１及び第２の蛍光体２４１と発光波長の異なる第３の蛍光体が含まれていてもよい。第３の蛍光体として、例えば、Ｇｄを含有しないＹＡＧ蛍光体を用いることができる。
発光装置２に含まれる蛍光体全体としての温度特性を高くするため、この第３の蛍光体の温度特性も、ＹＡＧ系蛍光体２３１の温度特性よりも高いことが好ましい。具体的には、第３の蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、ＹＡＧ系蛍光体２３１の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きいことが好ましい。
なお、接着層２４の接着材２４２の熱抵抗は、波長変換部２３のベース材２３２の熱抵抗よりも大きい。このため、ＹＡＧ系蛍光体２３１と第２の蛍光体２４１の両方を接着層２４に含めると、放熱性が低いためにこれらの温度が高まり、発光効率が低下する。発光装置２においては、ＹＡＧ系蛍光体２３１を波長変換部２３に含めることにより、放熱性を確保している。
また、第２の蛍光体２４１は、ＹＡＧ系蛍光体２３１ほど組成的に安定性が高くないため、第２の蛍光体２４１を波長変換部２３に含めると波長変換部２３の板状加工が困難になり、歩留まりが低下するなどの問題が生じる。
発光装置２は、図２に示されるように、筐体２１上の波長変換部２３の設置領域を取り囲むように形成された環状のダム２５を有してもよい。ダム２５は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂からなり、酸化チタン等の白色染料を含んでもよい。
ダム２５の内側の領域には、波長変換部２３及び接着層２４の露出した側面を覆う反射材２６が充填される。反射材２６は、ＬＤ素子２０から発せられる光や、ＹＡＧ系蛍光体２３１、第２の蛍光体２４１などの蛍光体から発せられる光を反射する性質を有する。反射材２６は、例えば、酸化チタンや硫酸バリウムなどの反射性フィラーを含む、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂などの樹脂からなる。
この場合、接着層２４の表面の窓板２２と波長変換部２３に接していない領域は、反射材２６に覆われるため、接着層２４の表面が外部に露出しない。このため、ＬＤ素子２０から発せられた一次光や、第２の蛍光体１４１や第３の蛍光体から発せられた蛍光が波長変換部２３を通過せずに取り出されることを防止できる。
また、反射材の代わりに、ＬＤ素子２０から発せられる光や、ＹＡＧ系蛍光体２３１、第２の蛍光体２４１などの蛍光体から発せられる光を透過しない遮光部材を用いても同様の効果が得られる。また、反射材２６は少なくとも接着層２４の表面の窓板２２と波長変換部２３に接していない領域を覆っていればよく、その形態はダム２５の内側に充填されるものに限られない。また、反射材２６は発光装置２に含まれなくてもよい。
（実施の形態の効果）
上記の第１、２の実施の形態によれば、温度特性を保持したまま色温度を下げることのできる、ＹＡＧ系蛍光体を含む板状の波長変換部材を備えた発光装置を提供することができる。
上記の第１、２の実施の形態によれば、温度特性を保持したまま色温度を下げることのできる、ＹＡＧ系蛍光体を含む板状の波長変換部材を備えた発光装置を提供することができる。
図３は、４５００Ｋの色温度を実現するためのＧｄを含む従来のＹＡＧ蛍光体（試料Ａとする）、４０００Ｋの色温度を実現するためのより高濃度のＧｄを含む従来のＹＡＧ蛍光体（試料Ｂとする）、上記実施の形態のＹＡＧ系蛍光体１３１、２３１に相当する試料Ａよりも低濃度のＧｄを含むＹＡＧ蛍光体（試料Ｃとする）、上記実施の形態の第２の蛍光体１４１、２４１に相当する赤色系の窒化物系蛍光体（試料Ｄとする）、上記実施の形態の第３の蛍光体に相当するＧｄを含まないＹＡＧ蛍光体（試料Ｅとする）の温度特性を示すグラフである。
図３の縦軸の発光効率維持率は、２５℃のときの発光効率を各温度でどれだけ維持できるかを示すパラメータであり、２５℃のときの発光効率に対する各温度での発光効率の割合で表される。
図３の試料Ａ〜Ｃ、Ｅの温度特性を比較すると、ＹＡＧ蛍光体におけるＧｄの含有量が小さいほど、温度の上昇に伴う発光効率の低下が小さいことがわかる。また、試料Ｄの温度特性から、赤色系の窒化物系蛍光体がＧｄを含まないＹＡＧ蛍光体とほぼ同等の温度特性を有することがわかる。
上記第１の実施の形態に係る発光装置１に相当する４つの発光装置（試料Ｆ〜Ｉとする）と、第２の蛍光体１４１及び第３の蛍光体を有しない比較例に係る３つの発光装置５（試料Ｊ〜Ｌとする）を製造し、その光学的特性を測定した。
図４は、比較例に係る発光装置５（試料Ｊ〜Ｌ）の垂直断面図である。発光装置５は、第２の蛍光体１４１及び第３の蛍光体を有さず、波長変換部５３に含まれるＹＡＧ系蛍光体５３１へのＧｄ添加によってのみ色温度の低下を図っている。そのため、ＹＡＧ系蛍光体５３１のＧｄの含有量は、発光装置１のＹＡＧ系蛍光体１３１のＧｄの含有量よりも高い。
次の表１に、試料Ｆ〜Ｌの蛍光体波長及び測定した光学的特性を示す。表１における“ＹＡＧ”、“第２”、“第３”は、それぞれＹＡＧ系蛍光体１３１又は５３１、第２の蛍光体１４１、第３の蛍光体を意味する。また、“光束維持率”は、駆動初期に試料から発せられる光束に対する熱安定時に試料から発せられる光束の割合である。ここで、駆動初期のＬＥＤ素子及び蛍光体の温度はおよそ２５℃であり、熱安定時のＬＥＤ素子と蛍光体の温度はそれぞれおよそ１００℃と１３０℃である。
図５は、表１の試料Ｆ〜Ｌの相関色温度と光束維持率の関係をプロットしたグラフである。表１及び図５からわかるように、試料Ｆ〜Ｉは、第２の蛍光体１４１と第３の蛍光体を用いて、ＹＡＧ系蛍光体１３１のＧｄ含有量を抑えることにより、試料Ｊ〜Ｌと同等又はより低い色温度を実現しながら、試料Ｊ〜Ｌより高い光束維持率を実現している。このことは、第２の蛍光体１４１と第３の蛍光体を用いて、ＹＡＧ系蛍光体１３１のＧｄ含有量を抑えることにより、温度特性を保持したまま色温度を下げられることを示している。
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態及び実施例の構成要素を任意に組み合わせることができる。
また、上記の実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
１、２ 発光装置
１０ 発光ダイオード素子
１０２ 素子基板
１３、２３ 波長変換部
１３１、２３１ ＹＡＧ系蛍光体
１３２、２３２ ベース材
１４、２４ 接着層
１４１、２４１ 第２の蛍光体
１４２、２４２ 接着材
１６ 反射材
２０ レーザーダイオード素子
１０ 発光ダイオード素子
１０２ 素子基板
１３、２３ 波長変換部
１３１、２３１ ＹＡＧ系蛍光体
１３２、２３２ ベース材
１４、２４ 接着層
１４１、２４１ 第２の蛍光体
１４２、２４２ 接着材
１６ 反射材
２０ レーザーダイオード素子
Claims (8)
- 発光源を有する発光部と、
前記発光源から発せられる光の波長を変換する、板状の波長変換部と、
前記波長変換部の前記発光源側に設けられた、前記波長変換部を固定するための接着層と、
を備え、
前記波長変換部にＹＡＧ系蛍光体が含まれ、
前記接着層に前記ＹＡＧ系蛍光体よりも発光波長が長い第２の蛍光体が含まれる、
発光装置。 - 前記発光部が、発光層を前記発光源とする、フェイスダウン実装された発光ダイオード素子であり、
前記波長変換部が、前記接着層により、前記発光ダイオード素子の透明基板に接着された、
請求項１に記載の発光装置。 - 前記発光部が、レーザーダイオード素子であり、
前記波長変換部が、前記接着層により、前記レーザーダイオード素子から離隔して配置された窓板に接着された、
請求項１に記載の発光装置。 - 前記第２の蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、前記ＹＡＧ系蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きい、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記接着層に前記ＹＡＧ系蛍光体及び前記第２の蛍光体と発光波長の異なる第３の蛍光体が含まれ、
前記第３の蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合が、前記ＹＡＧ系蛍光体の２５℃における発光効率に対する２００℃における発光効率の割合よりも大きい、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記接着層の表面が外部に露出していない、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記ＹＡＧ系蛍光体が、１７質量％以下のＧｄを含む、又はＧｄを含まない、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。 - 前記第２の蛍光体が赤色系蛍光体である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010219324A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Nichia Corp | 発光装置 |
| JP2012124356A (ja) * | 2010-12-09 | 2012-06-28 | Sharp Corp | 発光装置 |
| JP2013089644A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Citizen Electronics Co Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2018082027A (ja) * | 2016-11-16 | 2018-05-24 | 豊田合成株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
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| JP2012124356A (ja) * | 2010-12-09 | 2012-06-28 | Sharp Corp | 発光装置 |
| JP2013089644A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Citizen Electronics Co Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2018082027A (ja) * | 2016-11-16 | 2018-05-24 | 豊田合成株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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