JP3209193U - 光半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】演色性を保ちつつ青色の光が引き起こす可能性のある様々な問題を解決する光半導体装置を提供する。【解決手段】複数の光半導体素子１１と、複数の光半導体素子１１が発する光を拡散させる光拡散透過体１２と、光拡散透過体１２が拡散させた光をさらに拡散させるとともに、当該一部の光の色に対応する色の光を発する蛍光体を含む蛍光層１３と、を備え、複数の光半導体素子１１は光拡散透過体１２で覆われており、光拡散透過体１２は蛍光層１３で覆われており、複数の光半導体素子１１は、青色に発光する青色光半導体素子と赤色に発光する赤色光半導体素子と緑色に発光する緑色光半導体素子と、から構成され、蛍光層１３が含む蛍光体は、青色光半導体素子が発する青色光に応じて当該青色光に対応する色の光を発する蛍光体であり、赤色光半導体素子に、青色光半導体素子及び緑色光半導体素子に流れる電流と異なる大きさの電流を流すよう構成した。【選択図】図２

Description

本考案は、光半導体装置に係り、特に、青色の光が引き起こす可能性のある問題を抑制する光半導体装置に関する。

順方向に電圧を印加することで単一波長の発光を行う発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、光半導体素子）が知られている。発光ダイオードは、消費電力が少ない、寿命が長い、などの特徴を持っている。そのため、発光ダイオードは、新しい照明装置（光半導体装置）としての役割を期待されている。

このような発光ダイオードを用いた照明装置としては、例えば、特許文献１、２のようなものが知られている。

特開２００９−０６５１９９号公報 特開２０１３−１３８１０６号公報

ここで、発光ダイオードを用いて照明装置を作る場合、青色発光ダイオードと黄色の蛍光体とを組み合わせた擬似白色ダイオードを用いることが一般的である。そのため、発光ダイオードを用いた照明装置が発する白色光には、青色の成分が多く含まれることになる。

一方で、青色の光に長時間晒されると、様々な問題を引き起こす可能性があることが知られている。しかしながら、上記のように、発光ダイオードを用いて照明装置を作る場合、青色発光ダイオードと黄色の蛍光体とを組み合わせて白色光を作る場合が多い。そのため、照明装置として発光ダイオードを用いた場合、青色の光が引き起こす可能性のある様々な問題を解決することは難しいという問題があった。

また、発光ダイオードを用いて照明装置を作る場合、光の３原色である赤色、緑色、青色の発光ダイオードを用いることで白色光を得る方法も考えられる。しかしながら、ただ単にこの方法を用いて白色光を得た場合、その白色光の構成は自然光の構成とは大きく異なるものとなるという問題がある。つまり、３原色の発光ダイオードを用いて白色光を得た場合には、その白色光の演色性は極めて悪いものになる、という問題があった。

このように、特許文献１、２に記載の発光ダイオードを用いた照明装置では、演色性を保ちつつ青色の光が引き起こす可能性のある様々な問題を解決することが難しいという問題を生じていた。

そこで、本考案の目的は、上述した課題である、発光ダイオードを用いた照明装置では演色性を保ちつつ青色の光が引き起こす可能性のある様々な問題を解決することが難しい、という問題を解決することが出来る照明装置を提供することにある。

かかる目的を達成するため本考案の一形態である光半導体装置は、
複数の光半導体素子と、前記複数の光半導体素子が発する光を拡散させる光拡散透過体と、前記光拡散透過体が拡散させた光をさらに拡散させるとともに、当該光のうち少なくとも一部の光に応じて当該一部の光の色に対応する色の光を発する蛍光体を含む蛍光層と、を備え、
前記複数の光半導体素子は前記光拡散透過体で覆われており、前記光拡散透過体は前記蛍光層で覆われており、
前記複数の光半導体素子は、青色に発光する青色光半導体素子と赤色に発光する赤色光半導体素子と緑色に発光する緑色光半導体素子と、から構成され、
前記蛍光層が含む蛍光体は、前記青色光半導体素子が発する青色光に応じて当該青色光に対応する色の光を発する蛍光体であり、
前記赤色光半導体素子に、前記青色光半導体素子及び前記緑色光半導体素子に流れる電流と異なる大きさの電流を流すよう構成した、
という構成を採る。

本考案は、以上のように構成されることにより、演色性を保ちつつ青色の光が引き起こす可能性のある様々な問題を解決する照明装置を提供することが可能となる。

第１の実施形態における照明装置の全体の構成を示す図である。 図１で示す照明装置の詳細な構成を示す図である。 図２で示す光半導体素子の構成の一例を示す図である。 青色光半導体素子と赤色光半導体素子と緑色光半導体素子との配置の一例を示す図である。 図４で示す青色光半導体素子と赤色光半導体素子と緑色光半導体素子との詳細な配置の一例を示す図である。 第１の実施形態における照明装置の発光スペクトルの一例を示す図である。

＜実施形態１＞
本考案の第１の実施形態を、図１乃至図６を用いて説明する。図１は、第１の実施形態における照明装置１の全体の構成を示す図である。図２は、図１で示す照明装置１の詳細な構成を示す図である。図３は、光半導体素子１１の構成の一例を示す図である。図４、５は、第１の実施形態における青色光半導体素子と赤色光半導体素子との配置の一例を示す図である。図６は、第１の実施形態における照明装置の発光スペクトルの一例を示す図である。

本考案の第１の実施形態では、面発光する照明装置１について説明する。図１で示すように、本実施形態における照明装置１は円柱状の形状をしており、円形の面全体で面発光を行う。具体的には、本実施形態における照明装置１は、照明装置１が備える複数の半導体素子（発光ダイオード、光半導体素子）が発光し、当該複数の半導体素子が発した光が光拡散透過体などにより拡散されることで面発光する装置である。

（構成）
図２で示すように、本実施形態における照明装置１は、光半導体素子１１（発光ダイオード）と、光拡散透過体１２と、蛍光層１３と、光拡散層１４と、カバー部１５と、半導体素子取り付け基板１６と、を備えて構成されている。本実施形態における照明装置１は光半導体素子取り付け基板１６上に複数の光半導体素子１１を備えており、当該複数の光半導体素子１１は光拡散透過体１２で覆われている。そして、複数の光半導体素子１１を覆う光拡散透過体１２は蛍光層１３で覆われており、蛍光層１３の上部は裏側（蛍光層１３の側）に光拡散層１４を塗付したカバー部１５で覆われている。

光半導体素子１１は、順方向に電圧を印加することで所定の色の発光を行う素子である。図３で示すように、本実施形態における光半導体素子１１は、例えば、ｐ側電極１１１と、ｐ層１１２、１１３と、ｐｎ接合層１１４と、ｎ層１１５、１１６と、ｎ側電極１１７と、バッファ層１１８と、基板１１９と、を備えて構成されている。また、後述するように、ｐ側電極１１１と図５で示す光半導体素子取り付け基板１６上の電極部１７、及び、ｎ側電極１１７と図５で示す光半導体素子取り付け基板１６上の電極部１７、はボンディングワイヤ１８で接続されることになる（図５参照）。

このように、本実施形態における光半導体素子１１は、ｐｎ接合された一般的な発光ダイオードである。そのため、光半導体素子１１は、上記構成の場合に限定されず様々な構成の発光ダイオードを含みうる。なお、光半導体素子１１の構成の詳細については、既知の技術であるため省略する。

本実施形態における照明装置１は、上述したように、複数の光半導体素子１１を備えて構成されている。具体的には、本実施形態における照明装置１は、１８０個の光半導体素子１１を備えている。また、本実施形態において複数の光半導体素子１１は、図４で示すように、順方向に電圧を印加することで青色の発光を行う青色光半導体素子１１ｂと、順方向に電圧を印加することで赤色の発光を行う赤色光半導体素子１１ｒと、順方向に電圧を印加することで緑色の発光を行う緑色光半導体素子１１ｇと、から構成されている。

本実施形態においては、青色光半導体素子１１ｂの数と、赤色光半導体素子１１ｒの数と、緑色光半導体素子１１ｇの数と、は全て同数になるように構成されている。つまり、本実施形態における照明装置１は、６０個の青色光半導体素子１１ｂと、６０個の赤色光半導体素子１１ｒと、６０個の緑色光半導体素子１１ｇと、から構成されている。

また、青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとは、図４で示すように、光半導体素子取り付け基板１６上に均等に配置されている。具体的には、１個の青色光半導体素子１１ｂと１個の赤色光半導体素子１１ｒと１個の緑色光半導体素子１１ｇとを光半導体素子１１の１つのグループとして、当該グル―プを光半導体素子取り付け基板１６上に均等に配置する。このように青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとを配置することで、青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとを光半導体素子取り付け基板１６上に１対１対１の割合で均等に配置することが出来る。なお、１つのグループ内の１個の青色光半導体素子１１ｂと１個の赤色光半導体素子１１ｒと１個の緑色光半導体素子１１ｇとは、例えば、照明装置１を正面に見て左から、青色光半導体素子１１ｂ、赤色光半導体素子１１ｒ、緑色光半導体素子１１ｂの順番で配置することが考えられる。ただし、必ずしもこのように配置しなくても本考案は実施可能である。

ここで、図４、図５で示すように、光半導体素子取り付け基板１６上には、青色光半導体素子１１ｂ、赤色光半導体素子１１ｒ、緑色光半導体素子１１ｇのそれぞれの配置場所をそれぞれ挟むように、電極部１７が設けられている。そして、上述したように、各光半導体素子１１のｐ側電極１１１と電極部１７、各光半導体素子１１のｎ側電極１１７と電極部１７とは、ボンディングワイヤ１８を介してそれぞれ接続されている。

このように青色光半導体素子１１ｂと電極部１７とを接続することで、青色光半導体素子１１ｂは、電極部１７、光半導体素子取り付け基板１６、他の電極部１７、を介して、他の青色光半導体素子１１ｂと直列で接続されることになる。同様に、赤色光半導体素子１１ｒは、電極部１７と光半導体素子取り付け基板１６とを介することで、他の赤色光半導体素子１１ｒと直列で接続されることになる。また、緑色光半導体素子１１ｇは、電極部１７と光半導体素子取り付け基板１６とを介することで、他の緑色光半導体素子１１ｇと直列で接続されることになる。

このような接続は、図５で示すように、１つのグループを形成する１個の青色光半導体素子１１ｂと、１個の赤色光半導体素子１１ｒと、１個の緑色光半導体素子１１ｇと、でそれぞれ行われることになる。そのため、光半導体素子取り付け基板１６上には、青色光半導体素子１１ｂを直列に接続した直列回路が１つと、赤色光半導体素子１１ｒを直列に接続した直列回路が１つと、緑色光半導体素子１１を直列に接続した直列回路が１つと、からなる３つの直列回路が形成されることになる。また、照明装置１は、上記３つの直列回路に接続する３系統の電源を入力可能なように構成されている。

このような構成により、本実施形態における照明装置１は、各直列回路に接続された電源の制御を行うことで、各直列回路に流れる電流、電圧をそれぞれ個別に制御することが出来る。つまり、青色光半導体素子１１ｂ及び緑色光半導体素子１１ｇに流れる電流、電圧が赤色光半導体素子１１ｒに流れる電流、電圧と異なるように、電源の制御を行うことが出来る。そこで、本実施形態においては、青色光半導体素子１１ｂ及び緑色光半導体素子１１ｇに流れる電流、電圧が赤色光半導体素子１１ｒに流れる電流、電圧よりも大きくなるように、電源の制御を行う。

具体的に、本実施形態においては、青色光半導体素子１１ｂには、４８ボルト（ｖ）で４６０ミリアンペア（ｍＡ）の電流が流れるように、電源の制御を行う。また、赤色光半導体素子１１ｒには、２４ボルト（ｖ）で２５０ミリアンペア（ｍＡ）の電流が流れるように電源の制御を行う。また、緑色光半導体素子１１ｇには、４８ボルト（ｖ）で４６０ミリアンペア（ｍＡ）の電流が流れるように、電源の制御を行う。一般的に、赤色光半導体素子１１ｒは、青色光半導体素子１１ｂ及び緑色光半導体素子１１ｇよりも強く発光することが知られている。そこで、このように青色光半導体素子１１ｂに流れる電流、電圧と、赤色光半導体素子１１ｒに流れる電流、電圧と、緑色光半導体素子１１ｇに流れる電流、電圧と、のバランスを取ることで、適切な強さで赤色を発光することが出来るようになる。その結果、Ｒａ値を確保しつつ青色発光を抑制することが出来るようになる。つまり、青色光半導体素子１つにつき流れる電流の大きさと緑色光半導体素子１つにつき流れる電流の大きさと赤色光半導体素子１つにつき流れる電流の大きさとの比が略２対２対１の割合になるように構成することで、Ｒａ値を確保しつつ青色光の問題を解決することが出来るようになる。

なお、光半導体素子取り付け基板１６上に光半導体素子１１（青色光半導体素子１１ｂ、赤色光半導体素子１１ｒ、緑色光半導体素子１１ｇ）を配置する際には、光半導体素子１１と別の光半導体素子１１とは、光半導体素子１１の光照射面の幅の５倍以上の間隔を設けて配置することが望ましい。本実施形態においては、青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとからなる１つのグループと、別のグループとは、光半導体素子１１の光照射面の幅の１０倍強の間隔を設けて配置されている。このように十分な間隔をとって光半導体素子１１を配置することで、後述する光拡散透過体１２の性能を十分に発揮することが出来る。

また、本実施形態においては、１８０個の光半導体素子１１（６０個の青色光半導体素子１１ｂ、６０個の赤色光半導体素子１１ｒ、６０個の緑色光半導体素子１１ｇ）を用いるとした。しかしながら、本考案は、上記個数の光半導体素子１１を用いる場合に限定されず実施可能である。例えば、３９個の光半導体素子１１（１３個の青色光半導体素子１１ｂ、１３個の赤色光半導体素子１１ｒ、１３個の緑色光半導体素子）を用いることが考えられる。このように光半導体素子１１の数は、例えば照明装置１の大きさに応じて適宜変更することが出来る。

また、本考案は、青色光半導体素子１１ｂ及び緑色光半導体素子１１ｇと赤色光半導体素子１１ｒとで電流値が略２対２対１になるように電源の制御を行う場合に限られず実施可能である。

また、本実施形態においては、１個の青色光半導体素子１１ｂと１個の赤色光半導体素子１１ｒと１個の緑色光半導体素子１１ｇとを光半導体素子１１の１つのグループとして、当該グル―プを光半導体素子取り付け基板１６上に均等に配置するとした。しかしながら、本考案はこのように配置した場合に限定されず実施可能である。青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとが光半導体素子取り付け基板１６上に均等に配置されていれば、その具体的な配置は限定せず本考案は実施可能である。

光拡散透過体１２は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）を含む粒子（硫化亜鉛化合物、光拡散体）と熱硬化型シリコン樹脂とを所定の割合で混合して生成する。上述したように、本実施形態において光半導体素子取り付け基板１６上には、１８０個の光半導体素子１１が均等に配置されている。そこで、光拡散透過体１２は、光半導体素子取り付け基板１６上の１８０個の光半導体素子１１を覆うように配置することになる。具体的に、本実施形態においては、１８０個の光半導体素子１１の基板１１９の下部からボンディングワイヤ１８の上部までを光拡散透過体１２で封止している。

このように、光拡散透過体１２は、硫化亜鉛化合物と、熱硬化型シリコン樹脂とを所定の割合で混合したものである。このような構成により、光拡散透過体１２は、青色光半導体素子１１ｂが発する青色光の一部で励起して当該一部の青色光を緑色光に変換しつつ（硫化亜鉛化合物の作用）、青色光半導体素子１１ｂが発する青色光及び赤色光半導体素子１１ｒが発する赤色光及び緑色光半導体素子１１ｇが発する緑色光を拡散させる効果を持つことになる。

ここで、硫化亜鉛化合物とは、例えば、以下の方法で製造された粒子である。

まず、フラックスとしての適切なハロゲン化物（例えば、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウムなど）をドープした硫化亜鉛と活性剤としての硫化銀との混合物を用意する。

次に、当該混合物を所定の温度で所定の時間（例えば、摂氏１２５０度で２時間）加熱した後、生成される焼成物から残留フラックスを水洗で除去する。そして、水洗した焼成物を乾燥させた後に分級粉砕して粒子を概略一定にする。

続いて、分級粉砕することで生成した粒子に再度硫化亜鉛を加えて再度加熱する（例えば摂氏７３０度で８時間３０分）。その後、再度の加熱による焼成物を再度分級粉砕した後、稀酢酸水で洗浄して脱イオン水で活性化させる。例えばこのような方法で、硫化亜鉛化合物を製造する。

なお、硫化亜鉛化合物と熱硬化型シリコンとは、混合比率が例えば７％〜１５％程度となるように混合する。硫化亜鉛化合物と熱硬化型シリコンとの混合比率を調整することで、平均演色評価数（Ｒａ値）や色の構成（例えば、より暖色にするなど）を調整することが出来る。

また、本実施形態においては、硫化亜鉛を含む粒子（硫化亜鉛化合物）と熱硬化型シリコン樹脂とを所定の割合で混合して光拡散透過体１２を製造するとした。しかしながら、本考案は、熱硬化型シリコン樹脂を用いる場合に限定されず実施可能である。例えば、ＵＶ硬化型の樹脂を用いて光拡散透過体１２を製造してもよい。

また、本実施形態においては、硫化亜鉛化合物の製造方法の一例を挙げた。しかしながら、本考案は、このような方法で製造された硫化亜鉛化合物を用いる場合に限定されず実施可能である。本考案の実施には、硫化亜鉛を含む粒子と熱硬化型シリコン樹脂とが所定の割合で混合されていれば構わない。

蛍光層１３は、イットリウムなどからなる青色光で励起する黄色蛍光体と、光拡散透過体１２と、を所定の割合で混合して生成する。つまり、蛍光層１３は、青色光で励起する黄色蛍光体と、硫化亜鉛化合物と、熱硬化型シリコン樹脂と、を所定の割合で混合したものである。なお、硫化亜鉛化合物の詳細については既に説明したため省略する。

上述したように、蛍光層１３は、光拡散透過体１２を覆うように形成されている。そのため、蛍光層１３には光拡散透過体１２が拡散させた光が入射されることになる。そして、蛍光層１３は、蛍光層１３に入射された光をさらに拡散させつつ、入射された青色光の一部を緑色光に変換して、外部へ白色光として放出することになる。

黄色蛍光体は、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ、Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）などの青色光に励起されて黄色の光を発する蛍光体である。

ただし、黄色蛍光体は、上記イットリウム・アルミニウム・ガーネットを用いる場合に限定されない。青色光に励起されて黄色の光を発する蛍光体であるならば、どのような蛍光体を用いても構わない。つまり、本考案は青色光で励起する一般的な黄色蛍光体を用いることが出来る。

このように、蛍光層１３は、青色光で励起する黄色蛍光体と、硫化亜鉛化合物と、熱硬化型シリコンと、から構成されている。このような構成の蛍光層１３を光拡散透過体１２とは別に設けることで、光半導体素子１１が発した光を十分に拡散した上で、青色光の一部の波長を変換することが出来るようになる。つまり、より綺麗な面発光を行うことが出来るようになる。

また、このように構成することで、青色光半導体素子１１ｂが発する青色光の一部が黄色蛍光体により波長変換されることになる。つまり、青色光の一部が黄色蛍光体に吸収されることになる。このような効果により、照明装置１が発する青色光を抑制することが出来る。

光拡散層１４は、熱硬化型のシリコンと粒子を細かくした光拡散剤（光拡散体）とを所定の割合で混合して生成する。上述したように、光拡散層１４は、後述するカバー部１５の裏側（蛍光層１３の側）に塗付される層である。また、カバー部１５は、蛍光層１３の上部を覆うことになる。そのため、光拡散層１４は、蛍光層１３とカバー部１５との間に位置することになる。

本実施形態における光拡散剤は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を主成分とする一般的な光拡散剤と同様の成分を主成分とする光拡散剤である。ただし、本実施形態においては、一般的な光拡散剤よりも粒子を細かくした光拡散剤を用いている。具体的には、本実施形態においては４ミクロンの粒子を用いており、一般的な光拡散剤の比重が２．８であるのに対して、本実施形態における光拡散剤の比重は１．３になるように構成されている。

なお、光拡散層１４に用いるシリコンは、光拡散透過体１２などと同様に、熱硬化型のシリコンを用いる場合に限定されず実施可能である。また、光拡散層１４は、一般的な光拡散剤を用いて構成されていても構わない。

カバー部１５は、アクリルやガラスなどで構成されている。上述したように、カバー部１５の裏側（内側、蛍光層１３側）には光拡散層１４が塗付されている。また、カバー部１５は、蛍光層１３の上側に配置され、蛍光層１３全体を覆っている。つまり、カバー部１５は、上述した各構成に蓋をして各構成を保護する役割を備えている。

光半導体素子取り付け基板１６は、光半導体素子１１（青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇ）を取り付ける基板である。また、光半導体素子取り付け基板１６上には電極部１７が設けられており、電極部１７と光半導体取り付け基板１６とを介することで、複数の光半導体素子１１を直列に接続することが出来るように構成されている。また、光半導体素子取り付け基板１６は、３系統の電源と接続可能なように構成されている。

光半導体素子取り付け基板１６としては、例えば、アルミ（アルミニウム）基板を用いることが考えられる。そして、上述したように、光半導体素子取り付け基板１６上には、複数の青色光半導体素子１１ｂと複数の赤色光半導体素子１１ｒと複数の緑色光半導体素子１１ｇとが均等に配置されることになる。

ボンディングワイヤ１８は、金、銅などからなるワイヤである。上述したように、ボンディングワイヤ１８は、光半導体素子１１のＰ側電極１１１と電極部１７、光半導体素子１１のＮ側電極部１１７と電極部１７、とを接続する。このように光半導体素子１１と電極部とがボンディングワイヤ１８を介して電気的に接続されることで、光半導体素子１１と別の光半導体素子１１とが、直列に接続されることになる。

以上が、本実施形態における照明装置１の構成である。

なお、本実施形態においては、照明装置１の一例として、円柱形の照明装置１を挙げた。しかしながら、本考案は、照明装置１の形状には依存せず実施可能である。そのため、照明装置１は、例えば、角柱形であっても構わない。また、本考案は、光を鏡で反射させることなどにより面発光可能にしている訳ではない。そのため、本考案は照明装置１の高さを抑えて構成することが可能である。

次に、本実施形態における照明装置１を製造する際の動作について説明する。

まず、青色に発光する青色光半導体素子１１ｂと赤色に発光する赤色光半導体素子１１ｒと緑色に発光する緑色光半導体素子１１ｇとを、青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとの割合が１対１対１になるように、光半導体素子取り付け基板１６上に取り付ける。

この際には、青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとが均一に配置されるように、光半導体素子取り付け基板１６上に取り付けることになる。具体的には、１個の青色光半導体素子１１ｂと１個の赤色光半導体素子１１ｒと１個の緑色光半導体素子１１ｇとを光半導体素子１１の１つのグループとして、当該グル―プを光半導体素子取り付け基板１６上に均等に配置する。また、青色光半導体素子１１ｂが直列に接続された直列回路が１つと、赤色光半導体素子１１ｒが直列に接続された直列回路が１つと、緑色光半導体素子１１ｇが直列に接続された直列回路が１つと、の３つの直列回路を構成するように、青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとを配置する。なお、本実施形態においては、６０個の青色光半導体素子１１ｂと６０個の赤色光半導体素子１１ｒと６０個の緑色光半導体素子１１ｇとを光半導体素子取り付け基板１６上に均等に配置することになる。

続いて、光半導体素子取り付け基板１６上に配置した青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとを、光拡散透過体１２で覆う。本実施形態においては、１８０個全ての光半導体素子１１の基板１１９の下部から光半導体素子１１同士を繋ぐボンディングワイヤ１８の上部までを光拡散透過体１２で封止することになる。

そして、１８０個の光半導体素子１１を覆った光拡散透過体１２を蛍光層１３で覆う。その後、蛍光層１３の上部を裏側（蛍光層１３の側）に光拡散剤１４を塗付したカバー部１５で覆うことになる。

このような構成、方法により形成される照明装置１が発する光のスペクトルを計測すると、例えば、図６のようになる。

図６で示すように、このような構成、方法により形成される照明装置１は、Ｒａ値を確保しつつ、青色を抑制した光を発光していることが分かる。なお、図６のＲａ値は８２．４を示している。

このように、本実施形態における照明装置１は、光半導体素子１１として、青色光半導体素子１１ｂと、赤色光半導体素子１１ｒと、緑色光半導体素子１１ｇとを備えている。また、青色光半導体素子１１ｂと赤色光半導体素子１１ｒと緑色光半導体素子１１ｇとは、光拡散透過体１２で包囲されている。さらに、光拡散透過体１２は、青色光を他の波長に変換する蛍光層１３で覆われており、蛍光層１３は、裏側（蛍光層１３の側）に光拡散剤１４を塗付したカバー部１５で覆われている。このような構成により、照明装置１は、青色の光と赤色の光と緑色の光を拡散させつつ、青色発光の一部を他の色に波長変換することで白色を得ることになる。このようにして生成される白色は、Ｒａ値を確保しつつ青色光を抑制したものとなる（蛍光層１３により青色光が吸収されるため）。つまり、Ｒａ値を確保しつつ青色光の問題を解決する照明装置１を実現することが出来る。

また、本実施形態における照明装置１は、光拡散透過体１２と、蛍光層１３と、を備えている。このような構成により、光半導体素子１１が発する光を一度拡散させた上で、蛍光層１３に入射させることが出来るようになる。その結果、蛍光層１３のみを用いる場合に比べて、より光を拡散させることが出来るようになる。

また、本実施形態における照明装置１は、青色光半導体素子１１ｂ及び緑色光半導体素子１１ｇに流れる電流、電圧が赤色光半導体素子１１ｒに流れる電流、電圧よりも大きくなるように構成されている。具体的には、青色光半導体素子１１ｂと緑色光半導体素子１１ｇと赤色光半導体素子１１ｒとで電流値が略２対２対１になるように構成されている。一般的に、赤色光半導体素子１１ｒは、青色光半導体素子１１ｂ及び緑色光半導体素子１１ｇよりも強く発光することが知られている。そこで、このような構成にすることで、適切な強さで赤色を発光することが出来るようになり、より高いＲａ値を確保しつつ青色光の問題を解決する照明装置１を実現することが出来る。

＜付記＞
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。以下、本考案における光半導体装置の概略を説明する。但し、本考案は、以下の構成に限定されない。

（付記１）
複数の光半導体素子と、前記複数の光半導体素子が発する光を拡散させる光拡散透過体と、前記光拡散透過体が拡散させた光をさらに拡散させるとともに、当該光のうち少なくとも一部の光に応じて当該一部の光の色に対応する色の光を発する蛍光体を含む蛍光層と、を備え、
前記複数の光半導体素子は前記光拡散透過体で覆われており、前記光拡散透過体は前記蛍光層で覆われており、
前記複数の光半導体素子は、青色に発光する青色光半導体素子と赤色に発光する赤色光半導体素子と緑色に発光する緑色光半導体素子と、から構成され、
前記蛍光層が含む蛍光体は、前記青色光半導体素子が発する青色光に応じて当該青色光に対応する色の光を発する蛍光体であり、
前記赤色光半導体素子に、前記青色光半導体素子及び前記緑色光半導体素子に流れる電流と異なる大きさの電流を流すよう構成した、
光半導体装置。

この構成によると、光半導体装置は、青色光半導体素子と赤色光半導体素子と緑色光半導体素子とを備える。また、青色光半導体素子と赤色光半導体素子と緑色光半導体素子とは、光拡散透過体で封止されており、光拡散透過体は、蛍光層で覆われている。さらに蛍光層には、青色光半導体素子が発する青色光に応じて当該青色光に対応する色の光を発する蛍光体が含まれている。このような構成により、青色光半導体素子が発する青色光の一部が蛍光体に吸収されることになり、その結果、青色光の発光を抑制することが出来る。また、赤色光半導体素子に、青色光半導体素子及び緑色光半導体素子に流れる電流と異なる大きさの電流を流すことで、赤色光半導体素子が過度に強く発光することを防ぐ事が出来る。その結果、演色性を保ちつつ青色の光が引き起こす可能性のある様々な問題を解決することが出来る。

（付記２）
付記１に記載の光半導体装置であって、
前記赤色光半導体素子に、前記青色光半導体素子及び前記緑色光半導体素子に流れる電流よりも小さい電流を流すよう構成した、
光半導体装置。

この構成によると、赤色光半導体素子は、青色光半導体素子及び緑色光半導体素子に流れる電流よりも小さい電流を流すように構成される。このような構成により、赤色光半導体素子の発光を抑制することが出来るようになる。その結果、より高い演色性を実現しつつ青色光を抑制することが出来るようになる。

（付記３）
付記２に記載の光半導体装置であって、
前記赤色光半導体素子に流れる電流の大きさと前記青色光半導体素子及び前記緑色光半導体素子に流れる電流の大きさとの比が略１対２対２の割合になるように構成された、
光半導体装置。

この構成によると、赤色光半導体素子に流れる電流の大きさと青色光半導体素子及び緑色光半導体素子に流れる電流の大きさとの比が略１対２対２の割合になるように構成される。このような構成により、より適切に赤色光半導体素子が発光するようになる。その結果、より的確に本考案の効果を発揮することが出来る。

（付記４）
付記１乃至３いずれか１項に記載の光半導体装置であって、
前記蛍光層を覆い、当該蛍光層が発する光を拡散させて放射する光拡散層を備え、
前記光拡散透過体と前記蛍光層とは硫化亜鉛化合物からなる光拡散体を含んで構成され、
前記光拡散層は炭酸カルシウムからなる光拡散体を含んで構成された、
光半導体装置。

以上、上記各実施形態を参照して本願考案を説明したが、本願考案は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願考案の構成や詳細には、本願考案の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることが出来る。

１ 照明装置
１１ 光半導体素子
１１１ ｐ側電極
１１２、１１３ ｐ層
１１４ ｐｎ接合層
１１５、１１６ ｎ層
１１７ ｎ側電極
１１８ バッファ層
１１９ 基板
１１ｂ 青色光半導体素子
１１ｇ 緑色光半導体素子
１１ｒ 赤色光半導体素子
１２ 光拡散透過体
１３ 蛍光層
１４ 光拡散層
１５ カバー部
１６ 光半導体素子取り付け基板
１７ 電極部
１８ ボンディングワイヤ

Claims (4)

1. 複数の光半導体素子と、前記複数の光半導体素子が発する光を拡散させる光拡散透過体と、前記光拡散透過体が拡散させた光をさらに拡散させるとともに、当該光のうち少なくとも一部の光に応じて当該一部の光の色に対応する色の光を発する蛍光体を含む蛍光層と、を備え、
   前記複数の光半導体素子は前記光拡散透過体で覆われており、前記光拡散透過体は前記蛍光層で覆われており、
   前記複数の光半導体素子は、青色に発光する青色光半導体素子と赤色に発光する赤色光半導体素子と緑色に発光する緑色光半導体素子と、から構成され、
   前記蛍光層が含む蛍光体は、前記青色光半導体素子が発する青色光に応じて当該青色光に対応する色の光を発する蛍光体であり、
   前記赤色光半導体素子に、前記青色光半導体素子及び前記緑色光半導体素子に流れる電流と異なる大きさの電流を流すよう構成した、
   光半導体装置。
2. 請求項１に記載の光半導体装置であって、
   前記赤色光半導体素子に、前記青色光半導体素子及び前記緑色光半導体素子に流れる電流よりも小さい電流を流すよう構成した、
   光半導体装置。
3. 請求項２に記載の光半導体装置であって、
   前記赤色光半導体素子に流れる電流の大きさと前記青色光半導体素子及び前記緑色光半導体素子に流れる電流の大きさとの比が略１対２対２の割合になるように構成された、
   光半導体装置。
4. 請求項１乃至３いずれか１項に記載の光半導体装置であって、
   前記蛍光層を覆い、当該蛍光層が発する光を拡散させて放射する光拡散層を備え、
   前記光拡散透過体と前記蛍光層とは硫化亜鉛化合物からなる光拡散体を含んで構成され、
   前記光拡散層は炭酸カルシウムからなる光拡散体を含んで構成された、
   光半導体装置。
   
   

Images