JP4285199B2

JP4285199B2 - 発光素子

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Publication number: JP4285199B2
Application number: JP2003367990A
Authority: JP
Inventors: 拓磨橋本; 勝杉本; 秀吉木村; 浩二西岡; 真也石崎
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2023-10-28
Also published as: JP2005136005A

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる発光素子に関するものである。

近年、窒化ガリウム（ＧａＮ）を主要構成元素とするＧａＮ系化合物半導体によって、緑色領域または緑色領域よりも短波長領域の可視光、さらには約４００ｎｍより短波長（紫外）領域の電磁波（紫外線）が放射可能なＬＥＤチップが開発された。このＧａＮ系化合物半導体を用いて、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）を放射するＬＥＤチップを作り、従来からある、赤色（Ｒ）を放射するＧａＡｓ系、あるいはＧａＰ系などの化合物半導体から成るＬＥＤチップと共に、実装基板上に近接載置し、ＲＧＢ混色により、白色を含めた複数色の光を出すことができる発光素子の開発がなされている。この発光素子には、小型、軽量、省電力といった長所があり、現在、ディスプレイ、表示用光源等として広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１５１９７４号公報

上記特許文献１に示されるような発光素子において、ＲＧＢ混色により白色発光を行うためには、ＲＧＢの光出力強度比を最適化する必要がある。しかしながら、青色、緑色を出力するＧａＮ系化合物半導体から成るＬＥＤチップと、赤色を出力するＧａＡｓ系化合物等から成るＬＥＤチップとでは、温度特性や寿命特性が異なる。そこで、周囲温度の変化や点灯時間の増加などに伴ってＲＧＢの光出力強度比が変化し、発光素子に色ずれが生じるという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、白色発光を行った場合であっても、周囲温度の変化や点灯時間の増加に伴う色ずれが起こり難く、色安定性に優れた多色発光素子を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、複数のＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを載置する実装基板と、ＬＥＤチップからの放射を可視光に変換する光色変換部材とを有し、少なくとも白色光が発光可能な発光素子において、前記複数のＬＥＤチップの１つは紫外線を放射する紫外ＬＥＤチップであり、残るＬＥＤチップは可視域の光を放射する可視ＬＥＤチップであり、白色光発光時に点灯させるＬＥＤチップは、１つであるか、２つ以上を点灯させる場合は、紫外ＬＥＤチップ及び該紫外ＬＥＤチップと同元素系の化合物半導体から構成されているＬＥＤチップであることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の発光素子において、光色変換部材は、紫外ＬＥＤチップが放射する紫外線を白色光に変換するものであり、可視ＬＥＤチップは青色、緑色、赤色から選択されるＬＥＤチップであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１記載の発光素子において、可視ＬＥＤチップは青色ＬＥＤチップであり、光色変換部材は、青色ＬＥＤチップの青色発光を黄色に変換し、青色ＬＥＤチップの発光との混色により白色を生じるものであり、かつ、紫外ＬＥＤチップからの紫外線を青色、緑色、赤色から選択される光色に変換するものであることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１記載の発光素子において、光色変換部材は、紫外ＬＥＤチップの紫外線を赤色の光に変換するものであり、可視ＬＥＤチップは、紫外ＬＥＤチップと同元素系の化合物半導体から構成されている青色ＬＥＤチップ及び緑色ＬＥＤチップであり、かつ、光色変換部材の赤色発光と、青色ＬＥＤチップの青色発光、及び緑色ＬＥＤチップの緑色発光とが混色されて白色光が発光可能であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３記載の発光素子において、紫外ＬＥＤチップの紫外線出力を制御する紫外線制御部を備え、この紫外線制御部は、紫外ＬＥＤチップからの紫外線出力を調整することにより、素子から出力される光色を黒体軌跡に沿って移動させるものであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項３記載の発光素子において、青色ＬＥＤチップの光出力、及び紫外ＬＥＤチップの紫外線出力を制御する調光制御部を備え、この調光制御部は、青色ＬＥＤチップの光出力を変化させると共に、前記光出力の変化に合せて紫外ＬＥＤチップからの紫外線出力を調整することにより、素子から出力される光色を黒体軌跡に沿って移動させるものであることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項２記載の発光素子において、実装基板が２つの実装基板から成り、第１の実装基板には紫外ＬＥＤチップと、ｐ側電極、ｎ側電極各々の外部端子接続部の形成されたチップ面が前記紫外ＬＥＤチップと同じである可視ＬＥＤチップとが載置され、第１の実装基板の近傍に設けられた第２の実装基板には、ｐ側電極、ｎ側電極いずれかの外部端子接続部の形成されたチップ面が前記紫外ＬＥＤチップと同じではない可視ＬＥＤチップが載置されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、白色光発光に必要なＬＥＤチップを１つにするか、２つ以上のＬＥＤチップが必要な場合は、同元素系の化合物半導体で構成したことにより、化合物半導体の種類の違いに依る温度特性、寿命特性の違いが光出力に及ぼす影響を排除できる。従って、周囲温度の変化や点灯時間の増加に伴う色ずれが起こり難く、色安定性に優れた多色発光素子を供することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１と同様、白色発光に必要なＬＥＤチップは紫外ＬＥＤチップ１つであるので、周囲温度の変化や点灯時間増加に伴う色ずれが起こり難い発光素子を供することができる。また、可視ＬＥＤチップは白色発光には必要ないので、紫外ＬＥＤチップを消灯すれば、白色とは別に、可視ＬＥＤチップ本来の発光色を出力できる。また、紫外ＬＥＤチップと可視ＬＥＤチップを同時点灯させることにより、中間色を出力できる。

請求項３の発明によれば、請求項１と同様、白色発光に必要なＬＥＤチップは青色ＬＥＤチップ１つであるので、周囲温度の変化や点灯時間の増加に伴う色ずれが起こり難い。また、紫外ＬＥＤチップと、青色ＬＥＤチップを同時点灯することにより、白色発光に最低必要な、青色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの光を黄色の光に変換する光色変換部材の組合せのみでは実現できない、緑領域、乃至、赤領域の光を補うことができるので、より演色性に優れた発光素子を供することができる。

請求項４の発明によれば、請求項１と同様、白色発光に必要な可視ＬＥＤチップは紫外ＬＥＤと同元素系の化合物半導体で構成されているので、周囲温度の変化や点灯時間の増加に伴う色ずれが起こり難い。

請求項５の発明によれば、紫外ＬＥＤの紫外線を変化させ、発光素子の発光色を黒体軌跡上に沿って変化させることにより、自然光に近い色合いの可変色（調色）点灯が可能な発光素子を供することができる。

請求項６の発明によれば、調光点灯に伴う黒体軌跡からのずれを緩和し、白色を保ちながら、より自然光に近い調光点灯が可能な発光素子を供することができる。

請求項７の発明によれば、基板結晶が絶縁体のサファイアであるＧａＮ系化合物半導体から成る紫外ＬＥＤチップでは、ｐ側電極、ｎ側電極各々の外部端子接続部が設けられるチップ面は、通常、共に電極層が形成された面上である。そこで、紫外ＬＥＤチップに加え、紫外ＬＥＤチップの場合と同じく、電極層が形成されたチップ面側に外部端子接続部が設けられた可視ＬＥＤチップを、全て第１の実装基板に実装する。ｐ側電極、ｎ側電極いずれかの外部端子接続部が紫外ＬＥＤチップの場合とは異なるチップ面側にある、例えばＧａＡｓ系チップ等は、第２の実装基板に載置する。このように、外部端子接続部が設けられるチップ面が同じＬＥＤチップのみをまとめて１つの実装基板に実装することにより、請求項２に示す発光素子に比べてチップ実装工程を簡略化でき、量産性が向上する。

（実施形態１）
図１に、本発明に係る第１実施形態の発光素子を示す。本実施形態の発光素子１は、１つの実装基板２内に、紫外ＬＥＤチップ３と、青色ＬＥＤチップ１１、緑色ＬＥＤチップ１２が隣合せに実装されている。これらのＬＥＤチップは、全て窒化ガリウム系化合物半導体から成る。実装基板２上には、紫外ＬＥＤチップ３が放射する紫外線で励起されて赤色の発光を行う蛍光体を有するシート形状の光色変換部材４が備えられている。６は、チップ電極を基板回路に接続するパンプである。

この種の蛍光体の例として、金属アルミネート系蛍光体、アルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体などがある。より具体的には、金属アルミネート系蛍光体として、希土類金属を含むカルシウムアルミネート系蛍光体であるＣａ0.97Ｅｕ0.03Ａｌ3Ｏ7、ＳｒＥｕＡｌＯ5、Ｃａ0.97Ｅｕ0.03Ａｌ12Ｏ19、アルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体では、やはり希土類金属を含むアルカリ土類金属オルト珪酸塩系蛍光体の(Ｓｒ,Ｃａ,Ｂａ)₂ＳｉＯ₄を用いた。なお、(Ｓｒ,Ｃａ,Ｂａ)₂ＳｉＯ₄は、アルカリ土類金属の配合比を適宜選択することにより、青色領域〜赤色領域に至る発光が可能である。

調整された光出力バランスの元に上記３つのＬＥＤチップを点灯すれば、ＲＧＢ混色により白色光を出力することができる。この時、３つのＬＥＤチップは全てＧａＮ系化合物半導体から成るＬＥＤチップであることから、個々のＬＥＤチップの寿命特性、温度特性がほぼ揃っている。従って、赤色を発光するためにＧａＡｓ系など、ＧａＮ系化合物半導体とは異なる種類の化合物半導体系から成るＬＥＤチップを用いた従来例に比べて、混色により白色発光を行う場合の色安定性を高めることができる。なお、本実施形態では、全てのＬＥＤチップをＧａＮ系化合物半導体からなるＬＥＤチップとしたが、特に、ＧａＮ系の化合物半導体に限定するものではない。白色光の発生に関与するＬＥＤチップの全てが同元素系の化合物半導体であればよく、他に、例えばＺｎＳ系化合物半導体等であってもよい。

本実施形態では、実装基板２の形態としては凹部５形状を備えたものを用いたが、実装基板２の形態は特に本実施形態に限定されるものでなく、他に例えば、図２のような平板形状であってもよい。

また、光色変換部材４の形態も、特にシート形状に限定されるものでなく、他に例えば、図２、図３に示すように、蛍光体を樹脂と混合してチップ周囲に充填固化させた形態、あるいは図４に示すように、実装基板２の凹部５の内壁面に薄く塗布された形態など種々の形態が考えられる。

実装基板２や光色変換部材４の形態に特に制限はなく、また、光色変換部材４の材料についても、指定された種類のＬＥＤチップの放射を指定された色領域の可視光に変換する蛍光体を有するということ以外、特に制限がないことは、第２実施形態以降の各実施形態についても同様である。

（実施形態２）
図５に、本発明に係る第２実施形態の発光素子を示す。本実施形態では、１つの実装基板２内に紫外ＬＥＤチップ３に加えて、可視ＬＥＤチップ（青色ＬＥＤチップ１１、緑色ＬＥＤチップ１２、赤色ＬＥＤチップ１３等）の少なくとも１種類以上が実装されている。実装基板２上には，紫外ＬＥＤチップ３の放射する紫外線で励起されて白色発光する蛍光体を有する光色変換部材４が備えられている。この光色変換部材４は、紫外線を赤色領域の可視光に変換する蛍光体、紫外線を緑色領域の可視光に変換する蛍光体、紫外線を青色領域の可視光に変換する蛍光体を混合することにより作製した。６aは、チップ電極を基板回路に接続するワイヤボンディングである。

紫外線を赤色領域の可視光に変換する蛍光体の例としては、実施形態１に示したのと同様、金属アルミネート系蛍光体や、アルカリ土類金属珪酸塩からなる蛍光体等がある。

紫外線を緑色領域の可視光に変換する蛍光体の例としては、やはり金属アルミネート系蛍光体、アルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体などがある。具体的には、金属アルミネート系蛍光体として、Ｂａ_0.97Ｅｕ_0.03Ａｌ₂Ｏ₄、アルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体では、やはり希土類金属を含むアルカリ土類金属オルト珪酸塩系蛍光体(Ｓｒ,Ｃａ,Ｂａ)₂ＳｉＯ₄で、実施例１において赤色発光に用いた上記蛍光体に比べてＳｒ/Ｂａ比が相対的に小さいものを用いた。

紫外線を青色領域の可視光に変換する蛍光体の例としては、やはり金属アルミネート系蛍光体、アルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体などがある。具体的には、金属アルミネート系蛍光体として（Ｃａ,Ｓｒ)_0.97Ｅｕ_0.03Ａｌ₂Ｏ₄、アルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体として、やはり希土類金属を含むアルカリ土類金属オルト珪酸塩系蛍光体(Ｓｒ,Ｃａ,Ｂａ)₂ＳｉＯ₄で、実施形態１において緑色発光に用いた上記蛍光体に比べてＳｒ/Ｂａ比が相対的に小さいものを用いた。

上記のＬＥＤチップを単独に点灯すれば、搭載される可視ＬＥＤチップの種類に応じてＲ，Ｇ，Ｂの可視光発光が可能であるのに加えて、白色を発光する際は、紫外ＬＥＤチップ３のみを点灯すればよいので、複数のＬＥＤチップを点灯する必要があった従来例に比べて色安定性を高めることができる。また、紫外ＬＥＤチップ３と可視ＬＥＤチップの内の１種類以上を同時に点灯すると、光色変換部材からの白色発光に可視ＬＥＤチップの発光色が合成され、容易に中間色を得ることができる。

上記図５では１つの実装基板で１つの発光素子を構成したが、図６に示すように、２つの実装基板２ａ，２ｂを用いて１つの発光素子１を構成してもよい。図６では、紫外ＬＥＤチップ３と、青色ＬＥＤチップ１１、さらには緑色ＬＥＤチップ１２を第１の実装基板２ａ上に載置し、さらに、この第１の実装基板２ａ上には、紫外ＬＥＤが放射する紫外線を白色に変換する光色変換部材４ａを設置した。第１の実装基板２ａの近傍に、やはり紫外ＬＥＤチップ３を載置した第２の実装基板２ｂを設置し、この第２の実装基板２ｂ上には、紫外ＬＥＤの放射する紫外線を赤色に変換する光色変換部材４ｂを設置した。第１の実装基板２ａと第２の実装基板２ｂとで１つの発光素子１を構成した。このようにしても、図５に示す発光素子１と同様の効果が得られる上に、全てのＬＥＤチップは全てＧａＮ系化合物半導体から成るものとできるので、個々のＬＥＤチップの寿命特性、温度特性がほぼ揃っている。従って、赤色を発光するためにＧａＡｓ系など、ＧａＮ系化合物半導体とは異なる種類の化合物半導体系から成るＬＥＤチップを用いた従来例に比べて色安定性を高めることができる。

（実施形態３）
第３実施形態による発光素子の断面構成は、上記実施形態２である図５と同等となる。上記実施形態２では、紫外ＬＥＤチップの紫外線を白色に変換する光色変換部材４として、紫外線で励起されて、各々赤色、緑色、青色を発光する３種の蛍光体を含有するものを用いた。これに対して、実施形態３における光色変換部材４には、紫外ＬＥＤチップ３からの紫外線で励起されて青色、及び黄色を発光する蛍光体、若しくは、同じく紫外ＬＥＤチップ３からの紫外線で励起されて緑色、及びオレンジ色を発光する蛍光体のいずれかの組合せを有する光色変換部材を用いた。紫外線を黄色領域の可視光に変換する蛍光体、紫外線をオレンジ色領域の可視光に変換する蛍光体としては、やはり金属アルミネート系蛍光体や、アルカリ土類金属珪酸塩系の蛍光体等がある。

本実施形態３によれば、実施形態２に比べて、紫外ＬＥＤチップ３が放射する紫外線のエネルギーと、蛍光体による発光のエネルギー差（ストークスシフト）が小さいため、白色発光が高効率に行える利点がある。

（実施形態４）
図７に、本発明に係る第４実施形態の発光素子を示す。本実施形態の発光素子１は、基板結晶をサファイアとするＧａＮ系化合物半導体から成る紫外ＬＥＤチップ３と、同じく基板結晶がサファイアとするＧａＮ系化合物半導体から成る緑色ＬＥＤチップ１２及び青色ＬＥＤチップ１１とを、全て第１の実装基板２ａ上に載置し、さらに、この実装基板２ａ上には、紫外ＬＥＤの紫外線を白色に変換する光色変換部材４を設置した。実装基板２ａの近傍にさらに、基板結晶をＧａＡｓとするＧａＡｓ系化合物半導体からなる赤色ＬＥＤチップ１３を載置した第２の実装基板２ｂを設置し、第１の実装基板２ａと第２の実装基板２ｂとで１つの発光素子１を構成した。
これにより、ｐ側電極、ｎ側電極各々の外部端子接続部が設けられるチップ面が、紫外ＬＥＤと同様であるチップを１つの基板上にまとめて実装できる構造となり、図６に示した発光素子に比べてチップ実装工程が簡略化でき、量産性を向上できる効果がある。

（実施形態５）
図８に、本発明に係る第５実施形態の発光素子を示す。本実施形態の発光素子１は、紫外ＬＥＤチップ３と、緑色ＬＥＤチップ１２、さらには赤色ＬＥＤチップ１３を第１の実装基板２ａ上に載置し、さらに、この実装基板２ａ上には、紫外ＬＥＤの紫外線を白色に変換する光色変換部材４を設置した。第１の実装基板２ａの近傍に青色ＬＥＤチップ１１を載置した第２の実装基板２ｂを設置し、実装基板２ａと実装基板２ｂとで１つの発光素子１を構成した。第１，第２の実装基板間には壁部（凹部５による）が設けられ、第２実装基板２ｂ内の青色ＬＥＤの発光が、光色変換部材４に直接当らないようにした。
第１の実装基板２ａ上に設置した光色変換部材４に、第２の実装基板２ｂ内のＬＥＤチップの発光が直接当らない構造であるため、第２の実装基板２ｂ内にあるＬＥＤチップの光により発光する可能性がある蛍光体も、光色変換部材４の材料として用いることができ、光色変換部材の材料選択由度を広げることができる。

（実施形態６）
図９に、本発明に係る第６実施形態の発光素子を示す。本実施形態の発光素子１は、実装基板２内に、紫外線ＬＥＤチップ３と青色ＬＥＤチップ１１とを実装した。実装基板２上には光色変換部材４が設置されているが、この光色変換部材中には、青色ＬＥＤチップの青色発光を黄色に変換し、青色ＬＥＤチップの発光との混色により白色を生じる蛍光体と、紫外ＬＥＤチップ３からの紫外線を緑色、赤色に変換する蛍光体を含有させた。青色ＬＥＤチップ１１の光を黄色に変換する蛍光体としては、例えばセリウム（Ｃｅ）で活性化されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体等がある。
紫外ＬＥＤチップ３と、青色ＬＥＤチップ１１を同時点灯することにより、白色発光に最低必要な青色ＬＥＤチップ１１と、青色ＬＥＤチップ１１の光を黄色の光に変換する蛍光体の組合せのみでは実現できない、緑色領域、乃至、赤色領域の光を補うことができるので、演色性に優れた白色発光が可能な発光素子及び演色装置を供することができる。

（実施形態７）
第７実施形態による発光素子の断面構成は、上記実施形態６である図９と同等となる。この実施形態７による発光素子１は、実装基板２内に、紫外ＬＥＤチップ３と青色ＬＥＤチップ１１とを実装し、実装基板上には光色変換部材４が設置されているが、この光色変換部材中には、紫外ＬＥＤチップ３からの紫外線を可視光に変換する蛍光体（Ｘ）と、青色ＬＥＤチップ１１の青色発光を黄色に変換し、青色ＬＥＤチップ１１の発光との混色により白色を生じる蛍光体（Ｙ）とを含有させた。

青色ＬＥＤチップ１１の発光波長や、蛍光体（Ｙ）のピーク波長や濃度を選択することにより、青色ＬＥＤ−蛍光体（Ｙ）の組合せのみでも、黒体軌跡上、乃至、その近傍の色度座標に対応する白色光が出力可能である。そこで、蛍光体（Ｘ）は、その発光色度が、青色ＬＥＤチップ１１のみを点灯した際に得られる黒体軌跡近傍の色度座標を通る、黒体軌跡の接線上にあるものの中から選択し、より好ましくは、赤色領域、あるいは青緑色領域に属するものの中から選択した。紫外線を青緑色に変換する蛍光体は、紫外線を青色に変換する蛍光体と、紫外線を緑色に変換する蛍光体を混合することにより作製した。

上記発光素子１は、紫外ＬＥＤチップ３が放射する紫外線量を制御する紫外線制御部と組み合わせて点灯させた。紫外ＬＥＤチップ３の紫外線出力を減少／増加させ、蛍光体（Ｘ）の発光を弱める／強めることによって、発光素子１の光出力自身はさほど変えずに、発光色のみを黒体軌跡に沿って変化させることができる。従って、自然光に近い色合いの可変色（調色）点灯が可能な発光素子を供することができる。

（実施形態８）
図１０に、本発明に係る第８実施形態の発光素子を示す。本実施形態による発光素子１は、実装基板２内に、青色ＬＥＤチップ１１と、可視光を発光する第２の可視ＬＥＤチップ１５、場合によってはさらに第３の可視ＬＥＤチップ１６を実装した。実装基板２上に設置された光色変換部材４中には、青色ＬＥＤチップ１１の青色発光を黄色に変換し、青色ＬＥＤチップ１１の発光との混色により白色を生じる蛍光体（Ｙ）を含有させた。

上述したように、青色ＬＥＤ−蛍光体（Ｙ）の組合せのみでも、黒体軌跡上、乃至、その近傍の色度座標に対応する白色光が出力可能である。そこで、本実施形態では、第２、第３の可視ＬＥＤチップ１５，１６が放射する可視光の色度が、青色ＬＥＤチップ１１のみを点灯した際に得られる黒体軌跡近傍の色度座標を通る、黒体軌跡の接線上にあるものの中から選択し、より好ましくは、赤色領域、あるいは青緑色領域に属するものの中から選択した。赤色領域の発光は赤色ＬＥＤのみで得ることができるが、青緑領域の色度を得る場合には、青色ＬＥＤチップと、緑色ＬＥＤチップとを用い、これらを混色した。

上記発光素子１は、第２、第３可視ＬＥＤチップ１５，１６が放射する光出力を制御する光制御部と組み合わせて点灯させる。この光制御部を作動し、第２、第３可視ＬＥＤチップ１５，１６の発光を弱める／強めることによって、発光素子１の光出力自身はさほど変えずに、発光色のみを黒体軌跡に沿って変化させることができる。従って、実施形態７と同様、自然光に近い色合いの可変色（調色）点灯が可能な発光素子を供することができる。

（実施形態９）
第９実施形態による発光素子の断面構成は、図９と同等となる。本実施形態９の発光素子１は、実装基板２内に紫外ＬＥＤチップ３と青色ＬＥＤチップ１１とを実装した。実装基板２上には光色変換部材４が設置されているが、この光色変換部材４中には、青色ＬＥＤチップ１１の青色発光を黄色に変換し、青色ＬＥＤチップ１１の発光との混色により白色を生じる蛍光体（Ｙ）と、紫外ＬＥＤチップ３からの紫外線を可視光に変換する蛍光体（Ｚ）を含有させた。上述したように、青色ＬＥＤ−蛍光体（Ｙ）の組合せのみでも、黒体軌跡近傍の色度座標にある白色光が出力可能である。蛍光体（Ｚ）はその色度が、青色ＬＥＤチップのみを点灯した際に得られる色度座標を通り、かつ、黒体軌跡の接線に垂直な直線上にあるものの中から選択し、より好ましくは、色度が赤紫色領域、乃至、緑色領域に属するものから選択した。紫外線を赤紫色に変換する蛍光体は、紫外線を赤色に変換する蛍光体と、紫外線を青色に変換する蛍光体を混合することにより作製した。

本実施形態９では、発光素子を構成する紫外ＬＥＤチップ３、青色ＬＥＤチップ１１を、各々のＬＥＤチップの光を調光する調光制御回路と組み合わせた。青色ＬＥＤチップ１１の光出力の増加／減少に合せて、紫外ＬＥＤチップ３の紫外線出力を減少あるいは増加させ、蛍光体（Ｚ）の発光を弱める、あるいは強めることによって、発光素子全体の光出力を変化させながら、光源の色度を黒体軌跡に沿って移動させつつ調光点灯を行うことができる。従って、調光点灯に伴う黒体軌跡からのずれを緩和し、白色を保ちながら、より自然光に近い調光点灯が可能な発光素子を供することができる。

（実施形態１０）
第１０実施形態による発光素子の断面構成は、図１０と同等となる。本実施形態１０の発光素子１は、実装基板２内に青色ＬＥＤチップ１１と、可視光を発光する第２の可視ＬＥＤチップ１５、場合によっては、さらに第３の可視ＬＥＤチップ１６を実装した。実装基板２上には光色変換部材４が設置されているが、この光色変換部材４中には、青色ＬＥＤチップ１１の青色発光を黄色に変換し、青色ＬＥＤチップ１１の発光との混色により白色を生じる蛍光体（Ｙ）を含有させた。上述したように、青色ＬＥＤ−蛍光体（Ｙ）の組合せのみでも、黒体軌跡近傍の色度座標にある白色光が出力可能である。第２の可視ＬＥＤチップ１５が放射する可視光の色度は、青色ＬＥＤチップ１１のみを点灯した際に得られる色度座標を通り、かつ、黒体軌跡の接線に垂直な直線上にあるものの中から選択し、より好ましくは、色度が赤紫色領域、ないし緑色領域に属するものから選択した。緑色領域の発光は緑色ＬＥＤのみで得ることができるが、赤紫領域の色度を得る場合には、青色ＬＥＤチップと、赤色ＬＥＤチップとを用い、これらを混色した。

本実施形態１０では、発光素子を構成する青色ＬＥＤチップ１１と、第２、第３の可視ＬＥＤチップ１５，１６を、各々のＬＥＤチップの光を調光する調光制御回路と組み合わせた。青色ＬＥＤチップ１１の光出力の増加／減少に合せて、第２、第３可視ＬＥＤチップ１５，１６の光出力を減少あるいは増加させることによって、発光素子全体の光出力を変化させながら、光源の色度を黒体軌跡に沿って移動させつつ調光点灯を行うことができる。従って、実施形態９と同様、調光点灯に伴う黒体軌跡からのずれを緩和し、白色を保ちながら、より自然光に近い調光点灯が可能な発光素子を供することができる。なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。

本発明の第１実施形態に係る発光素子の断面図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る発光素子の断面図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る発光素子の断面図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る発光素子の断面図である。本発明の第２，３実施形態に係る発光素子の断面図である。本発明の第２実施形態の変形例に係る発光素子の面図である。本発明の第４実施形態に係る発光素子の断面図である。本発明の第５実施形態に係る発光素子の断面図である。本発明の第６，７，９実施形態に係る発光素子の要部断面図である。本発明の第８実施形態に係る発光素子の要部断面図である。

符号の説明

１発光素子
２，２ａ，２ｂ実装基板
３紫外ＬＥＤチップ
４，４ａ，４ｂ光色変換部材
１１青色ＬＥＤチップ
１２緑色ＬＥＤチップ
１３赤色ＬＥＤチップ
１５第２の可視ＬＥＤチップ
１６第３の可視ＬＥＤチップ

Claims

複数のＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを載置する実装基板と、ＬＥＤチップからの放射を可視光に変換する光色変換部材とを有し、少なくとも白色光が発光可能な発光素子において、
前記複数のＬＥＤチップの１つは紫外線を放射する紫外ＬＥＤチップであり、
残るＬＥＤチップは可視域の光を放射する可視ＬＥＤチップであり、
白色光発光時に点灯させるＬＥＤチップは、１つであるか、２つ以上を点灯させる場合は、紫外ＬＥＤチップ及び該紫外ＬＥＤチップと同元素系の化合物半導体から構成されているＬＥＤチップであることを特徴とする発光素子。
前記光色変換部材は、紫外ＬＥＤチップが放射する紫外線を白色光に変換するものであり、
前記可視ＬＥＤチップは青色、緑色、赤色から選択されるＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
前記可視ＬＥＤチップは青色ＬＥＤチップであり、
前記光色変換部材は、青色ＬＥＤチップの青色発光を黄色に変換し、青色ＬＥＤチップの発光との混色により白色を生じるものであり、かつ、紫外ＬＥＤチップからの紫外線を青色、緑色、赤色から選択される光色に変換するものであることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
前記光色変換部材は、紫外ＬＥＤチップの紫外線を赤色の光に変換するものであり、
前記可視ＬＥＤチップは、紫外ＬＥＤチップと同元素系の化合物半導体から構成されている青色ＬＥＤチップ及び緑色ＬＥＤチップであり、かつ、光色変換部材の赤色発光と、青色ＬＥＤチップの青色発光、及び緑色ＬＥＤチップの緑色発光とが混色されて白色光が発光可能であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
紫外ＬＥＤチップの紫外線出力を制御する紫外線制御部を備え、
前記紫外線制御部は、紫外ＬＥＤチップからの紫外線出力を調整することにより、素子から出力される光色を黒体軌跡に沿って移動させるものであることを特徴とする請求項３記載の発光素子。
青色ＬＥＤチップの光出力、及び紫外ＬＥＤチップの紫外線出力を制御する調光制御部を備え、
前記調光制御部は、青色ＬＥＤチップの光出力を変化させると共に、前記光出力の変化に合せて紫外ＬＥＤチップからの紫外線出力を調整することにより、素子から出力される光色を黒体軌跡に沿って移動させるものであることを特徴とする請求項３記載の発光素子。
前記実装基板が２つの実装基板から成り、
第１の実装基板には紫外ＬＥＤチップと、ｐ側電極、ｎ側電極各々の外部端子接続部の形成されたチップ面が前記紫外ＬＥＤチップと同じである可視ＬＥＤチップとが載置され、
前記第１の実装基板の近傍に設けられた第２の実装基板には、ｐ側電極、ｎ側電極いずれかの外部端子接続部の形成されたチップ面が前記紫外ＬＥＤチップと同じではない可視ＬＥＤチップが載置されることを特徴とする請求項２記載の発光素子。