JP4857735B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶バックライト光源、照明器具、ディスプレイのバックライト光源、カメラのフラッシュライト、動画照明補助光源などに用いられる発光装置に関する。

発光素子を用いた発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに発光素子は初期駆動特性に優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）、レーザーダイオード（以下、「ＬＤ」という。）などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。

従来、ＬＥＤを用いた白色発光装置には、以下の組合せが知られている。

まず、青色ＬＥＤと黄色に発光するいわゆるＹＡＧ蛍光体とを組み合わせた発光装置がある。この発光装置は、青色ＬＥＤの光によりＹＡＧ蛍光体を励起して、青色光と黄色光との混色光により白色光を放出するものである。この発光装置は、消費電力を低減することができ、ＬＥＤの駆動制御を容易に行え、混色性も良好であることから、広く一般に使用されている。しかし、この発光装置は演色性に乏しい。また蛍光体の粒子サイズは５μｍ乃至１５μｍ程度と可視光の波長（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）より大きいため、蛍光が前方の粒子により後方散乱されて、光の取り出し効率が低下する。

また、青色ＬＥＤと有機染料とを組み合わせた発光装置がある。この発光装置は、無機物の蛍光体と異なり有機物の染料を用いることから、青色ＬＥＤから出射された光が散乱せず、利用効率が高い。しかし、有機染料はＬＥＤの青色光や外光に劣化し易く、寿命が短い。

さらに、発光素子と、平均粒子径が０．１ｎｍ〜１００ｎｍのナノクリスタル蛍光体と、を組み合わせた発光装置がある（例えば、特許文献１参照）。しかし、この発光装置は、色むらが生じやすい。発光素子は上面から出射される光と、側面から出射される光と、に発光強度差があるため、発光装置から出射される光は見る方向によって発光色が異なることが生じる。

特開２００４−０７１９０８号公報

以上のことから、本発明は、色むらの極めて少ない発光装置を提供することを目的とする。また、異なる観点として高輝度の発光装置を提供することを目的とする。

上記の問題点を解決すべく、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。

本発明は、光源と、前記光源が配置される台座と、前記光源の少なくとも一部が被覆される第１の波長変換部材と、前記第１の波長変換部材の少なくとも一部が被覆される第２の波長変換部材と、を有する発光装置であって、前記第１の波長変換部材は、前記光源からの光の少なくとも一部を吸収して前記光源と異なる波長の光を放出する、平均粒子径が１μｍ乃至２００μｍであり、前記第２の波長変換部材は、前記光源からの光及び前記第１の波長変換部材からの光の少なくとも一部を吸収して前記光源と異なる波長の光を放出する、平均粒子径が０．１ｎｍ乃至１００ｎｍである発光装置に関する。これにより色むらの極めて少ない発光装置を提供することができる。

前記第１の波長変換部材は、前記光源の発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を有し、前記第２の波長変換部材は、前記光源の発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を有することが好ましい。波長変換効率が高いため、高輝度の発光装置を提供することができる。

前記第１の波長変換部材の発光ピーク波長は、前記第２の波長変換部材の発光ピーク波長より長波長であることが好ましい。第１の波長変換部材から放出された光は、第２の波長変換部材に吸収されることなく外部に放出されるため、光の損失が少ない。よって、高輝度の発光装置を提供することができる。

前記第１の波長変換部材の発光ピーク波長は、５５０ｎｍ乃至７８０ｎｍの範囲にあることが好ましい。黄色から赤色の成分を増加することにより高い演色性を有する発光装置を提供することができる。

前記第２の波長変換部材の発光ピーク波長は、４７０ｎｍ乃至５５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。青緑色から黄緑色の成分を増加することにより高い演色性を有する発光装置を提供することができる。また、従来の緑色に発光する蛍光体は熱による劣化が生じやすかったため、本構成にすることにより、長寿命の発光装置を提供することができる。

前記光源の発光ピーク波長は、３６０ｎｍ乃至４７０ｎｍの範囲にあることが好ましい。第１の波長変換部材及び第２の波長変換部材を効率よく励起することができるからである。３５０ｎｍ以下の紫外線を発光装置から放出しないようにするためである。

前記光源は、発光素子であることが好ましい。小型でかつ、高効率だからである。

本発明は、光源と、前記光源が配置される台座と、前記光源を被覆する被覆部材と、を有する発光装置であって、前記被覆部材は、平均粒子径が１μｍ乃至２００μｍである第１の波長変換部材と、平均粒子径が０．１ｎｍ乃至１００ｎｍである第２の波長変換部材と、を有する発光装置に関する。これにより所望の発光色を示す発光装置を提供することができる。特に、第２の波長変換部材は平均粒子径がナノ単位であるため、光源からの光や第１の波長変換部材からの光が、第２の波長変換部材によって遮られず、外部に放出されることから、発光輝度を高くすることができる。

前記第１の波長変換部材は、前記光源からの光及び前記第２の波長変換部材からの光の少なくとも一部を吸収して前記光源と異なる波長の光を放出することもできる。これにより光源と異なる発光色を示す発光装置を提供することができる。

前記第２の波長変換部材は、前記光源からの光及び前記第１の波長変換部材からの光の少なくとも一部を吸収して前記光源と異なる波長の光を放出することもできる。これにより光源と異なる発光色を示す発光装置を提供することができる。

前記第１の波長変換部材及び前記第２の波長変換部材は、少なくとも１５重量％以上であることが好ましい。色調を変更するためには所定量以上含まれていることを要するからである。

本発明は、以上説明したように構成されており、例えば、色むらの極めて少ない発光装置を提供することができる。また、高輝度の発光装置を提供することができる。

以下、本発明に係る発光装置及びその製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。図面は、便宜上、発明を説明するために誇張している部分を有する場合がある。

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る発光装置について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。

発光装置１００は、発光素子１０（光源）と、発光素子１０が配置される第１のリード２０（台座）と、発光素子１０と電気的に接続される第２のリード２１と、第１のリード１０のカップ内に配置され発光素子１０を被覆する蛍光体３０（第１の波長変換部材）と、蛍光体３０を被覆するナノ蛍光体４０（第２の波長変換部材）と、を有する。第１の樹脂３１中に蛍光体３０が混合されている。第２の樹脂４１中にナノ蛍光体４０が混合されている。発光素子１０が配置されている第１のリード２０のカップを含む部分と、第２のリード２１の一部と、を第２の樹脂４１により固定する。

発光素子１０は、同一面側に正負一対の電極を有する。この一対の電極と第１のリード２０、第２のリード２１とをそれぞれワイヤを介して電気的に接続する。発光素子１０は第１のリード２０のカップ内にダイボンド部材を用いて固定する。発光素子１０は、同一面側に正負の電極を有するものの他、表面と裏面に電極を有するものも使用することができる。この場合、裏面側電極と第１のリード２０とは半田等の導電性部材を用いて電気的に接続し、表面側電極と第２のリード２１とはワイヤを介して電気的に接続している。

第１のリード２０は発光素子１０を配置するためのカップを設けている。カップ内には発光素子１０を配置する他、発光素子１０を被覆する、蛍光体３０が混合された第１の樹脂３１を充填している。カップは発光素子１０からの光を効率よく開口方向に出射するためすり鉢状に形成することもできる。また、発光素子１０からの光を効率よく反射させるためカップに反射率の高い部材を使用するか、若しくはカップの内側に反射率の高い部材を配置することもできる。

第１の樹脂３１中に混合された蛍光体３０は、カップ内で均一に分散されていてもよいが、発光素子１０の近傍に沈降していることが好ましい。発光素子１０の近傍に蛍光体３０が配置されることにより、より色むらが低減されるからである。

第２の樹脂４１中に混合されたナノ蛍光体４０は、均一に分散されていることが好ましい。色むらが低減されるからである。第１の樹脂３１は、水分の透過やゴミなどの付着が生じないように第２の樹脂４１で保護されている。よって第２の樹脂４１は、第１の樹脂３１よりも硬質であることが好ましい。また、ナノ蛍光体４０は、発光源かつ熱源ともなる発光素子１０から離間されているので熱による劣化が生じにくい。

蛍光体３０は発光素子１０からの光の一部を吸収して波長変換を行い、発光素子１０と異なる波長の光を放出する。蛍光体３０は発光素子１０からの光により励起され、発光素子１０の発光ピーク波長よりも長波長側に蛍光体３０の発光ピーク波長を有することが好ましい。波長変換効率が良いためである。ナノ蛍光体４０は発光素子１０からの光の一部を吸収して波長変換を行い、発光素子１０と異なる波長の光を放出する。ナノ蛍光体４０も発光素子１０からの光により励起され、発光素子１０の発光ピーク波長よりも長波長側にナノ蛍光体４０の発光ピーク波長を有することが好ましい。特に、蛍光体３０の発光ピーク波長は、ナノ蛍光体４０の発光ピーク波長より長波長であることが好ましい。これは蛍光体３０から放出される光がナノ蛍光体４０に吸収されず、外部に放出されるからである。

蛍光体３０（第１の波長変換部材）の平均粒子径は１μｍ乃至２００μｍである。より好ましくは２μｍ乃至１５μｍである。蛍光体３０を効率よく励起させた場合でも、わずかに反射する部分を有する。蛍光体３０は所定の大きさを有するため、この反射する部分が光を拡散させる作用を有する。

ナノ蛍光体４０（第２の波長変換部材）の平均粒子径は０．１ｎｍ乃至１００ｎｍである。ナノ蛍光体４０は、極めて小径であるため、光の拡散をほとんど生じない。よってナノ蛍光体４０に吸収されない光が入射されてきた場合でも、ナノ蛍光体４０に遮られることがほとんどなく、大部分の光はナノ蛍光体４０を含む層を透過していく。よって、光を遮るものをなくすことで発光効率を高めることができる。またナノ蛍光体４０を用いることと、蛍光体のような温度上昇に伴う温度消光を低減でき、発光効率を高めることができる。

発光素子１０から出射された光の一部は蛍光体３０に照射される。蛍光体３０に照射された光の一部は波長変換を行い所定の光を放出するが、蛍光体３０に吸収されなかった光は反射される。また、蛍光体３０の粒子は所定の大きさを有するため、発光素子１０から出射された光が蛍光体３０に照射され、光の分散が生じる。これにより発光素子１０から出射された光が、蛍光体３０を含む第１の樹脂３１を通過する際に、比較的均一化された光となり、第２の樹脂４１に含まれるナノ蛍光体４０に照射される。第１の樹脂３１を透過してナノ蛍光体４０に吸収された光は、波長変換され、外部に放出される。ただし、第１の樹脂３１を透過した光であっても、ナノ蛍光体４０の発光ピーク波長よりも長波長の光は吸収されないが、ナノ蛍光体４０に吸収されなかった光であっても、光が分散されずに外部に照射される。ナノ蛍光体４０の粒子サイズは光の波長（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）より小さいため、第２の樹脂４１に照射された光がナノ蛍光体４０に遮られず、外部に放出される。よって、発光装置１００全体の発光効率を高めることができる。なお、第１の樹脂３１を透過してナノ蛍光体４０に照射されなかった光は透過される。

特に、発光ピーク波長が３６０ｎｍ乃至４７０ｎｍの範囲にある発光素子１０を用いることが好ましい。エネルギーが高いからである。また、発光ピーク波長が４７０ｎｍ乃至５５０ｎｍの範囲にあるナノ蛍光体４０を用いることが好ましく、発光ピーク波長が５５０ｎｍ乃至７８０ｎｍの範囲にある蛍光体３０を用いることが好ましい。これらを組み合わせることにより均一な白色光とすることもできる。上述のような光の分散が生じるからである。

さらに詳述する。

（光源）
光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）のような発光素子を用いることができる。その他、フィラメントやランプのような光源となりうるものも用いることができる。本明細書では小型で発光輝度の高い発光素子を用いて説明する。

（発光素子）
発光素子１０は、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものが用いられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。

発光素子１０は、１個に限られず複数個用いることもできる。複数個の発光素子１０を組み合わせることによって白色表示における混色性を向上させることもできる。

発光素子１０は、蛍光体３０やナノ蛍光体４０の吸収スペクトル、発光スペクトルや発光装置１００の発光色等によって適宜変更するが、発光ピーク波長が３６０ｎｍ乃至４７０ｎｍにあることが好ましい。発光ピーク波長が３００ｎｍ以下であると蛍光体３０を保持する第１の樹脂３１が劣化してしまうからである。

（蛍光体）
蛍光体３０（第１の波長変換部材）は、発光素子１０からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：ＥｕのほかＭＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ、Ｍ_１．８Ｓｉ_５Ｏ_０．２Ｎ_８：Ｅｕ、Ｍ_０．９Ｓｉ_７Ｏ_０．１Ｎ_１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。

Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。

Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ_５（ＰＯ_４）_３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。

アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ_２Ｂ_５Ｏ_９Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。

アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｒ、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｒ、ＣａＡｌ_２Ｏ_４：Ｒ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｒ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_１２：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。

アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕなどがある。

Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ_０．８Ｇｄ_０．２）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｙ_３（Ａｌ_０．８Ｇａ_０．２）_５Ｏ_１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。また、Ｙの一部若しくは全部をＴｂ、Ｌｕ等で置換したＴｂ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅなどもある。

その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４：Ｍｎ、ＭＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。

上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。

また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。

これらの蛍光体は、発光素子１０の励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有する蛍光体を使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する蛍光体も使用することができる。これらの蛍光体を種々組み合わせて使用することにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。

蛍光体３０は、発光ピーク波長が５５０ｎｍ乃至７８０ｎｍの範囲にあるものを用いることが好ましい。

（ナノ蛍光体）
ナノ蛍光体４０（第２の波長変換部材）として、例えば、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ、Ｍ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ（ただし、ＭはＳｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇの中から選ばれた少なくとも１種類の元素）、Ｍ_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ（ただし、ＭはＳｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇの中から選ばれた少なくとも１種類の元素）、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ、２ＳｒＯ・ｘＰ_２Ｏ_５・ｙＢ_２Ｏ_３：Ｅｕ（ただし、ｘ＋ｙ＝１）、ＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ，Ａｌ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ，Ｃｌなどが挙げられる。

また、Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_８・２ＳｒＣｌ_２：Ｅｕ、Ｂａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９：Ｃｅ，Ｔｂ、ＧｄＭｇＢ_５Ｏ_１０：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、Ｒｅ_３Ｍ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（ただし、ＲｅはＹ、Ｌｕ、Ｓｅ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍの中から選ばれた少なくとも１種類の元素、ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎの中から選ばれた少なくとも１種類の元素）、ＺｎＳ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｇ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ｃｕ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ｃｌ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｇ、（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌなどが挙げられる。

さらに、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，Ｂｉ、ＹＶＯ_４：Ｅｕ、ＹＶＯ_４：Ｅｕ，Ｂｉ、Ｙ（ＰＶ）Ｏ_４：Ｅｕ、Ｙ（ＰＶ）Ｏ_４：Ｅｕ，Ｂｉ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、（ＣａＳｒ）Ｓ：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ_２・ＧｅＯ_２：Ｍｎ、Ｒｅ_３Ｍ_５Ｏ_１２：Ｃｅ，Ｐｒ（ただし、ＲｅはＹ、Ｌｕ、Ｓｅ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍの中から選ばれた少なくとも１種類の元素、ＭはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎの中から選ばれた少なくとも１種類の元素）などが挙げられる。

また、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳなどが挙げられる。

ナノ蛍光体４０として発光ピーク波長が４７０ｎｍ乃至５５０ｎｍの範囲にあるものを使用することが好ましい。

＜発光装置の製造方法＞
一対の第１のリード２０と第２のリード２１とを用いる。第１のリード２０は、発光素子１０を配置するためのカップを設ける。第１のリード２０と第２のリード２１とは外部の電流供給源と接続するため、導電性の部材を用いる。

第１のリード２０のカップ内にダイボンド部材を用いて発光素子１０を配置する。ダイボンド部材にはエポキシ樹脂などの樹脂の他、半田などの金属も用いることができる。発光素子１０が持つ正負一対の電極と第１のリード２０、第２のリード２１とをそれぞれワイヤを介して電気的に接続する。発光素子１０は同一面側に正負一対の電極を持つものを使用する他、表面と裏面に正負一対の電極を持つものを使用することもできる。この場合、発光素子１０と第１のリード２０とを電気的に接続するため、ダイボンド部材は導電性のものを用いる。

次に、発光素子１０が配置されている第１のリード２０のカップ内に、蛍光体３０が混合された第１の樹脂３１を注入して硬化する。蛍光体３０はあらかじめ第１の樹脂３１中に混合しておき均一に分散させておく。第１の樹脂３１は第１のリード２０と密着性の良いものを使用することが好ましい。カップ内に配置した第１の樹脂３１中の蛍光体３０は均一に分散された状態とするほか、沈降された状態とすることもできる。蛍光体３０を沈降された状態とする方が、発光素子１０からの光を均一にすることができる。

次に、おわん形状に凹んだ金型内に液状の第２の樹脂４１を注入する。第２の樹脂４１中にはナノ蛍光体４０を混合しておく。その金型内に注入された第２の樹脂４１中に、上述の第１のリード２０及び第２のリード２１を挿入する。第２の樹脂４１中には、第１のリード２０のカップ部分が浸積する程度まで沈める。その後、第２の樹脂４１を硬化して第１のリード２０と第２のリード２１とを固定する。

これにより発光装置１００を製造することができる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る発光装置２００について説明する。図２は、第２の実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。ただし、第１の実施の形態に係る発光装置１００とほぼ同一の部材を使う部分は説明を省略する。

発光装置２００は、底面と側面とを持つ凹部を有するパッケージ１２０（台座）と、パッケージ１２０の凹部の底面に配置される発光素子１１０（光源）と、発光素子１１０を被覆する第１の樹脂１３１と、パッケージ１２０の凹部の上部に設けられ第１の樹脂を被覆する第２の樹脂１４１と、を有する。第１の樹脂１３１中には蛍光体１３０（第１の波長変換部材）が混合されている。また、第２の樹脂１４１中にはナノ蛍光体１４０（第２の波長変換部材）が混合されている。

発光素子１１０は、窒化ガリウム系化合物半導体などを用いることができる。発光素子１１０は、同一面側に正負一対の電極を有するものの他、表面と裏面に正負一対の電極を有するものも使用することができる。

パッケージ１２０は、底面と側面を持つ凹部を有する。この凹部は底面側から開口方向に向かうに従って広口となるように形成している。また凹部は多段階に形成している。この凹部内に金属製のリードを設ける。このリードはパッケージ１２０の凹部内からパッケージ１２０の外側まで連続して繋がっており発光素子１１０に電気を供給する役割を有する。パッケージ１２０の凹部は開口方向から見て、略円形となっていることが好ましい。このパッケージ１２０の凹部は２段階になっている。底面側に近い１段目にリードを配置する。開口方向に近い２段目まで第１の樹脂１３１を配置する。パッケージ１２０の凹部の上方には凸レンズ形状を成す第２の樹脂１４１を組み込み固定する。パッケージ１２０の外形は略立方体であるが、略直方体とすることもできる。また、パッケージ１２０の外周部分にはリードが配置されている。パッケージ１２０は、ポリアミド樹脂、液晶ポリマーなどの樹脂系の他、セラミックスなども用いることができる。

蛍光体１３０は第１の樹脂１３１中に混合する。パッケージ１２０の凹部内のリード２１と発光素子１１０の電極とをワイヤを介して電気的に接続する。このワイヤは第１の樹脂１３１中に配置することが好ましい。

第２の樹脂１４１は、あらかじめレンズ状に形成したものを用いる。アクリル樹脂などで成形する。また、第２の樹脂１４１は、樹脂に代えてガラスなども使用することができる。所定の形状に形成した第２の樹脂１４１をパッケージ１２０の凹部内に嵌め込み固定する。第２の樹脂１４１中にナノ蛍光体４０を混合する。ナノ蛍光体４０は０．１ｎｍ乃至１００ｎｍと極めて小径であるため、沈降が生じにくく、ほぼ均一に第２の樹脂１４１中に分散されている。

第２の樹脂１４１と第１の樹脂１３１との間に気体層を設ける。これにより発光素子１１０への電流投入により第１の樹脂１３１が熱膨張しても、気体層が介在するため、第２の樹脂１４１を押し上げることがない。なお、気体層に代えて樹脂を配置することもできる。例えば、第１の樹脂１３１、気体層に代えた樹脂、第２の樹脂１４１の順に屈折率の低いものを使用することにより、発光素子１１０等からの光の取り出しを向上させることができる。

以上により発光装置２００を提供することができる。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る発光装置について説明する。図３は、第３の実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。

発光装置３００は、発光素子２１０（光源）と、発光素子２１０を配置するパッケージ２２０（台座）と、発光素子２１０を被覆する被覆部材２５０と、を有する。被覆部材２５０は、平均粒子径が１μｍ乃至２００μｍである蛍光体２３０（第１の波長変換部材）と、平均粒子径が０．１ｎｍ乃至１００ｎｍであるナノ蛍光体２４０（第２の波長変換部材）と、を有する。パッケージ２２０は、正負一対のリード電極を有しており、発光素子２１０はそのリード電極と電気的に接続されている。被覆部材２５０は、特に限定されていないが、樹脂やガラスなどを用いることができる。

発光素子２１０と蛍光体２３０、ナノ蛍光体２４０の吸収波長、発光波長、発光ピーク波長の関係は種々考えられる。

発光ピーク波長が可視光の短波長側である発光素子２１０を用い、この発光素子２１０からの光を吸収して波長変換を行い、発光素子２１０よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ蛍光体２３０と、この発光素子２１０からの光を吸収して波長変換を行い、発光素子２１０よりも長波長側に発光ピーク波長を持つナノ蛍光体２４０と、を用いることもできる。例えば、青色に発光する発光素子２１０と、赤色に発光する蛍光体２３０と、黄色に発光するナノ蛍光体２４０と、を用いることにより演色性に富む発光装置３００を提供することができる。なお、蛍光体２３０は主に発光素子２１０からの光を吸収するが、ナノ蛍光体２４０からの光を吸収するものも使用することができる。同様に、ナノ蛍光体２４０も主に発光素子２１０からの光を吸収するが、蛍光体２３０からの光を吸収するものも使用することができる。

また、発光ピーク波長が可視光の短波長側である発光素子２１０を用い、この発光素子２１０からの光を吸収して波長変換を行い、発光素子２１０よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ蛍光体２３０と、この蛍光体２３０からの光を吸収して波長変換を行い、蛍光体２３０よりも長波長側に発光ピーク波長を持つナノ蛍光体２４０と、を用いることもできる。例えば、青色に発光する発光素子２１０と、緑色に発光する蛍光体２３０と、緑色の光を吸収して黄赤色に発光するナノ蛍光体２４０と、を用いることにより演色性に富む発光装置３００を提供することができる。なお、ナノ蛍光体２４０も主に蛍光体２３０からの光を吸収するが、発光素子２１０からの光を吸収するものも使用することができる。

また、発光ピーク波長が可視光の短波長側である発光素子２１０を用い、この発光素子２１０からの光を吸収して波長変換を行い、発光素子２１０よりも長波長側に発光ピーク波長を持つナノ蛍光体２４０と、このナノ蛍光体２４０からの光を吸収して波長変換を行い、ナノ蛍光体２４０よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ蛍光体２３０と、を用いることもできる。例えば、青色に発光する発光素子２１０と、緑色に発光するナノ蛍光体２４０と、緑色の光を吸収して赤色に発光する蛍光体２３０と、を用いることにより演色性に富む発光装置３００を提供することができる。蛍光体２３０は主にナノ蛍光体２４０からの光を吸収するが、発光素子２１０からの光を吸収するものも使用することができる。

さらに、上述の発光ピーク波長が可視光の短波長側である発光素子２１０に代えて、発光ピーク波長が近紫外である発光素子２１０を用いることもできる。この場合、発光素子２１０からの光は見え難いため、蛍光体２３０及びナノ蛍光体２４０の光を主に見ることとなる。例えば、近紫外に発光ピーク波長を持つ発光素子２１０と、青色に発光する蛍光体２３０と、青色を吸収して黄色に発光するナノ蛍光体２４０と、を用いることもできる。

いずれの発光装置もナノ蛍光体２４０が発光素子２１０からの光や蛍光体２３０からの光を遮らないため、発光輝度を高めることができる。

なお、発光ピーク波長が可視光の短波長側とは、３８０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下をいい、発光ピーク波長が近紫外とは、３００ｎｍ以上３８０ｎｍ未満のものをいう。

蛍光体２３０及びナノ蛍光体２４０は、少なくとも１５重量％以上であることが好ましく、３０重量％以上であることが更に好ましい。

被覆部材２５０中に含有される蛍光体２３０及びナノ蛍光体２４０の分散状態は明確には言えないが、蛍光体２３０とナノ蛍光体２４０とを混合することにより蛍光体２３０の凝集を抑制することができる。これは蛍光体２３０の外周にナノ蛍光体２４０が付着し、蛍光体２３０の凝集を抑制しているためであると考えられる。

被覆部材２５０中の蛍光体２３０及びナノ蛍光体２４０は、おおよそ２層に分かれていても良い。比重の異なる蛍光体２３０とナノ蛍光体２４０を用いることにより、比重の大きい物質が下側に沈降することにより製造することができる。下側に蛍光体２３０、上側にナノ蛍光体２４０が沈降された被覆部材２５０を用いることにより、蛍光体２３０からの光が上側のナノ蛍光体２４０に遮られることなく外部に放出することができる。ナノ蛍光体２４０よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ蛍光体２３０を用いることにより、蛍光体２３０から出射された光がナノ蛍光体２４０に吸収されることなく外部に放出することができるため高輝度の発光装置を提供することができる。

＜実施例１＞
実施例１に係る発光装置１００について説明する。図１は、発光装置の概略断面図である。なお、第１の実施の形態に係る発光装置１００とほぼ同様の構成を採るため説明を省略する部分もある。

発光素子１０は約４６０ｎｍに発光ピーク波長を持つ窒化ガリウム系化合物半導体を用いる。第１のリード２０のカップ内に発光素子１０を配置する。発光素子１０を固定するためのダイボンド部材にはエポキシ樹脂を用いる。第１のリード２０と第２のリード２１とを用いる。発光素子１０が持つ正負一対の電極と第１のリード２０、第２のリード２１とを、それぞれＡｕワイヤを介して電気的に接続する。第１のリード２０のカップ内に第１の樹脂３１を滴下して充填する。第１の樹脂３１中には蛍光体３０が混合されている。蛍光体３０は６３０ｎｍ乃至６７０ｎｍに発光ピーク波長を有する、平均粒子径が５μｍのＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕを用いる。第１の樹脂３１及び第１のリード２０のカップ、第２のリード２１の一部を覆うように第２の樹脂４１を配置する。第２の樹脂４１中にはナノ蛍光体４０が混合されている。ナノ蛍光体４０は４７０ｎｍ乃至５５０ｎｍに発光ピーク波長を有するＺｎＳ：Ｃｕを用いる。蛍光体３０は発光素子１０からの光により励起されて赤色に発光する。発光素子１０からの光のうち蛍光体３０に照射されても一部反射する。この蛍光体３０に照射されて反射された光が分散され、ナノ蛍光体４０に照射される。また、第１の樹脂３１中を透過した発光素子１０からの光も、ナノ蛍光体４０に照射される。これによりナノ蛍光体４０に照射された光は、波長変換され緑色に発光する。一方、蛍光体３０から放出された光はナノ蛍光体４０に吸収されず、第２の樹脂４１中を透過していく。これにより発光素子１０からの青色光と、蛍光体３０からの赤色光と、ナノ蛍光体４０からの緑色光と、が混合されて白色に発光する発光装置１００を提供することができる。これにより色むらの極めて少ない発光装置１００を提供することができる。また、演色性が高く、高輝度の発光装置１００を提供することができる。

＜実施例２＞
実施例２に係る発光装置は、ナノ蛍光体４０が異なる以外は実施例１に係る発光装置とほぼ同様である。

ナノ蛍光体４０に平均粒子径４０ｎｍのＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体を用いる。発光素子１０は約４６０ｎｍに発光ピーク波長を持つ窒化ガリウム系化合物半導体を用いる。蛍光体３０は６３０ｎｍ乃至６７０ｎｍに発光ピーク波長を有する、平均粒子径が５μｍのＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕを用いる。蛍光体３０は発光素子１０からの光により励起されて赤色に発光する。発光素子１０からの光のうち蛍光体３０に照射されても一部反射する。この蛍光体３０に照射されて反射された光が分散され、ナノ蛍光体４０に照射される。また、第１の樹脂３１中を透過した発光素子１０からの光も、ナノ蛍光体４０に照射される。これによりナノ蛍光体４０に照射された光は、波長変換され黄色に発光する。一方、蛍光体３０から放出された光はナノ蛍光体４０に吸収されず、第２の樹脂４１中を透過していく。これにより発光素子１０からの青色光と、蛍光体３０からの赤色光と、ナノ蛍光体４０からの黄色光と、が混合されて白色に発光する発光装置１００を提供することができる。これにより色むらの極めて少ない発光装置１００を提供することができる。また、演色性が高く、高輝度の発光装置１００を提供することができる。

本発明の発光装置は、液晶バックライト光源、照明器具、ディスプレイのバックライト光源、カメラのフラッシュライト、動画照明補助光源などに利用することができる。

第１の実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。 第２の実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。 第３の実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。

符号の説明

１０ 発光素子
２０ 第１のリード
２１ 第２のリード
３０ 蛍光体
３１ 第１の樹脂
４０ ナノ蛍光体
４１ 第２の樹脂
１００ 発光装置
１１０ 発光素子
１２０ パッケージ
１３０ 蛍光体
１３１ 第１の樹脂
１４０ ナノ蛍光体
１４１ 第２の樹脂
２００ 発光装置

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源が配置される台座と、
   前記光源の少なくとも一部が被覆される第１の波長変換部材と、
   前記第１の波長変換部材の少なくとも一部が被覆される第２の波長変換部材と、
   を有する発光装置であって、
   前記第１の波長変換部材は、前記光源からの光の少なくとも一部を吸収して前記光源と異なる波長の光を放出する、平均粒子径が１μｍ乃至２００μｍであり、
   前記第２の波長変換部材は、前記光源からの光及び前記第１の波長変換部材からの光の少なくとも一部を吸収して前記光源と異なる波長の光を放出する、平均粒子径が０．１ｎｍ乃至１００ｎｍであり、
   前記光源は、青色に発光し、
   前記第１の波長変換部材の発光ピーク波長は、５５０ｎｍ乃至７８０ｎｍの範囲にあり、前記第２の波長変換部材の発光ピーク波長は、４７０ｎｍ乃至５５０ｎｍの範囲にあり、前記第１の波長変換部材の発光ピーク波長は、前記第２の波長変換部材の発光ピーク波長より長波長であることを特徴とする発光装置。
2. 前記光源は、発光素子である請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１の波長変換部材は、発光素子の近傍に沈降している請求項２に記載の発光装置。
4. 前記第２の波長変換部材は、均一に分散されている請求項１乃至請求項３の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記第１の波長変換部材は、赤色光が放出される請求項１乃至請求項４の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
6. 前記第２の波長変換部材は、緑色光が放出される請求項１乃至請求項５の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記発光装置は、白色光が放出される請求項１乃至請求項６の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。

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