JP5557828B2

JP5557828B2 - 発光装置

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Publication number: JP5557828B2
Application number: JP2011267467A
Authority: JP
Inventors: 卓生村井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: JP2013120812A

Description

本発明は、発光装置に関するものである。本発明は、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ・Ｅｍｉｔｔｉｎｇ・Ｄｉｏｄｅ）を利用した、照明、表示、広告灯等に用いる発光装置（発光ユニット）に関するものである。

現行の市販の白色ＬＥＤに用いられている代表的な構成は、青色ＬＥＤと、その青色光によって励起され、黄色光を発する黄色蛍光体とを組み合わせた構成である。しかしながら、その構成では赤み波長成分が大きく欠如するため、特に演色性を高める場合や、光色の低色温度化を行う場合には、上記黄色蛍光体に加え、さらに黄色波長領域より長波長領域になだらかな発光成分を有する例えば窒化物系の赤色蛍光体が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

一方で、蛍光体量や発光状態のばらつきがあっても所望の白色度を得ることを主目的に、青色ＬＥＤ及び近紫外ＬＥＤの２種類のＬＥＤと、両者の発する光によって励起され、黄色光を発する蛍光体と、赤色蛍光体とを用いた構成がある（例えば、特許文献２参照）。

また、近紫外ＬＥＤと、その近紫外光によって励起され、発光する複数種の蛍光体とを用いて白色光を得る方式がある。この方式では、赤色蛍光体として近紫外領域より短波長側で励起されるものを用いて急峻な赤色発光成分を得ることができ、ある特定の赤色波長領域では黄色波長領域に比較してみてもかなりの発光強度を得ることができる（例えば、特許文献３参照）。

また、演色性を改善する目的で、上記の青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを用いた構成に、さらに赤色ＬＥＤを加えた白色発光装置の提案もなされている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００３−２７７７４６号公報特開２００６−１２８４５６号公報特開２００８−７６４４号公報特開２００６−２２９１０９号公報

特許文献１の構成では、黄色発光強度に対し、赤色波長領域の発光強度はかなり低いものである。そのため、赤系の物体の色再現力は必ずしも高いとは言えず、照明用光源やディスプレイ用光源として用いる場合には鮮やかさや彩りが不足して視認されることが少ないという課題があった。

また、特許文献２の構成でも、他の波長領域に対して赤色波長領域の発光強度は高くなく、赤色系物体の十分な色再現力が得られないという課題があった。

また、特許文献３の構成では、現状は近紫外ＬＥＤ自体の放射強度、また、近紫外励起の青〜黄色波長領域で発光する蛍光体の発光強度が十分高いとは言えず、白色発光装置としては、青色ＬＥＤを用いたものに対して発光効率面で優れるとは言い難いという課題があった。

また、特許文献４の構成では、青色ＬＥＤがＧａＮ（窒化ガリウム）系、赤色ＬＥＤがＡｌＧａＩｎＰ（アルミニウムインジウムガリウムリン）系のように異なる半導体素材を用いた構成となり、それらの温度−電流特性等の基本特性が異なるため、環境条件や時間推移により発光強度や発光色がかなり不安定なものとなる等の課題があった。

本発明は、例えば、赤色蛍光体を用いて赤色再現性の高い白色光を発する発光装置として、赤色波長領域の発光強度が高く、かつ、全体の発光効率が高いものを提供することを目的とする。

本発明の一の態様に係る発光装置は、
近紫外光を発する近紫外発光素子と、近紫外光により励起されて赤色光を発する赤色蛍光体とを有し、前記近紫外発光素子から発せられる近紫外光の少なくとも一部を前記赤色蛍光体により赤色光に変換して発する赤色発光部と、
青色光により励起されて黄色光を発する黄色蛍光体と、
前記赤色発光部の外部に配置され、青色光を発する青色発光素子と、
前記青色発光素子から発せられる青色光の一部により励起されて前記黄色蛍光体から発せられる黄色光と、前記青色発光素子から発せられる青色光の残りの少なくとも一部と、前記赤色発光部から発せられる赤色光とを含む白色光を出射する出射部とを備える。

本発明の一の態様では、発光装置において、赤色発光部が、近紫外発光素子から発せられる近紫外光の少なくとも一部を赤色蛍光体により赤色光に変換して発する。そして、出射部が、青色発光素子から発せられる青色光の一部により励起されて黄色蛍光体から発せられる黄色光と、青色発光素子から発せられる青色光の残りの少なくとも一部と、赤色発光部から発せられる赤色光とを含む白色光を出射する。これにより、赤色波長領域の発光強度が高く、かつ、全体の発光効率が高い発光装置を提供することが可能となる。

実施の形態１に係る発光装置の部分断面図。実施の形態１に係る発光装置の部分上面図。実施の形態１に係る発光装置の発光スペクトルの例を示す図。実施の形態１に係る発光装置に用いられる赤色蛍光体の波長吸収発光特性の例を示す図。一般的な窒化物赤色蛍光体の波長吸収発光特性を示す図。従来の赤色ＬＥＤを備えた白色発光装置の発光スペクトルを示す図。一般的な白色発光装置の発光スペクトルを示す図。実施の形態２に係る発光装置の部分断面図。実施の形態３に係る発光装置の部分断面図。実施の形態３の変形例に係る発光装置の部分断面図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る発光装置１０の部分断面図である。図２は、発光装置１０の部分上面図である。

図１及び図２において、発光装置１０は、ベース基板１１と、青色ＬＥＤチップ１２と、第１封止材料１３と、近紫外ＬＥＤチップ１４及び第２封止材料１５を有する赤色発光部１６と、リフレクタ１７とを備える。

ベース基板１１には、青色ＬＥＤチップ１２及び近紫外ＬＥＤチップ１４が、それぞれダイボンド材料１８を用いて実装される。図示していないが、ベース基板１１は長手状であり、長手方向に沿って複数の近紫外ＬＥＤチップ１４が直線状に１列に配置され、１つの近紫外ＬＥＤチップ１４を２つの青色ＬＥＤチップ１２が挟むように、長手方向に沿って複数の青色ＬＥＤチップ１２が直線状に２列に配置される。なお、ベース基板１１の形状、青色ＬＥＤチップ１２及び近紫外ＬＥＤチップ１４の数や配置は、発光装置１０の用途等に合わせて適宜変更してよい。例えば、ベース基板１１は平面視円形状であってもよい。そして、中心部に１つ又は複数の近紫外ＬＥＤチップ１４が配置され、近紫外ＬＥＤチップ１４の周りを複数の青色ＬＥＤチップ１２が囲むように、複数の青色ＬＥＤチップ１２が環状に配置されてもよい。

青色ＬＥＤチップ１２は、赤色発光部１６の外部に配置され、青色光を発する青色発光素子の例である。青色ＬＥＤチップ１２の代わりに、ＬＥＤチップ以外の無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、有機ＥＬ等、青色光を発する他の種類の発光素子が用いられてもよい。

近紫外ＬＥＤチップ１４は、近紫外光を発する近紫外発光素子の例である。近紫外ＬＥＤチップ１４の代わりに、ＬＥＤチップ以外の無機ＥＬ、有機ＥＬ等、近紫外光を発する他の種類の発光素子が用いられてもよい。

第２封止材料１５の内部には、近紫外光により励起されて赤色光を発する赤色蛍光体が混合されている。第２封止材料１５は、近紫外ＬＥＤチップ１４を覆う透光性の第２樹脂の例である。

赤色発光部１６は、近紫外ＬＥＤチップ１４から発せられる近紫外光の少なくとも一部を、第２封止材料１５の内部に有する赤色蛍光体により赤色光に変換して第２封止材料１５から発する。

第１封止材料１３の内部には、青色光により励起されて黄色光を発する黄色蛍光体が混合されている。第１封止材料１３は、青色ＬＥＤチップ１２と赤色発光部１６とを一体で覆う透光性の第１樹脂の例である。

リフレクタ１７は、第１封止材料１３を支持するとともに、第１封止材料１３の内部を進む光の一部を反射して配光を制御する。

発光装置１０は、青色ＬＥＤチップ１２から発せられる青色光の一部を、第１封止材料１３の内部に備える黄色蛍光体により黄色光に変換する。そして、発光装置１０は、この黄色光と、青色ＬＥＤチップ１２から発せられる青色光の残りの少なくとも一部と、赤色発光部１６から発せられる赤色光とを含む白色光を第１封止材料１３から出射する。

上記のように、本実施の形態では、第１封止材料１３が、青色ＬＥＤチップ１２から発せられる青色光の一部により励起されて黄色蛍光体から発せられる黄色光と、青色ＬＥＤチップ１２から発せられる青色光の残りの少なくとも一部と、赤色発光部１６から発せられる赤色光とを含む白色光を出射する出射部として機能する。

以下、発光装置１０の構成について、さらに詳述する。

ベース基板１１とリフレクタ１７とからなるＬＥＤ実装領域を確保したキャビティ領域内では、ベース基板１１上に設けられた導電路上に青色ＬＥＤチップ１２と近紫外ＬＥＤチップ１４とがダイボンド材料１８を用いて実装されている。近紫外ＬＥＤチップ１４の周囲は、近紫外ＬＥＤチップ１４からの近紫外光により励起発光する赤色蛍光体が混合された第２封止材料１５で覆われている。ここでは、近紫外ＬＥＤチップ１４と、赤色蛍光体が混合された第２封止材料１５とで赤色発光部１６が構成されている。図２に示すように、第２封止材料１５は、近紫外ＬＥＤチップ１４の全体を覆っている。

さらに、赤色発光部１６と青色ＬＥＤチップ１２の全体とが、少なくとも青色ＬＥＤチップ１２からの青色光により励起発光する黄色蛍光体が混合された第１封止材料１３で覆われている。黄色蛍光体は、５３０〜５９０ｎｍ（ナノメートル）程度の黄色波長領域に発光ピークを有する光（緑〜橙成分を含んでもよい）を発する。

本実施の形態において、青色ＬＥＤチップ１２は、４４０〜４７５ｎｍ程度の青色波長領域に発光ピークを有する光を発する。また、近紫外ＬＥＤチップ１４は、３７０〜４２０ｎｍ程度の近紫外波長領域（薄い紫あるいは無色）に発光ピークを有する光を発する。発光装置１０の発光源となる青色ＬＥＤチップ１２及び近紫外ＬＥＤチップ１４は、予めパタン形成された導電部（図示していない）に、ダイボンド材料１８（あるいは、はんだ）を用いて実装（固定）される。青色ＬＥＤチップ１２及び近紫外ＬＥＤチップ１４は、例えば、フェースアップＬＥＤであり、ＬＥＤに通電可能となるように導電部とＬＥＤチップとがボンディングワイヤ１９を用いて接続される（即ち、ワイヤボンディングされる）。

ここで、ベース基板１１には、ガラスエポキシ材、ガラスコンポジット材、あるいは、放熱性を高めるために金属材料等が用いられる。導電部としては、銅等の薄いパタンが作製され、その上に下地処理用の金属薄膜等を介して銀メッキや金メッキ処理が施される。さらに、ベース基板１１の上には、高反射レジスト材であるアクリル、エポキシ、シリコーン系等の白色樹脂層が、ほぼ均一な厚みで形成される。

第１封止材料１３及び第２封止材料１５には、シリコーン等、耐光性や耐熱性の優れた樹脂が用いられる。第１封止材料１３及び第２封止材料１５による樹脂封止によって、樹脂に混合された蛍光体によるＬＥＤ光の波長変換が行えるだけでなく、ＬＥＤチップの保護やチップ光の取り出し量の増加といった作用効果も得られる。

図３は、発光装置１０の発光スペクトル２０の例を示す図である。

図３において、近紫外ＬＥＤチップ１４からの近紫外発光成分２１は、第２封止材料１５に混合された赤色蛍光体を励起して、赤色発光成分２４を生み出している。また、青色ＬＥＤチップ１２からの青色発光成分２２は、第１封止材料１３に混合された黄色蛍光体を励起して、黄色発光成分２３を生み出している。発光装置１０は、近紫外発光成分２１、青色発光成分２２、黄色発光成分２３、赤色発光成分２４を合成して、目標とする白色の発光スペクトル２０を得ている。

上記のように、本実施の形態では、発光装置１０の赤色発光部１６が、近紫外ＬＥＤチップ１４を有するとともに、その近傍に、近紫外光により励起発光する赤色蛍光体を有する。この赤色蛍光体としては、後述するように、可視光領域よりも近紫外光領域に、あるいは、近紫外領域のみに強い励起域を有するものが用いられる。そのため、赤色発光部１６は、周囲に配置された青色ＬＥＤチップ１２の影響をほとんど受けずに、近紫外ＬＥＤチップ１４からの近紫外光の発光強度に比例する発光強度の赤色光を発することができる。したがって、近紫外ＬＥＤチップ１４の電流値を制御することで、安定した赤色出力を得ることができる。なお、近紫外光はほとんど無色あるいは薄紫色であるため、赤色蛍光体の励起に寄与しない近紫外発光成分２１は、ほとんど発光装置１０の出射光の色味には影響しない。

図４は、発光装置１０に用いられる赤色蛍光体の波長吸収発光特性の例を示す図である。図５は、一般的な窒化物赤色蛍光体の波長吸収発光特性を示す図である。

図４では、（１）Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋により吸収される波長成分（励起スペクトル）を細い実線、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋により発せられる波長成分（発光スペクトル）を太い実線で示している。また、（２）Ｌｉ（Ｅｕ，Ｓｍ）Ｗ_２Ｏ_８により吸収される波長成分（励起スペクトル）を細い点線、Ｌｉ（Ｅｕ，Ｓｍ）Ｗ_２Ｏ_８により発せられる波長成分（発光スペクトル）を太い点線で示している。

本実施の形態では、第２封止材料１５に混合される赤色蛍光体として、発光スペクトルの半値幅が１００ｎｍに及ぶような広いもの（例えば可視光領域でも励起域を持つ窒化物赤色蛍光体）ではなく、近紫外領域（例えば、図３の近紫外発光成分２１）で強く励起され、半値幅が１５〜５０ｎｍ程度の発光（例えば、図３の赤色発光成分２４）の鋭いものが用いられる。そのような蛍光体として、図４に波長吸収発光特性を示した（１）Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、（２）Ｌｉ（Ｅｕ，Ｓｍ）Ｗ_２Ｏ_８のほか、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋等を用いることができる。これらの蛍光体は、赤色発光イオンとして希土類のＥｕ^３＋で賦活された蛍光体であり、高い強度の赤色波長成分を発するものである。また、これらの蛍光体は、発光ピーク波長が６１０〜６４０ｎｍ程度のものである。

図４に示した例では、（１）Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋の発光ピーク波長が約６２５ｎｍ、（２）Ｌｉ（Ｅｕ，Ｓｍ）Ｗ_２Ｏ_８の発光ピーク波長が約６１５ｎｍとなっている。また、いずれの蛍光体も発光スペクトルの半値幅が２０〜３５ｎｍ程度となっている。これに対し、図５に示した窒化物赤色蛍光体（具体的には、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋）の発光波長領域は相対的に広く、赤色発光強度も低くなっている。

蛍光体の特性は、組成や粉体の粒径、表面状態によって多少異なるが、上記のように、本実施の形態では、発光ピーク波長６１０〜６４０ｎｍ、半値幅１５〜５０ｎｍの赤色蛍光体が用いられる。このため、近紫外ＬＥＤチップ１４の発光強度を調整することで、図３に示したように、黄色発光成分２３（黄色波長領域）のピークを超えるほどの高い発光強度の赤色発光成分２４を得ることが可能となる。

図４に特性を示したような赤色蛍光体は、可視光ではほとんど励起されない（励起成分は若干あるが紫外励起強度に対してかなり小さい）。そのため、本実施の形態において、赤色発光部１６の周囲に配置される青色ＬＥＤチップ１２の青色光のうち、第２封止材料１５内の赤色蛍光体に吸収される光の比率はごくわずかである。したがって、第１封止材料１３内の黄色蛍光体を励起する青色光の強度は高いまま維持される。その結果、光束が大きく、かつ、赤色発光強度が高い（即ち、赤色再現性が良好な）出射光を得ることができる。

このように、本実施の形態において、発光装置１０は、赤色発光強度が高い白色光を出射するため、発光装置１０を照明用光源として用いる場合、目標とする光色（あるいは色温度）には依存するものの、基本的には出射光の特殊演色評価数（Ｒ９）や平均演色評価数（Ｒａ）も大きく改善することが可能である。また、発光装置１０を表示用（液晶ディスプレイのバックライト光源等）として用いる場合は、狭い赤色波長領域で鋭い発光成分を持つ光を出射するという特徴から、カラーディスプレイとしての赤色鮮鋭度を高めるとともに色域特性（ガマット）を広くすることができる。

図６は、赤色ＬＥＤを備えた従来の白色発光装置の発光スペクトルを示す図である。

従来、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを用いた構成に、さらに赤色ＬＥＤを加えた白色発光装置がある。このような構成を用いる場合でも、図６に示すように、鋭い赤色発光成分を持つ光を得ることができる。しかしながら、各色ＬＥＤチップの主材料が、例えば青色ＬＥＤチップはＧａＮ系、赤色ＬＥＤチップはＡｌＧａＩｎＰ系といったように異なる素材となる。通常、素材の異なるＬＥＤチップ間では、駆動電圧や温度特性等の基本特性が異なるため（特に赤色ＬＥＤは温度による光出力変化の比率が大きい）、環境条件や時間推移により発光強度や発光色がかなり不安定なものとなってしまう。

これに対し、本実施の形態では、発光装置１０が備える青色ＬＥＤチップ１２及び近紫外ＬＥＤチップ１４を、いずれもＧａＮ系材料を用いたＬＥＤとすることができる。そのため、青色ＬＥＤチップ１２及び近紫外ＬＥＤチップ１４として、駆動電圧や温度特性等の基本特性がほぼ同じＬＥＤチップを用いることができる。したがって、周囲環境等に変化があったとしても両方のＬＥＤチップが同じような影響を受けるため、発光色が不安定になる等の不具合が生じにくい。例えば、青色ＬＥＤチップ１２と近紫外ＬＥＤチップ１４とを接続する導電路を独立に設けておけば、必要に応じて少なくとも一方の強度調整を行うことで発光色の制御を行うことが可能となる。

図７は、一般的な白色発光装置の発光スペクトルを示す図である。

図７では、青色ＬＥＤ及び黄色蛍光体のみを組み合わせた従来の白色発光装置の発光スペクトルを実線で示している。また、その白色発光装置に、さらに赤色蛍光体を加えたものの発光スペクトルを点線で示している。

従来、赤色蛍光体（例えば、図５に示したＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋やα−サイアロン：Ｅｕ^２＋といったＥｕ^２＋で賦活された蛍光体）を含む白色発光装置では、赤色蛍光体を含まないもの（図７の実線の発光スペクトル）に対して、青色波長成分を吸収し、橙〜赤色波長領域にかけてなだらかな赤色波長成分を得る（図７の点線の発光スペクトル）ことで、赤色波長領域での色味改善を行っている。仮に、上記のような青色ＬＥＤ及び黄色蛍光体のみを組み合わせた白色発光装置に、本実施の形態で用いるような赤色蛍光体（例えば、図４に特性を示したもの）を加えたとすると、赤色蛍光体は、青色光によってほとんど励起されることなく、単に青色光の散乱吸収体として作用する。そのため、発光効率が低くなってしまう。

これに対し、本実施の形態では、近紫外ＬＥＤチップ１４の近傍（周辺）に黄色蛍光体を介在させずに赤色蛍光体を配置することにより、効率のよい赤色光への変換を行うことができる。そのため、高い発光効率を維持しつつ、鋭い赤み成分を持つ出射光を得ることができ、特に赤色の色再現性や鮮やかさを向上させることができる。発光装置１０を照明用光源として用いる場合には、赤色の特性演色評価数や、平均演色評価数も改善することができる。

また、本実施の形態では、赤色発光部１６を１つの発光単位としており、赤色発光部１６が発する光が、黄色蛍光体を多く含むもう１つの広い発光領域（第１封止材料１３の領域）に放射状に広がる。そのため、赤色発光部１６から発せられた赤色光の多くが、第１封止材料１３内の黄色蛍光体の表面で拡散され、結果としてキャビティ内での混色性が高まり、発光装置１０の表面及び照明領域に色むらの少ない光を照射することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、青色ＬＥＤチップ１２、近紫外ＬＥＤチップ１４という２種類のＬＥＤ光源を使用し、青色光により励起発光する発光イオンＥｕ^２＋を持つ赤色蛍光体ではなく、近紫外光により励起されて鋭い（発光スペクトルの半値幅の狭い）赤色波長成分を有する光を発する、例えばＥｕ^３＋を持つような赤色蛍光体を用いている。これにより、発光装置１０の出射光（白色光）の赤色再現力（演色性）を高めることができる。

また、近紫外ＬＥＤチップ１４から近紫外光が照射されやすい位置に赤色蛍光体を配置しているため、上記２種類のＬＥＤ光源を一体封止する第１封止材料１３（黄色蛍光樹脂層）を介しても十分な強度の赤色光が得られ、さらに第１封止材料１３内にも変換赤色光が広がるため、色むらの少ない混色性のよい発光装置１０が得られる。さらに、上記２種類のＬＥＤ光源に同じＧａＮ系素子を用いることにより、同程度の順電圧（Ｖｆ）を持つチップを選定して構成することができ、光出力の電気的安定性を確保することができる。

なお、第１封止材料１３に含まれる黄色蛍光体は、必ずしも青色ＬＥＤチップ１２のみにより励起発光するものである必要はなく、近紫外ＬＥＤチップ１４によっても励起発光する、例えばシリケート系のような蛍光体であってもよい。赤色発光部１６からは、赤色光のほか、発光装置１０の出射光の色味には大きく寄与しないものの、近紫外光が放射されるため、この近紫外光も黄色光に変換することで、さらに発光効率を向上させることができる。なお、目標の色光（色度や色温度）がある場合には、それに合わせて黄色蛍光体や赤色蛍光体の含有量を調整すればよい。

本実施の形態では、第１封止材料１３や第２封止材料１５が、光を散乱させる透過性粒子（例えば、ガラスビーズ、酸化チタン粒子）を含んでもよい。この場合、第１封止材料１３や第２封止材料１５の内部での光乱反射性を高め、混色性のよい発光装置１０を得ることができる。

本実施の形態によれば、標準比視感度が高い発光波長領域の光を、青色ＬＥＤとそれに励起発光する黄色蛍光体の光で高い発光効率で発光させつつ、赤色蛍光体自体が青色ＬＥＤ光の進行を妨げる（吸収材料として機能）ことがないように、発光強度の高い鋭い赤色発光を得ることができる。さらには近紫外ＬＥＤの周辺近傍で赤色蛍光体により色変換された光は、同一樹脂封止領域内を拡散して進むため、低色むらで赤色再現性が高く発光効率のよい白色発光装置を得ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

図８は、本実施の形態に係る発光装置１０の部分断面図である。

図８では、発光装置１０における光線の進み方を矢印で示している。発光装置１０の構成は、図１に示した実施の形態１のものと同様である。

本実施の形態では、赤色発光部１６の第２封止材料１５として、第１封止材料１３より屈折率が小さい樹脂が用いられる。

本実施の形態によれば、第２封止材料１５の樹脂界面での反射比率を高めることができ、青色ＬＥＤチップ１２から発せられる青色光や、第１封止材料１３に混合された黄色蛍光体から発せられる黄色光（青色光が黄色蛍光体により変換された光）が第２封止材料１５内へ直接進入する割合を極力低く抑えることができる。例えば図８に実線の矢印で示す光線のように、全屈折率差により決まる全反射角以上で第２封止材料１５に向かう光線は全て界面で反射される。したがって、第１封止材料１３から第２封止材料１５に向けては光が進入しにくくなるため、発光装置１０の発光効率を高く維持することができる（第２封止材料１５に進入する光のほとんどは第２封止材料１５内で波長変換に寄与することなく、吸収されてしまう）。また、第２封止材料１５に混合された赤色蛍光体から発せられる赤色光（近紫外光が赤色蛍光体により変換された光）が第２封止材料１５の界面で内側へ反射される割合も極力低く抑えることができる。例えば図８に点線の矢印で示す光線のように、第２封止材料１５を通して放射される光線は第１封止材料１３及び第２封止材料１５の屈折率差の関係から、第２封止材料１５の界面で反射されずに第１封止材料１３に進入しやすくなるため、効率よく赤色変換光を放射させることができる。

例えば、第１封止材料１３として、屈折率がｎ＝１．５１程度のフェニル系シリコーン、第２封止材料１５として、屈折率がｎ＝１．４１程度のメチル系シリコーンを用いることができる。この場合、一般的にメチル系シリコーンよりフェニル系シリコーンのほうが、ガス透過性が低いため、さらに、発光装置１０の光特性の向上やキャビティ内材料の劣化促進の防止等が可能となる。なお、第１封止材料１３及び第２封止材料１５として、他の種類の樹脂を用いてもよいことは言うまでもない。

なお、本実施の形態では、第２封止材料１５の封止形態を側面視楕円状としているが、これ以外の形状、例えば半円状、長方形状（平坦封止）としてもよい（実施の形態１についても同様）。

実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。

図９は、本実施の形態に係る発光装置１０の部分断面図である。

図９において、近紫外ＬＥＤチップ１４は、フリップチップタイプの素子である。発光装置１０の赤色発光部１６は、図１に示した実施の形態１の第２封止材料１５に代えて、赤色蛍光体を含む材料１５ａを近紫外ＬＥＤチップ１４の表面上に有する。この赤色蛍光体としては、実施の形態１と同様の蛍光体が用いられる。

例えば、赤色蛍光体を含む材料１５ａは、近紫外ＬＥＤチップ１４の平坦表面に印刷又は塗布される。あるいは、例えば、赤色蛍光体を含む材料１５ａは、蛍光体混合樹脂シートであり、近紫外ＬＥＤチップ１４の平坦表面に貼り付けられる。本実施の形態では、近紫外ＬＥＤチップ１４の表面のみに赤色蛍光体を用いればよいため、蛍光材料の中でも高価な赤色蛍光体の使用量を抑えることができる。

近紫外ＬＥＤチップ１４及び青色ＬＥＤチップ１２は、黄色蛍光体が混合された第１封止材料１３で一体封止されている。そのため、赤色蛍光体が近紫外ＬＥＤチップ１４からの近紫外光により励起されて発する赤色光は、第１封止材料１３の内部で青色光と黄色光と混ざりながら拡散され、発光装置１０の出射光として外部に放射される。したがって、キャビティ内での混色性が向上し、発光装置１０の出射光の色むらを低減することができる。

図１０は、本実施の形態の変形例に係る発光装置１０の部分断面図である。

図１０では、青色ＬＥＤチップ１２も、フリップチップタイプの素子である。発光装置１０は、図９に示したような黄色蛍光体を含む第１封止材料１３に代えて、蛍光体を含まない第１封止材料１３ａを備える。そして、発光装置１０は、黄色蛍光体を含む材料１３ｂを青色ＬＥＤチップ１２の表面上に備える。

近紫外ＬＥＤチップ１４及び青色ＬＥＤチップ１２は、蛍光体が混合されていない第１封止材料１３ａで一体封止されている。そのため、赤色蛍光体が近紫外ＬＥＤチップ１４からの近紫外光により励起されて発する赤色光は、第１封止材料１３の内部で白色光（青色光と黄色光の合成光）と混ざりながら拡散され、発光装置１０の出射光として外部に放射される。この場合、キャビティサイズにもよるが、赤色蛍光体を含む材料１５ａの上部、及び、黄色蛍光体を含む材料１３ｂの上部において、それぞれの色合いが強くなる。また、それぞれの真上方向（近紫外ＬＥＤチップ１４及び青色ＬＥＤチップ１２の光軸方向）において、それぞれの色（赤色及び白色）の光が直接放射されやすくなる。したがって、図９に示した発光装置１０のほうが、キャビティ内の混色性に優れ、発光装置１０の照射面での色むらも目立ちにくい。

上記のように、本実施の形態では、特に、図９のような構成を採用することで、高価な赤色蛍光体を節約でき、また、キャビティ表面及び照射面に色むらが生じにくく、赤色再現性及び発光効率が良好な発光装置１０を提供することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０発光装置、１１ベース基板、１２青色ＬＥＤチップ、１３，１３ａ第１封止材料、１３ｂ材料、１４近紫外ＬＥＤチップ、１５第２封止材料、１５ａ材料、１６赤色発光部、１７リフレクタ、１８ダイボンド材料、１９ボンディングワイヤ、２０発光スペクトル、２１近紫外発光成分、２２青色発光成分、２３黄色発光成分、２４赤色発光成分。

Claims

近紫外光を発する近紫外発光素子と、近紫外光により励起されて赤色光を発する赤色蛍光体が内部に混合されており前記近紫外発光素子を覆う透光性の第２樹脂とを有し、前記近紫外発光素子から発せられる近紫外光の一部を前記赤色蛍光体により赤色光に変換して前記第２樹脂から発する赤色発光部と、
前記赤色発光部の外部に配置され、青色光を発する青色発光素子と、
近紫外光及び青色光により励起されて黄色光を発する黄色蛍光体が内部に混合されており前記青色発光素子と前記赤色発光部とを一体で覆う透光性の第１樹脂からなる出射部であって、前記近紫外発光素子から発せられる近紫外光の残りの少なくとも一部により励起されて前記黄色蛍光体から発せられる黄色光と、前記青色発光素子から発せられる青色光の一部により励起されて前記黄色蛍光体から発せられる黄色光と、前記青色発光素子から発せられる青色光の残りの少なくとも一部と、前記赤色発光部から発せられる赤色光とを含む白色光を出射する出射部と
を備え、
前記第２樹脂は、前記第１樹脂より屈折率が小さい樹脂であることを特徴とする発光装置。
前記赤色蛍光体は、発光ピーク波長が６１０〜６４０ｎｍ、発光スペクトルの半値幅が１５〜５０ｎｍの蛍光体であることを特徴とする請求項１の発光装置。
前記赤色蛍光体は、Ｅｕ^３＋で賦活された蛍光体であることを特徴とする請求項１又は２の発光装置。
前記近紫外発光素子及び前記青色発光素子は、いずれもＧａＮ（窒化ガリウム）系材料を用いたＬＥＤ（発光ダイオード）であることを特徴とする請求項１から３のいずれかの発光装置。