JP6501803B2 - 光源装置および発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光源装置に関し、光源装置を含む発光装置に関する。特に、本発明は、被照射物の色を鮮やかに見せることができる発光素子(たとえばLED(Light Emitting Diode(発光ダイオード)))を備えた光源装置に関する。
発光素子と蛍光体とを備える光源装置は、低消費電力、小型化、高輝度、更には広範囲な色再現性が期待される次世代の光源装置として注目され、活発に研究および開発されている。発光素子から放射される一次光は、通常、近紫外領域から青色領域にピーク発光波長を有し、たとえば380nm以上490nm以下の波長領域にピーク波長を有する。光源装置の用途に適合した様々な蛍光体を備えた光源装置も提案されている。
たとえば、照明装置の光源として使用される光源装置が種々研究および開発されており、このような光源装置の出力性能を向上させるための手段が種々検討されている。光源装置の出力性能を向上させるためには、一般的には、視感度が高く、且つ、青色の補色領域(黄色領域、緑色領域、または、赤色領域)に主たる発光ピークを持つ蛍光体が用いられる。また、一般照明器具の光源として使用可能な光源装置には、出力性能の向上と併せて、高い演色性を有すること(「高い演色性を有する」とは、基本的には、平均演色評価数Raが80以上であることを意味する。)も要求されている。
ここで、演色評価数とは、演色性の測定対象となる光源が演色評価用の色票を照明したときに生じる色ずれを指数として表したものである。演色評価数が高い方が、上記色ずれが小さい。すなわち、演色評価数が高い方が、測定対象となる光源が被照射物の色をより正しく見せることのできる光を発する。演色評価数にはR1〜R15が存在し、よって、演色評価用の色票は15種類存在する。平均演色評価数Raは、演色性を示す指数として一般的に用いられ、演色評価数R1〜R15のうちの演色評価数R1〜R8の平均値である。
照明装置の光源として使用される光源装置に対する上記要求を満足させるために、被照射物の色味を向上させる取り組みがなされている。たとえば国際公開第2011/108203号(特許文献1)には、LED光源とフィルターとを備えたLEDランプが記載されている。特許文献1に記載のLED光源は、440nm〜460nmの波長領域に主たる発光ピークを持つ青色LEDと、青色LEDの出射光により励起される緑色または黄色蛍光体と、青色LEDおよび緑色または黄色蛍光体のうちの少なくとも一方の出射光により励起される赤色蛍光体とを含む。また、特許文献1に記載のフィルターは、LED光源から出射された光における570nm〜590nmの波長領域の少なくとも一部の分光放射強度を低減する。
特許文献1には、特定の波長領域の分光放射強度を低減するフィルターを適用し、かつ、LED光源に赤色蛍光体を含ませることにより、中彩色(特許文献1では、中彩色は、中彩度の試験色R1からR8と定義されている)だけでなく鮮やかな赤色も自然に見せることができると記載されている。しかし、特許文献1に記載のLEDランプはフィルターを備えている。そのため、LEDランプの生産工程での作業が増え、LEDランプの生産コストが増加する。また、フィルターによって570nm〜590nmの波長領域の少なくとも一部の分光放射強度が低減するので、照明装置の電力効率の低下を招く。
国際公開第2013/150470号(特許文献2)には、400〜440nmの波長領域に発光ピークを持つ光を発する発光素子と440〜460nmの波長領域に発光ピークを持つ光を発する発光素子とを備えた発光モジュールによって「さわやかな白」を提供できることが記載されている。その理由は、400〜440nmの波長領域に発光ピークを持つ光が、衣服に付着している蛍光剤を励起して青色に発光させるからである。すなわち、特許文献2の発光モジュールの出力光を衣服などに照射した場合には、衣服などでの反射光は、発光モジュールの出力光よりも多くの青色光の成分を含むこととなり、よって、発光モジュールの出力光よりも更に白く見える。
国際公開第2011/108203号 国際公開第2013/150470号
しかし、特許文献2の発光モジュールでは、440〜460nmの波長領域(青色領域)での発光強度が大きい。そのため、特許文献2の発光モジュールの出力光を紺色または黒色の物体(被照射物)に照射すると、紺色または黒色の被照射物での反射光が青みがかるので当該被照射物が鮮やかな紺色または黒色に見えないという問題が発生する。一方、熱放射を利用した光源(たとえばハロゲン電球など)の出力光のスペクトルは太陽光のスペクトルに近い。そのため、当該光源の出力光を紺色または黒色の被照射物に照射すると、当該被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる。
同様のことは、従来のLEDの出力光を上記被照射物に照射した場合にも起こり得る。従来のLEDを光源として含む照明器具の出力光のスペクトルでは、従来の光源(たとえばハロゲン電球または高輝度放電ランプなど)の出力光のスペクトルに比べて、青色領域に現れるピークが際立って高い。そのため、従来のLEDを光源として含む照明器具を用いた場合には、紺色または黒色の被照射物がより一層青みがかって見えることとなる。
ところで、服飾業界の製品の販売などで使用される光源装置には、明るさを確保するという要望だけでなく、被照射物の見え方を重要視するという要望が多い。たとえば、服飾業界では、白色、紺色または黒色の製品が多く、これらの色を同時に鮮やかに見せたいという要望がある。
一方、白色、紺色および黒色は、演色評価数R1〜R15の評価に用いる試験色に含まれていない。そのため、従来の演色性の評価方法では、被照射物が白色、紺色または黒色である場合における当該被照射物の色味を評価できない。よって、演色評価数が高くても被照射物の色味が鮮やかではないということが起こり得る。
また、衣服に使われる繊維の多くは蛍光剤によって染色されているが、時間の経過とともに蛍光剤による染色の影響は弱くなる。しかし、洗濯用洗剤の多くには蛍光剤が含まれているので、衣服の洗濯時に蛍光剤が衣服に付着する。そのため、衣服には蛍光剤が付着していることが多いと言える。蛍光剤としては、ウンベリフェロン、ビス(トリアジニルアミド)スチルベンジスルホン酸、クマリン誘導体またはピラゾリン誘導体などが用いられている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、被照射物(たとえば衣服など)に照射したときに白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる光源装置の提供を目的とする。
本発明の光源装置は、少なくとも1種類の発光素子を1個以上搭載し、かつ前記発光素子の出力光により励起される蛍光体を備える。本発明の光源装置は、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子を発光させた場合に、440nmよりも長く490nm以下の第1波長領域に出力光のピーク波長を有し、かつ、380nm以上440nm以下の第2波長領域に出力光のピーク波長を有する。
本発明の光源装置において、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子を発光させた場合に、440nmよりも長く490nm以下の第1波長領域において、460nm以上490nm以下の波長領域に出力光のピーク波長を有することが好ましい。
また本発明の光源装置は、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子を発光させた場合に、440nmよりも長く490nm以下の第1波長領域において、440nmよりも長く460nm未満および460nm以上490nm以下の2つの波長領域それぞれに1つ以上の出力光のピーク波長を有していてもよい。
ただし、それぞれの波長領域における発光ピーク波長の違いの差が小さい場合には、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子を発光させても、それぞれの波長領域で明確に分離した発光ピークが観測できない可能性がある。このため、各波長領域での発光波長ピークだけでなく積分強度も重要な指標であると言える。
また、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることを達成するためには、後述の特性Aおよび特性Bを満たすことが好ましい。すなわち、特性Aおよび特性Bを満たすのに効果的となるように、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子からの発光スペクトルが得られることが好ましい。
そのため、本発明の光源装置に搭載された全ての発光素子を蛍光体が樹脂封止されない状態で点灯させた場合に発する光のスペクトルは、下記特性αを有することが好ましい。加えて、特性αに加えて、特性βを持ち合わせていることがより好ましい。蛍光体などの他の材料との組合せにもよるが、特性αおよび特性βを満たすことで特性Aおよび特性Bを満たしやすくなるためである。
特性α:440nmよりも長く490nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上440nm以下の波長領域での積分強度が3%以上200%以下である。より好ましくは440nmよりも長く490nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上440nm以下の波長領域での積分強度が5%以上100%以下である。
特性β:440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合が20%以上200%以下である。より好ましくは440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合が30%以上100%以下である。
本発明の光源装置は、たとえば、出力光のピーク波長が互いに異なる2種類以上の発光素子と、少なくとも1種類の発光素子の出力光によって励起されて発光する2種類以上の蛍光体とを備える。2種類以上の発光素子は、440nmよりも長く490nm以下の第1波長領域に出力光のピーク波長を有する1種類以上の発光素子と、380nm以上440nm以下の第2波長領域に出力光のピーク波長を有する1種類以上の発光素子とを含む。
第1波長領域に出力光のピーク波長を有する1種類以上の発光素子は、460nm以上490nm以下の波長領域に出力光のピークを有する発光素子を含むことが好ましく、460nm以上490nm以下の波長領域に出力光のピークを有する発光素子と、440nmよりも長く460nm未満の波長領域に出力光のピークを有する発光素子とを含んでも良い。
発光素子が1種類かつ複数個搭載されている場合、少なくとも1つの発光素子は、少なくとも1種類の蛍光体を含む樹脂層によって封止されていることが好ましく、残りの発光素子のうちの少なくとも1つの発光素子は、蛍光体を含まない樹脂層によって封止されていても良い。
発光素子が2種類以上である場合、少なくとも1種類の発光素子は、少なくとも1種類の蛍光体を含む樹脂層によって封止されていることが好ましく、残りの発光素子のうちの少なくとも1種類の発光素子は、蛍光体を含まない樹脂層によって封止されていても良く、第2発光素子(後述)に対する信号の入力系統と、第2発光素子とは異なる種類の発光素子に対する信号の入力系統とは、互いに異なっていても良い。
前述の発光特性を達成する方法としては、複数の波長領域それぞれに発光ピークをもつ発光素子1種類を用いても良いし、単一の波長領域に1つの発光ピークを持つ発光素子を複数種類組み合わせても良いし、複数の波長領域それぞれに発光ピークをもつ発光素子と単一の波長領域に1つの発光ピークを持つ発光素子とを組み合わせても良い。
単一の波長領域に1つの発光ピークを持つ発光素子を複数種類組み合わせた場合には、発光素子の組合せの調整によって、光源装置の発光スペクトルをより緻密に制御することが可能となり、目的に近い発光スペクトルを得ることが容易になる。
一方で、複数の波長領域それぞれに発光ピークをもつ発光素子1種類を用いた場合には、1種類の発光素子から光源装置を構成することとなるため、光源装置の製造工程をより簡単なものとできるという利点がある。
複数個の発光素子からなる光源装置では、光源装置中には複数の発光点が存在することとなる。異なる波長の発光素子を複数用いた場合、各々の発光点から異なる強度や色の光が発せられる可能性が高くなり、それぞれの発光点での発光色や発光強度の違い、あるいは発光点間隔の差(チップの基板への固定位置のばらつき)などで照射面での色ムラが出やすい。この影響はリフレクタやレンズなど照明器具の光学系によって異なるが、特に照射角度の狭い照明器具ではその影響が顕著となる。一方で、複数の波長領域それぞれに発光ピークをもつ発光素子1種類を用いた光源装置の場合には、全ての発光点が同じ発光特性を示すため、異なる波長の発光素子を同時に搭載した光源装置の場合よりも、照明器具の光学設計は容易になり、且つ、照射面での輝度ムラや色ムラを抑制しやすくなる。すなわち、光源装置中の各発光素子から均一な光量・光色で発光することが照射面で輝度ムラや色ムラの少ない、質の高い光につながる。
以上のように、複数の波長領域それぞれに発光ピークをもつ発光素子1種類を用いて光源装置を構成することで、製造工程が簡単になることや光源装置中の全ての発光素子が同じ特性をもつために輝度ムラや色ムラが生じず優れた光学特性が得られるといった効果を得ることができる。
発光素子は単一の波長領域での発光を示すものが一般的であるが、単一の発光素子で複数の波長領域で発光を示すことが可能な発光素子もある。たとえば、InGaN系の発光ダイオードは単一の発光素子で複数の波長領域で発光を示すことが可能である。InGaN系の発光ダイオードはその構造中に複数の発光層を持っており、それぞれの発光層でInの濃度を調整することなどにより、各々の発光層からの発光波長を設計することができる。また、複数の発光層は、発光素子の発光面に対して垂直に積層されるため、発光素子の発光面内ではスペクトルに差が無い均一な光を得ることができる。このようにして、複数の波長領域それぞれに発光ピークをもつ発光素子をつくることができ、これを利用することで製造工程がより簡単な光源装置や輝度ムラや色ムラの小さい光源装置を実現することができる。
本発明の光源装置が発する光のスペクトルは、下記特性Aと下記特性Bとを有することが好ましい。
特性A:380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度の割合が2%以上である、
特性B:440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合が100%以上である。
本発明は、本発明の光源装置を含む発光装置についても提供する。本発明の発光装置には、照明装置またはバックライト装置などが含まれる。
本発明によれば、被照射物(たとえば衣服など)に照射したときに白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる。
図1(a)は本発明の実施形態1の光源装置1の平面図であり、図1(b)は図1(a)に示すIB−IB’線における断面図である。 図1に示した実施形態1の変形例の光源装置1’の断面図である。 本発明の実施形態2の光源装置2の断面図である。 図3に示した実施形態2の変形例の光源装置2’の断面図である。 図5(a)は、本発明の実施形態3の光源装置3の断面図であり、図5(b)は、図5(a)の変形例の光源装置3’の断面図である。 図6(a)は本発明の実施形態4の光源装置11の平面図であり、図1(b)は図6(a)に示すVIB−VIB’線における断面図である。 図6に示した実施形態4の変形例の光源装置11’の断面図である。 図8(a)は本発明の実施形態5の光源装置12の平面図であり、図8(b)は図8(a)に示すVIIIB−VIIIB’線における断面図である。 図8に示した実施形態5の変形例の光源装置12’の断面図である。 図10(a)は本発明の実施形態6の光源装置13の平面図であり、図10(b)は図10(a)に示すXB−XB’線における断面図である。 図10に示した実施形態6の変形例の光源装置13’の断面図である。 図12(a)は本発明の実施形態7の光源装置14の平面図であり、図12(b)は図12(a)に示すXIIB−XIIB’線における断面図である。 基板の上面における発光素子の配置形態を示す平面図である。 図12に示した実施形態7の変形例の光源装置14’の断面図である。 図15(a)は本発明の実施形態8の光源装置15の断面図であり、図15(b)は図15(a)に示す実施形態8の変形例の光源装置15’の断面図である。 本発明の実施形態9の光源装置16の断面図である。 本発明の実施形態10の光源装置17の断面図である。 本発明の実施形態11の光源装置18の平面図である。 図19(a)は、図18に示した光源装置18の第1光源部211の断面図であり、図19(b)は、図18に示した光源装置18の第2光源部212の断面図である。 本発明の実施形態6の光源装置が発する光の光学特性を説明するためのグラフである。
以下、本発明について図面を用いて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
≪実施形態1≫
[光源装置の構成]
図1(a)は本発明の実施形態1の光源装置1の構成を示す平面図であり、図1(b)は図1(a)に示すIB−IB’線における断面図である。
本実施形態の光源装置1は、基板111と、発光素子51と、ダムリング(樹脂製枠体)151と、蛍光体を含む樹脂層(以下では単に「第1蛍光体含有樹脂層」と記す)160とを備える。発光素子51は出力光のピーク波長が互いに異なる複数の発光ピークを持つ発光を示す。
基板111は、セラミックからなる基板であることが好ましく、平面視長方形の形状を有することが好ましい。基板111の一方の面(以下では「基板111の上面」と記す)には、発光素子51とダムリング(樹脂製枠体)151と第1蛍光体含有樹脂層160とが設けられており、さらには、第1電極ランド121と第2電極ランド122とが設けられている。
ダムリング151は、第1蛍光体含有樹脂層160(第1蛍光体含有樹脂層160は樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む)の外形を規定する部材であり、第1蛍光体含有樹脂層160の形成時において樹脂161がダムリング151の外側へ漏れることを防止するためのダム(せき止め部材)として機能する。
第1電極ランド121および第2電極ランド122は、基板111の上面のうちダムリング151の外側に設けられており、好ましくは基板111の上面の角部に設けられ、より好ましくは基板111の対角線上に設けられている。第1電極ランド121および第2電極ランド122の各表面は露出しており、よって、第1電極ランド121および第2電極ランド122は外部端子と接続可能である。つまり、第1電極ランド121および第2電極ランド122のうち、一方は外部接続用アノード電極として機能し、他方は外部接続用カソード電極として機能する。
(発光素子)
(配置形態、接続形態)
発光素子51は、好ましくはLEDであり、より好ましくはLEDチップである。発光素子51は、配線(不図示)によって互いに電気的に接続されていることが好ましく、その配線は、第1電極ランド121および第2電極ランド122に接続されていることが好ましい。これにより、外部端子から第1電極ランド121または第2電極ランド122へ印加された外部電力は、配線によって発光素子51に供給される。よって、発光素子51が発光することとなる。
発光素子51の配置形態は特に限定されない。しかし、発光素子51は、基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域において等間隔に配置されていることが好ましい。これにより、光源装置1からの発光による照射面の輝度ムラを低減させることができる。よって、光源装置1の光学特性を高く維持できる。
上述したように、発光素子51の配置形態は特に限定されない。しかし、発光素子51は、光源装置1の発光スペクトルにおいて380nm以上440nm以下の波長領域にピークが現れるように、配置される必要がある。
発光素子51の接続形態は特に限定されない。しかし、発光素子51が直列接続されて構成された素子列を複数形成する場合には、各々の列における発光素子51の直列接続数が同じとなるように発光素子51を電気的に接続することが好ましい。これにより、光源装置1に含まれる全ての発光素子に同等の電流(電流値が同一である)を流すことができる。よって、光源装置1の光学特性を高く維持できる。
(発光素子の光学特性)
光源装置1において、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子51を発光させた場合に、発光素子51は、2つの波長領域に出力光のピーク波長を持ち、460nm以上490nm以下の波長領域、および、380nm以上440nm以下の波長領域に出力光のピークを有する(たとえば出力光のピーク波長が470nmおよび405nmである)。つまり、発光素子51は、好ましくは発光ダイオードである。また、これにより、発光素子51の出力光の少なくとも一部は、光源装置1からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成することとなる。
それだけでなく、発光素子51の出力光は、380nm以上440nm以下の波長領域にも発光成分を有する。ここで、後述するように、出力光のピーク波長が380nm以上440nm以下の波長領域に存在する発光素子は、一般に、430nm以下の波長領域に発光成分を有する。そのため、発光素子51の出力光は、衣服に付着している蛍光剤を励起可能である。光源装置1からの光には発光素子51の出力光が含まれるので、光源装置1からの光によって衣服の白さを際立たせることができる。
このように、光源装置1は、440nmよりも長く490nm以下の波長領域(第1波長領域)および、380nm以上440nm以下の波長領域(第2波長領域)に出力光のピーク波長を有する発光素子として発光素子51を備える。
また、発光素子51の出力光のうちの一部が緑色蛍光体181を励起して緑色光(ピーク波長が490nmよりも長く580nm以下)を発生させ、発光素子51の出力光のうちの残りの一部が赤色蛍光体191を励起して赤色光(ピーク波長が580nmよりも長く780nm以下)を発生させる。つまり、発光素子51の出力光のうちの一部は、緑色蛍光体181によって、光源装置1からの光(たとえば白色光)のうちの緑色成分を構成することとなる。また、発光素子51の出力光のうちの残りの一部は、赤色蛍光体191によって、光源装置1からの光(たとえば白色光)のうちの赤色成分を構成することとなる。
ピーク波長が460nmである光は、ピーク波長が450nmである光(一般的な青色LEDの出力光)に比べて、視感度が約58%高い。そのため、ピーク波長が460nmである光を用いれば、ピーク波長が450nmである光を用いた場合と比較して、白色光のスペクトルにおいて青色領域(380nm以上490nm以下の波長領域)に存在するピークのピーク強度が低くなっても青色光の視感度を高く維持できる。たとえば、光源装置1が発する光の相関色温度が3000Kである場合、光源装置1が発する光のスペクトルにおいて440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度よりも460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の方が大きくても、青色光の視感度を高く維持できる。これにより、発光素子51の出力光のうち第1波長領域におけるピーク波長の下限値を460nmとすれば、演色性を高く維持した状態で、紺色または黒色の被照射物がさらに青みがかって見えることを防止できる。よって、発光素子51の出力光のうち第1波長領域におけるピーク波長の下限値は460nmであることが好ましい。より好ましくは、発光素子51の出力光のうち第1波長領域におけるピーク波長の下限値は465nmである。
単色で青色と見える光の波長の上限値は490nmであると言われている。よって、発光素子51の出力光のピーク波長の上限値は490nmであることが好ましい。より好ましくは、発光素子51の出力光のピーク波長の上限値は480nmである。
単色で青色と見える光の波長の下限値は380nmであると言われている。よって、発光素子51の出力光のピーク波長の下限値は380nmであることが好ましい。
衣服に付着する蛍光剤は短波長の光ほどその励起特性が良く、それら蛍光剤を励起可能な光の波長の上限値は430nmである。また、400nmを境により短波長側での吸収強度が大になる。ここで、一般に、発光素子は、その出力光のピーク波長を中心とする±(半値幅)の波長領域には、十分な発光成分を有する。また、380nm以上490nm以下の波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子では、上記半値幅は10nm以上である。そのため、380nm以上490nm以下の波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子は、少なくともピーク波長を中心とする±10nmの波長領域に、十分な発光成分を有する。たとえば、出力光のピーク波長が430nmであり、その半値幅が12nmである発光素子は、418nm以上442nm以下の波長領域に十分な発光成分を有する。以上より、第1発光素子51が衣服に付着する蛍光剤を励起可能な発光成分(430nm以下の波長領域に存在する発光成分)を十分に有するという観点から、発光素子51の第2波長領域における出力光のピーク波長の上限値は440nmであることが好ましい。また、400nmより短波長側で蛍光剤の吸収強度がより強くなるため、より好ましくは発光素子51の出力光のうち第2波長領域におけるピーク波長の上限値は410nmである。上記半値幅とは、発光素子の出力光のピーク(発光素子の発光ピーク)が有する半値幅を意味する。
なお、光源装置1は、第1波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子として、440nmよりも長く460nm未満の波長領域に出力光のピークを有する発光素子をさらに備えていても良い。
好ましくは、光源装置1に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
(第1蛍光体含有樹脂層)
第1蛍光体含有樹脂層160は、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む。第1蛍光体含有樹脂層160は、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とが基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域に充填された後、樹脂161が硬化されることによって形成されたものであることが好ましい。また、第1蛍光体含有樹脂層160は、基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域に配置された発光素子51を埋め込むように設けられていることが好ましい。つまり、本実施形態では、発光素子51は、第1蛍光体含有樹脂層160によって、一括して封止されている。本明細書において、「一括して封止」とは、同じ樹脂で封止することを意味する。
第1蛍光体含有樹脂層160に含まれる樹脂161は、透光性に優れた樹脂であることが好ましく、より好ましくは、発光素子51の出力光、緑色蛍光体181が発した緑色光、および、赤色蛍光体191が発した赤色光を透過可能な樹脂である。樹脂161は、樹脂封止型光源装置に含まれる封止樹脂として使用可能な樹脂であれば特に限定されず、たとえば、ジメチル系シリコン樹脂、フェニル系シリコン樹脂、または、エポキシ樹脂などであることが好ましい。
緑色蛍光体181は2価のユーロピウムを賦活したβ型SiAlONであることが好ましく、赤色蛍光体191はSrCa1−xAlSiN:Eu2+であることが好ましい。緑色蛍光体181および赤色蛍光体191としては、これらに限定されず、以下に示す蛍光体であっても良い。また、蛍光体の励起特性を鑑みて最適な条件となるように発光素子と蛍光体との組み合わせを選択することが好ましい。
また、第1蛍光体含有樹脂層160は、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191のうちの1つのみを含んでいても良い。緑色蛍光体181として2種類以上の緑色蛍光体181を用いても良いし、赤色蛍光体191として2種類以上の赤色蛍光体191を用いても良い。しかし、第1蛍光体含有樹脂層160が1種以上の緑色蛍光体181と1種以上の赤色蛍光体191とを含んでいれば、光源装置1を白色光源装置として機能させることができる。
(緑色蛍光体)
緑色蛍光体181は、発光素子51の出力光によって励起され緑色に発光する蛍光体であり、たとえば、下記(1)〜(7)であることが好ましい。緑色蛍光体181としては、下記(1)〜(7)のうちのいずれか1つを用いても良いし、下記(1)〜(7)のうちの2つ以上を併用しても良い。
(1) 一般式Eua1Sib1Alc1d1e1(0.001≦a1≦0.2)で表されるβ型SiAlON(2価のユーロピウムを賦活した酸窒化物蛍光体)、
(2) (MI)3−x2Cex2(MII)12(MIはLu、Y、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。MIIはAlおよびGaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x2≦0.3)で表されるガーネット型結晶構造を有する蛍光体(3価のセリウムを賦活した酸化物蛍光体)、
(3) (MIII)2−x3Eux3SiO(MIIIはMg、Ca、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x3≦0.4)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活した珪酸塩蛍光体)、
(4) (MIII)3−x4Cex4(MIV)Si12(MIIIはMg、Ca、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。MIVはLi、Na、K、Cs、Rb、Mg、Ca、Ba、Al、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x4≦0.3)で表される蛍光体(3価のセリウムを賦活した珪酸塩蛍光体)、
(5) (MI)3−x5Cex5Si11(MIはLu、Y、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x5≦0.2)で表される蛍光体(3価のセリウムを賦活した窒化物蛍光体)、
(6) (MV)1−a6Eua6Mg1−x6Al10−y6Mnx6+y617(MVはSrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦a6≦0.2、0.005≦x6+y6≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムと2価のマンガンとを賦活したアルミン酸塩蛍光体)、
(7) (MV)3−a7Eua7Si12(MVはSrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦a7≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムと2価のマンガンとを賦活した珪酸塩蛍光体)。
(赤色蛍光体)
赤色蛍光体191は、発光素子51の出力光によって励起され赤色に発光する蛍光体であり、たとえば、下記(11)〜(15)であることが好ましい。赤色蛍光体191としては、下記(11)〜(15)のうちのいずれか1つを用いても良いし、下記(11)〜(15)のうちの2つ以上を併用しても良い。
(11) (MIII)1−x11Eux11(MVI)SiN(MIIIはMg、Ca、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。MVIはAl、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x11≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活した窒化物蛍光体)、
(12) (MIII)2−x12Eux12Si(MIIIはMg、Ca、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x12≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活した窒化物蛍光体)、
(13) Eu(MVII)SiAl(MVIIはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。0.001≦f≦0.2)で表されるα型SiAlON(2価のユーロピウムを賦活した酸窒化物蛍光体)、
(14) (MVIII)((MIX)1−x14Mnx14)F(MVIIIはLi、Na、K、RbおよびCsのうちの少なくとも1つを示す。MIXはGe、Si、Sn、TiおよびZrのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x14≦0.3)で表される蛍光体(4価のマンガンを賦活したフッ化金属塩蛍光体)、
(15) (MX)2−x15Eux153−y15y15(MXはY、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x15≦0.4、0.0≦y15≦2.0)で表される蛍光体(3価のユーロピウムを賦活した硫酸化物蛍光体)。
(青色蛍光体)
図2は、実施形態1の変形例の光源装置1’を示す断面図である。実施形態1の光源装置1’は、図2に示すように、第1蛍光体含有樹脂層160の代わりに、樹脂161、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191に加えて青色蛍光体201をさらに含む第2蛍光体含有樹脂層260を用いても良い。光源装置1’の演色性を高めるためには、光源装置1’が発する光のスペクトルがブロードなバンドを有することが有利である。ここで、発光素子の出力光のスペクトルは、蛍光体の発光スペクトルに比べてブロードなバンドを有する。そのため、青色蛍光体201を用いることにより光源装置1’の演色性を高め易くなる。第1蛍光体含有樹脂層160の代わりに第2蛍光体含有樹脂層260を用いても良いことは後述の各実施形態においても言える。
青色蛍光体201は、発光素子51によって励起され青色に発光する蛍光体であり、下記(21)に示す2価のユーロピウムを賦活したハロリン酸化物であっても良いし、下記(22)に示す2価のユーロピウムを賦活したアルミ酸化物であっても良いし、下記(23)に示す3価のセリウムを賦活した窒化物であっても良い。青色蛍光体201としては、下記(21)〜(23)のうちのいずれか1つを用いても良いし、下記(21)〜(23)のうちの2つ以上を併用しても良い。
(21) (MXI)5−x21Eux21(PO(MXII)(MXIはCa、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。MXIIはF、ClおよびBrのうちの少なくとも1つを示す。0.1≦x21≦1.5)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活したリン酸化物蛍光体)、
(22) (MXIII)1−a22Eua22MgAl1017(MXIIIはSrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦a22≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活したアルミ酸化物蛍光体)、
(23) (MI)1−x23Cex23Si(MIはLu、Y、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x23≦0.2)で表される蛍光体(3価のセリウムを賦活した窒化物蛍光体)。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置1,1’は、発光素子51を備えている。これにより、青色光の中でも視感度の高い青色光が、光源装置1,1’が発する光(たとえば白色光)の青色成分の一部として含まれることとなる。よって、光源装置1,1’が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても、光源装置1,1’の演色性を高く維持できる。したがって、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる。また、光源装置1,1’が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる。
このように、光源装置1,1’が発光素子51を備えているので、光源装置1,1’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる。
好ましくは、光源装置1,1’が発する光のスペクトルは下記特性Aと下記特性Bとを有する。これにより、光源装置1,1’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる。市販の可視紫外吸光光度計を用いて光源装置1,1’が発する光のスペクトルを測定することによって、光源装置1,1’が発する光のスペクトルが下記特性Aおよび下記特性Bを有するか否かを調べることができる。
特性A:380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度の割合が2%以上である、
特性B:440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合が100%以上である。
(上記特性A)
「380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度」とは、光源装置1,1’が発する光のスペクトルのうち380nm以上780nm以下の波長領域に現れるピークの面積(かかる波長領域にピークが2つ以上現れる場合にはピークの面積の合計)を意味する。本明細書では、ピークの面積とは、ピークとベースラインとで囲まれた領域の面積を意味し、つまりベースライン補正後のピーク面積を意味する。
同様に、「380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度」とは、光源装置1,1’が発する光のスペクトルのうち380nm以上430nm以下の波長領域に現れるピークの面積(かかる波長領域にピークが2つ以上現れる場合にはピークの面積の合計)を意味する。
市販の可視紫外吸光光度計を用いて光源装置1,1’が発する光のスペクトルを測定し、得られたスペクトルに対してベースライン補正を行うことによって、上記積分強度を求めることができる。380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度の割合が2%以上である場合に上記特性Aを満たしていると言える。かかる割合は、より好ましくは3%以上であり、さらに好ましくは4%以上である。また、かかる割合は30%以下であることが好ましい。
(上記特性B)
「440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度」とは、光源装置1,1’が発する光のスペクトルのうち440nmよりも長く460nm未満の波長領域に現れるピークの面積(かかる波長領域にピークが2つ以上現れる場合にはピークの面積の合計)を意味する。
同様に、「460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度」とは、光源装置1,1’が発する光のスペクトルのうち460nm以上490nm以下の波長領域に現れるピークの面積(かかる波長領域にピークが2つ以上現れる場合にはピークの面積の合計)を意味する。
市販の可視紫外吸光光度計を用いて光源装置1,1’が発する光のスペクトルを測定し、得られたスペクトルに対してベースライン補正を行うことによって、上記積分強度を求めることができる。440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合が100%以上である場合に上記特性Bを満たしていると言える。かかる割合は、好ましくは500%以下であり、より好ましくは300%以下である。
[光源装置の評価方法]
光源装置1,1’の評価方法は、光源装置1,1’が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置1,1’が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを含む。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置1,1’が上記光学特性を有しているので、光源装置1,1’を発光装置(発光装置の一例としては照明装置またはバックライト装置などが挙げられる)の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置1,1’を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態2≫
本発明の実施形態2では、図3に示すように光源装置2は3種類の波長領域に発光ピークを有する1種類の発光素子61を備えている。以下では、実施形態1との相違点を主に示す。
本実施形態の光源装置2は、基板111と、発光素子61と、ダムリング(樹脂製枠体)151と、蛍光体を含む樹脂層(以下では単に「第1蛍光体含有樹脂層」と記す)160とを備える。発光素子61は出力光のピーク波長が互いに異なる複数の発光ピークを持つ発光を示す。
(発光素子)
(配置形態、接続形態)
発光素子61は、実施形態1における発光素子51と同じく、LEDであることが好ましく、LEDチップであることがより好ましい。発光素子61は、配線(不図示)によって互いに電気的に接続されていることが好ましく、その配線は、第1電極ランド121および第2電極ランド122に接続されていることが好ましい。これにより、外部端子から第1電極ランド121または第2電極ランド122へ印加された外部電力は、配線によって、発光素子61に供給される。よって、発光素子61が発光することとなる。
発光素子61の配置形態は特に限定されず、発光素子61の接続形態は特に限定されない。しかし、発光素子61は、基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域において等間隔に配置されていることが好ましい。これにより、発光素子61の出力光が均一化され易くなるので、輝度ムラを低減させることができる。よって、光源装置2の光学特性を高く維持できる。
(発光素子の光学特性)
光源装置2において、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子61を発光させた場合に、発光素子61は第1波長領域において2つの出力光のピーク波長を持ち、その1つのピーク波長が460nm以上490nm以下の波長領域に存在し(たとえば出力光のピーク波長が470nmである)、またもう1つのピーク波長が440nmよりも長く460nm未満の波長領域に存在する。さらに、発光素子61は第2波長領域において、出力光のピーク波長が380nm以上440nm以下の波長領域に存在する。そのため、発光素子61の出力光の少なくとも一部は、光源装置2からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成することとなり、発光素子61の出力光の少なくとも一部は、光源装置2からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成することとなる。また、発光素子61の出力光は、ピーク波長が380nm以上440nm以下であるので、光源装置2からの光によって衣服の白さを際立たせることができる。
また、発光素子61の出力光のうちの一部が緑色蛍光体181を励起して緑色光を発生させ、発光素子61の出力光のうちの残りの一部が赤色蛍光体191を励起して赤色光を発生させる。つまり、発光素子61の出力光のうちの一部は、緑色蛍光体181によって、光源装置2からの光(たとえば白色光)のうちの緑色成分を構成することとなる。また、発光素子61の出力光のうちの残りの一部は、赤色蛍光体191によって、光源装置2からの光(たとえば白色光)のうちの赤色成分を構成することとなる。
図4は、実施形態2の変形例の光源装置2’を示す断面図である。実施形態2の光源装置2’は、図4に示すように、第1蛍光体含有樹脂層160の代わりに、樹脂161、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191に加えて青色蛍光体201をさらに含む第2蛍光体含有樹脂層260を用いても良い。光源装置2’の演色性を高めるためには、光源装置2’が発する光のスペクトルがブロードなバンドを有することが有利である。ここで、発光素子の出力光のスペクトルは、蛍光体の発光スペクトルに比べてブロードなバンドを有する。そのため、青色蛍光体201を用いることにより光源装置2’の演色性を高め易くなる。
発光素子61の出力光のピーク波長が440nmよりも長く460nm未満の波長領域に存在すれば、発光素子61の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を用いた場合であっても緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置2,2’の発光効率をさらに高めることができる。
また、発光素子61の出力光のうち、380nm以上440nm以下の波長領域および460nm以上490nm以下の波長領域の出力光により励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を用いた場合であっても緑色光の発光効率を高く維持できれば、緑色蛍光体181としては、緑色蛍光体として従来公知の種々の材料を限定されることなく用いることができる。これにより、緑色蛍光体181の選択の幅がさらに広がる。よって、光源装置2,2’の用途に合わせて緑色蛍光体181の材料を選択できるので、光源装置2,2’の性能が所望の性能により一層近づくこととなる。
以上より、発光素子61が440nmよりも長く460nm未満の波長領域に出力光のピークを持つことが好ましい。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、発光素子61を備えている光源装置2,2’は、発光素子51を備えている実施形態1の光源装置1,1’と同じく、光源装置2,2’が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても光源装置2,2’の演色性を高く維持できるので、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる(実施形態1参照)。また、光源装置2,2’が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる(実施形態1参照)。以上より、光源装置2,2’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる(実施形態1参照)。
好ましくは、光源装置2,2’に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置2,2’が発する光のスペクトルは、実施形態1の光源装置1,1’が発する光のスペクトルと同じく、上記特性Aと上記特性Bとを有する。これにより、光源装置2,2’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態1参照)。
さらに、本実施形態では、光源装置2,2’は、440nmよりも長く460nm未満の波長領域にも出力光のピークを有する発光素子61を備えている。これにより、発光素子61の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を用いた場合であっても、緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置2,2’の発光効率をさらに高めることができる。また、緑色蛍光体181としては、緑色蛍光体として従来公知の種々の材料を限定されることなく用いることができる。したがって、緑色蛍光体181の選択の幅がさらに広がるので、光源装置2,2’の用途に合わせて緑色蛍光体181の材料を選択でき、その結果、光源装置2,2’の性能が所望の性能により一層近づくこととなる。
[光源装置の評価方法]
光源装置2,2’の評価方法は、光源装置2,2’が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置2,2’が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを含む。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態1参照)。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置2,2’が上記光学特性を有しているので、光源装置2,2’を発光装置の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置2,2’を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態3≫
ここで、図5(a)は、本発明の実施形態3の光源装置3の断面図であり、図5(b)は、その変形例の光源装置3’の断面図である。本発明の実施形態3では、光源装置3,3’は2種類の波長領域に発光ピークを有する実施形態1における発光素子51もしくは実施形態2における発光素子61、または、発光素子51,61の両方を少なくとも1つ以上備えている。図5(a),(b)には、実施形態1における発光素子51が搭載されている場合を例に示す。
本実施形態の光源装置3、3’は、図5に示すように、基板24上に少なくとも1個の発光素子51が搭載されている。発光素子51の周囲には、該発光素子51を覆うようにして、樹脂161中に緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させた第1蛍光体含有樹脂層160が設けられている。図5(a)に示す光源装置3の場合には、第1蛍光体含有樹脂層160を覆うようにして、基板24と離反する方向に向かって凸となるようなレンズ状の透明のシリコーン樹脂層162が設けられている。したがって、図5(a)に示す例の光源装置3は、基板24の上に、発光素子51を第1蛍光体含有樹脂層160およびシリコーン樹脂層162にて2重に封止したパッケージを有している。
なお、図5においては、基板24に1個の発光素子51を実装した光源装置3,3’を記載しているが、必ずしもこれに限らず、基板24に1個の実施形態2における発光素子61が実装されていても良いし、あるいは複数の発光素子51,61が実装されていてもよい。
上記基板24は、たとえばセラミックの基材からなっている。これにより、放熱性能の高い基板24を提供することができる。
上記基板24においては、裏面に電極29,30が設けられている。したがって、基板24に搭載された発光素子51は、電力を供給するために、図示しない貫通電極を通して上記電極29,30に接続されている。ただし、必ずしも貫通電極に限らず、たとえば、基板24の側面に電極29,30が形成されていてもよい。
本実施の形態の光源装置3,3’では、上述したように発光素子51を覆うように緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させた第1蛍光体含有樹脂層160が設けられている。この第1蛍光体含有樹脂層160における、上記緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させている樹脂161は、透明のシリコーン樹脂からなっている。
基板24の一方の面(以下では「基板24の上面」と記す)には、発光素子51とダムリング151と第1蛍光体含有樹脂層160とが設けられている。第1蛍光体含有樹脂層160は、発光素子51を封止しており、基板24の上面のうちダムリング151で囲まれた領域に設けられている。
また、ダムリング151の内周面は、図5(a),(b)に示す例のように、基板24の上面に対して垂直であっても良い。しかし、基板24の上面から第1蛍光体含有樹脂層160の上面へ向かうにつれてダムリング151の開口径が大きくなるように、基板24の上面に対してダムリング151の内周面が傾斜していることが好ましい。これにより、光を効率良く取り出すことができる。
また、ダムリング151は設けられていなくても良い。たとえば、樹脂161としてチクソ性の高い樹脂を用いれば、ダムリング151が設けられていなくても樹脂161が基板24の上面の周縁へ流動することを防止できる。また、基板24として平面視長方形の形状を有する基板(図5)ではなくバスタブ形状の基板(たとえばリードフレーム基板)を用いて、表面実装型光源部を構成しても良い。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置3、3’は、実施形態1の光源装置1,1’、実施形態2の光源装置2,2’と同じく、実施形態1における発光素子51もしくは実施形態2における発光素子61、または、その両方を備えている。これにより、光源装置3,3’が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても光源装置3,3’の演色性を高く維持できるので、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる(実施形態1参照)。また、光源装置3,3’が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる(実施形態1参照)。以上より、光源装置3,3’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる(実施形態1参照)。
好ましくは、光源装置3,3’に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置3,3’が発する光のスペクトルは、実施形態1の光源装置1,1’、実施形態2の光源装置2,2’が発する光のスペクトルと同じく、上記特性Aと上記特性Bとを有する。これにより、光源装置3,3’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態1参照)。
[光源装置の評価方法]
光源装置3,3’の評価方法は、光源装置3,3’が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置3,3’が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを含む。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態1参照)。
[光源装置の異なる形態]
なお、光源装置3、3’は、次に示す構成をさらに有していても良い。
発光素子51の代わりに発光素子61を用いても良い。発光素子51は440nmよりも長く460nm未満の波長領域に発光ピークを有するため、発光素子の組み合わせの幅が広がり、また、蛍光体の選択の幅が広がる。より具体的には発光素子51の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を含む樹脂を用いた場合であっても、緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置3,3’の発光効率をさらに高めることができる。これにより、多様な発光スペクトルを実現できる。よって、発光スペクトルの設計の自由度を高めることができるので、光源装置3,3’において所望の発光スペクトルを得ることがより容易になる。
透明のシリコーン樹脂層162は配置されていなくても良い(図5(b))が、図5(a)に示す例のように、透明のシリコーン樹脂層162があることで、レンズ効果により、光取出し効率の向上や発光の配向特性の狭角化が期待できる。一方、製造工程をより簡単にしたい場合や発光の配向特性を広角化したい場合には、透明のシリコーン樹脂層162を配置しないことが適している。あるいは、シリコーン樹脂層162に、青色蛍光体201以外に緑色蛍光体181や赤色蛍光体191を同時に含むようにすることによっても、発光の配向特性を変化させることができる。このように透明のシリコーン樹脂層162の配置の有無やシリコーン樹脂層162の蛍光体含有の有無により光源装置3,3’の設計自由度を高めることができるので、光源装置3,3’において所望の発光特性を得ることがより容易になる。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置3,3’が上記光学特性を有しているので、光源装置3,3’を発光装置の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置3,3’を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態4≫
[光源装置の構成]
図6(a)は本発明の実施形態4における光源装置の構成を示す平面図であり、図6(b)は図6(a)に示すVIB−VIB’線における断面図である。
本実施形態の光源装置11は、基板111と、第1発光素子101と、第2発光素子102と、ダムリング(樹脂製枠体)151と、蛍光体を含む樹脂層(以下では単に「第1蛍光体含有樹脂層」と記す)160とを備える。第1発光素子101と第2発光素子102とでは出力光のピーク波長が互いに異なる。つまり、光源装置11は、2種類の発光素子を備えている。
基板111は、セラミックからなる基板であることが好ましく、平面視長方形の形状を有することが好ましい。基板111の一方の面(以下では「基板111の上面」と記す)には、第1発光素子101と第2発光素子102とダムリング(樹脂製枠体)151と第1蛍光体含有樹脂層160とが設けられており、さらには、第1電極ランド121と第2電極ランド122とが設けられている。
第1発光素子101および第2発光素子102は、基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域に設けられており、第1蛍光体含有樹脂層160によって封止されている。このように基板111の上面に2種類の発光素子(第1発光素子101および第2発光素子102)が設けられていれば、基板の上面に1種類の発光素子が設けられて構成されたLEDパッケージを複数、並べて光源装置を形成する場合に比べて、第1発光素子101の出力光と第2発光素子102の出力光との混ざり具合(色の混ざり具合)が良好となる。
ダムリング151は、第1蛍光体含有樹脂層160(第1蛍光体含有樹脂層160は樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む)の外形を規定する部材であり、第1蛍光体含有樹脂層160の形成時において樹脂161がダムリング151の外側へ漏れることを防止するためのダム(せき止め部材)として機能する。
第1電極ランド121および第2電極ランド122は、基板111の上面のうちダムリング151の外側に設けられており、好ましくは基板111の上面の角部に設けられ、より好ましくは基板111の対角線上に設けられている。第1電極ランド121および第2電極ランド122の各表面は露出しており、よって、第1電極ランド121および第2電極ランド122は外部端子と接続可能である。つまり、第1電極ランド121および第2電極ランド122のうち、一方は外部接続用アノード電極として機能し、他方は外部接続用カソード電極として機能する。
(発光素子)
(配置形態、接続形態)
第1発光素子101および第2発光素子102は、好ましくはLEDであり、より好ましくはLEDチップである。第1発光素子101と第2発光素子102とは、配線(不図示)によって互いに電気的に接続されていることが好ましく、その配線は、第1電極ランド121および第2電極ランド122に接続されていることが好ましい。これにより、外部端子から第1電極ランド121または第2電極ランド122へ印加された外部電力は、配線によって第1発光素子101および第2発光素子102に供給される。よって、第1発光素子101および第2発光素子102が発光することとなる。
第1発光素子101および第2発光素子102の配置形態は特に限定されない。しかし、第1発光素子101および第2発光素子102は、基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域において交互に且つ等間隔に配置されていることが好ましい。これにより、第1発光素子101の出力光と第2発光素子102の出力光との混ざり具合(色の混ざり具合)が均一化され易くなるので、輝度ムラを低減させることができる。よって、光源装置11の光学特性を高く維持できる。
上述したように、第1発光素子101および第2発光素子102の配置形態は特に限定されない。しかし、第1発光素子101および第2発光素子102は、光源装置11の発光スペクトルにおいて380nm以上440nm以下の波長領域にピークが現れるように、配置される必要がある。
第1発光素子101および第2発光素子102の接続形態は特に限定されない。しかし、第1発光素子101と第2発光素子102とが特定の含有割合で直列接続されて構成された素子列が複数、形成されるように、第1発光素子101と第2発光素子102とを電気的に接続することが好ましい。これにより、第1発光素子101と第2発光素子102とで順方向電圧などの様々な電気特性が互いに異なる場合であっても、光源装置11に含まれる全ての発光素子に同等の電流(電流値が同一である)を流すことができる。よって、光源装置11の光学特性を高く維持できる。なお、上記素子列は並列に接続されていることが好ましい。
(発光素子の光学特性)
光源装置11において、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子(第1発光素子101および第2発光素子102)を発光させた場合に、第1発光素子101は、出力光のピーク波長が460nm以上490nm以下の波長領域に存在する(たとえば出力光のピーク波長が470nmである)。つまり、第1発光素子101は、青色発光素子であり、好ましくは青色発光ダイオードである。これにより、第1発光素子101の出力光の少なくとも一部は、光源装置11からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成することとなる。
光源装置11において、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子(第1発光素子101および第2発光素子102)を発光させた場合に、第2発光素子102は、出力光のピーク波長が380nm以上440nm以下の波長領域に存在する(たとえば出力光のピーク波長が405nmである)。つまり、第2発光素子102は、青色発光素子であり、好ましくは青色発光ダイオードである。これにより、第2発光素子102の出力光の少なくとも一部は、光源装置11からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成することとなる。
それだけでなく、第2発光素子102の出力光は、ピーク波長が380nm以上440nm以下である。ここで、後述するように、出力光のピーク波長が380nm以上440nm以下の波長領域に存在する発光素子は、一般に、430nm以下の波長領域に発光成分を有する。そのため、第2発光素子102の出力光は、衣服に付着している蛍光剤を励起可能である。光源装置11からの光には第2発光素子102の出力光が含まれるので、光源装置11からの光によって衣服の白さを際立たせることができる。
このように、光源装置11は、440nmよりも長く490nm以下の波長領域(第1波長領域)に出力光のピーク波長を有する発光素子として第1発光素子101を備え、380nm以上440nm以下の波長領域(第2波長領域)に出力光のピーク波長を有する発光素子として第2発光素子102を備える。
また、第1発光素子101の出力光および第2発光素子102の出力光のうちの一部が緑色蛍光体181を励起して緑色光(ピーク波長が490nmよりも長く580nm以下)を発生させ、第1発光素子101の出力光および第2発光素子102の出力光のうちの残りの一部が赤色蛍光体191を励起して赤色光(ピーク波長が580nmよりも長く780nm以下)を発生させる。つまり、第1発光素子101の出力光および第2発光素子102の出力光のうちの一部は、緑色蛍光体181によって、光源装置11からの光(たとえば白色光)のうちの緑色成分を構成することとなる。また、第1発光素子101の出力光および第2発光素子102の出力光のうちの残りの一部は、赤色蛍光体191によって、光源装置11からの光(たとえば白色光)のうちの赤色成分を構成することとなる。
ピーク波長が460nmである光は、ピーク波長が450nmである光(一般的な青色LEDの出力光)に比べて、視感度が約58%高い。そのため、ピーク波長が460nmである光を用いれば、ピーク波長が450nmである光を用いた場合と比較して、白色光のスペクトルにおいて青色領域(380nm以上490nm以下の波長領域)に存在するピークのピーク強度が低くなっても青色光の視感度を高く維持できる。たとえば、光源装置11が発する光の相関色温度が3000Kである場合、光源装置11が発する光のスペクトルにおいて440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度よりも460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の方が大きくても、青色光の視感度を高く維持できる。これにより、第1発光素子101の出力光のピーク波長の下限値を460nmとすれば、演色性を高く維持した状態で、紺色または黒色の被照射物がさらに青みがかって見えることを防止できる。よって、第1発光素子101の出力光のピーク波長の下限値は460nmであることが好ましい。より好ましくは、第1発光素子101の出力光のピーク波長の下限値は465nmである。
単色で青色と見える光の波長の上限値は490nmであると言われている。よって、第1発光素子101の出力光のピーク波長の上限値は490nmであることが好ましい。より好ましくは、第1発光素子101の出力光のピーク波長の上限値は480nmである。
単色で青色と見える光の波長の下限値は380nmであると言われている。よって、第2発光素子102の出力光のピーク波長の下限値は380nmであることが好ましい。
衣服に付着する蛍光剤を励起可能な光の波長の上限値は430nmである。ここで、一般に、発光素子は、その出力光のピーク波長を中心とする±(半値幅)の波長領域には、十分な発光成分を有する。また、380nm以上490nm以下の波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子では、上記半値幅は10nm以上である。そのため、380nm以上490nm以下の波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子は、少なくともピーク波長を中心とする±10nmの波長領域に、十分な発光成分を有する。たとえば、出力光のピーク波長が430nmであり、その半値幅が12nmである発光素子は、418nm以上442nm以下の波長領域に十分な発光成分を有する。以上より、第2発光素子102が衣服に付着する蛍光剤を励起可能な発光成分(430nm以下の波長領域に存在する発光成分)を十分に有するという観点から、第2発光素子102の出力光のピーク波長の上限値は440nmであることが好ましい。より好ましくは、第2発光素子102の出力光のピーク波長の上限値は420nmである。上記半値幅とは、発光素子の出力光のピーク(発光素子の発光ピーク)が有する半値幅を意味する。
なお、光源装置11は、第1波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子として、440nmよりも長く460nm未満の波長領域に出力光のピークを有する発光素子をさらに備えていても良い(後述の実施形態6)。
(第1蛍光体含有樹脂層)
第1蛍光体含有樹脂層160は、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む。第1蛍光体含有樹脂層160は、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とが基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域に充填された後、樹脂161が硬化されることによって形成されたものであることが好ましい。また、第1蛍光体含有樹脂層160は、基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域に配置された第1発光素子101および第2発光素子102を埋め込むように設けられていることが好ましい。つまり、本実施形態では、第1発光素子101および第2発光素子102は、第1蛍光体含有樹脂層160によって、一括して封止されている。本明細書では、「一括して封止」とは、同じ樹脂で封止することを意味する。
第1蛍光体含有樹脂層160に含まれる樹脂161は、透光性に優れた樹脂であることが好ましく、より好ましくは、第1発光素子101の出力光、第2発光素子102の出力光、緑色蛍光体181が発した緑色光、および、赤色蛍光体191が発した赤色光を透過可能な樹脂である。樹脂161は、樹脂封止型光源装置に含まれる封止樹脂として使用可能な樹脂であれば特に限定されず、たとえば、ジメチル系シリコン樹脂、フェニル系シリコン樹脂、または、エポキシ樹脂などであることが好ましい。
緑色蛍光体181は2価のユーロピウムを賦活したβ型SiAlONであることが好ましく、赤色蛍光体191はSrCa1−xAlSiN:Eu2+であることが好ましい。緑色蛍光体181および赤色蛍光体191としては、これらに限定されず、以下に示す蛍光体であっても良い。また、蛍光体の励起特性を鑑みて最適な条件となるように発光素子と蛍光体との組み合わせを選択することが好ましい。
また、第1蛍光体含有樹脂層160は、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191のうちの1つのみを含んでいても良い。緑色蛍光体181として2種類以上の緑色蛍光体181を用いても良いし、赤色蛍光体191として2種類以上の赤色蛍光体191を用いても良い。しかし、第1蛍光体含有樹脂層160が1種以上の緑色蛍光体181と1種以上の赤色蛍光体191とを含んでいれば、光源装置11を白色光源装置として機能させることができる。
(緑色蛍光体)
緑色蛍光体181は、青色発光素子の出力光(たとえば、第1発光素子101の出力光および第2発光素子102の出力光のうちの少なくとも1つ)によって励起され緑色に発光する蛍光体であり、たとえば、下記(1)〜(7)であることが好ましい。緑色蛍光体181としては、下記(1)〜(7)のうちのいずれか1つを用いても良いし、下記(1)〜(7)のうちの2つ以上を併用しても良い。
(1) 一般式Eua1Sib1Alc1d1e1(0.001≦a1≦0.2)で表されるβ型SiAlON(2価のユーロピウムを賦活した酸窒化物蛍光体)、
(2) (MI)3−x2Cex2(MII)12(MIはLu、Y、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。MIIはAlおよびGaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x2≦0.3)で表されるガーネット型結晶構造を有する蛍光体(3価のセリウムを賦活した酸化物蛍光体)、
(3) (MIII)2−x3Eux3SiO(MIIIはMg、Ca、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x3≦0.4)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活した珪酸塩蛍光体)、
(4) (MIII)3−x4Cex4(MIV)Si12(MIIIはMg、Ca、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。MIVはLi、Na、K、Cs、Rb、Mg、Ca、Ba、Al、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x4≦0.3)で表される蛍光体(3価のセリウムを賦活した珪酸塩蛍光体)、
(5) (MI)3−x5Cex5Si11(MIはLu、Y、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x5≦0.2)で表される蛍光体(3価のセリウムを賦活した窒化物蛍光体)、
(6) (MV)1−a6Eua6Mg1−x6Al10−y6Mnx6+y617(MVはSrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦a6≦0.2、0.005≦x6+y6≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムと2価のマンガンとを賦活したアルミン酸塩蛍光体)、
(7) (MV)3−a7Eua7Si12(MVはSrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦a7≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムと2価のマンガンとを賦活した珪酸塩蛍光体)。
(赤色蛍光体)
赤色蛍光体191は、青色発光素子の出力光(たとえば、第1発光素子101の出力光および第2発光素子102の出力光のうちの少なくとも1つ)によって励起され赤色に発光する蛍光体であり、たとえば、下記(11)〜(15)であることが好ましい。赤色蛍光体191としては、下記(11)〜(15)のうちのいずれか1つを用いても良いし、下記(11)〜(15)のうちの2つ以上を併用しても良い。
(11) (MIII)1−x11Eux11(MVI)SiN(MIIIはMg、Ca、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。MVIはAl、Ga、In、Sc、Y、La、GdおよびLuのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x11≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活した窒化物蛍光体)、
(12) (MIII)2−x12Eux12Si(MIIIはMg、Ca、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x12≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活した窒化物蛍光体)、
(13) Eu(MVII)SiAl(MVIIはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。0.001≦f≦0.2)で表されるα型SiAlON(2価のユーロピウムを賦活した酸窒化物蛍光体)、
(14) (MVIII)((MIX)1−x14Mnx14)F6(MVIIIはLi、Na、K、RbおよびCsのうちの少なくとも1つを示す。MIXはGe、Si、Sn、TiおよびZrのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x14≦0.3)で表される蛍光体(4価のマンガンを賦活したフッ化金属塩蛍光体)、
(15) (MX)2−x15Eux153−y15y15(MXはY、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x15≦0.4、0.0≦y15≦2.0)で表される蛍光体(3価のユーロピウムを賦活した硫酸化物蛍光体)。
(青色蛍光体)
図7は、実施形態4の変形例の光源装置11’を示す断面図である。第1蛍光体含有樹脂層160の代わりに、樹脂161、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191に加えて青色蛍光体201をさらに含む第2蛍光体含有樹脂層260を用いても良い(図7)。光源装置11の演色性を高めるためには、光源装置11が発する光のスペクトルがブロードなバンドを有することが有利である。ここで、発光素子の出力光のスペクトルは、蛍光体の発光スペクトルに比べてブロードなバンドを有する。そのため、青色蛍光体201を用いることにより光源装置11の演色性を高め易くなる。
青色蛍光体201は、青色発光素子の出力光(たとえば、第1発光素子101の出力光および第2発光素子102の出力光のうちの少なくとも1つ)によって励起され青色に発光する蛍光体であり、下記(21)に示す2価のユーロピウムを賦活したハロリン酸化物であっても良いし、下記(22)に示す2価のユーロピウムを賦活したアルミ酸化物であっても良いし、下記(23)に示す3価のセリウムを賦活した窒化物であっても良い。青色蛍光体201としては、下記(21)〜(23)のうちのいずれか1つを用いても良いし、下記(21)〜(23)のうちの2つ以上を併用しても良い。
(21) (MXI)5−x21Eux21(PO(MXII)(MXIはCa、SrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。MXIIはF、ClおよびBrのうちの少なくとも1つを示す。0.1≦x21≦1.5)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活したリン酸化物蛍光体)、
(22) (MXIII)1−a22Eua22MgAl1017(MXIIIはSrおよびBaのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦a22≦0.2)で表される蛍光体(2価のユーロピウムを賦活したアルミ酸化物蛍光体)、
(23) (MI)1−x23Cex23Si(MIはLu、Y、LaおよびGdのうちの少なくとも1つを示す。0.005≦x23≦0.2)で表される蛍光体(3価のセリウムを賦活した窒化物蛍光体)。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置11,11’は、第1発光素子101を備えている。これにより、青色光の中でも視感度の高い青色光が、光源装置11,11’が発する光(たとえば白色光)の青色成分の一部として含まれることとなる。よって、光源装置11,11’が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても、光源装置11,11’の演色性を高く維持できる。したがって、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる。
また、光源装置11,11’は、第2発光素子102をさらに備えている。これにより、光源装置11,11’が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる。
このように、光源装置11,11’が第1発光素子101と第2発光素子102とを備えているので、光源装置11,11’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる。
好ましくは、光源装置11,11’に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置11,11’が発する光のスペクトルは下記特性Aと下記特性Bとを有する。これにより、光源装置11,11’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる。市販の可視紫外吸光光度計を用いて光源装置11,11’が発する光のスペクトルを測定することによって、光源装置11が発する光のスペクトルが下記特性Aおよび下記特性Bを有するか否かを調べることができる。
特性A:380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度の割合が2%以上である、
特性B:440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合が100%以上である。
(上記特性A)
「380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度」とは、光源装置11,11’が発する光のスペクトルのうち380nm以上780nm以下の波長領域に現れるピークの面積(かかる波長領域にピークが2つ以上現れる場合にはピークの面積の合計)を意味する。本明細書では、ピークの面積とは、ピークとベースラインとで囲まれた領域の面積を意味し、つまりベースライン補正後のピーク面積を意味する。
同様に、「380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度」とは、光源装置11,11’が発する光のスペクトルのうち380nm以上430nm以下の波長領域に現れるピークの面積(かかる波長領域にピークが2つ以上現れる場合にはピークの面積の合計)を意味する。
市販の可視紫外吸光光度計を用いて光源装置11,11’が発する光のスペクトルを測定し、得られたスペクトルに対してベースライン補正を行うことによって、上記積分強度を求めることができる。380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度の割合が2%以上である場合に上記特性Aを満たしていると言える。かかる割合は、より好ましくは3%以上であり、さらに好ましくは4%以上である。また、かかる割合は30%以下であることが好ましい。
上記特性Aを実現するための具体的な方法としては、光源装置11,11’が第1発光素子101と第2発光素子102とを備えているということ以外に、第2発光素子102と第2発光素子102で励起され460nm以上490nm以下の波長領域に発光ピークを持つ青色蛍光体とを同時に備えていることなどが挙げられる。
(上記特性B)
「440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度」とは、光源装置11,11’が発する光のスペクトルのうち440nmよりも長く460nm未満の波長領域に現れるピークの面積(かかる波長領域にピークが2つ以上現れる場合にはピークの面積の合計)を意味する。
同様に、「460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度」とは、光源装置11,11’が発する光のスペクトルのうち460nm以上490nm以下の波長領域に現れるピークの面積(かかる波長領域にピークが2つ以上現れる場合にはピークの面積の合計)を意味する。
市販の可視紫外吸光光度計を用いて光源装置11,11’が発する光のスペクトルを測定し、得られたスペクトルに対してベースライン補正を行うことによって、上記積分強度を求めることができる。440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合が100%以上である場合に上記特性Bを満たしていると言える。かかる割合は、好ましくは500%以下であり、より好ましくは300%以下である。
上記特性Bを実現するための具体的な方法としては、光源装置11,11’が第1発光素子101と第2発光素子102とを備えているということ以外に、たとえば、第2発光素子102と第2発光素子102で励起され460nm以上490nm以下の波長領域に発光ピークを持つ青色蛍光体とを同時に備えていることなどが挙げられる。
[光源装置の評価方法]
光源装置11,11’の評価方法は、光源装置11,11’が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置11,11’が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを含む。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置11,11’が上記光学特性を有しているので、光源装置11,11’を発光装置(発光装置の一例としては照明装置またはバックライト装置などが挙げられる)の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置11,11’を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態5≫
本発明の実施形態5では、第1発光素子の出力光を緑色蛍光体および赤色蛍光体の励起に使用するのに対し、第2発光素子の出力光を緑色蛍光体および赤色蛍光体の励起に使用しない。以下では、実施形態4との相違点を主に示す。
[光源装置の構成]
図8(a)は本実施形態における光源装置の構成を示す平面図であり、図8(b)は図8(a)に示すVIIIB−VIIIB’線における断面図である。
本実施形態の光源装置12は、基板111と、第1発光素子101と、第2発光素子102と、ダムリング151と、第1蛍光体含有樹脂層160とを備え、透光性樹脂層170をさらに備える。本実施形態では、第1発光素子101は第1蛍光体含有樹脂層160によって封止され、第2発光素子102は透光性樹脂層170によって封止されている。そのため、基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域には、第1発光素子101のみが互いに間隔を開けて配置されてなる素子列と、第2発光素子102のみが互いに間隔を開けて配置されてなる素子列とが存在することが好ましい。
実施形態4として示した光源装置11,11’では、第1発光素子101と第2発光素子102とが第1蛍光体含有樹脂層160によって一括に封止されている。そのため、光源装置11,11’の製造が容易となる。一方、実施形態5の光源装置12では、第1蛍光体含有樹脂層160によって第1発光素子101を封止し、透光性樹脂層170によって第2発光素子102を封止することで、緑色蛍光体181または赤色蛍光体191の励起効率の高い発光素子(本実施形態では第1発光素子101)のみを用いて緑色蛍光体181または赤色蛍光体191を励起させることができる。よって、光源装置12の発光効率を光源装置11の発光効率よりも高めることができる。
(透光性樹脂層)
透光性樹脂層170は、透光性に優れた樹脂171を含むが、蛍光体(たとえば、緑色蛍光体181、赤色蛍光体191、青色蛍光体201)を含まない。
第1発光素子101と第2発光素子102との間にダムリングを形成すれば、樹脂161および樹脂171のチクソ性の高低に関係なく、樹脂161を用いて第1発光素子101を封止でき、樹脂171を用いて第2発光素子102を封止できる。つまり、第1発光素子101と第2発光素子102との間にダムリングを形成すれば、樹脂161としてチクソ性の低い樹脂を用いて第1発光素子101を封止でき、樹脂171としてチクソ性の低い樹脂を用いて第2発光素子102を封止できる。
しかし、樹脂161および樹脂171のうちの少なくとも1つとしてチクソ性の高い樹脂を用いれば、第1発光素子101と第2発光素子102との間にダムリングを形成しなくても樹脂161と樹脂171との混合を防止できる。つまり、チクソ性の高い樹脂を用いて第1発光素子101および第2発光素子102のうちの一方を封止すれば、エアー式ディスペンサなどを用いて描画することによって第1発光素子101および第2発光素子102のうちの他方を封止できる。すなわち、樹脂161および樹脂171のうちの少なくとも1つとしてチクソ性の高い樹脂を用いることにより、第1発光素子101と第2発光素子102との間にダムリングを形成する工程が不要となる。よって、光源装置12の製造工程をより簡略化できる。樹脂171としてチクソ性の高い樹脂を用いた場合には、次に示す方法にしたがって第1発光素子101および第2発光素子102を封止できる。
まず、チクソ性の高い樹脂を用いて、基板111の上面における特定の領域(たとえば、第2発光素子102のみが互いに間隔を開けて配置されてなる素子列)を封止した後、その樹脂を仮硬化させる。次に、樹脂161(樹脂161はチクソ性の低い樹脂であることが好ましい)と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む混練物を基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域に注入する。このとき、仮硬化されたチクソ性の高い樹脂が上記混練物に対するダムリングとして機能する。その後、樹脂171と上記混練物に含まれる樹脂161とを硬化させる。このようにして第1発光素子101および第2発光素子102を封止できる。なお、樹脂161および樹脂171のうちの少なくとも1つとしてチクソ性の高い樹脂を用いた場合であっても、第1発光素子101のみが互いに間隔を開けて配置されてなる素子列を囲むように、または、第2発光素子102のみが互いに間隔を開けて配置されてなる素子列を囲むように、ダムリングを形成しても良い。
図9は、実施形態5の変形例の光源装置12’を示す断面図である。透光性樹脂層170の代わりに、樹脂171と青色蛍光体201とを含む第3蛍光体含有樹脂層270を用いても良い(図9)。あるいは、樹脂層171に青色蛍光体201以外に緑色蛍光体181や赤色蛍光体191を同時に含むようにしても良い。これにより、光源装置12’の演色性を高め易くなる(実施形態4参照)。青色蛍光体201の材料については実施形態4で記したとおりである。
(発光素子)
(配置形態、接続形態)
第1発光素子101および第2発光素子102の配置形態は特に限定されず、第1発光素子101および第2発光素子102の接続形態は特に限定されない。しかし、本実施形態では、第1発光素子101は第1蛍光体含有樹脂層160により封止され、第2発光素子102は透光性樹脂層170により封止されている。そのため、基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域では、一部の領域においては第1発光素子101のみが互いに間隔を開けて配置されていることが好ましく、残りの一部の領域においては第2発光素子102のみが互いに間隔を開けて配置されていることが好ましい。
第1発光素子101同士が直列接続されて構成された素子列と第2発光素子102同士が直列接続されて構成された素子列とが交互に配置されていることが好ましい。これにより、第1発光素子101と第2発光素子102とで順方向電圧などの様々な電気特性が互いに異なる場合であっても、光源装置12,12’に含まれる全ての発光素子に同等の電流(電流値が同一である)を流すことができる。よって、光源装置12,12’の光学特性を高く維持できる。
上述したように、第1発光素子101および第2発光素子102の配置形態は特に限定されない。しかし、第1発光素子101および第2発光素子102は、光源装置12,12’の発光スペクトルにおいて380nm以上440nm以下の波長領域にピークが現れるように、配置される必要がある。
(発光素子の光学特性)
光源装置12,12’において、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子(第1発光素子101および第2発光素子102)を発光させた場合に、第1発光素子101は、出力光のピーク波長が460nm以上490nm以下の波長領域に存在する(たとえば出力光のピーク波長が470nmである)。そのため、第1発光素子101の出力光の一部は、光源装置12,12’からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成する。
また、第1蛍光体含有樹脂層160は緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含むので、第1発光素子101の出力光のうちの一部が緑色蛍光体181を励起して緑色光を発生させ、第1発光素子101の出力光のうちの残りの一部が赤色蛍光体191を励起して赤色光を発生させる。つまり、第1発光素子101の出力光のうちの一部は、緑色蛍光体181によって、光源装置12,12’からの光(たとえば白色光)のうちの緑色成分を構成することとなる。また、第1発光素子101の出力光のうちの残りの一部は、赤色蛍光体191によって、光源装置12,12’からの光(たとえば白色光)のうちの赤色成分を構成することとなる。なお、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191の各材料、および、これらの蛍光体の添加により得られる効果については実施形態4で記したとおりである。
一方、透光性樹脂層170は、透光性に優れた樹脂171を含むが、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を含まない。そのため、第2発光素子102の出力光は、光源装置12からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成する。第2発光素子102の出力光は、ピーク波長が380nm以上440nm以下であるので、光源装置12からの光によって衣服の白さを際立たせることができる(実施形態4参照)。
このように、光源装置12,12’は、第1波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子として第1発光素子101を備え、第2波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子として第2発光素子102を備える。
なお、光源装置12,12’は、第1波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子として、440nmよりも長く460nm未満の波長領域に出力光のピークを有する発光素子をさらに備えていても良い(後述の実施形態6)。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置12,12’は、光源装置11,11’と同じく、第1発光素子101と第2発光素子102とを備えている。これにより、光源装置12,12’が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても光源装置12,12’の演色性を高く維持できるので、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる(実施形態4参照)。また、光源装置12,12’が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる(実施形態4参照)。以上より、光源装置12,12’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
好ましくは、光源装置12,12’に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置12,12’が発する光のスペクトルは、光源装置11,11’が発する光のスペクトルと同じく、上記特性Aと上記特性Bとを有する。これにより、光源装置12,12’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
さらに、本実施形態では、第2発光素子102の出力光は、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191の励起光として使用されない。ここで、第2発光素子102の出力光は、第1発光素子101の出力光よりも、ピーク波長が短く、エネルギーが大きい。そのため、第2発光素子102の出力光を、蛍光体の励起発光に用いずに光源装置12,12’から射出させ、衣服に付着する蛍光剤を励起発光させるためにのみ用い、且つ、第1発光素子101の出力光のみを蛍光体の励起発光に用いるということが、エネルギー的に有利である。これにより、緑色蛍光体181の励起発光によるストークスシフトを小さくでき、赤色蛍光体191の励起発光によるストークスシフトを小さくできる。よって、光源装置12,12’の発光効率を光源装置11,11’の発光効率よりも高めることができる。
[光源装置の評価方法]
光源装置12,12’の評価方法は、光源装置12,12’が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置12,12’が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを含む。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置12,12’が上記光学特性を有しているので、光源装置12,12’を発光装置の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置12,12’を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態6≫
本発明の実施形態6では、光源装置は3種類の発光素子を備えている。以下では、実施形態4との相違点を主に示す。
[光源装置の構成]
図10(a)は実施形態6における光源装置13の構成を示す平面図であり、図10(b)は図10(a)に示すXB−XB’線における断面図である。
本実施形態の光源装置13は、基板111と、第1発光素子101と、第2発光素子102と、ダムリング151と、第1蛍光体含有樹脂層160とを備え、第3発光素子103をさらに備える。第3発光素子103は、第1発光素子101および第2発光素子102とともに基板111の上面に設けられており、第1発光素子101および第2発光素子102とともに第1蛍光体含有樹脂層160によって一括して封止されている。第1発光素子101と第2発光素子102と第3発光素子103とでは出力光のピーク波長が互いに異なる。
(発光素子)
(配置形態、接続形態)
光源装置13において、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子(第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103)を発光させた場合に、第3発光素子103は、第1発光素子101および第2発光素子102と同じく、LEDであることが好ましく、LEDチップであることがより好ましい。第1発光素子101と第2発光素子102と第3発光素子103とは、配線(不図示)によって互いに電気的に接続されていることが好ましく、その配線は、第1電極ランド121および第2電極ランド122に接続されていることが好ましい。これにより、外部端子から第1電極ランド121または第2電極ランド122へ印加された外部電力は、配線によって第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103に供給される。よって、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103が発光することとなる。
第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103の配置形態は特に限定されず、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103の接続形態は特に限定されない。しかし、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103は、基板111の上面のうちダムリング151により囲まれた領域において交互に且つ等間隔に配置されていることが好ましい。これにより、第1発光素子101の出力光と第2発光素子102の出力光と第3発光素子103の出力光との混ざり具合(色の混ざり具合)が均一化され易くなるので、輝度ムラを低減させることができる。よって、光源装置13の光学特性を高く維持できる。
また、第1発光素子101と第2発光素子102と第3発光素子103とは交互に且つ等間隔に配置されて直列接続されていることが好ましい。これにより、第1発光素子101と第2発光素子102と第3発光素子103とで順方向電圧などの様々な電気特性が互いに異なる場合であっても、光源装置13に含まれる全ての発光素子に同等の電流(電流値が同一である)を流すことができる。よって、光源装置13の光学特性を高く維持できる。
(発光素子の光学特性)
実施形態4で示したように、第1発光素子101は出力光のピーク波長が460nm以上490nm以下の波長領域に存在し(たとえば出力光のピーク波長が470nmである)、第2発光素子102は出力光のピーク波長が380nm以上440nm以下の波長領域に存在する。そのため、第1発光素子101の出力光の少なくとも一部は、光源装置13からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成することとなり、第2発光素子102の出力光の少なくとも一部は、光源装置13からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成することとなる。また、第2発光素子102の出力光は、ピーク波長が380nm以上440nm以下であるので、光源装置13からの光によって衣服の白さを際立たせることができる。
第3発光素子103は、出力光のピーク波長が440nmよりも長く460nm未満の波長領域に存在する。そのため、第3発光素子103の出力光の少なくとも一部は、光源装置13からの光(たとえば白色光)の一部(たとえば青色成分)を構成することとなる。
このように、光源装置13は、第1波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子として第1発光素子101と第3発光素子103とを備え、第2波長領域に出力光のピーク波長を有する発光素子として第2発光素子102を備える。
また、第1発光素子101の出力光、第2発光素子102の出力光および第3発光素子103の出力光のうちの一部が緑色蛍光体181を励起して緑色光を発生させ、第1発光素子101の出力光、第2発光素子102の出力光および第3発光素子103の出力光のうちの残りの一部が赤色蛍光体191を励起して赤色光を発生させる。つまり、第1発光素子101の出力光、第2発光素子102の出力光および第3発光素子103の出力光のうちの一部は、緑色蛍光体181によって、光源装置13からの光(たとえば白色光)のうちの緑色成分を構成することとなる。また、第1発光素子101の出力光、第2発光素子102の出力光および第3発光素子103の出力光のうちの残りの一部は、赤色蛍光体191によって、光源装置13からの光(たとえば白色光)のうちの赤色成分を構成することとなる。
第3発光素子103の出力光のピーク波長が440nmよりも長く460nm未満の波長領域に存在すれば、第1発光素子101の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を用いた場合であっても緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置13の発光効率をさらに高めることができる。
また、第1発光素子101の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を用いた場合であっても緑色光の発光効率を高く維持できれば、緑色蛍光体181としては、緑色蛍光体として従来公知の種々の材料を限定されることなく用いることができる。これにより、緑色蛍光体181の選択の幅がさらに広がる。よって、光源装置13の用途に合わせて緑色蛍光体181の材料を選択できるので、光源装置13の性能が所望の性能により一層近づくこととなる。
以上より、第3発光素子103の出力光のピーク波長の下限値は440nmよりも長いことが好ましく、第3発光素子103の出力光のピーク波長の上限値は460nm未満であることが好ましい。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置13は、光源装置11と同じく、第1発光素子101と第2発光素子102とを備えている。これにより、光源装置13が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても光源装置13の演色性を高く維持できるので、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる(実施形態4参照)。また、光源装置13が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる(実施形態4参照)。以上より、光源装置13が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
好ましくは、光源装置13に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置13が発する光のスペクトルは、光源装置11が発する光のスペクトルと同じく、上記特性Aと上記特性Bとを有する。これにより、光源装置13が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
さらに、本実施形態では、光源装置13は、第3発光素子103をさらに備えている。これにより、第1発光素子101の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を用いた場合であっても、緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置13の発光効率をさらに高めることができる。また、緑色蛍光体181としては、緑色蛍光体として従来公知の種々の材料を限定されることなく用いることができる。したがって、緑色蛍光体181の選択の幅がさらに広がるので、光源装置13の用途に合わせて緑色蛍光体181の材料を選択でき、その結果、光源装置13の性能が所望の性能により一層近づくこととなる。
[光源装置の評価方法]
光源装置13の評価方法は、光源装置13が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置13が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを備える。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[光源装置の異なる形態]
なお、光源装置13は、次に示す構成をさらに備えていても良い。
図11は、実施形態6の変形例の光源装置13’を示す断面図である。第1蛍光体含有樹脂層160の代わりに、樹脂161、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191に加えて青色蛍光体201をさらに含む第2蛍光体含有樹脂層260を用いても良い(図11)。これにより、光源装置13’の演色性を高め易くなる(実施形態4参照)。
また、第1発光素子101と第2発光素子102と第3発光素子103とが互いに異なる樹脂層で封止されていても良い。これにより、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103のうちの少なくとも1つを、当該発光素子の出力光によって高効率で発光可能な蛍光体を含む樹脂層を用いて封止できる。また、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103のうちの残りの少なくとも1つを、蛍光体を含まない樹脂層(たとえば透光性樹脂層170)を用いて封止できる。このように、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103のそれぞれの出力光のピーク波長に応じて、樹脂層(当該発光素子を封止するための樹脂層)の材料を最適化できる。以上より、光源装置13,13’の発光効率をさらに高めることができる。
たとえば、チクソ性の高い樹脂、または、チクソ性の高い樹脂と青色蛍光体201とを含む混練物を用いて、第2発光素子102を封止し、第1蛍光体含有樹脂層160を用いて第1発光素子101と第3発光素子103とを封止しても良い。これにより、第2発光素子102の出力光は、緑色蛍光体181および赤色蛍光体191の励起光として使用されない。よって、緑色蛍光体181の励起発光によるストークスシフトを小さくでき、赤色蛍光体191の励起発光によるストークスシフトを小さくできる。したがって、光源装置13,13’の発光効率をさらに高めることができる(実施形態5参照)。
また、チクソ性の高い樹脂を用いて第2発光素子102を封止し、チクソ性の高い樹脂と緑色蛍光体(ガーネット型結晶構造を有する蛍光体(実施形態4参照))とを含む混練物を用いて第3発光素子103を封止し、樹脂と赤色蛍光体とを含む混練物を用いて第1発光素子101を封止しても良い。これにより、第3発光素子103の出力光によって緑色蛍光体を効率良く励起発光させることができる。よって、光源装置13,13’の発光効率をさらに高めることができる。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置13,13’が上記光学特性を有しているので、光源装置13,13’を発光装置の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置13,13’を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態7≫
本発明の実施形態7では、第2発光素子に対する信号の入力系統と、第2発光素子とは異なる種類の発光素子(たとえば、第1発光素子または第1発光素子と第3発光素子)に対する信号の入力系統とが互いに異なる。以下では、実施形態4との相違点を主に示す。
[光源装置の構成]
図12(a)は実施形態7における光源装置14の構成を示す平面図であり、図12(b)は図12(a)に示すXIIB−XIIB’線における断面図である。図13は、基板の上面における発光素子の配置形態を示す平面図である。
本実施形態の光源装置14は、基板112と、第1発光素子101と、第2発光素子102と、第3発光素子103と、ダムリング151と、第1蛍光体含有樹脂層160と、透光性樹脂層170とを備える。第3発光素子103は実施形態6で示した通りであり、透光性樹脂層170は実施形態5で示した通りである。
(光源装置における信号の入力系統)
本実施形態では、第2発光素子102に対する信号の入力系統と、第1発光素子101および第3発光素子103(第2発光素子とは異なる種類の発光素子)に対する信号の入力系統とは互いに異なる。
具体的には、基板112の一方の面(以下では「基板112の上面」と記す)には、第3電極ランド123と第4電極ランド124と第5電極ランド125と第6電極ランド126とが設けられている。第3電極ランド123、第4電極ランド124、第5電極ランド125および第6電極ランド126は、いずれも、基板112の上面のうちダムリング151の外側に設けられており、好ましくは基板112の上面の角部に設けられている。第3電極ランド123、第4電極ランド124、第5電極ランド125および第6電極ランド126の各表面は露出しており、よって、これらの電極ランドは外部端子と接続可能である。つまり、第3電極ランド123および第5電極ランド125が、外部接続用アノード電極および外部接続用カソード電極のうちの一方として機能し、第4電極ランド124および第6電極ランド126が、外部接続用アノード電極および外部接続用カソード電極のうちの他方として機能する。
第1発光素子101および第3発光素子103は、それぞれ、配線(不図示)によって第3電極ランド123および第4電極ランド124に接続されている。これにより、外部端子から第3電極ランド123または第4電極ランド124へ印加された外部電力は、配線によって第1発光素子101および第3発光素子103のそれぞれに供給される。よって、第1発光素子101および第3発光素子103が発光することとなる。
一方、第2発光素子102は、別の配線(不図示)によって第5電極ランド125および第6電極ランド126に接続されている。これにより、外部端子から第5電極ランド125または第6電極ランド126へ印加された外部電力は、配線によって第2発光素子102に供給される。よって、第2発光素子102が発光することとなる。
本明細書では、「第2発光素子102に対する信号の入力系統」には、外部接続用アノード電極(第5電極ランド125および第6電極ランド126のうちの一方)と、外部接続用カソード電極(第5電極ランド125および第6電極ランド126のうちの他方)と、外部接続用アノード電極および外部接続用カソード電極と第2発光素子102とを接続する配線とが含まれる。
また、「第1発光素子101および第3発光素子103に対する信号の入力系統」には、外部接続用アノード電極(第3電極ランド123および第4電極ランド124のうちの一方)と、外部接続用カソード電極(第3電極ランド123および第4電極ランド124のうちの他方)と、外部接続用アノード電極および外部接続用カソード電極と第1発光素子101とを接続する配線と、外部接続用アノード電極および外部接続用カソード電極と第3発光素子103とを接続する配線とが含まれる。
「第2発光素子102に対する信号の入力系統と、第1発光素子101および第3発光素子103に対する信号の入力系統とは互いに異なる」とは、第2発光素子102に接続される外部接続用アノード電極と第1発光素子101に接続される外部接続用アノード電極および第3発光素子103に接続される外部接続用アノード電極とが互いに異なり、且つ、第2発光素子102に接続される外部接続用カソード電極と第1発光素子101に接続される外部接続用カソード電極および第3発光素子103に接続される外部接続用カソード電極とが互いに異なることを意味する。
(発光素子)
(配置形態、接続形態)
第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103の配置形態は特に限定されず、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103の接続形態は特に限定されない。しかし、本実施形態では、第1発光素子101および第3発光素子103は第1蛍光体含有樹脂層160により封止され、第2発光素子102は透光性樹脂層170により封止されている。そのため、基板112の上面のうちダムリング151により囲まれた領域では、一部の領域(たとえば、図13において領域Xとは異なる領域)においては第1発光素子101および第3発光素子103のみが互いに間隔をあけて配置されていることが好ましく、残りの一部の領域(たとえば図13における領域X)においては第2発光素子102のみが互いに間隔をあけて配置されていることが好ましい。
上記一部の領域(たとえば、図13において領域Xとは異なる領域)では、第1発光素子101と第3発光素子103とが交互に且つ等間隔に配置されていることが好ましい。また、上記残りの一部の領域(たとえば、図13における領域X)では、第2発光素子が等間隔に配置されていることが好ましい。これにより、第1発光素子101の出力光と第2発光素子102の出力光と第3発光素子103の出力光との混ざり具合(色の混ざり具合)が均一化され易くなるので、輝度ムラを低減させることができる。よって、光源装置14の光学特性を高く維持できる。
上述したように、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103の配置形態は特に限定されない。しかし、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103は、光源装置14の発光スペクトルにおいて380nm以上440nm以下の波長領域にピークが現れるように、配置される必要がある。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置14は、光源装置11と同じく、第1発光素子101と第2発光素子102とを備えている。これにより、光源装置14が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても光源装置14の演色性を高く維持できるので、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる(実施形態4参照)。また、光源装置14が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる(実施形態4参照)。以上より、光源装置14が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
好ましくは、光源装置14に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置14が発する光のスペクトルは、光源装置11が発する光のスペクトルと同じく、上記特性Aと上記特性Bとを有する。これにより、光源装置14が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
また、光源装置14は、光源装置13と同じく、第3発光素子103をさらに備えている。これにより、第1発光素子101の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を用いた場合であっても、緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置14の発光効率をさらに高めることができる。また、光源装置14の用途に合わせて緑色蛍光体181の材料を選択できるので、光源装置14の性能が所望の性能により一層近づくこととなる(実施形態6参照)。
さらに、本実施形態では、第2発光素子102に対する信号の入力系統と、第1発光素子101および第3発光素子103に対する信号の入力系統とは互いに異なる。これにより、第2発光素子102へ入力される信号と第1発光素子101および第3発光素子103へ入力される信号とを変えることができる。たとえば、第2発光素子102へ入力される電流値と第1発光素子101および第3発光素子103へ入力される電流値とを変えることができる。よって、第2発光素子102の発光強度を第1発光素子101および第3発光素子103の各発光強度とは別に制御できる。つまり、380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度の割合を調整できる。したがって、被照射物に応じて白色の鮮やかさを調整できる。
また、第2発光素子102の発光強度と第1発光素子101および第3発光素子103の各発光強度とを別々に制御できるので、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103のそれぞれを光学性能が最も優れた状態で作動させることができる。これにより、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103の各寿命を長く維持でき、また、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103の各発光効率を高く維持できる。
[光源装置の評価方法]
光源装置14の評価方法は、光源装置14が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置14が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを備える。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[光源装置の異なる形態]
なお、光源装置14は、次に示す構成をさらに備えていても良い。
樹脂161および樹脂171のうちの少なくとも1つとしてチクソ性の高い樹脂を用いることが好ましい。これにより、第1発光素子101と第2発光素子102との間にダムリングを形成しなくても樹脂161と樹脂171との混合を防止できる(実施形態5)。
チクソ性の高い樹脂を用いて第2発光素子102だけでなく第1発光素子101および第3発光素子103を封止しても良い。また、チクソ性の低い樹脂を用いて第2発光素子102を封止し、チクソ性の高い樹脂を用いて第1発光素子101および第3発光素子103を封止しても良い。
図14は、実施形態7の変形例の光源装置14’を示す断面図である。透光性樹脂層170の代わりに、樹脂171と青色蛍光体201とを含む第3蛍光体含有樹脂層270を用いても良い(図14)。これにより、青色蛍光体201が発した光が、光源装置14’からの光に含まれることとなる。ここで、本実施形態では、第2発光素子102の発光強度を第1発光素子101および第3発光素子103の各発光強度とは別に制御できる。そのため、第1発光素子101の発光強度、第3発光素子103の発光強度、緑色蛍光体181が発した光の強度、および、赤色蛍光体191が発した光の強度に対する青色蛍光体201が発した光の強度の割合を調整できる。よって、光源装置14’が発する光の相関色温度を適宜、変更できる。
第1発光素子101および第3発光素子103への信号の入力系統には、第2発光素子102に対する信号の入力系統の一部が含まれていても良い。このような場合であっても、光源装置14が発する光のスペクトルにおいて、460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の方が、440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度よりも大きいことが好ましく、380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度が変化するように信号の入力系統を制御することが好ましい。これにより、ある場面では、被照射物の印象に応じて白色の鮮やかさを選択でき、別の場面では、白色の鮮やかさを抑えつつ白色光の発光効率を高めることができる。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置14,14’が上記光学特性を有しているので、光源装置14,14’を発光装置の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置14,14’を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態8≫
本発明の実施形態8では、光源装置15は2種類の波長領域に発光ピークを有する第1発光素子101と第2発光素子102のそれぞれを少なくとも1つ以上備えている。以下では、第1発光素子101および第2発光素子102それぞれ1つずつが搭載されている場合を例に示す。
本実施形態の光源装置15は、図15に示すように、基板24上に1個の第1発光素子101および1個の第2発光素子102が搭載されている。第1発光素子101および第2発光素子102の周囲には、第1発光素子101および第2発光素子102を覆うようにして、樹脂161中に緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させた第1蛍光体含有樹脂層160が設けられている。図15(a)に示す光源装置15の場合には、第1蛍光体含有樹脂層160を覆うようにして、基板24と離反する方向に向かって凸となるようなレンズ状の透明のシリコーン樹脂層162が設けられている。したがって、図15(a)に示す例の光源装置15は、基板24の上に、第1発光素子101および第2発光素子102を第1蛍光体含有樹脂層160およびシリコーン樹脂層162にて2重に封止したパッケージを有している。
上記基板24は、たとえばセラミックの基材からなっている。これにより、放熱性能の高い基板24を提供することができる。
上記基板24は、裏面に電極29,30が設けられている。したがって、基板24に搭載された第1発光素子101および第2発光素子102は、電力を供給するために、図示しない貫通電極を通して上記電極29,30に接続されている。ただし、必ずしも貫通電極に限らず、たとえば基板24の側面に電極29,30が形成されていてもよい。
本実施の形態の光源装置15では、上述したように、第1発光素子101および第2発光素子102を覆うように緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させた蛍光体含有樹脂層160が設けられている。この蛍光体含有樹脂層160における、上記緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させている樹脂161は、透明のシリコーン樹脂からなっている。
基板24の一方の面(以下では「基板24の上面」と記す)には、第1発光素子101と第2発光素子102とダムリング151と第1蛍光体含有樹脂層160とが設けられている。第1蛍光体含有樹脂層160は、第1発光素子101を封止しており、基板24の上面のうちダムリング151で囲まれた領域に設けられている。
また、ダムリング151の内周面は、基板24の上面に対して垂直であっても良い。しかし、基板24の上面から第1蛍光体含有樹脂層160の上面へ向かうにつれてダムリング151の開口径が大きくなるように、基板24の上面に対してダムリング151の内周面が傾斜していることが好ましい。これにより、光を効率良く取り出すことができる。
また、ダムリング151は設けられていなくても良い。たとえば、樹脂161としてチクソ性の高い樹脂を用いれば、ダムリング151が設けられていなくても樹脂161が基板24の上面の周縁へ流動することを防止できる。また、基板24として平面視長方形の形状を有する基板(図15(a))ではなくバスタブ形状の基板(たとえばリードフレーム基板)を用いて、表面実装型光源部を構成しても良い。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置15,15’は、光源装置11と同じく、第1発光素子101もしくは第2発光素子102とを備えている。これにより、光源装置15,15’が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても光源装置15,15’の演色性を高く維持できるので、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる(実施形態4参照)。また、光源装置15,15’が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる(実施形態4参照)。以上より、光源装置15,15’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
好ましくは、光源装置15,15’に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置15,15’が発する光のスペクトルは、光源装置11,11’、12,12’が発する光のスペクトルと同じく、上記特性Aと上記特性Bとを有する。これにより、光源装置15,15’が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[光源装置の評価方法]
光源装置15,15’の評価方法は、光源装置15,15’が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置15,15’が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを含む。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[光源装置の異なる形態]
なお、光源装置15,15’は、次に示す構成をさらに有していても良い。
第1発光素子101および第2発光素子102に加えて、第3発光素子103を用いても良い。第3発光素子103は440nmよりも長く460nm未満の波長領域に発光ピークを有するため、発光素子の組み合わせの幅が広がり、また、蛍光体の選択の幅が広がる。より具体的には発光素子101の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を含む樹脂を用いた場合であっても、緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置15,15’の発光効率をさらに高めることができる。これにより、多様な発光スペクトルを実現できる。よって、発光スペクトルの設計の自由度を高めることができるので、光源装置15,15’において所望の発光スペクトルを得ることがより容易になる。
透明のシリコーン樹脂層162は配置されていなくても良い(図15(b))。透明のシリコーン樹脂層162があることで、レンズ効果により、光取出し効率の向上や発光の配向特性の狭角化が期待できる。一方、工程がより簡単にしたい場合や発光の配向特性を広角化したい場合には、透明シリコーン樹脂層162を配置しないことが適している。あるいは、シリコーン樹脂層162に、青色蛍光体201以外に緑色蛍光体181や赤色蛍光体191を同時に含むようにすることによっても、発光の配向特性を変化させることができる。このように透明のシリコーン樹脂層162の配置の有無やシリコーン樹脂層162の蛍光体含有の有無により光源装置15,15’の設計自由度を高めることができるので、光源装置15,15’において所望の発光特性を得ることがより容易になる。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置15,15’が上記光学特性を有しているので、光源装置15,15’を発光装置の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置15,15’を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態9≫
本発明の実施形態9では、光源装置16は2種類の波長領域に発光ピークを有する第1発光素子101と第2発光素子102のそれぞれを少なくとも1つ以上備えている。以下では、第1発光素子101および第2発光素子102それぞれ一つずつが搭載されている場合を例に示す。
本実施形態の光源装置16は、図16に示すように、フレーム25上に1個の第1発光素子101および1個の第2発光素子102が搭載されている。第1発光素子101および第2発光素子102の周囲には、第1発光素子101および第2発光素子102を覆うようにして、樹脂161中に緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させた蛍光体含有樹脂層160が設けられている。
上記フレーム25は、たとえば白色樹脂の基材からなっている。これにより、可視光反射特性、すなわち光取出し効率の高いフレーム25を提供することができる。
上記フレーム25においては、電極29’,30’が設けられている。したがって、フレーム25に搭載された第1発光素子101および第2発光素子102は、電力を供給するために、図示しない貫通電極を通して上記電極29’,30’に接続されている。ただし、必ずしも貫通電極に限らず、たとえば、基板25の側面に電極29’,30’が形成されていてもよい。
本実施の形態の光源装置16では、上述したように、第1発光素子101および第2発光素子102を覆うように緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させた第1蛍光体含有樹脂層160が設けられている。この第1蛍光体含有樹脂層160における、上記緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させている樹脂161は、透明のシリコーン樹脂からなっている。
フレーム25の一方の面(以下では「フレーム25の上面」と記す)には、第1発光素子101と第2発光素子102と第1蛍光体含有樹脂層160とが設けられている。第1蛍光体含有樹脂層160は、第1発光素子101を封止しており、フレーム25の上面のうちフレーム壁面で囲まれた領域に設けられている。
また、フレーム25の壁面の内周面は、フレーム25の上面に対して垂直であっても良い。しかし、フレーム25の上面から第1蛍光体含有樹脂層160の上面へ向かうにつれての開口径が大きくなるように、フレーム25の上面に対してフレーム壁面の内周面が傾斜していることが好ましい。これにより、光を効率良く取り出すことができる。
また、フレーム壁面は設けられていなくても良い。たとえば、樹脂161としてチクソ性の高い樹脂を用いれば、フレーム壁面が設けられていなくても樹脂161がフレーム25の上面の周縁へ流動することを防止できる。また、フレーム25として、図16に示した凹部を有するようなフレームとは異なり、平面視長方形の形状を有する基板(たとえば、セラミックから成る平面の基板)を用いて、表面実装型光源部を構成しても良い。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置16は、光源装置15,15’と同じく、第1発光素子101もしくは第2発光素子102とを備えている。これにより、光源装置16が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても光源装置16の演色性を高く維持できるので、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる(実施形態4参照)。また、光源装置16が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる(実施形態4参照)。以上より、光源装置16が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
好ましくは、光源装置16に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置16が発する光のスペクトルは、光源装置15,15’が発する光のスペクトルと同じく、上記特性Aと上記特性Bとを有する。これにより、光源装置16が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[光源装置の評価方法]
光源装置16の評価方法は、光源装置16が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置16が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを備える。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[光源装置の異なる形態]
なお、光源装置16は、次に示す構成をさらに有していても良い。
第1発光素子101および第2発光素子102に加えて、第3発光素子103を用いても良い。第3発光素子103は440nmよりも長く460nm未満の波長領域に発光ピークを有するため、発光素子の組み合わせの幅が広がり、また、蛍光体の選択の幅が広がる。より具体的には発光素子101の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を含む樹脂を用いた場合であっても、緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置16の発光効率をさらに高めることができる。これにより、多様な発光スペクトルを実現できる。よって、発光スペクトルの設計の自由度を高めることができるので、光源装置16において所望の発光スペクトルを得ることがより容易になる。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置16が上記光学特性を有しているので、光源装置16を発光装置の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置16を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態10≫
本発明の実施形態10では、光源装置17は第1発光素子101と第2発光素子102と第3発光素子103のそれぞれを少なくとも1つ以上備えている。以下では、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103のそれぞれ1つずつが搭載されている場合を例に示す。
本実施形態の光源装置17は、図17に示すように、フレーム25’上に1個の第1発光素子101、1個の第2発光素子102および1個の第3発光素子103が搭載されている。第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103の周囲には、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103を覆うようにして、樹脂161中に緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させた蛍光体含有樹脂層160が設けられている。
上記フレーム25’は、たとえば白色樹脂の基材からなっている。これにより、可視光反射特性、すなわち光取出し効率の高いフレーム25’を提供することができる。
上記フレーム25’においては、電極29’,30’が設けられている。したがって、フレーム25’に搭載された第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103は、電力を供給するために、図示しない貫通電極を通して上記電極29’,30’に接続されている。ただし、必ずしも貫通電極に限らず、たとえば、フレーム25’の側面に電極29’,30’が形成されていてもよい。
本実施の形態の光源装置17では、上述したように、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103を覆うように緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させた第1蛍光体含有樹脂層160が設けられている。この第1蛍光体含有樹脂層160における、上記緑色蛍光体181および赤色蛍光体191を分散または沈降させている樹脂161は、透明のシリコーン樹脂からなっている。
フレーム25’の一方の面(以下では「フレーム25’の上面」と記す)には、第1発光素子101と第2発光素子102と第3発光素子103と第1蛍光体含有樹脂層160とが設けられている。第1蛍光体含有樹脂層160は、第1発光素子101を封止しており、フレーム25’の上面のうちフレーム壁面で囲まれた領域に設けられている。
また、フレーム25’の壁面の内周面は、フレーム25’の上面に対して垂直であっても良い。しかし、フレーム25’の上面から第1蛍光体含有樹脂層160の上面へ向かうにつれての開口径が大きくなるように、フレーム25’の上面に対してフレーム壁面の内周面が傾斜していることが好ましい。これにより、光を効率良く取り出すことができる。
また、フレーム壁面は設けられていなくても良い。たとえば、樹脂161としてチクソ性の高い樹脂を用いれば、フレーム壁面が設けられていなくても樹脂161がフレーム25’の上面の周縁へ流動することを防止できる。また、フレーム25’として図17に示した凹部を有するようなフレームとは異なり、平面視長方形の形状を有する基板(セラミックから成る平面の基板)を用いて、表面実装型光源部を構成しても良い。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置17は、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103とを備えている。これにより、光源装置17が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても光源装置17の演色性を高く維持できるので、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる(実施形態4参照)。また、光源装置17が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる(実施形態4参照)。以上より、光源装置17が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
また、光源装置17は第3発光素子103は備えており、第3発光素子103は440nmよりも長く460nm未満の波長領域に発光ピークを有するため、発光素子の組み合わせの幅が広がり、また、蛍光体の選択の幅が広がる。より具体的には第1発光素子101の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を含む樹脂を用いた場合であっても、緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置17の発光効率をさらに高めることができる。これにより、多様な発光スペクトルを実現できる。よって、発光スペクトルの設計の自由度を高めることができるので、光源装置17において所望の発光スペクトルを得ることがより容易になる。
好ましくは、光源装置17に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置17が発する光のスペクトルは、光源装置15,16が発する光のスペクトルと同じく、上記特性Aと上記特性Bとを有する。これにより、光源装置17が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[光源装置の評価方法]
光源装置17の評価方法は、光源装置17が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置17が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを備える。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置17が上記光学特性を有しているので、光源装置17を発光装置の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置17を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態11≫
本発明の実施形態11では、光源装置が2以上の光源部を備えている。以下では、実施形態4との相違点を主に示す。
図18は、本実施形態の光源装置18の構成を模式的に示す平面図である。本実施形態の光源装置18は、基板113と、第1光源部211と、第2光源部212とを備える。
(基板)
基板113は、第1光源部211と第2光源部212とを実装するための基板である。基板113は、酸化アルミまたは窒化アルミなどのセラミックからなっても良いし、アルミまたは銅などの金属からなっても良い。また、基板113は、平面視長方形の形状を有することが好ましい。基板113の一方の面(以下では「基板113の上面」と記す)には、第1光源部211と第2光源部212とが設けられている。
第1光源部211および第2光源部212の配置形態は特に限定されない。しかし、第1光源部211および第2光源部212は、基板113の上面において交互に且つ等間隔に配置されていることが好ましい。これにより、第1光源部211の出力光と第2光源部212の出力光との混ざり具合(色の混ざり具合)が均一化され易くなるので、輝度ムラを低減させることができる。よって、光源装置15の光学特性を高く維持できる。
さらに、基板113の上面には、第7電極ランド127と第8電極ランド128と配線141とが設けられている。第7電極ランド127および第8電極ランド128は、基板113の上面のうち第1光源部211および第2光源部212よりも外側(周縁側)に設けられており、好ましくは基板113の上面の角部に設けられており、より好ましくは基板113の上面の対角線上に設けられている。第7電極ランド127および第8電極ランド128の各表面は露出しており、よって、第7電極ランド127および第8電極ランド128は外部端子と接続可能である。つまり、第7電極ランド127および第8電極ランド128のうちの一方は外部接続用アノード電極として機能し、第7電極ランド127および第8電極ランド128のうちの他方は外部接続用カソード電極として機能する。
配線141は、第7電極ランド127と第1光源部211および第2光源部212とを接続し、第8電極ランド128と第1光源部211および第2光源部212とを接続し、第1光源部211と第2光源部212とを接続する。
(第1光源部)
図19(a)は、第1光源部211の構成を示す断面図である。第1光源部211は、基板114と、第1発光素子101と、ダムリング151と、第1蛍光体含有樹脂層160とを有する。
基板114の一方の面(以下では「基板114の上面」と記す)には、第1発光素子101とダムリング151と第1蛍光体含有樹脂層160とが設けられている。第1蛍光体含有樹脂層160は、第1発光素子101を封止しており、基板114の上面のうちダムリング151で囲まれた領域に設けられている。
基板114の他方の面(以下では「基板114の下面」と記す)には、第9電極ランド129と第10電極ランド130とが設けられている。第9電極ランド129および第10電極ランド130は基板114の下面の角部に設けられている。第9電極ランド129および第10電極ランド130の各表面は露出しており、よって、第9電極ランド129および第10電極ランド130は外部端子と接続可能である。つまり、第9電極ランド129および第10電極ランド130のうちの一方は外部接続用アノード電極として機能し、第9電極ランド129および第10電極ランド130のうちの他方は外部接続用カソード電極として機能する。
第1発光素子101は、配線(不図示)によって第9電極ランド129および第10電極ランド130に接続されていることが好ましい。これにより、外部端子から第9電極ランド129または第10電極ランド130へ印加された外部電力は、配線によって第1発光素子101に供給される。よって、第1発光素子101が発光することとなる。
なお、第1光源部211は、第1発光素子101の代わりに第2発光素子102および第3発光素子103のうちの少なくとも1つを備えていても良いし、第2発光素子102および第3発光素子103のうちの少なくとも1つをさらに備えていても良い。また、第1光源部211に含まれる発光素子の個数は特に限定されない。たとえば、第1光源部211は、2つの第1発光素子101と2つの第3発光素子103とを備えていても良い。これにより、様々な発光スペクトルを有する光源部を用いて光源装置15が作製される。よって、光源装置15の用途などに応じて、異なる発光スペクトルを有する光源部を組み合わせて光源装置15を作製できる。したがって、第1光源部211の発光スペクトルの設計の自由度を高めることができるので、光源装置15において所望の発光スペクトルを得ることがより容易になる。
また、ダムリング151の内周面は、基板114の上面に対して垂直であっても良い。しかし、基板114の上面から第1蛍光体含有樹脂層160の上面へ向かうにつれてダムリング151の開口径が大きくなるように、基板114の上面に対してダムリング151の内周面が傾斜していることが好ましい。これにより、第1光源部211からの光を効率良く取り出すことができる。このことは第2光源部212においても言える。
また、ダムリング151は設けられていなくても良い。たとえば、樹脂161としてチクソ性の高い樹脂を用いれば、ダムリング151が設けられていなくても樹脂161が基板114の上面の周縁へ流動することを防止できる。また、基板114として平面視長方形の形状を有する基板(図19(a))ではなくバスタブ形状の基板(たとえばリードフレーム基板)を用いて、表面実装型光源部を構成しても良い。このことは第2光源部212においても言える。
また、配線(不図示)によって第1発光素子101と第9電極ランド129および第10電極ランド130とを接続可能であれば、基板114の下面における第9電極ランド129および第10電極ランド130の各位置は図19(a)に示す位置に限定されない。基板114の上面または基板114の側面に第9電極ランド129および第10電極ランド130を設けても良い。このことは第2光源部212においても言える。
(第2光源部)
図19(b)は、第2光源部212の構成を示す断面図である。第2光源部212は、基板114と、第2発光素子102と、ダムリング151と、透光性樹脂層170とを有する。
基板114の上面には、第2発光素子102とダムリング151と透光性樹脂層170とが設けられている。透光性樹脂層170は、第2発光素子102を封止しており、基板114の上面のうちダムリング151で囲まれた領域に設けられている。
基板114の下面には、第9電極ランド129と第10電極ランド130とが設けられている。第9電極ランド129および第10電極ランド130は基板114の下面の角部に設けられていることが好ましい。第9電極ランド129および第10電極ランド130の各表面は露出しており、よって、第9電極ランド129および第10電極ランド130は外部端子と接続可能である。つまり、第9電極ランド129および第10電極ランド130のうちの一方は外部接続用アノード電極として機能し、第9電極ランド129および第10電極ランド130のうちの他方は外部接続用カソード電極として機能する。
第2発光素子102は、配線(不図示)によって第9電極ランド129および第10電極ランド130に接続されていることが好ましい。これにより、外部端子から第9電極ランド129または第10電極ランド130へ印加された外部電力は、配線によって第2発光素子102に供給される。よって、第2発光素子102が発光することとなる。
なお、第2光源部212は、第2発光素子102の代わりに第1発光素子101および第3発光素子103のうちの少なくとも1つを備えていても良いし、第1発光素子101および第3発光素子103のうちの少なくとも1つをさらに備えていても良い。また、第2光源部212に含まれる発光素子の個数は特に限定されない。第2光源部212が2種類以上の発光素子を有していれば、発光素子の組み合わせの幅が広がり、また、蛍光体の選択の幅が広がる。これにより、多様な発光スペクトルを実現できる。よって、第2光源部212の発光スペクトルの設計の自由度を高めることができるので、光源装置18において所望の発光スペクトルを得ることがより容易になる。
[光源装置の光学特性]
以上説明したように、光源装置18は、光源装置11と同じく、第1発光素子101と第2発光素子102とを備えている。これにより、光源装置18が発する光に含まれる青色成分の最大強度が低く抑えられた場合であっても光源装置18の演色性を高く維持できるので、紺色または黒色の被照射物を鮮やかな紺色または黒色に見せることができる(実施形態4参照)。また、光源装置18が発する光を衣服に照射すれば、衣服に付着している蛍光剤が励起されて発光するので、衣服をより鮮やかな白色に見せることができる(実施形態4参照)。以上より、光源装置18が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
好ましくは、光源装置18に搭載された全ての発光素子を、蛍光体が樹脂封止されていない状態で点灯させた場合に、前述の特性αおよび特性βを満たすように発光素子の特性および搭載数、搭載配置を選択することが好ましい。これにより特性Aおよび特性Bを満たすことが容易となり、本願の目的である被照射物の色を鮮やかに見せることが達成できる。
好ましくは、光源装置18が発する光のスペクトルは、光源装置11が発する光のスペクトルと同じく、上記特性Aと上記特性Bとを有する。これにより、光源装置18が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[光源装置の評価方法]
光源装置18の評価方法は、光源装置18が上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置18が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを備える。良品と評価された光源装置は、上記特性Aと上記特性Bとを有する。よって、良品と評価された光源装置が発する光を被照射物(たとえば衣服など)に照射すると、白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる(実施形態4参照)。
[光源装置の異なる形態]
なお、光源装置18は、次に示す構成をさらに有していても良い。
第3発光素子103を有する第3光源部をさらに備えていても良い。これにより、第3光源部では、第1発光素子101の出力光によって励起され難い緑色蛍光体181(たとえばLuAl12:Ce3+またはYAl12:Ce3+など)を含む樹脂を用いて第3発光素子103を封止した場合であっても、緑色光の発光効率を高く維持できる。よって、光源装置18の発光効率をさらに高めることができる。また、光源装置18の用途に合わせて緑色蛍光体181の材料を選択できるので、光源装置18の性能が所望の性能により一層近づくこととなる(実施形態6参照)。
また、第1光源部211への信号の入力系統と第2光源部212への信号の入力系統とは互いに異なっても良い。これにより、第1光源部211からの光の強度と第2光源部212からの光の強度との比率を変更できるので、必要なシーンに応じた光を提供できる。たとえば、あるシーンでは、被照射物をさらに鮮やかな白色に見せることができ、別のシーンでは白色の鮮やかさを抑えつつ白色光の発光効率を高めることができる(実施形態7参照)。また、光源装置18が発する光の相関色温度を適宜、変更できる(実施形態7参照)。
[照明装置またはバックライト装置などの発光装置への応用]
光源装置18が上記光学特性を有しているので、光源装置18を発光装置の光源として用いることができる。つまり、本実施形態の発光装置は、光源装置18を含む。これにより、上記光学特性を有する照明装置またはバックライト装置などの発光装置を提供できる。なお、本実施形態の照明装置またはバックライト装置では、光源装置以外の構成については、従来公知の照明装置またはバックライト装置が有する構成を限定されることなく用いることができる。
≪実施形態12≫
本発明の実施形態12では、実施形態6の光源装置(以下では「実施例の光源装置」と記す)の光学特性を確認している。図20は、実施例の光源装置が発する光の光学特性を説明するためのグラフである。図20において、L1は、実施例の光源装置が発する光のスペクトルを表し、L2は、出力光のピーク波長が450nmである発光素子を励起光源として用いた場合の光源装置(以下では「参考例の光源装置」と示す)の発光スペクトルを表し、L3はハロゲン電球が発する光のスペクトルを表わす。L1〜L3は、いずれも、光源装置が発する光の相関色温度が3000Kである場合のスペクトルである。また、表1には、図20に示す3つの発光スペクトルにおける、380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度の割合と、440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合とを示す。
Figure 0006501803
実施例の光源装置は、第1発光素子(出力光のピーク波長が470nm)と、第2発光素子(出力光のピーク波長が405nm)と、第3発光素子(出力光のピーク波長が450nm)とを備える。実施例の光源装置および参考例の光源装置は、緑色蛍光体としてLuAl12:Ce3+を含み、赤色蛍光体としてSrCa1−xAlSiN:Eu2+を含む。
図20および表1から分かるように、440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合は、実施例の光源装置の方が参考例の光源装置よりも高く、実施例の光源装置とハロゲン電球とではそれほど変わらなかった。よって、実施例の光源装置が発する光を用いた方が、参考例の光源装置が発する光を用いた場合に比べて、紺色または黒色の被照射物がさらに鮮やかな紺色または黒色に見えると考えられる。
また、図20および表1から分かるように、380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度の割合は、実施例の光源装置の方が参考例の光源装置およびハロゲン電球よりも高かった。よって、実施例の光源装置が発する光の方が、参考例の光源装置が発する光、および、ハロゲン電球が発する光に比べて、衣服に付着する蛍光剤を励起する能力が高い。したがって、被照射物がさらに鮮やかな白色に見えると考えられる。
また、図20および表1から分かるように、実施例の光源装置が発する光と参考例の光源装置が発する光とハロゲン電球が発する光とで相関色温度が同じであっても、実施例の光源装置のみが上記特性Aと上記特性Bとを満たし、参考例の光源装置およびハロゲン電球は上記特性Aと上記特性Bとを同時に満たすことはできなかった。よって、実施例の光源装置が発する光の方が、参考例の光源装置が発する光、および、ハロゲン電球が発する光に比べて、被照射物をより一層鮮やかな白色、紺色、黒色に見せられると言える。
≪実施形態13≫
本発明の実施形態13では、実施形態4〜7の光源装置の製造方法を示す。同様の方法にしたがって、実施形態11の第1光源部および第2光源部を製造できる。
光源装置の製造方法は、発光素子を基板に搭載する工程と、ダムリングを形成する工程と、樹脂で封止する工程とを含む。以下では、20個の発光素子を備えた光源装置の製造方法を示す。
<発光素子の搭載>
発光素子を基板に搭載する工程では、発光素子(たとえば、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103のうちの少なくとも2種以上の発光素子)を基板(たとえば、基板111または基板112)の上面に搭載(実装)する。なお、以下では、発光素子として、上面にアノード電極およびカソード電極の両方を備えたフェイスアップ型発光素子を例に挙げて、発光素子を基板に搭載する工程を説明する。発光素子としては、フェイスアップ型発光素子以外に、上面にアノード電極およびカソード電極の一方を備え下面にアノード電極およびカソード電極の他方を備えた発光素子またはフリップチップ型発光素子が挙げられる。発光素子としてフェイスアップ型発光素子以外の発光素子を用いた場合には、発光素子を基板に搭載する工程の詳細は以下とは異なる。
具体的には、まず、たとえばシリコン樹脂などの接着樹脂を用いて、20個の発光素子を基板の上面にダイボンドする。このとき、基板の上面のうちダムリングで囲まれることとなる領域に20個の発光素子をダイボンドすることが好ましい。また、4つの発光素子を互いに間隔を開けて配置することによって1列の素子列を形成することが好ましい。つまり、5列の素子列を形成することが好ましい。
用いる発光素子としては、平面視長方形の外形形状を有するLEDチップ(たとえば、厚さが100〜180μm)であることが好ましい。発光素子の上面には、アノード用チップ電極およびカソード用チップ電極が1対または2対設けられていることが好ましく、アノード用チップ電極とカソード用チップ電極とが対向していることが好ましい。
次に、ワイヤボンディングを行う。このとき、導電体配線に隣接して配置された発光素子に対しては、導電体配線とチップ電極とをワイヤボンディングする。それ以外の発光素子に対しては、一方の発光素子のチップ電極と他方の発光素子のチップ電極とをワイヤボンディングする。これにより、素子列では4個の発光素子が直列に接続され、また、素子列同士は並列に接続される。
<ダムリングの形成>
ダムリングを形成する工程では、上記導電体配線を覆うようにダムリングを基板の上面に形成する。
具体的には、まず、たとえば、アルミナフィラーを含むシリコン樹脂(液状)を樹脂吐出装置のノズルの開口部(形状:円形)から吐出させながら、基板の上面の所定の位置に描画する。その後、シリコン樹脂を加熱により硬化(硬化温度:たとえば120℃、硬化時間:たとえば1時間)することによって、ダムリングが形成される。
形成されたダムリングの幅は、好ましくは0.3mm以上2.0mm以下であり、より好ましくは0.5mm以上1.2mm以下であり、たとえば0.9mmである。また、ダムリングの最上部は、発光素子の上面よりも高い位置(基板の上面から遠い位置)にあり、且つ、発光素子同士を接続するワイヤ(ワイヤループ)よりも高い位置にあることが好ましい。これにより、発光素子およびワイヤが露出しないように樹脂層(たとえば、第1蛍光体含有樹脂層160、透光性樹脂層170、第2蛍光体含有樹脂層260、第3蛍光体含有樹脂層270)を形成することが可能となり、よって、発光素子およびワイヤを保護することが可能となる。
ダムリングによって、導電体配線に接続されたワイヤの一部または全部を覆うこともできる。これにより、ワイヤ剥がれの低減、または、ワイヤ剥がれの防止が可能となる。
樹脂吐出装置のノズルの開口部の形状は、円形に限定されず、たとえばダムリングの描画形状(たとえば、円環状)であっても良い。これにより、ノズルの開口部からの一度の吐出によってダムリングを形成できるので、継ぎ目の無いダムリングを短時間で作製できる。ダムリングに継ぎ目が存在すると、継ぎ目においてダムリングの膨張が発生するおそれがあるので、継ぎ目においてダムリングが破断され易くなる。しかし、ダムリングに継ぎ目が存在しなければ、ダムリングの破断を防止できるので、ダムリングの破断箇所から樹脂層が漏出することを防止できる。
<樹脂による封止>
樹脂で封止する工程では、樹脂(たとえば樹脂171)または混練物(たとえば、緑色蛍光体181、赤色蛍光体191および青色蛍光体201のうちの少なくとも2種類の蛍光体と樹脂161との混練物、または、緑色蛍光体181、赤色蛍光体191および青色蛍光体201のうちの少なくとも2種類の蛍光体と樹脂171との混練物)を基板の上面に設ける。
具体的には、まず、基板の上面のうちダムリングにより囲まれた領域を満たすように、混練物を注入する。次に、混練物に含まれる樹脂を所定の温度および時間で硬化させる。これにより、発光素子およびワイヤが樹脂層によって覆われるので、発光素子およびワイヤが保護されることとなる。蛍光体を含まない樹脂を用いた場合にも同様の方法で行うことができる。
以下では、実施形態1〜7の光源装置の製造方法の一例、および、実施形態11の第1光源部および第2光源部の製造方法の一例を示す。
(実施形態1〜3の光源装置1,1’,2,2’,3,3’の製造方法の一例)
発光素子を基板に搭載する工程では、発光素子51,61の少なくともいずれかを基板111または基板24の上面に搭載する。樹脂で封止する工程では、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む混練物を用いて発光素子51,61の少なくともいずれかを封止する。さらに、必要に応じ、透明のシリコーン樹脂層162に配置する(図5(a))。
(実施形態4の光源装置11の製造方法の一例)
発光素子を基板に搭載する工程では、第1発光素子101と第2発光素子102とを基板111の上面に搭載する。樹脂で封止する工程では、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む混練物を用いて第1発光素子101と第2発光素子102とを封止する。
(実施形態5の光源装置12の製造方法の一例)
発光素子を基板に搭載する工程では、第1発光素子101と第2発光素子102とを基板111の上面に搭載する。樹脂で封止する工程では、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む混練物を用いて第1発光素子101を封止し、樹脂171を用いて第2発光素子102を封止する。
(実施形態6の光源装置13の製造方法の一例)
発光素子を基板に搭載する工程では、第1発光素子101と第2発光素子102と第3発光素子103とを基板111の上面に搭載する。樹脂で封止する工程では、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む混練物を用いて、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103を封止する。
(実施形態7の光源装置14の製造方法の一例)
発光素子を基板に搭載する工程では、第1発光素子101と第2発光素子102とを基板112の上面に搭載する。また、第1発光素子101および第3発光素子103に対する信号の入力系統と第2発光素子102に対する信号の入力系統とが互いに異なるように、第1発光素子101、第2発光素子102および第3発光素子103に対してワイヤボンディングを行う。
樹脂で封止する工程では、まず、ダムリング151を形成する工程におけるアルミナフィラーを含むシリコン樹脂の描画方法と同様の方法にしたがって、チクソ性の高い樹脂を用いて第2発光素子102を封止する。次に、その樹脂を仮硬化(硬化温度:たとえば100℃、硬化時間:たとえば10分間)で仮硬化する。続いて、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む混練物を用いて第1発光素子101と第3発光素子103とを封止する。このとき、基板の上面のうちダムリングにより囲まれた領域の一部であって仮硬化された樹脂によって分断された領域に、上記混練物を注入する。その後、チクソ性の高い樹脂と上記混練物に含まれる樹脂とを硬化させる。
(実施形態11の光源装置18の製造方法の一例)
実施形態11の第1光源部211を製造する場合には、発光素子を基板に搭載する工程では、第1発光素子101を基板114の上面に搭載する。樹脂で封止する工程では、樹脂161と緑色蛍光体181と赤色蛍光体191とを含む混練物を用いて第1発光素子101を封止する。
実施形態11の第2光源部212を製造する場合には、発光素子を基板に搭載する工程では、第2発光素子102を基板114の上面に搭載する。樹脂で封止する工程では、樹脂171を用いて第2発光素子102を封止する。
以上のようにして得られた第1光源部211および第2光源部212を基板113の上面に搭載すれば、実施形態11の光源装置18が得られる。
≪その他の実施形態≫
実施形態1〜11の光源装置のうちの2つ以上を併用して発光装置の光源として用いても良い。
[実施形態4〜7、11の総括]
光源装置11,12,13,14,18は、出力光のピーク波長が互いに異なる2種類以上の発光素子101,102,103と、少なくとも1種類の発光素子101,102,103の出力光によって励起されて発光する2種類以上の蛍光体181,191,201とを備える。2種類以上の発光素子101,102,103は、440nmよりも長く490nm以下の第1波長領域に出力光のピーク波長を有する1種類以上の発光素子101,103と、380nm以上440nm以下の第2波長領域に出力光のピーク波長を有する1種類以上の発光素子102とを含む。これにより、被照射物に照射したときに白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる。
第1波長領域に出力光のピーク波長を有する1種類以上の発光素子は、好ましくは460nm以上490nm以下の波長領域に出力光のピークを有する発光素子(第1発光素子)101を含み、より好ましくは460nm以上490nm以下の波長領域に出力光のピークを有する発光素子(第1発光素子)101と、440nmよりも長く460nm未満の波長領域に出力光のピークを有する発光素子(第3発光素子)103とを含む。これにより、光源装置11,12,13,14,18の実現(被照射物に照射したときに白色、紺色および黒色を同時に鮮やかに見せることができる光源装置の実現)が容易となる。
2種類以上の発光素子101,102,103は、少なくとも1種類の蛍光体181,191,201を含む樹脂層160,260,270によって封止されていることが好ましい。これにより、光源装置11,12,13,14,18の製造が容易となる。
2種類以上の発光素子101,102,103のうち、少なくとも1種類の発光素子101,103は、少なくとも1種類の蛍光体181,191,201を含む樹脂層160,260,270によって封止され、残りの発光素子のうちの少なくとも1種類の発光素子102は、蛍光体を含まない樹脂層170によって封止されていることが好ましい。これにより、蛍光体181,191,201の励起効率の高い発光素子を用いて当該蛍光体181,191,201を励起させることができる。よって、光源装置11,12,13,14,18の発光効率をさらに高めることができる。
第2発光素子102に対する信号の入力系統と、第2発光素子102とは異なる種類の発光素子に対する信号の入力系統とは、互いに異なることが好ましい。これにより、被照射物に応じて白色の鮮やかさを調整できる。また、各発光素子の寿命を長く維持でき、各発光素子の発光効率を高く維持できる。
光源装置11,12,13,14,18が発する光のスペクトルは、上記特性Aと上記特性Bとを有することが好ましい。これにより、被照射物に照射したときに白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる。
発光装置は光源装置11,12,13,14,18を光源として含むことが好ましい。
光源装置11,12,13,14,18の評価方法は、出力光のピーク波長が互いに異なる2種類以上の発光素子101,102,103と少なくとも1種類の発光素子101,102,103の出力光によって励起されて発光する2種類以上の蛍光体181,191,201とを備えた光源装置11,12,13,14,15が発する光のスペクトルが、上記特性Aと上記特性Bとを有するか否かを判断する工程と、光源装置11,12,13,14,15が発する光のスペクトルが上記特性Aと上記特性Bとを有すると判断した場合に当該光源装置を良品と評価する工程とを備える。これにより、被照射物に照射したときに白色、紺色および黒色を同時により一層鮮やかに見せることができる。
今回開示された実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1,1’,2,2’,3,3’、11,11’,12,12’,13,13’,14,14’,15,15’,16,17,18 光源装置、24 基板、25,25’ フレーム、29,29’,30,30’ 電極、51,61 発光素子、101 第1発光素子、102 第2発光素子、103 第3発光素子、111,112,113,114 基板、121 第1電極ランド、122 第2電極ランド、123 第3電極ランド、124 第4電極ランド、125 第5電極ランド、126 第6電極ランド、127 第7電極ランド、128 第8電極ランド、129 第9電極ランド、130 第10電極ランド、141 配線、151 ダムリング、160 第1蛍光体含有樹脂層、161,171 樹脂、170 透光性樹脂層、181 緑色蛍光体、191 赤色蛍光体、201 青色蛍光体、211 第1光源部、212 第2光源部、260 第2蛍光体含有樹脂層、270 第3蛍光体含有樹脂層。

Claims (5)

  1. 少なくとも1種類の発光素子を1個以上搭載し、かつ前記発光素子の出力光により励起される蛍光体を備えた光源装置であって、
    前記光源装置において、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子を発光させた場合に、440nmよりも長く490nm以下の第1波長領域に出力光のピーク波長を有し、かつ、380nm以上440nm以下の第2波長領域に出力光のピーク波長を有し、
    前記光源装置において、蛍光体を搭載する前の搭載された全ての発光素子を発光させた場合に、
    440nmよりも長く490nm以下の第1波長領域において、440nmよりも長く460nm未満および460nm以上490nm以下の2つの波長領域それぞれに1つ以上の出力光のピーク波長を有するとともに、
    前記光源装置が発する光のスペクトルは、下記特性Aと下記特性Bとを有する光源装置。
    特性A:380nm以上780nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上430nm以下の波長領域での積分強度の割合が2%以上である。
    特性B:440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合が100%以上である。
  2. 前記光源装置において、
    蛍光体搭載前に発する光のスペクトルは、下記特性αおよびβを有する、請求項1に記載の光源装置。
    特性α:440nmよりも長く490nm以下の波長領域での積分強度に対する380nm以上440nm以下の波長領域での積分強度が3%以上200%以下である。
    特性β:440nmよりも長く460nm未満の波長領域での積分強度に対する460nm以上490nm以下の波長領域での積分強度の割合が20%以上200%以下である。
  3. 前記発光素子は、2種類以上の異なる発光ピーク波長を有する1種類の発光素子であって、440nmよりも長く490nm以下の第1波長領域に1つ以上の出力光のピーク波長を有し、かつ、380nm以上440nm以下の第2波長領域に1つ以上の出力光のピーク波長を有することを特徴とする請求項1または2に記載の光源装置
  4. 前記発光素子は第1波長領域である440nmよりも長く490nm以下および第2波長領域である380nm以上440nm以下のそれぞれの波長範囲において発光ピークを有することを特徴とする請求項1に記載の光源装置
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源装置を含む発光装置または照明装置
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