JP7332881B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
前記発光装置の出射側に配置され、前記発光素子からの光に励起され500nm以上780nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体層の光の出射側に配置されたバンドパスフィルタ層と、を含む波長変換部材と、を備え、
前記バンドパスフィルタ層は、560nm以上630nm以下の波長範囲内の光を透過し、入射角度が0°以上30°以下の範囲内の光に対して、380nm以上560nm未満の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上であり、630nmを超えて780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上であり、赤色フィルターが発光装置の発光面側に配置される場合には、前記赤色フィルターの透過スペクトルにおける80%の透過率の波長Wtとバンドパスフィルタ層の反射スペクトルにおける80%の反射率の短波長側の波長Wsの波長差ΔWが25nm以内であり、
CIE1931色度図のxy座標系において、色度座標(x、y)が、(x=0.545、y=0.425)を第一点とし、(x=0.557、y=0.442)を第二点とし、(x=0.609、y=0.390)を第三点とし、(x=0.597、y=0.390)を第四点とし、前記第一点と前記第二点とを結ぶ第一直線と、前記第二点と前記第三点を結ぶ第二直線と、前記第三点と前記第四点を結ぶ第三直線と、前記第四点と前記第一点を結ぶ第四直線で画定された領域A内の光を発する発光装置である。
発光装置は、380nm以上470nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子と、前記発光素子の出射側に配置され、前記発光素子からの光に励起され500nm以上780nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体層の光の出射側に配置されたバンドパスフィルタ層と、を含む波長変換部材と、を備え、前記バンドパスフィルタ層は、560nm以上630nm以下の波長範囲内の光を透過し、入射角度が0°以上30°以下の範囲内の光に対して、380nm以上560nm未満の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上であり、630nmを超えて780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上であり、赤色フィルターが発光装置の発光面側に配置される場合には、前記赤色フィルターの透過スペクトル(分光透過曲線)における80%の透過率の波長Wtと前記バンドパスフィルタ層の反射スペクトルにおける80%の反射率の短波長側の波長Wsの波長差ΔWが25nm以内であり、CIE1931色度図のxy座標系において、色度座標(x、y)が、(x=0.545、y=0.425)を第一点とし、(x=0.557、y=0.442)を第二点とし、(x=0.609、y=0.390)を第三点とし、(x=0.597、y=0.390)を第四点とし、前記第一点と前記第二点とを結ぶ第一直線と、前記第二点と前記第三点を結ぶ第二直線と、前記第三点と前記第四点を結ぶ第三直線と、前記第四点と前記第一点を結ぶ第四直線で画定された領域A内の光を発する。
基板10は、絶縁性を有し、光を透過しにくいことが好ましい。基板10の材料としては、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、BTレジン、ポリフタルアミド等の樹脂を挙げることができる。なかでも、セラミックスは放熱効果が高いため好ましい。なお、樹脂を用いる場合には、必要に応じて、ガラス繊維、酸化ケイ素、酸化チタン、アルミナ等の無機フィラーを樹脂に混合してもよい。これにより、機械的強度の向上や熱膨張率の低減、光反射率の向上を図ることができる。
発光素子2は、蛍光体層3に含まれる蛍光体を励起するためのものである。発光素子2としては、例えば、発光ダイオード(LED)チップ又はレーザダイオード(LD)チップを用いることができ、LEDチップを用いることが好ましい。発光素子2を発光ダイオードチップとすることにより、発光素子2からの光が広がりやすくなるため、蛍光体層3に含まれる蛍光体を効率良く励起できる。発光素子2は、380nm以上470nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、好ましくは390nm以上465nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、さらに好ましくは400nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、青色成分の多い光を発光する。
蛍光体層3は、発光素子2から発せられた光を吸収して吸収した光とは異なる波長を有する光に波長変換する。蛍光体層3は、例えば、蛍光体粒子と透光性バインダーとを含む蛍光体層用組成物を、透光性部材4の表面にバンドパスフィルタ層1を介して印刷することにより形成してもよい。
発光装置100の蛍光体層3に含まれる蛍光体は、発光素子2から発せられる光によって励起される。蛍光体層3に含まれる蛍光体は、蛍光体の発光スペクトルにおいて、500nm以上780nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する。蛍光体は、発光スペクトルにおいて、520nm以上670nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、半値幅が2nm以上120nm以下の範囲内であることが好ましい。蛍光体層3に含まれる蛍光体が、520nm以上670nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、半値幅が2nm以上120nm以下の範囲内であると、蛍光体を含む蛍光体層3と、発光素子と、バンドパスフィルタ層1と組み合わせることによって、発光装置100は、575nm以上615nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、第一半値幅が70nm以下の半値幅の狭い光を発することができる。そのため、発光装置100は、目的とする色調範囲の領域A内に色度座標(x、y)を有し、アンバー色の光を出射することができる。また、発光装置100から出射さられた光は、赤色フィルターを透過した後も、色調変換が少なく、アンバー色の発光色を維持することができる。蛍光体は、蛍光体の発光スペクトルにおいて、発光ピーク波長が530nm以上660nm以下の範囲内であってもよく、540nm以上650nm以下の範囲内であってもよく、550nm以上640nm以下の範囲内であってもよく、560nm以上630nm以下の範囲内であってもよい。蛍光体の発光スペクトルにおいて、500nm以上780nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する発光ピークの半値幅は、5nm以上110nm以下の範囲内でもよく、10nm以上100nm以下の範囲内でもよい。
(Ln1-aCea)3Al5O12 (I)
(式(I)中、Lnは、Y、Gd、Lu及びTbからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、aは、0<a≦0.022を満たす数である。)
Cab(Si,Al)12(O,N)16:Eu (II)
(式(II)中、bは0<b≦2を満たす数である。)
本明細書において、蛍光体の組成を表す式中、カンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、これら複数の元素のうち少なくとも一種の元素を組成中に含むことを意味する。組成式中のカンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、組成中にカンマで区切られた複数の元素から選ばれる少なくとも一種の元素を含み、複数の元素から二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。また、本明細書において、蛍光体の組成を表す式中、コロン(:)の前は母体結晶と組成におけるモル比を表し、コロン(:)の後は賦活元素を表す。
(M1 1-cM2 c)2Si5N8 (III)
(式(III)中、M1は、Ba、Sr、Ca及びMgからなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、M2は、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、cは、0.001≦c<0.5を満たす数である。)
CasSrtEuuSivAlwNx (IV)
(式(IV)中、s、t、u、v、w及びxは、0.25≦s≦0.5、0.4≦t≦0.75、0.01≦u≦0.04、0.8≦s+t+u≦1.1、0.8≦v≦1.2、0.8≦w≦1.2、1.8≦v+w≦2.2、2.5≦x≦3.2を満たす数である。)
A2[M3 1-gMn4+ gF6] (V)
(式(V)中、Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも1種の元素又はイオンであり、M3は、第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、gは0<g<0.2を満たす数である。)
バンドパスフィルタ層1は、560nm以上630nm以下の波長範囲の光を透過し、入射角度が0°以上30°以下の範囲内の光に対して、380nm以上560nm未満の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上であり、630nmを超えて780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上である。バンドパスフィルタ層1は、具体的には、発光素子2から発せられた380nm以上470nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光及び630nm以上780nm以下の赤色の光を反射し、蛍光体層3に含まれる蛍光体から発せられる光のうち560nm以上630nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光を透過する機能を有する。
透光性部材4は、一方の面にバンドパスフィルタ層1及び蛍光体層3が設けられ、バンドパスフィルタ層1及び蛍光体層3を支持する。透光性部材4には、ガラスや樹脂のような透光性材料からなる板状体を用いることができる。ガラスとして、例えば、ホウ珪酸ガラスや石英ガラスから選択することができる。また、樹脂として、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂から選択することができる。透光性部材4の厚さは、製造工程における機械的強度が低下せず、蛍光体層3に十分な機械強度を付与することができる厚さであればよい。
接着層5は、発光素子2と蛍光体層3とを接着する。接着層5は、発光素子2からの出射光を極力減衰させることなく蛍光体層3へと導光できる材料が好ましい。具体例としてはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、及びポリイミド樹脂等の有機樹脂を挙げることができる。
半導体素子8は、発光素子2を過大な電圧印加による素子破壊や性能劣化から保護するための保護素子である。半導体素子8は、具体的には、規定電圧以上の電圧が印加されると通電状態になるツェナーダイオード(Zener Diode)で構成される。
被覆部材6の材料としては、絶縁材料を用いることが好ましい。また、強度を確保するために、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BTレジン)、ポリフタルアミド(PPA)樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。また、これらの母体となる樹脂に、発光素子2からの光を吸収しにくく、かつ母体となる樹脂に対する屈折率差の大きいフィラーを分散することで、効率よく光を反射させることができる。例えば、被覆部材6に含まれる反射部材は、被覆部材6の全体量100質量%に対して、30質量%以上とすることができる。反射部材は、反射率を考慮して、例えばレーザー回折散乱法で測定される体積基準の粒度分布における累積頻度50%のメジアン径が20μm以上であることが好ましく、100μm以上であってもよい。反射部材が長軸と短軸を有する形状、例えば楕円状、針状、棒状、鱗片状である場合には、反射率を考慮して、長軸が20μm以上であることが好ましく、100μm以上であってもよい。
被覆部材6には、母体となる樹脂に、発光素子2から発せられる光を吸収しにくく、かつ母体となる樹脂に対する屈折率の大きいフィラーを分散することで、効率よく光を反射させることができる。フィラーとしては、イットリウム、ジルコニウム、アルミニウム、チタン、マグネシウム及びケイ素からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む酸化物であることが好ましい。フィラーとしては、例えばSiO2、Y2O3、TiO2、Al2O3、ZrO2、MgOが挙げられる。被覆部材6に含まれるフィラーの量は、樹脂100質量部に対して、反射性及び作業性を考慮して、10質量部以上100質量部以下の範囲内であることが好ましい。
導電部材7としては、バンプを用いることができ、バンプの材料としては、Auあるいはその合金、他の導電部材として、共晶ハンダ(Au-Sn)、Pb-Sn、鉛フリーハンダ等を用いることができる。なお、図1Bでは、導電部材7にバンプを用いた例を示しているが、導電部材7はバンプに限定されず、例えば導電ペーストであってもよい。
アンダーフィルは、基板上に配置された発光素子2、半導体素子8、導電部材7を、塵芥、水分、外力から保護するための部材である。必要に応じて、発光素子2及び半導体素子8と、導電部材7の間にアンダーフィルを設けてもよい。アンダーフィルの材料としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂が挙げられる。アンダーフィルは、これらの樹脂に、必要に応じて着色剤、光拡散剤、フィラーを含有させることができる。
以下、発光装置の製造方法について説明する。
A.基板の上に発光素子を実装する第一の工程。
B.透光性部材の上に、バンドパスフィルタ層及び蛍光体層を形成する第二の工程。
C.バンドパスフィルタ層及び蛍光体層を備えた透光性部材を、発光素子上に配置して接合し発光積層部を作製する第三の工程。
D.発光面を除く発光積層部の側面を被覆部材用組成物で覆い、被覆部材を形成する第四の工程。
第一の工程では、基板上に発光素子を配置し、実装する。集合基板を用いる場合には、集合基板上に複数の発光素子を配置する。また、配置された発光素子の行又は列方向のいずれか一方向で、発光素子とその隣の発光素子の間に半導体素子を配置してもよい。発光素子と半導体素子とは、例えば、基板上にフリップチップ実装される。
第二の工程では、透光性部材の上にバンドパスフィルタ層及び蛍光体層を形成する。
まず、板状の透光性部材を準備する。次に、透光性部材上に、例えば、互いに屈折率が異なる第1誘電体層と第2誘電体層とを交互に積層して誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタ層を形成する。
第三の工程では、蛍光体層を発光素子の発光面に対向させて、発光素子上に透光性積層部材を接着層により接合する。これにより、発光素子と透光性積層部を含む発光積層部が作製される。好ましい形態では、透光性積層部材の発光素子との接合面、すなわち、蛍光体層の発光素子との接合面は、発光素子の発光面より大きいので、発光素子の発光面からはみ出した接着剤は、発光素子の側面に付着して、縦断面形状が略三角形の接着層のはみ出し部分が形成される。発光素子の側面に付着した接着層のはみ出し部分は、層の厚さが発光素子の下方に向かって小さくなる三角形状を有している。
第四の工程では、発光面を除く発光積層部の側面を被覆部材用組成物で覆い、発光面を除く発光積層部の側面に被覆部材を形成する。集合基板上に複数の発光素子及び半導体素子が配置され、各発光素子上に透光性積層部材が接合されて発光積層部が形成される場合には、発光積層部間に被覆部材用組成物を充填する。この被覆部材は、発光素子から出射された光を反射させるためのものであり、発光積層部の上面を覆うことなく側面を覆いかつ半導体素子を埋設するように形成する。発光素子の側面に付着したはみ出し部は、厚さが発光素子の下方に向かって小さくなる断面三角形状を有しているので、発光素子の側面を覆う被覆部材は、上方ほど拡がる傾斜を有している。これにより、発光素子の側面から出射した光は蛍光体層方向に反射されて、蛍光体を励起することが可能になり、輝度の向上が図られる。
実施例及び比較例の各発光装置は、表1に示す蛍光体-1及び蛍光体-2を使用した。蛍光体-1はCeを組成に含む希土類アルミン酸塩蛍光体を使用した。蛍光体-2は、第二窒化物蛍光体を使用した。各蛍光体の評価の方法を以下に記載し、評価の結果を表1に示す。
組成分析
蛍光体-1及び蛍光体-2について、ICP-AES装置(Perkin Elmer製)、イオンクロマトグラフィーシステム(DIONEX日本製)、及び酸素・窒素分析装置(HORIBA製)を用いて組成を分析した。蛍光体-1は、組成1モルに含まれるAlのモル比を3として、組成中の各構成元素のモル比を算出した。蛍光体-2は、組成1モルに含まれるAlのモル比を1として、組成中の各構成元素のモル比を算出した。
各蛍光体について、Fisher Sub-Sieve Sizer Model 95(Fisher Scientific社製)を用いて、FSSS法により平均粒径を測定した。具体的には、1cm3分の体積の試料を計り取り、専用の管状容器にパッキングした後、一定圧力の乾燥空気を流し、差圧から比表面積を読み取り、平均粒径(Fisher Sub-Sieve Sizer’s No)に換算した値である。
各蛍光体について、発光特性を測定した。蛍光体の発光特性は、量子効率測定装置(製品名:QE-2000、大塚電子株式会社製)を用いて、励起光の波長を450nmの光を各蛍光体に照射し、室温(25℃±5℃)における発光スペクトルを測定した。蛍光体-1及び蛍光体-2の発光スペクトルを図2に示す。得られた各蛍光体の発光スペクトルから、発光ピーク波長(nm)及び半値幅を求めた。
実施例及び比較例の各発光装置は、誘電体多層膜-1(DBR-1)又は誘電体多層膜-2(DBR-2)からなるバンドパスフィルタ層を有する。
各誘電体多層膜について、誘電体多層膜の法線方向(入射角度0°)から励起光源からの光を照射し、分光光度計(製品名:V-670、日本分光株式会社製)を用いて、室温(25℃±5℃)で、380nm以上780nm以下の波長範囲内の反射スペクトルを測定した。誘電体多層膜-1(DBR-1)及び誘電体多層膜-2(DBR-2)の反射スペクトルを図3に示す。また、入射角度0°の各誘電体多層膜の反射スペクトルにおいて波長が380nm以上780nm以下の範囲内における最大の反射強度を100%としたとき50%の反射強度を示す短波長側の波長W50s(nm)と長波長側の波長W50L(nm)を測定した。入射角度が0°の光に対して、380nm以上560nm未満の波長範囲内の平均反射率(%)と、630nmを超えて780nm以下の波長範囲内の平均反射率(%)を測定した。結果を表2に示す。
誘電体多層膜-2(DBR-2)は、587nm以上595nm以下の波長範囲内の光の反射率が10%以下であり、587nm以上595nm以下の波長範囲内の光を透過する。また、誘電体多層膜-2(DBR-2)は、380nm以上560nm未満の波長範囲内の平均反射率が90%以上であり、630nmを超えて780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上であった。
実施例及び比較例の各発光装置は、赤色フィルターが配置される場合を考慮して、製造した発光装置100から出射された光が赤色フィルターを透過するように、発光装置の発光面側に、赤色フィルター-1又赤色フィルター-2を配置した。
各赤色フィルターについて、赤色フィルターの法線方向(入射角度0°)から励起光源からの光を照射し、分光光度計(製品名:U-2910、日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、室温(25℃±5℃)で、380nm以上780nm以下の波長範囲内の透過スペクトル(分光透過曲線)を測定した。赤色フィルター-1及び赤色フィルター-2の透過スペクトルを図4、図6から11に示す。また、入射角度0°の光に対する各赤色フィルターの透過スペクトル(分光透過曲線)において80%の透過率の波長(nm)を測定した。結果を表3に示す。
図1A及び図1Bに示す発光装置100を製造した。
基板10は、窒化アルミニウム基板を用いた。発光素子2は、発光ピーク波長が450nmである光を発する窒化物系半導体を用いた発光素子2を用いた。基板10の上に発光素子2を配置し、フリップチップ実装した。
透光性部材4は、厚さが150μmのガラス板を用いた。
透光性部材4の上に、表2に示した誘電体多層膜-1(DBR-1)からなるバンドパスフィルタ層1を作製した。具体的には、SiO2からなる第1誘電体層1aと、Nb2O5からなる第2誘電体層1bを、透光性部材4上に、第2誘電体層1b、第1誘電体層1aの順に交互にスパッタ法により、24周期(合計48層)積層することにより製造した。誘電体多層膜-1(DBR-1)からなるバンドパスフィルタ層1は、主に575nm以上612nm以下の波長範囲の光を透過し、入射角度0°の光に対して380nm以上560nm未満の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上となり、630nmを超えて780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上となるように製造した。また、赤色フィルターの透過スペクトルにおける80%の透過率の波長Wtと誘電体多層膜-1(DBR-1)からなるバンドパスフィルタ層1の反射スペクトルにおける80%の反射率の波長Wsの波長差ΔWを求めた。
蛍光体層3は、シリコーン樹脂と、蛍光体-1及び蛍光体-2を含む蛍光体層用組成物をバンドパスフィルタ層1上に印刷法で製造した。蛍光体層組成物は、シリコーン樹脂100質量部に対して、蛍光体-1及び蛍光体-2の合計量が233質量部となるように配合した。蛍光体-1と蛍光体-2は、質量比で2:1となるように配合した。具体的には、発光素子2から発せられる光の発光スペクトルと、発光素子2から発せられる光によって励起されて蛍光体-1及び蛍光体-2から発せられる光の発光スペクトルとを予め測定し、バンドパスフィルタ層1を透過して発光装置100から発せられる発光色の色度座標(x、y)が、CIE1931色度図における目的とする色調範囲の領域A内になるように、使用した蛍光体の発光スペクトルと、シミュレーションにより求めたバンドパスフィルタ層1の反射率と、赤色フィルターが配置される場合を考慮して、使用する赤色フィルターの透過スペクトルを基に、蛍光体層3に含まれる蛍光体の量及び蛍光体層の厚さを調整して、蛍光体層3を形成した。蛍光体層3の厚さ74μmであった。
透光性部材4上にバンドパスフィルタ層1(誘電体多層膜)及び蛍光体層3が積層された透光性積層部材を得た。透光性積層部材を、発光素子2上に実装可能となるように個片化した。
個片化した透光性積層部材の蛍光体層3を、発光素子2の発光面に対向させて、発光素子2上に透光性積層部材を、シリコーン樹脂を含む接着層により接合し、発光積層部20を製造した。
発光積層部20の発光面を除いて、発光積層部20の周囲を被覆部材用組成物で覆い、被覆部材用組成物を硬化させて、被覆部材6を形成し、発光装置100を製造した。被覆部材用組成物は、シリコーン樹脂と酸化チタン(TiO2)フィラーを含む。被覆部材用組成物中のフィラーの配合量は、シリコーン樹脂100質量部に対して、フィラーを60質量部配合した。
製造した発光装置100の発光面側に表3に示す赤色フィルター-2を配置した。
第二の工程において、透光性部材4の上に、表2に示した誘電体多層膜-2(DBR-2)からなるバンドパスフィルタ層1を作製した。具体的には、SiO2からなる第1誘電体層1aと、Nb2O5からなる第2誘電体層1bを、透光性部材4上に、第2誘電体層1b、第1誘電体層1aの順に交互にスパッタ法により、23.5周期(合計47層)積層することにより製造した。誘電体多層膜-2(DBR-2)からなるバンドパスフィルタ層1は、主に587nm以上595nm以下の波長範囲の光を透過し、入射角度0°の光に対して380nm以上560nm未満の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上となり、630nmを超えて780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上となるように製造したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置100を製造した。製造した発光装置100の発光面側に、表3に示す赤色フィルター-1を配置した。
実施例2と同様にして発光装置100を製造し、発光装置100の発光面側に、表3に示す赤色フィルター-2を配置した。
誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタ層を作製しないこと以外は、実施例1と同様にして発光装置100を製造し、発光装置100の発光面側に、表3に示す赤色フィルター-1を配置した。
誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタ層を作製しないこと以外は、実施例1と同様にして発光装置100を製造し、発光装置100の発光面側に、表3に示す赤色フィルター-2を配置した。
実施例1と同様にして発光装置100を製造し、発光装置100の発光面側に、表3に示す赤色フィルター-1を配置した。
実施例及び比較例の各発光装置から出射された光及び各発光装置から出射され各赤色フィルターを透過した光について、以下の評価を行った。以下の評価は、発光装置に350mAの電流を流して測定した。結果を表5及び図に示した。
実施例及び比較例の各発光装置から出射された光及び各発光装置から出射され各赤色フィルターを透過した光について、マルチチャンネル分光器と積分球を組み合わせた光計測システムを用いて、CIE1931色度図の色度座標系における色度座標(x、y)を求めた。目的とする色調範囲である領域Aは、CIE1931色度図のxy座標系において、色度座標(x、y)が、(x=0.545、y=0.425)を第一点とし、(x=0.557、y=0.442)を第二点とし、(x=0.609、y=0.390)を第三点とし、(x=0.597、y=0.390)を第四点とし、前記第一点と前記第二点とを結ぶ第一直線と、前記第二点と前記第三点を結ぶ第二直線と、前記第三点と前記第四点を結ぶ第三直線と、前記第四点と前記第一点を結ぶ第四直線で画定された領域である。表5において、領域A内に色度座標(x、y)が存在する場合は、「in」と表し、領域A内に色度座標(x、y)が存在しない場合は、「out」と表した。図5Aは、実施例及び比較例に係る各発光装置の発光色の色度座標(x、y)と目的とする色調範囲(領域A)をCIE1931色度図に示した図である。図5Bは、各赤色フィルターを透過した後の実施例及び比較例に係る角発光装置の発光色の色度座標(x、y)と目的とする色調範囲(領域A)をCIE1931色度図に示した図である。
実施例及び比較例の各発光装置から出射された光及び各発光装置から出射され各赤色フィルターを透過した光について、積分球を使用した分光測光装置(PMA-11、浜松ホトニクス株式会社製)を用いて、発光スペクトルを測定した。各発光装置から出射された光の発光スペクトルから、最大の発光ピークの第一発光ピーク波長と、第一半値幅と、発光スペクトルの600nm以上800nm以下の波長範囲内の発光強度の積分値Z1に対する400nm以上600nm未満の波長範囲の発光強度の積分値Z2の第一積分値比Z2/Z1を求めた。各発光装置から出射され各赤色フィルターを透過した光の発光スペクトルから、最大の発光ピークの第二発光ピーク波長と、第二半値幅と、発光スペクトルの600nm以上800nm以下の波長範囲内の発光強度の積分値ZR1に対する400nm以上600nm未満の波長範囲の発光強度の積分値ZR2の第二積分値比ZR2/ZR1を求めた。図6は、実施例1の発光装置から出射された光の発光スペクトルと赤色フィルター-2透過後の光の発光スペクトルと、赤色フィルター-2の透過スペクトルを示す図である。図7は、実施例2の発光装置から出射された光の発光スペクトルと赤色フィルター-1透過後の光の発光スペクトルと、赤色フィルター-1の透過スペクトルを示す図である。図8は、実施例3の発光装置から出射された光の発光スペクトルと赤色フィルター-2透過後の光の発光スペクトルと、赤色フィルター-2の透過スペクトルを示す図である。図9は、比較例1の発光装置から出射された光の発光スペクトルと赤色フィルター-1透過後の光の発光スペクトルと、赤色フィルター-1の透過スペクトルを示す図である。図10は、比較例2の発光装置から出射された光の発光スペクトルと赤色フィルター-2透過後の光の発光スペクトルと、赤色フィルター-2の透過スペクトルを示す図である。図11は、比較例3の発光装置から出射された光の発光スペクトルと赤色フィルター-1透過後の光の発光スペクトルと、赤色フィルター-1の透過スペクトルを示す図である。
実施例及び比較例の各発光装置に用いた誘電体多層膜-1(DBR-1)又は誘電体多層膜-2(DBR-2)の各反射スペクトルから80%の反射率の波長Wsと、各発光装置に配置された赤色フィルター-1又は赤色フィルター-2の各透過スペクトルから80%の透過率の波長Wtを求め、波長Wtと波長Wsの波長差ΔWを求めた。
Claims (12)
- 380nm以上470nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子と、
前記発光素子の光の出射側に配置され、前記発光素子からの光に励起され500nm以上780nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体層の光の出射側に配置されたバンドパスフィルタ層と、を含む波長変換部材と、を備えた発光装置であり、
前記バンドパスフィルタ層は、560nm以上630nm以下の波長範囲内の光を透過し、入射角度が0°以上30°以下の範囲内の光に対して、380nm以上560nm未満の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上であり、630nmを超えて780nm以下の波長範囲内の光の平均反射率が90%以上であり、前記発光装置の発光面側に赤色フィルターが配置されるとき、前記赤色フィルターの透過スペクトルにおける80%の透過率を示す波長Wtとバンドパスフィルタ層の反射スペクトルにおける80%の反射率を示す短波長側の波長Wsの波長差ΔWが20nm以内であり、
CIE1931色度図のxy色度座標系において、色度座標(x、y)が、(x=0.545、y=0.425)を第一点とし、(x=0.557、y=0.442)を第二点とし、(x=0.609、y=0.390)を第三点とし、(x=0.597、y=0.390)を第四点とし、前記第一点と前記第二点を結ぶ第一直線と、前記第二点と前記第三点を結ぶ第二直線と、前記第三点と前記第四点を結ぶ第三直線と、前記第四点と前記第一点を結ぶ第四直線で画定された領域A内の光を発する、発光装置。 - 透過スペクトルにおける透過率が80%となる波長を615nm以下の範囲に有する赤色フィルターを透過したとき、前記領域A内の光を発する、請求項1に記載の発光装置。
- 前記発光装置の発光スペクトルにおける、600nm以上800nm以下の波長範囲内の発光強度の積分値Z1に対する400nm以上600nm未満の波長範囲内の発光強度の積分値Z2の第一積分値比Z2/Z1が0.8以上である、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記赤色フィルターを透過させて得られる前記発光装置の発光スペクトルにおける、600nm以上800nm以下の波長範囲内の発光強度の積分値ZR1に対する400nm以上600nm未満の波長範囲内の発光強度の積分値ZR2の第二積分値比ZR2/ZR1が0.5以上である、請求項1から3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光装置の発光スペクトルにおける第一発光ピーク波長が575nm以上615nm以下の範囲内であり、第一半値幅が70nm以下である、請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記赤色フィルターを透過させて得られる前記発光装置の発光スペクトルにおける第二発光ピーク波長が575nm以上615nm以下の範囲内であり、第二半値幅が60nm以下である、請求項1から5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光素子からの光によって励起されて発光した前記蛍光体の発光スペクトルにおける蛍光体の発光ピーク波長が520nm以上670nm以下の範囲内であり、蛍光体の半値幅が2nm以上120nm以下の範囲内である、請求項1から6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記蛍光体が、
Ceを組成に含む希土類アルミン酸塩蛍光体、
α型サイアロン蛍光体、
Ba、Sr、Ca及びMgからなる群から選択される少なくとも一種の第一金属元素M1と、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群から選択される少なくとも一種の第二金属元素M2と、Siと、Nとを組成に含み、前記組成1モルにおけるSiのモル比が5であり、Nのモル比が8であり、第一金属元素M1及び第二金属元素M2のモル比が2であり、第二金属元素M2のモル比が変数yと2の積であり、変数yが0.001以上0.5以下の範囲内の数値である、第一窒化物蛍光体、
Caと、Siと、Alと、Euと、Nと、必要に応じてSrを組成に含み、前記組成1モルにおけるEuのモル比が0.01以上0.04以下であり、Siのモル比が0.8以上1.2以下であり、Nのモル比が2.5以上3.2以下である、第二窒化物蛍光体、及び
アルカリ金属元素及びアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも一種の元素A又はイオンAと、第4族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素M3を組成に有し、Mn4+で賦活されるフッ化物蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含む、請求項1から7のいずれか1項に記載の発光装置。 - 前記蛍光体が、下記式(I)で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体、下記式(II)で表される組成を有するα型サイアロン蛍光体、下記式(III)で表される組成を有する第一窒化物蛍光体、下記式(IV)で表される組成を有する第二窒化物蛍光体、下記式(V)で表される組成を有するフッ化物蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含む、請求項1から8のいずれか1項に記載の発光装置。
(Ln1-aCea)3Al5O12 (I)
(式(I)中、Lnは、Y、Gd、Lu及びTbからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、aは、0<a≦0.022を満たす数である。)
Cab(Si,Al)12(O,N)16:Eu (II)
(式(II)中、bは0<b≦2を満たす数である。)
(M1 1-cM2 c)2Si5N8 (III)
(式(III)中、M1は、Ba、Sr、Ca及びMgからなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、M2は、Eu、Ce、Tb及びMnからなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、cは、0.001≦c<0.5を満たす数である。)
CasSrtEuuSivAlwNx (IV)
(式(IV)中、s、t、u、v、w及びxは、0.25≦s≦0.5、0.4≦t≦0.75、0.01≦u≦0.04、0.8≦s+t+u≦1.1、0.8≦v≦1.2、0.8≦w≦1.2、1.8≦v+w≦2.2、2.5≦x≦3.2を満たす数である。)
A2[M3 1-gMn4+ gF6] (V)
(式(V)中、Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH4 +からなる群から選択される少なくとも1種の元素又はイオンであり、M3は、第4族元素及び第14族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、gは0<g<0.2を満たす数である。) - 前記発光装置の発光スペクトルにおける発光ピーク波長の最大発光強度を1としたときの発光装置の発光スペクトルにおける波長450nmの相対発光強度が0.1以下である、請求項1から9のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記バンドパスフィルタ層が、誘電体多層膜である、請求項1から10のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記バンドパスフィルタ層が、入射角度0°のバンドパスフィルタ層の反射スペクトルにおける、380nm以上780nm以下の最大の反射強度を100%としたときの、50%の反射強度を有する短波長側の波長W50 S が560nm以上590nm以下の範囲内にあり、50%の反射強度を有する長波長側の波長W50 L が590nmを超えて625nmの範囲内にある、請求項1から11のいずれか1項に記載の発光装置。
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