JPWO2002054503A1 - 発光装置 - Google Patents

Abstract

この発光装置は、窒化物半導体からなる発光素子と、前記発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体とを備え、蛍光体は、ユウロピウムで活性化されたアルカリ土類金属珪酸塩からなる。

Description

技術分野
本発明は、発光素子を有する発光装置であって、特に、該発光素子が第１のスペクトル領域で発光し、かつ、アルカリ土類金属オルト珪酸塩の群に由来するかもしくはこの蛍光体の群を少なくとも含有しかつ該発光素子の発光の一部を吸収しかつ別のスペクトル領域で発光する蛍光体をさらに有している発光装置に関する。
背景技術
該発光装置は、例えば無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、レーザーダイオード、無機厚膜エレクトロルミネセンスシートまたは無機薄膜エレクトロルミネセンス部品である。
ＬＥＤはとりわけ、寿命が長い、場所をとらない、衝撃に強い、さらに狭いスペクトルバンドで発光するという特徴で際立っている。
多数の発光色、特別に広いスペクトルバンドの多数の発光色は、ＬＥＤの場合の活性半導体材料の固有の発光では、実現不可能であるか、非効率にしか実現することができない。とりわけこのことは、白色の発光を得る場合にあてはまる。
公知技術水準によれば、半導体では本来実現することができない発光色は、色変換技術によって得られる。
本質的にこの色変換の技術は、次の原理に基づいており、すなわち、少なくとも１つの蛍光体をＬＥＤダイの上に配置する。該蛍光体は、このダイの発光を吸収し、かつその後にフォトルミネセンス光を別の発光色で放出する。
蛍光体として基本的に有機系を使用することもできるし、無機系を使用することもできる。無機顔料の本質的な利点は、有機系に比べ耐環境性が高いことである。無機ＬＥＤの寿命が長いことに関連して、したがって色の安定を考慮すると無機系が有利である。
加工の容易さに関しては、必要な膜厚を得るのに過度に長い成長期間（Ｗａｃｈｓｔｕｍｚｅｉｔｅｎ）を有する有機の蛍光塗装系の代りに、無機の蛍光顔料を使用するのが有利であることは明らかである。該顔料は、マトリックス中に入れられ、さらにＬＥＤダイの上に置かれる。
上記の要求を満たす無機材料の数が少ないという理由から、現時点では多くの場合に、ＹＡＧ類からの材料が、色変換のための顔料として使用される。しかしながら、この材料には、該材料が５６０ｎｍ未満の発光最大値の場合にしか高い効率を示さないというが欠点がある。このような理由から青色ダイオード（４５０から４９０ｎｍ）と組み合わされたＹＡＧ顔料を用いて、冷たい感じの白色の発光色のみを実現することができる。特に照明分野での使用については、色温度および色再現に関して、光源に対するさらに高い要求がなされ、この要求は、現時点で使用されている白色ＬＥＤで満足されない。
さらにＷＯ　００／３３３８９から、青色ＬＥＤを用いて白色に近い光を得るために、とりわけＢａ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋が蛍光体として使用されることが公知である。Ｂａ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋の発光は、５０５ｎｍ、すなわち比較的短い波長にあり、その結果、この光は、著しく冷たい。
Ｓ．Ｈ．Ｍ．　Ｐｏｏｒｔほかによる論文、″Ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｅｕ^２＋−ａｋｔｉｖａｔｅｄ．２９７ページ、では、Ｅｕ^２＋で活性化されたＢａ_２ＳｉＯ_４ならびにリン酸塩、例えばＫＢａＰＯ_４およびＫＳｒＰＯ_４の性質が研究されている。また同文献では、Ｂａ_２ＳｉＯ_４の発光が５０５ｎｍにあることが確認されている。研究された２つのリン酸塩の発光は、これに対して本質的にさらに短い波長（４２０ｎｍから４３０ｎｍ）にある。
本発明の課題は、上記の発光装置を、蛍光体による第１の光源の紫外線もしくは青色の放射の著しく良好な吸収によって、高い光ルミネセンス効果で異なる光の色ならびに高い色の再現が実現される程度に変更することであり、この場合、一般照明のための光源に常用のＣＩＥ−偏差楕円内の色の位置が、約２６００Ｋと７０００Ｋの間の極めて近似した色温度の範囲内にあることが特に有利である。
発明の開示
上記課題は、上記の発光装置によって解決される。本発明によれば、窒化物半導体からなる発光素子と、発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体とを備えた発光装置において、蛍光体は、ユウロピウムで活性化されたアルカリ土類金属珪酸塩からなる。
蛍光体が、式：
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ_２・ａＰ_２Ｏ_５　ｂＡｌ_２Ｏ_３　ｃＢ_２Ｏ_３　ｄＧｅＯ_２：ｙ　Ｅｕ^２＋
（式中、０＜ｘ＜１．６、
０．００５＜ｙ＜０．５、
０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である）
で示される２価のユウロピウムで活性化されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩および／または
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ_２・ａＰ_２Ｏ_５　ｂＡｌ_２Ｏ_３　ｃＢ_２Ｏ_３　ｄＧｅＯ_２：ｙ　Ｅｕ^２＋
（式中、０．０１＜ｘ＜１．６、
０．００５＜ｙ＜０．５、
０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である）
で示されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩でもよい。この場合、有利にａ、ｂ、ｃおよびｄの値のうちの少なくとも１つが０．０１より大きい。
すなわち、珪酸バリウムの代りに珪酸ストロンチウムまたは珪酸バリウムと珪酸ストロンチウムオルト珪酸塩の混合形が使用される場合に、放射される光の波長が長くなることが意外にも見いだされた。珪素の部分のゲルマニウムによる置換ならびに付加的に存在するＰ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３および／またはＢ_２Ｏ_３も発光スペクトルへの影響を有し、その結果、該発光スペクトルは、それぞれの使用の場合について最適に調整することができる。
有利に前記の発光装置は、２価のユウロピウムおよび／またはマンガンで活性化されたアルカリ土類金属アルミン酸塩の群からの別の蛍光体および／または、Ｙ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ_４：Ｅｕまたは次式：
Ｍｅ（３−ｘ−ｙ）ＭｇＳｉ_２Ｏ_３：ｘＥｕ，ｙＭｎ
（式中、
０．００５＜ｘ＜０．５、
０．００５＜ｙ＜０．５、
ＭｅはＢａおよび／またはＳｒおよび／またはＣａを表す）
で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋の群からのさらに別の赤く発光する蛍光体を有している。
さらに、少量の１価のイオン、殊にハロゲン化物、が蛍光体格子の中に組み込まれている場合が、結晶化度および放射率について有利であることが見いだされた。
第１のスペクトル領域が３００から５００ｎｍである場合は、有利である。この波長領域で、本発明による蛍光体は、良好に励起されることができる。
さらに、第２のスペクトル領域が４３０ｎｍから６５０ｎｍである場合は、有利である。この場合には合わせて、比較的純粋な白色が得られる。
有利に発光装置は、Ｒａ値＞７２を有する白色光を放射する。
発明を実施するための最良の形態
本発明の第１の実施の態様によれば、発光装置は、２つの異なる蛍光体を有しており、この場合、少なくとも一方は、アルカリ土類金属オルト珪酸塩蛍光体である。このようにして白の色調が特に正確に調整されることができる。
本発明による発光装置の機械的な実施に対して多くの可能性が存在する。一実施態様によれば、１個以上のＬＥＤチップが反射鏡内の基板上に配置されており、かつ、蛍光体が、反射鏡の上に配置されているレンズ中に分散されている。
しかし、１個以上のＬＥＤチップが反射鏡内の基板上に配置されており、かつ、蛍光体が該反射鏡に塗布されていることも可能である。
有利に該ＬＥＤチップは、ドーム様の形状を有する透明な封止用コンパウンドで充填されている。該封止用コンパウンドは、一方では機械的な保護を形成し、かつ、他方では該封止用コンパウンドは、さらに光学的性質を改善する（ＬＥＤダイの光の改善された発光）。
該蛍光体は、封止用コンパウンド中に分散されていてもよく、この封止用コンパウンドによって、できるだけガスが閉込められることなしに、基板上に配置されたＬＥＤチップとポリマーレンズが結合され、この場合、該ポリマーレンズと該封止用コンパウンドは、最大で０．１だけ違う屈折率を有する。該封止用コンパウンドによってＬＥＤダイが直接閉じ込められていてもよいし、しかしながら、該ＬＥＤダイが透明な封止用コンパウンドで充填されている（すなわちこの場合には透明な封止用コンパウンドと蛍光体を含有する封止用コンパウンドとが存在している）ことも可能である。近似している屈折率によって、境界面での反射による損失がほとんどない。
有利にポリマーレンズは、球形もしくは楕円形の窪みを有しており、該窪みは、前記の封止用コンパウンドによって充填されており、その結果、ＬＥＤアレイがポリマーレンズからわずかな距離で固定されている。このようにして、機械的な構造の大きさを減少させることができる。
蛍光体の均一な分布を達成するために、蛍光体が有利に無機のマトリックス中に懸濁されていることは有利である。
２つの蛍光体が使用される場合には、２つの蛍光体がそれぞれのマトリックス中に懸濁されており、この場合、これらマトリックスが光の伝搬の方向に相前後して配置されていることは有利である。このことによってマトリックスの濃度は、異なる蛍光体を一緒に分散させた場合に比べ減少させることができる。
次に、本発明の第１の実施態様での蛍光体の製造の重要な工程を説明する。
珪酸塩蛍光体の製造のために、選択した組成に応じて出発物質アルカリ土類金属炭酸塩、二酸化珪素ならびに酸化ユウロピウムの化学量論的量を密に混合し、かつ、蛍光体の製造に常用の固体反応で、還元性雰囲気下で、温度１１００℃および１４００℃で所望の蛍光体に変換する。この際、結晶化度にとって、反応混合物に少ない割合で、有利に０．２モル未満の割合で塩化アンモニウムまたは他のハロゲン化物を添加することは、有利である。必要に応じて珪素の一部をゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、リンで置換することもできるし、ユウロピウムの一部をマンガンで置換することもでき、このことは、熱により酸化物に分解する上記元素の化合物の相応量の添加によって行なわれる。この場合には反応条件の範囲は、維持される。
得られた珪酸塩は、波長５１０ｎｍから６００ｎｍで放射し、かつ１１０ｎｍまでの半値幅を有する。
上記の群からの蛍光体の１つまたは上記の群から組み合わせた蛍光体の使用によって、あるいは、２価のユウロピウムおよび／またはマンガンで活性化されたアルカリ土類金属アルミン酸塩および、Ｙ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ_４：Ｅｕ^２＋の群からのさらに別の赤く発光する蛍光体、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、蛍光体の群からの常用の蛍光体との組合せによって、定義された色温度を有する発光色および高い色再現性を得ることができ、このことは、次の実施例で示されているとおりである。
Ｔ＝２７７８Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．４Ｂａ_０．６ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋）；ｘ＝０．４６１９、ｙ＝０．４２４７、Ｒａ＝７２、
Ｔ＝２９５０Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．４Ｂａ_０．６ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋）；ｘ＝０．４３８０、ｙ＝０．４００４、Ｒａ＝７３、
Ｔ＝３４９７Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．６Ｂａ_０．４ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋）；ｘ＝０．４０８６、ｙ＝０．３９９６、Ｒａ＝７４、
Ｔ＝４１８３Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．９Ｂａ_０．０８Ｃａ_０．０２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋）；
ｘ＝０．３７６２、ｙ＝０．３８７３、Ｒａ＝７５、
Ｔ＝６６２４Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．９Ｂａ_０．０２Ｃａ_０．０８ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋）；
ｘ＝０．３１０１、ｙ＝０．３３０６、Ｒａ＝７６、
Ｔ＝６３８５Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．６Ｂａ_０．４ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋＋Ｓｒ_０．４Ｂａ_１．６ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋）；ｘ＝０．３１３５、ｙ＝０．３３９７、Ｒａ＝８２、
Ｔ＝４２１６Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．９Ｂａ_０．０８Ｃａ_０．０２ＳｉＯ_４：ＥＵ^２＋））；
ｘ＝０．３７１０、ｙ＝０．３６９６、Ｒａ＝８２、
３９５４Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．６Ｂａ_０．４ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋＋Ｓｒ_０．４Ｂａ_１．６ＳｉＯ_４：ＥＵ^２＋＋ＹＶＯ_４：Ｅｕ^３＋）；ｘ＝０．３７５６、ｙ＝０．３８１６、Ｒａ＝８４、
Ｔ＝６４８９Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．６Ｂａ_０．４ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋＋Ｓｒ_０．４Ｂａ_１．６ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋＋アルミン酸バリウムマグネシウム：Ｅｕ^２＋）；ｘ＝０．３１１５、
ｙ＝０．３３９０、Ｒａ＝６６、
Ｔ＝５０９７Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．６Ｂａ_０．４（Ｓｉ_０．０８Ｂ_０．０２）Ｏ_４：Ｅｕ^２＋＋Ｓｒ_０．６Ｂａ_１．４ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋）；ｘ＝０．３４２３、ｙ＝０．３４８５、Ｒａ＝８２、
Ｔ＝５０８４Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．６Ｂａ_０．４（Ｓｉ_０．０８Ｂ_０．０２）Ｏ_４：Ｅｕ^２＋＋
Ｓｒ_０．６Ｂａ_１．４ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋＋アルミン酸ストロンチウムマグネシウム：Ｅｕ^２＋）；ｘ＝０．３４３０、ｙ＝０．３５３１、Ｒａ＝８３、
Ｔ＝３３６９Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．４Ｂａ_０．６Ｓｉ_０．９５Ｇｅ_０．０５Ｏ_４：Ｅｕ^２＋）；
ｘ＝０．４１３４、ｙ＝０．３９５９、Ｒａ＝７４、
Ｔ＝２７８７Ｋ（４６６ｎｍ＋Ｓｒ_１．４Ｂａ_０．６Ｓｉ_０．９３Ｐ_０．０２Ｏ_４．０１：Ｅｕ^２＋）；
ｘ＝０．４６３０、ｙ＝０．４２８０、Ｒａ＝７２、
Ｔ＝２９１３Ｋ（４６４ｎｍ＋Ｓｒ_１．４Ｂａ_０．６Ｓｉ_０．９８Ａｌ_０．０２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋）；
ｘ＝０．４４２５、ｙ＝０．４０５０、Ｒａ＝７３。
本発明の１つの実施態様の場合には、色変換は、次のとおり実施される。
１個以上のＬＥＤチップを基板上で組み立てる。該ＬＥＤ上に直接、（一方ではＬＥＤチップの保護のために、他方ではＬＥＤチップ内で発生する光をより良好に放出させることができるようにするために）封止用材料を半球もしくは半楕円の形で配置する。この封止用材料は、各ダイをそれぞれ包含することもできるし、該封止用材料が全てのＬＥＤのための共通の１個の形であってもよい。このようにして装備した基板を反射鏡内に設置するか、または該反射鏡を該ＬＥＤチップの上にかぶせる。
該反射鏡にレンズを設置する。一方で該レンズは、装置の保護のために使用され、他方では該レンズ中に蛍光体顔料が混入される。このようにして該レンズは不透明かつ黄色の色の印象を与える。該レンズを通り抜けてくる青色光（紫外光を含む）は、光学部品の中の通過の際により長波光（黄色光）に変換が行われる。その結果、青色光と黄色光を合わせて白色の色の印象が得られる。例えば平面平行な板の間で生じるような導波作用による損失は、該レンズの不透明性および拡散性によって減少される。さらに反射鏡によって、すでに調整された光のみが該レンズに入射するよう配慮され、その結果、全反射作用が始めから減少される。
これとは別に、各ＬＥＤチップの上に反射鏡がかぶせられていてもよく、かつ、該反射鏡は、ドーム形に充填され、かつ、レンズがそれぞれの反射鏡の上もしくはこの装置全体の上に配置される。
照明の発光装置を製造するのに、単一のＬＥＤの代りにＬＥＤアレイを使用するのは有利である。本発明の他の実施態様の場合には、色の変換は、ＬＥＤチップが直接基板上に組み立てられるＬＥＤアレイで次のとおりに実施される。
ＬＥＤアレイを封止用コンパウンド（例えばエポキシ樹脂）を用いて、別の材料（例えばＰＭＭＡ）からなる透明なポリマーレンズに接着する。該ポリマーレンズおよび該封止用コンパウンドの材料は、できるだけ近似する屈折率を有するように、すなわち位相整合されているように選択される。該封止用コンパウンドは、ポリマーレンズの最大で球形のまたは楕円形の窪みの中に存在する。この窪みの形は、該封止用コンパウンド中に色変換物質が分散されているという点で重要であり、かつ、したがってこの形によって、角度に関係ない発光色が得られることが保証されることができる。これとは別に前記のアレイは、透明な封止用コンパウンドで充填することができ、かつ、引き続き、色変換物質が含有されている該封止用コンパウンドを用いて前記のポリマーレンズに接着することができる。
少なくとも２つの異なる蛍光体が使用されている特に良好な色再現性を有するＬＥＤにとって、これら蛍光体を一緒に１つのマトリックス中に分散させるのではなく、これら蛍光体を別々に分散させかつ重ねることが、有利である。これは、最終的な発光色が複数の色変換プロセスによって得られる組合せに特に該当する。すなわち、最長波の発光色が、１つの発光プロセスによって生成されるということであり、この場合、該発光プロセスは、次のとおり経過する：すなわち、第１の蛍光体によるＬＥＤ発光の吸収、第１の蛍光体の発光、第２の蛍光体による第１の蛍光体の発光の吸収、および第２の蛍光体の発光。特に、この種のプロセスにとって、それぞれの蛍光体を光の伝搬の方向に相前後して配置することは、有利であり、それというのも、そのことによって、種々の蛍光体を単一に分散させた場合よりも蛍光体の濃度を減少させることができる。
本発明は、上記実施例に限定されるものではない。蛍光体は、ポリマーレンズ（または別の光学部品）中に組み込まれていてもよい。該蛍光体をＬＥＤダイ上に直接配置することもできるし、透明な封止用コンパウンドの表面上に配置することもできる。また該蛍光体を分散粒子とともに１つのマトリックス中に組み込むこともできる。このことによって、マトリックス中での沈降が防止され、かつ、均一な発光が保証される。
以下、前述のフォトルミネッセンス効果を有する蛍光体を発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプに使用する例をより詳しく説明する。
第１図は、本発明の発光装置の第２の実施の形態に係るＬＥＤランプの模式断面図であり、いわゆるレンズタイプのＬＥＤランプを示す。ＧａＮ系半導体からなる青色ＬＥＤ４は、青色ＬＥＤ４の発光をＬＥＤランプの上方に反射させるよう反射鏡としての役割を果たすカップ１０を形成したメタルステム３にマウント５を介して取り付けられる。青色ＬＥＤ４の一方の電極とリードフレーム２とを金製のボンディングワイヤ７により接続し、他方の電極とリードフレーム１とを金製のボンディングワイヤ６により接続する。青色ＬＥＤ４を固定するため、コーティング部材である内部樹脂８でカップ１０内を被覆する。更に、リードフレーム２及びメタルステム３を形成されたリードフレーム１をモールド部材である外部樹脂９で封止する。従って、青色ＬＥＤ４は、内部樹脂８及び外部樹脂９より二重に封止される。なお、メタルステム３とリードフレーム１は、マウントリードともいう。また、青色ＬＥＤ４についての詳細な説明は、後述する。
蛍光体１１を含有する内部樹脂８は、カップ１０の上縁の水平面よりも低くカップ１０内部に充填させる。これにより、複数のＬＥＤを近接して配置した場合に、ＬＥＤ間の混色が発生せず、ＬＥＤで平面ディスプレイを実現して解像度の良い画像を得ることができる。
内部樹脂８は、固化後に透明となるシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂を用いる。また、内部樹脂８は、前記の２価のユウロピウムで活性化されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩及び／又はアルカリ土類金属オルト珪酸塩を主成分とする蛍光体１１が混入される。この蛍光体１１は、前述したように、フォトルミネッセンス効果を有し、青色ＬＥＤ４が発光する光を吸収して、吸収した光の波長と異なる波長の光を発光する。
なお、内部樹脂８として使用されるシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂の代わりに低融点ガラスを用いてもよい。低融点ガラスは、耐湿性に優れるとともに青色ＬＥＤ４に有害なイオンの侵入を阻止することができる。更に、青色ＬＥＤ４からの発光を吸収せずにそのまま透過できるため、吸収分を見込んで強く発光させる必要がない。
また、前記の蛍光体１１を混入した内部樹脂８であるシリコーン樹脂、エポキシ樹脂又は低融点ガラスに拡散材を更に混入してもよい。拡散材によって、発光した青色ＬＥＤ４からの光を乱反射し散乱光とするため、青色ＬＥＤ４からの光が蛍光体１１に当たりやすくなって、蛍光体１１から発色する光量を増加させることができる。この拡散材は、特に限定されるものでなく、周知の物質を使用することができる。
外部樹脂９は、固化後に透明となるエポキシ樹脂を用いることができる。
マウント５には、扱いやすさからエポキシ樹脂等の種々の樹脂が用いることができる。マウント５に用いられる樹脂は接着性を有すると共に、極めて小さい青色ＬＥＤ４の側面にマウント５がせり上がっても側面で各層間がショートしないよう絶縁性を有する樹脂が好ましい。
マウント５は、青色ＬＥＤ４から等方的に発せられる光を透過してカップ１０の表面の反射鏡で反射させＬＥＤランプの上方に放出させるため、透明な樹脂を用いる。特に、ＬＥＤランプを白色系の光源として用いる場合、マウント５は、白色光の妨げにならない白色としてもよい。
また、マウント５に蛍光体１１を含有させても良い。蛍光体１１を用いたＬＥＤランプは、蛍光体１１を用いないＬＥＤランプと比較して光の密度が極端に高くなる。つまり、青色ＬＥＤ４から放出される光は、蛍光体１１を透過しないため、青色ＬＥＤ４からの発光は、青色ＬＥＤ４近傍に設けられた蛍光体１１によって反射され、蛍光体１１によって励起された光として等方的に新たに放出され、カップ１０表面の反射鏡によっても反射され、ＬＥＤランプの各部分の屈折率の差によっても反射される。そのため、青色ＬＥＤ４の近傍に光が部分的に密に閉じこめられ、青色ＬＥＤ４近傍の光密度が極めて高くなり、ＬＥＤランプは高輝度に発光する。
青色ＬＥＤ４は等方的に発光し、その光はカップ１０の表面でも反射されるため、それらの光がマウント５中を透過するため、マウント５の中は極めて光密度が高い。そこで、マウント５中に蛍光体１１を含有させると、青色ＬＥＤ４から発せられるそれらの光はマウント５中の蛍光体１１で反射され、また、マウント５中の蛍光体１１によって励起された光として等方的に新たに放出される。このようにマウント５にも蛍光体１１を含有させると、ＬＥＤランプは更に高輝度となる。
また、マウント５にＡｇ等の無機材料を含有させた樹脂を用いることができる。上記の高輝度のＬＥＤランプを長時間使用すると、マウント５や内部樹脂８には、エポキシ樹脂等の樹脂が用いられているため、青色ＬＥＤ４極近傍の合成樹脂でできたマウント５や内部樹脂８が、茶色や黒色に着色され劣化し、発光効率が低下する。特に、青色ＬＥＤ４近傍のマウント５の着色が発光効率を大きく低下させる。マウント５は、青色ＬＥＤ４からの光による耐侯性だけでなく接着性、密着性等も要求されるが、この光による樹脂の劣化は、マウント５にＡｇ等の無機材料を含有させた樹脂を用いることで解消できる。このようなマウント５は、Ａｇペーストと蛍光体１１をマウントペーストに混ぜ合わせてメタルステム３上にマウント機器で塗布させ青色ＬＥＤ４を接着させることで簡単に形成させることができる。
マウント５は、Ａｇ含有のエポキシ樹脂の他に、無機材料を含有させた有機樹脂としてシリコーン樹脂を用いることもできる。マウント５中の無機材料は、樹脂との密着性が良好で、青色ＬＥＤ４からの光によって劣化しないことが必要である。そのため、無機材料としては、銀、金、アルミニウム、銅、アルミナ、シリカ、酸化チタン、窒化硼素、酸化錫、酸化亜鉛、ＩＴＯから１種以上を選択して樹脂に含有させる。特に、銀、金、アルミニウム、銅等は、放熱性を向上させ、導電性を有するので導電性を期待する半導体装置に適用することができる。また、アルミナ、シリカ、酸化チタン、窒化硼素等は耐侯性に強く高反射率を維持させることができる。無機材料は分散性や電気的導通などを考慮してその形状を球状、針状やフレーク状等種々の形状にすることができる。マウント５の樹脂中の無機材料含有量は、放熱性や電気伝導性など種々に調節することができる。しかし、樹脂中の無機材料含有量を多くすると樹脂の劣化が少ないが、密着性が低下するため、５重量％以上から８０重量％以下とするが、さらに６０重量％以上から８０重量％以下とすればより最適に樹脂の劣化を防止することができる。
このようにマウント５に、青色ＬＥＤ４が発光した光によって劣化しにくいＡｇ等の無機材料を含有させることにより、マウント５の樹脂の光による劣化を抑えることができるため、劣化による着色部位を少なくし発光効率の低下を防ぎ、良好な接着性を得ることができる。また、蛍光体１１をマウント５にも含有させることによりＬＥＤランプの輝度を更に高めることができる。
これにより高輝度、長時間の使用においても発光効率の低下が極めて少ない高輝度な発光が可能なＬＥＤランプを提供することができる。さらに、熱伝導性の良い材料を用いることで青色ＬＥＤ４の特性を安定化させ、色むらを少なくすることもできる。
第２図は、第１図に示すＬＥＤランプの青色ＬＥＤ４の層構成を示す。青色ＬＥＤ４は、透明基板として例えばサファイア基板４１を有し、このサファイア基板４１上に、ＭＯＣＶＤ法等により窒化物半導体層として例えば、バッファ層４２、ｎ型コンタクト層４３、ｎ型クラッド層４４、ＭＱＷ（ｍｕｌｔｉ−ｑｕａｎｔｕｍ　ｗｅｌｌ）活性層４５、ｐ型クラッド層４６、およびｐ型コンタクト層４７を順次形成し、スパッタリング法，真空蒸着法等により、ｐ型コンタクト層４７上の全面に透光性電極５０、透光性電極５０上の一部にｐ電極４８、およびｎ型コンタクト層４３上の一部にｎ電極４９を形成したものである。
バッファ層４２は、例えば、ＡｌＮからなり、ｎ型コンタクト層４３は、例えば、ＧａＮからなる。
ｎ型クラッド層４４は、例えば、Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＮ（０≦ｙ＜１）からなり、ｐ型クラッド層４６は、例えば、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）からなり、ｐ型コンタクト層４７は、例えば、Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＮ（０≦ｚ＜１、ｚ＜ｘ）からなる。また、ｐ型クラッド層４６のバンドギャップは、ｎ型クラッド層４４のバンドギャップより大きくする。ｎ型クラッド層４４およびｐ型クラッド層４６は、単一組成の構成であっても良く、超格子構造となるように、互いに組成が異なる厚み１００Å以下の上記の窒化物半導体膜が積層される構成であっても良い。膜厚を１００Å以下とすることにより、膜中にクラックや結晶欠陥が発生するのを防ぐことができる。
ＭＱＷ活性層４５は、ＩｎＧａＮからなる複数の井戸層と、ＧａＮからなる複数のバリア層とからなる。また、超格子層を構成するように、井戸層およびバリア層の厚みは１００Å以下、好ましくは６０〜７０Åにする。ＩｎＧａＮは、結晶の性質が他のＡｌＧａＮのようなＡｌを含む窒化物半導体と比べて柔らかいので、ＩｎＧａＮを活性層４５を構成する層に用いることにより、積層した各窒化物半導体層全体にクラックが入り難くなる。なお、ＭＱＷ活性層４５は、ＩｎＧａＮからなる複数の井戸層と、ＡｌＧａＮからなる複数のバリア層とから構成してもよい。また、ＡｌＩｎＧａＮからなる複数の井戸層と、ＡｌＩｎＧａＮからなる複数のバリア層とから構成してもよい。但し、バリア層のバンドギャップエネルギーは、井戸層のバンドギャップエネルギーより大きくする。
なお、ＭＱＷ活性層４５よりサファイア基板４１側、例えば、ｎ型コンタクト層４３のバッファ層４２側に反射層を形成してもよい。また、反射層は、ＭＱＷ活性層４５が積層されているサファイア基板４１の表面と反対側の表面に形成してもよい。反射層は、活性層４５からの放出光に対して最大の反射率を有しているものが好ましく、例えば、Ａｌから形成してもよく、ＧａＮ系の薄膜の多層膜から形成してもよい。反射層を設けることにより、活性層４５からの放出光を反射層で反射でき、活性層４５からの放出光の内部吸収を減少させ、上方への出力光を増大させることができ、マウント５への光入射を低減してその光劣化を防止することができる。
このように構成された青色ＬＥＤ４の発光波長の半値幅は、５０ｎｍ以下、好ましく４０ｎｍ以下とする。また、青色ＬＥＤ４のピーク発光波長は、３８０ｎｍから５００ｎｍの範囲の、例えば、４５０ｎｍにある。
このように構成されたＬＥＤランプにおいて、リードフレーム１、２間に電圧を印加すると、青色ＬＥＤ４が４５０ｎｍの波長の青色の光を発光する。青色の光は、内部樹脂８中の蛍光体１１を励起し、励起された蛍光体１１は、５６０〜５７０ｎｍの黄色の光を発光する。内部樹脂８中の青色の光と黄色の光が混合された光は、外部樹脂９を通過して外部に漏れ出るが、その混合された光は、人間の目では白色に見え、結果として、ＬＥＤランプは、白色に発光しているように見える。すなわち、蛍光体１１は、青色ＬＥＤ４が発光する青色の光により励起され、青色と補色関係にあり、青色より波長の長い黄色を発光する。本発明では、複数の蛍光体を組み合わせすることにより、より純粋に近い白色を得ることができる。
第３図は、本発明の発光装置の第３の実施の形態に係る面状光源用装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
この第３図に示す面状光源用装置は、例えば、液晶パネルのバックライト装置として適用され、液晶パネルの裏面側から液晶パネルに光を照射し、非発光性である液晶パネルの文字や画像に明るさやコントラストを与えることにより、その視認性を向上させるものであり、次の要素を備えて構成されている。
即ち、面状光源用装置は、透明の概略矩形状の導光板７０と、この導光板７０の側面にアレイ状に配列されて埋め込まれることにより導光板７０と光学的に接続された複数の青色ＬＥＤ４と、導光板７０の光の出射面７０ａを除く他の面を包囲して導光板７０に取り付けられた光を反射する光反射ケース７１と、導光板７０の出射面７０ａと対向する光の反射面７２に規則的で微細な凹凸模様を形成して成る光拡散模様７３と、導光板７０に出射面７０ａを覆い取り付けられ、内部に蛍光体１１を含有する透明のフィルム７４とを備えて構成されている。
また、各青色ＬＥＤ４は、ボンディングワイヤ及びリードフレーム等の電源供給用の手段を介して電源から所定電圧の駆動電圧が供給されるように光反射ケース７１に取り付けられている。光拡散模様７３は、青色ＬＥＤ４から出射された光を導光板７０の内部で拡散するものである。
このように構成された面状光源用装置において、各青色ＬＥＤ４に駆動電圧が印加されると、駆動された各青色ＬＥＤ４から光が出射される。この出射光は、導光板７０の中を所定方向に進み、反射面７２に形成された光拡散模様７３に当たって反射拡散しながら出射面７０ａからフィルム７４を通過して面状の出射光として出射される。青色ＬＥＤ４の出射光は、フィルム７４を通過する際に、一部が蛍光体１１により吸収され、同時に波長変換されて出射される。これによってフィルム７４の前面から観測される発光色は、それらの光を合成した色となり、例えば前述の原理から白色となる。
このように、第３の実施の形態の面状光源用装置によれば、青色ＬＥＤ４からの出射光を導光板７０に入射させ、この入射された光を導光板７０の反射面７２に形成された光拡散模様７３で反射拡散させながら出射面７０ａからフィルム７４へ出射し、このフィルム７４において、光の一部が蛍光体１１により吸収され、同時に波長変換されて出射されるように構成したので、従来のように、赤・緑・青の各色のＬＥＤを用いずとも、青色ＬＥＤ４のみで発光色を白色とすることができる。また、蛍光体１１と青色ＬＥＤ４とが直接接触しない構造となっているので、蛍光体１１の劣化を長期間抑制することができ、長期間に渡り面状光源の所定の色調を保持することができる。
この他、フィルム７４に含有される蛍光体１１の種類を変えることによって、白色のみならず他の色の発光色も実現可能となる。フィルム７４の取り付け構造を着脱容易な構造とすると共に、種類の異なる蛍光体１１を含有するフィルム７４を複数種類用意しておけば、フィルム７４を交換するだけで容易に面状光源の色調を可変させることができる。
また、蛍光体１１は、フィルム７４に含有させる他、フィルム７４の表面に塗布しても含有させたと同様の効果を得ることができる。
また、青色ＬＥＤ４は、導光板７０に埋め込まれることによって導光板７０と光学的に接続されているが、この他、青色ＬＥＤ４を導光板７０の端面に接着したり、青色ＬＥＤ４の発光を光ファイバー等の光伝導手段によって導光板７０の端面に導くことにより、青色ＬＥＤ４と導光板７０とを光学的に接続しても良い。また、青色ＬＥＤ４は１個でも良い。
図４は、本発明の発光装置の第４の実施の形態に係るＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤランプを示す。
ＳＭＤ型のＬＥＤランプは以下の構成を有する。絶縁性を有するガラスエポキシ樹脂の基板８０の両面を覆い、かつ、電気的に離れて形成される２つの金によるパターン配線８１、８２によりメタルフレームを形成し、パターン配線８１、８２上にプラスチック製のカップ８３ａを有する枠体８３を設ける。カップ８３ａは、その表面が青色ＬＥＤ４の放出光を反射する反射鏡になっている。パターン配線８１、８２は非対称とし、パターン配線８２の上面は、枠体８３が形成する空間の底部の中央にまで形成されているが、他方のパターン配線８１は、枠体８３が形成する空間の底部に少しだけ露出している。
青色ＬＥＤ４は、パターン配線８２の上面に、銀フィラ含有エポキシ樹脂ペースト８４によって固着される。青色ＬＥＤ４のｐ電極とパターン配線８２は、金製のボンディングワイヤ６により接続し、青色ＬＥＤ４のｎ電極とパターン配線８１は、金製のボンディングワイヤ７により接続する。
枠体８３のカップ８３ａが形成する空間内は、固化後に透明となる封止剤８８を充填する。封止剤８８により青色ＬＥＤ４は、固定される。封止剤８８は、前記の２価のユーロピウムで活性化されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩及び／又はアルカリ土類金属オルト珪酸塩を主成分とする蛍光体１１が混入される。封止剤８８は、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂である。
蛍光体１１が混入された封止剤８８は、枠体８３のカップ８３ａが形成する空間内一杯に充填されてもよく、また、枠体８３の上縁から下がった部位まで充填されていてもよい。
なお、前記の蛍光体１１を混入した封止剤８８は、拡散材を更に混入してもよい。拡散材によって、発光した青色ＬＥＤ４からの光を乱反射し散乱光とするため、青色ＬＥＤ４からの光が蛍光体１１に当たりやすくなって、蛍光体１１から発光する光量を増加させることができる。この拡散材は、特に限定されるものでなく、周知の物質を使用することができる。
このように構成されたＳＭＤ型のＬＥＤランプにおいて、パターン配線８１、８２間に電圧を印加すると、青色ＬＥＤ４が４５０ｎｍの波長の青色の光を発光する。青色の光は、封止剤８８中の蛍光体１１を励起し、励起された蛍光体１１は、５６０〜５７０ｎｍの黄色の光を発光する。封止剤８８中の青色の光と黄色の光が混合された光は、外部に漏れ出るが、その混合された光は、人間の目では白色に見え、結果として、ＬＥＤランプは、白色に発光しているように見える。すなわち、蛍光体１１は、青色ＬＥＤ４が発光する青色の光により励起され、青色と補色関係にあり、青色より波長の長い黄色を発光する。本発明では、複数の蛍光体を組み合わせることにより、より純粋に近い白色を得ることができる。
第５図は、本発明の発光装置の第５の実施の形態に係るＬＥＤランプを示す。本実施の形態は、青色ＬＥＤ４を静電気等の過電圧から保護できるようにしたもので、図１の構成の光源に過電圧保護素子９１を追加した構成となっている。
第５図に示すように、過電圧保護素子９１は、青色ＬＥＤ４と同程度の大きさにチップ化されており、青色ＬＥＤ４とマウント５の間に配設される。本実施の形態においては、図１の場合と異なり、後述する理由から、青色ＬＥＤ４はフリップチップ（ｆｌｉｐ　ｃｈｉｐ）実装される。過電圧保護素子９１は、青色ＬＥＤ４及びリードフレーム１と接続するための電極９２，９３を備えている。電極９２は、図２に示したｐ電極４８に対向する位置に設けられている。また、電極９３は、ｎ電極４９に対向する位置に設けられ、更にボンディングワイヤ６との接続を容易にするため、過電圧保護素子９１の側面に延伸するように形成されている。過電圧保護素子９１上の電極９２，９３は、それぞれＡｕバンプ９４ａ，９４ｂを介して青色ＬＥＤ４のｐ電極４８，ｎ電極４９に接続される。この過電圧保護素子９１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）、パルス性の電圧を吸収するコンデンサ等を用いることができる。
第６図は、過電圧保護素子９１にツェナーダイオードを用いた場合の接続回路を示す。過電圧保護素子９１としてのツェナーダイオード９５は、青色ＬＥＤ４に電気的に並列接続され、青色ＬＥＤ４のアノード（ａｎｏｄｅ）とツェナーダイオード９５のカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）が接続され、青色ＬＥＤ４のカソードとツェナーダイオード９５のアノードが接続されている。リードフレーム１とリードフレーム２の間に過大な電圧が印加された場合、その電圧がツェナーダイオード９５のツェナー電圧を越えると、青色ＬＥＤ４の端子間電圧はツェナー電圧に保持され、このツェナー電圧以上になることはない。したがって、青色ＬＥＤ４に過大な電圧が印加されるのを防止でき、過大電圧から青色ＬＥＤ４を保護し、素子破壊や性能劣化の発生を防止することができる。
第７図は、過電圧保護素子９１にコンデンサを用いた場合の接続回路を示す。過電圧保護素子９１としてのコンデンサ９６は、表面実装用のチップ部品（ｃｈｉｐ　ｔｙｐｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を用いることができる。このような構造のコンデンサ９６は両側に帯状の電極が設けられており、この電極が青色ＬＥＤ４のアノード及びカソードに並列接続される。リードフレーム１とリードフレーム２の間に過大な電圧が印加された場合、この過大電圧によって充電電流がコンデンサ９６に流れ、コンデンサ９６の端子間電圧を瞬時に下げ、青色ＬＥＤ４に対する印可電圧が上がらないようにするため、青色ＬＥＤ４を過電圧から保護することができる。また、高周波成分を含むノイズが印加された場合も、コンデンサ９６がバイパス（ｂｙｐａｓｓ）コンデンサとして機能するので、外来ノイズを排除することができる。
上記したように、青色ＬＥＤ４は、第１図に対して上下を反転させたフリップチップ実装を行っている。その理由は、過電圧保護素子９１を設けたために、過電圧保護素子９１と青色ＬＥＤ４の両方に電気的な接続が必要になる。仮に、青色ＬＥＤ４と過電圧保護素子９１のそれぞれをボンディングワイヤにより接続した場合、ボンディング数が増えるために、生産性が低下し、また、ボンディングワイヤ同士の接触、断線等が増えるため、信頼性の低下を招く恐れがある。そこで、青色ＬＥＤ４をフリップチップ実装としている。すなわち、第２図に示したサファイア基板４１の下面を最上面にし、ｐ電極４８をＡｕバンプ９４ａを介して過電圧保護素子９１の電極９２に接続し、ｎ電極４９をＡｕバンプ９４ｂを介して過電圧保護素子９１の電極９３に接続し、ボンディングワイヤ６，７を青色ＬＥＤ４に接続しないで済むようにしている。なお、青色ＬＥＤ４をフリップチップにした場合、第２図に示した透光性電極５０は、非透光性の電極に代えることができる。また、ｐ電極４８の表面と同一高さになるように、ｎ電極４９を厚くし、あるいは、ｎ電極４２に新規に導電体を接続し、これを電極としてもよい。
以上説明したように、第５図の構成によれば、第１図に示した構成による光源としての基本的な効果に加え、過電圧保護素子９１を設けたことにより、静電気等による過電圧が印加されても、青色ＬＥＤ４を損傷させたり、性能劣化を招いたりすることがなくなる。また、過電圧保護素子９１がサブマウントとして機能するため、青色ＬＥＤ４をフリップチップ実装しても、ボンディングワイヤ６，７のチップ側におけるボンディング位置の高さは下がることがないので、第１図の構成の場合とほぼ同じ高さ位置でボンディングを行うことができる。
なお、第５図及び第６図において、過電圧保護素子９１に半導体素子を用いる場合、ツェナーダイオード９５に代えて一般のシリコンダイオードを用いることもできる。この場合、複数のシリコンダイオードを同一極性にして直列接続し、そのトータルの順方向電圧降下（約０．７Ｖ×個数）の値は、過電圧に対する動作電圧相当になるようにシリコンダイオードの使用本数を決定する。
また、過電圧保護素子９１には、可変抵抗素子（ｖａｒｉａｂｌｅｒｅｇｉｓｔｏｒ）を用いることもできる。この可変抵抗素子は印加電圧の増加に伴い抵抗値が減少する特性を持ち、ツェナーダイオード９５と同様に過電圧を抑制することができる。
第８図は、本発明の発光装置の第６の実施の形態に係る半導体発光装置を示す。
この第８図に示す半導体発光装置は、発光素子から発光された光を波長変換してレンズ型の樹脂封止体外部に放射するものであり、前述の第１図に示したリードフレーム１，２と、メタルステム３と、青色ＬＥＤ４と、マウント５と、ボンディングワイヤ６，７と、蛍光体１１を含まない内部樹脂８と、外部樹脂９と、カップ１０とを含む構成の他に、外部樹脂９の外面に密着して包囲し且つ蛍光体１１を含有する透光性の蛍光カバー１００を備えて構成されている。
蛍光カバー１００は、例えば樹脂基材中に青色ＬＥＤ４の発光によって励起されて蛍光を発する蛍光体１１が含有されて形成されている。樹脂基材は例えば、透光性のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン、ナイロン、シリコーン樹脂、塩化ビニル、ポリスチロール、ベークライト、ＣＲ３９（アクリル・グリコール・カーボネート樹脂）等であり、ウレタン、ナイロン、シリコーン樹脂は、蛍光カバー１００にある程度の弾力性を付与するため、外部樹脂９への装着が容易である。
また、蛍光カバー１００は、外部樹脂９の外面に密着する形状、即ち円筒形状のカバー上部に半球形状のカバーが一体形成された形状を成しており、外部樹脂９に着脱自在に取り付けられている。また、蛍光カバー１００は、蛍光体１１による光散乱を小さくするため薄いフィルム状とするのが好ましい。更に、蛍光カバー１００は、蛍光体１１を含有する樹脂の射出成形により所定の形状に形成した後、外部樹脂９に密着すると比較的簡単に完成できるが、外部樹脂９と蛍光カバー１００との間に空気層が形成されないようにするため、蛍光体１１を含む樹脂原料を外部樹脂９に直接噴霧した後、硬化させて蛍光カバー１００を形成してもよい。
このように構成された半導体発光装置において、青色ＬＥＤ４からの出射光は、内部樹脂８及び外部樹脂９を介して蛍光カバー１００に入射される。この入射光の一部が蛍光体１１により吸収され、同時に波長変換されて外部へ出射される。これによって蛍光カバー１００の外面から観測される発光色は、それらの光を合成した色となり、例えば前述の原理から白色となる。
このように、第６の実施の形態の半導体発光装置によれば、青色ＬＥＤ４の樹脂封止体である内部樹脂８及び外部樹脂９に蛍光体１１を含有せず、外部樹脂９の外面を被覆する蛍光カバー１００に蛍光体１１を含有させたので、内部樹脂８及び外部樹脂９では、蛍光体１１による光散乱が生じない。また、蛍光カバー１００は薄いフィルム状を成すので、蛍光体１１による光散乱は比較的小さい。このため、外部樹脂９のレンズ部の形状を任意形状（上記実施の形態では半球状）とすることによって所望の光指向性が得られ、波長変換に伴う輝度の低下を最小限に抑制することができる。
この他、蛍光カバー１００の基材に含有される蛍光体１１の種類を変えることによって、白色のみならず他の色の発光色も実現可能となる。蛍光カバー１００の取り付け構造を着脱容易な構造とすると共に、種類の異なる蛍光体１１を含有する蛍光カバー１００を複数種類用意しておけば、蛍光カバー１００を交換するだけで容易に出射光の色調を可変させることができる。
また、蛍光体１１は、蛍光カバー１００に含有させる他、蛍光カバー１００の表面に塗布しても含有させたと同様の効果を得ることができる。更に、市販の半導体発光素子に蛍光カバー１００を装着できるので、半導体発光装置を安価に製造することができる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明による発光素子と蛍光体を有する発光装置は、ＬＥＤディスプレイ、バックライト装置、信号機、照光式スイッチ、各種センサ、各種インジケータに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の発光装置の第２の実施の形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
第２図は、第１図に示す青色ＬＥＤの層構成を示す断面図である。
第３図は、本発明の発光装置の第３の実施の形態に係る面状光源用装置の構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図４は、本発明の発光装置の第４の実施の形態に係るＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤランプの断面図である。
第５図は、本発明の発光装置の第５の実施の形態に係るＬＥＤランプの断面図である。
第６図は、過電圧保護素子にツェナーダイオードを用いた場合の接続回路図である。
第７図は、過電圧保護素子にコンデンサを用いた場合の接続回路図である。
第８図は、本発明の発光装置の第６の実施の形態に係る半導体発光装置の断面図である。

Claims (42)

1. 窒化物半導体からなる発光素子と、前記発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体とを備えた発光装置において、
   前記蛍光体は、アルカリ土類金属珪酸塩からなることを特徴とする発光装置。
2. 前記蛍光体は、ユウロピウムで活性化されたアルカリ土類金属珪酸塩からなることを特徴とする発光装置。
3. 前記蛍光体は、
   式：
   （２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ_２・ａＰ_２Ｏ_５　ｂＡｌ_２Ｏ_３　ｃＢ_２Ｏ_３　ｄＧｅＯ_２：ｙ　Ｅｕ^２＋
   （式中、０＜ｘ＜１．６、
   ０．００５＜ｙ＜０．５、
   ０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である）
   で示される２価のユウロピウムで活性化されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩および／または
   （２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ_２・ａＰ_２Ｏ_５　ｂＡｌ_２Ｏ_３　ｃＢ_２Ｏ_３　ｄＧｅＯ_２：ｙ　Ｅｕ^２＋
   （式中、０．０１＜ｘ＜１．６、
   ０．００５＜ｙ＜０．５、
   ０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である）
   で示されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩であり、この場合、有利にａ、ｂ、ｃおよびｄの値のうちの少なくとも１つが０．０１より大きいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
4. 前記蛍光体は、前記発光素子を被覆する被覆部材に混入されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
5. 前記被覆部材は、シリコーン樹脂からなることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の発光装置。
6. 前記被覆部材は、エポキシ樹脂からなることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の発光装置。
7. 前記被覆部材は、低融点ガラスからなることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の発光装置。
8. 前記蛍光体は、前記発光素子を覆う被覆部材に混入され、前記被覆部材は、拡散剤が混入されていることを特徴とする請求の範囲第４項から第７項までのいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記被覆部材は、さらに透明な第２の被覆部材により覆われたことを特徴とする請求の範囲第４項から第８項までのいずれか１項に記載の発光装置。
10. 前記発光素子は、発光層にインジウムを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。。
11. 前記発光素子は、ｐ型クラッドとｎ型クラッドに挟まれた発光層を備えたダブルヘテロ構造を有することを特徴とする請求の範囲第１項または第１０項に記載の発光装置。
12. 前記ｐ型クラッドは、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（但し、０＜ｘ＜１）からなり、
    前記ｎ型クラッドは、Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＮ（但し、０≦ｙ＜１）からなることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の発光装置。
13. 前記ｐ型クラッドのバンドギャップは、前記ｎ型クラッドのバンドギャップより大きいことを特徴とする請求の範囲第１１項または第１２項に記載の発光装置。
14. 前記発光素子の発光層は、量子井戸構造からなることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の発光装置。
15. 前記量子井戸構造は、ＩｎＧａＮからなる井戸層と、ＧａＮからなるバリア層からなることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の発光装置。
16. 前記量子井戸構造は、ＩｎＧａＮからなる井戸層と、ＡｌＧａＮからなるバリア層とからなることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の発光装置。
17. 前記量子井戸構造は、ＡｌＩｎＧａＮからなる井戸層とＡｌＩｎＧａＮからなるバリア層からなり、
    前記バリア層のバンドギャップエネルギーは、前記井戸層のバンドギャップエネルギーより大きいことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の発光装置。
18. 前記井戸層の厚みは、１００Å以下であることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の発光装置。
19. ｐ型クラッド層および／またはｎ型クラッド層は、互いに組成が異なる窒化物半導体膜が積層された超格子構造からなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
20. 前記発光素子は、絶縁性の接着剤によりフレームに固定されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
21. 前記接着剤は、透明であることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の発光装置。
22. 前記接着剤は、前記アルカリ土類金属珪酸塩の群のいずれからからなる前記蛍光体を含有することを特徴とする請求の範囲第２０項または第２１項に記載の発光装置。。
23. 前記接着剤は、白色であることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の発光装置。
24. 前記発光素子は、透明基板上に窒化物半導体を気相成長されたものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
25. 前記基板は、サファイアからなることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の発光装置。
26. 前記発光素子は、反射層が形成されていることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の発光装置。
27. 前記反射層は、発光層が積層されている基板の表面と反対側の表面に形成されていることを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の発光装置。
28. 前記反射層は、Ａｌからなることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の発光装置。
29. 前記反射層は、ＧａＮ系の薄膜の多層膜からなることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の発光装置。
30. 前記発光素子の発光波長の半値幅は、５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
31. 前記発光素子の発光波長の半値幅は、４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
32. 前記発光素子のピーク発光波長は、３８０ｎｍから５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
33. 前記蛍光体の主発光波長は、前記発光素子の主ピーク発光波長より長いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
34. 前記発光素子は、前記発光素子から発光された光を導入して光出力面から出力する略矩形の導光板を備え、
    前記蛍光体は、前記導光板の前記光出力面上に面状に設けられたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
35. マウントリードのカップ内に配置させたＧａＮ系半導体からなる発光素子と、
    前記発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体と、
    前記蛍光体を含有する封止剤を前記カップ内に充填させたコーティング部材と、
    前記コーティング部材、前記発光素子及び前記マウントリードの先端を被覆するモールド部材とを備えた発光装置において、
    前記蛍光体は、アルカリ土類金属珪酸塩の群のいずれかからなることを特徴とする発光装置。
36. 筐体内にフリップチップ実装されたＧａＮ系化合物半導体からなるＬＥＤチップからなる発光素子と、
    該ＬＥＤチップが発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体と、
    前記蛍光体を含有する透明封止剤により前記ＬＥＤチップが配設された筐体内を充填するモールド部材とを有する発光装置において、
    前記蛍光体は、アルカリ土類金属珪酸塩の群のいずれかからなり、前記ＬＥＤチップが発光する光と前記蛍光体が発光する光との混合により白色光を放射するようにしたことを特徴とする発光装置。
37. 前記発光素子は、一方の面側にｐ側及びｎ側電極を有し、メタルフレーム上に配置され、且つｐ電極及びｎ電極はそれぞれ金線でワイヤボンドされ、前記金線を介して供給された電圧によって青色に発光することを特徴とする請求の範囲第３５項または第３６項に記載の発光装置。
38. 前記発光素子は、前記カップ内に配置され、前記発光素子を覆うように且つ前記カップ上面縁部より低く前記蛍光体を配置したことを特徴とする請求の範囲第３５項または第３６項に記載の発光装置。
39. 前記発光素子は、保護素子により静電気から保護されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光装置。
40. 前記保護素子は、ツェナーダイオードまたはコンデンサであることを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の発光装置。。
41. 前記保護素子は、ツェナーダイオードからなるサブマウントであり、
    前記発光素子は、前記サブマウント上に配置され、かつ、周囲が前記蛍光体で覆われたことを特徴とする請求の範囲第３９項に記載の発光装置。
42. マウントリードのカップ内に配置させたＧａＮ系化合物半導体からなる発光素子と、
    前記発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体と、
    前記発光素子及び前記マウントリードの先端を被覆するモールド部材とを備えた発光装置において、
    前記蛍光体は、アルカリ土類金属珪酸塩の群のいずれかからなり、前記モールド部材を覆う蛍光カバーを構成する樹脂基材中に含有されていることを特徴とする発光装置。

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