WO2011129429A1 - Ｌｅｄ発光装置 - Google Patents

Ｌｅｄ発光装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011129429A1
WO2011129429A1 PCT/JP2011/059366 JP2011059366W WO2011129429A1 WO 2011129429 A1 WO2011129429 A1 WO 2011129429A1 JP 2011059366 W JP2011059366 W JP 2011059366W WO 2011129429 A1 WO2011129429 A1 WO 2011129429A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phosphor
phosphor layer
light
emitting device
led chip
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/059366
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
玲緒 小林
暢一郎 岡崎
伸 今村
敏明 楠
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
Publication of WO2011129429A1 publication Critical patent/WO2011129429A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77348—Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/0883—Arsenides; Nitrides; Phosphides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7715—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing cerium
    • C09K11/7716—Chalcogenides
    • C09K11/7718—Chalcogenides with alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/7729—Chalcogenides
    • C09K11/7731—Chalcogenides with alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77342—Silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7774—Aluminates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48257—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/49105—Connecting at different heights
    • H01L2224/49107—Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body

Definitions

  • the present invention relates to a light-emitting device, and more particularly to a technique effective when applied to a light-emitting device configured to include a light-emitting diode (LED).
  • LED light-emitting diode
  • a light-emitting device configured using an LED as a light source emits brightly colored light with high luminous efficiency. And since it has a longer life than a light bulb, it can be easily downsized, and can be driven at a low voltage, it can be used for various types of lighting such as home lighting, vehicle lamps, backlights for liquid crystal display elements, etc. As a next-generation light source, research and development have been actively conducted in recent years.
  • White light is obtained by combining three types of LEDs that respectively emit light of the three primary colors red (R: Red), green (G: Green), and blue (B: Blue).
  • R: Red red
  • G: Green green
  • B Blue
  • a blue LED emitting blue light is used as an excitation source
  • green light and red light are obtained by exciting the green phosphor and red phosphor
  • the blue light of the light source and the green light and red light of the phosphor are obtained.
  • RGB red light is obtained by exciting a red phosphor, a green phosphor, and a blue phosphor, A method of mixing these to obtain white light.
  • the method using the RGB three-color LED (1) includes a problem that the manufacturing cost becomes high. And since a drive circuit is also complicated, it has the subject that the size of a product will become large. In addition, since the LED exhibits an excellent monochromatic peak in its emission spectrum, the color reproduction characteristics of white light obtained by RGB three-color light emission is a natural property of white light of indoor lighting such as commonly used fluorescent lamps. The color reproduction characteristics will be different.
  • the method of exciting the green light emitting phosphor and the red phosphor using the blue LED of (2) as an excitation source includes a green phosphor capable of obtaining light emission with high efficiency and a red phosphor with high red reproducibility. By combining, white light emission with high luminous efficiency and high color rendering can be obtained.
  • the method (3) using an ultraviolet light emitting LED has excellent color reproducibility and is used in general lighting applications, hospitals, museums, retail stores such as grocery stores that want to show products vividly. Also suitable for lighting applications.
  • Patent Document 1 discloses that a plurality of phosphor layers are stacked in the traveling direction of light from the light emitting element, and the longer emission wavelength. A configuration is described in which a phosphor layer containing a phosphor is disposed on the side close to the light emitting element. In this example, the quantum efficiency when the wavelength of the excitation light from the light emitting element is converted is improved as compared with the case where these phosphors are mixed and used in a different stacking order.
  • Patent Document 2 discloses that a yellow phosphor resin layer is disposed closer to the blue LED along the optical path when light emitted from the blue LED is emitted to the outside.
  • An example in which a sheet-like phosphor layer holding a red phosphor is disposed on is reported.
  • the thickness of the sheet-like phosphor layer is preferably about 0.5 to 1.0 mm.
  • a sheet having a thickness of 0.5 mm is formed and the content of the red phosphor Are reported to be 4%, 8% and 12% with respect to the total weight of the red phosphor sheet.
  • Ra is an index that indicates how much the chromaticity of an object color is when illuminated with the light source used, compared to when illuminated with sunlight. Stipulated by the association) as 40 or more, 60 or more, 80 or more.
  • An object of the present invention is to realize an LED light emitting layer device capable of obtaining high luminous efficiency and a necessary color rendering index.
  • a phosphor layer with high emission efficiency is placed closer to the excitation source and a phosphor layer with lower emission efficiency is placed farther along the optical path when light emitted from the LED that is the excitation source is emitted to the outside. To do.
  • the light from the excitation source first excites the phosphor layer having high emission efficiency, so that the excitation intensity increases and the emission efficiency of the entire LED light emitting device can be improved.
  • the mass percent concentration of each phosphor with respect to the sealing material of the phosphor layer having a high luminous efficiency and the phosphor layer having a low luminous efficiency and the layer thickness of each phosphor layer are appropriate. Need to be in range. Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
  • This LED light-emitting device has, for example, a yellow phosphor layer and a red phosphor layer that are excited by light emission of a blue LED and emit light at a longer wavelength than the blue LED. And it arrange
  • a green phosphor layer and an orange phosphor layer are provided as the phosphor layers, they are arranged in order from the higher emission efficiency under blue LED light irradiation to the closer to the excitation source.
  • a green phosphor layer is disposed in the vicinity of a blue LED, and an orange phosphor layer is disposed outside the green phosphor layer.
  • the blue phosphor layer is arranged in the nearest vicinity to achieve the same configuration as described above. For this reason, a blue phosphor layer is first arranged in the vicinity of the ultraviolet LED, and then the other phosphor layers are arranged in the vicinity of the light source in order from the phosphor layer having a high luminous efficiency.
  • the LED light emitting device of the present invention has two or more kinds of phosphor layers independently containing phosphors, and these are excited along an optical path when light emitted from an LED serving as an excitation source is emitted to the outside.
  • a phosphor layer with high luminous efficiency is placed closer to the source and a phosphor layer with lower luminous efficiency is placed farther away, the phosphors with the lowest luminous efficiency can be used when mixed phosphors are used.
  • Luminous efficiency can be improved as compared with the case where they are arranged near the excitation source in order.
  • a yellow phosphor layer that emits yellow light with high visibility and a red phosphor layer that compensates for the visible light long wavelength spectrum that is lacking in blue light and yellow light are used in combination.
  • an LED light emitting device capable of achieving both high luminous efficiency and excellent color rendering.
  • yellow phosphors and red phosphors YAG phosphors represented by Y 3 Al 5 O 12 : Ce, CASN phosphors represented by CaAlSiN 3 : Eu, and the like can be used.
  • An LED light-emitting device with high luminous efficiency reflecting the high luminance of the body can be obtained.
  • the phosphor contained in the green phosphor layer is (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4 : Eu-based phosphor or the like
  • the phosphor contained in the orange phosphor layer is (Ba, Sr, Ca, Mg) 3.
  • a SiO 5 : Eu phosphor or the like can be used.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a light emitting device according to Example 4.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a light emitting device according to Example 5.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a light emitting device according to Example 6.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a light emitting device according to Example 7.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a bullet-type LED light emitting device 1 of the present embodiment.
  • a bullet type LED light emitting device 1 a polymer lens type bullet type light emitting device is shown.
  • the polymer lens a silicone lens having excellent heat resistance and ultraviolet resistance is used.
  • the LED chip 2 is electrically connected to the electric lead frame 5 through the metal bump 3 and the metal wire 4.
  • the LED chip 2 uses an InGaN light emitting diode or a GaN light emitting diode, and emits blue light having a light emission peak in the wavelength region of 410 to 500 nm or near ultraviolet light having a light emission peak in the wavelength region of 350 to 410 nm. .
  • the phosphor layer (near) 6 formed so as to surround the LED chip 2 and the phosphor layer (far) 7 formed outside the LED chip 2 are formed in a silicone resin excellent in heat resistance and UV resistance. It is distributed and configured. Further, the phosphor layer (near) 6 and the phosphor layer (far) 7 may contain a silicone resin having excellent heat resistance and ultraviolet resistance as a dispersion medium for the phosphor, but as the silicone resin, commercially available Can be appropriately employed. Moreover, it is also possible to use an epoxy resin instead of the silicone resin.
  • the layer thickness of the phosphor layer (near) means d1
  • the layer thickness of the phosphor layer (far) means d2.
  • d1 or d2 is used in the LED light source in FIG.
  • the inside of the molding mold 8 formed integrally with the electric lead frame 5 is formed of a reflective film 10 coated with aluminum or silver.
  • the reflective film 10 has a role of reflecting light emitted from the LED chip 2 upward and a role of including the phosphor layer (near) 6 and the phosphor layer (far) 7.
  • a silicone dome lens 9 is formed on the upper part of the phosphor layer (far) 7, and the shape of the silicone dome lens 9 can be appropriately changed depending on the desired emission angle of light emission.
  • the bullet-type LED light emitting device 1 of the present embodiment can be used as a light source.
  • it is suitable as a backlight for home lighting, communication equipment, and various display devices, and can also be used as a next-generation lighting.
  • it can be used as an automobile headlight, interior lighting, train headlight, interior lighting, or a light source for a liquid crystal projector.
  • a blue LED chip as the LED chip 2 a yellow phosphor layer or a green phosphor layer as the phosphor layer (near) 6, and a red as the phosphor layer (far) 7.
  • a phosphor layer or an orange phosphor layer is used will be described in detail.
  • the light emission from the blue LED chip is characterized by an emission peak wavelength of 410 to 500 nm.
  • Examples of semiconductor element materials that can be used for blue LEDs include InGaN and GaN.
  • Emission from the yellow phosphor layer is characterized by an emission peak wavelength of 540 to 580 nm.
  • yellow phosphors that can be included in the yellow phosphor layer include YAG phosphors represented by Y 3 Al 5 O 12 : Ce and alkaline earths represented by (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4 : Eu. It is possible to use a metal silicate phosphor, a thiogallate phosphor represented by CaGa 2 S 4 : Eu, and at least one of them can be included.
  • the emission from the green phosphor layer is characterized by an emission peak wavelength of 500 to 540 nm.
  • the green phosphor that can be included in the green phosphor layer include an alkaline earth metal silicate phosphor represented by (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4 : Eu, Si 6-x Al x O x N 8-x : ⁇ -sialon phosphor represented by Eu, Ba 3 Sc 2 Si 3 O 12 : silicate phosphor represented by Ce, CaSc 2 O 4 : scandium oxide phosphor represented by Ce, SrGa 2 S 4 : A thiogallate phosphor represented by Eu can be used, and at least one of them can be contained.
  • red phosphors that can be included in the red phosphor layer include a CASN phosphor represented by CaAlSiN 3 : Eu, a SCASN phosphor represented by (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu, and a sulfide represented by CaS: Eu.
  • a phosphor or the like can be used, and at least one of them can be included.
  • the emission from the orange phosphor layer is characterized by an emission peak wavelength of 580 to 620 nm.
  • the orange phosphor that can be contained in the orange phosphor layer include an alkaline earth metal silicate phosphor represented by (Ba, Sr, Ca, Mg) 3 SiO 5 : Eu, Ca x (Si, Al) 12 (O , N) 16 : ⁇ -sialon phosphor represented by Eu and sulfide phosphor represented by SrS: Eu can be used, and at least one of them can be included.
  • the LED light-emitting device of this Embodiment in order to adjust the color and brightness
  • the LED light-emitting device of this Embodiment is not limited only to the bullet-type structure shown in FIG.
  • a surface mount type may be used. Examples of the surface mount type include those using a face-up type LED chip, a flip chip type LED chip, and the like. Further, a chip-on-board type may be used. It can be changed to various other forms. Further, the number of LED chips is not limited to a single chip type having one LED chip in one package, but may be a multichip type having two or more LED chips in one package.
  • the present invention will be described using examples.
  • a method for manufacturing the phosphor layer in this embodiment will be described.
  • a YAG phosphor having an emission peak wavelength of 555 nm was used as the yellow phosphor.
  • a two-part silicone resin was used as the resin.
  • a phosphor-containing resin layer was prepared using a spacer frame having an opening of 10 mm ⁇ 10 mm and a depth of 50 to 200 ⁇ m. The phosphor paste was put into the opening of the spacer frame and imprinted in the spacer frame using a glass squeegee. Finally, the spacer frame was removed to form a spacer frame-shaped phosphor layer. This was cured by heating at 60 ° C. for 2 hours, at 100 ° C. for 1 hour, and at 150 ° C. for 4 hours to form a yellow phosphor layer.
  • the product of the mass percentage concentration (wt%) of the yellow phosphor with respect to the total mass of the yellow phosphor layer and the thickness ( ⁇ m) of the yellow phosphor layer in the direction from the LED light source to the outside is represented by A (wt% ⁇ ⁇ m).
  • the thickness of the yellow phosphor layer in FIG. 2 is d1.
  • a red phosphor layer was formed by the same method as the above yellow phosphor layer except that a CASN phosphor having an emission peak wavelength of 645 nm was used as the red phosphor.
  • the thickness of the red phosphor layer in FIG. 2 is d2.
  • the product of the red phosphor layer's mass percent concentration (wt%) with respect to the total mass of the red phosphor layer and the red phosphor layer thickness ( ⁇ m) in the direction from the LED light source to the outside is expressed as B (wt% ⁇ ⁇ m).
  • a blue LED having an emission peak wavelength of 450 nm is used as the LED chip 2, this is sealed with a silicone resin as the transparent resin 13, and then the yellow phosphor layer is used as the phosphor layer (near) 6.
  • a surface-mounted LED light-emitting device 11 using a red phosphor layer as the phosphor layer (far) 7 was produced.
  • the values of A of the yellow phosphor layer and B of the red phosphor layer are respectively 0 ⁇ A ⁇ 10000 (wt% ⁇ ⁇ m) 0 ⁇ B ⁇ 10000 (wt% ⁇ ⁇ m)
  • the mass percent concentration and the layer thickness of each phosphor layer were adjusted so that
  • the surface-mounted LED light-emitting device 11 was turned on, and the light emission efficiency and the average color rendering index Ra were measured.
  • the value of the luminous efficiency was a relative value with respect to the luminous efficiency of the surface-mounted LED light-emitting device 11 in a configuration excluding the phosphor layer.
  • the surface-mount type LED light emitting device 11 in which the phosphor layer (far) 7 in FIG. 2 was removed and only the yellow phosphor layer was used as the phosphor layer (near) 6 was evaluated in the same manner.
  • Example 1 In the configuration shown in FIG. 2, the surface mount LED light-emitting device 11 is manufactured with the same configuration as in Example 1 except that the arrangement of the red phosphor layer and the yellow phosphor layer is exchanged. Evaluated. This configuration has been generally used in the past, and the effects of the present invention described below will be compared with a comparative example of this configuration unless otherwise specified. Therefore, having an effect superior to this configuration means having an effect superior to that of the conventional example. In addition, the surface mount type LED light-emitting device 11 which removed the fluorescent substance layer (far) 7 in FIG. 2 and used only the red fluorescent substance layer as the fluorescent substance layer (near) 6 was evaluated similarly.
  • FIG. 3 and FIG. 5 show the relationship between the luminous efficiency and the average color rendering index Ra for Example 1 and Comparative Example 1.
  • the upper range in the figure has better average color rendering index Ra
  • the range on the right side of the figure has better luminous efficiency. Therefore, it can be said that the performance is generally better in the upper right range of the figure.
  • the luminous efficiency takes into account the sensitivity (specific luminous sensitivity) of the human eye, and the unit is lm / W. That is, the human eye is most sensitive at a wavelength of 555 nm. Therefore, the luminous efficiency can be increased by converting the wavelength into light with high sensitivity of human eyes through the phosphor. That is, when a blue LED having an emission peak wavelength of 450 nm is used as the LED chip 2, the human eye has low sensitivity at this wavelength. For example, when a green phosphor is used, the light emission efficiency is improved.
  • the average color rendering index Ra> ⁇ ⁇ 40 which is preferable for applications where moderate color rendering is required, that is, for rough work factories and tunnel lighting, and for general work factory lighting. It is possible to obtain an LED light emitting device that has an acceptable and high luminous efficiency.
  • Each curve is a set of results obtained by changing the value of B.
  • a curve connecting the results with the highest luminous efficiency among the results having the same average color rendering index Ra is shown as a curve 27 of Comparative Example 1 in FIG.
  • the result in the upper right range from the curve 27 of Comparative Example 1 has higher performance than Comparative Example 1.
  • Example 1 is higher than that of Comparative Example 1, and the average color rendering index Ra> 80, and therefore, applications that require excellent color rendering properties, that is, houses, hotels, restaurants, stores, office work. It is possible to obtain an LED light emitting device having high light emission efficiency, which is preferable for lighting used in offices, schools, hospitals, printing / painting / textile / precision work factories, color inspection, clinical inspection, museums, and the like. Moreover, you may use for the backlight of a liquid crystal display device, or vehicle-mounted illumination.
  • a green phosphor layer was produced in the same manner as in Example 1 except that a (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4 : Eu phosphor having an emission peak wavelength of 535 nm was used as the green phosphor.
  • the product of the mass percent concentration (wt%) of the green phosphor with respect to the total mass of the green phosphor layer and the thickness ( ⁇ m) of the green phosphor layer in the direction from the LED light source to the outside is A (wt% ⁇ ⁇ m).
  • an orange phosphor layer is formed in the same manner as in Example 1 except that (Ba, Sr, Ca, Mg) 3 SiO 5 : Eu phosphor having an emission peak wavelength of 590 nm is used as the orange phosphor. did.
  • the product of the mass percent concentration ⁇ (wt%) of the orange phosphor with respect to the total mass of the orange phosphor layer and the thickness ( ⁇ m) of the orange phosphor layer in the direction from the LED light source to the outside is B (wt%). ⁇ ⁇ m).
  • a blue LED having an emission peak wavelength of 450 nm is used as the LED chip 2, and after sealing with a silicone resin as the transparent resin 13, a green phosphor layer is used as the phosphor layer (near) 6.
  • a surface-mounted LED light-emitting device 11 using an orange phosphor layer as the phosphor layer (far) 7 was produced.
  • the values of the green phosphor layer A and the orange phosphor layer B are respectively 0 ⁇ A ⁇ 12500 (wt% ⁇ m) 0 ⁇ B ⁇ 10000 (wt% ⁇ ⁇ m)
  • the mass percent concentration and the layer thickness of each phosphor layer were adjusted so that
  • the LED light-emitting device was turned on, and the light emission efficiency and the average color rendering index Ra were measured.
  • the value of the luminous efficiency was a relative value with respect to the luminous efficiency of the LED light emitting device in a configuration excluding the phosphor layer.
  • the LED light emitting device in which the phosphor layer (far) 7 was removed and only the green phosphor layer was used as the phosphor layer (near) 6 was also evaluated in the same manner.
  • Comparative Example 2 With the configuration shown in FIG. 2, an LED light-emitting device was manufactured with a configuration unchanged from Example 2, except that the arrangement of the orange phosphor layer and the green phosphor layer was exchanged, and evaluated in the same manner as Example 2.
  • the structure of this comparative example is a structure generally performed conventionally, and the effect of a present Example is performed by the comparison with this comparative example. Further, in FIG. 2, the LED light emitting device in which the phosphor layer (far) 7 was removed and only the orange phosphor layer was used as the phosphor layer (near) 6 was also evaluated in the same manner.
  • FIG. 8 shows the relationship between the luminous efficiency and the average color rendering index Ra for the examples and comparative examples.
  • the average color rendering index Ra is better in the upper range of the figure when compared with the same luminous efficiency
  • the luminous efficiency is better in the range on the right side of the figure when compared with the same average color rendering index Ra. Since it is good, it can be said that the performance is generally better in the upper right range of the figure.
  • Each curve is a set of results obtained by changing the value of B.
  • a curve connecting the results with the highest light emission efficiency among the results having the same average color rendering index Ra for Comparative Example 2 is shown as a curve 35 of Comparative Example 2 in FIG.
  • the result in the upper right range from the curve 35 of the comparative example 2 has higher performance than the comparative example 2.
  • the contact points and intersections are used as boundaries, and this range is shown for A and B. 6000 ⁇ A ⁇ 12500 and 0 ⁇ B ⁇ 2000 It becomes.
  • this range indicated by the hatched portion in FIG. 9 a very high luminous efficiency of 6 times or more of the LED light emitting device with the configuration excluding the phosphor layer can be obtained.
  • the average color rendering index Ra> 40 a light emitting device suitable for rough factory or tunnel lighting and suitable for general factory lighting can be obtained.
  • the configuration using the bullet-type LED light emitting device 1 in Example 3 will be described with reference to FIG.
  • the phosphor paste in which the yellow phosphor is dispersed in the silicone resin is injected into the recess in which the reflective film 10 is formed
  • the phosphor paste in which the red phosphor is dispersed in the silicone resin is injected, and this is performed at 60 ° C. For 2 hours, at 100 ° C. for 1 hour, and at 150 ° C. for 4 hours to cure and form a yellow phosphor layer and a red phosphor layer, respectively.
  • the yellow phosphor layer is arranged as the phosphor layer (near) 6 on the side close to the excitation light source, so that the excitation light intensity of the phosphor layer having high luminous efficiency is high.
  • the light emitting device as a whole has a high luminous efficiency.
  • the orientation of light emission can be appropriately changed.
  • the thickness of the yellow phosphor layer on the side closer to the excitation light source is d1
  • the thickness of the red phosphor layer on the far side is d2.
  • the product of the layer thickness ( ⁇ m) of the yellow phosphor layer and the mass percentage concentration (wt%) of the phosphor contained in the total mass of the yellow phosphor layer is A (wt% ⁇ ⁇ m)
  • red When the product of the layer thickness ( ⁇ m) of the phosphor layer and the mass percent concentration (wt%) of the phosphor contained in the total mass of the red phosphor layer is B (wt% ⁇ ⁇ m), A and B Value of 4000 ⁇ A ⁇ 10000 and 0 ⁇ B ⁇ 8000 It is.
  • the values of A and B are 4000 ⁇ A ⁇ 6000 and 0 ⁇ B ⁇ 10000-A and 6000 ⁇ A ⁇ 10000 and 0 ⁇ B ⁇ 4000 It is.
  • the values of A and B are 4000 ⁇ A ⁇ 6000 and 0 ⁇ B ⁇ 10000-A It is.
  • Example 4 A configuration using the surface-mounted LED light-emitting device 11 in Example 4 will be described with reference to FIG.
  • the phosphor paste in which the yellow phosphor is dispersed in the silicone resin is injected into the recesses of the package 12
  • the phosphor paste in which the red phosphor is dispersed in the silicone resin is injected.
  • Curing was performed by heating at 150 ° C. for 1 hour and at 150 ° C. for 4 hours to form a phosphor layer (near) 6 as a yellow phosphor layer and a phosphor layer (far) 7 as a red phosphor layer, respectively.
  • the yellow phosphor layer is arranged as the phosphor layer (near) 6 on the side close to the excitation light source, so that the excitation light intensity of the phosphor layer having high luminous efficiency is high. As a result, the light emitting device as a whole obtained high luminous efficiency.
  • the phosphor layer is included in the package, there is an advantage that the excitation light intensity is high and there is no structure protruding to the outside.
  • the thickness of the yellow phosphor layer on the side closer to the excitation light source is d1
  • the thickness of the red phosphor layer on the far side is d2.
  • the product of the layer thickness ( ⁇ m) of the yellow phosphor layer and the mass percentage concentration (wt%) of the phosphor contained in the total mass of the yellow phosphor layer is A (wt% ⁇ ⁇ m)
  • red When the product of the layer thickness ( ⁇ m) of the phosphor layer and the mass percent concentration (wt%) of the phosphor contained in the total mass of the red phosphor layer is B (wt% ⁇ ⁇ m), A and B Value of 4000 ⁇ A ⁇ 10000 and 0 ⁇ B ⁇ 8000 It is.
  • the values of A and B are 4000 ⁇ A ⁇ 6000 and 0 ⁇ B ⁇ 10000-A and 6000 ⁇ A ⁇ 10000 and 0 ⁇ B ⁇ 4000 It is.
  • the values of A and B are 4000 ⁇ A ⁇ 6000 and 0 ⁇ B ⁇ 10000-A It is.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view of the LED light-emitting device of Example 5.
  • Example 5 was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the flip chip type LED chip 14 was used.
  • the yellow phosphor layer is arranged as the phosphor layer (near) 6 on the side close to the excitation light source, so that the excitation light intensity of the phosphor layer having high luminous efficiency is high.
  • the light emitting device as a whole obtained high luminous efficiency.
  • the flip chip type LED chip 14 since the flip chip type LED chip 14 is used, the heat catching is good, and there is an advantage of suppressing a decrease in light emission efficiency due to heat.
  • the thickness of the yellow phosphor layer on the side closer to the excitation light source is d1
  • the thickness of the red phosphor layer on the far side is d2.
  • the product of the layer thickness ( ⁇ m) of the yellow phosphor layer and the mass percentage concentration (wt%) of the contained phosphor with respect to the total mass of the yellow phosphor layer is A (wt% ⁇ ⁇ m)
  • red Specific product when the product of the layer thickness ( ⁇ m) of the phosphor layer and the mass percentage concentration (wt%) of the contained phosphor with respect to the total mass of the red phosphor layer is B (wt% ⁇ ⁇ m)
  • the effect is the same as described in the first embodiment.
  • FIG. 12 shows a cross-sectional view of the LED light-emitting device of Example 6.
  • Example 6 it produced and evaluated similarly to Example 4 except having set it as the structure which used the flip chip type LED chip 14.
  • FIG. 12 the thickness of the phosphor layer (near) 6 which is a yellow phosphor layer is d1
  • the thickness of the phosphor layer (far) 7 which is a red phosphor layer is d2.
  • the yellow phosphor layer is arranged as the phosphor layer (near) 6 on the side close to the excitation light source, so that the excitation light intensity of the phosphor layer having high luminous efficiency is high. As a result, the light emitting device as a whole obtained high luminous efficiency.
  • Example 4 the relationship between the thickness of the phosphor layer close to the excitation light source and the weight% of the phosphor, and the thickness of the phosphor layer far from the excitation light source and the weight% of the phosphor was described in Example 4. It is the same as that.
  • the flip chip type LED chip 14 since the flip chip type LED chip 14 is used, heat extraction is good, and there is an advantage of suppressing a decrease in luminous efficiency due to heat. Further, since the phosphor layer is included in the package, there is an advantage that the excitation light intensity is high and there is no structure protruding to the outside.
  • a configuration using the flip chip type LED chip 14 in Example 7 will be described with reference to FIG.
  • the plate-like phosphor can be directly adhered to or adhered to the surface of the flip chip type LED chip 14 and uniform light emission is realized. be able to.
  • the phosphor plate (near) 15 used a yellow phosphor plate
  • the phosphor plate (far) 16 used a red phosphor plate.
  • the arrangement was such that the flip chip type LED chip 14, the phosphor plate (near) 15, and the phosphor plate (far) 16 were adjacent to each other in this order, and the transparent resin 13 was sealed with a silicone resin.
  • the phosphor plate may be configured to excite and emit light in contact with the plurality of flip chip type LED chips 14.
  • the layer thickness and density density can be controlled by using a transparent binder when forming a plate. Since the surface-mounted LED light-emitting device 11 in this embodiment has a yellow phosphor layer arranged as a phosphor plate (near) 15 on the side close to the excitation light source, the excitation light intensity of the phosphor plate having high luminous efficiency is high. As a result, the light emitting device as a whole obtained high luminous efficiency. In addition, since the flip chip type LED chip 14 is used, the heat catching is good, and there is an advantage of suppressing a decrease in light emission efficiency due to heat.
  • the phosphor plate (near) 15 is in contact with the flip chip type LED chip 14, the excitation light intensity is very high, and the phosphor plate (near) 15 has high uniformity, so that the light emission is uniform. There are benefits. And there is a merit not having a structure protruding to the outside.
  • the thickness of the yellow phosphor plate on the side closer to the excitation light source is d1
  • the thickness of the red phosphor plate on the far side is d2.
  • the product of the layer thickness ( ⁇ m) of the yellow phosphor plate and the mass percentage concentration (wt%) of the contained phosphor with respect to the total mass of the yellow phosphor plate is A (wt% ⁇ ⁇ m)
  • red Specific product when the product of the layer thickness ( ⁇ m) of the phosphor plate and the mass percentage concentration (wt%) of the contained phosphor with respect to the total mass of the red phosphor plate is B (wt% ⁇ ⁇ m)
  • the effect is the same as described in the first embodiment.
  • the light-emitting device of the present invention is used for various types of lighting, specifically household lighting, communication equipment, automobile headlights and interior lighting, train headlights and interior lighting, display device backlights, liquid crystal projector light sources, and the like. Can be widely applied.

Abstract

高い発光効率と高い演色性を両立することが出来るＬＥＤ励起光源と蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤを実現する。ＬＥＤチップと前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿って黄色蛍光体層と赤色蛍光体層が配置され、黄色蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ１をμｍで表示し、黄色色蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度wt%をｗ１で表したときｔ１×ｗ１＝Ａとし、赤色蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ２をμｍで表示し、赤色蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度wt%をｗ２で表したときｔ２×ｗ２＝Ｂとしたとき、ＡとＢの値が、4000 ≦ Ａ ≦ 10000かつ0 < Ｂ ≦ 8000 である事を特徴とするＬＥＤ発光装置。

Description

ＬＥＤ発光装置
　本発明は、発光装置に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を備えて構成された発光装置に適用して有効な技術に関するものである。
　ＬＥＤを光源に用いて構成された発光装置は、高発光効率で鮮やかな色の光を発光する。そして、電球に比べて寿命が長く、小型化が容易であり、低電圧駆動が可能であることから、家庭用照明をはじめとする各種照明用や、車両用灯具、液晶表示素子のバックライトなど、次世代の光源として注目され、近年盛んに研究と開発とが進められている。
　このような発光装置を用いて白色光を得る方式としては、次のようなものがある。
（１）光の３原色である赤色（Ｒ：Red）、緑色（Ｇ：Green）、および青色（Ｂ：Blue）の３色の発光をそれぞれ実現する３種のＬＥＤを組み合わせて白色光を得る方式。
（２）青色発光する青色ＬＥＤを励起源として使用し、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を励起することによって緑色光及び赤色光を得て、光源の青色光と蛍光体の緑色光及び赤色光の混合により白色光を得る方式。
（３）４１０ｎｍより短波長の近紫外領域に発光ピークを有する紫外発光ＬＥＤを励起源として使用し、赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体を励起することによってＲＧＢ３色の光を得、これらを混合させて、白色光を得る方式。
　しかし、上記（１）のＲＧＢ３色のＬＥＤを使用する方式は、製造コストが高くなるといった課題を含んでいる。そして、駆動回路も複雑であるため、製品のサイズが大きくなってしまうという課題も有する。また、ＬＥＤはその発光スペクトルにおいて優れた単色性のピークを示すため、ＲＧＢ３色の発光により得られる白色光の色再現特性は、一般に使用される蛍光灯など、室内照明の白色光の持つ自然な色再現特性とは異なったものとなってしまう。
　また、上記（２）の青色ＬＥＤを励起源として緑色発光蛍光体及び赤色蛍光体を励起する方式は、高効率に発光を得ることができる緑色蛍光体と、赤色再現性の高い赤色蛍光体を組み合わせることにより、高発光効率で演色性の高い白色光の発光を得る事ができる。
　そして、（３）の紫外発光ＬＥＤを使用する方式では、色再現性に優れ、一般の照明用途をはじめ、病院や美術館、商品を鮮やかに見せて展示をしたい食料品店などの小売店舗などの照明用途にも適している。
　しかしながら、上記（２）及び（３）の方式の場合、複数の蛍光体を使用するため、一方の蛍光体の励起スペクトルが他方の蛍光体の発光スペクトルと重なっている場合、後者の蛍光体からの発光が前者の蛍光体に吸収される現象が起こる。一般に蛍光体の励起スペクトルは発光スペクトルより短波長側に位置するため、このような現象はより短波長の発光スペクトルを持つ蛍光体からの発光が、前記発光スペクトルと同じ波長域に励起スペクトルを持つ蛍光体に吸収されることで起こる。
　この現象の影響を低減するため、特開２００５－３１１１３６（特許文献１）には、複数の蛍光体層を発光素子からの光の進行方向に積層して設置するとともに、発光波長が長い方の蛍光体を含有する蛍光体層が前記発光素子に近い側に設置される事を特徴とする構成が記載されている。この例では、発光素子からの励起光が波長変換される際の量子効率が、これらの蛍光体を混合して用いた場合や、異なる積層順とした場合と比較して向上している。
　また、特開２００７－１１６１３３（特許文献２）には、青色ＬＥＤからの発光が外部に放出される際の光路に沿って、青色ＬＥＤに近い方に黄色蛍光体樹脂層を配置し、遠い方に赤色蛍光体を保持したシート状蛍光体層を配置する例が報告されている。この文献では、シート状蛍光体層の厚みとして０．５～１．０ｍｍ程度の厚みが好ましいとされており、実施例として、厚さ０．５ｍｍのシートを成形し、赤色蛍光体の含有量を赤色蛍光体シートの総重量に対して４％、８％、１２％となるようにしたものが報告されている。
特開２００５－３１１１３６号公報 特開２００７－１１６１３３号公報
　上記特許文献１に記載の方式の場合、励起源からの光が長波長で発光する蛍光体、具体的には赤色蛍光体を最初に励起するため、励起強度が高くなり、赤色光が多量に放射される。ここで、赤色光は視感度が低いうえ、励起光との波長の差が大きいため波長変換にともなうエネルギー損（ストークス損）が大きく、発光効率（単位: lm/W）が低い。また、赤色光は緑色蛍光体を励起する事が出来ないため、緑色蛍光体は赤色蛍光体を透過した少量の励起光によってしか励起されず、十分な緑色光が得られない。ゆえに、発光効率の低い赤色光を多量に放射する一方で、発光効率の高い緑色光を少量しか放射できないため、外部に放射される光の輝度が低くなり、ＬＥＤ装置全体としての発光効率が低くなってしまう問題がある。
　また、上記特許文献２に記載の方式の場合、青色励起光源に近い方に黄色蛍光体樹脂層を配置し、遠い方に赤色シート状蛍光体層を配置するとの記述があるが、発光効率の向上に関する記述は何ら見当たらない。また、赤色シート状蛍光体層の層厚と赤色蛍光体の質量パーセント濃度の記載はあるが、黄色蛍光体樹脂層については、黄色蛍光体の質量パーセント濃度が記載されているのみである。これより、黄色蛍光体樹脂層の層厚に関する情報が不足しているため、高い発光効率と高い平均演色評価数Raを両立するＬＥＤ発光装置を得られない。なお、Raとは、太陽光で照らした場合に比べ、用いた光源で照らした場合に物体色の色度がどのくらいずれているかを示す指標であり、照明の使用環境によって、CIE（国際照明委員会）によって、４０以上、６０以上、８０以上などというように規定されている。
　本発明の課題は、高い発光効率と必要な演色評価数を得ることが出来るＬＥＤ発光層装置を実現することである。
　励起源となるＬＥＤからの発光が外部に放出される際の光路に沿って、励起源に近い方に発光効率の高い蛍光体層を配置し、遠い方に発光効率の低い蛍光体層を配置する。これによって、励起源からの光が発光効率の高い蛍光体層を最初に励起するため、励起強度が高くなり、ＬＥＤ発光装置全体での発光効率を向上できる。
　さらに、この効果を得るためには、発光効率の高い蛍光体層と発光効率の低い蛍光体層それぞれの封止材に対する各蛍光体の質量パーセント濃度と、各蛍光体層の層厚が適切な範囲に有る必要がある。本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
　このＬＥＤ発光装置は、例えば青色ＬＥＤの発光により励起され、青色ＬＥＤより長波長で発光する黄色蛍光体層と赤色蛍光体層を有する。そして、青色ＬＥＤに近い方に、発光効率の高い蛍光体層から順番に配置する事を特徴とする。例えば、青色ＬＥＤの近傍に黄色蛍光体層を配置し、その外側に赤色蛍光体層を配置する。
　また、蛍光体層として緑色蛍光体層と橙色蛍光体層を有する場合は、青色ＬＥＤ光照射下での発光効率の高い方から励起源に近い方に順番に配置する。例えば、青色ＬＥＤの近傍に緑色蛍光体層を配置し、その外側に橙色蛍光体層を配置する。
　励起源として紫外ＬＥＤを用いる場合は、その最近傍に青色蛍光体層を配置する事で前記構成と同等となる。このため、まず紫外ＬＥＤの近傍に青色蛍光体層を配置した後、それ以外の蛍光体層について発光効率の高い蛍光体層から順番に光源の近傍に配置する。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。本発明のＬＥＤ発光装置は、蛍光体を独立に含有する２種類以上の蛍光体層を有し、これらを励起源となるＬＥＤからの発光が外部に放出される際の光路に沿って、励起源に近い方に発光効率の高い蛍光体層を配置し、遠い方に発光効率の低い蛍光体層を配置する事で、蛍光体を混合して用いた場合や、発光効率が最も低い蛍光体から順に励起源の近くに配置した場合に比べ、発光効率を向上できる。
　また、蛍光体層それぞれの封止材に対する各蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)と、各蛍光体層の層厚(μm)との積を適切な範囲にする事で、高い発光効率と優れた演色性を両立するＬＥＤ発光装置を実現することができる。
　さらに、蛍光体層の種類として視感度が高い黄色光を発光する黄色蛍光体層と、青色光と黄色光に不足している可視光長波長側のスペクトルを補う赤色蛍光体層を併用する事で、高い発光効率と優れた演色性とを両立可能なＬＥＤ発光装置を実現することができる。また、黄色蛍光体と赤色蛍光体について具体例として、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表わされるＹＡＧ蛍光体等とＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表わされるＣＡＳＮ蛍光体等を用いることができ、これらの蛍光体の輝度の高さを反映した、発光効率が高いＬＥＤ発光装置を得ることができる。
　そして、蛍光体の種類を緑色蛍光体と橙色蛍光体にする事で、発光効率が高い蛍光体層同士の組合せを活かした、非常に高い発光効率と適度な演色性を有するＬＥＤ発光装置を得ることができる。例えば緑色蛍光体層に含まれる蛍光体として（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ系蛍光体等、橙色蛍光体層に含まれる蛍光体として（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体等を用いることができる。
本発明の一実施の形態である発光装置の構造を示す模式的な断面図である。 本発明の他の実施の形態である発光装置の構造を示す模式的な断面図である。 実施例１でのＬＥＤ発光装置の発光効率と平均演色評価数Raの関係を表す図である。 実施例１での黄色蛍光体層と赤色蛍光体層とのそれぞれの質量パーセント濃度と層厚の積について、ＬＥＤ発光装置が高い発光効率と程よい平均演色評価数Raを両立する範囲を表す図である。 実施例１と比較例１でのＬＥＤ発光装置の発光効率と平均演色評価数Raの関係を表す図である。 実施例１での黄色蛍光体層と赤色蛍光体層とのそれぞれの質量パーセント濃度と層厚の積について、ＬＥＤ発光装置が高い発光効率と、より優れた平均演色評価数Raを両立する範囲を表す図である。 実施例１での黄色蛍光体層と赤色蛍光体層とのそれぞれの質量パーセント濃度と層厚の積について、ＬＥＤ発光装置が高い発光効率と、さらに優れた平均演色評価数Raを両立する範囲を表す図である。 実施例２と比較例２でのＬＥＤ発光装置の発光効率と平均演色評価数Raの関係を表す図である。 実施例２での緑色蛍光体層と橙色蛍光体層とのそれぞれの質量パーセント濃度と層厚の積について、ＬＥＤ発光装置が優れた発光効率と実用可能な高い平均演色評価数Raを両立する範囲を表す図である。 実施例４による発光装置の構造を示す模式的な断面図である。 実施例５による発光装置の構造を示す模式的な断面図である。 実施例６による発光装置の構造を示す模式的な断面図である。 実施例７による発光装置の構造を示す模式的な断面図である。
　図１は、本実施の形態の砲弾型ＬＥＤ発光装置１の構造を示す模式的な断面図である。ここでは、砲弾型ＬＥＤ発光装置１の具体例として、高分子レンズタイプの砲弾型発光装置を示す。なお、高分子レンズとしては、耐熱性及び耐紫外線性能に優れたシリコーンレンズを使用する。ＬＥＤチップ２は金属バンプ３と金属ワイヤ４を通じて電気リードフレーム５に電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２には、ＩｎＧａＮ発光ダイオードまたはＧａＮ発光ダイオードが用いられ、波長４１０～５００ｎｍの波長領域に発光ピークを有する青色光又は波長３５０～４１０ｎｍの波長領域に発光ピークを有する近紫外光を発光する。
　ＬＥＤチップ２を取り囲むように形成された蛍光体層（近）６とその外側に形成された蛍光体層（遠）７とは、蛍光体を耐熱性及び耐紫外線性能に優れたシリコーン樹脂中に分散して構成されている。また、蛍光体層（近）６と蛍光体層（遠）７とは、蛍光体の分散媒として、耐熱性及び耐紫外線性能の優れたシリコーン樹脂を含んでもよいが、シリコーン樹脂としては、市販のものを適宜採用することができる。また、シリコーン樹脂の代わりにエポキシ樹脂を使用することも可能である。
　図１において、蛍光体層（近）の層厚という場合はｄ１を意味し、蛍光体層（遠）の層厚という場合はｄ２を意味する。これは、後で議論する、蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)と、ＬＥＤ光源から外部へ向かう方向への蛍光体層の層厚（μm）の積を求める場合の層厚として、図１におけるＬＥＤ光源においては、ｄ１あるいはｄ２を使用するという意味である。
　電気リードフレーム５と一体に形成された成形モールド８の内部は、アルミニウムまたは銀でコーティングされた反射膜１０で形成されている。この反射膜１０は、ＬＥＤチップ２から放出された発光を上方に反射する役割と、蛍光体層（近）６及び蛍光体層（遠）７を包含する役割とを有する。蛍光体層（遠）７の上部には、シリコーンドームレンズ９が形成されており、このシリコーンドームレンズ９の形状は、所望の発光の照射角度によって適宜変更可能である。
　本実施の形態の砲弾型ＬＥＤ発光装置１は、光源として用いることができる。例えば、家庭用の照明、通信機器および各種のディスプレイ装置のバックライトとして好適であり、次世代の照明としても用いることができる。具体的には、自動車のヘッドライトや車内照明、電車のヘッドライトや車内照明、液晶プロジェクタの光源として用いることができる。
　本実施の形態の砲弾型ＬＥＤ発光装置１において、ＬＥＤチップ２として青色ＬＥＤチップと、蛍光体層（近）６として黄色蛍光体層または緑色蛍光体層と、蛍光体層（遠）７として赤色蛍光体層または橙色蛍光体層とを用いた場合について詳述する。
　青色ＬＥＤチップからの発光は発光ピーク波長が４１０乃至５００nmである事が特徴である。青色ＬＥＤに用いうる半導体素子の材料として、ＩｎＧａＮやＧａＮが挙げられる。
　黄色蛍光体層からの発光は発光ピーク波長が５４０乃至５８０nmである事が特徴である。黄色蛍光体層に含まれうる黄色蛍光体としては、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表わされるＹＡＧ蛍光体や、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕで表されるアルカリ土類金属珪酸塩蛍光体、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕで表わされるチオガレート蛍光体などの使用が可能であり、これらのうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
　同様に、緑色蛍光体層からの発光は発光ピーク波長が５００乃至５４０nmである事が特徴である。緑色蛍光体層に含まれうる緑色蛍光体としては、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕで表されるアルカリ土類金属珪酸塩蛍光体、Ｓｉ６－xＡｌxＯxＮ８－x：Ｅｕで表わされるβ-サイアロン蛍光体、Ｂａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅで表わされる珪酸塩蛍光体、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅで表わされるスカンジウム酸化物蛍光体、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕで表わされるチオガレート蛍光体などの使用が可能であり、これらのうち少なくともいずれか一つを含む事ができる。
　同様に、赤色蛍光体層からの発光は発光ピーク波長が６２０乃至７００nmである事が特徴である。赤色蛍光体層に含まれうる赤色蛍光体としては、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表わされるＣＡＳＮ蛍光体や、（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表わされるＳＣＡＳＮ蛍光体、ＣａＳ：Ｅｕで表わされる硫化物蛍光体などの使用が可能であり、これらのうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
　同様に、橙色蛍光体層からの発光は発光ピーク波長が５８０乃至６２０nmである事が特徴である。橙色蛍光体層に含まれうる橙色蛍光体としては、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）３ＳｉＯ５：Ｅｕで表わされるアルカリ土類金属珪酸塩蛍光体、Ｃａｘ（Ｓｉ,Ａｌ）１２（Ｏ, Ｎ）１６：Ｅｕで表わされるα-サイアロン蛍光体、ＳｒＳ：Ｅｕで表わされる硫化物蛍光体などの使用が可能であり、これらのうち少なくともいずれか一つを含む事ができる。
　なお、本実施の形態のＬＥＤ発光装置において、発光の色味や輝度を調整するため、他の異なる組成の色の蛍光体を含有する蛍光体層を追加して用いることも可能である。また、本実施の形態のＬＥＤ発光装置は、図１に示した砲弾型構造のみに限定されるものではない。例えば、これ以外にも表面実装型としても良い。表面実装型の例としてフェイスアップ型ＬＥＤチップ、フリップチップ型ＬＥＤチップなどを用いたものが挙げられる。また、チップオンボード型としても良い。他にもさまざまな形態に変更することができる。また、ＬＥＤチップの数も1つのパッケージに1つのＬＥＤチップを有するシングルチップ型に限らず、1つのパッケージに2つ以上のＬＥＤチップを有するマルチチップ型としても良い。以下に本発明を実施例に用いて説明する。
　本実施の形態における蛍光体層の作製方法について説明する。黄色蛍光体として発光ピーク波長が555nmであるＹＡＧ蛍光体を用いた。樹脂として２液性のシリコーン樹脂を用いた。
　まず、２液性のシリコーン樹脂を0.3gずつ秤量し、撹拌容器に入れて脱泡撹拌を行った。次に、撹拌後の0.6gのシリコーン樹脂に所定の量の黄色蛍光体を質量パーセント濃度が30乃至50wt%となるよう混合し、再度脱泡撹拌して蛍光体を分散させた。次に、10mm×10mm、深さ50乃至200μmの開口部を有するスペーサ枠を用いて蛍光体含有樹脂層を作製した。スペーサ枠の開口部に蛍光体ペーストを投入し、ガラス製スキージを用いてスペーサ枠内に刷り込んだ。最後にスペーサ枠をはずし、スペーサ枠形状の蛍光体層を形成した。これを60℃で2時間、100℃で1時間、150℃で4時間加熱して硬化させ、黄色蛍光体層を形成した。
　ここで、黄色蛍光体層の全質量に対する黄色蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)と、ＬＥＤ光源から外部へ向かう方向への黄色蛍光体層の層厚（μm）の積をA(wt%・μm)とする。図２における黄色蛍光体層の厚さはｄ１である。
　次に、赤色蛍光体として発光ピーク波長が645nmであるＣＡＳＮ系蛍光体を用いた事を除いては、前記黄色蛍光体層を作製した方法と同様の方法で、赤色蛍光体層を形成した。図２における赤色蛍光体層の厚さはｄ２である。
　ここで、赤色蛍光体層の全質量に対する赤色蛍光体の質量パーセント濃度 (wt%)と、ＬＥＤ光源から外部へ向かう方向への赤色蛍光体層の層厚（μm）の積をB(wt%・μm)とする。
　図２に示す構成で、ＬＥＤチップ２として発光ピーク波長が450nmである青色ＬＥＤを用い、これを透明樹脂１３としてシリコーン樹脂で封止した上で、蛍光体層（近）６として黄色蛍光体層を、蛍光体層（遠）７として赤色蛍光体層を用いた表面実装型ＬＥＤ発光装置１１を作製した。ここで、黄色蛍光体層の前記Aと赤色蛍光体層の前記Bの値がそれぞれ
0 < A ≦ 10000　(wt%・μm)
0 < B ≦ 10000　(wt%・μm)
となるよう、各蛍光体層の質量パーセント濃度と層厚を調整した。
　この表面実装型ＬＥＤ発光装置１１を点灯し、発光効率と平均演色評価数Raを測定した。発光効率の値は、蛍光体層を除いた構成での表面実装型ＬＥＤ発光装置１１の発光効率に対する相対値とした。
　また、図２において蛍光体層（遠）７を取り去り、黄色蛍光体層のみを蛍光体層（近）６として用いた表面実装型ＬＥＤ発光装置１１についても、同様に評価した。
　（比較例１）
　図２に示す構成で、赤色蛍光体層と黄色蛍光体層の配置を交換した事を除き、実施例１から変更のない構成で表面実装型ＬＥＤ発光装置１１を作製し、実施例１と同様に評価した。この構成は、従来から一般的に用いられてきた構成であり、以下に述べる本発明の効果については、特に断らない限り、この構成の比較例との比較を述べる。したがって、この構成よりも優れた効果を持つことは、従来例よりも優れた効果を持つということである。なお、図２において蛍光体層（遠）７を取り去り、赤色蛍光体層のみを蛍光体層（近）６として用いた表面実装型ＬＥＤ発光装置１１についても、同様に評価した。
　実施例１と比較例１について、発光効率と平均演色評価数Raの関係を図３及び図５に図示する。これらの図では、同じ発光効率で比較した場合は図の上側の範囲の方が平均演色評価数Raが良く、同じ平均演色評価数Raで比較した場合は図の右側の範囲の方が発光効率が良いため、総じて図の右上の範囲ほど性能が良いと言う事ができる。
　実施例１について、A = 2000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000での結果をそれぞれ曲線２１、曲線２２、曲線２３、曲線２４、曲線２５、曲線２６として図３に示す。それぞれの曲線はBの値を変化させた結果の集合であり、各曲線の 右端即ち発光効率が高い端点はB = 0に、左端即ち発光効率が低い端点はB = 10000に対応する。
　ここで、蛍光体層を除いた構成での表面実装型ＬＥＤ発光装置１１の3倍以上の発光効率を持ち、平均演色評価数Ra > 40である範囲を、接点や交点を境界として、AとBについて示すと
4000 ≦ A ≦ 10000かつ0 < B ≦ 8000
となる。図３において、発光効率３の線と曲線２２、曲線２３、曲線２４、曲線２５、曲線２６との交点におけるBは全て8000である。
　なお、発光効率とは、人間の眼の感度（比視感度）を考慮したものであり、単位は、ｌｍ/Ｗである。すなわち、人間の眼は波長５５５ｎｍにおいて最も感度が高い。したがって、蛍光体を介することによって、波長を人間の眼の感度の高いところの光に変換することによって発光効率を上げることが出来る。すなわち、ＬＥＤチップ２として発光ピーク波長が450nmである青色ＬＥＤを用いると、この波長では、人間の眼の感度は低いので、例えば、緑蛍光体を用いると発光効率は向上することになる。
　図４に斜線部として示したこの範囲では、平均演色評価数Ra > 40となるため、程よい演色性が求められる用途、即ち粗い作業の工場、トンネル用照明に好ましく、一般作業の工場用照明に許容できる、高い発光効率を有するＬＥＤ発光装置を得る事ができる。
　次に、実施例１について、A = 4000, 5000, 6000, 8000, 10000での結果をそれぞれ曲線２２、曲線２３、曲線２４、曲線２５、曲線２６として図５に示す。それぞれの曲線はBの値を変化させた結果の集合であり、各曲線の右端即ち発光効率が高い端点はB = 0に、左端即ち発光効率が低い端点はB = 10000に対応する。また、比較例１について、同じ平均演色評価数Raを持つ結果の中で最も発光効率が高い結果を結んだ曲線を、比較例１の曲線２７として図５中に示す。ここで、比較例１の曲線２７よりも右上の範囲にある結果は、比較例１よりも性能が高い。曲線２２乃至２６と比較例１の曲線２７について、接点や交点を境界として、この範囲をAとBについて示すと
4000 ≦ A ≦ 6000かつ0 < B ≦ 10000－A　および
6000 < A ≦ 10000かつ0 < B ≦ 4000
となる。図５において、曲線２３と比較例である曲線２７との交点におけるBの値は5000である。また、曲線２４、曲線２５、曲線２６と比較例である曲線２７との交点におけるBの値は4000である。また、曲線２２と比較例である曲線２７との接点におけるBの値は6000である。
　図６に斜線部として示したこの範囲では、平均演色評価数Ra > 60となるため、良好な演色性が求められる用途、即ち一般的作業の工場用照明に好ましく、事務所、学校用照明に許容できる、高い発光効率を有するＬＥＤ発光装置を得る事ができる。
　さらに、前記範囲のうち、図７に斜線部として示した
4000 ≦ A ≦ 6000かつ0 < B ≦ 10000－A
なる範囲では、比較例１よりも実施例１の方が性能が高く、さらに平均演色評価数Ra > 80となるため、優れた演色性が求められる用途、即ち住宅、ホテル、レストラン、店舗、事務所、学校、病院、印刷・塗装・繊維・精密作業工場、色検査、臨床検査、美術館等に用いる照明に好ましい、高い発光効率を有するＬＥＤ発光装置を得る事ができる。また、液晶表示装置のバックライトや、車載照明に用いても良い。
　緑色蛍光体として発光ピーク波長が535nmである（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体を用いた事を除き、実施例１と同様の方法で緑色蛍光体層を作製した。ここで、緑色蛍光体層の全質量に対する緑色蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)と、ＬＥＤ光源から外部へ向かう方向への緑色蛍光体層の層厚（μm）の積をA(wt%・μm)とする。
　次に、橙色蛍光体として発光ピーク波長が590nmである（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）３ＳｉＯ５：Ｅｕ蛍光体を用いた事を除き、実施例１と同様の方法で橙色蛍光体層を形成した。
　ここで、橙色蛍光体層の全質量に対する橙色蛍光体の質量パーセント濃度 (wt%)と、ＬＥＤ光源から外部へ向かう方向への橙色蛍光体層の層厚（μm）の積をB(wt%・μm)とする。
　図２に示す構成で、ＬＥＤチップ２として発光ピーク波長が450nmである青色ＬＥＤを用い、透明樹脂１３としてシリコーン樹脂で封止した上で、蛍光体層（近）６として緑色蛍光体層を、蛍光体層（遠）７として橙色蛍光体層を用いた表面実装型ＬＥＤ発光装置１１を作製した。ここで、緑色蛍光体層の前記Aと、橙色蛍光体層の前記Bの値がそれぞれ
0 < A ≦ 12500　(wt%・μm)
0 < B ≦ 10000　(wt%・μm)
となるよう、各蛍光体層の質量パーセント濃度と層厚を調整した。
　このＬＥＤ発光装置を点灯し、発光効率と平均演色評価数Raを測定した。発光効率の値は、蛍光体層を除いた構成でのＬＥＤ発光装置の発光効率に対する相対値とした。また、図２において、蛍光体層（遠）７を取り去り、緑色蛍光体層のみを蛍光体層（近）６として用いたＬＥＤ発光装置についても、同様に評価した。
（比較例２）
　図２に示す構成で、橙色蛍光体層と緑色蛍光体層の配置を交換した事を除き、実施例２から変更のない構成でＬＥＤ発光装置を作製し、実施例２と同様に評価した。この比較例の構成は、従来一般に行われてきた構成であり、本実施例の効果は、この比較例との比較で行う。また、図２において、蛍光体層（遠）７を取り去り、橙色蛍光体層のみを蛍光体層（近）６として用いたＬＥＤ発光装置についても、同様に評価した。
　実施例と比較例について、発光効率と平均演色評価数Raの関係を図８に図示する。この図では、同じ発光効率で比較した場合は図の上側の範囲の方が平均演色評価数Raが良く、同じ平均演色評価数Raで比較した場合は図の右側の範囲の方が発光効率が良いため、総じて図の右上の範囲ほど性能が良いという事ができる。
　実施例２について、A =  6000, 10000, 12500での結果をそれぞれ曲線３２、曲線３３、曲線３４として図８に示す。それぞれの曲線はBの値を変化させた結果の集合であり、各曲線の右端即ち発光効率が高い端点はB = 0に、左端即ち発光効率が低い端点はB = 10000に対応する。ここで、比較例２について同じ平均演色評価数Raを持つ結果の中で最も発光効率が高い結果を結んだ曲線を、比較例２の曲線３５として図８中に示す。
　ここで、比較例２の曲線３５よりも右上の範囲にある結果は、比較例２よりも性能が高い。曲線３２乃至３４と比較例２の曲線３５について、接点や交点を境界として、この範囲をAとBについて示すと、
6000 ≦ A ≦ 12500かつ0 < B ≦ 2000
となる。図９に斜線部として示したこの範囲では、蛍光体層を除いた構成でのＬＥＤ発光装置の6倍以上という非常に高い発光効率が得られる。さらに、平均演色評価数Ra > 40となるため、粗い作業の工場やトンネル用照明に好ましく、一般作業の工場用照明に適する発光装置を得る事ができる。
　実施例３における砲弾型ＬＥＤ発光装置１を用いた構成について、図１を用いて説明する。反射膜１０が形成されている凹部に、黄色蛍光体をシリコーン樹脂中に分散した蛍光体ペーストを注入した後、赤色蛍光体をシリコーン樹脂中に分散した蛍光体ペーストを注入し、これを60℃で2時間、100℃で1時間、150℃で4時間加熱して硬化させ、それぞれ黄色蛍光体層と赤色蛍光体層を形成した。
　この実施例における砲弾型ＬＥＤ発光装置１は、励起光源に近い側に黄色蛍光体層を蛍光体層（近）６として配置しているため、発光効率が高い蛍光体層の励起光強度が高くなり、発光装置全体としても発光効率が高い結果が得られた。また、シリコーンドームレンズ９の形状を変更することで、発光の配向を適宜変更可能である。
　具体的な構成は次のとおりである。図１において、励起光源に近い側の黄色蛍光体層の厚さがｄ１、遠い側の赤色蛍光体層の厚さがｄ２である。この場合、黄色蛍光体層の層厚 (μm)と、黄色蛍光体層の全質量に対する含有された蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)との積をA（wt%・μm）とし、赤色蛍光体層の層厚 (μm)と、赤色蛍光体層の全質量に対する含有された蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)との積をB （wt%・μm）とした時、AとBの値が、
4000 ≦ A ≦ 10000かつ0 < B ≦ 8000
である。
　また、本実施例の他の態様として、前記AとBの値が、
4000 ≦ A ≦ 6000かつ0 < B ≦ 10000－A　および
6000 < A ≦ 10000かつ0 < B ≦ 4000
である。
　さらに、本実施例の他の態様としては、前記AとBの値が、
4000 ≦ A ≦ 6000かつ0 < B ≦ 10000－A
である。
　実施例４における表面実装型ＬＥＤ発光装置１１を用いた構成について、図１０を用いて説明する。パッケージ１２の凹部に、黄色蛍光体をシリコーン樹脂中に分散した蛍光体ペーストを注入した後、赤色蛍光体をシリコーン樹脂中に分散した蛍光体ペーストを注入し、これを60℃で2時間、100℃で1時間、150℃で4時間加熱して硬化させ、それぞれ黄色蛍光体層である蛍光体層（近）６と赤色蛍光体層である蛍光体層（遠）７を形成した。
　この実施例における表面実装型ＬＥＤ発光装置１１は、励起光源に近い側に黄色蛍光体層を蛍光体層（近）６として配置しているため、発光効率が高い蛍光体層の励起光強度が高くなり、発光装置全体としても発光効率が高い結果が得られた。また、パッケージ内に蛍光体層を有するため励起光強度が高い事や、外部に対し飛び出した構造を持たないメリットがある。
　具体的な構成は次のとおりである。図１０において、励起光源に近い側の黄色蛍光体層の厚さがｄ１、遠い側の赤色蛍光体層の厚さがｄ２である。この場合、黄色蛍光体層の層厚 (μm)と、黄色蛍光体層の全質量に対する含有された蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)との積をA（wt%・μm）とし、赤色蛍光体層の層厚 (μm)と、赤色蛍光体層の全質量に対する含有された蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)との積をB （wt%・μm）とした時、AとBの値が、
4000 ≦ A ≦ 10000かつ0 < B ≦ 8000
である。
　また、本実施例の他の態様として、前記AとBの値が、
4000 ≦ A ≦ 6000かつ0 < B ≦ 10000－A　および
6000 < A ≦ 10000かつ0 < B ≦ 4000
である。
　さらに、本実施例の他の態様としては、前記AとBの値が、
4000 ≦ A ≦ 6000かつ0 < B ≦ 10000－A
である。
　実施例５のＬＥＤ発光装置の断面図を図１１に示す。実施例５については、フリップチップ型ＬＥＤチップ１４を用いた構成とした以外は、実施例１と同様に作製、評価した。この実施例における表面実装型ＬＥＤ発光装置１１は、励起光源に近い側に黄色蛍光体層を蛍光体層（近）６として配置しているため、発光効率が高い蛍光体層の励起光強度が高くなり、発光装置全体としても発光効率が高い結果が得られた。また、フリップチップ型ＬＥＤチップ１４を用いているため熱引きが良く、熱による発光効率の低下を抑制するメリットがある。
　励起光源に近い側の黄色蛍光体層の厚さがｄ１、遠い側の赤色蛍光体層の厚さがｄ２である。この場合、黄色蛍光体層の層厚 (μm)と、黄色蛍光体層の全質量に対する含有された蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)との積をA（wt%・μm）とし、赤色蛍光体層の層厚 (μm)と、赤色蛍光体層の全質量に対する含有された蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)との積をB （wt%・μm）とした時の具体的な効果は実施例１で述べたと同様である。
　　実施例６のＬＥＤ発光装置の断面図を図１２に示す。実施例６については、フリップチップ型ＬＥＤチップ１４を用いた構成とした以外は、実施例４と同様に作製、評価した。図１２において、黄色蛍光体層である蛍光体層（近）６の厚さはｄ１、赤色蛍光体層である蛍光体層（遠）７の厚さはｄ２である。
　この実施例における表面実装型ＬＥＤ発光装置１１は、励起光源に近い側に黄色蛍光体層を蛍光体層（近）６として配置しているため、発光効率が高い蛍光体層の励起光強度が高くなり、発光装置全体としても発光効率が高い結果が得られた。
　本実施例において、励起光源に近い蛍光体層の厚さおよび蛍光体の重量％と、励起光源から遠い蛍光体層の厚さおよび蛍光体の重量％との関係は、実施例４で説明したのと同様である。
　本実施例では、フリップチップ型ＬＥＤチップ１４を用いているため熱引きが良く、熱による発光効率の低下を抑制するメリットがある。さらに、パッケージ内に蛍光体層を有するため励起光強度が高く、外部に対し飛び出した構造を持たないメリットがある。
　実施例７におけるフリップチップ型ＬＥＤチップ１４を用いた構成について、図１３を用いて説明する。この構成では、フリップチップ型ＬＥＤチップ１４の外部側が平坦な面となるため、プレート状の蛍光体を直接フリップチップ型ＬＥＤチップ１４の表面に密着又は接着する事ができ、均一な発光を実現することができる。ここで、蛍光体プレート（近）１５は黄色蛍光体プレートを用い、蛍光体プレート（遠）１６は赤色蛍光体プレートを用いた。また、配置は、フリップチップ型ＬＥＤチップ１４、蛍光体プレート（近）１５、蛍光体プレート（遠）１６の順番に隣り合った構成とし、透明樹脂１３としてシリコーン樹脂で封止した。なお、蛍光体プレートは複数のフリップチップ型ＬＥＤチップ１４に接して励起、発光する構成となっていても良い。
　蛍光体プレートの製法としては、加圧下で加熱して粒子を焼結させる方法を取った。なお、プレート化の際には透明バインダを使用することで層厚、濃度密度を制御する事ができる。この実施例における表面実装型ＬＥＤ発光装置１１は、励起光源に近い側に黄色蛍光体層を蛍光体プレート（近）１５として配置しているため、発光効率が高い蛍光体プレートの励起光強度が高くなり、発光装置全体としても発光効率が高い結果が得られた。また、フリップチップ型ＬＥＤチップ１４を用いているため熱引きが良く、熱による発光効率の低下を抑制するメリットがある。さらに、蛍光体プレート（近）１５がフリップチップ型ＬＥＤチップ１４に接しているため、励起光強度が非常に高い事や、蛍光体プレート（近）１５は均一性が高いため発光が均一になるメリットがある。そして、外部に対し飛び出した構造を持たないメリットがある。
　励起光源に近い側の黄色蛍光体プレートの厚さがｄ１、遠い側の赤色蛍光体プレートの厚さがｄ２である。この場合、黄色蛍光体プレートの層厚 (μm)と、黄色蛍光体プレートの全質量に対する含有された蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)との積をA（wt%・μm）とし、赤色蛍光体プレートの層厚 (μm)と、赤色蛍光体プレートの全質量に対する含有された蛍光体の質量パーセント濃度(wt%)との積をB （wt%・μm）とした時の具体的な効果は実施例１で述べたと同様である。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
　本発明の発光装置は、各種照明、具体的には家庭用の照明、通信機器、自動車のヘッドライトや車内照明、電車のヘッドライトや車内照明、ディスプレイ装置のバックライト、液晶プロジェクタの光源等へ広く適用することができる。
　　１　砲弾型ＬＥＤ発光装置
　　２　ＬＥＤチップ
　　３　金属バンプ
　　４　金属ワイヤ
　　５　電気リードフレーム
　　６　蛍光体層（近）
　　７　蛍光体層（遠）
　　８　成形モールド
　　９　シリコーンドームレンズ
　１０　反射膜
　１１　表面実装型ＬＥＤ発光装置
　１２　パッケージ
　１３　透明樹脂
　１４　フリップチップ型ＬＥＤチップ
　１５　蛍光体プレート（近）
　１６　蛍光体プレート（遠）

Claims (9)

  1. 　ＬＥＤチップと前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿って第１の蛍光体層と第２の蛍光体層が配置されたＬＥＤ発光装置であって、
    　前記ＬＥＤチップからの発光が青色光であり、前記第１の蛍光体層に含まれる蛍光体が黄色蛍光体であり、前記第２の蛍光体層に含まれる蛍光体が赤色蛍光体であり、
    　前記第１の蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ１をμｍで表示し、前記第１の蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度wt%をｗ１で表したときｔ１×ｗ１＝Ａとし、
    　前記第２の蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ２をμｍで表示し、前記第１の蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度wt%をｗ２で表したときｔ２×ｗ２＝Ｂとしたとき、
    ＡとＢの値が、
    4000 ≦ Ａ ≦ 10000かつ0 < Ｂ ≦ 8000 
    である事を特徴とするＬＥＤ発光装置。
  2. 　前記ＡとＢの値が、
    4000 ≦ Ａ ≦ 6000かつ0 < Ｂ ≦ 10000－Ａ　および
    6000 < Ａ ≦ 10000かつ0 < Ｂ ≦ 4000
    である事を特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
  3. 　前記ＡとＢの値が、
    4000 ≦ Ａ ≦ 6000かつ0 < Ｂ ≦ 10000－Ａ
    である事を特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
  4. 前記第１の蛍光体層に含まれる蛍光体がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで表わされるＹＡＧ蛍光体、Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕで表されるアルカリ土類金属珪酸塩蛍光体、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕで表わされるチオガレート蛍光体のうちのいずれかであり、前記第２の蛍光体層に含まれる蛍光体がＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表わされるＣＡＳＮ蛍光体、（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表わされるＳＣＡＳＮ蛍光体、ＣａＳ：Ｅｕで表わされる硫化物蛍光体のうちのいずれかである事を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載のＬＥＤ発光装置。
  5. 　ＬＥＤチップと前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿って第１の蛍光体層と第２の蛍光体層が配置されたＬＥＤ発光装置であって、
    　前記ＬＥＤチップからの発光が青色光であり、前記第１の蛍光体層に含まれる蛍光体が緑色蛍光体であり、前記第２の蛍光体層に含まれる蛍光体が橙色蛍光体であり、
    　前記第１の蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ１をμｍで表示し、前記第１の蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度wt%をｗ１で表したときｔ１×ｗ１＝Ａとし、
    　前記第２の蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ２をμｍで表示し、前記第１の蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度wt%をｗ２で表したときｔ２×ｗ２＝Ｂとしたとき、
    ＡとＢの値が、
    6000 ≦ Ａ ≦ 12500かつ0 < Ｂ ≦ 2000
    である事を特徴とするＬＥＤ発光装置。
  6. 　緑色蛍光体層に含まれる蛍光体が（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕで表されるアルカリ土類金属珪酸塩蛍光体、Ｓｉ６－xＡｌxＯxＮ８－x：Ｅｕで表わされるβ-サイアロン蛍光体、Ｂａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅで表わされる珪酸塩蛍光体、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅで表わされるスカンジウム酸化物蛍光体、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕで表わされるチオガレート蛍光体のうちのいずれかであり、
    　前記橙色蛍光体層に含まれる蛍光体が（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）３ＳｉＯ５：Ｅｕで表わされるアルカリ土類金属珪酸塩蛍光体、Ｃａｘ（Ｓｉ,Ａｌ）１２（Ｏ, Ｎ）１６：Ｅｕで表わされるα-サイアロン蛍光体、ＳｒＳ：Ｅｕで表わされる硫化物蛍光体のうちのいずれかである事を特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ発光装置。
  7. 　ＬＥＤチップと前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿って第１の蛍光体層と第２の蛍光体層が前記ＬＥＤチップから近い順に配置され、前記第１の蛍光体層は、前記ＬＥＤチップからの光を吸収してより波長の長い光を放射する蛍光体で構成され、前記第２の蛍光体層は、前記ＬＥＤチップからの光および前記第１の蛍光体層から放射される光を吸収してより波長の長い光を放射する蛍光体で構成され、
    　前記第１の蛍光体層および前記第２の蛍光体層は板状に成型されていることを特徴とするＬＥＤ発光装置。
  8. 　前記ＬＥＤチップからの発光が青色光であり、前記第１の蛍光体層に含まれる蛍光体が黄色蛍光体であり、前記第２の蛍光体層に含まれる蛍光体が赤色蛍光体であり、
    　前記第１の蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ１をμｍで表示し、前記第１の蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度をwt%をｗ１で表したときｔ１×ｗ１＝Ａとし、
    　前記第２の蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ２をμｍで表示し、前記第１の蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度をwt%をｗ２で表したときｔ２×ｗ２＝Ｂとしたとき、
    ＡとＢの値が、
    4000 ≦ Ａ ≦ 10000かつ0 < Ｂ ≦ 8000
    である事を特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ発光装置。
  9. 　前記ＬＥＤチップからの発光が青色光であり、前記第１の蛍光体層に含まれる蛍光体が緑色蛍光体であり、前記第２の蛍光体層に含まれる蛍光体が橙色蛍光体であり、
    　前記第１の蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ１をμｍで表示し、前記第１の蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度をwt%をｗ１で表したときｔ１×ｗ１＝Ａとし、
    　前記第２の蛍光体層の前記ＬＥＤチップから外部に放射される光路に沿った厚さｔ２をμｍで表示し、前記第１の蛍光体層の全質量に対する蛍光体の質量パーセント濃度をwt%をｗ２で表したときｔ２×ｗ２＝Ｂとしたとき、
    ＡとＢの値が、
    6000 ≦ Ａ ≦ 12500かつ0 < Ｂ ≦ 2000
    である事を特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ発光装置。
PCT/JP2011/059366 2010-04-15 2011-04-15 Ｌｅｄ発光装置 WO2011129429A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-094094 2010-04-15
JP2010094094A JP2011228344A (ja) 2010-04-15 2010-04-15 Ｌｅｄ発光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011129429A1 true WO2011129429A1 (ja) 2011-10-20

Family

ID=44798797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/059366 WO2011129429A1 (ja) 2010-04-15 2011-04-15 Ｌｅｄ発光装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2011228344A (ja)
WO (1) WO2011129429A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2610932A1 (en) * 2011-12-28 2013-07-03 Nitto Denko Corporation Encapsulating sheet, producing method of optical semiconductor device, optical semiconductor device, and lighting device
WO2013118334A1 (ja) * 2012-02-09 2013-08-15 電気化学工業株式会社 蛍光体及び発光装置
WO2013118335A1 (ja) * 2012-02-09 2013-08-15 電気化学工業株式会社 蛍光体及び発光装置
WO2013118333A1 (ja) * 2012-02-09 2013-08-15 電気化学工業株式会社 蛍光体及び発光装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5916412B2 (ja) * 2012-02-09 2016-05-11 デンカ株式会社 蛍光体及び発光装置
JP2013163732A (ja) * 2012-02-09 2013-08-22 Denki Kagaku Kogyo Kk 蛍光体及び発光装置
JP5980516B2 (ja) * 2012-02-10 2016-08-31 シチズン電子株式会社 Ｌｅｄ発光装置
US10439109B2 (en) 2013-08-05 2019-10-08 Corning Incorporated Luminescent coatings and devices
JP2017011098A (ja) * 2015-06-22 2017-01-12 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP2019134150A (ja) * 2018-01-29 2019-08-08 日亜化学工業株式会社 発光装置
US10804442B2 (en) 2018-01-29 2020-10-13 Nichia Corporation Light emitting device
JP6760350B2 (ja) * 2018-10-25 2020-09-23 日亜化学工業株式会社 発光装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004228464A (ja) * 2003-01-27 2004-08-12 Rohm Co Ltd 半導体発光装置
JP2005244075A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Matsushita Electric Works Ltd 発光装置
JP2008066462A (ja) * 2006-09-06 2008-03-21 Fujikura Ltd イルミネーションランプ及びイルミネーションランプユニット
JP2010006850A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Kyocera Corp 波長変換器および発光装置ならびに照明装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004228464A (ja) * 2003-01-27 2004-08-12 Rohm Co Ltd 半導体発光装置
JP2005244075A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Matsushita Electric Works Ltd 発光装置
JP2008066462A (ja) * 2006-09-06 2008-03-21 Fujikura Ltd イルミネーションランプ及びイルミネーションランプユニット
JP2010006850A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Kyocera Corp 波長変換器および発光装置ならびに照明装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2610932A1 (en) * 2011-12-28 2013-07-03 Nitto Denko Corporation Encapsulating sheet, producing method of optical semiconductor device, optical semiconductor device, and lighting device
WO2013118334A1 (ja) * 2012-02-09 2013-08-15 電気化学工業株式会社 蛍光体及び発光装置
WO2013118335A1 (ja) * 2012-02-09 2013-08-15 電気化学工業株式会社 蛍光体及び発光装置
WO2013118333A1 (ja) * 2012-02-09 2013-08-15 電気化学工業株式会社 蛍光体及び発光装置
JPWO2013118334A1 (ja) * 2012-02-09 2015-05-11 電気化学工業株式会社 蛍光体及び発光装置
JPWO2013118335A1 (ja) * 2012-02-09 2015-05-11 電気化学工業株式会社 蛍光体及び発光装置
JPWO2013118333A1 (ja) * 2012-02-09 2015-05-11 電気化学工業株式会社 蛍光体及び発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011228344A (ja) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011129429A1 (ja) Ｌｅｄ発光装置
KR100946015B1 (ko) 백색 발광장치 및 이를 이용한 ｌｃｄ 백라이트용 광원모듈
JP5240603B2 (ja) 白色光源モジュール及びバックライトユニット並びにｌｃｄディスプレイ
JP5099418B2 (ja) 照明装置
KR101408508B1 (ko) 발광 장치
JP5181505B2 (ja) 発光装置
TWI567167B (zh) 黃光螢光體及使用該黃光螢光體的發光裝置封裝
WO2009093427A1 (ja) 発光装置
JP2008218486A (ja) 発光装置
WO2007120582A1 (en) WHITE LEDs WITH TAILORABLE COLOR TEMPERATURE
JP2006049799A (ja) 発光装置
JPWO2006033239A1 (ja) 発光装置とそれを用いたバックライトおよび液晶表示装置
JP2016063001A (ja) 発光装置
TW201306325A (zh) 白光發光元件、顯示裝置以及使用上述的照明裝置
JP2011159809A (ja) 白色発光装置
JP5370047B2 (ja) 白色発光装置のための演色性改善方法および白色発光装置
US20120092853A1 (en) Light emitting module
WO2013038649A1 (ja) 発光モジュール
JP2007116116A (ja) 発光装置
JP2007059758A (ja) 発光装置
KR20050089490A (ko) 자색 발광 다이오드 광원을 이용한 백색 발광 다이오드
JP2017034179A (ja) 発光モジュール
KR101195430B1 (ko) 백색 발광장치 및 이를 이용한 백색 광원 모듈
JP2013239318A (ja) 発光ダイオード照明装置
KR100990647B1 (ko) 백색 발광장치 및 이를 이용한 백색 광원 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11768950

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11768950

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1