WO2011152250A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2011152250A1
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light
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暢一郎 岡崎
椎木　正敏
今村　伸
小松　正明
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株式会社日立製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a lighting device, and in particular, to a technology effectively applied to a lighting device configured to include a blue light emitting diode, an ultraviolet light emitting diode, and a phosphor.
  • illumination using white LEDs has the following advantages.
  • LEDs light emitting diodes
  • White light is obtained by combining three types of LEDs that respectively emit three colors of red (R: Red), green (G: Green), and blue (B: Blue), which are the three primary colors of light.
  • R: Red red
  • G: Green green
  • B: Blue blue
  • a blue light emitting blue LED is used as an excitation source, and a yellow light emitting phosphor or a light emitting phosphor such as green or red is excited to obtain white light by mixing the blue light of the light source and the emission color of the phosphor.
  • UV ultraviolet
  • Using an ultraviolet (UV: Ultra Violet) LED having an emission peak in the near ultraviolet region of a wavelength shorter than 410 nm as an excitation source to excite the red-emitting phosphor, the green-emitting phosphor and the blue-emitting phosphor A system that obtains red, blue, green, and three color lights and mixes them to obtain white. Three methods are known.
  • (2) and (3) are methods using a phosphor, which is advantageous in that high color rendering can be realized more easily than the method (1).
  • the blue LED chip 1 is connected to the lead frame 3 by the wire 2 and lights the blue LED chip 1 by supplying power to the lead frame 3 from an external drive circuit.
  • the blue LED chip 1 is bonded to the heat sink 7 and dissipates heat generated from the chip during light emission to the outside, thereby suppressing an increase in chip temperature and stabilizing light emission. Further, the blue LED chip 1 is sealed in the case 4 by the sealing resin 5 in which the phosphor particles 8 are mixed. The phosphor particles 8 are excited by the blue light from the blue LED chip to emit yellow, red, green or the like. The emission color from the phosphor particles 8 and the blue light from the blue LED chip 1 are mixed, and white light is emitted from the LED. Furthermore, by forming the lens 6 on the LED surface as needed, it is possible to narrow the radiation angle of the white light emitted from the LED.
  • nonpatent literature 1 is mentioned as what was described about high-efficiency-ization of white LED.
  • the fluorescent film in the white LED is formed as a fluorescent film consisting of several layers of phosphor particles as shown in FIG. 4, and the light emission from one phosphor particle is reflected to other phosphor particles many times. Since the light is emitted to the outside of the fluorescent film, the loss until it is emitted to the outside of the film is large, and the light extraction efficiency is low. In addition, there is a problem that the radiation angle of light emitted from the surface of the fluorescent film is also wide.
  • An object of the present invention is to improve the light emission efficiency and the light emission characteristics, specifically to improve the directivity of emitted light in a flat illumination light source using an LED.
  • the present invention solves the problems as described above, and in a flat illumination light source using an LED, light emission anisotropy is expressed by orienting a substantially needle-like phosphor in the thickness direction of the phosphor layer To improve the luminous efficiency and to narrow the luminous radiation angle.
  • the outline of typical ones of the present invention will be briefly described as follows.
  • At least LaPO4: Ce, Tb or Zn2 SiO4: Mn or ⁇ -sialon phosphor ((Si, Al) 6 ( O, N) 8: Eu 0.04) is preferably used.
  • an InGaN-based blue light emitting LED chip or a near ultraviolet excited LED chip is used as the phosphor excitation LED chip 10, and a needle with emission anisotropy as a phosphor.
  • a needle with emission anisotropy is used as a phosphor.
  • At least one kind of phosphor particles 9 is used. Since the phosphor light emission is anisotropic with respect to the crystal direction, the light emission efficiency can be improved by orienting the direction in which the light emission intensity is strong so as to match the light emission direction of the phosphor film. It also becomes possible to narrow.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the fluorescent substance application
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of Example 1;
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of Example 1;
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of Example 1;
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of Example 1;
  • 6 is a table showing the effects of Examples 1 to 5.
  • 7 is a table showing the effects of Examples 6 to 10.
  • 18 is a table showing the effects of Examples 11 to 16.
  • FIG. 7 The structure of FIG. 7 will be described as a representative example.
  • phosphor particles having a substantially needle shape and having anisotropy in the light emission direction are used, and the needle phosphors are oriented with respect to the light emission direction of the fluorescent film. It is characterized by
  • an InGaN-based blue light emission LED (emission wavelength 450 to 475 nm) or a near ultraviolet excitation LED (emission wavelength 365 to 420 nm) can be used.
  • the particle shape is close to needle shape, and as the red phosphor, Y (P, V) O 4 : Eu or (Y, Gd) (P, V) O 4 : Eu As a green phosphor, LaPO 4 : Ce, Tb or Zn 2 SiO 4 : Mn or ⁇ -type sialon phosphor (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu 0.04 ), and as a blue phosphor Can use ZnO fluorescent substance.
  • Solid phase reaction hydrothermal reaction, adding impurities such as flux and fluoride as needed, and starting materials mixture such as oxides, chlorides, nitrates, acetates, carbonates and phosphates of phosphor constituent elements. It is possible to synthesize these phosphors using homogeneous precipitation method, coprecipitation method, sol-gel method, spray pyrolysis method and the like.
  • the shape of the needle-like phosphor is preferably needle-like particles having an aspect ratio of 2 or more, which is the ratio of the major axis to the minor axis.
  • it is characterized in that the major axis direction of the acicular phosphor is oriented in the light emission direction of the fluorescent film.
  • the degree of orientation of the needle-like phosphor in the fluorescent film will be described with reference to FIG.
  • the degree of orientation in the fluorescent film is defined as follows.
  • the major axis direction of the needle-like phosphor is shown as shown in FIG. 8 (a).
  • the light emission direction in the fluorescent film is indicated by an arrow in FIG.
  • the angle ( ⁇ (unit: °)) between the longitudinal direction of the needle-like phosphor and the light emitting direction is defined as shown in the figure.
  • an average orientation degree ( OAV ) is defined as an average value of the orientation degree (O) of each phosphor.
  • the present invention is characterized in that the average degree of orientation (O AV ) is 55% or more.
  • the method of measuring the average value of the degree of orientation (O) is performed as follows. That is, a sample with an area of 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m and a thickness of 10 ⁇ m is taken out of the fluorescent film used in the illumination device, and photomicrographs of cross sections in the longitudinal direction and transverse direction are taken. Measure and take an average.
  • the phosphors When multiple types of phosphors are used, it is not necessary for all the phosphors to be needle-shaped, and at least one type of phosphor may be in a needle-like form. Therefore, it is possible to use it combining the above-mentioned needle-like fluorescent substance and the following non-needle-like fluorescent substance.
  • Non-needle phosphors in addition to YAG: Ce (Y 3 Al 5 O 12 : Ce), Tb 3 Al 5 O 12 : Ce, Lu 3 Al 5 O 12 : Ce, Ca (Si, Al) 12 ( O, N) 16 : Eu, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu, CaAlSiN 3 : Eu, CaS: Eu, SrS: Eu, ZnS: Cu, Al, SrGa 2 S 4 : Eu, CaGa 2 S 4 : Eu, (Sr, Ca, Ba) SiO 4 : Eu, (Sr, Ca, Ba) 3 SiO 5 : Eu, CaSc 2 O 4 : Ce, Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce, Ca It is possible to use 8 MgSi 4 O 16 Cl 2 : Eu, SrAl 2 O 4 : Eu, Y 2 O 3 : Eu, (Y, Gd) BO 3 : Eu, or the like. These phosphors are appropriately combined and
  • a general ultraviolet excitation phosphor such as ZnS: Ag and ZnS: Ag, Al.
  • some of the phosphors described above as needle crystals may be roughly spherical depending on the synthesis conditions, and may be used as non-needle crystals.
  • a film in which these phosphors are dispersed in a transparent resin such as silicone resin or epoxy resin is formed.
  • a mixed solution of the phosphor and these transparent resins before thermosetting is prepared.
  • the mixture is weighed so that the concentration by weight of the phosphor to the mixture is 5 to 70 wt%, and a uniform mixture is prepared using a degassing stirrer or the like.
  • This phosphor mixture is formed on a phosphor excitation LED chip using a dispenser, screen printing, a bar coater or the like.
  • the fluorescent film thickness is preferably about 10 to 200 ⁇ m.
  • the transparent resin is solidified by heating at a temperature of 80 to 150 ° C. to form a fluorescent film.
  • the heating temperature and the firing profile may be multi-step as required.
  • the phosphor concentration and the fluorescent film thickness at the time of formation of the fluorescent film can be adjusted to values other than the values described above as required.
  • a method of orienting these acicular phosphors As a method of orienting these acicular phosphors, a method of coating in a directional groove, an orientation method by an electric field, a method by rubbing, an orientation into a perforated substrate, etc. are used. It is possible to orient the phosphor particles in the phosphor film.
  • FIG. 10 shows a fluorescent sheet formed on a reflection sheet.
  • the light guide 11 for guiding light from the phosphor-excited LED 12 is made of, for example, polymethyl methacrylate resin (PMMA), polycarbonate resin (Poly Carbonate; PC), cycloolefin polymer resin (Cyclic Olefin Polymer; COP), etc. It is formed of a transparent resin and has a prismatic, flat, or wedge shape.
  • the surface of the light guide 11 in contact with the reflection sheet 13 may have a reflection function.
  • an ink containing white particles such as titanium dioxide may be patterned or grooved by a method such as screen printing.
  • a matching oil may be sandwiched between the phosphor excitation LED 12 and the light guide 11 for light coupling.
  • the needle-like phosphor alignment film 15 is formed on the surface of the reflective sheet 14 by the method described above.
  • the reflective sheet 14 it is possible to use a white PET film using diffuse reflection or a specular reflection type film using a silver vapor deposition film.
  • the excitation light from the phosphor excitation LED 12 excites the needle-like phosphor formed on the phosphor coated reflection sheet 13 while advancing inside the light guide 11 to emit white light to the outside.
  • the arrangement of the phosphors may be dispersed in a light guide or a diffusion sheet as shown in FIGS.
  • the needle-like phosphor alignment film 15 When the needle-like phosphor alignment film 15 is disposed on the light guide 11, it may be disposed on the surface of the light guide in addition to being disposed inside the light guide 11 as shown in FIG.
  • the needle-like phosphor alignment film 15 in the case where the needle-like phosphor alignment film 15 is disposed on the diffusion sheet 17, it may be disposed on the surface portion of the diffusion sheet 17 in addition to being disposed inside the diffusion sheet 17 as shown in FIG.
  • FIGS. 16 and 17 it is also possible to provide a plurality of phosphor-excited LEDs 12. Needless to say, in addition to blue LEDs, ultraviolet LEDs can be used for LEDs.
  • Needle-like red phosphor Y 0.46 Gd 0.39 Eu 0.15 (P 0.65 V 0.35 ) O 4 was synthesized by the solid phase method according to the following synthesis formula. 0.65 ⁇ 2 (NH 4) 2 HPO 4 + 0.46Y 2 O 3 + 0.39Gd 2 O 3 + 0.15Eu 2 O 3 + 0.35V 2 O 5 + 0.2H 3 BO 3 ( flux) ⁇ 2Y 0.46 Gd 0.39 Eu 0.15 (P 0.65 V 0.35 ) O 4 + 0.65 ⁇ 2 ⁇ NH 3 + + 0.65 ⁇ 2 ⁇ 1.5 H 2 O + 4 O 2 + + 0.2 H 3 BO 3 (flux)
  • (NH 4 ) 2 HPO 4 , Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Eu 2 O 3 , V 2 O 5 and HBO 3 as a flux were mixed in a ball mill for 1 h.
  • the mixture was heated at 1100 to 1300 ° C. for 1 to 3 hours in the air.
  • the product was stirred in warm water at 80 ° C. for 1 h to dissolve impurities, then allowed to stand for 2 h to remove the supernatant, and the precipitate was dried at 120 ° C. for 2 h to obtain a needle-like red phosphor .
  • the aspect ratio average value
  • a shape photograph of the phosphor synthesized by heating at 1300 ° C. for 3 h is shown in FIG.
  • the measurement of the average aspect ratio in the present invention is performed as follows. That is, a sample with an area of 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m and a thickness of 10 ⁇ m is taken out of the fluorescent film used in the illumination device, and photomicrographs of cross sections in the longitudinal direction and transverse direction are taken. Measure the major diameter and take its average value.
  • a film sample in which the phosphor shown in FIG. 18 (A) was oriented was produced by the method described below.
  • stripe-shaped alignment ribs 20 made of silicone resin having a width of 100 ⁇ m were produced by screen printing (FIG. 21).
  • the black arrows indicate the squeegee scraper moving direction.
  • the synthesized needle-like phosphor was mixed with the silicone resin, and this mixture was mixed using a degassing stirrer at 2000 rpm for 4 minutes. At this time, the concentration of the phosphor was 40 wt%.
  • the mixture was applied in the grooves between the alignment ribs by screen printing, and then cured by heating at 150 ° C. for 2 h in a drying furnace, whereby the needle-like phosphor particles 22 were dispersed in the phosphor-dispersed resin 21. , The structure shown in FIG. 22 was produced. By repeating this procedure, the structure shown in FIG. 23 was produced. Furthermore, the structure of FIG. 24 is obtained by cutting the structure of FIG. FIG. 24 is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 18A The structure of FIG. 18A was produced by adhering this cut structure onto the phosphor excitation LED chip 10 with a silicone resin. A chip with an emission center wavelength of 390 nm was used as the LED chip. Average orientation degree of the needle-shaped phosphor in the fluorescent film produced in this condition (O AV) was 55-80%. Using this structure, the luminous efficiency and the luminous radiation angle were measured, and the comparison with Comparative Example 1 shown below was performed. The results are shown in Table 1 of FIG.
  • the unit of luminous efficiency is lm / W, which is a measurement of the total luminous flux with respect to the input power.
  • the total luminous flux is measured by the detector in all directions of light from the exit surface.
  • the emission radiation angle is an angle of 2 ⁇ ⁇ emission emission angle using an angle ( ⁇ (°)) at which the emission intensity is half of the emission intensity at the front of the LED It was defined as
  • a red phosphor Y 0.9 Eu 0.1 (P 0.65 V 0.35 ) O 4 was synthesized by a solid phase method according to the following synthesis formula. 0.65 ⁇ 2YPO 4 + 0.25Y 2 O 3 + 0.10Eu 2 O 3 +1.1 [0.35V 2 O 5] + 0.2 ⁇ 0.35Na 2 CO 3 2 2Y 0.9 Eu 0.1 (P 0.65 V 0.35 ) O 4 + 0.035 Na 4 V 2 O 7 (flux) + 0.07 CO 2 ⁇ YPO 4 , Y 2 O 3, Eu 2 O 3 , V 2 O 5 and Na 2 CO 3 were mixed in a ball mill for 1 h as synthetic raw materials. The mixture was heated at 1300 ° C.
  • the product was stirred in warm water at 80 ° C. for 1 h to dissolve impurities, and then allowed to stand for 2 h to remove the supernatant, and the precipitate was dried at 120 ° C. for 2 h to obtain a red phosphor.
  • the aspect ratio (average value), which is the ratio of the major axis to the minor axis of the phosphor particles, was approximately 1.
  • the phosphor was mixed with the silicone resin and this mixture was mixed for 4 minutes at 2000 rpm using a degassing stirrer. At this time, the concentration of the phosphor was 40 wt%.
  • the mixture was potted on the surface of the LED chip using a dispenser and then cured by heating at 150 ° C. for 2 h in a drying furnace to produce an evaluation LED structure of the structure shown in FIG. 18 (B). However, as the LED chip, a chip with an emission center wavelength of 390 nm was used.
  • the average degree of orientation (O AV ) of the phosphors in the phosphor film prepared under the conditions was 50%. Using this structure, the luminous efficiency and the luminous radiation angle were measured, and comparison with Example 1 was performed. The results are shown in Table 1 of FIG.
  • the aspect display area and the average orientation degree are taken as the phosphor characteristics, and the luminous efficiency and the emission radiation angle are taken as the characteristics of the LED. For the purpose of the present invention, it is better for the luminous efficiency to be higher and for the luminous radiation angle to be smaller.
  • Example 1 the luminous efficiency and the luminous emission angle of a sample having an average orientation degree of 80% at an aspect ratio of 8 and an average orientation degree of at an aspect ratio of 5 and an average orientation degree of 55% at an aspect ratio of 2 The measurement results are described.
  • Comparative Example 1 the luminous efficiency and the luminous emission angle are described for a sample with an aspect ratio of 1 and an average orientation degree of 50%.
  • Example 1 As shown in Table 1, in all the samples in Example 1, the luminous efficiency and the luminous emission angle were better than the comparative example. Further, among the examples, as the aspect ratio is high and the average degree of orientation is high, it is possible to obtain an LED having high luminous efficiency and high directivity, that is, a small emission radiation angle. Further, in Example 1, if the aspect ratio is 2 or more and the average degree of orientation is 55% or more, both the luminous efficiency and the directivity can exceed the comparative example.
  • the aspect ratio (average value), which is the ratio of the major axis to the minor axis of the phosphor particles, was 8.
  • an LED in which the phosphor was oriented as shown in FIG. 18A was produced by the same method as in Example 1.
  • the average degree of orientation ( O.sub.AV ) of the needle-like phosphors in the fluorescent film prepared under the conditions was 75%.
  • Example 2 In the configurations of Example 2 and Comparative Example 2, the results of evaluating the luminous efficiency and the luminous emission angle of the LED are shown in Table 1. As shown in Table 1, the configuration of Example 2 has higher luminous efficiency and lower emission radiation angle, that is, higher directivity than the configuration of Comparative Example 2.
  • the raw materials are mixed in a ball mill and heated in the atmosphere at 900 ° C. for 1 h to synthesize Zn 2 SiO 4 : Mn 0.09 which is a green light emitting phosphor, A needle-like green phosphor was obtained.
  • the aspect ratio (average value), which is the ratio of the major axis to the minor axis of the phosphor particles, was 10.
  • an LED in which the phosphor was oriented as shown in FIG. 18A was produced by the same method as in Example 1.
  • the average degree of orientation ( O.sub.AV ) of the acicular phosphors in the fluorescent film prepared under the conditions was 85%.
  • Example 3 In the configurations of Example 3 and Comparative Example 3, the results of evaluating the luminous efficiency and the luminous radiation angle of the LED are shown in Table 1. As shown in Table 1, the configuration of Example 3 has higher luminous efficiency and lower emission radiation angle, that is, higher directivity than the configuration of Comparative Example 3.
  • Silicon nitride, aluminum nitride, and europium oxide are used as synthetic raw materials, and a mixture of these raw materials is calcined at 1900 ° C. for 4 h in a nitrogen atmosphere to obtain (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu 0.04 Needle-like green phosphor was synthesized.
  • the average degree of orientation ( O.sub.AV ) of the acicular phosphors in the fluorescent film prepared under the conditions is 90%. Using this phosphor, an evaluation LED shown in FIG. 18A was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 4 A green phosphor similar to that of Example 4 was synthesized. However, in the comparative example, the average orientation degree (O AV ) of the phosphor was set to 20%. Using this phosphor, an LED shown in FIG. 18 (B) similar to Comparative Example 1 was produced.
  • Example 4 and Comparative Example 4 The results of evaluating the luminous efficiency and the luminous radiation angle using the LED of Example 4 and the LED of Comparative Example 4 are shown in Table 1.
  • the aspect ratio of the phosphor is the same but the average degree of orientation (O AV ) is different.
  • O AV average degree of orientation
  • ZnO which is a blue-green light emitting phosphor
  • the aspect ratio (average value), which is the ratio of the major axis to the minor axis of the phosphor particles, was about 5.
  • An evaluation LED structure similar to that of Example 1 was produced using this phosphor.
  • the average degree of orientation (O AV ) of the phosphors in this example was 90%.
  • Comparative example 5 Using the phosphor shown in Example 5, a film sample in which the phosphor shown in FIG. 18 (B) was oriented was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.
  • the average degree of orientation ( O.sub.AV ) of the acicular phosphors in the fluorescent film prepared under the conditions was 30%.
  • Example 5 and Comparative Example 5 The luminous efficiency and the luminous radiation angle were measured using the LEDs of Example 5 and Comparative Example 5, and the comparison between Example 5 and Comparative Example 5 was performed. Table 1 shows the results. According to the fifth embodiment, it is possible to improve the luminous efficiency and to reduce the luminous radiation angle.
  • the aspect ratio of the phosphor is the same but the average degree of orientation (O AV ) is different. As can be seen from the comparison of Example 5 and Comparative Example 5 in Table 1, even when the aspect ratio is the same, the larger the average degree of orientation (O AV ), the better the result in any of the luminous efficiency and the luminous radiation angle. ing.
  • a substantially circular BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn phosphor is mixed with Y 0.46 Gd 0.39 Eu 0.15 (P 0.65 V 0.35 ) O 4 which is a needle-like red phosphor used in Example 1, and the same as Example 1.
  • An LED structure for evaluation of the structure shown in FIG. 18A was produced.
  • the aspect ratio of the needle-like phosphor Y 0.46 Gd 0.39 Eu 0.15 (P 0.65 V 0.35 ) O 4 in this example is 4, and the average degree of orientation (O AV ) is 65.
  • Comparative example 6 The substantially spherical BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn phosphor is mixed with Y 0.9 Eu 0.1 (P 0.65 V 0.35 ) O 4 used in Comparative Example 1, and the same as in Comparative Example 1, shown in FIG. The evaluation LED structure of the different structure was produced.
  • the aspect ratio in this comparative example is 1, and the average degree of orientation (O AV ) is 50%.
  • Example 6 and Comparative Example 6 were compared.
  • Table 2 which is FIG.
  • OAV average orientation degree
  • the needle-like phosphors LaPO4: Ce 0.01 and Tb 0.01 used in Example 2 were mixed with substantially spherical Y 2 O 3 : Eu phosphors, and the results are shown in FIG. An LED structure for evaluation of structure was produced.
  • the aspect ratio of the acicular phosphors LaPO4: Ce 0.01 and Tb 0.01 in the present example is 4, and the average degree of orientation (O AV ) is 60%.
  • Comparative example 7 A substantially spherical Y 2 O 3 : Eu phosphor was mixed with Tb 0.01 LaPO 4: Ce 0.01 , Tb 0.01 used in Comparative Example 2, and in the same manner as Comparative Example 2, for evaluation of the structure shown in FIG. An LED structure was made. The luminous efficiency and the luminous radiation angle were measured and compared with Example 7. The aspect ratio in this comparative example is 1, and the average degree of orientation (O AV ) is 50%.
  • Example 7 The light emission efficiency and the light emission radiation angle were measured using the LEDs of Example 7 and Comparative Example 7, and a comparison was made between Example 7 and Comparative Example 7.
  • Table 2 which is FIG.
  • OAV average orientation degree
  • the needle-like phosphor Zn 2 SiO 4 : Mn 0.09 used in Example 3 is mixed with a substantially spherical (Y, Gd) BO 3: Eu phosphor, and the same as in Example 3, FIG.
  • the evaluation LED structure of the shown structure was produced.
  • the aspect ratio of the acicular phosphor Zn 2 SiO 4 : Mn 0.09 in the present example is 5, and the average degree of orientation (O AV ) is 65.
  • Comparative example 8 The substantially spherical (Y, Gd) BO3: Eu phosphor was mixed with Zn 2 SiO 4 : Mn 0.09 used in Comparative Example 3 to evaluate the structure shown in FIG. An LED structure was made.
  • the aspect ratio in the present comparative example is 1, and the average degree of orientation (O AV ) is 52%.
  • Example 8 and Comparative Example 8 were compared.
  • Table 2 which is FIG.
  • O AV average degree of orientation
  • the substantially spherical Y 2 O 3 : Eu phosphor is mixed. Even if the light emitting efficiency of the LED is higher and the light emitting angle is lower, that is, the directivity is higher than in the case of the comparative example using only a substantially spherical phosphor.
  • a substantially spherical (Y, Gd) BO3: Eu phosphor is mixed with (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu 0.04 , which is a needle-like phosphor used in Example 4, in the same manner as Example 4.
  • the LED structure for evaluation of the structure shown to FIG. 18 (A) was produced, and luminous efficiency and the light emission radiation angle were measured.
  • the aspect ratio of the needle-like phosphor (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu 0.04 in this example is 2, and the average degree of orientation (O AV ) is 45.
  • Comparative example 9 A (S, Al) 6 (O, N) 8 : Eu 0.04 used in Comparative Example 4 is mixed with a substantially spherical (Y, Gd) BO3: Eu phosphor, as in Comparative Example 4, as shown in FIG.
  • the LED structure for evaluation of the structure shown to was produced.
  • the aspect ratio of the needle-like phosphor (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu 0.04 in the present comparative example is 2 as in Example 9, but the average degree of orientation (O AV ) is 20. .
  • the luminous efficiency and the luminous radiation angle were measured using the LEDs of Example 9 and Comparative Example 9, and the comparison between Example 9 and Comparative Example 9 was performed.
  • the results are shown in Table 2 which is FIG.
  • Table 2 As shown in Table 2, even when substantially spherical (Y, Gd) BO3: Eu phosphors are mixed, in the needle-like phosphors, the average orientation degree ( OAV ) is 45 with the same aspect ratio 2
  • OAV average degree of orientation
  • Example 5 Similar to Example 5 by mixing Zn 2 SiO 4 : Mn and (Y, Gd) BO 3: Eu used in Example 3 with ZnO, which is a needle-like fluorescent substance used in Example 5, the phosphor.
  • the LED structure for evaluation of the structure shown to 18 (A) was produced. That is, in the present embodiment, all the phosphors are needle-shaped. In addition, the aspect ratio of the phosphor in this example is 3, and the average degree of orientation (O AV ) is 60.
  • Comparative example 10 The ZnO used in Comparative Example 5 is mixed with Zn 2 SiO 4 : Mn, (Y, Gd) BO 3: Eu, and the phosphor used in Comparative Example 3 and shown in FIG.
  • the evaluation LED structure of the different structure was produced. That is, in the present comparative example, all the phosphors are needle-shaped. Further, the aspect ratio of the phosphor in the present comparative example is 2, and the average degree of orientation (O AV ) is 25.
  • Example 9 and Comparative Example 9 were compared.
  • Table 2 which is FIG.
  • O AV average orientation degree
  • the structure of FIG. 10 was produced in which the structure of FIG. 24 was formed on a reflective sheet. That is, in the present embodiment, the acicular phosphors 15 are disposed on the surface of the reflection sheet 14 surrounding the light guide plate 11 with a predetermined average degree of orientation (O AV ) as shown in FIG.
  • the aspect ratio of the phosphor in the present embodiment is 8, and the average degree of orientation (O AV ) is 80.
  • Comparative example 11 Using the phosphor used in Comparative Example 1, the structure shown in FIG. 10 was produced, the luminous efficiency was measured, and comparison with Example 11 was performed. That is, in the present embodiment, a substantially spherical phosphor is formed on the surface of the reflection sheet surrounding the light guide plate 11.
  • Example 11 In the configuration of Example 11 and the configuration of Comparative Example 11, the light emission efficiency and the light emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate were measured, and the comparison between Example 11 and Comparative Example 11 was performed. The results are shown in Table 3 which is FIG. As shown in Table 3, the configuration in Example 11 has higher light emission efficiency and lower emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate than the configuration in Comparative Example 11, that is, the directivity is high.
  • the structure of FIG. 24 was processed into the structure of FIG. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the phosphors are dispersed inside the light guide plate 11.
  • the phosphors 15 are formed in layers inside the light guide plate 11, but the layers do not necessarily have to be.
  • the major axis of the phosphor needs to be in the thickness direction of the light guide plate. That is, the phosphors need to have a predetermined average degree of orientation (O AV ) in the thickness direction of the light guide plate.
  • the aspect ratio of the phosphor in the present embodiment is 8, and the average degree of orientation (O AV ) is 85.
  • the illumination structure shown in FIG. 12 was created using the light guide plate shown in FIG.
  • Comparative example 12 Using the phosphors used in Comparative Example 1, a light guide 11 in which the phosphors were dispersed was made, and the illumination structure shown in FIG. 12 was made.
  • the aspect ratio of the phosphor used in this comparative example is 1, and the average degree of orientation (O AV ) is 50.
  • Example 12 In the configuration of Example 12 and the configuration of Comparative Example 12, the light emission efficiency and the light emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate were measured, and Example 12 and Comparative Example 12 were compared. The results are shown in Table 3 which is FIG. As shown in Table 3, the configuration in Example 12 has a higher light emission efficiency and a lower emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate, ie, a higher directivity, than the configuration in Comparative Example 12.
  • Example 12 the needle-like phosphors are described as being dispersed in the light guide plate, but the needle-like phosphors having the aspect ratio and the average degree of orientation (O AV ) controlled as described above are used as the light guide plate The same effect can be obtained by disposing on the exit surface of.
  • the structure of FIG. 24 was processed into the structure of the diffusion sheet shown in FIG. 15 to produce the illumination structure shown in FIG.
  • the fluorescent substance 15 is formed in layered form inside the diffusion sheet 17, it does not necessarily need to be layered.
  • the aspect ratio of the phosphor in the present embodiment is 8, and the average degree of orientation (O AV ) is 80.
  • Comparative example 13 Using the phosphor used in Comparative Example 1, a diffusion sheet in which non-needle-like phosphors were dispersed was produced, and the illumination structure shown in FIG. 14 was produced.
  • the aspect ratio of the phosphor in the present comparative example is 1, and the average degree of orientation (O AV ) is 50%.
  • Example 13 In the configuration of Example 13 and the configuration of Comparative Example 13, the luminous efficiency and the emission radiation angle at the exit surface of the diffusion sheet were measured, and Example 13 and Comparative Example 13 were compared. The results are shown in Table 3 which is FIG. As shown in Table 3, the configuration in Example 13 has higher light emission efficiency and lower emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate than the configuration in Comparative Example 13, that is, the directivity is high.
  • Example 13 the needle-like phosphors are described as being dispersed in the inside of the diffusion sheet, but the needle-like phosphors having the aspect ratio and the average degree of orientation ( O.sub.AV ) controlled as described above are diffused sheets. Similar effects can be obtained by disposing on the incident surface or the exit surface of
  • FIG. 10 Using the phosphors used in Example 6, a structure of FIG. 10 was produced in which the structure of FIG. 24 was formed on a reflective sheet. Needle-like phosphors 15 are disposed on the surface of the reflection sheet 14 surrounding the light guide plate 11 according to a predetermined average degree of orientation (O AV ) as shown in FIG. That is, in the present embodiment, the illumination structure is the same as in Embodiment 11, but the phosphors are different.
  • the aspect ratio of the phosphor in the present example is 4, and the average degree of orientation (O AV ) is 65.
  • Comparative example 14 The phosphor used in Comparative Example 6 was formed on a reflective sheet to produce the structure shown in FIG.
  • the aspect ratio of the phosphor used in this example is 1, and the average degree of orientation (O AV ) is 50%.
  • Example 14 In the configuration of Example 14 and the configuration of Comparative Example 14, the luminous efficiency and the emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate were measured, and the comparison between Example 14 and Comparative Example 14 was performed. The results are shown in Table 3 which is FIG. As shown in Table 3, the configuration in Example 14 is higher in luminous efficiency and the emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate is lower than the configuration in Comparative Example 14, that is, directivity is high.
  • the structure of FIG. 24 was processed into the structure of FIG. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the phosphors are dispersed inside the light guide plate 11.
  • the illumination structure shown in FIG. 12 was created using the light guide plate shown in FIG.
  • the structure of this embodiment is the same as that of embodiment 12, but the phosphors are different.
  • the aspect ratio of the phosphor in the present example is 4, and the average degree of orientation (O AV ) is 65%.
  • Comparative example 15 Using the phosphor used in Comparative Example 6, a light guide 11 in which non-needle-like phosphors were dispersed was produced, and the illumination structure shown in FIG. 12 was produced.
  • the aspect ratio of the phosphor used in this comparative example is 1, and the average degree of orientation ( O.sub.AV ) is 50%.
  • Example 15 In the configuration of Example 15 and the configuration of Comparative Example 15, the luminous efficiency and the emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate were measured, and the comparison between Example 15 and Comparative Example 15 was performed. The results are shown in Table 3 which is FIG. As shown in Table 3, the configuration in Example 15 has higher light emission efficiency and lower emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate, ie, higher directivity, than the configuration in Comparative Example 15.
  • Example 15 the needle-like phosphors are described as being dispersed in the light guide plate, but the needle-like phosphors having the aspect ratio and the average degree of orientation (O AV ) controlled as described above are used as the light guide plate The same effect can be obtained by disposing on the exit surface of.
  • FIG. 24 was processed into the structure of FIG. 15 using the phosphor used in Example 6, and the illumination structure of FIG. 14 was created.
  • needle-like phosphors are dispersed in the diffusion sheet.
  • the structure of this embodiment is the same as that of Embodiment 13, but the phosphors are different.
  • the aspect ratio of the phosphor in this example is 4, and the average degree of orientation (O AV ) is 65%.
  • Comparative example 16 Using the phosphor used in Comparative Example 6, a diffusion sheet in which non-needle-like phosphors were dispersed was formed, and the structure shown in FIG. 14 was produced.
  • the structure of this comparative example is the same as that of comparative example 13, but the phosphors are different.
  • the aspect ratio in the present comparative example is 1, and the average degree of orientation (O AV ) is 50%.
  • Example 16 In the configuration of Example 16 and the configuration of Comparative Example 16, the luminous efficiency and the emission radiation angle at the exit surface of the diffusion sheet were measured, and Example 16 and Comparative Example 16 were compared. The results are shown in Table 3 which is FIG. As shown in Table 3, the configuration in Example 16 has a higher light emission efficiency and a lower emission radiation angle at the exit surface of the light guide plate, ie, a higher directivity, than the configuration in Comparative Example 16.
  • Example 16 the needle-like phosphor was described as being dispersed in the inside of the diffusion sheet, but the needle-like phosphor having the aspect ratio and the average degree of orientation (O AV ) controlled as described above is used as the diffusion sheet Similar effects can be obtained by disposing on the incident surface or the exit surface of
  • the light emitting element of the present invention can be widely applied as a signal lamp, a backlight of a display device, and various lightings.

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Abstract

ＬＥＤを有する照明装置において、発光効率向上および発光放射角度低減を実現するために、次のような構成とする。ＬＥＤ照明装置のケース４内のヒートシンク７の上にＬＥＤチップ１が搭載されている。ＬＥＤチップ１には、外部からリードフレーム３と、ワイヤ２によって電流が供給される。ＬＥＤチップ１は、針状蛍光体９を含む蛍光体層を有する封止樹脂５によってカバーされ、封止樹脂５の上には、光を特定方向に集束するレンズ６が配置されている。針状蛍光体９はＬＥＤチップ１からの一次光を吸収して二次光を発する。針状蛍光体９のアスペクト比を２以上とし、針状蛍光体９の長軸を前記蛍光体層の厚さ方向に配向させる。これによって、発光効率が高く、発光放射角度が小さい、すなわち、指向性のよい照明装置を得ることが出来る。

Description

照明装置
　本発明は、照明装置に関し、特に、青色発光ダイオードや紫外発光ダイオードと蛍光体を備えて構成された照明装置に適用して有効な技術に関するものである。
　照明光源として蛍光灯が広く用いられているが、有害物質である水銀を用いていることや寿命が短いなどの短所がある。このため近年では、有害物質を用いていない、長寿命、発光効率が高いなどの特徴から白色ＬＥＤ(Light Emitting Diode)を用いた照明光源が使用されるようになってきている。白色ＬＥＤを用いた照明においてはこのほかにも次のような利点がある。
　（１）直流駆動が可能であるため従来の交流駆動の蛍光灯で発生するちらつきが無く目に優しい。（２）ＬＥＤを用いた照明においては従来の蛍光灯に比べて紫外線の発生量が少ないため、人体への影響が少なく、材料劣化を抑えることができる。（３）従来の蛍光灯でも用いられているガラスを使用しないため、万が一天井から落下しても危険が少ない。
　このような特徴から、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に用いて構成された発光素子は、家庭照明をはじめとする照明用や、液晶表示素子のバックライト用など、次世代の照明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。
　ＬＥＤ発光素子を用いて白色光を得る方式としては、
（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、黄色発光蛍光体や緑色、赤色等の発光蛍光体を励起することによって光源の青色光と蛍光体の発光色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（ＵＶ：UltraViolet）発光ＬＥＤを励起源として使用し、赤発光蛍光体、緑発光蛍光体、および青発光蛍光体を励起することによって赤青緑３色の光を得、これらを混合させて、白色を得る方式。
の３つの方式が知られている。
　これらのうち（２）（３）は蛍光体を用いる方式であり（１）の方式よりも高演色性を実現しやすい利点がある。
　蛍光体を用いた方法の一例として、図２を用いて上記（２）の方式のＬＥＤの構造について説明する。青色ＬＥＤチップ１はワイヤ２によりリードフレーム３に接続されており、外部駆動回路よりリードフレーム３に電力を供給することにより青色ＬＥＤチップ１を点灯する。
　青色ＬＥＤチップ１は、ヒートシンク７に接着されており、発光時のチップ発熱を外部に逃がすことによりチップ温度の上昇を抑え、発光を安定化させている。また、青色ＬＥＤチップ１は、蛍光体粒子８を混合した封止樹脂５により、ケース4内に封止されている。青色ＬＥＤチップからの青色光により蛍光体粒子８が励起され、黄色や赤、緑色等を発光する。これら蛍光体粒子８からの発光色と、青色ＬＥＤチップ１からの青色光が混合され、白色光がＬＥＤより放射される。さらに、必要に応じてＬＥＤ表面にはレンズ６を構成することで、ＬＥＤから放射される白色光の放射角を狭めることが可能となる。
　なお、白色LEDの高効率化について記載されたものとして「非特許文献１」が挙げられる。
LED2009（日経BP社　2008.12.19刊）　P53
　図３に示したように、通常の蛍光体粒子は概略球状に近い形状を有し、発光は粒子形状に対してほぼ等方的である。また白色ＬＥＤにおける蛍光膜は、図４に示したように数層の蛍光体粒子からなる蛍光膜として形成されており、ある蛍光体粒子からの発光は、他の蛍光体粒子に何度も反射しながら蛍光膜外に放射されるため膜外に放出されるまでの損失が大きく光の取り出し効率が低い。また蛍光膜面から放射される光の放射角も広くなる課題があった。
　本発明の課題は、ＬＥＤを用いた平面照明光源において、発光効率向上を向上させることおよび光放射特性の向上、具体的には出射光の指向性を向上させることである。
　本発明は以上のような課題を解決するものであり、ＬＥＤを用いた平面照明光源において、概略針状の蛍光体を蛍光体層の厚さ方向に配向させることにより、発光異方性を発現させ、発光効率の向上および発光放射角の狭小化を実現することを特徴としている。本発明のうち、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。
　（ａ）一次光を発する発光ダイオードと、発光ダイオードからの一次光を吸収して二次光を発する蛍光体から構成され、蛍光体粒子の１種類は、粒子形状の長径と短径の比であるアスペクト比が２以上の針状粒子であり、蛍光体層の深さ方向に配向していることを特徴とする照明装置である。
　（ｂ）一次光を発する発光ダイオード、発光ダイオードからの一次光を吸収して二次光を発する蛍光体、導光体、反射シート及び必要な場合は拡散シートから構成され、導光体の面のうち、発光ダイオードからの光入射面および白色光放出面以外の面が反射シートに覆われており、反射シートまたは導光体あるいは拡散シートに蛍光体が配置され、少なくとも蛍光体粒子の１種類は、粒子形状の長径と短径の比であるアスペクト比が２以上の針状粒子であり、蛍光体層の深さ方向に配向していることを特徴とする照明装置である。
　（ｃ）また、本照明装置においては、少なくともＹ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕまたは（Ｙ，Ｇｄ）（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ蛍光体を用いることが好ましい。
　（ｄ）また、本照明装置においては、少なくともＬａＰＯ４：Ｃｅ，ＴｂまたはＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎまたはβ型サイアロン蛍光体（（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ0.04）を用いることが好ましい。
　（ｅ）また、本照明装置においては、少なくともＺｎＯ蛍光体を用いることが好ましい。
　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。
　本発明では、図５に示した発光異方性を持った針状蛍光体材料を使用し、図６に示したように発光強度の強い方向を蛍光膜光出射方向に合うように配向させることで発光効率の向上を可能とし、さらには発光放射角度を狭くすることも可能となる。
　白色ＬＥＤにおいては、図７に示したように蛍光体励起用ＬＥＤチップ１０として、ＩｎＧａＮ系の青色発光ＬＥＤチップまたは、近紫外励起ＬＥＤチップを用い、蛍光体としては発光異方性を持った針状蛍光体粒子９を少なくとも一種類使用する。蛍光体発光は結晶方向に対して異方性を示すため、発光強度の強い方向を蛍光膜発光出射方向に合うように配向させることで発光効率の向上が可能であり、さらには発光放射角度を狭くすることも可能となる。
本発明の一実施の形態である照明装置の断面模式図である。 白色ＬＥＤの構造を説明する断面模式図である。 蛍光体粒子の発光を説明する図である。 蛍光膜内での蛍光体粒子の発光を説明する図である。 針状蛍光体粒子の発光を説明する図である。 蛍光膜内での針状蛍光体粒子の発光を説明する図である。 本発明における代表的構造を示す断面模式図である。 配向度を説明する図である。 蛍光膜構造を説明する図である。 蛍光体励起ＬＥＤと蛍光体塗布反射シートからなる照明装置を示す模図である。 図１０における蛍光体塗布反射シートの構造を示す模式図である。 蛍光体励起ＬＥＤと蛍光体分散導光体からなる照明装置を示す模式図である。 図１２における蛍光体分散導光体構造を示す模式図である。 蛍光体励起ＬＥＤと蛍光体塗布拡散シートからなる照明装置を示す模式図である。 図１４における蛍光体塗布拡散シート構造を示す模式図である。 白色ＬＥＤを用いた照明装置の一例を示す図である。 白色ＬＥＤを用いた照明装置の他の例を示す図である。 評価用ＬＥＤ構造を示す断面模式図である。 発光放射角度を説明する図である。 針状赤色蛍光体の形状写真である。 実施例１の作製方法の例を説明する図である。 実施例１の作製方法の例を説明する図である。 実施例１の作製方法の例を説明する図である。 実施例１の作製方法の例を説明する図である。 実施例１～５の効果を示す表である。 実施例６～１０の効果を示す表である。 実施例１１～１６の効果を示す表である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　代表例として図７の構造について説明する。本発明においては、概略針状の形状を有し、発光出射方向に異方性をもった蛍光体粒子を用いることを特徴とし、針状蛍光体が蛍光膜の光出射方向に対して配向していることを特徴とする。
　蛍光体励起用ＬＥＤチップ１０としては、ＩｎＧａＮ系の青色発光ＬＥＤ(発光波長450～475nm)または、近紫外励起ＬＥＤ(発光波長365-420nm)を用いることが可能である。
　蛍光体としては、粒子形状が針状に近いものがふさわしく、赤色蛍光体としては、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕまたは（Ｙ，Ｇｄ）（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕを、また、緑色蛍光体としては、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，ＴｂまたはＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎまたはβ型サイアロン蛍光体（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ0.04）を、また、青色蛍光体としてはＺｎＯ蛍光体を用いることができる。
　蛍光体構成元素の酸化物、塩化物、硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、リン酸塩などの原料混合物と必要に応じてフラックスやフッ化物などの不純物を添加し、固相反応、水熱反応、均一沈殿法、共沈法、ゾルゲル法、噴霧熱分解法などを用いてこれら蛍光体を合成することが可能である。
　針状蛍光体の形状としては、長径と短径の比であるアスペクト比が２以上の針状粒子であることが好ましい。また針状蛍光体の長軸方向が蛍光膜の光出射方向に配向していることを特徴とする。
　針状蛍光体の蛍光膜内における配向度を図８において説明する。蛍光膜における配向度を次のように定義する。針状蛍光体における長軸方向を図８（ａ）のように示す。また、蛍光膜における光出射方向を図８（ｂ）に矢印で示した。この針状蛍光体長軸方向と光出射方向とのなす角度（θ(単位：°)）を図示のように定義する。この際、配向度（Ｏ）を次のように定義する。
Ｏ＝（９０－θ）／９０　×１００（％）
　図8(ｃ)に示したように針状蛍光体長軸方向と光出射方向が一致する場合（θ＝０°）、Ｏ＝１００（％）であり、針状蛍光体長軸方向と光放射方向が直交する場合（θ＝９０°）、Ｏ＝０（％）となる。実際の蛍光膜においては複数の蛍光体粒子が存在するため、各蛍光体の配向度（Ｏ）の平均値として平均配向度（ＯＡＶ）を定義する。蛍光膜中の針状蛍光体の長軸方向がランダムに分散する場合、平均配向度（ＯＡＶ）は５０％となる。
　本発明においては、平均配向度（ＯＡＶ）が５５％以上であることを特徴とする。なお、配向度（Ｏ）の平均値の測定の仕方は、具体的には、次のように行う。すなわち、照明装置に使用されている蛍光膜から、面積が１００μｍ×１００μｍ、厚さが１０μｍのサンプルを取り出し、縦方向と横方向の断面における顕微鏡写真を撮り、この写真における各蛍光体の配向度を測定して平均を取る。
　複数種類の蛍光体を用いる場合、すべての蛍光体が針状である必要はなく、少なくとも一種類の蛍光体が針状形態であればよい。そのため、前述の針状蛍光体と以下の非針状蛍光体とを組み合わせて使用することが可能である。
非針状蛍光体としては、ＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）の他、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）16：Ｅｕ，（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）ＳｉＯ４：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）３ＳｉＯ５：Ｅｕ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ，Ｃａ3Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕなどを用いることが可能である。照明装置の発光効率と演色性との設計値により、これら蛍光体を適宜組み合わせて用いる。
　さらに紫外励起ＬＥＤを用いる場合には、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７:Ｅｕ，Ｍｎ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕと、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕと、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇと、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌなど一般的な紫外励起用蛍光体を用いることもできる。
　また、針状結晶として前述した蛍光体についても合成条件により概略球状になるものもあり、非針状結晶として利用することも可能である。
　これら蛍光体をシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂内に分散した膜を形成する。まず、蛍光体と熱硬化前のこれら透明樹脂との混合液を作製する。蛍光体の混合液に対する重量濃度が５～７０ｗｔ％となるように秤量し、脱泡攪拌器等を用いて均一な混合液を作製する。この蛍光体混合液をディスペンサ、スクリーン印刷、バーコータ等を用いて蛍光体励起用ＬＥＤチップ上に形成する。蛍光膜厚さは、１０～２００μｍ程度が好ましい。蛍光膜形成後、８０～１５０℃の温度で加熱して透明樹脂を固化させて蛍光膜を形成する。加熱温度、焼成プロファイルは、必要に応じて多段ステップとすることもある。蛍光膜作成時の蛍光体濃度、蛍光膜厚さは必要に応じて上記記載の値以外にも調整することが可能である。
　複数組成の蛍光体を用いる場合、すべてを混合して用いる方法(図９(ｂ))の他、図９(ｃ)のように層状にする構造、図９(ｄ)のように蛍光膜内で異種の蛍光体を分離する構造を用いることが可能である。
　これらの針状蛍光体を配向させる方法としては、方向性を持った溝中への塗布方法や、電界による配向方法や、ラビングによる方法、穴あき基板中への配向などの方法を使用し、蛍光膜中で蛍光体粒子を配向させることが可能である。
　図７示した白色ＬＥＤ構造の他、導光体を用いた照明構造への適用も可能である。図１０は反射シートに蛍光体を形成したものである。蛍光体励起ＬＥＤ１２からの光を導光する導光体１１は、ポリメチルメタクリレート樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ　Ｍｅｔａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ），ポリカーボネート樹脂（Ｐｏｌｙ　Ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ），シクロオレフィンポリマー樹脂（Ｃｙｃｌｉｃ　Ｏｌｅｆｉｎ　Ｐｏｌｙｍｅｒ；ＣＯＰ）などの透明樹脂で形成され、角柱状、平板状、くさび形状の形状を有する。導光体１１の反射シート１３に接する面には反射機能を付加することもある。この場合には二酸化チタン等の白色粒子を含むインクをスクリーン印刷等の方法でパターニングしたり、溝加工を施すこともある。蛍光体励起ＬＥＤ１２と導光体１１の光結合のため、両者の間にマッチングオイルを挟みこむ場合もある。
　図１１に示したように反射シート１４の表面に針状蛍光体配向膜１５を前述の方法で形成する。反射シート１４としては、拡散反射を用いた白色ＰＥＴフィルムや、銀蒸着膜を用いた鏡面反射型フィルムを用いることが可能である。蛍光体励起ＬＥＤ１２からの励起光は導光体１１内を進みながら蛍光体塗布反射シート１３に形成された針状蛍光体を励起し白色光を外部に放出する。
　蛍光体の配置は反射シートのほか、図１２，１４に示したような導光体や拡散シートに蛍光体を分散してもよい。導光体１１に針状蛍光体配向膜１５を配置する場合、図１３に示したように導光体１１内部に配置する他、導光体表面部分に配置してもよい。同様に拡散シート１７に針状蛍光体配向膜１５を配置する場合についても図１５に示したように拡散シート１７内部に配置する他、拡散シート１７の表面部分に配置してもよい。
　さらに図１６，１７に示す構造のように蛍光体励起ＬＥＤ１２を複数設置することも可能である。ＬＥＤに関しては青色ＬＥＤの他、紫外発光ＬＥＤを使えることは言うまでもない。
　針状赤色蛍光体であるY0.46Gd0.39Eu0.15(P0.65V0.35)O4を以下の合成式に従い固相法により合成した。

0.65×２（NH4)2HPO4+ 0.46Y2O3+0.39Gd2O3+0.15Eu2O3+0.35V2O5 +0.2H3BO3(フラックス)⇒2Y0.46Gd0.39Eu0.15(P0.65V0.35)O4+0.65×2×NH3↑+0.65×2×1.5H2O+4O2↑＋0.2H3BO3(フラックス)

　合成原料として（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、Ｙ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５およびフラックスとして，ＨＢＯ３をボールミルにて１ｈ混合した。混合品を大気雰囲気にて1100～1300℃、１～３ｈ加熱した。本合成品を80℃の温水にて１ｈ攪拌して不純物を溶解させた後、２ｈ静置して上澄み液を除去し沈降物を１２０℃にて２ｈ乾燥し、針状赤色蛍光体を得た。合成条件を変えることにより、蛍光体粒子の長径と短径の比であるアスペクト比(平均値)は２～８となった。1300℃で３ｈ加熱して合成した蛍光体の形状写真を図２０に示す。
　本発明における平均のアスペクト比の測定は次のように行う。すなわち、照明装置に使用されている蛍光膜から、面積が１００μｍ×１００μｍ、厚さが１０μｍのサンプルを取り出し、縦方向と横方向の断面における顕微鏡写真を撮り、この写真における各蛍光体の短径と長径を測定し、その平均値を取る。
　本針状蛍光体を用い、図１８（Ａ）に示した蛍光体が配向した膜試料を、以下に述べる方法で作製した。アクリル製の樹脂基板１９上に、スクリーン印刷法により幅100μｍのシリコーン樹脂からなるストライプ状の配向リブ２０を作製した（図２１）。図２１において、黒矢印はスキージスクレッパ移動方向である。
　合成した針状蛍光体をシリコーン樹脂に混合し、この混合物を脱泡攪拌器を用いて２０００ｒｐｍで４分間混合した。この際、蛍光体の濃度は４０ｗｔ％とした。本混合物をスクリーン印刷法により、配向リブ間の溝内に塗布したのち、乾燥炉にて１５０℃で２ｈ加熱することで硬化させ、蛍光体分散樹脂２１内に針状蛍光体粒子２２が分散した、図２２に示した構造を作製した。本手順を繰り返すことで図２３に示した構造を作製した。さらに図２３の構造を図示した断面で切断することで図２４の構造を得た。図２４は図２３を点線で切断した断面図である。本切断構造を蛍光体励起用ＬＥＤチップ１０上にシリコーン樹脂で接着することで図１８（Ａ）の構造を作製した。
ＬＥＤチップとしては発光中心波長３９０nmのチップを用いた。本条件で作成した蛍光膜における針状蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は５５―８０％、であった。本構造を用いて、発光効率、発光放射角度を測定し、以下に示す比較例１との比較を行った。その結果を図２５の表１に示す。
　発光効率の単位はｌｍ／Ｗであり、入力電力に対する全光束を測定したものである。全光束は出射面からの全ての方向の光をデテクタによって測定する。また、発光放射角度は、図１９に示したように、ＬＥＤ正面での発光強度に対して、発光強度が半分になる角度（θ（°））を用い、２×θの角度を発光放射角度と定義した。
　（比較例１）
赤色蛍光体であるＹ0.9Ｅｕ0.1（Ｐ0.65Ｖ0.35）O4を以下の合成式に従い固相法により合成した。

0.65×２YPO4+ 0.25Y2O3+0.10Eu2O3+1.1[0.35V2O5] +0.2×0.35Na2CO3
⇒2Y0.9Eu0.1 (P0.65V0.35)O4+0.035Na4V2O7（フラックス）+0.07CO2↑

　合成原料としてＹＰＯ４、Ｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５およびＮａ２ＣＯ３をボールミルにて１ｈ混合した。混合品を大気雰囲気にて1300℃、３ｈ加熱し蛍光体を合成した。本合成品を80℃の温水にて１ｈ攪拌して不純物を溶解させた後、２ｈ静置して上澄み液を除去し沈降物を１２０℃にて２ｈ乾燥し、赤色蛍光体を得た。蛍光体粒子の長径と短径の比であるアスペクト比(平均値)はほぼ１であった。
　本蛍光体をシリコーン樹脂に混合し、この混合物を脱泡攪拌器を用いて２０００ｒｐｍで４分間混合した。この際、蛍光体の濃度は４０ｗｔ％とした。本混合物をディスペンサを用いてＬＥＤチップ表面にポッティグしたのち、乾燥炉にて１５０℃で２ｈ加熱することで硬化させ、図１８（Ｂ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。ただし、ＬＥＤチップとしては発光中心波長３９０nmのチップを用いた。本条件で作成した蛍光膜における蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は50％、であった。本構造を用いて、発光効率、発光放射角度を測定し、実施例１との比較を行った。その結果を図２５の表１に示す。
　表１において、蛍光体特性として、アスペクト表示領域と平均配向度をとり、ＬＥＤの特性としては、発光効率と発光放射角度を取っている。本発明の目的からは、発光効率は高い方が良く、発光放射角度は小さい方が良い。表１において、実施例１では、アスペクト比８で平均配向度８０％、アスペクト比５で平均配向度７０％、アスペクト比２で平均配向度５５％、のサンプルについて、発光効率と発光放射角度の測定結果が記載されている。また、比較例１では、アスペクト比１で平均配向度５０％のサンプルについて、発光効率と発光放射角度が記載されている。
　表１に示すように、実施例１における全てのサンプルで、発光効率、発光放射角度とも比較例よりも優れた結果が得られた。また、実施例のなかでも、アスペクト比が高く、平均配向度が高いほど、発光効率が高く、指向性の高い、すなわち、発光放射角度の小さいＬＥＤを得ることが出来る。また、実施例１において、アスペクト比が２以上で、平均配向度が５５％以上であれば、発光効率、指向性とも、比較例を上回ることが出来る。
　Ｌａ（ＮＯ3）3、Ｈ３ＰＯ４、Ｔｂ４Ｏ７，酢酸セリウムを出発原料とし、これらの原料の混合水溶液を作製し、硝酸によりＰＨ調整を行った。ＰＨ１，１３０℃、２４Ｈで沈殿させることにより針状緑色蛍光体であるLaPO4:Ce0.01,Tb0.01を得た。
　蛍光体粒子の長径と短径の比であるアスペクト比(平均値)は８であった。本針状蛍光体を用い、図１８（Ａ）に示すように蛍光体が配向したＬＥＤを、実施例１と同様の方法で作製した。本条件で作成した蛍光膜における針状蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は７５％、であった。
　(比較例２)
Ｌａ（ＮＯ3）3、Ｈ３ＰＯ４、Ｔｂ４Ｏ７，ＣｅＣｌ３を出発原料とし、従来の固相法により１３００℃、３ｈ加熱することにより緑色発光蛍光体であるＴｂ0.01ＬａＰＯ４：Ｃｅ0.01，Ｔｂ0.01を合成した。蛍光体粒子の長径と短径の比であるアスペクト比は1であった。本蛍光体を用いて比較例１と同様の評価用ＬＥＤ構造を作製した。蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は５０％であった。
　実施例２と比較例２の構成において、ＬＥＤの発光効率と発光放射角度を評価した結果を表１に示す。表１に示すように、実施例２の構成は、比較例２の構成よりも、発光効率が高く、かつ、発光放射角度が低い、すなわち指向性が高い。
　固相法によりＺｎＯ、ＳｉＯ２，ＭｎＣＯ３を出発原料とし、原料をボールミル混合後、大気中で９００℃、１ｈ加熱することで緑色発光蛍光体であるＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ0.09を合成し、針状緑色蛍光体を得た。
　蛍光体粒子の長径と短径の比であるアスペクト比(平均値)は１０であった。本針状蛍光体を用い、図１８（Ａ）に示すように蛍光体が配向したＬＥＤを、実施例１と同様の方法で作製した。本条件で作成した蛍光膜における針状蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は８５％であった。
　(比較例３)
固相法によりＺｎＯ、ＳｉＯ２，ＭｎＣＯ３を出発原料とし、原料をボールミル混合後、大気中で１２００℃、３ｈ加熱することで緑色発光蛍光体であるＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ0.09を合成し、緑色蛍光体を得た。蛍光体粒子の長径と短径の比であるアスペクト比(平均値)はほぼ１であった。本蛍光体を用いて比較例１と同様の評価用ＬＥＤ構造を作製した。
蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は５２％であった。
　実施例３と比較例３の構成において、ＬＥＤの発光効率と発光放射角度を評価した結果を表１に示す。表１に示すように、実施例３の構成は、比較例３の構成よりも、発光効率が高く、かつ、発光放射角度が低い、すなわち指向性が高い。
　窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化ユーロピウムを合成原料とし、これら原料の混合物を窒素雰囲気、１９００℃で4ｈ焼成することで（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ0.04
針状緑蛍光体を合成した。蛍光体粒子の長径と短径の比であるアスペクト比(平均値)はほぼ５であった。本条件で作成した蛍光膜における針状蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は９０％である。本蛍光体を用いて実施例１と同様に、図１８（Ａ）に示す評価用ＬＥＤを製作した。
　(比較例４) 
実施例４と同様の緑蛍光体を合成した。ただし、比較例では、蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は２０％になるような条件とした。本蛍光体を用いて比較例１と同様な図１８（Ｂ）に示すＬＥＤを製作した。
　実施例４のＬＥＤと比較例４のＬＥＤ用いて発光効率と発光放射角度を評価した結果を表１に示す。実施例４と比較例４とでは、蛍光体のアスペクト比は同じであるが、平均配向度（ＯＡＶ）が異なる。表１の実施例４と比較例４の比較からわかるように、同じアスペクト比であっても平均配向度（ＯＡＶ）が大きいほうが、発光効率、発光放射角度のいずれにおいても優れた結果となっている。
　ＺｎＯとＺｎＣｌ２を出発原料とし、水熱合成法により５００℃、２ｈ加熱することで青緑色発光蛍光体であるＺｎＯを合成し、針状蛍光体を得た。蛍光体粒子の長径と短径の比であるアスペクト比(平均値)はほぼ５であった。本蛍光体を用いて実施例１と同様の評価用ＬＥＤ構造を作製した。本実施例における蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は９０％であった。
(比較例５) 
実施例５に示した蛍光体を用い、図１８（Ｂ）に示した蛍光体が配向した膜試料を、比較例１と同様の方法で作製した。本条件で作成した蛍光膜における針状蛍光体の平均配向度（ＯＡＶ）は３０％であった。
　実施例５と比較例５のＬＥＤを用いて、発光効率、発光放射角度を測定し、実施例５と比較例５との比較を行った。表１に結果を示す。本実施例５により、発光効率向上と発光放射角度の低減が実現できた。実施例５と比較例５とでは、蛍光体のアスペクト比は同じであるが、平均配向度（ＯＡＶ）が異なる。表１の実施例５と比較例５の比較からわかるように、同じアスペクト比であっても平均配向度（ＯＡＶ）が大きいほうが、発光効率、発光放射角度のいずれにおいても優れた結果となっている。
　実施例1で用いた針状赤色蛍光体であるY0.46Gd0.39Eu0.15(P0.65V0.35)O4にほぼ円形のＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７:Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体を混合し、実施例１と同様の、図１８（Ａ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。本実施例における針状蛍光体Y0.46Gd0.39Eu0.15(P0.65V0.35)O4のアスペクト比は４であり、平均配向度（ＯＡＶ）は６５である。
　(比較例６) 
比較例１で用いたＹ0.9Ｅｕ0.1（Ｐ0.65Ｖ0.35）O4にほぼ球状のＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７:Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体を混合し、比較例１と同様の、図１８（Ｂ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。本比較例におけるアスペクト比は１であり、平均配向度（ＯＡＶ）は５０％である。
　実施例６と比較例６のＬＥＤを用いて、発光効率、発光放射角度を測定し、実施例６と比較例６との比較を行った。結果を図２６である表２に示す。表２に示すように、アスペクト比が４であり、平均配向度（ＯＡＶ）が６５％の針状蛍光体を用いた場合、ほぼ球状のＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７:Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体を混合した場合であっても、ほぼ球状の蛍光体のみを用いた比較例の場合よりも、ＬＥＤの発光効率が高く、かつ、発光放射角度が低い、すなわち指向性が高い。
　実施例２で用いた針状蛍光体であるLaPO4:Ce0.01,Tb0.01にほぼ球状のＹ２Ｏ３:Ｅｕ蛍光体を混合し、実施例２と同様に、図１８（Ａ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。本実施例における針状蛍光体LaPO4:Ce0.01,Tb0.01のアスペクト比は４であり、平均配向度（ＯＡＶ）は６０％である。
　(比較例7) 
比較例２で用いたＴｂ0.01ＬａＰＯ４：Ｃｅ0.01，Ｔｂ0.01にほぼ球状のＹ２Ｏ３:Ｅｕ蛍光体を混合し、比較例２と同様に、図１８（Ｂ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。
発光効率、発光放射角度を測定し、実施例７との比較を行った。本比較例におけるアスペクト比は１であり、平均配向度（ＯＡＶ）は５０％である。
　実施例７と比較例７のＬＥＤを用いて、発光効率、発光放射角度を測定し、実施例７と比較例７との比較を行った。結果を図２６である表２に示す。表２に示すように、アスペクト比が４であり、平均配向度（ＯＡＶ）が６０％の針状蛍光体を用いた場合、ほぼ球状のＹ２Ｏ３:Ｅｕ蛍光体を混合した場合であっても、ほぼ球状の蛍光体のみを用いた比較例の場合よりも、ＬＥＤの発光効率が高く、かつ、発光放射角度が低い、すなわち指向性が高い。
　実施例３で用いた針状蛍光体であるＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ0.09にほぼ球状の（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ蛍光体を混合し、実施例３と同様の、図１８（Ａ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。本実施例における針状蛍光体Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ0.09のアスペクト比は５であり、平均配向度（ＯＡＶ）は６５である。
　(比較例８)
比較例３で用いたＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ0.09にほぼ球状の（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ蛍光体を混合し、比較例３と同様の、図１８（Ｂ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。本比較例におけるアスペクト比は１であり、平均配向度（ＯＡＶ）は５２％である。
　実施例８と比較例８のＬＥＤを用いて、発光効率、発光放射角度を測定し、実施例８と比較例８との比較を行った。結果を図２６である表２に示す。表２に示すように、アスペクト比が５であり、平均配向度（ＯＡＶ）が６５％の針状蛍光体を用いた場合、ほぼ球状のＹ２Ｏ３:Ｅｕ蛍光体を混合した場合であっても、ほぼ球状の蛍光体のみを用いた比較例の場合よりも、ＬＥＤの発光効率が高く、かつ、発光放射角度が低い、すなわち指向性が高い。
　実施例４で用いた針状蛍光体である（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ0.04にほぼ球状の（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ蛍光体を混合し、実施例４と同様の、図１８（Ａ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製し、発光効率、発光放射角度を測定した。本実施例における針状蛍光体（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ0.04のアスペクト比は２であり、平均配向度（ＯＡＶ）は４５である。
　(比較例９) 
比較例４で用いた（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ0.04にほぼ球状の（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ蛍光体を混合し、比較例４と同様の、図１８（Ｂ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。本比較例における針状蛍光体（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ0.04のアスペクト比は、実施例９と同様、２であるが、平均配向度（ＯＡＶ）は２０である。
　実施例９と比較例９のＬＥＤを用いて、発光効率、発光放射角度を測定し、実施例９と比較例９との比較を行った。結果を図２６である表２に示す。表２に示すように、ほぼ球状の（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ蛍光体を混合した場合であっても、針状蛍光体において同じアスペクト比２で、平均配向度（ＯＡＶ）が４５と２０というように異なる場合は、平均配向度（ＯＡＶ）が高いほうが、ＬＥＤの発光効率が高く、かつ、発光放射角度が低い、すなわち指向性が高い。
　実施例５で用いた針状蛍光体であるＺｎＯに実施例３で用いたＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎと（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、蛍光体を混合し、実施例５と同様の、図１８（Ａ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。すなわち、本実施例においては、蛍光体はいずれも針状である。また、本実施例における蛍光体のアスペクト比は３であり、平均配向度（ＯＡＶ）は６０である。
　(比較例１０) 
比較例５で用いたＺｎＯに比較例３で用いたＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎと（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、蛍光体を混合し、比較例５と同様の、図１８（Ｂ）に示した構造の評価用ＬＥＤ構造を作製した。すなわち、本比較例においては、蛍光体はいずれも針状である。また、本比較例における蛍光体のアスペクト比は２であり、平均配向度（ＯＡＶ）は２５である。
　実施例１０と比較例１０のＬＥＤを用いて、発光効率、発光放射角度を測定し、実施例９と比較例９との比較を行った。結果を図２６である表２に示す。表２に示すように、同じ成分の蛍光体を用いても、アスペクト比が高く、平均配向度（ＯＡＶ）が大きいほうが、ＬＥＤの発光効率が高く、かつ、発光放射角度が低い、すなわち指向性が高い。
　実施例1で用いた蛍光体を用い、図２４の構造を反射シート上に構成した図１０の構造を作製した。すなわち、本実施例では導光板１１を囲む反射シート１４の表面に針状蛍光体１５が図１１のように所定の平均配向度（ＯＡＶ）によって配置している。本実施例における蛍光体のアスペクト比は８で、平均配向度（ＯＡＶ）は８０である。
　(比較例１１)
比較例1で用いた蛍光体を用いて、図１０に示した構造を作製し、発光効率を測定し、実施例１１との比較を行った。すなわち、本実施例においては、ほぼ球状の蛍光体が導光板１１を囲む反射シートの表面に形成されている。
　実施例１１の構成と比較例１１の構成において、導光板の出射面における発光効率と発光放射角度を測定し、実施例１１と比較例１１との比較を行った。結果を図２７である表３に示す。表３に示すように、実施例１１における構成のほうが、比較例１１における構成よりも、発光効率が高く、導光板の出射面における発光放射角度が低い、すなわち、指向性が高い。
　実施例1で用いた蛍光体を用い、図２４の構造を図１３の構造に加工した。すなわち、本実施例においては、図１３に示すように、蛍光体が導光板１１の内部に分散されている。図１３では、蛍光体１５が導光板１１の内部に層状に形成されているが、かならずしも、層状である必要はない。但し、蛍光体の長径が導光板の厚さ方向である必要がある。つまり、蛍光体は、導光板の厚さ方向に所定の平均配向度（ＯＡＶ）をもつ必要がある。本実施例における蛍光体のアスペクト比は８で、平均配向度（ＯＡＶ）は８５である。図１３に示す導光板を用いて図１２に示す照明構造を作成した。
　(比較例１２)
比較例1で用いた蛍光体を用いて、蛍光体を分散した導光体１１を作成し図１２に示した照明構造を作成した。本比較例で使用した蛍光体のアスペクト比は１で、平均配向度（ＯＡＶ）は５０である。
　実施例１２の構成と比較例１２の構成において、導光板の出射面における発光効率と発光放射角度を測定し、実施例１２と比較例１２との比較を行った。結果を図２７である表３に示す。表３に示すように、実施例１２における構成のほうが、比較例１２における構成よりも、発光効率が高く、導光板の出射面における発光放射角度が低い、すなわち、指向性が高い。
　なお、実施例１２では、針状蛍光体は、導光板の内部に分散されるとして説明したが、アスペクト比と平均配向度（ＯＡＶ）を上記のように制御した針状蛍光体を導光板の出射面に配置することでも同様な効果を得ることが出来る。
　実施例1で用いた蛍光体を用い、図２４の構造を図１５に示す拡散シートの構造に加工し、図１４に示す照明構造を作成した。図１４では、蛍光体１５が拡散シート１７の内部に層状に形成されているが、かならずしも、層状である必要はない。本実施例における蛍光体のアスペクト比は８で、平均配向度（ＯＡＶ）は８０である。
　(比較例１３)
比較例1で用いた蛍光体を用いて、非針状蛍光体を分散した拡散シートを作成し図１４に示した照明構造を作製した。本比較例における蛍光体のアスペクト比は１で、平均配向度（ＯＡＶ）は５０％である。
　実施例１３の構成と比較例１３の構成において、拡散シートの出射面における発光効率と発光放射角度を測定し、実施例１３と比較例１３との比較を行った。結果を図２７である表３に示す。表３に示すように、実施例１３における構成のほうが、比較例１３における構成よりも、発光効率が高く、導光板の出射面における発光放射角度が低い、すなわち、指向性が高い。
　なお、実施例１３では、針状蛍光体は、拡散シートの内部に分散されるとして説明したが、アスペクト比と平均配向度（ＯＡＶ）を上記のように制御した針状蛍光体を拡散シートの入射面あるいは出射面に配置することでも同様な効果を得ることが出来る。
　実施例６で用いた蛍光体を用い、図２４の構造を反射シート上に構成した図１０の構造を作製した。導光板１１を囲む反射シート１４の表面に針状蛍光体１５が図１１のように所定の平均配向度（ＯＡＶ）によって配置している。すなわち、本実施例では照明構造は実施例１１と同様であるが、蛍光体が異なっている。本実施例における蛍光体のアスペクト比は４で、平均配向度（ＯＡＶ）は６５である。
　(比較例１４)
比較例６で用いた蛍光体を反射シートの上に形成し、図１０に示した構造を作製した。本実施例で用いた蛍光体のアスペクト比は１で平均配向度（ＯＡＶ）は５０％である。
　実施例１４の構成と比較例１４の構成において、導光板の出射面における発光効率と発光放射角度を測定し、実施例１４と比較例１４との比較を行った。結果を図２７である表３に示す。表３に示すように、実施例１４における構成のほうが、比較例１４における構成よりも、発光効率が高く、導光板の出射面における発光放射角度が低い、すなわち、指向性が高い。
　実施例６で用いた蛍光体を用い、図２４の構造を図１３の構造に加工した。すなわち、本実施例においては、図１３に示すように、蛍光体が導光板１１の内部に分散されている。図１３に示す導光板を用いて図１２に示す照明構造を作成した。本実施例の構造は実施例１２と同様であるが、蛍光体が異なっている。本実施例における蛍光体のアスペクト比は４で、平均配向度（ＯＡＶ）は６５％である。
　(比較例１５)
比較例６で用いた蛍光体を用いて、非針状蛍光体を分散した導光体１１を作成し、図１２に示した照明構造を作製した。本比較例で用いた蛍光体のアスペクト比は１で平均配向度（ＯＡＶ）は５０％である。
　実施例１５の構成と比較例１５の構成において、導光板の出射面における発光効率と発光放射角度を測定し、実施例１５と比較例１５との比較を行った。結果を図２７である表３に示す。表３に示すように、実施例１５における構成のほうが、比較例１５における構成よりも、発光効率が高く、導光板の出射面における発光放射角度が低い、すなわち、指向性が高い。
　なお、実施例１５では、針状蛍光体は、導光板の内部に分散されるとして説明したが、アスペクト比と平均配向度（ＯＡＶ）を上記のように制御した針状蛍光体を導光板の出射面に配置することでも同様な効果を得ることが出来る。
　実施例６で用いた蛍光体を用い、図２４の構造を図１５の構造に加工し、図１４の照明構造を作成した。図１５において、針状蛍光体が拡散シート内に分散している。本実施例の構造は実施例１３と同様であるが、蛍光体が異なる。本実施例における蛍光体のアスペクト比は４であり、平均配向度（ＯＡＶ）は６５％である。
　(比較例１６)
比較例６で用いた蛍光体を用いて、非針状蛍光体を分散した拡散シートを形成し図１４に示した構造を作製した。本比較例の構造は比較例１３と同様であるが、蛍光体が異なる。本比較例におけるアスペクト比は１で平均配向度（ＯＡＶ）は５０％である。
　実施例１６の構成と比較例１６の構成において、拡散シートの出射面における発光効率と発光放射角度を測定し、実施例１６と比較例１６との比較を行った。結果を図２７である表３に示す。表３に示すように、実施例１６における構成のほうが、比較例１６における構成よりも、発光効率が高く、導光板の出射面における発光放射角度が低い、すなわち、指向性が高い。
　なお、実施例１６では、針状蛍光体は、拡散シートの内部に分散されるとして説明したが、アスペクト比と平均配向度（ＯＡＶ）を上記のように制御した針状蛍光体を拡散シートの入射面あるいは出射面に配置することでも同様な効果を得ることが出来る。
　本発明の発光素子は、信号灯、ディスプレイ装置のバックライト、および各種照明として広く適用することができる。
　　１　青色ＬＥＤチップ
　　２　ワイヤ
　　３　リードフレーム
　　４　ケース
　　５　封止樹脂
　　６　レンズ
　　７　ヒートシンク
　　８　蛍光体粒子
９　針状蛍光体粒子
１０　蛍光体励起用ＬＥＤチップ
１１　導光体
１２　蛍光体励起ＬＥＤ
１３　蛍光体塗布反射シート
１４　反射シート
１５　針状蛍光体配向膜
１６　蛍光体分散導光体
１７　拡散シート
１８　蛍光体分散拡散シート
１９　樹脂基板　
２０　配向リブ
２１　蛍光体分散樹脂
２２　針状蛍光体粒子

Claims (11)

  1. 一次光を発する発光ダイオードと、前記発光ダイオードからの前記一次光を吸収して二次光を発する蛍光体粒子を含む蛍光体層から構成される照明装置であって、
    　前記蛍光体粒子は、粒子形状の長径と短径の比である平均アスペクト比が２以上の針状蛍光体粒子であり、
    　前記針状蛍光体粒子の前記長軸の方向が前記蛍光体層の法線方向となす角をθとした場合、配向度Ｏは
    Ｏ＝（９０－θ）／９０　×１００（％）
    で定義され、
    　面積が１００μｍ×１００μｍ、深さが１０μｍの範囲の蛍光体層における前記針状蛍光体粒子の配向度の平均は５５％以上であることを特徴とする照明装置。
  2. 　一次光を発する発光ダイオードと導光板と反射シートを有する照明装置であって、
    　前記反射シートが前記導光板に対向する面には、平均アスペクト比が２以上であり、前記発光ダイオードからの前記一次光を吸収して二次光を発する針状蛍光体粒子が配置され、
    　前記針状蛍光体粒子の前記長軸の方向が前記反射シートの法線方向となす角をθとした場合、配向度Ｏは
    Ｏ＝（９０－θ）／９０　×１００（％）
    で定義され、
    　前記反射シートにおける面積が１００μｍ×１００μｍ、深さが１０μｍの領域の蛍光体粒子の配向度の平均は５５％以上であることを特徴とする照明装置。
  3. 　一次光を発する発光ダイオードと導光板と反射シートを有する照明装置であって、
    　前記導光板の内部または出射面には、平均アスペクト比が２以上であり、前記発光ダイオードからの前記一次光を吸収して二次光を発する針状蛍光体粒子が配置され、
    　前記針状蛍光体粒子の前記長軸の方向が前記導光板の出射面の法線方向となす角をθとした場合、配向度Ｏは
    Ｏ＝（９０－θ）／９０　×１００（％）
    で定義され、
    　前記導光板における面積が１００μｍ×１００μｍ、深さが１０μｍの領域の前記針状蛍光体粒子の配向度の平均は５５％以上であることを特徴とする照明装置。
  4. 　一次光を発する発光ダイオードと導光板と反射シートと、前記導光板の出射面側に拡散シートを有する照明装置であって、
    　前記拡散シートの内部または表面には、平均アスペクト比が２以上であり、前記発光ダイオードからの前記一次光を吸収して二次光を発する針状蛍光体粒子が配置され、
    　前記針状蛍光体粒子の前記長軸の方向が前記導光板の出射面の法線方向となす角をθとした場合、配向度Ｏは
    Ｏ＝（９０－θ）／９０　×１００（％）
    で定義され、
    　前記反射シートにおける面積が１００μｍ×１００μｍ、深さが１０μｍの領域の前記針状蛍光体粒子の配向度の平均は５５％以上であることを特徴とする照明装置。
  5. 　前記蛍光体層はさらに他の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  6. 　前記反射シートは、さらに他の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  7. 　前記導光板は、さらに他の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  8. 　前記拡散シートは、さらに他の蛍光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  9. 　前記針状蛍光体粒子は、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕまたは（Ｙ，Ｇｄ）（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ蛍光体であることを特徴とする請求項１乃至８に記載の照明装置。
  10. 　前記針状蛍光体粒子は、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，ＴｂまたはＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎまたは（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ0.04蛍光体であることを特徴とする請求項１乃至８に記載の照明装置。
  11. 　前記針状蛍光体粒子は、ＺｎＯ蛍光体であることを特徴とする請求項１乃至８に記載の照明装置。
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