JP2008117795A

JP2008117795A - 発光装置

Info

Publication number: JP2008117795A
Application number: JP2006296800A
Authority: JP
Inventors: Yumiko Hayashida; 裕美子林田; Kiyoko Kawashima; 淨子川島
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-22
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: JP5168880B2

Abstract

【課題】発光効率の高く維持し、かつ高演色性の可能な発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の発光装置は、発光素子として青色発光タイプのＬＥＤチップ２を有する。このＬＥＤチップ２は、励起端の波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲にあり発光の主波長が６００〜６３０ｎｍである橙色蛍光体を透明樹脂に混合・分散させた蛍光体含有樹脂層９により覆われている。この橙色蛍光体とともに、主波長が５１０〜６００ｎｍの黄色系蛍光体の１種または２種以上が配合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードランプなどの発光装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いたＬＥＤランプは、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末などのバックライト、屋内外広告など、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。さらに、ＬＥＤランプは、長寿命で信頼性が高く、また低消費電力、耐衝撃性、高速応答性、高純度表示色、軽薄・短小化の実現などの特徴を有することから、産業用途のみならず一般照明用としても脚光を浴びている。このようなＬＥＤランプを種々の用途に適用する場合、白色発光を得ることが重要となる。

ＬＥＤランプで白色発光を実現する代表的な方式としては、（１）青、緑および赤の各色に発光する３つのＬＥＤチップを使用する方式、（２）青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式、（３）紫外線発光のＬＥＤチップと青色、緑色および赤色発光の三色混合蛍光体（以下、ＲＧＢ蛍光体と示す。）を組合せる方式、の３つが挙げられる。これらのうち、一般的には（２）の方式が広く実用化されている。

上記した（２）の方式を適用したＬＥＤランプの構造としては、ＬＥＤチップを装備したカップ型のフレーム内に蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する樹脂層を形成した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、高輝度化を目的として、基板（ボード）上に搭載された多数のＬＥＤチップの上に、蛍光体を混合した透明樹脂を塗布し蛍光体含有樹脂層を形成したチップオンボード（ＣＯＢ）構造も開発されている。さらに、蛍光体を混合した透明樹脂をシート状に成形して成る蛍光体含有樹脂シートを、ＬＥＤチップが配置されたフレームに固定し、色むらやカップ間の色差を低減する技術も提案されている。

近年、一般照明用としてのＬＥＤランプにおいて、演色性と呼ばれる色の見え方が重視されている。演色性は、自然光に近い照明を基準光にして光源による色の見え方を評価したものであり、演色評価数で示される。演色評価数は、ＪＩＳに定められている試験色を、試料光源と基準光でそれぞれ照明したときの色ずれの大きさを数値化したものであり、基準光で見たときを１００とし、色ずれが大きくなるにしたがって数値が小さくなり、１００に近いほど演色性が良好である。

演色評価数には、平均演色評価数Ｒａと特殊演色評価数Ｒｉがあり、平均演色評価数Ｒａは、試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８の演色評価数値の平均値として表される。また、特殊演色評価数Ｒｉでは、試験Ｎｏ．ｉの演色評価数の個々の数値が使用される。

現在主流となっている白色ＬＥＤは、青色発光のＬＥＤチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式であり、この方式のＬＥＤでは、赤み成分が不足しているため演色性が十分ではなかった。そのため、黄色ないし橙色発光の蛍光体に加えて、窒化物系や硫化物系などの赤色発光の蛍光体を配合することにより、演色性を向上させることが行われている。

すなわち、Ｒａの高いいわゆる高演色タイプのＬＥＤランプでは、ＬＥＤチップからの青色光により発光する黄色蛍光体からの黄色光に、赤色蛍光体からの赤色光（例えば、主波長６２０ｎｍ）を合せて演色性に優れた白色光を合成することが行われている。

しかし、このような高演色タイプのＬＥＤランプでは、赤色蛍光体が、ＬＥＤチップからの波長４６０ｎｍの青色光だけでなく、黄色蛍光体から発光される黄色光も吸収して励起に使用するため、光の取り出し効率が大幅に低減するという問題があった。

そこで、これに対する対策として、赤色蛍光体（あるいは橙色蛍光体）とともに緑色蛍光体を混合して用いたＬＥＤランプが提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、赤色蛍光体の主波長を選択する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。赤色領域は、通常６００ｎｍ以上で一般に６７０ｎｍであるが、幅広く主波長７８０ｎｍまでの領域が選択される。
特開２００１−１４８５１６公報特開２００３−３２７５１８公報特開２００５−３２２６７４公報

しかしながら、特許文献２に記載されたＬＥＤランプにおいては、緑色蛍光体からの緑色光も励起光として使用される場合が多いため、発光効率およびＲａの十分な向上には繋がらなかった。

また、特許文献３に記載されたＬＥＤランプでは、発光効率の低下を少なくしかつＲａ向上を考慮した場合、主波長の選定を厳密に行う必要があった。そのうえ、Ｃａ_２Ｓｒ_５Ｎ_８：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕなどの窒化物系赤色蛍光体は、結晶成長が行われにくく、またその他の窒化物系赤色蛍光体においても、粒径が効率低下に大きく影響するため、幅広い波長範囲の中から最も良好な波長を選定し、さらに蛍光体粒径を厳密に設定する必要があった。蛍光体の粒径が小さいと、発光効率が上がらないばかりでなく、ＬＥＤチップからの青色発光とこの青色により励起され発光した黄色系発光の光路がいずれもふさがれ、光取り出し効率が低下することになる。

一般照明用のＬＥＤランプとしては、３波長蛍光ランプのＲａ（８０〜８５）値が指標となり、発光効率の低下が少なくかつＲａ８０〜８５を実現した発光装置が求められている。

本発明の目的は、高演色性でＲａ８０〜８５を実現することができ、かつ高い発光効率を維持することが可能な発光装置を提供することにある。

請求項１記載の発光装置は、青色光を放射する発光素子と；透明樹脂と、前記発光素子から放射された青色光により励起されて主波長が６００〜６３０ｎｍの橙色の光を発光し、励起光の長波長側端部が５３０〜５７０ｎｍの範囲にある橙色蛍光体とをそれぞれ含有し、前記発光素子を覆うように配置された蛍光体含有樹脂層と；を具備することを特徴としている。

また、請求項２記載の発光装置は、請求項1記載の発光装置において、前記蛍光体含有樹脂層は、前記橙色蛍光体とともに、前記発光素子から放射された青色光により励起されて主波長が５１０〜６００ｎｍの黄緑色光から橙色光の間の光を発光する黄色系蛍光体の１種または２種以上を含有することを特徴としている。

請求項３記載の発光装置は、請求項1記載の発光装置において、前記蛍光体含有樹脂層は、前記橙色蛍光体とともに、前記発光素子から放射された青色光により励起されて主波長が５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の黄緑色光から黄色光の間の光を発光する黄色系蛍光体と、前記発光素子から放射された青色光により励起されて主波長が５４０ｎｍを超え５８５ｎｍ以下の黄色光から橙色光の間の光を発光する第２の黄色系蛍光体とをそれぞれ含有することを特徴としている。

さらに、請求項４記載の発光装置は、請求項1ないし３のいずれか１項記載の発光装置において、前記透明樹脂に対する前記橙色蛍光体の配合割合が５重量％以下であり、発光の平均演色評価数Ｒａが８０〜８５であることを特徴としている。

上記した請求項１ないし請求項４記載の発明において、特に指定しない限り、用語の定義および技術的意味は以下の通りである。

発光素子は、放射した青色光により蛍光体を励起して可視光を発光させるものである。本発明において用いられる青色光を放射する発光素子としては、例えば、青色発光タイプのＬＥＤチップなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。

蛍光体は、このような発光素子から放射された青色光により励起されて可視光を発光し、この可視光と発光素子から放射される光との混色によって、発光装置として所望の発光色を得るものである。本発明における蛍光体としては、励起光の長波長側端部が５３０〜５７０ｎｍの範囲にあり、かつ発光の主波長が６００〜６３０ｎｍである橙色蛍光体が使用される。なお、励起光の長波長側端部とは、この蛍光体の励起に用いられる光スペクトルの長波長側の端部の波長をいう。この励起端の波長より短波長の光が励起に用いられ、励起端を超える波長の光を吸収して励起されることがないことを意味する。

蛍光体含有樹脂層は、蛍光体を保持する層であり、透明樹脂に前記した橙色蛍光体を含む蛍光体を混合したものを、発光素子を覆うように塗布し固化することにより形成される。透明樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの液状透明樹脂を適用することができる。発光効率の向上を図るために、橙色蛍光体の透明樹脂に対する配合割合は５重量％以下とすることが好ましい。

平均演色評価数Ｒａは、試験色を試料光源と基準光で照明したときの色ずれの大きさを数値化したものである。Ｒａが８０以上で３波長蛍光ランプに相当する一般照明装置として十分に高い演色性を有する。

請求項１記載の発光装置によれば、青色発光素子から放射された青色光により励起されて主波長が６００〜６３０ｎｍの橙色の光を発光する橙色蛍光体を有しており、この橙色蛍光体は、励起光の長波長側端部（以下、励起端という。）が５３０〜５７０ｎｍの範囲にあるので、この励起端の波長を超える黄色系蛍光体からの発光を励起光として吸収することがない。したがって、発光効率の低下が少ないうえ、高演色性の発光を得ることができる。

請求項２記載の発光装置によれば、前記した橙色蛍光体とともに、主波長が５１０〜６００ｎｍの黄緑色光ないし橙色光を発光する黄色系蛍光体を含有しているので、高い効率を維持しつつより確実に高演色性を実現することができる。

請求項３記載の発光装置によれば、前記した橙色蛍光体とともに、主波長が５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の黄緑色光ないし黄色光を発光する黄色系蛍光体と、主波長が５４０ｎｍを超え５８５ｎｍ以下の黄色光ないし橙色光を発光する第２の黄色系蛍光体とをそれぞれ含有しているので、高い効率を維持しつつより確実に高演色性を実現することができる。

請求項４記載の発光装置によれば、前記橙色蛍光体の透明樹脂に対する配合割合を５重量％以下に調整することによって、高い効率を維持しつつＲａ８０〜８５の高演色性を実現することができる。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の発光装置をＬＥＤランプに適用した第１の実施形態の構成を示す断面図、図２は、図１に示すＬＥＤランプの複数個を、例えば一平面上に３行３列のマトリックス状に配置したＬＥＤモジュールの一例を示す平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すＬＥＤランプ１は、発光素子として、青色発光タイプのＬＥＤチップ２を有している。このＬＥＤチップ２は、回路パターン３を有する基板４上に搭載されている。基板４としては、放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ樹脂などから成る平板が用いられ、この基板４上に電気絶縁層５を介して陰極側と陽極側の回路パターン３が形成されている。回路パターン３は、ＣｕとＮｉの合金やＡｕなどから構成されている。

そして、ＬＥＤチップ２の底面電極が一方の電極側の回路パターン３の上に配置されて電気的に接続され、上面電極が他方の電極側の回路パターン３に、金線のようなボンディングワイヤ６を介して電気的に接続されている。ＬＥＤチップ２の電極接続構造としては、フリップチップ接続構造を適用することもできる。これらの電極接続構造によれば、ＬＥＤチップ２の前面への光取出し効率が向上する。

基板４上には、凹部７を有する樹脂製などのフレーム８が設けられている。凹部７を有するフレーム８は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）などの合成樹脂から構成され、凹部７内にＬＥＤチップ２が配置されている。

そして、ＬＥＤチップ２が収容された凹部７内には、蛍光体を透明樹脂に混合し分散させた蛍光体含有樹脂が充填されている、そして、ＬＥＤチップ２はこのような蛍光体含有樹脂層９により覆われている。透明樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂などが用いられる。蛍光体含有樹脂層９は、透明樹脂に蛍光体を添加・混合した後、ＬＥＤチップ２が配置された凹部７にディスペンサなどを用いて充填し、加熱硬化させることにより形成される。

蛍光体としては、ＬＥＤチップ２から放射される青色光により励起されて主波長が６００〜６３０ｎｍの橙色の光を発光する蛍光体であり、励起端の波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲にある橙色蛍光体が用いられる。主波長が６００〜６３０ｎｍの橙色の光を発光する橙色蛍光体の中でも、励起端の波長が５７０ｎｍを超える蛍光体を使用した場合には、後述する黄色系蛍光体からの発光の大部分を励起光として吸収することになるので、発光効率の低下が生じるため好ましくない。

本発明では、主波長が６００〜６３０ｎｍで励起端の波長が５３０〜５７０ｎｍである橙色蛍光体とともに、ＬＥＤチップ２から放射される青色光により励起されて主波長が５１０〜６００ｎｍの黄緑色光から橙色光の間の光を発光する黄色系蛍光体の１種または２種以上を混合して使用することが好ましい。このような黄色系蛍光体を混合することにより、発光効率の低下が少なくかつ演色性の高い発光を得ることできる。

また、橙色蛍光体とともに、主波長が５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の黄緑色光ないし黄色光を発光する黄色系蛍光体と、主波長が５４０ｎｍを超え５８５ｎｍ以下の黄色光ないし橙色光を発光する第２の黄色系蛍光体とをそれぞれ含有させることにより、発光効率の低下が少なくかつ演色性の高い発光を得ることできる。また、色温度の調整も容易である。

主波長が６００〜６３０ｎｍで励起端波長が５３０〜５７０ｎｍの橙色蛍光体は、ＡＥ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥは、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａなどのアルカリ土類元素を示す。以下同じ。）やＭｇ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ蛍光体、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ蛍光体などのシリケート（珪酸塩）系蛍光体、サイアロン系蛍光体（例えば、ＡＥ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｎ，Ｏ）_１６：Ｅｕ）、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ蛍光体やＳｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ蛍光体のような窒化物蛍光体、あるいは硫化物系蛍光体の中から選択して使用することができる。

また、主波長が５１０〜６００ｎｍの黄色系蛍光体は、ＲＥ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥはＹ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも１種を示す。）などのＹＡＧ蛍光体、前記シリケート（珪酸塩）系蛍光体、サイアロン系蛍光体、あるいは硫化物系蛍光体の中から選択して使用することができる。

橙色蛍光体の透明樹脂に対する配合割合は、５重量％以下とすることが好ましく、より好ましくは２〜４重量％とする。橙色蛍光体を５重量％（透明樹脂に対して）を超えて配合しても、それ以上のＲａ向上の効果が現出せず、かえって効率が大幅に低下するため好ましくない。また、橙色蛍光体を５重量％を超えて配合した場合には、色温度を高温域に設定する場合に、ベースとなる黄色系蛍光体の配合が不可能になるおそれがあり、好ましくない。

さらに、蛍光体含有樹脂層９の厚さ（光路長）は０．５〜１．２ｍｍとすることが好ましい。蛍光体含有樹脂層９の厚さが０．５ｍｍ未満である場合には、所望の光量を得るために必要かつ十分な量の蛍光体を配合すると、蛍光体粒子間が狭くなる。そのため、ＬＥＤチップ２から放射される光が蛍光体含有樹脂層９を通過しにくくなり、ＬＥＤチップ２から放射される光と、この光で励起されて発光する樹脂層９中の蛍光体からの発光とに基づく所望の光量が得られにくくなり、ＬＥＤランプ１の発光効率の低下を招く。

一方、蛍光体含有樹脂層９の厚さが１．２ｍｍを超えると、ＬＥＤチップ２から放射される光が蛍光体含有樹脂層９の上部（例えば白色光放出側）まで届かず、蛍光体含有樹脂層９中の蛍光体を十分に励起しにくくなり、所望の光量を得ることが困難になる。

第１の実施形態のＬＥＤランプ１では、印加された電気エネルギーがＬＥＤチップ２で主波長が例えば４６０ｎｍの青色光に変換されて放射され、放射された青色光は、蛍光体含有樹脂層９中に含有された蛍光体で、より長波長の光に変換される。そして、ＬＥＤチップ２から放射される青色光とこれらの蛍光体の発光色とに基づく色である白色光がＬＥＤランプ１から放出される。

そして、第１の実施形態のＬＥＤランプ１においては、蛍光体として、青色光により励起されて主波長が５１０〜６００ｎｍの黄緑色光ないし橙色光を発光する黄色系蛍光体とともに、励起端の波長が５３０〜５７０ｎｍの範囲にあり発光の主波長が６００〜６３０ｎｍである橙色蛍光体を有しているので、この橙色蛍光体は、前記黄色系蛍光体からの発光のうち励起端波長より短波長側の光を励起光として吸収し、長波長側の光を吸収しない。したがって、黄色系蛍光体の発光の大部分が吸収されずに取り出されるので、発光効率の低下が少ないうえに高演色性の発光を得ることがでる。そして、３波長蛍光ランプに相当するＲａ８０〜８５の高演色性を実現することができる。

なお、ＬＥＤランプ１は白色発光ランプに限られるものではなく、白色以外の発光色を有するＬＥＤランプ１を構成することも可能である。ＬＥＤランプ１で白色以外の発光、例えば中間色の発光を得る場合には、目的とする発光色に応じて種々の蛍光体が適宜に使用される。また、第１の実施形態では、フラットタイプＳＭＤ型のＬＥＤランプ１を例に挙げて説明したが、特に限定されるものでなく、例えば砲弾型（または丸型）のＬＥＤランプに適用することもできる。また、ＬＥＤランプ１をマトリックス状に複数配置した発光ダイオードモジュール２１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複数のＬＥＤランプ１をそれぞれ１列状に形成してもよく、さらにＬＥＤランプ１はそれぞれ単数でもよい。

（第２の実施形態）
図４および図５は、本発明の第２の実施形態に係わるＬＥＤパッケージを形成する発光装置を示している。図４は、この発光装置の平面図であり、図５は、図４に示す発光装置をＦ−Ｆ線に沿って切断した縦断面図である。なお、図４および図５おいて、第１の実施形態に関する図面と同様の構成要素については同じ参照数字を用いて表している。

図４および図５に示す発光装置（ＬＥＤランプ）１は、パッケージ基板例えば装置基板４と、反射層３１と、回路パターン３と、複数好ましくは多数のＬＥＤチップ例えば半導体発光素子２と、接着層３２と、リフレクタ３４と、蛍光体含有樹脂層９と、光拡散部材３３とを備えて形成されている。蛍光体含有樹脂層９は封止部材としても機能する。

装置基板４は、金属または絶縁材、例えば合成樹脂製の平板からなり、発光装置１に必要とされる発光面積を得るために、所定形状例えば長方形状をなしている。装置基板４を合成樹脂製とする場合、例えば、ガラス粉末入りのエポキシ樹脂などで形成することができる。装置基板４を金属製とする場合は、この装置基板４の裏面からの放熱性が向上し、装置基板４の各部温度を均一にすることができ、同じ波長域の光を発する半導体発光素子２の発光色のばらつきを抑制することができる。なお、このような作用効果を奏する金属材料としては、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導性に優れた材料、具体的にはアルミニウムまたはその合金を例示することができる。

反射層３１は、所定数の半導体発光素子２を配設し得る大きさであって、例えば、装置基板４の表面全体に被着されている。反射層３１は、４００〜７４０ｎｍの波長領域で８５％以上の反射率を有する白色の絶縁材料により構成することができる。このような白色絶縁材料としては、接着シートからなるプリプレグ（pre-preg）を使用することができる。このようなプリプレグは、例えば、酸化アルミニウムなどの白色粉末が混入された熱硬化性樹脂をシート基材に含浸させて形成することができる。反射層３１はそれ自体の接着性により、装置基板４の表面となる一面に接着される。

回路パターン３は、各半導体発光素子２への通電要素として、反射層３１の装置基板４が接着された面とは反対側の面に接着されている。この回路パターン３は、例えば各半導体発光素子２を直列に接続するために、装置基板４および反射層３１の長手方向に所定間隔ごとに点在して２列に形成されている。一方の回路パターン３の列の一端側に位置する端側回路パターン３ａには、給電パターン部３ｃが一体に連続して形成され、同様に他方の回路パターン３の列の一端側に位置する端側回路パターン３ａには、給電パターン部３ｄが一体に連続して形成されている。

給電パターン部３ｃ，３ｄは反射層３１の長手方向一端部に並べて設けられ、互いに離間して反射層３１により絶縁されている。これらの給電パターン部３ｃ，３ｄのそれぞれに、電源に至る図示しない電線が個別に半田付けなどで接続されるようになっている。

回路パターン３は以下に説明する手順で形成される。まず、未硬化の前記熱硬化性樹脂が含浸されたプリプレグからなる反射層３１を装置基板４上に貼付けた後、反射層３１上にこれと同じ大きさの銅箔を貼付ける。次に、こうして得た積層体を加熱するとともに加圧して、熱硬化性樹脂を硬化させることによって、装置基板４と銅箔を反射層３１に圧着し接着を完了させる。次いで、銅箔上にレジスト層を設けて、銅箔をエッチング処理した後に、残ったレジスト層を除去することによって、回路パターン３を形成する。銅箔からなる回路パターン３の厚みは例えば３５μｍである。

各半導体発光素子２は、例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型のＬＥＤチップからなり、透光性を有する素子基板２ｂ一面に半導体発光層２aを積層して形成されている。素子基板２ｂは、例えばサファイア基板で作られている。この素子基板２ｂの厚みは、回路パターン３より厚く、例えば９０μｍとする。

半導体発光層２ａは、素子基板２ｂの主面上に、バッファ層、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型クラッド層、ｐ型半導体層を順次積層して形成されている。発光層は、バリア層とウェル層を交互に積層した量子井戸構造をなしている。ｎ型半導体層にはｎ側電極が設けられ、ｐ型半導体層上にはｐ側電極が設けられている。この半導体発光層２ａは、反射膜を有しておらず、厚み方向の双方に光を放射できる。

図５に示すように、各半導体発光素子２は、装置基板４の長手方向に隣接した回路パターン３間にそれぞれ配置され、白色の反射層３１の同一面上に接着層３２により接着されている。具体的には、半導体発光層２ａが積層された素子基板２ｂの一面と平行な他面が、接着層３２により反射層３１に接着されている。この接着により、回路パターン３および半導体発光素子２は反射層３１の同一面上で直線状に並べられるので、この並び方向に位置した半導体発光素子２の側面と回路パターン３とは、近接して対向するように設けられている。

接着層３２の厚みは、例えば５μｍ以下とすることができる。接着層３２には、例えば５μｍ以下の厚みで光透過率が７０％以上の透光性を有した接着剤、例えばシリコーン樹脂系の接着剤を好適に使用できる。

図４および図５に示すように、各半導体発光素子２の電極と半導体発光素子２の両側に近接配置された回路パターン３とは、ボンディングワイヤ６で接続されている。さらに、前記２列の回路パターン３列の他端側に位置された端側回路パターン３ｂ同士も、ボンディングワイヤ６で接続されている。したがって、この実施形態の場合、各半導体発光素子２は直列に接続されている。

以上の装置基板４、反射層３１、回路パターン３、各半導体発光素子２、接着層３２、およびボンディングワイヤ６により、発光装置１の面発光源が形成されている。

リフレクタ３４は、一個一個または数個の半導体発光素子２ごとに個別に設けられるものではなく、反射層３１上の全ての半導体発光素子２を包囲する単一のものであり、例えば図５に示すように、長方形の枠で形成されており、半導体発光素子２は前記枠で形成された凹部７内に配置されている。リフレクタ３４は反射層３１に接着止めされていて、その内部に複数の半導体発光素子２および回路パターン３が収められているとともに、前記一対の給電パターン部３ｃ、３ｄはリフレクタ３４の外部に位置されている。

リフレクタ３４は、例えば合成樹脂で成形することができ、その内周面は反射面となっている。リフレクタ３４の反射面は、ＡｌやＮｉなどの反射率の高い金属材料を蒸着またはメッキして形成することができる他、可視光の反射率の高い白色塗料を塗布して形成することができる。あるいは、リフレクタ３４の成形材料中に白色粉末を混入して、リフレクタ３４自体を可視光の反射率が高い白色にすることもできる。前記白色粉末としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、硫酸バリウムなどの白色フイラーを用いることができる。なお、リフレクタ３４の反射面は、発光装置１の照射方向に次第に開くように形成することが望ましい。

蛍光体含有樹脂層９は、前記第１の実施形態と同様に、透明樹脂に、主波長が６００〜６３０ｎｍで励起端の波長が５３０〜５７０ｎｍである橙色蛍光体を含む蛍光体を分散・混合した蛍光体含有樹脂により構成され、液状の蛍光体含有樹脂を、反射層３１表面および一直線上に配列された各半導体発光素子２およびボンディングワイヤ６などを満遍なく埋めるようにして充填し、リフレクタ３４内に固化させることにより形成されている。反射層３１表面とボンディングワイヤ６との間に流れ込んだ液状の透明樹脂は、毛細管現象などにより各半導体発光素子２およびボンディングワイヤ６に行きわたり、その膜厚などがほぼ均一になっており、蛍光体も透明樹脂にほぼ均一に分散しているものと考えられる。なお、蛍光体含有樹脂層９を形成するために用いられる液状透明樹脂の粘度は、１Ｐａ・Ｓ以上３Ｐａ・Ｓ以下であればよく、２種以上の液状透明樹脂から成るものでも良い。

このように構成される第２の実施形態では、高い発光効率を維持しつつＲａ８０〜８５の高演色性を実現することができ、Ｒａの調整も容易である。さらに、反射層３１からの反射もあるので、発光効率が向上する。

次に、本発明の実施例および比較例について記載する。

実施例１，２および比較例１，２
まず、発光の主波長が５３５ｎｍの黄色系蛍光体Ｙ1（ＹＡＧ系蛍光体）と主波長が５７５ｎｍの黄色系蛍光体Ｙ2（シリケート系蛍光体）、および励起端の波長が５７０ｎｍで発光の主波長が６１５ｎｍの橙色蛍光体Ｏ（シリケート系蛍光体）をそれぞれ用意した。

次いで、これらの蛍光体を使用し、以下に示すようにして図１に示す構成のＬＥＤランプ１を作製した。すなわち、シリコーン樹脂に対して黄色系蛍光体Ｙ1、黄色系蛍光体Ｙ2および橙色蛍光体Ｏをそれぞれ表１に示す配合割合で添加・混合し、分散させた。そして、得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、波長４６０ｎｍの青色光を発光するＬＥＤチップが配置されたカップ（深さ１．０ｍｍ、開口径３ｍｍ）内に、ディスペンサで充填した後、シリコーン樹脂を硬化させ、蛍光体含有樹脂層９を形成した。こうしてＬＥＤランプを作製した。

こうして実施例１，２および比較例１，２で得られたＬＥＤランプをそれぞれ発光させ、瞬間分光光計ＭＣＰＤ−７０００（大塚電子（株）社製）で発光スペクトルの測定を行った。測定の結果得られた実施例１および比較例１の発光スペクトルを図６に、実施例２および比較例２の発光スペクトルを図７にそれぞれ示す。

また、得られた発光スペクトルから、色温度と演色評価数（平均演色評価数Ｒａおよび特殊演色評価数Ｒ9）をそれぞれ算出した。また、ゴニオ法を用いて発光効率を測定した。これらの測定結果を表１に示す。なお、発光効率は、比較例２のＬＥＤランプの発光効率１００％としたときの相対値である。

表１から明らかなように、実施例１および実施例２で得られたＬＥＤランプにおいては、黄色系蛍光体Ｙ1，Ｙ2とともに、励起端波長が５７０ｎｍで発光主波長が６１５ｎｍの橙色蛍光体Ｏが配合されているので、そのような橙色蛍光体Ｏが配合されていない比較例１および比較例２のＬＥＤランプに比べて、発光効率をほとんど低下させることなく演色性を高めることができ、Ｒａ８０以上の高い演色性を実現することができる。図６および図７に示すように、実施例１および実施例２のＬＥＤランプは対応する比較例１および比較例２のＬＥＤランプに比べて、６００ｎｍを超える波長範囲の発光強度が高くなっており、このスペクトルからもＲａが高いことが裏付けられる。

実施例３
シリコーン樹脂に対して黄色系蛍光体Ｙ1を３〜４重量％、黄色系蛍光体Ｙ2を２〜３重量％の割合で配合し、さらに橙色蛍光体Ｏの配合割合を表２に示すように変化させ、これらの蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂に混合・分散させた。そして、得られた蛍光体含有シリコーン樹脂を、実施例１，２と同様にＬＥＤチップが配置されたカップ内に充填・硬化させて蛍光体含有樹脂層９を形成し、ＬＥＤランプを作製した。なお、橙色蛍光体Ｏの配合割合が３重量％であるＮｏ．３においては、実施例２と同様に黄色系蛍光体Ｙ1の配合割合を３．８重量％、黄色系蛍光体Ｙ2の配合割合を２．６重量％とし、その他のＮｏ．１，２，４，５においては、発光色温度が４２００Ｋとなるように、黄色系蛍光体Ｙ1，Ｙ2の配合量を調節した。

次いで、得られたＬＥＤランプをそれぞれ発光させ、実施例１，２と同様にして発光スペクトルの測定を行い、得られた発光スペクトルから、色温度と平均演色評価数Ｒａをそれぞれ算出した。また、ゴニオ法を用いて発光効率を測定した。測定結果を表２に示す。なお、発光効率は、橙色蛍光体Ｏの配合割合が０重量％であるＮｏ．１のＬＥＤランプの発光効率１００％としたときの相対値である。また、橙色蛍光体Ｏの配合割合に対して平均演色評価数Ｒａおよび効率比をプロットしたグラフを、図８および図９に示す。

表２および図８および図９から明らかなように、橙色蛍光体Ｏの配合割合が０重量％では配合の効果が現出せず、Ｒａの向上が認められない。また、この橙色蛍光体Ｏを５重量％を超えて配合しても、それ以上のＲａ向上の効果が少なく、かえって効率が大幅に低下して好ましくない。

本発明の発光装置をＬＥＤランプに適用した第１の実施形態の構成を示す断面図である。図１に示すＬＥＤランプを複数配置した発光ダイオードモジュールの一例を示す平面図である。図２のＡ―Ａ線断面図である。本発明の第３の実施の形態に係わる発光装置の平面図である。図６のＦ２−Ｆ２線断面図である。実施例１および比較例１で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを示すグラフである。実施例２および比較例２で得られたＬＥＤランプの発光スペクトルを示すグラフである。橙色蛍光体の配合割合と平均演色評価数Ｒａとの関係を示すグラフである。橙色蛍光体の配合割合と発光効率（効率比）との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…ＬＥＤランプ、２…ＬＥＤチップ、３…回路パターン、４…基板、６…ボンディングワイヤ、７…凹部、８…フレーム、９…蛍光体含有樹脂層、２１…ＬＥＤモジュール。

Claims

青色光を放射する発光素子と；
透明樹脂と、前記発光素子から放射された青色光により励起されて主波長が６００〜６３０ｎｍの橙色の光を発光し、励起光の長波長側端部が５３０〜５７０ｎｍの範囲にある橙色蛍光体とをそれぞれ含有し、前記発光素子を覆うように配置された蛍光体含有樹脂層と；
を具備することを特徴とする発光装置。
前記蛍光体含有樹脂層は、前記橙色蛍光体とともに、前記発光素子から放射された青色光により励起されて主波長が５１０〜６００ｎｍの黄緑色光から橙色光の間の光を発光する黄色系蛍光体の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記蛍光体含有樹脂層は、前記橙色蛍光体とともに、前記発光素子から放射された青色光により励起されて主波長が５１０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の黄緑色光から黄色光の間の光を発光する黄色系蛍光体と、前記発光素子から放射された青色光により励起されて主波長が５４０ｎｍを超え５８５ｎｍ以下の黄色光から橙色光の間の光を発光する第２の黄色系蛍光体とをそれぞれ含有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記透明樹脂に対する前記橙色蛍光体の配合割合が５重量％以下であり、発光の平均演色評価数Ｒａが８０〜８５であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の発光装置。