JP2011071404A - 発光装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光効率を向上できる発光装置および照明装置を提供する。
【解決手段】 紫色の光を発する発光素子１７と、該発光素子１７が載置された基体１５と、発光素子１７が発する光を波長変換する波長変換層１９とを具備してなる発光装置であって、波長変換層１９の発光素子１７側に積層された光散乱層２０を具備しており、波長変換層１９が、透明マトリクス１９ａ中に緑色発光蛍光体１９ｄ、青色発光蛍光体１９ｃおよび赤色発光蛍光体１９ｂを分散してなり、光散乱層２０が、透明マトリクス２０ａ中に光散乱粒子２０ｂを分散してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などの発光素子から発せられる光の波長を変換して、波長が変換された光を含む出力光を出力する波長変換器を搭載した発光装置、および該発光装置を複数具備した照明装置に関する。

半導体材料からなる発光素子（以下「ＬＥＤチップ」とも言う）は、小型で電力効率が良く鮮やかに発色する。ＬＥＤチップは、製品寿命が長い、オン・オフ点灯の繰り返しに強い、消費電力が低い、という優れた特徴を有するため、液晶等のバックライト光源および蛍光ランプ等の照明用光源への応用が期待されている。

ＬＥＤチップは、ＬＥＤチップの光の一部を蛍光体で波長変換し、当該波長変換された光と波長変換されないＬＥＤの光とを混合して放出することにより、ＬＥＤの光とは異なる色を発光する発光装置に応用されている。

このような発光装置としては、例えば、青色ＬＥＤチップ上に（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体等の黄色に発光する蛍光体を配置したものが知られている。

この発光装置では、ＬＥＤチップから発する光が黄色成分の蛍光体に照射されると、黄色に発光する蛍光体は励起されて可視光を発し、この可視光が出力として利用される。ところが、ＬＥＤチップの明るさを変えると、青色と黄色との光量比が変化するため、白色の色調が変化し、演色性に劣るといった課題があった。

そこで、このような課題を解決するために、ＬＥＤチップとして４００ｎｍ以下のピークを有する紫色ＬＥＤチップを用いるとともに、波長変換層には３種類の蛍光体を高分子樹脂中に混ぜ込んだ構造を採用し、紫色光を赤色、緑色、青色の各波長に変換して白色を発光することが提案されている（特許文献１参照）。これにより、演色性を向上することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の発光装置では、励起光４００ｎｍ付近の紫外域領域に対する赤色に発光する蛍光体の量子効率が低いため、白色光の発光効率を向上できないという問題があった。

このような状況を鑑み、赤色に発光する蛍光体の開発が行われてきており、従来、Ｂａ_{３−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭｎ_ｙＭｇＳｉ_２Ｏ_８の化学式で表される赤色に発光する珪酸塩系蛍光体が知られている（例えば、非特許文献１）。

また、発光素子４００ｎｍ以下にピーク波長を有するＬＥＤチップと組み合わせて用いることができる黄色乃至緑色（以下、黄緑色という）に発光する蛍光体として、Ｅｕを含む蛍光体の開発が行なわれている（特許文献２参照）。

この特許文献２には、Ｓｒ_{２−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＥｕ_ｙＳｉＯ₄で表される蛍光体が開示されており、Ｓｉ １モルに対するＳｒのモル比と、Ｂａのモル比と、Ｅｕのモル比の合計（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉが２の蛍光体が開示されている。

さらに、発光素子の光を効率的に蛍光体に照射するため、波長変換層に発光素子の光を散乱させる光散乱粒子を分散せしめる開発も行われている（特許文献３参照）。

特開２００２−３１４１４２号公報 特開２００４−１１５６３３号公報 特開２００５−３３２９５１号公報

ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサイエティ（Journal of Electrochemical Society）、1968年、P773-778

しかしながら、特許文献１に記載された波長変換層の赤色に発光する蛍光体として、非特許文献１に記載されたＢａ_{３−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭｎ_ｙＭｇＳｉ_２Ｏ_８の化学式で表されるアルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体と、緑色に発光する蛍光体として、特許文献２に記載されたＳｒ_{２−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＥｕ_ｙＳｉＯ₄の化学式で表されるアルカリ土類金属珪酸塩系蛍光体と、青色に発光する蛍光体と、光散乱粒子とを、高分子樹脂中に一緒に分散させた波長変換層を用いた場合でも、未だ発光装置の発光効率が低いという問題があった。

本発明は、発光効率を向上できる発光装置および照明装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、紫色の光を発する発光素子と、該発光素子が載置された基体と、前記発光素子が発する光を波長変換する波長変換層とを具備してなる発光装置であって、前記波長変換層の前記発光素子側に積層された光散乱層を具備しており、前記波長変換層が、透明マトリクス中に緑色に発光する蛍光体、青色に発光する蛍光体および赤色に発光する蛍光体を分散してなり、前記光散乱層が、透明マトリクス中に光散乱粒子を分散してなることを特徴とする。

本発明の発光装置では、発光素子からの光（以下、励起光ということがある）が波長変換層を通過する際、励起光がまず光散乱層内の光散乱粒子によって効果的に散乱されて、波長変換層内に侵入することで、赤色、緑色、青色に発光する蛍光体に励起光をほぼ均一に照射することができ、白色光の発光効率を向上できる。

また、本発明の発光装置は、前記光散乱層の光散乱粒子は、シリカ、アルミナ、メタクリル酸系樹脂およびアクリル系樹脂のいずれかからなることを特徴とする。このような発光装置では、発光素子からの励起光が波長変換層を通過する際、光散乱層内のシリカ、アルミナ、メタクリル酸系樹脂およびアクリル系樹脂からなる光散乱粒子によって効果的に散乱できる。

本発明の照明装置は、上記の発光装置を複数具備してなることを特徴とする。このような照明装置では、上記発光装置を複数具備してなるため、演色性を向上できる。

本発明の発光装置では、光散乱層によって励起光が拡散され、励起光が均一に波長変換層に照射されることで、白色光の発光効率を向上できる。本発明の照明装置は、白色光の発光効率が高い発光装置を複数具備するため、演色性を向上できる。

発光装置の構造を示す概略断面図である。 波長変換器を示すもので、（ａ）は波長変換層に光散乱層が形成されている波長変換器を示す説明図であり、（ｂ）は光散乱層を有しない従来の波長変換器を示す説明図であり、（ｃ）は波長変換層内に光散乱粒子が分散されている従来の波長変換器を示す説明図である。 （ａ）は波長変換層に光散乱層を形成してなる波長変換器を有する発光装置（実施例１）、光散乱層がない従来の波長変換器を有する発光装置（比較例１）、波長変換層内に光散乱粒子を分散した従来の波長変換器を有する発光装置（比較例２）の蛍光スペクトル結果を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示すグラフである。 （ａ）は実施例１〜４、比較例１の発光装置の蛍光スペクトル結果を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示すグラフである。 （ａ）は実施例１、５〜８、比較例１の発光装置の蛍光スペクトル結果を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示すグラフである。 （ａ）は実施例１、９〜１１、比較例１の発光装置の蛍光スペクトル結果を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示すグラフである。 （ａ）は実施例１、１２〜１５、比較例１の発光装置の蛍光スペクトル結果を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示すグラフである。

本発明の発光装置を図面を用いて説明する。図１は、本発明の発光装置１１の一実施形態を示す概略断面図である。図１によれば、本発明の発光装置１１は、下面に電極１３が形成された基板（基体）１５と、基板１５上に設けられている発光素子１７と、基板１５上に発光素子１７を覆うように形成された波長変換層１９と、波長変換層１９の発光素子１７側に積層された光散乱層２０と、光を反射する反射部材２１とを備えている。尚、符号２２はワイヤ、符号１６は接着剤、符号２５は樹脂層である。

青色に発光する蛍光体（以下、青色発光蛍光体ということがある）は、波長が４３０ｎｍから４９０ｎｍの蛍光（青色）を発する蛍光体であり、緑色に発光する蛍光体（以下、緑色発光蛍光体ということがある）は波長が５２０ｎｍから５７０ｎｍの蛍光（緑色）を発する蛍光体であり、赤色に発光する蛍光体（以下、赤色発光蛍光体ということがある）は、波長が６００ｎｍから６５０ｎｍの蛍光（赤色）を発する蛍光体である。

波長変換層１９は、蛍光体を均一に分散および担持し、かつ蛍光体の光劣化を抑制することができるため、高分子樹脂やガラス材料などの透明マトリクス中に蛍光体を分散して形成されている。高分子樹脂膜、ゾルゲルガラス薄膜などのガラス材料としては、透明性が高く、かつ加熱や光によって容易に変色しない耐久性を有するものが望ましい。

波長変換層１９は、図２（ａ）に示すように、透明マトリクス中１９ａに、赤色発光蛍光体１９ｂ、青色発光蛍光体１９ｃおよび緑色発光蛍光体１９ｄを分散してなるものであり、これらの蛍光体１９ｂ、１９ｃ、１９ｄについては後述する。

高分子樹脂膜としては、材料は特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、酢酸セルロース、ポリアリレート、さらにこれら材料の誘導体が用いられる。特に、３５０ｎｍ以上の波長域において高い光透過性を有していることが好ましい。このような透明性に加え、耐熱性の観点から、シリコーン樹脂がより好適に用いられる。

ガラス材料としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、さらにそれらのコンポジット系を例示できる。高分子樹脂膜と比較して、光、特に紫外線に対する耐久性が高く、さらに熱に対する耐久性が高いことから、製品の長寿命化を実現できる。また、ガラス材料は、安定性を向上させることができることから、信頼性の高い発光装置を実現できる。

波長変換層１９は、ゾルゲルガラス膜などのガラス材料または高分子樹脂膜を用いて、塗布法により形成することができる。一般的な塗布法であれば限定されないが、ディスペンサーによる塗布が好ましい。例えば、液状で未硬化の樹脂、ガラス材料、または溶剤で可塑性を持たせた樹脂およびガラス材料に、蛍光体を混合することにより製造することができる。未硬化の樹脂としては、例えばシリコーン樹脂が使用できる。これらの樹脂は２液を混合して硬化させるタイプのものであっても１液で硬化するタイプのものであっても良く、２液を混合して硬化させるタイプの場合、両液にそれぞれ蛍光体を混練してもよく、あるいはどちらか一方の液に蛍光体を混練しても構わない。また、溶剤で可塑性を持たせた樹脂としては例えばアクリル樹脂を使用することができる。

波長変換層１９は、未硬化状態でディスペンサー等の塗布法を使用するなどして、フィルム状に成形したり、所定の型に流し込んで固めたりすることで得られる。樹脂およびガラス材料を硬化させる方法としては、熱エネルギーや光エネルギーを使う方法がある他、溶剤を揮発させる方法がある。

波長変換層１９の発光素子側には、光散乱層２０が積層されて、波長変換器が構成されており、光散乱層２０は、透明マトリクス２０ａ中に光散乱粒子２０ｂを分散して構成されている。光散乱層２０の透明マトリクス２０ａは、波長変換層１９の透明マトリクス１９ａと同様の材料を使用できる。

光散乱粒子２０ｂは、励起光を吸収することなく、より反射もしくは透過する材料組成が好ましく、シリカ、アルミナ、アクリル系樹脂およびメタクリル酸系樹脂のいずれかからなることが望ましい。特に、理由は明確ではないがシリカがよい。

光散乱粒子２０ｂの平均粒径は０．０５〜１０μｍの範囲であればよく、０．３〜1μｍが最もよい。光散乱粒子２０ｂの平均粒径が０．０５μｍよりも小さいと、励起光の散乱効果が小さく傾向があり、赤色、緑色、青色の全ての蛍光ピーク強度の上昇度合いが小さくなる傾向がある。また、光散乱粒子２０ｂの平均粒径が１０μｍより大きいと、散乱粒子による励起光の阻害効果の影響が大きくなり、赤色、緑色、青色の全ての蛍光ピーク強度の上昇度合いが小さくなる傾向がある。

光散乱層２０の厚みは０．０１〜０．３ｍｍの範囲であればよく、０．１〜０．２ｍｍが最もよい。光散乱層２０の厚みが０．０１ｍｍより薄くなると、光散乱の効果が小さくなり、赤色、緑色、青色の全ての蛍光ピーク強度の上昇度合いが小さくなる傾向がある。また、光散乱層２０の厚みが０．３ｍｍよりも厚くなると波長変換層の厚みが薄くなり、励起光の吸収率低下の影響が大きくなり、赤色、緑色、青色の全ての蛍光ピーク強度の上昇度合いが小さくなる傾向がある。

光散乱粒子２０ｂの含有量は、全量中０．１〜７０質量％の範囲であればよく、特に５〜５０質量％が最もよい。０．１質量％よりも小さいと、励起光の散乱効果が小さく、赤色、緑色、青色の全ての蛍光ピーク強度の上昇度合いが小さくなる傾向がある。また、７０質量％よりも大きくなると励起光の阻害効果の影響が大きくなり、赤色、緑色、青色の全ての蛍光ピーク強度の上昇度合いが小さくなる傾向がある。

電極１３を形成する導体は、発光素子１７を電気的に接続するための導電路としての機能を有し、基体１５の下面から上面に引き出され、ワイヤ２２にて発光素子１７と電気的に接続されている。導体としては、例えば、Ｗ、Ｍｏ、ＣｕまたはＡｇ等の金属粉末を含むメタライズ層を用いることができる。導体は、基板１５がセラミックスからなる場合、その上面に配線導体がタングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）等から成る金属ペーストを高温で熱処理して形成され、基板１５が樹脂から成る場合、銅（Ｃｕ）または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等から成るリード端子がモールド成型されて基板１５の内部に設置固定される。

基板１５は熱伝導性が高く、かつ全反射率の大きいことが求められるため、例えばアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック材料の他に、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂が好適に用いられる。

発光素子１７は、蛍光体の励起を効率的に行なうことができるため、中心波長が３７０〜４２０ｎｍの光を発する半導体材料を備えた発光素子を用いている。これにより、出力光の強度を高め、より発光効率の高い発光装置を得ることが可能となる。

発光素子１７は、上記中心波長を発するものが好ましいが、発光素子基板表面に、半導体材料からなる発光層を備える構造（図示せず）を有していることが、高い量子効率を有する点で好ましい。このような半導体材料として、ＺｎＳｅまたは窒化物半導体（ＧａＮ等）等種々の半導体を挙げることができるが、発光波長が上記波長範囲であれば、特に半導体材料の種類は限定されない。これらの半導体材料を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタシャル成長法等の結晶成長法により、発光素子基板上に半導体材料からなる発光層を有する積層構造を形成すれば良い。発光素子基板は、結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるために、例えば窒化物半導体からなる発光層を表面に形成する場合、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＺｒＢ_２、ＧａＮまたは石英等の材料が好適に用いられる。

発光素子１７と波長変換層１９の側面には、必要に応じて、光を反射する反射部材２１を設け、側面に逃げる光を前方に反射し、出力光の強度を高めることができる。反射部材２１の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらの積層構造物や合金、さらにアルミナセラミックス等のセラミックス、またはエポキシ樹脂等の樹脂を用いることができる。

本実施形態の発光装置は、図１に示すように、波長変換器を発光素子１７上に設置することにより得られる。波長変換器を発光素子１７上に設置する方法としては硬化したシート状の波長変換器を発光素子１７上に設置することが可能である。

本発明の照明装置は、図１に示すような発光装置を、例えば、基板に複数配置し、これらの発光装置を電気的に接続して構成される。また、基板１５の表面に複数の発光素子１７、波長変換層１９、反射部材２１を形成し、複数の発光装置を形成し、これらの発光装置を電気的に接続して照明装置を形成しても良い。
（赤色発光蛍光体１９ｂの説明）
赤色発光蛍光体１９ｂは、平均粒径Ｄ_５０が１５〜４５μｍの蛍光体からなるもので、平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。また、赤色発光蛍光体１９ｂの量子効率は３５〜４５％とされている。

赤色発光蛍光体１９ｂは、アルカリ土類金属珪酸塩からなるもので、例えば、Ｍ^１（Ｍ^１はＢａ、またはＢａとＳｒ、あるいはＢａとＣａ）、Ｅｕ、Ｍｇ、ＭｎおよびＳｉを必須成分として含有する蛍光体である。そして、Ｓｉ １モルに対するＥｕのモル比が０．１４以下であり、Ｓｉ １モルに対するＭｎのモル比が０．０７以下のものである。

赤色発光蛍光体１９ｂは、例えば、Ｍ^１ _３−ａＥｕ_ａＭｇ_１−ｂＭｎ_ｂＳｉ_ｃＯ_８の化学組成（但し、ａは０＜ａ≦０．２６４、ｂは０＜ｂ≦０．１３２、ｃは１．９０５≦ｃ≦２．０２５を満足する値である）を有する。この化学組成で表される蛍光体は、化学量論組成に近く、励起光を赤色に変換することのできる結晶が再現よく形成されるとともに、結晶相の制御を容易に行うことができ、さらに赤色以外の変換光の発生を抑制することができる。

Ｅｕのモル比ａは、Ｍ^１ _３−ａＥｕ_ａＭｇ_１−ｂＭｎ_ｂＳｉ_ｃＯ_８中で０＜ａ≦０．２６４を満たせばよい。しかし、発光中心イオンＥｕ^２＋のモル比ａが小さすぎると、量子効率が小さくなる傾向がある。一方、多すぎても、濃度消光と呼ばれる現象によりやはり量子効率が小さくなる傾向がある。下限としては０．０６≦ａが好ましい。特には、ａは、０．１≦ａ≦０．２の範囲にあることが望ましい。

Ｍｎのモル比は０＜ｂ≦０．１３２を満たせばよい。しかし蛍光体は励起光源の照射を受けて励起したＥｕ^２＋のエネルギーがＭｎ^２＋に移動し、Ｍｎ^２＋が赤発光しているものと考えられているため、Ｍｎの組成によりエネルギー移動の程度が異なる。それゆえ高い赤色の量子効率を得るには、０．０１≦ｂ≦０．１であることが好ましい。さらに、ｂは、０．０７５≦ｂ≦０．１を満足することが望ましい。

また、ｃは、１．９０５≦ｃ≦２．０２５を満足すればよい。

尚、赤色発光蛍光体１９ｂは、Ｍ^１ _{３−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭｇＭｎ_ｙＳｉ_ｚＯ_８の化学組成（但し、ｘは０＜ｘ≦０．２、ｙは０＜ｙ≦０．１、ｚは１．９０５≦ｚ≦２．０２５を満足する値である）で表される場合もある。
（緑色発光蛍光体１９ｄの説明）
本発明の緑色発光蛍光体１９ｄは、平均粒径Ｄ_５０が１５〜４５μｍの蛍光体からなるもので、平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。また、緑色発光蛍光体１９ｄの量子効率は４０〜５０％とされている。

本発明の緑色発光蛍光体１９ｄは、アルカリ土類金属珪酸塩からなるもので、例えば、Ｍ^２（Ｍ^２はＳｒ、ＢａおよびＣａから選ばれる少なくとも１種）、ＥｕおよびＳｉを含有する蛍光体である。この緑色発光蛍光体１９ｄは（Ｍ^２，Ｅｕ）_２ＳｉＯ₄で表される結晶を主結晶とし、緑色発光蛍光体１９ｄのＸ線吸収端近傍構造スペクトル（X-ray Absorption Near Edge Structure：ＸＡＮＥＳ）による２価のＥｕイオンおよび３価のＥｕイオンの合量に対する２価のＥｕイオンの濃度が９０％以上である。

さらに、蛍光体は、Ｓｉ １モルに対するＭ^２のモル比と、Ｓｉ １モルに対するＥｕのモル比の合計（（Ｍ^２＋Ｅｕ）／Ｓｉ）が２未満である。

すなわち、特許文献２のＳｒ_{２−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＥｕ_ｙＳｉＯ_４で表される蛍光体においては、Ｓｉ １モルに対するＳｒ、Ｂａ、Ｅｕのモル比の合計（単にモル比の合計ということもある）（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉが２であるが、２価のＥｕイオンおよび３価のＥｕイオンの合量に対する２価のＥｕイオンの濃度が９０％以上、すなわち、Ｅｕ^２＋／（Ｅｕ^２＋＋Ｅｕ^３＋）≧０．９の領域においては、このモル比の合計（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉを２よりも小さくし、さらには１．９４以下とすることで、特許文献２に開示されている、モル比の合計（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉ＝２の蛍光体よりも優れた発光効率を実現することができる。

ここで言うモル比の合計（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉの値は蛍光体中のＳｒ_{２−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＥｕ_ｙＳｉＯ_４結晶の構成元素組成から求められる値ではなく、緑色発光蛍光体１９ｄ全体の構成元素組成から求められる値を指す。

蛍光を発する理想的な（Ｍ^２，Ｅｕ）_２ＳｉＯ₄結晶、例えば、Ｓｒ_{２−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＥｕ_ｙＳｉＯ_４結晶では、化学量論比がモル比の合計（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉ＝２となるため、蛍光体の組成もモル比の合計（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉ＝２とすることが望ましいように思われるが、理由については現在のところ不明であるが、むしろモル比の合計（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉ＝２ではなく、蛍光体のモル比の合計（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉの値を化学量論比からはずれたモル比の合計（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｅｕ）／Ｓｉ＜２、特には１．９４以下、さらには１．７８〜１．９４の範囲とすることで量子効率の高い蛍光体が得られることが明らかとなった。特には、１．８９〜１．９１であることが望ましい。

また、ｘの値は０〜１の範囲で任意に選ぶことが可能であり、ｘ＝０の場合黄色、ｘ＝１の場合緑色の蛍光体とすることができ、黄色乃至緑色（以下、黄緑色ということもある）を発することができる。ここで、ｘ≦１とすることにより、耐水性を向上できる。
（青色発光蛍光体１９ｃの説明）
本発明の青色発光蛍光体１９ｃは、平均粒径Ｄ_５０が２〜１０μｍの蛍光体からなるもので、平均粒径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。また、青色発光蛍光体１９ｃの量子効率は３５〜４５％とされている。

青色発光蛍光体１９ｃは、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₇：Ｅｕ、Ｓｒ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₁₂：Ｅｕ、１０（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｅｕ）・６ＰＯ₄・Ｃｌ₂、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃（Ｃｌ，Ｂｒ）：Ｅｕ、等が用いられる。なお、青色発光蛍光体１９ｃは、〔（Ｍ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂：Ｅｕ、〕（ＭはＣａ，ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも１種）で表されるハロりん酸塩からなるものが好適に用いられる。

このような発光装置では、光源である発光素子１７から発せられる励起光の一部の波長を各蛍光体で他の波長に変換して、波長が変換された光を含む出力光を出力し、ある波長を有する発光素子１７の光を他の波長を有する光に変換して、発光する。

そして、本発明の発光装置では、発光素子１７からの励起光が光散乱層によって散乱され、均一に波長変換層に照射されるため、白色光の発光効率を向上できる。

（実施例１）
先ず、図１の発光装置１１を作製した。基板（基体）１５としてアルミナ基板を用い、基板１５上に設けられている発光素子１７としてサファイア基板に窒化物半導体をエピ形成した発光素子を用い、反射部材２１としてアルミナを用いた。

先ず、波長変換層１９を作製した。この波長変換層１９は、透明マトリクス１９ａ中に、赤色発光蛍光体１９ｂ、緑色発光蛍光体１９ｄおよび青色発光蛍光体１９ｃを分散して構成されている。

波長変換層１９は、透明マトリクス１９ａを構成する材料（東レ・ダウコーニング：ＣＹ５２−５０２）１ｇ中に、平均粒径が１０μｍの赤色発光蛍光体１９ｂを０．３３９ｇ、平均粒径が１０μｍの緑色発光蛍光体１９ｄを０．３０１ｇ、平均粒径が１μｍの青色発光蛍光体１９ｃを０．２７８ｇ添加し、攪拌脱泡器で混合して蛍光体ペーストを作製した。形成する蛍光体ペーストをガラス板に塗布し、１５０℃で２分間加熱し、シリコーン樹脂を固化させ、厚み０．６ｍｍの波長変換層１９を形成した。

光散乱層２０は、透明マトリクス２０ａを構成する材料（東レ・ダウコーニング：ＣＹ５２−５０２）１ｇ中に、光散乱層粒子２０ｂとしてシリカ（ＳｉＯ_２：（扶桑化学：ＳＰ−０３Ｆ））を１ｇ添加し、攪拌脱泡器で混合してシリカペーストを作製した。

波長変換層１９の上にシリカペーストを塗布し、１５０℃で２分間加熱し、シリコーン樹脂を固化させ、厚み０．１ｍｍの光散乱層２０を形成し、波長変換器を構成した。

この波長変換器を、図１のように、発光素子１７を被覆する樹脂層２５上に、発光素子１７側が光散乱層２０となるように配置し、発光装置を作製した。

得られた発光装置を蛍光分光光度計（島津社製）で測定し、図３に蛍光スペクトル結果を記載した。比較例１として、光散乱層の無い場合（図２（ｂ）：層構成２）、比較例２として、波長変換層中に光散乱粒子２０ｂを混入させた場合（図２（ｃ）：層構成３）を作製した。光散乱粒子の平均粒径、光散乱層の厚み、波長変換層の厚み、光散乱層中における光散乱粒子の含有量（濃度）を、表１に示すように設定し、発光装置を作製し、評価した。なお、比較例２では、波長変換層中に混合される光散乱粒子を、表１の光散乱層の欄に記載した。

波長変換器の厚み（波長変換層と光散乱層の合計）は０．７ｍｍで同じであり、波長変換層内に存在する各蛍光体量も同一になるように調整した。

図３から、光散乱層を形成した本発明の実施例１（図２（ａ）：層構成１）は、比較例１（図２（ｂ）：層構成２）、比較例２（図２（ｃ）：層構成３）に比べ、赤色（６００ｎｍ〜６５０ｎｍ）、緑色（波長５２０ｎｍ〜５７０ｎｍ）、青色（波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの）における全ての蛍光ピーク強度が上昇していることがわかる。このことから、実施例１は比較例１、２よりも白色光の発光効率が向上することがわかる。

（実施例２〜４）
光散乱粒子として、シリカ（ＳｉＯ_２）に代えて、表２に示すように、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、メタクリル酸メチル（メタクリル酸系樹脂）、ポリスチレン（アクリル系樹脂）を用いる以外は、上記実施例１と同様にして、発光装置を作製し、評価し、結果を図４に記載した。

図４から、光散乱層の光散乱粒子にシリカ、アルミナ、メタクリル酸系樹脂、アクリル系樹脂を用いた本発明の実施例１〜４は、比較例１に比べ、赤色、緑色、青色における全ての蛍光ピーク強度が上昇していることがわかる。このことから、実施例１〜４は比較例１よりも白色光の発光効率が向上することがわかる。

（実施例５〜８）
光散乱粒子として、シリカを用い、平均粒径を表３に示すように変化させる以外は、上記実施例１と同様にして、実施例５〜８の発光装置を作製し、評価し、結果を図５に記載した。

図５から、光散乱粒子に、平均粒径０．０５〜１０μｍのシリカを用いた本発明の実施例１、５〜８は、比較例１と比較して赤色、緑色、青色における全ての蛍光ピーク強度が上昇していることがわかる。このことから、実施例１、５〜８は比較例１よりも白色光の発光効率が向上することがわかる。シリカの粒径は０．３μｍ（実施例1）が最もよいことがわかる。

（実施例９〜１１）
光散乱粒子として、平均粒径０．３μｍのシリカを用い、光散乱層の厚みを表４に示すように変化させ、光散乱層と波長変換層との合計厚みを０．７ｍｍに設定する以外は、上記実施例１と同様にして、実施例９〜１１の発光装置を作製し、評価し、結果を図６に記載した。

図６から、光散乱層が０．０１〜０．３ｍｍの本発明の実施例１、９〜１１は、比較例１にくらべ赤色、緑色、青色における全ての蛍光ピーク強度が上昇していることがわかる。このことから、実施例１、９〜１１は比較例１よりも白色光の発光効率が向上することがわかる。光散乱層の厚みは０．１ｍｍが最もよいことがわかる。

（実施例１２〜１５）
光散乱粒子として、平均粒径０．３μｍのシリカを用い、光散乱層の厚みを０．１ｍｍとし、光散乱層における光散乱粒子の濃度（含有量）を、表５に示すように変化させる以外は、上記実施例１と同様にして、実施例１２〜１５の発光装置を作製し、評価し、結果を図７に記載した。

図７から、光散乱層における光散乱粒子の濃度が０．１〜７０質量％の本発明の実施例１、１２〜１５は全て、比較例１（光散乱層のない場合）と比較して赤色、緑色、青色における全ての蛍光ピーク強度が上昇していることがわかる。このことから、実施例１、１２〜１５は比較例１よりも白色光の発光効率が向上することがわかる。光散乱粒子の濃度は５０質量％が最もよいことがわかる。

１１・・・発光装置
１３・・・電極
１５・・・基板
１７・・・発光素子
１９・・・波長変換層
２０・・・光散乱層
２１・・・反射部材

Claims (3)

1. 紫色の光を発する発光素子と、該発光素子が載置された基体と、前記発光素子が発する光を波長変換する波長変換層とを具備してなる発光装置であって、前記波長変換層の前記発光素子側に積層された光散乱層を具備しており、前記波長変換層が、透明マトリクス中に緑色に発光する蛍光体、青色に発光する蛍光体および赤色に発光する蛍光体を分散してなり、前記光散乱層が、透明マトリクス中に光散乱粒子を分散してなることを特徴とする発光装置。
2. 前記光散乱層の前記光散乱粒子は、シリカ、アルミナ、メタクリル酸系樹脂およびアクリル系樹脂のいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 請求項１または２に記載の発光装置を複数具備してなることを特徴とする照明装置。