JP2008159708A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体の温度上昇を抑制でき且つ光取り出し効率の向上を図れる発光装置を提供する。
【解決手段】実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側において実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を囲む形で配設されたドーム状の光学部材４０と、光学部材４０と実装基板２０とで囲まれた空間でＬＥＤチップ１０を封止した封止樹脂からなる封止部５０とを備え、ＬＥＤチップ１０の光取り出し面１１側に積層されＬＥＤチップ１０から放射される光によって励起されてＬＥＤチップ１０よりも長波長の可視光を放射する蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の色変換層６０と、ＬＥＤチップ１０と色変換層６０との間に設けられＬＥＤチップ１０から放射される可視光を透過し且つ色変換層６０の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層７０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を利用した発光装置に関するものである。

従来から、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップとは異なる発光色の光を放射する蛍光体とを組み合わせ所望の混色光（例えば、白色光）を得るようにした発光装置の研究開発が各所で行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

ここにおいて、上記特許文献１には、図７に示すように、ＬＥＤチップ１０’と、ＬＥＤチップ１０’が実装された実装基板２０’と、ＬＥＤチップ１０’に重ねて配置された凸レンズ状の光学部材（光取出し増大部）１４０’と、ＬＥＤチップ１０’から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０’の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料（例えば、シリコーン樹脂など）により形成され光学部材１４０’を覆うように実装基板２０’に気密的に封着されたドーム状の色変換部材（波長変換部材）１６０’とを備えた発光装置１’が提案されている。ここで、実装基板２０’は、ＬＥＤチップ１０’および光学部材１４０’の一部を収納する収納凹所２０ａ’が一表面に設けられており、収納凹所２０ａ’内でＬＥＤチップ１０’がフリップチップ実装されている。また、図７に示した構成の発光装置１’は、実装基板２０’の収納凹所２０ａ’に収納されたＬＥＤチップ１０’を封止した封止樹脂からなる封止部５０’を備えている。

また、上記特許文献２には、図８に示すように、ＬＥＤチップ１０’と、ＬＥＤチップ１０’が実装された実装基板２０’と、実装基板２０’の収納凹所２０ａ’に収納されたＬＥＤチップ１０’を封止した封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂など）からなる封止部５０”とを備え、封止部５０”が、封止樹脂に粒子状の赤色蛍光体５４’を分散させて形成された第１の色変換層５０ａ”と、封止樹脂に粒子状の緑色蛍光体５３’を分散させて形成された第２の色変換層５０ｂ”とで構成された発光装置１”が開示されている。要するに、図８に示した構成の発光装置１”の封止部５０”は、発光色の異なる２種類の蛍光体（緑色蛍光体５３’、赤色蛍光体５４’）のうち発光ピーク波長が長波長側にある蛍光体（つまり、赤色蛍光体５４’）を含有する第１の色変換層５０ａ”を、波長ピーク波長が低波長側にある蛍光体（つまり、緑色蛍光体５３’）を含有する第２の色変換層５０ｂ”よりもＬＥＤチップ１０’の光取り出し面１１’に近い側に設けてある。
特開２００５−１５８９４９号公報 特開２００５−３１１１３６号公報

ところで、図７に示した構成の発光装置１’では、点灯時に、ＬＥＤチップ１０’だけでなく色変換部材１６０’の蛍光体も発熱するが、色変換部材１６０’の大部分が空気と接しているので、色変換部材１６０’の熱が放熱されにくく、色変換部材１６０’の熱劣化が懸念されている。

これに対して、図８に示した構成の発光装置１”では、封止部５０”の赤色蛍光体５４’および緑色蛍光体５３’それぞれから放射された可視光の一部がＬＥＤチップ１０’側に戻って実装基板２０’などに吸収され光取り出し効率が低下してしまう。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、蛍光体の温度上昇を抑制でき且つ光取り出し効率の向上を図れる発光装置を提供することにある。

請求項１の発明は、可視光を放射するＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップが実装された実装基板と、実装基板におけるＬＥＤチップの実装面側において実装基板との間にＬＥＤチップを囲む形で配設されたドーム状の光学部材と、光学部材と実装基板とで囲まれた空間でＬＥＤチップを封止した封止樹脂からなる封止部とを備えた発光装置であって、ＬＥＤチップの光取り出し面側に積層されＬＥＤチップから放射される可視光によって励起されてＬＥＤチップよりも長波長の可視光を放射する蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の色変換層と、ＬＥＤチップと色変換層との間に設けられＬＥＤチップから放射される可視光を透過し且つ色変換層の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層とを有することを特徴とする。

この発明によれば、ＬＥＤチップから放射される可視光によって励起されてＬＥＤチップよりも長波長の可視光を放射する蛍光体および透光性材料により形成された色変換層がＬＥＤチップの光取り出し面側に積層されていることにより、色変換層の蛍光体で発生した熱を実装基板側へ放熱させることができるので、蛍光体の温度上昇を抑制でき、しかも、ＬＥＤチップと色変換層との間に設けられＬＥＤチップから放射される可視光を透過し且つ蛍光体層の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層を有していることにより、色変換層の蛍光体から放射された可視光がＬＥＤチップ側に戻って実装基板などに吸収されるのを抑制できるので、光取り出し効率の向上を図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記色変換層は、前記ＬＥＤチップよりも長波長の可視光を放射する第１の蛍光体および透光性材料により形成された第１の蛍光体層と、第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体および透光性材料により形成された第２の蛍光体層とが、第１の蛍光体層を前記ＬＥＤチップの光取り出し面に近い側として前記ＬＥＤチップの前記光取り出し面側に積層され、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との間に、第１の蛍光体層の第１の蛍光体から放射される可視光および前記ＬＥＤチップから放射される可視光を透過し且つ第２の蛍光体層の第２の蛍光体から放射される可視光を反射する層間波長選択フィルタ層が設けられてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤチップから放射される可視光と第１の蛍光体から放射される可視光と第２の蛍光体から放射される可視光との混色光を得ることができ、しかも、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との間に、第１の蛍光体層の第１の蛍光体から放射される可視光および前記ＬＥＤチップから放射される可視光を透過し且つ第２の蛍光体層の第２の蛍光体から放射される可視光を反射する層間波長選択フィルタ層が設けられているので、発光色の異なる第１の蛍光体および第２の蛍光体のうち発光ピーク波長が低波長側にある第２の蛍光体から放射された光が、発光ピーク波長が長波長側にある第１の蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図れる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記色変換層は、前記ＬＥＤチップよりも長波長の可視光を放射する第１の蛍光体および透光性材料により形成された第１の蛍光体層と、第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体および透光性材料により形成された第２の蛍光体層とが、前記ＬＥＤチップの光取り出し面に平行な面内で並設されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤチップから放射される可視光と第１の蛍光体から放射される可視光と第２の蛍光体から放射される可視光との混色光を得ることができ、しかも、前記色変換層は第１の蛍光体層と第２の蛍光体層とが前記ＬＥＤチップの光取り出し面に平行な面内で並設されているので、発光色の異なる第１の蛍光体および第２の蛍光体のうち発光ピーク波長が低波長側にある第２の蛍光体から放射された光が、発光ピーク波長が長波長側にある第１の蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図れる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記封止部は、粒子状の光拡散材が分散されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記封止部から出射される混色光の色むらを抑制することができる。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記封止部は、前記ＬＥＤチップよりも長波長かつ前記色変換層の蛍光体である第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体が分散されてなることを特徴とする。

この発明によれば、第２の蛍光体が前記封止部に分散されているので、前記ＬＥＤチップから放射される可視光と第１の蛍光体から放射される可視光と第２の蛍光体から放射される可視光との混色光を得ることができ、しかも、第２の蛍光体で発生した熱を、前記実装基板を通してより効果的に放熱させることができる。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記光学部材は、前記ＬＥＤチップよりも長波長かつ前記色変換層の蛍光体である第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体および透光性材料により形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤチップから放射される可視光と第１の蛍光体から放射される可視光と第２の蛍光体から放射される可視光との混色光を得ることができ、しかも、発光色の異なる第１の蛍光体および第２の蛍光体のうち発光ピーク波長が低波長側にある第２の蛍光体から放射された光が、発光ピーク波長が長波長側にある第１の蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図れ、また、請求項５の発明のように前記封止部に第２の蛍光体を含有させてある場合に比べて、色むらを抑制することが可能となる。

請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記ＬＥＤチップから放射される可視光によって励起されて前記ＬＥＤチップよりも長波長かつ前記色変換層の蛍光体である第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体および透光性材料により形成されてなり、前記光学部材の光出射面との間に空気層が形成される形で配設されたドーム状の色変換部材を備えてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記光学部材の光出射面との間に空気層が形成される形で配設されたドーム状の色変換部材を備え、当該色変換部材を第２の蛍光体および透光性材料により形成してあるので、前記ＬＥＤチップから放射される可視光と第１の蛍光体から放射される可視光と第２の蛍光体から放射される可視光との混色光を得ることができ、しかも、発光色の異なる第１の蛍光体および第２の蛍光体のうち発光ピーク波長が低波長側にある第２の蛍光体から放射された光が、発光ピーク波長が長波長側にある第１の蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図れる。

請求項８の発明は、請求項２または請求項５の発明において、前記第２の蛍光体を含有している媒質の屈折率が前記第１の蛍光体を含有している媒質の屈折率よりも大きいことを特徴とする。

この発明によれば、前記第２の蛍光体から放射された光が前記第１の蛍光体を含有している媒質中へ入射するのを抑制することができる。

請求項１の発明では、蛍光体の温度上昇を抑制でき且つ光取り出し効率の向上を図れるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態の発光装置１は、図１に示すように、可視光（本実施形態では、青色光）を放射するＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が実装された実装基板２０と、実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側において実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を囲む形で配設されたドーム状の光学部材４０と、光学部材４０と実装基板２０とで囲まれた空間でＬＥＤチップ１０を封止した封止樹脂からなる封止部５０とを備え、ＬＥＤチップ１０の光取り出し面１１側に積層されＬＥＤチップ１０から放射される可視光によって励起されてＬＥＤチップ１０よりも長波長の可視光を放射する蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の色変換層６０と、ＬＥＤチップ１０と色変換層６０との間に設けられＬＥＤチップ１０から放射される可視光を透過し且つ色変換層６０の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層７０とを有している。

本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０として、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップを用い、色変換層６０の蛍光体として、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体を用いており、ＬＥＤチップ１０から放射され色変換層６０および封止部５０を透過した青色光と、色変換層６０の黄色蛍光体から放射され封止部５０を透過した黄色光とが光学部材４０の光入射面４０ａへ入射して光学部材４０の光出射面４０ｂから出射されることとなり、白色光を得ることができる。

ＬＥＤチップ１０は、厚み方向の一表面側（図１における下面側）にアノード電極（図示せず）が形成されるとともに、厚み方向の他表面側（図１における上面側）にカソード電極（図示せず）が形成されており、上記他表面側を光取り出し面１１側としている。ここにおいて、アノード電極およびカソード電極は、下層側のＮｉ膜と上層側のＡｕ膜との積層膜により構成されている。なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、側面からは青色光がほとんど放射されないものを用いている。

実装基板２０は、ＬＥＤチップ１０が一表面側に搭載される矩形板状のサブマウント部材３０と、熱伝導性材料により形成されサブマウント部材３０が一面側の中央部に固着される矩形板状の伝熱板２１と、伝熱板２１の一面側（図１における上面側）に例えばポリオレフィン系の固着シート（図示せず）を介して固着される矩形板状のフレキシブルプリント配線板により形成され中央部にサブマウント部材３０を露出させる矩形状の窓孔２４を有する配線基板２２とで構成されている。したがって、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が配線基板２２を介さずにサブマウント部材３０および伝熱板２１に伝熱されるようになっている。

上述の伝熱板２１は、Ｃｕからなる金属板２１ａを基礎とし、当該金属板２１ａの厚み方向の両面にＡｕ膜からなるコーティング膜２１ｂが形成されている。

一方、配線基板２２は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材２２ａの一表面側に、ＬＥＤチップ１０への給電用の一対の配線パターン２３，２３が設けられるとともに、各配線パターン２３，２３および絶縁性基材２２ａにおいて配線パターン２３，２３が形成されていない部位を覆う白色系の樹脂からなるレジスト層２６が積層されている。ここにおいて、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がボンディングワイヤ１４を介して一方の配線パターン２３と電気的に接続され、上記アノード電極がサブマウント部材３０の電極パターン３１およびボンディングワイヤ１４を介して他方の配線パターン２３と電気的に接続されている。なお、各配線パターン２３，２３は、絶縁性基材２２ａの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、絶縁性基材２２ａの材料としては、ＦＲ４、ＦＲ５、紙フェノールなどを採用してもよい。

レジスト層２６は、配線基板２２の窓孔２４の近傍において各配線パターン２３，２３の２箇所が露出し、配線基板２２の周部において各配線パターン２３，２３の１箇所が露出するようにパターニングされており、各配線パターン２３，２３は、配線基板２２の窓孔２４近傍において露出した部位が、ボンディングワイヤ１４が接続される端子部２３ａを構成し、配線基板２２の周部において露出した円形状の部位が外部接続用の電極部２３ｂを構成している。なお、配線基板２２の配線パターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成され、最上層がＡｕ膜となっている。

また、サブマウント部材３０は、熱伝導率が比較的高く且つ電気絶縁性を有するＡｌＮにより形成されており、平面サイズをＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きく設定してあり、伝熱板２１とＬＥＤチップ１０との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する応力緩和機能と、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能とを有している。したがって、本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和することができるとともに、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材３０および伝熱板２１を介して効率良く放熱させることができる。

本実施形態では、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しているが、サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉなどを採用してもよい。また、サブマウント部材３０の一表面側には、ＬＥＤチップ１０におけるサブマウント部材３０側の電極である上記アノード電極と接合される上述の電極パターン３１が形成され、当該電極パターン３１の周囲に可視光を反射する反射膜３２が形成されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射された光がサブマウント部材３０に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。ここにおいて、電極パターン３１は、Ａｕを主成分とするＡｕとＳｎとの合金（例えば、８０Ａｕ−２０Ｓｎ、７０Ａｕ−３０Ｓｎなど）により形成されている。また、反射膜３２は、Ａｌにより形成されているが、Ａｌに限らず、Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕなどにより形成してもよい。

また、本実施形態の発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２のレジスト層２６の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０や黄色蛍光体から放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができる。

上述の封止部５０の材料である封止樹脂としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えばエポキシ樹脂などを用いてもよい。

光学部材４０は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂など）の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、光学部材４０をシリコーン樹脂により形成してあるので、光学部材４０と封止部５０との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。なお、封止部５０の材料がエポキシ樹脂の場合には、光学部材４０もエポキシ樹脂により形成することが好ましい。

色変換層６０は、シリコーン樹脂のような透光性材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（つまり、色変換層６０は、蛍光体および透光性材料により形成されている）。したがって、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換層６０および封止部５０および光学部材４０を通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換層６０の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換層６０の周部には、ＬＥＤチップ１０の上記カソード電極とボンディングワイヤ１４との接続部位を露出させる切欠部が形成されている。

また、波長選択フィルタ７０層は、屈折率の異なる２種類の誘電体膜が交互に積層されたものであり、ＬＥＤチップ１０の発光ピーク波長と色変換層６０の蛍光体の発光ピーク波長とに応じて、各誘電体膜の膜厚、屈折率、および層数を適宜設定すればよい。なお、誘電体膜の材料としては、例えば、ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＴｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮなどを採用すれば、誘電体膜をイオンビーム蒸着法や抵抗加熱蒸着法などの一般的な薄膜形成技術によって容易に形成することができ、シート状の色変換層６０の厚み方向の一表面側に容易に形成することができる。なお、本実施形態の発光装置１では、波長選択フィルタ層７０とＬＥＤチップ１０とを接着剤（例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂など）により固着することで波長選択フィルタ７０をＬＥＤチップ１０に積層してあるが、必ずしも接着剤を用いる必要はない。

以上説明した本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０から放射される光によって励起されてＬＥＤチップ１０よりも長波長の可視光を放射する蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の色変換層６０がＬＥＤチップ１０の光取り出し面１１側に積層されていることにより、色変換層６０の蛍光体で発生した熱を実装基板２０側へ放熱させることができるので、蛍光体の温度上昇を抑制でき、しかも、ＬＥＤチップ１０と色変換層６０との間に設けられＬＥＤチップ１０から放射される可視光を透過し且つ色変換層６０の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層７０を有していることにより、色変換層６０の蛍光体から放射された光がＬＥＤチップ１０側に戻って実装基板２０などに吸収されるのを抑制できるので、光取り出し効率の向上を図れる。また、本実施形態の発光装置１は、光学部材４０の光出射面４０ｂを球面の一部により構成してあり、光学部材４０と封止部５０とで構成されるレンズ部が半球状の形状となっているので、点光源として利用することができる。

（実施形態２）
本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図２に示すように、色変換層６０が、ＬＥＤチップ１０よりも長波長の可視光を放射する第１の蛍光体を含有したシート状の第１の蛍光体層６０ａと、第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体を含有したシート状の第２の蛍光体層６０ｂとを有し、第１の蛍光体層６０ａをＬＥＤチップ１０の光取り出し面１１に近い側としてＬＥＤチップ１０の光取り出し面１１側に積層され、第１の蛍光体層６０ａと第２の蛍光体層６０ｂとの間に、第１の蛍光体層６０ａの第１の蛍光体から放射される可視光およびＬＥＤチップ１０から放射される可視光を透過し且つ第２の蛍光体層６０ｂの第２の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層からなる層間波長選択フィルタ層６２を設けてある点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップを用い、第１の蛍光体層６０ａの第１の蛍光体として、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されて赤色光を放射する粒子状の赤色蛍光体を用い、第２の蛍光体層６０ｂの第２の蛍光体として、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されて緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体を用いており、第１の蛍光体層６０ａは、シリコーン樹脂のような透光性材料と粒子状の赤色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成され、第２の蛍光体層６０ｂは、シリコーン樹脂のような透光性材料と粒子状の緑色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている。なお、各蛍光体層６０ａ，６０ｂの材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。

また、層間波長選択フィルタ層６２は、屈折率の異なる２種類の誘電体膜が交互に積層されたものであり、第１の蛍光体である赤色蛍光体の発光ピーク波長と第２の蛍光体である緑色蛍光体の発光ピーク波長とに応じて、各誘電体膜の膜厚、屈折率、および層数を適宜設定すればよい。なお、誘電体膜の材料としては、例えば、ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＴｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮなどを採用すれば、誘電体膜をイオンビーム蒸着法や抵抗加熱蒸着法などの一般的な薄膜形成技術によって容易に形成することができる。

以上説明した本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０から放射され色変換層６０および封止部５０を透過した青色光と、色変換層６０の第１の蛍光体から放射され封止部５０を透過した赤色光と、色変換層６０の第２の蛍光体から放射され封止部５０を透過した緑色光とが光学部材４０の光入射面４０ａへ入射し光学部材４０の光出射面４０ｂから出射されることとなり、演色性の高い白色光を得ることができる。

また、本実施形態の発光装置１では、第１の蛍光体層６０ａと第２の蛍光体層６０ｂとの間に、第１の蛍光体層６０ａの赤色蛍光体から放射される赤色光およびＬＥＤチップ１０から放射される青色光を透過し且つ第２の蛍光体層６０ｂの緑色蛍光体から放射される緑色光を反射する層間波長選択フィルタ層６２が設けられているので、発光色の異なる赤色蛍光体および緑色蛍光体のうち発光ピーク波長が低波長側にある緑色蛍光体から放射された光が、発光ピーク波長が長波長側にある赤色蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図れる。また、本実施形態の発光装置１では、第２の蛍光体層６０ｂにおいて緑色蛍光体を含有している透光性材料（媒質）の屈折率が第１の蛍光体層６０ａにおいて赤色蛍光体を含有している透光性材料（媒質）の屈折率よりも大きくなるように、各蛍光体層６０ａ，６０ｂそれぞれの透光性材料（本実施形態では、シリコーン樹脂）を選定すれば、第２の蛍光体層６０ｂの緑色蛍光体から放射された光が第１の蛍光体層６０ａ中へ入射するのを抑制することができる。

（実施形態３）
本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態２と略同じであって、図３に示すように、色変換層６０を構成する第１の蛍光体層６０ａと第２の蛍光体層６０ｂとがＬＥＤチップ１０の光取り出し面１１に平行な面内で並設されている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０から放射され色変換層６０および封止部５０を透過した青色光と、第１の蛍光体層６０ａの第１の蛍光体である赤色蛍光体から放射され封止部５０を透過した赤色光と、第２の蛍光体層６０ｂの第２の蛍光体である緑色蛍光体から放射され封止部５０を透過した緑色光とが光学部材４０の光入射面４０ａへ入射し光学部材４０の光出射面４０ｂから出射されることとなり、演色性の高い白色光を得ることができる。ここにおいて、本実施形態の発光装置１では、色変換層６０の第１の蛍光体層６０ａと第２の蛍光体層６０ｂとがＬＥＤチップ１０の光取り出し面１１に平行な面内で並設されているので、発光色の異なる赤色蛍光体（第１の蛍光体）および緑色蛍光体（第２の蛍光体）のうち発光ピーク波長が低波長側にある緑色蛍光体から放射された緑色光が、発光ピーク波長が長波長側にある赤色蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図れる。

また、本実施形態の発光装置１では、上述のように第１の蛍光体層６０ａと第２の蛍光体層６０ｂとがＬＥＤチップ１０の光取り出し面１１に平行な面内で並設されているが、封止部５０に多数の粒子状の光拡散材を分散させた構成を採用することにより、封止部５０から出射される混色光の色むらを抑制することができる。なお、光拡散材の材料としては、例えば、封止部５０の材料である封止樹脂とは屈折率の異なる透明なガラスや、Ａｕ，Ａｇなどの金属を採用すればよい。

（実施形態４）
図４に示す本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、色変換層６０の蛍光体（以下、第１の蛍光体と称す）として粒子状の赤色蛍光体を採用し、封止部５０に、ＬＥＤチップ１０よりも長波長かつ第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体である粒子状の緑色蛍光体５１を分散させてある点が相違する。要するに、本実施形態における封止部５０は、緑色蛍光体５１を分散させた封止樹脂を硬化させることにより形成されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０から放射される青色光と赤色蛍光体から放射される赤色光と緑色蛍光体５１から放射される緑色光との混色光を得ることができるから、演色性の高い白色光を得ることができ、しかも、第２の蛍光体である緑色蛍光体５１を封止部５０に分散させてあるので、緑色蛍光体５１で発生した熱を、実装基板２０を通してより効果的に放熱させることができる。また、本実施形態の発光装置１では、封止部５０において緑色蛍光体５１を含有している封止樹脂（媒質）の屈折率が色変換層６０において赤色蛍光体を含有している透光性材料（媒質）の屈折率よりも大きくなるように、封止樹脂および透光性材料を選定すれば、封止部５０の緑色蛍光体５１から放射された光が色変換層６０中へ入射するのを抑制することができる。

（実施形態５）
本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図５に示すように、色変換層６０の蛍光体（以下、第１の蛍光体と称す）として粒子状の赤色蛍光体を採用し、光学部材４０が、ＬＥＤチップ１０よりも長波長かつ色変換層６０の第１の蛍光体である赤色蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体である粒子状の緑色蛍光体および透光性材料により形成されている点が相違する。ここで、本実施形態における光学部材４０は、シリコーンのような透光性材料と緑色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（光学部材４０は、粒子状の緑色蛍光体が分散されている）。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０から放射される青色光と、色変換層６０の第１の蛍光体である赤色蛍光体から放射される赤色光と、光学部材４０の第２の蛍光体である緑色蛍光体から放射される緑色光との混色光を得ることができるから、演色性の高い白色光を得ることができる。

ここにおいて、本実施形態の発光装置１では、光学部材４０を緑色蛍光体および透光性材料により形成してあるので、発光色の異なる赤色蛍光体および緑色蛍光体のうち発光ピーク波長が低波長側にある緑色蛍光体から放射された光が、発光ピーク波長が長波長側にある赤色蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図れ、また、図４に示した実施形態４の発光装置１のように封止部５０に緑色蛍光体５１を分散させてある場合に比べて、色むらを抑制することが可能となる。

（実施形態６）
本実施形態の発光装置１の基本構成は実施形態１と略同じであって、図６に示すように、光学部材４０の光出射面４０ｂとの間に空気層８０が形成される形で実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側に配設されたドーム状の色変換部材９０を備えている点などが相違する。ここにおいて、色変換部材９０は、ＬＥＤチップ１０から放射される可視光によって励起されてＬＥＤチップ１０よりも長波長かつ色変換層６０の蛍光体である第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体および透光性材料により形成されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、ＬＥＤチップ１０として青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップを用い、色変換層６０の第１の蛍光体として、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されて赤色光を放射する粒子状の赤色蛍光体を用い、色変換部材９０の第２の蛍光体として、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されて緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体を用いており、色変換部材９０は、シリコーン樹脂のような透光性材料と粒子状の緑色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている。なお、色変換部材９０の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。

ここで、色変換部材９０は、内面が光学部材４０の光出射面４０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、光学部材４０の光出射面４０ｂの位置によらず法線方向における光出射面４０ｂと色変換部材９０の内面との間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材９０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。また、色変換部材９０は、実装基板２０側の端縁（開口部の周縁）を実装基板２０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて固着すればよい。

以上説明した本実施形態の発光装置１では、光学部材４０の光出射面４０ｂとの間に空気層８０が形成される形で配設されたドーム状の色変換部材９０を備え、当該色変換部材９０を緑色蛍光体および透光性材料により形成してあるので、ＬＥＤチップ１０から放射される青色光と色変換層６０の赤色蛍光体から放射される赤色光と色変換部材９０の緑色蛍光体から放射される緑色光との混色光を得ることができ、しかも、発光色の異なる赤色蛍光体および緑色蛍光体のうち発光ピーク波長が低波長側にある緑色蛍光体から放射された光が、発光ピーク波長が長波長側にある赤色蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図れる。

実施形態１の発光装置の概略断面図である。 実施形態２の発光装置の概略断面図である。 実施形態３の発光装置の概略断面図である。 実施形態４の発光装置の概略断面図である。 実施形態５の発光装置の概略断面図である。 実施形態６の発光装置の概略断面図である。 従来例の発光装置の概略断面図である。 他の従来例の発光装置の概略断面図である。

符号の説明

１ 発光装置
１０ ＬＥＤチップ
１１ 光取り出し面
２０ 実装基板
４０ 光学部材
４０ｂ 光出射面
５０ 封止部
５１ 緑色蛍光体
６０ 色変換層
６０ａ 第１の蛍光体層
６０ｂ 第２の蛍光体層
６２ 層間波長選択フィルタ層
７０ 波長選択フィルタ層
８０ 空気層
９０ 色変換部材

Claims (8)

1. 可視光を放射するＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップが実装された実装基板と、実装基板におけるＬＥＤチップの実装面側において実装基板との間にＬＥＤチップを囲む形で配設されたドーム状の光学部材と、光学部材と実装基板とで囲まれた空間でＬＥＤチップを封止した封止樹脂からなる封止部とを備えた発光装置であって、ＬＥＤチップの光取り出し面側に積層されＬＥＤチップから放射される可視光によって励起されてＬＥＤチップよりも長波長の可視光を放射する蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の色変換層と、ＬＥＤチップと色変換層との間に設けられＬＥＤチップから放射される可視光を透過し且つ色変換層の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層とを有することを特徴とする発光装置。
2. 前記色変換層は、前記ＬＥＤチップよりも長波長の可視光を放射する第１の蛍光体および透光性材料により形成された第１の蛍光体層と、第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体および透光性材料により形成された第２の蛍光体層とが、第１の蛍光体層を前記ＬＥＤチップの光取り出し面に近い側として前記ＬＥＤチップの前記光取り出し面側に積層され、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との間に、第１の蛍光体層の第１の蛍光体から放射される可視光および前記ＬＥＤチップから放射される可視光を透過し且つ第２の蛍光体層の第２の蛍光体から放射される可視光を反射する層間波長選択フィルタ層が設けられてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記色変換層は、前記ＬＥＤチップよりも長波長の可視光を放射する第１の蛍光体および透光性材料により形成された第１の蛍光体層と、第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体および透光性材料により形成された第２の蛍光体層とが、前記ＬＥＤチップの光取り出し面に平行な面内で並設されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
4. 前記封止部は、粒子状の光拡散材が分散されてなることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
5. 前記封止部は、前記ＬＥＤチップよりも長波長かつ前記色変換層の蛍光体である第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体が分散されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
6. 前記光学部材は、前記ＬＥＤチップよりも長波長かつ前記色変換層の蛍光体である第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体および透光性材料により形成されてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
7. 前記ＬＥＤチップから放射される可視光によって励起されて前記ＬＥＤチップよりも長波長かつ前記色変換層の蛍光体である第１の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第２の蛍光体および透光性材料により形成されてなり、前記光学部材の光出射面との間に空気層が形成される形で配設されたドーム状の色変換部材を備えてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
8. 前記第２の蛍光体を含有している媒質の屈折率が前記第１の蛍光体を含有している媒質の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項２または請求項５記載の発光装置。

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