JP5181505B2

JP5181505B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5181505B2
Application number: JP2007074867A
Authority: JP
Inventors: 裕美子林田; 正己岩本; 淨子川島
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: JP2008235680A

Description

本発明は、発光ダイオードなどの発光素子を用いた発光装置に関する。

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途への適用も試みられている。このようなＬＥＤランプを一般照明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。そして、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、これを硬化させて蛍光体を含有する樹脂層を形成した構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。上記のような砲弾型ＬＥＤ素子や、ＳＭＤ（Surface Mounting Device）タイプに加え、高輝度化を目的に、基板（ボード）の上に複数のＬＥＤチップを搭載したチップオンボード（ＣＯＢ）が開発され注目されている。一般照明用として求められる特性としては、ＬＥＤランプとしての高い発光効率に加え、色の見え方の指標としての演色性、特に平均演色評価数Ｒａがある。この演色性は、蛍光ランプなどにならったＲａ８０〜８５やＲａ９０以上などのラインナップが求められている。

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、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が演色評価数である。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．１〜８の演色評価数値の平均値として表される。特殊演色評価数Ｒｉは、試験Ｎｏ．９〜１５の個々の特殊演色評価数値として表される。演色評価指数Ｒａは、基準光源である白色光源による色彩を忠実に再現しているかを指数で表したもので、原則として１００に近いほど演色性が良い。

一般に、平均演色評価数Ｒａの高いいわゆる高演色タイプの白色ＬＥＤランプは、ＬＥＤチップからの青色発光によって、波長５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの光を発光するＹＡＧなどの黄色系蛍光体からの黄色発光と、波長６２０ｎｍの光を発光する赤色発光体からの赤色発光で演色性にすぐれる白色光を合成する。

平均演色評価数Ｒａをあげるためには、上記のように赤色発光する赤色蛍光体を用いるのが通常であるが、赤色蛍光体は４６０ｎｍ付近の青色光を励起に用いるのみならず、緑色蛍光体から発光される緑色光や黄色系蛍光体から発光される黄色光も励起に用いるため、赤色発光の蛍光体を使用するとＬＥＤランプの発光効率は大幅に低下する。

そこで、この対策として、赤色発光の蛍光体ではなく、赤色発光するＬＥＤチップを用いることが試みられている。しかしながら、このＬＥＤチップからの赤色発光は半値幅が狭くブロードな発光ではないため、色温度を下げることはできるが、平均演色評価数Ｒａの上昇幅は小さい。したがって、平均演色評価数Ｒａ８５ないしは９０以上といった高演色性を実現することは難しい。

加えて、光色すなわち色温度についても、ＨＩＤランプ、電球、蛍光ランプを考慮した場合には、色温度６７００Ｋ、５０００Ｋ、４２００Ｋ、３０００Ｋ（２８５０Ｋ）までのラインナップが要求される。一般に、このようなラインナップに対応するためには、各色温度のみに対応した白色ＬＥＤランプが必要である。

一方、可変色ＬＥＤランプが提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、これらの可変色ＬＥＤは、白色ＬＥＤからの調整で、一方向への可変色のみであることから、色の偏差（ｄｕｖ）がずれて黒体放射から外れてしまい、色温度の変化よりも偏差の変化によって色の品位が低下してしまう問題がある。したがって、一方向への可変色のみでなく、任意の方向への可変色を実現する技術が求められている。さらに、色温度を下げていくと平均演色評価数Ｒａも低下するという問題もある。
特開２００１−１４８５１６公報特開２００５−１００７９９公報

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、演色性の低下を抑制しつつ、所望の色度の光の発光を容易に得ることができる発光装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発光装置は、基板と；前記基板上に複数列、各列に複数個配設された青色光を発光する青色発光素子と；前記基板上に設けられ前記複数の青色発光素子を包囲する枠と；前記基板上に設けられ、前記枠内の領域を分割して、前記枠内に設けられた前記複数の青色発光素子をライン状に区画する壁部と；前記壁部で形成された領域の少なくとも１つの領域内で該領域内の複数の青色発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの第１の発光部群を形成する透明樹脂層と；前記第１の発光部群が形成された領域以外の各領域内で該各領域内の複数の青色発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの第２の発光部群を形成する、前記青色光により励起されて青色光以外の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；を具備し、かつ前記第２の発光部群は、前記青色光のピーク波長における発光強度が前記蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有することを特徴としている。

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、第２の発光部群として、前記青色光により励起されて緑色光を発光する緑色発光蛍光体を含む緑色発光部群と、前記青色光により励起されて黄色光を発光する黄色発光蛍光体を含む黄色発光部群と、前記青色光により励起されて赤色光を発光する赤色発光蛍光体を含む赤色発光部群と、を含むことを特徴としている。

請求項３記載の発光装置は、基板と；前記基板上に複数列、各列に複数個配設された近紫外光を発光する近紫外発光素子と、前記基板上に設けられ前記複数の近紫外発光素子を包囲する枠と；前記基板上に設けられ、前記枠内の領域を分割して、前記枠内に設けられた前記複数の近紫外発光素子をライン状に区画する壁部と；前記壁部で形成された領域の少なくとも１つ領域内で該領域内の複数の近紫外発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの青色発光部群を形成する、前記近紫外光により励起されて青色光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；前記青色発光部群が形成された領域以外の少なくとも１つの領域内で該領域内の複数の近紫外発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの緑色発光部群を形成する、前記近紫外光により励起されて緑色光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；前記青色および緑色発光部群が形成された領域以外の少なくとも１つの領域内で該領域内の複数の近紫外発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの黄色発光部群を形成する、前記近紫外光により励起されて黄色光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；前記青色、緑色および黄色発光部群が形成された領域以外の各領域内で該各領域内の複数の近紫外発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの赤色発光部群を形成する、前記近紫外光により励起されて赤色光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；を具備し、かつ前記各発光部群は、前記近紫外光のピーク波長における発光強度が前記各蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有することを特徴としている。

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、前記発光部群からの光により、可変色域内で調整された光を発光することを特徴としている。

上記した各請求項記載の発明において、用語の定義および技術的意味は、特に指定しない限り以下の通りである。青色発光素子は、主波長が４２０〜４８０ｎｍ（例えば４６０ｎｍ）の青色光を放射し、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。本発明で用いられる青色発光素子としては、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。近紫外光を放射する発光素子は、主波長が３８０〜４１０ｎｍの紫外光を放射し、放射した紫外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。本発明で用いられる近紫外光を放射する発光素子としては、例えば近紫外発光タイプの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。

青色光を発光（放射）する発光素子に用いる蛍光体は、前記青色光により励起されて青色光以外の可視光を発光するものであり、前記青色光により励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体、前記青色光により励起されて黄色光を発光する黄色蛍光体および前記青色光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体を使用することができる。近紫外光を発光（放射）する発光素子に用いる蛍光体は、前記近紫外光により励起されて可視光を発光するものであり、前記近紫外光により励起されて青色光を発光する青色蛍光体、前記近紫外光により励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体、前記近紫外光により励起されて黄色光を発光する黄色蛍光体および前記近紫外光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体を使用することができる。蛍光体を含む蛍光体層は、前記の蛍光体を、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂のような透明樹脂に混合・分散させた層として形成される。蛍光体層は、発光素子の外側を直接覆うように形成することができるが、発光素子を直接覆うようにして予め透明樹脂層を形成し、その上に前記した蛍光体を含む層を設けることも可能である。なお、青色発光素子を用いる場合、青色光を発光させる蛍光体層の代わりに、蛍光体を含まない透明樹脂層のみを形成させる。

青色光を発光する青色発光素子と、蛍光体を含む蛍光体層を有する発光部は、前記青色光のピーク波長における発光強度が前記蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有する。また、近紫外光を発光する近紫外発光素子と、蛍光体を含む蛍光体層を有する発光部は、前記近紫外光のピーク波長における発光強度が前記蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有する。このような発光部においては、蛍光体を励起する青色光ないし紫外光の、蛍光体を含む蛍光体層からの漏れが低減されるため、励起光の混色の少ない発光色、すなわち、蛍光体の発光色またはそれに近い発光色を得ることができる。また、その結果、他の発光色（単色）との混色が容易となり、所望の色度を有する発光を容易に得ることが可能となる。なお、このような青色光ないし紫外光のピーク波長における発光強度が蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有する発光部は、蛍光体の種類（例えば、蛍光体の構造、組成、粒径など）や蛍光体層における蛍光体の配合量などを適宜調整することにより形成することができる。

発光部の配列パターンは、任意の配列パターンを用いることができるが、発光部ごとの蛍光体のばらつき、特に塗布量に起因するばらつきを抑制する観点から、ライン状またはマトリックス状が好ましい。また、配列パターンをライン状とした場合は、発光部ごとに蛍光体の種類および配合比を同一としやすいうえに、製造が容易であり、配列パターンをマトリックス状とした場合には、各発光部から得られる単色光の混色が容易になる。さらに、ライン状、すなわち複数の発光素子上に蛍光体層をライン状に形成する場合には、ライン状に形成された蛍光体層の塗布量、すなわち厚さ（光路長）をより均一にすることができる。

請求項１および３記載の発光装置によれば、発光部ごとに、混色の少ない、したがって、他の発光色との混色性に優れる（色合わせが容易な）単色光が得られるので、高い演色性を維持しつつ、高い発光効率を得ることが可能であり、かつ所望の色度の光の発光を容易に実現可能な発光装置を提供することができる。

請求項２および３記載の発光装置によれば、発光部の１つに、発光素子の上に被覆された蛍光体層中に赤色蛍光体を使用しているので、赤色蛍光体が緑色光および黄色光を励起光として吸収することを低減でき、より高い演色性を維持しつつ、より高い発光効率を得ることが可能であり、かつ所望の色度の光の発光を容易に実現可能な発光装置を提供することができる。

請求項４記載の発光装置によれば、色度において所望の方向への可変色化が可能であるので、可変色域が調整された所望の色度の光を得ることができる。よって用途に応じた範囲での可変色のラインナップが可能となる。

したがって、本発明によれば、高い演色性を維持しつつ、高い発光効率を得ることが可能であり、かつ所望の色度の光の発光を容易に実現可能な発光装置を提供することができる。また、黒体放射からの偏差の少ない所望の色温度における白色光を得ることができる。さらに、色度において所望の方向への可変色化が可能であるので、可変色域が調整された所望の色度の光を得ることができ、用途に応じた範囲での可変色のラインナップが可能となる。また、照明用途だけでなく、表示板などとしても使用可能となる。

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。図１および図２は、本発明の一実施形態に係わる発光装置の一例を示している。図１は、この発光装置の平面図であり、図２は、そのII−II線に沿う切断断面図である。

図１および図２に示す発光装置（ＣＯＢモジュール）１は、パッケージ基板、例えば装置基板４と、この装置基板４上に所定の配列パターンで配置された、青色光を発光する青色発光部群２Ｂ、緑色光を発光する緑色発光部群２Ｇ、および、赤色光を発光する赤色発光部群２Ｒと、反射層３１と、回路パターン３と、接着層３２と、光拡散部材３３と、リフレクタ３４とを備えている。

青色光を発光する青色発光部群２Ｂは、複数の青色ＬＥＤチップ２と、蛍光体を含まない樹脂層（透明樹脂層）９Ｂとを備えている。緑色光を発光する緑色発光部群２Ｇは、複数の青色ＬＥＤチップ２と、前記青色光により励起されて緑色光を発光する蛍光体を含有する緑色蛍光体樹脂層９Ｇとを備えている。赤色光を発光する赤色発光部群２Ｒは、複数の青色ＬＥＤチップ２と、前記青色光により励起されて赤色光を発光する蛍光体を含有する赤色蛍光体樹脂層９Ｒとを備えている。図示されていないが、黄色光を発光する黄色発光部群をさらに備えてもよい。この黄色光を発光する黄色発光部群は、複数の青色ＬＥＤチップと、前記青色光により励起されて黄色光を発光する蛍光体を含有する黄色蛍光体樹脂層とを備える。

青色ＬＥＤチップ２は、回路パターン３を有する基板４上に反射層３１および接着層３２を介して搭載されている。この基板４上に反射層３１を介して陰極側と陽極側の回路パターン３がそれぞれ形成されている。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。青色ＬＥＤチップ２の上部および周辺部に、透明樹脂または透明樹脂に蛍光体を混合し分散させた蛍光体含有樹脂が塗布・充填されており、青色ＬＥＤチップ２はこのような透明樹脂層または蛍光体含有樹脂層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の熱硬化性樹脂が用いられる。

青色光により励起されて緑色を発光する緑色蛍光体は、例えば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、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。）やＣａ_３Ｓｃ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：Ｃｅ蛍光体などのケイ酸塩蛍光体、サイアロン系蛍光体（例えば、Ｃａ_XＳｉ_ｙＡｌ_ZＯＮ：Ｅｕ^２＋）、およびＣａ_３Ｓｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ蛍光体などの中から選択される。青色光により励起されて赤色を発光する赤色蛍光体としては、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ蛍光体のような酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体（例えば、ＡＥ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋やＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋）などが用いられるが、特に限定されるものではない。青色光により励起されて黄色を発光する黄色蛍光体は、例えば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、（Ｔｂ，Ａｌ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ蛍光体などのＴＡＧ蛍光体、サイアロン系蛍光体（例えば、Ｃａ_ＸＳｉ_ＹＡｌ_ＺＯＮ：Ｅｕ^２＋）、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。）やＳｒ_３Ｓｉ_３Ｏ_５：Ｅｕ^２＋蛍光体などのケイ酸塩蛍光体などの中から選択される。例えば、前記青色光により励起されて波長５００ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光強度のピーク（以下、「発光ピーク」と称する。）を有する緑色蛍光体、波長５４０ｎｍ以上５９０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する黄色蛍光体および波長５９０ｎｍ以上６５０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する赤色蛍光体などを用いることができる。これら各単色光を発光する各発光部群の蛍光体の種類および配合割合は、各発光部群において、青色光のピーク波長における発光強度が蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルが得られるように、また、発光装置からの発光の平均演色評価数Ｒａが高く、かつ高い発光効率が得られるように、さらに、所望の色温度における白色などが得られるように調整される。

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の青色ＬＥＤチップ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、所定数の青色ＬＥＤチップ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、各青色ＬＥＤチップ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。

各青色ＬＥＤチップ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および青色ＬＥＤチップ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青色ＬＥＤチップ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１および図２に示すように、各青色ＬＥＤチップ２の電極と青色ＬＥＤチップ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、各青色ＬＥＤチップ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、各青色ＬＥＤチップ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、一個ないし数個の青色ＬＥＤチップ２ごとに個別に設けられるものではなく、反射層３１上の全ての青色ＬＥＤチップ２を包囲する単一のものであり、例えば長方形の枠で形成されており、青色ＬＥＤチップ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、その内部に複数の青色ＬＥＤチップ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、例えば合成樹脂で形成することができ、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ほか、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ィ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の照射方向に徐々に拡開するように形成することが望ましい。

透明樹脂層または蛍光体含有樹脂層９は、発光部群ごとに所定の蛍光体を所定の配合量で混合した液状の熱硬化性樹脂（透明樹脂層も場合は、蛍光体を含有しない熱硬化性樹脂）をディスペンサなどの注入装置を用いて、所望の単色光を得るためにラインごとに、反射層３１の表面および一直線上に配列された各青色ＬＥＤチップ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、これらの一直線上に配列された各半導体発光素子２に沿ってライン状に塗布、充填し、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させることにより形成されている。このように各発光部群の透明樹脂層または蛍光体含有樹脂層９をライン状に形成する場合には、製造が容易であり、製造コストが低い。なお、蛍光体を含有した熱硬化性樹脂をディスペンサなどの注入装置を用いて塗布するときには、例えば１４Ｐａ・ｓ程度の高粘度で塗布することが好ましい。また、熱硬化性樹脂の塗布に際して、ラインごとに塗り分けるための壁部４１を予め基板４上に設けることもできる。このように、同じ発光部群における蛍光体含有樹脂層９は、ＬＥＤ青色チップ２上に、同じ種類の蛍光体が同じ配合比で配合された熱硬化性樹脂を用いて形成されるので、蛍光体からの単色光の発光のばらつきを抑制でき、蛍光体が発光する光の特性、例えば発光強度や色度（例えば、色温度）などのばらつきの少ない発光を得ることができる。

次に、基板上の各発光部群の配列パターンについて説明する。

図３は、以上説明した発光装置１を模式的に示す平面図である。図３に示すように、この発光装置１においては、青色発光部群２Ｂ、緑色発光部群２Ｇおよび赤色発光部群２Ｒの３種の発光部群が、ライン状に配置されている。このような発光装置１においては、各発光部群２Ｂ、２Ｇ、２Ｒがそれぞれ個別に発光できるように回路パターン３を設定することもできる。このように、３種の発光部群２Ｂ、２Ｇ、２Ｒをライン状に配置することにより、それぞれの発光部群ごとの発光のばらつき、特に塗布量に起因するばらつきを抑制することができる。またライン状であるため、製造も容易である。

各発光部群の配列パターンは、このような例に限定されるものではなく、例えば図４に示すように、青色発光部群２Ｂ、緑色発光部群２Ｇ、赤色発光部群２Ｒおよび黄色発光部群２Ｙの４種の発光部群を、ライン状に配置させる構成としてもよい。この例においても、これらの４種の各発光部群２Ｂ、２Ｇ、２Ｒ、２Ｙがそれぞれ個別に発光できるように回路パターン３を設定することができる。このように４種の発光部群２Ｂ、２Ｇ、２Ｒ、２Ｙを配置した発光装置は、３種の発光部群を配置した図３に示す発光装置に比べ、色度の可変色の調整域が広がる。

各発光部群の配列パターンは、例えば図５に示すように、青色発光部群２Ｂ、緑色発光部群２Ｇ、赤色発光部群２Ｒおよび黄色発光部群２Ｙの４種の発光部群を２段のライン状に配置する構成としてもよい。このように４種の発光部群２Ｂ、２Ｇ、２Ｒ、２Ｙを２段のライン状に配置することにより、混色がより容易になる。

さらに、各発光部群は、マトリックス状に配置する配列パターンをとることも可能である。図６はその一例を示したもので、青色発光部群２Ｂ、緑色発光部群２Ｇ、赤色発光部群２Ｒおよび黄色発光部群２Ｙの４種の発光部群がマトリックス状に配置されている。このような発光装置においても、４種の各発光部群２Ｂ、２Ｇ、２Ｒ、２Ｙがそれぞれ個別に発光できるように回路パターン３を設定することができる。このように４種の発光部群２Ｂ、２Ｇ、２Ｒ、２Ｙをマトリックス状に配置することにより、各発光部群からの単色光の混色がより容易になり、光拡散部材３３を省略、または少なくとも光拡散部材３３の厚さを薄くすることができ、光拡散部材３３の使用による輝度の低下を抑制することができる。

本実施形態に係わる発光装置１は、ＣＯＢモジュールであるので、基板４上のＬＥＤチップ２の間隔を狭く（狭ピッチに）することができ、より高輝度の発光装置を得ることができる。また、青色ＬＥＤチップ２の間隔を狭めることができるので、各発光部群から得られる単色光がより混色された光を得ることができる。

本実施形態の発光装置１では、印加された電気エネルギーが青色ＬＥＤチップ２で主波長が４２０〜４８０ｎｍ（例えば４６０ｎｍ）の青色光に変換されて放射される。放射された青色光は、各発光部群中の各蛍光体によって、より長波長の光に変換される。各発光部群からは、蛍光体によって変換された長波長の光と青色ＬＥＤチップ２から放射される青色光が混色した光が発光される。そして、各発光部群をそれぞれ個別に発光させた場合には、各発光部群における蛍光体からの発光と青色光が混色した光が発光される。また、各発光部群を同時に発光させた場合には、各発光部群からの発光色の混色に基づく白色光が発光装置１から放出される。

本発明においては、蛍光体を含む発光部群は、青色光のピーク波長における発光強度が蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有するように構成されているので、蛍光体を含む発光部群からは、青色光の混色の少ない発光色、すなわち、蛍光体の発光色またはそれに近い発光色を得ることができる。したがって、所望の単光色、あるいは、所望の色度を有する発光を容易に得ることができる。

また、このように構成される発光装置１は、高い演色性を維持しつつ、高い発光効率であり、かつ所望の色度の光の発光を得ることができる。また、各発光部群における蛍光体の種類、配合量および／または蛍光体樹脂の厚さ（光路長）の調整により、所望の色温度における黒体放射からの偏差の抑制された白色光を得ることができる。

次に、本発明の一実施形態に係わる発光装置の別の例について説明する。この例では、青色ＬＥＤチップの代わりに近紫外ＬＥＤチップを使用する。近紫外ＬＥＤチップとしては、ＧａＮ系、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ系をはじめ、既存のあらゆるものを使用することができる。

近紫外光により励起されて青色光を発光する青色蛍光体としては、ＢＡＭ系蛍光体例えばＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋などが用いられるが、特に限定されるものではない。近紫外光により励起されて緑色を発光する緑色蛍光体は、例えば（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋などが用いられるが、特に限定されるものではない。近紫外光により励起されて赤色を発光する赤色蛍光体としては、Ｌａ_２Ｏ_３Ｓ：Ｅｕ^３＋蛍光体のような酸硫化物蛍光体、窒化物系蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）など、あるいはジャーマネート系蛍光体、例えば、マンガン付活マグネシウムフルオロジャーマネート（２．５ＭｇＯ・ＭｇＦ_２：Ｍｎ^４＋）などが用いられるが、特に限定されるものではない。近紫外光により励起されて黄色を発光する蛍光体としては、（Ｙ、Ｇｄ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅなどが用いられるが、特に限定されるものではない。例えば、前記近紫外光により励起されて波長４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲に発光強度のピークを有する青色蛍光体、波長５００ｎｍ以上５４０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する緑色蛍光体、波長５４０ｎｍ以上５９０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する黄色系蛍光体および波長５９０ｎｍ以上６５０ｎｍ未満の範囲に発光ピークを有する赤色蛍光体などを用いることができる。これら各単色光を発光する各発光部群の蛍光体の種類および配合割合は、各発光部群において、近紫外光のピーク波長における発光強度が蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルが得られるように、また、発光装置からの発光の平均演色評価数Ｒａが高く、かつ高い発光効率が得られるように、また、所望の色温度における白色などが得られるように調整される。

この例の発光装置１においても、発光部群は、近紫外光のピーク波長における発光強度が蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有するように構成されているので、蛍光体を含む発光部群からは、近紫外光の混色の少ない発光色、すなわち、蛍光体の発光色またはそれに近い発光色を得ることができる。したがって、所望の単光色、あるいは、所望の色度を有する発光を容易に得ることができる。また、高い演色性を維持しつつ、高い発光効率であり、かつ所望の色度の光の発光を得ることができる。さらに、各発光部群における蛍光体の種類、配合量および／または蛍光体樹脂の厚さ（光路長）の調整により、所望の色温度における黒体放射からの偏差の抑制された白色光を得ることができる。

次に、これらの実施形態に係わる発光装置からの発光についてＣＩＥ色度図を用いてさらに説明する。図７は、これらの実施形態に係わる発光装置の発光の色度（可変色域）を示す図である。ここでは、青色ＬＥＤチップを用いる場合について説明する。発光装置１は、青色光により励起されて緑色光を発光する発光部群２Ｇと、黄色光を発光する発光部群２Ｙと、赤色光を発光する発光部群２Ｒと、青色光を発光する発光部群２Ｂと、から構成される。この実施形態に係わる発光装置は、青色光、緑色光、黄色光および赤色光を得ることができるので、図７に示された範囲の色度を得ることができ、この範囲内で可変可能である。以下に詳細に説明する。

図７の色度図では、青色ＬＥＤチップからの青色発光の色度を点Ａで、５２５ｎｍの主波長を有する緑色蛍光体から発光される光の色度を点Ｂで、５６５ｎｍの主波長を有する黄色蛍光体から発光される光の色度を点Ｃで、６５０ｎｍの主波長を有する赤色蛍光体から発光される光の色度を点Ｄでそれぞれ表す。また、黒体放射の軌跡（黒体軌跡）を曲線ａで表す。さらに、黒体軌跡ａ上で所望の色温度（例えば５０００Ｋ）を点Ｅで表し、その色温度における偏差を点Ｅを含む直線で表す。同様に、黒体軌跡ａ上での他の所望の色温度およびその色温度における偏差を黒体軌跡ａ上の各点および各点を含む直線で表す。

緑色発光部群２Ｇからの発光は、緑色蛍光体からの緑色発光と青色ＬＥＤチップからの青色光とが加色された光の色度であり、図７に示す色度図上で、点Ａと点Ｂを結ぶ直線上の任意の点（図示せず）で表される。この点は、緑色蛍光体の配合量を調整することにより移動させることができ、例えば緑色蛍光体の配合量を増加させることにより点Ｂ側に移動させることができる。赤色発光部群２Ｒからの発光についても、同様に、赤色蛍光体の配合量を調整することにより点Ａと点Ｄを結ぶ直線上の任意の点（図示せず）に移動させることができる。ここで、緑色蛍光体の配合量と赤色蛍光体の配合量を調整することにより、点Ａ、点Ｂおよび点Ｄを結んで形成される三角形内の任意の点の色度を得ることが可能になる。さらに、黄色発光部群２Ｙからの発光についても、同様に、黄色蛍光体の配合量を調整することにより点Ａと点Ｃを結ぶ直線上の任意の点（いずれも図示せず）に移動させることができるので、緑色蛍光体、赤色蛍光体および黄色蛍光体の配合量を調整することにより、点Ａ、点Ｂ、点Ｃおよび点Ｄを結ぶ四角形内の任意の点の色度を得ることができる。すなわち、所望の色温度における色の偏差の抑制された白色光を得ることができるように、四角形を調整する。また、各蛍光体を含む発光部群からの発光の調整は、各蛍光体の配合量だけでなく、各色蛍光体を含有する蛍光体樹脂層の厚さ（光路長）を調整することによっても行なうことができる。

また、各発光部群がそれぞれ個別に単色光を発光するように、それぞれ個別に給電パターン部３ｃ，３ｄを介して図示しない電線を通して電源から電流を供給できるように設定し、前記電源から供給される電流を調整することにより、各発光部群の青色ＬＥＤチップに印加される電気エネルギーを調整してＬＥＤの発光を調整することによっても所望の色度の発光を得ることができる。前記電源から供給される電流を調整することにより可変色化することができるので可変色発光装置を提供できる。また、用途に応じた範囲で可変色のラインナップが可能になり、表示装置としても利用できる。

なお、以上説明した実施形態の発光装置１は、ＣＯＢモジュールであるが、例えば図８に示すような発光部１０を一平面上にマトリックス状に複数配置した発光装置であってもよい。ＣＯＢモジュールに比べ、輝度は低下するものの、同様の効果を得ることができる。図８において、２は、青色ＬＥＤチップまたは近紫外ＬＥＤチップであり、この青色ＬＥＤチップまたは近紫外ＬＥＤチップ２は、基板５１上に電気絶縁層５２を介して設けられた回路パターン５３上に搭載されている。回路パターン５３は陽極側と陰極側の回路パターン５３ａ、５３ｂに形成され、青色ＬＥＤチップまたは近紫外ＬＥＤチップ２は、底面電極を回路パターン５３ａ、５３ｂの一方、例えば陽極側回路パターン５３ａ上に載置して電気的に接続される一方、上面電極を回路パターン５３ａ、５３ｂの他方、例えば陰極側回路パターン５３ｂにボンディングワイヤ５４により電気的に接続されている。基板５１上には、凹部５５を形成するフレーム５６が設けられており、青色ＬＥＤチップまたは近紫外ＬＥＤチップ２はこの凹部５５内に配置されている。そして、青色ＬＥＤチップまたは近紫外ＬＥＤチップ２が配置された凹部５５内には、透明樹脂または透明樹脂に蛍光体を混合し分散させた蛍光体含有樹脂が塗布・充填されて、透明樹脂層または蛍光体含有樹脂層９が設けられている。

次に、本発明の実施例について記載する。

実施例
約５ｃｍ角に、ＬＥＤチップが縦１０、横８ずつ実装されているＣＯＢパッケージを準備した。なお、このＣＯＢパッケージの、縦のラインのチップを個別に点灯できる方式とした。ＬＥＤチップには、波長４６０ｎｍを発光する青色ＬＥＤチップを使用した。

黄色光については波長５６５ｎｍにピーク波長を有する黄色蛍光体（シリケート、粒径１５μｍ）を３０重量％、３５重量％、４０重量％で２液型透明シリコーン樹脂に配合し、完全に分散させた。緑色光については共通して波長５２５ｎｍにピーク波長を有する緑色蛍光体を約３５重量％で２液型透明シリコーン樹脂に配合し、完全に分散させた。赤色光については共通して波長６５０ｎｍにピーク波長を有する赤色蛍光体を、約３０重量％で２液型透明シリコーン樹脂に配合し、完全に分散させた。青色光については蛍光体を含有させず、２液型透明シリコーン樹脂のみを使用した。

こうして得られた各種の蛍光体含有シリコーン樹脂および蛍光体非含有シリコーン樹脂を、各ラインごとに順に塗布し硬化させて蛍光体含有樹脂層および透明樹脂層を形成した。各色の塗り分けは、図４に示すように、視感度を考慮して、緑色、黄色が中央に位置するように、左から青色、黄色、緑色、赤色の順で行なった。なお、塗り分けに際し、ＣＯＢパッケージの基板上に塗り分けのための壁を設けた。また、蛍光体含有樹脂層の光路長（ＬＥＤチップの上面より光取り出し側の蛍光体含有樹脂層の厚さ）は１．０ｍｍとした。

こうして得られた発光装置において、黄色蛍光体を含有する樹脂層を塗布したラインの青色ＬＥＤチップのみを点灯させて発光させて、その分光スペクトルを測定した。結果は図９に示したとおりで、青色光のピーク波長における発光強度の、黄色蛍光体のピーク波長における発光強度に対する割合は、黄色蛍光体を３０重量％含有させたものでは約２０％であり、黄色蛍光体を３５重量％含有させたものでは約５％、さらに、黄色蛍光体を４０重量％含有させたものでは、約１％であった。

また、緑色蛍光体を含有する樹脂層を塗布したラインの青色ＬＥＤチップおよび赤色蛍光体を含有する樹脂層を塗布したラインの青色ＬＥＤチップをそれぞれ個別に点灯させて発光させて分光スペクトルを測定したところ、青色光のピーク波長における発光強度の、緑色蛍光体および赤色蛍光体の各ピーク波長における発光強度に対する割合は、いずれも３５％以下であった。

この後、すべての青色ＬＥＤチップを点灯させ、得られた白色光の色度を調べたところ、ほぼ所望の色度の白色光が得られた。

本発明の一実施形態に係わる発光装置の一例を示す平面図である。図１のII−II線断面図である。３群の発光部群をライン状に配置させた発光装置の一例を模式的に示す図である。４群の発光部群をライン状に配置させた発光装置の一例を模式的に示す図である。４群の発光部群をそれぞれ２段のライン状に平行に配置された発光装置の一例を模式的に示す図である。４群の各発光部群をマトリックス状に配置した発光装置の一例を模式的に示す図である。本発明の一実施形態に係わる発光装置の発光の色度（可変色域）を模式的に示す図である。本発明の他の実施形態に係わる発光装置の要部構成を示す断面図である。本発明の実施例において測定された分布スペクトルを示す図である。

符号の説明

１…発光装置、２…青色ＬＥＤチップ、２Ｂ…青色発光部群、２Ｇ…緑色発光部群、２Ｒ…赤色発光部群、２Ｙ…黄色発光部群、４…基板、９…透明樹脂層または蛍光体含有樹脂層、９Ｂ…透明樹脂層、９Ｇ…緑色蛍光体樹脂層、９Ｒ…赤色蛍光体樹脂層、９Ｙ…黄色蛍光体樹脂層。

Claims

基板と；
前記基板上に複数列、各列に複数個配設された青色光を発光する青色発光素子と；
前記基板上に設けられ前記複数の青色発光素子を包囲する枠と；
前記基板上に設けられ、前記枠内の領域を分割して、前記枠内に設けられた前記複数の青色発光素子をライン状に区画する壁部と；
前記壁部で形成された領域の少なくとも１つの領域内で該領域内の複数の青色発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの第１の発光部群を形成する透明樹脂層と；
前記第１の発光部群が形成された領域以外の各領域内で該各領域内の複数の青色発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの第２の発光部群を形成する、前記青色光により励起されて青色光以外の光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；
を具備し、かつ
前記第２の発光部群は、前記青色光のピーク波長における発光強度が前記蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有する
ことを特徴とする発光装置。
第２の発光部群として、前記青色光により励起されて緑色光を発光する緑色発光蛍光体を含む緑色発光部群と、前記青色光により励起されて黄色光を発光する黄色発光蛍光体を含む黄色発光部群と、前記青色光により励起されて赤色光を発光する赤色発光蛍光体を含む赤色発光部群と、を含むことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
基板と；
前記基板上に複数列、各列に複数個配設された近紫外光を発光する近紫外発光素子と、
前記基板上に設けられ前記複数の近紫外発光素子を包囲する枠と；
前記基板上に設けられ、前記枠内の領域を分割して、前記枠内に設けられた前記複数の近紫外発光素子をライン状に区画する壁部と；
前記壁部で形成された領域の少なくとも１つ領域内で該領域内の複数の近紫外発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの青色発光部群を形成する、前記近紫外光により励起されて青色光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；
前記青色発光部群が形成された領域以外の少なくとも１つの領域内で該領域内の複数の近紫外発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの緑色発光部群を形成する、前記近紫外光により励起されて緑色光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；
前記青色および緑色発光部群が形成された領域以外の少なくとも１つの領域内で該領域内の複数の近紫外発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの黄色発光部群を形成する、前記近紫外光により励起されて黄色光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；
前記青色、緑色および黄色発光部群が形成された領域以外の各領域内で該各領域内の複数の近紫外発光素子を一括して覆って、少なくとも１つの赤色発光部群を形成する、前記近紫外光により励起されて赤色光を発光する蛍光体を含む蛍光体含有樹脂層と；
を具備し、かつ
前記各発光部群は、前記近紫外光のピーク波長における発光強度が前記各蛍光体のピーク波長における発光強度の３５％以下である分光スペクトルを有する
ことを特徴とする発光装置。
前記発光部群からの光により、可変色域内で調整された光を発光す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。