半導体発光装置及びこれを用いた照明器具
【課題】所望の合成光を供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることができる半導体発光装置及びそれを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】配線基板と、前記配線基板の実装面に配置され、発光ピークの波長が３６０ｎｍ〜４８０ｎｍである半導体発光素子と、前記半導体発光素子が発する放射光に対して交差するように延設され、前記放射光のすくなくとも一部を波長変換する波長変換部と、を有し、前記波長変換部は、有機蛍光体及び光拡散材を含むとともに前記半導体発光素子が発する放射光の平均透過率が２０％以下である第１波長変換領域と、無機蛍光体を含む第２波長変換領域とに、前記波長変換部の延設方向において領域分割されていること。
【解決手段】配線基板と、前記配線基板の実装面に配置され、発光ピークの波長が３６０ｎｍ〜４８０ｎｍである半導体発光素子と、前記半導体発光素子が発する放射光に対して交差するように延設され、前記放射光のすくなくとも一部を波長変換する波長変換部と、を有し、前記波長変換部は、有機蛍光体及び光拡散材を含むとともに前記半導体発光素子が発する放射光の平均透過率が２０％以下である第１波長変換領域と、無機蛍光体を含む第２波長変換領域とに、前記波長変換部の延設方向において領域分割されていること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定波長範囲の光を発するＬＥＤチップと、このＬＥＤチップが発する光を波長変換する波長変換部材とを用いた半導体発光装置、及びこれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置の光源として白熱電球や蛍光灯が従来より広く用いられている。近年では、これらに加え、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）等の半導体発光素子を光源とした半導体発光装置が開発され使用されつつある。これらの半導体発光素子では、様々な発光色を得ることが可能であるため、発光色の異なる複数の半導体発光素子を組み合わせ、それぞれの発光色を合成して所望の色の合成光を得るようにした半導体発光装置も開発され使用され始めている。
【０００３】
例えば、発光色が赤色のＬＥＤチップを用いた赤色ＬＥＤと、発光色が緑色のＬＥＤチップを用いた緑色ＬＥＤと、発光色が青色のＬＥＤチップを用いた青色ＬＥＤとを組み合わせ、各ＬＥＤに供給する駆動電流を調整して各ＬＥＤから発せられた光を合成することにより、所望の白色光を放射させるようにした半導体発光装置が特許文献１に開示されている。
【０００４】
元来、ＬＥＤチップ自体の発光スペクトル幅は比較的狭いため、ＬＥＤチップ自体が発する光をそのまま照明に用いた場合、一般的な照明光において重要となる演色性が低下するという問題がある。そこで、このような問題を解消すべく、ＬＥＤチップが発する光を蛍光体などの波長変換部材によって波長変換し、波長変換によって得られた光を放射するようにしたＬＥＤが開発され、このようなＬＥＤを組み合わせた半導体発光装置が、例えば特許文献２に開示されている。
【０００５】
特許文献２の半導体発光装置では、発光色が青色のＬＥＤチップを用いた青色ＬＥＤに加え、同様のＬＥＤチップに、このＬＥＤチップが発した光で励起されて緑色光を発する緑色蛍光体を組み合わせた緑色ＬＥＤと、同様のＬＥＤチップに、このＬＥＤチップが発した光で励起されて赤色光を発する赤色蛍光体を組み合わせた赤色ＬＥＤとが用いられている。そして、これら青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤがそれぞれ発する光の合成によって、半導体発光装置が放射する光に優れた演色性を確保すると共に、各ＬＥＤの光出力を調整することで、半導体発光装置が放射する光の色を多彩に変化させることができるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４８３９号公報
【特許文献２】特開２００７−１２２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来から、波長変換部材に用いられる材料としては、無機蛍光体や有機蛍光体が知られていた。有機蛍光体は、無機蛍光体よりも安価であるものの、無機蛍光体よりも透明であることから、ＬＥＤチップからの放射光をそのまま透過する確率が高く、無機蛍光体と比較して励起光が生じにくいことも知られていた。このため、合成光を放射する半導体発光装置に有機蛍光体からなる波長変換部材を用いても、所望の白色光の特性を実現することが困難であり、当該半導体発光装置には無機蛍光体からなる波長変換部材を用いる場合が多かった。
【０００８】
しかしながら、ＬＥＤチップを用いた半導体発光装置を備える照明器具の普及にともない、照明器具の低コスト化及び半導体発光装置の低コスト化が要求されているが、無機蛍光体を用いた半導体発光装置によっては十分な低コスト化が図ることができていなかった。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所望の合成光を供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることができる半導体発光装置及びそれを用いた照明器具を提供することになる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の半導体発光装置は、配線基板と、前記配線基板の実装面に配置され、発光ピークの波長が３６０ｎｍ〜４８０ｎｍである半導体発光素子と、前記半導体発光素子が発する放射光に対して交差するように延設され、前記放射光のすくなくとも一部を波長変換する波長変換部と、を有し、前記波長変換部は、有機蛍光体及び光拡散材を含むとともに前記半導体発光素子が発する放射光の平均透過率が２０％以下である第１波長変換領域と、無機蛍光体を含む第２波長変換領域とに、前記波長変換部の延設方向において領域分割されていることを特徴とする。
【００１１】
上述した半導体発光装置において、前記第１波長変換領域における前記有機蛍光体の濃度は１０重量％以下であることがより好ましく、更に好ましくは０．１重量％以上５．０重量％以下である。
【００１２】
上述した半導体発光装置において、前記波長変換部は、透明基板の表面に形成されてもよい。
【００１３】
また、上述した半導体発光装置において、前記波長変換部は、透光性材料と混合されて形成されてもよい。
【００１４】
上述した半導体発光装置において、前記第１波長変換領域は、前記有機蛍光体からなる有機蛍光体層と、前記光拡散材かなる光拡散層とから構成されてもよい。このような場合に、前記第１波長変換領域は、前記光拡散層上に前記有機蛍光体層が積層された積層構造を有し、前記有機蛍光体層よりも前記光拡散層が前記半導体発光素子に対して近接していてもよい。
【００１５】
上述した半導体発光装置において、前記有機蛍光体は、赤色有機蛍光体から構成されてもよい。このような場合に、前記赤色有機蛍光体は、ペリレン構造又はポルフィリン構造を有してもよい。
【００１６】
上述した半導体発光装置において、前記無機蛍光体は、緑色無機蛍光体及び黄色無機蛍光体の少なくともいずれか一方から構成されてもよい。
【００１７】
上述した半導体発光装置において、前記半導体発光素子の発光ピークの波長は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍであってもよい。
【００１８】
上述した半導体発光装置において、前記第１波長変換領域における前記光拡散材の含有率は、１．０重量％以上７０重量％以下であることがより好ましい。
【００１９】
上述した半導体発光装置において、前記光拡散材は、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、及び酸化ホウ素よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であってもよい。
【００２０】
上述した半導体発光装置において、前記第１波長変換領域の膜厚は、１０μｍ以上であることがより好ましい。
【００２１】
上述した半導体発光装置において、前記波長変換部によって波長変換されずに前記波長変換部を透過した前記放射光と、前記有機蛍光体によって波長変換された第１変換光と、前記無機蛍光体によって波長変換された第２変換光と、を混合して白色光を生成してもよい。
【００２２】
上述した半導体発光装置を用いて照明器具を構成してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の半導体発光装置においては、波長変換部が有機蛍光体及び光拡散材を含む第１波長変換領域と、無機蛍光体を含む第２波長変換領域から構成されているため、ＬＥＤチップから放射される光は、各波長変換領域において、各蛍光体に応じた光に波長変換される。
【００２４】
また、本発明の半導体発光装置においては、第１波長変換領域の平均透過率が２０％以下であるため、ＬＥＤチップからの光を有機蛍光体に応じた他の光に良好に波長変換することができる。
【００２５】
従って、上述したような半導体発光装置の構成により、所望の合成光を容易に供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることが可能になる。
【００２６】
上述した半導体発光装置において、第１波長変換領域における前記有機蛍光体の濃度を１０重量％以下、より好ましくは０．１重量％以上５．０重量％以下調整することにより、第１波長変換領域における波長変換効率を向上させ、当該波長変換によって容易に所望の光を放射することができる。
【００２７】
上述した半導体発光装置において、第１波長変換領域における光拡散材の含有率を１．０重量％以上７０重量％以下に調整することにより、第１波長変換領域に入射したＬＥＤチップからの光を良好に拡散することができる。これによって、第１波長変換領域において有機蛍光体によって波長変換される光が増加し、第１波長変換領域における波長変換効率を向上することになる。従って、当該波長変換によって容易に所望の光を放射することができる。
【００２８】
上述した半導体発光装置において、第１波長変換領域の膜厚を１０μｍ以上に調整することにより、第１波長変換領域における波長変換効率を向上させ、当該波長変換によって容易に所望の光を放射することができる。
【００２９】
上述した半導体発光装置を照明器具に用いることで、様々な色温度の光の供給を可能にするとともに、低コストでその製造を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る半導体発光装置の全体構成の概略を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体発光装置の平面図である。
【図３】図２中のIII−III線に沿う半導体発光装置の断面図である。
【図４】図３における要部の拡大断面図である。
【図５】図３における図４とは異なる要部の拡大断面図である。
【図６】第１実施形態に係る半導体発光装置を用いた照明装置の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。
【図７】第１実施形態に係る半導体発光装置の波長変換部の第１変形例を示す平面図である。
【図８】第１実施形態に係る半導体発光装置の波長変換部の第２変形例を示す平面図である。
【図９】第１実施形態に係る半導体発光装置の第３変形例を示す断面図である。
【図１０】第１実施形態に係る半導体発光装置の第４変形例を示す断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る半導体発光装置の要部の拡大断面図である。
【図１２】第２実施形態に係る半導体発光装置の第１波長変換領域の概略構成図である。
【図１３】第３実施形態に係る半導体発光装置の基本構成を示す斜視図である。
【図１４】第３実施形態に係る半導体発光装置の平面図である。
【図１５】図１４中のXV−XV線に沿う半導体発光装置の断面図である。
【図１６】波長変換部材から放射される光の波長とピーク強度の関係を示すグラフである。
【図１７】実施例１７に係る半導体発光装置の発光スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、いくつかの実施形態に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、各実施形態の説明に用いる図面は、いずれも本発明による半導体発光装置を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、各実施形態で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
【００３２】
＜第１実施形態＞
（半導体発光装置の構成）
図１は、第１実施形態に係る半導体発光装置１の全体構成の概略を示す斜視図であり、図２は図１の半導体発光装置１の平面図である。なお、図１及び図２において、半導体発光装置１の幅方向をＸ方向、長手方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向と定義する。図１に示すように、半導体発光装置１は電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板２を備える。配線基板２のチップ実装面２ａには、等間隔で配線基板２の幅方向（すなわち、Ｘ方向）に４個、長手方向（すなわち、Ｙ方向）に５個の合計２０個の半導体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）チップ３が配列されている。図１には示していないが、配線基板２には、これらＬＥＤチップ３のそれぞれに電力を供給するための配線パターンが形成され、後述する電気回路を構成している。
【００３３】
なお、配線基板２の材質はアルミナ系セラミックに限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いて配線基板２の本体を形成してもよい。或いは、配線基板２のチップ実装面２ａにおける光の反射性を良くして半導体発光装置１の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、より優れた放熱性を得るため、配線基板２の本体を金属製としてもよい。この場合には、配線基板２の配線パターンなどを金属製の本体から電気的に絶縁する必要がある。
【００３４】
図１に示すように、ＬＥＤチップ３が実装された配線基板２のチップ実装面２ａに対向するように、ガラス製で板状の透明基板４が配設されている。なお、便宜上、図１では配線基板２と透明基板４とを離間して示しているが、後述するように、実際には配線基板２と透明基板４とは近接して配置される。なお、透明基板４の材質はガラスに限定されるものではなく、ＬＥＤチップ３が発した光に対して透光性を有した樹脂などを用いて透明基板４を形成するようにしてもよい。
【００３５】
また、図１及び図２に示すように、ＬＥＤチップ３が発した光の少なくとも一部の波長を変換する波長変換部５は、第１波長変換領域Ｐ１（第１波長変換部材）及び第２波長変換領域Ｐ２（第２波長変換部材）の２つの波長変換領域に区分されている。このような波長変換部５の区分に対応して、配線基板２に実装されている各ＬＥＤチップ３も、図１及び図２に示すように、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２の各位置に対応して２つのＬＥＤ群に区分されている。すなわち、図２に示すように、半導体発光装置１を平面視した場合には（すなわち、半導体発光装置１のＸＹ平面図においては）、これら第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２の２つの波長変換領域に対応して、それぞれ１０個ずつのＬＥＤチップ３が配置されている。ここで、対応するとは、第１ＬＥＤ群Ｄ１に対向（すなわち、重複又はオーバーラップ）するように第１波長変換領域Ｐ１が設けられ、第２ＬＥＤ群Ｄ２に対向するように第２波長変換領域Ｐ２が設けられた状態をいう。以下において、これら波長変換領域毎に区別してＬＥＤチップ３を呼称する際には、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２に対応して、符号の末尾にそれぞれａ又はｂを付するものとする。以上のことから、第１波長変換領域Ｐ１に対応する位置にある１０個のＬＥＤチップ３ａが第１ＬＥＤ群Ｄ１を構成し、第２波長変換領域Ｐ２に対応する位置にある１０個のＬＥＤチップ３ｂが第２ＬＥＤ群Ｄ２を構成する。
【００３６】
従って、本実施形態においては、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２のそれぞれと、これに対応する第１ＬＥＤ群Ｄ１及び第２ＬＥＤ群Ｄ２との組み合わせにより、第１発光ユニットＵ１及び第２発光ユニットＵ２が構成されている。すなわち、第１ＬＥＤ群Ｄ１及び第１波長変換領域Ｐ１が第１発光ユニットＵ１を構成し、第２ＬＥＤ群Ｄ２及び第２波長変換領域Ｐ２が第２発光ユニットＵ２を構成する。本実施形態においては、第１発光ユニットＵ１及び第２発光ユニットＵ２は、一体的に設けられるとともに発光ユニット群である半導体発光装置１を構成している。なお、以下において、第１発光ユニットＵ１及び第２発光ユニットＵ２のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第１発光ユニットＵ１及び第２発光ユニットＵ２のそれぞれが放射する一次光を合成してなるとともに半導体発光装置１から放射される光を合成光と称する。
【００３７】
図３は、図２中のIII−III線に沿う半導体発光装置１の断面図であり、図４は図３に示された断面図の第１発光ユニットＵ１側の要部拡大図であり、図５は図３に示された断面図の第１発光ユニットＵ２側の要部拡大図である。図３に示すように、透明基板４は複数のスペーサ６を介して配線基板２に接合されており、これらスペーサ６を介在させることにより、図４及び図５に示すように、透明基板４と各ＬＥＤチップ３との間に空隙を設けている。
【００３８】
ここで設ける空隙は、ＬＥＤチップ３から発せられた光が、このＬＥＤチップ３に対応する位置にある波長変換部５に確実に達するように予め算出された距離Ｌ１をもって設けられている。ＬＥＤチップ３を波長変換部５にできるだけ近接させるようにすれば、ＬＥＤチップ３が発した光が波長変換部５に確実に到達することになるが、ＬＥＤチップ３が波長変換部５に近接しすぎると、ＬＥＤチップ３が発する熱により波長変換部５が加熱されて波長変換機能や発光効率の低下を招いてしまうおそれがある。このため、このような過剰な温度上昇を防止する上で、ＬＥＤチップ３と波長変換部５との間隔は０．０１ｍｍ以上であるのが好ましい。
【００３９】
また、半導体発光装置１に熱的な余裕があれば、このような空隙を設けず、透明基板４の第１の面４ａをＬＥＤチップ３に密着させてもよい。また、ＬＥＤチップ３と透明基板４とを離間する場合であっても、透光性を有したシリコーン樹脂、エポキシ樹脂或いはガラスなどで空隙を封止するようにしてもよい。こうすることにより、ＬＥＤチップ３からの光を効率よく波長変換部５に導くことができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、透明基板４の第２の面４ｂに波長変換部５を設けたが、透光基板５の第１の面４ａ、即ち配線基板２側の面に波長変換部５を設けるようにしてもよい。この場合にも、本実施形態と同様に波長変換部５とＬＥＤチップ３との間に適切な空隙を設けることが可能であるが、熱的に余裕がある場合などには、波長変換部５をＬＥＤチップ３に密着又はその直前まで近接させることも可能となる。
【００４１】
（ＬＥＤチップ）
本実施形態においてＬＥＤチップ３には、４６０ｎｍのピーク波長を有した青色光を発するＬＥＤチップを用いる。具体的には、このようなＬＥＤチップとして、例えばＩｎＧａＮ半導体が発光層に用いられるＧａＮ系ＬＥＤチップがある。なお、ＬＥＤチップ３の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施形態においてＬＥＤチップ３が発する光のピーク波長は、３６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲内にあるのが好ましく、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長範囲内にあることがより好ましい。
【００４２】
図４及び図５に示すように、ＬＥＤチップ３ａ、３ｂの配線基板２側に向く面には、ｐ電極７とｎ電極８とが設けられている。図４に示すＬＥＤチップ３の場合、配線基板２のチップ実装面２ａに形成されている配線パターン９にｐ電極７が接合されると共に、同じくチップ実装面２ａに形成された配線パターン１０にｎ電極８が接合されている。これらｐ電極７及びｎ電極８の配線パターン９及び配線パターン１０への接続は、図示しない金属バンプを介し、ハンダ付けによって行っている。図示されていない他のＬＥＤチップ３も、それぞれのＬＥＤチップ３に対応して配線基板２のチップ実装面２ａに形成された配線パターンに、それぞれのｐ電極７及びｎ電極８が同様にして接合されている。
【００４３】
なお、ＬＥＤチップ３の配線基板２への実装方法は、これに限定されるものではなく、ＬＥＤチップ３の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、ＬＥＤチップ３を配線基板２の所定位置に接着固定した後、各ＬＥＤチップ３の２つの電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続してもよいし、一方の電極を上述のように対応する配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するようにしてもよい。
【００４４】
（波長変換部）
上述したように、波長変換部５は、第１ＬＥＤ群Ｄ１及び第２ＬＥＤ群Ｄ２に対応して２つの第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２に区分されている。また、図３及び図４に示すように、波長変換部５を構成する２つの波長変換領域のうち、第１波長変換領域Ｐ１は、更に２つの層から構成されている。具体的には、第１波長変換領域Ｐ１は、透明基板４上に形成された光拡散層１１、及び光拡散層１１上に形成された有機蛍光体層１２から構成されている。また、光拡散層１１は、ＬＥＤチップ３から放射される光を拡散する光拡散粒子１１ａ及び当該光拡散粒子を分散して保持する充填材１１ｂから構成され、ＬＥＤチップ３から放射される光を拡散して当該光を波長変換領域Ｐ１の全面に広げる効果を有している。更に、有機蛍光体層１２は、ＬＥＤチップ３が発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色有機蛍光体１２ａ、及び当該赤色有機蛍光体を分散して保持する充填材１２ｂから構成されている。なお、波長変換領域１２の膜厚は、１０μｍ以上が好ましい。当該理由については、後述する評価結果において説明する。
【００４５】
一方、図５に示すように、第２波長変換領域Ｐ２は１つの層から構成されている。具体的には、第２波長変換領域Ｐ２は、ＬＥＤチップ３が発した青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色無機蛍光体１３ａ、及び当該無機蛍光体を分散して保持する充填材１３ｂから構成されている。なお、第２波長変換領域Ｐ２は、緑色無機蛍光体１３ａに代えて、ＬＥＤチップ３が発した青色光を波長変換して黄色光を放射する黄色無機蛍光体を含んでもよく、緑色無機蛍光体１３ａに加えて当該黄色無機蛍光体を更に含んでいてもよい。
【００４６】
なお、有機蛍光体は赤色有機蛍光体に限られることはなく、ＬＥＤチップからの光を他の色の光に変換する他の色の有機蛍光体であってもよい。同様に、無機蛍光体は、緑色無機蛍光体及び黄色無機蛍光体に限られることはなく、ＬＥＤチップからの光を他の色の光に変換する他の色の無機蛍光体であってもよい。
【００４７】
以下において、光拡散層１１を構成する光拡散粒子１１ａ及び充填材１１ｂ、有機蛍光体層１２を構成する赤色有機蛍光体１２ａ及び充填材１２ｂ、波長変換領域Ｐ２を形成する無機蛍光体である緑色無機蛍光体１３ａ及び充填材１３ｂ、並びに上述した黄色蛍光体の具体例について説明する。
【００４８】
（光拡散粒子）
本実施形態において、光拡散粒子１１ａとしては、無機化合物からなる無機光拡散材、又は有機化合物からなる有機光拡散材等の光拡散材を用いることができる。
【００４９】
無機光拡散材としては、酸化ケイ素（シリカ）、ホワイトカーボン、タルク、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ホウ素、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸アルミ化ナトリウム、珪酸亜鉛、ガラス、マイカ等の材料が挙げられる。
【００５０】
有機光拡散材としては、スチレン系（共）重合体、アクリル系（共）重合体、シロキサン系（共）重合体、ポリアミド系（共）重合体等の材料が挙げられる。ここで、「（共）重合体」とは「重合体」及び「共重合体」の双方を意味する。
【００５１】
上述した材料のうち、少量で光拡散効果が大きい材料である、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、及び酸化ホウ素が好ましい。
【００５２】
光拡散粒子１１ａの平均粒径は、通常１０μｍ以下で、好ましくは０．１〜１０μｍでありｍ、より好ましくは０．１〜５μｍ、更に好ましくは１〜５μｍである。光拡散粒子１１ａの粒径が大きすぎると励起光の漏れ光が多くなる。また、光拡散粒子１１ａの粒径が小さすぎると励起光を遮蔽する効果が低下する。ここで、光拡散粒子１１ａの平均粒径とは、体積基準による５０％平均粒子径であり、レーザー又は回折散乱法によって測定される体積基準粒度分布のメジアン径（Ｄ５０）の値である。
【００５３】
上述した光拡散粒子１１ａとして用いられる無機光拡散材及び有機拡散材は、１種類を単独で用いてもよく、材質や平均粒径の異なるものを２種類以上組み合わせて用いてもよい。
【００５４】
第１波長変換領域Ｐ１における光拡散材（光拡散粒子１１ａ）の含有率は、１．０重量％以上７０重量％以上であることが好ましい。当該理由については、後述する評価結果において説明する。
【００５５】
（赤色有機蛍光体）
赤色蛍光体１２ａとしては、β−ジケトネート、β−ジケトン、芳香族カルボン酸、又は、ブレンステッド酸等のアニオンを配位子とする希土類元素イオン錯体からなる赤色有機蛍光体、ペリレン系顔料（例えば、ジベンゾ｛［ｆ，ｆ'］−４，４'，７，７'−テトラフェニル｝ジインデノ［１，２，３−ｃｄ：１'，２'，３'−ｌｍ］ペリレン）、ポルフィリン系顔料、アントラキノン系顔料、レーキ系顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、フタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。これらの中で特にペリレン系顔料、及びポルフィリン系顔料が好ましい。なお、赤色有機蛍光体はこれらに限定されることはない。また、上記の材料の内から１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
【００５６】
第１波長変換領域Ｐ１における赤色蛍光体（有機蛍光体）の濃度は、１０重量％以下であることが好ましくは、０．１重量％以上５．０重量％以下がより好ましい。当該理由については、後述する評価結果において説明する。
【００５７】
（緑色無機蛍光体）
緑色蛍光体１３ａの発光ピーク波長は、通常は５００ｎｍ以上、好ましくは５１０ｎｍ以上、より好ましくは５１５ｎｍ以上で、通常は５５０ｎｍ未満、好ましくは５４２ｎｍ以下、より好ましくは５３５ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として例えば、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ（β−サイアロン）、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12：Ｎ2：Ｅｕ、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎが好ましい。
【００５８】
（黄色無機蛍光体）
黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５３０ｎｍ以上、好ましくは５４０ｎｍ以上、より好ましくは５５０ｎｍ以上で、通常は６２０ｎｍ以下、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ、α−サイアロン、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ（但し、その一部がＣａやＯで置換されていてもよい）が好ましい。
【００５９】
（充填材）
光拡散粒子１１ａを分散して保持する充填材１１ｂには、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが用いられるが、ＬＥＤチップ３から発せられる青色光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料を用いるのが好ましい。具体的には、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸メチルなどの（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体などのスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレートなどのセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などがあげられる。また、無機系材料、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマーもしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えばシロキサン結合を有する無機系材料やガラスを用いることができる。
【００６０】
赤色蛍光体１２ａを分散して保持する充填材１２ｂとしては、熱可塑性高分子樹脂、熱硬化性高分子樹脂、反応性高分子樹脂、及び紫外線硬化型樹脂の少なくとも１つを用いることができる。また、これらの樹脂の中から２種類以上の樹脂を選択して併用してもよい。
【００６１】
熱可塑性高分子樹脂としては、例えば、ＰＶＣ、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ビニルアセタール樹脂、ビニルカルバゾール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチロール樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アセタール樹脂、塩化エーテル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂等の単体又は共重合体を用いることができる。
【００６２】
熱硬化性高分子樹脂、及び反応性高分子樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、反応性ポリウレタン樹脂などの単体又は共重合体を用いることができる。
【００６３】
紫外線硬化型樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ウレタンアクリレート等を用いることができる。
【００６４】
緑色無機蛍光体１３ａ及び黄色無機蛍光体等の無機蛍光体を分散して保持する充填材１３ｂには、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが用いられるが、ＬＥＤチップ３から発せられる青色光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料を用いるのが好ましい。具体的には、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸メチルなどの（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体などのスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレートなどのセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などがあげられる。また、無機系材料、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマーもしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えばシロキサン結合を有する無機系材料やガラスを用いることができる。
【００６５】
（第１波長変換領域における平均透過率）
実施形態に係る第１波長変換領域Ｐ１において、ＬＥＤチップ３ａから放射された一次光を透過する確率である平均透過率は、２０％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下、更に好ましくは２％以下、特に好ましくは１％以下０．０１％以上である。当該平均透過率が当該２０％以上の場合には、第１波長変換領域Ｐ１における波長変換効率（すなわち、赤色光の放射率）が低くなり、半導体発光装置１から良好な合成光を放射することができなくなる。
【００６６】
ここで透過率とは、第１波長変換領域Ｐ１を設けていない場合において、所定領域を通過する光量に対し、当該所定領域に第１波長変換領域Ｐ１を設けた場合において、第１波長変換領域Ｐ１を透過した光量の割合のことである。すなわち、波長λにおける透過率ｆ（λ）＝（波長λの透過光強度）／（波長λの入射光強度）として算出される。
【００６７】
本実施形態における第１波長変換領域Ｐ１の平均透過率は、例えば、顕微分光光度計(大塚電子株式会社 ＭＣＰＤ２０００)を用いて測定結果と、以下の数式（１）を用いて算出することができる。
【００６８】
【数１】
【００６９】
上述したような波長変換部５の構成から、第１ＬＥＤ群Ｄ１を構成するＬＥＤチップ３ａから放射される青色光は、光拡散層１１にて拡散されつつ有機蛍光体層１２に到達する。そして、有機蛍光体層１２は、到達した青色光の一部の波長を変換して赤色光を放射する。また、有機蛍光体層１２で波長変換されなかった青色光は、有機蛍光体層１２からそのまま放射される（すなわち、有機蛍光体層１２を透過することになる）。一方、第２ＬＥＤ群Ｄ２を構成するＬＥＤチップ３ｂから放射される青色光は、第２波長変換領域Ｐ２に到達する。そして、第２波長変換領域Ｐ２においては、到達した青色光の一部の波長を変換して緑色光を放射する。また、第２波長変換領域Ｐ２で波長変換されなかった青色光は、第２波長変換領域Ｐ２からそのまま放射される（すなわち、第２波長変換領域Ｐ２を透過することになる）。なお、第２波長変換領域Ｐ２が黄色無機蛍光体を含む場合には、第２波長変換領域Ｐ２から黄色光も放射されることになる。
【００７０】
このように、波長変換部５からは、青色光、赤色光、及び緑色光又は黄色光が放射されることになり、本実施形態の半導体発光装置１を目視する観測者にとっては、半導体発光装置１から青色光、赤色光、及び緑色光又は黄色光の合成光が放射されていることになる。また、無機蛍光体として緑色無機蛍光体及び黄色無機蛍光体を用いる場合には、波長変換部５からは、青色光、赤色光、緑色光、及び黄色光が放射されることになり、本実施形態の半導体発光装置１を目視する観測者にとっては、半導体発光装置１から青色光、赤色光、緑色光、及び黄色光の合成光が放射されていることになる。例えば、青色光、赤色光及び緑色光をバランス良く放射することにより、当該合成光は白色光となる。
【００７１】
（半導体発光装置を用いた照明装置）
図６は、上述した半導体発光装置１を用いた照明装置２０の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。図６に示すように、半導体発光装置１には、上述した第１ＬＥＤ群Ｄ１のＬＥＤチップ３ａ、第２ＬＥＤ群Ｄ２のＬＥＤチップ３ｂに加え、電流制限用の抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２、並びにＬＥＤ群毎に各ＬＥＤチップ３のための駆動電流を供給するためのトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２が設けられている。なお、抵抗Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ対応するＬＥＤチップ３に流れる電流を適正な大きさ（例えば、ＬＥＤチップ３の１個あたり６０ｍＡ）に制限するために設けられている。
【００７２】
具体的には、第１ＬＥＤ群Ｄ１を構成する１０個のＬＥＤチップ３ａが極性を同じくして互いに並列に接続されており、各ＬＥＤチップ３ａのアノードが抵抗Ｒ１を介して電源２１の正極に接続されている。また、各ＬＥＤチップ３ａのカソードはトランジスタＱ１のコレクタに接続され、トランジスタＱ１のエミッタが電源２１の負極に接続されている。第２ＬＥＤ群Ｄ２を構成する１０個のＬＥＤチップ３ｂも極性を同じくして互いに並列に接続されており、ＬＥＤチップ３ａと同様に、アノードが抵抗Ｒ２を介して電源２１の正極に接続されると共に、カソードがトランジスタＱ２を介して電源２１の負極に接続されている。
【００７３】
このような電気回路構成において、トランジスタＱ１がオン状態となることにより、第１ＬＥＤ群Ｄ１の各ＬＥＤチップ３ａに電源２１から供給される順方向の電流が流れ、ＬＥＤチップ３ａがそれぞれ発光する。従って、トランジスタＱ１をオン状態とすることにより、第１ＬＥＤ群Ｄ１及びこれに対応する第１波長変換領域Ｐ１からなる第１発光ユニットＵ１から、青色光及び赤色光が放射される。
【００７４】
同様に、トランジスタＱ２がオン状態となることにより、第２ＬＥＤ群Ｄ２の各ＬＥＤチップ３ｂに電源２１から供給される順方向の電流が流れ、ＬＥＤチップ３ｂがそれぞれ発光する。従って、トランジスタＱ２をオン状態とすることにより、第２ＬＥＤ群Ｄ２及びこれに対応する第２波長変換領域Ｐ２からなる第２発光ユニットＵ２から、青色光及び緑色光が放射される。
【００７５】
上述したような半導体発光装置１の構成より、第１ＬＥＤ群Ｄ１に供給する電力量よりも第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量が大きい場合には、第２発光ユニットＵ２から放射される光の量が多くなり、半導体発光装置１から放射される合成光は第２発光ユニットＵ２から放射される放射光の影響が大きくなる。従って、第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量が第１ＬＥＤ群Ｄ１に供給する電力量よりも大きくなるにつれて、半導体発光装置１から放射される合成光は、白色からシアン（第１波長変換群Ｐ１のみからの一次光の色）に変化していく。一方、第１ＬＥＤ群Ｄ１に供給する電力量よりも第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量が小さい場合には、第１発光ユニットＵ１から放射される光の量が多くなり、半導体発光装置１から放射される合成光は第１発光ユニットＵ１から放射される放射光の影響が大きくなる。従って、第１ＬＥＤ群Ｄ１に供給する電力量が第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量よりも大きくなるにつれて、半導体発光装置１から放射される合成光は、白色からマゼンダ（第２波長変換群Ｐ２のみからの一次光の色）に変化していく。すなわち、当該制御によって、合成光の色温度を変化させることができる。
【００７６】
以上のように、第１ＬＥＤ群Ｄ１及び第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量を変化させることにより、半導体発光装置１から放射される合成光を様々な色の光に調整することが可能になる。すなわち、当該制御によって、合成光の色温度を変化させることができる。
本実施形態においては、電力量を具体的に変化させる方法として、各発光ユニットに対応するトランジスタを、所定の周期で断続的にオンオフ駆動させ、このときの電流供給パルスのデューティ比を調整することにより、その発光ユニットのＬＥＤ群に供給される電力を調整する方法が用いられている。
【００７７】
このようなトランジスタＱ１、Ｑ２のオン・オフ状態を制御するため、本実施形態の照明装置２０には発光制御部２２が設けられている。トランジスタＱ１、Ｑ２は、いずれもそれぞれのベース信号に応じてオン・オフ状態を切り換え可能であり、発光制御部２２からそれぞれのベースに対して個別にベース信号が送出されるようになっている。
【００７８】
このように、トランジスタＱ１、Ｑ２のオン・オフ状態を制御することにより、半導体発光装置１の合成光の色温度を変更せることができるので、合成光の色温度の調整を外部から行うため、本実施形態の照明装置２０には操作部２３が設けられている。操作部２３は、発光制御部２２に接続され、合成光の色温度を設定するための外部からの操作に応じ、設定された色温度に対応した電気信号を発光制御部２２に伝達して、設定色温度に対応する指示を行うようになっている。
【００７９】
（第１変形例）
上述した実施形態においては、波長変換部５を１つの第１波長変換領域Ｐ１及び１つの第２波長変換領域Ｐ２に区分し、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２を並置していた。しかしながら、このような波長変換部５のパターンに代え、図７に示すようなパターンに代えてもよく、このようなパターンに形成された波長変換部５'を第１変形例として、以下に説明する。なお、図７は、本実施形態に係る半導体発光装置１の平面図であって、波長変換部の異なるパターン図である。
【００８０】
図７に示すように、本変形例の波長変換部５'においては、２つの第１波長変換領域Ｐ１'及び２つの第２波長変換領域Ｐ２'に分割されるとともに、第１波長変換領域Ｐ１'及び第２波長変換領域Ｐ２'が交互に配置されている。すなわち、波長変換部５'は、ストライプ状に形成された第１波長変換領域Ｐ１'及び第２波長変換領域Ｐ２'が交互に並置された構造を有している。なお、第１波長変換領域Ｐ１'の構造は上述した第１実施形態の第１波長変換領域Ｐ１と同一であり、第２波長変換領域Ｐ２'の構造は上述した第２波長変換領域Ｐ２と同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【００８１】
このような場合には、複数のＬＥＤチップ３も、第１波長変換領域Ｐ１'に対応する第１ＥＬＤ群Ｄ１’、及び第２波長変換領域Ｐ２'に対応する第２ＥＬＤ群Ｄ２’に区分され、第１ＥＬＤ群Ｄ１’及び第２ＥＬＤ群Ｄ２’が交互に配置されることになる。
【００８２】
このように、波長変換部５'のパターンを形成することにより、各波長変換領域が他の波長変換領域と隣り合うため、波長変換部５’から放射される一次光を良好に合成することが可能になる。
【００８３】
（第２変形例）
上述した実施形態においては、波長変換部５を１つの第１波長変換領域Ｐ１及び１つの第２波長変換領域Ｐ２に区分し、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２を並置していた。しかしながら、このような波長変換部５のパターンに代え、図８に示すようなパターンに代えてもよく、このようなパターンに形成された波長変換部５”を第２変形例として、以下に説明する。なお、図８は、本実施形態に係る半導体発光装置１の平面図であって、波長変換部の異なるパターン図である。
【００８４】
図８に示すように、本変形例の波長変換部５”においては、波長変換部５”を１つずつのＬＥＤチップ３に対応する複数のセル領域に分割し、第１波長変換領域Ｐ１”及び第２波長変換領域Ｐ２”が格子状に配置されている。なお、第１波長変換領域Ｐ１”の構造は上述した第１実施形態の第１波長変換領域Ｐ１と同一であり、第２波長変換領域Ｐ２”の構造は上述した第２波長変換領域Ｐ２と同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【００８５】
このような場合には、複数のＬＥＤチップ３も、各第１波長変換領域Ｐ１”に対応するようにＬＥＤチップ３ａ、及び各第１波長変換領域Ｐ１”に対応するようにＬＥＤチップ３ｂが格子状に配置されることになる。
【００８６】
このように、波長変換部５”のパターンを形成することにより、各波長変換領域が複数の他の波長変換領域と隣り合うため、波長変換部５”から放射される一次光をより良好に合成することが可能になる。
【００８７】
（第３変形例）
上述した実施形態においては、透明基板４及び波長変換部５が配線基板２に対して平行に配置されていた。しかしながら、このような透明基板４及び波長変換部５の形状に代え、図９に示すような形状にしてもよく、このように形成された透明基板及び波長変換部を備える発光装置３１を第３変形例として、以下に説明する。なお、図９は、本変形例に係る半導体発光装置３１を図３と同様の断面で示す断面図である。また、第１実施形態と異なる部分は、透明基板及び波長変換部のみであり、第１実施形態と同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
図９に示すように、透明基板３４は中央部分において折れ曲がった形状を有している。例えば、当該中央部分における折れ曲がりの角度は鈍角である。また、透明基板３４は、両端においてスペーサ６を介して配線基板２に接合さている。従って、透明基板３４は、配線基板２に対して平行ではなく、配線基板２に対して傾斜している。具体的には、配線基板２の中央部に向かうにつれて、配線基板２と透明基板３４との距離が大きくなるように、透明基板３４は、配線基板２に対して傾斜している。すなわち、透明基板３４は、そのＸＹ断面が略Ｖ状となるように、折れ曲がった形状を有している。
【００８９】
波長変換部３５は、透明基板３４上に形成されている。具体的には、透明基板３４の中央部から−Ｘ側に第１波長変換領域Ｐ３１が配置され、透明基板３４の中央部から＋Ｘ側に第２波長変換領域Ｐ３２が配置されている。従って、第１波長変換領域Ｐ３１及び第２波長変換領域Ｐ３２も配線基板２に対して平行ではなく、傾斜するように配置されている。すなわち、波長変換部３５も、そのＸＹ断面が略Ｖ状となるように、折れ曲がった形状を有している。なお、第１波長変換領域Ｐ３１の構造は上述した第１実施形態の第１波長変換領域Ｐ１と同一であり、第２波長変換領域Ｐ３２の構造は上述した第２波長変換領域Ｐ２と同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【００９０】
（第４変形例）
上述した実施形態においては、透明基板４及び波長変換部５が配線基板２に対して平行に配置されていた。しかしながら、このような透明基板４及び波長変換部５の形状に代え、図１０に示すような形状にしてもよく、このように形成された透明基板及び波長変換部を備える発光装置４１を第４変形例として、以下に説明する。なお、図１０は、本変形例に係る半導体発光装置４１を図３と同様の断面で示す断面図である。また、第１実施形態と異なる部分は、透明基板及び波長変換部のみであり、第１実施形態と同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
図１０に示すように、透明基板４４は湾曲しており、両端においてスペーサ６を介して配線基板２に接合さている。具体的には、透明基板４４は中央部分が配線基板２から最も離間するように湾曲している。従って、透明基板４４と配線基板２と距離は、中央部分に向うつれて大きくなっている。すなわち、透明基板４４は、略樋状に形成され、そのＸＹ断面が略Ｕ状となるように湾曲した形状を有している。
【００９２】
また、図８に示すように、透明基板４４上には、全体的に湾曲した波長変換部４５が形成されている。具体的には、透明基板４４の中央部から−Ｘ側に第１波長変換領域Ｐ４１が配置され、透明基板４４の中央部から＋Ｘ側に第２波長変換領域Ｐ４２が配置されている。従って、第１波長変換領域Ｐ４１及び第２波長変換領域Ｐ４２は、配線基板２に対して平行ではなく、概ね傾斜して配置されている。すなわち、波長変換部３５も、そのＸＹ断面が略Ｕ状となるように、湾曲した形状を有している。なお、第１波長変換領域Ｐ４１の構造は上述した第１実施形態の第１波長変換領域Ｐ１と同一であり、第２波長変換領域Ｐ４２の構造は上述した第２波長変換領域Ｐ２と同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【００９３】
上述したような第３変形例及び第４変形例のように、透明基板及び波長変換部の形状をすることができれば、半導体発光装置が用いられる環境に応じて、半導体発光装置の放射面側（すなわち、波長変換部が設けられている面側）の形状を最適化することができる。また、照明器具に用いられる場合には、当該照明器具のデザイン性も向上させることが可能になる。
【００９４】
（本実施形態による効果）
【００９５】
本実施形態の半導体発光装置１においては、波長変換部５が赤色有機蛍光体１２ａ及び光拡散粒子１１ａを含む第１波長変換領域Ｐ１と、緑色無機蛍光体１３ａを含む第２波長変換領域Ｐ２から構成されているため、ＬＥＤチップ３から放射される光は、各波長変換領域において、各蛍光体に応じた光に波長変換される。
【００９６】
また、本実施形態の半導体発光装置１においては、第１波長変換領域Ｐ１の平均透過率が２０％以下であるため、ＬＥＤチップからの光を有機蛍光体に応じた他の光に良好に波長変換することができる。
【００９７】
従って、このような半導体発光装置１の構成により、所望の合成光を供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることが可能になる。
【００９８】
また、上述した半導体発光装置１を用いて照明装置２０を形成することにより、様々な色温度の光の供給を可能にするとともに、低コストでその製造を行うことが可能になる。
【００９９】
なお、上述した実施形態においては、波長変換領域とＬＥＤ群とを対応させることで発光ユニットを形成していたが、このような形態に限定されることはない。例えば、半導体発光装置から常に同じ色温度の合成光（例えば、白色光）を放射させる場合には、ＬＥＤ群を構成することはなく、ＬＥＤチップの配置を波長変換領域のパターン形状に無関係にし、所望の白色光が常に放射されるようにしてもよい。
【０１００】
＜第２実施形態＞
第１実施形態においては、波長変換部５を構成する第１波長変換領域Ｐ１が、光拡散層１１及び有機蛍光体層１２からなる２層構造を有していたが、第１波長変換領域が１層から構成されてもよい。このような波長変換部材を有する半導体発光装置を第２実施形態として、図１１及び図１２を参照しつつ、詳細に説明する。なお、第１波長変換領域以外の構成については、第１の実施形態と同一であるため、第１波長変換領域以外の部材及び構造については、第１の実施形態と同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１０１】
（半導体発光装置の構成）
図１１は、本実施形態に係る半導体発光装置５１の第１波長変換領域Ｐ５１側における要部を図４と同様にして示す拡大断面図である。図１２は、本実施形態に係る半導体発光装置５１の第１波長変換領域Ｐ５１の概略構成図である。図１１に示すように、第１波長変換領域Ｐ５１は、透明基板４上に形成され、１層構造を有している。なお、図示されていないが、第２波長変換領域は、第１の実施形態と同一の構造であり、１層構造を有している。
【０１０２】
図１２に示すように、第１波長変換領域Ｐ５１は、ＬＥＤチップ３から放射される光を拡散する光拡散粒子５２、ＬＥＤチップ３ａが発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色有機蛍光体５３、並びに光拡散粒子５２及び赤色有機蛍光体５３を分散して保持する充填材５４から構成されている。従って、第１波長変換領域Ｐ５１内には、ＬＥＤチップ３から放射されて青色光を拡散する光拡散粒子５２、及び青色光を赤色光に変換する赤色有機蛍光体５３が存在している。すなわち、本実施形態における第１波長変換領域５１は、光拡散粒子を含む光拡散層及び赤色有機蛍光体を含む有機蛍光体層の２層構造を有さず、１つの層内に光拡散粒子５２及び赤色有機蛍光体５３が混在する層構造を有している。
【０１０３】
なお、光拡散粒子５２は上述した第１実施形態の光拡散粒子１１ａと同一であり、赤色有機蛍光体５３は上述した第１実施形態の赤色有機蛍光体１２ａと同一であり、充填材５４は上述した第１実施形態の充填材１２ｂと同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【０１０４】
本実施形態に係る第１波長変換領域Ｐ５１を半導体発光装置５１に用いる場合にも、第１実施形態に係る半導体発光装置１と同様の効果を得ることできる。すなわち、半導体発光装置５１においても、所望の合成光を供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることが可能になる。
【０１０５】
また、光拡散粒子５２及び赤色蛍光体粒子５３が混在し、近接して存在しているため、光拡散粒子５２が拡散した青色光を、赤色蛍光体粒子５３によって赤色光に良好に波長変換することができる。すなわち、第１波長変換領域５１における波長変換効率を向上させることができ、第１波長変換領域５１から放射される赤色光の光量を増加させることができる。
【０１０６】
＜第３実施形態＞
上述した第１実施例では、配線基板２に実装した複数のＬＥＤチップ３と、透光基板４に設けた波長変換部５から半導体発光装置１を構成した。しかしながら、本発明の半導体発光層は、このような形態に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々に変更や置き換えが可能である。そこで、第１実施形態の構造とは異なる構造を有する半導体発光装置の一例を、本発明の第３実施形態として以下に説明する。
【０１０７】
（半導体発光装置の構成）
図１３は、本実施形態に係る半導体発光装置１０１の基本構成を示す斜視図であり、図１４は半導体発光装置１０１の平面図である。半導体発光装置１０１は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板１０２のチップ実装面１０２ａに４個ずつ２列に実装されたＬＥＤチップ１０３を備えている。更に、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａには、これらＬＥＤチップ１０３を取り囲むように、環状且つ円錐台形状のリフレクタ（壁部材）１０４が設けられている。
【０１０８】
リフレクタ１０４の内側は、仕切り部材１０５によって第１領域１０６と第２領域１０７とに分割されている。そして、第１領域１０６には、２列に配列されたＬＥＤチップ１０３のうちの一方の列のＬＥＤチップ１０３が配置され、第２領域１０７には、他方の列のＬＥＤチップ１０３が配置されている。なお、リフレクタ１０４及び仕切り部材１０５は、樹脂、金属、セラミックなどで形成することができ、接着剤などを用いて配線基板１０２に固定される。また、リフレクタ１０４及び仕切り部材１０５に導電性を有する材料を用いる場合は、後述する配線パターンに対して電気的な絶縁性を持たせるための処理が必要となる。なお、以下においては説明上の便宜のために、第１領域１０６に配列されたＬＥＤチップ１０３をＬＥＤチップ１０３ａとも称し、第２領域１０７に配列されたＬＥＤチップ１０３をＬＥＤチップ１０３ｂとも称する。
【０１０９】
なお、本実施形態におけるＬＥＤチップ１０３の数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、第１領域１０６と第２領域１０７とに１個ずつとすることも可能であり、またそれぞれの領域で数を異ならせることも可能である。また、配線基板１０２の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であり、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いても良い。更に、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａにおける光の反射性を良くして半導体発光装置１０１の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。
【０１１０】
また、上述したリフレクタ１０４及び仕切り部材１０５の形状も一例を示すものであって、必要に応じて様々に変更可能である。例えば、予め成形したリフレクタ１０４及び仕切り部材１０５に代えて、ディスペンサなどを用い、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａにリフレクタ１０４に相当する環状壁部（壁部材）を形成し、その後に仕切り部材１０５に相当する仕切り壁（仕切り部材）を形成するようにしても良い。この場合、環状壁部及び仕切り壁部に用いる材料には、例えばペースト状の熱硬化性樹脂材料またはＵＶ硬化性樹脂材料などがあり、無機フィラーを含有させたシリコーン樹脂が好適である。
【０１１１】
図１３及び図１４に示すように、リフレクタ１０４内の第１領域１０６には、４個のＬＥＤチップ１０３が仕切り部材１０５の延設方向と平行に一列に配置され、リフレクタ１０４内の第２領域１０７にも、４個のＬＥＤチップ１０３が仕切り部材１０５の延設方向と平行に一列に配置されている。なお、図１４では、便宜上リフレクタ１０４及び仕切り部材１０５を破線で示している。
【０１１２】
配線基板１０２のチップ実装面１０２ａには、ＬＥＤチップ１０３のそれぞれに駆動電流を供給するための配線パターン１０８、１０９、１１０及び１１１が、図１４に示すように形成されている。配線パターン１０８は、リフレクタ１０４の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子１０８ａが形成されており、第１領域１０６内にある他方の端部側は、図１４に示すように仕切り部材１０５と平行に延設されている。また、配線パターン１０９は、リフレクタ１０４の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子１０９ａが形成されており、第１領域１０６内にある他方の端部側は、図１４に示すように仕切り部材１０５と平行に延設されている。
【０１１３】
第１領域１０６内にある４個のＬＥＤチップ１０３は、このようにして形成された配線パターン１０８と配線パターン１０９との間に、互いに極性方向を同じにして並列に接続されている。より具体的には、ＬＥＤチップ１０３は、駆動電流供給用の２つの電極（図示省略）を配線基板１０２側の面に有している。そして、これらＬＥＤチップ１０３は、その一方の電極（ｐ電極）が配線パターン１０８に接続されると共に、その他方の電極（ｎ電極）が配線パターン１０９に接続されている。
【０１１４】
一方、配線パターン１１０は、リフレクタ１０４の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子１１０ａが形成されており、第２領域１０７内にある他方の端部側は、図１４に示すように仕切り部材１０５と平行に延設されている。また、配線パターン１１１は、リフレクタ１０４の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子１１１ａが形成されており、第２領域１０７内にある他方の端部側は、図１４に示すように仕切り部材１０５と平行に延設されている。
【０１１５】
第２領域１０７内にある４個のＬＥＤチップ１０３は、このようにして形成された配線パターン１１０と配線パターン１１１との間に、互いに極性方向を同じにして並列に接続されている。より具体的には、これらＬＥＤチップ１０３は、その一方の電極（ｐ電極）が配線パターン１１０に接続されると共に、その他方の電極（ｎ電極）が配線パターン１１１に接続されている。
【０１１６】
このようなＬＥＤチップ１０３の実装、並びに各配線パターンへの両電極の接続は、フリップチップ実装を採用し、図示しない金属バンプを介し、共晶ハンダを介して行っている。なお、ＬＥＤチップ１０３の配線基板１０２への実装方法は、これに限定されるものではなく、ＬＥＤチップ１０３の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、ＬＥＤチップ１０３を上述したような配線基板１０２の所定位置に接着固定した後、ＬＥＤチップ１０３の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するダブルワイヤボンディングを採用しても良いし、一方の電極を上述のように配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで配線パターンに接続するシングルワイヤボンディングを採用しても良い。
【０１１７】
リフレクタ１０４内の第１領域１０６及び第２領域１０７には、それぞれ異なる波長変換特性を有した波長変換部材が、ＬＥＤチップ１０３を覆うようにして収容される。具体的な波長変換部材について、図１５を参照しつつ以下に説明する。
【０１１８】
図１５は、図１４中のXV−XV線に沿う半導体発光装置１０１の断面図である。図１５に示すように、半導体発光装置１０１において、リフレクタ１０４内の第１領域１０６には、第１波長変換部材１２１が４個のＬＥＤチップ１０３ａをそれぞれ覆うようにして収容され、リフレクタ１０４内の第２領域１０７には、第２波長変換部材１２２が４個のＬＥＤチップ１０３ｂをそれぞれ覆うようにして収容されている。
【０１１９】
第１波長変換部材１２１は、ＬＥＤチップ１０３ａから放射される光を拡散する光拡散粒子１３１、ＬＥＤチップ１０３ａが発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色有機蛍光体１３２、並びに拡散粒子１１３及び赤色有機蛍光体１３２を分散させて保持する第１透光性材料１３３から構成されている。一方、第２波長変換部材１２２は、ＬＥＤチップ１０３ｂが発した青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色無機蛍光体１３４、及び緑無機蛍光体１３４を分散させて保持する第２透光性材料１３５から構成されている。なお、第２波長変換部材１２２は、緑色無機蛍光体１３４に代えて、ＬＥＤチップ１０３ｂが発した青色光を波長変換して黄色光を放射する黄色無機蛍光体を含んでもよく、緑色無機蛍光体１３４に加えて当該黄色無機蛍光体を更に含んでいてもよい。
【０１２０】
従って、本実施形態においては、第１領域１０６に収容された波長変換部材１２１と、第２領域１０７に収容された波長変換部材１２２とから波長変換部１２３が構成されている。すなわち、当該波長変換部１２３は、第１領域１０６に形成された第１波長変換領域と、第２領域１０７に形成された第１波長変換領域とに領域分割されている。
【０１２１】
（ＬＥＤチップ）
本実施形態においてＬＥＤチップ３には、４６０ｎｍのピーク波長を有した青色光を発するＬＥＤチップを用いる。具体的には、このようなＬＥＤチップとして、例えばＩｎＧａＮ半導体が発光層に用いられるＧａＮ系ＬＥＤチップがある。なお、ＬＥＤチップ３の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施形態においてＬＥＤチップ３が発する光のピーク波長は、３６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲内にあるのが好ましく、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長範囲内にあることがより好ましい。
【０１２２】
（波長変換部材）
拡散粒子１１３、赤色有機蛍光体１３２、緑色無機蛍光体１３４、及び黄色無機蛍光体は、第１実施形態の拡散粒子１１ａ、赤色有機蛍光体１２ａ、緑色無機蛍光体１３ａ、及び黄色無機蛍光体と同一の材料から構成されている。一方、第１透光性材料１３３として、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の透光性を備える材料を用いることができる。また、第２透光性材料１３５として、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の透光性を備える材料を用いることができる。
【０１２３】
本実施形態の半導体発光装置１０１は、第１実施形態の半導体発光装置１と同様に、照明装置へ適用することができる。ここで、本実施形態の半導体発光装置１０１は、第１実施形態の半導体発光装置１と電気回路構成は同一であり、第１実施形態の半導体発光装置１を本実施形態の半導体発光装置１０１に置き換えれば、第１実施形態の照明装置２０と機能的には同一の照明装置を構成することができる。従って、半導体発光装置１０１を照明装置の電気回路構成は、第１実施形態の照明装置２０の電気回路構成と同一であるため、その説明は省略する。
【０１２４】
本実施形態に係る第１波長変換部材１２１を半導体発光装置１０１に用いる場合にも、第１実施形態に係る半導体発光装置１と同様の効果を得ることできる。すなわち、半導体発光装置１０１においても、所望の合成光を供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることが可能になる。
【０１２５】
また、光拡散粒子１３１及び赤色蛍光体粒子１３２が混在し、近接して存在しているため、光拡散粒子１３１が拡散した青色光を、赤色蛍光体粒子１３２によって赤色光に良好に波長変換することができる。すなわち、第１波長変換部材１２１における波長変換効率を向上させることができ、第１波長変換部材１２１から放射される赤色光の光量を増加させることができる。
【０１２６】
＜第１波長変換部材の評価＞
先ず、上述した第３実施形態における第１波長変換部材（第１波長変換領域）における赤色有機蛍光体の濃度を変化させ、赤色有機蛍光体の濃度に対する赤色光のピーク波長（ｎｍ）及び蛍光強度を測定した。
【０１２７】
具体的には、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＢＡＳＦ社製赤色蛍光色素「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５」（０．００８５ｇ、０．０１７ｇ、０．０２１２５ｇ、０．０２５５ｇ、０．０４２５ｇ、０．０８５ｇ）、及びバウコウスキージャパン社製「ＣＲ−１」０．１ｇを同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させることで６種類の波長変換部材（実施例１乃至６）を作製した。
【０１２８】
具体的な測定としては、実施例１乃至６に３６０ｎｍから４８０ｎｍの光を入射させ、実施例１乃至６から放射される赤色光のピーク波長を、日立蛍光分光光度計「Ｆ４５００」を用いて測定した。また、実施例１乃至６から放射される赤色光の蛍光強度をＪＥＴＩ社製輝度計「ＳｐｅｃＢｏｓ１２００」を用いて測定した。評価結果を以下の表１に示す。
【０１２９】
【表１】
【０１３０】
表１から判るように、良好の赤色光を第１波長変換部材から放射させるためには、赤色蛍光体の濃度を１０重量％以下にすることが好ましい。より好ましくは、赤色蛍光体の濃度を０．１重量％以上５．０重量％以下に調整することである。特に好ましくは、赤色蛍光体の濃度を約４重量％に調整することである。
【０１３１】
次に、上述した第３実施形態における第１波長変換部材（第１波長変換領域）の膜厚及びそれに含まれる光拡散材の量を変化させ、平均透過率（％）、青色発光スペクトルのピーク強度、及び赤色発光スペクトルのピーク強度を測定した。
【０１３２】
具体的には、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＢＡＳＦ社製赤色蛍光色素「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５」０．０１７ｇを同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させることで波長変換部材（実施例７乃至１０）を作製した。
【０１３３】
また、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＢＡＳＦ社製赤色蛍光色素「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５」０．０１７ｇ、バウコウスキージャパン社製「ＣＲ−１」（０．１ｇ：実施例１１、０．５ｇ：実施例１２乃至１６）を同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させることで波長変換部材（実施例１１乃至１６）を作製した。なお、波長変換部材の膜厚の調整は、スクリーン印刷機を用いて波長変換部材を重ね塗りすることによって行った。
【０１３４】
具体的な測定としては、実施例７乃至１６に３６０ｎｍから４８０ｎｍの光を入射させ、実施例７乃至１６から放射される青色発光スペクトルのピーク強度、及び赤色発光スペクトルのピーク強度を、オーシャンオプティクス社製ファイバマルチチャンネル分光器「ＵＳＢ２０００」を用いて測定した。評価結果を以下の表１、及び図１６に示す。図１６は、各実施例から放射される光の波長とピーク強度の関係を示すグラフである。
【０１３５】
【表２】
【０１３６】
表２から判るように、光拡散材を含まない波長変換部材（実施例７乃至１０）は、波長変換部材の膜厚を変化させても赤色発光スペクトルのピーク強度が大きくなることはなかった。従って、青色光を波長変換して赤色光を良好に放射させるためには、赤色蛍光体を含む波長変換部材内に、光拡散材を混合する必要がある。ここで、上記の結果から、第１波長変換部材における光拡散材の含有率を１．０重量％以上７０重量％以下にすることが好ましい。なお、表２における光拡散材の量は、樹脂に対する割合で記載されているため、第１波長変換部材における光拡散材の含有率とは異なっている。
【０１３７】
また、実施例１２乃至１５の結果から、波長変換部材の膜厚を増加させると、赤色発光スペクトルのピーク強度が大きくなることが判った。しかしながら、実施例１６の結果から、一定の膜厚を超えると、赤色発光スペクトルのピーク強度が増加しないことも判った。このような結果から、第１波長変換部材の膜厚は、１０μｍ以上が好ましい。
【０１３８】
更に、上述した結果から、波長変換部材の平均透過率を２０％以下にすることにより、良好な赤色発光スペクトルのピーク強度を得ることができる。また、平均透過率を小さくすると、青色発光スペクトルのピーク強度が小さくなるため、平均透過率を小さくしすぎるとＬＥＤチップからの青色光が無駄に吸収されるおそれがある。しかしながら、本発明においては、第２波長変換部材（第２波長変換領域）からも青色光を放射することができるため、半導体発光装置として青色光が不足することはない。従って、上述した半導体発光装置を構成する場合には、第１波長変換部材の平均透過は、通常０．０１％以上であればよい。
【０１３９】
＜半導体発光装置の評価＞
第２実施形態に係る波長変換部を有する半導体発光装置を実施例１７として製造し、発光スペクトル及び発光特性を評価した。以下に、具体的な半導体発光装置の製造方法、及び評価結果を説明する。
【０１４０】
先ず、発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色ＬＥＤチップを、３５２８ＳＭＤ型ＰＰＡ（ポリフタル酸アミド）樹脂パッケージの端子に透明ダイボンドペーストで接着した。その後、１５０℃で２時間加熱しダイボンドペーストを硬化させた後、青色ＬＥＤチップとパッケージの電極とを直径２５μｍの金線でワイヤボンディングした。
【０１４１】
次に、２液型シリコーン樹脂をＥＭＥ社製真空脱法装置「Ｖ−ｍｉｎｉ３００」にて真空脱泡混合し、ディスペンサを用いてこれを前記青色ＬＥＤを設置したＳＭＤ型樹脂パッケージの凹部に４μＬ注液した。その後、１００℃の環境下で１時間、更に１５０℃の環境下で５時間加熱して樹脂を硬化させ半導体発光装置の発光部を得た。
【０１４２】
次に、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＢＡＳＦ社製赤色蛍光色素「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５」０．０１７ｇ、及びバウコウスキージャパン社製光拡散材「ＣＲ−１」（酸化アルミニウム）０．５ｇを同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させることで膜厚１３μｍの第１蛍光体塗布膜（第１波長変換領域、第１波長変換部）を得た。なお、当該第１蛍光体塗布膜は、上記実施例１に相当し、その平均透過率は１３．２％である。
【０１４３】
次に、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＹＡＧ蛍光体（Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ）１ｇを同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させる操作を６回繰り返し、膜厚１０４μｍの第２蛍光体塗布膜（第２波長変換領域、第２波長変換部）を得た。
【０１４４】
次に、第１蛍光体塗布膜と第２蛍光体塗布膜をそれぞれ１７ｍｍ×２８ｍｍに切り取り、水平方向に隣り合わせる様に外枠３６ｍｍ×２８ｍｍ（開口部内径の直径２ｍｍ）のパーキンエルマー社の蛍光アッセイシートに接着した。接着された２つの蛍光体塗布膜を上記工程を経て得られた発光部の上面に設置し、白色光を放射する半導体発光装置（実施例１７）を得た。
【０１４５】
そして、得られた半導体発光装置に２０ｍＡの電流を通電し、ファイバマルチチャンネル分光器ＵＳＢ２０００（オーシャンオプティクス社製）を用いて、発光スペクトルを測定した。得られた発光スペクトルを図１７に示す。また、得られた半導体発光装置の発光特性の値を表３に示す。
【０１４６】
【表３】
【０１４７】
更に、得られた半導体発光装置の発光効率は約３０．３ｌｍ／Ｗであり、発光効率が優れていることも判った。
【符号の説明】
【０１４８】
１，３１，４１，５１，１０１ 半導体発光装置
２，１０２ 配線基板
３，３ａ，３ｂ，１０３ａ，１０３ｂ ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
５，３５，４５，１２３ 波長変換部
１１ａ 光拡散粒子（光拡散材）
１２ａ 赤色有機蛍光体（有機蛍光体）
１３ａ 緑色無機蛍光体（無機蛍光体）
Ｐ１ 第１波長変換領域（第１波長変換部材）
Ｐ２ 第２波長変換領域（第１波長変換部材）
１１１ 第１波長変換部材
１１２ 第２波長変換部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定波長範囲の光を発するＬＥＤチップと、このＬＥＤチップが発する光を波長変換する波長変換部材とを用いた半導体発光装置、及びこれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置の光源として白熱電球や蛍光灯が従来より広く用いられている。近年では、これらに加え、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）等の半導体発光素子を光源とした半導体発光装置が開発され使用されつつある。これらの半導体発光素子では、様々な発光色を得ることが可能であるため、発光色の異なる複数の半導体発光素子を組み合わせ、それぞれの発光色を合成して所望の色の合成光を得るようにした半導体発光装置も開発され使用され始めている。
【０００３】
例えば、発光色が赤色のＬＥＤチップを用いた赤色ＬＥＤと、発光色が緑色のＬＥＤチップを用いた緑色ＬＥＤと、発光色が青色のＬＥＤチップを用いた青色ＬＥＤとを組み合わせ、各ＬＥＤに供給する駆動電流を調整して各ＬＥＤから発せられた光を合成することにより、所望の白色光を放射させるようにした半導体発光装置が特許文献１に開示されている。
【０００４】
元来、ＬＥＤチップ自体の発光スペクトル幅は比較的狭いため、ＬＥＤチップ自体が発する光をそのまま照明に用いた場合、一般的な照明光において重要となる演色性が低下するという問題がある。そこで、このような問題を解消すべく、ＬＥＤチップが発する光を蛍光体などの波長変換部材によって波長変換し、波長変換によって得られた光を放射するようにしたＬＥＤが開発され、このようなＬＥＤを組み合わせた半導体発光装置が、例えば特許文献２に開示されている。
【０００５】
特許文献２の半導体発光装置では、発光色が青色のＬＥＤチップを用いた青色ＬＥＤに加え、同様のＬＥＤチップに、このＬＥＤチップが発した光で励起されて緑色光を発する緑色蛍光体を組み合わせた緑色ＬＥＤと、同様のＬＥＤチップに、このＬＥＤチップが発した光で励起されて赤色光を発する赤色蛍光体を組み合わせた赤色ＬＥＤとが用いられている。そして、これら青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤがそれぞれ発する光の合成によって、半導体発光装置が放射する光に優れた演色性を確保すると共に、各ＬＥＤの光出力を調整することで、半導体発光装置が放射する光の色を多彩に変化させることができるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４８３９号公報
【特許文献２】特開２００７−１２２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来から、波長変換部材に用いられる材料としては、無機蛍光体や有機蛍光体が知られていた。有機蛍光体は、無機蛍光体よりも安価であるものの、無機蛍光体よりも透明であることから、ＬＥＤチップからの放射光をそのまま透過する確率が高く、無機蛍光体と比較して励起光が生じにくいことも知られていた。このため、合成光を放射する半導体発光装置に有機蛍光体からなる波長変換部材を用いても、所望の白色光の特性を実現することが困難であり、当該半導体発光装置には無機蛍光体からなる波長変換部材を用いる場合が多かった。
【０００８】
しかしながら、ＬＥＤチップを用いた半導体発光装置を備える照明器具の普及にともない、照明器具の低コスト化及び半導体発光装置の低コスト化が要求されているが、無機蛍光体を用いた半導体発光装置によっては十分な低コスト化が図ることができていなかった。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所望の合成光を供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることができる半導体発光装置及びそれを用いた照明器具を提供することになる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の半導体発光装置は、配線基板と、前記配線基板の実装面に配置され、発光ピークの波長が３６０ｎｍ〜４８０ｎｍである半導体発光素子と、前記半導体発光素子が発する放射光に対して交差するように延設され、前記放射光のすくなくとも一部を波長変換する波長変換部と、を有し、前記波長変換部は、有機蛍光体及び光拡散材を含むとともに前記半導体発光素子が発する放射光の平均透過率が２０％以下である第１波長変換領域と、無機蛍光体を含む第２波長変換領域とに、前記波長変換部の延設方向において領域分割されていることを特徴とする。
【００１１】
上述した半導体発光装置において、前記第１波長変換領域における前記有機蛍光体の濃度は１０重量％以下であることがより好ましく、更に好ましくは０．１重量％以上５．０重量％以下である。
【００１２】
上述した半導体発光装置において、前記波長変換部は、透明基板の表面に形成されてもよい。
【００１３】
また、上述した半導体発光装置において、前記波長変換部は、透光性材料と混合されて形成されてもよい。
【００１４】
上述した半導体発光装置において、前記第１波長変換領域は、前記有機蛍光体からなる有機蛍光体層と、前記光拡散材かなる光拡散層とから構成されてもよい。このような場合に、前記第１波長変換領域は、前記光拡散層上に前記有機蛍光体層が積層された積層構造を有し、前記有機蛍光体層よりも前記光拡散層が前記半導体発光素子に対して近接していてもよい。
【００１５】
上述した半導体発光装置において、前記有機蛍光体は、赤色有機蛍光体から構成されてもよい。このような場合に、前記赤色有機蛍光体は、ペリレン構造又はポルフィリン構造を有してもよい。
【００１６】
上述した半導体発光装置において、前記無機蛍光体は、緑色無機蛍光体及び黄色無機蛍光体の少なくともいずれか一方から構成されてもよい。
【００１７】
上述した半導体発光装置において、前記半導体発光素子の発光ピークの波長は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍであってもよい。
【００１８】
上述した半導体発光装置において、前記第１波長変換領域における前記光拡散材の含有率は、１．０重量％以上７０重量％以下であることがより好ましい。
【００１９】
上述した半導体発光装置において、前記光拡散材は、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、及び酸化ホウ素よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であってもよい。
【００２０】
上述した半導体発光装置において、前記第１波長変換領域の膜厚は、１０μｍ以上であることがより好ましい。
【００２１】
上述した半導体発光装置において、前記波長変換部によって波長変換されずに前記波長変換部を透過した前記放射光と、前記有機蛍光体によって波長変換された第１変換光と、前記無機蛍光体によって波長変換された第２変換光と、を混合して白色光を生成してもよい。
【００２２】
上述した半導体発光装置を用いて照明器具を構成してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の半導体発光装置においては、波長変換部が有機蛍光体及び光拡散材を含む第１波長変換領域と、無機蛍光体を含む第２波長変換領域から構成されているため、ＬＥＤチップから放射される光は、各波長変換領域において、各蛍光体に応じた光に波長変換される。
【００２４】
また、本発明の半導体発光装置においては、第１波長変換領域の平均透過率が２０％以下であるため、ＬＥＤチップからの光を有機蛍光体に応じた他の光に良好に波長変換することができる。
【００２５】
従って、上述したような半導体発光装置の構成により、所望の合成光を容易に供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることが可能になる。
【００２６】
上述した半導体発光装置において、第１波長変換領域における前記有機蛍光体の濃度を１０重量％以下、より好ましくは０．１重量％以上５．０重量％以下調整することにより、第１波長変換領域における波長変換効率を向上させ、当該波長変換によって容易に所望の光を放射することができる。
【００２７】
上述した半導体発光装置において、第１波長変換領域における光拡散材の含有率を１．０重量％以上７０重量％以下に調整することにより、第１波長変換領域に入射したＬＥＤチップからの光を良好に拡散することができる。これによって、第１波長変換領域において有機蛍光体によって波長変換される光が増加し、第１波長変換領域における波長変換効率を向上することになる。従って、当該波長変換によって容易に所望の光を放射することができる。
【００２８】
上述した半導体発光装置において、第１波長変換領域の膜厚を１０μｍ以上に調整することにより、第１波長変換領域における波長変換効率を向上させ、当該波長変換によって容易に所望の光を放射することができる。
【００２９】
上述した半導体発光装置を照明器具に用いることで、様々な色温度の光の供給を可能にするとともに、低コストでその製造を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る半導体発光装置の全体構成の概略を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体発光装置の平面図である。
【図３】図２中のIII−III線に沿う半導体発光装置の断面図である。
【図４】図３における要部の拡大断面図である。
【図５】図３における図４とは異なる要部の拡大断面図である。
【図６】第１実施形態に係る半導体発光装置を用いた照明装置の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。
【図７】第１実施形態に係る半導体発光装置の波長変換部の第１変形例を示す平面図である。
【図８】第１実施形態に係る半導体発光装置の波長変換部の第２変形例を示す平面図である。
【図９】第１実施形態に係る半導体発光装置の第３変形例を示す断面図である。
【図１０】第１実施形態に係る半導体発光装置の第４変形例を示す断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る半導体発光装置の要部の拡大断面図である。
【図１２】第２実施形態に係る半導体発光装置の第１波長変換領域の概略構成図である。
【図１３】第３実施形態に係る半導体発光装置の基本構成を示す斜視図である。
【図１４】第３実施形態に係る半導体発光装置の平面図である。
【図１５】図１４中のXV−XV線に沿う半導体発光装置の断面図である。
【図１６】波長変換部材から放射される光の波長とピーク強度の関係を示すグラフである。
【図１７】実施例１７に係る半導体発光装置の発光スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、いくつかの実施形態に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、各実施形態の説明に用いる図面は、いずれも本発明による半導体発光装置を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、各実施形態で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
【００３２】
＜第１実施形態＞
（半導体発光装置の構成）
図１は、第１実施形態に係る半導体発光装置１の全体構成の概略を示す斜視図であり、図２は図１の半導体発光装置１の平面図である。なお、図１及び図２において、半導体発光装置１の幅方向をＸ方向、長手方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向と定義する。図１に示すように、半導体発光装置１は電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板２を備える。配線基板２のチップ実装面２ａには、等間隔で配線基板２の幅方向（すなわち、Ｘ方向）に４個、長手方向（すなわち、Ｙ方向）に５個の合計２０個の半導体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）チップ３が配列されている。図１には示していないが、配線基板２には、これらＬＥＤチップ３のそれぞれに電力を供給するための配線パターンが形成され、後述する電気回路を構成している。
【００３３】
なお、配線基板２の材質はアルミナ系セラミックに限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いて配線基板２の本体を形成してもよい。或いは、配線基板２のチップ実装面２ａにおける光の反射性を良くして半導体発光装置１の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、より優れた放熱性を得るため、配線基板２の本体を金属製としてもよい。この場合には、配線基板２の配線パターンなどを金属製の本体から電気的に絶縁する必要がある。
【００３４】
図１に示すように、ＬＥＤチップ３が実装された配線基板２のチップ実装面２ａに対向するように、ガラス製で板状の透明基板４が配設されている。なお、便宜上、図１では配線基板２と透明基板４とを離間して示しているが、後述するように、実際には配線基板２と透明基板４とは近接して配置される。なお、透明基板４の材質はガラスに限定されるものではなく、ＬＥＤチップ３が発した光に対して透光性を有した樹脂などを用いて透明基板４を形成するようにしてもよい。
【００３５】
また、図１及び図２に示すように、ＬＥＤチップ３が発した光の少なくとも一部の波長を変換する波長変換部５は、第１波長変換領域Ｐ１（第１波長変換部材）及び第２波長変換領域Ｐ２（第２波長変換部材）の２つの波長変換領域に区分されている。このような波長変換部５の区分に対応して、配線基板２に実装されている各ＬＥＤチップ３も、図１及び図２に示すように、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２の各位置に対応して２つのＬＥＤ群に区分されている。すなわち、図２に示すように、半導体発光装置１を平面視した場合には（すなわち、半導体発光装置１のＸＹ平面図においては）、これら第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２の２つの波長変換領域に対応して、それぞれ１０個ずつのＬＥＤチップ３が配置されている。ここで、対応するとは、第１ＬＥＤ群Ｄ１に対向（すなわち、重複又はオーバーラップ）するように第１波長変換領域Ｐ１が設けられ、第２ＬＥＤ群Ｄ２に対向するように第２波長変換領域Ｐ２が設けられた状態をいう。以下において、これら波長変換領域毎に区別してＬＥＤチップ３を呼称する際には、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２に対応して、符号の末尾にそれぞれａ又はｂを付するものとする。以上のことから、第１波長変換領域Ｐ１に対応する位置にある１０個のＬＥＤチップ３ａが第１ＬＥＤ群Ｄ１を構成し、第２波長変換領域Ｐ２に対応する位置にある１０個のＬＥＤチップ３ｂが第２ＬＥＤ群Ｄ２を構成する。
【００３６】
従って、本実施形態においては、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２のそれぞれと、これに対応する第１ＬＥＤ群Ｄ１及び第２ＬＥＤ群Ｄ２との組み合わせにより、第１発光ユニットＵ１及び第２発光ユニットＵ２が構成されている。すなわち、第１ＬＥＤ群Ｄ１及び第１波長変換領域Ｐ１が第１発光ユニットＵ１を構成し、第２ＬＥＤ群Ｄ２及び第２波長変換領域Ｐ２が第２発光ユニットＵ２を構成する。本実施形態においては、第１発光ユニットＵ１及び第２発光ユニットＵ２は、一体的に設けられるとともに発光ユニット群である半導体発光装置１を構成している。なお、以下において、第１発光ユニットＵ１及び第２発光ユニットＵ２のそれぞれが放射する光を一次光と称し、第１発光ユニットＵ１及び第２発光ユニットＵ２のそれぞれが放射する一次光を合成してなるとともに半導体発光装置１から放射される光を合成光と称する。
【００３７】
図３は、図２中のIII−III線に沿う半導体発光装置１の断面図であり、図４は図３に示された断面図の第１発光ユニットＵ１側の要部拡大図であり、図５は図３に示された断面図の第１発光ユニットＵ２側の要部拡大図である。図３に示すように、透明基板４は複数のスペーサ６を介して配線基板２に接合されており、これらスペーサ６を介在させることにより、図４及び図５に示すように、透明基板４と各ＬＥＤチップ３との間に空隙を設けている。
【００３８】
ここで設ける空隙は、ＬＥＤチップ３から発せられた光が、このＬＥＤチップ３に対応する位置にある波長変換部５に確実に達するように予め算出された距離Ｌ１をもって設けられている。ＬＥＤチップ３を波長変換部５にできるだけ近接させるようにすれば、ＬＥＤチップ３が発した光が波長変換部５に確実に到達することになるが、ＬＥＤチップ３が波長変換部５に近接しすぎると、ＬＥＤチップ３が発する熱により波長変換部５が加熱されて波長変換機能や発光効率の低下を招いてしまうおそれがある。このため、このような過剰な温度上昇を防止する上で、ＬＥＤチップ３と波長変換部５との間隔は０．０１ｍｍ以上であるのが好ましい。
【００３９】
また、半導体発光装置１に熱的な余裕があれば、このような空隙を設けず、透明基板４の第１の面４ａをＬＥＤチップ３に密着させてもよい。また、ＬＥＤチップ３と透明基板４とを離間する場合であっても、透光性を有したシリコーン樹脂、エポキシ樹脂或いはガラスなどで空隙を封止するようにしてもよい。こうすることにより、ＬＥＤチップ３からの光を効率よく波長変換部５に導くことができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、透明基板４の第２の面４ｂに波長変換部５を設けたが、透光基板５の第１の面４ａ、即ち配線基板２側の面に波長変換部５を設けるようにしてもよい。この場合にも、本実施形態と同様に波長変換部５とＬＥＤチップ３との間に適切な空隙を設けることが可能であるが、熱的に余裕がある場合などには、波長変換部５をＬＥＤチップ３に密着又はその直前まで近接させることも可能となる。
【００４１】
（ＬＥＤチップ）
本実施形態においてＬＥＤチップ３には、４６０ｎｍのピーク波長を有した青色光を発するＬＥＤチップを用いる。具体的には、このようなＬＥＤチップとして、例えばＩｎＧａＮ半導体が発光層に用いられるＧａＮ系ＬＥＤチップがある。なお、ＬＥＤチップ３の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施形態においてＬＥＤチップ３が発する光のピーク波長は、３６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲内にあるのが好ましく、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長範囲内にあることがより好ましい。
【００４２】
図４及び図５に示すように、ＬＥＤチップ３ａ、３ｂの配線基板２側に向く面には、ｐ電極７とｎ電極８とが設けられている。図４に示すＬＥＤチップ３の場合、配線基板２のチップ実装面２ａに形成されている配線パターン９にｐ電極７が接合されると共に、同じくチップ実装面２ａに形成された配線パターン１０にｎ電極８が接合されている。これらｐ電極７及びｎ電極８の配線パターン９及び配線パターン１０への接続は、図示しない金属バンプを介し、ハンダ付けによって行っている。図示されていない他のＬＥＤチップ３も、それぞれのＬＥＤチップ３に対応して配線基板２のチップ実装面２ａに形成された配線パターンに、それぞれのｐ電極７及びｎ電極８が同様にして接合されている。
【００４３】
なお、ＬＥＤチップ３の配線基板２への実装方法は、これに限定されるものではなく、ＬＥＤチップ３の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、ＬＥＤチップ３を配線基板２の所定位置に接着固定した後、各ＬＥＤチップ３の２つの電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続してもよいし、一方の電極を上述のように対応する配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するようにしてもよい。
【００４４】
（波長変換部）
上述したように、波長変換部５は、第１ＬＥＤ群Ｄ１及び第２ＬＥＤ群Ｄ２に対応して２つの第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２に区分されている。また、図３及び図４に示すように、波長変換部５を構成する２つの波長変換領域のうち、第１波長変換領域Ｐ１は、更に２つの層から構成されている。具体的には、第１波長変換領域Ｐ１は、透明基板４上に形成された光拡散層１１、及び光拡散層１１上に形成された有機蛍光体層１２から構成されている。また、光拡散層１１は、ＬＥＤチップ３から放射される光を拡散する光拡散粒子１１ａ及び当該光拡散粒子を分散して保持する充填材１１ｂから構成され、ＬＥＤチップ３から放射される光を拡散して当該光を波長変換領域Ｐ１の全面に広げる効果を有している。更に、有機蛍光体層１２は、ＬＥＤチップ３が発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色有機蛍光体１２ａ、及び当該赤色有機蛍光体を分散して保持する充填材１２ｂから構成されている。なお、波長変換領域１２の膜厚は、１０μｍ以上が好ましい。当該理由については、後述する評価結果において説明する。
【００４５】
一方、図５に示すように、第２波長変換領域Ｐ２は１つの層から構成されている。具体的には、第２波長変換領域Ｐ２は、ＬＥＤチップ３が発した青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色無機蛍光体１３ａ、及び当該無機蛍光体を分散して保持する充填材１３ｂから構成されている。なお、第２波長変換領域Ｐ２は、緑色無機蛍光体１３ａに代えて、ＬＥＤチップ３が発した青色光を波長変換して黄色光を放射する黄色無機蛍光体を含んでもよく、緑色無機蛍光体１３ａに加えて当該黄色無機蛍光体を更に含んでいてもよい。
【００４６】
なお、有機蛍光体は赤色有機蛍光体に限られることはなく、ＬＥＤチップからの光を他の色の光に変換する他の色の有機蛍光体であってもよい。同様に、無機蛍光体は、緑色無機蛍光体及び黄色無機蛍光体に限られることはなく、ＬＥＤチップからの光を他の色の光に変換する他の色の無機蛍光体であってもよい。
【００４７】
以下において、光拡散層１１を構成する光拡散粒子１１ａ及び充填材１１ｂ、有機蛍光体層１２を構成する赤色有機蛍光体１２ａ及び充填材１２ｂ、波長変換領域Ｐ２を形成する無機蛍光体である緑色無機蛍光体１３ａ及び充填材１３ｂ、並びに上述した黄色蛍光体の具体例について説明する。
【００４８】
（光拡散粒子）
本実施形態において、光拡散粒子１１ａとしては、無機化合物からなる無機光拡散材、又は有機化合物からなる有機光拡散材等の光拡散材を用いることができる。
【００４９】
無機光拡散材としては、酸化ケイ素（シリカ）、ホワイトカーボン、タルク、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ホウ素、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸アルミ化ナトリウム、珪酸亜鉛、ガラス、マイカ等の材料が挙げられる。
【００５０】
有機光拡散材としては、スチレン系（共）重合体、アクリル系（共）重合体、シロキサン系（共）重合体、ポリアミド系（共）重合体等の材料が挙げられる。ここで、「（共）重合体」とは「重合体」及び「共重合体」の双方を意味する。
【００５１】
上述した材料のうち、少量で光拡散効果が大きい材料である、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、及び酸化ホウ素が好ましい。
【００５２】
光拡散粒子１１ａの平均粒径は、通常１０μｍ以下で、好ましくは０．１〜１０μｍでありｍ、より好ましくは０．１〜５μｍ、更に好ましくは１〜５μｍである。光拡散粒子１１ａの粒径が大きすぎると励起光の漏れ光が多くなる。また、光拡散粒子１１ａの粒径が小さすぎると励起光を遮蔽する効果が低下する。ここで、光拡散粒子１１ａの平均粒径とは、体積基準による５０％平均粒子径であり、レーザー又は回折散乱法によって測定される体積基準粒度分布のメジアン径（Ｄ５０）の値である。
【００５３】
上述した光拡散粒子１１ａとして用いられる無機光拡散材及び有機拡散材は、１種類を単独で用いてもよく、材質や平均粒径の異なるものを２種類以上組み合わせて用いてもよい。
【００５４】
第１波長変換領域Ｐ１における光拡散材（光拡散粒子１１ａ）の含有率は、１．０重量％以上７０重量％以上であることが好ましい。当該理由については、後述する評価結果において説明する。
【００５５】
（赤色有機蛍光体）
赤色蛍光体１２ａとしては、β−ジケトネート、β−ジケトン、芳香族カルボン酸、又は、ブレンステッド酸等のアニオンを配位子とする希土類元素イオン錯体からなる赤色有機蛍光体、ペリレン系顔料（例えば、ジベンゾ｛［ｆ，ｆ'］−４，４'，７，７'−テトラフェニル｝ジインデノ［１，２，３−ｃｄ：１'，２'，３'−ｌｍ］ペリレン）、ポルフィリン系顔料、アントラキノン系顔料、レーキ系顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、フタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。これらの中で特にペリレン系顔料、及びポルフィリン系顔料が好ましい。なお、赤色有機蛍光体はこれらに限定されることはない。また、上記の材料の内から１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
【００５６】
第１波長変換領域Ｐ１における赤色蛍光体（有機蛍光体）の濃度は、１０重量％以下であることが好ましくは、０．１重量％以上５．０重量％以下がより好ましい。当該理由については、後述する評価結果において説明する。
【００５７】
（緑色無機蛍光体）
緑色蛍光体１３ａの発光ピーク波長は、通常は５００ｎｍ以上、好ましくは５１０ｎｍ以上、より好ましくは５１５ｎｍ以上で、通常は５５０ｎｍ未満、好ましくは５４２ｎｍ以下、より好ましくは５３５ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として例えば、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ（β−サイアロン）、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12：Ｎ2：Ｅｕ、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎが好ましい。
【００５８】
（黄色無機蛍光体）
黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５３０ｎｍ以上、好ましくは５４０ｎｍ以上、より好ましくは５５０ｎｍ以上で、通常は６２０ｎｍ以下、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ、α−サイアロン、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ（但し、その一部がＣａやＯで置換されていてもよい）が好ましい。
【００５９】
（充填材）
光拡散粒子１１ａを分散して保持する充填材１１ｂには、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが用いられるが、ＬＥＤチップ３から発せられる青色光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料を用いるのが好ましい。具体的には、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸メチルなどの（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体などのスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレートなどのセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などがあげられる。また、無機系材料、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマーもしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えばシロキサン結合を有する無機系材料やガラスを用いることができる。
【００６０】
赤色蛍光体１２ａを分散して保持する充填材１２ｂとしては、熱可塑性高分子樹脂、熱硬化性高分子樹脂、反応性高分子樹脂、及び紫外線硬化型樹脂の少なくとも１つを用いることができる。また、これらの樹脂の中から２種類以上の樹脂を選択して併用してもよい。
【００６１】
熱可塑性高分子樹脂としては、例えば、ＰＶＣ、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ビニルアセタール樹脂、ビニルカルバゾール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、スチロール樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アセタール樹脂、塩化エーテル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂等の単体又は共重合体を用いることができる。
【００６２】
熱硬化性高分子樹脂、及び反応性高分子樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、反応性ポリウレタン樹脂などの単体又は共重合体を用いることができる。
【００６３】
紫外線硬化型樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ウレタンアクリレート等を用いることができる。
【００６４】
緑色無機蛍光体１３ａ及び黄色無機蛍光体等の無機蛍光体を分散して保持する充填材１３ｂには、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが用いられるが、ＬＥＤチップ３から発せられる青色光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料を用いるのが好ましい。具体的には、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸メチルなどの（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体などのスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレートなどのセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などがあげられる。また、無機系材料、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマーもしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えばシロキサン結合を有する無機系材料やガラスを用いることができる。
【００６５】
（第１波長変換領域における平均透過率）
実施形態に係る第１波長変換領域Ｐ１において、ＬＥＤチップ３ａから放射された一次光を透過する確率である平均透過率は、２０％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは３％以下、更に好ましくは２％以下、特に好ましくは１％以下０．０１％以上である。当該平均透過率が当該２０％以上の場合には、第１波長変換領域Ｐ１における波長変換効率（すなわち、赤色光の放射率）が低くなり、半導体発光装置１から良好な合成光を放射することができなくなる。
【００６６】
ここで透過率とは、第１波長変換領域Ｐ１を設けていない場合において、所定領域を通過する光量に対し、当該所定領域に第１波長変換領域Ｐ１を設けた場合において、第１波長変換領域Ｐ１を透過した光量の割合のことである。すなわち、波長λにおける透過率ｆ（λ）＝（波長λの透過光強度）／（波長λの入射光強度）として算出される。
【００６７】
本実施形態における第１波長変換領域Ｐ１の平均透過率は、例えば、顕微分光光度計(大塚電子株式会社 ＭＣＰＤ２０００)を用いて測定結果と、以下の数式（１）を用いて算出することができる。
【００６８】
【数１】
【００６９】
上述したような波長変換部５の構成から、第１ＬＥＤ群Ｄ１を構成するＬＥＤチップ３ａから放射される青色光は、光拡散層１１にて拡散されつつ有機蛍光体層１２に到達する。そして、有機蛍光体層１２は、到達した青色光の一部の波長を変換して赤色光を放射する。また、有機蛍光体層１２で波長変換されなかった青色光は、有機蛍光体層１２からそのまま放射される（すなわち、有機蛍光体層１２を透過することになる）。一方、第２ＬＥＤ群Ｄ２を構成するＬＥＤチップ３ｂから放射される青色光は、第２波長変換領域Ｐ２に到達する。そして、第２波長変換領域Ｐ２においては、到達した青色光の一部の波長を変換して緑色光を放射する。また、第２波長変換領域Ｐ２で波長変換されなかった青色光は、第２波長変換領域Ｐ２からそのまま放射される（すなわち、第２波長変換領域Ｐ２を透過することになる）。なお、第２波長変換領域Ｐ２が黄色無機蛍光体を含む場合には、第２波長変換領域Ｐ２から黄色光も放射されることになる。
【００７０】
このように、波長変換部５からは、青色光、赤色光、及び緑色光又は黄色光が放射されることになり、本実施形態の半導体発光装置１を目視する観測者にとっては、半導体発光装置１から青色光、赤色光、及び緑色光又は黄色光の合成光が放射されていることになる。また、無機蛍光体として緑色無機蛍光体及び黄色無機蛍光体を用いる場合には、波長変換部５からは、青色光、赤色光、緑色光、及び黄色光が放射されることになり、本実施形態の半導体発光装置１を目視する観測者にとっては、半導体発光装置１から青色光、赤色光、緑色光、及び黄色光の合成光が放射されていることになる。例えば、青色光、赤色光及び緑色光をバランス良く放射することにより、当該合成光は白色光となる。
【００７１】
（半導体発光装置を用いた照明装置）
図６は、上述した半導体発光装置１を用いた照明装置２０の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。図６に示すように、半導体発光装置１には、上述した第１ＬＥＤ群Ｄ１のＬＥＤチップ３ａ、第２ＬＥＤ群Ｄ２のＬＥＤチップ３ｂに加え、電流制限用の抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２、並びにＬＥＤ群毎に各ＬＥＤチップ３のための駆動電流を供給するためのトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２が設けられている。なお、抵抗Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ対応するＬＥＤチップ３に流れる電流を適正な大きさ（例えば、ＬＥＤチップ３の１個あたり６０ｍＡ）に制限するために設けられている。
【００７２】
具体的には、第１ＬＥＤ群Ｄ１を構成する１０個のＬＥＤチップ３ａが極性を同じくして互いに並列に接続されており、各ＬＥＤチップ３ａのアノードが抵抗Ｒ１を介して電源２１の正極に接続されている。また、各ＬＥＤチップ３ａのカソードはトランジスタＱ１のコレクタに接続され、トランジスタＱ１のエミッタが電源２１の負極に接続されている。第２ＬＥＤ群Ｄ２を構成する１０個のＬＥＤチップ３ｂも極性を同じくして互いに並列に接続されており、ＬＥＤチップ３ａと同様に、アノードが抵抗Ｒ２を介して電源２１の正極に接続されると共に、カソードがトランジスタＱ２を介して電源２１の負極に接続されている。
【００７３】
このような電気回路構成において、トランジスタＱ１がオン状態となることにより、第１ＬＥＤ群Ｄ１の各ＬＥＤチップ３ａに電源２１から供給される順方向の電流が流れ、ＬＥＤチップ３ａがそれぞれ発光する。従って、トランジスタＱ１をオン状態とすることにより、第１ＬＥＤ群Ｄ１及びこれに対応する第１波長変換領域Ｐ１からなる第１発光ユニットＵ１から、青色光及び赤色光が放射される。
【００７４】
同様に、トランジスタＱ２がオン状態となることにより、第２ＬＥＤ群Ｄ２の各ＬＥＤチップ３ｂに電源２１から供給される順方向の電流が流れ、ＬＥＤチップ３ｂがそれぞれ発光する。従って、トランジスタＱ２をオン状態とすることにより、第２ＬＥＤ群Ｄ２及びこれに対応する第２波長変換領域Ｐ２からなる第２発光ユニットＵ２から、青色光及び緑色光が放射される。
【００７５】
上述したような半導体発光装置１の構成より、第１ＬＥＤ群Ｄ１に供給する電力量よりも第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量が大きい場合には、第２発光ユニットＵ２から放射される光の量が多くなり、半導体発光装置１から放射される合成光は第２発光ユニットＵ２から放射される放射光の影響が大きくなる。従って、第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量が第１ＬＥＤ群Ｄ１に供給する電力量よりも大きくなるにつれて、半導体発光装置１から放射される合成光は、白色からシアン（第１波長変換群Ｐ１のみからの一次光の色）に変化していく。一方、第１ＬＥＤ群Ｄ１に供給する電力量よりも第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量が小さい場合には、第１発光ユニットＵ１から放射される光の量が多くなり、半導体発光装置１から放射される合成光は第１発光ユニットＵ１から放射される放射光の影響が大きくなる。従って、第１ＬＥＤ群Ｄ１に供給する電力量が第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量よりも大きくなるにつれて、半導体発光装置１から放射される合成光は、白色からマゼンダ（第２波長変換群Ｐ２のみからの一次光の色）に変化していく。すなわち、当該制御によって、合成光の色温度を変化させることができる。
【００７６】
以上のように、第１ＬＥＤ群Ｄ１及び第２ＬＥＤ群Ｄ２に供給する電力量を変化させることにより、半導体発光装置１から放射される合成光を様々な色の光に調整することが可能になる。すなわち、当該制御によって、合成光の色温度を変化させることができる。
本実施形態においては、電力量を具体的に変化させる方法として、各発光ユニットに対応するトランジスタを、所定の周期で断続的にオンオフ駆動させ、このときの電流供給パルスのデューティ比を調整することにより、その発光ユニットのＬＥＤ群に供給される電力を調整する方法が用いられている。
【００７７】
このようなトランジスタＱ１、Ｑ２のオン・オフ状態を制御するため、本実施形態の照明装置２０には発光制御部２２が設けられている。トランジスタＱ１、Ｑ２は、いずれもそれぞれのベース信号に応じてオン・オフ状態を切り換え可能であり、発光制御部２２からそれぞれのベースに対して個別にベース信号が送出されるようになっている。
【００７８】
このように、トランジスタＱ１、Ｑ２のオン・オフ状態を制御することにより、半導体発光装置１の合成光の色温度を変更せることができるので、合成光の色温度の調整を外部から行うため、本実施形態の照明装置２０には操作部２３が設けられている。操作部２３は、発光制御部２２に接続され、合成光の色温度を設定するための外部からの操作に応じ、設定された色温度に対応した電気信号を発光制御部２２に伝達して、設定色温度に対応する指示を行うようになっている。
【００７９】
（第１変形例）
上述した実施形態においては、波長変換部５を１つの第１波長変換領域Ｐ１及び１つの第２波長変換領域Ｐ２に区分し、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２を並置していた。しかしながら、このような波長変換部５のパターンに代え、図７に示すようなパターンに代えてもよく、このようなパターンに形成された波長変換部５'を第１変形例として、以下に説明する。なお、図７は、本実施形態に係る半導体発光装置１の平面図であって、波長変換部の異なるパターン図である。
【００８０】
図７に示すように、本変形例の波長変換部５'においては、２つの第１波長変換領域Ｐ１'及び２つの第２波長変換領域Ｐ２'に分割されるとともに、第１波長変換領域Ｐ１'及び第２波長変換領域Ｐ２'が交互に配置されている。すなわち、波長変換部５'は、ストライプ状に形成された第１波長変換領域Ｐ１'及び第２波長変換領域Ｐ２'が交互に並置された構造を有している。なお、第１波長変換領域Ｐ１'の構造は上述した第１実施形態の第１波長変換領域Ｐ１と同一であり、第２波長変換領域Ｐ２'の構造は上述した第２波長変換領域Ｐ２と同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【００８１】
このような場合には、複数のＬＥＤチップ３も、第１波長変換領域Ｐ１'に対応する第１ＥＬＤ群Ｄ１’、及び第２波長変換領域Ｐ２'に対応する第２ＥＬＤ群Ｄ２’に区分され、第１ＥＬＤ群Ｄ１’及び第２ＥＬＤ群Ｄ２’が交互に配置されることになる。
【００８２】
このように、波長変換部５'のパターンを形成することにより、各波長変換領域が他の波長変換領域と隣り合うため、波長変換部５’から放射される一次光を良好に合成することが可能になる。
【００８３】
（第２変形例）
上述した実施形態においては、波長変換部５を１つの第１波長変換領域Ｐ１及び１つの第２波長変換領域Ｐ２に区分し、第１波長変換領域Ｐ１及び第２波長変換領域Ｐ２を並置していた。しかしながら、このような波長変換部５のパターンに代え、図８に示すようなパターンに代えてもよく、このようなパターンに形成された波長変換部５”を第２変形例として、以下に説明する。なお、図８は、本実施形態に係る半導体発光装置１の平面図であって、波長変換部の異なるパターン図である。
【００８４】
図８に示すように、本変形例の波長変換部５”においては、波長変換部５”を１つずつのＬＥＤチップ３に対応する複数のセル領域に分割し、第１波長変換領域Ｐ１”及び第２波長変換領域Ｐ２”が格子状に配置されている。なお、第１波長変換領域Ｐ１”の構造は上述した第１実施形態の第１波長変換領域Ｐ１と同一であり、第２波長変換領域Ｐ２”の構造は上述した第２波長変換領域Ｐ２と同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【００８５】
このような場合には、複数のＬＥＤチップ３も、各第１波長変換領域Ｐ１”に対応するようにＬＥＤチップ３ａ、及び各第１波長変換領域Ｐ１”に対応するようにＬＥＤチップ３ｂが格子状に配置されることになる。
【００８６】
このように、波長変換部５”のパターンを形成することにより、各波長変換領域が複数の他の波長変換領域と隣り合うため、波長変換部５”から放射される一次光をより良好に合成することが可能になる。
【００８７】
（第３変形例）
上述した実施形態においては、透明基板４及び波長変換部５が配線基板２に対して平行に配置されていた。しかしながら、このような透明基板４及び波長変換部５の形状に代え、図９に示すような形状にしてもよく、このように形成された透明基板及び波長変換部を備える発光装置３１を第３変形例として、以下に説明する。なお、図９は、本変形例に係る半導体発光装置３１を図３と同様の断面で示す断面図である。また、第１実施形態と異なる部分は、透明基板及び波長変換部のみであり、第１実施形態と同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
図９に示すように、透明基板３４は中央部分において折れ曲がった形状を有している。例えば、当該中央部分における折れ曲がりの角度は鈍角である。また、透明基板３４は、両端においてスペーサ６を介して配線基板２に接合さている。従って、透明基板３４は、配線基板２に対して平行ではなく、配線基板２に対して傾斜している。具体的には、配線基板２の中央部に向かうにつれて、配線基板２と透明基板３４との距離が大きくなるように、透明基板３４は、配線基板２に対して傾斜している。すなわち、透明基板３４は、そのＸＹ断面が略Ｖ状となるように、折れ曲がった形状を有している。
【００８９】
波長変換部３５は、透明基板３４上に形成されている。具体的には、透明基板３４の中央部から−Ｘ側に第１波長変換領域Ｐ３１が配置され、透明基板３４の中央部から＋Ｘ側に第２波長変換領域Ｐ３２が配置されている。従って、第１波長変換領域Ｐ３１及び第２波長変換領域Ｐ３２も配線基板２に対して平行ではなく、傾斜するように配置されている。すなわち、波長変換部３５も、そのＸＹ断面が略Ｖ状となるように、折れ曲がった形状を有している。なお、第１波長変換領域Ｐ３１の構造は上述した第１実施形態の第１波長変換領域Ｐ１と同一であり、第２波長変換領域Ｐ３２の構造は上述した第２波長変換領域Ｐ２と同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【００９０】
（第４変形例）
上述した実施形態においては、透明基板４及び波長変換部５が配線基板２に対して平行に配置されていた。しかしながら、このような透明基板４及び波長変換部５の形状に代え、図１０に示すような形状にしてもよく、このように形成された透明基板及び波長変換部を備える発光装置４１を第４変形例として、以下に説明する。なお、図１０は、本変形例に係る半導体発光装置４１を図３と同様の断面で示す断面図である。また、第１実施形態と異なる部分は、透明基板及び波長変換部のみであり、第１実施形態と同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
図１０に示すように、透明基板４４は湾曲しており、両端においてスペーサ６を介して配線基板２に接合さている。具体的には、透明基板４４は中央部分が配線基板２から最も離間するように湾曲している。従って、透明基板４４と配線基板２と距離は、中央部分に向うつれて大きくなっている。すなわち、透明基板４４は、略樋状に形成され、そのＸＹ断面が略Ｕ状となるように湾曲した形状を有している。
【００９２】
また、図８に示すように、透明基板４４上には、全体的に湾曲した波長変換部４５が形成されている。具体的には、透明基板４４の中央部から−Ｘ側に第１波長変換領域Ｐ４１が配置され、透明基板４４の中央部から＋Ｘ側に第２波長変換領域Ｐ４２が配置されている。従って、第１波長変換領域Ｐ４１及び第２波長変換領域Ｐ４２は、配線基板２に対して平行ではなく、概ね傾斜して配置されている。すなわち、波長変換部３５も、そのＸＹ断面が略Ｕ状となるように、湾曲した形状を有している。なお、第１波長変換領域Ｐ４１の構造は上述した第１実施形態の第１波長変換領域Ｐ１と同一であり、第２波長変換領域Ｐ４２の構造は上述した第２波長変換領域Ｐ２と同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【００９３】
上述したような第３変形例及び第４変形例のように、透明基板及び波長変換部の形状をすることができれば、半導体発光装置が用いられる環境に応じて、半導体発光装置の放射面側（すなわち、波長変換部が設けられている面側）の形状を最適化することができる。また、照明器具に用いられる場合には、当該照明器具のデザイン性も向上させることが可能になる。
【００９４】
（本実施形態による効果）
【００９５】
本実施形態の半導体発光装置１においては、波長変換部５が赤色有機蛍光体１２ａ及び光拡散粒子１１ａを含む第１波長変換領域Ｐ１と、緑色無機蛍光体１３ａを含む第２波長変換領域Ｐ２から構成されているため、ＬＥＤチップ３から放射される光は、各波長変換領域において、各蛍光体に応じた光に波長変換される。
【００９６】
また、本実施形態の半導体発光装置１においては、第１波長変換領域Ｐ１の平均透過率が２０％以下であるため、ＬＥＤチップからの光を有機蛍光体に応じた他の光に良好に波長変換することができる。
【００９７】
従って、このような半導体発光装置１の構成により、所望の合成光を供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることが可能になる。
【００９８】
また、上述した半導体発光装置１を用いて照明装置２０を形成することにより、様々な色温度の光の供給を可能にするとともに、低コストでその製造を行うことが可能になる。
【００９９】
なお、上述した実施形態においては、波長変換領域とＬＥＤ群とを対応させることで発光ユニットを形成していたが、このような形態に限定されることはない。例えば、半導体発光装置から常に同じ色温度の合成光（例えば、白色光）を放射させる場合には、ＬＥＤ群を構成することはなく、ＬＥＤチップの配置を波長変換領域のパターン形状に無関係にし、所望の白色光が常に放射されるようにしてもよい。
【０１００】
＜第２実施形態＞
第１実施形態においては、波長変換部５を構成する第１波長変換領域Ｐ１が、光拡散層１１及び有機蛍光体層１２からなる２層構造を有していたが、第１波長変換領域が１層から構成されてもよい。このような波長変換部材を有する半導体発光装置を第２実施形態として、図１１及び図１２を参照しつつ、詳細に説明する。なお、第１波長変換領域以外の構成については、第１の実施形態と同一であるため、第１波長変換領域以外の部材及び構造については、第１の実施形態と同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１０１】
（半導体発光装置の構成）
図１１は、本実施形態に係る半導体発光装置５１の第１波長変換領域Ｐ５１側における要部を図４と同様にして示す拡大断面図である。図１２は、本実施形態に係る半導体発光装置５１の第１波長変換領域Ｐ５１の概略構成図である。図１１に示すように、第１波長変換領域Ｐ５１は、透明基板４上に形成され、１層構造を有している。なお、図示されていないが、第２波長変換領域は、第１の実施形態と同一の構造であり、１層構造を有している。
【０１０２】
図１２に示すように、第１波長変換領域Ｐ５１は、ＬＥＤチップ３から放射される光を拡散する光拡散粒子５２、ＬＥＤチップ３ａが発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色有機蛍光体５３、並びに光拡散粒子５２及び赤色有機蛍光体５３を分散して保持する充填材５４から構成されている。従って、第１波長変換領域Ｐ５１内には、ＬＥＤチップ３から放射されて青色光を拡散する光拡散粒子５２、及び青色光を赤色光に変換する赤色有機蛍光体５３が存在している。すなわち、本実施形態における第１波長変換領域５１は、光拡散粒子を含む光拡散層及び赤色有機蛍光体を含む有機蛍光体層の２層構造を有さず、１つの層内に光拡散粒子５２及び赤色有機蛍光体５３が混在する層構造を有している。
【０１０３】
なお、光拡散粒子５２は上述した第１実施形態の光拡散粒子１１ａと同一であり、赤色有機蛍光体５３は上述した第１実施形態の赤色有機蛍光体１２ａと同一であり、充填材５４は上述した第１実施形態の充填材１２ｂと同一であるため、その層構造及び材料等の説明は省略する。
【０１０４】
本実施形態に係る第１波長変換領域Ｐ５１を半導体発光装置５１に用いる場合にも、第１実施形態に係る半導体発光装置１と同様の効果を得ることできる。すなわち、半導体発光装置５１においても、所望の合成光を供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることが可能になる。
【０１０５】
また、光拡散粒子５２及び赤色蛍光体粒子５３が混在し、近接して存在しているため、光拡散粒子５２が拡散した青色光を、赤色蛍光体粒子５３によって赤色光に良好に波長変換することができる。すなわち、第１波長変換領域５１における波長変換効率を向上させることができ、第１波長変換領域５１から放射される赤色光の光量を増加させることができる。
【０１０６】
＜第３実施形態＞
上述した第１実施例では、配線基板２に実装した複数のＬＥＤチップ３と、透光基板４に設けた波長変換部５から半導体発光装置１を構成した。しかしながら、本発明の半導体発光層は、このような形態に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々に変更や置き換えが可能である。そこで、第１実施形態の構造とは異なる構造を有する半導体発光装置の一例を、本発明の第３実施形態として以下に説明する。
【０１０７】
（半導体発光装置の構成）
図１３は、本実施形態に係る半導体発光装置１０１の基本構成を示す斜視図であり、図１４は半導体発光装置１０１の平面図である。半導体発光装置１０１は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板１０２のチップ実装面１０２ａに４個ずつ２列に実装されたＬＥＤチップ１０３を備えている。更に、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａには、これらＬＥＤチップ１０３を取り囲むように、環状且つ円錐台形状のリフレクタ（壁部材）１０４が設けられている。
【０１０８】
リフレクタ１０４の内側は、仕切り部材１０５によって第１領域１０６と第２領域１０７とに分割されている。そして、第１領域１０６には、２列に配列されたＬＥＤチップ１０３のうちの一方の列のＬＥＤチップ１０３が配置され、第２領域１０７には、他方の列のＬＥＤチップ１０３が配置されている。なお、リフレクタ１０４及び仕切り部材１０５は、樹脂、金属、セラミックなどで形成することができ、接着剤などを用いて配線基板１０２に固定される。また、リフレクタ１０４及び仕切り部材１０５に導電性を有する材料を用いる場合は、後述する配線パターンに対して電気的な絶縁性を持たせるための処理が必要となる。なお、以下においては説明上の便宜のために、第１領域１０６に配列されたＬＥＤチップ１０３をＬＥＤチップ１０３ａとも称し、第２領域１０７に配列されたＬＥＤチップ１０３をＬＥＤチップ１０３ｂとも称する。
【０１０９】
なお、本実施形態におけるＬＥＤチップ１０３の数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、第１領域１０６と第２領域１０７とに１個ずつとすることも可能であり、またそれぞれの領域で数を異ならせることも可能である。また、配線基板１０２の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であり、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いても良い。更に、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａにおける光の反射性を良くして半導体発光装置１０１の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。一方、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。
【０１１０】
また、上述したリフレクタ１０４及び仕切り部材１０５の形状も一例を示すものであって、必要に応じて様々に変更可能である。例えば、予め成形したリフレクタ１０４及び仕切り部材１０５に代えて、ディスペンサなどを用い、配線基板１０２のチップ実装面１０２ａにリフレクタ１０４に相当する環状壁部（壁部材）を形成し、その後に仕切り部材１０５に相当する仕切り壁（仕切り部材）を形成するようにしても良い。この場合、環状壁部及び仕切り壁部に用いる材料には、例えばペースト状の熱硬化性樹脂材料またはＵＶ硬化性樹脂材料などがあり、無機フィラーを含有させたシリコーン樹脂が好適である。
【０１１１】
図１３及び図１４に示すように、リフレクタ１０４内の第１領域１０６には、４個のＬＥＤチップ１０３が仕切り部材１０５の延設方向と平行に一列に配置され、リフレクタ１０４内の第２領域１０７にも、４個のＬＥＤチップ１０３が仕切り部材１０５の延設方向と平行に一列に配置されている。なお、図１４では、便宜上リフレクタ１０４及び仕切り部材１０５を破線で示している。
【０１１２】
配線基板１０２のチップ実装面１０２ａには、ＬＥＤチップ１０３のそれぞれに駆動電流を供給するための配線パターン１０８、１０９、１１０及び１１１が、図１４に示すように形成されている。配線パターン１０８は、リフレクタ１０４の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子１０８ａが形成されており、第１領域１０６内にある他方の端部側は、図１４に示すように仕切り部材１０５と平行に延設されている。また、配線パターン１０９は、リフレクタ１０４の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子１０９ａが形成されており、第１領域１０６内にある他方の端部側は、図１４に示すように仕切り部材１０５と平行に延設されている。
【０１１３】
第１領域１０６内にある４個のＬＥＤチップ１０３は、このようにして形成された配線パターン１０８と配線パターン１０９との間に、互いに極性方向を同じにして並列に接続されている。より具体的には、ＬＥＤチップ１０３は、駆動電流供給用の２つの電極（図示省略）を配線基板１０２側の面に有している。そして、これらＬＥＤチップ１０３は、その一方の電極（ｐ電極）が配線パターン１０８に接続されると共に、その他方の電極（ｎ電極）が配線パターン１０９に接続されている。
【０１１４】
一方、配線パターン１１０は、リフレクタ１０４の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子１１０ａが形成されており、第２領域１０７内にある他方の端部側は、図１４に示すように仕切り部材１０５と平行に延設されている。また、配線パターン１１１は、リフレクタ１０４の外側にある一方の端部に外部接続用の接続端子１１１ａが形成されており、第２領域１０７内にある他方の端部側は、図１４に示すように仕切り部材１０５と平行に延設されている。
【０１１５】
第２領域１０７内にある４個のＬＥＤチップ１０３は、このようにして形成された配線パターン１１０と配線パターン１１１との間に、互いに極性方向を同じにして並列に接続されている。より具体的には、これらＬＥＤチップ１０３は、その一方の電極（ｐ電極）が配線パターン１１０に接続されると共に、その他方の電極（ｎ電極）が配線パターン１１１に接続されている。
【０１１６】
このようなＬＥＤチップ１０３の実装、並びに各配線パターンへの両電極の接続は、フリップチップ実装を採用し、図示しない金属バンプを介し、共晶ハンダを介して行っている。なお、ＬＥＤチップ１０３の配線基板１０２への実装方法は、これに限定されるものではなく、ＬＥＤチップ１０３の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、ＬＥＤチップ１０３を上述したような配線基板１０２の所定位置に接着固定した後、ＬＥＤチップ１０３の電極をワイヤボンディングで対応する配線パターンに接続するダブルワイヤボンディングを採用しても良いし、一方の電極を上述のように配線パターンに接合すると共に、他方の電極をワイヤボンディングで配線パターンに接続するシングルワイヤボンディングを採用しても良い。
【０１１７】
リフレクタ１０４内の第１領域１０６及び第２領域１０７には、それぞれ異なる波長変換特性を有した波長変換部材が、ＬＥＤチップ１０３を覆うようにして収容される。具体的な波長変換部材について、図１５を参照しつつ以下に説明する。
【０１１８】
図１５は、図１４中のXV−XV線に沿う半導体発光装置１０１の断面図である。図１５に示すように、半導体発光装置１０１において、リフレクタ１０４内の第１領域１０６には、第１波長変換部材１２１が４個のＬＥＤチップ１０３ａをそれぞれ覆うようにして収容され、リフレクタ１０４内の第２領域１０７には、第２波長変換部材１２２が４個のＬＥＤチップ１０３ｂをそれぞれ覆うようにして収容されている。
【０１１９】
第１波長変換部材１２１は、ＬＥＤチップ１０３ａから放射される光を拡散する光拡散粒子１３１、ＬＥＤチップ１０３ａが発した青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色有機蛍光体１３２、並びに拡散粒子１１３及び赤色有機蛍光体１３２を分散させて保持する第１透光性材料１３３から構成されている。一方、第２波長変換部材１２２は、ＬＥＤチップ１０３ｂが発した青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色無機蛍光体１３４、及び緑無機蛍光体１３４を分散させて保持する第２透光性材料１３５から構成されている。なお、第２波長変換部材１２２は、緑色無機蛍光体１３４に代えて、ＬＥＤチップ１０３ｂが発した青色光を波長変換して黄色光を放射する黄色無機蛍光体を含んでもよく、緑色無機蛍光体１３４に加えて当該黄色無機蛍光体を更に含んでいてもよい。
【０１２０】
従って、本実施形態においては、第１領域１０６に収容された波長変換部材１２１と、第２領域１０７に収容された波長変換部材１２２とから波長変換部１２３が構成されている。すなわち、当該波長変換部１２３は、第１領域１０６に形成された第１波長変換領域と、第２領域１０７に形成された第１波長変換領域とに領域分割されている。
【０１２１】
（ＬＥＤチップ）
本実施形態においてＬＥＤチップ３には、４６０ｎｍのピーク波長を有した青色光を発するＬＥＤチップを用いる。具体的には、このようなＬＥＤチップとして、例えばＩｎＧａＮ半導体が発光層に用いられるＧａＮ系ＬＥＤチップがある。なお、ＬＥＤチップ３の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施形態においてＬＥＤチップ３が発する光のピーク波長は、３６０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長範囲内にあるのが好ましく、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長範囲内にあることがより好ましい。
【０１２２】
（波長変換部材）
拡散粒子１１３、赤色有機蛍光体１３２、緑色無機蛍光体１３４、及び黄色無機蛍光体は、第１実施形態の拡散粒子１１ａ、赤色有機蛍光体１２ａ、緑色無機蛍光体１３ａ、及び黄色無機蛍光体と同一の材料から構成されている。一方、第１透光性材料１３３として、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の透光性を備える材料を用いることができる。また、第２透光性材料１３５として、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の透光性を備える材料を用いることができる。
【０１２３】
本実施形態の半導体発光装置１０１は、第１実施形態の半導体発光装置１と同様に、照明装置へ適用することができる。ここで、本実施形態の半導体発光装置１０１は、第１実施形態の半導体発光装置１と電気回路構成は同一であり、第１実施形態の半導体発光装置１を本実施形態の半導体発光装置１０１に置き換えれば、第１実施形態の照明装置２０と機能的には同一の照明装置を構成することができる。従って、半導体発光装置１０１を照明装置の電気回路構成は、第１実施形態の照明装置２０の電気回路構成と同一であるため、その説明は省略する。
【０１２４】
本実施形態に係る第１波長変換部材１２１を半導体発光装置１０１に用いる場合にも、第１実施形態に係る半導体発光装置１と同様の効果を得ることできる。すなわち、半導体発光装置１０１においても、所望の合成光を供給することができるとともに、低コスト化を容易に図ることが可能になる。
【０１２５】
また、光拡散粒子１３１及び赤色蛍光体粒子１３２が混在し、近接して存在しているため、光拡散粒子１３１が拡散した青色光を、赤色蛍光体粒子１３２によって赤色光に良好に波長変換することができる。すなわち、第１波長変換部材１２１における波長変換効率を向上させることができ、第１波長変換部材１２１から放射される赤色光の光量を増加させることができる。
【０１２６】
＜第１波長変換部材の評価＞
先ず、上述した第３実施形態における第１波長変換部材（第１波長変換領域）における赤色有機蛍光体の濃度を変化させ、赤色有機蛍光体の濃度に対する赤色光のピーク波長（ｎｍ）及び蛍光強度を測定した。
【０１２７】
具体的には、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＢＡＳＦ社製赤色蛍光色素「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５」（０．００８５ｇ、０．０１７ｇ、０．０２１２５ｇ、０．０２５５ｇ、０．０４２５ｇ、０．０８５ｇ）、及びバウコウスキージャパン社製「ＣＲ−１」０．１ｇを同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させることで６種類の波長変換部材（実施例１乃至６）を作製した。
【０１２８】
具体的な測定としては、実施例１乃至６に３６０ｎｍから４８０ｎｍの光を入射させ、実施例１乃至６から放射される赤色光のピーク波長を、日立蛍光分光光度計「Ｆ４５００」を用いて測定した。また、実施例１乃至６から放射される赤色光の蛍光強度をＪＥＴＩ社製輝度計「ＳｐｅｃＢｏｓ１２００」を用いて測定した。評価結果を以下の表１に示す。
【０１２９】
【表１】
【０１３０】
表１から判るように、良好の赤色光を第１波長変換部材から放射させるためには、赤色蛍光体の濃度を１０重量％以下にすることが好ましい。より好ましくは、赤色蛍光体の濃度を０．１重量％以上５．０重量％以下に調整することである。特に好ましくは、赤色蛍光体の濃度を約４重量％に調整することである。
【０１３１】
次に、上述した第３実施形態における第１波長変換部材（第１波長変換領域）の膜厚及びそれに含まれる光拡散材の量を変化させ、平均透過率（％）、青色発光スペクトルのピーク強度、及び赤色発光スペクトルのピーク強度を測定した。
【０１３２】
具体的には、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＢＡＳＦ社製赤色蛍光色素「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５」０．０１７ｇを同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させることで波長変換部材（実施例７乃至１０）を作製した。
【０１３３】
また、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＢＡＳＦ社製赤色蛍光色素「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５」０．０１７ｇ、バウコウスキージャパン社製「ＣＲ−１」（０．１ｇ：実施例１１、０．５ｇ：実施例１２乃至１６）を同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させることで波長変換部材（実施例１１乃至１６）を作製した。なお、波長変換部材の膜厚の調整は、スクリーン印刷機を用いて波長変換部材を重ね塗りすることによって行った。
【０１３４】
具体的な測定としては、実施例７乃至１６に３６０ｎｍから４８０ｎｍの光を入射させ、実施例７乃至１６から放射される青色発光スペクトルのピーク強度、及び赤色発光スペクトルのピーク強度を、オーシャンオプティクス社製ファイバマルチチャンネル分光器「ＵＳＢ２０００」を用いて測定した。評価結果を以下の表１、及び図１６に示す。図１６は、各実施例から放射される光の波長とピーク強度の関係を示すグラフである。
【０１３５】
【表２】
【０１３６】
表２から判るように、光拡散材を含まない波長変換部材（実施例７乃至１０）は、波長変換部材の膜厚を変化させても赤色発光スペクトルのピーク強度が大きくなることはなかった。従って、青色光を波長変換して赤色光を良好に放射させるためには、赤色蛍光体を含む波長変換部材内に、光拡散材を混合する必要がある。ここで、上記の結果から、第１波長変換部材における光拡散材の含有率を１．０重量％以上７０重量％以下にすることが好ましい。なお、表２における光拡散材の量は、樹脂に対する割合で記載されているため、第１波長変換部材における光拡散材の含有率とは異なっている。
【０１３７】
また、実施例１２乃至１５の結果から、波長変換部材の膜厚を増加させると、赤色発光スペクトルのピーク強度が大きくなることが判った。しかしながら、実施例１６の結果から、一定の膜厚を超えると、赤色発光スペクトルのピーク強度が増加しないことも判った。このような結果から、第１波長変換部材の膜厚は、１０μｍ以上が好ましい。
【０１３８】
更に、上述した結果から、波長変換部材の平均透過率を２０％以下にすることにより、良好な赤色発光スペクトルのピーク強度を得ることができる。また、平均透過率を小さくすると、青色発光スペクトルのピーク強度が小さくなるため、平均透過率を小さくしすぎるとＬＥＤチップからの青色光が無駄に吸収されるおそれがある。しかしながら、本発明においては、第２波長変換部材（第２波長変換領域）からも青色光を放射することができるため、半導体発光装置として青色光が不足することはない。従って、上述した半導体発光装置を構成する場合には、第１波長変換部材の平均透過は、通常０．０１％以上であればよい。
【０１３９】
＜半導体発光装置の評価＞
第２実施形態に係る波長変換部を有する半導体発光装置を実施例１７として製造し、発光スペクトル及び発光特性を評価した。以下に、具体的な半導体発光装置の製造方法、及び評価結果を説明する。
【０１４０】
先ず、発光ピーク波長が４６０ｎｍの青色ＬＥＤチップを、３５２８ＳＭＤ型ＰＰＡ（ポリフタル酸アミド）樹脂パッケージの端子に透明ダイボンドペーストで接着した。その後、１５０℃で２時間加熱しダイボンドペーストを硬化させた後、青色ＬＥＤチップとパッケージの電極とを直径２５μｍの金線でワイヤボンディングした。
【０１４１】
次に、２液型シリコーン樹脂をＥＭＥ社製真空脱法装置「Ｖ−ｍｉｎｉ３００」にて真空脱泡混合し、ディスペンサを用いてこれを前記青色ＬＥＤを設置したＳＭＤ型樹脂パッケージの凹部に４μＬ注液した。その後、１００℃の環境下で１時間、更に１５０℃の環境下で５時間加熱して樹脂を硬化させ半導体発光装置の発光部を得た。
【０１４２】
次に、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＢＡＳＦ社製赤色蛍光色素「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５」０．０１７ｇ、及びバウコウスキージャパン社製光拡散材「ＣＲ−１」（酸化アルミニウム）０．５ｇを同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させることで膜厚１３μｍの第１蛍光体塗布膜（第１波長変換領域、第１波長変換部）を得た。なお、当該第１蛍光体塗布膜は、上記実施例１に相当し、その平均透過率は１３．２％である。
【０１４３】
次に、バインダー樹脂（帝国インキ社製ＭＲＸ−ＨＦ）１ｇとＹＡＧ蛍光体（Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ）１ｇを同一容器に入れ、あわとり練太郎（シンキー社製）によって混合攪拌したものを、スクリーン印刷機（奥原電気社製ＳＴ−３１０Ｆ１Ｇ）を用いて厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂上に塗布し、それを８０℃、３０分の加熱によって乾燥させて樹脂を固化させる操作を６回繰り返し、膜厚１０４μｍの第２蛍光体塗布膜（第２波長変換領域、第２波長変換部）を得た。
【０１４４】
次に、第１蛍光体塗布膜と第２蛍光体塗布膜をそれぞれ１７ｍｍ×２８ｍｍに切り取り、水平方向に隣り合わせる様に外枠３６ｍｍ×２８ｍｍ（開口部内径の直径２ｍｍ）のパーキンエルマー社の蛍光アッセイシートに接着した。接着された２つの蛍光体塗布膜を上記工程を経て得られた発光部の上面に設置し、白色光を放射する半導体発光装置（実施例１７）を得た。
【０１４５】
そして、得られた半導体発光装置に２０ｍＡの電流を通電し、ファイバマルチチャンネル分光器ＵＳＢ２０００（オーシャンオプティクス社製）を用いて、発光スペクトルを測定した。得られた発光スペクトルを図１７に示す。また、得られた半導体発光装置の発光特性の値を表３に示す。
【０１４６】
【表３】
【０１４７】
更に、得られた半導体発光装置の発光効率は約３０．３ｌｍ／Ｗであり、発光効率が優れていることも判った。
【符号の説明】
【０１４８】
１，３１，４１，５１，１０１ 半導体発光装置
２，１０２ 配線基板
３，３ａ，３ｂ，１０３ａ，１０３ｂ ＬＥＤチップ（半導体発光素子）
５，３５，４５，１２３ 波長変換部
１１ａ 光拡散粒子（光拡散材）
１２ａ 赤色有機蛍光体（有機蛍光体）
１３ａ 緑色無機蛍光体（無機蛍光体）
Ｐ１ 第１波長変換領域（第１波長変換部材）
Ｐ２ 第２波長変換領域（第１波長変換部材）
１１１ 第１波長変換部材
１１２ 第２波長変換部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板の実装面に配置され、発光ピークの波長が３６０ｎｍ〜４８０ｎｍである半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が発する放射光に対して交差するように延設され、前記放射光のすくなくとも一部を波長変換する波長変換部と、を有し、
前記波長変換部は、有機蛍光体及び光拡散材を含むとともに前記半導体発光素子が発する放射光の平均透過率が２０％以下である第１波長変換領域と、無機蛍光体を含む第２波長変換領域とに、前記波長変換部の延設方向において領域分割されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記第１波長変換領域における前記有機蛍光体の濃度は、１０重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記第１波長変換領域における前記有機蛍光体の濃度は、０．１重量％以上５．０重量％以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記波長変換部は、透明基板の表面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記波長変換部は、透光性材料と混合されて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記第１波長変換領域は、前記有機蛍光体からなる有機蛍光体層と、前記光拡散材かなる光拡散層とから構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記第１波長変換領域は、前記光拡散層上に前記有機蛍光体層が積層された積層構造を有し、前記有機蛍光体層よりも前記光拡散層が前記半導体発光素子に対して近接していることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記有機蛍光体は、赤色有機蛍光体からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記赤色有機蛍光体は、ペリレン構造又はポルフィリン構造を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記無機蛍光体は、緑色無機蛍光体及び黄色無機蛍光体の少なくともいずれか一方からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記半導体発光素子の発光ピークの波長は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記第１波長変換領域における前記光拡散材の含有率は、１．０重量％以上７０重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記光拡散材は、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、及び酸化ホウ素よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記第１波長変換領域の膜厚は、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
前記波長変換部によって波長変換されずに前記波長変換部を透過した前記放射光と、前記有機蛍光体によって波長変換された第１変換光と、前記無機蛍光体によって波長変換された第２変換光と、を混合して白色光を生成することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の半導体発光装置を備えることを特徴とする照明器具。
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板の実装面に配置され、発光ピークの波長が３６０ｎｍ〜４８０ｎｍである半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が発する放射光に対して交差するように延設され、前記放射光のすくなくとも一部を波長変換する波長変換部と、を有し、
前記波長変換部は、有機蛍光体及び光拡散材を含むとともに前記半導体発光素子が発する放射光の平均透過率が２０％以下である第１波長変換領域と、無機蛍光体を含む第２波長変換領域とに、前記波長変換部の延設方向において領域分割されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記第１波長変換領域における前記有機蛍光体の濃度は、１０重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記第１波長変換領域における前記有機蛍光体の濃度は、０．１重量％以上５．０重量％以下であることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記波長変換部は、透明基板の表面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記波長変換部は、透光性材料と混合されて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記第１波長変換領域は、前記有機蛍光体からなる有機蛍光体層と、前記光拡散材かなる光拡散層とから構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記第１波長変換領域は、前記光拡散層上に前記有機蛍光体層が積層された積層構造を有し、前記有機蛍光体層よりも前記光拡散層が前記半導体発光素子に対して近接していることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記有機蛍光体は、赤色有機蛍光体からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記赤色有機蛍光体は、ペリレン構造又はポルフィリン構造を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記無機蛍光体は、緑色無機蛍光体及び黄色無機蛍光体の少なくともいずれか一方からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記半導体発光素子の発光ピークの波長は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記第１波長変換領域における前記光拡散材の含有率は、１．０重量％以上７０重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記光拡散材は、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、及び酸化ホウ素よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記第１波長変換領域の膜厚は、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
前記波長変換部によって波長変換されずに前記波長変換部を透過した前記放射光と、前記有機蛍光体によって波長変換された第１変換光と、前記無機蛍光体によって波長変換された第２変換光と、を混合して白色光を生成することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１に記載の半導体発光装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の半導体発光装置を備えることを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−９８４５８（Ｐ２０１３−９８４５８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２０７２（Ｐ２０１１−２４２０７２）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
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