発光モジュール
【課題】発光素子の光をより有効に利用し、発光効率の高い発光モジュールを提供する。
【解決手段】発光モジュール１０において、発光素子は、紫外線又は短波長可視光を発する。第１の光波長変換層２４は、紫外線又は短波長可視光により励起され、可視光を発光する第１の蛍光体を含む。第２の光波長変換層２６は、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光と異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体を含む。第１の光波長変換層２４は、発光素子の出射面上に設けられている。第２の光波長変換層２６は、第１の光波長変換層２４の上に設けられている。第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側まで広がっている。
【解決手段】発光モジュール１０において、発光素子は、紫外線又は短波長可視光を発する。第１の光波長変換層２４は、紫外線又は短波長可視光により励起され、可視光を発光する第１の蛍光体を含む。第２の光波長変換層２６は、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光と異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体を含む。第１の光波長変換層２４は、発光素子の出射面上に設けられている。第２の光波長変換層２６は、第１の光波長変換層２４の上に設けられている。第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側まで広がっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線又は短波長可視光で効率よく励起され発光する蛍光体を用いた発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光素子を用いた白色発光モジュールとして、青色発光の半導体発光素子と青色の補色である黄色蛍光体とを組み合わせたものが知られている。しかしながら、半導体発光素子の量子効率は、青色発光する半導体発光素子よりも、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子の方が高い。そのため、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子を用いた発光モジュールの開発がすすんでいる。一方で、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子と蛍光体層を組み合わせて白色発光を実現するためには、蛍光体層として、発光素子からの光を励起光とした青色から赤色の波長までの幅広い波長変換が要求される。そのため、一種の蛍光体でこの要求にこたえるのは困難である。
【０００３】
そこで、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子と、複数種の蛍光体とを組み合わせて白色発光を実現する発光装置が考案されている（特許文献１参照）。この発光装置は、紫外光を発光する発光素子と、紫外光に励起されて発光する蛍光体を含有する波長変換部を備えている。また、この波長変換部は、発光素子の発光面を直接覆う、赤色を発光する蛍光体を含有する第１の発光層と、第１の発光層の上部に積層され、緑色を発光する蛍光体を含有する第２の発光層と、第２の発光層の上部に積層され、青色を発光する蛍光体を含有する第３の発光層と、を有し、紫外光を白色光に変換して発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８９８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発光装置に用いられる蛍光体は、その種類によって吸収・励起特性が異なる。そのため、使用される蛍光体の励起特性（励起波長域）が半導体発光素子の発光波長域を十分にカバーしていない場合、半導体発光素子の光のうち蛍光体で吸収されない光が漏れ光として外部へ放出されることになる。このような漏れ光は、特に紫外線を発する半導体発光素子の場合、視感度の低い波長の光を多く含むため、発光装置の発光効率の低下の一因となっている。また、複数の蛍光体を用いる場合、一方の蛍光体が発した光が他方の蛍光体で吸収されると、発光効率の低下の一因となる。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光素子の光をより有効に利用し、発光効率の高い発光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、紫外線又は短波長可視光により励起され、可視光を発光する第１の蛍光体を含む第１の光波長変換層と、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光と異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体を含む第２の光波長変換層と、を備える。第１の光波長変換層は、発光素子の出射面上に設けられており、第２の光波長変換層は、第１の光波長変換層の上に設けられており、第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側にあり、第２の蛍光体の、発光素子の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳｍａｘ、第２の蛍光体の、第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳａとすると、Ｓａ＜０．５×Ｓｍａｘを満たしている。
【０００８】
この態様によると、第１の蛍光体および第２の蛍光体は、発光素子が発した紫外線又は短波長可視光により励起され、視感度の高い可視光を発光するため、発光素子の紫外線又は短波長可視光をより有効に利用できる。また、第２の蛍光体の、第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率が比較的小さいため、第１の蛍光体から発した光が第２の蛍光体で吸収されて再発光することが抑制される。換言すれば、蛍光体同士の相互作用による２段変換が抑制される。
【０００９】
紫外線又は短波長可視光により励起され、第２の蛍光体が発光する可視光よりもピーク波長が長い可視光を発光する第３の蛍光体を含む第３の光波長変換層を更に備えてもよい。第３の光波長変換層は、第１の光波長変換層と第２の光波長変換層の間に設けられており、第３の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側にあり、かつ、第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも短波長側にあり、第３の蛍光体の、発光素子のスペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳｍａｘ’、第３の蛍光体の、第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳａ’とすると、Ｓａ’＜０．５×Ｓｍａｘ’を満たしている。
【００１０】
これにより、第３の蛍光体は、発光素子が発した紫外線又は短波長可視光により励起され、視感度の高い可視光を発光するため、発光素子の紫外線又は短波長可視光をより有効に利用できる。また、第３の蛍光体の、第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率が比較的小さいため、蛍光体同士の相互作用による２段変換が抑制される。
【００１１】
第３の蛍光体は、発光素子の発光スペクトルの波長域における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さい。
【００１２】
第１の蛍光体は、発光素子の発光スペクトルの波長域における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さい。
【００１３】
第２の蛍光体は、一般式が（Ｍ２ｘ,Ｍ３ｙ,Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ（２／ｎ）（ここで、Ｍ１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは１≦ｍ≦４／３、ｎは５≦ｎ≦７の範囲であってもよい。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜０．９９、０＜ｙ＜０．９９、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲であってもよい。）で表されていてもよい。
【００１４】
なお、第１の蛍光体が発光する可視光と第２の蛍光体が発光する可視光とは、補色の関係にあってもよい。また、「出射面上に設けられ」とは、出射面に直接接した状態で設けられている場合だけではなく、出射面の上方に隙間を有してまたは他の部材を介して設けられている場合も含む。また、「変換層の上に設けられ」とは、変換層に直接接した状態で設けられている場合だけではなく、変換層の上方に隙間を有してまたは他の部材を介して設けられている場合も含む。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光素子の光をより有効に利用し、発光効率の高い発光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。
【図３】実施例１に係る発光モジュールで用いられている蛍光体１および蛍光体２の発光スペクトル及び励起スペクトルを示した図である。
【図４】実施例１に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【図５】実施例２に係る発光モジュールで用いられている蛍光体３乃至蛍光体５の発光スペクトル及び励起スペクトルを示した図である。
【図６】実施例２に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【図７】比較例１に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【図８】比較例２に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
近年、近紫外線又は短波長可視光を発するＬＥＤ（以後ｎＵＶ−ＬＥＤ）を一次光源に用い、その上に任意の色の可視光を発するための１種以上の蛍光体を実装した発光装置が考案されている。このような構成の発光装置で白色光を得るためには、複数の蛍光体を実装する必要がある。複数の蛍光体の組合せとしては、例えば、青・黄色の２種、青・黄（緑）・赤の３種、青・緑・橙・赤の４種等が挙げられる。
【００１９】
このような複数の蛍光体を用いる場合、発光素子から発せられる励起光によってピーク波長が最も短い一方の蛍光体が励起され、励起された一方の蛍光体から発せられる一次蛍光が、一方の蛍光体よりピーク波長が長い他方の蛍光体に吸収され励起される多重励起（「カスケード励起」ともいう）が発生する。
【００２０】
本発明者は、前述の事象や、発光モジュールに求められる性能、発光素子の光の有効利用、等の観点を考慮して本願発明に想到した。本発明者は、紫外線又は短波長可視光を発光する発光素子と複数種の蛍光体とを組み合わせた発光モジュールにおいて、効率よく白色発光するためには、特に、以下の点が重要となる点に想到した。
（１）実装する蛍光体の変換効率が高いこと
（２）発光素子の紫外線又は短波長可視光が外部に漏れることなく、蛍光体において可視光に変換されること
（３）蛍光体の吸収・励起帯が４５０ｎｍ以上の可視光領域にほとんどなく、蛍光体同士の相互作用による２段変換（多重励起）が少ないこと
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。発光モジュール１０は、基板１２上に一対の電極１４（陽極）及び電極１６（陰極）が形成されている。電極１４上には半導体発光素子１８がマウント部材２０により固定されている。半導体発光素子１８と電極１４はマウント部材２０により導通されており、半導体発光素子１８と電極１６はワイヤー２２により導通されている。半導体発光素子１８の出射面上には、第１の蛍光体を含む第１の光波長変換層２４が設けられている。第２の蛍光体を含む第２の光波長変換層２６は、第１の光波長変換層２４の上に設けられている。
【００２３】
基板１２は、導電性を有しないが熱伝導性は高い材料によって形成されることが好ましく、例えば、セラミック基板（窒化アルミニウム基板、アルミナ基板、ムライト基板、ガラスセラミック基板）やガラスエポキシ基板等を用いることができる。
【００２４】
電極１４及び電極１６は、金や銅等の金属材料によって形成された導電層である。
【００２５】
半導体発光素子１８は、本発明の発光モジュールに用いられる発光素子の一例であり、例えば、紫外線又は短波長可視光を発光するＬＥＤやＬＤ等を用いることができる。具体例として、ＩｎＧａＮ系の化合物半導体を挙げることができる。ＩｎＧａＮ系の化合物半導体は、Ｉｎの含有量によって発光波長域が変化する。Ｉｎの含有量が多いと発光波長が長波長となり、少ない場合は短波長となる傾向を示すが、ピーク波長が４００ｎｍ付近となる程度にＩｎが含有されたＩｎＧａＮ系の化合物半導体が発光における量子効率が最も高いことが確認されている。本実施の形態に係る半導体発光素子１８は、３８０〜４２０ｎｍの波長域にピーク波長を有する紫外線又は短波長可視光を発するものが好適である。
【００２６】
マウント部材２０は、例えば銀ペースト等の導電性接着剤又は金錫共晶はんだ等であり、半導体発光素子１８の下面を電極１４に固定し、半導体発光素子１８の下面側電極と基板１２上の電極１４を電気的に接続する。
【００２７】
ワイヤー２２は、金ワイヤー等の導電部材であり、例えば超音波熱圧着等により半導体発光素子１８の上面側電極及び電極１６に接合され、両者を電気的に接続する。
【００２８】
第１の光波長変換層２４は、紫外線又は短波長可視光により励起され、可視光を発光する第１の蛍光体を含む。第２の光波長変換層２６は、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光と異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体を含む。第１の実施の形態に係る発光モジュール１０は、第１の蛍光体として青色に発光する蛍光体を、第２の蛍光体として黄色に発光する蛍光体を用いている。つまり、第１の蛍光体の発光色と第２の蛍光体の発光色は補色の関係にある。したがって、２種類の蛍光体の発光を混色することで白色光が得られる。
【００２９】
対応する蛍光体を含む各光波長変換層としては、例えば、以下の形態を取り得る。
（ｉ）シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ゾルゲルシリカ、シルセスキオキサン等のバインダーに蛍光体を分散させコーティングしたもの
（ｉｉ）（ｉ）に記載の蛍光体分散樹脂をフィルム成形したもの
（ｉｉｉ）蛍光体をガラスマトリックスに分散したのち板状に成形し、蛍光ガラス板としたもの
（ｉｖ）蛍光体を高温高圧で焼結させ、セラミックス板状化したもの
【００３０】
これらの変換層の実装は、接着、機械的締結等により行われる。接着剤としては、シリコーン系、ゾルゲルシリカ系、フッ素系、無機ガラス系等の光耐性に優れた透明材料を使用する。機械的締結法としては、反射基体へはんだ付け、かしめ、溶着、溶接、ねじ留め等の工法が可能である。また、本実施の形態に係る発光モジュールにおいては、励起光源として紫外線又は短波長可視光を用いることから、耐紫外線性能に優れたバインダーが好ましい。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。第２の実施の形態に係る発光モジュール１１０は、第１の実施の形態に係る発光モジュール１０と比較して、半導体発光素子の上に積層されている光波長変換層が３層ある点が大きな相違点である。以下の説明で特に言及していない構成については、第１の実施の形態と同様である。
【００３２】
図２に示す発光モジュール１１０は、第１の光波長変換層２４と第２の光波長変換層２６との間に第３の光波長変換層２８が設けられている。第３の光波長変換層２８は、紫外線又は短波長可視光により励起され、第２の蛍光体が発光する可視光よりもピーク波長が長い可視光を発光する第３の蛍光体を含んでいる。したがって、３種類の蛍光体の発光を混色することで白色光が得られる。
【００３３】
次に、本実施の形態に係る発光モジュールに用いられる各蛍光体について詳述する。
【００３４】
（第１の蛍光体）
第１の蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が４３０〜４８０ｎｍの波長域にあり、吸収励起スペクトルの吸収（バンド）端が約４１０〜４２０ｎｍの波長域にあり、励起により青色光を発する蛍光体である。このような第１の蛍光体は、紫外線または短波長可視光を効率的に吸収し、ドミナント波長が４４０〜４７０ｎｍの光を放射する。第１の蛍光体として用いることができる蛍光体として、特に組成の限定はないが、例えば下記の一般式で表されるユーロピウム付活クロロリン酸塩系蛍光体が挙げられる。
【００３５】
一般式がＭ１ａ（Ｍ２Ｏ４）ｂＸｃ：Ｒｅｄ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｋ、Ａｇ及びＴｌからなる群より選ばれる少なくともＣａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれかを含む１種以上の元素、Ｍ２はＰ、Ｖ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＢからなる群より選ばれる少なくともＰを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｒｅは希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ａは４．２≦ａ≦５．８、ｂは２．５≦ｂ≦３．５、ｃは０．８＜ｃ＜１．４、ｄは０．０１＜ｄ＜０．１の範囲である）で表されている蛍光体。
【００３６】
第１の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第１の蛍光体は、原料としてＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣｌ２、ＣａＨＰＯ４、及びＥｕ２Ｏ３を用い、これらの原料をモル比がＣａＣＯ３：ＭｇＣＯ３：ＣａＣｌ２：ＣａＨＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３＝０．０５〜０．３５：０．０１〜０．５０：０．１７〜２．５０：１．００：０．００５〜０．０５０となるよう所定の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度８００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより第１の蛍光体を得ることができる。
【００３７】
（第２の蛍光体）
第２の蛍光体は、その発光色が第１の蛍光体の発光色と補色関係である。また、第２の蛍光体は、紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する蛍光体であり、一般式が（Ｍ２ｘ,Ｍ３ｙ,Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ（２／ｎ）（ここで、Ｍ１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは１≦ｍ≦４／３、ｎは５≦ｎ≦７の範囲であってもよい。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜０．９９、０＜ｙ＜０．９９、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲であってもよい。）で表される蛍光体である。
【００３８】
また、第２の蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が５６０〜６００ｎｍの波長域にあり、吸収励起スペクトルの吸収（バンド）端が４３０〜４５０ｎｍの波長域にあり、励起により黄（黄緑）色光を発する蛍光体である。
【００３９】
第２の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第２の蛍光体は、原料として下記組成式（１）〜（４）で表される化合物を用いることができる。
（１）Ｍ’１Ｏ２（Ｍ’１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ等の４価の元素を示す。）
（２）Ｍ’２Ｏ（Ｍ’２はＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ等の２価の元素を示す。）
（３）Ｍ’３Ｘ２（Ｍ’３はＭｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ等の２価の元素、Ｘはハロゲン元素を示す。）
（４）Ｍ’４（Ｍ’４はＥｕ２＋等の希土類元素及び／又はＭｎを示す。）
【００４０】
組成式（１）の原料として、例えば、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２等を用いることができる。組成式（２）の原料として、例えば、２価の金属イオンの炭酸塩、酸化物、水酸化物等を用いることができる。組成式（３）の原料として、例えば、ＳｒＣｌ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＭｇＣｌ２、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＢａＣｌ２、ＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、ＺｎＣｌ２、ＭｇＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＺｎＦ２、ＭｇＢｒ２、ＳｒＢｒ２、ＢａＢｒ２、ＺｎＢｒ２、ＭｇＩ２、ＳｒＩ２、ＢａＩ２、ＺｎＩ２等を用いることができる。組成式（４）の原料として、例えば、Ｅｕ２Ｏ３、Ｅｕ２（ＣＯ３）３、Ｅｕ（ＯＨ）３、ＥｕＣｌ３、ＭｎＯ、Ｍｎ（ＯＨ）２、ＭｎＣＯ３、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、Ｍｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ等を用いることができる。
【００４１】
組成式（１）の原料としては、Ｍ’１が少なくともＳｉを含んでいることが好ましい。また、Ｓｉを、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｍ’１に占めるＳｉの割合が８０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（２）の原料としては、Ｍ’２が少なくともＣａを含んでいることが好ましい。また、Ｃａを、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎ等からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｍ’２に占めるＣａの割合が６０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（３）の原料としては、Ｍ’３が少なくともＳｒを含んでいることが好ましい。また、Ｓｒを、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎ等からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｓｒが３０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。また、組成式（３）の原料としては、Ｘが少なくともＣｌを含んでいることが好ましい。また、Ｃｌを、他のハロゲン元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｃｌの割合が５０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（４）の原料としては、Ｍ’４が２価のＥｕを必須とする希土類元素であることが好ましく、Ｍｎ又はＥｕ以外の希土類元素等を含んでもよい。
【００４２】
組成式（１）〜（４）の原料のモル比を、（１）：（２）＝１：０．１〜１．０、（２）：（３）＝１：０．２〜１２．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜４．０、好ましくは、（１）：（２）＝１：０．２５〜１．０、（２）：（３）＝１：０．３〜６．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜３．０、より好ましくは（１）：（２）＝１：０．２５〜１．０、（２）：（３）＝１：０．３〜４．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜３．０の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で、所定の雰囲気（Ｈ２：Ｎ２＝５：９５）、温度７００℃以上１１００℃未満で３〜４０時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより第２の蛍光体を得ることができる。第２の蛍光体は、紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する。
【００４３】
（第３の蛍光体）
第３の蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が６００ｎｍ付近の波長域にあり、吸収励起スペクトルの吸収（バンド）端が約４１０〜４２０の波長域にあり、励起により橙（赤）色光を発する蛍光体である。このような第３の蛍光体は、紫外線または短波長可視光を効率的に吸収する。
【００４４】
実施の形態に係る発光モジュールに含まれる第３の蛍光体は、特に組成の限定はないが、例えば下記の一般式で表されるユーロピウム・マンガン共付活ピロリン酸塩系蛍光体が挙げられる。
【００４５】
一般式がＣａ２−Ｘ−Ｙ−ＺＭＸＰ２Ｏ７：ＥｕＹ，ＭｎＺ（ここで、ＭはＣａ以外のアルカリ土類元素を表し、Ｘ≧０、Ｙ＞０、Ｚ＞０である。）
【００４６】
第３の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第３の蛍光体は、原料としてＣａＨＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、ＭＨ４Ｈ２ＰＯ４及びＥｕ２Ｏ３を用い、これらの原料を所定の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度１０００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、第３の蛍光体を得ることができる。
【実施例】
【００４７】
上述した蛍光体や発光モジュールについて、以下、実施例を用いて更に具体的に説明するが、下記の蛍光体や発光モジュールの原料、製造方法、蛍光体の化学組成等の記載は本発明の蛍光体や発光モジュールの実施の形態を何ら制限するものではない。
【００４８】
はじめに、本実施例の発光モジュールにおいて用いた蛍光体について詳述する。
【００４９】
＜蛍光体１＞
蛍光体１は、（Ｃａ４．６７Ｍｇ０．５）（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ０．０８で表される蛍光体である。蛍光体１は、前述の第１の蛍光体の一例である。蛍光体１は、一般式 Ｍ１ａ（Ｍ２Ｏ４）ｂＸｃ：Ｒｅｄにおいて、Ｍ１＝Ｃａ／Ｍｇ（モル比９０．３／９．７）、Ｍ２＝Ｐ、Ｘ＝Ｃｌ、Ｒｅ＝Ｅｕ２＋、ａ＝５．１７、ｂ＝３、ｃ＝１，ｄ＝０．０８となるように合成した蛍光体である。蛍光体２の製造は、まず、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣｌ２、ＣａＨＰＯ４、及びＥｕ２Ｏ３の各原料を、これらのモル比がＣａＣＯ３：ＭｇＣＯ３：ＣａＣｌ２：ＣａＨＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３＝０．４２：０．５：３．０：１．２５：０．０４となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度８００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、本蛍光体１を得た。
【００５０】
＜蛍光体２＞
蛍光体２は、第２の蛍光体の一種であり、（Ｃａ０．４７，Ｓｒ０．４８，Ｅｕ０．０５）７／６ＳｉＯ３Ｃｌ２／６で表される蛍光体である。蛍光体２は、一般式（Ｍ２ｘ，Ｍ３ｙ，Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ２／ｎにおいて、Ｍ１＝Ｓｉ、Ｍ２＝Ｃａ、Ｍ３＝Ｓｒ、Ｘ＝Ｃｌ、Ｍ４＝Ｅｕ２＋、ｍ＝７／６、ｎ＝６、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の各含有量ｘ，ｙ、ｚは、それぞれ０．４７，０．４８，０．０５となるように合成されている。蛍光体２の製造は、まず、ＳｉＯ２、Ｃａ（ＯＨ）２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、及びＥｕ２Ｏ３の各原料をこれらのモル比がＳｉＯ２：Ｃａ（ＯＨ）２：ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：Ｅｕ２Ｏ３＝１．１：０．４５：１．０：０．１３となるように秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で所定の雰囲気（Ｈ２：Ｎ２＝５：９５）、温度１０００℃で５〜４０時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、蛍光体２を得た。
【００５１】
＜蛍光体３＞
蛍光体３は、第１の蛍光体の一種であり、（Ｓｒ、Ｅｕ）５（ＰＯ４）３Ｃｌで表されるユーロピウム付活クロロリン酸塩系蛍光体（化成オプトニクス社：ＫＸ−６６３）を用いた。
【００５２】
＜蛍光体４＞
蛍光体４は、第３の蛍光体の一種であり、Ｃａ２Ｐ２Ｏ7：Ｅｕ，Ｍｎで表されるユーロピウム・マンガン共付活ピロリン酸塩系蛍光体を用いた。蛍光体４の製造は、まず、ＣａＨＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４，Ｅｕ２Ｏ３及びＭｎＣＯ３の各原料を、これらのモル比がＣａＨＰＯ４：ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３：ＭｎＣＯ３＝１．７：０．６：０．１：０．１となるように秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度１０００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、蛍光体４を得た。
【００５３】
＜蛍光体５＞
蛍光体５は、第２の蛍光体の一種であり、（Ｃａ０．５１，Ｓｒ０．４４，Ｅｕ0.０５）７／６ＳｉＯ3（Ｃｌ０．７２，Ｂｒ０．２８）２／６で表される蛍光体である。蛍光体５は、一般式（Ｍ２ｘ，Ｍ３ｙ，Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ２／ｎにおいて、Ｍ１＝Ｓｉ、Ｍ２＝Ｃａ、Ｍ３＝Ｓｒ、Ｘ＝Ｃｌ及びＢｒ、Ｍ４＝Ｅｕ２＋、ｍ＝７／６、ｎ＝６、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の各含有量ｘ，ｙ、ｚは、それぞれ０．５１，０．４４，０．０５となるように合成されている。蛍光体５の製造は、まず、ＳｉＯ２、Ｃａ（ＯＨ）２、ＳｒＢｒ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、及びＥｕ２Ｏ３の各原料をこれらのモル比がＳｉＯ２：Ｃａ（ＯＨ）２：ＳｒＢｒ２：ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：Ｅｕ２Ｏ３＝１．１：０．４５：０．６５：０．６５：０．１３となるように秤量し、その後は蛍光体２と同様の方法で蛍光体５を得た。
【００５４】
次に、実施例及び比較例に係る発光モジュールの構成について詳述する。
【００５５】
＜発光モジュールの構成＞
（実施例１）
実施例１に係る発光モジュールは、図１に示した形状の発光モジュールにおいて下記の具体的な構成を用いたものである。
【００５６】
はじめに、基板１２として窒化アルミニウム基板を用い、その表面に金を用いて電極１４（陽極）及び電極１６（陰極）を形成した。半導体発光素子１８としては、４０５ｎｍに発光ピークを持つ１ｍｍ四方のＬＥＤ（ＳｅｍｉＬＥＤｓ社製：ＭｖｐＬＥＤＴＭＳＬ−Ｖ−Ｕ４０ＡＣ）を用いる。そして、電極１４（陽極）上にディスペンサーを用いて滴下した銀ペースト（エイブルスティック社製：８４−１ＬＭＩＳＲ４）の上に前述のＬＥＤの下面を接着させ、銀ペーストを１７５℃環境下で１時間硬化させた。また、ワイヤー２２としてΦ４５μｍの金ワイヤーを用い、この金ワイヤーを超音波熱圧着にてＬＥＤの上面側電極及び電極１６（陰極）に接合した。
【００５７】
また、バインダー部材としてのシリコーン樹脂を用い、これに蛍光体を所定濃度となるように混入した蛍光フィルムを作製した。蛍光フィルムは、第１の光波長変換層および第２の光波長変換層に対応させて２種類作製した。
【００５８】
第１の光波長変換層に対応する第１の蛍光フィルムの作製方法は以下の通りである。まず、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が１０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体１を加え、自公転式撹拌機で混合し蛍光体ペーストを作製した。次に、蛍光体ペーストを２００μｍ厚に成形できるフッ素樹脂型内に流し込み、８０℃環境下で４０分、その後に１５０℃環境下で６０分のステップ硬化にて固定化することで蛍光体が分散された第１の蛍光フィルムを得た。また、第２の光波長変換層に対応する第２の蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が１０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体２を加えた以外は、第１の蛍光フィルムと同様の方法で作製した。
【００５９】
そして、各蛍光フィルムを１ｍｍ角に切断し、第１の蛍光フィルムを第１の光波長変換層２４として半導体発光素子に実装した後に、その上に第２の光波長変換層２６として第２の蛍光フィルムを積層した。各蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）が接着剤として塗布され、１５０℃環境下で１時間硬化され、半導体発光素子に実装される。
【００６０】
図３は、実施例１に係る発光モジュールで用いられている蛍光体１および蛍光体２の発光スペクトル及び励起スペクトルを示した図である。ここで、ラインＬ１は、実施例１で用いた蛍光体１の励起スペクトル、ラインＬ２は、実施例１で用いた蛍光体１の発光スペクトルを示している。また、ラインＬ３は、実施例１で用いた蛍光体２の励起スペクトル、ラインＬ４は、実施例１で用いた蛍光体２の発光スペクトルを示している。なお、ラインＬ５は、実施例１で用いた半導体発光素子の発光スペクトルを示している。また、図４は、実施例１に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【００６１】
図３に示すように、蛍光体２の励起スペクトル（ラインＬ３）の吸収端は、蛍光体１の励起スペクトル（ラインＬ１）の吸収端よりも長波長側まで広がっている。つまり、蛍光体２は、蛍光体１よりも長波長の光によっても励起され発光する。また、蛍光体２の、半導体発光素子の発光スペクトル（ラインＬ５）のピーク波長λｐでの励起光の吸収率をＳｍａｘ、蛍光体２の、蛍光体１の発光スペクトル（ラインＬ２）のピーク波長での励起光の吸収率をＳａとすると、Ｓａ＜０．５×Ｓｍａｘを満たしている。
【００６２】
ここで、吸収率とは、蛍光体に照射した波長の光が蛍光体表面で反射せず、蛍光体の発光サイトに吸収される割合をいう。蛍光体の変換効率は、吸収波長によらず一定なことから、励起スペクトルのプロファイルで相対的な吸収率が判定できる。
【００６３】
加えて、実施例１に係る発光モジュールは、以下の特性を有している。
（１）図４に示すように、発光モジュールの発光スペクトルには、半導体発光素子の発光スペクトルのピーク波長である４０５ｎｍの発光がほとんど含まれておらず、半導体発光素子の光が効率よく可視光に変換されている。
（２）図３に示すように、半導体発光素子は、４０５ｎｍをピーク波長とし、半値幅が１５〜２０ｎｍのブロードな発光を示す。
（３）蛍光体１、蛍光体２は、半導体発光素子の発光帯域に（半導体発光素子の発光を吸収し蛍光を発する）励起帯域を有している。
（４）蛍光体１の励起帯域よりも蛍光体２の励起帯域の方が長波側まで広がっており、半導体発光素子の発光帯域を十分カバーしている。
（５）蛍光体１の励起帯域は、半導体発光素子の発光帯域における長波側の吸収効率は低い。つまり、蛍光体１は、半導体発光素子の発光スペクトルの発光帯域（波長域）における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さい。
（６）蛍光体２の励起帯域は、蛍光体１の発光帯域ではほとんど励起特性を示さない。
【００６４】
このように、実施例１に係る発光モジュールにおいて、蛍光体１および蛍光体２は、半導体発光素子が発した紫外線又は短波長可視光により励起され、視感度の高い可視光を発光するため、半導体発光素子の紫外線又は短波長可視光をより有効に利用できる。また、蛍光体２の、蛍光体１の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率が比較的小さいため、蛍光体１から発した光が蛍光体２で吸収されて再発光することが抑制される。換言すれば、蛍光体同士の相互作用による２段変換が抑制される。
【００６５】
（実施例２）
実施例２係る発光モジュールは、図２に示した形状の発光モジュールにおいて下記の具体的な構成を用いたものである。
【００６６】
実施例２に係る発光モジュールにおいては、実施例１に係る発光モジュールとほぼ同様であるが、第１の蛍光フィルムと第２の蛍光フィルムの間に、第３の蛍光フィルムが積層されている点が大きく異なる。第３の蛍光フィルムは、第３の光波長変換層２８として機能する。
【００６７】
はじめに、基板１２として窒化アルミニウム基板を用い、その表面に金を用いて電極１４（陽極）及び電極１６（陰極）を形成した。半導体発光素子１８としては、４０５ｎｍに発光ピークを持つ１ｍｍ四方のＬＥＤ（ＳｅｍｉＬＥＤｓ社製：ＭｖｐＬＥＤＴＭＳＬ−Ｖ−Ｕ４０ＡＣ）を用いる。そして、電極１４（陽極）上にディスペンサーを用いて滴下した銀ペースト（エイブルスティック社製：８４−１ＬＭＩＳＲ４）の上に前述のＬＥＤの下面を接着させ、銀ペーストを１７５℃環境下で１時間硬化させた。また、ワイヤー２２としてΦ４５μｍの金ワイヤーを用い、この金ワイヤーを超音波熱圧着にてＬＥＤの上面側電極及び電極１６（陰極）に接合した。
【００６８】
また、バインダー部材としてのシリコーン樹脂を用い、これに蛍光体を所定濃度となるように混入した蛍光フィルムを作製した。蛍光フィルムは、第１の光波長変換層乃至第３の光波長変換層に対応させて３種類作製した。
【００６９】
第１の光波長変換層に対応する第１の蛍光フィルムの作製方法は以下の通りである。まず、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が２０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体３を加え、自公転式撹拌機で混合し蛍光体ペーストを作製した。次に、蛍光体ペーストを１００μｍ厚に成形できるフッ素樹脂型内に流し込み、８０℃環境下で４０分、その後に１５０℃環境下で６０分のステップ硬化にて固定化することで蛍光体が分散された第１の蛍光フィルムを得た。また、第２の光波長変換層に対応する第２の蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が２０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体５を加えた以外は、第１の蛍光フィルムと同様の方法で作製した。また、第３の光波長変換層に対応する第３の蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が１０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体４を加えた以外は、第１の蛍光フィルムと同様の方法で作製した。
【００７０】
そして、各蛍光フィルムを１ｍｍ角に切断し、第１の蛍光フィルムを第１の光波長変換層２４として半導体発光素子に実装した後に、その上に第３の光波長変換層として第３の蛍光フィルムを積層し、更にその上に第２の光波長変換層２６として第２の蛍光フィルムを積層した。各蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）が接着剤として塗布され、１５０℃環境下で１時間硬化され、半導体発光素子に実装される。
【００７１】
図５は、実施例２に係る発光モジュールで用いられている蛍光体３乃至蛍光体５の発光スペクトル及び励起スペクトルを示した図である。ここで、ラインＬ１’は、実施例２で用いた蛍光体３の励起スペクトル、ラインＬ２’は、実施例２で用いた蛍光体３の発光スペクトルを示している。また、ラインＬ３’は、実施例２で用いた蛍光体５の励起スペクトル、ラインＬ４’は、実施例２で用いた蛍光体５の発光スペクトルを示している。なお、ラインＬ５’は、実施例２で用いた半導体発光素子の発光スペクトルを示している。また、ラインＬ６’は、実施例２で用いた蛍光体４の励起スペクトル、ラインＬ７’は、実施例２で用いた蛍光体４の発光スペクトルを示している。また、図６は、実施例２に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【００７２】
図５に示すように、蛍光体４の励起スペクトル（ラインＬ６’）の吸収端は、蛍光体３の励起スペクトル（ラインＬ１’）の吸収端よりも長波長側にあり、かつ、蛍光体５の励起スペクトル（ラインＬ３’）の吸収端よりも短波長側にある。つまり、蛍光体４は、蛍光体３よりも長波長の光によっても励起され発光する。蛍光体５は、蛍光体４よりも長波長の光によっても励起され発光する。
【００７３】
また、蛍光体５の、半導体発光素子の発光スペクトル（ラインＬ５’）のピーク波長λｐでの励起光の吸収率をＳｍａｘ、蛍光体５の、蛍光体３の発光スペクトル（ラインＬ２’）のピーク波長での励起光の吸収率をＳａとすると、Ｓａ＜０．５×Ｓｍａｘを満たしている。また、蛍光体４の、半導体発光素子の発光スペクトル（ラインＬ５’）のピーク波長λｐでの励起光の吸収率をＳｍａｘ’、蛍光体４の、蛍光体３の発光スペクトル（ラインＬ２’）のピーク波長での励起光の吸収率をＳａ’とすると、Ｓａ７＜０．５×Ｓｍａｘ’を満たしている。
【００７４】
加えて、実施例２に係る発光モジュールは、以下の特性を有している。
（１）図６に示すように、発光モジュールの発光スペクトルには、半導体発光素子の発光スペクトルのピーク波長である４０５ｎｍの発光がほとんど含まれておらず、半導体発光素子の光が効率よく可視光に変換されている。
（２）図５に示すように、半導体発光素子は、４０５ｎｍをピーク波長とし、半値幅が１５〜２０ｎｍのブロードな発光を示す。
（３）蛍光体３乃至蛍光体５は、半導体発光素子の発光帯域に（半導体発光素子の発光を吸収し蛍光を発する）励起帯域を有している。
（４）蛍光体３、蛍光体４の励起帯域よりも蛍光体５の励起帯域の方が長波側まで広がっており、半導体発光素子の発光帯域を十分カバーしている。
（５）蛍光体３、蛍光体４の励起帯域は、半導体発光素子の発光帯域における長波側の吸収効率は低い。つまり、蛍光体３、蛍光体４は、半導体発光素子の発光スペクトルの発光帯域（波長域）における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さい。
（６）蛍光体４、蛍光体５の励起帯域は、蛍光体３の発光帯域ではほとんど励起特性を示さない。
【００７５】
このように、実施例２に係る発光モジュールにおいて、蛍光体３乃至蛍光体５は、半導体発光素子が発した紫外線又は短波長可視光により励起され、視感度の高い可視光を発光するため、半導体発光素子の紫外線又は短波長可視光をより有効に利用できる。また、蛍光体４の、蛍光体３の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率が比較的小さいため、蛍光体３から発した光が蛍光体４で吸収されて再発光することが抑制される。換言すれば、蛍光体同士の相互作用による２段変換が抑制される。
【００７６】
（比較例１）
比較例１に係る発光モジュールは、実施例１に係る発光モジュールが備える２つの蛍光フィルムの積層順を反対にしたものである。つまり、比較例１に係る発光モジュールは、半導体発光素子１８の上に前述の第２の蛍光フィルムが積層され、その上に前述の第１の蛍光フィルムが積層されている。また、実施例１に係る発光モジュールの発光色と同等の色度となるように、比較例１に係る発光モジュールでは、第１の蛍光フィルムに含まれている蛍光体１は１０ｖｏｌ％、第２の蛍光フィルムに含まれている蛍光体２は１０ｖｏｌ％である。なお、各蛍光フィルムの製造方法や各蛍光フィルムの半導体発光素子への実装方法は、実施例１と同様である。図７は、比較例１に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【００７７】
（比較例２）
比較例２に係る発光モジュールは、実施例２に係る発光モジュールが備える３つの蛍光フィルムの積層順を反対にしたものである。つまり、比較例２に係る発光モジュールは、半導体発光素子１８の上に前述の第２の蛍光フィルムが積層され、その上に前述の第３の蛍光フィルムが積層され、更にその上に第１の蛍光フィルムが積層されている。また、実施例１に係る発光モジュールの発光色と同等の色度となるように、比較例１に係る発光モジュールでは、第１の蛍光フィルムに含まれている蛍光体３は２０ｖｏｌ％、第２の蛍光フィルムに含まれている蛍光体５は２０ｖｏｌ％、第３の蛍光フィルムに含まれている蛍光体４は１０ｖｏｌ％である。なお、各蛍光フィルムの製造方法や各蛍光フィルムの半導体発光素子への実装方法は、実施例２と同様である。図８は、比較例２に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【００７８】
図７および図８に示すように、比較例１および比較例２に係る発光モジュールの発光スペクトルは、波長４０５ｎｍ付近に大きなピークが観察される。この波長の光は、半導体発光素子の発光ピークに相当し、半導体発光素子の発光が有効に可視光に変換されていないことがわかる。また、半導体発光素子の光は紫外線又は短波長可視光であり、視感度が低いため、光束の向上にあまり寄与しない。
【００７９】
表１は、実施例１、実施例２、比較例１、比較例２に係る各発光モジュールの光束比、色温度及び色度を示している。なお、実施例１の光束比は、比較例１を１００としたときの数値、実施例２の光束比は、比較例２を１００としたときの数値である。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、比較例１よりも実施例１の発光モジュールが光束が向上している。同様に比較例２よりも実施例２の発光モジュールが光束が向上している。また、実施例１や実施例２に係る発光モジュールにおいては、図４および図６に示すように、半導体発光素子が発する紫外線や短波長可視光は、視感度の高い波長の可視光にほとんど変換されている。そのため、実施例１や実施例２に係る発光モジュールは、ほとんど紫外線や短波長可視光を発することがなく、照射対象の物質を劣化させにくいため、照明の光源として適用範囲が広くなる。
【００８２】
このように、上述の各実施の形態に係る発光モジュールによれば、発光素子の光をより有効に利用し、発光効率を高めることができる。
【００８３】
また、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子と複数の蛍光体とを組み合わせて白色発光を構成する上述の発光モジュールは、半導体発光素子から発する一次光をほとんど漏らすことなく有効に視感度の良好な可視光に変換し、発光する。
【００８４】
また、半導体発光素子上に実装される複数の光波長変換層は、含まれている蛍光体の吸収・励起特性の波長域が短波長側のものから順に実装され、最上面には最も吸収・励起特性の波長域が長波長側にあるものが実装される。このとき最上面に実装される光波長変換層が含む蛍光体は、４５０ｎｍ以上の可視光域の吸収・励起特性がほとんどない。
【００８５】
以上、本発明を実施の形態や実施例をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の発光モジュールは種々の灯具、例えば照明用灯具、ディスプレイ、車両用灯具、信号機等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 発光モジュール、 ２４ 第１の光波長変換層、 ２６ 第２の光波長変換層、 ２８ 第３の光波長変換層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線又は短波長可視光で効率よく励起され発光する蛍光体を用いた発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光素子を用いた白色発光モジュールとして、青色発光の半導体発光素子と青色の補色である黄色蛍光体とを組み合わせたものが知られている。しかしながら、半導体発光素子の量子効率は、青色発光する半導体発光素子よりも、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子の方が高い。そのため、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子を用いた発光モジュールの開発がすすんでいる。一方で、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子と蛍光体層を組み合わせて白色発光を実現するためには、蛍光体層として、発光素子からの光を励起光とした青色から赤色の波長までの幅広い波長変換が要求される。そのため、一種の蛍光体でこの要求にこたえるのは困難である。
【０００３】
そこで、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子と、複数種の蛍光体とを組み合わせて白色発光を実現する発光装置が考案されている（特許文献１参照）。この発光装置は、紫外光を発光する発光素子と、紫外光に励起されて発光する蛍光体を含有する波長変換部を備えている。また、この波長変換部は、発光素子の発光面を直接覆う、赤色を発光する蛍光体を含有する第１の発光層と、第１の発光層の上部に積層され、緑色を発光する蛍光体を含有する第２の発光層と、第２の発光層の上部に積層され、青色を発光する蛍光体を含有する第３の発光層と、を有し、紫外光を白色光に変換して発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８９８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発光装置に用いられる蛍光体は、その種類によって吸収・励起特性が異なる。そのため、使用される蛍光体の励起特性（励起波長域）が半導体発光素子の発光波長域を十分にカバーしていない場合、半導体発光素子の光のうち蛍光体で吸収されない光が漏れ光として外部へ放出されることになる。このような漏れ光は、特に紫外線を発する半導体発光素子の場合、視感度の低い波長の光を多く含むため、発光装置の発光効率の低下の一因となっている。また、複数の蛍光体を用いる場合、一方の蛍光体が発した光が他方の蛍光体で吸収されると、発光効率の低下の一因となる。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光素子の光をより有効に利用し、発光効率の高い発光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、紫外線又は短波長可視光により励起され、可視光を発光する第１の蛍光体を含む第１の光波長変換層と、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光と異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体を含む第２の光波長変換層と、を備える。第１の光波長変換層は、発光素子の出射面上に設けられており、第２の光波長変換層は、第１の光波長変換層の上に設けられており、第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側にあり、第２の蛍光体の、発光素子の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳｍａｘ、第２の蛍光体の、第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳａとすると、Ｓａ＜０．５×Ｓｍａｘを満たしている。
【０００８】
この態様によると、第１の蛍光体および第２の蛍光体は、発光素子が発した紫外線又は短波長可視光により励起され、視感度の高い可視光を発光するため、発光素子の紫外線又は短波長可視光をより有効に利用できる。また、第２の蛍光体の、第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率が比較的小さいため、第１の蛍光体から発した光が第２の蛍光体で吸収されて再発光することが抑制される。換言すれば、蛍光体同士の相互作用による２段変換が抑制される。
【０００９】
紫外線又は短波長可視光により励起され、第２の蛍光体が発光する可視光よりもピーク波長が長い可視光を発光する第３の蛍光体を含む第３の光波長変換層を更に備えてもよい。第３の光波長変換層は、第１の光波長変換層と第２の光波長変換層の間に設けられており、第３の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側にあり、かつ、第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも短波長側にあり、第３の蛍光体の、発光素子のスペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳｍａｘ’、第３の蛍光体の、第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳａ’とすると、Ｓａ’＜０．５×Ｓｍａｘ’を満たしている。
【００１０】
これにより、第３の蛍光体は、発光素子が発した紫外線又は短波長可視光により励起され、視感度の高い可視光を発光するため、発光素子の紫外線又は短波長可視光をより有効に利用できる。また、第３の蛍光体の、第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率が比較的小さいため、蛍光体同士の相互作用による２段変換が抑制される。
【００１１】
第３の蛍光体は、発光素子の発光スペクトルの波長域における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さい。
【００１２】
第１の蛍光体は、発光素子の発光スペクトルの波長域における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さい。
【００１３】
第２の蛍光体は、一般式が（Ｍ２ｘ,Ｍ３ｙ,Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ（２／ｎ）（ここで、Ｍ１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは１≦ｍ≦４／３、ｎは５≦ｎ≦７の範囲であってもよい。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜０．９９、０＜ｙ＜０．９９、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲であってもよい。）で表されていてもよい。
【００１４】
なお、第１の蛍光体が発光する可視光と第２の蛍光体が発光する可視光とは、補色の関係にあってもよい。また、「出射面上に設けられ」とは、出射面に直接接した状態で設けられている場合だけではなく、出射面の上方に隙間を有してまたは他の部材を介して設けられている場合も含む。また、「変換層の上に設けられ」とは、変換層に直接接した状態で設けられている場合だけではなく、変換層の上方に隙間を有してまたは他の部材を介して設けられている場合も含む。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光素子の光をより有効に利用し、発光効率の高い発光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。
【図３】実施例１に係る発光モジュールで用いられている蛍光体１および蛍光体２の発光スペクトル及び励起スペクトルを示した図である。
【図４】実施例１に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【図５】実施例２に係る発光モジュールで用いられている蛍光体３乃至蛍光体５の発光スペクトル及び励起スペクトルを示した図である。
【図６】実施例２に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【図７】比較例１に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【図８】比較例２に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
近年、近紫外線又は短波長可視光を発するＬＥＤ（以後ｎＵＶ−ＬＥＤ）を一次光源に用い、その上に任意の色の可視光を発するための１種以上の蛍光体を実装した発光装置が考案されている。このような構成の発光装置で白色光を得るためには、複数の蛍光体を実装する必要がある。複数の蛍光体の組合せとしては、例えば、青・黄色の２種、青・黄（緑）・赤の３種、青・緑・橙・赤の４種等が挙げられる。
【００１９】
このような複数の蛍光体を用いる場合、発光素子から発せられる励起光によってピーク波長が最も短い一方の蛍光体が励起され、励起された一方の蛍光体から発せられる一次蛍光が、一方の蛍光体よりピーク波長が長い他方の蛍光体に吸収され励起される多重励起（「カスケード励起」ともいう）が発生する。
【００２０】
本発明者は、前述の事象や、発光モジュールに求められる性能、発光素子の光の有効利用、等の観点を考慮して本願発明に想到した。本発明者は、紫外線又は短波長可視光を発光する発光素子と複数種の蛍光体とを組み合わせた発光モジュールにおいて、効率よく白色発光するためには、特に、以下の点が重要となる点に想到した。
（１）実装する蛍光体の変換効率が高いこと
（２）発光素子の紫外線又は短波長可視光が外部に漏れることなく、蛍光体において可視光に変換されること
（３）蛍光体の吸収・励起帯が４５０ｎｍ以上の可視光領域にほとんどなく、蛍光体同士の相互作用による２段変換（多重励起）が少ないこと
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。発光モジュール１０は、基板１２上に一対の電極１４（陽極）及び電極１６（陰極）が形成されている。電極１４上には半導体発光素子１８がマウント部材２０により固定されている。半導体発光素子１８と電極１４はマウント部材２０により導通されており、半導体発光素子１８と電極１６はワイヤー２２により導通されている。半導体発光素子１８の出射面上には、第１の蛍光体を含む第１の光波長変換層２４が設けられている。第２の蛍光体を含む第２の光波長変換層２６は、第１の光波長変換層２４の上に設けられている。
【００２３】
基板１２は、導電性を有しないが熱伝導性は高い材料によって形成されることが好ましく、例えば、セラミック基板（窒化アルミニウム基板、アルミナ基板、ムライト基板、ガラスセラミック基板）やガラスエポキシ基板等を用いることができる。
【００２４】
電極１４及び電極１６は、金や銅等の金属材料によって形成された導電層である。
【００２５】
半導体発光素子１８は、本発明の発光モジュールに用いられる発光素子の一例であり、例えば、紫外線又は短波長可視光を発光するＬＥＤやＬＤ等を用いることができる。具体例として、ＩｎＧａＮ系の化合物半導体を挙げることができる。ＩｎＧａＮ系の化合物半導体は、Ｉｎの含有量によって発光波長域が変化する。Ｉｎの含有量が多いと発光波長が長波長となり、少ない場合は短波長となる傾向を示すが、ピーク波長が４００ｎｍ付近となる程度にＩｎが含有されたＩｎＧａＮ系の化合物半導体が発光における量子効率が最も高いことが確認されている。本実施の形態に係る半導体発光素子１８は、３８０〜４２０ｎｍの波長域にピーク波長を有する紫外線又は短波長可視光を発するものが好適である。
【００２６】
マウント部材２０は、例えば銀ペースト等の導電性接着剤又は金錫共晶はんだ等であり、半導体発光素子１８の下面を電極１４に固定し、半導体発光素子１８の下面側電極と基板１２上の電極１４を電気的に接続する。
【００２７】
ワイヤー２２は、金ワイヤー等の導電部材であり、例えば超音波熱圧着等により半導体発光素子１８の上面側電極及び電極１６に接合され、両者を電気的に接続する。
【００２８】
第１の光波長変換層２４は、紫外線又は短波長可視光により励起され、可視光を発光する第１の蛍光体を含む。第２の光波長変換層２６は、紫外線又は短波長可視光により励起され、第１の蛍光体が発光する可視光と異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体を含む。第１の実施の形態に係る発光モジュール１０は、第１の蛍光体として青色に発光する蛍光体を、第２の蛍光体として黄色に発光する蛍光体を用いている。つまり、第１の蛍光体の発光色と第２の蛍光体の発光色は補色の関係にある。したがって、２種類の蛍光体の発光を混色することで白色光が得られる。
【００２９】
対応する蛍光体を含む各光波長変換層としては、例えば、以下の形態を取り得る。
（ｉ）シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ゾルゲルシリカ、シルセスキオキサン等のバインダーに蛍光体を分散させコーティングしたもの
（ｉｉ）（ｉ）に記載の蛍光体分散樹脂をフィルム成形したもの
（ｉｉｉ）蛍光体をガラスマトリックスに分散したのち板状に成形し、蛍光ガラス板としたもの
（ｉｖ）蛍光体を高温高圧で焼結させ、セラミックス板状化したもの
【００３０】
これらの変換層の実装は、接着、機械的締結等により行われる。接着剤としては、シリコーン系、ゾルゲルシリカ系、フッ素系、無機ガラス系等の光耐性に優れた透明材料を使用する。機械的締結法としては、反射基体へはんだ付け、かしめ、溶着、溶接、ねじ留め等の工法が可能である。また、本実施の形態に係る発光モジュールにおいては、励起光源として紫外線又は短波長可視光を用いることから、耐紫外線性能に優れたバインダーが好ましい。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係る発光モジュールの概略断面図である。第２の実施の形態に係る発光モジュール１１０は、第１の実施の形態に係る発光モジュール１０と比較して、半導体発光素子の上に積層されている光波長変換層が３層ある点が大きな相違点である。以下の説明で特に言及していない構成については、第１の実施の形態と同様である。
【００３２】
図２に示す発光モジュール１１０は、第１の光波長変換層２４と第２の光波長変換層２６との間に第３の光波長変換層２８が設けられている。第３の光波長変換層２８は、紫外線又は短波長可視光により励起され、第２の蛍光体が発光する可視光よりもピーク波長が長い可視光を発光する第３の蛍光体を含んでいる。したがって、３種類の蛍光体の発光を混色することで白色光が得られる。
【００３３】
次に、本実施の形態に係る発光モジュールに用いられる各蛍光体について詳述する。
【００３４】
（第１の蛍光体）
第１の蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が４３０〜４８０ｎｍの波長域にあり、吸収励起スペクトルの吸収（バンド）端が約４１０〜４２０ｎｍの波長域にあり、励起により青色光を発する蛍光体である。このような第１の蛍光体は、紫外線または短波長可視光を効率的に吸収し、ドミナント波長が４４０〜４７０ｎｍの光を放射する。第１の蛍光体として用いることができる蛍光体として、特に組成の限定はないが、例えば下記の一般式で表されるユーロピウム付活クロロリン酸塩系蛍光体が挙げられる。
【００３５】
一般式がＭ１ａ（Ｍ２Ｏ４）ｂＸｃ：Ｒｅｄ（ここで、Ｍ１はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｋ、Ａｇ及びＴｌからなる群より選ばれる少なくともＣａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれかを含む１種以上の元素、Ｍ２はＰ、Ｖ、Ｓｉ、Ａｓ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＢからなる群より選ばれる少なくともＰを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｒｅは希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ａは４．２≦ａ≦５．８、ｂは２．５≦ｂ≦３．５、ｃは０．８＜ｃ＜１．４、ｄは０．０１＜ｄ＜０．１の範囲である）で表されている蛍光体。
【００３６】
第１の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第１の蛍光体は、原料としてＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣｌ２、ＣａＨＰＯ４、及びＥｕ２Ｏ３を用い、これらの原料をモル比がＣａＣＯ３：ＭｇＣＯ３：ＣａＣｌ２：ＣａＨＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３＝０．０５〜０．３５：０．０１〜０．５０：０．１７〜２．５０：１．００：０．００５〜０．０５０となるよう所定の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度８００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより第１の蛍光体を得ることができる。
【００３７】
（第２の蛍光体）
第２の蛍光体は、その発光色が第１の蛍光体の発光色と補色関係である。また、第２の蛍光体は、紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する蛍光体であり、一般式が（Ｍ２ｘ,Ｍ３ｙ,Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ（２／ｎ）（ここで、Ｍ１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは１≦ｍ≦４／３、ｎは５≦ｎ≦７の範囲であってもよい。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜０．９９、０＜ｙ＜０．９９、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲であってもよい。）で表される蛍光体である。
【００３８】
また、第２の蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が５６０〜６００ｎｍの波長域にあり、吸収励起スペクトルの吸収（バンド）端が４３０〜４５０ｎｍの波長域にあり、励起により黄（黄緑）色光を発する蛍光体である。
【００３９】
第２の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第２の蛍光体は、原料として下記組成式（１）〜（４）で表される化合物を用いることができる。
（１）Ｍ’１Ｏ２（Ｍ’１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ等の４価の元素を示す。）
（２）Ｍ’２Ｏ（Ｍ’２はＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ等の２価の元素を示す。）
（３）Ｍ’３Ｘ２（Ｍ’３はＭｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ等の２価の元素、Ｘはハロゲン元素を示す。）
（４）Ｍ’４（Ｍ’４はＥｕ２＋等の希土類元素及び／又はＭｎを示す。）
【００４０】
組成式（１）の原料として、例えば、ＳｉＯ２、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２等を用いることができる。組成式（２）の原料として、例えば、２価の金属イオンの炭酸塩、酸化物、水酸化物等を用いることができる。組成式（３）の原料として、例えば、ＳｒＣｌ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＭｇＣｌ２、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、ＢａＣｌ２、ＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ、ＺｎＣｌ２、ＭｇＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＺｎＦ２、ＭｇＢｒ２、ＳｒＢｒ２、ＢａＢｒ２、ＺｎＢｒ２、ＭｇＩ２、ＳｒＩ２、ＢａＩ２、ＺｎＩ２等を用いることができる。組成式（４）の原料として、例えば、Ｅｕ２Ｏ３、Ｅｕ２（ＣＯ３）３、Ｅｕ（ＯＨ）３、ＥｕＣｌ３、ＭｎＯ、Ｍｎ（ＯＨ）２、ＭｎＣＯ３、ＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、Ｍｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ等を用いることができる。
【００４１】
組成式（１）の原料としては、Ｍ’１が少なくともＳｉを含んでいることが好ましい。また、Ｓｉを、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｍ’１に占めるＳｉの割合が８０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（２）の原料としては、Ｍ’２が少なくともＣａを含んでいることが好ましい。また、Ｃａを、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎ等からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｍ’２に占めるＣａの割合が６０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（３）の原料としては、Ｍ’３が少なくともＳｒを含んでいることが好ましい。また、Ｓｒを、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎ等からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｓｒが３０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。また、組成式（３）の原料としては、Ｘが少なくともＣｌを含んでいることが好ましい。また、Ｃｌを、他のハロゲン元素で一部置き換えたものでもよい。この場合、Ｃｌの割合が５０ｍｏｌ％以上である化合物が好ましい。組成式（４）の原料としては、Ｍ’４が２価のＥｕを必須とする希土類元素であることが好ましく、Ｍｎ又はＥｕ以外の希土類元素等を含んでもよい。
【００４２】
組成式（１）〜（４）の原料のモル比を、（１）：（２）＝１：０．１〜１．０、（２）：（３）＝１：０．２〜１２．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜４．０、好ましくは、（１）：（２）＝１：０．２５〜１．０、（２）：（３）＝１：０．３〜６．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜３．０、より好ましくは（１）：（２）＝１：０．２５〜１．０、（２）：（３）＝１：０．３〜４．０、（２）：（４）＝１：０．０５〜３．０の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で、所定の雰囲気（Ｈ２：Ｎ２＝５：９５）、温度７００℃以上１１００℃未満で３〜４０時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、余剰の塩化物を洗い流すことにより第２の蛍光体を得ることができる。第２の蛍光体は、紫外線又は短波長可視光により励起され可視光を発光する。
【００４３】
（第３の蛍光体）
第３の蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が６００ｎｍ付近の波長域にあり、吸収励起スペクトルの吸収（バンド）端が約４１０〜４２０の波長域にあり、励起により橙（赤）色光を発する蛍光体である。このような第３の蛍光体は、紫外線または短波長可視光を効率的に吸収する。
【００４４】
実施の形態に係る発光モジュールに含まれる第３の蛍光体は、特に組成の限定はないが、例えば下記の一般式で表されるユーロピウム・マンガン共付活ピロリン酸塩系蛍光体が挙げられる。
【００４５】
一般式がＣａ２−Ｘ−Ｙ−ＺＭＸＰ２Ｏ７：ＥｕＹ，ＭｎＺ（ここで、ＭはＣａ以外のアルカリ土類元素を表し、Ｘ≧０、Ｙ＞０、Ｚ＞０である。）
【００４６】
第３の蛍光体は、例えば、次のようにして得ることができる。第３の蛍光体は、原料としてＣａＨＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、ＭＨ４Ｈ２ＰＯ４及びＥｕ２Ｏ３を用い、これらの原料を所定の割合で秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得る。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度１０００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得る。この焼成物を温純水で丹念に洗浄し、第３の蛍光体を得ることができる。
【実施例】
【００４７】
上述した蛍光体や発光モジュールについて、以下、実施例を用いて更に具体的に説明するが、下記の蛍光体や発光モジュールの原料、製造方法、蛍光体の化学組成等の記載は本発明の蛍光体や発光モジュールの実施の形態を何ら制限するものではない。
【００４８】
はじめに、本実施例の発光モジュールにおいて用いた蛍光体について詳述する。
【００４９】
＜蛍光体１＞
蛍光体１は、（Ｃａ４．６７Ｍｇ０．５）（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ０．０８で表される蛍光体である。蛍光体１は、前述の第１の蛍光体の一例である。蛍光体１は、一般式 Ｍ１ａ（Ｍ２Ｏ４）ｂＸｃ：Ｒｅｄにおいて、Ｍ１＝Ｃａ／Ｍｇ（モル比９０．３／９．７）、Ｍ２＝Ｐ、Ｘ＝Ｃｌ、Ｒｅ＝Ｅｕ２＋、ａ＝５．１７、ｂ＝３、ｃ＝１，ｄ＝０．０８となるように合成した蛍光体である。蛍光体２の製造は、まず、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、ＣａＣｌ２、ＣａＨＰＯ４、及びＥｕ２Ｏ３の各原料を、これらのモル比がＣａＣＯ３：ＭｇＣＯ３：ＣａＣｌ２：ＣａＨＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３＝０．４２：０．５：３．０：１．２５：０．０４となるよう秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度８００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、本蛍光体１を得た。
【００５０】
＜蛍光体２＞
蛍光体２は、第２の蛍光体の一種であり、（Ｃａ０．４７，Ｓｒ０．４８，Ｅｕ０．０５）７／６ＳｉＯ３Ｃｌ２／６で表される蛍光体である。蛍光体２は、一般式（Ｍ２ｘ，Ｍ３ｙ，Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ２／ｎにおいて、Ｍ１＝Ｓｉ、Ｍ２＝Ｃａ、Ｍ３＝Ｓｒ、Ｘ＝Ｃｌ、Ｍ４＝Ｅｕ２＋、ｍ＝７／６、ｎ＝６、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の各含有量ｘ，ｙ、ｚは、それぞれ０．４７，０．４８，０．０５となるように合成されている。蛍光体２の製造は、まず、ＳｉＯ２、Ｃａ（ＯＨ）２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、及びＥｕ２Ｏ３の各原料をこれらのモル比がＳｉＯ２：Ｃａ（ＯＨ）２：ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：Ｅｕ２Ｏ３＝１．１：０．４５：１．０：０．１３となるように秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、還元雰囲気の電気炉で所定の雰囲気（Ｈ２：Ｎ２＝５：９５）、温度１０００℃で５〜４０時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、蛍光体２を得た。
【００５１】
＜蛍光体３＞
蛍光体３は、第１の蛍光体の一種であり、（Ｓｒ、Ｅｕ）５（ＰＯ４）３Ｃｌで表されるユーロピウム付活クロロリン酸塩系蛍光体（化成オプトニクス社：ＫＸ−６６３）を用いた。
【００５２】
＜蛍光体４＞
蛍光体４は、第３の蛍光体の一種であり、Ｃａ２Ｐ２Ｏ7：Ｅｕ，Ｍｎで表されるユーロピウム・マンガン共付活ピロリン酸塩系蛍光体を用いた。蛍光体４の製造は、まず、ＣａＨＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４，Ｅｕ２Ｏ３及びＭｎＣＯ３の各原料を、これらのモル比がＣａＨＰＯ４：ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４：Ｅｕ２Ｏ３：ＭｎＣＯ３＝１．７：０．６：０．１：０．１となるように秤量し、秤量した各原料をアルミナ乳鉢に入れ約３０分粉砕混合し、原料混合物を得た。この原料混合物をアルミナ坩堝に入れ、２〜５％のＨ２を含むＮ２雰囲気中で、温度１０００℃以上１２００℃未満で３時間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を温純水で丹念に洗浄し、蛍光体４を得た。
【００５３】
＜蛍光体５＞
蛍光体５は、第２の蛍光体の一種であり、（Ｃａ０．５１，Ｓｒ０．４４，Ｅｕ0.０５）７／６ＳｉＯ3（Ｃｌ０．７２，Ｂｒ０．２８）２／６で表される蛍光体である。蛍光体５は、一般式（Ｍ２ｘ，Ｍ３ｙ，Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ２／ｎにおいて、Ｍ１＝Ｓｉ、Ｍ２＝Ｃａ、Ｍ３＝Ｓｒ、Ｘ＝Ｃｌ及びＢｒ、Ｍ４＝Ｅｕ２＋、ｍ＝７／６、ｎ＝６、Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の各含有量ｘ，ｙ、ｚは、それぞれ０．５１，０．４４，０．０５となるように合成されている。蛍光体５の製造は、まず、ＳｉＯ２、Ｃａ（ＯＨ）２、ＳｒＢｒ２、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、及びＥｕ２Ｏ３の各原料をこれらのモル比がＳｉＯ２：Ｃａ（ＯＨ）２：ＳｒＢｒ２：ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ：Ｅｕ２Ｏ３＝１．１：０．４５：０．６５：０．６５：０．１３となるように秤量し、その後は蛍光体２と同様の方法で蛍光体５を得た。
【００５４】
次に、実施例及び比較例に係る発光モジュールの構成について詳述する。
【００５５】
＜発光モジュールの構成＞
（実施例１）
実施例１に係る発光モジュールは、図１に示した形状の発光モジュールにおいて下記の具体的な構成を用いたものである。
【００５６】
はじめに、基板１２として窒化アルミニウム基板を用い、その表面に金を用いて電極１４（陽極）及び電極１６（陰極）を形成した。半導体発光素子１８としては、４０５ｎｍに発光ピークを持つ１ｍｍ四方のＬＥＤ（ＳｅｍｉＬＥＤｓ社製：ＭｖｐＬＥＤＴＭＳＬ−Ｖ−Ｕ４０ＡＣ）を用いる。そして、電極１４（陽極）上にディスペンサーを用いて滴下した銀ペースト（エイブルスティック社製：８４−１ＬＭＩＳＲ４）の上に前述のＬＥＤの下面を接着させ、銀ペーストを１７５℃環境下で１時間硬化させた。また、ワイヤー２２としてΦ４５μｍの金ワイヤーを用い、この金ワイヤーを超音波熱圧着にてＬＥＤの上面側電極及び電極１６（陰極）に接合した。
【００５７】
また、バインダー部材としてのシリコーン樹脂を用い、これに蛍光体を所定濃度となるように混入した蛍光フィルムを作製した。蛍光フィルムは、第１の光波長変換層および第２の光波長変換層に対応させて２種類作製した。
【００５８】
第１の光波長変換層に対応する第１の蛍光フィルムの作製方法は以下の通りである。まず、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が１０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体１を加え、自公転式撹拌機で混合し蛍光体ペーストを作製した。次に、蛍光体ペーストを２００μｍ厚に成形できるフッ素樹脂型内に流し込み、８０℃環境下で４０分、その後に１５０℃環境下で６０分のステップ硬化にて固定化することで蛍光体が分散された第１の蛍光フィルムを得た。また、第２の光波長変換層に対応する第２の蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が１０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体２を加えた以外は、第１の蛍光フィルムと同様の方法で作製した。
【００５９】
そして、各蛍光フィルムを１ｍｍ角に切断し、第１の蛍光フィルムを第１の光波長変換層２４として半導体発光素子に実装した後に、その上に第２の光波長変換層２６として第２の蛍光フィルムを積層した。各蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）が接着剤として塗布され、１５０℃環境下で１時間硬化され、半導体発光素子に実装される。
【００６０】
図３は、実施例１に係る発光モジュールで用いられている蛍光体１および蛍光体２の発光スペクトル及び励起スペクトルを示した図である。ここで、ラインＬ１は、実施例１で用いた蛍光体１の励起スペクトル、ラインＬ２は、実施例１で用いた蛍光体１の発光スペクトルを示している。また、ラインＬ３は、実施例１で用いた蛍光体２の励起スペクトル、ラインＬ４は、実施例１で用いた蛍光体２の発光スペクトルを示している。なお、ラインＬ５は、実施例１で用いた半導体発光素子の発光スペクトルを示している。また、図４は、実施例１に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【００６１】
図３に示すように、蛍光体２の励起スペクトル（ラインＬ３）の吸収端は、蛍光体１の励起スペクトル（ラインＬ１）の吸収端よりも長波長側まで広がっている。つまり、蛍光体２は、蛍光体１よりも長波長の光によっても励起され発光する。また、蛍光体２の、半導体発光素子の発光スペクトル（ラインＬ５）のピーク波長λｐでの励起光の吸収率をＳｍａｘ、蛍光体２の、蛍光体１の発光スペクトル（ラインＬ２）のピーク波長での励起光の吸収率をＳａとすると、Ｓａ＜０．５×Ｓｍａｘを満たしている。
【００６２】
ここで、吸収率とは、蛍光体に照射した波長の光が蛍光体表面で反射せず、蛍光体の発光サイトに吸収される割合をいう。蛍光体の変換効率は、吸収波長によらず一定なことから、励起スペクトルのプロファイルで相対的な吸収率が判定できる。
【００６３】
加えて、実施例１に係る発光モジュールは、以下の特性を有している。
（１）図４に示すように、発光モジュールの発光スペクトルには、半導体発光素子の発光スペクトルのピーク波長である４０５ｎｍの発光がほとんど含まれておらず、半導体発光素子の光が効率よく可視光に変換されている。
（２）図３に示すように、半導体発光素子は、４０５ｎｍをピーク波長とし、半値幅が１５〜２０ｎｍのブロードな発光を示す。
（３）蛍光体１、蛍光体２は、半導体発光素子の発光帯域に（半導体発光素子の発光を吸収し蛍光を発する）励起帯域を有している。
（４）蛍光体１の励起帯域よりも蛍光体２の励起帯域の方が長波側まで広がっており、半導体発光素子の発光帯域を十分カバーしている。
（５）蛍光体１の励起帯域は、半導体発光素子の発光帯域における長波側の吸収効率は低い。つまり、蛍光体１は、半導体発光素子の発光スペクトルの発光帯域（波長域）における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さい。
（６）蛍光体２の励起帯域は、蛍光体１の発光帯域ではほとんど励起特性を示さない。
【００６４】
このように、実施例１に係る発光モジュールにおいて、蛍光体１および蛍光体２は、半導体発光素子が発した紫外線又は短波長可視光により励起され、視感度の高い可視光を発光するため、半導体発光素子の紫外線又は短波長可視光をより有効に利用できる。また、蛍光体２の、蛍光体１の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率が比較的小さいため、蛍光体１から発した光が蛍光体２で吸収されて再発光することが抑制される。換言すれば、蛍光体同士の相互作用による２段変換が抑制される。
【００６５】
（実施例２）
実施例２係る発光モジュールは、図２に示した形状の発光モジュールにおいて下記の具体的な構成を用いたものである。
【００６６】
実施例２に係る発光モジュールにおいては、実施例１に係る発光モジュールとほぼ同様であるが、第１の蛍光フィルムと第２の蛍光フィルムの間に、第３の蛍光フィルムが積層されている点が大きく異なる。第３の蛍光フィルムは、第３の光波長変換層２８として機能する。
【００６７】
はじめに、基板１２として窒化アルミニウム基板を用い、その表面に金を用いて電極１４（陽極）及び電極１６（陰極）を形成した。半導体発光素子１８としては、４０５ｎｍに発光ピークを持つ１ｍｍ四方のＬＥＤ（ＳｅｍｉＬＥＤｓ社製：ＭｖｐＬＥＤＴＭＳＬ−Ｖ−Ｕ４０ＡＣ）を用いる。そして、電極１４（陽極）上にディスペンサーを用いて滴下した銀ペースト（エイブルスティック社製：８４−１ＬＭＩＳＲ４）の上に前述のＬＥＤの下面を接着させ、銀ペーストを１７５℃環境下で１時間硬化させた。また、ワイヤー２２としてΦ４５μｍの金ワイヤーを用い、この金ワイヤーを超音波熱圧着にてＬＥＤの上面側電極及び電極１６（陰極）に接合した。
【００６８】
また、バインダー部材としてのシリコーン樹脂を用い、これに蛍光体を所定濃度となるように混入した蛍光フィルムを作製した。蛍光フィルムは、第１の光波長変換層乃至第３の光波長変換層に対応させて３種類作製した。
【００６９】
第１の光波長変換層に対応する第１の蛍光フィルムの作製方法は以下の通りである。まず、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が２０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体３を加え、自公転式撹拌機で混合し蛍光体ペーストを作製した。次に、蛍光体ペーストを１００μｍ厚に成形できるフッ素樹脂型内に流し込み、８０℃環境下で４０分、その後に１５０℃環境下で６０分のステップ硬化にて固定化することで蛍光体が分散された第１の蛍光フィルムを得た。また、第２の光波長変換層に対応する第２の蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が２０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体５を加えた以外は、第１の蛍光フィルムと同様の方法で作製した。また、第３の光波長変換層に対応する第３の蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）をバインダーとし、これに体積濃度が１０ｖｏｌ％となるように計量した蛍光体４を加えた以外は、第１の蛍光フィルムと同様の方法で作製した。
【００７０】
そして、各蛍光フィルムを１ｍｍ角に切断し、第１の蛍光フィルムを第１の光波長変換層２４として半導体発光素子に実装した後に、その上に第３の光波長変換層として第３の蛍光フィルムを積層し、更にその上に第２の光波長変換層２６として第２の蛍光フィルムを積層した。各蛍光フィルムは、シリコーン樹脂（東レダウコーニングシリコーン社製：ＪＣＲ６１４０）が接着剤として塗布され、１５０℃環境下で１時間硬化され、半導体発光素子に実装される。
【００７１】
図５は、実施例２に係る発光モジュールで用いられている蛍光体３乃至蛍光体５の発光スペクトル及び励起スペクトルを示した図である。ここで、ラインＬ１’は、実施例２で用いた蛍光体３の励起スペクトル、ラインＬ２’は、実施例２で用いた蛍光体３の発光スペクトルを示している。また、ラインＬ３’は、実施例２で用いた蛍光体５の励起スペクトル、ラインＬ４’は、実施例２で用いた蛍光体５の発光スペクトルを示している。なお、ラインＬ５’は、実施例２で用いた半導体発光素子の発光スペクトルを示している。また、ラインＬ６’は、実施例２で用いた蛍光体４の励起スペクトル、ラインＬ７’は、実施例２で用いた蛍光体４の発光スペクトルを示している。また、図６は、実施例２に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【００７２】
図５に示すように、蛍光体４の励起スペクトル（ラインＬ６’）の吸収端は、蛍光体３の励起スペクトル（ラインＬ１’）の吸収端よりも長波長側にあり、かつ、蛍光体５の励起スペクトル（ラインＬ３’）の吸収端よりも短波長側にある。つまり、蛍光体４は、蛍光体３よりも長波長の光によっても励起され発光する。蛍光体５は、蛍光体４よりも長波長の光によっても励起され発光する。
【００７３】
また、蛍光体５の、半導体発光素子の発光スペクトル（ラインＬ５’）のピーク波長λｐでの励起光の吸収率をＳｍａｘ、蛍光体５の、蛍光体３の発光スペクトル（ラインＬ２’）のピーク波長での励起光の吸収率をＳａとすると、Ｓａ＜０．５×Ｓｍａｘを満たしている。また、蛍光体４の、半導体発光素子の発光スペクトル（ラインＬ５’）のピーク波長λｐでの励起光の吸収率をＳｍａｘ’、蛍光体４の、蛍光体３の発光スペクトル（ラインＬ２’）のピーク波長での励起光の吸収率をＳａ’とすると、Ｓａ７＜０．５×Ｓｍａｘ’を満たしている。
【００７４】
加えて、実施例２に係る発光モジュールは、以下の特性を有している。
（１）図６に示すように、発光モジュールの発光スペクトルには、半導体発光素子の発光スペクトルのピーク波長である４０５ｎｍの発光がほとんど含まれておらず、半導体発光素子の光が効率よく可視光に変換されている。
（２）図５に示すように、半導体発光素子は、４０５ｎｍをピーク波長とし、半値幅が１５〜２０ｎｍのブロードな発光を示す。
（３）蛍光体３乃至蛍光体５は、半導体発光素子の発光帯域に（半導体発光素子の発光を吸収し蛍光を発する）励起帯域を有している。
（４）蛍光体３、蛍光体４の励起帯域よりも蛍光体５の励起帯域の方が長波側まで広がっており、半導体発光素子の発光帯域を十分カバーしている。
（５）蛍光体３、蛍光体４の励起帯域は、半導体発光素子の発光帯域における長波側の吸収効率は低い。つまり、蛍光体３、蛍光体４は、半導体発光素子の発光スペクトルの発光帯域（波長域）における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さい。
（６）蛍光体４、蛍光体５の励起帯域は、蛍光体３の発光帯域ではほとんど励起特性を示さない。
【００７５】
このように、実施例２に係る発光モジュールにおいて、蛍光体３乃至蛍光体５は、半導体発光素子が発した紫外線又は短波長可視光により励起され、視感度の高い可視光を発光するため、半導体発光素子の紫外線又は短波長可視光をより有効に利用できる。また、蛍光体４の、蛍光体３の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率が比較的小さいため、蛍光体３から発した光が蛍光体４で吸収されて再発光することが抑制される。換言すれば、蛍光体同士の相互作用による２段変換が抑制される。
【００７６】
（比較例１）
比較例１に係る発光モジュールは、実施例１に係る発光モジュールが備える２つの蛍光フィルムの積層順を反対にしたものである。つまり、比較例１に係る発光モジュールは、半導体発光素子１８の上に前述の第２の蛍光フィルムが積層され、その上に前述の第１の蛍光フィルムが積層されている。また、実施例１に係る発光モジュールの発光色と同等の色度となるように、比較例１に係る発光モジュールでは、第１の蛍光フィルムに含まれている蛍光体１は１０ｖｏｌ％、第２の蛍光フィルムに含まれている蛍光体２は１０ｖｏｌ％である。なお、各蛍光フィルムの製造方法や各蛍光フィルムの半導体発光素子への実装方法は、実施例１と同様である。図７は、比較例１に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【００７７】
（比較例２）
比較例２に係る発光モジュールは、実施例２に係る発光モジュールが備える３つの蛍光フィルムの積層順を反対にしたものである。つまり、比較例２に係る発光モジュールは、半導体発光素子１８の上に前述の第２の蛍光フィルムが積層され、その上に前述の第３の蛍光フィルムが積層され、更にその上に第１の蛍光フィルムが積層されている。また、実施例１に係る発光モジュールの発光色と同等の色度となるように、比較例１に係る発光モジュールでは、第１の蛍光フィルムに含まれている蛍光体３は２０ｖｏｌ％、第２の蛍光フィルムに含まれている蛍光体５は２０ｖｏｌ％、第３の蛍光フィルムに含まれている蛍光体４は１０ｖｏｌ％である。なお、各蛍光フィルムの製造方法や各蛍光フィルムの半導体発光素子への実装方法は、実施例２と同様である。図８は、比較例２に係る発光モジュールに２０ｍＡの電流を流した場合の発光スペクトルを示す図である。
【００７８】
図７および図８に示すように、比較例１および比較例２に係る発光モジュールの発光スペクトルは、波長４０５ｎｍ付近に大きなピークが観察される。この波長の光は、半導体発光素子の発光ピークに相当し、半導体発光素子の発光が有効に可視光に変換されていないことがわかる。また、半導体発光素子の光は紫外線又は短波長可視光であり、視感度が低いため、光束の向上にあまり寄与しない。
【００７９】
表１は、実施例１、実施例２、比較例１、比較例２に係る各発光モジュールの光束比、色温度及び色度を示している。なお、実施例１の光束比は、比較例１を１００としたときの数値、実施例２の光束比は、比較例２を１００としたときの数値である。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、比較例１よりも実施例１の発光モジュールが光束が向上している。同様に比較例２よりも実施例２の発光モジュールが光束が向上している。また、実施例１や実施例２に係る発光モジュールにおいては、図４および図６に示すように、半導体発光素子が発する紫外線や短波長可視光は、視感度の高い波長の可視光にほとんど変換されている。そのため、実施例１や実施例２に係る発光モジュールは、ほとんど紫外線や短波長可視光を発することがなく、照射対象の物質を劣化させにくいため、照明の光源として適用範囲が広くなる。
【００８２】
このように、上述の各実施の形態に係る発光モジュールによれば、発光素子の光をより有効に利用し、発光効率を高めることができる。
【００８３】
また、紫外線又は短波長可視光を発する半導体発光素子と複数の蛍光体とを組み合わせて白色発光を構成する上述の発光モジュールは、半導体発光素子から発する一次光をほとんど漏らすことなく有効に視感度の良好な可視光に変換し、発光する。
【００８４】
また、半導体発光素子上に実装される複数の光波長変換層は、含まれている蛍光体の吸収・励起特性の波長域が短波長側のものから順に実装され、最上面には最も吸収・励起特性の波長域が長波長側にあるものが実装される。このとき最上面に実装される光波長変換層が含む蛍光体は、４５０ｎｍ以上の可視光域の吸収・励起特性がほとんどない。
【００８５】
以上、本発明を実施の形態や実施例をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の発光モジュールは種々の灯具、例えば照明用灯具、ディスプレイ、車両用灯具、信号機等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 発光モジュール、 ２４ 第１の光波長変換層、 ２６ 第２の光波長変換層、 ２８ 第３の光波長変換層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、可視光を発光する第１の蛍光体を含む第１の光波長変換層と、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、前記第１の蛍光体が発光する可視光と異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体を含む第２の光波長変換層と、を備え、
前記第１の光波長変換層は、前記発光素子の出射面上に設けられており、
前記第２の光波長変換層は、前記第１の光波長変換層の上に設けられており、
前記第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、前記第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側にあり、
前記第２の蛍光体の、前記発光素子の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳｍａｘ、
前記第２の蛍光体の、前記第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳａとすると、
Ｓａ＜０．５×Ｓｍａｘを満たしている、
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、前記第２の蛍光体が発光する可視光よりもピーク波長が長い可視光を発光する第３の蛍光体を含む第３の光波長変換層を更に備え、
前記第３の光波長変換層は、前記第１の光波長変換層と前記第２の光波長変換層の間に設けられており、
前記第３の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、前記第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側にあり、かつ、前記第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも短波長側にあり、
前記第３の蛍光体の、前記発光素子のスペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳｍａｘ’、
前記第３の蛍光体の、前記第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳａ’とすると、
Ｓａ’＜０．５×Ｓｍａｘ’を満たしている、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記第３の蛍光体は、前記発光素子の発光スペクトルの波長域における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さいことを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記第１の蛍光体は、前記発光素子の発光スペクトルの波長域における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記第２の蛍光体は、一般式が（Ｍ２ｘ,Ｍ３ｙ,Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ（２／ｎ）（ここで、Ｍ１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは１≦ｍ≦４／３、ｎは５≦ｎ≦７の範囲である。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜０．９９、０＜ｙ＜０．９９、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲である。）で表されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項１】
紫外線又は短波長可視光を発する発光素子と、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、可視光を発光する第１の蛍光体を含む第１の光波長変換層と、
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、前記第１の蛍光体が発光する可視光と異なる色の可視光を発光する第２の蛍光体を含む第２の光波長変換層と、を備え、
前記第１の光波長変換層は、前記発光素子の出射面上に設けられており、
前記第２の光波長変換層は、前記第１の光波長変換層の上に設けられており、
前記第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、前記第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側にあり、
前記第２の蛍光体の、前記発光素子の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳｍａｘ、
前記第２の蛍光体の、前記第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳａとすると、
Ｓａ＜０．５×Ｓｍａｘを満たしている、
ことを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記紫外線又は短波長可視光により励起され、前記第２の蛍光体が発光する可視光よりもピーク波長が長い可視光を発光する第３の蛍光体を含む第３の光波長変換層を更に備え、
前記第３の光波長変換層は、前記第１の光波長変換層と前記第２の光波長変換層の間に設けられており、
前記第３の蛍光体の励起スペクトルの吸収端は、前記第１の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも長波長側にあり、かつ、前記第２の蛍光体の励起スペクトルの吸収端よりも短波長側にあり、
前記第３の蛍光体の、前記発光素子のスペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳｍａｘ’、
前記第３の蛍光体の、前記第１の蛍光体の発光スペクトルのピーク波長での励起光の吸収率をＳａ’とすると、
Ｓａ’＜０．５×Ｓｍａｘ’を満たしている、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記第３の蛍光体は、前記発光素子の発光スペクトルの波長域における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さいことを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記第１の蛍光体は、前記発光素子の発光スペクトルの波長域における短波長側の励起スペクトルの強度よりも長波長側の励起スペクトルの強度が小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記第２の蛍光体は、一般式が（Ｍ２ｘ,Ｍ３ｙ,Ｍ４ｚ）ｍＭ１Ｏ３Ｘ（２／ｎ）（ここで、Ｍ１はＳｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＳｎからなる群より選ばれる少なくともＳｉを含む１種以上の元素、Ｍ２はＣａ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＣａを含む１種以上の元素、Ｍ３はＳｒ、Ｍｇ、Ｂａ及びＺｎからなる群より選ばれる少なくともＳｒを含む１種以上の元素、Ｘは少なくとも１種のハロゲン元素、Ｍ４は希土類元素及びＭｎからなる群より選ばれる少なくともＥｕ２＋を含む１種以上の元素を示す。また、ｍは１≦ｍ≦４／３、ｎは５≦ｎ≦７の範囲である。また、ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ＜０．９９、０＜ｙ＜０．９９、０．０１≦ｚ≦０．３を満たす範囲である。）で表されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１０４５３１（Ｐ２０１２−１０４５３１Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４９４２５（Ｐ２０１０−２４９４２５）
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
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