発光装置及びその製造方法
【課題】色調ムラを低減化し、演色性を向上させた発光装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】発光装置１が、発光素子５と、前記発光素子５からの光を吸収し、波長変換して発光する蛍光体２０を含有する蛍光体層１０と、を有するように構成する。また、前記蛍光体層１０を、前記蛍光体２０の平均粒径よりも薄く塗布された接着剤２１に前記蛍光体２０を配置した構成にすると共に、前記蛍光体層１０の厚さを前記蛍光体２０の平均粒径の５倍以下の厚さとし、前記蛍光体層１０中の前記蛍光体２０の占有率が５０％以上であるようにする。また、前記接着剤２１に配置する前記蛍光体２０の粒径を調整しておく。
【解決手段】発光装置１が、発光素子５と、前記発光素子５からの光を吸収し、波長変換して発光する蛍光体２０を含有する蛍光体層１０と、を有するように構成する。また、前記蛍光体層１０を、前記蛍光体２０の平均粒径よりも薄く塗布された接着剤２１に前記蛍光体２０を配置した構成にすると共に、前記蛍光体層１０の厚さを前記蛍光体２０の平均粒径の５倍以下の厚さとし、前記蛍光体層１０中の前記蛍光体２０の占有率が５０％以上であるようにする。また、前記接着剤２１に配置する前記蛍光体２０の粒径を調整しておく。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば照明用光源、液晶のバックライト光源等に用いられる、色調ムラが低減された白色光を発する発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、紫外線光又は青色光を発する発光素子と、この発光素子からの光を吸収し、波長変換して長波長の光を発光する蛍光体とを組み合わせることにより、広い発光波長幅を有する白色光を発する発光装置が開発されてきた。このような発光装置は、例えば照明用光源、液晶のバックライト光源等の用途に用いられるため、発光装置から発する光の色調ムラを小さくし、演色性を向上させることは非常に重要である。
【０００３】
特許文献１には、スプレー又はディスペンサーを用いて蛍光体含有の塗布液を発光素子上に吹付けることで、蛍光体を発光素子上に均一に分散させた蛍光体層を形成する発光装置技術が開示されている。上記特許文献１では、この蛍光体層に照射された発光素子からの光を均等に波長変換させ、色調ムラを低減させている。
【０００４】
特許文献２には、発光素子上に接着剤（として用いた厚みを有するエポキシ樹脂）を塗布し、発光素子及びその付属物の凹凸を緩衝させる接着剤層を形成した後に、この接着剤層の上から蛍光体を吹付けて厚さが一定の蛍光体層を形成することで、蛍光体の均一化を図り、色調ムラを低減させた発光装置技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、発光素子上に異なる波長変換を行う２種類以上の蛍光体が透明樹脂内に分散した層を配置し、発光素子からの光及び各蛍光体が波長変換した光を混色させることで演色性を向上させた発光装置技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１５６１４号公報
【特許文献２】特開平１１−３１８４５号公報
【特許文献３】特開２００１−１２７３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発光装置技術では、蛍光体を含有する塗布液を発光素子上に塗布することにより一度に形成される蛍光体層の厚さが例えば約２０μｍ以上であり、一般的な蛍光体の平均粒径よりも大きくなっている。このため、塗布液が硬化するまでの間に蛍光体が塗布液内で沈降し、蛍光体層内での蛍光体の分布が不均一になってしまう。また、蛍光体を塗布液に分散させて用いているため、発光素子上に塗布した塗布液が液体特有の表面張力の影響により蛍光体層の厚みにムラが生じ、この点でも蛍光体の分布が不均一になってしまう。このように蛍光体が不均一に分布してしまうため、発光素子からの光は、各発光方向についての波長変換量が不均等になり、発光装置が発する光に色調ムラが発生し、演色性が低下してしまう。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載の発光装置技術では、発光素子上に設けた接着剤層上にこの接着剤が硬化する前にガスを用いて蛍光体を塗布しているため、接着剤がガス圧により変形し、接着剤層の厚さにムラが生じてしまう。特に、この接着剤層は、発光素子及びその付属物の凹凸を緩衝させるように所定の厚さ以上に形成されているためにその厚さにムラが生じ易い。このため、接着剤層の上に形成される蛍光体層の形状にもムラが生じ、含有される蛍光体が不均一になってしまうので、発光装置が発する光には色調ムラが発生し、演色性が低下してしまう。
【０００９】
さらに、上記特許文献３に記載の発光装置技術では、蛍光体を樹脂層内に分散させて用いており、特許文献１の場合と同様に、蛍光体が塗布液内で沈降して樹脂層内で不均一になってしまうので、発光装置が発する光に色調ムラが発生して演色性が低下してしまう。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、色調ムラを低減化し、演色性を向上させた発光装置及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明によれば、発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して特定の色を発光する蛍光体を含有する蛍光体層と、を有する発光装置であって、前記蛍光体層における最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下であり、前記蛍光体層は、蛍光体構成層が複数積層された構成であり、前記蛍光体構成層は、前記蛍光体の平均粒径以下の厚さの接着剤と、前記蛍光体とからなり、且つ前記蛍光体層中の前記蛍光体の占有率が５０％以上であることを特徴とする、発光装置が提供される。
【００１２】
上記発光装置において、前記蛍光体層の厚さは、前記蛍光体の平均粒径の５倍以下であってもよい。
【００１３】
上記発光装置において、含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体層を有していてもよい。
【００１４】
上記発光装置において、前記複数の蛍光体層が含有する蛍光体は平均粒径が異なっていてもよい。
【００１５】
上記発光装置において、前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に直接的に配置されており、前記蛍光体層の周囲に粒径が１０μm以下の蛍光体が混合された樹脂からなる層が形成されていてもよい。
【００１６】
上記発光装置において、前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に透明樹脂からなる中間層を介して配置されていてもよい。
【００１７】
また、別の観点からの本発明によれば、発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して特定の色を発光する蛍光体を含有する蛍光体層とを備えた発光装置の製造方法であって、最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下であり、且つ含有する前記蛍光体の占有率が５０％以上である前記蛍光体層が、前記発光素子の発光面を覆うように、前記発光素子の発光面上に直接又は中間層を介して形成され、前記蛍光体層は、複数層の蛍光体構成層からなり、前記蛍光体構成層は、前記発光素子の発光面上に、直接または中間層を介して、接着剤を塗布し、塗布された接着剤に前記蛍光体を固着させることにより形成されることを特徴とする、発光装置の製造方法が提供される。
【００１８】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体層の厚さを前記蛍光体の平均粒径の５倍以下に形成してもよい。
【００１９】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体構成層を形成する際には、被積層面上に前記接着剤を前記蛍光体の平均粒径よりも薄く塗布し、前記塗布された接着剤に前記蛍光体を固着して蛍光体構成層を形成する形成工程を行い、前記蛍光体層について所望の色温度が得られるまで前記蛍光体構成層を積層してもよい。
【００２０】
上記発光装置の製造方法において、前記接着剤を塗布する際には、塗布面上をヒータで加熱した状態で行ってもよい。
【００２１】
上記発光装置の製造方法において、前記複数層の蛍光体構成層を積層する場合、前記接着剤の塗布と、前記蛍光体の固着と、前記接着剤の仮硬化と、色温度の測定とその測定結果の検証と、を繰り返すことにより、所望の色温度を得ることとしてもよい。
【００２２】
上記発光装置の製造方法において、含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体層を有していてもよい。
【００２３】
上記発光装置の製造方法において、前記複数の蛍光体層が含有する蛍光体は平均粒径が異なっていてもよい。
【００２４】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体層は前記発光素子の発光面を覆うように直接形成され、前記蛍光体層の周囲に粒径が１０μm以下の蛍光体が混合された樹脂からなる層を形成してもよい。
【００２５】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に透明樹脂からなる中間層を介して形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、蛍光体構成層内における蛍光体の沈降を抑制することができ、蛍光体層内における蛍光体の分布を均一化することができる。これにより、色調ムラを低減化し、演色性を向上させた光を発する発光装置及びその製造方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の全体構成図である。
【図２】図１に示す発光装置１が有する発光素子５を拡大して示した拡大図である。
【図３】図２に示す発光素子５上に形成された蛍光体層１０及び蛍光体層１１を拡大して示した拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る製造方法の手順を示す全体フロー図である。
【図５】図４のステップ３の手順を説明するフロー図である。
【図６】図５のステップ１１において、接着剤２１を発光素子５上に塗布する際の手順を示す説明図である。
【図７】図５のステップ１１において、接着剤２１を発光素子５上に塗布した後の状態を示す手順を示す説明図である。
【図８】塗布した接着剤２１に蛍光体２０を吹付ける際の一例として、圧縮ガスを用いた場合の手順を示す説明図である。
【図９】発光装置の色調ムラを測定する色調ムラ測定装置７０の構成図である。
【図１０】蛍光体構成層１０ａの上に蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。
【図１１】蛍光体構成層１０ａの上に蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。
【図１２】蛍光体構成層１０ａの上に蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。
【図１３】塗布した接着剤２１に蛍光体２０を配置する際の一例として、静電吸着を用いた場合の手順を示す説明図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る発光装置１を示す構成図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る発光装置１を示す構成図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る発光装置１を示す構成図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る発光装置１を示す構成図である。
【図１８】図２に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図１９】図１８の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２０】図１４に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図２１】図２０の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２２】図１５に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図２３】図２２の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２４】図１６に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図２５】図２４の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２６】図２７に示す比較例１である従来公知の発光装置１００の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図２７】比較例１である従来公知の発光装置１００の構成図である。
【図２８】図２６の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２９】図３０に示す比較例２である従来公知の発光装置１００の相関色温度の測定結果を示す図である。
【図３０】比較例２である従来公知の発光装置１００の構成図である。
【図３１】図２９の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明をする。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の全体構成図である。図２は、図１に示す発光装置１が有する発光素子５を拡大して示した拡大図である。図３は、図２に示す発光素子５上に形成された蛍光体層１０及び蛍光体層１１を拡大して示した拡大図である。
【００３０】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る発光装置１は、例えば平板形状の基板２上に青色光を発するＬＥＤを発光素子５として載置した構成を有する。基板２上には、発光素子５の周囲を取囲むように環状配置された側壁３が設けられている。基板２には、外部電源（図示せず）から電力が供給される外部電極６が設けられており、この外部電極６は、導電線ワイヤ７によって発光素子５に接続されている。
【００３１】
図１及び図２に示すように、発光素子５上には、その発光面である上面及び側面を覆うように、２種類の蛍光体層１０、１１が各々例えば２０μｍ以上、５０μｍ以下の厚さで順に設けられている。なお、用語「発光面」は、発光装置１の周囲に光を発する光源となる発光素子５の光出射面を意味し、図１に示す発光素子５の場合には、発光素子５が基板２上に配置されているため、底面を除く上面及び側面が発光面となる。また、蛍光層１０等を用いて発光素子５の「発光面を覆う」という表現は、発光素子５の発光面上に蛍光体層１０等を直接的に配置して覆う場合と、発光素子５の発光面上に直接接触させずに例えば中間層や空間等を介して覆う場合の両方の意味で用いられている。
【００３２】
環状配置された側壁３と基板２とで形成される凹部内には、例えば透明樹脂等の封止部材１２が蛍光体層１０、１１の上から充填されて発光素子５が封止されている。図３に示すように、蛍光体層１０は、発光素子５上に３つの蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを下から順に積層させた構成を有する。また、蛍光体層１１は、蛍光体層１０（即ち、蛍光体構成層１０ｃ）上に３つの蛍光体構成層１１ａ〜１１ｃを下から順に積層させた構成を有する。このとき、蛍光体層１０の最大厚さ及び最小厚さの差が、蛍光体層１０に含有されている蛍光体２０の平均粒径の２倍以下になるように設定されている。同様に、蛍光体１１の最大厚さ及び最小厚さの差が、蛍光体１１に含有されている蛍光体２５の平均粒径の２倍以下になるように設定されている。なお、本明細書中においては、蛍光体２０、２５の平均粒径を測定する際には、発光装置１の蛍光体層を切断し、その切断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影して得られたＳＥＭ写真から蛍光体２０、２５の１粒子の径の最長値を測定し、そのうち、粒子径の最長値が１μｍ以上となる粒子の平均値を出すことによって算出している。
【００３３】
蛍光体構成層１０ａは、平均粒径が例えば７μｍの蛍光体２０を、この蛍光体２０の平均粒径よりも薄い例えば５μｍの厚さに塗布した接着剤２１により固着されて形成されている。蛍光体構成層１０ａ中の蛍光体２０の占有率は６０％以上になるように設定されている。ここで、用語「占有率」について説明する。本明細書中で用いられる用語「占有率」とは、発光装置１の蛍光体層又は蛍光体構成層を切断して得られる切断面全体の面積に対して、この切断面に含まれる蛍光体が占める面積の割合を意味している。なお、蛍光体層又は蛍光体構成層中における蛍光体の占有率を測定する場合についても、上述したように蛍光体の平均粒径測定する場合と同様に、発光装置１を切断した写真に基づいて算出している。このようにして算出した蛍光体層の占有率は、蛍光体層の全体積中に占める蛍光体の体積が占める割合（即ち、充填率）が高くなるにつれて向上する。
【００３４】
蛍光体構成層１０ｂ、１０ｃについても蛍光体構成層１０ａと同様に構成されている。各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃの中に含有される蛍光体２０の充填率が高くなっている、即ち、各蛍光体構成層断面中で蛍光体が占める占有率はいずれも６０％以上に設定されているため、蛍光体層１０中の蛍光体２０の占有率は６０％以上になっている。また、蛍光体構成層１１ａは、蛍光体構成層１０ａと同様にして、蛍光体２０とは別の種類の平均粒径が例えば１０μｍの蛍光体２５を、この蛍光体２５の平均粒径よりも薄い例えば５μｍの厚さに塗布した接着剤２６により固着されて形成されている。蛍光体構成層１１ｂ、１１ｃについても蛍光体構成層１１ａと同様に構成されている。各蛍光体構成層１１ａ〜１１ｃの中に含有される蛍光体２５の占有率がいずれも６０％以上に設定されているため、蛍光体１１中の蛍光体２５の占有率は６０％以上になっている。
【００３５】
本実施の形態では、蛍光体２０としては、発光素子５が発する青色光を吸収し、波長変換して赤色光を発する蛍光体が用いられており、蛍光体２５としては、発光素子５が発する青色光を吸収し、波長変換して緑色光を発する蛍光体が用いられている。なお、このように２種類以上の蛍光体２０、２５を配置する際には、発光素子５のより近く（即ち、内側）の蛍光体層１０に含有される蛍光体２０が波長変換して発した光が、発光素子５のより遠く（即ち、外側）の蛍光体層１１に含有される別の種類の蛍光体２５によってさらに波長変換されてしまわないように、各蛍光体２０、２５を配置した構成にすることで色調の調整が容易となり、また発光効率の高い発光素子とすることができる。
【００３６】
具体的に説明すると、例えば、本実施の形態では、発光素子５に対してより近くにある蛍光体層１０に配置された蛍光体２０が発する赤色光の波長は、発光素子５に対してより遠くにある蛍光体層１１に配置された蛍光体２５が緑色を発光するために吸収する波長領域（エネルギー領域）から外れているので、下層にある蛍光体２０からの赤色光は、上層にある蛍光体２５に吸収されて波長変換される恐れがない。このようにして、発光素子５のより近く（即ち、内側）により長い波長の光を発する蛍光体２０を配置し、発光素子５のより遠く（即ち、外側）により短い波長の光を吸収する蛍光体２５を配置することによって、２種類以上の蛍光体２０、２５によって複数回の波長変換が行われて、発光出力が減少することを防止できる。
【００３７】
次に、以上のように構成された発光装置１を製造する本発明の実施の形態に係る製造方法を、図１〜図３を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る製造方法の手順を示す全体フロー図である。
【００３８】
図４に示すように、発光装置１の製造を開始する（ステップ０）にあたって、まず、基板２上に発光素子５を、例えば半田や導電ペーストを用いて配置する（ステップ１）。次に、例えば超音波接着及び圧着等の方法を用いて、導電線ワイヤ７を発光素子５及び外部電極６に接続する（ステップ２）。その後、発光素子５上の発光面を覆うように、蛍光体層１０、１１を含む各層を所定の順序で発光素子５上に形成する（ステップ３）。本実施の形態では、図１及び図２に示すように、発光素子５上に２つの異なる蛍光体層１０、１１が順に積層されて形成されている。蛍光体層１０、１１の形成が終了した後に、環状配置された側壁３と基板２とで形成される凹部内に、例えば透明樹脂等の封止部材１２を蛍光体層１１の上から充填し、発光素子５を蛍光体層１０、１１と共に封止する（ステップ４）。以上のステップ０〜ステップ４により、発光装置１の製造が完了する（ステップ５）。
【００３９】
次に、上記ステップ３において、各層を形成する際に蛍光体層１０、１１を形成する場合の手順を詳細に説明する。本実施の形態では、発光素子５の発光面上に蛍光体層１０、１１を順に形成している。図５は、上記ステップ３において、蛍光体層１０、１１を形成する場合の手順を説明するフロー図である。以下では、発光素子５上に直接的に形成される蛍光体層１０を例にして説明する。
【００４０】
図３に示すように、蛍光体層１０の形成が開始される（ステップ１０）と、被積層面である発光素子５上に、例えばシリコン、エポキシ等の接着剤２１が、例えばディスペンス、スプレー等の方法によって塗布される（ステップ１１）。図６及び図７は、上記ステップ１０において、接着剤２１をディスペンス方法によって発光素子５上に塗布する際の手順を示す説明図である。
【００４１】
接着剤２１を塗布する際には、図６に示すように、発光素子５及び基板２の下側に配置されたヒータ３０によって、接着剤２１が塗布される発光素子５の発光面である上面及び側面が加熱される。ニードル形状の排出口３１から排出された接着剤２１は、このようにして加熱された発光面上において加熱され、その粘度が低下した状態になり、図７に示すように、表面張力の影響が低減化し、発光素子５の発光面上に均一の厚さで分布する。これにより、接着剤２１が発光素子５の発光面上で盛り上がって不均一な厚さになってしまうことが防止できる。こうすることで、被積層面上に塗布する接着剤２１の厚さは、後述のステップ１２で接着剤２１に吹付ける蛍光体２０の平均粒径以下になる。
【００４２】
上記ステップ１１において、発光素子５の発光面上に塗布した接着剤２１が粘着性を保っている状態で、塗布した接着剤２１に蛍光体２０を吹付け（ステップ１２）、発光素子５の発光面上全体に蛍光体２０を配置する。図８は、塗布した接着剤２１に蛍光体２０を吹付ける際の一例として、圧縮ガスを用いた場合の手順を示す説明図である。
【００４３】
図８に示すように、発光素子５の発光面上に対向する上側の位置に、蛍光体２０を吹付けるノズル３５が配置されている。ノズル３５には、吹付ける蛍光体２０を供給するカートリッジ３６が配管３７を介して接続されている。また、ノズル３５には、圧縮ガスとして例えば空気、窒素又はアルゴン等が貯留された貯留部４０に配管４１を介して接続されている。配管４１には、貯留部４０からの圧縮ガスの流量等を調整する圧力調整装置４２及び開閉弁４３が設けられている。これにより、カートリッジ３６から供給される蛍光体２０は、圧力調整装置４２及び開閉弁４３によって噴射量が調整された圧縮ガスによってノズル３５から噴出し、発光素子５の発光面上に塗布された接着剤２１に吹付けられるようになっている。
【００４４】
本実施の形態では、ノズル３５には篩（図示せず）が設けられており、このノズル３５から粒径が所定値以下である蛍光体２０だけが噴出できるようになっている。これにより、ノズル３５から塗布された接着剤２１に吹付けられる蛍光体２０の粒径の調整が行われている。
【００４５】
蛍光体２０を配置した接着剤２１を例えば２００℃で１分加熱し、仮硬化させる（ステップ１３）。上記ステップ１１〜１３の手順により、発光素子５の発光面上に蛍光体構成層１０ａが形成される。
【００４６】
発光素子５の発光面上に形成された蛍光体構成層１０ａによって所望の発光が得られているか判定するために、発光装置１の色温度を測定する（ステップ１４）。図９は、発光装置１の色温度を測定する方法の一例を示す、色調ムラ測定装置７０の説明図である。図９に示すように、発光装置１と対向する位置には、光を検出する検出器４６が配置されている。本実施の形態では、発光装置１と検出器４６との距離は１．５ｍに設定されている。検出器４６は光ファイバー４７によって分光器４８に接続されている。測定対象である発光装置１の外部電極６には、電源５０の正負の電極から各々配線４９が接続されて電力が供給され、発光装置１を発光させた状態で測定が行われる。
【００４７】
色温度の測定は、測定対象である発光装置１を、図９に示す位置から同一鉛直平面（図９の紙面）内にて左右に回転させながら行う。図９に示すように、基板２の上面と垂直な方向に照射された光を測定可能である発光装置１の位置を角度９０°とすると、発光装置１を右に９０度回転させた場合の位置が０°になり、左に９０度回転させた場合の位置が１８０°になる。なお、一般的には、発光装置の輝度は、０°の位置では小さく、０°から９０°に近付くにつれて大きくなり、９０°から１８０°に近付くにつれてまた小さくなっている。
【００４８】
検出器４６によって検出された光は、光ファイバー４７から分光器４８に送られるようになっている。分光器４８では、検出器４６が検出した光のスペクトル解析がされ、その解析結果により発光装置１の輝度及び相関色温度が測定される。
【００４９】
上記ステップ１４の測定結果により蛍光体層１０が形成された発光装置１について、所望の発光が得られた場合（ステップ１５のＹｅｓ）には、蛍光体層１０の形成が完了する（ステップ１６）。一方、所望の発光が得られない場合（ステップ１５のＮｏ）には、上記ステップ１１に戻り、上記ステップ１１〜１３を繰返し、新たな蛍光体構成層１０ｂを積層する。図１０〜図１２は、新たな蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。具体的に説明すると、発光素子５の発光面上に形成された図１０に示す蛍光体構成層１０ａを被積層面として、図１１に示すように、この蛍光体構成層１０ａ上に接着剤２１を塗布する。そして、図１２に示すように、蛍光体構成層１０ａ上に塗布した接着剤２１上に蛍光体２０を吹付けて配置し、その後、接着剤２１を仮硬化させることによって、新たな蛍光体構成層１０ｂを形成する。
【００５０】
上記ステップ１１〜１３を繰返すことによって積層された蛍光体構成層１０ａ、１０ｂにより、発光装置１について所望の発光が得られているか判定するために、発光装置１の色温度を測定する（ステップ１４）、測定結果により所望の発光が得られた場合（ステップ１５のＹｅｓ）には、蛍光体層１０の形成が完了する（ステップ１６）。これに対して、所望の発光が得られない場合（ステップ１５のＮｏ）には、上記ステップ１１に戻り、上記ステップ１１〜１３を繰返す。以上のようにして、発光装置１に対して所望の発光が得られるまで、蛍光体構成層を形成する形成工程としての上記ステップ１１〜１５を繰返して蛍光体構成層１０ａ、１０ｂ、・・・を積層し、蛍光体層１０の形成を完了させる（ステップ１６）。本実施の形態では、図３に示すように、３つの蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃが積層された蛍光体層１０を形成したことによって、蛍光体層１０について所望の発光が得られている。このように蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを積層させることにより、蛍光体層１０を非常に薄く形成することができ、蛍光体層１０の最大厚さ及び最小厚さの差を蛍光体２０の平均粒径の２倍以下とすることが可能になる。なお、蛍光体構成層（１０ａ、１０ｂ、・・・）を積層させて形成する蛍光体層１０の平均厚さは、含有する蛍光体２０の平均粒径の５倍以下になるようにするのが好ましい。
【００５１】
本実施の形態では、各蛍光体構成層（１０ａ、１０ｂ、・・・）中における蛍光体２０の占有率を全て６０％以上に設定することによって、各蛍光体構成層（１０ａ、１０ｂ、・・・）で構成される蛍光体層１０中における蛍光体２０の占有率を６０％以上に設定している。なお、発光装置１の色温度を調整する場合には、発光素子５から最も遠くにあり、最後に形成する蛍光体構成層中における蛍光体２０の占有率を５０％以下に調整することにより、色温度の微調整が可能である。例えば、４層の蛍光体構成層１０ａ〜１０ｄ（１０ｄは図示せず）で形成される蛍光体層１０の場合について説明すると、発光素子５のより近くに積層される３層の蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃ中における蛍光体２０の占有率を６０％以上に設定し、これら３層（１０ａ〜１０ｃ）の上に最後に形成される蛍光体構成層１０ｄ中における蛍光体２０の占有率を５％に設定することによって、色温度を１００Ｋ単位で変化させることが可能になる。このとき、蛍光体層１０中の蛍光体２０の占有率は約５０％となる。
【００５２】
なお、上述の説明では、発光素子５の発光面上に積層されて形成される蛍光体層１０の場合について説明したが、蛍光体層１０を形成した後に、この蛍光体層１０を被積層面として蛍光体層１１を蛍光体層１０上に積層して形成する場合にも同様の手順で形成される。また、本実施の形態では、蛍光体層１１を形成する際に用いる接着剤２６は、蛍光体層１０を形成する際に用いる接着剤２１と同一の接着剤を用いているが、異なる接着剤を用いてもよい。
【００５３】
従来の方法において、含有する蛍光体の充填率の高い樹脂、即ち、占有率が５０％以上の蛍光体層を作成可能となるように樹脂に蛍光体を混合すると、その蛍光体を混ぜた樹脂はべたついた砂状となるため、ニードルにまとわりついて、ディスペンサーから吐き出すことが困難であった。この場合、非常に多くの蛍光体の塊を塗ることになり、薄膜化は不可能で、数百μｍの厚みとなっていた。またスタンプのように転写することも可能だが、蛍光体層の最大厚みと最小厚みの差は著しかった。
【００５４】
しかし、以上の実施の形態によれば、蛍光体の充填率が高い、占有率が５０％以上の蛍光体層が作成可能となり、蛍光体層を非常に薄く形成することができるようになる。具体的には、蛍光体層の厚みを平均粒径の５倍以下としても目的の色温度に設定にすることが可能となる。これにより、蛍光体層の最大厚さと最小厚さの差（厚さムラ）を小さく抑えることが可能となる。さらに、蛍光体層１０内での蛍光体２０の分布もより均一化することができる。特に、蛍光体層１０における最大厚さ及び最小厚さの差を蛍光体２０の平均粒径の２倍以下に抑えるとより効果的である。蛍光体層の厚さムラを抑え、分布を均一したことによって、発光素子５から蛍光体層１０に照射された発光素子５からの光を、各発光方向で均等に波長変換させることができ、色調ムラを低減化し、演色性を向上させた光を発する発光装置１及びその製造方法を提供することが可能になる。
【００５５】
また、蛍光体層１０を、１層以上の蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを積層した構成にしたことによって、蛍光体層１０内における蛍光体２０の分布を、蛍光体２０の平均粒径の厚さである蛍光体構成層単位で調整することができ、蛍光体層１０内で蛍光体２０の分布をより均一化することが可能になる。特に、各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを、前記蛍光体の平均粒径以下の厚さの接着剤２１に前記蛍光体２０を配置した構成にしたことによって、各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃの厚さ方向において、蛍光体２０が沈降しなくなり、蛍光体層１０内での蛍光体２０の分布が厚さ方向において従来よりも均一化され、蛍光体２０の充填率を高くすることが可能になる。
【００５６】
さらに、被積層面上に接着剤２１を塗布する際に、接着剤２１を加熱してその粘性度を低下させ、被積層面上に均一に分布させるようにしたことによって、蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃの厚さをより均一化させることができ、蛍光体層１０内での蛍光体２０の分布をより均一化させることが可能になる。
【００５７】
さらに、接着剤２１を溶剤で希釈してその粘性度を低下させ、被積層面上に均一に分布させるようにしたことによって、蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃの厚さをより均一化させることができ、蛍光体層１０内での蛍光体２０の分布をより均一化させることが可能になる。
【００５８】
さらに、蛍光体層１０を形成する際に、蛍光体層１０を構成する蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを１層形成する度に、発光装置１の色温度を測定したことによって、発光装置１の蛍光体層１０の色温度を目標値に調整することが可能となる。特に、蛍光体構成層の１層の蛍光体含有量を調整することで、色温度の微調整ができ、１００Ｋ単位での色温度調整が可能となる。これにより、従来よりも所望する発光により近い発光をする蛍光体層１０を備えた発光装置１を製造することが可能になる。
【００５９】
さらに、蛍光体構成層１０に含有する蛍光体２０の粒径を調整し、例えば、所定の粒径以下になるようにしたことによって、大きい粒子が付着した箇所が厚みムラとして残ってしまう事態を防止することができ、蛍光体層２０を構成する各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃをより均一の厚さに形成することができる。そのため、発光装置１の色温度の差の原因になっている蛍光体層の厚みムラも、蛍光体構成層を積層させた構造とすることで、含有する蛍光体の平均粒径の２倍以下と小さくすることが可能となり、色調ムラをより低減化し、且つ演色性を向上させることが可能になる。
【００６０】
本発明の第１の他の実施形態として、蛍光体２０を接着剤２１が塗布された発光素子５の発光面に配置する際に、図１３に示すように、静電吸着を利用して配置するようにしてもよい。図１３では、基板２と、ノズル３５に蛍光体２０を供給するカートリッジ３６とに、高電圧が印加可能な電源５５の両極が接続されている。基板２とカートリッジ３６間に印加される電圧パターンは、電源５５に接続された電圧制御装置５６によって制御されるようになっている。このような構成により、カートリッジ３６内の蛍光体２０を負に帯電させ、正に帯電した基板２側の接着剤２１にノズル３５を介して静電吸着させることができる。
【００６１】
本発明の第２の実施形態として、図１４に示すように、発光素子５の発光面を覆うように配置される蛍光体層の数が３層以上であってもよい。図１４に示す場合には、発光素子５上に３種類の蛍光体層１０、１１、６０が設けられている。蛍光体層６０は、蛍光体層１０、１１と同様に形成されている。蛍光体層６０には、例えば青色光を発する蛍光体１０１が含有されている。第２の実施形態では、紫外線光を発するＬＥＤが発光素子５として用いられている。なお、本発明の第２の実施形態は、図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００６２】
本発明の第３の実施形態として、図１５に示すように、発光素子５の発光面を覆うように配置される蛍光体層が発光素子５の発光面上に直接的に配置されずに、例えば透明樹脂等の封止部材１２で形成される中間層を介して配置されていてもよい。図１５に示す場合には、中間層である封止部材１２の上に２種類の蛍光体層１０、１１が設けられている。本発明の第３の実施形態は、図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００６３】
本発明の第４の実施形態として、図１６に示すように、図１５に示す発光装置１と概ね同様に構成されているが、発光装置１の発光素子５として紫外線光を発する発光素子５が用いられ、且つ発光素子５上の中間層１２を介して３層の蛍光体層１０、１１、６０にしてもよい。図１６に示す発光装置１の蛍光体層６０は、蛍光体層１０及び１１と同様に構成されており、これらの蛍光体層１０、１１が各々含有する蛍光体２０、２５とは異なる蛍光体１０１が含有されている。本発明の第４の実施形態は、図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００６４】
本発明の第５の実施形態として、図１７に示すように、発光素子５の発光面上に直接的に配置された蛍光体層１０を、従来公知の樹脂に分散された厚い蛍光体層と併用してもよい。図１７に示す場合には、蛍光体層１０の周囲の樹脂１２に蛍光体２５が混合されて従来公知の厚い蛍光体層６１が形成されている。このとき、樹脂１２が含有する蛍光体２５を、粒径が１０μｍ以下の微粒子、もしくは、極微量とすることで、蛍光体２５の沈降による影響が極めて小さくなり、本発明の第５の実施形態は、図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６６】
上述した実施形態においては、青色光又は紫外線光を発するＬＥＤを発光素子５として用いる場合について説明したが、発光素子５としては、その他の光を発するＬＥＤであってもよい。また、発光素子５としてＬＥＤ以外を用いてもよい。
【００６７】
上述した実施形態においては、蛍光体層１０を構成する蛍光体構成層の数が２層又は３層である場合について説明したが、蛍光体層１０を構成する蛍光体構成層の数は任意であってもよい。
【００６８】
上述した実施形態においては、蛍光体層１０に１種類の蛍光体２０が含有されている場合について説明したが、蛍光体層１０に２種類以上の蛍光体が含有されていてもよい。
【００６９】
上述した実施形態においては、発光素子５の発光面上に形成される中間層が透明樹脂等の封止部材１２である場合について説明したが、中間層は透明樹脂以外で形成されていてもよい。
【００７０】
上述した実施形態においては、ヒータ３０を用いて塗布する接着剤２１を加熱し、粘度を低下させる場合について説明したが、ヒータ３０以外の加熱装置を用いて、接着剤２１を加熱して粘度を低下させるようにしてもよい。また、接着剤２１を溶媒で薄めることによって、粘度を低下させてもよい。さらに、接着剤２１を溶媒で薄めることと、加熱することとを同時に実施してもよい。
【００７１】
上述した実施形態においては、ノズル３５に設けた篩（図示せず）を用いて、塗布された接着剤２１に配置する蛍光体２０の粒径を調整する場合について説明したが、篩以外の方法が用いられてもよい。例えば、蛍光体２０をボールミルによって粉砕、洗浄、分離、乾燥し、その後、シャトルに入れ、シャトル先端に取付けたノズルの内径を調整することによって、篩以外の手段によって、吹付ける蛍光体２０の粒径を調整するようにしてもよい。
【実施例】
【００７２】
本発明を実施例と比較例を用いて説明する。
【００７３】
以下に示す実施例１〜４は、本発明の実施の形態に係る発光装置１の色調ムラを測定した結果であり、比較例１、２は、従来公知の発光装置１００の色調ムラを測定した結果である。なお、色調ムラの測定は、図９に示す色調ムラ測定装置７０を用いて測定対象である発光装置からの発光を検出器で検出し、スペクトル解析することにより行った。
【００７４】
測定対象である発光装置が発する光の指向特性を示す「半値角（２θ（１／２））」は、分光器４８で得られた輝度の解析結果から、以下のようにして算出した。
２θ（１／２）＝｜θ１−θ２｜
ただし、最も大きな輝度の値を１００％としたときの基準角度から０°の位置側に回転させたときに、輝度が５０％になる角度をθ１とし、基準角度から１８０°の位置側に回転させたときに輝度が５０％になる角度をθ２とする。
【００７５】
測定対象である発光装置の色調ムラの度合いを示す「色温度差（ΔＣＣＴ）」は、分光器４８で得られたスペクトル解析結果から、上記半値角（２θ（１／２））内で測定される色温度ＣＣＴ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｃｏｌｏｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の最大値と最小値の差として求めた。なお、単位はＫ（ケルビン）である。
【００７６】
測定対象である発光装置が発する光の演色性については、ＪＩＳで規定される基準光をどれだけ忠実に再現できているかという度合いを示す「平均演色評価数（Ｒａ）」を分光器４８で得られたスペクトル解析結果から算出した。
【００７７】
＜実施例１＞
図１８は、青色光を発する発光素子５上に直接的に２つの異なる蛍光体層１０、１１が積層された図２に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。実施例１では、蛍光体層１０に含有される蛍光体２０は赤色光を発し、蛍光体層１１に含有される蛍光体２５は緑色光を発する。蛍光体２０の粒子径は、１０μｍ以下、蛍光体２５の粒子径は、１３μｍ以下に調整されている。
【００７８】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層１０、蛍光体層１１における蛍光体２０、蛍光体２５の占有率はともに６０％以上であり、蛍光体層１０、蛍光体層１１の層厚は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５の平均粒径の５倍以下であった。また、蛍光体層１０、蛍光体層１１のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５の平均粒径以下であった。なお、各蛍光体層１０、１１が含有する蛍光体２０、２５の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍであった。
【００７９】
図１９は、図１８の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図１８及び図１９に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１２６°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝１５５Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９２であった。
【００８０】
＜実施例２＞
図２０は、紫外線光を発する発光素子５上に直接的に３つの異なる蛍光体層１０、１１、６０が積層された図１４に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。実施例２では、蛍光体層１０に含有される蛍光体２０は赤色光を発し、蛍光体層１１に含有される蛍光体２５は緑色光を発し、且つ蛍光体層６０に含有される蛍光体１０１は青色光を発する。蛍光体２０の粒子径は、１０μｍ以下、蛍光体２５の粒子径は、１３μｍ以下、蛍光体１０１の粒子径は、２０μｍ以下に調整されている。
【００８１】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０における蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の占有率はすべて６０％以上であり、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０の層厚は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の平均粒径の５倍以下であった。また、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の平均粒径以下であった。なお、各蛍光体層１０、１１、１２が含有する蛍光体２０、２５、１０１の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍ、１８μｍであった。
【００８２】
図２１は、図２０の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図２０及び図２１に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１１５°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝３３Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９４であった。
【００８３】
＜実施例３＞
図２２は、青色光を発する発光素子５上に設けられた中間層１２を介して２つの異なる蛍光体層１０、１１が積層された図１５に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。実施例３では、蛍光体層１０に含有される蛍光体２０は赤色光を発し、蛍光体層１１に含有される蛍光体２５は緑色光を発する。蛍光体２０の粒子径は、１０μｍ以下、蛍光体２５の粒子径は、１３μｍ以下に調整されている。なお、各蛍光体層１０、１１が含有する蛍光体２０、２５の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍであった。
【００８４】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層１０、蛍光体層１１における蛍光体２０、蛍光体２５の占有率はともに６０％以上であり、蛍光体層１０、蛍光体層１１の層厚は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５の平均粒径の５倍以下であった。また、蛍光体層１０、蛍光体層１１のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５の平均粒径の２倍以下であった。
【００８５】
図２３は、図２２の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図２２及び図２３に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１１８°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝２４９Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９２であった。
【００８６】
＜実施例４＞
図２４は、図１５と概ね同様に構成されているが、紫外線光を発する発光素子５が用いられ、発光素子５上の中間層１２を介して蛍光体層１０、１１、６０の３層が設けられた図１６に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。実施例４では、蛍光体層１０に含有される蛍光体２０は赤色光を発し、蛍光体層１１に含有される蛍光体２５は緑色光を発し、且つ蛍光体層６０に含有される蛍光体１０１は青色光を発する。蛍光体２０の粒子径は、１０μｍ以下、蛍光体２５の粒子径は、１３μｍ以下、蛍光体１０１の粒子径は、２０μｍ以下に調整されている。
【００８７】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０における蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の占有率はすべて６０％以上であり、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０の層厚は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の平均粒径の５倍以下であった。また、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の平均粒径の２倍以下であった。なお、各蛍光体層１０、１１、１２が含有する蛍光体２０、２５、１０１の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍ、１８μｍであった。
【００８８】
図２５は、図２４の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図２４及び図２５に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１１５°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝８６Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９２であった。
【００８９】
＜比較例１＞
図２６は、図２７に示す従来公知の発光装置１００の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１００の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。図２８は、図２６の測定結果を、横軸が発光装置１００の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図２７に示す従来公知の発光装置１００は、基板２上に配置された発光素子５の周囲に、赤色光を発する蛍光体２０及び緑色光を発する蛍光体２５を混合させた樹脂を厚く配置した構成を有する。発光素子５としては青色光を発する発光素子５が用いられている。
【００９０】
樹脂内において蛍光体２０、蛍光体２５の占有率は合計５％と５０％未満であり、蛍光体層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は含有する蛍光体２０、２５の平均粒径の２倍を超えていた。
【００９１】
図２６及び図２８に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１２２°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝５８０Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９４であった。
【００９２】
＜比較例２＞
図２９は、図３０に示す他の従来公知の発光装置１００の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１００の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。図３１は、図２９の測定結果を、横軸が発光装置１００の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図３０に示す他の従来公知の発光装置１００は、基板２上に配置された発光素子５の周囲に、赤色光を発する蛍光体２０、緑色光を発する蛍光体２５及び青色光を発する蛍光体１０１を混合させた樹脂を厚く配置した構成を有する。発光素子５としては紫外線光を発する発光素子５が用いられている。
【００９３】
樹脂内において蛍光体２０、２５、１０１の占有率は合計５％と５０％未満であり、蛍光体層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は含有する蛍光体２０、２５の平均粒径の２倍を超えていた。
【００９４】
図２９及び図３１に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１３３°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝４９４Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９１であった。
【００９５】
上述したように、本発明の発光装置１についての実施例１〜４では、色調ムラの度合いを示す色温度差ΔＣＣＴの値が３３〜２４９Ｋであり、従来公知の発光装置１００についての比較例１、２の場合の色温度差ΔＣＣＴの値５８０、４９４Ｋと比較して、発光装置が発する光の色調ムラが非常に低減されていることが分かる。また、本発明の発光装置１についての実施例１〜４の平均演色評価数Ｒａの値は９２〜９４であり、本発明の発光装置１が発する白色光は、演色性が高く基準光により近い光が再現できていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、例えば照明用光源、液晶のバックライト光源等に用いられる、色調ムラが低減された白色光を発する発光装置に特に有用である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 発光装置
２ 基板
３ 側壁
５ 発光素子
６ 外部電極
７ 導電線ワイヤ
１０、１１、６０ 蛍光体層
１０ａ〜１０ｃ、１１ａ〜１１ｃ 蛍光体構成層
１２ 封止部材
２０、２５、１０１ 蛍光体
２１、２６ 接着剤
３０ ヒータ
３１ 排出口
３５ ノズル
３６ カートリッジ
３７ 配管
４０ 貯留部
４１ 配管
４２ 圧力調整装置
４３ 開閉弁
４６ 検出器
４７ 光ファイバー
４８ 分光器
４９ 配線
５０ 電源
５５ 高圧電源
５６ 電圧制御装置
６１ 従来公知の構成の蛍光体層
１００ 従来公知の発光装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば照明用光源、液晶のバックライト光源等に用いられる、色調ムラが低減された白色光を発する発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、紫外線光又は青色光を発する発光素子と、この発光素子からの光を吸収し、波長変換して長波長の光を発光する蛍光体とを組み合わせることにより、広い発光波長幅を有する白色光を発する発光装置が開発されてきた。このような発光装置は、例えば照明用光源、液晶のバックライト光源等の用途に用いられるため、発光装置から発する光の色調ムラを小さくし、演色性を向上させることは非常に重要である。
【０００３】
特許文献１には、スプレー又はディスペンサーを用いて蛍光体含有の塗布液を発光素子上に吹付けることで、蛍光体を発光素子上に均一に分散させた蛍光体層を形成する発光装置技術が開示されている。上記特許文献１では、この蛍光体層に照射された発光素子からの光を均等に波長変換させ、色調ムラを低減させている。
【０００４】
特許文献２には、発光素子上に接着剤（として用いた厚みを有するエポキシ樹脂）を塗布し、発光素子及びその付属物の凹凸を緩衝させる接着剤層を形成した後に、この接着剤層の上から蛍光体を吹付けて厚さが一定の蛍光体層を形成することで、蛍光体の均一化を図り、色調ムラを低減させた発光装置技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、発光素子上に異なる波長変換を行う２種類以上の蛍光体が透明樹脂内に分散した層を配置し、発光素子からの光及び各蛍光体が波長変換した光を混色させることで演色性を向上させた発光装置技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１５６１４号公報
【特許文献２】特開平１１−３１８４５号公報
【特許文献３】特開２００１−１２７３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発光装置技術では、蛍光体を含有する塗布液を発光素子上に塗布することにより一度に形成される蛍光体層の厚さが例えば約２０μｍ以上であり、一般的な蛍光体の平均粒径よりも大きくなっている。このため、塗布液が硬化するまでの間に蛍光体が塗布液内で沈降し、蛍光体層内での蛍光体の分布が不均一になってしまう。また、蛍光体を塗布液に分散させて用いているため、発光素子上に塗布した塗布液が液体特有の表面張力の影響により蛍光体層の厚みにムラが生じ、この点でも蛍光体の分布が不均一になってしまう。このように蛍光体が不均一に分布してしまうため、発光素子からの光は、各発光方向についての波長変換量が不均等になり、発光装置が発する光に色調ムラが発生し、演色性が低下してしまう。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載の発光装置技術では、発光素子上に設けた接着剤層上にこの接着剤が硬化する前にガスを用いて蛍光体を塗布しているため、接着剤がガス圧により変形し、接着剤層の厚さにムラが生じてしまう。特に、この接着剤層は、発光素子及びその付属物の凹凸を緩衝させるように所定の厚さ以上に形成されているためにその厚さにムラが生じ易い。このため、接着剤層の上に形成される蛍光体層の形状にもムラが生じ、含有される蛍光体が不均一になってしまうので、発光装置が発する光には色調ムラが発生し、演色性が低下してしまう。
【０００９】
さらに、上記特許文献３に記載の発光装置技術では、蛍光体を樹脂層内に分散させて用いており、特許文献１の場合と同様に、蛍光体が塗布液内で沈降して樹脂層内で不均一になってしまうので、発光装置が発する光に色調ムラが発生して演色性が低下してしまう。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、色調ムラを低減化し、演色性を向上させた発光装置及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明によれば、発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して特定の色を発光する蛍光体を含有する蛍光体層と、を有する発光装置であって、前記蛍光体層における最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下であり、前記蛍光体層は、蛍光体構成層が複数積層された構成であり、前記蛍光体構成層は、前記蛍光体の平均粒径以下の厚さの接着剤と、前記蛍光体とからなり、且つ前記蛍光体層中の前記蛍光体の占有率が５０％以上であることを特徴とする、発光装置が提供される。
【００１２】
上記発光装置において、前記蛍光体層の厚さは、前記蛍光体の平均粒径の５倍以下であってもよい。
【００１３】
上記発光装置において、含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体層を有していてもよい。
【００１４】
上記発光装置において、前記複数の蛍光体層が含有する蛍光体は平均粒径が異なっていてもよい。
【００１５】
上記発光装置において、前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に直接的に配置されており、前記蛍光体層の周囲に粒径が１０μm以下の蛍光体が混合された樹脂からなる層が形成されていてもよい。
【００１６】
上記発光装置において、前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に透明樹脂からなる中間層を介して配置されていてもよい。
【００１７】
また、別の観点からの本発明によれば、発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して特定の色を発光する蛍光体を含有する蛍光体層とを備えた発光装置の製造方法であって、最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下であり、且つ含有する前記蛍光体の占有率が５０％以上である前記蛍光体層が、前記発光素子の発光面を覆うように、前記発光素子の発光面上に直接又は中間層を介して形成され、前記蛍光体層は、複数層の蛍光体構成層からなり、前記蛍光体構成層は、前記発光素子の発光面上に、直接または中間層を介して、接着剤を塗布し、塗布された接着剤に前記蛍光体を固着させることにより形成されることを特徴とする、発光装置の製造方法が提供される。
【００１８】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体層の厚さを前記蛍光体の平均粒径の５倍以下に形成してもよい。
【００１９】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体構成層を形成する際には、被積層面上に前記接着剤を前記蛍光体の平均粒径よりも薄く塗布し、前記塗布された接着剤に前記蛍光体を固着して蛍光体構成層を形成する形成工程を行い、前記蛍光体層について所望の色温度が得られるまで前記蛍光体構成層を積層してもよい。
【００２０】
上記発光装置の製造方法において、前記接着剤を塗布する際には、塗布面上をヒータで加熱した状態で行ってもよい。
【００２１】
上記発光装置の製造方法において、前記複数層の蛍光体構成層を積層する場合、前記接着剤の塗布と、前記蛍光体の固着と、前記接着剤の仮硬化と、色温度の測定とその測定結果の検証と、を繰り返すことにより、所望の色温度を得ることとしてもよい。
【００２２】
上記発光装置の製造方法において、含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体層を有していてもよい。
【００２３】
上記発光装置の製造方法において、前記複数の蛍光体層が含有する蛍光体は平均粒径が異なっていてもよい。
【００２４】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体層は前記発光素子の発光面を覆うように直接形成され、前記蛍光体層の周囲に粒径が１０μm以下の蛍光体が混合された樹脂からなる層を形成してもよい。
【００２５】
上記発光装置の製造方法において、前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に透明樹脂からなる中間層を介して形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、蛍光体構成層内における蛍光体の沈降を抑制することができ、蛍光体層内における蛍光体の分布を均一化することができる。これにより、色調ムラを低減化し、演色性を向上させた光を発する発光装置及びその製造方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の全体構成図である。
【図２】図１に示す発光装置１が有する発光素子５を拡大して示した拡大図である。
【図３】図２に示す発光素子５上に形成された蛍光体層１０及び蛍光体層１１を拡大して示した拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る製造方法の手順を示す全体フロー図である。
【図５】図４のステップ３の手順を説明するフロー図である。
【図６】図５のステップ１１において、接着剤２１を発光素子５上に塗布する際の手順を示す説明図である。
【図７】図５のステップ１１において、接着剤２１を発光素子５上に塗布した後の状態を示す手順を示す説明図である。
【図８】塗布した接着剤２１に蛍光体２０を吹付ける際の一例として、圧縮ガスを用いた場合の手順を示す説明図である。
【図９】発光装置の色調ムラを測定する色調ムラ測定装置７０の構成図である。
【図１０】蛍光体構成層１０ａの上に蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。
【図１１】蛍光体構成層１０ａの上に蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。
【図１２】蛍光体構成層１０ａの上に蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。
【図１３】塗布した接着剤２１に蛍光体２０を配置する際の一例として、静電吸着を用いた場合の手順を示す説明図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る発光装置１を示す構成図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る発光装置１を示す構成図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る発光装置１を示す構成図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る発光装置１を示す構成図である。
【図１８】図２に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図１９】図１８の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２０】図１４に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図２１】図２０の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２２】図１５に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図２３】図２２の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２４】図１６に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図２５】図２４の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２６】図２７に示す比較例１である従来公知の発光装置１００の輝度比及び相関色温度の測定結果を示す図である。
【図２７】比較例１である従来公知の発光装置１００の構成図である。
【図２８】図２６の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【図２９】図３０に示す比較例２である従来公知の発光装置１００の相関色温度の測定結果を示す図である。
【図３０】比較例２である従来公知の発光装置１００の構成図である。
【図３１】図２９の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明をする。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の全体構成図である。図２は、図１に示す発光装置１が有する発光素子５を拡大して示した拡大図である。図３は、図２に示す発光素子５上に形成された蛍光体層１０及び蛍光体層１１を拡大して示した拡大図である。
【００３０】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る発光装置１は、例えば平板形状の基板２上に青色光を発するＬＥＤを発光素子５として載置した構成を有する。基板２上には、発光素子５の周囲を取囲むように環状配置された側壁３が設けられている。基板２には、外部電源（図示せず）から電力が供給される外部電極６が設けられており、この外部電極６は、導電線ワイヤ７によって発光素子５に接続されている。
【００３１】
図１及び図２に示すように、発光素子５上には、その発光面である上面及び側面を覆うように、２種類の蛍光体層１０、１１が各々例えば２０μｍ以上、５０μｍ以下の厚さで順に設けられている。なお、用語「発光面」は、発光装置１の周囲に光を発する光源となる発光素子５の光出射面を意味し、図１に示す発光素子５の場合には、発光素子５が基板２上に配置されているため、底面を除く上面及び側面が発光面となる。また、蛍光層１０等を用いて発光素子５の「発光面を覆う」という表現は、発光素子５の発光面上に蛍光体層１０等を直接的に配置して覆う場合と、発光素子５の発光面上に直接接触させずに例えば中間層や空間等を介して覆う場合の両方の意味で用いられている。
【００３２】
環状配置された側壁３と基板２とで形成される凹部内には、例えば透明樹脂等の封止部材１２が蛍光体層１０、１１の上から充填されて発光素子５が封止されている。図３に示すように、蛍光体層１０は、発光素子５上に３つの蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを下から順に積層させた構成を有する。また、蛍光体層１１は、蛍光体層１０（即ち、蛍光体構成層１０ｃ）上に３つの蛍光体構成層１１ａ〜１１ｃを下から順に積層させた構成を有する。このとき、蛍光体層１０の最大厚さ及び最小厚さの差が、蛍光体層１０に含有されている蛍光体２０の平均粒径の２倍以下になるように設定されている。同様に、蛍光体１１の最大厚さ及び最小厚さの差が、蛍光体１１に含有されている蛍光体２５の平均粒径の２倍以下になるように設定されている。なお、本明細書中においては、蛍光体２０、２５の平均粒径を測定する際には、発光装置１の蛍光体層を切断し、その切断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影して得られたＳＥＭ写真から蛍光体２０、２５の１粒子の径の最長値を測定し、そのうち、粒子径の最長値が１μｍ以上となる粒子の平均値を出すことによって算出している。
【００３３】
蛍光体構成層１０ａは、平均粒径が例えば７μｍの蛍光体２０を、この蛍光体２０の平均粒径よりも薄い例えば５μｍの厚さに塗布した接着剤２１により固着されて形成されている。蛍光体構成層１０ａ中の蛍光体２０の占有率は６０％以上になるように設定されている。ここで、用語「占有率」について説明する。本明細書中で用いられる用語「占有率」とは、発光装置１の蛍光体層又は蛍光体構成層を切断して得られる切断面全体の面積に対して、この切断面に含まれる蛍光体が占める面積の割合を意味している。なお、蛍光体層又は蛍光体構成層中における蛍光体の占有率を測定する場合についても、上述したように蛍光体の平均粒径測定する場合と同様に、発光装置１を切断した写真に基づいて算出している。このようにして算出した蛍光体層の占有率は、蛍光体層の全体積中に占める蛍光体の体積が占める割合（即ち、充填率）が高くなるにつれて向上する。
【００３４】
蛍光体構成層１０ｂ、１０ｃについても蛍光体構成層１０ａと同様に構成されている。各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃの中に含有される蛍光体２０の充填率が高くなっている、即ち、各蛍光体構成層断面中で蛍光体が占める占有率はいずれも６０％以上に設定されているため、蛍光体層１０中の蛍光体２０の占有率は６０％以上になっている。また、蛍光体構成層１１ａは、蛍光体構成層１０ａと同様にして、蛍光体２０とは別の種類の平均粒径が例えば１０μｍの蛍光体２５を、この蛍光体２５の平均粒径よりも薄い例えば５μｍの厚さに塗布した接着剤２６により固着されて形成されている。蛍光体構成層１１ｂ、１１ｃについても蛍光体構成層１１ａと同様に構成されている。各蛍光体構成層１１ａ〜１１ｃの中に含有される蛍光体２５の占有率がいずれも６０％以上に設定されているため、蛍光体１１中の蛍光体２５の占有率は６０％以上になっている。
【００３５】
本実施の形態では、蛍光体２０としては、発光素子５が発する青色光を吸収し、波長変換して赤色光を発する蛍光体が用いられており、蛍光体２５としては、発光素子５が発する青色光を吸収し、波長変換して緑色光を発する蛍光体が用いられている。なお、このように２種類以上の蛍光体２０、２５を配置する際には、発光素子５のより近く（即ち、内側）の蛍光体層１０に含有される蛍光体２０が波長変換して発した光が、発光素子５のより遠く（即ち、外側）の蛍光体層１１に含有される別の種類の蛍光体２５によってさらに波長変換されてしまわないように、各蛍光体２０、２５を配置した構成にすることで色調の調整が容易となり、また発光効率の高い発光素子とすることができる。
【００３６】
具体的に説明すると、例えば、本実施の形態では、発光素子５に対してより近くにある蛍光体層１０に配置された蛍光体２０が発する赤色光の波長は、発光素子５に対してより遠くにある蛍光体層１１に配置された蛍光体２５が緑色を発光するために吸収する波長領域（エネルギー領域）から外れているので、下層にある蛍光体２０からの赤色光は、上層にある蛍光体２５に吸収されて波長変換される恐れがない。このようにして、発光素子５のより近く（即ち、内側）により長い波長の光を発する蛍光体２０を配置し、発光素子５のより遠く（即ち、外側）により短い波長の光を吸収する蛍光体２５を配置することによって、２種類以上の蛍光体２０、２５によって複数回の波長変換が行われて、発光出力が減少することを防止できる。
【００３７】
次に、以上のように構成された発光装置１を製造する本発明の実施の形態に係る製造方法を、図１〜図３を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る製造方法の手順を示す全体フロー図である。
【００３８】
図４に示すように、発光装置１の製造を開始する（ステップ０）にあたって、まず、基板２上に発光素子５を、例えば半田や導電ペーストを用いて配置する（ステップ１）。次に、例えば超音波接着及び圧着等の方法を用いて、導電線ワイヤ７を発光素子５及び外部電極６に接続する（ステップ２）。その後、発光素子５上の発光面を覆うように、蛍光体層１０、１１を含む各層を所定の順序で発光素子５上に形成する（ステップ３）。本実施の形態では、図１及び図２に示すように、発光素子５上に２つの異なる蛍光体層１０、１１が順に積層されて形成されている。蛍光体層１０、１１の形成が終了した後に、環状配置された側壁３と基板２とで形成される凹部内に、例えば透明樹脂等の封止部材１２を蛍光体層１１の上から充填し、発光素子５を蛍光体層１０、１１と共に封止する（ステップ４）。以上のステップ０〜ステップ４により、発光装置１の製造が完了する（ステップ５）。
【００３９】
次に、上記ステップ３において、各層を形成する際に蛍光体層１０、１１を形成する場合の手順を詳細に説明する。本実施の形態では、発光素子５の発光面上に蛍光体層１０、１１を順に形成している。図５は、上記ステップ３において、蛍光体層１０、１１を形成する場合の手順を説明するフロー図である。以下では、発光素子５上に直接的に形成される蛍光体層１０を例にして説明する。
【００４０】
図３に示すように、蛍光体層１０の形成が開始される（ステップ１０）と、被積層面である発光素子５上に、例えばシリコン、エポキシ等の接着剤２１が、例えばディスペンス、スプレー等の方法によって塗布される（ステップ１１）。図６及び図７は、上記ステップ１０において、接着剤２１をディスペンス方法によって発光素子５上に塗布する際の手順を示す説明図である。
【００４１】
接着剤２１を塗布する際には、図６に示すように、発光素子５及び基板２の下側に配置されたヒータ３０によって、接着剤２１が塗布される発光素子５の発光面である上面及び側面が加熱される。ニードル形状の排出口３１から排出された接着剤２１は、このようにして加熱された発光面上において加熱され、その粘度が低下した状態になり、図７に示すように、表面張力の影響が低減化し、発光素子５の発光面上に均一の厚さで分布する。これにより、接着剤２１が発光素子５の発光面上で盛り上がって不均一な厚さになってしまうことが防止できる。こうすることで、被積層面上に塗布する接着剤２１の厚さは、後述のステップ１２で接着剤２１に吹付ける蛍光体２０の平均粒径以下になる。
【００４２】
上記ステップ１１において、発光素子５の発光面上に塗布した接着剤２１が粘着性を保っている状態で、塗布した接着剤２１に蛍光体２０を吹付け（ステップ１２）、発光素子５の発光面上全体に蛍光体２０を配置する。図８は、塗布した接着剤２１に蛍光体２０を吹付ける際の一例として、圧縮ガスを用いた場合の手順を示す説明図である。
【００４３】
図８に示すように、発光素子５の発光面上に対向する上側の位置に、蛍光体２０を吹付けるノズル３５が配置されている。ノズル３５には、吹付ける蛍光体２０を供給するカートリッジ３６が配管３７を介して接続されている。また、ノズル３５には、圧縮ガスとして例えば空気、窒素又はアルゴン等が貯留された貯留部４０に配管４１を介して接続されている。配管４１には、貯留部４０からの圧縮ガスの流量等を調整する圧力調整装置４２及び開閉弁４３が設けられている。これにより、カートリッジ３６から供給される蛍光体２０は、圧力調整装置４２及び開閉弁４３によって噴射量が調整された圧縮ガスによってノズル３５から噴出し、発光素子５の発光面上に塗布された接着剤２１に吹付けられるようになっている。
【００４４】
本実施の形態では、ノズル３５には篩（図示せず）が設けられており、このノズル３５から粒径が所定値以下である蛍光体２０だけが噴出できるようになっている。これにより、ノズル３５から塗布された接着剤２１に吹付けられる蛍光体２０の粒径の調整が行われている。
【００４５】
蛍光体２０を配置した接着剤２１を例えば２００℃で１分加熱し、仮硬化させる（ステップ１３）。上記ステップ１１〜１３の手順により、発光素子５の発光面上に蛍光体構成層１０ａが形成される。
【００４６】
発光素子５の発光面上に形成された蛍光体構成層１０ａによって所望の発光が得られているか判定するために、発光装置１の色温度を測定する（ステップ１４）。図９は、発光装置１の色温度を測定する方法の一例を示す、色調ムラ測定装置７０の説明図である。図９に示すように、発光装置１と対向する位置には、光を検出する検出器４６が配置されている。本実施の形態では、発光装置１と検出器４６との距離は１．５ｍに設定されている。検出器４６は光ファイバー４７によって分光器４８に接続されている。測定対象である発光装置１の外部電極６には、電源５０の正負の電極から各々配線４９が接続されて電力が供給され、発光装置１を発光させた状態で測定が行われる。
【００４７】
色温度の測定は、測定対象である発光装置１を、図９に示す位置から同一鉛直平面（図９の紙面）内にて左右に回転させながら行う。図９に示すように、基板２の上面と垂直な方向に照射された光を測定可能である発光装置１の位置を角度９０°とすると、発光装置１を右に９０度回転させた場合の位置が０°になり、左に９０度回転させた場合の位置が１８０°になる。なお、一般的には、発光装置の輝度は、０°の位置では小さく、０°から９０°に近付くにつれて大きくなり、９０°から１８０°に近付くにつれてまた小さくなっている。
【００４８】
検出器４６によって検出された光は、光ファイバー４７から分光器４８に送られるようになっている。分光器４８では、検出器４６が検出した光のスペクトル解析がされ、その解析結果により発光装置１の輝度及び相関色温度が測定される。
【００４９】
上記ステップ１４の測定結果により蛍光体層１０が形成された発光装置１について、所望の発光が得られた場合（ステップ１５のＹｅｓ）には、蛍光体層１０の形成が完了する（ステップ１６）。一方、所望の発光が得られない場合（ステップ１５のＮｏ）には、上記ステップ１１に戻り、上記ステップ１１〜１３を繰返し、新たな蛍光体構成層１０ｂを積層する。図１０〜図１２は、新たな蛍光体構成層１０ｂを積層する手順を示す説明図である。具体的に説明すると、発光素子５の発光面上に形成された図１０に示す蛍光体構成層１０ａを被積層面として、図１１に示すように、この蛍光体構成層１０ａ上に接着剤２１を塗布する。そして、図１２に示すように、蛍光体構成層１０ａ上に塗布した接着剤２１上に蛍光体２０を吹付けて配置し、その後、接着剤２１を仮硬化させることによって、新たな蛍光体構成層１０ｂを形成する。
【００５０】
上記ステップ１１〜１３を繰返すことによって積層された蛍光体構成層１０ａ、１０ｂにより、発光装置１について所望の発光が得られているか判定するために、発光装置１の色温度を測定する（ステップ１４）、測定結果により所望の発光が得られた場合（ステップ１５のＹｅｓ）には、蛍光体層１０の形成が完了する（ステップ１６）。これに対して、所望の発光が得られない場合（ステップ１５のＮｏ）には、上記ステップ１１に戻り、上記ステップ１１〜１３を繰返す。以上のようにして、発光装置１に対して所望の発光が得られるまで、蛍光体構成層を形成する形成工程としての上記ステップ１１〜１５を繰返して蛍光体構成層１０ａ、１０ｂ、・・・を積層し、蛍光体層１０の形成を完了させる（ステップ１６）。本実施の形態では、図３に示すように、３つの蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃが積層された蛍光体層１０を形成したことによって、蛍光体層１０について所望の発光が得られている。このように蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを積層させることにより、蛍光体層１０を非常に薄く形成することができ、蛍光体層１０の最大厚さ及び最小厚さの差を蛍光体２０の平均粒径の２倍以下とすることが可能になる。なお、蛍光体構成層（１０ａ、１０ｂ、・・・）を積層させて形成する蛍光体層１０の平均厚さは、含有する蛍光体２０の平均粒径の５倍以下になるようにするのが好ましい。
【００５１】
本実施の形態では、各蛍光体構成層（１０ａ、１０ｂ、・・・）中における蛍光体２０の占有率を全て６０％以上に設定することによって、各蛍光体構成層（１０ａ、１０ｂ、・・・）で構成される蛍光体層１０中における蛍光体２０の占有率を６０％以上に設定している。なお、発光装置１の色温度を調整する場合には、発光素子５から最も遠くにあり、最後に形成する蛍光体構成層中における蛍光体２０の占有率を５０％以下に調整することにより、色温度の微調整が可能である。例えば、４層の蛍光体構成層１０ａ〜１０ｄ（１０ｄは図示せず）で形成される蛍光体層１０の場合について説明すると、発光素子５のより近くに積層される３層の蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃ中における蛍光体２０の占有率を６０％以上に設定し、これら３層（１０ａ〜１０ｃ）の上に最後に形成される蛍光体構成層１０ｄ中における蛍光体２０の占有率を５％に設定することによって、色温度を１００Ｋ単位で変化させることが可能になる。このとき、蛍光体層１０中の蛍光体２０の占有率は約５０％となる。
【００５２】
なお、上述の説明では、発光素子５の発光面上に積層されて形成される蛍光体層１０の場合について説明したが、蛍光体層１０を形成した後に、この蛍光体層１０を被積層面として蛍光体層１１を蛍光体層１０上に積層して形成する場合にも同様の手順で形成される。また、本実施の形態では、蛍光体層１１を形成する際に用いる接着剤２６は、蛍光体層１０を形成する際に用いる接着剤２１と同一の接着剤を用いているが、異なる接着剤を用いてもよい。
【００５３】
従来の方法において、含有する蛍光体の充填率の高い樹脂、即ち、占有率が５０％以上の蛍光体層を作成可能となるように樹脂に蛍光体を混合すると、その蛍光体を混ぜた樹脂はべたついた砂状となるため、ニードルにまとわりついて、ディスペンサーから吐き出すことが困難であった。この場合、非常に多くの蛍光体の塊を塗ることになり、薄膜化は不可能で、数百μｍの厚みとなっていた。またスタンプのように転写することも可能だが、蛍光体層の最大厚みと最小厚みの差は著しかった。
【００５４】
しかし、以上の実施の形態によれば、蛍光体の充填率が高い、占有率が５０％以上の蛍光体層が作成可能となり、蛍光体層を非常に薄く形成することができるようになる。具体的には、蛍光体層の厚みを平均粒径の５倍以下としても目的の色温度に設定にすることが可能となる。これにより、蛍光体層の最大厚さと最小厚さの差（厚さムラ）を小さく抑えることが可能となる。さらに、蛍光体層１０内での蛍光体２０の分布もより均一化することができる。特に、蛍光体層１０における最大厚さ及び最小厚さの差を蛍光体２０の平均粒径の２倍以下に抑えるとより効果的である。蛍光体層の厚さムラを抑え、分布を均一したことによって、発光素子５から蛍光体層１０に照射された発光素子５からの光を、各発光方向で均等に波長変換させることができ、色調ムラを低減化し、演色性を向上させた光を発する発光装置１及びその製造方法を提供することが可能になる。
【００５５】
また、蛍光体層１０を、１層以上の蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを積層した構成にしたことによって、蛍光体層１０内における蛍光体２０の分布を、蛍光体２０の平均粒径の厚さである蛍光体構成層単位で調整することができ、蛍光体層１０内で蛍光体２０の分布をより均一化することが可能になる。特に、各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを、前記蛍光体の平均粒径以下の厚さの接着剤２１に前記蛍光体２０を配置した構成にしたことによって、各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃの厚さ方向において、蛍光体２０が沈降しなくなり、蛍光体層１０内での蛍光体２０の分布が厚さ方向において従来よりも均一化され、蛍光体２０の充填率を高くすることが可能になる。
【００５６】
さらに、被積層面上に接着剤２１を塗布する際に、接着剤２１を加熱してその粘性度を低下させ、被積層面上に均一に分布させるようにしたことによって、蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃの厚さをより均一化させることができ、蛍光体層１０内での蛍光体２０の分布をより均一化させることが可能になる。
【００５７】
さらに、接着剤２１を溶剤で希釈してその粘性度を低下させ、被積層面上に均一に分布させるようにしたことによって、蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃの厚さをより均一化させることができ、蛍光体層１０内での蛍光体２０の分布をより均一化させることが可能になる。
【００５８】
さらに、蛍光体層１０を形成する際に、蛍光体層１０を構成する蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃを１層形成する度に、発光装置１の色温度を測定したことによって、発光装置１の蛍光体層１０の色温度を目標値に調整することが可能となる。特に、蛍光体構成層の１層の蛍光体含有量を調整することで、色温度の微調整ができ、１００Ｋ単位での色温度調整が可能となる。これにより、従来よりも所望する発光により近い発光をする蛍光体層１０を備えた発光装置１を製造することが可能になる。
【００５９】
さらに、蛍光体構成層１０に含有する蛍光体２０の粒径を調整し、例えば、所定の粒径以下になるようにしたことによって、大きい粒子が付着した箇所が厚みムラとして残ってしまう事態を防止することができ、蛍光体層２０を構成する各蛍光体構成層１０ａ〜１０ｃをより均一の厚さに形成することができる。そのため、発光装置１の色温度の差の原因になっている蛍光体層の厚みムラも、蛍光体構成層を積層させた構造とすることで、含有する蛍光体の平均粒径の２倍以下と小さくすることが可能となり、色調ムラをより低減化し、且つ演色性を向上させることが可能になる。
【００６０】
本発明の第１の他の実施形態として、蛍光体２０を接着剤２１が塗布された発光素子５の発光面に配置する際に、図１３に示すように、静電吸着を利用して配置するようにしてもよい。図１３では、基板２と、ノズル３５に蛍光体２０を供給するカートリッジ３６とに、高電圧が印加可能な電源５５の両極が接続されている。基板２とカートリッジ３６間に印加される電圧パターンは、電源５５に接続された電圧制御装置５６によって制御されるようになっている。このような構成により、カートリッジ３６内の蛍光体２０を負に帯電させ、正に帯電した基板２側の接着剤２１にノズル３５を介して静電吸着させることができる。
【００６１】
本発明の第２の実施形態として、図１４に示すように、発光素子５の発光面を覆うように配置される蛍光体層の数が３層以上であってもよい。図１４に示す場合には、発光素子５上に３種類の蛍光体層１０、１１、６０が設けられている。蛍光体層６０は、蛍光体層１０、１１と同様に形成されている。蛍光体層６０には、例えば青色光を発する蛍光体１０１が含有されている。第２の実施形態では、紫外線光を発するＬＥＤが発光素子５として用いられている。なお、本発明の第２の実施形態は、図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００６２】
本発明の第３の実施形態として、図１５に示すように、発光素子５の発光面を覆うように配置される蛍光体層が発光素子５の発光面上に直接的に配置されずに、例えば透明樹脂等の封止部材１２で形成される中間層を介して配置されていてもよい。図１５に示す場合には、中間層である封止部材１２の上に２種類の蛍光体層１０、１１が設けられている。本発明の第３の実施形態は、図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００６３】
本発明の第４の実施形態として、図１６に示すように、図１５に示す発光装置１と概ね同様に構成されているが、発光装置１の発光素子５として紫外線光を発する発光素子５が用いられ、且つ発光素子５上の中間層１２を介して３層の蛍光体層１０、１１、６０にしてもよい。図１６に示す発光装置１の蛍光体層６０は、蛍光体層１０及び１１と同様に構成されており、これらの蛍光体層１０、１１が各々含有する蛍光体２０、２５とは異なる蛍光体１０１が含有されている。本発明の第４の実施形態は、図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００６４】
本発明の第５の実施形態として、図１７に示すように、発光素子５の発光面上に直接的に配置された蛍光体層１０を、従来公知の樹脂に分散された厚い蛍光体層と併用してもよい。図１７に示す場合には、蛍光体層１０の周囲の樹脂１２に蛍光体２５が混合されて従来公知の厚い蛍光体層６１が形成されている。このとき、樹脂１２が含有する蛍光体２５を、粒径が１０μｍ以下の微粒子、もしくは、極微量とすることで、蛍光体２５の沈降による影響が極めて小さくなり、本発明の第５の実施形態は、図２に示す本発明の第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６６】
上述した実施形態においては、青色光又は紫外線光を発するＬＥＤを発光素子５として用いる場合について説明したが、発光素子５としては、その他の光を発するＬＥＤであってもよい。また、発光素子５としてＬＥＤ以外を用いてもよい。
【００６７】
上述した実施形態においては、蛍光体層１０を構成する蛍光体構成層の数が２層又は３層である場合について説明したが、蛍光体層１０を構成する蛍光体構成層の数は任意であってもよい。
【００６８】
上述した実施形態においては、蛍光体層１０に１種類の蛍光体２０が含有されている場合について説明したが、蛍光体層１０に２種類以上の蛍光体が含有されていてもよい。
【００６９】
上述した実施形態においては、発光素子５の発光面上に形成される中間層が透明樹脂等の封止部材１２である場合について説明したが、中間層は透明樹脂以外で形成されていてもよい。
【００７０】
上述した実施形態においては、ヒータ３０を用いて塗布する接着剤２１を加熱し、粘度を低下させる場合について説明したが、ヒータ３０以外の加熱装置を用いて、接着剤２１を加熱して粘度を低下させるようにしてもよい。また、接着剤２１を溶媒で薄めることによって、粘度を低下させてもよい。さらに、接着剤２１を溶媒で薄めることと、加熱することとを同時に実施してもよい。
【００７１】
上述した実施形態においては、ノズル３５に設けた篩（図示せず）を用いて、塗布された接着剤２１に配置する蛍光体２０の粒径を調整する場合について説明したが、篩以外の方法が用いられてもよい。例えば、蛍光体２０をボールミルによって粉砕、洗浄、分離、乾燥し、その後、シャトルに入れ、シャトル先端に取付けたノズルの内径を調整することによって、篩以外の手段によって、吹付ける蛍光体２０の粒径を調整するようにしてもよい。
【実施例】
【００７２】
本発明を実施例と比較例を用いて説明する。
【００７３】
以下に示す実施例１〜４は、本発明の実施の形態に係る発光装置１の色調ムラを測定した結果であり、比較例１、２は、従来公知の発光装置１００の色調ムラを測定した結果である。なお、色調ムラの測定は、図９に示す色調ムラ測定装置７０を用いて測定対象である発光装置からの発光を検出器で検出し、スペクトル解析することにより行った。
【００７４】
測定対象である発光装置が発する光の指向特性を示す「半値角（２θ（１／２））」は、分光器４８で得られた輝度の解析結果から、以下のようにして算出した。
２θ（１／２）＝｜θ１−θ２｜
ただし、最も大きな輝度の値を１００％としたときの基準角度から０°の位置側に回転させたときに、輝度が５０％になる角度をθ１とし、基準角度から１８０°の位置側に回転させたときに輝度が５０％になる角度をθ２とする。
【００７５】
測定対象である発光装置の色調ムラの度合いを示す「色温度差（ΔＣＣＴ）」は、分光器４８で得られたスペクトル解析結果から、上記半値角（２θ（１／２））内で測定される色温度ＣＣＴ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｃｏｌｏｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の最大値と最小値の差として求めた。なお、単位はＫ（ケルビン）である。
【００７６】
測定対象である発光装置が発する光の演色性については、ＪＩＳで規定される基準光をどれだけ忠実に再現できているかという度合いを示す「平均演色評価数（Ｒａ）」を分光器４８で得られたスペクトル解析結果から算出した。
【００７７】
＜実施例１＞
図１８は、青色光を発する発光素子５上に直接的に２つの異なる蛍光体層１０、１１が積層された図２に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。実施例１では、蛍光体層１０に含有される蛍光体２０は赤色光を発し、蛍光体層１１に含有される蛍光体２５は緑色光を発する。蛍光体２０の粒子径は、１０μｍ以下、蛍光体２５の粒子径は、１３μｍ以下に調整されている。
【００７８】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層１０、蛍光体層１１における蛍光体２０、蛍光体２５の占有率はともに６０％以上であり、蛍光体層１０、蛍光体層１１の層厚は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５の平均粒径の５倍以下であった。また、蛍光体層１０、蛍光体層１１のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５の平均粒径以下であった。なお、各蛍光体層１０、１１が含有する蛍光体２０、２５の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍであった。
【００７９】
図１９は、図１８の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図１８及び図１９に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１２６°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝１５５Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９２であった。
【００８０】
＜実施例２＞
図２０は、紫外線光を発する発光素子５上に直接的に３つの異なる蛍光体層１０、１１、６０が積層された図１４に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。実施例２では、蛍光体層１０に含有される蛍光体２０は赤色光を発し、蛍光体層１１に含有される蛍光体２５は緑色光を発し、且つ蛍光体層６０に含有される蛍光体１０１は青色光を発する。蛍光体２０の粒子径は、１０μｍ以下、蛍光体２５の粒子径は、１３μｍ以下、蛍光体１０１の粒子径は、２０μｍ以下に調整されている。
【００８１】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０における蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の占有率はすべて６０％以上であり、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０の層厚は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の平均粒径の５倍以下であった。また、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の平均粒径以下であった。なお、各蛍光体層１０、１１、１２が含有する蛍光体２０、２５、１０１の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍ、１８μｍであった。
【００８２】
図２１は、図２０の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図２０及び図２１に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１１５°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝３３Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９４であった。
【００８３】
＜実施例３＞
図２２は、青色光を発する発光素子５上に設けられた中間層１２を介して２つの異なる蛍光体層１０、１１が積層された図１５に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。実施例３では、蛍光体層１０に含有される蛍光体２０は赤色光を発し、蛍光体層１１に含有される蛍光体２５は緑色光を発する。蛍光体２０の粒子径は、１０μｍ以下、蛍光体２５の粒子径は、１３μｍ以下に調整されている。なお、各蛍光体層１０、１１が含有する蛍光体２０、２５の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍであった。
【００８４】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層１０、蛍光体層１１における蛍光体２０、蛍光体２５の占有率はともに６０％以上であり、蛍光体層１０、蛍光体層１１の層厚は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５の平均粒径の５倍以下であった。また、蛍光体層１０、蛍光体層１１のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５の平均粒径の２倍以下であった。
【００８５】
図２３は、図２２の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図２２及び図２３に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１１８°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝２４９Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９２であった。
【００８６】
＜実施例４＞
図２４は、図１５と概ね同様に構成されているが、紫外線光を発する発光素子５が用いられ、発光素子５上の中間層１２を介して蛍光体層１０、１１、６０の３層が設けられた図１６に示す発光装置１の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。実施例４では、蛍光体層１０に含有される蛍光体２０は赤色光を発し、蛍光体層１１に含有される蛍光体２５は緑色光を発し、且つ蛍光体層６０に含有される蛍光体１０１は青色光を発する。蛍光体２０の粒子径は、１０μｍ以下、蛍光体２５の粒子径は、１３μｍ以下、蛍光体１０１の粒子径は、２０μｍ以下に調整されている。
【００８７】
上記の試料の断面を観察したところ、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０における蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の占有率はすべて６０％以上であり、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０の層厚は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の平均粒径の５倍以下であった。また、蛍光体層１０、蛍光体層１１、蛍光体層６０のそれぞれの層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は、それぞれの層に含有されている蛍光体２０、蛍光体２５、蛍光体１０１の平均粒径の２倍以下であった。なお、各蛍光体層１０、１１、１２が含有する蛍光体２０、２５、１０１の平均粒径はそれぞれ、７μｍ、１０μｍ、１８μｍであった。
【００８８】
図２５は、図２４の測定結果を、横軸が発光装置１の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図２４及び図２５に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１１５°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝８６Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９２であった。
【００８９】
＜比較例１＞
図２６は、図２７に示す従来公知の発光装置１００の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１００の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。図２８は、図２６の測定結果を、横軸が発光装置１００の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図２７に示す従来公知の発光装置１００は、基板２上に配置された発光素子５の周囲に、赤色光を発する蛍光体２０及び緑色光を発する蛍光体２５を混合させた樹脂を厚く配置した構成を有する。発光素子５としては青色光を発する発光素子５が用いられている。
【００９０】
樹脂内において蛍光体２０、蛍光体２５の占有率は合計５％と５０％未満であり、蛍光体層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は含有する蛍光体２０、２５の平均粒径の２倍を超えていた。
【００９１】
図２６及び図２８に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１２２°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝５８０Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９４であった。
【００９２】
＜比較例２＞
図２９は、図３０に示す他の従来公知の発光装置１００の輝度比及び相関色温度の値を、発光装置１００の位置が０〜１８０°である場合について各々測定した測定結果を示している。図３１は、図２９の測定結果を、横軸が発光装置１００の角度（°）であり、縦軸が相関色温度（Ｋ）である座標にプロットして示したものである。図３０に示す他の従来公知の発光装置１００は、基板２上に配置された発光素子５の周囲に、赤色光を発する蛍光体２０、緑色光を発する蛍光体２５及び青色光を発する蛍光体１０１を混合させた樹脂を厚く配置した構成を有する。発光素子５としては紫外線光を発する発光素子５が用いられている。
【００９３】
樹脂内において蛍光体２０、２５、１０１の占有率は合計５％と５０％未満であり、蛍光体層の厚みムラ（最大厚み及び最小厚みの差）は含有する蛍光体２０、２５の平均粒径の２倍を超えていた。
【００９４】
図２９及び図３１に示すように、半値角（２θ（１／２））は、１３３°であり、色温度差はΔＣＣＴ＝４９４Ｋであった。また、９０°の位置における平均演色評価数Ｒａ＝９１であった。
【００９５】
上述したように、本発明の発光装置１についての実施例１〜４では、色調ムラの度合いを示す色温度差ΔＣＣＴの値が３３〜２４９Ｋであり、従来公知の発光装置１００についての比較例１、２の場合の色温度差ΔＣＣＴの値５８０、４９４Ｋと比較して、発光装置が発する光の色調ムラが非常に低減されていることが分かる。また、本発明の発光装置１についての実施例１〜４の平均演色評価数Ｒａの値は９２〜９４であり、本発明の発光装置１が発する白色光は、演色性が高く基準光により近い光が再現できていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、例えば照明用光源、液晶のバックライト光源等に用いられる、色調ムラが低減された白色光を発する発光装置に特に有用である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 発光装置
２ 基板
３ 側壁
５ 発光素子
６ 外部電極
７ 導電線ワイヤ
１０、１１、６０ 蛍光体層
１０ａ〜１０ｃ、１１ａ〜１１ｃ 蛍光体構成層
１２ 封止部材
２０、２５、１０１ 蛍光体
２１、２６ 接着剤
３０ ヒータ
３１ 排出口
３５ ノズル
３６ カートリッジ
３７ 配管
４０ 貯留部
４１ 配管
４２ 圧力調整装置
４３ 開閉弁
４６ 検出器
４７ 光ファイバー
４８ 分光器
４９ 配線
５０ 電源
５５ 高圧電源
５６ 電圧制御装置
６１ 従来公知の構成の蛍光体層
１００ 従来公知の発光装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して特定の色を発光する蛍光体を含有する蛍光体層と、を有する発光装置であって、
前記蛍光体層における最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下であり、
前記蛍光体層は、蛍光体構成層が複数積層された構成であり、
前記蛍光体構成層は、前記蛍光体の平均粒径以下の厚さの接着剤と、前記蛍光体とからなり、
且つ前記蛍光体層中の前記蛍光体の占有率が５０％以上であることを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の厚さは、前記蛍光体の平均粒径の５倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体層を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の蛍光体層が含有する蛍光体は平均粒径が異なることを特徴とする、請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に直接的に配置されており、前記蛍光体層の周囲に粒径が１０μm以下の蛍光体が混合された樹脂からなる層が形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に透明樹脂からなる中間層を介して配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して特定の色を発光する蛍光体を含有する蛍光体層とを備えた発光装置の製造方法であって、
最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下であり、且つ含有する前記蛍光体の占有率が５０％以上である前記蛍光体層が、前記発光素子の発光面を覆うように、前記発光素子の発光面上に直接又は中間層を介して形成され、
前記蛍光体層は、複数層の蛍光体構成層からなり、
前記蛍光体構成層は、前記発光素子の発光面上に、直接または中間層を介して、接着剤を塗布し、塗布された接着剤に前記蛍光体を固着させることにより形成されることを特徴とする、発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記蛍光体層の厚さを前記蛍光体の平均粒径の５倍以下に形成することを特徴とする、請求項７に記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記蛍光体構成層を形成する際には、被積層面上に前記接着剤を前記蛍光体の平均粒径よりも薄く塗布し、前記塗布された接着剤に前記蛍光体を固着して蛍光体構成層を形成する形成工程を行い、
前記蛍光体層について所望の色温度が得られるまで前記蛍光体構成層を積層することを特徴とする、請求項７又は８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記接着剤を塗布する際には、塗布面上をヒータで加熱した状態で行うことを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記複数層の蛍光体構成層を積層する場合、前記接着剤の塗布と、前記蛍光体の固着と、前記接着剤の仮硬化と、色温度の測定とその測定結果の検証と、を繰り返すことにより、所望の色温度を得ることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１２】
含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体層を有することを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記複数の蛍光体層が含有する蛍光体は平均粒径が異なることを特徴とする、請求項１２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１４】
前記蛍光体層は前記発光素子の発光面を覆うように直接形成され、
前記蛍光体層の周囲に粒径が１０μm以下の蛍光体が混合された樹脂からなる層を形成することを特徴とする、請求項７〜１３のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１５】
前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に透明樹脂からなる中間層を介して形成されることを特徴とする、請求項７〜１３のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して特定の色を発光する蛍光体を含有する蛍光体層と、を有する発光装置であって、
前記蛍光体層における最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下であり、
前記蛍光体層は、蛍光体構成層が複数積層された構成であり、
前記蛍光体構成層は、前記蛍光体の平均粒径以下の厚さの接着剤と、前記蛍光体とからなり、
且つ前記蛍光体層中の前記蛍光体の占有率が５０％以上であることを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の厚さは、前記蛍光体の平均粒径の５倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体層を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の蛍光体層が含有する蛍光体は平均粒径が異なることを特徴とする、請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に直接的に配置されており、前記蛍光体層の周囲に粒径が１０μm以下の蛍光体が混合された樹脂からなる層が形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に透明樹脂からなる中間層を介して配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
発光素子と、前記発光素子からの光を吸収し、波長変換して特定の色を発光する蛍光体を含有する蛍光体層とを備えた発光装置の製造方法であって、
最大厚さ及び最小厚さの差が前記蛍光体の平均粒径の２倍以下であり、且つ含有する前記蛍光体の占有率が５０％以上である前記蛍光体層が、前記発光素子の発光面を覆うように、前記発光素子の発光面上に直接又は中間層を介して形成され、
前記蛍光体層は、複数層の蛍光体構成層からなり、
前記蛍光体構成層は、前記発光素子の発光面上に、直接または中間層を介して、接着剤を塗布し、塗布された接着剤に前記蛍光体を固着させることにより形成されることを特徴とする、発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記蛍光体層の厚さを前記蛍光体の平均粒径の５倍以下に形成することを特徴とする、請求項７に記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記蛍光体構成層を形成する際には、被積層面上に前記接着剤を前記蛍光体の平均粒径よりも薄く塗布し、前記塗布された接着剤に前記蛍光体を固着して蛍光体構成層を形成する形成工程を行い、
前記蛍光体層について所望の色温度が得られるまで前記蛍光体構成層を積層することを特徴とする、請求項７又は８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記接着剤を塗布する際には、塗布面上をヒータで加熱した状態で行うことを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記複数層の蛍光体構成層を積層する場合、前記接着剤の塗布と、前記蛍光体の固着と、前記接着剤の仮硬化と、色温度の測定とその測定結果の検証と、を繰り返すことにより、所望の色温度を得ることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１２】
含有する蛍光体が異なる複数の蛍光体層を有することを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記複数の蛍光体層が含有する蛍光体は平均粒径が異なることを特徴とする、請求項１２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１４】
前記蛍光体層は前記発光素子の発光面を覆うように直接形成され、
前記蛍光体層の周囲に粒径が１０μm以下の蛍光体が混合された樹脂からなる層を形成することを特徴とする、請求項７〜１３のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１５】
前記蛍光体層は前記発光素子の発光面上に透明樹脂からなる中間層を介して形成されることを特徴とする、請求項７〜１３のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１０−１５３９２４（Ｐ２０１０−１５３９２４Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５６６７（Ｐ２０１０−８５６６７）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【分割の表示】特願２００６−３２０１４９（Ｐ２００６−３２０１４９）の分割
【原出願日】平成１８年１１月２８日（２００６．１１．２８）
【出願人】（５０６３３４１８２）ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【分割の表示】特願２００６−３２０１４９（Ｐ２００６−３２０１４９）の分割
【原出願日】平成１８年１１月２８日（２００６．１１．２８）
【出願人】（５０６３３４１８２）ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社 (336)
【Ｆターム（参考）】
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