発光装置
【課題】低温から高温、すなわち低電流から高電流範囲で優れた発光効率を実現する発光装置を提供する。
【解決手段】基板と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第１の発光素子と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第２の発光素子と、第１の発光素子上に形成され、第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、第２の発光素子上に形成され、５０℃での発光効率が第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低い第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、を有することを特徴とする発光装置。
【解決手段】基板と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第１の発光素子と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第２の発光素子と、第１の発光素子上に形成され、第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、第２の発光素子上に形成され、５０℃での発光効率が第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低い第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、を有することを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）にＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色蛍光体を組合せ、単一のチップで白色光を発する、いわゆる白色ＬＥＤに注目が集まっている。従来、ＬＥＤは赤色、緑色、青色と単色で発光するものであり、白色または中間色を発するためには、単色の波長を発する複数のＬＥＤを用いてそれぞれ駆動しなければならなかった。しかし、現在では、発光ダイオードと、蛍光体とを組合せることにより、上述の煩わしさを排し、簡便な構造によって白色光を得ることができるようになっている。
【０００３】
発光ダイオードを用いたＬＥＤランプは、携帯機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、各種スイッチ、バックライト用光源、および表示板などの各種表示装置に用いられている。これらＬＥＤランプは高効率化が強く望まれており、加えて一般照明用途には高演色化、バックライト用途には高色域化の要請がある。高効率化には、蛍光体の高効率化が必要であり、高演色化あるいは高色域化には、青色の励起光と青色で励起され緑色の発光を示す蛍光体および青色で励起され赤色の発光を示す蛍光体を組み合わせた白色光源が望ましい。
【０００４】
また、高負荷ＬＥＤは駆動により発熱し、蛍光体の温度が１００〜２００℃程度まで上昇することが一般的である。このような温度上昇が起こると蛍光体の発光強度は一般に低下し、いわゆる温度消光が生ずる。このため、特に、高温領域、すなわち高電流（高電力）範囲で発光効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２０８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、低温から高温、すなわち低電流から高電流範囲で優れた発光効率を実現する発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の発光装置は、基板と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第１の発光素子と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第２の発光素子と、第１の発光素子上に形成され、第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、第２の発光素子上に形成され、５０℃での発光効率が第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低い第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の発光装置の模式上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ模式断面図である。
【図３】蛍光体の発光効率の比較図である。
【図４】発光装置の発光効率を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の発光装置の模式上面図である。
【図６】第３の実施の形態の発光装置の模式上面図である。
【図７】第４の実施の形態の発光装置の模式上面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ模式断面図である。
【図９】緑色蛍光体Ｇ１のＸＲＤプロファイルである。
【図１０】緑色蛍光体Ｇ２のＸＲＤプロファイルである。
【図１１】赤色蛍光体Ｒ１のＸＲＤプロファイルである。
【図１２】赤色蛍光体Ｒ２のＸＲＤプロファイルである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。
【００１０】
なお、本明細書中、「温度上昇率」とは、発光装置の入力電流（または入力電力）に対する温度の上昇比率を意味する。発光装置の所定の位置の入力電力に対する温度変化を、例えば、熱電対や放射温度計等の測定装置で計測することで算出することが可能である。
【００１１】
また、本明細書中、「蛍光体の発光効率」とは、励起光の光エネルギーに対する、蛍光体の発する蛍光の光エネルギーの割合を意味する。また、「発光装置の発光効率」とは、発光装置の入力電力に対し、発光装置から発せられる全光束を意味する。
【００１２】
また、本明細書中、「白色光」とは一般的に照明装置に用いられる異なる波長の光が混合した電球色、温白色、白色、昼白色、昼光色等を包含する概念である。
【００１３】
また、本明細書中、「蛍光体層」とは単層、複層いずれの場合も含む概念である。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、基板と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第１の発光素子と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第２の発光素子と、第１の発光素子上に形成され、第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、第２の発光素子上に形成され、５０℃での発光効率が第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低い第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、を有する。
【００１５】
本実施の形態の発光装置は、低温で発光効率が高い蛍光体を含有する蛍光体層と、高温で発光効率が高い蛍光体含有する蛍光体層とを別個の発光素子上に備えることにより、全温度範囲すなわち、発光装置に入力される電流が低電流から高電流の全範囲で優れた発光効率を簡易に実現する。
【００１６】
図１は、本実施の形態の発光装置の模式上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ模式断面図である。
【００１７】
本実施の形態の発光装置は、ヒートシンク１０上に基板１２が形成されている。そして、基板１０上に複数の第１の白色ＬＥＤ１４と、複数の第２のＬＥＤ１６とが配置されている。
【００１８】
第１の白色ＬＥＤ１４は、基板上に実装される第１の発光素子１４ａと、第１の発光素子１４ａ上に形成される第１の蛍光体層１４ｂとで構成される。また、第２の白色ＬＥＤ１６は、基板上に実装される第２の発光素子１６ａと、第２の発光素子１６ａ上に形成される第２の蛍光体層１６ｂとで構成される。
【００１９】
第１の発光素子１４ａおよび第２の発光素子１６ａは、それぞれ、第１の蛍光体層１４ｂと第２の蛍光体層１６ｂとにそれぞれ含まれる第１の蛍光体および第２の蛍光体を励起するための光源である。第１の発光素子１４ａおよび第２の発光素子１６ａは、近紫外から青色の光、すなわち、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する。第１の発光素子１４ａおよび第２の発光素子１６ａは、例えば、青色ＬＥＤチップである。第１の発光素子１４ａと第２の発光素子１６ａは、同種の発光素子であっても異種の発光素子であってもかまわない。
【００２０】
各発光素子１４ａ、１６ａは、例えば金のワイヤ２０を介して図示しない配線に接続されている。そして、この配線を介して外部から駆動電流が発光素子１４ａ、１６ａに供給されることにより、発光素子１４ａ、１６ａが励起用の青色光を発生する。
【００２１】
第１の蛍光体層１４ｂには第１の蛍光体が含有され、第２の蛍光体層１６ｂには第２の蛍光体が含有される。第２の蛍光体は、温度５０℃での発光効率が第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低いという特性を有する。
【００２２】
本実施の形態では、上記特性を有する第１の蛍光体として、いわゆるサイアロン系の蛍光体を適用する。また、第２の蛍光体として、いわゆるシリケート系蛍光体を適用する。
【００２３】
本実施の形態のサイアロン系の緑色蛍光体は下記一般式（１）で表わされる組成を有し、赤色蛍光体は下記一般式（２）で表わされる組成を有する。サイアロン系蛍光体は、比較的高温での発光効率の低下が少ない。すなわち、温度消光が少ないという特性を有する。
【００２４】
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）３−ｙ１Ｓｉ１３−ｚ１Ａｌ３＋ｚ１Ｏ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
（上記一般式（１）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１＜１、
−０．１＜ｙ１＜０．３、
−３＜ｚ１≦１、
−３＜ｕ−ｗ≦１.５）
【００２５】
ここで、ＭはＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。また、Ｍは、Ｓｒに加え、Ｃａ（カルシウム）等の他の元素を約１０ｍｏｌ％以下の割合で混ぜても良い。
【００２６】
上記一般式（１）で表わされる組成を有するサイアロン系蛍光体は緑色蛍光体（Ｇ）であり、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、青緑色から黄緑色にわたる領域の発光、すなわち波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示す。
【００２７】
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）ａ１Ｓｉｂ１ＡｌＯｃ１Ｎｄ１ （２）
（上記一般式（２）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、次の関係を満たす。
０＜ｘ２＜１、
０．５５＜ａ１＜０．９５
２．０＜ｂ１＜３．９、
０＜ｃ１＜０．６、
４＜ｄ１＜５．７）
【００２８】
上記一般式（２）で表わされる組成を有するサイアロン系蛍光体は赤色蛍光体（Ｒ）であり、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、橙色から赤色にわたる領域の発光、すなわち波長５８０〜７００ｎｍの間にピークを有する発光を示す。
【００２９】
ここで、Ｍ’はＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。また、Ｍ’は、Ｓｒに加え、Ｃａ（カルシウム）等の他の元素を約１０ｍｏｌ％以下の割合で混ぜても良い。
【００３０】
本実施の形態のシリケート系の蛍光体は、下記一般式（３）で表わされる組成を有する。シリケート系蛍光体は、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい。すなわち、温度消光が大きいという特性を有する。
【００３１】
（Ｂａ１−ｙ２−ｚ２−ｘ３Ｃａｙ２Ｓｒｚ２Ｅｕｘ３）ａ２Ｓｉｂ２Ｏｃ２ （３）
（上記一般式（３）中、ｘ３、ｙ２、ｚ２、ａ２、ｂ２、ｃ２は、次の関係を満たす。
０＜ｘ３≦１、
０≦ｙ２≦１、
０≦ｚ２≦１、
１．５＜ａ２＜２．５
０．５＜ｂ２＜１．５、
３．５＜ｃ２＜４．５）
【００３２】
図３は、蛍光体の発光効率の比較図である。横軸は蛍光体の温度、縦軸は室温（２５℃）でのサイアロン系蛍光体の発光効率で規格化した発光効率である。上記組成範囲内のサイアロン系とシリケート系の特性をプロットしている。
【００３３】
サイアロン系蛍光体は、比較的高温での発光効率の低下が少ない。シリケート系蛍光体は、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい。シリケート系蛍光体は、温度５０℃での発光効率がサイアロン系より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低いという特性を有する。
【００３４】
図４は、発光装置の発光効率を示す図である。上記組成範囲内のサイアロン系蛍光体を用いた白色ＬＥＤの発光モジュールと、上記組成範囲内のシリケート系蛍光体を用いた白色ＬＥＤの発光モジュールの注入電流と全光束との関係を占めしている。発光モジュールは、縦４個×横４個の計１６個の白色ＬＥＤを配置したモジュールである。
【００３５】
サイアロン系蛍光体を用いた白色ＬＥＤの発光モジュールの場合は、低注入電流での発光効率はシリケート系蛍光体を用いた白色ＬＥＤの発光モジュールに比べ低い。しかし、高注入電流での発光効率はシリケート系蛍光体が低下するのに対し、サイアロン系蛍光体では低下が見られない。これは、サイアロン系蛍光体の高温側での発光効率の低下が小さいためである。
【００３６】
図４では、注入電流が１１００ｍＡ（電力にすると１３Ｗ）近傍で、サイアロン系蛍光体を用いた場合の発光効率が、シリケート系蛍光体を用いた場合の発光効率を上回る。この時の白色ＬＥＤまたは基板の温度が約１００℃である。
【００３７】
本実施の形態は、比較的高温での発光効率の低下が少ないサイアロン蛍光体を用いた白色ＬＥＤと、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きいシリケート系蛍光体を用いた白色ＬＥＤを同一基板上に配置する。したがって、低注入電流の低温域では、シリケート系蛍光体の寄与により発光効率を維持し、高注入電流の高温域では、サイアロン蛍光体の寄与により発光効率を維持することが可能となる。よって、低温から高温、すなわち低電流から高電流範囲で優れた発光効率を実現する発光装置を提供することが可能となる。特に、異なる２種の白色ＬＥＤを同一基板に配置するだけであるので製造も容易である。
【００３８】
そして、シリケート系蛍光体を用いた第２の蛍光体層の温度が１００℃未満であることが、発光効率を維持する観点から望ましい。なお、蛍光体層、発光素子および発光素子が実装された直下の基板は、極めて近接しているため、蛍光体層の温度は、発光素子または発光素子が実装された直下の基板の温度を測定することによっても評価可能である。
【００３９】
なお、本実施の形態において、例えば、発光装置や白色ＬＥＤの発色を調整するために、第１または第２の蛍光体層に、サイアロン系蛍光体やシリケート系蛍光体に加え、その他の組成の蛍光体を用いてもかまわない。蛍光体層は複数の蛍光体が混合されて形成されていても、異なる蛍光体を含有する蛍光体層が積層されるものであってもかまわない。
【００４０】
また、第１の白色ＬＥＤ１４と、第２の白色ＬＥＤ１６との配置パターンは、図１に限られることなく、例えば、市松模様等の配置パターンであってもかまわない。また、第１のＬＥＤ１４と第２のＬＥＤ１６の配置個数についても、発光効率等を考慮して最適な配置個数を選択すれば良い。
【００４１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の発光素子が基板上の第１の領域に実装され、第２の発光素子が基板上の第２の領域に実装され、第１の領域の温度上昇率が、第２の領域の温度上昇率に対して高いこと以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する内容については記載を省略する。
【００４２】
図５は、本実施の形態の発光装置の模式上面図である。図に示すように、第１の白色ＬＥＤ１４が基板１２上の第１の領域２４に配置され、第２の白色ＬＥＤ１６が基板１２上の第２の領域１６に実装されている。すなわち、第１の発光素子１４ａが基板１２上の第１の領域２４に実装され、第２の発光素子１６ｂが基板１２上の第２の領域１６に実装されている。そして、第１の領域２４が、第２の領域２６に囲まれている。
【００４３】
第１の領域２４では、第２の領域２６に比べ内側にあるため、発光素子の発熱による熱がこもりやすい。したがって、結果的に、任意の注入電流量（入力電力）において、第１の領域の温度上昇率が、第２の領域の温度上昇率に対して高くなる。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、温度上昇率が高い領域に、高温で発光効率の低下が小さい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置し、温度上昇率が低い領域に、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置する。したがって、２種の白色ＬＥＤを用いた発光装置において、高い実装密度を維持しつつ、低温、高温での発光効率を一層向上させる発光装置を提供することが可能となる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の領域における第１の発光素子の実装密度が、第２の領域における第２の発光素子の実装密度よりも高いこと以外は、第２の実施の形態と同様である。したがって、重複する内容については記載を省略する。
【００４６】
図６は、本実施の形態の発光装置の模式上面図である。図に示すように、図に示すように、第１の白色ＬＥＤ１４が基板１２上の第１の領域２４に配置され、第２の白色ＬＥＤ１６が基板１２上の第２の領域１６に実装されている。すなわち、第１の発光素子１４ａが基板１２上の第１の領域２４に実装され、第２の発光素子１６ａが基板１２上の第２の領域１６に実装されている。そして、第１の領域２４における第１の発光素子１４ａの実装密度が、第２の領域２６における第２の発光素子１６ａの実装密度よりも高くなっている。
【００４７】
このように、第１の領域２４では、第２の領域２６に比べ発光素子の実装密度が高いため、発光素子の発熱による熱がこもりやすい。したがって、結果的に、任意の注入電流量（入力電力）において、第１の領域の温度上昇率が、第２の領域の温度上昇率に対して高くなる。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、温度上昇率が高い領域に、高温で発光効率の低下が小さい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置し、温度上昇率が低い領域に、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置する。したがって、２種の白色ＬＥＤを用いた発光装置において、低温、高温での発光効率を一層向上させる発光装置を提供することが可能となる。
【００４９】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の領域の基板の熱抵抗が、第２の領域の基板の熱抵抗よりも大きいこと以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する内容については記載を省略する。
【００５０】
図７は、本実施の形態の発光装置の模式上面図である。図８は、図１のＢ−Ｂ模式断面図である。
【００５１】
本実施の形態の発光装置は、基板１２の第２の領域２４の下側にあたる領域に、基板１２の他の領域よりも熱伝導率の大きい材料１２ａが備えられている。このため、第１の領域１４の基板の熱抵抗、すなわち、白色ＬＥＤ１４とヒートシンク１０間の熱抵抗Ｒｔｈ１が、第２の領域２４の基板の熱抵抗、すなわち、白色ＬＥＤ２４とヒートシンク１０間の熱抵抗Ｒｔｈ２よりも大きくなっている。
【００５２】
本実施の形態によれば、上記構成により、第１の領域の温度上昇率が、第２の領域の温度上昇率に対して高くなる。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、温度上昇率が高い領域に、高温で発光効率の低下が小さい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置し、温度上昇率が低い領域に、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置する。したがって、２種の白色ＬＥＤを用いた発光装置において、低温、高温での発光効率を一層向上させる発光装置を提供することが可能となる。
【００５４】
なお、ここでは、第１の領域の基板の熱抵抗Ｒｔｈ１を、第２の領域の基板の熱抵抗Ｒｔｈ２より高くするために、異種の基板の材料を適用する場合を例にした。もっとも、例えば、基板１２とヒートシンク１０間の距離を第２の領域で短くするなどして、材料を変えずに熱抵抗Ｒｔｈ１を、熱抵抗Ｒｔｈ２よりも大きくする構成であってもかまわない。
【００５５】
さらに、第１の蛍光体にサイアロン蛍光体を適用し、第２の蛍光体にシリケート系蛍光体を適用する場合に、第１の領域の熱抵抗Ｒｔｈ１が、Ｒｔｈ１＞８（℃／Ｗ）を充足し、第２の領域の熱抵抗Ｒｔｈ２が、Ｒｔｈ１≦８（℃／Ｗ）を充足することが望ましい。
【００５６】
図４に示すように、注入電流が１１００ｍＡ（電力にすると１３Ｗ）近傍で、サイアロン系蛍光体を用いた場合の発光効率が、シリケート系蛍光体を用いた場合の発光効率を上回る。したがって、第２の領域の熱抵抗Ｒｔｈ２が、Ｒｔｈ１≦８（℃／Ｗ）を充足することで、最大使用電力が１３Ｗの場合の発光装置で、第２の領域の温度が１００℃以上となることを抑制でき、高い発光効率を実現することが可能となる。
【００５７】
なお、実施の形態で用いた上記一般式（１）で表されるサイアロン系緑色蛍光体の結晶構造は、斜方晶であり、ＣｕＫα特性Ｘ線（波長１．５４０５６Å）を用いたＸ線回折において、図９、１０に示すように、３０．５−３０．９°、２５．６−３０．０°、３１．８−３２．２°、３７．２−３７．６°、３７．０−３７．４°、２９．３−２９．７°、３４．０−３４．４°、２１．７―２２．１°、４８．９―４９．３°、４５．７−４６．１°、６２．８−６３．２°、１５．２−１５．６°、６１．３−６１．７°、４０．５−４０．９°、５５．８°−５６．２°の回折角度（２θ）、１５箇所のうち、少なくとも６箇所に同時に回折ピークを示す一成分を含有するものである。図９、図１０の評価に用いた組成は表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
さらに、実施の形態で用いた上記一般式（２）で表されるサイアロン系赤色蛍光体の結晶構造は、斜方晶であり、ＣｕＫα特性Ｘ線（波長１．５４０５６Å）を用いたＸ線回折において、図１１、１２に示すように、３１．６−３１．８°、３０．９−３１．１°、２４．８５−２５．０５°、３５．２５−３５．４５°、１５．０−１５．２５°、５６．４−５６．６５°、３６．１−３６．２５°、３３．０―３３．２０°、２３．１―２３．２０°、２９．３−２９．６°、２６．９５−２６．１５°の回折角度（２θ）、１１箇所のうち、少なくとも９箇所に同時に回折ピークを示す一成分を含有するものである。図１１、図１２の評価に用いた組成は表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
【００６２】
例えば、発光装置に使用する励起光を発生する発光素子は、紫外領域または青色の発光をする半導体発光素子であれば足りる。窒化ガリウム系化合物半導体を用いたＬＥＤ等を用いることが可能である。
【００６３】
また、蛍光体は、発光素子として青色ＬＥＤが用いられた場合は、赤色蛍光体と緑色蛍光体との組み合わせに限られず、黄色発光蛍光体、黄色蛍光体と赤色蛍光体との組み合わせ、赤色蛍光体と黄色蛍光体と緑色蛍光体との組み合わせ、橙色蛍光体と緑色蛍光体との組み合わせ、赤色蛍光体と青緑色蛍光体との組み合わせ、橙色蛍光体と青緑色蛍光体との組み合わせも考えられる。さらに、発光素子として近紫外ＬＥＤが用いられた場合は、赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体との組み合わせ、赤色蛍光体と黄色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体との組み合わせなどが考えられる。
【００６４】
２種類以上の蛍光体を用いる場合には、一層の蛍光体層に混合して用いてもかまわないが、蛍光体間の再吸収を防ぐため、より長波長発光する蛍光体を内側に、短波長発光する蛍光体を外側に塗布した多層構造塗布が好ましい。加えて、長波長発光蛍光体と短波長発光の蛍光体の間に透明樹脂層を挟む構造の多層塗布とすることがより好ましい。
【００６５】
また、実施の形態においては、第１の蛍光体にサイアロン系蛍光体を適用する場合を例に説明した。温度消光を抑制する観点からはサイアロン系蛍光体、特に上記一般式（１）（２）で表される蛍光体を適用することが望ましいが、その他の蛍光体を適用するものであっても構わない。また、実施の形態においては、第２の蛍光体にシリケート系蛍光体を適用する場合を例に説明した。低温で高発光効率を実現する観点からはシリケート系蛍光体、特に上記一般式（３）で表わされる蛍光体を適用することが望ましいが、その他の蛍光体を適用するものであっても構わない。
【００６６】
また、２種の白色ＬＥＤを例に説明したが、必ずしも白色ＬＥＤに限られるものではない。また、３種以上の白色ＬＥＤを用いる構成であってもかまわない。
【００６７】
そして、実施の形態の説明においては、発光装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる発光装置に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００６８】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての発光装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【００６９】
１０ ヒートシンク
１２ 基板
１４ 第１の白色ＬＥＤ
１４ａ 第１の発光素子
１４ｂ 第１の蛍光体層
１６ 第２の白色ＬＥＤ
１６ａ 第２の発光素子
１６ｂ 第２の蛍光体層
２０ ワイヤ
２４ 第１の領域
２６ 第２の領域
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）にＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色蛍光体を組合せ、単一のチップで白色光を発する、いわゆる白色ＬＥＤに注目が集まっている。従来、ＬＥＤは赤色、緑色、青色と単色で発光するものであり、白色または中間色を発するためには、単色の波長を発する複数のＬＥＤを用いてそれぞれ駆動しなければならなかった。しかし、現在では、発光ダイオードと、蛍光体とを組合せることにより、上述の煩わしさを排し、簡便な構造によって白色光を得ることができるようになっている。
【０００３】
発光ダイオードを用いたＬＥＤランプは、携帯機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、各種スイッチ、バックライト用光源、および表示板などの各種表示装置に用いられている。これらＬＥＤランプは高効率化が強く望まれており、加えて一般照明用途には高演色化、バックライト用途には高色域化の要請がある。高効率化には、蛍光体の高効率化が必要であり、高演色化あるいは高色域化には、青色の励起光と青色で励起され緑色の発光を示す蛍光体および青色で励起され赤色の発光を示す蛍光体を組み合わせた白色光源が望ましい。
【０００４】
また、高負荷ＬＥＤは駆動により発熱し、蛍光体の温度が１００〜２００℃程度まで上昇することが一般的である。このような温度上昇が起こると蛍光体の発光強度は一般に低下し、いわゆる温度消光が生ずる。このため、特に、高温領域、すなわち高電流（高電力）範囲で発光効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２０８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、低温から高温、すなわち低電流から高電流範囲で優れた発光効率を実現する発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の発光装置は、基板と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第１の発光素子と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第２の発光素子と、第１の発光素子上に形成され、第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、第２の発光素子上に形成され、５０℃での発光効率が第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低い第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の発光装置の模式上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ模式断面図である。
【図３】蛍光体の発光効率の比較図である。
【図４】発光装置の発光効率を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の発光装置の模式上面図である。
【図６】第３の実施の形態の発光装置の模式上面図である。
【図７】第４の実施の形態の発光装置の模式上面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ模式断面図である。
【図９】緑色蛍光体Ｇ１のＸＲＤプロファイルである。
【図１０】緑色蛍光体Ｇ２のＸＲＤプロファイルである。
【図１１】赤色蛍光体Ｒ１のＸＲＤプロファイルである。
【図１２】赤色蛍光体Ｒ２のＸＲＤプロファイルである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。
【００１０】
なお、本明細書中、「温度上昇率」とは、発光装置の入力電流（または入力電力）に対する温度の上昇比率を意味する。発光装置の所定の位置の入力電力に対する温度変化を、例えば、熱電対や放射温度計等の測定装置で計測することで算出することが可能である。
【００１１】
また、本明細書中、「蛍光体の発光効率」とは、励起光の光エネルギーに対する、蛍光体の発する蛍光の光エネルギーの割合を意味する。また、「発光装置の発光効率」とは、発光装置の入力電力に対し、発光装置から発せられる全光束を意味する。
【００１２】
また、本明細書中、「白色光」とは一般的に照明装置に用いられる異なる波長の光が混合した電球色、温白色、白色、昼白色、昼光色等を包含する概念である。
【００１３】
また、本明細書中、「蛍光体層」とは単層、複層いずれの場合も含む概念である。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、基板と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第１の発光素子と、基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第２の発光素子と、第１の発光素子上に形成され、第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、第２の発光素子上に形成され、５０℃での発光効率が第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低い第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、を有する。
【００１５】
本実施の形態の発光装置は、低温で発光効率が高い蛍光体を含有する蛍光体層と、高温で発光効率が高い蛍光体含有する蛍光体層とを別個の発光素子上に備えることにより、全温度範囲すなわち、発光装置に入力される電流が低電流から高電流の全範囲で優れた発光効率を簡易に実現する。
【００１６】
図１は、本実施の形態の発光装置の模式上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ模式断面図である。
【００１７】
本実施の形態の発光装置は、ヒートシンク１０上に基板１２が形成されている。そして、基板１０上に複数の第１の白色ＬＥＤ１４と、複数の第２のＬＥＤ１６とが配置されている。
【００１８】
第１の白色ＬＥＤ１４は、基板上に実装される第１の発光素子１４ａと、第１の発光素子１４ａ上に形成される第１の蛍光体層１４ｂとで構成される。また、第２の白色ＬＥＤ１６は、基板上に実装される第２の発光素子１６ａと、第２の発光素子１６ａ上に形成される第２の蛍光体層１６ｂとで構成される。
【００１９】
第１の発光素子１４ａおよび第２の発光素子１６ａは、それぞれ、第１の蛍光体層１４ｂと第２の蛍光体層１６ｂとにそれぞれ含まれる第１の蛍光体および第２の蛍光体を励起するための光源である。第１の発光素子１４ａおよび第２の発光素子１６ａは、近紫外から青色の光、すなわち、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する。第１の発光素子１４ａおよび第２の発光素子１６ａは、例えば、青色ＬＥＤチップである。第１の発光素子１４ａと第２の発光素子１６ａは、同種の発光素子であっても異種の発光素子であってもかまわない。
【００２０】
各発光素子１４ａ、１６ａは、例えば金のワイヤ２０を介して図示しない配線に接続されている。そして、この配線を介して外部から駆動電流が発光素子１４ａ、１６ａに供給されることにより、発光素子１４ａ、１６ａが励起用の青色光を発生する。
【００２１】
第１の蛍光体層１４ｂには第１の蛍光体が含有され、第２の蛍光体層１６ｂには第２の蛍光体が含有される。第２の蛍光体は、温度５０℃での発光効率が第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低いという特性を有する。
【００２２】
本実施の形態では、上記特性を有する第１の蛍光体として、いわゆるサイアロン系の蛍光体を適用する。また、第２の蛍光体として、いわゆるシリケート系蛍光体を適用する。
【００２３】
本実施の形態のサイアロン系の緑色蛍光体は下記一般式（１）で表わされる組成を有し、赤色蛍光体は下記一般式（２）で表わされる組成を有する。サイアロン系蛍光体は、比較的高温での発光効率の低下が少ない。すなわち、温度消光が少ないという特性を有する。
【００２４】
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）３−ｙ１Ｓｉ１３−ｚ１Ａｌ３＋ｚ１Ｏ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
（上記一般式（１）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１＜１、
−０．１＜ｙ１＜０．３、
−３＜ｚ１≦１、
−３＜ｕ−ｗ≦１.５）
【００２５】
ここで、ＭはＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。また、Ｍは、Ｓｒに加え、Ｃａ（カルシウム）等の他の元素を約１０ｍｏｌ％以下の割合で混ぜても良い。
【００２６】
上記一般式（１）で表わされる組成を有するサイアロン系蛍光体は緑色蛍光体（Ｇ）であり、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、青緑色から黄緑色にわたる領域の発光、すなわち波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示す。
【００２７】
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）ａ１Ｓｉｂ１ＡｌＯｃ１Ｎｄ１ （２）
（上記一般式（２）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、次の関係を満たす。
０＜ｘ２＜１、
０．５５＜ａ１＜０．９５
２．０＜ｂ１＜３．９、
０＜ｃ１＜０．６、
４＜ｄ１＜５．７）
【００２８】
上記一般式（２）で表わされる組成を有するサイアロン系蛍光体は赤色蛍光体（Ｒ）であり、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、橙色から赤色にわたる領域の発光、すなわち波長５８０〜７００ｎｍの間にピークを有する発光を示す。
【００２９】
ここで、Ｍ’はＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。また、Ｍ’は、Ｓｒに加え、Ｃａ（カルシウム）等の他の元素を約１０ｍｏｌ％以下の割合で混ぜても良い。
【００３０】
本実施の形態のシリケート系の蛍光体は、下記一般式（３）で表わされる組成を有する。シリケート系蛍光体は、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい。すなわち、温度消光が大きいという特性を有する。
【００３１】
（Ｂａ１−ｙ２−ｚ２−ｘ３Ｃａｙ２Ｓｒｚ２Ｅｕｘ３）ａ２Ｓｉｂ２Ｏｃ２ （３）
（上記一般式（３）中、ｘ３、ｙ２、ｚ２、ａ２、ｂ２、ｃ２は、次の関係を満たす。
０＜ｘ３≦１、
０≦ｙ２≦１、
０≦ｚ２≦１、
１．５＜ａ２＜２．５
０．５＜ｂ２＜１．５、
３．５＜ｃ２＜４．５）
【００３２】
図３は、蛍光体の発光効率の比較図である。横軸は蛍光体の温度、縦軸は室温（２５℃）でのサイアロン系蛍光体の発光効率で規格化した発光効率である。上記組成範囲内のサイアロン系とシリケート系の特性をプロットしている。
【００３３】
サイアロン系蛍光体は、比較的高温での発光効率の低下が少ない。シリケート系蛍光体は、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい。シリケート系蛍光体は、温度５０℃での発光効率がサイアロン系より高く、１５０℃での発光効率が第１の蛍光体より低いという特性を有する。
【００３４】
図４は、発光装置の発光効率を示す図である。上記組成範囲内のサイアロン系蛍光体を用いた白色ＬＥＤの発光モジュールと、上記組成範囲内のシリケート系蛍光体を用いた白色ＬＥＤの発光モジュールの注入電流と全光束との関係を占めしている。発光モジュールは、縦４個×横４個の計１６個の白色ＬＥＤを配置したモジュールである。
【００３５】
サイアロン系蛍光体を用いた白色ＬＥＤの発光モジュールの場合は、低注入電流での発光効率はシリケート系蛍光体を用いた白色ＬＥＤの発光モジュールに比べ低い。しかし、高注入電流での発光効率はシリケート系蛍光体が低下するのに対し、サイアロン系蛍光体では低下が見られない。これは、サイアロン系蛍光体の高温側での発光効率の低下が小さいためである。
【００３６】
図４では、注入電流が１１００ｍＡ（電力にすると１３Ｗ）近傍で、サイアロン系蛍光体を用いた場合の発光効率が、シリケート系蛍光体を用いた場合の発光効率を上回る。この時の白色ＬＥＤまたは基板の温度が約１００℃である。
【００３７】
本実施の形態は、比較的高温での発光効率の低下が少ないサイアロン蛍光体を用いた白色ＬＥＤと、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きいシリケート系蛍光体を用いた白色ＬＥＤを同一基板上に配置する。したがって、低注入電流の低温域では、シリケート系蛍光体の寄与により発光効率を維持し、高注入電流の高温域では、サイアロン蛍光体の寄与により発光効率を維持することが可能となる。よって、低温から高温、すなわち低電流から高電流範囲で優れた発光効率を実現する発光装置を提供することが可能となる。特に、異なる２種の白色ＬＥＤを同一基板に配置するだけであるので製造も容易である。
【００３８】
そして、シリケート系蛍光体を用いた第２の蛍光体層の温度が１００℃未満であることが、発光効率を維持する観点から望ましい。なお、蛍光体層、発光素子および発光素子が実装された直下の基板は、極めて近接しているため、蛍光体層の温度は、発光素子または発光素子が実装された直下の基板の温度を測定することによっても評価可能である。
【００３９】
なお、本実施の形態において、例えば、発光装置や白色ＬＥＤの発色を調整するために、第１または第２の蛍光体層に、サイアロン系蛍光体やシリケート系蛍光体に加え、その他の組成の蛍光体を用いてもかまわない。蛍光体層は複数の蛍光体が混合されて形成されていても、異なる蛍光体を含有する蛍光体層が積層されるものであってもかまわない。
【００４０】
また、第１の白色ＬＥＤ１４と、第２の白色ＬＥＤ１６との配置パターンは、図１に限られることなく、例えば、市松模様等の配置パターンであってもかまわない。また、第１のＬＥＤ１４と第２のＬＥＤ１６の配置個数についても、発光効率等を考慮して最適な配置個数を選択すれば良い。
【００４１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の発光素子が基板上の第１の領域に実装され、第２の発光素子が基板上の第２の領域に実装され、第１の領域の温度上昇率が、第２の領域の温度上昇率に対して高いこと以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する内容については記載を省略する。
【００４２】
図５は、本実施の形態の発光装置の模式上面図である。図に示すように、第１の白色ＬＥＤ１４が基板１２上の第１の領域２４に配置され、第２の白色ＬＥＤ１６が基板１２上の第２の領域１６に実装されている。すなわち、第１の発光素子１４ａが基板１２上の第１の領域２４に実装され、第２の発光素子１６ｂが基板１２上の第２の領域１６に実装されている。そして、第１の領域２４が、第２の領域２６に囲まれている。
【００４３】
第１の領域２４では、第２の領域２６に比べ内側にあるため、発光素子の発熱による熱がこもりやすい。したがって、結果的に、任意の注入電流量（入力電力）において、第１の領域の温度上昇率が、第２の領域の温度上昇率に対して高くなる。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、温度上昇率が高い領域に、高温で発光効率の低下が小さい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置し、温度上昇率が低い領域に、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置する。したがって、２種の白色ＬＥＤを用いた発光装置において、高い実装密度を維持しつつ、低温、高温での発光効率を一層向上させる発光装置を提供することが可能となる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の領域における第１の発光素子の実装密度が、第２の領域における第２の発光素子の実装密度よりも高いこと以外は、第２の実施の形態と同様である。したがって、重複する内容については記載を省略する。
【００４６】
図６は、本実施の形態の発光装置の模式上面図である。図に示すように、図に示すように、第１の白色ＬＥＤ１４が基板１２上の第１の領域２４に配置され、第２の白色ＬＥＤ１６が基板１２上の第２の領域１６に実装されている。すなわち、第１の発光素子１４ａが基板１２上の第１の領域２４に実装され、第２の発光素子１６ａが基板１２上の第２の領域１６に実装されている。そして、第１の領域２４における第１の発光素子１４ａの実装密度が、第２の領域２６における第２の発光素子１６ａの実装密度よりも高くなっている。
【００４７】
このように、第１の領域２４では、第２の領域２６に比べ発光素子の実装密度が高いため、発光素子の発熱による熱がこもりやすい。したがって、結果的に、任意の注入電流量（入力電力）において、第１の領域の温度上昇率が、第２の領域の温度上昇率に対して高くなる。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、温度上昇率が高い領域に、高温で発光効率の低下が小さい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置し、温度上昇率が低い領域に、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置する。したがって、２種の白色ＬＥＤを用いた発光装置において、低温、高温での発光効率を一層向上させる発光装置を提供することが可能となる。
【００４９】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の領域の基板の熱抵抗が、第２の領域の基板の熱抵抗よりも大きいこと以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、重複する内容については記載を省略する。
【００５０】
図７は、本実施の形態の発光装置の模式上面図である。図８は、図１のＢ−Ｂ模式断面図である。
【００５１】
本実施の形態の発光装置は、基板１２の第２の領域２４の下側にあたる領域に、基板１２の他の領域よりも熱伝導率の大きい材料１２ａが備えられている。このため、第１の領域１４の基板の熱抵抗、すなわち、白色ＬＥＤ１４とヒートシンク１０間の熱抵抗Ｒｔｈ１が、第２の領域２４の基板の熱抵抗、すなわち、白色ＬＥＤ２４とヒートシンク１０間の熱抵抗Ｒｔｈ２よりも大きくなっている。
【００５２】
本実施の形態によれば、上記構成により、第１の領域の温度上昇率が、第２の領域の温度上昇率に対して高くなる。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、温度上昇率が高い領域に、高温で発光効率の低下が小さい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置し、温度上昇率が低い領域に、比較的低温での発光効率が高いが、高温での発光効率の低下が大きい蛍光体を用いた白色ＬＥＤを配置する。したがって、２種の白色ＬＥＤを用いた発光装置において、低温、高温での発光効率を一層向上させる発光装置を提供することが可能となる。
【００５４】
なお、ここでは、第１の領域の基板の熱抵抗Ｒｔｈ１を、第２の領域の基板の熱抵抗Ｒｔｈ２より高くするために、異種の基板の材料を適用する場合を例にした。もっとも、例えば、基板１２とヒートシンク１０間の距離を第２の領域で短くするなどして、材料を変えずに熱抵抗Ｒｔｈ１を、熱抵抗Ｒｔｈ２よりも大きくする構成であってもかまわない。
【００５５】
さらに、第１の蛍光体にサイアロン蛍光体を適用し、第２の蛍光体にシリケート系蛍光体を適用する場合に、第１の領域の熱抵抗Ｒｔｈ１が、Ｒｔｈ１＞８（℃／Ｗ）を充足し、第２の領域の熱抵抗Ｒｔｈ２が、Ｒｔｈ１≦８（℃／Ｗ）を充足することが望ましい。
【００５６】
図４に示すように、注入電流が１１００ｍＡ（電力にすると１３Ｗ）近傍で、サイアロン系蛍光体を用いた場合の発光効率が、シリケート系蛍光体を用いた場合の発光効率を上回る。したがって、第２の領域の熱抵抗Ｒｔｈ２が、Ｒｔｈ１≦８（℃／Ｗ）を充足することで、最大使用電力が１３Ｗの場合の発光装置で、第２の領域の温度が１００℃以上となることを抑制でき、高い発光効率を実現することが可能となる。
【００５７】
なお、実施の形態で用いた上記一般式（１）で表されるサイアロン系緑色蛍光体の結晶構造は、斜方晶であり、ＣｕＫα特性Ｘ線（波長１．５４０５６Å）を用いたＸ線回折において、図９、１０に示すように、３０．５−３０．９°、２５．６−３０．０°、３１．８−３２．２°、３７．２−３７．６°、３７．０−３７．４°、２９．３−２９．７°、３４．０−３４．４°、２１．７―２２．１°、４８．９―４９．３°、４５．７−４６．１°、６２．８−６３．２°、１５．２−１５．６°、６１．３−６１．７°、４０．５−４０．９°、５５．８°−５６．２°の回折角度（２θ）、１５箇所のうち、少なくとも６箇所に同時に回折ピークを示す一成分を含有するものである。図９、図１０の評価に用いた組成は表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
さらに、実施の形態で用いた上記一般式（２）で表されるサイアロン系赤色蛍光体の結晶構造は、斜方晶であり、ＣｕＫα特性Ｘ線（波長１．５４０５６Å）を用いたＸ線回折において、図１１、１２に示すように、３１．６−３１．８°、３０．９−３１．１°、２４．８５−２５．０５°、３５．２５−３５．４５°、１５．０−１５．２５°、５６．４−５６．６５°、３６．１−３６．２５°、３３．０―３３．２０°、２３．１―２３．２０°、２９．３−２９．６°、２６．９５−２６．１５°の回折角度（２θ）、１１箇所のうち、少なくとも９箇所に同時に回折ピークを示す一成分を含有するものである。図１１、図１２の評価に用いた組成は表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
【００６２】
例えば、発光装置に使用する励起光を発生する発光素子は、紫外領域または青色の発光をする半導体発光素子であれば足りる。窒化ガリウム系化合物半導体を用いたＬＥＤ等を用いることが可能である。
【００６３】
また、蛍光体は、発光素子として青色ＬＥＤが用いられた場合は、赤色蛍光体と緑色蛍光体との組み合わせに限られず、黄色発光蛍光体、黄色蛍光体と赤色蛍光体との組み合わせ、赤色蛍光体と黄色蛍光体と緑色蛍光体との組み合わせ、橙色蛍光体と緑色蛍光体との組み合わせ、赤色蛍光体と青緑色蛍光体との組み合わせ、橙色蛍光体と青緑色蛍光体との組み合わせも考えられる。さらに、発光素子として近紫外ＬＥＤが用いられた場合は、赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体との組み合わせ、赤色蛍光体と黄色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体との組み合わせなどが考えられる。
【００６４】
２種類以上の蛍光体を用いる場合には、一層の蛍光体層に混合して用いてもかまわないが、蛍光体間の再吸収を防ぐため、より長波長発光する蛍光体を内側に、短波長発光する蛍光体を外側に塗布した多層構造塗布が好ましい。加えて、長波長発光蛍光体と短波長発光の蛍光体の間に透明樹脂層を挟む構造の多層塗布とすることがより好ましい。
【００６５】
また、実施の形態においては、第１の蛍光体にサイアロン系蛍光体を適用する場合を例に説明した。温度消光を抑制する観点からはサイアロン系蛍光体、特に上記一般式（１）（２）で表される蛍光体を適用することが望ましいが、その他の蛍光体を適用するものであっても構わない。また、実施の形態においては、第２の蛍光体にシリケート系蛍光体を適用する場合を例に説明した。低温で高発光効率を実現する観点からはシリケート系蛍光体、特に上記一般式（３）で表わされる蛍光体を適用することが望ましいが、その他の蛍光体を適用するものであっても構わない。
【００６６】
また、２種の白色ＬＥＤを例に説明したが、必ずしも白色ＬＥＤに限られるものではない。また、３種以上の白色ＬＥＤを用いる構成であってもかまわない。
【００６７】
そして、実施の形態の説明においては、発光装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる発光装置に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００６８】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての発光装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【００６９】
１０ ヒートシンク
１２ 基板
１４ 第１の白色ＬＥＤ
１４ａ 第１の発光素子
１４ｂ 第１の蛍光体層
１６ 第２の白色ＬＥＤ
１６ａ 第２の発光素子
１６ｂ 第２の蛍光体層
２０ ワイヤ
２４ 第１の領域
２６ 第２の領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第１の発光素子と、
前記基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第２の発光素子と、
前記第１の発光素子上に形成され、第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、
前記第２の発光素子上に形成され、５０℃での発光効率が前記第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が前記第１の蛍光体より低い第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の発光素子が前記基板上の第１の領域に実装され、
前記第２の発光素子が前記基板上の第２の領域に実装され、
前記第１の領域の温度上昇率が、前記第２の領域の温度上昇率に対して高いことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の領域における前記第１の発光素子の実装密度が、前記第２の領域における前記第２の発光素子の実装密度よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の領域が、前記第２の領域に囲まれていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の領域の前記基板の熱抵抗が、前記第２の領域の基板の熱抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１の蛍光体は、下記一般式（１）または下記一般式（２）で表わされる組成を有し、前記第２の蛍光体は下記一般式（３）で表わされる組成を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の発光装置。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）３−ｙ１Ｓｉ１３−ｚ１Ａｌ３＋ｚ１Ｏ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
（上記一般式（１）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１＜１、
−０．１＜ｙ１＜０．３、
−３＜ｚ１≦１、
−３＜ｕ−ｗ≦１.５）
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）ａ１Ｓｉｂ１ＡｌＯｃ１Ｎｄ１ （２）
（上記一般式（２）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、次の関係を満たす。
０＜ｘ２＜１、
０．５５＜ａ１＜０．９５
２．０＜ｂ１＜３．９、
０．＜ｃ１＜０．６、
４＜ｄ１＜５．７）
（Ｂａ１−ｙ２−ｚ２−ｘ３Ｃａｙ２Ｓｒｚ２Ｅｕｘ３）ａ２３Ｓｉｂ２Ｏｃ２ （３）
（上記一般式（３）中、ｘ３、ｙ２、ｚ２、ａ２、ｂ２、ｃ２は、次の関係を満たす。
０＜ｘ３≦１、
０≦ｙ２≦１、
０≦ｚ２≦１、
１．５＜ａ２＜２．５
０．５＜ｂ２＜１．５、
３．５＜ｃ２＜４．５）
【請求項７】
前記第２の蛍光体層の温度が使用状態で１００℃未満であることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１の発光素子と前記第１の蛍光体層により白色光が出射され、かつ、前記第２の発光素子と前記第２の蛍光体層により白色光が出射されることを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の発光装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第１の発光素子と、
前記基板上に実装され、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する複数の第２の発光素子と、
前記第１の発光素子上に形成され、第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、
前記第２の発光素子上に形成され、５０℃での発光効率が前記第１の蛍光体より高く、１５０℃での発光効率が前記第１の蛍光体より低い第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の発光素子が前記基板上の第１の領域に実装され、
前記第２の発光素子が前記基板上の第２の領域に実装され、
前記第１の領域の温度上昇率が、前記第２の領域の温度上昇率に対して高いことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の領域における前記第１の発光素子の実装密度が、前記第２の領域における前記第２の発光素子の実装密度よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の領域が、前記第２の領域に囲まれていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の領域の前記基板の熱抵抗が、前記第２の領域の基板の熱抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１の蛍光体は、下記一般式（１）または下記一般式（２）で表わされる組成を有し、前記第２の蛍光体は下記一般式（３）で表わされる組成を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の発光装置。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）３−ｙ１Ｓｉ１３−ｚ１Ａｌ３＋ｚ１Ｏ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
（上記一般式（１）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１＜１、
−０．１＜ｙ１＜０．３、
−３＜ｚ１≦１、
−３＜ｕ−ｗ≦１.５）
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）ａ１Ｓｉｂ１ＡｌＯｃ１Ｎｄ１ （２）
（上記一般式（２）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、次の関係を満たす。
０＜ｘ２＜１、
０．５５＜ａ１＜０．９５
２．０＜ｂ１＜３．９、
０．＜ｃ１＜０．６、
４＜ｄ１＜５．７）
（Ｂａ１−ｙ２−ｚ２−ｘ３Ｃａｙ２Ｓｒｚ２Ｅｕｘ３）ａ２３Ｓｉｂ２Ｏｃ２ （３）
（上記一般式（３）中、ｘ３、ｙ２、ｚ２、ａ２、ｂ２、ｃ２は、次の関係を満たす。
０＜ｘ３≦１、
０≦ｙ２≦１、
０≦ｚ２≦１、
１．５＜ａ２＜２．５
０．５＜ｂ２＜１．５、
３．５＜ｃ２＜４．５）
【請求項７】
前記第２の蛍光体層の温度が使用状態で１００℃未満であることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１の発光素子と前記第１の蛍光体層により白色光が出射され、かつ、前記第２の発光素子と前記第２の蛍光体層により白色光が出射されることを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の発光装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−８００８３（Ｐ２０１２−８００８３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７８０６（Ｐ２０１１−１７７８０６）
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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