JP2020161773A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光装置の指向色度特性を改善する。【解決手段】発光装置１００は、発光素子を包囲する被覆部材５０を備え、６１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する発光スペクトルの光を発する。被覆部材５０は、光反射性材料５２と第二蛍光体５３を含み、第二蛍光体５３の発光スペクトルにおける発光スペクトルにおける主波長と、発光装置の発光スペクトルにおける主波長との差が３０ｎｍ以下であり、ＣＩＥ１９３１の色度図において、色度座標（ｘ，ｙ）が、（０．６４５，０．３３５）である第一点、（０．６６５，０．３３５）である第二点、（０．７３５，０．２６５）である第三点及び（０．７２１，０．２５９）である第四点について、第一点及び第二点を結ぶ第一直線と、第二点及び点を結ぶ第二直線と、第三点及び第四点を結ぶ第三直線と、第四点及び第一点を結ぶ色度図の曲線とで囲まれる範囲内に含まれる色度の光を発する。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年、パッケージの平面サイズが発光素子とほぼ同等のチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）の開発が進められている。このような発光装置は、必要に応じて実装基板に搭載する個数や場所を容易に調整して照明装置等の設計の自由度を向上させることができる。

例えば、特許文献１には、発光素子と、この発光素子の上方に配置されて発光素子からの光を波長変換する蛍光体層と、蛍光体層の上に配置されて蛍光体層が形成された透光体と、この蛍光体層の側面、透光体の側面及び発光素子の側面に隣接して配置された反射部材とを有する発光装置が提案されている。発光装置は、この反射部材により蛍光体層および発光素子の光を反射させることで、高い正面輝度を確保することができる。

特開２０１２−１３４３５５号公報

この発光装置では、パッケージの平面サイズを発光素子とほぼ同等にするために、発光素子の側面を被覆する被覆部材の厚みが薄くなっている。そのため、被覆部材から発光素子の光が漏れて、発光装置の発光観測方位ごとに色度が異なることによる色むらの原因となる場合がある。例えば、赤色を発光する発光装置では、発光素子の発光色が青色系の場合に、被覆部材から発光素子の光が漏れることで、発光装置の発光色の差が大きくなり、発光方位による色度の変化が顕著になるおそれがある。

本発明の一態様の目的の一つは、色むらを改善させた発光装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る発光装置は、３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する発光素子と、前記発光素子の上に配置される、第一蛍光体を含む波長変換部材と、前記波長変換部材の側面を被覆し前記発光素子を包囲する被覆部材とを備え、６１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する発光スペクトルの光を発する。前記被覆部材は、光反射性材料と第二蛍光体を含み、前記第二蛍光体の発光スペクトルにおける主波長と、前記発光装置の発光スペクトルにおける主波長との差が３０ｎｍ以下であり、ＣＩＥ１９３１の色度図において、色度座標（ｘ，ｙ）が、（０．６４５，０．３３５）である第一点、（０．６６５，０．３３５）である第二点、（０．７３５，０．２６５）である第三点及び（０．７２１，０．２５９）である第四点について、前記第一点及び第二点を結ぶ第一直線と、前記第二点及び前記点を結ぶ第二直線と、前記第三点及び第四点を結ぶ第三直線と、前記第四点及び第一点を結ぶ色度図の曲線とで囲まれる範囲内に含まれる色度の光を発する。

また本発明の他の形態に係る発光装置は、３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する発光素子と、前記発光素子の上に配置される、第一蛍光体を含む波長変換部材と、前記波長変換部材の側面を被覆し前記発光素子を包囲する被覆部材とを備えており、６１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する発光スペクトルの光を発する発光装置であって、前記被覆部材は、光反射性材料と第二蛍光体とを含み、前記第二蛍光体の発光スペクトルにおける主波長と、前記発光装置の発光スペクトルにおける主波長との差が３０ｎｍ以下であり、前記被覆部材に含有される第二蛍光体が、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕから選択される少なくとも一種であり、前記波長変換部材に含有される第一蛍光体が、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕから選択される少なくとも一種である。

本発明の一態様に係る発光装置によれば、色むらを改善させた発光装置を提供できる。

図１Ａは、本発明の実施形態１に係る発光装置の一例を示す模式平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＢ−Ｂ線における断面図であり、図１Ｃは、図１Ｂの一部拡大断面図である。 図１Ｂの蛍光体と比較例１に係る発光装置の色度を示す色度図である。 実施形態２に係る発光装置の断面図である。 図１Ｂの蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。 指向色度の測定方向を示す模式図である。 比較例１に係る発光装置の指向色度を示す図である。 比較例２に係る発光装置の指向色度を示す図である。 実施例１に係る発光装置の指向色度を示す図である。 実施例２に係る発光装置の指向色度を示す図である。 比較例３に係る発光装置の指向色度を示す図である。 比較例４に係る発光装置の指向色度を示す図である。 実施例３に係る発光装置の指向色度を示す図である。 実施例４に係る発光装置の指向色度を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態及び実施例を、図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態及び実施例は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに限定されるものでない。また各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。さらに、本発明に係る実施形態及び実施例を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。さらに、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」および、それらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。なお、本明細書において「備える」とは、別部材として備えるもの、一体の部材として構成するものの何れをも含む意味で使用する。

なお、本明細書において色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、ＪＩＳ Ｚ８１１０に従う。また、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
［実施形態１］

本発明の実施形態１に係る発光装置を、図１Ａから図１Ｃに示す。これらの図において、図１Ａは実施形態１に係る発光装置１００の平面図、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線における垂直断面図、図１Ｃは図１Ｂの接着層４の端部の拡大断面図を、それぞれ示している。これらの図に示す発光装置１００は、実装基板１と、発光素子２と、波長変換部材３０と、被覆部材５０を備えている。実装基板１は、発光装置１００の発光面となる基板主面を有する。発光素子２は、実装基板１の基板主面上に導電部材６を介してフリップチップ実装されている。波長変換部材３０は、発光素子２の上面（主面）に接着層４を介して接合されている。
［被覆部材５０］

被覆部材５０は、波長変換部材３０の側面から、この波長変換部材３０を接合した発光素子２の側面に沿ってこれらを被覆する。この被覆部材５０は、樹脂５１を含む。樹脂５１として、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリフタルアミド樹脂やシリコーン樹脂等が利用できる。また被覆部材５０は、樹脂５１中に光反射性材料５２と第二蛍光体５３を含んでいる。光反射性材料５２には、酸化チタン、アルミナ、酸化ケイ素等が利用できる。第二蛍光体５３については後述もするが、第二蛍光体５３の発光スペクトルにおける主波長と、発光装置の発光スペクトルの主波長との差は３０ｎｍ以下である。また指向角の変化量が小さくなるものが、特性が好ましい。被覆部材５０には、発光素子からの光を吸収する材料として、例えば、顔料を含むこともできる。
［波長変換部材３０］

波長変換部材３０の上面は、光出射面として、被覆部材５０から露出される。波長変換部材３０は、第一蛍光体３３を含む蛍光体層３１と、この蛍光体層３１の上面に蛍光体層３１と一体として配置された透光体３２で構成されている。

また発光装置１００は、半導体素子７を備えることもできる。半導体素子７は、逆方向に電圧を印加された際に発光素子２を保護するツェナーダイオード等の保護素子であり、必要に応じて省略してもよい。以下、各部材について詳述する。
［実装基板１］

実装基板１は、絶縁性を有することが好ましい。また実装基板１は、発光素子２からの光や外光が透過しにくい材料が好ましい。例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリフタルアミド樹脂等の樹脂が実装基板１の材質として利用できる。なお、樹脂を用いる場合には、必要に応じて、ガラス繊維、酸化ケイ素、酸化チタン、アルミナ等の無機フィラーを樹脂に混合してもよい。これにより、機械的強度の向上や熱膨張率の低減、光反射率の向上を図ることができる。
［発光素子２］

発光素子２としては、発光ダイオードが好ましく、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、第一蛍光体３３を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を挙げることができる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。発光素子２は、３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する。
［波長変換部材３０］

波長変換部材３０は、第一蛍光体３３を含有した樹脂からなる蛍光体層３１と、ガラス等の透光体３２で構成される。ただ本発明は、波長変換部材をこの構成に限定するものでなく、例えば蛍光体とセラミックスの混合物を焼結させた蛍光体セラミックス、樹脂に蛍光体を混ぜてシート状にした蛍光体シート、蛍光体を含有させたガラス等も、波長変換部材として使用できる。
［蛍光体層３１］

蛍光体層３１は、発光素子２からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発光する。蛍光体層３１には、樹脂、ガラス、無機物等の透光性材料を、第一蛍光体３３のバインダーとして混在させて成形したものが利用できる。また蛍光体層３１は、１種で単層に形成してもよいし、２種以上の部材が混合された単層を形成してもよいし、単層を２層以上積層してもよい。さらに蛍光体層３１には、必要に応じて着色剤、光拡散剤、フィラーを添加してもよい。

図１Ｂの例では、波長変換部材３０は、発光素子２の主面である上面の面積よりも大きく形成されている。これにより、発光素子２が発する光を広い面積で波長変換部材３０に導入して色むらを低減できる。ただ、本発明はこの構成に限定されず、波長変換部材３０の面積を、発光素子２の主面よりも小さくさせてもよい。これによって発光装置の正面輝度を高めることができる。

蛍光体層３１は、後述の透光体の表面に印刷などにより形成される。ここで、本実施形態における蛍光体層３１には、蛍光体層が透光体の表面に直接接しているだけでなく、接着剤等の他の部材を介して接合する場合も含まれる。例えば、圧着、融着、焼結、有機系接着剤による接着、低融点ガラス等の無機系接着剤による接着を挙げることができる。蛍光体層の形成方法には、印刷法、圧縮成形法、蛍光体電着法、蛍光体シート法等を用いることができる。印刷法は、蛍光体、バインダー及び溶剤を含むペーストを調製し、そのペーストを透光体の表面に塗布し、乾燥することにより蛍光体層を形成する。バインダーには、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、及びポリイミド樹脂等の有機樹脂バインダーやガラス等の無機バインダーを用いることができる。ここで圧縮成形法は、透光体の表面に、バインダーに蛍光体を含有させた蛍光体層の材料を金型で成形する方法である。また蛍光体電着法は、透光体の表面に、透光性にすることが可能な導電性の薄膜を形成させておき、電気泳動を利用して、帯電した蛍光体を、薄膜上に堆積させる方法である。さらに蛍光体シート法は、シリコーン樹脂に蛍光体を混練し、シート状に加工した蛍光体シートを用いるもので、蛍光体からの放熱性を向上させる点から、蛍光体シートの厚さは、薄ければいくらでもよいが１００μｍ以下程度の蛍光体シートを透光体に圧着して一体化する方法である。

蛍光体層３１の厚さは、２０μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以下である。２００μｍより厚いと、放熱性が低下する傾向がみられるからである。放熱性の観点からは、蛍光体層は薄ければ薄い程好ましいが、余りにも薄いと第一蛍光体３３の量が少なくなるので、得たい発光の色度範囲が小さくなる傾向がある。これらの点を考慮して、蛍光体層３１の厚さは適切に調整される。

発光装置１００は、赤色を発する。赤色は、ＪＩＳ Ｚ８１１０において主波長が６１０ｎｍから７８０ｎｍの光（ＪＩＳの赤色）である。図２に示すＣＩＥ１９３１の色度図においては、色度座標（ｘ，ｙ）が、（０．６４５，０．３３５）である第一点、（０．６６５，０．３３５）である第二点、（０．７３５，０．２６５）である第三点及び（０．７２１，０．２５９）である第四点について、第一点及び第二点を結ぶ第一直線と、第二点及び第三点を結ぶ第二直線と、第三点及び第四点を結ぶ第三直線と、第四点及び第一点を結ぶ色度図の曲線とで囲まれる範囲の光を発する。
［第一蛍光体３３］

発光素子２に青色発光素子を用い、この発光素子の青色光で励起されて赤色の光を発する第一蛍光体３３と組み合わせることにより、赤色を発光させることができる。発光素子２と好適に組み合わせて赤色の光を発する第一蛍光体３３の例として、組成式が（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕで表される蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕで表される蛍光体が挙げられる。その他、赤色に発光する蛍光体として、例えば（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ、Ｋ₂（Ｓｉ，Ｔｉ，Ｇｅ）Ｆ₆：Ｍｎ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＬｉＡｌ₃Ｎ₄：Ｅｕ等が挙げられる。ここで、特別な場合を除き、蛍光体の組成を示す組成式中において、カンマ（，）で区切られて記載されている複数の元素は、これら複数の元素のうち少なくとも一種の元素を組成中に含むことを意味しており、これら複数の元素から二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。また、本明細書において、蛍光体の組成を示す式中、コロン（：）の前は母体結晶を構成する元素及びそのモル比を表し、コロン（：）の後は賦活元素を表す。「モル比」は、蛍光体の組成の１モル中の元素のモル量を表す。

赤色に発光可能な発光装置１００を実現するため、蛍光体層３１に含まれる第一蛍光体３３の濃度を赤色となるように調整する。第一蛍光体３３の濃度は、例えば樹脂に対して１００質量％以上２００質量％以下とする。

第一蛍光体に、発光装置の発光の色度が規定の範囲に含まれる程度であれば、黄緑色から橙色の光を発する第三蛍光体をさらに組み合わせることもできる。

第三蛍光体として、例えば、組成が（Ｌｕ，Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ）₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅで表されるＹＡＧ系蛍光体（以下、明細書中で、「ＹＡＧ」と略記することがある。）が挙げられる。

その他、追加して利用可能な蛍光体として、例えば、Ｓｉ_6-zＡｌ_zＯ_zＮ_8-z：Ｅｕ（０＜ｚ＜４．２）、Ｃａ₃Ｓｃ₂Ｓｉ₃Ｏ₁₂：Ｃｅ、ＣａＳｃ₂Ｏ₄：Ｃｅ、（Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ）₃（Ａｌ，Ｓｉ）₆Ｎ₁₁：Ｃｅ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₈ＭｇＳｉ₄Ｏ₁₆（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ）₂：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₃Ｓｉ₆Ｏ₉Ｎ₄：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₃Ｓｉ₆Ｏ₁₂Ｎ₂：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ)Ｓｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｇａ₂Ｓ₄：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ，ＯＨ）₂：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）₃ＭｇＳｉ₂Ｏ₈：Ｅｕ、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ、（Ｓｉ,Ａｌ）₆（Ｏ,Ｎ）₈：Ｅｕ等が挙げられる。
［透光体３２］

透光体３２は、第一蛍光体３３を含む蛍光体層３１とは別に設けられる部材であり、その表面に形成された蛍光体層３１を支持する部材である。透光体３２には、ガラスや樹脂のような透光性材料からなる板状体を用いることができる。ガラスとして、例えば、ホウ珪酸ガラスや石英ガラスから選択することができる。また樹脂として、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂から選択することができる。

透光体３２の厚さは、製造工程における機械的強度が低下せず、蛍光体層３１に十分な機械強度を付与することができる厚さであればよい。また透光体３２の厚さは、厚すぎると、発光装置の小型化に支障をきたしたり、放熱性が低下したりするので、適切な厚さにすることが好ましい。さらに透光体３２に、拡散剤を含有させてもよい。蛍光体層３１の蛍光体濃度を高くすると、色むらが発生し易くなるが、拡散剤が存在すると、色むら、さらには輝度むらを抑制することができる。拡散剤には、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。

発光面となる透光体３２の上面は、平坦な面に限定されず、微細な凹凸を有していてもよい。発光面からの出射光の散乱を促進させて輝度むらや色むらをさらに抑制することが可能となるからである。また、表面に例えばＡＲコート（無反射膜）やＤＢＲ膜（光反射膜）を施しても良い。
［接着層４］

発光素子２と蛍光体層３１の間には、接着層４が介在される。接着層４は、発光素子２と蛍光体層３１とを固着する。接着層４を構成する接着剤は、発光素子２からの出射光を蛍光体層３１へと有効に導光でき、発光素子２と蛍光体層３１を光学的に連結できる材料が好ましい。具体的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、及びポリイミド樹脂等の樹脂が挙げられる。これらのうち、耐久性に優れるシリコーン樹脂が接着層４として好ましい。接着層の厚さは、薄ければ薄いほど好ましい。その理由は、放熱性が向上することや、接着層を透過する光の損失が少なくなり発光装置からの光出力が向上すること等である。

また、蛍光体層３１のバインダーにシリコーン樹脂を用いる場合には、接着層４の接着剤にもシリコーン樹脂を用いることが好ましい。これにより、蛍光体層３１と接着層４の屈折率差を小さくすることができ、接着層４から蛍光体層３１への入射光を増加させることが可能となる。
［半導体素子７］

半導体素子７は、発光素子２とは別に、その発光素子２に隣接して実装基板上に配置される。このような半導体素子７として、発光装置の発光を目的としない別の発光素子の他、発光素子を制御するためのトランジスタや、以下に説明する保護素子を挙げることができる。保護素子は、発光素子２を過大な電圧印加による素子破壊や性能劣化か保護するための素子である。保護素子は、具体的には、規定電圧以上の電圧が印加されると通電状態になるツェナーダイオード（Zener Diode）で構成される。保護素子は、発光素子２と同様にｐ電極とｎ電極とを有する半導体素子であり、発光素子２のｐ電極とｎ電極に対して逆並列となるように、すなわち発光素子２のｎ電極及びｐ電極が、保護素子のｐ電極及びｎ電極とそれぞれに導電部材６より電気的に接続されている。保護素子の場合も、発光素子２の場合と同様に、各導電部材の上に保護素子の各電極を対向させ、熱、超音波及び荷重を印加することにより、導電部材と保護素子を接合する。
［被覆部材］

被覆部材５０の材料としては、絶縁材料を用いることが好ましい。また、ある程度の強度を確保するために、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂や、ポリフタルアミド樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。必要に応じて着色剤、フィラーを添加しても良い。

被覆部材５０の充填は、例えば、固定された実装基板１の上側において、実装基板１に対して上下方向あるいは水平方向などに移動（可動）させることができる樹脂吐出装置を用いて行うことができる。すなわち、上述した光反射性材料５２と第二蛍光体５３を含む樹脂を準備し、それを樹脂吐出装置に充填した後、樹脂吐出装置の先端のノズルから樹脂を吐出しながら発光素子の周りを移動させることで、発光素子２と半導体素子７の近傍に被覆部材５０を注入する。樹脂吐出装置の移動速度は、用いる樹脂の粘度や温度等に応じて適宜調整することができる。吐出量の調整は、吐出時にかかる圧力等を一定にするなどにより調整することができる。

被覆部材の厚みは、発光装置の最端に位置する発光素子の側面から発光素子の側面に垂直な方向への厚みの最小値として、下限が１００μｍ以上であることが好ましく、上限が３００μｍ以下であることが好ましい。被覆部材の厚みが薄すぎると発光素子の光が被覆部材から漏れて色むらになってしまい、厚いと光は漏れにくくなるが発光装置の大きさが大きくなってしまうためである。
［光反射性材料］

被覆部材５０の母体となる樹脂に、発光素子２からの光を吸収しにくく、かつ母体となる樹脂に対する屈折率差の大きい光反射性材料５２の粒子を分散させることで、効率よく光を反射させることができる。光反射性材料５２は、例えばイットリウム、ジルコニウム、アルミニウム、チタン、ケイ素からなる群から選択される少なくとも一種を含む酸化物であることが好ましい。光反射性材料５２の量としては樹脂に対して１０質量％以上１００質量％以下が好ましい。
［第二蛍光体５３］

さらに、被覆部材５０に第二蛍光体を添加することにより、反射部材で反射されることなく透過してきた光を第二蛍光体で変換し、発光装置１００の色むらを改善することが可能である。特に発光装置１００が赤色を発するとき、発光素子の光はほぼ全て蛍光体によって波長変換されるため、発光素子の光は波長変換部材からはほとんど出てこない。そのため、波長変換部材を透過して見える色と、反射部材から透過される発光素子の色度の差が小さくなり、発光装置１００の発光観測方位ごとの色むらが低減される。

被覆部材５０に含める第二蛍光体５３には、波長変換部材３０の蛍光体層３１に含まれる第一蛍光体３３と同種の蛍光体を使用することが好ましい。例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ（以下、明細書中で、「ＳＣＡＳＮ」と略記することがある。）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕで示す組成式の蛍光体を利用できる。

第二蛍光体５３は、蛍光体層３１に含まれる第一蛍光体３３と同一の組成の蛍光体でもいいし、異なっていてもよい。被覆部材５０に添加する第二蛍光体５３として、発光装置１００の発光スペクトルの主波長と蛍光体の発光スペクトルの主波長との差が、３０ｎｍ以下であり、好ましくは、２０ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下である。また、蛍光体の平均粒径は、２μｍ以上が好ましく、１０μｍ以下が好ましい。添加する蛍光体量としては、樹脂に対して０．５質量％以上１０質量％以下が好ましい。
［導電部材］

導電部材６としては、バンプを用いることができ、バンプの材料としては、Ａｕあるいはその合金、他の導電部材として、共晶ハンダ（Ａｕ−Ｓｎ）、Ｐｂ−Ｓｎ、鉛フリーハンダ等を用いることができる。なお、図１Ｂでは、導電部材６にバンプを用いた例を示しているが、導電部材６はバンプに限定されず、例えば導電ペーストであってもよい。
［実施形態２］

また、被覆部材５０とともに、アンダーフィルが使用できる。このような例を実施形態２に係る発光装置２００として、図３の模式断面図に示す。この図に示す発光装置２００において、上述した実施形態１と同じ部材については同じ符号を付して詳細説明を省略する。
［アンダーフィル７０］

アンダーフィル７０は、実装基板上に配置された発光素子、他の半導体素子、導電部材等を、塵芥、水分、外力等から保護するための部材である。また必要に応じて、発光素子２及び半導体素子７と導電部材６の隙間にアンダーフィル７０を設けてもよい。

アンダーフィル７０の材料としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂を挙げることができる。また、このような材料に加えて、必要に応じて着色剤、光拡散剤、フィラー、蛍光部材等を含有させることもできる。このようにアンダーフィル７０を被覆部材５０と発光素子２との間に配置することで、発光素子２の下面側から漏れる光を発光素子２や波長変換部材３０の側へ反射させることができるので、発光装置の上面からの光取り出し効率を高めることができる。また、アンダーフィル７０に着色剤、光拡散剤、フィラー、蛍光部材等を含有させることにより、被覆部材５０の手前で被覆部材５０を透過する光を抑制する効果が高められるので、発光装置の発光観測方位による色度の変化を抑制することができる。
［実施例］

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
［蛍光体］

比較例及び実施例で使用する蛍光体は、表１に示すように、それぞれ発光スペクトルにおける主波長および色度が異なるＳＣＡＳＮである、ＳＣＡＳＮ−１、ＳＣＡＳＮ−２およびＳＣＡＳＮ−３と、それらと発光スペクトルにおける主波長および色度だけでなく組成も異なるＹＡＧとした。また、それらの蛍光体の発光スペクトルを図４に、それぞれ示す。なお、各蛍光体の平均粒径は、フィッシャー・サブ・シーブ・サイザー（Fisher Suv Sieve Sizer）を用いる空気透過法で得られるフィッシャー・サブ・シーブ・サイザーズ・ナンバー（Fisher Sub Sieve Sizer's Number）を測定した。具体的には、１ｃｍ³分の試料を計り取り、専用の管状容器にパッキングした後、一定圧力の乾燥空気を流し、差圧から比表面積を読み取り、平均粒径に換算した値である。また色度図における蛍光体の色度は、図２に示した通りである。なお、以下の表１において、蛍光体の「ピーク波長」とは、例えば、図４に示すように、蛍光体の発光スペクトルにおける相対発光強度が最大（ピーク）となる波長をいう。また、蛍光体および発光装置の発光スペクトルにおける「主波長」とは、色度図上において、白色点Ｗ（０．３３３，０．３３３）と蛍光体の色度とを結ぶ直線の延長線と、単色光軌跡（馬蹄形の輪郭を定める線）との交点における波長をいう。

［比較例１］

実施例として、図１Ａから図１Ｃに示す発光装置１００を以下のようにして発光装置を作製した。発光素子２及び半導体素子７を実装基板に載置した。具体的には、Ａｕからなる導電部材６を用いて、サファイア基板上に半導体層が積層されて形成された、厚みが約０．１１ｍｍで、平面形状が約１．０ｍｍ四方の略正方形であり、主波長が４５０ｎｍである発光素子２を、サファイア基板側が光出射面となるように発光素子２及び半導体素子７を一列に配置してフリップチップ実装した。Ａｕからなるバンプを予め設けた半導体素子７を導電パターンにフリップチップ実装した。

次に、透光体３２の表面、すなわち一方の主面全体に蛍光体層３１を印刷により塗布した。透光体３２の材料には、ホウ珪酸ガラスを板状に成形したものを用いた。透光体の平面形状は、約１．１５ｍｍ四方の略正方形であり、発光素子の平面形状よりも、縦と横に約０．１５ｍｍ大きく、厚みが約０．１０ｍｍである。蛍光体層３１が形成された透光体は、ＳＣＡＳＮ−１、ＳＣＡＳＮ−２の蛍光体を用い、シリコーン樹脂をバインダーとして、板状の透光体の一方の主面に印刷して、適切な大きさに切断して形成した。

この蛍光体層３１中の蛍光体濃度は、上記２種類の蛍光体を合わせて１８６質量％であり、発光素子の上面と向かい合う光体層の平面形状は、透光体の平面形状と同じく、約１．１５ｍｍ四方の略正方形であり、厚さは約８０μｍであった。透光体３２の厚さは約１００μｍで、透光体３２と蛍光体層３１の厚みは合わせて約１８０μｍであった。

次に、発光素子２の上面に、接着剤としてシリコーン樹脂を配置して、透光体に形成させた蛍光体層３１と発光素子２のサファイア基板上面とを接着させた。蛍光体層３１の、発光素子側の面積は、発光素子２の上面の面積よりも大きく形成されており、蛍光体層３１は、接合面から露出された露出面を有するようにして接合された。

次に、発光素子２、蛍光体層３１及び透光体３２、並びに半導体素子７の周囲に被覆部材５０を充填した。発光素子２、蛍光体層３１及び透光体３２の側面に沿って被覆部材５０を配置するとともに、半導体素子７を被覆部材５０の中に完全に埋没させた。比較例１では、被覆部材５０の樹脂５１はジメチルシリコーン樹脂を使用し、光反射性材料５２に平均粒径（蛍光体の「平均粒径」と測定方法は同じ。）が０．２８μｍの酸化チタン粒子を用いた。酸化チタン粒子は樹脂に対して６０質量％含有させた。比較例１では被覆部材に蛍光体は添加しなかった。被覆部材の厚みは発光素子２の側面から発光装置１００の外部までの垂直な方向への厚みであり、半導体素子が存在する方向の厚み以外は同一の厚みで最も薄い部分となり、厚みは２２５μｍであった。このような工程により、図１Ａから図１Ｃに示されるような発光装置１００を作製した。
［比較例２］

厚みが約０．１１ｍｍで、平面形状が比較例１よりも小さい約０．８ｍｍ四方の略正方形である発光素子２を用いたこと以外は比較例１と同様にして比較例２に係る発光装置を作製した。
［実施例１および２］

被覆部材５０に含まれる第二蛍光体５３に、含有量がそれぞれ異なるＳＣＡＳＮ−３を用いたこと以外は比較例１と同様にして、それぞれ実施例１および２に係る発光装置を作製した。
［比較例３］

被覆部材５０に含まれる第二蛍光体５３に、ＹＡＧを用いたこと以外は比較例１と同様にして比較例３に係る発光装置を作製した。
［比較例４］

被覆部材５０に含まれる光反射性材料５２の酸化チタンの量を、樹脂に対して３０質量％含有させたこと以外は比較例１と同様にして比較例４に係る発光装置を作製した。
［実施例３および４］

被覆部材５０に含まれる第二蛍光体５３に、ＳＣＡＳＮ−３を用いたこと以外は比較例３と同様にして実施例３および４に係る発光装置を作製した。

比較例１から３及び実施例１から４について、発光装置の発光素子の大きさ、波長変換部材に使用した蛍光体、被覆部材に使用した酸化チタンと蛍光体の樹脂に対しての添加量と、チップ側面から発光装置外部までの最も薄い部分の被覆部材の厚みを表２、表４に示す。

比較例１から４及び実施例１から４について、下記の評価を行った。
［色度および主波長］

各比較例及び実施例の発光装置について、マルチチャンネル分光器と積分球を組み合わせた光計測システムで色度および主波長を測定した。その評価結果を表３、表５に示す。また比較例１の色度については、図２に示すとおりである。
［主波長差］

発光装置の発光スペクトルにおける主波長（すなわち、被覆部材に第二蛍光体を含有していない場合の発光装置の発光スペクトルにおける主波長。）と、被覆部材に含有させた第二蛍光体の発光スペクトルにおける主波長との主波長差（ｎｍ）を算出した。その結果を表３、表５に示す。
［光束比］

各比較例及び実施例の発光装置について、積分球を使用した全光束測定装置を用いて全光束を測定した。比較例１の光束を１００％として、他の比較例及び実施例の光束比を算出した。その評価結果を表３、表５に示す。
［指向色度］

また各発光装置の発光色について、測定方向との関係（角度依存性）を調べた。指向色度（配向色度）の測定に際しては、各比較例及び実施例の発光装置に３５０ｍＡの電流を通電して発光させて、ゴニオメータを使用してＬＥＤを回転させることで測定方向を変えながら、ＣＩＥ（国際照明委員会）が推奨している“平均ＬＥＤ光度”測定であるＣｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｂの条件で、分光分布測定装置を用いて発光色の測定を行った。測定方向は、発光装置の光軸Ｃ（ｚ軸と平行で、発光装置の上面視中央点を通る軸のこと。）からの角度θで規定した。ここで、配光色度の測定方向を図５の模式図に示す。この図に示すように、指向色度の測定に際しては、ｘ−ｚ平面内において角度θを変えた測定（ｘｚ面測定）と、ｙ−ｚ平面内において角度θを変えた測定（ｙｚ面測定）を行った。発光色の評価には、ＣＩＥ表色系に基づくｘ値、ｙ値を用いた。θ＝０°における発光色の色度を基準値とし、各測定について基準値からのずれ（Δｘ、Δｙ）を算出することで発光装置の指向色度を評価した。

各試料の測定結果を図６から図１３に示す。ｘｚ面のθ＝０°から＋９０°には半導体素子が存在するため、被覆部材の厚みが違う。他の３辺の被覆部材の厚みは同じであるので、ｘｚ面測定のθ＝０°から−９０°の範囲のグラフのみを検討する。さらに、角度θ＝−８０°から−９０°は、発光装置を略真横（ｘ軸方向又はｙ軸方向）から観察したものであり、実際の用途において視認されることは殆どないので、θ＝０°から−８０°の範囲における発光色のみを評価の対象とし、θ＝０°での発光色と差が大きいθ＝−８０°での△ｘ、△ｙの評価結果を表３、表５に示す。

表２及び表３より、比較例１の発光装置のθ＝−８０°での指向色度は△ｘ＝−０．００６、△ｙ＝−０．００４であり、色度としてはθ＝０°での色度に比べて、発光素子の発光色である青色方向に移動していることがわかる。実際の発光装置を点灯してθ＝−８０°観察するとθ＝０°での発光色とは異なり、ピンク味を帯びた発光色が観測された。

比較例２の発光装置は、発光素子のサイズを小さくすることによって比較例１に比べて指向色度は改善されている。実際の発光装置を点灯して観察してもθ＝−８０°での色むらは確認できなかった。このことから、指向色度の評価△ｘ、△ｙがともに−０．００１から＋０．００１の範囲に入っていれば色むらが無いといえる。しかし、比較例２の発光装置は、発光素子のサイズを小さくしたことによって光束比が低下しているため、発光素子のサイズを変えることなく指向特性を改善することができていない。

実施例１および２の発光装置は、被覆部材に蛍光体を添加することで指向色度の改善がみられた。被覆部材に、発光装置の主波長より８ｎｍ短波の主波長を持つ蛍光体であるＳＣＡＳＮ−３を使用した実施例１及び２では、特に蛍光体含有量５．０％の実施例２で指向色度△ｘ、△ｙがともに−０．００１から＋０．００１の範囲に入っており、色むらが少ないといえる。光束比も比較例１と同等以上である。

被覆部材に、発光装置の主波長より３４ｎｍ短波の主波長を持つ蛍光体であるＹＡＧを使用した比較例３では、蛍光体含有量が０．５質量％であり、比較例３では指向特性の改善が難しい結果であった。

実施例において、被覆部材に添加する蛍光体の主波長と、発光装置の主波長との差は、３０ｎｍ以下である。また、蛍光体含有量が０．５質量％である実施例１と、蛍光体含有量が５．０質量％である実施例２を比べると、実施例１よりも実施例２のほうが、指向色度の評価△ｘ、△ｙの絶対値が小さいことから、被覆部材の蛍光体含有量は、樹脂に対して０．５質量％より大きいことが好ましい。

表４、表５に示すように、比較例１に比べて被覆部材に含まれる酸化チタンの含有量を少なくした比較例４では指向色度が悪化している。比較例４のθ＝−８０°での指向色度の数値は△ｘ＝−０．０２０、△ｙ＝−０．０１３であり、色度としてはθ＝０°での色度に比べて、発光素子の発光色である青色方向に移動していることがわかる。この理由として、光反射部材である酸化チタンの含有量が少なくなったため、酸化チタンで反射されずに被覆部材から発光装置の外部へ透過される光、特に発光素子の光が増えたと考えられる。
実施例３及び４の発光装置は、被覆部材に蛍光体を添加することで指向色度の改善がみられた。特に、酸化チタンの含有量が６０質量％の実施例２と同様に、蛍光体含有量が５．０質量％の実施例４で指向色度の差△ｘ、△ｙがともに−０．００１から＋０．００１の範囲に入っており、色むらが殆ど無くなったといえる。

本開示の発光装置は、自動車用、表示装置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源等に利用可能である。

１００、２００…発光装置、１…実装基板、２…発光素子、３０…波長変換部材、３１…蛍光体層、３２…透光体、３３…第一蛍光体、４…接着層、５０…被覆部材、５１…樹脂、５２…光反射性材料、５３…第二蛍光体、６…導電部材、７…半導体素子、７０…アンダーフィル。

Claims (10)

1. ３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する発光素子と、
   前記発光素子の上に配置される、第一蛍光体を含む波長変換部材と、
   前記波長変換部材の側面を被覆し前記発光素子を包囲する被覆部材と、
   を備えており、
   ６１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する発光スペクトルの光を発する発光装置であって、
   前記被覆部材は、光反射性材料と第二蛍光体とを含み、
   前記第二蛍光体の発光スペクトルにおける主波長と、前記発光装置の発光スペクトルにおける主波長との差が３０ｎｍ以下であり、
   ＣＩＥ１９３１の色度図において、色度座標（ｘ，ｙ）が、（０．６４５，０．３３５）である第一点、（０．６６５，０．３３５）である第二点、（０．７３５，０．２６５）である第三点及び（０．７２１，０．２５９）である第四点について、前記第一点及び第二点を結ぶ第一直線と、前記第二点及び前記点を結ぶ第二直線と、前記第三点及び第四点を結ぶ第三直線と、前記第四点及び第一点を結ぶ色度図の曲線とで囲まれる範囲内に含まれる色度の光を発する発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置であって、
   前記被覆部材に含有される第二蛍光体が、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕから選択される少なくとも一種である発光装置。
3. 請求項１又は２に記載の発光装置であって、
   前記波長変換部材に含有される第一蛍光体が、（Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｌｕ）₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕから選択される少なくとも一種である発光装置。
4. ３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する発光素子と、
   前記発光素子の上に配置される、第一蛍光体を含む波長変換部材と、
   前記波長変換部材の側面を被覆し前記発光素子を包囲する被覆部材と、
   を備えており、
   ６１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する発光スペクトルの光を発する発光装置であって、
   前記被覆部材は、光反射性材料と第二蛍光体とを含み、
   前記第二蛍光体の発光スペクトルにおける主波長と、前記発光装置の発光スペクトルにおける主波長との差が３０ｎｍ以下であり、
   前記被覆部材に含有される第二蛍光体が、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕから選択される少なくとも一種であり、
   前記波長変換部材に含有される第一蛍光体が、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕから選択される少なくとも一種である発光装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置であって、
   前記被覆部材に含有される第二蛍光体の平均粒径が、１０μｍ以下である発光装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置であって、
   前記被覆部材に含有される第二蛍光体の含有量が、前記被覆部材に含有される樹脂に対して０．５質量％以上１０質量％以下である発光装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の発光装置であって、
   前記被覆部材に含有される光反射性材料の含有量が、前記被覆部材に含有される樹脂に対して１０質量％以上１００質量％以下である発光装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の発光装置であって、
   前記被覆部材は、前記発光素子の側面に垂直な方向への厚みの最小値が、３００μｍ以下である発光装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の発光装置であって、
   前記被覆部材に含有される光反射性材料が、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、アルミナから選択される少なくとも一種である発光装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の発光装置であって、
    前記波長変換部材の発光面に垂直な方向から８０度の方位における、指向色度の変化量が、前記波長変換部材の発光面に平行なｘ軸方向およびｙ軸方向とも０．００３以下である発光装置。