発光装置
【課題】点灯直後とその後の色度変化を低減することができ、長期使用で演色性が悪くなるのを防ぐことができ、さらに、発光効率の低下を避けることができる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、青色光を出射する青色ＬＥＤチップと、近紫外光を出射する近紫外ＬＥＤチップ２０３と、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射される近紫外光で励起され、青色ＬＥＤチップの青色光に混合させる赤色光を出射する赤色蛍光体２０９と、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出射される近紫外光で励起され、青色ＬＥＤチップの青色光に混合させる緑色光を出射する緑色蛍光体２１０とを備えている。この青色ＬＥＤチップおよび近紫外ＬＥＤチップ２０３は共にＧａＮチップある。
【解決手段】発光装置は、青色光を出射する青色ＬＥＤチップと、近紫外光を出射する近紫外ＬＥＤチップ２０３と、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射される近紫外光で励起され、青色ＬＥＤチップの青色光に混合させる赤色光を出射する赤色蛍光体２０９と、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出射される近紫外光で励起され、青色ＬＥＤチップの青色光に混合させる緑色光を出射する緑色蛍光体２１０とを備えている。この青色ＬＥＤチップおよび近紫外ＬＥＤチップ２０３は共にＧａＮチップある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、特開２０１０−１８２７２４号公報の発光装置を上方から見た図である。また、図１６は、図１５のXVI−XVI線から見た断面を示す図である。
【０００３】
上記発光装置は、パッケージ基板１００１と、青色光、近紫外光または紫外光(以下、「短波長光」と言う)を発する２つの短波長ＬＥＤ(発光ダイオード)チップ１００２，１００２と、赤色光を発する１つの赤色ＬＥＤチップ１００３と、青色光を発する１つの青色ＬＥＤチップ１００４とを備えている。
【０００４】
上記パッケージ基板１００１の表面には４つの凹部１００７，１００７，…を設けている。この４つの凹部１００７，１００７，…のそれぞれに、短波長ＬＥＤチップ１００２，１００２、赤色ＬＥＤチップ１００３および青色ＬＥＤチップ１００４のうちの一つを入れている。
【０００５】
上記短波長ＬＥＤチップ１００２，１００２は黄〜緑系蛍光体樹脂１００５で封止されている。この黄〜緑系蛍光体樹脂１００５は短波長ＬＥＤチップ１００２の短波長光で励起されて白色光を出射する。
【０００６】
上記赤色ＬＥＤチップ１００３および青色ＬＥＤチップ１００４は透光性樹脂１００６で封止されている。この透光性樹脂１００６は、赤色ＬＥＤチップ１００３の赤色光や、青色ＬＥＤチップ１００４の青色光を透過する。
【０００７】
図１７は、上記発光装置の波長特性を示すグラフである。
【０００８】
上記青色ＬＥＤチップ１００４のピーク波長Ｗ１と、黄〜緑系蛍光体樹脂１００５が含む黄〜緑系蛍光体のピーク波長Ｗ２とだけでは、赤色光が不足してしまうので、ピーク波長Ｗ３の赤色ＬＥＤチップ１００３で赤色光を補っている。これにより、上記発光装置は、演色性が高く、Ｒａが９０以上の白色光源となることができる。
【０００９】
図１８は、参考例の発光装置の断面を模式的に示す図である。
【００１０】
上記発光装置は、リードフレーム２００１と、このリードフレーム２００１にワイヤ２００８を介して電気的に接続された近紫外ＬＥＤチップ２００２と、この近紫外ＬＥＤチップ２００２の周囲に設けられたリフレクタ２００３と、近紫外ＬＥＤチップ２００２を封止する蛍光体含有樹脂２００４とを備えている。
【００１１】
上記近紫外ＬＥＤチップ２００２から出射された近紫外光は、蛍光体含有樹脂２００４が含む赤色蛍光体２００５、緑色蛍光体２００６および青色蛍光体２００７を励起する。これにより、上記赤色蛍光体２００５に赤色光を出射させ、緑色蛍光体２００６に緑色光を出射させ、青色蛍光体２００７に青色光を出射させ、これらの光の混色で白色光が得られる。
【００１２】
図１９は、上記発光装置の波長特性を示すグラフである。
【００１３】
上記発光装置では、青色蛍光体２００７はピーク波長がＷ１１、緑色蛍光体２００６のピーク波長がＷ１２、赤色蛍光体２００５のピーク波長がＷ１３となっている。
【００１４】
したがって、上記発光装置は、赤色蛍光体２００５、緑色蛍光体２００６および青色蛍光体２００７の混合比率を精度良く行なえば、色度座標のブレの無い安定した色調の白色光が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−１８２７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、図１５の発光装置では、赤色ＬＥＤチップ１００３の発光効率は低温で高いが、高温になる程、低くなる傾向がある。このため、上記発光装置による白色光は、５分以上経過すると赤の強度が落ちて安定した演色性を示すが、点灯直後は赤色が強い光となってしまうという問題がある。
【００１７】
また、上記赤色ＬＥＤチップ１００３は、青色ＬＥＤチップ１００４よりも寿命が短く劣化速度が速いことから、１万時間以上の長期使用で演色性が悪くなってしまうという問題がある。
【００１８】
また、図１８の発光装置では、赤色蛍光体２００５は励起波長が青色光の領域だけでなく緑色光の領域にもある。このため、図２０に示すように、緑色蛍光体２００６から出た緑色光が赤色蛍光体２００５を励起する場合がある。この場合、全体として蛍光体の波長変換効率を落としてしまうという問題が生じてしまう。
【００１９】
そこで、本発明の課題は、点灯直後とその後の色度変化を低減することができ、長期使用で演色性が悪くなるのを防ぐことができ、さらに、発光効率の低下を避けることができ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】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明の発光装置は、
青色光を出射する第１ＧａＮ発光ダイオードチップと、
近紫外光または紫外光を出射する第２ＧａＮ発光ダイオードチップと、
上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる赤色光を出射する赤色蛍光体と、
上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる緑色光を出射する緑色蛍光体と
を備えたことを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは共にＧａＮチップあるので、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップの温度特性を同一にすることができる。したがって、上記発光装置において、点灯直後とその後の色度変化を低減することができる。
【００２２】
また、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは共にＧａＮチップあるので、長期寿命試験においてもＧａＮ独特の長寿命が得られる。したがって、長期使用で演色性が悪くなるのを防ぐことができる。
【００２３】
また、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは電流や温度の変化で順方向降下電圧が変わり難い。したがって、安定した電流バランスにより安定した色度が得られる。
【００２４】
また、上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光が赤色蛍光体を励起し、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光が緑色蛍光体を励起する。これにより、上記赤色蛍光体が赤色光を出射すると共に、緑色蛍光体が緑色光を出射するので、この赤色光および緑色光に、第１ＧａＮ発光ダイオードチップが出射する青色光を混合させて、白色光が得られる。
【００２５】
このように、上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で赤色蛍光体を励起し、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で緑色蛍光体を励起するので、緑色蛍光体の緑色光が赤色蛍光体を励起するのを防ぐことができる。したがって、発光効率の低下を避けることができる。
【００２６】
一実施形態の発光装置では、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップが出射する青色光のピーク波長は４６０ｎｍよりも長い。
【００２７】
上記実施形態によれば、上記青色光のピーク波長を４６０ｎｍよりも長くすることにより、青色光の視感度を高め、青色光において無駄な光を少なくすることができる。したがって、発光効率を高めることができる。
【００２８】
一実施形態の発光装置では、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップと上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップとは互いに電気的に直列接続されている。
【００２９】
上記実施形態によれば、上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップに第２ＧａＮ発光ダイオードチップを電気的に直列接続することにより、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップに一定電流を流して、赤色蛍光体の赤色光と、緑色蛍光体の緑色光と、第１ＧａＮ発光ダイオードチップの青色光との混色のバランスが崩れるのを防ぐことができる。
【００３０】
また、上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップに第２ＧａＮ発光ダイオードチップを電気的に直列接続することにより、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップの温度特性の良さを最大限に利用できる。
【００３１】
一実施形態の発光装置では、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップと上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップとは互いに電気的に並列接続されている。
【００３２】
一実施形態の発光装置では、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップは、エピタキシャル構造を有し、パルス駆動される。
【００３３】
上記実施形態によれば、上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップはエピタキシャル構造を有するので、高電流で短波長シフトし易い。したがって、上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップをパルス駆動することにより、第１ＧａＮ発光ダイオードチップの青色光の波長を短波長から長波長までコントロールできる。
【００３４】
また、上記パルス駆動時、パルスのデューティー比(パルスの周期に対するパルスの幅の比)とピーク電流とを調整すれば、明るさを保ったまま色度座標のｙ座標を任意に上下移動させることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の発光装置は、青色光を出射する第１ＧａＮ発光ダイオードチップと、近紫外光または紫外光を出射する第２ＧａＮ発光ダイオードチップとを備えることによって、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは共にＧａＮチップあるので、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップの温度特性を同一にすることができる。したがって、点灯直後とその後の色度変化を低減することができる。
【００３６】
また、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは共にＧａＮチップあるので、長期寿命試験においてもＧａＮ独特の長寿命が得られる。したがって、長期使用で演色性が悪くなるのを防ぐことができる。
【００３７】
また、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは電流や温度の変化で順方向降下電圧が変わり難いので、安定した電流バランスにより安定した色度が得られる。
【００３８】
また、上記発光装置は、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる赤色光を出射する赤色蛍光体と、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる緑色光を出射する緑色蛍光体とを備えるので、この赤色光および緑色光に、第１ＧａＮ発光ダイオードチップが出射する青色光を混合させて、白色光が得られる。
【００３９】
また、上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で赤色蛍光体を励起し、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で緑色蛍光体を励起するので、緑色蛍光体の緑色光が赤色蛍光体を励起するのを防ぐことができる。したがって、発光効率の低下を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の発光装置の第１発光部の模式断面図である。
【図２】図２は上記第１発光部の青色ＬＥＤチップの模式断面図である。
【図３】図３は上記第１発光部の波長特性のグラフである。
【図４】図４は上記第１実施形態の発光装置の第２発光部の模式断面図である。
【図５】図５は上記第２発光部の近紫外ＬＥＤチップの模式断面図である。
【図６】図６は上記第２発光部の波長特性のグラフである。
【図７】図７は上記第２発光部の要部の模式図である。
【図８】図８は上記第１実施形態の発光装置の波長特性のグラフである。
【図９】図９は上記第１，第２発光部の一配置例を説明するための図である。
【図１０】図１０は上記第１，第２発光部の一実装例を説明するための図である。
【図１１】図１１は上記第１，第２発光部の一接続例を説明するための図である。
【図１２】図１２は上記青色ＬＥＤチップの駆動パルス電流の一例の波形図である。
【図１３】図１３は上記青色ＬＥＤチップの駆動パルス電流の他の一例の波形図である。
【図１４】図１４は上記第１実施形態の発光装置の出射光の色度を示すための図である。
【図１５】図１５は従来の発光装置の平面図である。
【図１６】図１６は図１５のXVI−XVI線矢視断面図である。
【図１７】図１７は上記従来の発光装置の波長特性のグラフである。
【図１８】図１８は参考例の発光装置の模式断面図である。
【図１９】図１９は上記参考例の発光装置の波長特性のグラフである。
【図２０】図２０は上記参考例の発光装置の要部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の発光装置についてより詳細に説明する。
【００４２】
図１は、本発明の第１実施形態の発光装置が備える第１発光部１０１の断面を模式的に示す図である。また、図２は、上記第１発光部１０１が備える青色ＬＥＤチップ１０３の断面を模式的に示す図である。
【００４３】
上記第１発光部１０１は、図１に示すように、例えばＡｌからなるリードフレーム１０２と、このリードフレーム１０２にワイヤ１０６，１０６を介して電気的に接続された青色ＬＥＤチップ１０３と、この青色ＬＥＤチップ１０３の周囲に設けられたリフレクタ１０４と、青色ＬＥＤチップ１０３を封止する透光性樹脂１０５とを備えている。なお、青色ＬＥＤチップ１０３は第１ＧａＮ発光ダイオードチップの一例である。
【００４４】
上記青色ＬＥＤチップ１０３は、図２に示すように、絶縁性基板１３１上に順次形成されたＮ型ＧａＮ系半導体層１３２、Ｐ型ＧａＮ系半導体層１３３、金属薄膜または透明導電膜からなるＰ型層用電極１３４を備えている。また、上記Ｎ型ＧａＮ系半導体層２３２の露出部上にはＮ型用パッド電極１３５を形成すると共に、Ｐ型層用電極１３４上にはＰ型用パッド電極１３６を形成している。また、上記Ｎ型ＧａＮ系半導体層１３２の一部とＰ型ＧａＮ系半導体層１３３の一部とが発光領域１３７を構成し、この発光領域１３７から青色光が出射される。この青色光は、青色ＬＥＤチップ１０３の上面および側面のうち少なくとも上面から出るようになっている。また、上記絶縁性基板１３１は、上記青色光に対して非透明な材料でなってもよいし、上記青色光に対して透明な材料からなってもよい。上記絶縁性基板１３１を上記青色光に対して透明な材料で形成した場合は、青色ＬＥＤチップ１０３の下面からも上記青色光が出るようにできる。
【００４５】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３の下面は、図１に示すように、例えばシリコーン樹脂などのボンディングペースト１０８でリードフレーム１０２に接着されている。
【００４６】
上記リフレクタ１０４は、リードフレーム１０２の青色ＬＥＤチップ１０３側の表面に対して傾斜する反射面１０７を有している。この反射面１０７は青色ＬＥＤチップ１０３からの青色光を反射して上方へ向かわせる役割を果たす。
【００４７】
上記透光性樹脂１０５は、例えばエポキシやシリコーンなどの樹脂であって、青色ＬＥＤチップ１０３から出射された青色光を透過する。
【００４８】
図３は、上記第１発光部１０１の波長特性を示すグラフである。
【００４９】
上記第１発光部１０１の出射光は青色ＬＥＤチップ１０３から出射される青色光であり、この青色光のピーク波長は４７０ｎｍとなっている。なお、上記青色光のピーク波長を例えば４４０〜４８０ｎｍの範囲内となるようにしてもよい。
【００５０】
図４は、上記発光装置が備える第２発光部２０１の断面を模式的に示す図である。また、図５は、上記第２発光部２０１が備える近紫外ＬＥＤチップ２０３の断面を模式的に示す図である。なお、図４では、緑色蛍光体２１０は誇張して大きく図示して見易くしている。
【００５１】
上記第２発光部２０１は、図４に示すように、例えばＡｌからなるリードフレーム２０２と、このリードフレーム２０２にワイヤ２０６，２０６を介して電気的に接続された近紫外ＬＥＤチップ２０３と、この近紫外ＬＥＤチップ２０３の周囲に設けられたリフレクタ２０４と、近紫外ＬＥＤチップ２０３を封止する蛍光体樹脂２０５とを備えている。なお、近紫外ＬＥＤチップ２０３は第２ＧａＮ発光ダイオードチップの一例である。
【００５２】
上記近紫外ＬＥＤチップ２０３は、図５に示すように、例えばサファイアなどから成る絶縁性基板２３１上に順次形成されたＮ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３２、Ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３３、金属薄膜または透明導電膜からなるＰ型層用電極２３４を備えている。また、上記Ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３２の露出部上にはＮ型用パッド電極２３５を形成すると共に、Ｐ型層用電極２３４上にはＰ型用パッド電極２３６を形成している。また、上記Ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３２の一部とＰ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３３の一部とが発光領域２３７を構成し、この発光領域２３７から近紫外光が出射される。この近紫外光は、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出るようになっている。また、上記絶縁性基板２３１は上記近紫外光に対して透明な材料からなっていて、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面からも上記近紫外光が出るようになっている。
【００５３】
また、上記絶縁性基板２３１においてＮ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３２側とは反対側の表面、つまり、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面は、図１に示すように、蛍光体含有ボンディングペースト２０８でリードフレーム２０２に接着されている。この蛍光体含有ボンディングペースト２０８は、シリコーン樹脂と、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射される近紫外光で励起されて赤色光を出射する赤色蛍光体２０９とから成っている。また、上記蛍光体含有ボンディングペースト２０８の幅は近紫外ＬＥＤチップ２０３の幅よりも広く、赤色蛍光体２０９はシリコーン樹脂内に略均一に含有されている。
【００５４】
上記赤色蛍光体２０９は、Ｍ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ(但し、ＭはＬａ，Ｇｄ，Ｙから選ばれるいずれか一つまたは２以上の元素)、０．５ＭｇＦ2・３．５ＭｇＯ・ＧｅＯ2：Ｍｎ、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、Ｙ(Ｐ，Ｖ)Ｏ4：Ｅｕ、ＹＶＯ4：Ｅｕで表される蛍光体の群のうち、いずれか一つまたは２以上からなる。
【００５５】
上記リフレクタ２０４は、リードフレーム２０２の近紫外ＬＥＤチップ２０３側の表面に対して傾斜する反射面２０７を有している。この反射面２０７は、近紫外ＬＥＤチップ２０３からの近紫外光などを反射して上方へ向かわせる役割を果たす。
【００５６】
上記蛍光体樹脂２０５は、例えばエポキシやシリコーンなどの透光性樹脂１０５に緑色蛍光体２１０を含ませたものである。この緑色蛍光体２１０は、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出射される近紫外光で励起されて緑色光を出射する。
【００５７】
上記緑色蛍光体２１０は、ＲＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ，Ｍｎ(但し、ＲはＳｒ，Ｂａから選ばれるいずれか一つまたは両方の元素)、ＲＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ(但し、ＲはＳｒ，Ｂａから選ばれるいずれか一つまたは両方の元素)、ＺｎＳ：Ｃｕ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ，Ｄｙ、ＺｎＯ：Ｚｎ、Ｚｎ2Ｇｅ2Ｏ4：Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、Ｑ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ，Ｍｎ(但し、ＱはＳｒ，Ｂａ，Ｃａから選ばれるいずれか一つまたは２以上の元素)で表される蛍光体の群のうち、いずれか一つまたは２以上からなる。
【００５８】
図６は、上記第２発光部２０１の波長特性を示すグラフである。
【００５９】
上記第２発光部２０１の出射光には、近紫外ＬＥＤチップ２０３から出射される近紫外光のピーク波長に対応する第１ピーク波長(４１０ｎｍ)と、緑色蛍光体２１０から出射される緑色光のピーク波長に対応する第２ピーク波長(５３０ｎｍ)と、赤色蛍光体２０９から出射される赤色光のピーク波長に対応する第３ピーク波長(６５０ｎｍ)とが存在している。
【００６０】
上記構成の発光装置によれば、青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３に電流を供給すると、青色ＬＥＤチップ１０３が青色光を出射する一方、近紫外ＬＥＤチップ２０３が近紫外光を出射する。このとき、図７に示すように、上記近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出射された近紫外光が緑色蛍光体２１０を励起して、緑色蛍光体２１０が緑色光を出射すると共に、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射された近紫外光が赤色蛍光体２０９を励起して、赤色蛍光体２０９が赤色光を出射する。この緑色蛍光体２１０の緑色光と赤色蛍光体２０９の赤色光とが青色ＬＥＤチップ１０３の青色光と混色する。その結果、図８に示すように、４１５ｎｍ、４６０ｎｍ、５３０ｎｍ、６５０ｎｍにピーク波長を有する高演色性の白色光が得られる。
【００６１】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３は共に窒化ガリウム系化合物半導体で主要部を形成しているので、青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３の温度特性を同一にすることができる。したがって、上記発光装置において、点灯直後とその後の色度変化を低減することができる。
【００６２】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３は共に窒化ガリウム系化合物半導体で主要部を形成しているので、長期寿命試験においても窒化ガリウム系化合物半導体独特の長寿命が得られる。したがって、長期使用で演色性が悪くなるのを防ぐことができる。
【００６３】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３は電流や温度の変化で順方向降下電圧が変わり難いので、安定した電流バランスにより安定した色度が得られる。
【００６４】
また、上記近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出射された近紫外光が緑色蛍光体２１０を励起して、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射された近紫外光が赤色蛍光体２０９を励起するようにしているので、緑色蛍光体２１０の緑色光が赤色蛍光体２０９を励起しないようにして、発光装置の発光効率の低下を防ぐことができる。
【００６５】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３の青色光は蛍光体を励起しないので、青色光のピーク波長を４７０ｎｍとして、青色光の視感度を上げることができる。
【００６６】
また、上記青色光のピーク波長が４７０ｎｍであるので、青色光において視感度への影響が低い成分を少なくして、青色ＬＥＤチップ１０３の発光効率を高めることができる。
【００６７】
また、上記蛍光体含有ボンディングペースト２０８の幅は近紫外ＬＥＤチップ２０３の幅よりも広いので、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射された近紫外光を赤色蛍光体２０９の励起に確実に使用することできる。したがって、上記赤色蛍光体２０９の励起効率を高めることができる。
【００６８】
また、上記赤色蛍光体２０９の赤色光のうち、一部は近紫外ＬＥＤチップ２０３に通って近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面や側面から出射して上方に向かい、他の一部は近紫外ＬＥＤチップ２０３を通らずに上方に向かうことができる。
【００６９】
上記第１実施形態では、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面および下面のみから近紫外光が出射されるようにしていたが、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面、側面および下面から近紫外光が出射されるようにしてもよい。
【００７０】
上記第１実施形態では、第１発光部１０１は、ピーク波長が４７０ｎｍの青色光を出射する青色ＬＥＤチップ１０３を備えていたが、ピーク波長が４７０ｎｍ以外で４６０ｎｍよりも長い青色光を出射する青色ＬＥＤチップ１０３を備えてもよい。
【００７１】
上記第１実施形態では、第２発光部２０１が、近紫外光を出射する近紫外ＬＥＤチップ２０３を備えていたが、紫外光を出射する紫外光ＬＥＤチップを備えてもよい。
【００７２】
上記第１実施形態では、近紫外ＬＥＤチップ２０３は、絶縁性基板２３１を備えていたが、例えばＳｉＣまたはＧａＮなどから成る導電性基板を備えてもよい。
【００７３】
上記第１実施形態において、緑色蛍光体２１０の大部分または全部を近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面よりも上側に位置させてもよい。
【００７４】
上記第１実施形態において、発光装置は、第１発光部１０１および第２発光部２０１のそれぞれを少なくとも１つ備えていればよい。
【００７５】
上記発光装置が、第１発光部１０１および第２発光部２０１のそれぞれを複数備える場合、図９に示すように、第１発光部１０１同士が隣り合わないように、第１発光部１０１および第２発光部２０１を配置してもよい。
【００７６】
上記発光装置が、第１発光部１０１および第２発光部２０１のそれぞれを複数備える場合、図１０に示すように、円板形状の実装基板３０１上に、複数の第１発光部１０１と複数の第２発光部２０１とを実装してもよい。この図１０では、第１発光部１０１同士が隣り合わないように、複数の第１発光部１０１と複数の第２発光部２０１とを配置している。
【００７７】
上記発光装置が、第１発光部１０１および第２発光部２０１のそれぞれを複数備える場合、図１１に示すようにしてもよい。青色ＬＥＤチップ１０３を近紫外ＬＥＤチップ２０３と電気的に直列接続させると共に、青色ＬＥＤチップ１０３を近紫外ＬＥＤチップ２０３と電気的に並列接続させてもよい。
【００７８】
図１１の電気接続にすると、青色ＬＥＤチップ１０３と、この青色ＬＥＤチップ１０３に電気的に直列接続されている近紫外ＬＥＤチップ２０３とに一定電流を流して、赤色蛍光体２０９の赤色光と、緑色蛍光体２１０の緑色光と、青色ＬＥＤチップ１０３の青色光との混色のバランスが崩れるのを防ぐことができる。
【００７９】
上記第１実施形態において、青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３のうちの少なくとも一方は、エピタキシャル構造を有するようにしてもよい。
【００８０】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３のうちの少なくとも青色ＬＥＤチップ１０３がエピタキシャル構造を有するようにした場合、青色ＬＥＤチップ１０３は高電流で短波長シフトし易い。したがって、上記青色ＬＥＤチップ１０３をパルス駆動することにより、青色ＬＥＤチップ１０３の青色光の波長を短波長から長波長までコントロールできる。
【００８１】
例えば、上記青色ＬＥＤチップ１０３に供給するパルス電流を、図１２に示す発振波長λｐが４７５ｎｍのものから、図１３に示す発振波長λｐが４５８ｎｍのものに変更することにより、図１４に示すように、青色ＬＥＤチップ１０３の出射光の色度をＰ１からＰ２にすることができる。
【００８２】
なお、図１３において、Ｉ’は図１２のＩよりも大きい数値であり、Ｔ１’は図１２のＴ１よりも小さい数値であり、Ｔ２’は図１２のＴ２よりも大きい数値である。また、図１４のＰ３は第２発光部２０１の出射光の色度である。
【００８３】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態の発光装置についてより詳細に説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態の構成部と同一構成部には、上記第１実施形態の構成部と同一参照番号を用いる。
【００８４】
上記発光装置は、近紫外ＬＥＤチップ２０３を搭載するめっき表面に赤色蛍光体２０９を共析させたリードフレームを用いている点が、上記第１実施形態と異なる。
【００８５】
上記リードフレームの形成方法としては、リードフレームのベース金属である銅(鉄、４２アロイまたはアルミニウム)の表面に、ニッケルめっきを施して、更に、銀鍍金(金めっきまたはパラジウムめっき)を施す時に赤色蛍光体２０９を共析させることで、ベース金属と一体となったコンポジットめっきを用いる方法がある。
【００８６】
また、上記めっき表面と同様に、リフレクタ２０４の反射面２０７に赤色蛍光体２０９を共析させてもよい。このようにした場合、赤色光の生成効率を高めることができる。
【００８７】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態の発光装置についてより詳細に説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態の構成部と同一構成部には、上記第１実施形態の構成部と同一参照番号を用いる。
【００８８】
上記発光装置は、近紫外ＬＥＤチップ２０３を搭載する表面に赤色蛍光体２０９を含侵させたリードフレームを用いている点が、上記第１実施形態と異なる。
【００８９】
上記リードフレームの形成方法としては、アルミニウムをリードフレーム素材として使用した場合に、アルミニウム表面を陽極酸化した時にできるポーラスな微小井戸状の孔に赤色蛍光体２０９を含侵させた後、封孔処理をする方法がある。この方法であれば、安定したアルマイト皮膜の中に赤色蛍光体２０９を埋め込むことになるので、通常は化学変化し易い有機蛍光体を用いることができる。
【００９０】
本発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１〜第３実施形態の記載事項を適宜組み合わせて、本発明の一実施形態としてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１０１…第１発光部
１０２，２０２…リードフレーム
１０３…青色ＬＥＤチップ
１０４，２０４…リフレクタ
１０８…ボンディングペースト
２０１…第２発光部
２０３…近紫外ＬＥＤチップ
２０８…蛍光体含有ボンディングペースト
２０９…赤色蛍光体
２１０…緑色蛍光体
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、特開２０１０−１８２７２４号公報の発光装置を上方から見た図である。また、図１６は、図１５のXVI−XVI線から見た断面を示す図である。
【０００３】
上記発光装置は、パッケージ基板１００１と、青色光、近紫外光または紫外光(以下、「短波長光」と言う)を発する２つの短波長ＬＥＤ(発光ダイオード)チップ１００２，１００２と、赤色光を発する１つの赤色ＬＥＤチップ１００３と、青色光を発する１つの青色ＬＥＤチップ１００４とを備えている。
【０００４】
上記パッケージ基板１００１の表面には４つの凹部１００７，１００７，…を設けている。この４つの凹部１００７，１００７，…のそれぞれに、短波長ＬＥＤチップ１００２，１００２、赤色ＬＥＤチップ１００３および青色ＬＥＤチップ１００４のうちの一つを入れている。
【０００５】
上記短波長ＬＥＤチップ１００２，１００２は黄〜緑系蛍光体樹脂１００５で封止されている。この黄〜緑系蛍光体樹脂１００５は短波長ＬＥＤチップ１００２の短波長光で励起されて白色光を出射する。
【０００６】
上記赤色ＬＥＤチップ１００３および青色ＬＥＤチップ１００４は透光性樹脂１００６で封止されている。この透光性樹脂１００６は、赤色ＬＥＤチップ１００３の赤色光や、青色ＬＥＤチップ１００４の青色光を透過する。
【０００７】
図１７は、上記発光装置の波長特性を示すグラフである。
【０００８】
上記青色ＬＥＤチップ１００４のピーク波長Ｗ１と、黄〜緑系蛍光体樹脂１００５が含む黄〜緑系蛍光体のピーク波長Ｗ２とだけでは、赤色光が不足してしまうので、ピーク波長Ｗ３の赤色ＬＥＤチップ１００３で赤色光を補っている。これにより、上記発光装置は、演色性が高く、Ｒａが９０以上の白色光源となることができる。
【０００９】
図１８は、参考例の発光装置の断面を模式的に示す図である。
【００１０】
上記発光装置は、リードフレーム２００１と、このリードフレーム２００１にワイヤ２００８を介して電気的に接続された近紫外ＬＥＤチップ２００２と、この近紫外ＬＥＤチップ２００２の周囲に設けられたリフレクタ２００３と、近紫外ＬＥＤチップ２００２を封止する蛍光体含有樹脂２００４とを備えている。
【００１１】
上記近紫外ＬＥＤチップ２００２から出射された近紫外光は、蛍光体含有樹脂２００４が含む赤色蛍光体２００５、緑色蛍光体２００６および青色蛍光体２００７を励起する。これにより、上記赤色蛍光体２００５に赤色光を出射させ、緑色蛍光体２００６に緑色光を出射させ、青色蛍光体２００７に青色光を出射させ、これらの光の混色で白色光が得られる。
【００１２】
図１９は、上記発光装置の波長特性を示すグラフである。
【００１３】
上記発光装置では、青色蛍光体２００７はピーク波長がＷ１１、緑色蛍光体２００６のピーク波長がＷ１２、赤色蛍光体２００５のピーク波長がＷ１３となっている。
【００１４】
したがって、上記発光装置は、赤色蛍光体２００５、緑色蛍光体２００６および青色蛍光体２００７の混合比率を精度良く行なえば、色度座標のブレの無い安定した色調の白色光が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−１８２７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、図１５の発光装置では、赤色ＬＥＤチップ１００３の発光効率は低温で高いが、高温になる程、低くなる傾向がある。このため、上記発光装置による白色光は、５分以上経過すると赤の強度が落ちて安定した演色性を示すが、点灯直後は赤色が強い光となってしまうという問題がある。
【００１７】
また、上記赤色ＬＥＤチップ１００３は、青色ＬＥＤチップ１００４よりも寿命が短く劣化速度が速いことから、１万時間以上の長期使用で演色性が悪くなってしまうという問題がある。
【００１８】
また、図１８の発光装置では、赤色蛍光体２００５は励起波長が青色光の領域だけでなく緑色光の領域にもある。このため、図２０に示すように、緑色蛍光体２００６から出た緑色光が赤色蛍光体２００５を励起する場合がある。この場合、全体として蛍光体の波長変換効率を落としてしまうという問題が生じてしまう。
【００１９】
そこで、本発明の課題は、点灯直後とその後の色度変化を低減することができ、長期使用で演色性が悪くなるのを防ぐことができ、さらに、発光効率の低下を避けることができ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】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明の発光装置は、
青色光を出射する第１ＧａＮ発光ダイオードチップと、
近紫外光または紫外光を出射する第２ＧａＮ発光ダイオードチップと、
上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる赤色光を出射する赤色蛍光体と、
上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる緑色光を出射する緑色蛍光体と
を備えたことを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは共にＧａＮチップあるので、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップの温度特性を同一にすることができる。したがって、上記発光装置において、点灯直後とその後の色度変化を低減することができる。
【００２２】
また、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは共にＧａＮチップあるので、長期寿命試験においてもＧａＮ独特の長寿命が得られる。したがって、長期使用で演色性が悪くなるのを防ぐことができる。
【００２３】
また、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは電流や温度の変化で順方向降下電圧が変わり難い。したがって、安定した電流バランスにより安定した色度が得られる。
【００２４】
また、上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光が赤色蛍光体を励起し、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光が緑色蛍光体を励起する。これにより、上記赤色蛍光体が赤色光を出射すると共に、緑色蛍光体が緑色光を出射するので、この赤色光および緑色光に、第１ＧａＮ発光ダイオードチップが出射する青色光を混合させて、白色光が得られる。
【００２５】
このように、上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で赤色蛍光体を励起し、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で緑色蛍光体を励起するので、緑色蛍光体の緑色光が赤色蛍光体を励起するのを防ぐことができる。したがって、発光効率の低下を避けることができる。
【００２６】
一実施形態の発光装置では、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップが出射する青色光のピーク波長は４６０ｎｍよりも長い。
【００２７】
上記実施形態によれば、上記青色光のピーク波長を４６０ｎｍよりも長くすることにより、青色光の視感度を高め、青色光において無駄な光を少なくすることができる。したがって、発光効率を高めることができる。
【００２８】
一実施形態の発光装置では、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップと上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップとは互いに電気的に直列接続されている。
【００２９】
上記実施形態によれば、上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップに第２ＧａＮ発光ダイオードチップを電気的に直列接続することにより、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップに一定電流を流して、赤色蛍光体の赤色光と、緑色蛍光体の緑色光と、第１ＧａＮ発光ダイオードチップの青色光との混色のバランスが崩れるのを防ぐことができる。
【００３０】
また、上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップに第２ＧａＮ発光ダイオードチップを電気的に直列接続することにより、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップの温度特性の良さを最大限に利用できる。
【００３１】
一実施形態の発光装置では、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップと上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップとは互いに電気的に並列接続されている。
【００３２】
一実施形態の発光装置では、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップは、エピタキシャル構造を有し、パルス駆動される。
【００３３】
上記実施形態によれば、上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップはエピタキシャル構造を有するので、高電流で短波長シフトし易い。したがって、上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップをパルス駆動することにより、第１ＧａＮ発光ダイオードチップの青色光の波長を短波長から長波長までコントロールできる。
【００３４】
また、上記パルス駆動時、パルスのデューティー比(パルスの周期に対するパルスの幅の比)とピーク電流とを調整すれば、明るさを保ったまま色度座標のｙ座標を任意に上下移動させることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の発光装置は、青色光を出射する第１ＧａＮ発光ダイオードチップと、近紫外光または紫外光を出射する第２ＧａＮ発光ダイオードチップとを備えることによって、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは共にＧａＮチップあるので、第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップの温度特性を同一にすることができる。したがって、点灯直後とその後の色度変化を低減することができる。
【００３６】
また、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは共にＧａＮチップあるので、長期寿命試験においてもＧａＮ独特の長寿命が得られる。したがって、長期使用で演色性が悪くなるのを防ぐことができる。
【００３７】
また、上記第１，第２ＧａＮ発光ダイオードチップは電流や温度の変化で順方向降下電圧が変わり難いので、安定した電流バランスにより安定した色度が得られる。
【００３８】
また、上記発光装置は、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる赤色光を出射する赤色蛍光体と、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる緑色光を出射する緑色蛍光体とを備えるので、この赤色光および緑色光に、第１ＧａＮ発光ダイオードチップが出射する青色光を混合させて、白色光が得られる。
【００３９】
また、上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で赤色蛍光体を励起し、第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で緑色蛍光体を励起するので、緑色蛍光体の緑色光が赤色蛍光体を励起するのを防ぐことができる。したがって、発光効率の低下を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の発光装置の第１発光部の模式断面図である。
【図２】図２は上記第１発光部の青色ＬＥＤチップの模式断面図である。
【図３】図３は上記第１発光部の波長特性のグラフである。
【図４】図４は上記第１実施形態の発光装置の第２発光部の模式断面図である。
【図５】図５は上記第２発光部の近紫外ＬＥＤチップの模式断面図である。
【図６】図６は上記第２発光部の波長特性のグラフである。
【図７】図７は上記第２発光部の要部の模式図である。
【図８】図８は上記第１実施形態の発光装置の波長特性のグラフである。
【図９】図９は上記第１，第２発光部の一配置例を説明するための図である。
【図１０】図１０は上記第１，第２発光部の一実装例を説明するための図である。
【図１１】図１１は上記第１，第２発光部の一接続例を説明するための図である。
【図１２】図１２は上記青色ＬＥＤチップの駆動パルス電流の一例の波形図である。
【図１３】図１３は上記青色ＬＥＤチップの駆動パルス電流の他の一例の波形図である。
【図１４】図１４は上記第１実施形態の発光装置の出射光の色度を示すための図である。
【図１５】図１５は従来の発光装置の平面図である。
【図１６】図１６は図１５のXVI−XVI線矢視断面図である。
【図１７】図１７は上記従来の発光装置の波長特性のグラフである。
【図１８】図１８は参考例の発光装置の模式断面図である。
【図１９】図１９は上記参考例の発光装置の波長特性のグラフである。
【図２０】図２０は上記参考例の発光装置の要部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の発光装置についてより詳細に説明する。
【００４２】
図１は、本発明の第１実施形態の発光装置が備える第１発光部１０１の断面を模式的に示す図である。また、図２は、上記第１発光部１０１が備える青色ＬＥＤチップ１０３の断面を模式的に示す図である。
【００４３】
上記第１発光部１０１は、図１に示すように、例えばＡｌからなるリードフレーム１０２と、このリードフレーム１０２にワイヤ１０６，１０６を介して電気的に接続された青色ＬＥＤチップ１０３と、この青色ＬＥＤチップ１０３の周囲に設けられたリフレクタ１０４と、青色ＬＥＤチップ１０３を封止する透光性樹脂１０５とを備えている。なお、青色ＬＥＤチップ１０３は第１ＧａＮ発光ダイオードチップの一例である。
【００４４】
上記青色ＬＥＤチップ１０３は、図２に示すように、絶縁性基板１３１上に順次形成されたＮ型ＧａＮ系半導体層１３２、Ｐ型ＧａＮ系半導体層１３３、金属薄膜または透明導電膜からなるＰ型層用電極１３４を備えている。また、上記Ｎ型ＧａＮ系半導体層２３２の露出部上にはＮ型用パッド電極１３５を形成すると共に、Ｐ型層用電極１３４上にはＰ型用パッド電極１３６を形成している。また、上記Ｎ型ＧａＮ系半導体層１３２の一部とＰ型ＧａＮ系半導体層１３３の一部とが発光領域１３７を構成し、この発光領域１３７から青色光が出射される。この青色光は、青色ＬＥＤチップ１０３の上面および側面のうち少なくとも上面から出るようになっている。また、上記絶縁性基板１３１は、上記青色光に対して非透明な材料でなってもよいし、上記青色光に対して透明な材料からなってもよい。上記絶縁性基板１３１を上記青色光に対して透明な材料で形成した場合は、青色ＬＥＤチップ１０３の下面からも上記青色光が出るようにできる。
【００４５】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３の下面は、図１に示すように、例えばシリコーン樹脂などのボンディングペースト１０８でリードフレーム１０２に接着されている。
【００４６】
上記リフレクタ１０４は、リードフレーム１０２の青色ＬＥＤチップ１０３側の表面に対して傾斜する反射面１０７を有している。この反射面１０７は青色ＬＥＤチップ１０３からの青色光を反射して上方へ向かわせる役割を果たす。
【００４７】
上記透光性樹脂１０５は、例えばエポキシやシリコーンなどの樹脂であって、青色ＬＥＤチップ１０３から出射された青色光を透過する。
【００４８】
図３は、上記第１発光部１０１の波長特性を示すグラフである。
【００４９】
上記第１発光部１０１の出射光は青色ＬＥＤチップ１０３から出射される青色光であり、この青色光のピーク波長は４７０ｎｍとなっている。なお、上記青色光のピーク波長を例えば４４０〜４８０ｎｍの範囲内となるようにしてもよい。
【００５０】
図４は、上記発光装置が備える第２発光部２０１の断面を模式的に示す図である。また、図５は、上記第２発光部２０１が備える近紫外ＬＥＤチップ２０３の断面を模式的に示す図である。なお、図４では、緑色蛍光体２１０は誇張して大きく図示して見易くしている。
【００５１】
上記第２発光部２０１は、図４に示すように、例えばＡｌからなるリードフレーム２０２と、このリードフレーム２０２にワイヤ２０６，２０６を介して電気的に接続された近紫外ＬＥＤチップ２０３と、この近紫外ＬＥＤチップ２０３の周囲に設けられたリフレクタ２０４と、近紫外ＬＥＤチップ２０３を封止する蛍光体樹脂２０５とを備えている。なお、近紫外ＬＥＤチップ２０３は第２ＧａＮ発光ダイオードチップの一例である。
【００５２】
上記近紫外ＬＥＤチップ２０３は、図５に示すように、例えばサファイアなどから成る絶縁性基板２３１上に順次形成されたＮ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３２、Ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３３、金属薄膜または透明導電膜からなるＰ型層用電極２３４を備えている。また、上記Ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３２の露出部上にはＮ型用パッド電極２３５を形成すると共に、Ｐ型層用電極２３４上にはＰ型用パッド電極２３６を形成している。また、上記Ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３２の一部とＰ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３３の一部とが発光領域２３７を構成し、この発光領域２３７から近紫外光が出射される。この近紫外光は、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出るようになっている。また、上記絶縁性基板２３１は上記近紫外光に対して透明な材料からなっていて、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面からも上記近紫外光が出るようになっている。
【００５３】
また、上記絶縁性基板２３１においてＮ型ＡｌＧａＮ系半導体層２３２側とは反対側の表面、つまり、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面は、図１に示すように、蛍光体含有ボンディングペースト２０８でリードフレーム２０２に接着されている。この蛍光体含有ボンディングペースト２０８は、シリコーン樹脂と、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射される近紫外光で励起されて赤色光を出射する赤色蛍光体２０９とから成っている。また、上記蛍光体含有ボンディングペースト２０８の幅は近紫外ＬＥＤチップ２０３の幅よりも広く、赤色蛍光体２０９はシリコーン樹脂内に略均一に含有されている。
【００５４】
上記赤色蛍光体２０９は、Ｍ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ(但し、ＭはＬａ，Ｇｄ，Ｙから選ばれるいずれか一つまたは２以上の元素)、０．５ＭｇＦ2・３．５ＭｇＯ・ＧｅＯ2：Ｍｎ、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ、Ｙ(Ｐ，Ｖ)Ｏ4：Ｅｕ、ＹＶＯ4：Ｅｕで表される蛍光体の群のうち、いずれか一つまたは２以上からなる。
【００５５】
上記リフレクタ２０４は、リードフレーム２０２の近紫外ＬＥＤチップ２０３側の表面に対して傾斜する反射面２０７を有している。この反射面２０７は、近紫外ＬＥＤチップ２０３からの近紫外光などを反射して上方へ向かわせる役割を果たす。
【００５６】
上記蛍光体樹脂２０５は、例えばエポキシやシリコーンなどの透光性樹脂１０５に緑色蛍光体２１０を含ませたものである。この緑色蛍光体２１０は、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出射される近紫外光で励起されて緑色光を出射する。
【００５７】
上記緑色蛍光体２１０は、ＲＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ，Ｍｎ(但し、ＲはＳｒ，Ｂａから選ばれるいずれか一つまたは両方の元素)、ＲＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ(但し、ＲはＳｒ，Ｂａから選ばれるいずれか一つまたは両方の元素)、ＺｎＳ：Ｃｕ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ、ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ，Ｄｙ、ＺｎＯ：Ｚｎ、Ｚｎ2Ｇｅ2Ｏ4：Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ、Ｑ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ，Ｍｎ(但し、ＱはＳｒ，Ｂａ，Ｃａから選ばれるいずれか一つまたは２以上の元素)で表される蛍光体の群のうち、いずれか一つまたは２以上からなる。
【００５８】
図６は、上記第２発光部２０１の波長特性を示すグラフである。
【００５９】
上記第２発光部２０１の出射光には、近紫外ＬＥＤチップ２０３から出射される近紫外光のピーク波長に対応する第１ピーク波長(４１０ｎｍ)と、緑色蛍光体２１０から出射される緑色光のピーク波長に対応する第２ピーク波長(５３０ｎｍ)と、赤色蛍光体２０９から出射される赤色光のピーク波長に対応する第３ピーク波長(６５０ｎｍ)とが存在している。
【００６０】
上記構成の発光装置によれば、青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３に電流を供給すると、青色ＬＥＤチップ１０３が青色光を出射する一方、近紫外ＬＥＤチップ２０３が近紫外光を出射する。このとき、図７に示すように、上記近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出射された近紫外光が緑色蛍光体２１０を励起して、緑色蛍光体２１０が緑色光を出射すると共に、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射された近紫外光が赤色蛍光体２０９を励起して、赤色蛍光体２０９が赤色光を出射する。この緑色蛍光体２１０の緑色光と赤色蛍光体２０９の赤色光とが青色ＬＥＤチップ１０３の青色光と混色する。その結果、図８に示すように、４１５ｎｍ、４６０ｎｍ、５３０ｎｍ、６５０ｎｍにピーク波長を有する高演色性の白色光が得られる。
【００６１】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３は共に窒化ガリウム系化合物半導体で主要部を形成しているので、青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３の温度特性を同一にすることができる。したがって、上記発光装置において、点灯直後とその後の色度変化を低減することができる。
【００６２】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３は共に窒化ガリウム系化合物半導体で主要部を形成しているので、長期寿命試験においても窒化ガリウム系化合物半導体独特の長寿命が得られる。したがって、長期使用で演色性が悪くなるのを防ぐことができる。
【００６３】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３は電流や温度の変化で順方向降下電圧が変わり難いので、安定した電流バランスにより安定した色度が得られる。
【００６４】
また、上記近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面から出射された近紫外光が緑色蛍光体２１０を励起して、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射された近紫外光が赤色蛍光体２０９を励起するようにしているので、緑色蛍光体２１０の緑色光が赤色蛍光体２０９を励起しないようにして、発光装置の発光効率の低下を防ぐことができる。
【００６５】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３の青色光は蛍光体を励起しないので、青色光のピーク波長を４７０ｎｍとして、青色光の視感度を上げることができる。
【００６６】
また、上記青色光のピーク波長が４７０ｎｍであるので、青色光において視感度への影響が低い成分を少なくして、青色ＬＥＤチップ１０３の発光効率を高めることができる。
【００６７】
また、上記蛍光体含有ボンディングペースト２０８の幅は近紫外ＬＥＤチップ２０３の幅よりも広いので、近紫外ＬＥＤチップ２０３の下面から出射された近紫外光を赤色蛍光体２０９の励起に確実に使用することできる。したがって、上記赤色蛍光体２０９の励起効率を高めることができる。
【００６８】
また、上記赤色蛍光体２０９の赤色光のうち、一部は近紫外ＬＥＤチップ２０３に通って近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面や側面から出射して上方に向かい、他の一部は近紫外ＬＥＤチップ２０３を通らずに上方に向かうことができる。
【００６９】
上記第１実施形態では、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面および下面のみから近紫外光が出射されるようにしていたが、近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面、側面および下面から近紫外光が出射されるようにしてもよい。
【００７０】
上記第１実施形態では、第１発光部１０１は、ピーク波長が４７０ｎｍの青色光を出射する青色ＬＥＤチップ１０３を備えていたが、ピーク波長が４７０ｎｍ以外で４６０ｎｍよりも長い青色光を出射する青色ＬＥＤチップ１０３を備えてもよい。
【００７１】
上記第１実施形態では、第２発光部２０１が、近紫外光を出射する近紫外ＬＥＤチップ２０３を備えていたが、紫外光を出射する紫外光ＬＥＤチップを備えてもよい。
【００７２】
上記第１実施形態では、近紫外ＬＥＤチップ２０３は、絶縁性基板２３１を備えていたが、例えばＳｉＣまたはＧａＮなどから成る導電性基板を備えてもよい。
【００７３】
上記第１実施形態において、緑色蛍光体２１０の大部分または全部を近紫外ＬＥＤチップ２０３の上面よりも上側に位置させてもよい。
【００７４】
上記第１実施形態において、発光装置は、第１発光部１０１および第２発光部２０１のそれぞれを少なくとも１つ備えていればよい。
【００７５】
上記発光装置が、第１発光部１０１および第２発光部２０１のそれぞれを複数備える場合、図９に示すように、第１発光部１０１同士が隣り合わないように、第１発光部１０１および第２発光部２０１を配置してもよい。
【００７６】
上記発光装置が、第１発光部１０１および第２発光部２０１のそれぞれを複数備える場合、図１０に示すように、円板形状の実装基板３０１上に、複数の第１発光部１０１と複数の第２発光部２０１とを実装してもよい。この図１０では、第１発光部１０１同士が隣り合わないように、複数の第１発光部１０１と複数の第２発光部２０１とを配置している。
【００７７】
上記発光装置が、第１発光部１０１および第２発光部２０１のそれぞれを複数備える場合、図１１に示すようにしてもよい。青色ＬＥＤチップ１０３を近紫外ＬＥＤチップ２０３と電気的に直列接続させると共に、青色ＬＥＤチップ１０３を近紫外ＬＥＤチップ２０３と電気的に並列接続させてもよい。
【００７８】
図１１の電気接続にすると、青色ＬＥＤチップ１０３と、この青色ＬＥＤチップ１０３に電気的に直列接続されている近紫外ＬＥＤチップ２０３とに一定電流を流して、赤色蛍光体２０９の赤色光と、緑色蛍光体２１０の緑色光と、青色ＬＥＤチップ１０３の青色光との混色のバランスが崩れるのを防ぐことができる。
【００７９】
上記第１実施形態において、青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３のうちの少なくとも一方は、エピタキシャル構造を有するようにしてもよい。
【００８０】
また、上記青色ＬＥＤチップ１０３および近紫外ＬＥＤチップ２０３のうちの少なくとも青色ＬＥＤチップ１０３がエピタキシャル構造を有するようにした場合、青色ＬＥＤチップ１０３は高電流で短波長シフトし易い。したがって、上記青色ＬＥＤチップ１０３をパルス駆動することにより、青色ＬＥＤチップ１０３の青色光の波長を短波長から長波長までコントロールできる。
【００８１】
例えば、上記青色ＬＥＤチップ１０３に供給するパルス電流を、図１２に示す発振波長λｐが４７５ｎｍのものから、図１３に示す発振波長λｐが４５８ｎｍのものに変更することにより、図１４に示すように、青色ＬＥＤチップ１０３の出射光の色度をＰ１からＰ２にすることができる。
【００８２】
なお、図１３において、Ｉ’は図１２のＩよりも大きい数値であり、Ｔ１’は図１２のＴ１よりも小さい数値であり、Ｔ２’は図１２のＴ２よりも大きい数値である。また、図１４のＰ３は第２発光部２０１の出射光の色度である。
【００８３】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態の発光装置についてより詳細に説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態の構成部と同一構成部には、上記第１実施形態の構成部と同一参照番号を用いる。
【００８４】
上記発光装置は、近紫外ＬＥＤチップ２０３を搭載するめっき表面に赤色蛍光体２０９を共析させたリードフレームを用いている点が、上記第１実施形態と異なる。
【００８５】
上記リードフレームの形成方法としては、リードフレームのベース金属である銅(鉄、４２アロイまたはアルミニウム)の表面に、ニッケルめっきを施して、更に、銀鍍金(金めっきまたはパラジウムめっき)を施す時に赤色蛍光体２０９を共析させることで、ベース金属と一体となったコンポジットめっきを用いる方法がある。
【００８６】
また、上記めっき表面と同様に、リフレクタ２０４の反射面２０７に赤色蛍光体２０９を共析させてもよい。このようにした場合、赤色光の生成効率を高めることができる。
【００８７】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態の発光装置についてより詳細に説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態の構成部と同一構成部には、上記第１実施形態の構成部と同一参照番号を用いる。
【００８８】
上記発光装置は、近紫外ＬＥＤチップ２０３を搭載する表面に赤色蛍光体２０９を含侵させたリードフレームを用いている点が、上記第１実施形態と異なる。
【００８９】
上記リードフレームの形成方法としては、アルミニウムをリードフレーム素材として使用した場合に、アルミニウム表面を陽極酸化した時にできるポーラスな微小井戸状の孔に赤色蛍光体２０９を含侵させた後、封孔処理をする方法がある。この方法であれば、安定したアルマイト皮膜の中に赤色蛍光体２０９を埋め込むことになるので、通常は化学変化し易い有機蛍光体を用いることができる。
【００９０】
本発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１〜第３実施形態の記載事項を適宜組み合わせて、本発明の一実施形態としてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１０１…第１発光部
１０２，２０２…リードフレーム
１０３…青色ＬＥＤチップ
１０４，２０４…リフレクタ
１０８…ボンディングペースト
２０１…第２発光部
２０３…近紫外ＬＥＤチップ
２０８…蛍光体含有ボンディングペースト
２０９…赤色蛍光体
２１０…緑色蛍光体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色光を出射する第１ＧａＮ発光ダイオードチップと、
近紫外光または紫外光を出射する第２ＧａＮ発光ダイオードチップと、
上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる赤色光を出射する赤色蛍光体と、
上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる緑色光を出射する緑色蛍光体と
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップが出射する青色光のピーク波長は４６０ｎｍよりも長いことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置において、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップと上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップとは互いに電気的に直列接続されていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の発光装置において、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップと上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップとは互いに電気的に並列接続されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の発光装置において、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップは、エピタキシャル構造を有し、パルス駆動されることを特徴とする発光装置。
【請求項１】
青色光を出射する第１ＧａＮ発光ダイオードチップと、
近紫外光または紫外光を出射する第２ＧａＮ発光ダイオードチップと、
上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの下面から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる赤色光を出射する赤色蛍光体と、
上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップの上面および側面のうちの少なくとも一方から出射される近紫外光または紫外光で励起され、上記青色光に混合させる緑色光を出射する緑色蛍光体と
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップが出射する青色光のピーク波長は４６０ｎｍよりも長いことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置において、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップと上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップとは互いに電気的に直列接続されていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の発光装置において、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップと上記第２ＧａＮ発光ダイオードチップとは互いに電気的に並列接続されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の発光装置において、
上記第１ＧａＮ発光ダイオードチップは、エピタキシャル構造を有し、パルス駆動されることを特徴とする発光装置。
【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１３】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１５】
【図１６】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１１５３５３（Ｐ２０１３−１１５３５３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２３５４（Ｐ２０１１−２６２３５４）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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