JP2005085548A - 光源装置及び車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子を特定の範囲を照射することを目的とした用途に用いることができ、高輝度で、かつ配光性に優れ、長寿命化を図ることができる光源装置及び車両用前照灯を提供することを目的とする。
【解決手段】 窒化物半導体層と一対の電極層とからなる発光素子が、該発光素子から照射される光を励起源とする蛍光体層をその表面に備え、かつ、車両用配光パターンと略相似な配光パターンを有するように複数個配置されて構成されており、前記車両用配光パターンは、鉛直方向に延びる中心線の一方向側において、上端に所定の水平カットラインを有し、他方向側において、中心線側が低くなる斜めカットラインを有するものである光源装置及びこれを用いた車両用前照灯。
【選択図】 なし

Description

本発明は、光源装置及び車両用前照灯に関し、より詳細には、窒化物半導体層を含んで構成される発光素子を用いた光源装置及び車両用前照灯に関する。

近年、発光素子は、高輝度化が進み、われわれの生活の中で様々な光源用途として用いられるようになってきた。例えば、発光素子を反射板と組み合わせて用いることにより、道路面や壁面等に設置する自発光式の道路鋲として、発光素子からの光を狭角配光させた光源装置が提案されている（例えば、特許文献１の２〜３頁、図１、図５）。
このような光源装置は、高輝度及び高光束の光を発光させることが、その特性として求められる。しかし、これらの特性を満足するまでには至っていないのが現状である。
また、発光素子は、高輝度化に加えて、白色を呈するものが実用化されつつあり、従来のハロゲンランプに変わる光源としての期待も高まっている。例えば、発光素子を、車両用前照灯となるヘッドランプとして用いることが考えられている。
しかし、光の配光や照度などの点において、発光素子を用いた光源装置は、未だ車両用の前照灯、特にヘッドランプとしての特性を満たしておらず、実用化が望まれるところである。
特開２００１―１５５５１０号公報

本発明は、発光素子を特定の範囲を照射することを目的とした光源装置として使用するとともに、発光素子、特に青色発光ダイオード等を用い、高輝度で、配光性に優れ、さらに長寿命化を図ることができる光源装置及び車両用前照灯を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、窒化物半導体層と一対の電極層とからなる発光素子が、該発光素子から照射される光を励起源とする蛍光体層をその表面に備え、かつ、車両用配光パターンと略相似な配光パターンを有するように複数個配置されて構成されており、前記車両用配光パターンは、鉛直方向に延びる中心線の一方向側において、上端に所定の水平カットラインを有し、他方向側において、中心線側が低くなる斜めカットラインを有するものであることを特徴とする。

また、本発明の車両用前照灯は、上記の光源装置における発光素子の発光面が鉛直方向と平行に配置され、かつ該発光面の正面又は背面に、前記発光面上に焦点を有する放物面を有する反射部材が配置されて構成されることを特徴とする。
さらに、本発明の車両用前照灯は、上記の光源装置における発光素子の発光面が鉛直方向と平行に配置され、かつ該発光面の正面に、前記発光面上に焦点を有するレンズが配置されて構成されることを特徴とする。

この発明によれば、光源装置としての輝度が高く、高寿命であり、さらに、所望の白色を呈することができ、所望の配光性を有し、かつ特定の範囲においてさらに高輝度化及び／又は高演色性を発揮させることができる光源装置を提供するとともに、前照灯としての規格に適合し、十分実用に耐え得る車両用前照灯を提供することができる。

本発明の光源装置に用いられる発光素子は、主として、窒化物半導体層と一対の電極層とからなり、さらに、窒化物半導体層から照射される光を励起源とする蛍光体層をその表面に備える。また、発光素子は、複数個が車両用配光パターン（以下「配光パターン」と記すこともある）と略相似な配光パターンを有するように配置されて光源装置を構成する。
ここで、車両用配光パターンとは、鉛直方向に延びる中心線の一方向側（例えば、右側）において、上端に所定の水平カットラインを有し、他方向側（例えば、左側）において、中心線側が低くなる斜めカットラインを有するようなパターンを意味する。なお、このパターンは、車両が一般道路を走る場合、左側通行であり、対向車線が右側、歩行者及び道路標識が左側に配置することに基づくものである。本明細書においては、車両が左側通行である場合について説明するが、左右が逆になる場合もあり得る。

水平カットラインは、通常、車両用のヘッドライドを照射する場合に、一般道路において車両の前方４０〜８０ｍ付近までを照らすことを意図して設定されるものであり、配光パターンの一方向側の上端がほぼフラットな配光パターンを有している。また、斜めカットラインは、通常、車両用のヘッドライドを照射する場合に、一般道路において車両の前方４０〜１００ｍ付近で、特に左側の歩行者や道路標識を照らすことを意図して設定されている。なお、車両用の配光パターンには、ハイビーム、ロービーム又は走行ビーム、すれ違いビーム等種々の配光パターンがあるが、ここでの配光パターンとは、いわゆるロービーム又はすれ違いビームの状態を意味する。

斜めカットラインは、通常、水平カットラインと交差するような左上がりの傾斜したラインである。この傾斜したラインの角度は、水平カットラインから３０〜６０°程度、好ましくは４０〜５０°程度、さらに好ましくは４５°程度である。また、その長さは、配光パターンの水平方向長の１／３０〜１／１０程度、好ましくは１／３０〜１／２０程度さらに好ましくは１／３０〜１／２５程度とすることができる。
斜めカットラインの一端は、配光パターンの水平方向の中央付近、好ましくは中点で、水平カットラインと交差する。他端は、配光パターンが路面及び道路標識等を照らすことを考慮して、水平カットラインに平行か、あるいは、逆斜め方向に延びるカットラインに結合することが適当である。

また、別の観点から、配光パターンは、ＪＩＳ D ５５００における配光測定点を表示するためのH−Vグラフ（以下「Ｈ−Ｖグラフ」と記す）によって説明することができる。つまり、ランプ軸を含む水平面とランプ軸に直角をなす鉛直面との交線Ｈと、ランプ軸を含む鉛直面とランプ軸に直角をなす鉛直面との交線Ｖとを軸としたグラフにおいて、交線Ｈ及びＶからの角度によって配光点、ひいては配光パターンの位置（形状）を特定することができる。ここで、ランプ軸とは、ランプを正規の使用状態に置き、光学的中心を通り、車両中心面に平行でかつ水平な線を意味する。
一方向側の水平カットラインは、上述のH−Vグラフ（但し、−２０°≦H≦２０°、−５°≦V≦５°、好ましくは−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）内において、０°≦H≦１５°かつV＝０°で表される直線に対応させることができる。また、斜めカットラインは、H=V=０°及びH=−１°、V=１°を通る直線に対応させることができる。さらに、斜めカットラインの他端は、−１５°≦H≦−１°かつV＝１°で表される直線と結合してもよいし、−２０°≦Ｈ≦−５°、例えば、Ｈ＝−２０°、−１５°又は−１０°かつＶ＝０°を通るいずれかの直線等と結合してもよい。

複数の発光素子が配置されて構成される光源装置は、これら配置された発光素子が、上述したような配光パターンと略相似な、言い換えると、配光パターンを構成し得るように、配置されて構成される。ここで相似とは、数学的に厳密な意味であるのみならず、配置された発光素子の外縁の形状又発光面の外縁の形状等が、必ずしも上述した配光パターンと相似な形状でなくてもよく、配置された発光素子によって、上述した配光パターン又はそれに近い形状のパターンで照らすことができる程度に近似していることを示す。また、本発明においては、発光素子における光の取り出し面の違いによって、配光パターンが鏡像関係にある２通りのパターンのいずれをもとりえるため、この明細書における相似には、鏡像関係にあるような反転した形状も包含する。したがって、発光素子は、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、同じ形状で、同じ大きさのものが複数個配列されていてもよいし、図１（ｃ）に示すように、同じ形状で、異なる大きさのものが複数個配列されていてもよいし、図１（ｄ）、（ｅ）に示すように、異なる形状ものを含んで複数個配列されていてもよい。

また、本発明の光源装置は、特に、車両用配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方側であって、中心線の上部近傍に対応する位置、すなわち、道路上において正面の路面を照らす位置が、他の位置よりも高輝度であることが好ましい。そのために、この位置に対応する発光素子は、他の位置の発光素子よりも（１）高い相関色温度を有するか、（２）高いＣＩＥ色度座標のｙ値を有するか、（３）高い光出力を有するかのいずれか、２つ以上又は全てを満足することが好ましい。
なお、このような配光パターンにおける位置は、別の観点から、上述したH−Vグラフにおける点H=−２°かつV＝−１°の±１°の領域、言い換えると、−３°≦Ｈ≦−１°かつ−２°≦Ｖ≦０°の領域に対応する位置として表すことができる。

ここで、相関色温度とは、光の色味によって段階わけされ、ケルビン（Ｋ）で表される単位を意味し、黄色→白色→青味がかった色の順で相関色温度が高くなる（（株）オーム社、「蛍光体ハンドブック」、ｐ４２９参照）。なお、車両用前照灯として要求のある電球色（２８００Ｋ〜３２００Ｋ）に関しては、相関色温度が高い方が輝度が高い。ＣＩＥ色度座標とは、着色が標準イルミナントＣ又はＤ_６５で照明された表面色のそれぞれの色度座標におけるおよその色を表すＣＩＥ１９３１ｘｙｚ表示系の色度図である（（財）東京大学出版会発行、「新編色彩科学ハンドブック（第２版）」、口絵及びｐ１０９参照）。したがって、上述した位置の発光素子を、高い相関色温度、高いＣＩＥ色度座標のｙ値及び／又は高い光出力を有するものとするために、他の領域に配置する発光素子よりも、高い相関色温度、高いＣＩＥ色度座標のｙ値及び／又は高い光出力を有する発光素子を配置してもよいし、発光素子に後述するような蛍光体層を組み合わせてもよい。また、高出力を得るためには、発光素子を構成する半導体の組成、膜厚、層構造、半導体へのドーピング濃度、電極材料、電極構造等の種々の要件を適宜調整してもよい。

さらに、本発明の光源装置は、特に、車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置、すなわち、道路上において歩行者又は道路標識を照らす位置が、他の位置よりも高演色性であることが好ましい。このような配光パターンにおける位置は、一方向側の水平カットラインの延長線よりも上の領域、さらに車両用配光パターンの他方向側端部から、車両用配光パターン長の１／４〜１／２の範囲内とすることができる。
また、別の観点から、上述したH−VグラフにおけるH=−１．５〜−７．５°かつ０°＜V≦１．５°の領域に対応する位置としてもよい。

ここで演色性とは、ある光源によって照明された物体の色の見え方を左右するその光源の性質を意味し、演色性が高いとは、一般に、太陽光によって照射された物体の色の見え方に限りなく近い性質を意味する（（株）オーム社、「蛍光体ハンドブック」、ｐ４２９参照）。演色性は、発光素子に、後述する蛍光体層を組み合わせて用いることにより、高めることができる。
また、上述の位置に対応する発光素子として、他の位置の発光素子における発光光よりも長いピーク波長を有するためには、発光素子を構成する半導体の組成、膜厚、層構造、ドーピング濃度、電極材料、電極構造等の種々の要件を適宜調整するか、ピーク波長を長くし得る蛍光体層を組み合わせることが適当である。

なお、本発明の光源装置においては、車両用配光パターンの所定の部分、つまり、配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方向側であって、中心線の上部近傍に対応する位置（例えば、道路上において正面の路面を照らす位置）が高輝度であるのみでもよいし、配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置(例えば、道路上において歩行者又は道路標識を照らす位置）が高演色性を有するのみでもよいが、両者を組み合わせて高輝度及び高演色性を有することが好ましい。

発光素子は、通常基板上に形成されており、この基板上に、第１導電型層、発光層（活性層）及び第２導電型層が順に積層され、第１及び第２導電型層の上に、それぞれ第１電極及び第２電極を備えて構成される。なお、第１導電型層、発光層及び第２導電型層は、少なくとも一層（例えば、発光層）が窒化物半導体層から構成されている。これらの全ての層が窒化物半導体層からなることが好ましいが、窒化物以外の半導体層を含んでいてもよい。また、第１導電型層、発光層及び第２導電型は、積層構造のみならず、横方向に接合されていてもよく、これらを組み合わせたものでもよい。発光素子は、ＭＩＳ構造、ｐｎ接合構造、ホモ接合構造、ヘテロ接合構造（ダブルヘテロ構造）、ＰＩＮ構造等の種々の構造であってもよく、ユニポーラ素子にも適用できる。特に、第１及び２導電型層が互いに異なる導電型層となるｐｎ接合構造等であり、ｎ型層及びｐ型層が発光層を挟む構造であるものが好ましい。
このような発光素子は、例えば、４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度、好ましくは４６０ｎｍ〜４７０ｎｍ程度、さらに好ましくは４６０ｎｍ程度をピーク波長とし、紫外光から可視光において強い発光を示す。また、後述するような蛍光体を用いて蛍光体層を形成することにより、効率良く励起できる比較的短波長の光を、効率よく発光することができる。

基板としては、特に限定されるものではなく、半導体層を積層させることができるものであればよい。例えば、積層構造の成長方法に用いる基板、特にエピタキシャル成長用の基板としては、窒化物半導体と異なる材料の異種基板として、Ｃ面、Ｒ面及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１₂Ｏ₄）のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板；窒化物基板として、ＧａＮ、ＡｌＮ等の窒化物半導体基板等が挙げられる。なかでも、サファイア、スピネル基板を用いることが好ましい。
なお、基板は、基板上に下地層などが形成されたものを用いてもよい。下地層としては、特にその上に形成される半導体層に対して異種基板を用いた場合、例えば、結晶核形成層及び核成長層として、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）を低温（２００〜９００℃）で成長させた低温成長バッファ層と、その上に形成される単結晶かつ高温成長層とからなるバッファ層等が挙げられる。膜厚は、例えば、５０Å〜０．１μｍ程度が挙げられる。また、ＥＬＯ(Epitaxial Lateral Overgrowth)として知られるような層を設けてもよい。つまり、基板上又は下地層上に、島状部（凸部、マスク開口部）などの成長部を他の領域に比べて優先的又は選択的に成長させて、各選択成長部が横方向に成長して接合、会合することで層を形成するような成長層を設けてもよい。これにより結晶性、特に結晶欠陥を低減させた素子構造を得ることができる。下地層は、発光素子構造として動作部に含めてもよいが、通常、発光素子構造の成長用のためにのみ用いられて、発光素子として機能しない非動作部として設けられる。

窒化物半導体層としては、ＧａＮ、ＡｌＮもしくはＩｎＮ又はこれらの混晶であるＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体等が挙げられる。ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体としては、例えば、Ｉｎ_αＡｌ_βＧａ_{１−α−β}Ｎ（０≦α、０≦β、α＋β≦１）、ＩＩＩ族元素の一部又は全部をボロンで置換したもの、Ｖ族元素として窒素の一部をＰ、Ａｓ、Ｓｂで置換したもの等が挙げられる。なお、その他、半導体層として、ＩｎＡｌＧａＰ系材料、ＩｎＰ系材料、ＡｌＧａＡｓ系材料又はこれらの混晶材料等を用いてもよい。
窒化物半導体層は、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）等の種々の方法で形成することができる。なかでも、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥにより形成することが好ましい。

窒化物半導体層は、アクセプター又はドナーとして機能するドーパントを添加することにより、各導電型の窒化物半導体層を形成することができる。ｎ型ドーパントとしては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ等のＩＶ族又はＶＩ族元素を用いることができる。なかでも、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎが好ましく、Ｓｉがより好ましい。ｐ型ドーパントとしては、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａなどが挙げられる。なかでも、Ｍｇが好ましい。なお、窒化物半導体層は、ドーパントをドープしない無添加のままであってもｎ型層として機能させることができる。また、第１導電型層及び第２導電型層は、部分的にアンドープの層、半絶縁性の層を含んでいてもよい。

第1導電型層は、いずれかの導電型のドーパントを含有させ、電極との接続と活性層へのキャリアの供給、拡散とを実現するような層構造を有している。特に、電極との接続領域から発光層の直下にわたって、キャリアを面内に拡散して供給する層（コンタクト層）には、他の領域より高濃度にドープされることが好ましい。また、このようなキャリアの供給及び面内拡散層（コンタクト層及びその近傍層）の他に、積層方向において発光層へキャリアを移動・供給する介在層又は第２導電型のキャリアを発光層に閉じ込めるクラッド層などを、コンタクト層とは別に設けることが好ましい。このような層は、面内拡散層よりドーパントが低濃度の低濃度不純物層か、アンドープのアンドープ層か、又はこれらの層を含む多層膜により形成することができる。
この層により、比較的不純物濃度が高い面内拡散層による結晶性の悪化を回復し、その上に成長させる層の結晶性を良好にすることができる。また、得られた発光素子の駆動時には、高濃度の不純物を含有する層に隣接して低濃度不純物層又はアンドープ層が設けられることで、キャリアの面内拡散を促進させることができ、さらに耐圧性も向上させることができる。

ここで、多層膜としては、少なくとも組成の異なる２種の層を交互に積層させたような周期構造が好ましい。具体的には、Ｉｎを含む窒化物半導体層とそれとは異なる組成の層との周期構造、例えば、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ／Ｉｎ_ｙＧａ_１−ｙＮ（０≦ｘ＜ｙ＜１）等が挙げられる。また、組成が傾斜する構造であってもよいし、周期構造又は傾斜構造において不純物濃度を変調させた構造、膜厚を変動させた構造等であってもよい。特に、多層膜は、結晶性を考慮すると、２０ｎｍ以下の膜厚の層を積層した構造、さらに１０ｎｍ以下の膜厚の層を積層した構造であることが好ましい。

発光層は、第１導電型層と、後述する第２導電型層との間に形成されることが好ましい。特に、Ｉｎを含む窒化物半導体（例えば、ＩｎＧａＮ等）を発光層に用いると、Ｉｎの混晶比を変化させることにより、発光波長を紫外域から可視光（赤色、緑色、青色）の領域において調整することができ、さらに良好な発光効率が得られる。また、ＧａＮ、ＡｌＧａＮなどのＩｎＧａＮよりも高バンドギャップの材料を用いることにより、紫外域において発光するものが得られる。
さらに、発光層は、量子井戸構造の活性層を用いることが好ましい。例えば、井戸層が１つの単一量子井戸構造、さらに好ましくは、複数の井戸層が障壁層を介して積層した構造の多重量子井戸構造である。井戸層は、ＩｎＧａＮ層を用いるものが好ましく、障壁層として、井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きくなるような層、例えばＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等を設けることが好ましい。井戸層及び障壁層の膜厚は、３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下であり、特に井戸層は１０ｎｍ以下とすることで、量子効率に優れた発光層が得られる。井戸層及び障壁層は、各導電型層のドーパントがドープされていてもよいし、ドープされていなくてもよい。

第２導電型層は、キャリアを発光層に閉じ込めるクラッド層、電極と接続されるコンタクト層を設けることが好ましい。特に、発光層上にクラッド層、その上にコンタクト層を設け、コンタクト層に、ドーパントを高濃度にドープすることが好ましい。
クラッド層は、Ａｌを含む窒化物半導体、さらにＡｌＧａＮ層を用いることが好ましい。さらにクラッド層は、発光層に近接又は接触して形成されることにより、発光層の効率を高めることができる。
また、コンタクト層とクラッド層との間にそれらの層より低濃度の不純物層を介在させることにより、耐圧性に優れた素子を得ることができる。
さらに、コンタクト層を高濃度にドープすることにより、結晶性を改善することができる。コンタクト層は、電極を接続する領域の下方において発光するため、その面内でキャリアを拡散させる層としても機能し得る。また、電極により面内での電流拡散として機能させることで、窒化物半導体における低い移動度のｐ型キャリアの拡散を補助することができる。さらに、コンタクト層の膜厚を他の層（クラッド層、介在低濃度層）よりも小さくし、他の層よりも高濃度に不純物ドープすることにより、高キャリア濃度の層を形成して、電極からのキャリアの注入を効率的に行うことができる。

第１及び第２電極は、それぞれ、第１導電型層及び第２導電型層に接続して形成されるものであれば、その形状、位置、材料、膜厚等は特に限定されるものではない。
例えば、第１導電型層、発光層及び第２導電型層がこの順に積層されている場合には、部分的に第２導電型層と発光層、任意に第１導電型層の膜厚方向の一部が除去されることにより露出した第１導電型層の上面に第１電極が、第２導電型層の上面に第２電極が形成されていることが適当である。

また、第１及び第２電極は、第１導電型層及び第２導電型層に対してオーミック接触が得られる材料、例えば、アルミニウム、ニッケル、金、銀、銅、クロム、モリブデン、チタン、インジウム、ガリウム、タングステン、白金族系材料（例えば、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ等）等の金属及びＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２等の導電性酸化物等の単層又は積層層により形成することができる。これら電極は、例えば、５０ｎｍ〜１５μｍ程度の膜厚で形成することができる。なお、得られた発光素子の実装形態（例えば、フェイスダウン、フェイスアップ等）、発光面の方向等により、最も発光光が効率的に取り出すことができるように、第１及び第２電極の材料を選択することが必要である。
第１及び第２電極は、当該分野で公知の方法、例えば、電極材料膜を半導体層上のほぼ全面に形成した後、フォトリソグラフィ及びエッチング工程、リフトオフ法、ＥＢ法等によりパターニングすることにより形成することができる。

上述した発光素子は、その表面に、この発光素子から照射される光を励起源とする蛍光
体層を備える。
蛍光体層は、発光素子の半導体層から放出された可視光や紫外光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する、つまり、発光素子の発光層から発光された光によって励起され、波長変換した光を発光する蛍光体を、例えば、結着剤として機能する樹脂（エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ユリア樹脂等）や無機材料（ガラス、酸化珪素、酸化アルミニウム等の透光性材料）等を用いて、任意に拡散剤（チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、炭酸カルシウム、二酸化珪素等）を添加して、光が透過する程度に薄いドット状、層状等に形成されてなる。なお、蛍光体層は、発光素子の電極又は基板上（任意に保護層等を介して）に形成してもよいし、発光素子が封止又はモールドされる場合には、その表面に形成してもよい。

蛍光体層を設けることにより、発光素子が発光した光と、蛍光体が発光した光とを互いに補色させることができる。例えば、発光素子からの光とそれによって励起され発光する蛍光体の光とが、それぞれ光の３原色（赤色系、緑色系、青色系）に相当する場合に、それぞれの光を混色させることができる。その結果、白色系の混色光、高輝度を有する混色光、高演色性を有する混色光等を得ることが可能となる。特に、蛍光体自体の形状、沈降時間、蛍光体と結着剤との比率、その塗布量、塗布膜厚等を適宜調整すること、さらには発光素子の発光波長を選択することにより、白色を含め電球色など任意の色調の光を得ることができる。

蛍光体層を構成する蛍光体としては、例えば、
（１）セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（以下、「ＹＡＧ系蛍光体」と呼ぶ）、
（２）アルミニウム・ガーネット系蛍光体、
（３）窒化物系蛍光体、
（４）アルカリ土類金属塩系蛍光体、
（５）銅で賦活された硫化カドミ亜鉛（ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ）、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ，Ａｌ等の蛍光体、
等が挙げられる。

（１）のＹＡＧ系蛍光体としては、例えば、（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）等が挙げられる。
（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、特に、高輝度で長時間使用する場合に好適である。また、励起スペクトルのピークを４７０ｎｍ付近に設定することができる。発光ピークは５３０ｎｍ付近にあり、７２０ｎｍまで裾を引くブロードな発光スペクトルが得られる。
この種の蛍光体としては、具体的には、以下の表２に示すものが挙げられる。
特に、ＹＡＧ系蛍光体は、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ蛍光体を混合させることにより、ＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるが、２種類以上の蛍光体を混合することにより、所望の白色系の混色光等を得ることができる。つまり、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体を組み合わせることにより、それらの蛍光体間と発光素子とで結ばれる色度図上の任意の点の光を発光させることができる。

（２）のアルミニウム・ガーネット系蛍光体とは、Ａｌを含み、かつＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ及びＳｍから選択された少なくとも一つの元素と、Ｇａ及びＩｎから選択された一つの元素とを含み、希土類元素から選択された少なくとも一つの元素で賦活された蛍光体であり、可視光や紫外線で励起されて発光する蛍光体である。
ガーネット構造を有するこの種の蛍光体は、Ａｌの一部をＧａで置換することで、発光スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、発光スペクトルが長波長側へシフトする。このように組成を変化することで発光色を連続的に調節することが可能である。したがって、長波長側の強度がＧｄの組成比で連続的に変えられるなど、窒化物半導体の青色系発光を利用して白色系発光に変換するための理想条件を備えている。Ｙの置換が２割未満では、緑色成分が大きく、赤色成分が少なくなり、８割以上では、赤色成分が増えるものの輝度が急激に低下する。

また、励起吸収スペクトルについても同様に、ガーネット構造を有するこの種の蛍光体は、Ａｌの一部をＧａで置換することで、励起吸収スペクトルが短波長側にシフトし、また組成のＹの一部をＧｄ及び／又はＬａで置換することで、励起吸収スペクトルが長波長側へシフトする。蛍光体の励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長より短波長側にあることが好ましい。このように構成すると、発光素子に投入する電流を増加した場合、励起吸収スペクトルのピーク波長は、発光素子の発光スペクトルのピーク波長にほぼ一致するため、蛍光体の励起効率を低下させることなく、色度ズレの発生を抑えることができる。

具体的には、上述したＹＡＧ系蛍光体の他、Ｔｂ_２．９５Ｃｅ_０．０５Ａｌ_５Ｏ_１２、Ｙ_２．９０Ｃｅ_０．０５Ｔｂ_０．０５Ａｌ_５Ｏ_１２、Ｙ_２．９４Ｃｅ_０．０５Ｐｒ_０．０１Ａｌ_５Ｏ_１２、Ｙ_２．９０Ｃｅ_０．０５Ｐｒ_０．０５Ａｌ_５Ｏ_１２、さらに、以下の表３に示すものが挙げられる。なかでも、Ｙを含み、かつＣｅ又はＰｒで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体が好ましい。特に、組成の異なる２種類以上の蛍光体を組み合わせて用いることが好ましい。
例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体は、緑色系又は赤色系に発光可能である。緑色系に発光可能な蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近であり、発光ピーク波長λｐは５１０ｎｍ付近にあり、７００ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを有する。また、赤色系に発光可能な蛍光体は、ガーネット構造であり、熱、光及び水分に強く、励起吸収スペクトルのピーク波長が４２０ｎｍから４７０ｎｍ付近であり、発光ピーク波長λｐは６００ｎｍ付近にあり、７５０ｎｍ付近まで裾を引くブロードな発光スペクトルを有する。

この蛍光体は、青色光を吸収させるためボディーカラーが黄色である蛍光体から発光する緑色系の光と赤色系の光と、窒化物半導体を用いた青色系の光を発光する発光素子とを組み合わせて用いることにより、所望の白色系の光を得ることができる。
また、この蛍光体は、放射照度として（Ｅｅ）＝０．１Ｗ・ｃｍ^−２以上、１０００Ｗ・ｃｍ^−２以下の発光素子と接するか、近接して配置された場合において、高効率に十分な耐光性を発揮する。

このような蛍光体は、以下の方法で製造することができる。
まず、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｂ及びＧａの原料として酸化物又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。あるいは、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｂの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して混合原料を得る。
この原料に、フラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に入れ、空気中１３５０〜１４５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得る。

次に、焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥し、最後に篩を通す。
また、別の製造方法として、蛍光体の原料を混合した混合原料とフラックスからなる混合物を、大気中又は弱還元雰囲気中にて第一焼成を行い、次いで、還元雰囲気中にて第二焼成を行う二段階焼成法が挙げられる。ここで、弱還元雰囲気とは、混合原料から所望の蛍光体を形成する反応過程において必要な酸素量を含むように設定された弱い還元雰囲気のことをいう。弱還元雰囲気中において所望とする蛍光体の構造形成が完了するまで第一焼成工程を行うことにより、蛍光体の黒変を防止し、かつ光の吸収効率の低下を防止することができる。また、還元雰囲気とは、弱還元雰囲気より強い還元雰囲気をいう。このように二段階で焼成すると、励起波長の吸収効率の高い蛍光体が得られる。従って、このように形成された蛍光体を用いることにより、所望の色調を得るために必要な蛍光体量を減らすことができ、光取り出し効率を高めることが可能となる。

なお、この種の蛍光体、特に、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体を、組成の異なる２種類以上混合して用いる場合は、それぞれ独立した層によって配置させることが適当である。この場合、発光素子から光をより短波長側で吸収発光しやすい蛍光体、それよりも長波長側で吸収発光しやすい蛍光体の順に配置させることが好ましい。これにより蛍光体が効率よく光を吸収し、発光することができる。

（３）の窒化物系蛍光体は、赤色系の光を発光可能な蛍光体であり、可視光、紫外線等又は他の蛍光体（例えば、ＹＡＧ系蛍光体）からの発光を吸収することによって励起され発光する。つまり、この窒化物系蛍光体は、発光素子によって発光された光（例えば、青色光）の一部を吸収して、黄から赤色領域の光を発光する。したがって、例えば、発光素子として青色の光を発するものを用いることにより、発光素子から発光された青色光と、窒化物系蛍光体による黄色から赤色光とが混色され、暖色系の白色系の混色光を得ることができる。

窒化物系蛍光体は、Ｎを含み、かつＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＺｎから選択された少なくとも一つの元素と、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆから選択された少なくとも一つの元素とを含み、希土類元素（Ｚ）から選択された少なくとも一つの元素で賦活された蛍光体である。なお、希土類元素であるＺとしては、Ｅｕ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｙｂのうち少なくとも１種又は２種以上が挙げられる。
これらのうち、アルカリ土類金属系窒化ケイ素、例えば、一般式Ｌ_ＸＳｉ_ＹＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）}：Ｅｕ又はＬ_ＸＳｉ_ＹＯ_ＺＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｚ）}：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ及び／又はＣａ、また、Ｘ及びＹは、それぞれ任意の数をとることができるが、特に、Ｘ＝２、Ｙ＝５又はＸ＝１、Ｙ＝７であることが好ましい。）
で表される化合物が好ましい。蛍光体の組成にＳｉを用いることにより、安価で結晶性の良好な蛍光体を得ることができるからである。

この蛍光体としては、例えば、Ｃａ−Ｇｅ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系（ＥｕとＥｕ以外の希土類元素で賦活されていることを意味する）、Ｓｒ−Ｇｅ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｇｅ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｇｅ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｇｅ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｇｅ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｂａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｂａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｂａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｂａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｃ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｍｇ−Ｃａ−Ｚｎ−Ｓｒ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系、Ｓｒ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ−Ｓｎ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ，Ｚ系の化合物又はこれらにＭｎが添加されたもの等が挙げられる。

なかでも、Ｍｎが添加されたＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ系化合物が好ましい。

具体的には、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｐｒ、ＳｒＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＢａＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＭｇＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＺｎＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ_２Ｇｅ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｂａ_２Ｇｅ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ_２Ｇｅ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ_２Ｇｅ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｐｒ、ＳｒＧｅ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｃｅ、ＢａＧｅ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＭｇＧｅ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｐｒ、ＺｎＧｅ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ_１．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ_１．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｍｇ_１．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ_１．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ，Ｃｅ、Ｓｒ_０．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｌａ、Ｂａ_０．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｌａ、Ｍｇ_０．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｎｄ、Ｚｎ_０．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｎｄ、Ｓｒ_０．８Ｃａ_０．２Ｇｅ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｔｂ、Ｂａ_０．８Ｃａ_０．２Ｇｅ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｔｂ、Ｍｇ_０．８Ｃａ_０．２Ｇｅ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｚｎ_０．８Ｃａ_０．２Ｇｅ_７Ｎ_１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｓｒ_０．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_６ＧｅＮ_１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｂａ_０．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_６ＧｅＮ_１０：Ｅｕ，Ｐｒ、Ｍｇ_０．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_６ＧｅＮ_１０：Ｅｕ，Ｙ、Ｚｎ_０．８Ｃａ_０．２Ｓｉ_６ＧｅＮ_１０：Ｅｕ，Ｙ、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｐｒ、Ｂａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｐｒ、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｔｂ、ＢａＧｅ_７Ｎ_１０：Ｃｅ、さらに、以下の表４に示すもの、また、Ｍｎが添加された（Ｓｒ_ＸＣａ_１−Ｘ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、Ｓｒ_ＸＣａ_１−ＸＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ、ＳｒＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ、ＣａＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕで表される蛍光体を使用することができる。

なお、これらの蛍光体の組成中には、Ｍｇ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｏ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていてもよい。これらの元素は、粒径を大きくしたり、発光輝度を高めたりする等の作用を有しており、特に、Ｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｒ及びＮｉは、残光を抑えることができる。

希土類元素は、単体、酸化物、イミド、アミド等の状態で原料中に混合される。希土類元素は、主に安定な３価の電子配置を有するが、Ｙｂ、Ｓｍ等は２価、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｔｂ等は４価の電子配置を有する。酸化物の希土類元素を用いた場合、酸素の関与が蛍光体の発光特性に影響を及ぼす。つまり、酸素を含有することにより発光輝度の低下を生じる場合もある反面、残光を短くするなどの利点もある。

Ｍｎを用いると、粒径を大きくすることができ、発光輝度の向上を図ることができる。また、Ｌａを共賦活剤として使用する場合、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）は白色の結晶で、空気中に放置すると速やかに炭酸塩に代わるため、不活性ガス雰囲気中で保存することが好ましい。Ｐｒを共賦活剤として使用する場合、酸化プラセオジム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）は、通常の希土類酸化物Ｚ_２Ｏ_３と異なり、非化学量論的酸化物で、プラセオジムのシュウ酸塩、水酸化物、炭酸塩などを空気中で８００℃に加熱するとＰｒ_６Ｏ_１１の組成をもつ黒色の粉体として得られる。Ｐｒ_６Ｏ_１１はプラセオジム化合物合成の出発物質となり、高純度のものが市販されている。

ユウロピウム（Ｅｕ）は、発光中心として用いられ、主に２価と３価のエネルギー準位をもつ。本発明の蛍光体は、賦活剤として、Ｅｕ^２＋が用いられる。Ｅｕ^２＋は、酸化されやすく、３価のＥｕ_２Ｏ_３の組成で市販されている。しかし、市販のＥｕ_２Ｏ_３では、Ｏの関与が大きく、良好な蛍光体が得られにくい。そのため、Ｅｕ_２Ｏ_３からＯを、系外へ除去したものを使用することが好ましい。また、ユウロピウム単体、窒化ユウロピウムを用いることが好ましい。但し、Ｍｎを添加した場合は、その限りではない。

添加物であるＭｎは、Ｅｕ^２＋の拡散を促進し、発光輝度、エネルギー効率、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。Ｍｎは、原料中に含有させるか、又は製造工程中にＭｎ単体もしくはＭｎ化合物を含有させ、原料と共に焼成する。但し、Ｍｎは、焼成後の基本構成元素中に含有されていないか、含有されていたとしても当初の含有量と比べて少量である。これは、焼成工程において、Ｍｎが飛散したためであると考えられる。

（３）の窒化物系蛍光体のうち、（Ｓｒ_ＸＣａ_１−Ｘ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ（但し、Ｍｎ、Ｏが含有されている）の製造方法を説明する。
まず、原料のＳｒ、Ｃａを粉砕する。原料のＳｒ、Ｃａは、単体を使用することが好ましいが、イミド化合物、アミド化合物などの化合物を使用してもよい。原料のＳｒ、Ｃａは、アルゴン雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。粉砕により得られたＳｒ、Ｃａは、平均粒径が約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。Ｓｒ、Ｃａの純度は、２Ｎ以上であることが好ましい。より混合状態を良くするため、金属Ｃａ、金属Ｓｒ、金属Ｅｕのうち少なくとも１以上を合金状態としたのち、窒化し、粉砕後、原料として用いることもできる。

原料のＳｉを粉砕する。原料のＳｉは、単体を使用することが好ましいが、窒化物化合物、イミド化合物、アミド化合物などを使用してもよい。例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｓｉ（ＮＨ_２）_２、Ｍｇ_２Ｓｉなどである。原料のＳｉの純度は、３Ｎ以上のものが好ましいが、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｍｇ、金属ホウ化物（Ｃｏ_３Ｂ、Ｎｉ_３Ｂ、ＣｒＢ）、酸化マンガン、Ｈ_３ＢＯ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯなどの化合物が含有されていてもよい。Ｓｉも、原料のＳｒ、Ｃａと同様に、アルゴン雰囲気中又は窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕を行う。Ｓｉ化合物の平均粒径は、約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。

次に、原料のＳｒ、Ｃａを、窒素雰囲気中で、例えば、６００〜９００℃の温度範囲で約５時間窒化し、窒化物を得る。この反応式を、以下の式１及び式２にそれぞれ示す。
３Ｓｒ ＋ Ｎ_２ → Ｓｒ_３Ｎ_２ ・・・（式１）
３Ｃａ ＋ Ｎ_２ → Ｃａ_３Ｎ_２ ・・・（式２）
Ｓｒ、Ｃａは、混合して窒化してもよいし、それぞれ個々に窒化してもよい。
原料のＳｉを、窒素雰囲気中、例えば、８００〜１２００℃の温度範囲で約５時間窒化し、窒化物を得る。この反応式を、以下の式３に示す。
３Ｓｉ ＋ ２Ｎ_２ → Ｓｉ_３Ｎ_４ ・・・（式３）
Ｓｒ、Ｃａの窒化物及び窒化ケイ素は、高純度のものが好ましいが、市販のものを使用してもよい。

Ｓｒ、Ｃａ又はＳｒ−Ｃａの窒化物及びＳｉの窒化物を、それぞれ、アルゴン雰囲気中又は窒素雰囲気中、グローブボックス内で粉砕する。また、同様に、Ｅｕの化合物であるＥｕ_２Ｏ_３を粉砕する。Ｅｕの化合物として、酸化ユウロピウムを使用するが、金属ユウロピウム、窒化ユウロピウムなど、さらにはイミド化合物、アミド化合物を用いてもよい。酸化ユウロピウムは、高純度のものが好ましいが、市販のものを使用してもよい。
粉砕後のアルカリ土類金属の窒化物、窒化ケイ素及び酸化ユウロピウムの平均粒径は、約０．１μｍから１５μｍであることが好ましい。

なお、原料中には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｏ、Ｎｉ、ＭｎＯ、Ｍｎ_２Ｏ_３及びＡｌ_２Ｏ_３からなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていてもよい。また、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂ等の上記元素を以下の混合工程において、配合量を調節して混合してもよい。これらの元素は、単体であってもよいし、化合物の形態であってもよい。例えば、Ｈ_３ＢＯ_３、Ｃｕ_２Ｏ_３、ＭｇＣｌ_２、ＭｇＯ・ＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、金属ホウ化物（ＣｒＢ、Ｍｇ_３Ｂ_２、ＡｌＢ_２、ＭｎＢ）、Ｂ_２Ｏ_３、Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＯなどが挙げられる。

粉砕後、Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｅｕ_２Ｏ_３を混合し、Ｍｎを添加する。これらの混合物は、酸化されやすいため、Ａｒ雰囲気中又は窒素雰囲気中、グローブボックス内で混合する。
最後に、Ｓｒ、Ｃａ、Ｓｒ−Ｃａの窒化物、Ｓｉの窒化物、Ｅｕ_２Ｏ_３の混合物をアンモニア雰囲気中で焼成する。
この焼成による基本構成元素の反応式を、以下に示す。

焼成は、窒化ホウ素（ＢＮ）材質のるつぼ又はボート、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）材質のるつぼに原料を入れ、管状炉、小型炉、高周波炉、メタル炉などを用いて行うことができる。焼成温度は、１２００〜１７００℃の範囲、好ましくは１４００〜１７００℃である。焼成は、徐々に昇温を行い、１２００〜１５００℃で数時間焼成を行う一段階焼成が好ましいが、８００〜１０００℃で一段階目の焼成を行い、徐々に加熱して１２００〜１５００℃で二段階目の焼成を行う二段階焼成（多段階焼成）でもよい。
焼成により、Ｍｎが添加された（Ｓｒ_ＸＣａ_１−Ｘ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕで表される蛍光体を得ることができる。ただし、各原料の配合比率を変更することにより、目的とする蛍光体の組成を変更することができる。

（４）のアルカリ土類金属塩は、発光素子が発光した光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光する蛍光体である。例えば、ユウロピウムで賦活されたアルカリ土類金属珪酸塩等が挙げられる。
アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ_２・ａＰ_２Ｏ_５ｂＡｌ_２Ｏ_３ｃＢ_２Ｏ_３ｄＧｅＯ_２：ｙＥｕ^２＋
（式中、０＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ_２・ａＰ_２Ｏ_５ｂＡｌ_２Ｏ_３ｃＢ_２Ｏ_３ｄＧｅＯ_２：ｙＥｕ^２＋
（式中、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
なかでも、ａ、ｂ、ｃ及びｄの値のうち、少なくとも一つが０．０１より大きいものが好ましい。

アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のようにして製造することができる。
まず、アルカリ土類金属珪酸塩として選択した組成に応じて、アルカリ土類金属炭酸塩、二酸化珪素及び酸化ユウロピウムの化学量論的量を密に混合する。
次いで、蛍光体の製造に常用の固体反応で、還元性雰囲気のもと、１１００℃及び１４００℃で所望の蛍光体に変換する。この際、０．２モル未満の塩化アンモニウム又は他のハロゲン化物を添加することが好ましい。また、必要に応じて珪素の一部をゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、リンで置換してもよいし、ユウロピウムの一部をマンガンで置換してもよい。

なお、アルカリ土類金属珪酸塩は、ユウロピウム及び／又はマンガンで賦活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩、Ｙ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ_４：Ｅｕ又はＭｅ_{（３−ｘ−ｙ）}ＭｇＳｉ_２Ｏ_３：ｘＥｕ，ｙＭｎ
（式中、０．００５＜ｘ＜０．５、０．００５＜ｙ＜０．５、ＭｅはＢａ、Ｓｒ及びＣａの１種以上を示す。）
で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩等を組み合わせて用いてもよい。

（５）の蛍光体は、赤色系の光を発光可能な蛍光体であり、波長が４００〜６００ｎｍの光によって励起されて発光する。このような蛍光体として、例えば、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＣｄＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ，Ａｌ等が挙げられる。

（４）の蛍光体と（５）の蛍光体、つまり、ユウロピウム及び／又はマンガンで賦活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩、Ｙ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ_４：Ｅｕ及びＹ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋の１つ以上の蛍光体を組み合わせることによって、所望の相関色温度を有する発光色及び高い色再現性を得ることができる。例えば、表１に示すもの等が挙げられる。

なお、蛍光体は、一層構造の蛍光体層にて単独で又は２種以上を混合して用いてもよいし、二層以上が積層されてなる蛍光体層にて、それぞれの層において単独で又は２種以上を混合して用いてもよい。２種以上の混合は、同系の蛍光体を組み合わせてもよいし、異なる系の蛍光体を組み合わせてもよい。このように、２種以上の蛍光体を組み合わせて用いることにより、発光素子から発光した光と、２種以上の蛍光体から発光した２種以上の光とを混色することができ、より容易に所望の混色光を得ることができる。
２種以上の蛍光体を組み合わせて用いる場合には、各蛍光体から発光される光や混色光の色ムラを減少させるため、蛍光体の平均粒径及び形状が類似していることが好ましい。ここで、蛍光体の粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値である。体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により蛍光体の粒度分布を測定して得られるものである。具体的には、気温２５℃、湿度７０％の環境下において、０．０５％の濃度のヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に蛍光体を分散し、レーザ回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００Ａ）により、粒径範囲０．０３μｍ〜７００μｍにて測定して得られたものである。

蛍光体層は、ポッティング法、スプレー法、スクリーン印刷法等の当該分野で公知の方法により形成することができる。発光素子の表面に蛍光体層を形成する場合、複数の発光素子を所定のパターンに配置した後、それら複数の発光素子に対して蛍光体層を形成してもよいし、個々の発光素子に蛍光体層を形成した後、これらの発光素子を所定のパターンに配置してもよい。なお、蛍光体は、通常、気相や液相中では自重によって沈降する。そのため、蛍光体を気相や液相中に分散させて均一にして、蛍光体層を構成する成分、例えば樹脂等とともに発光素子の表面に放出させることにより、均一性の高い蛍光体層を形成することができる。また、蛍光体層は、所望に応じてこのような操作を複数回繰り返すことにより所望の膜厚で形成することができる。

特に、上記蛍光体を用いて、上述したように配光パターンの所定部分の輝度及び／又は演色性を高めるためには、所定の蛍光体層を部分的に配置することが適当である。
例えば、輝度を高めようとする領域には、上述した蛍光体のうち、（１）のＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体層を形成することが好ましい。なお、（１）のＹＡＧ蛍光体を用いて輝度を高めようとする場合には、（２）〜（５）で表したような他の種類の蛍光体を組み合わせて用いると輝度が低下することがあるため、輝度を高めようとする領域には（１）の蛍光体を用いた１層のみの蛍光体層を形成することが好ましい。

具体的には、（１）のＹＡＧ蛍光体は、表２に挙げられているものを選択して用いることが適当である。

蛍光体の使用量は、得ようとする輝度、用いた蛍光体の種類、用いた結着剤の種類及び量等によって適宜調整することができる。例えば、蛍光体層の総重量に対して蛍光体を１〜９９％程度、さらに３０〜７０％程度の重量含有し、蛍光体層の膜厚を２０〜４０μｍ程度とすることが適当である。

なお、この場合には、輝度を高めようとする領域以外の領域に、（２）〜（５）の蛍光体をそれぞれ１種以上選択して蛍光体層を形成することが適当である。特に、（２）の蛍光体と、（３）及び／または（４）の蛍光体とをそれぞれ１種以上選択して蛍光体層を形成することが適当であり、さらに、表３及び表４に挙げられているものを、それぞれ１種以上選択して組み合わせて用いることが適当である。この場合、これら蛍光体は、１層中に混合して用いてもよいし、それぞれ異なる層として形成してもよい。これらの蛍光体の使用量は、用いた蛍光体の種類、用いた結着剤の種類及び量等によって適宜調整することができる。例えば、表３と表４との蛍光体は、表４の蛍光体／表３の蛍光体＝０．０１〜１．０程度、さらに０．０５〜０．４０程度の重量比で用いることが適当である。また、これを実現するために、これら蛍光体層の総膜厚は、２０〜４０μｍ程度とすることが適当である。



ただし、例えば、４４０ｎｍよりも短い波長（例えば、紫外光）にピーク波長を有する発光素子を用いるなどの場合、予め発光素子の発光面の全てに４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度の励起光を発光し得る蛍光体を用いた蛍光体層を形成し、さらに、その上に輝度を高めるための蛍光体層を形成してもよい。

また、演色性を高めようとする領域には、上述した蛍光体のうち、（２）のアルミニウム・ガーネット系蛍光体と（３）の窒化物系蛍光体、（４）及び／又は（５）の蛍光体とを組み合わせた蛍光体層を形成することが好ましい。この組み合わせとしては、例えば表３及び表４のものが挙げられる。蛍光体（２）と蛍光体（３）〜（５）とを１つの蛍光体層の中に混合して用いてもよいが、別々の蛍光体層として積層することが好ましい。なかでも、窒化物系蛍光体は、アルミニウム・ガーネット系蛍光体により波長変換された光の一部を吸収することがあるため、光の取り出し効率を考慮すると、蛍光体（３）の窒化物系蛍光体、あるいは蛍光体（４）、（５）を発光素子に近い方、蛍光体（２）のアルミニウム・ガーネット系蛍光体を発光素子に遠い方として積層することが好ましい。この場合、これらの蛍光体の使用量は、得ようとする演色性、用いた蛍光体の種類、用いた結着剤の種類及び量等によって適宜調整することができる。例えば、蛍光体（２）と蛍光体（３）〜（５）との、あるいは表３と表４との蛍光体は、表４の蛍光体（蛍光体（３）〜（５））／表３の蛍光体（蛍光体（２））＝０．０１〜１．０程度、さらに０．０５〜０．４０程度の重量比で用いることが適当である。また、これを実現するために、これら蛍光体層の膜厚は、いずれも２０〜４０μｍ程度とすることが適当である。
なお、演色性を高めようとする領域にのみ、上述した蛍光体層を形成してもよいが、それ以外の領域には、高演色性の蛍光体層を構成する蛍光体とは異なる（１）〜（５）の蛍光体をそれぞれ１種以上選択して蛍光体層を形成することが適当である。つまり、演色性を高める領域より演色性が高くならない蛍光体を１種又は２種以上を選択し、含有する蛍光体層を、演色性を高める領域以外の領域に形成することが適当である。

（３）の窒化物系蛍光体は、特に（２）のアルミニウム・ガーネット系蛍光体のうち、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体と組み合わせることにより、色度を調節することができる。セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体は、発光素子により発光される光（例えば、青色光）の一部を吸収して黄色領域の光を発光する。ここで、発光素子により発光された青色光と、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体の黄色光とが混色されて、青白い白色に発光する。従って、このイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体に、赤色発光する窒化物蛍光体を組み合わせ、さらに発光素子により発光された青色光とを組み合わせることにより、白色系の混色光を発光させることができる。

また、イットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体の量と、窒化物系蛍光体の量とを適宜調整することにより、色度が色度図における黒体放射の軌跡上に位置する白色の光を得ることができるとともに、特殊演色評価数Ｒ９の改善を図ることができる。つまり、青色の光を発する発光素子とセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体とを組み合わせるのみの白色系の光は、相関色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９がほぼ０に近く、赤み成分が不足していた。そのため、特殊演色評価数Ｒ９を高めることが解決課題となっていたが、窒化物系蛍光体をイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体に組み合わせて用いることにより、相関色温度Ｔｃｐ＝４６００Ｋ付近において特殊演色評価数Ｒ９を４０付近まで高めることができる。
なお、演色性を高めようとする場合も、上述したように、予め発光素子の発光面の全てに４４０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度の励起光を発光し得る蛍光体を用いた蛍光体層を形成しておいてもよい。
輝度及び／又は演色性を高めようとする領域以外の領域は、蛍光体層を形成しなくてもよいし、どのような蛍光体を用いて蛍光体層を形成してもよい。用いる発光素子の特性、各領域で用いた蛍光体の種類等を考慮して、適宜選択することが適当である。

本発明においては、発光素子は、樹脂で封止又はモールドされていることが好ましい。
このような構成により、発光素子の短絡等を防止することができ、発光素子が大気に覆われている場合と比べて、光の取り出し効率を高めることができる。また、発光素子に電気的接続手段としての金属ワイヤー等が接続されている場合には、それらも含めて樹脂で封止又はモールドされていることが適当である。なお、樹脂での封止等は、個々の発光素子を１つづつ行ってもよいが、複数の発光素子を所定のパターンに配列し、それらを一体的に行うことが好ましい。ここでの樹脂としては、成型のしやすさの点で、熱硬化性樹脂が有利である。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。
発光素子を覆う樹脂は、発光素子を中心とする半球状であることが好ましい。これにより、指向性のない発光素子を得ることができる。発光素子から発光される光に指向性がない場合には、発光素子の周辺に反射板等を配置することにより、反射板の反射面全面に均一に光が入射することとなり、所望の配光性を容易に得ることが可能となる。

また、発光素子は、半球状で、かつ中空のガラス又は樹脂等で覆われていてもよい。これにより、より小さな発光素子を得ることができる。つまり、ガラスや樹脂等が中空でない場合は、それら自体が凸レンズとして機能し、見かけ上光源サイズが大きくなり、反射面等に対する発光面が大きくなる。これを用いて所定の配光特性を実現させるためにはより大きな光学系が必要となる。一方、中空とすることにより、反射面等に対する発光面を比較的小さくとることができ、配光性をより制御しやくすなり、優れた配光性を得ることができる。
なお、発光素子は、例えば、半球状のガラス又は樹脂で発光素子が覆われ、さらにガラス又は樹脂内部がシリコーン樹脂等で覆われるように、樹脂とガラスとを又は複数の樹脂を組み合わせて用いてもよい。

本発明の光源装置は、発光素子の発光面が、照射対象物に対向するか、場合によっては発光面が照射対象物とは逆方向に対向するように配置されていることが好ましい。
特に、車両用前照灯として用いる場合には、発光素子の発光面が鉛直方向と平行で、かつ車両の前方に向いて配置されていることが適当である。発光面の背面には反射部材が配置されているか、発光面の正面にレンズが配置されているか、その双方が配置されていることが適当である。
また、発光素子の発光面が鉛直方向と平行で、かつ車両の背面に向いて配置されていてもよい。この場合には、発光面の正面に反射部材が配置されていることが必要であり、さらに発光面の背面にレンズが配置されていてもよい。
なお、上記のいずれにおいても、発光光は、電極層側の反対側、つまり基板側から取り出されるように形成されていることが好ましい。

ここで、反射部材としては、通常、この種の前照灯に用いられるリフレクタ、反射鏡等と同様のものを用いることができるが、発光素子の発光面上に焦点を有する放物面状のものであることが必要である。つまり、光源装置において、発光素子が車両用配光パターンと略相似な配光パターンを有するように配置されているため、その配光パターンが、照射対象物にほぼそのまま反映されるように、光を反射し得る部材であることが必要である。また、レンズとしては、通常、この種の前照灯に用いられる集光部材、レンズ等と同様のものを用いることができるが、発光素子の発光面上に焦点を有するものであることが必要である。つまり、光源装置において、発光素子が車両用配光パターンと略相似な配光パターンを有するように配置されているため、その配光パターンが、照射対象物にほぼそのまま反映されるように、光を屈折させ得る部材であることが必要である。

また、本発明の光源装置は、照明装置として、特に車両用の前照灯として、上述した光源装置を光源として有し、この光源が直接あるいは熱伝導性基板を介して載置され、光源からの熱を放熱ユニット等に伝える熱伝達ユニットと、光源に対向して配置され、光源からの光を照明装置の正面方向に照射させる反射面を有する反射ユニットとを備えるように構成されていてもよい。
ここで、光源は、熱伝達ユニット上に配された導電性基板、導電性パターン等により外部電極から電力が供給される。
熱伝導性基板は、光源を載置することが可能であり、光源から発生する熱を熱伝達ユニットに伝える機能を有する。熱伝導性基板は、放熱性、光源の出力などを考慮して種々の大きさに形成させることができる。熱伝導性基板は、熱伝達ユニットが接続され、光源から放出された熱を熱伝達ユニット側に効率よく放熱させるため熱伝導性がよいことが好ましい。具体的な熱伝導度は、０．０１ｃａｌ／(ｓ)(ｃｍ^２)(℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは ０．５ｃａｌ／(ｓ)(ｃｍ^２)(℃／ｃｍ）以上である。
このような熱伝導性基板の材料としては、銅、アルミニウムやりん青銅板表面に銀、パラジウム又は銀、金などの金属メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられる。このように銀メッキした場合にあっては、光源から出光した光の反射率が高くなり、照明装置の光取り出し効率が向上するため好ましい。また、熱伝導性基板上には、光源に電力を供給する導電性パターンを絶縁部材を介して設けることができる。

熱伝達ユニットとしては、例えば、銅やアルミニウム等の金属材料からなる金属管の中に、水、フロン、代替フロン、フロリナート等の熱輸送用の作動液を封入したヒートパイプが挙げられる。このヒートパイプは、入熱部（高温部）で作動液が加熱されて蒸気となり、その蒸気が放熱部（低温側）に移動して液化することによって放熱し、その液化した作動液が毛細管現象により入熱部に戻るという動作を繰り返すことにより、極めて高い熱伝導性を実現する。熱伝達ユニットは、後述する反射ユニットから正面方向に照射される光をできるだけ遮らないような形状であることが好ましい。つまり、光源が載置される光源載置部は光源が載置可能な程度の最小限の大きさとし、一方、光源載置部に連続して接続し光源載置部を支持する支持部は光源載置部よりできるだけ細く加工することが好ましい。具体的には、熱伝達ユニットを折り曲げ、熱伝達ユニットの端部が放熱ユニット又は端子に接続するように構成することができる。ここで、端子は、照明装置をヒートシンク等の実装面に固定し、熱伝達ユニットから伝わる熱を実装面側に放熱する機能を有する。
また、熱伝達ユニットには、光源に電力を供給する導電性パターンを配した導電性基板を設けてもよい。導電性基板は、種々の形状に加工を施した熱伝達ユニットの表面に添うように装着される。導電性基板の大きさは、導電性パターンを配することが可能な最小限度であり、かつ照射光を遮ることがないように、即ち照明装置を正面から見たとき熱伝達ユニットの影に隠れて導電性基板が見えない状態となるようにする。なお、熱伝達ユニット上には、絶縁部材を介して導電性パターンを直接印刷することにより光源に電力を供給してもよい。

反射ユニットは、光源に対向して設けられ、反射ユニットから照射される光を照明装置の正面方向に反射させる反射面を有する。従って、照射される光を反射させる反射ユニットの反射面は、凹面形状に加工し、表面には銀メッキ等の金属メッキを施すことが好ましい。銀メッキを施すことにより光の反射率を向上させることが可能である。

以下に、本発明の光源装置及び車両用前照灯の実施例を詳細に説明する。

まず、この実施例の発光素子であるＬＥＤは、図２に示すように、基板１０上に、ｎ型半導体層１１、活性層１２及びｐ型半導体層１３が積層され、ｎ型半導体層１１上にｎ電極１４、ｐ型半導体層１３上に、オーミック電極１５とパッド電極１６とからなるｐ電極が形成されて構成されている。
基板としては、サファイアからなる基板上にアンドープＡｌＧａＮ（膜厚１００Å）をバッファ層として有するものを用いた。
ｎ型半導体層としては、アンドープＧａＮ層（１５０００Å）、ＳｉドープＧａＮ（４１０００Å）、アンドープＧａＮ層（３０００Å）、ＳｉドープＧａＮ（３００Å）、アンドープＧａＮ層（５００Å）、アンドープＧａＮ（４０Å）／ＩｎＧａＮ（２０Å）１０ペアからなる層を順に成長させた。活性層１２としては、アンドープＧａＮ層（２５０Å）及びアンドープＩｎＧａＮ（３０Å）／ＧａＮ（２６５Å）６ペアからなる層を成長させた。さらに、活性層上に、ｐ型半導体層として、Ｍｇドープ（ドープ量：５×１０^１９ｃｍ^−３）ＡｌＧａＮ（４０Å）／ＩｎＧａＮ（２５Å）５ペアからなる層、アンドープＡｌＧａＮ層（２８００Å）、Ｍｇドープ（ドープ量：１×１０^２０ｃｍ^−３）ＧａＮ（１２００Å）を成長させた。
ｐ電極を構成するオーミック電極１５は、Ｎｉ層（６０Å）とＡｕ層（１００Å）との積層膜とし、パッド電極１６は、Ｎｉ層とＴｉ層とＡｕ層との積層膜とし、ｎ電極は、Ｗ層（２００Å）、Ａｌ層（１０００Å）、Ｗ層（５００Å）、Ｐｔ層（３０００Å）、Ａｕ層（５０００Å）の積層膜を用いた。

このような積層構造のＬＥＤを、３２０×３２０μｍのチップとした。このＬＥＤは、４６０ｎｍ付近にピーク波長を有する青色ＬＥＤである。
得られたＬＥＤを、図３（ａ）に示したように、９個、フェイスアップでサブマウント基板に、当該分野で公知の方法によって載置した。なお、サブマウント基板は、プラスチック等による透光性基板でもよいし、シリコン等の不透光性基板でもよい。

このようにＬＥＤが載置された基板の表面、つまりＬＥＤの表面に蛍光体層を形成した。
蛍光体層は、蛍光体として、表２におけるＹＡＧ蛍光体Ｎｏ．２−１をアルミナゾルに１０：１０（アルミナゾル重量：蛍光体重量、以下同じ）で混合し、スプレー法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径１０．２μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は３０μｍ程度であった。このＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体層は、図３（ａ）のＡで示されるＬＥＤチップのみに形成した。

また、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１（Ｎｏ．４−１／Ｎｏ．３−１＝０．２６）とを、シリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により蛍光体層を形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、７．３μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は３０μｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、図３（ａ）のＡで示されるＬＥＤチップ以外のＬＥＤチップ（図３（ａ）のＣ）に形成した。

このようにして９個のＬＥＤチップを搭載し、その表面に蛍光体層を形成したサブマウント基板を、シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材により封止して、光源装置を得た。
得られた光源装置は、配光パターンが図３（ｂ）に示すような形状となり、さらに、図３（ｂ）におけるＡの部分において、他の部分よりも輝度が高められていることが確認された。また、図３（ｂ）におけるＡの部分の相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが、他の部分よりも高められていることが確認された。

また、ＹＡＧ蛍光体としてＮｏ．２−１に代えて、表２におけるＮｏ．２−２からＮｏ．２−８のそれぞれの蛍光体層を形成したところ、得られた光源装置は、実施例１と同様に、輝度、相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが高められていることが確認された。

実施例１で得られた９個のＬＥＤチップが載置された基板を用い、その表面、つまりＬＥＤの表面に蛍光体層を形成した。
蛍光体層は、蛍光体として、実施例１と同様に、表２におけるＹＡＧ蛍光体Ｎｏ．２−１をアルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、このＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体層は、図４（ａ）のＡで示されるＬＥＤチップのみに形成した。

また、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−３（Ｎｏ．４−３／Ｎｏ．３−１＝０．１４）とを、アルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、１１．３μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、図４（ａ）のＢで示されるＬＥＤチップに形成した。
さらに、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１又はＮｏ．４−２（Ｎｏ．４−１又はＮｏ．４−２／Ｎｏ．３−１＝０．２６）とを、アルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれＮｏ．３−１のとき１０．２μｍ程度、Ｎｏ．４−１のとき７．３μｍ程度、Ｎｏ．４−２のとき７．７μｍであり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、図４（ａ）のＣで示されるＬＥＤチップに形成した。
このようにして９個のＬＥＤチップを搭載し、その表面に蛍光体層を形成したサブマウント基板を、シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材により封止して、光源装置を得た。

得られた光源装置は、配光パターンが図４（ｂ）に示すような形状となり、さらに、図４（ｂ）におけるＡの部分において、他の部分よりも輝度が高められていることが確認された。また、図４（ｂ）におけるＡの部分の相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが、他の部分よりも高められていることが確認された。さらに、図４（ｂ）におけるＢにおいて演色性が高められていることが確認された。

また、この実施例において、図４（ａ）のＢで示される領域に、蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−３とを、それぞれシリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法を繰り返して、２層構造の蛍光体層を形成した。なお、表４に示す蛍光体を含む層を、発光素子のより近い方（下層）に配置した。これにより、上記実施例と比較して演色性がより高められていることが確認された。

実施例１で得られた９個のＬＥＤチップが載置された基板を用い、その表面、つまりＬＥＤの表面に蛍光体層を形成した。
蛍光体層は、蛍光体として、実施例１と同様に、表２におけるＹＡＧ蛍光体Ｎｏ．２−１をアルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、このＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体層は、図４（ａ）のＡで示されるＬＥＤチップのみに形成した。
また、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−２又はＮｏ．４−３（Ｎｏ．４−２又はＮｏ．４−３／蛍光体Ｎｏ．３−１＝０．１５）とを、アルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、Ｎｏ．４−２のとき７．７μｍ、Ｎｏ．４−３のとき１１．３μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は３０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、図４（ａ）のＢで示されるＬＥＤチップに形成した。

さらに、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１（Ｎｏ．４−１／Ｎｏ．３−１＝０．２６）とを、アルミナゾルに１０：１０（重量比）で混合し、スプレー法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、７．３μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、図４（ａ）のＣで示されるＬＥＤチップに形成した。

このようにして９個のＬＥＤチップを搭載し、その表面に蛍光体層を形成したサブマウント基板を、シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材により封止して、光源装置を得た。
得られた光源装置は、配光パターンが図４（ｂ）に示すような形状となり、さらに、図４（ｂ）におけるＡの部分において、他の部分よりも輝度が高められていることが確認された。また、図４（ｂ）におけるＡの部分の相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが、他の部分よりも高められていることが確認された。さらに、図４（ｂ）におけるＢにおいて演色性が高められていることが確認された。

実施例１で得られた９個のＬＥＤチップが載置された基板を用い、その表面、つまりＬＥＤの表面に蛍光体層を形成した。
蛍光体層は、蛍光体として、実施例１と同様に、表２におけるＹＡＧ蛍光体Ｎｏ．２−１をシリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により膜厚２０μｍ程度で形成した。なお、このＹＡＧ蛍光体を用いた蛍光体層は、図５のＡで示されるＬＥＤチップのみに形成した。

また、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−３及びＮｏ３−９（Ｎｏ．４−３及びＮｏ３−９／Ｎｏ．３−１＝０．６２）とを、シリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、１１．３μｍ程度、９．９μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、図５のＢで示されるＬＥＤチップに形成した。
さらに、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１又はＮｏ．４−２（Ｎｏ．４−１／Ｎｏ．３−１＝０．２６又はＮｏ．４−２／Ｎｏ．３−１＝０．１７）とを、シリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により形成した。なお、蛍光体は、中心粒径が、それぞれ１０．２μｍ程度、７．５μｍ程度であり、蛍光体層の膜厚は２０ｎｍ程度であった。この蛍光体を用いた蛍光体層は、図５のＣで示されるＬＥＤチップに形成した。

このようにして９個のＬＥＤチップを搭載し、その表面に蛍光体層を形成したサブマウント基板を、シリコーン樹脂に拡散剤を含有させたモールド部材により封止して、光源装置を得た。
得られた光源装置は、配光パターンが図４（ｂ）に示すような形状となり、さらに、図４（ｂ）におけるＡの部分において、他の部分よりも輝度が高められていることが確認された。また、図４（ｂ）におけるＡの部分の相関色温度、ＣＩＥ色度座標のｙ値、出力のいずれもが、他の部分よりも高められていることが確認された。さらに、図４（ｂ）におけるＢにおいて演色性が高められていることが確認された。

また、図５のＣで示される部分の蛍光体層に、蛍光体として、表３及び表４における蛍光体Ｎｏ．３−１とＮｏ．４−１及びＮｏ．３−９（Ｎｏ．４−１及びＮｏ．３−９／Ｎｏ．３−１＝０．６２）とを、シリコーン樹脂に３：１０（重量比）で混合し、スクリーン印刷法により形成したものを作製した。
得られた光源装置は、上記に加えて、図４（ｂ）におけるＢにおいて、配光パターンの他の部分よりも演色性が高められていることが確認された。

発光素子２１を、図６に示すように９個配列した以外は、実施例４と同様の方法で作製された光源装置２２を、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、発光素子２１の発光面（図示せず）を矢印Ｍの方向に向けて配置した。さらに発光面に対向するように、発光面に焦点を有する放物面を備えた反射部材２３を配置して車両用の前照灯２４を作製した。
得られた前照灯２４の配光パターンは、ほぼ図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す配光パターンを示すことが確認された。

発光素子３１を、図８に示すように７個配列した以外は、実施例４と同様の方法で作製された光源装置３２を、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、発光素子３１の発光面（図示せず）を矢印Ｍの方向に向けて配置した。また、発光素子３１の発光面の前面に発光面に焦点を有する凸レンズ３３を配置して車両用の前照灯３４を作製した。
得られた前照灯３４の配光パターンは、ほぼ図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す配光パターンを示すことが確認された。

実施例５の前照灯の前方方向に、実施例６の凸レンズを配置した車両用の前照灯を作製した。
得られた前照灯の配光パターンは、ほぼ図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す配光パターンを示すことが確認された。

この実施例の車両前照灯として用いることができる照明装置１０１は、実施例１〜４にて得られた光源装置９０１が、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ヒートパイプ１０２の裏面に載置されて構成される。ヒートパイプ１０２上には、導電性基板９０４が装着されている。導電性基板９０４は、絶縁基板上に絶縁部材を介して導電性材料をパターン印刷することにより形成され、ヒートパイプ１０２の表面に添うような形状に加工されている。導電性基板９０４の大きさは、導電性パターンを配することが可能な最小限度であり、かつ照射光を遮ることがないように、即ち照明装置を正面から見たとき熱伝達ユニット１０２の影に隠れて導電性基板９０４が見えない状態となるようにする。また、導電性基板９０４の端部は、外部電極との電気的接続が容易に可能な形状に折り曲げ加工されている。導電性基板９０４の表面は銀メッキされている。

ヒートパイプ１０２は、反射ユニット１０３の正面を横切るように配置され、またヒートパイプ１０２は照明装置の外壁に添うように折り曲げられており、端部１０５は、照明装置が実装される実装面に接触可能な状態としてある。照明装置１０１の底部には、貫通孔を有する端子１０４が設けられており、端子１０４は、固定のために利用される他、ヒートパイプの端部１０５を端子１０４に直接接続することによりヒートパイプ１０２からの熱を実装面に直接放熱させる機能を持たせることができる。反射ユニット１０３の反射面は、銀メッキが施された凹面形状に加工されており、発光ダイオードからの光を反射し、照明装置１０１の正面方向において平行光が得られるように曲率が調整されている。

このような構成により、発光素子９０１からの光を導電性基板９０４の表面にて反射ユニットの方向に反射させることができる。また、導電性基板を熱伝達ユニットの上に装着することにより、照射光を遮る配線コード等を使用することなく、光源に電力を供給することができる。さらに、このような構成により、放熱性を向上させることができ、発光素子を使用して高出力照射が可能な照明装置を得ることができる。
得られた照明装置の配光パターンは、ほぼ図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す配光パターンを示すことが確認された。

本発明は、種々の照明装置の光源装置として利用することができる。照明装置としては、車両用前照灯のみならず、道路標識、看板等を照らしたり、屋内における照明等に適用することができる。

本発明の光源装置における発光素子の配列の一実施例を示す概略平面図である。 本発明の光源装置に用いられる発光素子の概略断面図である。 本発明の光源装置において、（ａ）は発光素子の配列を示す概略平面図であり、（ｂ）は光源装置の配光パターンを示す図である。 本発明の別の光源装置において、（ａ）は発光素子の配列を示す概略平面図であり、（ｂ）は光源装置の配光パターンを示す図である。 本発明のさらに別の光源装置における発光素子の配列を示す概略平面図である。 本発明のさらに別の光源装置における発光素子の配列を示す概略平面図である。 （ａ）は本発明の車両用前照灯を示す要部の概略断面図であり、（ｂ）は概略斜視図である。 本発明のさらに別の光源装置における発光素子の配列を示す概略平面図である。 （ａ）は本発明の別の車両用前照灯を示す要部の概略断面図であり、（ｂ）は概略斜視図である。 （ａ）は本発明の光源装置を用いた照明装置の斜視図、（ｂ）は照明装置を構成する熱伝達ユニットの斜視図である。

符号の説明

１０ サファイア基板
１１ ｎ型半導体層
１２ 発光層
１３ ｐ型半導体層
１４ ｎ電極
１５ 透光性電極
１６ パッド電極
２１、３１ 発光素子
２２、３２ 光源装置
２３ 反射部材
３３ 凸レンズ
２４、３４ 車両用前照灯
１０１ 照明装置
１０２ ヒートパイプ
１０３ 反射ユニット
１０４ 端子
１０５ ヒートパイプの端部
９０１ 発光素子
９０４ 導電性基板

Claims (21)

1. 窒化物半導体層と一対の電極層とからなる発光素子が、該発光素子から照射される光を励起源とする蛍光体層をその表面に備え、かつ、車両用配光パターンと略相似な配光パターンを有するように複数個配置されて構成されており、前記車両用配光パターンは、鉛直方向に延びる中心線の一方向側において、上端に所定の水平カットラインを有し、他方向側において、中心線側が低くなる斜めカットラインを有するものであることを特徴とする光源装置。
2. 斜めカットラインの他端が、水平カットラインに平行か又は逆斜め方向に延びるカットラインに結合する請求項１に記載の光源装置。
3. 斜めカットラインが、水平カットラインから３０〜６０°傾斜したラインである請求項１又は２に記載の光源装置。
4. 斜めカットラインの一端が、中心線と水平カットラインとの交点で交差する請求項１〜３のいずれか１つに記載の光源装置。
5. 一方向側の水平カットラインが、ＪＩＳ D ５５００での配光測定点表示のH−Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、０≦H≦１５°かつV＝０°で表される直線に対応する請求項１〜４のいずれか１つに記載の光源装置。
6. 斜めカットラインが、ＪＩＳ D ５５００での配光測定点表示のH−Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、H=V=０°及びH=−１°、V=１°を通る直線に対応する請求項１〜５のいずれか１つに記載の光源装置。
7. 斜めカットラインの他端が、ＪＩＳ D ５５００での配光測定点表示のH−Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、−１５≦H≦−１°かつV＝１°で表される直線に結合する請求項２〜６のいずれか１つに記載の光源装置。
8. 車両用配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方向側であって、中心線の上部近傍に対応する位置の発光素子が、他の位置の発光素子よりも高い相関色温度を有するような蛍光体層を備える請求項１〜７の何れか1つに記載の光源装置。
9. 車両用配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方向側であって、中心線の上部近傍に対応する位置の発光素子が、他の位置の発光素子よりも高いＣＩＥ色度座標のｙ値を有するような蛍光体層を備える請求項１〜７の何れか1つに記載の光源装置。
10. 車両用配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方向側であって、中心線の上部近傍に対応する位置の発光素子が、他の位置の発光素子よりも高い光出力を有するように配置されてなる請求項１〜９のいずれか１つに記載の光源装置。
11. 車両用配光パターンの鉛直方向に延びる中心線の他方向側であって、中心線の上部近傍に対応する位置が、ＪＩＳ D ５５００での配光測定点表示のH−Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）における点H=−２°かつV＝−１°の±１°の領域に対応する位置である請求項８〜１０のいずれか１つに記載の光源装置。
12. 車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置の発光素子が、他の位置の発光素子よりも高い演色性を有するような蛍光体層を備える請求項１〜１１のいずれか１つに記載の光源装置。
13. 車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置の発光素子が、他の位置の発光素子よりも長いピーク波長を有する請求項１〜１２のいずれか１つに記載の光源装置。
14. 車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置が、一方向側の水平カットラインの延長線よりも上の領域である請求項１２又は１３のいずれか１つに記載の光源装置。
15. 車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置が、該車両用配光パターンの他方向側端部から、車両用配光パターン長の１／４〜１／２の範囲内に位置する請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の光源装置。
16. 車両用配光パターンの他方向側の上端部の一部に対応する位置が、ＪＩＳ D ５５００における配光測定点表示のH−Vグラフ（但し、−１５°≦H≦１５°、−５°≦V≦５°）において、H=−１．５〜−７．５°かつ０°＜V≦１．５°の領域に対応する位置である請求項１２〜１５のいずれか１つに記載の光源装置。
17. 発光素子が同じ形状、同じ大きさで複数個配列されてなる請求項１〜１６のいずれか１つに記載の光源装置。
18. 発光素子が異なる形状及び／又は異なる大きさの発光素子を含んで複数個配列されてなる請求項１〜１６のいずれか１つに記載の光源装置。
19. 請求項１〜１８に記載の光源装置における発光素子の発光面が鉛直方向と平行に配置され、かつ該発光面の正面又は背面に、前記発光面上に焦点を有する放物面を有する反射部材が配置されて構成されることを特徴とする車両用前照灯。
20. 発光素子に対して反射部材と異なる側に、さらに、発光面上に焦点を有するレンズが配置されてなる請求項１９に記載の車両用前照灯。
21. 請求項１〜１８に記載の光源装置における発光素子の発光面が鉛直方向と平行に配置され、かつ該発光面の正面に、前記発光面上に焦点を有するレンズが配置されて構成されることを特徴とする車両用前照灯。