JP5369486B2

JP5369486B2 - 発光装置

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Publication number: JP5369486B2
Application number: JP2008117374A
Authority: JP
Inventors: 俊也上村
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2028-04-28
Also published as: JP2009267239A

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来の発光装置として、紫外光を放射する紫外の発光素子と、可視域の光を放射する可視の発光素子と、発光素子から放射された光を所定の可視光に変換する光色変換部材とを備え、白色光を発する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、紫外の発光素子から放射された紫外光が光色変換部材において白色光に変換され、この白色光と可視の発光素子が放射した可視光とを混色することにより、発光装置から放射される白色光の演色性を向上させることが記載されている。また、青色発光素子から放射された青色光と、この青色光が光色変換部材において変換された黄色光と、紫外の発光素子が放射した紫外光が光色変換部材において変換された所定波長の可視光とを混色することにより、白色光の演色性を向上させることが記載されている。
特開２００５−１３６００５号公報

ところで、特許文献１に記載の発光装置では、紫外の発光素子と青色の発光素子の一方の発光に基づいて白色光を生成し、他方の発光素子に基づいて補助的な可視光を生成していることから、白色光の色温度の調整が困難である。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、白色光の色温度を的確に調整することのできる発光装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明においては、３７０ｎｍ〜４２０ｎｍの第１波長光を発する第１発光素子と、該第１発光素子により励起されると互いに異なる波長の第１波長変換光を発する複数の第１蛍光体と、前記各第１波長変換光の混合により３２００Ｋ以下の第１色温度の第１白色光を発する第１白色生成部と、青領域の波長の第２波長光を発する第２発光素子と、該第２発光素子により励起されると第２波長変換光を発する少なくとも１つの第２蛍光体と、第２波長光及び第２波長変換光の混合により５５００Ｋ以上の第２色温度の第２白色光を発する第２白色生成部と、前記第１発光素子及び前記第２発光素子を一括して封止し、前記複数の第１蛍光体及び前記少なくとも１つの第２蛍光体を含有する封止部材と、を備え、前記第１蛍光体は前記第２波長光よりも前記第１波長光の励起効率が高く、前記第２蛍光体は前記第１波長光よりも前記第２波長光の励起効率が高い発光装置が提供される。

上記発光装置において、前記第２発光素子は、青色光を発し、前記各第１蛍光体の少なくとも１つは、前記第２発光素子よりも半値幅の大きい青色光を発する青色蛍光体であることが好ましい。

上記発光装置において、前記第１色温度は、前記第２色温度よりも低いことが好ましい。

上記発光装置において、前記第１発光素子及び前記第２発光素子の駆動状態を変化させて、白色光の色温度を前記第１色温度と前記第２色温度の間で制御する色温度制御部を備えることが好ましい。

本発明によれば、白色光の色温度を的確に調整することができる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の模式的な上面図の一例を示す。また、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の模式的な縦断面図の一例を示す。

（発光装置１の構成）
第１の実施の形態に係る発光装置１は、図１及び図２に示すように、リードフレーム３０と、リードフレーム３０に並行して配置されるリードフレーム３２と、リードフレーム３０の所定の位置に搭載される第１の発光素子１０と、第１の発光素子１０の近傍であって、リードフレーム３２の所定の位置に搭載される第２の発光素子１２と、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２を包囲して設けられるリフレクター２０と、リフレクター２０の開口部２０ｂを充填する封止部２００とを備える。

リードフレーム３０、３２はそれぞれ、電気導電性の材料から形成される。例えば、リードフレーム３０、３２はそれぞれ、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等を含む金属材料のプレス加工又はエッチング加工により製造される。リードフレーム３０、３２はそれぞれ、第１の発光素子１０、第２の発光素子１２のそれぞれに外部の電源からの電力を供給する。

リフレクター２０は、上面２０ｃに上面視にて円形の開口と、開口の直径より小さな直径の底面２０ｄとを含む凹部２０ｂを有する。そして、凹部２０ｂは、上面２０ｃと底面２０ｄとの間に所定の傾斜を有して設けられ、反射鏡としての機能を有する傾斜面２０ａを有する。リフレクター２０は、一例として、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、チタニア（ＴｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の白色のセラミック材料、又は酸化チタン（ＴｉＯ_２）、硫酸バリウム（Ｂａ_２ＳＯ_４）、窒化硼素（ＢＮ）等の白色染料を含有させたポリアミド系合成樹脂、液晶ポリマー等の樹脂材料、若しくはリードフレーム３０、３２と接する部分に絶縁処理を施した金属材料から構成される。

なお、リフレクター２０は、上面視における外形が略四角形に形成され、四角形の一部の角にカソードマークとしての切り欠きが形成される。また、リードフレーム３０とリードフレーム３２との間の底部２０ｄに、所定の幅及び所定の高さを有する隔壁を設けてリフレクター２０を形成することもできる。隔壁は、第１の発光素子１０と第２の発光素子１２との間に少なくとも設けられる。

第１の発光素子１０は、不可視領域である紫外又は可視領域である紫領域の波長の第１波長光を発する発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＬＥＤ）である。具体的に、第１の発光素子１０は、発光ピーク波長が３７０ｎｍから４２０ｎｍの光を発する紫外又は紫発光ＬＥＤである。例えば、第１の発光素子１０は、順電圧が３．６Ｖ、順電流が２０ｍＡの場合におけるピーク波長が３７０ｎｍの光を発するフェイスアップ型の紫外発光ＬＥＤである。以下、本実施形態では第１の発光素子１０は紫外発光ＬＥＤであるものとして説明をする。そして、第１の発光素子１０の平面寸法は、一例として、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略３５０μｍである。なお、変形例においては、第１の発光素子１０の平面寸法はこれに限られない。例えば、第１の発光素子１０の平面寸法は、縦寸法及び横寸法がそれぞれ略１．０ｍｍとなるように設計することもできる。

第１の発光素子１０は、一例として、（０００１）面を有するサファイア基板と、サファイア基板の上に設けられる第１導電型の第１半導体層としてのｎ型ＧａＮ層と、ｎ型ＧａＮ層の上に設けられる発光層と、発光層の上に設けられ第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層としてのｐ型ＧａＮ層と、を有する半導体積層構造を備える。また、第１の発光素子１０は、ｐ型ＧａＮ層の上の所定の領域に設けられる第１電極としてのｐ型用電極と、ｐ型ＧａＮ層の上においてｐ型用電極と離隔して設けられる第２電極としてのｎ型用電極とを備える。

ここで、ｎ型ＧａＮ層と、発光層と、ｐ型ＧａＮ層とはそれぞれ、例えば、有機金属化学気相成長（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法、分子線エピタキシー（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｍＥｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法、又はハライド気相エピタキシー（ＨａｌｉｄｅＶａｐｏｒＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ）法等によって形成されるIII族窒化物化合物半導体からなる層である。

ｎ型ＧａＮ層は、例えば、ｎ型ドーパントとしての所定量のＳｉをドーピングしたｎ−ＧａＮから形成される。また、発光層は、紫外領域の光を発する構造のＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ／ＧａＮから形成される量子井戸構造を有する。更に、ｐ型ＧａＮ層は、ｐ型ドーパントとしての所定量のＭｇをドーピングしたｐ−ＧａＮから形成される。

また、ｐ型ＧａＮ層の上に設けられるｎ型用電極は、ｐ型用電極と離隔した位置、すなわち電気的に互いに切断されて設けられる。例えば、上面視にて略四角形状を有する第１の発光素子１０のｐ型ＧａＮ層の上面における一の角の近傍を含む所定の領域に、ｎ型用電極が設けられる。そして、ｐ型用電極は、ｎ型用電極と離隔して、すなわち、ｎ型用電極と別個に、ｐ型ＧａＮ層の上面における一の角の対角を少なくとも含む所定の領域に設けられる。

ここで、ｐ型用電極及びｎ型用電極はそれぞれ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、又はＣｒ等を含む金属材料により形成する。ｐ型用電極及びｎ型用電極はそれぞれ、真空蒸着法又はスパッタ法により形成する。また、ｐ型用電極及びｎ型用電極は、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明導電酸化膜から形成することもできる。更に、ｐ型用電極の上の一部の領域にパッド電極を形成することもできる。同様にして、ｎ型用電極の上の所定の領域にパッド電極を形成することもできる。この場合において、ｐ型用電極の上に設けられるパッド電極とｎ型用電極の上に設けられるパッド電極とを形成する材料は同一の材料から形成できる。例えば、パッド電極は、Ｔｉ、Ｎｉ、及びＡｕ等の金属材料から主として形成することができる。

なお、ｎ型ＧａＮ層を形成する前に、サファイア基板の上にＡｌＮ又はＧａＮから形成されるバッファ層をＭＯＣＶＤで形成することもできる。また、発光層の量子井戸構造は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造のいずれの構造を形成することもでき、又は、量子井戸構造を有さない発光層とすることもできる。更に、ｐ型ＧａＮ層の上に、ｐ型ＧａＮ層に対するＭｇのドーピング量よりも高いドーピング濃度でＭｇをドーピングしたｐ型コンタクト層（ｐ^＋型ＧａＮ層）をＭＯＣＶＤで形成することもできる。

また、第２の発光素子１２は、第１の発光素子１０の近傍に設けられ、青色領域の波長の青色光を発する青色発光ＬＥＤである。具体的に、第２の発光素子１２は、第２波長光として青色領域の波長の光を発するＬＥＤである。例えば、第２の発光素子１２は、順電圧が３．５Ｖ、順電流が２０ｍＡの場合におけるピーク波長が４３０ｎｍから４７０ｎｍの光を発するフェイスアップ型の青色ＬＥＤである。第２の発光素子１２は、第１の発光素子１０とは発光層の構造が異なる点を除き第１の発光素子１０と略同一の構成を備えるので詳細な説明は省略する。

第１の発光素子１０は、ｐ型用電極とリードフレーム３０とが金（Ａｕ）からなるワイヤ４０ａにより電気的に接続されると共に、ｎ型用電極とリードフレーム３０とがワイヤ４０ｂにより電気的に接続される。同様にして、第２の発光素子１２は、ｐ型用電極とリードフレーム３２とがワイヤ４０ｃにより電気的に接続されると共に、ｎ型用電極とリードフレーム３２とがワイヤ４０ｄにより電気的に接続される。

封止部２００は、複数種類の蛍光体が所定の混合比で分散された所定の樹脂材料を、リフレクター２０の凹部２０ｂに充填されることにより形成される。第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２はそれぞれ封止部２００により一括して封止され、外部の雰囲気から隔離される。樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透明樹脂又は低融点ガラス材料を用いることができる。封止部２００は、第１波長光としての紫外光により励起されると互いに異なる波長の第１波長変換光を発する複数の第１蛍光体と、第２波長光としての青色光により励起されると第２波長変換光を発する第２蛍光体と、を所定の割合で含有する。本実施形態においては、発光装置１は、各第１波長変換光の混合により第１色温度の第１白色光を発する第１白色生成部と、第２波長光及び第２波長変換光の混合により第１色温度と異なる第２色温度の第２白色光を発する第２白色生成部と、を備えている。すなわち、第１白色生成部は第１の発光素子１０と各第１蛍光体とを有し、第２白色生成部は第２の発光素子１２と各第２蛍光体とを有している。

複数の第１蛍光体は、青色光よりも紫外光の励起効率が高い蛍光体２０２ａと、紫外光及び青色光によって励起される蛍光体２０２ｂとを含む。具体的に、各第１蛍光体は、ハロリン酸系蛍光体、オルトケイ酸塩系蛍光体、窒化物系蛍光体、及び酸化物系蛍光体を含む群から選択される。

また、第２蛍光体は、紫外光及び青色光によって励起される蛍光体２０２ｂと、紫外光よりも青色光の励起効率が高い蛍光体２０２ｃとを含む。具体的に、第２蛍光体は、オルトケイ酸塩系蛍光体、ＹＡＧ系蛍光体、及び窒化物系蛍光体を含む群から選択される。紫外光及び青色光によって励起される蛍光体２０２ｂは、第１蛍光体としての機能と、第２蛍光体としての機能を兼ねている。封止部２００は、第１蛍光体又は第２蛍光体として機能する蛍光体が少なくとも３種類含有する。

ここで、ハロリン酸系蛍光体としては、一例として、青色光よりも紫外光の励起効率が高い蛍光体（Ｂ１）である（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ_１３：Ｅｕ^２＋が挙げられる。この蛍光体は、実質的には紫外領域の光によってのみ励起され、紫外領域の光（例えば、ピーク波長が４００ｎｍの光）が照射された場合に、照射光をピーク波長が４６０ｎｍ程度の青色光に変換する。

また、オルトケイ酸塩系蛍光体としては、紫外光及び青色光の双方により励起される蛍光体（Ｙ１）としての（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋が挙げられる。この蛍光体は、Ｂａの組成をリッチにすることにより、照射された紫外領域の光（例えば、ピーク波長が４００ｎｍの光）を、ピーク波長が５２０ｎｍ程度の緑色光に変換することができる。

また、窒化物系蛍光体としては、紫外光及び青色光の双方により励起される蛍光体（Ｒ１）としてのＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋が挙げられる。また、酸化物系蛍光体としては、青色光よりも紫外光の励起効率が高い蛍光体（Ｒ２）としてのＢａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋、Ｍｎ^２＋が挙げられる。この蛍光体は、実質的には紫外領域の光によってのみ励起され、照射された紫外領域の光（例えば、ピーク波長が４００ｎｍの光）を、ピーク波長が６２０ｎｍ程度の赤色光に変換する。

更に、ＹＡＧ系蛍光体としては、波長が３７０ｎｍから４２０ｎｍ程度の紫外光での励起効率が青色光での励起効率より低い蛍光体（Ｙ２）としての（Ｙ，Ｇｄ，Ｓｍ）_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋が挙げられ、この蛍光体は、照射された青色領域の光（例えば、ピーク波長が４５０ｎｍの光）を、ピーク波長が５６０ｎｍ程度の黄色光に変換する。

第１蛍光体及び第２蛍光体は、いずれも、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２と比較して半値幅が大きく、ブロードなスペクトルを有する。そして、本実施の形態においては、発光装置１が発する白色光の色温度を、一例として、約２６００Ｋから約６１００Ｋの範囲で変化させると共に、演色性指数（Ｒａ）を変化させた白色光を発光装置１から放射させることを目的として、表１に示すような蛍光体の組合せを採用することができる。

（パターン１の発光装置１）
表１を参照すると、まず、組合せパターンのパターン１の蛍光体を含有する封止部２００を備える発光装置１は、青色光よりも紫外光の励起効率が高い蛍光体（Ｂ１）と、紫外光及び青色光の双方により励起される蛍光体（Ｙ１）と、紫外光での励起効率が青色光での励起効率より低い蛍光体（Ｙ２）と、青色光よりも紫外光の励起効率が高い蛍光体（Ｒ２）とを所定の配合比率で封止樹脂２０４中に分散させた発光装置１である。なお、本実施の形態においては、色温度が約２６００Ｋから約３１５０Ｋの白色光を電球色、約３２００Ｋから約３７００Ｋの白色光を温白色、約３９００Ｋから約４５００Ｋの白色光を白色、約４６００Ｋから約５４００Ｋの白色光を昼白色、及び約５７００Ｋから約７１００Ｋの白色光を昼光色と定義する。

パターン１の発光装置１においては、第１の発光素子１０（紫外光を発するＬＥＤ）を単独で駆動させると、蛍光体（Ｂ１）、蛍光体（Ｙ１）、及び蛍光体（Ｒ２）が励起され、これらの蛍光体から放射される光が混合することにより、色温度が約２８００Ｋ程度の温白色が放射される。なお、色温度は、蛍光体（Ｂ１）、蛍光体（Ｙ１）、及び蛍光体（Ｒ２）の配合比率によって所定の範囲内において調整できる。

一方、第２の発光素子１２（青色光を発するＬＥＤ）を単独で駆動させると、実質的に蛍光体（Ｙ２）のみが励起され、この蛍光体から放射される光と第２の発光素子１２が発する青色光とが混合することにより、色温度が約６１００Ｋの昼光色が放射される。なお、色温度は、蛍光体（Ｙ２）の配合量によって所定の範囲内において調整できる。

（パターン２の発光装置１）
組合せパターンのパターン２の発光装置１は、青色光よりも紫外光の励起効率が高い蛍光体（Ｂ１）と、紫外光及び青色光の双方により励起される蛍光体（Ｙ１）と、青色光よりも紫外光の励起効率が高い蛍光体（Ｒ２）とを所定の配合比率で封止樹脂２０４中に分散させた発光装置１である。この発光装置１においては、第１の発光素子１０（紫外光を発するＬＥＤ）を単独で駆動させると、蛍光体（Ｂ１）、蛍光体（Ｙ１）、及び蛍光体（Ｒ２）の全てが励起され、これらの蛍光体から放射される光が混合することにより、約３２００Ｋの色温度の温白色が放射される。

一方、第２の発光素子１２（青色光を発するＬＥＤ）を単独で駆動させると、主として蛍光体（Ｙ１）が励起され、この蛍光体から放射される光と第２の発光素子１２が発する青色光とが混合することにより、約５５００Ｋの色温度の昼白色が発光装置１から放射される。

また、パターン１及びパターン２の発光装置１はいずれも、第１の発光素子１０と第２の発光素子１２とを同時に駆動させることにより、約３２００Ｋから約５５００Ｋの間の色温度の白色光を放射する。ここで発光装置１が放射する白色光の色温度は、第１の発光素子１０に供給する電流量と第２の発光素子１２に供給する電流量との比を連続的に変化させることにより、約３２００Ｋから約５０００Ｋの範囲内で連続的に変化させることができる。

（パターン３の発光装置１）
組合せパターンのパターン３の発光装置１は、青色光よりも紫外光の励起効率が高い蛍光体（Ｂ１）と、紫外光での励起効率が青色光での励起効率より低い蛍光体（Ｙ２）と、青色光よりも紫外光の励起効率が高い蛍光体（Ｒ２）とを所定量ずつ封止樹脂２０４中に分散させた発光装置１である。この発光装置１においては、第１の発光素子１０（紫外光を発するＬＥＤ）を単独で駆動させると、蛍光体（Ｂ１）及び蛍光体（Ｒ２）が励起されると共に、蛍光体（Ｙ２）がわずかに励起される。そして、これらの蛍光体から放射される光が混合することにより、約２６００Ｋの色温度の電球色が放射される。

一方、第２の発光素子１２（青色光を発するＬＥＤ）を単独で駆動させると、蛍光体（Ｙ２）が励起され、蛍光体（Ｙ２）から励起された光と第２の発光素子１２が発する青色光とが混合することにより、約６１００Ｋの色温度の昼白色が発光装置１から放射される。
また、パターン１及びパターン２の発光装置１と同様に、パターン３の発光装置１は、第１の発光素子１０と第２の発光素子１２とを同時に駆動させて所定の範囲の色温度の白色光を発する。すなわち、パターン３の発光措置１は、第１の発光素子１０と第２の発光素子１２とを同時に駆動させることにより、約２６００Ｋから約６１００Ｋの間の色温度の白色光を放射する。ここで発光装置１が放射する白色光の色温度は、第１の発光素子１０に供給する電流量と第２の発光素子１２に供給する電流量との比を連続的に変化させることにより、約２６００Ｋから約６１００Ｋの範囲内で連続的に変化させることができる。

なお、表１に示した各パターンの色温度は、各パターンにおけるＢ成分、Ｙ（Ｇ）成分、及びＲ成分の光を放射する蛍光体の配合比により変化させることができる。また、表１には、紫外光及び青色光の双方により励起される蛍光体（Ｒ１）を用いたパターンを示していないが、必要に応じて、この蛍光体（Ｒ１）を用いたパターンとすることもできる。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の発光状態の一例であって、（ａ）は発光スペクトルを示し、（ｂ）は第１及び第２の発光素子の電流配分を変化させた際の色温度、演色性指数、発光色を示す。

図３（ａ）は、ピーク波長が３９９ｎｍの第１の発光素子１０と、ピーク波長が４５０ｎｍの第２の発光素子１２とを備える発光装置１において、第１の発光素子１０と第２の発光素子１２とに供給される電流量比を変化させた際の発光装置１が発する光の発光スペクトルを示す。なお、この発光装置１の封止部２００に含まれる蛍光体は、ハロリン酸系蛍光体（蛍光体（Ｂ１））としての（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ_１３：Ｅｕ^２＋と、オルトケイ酸塩系蛍光体（蛍光体（Ｙ１））としての（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋と、ＹＡＧ系蛍光体（蛍光体（Ｙ２））としてのＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋と、酸化物系蛍光体（蛍光体（Ｒ２））としてのＢａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋、Ｍｎ^２＋である。

図３（ａ）では、第１の発光素子１０のみを発光させた場合の発光スペクトルは発光スペクトルａであり、第２の発光素子１２のみを発光させた場合の発光スペクトルは発光スペクトルｅである。図３（ａ）に示すように、発光スペクトルａと発光スペクトルｅと比較すると、第２の発光素子１２の青色光は、第１の発光素子１０により励起される青色蛍光体としてのハロリン酸系蛍光体（蛍光体（Ｂ１））よりも、ピーク波長の発光強度が相対的に高く、半値幅が小さくなっている。また、第２の発光素子１２のみを発光させた場合は短波長側（図３（ａ）では青色光）のピーク波長の発光強度が長波長側（図３（ａ）では黄色光）のピーク波長の発光強度よりも高く、第１の発光素子１０のみを発光させた場合は長波長側（図３（ａ）では赤色光）のピーク波長の発光強度が短波長側（図３（ａ）では緑色光及び青色光）のピーク波長の発光強度よりも高くなっている。ここで、第１の発光素子１０に供給する電流量Ｉ１と第２の発光素子１２に供給する電流量Ｉ２との比、Ｉ１：Ｉ２を考える。

図３（ｂ）に示すように、第１の発光素子１０のみを発光させる場合、Ｉ１：Ｉ２は、１００：０である。一方、第２の発光素子１２のみを発光させる場合、Ｉ１：Ｉ２は、０：１００である。そして、第１の発光素子１０と第２の発光素子１２との双方を発光させる場合において、Ｉ１：Ｉ２を、１００：０から０：１００の範囲内において変化させると、Ｉ１：Ｉ２の割合に応じて発光装置１が発する白色光の色温度が変化する。

Ｉ１：Ｉ２を１００：０から０：１００に連続的に変化させると、発光装置１が発する白色光の発光スペクトルは、発光スペクトルａから発光スペクトルｂ、発光スペクトルｃ、発光スペクトルｄ、発光スペクトルｅへと連続的に変化する。発光スペクトルｂ、発光スペクトルｃ、発光スペクトルｄはそれぞれ、第１の発光素子１０の発光により励起された蛍光体が発する光と、第２の発光素子１２の発光により励起された蛍光体が発する光及び第２の発光素子１２が発する青色光とが混合した発光スペクトルである。図３（ｂ）に示すように、Ｉ１：Ｉ２を１００：０とした発光スペクトルａでは、色温度が２８１４Ｋ、演色性指数（Ｒａ）が９０、発光色が電球色であった。また、Ｉ１：Ｉ２を５０：５０とした発光スペクトルｂでは、色温度が３５１７Ｋ、演色性指数（Ｒａ）が９３、発光色が温白色であった。また、Ｉ１：Ｉ２を２５：７５とした発光スペクトルｃでは、色温度が４３１８Ｋ、演色性指数（Ｒａ）が８７、発光色が白色であった。また、Ｉ１：Ｉ２を１０：９０とした発光スペクトルｄでは、色温度が５１８９Ｋ、演色性指数（Ｒａ）が７９、発光色が昼白色であった。また、Ｉ１：Ｉ２を０：１００とした発光スペクトルｅでは、色温度が６０９４Ｋ、演色性指数（Ｒａ）が７３、発光色が昼光色であった。

このように、電流量比Ｉ１：Ｉ２を１００：０から０：１００へと連続的に変化させて、第１の発光素子１０に供給する電流量を第２の発光素子１２に供給する電流量に対して連続的に低下させると、発光装置１が発する白色光は、発光スペクトルｂ、ｃ、ｄに示すように、電球色から温白色、白色、昼白色、昼光色の順に、色温度が高い白色光の発光スペクトルに連続的に移り変わる。

すなわち、本実施の形態に係る発光装置１は、第１の発光素子１０（紫外領域の光を発するＬＥＤ）の発光に基づく第１の白色光と、第２の発光素子１２（青色領域の光を発するＬＥＤ）の発光に基づく第２の白色光（第１の白色光の色温度よりも高い色温度の白色光）との２系統の白色光の割合を連続的に変化させて第１の白色光と第２の白色光とを混合して、広い範囲の色温度の白色光を発光する。

（発光装置１の動作）
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の駆動システムのブロック図の一例を示す。

本実施の形態に係る発光装置１は、設定ユニット５０において設定された条件に基づいて発光する。具体的に、発光装置１は、設定ユニット５０において設定された条件に基づいて、電流量比調整部６０が第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２のそれぞれに所定の比率で電流を分配・供給することにより発光する。

設定ユニット５０は、発光装置１が発する白色光の色温度を設定する色温度設定部５００と、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２に供給する電流値を設定する電流値設定部５０４とを有する。

色温度設定部５００は、一例として、２８００Ｋから６１００Ｋの範囲の色温度において、いずれの色温度の白色光を発光装置１から発光させるかを設定する。色温度設定部５００は、設定内容を示すデータを電流量比調整部６０に供給する。また、電流値設定部５０４は、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２のそれぞれに供給する電流値を設定して、設定した電流値を第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２のそれぞれに対応づけて電流量比調整部６０に供給する。

第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２の駆動状態を変化させて、白色光の色温度を第１色温度と第２色温度の間で制御する色温度制御部としての電流量比調整部６０は、色温度設定部５００、又は電流値設定部５０４の設定に応じて、電源７０が発光装置１に供給する電流を第１の発光素子１０用の電流と第２の発光素子１２用の電流とに分配・供給する。例えば、電流量比調整部６０は、色温度設定部５００から受け取ったデータに基づいて、発光装置１が発する白色光が、当該データが示す色温度の白色光と一致するように、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２に供給する電流量を決定する。そして、電流量比調整部６０は、決定した電流量に応じて、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２のそれぞれに電流を供給する。

電流量比調整部６０は、電源７０からの電流を、設定ユニット５０において設定された条件に応じて２系統に分配する。そして、電流量比調整部６０は、第１の発光素子１０と第２の発光素子１２とのそれぞれに、設定ユニット５０において設定された条件に対応した電流量比で電流を分配して供給する。

また、電流量比調整部６０は、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２のそれぞれに電流を供給する場合において、第１の発光素子１０に電流を供給するタイミングと第２の発光素子１２に電流を供給するタイミングとを異なるタイミングにすることができる。例えば、電流量比調整部６０は、パルス電流を第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２に供給する。そして、電流量比調整部６０は、第１の発光素子１０が発光する時に第２の発光素子１２が発光せず、第２の発光素子１２が発光する時に第１の発光素子１０が発光しないタイミングで第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２のそれぞれにパルス電流を供給する。また、第１及び第２の発光素子１０，１２に供給するパルス電流量、パルス幅、パルス間隔を変化させることによって、設定された色温度を実現することも可能である。さらに、電流量比調整部６０は、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２のそれぞれが所定の時間毎に同時に発光するように、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２に供給するパルス電流のタイミングを同期させることもできる。

本実施の形態に係る発光装置１の発光方法は、第１の発光素子１０に供給する電流量と第２の発光素子１２に供給する電流量とを、発光装置１が発する白色光の特性に応じて電流量比調整部６０が決定し、決定した電流量が第１の発光素子１０と第２の発光素子１２とに供給されるように、電流量比調整部６０が第１の発光素子１０と第２の発光素子１２とのそれぞれに電流を分配・供給して、第１の発光素子１０と第２の発光素子１２とを相互に連動させて発光させるものである。

（第１の実施の形態の効果）
本実施形態に係る発光装置１は、紫外領域の光を発する紫外発光ＬＥＤ及び青色領域の光を発する青色発光ＬＥＤと、青色光よりも紫外光により効率よく励起される蛍光体と、紫外光よりも青色光により効率よく励起される蛍光体と、紫外光及び青色光により励起される蛍光体との少なくとも３種類の蛍光体を所定の濃度含有した封止部２００とを備え、紫外発光ＬＥＤと青色発光ＬＥＤとを連動させて発光させるので、発光する白色光の色温度を幅広く任意に変化させることができる。

また、第１の実施の形態に係る第１の発光素子１０（紫外発光ＬＥＤ）及び第２の発光素子１２（青色発光ＬＥＤ）はそれぞれ、ＧａＩｎＮ系の略同一の窒化物半導体材料から形成されるので、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２を駆動する回路を簡易に設計することができる。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置の模式的な縦断面図の一例を示す。

第２の実施の形態に係る発光装置１ａは、第１の実施の形態に係る発光装置１とは、第１の発光素子１０ａ及び第２の発光素子１２ａの構造が異なる点を除き、略同一の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。

第２の実施の形態に係る発光装置１ａが備える発光素子は、素子の上下方向に電流が流れることにより発光するＬＥＤである。すなわち、第２の実施の形態に係る第１の発光素子１０ａ及び第２の発光素子１２ａはそれぞれ、垂直構造のＬＥＤである。第２の実施の形態に係る第１の発光素子１０ａ及び第２の発光素子１２ａは、例えば、導電性を有するＧａＮ基板上に所定の窒化物半導体の積層構造を構成することにより製造できる。また、サファイア基板上に窒化物半導体の積層構造を構成した後に、窒化物半導体層側を導電性の支持基板に貼り付け、レーザ照射を利用してサファイア基板との界面近傍の窒化物半導体を分離することでサファイア基板を除去し、露出した窒化物半導体のｎ層面に電極を形成することによっても垂直構造のＬＥＤを製造できる。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の模式的な縦断面図の一例を示す。

第３の実施の形態に係る発光装置１ｂは、第１の実施の形態に係る発光装置１とは、第１の発光素子１０ｂ及び第２の発光素子１２ｂの構造が異なる点を除き、略同一の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。

第３の実施の形態に係る発光装置１ｂが備える発光素子は、フェイスダウン型（フリップチップ型）のＬＥＤである。すなわち、第３の実施の形態に係る第１の発光素子１０ｂ及び第２の発光素子１２ｂはそれぞれ、窒化物半導体の積層構造の表面が、リフレクター２０の底部側に向いた状態で素子搭載部３４に搭載される。例えば、第１の発光素子１０ｂは、絶縁性の素子搭載部３４の表面に互いに離れて形成される電極３１ａと電極３１ｂとに、バンプ３３ａとバンプ３３ｂとを介して搭載される。電極３１ａ及び電極３１ｂはそれぞれ、ワイヤ４０ａ及びワイヤ４０ｂによりリードフレーム３０と電気的に接続する。

［第４の実施の形態］
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る発光装置の模式的な縦断面図の一例を示す。

第４の実施の形態に係る発光装置１ｃは、第１の実施の形態に係る発光装置１とは、リフレクター２０がない点を除き、略同一の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。

第４の実施の形態に係る発光装置１ｃは、第１の発光素子１０及び第２の発光素子１２のそれぞれが、封止部２００ａにより封止される。封止部２００ａは、キャスティング（ポッティング）法、モールディング法、プリンティング法等により所定の樹脂材料を成型してその形が形成される。具体的に、第４の実施の形態に係る発光装置１ｃは、上面視にて略矩形であり、断面も略矩形に形成される。

［第５の実施の形態］
図８は、本発明の第５の実施の形態に係る発光装置の模式的な上面図の一例を示す。

第５の実施の形態に係る発光装置１ｄは、第１の発光素子１０と、第２の発光素子１２が、一のリードフレーム３５に搭載されている点で、第１の実施形態と構成を異にしている。この場合、リードフレーム３５を共用化することができ、製造コストの低減を図ることができるし、第１の発光素子１０と第２の発光素子１２のいずれで発熱しても、断面積が比較的大きいリードフレーム３５を通じて熱を放散させることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

第１の実施の形態に係る発光装置の模式的な上面図である。第１の実施の形態に係る発光装置の模式的な縦断面図である。第１の実施の形態に係る発光装置の発光状態の一例であって、（ａ）は発光スペクトルを示し、（ｂ）は第１及び第２の発光素子の電流配分を変化させた際の色温度、演色性指数、発光色を示す。第１の実施の形態に係る発光装置の駆動システムのブロック図である。第２の実施の形態に係る発光装置の模式的な縦断面図である。第３の実施の形態に係る発光装置の模式的な縦断面図である。第４の実施の形態に係る発光装置の模式的な縦断面図である。第５の実施の形態に係る発光装置の模式的な上面図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ発光装置
１０、１０ａ、１０ｂ第１の発光素子
１２、１２ａ、１２ｂ第２の発光素子
２０リフレクター
２０ａ傾斜面
２０ｂ凹部
２０ｃ上面
２０ｄ底面
３０、３０ａリードフレーム
３１ａ、３１ｂ電極
３２リードフレーム
３３ａ、３３ｂバンプ
３４素子搭載部
３５リードフレーム
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄワイヤ
５０設定ユニット
６０電流量比調整部
７０電源
２００、２００ａ封止部
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ蛍光体
２０４封止樹脂
５００色温度設定部
５０２演色性設定部
５０４電流値設定部

Claims

３７０ｎｍ〜４２０ｎｍの第１波長光を発する第１発光素子と、
該第１発光素子により励起されると互いに異なる波長の第１波長変換光を発する複数の第１蛍光体と、
前記各第１波長変換光の混合により３２００Ｋ以下の第１色温度の第１白色光を発する第１白色生成部と、
青領域の波長の第２波長光を発する第２発光素子と、
該第２発光素子により励起されると第２波長変換光を発する少なくとも１つの第２蛍光体と、
第２波長光及び第２波長変換光の混合により５５００Ｋ以上の第２色温度の第２白色光を発する第２白色生成部と、
前記第１発光素子及び前記第２発光素子を一括して封止し、前記複数の第１蛍光体及び前記少なくとも１つの第２蛍光体を含有する封止部材と、
を備え、
前記第１蛍光体は前記第２波長光よりも前記第１波長光の励起効率が高く、
前記第２蛍光体は前記第１波長光よりも前記第２波長光の励起効率が高い
発光装置。
前記複数の第１蛍光体の１つは、前記第２発光素子よりも半値幅の大きい青色光を発する青色蛍光体である請求項１に記載の発光装置。
前記第１発光素子及び前記第２発光素子の駆動状態を変化させて、白色光の色温度を２６００Ｋ〜６１００Ｋの範囲で制御する色温度制御部を備えた請求項２に記載の発光装置。