特許 6249699 ＬＥＤ発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6249699

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】ＬＥＤ発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/50 20100101AFI20171211BHJP

   H01L 33/64 20100101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/50

   H01L33/64

【請求項の数】2

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-195062(P2013-195062)

(22)【出願日】2013年9月20日

(65)【公開番号】特開2015-61014(P2015-61014A)

(43)【公開日】2015年3月30日

【審査請求日】2016年5月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126583

【弁理士】

【氏名又は名称】宮島 明

(72)【発明者】

【氏名】中西 康生

(72)【発明者】

【氏名】福田 匡広

(72)【発明者】

【氏名】塚田 浩之

(72)【発明者】

【氏名】広瀬 豪一郎

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２９４１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４３３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９４４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０４３９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１００４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−００４６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１４３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１３１９５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に実装されたＬＥＤ素子と、前記基板上に前記ＬＥＤ素子を囲んで形成された支持部材と、該支持部材上に配置された波長変換部材と、該波長変換部材と前記ＬＥＤ素子との間の空気層と、を有するＬＥＤ発光装置において、
前記波長変換部材は、上部及び底部に透光性部材を有する密閉された容器と、該容器内にあって該容器上部又は該容器下部に固定されている蛍光体層と、該蛍光体層と接するとともに前記容器内に満たされた溶媒と、によって構成され、
該溶媒の熱容量は、前記蛍光体層の熱容量よりも大きく、
前記溶媒は、前記蛍光体層が有する蛍光体粒子と異なる蛍光体粒子を含有し、
該異なる蛍光体粒子は、蛍光体粉末が樹脂によってカプセル状に包含されたものであること、
を特徴とするＬＥＤ発光装置。

【請求項2】

前記溶媒は、メチル系シリコーンオイルであって、
前記蛍光体層は、シリコーン樹脂中に蛍光体を混入させたものであること、
を特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体発光素子と蛍光体を用いたＬＥＤ発光装置の構造に関するものであり、詳しくは、蛍光体からの放熱特性を向上させる発明に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体発光素子であるＬＥＤ素子（以下ＬＥＤ）は、長寿命かつ小型で発光効率が良く、鮮やかな発光色を有することから、カラー表示装置のバックライトや照明等に広く利用されるようになってきた。ＬＥＤ素子には、波長変換素子として蛍光体が使用されるが、半導体発光素子からの熱や蛍光体自身の発熱によって、蛍光体の波長変換効率が低下し、ＬＥＤ発光装置の演色性や発光効率が低下することがある。
特に、近年ではＬＥＤの高輝度化が進み、ＬＥＤから放出される光のエネルギーが増加するに伴い、蛍光体の発熱量の増加による波長変換効率の低下が問題になっている。

【0003】

次に、蛍光体の発熱について、図１３を参照して更に詳述する。
図１３は、横軸を蛍光体の温度として、発光波長（λｐ）がそれぞれ５１８ｎｍと５２７ｎｍである蛍光体Ａと蛍光体Ｂの２種類の蛍光体の、各温度における蛍光体の理論発光効率である内部量子収率を縦軸にプロットしたグラフである。
図１３に示す様に、蛍光体の温度が１５０℃上昇すると、蛍光体Ａと蛍光体Ｂの内部量子収率は５０％ないし６０％に低下する。
このため、蛍光体の放熱を解決するための技術が公開されている。（例えば特許文献１）

【0004】

次に、図１４を用いて特許文献１に開示されている技術について説明する。図１４は、特許文献１に開示されている蛍光体を用いたＬＥＤ発光装置の構成の一例を示している。
図１４に示すＬＥＤ発光装置１は、基板５にＬＥＤ素子２の発光面を上側にして実装し、ＬＥＤ素子２の周囲および上部を支持部材８で囲い、支持部材８の上端に空気層９を介して蛍光体層３を設けたものである。この構成は、リモートフォスファー（Ｒｅｍｏｔｅ
Ｐｈｏｓｐｈｅｒ）と呼ばれる構成であり、支持部材８を用いてＬＥＤ素子２の上面側に空気層９を介して蛍光体層３を設けることによって、ＬＥＤ素子２の発光発熱が直接蛍光体層３に伝わることを防止している。

【0005】

また、蛍光体層３の上面側に金属酸化物を表面に堆積した放熱層６を設けている。この放熱層６によって、蛍光体層３中の蛍光体量子７から発せられる熱７ｈを効率的に支持部材８へ熱伝導すると共に、放熱層６の表面から上方の空気中へと熱６ｈとして放熱することを意図している。このようにすることによって、蛍光体が光を受けて励起光を出す際に発する熱を逃がすことができる。これにより、蛍光体粒子７の温度上昇が抑えられることで内部量子効率が低下することなく、より効率的に蛍光体層３から光を取り出すことが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５１００７４４号公報（第５頁、図５−７）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示されたＬＥＤ発光装置の構造において、放熱層６の表面から上方の空気中へと放熱される熱６ｈの熱量は非常に小さく、効率の悪いものであっ
た。また、蛍光体層６が発熱した際には放熱層６の熱容量が小さいことから、放熱層６がすぐに熱的に飽和するため、結果として支持部材８より最も遠い蛍光体層３の中心部を効果的に冷却することができないものであった。

【0008】

そこで本発明の目的は、上記問題点を解決しようとするものであり、蛍光体層の上方への放熱性を向上することで、発光効率を向上したＬＥＤ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】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明におけるＬＥＤ発光装置は下記構成とする。

【0010】

本発明におけるＬＥＤ発光装置は、基板上に実装されたＬＥＤ素子と、基板上にＬＥＤ素子を囲んで形成された支持部材と、支持部材上に配置された波長変換部材と、波長変換部材とＬＥＤ素子との間の空気層と、を有するＬＥＤ発光装置において、波長変換部材は、上部及び底部に透光性部材を有する密閉された容器と、容器内にあって容器上部又は容
器下部に固定されている蛍光体層と、蛍光体層と接するとともに容器内に満たされた溶媒と、によって構成され、溶媒の熱容量は蛍光体層の熱容量よりも大きく、溶媒は、蛍光体層が有する蛍光体粒子と異なる蛍光体粒子を含有し、異なる蛍光体粒子は、蛍光体粉末が樹脂によってカプセル状に包含されたものであることを特徴とする。

【0011】

上記構成によれば、溶媒が流動性を有しているため温度差によって対流を生じ、溶媒の対流が蛍光体層の広い面積を有する光放射面または光入射面から熱を奪って速やかに支持部材へ輸送するため、効率よく放熱を行うことができる。また、溶媒が持つ大きな熱容量によって溶媒内に多くの熱を蓄えることができることで、熱的に飽和しづらくなる。また、溶媒の対流によって熱を有する溶媒自体が移動することから、蛍光体層３の中心部を効果的に冷却することができる。結果として蛍光体の温度上昇が抑えられてＬＥＤ発光装置の発光効率が向上する。

【0012】

また、溶媒は、メチル系シリコーンオイルであって、蛍光体層は、シリコーン樹脂中に蛍光体を含有させたものであることが望ましい。

【0015】

上記構造によれば、蛍光体層と異なる特性の蛍光体粒子を溶媒に混入することができるので、異なる演色性を有することが可能になる。

【発明の効果】

【0016】

上記の如く本発明によれば、蛍光体層の熱は、蛍光体層と溶媒の接する面全体から速やかに外部へ放散され、蛍光体の波長変換効率の低下を生じないので、ＬＥＤ発光装置としての発光効率を高めることができる。
さらに、溶媒中の蛍光体粒子により、ＬＥＤ発光装置としての演色性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構造を示す断面図である。

【図2】図１に示すＬＥＤ発光装置の容器の構造を示す断面図である。

【図3】図１に示すＬＥＤ発光装置の作用を示す断面図である。

【図4】図１に示すＬＥＤ発光装置の製造工程を説明する断面図および斜視図である。

【図5】図１に示すＬＥＤ発光装置の製造工程を説明する断面図および斜視図である。

【図6】本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構造および作用を示す断面図である。

【図7】図６に示すＬＥＤ発光装置の製造工程を説明する断面図である。

【図8】本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構造および作用を示す断面図である。

【図9】図８に示すＬＥＤ発光装置の製造工程を説明する断面図である。

【図10】本発明の第４実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構造を示す断面図である。

【図11】図１０に示すＬＥＤ発光装置の作用を示す断面図である。

【図12】本発明の第５実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構造および作用を示す断面図である。

【図13】蛍光体の温度特性を表すグラフである。

【図14】従来のＬＥＤ発光装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（第１実施形態）
以下図面により、本発明の実施形態を説明する。
図１〜図５は、本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置を示し、図１〜図３は、第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構造を示す断面図で、図４（ａ）〜（ｄ）および図５（ｅ）〜（ｉ）は、製造工程を説明する断面図である。

【0019】

（第１実施形態の構造説明）
図１および図２を用いてＬＥＤ発光装置１００の構造を説明する。
図１は、ＬＥＤ発光装置１００の構造を示す断面図であり、図２は、容器１８の構造を示す断面図である。

【0020】

図１おいて、ＬＥＤ発光装置１００は、窒化ガリウム（ＧａＮ）を材料とし青色光を発光するＬＥＤ素子６０を、アルミナや窒化アルミニウムなどのセラミック材料を用いた基板５０に発光面を上側にして実装し、ＬＥＤ素子６０の周囲および上部をアルミニウム等の高反射率、高熱伝導率を有する金属材を用いた支持部材４０で囲い、支持部材４０の上端に空気層９０を介して波長変換部材１０を設けて構成される。

【0021】

波長変換部材１０は、容器１８と容器１８の中に保持された溶媒２０と蛍光体層３０とから構成され、蛍光体層３０は、容器１８内の底部すなわちＬＥＤ素子６０からの光入射面側に配設する。

【0022】

容器１８は、透光性アルミナなどの透光性のセラミックスを材料として、注入された溶媒２０を保持するための円柱状の収納部を備えており、図１に示す様に、ＬＥＤ素子６０からの発光が入射する光入射面１６と、ＬＥＤ素子６０からの発光と、後述する蛍光体層３０による励起光とを出射する光出射面１４とを有している。

【0023】

蛍光体層３０は、透光性のシリコーンあるいはエポキシ樹脂を基材とし、内部にはＬＥＤ素子６０からの発光を受けて、波長変換した励起光を発光する蛍光体粒子（図示せず）が混入されている。本実施例では、蛍光体粒子として、ＬＥＤ素子６０から発光される青色光を受け黄色の励起光を発光する蛍光体粒子であるＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）系蛍光体を用いている。

【0024】

溶媒２０は、本実施例ではメチル系シリコンオイルを用いたが、透光性と、不燃性と、不活性、絶縁性とを有し、沸点が使用するＬＥＤ素子の発光時の温度より低い液体であれば、どのような液体でも用いることが可能である。

【0025】

次に、図２を用いて容器１８の構造を詳述する。図２に示す様に、容器１８は、容器底部１８１と容器上部１８２と容器側部１８０とで構成され、容器底部１８１および容器上部１８２を、容器側部１８０に接着して容器１８を形成する。なお、容器上部１８２の容器内側の面は光出射面１４であり、容器底部１８１の容器外側の面は光入射面１６である。

【0026】

容器底部１８１および容器上部１８２および容器側部１８０は、透光性アルミナを用い、加圧成形法または押し出し成形法によって加工し、ホットプレス法等による接着により容器１８を形成する。容器側部１８０は透光性がなくてもよく、反射率が高く熱伝導性の良いアルミニウムを用いても良い。なお、製造方法の詳細は後述する。

【0027】

（第１実施形態の作用効果の説明）
次に、図３を用いて本発明のＬＥＤ発光装置１００の作用および効果を説明する。
図３は、本発明のＬＥＤ発光装置１００の作用を説明する断面図であり、実線は、ＬＥＤ素子６０から発光された青色光Ｐｂ、点線は、蛍光体層３０によって波長変換された黄色の励起光Ｐｙを示し、回転矢印は、溶媒２０に生じる対流Ｆを示している。

【0028】

図３に示す様に、ＬＥＤ素子６０から発光された青色光Ｐｂは空気層９０を通過し、容器１８の光入射面１６から入射し、蛍光体層３０によって黄色の励起光Ｐｙに変換されて光出射面１４から容器１８の外部に出射する。

【0029】

また、ＬＥＤ素子６０から発光された青色光Ｐｂの一部は、容器１８の光入射面１６から入射し、蛍光体層３０での励起が行われずにそのまま光出射面１４から青色光Ｐｂとして容器１８の外部に出射する。

【0030】

この結果、青色光Ｐｂと黄色励起光Ｐｙとの合成により生じた白色光Ｐｗが、ＬＥＤ発光装置１００から外部に出射される。以上の過程において、青色光Ｐｂを黄色励起光Ｐｙに波長変換した際の励起発熱によって、蛍光体層３０は熱を発生する。

【0031】

図３において、蛍光体層３０の近傍の溶媒２０ｈは、蛍光体層３０で発生した熱を吸収するが、熱容量が大きいため緩やかに温度が上昇する。温度が上昇した溶媒２０ｈは、温度が低い容器１８の上部（光出射面１４に近い領域）近傍の溶媒２０ｆとの温度差により、熱源から重力に逆らう方向に発生する溶媒の流に起因する対流Ｆが発生する。

【0032】

この様に、蛍光体層３０の発熱は、容器１８内の溶媒２０の温度を急激に上昇させずに対流Ｆによって移動され、容器１８の周囲部分から矢印Ｔｈで示す放熱経路により支持部材４０へと放熱される。これにより、蛍光体層３０の近傍の溶媒２０ｈが熱伝導とは異なり対流Ｆによって直接移動して支持部材へ熱を伝えると共に、溶媒２０の熱容量が飽和することなく、継続的に熱を蛍光体層３０より吸収し続けることができる。そのため、効率的に蛍光体層３０の溶媒２０に接する面の全面から熱を奪い続けることが可能となる。これにより、蛍光体層３０における熱の放熱が促進されると蛍光体層３０の温度上昇が低減し、蛍光体層３０の波長変換効率が上昇するのでＬＥＤ発光装置１００の発光効率が向上する。

【0033】

（第１実施形態の製造方法）
次に、図４、５を用いＬＥＤ発光装置１００の製造方法を説明する。
図４、５は、集合材料を用い、複数のＬＥＤ発光装置１００を製造する製造工程を説明する断面図であり、図４（ａ）〜（ｄ）は前工程であり、図５（ｅ）〜（ｇ）は後工程である。

【0034】

まず、前工程について説明する。
図４（ａ）に示す様に、複数のＬＥＤ素子６０を集合基板５０ｓに、フリップチップボンディングを用いて図示しない集合基板上の配線に実装し、電気的に接続する。

【0035】

次に、図４（ｂ）および図（ｃ）に示す様に、支持部材開口４１を備えた集合支持部材４０ｓを集合基板５０ｓに接着する。なお、図４（ｂ−１）に示す様に、集合支持部材４０ｓは円筒状の支持部材開口４１を備えているが、角柱状であっても良い。

【0036】

続けて、図４（ｄ）に示す様に、集合支持部材４０ｓに集合容器底部１８１ｓを接着し、さらに集合容器底部１８１ｓに集合容器側部１８０ｓを接着する。ここで、集合容器側部１８０ｓは円筒状の容器開口部１８３を備えているが角柱状でも良い。

【0037】

次に、後工程について説明する。
まず、図５（ｅ）に示す様に、集合容器側部１８０ｓの容器開口部１８３から、集合容器側部１８０ｓの底部に蛍光体層３０を落とし込んで各々接着する。

【0038】

次に、図５（ｆ）に示す様に、各々の容器開口部１８３にディスペンサＤによって溶媒２０を注入する。

【0039】

続けて、図５（ｇ）に示す様に、集合容器側部１８０ｓに集合容器上部１８２ｓを接着する。その後切断線ｃに沿って分離する。この図５（ｇ）の分離工程により、図５（ｈ）の断面図および図５（ｉ）の斜視図に示す様に、ＬＥＤ発光装置１００が完成する。

【0040】

上記各工程における接着は、材料に応じて無機接着剤またはホットプレス法を適宜使い分けることが出来る。

【0041】

（第２実施形態）
次に、図６を用いて、第２実施形態のＬＥＤ発光装置２００の構造を説明する。
図６は、第２実施形態のＬＥＤ発光装置２００の構造を示す断面図であり、図１〜図５に示した第１実施形態のＬＥＤ発光装置１００と同じ要素には同じ番号を付し、重複する説明は省略する。

【0042】

（第２実施形態の構成説明）
図６に示す様に、第２実施形態のＬＥＤ発光装置２００は、波長変換部材１１の容器１８の底部に蛍光体層３０を配設したもので、第１実施形態において使用した容器底部１８１を用いていないことが、第１実施形態と異なる。
この構造によって、図６に示す様にＬＥＤ素子６０から発光した青色光Ｐｂは、蛍光体層３０に直接入射する。

【0043】

（第２実施形態の作用効果の説明）
この様にして構成した第２実施形態のＬＥＤ発光装置２００は、第１実施形態のＬＥＤ発光装置１００と異なり、ＬＥＤ素子６０から発光した青色光Ｐｂが蛍光体層３０に直接入射することで、光の伝搬ロスが減りＬＥＤ発光装置２００の発光効率が向上する。また、容器１８の底部に容器底部１８１を使用していないので、波長変換部材１１の厚みが減り、ＬＥＤ発光装置２００が薄型化するとともに、部材が減りコストダウンに繋がる。

【0044】

また、第１実施形態と同様に、溶媒２０の対流Ｆによって蛍光体層３０の放熱は促進されるので、蛍光体層３０の波長変換効率が低下することがなく、ＬＥＤ発光装置２００の発光効率は向上する。

【0045】

（第２実施形態の製造方法）
次に、図７を用いＬＥＤ発光装置２００の製造方法を説明する。
図７は、集合材料を用い複数のＬＥＤ発光装置２００を製造する製造工程を説明する断面図である。

【0046】

図７に示す様に、集合支持部材４０ｓにおける支持部材開口部４１の上部に蛍光体層３０を各々接着する。さらに、集合支持部材４０ｓの上部に容器開口部１８３を有する集合容器側部１８０ｓを接着する。集合容器側部１８０ｓは容器側部凸部１８０ｓｂを備えており、容器側部凸部１８０ｓｂと集合支持部材４０ｓとを接着し固定する。

【0047】

その他の工程は、図４および図５に示した第１実施形態のＬＥＤ発光装置１００と同じなので、重複する説明は省略する。

【0048】

（第３実施形態）
次に、図８を用いて第３実施形態におけるＬＥＤ発光装置３００を説明する。
図８は、本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ発光装置３００の構造を示す断面図であり、図６に示す第２実施形態のＬＥＤ発光装置２００と同じ要素には、同じ番号を付し重複する説明は省略する。

【0049】

（第３実施形態の構成説明）
第３実施形態におけるＬＥＤ発光装置３００の構造と、第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置２００の構造で異なるところは、ＬＥＤ発光装置２００では、支持部材４０が波長変換部材１１の蛍光体層３０と容器側部１８０とに接しているが、ＬＥＤ発光装置３００では、支持部材４０が波長変換部材１２の蛍光体層３０と、容器側部１８０と、さらに溶媒２０とに接していることである。

【0050】

以下、図８を用いて、ＬＥＤ発光装置３００の構造を説明する。
図８に示す様に、支持部材４０の上部に支持部材凸部４０ｂが形成され、この支持部材凸部４０ｂの位置で、支持部材４０と溶媒２０とが接している。支持部材凸部４０ｂの内側には、蛍光体層３０の外周部を陥入する支持部材辺４０ｕが設けられ、支持部材凸部４０ｂと蛍光体層３０とは、支持部材辺４０ｕの位置で接着にて固定される。

【0051】

また、支持部材凸部４０ｂの外側には、容器側部１８０を陥入する支持部材辺４０ｇが設けられ、容器側部１８０と支持部材凸部４０ｂとは、支持部材辺４０ｇの位置で接着にて固定される。

【0052】

（第３実施形態の作用効果の説明）
図８において、蛍光体層３０の発熱および溶媒２０の対流Ｆについては、第１実施形態のＬＥＤ発光装置１００と同じなので、重複する説明は省略する。蛍光体層３０は、支持部材凸部４０ｂに接着されているので、蛍光体層３０の一部の熱は、蛍光体層３０の端部から支持部材凸部４０ｂに矢印Ｔ１で示す熱伝導経路で放熱される。
また、溶媒２０の対流Ｆに伴う放熱は、支持部材４０の支持部材凸部４０ｂが溶媒２０と接しているので、矢印Ｔ２で示す新たな放熱経路により、直接支持部材４０に放熱される。この様にして、第３実施形態におけるＬＥＤ発光装置３００は、溶媒２０の対流Ｆによる直接放熱経路Ｔ２と、熱伝導経路Ｔ１とからなる２系統の放熱経路を有しており、強力な放熱が可能となる。

【0053】

この様に、第３実施形態におけるＬＥＤ発光装置３００は、実施形態１、２に記載の放熱経路に加え、溶媒２０と支持部材４０が直接接していることによって対流Ｆから直接支
持部材へ熱が伝えられる放熱経路を有しているので、蛍光体層３０の放熱がさらに促進され、波長変換部材１２の波長変換効率が改善され、ＬＥＤ発光装置３００の発光効率はさらに向上する。

【0054】

（第３実施形態の製造方法）
次に、図９を用いＬＥＤ発光装置３００の製造方法を説明する。
図９（ａ）〜（ｂ）は、集合材料を用い複数のＬＥＤ発光装置３００を製造する製造工程を説明する断面図である。

【0055】

図９（ａ）に示す様に、ＬＥＤ素子６０を実装した集合基板５０ｓに、支持部材開口４１を備えた集合支持部材４０ｓｓを接着する。なおこのとき、図９（ａ−１）に示す様に、集合支持部材４０ｓｓは、複数の支持部材開口４１を形成する複数の支持部材４０によって構成されており、各々の支持部材４０の上部には突起状の支持部材凸部４０ｂを有している。支持部材凸部４０ｂの凸部は、蛍光体層３０と集合容器側部（図示せず）とに接着固定するために設けられている。

【0056】

その他の工程は、図４および図５に示す第１実施形態のＬＥＤ発光装置１００、または図７に示す第２実施形態のＬＥＤ発光装置２００と同じなので重複する説明は省略する。

【0057】

（第４実施形態）
次に、図１０、図１１を用いて第４実施形態におけるＬＥＤ発光装置４００を説明する。
図１０は、本発明のＬＥＤ発光装置４００の構造を示す断面図であり、図１〜図５に示した第１実施形態のＬＥＤ発光装置１００と同じ要素には、同じ番号を付し重複する説明は省略する。

【0058】

（第４実施形態の構成説明）
ＬＥＤ発光装置４００がＬＥＤ発光装置１００と異なるところは、ＬＥＤ発光装置１００は、波長変換部材１０の蛍光体層３０が容器１８の光入射面１６側、すなわち容器底部１８１に固定されていたのに対し、ＬＥＤ発光装置４００では、波長変換部材１３蛍光体層３０が容器１８の光出射面１４側、すなわち容器上部１８２に固定されていることである。

【0059】

（第４実施形態の作用効果の説明）
次に、図１１を用いて、本発明のＬＥＤ発光装置４００の作用を説明する。
図１１は、本発明のＬＥＤ発光装置４００の作用を説明する断面図であり、実線はＬＥＤ素子６０から発光された青色光Ｐｂ、点線は蛍光体層３０によって波長変換された黄色の励起光Ｐｙを示し、回転矢印は溶媒２０に生じる対流Ｆを示している。

【0060】

図１１に示す様に、ＬＥＤ素子６０から発光された青色光Ｐｂは空気層９０を通過し、容器１８の光入射面１６から入射し、溶媒２０を通過した後に、蛍光体層３０によって黄色の励起光Ｐｙに変換されて光出射面１４から容器１８の外部に出射する。

【0061】

また、ＬＥＤ素子６０から発光された青色光Ｐｂの一部は、容器１８の光入射面１６から入射し、溶媒２０を通過した後に、蛍光体層３０での励起が行われずに、そのまま光出射面１４から青色光Ｐｂとして容器１８の外部に出射する。

【0062】

この結果、青色光Ｐｂと黄色励起光Ｐｙとの合成により生じた白色光ＰｗがＬＥＤ発光装置４００から外部に出射される。以上の過程において、青色光Ｐｂを黄色励起光Ｐｙに波長変換した際の励起発熱によって、蛍光体層３０は熱を発生する。

【0063】

図１１において、ＬＥＤ発光装置４００を光出射面側を下にして使用した際、すなわち蛍光体層３０の上に溶媒２０を有するように配置した際において、蛍光体層３０の近傍の溶媒２０は蛍光体層３０で発生した熱を吸収し、容器１８の上部（光出射面１４に近い領域）近傍の溶媒２０ｈが温度が上昇するため、温度が上昇した溶媒２０ｈと温度が低い容器１８の下部（光入射面１４に近い領域）の溶媒２０ｆとの温度差により、熱源から重力に逆らう方向に発生する溶媒の流に起因する対流Ｆが発生する。

【0064】

この様に、蛍光体層３０の発熱は、容器１８内の溶媒２０の対流Ｆによって移動され、容器１８の周囲部分から矢印Ｔｈで示す放熱経路により支持部材４０へと放熱される。

【0065】

（第５実施形態）
次に、図１２を用いて第５実施形態におけるＬＥＤ発光装置５００を説明する。
図１２は本発明のＬＥＤ発光装置５００の構造を示す断面図であり、図１〜図５に示す第１実施形態のＬＥＤ発光装置１００および図６に示す第２実施形態のＬＥＤ発光装置２００および図８に示す第３実施形態のＬＥＤ発光装置３００と同じ要素には、同じ番号を付し重複する説明は省略する。

【0066】

（第５実施形態の構成説明）
第５実施形態におけるＬＥＤ発光装置５００の構成は、基本的に第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置１００の構成と同じであるが、異なるところは、第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置１００の波長変換部材１０の溶媒２０は蛍光体を含有していないが、第５実施形態におけるＬＥＤ発光装置５００の波長変換部材１５の溶媒２０は、図１２に示す様に、蛍光体粒子８０を含有していることである。

【0067】

この蛍光体粒子８０は、数十ミクロンの蛍光体粉末をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などでカプセル状に包含し、耐久性ならびに流動性を高めたものであるが、特にカプセル状にしなくても蛍光体粉末のみであっても良い。その他の構成は、第１実施形態のＬＥＤ発光装置１００と同じなので、重複する説明は省略する。

【0068】

（第５実施形態の作用効果の説明）
図１２に示す様に、第５実施形態におけるＬＥＤ発光装置５００においては、ＬＥＤ素子６０の発光する青色光Ｐｂによる黄色の励起光Ｐｙや一部の励起されない青色光Ｐｂに加えて、さらに青色光Ｐｂによって溶媒２０の中の蛍光体粒子８０が励起され、新たに別の励起光Ｐｘを発光し、この励起光Ｐｘが青色光Ｐｂや黄色の励起光Ｐｙと合成され、異なる演色特性を有する白色光Ｐｗｒとなる。すなわち、蛍光体粒子８０として赤系統の蛍光体粒子を用いることによって、白色光Ｐｗｒは暖色系の演色特性を有する白色光となる。

【0069】

そして、ＬＥＤ発光装置５００においては、溶媒２０の中の蛍光体粒子８０によって発光される新たな励起光Ｐｘ（１点鎖線で示す）は、青色光Ｐｂや黄色の励起光Ｐｙとともに新たな演色効果を生むので、蛍光体粒子８０を適宜に選択すれば所望の演色効果を生じさせることが可能となり、ＬＥＤ発光装置５００の照明装置としての応用範囲が広がる。

【0070】

（第５実施形態の製造方法）
第５実施形態におけるＬＥＤ発光装置５００の製造方法は、第１実施形態のＬＥＤ発光装置１００と略同じであり、唯一溶媒２０を封入する封入工程において、蛍光体粒子８０の混入が追加されるのみなので、図示および重複する説明は省略する。

【0071】

（変形例の説明）
以上、各実施形態について説明したが、図１に示す第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置１００と、図１０に示す第４実施形態のＬＥＤ発光装置４００とは、容器１８内における蛍光体層３０の配置を、上下逆の位置に設定したことのみが異なる実施形態であるが、蛍光体層３０によって発生した発熱を、溶媒２０の流体Ｆによって放熱させる構成には変化がなく、同一の効果とみなすことができる。また、蛍光体層３０の配置は容器１８の上下位置に限ることはなく、容器１８の中間位置に設けることで、同一の効果を得ることができる。さらに、各実施形態において、蛍光体層３０は、ＬＥＤ素子６０から発せられて容器１８を通過する光の光路をすべて覆うように配置されているが、透光性を有する容器底部１８１または容器上部１８２と蛍光体層３０で溶媒２０を挟持していれば、蛍光体３０は容器１８を通過する光の光路のすべてではなく一部を覆うように配置してもよい。

【0072】

また、蛍光体層３０を容器１８の各部分に配置する構成は、図８に示す第３実施形態のＬＥＤ発光装置３００のように、蛍光体層３０の配置に制限がある場合を除き、図６に示す第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置２００や、図１２に示す第５施形態におけるＬＥＤ発光装置５００にも適用することができる。

【0073】

なお、以上の説明において青色発光素子とＹＡＧ系蛍光体の組み合わせを中心に説明したが、本発明の範囲はこれに限らず、例えば発光素子として近紫外光を発光する窒化物半導体発光素子を用い、赤色蛍光体としてＥｕを添加したＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕと、緑色蛍光体として（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕと、青色蛍光体としてＳｒ10（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ等々を使用して実現することも可能である。

【0074】

以上の説明から明らかな様に、本発明のＬＥＤ発光装置によれば、ＬＥＤ発光装置における蛍光体層の発熱は速やかに外部へ放散され蛍光体層の波長変換効率の低下を生じないので、ＬＥＤ発光装置としての発光効率に優れた、照明装置としての応用範囲が広いＬＥＤ発光装置を実現することが出来る。

【符号の説明】

【0075】

１、１００、２００、３００、４００ ＬＥＤ発光装置
２、６０ ＬＥＤ素子
３、３０ 蛍光体層
５、５０ 基板
６ 放熱層
７、７０、８０ 蛍光体粒子
８ 支持部材
９、９０ 空気層
１０、１１、１２、１３、１５ 波長変換部材
１４ 光出射面
１６ 光入射面
１８ 容器
２０、２０ｈ、２０ｆ 溶媒
４０ 支持部材
４０ｂ 支持部材凸部
４０ｕ、４０ｇ 支持部材辺
４０ｓ、４０ｓｓ 集合支持部材
４１ 支持部材開口部
５０ｓ 集合基板
１８０ 容器側部
１８０ｓ 集合容器側部
１８０ｓｂ 容器側部凸部
１８１ 容器底部
１８１ｓ 集合容器底部
１８２ 容器上部
１８２ｓ 集合容器上部
１８３ 容器開口部

【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】