(57)【要約】【課題】蛍光体を含有する樹脂層が熱で変形した場合でも、射出される光の色の変化を従来よりも小さく抑えることができる発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを覆うように配置されている樹脂層と、前記ＬＥＤチップ及び前記樹脂層を収容するケーシングとを備え、前記樹脂層が蛍光体を含有するものであり、前記ケーシングが、底板と該底板から立ち上がる側周板とを備え、発光装置の光軸上に開口部が形成されているものであり、前記樹脂層と前記側周板との間に隙間が形成されており、前記隙間が、前記光軸と垂直に交わる直線を対称軸とし、かつ前記光軸を挟んで線対称となるように形成されていることを特徴とする発光装置とした。【選択図】図３
2020102545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、
該ＬＥＤチップを覆うように配置されている樹脂層と、
前記ＬＥＤチップ及び前記樹脂層を収容するケーシングとを備え、
前記樹脂層が蛍光体を含有するものであり、
前記ケーシングが、底板と該底板から立ち上がる側周板とを備え、該側周板は発光装置の光射出方向に開口部が形成されるように配置されているものであり、
前記樹脂層と前記側周板との間に隙間が形成されており、
前記隙間が、前記光軸と垂直に交わる直線を対称軸とし、かつ前記光軸を挟んで線対称となるように形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記ケーシングが、前記開口部を塞ぐように取り付けられた変形抑制部材をさらに備え、
前記変形抑制部材が、前記樹脂層の前記基板と接している側とは反対側の面に接するように配置されている請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記隙間が、前記樹脂層と前記側周板と前記変形抑制部材との間に形成されている請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記樹脂層が、前記ＬＥＤチップの光軸を中心軸とする角柱状又は円柱状のものである請求項１乃至３記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を含有する樹脂層を備えた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤチップを備えた発光装置では、特許文献１に記載されているように、蛍光体を含有する樹脂層でＬＥＤチップを覆い、該ＬＥＤチップから射出された光を樹脂層に含有されている蛍光体で異なる波長の光に変換することによって所望の色の光を射出する発光装置としている。
【０００３】
しかしながら、このような従来の発光装置では、前記樹脂層がその周囲に設けられた側周板との間に隙間が形成されないように収容されているので、前記樹脂層が前記ＬＥＤチップから発せられる熱によって変形する場合には、例えば、図１に示すように、ＬＥＤチップの光軸方向に向かって変形することが考えられる。
【０００４】
その結果、例えば、図１中に細い矢印で示すように、最も光の射出量が多い光軸の付近において前記樹脂層内部での蛍光体の位置が大きく変化してしまうので、発光装置から射出される光の色が製造時に意図した色とは全く異なる色に変化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−４１８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、蛍光体を含有する樹脂層が熱で変形した場合でも、射出される光の色の変化を従来よりも小さく抑えることができる発光装置を提供することを主な目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る発光装置は、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを覆うように配置されている樹脂層と、前記ＬＥＤチップ及び前記樹脂層を収容するケーシングとを備え、前記樹脂層が蛍光体を含有するものであり、前記ケーシングが、底板と該底板から立ち上がる側周板とを備え、該側周板は発光装置の光射出方向に開口部が形成されるように配置されているものであり、前記樹脂層と前記側周板との間に隙間が形成されており、前記隙間が、前記発光装置の光軸と垂直に交わる直線を対称軸とし、かつ前記光軸を挟んで線対称となるように形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
このような発光装置によれば、前記樹脂層と前記側周板との間に隙間が形成されており、前記隙間が、前記発光装置の光軸と垂直に交わる直線を対称軸とし、かつ前記光軸を挟んで線対称となるように形成されているので、例えば、図２に示すように、樹脂層が熱変形したとしても、前記光軸を中心として光軸の径方向に均等に変形する。
加えて、前記樹脂層が前記光軸の径方向に変形することで、前記光軸方向への樹脂層の大きな変形が抑えられる。
その結果、最も光の射出量が多い光軸の付近におけるＬＥＤチップと蛍光体との位置関係の変化を従来よりも小さく抑えることができる。
そのため、蛍光体を含有する樹脂層が熱で変形した場合でも、射出される光の色の変化を従来よりも小さく抑えることができる。
【０００９】
前記ケーシングが、前記開口部を塞ぐように取り付けられた変形抑制部材をさらに備え、前記変形抑制部材が前記樹脂層の前記基板と接している面とは反対側の面に接するように配置されているものであれば、前記樹脂層が前記光軸方向への変形を抑えることができるので、より色の変化を小さく抑えることができる。
【００１０】
前記隙間が前記樹脂層と前記側周板と、前記変形抑制部材との間に形成されているものとすれば、前記樹脂層が膨張した場合であっても、前記変形抑制部材が前記樹脂層からの圧力によって、外れてしまう可能性を低減することができる。
【００１１】
本発明の具体的な実施多様としては、前記樹脂層が、前記ＬＥＤチップの光軸を中心軸とする角柱状又は円柱状に形成されているものを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、前記隙間により前記樹脂層の前記光軸方向への熱変形を抑制し、当該樹脂層の熱変形に伴うＬＥＤチップと蛍光体との位置関係の変化を抑えることができるので、射出される光の色の変化を従来よりも小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の発光装置の一例を示す模式図。
【図２】本発明に係る発光装置の一例を示す摸式図。
【図３】本発明の一実施形態に係る発光装置を示す摸式図。
【図４】本実施形態に係る発光装置を示す摸式図。
【図５】他の実施形態に係る発光装置を示す摸式図。
【図６】他の実施形態に係る発光装置を示す摸式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態に係る発光装置１００について図３及び図４を参照しながら説明する。
【００１５】
＜本実施形態に係る発光装置１００の構成＞
本実施形態に係る発光装置１００は、例えば、スポットライト用光源や内視鏡用光源などの高輝度の照明用途に用いられる、例えば、表面実装型のものであり、図３又は図４に示すように、ＬＥＤチップ１と、該ＬＥＤチップ１を覆うように配置されている樹脂層２と、前記ＬＥＤチップ１及び前記樹脂層２を内部に収容するケーシング３とを備えるものである。
なお、図４の（ａ）は熱変形前の前記発光装置１００の断面図、（ｂ）は熱変形前の前記発光装置１００をその光軸Ｘ方向から見た図、（ｃ）は熱変形後の前記発光装置１００の断面図、（ｄ）は熱変形後の前記発光装置１００を光軸Ｘ方向から見た図をそれぞれ示している。（ｂ）及び（ｄ）では、後述する変形抑制部材３３を省略している。なお、（ｄ）中の樹脂層２の外縁部分に記載された破線は、熱変形前の樹脂層２の形状を示している。
【００１６】
前記ＬＥＤチップ１は、特に限定されないが、例えば、青色光や紫色光などを発光するものである。
【００１７】
前記樹脂層２は、前記ＬＥＤチップ１が発した光を受けてそれとは異なる波長の光を発する蛍光体２１を内部に含有しているものであり、例えば、透光性及び耐熱性に優れたシリコーン樹脂、フッ素樹脂、低融点ガラス等からなるマトリックス中に蛍光体２１が分散されているものを挙げることができる。
【００１８】
前記蛍光体２１は、例えば、青色蛍光体、緑色蛍光体又は赤色蛍光体からなる群より選ばれる１種以上のものであり、所望の色の光を発することができるように前記樹脂層２中に配合されている。
【００１９】
前記ケーシング３は、底板３１と、該底板３１から立ち上がり、前記発光装置１００の光射出方向に開口部Ａが形成されるように配置された側周板３２と、前記開口部Ａを塞ぐように前記側周板３２に対して取り付けられた変形抑制部材３３とを具備するものである。
【００２０】
前記底板３１は、本実施形態では、前記ＬＥＤチップ１が取り付けられている基板がその機能を果たしている。
前記側周板３２は、例えば、前記樹脂層２よりも熱膨張率の低い素材（例えば、セラミックス、金属、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラス等）からなる、例えば、反射板等であり、この実施形態では、例えば、図３又は図４に示すように、前記基板から前記発光装置１００の光軸Ｘ方向に立ち上がり、その開口部Ａが前記ＬＥＤチップ１の光軸Ｘを中心とする正方形状になるように前記基板に取り付けられている。
【００２１】
前記変形抑制部材３３は、前記ＬＥＤチップ１の光軸Ｘ方向への前記樹脂層２の変形を抑制するものであり、前記側周板３２の開口部Ａを塞ぐように前記側周板３２に対して接着剤３４等を介して取り付けられている。また、前記変形抑制部材３３は、前記樹脂層２の前記基板１と接している面とは反対側の面に接するように配置されている。
この変形抑制部材３３の素材は、前記樹脂層２よりも熱膨張率の低いものであれば良く、例えば、ガラス、透光性セラミックス、透光性樹脂（例えば、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、アクリル）等を挙げることができる。
【００２２】
しかして、この実施形態では、前記樹脂層２が、前記側周板３２の内側周面よりも一回り小さい外側周面を持つ立方体状に形成されており、その中心軸が前記ＬＥＤチップ１の光軸Ｘと一致するようにしてある。さらに、立方体の４つの側面がそれぞれ向かい合う前記側周板３２の面と平行になるように形成してある。該樹脂層２の基板からの高さは、前記側周板３２の基板からの高さと略同じになるようにしてある。
そのため、前記側周板３２の内側周面と、前記樹脂層２の外側周面との間には、前記樹脂層２の径方向の周囲を周回するように隙間Ｓが形成されている。
この隙間Ｓは、前記側周板３２の開口部Ａが前記ＬＥＤチップ１の光軸Ｘを中心とする正方形状のものであり、前記樹脂層２の形状が前記ＬＥＤチップ１の光軸Ｘを中心軸とする立方体状のものであるので、前記発光装置１００の光軸Ｘと垂直に交わる直線を対称軸とし、かつ前記光軸Ｘを挟んで線対称となるように形成されている。
【００２３】
＜本実施形態に係る発光装置１００の製造方法＞
このような発光装置１００の製造方法は、例えば、以下のようなものである。
前記基板１上にＬＥＤチップ１を取り付け、このＬＥＤチップ１の周囲の基板１に前記ＬＥＤチップ１を取り囲むように側周板３２を取り付ける。
【００２４】
このようにして取り付けられた側周板３２の内側面に接するように、内側に前記側周板３２と略同じ高さの四角柱状の空間が形成されたリング状のスペーサーを入れておく。
このスペーサーの内側に、前記ＬＥＤチップ１を覆うように、前記側周板３２と略同じ高さになるように蛍光体２１を含有する樹脂層２を流し込み、硬化させる。
【００２５】
前記樹脂層２を硬化させた後に、前記スペーサーを取り除くことで、前記樹脂層２と前記側周板３２との間に周回して前記隙間Ｓが形成される。
さらに、前記側周板３２の開口部Ａをふさぐように、変形抑制部材３３を前記側周板３２に対して接着剤３４等を使用して取り付けることで、前記発光装置１００を製造することができる。
【００２６】
＜本実施形態に係る発光装置１００の効果＞
このように構成した発光装置１００によれば、前記樹脂層２と前記側周板３２との間に周回するように隙間Ｓが形成されており、該隙間Ｓが、前記発光装置１００の光軸Ｘと垂直に交わる直線を対称軸とし、かつ前記光軸Ｘを挟んで線対称となるように形成されているので、前記樹脂層２は、例えば、図４（ｃ）や（ｄ）に示すように、前記光軸Ｘを中心としてその径方向に均等に変形する。
【００２７】
加えて、前記樹脂層が前記光軸Ｘの径方向に変形することで、前記光軸Ｘ方向への樹脂層２の大きな変形が抑えられる。
その結果、最も光の射出量が多い光軸Ｘの付近におけるＬＥＤチップ１と蛍光体との位置関係の変化を従来よりも小さく抑えることができる。
そのため、蛍光体を含有する樹脂層２が熱で変形した場合でも、射出される光の色の変化を従来よりも小さく抑えることができる。
【００２８】
本実施形態では、前記ケーシング３が、光軸Ｘ方向への前記樹脂層２の変形を抑制する変形抑制部材３３を備えているので、樹脂層２の前記光軸Ｘ方向への変形をさらに抑制することができる。
【００２９】
前記隙間Ｓが前記樹脂層２と、前記側周板３２と、前記変形抑制部材３３との間に形成されているので、前記樹脂層２が膨張した場合であっても、前記樹脂層２は、前記樹脂層２の周囲の隙間Ｓの方向に膨張する。その結果、前記変形抑制部材３３が前記樹脂層２からの圧力によって、外れてしまう可能性を低減することができる。
【００３０】
前記隙間Ｓを形成する部分にスペーサーを入れてから前記ケーシング３内に樹脂を流し込み前記樹脂層２を形成するようにしているので、樹脂を硬化させたあとに前記スペーサーを取り除くだけで簡単に前記樹脂層２と前記側周板３２との間に隙間Ｓを形成することができる。
【００３１】
＜本発明に係る発光装置１００のその他の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限られたものではない。
例えば、前記発光装置は、ＬＥＤチップを１つ備えた表面実装型のものに限らず、複数のＬＥＤチップを備えるチップオンボード型のものであっても良い。
前記ケーシングが、前記変形抑制部材３３を必ずしも備えていなくてもよく、前記側周板の開口部が開放されていても良い。
【００３２】
さらに言えば、前記ケーシングは、底板である基板に対して側周板である反射板等を取り付けるものに限らず、基板や反射板とは別の部材として底板３１と側周板を設けても良いし、底板と側周板とを一体的に設けても良い。
【００３３】
前記側周板は、前記発光装置の光軸を中心とする正方形状に配置されたものに限らず、前記樹脂層との間に前記発光装置の光軸と垂直に交わる直線を対称軸とし、かつ前記光軸を挟んで線対称な隙間を形成できるものであれば、長方形状など他の四角形状であっても良いし、三角形状等の多角形状や円形状、異形状であっても良い。
また、前記側周板の前記底板からの高さ方向全体にわたって前記隙間が形成されているものに限らず、例えば、前記側周板の内側周面が前記開口部に向けて拡開する等によって、前記側周板の前記底板３１からの高さ方向の一部分にのみ隙間が形成されるようにしてもよい。
【００３４】
前記樹脂層も前述した側周板と同様に、前記側周板との間に前記発光装置の光軸と垂直に交わる直線を対称軸とし、かつ前記光軸を挟んで線対称な隙間を形成できるものであればよく、前述した立方体の他に、直方体状のものや、その他の多角柱状、異形柱状、図５に示すような円柱状のものであっても良い。
さらに言うと、前記樹脂層が必ずしも柱状である必要はなく、例えば、前記樹脂層の前記基板と接している面とは反対側の面がドーム状等になっていてもよい。
【００３５】
また、前記隙間は、前記樹脂層の前記発光装置の光軸の径方向の周囲に連続して周回するように形成されているものに限らず、例えば、図６に示すように、連続せずに複数の隙間が設けられているものであっても良い。
なお、図５及び図６中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図４と同様に、（ａ）は熱変形前の前記発光装置の断面図、（ｂ）は熱変形前の前記発光装置をその光軸方向から見た図、（ｃ）は熱変形後の前記発光装置の断面図、（ｄ）は熱変形後の前記発光装置をその光軸方向から見た図をそれぞれ示している。（ｂ）及び（ｄ）では、前記変形抑制部材を省略している。なお、（ｄ）中の樹脂層２の外縁部分に記載された破線は、熱変形前の樹脂層の形状を示している。
【００３６】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、種々の変形や実施形態の組合せを行ってもかまわない。
【符号の説明】
【００３７】
１００・・・発光装置
１・・・ＬＥＤチップ
２・・・樹脂層
２１・・・蛍光体
３・・・ケーシング
３１・・・底板
３２・・・側周板
Ａ・・・開口部
Ｓ・・・隙間
Ｘ・・・光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020102545.tif 000007
【図６】
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