(57)【要約】      （修正有）【課題】発光装置自体の構造で配光制御された発光装置を提供すること。【解決手段】発光装置は、発光面を有する発光素子と、発光面上に配置され、互いに分離した複数の透光性の突起部２１と、を備えている。突起部は、発光面側に設けられた柱状の導光部２２と、導光部上に設けられた配光制御部２３とを有する。配光制御部は、導光部の中心軸に対して傾斜した傾斜面２３ａを有し、中心軸について非対称性である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面を有する発光素子と、
前記発光面上に配置され、互いに分離した複数の透光性の突起部と、
を備え、
前記突起部は、前記発光面側に設けられた柱状の導光部と、前記導光部上に設けられた配光制御部とを有し、
前記配光制御部は、前記導光部の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有し、前記中心軸について非対称性である発光装置。
【請求項２】
前記導光部の底面に対する前記導光部の側面の角度は、９０°以下である請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記傾斜面は、平面である請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の突起部における前記傾斜面の法線は互いに平行である請求項３記載の発光装置。
【請求項５】
前記傾斜面は、空気に接している請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項６】
前記導光部の側面は、空気に接している請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項７】
前記突起部は、ガラス材料からなる請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光素子は、蛍光体層を含み、
前記発光面は、前記蛍光体層の上面である請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源として例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む発光装置を使った照明機器において、発光装置から出た光の配光を制御する場合には、発光装置とは別に設けたレンズ（２次レンズ）、リフレクタ、プリズムシートなどが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８６７０１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２４０２３号公報
【特許文献３】特開２０１７−５０３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、発光装置自体の構造で配光制御された発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によれば、発光装置は、発光面を有する発光素子と、前記発光面上に配置され、互いに分離した複数の透光性の突起部と、を備えている。前記突起部は、前記発光面側に設けられた柱状の導光部と、前記導光部上に設けられた配光制御部とを有する。前記配光制御部は、前記導光部の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有し、前記中心軸について非対称性である。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、発光装置自体の構造で配光制御された発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の実施形態の発光装置の上面図である。
【図２】本開示の実施形態の発光装置における基板および発光素子の一部破断斜視図である。
【図３】本開示の実施形態の発光装置における配光制御部材の模式断面図である。
【図４】本開示の実施形態の発光装置における突起部の斜視図である。
【図５】本開示の実施形態の発光装置における突起部の斜視図である。
【図６】本開示の実施形態の発光装置における突起部の斜視図である。
【図７】本開示の実施形態の発光装置における突起部の斜視図である。
【図８】本開示の実施形態の発光装置における突起部の斜視図である。
【図９】本開示の実施形態の発光装置における突起部の斜視図である。
【図１０】本開示の実施形態の発光装置における突起部の斜視図である。
【図１１】本開示の実施形態の発光装置における突起部の斜視図である。
【図１２】本開示の実施形態の発光装置における突起部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【０００９】
図１は、本開示の実施形態の発光装置１の上面図である。  
図２は、本開示の実施形態の発光装置１における基板１１および発光素子１０の一部破断斜視図である。
【００１０】
発光装置１は、基板１１と、発光素子１０と、配光制御部材２０とを有する。図２に示すように、基板１１上に発光素子１０が配置されている。発光素子１０上に、図１に示す配光制御部材２０が配置されている。
【００１１】
発光素子１０は、基板１１上に配置されたチップ１３と、チップ１３上に配置された蛍光体層１４とを有する。
【００１２】
チップ１３は、発光層を含む半導体積層部と、電極を有する。１つまたは複数のチップ１３が基板１１上に配置されている。図２に示す例では、４つのチップ１３が基板１１上に配置されている。基板１１上には樹脂部材１２も配置されている。樹脂部材１２は、チップ１３の周囲に配置され、チップ１３の側面を覆っている。
【００１３】
蛍光体層１４は、チップ１３の上面上および樹脂部材１２の上面上に配置されている。蛍光体層１４の上面が発光素子１０の発光面１５となる。または、発光素子１０は蛍光体を含まない透光層を含んでいてもよい。あるいは、発光素子１０は、チップ１３の上に別の部材を含まなくてもよく、その場合チップ１３の上面が発光素子１０の上面となる。
【００１４】
蛍光体層１４は、母材と、母材に分散された蛍光体とを有する。蛍光体層１４の母材の材料として、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを用いることができる。蛍光体は、チップ１３が発する光によって励起され、チップ１３が発する光の波長とは異なる波長の光を発する。
【００１５】
チップ１３の半導体積層部は、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を含み、青色系の光を発光することができる。青色系の光を発光するチップ１３に対して、例えば黄色系の発光をする蛍光体を含む蛍光体層１４を組み合わせることができる。または、青色系の光を発光するチップ１３に対して、緑色系の発光をする蛍光体および赤色系の発光をする蛍光体を含む蛍光体層１４を組み合わせることができる。
【００１６】
樹脂部材１２は、発光素子１０が発する光（チップ１３が発する光および蛍光体が発する光）に対して反射性または遮光性を有する。樹脂部材１２は、例えば、母材と、母材に分散された反射材または遮光材とを有する。母材は、蛍光体層１４の母材と同じものを用いることができる。反射材は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどが挙げられる。
【００１７】
発光素子１０の発光面１５（蛍光体層１４の上面）上に、図１に示す配光制御部材２０が配置されている。配光制御部材２０は、発光面１５の面内に収まる領域に配置されている。
【００１８】
図３は、配光制御部材２０の模式断面図である。
【００１９】
配光制御部材２０は、発光素子１０が発する光（チップ１３が発する光および蛍光体が発する光）に対して透光性を有する。配光制御部材２０は、例えばガラス材料を用いることができる。または、配光制御部材２０は、樹脂材料から形成されていてもよい。
【００２０】
配光制御部材２０は、ベース部２５と、ベース部２５上に設けられた複数の突起部２１とを有する。さらに、突起部２１は、導光部２２と配光制御部２３とを有する。ベース部２５、導光部２２、および配光制御部２３は、同じ材料で一体に設けられている。
【００２１】
ベース部２５は、突起部２１と発光面１５との間に配置され、発光面１５の面内に連続して広がっている。ベース部２５は、複数の突起部２１を一体に支持している。ベース部２５は、発光面１５（蛍光体層１４の上面）に接している。または、ベース部２５は、発光素子１０が発する光に対して透光性を有する膜等を介して、発光面１５上に配置されている。
【００２２】
導光部２２は、配光制御部２３とベース部２５との間に設けられ、配光制御部２３よりも発光面１５に近い側に設けられている。
【００２３】
複数の突起部２１は互いに分離しており、隣り合う突起部２１同士の間には空気が介在している。複数の突起部２１が、図１に示すように、発光面１５の全領域にわたって均等配置されている。
【００２４】
導光部２２は、発光面１５に対して垂直な側面２２ｂを備える柱状とすることができる。配光制御部２３は、導光部２２上に導光部２２と一体に設けられている。配光制御部２３は、図３に示す断面視において例えば三角形状の断面とすることができる。すなわち、配光制御部２３は、発光面１５に対して傾斜した傾斜面２３ａを備える形状とすることができる。
【００２５】
図４は、突起部２１の斜視図である。
【００２６】
図４に示すように、導光部２２は、例えば円形の底面２２ａを備える円柱状とすることができる。導光部２２の底面２２ａに対する導光部２２の側面２２ｂの角度θは９０°とすることができる。突起部２１の形成を容易にする点からは、導光部２２の底面２２ａに対する側面２２ｂの角度θは９０°以下が好ましい。
【００２７】
配光制御部２３は、導光部２２の直径と同じ直径の円柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部２３は、導光部２２の中心軸Ｃに対して傾斜した傾斜面２３ａと、導光部２２の側面２２ｂに対して同一面上で連続した側面２３ｂとを有する。導光部２２の中心軸Ｃは、導光部２２の底面２２ａの中心を通り、底面２２ａに垂直な仮想的な軸である。
【００２８】
配光制御部２３は、導光部２２の中心軸Ｃについて非対称性である。導光部２２の中心軸Ｃは配光制御部２３の傾斜面２３ａを通り、中心軸Ｃ上に配光制御部２３の頂点およびエッジが位置しない。
【００２９】
傾斜面２３ａは平面である。または、傾斜面２３ａは曲面であってもよい。平面の傾斜面２３ａは、曲面の傾斜面２３ａよりも、突起部２１の形成を容易にする。
【００３０】
配光制御部２３の傾斜面２３ａおよび側面２３ｂは空気に接し、導光部２２の側面２２ｂも空気に接している。
【００３１】
発光素子１０の発光面１５から出射した光は配光制御部材２０に入射する。配光制御部材２０に入射した光は、ベース部２５内および導光部２２内を進んで、配光制御部２３の傾斜面２３ａと空気との界面で反射される。配光制御部２３は、空気よりも屈折率が大きい例えばガラス材料を用いることができ、ある一定の入射角（臨界角）以上で傾斜面２３ａに入射した光を全反射することができる。
【００３２】
発光面１５から上方に出射された光は、傾斜面２３ａで反射されることで、特定の方向（発光面１５に対して傾斜した方向または発光面１５に平行な方向）に屈折される。傾斜面２３ａで反射された光は、配光制御部２３の側面２３ｂから、発光装置１の外部に出射される。これにより、発光装置１から出射される光を、特定方向への光の強度が相対的に高く、その特定方向以外の方向への光の強度が相対的に低い配光となるように制御することができる。
【００３３】
実施形態によれば、発光装置１自体で配光制御されている。そのため、発光装置１とは別に備えられる２次レンズ、リフレクタ、プリズムなどを小型化すること、それらの部品数を削減することが可能になる。また、用途によっては、２次レンズ、リフレクタ、プリズムを不要にすることも可能である。したがって、そのような発光装置１を搭載した照明機器の小型化、構成の簡略化、部品数の削減が可能になる。
【００３４】
導光部２２の側面２２ｂも空気に接しており、導光部２２の側面２２ｂと空気との界面でも光を全反射させることができる。これにより、発光面１５からランダムな方向に出射した光を導光部２２の側面２２ｂで反射させつつ傾斜面２３ａに向かわせることができる。そのため、複数の突起部２１の発光面１５と傾斜面２３ａとの間の距離が短い場合でも、各突起部２１の傾斜面２３ａに入射する光の入射角のばらつきを小さくすることができる。これにより、発光装置１から出射される光の配光のばらつきを小さくすることができる。
【００３５】
傾斜面２３ａと空気との界面、および導光部２２の側面２２ｂと空気との界面で全反射させやすくするために、突起部２１の材料は、屈折率が高いガラス材料が好ましい。
【００３６】
また、図３に示すように、複数の傾斜面２３ａの発光面１５に対する傾斜角度は同じ角度に揃えられ、複数の傾斜面２３ａの法線は互いに平行である。これにより、発光装置１から出射される光の配光のばらつきを小さくする。
【００３７】
または、発光面１５上における第１領域に配置された複数の傾斜面２３ａは、発光面１５に対して第１角度で傾斜し、発光面１５上における第２領域に配置された複数の傾斜面２３ａは、発光面１５に対して第１角度とは異なる第２角度で傾斜する構成にしてもよい。
【００３８】
図５〜図１２は、突起部の他の例を示す斜視図である。図５〜図１２に示す突起部は、前述した突起部２１に置き換えて、本実施形態の発光装置１に適用することができる。
【００３９】
図５に示す突起部３１は、導光部３２と、導光部３２と一体に導光部３２上に設けられた配光制御部３３とを有する。導光部３２は、配光制御部３３よりも発光面１５に近い側に設けられている。
【００４０】
導光部３２は、例えば四角形の底面３２ａを備える四角柱状とすることができる。導光部３２の底面３２ａに対する導光部３２の側面３２ｂの角度は、例えば９０°とすることができる。
【００４１】
配光制御部３３は、導光部３２と同じ平面サイズの四角柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部３３は、導光部３２の中心軸Ｃおよび発光面１５に対して傾斜した傾斜面３３ａと、導光部３２の側面３２ｂに対して同一面上で連続した側面３３ｂとを有する。傾斜面３３ａは平面である。または、傾斜面３３ａは曲面であってもよい。
【００４２】
配光制御部３３は、導光部３２の中心軸Ｃについて非対称性である。中心軸Ｃは、導光部３２の底面３２ａの中心を通り、底面３２ａに垂直な仮想的な軸である。導光部３２の中心軸Ｃは配光制御部３３の傾斜面３３ａを通り、中心軸Ｃ上に配光制御部３３の頂点およびエッジが位置しない。
【００４３】
図６に示す突起部４１は、導光部４２と、導光部４２と一体に導光部４２上に設けられた配光制御部４３とを有する。導光部４２は、配光制御部４３よりも発光面１５に近い側に設けられている。
【００４４】
導光部４２は、例えば三角形の底面４２ａを備える三角柱状とすることができる。導光部４２の底面４２ａに対する導光部４２の側面４２ｂの角度は９０°とすることができる。
【００４５】
配光制御部４３は、導光部４２と同じ平面サイズの三角柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部４３は、導光部４２の中心軸Ｃおよび発光面１５に対して傾斜した傾斜面４３ａと、導光部４２の側面４２ｂに対して同一面上で連続した側面４３ｂとを有する。傾斜面４３ａは平面である。または、傾斜面４３ａは曲面であってもよい。
【００４６】
配光制御部４３は、導光部４２の中心軸Ｃについて非対称性である。中心軸Ｃは、導光部４２の底面４２ａの中心を通り、底面４２ａに垂直な仮想的な軸である。導光部４２の中心軸Ｃは配光制御部４３の傾斜面４３ａを通り、中心軸Ｃ上に配光制御部４３の頂点およびエッジが位置しない。
【００４７】
図７に示す突起部５１は、導光部５２と、導光部５２と一体に導光部５２上に設けられた配光制御部５３とを有する。導光部５２は、配光制御部５３よりも発光面１５に近い側に設けられている。
【００４８】
導光部５２は、多角形（例えば六角形）の底面５２ａを備える六角柱状とすることができる。導光部５２の底面５２ａに対する導光部５２の側面５２ｂの角度は９０°とすることができる。
【００４９】
配光制御部５３は、導光部５２と同じ平面サイズの六角柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部５３は、導光部５２の中心軸Ｃおよび発光面１５に対して傾斜した傾斜面５３ａと、導光部５２の側面５２ｂに対して同一面上で連続した側面５３ｂとを有する。傾斜面５３ａは平面である。または、傾斜面５３ａは曲面であってもよい。
【００５０】
配光制御部５３は、導光部５２の中心軸Ｃについて非対称性である。中心軸Ｃは、導光部５２の底面５２ａの中心を通り、底面５２ａに垂直な仮想的な軸である。導光部５２の中心軸Ｃは配光制御部５３の傾斜面５３ａを通り、中心軸Ｃ上に配光制御部５３の頂点およびエッジが位置しない。
【００５１】
図８に示す突起部６１は、導光部６２と、導光部６２と一体に導光部６２上に設けられた配光制御部６３とを有する。導光部６２は、配光制御部６３よりも発光面１５に近い側に設けられている。
【００５２】
導光部６２は、円形の底面６２ａを備える円柱状とすることができる。導光部６２の底面６２ａに対する導光部６２の側面６２ｂの角度は９０°とすることができる。
【００５３】
配光制御部６３は、導光部６２と同じ直径の底面を備える円錐台形状とすることができる。配光制御部６３の円形状の上面６３ｂの中心は、導光部６２の底面６２ａの中心に対してずれている。配光制御部６３は、導光部６２の中心軸Ｃおよび発光面１５に対して傾斜した傾斜面６３ａを有する。傾斜面６３ａは曲面である。
【００５４】
配光制御部６３は、導光部６２の中心軸Ｃについて非対称性である。中心軸Ｃは、導光部６２の底面６２ａの中心を通り、底面６２ａに垂直な仮想的な軸である。導光部６２の中心軸Ｃは配光制御部６３の傾斜面６３ａを通り、中心軸Ｃ上に配光制御部６３の上面６３ｂが位置しない。
【００５５】
図９に示す突起部７１は、導光部７２と、導光部７２と一体に導光部７２上に設けられた配光制御部７３とを有する。導光部７２は、配光制御部７３よりも発光面１５に近い側に設けられている。
【００５６】
導光部７２は、例えば円形の底面７２ａを備える円錐台形状とすることができる。導光部７２の底面７２ａに対する導光部７２の側面７２ｂの角度は９０°よりも小さい。
【００５７】
配光制御部７３は、導光部７２に連続する円錐の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部７３は、導光部７２の中心軸Ｃおよび発光面１５に対して傾斜した傾斜面７３ａと、導光部７２の側面７２ｂに対して同一面上で連続した側面７３ｂとを有する。傾斜面７３ａは平面である。または、傾斜面７３ａは曲面であってもよい。
【００５８】
配光制御部７３は、導光部７２の中心軸Ｃについて非対称性である。中心軸Ｃは、導光部７２の底面７２ａの中心を通り、底面７２ａに垂直な仮想的な軸である。導光部７２の中心軸Ｃは配光制御部７３の傾斜面７３ａを通り、中心軸Ｃ上に配光制御部７３の頂点およびエッジが位置しない。
【００５９】
図１０に示す突起部８１は、導光部８２と、導光部８２と一体に導光部８２上に設けられた配光制御部８３とを有する。導光部８２は、配光制御部８３よりも発光面１５に近い側に設けられている。
【００６０】
導光部８２は、例えば円形の底面８２ａを備える円柱状とすることができる。導光部８２の底面８２ａに対する導光部８２の側面８２ｂの角度は９０°である。
【００６１】
配光制御部８３は、導光部８２と同じ直径の円柱における複数箇所（例えば２箇所）の部分を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部８３は、導光部８２の中心軸Ｃおよび発光面１５に対して傾斜した２つの傾斜面８３ａ、８３ｂを有する。傾斜面８３ａ、８３ｂは平面である。または、傾斜面８３ａ、８３ｂは曲面であってもよい。
【００６２】
配光制御部８３は、導光部８２の中心軸Ｃについて非対称性である。中心軸Ｃは、導光部８２の底面８２ａの中心を通り、底面８２ａに垂直な仮想的な軸である。導光部８２の中心軸Ｃは配光制御部８３の傾斜面８３ａを通り、中心軸Ｃ上に配光制御部８３の頂点およびエッジが位置しない。
【００６３】
図１１に示す突起部９１は、導光部９２と、導光部９２と一体に導光部９２上に設けられた配光制御部９３とを有する。導光部９２は、配光制御部９３よりも発光面１５に近い側に設けられている。
【００６４】
導光部９２は、例えば円形の底面９２ａを備える円柱状とすることができる。導光部９２の底面９２ａに対する導光部９２の側面９２ｂの角度は９０°である。
【００６５】
配光制御部９３は、導光部９２と同じ直径の円柱における複数箇所（例えば３箇所）の部分を斜めにカットした形状を有する。配光制御部９３は、導光部９２の中心軸Ｃおよび発光面１５に対して傾斜した３つの傾斜面９３ａ、９３ｂ、９３ｃを有する。傾斜面９３ａ、９３ｂ、９３ｃは平面である。または、傾斜面９３ａ、９３ｂ、９３ｃは曲面であってもよい。
【００６６】
配光制御部９３は、導光部９２の中心軸Ｃについて非対称性である。中心軸Ｃは、導光部９２の底面９２ａの中心を通り、底面９２ａに垂直な仮想的な軸である。導光部９２の中心軸Ｃは配光制御部９３の傾斜面９３ａを通り、中心軸Ｃ上に配光制御部９３の頂点およびエッジが位置しない。
【００６７】
図１２に示す突起部１０１は、導光部１０２と、導光部１０２と一体に導光部１０２上に設けられた配光制御部１０３とを有する。導光部１０２は、配光制御部１０３よりも発光面１５に近い側に設けられている。
【００６８】
導光部１０２は、例えば円形の底面１０２ａを備える円柱状とすることができる。導光部１０２の底面１０２ａに対する導光部１０２の側面１０２ｂの角度は９０°である。
【００６９】
配光制御部１０３は、導光部１０２と同じ直径の円柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部１０３は、導光部１０２の中心軸Ｃおよび発光面１５に対して傾斜した傾斜面１０３ａと、発光面１５に平行な上面１０３ｂと、導光部１０２の側面１０２ｂに対して同一面上で連続した側面１０３ｃとを有する。傾斜面１０３ａは平面である。または、傾斜面１０３ａは曲面であってもよい。
【００７０】
配光制御部１０３は、導光部１０２の中心軸Ｃについて非対称性である。中心軸Ｃは、導光部１０２の底面１０２ａの中心を通り、底面１０２ａに垂直な仮想的な軸である。導光部１０２の中心軸Ｃは配光制御部１０３の傾斜面１０３ａを通り、中心軸Ｃ上に配光制御部１０３の上面１０３ｂ、頂点、およびエッジが位置しない。
【００７１】
以上、具体例を参照しつつ、本開示の実施形態について説明した。しかし、本開示は、これらの具体例に限定されるものではない。本開示の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本開示の要旨を包含する限り、本開示の範囲に属する。他、本開示の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本開示の範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７２】
１…発光装置、１０…発光素子、１１…基板、１２…樹脂部材、１３…チップ、１４…蛍光体層、１５…発光面、２０…配光制御部材、２１…突起部、２２…導光部、２３…配光制御部、２３ａ…傾斜面
【図１】
2020047870.tif 000003
【図２】
2020047870.tif 000004
【図３】
2020047870.tif 000005
【図４】
2020047870.tif 000006
【図５】
2020047870.tif 000007
【図６】
2020047870.tif 000008
【図７】
2020047870.tif 000009
【図８】
2020047870.tif 000010
【図９】
2020047870.tif 000011
【図１０】
2020047870.tif 000012
【図１１】
2020047870.tif 000013
【図１２】
2020047870.tif 000014