(57)【要約】【課題】製造コストの増大、及びサイズの大型化を抑制可能な発電機能付発光装置を提供すること。【解決手段】  搭載面２２１ａ及び開放面２２１ｂを有する熱伝導性ベース２２１と、搭載面２２１ａ上に設けられた基板配線２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄと、中間配線２２４ａ、２２４ｂと、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板２２０と、基板配線２２２ａ、２２２ｂと電気的に接続されたＬＥＤ素子２１０と、中間配線２２４ａ、２２４ｂを介して基板配線２２２ｃ、２２２ｄと電気的に接続され、熱伝導性ベース２２１内に設けられた熱電素子１と、を備える。収容部１０ｄを有する筐体部１０と、収容部１０ｄ内に、第１電極部１１と、第１電極部１１とは異なった仕事関数を有する第２電極部１２と、第１電極部１１の仕事関数と第２電極部１２の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部１４とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを光エネルギーに変換するＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子から放出された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、を有する発電機能付発光装置であって、
搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、前記基板配線と電気的に接続された中間配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、
前記基板配線と電気的に接続された前記ＬＥＤ素子と、
前記中間配線を介して前記基板配線と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた前記熱電素子と、
を備え、
前記熱電素子は、
収容部を有する筐体部と、
前記収容部内に設けられた第１電極部と、
前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、
を含むこと
を特徴とする発電機能付発光装置。
【請求項２】
前記第１電極部と電気的に接続され、前記第１電極部を前記収容部の外に導出する第１接続配線と、
前記第２電極部と電気的に接続され、前記第２電極部を前記収容部の外に導出する第２接続配線と、
を、さらに備え、
前記第１電極部と前記第１接続配線との第１電気的接点、並びに前記第２電極部と前記第２接続配線との第２電気的接点のそれぞれは、前記収容部内に設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の発電機能付発光装置。
【請求項３】
前記筐体部は、
第１主面と、前記第１主面と対向し、前記熱伝導性ベースの前記開放面と向き合う第２主面と、を有する第１基板
を含み、
前記第１接続配線と電気的に接続された第１外部筐体端子と、
前記第２接続配線と電気的に接続された第２外部筐体端子と、
を、さらに備え、
前記第１外部筐体端子及び前記第２外部筐体端子のそれぞれは、前記第１基板の前記第１主面上に設けられていること
を特徴とする請求項２に記載の発電機能付発光装置。
【請求項４】
前記熱電素子は、平行平板型熱電素子、及び櫛歯型熱電素子の少なくとも１つを含むこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電機能付発光装置。
【請求項５】
外部から供給される外部入力電力、及び前記熱電素子から供給される補助入力電力のそれぞれの入力が可能な、前記外部入力電力及び前記補助入力電力のそれぞれをＬＥＤ入力電力に変換し、前記ＬＥＤ入力電力を前記ＬＥＤ素子へ出力する電源回路
を、さらに備えること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電機能付発光装置。
【請求項６】
前記電源回路は、
一方電極、及び他方電極を有するコンデンサ
を、含み、
前記一方電極は、前記外部入力電力の高電位側出力ノード、前記ＬＥＤ素子のアノード、及び前記熱電素子のカソードのそれぞれと、電気的に結合され、
前記他方電極は、前記電源回路の低電位側配線と、電気的に結合されていること
を特徴とする請求項５に記載の発電機能付発光装置。
【請求項７】
前記電源回路は、
第１スイッチと、
第２スイッチと、
電流制限回路と、
を、さらに含み、
前記高電位側出力ノードは、前記一方電極と、第１スイッチを介して電気的に結合され、
前記熱電素子のカソードは、前記一方電極と、第２スイッチを介して電気的に結合され、
前記ＬＥＤ素子のアノードは、前記一方電極と、電流制限回路を介して電気的に結合されていること
を特徴とする請求項６に記載の発電機能付発光装置。
【請求項８】
発電機能付発光装置を備えた照明装置であって、
前記発電機能付発光装置は、
搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、前記基板配線と電気的に接続された中間配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、
前記基板配線と電気的に接続されたＬＥＤ素子と、
前記中間配線を介して前記基板配線と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた熱電素子と、
を備え、
前記熱電素子は、
収容部を有する筐体部と、
前記収容部内に設けられた第１電極部と、
前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、
を含むこと
を特徴とする照明装置。
【請求項９】
発電機能付発光装置を備えた表示装置であって、
前記発電機能付発光装置は、
搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、前記基板配線と電気的に接続された中間配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、
前記基板配線と電気的に接続されたＬＥＤ素子と、
前記中間配線を介して前記基板配線と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた熱電素子と、
を備え、
前記熱電素子は、
収容部を有する筐体部と、
前記収容部内に設けられた第１電極部と、
前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、
を含むこと
を特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電機能付発光装置、照明装置、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、ＬＥＤ等の発光素子の発光に伴う熱の有効利用が注目されている。例えば、特許文献１には、発光素子の発光に伴う熱を利用して発電する照明装置が開示されている。特許文献１に記載された照明装置は、ＬＥＤ素子と、熱電素子の中に温度差を生じさせて発電する熱電素子と、熱電素子の中に温度差を生じさせる低温材料と、を備えている。
【０００３】
特許文献２には、エミッタ電極層とコレクタ電極層とをサブミクロン間隔で離間する電気絶縁性の球状ナノビーズを備え、エミッタ電極層の仕事関数をコレクタ電極層の仕事関数よりも小さくし、エミッタ電極層とコレクタ電極層との中間の仕事関数を有し、かつ球状ナノビーズよりも粒子径が小さい金属ナノ粒子が分散された金属ナノ粒子分散液を、球状ナノビーズにより離間された電極間の空間に充填した熱電素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１４−５０２０１５号公報
【特許文献２】特許第６１４７９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された照明装置は、ＬＥＤ素子と、熱電素子と、を有する発電機能付発光装置に準ずる、と考えられる。特許文献１に記載の熱電素子では、熱電素子の中の電極対のうち、１つの電極は熱くし、もう１つの電極は冷たくする。このように２つの電極間に温度差を生じさせることで、熱電素子は発電する。
【０００６】
しかし、特許文献１において、実際に発電させるためには、ＬＥＤ素子及び熱電素子の他、熱電素子の中に温度差を生じさせる低温材料や、低温材料を冷やすチラーが別途必要となる。このため、発電機能付発光装置の部品点数が増え、製造コストが増大する。また、発電機能付発光装置は、ＬＥＤ素子、熱電素子、低温材料、及びチラーを備えるため、そのサイズも大型化する。しかも、発電機能付発光装置の中には、ＬＥＤ素子及び熱電素子の他、低温材料やチラーを搭載するエリアを、新たに増やさなければならない。このことも、サイズの大型化を助長する。
【０００７】
発電機能付発光装置における製造コストの増大は、そのまま、発電機能付発光装置を使用した２次製品、例えば、照明装置や表示装置の製造コストを増大させる。また、大型化した発電機能付発光装置は、２次製品の大型化を招く。このため、２次製品のサイズの現状維持すら難しくするばかりか、小型化の推進も難しくする。これらの事情により、発電機能付発光装置の、２次製品への組み込みを断念せざるを得なくなる状況も想定される。
【０００８】
特許文献２に開示された熱電素子では、エミッタ電極層の仕事関数を、コレクタ電極層の仕事関数よりも小さくし、金属ナノ粒子分散液を、球状ナノビーズで離間された電極間の空間に充填する。これにより、熱電素子の中に温度差を生じさせなくても、熱電素子は発電できる。特許文献２は、そのような熱電素子の構造を開示する。しかし、特許文献２には、熱電素子と、熱電素子以外の電気的素子とを、製造コストの増大、並びにサイズの大型化を抑制しつつ混載可能にすることに関する示唆はない。
【０００９】
この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、その目的は、製造コストの増大、及びサイズの大型化を抑制可能な発電機能付発光装置、そのような発電機能付発光装置を備えた照明装置、及びそのような発電機能付発光装置を備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係る発電機能付発光装置は、電気エネルギーを光エネルギーに変換するＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子から放出された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、を有する発電機能付発光装置であって、搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、前記基板配線と電気的に接続された中間配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、前記基板配線と電気的に接続された前記ＬＥＤ素子と、前記中間配線を介して前記基板配線と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた前記熱電素子と、を備え、前記熱電素子は、収容部を有する筐体部と、前記収容部内に設けられた第１電極部と、前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係る発電機能付発光装置は、第１発明において、前記第１電極部と電気的に接続され、前記第１電極部を前記収容部の外に導出する第１接続配線と、前記第２電極部と電気的に接続され、前記第２電極部を前記収容部の外に導出する第２接続配線と、を、さらに備え、前記第１電極部と前記第１接続配線との第１電気的接点、並びに前記第２電極部と前記第２接続配線との第２電気的接点のそれぞれは、前記収容部内に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係る発電機能付発光装置は、第２発明において、前記筐体部は、第１主面と、前記第１主面と対向し、前記熱伝導性ベースの前記開放面と接した第２主面と、を有する第１基板を含み、前記第１接続配線と電気的に接続された第１外部筐体端子と、前記第２接続配線と電気的に接続された第２外部筐体端子と、を、さらに備え、前記第１外部筐体端子及び前記第２外部筐体端子のそれぞれは、前記第１基板の前記第１主面上に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
第４発明に係る発電機能付発光装置は、第１〜第３発明のいずれか１つにおいて、前記熱電素子は、平行平板型熱電素子、及び櫛歯型熱電素子の少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００１４】
第５発明に係る発電機能付発光装置は、第１〜第４発明のいずれか１つにおいて、外部から供給される外部入力電力、及び前記熱電素子から供給される補助入力電力のそれぞれの入力が可能な、前記外部入力電力及び前記補助入力電力のそれぞれをＬＥＤ入力電力に変換し、前記ＬＥＤ入力電力を前記ＬＥＤ素子へ出力する電源回路を、さらに備えることを特徴とする。
【００１５】
第６発明に係る発電機能付発光装置は、第５発明において、前記電源回路は、一方電極、及び他方電極を有するコンデンサを、含み、前記一方電極は、前記外部入力電力の高電位側出力ノード、前記ＬＥＤ素子のアノード、及び前記熱電素子のカソードのそれぞれと、電気的に結合され、前記他方電極は、前記電源回路の低電位側配線と、電気的に結合されていることを特徴とする。
【００１６】
第７発明に係る発電機能付発光装置は、第６発明において、前記電源回路は、第１スイッチと、第２スイッチと、電流制限回路と、を、さらに含み、前記高電位側出力ノードは、前記一方電極と、第１スイッチを介して電気的に結合され、前記熱電素子のカソードは、前記一方電極と、第２スイッチを介して電気的に結合され、前記ＬＥＤ素子のアノードは、前記一方電極と、電流制限回路を介して電気的に結合されていることを特徴とする。
【００１７】
第８発明に係る照明装置は、発電機能付発光装置を備えた照明装置であって、前記発電機能付発光装置は、搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、前記基板配線と電気的に接続された中間配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、前記基板配線と電気的に接続された前記ＬＥＤ素子と、前記中間配線を介して前記基板配線と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた前記熱電素子と、を備え、前記熱電素子は、収容部を有する筐体部と、前記収容部内に設けられた第１電極部と、前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
第９発明に係る表示装置は、発電機能付発光装置を備えた表示装置であって、前記発電機能付発光装置は、搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、前記基板配線と電気的に接続された中間配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、前記基板配線と電気的に接続された前記ＬＥＤ素子と、前記中間配線を介して前記基板配線と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた前記熱電素子と、を備え、前記熱電素子は、収容部を有する筐体部と、前記収容部内に設けられた第１電極部と、前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明に係る発電機能付発光装置によれば、熱電素子の筐体部の収容部内に、第１電極部と、第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、第１電極部の仕事関数と第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、を含む。これにより、熱電素子の中に温度差を生じさせなくても、熱電素子は発電できる。よって、低温材料や、低温材料を冷やすチラーが不要となる。低温材料、及び低温材料を冷やすチラーが不要となる結果、発電機能付発光装置の製造コストの増大を抑制できる。また、発電機能付発光装置のサイズの大型化を抑制できる。さらに、熱電素子は、熱伝導ベース内に設ける。これにより、熱電素子を搭載するエリアを、発電機能付発光装置に新たに増やさずに済み、発電機能付発光装置のサイズの増大を抑制できる。
【００２０】
第２発明に係る発電機能付発光装置によれば、第１、第２電気的接点のそれぞれを、収容部内に設ける。これにより、熱電素子を、熱伝導性ベース内に形成するとき、第１、第２電気的接点が破断したり、損傷したりすることを抑制できる。これにより、発電機能付発光装置の製造条件を容易にすることができる。
【００２１】
第３発明に係る発電機能付発光装置によれば、筐体部は、第１主面と、第１主面と対向し、熱伝導性ベースの開放面と向き合う第２主面と、を有する第１基板を含む。そして、第１、第２外部筐体端子のそれぞれを、第１基板の第１主面上に設ける。第１主面は、例えば、筐体部の側面と比較して、第１、第２外部筐体端子のそれぞれに、広い面積を提供できる。また、筐体部の側面と比較して、作業者による視認、あるいは作業ロボットによるワークポイントの抽出がしやすい。上記に加え、熱伝導性ベースと、第１、第２外部筐体端子のそれぞれとを電気的に離間させることを、容易に実現することができる。これらにより、例えば、熱電素子と、基板配線とを接続する中間配線を形成する工程を容易にすることができる。
【００２２】
第４発明に係る発電機能付発光装置によれば、熱電素子は、平行平板型熱電素子、及び櫛歯型熱電素子のいずれか１つを含む。これにより、熱電素子の一構造例が、具現化される。
【００２３】
第５発明に係る発電機能付発光装置によれば、電源回路を、さらに備える。電源回路は、外部から供給される外部入力電力、及び前記熱電素子から供給される補助入力電力のそれぞれをＬＥＤ入力電力に変換してＬＥＤ素子へ出力する。これにより、発電機能付発光装置の消費電力を減らすことができる。また、中間配線及び基板配線を介して、電源回路と熱電素子とを電気的に接続することができる。このため、新たな配線等を形成する必要が無い。これにより、電源回路の配置に伴う発電機能付発光装置のサイズの増大を抑制することが可能となる。
【００２４】
第６発明に係る発電機能付発光装置によれば、電源回路は、一方電極、及び他方電極を有するコンデンサを、含む。一方電極は、高電位ノード、ＬＥＤ素子のアノード、及び熱電素子のカソードと電気的に結合される。また、他方電極は、低電位ノード、ＬＥＤ素子のカソード、及び熱電素子のアノードと電気的に結合される。これにより、電源回路の一回路例が具現化される。
【００２５】
第７発明に係る発電機能付発光装置によれば、電源回路は、第１スイッチと、第２スイッチと、電流制限回路と、を、さらに含む。高電位ノードは、一方電極と、第１スイッチを介して電気的に結合される。熱電素子のカソードは、一方電極と、第２スイッチを介して電気的に結合される。ＬＥＤ素子のアノードは、一方電極と、電流制限回路を介して電気的に結合される。これにより、電源回路の、さらに具体的な一回路例が具現化される。
【００２６】
第８発明に係る照明装置によれば、製造コストの増大、及びサイズの大型化を抑制可能な発電機能付発光装置を備えた照明装置を提供できる。
【００２７】
第９発明に係る表示装置によれば、製造コストの増大、及びサイズの大型化を抑制しつつ、２次製品に組み込み可能な発電機能付発光装置を備えた表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を示す模式断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を分解して示した模式分解断面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、熱電素子の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、接合の一例を示す模式断面図である。
【図５】図５（ａ）は、中間部の一例を示す模式断面図である。図５（ｂ）は、中間部の他の例を示す模式断面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１変形例に係る熱電素子の一例を示す模式図である。
【図７】図７は、接合の一例を示す模式断面図である。
【図８】図８は、スリットの一例を示す模式断面図である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、溶媒注入の一例を示す模式断面図である。
【図１０】図１０は、第２変形例に係る発光装置の一例を示す模式平面図である。
【図１１】図１１は、第３変形例に係る発光装置の一例を示す模式平面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の第１例を示す模式図である。図１２（ｂ）は、第２実施形態に係る照明装置の第１例の一部を透視して示した模式図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の第２例を示す模式図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中のＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線に沿う模式断面図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係る表示装置の第１例を示す模式図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態に係る表示装置の第２例を示す模式図である。
【図１６】図１６は、第４実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を示す模式ブロック図である。
【図１７】図１７は、第４実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を示す模式回路図である。
【図１８】図１８は、第４実施形態の第１変形例に係る発電機能付発光装置の一例を示す模式回路図である。
【図１９】図１９は、温度と発光効率との関係、並びに温度と発電効率との関係を模式的に示す模式図である。
【図２０】図２０は、第４実施形態の第２変形例に係る発電機能付発光装置の一例を示す模式回路図である。
【図２１】図２１は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の他の例を示す模式断面図である。
【図２２】図２２は、電源回路の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明の実施形態のいくつかを、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、高さ方向を第１方向Ｚとし、第１方向Ｚと交差、例えば直交する１つの平面方向を第２方向Ｘとし、第１方向Ｚ及び第２方向Ｘのそれぞれと交差、例えば直交する別の平面方向を第３方向Ｙとする。また、各図において、共通する部分については、共通する参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３０】
（第１実施形態）
＜発電機能付発光装置＞
図１は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を示す模式断面図である。図２は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を分解して示した模式分解断面図である。
【００３１】
図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る発電機能付発光装置（以下、発光装置と略記）２００は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子２１０と、熱電素子１と、を有する。ＬＥＤ素子２１０は、電気エネルギーを光エネルギーに変換する。熱電素子１は、ＬＥＤ素子２１０から放出された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。発光装置２００では、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０を、さらに含む。
【００３２】
＜＜熱伝導性ＬＥＤ基板：２２０＞＞
熱伝導性ＬＥＤ基板２２０は、熱伝導性ベース２２１と、第１基板配線２２２ａと、第２基板配線２２２ｂと、第３基板配線２２２ｃと、第４基板配線２２２ｄと、を含む。熱伝導性ベース２２１には、熱伝導度が高い材料が用いられる。材料の例としては、アルミニウム、銅、又はアルミニウムと銅との合金等を挙げることができる。熱伝導性ベース２２１の第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。熱伝導性ベース２２１は、搭載面２２１ａと、開放面２２１ｂとを有する。開放面２２１ｂは、搭載面２２１ａと対向する。第１〜第４基板配線２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、及び２２２ｄのそれぞれは、熱伝導性ベース２２１の搭載面２２１ａ上に、熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁されて設けられている。例えば、熱伝導性ベース２２１の搭載面２２１ａ上には、絶縁物２２３が設けられている。第１〜第４基板配線２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、及び２２２ｄのそれぞれは、例えば、絶縁物２２３上に設けられている。これにより、第１〜第４基板配線２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、及び２２２ｂのそれぞれは、熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁される。絶縁物２２３の材料の例としては、耐熱性が良い絶縁性セラミック、又は耐熱性が良い絶縁性樹脂等を挙げることができる。絶縁性セラミックの一例は、アルミニウム酸化物である。絶縁性樹脂の例は、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）、又はＰＥＩ（Poly Ether Imide）等である。
なお、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０には、周知のものを使用することができる。
【００３３】
熱伝導性ベース２２１は、スペース２２１ｈを有し、スペース２２１ｈ内に熱電素子１が設けられる。スペース２２１ｈは、搭載面２２１ａに対して凹状に形成されるほか、例えば側面に対して凹状に形成されてもよい。
【００３４】
熱伝導性ベース２２１の形状は、用途に応じて任意に設定できる。熱伝導性ベース２２１の形状は、平板状のほか、例えば第１方向Ｚに沿って延びるフィンを有してもよい。スペース２２１ｈの形状は、熱電素子１が１つ以上設けられる形状であれば任意であり、例えば四角形状に形成される。
【００３５】
熱伝導性ベース２２１は、例えば図２１に示すように、一部にスペース２２１ｈを有した平板部２２１ｓと、平板部２２１ｓ下に設けられたフィン部２２１ｆとを接合した形状でもよい。この場合、スペース２２１ｈは、少なくとも平板部２２１ｓに形成され、平板部２２１ｓからフィン部２２１ｆの一部まで形成されてもよい。
【００３６】
熱伝導性ＬＥＤ基板２２０は、例えば、第１中間配線２２４ａと、第２中間配線２２４ｂと、を含む。第１中間配線２２４ａは、第３基板配線２２２ｃ、及び熱電素子１の第１外部筐体端子１０１と電気的に接続される。第２中間配線２２４ｂは、第４基板配線２２２ｄ、及び熱電素子１の第２外部筐体端子１０２と電気的に接続される。
【００３７】
第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂは、例えば絶縁物２２３を第１方向Ｚに沿って貫通する。第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂは、例えば絶縁物２２３を貫通する部分を、第３、第４基板配線２２２ｃ及び２２２ｄと一体に形成されてもよい。この場合、絶縁物２２３からスペース２２１ｈに露出する部分に、第１、第２外部筐体端子１０１及び１０２の何れかと接続する第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂを取り付けてもよい。第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂとして、導電性材料が用いられ、例えば絶縁被膜に覆われた銅線が用いられる。
【００３８】
第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂの形状は、熱伝導性ベース２２１と電気的に離間する大きさであれば任意である。第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂを設けることで、ＬＥＤ素子２１０から放出された熱エネルギーが、熱電素子１に伝達され易くなる。このため、ＬＥＤ素子２１０と、熱電素子１との間に絶縁物２２３が設けられる場合においても、熱電素子１の発電効率を向上させることが可能となる。
【００３９】
＜＜ＬＥＤ素子：２１０＞＞
ＬＥＤ素子２１０は、第１、第２基板配線２２２ａ及び２２２ｂと電気的に接続されている。ＬＥＤ素子２１０は、熱伝導性ベース２２１上に、１つ以上設けられる。
【００４０】
ＬＥＤ素子２１０は、ＬＥＤチップ２１１と、パッケージ基板２１２と、リフレクタ２１３と、透光性封入樹脂２１４と、第１電極配線２１５ａと、第２電極配線２１５ｂと、を含む。ＬＥＤ素子２１０は、ＬＥＤパッケージである。
【００４１】
ＬＥＤチップ２１１は、パッケージ基板２１２上に設けられている。リフレクタ２１３はパッケージ基板２１２上に設けられ、ＬＥＤチップ２１１の周囲を囲む。透光性封入樹脂２１４は、ＬＥＤチップ２１１を封入する。ＬＥＤ素子２１０が白色ＬＥＤの場合、少なくとも１つの単色のＬＥＤチップ２１１が、パッケージ基板２１２を底とし、リフレクタ２１３を壁としつつ、透光性封入樹脂２１４によって封入される。白色ＬＥＤの場合、透光性封入樹脂２１４には、蛍光体が分散される。また、ＬＥＤ素子２１０がフルカラーＬＥＤの場合、赤、緑、青（ＲＧＢ）のそれぞれに対応した少なくとも３つのＬＥＤチップ２１１が、パッケージ基板２１２を底とし、リフレクタ２１３を壁としつつ、透光性封入樹脂２１４によって封入される。フルカラーＬＥＤの場合、透光性封入樹脂２１４には、蛍光体が分散されなくてもよい。第１電極配線２１５ａは、パッケージ基板２１２上に設けられている。第１電極配線２１５ａは、ＬＥＤチップ２１１の、例えば、アノード（Ａ）を、リフレクタ２１３及び透光性封入樹脂２１４の外へ導出する。第１電極配線２１５ａは、第１基板配線２２２ａと電気的に接続される。第２電極配線２１５ｂは、パッケージ基板２１２上に設けられている。第２電極配線２１５ｂは、ＬＥＤチップ２１１の、例えばカソード（Ｋ）を、リフレクタ２１３及び透光性封入樹脂２１４の外へ導出する。第２電極配線２１５ｂは、第２基板配線２２２ｂと電気的に接続される。
なお、ＬＥＤ素子２１０には、周知のものを使用することができる。
【００４２】
＜＜電源回路：３００＞＞
発光装置２００では、例えば図２２に示す電源回路３００を、さらに含む。電源回路３００は、外部入力電力Ｐｉｎ、及び補助入力電力Ｐｉｎａのそれぞれの入力が可能に構成される。外部入力電力Ｐｉｎは、発光装置２００の外部から供給される電力である。外部入力電力Ｐｉｎは、外部電源、例えば、商用電源３１０から供給される。商用電源３１０は、電池であってもよい。補助入力電力Ｐｉｎａは、例えば第３、第４基板配線２２２ｃ及び２２２ｄ、並びに第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂを介して、熱電素子１から供給される。電源回路３００は、外部入力電力Ｐｉｎ及び補助入力電力ＰｉｎａのそれぞれをＬＥＤ入力電力Ｐｏｕｔに変換し、ＬＥＤ入力電力ＰｏｕｔをＬＥＤ素子２１０へ出力する。
【００４３】
電源回路３００は、回路基板３２０と、電子部品３３０と、を含む。電子部品３３０は、回路基板３２０上に設けられる。電子部品３３０は、電源回路３００を構成する回路素子である。回路素子の例としては、抵抗、コンデンサ、コイル、ダイオード、トランジスタ、トランス、及びレギュレータ等を挙げることができる。なお、電子部品３３０は、例えば、回路基板３２０の表面及び裏面のそれぞれを利用して、回路基板３２０上に設けられることがある。
【００４４】
＜＜熱電素子：１＞＞
熱電素子１は、第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂを介して、第３、第４基板配線２２２ｃ及び２２２ｄと電気的に接続される。熱電素子１は、熱伝導性ベース２２１内に設けられる。熱電素子１は、熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁され、熱伝導性ベース２２１及び絶縁物２２３の少なくとも何れかと熱的に接続されている。熱電素子１は、熱伝導性ベース２２１のスペース２２１ｈ内に１つ以上設けられ、例えば第１方向Ｚに沿って２つ以上積層されてもよい。
【００４５】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、熱電素子の一例を示す模式図である。図３（ａ）に示す模式断面は、図３（ｂ）中のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿う。図３（ｂ）に示す模式断面は、図３（ａ）中のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う。図４は、接合の一例を示す模式断面図である。図４は、図３（ａ）に示す模式断面に対応する。
【００４６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、熱電素子１は、筐体部１０と、第１電極部１１と、第２電極部１２と、中間部１４と、を含む。筐体部１０は、スペース２２１ｈ内の底面上に、例えば、接着部材３０によって接着される（図２）ほか、例えばはんだ等のろう材によって固着される。なお、筐体部１０は、例えばスペース２２１ｈ上に設けられる絶縁物２２３に接着又は固着されてもよい。熱電素子１の第１方向Ｚに沿った厚さＴｚは、約２０μｍ〜約６ｍｍである（図２）。
【００４７】
筐体部１０は、熱電素子１では、第１基板１０ａと、第２基板１０ｂと、を含む。第１、第２基板１０ａ及び１０ｂのそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１０μｍ以上２ｍｍ以下である。第１、第２基板１０ａ及び１０ｂのそれぞれの材料としては、絶縁性を有する板状の材料を選ぶことができる。絶縁性の材料の例としては、シリコン、石英、パイレックス（登録商標）等のガラス、及び絶縁性樹脂等を挙げることができる。第１、第２基板１０ａ及び１０ｂは、薄板状であるほか、例えばフレキシブルなフィルム状でもよい。例えば、第１、第２基板１０ａ又は１０ｂを、フレキシブルなフィルム状とする場合には、例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＣ（polycarbonate）、及びポリイミド等を用いることができる。また、第１、第２基板１０ａ及び１０ｂは、絶縁性でなくてもよい。半導体基板や金属基板の表面を、例えば、絶縁膜によって被覆してもよい。このような絶縁被膜付基板としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板の表面に、シリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ2）膜を形成したものを挙げることができる。
【００４８】
第１基板１０ａは、例えば、第１支持部１３ａを含む。第１支持部１３ａは、第１基板１０ａから第１方向Ｚに沿って第２基板１０ｂに向かって延びる。第１支持部１３ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。第２基板１０ｂは、例えば、第２支持部１３ｂを含む。第２支持部１３ｂは、第２基板１０ｂから第１方向Ｚに沿って第１基板１０ａに向かって延びる。第２支持部１３ｂの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１０ｎｍ以上１０μｍ以下である。第２支持部１３ｂと、第１支持部１３ａとは、例えば、２つのスリット１７ａ及び１７ｂを介して離れている。
【００４９】
第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂは、それぞれ、第１、第２基板１０ａ及び１０ｂと一体に設けられてもよいし、別々に設けられてもよい。一体に設ける場合、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれの材料は、第１、第２基板１０ａ及び１０ｂと同じ材料となる。別々に設ける場合、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂの材料の例としては、シリコン酸化物、及びポリマー等を挙げることができる。ポリマーの例としては、ポリイミド、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、及びポリスチレン等を挙げることができる。
【００５０】
スリット１７ａ及び１７ｂは、それぞれ、封止部材３１ａ及び３１ｂによって封止される。封止部材３１ａ及び３１ｂは、一体であってもよい。この場合、封止部材３１ａと封止部材３１ｂとは、１つの封止部材３１となり、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれの外側面に沿って、環状に設けられる。封止部材３１ａ及び３１ｂの材料の例としては、絶縁性樹脂を挙げることができる。絶縁性樹脂の例としては、フッ素系絶縁性樹脂を挙げることができる。
【００５１】
第１電極部１１は、収容部１０ｄ内に設けられる。第１電極部１１は、熱電素子１では、第１基板１０ａ上に設けられる。第２電極部１２は、収容部１０ｄ内に設けられる。第２電極部１２は、熱電素子１では、第２基板１０ｂ上に設けられる。第１電極部１１と、第２電極部１２とは、１対の平行平板型電極対を構成する。熱電素子１は、平行平板型熱電素子である。
【００５２】
熱電素子１では、第１電極部１１は、例えば白金（仕事関数：約５．６５ｅＶ）を含む。第２電極部１２は、例えばタングステン（仕事関数：約４．５５ｅＶ）を含む。仕事関数が大きい電極部はアノードＡ（コレクタ電極）として機能し、仕事関数が小さい電極部はカソードＫ（エミッタ電極）として機能する。熱電素子１では、第１電極部１１がアノードＡであり、第２電極部１２がカソードＫである。このような熱電素子１では、仕事関数差を有する第１電極部１１と第２電極部１２との間に発生する、絶対温度による電子放出現象が利用される。このため、熱電素子１は、第１電極部１１と第２電極部１２との温度差が小さい場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる。さらに、熱電素子１は、第１電極部１１と第２電極部１２との間に温度差がない場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。なお、第１電極部１１をカソードＫとし、第２電極部１２をアノードＡとしてもよい。
【００５３】
第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１ｎｍ以上１μｍ以下である。より好ましくは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれの材料は、例えば、以下に示す金属から選ぶことができる。
白金（Ｐｔ）
タングステン（Ｗ）
アルミニウム（Ａｌ）
チタン（Ｔｉ）
ニオブ（Ｎｂ）
モリブデン（Ｍｏ）
タンタル（Ｔａ）
レニウム（Ｒｅ）
熱電素子１では、第１電極部１１と第２電極部１２との間に仕事関数差が生じればよい。したがって、第１電極部１１及び１２の材料には、上記以外の金属を選ぶことが可能である。また、第１、第２電極部１１及び１２の材料には、上記金属の他、合金、金属間化合物、及び金属化合物を選ぶことも可能である。金属化合物は、金属元素と非金属元素とが化合したものである。金属化合物の例としては、例えば六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）を挙げることができる。
【００５４】
第１、第２電極部１１及び１２の材料として、非金属導電物を選ぶことも可能である。非金属導電物の例としては、シリコン（Ｓｉ：例えばｐ型Ｓｉ、あるいはｎ型Ｓｉ）、及びグラフェン等のカーボン系材料等を挙げることができる。
【００５５】
第１、第２電極部１１及び第２電極部１２の材料として、高融点金属（refractory metal）以外の材料を選ぶと、以下に説明される利点を、さらに得ることができる。本明細書において、高融点金属は、例えば、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅとする。第１電極部（アノードＡ）１１に、例えばＰｔを用いた場合、第２電極部（カソードＫ）１２には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＬａＢ6の少なくとも１つを用いることが好ましい。
【００５６】
例えば、Ａｌ及びＴｉの融点は、上記高融点金属より低い。したがって、Ａｌ及びＴｉのそれぞれからは、上記高融点金属に比較して、加工しやすい、という利点を得ることができる。
【００５７】
例えば、Ｓｉは、上記高融点金属に比較して、その形成が、さらに容易である。したがって、Ｓｉからは、上記加工のしやすさに加え、熱電素子１の生産性がより向上する、という利点を、さらに得ることができる。
【００５８】
例えば、ＬａＢ6の融点は、Ｔｉ及びＮｂより高い。しかし、ＬａＢ6の融点は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅより低い。ＬａＢ6は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅに比較して加工しやすい。しかも、ＬａＢ6の仕事関数は、約２．５〜２．７ｅＶである。ＬａＢ6は、上記高融点金属に比較して電子を放出させやすい。したがって、ＬａＢ6からは、熱電素子１の発電効率の更なる向上が可能、という利点を、さらに得ることができる。
【００５９】
なお、第１電極部１１、及び第２電極部１２のそれぞれの構造は、上記材料を含む単層構造の他、上記材料を含む積層構造とされてもよい。
【００６０】
熱電素子１は、第１接続配線１５ａと、第２接続配線１６ａと、を、さらに含む。
第１接続配線１５ａは、収容部１０ｄ内において、第１電極部１１と電気的に接続されている。これにより、第１電極部１１と第１接続配線１５ａとの第１電気的接点１１ａは、収容部１０ｄ内に設けられる。第１支持部１３ａの基板接合面１３ａａ上において、第１接続配線１５ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、第１支持部１３ａの平面形状と、ほぼ同じである。第１接続配線１５ａは、第１支持部１３ａと、第２基板１０ｂとの間において、第１接合金属１８ａと接合される。第１接合金属１８ａは、第２基板１０ｂ上に設けられている。第１接合金属１８ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、基板接合面１３ａａ上における第１接続配線１５ａの平面形状と、ほぼ同じである。
【００６１】
第２接続配線１６ａは、収容部１０ｄ内において、第２電極部１２と電気的に接続されている。これにより、第２電極部１２と第２接続配線１６ａとの第２電気的接点１２ａは、収容部１０ｄ内に設けられる。第２支持部１３ｂの基板接合面１３ｂａ上において、第２接続配線１６ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、第２支持部１３ｂの平面形状と、ほぼ同じである。第２接続配線１６ａは、第２支持部１３ｂと、第１基板１０ａとの間において、第２接合金属１８ｂと接合される。第２接合金属１８ｂは、第１基板１０ａ上に設けられている。第２接合金属１８ｂの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、基板接合面１３ｂａ上における第２接続配線１６ａの平面形状と、ほぼ同じである。
【００６２】
第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂは、第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａと接合可能な、例えば、金属を含む。これにより、例えば、図４に示すように、第２基板１０ｂは、第１接続配線１５ａと第１接合金属１８ａとの接合、並びに第２接続配線１６ａと第２接合金属１８ｂとの接合によって、第１基板１０ａと接合することができる。そして、筐体部１０には、収容部１０ｄが得られる。第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａ、並びに第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂのそれぞれに、例えば、Ａｕを用いた場合には、第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａを、それぞれ、第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂと熱圧着によって接合することができる。第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａ、並びに第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂのそれぞれには、金以外にも、例えば、熱圧着、共晶接合等が可能な金属、又は合金であれば用いることができる。
【００６３】
なお、第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａ、並びに第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂのそれぞれに用いた金属、又は合金の仕事関数は、第１電極部１１の仕事関数と、第２電極部１２の仕事関数との間にあることが、例えば、発電効率の低下を抑制する観点から好ましい。また、共晶接合等、金属どうしの接合によって、接合部分に金属間化合物が生成される場合には、生成された金属間化合物の仕事関数についても、第１電極部１１の仕事関数と、第２電極部１２の仕事関数との間にあることが好ましい。
【００６４】
第１接続配線１５ａは、第１支持部１３ａの内側面上、基板接合面１３ａａ上、及び第１支持部１３ａの外側面上のそれぞれに、さらに設けられている。第１接続配線１５ａは、第１電極部１１を収容部１０ｄの外に導出する。第２接続配線１６ａは、第２支持部１３ｂの内側面上、及び基板接合面１３ａａ上のそれぞれに、さらに設けられている。第２接続配線１６ａは、第２電極部１２を収容部１０ｄの外に導出する。
【００６５】
第１基板１０ａは、第１主面１０ａｆと、第２主面１０ａｂと、を有する。第２主面１０ａｂは、第１主面１０ａｆと対向する。第１外部筐体端子１０１及び第２外部筐体端子１０２のそれぞれは、第１基板１０ａの第１主面１０ａｆ上に設けられている。第１外部筐体端子１０１は、第１接続配線１５ａと電気的に接続されている。第２外部筐体端子１０２は、第２接続配線１６ａと電気的に接続されている。第１主面１０ａｆは、例えば、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれから外側に張り出した部分を有する。第１外部筐体端子１０１は、例えば、第１主面１０ａｆの第１支持部１３ａから外側に張り出し部分に設けられる。第２外部筐体端子１０２は、例えば、第１主面１０ａｆの第２支持部１３ｂから外側に張り出した部分に設けられる。熱電素子１では、第１外部筐体端子１０１は、第１接続配線１５ａのパターンを利用し、第１接続配線１５ａと同じ導電物で得ている。また、第２外部筐体端子１０２は、第２接合金属１８ｂのパターンを利用し、第２接合金属１８ｂと同じ導電物で得ている。
【００６６】
図５（ａ）は、中間部１４の一例を示す模式断面図である。図５（ｂ）は、中間部１４の他の例を示す模式断面図である。
【００６７】
図５（ａ）に示すように、中間部１４は、収容部１０ｄ内の、第１電極部１１と第２電極部１２との間に設けられている。中間部１４は、第１電極部１１の仕事関数と第２電極部１２の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む。中間部１４は、例えば、第２電極部（カソードＫ）１２から放出された電子を、第１電極部（アノードＡ）１１へと移動させる部分である。
【００６８】
第１電極部１１と第２電極部１２との間には、第１方向Ｚに沿って電極間ギャップＧが設定される。熱電素子１では、電極間ギャップＧは、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さによって設定される。電極間ギャップＧの幅の一例は、例えば、１０μｍ以下の有限値である。電極間ギャップＧの幅は狭いほど、電子ｅを第２電極部（カソードＫ）１２から効率よく放出させることができ、かつ、第２電極部１２から第１電極部（アノードＡ）１１へ、効率よく移動させることができる。このため、熱電素子１の発電効率が向上する。また、電極間ギャップＧの幅は狭いほど、熱電素子１の第１方向Ｚに沿った厚さを薄くできる。このため、例えば、電極間ギャップＧの幅は狭い方がよい。電極間ギャップＧの幅は、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、電極間ギャップＧの幅と、第１支持部１３ａ〜第３支持部１３ｃの、第１方向Ｚに沿った厚さとは、ほぼ等価である。
【００６９】
中間部１４は、例えば、複数のナノ粒子１４１と、溶媒１４２と、を含む。複数のナノ粒子１４１は、溶媒１４２内に分散されている。中間部１４は、例えば、ナノ粒子１４１が分散された溶媒１４２を、ギャップ部１４０内に充填することで得られる。ナノ粒子１４１の粒子径は、電極間ギャップＧよりも小さい。ナノ粒子１４１の粒子径は、例えば、電極間ギャップＧの１／１０以下の有限値とされる。ナノ粒子１４１の粒子径を、電極間ギャップＧの１／１０以下とすると、ギャップ部１４０内に、ナノ粒子１４１を含む中間部１４を形成しやすくなる。これにより、熱電素子１の生産に際し、作業性が向上する。
【００７０】
ナノ粒子１４１は、例えば導電物を含む。ナノ粒子１４１の仕事関数の値は、例えば、第１電極部１１の仕事関数の値と、第２電極部１２の仕事関数の値との間にある。例えば、ナノ粒子１４１の仕事関数の値は、３．０ｅＶ以上５．５ｅＶ以下の範囲とされる。これにより、中間部１４に放出された電子ｅを、ナノ粒子１４１を介して、例えば、第２電極部１２から第１電極部１１へと移動させることができる。これにより、中間部１４内にナノ粒子１４１がない場合に比較して、電気エネルギーの発生量を、さらに増加させることが可能となる。
【００７１】
ナノ粒子１４１の材料の例としては、金及び銀の少なくとも１つを選ぶことができる。なお、ナノ粒子１４１の仕事関数の値は、第１電極部１１の仕事関数の値と、第２電極部１２の仕事関数の値との間にあればよい。したがって、ナノ粒子１４１の材料には、金及び銀以外の導電性材料を選ぶことも可能である。
【００７２】
ナノ粒子１４１の粒子径は、例えば、電極間ギャップＧの１／１０以下の有限値とされる。具体的には、ナノ粒子１４１の粒子径は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、ナノ粒子１４１は、例えば、平均粒径（例えばＤ５０）３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有してもよい。平均粒径は、例えば粒度分布計測器を用いることで、測定することができる。粒度分布計測器としては、例えば、レーザー回折散乱法を用いた粒度分布計測器（例えばMicrotracBEL製Nanotrac WaveII-EX150等）を用いればよい。
【００７３】
ナノ粒子１４１は、その表面に、例えば絶縁膜１４１ａを有する。絶縁膜１４１ａの材料の例としては、絶縁性金属化合物及び絶縁性有機化合物の少なくとも１つを選ぶことができる。絶縁性金属化合物の例としては、例えば、シリコン酸化物及びアルミナ等を挙げることができる。絶縁性有機化合物の例としては、アルカンチオール（例えばドデカンチオール）等を挙げることができる。絶縁膜１４１ａの厚さは、例えば２０ｎｍ以下の有限値である。このような絶縁膜１４１ａをナノ粒子１４１の表面に設けておくと、電子ｅは、例えば、第２電極部（カソードＫ）１２とナノ粒子１４１との間、並びにナノ粒子１４１と第１電極部（アノードＡ）１１との間を、トンネル効果を利用して移動できる。このため、例えば、熱電素子１の発電効率の向上が期待できる。
【００７４】
溶媒１４２には、例えば、沸点が６０℃以上の液体を用いることができる。このため、室温（例えば１５℃〜３５℃）以上の環境下において、熱電素子１を用いた場合であっても、溶媒１４２の気化を抑制することができる。これにより、溶媒１４２の気化に伴う熱電素子１の劣化を抑制することができる。液体の例としては、有機溶媒及び水の少なくとも１つを選ぶことができる。有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、トルエン、キシレン、テトラデカン、及びアルカンチオール等を挙げることができる。なお、溶媒１４２は、電気的抵抗値が高く、絶縁性である液体がよい。
【００７５】
また、図５（ｂ）に示すように、中間部１４は、溶媒１４２を含まず、ナノ粒子１４１のみを含むようにしてもよい。中間部１４が、ナノ粒子１４１のみを含むことで、例えば、熱電素子１を、高温環境下で用いる場合であっても、溶媒１４２の気化を考慮する必要が無い。これにより、高温環境下における熱電素子１の劣化を抑制することが可能となる。
【００７６】
＜熱電素子１の動作＞
熱エネルギーが熱電素子１に与えられると、例えば、第２電極部（カソードＫ）１２から中間部１４に向けて電子ｅが放出される。放出された電子ｅは、中間部１４から第１電極部（アノードＡ）１１へと移動する。電流は、第１電極部１１から第２電極部１２に向かって流れる。このようにして、熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。
【００７７】
このような発光装置２００であると、熱電素子１は、筐体部１０の収容部１０ｄ内に、第１電極部１１と、第１電極部１１とは異なった仕事関数を有する第２電極部１２と、第１電極部１１の仕事関数と第２電極部１２の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子１４１を含む中間部１４と、を含む。これにより、熱電素子１の中に温度差を生じさせなくても、熱電素子１は発電できる。よって、低温材料や、低温材料を冷やすチラーが不要となる。低温材料、及び低温材料を冷やすチラーが不要となる結果、発光装置２００の製造コストの増大、及び発光装置２００のサイズの大型化のそれぞれを抑制できる。
【００７８】
さらに、発光装置２００によれば、以下のような利点を、さらに得ることができる。
【００７９】
（１）熱電素子１の筐体部１０は、熱伝導性ベース２２１のスペース２２１ｈ内に設ける。これにより、熱電素子１を搭載するエリアを、発光装置２００に新たに確保せずに済み、発光装置２００のサイズの増大を抑制できる。
【００８０】
（２）第１、第２電気的接点１１ａ及び１２ａのそれぞれを、収容部１０ｄ内に設ける。これにより、熱電素子１を、熱伝導性ベース２２１のスペース２２１ｈ内に形成するとき、第１、第２電気的接点１１ａ及び１２ａが破断したり、損傷したりすることを抑制できる。これにより、発光装置２００の製造条件を容易にすることができる。
【００８１】
（３）筐体部１０は、第１主面１０ａｆと、第１主面１０ａｆと対向し、熱伝導性ベース２２１の開放面２２１ｂと向き合う第２主面１０ａｂと、を有する第１基板１０ａを含む。そして、第１、第２外部筐体端子１０１及び１０２のそれぞれを、第１基板１０ａの第１主面１０ａｆ上に設ける。第１主面１０ａｆは、例えば、筐体部１０の側面と比較して、第１、第２外部筐体端子１０１及び１０２のそれぞれに、広い面積を提供できる。また、筐体部１０の側面と比較して、作業者による視認、あるいは作業ロボットによるワークポイントの抽出がしやすい。上記に加え、熱伝導性ベース２２１と、第１、第２外部筐体端子１０１及び１０２のそれぞれとを電気的に離間させることを、容易に実現することができる。これらにより、例えば、熱電素子１と、第３、第４基板配線２２２ｃ及び２２２ｄとを接続する第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂを形成する工程を容易にすることができる。また、発光装置２００が、電源回路３００を、さらに備える場合には、熱電素子１と電源回路３００との電気的な接続作業を容易化できる。
【００８２】
（４）電源回路３００は、外部から供給される外部入力電力、及び熱電素子１から供給される補助入力電力のそれぞれをＬＥＤ入力電力に変換してＬＥＤ素子２１０へ出力する。これにより、発光装置２００の消費電力を減らすことができる。また、第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂ、並びに第３、第４基板配線２２２ｃ及び２２２ｄを介して、電源回路３００と熱電素子１とを電気的に接続することができる。このため、新たな配線等を形成する必要が無い。これにより、電源回路３００の配置に伴う発光装置２００のサイズの増大を抑制することが可能となる。
【００８３】
（第１実施形態：第１変形例）
次に、第１実施形態の第１変形例を説明する。第１変形例は、熱電素子の変形に関する。
【００８４】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１変形例に係る熱電素子の一例を示す模式図である。図６（ａ）に示す模式断面は、図６（ｃ）中のＶＩＡ−ＶＩＡ線に沿う。図６（ｂ）に示す模式断面は、図６（ｃ）中のＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿う。図６（ｃ）に示す模式断面は、図６（ａ）及び図６（ｂ）中のＶＩＣ−ＶＩＣ線に沿う。図７は、接合の一例を示す模式断面図である。
図７は、図６（ｂ）に示す模式断面に対応する。
【００８５】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、第１変形例に係る熱電素子１ｂが、熱電素子１と異なるところは、第１電極部１１の第１方向Ｚから見た平面形状、及び第２電極部１２の第１方向Ｚから見た平面形状のそれぞれが、櫛歯型であることである。
【００８６】
第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれの櫛歯部は、第３方向Ｙに沿って延びる。櫛歯の向きは、第１電極部１１と第２電極部１２とで、互いに反対である。第１電極部１１の櫛歯部と、第２電極部１２の櫛歯部とは、互いに離間しながら噛み合う。これにより、第１電極部１１の櫛歯部と、第２電極部１２の櫛歯部との間に、電極間ギャップＧが規定される。熱電素子１ｂにおいて、電極間ギャップＧが規定される方向は、第２方向Ｘ（電極間ギャップＧｘ）と、第３方向Ｙ（電極間ギャップＧｙ）との２方向になる（図１０（ｃ））。
【００８７】
熱電素子には、平行平板型電極を持つ熱電素子１の他、櫛歯型電極を持つ熱電素子１ｂを用いることもできる。
【００８８】
熱電素子１ｂでは、第１、第２電極部１１及び１２を櫛歯型とするので、平行平板型の熱電素子１と比較して、ＬＥＤ素子２１０の熱による電極間ギャップＧの変動が、より少なくなる。これにより、例えば、熱電素子１ｂは、熱電素子１と比較して、発電効率の微小な変動を抑制しやすい、という利点を、さらに得ることができる。
【００８９】
さらに、熱電素子１ｂにおいては、下記のさらなる工夫がなされている。
・筐体部１０が、第１基板１０ａと、蓋体１０ｃと、を含むこと
・第１電極部１１、第２電極部１２、第１接続配線１５ａ、及び第２接続配線１６ａのそれぞれが、第１主面１０ａｆ上に設けられていること
以下、熱電素子１ｂについて、より詳細に説明する。
【００９０】
蓋体１０ｃは、第３支持部１３ｃを含む。第３支持部１３ｃは、蓋体１０ｃから第１方向Ｚに沿って第１基板１０ａに向かって延びる。第３支持部１３ｃの平面形状は、第１方向Ｚから見て、枠状である。蓋体１０ｃは、第３支持部１３ｃと、一体に設けられてもよいし、別々に設けられてもよい。
【００９１】
第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれは、収容部１０ｄ内に設けられる。収容部１０ｄは、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙに広がる平面を蓋体１０ｃによって囲み、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに沿って第３支持部１３ｃによって囲むことで、筐体部１０に得られる。
【００９２】
第１接続配線１５ａは、収容部１０ｄ内において、第１電極部１１と電気的に接続されている。これにより、第１電極部１１と第１接続配線１５ａとの第１電気的接点１１ａは、収容部１０ｄ内に設けられる。第２接続配線１６ａは、収容部１０ｄ内において、第２電極部１２と電気的に接続されている。これにより、第２電極部１２と第２接続配線１６ａとの第２電気的接点１２ａは、収容部１０ｄ内に設けられる。
【００９３】
第３支持部１３ｃの基板接合面１３ｃａ上において、第１接続配線１５ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。第１接続配線１５ａは、第３支持部１３ｃと、第１基板１０ａとの間において、第１接合金属１８ａと接合される。第１接合金属１８ａは、蓋体１０ｃの基板接合面１３ｃａ上に設けられている。第１接合金属１８ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、基板接合面１３ｃａ上における第１接続配線１５ａの平面形状と、ほぼ同じである。
【００９４】
第３支持部１３ｃの基板接合面１３ｃａ上において、第２接続配線１６ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。第２接続配線１６ａは、第３支持部１３ｃと、第１基板１０ａとの間において、第２接合金属１８ｂと接合される。第２接合金属１８ｂは、蓋体１０ｃの基板接合面１３ｃａ上に設けられている。第２接合金属１８ｂの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、基板接合面１３ｃａ上における第２接続配線１６ａの平面形状と、ほぼ同じである。
【００９５】
これにより、例えば、図７に示すように、蓋体１０ｃは、第１接続配線１５ａと第１接合金属１８ａとの接合、並びに第２接続配線１６ａと第２接合金属１８ｂとの接合によって、第１基板１０ａと接合することができる。そして、筐体部１０には、収容部１０ｄが得られる。
【００９６】
第１接続配線１５ａと、第２接続配線１６ａとは、第１主面１０ａｆ上において、互いに接触しないようにスリット１７ａ及び１７ｂを介して離れている。第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂは、それぞれ、第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａと電気的に接続されることがある。このような場合には、図６（ｃ）に示したように、第１接合金属１８ａと、第２接合金属１８ｂとを、互いに接触しないように、スリット１７ａ及び１７ｂを介して離しておけばよい。これにより、第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂを介した、第１接続配線１５ａと、第２接続配線１６ａとの短絡を抑制することができる。
【００９７】
図８は、スリットの一例を示す模式断面図である。図８に示す模式断面は、図６（ｃ）中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う。
図８に示すように、スリット１７ａ及び１７ｂは、熱電素子１ｂに微小なすきま１７ｃを生じさせる。このため、ギャップ部１４０に注入された溶媒１４２が、微小なすきまから漏れる可能性がある。そこで、図６（ｃ）に示すように、第１基板１０ａと蓋体１０ｃとの間に封止部材３１ａ及び３１ｂを設け、スリット１７ａ及び１７ｂを、それぞれ、封止部材３１ａ及び３１ｂで塞いでもよい。これにより、スリット１７ａ及び１７ｂを介した、溶媒１４２の漏れを抑制することができる。
【００９８】
熱電素子１ｂでは、さらに、第１電極部１１と蓋体１０ｃとの間に、第１方向Ｚに沿ったギャップＧｅｌ１を設け、第２電極部１２と蓋体１０ｃとの間に、ギャップＧｅｌ２を設けている。ギャップＧｅｌ１及びＧｅｌ２を設けることにより、蓋体１０ｃと第１基板１０ａとの間にすきまを生じさせることなく、第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれを、収容部１０ｄ内に収容することが可能となる。ギャップＧｅｌ１の長さと、ギャップＧｅｌ２の長さとは、互いに等しくなるように設定されてもよいし、互いに異なるように設定されてもよい。後者の場合は、例えば、第１電極部１１の仕事関数と、第２電極部１２の仕事関数との差を大きくするために、いずれか一方の電極部の表面に、コーティングや、表面改質等の表面処理が行われた場合に見られる。あるいは、互いに材料が異なる第１電極部１１と、第２電極部１２とを、１つのエッチング工程によって、同時に形成した場合に見られる。
【００９９】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、溶媒注入の一例を示す模式断面図である。図９（ａ）に示す模式断面は、図６（ａ）に示す模式断面に対応する。図９（ｂ）に示す模式断面は、図６（ｂ）に示す模式断面に対応する。
【０１００】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、蓋体１０ｃには、第１充填孔７１ａ及び第２充填孔７１ｂを設けることもできる。第１、第２充填孔７１ａ及び７１ｂは、例えば、ギャップ部１４０内への溶媒１４２の注入に利用される。溶媒１４２の注入に、第１、第２充填孔７１ａ及び７１ｂを利用するとき、ギャップＧｅｌ１及びＧｅｌ２がギャップ部１４０内にあると、溶媒１４２が、ギャップＧｅｌ１及びＧｅｌ２を介して、第１電極部１１と第２電極部１２との間に廻り込むようになる。これにより、第１電極部１１と第２電極部１２との間に、溶媒１４２を充填しやすくなる、という利点を得ることができる。
【０１０１】
溶媒１４２は、例えば、第１充填孔７１ａから、ギャップ部１４０内へ注入される。このとき、もう１つの第２充填孔７１ｂは、例えば、エア抜きの孔として利用される。また、第２充填孔７１ｂを介して、ギャップ部１４０内を真空引きしながら、第１充填孔７１ａから溶媒１４２を注入してもよい。
【０１０２】
第１変形例ように、熱電素子には、平行平板型電極を持つ熱電素子１の他、櫛歯型電極を持つ熱電素子１ｂを用いることもできる。
【０１０３】
（第１実施形態：第２変形例）
第２変形例は、発光装置の変形に関する。
図１０は、第２変形例に係る発光装置の一例を示す模式平面図である。
【０１０４】
図１０に示すように、第２変形例に係る発光装置２００ｂは、熱伝導性ベース２２１を含む。熱伝導性ベース２２１の第１方向Ｚから見た平面形状は、円形である。円形の熱伝導性ベース２２１上には、複数のＬＥＤ素子２１０が、例えば、環状に配置されている。配置されるＬＥＤ素子２１０の数は、任意である。また、ＬＥＤの配置パターンは、環状に限らず、任意である。
【０１０５】
第２変形例のように、熱伝導性ベースには、平面形状が円形である熱伝導性ベース２２１を用いることもできる。
【０１０６】
（第１実施形態：第３変形例）
第３変形例は、発光装置の変形に関する。
図１１は、第３変形例に係る発光装置の一例を示す模式平面図である。
【０１０７】
図１１に示すように、第３変形例に係る発光装置２００ｃは、熱伝導性ベース２２１を含む。熱伝導性ベース２２１の第１方向Ｚから見た平面形状は、矩形である。矩形の熱伝導性ベース２２１上には、複数のＬＥＤ素子２１０が、例えば、行列に配置されている。例えば、発光装置２００ｃでは、複数のＬＥＤ素子２１０が、２ロウ×４カラムに配置されている。第２変形例においても、配置されるＬＥＤ素子２１０の数は、任意である。また、ＬＥＤの配置パターンは、２ロウ×４カラムに環状に限られることはない。
【０１０８】
第３変形例のように、熱伝導性ベースには、平面形状が矩形である熱伝導性ベース２２１を用いることもできる。
【０１０９】
（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態に係る発光装置を備えた照明装置の例に関する。
（第２実施形態：第１例）
図１２（ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の第１例を示す模式図である。図１２（ｂ）は、第２実施形態に係る照明装置の第１例の一部を透視して示した模式図である。
【０１１０】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第１例に係る照明装置は、電球型ＬＥＤランプ４００である。電球型ＬＥＤランプ４００は、発光装置２００と、ヒートシンク４０１と、透光性カバー４０２と、口金部４０３と、を含む。
【０１１１】
発光装置２００は、電球型ＬＥＤランプ４００の光源として使用される。発光装置２００は、ＬＥＤ素子２１０と、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０と、熱電素子１と、電源回路３００と、を含む。ＬＥＤ素子２１０は、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０の搭載面２２１ａ上に設けられた基板配線（図示せず）と電気的に接続されている。熱電素子１は、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０の熱伝導性ベース２２１内に設けられている。熱電素子１は、図示せぬ基板配線と電気的に接続される。熱電素子１は、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０の熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁され、例えば熱伝導性ベース２２１と熱的に結合されている。電源回路３００は、外部から供給される外部入力電力、及び熱電素子１から供給される補助入力電力のそれぞれの入力が可能である。電源回路３００は、外部入力電力及び補助入力電力のそれぞれをＬＥＤ入力電力に変換し、ＬＥＤ素子２１０へ出力する。
【０１１２】
ヒートシンク４０１は、開放面２２１ｂ上に設けられている。ヒートシンク４０１は、熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁され、熱伝導性ベース２２１と熱的に結合されている。ヒートシンク４０１は、例えば、筒状であり、内部に空洞部４０１ａを有する。電源回路３００は、空洞部４０１ａ内に収容される。熱電素子１は、熱伝導性ベース２２１内に設けられる。熱電素子１は、図１に示した第１、第２中間配線２２４ａ及び２２４ｂ、第３、第４基板配線２２２ｃ及び２２２ｄ、並びに空洞部４０１ａ内に配線された図示せぬリード線を介して、電源回路３００と電気的に接続されている。これにより、熱電素子１は、電源回路３００へ、補助入力電力を供給する。同様に、ＬＥＤ素子２１０も、第１、第２基板配線２２２ａ及び２２２ｂ、並びに空洞部４０１ａ内に配線された図示せぬリード線を介して、電源回路３００と電気的に接続されている。これにより、電源回路３００は、ＬＥＤ素子２１０へ、ＬＥＤ入力電力を供給する。
【０１１３】
透光性カバー４０２は、ヒートシンク４０１上に設けられ、発光装置２００を収容する。
【０１１４】
口金部４０３は、ヒートシンク４０１の、発光装置２００の取付側とは反対側の部分に設けられている。口金部４０３は、図示せぬソケットと着脱自在、かつ、電気的に接続可能である。口金部４０３は、ヒートシンク４０１と電気的に絶縁されている。口金部４０３は、電源回路３００と、空洞部４０１ａ内に配線された図示せぬリード線を介して電気的に接続されている。これにより、口金部４０３は、電源回路３００へ、外部入力電力を供給する。
【０１１５】
このように、発光装置２００は、例えば、電球型ＬＥＤランプ４００に利用することができる。
【０１１６】
（第２実施形態：第２例）
図１３（ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の第２例を示す模式図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中のＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線に沿う模式断面図である。
【０１１７】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、第２例に係る照明装置は、直管型ＬＥＤランプ４００ｂである。直管型ＬＥＤランプ４００ｂは、発光装置２００と、ヒートシンク４０１と、透光性カバー４０２と、一対の口金部４０３ａ及び４０３ｂと、を含む。
【０１１８】
直管型ＬＥＤランプ４００ｂにおいても、ヒートシンク４０１は、開放面２２１ｂ上に設けられている。直管型ＬＥＤランプ４００ｂでは、電源回路３００は、例えば、口金部４０３ａ及び４０３ｂの少なくとも１つ、あるいは空洞部４０１ａ内に収容される。熱電素子１は、熱伝導性ベース２２１内に設けられている。
【０１１９】
このように、発光装置２００は、例えば、直管型ＬＥＤランプ４００ｂに利用することができる。
【０１２０】
発光装置２００を、照明装置の光源として使用した場合には、上述した実施形態の利点に加え、例えば、以下のような利点を得ることができる。
【０１２１】
（１）電源回路３００は、外部から供給される外部入力電力、及び熱電素子１から供給される補助入力電力のそれぞれをＬＥＤ入力電力に変換してＬＥＤ素子２１０へ出力する。これにより、照明装置の消費電力を減らすことができる。
【０１２２】
（２）発光装置２００が、照明装置に組み込まれた場合には、補助入力電力を、非常用電源として活用することも可能である。このような照明装置は、停電時において、無電源にて点灯させることが可能である。即ち、照明装置を、例えば、日本国消防法で定められた時間以上、無電源にて点灯させることもできる。これにより、発光装置は、避難通路等の非常照明や誘導灯の光源としても使用できる。しかも、停電時において、放電可能な時間しか点灯できない電池や蓄電池を内蔵した常用−非常用兼用型照明装置と比較して、より長時間の点灯が可能である。
【０１２３】
このように、発光装置２００は、照明装置、例えば、電球型ＬＥＤランプ４００や直管型ＬＥＤランプ４００ｂの光源として使用することができる。
【０１２４】
なお、照明装置の例としては、例えば電球型ＬＥＤランプ、直管型ＬＥＤランプの他、ディスプレイの照明として利用されるバックライト等を挙げることができる。さらに、照明装置は、照明器具を含む。照明器具としては、ＬＥＤダウンライト、ＬＥＤスポットライト、ＬＥＤ投光器、ＬＥＤ街路灯、ＬＥＤベースライト、及びＬＥＤシーリングライト等を挙げることができる。発光装置２００は、照明器具の光源としても用いることができる。照明器具は、屋内型、及び屋外型のいずれであってもよい。
【０１２５】
（第３実施形態）
第３実施形態は、第１実施形態に係る発光装置を備えた表示装置の例に関する。
【０１２６】
（第３実施形態：第１例）
図１４は、第３実施形態に係る表示装置の第１例を示す模式図である。
【０１２７】
図１４に示すように、第１例に係る表示装置は、ディスプレイ４５１、又はディスプレイ４５１を含む電子機器、例えばパーソナルコンピュータ４５０である。ディスプレイ４５１は、バックライト４５２により照明される。バックライト４５２は、直下型であってもよく、エッジライト型であってもよい。発光装置２００は、バックライト４５２の光源として利用することができる。
【０１２８】
ディスプレイ４５１は、パーソナルコンピュータ４５０のディスプレイに限られることはない。テレビ等のディスプレイであってもよい。
【０１２９】
（第３実施形態：第２例）
図１５は、第３実施形態に係る表示装置の第２例を示す模式図である。
【０１３０】
図１５に示すように、第２例に係る表示装置は、フルカラーＬＥＤディスプレイ４６１、又はフルカラーＬＥＤディスプレイ４６１を含む電子機器、例えば、フルカラーＬＥＤ表示装置４６０である。フルカラーＬＥＤディスプレイ４６１は、画素４６２としてフルカラーＬＥＤ素子が使用される。発光装置２００は、画素４６２として利用することができる。
【０１３１】
表示装置の例としては、鉄道、空港等で用いられるフルカラーＬＥＤ案内表示板等を挙げることができる。その他、スポーツ競技場や、イベント会場、及び公共広場で用いられるフルカラーＬＥＤスクリーンを挙げることができる。フルカラーＬＥＤスクリーンは、常設型、及び移動型の双方を含む。
【０１３２】
（第４実施形態）
第４実施形態は、第１実施形態に係る発光装置に使用可能な電源回路の例に関する。
【０１３３】
図１６は、第４実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を示す模式ブロック図である。
【０１３４】
図１６に示すように、電源回路３００は、例えば、回路基板３２０上に設けられる。回路基板３２０上には、例えば、第１外部端子３３１ａ〜第６外部端子３３１ｆが設けられている。第１外部端子３３１ａ及び第２外部端子３３１ｂは、外部電源、例えば、商用電源３１０と電気的に接続される。これにより、電源回路３００には、第１、第２外部端子３３１ａ及び３３１ｂを介して、外部入力電力Ｐｉｎが入力される。第３外部端子３３１ｃ及び第４外部端子３３１ｄは、熱電素子１と電気的に接続される。これにより、電源回路３００には、第３、第４外部端子３３１ｃ及び３３１ｄを介して、補助入力電力Ｐｉｎａが入力される。第３外部端子３３１ｃは、熱電素子１のカソードＫと電気的に接続されている。第４外部端子３３１ｄは、熱電素子１のアノードＡと電気的に接続されている。第５外部端子３３１ｅ及び第６外部端子３３１ｆは、ＬＥＤ素子２１０と電気的に接続される。これにより、電源回路３００は、第５、第６外部端子３３１ｅ及び３３１ｆを介して、ＬＥＤ入力電力Ｐｏｕｔを出力する。第５外部端子３３１ｅは、ＬＥＤ素子２１０のアノードＡと電気的に接続されている。第６外部端子３３１ｆは、ＬＥＤ素子２１０のカソードＫと電気的に接続されている。
【０１３５】
図１７は、第４実施形態に係る発光装置の一例を示す模式回路図である。
図１７に示すように、電源回路３００は、コンバータ３３２を含む。外部電源が商用電源３１０である場合、コンバータ３３２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（整流回路）となる。外部電源が電池である場合には、コンバータ３３２は、ＤＣ−ＤＣコンバータとなる。コンバータ３３２がＡＣ−ＤＣコンバータである場合、交流電力を直流電力に整流する。整流された直流電力は、電流制限回路３３３に供給される。電流制限回路３３３は、直流電流を制限してＬＥＤ入力電力Ｐｏｕｔを生成し、出力する。
【０１３６】
コンバータ３３２の高電位側出力ノードＮ１は、電流制限回路３３３の高電位側入力ノードＮ２と、第１スイッチ３３４を介して電気的に結合されている。第１スイッチ３３４と高電位側入力ノードＮ２との接続ノードＮ３は、電源回路３００の低電位側配線３３５と、コンデンサ３３６を介して電気的に結合されている。コンデンサ３３６は、平滑コンデンサである。また、コンデンサ３３６には、抵抗３３７が並列に接続されている。抵抗３３７は、放電用抵抗である。接続ノードＮ３は、第２スイッチ３３８を介して熱電素子１のカソードＫと電気的に結合されている。第１、第２スイッチ３３４及び３３８には、例えば、トランジスタが使用される。電流制限回路３３３の高電位側出力ノードＮ４は、ＬＥＤ素子２１０のアノードＡと電気的に結合される。ＬＥＤ素子２１０のカソードＫ、及び熱電素子１のアノードＡは低電位側配線３３５と電気的に結合されている。
【０１３７】
発光装置２００を点灯させるとき、第１スイッチ３３４をオン、第２スイッチ３３８をオフさせる。高電位側出力ノードＮ１は、コンデンサ３３６の一方電極と電気的に接続され、コンデンサ３３６が充電される。コンデンサ３３６の充電完了後、高電位側出力ノードＮ１は、高電位側入力ノードＮ２と電気的に接続される。コンバータ３３２は、電流を電流制限回路３３３に供給する。電流制限回路３３３は、供給された電流を制限してＬＥＤ入力電力Ｐｏｕｔを生成し、出力する。これにより、ＬＥＤ素子２１０は、点灯する。
【０１３８】
ＬＥＤ素子２１０が点灯すると、ＬＥＤ素子２１０は発熱する。熱は、熱電素子１へ伝わる。やがて、熱電素子１は、発電可能な状態、例えば、コンデンサ３３６を充電可能な電流を生成可能な状態となる。熱電素子１が発電可能な状態となった後、第２スイッチ３３８をオンさせる。熱電素子１のカソードＫは、コンデンサ３３６の一方電極と電気的に接続される。熱電素子１は、コンバータ３３２とともに、電流を電流制限回路３３３に供給する。これにより、ＬＥＤ素子２１０は、点灯を続ける。
【０１３９】
また、第１スイッチ３３４、及び第２スイッチ３３８によって、コンデンサ３３６の一方電極に、高電位側出力ノードＮ１を結合するか、熱電素子１のカソードＫを結合するかのいずれかを選択することもできる。
【０１４０】
例えば、発光装置２００を点灯させるとき、第１スイッチ３３４をオン、第２スイッチ３３８をオフさせて、発光装置２００を、外部入力電力Ｐｉｎを用いて点灯させる。外部入力電力Ｐｉｎを用いて点灯された状態を、便宜上、通常エネルギーモードと呼ぶ。
【０１４１】
点灯後、例えば、熱電素子１が、コンデンサ３３６を充電可能な電流を生成可能な状態となったら、第１スイッチ３３４をオフ、第２スイッチ３３８をオフさせる。電力の供給元は、外部入力電力Ｐｉｎから、補助入力電力Ｐｉｎａに切り替わる。これにより、発光装置の動作モードは、通常エネルギーモードから、熱電素子１からの補助入力電力Ｐｉｎａを用いた省エネルギーモードへと切り替わる。通常エネルギーモードから省エネルギーモードへの切り替えは、自動、もしくは手動により行うことができる。省エネルギーモードは、一般的には、発光装置２００の明るさを低下させて、商用電源、もしくは電池の消費電力を下げることをいう。しかし、第４実施形態における省エネルギーモードは、通常エネルギーモードとは別の補助入力電力Ｐｉｎａに切り替えることをいう。このため、省エネルギーモードであっても、発光装置２００の明るさ低下は、抑制される。
【０１４２】
また、コンデンサ３３６には、電源回路３００中に設けられている平滑コンデンサを利用することもできる。平滑コンデンサを利用した場合には、電源回路３００中の既存回路素子を利用して、熱電素子１を電源回路３００に接続できる。これにより、電源回路３００に必要な回路素子や電子部品３３０の増加を抑制できる。
【０１４３】
（第４実施形態：第１変形例）
図１８は、第４実施形態の第１変形例に係る発光装置の一例を示す模式回路図である。
熱電素子１が発生する電力では、ＬＥＤ素子２１０を点灯させるのに、十分な電圧を確保できない場合も想定される。このような場合には、熱電素子１を、昇圧回路３５０を介して、電源回路３００と接続するようにしてもよい。図１８には、昇圧回路３５０の一例を示す模式回路が示されている。
【０１４４】
図１８に示すように、昇圧回路３５０は、例えば、ダイオード３５１と、コイル３５２と、第３スイッチ３５３と、を含む。ダイオード３５１のカソードは、第２スイッチ３３８を介してコンデンサ３３６の一方電極と電気的に結合されている。ダイオード３５１のアノードは、コイル３５２を介して熱電素子１のカソードＫに電気的に結合されている。コイル３５２は、チョークコイルである。ダイオード３５１のアノードと、コイル３５２との接続ノードＮ５は、低電位側配線３３５と、第３スイッチ３５３を介して電気的に結合されている。第３スイッチ３５３には、例えば、トランジスタが使用される。
【０１４５】
昇圧回路３５０の動作は、以下のようにして、補助入力電力Ｐｉｎａの電圧を昇圧する。第２スイッチ３３８をオンさせて、熱電素子１のカソードＫを、コンデンサ３３６の一方電極と電気的に結合させる。この状態で、第３スイッチ３５３をオンさせる。熱電素子１のカソードＫから、電流がコイル３５２を介して低電位側配線３３５に流れる。次いで、第３スイッチ３５３をオフさせる。コイル３５２からの電流は、すぐにはゼロにはならない。このため、コイル３５２から、ダイオード３５１、及び第２スイッチ３３８を介して、接続ノードＮ３に電流が、一気に流れる。ダイオード３５１は、接続ノードＮ３からの電流の逆流を防ぐ。このように第３スイッチ３５３のオンとオフとを繰り返すことで、補助入力電力Ｐｉｎａの電圧は、昇圧される。
【０１４６】
このように、熱電素子１を、昇圧回路３５０を介して、電源回路３００と接続するようにしてもよい。なお、昇圧回路は、図１８に示した昇圧回路３５０に限られるものでもない。昇圧回路には、例えば、トランス等、周知の昇圧回路を用いることができる。また、昇圧回路は、電源回路３００中に設けることができる。
【０１４７】
（第４実施形態：第２変形例）
図１７に示したように、ＬＥＤ素子２１０のアノードＡは、コンデンサ３３６の一方電極と、電流制限回路３３３を介して電気的に結合される。電流制限回路３３３を利用し、ＬＥＤ素子２１０へ流す電流を制限すると、ＬＥＤ素子２１０を調光することができる。ＬＥＤ素子２１０は、ＬＥＤチップ２１１の温度が上がるにつれて、発光効率が低下する。電流制限回路３３３によって、ＬＥＤ素子２１０の明るさが下がるように調光すると、ＬＥＤチップ２１１の温度の上昇が抑制され、発光効率の低下を抑制することができる。
【０１４８】
また、熱電素子１は、第１、第２電極部１１及び１２それぞれの周囲の温度が上がるにつれて、発電効率が向上する。そこで、電流制限回路３３３は、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度を、ＬＥＤ素子２１０の発光効率と、熱電素子１の発電効率とのバランスが良い温度帯で維持されるように、ＬＥＤ素子２１０へ流す電流を制限するようにする。
【０１４９】
図１９は、温度と発光効率との関係、並びに温度と発電効率との関係を模式的に示す模式図である。図１９中の線ｉは、ＬＥＤ素子２１０の温度と発光効率との関係を示す。図１９中の線ｉｉは、熱電素子１の温度と発電効率との関係を示す。
【０１５０】
図１９に示すように、ＬＥＤ素子２１０には、例えば、ＬＥＤ素子２１０の発光効率をこれ以上低下させたくない温度、もしくはＬＥＤ素子２１０の温度をこれ以上上昇させたくない温度Ｔ１がある。また、熱電素子１には、例えば、実使用上、十分な発電が可能となる温度、もしくは実使用上、望まれる発電効率以上となる温度Ｔ２がある。ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度は、例えば、温度Ｔ１を上限とし、温度Ｔ２を下限とする温度帯Ｔ０で、維持させることが好ましい。
【０１５１】
例えば、温度センサ等を用いて、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度を検出する。この検出結果を、電流制限回路３３３に、例えば、制御信号としてフィードバックする。フィードバックされた制御信号に基づき、電流制限回路３３３は、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度が、例えば、温度帯Ｔ０で維持されるように、ＬＥＤ素子２１０へ流す電流を制限する。
【０１５２】
電源回路３００は、ＬＥＤ素子２１０の周囲にある。したがって、温度センサは、電源回路３００中に設けることができる。温度センサの一例としては、サーミスタを挙げることができる。サーミスタは、温度の上昇により抵抗値が増加する素子である。ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度は、例えば、サーミスタを用いることで検出できる。
【０１５３】
図２０は、第４実施形態の第２変形例に係る発光装置の一例を示す模式回路図である。
図２０に示すように、温度検出回路３７０は、抵抗３７１と、サーミスタ３７２と、検出回路３７３と、を含む。抵抗３７１の一端は、熱電素子１のカソードＫと電気的に結合されている。サーミスタ３７２の一端は、熱電素子１のアノードＡと電気的に結合されている。抵抗３７１の他端と、サーミスタ３７２の他端との接続ノードＮ６は、検出回路３７３の入力端子と電気的に結合されている。検出回路３７３の出力端子は、電流制限回路３３３と電気的に結合されている。検出回路３７３は、制御信号Ｓを、電流制限回路３３３へ出力する。
【０１５４】
サーミスタ３７２は、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度が上がるにつれて、抵抗値が増す。このため、接続ノードＮ６の電圧は、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度が上がるにつれて高まる。検出回路３７３は、接続ノードＮ６の電圧を検出する。
【０１５５】
検出回路３７３は、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度が上がり、接続ノードＮ６の電圧が設定された値以上となると、電流制限回路３３３へ出力する制御信号Ｓをイネーブルする。これにより、電流制限回路３３３は、ＬＥＤ素子２１０へ流す電流を制限する。検出回路３７３は、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度が下がり、接続ノードＮ６の電圧が設定された値未満となると、電流制限回路３３３へ出力する制御信号Ｓをディセーブルする。これにより、電流制限回路３３３は、ＬＥＤ素子２１０へ流す電流の制限を、解除する。ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度が再び上がり、接続ノードＮ６の電圧が設定された値以上となると、電流制限回路３３３へ出力する制御信号Ｓを、再度イネーブルする。
【０１５６】
このように検出回路３７３は、サーミスタ３７２の抵抗値の変化に基づき、制御信号Ｓのイネーブルとディセーブルとを繰り返す。これにより、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度は、例えば温度帯Ｔ０に維持することができる。この結果、熱電素子１には、例えば、十分な発電量を確保したまま、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度の上昇、並びにＬＥＤ素子２１０の発光効率の低下のそれぞれを、同時に抑制できる。
【０１５７】
また、温度検出回路３７０は、電源として、熱電素子１からの入力補助電力Ｐｉｎａを利用する。例えば、サーミスタ３７２を用いた温度検出回路３７０は、ＬＥＤ素子２１０の周囲の温度を検出するために、ＬＥＤ素子２１０が点灯している間、電流を流し続ける。これは、商用電源や電池からの外部入力電力を消費する。この点、温度検出回路３７０の電源として、補助入力電力Ｐｉｎａを用いることで、外部入力電力の消費を抑制することができる。したがって、温度検出回路３７０によれば、より低消費電力な温度検出回路が得られる、という利点を得ることができる。
【０１５８】
以上、この発明の実施形態のいくつかを説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、これらの実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。また、この発明は、上記いくつかの実施形態の他、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、上記いくつかの実施形態のそれぞれは、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１５９】
１        ：熱電素子
１ｂ      ：熱電素子
１０      ：筐体部
１０ａ    ：第１基板
１０ａｆ  ：第１主面
１０ａｂ  ：第２主面
１０ｂ    ：第２基板
１０ｃ    ：蓋体
１０ｄ    ：収容部
１１      ：第１電極部
１１ａ    ：第１電気的接点
１２      ：第２電極部
１２ａ    ：第２電気的接点
１３ａ    ：第１支持部
１３ａａ  ：基板接合面
１３ｂ    ：第２支持部
１３ｂａ  ：基板接合面
１３ｃ    ：第３支持部
１３ｃａ  ：基板接合面
１４      ：中間部
１４０    ：ギャップ部
１４１    ：ナノ粒子
１４１ａ  ：絶縁膜
１４２    ：溶媒
１５ａ    ：第１接続配線
１６ａ    ：第２接続配線
１７ａ    ：スリット
１８ａ    ：第１接合金属
１８ｂ    ：第２接合金属
３０      ：接着部材
３１      ：封止部材
７１ａ    ：第１充填孔
７１ｂ    ：第２充填孔
１０１    ：第１外部筐体端子
１０２    ：第２外部筐体端子
２００    ：発光装置
２１０    ：ＬＥＤ素子
２１１    ：ＬＥＤチップ
２１２    ：パッケージ基板
２１３    ：リフレクタ
２１４    ：透光性封入樹脂
２１５ａ  ：第１電極配線
２１５ｂ  ：第２電極配線
２２０    ：熱伝導性ＬＥＤ基板
２２１    ：熱伝導性ベース
２２１ａ  ：搭載面
２２１ｂ  ：開放面
２２１ｆ  ：フィン部
２２１ｈ  ：スペース
２２１ｓ  ：平板部
２２２ａ  ：第１基板配線
２２２ｂ  ：第２基板配線
２２２ｃ  ：第３基板配線
２２２ｄ  ：第４基板配線
２２３    ：絶縁物
２２４ａ  ：第１中間配線
２２４ｂ  ：第２中間配線
３００    ：電源回路
３１０    ：商用電源
３２０    ：回路基板
３３０    ：電子部品
３３１ａ  ：第１外部端子
３３１ｂ  ：第２外部端子
３３１ｃ  ：第３外部端子
３３１ｄ  ：第４外部端子
３３１ｅ  ：第５外部端子
３３１ｆ  ：第６外部端子
３３２    ：コンバータ
３３３    ：電流制限回路
３３４    ：第１スイッチ
３３５    ：低電位側配線
３３６    ：コンデンサ
３３７    ：抵抗
３３８    ：第２スイッチ
３５０    ：昇圧回路
３５１    ：ダイオード
３５２    ：コイル
３５３    ：第３スイッチ
３７０    ：温度検出回路
３７１    ：抵抗
３７２    ：サーミスタ
３７３    ：検出回路
４００    ：電球型ＬＥＤランプ
４００ｂ  ：直管型ＬＥＤランプ
４０１    ：ヒートシンク
４０１ａ  ：空洞部
４０２    ：透光性カバー
４０３    ：口金部
４０３ａ  ：口金部
４５０    ：パーソナルコンピュータ
４５１    ：ディスプレイ
４５２    ：バックライト
４６０    ：フルカラーＬＥＤ表示装置
４６１    ：フルカラーＬＥＤディスプレイ
４６２    ：画素
Ｇ        ：電極間ギャップ
Ｇｅｌ１  ：ギャップ
Ｇｅｌ２  ：ギャップ
Ｇｘ      ：電極間ギャップ
Ｇｙ      ：電極間ギャップ
Ｘ        ：第２方向
Ｙ        ：第３方向
Ｚ        ：第１方向
ｅ        ：電子
【図１】
2020061479.tif 000003
【図２】
2020061479.tif 000004
【図３】
2020061479.tif 000005
【図４】
2020061479.tif 000006
【図５】
2020061479.tif 000007
【図６】
2020061479.tif 000008
【図７】
2020061479.tif 000009
【図８】
2020061479.tif 000010
【図９】
2020061479.tif 000011
【図１０】
2020061479.tif 000012
【図１１】
2020061479.tif 000013
【図１２】
2020061479.tif 000014
【図１３】
2020061479.tif 000015
【図１４】
2020061479.tif 000016
【図１５】
2020061479.tif 000017
【図１６】
2020061479.tif 000018
【図１７】
2020061479.tif 000019
【図１８】
2020061479.tif 000020
【図１９】
2020061479.tif 000021
【図２０】
2020061479.tif 000022
【図２１】
2020061479.tif 000023
【図２２】
2020061479.tif 000024