(57)【要約】【課題】通電により発光素子から生じる熱によって、透光性部材が熱膨張する。そのため、発光装置が電力調整素子を備え、電力調整素子が透光性部材に被覆されるようにして封止されている場合、透光性部材からの熱応力により電力調整素子が損傷する可能性がある。【解決手段】透光性部材が、凹部の表面及び基体の凹部に配設された電力調整素子の双方に対して空隙を介して離隔している。そのため、透光性部材が熱膨張した場合であっても、電力調整素子に加わる応力が緩和されるので、電力調整素子の損傷を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有し、該主面上に凹部を備えた基体と、該基体の主面上に配設された発光素子と、前記凹部内に配設され、前記発光素子と電気的に接続された電力調整素子と、前記基体の主面上に配設され、前記電力調整素子及び前記発光素子を封止する透光性部材とを備えた発光装置であって、
前記透光性部材は、前記凹部の表面及び前記電力調整素子の双方に対し空隙を介して離隔していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記透光性部材は、前記基体の主面上に配設された第１の透光性部材と、該第１の透光性部材上に配設され、前記第１の透光性樹脂よりも屈折率が大きい第２の透光性部材と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記基体は、前記主面上に前記第１の透光性部材の厚みよりも大きい凸部を備え、該凸部上に前記発光素子が配設されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子は前記第１の透光性部材上に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記凹部は、前記透光性樹脂中を通って前記発光素子から入射する光が、前記空隙と前記透光性樹脂との界面で全反射する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記基体は、平面視した時に、前記凹部と前記発光素子を中心として点対称となる位置に他の凹部を有していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置と、前記発光装置が搭載される搭載板と、前記発光装置に通電する電気配線と、前記発光装置から出射される光を反射する光反射手段とを備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を備えた発光装置及び照明装置に関するものである。発光装置及び照明装置は、例えば、電子ディスプレイ用のバックライト電源、蛍光ランプに好適に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオード、レーザーダイオードなどの発光素子を用いた発光装置は、各種の光源として用いられている。このように発光装置は光源として用いられていることから、発光装置には、より高い輝度が求められている。そのため、発光素子には、より高い電圧耐久性が求められている。
【０００３】
しかしながら、高い輝度を得るため、発光素子により強い電圧を印加する場合、瞬間的に非常に強い電圧が発光素子に加わる、或いは、交流電圧を印加することにより発光素子の整流方向とは反対方向に強い電圧が印加されることにより、発光素子が劣化する可能性がある。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載されているように、ツェナーダイオード等の電力調整素子を備えた発光装置が提案されている。電力調整素子を備えることにより、発光素子に印加される電圧を調整することができるので、発光素子の静電耐圧を向上させることができる。これにより、発光素子の耐久性が高められて、より高い輝度の発光装置を得ることができる。
【特許文献１】特開平１１−５４８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、電力調整素子を備えることにより発光素子の耐久性を向上させることができる。しかしながら、特許文献１に記載の発光装置においては、発光素子を封止する透光性部材が、電力調整素子の表面を被覆するようにして電力調整素子を封止している。一方、通電により発光素子から生じる熱によって、透光性部材が熱膨張する。そのため、特許文献１に記載の発光装置のように、電力調整素子が透光性部材に被覆されるようにして封止されている場合、透光性部材からの熱応力により電力調整素子が損傷する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発光素子及び電力調整素子の耐久性を向上させることにより、より高い耐久性を有する発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光装置は、主面を有し、該主面上に凹部を備えた基体と、該基体の主面上に配設された発光素子と、前記凹部内に配設され、前記発光素子と電気的に接続された電力調整素子と、前記基体の主面上に配設され、前記電力調整素子及び前記発光素子を封止する透光性部材とを備えている。そして、前記透光性部材が、前記凹部の表面及び前記電力調整素子の双方に対し空隙を介して離隔している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発光装置によれば、透光性部材は、凹部の表面及び基体の凹部に配設された電力調整素子の双方に対し空隙を介して離隔している。そのため、透光性部材が熱膨張した場合であっても、電力調整素子に加わる応力が緩和されるので、電力調整素子の損傷を抑制することができる。これにより、発光装置の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の発光装置について図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１、２に示すように、本発明の第１の実施形態にかかる発光装置１は、主面５Ａを有し、主面５Ａ上に凹部３を備えた基体５と、基体５の主面５Ａ上に配設された発光素子９と、凹部３内に配設され、発光素子９と電気的に接続された電力調整素子７と、基体５の主面上に配設され、電力調整素子７及び前記発光素子９を封止する透光性部材１１とを備えている。
【００１１】
そして、透光性部材１１は、凹部３の表面及び電力調整素子７の双方に対し空隙１３を介して離隔している。このように、基体５の凹部３に配設された電力調整素子７が、空隙１３を介して透光性部材１１と離隔していることから、透光性部材１１が熱膨張した場合であっても、電力調整素子７に加わる応力が緩和されるので、電力調整素子７の損傷を抑制することができる。これにより、発光装置１の耐久性を向上させることができる。
【００１２】
基体５としては、例えば、アルミナセラミックス、窒化アルミニウム焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックスのようなセラミックス、又は、エポキシ樹脂のような樹脂を用いることができる。また、セラミックスの上に樹脂を重ねた積層体であってもよい。セラミックスの上に樹脂を積層した積層体を用いることにより、発光装置１の耐久性を向上させることができる。発光素子９に通電すると、発光素子９は、発光すると同時に発熱する。また、樹脂は、セラミックスと比較して弾性変形しやすい。そのため、セラミックスにより基体５の強度を向上させつつ、樹脂により発光素子９の発熱により生じる熱応力を吸収することができるからである。
【００１３】
本実施形態における基体５は、主面５Ａ上に凹部３を有している。凹部３の形状としては、図２に示すように略直方体状であってもよいが、表面の少なくとも一部が曲面形状であることが好ましい。特に凹部３底面と凹部３側面の境界部分が略テーパ形状のような曲面形状であることが好ましい。凹部３底面と凹部３側面の境界部分が角部となっていると、この境界部分に応力が集中しやすくなるが、上記のように、この境界部分が曲面形状であることにより、応力の集中を抑制することができるからである。
【００１４】
より具体的には、凹部３底面が発光素子９と平行な平面であって、凹部３側面が凹部３底面と滑らかに接続される曲面形状であることが好ましい。なお、本実施形態において、滑らかに接続されるとは、凹部３底面と凹部３側面の境界部分の段差が、製造工程上、基体５表面に形成される不可避な凹凸以下であることを意味している。
【００１５】
そして、この凹部３内に電力調整素子７が配設されている。本実施形態において、電力調整素子７とは、発光素子９への通電量を調整することにより、発光素子９の静電耐圧を向上させる素子を意味している。具体的には、電力調整素子７としてツェナーダイオードを挙げることができる。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態における電力調整素子７は、凹部３内に配設され、発光素子９よりも基体５側（図２では下方）に位置している。そのため、発光素子９から放射された光に直接照射されることが抑制されるので、電力調整素子７における光の吸収を低減することができる。
【００１７】
発光素子９としては、駆動電力により光を発生させることのできる素子を用いればよい。例えば、半導体材料からなる発光ダイオードを用いることができる。具体的には、ＧａＡｓ、ＧａＮ或いはＡｌＮを主成分とする発光ダイオードを用いることができる。
【００１８】
透光性部材１１としては、光透過性の高いものを用いることが好ましく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂のような透明樹脂を用いることができる。また、透光性部材１１は上に凸の形状になっていることが好ましい。これにより、発光素子９から斜め上方に放出された光に対しても発光素子９と透光性部材１１の表面との間隔を短くすることを抑制できるからである。結果として、透光性部材１１による光の吸収を抑制できるので、発光装置１の発光効率を高めることができる。
【００１９】
また、基体５の主面５Ａ上に金属膜を備えていることが好ましい。基体５がセラミックス、或いは樹脂からなる場合、発光素子９から下方に放出された光の、基体５上での反射率を高めることができるからである。そのため、上記のような金属膜を備えていることにより、発光素子９から下方に放出された光をより多く外部に取り出すことができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明をする。
【００２１】
図３〜５に示すように、本実施形態の発光装置１は、第１の実施形態と比較して、透光性部材１１が基体５の主面５Ａ上に配設された第１の透光性部材１１Ａと、第１の透光性部材１１Ａ上に配設され、第１の透光性樹脂よりも屈折率が大きい第２の透光性部材１１Ｂとを備えていることを特徴としている。上記のような第１の透光性部材１１Ａと第２の透光性部材１１Ｂとを発光装置１が備えていることにより、電力調整素子７による光の吸収が抑制され、発光装置１の発光効率を高めることができる。
【００２２】
発光素子９から放射された光が凹部３内に入射して電力調整素子７に照射された場合、この光の一部が電力調整素子７に吸収されるため、発光装置１の発光効率が低下する可能性がある。しかしながら、本実施形態の発光装置１においては、上記のような第１の透光性部材１１Ａと第２の透光性部材１１Ｂとを備えているため、発光素子９から凹部３に向かって照射された光を第１の透光性部材１１Ａと第２の透光性部材１１Ｂの界面において反射させることができる。これは、第２の透光性部材１１Ｂの屈折率が第１の透光性部材１１Ａの屈折率よりも大きいからである。これにより、凹部３内に入射する光の量を小さくすることができるので、電力調整素子７による光の吸収が抑制される。結果として、発光装置１の発光効率を向上させることができる。
【００２３】
このように、発光素子９から放射された光を第１の透光性部材１１Ａと第２の透光性部材１１Ｂの界面で反射させることにより、発光素子９から放射された光の凹部３内への入射を抑制するため、発光素子９は、第１の透光性部材１１Ａと比較して第２の透光性部材１１Ｂ側（図４では上方）に位置していることが好ましい。
【００２４】
具体的には、図３、４に示すように、基体５が主面５Ａ上に第１の透光性部材１１Ａの厚みよりも大きい凸部１５を備え、凸部１５上に発光素子９が配設されている形態の発光装置１が有効である。基体５が主面５Ａ上に凸部１５を有し、基体５の主面５Ａ上であって、この凸部１５の周囲に第１の透光性部材１１Ａが配設されていることにより、発光素子９から凹部３に向かって照射された光を第１の透光性部材１１Ａと第２の透光性部材１１Ｂの界面において反射させることができるからである。
【００２５】
また、図５に示すように、発光素子９が第１の透光性部材１１Ａ上に配設されている形態の発光装置１も有効である。特に、上記の実施形態は、基体５及び第１の透光性部材１１Ａを平板状に形成することができるので、発光装置１の作製が容易であって、製造コストを小さくすることができる。
【００２６】
次に、本発明の第３の実施形態について説明をする。
【００２７】
図６に示すように、本実施形態の発光装置１は、第１の実施形態と比較して、透光性樹脂中を通って発光素子９から入射する光が、空隙１３と透光性樹脂との界面で全反射する位置に凹部３が形成されていることを特徴としている。
【００２８】
既に示したように、発光素子９から放射された光が凹部３内に入射して電力調整素子７に照射された場合に、電力調整素子７で吸収されることにより、発光装置１の発光効率が低下する可能性がある。しかしながら、本実施形態の発光装置１においては、凹部３の位置が、発光素子９から放射され凹部３内に直接に入射する光が凹部３内にある空隙１３と透光性樹脂との界面で全反射する位置にあることから、発光素子９から放射された光の凹部３内への直接の入射を抑制することができる。これにより、電力調整素子７における光の吸収が抑制されて、発光装置１の発光効率を向上させることができる。
【００２９】
具体的には、基体５の主面５Ａに平行な方向における発光素子９と凹部３との距離を大きくする、又は、発光素子９の高さを低くすることにより、図６に示すところの発光装置１の断面において、発光素子９と凹部３を結ぶ直線と主面５Ａのなす角θを臨界角以下とすることができる。発光素子９と凹部３を結ぶ直線と主面５Ａのなす角θが臨界角以下であることにより、発光素子９から放射され凹部３内に直接に入射する光が凹部３内にある空隙１３と透光性樹脂との界面で全反射する。
【００３０】
次に、本発明の第４の実施形態について説明をする。
【００３１】
図７〜８に示すように、本実施形態の発光装置１において、基体５は、平面視した時に、第１の実施形態と比較して、凹部３と発光素子９を中心として点対称となる位置に他の凹部３Ｂを有していることを特徴としている。
【００３２】
基体５の主面５Ａ上に凹部３が形成され、この凹部３内に電力調整素子７が配設されることにより、電力調整素子７にあたる光の量を少なくすることができる。一方、発光素子９は通電時に発熱するため、基体５と透光性部材１１との界面で、両者の熱膨張差に起因する熱応力が加わる。そして、凹部３が形成されていることにより、この熱応力の分布にばらつきが生じやすくなる。
【００３３】
しかしながら、本実施形態の発光装置１は、凹部３と発光素子９を中心として点対称となる位置に他の凹部３Ｂを有していることから、上記の熱応力の分布に関するばらつきを抑制することができる。結果として、基体５と透光性部材１１の接合性を向上させることができる。
【００３４】
具体的には、図７、８に示すように、基体５の主面５Ａ上に互いに離隔する複数の凹部３が形成され、一つの凹部３内に電力調整素子７が配設されている形態の発光装置１が有効である。これにより、凹部３が形成されることによる上記の熱応力の分布に関するばらつきを抑制することができる。また、図７、８に示すように、基体５の主面５Ａ上に互いに離隔する複数の凹部３が形成されてもよいが、図９に示すように、発光素子９を囲うように発光素子９の周囲に環状に形成されていてもよい。このように環状の凹部３を有することによっても、上記の熱応力の分布に関するばらつきを抑制することができる。
【００３５】
次に、本発明の第５の実施形態について説明をする。
【００３６】
図１０に示すように、本実施形態の発光装置１は、基体５の主面５Ａ上に配設され、発光素子９から発光される光を反射する反射面を有する反射部材１７を備えている。上記のような反射部材１７を備えることにより、発光素子９から放出された光を集光して、所望の光出射方向へ放出することができる。
【００３７】
より具体的には、図１０に示すように、基体５の主面５Ａ上であって発光素子９を取り囲むように位置し、内周面が発光素子９から発光される光を反射する反射面である枠状の反射部材１７を用いることができる。
【００３８】
反射部材１７としては、発光素子９と対抗する面における光の反射率が高いものであれば良く、例えば、Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの金属を用いることができる。また、アルミナセラミックスなどのセラミックス及びエポキシ樹脂などの樹脂の表面に、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕなどの反射率の高い金属薄膜が配設されたものを反射部材１７として用いることもできる。さらに、金属薄膜としてＡｇ，Ｃｕのように腐食しやすい部材を用いる場合には、金属薄膜の表面をＮｉのような腐食しにくい部材で被覆することが好ましい。
【００３９】
次に、本発明の一実施形態にかかる照明装置について説明する。
【００４０】
図１１に示すように、本実施形態の照明装置１９は、上記の実施形態に代表される発光装置１と、発光装置１が搭載される搭載板２１と、発光装置１に通電する電気配線２３と、発光装置１から出射される光を反射する光反射手段２５とを備えている。
【００４１】
本実施形態の照明装置１９における発光装置１は搭載板２１上に載置される。このとき、図１１に示すように、本実施形態の照明装置１９は、下方を照明するように形成されているため、発光装置１は発光素子９が基体５よりも下方に位置するようにして、搭載板２１上に載置される。本実施形態の照明装置１９においては、電気配線２３を通じて発光装置１に通電することにより、発光素子９が光を射出する。そして、光反射手段２５により、上記射出された光を反射させることで、所望の方向を照らす照明装置１９として機能させることができる。
【００４２】
照明装置１９は、発光装置１一つのみ備えていてもよく、また、図１１に示すように、複数備えていても良い。また、発光装置１を複数備えている場合には、各発光装置１を電気配線２３により、直列配置としても、並列配置としても良い。
【００４３】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる発光装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる発光装置を示す斜視図である。
【図４】図３に示す実施形態の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる発光装置の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態にかかる発光装置を示す斜視図である。
【図８】図７に示す実施形態の断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態にかかる発光装置の変形例を示す断面斜視図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる照明装置を示す斜視断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・発光装置
３・・・凹部
５・・・基体
５Ａ・・・主面
７・・・電力調整素子
９・・・発光素子
１１・・・透光性部材
１１Ａ・・・第１の透光性部材
１１Ｂ・・・第２の透光性部材
１３・・・空隙
１５・・・凸部
１７・・・反射部材
１９・・・照明装置
２１・・・搭載板
２３・・・電気配線
２５・・・光反射手段
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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