(57)【要約】【課題】封止樹脂を備えた発光装置は、発光素子から放射された光のうち、基体に平行に近い方向に放射される光ほど、封止樹脂中を長い距離進むことになる。放射光は封止部材の中を進むことにより樹脂などの封止部材に吸収されるので、発光装置の輝度の低下の原因となっていた。【解決手段】基体と、該基体上に配設された複数の発光素子と、前記複数の発光素子上に互いに離隔するようにそれぞれ配設された複数の封止部材とを備えている。また、前記封止部材は、側面が曲面形状であって、前記基体の主面に対して垂直な断面における前記基体の主面に対して平行な方向の幅が、前記基体の主面から離隔するにしたがって大きくなる形状である。【選択図】図２
2010010334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する基体と、該基体の主面上に配設された複数の発光素子と、前記基体の主面に一部が接合され、前記複数の発光素子上に互いに離隔するようにそれぞれ配設された複数の封止部材とを備えた発光装置であって、
前記封止部材は、側面が曲面形状であって、前記基体の主面に対して垂直な断面における前記基体の主面に対して平行な方向の幅が、前記基体の主面から離隔するにしたがって大きくなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記封止部材の側面が放物面形状であ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】
前記封止部材の側面における放物面形状の焦点に前記発光素子が位置す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】
隣り合う前記封止部材間は、空隙であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記複数の封止部材上に配設された蛍光体層を更に備え、該蛍光体層は隣り合う前記封止部材間に撓み部分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６】
前記封止部材を前記基体に接する面に対して垂直な断面で断面視した場合に、前記封止部材の側面における一点において、該一点及び発光素子の中心を通る直線と前記一点における前記封止部材の法線のなす角が前記封止部材の臨界角よりも大きい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】
近年、照明装置用の光源として、従来の白熱電球に代えて発光素子を備えた発光装置が用いられるようになっている。しかしながら、発光素子として用いられるＬＥＤは、白熱電球と比較して光量が少ない。そこで、発光素子を備えた発光装置において発光効率を向上させるため、特許文献１に記載されているように、複数の発光素子を備えた発光装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−４２９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されているように、１つの基板上に複数の発光素子を配設することにより、発光素子の発光効率を向上させることができる。しかしながら、引用文献１に記載されているように、複数の発光素子上を一つの樹脂により封止した場合、発光素子から放射された光のうち、基板に平行に近い方向に放射される光ほど、封止樹脂中を長い距離進むことになる。放射光は封止部材の中を進むことにより樹脂などの封止部材に吸収されるので、発光装置の輝度の低下の原因となる。
【０００４】
また、引用文献１においては、封止部材にスリットが形成された形態も記載されているが、この実施形態においては、スリットが基板に対して略垂直に形成されている。そのため、基板に平行に近い方向に放射される光の進行方向に対してスリットはあまり影響を与えない。結果として、封止部材により放射光の吸収を抑制することには繋がらなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の発光素子を備えながらも、封止部材による放射光の減衰を抑制し、発光効率を向上させた発光装置及びこれを用いた照明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】
【０００６】
本発明の発光装置は、主面を有する基体と、該基体の主面上に配設された複数の発光素子と、前記基体の主面に一部が接合され、前記複数の発光素子上に互いに離隔するようにそれぞれ配設された複数の封止部材とを備えている。また、前記封止部材は、側面が曲面形状であって、前記基体の主面に対して垂直な断面における前記基体の主面に対して平行な方向の幅が、前記基体の主面から離隔するにしたがって大きくなる形状である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発光装置によれば、封止部材の側面が曲面形状であって、封止部材の基体の主面に対して垂直な断面における基体の主面に対して平行な方向の幅が、基体の主面から離隔するにしたがって大きくなることを特徴としている。これにより、発光素子から放射された光を封止部材の側面で反射させて外部に放射させることができる。そのため、基体に平行に近い方向に放射される光であっても、封止部材中を長い距離進ませることなく外部に取り出すことができるようになる。結果として、封止部材による放射光の減衰が抑制され、発光装置の発光効率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】
【０００８】
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。
【０００９】
図１〜３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３Ａを有する基体３と、基体の主面３Ａ上に配設された複数の発光素子５と、基体３の主面３Ａに一部が接合され、複数の発光素子５上に互いに離隔するようにそれぞれ配設された複数の封止部材７とを備えている。また、封止部材７の側面が曲面形状であって、封止部材７の、基体３の主面３Ａに対して垂直な断面における基体３の主面３Ａに対して平行な方向の幅が、基体の主面３Ａから離隔するにしたがって大きくなっている。本実施形態における封止部材７が上記の形状であることから、発光素子５から放射された光を封止部材７の側面で反射させて外部に放射させることができる。
【００１０】
具体的には、図２に示すように、本実施形態における封止部材７は、封止部材７のある部分における基体３の主面３Ａに対して平行な方向の幅Ｈ１が、この部分よりも外方側におけるある部分での基体３の主面３Ａに対して平行な方向の幅Ｈ２よりも小さい形状である。
【００１１】
基体３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５に通電すると、発光素子５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３の強度を向上させつつ、樹脂により発光素子５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。
【００１２】
発光素子５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。
【００１３】
発光素子５は、ワイヤ部材などを介して通電板と電気的に接続される。そして、通電板及びワイヤ部材を介して発光素子５に通電することにより、発光素子５を発光させることができる。なお、発光素子５と通電板とが電気的に接続されればよいことから、発光素子５と通電板とを接続する部材が、特にワイヤ部材に限定されることはない。
【００１４】
通電板としては、導電性の良いものを用いればよく、例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕなど金属を用いることができる。通電板の形状としては、立方体形状であってもよいが、発光素子５を囲うような形状であることが好ましい。これにより、通電板が補強部材として作用するので、発光装置１の耐久性を向上させることができるからである。
【００１５】
封止部材７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、アクリル樹脂、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。
【００１６】
また、ＳｉＯ２のような無機成分を樹脂と化学結合させておく、或いはＳｉＯ２のような無機成分を微粒子状態で樹脂中に混入させておくことにより、樹脂の屈折率を調整することができる。
【００１７】
また、基体３の表面のうち発光素子５が配設される面（以下、主面とする）にメッキが形成されていることが好ましい。メッキが形成されることにより、光の反射率を高めることができるからである。メッキとしては、基体３よりも反射率の高い部材を用いればよいが、特にＮｉメッキ、Ａｕメッキなど反射率の高い金属を用いることが好ましい。
【００１８】
封止部材７の側面としては、特に放物面形状であることが好ましい。封止部材７の側面が放物面形状であることにより、発光素子５から放射されるとともに封止部材７の側面で反射された光の方向を発光装置１の外方に集中させやすくなるからである。発光素子５から放射された光を発光装置１の外方における所定の方向に集中させたい場合には、本実施形態における封止部材７の形状が特に有効となる。
【００１９】
さらに、図４に示すように、各々の発光素子５上に位置する封止部材７が、それぞれ側面が放物面形状であって、この放物面の開口方向が中心側に向かって傾斜するように各々の封止部材７が配設されていることが有効である。これにより、発光素子５から放射された光を発光装置１の外方における所定の方向により集中させることができる。特に、図４に示すように、各々の封止部材７の開口方向が一点（図４における点Ａ）に集中するように、中心側に向かって開口方向が傾斜して各々の封止部材７が配設されていることが好ましい。
【００２０】
逆に、発光装置１の外方の広い範囲を照射させる場合には、図５に示すように各々の発光素子５上に位置する封止部材７が、それぞれ側面が放物面形状であって、この放物面の開口方向が側方側に向かって傾斜するように各々の封止部材７が配設されていることが有効である。これにより、発光素子５から放射された光を発光装置１の外方における広い範囲に分散させることができる。
【００２１】
また、封止部材７の側面が放物面形状である場合には、この放物面形状の焦点に発光素子５が位置していることが好ましい。発光素子５から放射されるとともに封止部材７の側面で反射された光の方向を発光装置１の外方における所定の方向により集中させやすくなるからである。
【００２２】
また、隣り合う封止部材７間は、空隙であることが好ましい。隣り合う封止部材７間が空隙であることにより、発光装置１の耐久性を向上させることができるからである。
【００２３】
発光素子５に通電した場合、発光素子５は発光するとともに発熱することから、基体３及び封止部材７が熱膨張する。このとき、基体３と封止部材７の熱膨張係数が異なることからこれらの間には熱膨張差が生じる。そのため、基体３及び封止部材７に反りが生じる、或いは封止部材７が基体３から剥離する可能性がある。しかしながら、本実施形態の封止部材７は、空隙を介して互いに離隔する形状であることから、この空隙部分で基体３と封止部材７の界面に加わる応力を緩和させることができる。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。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態にかかる発光装置１について説明をする。
【００２５】
図６、７に示すように、本実施形態の発光装置１は、基体３上であって封止部材７を囲うように配設された側壁部９と、側壁部９上であって封止部材７を封止するように配設された蛍光体層１１とを更に備えている。このように、本実施形態の発光装置１においては、蛍光体層１１を備えていることにより、発光素子５から放射された光の色を所望の発色に調整することができる。さらに、封止部材７が側壁部９及び蛍光体層１１により封止されているので、封止部材７が外気に触れることが防止され、封止部材７の劣化を抑制することができる。
【００２６】
次に、本発明の第３の実施形態にかかる発光装置１について説明をする。
【００２７】
図８に示すように、本実施形態の発光装置１は、複数の封止部材７上に配設された蛍光体層１１を更に備え、蛍光体層１１は隣り合う封止部材７間に撓み部分１１Ａを有している。
【００２８】
既に示したように、発光素子５に通電した場合、発光素子５の発熱に起因して、封止部材７が熱膨張する。一方、蛍光体層１１も同様に熱膨張するが、封止部材７よりも蛍光体層１１の方が、発光素子５から離間していることから、封止部材７と比較して熱膨張する量が小さい。そのため、蛍光体層１１には、封止部材７との界面において引っ張り応力が加わりやすい。しかしながら、本実施形態の蛍光体層１１は、隣り合う封止部材７間に撓み部分１１Ａを有していることにより、上記の引っ張り応力を緩和させることができる。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施形態にかかる発光装置１について説明をする。
【００３０】
図９に示すように、本実施形態の発光装置１は、封止部材７を基体３に接する面に対して垂直な断面で断面視した場合に、封止部材７の側面における一点において、この一点及び発光素子５の中心を通る直線Ｘと上記の一点における封止部材７の法線Ｙのなす角Ｚが封止部材７の臨界角よりも大きい。封止部材７の側面が上記の形状である場合、発光素子５から放射されて封止部材７内部から封止部材７の側面に入射する光を、封止部材７の側面において全反射させることができる。そのため、外部に取り出すことのできる光の量を増やすことができるので、発光装置１の発光効率を向上させることができる。
【００３１】
次に、本発明の第５の実施形態にかかる発光装置１について説明をする。
【００３２】
図１０に示すように、本実施形態の発光装置１は、基体３の主面であって、発光素子５が配設された位置を除く部分に凹部３Ｂが設けられ、この凹部３Ｂに封止部材７（以下、第１の樹脂とする）よりも屈折率の小さい樹脂（以下、第２の樹脂１３とする）が配設されている。
【００３３】
前述のように基体３の主面にメッキが形成されてもよいが、図１０に示すように、第１の樹脂よりも屈折率の大きい第２の樹脂１３が凹部３Ｂに配設されていることにより、第１の樹脂と第２の樹脂１３の界面に第１の樹脂側より入射する光を全反射させることができる。
【００３４】
第２の樹脂１３としては、第１の樹脂と同様に光透過性の高いものを用いることが好ましく、例えば、アクリル樹脂、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。
【００３５】
また、ＳｉＯ２のような無機成分を樹脂と化学結合させておく、或いはＳｉＯ２のような無機成分を微粒子状態で樹脂中に混入させておくことにより、樹脂の屈折率を調整することができる。そこで、第１の樹脂及び第２の樹脂１３として同じ樹脂を用いるとともに、混入させる無機成分の量や成分を調整することにより、第１の樹脂の屈折率を第２の樹脂１３の屈折率よりも小さくすることができる。
【００３６】
また、このとき、第１の樹脂に混入される無機成分の少なくとも一部と第２の樹脂１３に混入される無機成分の少なくとも一部とが同じ成分であることが好ましい。第１の樹脂と第２の樹脂１３の界面において、この共有する成分が結合することにより、アンカー効果として作用するので、第１の樹脂と第２の樹脂１３の接合性を高めることができるからである。
【００３７】
次に、本発明の第６の実施形態にかかる発光装置１について説明をする。
【００３８】
図１１に示すように、本実施形態の発光装置１は、基体３の主面上に配設された透光性部材１５を更に備えている。そして、発光素子５が透光性部材１５上に配設されている。このように透光性部材１５を更に備えていることから、発光素子５からほぼ真下に放出された光を外部に取り出すことができる。結果として、発光装置１の発光効率をさらに向上させることができる。
【００３９】
透光性部材１５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。
【００４０】
次に、本発明の第７の実施形態にかかる発光装置１について説明をする。
【００４１】
図１２に示すように、本実施形態の発光装置１は、基体３の主面上であって発光素子５を取り囲むように位置し、内周面が発光素子５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５から放出された光を集光して、所望の方向へ放出することができる。
【００４２】
反射部材１７としては、発光素子５と対向する面（図１２では内側面）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。
【００４３】
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。
【００４４】
図１３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。
【００４５】
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１３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５が基体３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５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として機能する。
【００４６】
照明装置１９は、発光装置１を一つのみ備えていてもよく、また、図１３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。
【００４７】
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】
【００４８】
【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】図１に示す実施形態の平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる発光装置の第１の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる発光装置の第２の変形例を示す断面図である。
【図６】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７】図６に示す実施形態の断面図である。
【図８】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９】本発明の第４の実施形態にかかる発光装置を示す拡大断面図である。
【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】本発明の第６の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図１３】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】
【００４９】
１・・・発光装置
３・・・基体
５・・・発光素子
７・・・封止部材
９・・・側壁部
１１・・・蛍光体層
１３・・・第２の樹脂
１５・・・透光性部材
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】
2010010334.tif 000003
【図２】
2010010334.tif 000004
【図３】
2010010334.tif 000005
【図４】
2010010334.tif 000006
【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】
2010010334.tif 000013
【図１２】
2010010334.tif 000014
【図１３】
2010010334.tif 000015