(57)【要約】【課題】透光性樹脂層を介して発光素子を基体上に配設することにより、発光効率を向上させることができる。一方、発光素子は通電することにより、発光すると同時に発熱する。そのため、基体及び透光性樹脂層が熱膨張して、基体に反りが生じる可能性がある。【解決手段】主面を有する基体と、該基体の主面上に配設された透光性部材と、該透光性部材上に配設された発光素子とを備えている。さらに、前記基体が、主面上であって、前記発光素子の下に位置する部分に凹部を有し、該凹部を介して前記基体と前記透光性部材とが離隔している。【選択図】図２
2010028050.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透光性部材と、該透光性部材上に配設された発光素子とを備えた発光装置であって、
前記基体は、主面上であって、前記発光素子の下に位置する部分に凹部を有し、該凹部を介して前記基体と前記透光性部材とが離隔していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光素子を被覆する透光性の被覆部材を更に備え、前記基体を平面視した場合に、前記発光素子を囲むように前記凹部が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３】
前記透光性部材は、前記基体よりも弾性率が低いことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記透光性部材上に配設され、前記発光素子と電気的に接続された導電性部材と、前記凹部の上方に位置し、前記発光素子と前記導電性部材とを電気的に接続する接続部材と、を更に備え、前記接続部材は前記導電性部材よりも弾性率が低い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、表面の少なくとも一部が曲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６】
前記凹部は、表面が球面形状であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記凹部は、表面のうちの少なくとも前記発光素子と対向する部分が前記発光素子と平行であることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項８】
請求項１〜７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、発光素子を備えた発光装置は、発光効率の向上が求められている。そこで、特許文献１に記載されているように、透光性樹脂層を介して発光素子を基体上に配設した発光装置が提案されている。
【０００３】
非透光性の接着剤層などを介して基体上に発光素子を配設した場合、発光素子から下方に放出された光は、殆どが接着剤層などに吸収されてしまうため、発光ロスが生じる。しかしながら、特許文献１に記載されているように、透光性樹脂層を介して発光素子を基体上に配設することにより、発光素子から下方に放出された光を外部に取り出すことができる。これは、発光素子から下方に放出された光が、透光性樹脂層を透過することにより、外部に放出されるからである。
【特許文献１】特開２００５−１９１１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているように、透光性樹脂層を介して発光素子を基体上に配設することにより、発光効率を向上させることができる。一方、発光素子は通電することにより、発光すると同時に発熱する。そのため、基体及び透光性樹脂層が熱膨張して、基体に反りが生じる可能性がある。特許文献１に記載のように、平板状の基体上に平板状の透光性樹脂層を配設した場合、基体の反りが大きくなるため、透光性樹脂層と基体の接合面若しくは発光素子と透光性樹脂層の接合面において剥離が生じる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基体、透光性樹脂層及び発光素子の接合性を向上させた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】
【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透光性部材と、該透光性部材上に配設された発光素子とを備えている。さらに、前記基体が、主面上であって、前記発光素子の下に位置する部分に凹部を有し、該凹部を介して前記基体と前記透光性部材とが離隔している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発光装置によれば、基体が、主面上であって発光素子の下に位置する部分に凹部を有している。そして、この凹部を介して基体と透光性部材とが離隔している。発光素子が発熱することにより、基体及び透光性部材が熱膨張することから、基体及び透光性部材のうち、特に発光素子に近い部分でこれらの熱膨張差に起因する反りが大きくなる。本発明の発光素子によれば、上記のように、基体及び透光性部材のうち発光素子に近いところである発光素子の下に位置する部分に凹部が設けられ、この凹部を介して基体と透光性部材とが離隔していることから、基体及び透光性部材の反りが抑制される。これにより、透光性部材と基体の接合面若しくは発光素子と透光性部材の接合面における剥離の可能性を低減することができる。
【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３の主面３Ａ上に配設された透光性部材５と、透光性部材５上に配設された発光素子７とを備えている。さらに、基体３が、主面３Ａ上であって、発光素子７の下に位置する部分に凹部９を有し、凹部９を介して基体３と透光性部材５とが離隔している。
【００１０】
このように、本実施形態の発光装置１は、基体３が、主面３Ａ上であって発光素子７の下に位置する部分に凹部９を有している。そして、この凹部９を介して基体３と透光性部材５とが離隔していることから、基体３及び透光性部材５の反りが抑制される。これにより、透光性部材５と基体３の接合面若しくは発光素子７と透光性部材５の接合面における剥離の可能性を低減することができる。また、本実施形態の発光装置１においては、基体３の主面３Ａ上のうち、発光素子７から離れた部分には凹部９が形成されていないことから、基体３と透光性部材５の接合性を高く維持することもできる。
【００１１】
なお、本実施形態において、基体３の主面３Ａ上であって発光素子７の下に位置する部分とは、図３に示すように、発光素子７を基体３の主面３Ａに垂直な方向から基体３の主面３Ａ上に射影した領域Ｌを示している。また、本実施形態において、主面３Ａ上に存在する凹部９とは、基体３の表面に生じる製造工程上不可避な凹凸を除いている。また、発光装置１は、発光素子７を一つのみ備えていてもよく、また、図２に示すように、複数備えていても良い。
【００１２】
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７に通電すると、発光素子７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７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３は、主面３Ａ上であって、発光素子７の下に位置する部分に凹部９を有している。凹部９の形状としては、図３に示すように略直方体状であってもよいが、図４、５に示すように、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。特に凹部底面９Ａと凹部側面９Ｂ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。凹部底面９Ａと凹部側面９Ｂ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】
特に、図４に示すように、凹部９の表面が球面形状であることがより好ましい。凹部９の表面が球面形状であることにより、凹部９に加わる応力の分散効果がさらに高められるので、凹部９の特定の部分への応力の集中をさらに抑制できるからである。
【００１５】
或いは、図５に示すように、凹部９の表面における少なくとも発光素子７と対向する部分が発光素子７と平行であることもより好ましい。本実施形態における発光素子７は透光性部材５上に配設されていることから、発光素子７から下方に放射された光を取り出し、発光効率を向上させることができる。このとき、本実施形態のように、凹部９の表面における少なくとも発光素子７と対向する部分が発光素子７と平行であることにより、発光素子７から下方に放射された光が外部に取り出されやすくなるので、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からである。
【００１６】
従って、より具体的には、凹部底面９Ａが発光素子７と平行な平面であって、凹部側面９Ｂが凹部底面９Ａと滑らかに接続される放物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、凹部底面９Ａと凹部側面９Ｂの境界部分の段差が、製造工程上、基体３の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。
【００１７】
発光素子７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５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。
【００１９】
また、本実施形態の発光装置１のように、発光素子７を被覆する透光性の被覆部材１１を備えていることが好ましい。発光素子７が外気に露出されていると、長時間の使用により発光素子７の耐久性が低下する可能性があるが、透光性の被覆部材１１により発光素子７が被覆されている場合には、発光効率を大きく低下させることなく、発光素子７の耐久性を向上させることができるからである。また、被覆部材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７から斜め上方に放出された光に対しても発光素子７と被覆部材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。これにより、被覆部材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。
【００２０】
また、被覆部材１１が蛍光体を含有していることが好ましい。これにより、発光素子７から放射された光の波長を所望の波長に変換することができる。発光素子７から放射された光の波長を所望の波長に変換するためには、上記のように被覆部材１１が蛍光体を含有している場合のほかにも、被覆部材１１の表面に蛍光体層を配設しても良い。
【００２１】
被覆部材１１としては、透光性部材５と同様に、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。特に、被覆部材１１と透光性部材５とが同じ樹脂を主成分とすることが好ましい。これにより、被覆部材１１と透光性部材５との接合性を高めることができる。また、被覆部材１１と透光性部材５とが同じ樹脂を主成分とすることにより、熱膨張差を小さくすることができる。
【００２２】
また、凹部９の表面に金属膜（不図示）を備えていることが好ましい。基体３がセラミックス、或いは樹脂からなる場合、発光素子７から下方に放出された光の、基体３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７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。
【００２３】
近年、発光装置１は、照明用としての需要が高まってきている。このように、発光装置１を照明用として用いる場合、輝度のムラが小さいことが求められるため、本実施形態の発光装置１が特に有効となる。これは、本実施形態の発光装置１を用いた場合、発光素子７のほぼ直上と発光素子７の斜め上方とで輝度にムラが生じる可能性を抑制できるからである。
【００２４】
既に示したように、平板状の基体３上に平板状の透光性部材５を配設した場合、発光素子７から下方に放出された光は、発光素子７と基体３との間で何度も反射するため、殆どが基体３などに吸収されてしまう。そのため、発光素子７のほぼ直上は、発光素子７からほぼ真上に放出された光のみが放出されることになる。一方、発光素子７の斜め上方は、発光素子７から斜め上方に放出された光と、発光素子７から斜め下方に放出されるとともに基体３で反射された光とが重ね合わせられて放出される。結果として、発光素子７のほぼ直上と発光素子７の斜め上方とで輝度にムラが生じる可能性がある。
【００２５】
しかしながら、本実施形態の発光装置１を用いた場合、基体３で反射するときに光が散乱しやすくなるため、発光素子７からほぼ真下に放出された光であっても、外部に取り出しやすくなる。これにより、輝度のムラを低減できる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明をする。
【００２７】
図６〜８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、基体３を平面視した場合に、発光素子７を囲むように凹部９が形成されていることを特徴としている。第１の実施形態において既に示したように、発光素子７を被覆する透光性の被覆部材１１を更に備えていることにより、発光素子７の露出を防止できるので、発光素子７の耐久性の低下を抑制することができる。しかしながら、発光素子７からの発熱により基体３及び透光性部材５が熱膨張するのと同様に、被覆部材１１もまた発光素子７からの発熱により熱膨張する。そのため、被覆部材１１の熱膨張による応力が発光素子７に加わる。
【００２８】
本実施形態の発光装置１では、凹部９が発光素子７を囲むように形成されている。言い換えれば、凹部９が発光素子７の下方全体に形成されていることから、被覆部材１１から発光素子７に加わる応力が凹部９により吸収される。より具体的には、被覆部材１１から発光素子７に応力が加わった場合に、図８に示すように、発光素子７を凹部９側に押し出されるように変動させることができるので、発光素子７に加わる応力を緩和させることができる。
【００２９】
また、透光性部材５は、基体３よりも弾性率が低いことが好ましい。これにより、凹部９の形状の変形が抑制されるので、凹部９による上記のような発光素子７に加わる応力を緩和する効果をより高めることができるからである。
【００３０】
次に、本発明の第３の実施形態について説明をする。
【００３１】
図９、１０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５上に配設され、発光素子７と電気的に接続された導電性部材１３と、凹部９の上方に位置し、発光素子７と導電性部材１３とを電気的に接続する接続部材１５と、を更に備えている。さらに、本実施形態の発光素子７では、接続部材１５の弾性率が導電性部材１３の弾性率よりも低い。
【００３２】
被覆部材１１の熱膨張によって発光素子７が押圧されることより、発光素子７によって導電性部材１３が押圧される。発光素子７と導電性部材１３とが直接接続されている場合、発光素子７によって導電性部材１３の一部に局所的に強い圧力が加わる可能性がある。このように強い圧力が導電性部材１３に加わると、導電性部材１３が破断して発光素子７に通電されなくなる可能性がある。
【００３３】
本実施形態の発光装置１は、導電性部材１３の弾性率よりも低い弾性率を有する接続部材１５を備え、この接続部材１５により、発光素子７と導電性部材１３とが電気的に接続されている。そのため、接続部材１５で応力が緩和され、導電性部材１３に強い応力が加わることを抑制することができる。
【００３４】
次に、本発明の第４の実施形態について説明をする。
【００３５】
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３Ａ上に配設され、発光素子７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７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。
【００３６】
より具体的には、図１１に示すように、基体３の主面３Ａ上であって発光素子７を取り囲むように位置し、内周面が発光素子７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１７Ａを用いることができる。また、図１１に示すように、複数の発光素子７を備えている場合、基体３の主面３Ａ上であって発光素子７間に位置し、側面が発光素子７から発光される光を反射する反射面である反射部材１７Ｂを用いることができる。
【００３７】
反射部材１７としては、発光素子７と対向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。
【００３８】
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。
【００３９】
図１２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。
【００４０】
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１２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７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７が光を射出する。そして、光反射手段により、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。
【００４１】
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１２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を電気配線により、直列配置としても、並列配置としても良い。
【００４２】
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】
【００４３】
【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２における領域Ａを拡大した拡大断面図である。
【図４】図１に示す実施形態の変形例を示す拡大断面図である。
【図５】図１に示す実施形態の変形例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる発光装置を示す平面図である。
【図７】図６に示す実施形態の断面図である。
【図８】図６における領域Ａを拡大した図であって、発光素子に応力が加わった場合における発光装置の変形の様子を示す拡大断面図である。
【図９】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１０】図９における領域Ａを拡大した拡大断面図である。
【図１１】本発明の第４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】
【００４４】
１・・・発光装置
３・・・基体
３Ａ・・・主面
５・・・透光性部材
７・・・発光素子
９・・・凹部
１１・・・被覆部材
１３・・・導電性部材
１５・・・接続部材
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】
2010028050.tif 000003
【図２】
2010028050.tif 000004
【図３】
2010028050.tif 000005
【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】
2010028050.tif 000010
【図９】
2010028050.tif 000011
【図１０】
2010028050.tif 000012
【図１１】
2010028050.tif 000013
【図１２】
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