(57)【要約】【課題】透光性部材の上面に凹凸が設けられることにより、この透光性部材の上面における全反射を低減することができる。しかしながら、透光性部材の上面に進行した光が全反射しない場合であっても、入射光の一部が反射して基板側へ進んでしまうため、発光装置から取り出される光が減少してしまう。【解決手段】主面を有する基体と、基体の主面上に配設された発光素子と、基体及び発光素子上に位置し、上面に複数の凹部を有する透光性部材とを備えた発光装置とする。そして、基体の主面に対して垂直な透光性部材の断面において、凹部は、底部が開口部よりも発光素子側に位置するように傾斜した形状とする。【選択図】図１
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【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発光素子と、前記基体及び前記発光素子上に位置し、上面に複数の凹部を有する透光性部材とを備えた発光装置であって、
前記基体の主面に対して垂直な前記透光性部材の断面において、前記凹部の前記発光素子に近い側面が、前記基体の主面とのなす角が９０°以上となるよう傾斜した部分を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記透光性部材を平面視した場合に、前記複数の凹部が、前記発光素子の中心部が中心である同心円の円周上に存在す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】
前記透光性部材を平面視した場合に、前記複数の凹部は、前記発光素子の中心部が中心である円周上において隣り合う凹部の間隔が略一定であ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】
前記透光性部材を平面視した場合に、前記複数の凹部は、前記発光素子を囲うよう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５】
前記発光素子から放射された光の前記凹部の前記発光素子に近い側の側面への入射角が臨界角以上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】
前記基体の主面に対して垂直な前記透光性部材の断面において、前記発光素子に近い部分に位置する凹部の下方での透光性部材の厚みが、発光素子から遠い部分に位置する凹部の下方での透光性部材の厚みよりも小さ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】
前記透光性部材上に位置し、蛍光体を含有する略一定の厚みを有する蛍光体層を更に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８】
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これを用いた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、発光素子上に位置する透光性部材の上面に凹凸を設けた発光装置が提案されている。このように、透光性部材の上面に凹凸が設けられていることにより、透光性部材中を通って透光性部材の上面に進行する光が、この透光性部材の上面において全反射することを抑制できる。これにより、透光性部材上への透過率を高めることができるので、発光効率を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００６−２４６１５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、透光性部材の上面に凹凸が設けられることにより、この透光性部材の上面における全反射を低減することができる。しかしながら、透光性部材の上面に進行した光が全反射しない場合であっても、入射光の一部が反射して基板側へ進んでしまうため、発光装置から取り出される光が減少してしまう、という問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、透光性部材の厚みを大きくすることなく、発光効率を高め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】
【０００５】
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発光素子と、前記基体及び前記発光素子上に位置し、上面に複数の凹部を有する透光性部材とを備えている。そして、前記基体の主面に対して垂直な前記透光性部材の断面において、前記凹部の前記発光素子に近い側面が、前記基体の主面とのなす角が９０°以上となるよう傾斜した部分を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の発光素子によれば、基体の主面に対して垂直な透光性部材の断面において、凹部の発光素子に近い側面が、基体の主面とのなす角が９０°以上となるよう傾斜した部分を有している。これにより、発光装置の発光効率を高めることができる。これは、透光性部材中を通って透光性部材の上面に進行する光の透光性部材の上面における反射を抑制するのではなく、反射した光が透光性部材の上方に進むように凹部が形成されているため、透光性部材の上面で反射する光も取り出すことができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の発光装置及び発光装置用基板について図面を用いて詳細に説明する。
【０００８】
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上に配設された発光素子５と、基体３及び発光素子５上に位置し、上面に複数の凹部９を有する透光性部材７とを備えている。そして、基体３の主面３ａに対して垂直な透光性部材７の断面において、凹部９の発光素子５に近い側面が、基体３の主面３ａとのなす角が９０°以上となるよう傾斜した部分を有している。
【０００９】
このように、本実施形態の発光装置１は、凹部９の発光素子５に近い側面が、基体３の主面３ａとのなす角が９０°以上となるよう傾斜した部分を有していることにより、発光効率を高めることができる。これは、透光性部材７中を通って透光性部材７の上面に進行する光であって、透光性部材７の上面で反射する光が、図２において矢印で示すように、基体３に向かってではなく透光性部材７の上方に向かって進むため、透光性部材７の上面で反射する光も取り出すことができるからである。
【００１０】
また、凹部９が底部９ａとして底面を有している場合には、底部９ａが開口部９ｂよりも基体３の主面３ａに平行な方向において発光素子５側に位置することが好ましい。このように底部９ａが形成されていることにより、凹部９の発光素子５に近い側面と基体３の主面３ａとのなす角をより大きくしやすくなるので、凹部９の発光素子５に近い側面に進行する光の反射率を高めることができるからである。
【００１１】
また、基体３の主面３ａに対して垂直な透光性部材７の断面において、発光素子５に近い部分に位置する凹部９の発光素子５に近い側の側面９ｃと基体３とのなす角が、発光素子５から遠い部分に位置する凹部９の発光素子５に近い側の側面９ｃと基体３とのなす角よりも小さいことが好ましい。
【００１２】
具体的には、図３に示すように、透光性部材７の上面に複数の凹部９を有する場合に、発光素子５に最も近い部分に位置する凹部９を第１の凹部１１とするとともに、第１の凹部１１よりも発光素子５から遠い部分に位置し、第１の凹部１１と隣り合う凹部９を第２の凹部１３、第２の凹部１３よりも発光素子５から遠い部分に位置し、第２の凹部１３と隣り合う凹部９を第３の凹部１５とする。そして、第１の凹部１１の発光素子５に近い側の側面１１ｃと基体３とのなす角をθ１とする。第２の凹部１３の発光素子５に近い側の側面１３ｃと基体３とのなす角をθ２、第３の凹部１５の発光素子５に近い側の側面１５ｃと基体３とのなす角をθ３とする。そして、角θ１が角θ２よりも小さく、角θ２が角θ３よりも小さいことが好ましい。
【００１３】
透光性部材７の上面のうち、発光素子５から遠く透光性部材７の側面９ｃに近い部分に進行する光ほど、透光性部材７の上面と平行に近くなる。しかしながら、本実施形態の発光装置１は、発光素子５に近い部分に位置する凹部９の発光素子５に近い側の側面９ｃと基体３とのなす角θ１が、発光素子５から遠い部分に位置する凹部９の発光素子５に近い側の側面９ｃと基体３とのなす角θ３よりも小さい。そのため、各凹部９に進行する光を効率よく透光性部材７の上方に放射することができるので、発光装置１の発光効率を高めることができる。
【００１４】
また、発光素子５に近い部分に位置する凹部９の下方での透光性部材７の厚みが、発光素子５から遠い部分に位置する凹部９の下方での透光性部材７の厚みよりも小さいことが好ましい。具体的には、第１の凹部１１の下方での透光性部材７の厚みＤ１が、第２の凹部１３の下方での透光性部材７の厚みＤ２よりも小さく、第２の凹部１３の下方での透光性部材７の厚みＤ２が、第３の凹部１５の下方での透光性部材７の厚みＤ３よりも小さいことが好ましい。
【００１５】
透光性部材７は発光素子５に近い中央部分ほど発光素子５の発熱により変形しやすい。しかしながら、本実施形態の発光装置１においては、発光素子５に近い部分に位置する凹部９ほど、この凹部９の下方での透光性部材７の厚みが小さいことから、より変形しやすくなる。そのため、透光性部材７に過大な応力が加わることを抑制できるので、透光性部材７の耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、図２に示すように、透光性部材７を平面視した場合に、複数の凹部９が、発光素子５の中心部が中心である同心円の円周上に存在することが好ましい。より具体的には、第１の凹部１１、第２の凹部１３及び第３の凹部１５がそれぞれ発光素子５の中心部を中心とする同心円上に存在することが好ましい。このように凹部９が形成されていることにより、透光性部材７を平面視した場合における周方向での輝度のばらつきを小さくすることができるからである。
【００１７】
特に、透光性部材７を平面視した場合に、発光素子５の中心部が中心である円周上において隣り合う凹部９の間隔が略一定であることがより好ましい。このように凹部９が形成されていることにより、透光性部材７を平面視した場合における周方向での輝度のばらつきをより小さくすることができる。
【００１８】
また、発光素子５から放射された光の凹部９の発光素子５に近い側の側面９ｃへの入射角が臨界角以上であることが好ましい。このように凹部９が形成されている場合には、発光素子５から放射され、凹部９の発光素子５に近い側の側面９ｃへ進行する光を全反射させることができるので、発光装置１の発光効率をさらに高めることができるからである。
【００１９】
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。
【００２０】
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。発光素子５は通電部材（不図示）を介して外部電源より通電されることにより発光することができる。通電部材は、基体３の主面３ａ上に配設すればよい。また、基体３に主面３ａから裏面にかけて孔部を形成し、この孔部を介して基体３の裏面上に通電部材を配設してもよい。
【００２１】
透光性部材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、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。
【００２２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明をする。
【００２３】
図４、５に示すように、本実施形態の発光装置１は、第１の実施形態にかかる発光装置１と比較して、基体３の主面３ａに対して垂直な透光性部材７の断面において、傾斜した２つの側面からなるエッジ形状である。第１の実施形態に示すように、底部９ａとして底面を有している形状であってもよいが、本実施形態のように、基体３の主面３ａに対して垂直な透光性部材７の断面において、傾斜した２つの側面からなるエッジ形状であることにより、凹部９の底面における光の反射を抑制することができる。本実施形態においては、傾斜した２つの側面の交わる点を底部９ａとする。
【００２４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明をする。
【００２５】
図６に示すように、本実施形態の発光装置１は、第１の実施形態にかかる発光装置１と比較して、透光性部材７を平面視した場合に、複数の凹部９が、それぞれ発光素子５を囲うように形成されていることを特徴としている。より具体的には、本実施形態においては、第１の凹部１１、第２の凹部１３及び第３の凹部１５が、それぞれ発光素子５を囲うように形成されている。このように凹部９が形成されていることにより、透光性部材７を平面視した場合における、周方向での輝度のばらつきを小さくすることができる。
【００２６】
なお、図６において、凹部９の位置を明示するため、透光性部材７の上面のうち、凹部９の形成されていない基体３の主面３ａに対して平行な平面部分を斜線部としている。
【００２７】
また、図６に示すように、透光性部材７を平面視した場合に、複数の凹部９が、発光素子５の中心部を中心とする同心円となるように形成されていることが好ましい。より具体的には、第１の凹部１１、第２の凹部１３及び第３の凹部１５がそれぞれ発光素子５の中心部を中心とする同心円となるように形成されていることが好ましい。このように凹部９が形成されていることにより、透光性部材７を平面視した場合における周方向での輝度のばらつきを小さくすることができるからである。
【００２８】
次に、本発明の第４の実施形態について説明をする。
【００２９】
図７に示すように、本実施形態の発光装置１は、第１の実施形態にかかる発光装置１と比較して、透光性部材７上に位置し、蛍光体１７を含有する略一定の厚みを有する蛍光体層１９を更に備えている。
【００３０】
蛍光体層１９に含有される蛍光体１７が発光素子５から放射された光の波長を変換することにより、所望の波長の光を外部に取り出すことができる。また、発光素子５から放射され蛍光体層１９に入射する光は、蛍光体１７で散乱される。これにより、発光素子５から放出された光を広範囲に分散させることができる。
【００３１】
本実施形態の発光装置１においては、蛍光体層１９の厚みが一定であって、透光性部材７の凹部９に対応するように、蛍光体層１９が上面に凹部を有している。そのため、蛍光体層１９が変形しやすくなるので、透光性部材７の凹部９の変形による応力分散の効果が低下することを抑制できる。
【００３２】
蛍光体層１９としては、蛍光体１７を含有する樹脂を用いることができる。樹脂としては、光透過性の高いものを用いることが好ましく、透光性部材７と同様に、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。このとき、透光性部材７として用いる樹脂と同じ樹脂を用いることが好ましい。これにより、透光性部材７と蛍光体層１９の熱膨張率の差を小さくできるので、蛍光体層１９の透光性部材７からの剥離を抑制することができるからである。
【００３３】
次に、本発明の第５の実施形態について説明をする。
【００３４】
図８に示すように、本実施形態の発光装置１は、第１の実施形態にかかる発光装置１と比較して、基体３の主面３ａ上に配設され、発光素子５から発光される光を反射する反射面を有する反射部材２１を備えている。上記のような反射部材２１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、所望の光出射方向へ放出することができる。
【００３５】
より具体的には、図８に示すように、基体３の主面３ａ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２１を用いることができる。
【００３６】
反射部材２１としては、発光素子５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２１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。
【００３７】
また、本実施形態のように、発光素子５から最も遠い部分に位置する凹部９が、発光素子５から遠い側の側面を有さない、言い換えれば、透光性部材７が上面の端部に切り欠き部を有し、この切り欠き部が反射部材２１と接していることが好ましい。これにより、透光性部材７の端部における厚みを確保することができるので、透光性部材７の端部における変形が抑制され、透光性部材７の反射部材２１からの剥離を抑制することができる。
【００３８】
次に、本発明の一実施形態にかかる照明装置２３について説明する。
【００３９】
図９に示すように、本実施形態の照明装置２３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２５と、発光装置１に通電する電気配線２７と、発光装置１から出射される光を反射する光反射手段２９とを備えている。
【００４０】
本実施形態の照明装置２３における発光装置１は搭載板２５上に載置される。このとき、図９に示すように、本実施形態の照明装置２３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２５上に載置される。本実施形態の照明装置２３においては、電気配線２７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２９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２３として機能する。
【００４１】
照明装置２３は、発光装置１一つのみ備えていてもよく、また、図９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２７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。例えば、第１の実施形態の発光装置１は、複数の凹部９として第１の凹部１１、第２の凹部１３及び第３の凹部１５を有しているが、第３の凹部１５よりも発光素子５から遠く透光性部材７の側面側に位置する第４の凹部を有していてもよい。また、本発明の発光装置１は複数の凹部９を有していればよいので、凹部９が第１の凹部１１及び第２の凹部１３の２つであってもよい。
【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】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５】図４に示す実施形態の拡大断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる発光装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図８】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９】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・・・発光素子
７・・・透光性部材
９・・・凹部
９ａ・・・底部
９ｂ・・・開口部
９ｃ・・・側面
１１・・・第１の凹部
１３・・・第２の凹部
１５・・・第３の凹部
１７・・・蛍光体
１９・・・蛍光体層
２１・・・反射部材
２３・・・照明装置
２５・・・搭載板
２７・・・電気配線
２９・・・光反射手段
【図１】
2010080371.tif 000003
【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】
2010080371.tif 000008
【図７】
2010080371.tif 000009
【図８】
2010080371.tif 000010
【図９】
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