(57)【要約】【課題】出射光の色むらや眩しさを低減できる発光装置を提供する。【解決手段】この発光装置は、基板１２と、基板１２に実装されたLEDチップ１１と、反射部材１４と、色変換部材１３とを備える。反射部材１４はLEDチップ１１の上方に配置されている。そして、色変換部材１３は、LEDチップ１１からの直接光と反射部材１４からの反射光とが入射する位置に配置されていて、LEDチップ１１の発光光と異なる色の光に変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に実装された発光素子とを備えた発光装置において、
前記発光素子の上方に配置された反射部材と、
前記発光素子からの直接光と前記反射部材からの反射光とが入射する位置に配置され、前記発光素子の発光光と異なる色の光に変換する色変換部材と、
をさらに備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記色変換部材が、前記発光素子の側部を囲むように前記基板上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３】
前記色変換部材が筒形状に形成されており、
前記反射部材が、該筒形状の色変換部材の開口を塞ぐように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記反射部材で閉じられた前記色変換部材の内側の空間に充填された透明な封止材をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記反射部材の前記発光素子に対向する側が錐体の形に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記錐体の頂点が、前記色変換部材の中心、並びに前記発光素子の発光中心と一致していることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、LEDチップを使用したLEDデバイスのような発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なLEDデバイスは、図６に示すように、LEDチップ１と、LEDチップ１が実装された基板２と、基板２上でLEDチップ１の周囲を囲むように形成された光反射部材としてのリフレクタ３と、を備える。
【０００３】
このような構成のLEDデバイスにおいては、LEDチップ１の発光色を所望の色に変換する場合、リフレクタ３の内側に充填されてLEDチップ１を封止する封止材４の中に蛍光部材を含有する方法が採られている。
【０００４】
この場合、LEDチップ１から出る光が図７に示されるようなお椀形の配光をなすとき、蛍光部材に吸収される励起光の強さが均一となって、演色性の高いLEDデバイスが得られる。
【０００５】
図７のような配光分布は、透明体であるサファイヤ基板上に発光層を形成してなる一般的なLEDチップに多く見られる。
【０００６】
しかし近年、LEDチップからの光の取り出し効率を向上させるためにLEDチップ上面にテクスチャパターン等の加工を施す場合がある。この場合のLEDチップの多くは、図８に示すように直上に最も強く光が出る配光となる。
【０００７】
図６の構造において白色発光のＬＥＤデバイスを製造するのには、例えば青色発光のLEDチップ１が用いられ、青色光を励起光とする蛍光部材が含有された封止材４が使用される。この例でLEDチップ１が図８の配光を示すものであると、LEDチップ１の直上方向Pでは励起光が強い為に青色が強く、斜め方向Qでは蛍光部材による発光色（黄色）が強く出てしまう。つまり、一定した演色を得ることが出来ない。
【０００８】
また、照明用途に使用されるハイパワーLEDデバイスは点光源である為、図８の配光を示すLEDチップを使用すると、LEDチップ直上の輝度が高く、直視すると非常に眩しく感じられた。
【０００９】
そこで、配光が広がるようLEDチップの上面上方に拡散板を取り付ける手法（図９）やレンズを取り付ける手法（図１０）を講じて、眩しさを軽減する必要があった。
【００１０】
しかしその場合、LEDチップから出た光のすべてをLEDデバイスの出射光として使用することは出来ず、その結果発光効率の高いLEDチップを使用しても効率を低減させてしまっていた。
【００１１】
なお、LEDチップの直上方向に向かう光を側方へ反射する技術が特許文献１に開示されているが、上記のような発光色のむらや、眩しさを解消させるものではない。
【特許文献１】特開2005-221706号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上記背景技術が有する課題を解消できる発光装置を提供することにある。その目的の一例は、直上方向へ出る光が最も強いLEDチップを使用しても、発光色のむらや、眩しさを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決すべく、本発明の一態様の発光装置は、基板と、該基板に実装された発光素子と、反射部材と、色変換部材とを備える。反射部材は発光素子の上方に配置されている。そして、色変換部材は、発光素子からの直接光と前記反射部材からの反射光とが入射する位置に配置されていて、発光素子の発光光と異なる色の光に変換する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、発光装置から出射される光の色むらや、眩しさを低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１の（Ａ）は本発明の第一の実施形態による発光装置の上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った断面図を示している。
【００１７】
この図に示すように、本実施形態のLEDデバイス１０は、LEDチップ１１と、LEDチップ１１が実装された基板１２と、基板１２上でLEDチップ１１の側部を囲むように形成された枠状の色変換部材１３と、LEDチップ１１の上方に配置された反射部材１４と、を備える。
【００１８】
基板１２は、ベース板１５と、ベース板１５に積層された絶縁層１６及び１７と、を含む構成である。
【００１９】
ベース板１５の材料としては、金属やセラミック、熱変形しにくいプラスチック等が採用される。特に発光装置をハイパワーLEDデバイスとして設計する場合は点灯時に発生する自己発熱を放熱するために、ＡｌやＣｕ、アルミナなどの熱伝導率の比較的高い材料が好ましい。一方、絶縁層１６の材料としてはガラスエポキシ基板が採用される。また、絶縁層１７の材料としては、熱伝導率の比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮが採用されている。
【００２０】
絶縁層１６はベース板１５に接着されており、ベース板１５の外形に合わせた形状を持ち、かつ、中央にLEDチップ１１の外周より大きい矩形の窓孔１６ａを有する。そして、ベース板１５における窓孔１７ａの内側の面に、絶縁層１７が絶縁層１６と隙間をもって配置されている。
【００２１】
絶縁層１６及び１７の、ベース板１５とは反対側の面には、LEDチップ１１と電気的に接続される配線パターン１９が設けられている。そして絶縁層１６上の配線パターン１９はその両端を除いてレジストで被覆され保護されている。
【００２２】
絶縁層１７上面にはLEDチップ１１が実装されている。そして、LEDチップ１１の表面電極と絶縁層１６上の配線パターン１９とが、さらには、LEDチップ１１の裏面電極に繋がる絶縁層１７上の配線パターンと絶縁層１６上の配線パターン１９とが、ＡｕやＡｌ等の導線であるボンディングワイヤ２２で電気的に接続されている。
【００２３】
さらに、枠状の色変換部材１３は、配線パターン１９とボンディングワイヤ２２の接続部分の外側にてLEDチップ１１の側部を囲むように基板１２上に形成されている。本実施形態では色変換部材１３の形状は、LEDチップ１１の発光中心周りに形成された中空の円柱（円筒形）である。
【００２４】
色変換部材１３は、LEDチップ１１から出射された光を、その光と異なる波長（色）に変換する部材である。例えば、青色LEDの発光を吸収して黄色系の発光に変換する蛍光体を透明樹脂に分散し、該樹脂を所望の形状に成型することにより、色変換部材１３は形成される。この例では、LEDチップ１１から出射された青色光の一部が色変換部材１３中の蛍光体により黄色光に変換され、当該黄色光と、変換されずに色変換部材１３を通過する青色光とが混合されることにより、出射光が白色光となる。
【００２５】
さらに、反射部材１４がLEDチップ１１の上方に配置され、かつ、色変換部材１３の開口を塞ぐように該開口の縁に接している。反射部材１４で閉じられた色変換部材１３の内側の空間には、光透過性に優れた透明な封止材２３が充填されている。これによってLEDチップ１１及びボンディングワイヤ２２が封止材２３中に封じ込まれている。
【００２６】
封止材２３としてはエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂などが使用される。また、反射部材１４の材料としては、白色樹脂材料や、白色塗料が塗られた反射面を有する金属材料などが使用される。
【００２７】
反射部材１４のLEDチップ１１に対向する側は逆円錐形状に形成され、その反対側は平面形状に形成されている。その反射部材の逆円錐形状の頂点は、色変換部材１３の中心、並びにLEDチップ１１の発光中心と一致している。色変換部材１３はLEDチップ１１からの直接光と反射部材１４からの反射光とが入射する位置に設けられている。
【００２８】
このような反射部材１４により、LEDチップ１１から出射された光のうち最も強い直上方向への光を側方の色変換部材１３に分散させることが可能となる。その結果、レンズや分散板などを使用することなく、図２のような広い配光特性を持ったLEDデバイス１０が得られる。尚、図２中の矢印及びその長さは出射光の方向及びその強さを表している。
【００２９】
上記構成のLEDデバイス１０では、LEDチップ１１の直上方向への光を側方の色変換部材１３に入射させることにより、LEDチップ１１から出た発色光が、その光と異なる波長（色）に変換され、当該波長の光が色変換部材１３から拡散光として出射される。そのため、LEDデバイスの光出射側における出射光の色むらが低減する。そのうえ、LEDチップ直上の輝度が抑えられ、眩しさが解消される。
【００３０】
さらに、LEDチップ１１からの光は反射部材１４で反射されても色変換部材１３を経てから出射されるため、LEDデバイス１０から出射される全光束の大きな低減が避けられる。
【００３１】
（その他の実施形態）
本発明は、図１に示した形状に限られない。すなわち、LEDデバイス１０から出射される光の演色性が上がるよう、LEDチップ１１が持っている配光特性に合わせて、色変換部材１３や反射部材１４の形状を変更することが好ましい。以下、その変更例を図３〜図５に示す。
【００３２】
図３は本発明の第二の実施形態による発光装置の縦断面図である。この図に示される形態は、円筒形の色変換部材１３の高さ（基板１２の一面と直角な方向の厚さ）を第一の実施形態のそれよりも大きくし、それに応じて、反射部材１４の逆円錐形状の高さも大きくしたものである。
【００３３】
図４は本発明の第三の実施形態による発光装置の縦断面図である。この図に示される形態は、第一の実施形態のような円筒形の色変換部材１３の形状をテーパー筒状に替えたものである。具体的には、円筒状の色変換部材１３の外径が基板１２から離れる方向に伴って小さくなるように、色変換部材１３の側面が傾斜している。
【００３４】
図５は本発明の第四の実施形態による発光装置の上面図である。この図に示される形態は、第一の実施形態のような円筒形の色変換部材１３の形状を角筒形に替え、それに応じて、反射部材１４のLEDチップ１１に対向する側の形状を角錐形状に替えたものである。例えば、図５のように、色変換部材１３は上面から見た形が四角の筒形に形成されている。そして、反射部材１４は四角錐の形に形成され、かつ、その四角錐の四つの側面の各々が色変換部材１３の各側面に対向している。勿論、これ以外の形であっても本発明は構わない。
【００３５】
なお、以上説明した各実施形態における形を適宜組み合わせて創作される発光装置も本発明に含まれる。また、そのような発光装置を複数個使用した発光モジュールや、発光装置又は発光モジュールを具備する照明装置も本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（Ａ）は本発明の第一の実施形態による発光装置の上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ’線に沿った縦断面図。
【図２】第一の実施形態の発光装置における配光特性を示す図。
【図３】本発明の第二の実施形態による発光装置の縦断面図。
【図４】本発明の第三の実施形態による発光装置の縦断面図。
【図５】本発明の第四の実施形態による発光装置の上面図。
【図６】一般的なLEDデバイスの縦断面図。
【図７】LEDチップの配光特性の一の例を示す側面図。
【図８】LEDチップの配光特性の他の例を示す側面図。
【図９】本発明が解決しようとする課題に対する従来手法を示す図。
【図１０】本発明が解決しようとする課題に対する従来手法を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１０    LEDデバイス
１１    LEDチップ
１２    基板
１３    色変換部材
１４    反射部材
１５    ベース板
１６、１７    絶縁層
１６ａ    窓孔
１９    配線パターン
２２    ボンディングワイヤ
２３    封止材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010016108.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010016108.tif 000008
【図７】
2010016108.tif 000009
【図８】
2010016108.tif 000010
【図９】
2010016108.tif 000011
【図１０】
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