(57)【要約】【課題】レンズ部がドーム型の発光装置において、装置から放射される光の色ムラを低減することのできる発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１において、基板２上に直接的又は間接的に実装される発光素子３と、発光素子３の側面３１を被覆する側面被覆部４３及び側面被覆部４３よりも厚く形成され発光素子３の上面３２を被覆する上面被覆部４４を有する蛍光層４と、基板２上にて蛍光層４により被覆された発光素子３を覆うドーム型のレンズ部５と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に直接的又は間接的に実装される発光素子と、
前記発光素子の側面を被覆する側面被覆部と、前記側面被覆部よりも厚く形成され前記発光素子の上面を被覆する上面被覆部と、を有する蛍光層と、
前記基板上にて前記蛍光層により被覆された前記発光素子を覆うドーム型のレンズ部と、を備えた発光装置。
【請求項２】
前記蛍光層は、蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子が分散された透明材料と、を含み、
前記レンズ部の屈折率は、前記蛍光層の前記透明材料の屈折率と同じ若しくは大きい請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記レンズ部は、前記蛍光層の透明材料と同じ材料により形成される請求項２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、基板上に実装される発光素子と、発光素子を被覆する蛍光層と、蛍光層により被覆された発光素子を覆うドーム型のレンズ部と、を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の発光装置として、リード電極を有する台座の上面に発光素子が実装され、発光素子の上面及び側面を覆い蛍光物質が混合された第１の樹脂と、第１の樹脂の外周面を被覆するドーム型の第２の樹脂と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この発光装置では、第２の樹脂がレンズ部をなし、第１の樹脂が蛍光層をなしている。特許文献１においては、第１の樹脂の膜厚は上面及び側面で一定となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６８４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レンズ部がドーム型である場合、蛍光層を発光素子の上面及び側面で同じ膜厚とすると、装置から放射される光の色ムラが大きくなるという問題点がある。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レンズ部がドーム型の発光装置において、装置から放射される光の色ムラを低減することのできる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、基板上に直接的又は間接的に実装される発光素子と、前記発光素子の側面を被覆する側面被覆部と、前記側面被覆部よりも厚く形成され前記発光素子の上面を被覆する上面被覆部と、を有する蛍光層と、前記基板上にて前記蛍光層により被覆された前記発光素子を覆うドーム型のレンズ部と、を備えた発光装置が提供される。
【０００７】
上記発光装置において、前記蛍光層は、蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子が分散された透明材料と、を含み、前記レンズ部の屈折率は、前記蛍光層の前記透明材料の屈折率と同じ若しくは大きいことが好ましい。
【０００８】
上記発光装置において、前記レンズ部は、前記蛍光層の透明材料と同じ材料により形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レンズ部がドーム型の発光装置において、装置から放射される光の色ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す発光装置の断面説明図である。
【図２】図２は、比較例１を示す発光装置の断面説明図である。
【図３】図３は、実施例と比較例１の装置外部へ放射される光について、光軸（ＬＥＤ素子の上面中央に垂直な軸）に対する角度と、色度との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、比較例２を示す発光装置の断面説明図である。
【図５】図５は、比較例１と比較例２の装置外部へ放射される光について、光軸に対する角度と、相対色度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施形態を示し、図１は発光装置の外観斜視図である。
図１に示すように、発光装置１は、基板２上に直接的に実装されるＬＥＤ素子３と、ＬＥＤ素子３を全体的に被覆する蛍光層４と、基板２上にて蛍光層４により被覆されたＬＥＤ素子３を覆うレンズ部５と、を備えている。本実施形態においては、ＬＥＤ素子３から青色光が放射され、当該青色光の一部が蛍光層４にて黄色光に変換されることにより、レンズ部５から装置外部へ白色光が放射される。
【００１２】
基板２は、平板状に形成され、例えばＣｕＷ、アルミナ等のセラミックからなる。基板２の上面には、ＬＥＤ素子３と電気的に接続される図示しない回路パターンが形成されている。尚、基板２は、セラミックに限定されず、例えばガラスエポキシのような樹脂材料により形成してもよい。
【００１３】
ＬＥＤ素子３は、フリップチップ型であり、図示しないバンプによりセラミック基板２の回路パターンと接続されている。ＬＥＤ素子３は、例えば、サファイア基板上にＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の式で表されるＧａＮ系半導体が形成されている。
【００１４】
蛍光層４は、ＬＥＤ素子３から放射される光を励起光とし、当該励起光よりも長波長の波長変換光を発する蛍光体粒子４１を含有する。蛍光体粒子４１としては、例えば、ＹＡＧ(yttrium aluminum garnet)系蛍光体のようなアルミン酸塩蛍光体、例えばＢＯＳ(barium ortho-silicate)系蛍光体のようなケイ酸塩蛍光体等を用いることができる。また、蛍光層４は、蛍光体粒子４１が分散される透明材料４２を含んでいる。透明材料４２としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
【００１５】
また、蛍光層４は、ＬＥＤ素子３の側面３１を被覆する側面被覆部４３と、側面被覆部４３よりも厚く形成されＬＥＤ素子３の上面３２を被覆する上面被覆部４４と、を有している。側面被覆部４３及び上面被覆部４４は、ＬＥＤ素子３の表面にてほぼ一定の厚さで形成されている。尚、側面被覆部４３は、厳密には、上方から下方へ向かって僅かに窄んで形成されている。
【００１６】
レンズ部５は、ドーム型であり、本実施形態においては半球状に形成されている。レンズ部５は、蛍光層４の透明材料４２の屈折率と同じ若しくは高い屈折率の透明材料からなる。レンズ部５は、樹脂、ガラス等からなり、蛍光層４の透明材料４２と同じ材質であることが好ましい。蛍光層４と同じ材質とすることにより、蛍光層４とレンズ部５とを確実に密着させることができるからである。
【００１７】
以上のように構成された発光装置１によれば、ＬＥＤ素子３から発せられた青色光は、一部が蛍光層４により黄色に波長変換される。蛍光層４からレンズ部５へ進入した光は、レンズ部５の表面にて屈折して装置外部へ放射される。レンズ部５から外部へ放射される光は、青色成分と黄色成分を含む白色光となる。
【００１８】
ここで、蛍光層４の透明部材４２とレンズ部５を同じ材料で形成したので、透明部材４２とレンズ部５が同じ屈折率であり、蛍光層４とレンズ部５の界面で全反射が生じることはなく、蛍光層４内に光が閉じ込められることはない。このように、蛍光層４の屈折率と同じ屈折率のレンズ部５を設けたことにより、ＬＥＤ素子３から発せられる光の取り出し効率が高くなる。尚、レンズ部５の屈折率が蛍光層４より高くても、ＬＥＤ素子３から放射される光については、蛍光層４とレンズ部５の界面で全反射することはない。
【００１９】
また、本実施形態の発光装置１によれば、蛍光層４の上面被覆部４４を側面被覆部４３よりも厚くしたので、レンズ部５から取り出される光の色ムラを低減することができる。具体的には、光軸（ＬＥＤ素子３の上面中央に垂直な軸）付近において、色度の変化を殆どなくすことにより色ムラの低減が図られる。
【００２０】
また、本実施形態の発光装置１によれば、蛍光層４の透明部材４２とレンズ部５を同じ材料で形成したので、蛍光層４とレンズ部５の密着性が高い。これにより、製造時に蛍光層４とレンズ部５の間に空気が残留して空気層が形成されてしまうことはなく、蛍光層４とレンズ部５の界面における光学的なロスを最小限とすることができる。
【００２１】
尚、前記実施形態においては、青色光を発するＬＥＤ素子３と、青色光により励起されると黄色光を発する蛍光層４の組合せを例示したが、ＬＥＤ素子３と蛍光層４の発光色は青色と黄色の組合せに限定されるものではない。例えば、蛍光層４が黄色と赤色で発光するものであったり、ＬＥＤ素子３が緑色で発光するものであってもよいことは勿論である。
【００２２】
また、前記実施形態においては、蛍光層４として蛍光体粒子４１が透明材料４２に含有されるものを示したが、例えば、蛍光層４を発光中心として希土類元素のイオンを含むガラスとすることも可能である。この場合、レンズ部５も蛍光層４の母材と同じガラスとすることが好ましい。
【００２３】
また、前記実施形態においては、ＬＥＤ素子３が基板２に直接的に実装されるものを示したが、例えばサブマウント等を介在することで間接的に実装されるものであってもよい。さらに、ＬＥＤ素子３の半導体材料は任意であり、例えば、ＡｌＧａＡｓ系材料、ＧａＡｓＰ系材料等のような他の半導体材料を用いてもよい。さらにまた、ＬＥＤ素子３は、フリップチップ型でなく、フェイスアップ型であってもよい。また、発光素子として、ＬＥＤ素子３以外の素子を用いてもよい。
【００２４】
また、前記実施形態においては、レンズ部５が半球状のドーム型であるものを示したが、レンズ部５は例えば断面楕円形状のように、他の形状のドーム型であってもよい。また、レンズ部５とＬＥＤ素子３の相対的な大きさは任意に変更することができる。
【００２５】
以下、実施例及び比較例１について説明する。
[実施例]
配光特性のデータを取得するにあたり、１．０ｍｍ角のＬＥＤ素子３を用いて発光素子１を作製した。基板２としてはＣｕＷが内部に埋め込まれたアルミナを用い、基板２の回路パターンをＡｕＳｎにより形成した。また、ＬＥＤ素子３は、厚さ０．３７５ｍｍのサファイア基板にｎ型層、発光層、ｐ型層の層構成のＧａＮ系半導体層をこの順で形成し、ｐ型層及び発光層の一部を除去してｎ型層の一部を露出させて作製した。露出させたｎ型層のｎ電極としてＶ／Ａｌを用い、ｐ型層のｐ電極としてＲｈを用いた。蛍光層４は、ＹＡＧからなる蛍光体粒子４１をシリコーン樹脂からなる透明樹脂４２に分散させて作製した。蛍光層４の厚さは、側面被覆部４３を２５０μｍとし、上面被覆部４４を４７５μｍとした。レンズ部５は、シリコーン樹脂として、基板２上にて半径１．２５ｍｍの半球状とした。
【００２６】
[比較例１]
図２は、比較例１を示す発光装置の断面説明図である。
図２に示すように、比較例１として、蛍光層１０４の上面被覆部１４４と側面被覆部１４３の厚さが同じ発光装置１０１を作製した。具体的には、蛍光層１０４の上面被覆部１４４の厚さを２５０μｍとし、その他の構成を実施例の発光装置１と同様とした。
【００２７】
図３は、実施例と比較例１の装置外部へ放射される光について、光軸（ＬＥＤ素子の上面中央に垂直な軸）に対する角度と、色度との関係を示すグラフである。
図３に示すように、比較例１においては、光軸に対する角度が±９０°で最大の色度を示し、０°で最小の色度を示した。これに対し、実施例においては、光軸に対する角度が、−６０°から＋６０の範囲で色度がほぼ同じとなり、この範囲で色度の差は殆ど認められなかった。具体的に、比較例において最大の色度と最小の色度の差が約０．６だったところ、実施例において最大の色度と最小の色度の差を約０．３とすることができ色度差を半減することができた。尚、−６０°から＋６０の範囲に限って言えば、比較例の色度差が約０．３であるところ、実施例の色度差は０．１未満である。
【００２８】
[比較例２]
図４は、比較例２を示す発光装置の断面説明図である。
図４に示すように、比較例２として、比較例１に対してレンズ部５を省略した発光装置２０１を作製した。
【００２９】
図５は、比較例１と比較例２の装置外部へ放射される光について、光軸に対する角度と、相対色度との関係を示すグラフである。
図５に示すように、比較例１においては、光軸に対する角度が±９０°で最大の色度を示し、０°で最小の色度を示した。比較例１に対してレンズ部５を省略した比較例２では、光軸に対する角度が±９０°で最大の色度を示し、±５０°で最小の色度を示している。比較例１及び比較例２のデータから、レンズ部５を設けると色度差が大きくなることがわかる。
【符号の説明】
【００３０】
１      発光装置
２      基板
３      ＬＥＤ素子
４      蛍光層
５      レンズ部
３１    側面
３２    上面
４１    蛍光体粒子
４２    透明材料
４３    側面被覆部
４４    上面被覆部
１０１  発光装置
１０４  蛍光層
１４３  側面被覆部
１４４  上面被覆部
２０１  発光装置
【図１】
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【図２】
2010183035.tif 000004
【図３】
2010183035.tif 000005
【図４】
2010183035.tif 000006
【図５】
2010183035.tif 000007