(57)【要約】【課題】パッケージの内壁の変色を抑えつつ、発光素子が発光した光の外部への取り出し効率を十分に向上させる。【解決手段】ＬＥＤチップ３は、金属リードフレーム２を折り曲げることによって形成される凹部２１ｐ内に配置されている。リフレクタ４は樹脂反射面４ａを有しており、凹部２１ｐは金属反射面２１ａを有している。少なくとも１つの金属反射面２１ａの傾斜角をθｓ２（°）としたとき、樹脂反射面４ａは、傾斜角θｓ２よりも小さい傾斜角θｓ１（°）で傾斜した樹脂傾斜面を有している。ＬＥＤチップ３から出射されて光透過性樹脂５と空気層との界面に入射する光の臨界角をθｃ（°）としたとき、θｓ１＜θｓ２の関係にある樹脂傾斜面および金属反射面について、条件式（１）；４５°−θｃ／２＜θｓ１＜θｃ、および条件式（２）；３５°≦θｓ２≦５５°、を同時に満足する。【選択図】図１
2014011359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配置される複数の金属リードフレームのいずれかに配置される発光素子と、
前記複数の金属リードフレームをまとめて囲むように設けられる、光反射性樹脂からなるリフレクタとを備え、
前記発光素子の極性の異なる電極をそれぞれ異なる金属リードフレームと電気的に接続した上で、前記リフレクタの内側に位置する前記発光素子を光透過性樹脂で封止した発光装置であって、
前記発光素子は、前記金属リードフレームを折り曲げることによって形成される凹部内に配置されており、
前記リフレクタは、前記金属リードフレームの前記凹部の外側に位置して、前記凹部の底面に対して傾斜した樹脂反射面を有しており、
前記金属リードフレームの前記凹部は、前記底面に対して傾斜した複数の側面をそれぞれ金属反射面として有しており、
少なくとも１つの前記金属反射面の前記底面に対する傾斜角をθｓ２（°）としたとき、前記樹脂反射面は、前記底面に対して傾斜角θｓ２よりも小さい傾斜角θｓ１（°）で傾斜した樹脂傾斜面を有しており、
前記発光素子から出射されて前記光透過性樹脂と空気層との界面に入射する光の臨界角をθｃ（°）としたとき、θｓ１＜θｓ２の関係にある前記樹脂傾斜面および前記金属反射面について、以下の条件式（１）および（２）を同時に満足することを特徴とする発光装置；
４５°−θｃ／２＜θｓ１＜θｃ        ・・・（１）
３５°≦θｓ２≦５５°                ・・・（２）
である。
【請求項２】
前記樹脂傾斜面の傾斜角θｓ１は、
θｓ１＝２２．５°＋θｃ／４
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】
以下の条件式（３）をさらに満足することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置；
Ｄ＞２・ｄ・ｔａｎθｃ                ・・・（３）
ただし、
Ｄ：リフレクタにおいて光透過性樹脂と空気層との界面が位置する開口部の
最小幅（ｍｍ）
ｄ：発光素子の上面から光透過性樹脂と空気層との界面までの距離（ｍｍ）
である。
【請求項４】
前記金属リードフレームの前記凹部の深さは、前記発光素子の厚さ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
該発光装置は、平面視で長方形状であり、
前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記４つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面の各々に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、
前記４つの樹脂傾斜面のそれぞれについて、条件式（１）を満足し、
前記４つの金属反射面のそれぞれについて、条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
該発光装置は、平面視で長方形状であり、
前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記４つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、
前記４つの樹脂傾斜面のそれぞれについて、条件式（１）を満足し、
前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について、条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
該発光装置は、平面視で長方形状であり、
前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記４つの樹脂傾斜面のうちで前記短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、
前記短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面について、条件式（１）を満足し、
前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について、条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項８】
該発光装置は、平面視で長方形状であり、
前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記４つの樹脂傾斜面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、
前記長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面について、条件式（１）を満足し、
前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について、条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光素子は、前記凹部内で、該発光装置の長辺方向に複数並べて配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記光透過性樹脂は、蛍光体を含有していることを特徴とする請求項１から９いずれかに記載の発光装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の発光装置によって照明対象を照明することを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載の発光装置と、
前記発光装置からの光を内部で導光して液晶パネルを照明する導光板とを備えていることを特徴とする表示装置用バックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）のような発光素子を有する発光装置と、その発光装置を備えた照明装置および表示装置用バックライトとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを備えた発光装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。この発光装置では、ＬＥＤが埋め込まれる成型体（リフレクタ）に、該成型体の底面から上方に向かって拡開する第１の反射面と、その第１の反射面と連結されて、さらに上方に向かって拡開する第２の反射面とを形成し、ＬＥＤの周囲を樹脂で封止している。第２の反射面の傾斜角は、０°よりも大きく、樹脂と空気層との界面における臨界角よりも小さくなるように設定されている。このように第２の反射面の傾斜角を設定することにより、上記界面で全反射された後、第２の反射面で全反射され、再度上記界面に入射する光のうち、外部に取り出し可能な光を増大させて、光の取り出し効率の向上が図られている。
【０００３】
しかし、特許文献１の構成では、ＬＥＤの側方近傍に、成型体の第１の反射面（内壁）が位置しており、ＬＥＤから出射された光が直接（短い距離で）内壁に入射するため、内壁が変色して、パッケージの寿命が低下することが懸念される。特に、ＬＥＤとして、輝度の高い青色ＬＥＤを使用し、成型体を高反射率の白色樹脂で構成した場合には、白色樹脂の黄変が進行してパッケージの光出力が著しく低下し、パッケージの寿命が著しく低下する。
【０００４】
そこで、特許文献２の発光装置では、金属リードフレームを折り曲げて凹部を形成し、その周囲をリフレクタで囲むとともに、凹部の底面にＬＥＤを配置して透明樹脂で封止している。この構成では、ＬＥＤから出射された光が凹部の側面で反射されることで、リフレクタの内壁に直接入射する光の光量を減少させることができるので、内壁の変色を緩和して、パッケージの寿命を延ばすことができる。
【０００５】
また、特許文献２には、互いに離間して配置される複数の金属リードフレームの一方にＬＥＤを配置し、ＬＥＤの極性の異なる電極をそれぞれボンディングワイヤーを介して異なる金属リードフレームと電気的に接続した構成において、各金属リードフレームに羽根部を一体化した発光装置も開示されている。羽根部は、各金属リードフレームの底部の両側に、底部と傾斜するように設けられて反射面を構成している。金属リードフレームの底部に配置されるＬＥＤからの光を羽根部で反射させる構成であっても、リフレクタの内壁に直接入射する光の光量を減少させて、内壁が変色するのを緩和することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−６２４２７号公報（請求項１、段落〔００１８〕、〔００１９〕、図１、図２等参照）
【特許文献２】特開２００８−５３７２６号公報（段落〔０００９〕、〔００２６〕、〔００３７〕、図５、図８等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献２においては、ＬＥＤの側方に設けられる反射面の傾斜角の範囲については何ら規定されていない。このため、上記反射面の傾斜角によっては、ＬＥＤから側方に出射された光が、上記反射面を介して、ＬＥＤを封止する樹脂と空気層との界面に入射したときに、そこで反射される光の割合が増大し、界面に入射する光を外部に効率よく取り出すことができない場合がある。
【０００８】
また、特許文献１の発光装置では、第２の反射面の傾斜角の範囲が広すぎて、光の取り出し効率を十分に向上させることができるとは必ずしも言えない。例えば、第２の反射面の傾斜角が０°に近づくと、樹脂と空気層との界面に入射する光の入射角が９０°に近くなればなるほど、上記界面で全反射されて第２の反射面で反射された後、再度上記界面に入射する光がそこで全反射されやすくなり、光の取り出し効率が低下する。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、パッケージの内壁の変色を抑えつつ、発光素子が発光した光の外部への取り出し効率を十分に向上させることができる発光装置と、その発光装置を備えた照明装置および表示装置用バックライトとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光装置は、互いに離間して配置される複数の金属リードフレームのいずれかに配置される発光素子と、前記複数の金属リードフレームをまとめて囲むように設けられる、光反射性樹脂からなるリフレクタとを備え、前記発光素子の極性の異なる電極をそれぞれ異なる金属リードフレームと電気的に接続した上で、前記リフレクタの内側に位置する前記発光素子を光透過性樹脂で封止した発光装置であって、前記発光素子は、前記金属リードフレームを折り曲げることによって形成される凹部内に配置されており、前記リフレクタは、前記金属リードフレームの前記凹部の外側に位置して、前記凹部の底面に対して傾斜した樹脂反射面を有しており、前記金属リードフレームの前記凹部は、前記底面に対して傾斜した複数の側面をそれぞれ金属反射面として有しており、少なくとも１つの前記金属反射面の前記底面に対する傾斜角をθｓ２（°）としたとき、前記樹脂反射面は、前記底面に対して傾斜角θｓ２よりも小さい傾斜角θｓ１（°）で傾斜した樹脂傾斜面を有しており、前記発光素子から出射されて前記光透過性樹脂と空気層との界面に入射する光の臨界角をθｃ（°）としたとき、θｓ１＜θｓ２の関係にある前記樹脂傾斜面および前記金属反射面について、以下の条件式（１）および（２）を同時に満足することを特徴としている。すなわち、
４５°−θｃ／２＜θｓ１＜θｃ        ・・・（１）
３５°≦θｓ２≦５５°                ・・・（２）
である。なお、発光装置全体が平面視で四角形状の場合には、樹脂反射面は、その四角形の各辺に沿うように４か所に配置されていてもよい。また、発光装置全体が平面視で円形の場合には、樹脂反射面は、その円形の外周に沿うように配置される一続きの反射面で構成されてもよい。
【００１１】
発光素子は、金属リードフレームを折り曲げることによって形成される凹部内に配置されているので、発光素子から側方に出射される光を、凹部の側面（金属反射面）で反射させて前方に出射させることができる。これにより、発光素子からリフレクタ（光反射性樹脂）に短い距離で直接入射する光の光量を減少させて、リフレクタの内壁の変色を抑えることができ、装置の長寿命化を図ることができる。
【００１２】
また、リフレクタの樹脂反射面が有する樹脂傾斜面の傾斜角θｓ１が、金属リードフレームの凹部の金属反射面の傾斜角θ２よりも小さい構成では、樹脂と空気層との界面に入射する光の入射角が９０°に近くなればなるほど、上記界面で全反射されて樹脂傾斜面で反射された後、再度上記界面に入射する光がそこで全反射されやすくなり、光の取り出し効率が低下する。しかし、条件式（１）を満足する、つまり、樹脂傾斜面の傾斜角θｓ１を４５°−θｃ／２よりも大きく、θｃよりも小さくすることで、上記界面で全反射されて樹脂傾斜面で反射された後、再度上記界面に入射する光を、上記界面にて全反射させずに外部に取り出すことが可能となり、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１３】
また、条件式（２）を満足する、つまり、金属反射面の傾斜角θｓ２を４５°±１０°の範囲内に設定することにより、発光素子から側方に出射された光を金属反射面で反射させて、上記界面に対してほぼ垂直となるように入射させることができる。これにより、上記界面で反射を生じさせずに効率よく外部に光を取り出すことができる。
【００１４】
つまり、発光素子を金属リードフレームの凹部内に配置することで、リフレクタの内壁の変色を抑えて装置の長寿命化を図りつつ、条件式（１）および（２）を満足することで外部への光の取り出し効率を十分に向上させることができる。
【００１５】
上記構成において、前記樹脂傾斜面の傾斜角θｓ１は、
θｓ１＝２２．５°＋θｃ／４
であることが望ましい。
【００１６】
樹脂傾斜面の傾斜角θｓ１が、条件式（１）の上限と下限との中間の値であるため、傾斜角θｓ１が上限および下限から離れた、余裕を持った設計で光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１７】
上記構成の発光装置は、以下の条件式（３）をさらに満足していることが望ましい。すなわち、
Ｄ＞２・ｄ・ｔａｎθｃ                ・・・（３）
ただし、
Ｄ：リフレクタにおいて光透過性樹脂と空気層との界面が位置する開口部の
最小幅（ｍｍ）
ｄ：発光素子の上面から光透過性樹脂と空気層との界面までの距離（ｍｍ）
である。
【００１８】
条件式（３）を満足する場合、発光素子の上面中心から出射される光に、光透過性樹脂と空気層との界面に臨界角以上の入射角で入射してそこで全反射されるような光が含まれる。このため、上記界面から外部への光の取り出し効率を向上させる上述した本発明の構成が非常に有効となる。
【００１９】
前記金属リードフレームの前記凹部の深さは、前記発光素子の厚さ以上であってもよい。この場合、発光素子から側方に出射される光をほとんど凹部の側面で反射させて、リフレクタに直接入射させないようにすることができる。これにより、リフレクタの内壁の劣化を確実に抑えることができる。
【００２０】
上記構成の発光装置は、平面視で長方形状であり、前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、前記４つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面の各々に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、前記４つの樹脂傾斜面のそれぞれについて、条件式（１）を満足し、前記４つの金属反射面のそれぞれについて、条件式（２）を満足していてもよい。
【００２１】
発光装置が平面視で長方形状である場合において、リフレクタの４つの樹脂傾斜面のそれぞれについて条件式（１）を満足し、金属リードフレームの凹部の４つの金属反射面のそれぞれについて条件式（２）を満足することにより、発光素子の光の取り出し効率の向上の効果を最大限に得ることができる。
【００２２】
上記構成の発光装置は、平面視で長方形状であり、前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、前記４つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、前記４つの樹脂傾斜面のそれぞれについて、条件式（１）を満足し、前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について、条件式（２）を満足していてもよい。
【００２３】
４つの樹脂傾斜面のそれぞれについて条件式（１）を満足することにより、各樹脂傾斜面で反射されて界面に再入射する光の取り出し効率を向上させることができる。
【００２４】
また、金属リードフレームの凹部の４つの金属反射面のうち、発光装置の長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面は、短辺方向に沿って位置する２つの金属反射面よりも面積が大きく、ＬＥＤからの光がより多く入射する。したがって、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について条件式（２）を満足することにより、発光素子から側方に出射され、金属反射面を介して上記界面に入射する光を効率よく取り出すことができる。
【００２５】
上記構成の発光装置は、平面視で長方形状であり、前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、前記４つの樹脂傾斜面のうちで前記短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、前記短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面について、条件式（１）を満足し、前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について、条件式（２）を満足していてもよい。
【００２６】
金属リードフレームの凹部の４つの金属反射面のうち、発光装置の長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面は、短辺方向に沿って位置する２つの金属反射面よりも面積が大きく、ＬＥＤからの光がより多く入射する。したがって、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について条件式（２）を満足することにより、発光素子から側方に出射され、金属反射面を介して上記界面に入射する光を効率よく取り出すことができる。
【００２７】
また、例えば本発明の発光装置を、導光板を用いたエッジライト方式の薄型のバックライトに適用する場合、導光板の厚さ方向に対応する発光装置の短辺方向の長さを短くすることが必要となる。この場合、発光装置の短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面については、長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面よりも、傾斜角θｓ１が傾斜角θｓ２よりも小さくなるような設計がしやすい（長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面の傾斜角を小さくする方向は、発光装置の短辺方向の長さを増大させる方向と対応するため）。したがって、発光装置の短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面について条件式（１）を満足することにより、薄型のバックライトに対応して発光装置の短辺方向の長さを短くする場合でも、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００２８】
上記構成の発光装置は、平面視で長方形状であり、前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、前記４つの樹脂傾斜面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、前記長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面について、条件式（１）を満足し、前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について、条件式（２）を満足していてもよい。
【００２９】
４つの樹脂傾斜面のうち、発光装置の長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面は、短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面よりも面積が大きいため、発光素子から出射されて界面で全反射された光がより多く入射する。したがって、長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面について条件式（１）を満足することにより、界面に再入射する光を効率よく取り出すことができる。
【００３０】
また、発光装置の長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面は、短辺方向に沿って位置する２つの金属反射面よりも面積が大きく、ＬＥＤから側方に出射された光がより多く入射するので、この２つの金属反射面について条件式（２）を満足することにより、上記光を効率よく取り出すことができる。
【００３１】
上記構成において、前記発光素子は、前記凹部内で、該発光装置の長辺方向に複数並べて配置されていてもよい。このように複数の発光素子が配置されると、発光装置の長辺方向において、臨界角よりも大きい入射角で界面に入射する光が増大し、界面からの光の取り出し効率が低下しやすい。したがって、光の取り出し効率を向上させる本発明は、このように複数の発光素子を長辺方向に並べて配置する構成に非常に有効となる。
【００３２】
前記光透過性樹脂は、蛍光体を含有していてもよい。この場合、例えば発光素子として青色光を出射するＬＥＤとして用い、蛍光体として青色光を吸収して黄色の蛍光を発するものを用いることで、青色光と黄色光との混色により白色光を出射する発光装置を実現することができる。
【００３３】
本発明の照明装置は、上述した本発明の発光装置によって照明対象を照明する構成であってもよい。この場合、高輝度で長寿命の照明装置を実現することができる。
【００３４】
本発明の表示装置用バックライトは、上述した本発明の発光装置と、前記発光装置からの光を内部で導光して液晶パネルを照明する導光板とを備えていてもよい。この場合、高輝度で長寿命の表示装置用バックライトを実現することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、発光素子を金属リードフレームの凹部内に配置することで、リフレクタの内壁の変色を抑えて装置の長寿命化を図りつつ、条件式（１）および（２）を満足することで外部への光の取り出し効率を十分に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る発光装置としてのＬＥＤパッケージの平面図であり、（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージの短辺方向に垂直な断面での断面図であり、（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージの長辺方向に垂直な断面での断面図である。
【図２】ＬＥＤチップからの光を反射させるリフレクタの形状の一例を示す説明図である。
【図３】上記リフレクタの形状の他の例を示す説明図である。
【図４】図３のリフレクタの外観を模式的に示す斜視図である。
【図５】上記リフレクタの形状のさらに他の例を示すとともに、上記リフレクタを用いた場合の光の進行の様子を模式的に示す説明図である。
【図６】図５のリフレクタを拡大して示す説明図である。
【図７】ＬＥＤチップから所定の角度範囲で出射される光の進行の様子を示す説明図である。
【図８】ＬＥＤチップから上記とは異なる角度範囲で出射される光の進行の様子を示す説明図である。
【図９】ＬＥＤチップから上記とはさらに異なる角度範囲で出射される光の進行の様子を示す説明図である。
【図１０】青色ＬＥＤの天面からの発光による配光パターンを示す説明図である。
【図１１】蛍光体の発光による配光パターンを示す説明図である。
【図１２】樹脂に封止された光源の配光パターンを示す説明図である。
【図１３】封止樹脂から大気中へ直接脱出できる光の割合を示すグラフである。
【図１４】ＬＥＤチップから出射されて所定の角度範囲で光透過性樹脂と空気層との界面に入射する光の進行の様子を示す説明図である。
【図１５】ＬＥＤチップから出射されて上記とは異なる角度範囲で上記界面に入射する光の進行の様子を示す説明図である。
【図１６】上記所定角度で上記界面に入射した光が、そこで全反射され、リフレクタを介して外部に取り出される場合の光の進行の様子を示す説明図である。
【図１７】上記リフレクタの樹脂反射面の傾斜角が臨界角に等しい場合に、上記所定の角度範囲で上記界面に入射する光が進行する様子を示す説明図である。
【図１８】上記リフレクタの樹脂反射面の傾斜角が臨界角よりも大きい場合に、上記所定の角度範囲で上記界面に入射する光が進行する様子を示す説明図である。
【図１９】上記界面に入射した光が、そこで全反射され、リフレクタの反射面で反射された後、界面に再入射するときの光の進行の様子を示す説明図である。
【図２０】上記リフレクタの樹脂反射面の傾斜角が臨界角よりも十分に小さい場合の光の進行の様子を示す説明図である。
【図２１】光透過性樹脂の屈折率と、条件式（１）を満足する上記傾斜角との関係を示すグラフである。
【図２２】上記ＬＥＤパッケージにおいて、ＬＥＤチップから側方に出射される光の進行の様子を示す説明図である。
【図２３】図２２のＬＥＤパッケージの一部を拡大して示す説明図である。
【図２４】ＬＥＤチップの側面から出る光が、上記側面に垂直な軸から傾いて進行する様子を示す説明図である。
【図２５】ＬＥＤチップの側面から出る光が、金属反射面にて上側（界面側）に正反射される場合の様子を示す説明図である。
【図２６】ＬＥＤチップの側面から出る光が、金属反射面にて下側に正反射される場合の様子を示す説明図である。
【図２７】ＬＥＤチップの側面から下向きに２０°傾いて出射される光の進行の様子を示す説明図である。
【図２８】ＬＥＤチップの側面から上向きに２０°傾いて出射される光の進行の様子を示す説明図である。
【図２９】上記ＬＥＤパッケージの簡易的な断面図である。
【図３０】（ａ）は、上記ＬＥＤパッケージの他の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージの短辺方向に垂直な断面での断面図であり、（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージの長辺方向に垂直な断面での断面図である。
【図３１】（ａ）は、上記ＬＥＤパッケージのさらに他の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージの短辺方向に垂直な断面での断面図であり、（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージの長辺方向に垂直な断面での断面図である。
【図３２】（ａ）は、上記ＬＥＤパッケージのさらに他の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージの短辺方向に垂直な断面での断面図であり、（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージの長辺方向に垂直な断面での断面図である。
【図３３】（ａ）は、上記ＬＥＤパッケージのさらに他の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージの短辺方向に垂直な断面での断面図であり、（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージの長辺方向に垂直な断面での断面図である。
【図３４】（ａ）は、上記ＬＥＤパッケージのさらに他の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージの短辺方向に垂直な断面での断面図であり、（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージの長辺方向に垂直な断面での断面図である。
【図３５】（ａ）は、上記ＬＥＤパッケージのさらに他の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージの短辺方向に垂直な断面での断面図であり、（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージの長辺方向に垂直な断面での断面図である。
【図３６】上記ＬＥＤパッケージのさらに他の構成を示す断面図であって、上記ＬＥＤパッケージの短辺方向に垂直な断面での断面図である。
【図３７】（ａ）は、上記ＬＥＤパッケージのさらに他の構成を示す平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージの異なる断面での断面図である。
【図３８】（ａ）は、上記ＬＥＤパッケージのさらに他の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージの断面図である。
【図３９】上記ＬＥＤパッケージが適用される照明装置の概略の構成を示す分解斜視図である。
【図４０】上記ＬＥＤパッケージが適用される表示装置用のバックライトを備えた液晶表示装置の概略の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、各図面では、実装基板と電気的な接続に必要なリード部（外部リード、アウターリード）の図示を省略している。
【００３８】
〔発光装置の構成〕
図１（ａ）は、本実施形態の発光装置としてのＬＥＤパッケージ１の平面図であり、図１（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の短辺方向に垂直な断面での断面図であり、図１（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に垂直な断面での断面図である。なお、図１（ａ）の平面図では、後述する金属リードフレーム２の領域を明確にするために、便宜的に、上記領域に断面図と同じハッチングを付している（以降の平面図でも同様）。
【００３９】
ＬＥＤパッケージ１は、平面視で長方形状であり、金属リードフレーム２上に発光素子としてのＬＥＤチップ３を配置し、金属リードフレーム２の周囲をリフレクタ４で囲み、そのリフレクタ４の内側（開口部４ｂ）に位置するＬＥＤチップ３を光透過性樹脂５で封止して構成されている。以下では、ＬＥＤパッケージ１の長辺および短辺に沿う方向を、単に長辺方向（図１（ａ）では左右方向）および短辺方向（図１（ａ）では上下方向）とも称する。
【００４０】
金属リードフレーム２は、長辺方向に互いに離間して配置され、外部電源と電気的に接続される２つの金属リードフレーム２１・２２で構成されている。これらの金属リードフレーム２１・２２はまとめてリフレクタ４で囲まれている。ＬＥＤチップ３は、一方の金属リードフレーム２１上に配置されている。本実施形態では、ＬＥＤチップ３としての２つのＬＥＤチップ３１・３２が、金属リードフレーム２１を折り曲げることによって形成される凹部２１ｐ内に、長辺方向に並べて配置されている。
【００４１】
凹部２１ｐは、該凹部２１ｐ内でＬＥＤチップ３が配置される底面２１ｍに対して傾斜した側面を金属反射面２１ａとして有している。金属反射面２１ａは、底面２１ｍに対して互いに反対側に位置し、かつ、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2と、底面２１ｍに対して互いに反対側に位置し、かつ、短辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ3・２１ａ4とで構成されている。凹部２１ｐの深さは、ＬＥＤチップ３１・３２の厚さ以上となっている。
【００４２】
ＬＥＤチップ３１・３２は、それぞれ青色光を出射する発光ダイオードで構成されている。一方、ＬＥＤチップ３を封止する光透過性樹脂５には、例えば青色光を吸収して黄色の蛍光を発する黄色蛍光体が含有されている。これにより、ＬＥＤパッケージ１としては、青色光と黄色光との混色により白色光を出射することができる。また、光透過性樹脂５に黄色蛍光体を含有させることで、発光素子として高輝度の青色ＬＥＤチップ３を用いることが可能となり、後述する液晶表示装置用のバックライトや室内の照明装置に好適なＬＥＤパッケージ１を実現することができる。
【００４３】
ＬＥＤチップ３１の上面には、互いに異なる極性の第１の電極３１ａおよび第２の電極３１ｂが形成されている。また、ＬＥＤチップ３２の上面には、互いに異なる極性の第１の電極３２ａおよび第２の電極３２ｂが形成されている。ここで、第１の電極３１ａおよび第１の電極３２ａは、アノード電極およびカソード電極の一方で構成することができ、第２の電極３１ｂおよび第２の電極３２ｂは、アノード電極およびカソード電極の他方で構成することができる。ＬＥＤチップ３１の第１の電極３１ａは、金属リードフレーム２２と金属線６で接続されており、ＬＥＤチップ３１の第２の電極３１ｂは、ＬＥＤチップ３２の第１の電極３２ａと金属線６で接続されている。また、ＬＥＤチップ３２の第２の電極３２ｂは、金属リードフレーム２１と金属線６で接続されている。これにより、ＬＥＤチップ３１の互いに極性の異なる電極が、それぞれ少なくとも金属線を介して異なる金属リードフレームと電気的に接続されることになる。また、ＬＥＤチップ３２についても同様に、互いに極性の異なる電極が、それぞれ少なくとも金属線を介して異なる金属リードフレームと電気的に接続されることになる。
【００４４】
リフレクタ４は、光反射性樹脂である白色系樹脂で構成されており、金属リードフレーム２１の凹部２１ｐの外側に位置して、凹部２１ｐの底面２１ｍに対して傾斜した樹脂反射面４ａを有している。ここで、上記した４つの金属反射面２１ａ1〜ａ4の少なくとも１つの、底面２１ｍに対する傾斜角をθｓ２（°）としたとき、樹脂反射面４ａは、底面２１ｍに対して傾斜角θｓ２よりも小さい傾斜角θｓ１（°）で傾斜した樹脂傾斜面を有している。より詳しくは、樹脂反射面４ａは、凹部２１ｐに対して互いに反対側に位置し、かつ、長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2と、凹部２１ｐに対して互いに反対側に位置し、かつ、短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ3・４ａ4とを有している。これらの４つの樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4で囲まれた空間で、リフレクタ４の開口部４ｂが形成されており、この開口部４ｂ内に光透過性樹脂５が入れられている。
【００４５】
〔樹脂傾斜面の傾斜角について〕
本実施形態では、ＬＥＤチップ３から出射されて光透過性樹脂５と空気層との界面Ｂに入射する光の臨界角をθｃ（°）としたとき、θｓ１＜θｓ２の関係にある樹脂傾斜面および金属反射面について、以下の条件式（１）を満足している。すなわち、
４５°−θｃ／２＜θｓ１＜θｃ        ・・・（１）
である。
【００４６】
ここで、臨界角θｃは、光透過性樹脂５からこれとは異なる媒質（空気および空気以外のガスを含む）に光が向かうときに、光透過性樹脂５の屈折率をｎ、上記媒質の屈折率をｎ０として、
θｃ＝ｓｉｎ-1（ｎ０／ｎ）
で表される。特に、上記媒質が空気の場合は、ｎ０＝１として、
θｃ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）
で表される。以下、条件式（１）を設定した理由について説明する。なお、以下では、便宜上、樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4の傾斜をまとめて樹脂反射面４ａの傾斜として説明する。
【００４７】
図２および図３は、リフレクタ４の形状をシミュレーションした結果を示す説明図である。なお、ここでは、リフレクタ４の反射面は、放物線形状であり、放物線の焦点の位置にＬＥＤチップ３の上面中心が位置しているものとする。また、ＬＥＤチップ３の上面中心から出射されて、リフレクタ４の反射面と、光透過性樹脂５と空気層との界面Ｂとの交点に入射する光の、ＬＥＤチップ３の上面に垂直な軸に対する角度をθ０（°）とする。
【００４８】
図２に示すような、θ０＜θｃとなる深いリフレクタ４では、ＬＥＤチップ３の上面から出射される光は、界面Ｂに直接入射して外部（大気中）に取り出されるか、リフレクタ４の反射面で反射された後、界面Ｂを介して外部に取り出される。したがって、このような構造では、良好な光の取り出しを実現することができる。
【００４９】
このとき、リフレクタ４が、白色の反射性物質を含有した樹脂リフレクタで構成される場合は、図３に示すように、リフレクタ４の樹脂反射面４ａを急傾斜面で代用しても、ほぼ良好な光の取り出しを実現することができる。図４は、樹脂反射面４ａを急傾斜面で構成したリフレクタ４の外観を模式的に示す斜視図である。このようなリフレクタ４は、中小型液晶パネルのバックライト用薄型サイドビュータイプの発光デバイスに用いることができる。
【００５０】
一方、図５は、パッケージの薄型化に対応した、浅いリフレクタ４を用いた場合の光の進行の様子を模式的に示す説明図であり、図６は、図５のリフレクタ４を拡大して示す説明図である。θ０＞θｃとなる浅いリフレクタ４では、深いリフレクタ４と同様の構造では良好な光の取り出しを実現することができない。その理由は、以下の考察より明らかである。
【００５１】
なお、説明の理解をしやすくするため、θ０＞θｃとなる浅いリフレクタ４において、ＬＥＤチップ３の上面中心から出射される光を、以下の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３つに分けて考える。なお、ＬＥＤチップ３の上面中心から出射される光の、ＬＥＤチップ３の上面に垂直な軸に対する角度をθｔ（°）とする。
【００５２】
（ａ）θｃ≦θｔ＜θ０となる角度θｔで出射される光
図７は、ＬＥＤチップ３から（ａ）の角度範囲で出射される光の進行の様子を示す説明図である。この角度範囲では、光透過性樹脂５と空気層との界面Ｂで光が全反射されてパッケージ内部に閉じ込められ、一部はパッケージ内で迷光となり、最終的に吸収されてしまう。
【００５３】
（ｂ）０°≦θｔ＜θｃとなる角度θｔで出射される光
図８は、ＬＥＤチップ３から（ｂ）の角度範囲で出射される光の進行の様子を示す説明図である。この角度範囲では、ＬＥＤチップ３から出射される光は、界面Ｂで全反射されず、空気層側に取り出される。
【００５４】
（ｃ）θ０≦θｔ＜９０°となる角度θｔで出射される光
図９は、ＬＥＤチップ３から（ｃ）の角度範囲で出射される光の進行の様子を示す説明図である。この角度範囲では、ＬＥＤチップ３から出射される光は、リフレクタ４で反射された後、界面Ｂを介して外部に取り出される。
【００５５】
つまり、ＬＥＤチップ３の上面から出射される光のうち、（ａ）の角度範囲で出射される光については、パッケージの外部に取り出すことができず、これがパッケージからの光の取り出し効率を低下させる要因となる。したがって、このような光を外部に効率的に取り出すような設計が必要となる。
【００５６】
また、図８において、０°≦θｔ＜θｃとなる角度θｔでＬＥＤチップ３から出射される光が界面Ｂを介して空気層側に直接取り出される場合でも、その割合は僅かであるため、界面Ｂでの全反射によってパッケージ内部に押し戻されたる光を効率的に取り出す設計が益々重要となる。以下、この点について説明する。
【００５７】
図１０は、青色光を発光するジャンクション・アップ型の青色ＬＥＤの天面からの発光による配光パターンを示す説明図である。青色ＬＥＤの配光パターンは、同図の太い実線で示すように、しばしばランバーシアン型の配光パターンで近似される。また、図１１は、蛍光体の発光による配光パターンを示す説明図である。蛍光体の配光パターンは、同図の太い実線で示すように、周方向に均一なパターンである。図１０および図１１で示した半径ｒの極座標では、青色ＬＥＤの放射強度はｒ・ｃｏｓθａで表され、蛍光体の放射強度はｒで表される。
【００５８】
図１２は、２次元方向に無限の広がる樹脂（屈折率ｎ）に平面封止された光源（ＬＥＤチップ３および蛍光体３’）の配光パターンを示している。同図に示すように、ＬＥＤチップ３および蛍光体３’の各配光パターンは、図１０および図１１で示した各配光パターンと同様と考えることができる。
【００５９】
次に、このようなＬＥＤチップ３および蛍光体３’から発光される光が、封止樹脂から大気中へ直接脱出できる割合について考える。スネルの法則を用いた簡易的な見積もりによれば、屈折率ｎの封止樹脂中で発光した光のうち、大気中へ直接脱出できる割合は、
（Ａ）ランバーシアン放射の場合
（１−ｃｏｓ（２・θｃ））／２×１００（％）
（Ｂ）均一な放射の場合
（１−ｃｏｓθｃ）／２×１００（％）
となる。なお、上記割合の導出においては、当然のことではあるが、鉛直方向の軸の周りの方位角（０°〜３６０°）方向も考慮に入れている。ここで、θｃは、封止樹脂から大気へ向かう光の臨界角である。したがって、封止樹脂の屈折率をｎ、大気の屈折率を１としたとき、
θｃ＝ｓｉｎ -1（１／ｎ）
である。
【００６０】
図１３は、封止樹脂から大気中へ直接脱出できる光の割合を、ランバート放射および均一放射のそれぞれにおいて、封止樹脂の屈折率ｎが１．４から１．６までの間で計算した結果を示すグラフである。例えば、封止樹脂の屈折率ｎが１．５の場合、大気中に直接脱出できる光の割合は、ランバーシアン放射の場合、４５％未満であり、均一放射の場合、１３％未満である。このように、封止樹脂から大気中に直接出射する光は、最大に見積もっても、理想的なＬＥＤチップの発光でも５０％未満であり、蛍光体の発光では１５％に満たない。
【００６１】
以上のことから、θ０＞θｃとなる浅いリフレクタ４を用いた低背パッケージでは、ＬＥＤから出射された光のうち、封止樹脂と空気層との界面での全反射によって押し戻される光の割合が多くなることがわかる。したがって、このような全反射光を効率的に取り出すような光学設計が不可欠となる。
【００６２】
以上では、放物線の焦点に光源（ＬＥＤチップ３）を配置し、光源を樹脂で封止した単純な系を例として、光の取り出し効率について述べた。このような単純な系では、光源から出射される光を上記のように（ａ）〜（ｃ）の３つに分けて考察することができる。
【００６３】
一方、例えば、光源がパッケージの中心部からズレて配置されている場合や複数配置されている場合、光源を封止する樹脂中に蛍光体を加えたような場合のように、複雑な系である場合、低背パッケージからの光の取り出し効率の改善を一般化された形で考察するためには、次の２つを考えれば十分である。なお、ＬＥＤチップ３から出射された光が、光透過性樹脂５と空気層との界面Ｂに入射するときの入射角をθ（°）とする。
【００６４】
（ｄ）θ≧θｃとなる角度θで界面Ｂに入射する光
図１４は、ＬＥＤチップ３から出射されて（ｄ）の角度範囲で界面Ｂに入射する光の進行の様子を示す説明図である。この角度範囲では、ＬＥＤチップ３から出射された光は、界面Ｂで全反射されてパッケージ内部に閉じ込められる。
【００６５】
（ｅ）θ＜θｃとなる角度θで界面Ｂに入射する光
図１５は、ＬＥＤチップ３から出射されて（ｅ）の角度範囲で界面Ｂに入射する光の進行の様子を示す説明図である。この角度範囲では、ＬＥＤチップ３から出射された光は、界面Ｂを介して空気層側に取り出される。
【００６６】
ＬＥＤチップ３から出射された光が、パッケージ内部のリフレクタ４で反射したとしても、その光は界面Ｂに到達するため、上記（ｄ）（ｅ）のどちらかの条件を満たす。したがって、複雑な系においては、上記２つの場合分けで、光の取り出し効率について議論することができる。
【００６７】
なお、上記（ｅ）の角度範囲の光については、界面Ｂを介してパッケージの外部に取り出されるので、ここでは、上記（ｄ）の角度範囲の光について、取り出し効率の改善について考えればよい。つまり、図１６に示すように、上記（ｄ）の角度範囲の光であって、光透過性樹脂５と空気層との界面Ｂで全反射された光を、リフレクタ４で効果的に反射させて界面Ｂを介して外部に取り出すことができれば、光の取り出し効率を大幅に改善することができる。
【００６８】
ここで、上記（ｄ）の角度範囲で界面Ｂに入射し、そこで全反射された光をリフレクタ４で効果的に反射するための条件は、リフレクタ４で正反射する光線を考察することで、上述した条件式（１）を満足すればよいことが判明した。以下、この点についてさらに詳細に説明する。
【００６９】
（条件式（１）についての考察）
（θｓ１＜θｃについて）
まず、臨界的な条件であるθｓ１＝θｃの場合について考える。ここでは、界面Ｂに対して臨界角θｃで入射した光線（臨界角上の光線とも称する）が、界面Ｂで全反射された後、リフレクタ４の樹脂反射面４ａに対して垂直に入射するように、樹脂反射面４ａが（凹部２１ｐの底面２１ｍに対して）傾斜角θｓ１で傾斜している場合を考える。
【００７０】
図１７は、θｓ１＝θｃの場合において、上記（ｄ）の角度範囲の光が進行する様子を示す説明図である。入射角θで界面Ｂに入射した光は、界面Ｂで全反射された後、リフレクタ４の樹脂反射面４ａで正反射されて、界面Ｂに再度入射するが、このときには、界面Ｂに対する入射角は、２θｃ−θと小さくなっている。今、ここでは、界面Ｂに最初に入射する光は、上記（ｄ）の角度範囲の光、すなわち、θ≧θｃを満たして界面Ｂで全反射する光だけを考えているので、再度界面Ｂに入射する光の入射角（２θｃ−θ）は、常にθｃ以下となり、界面Ｂから外部に取り出すことができる。
【００７１】
ただし、θ＝θｃとなる臨界角上の光線については、リフレクタ４の反射面で正反射された後、同じ経路を逆に戻っていくため、パッケージから光を取り出すことはできない。これを除いた、θ＜θｃを満たす場合には（上記（ｅ）の角度範囲の光）、図１５で示した通り、リフレクタ４の反射面で反射させた後、全て外部に取り出すことが可能となる。
【００７２】
ここで、θ＝θｃとなる臨界角上の光線も含めて、再度界面Ｂに入射した光を全て外部に取り出そうとする場合に、角度θｓ１を臨界角θｃから若干小さくして、θｓ１＜θｃとすればよいことは、すでに自明である（θ＝θｃとなる臨界角上の光線は、リフレクタ４の反射面で正反射された後、同じ経路を逆戻りせず、臨界角以下の角度で界面Ｂに入射するため）。
【００７３】
なお、参考のため、θｓ１＞θｃの場合について考察する。図１８は、θｓ１＞θｃの場合において、上記（ｄ）の角度範囲の光が進行する様子を示す説明図である。また、図１９は、界面Ｂの入射点１に入射した光が、そこで全反射され、リフレクタ４の樹脂反射面４ａ上の反射点で反射された後、界面Ｂの入射点２に再入射するときの光の進行の様子を示している。入射点１にθ＞θｃとなる角度θで入射した光は、反射点でΔθ＝２（θｓ１−θ）の偏角を受けるため、入射点２での入射角θ’（°）は、θ＋Δθとなる。すなわち、
θ’＝θ＋２（θｓ１−θ）
＝２θｓ１−θ
となる。
【００７４】
角度θおよびθ’で界面Ｂに入射した光がそこで全反射されるための条件は、
θ≧θｃ
θ’≧θｃ、すなわち、θ＋２（θｓ１−θ）≧θｃ
である。これらをまとめると、
θｃ≦θ≦２θｓ１−θｃ
となり、さらにこの式は、
θｃ≦θ≦θｃ＋２（θｓ１−θｃ）
と変形できる。すなわち、このような角度範囲で最初に界面Ｂに入射した光は、リフレクタ４の樹脂反射面４ａで正反射された後、界面Ｂに再度入射したときに、界面Ｂで全反射され、外部に取り出せなくなる。
【００７５】
先に述べたθｓ１＝θｃの条件では、θ＝θｃの光だけが界面Ｂへの再入射で再度全反射されるのに対して、樹脂反射面４ａの傾斜が急なθｓ１＞θｃの場合は、臨界角θｃの近傍の２（θｓ１−θｃ）の角度範囲にある光も、界面Ｂへの再入射で再度全反射される。このため、この部分が余分にパッケージ内に閉じ込められ、光の取り出し効率が低下することになる。
【００７６】
なお、蛇足ではあるが、
θ＞θｃ＋２（θｓ１−θｃ）
の範囲で界面Ｂに入射した光は、リフレクタ反射後の界面Ｂへの再入射で、パッケージの外部に取り出すことができる。
【００７７】
（θｓ１＞４５°−θｃ／２について）
次に、リフレクタ４の樹脂反射面４ａの傾斜角θｓ１が臨界角θｃの近傍である場合の考察を離れ、θｓ１＜＜θｃの領域でも同様の考察を行う。図２０は、リフレクタ４の樹脂反射面４ａの傾斜角θｓ１が臨界角θｃよりも十分に小さい場合の光の進行の様子を示す説明図である。
【００７８】
今まで、リフレクタ４の樹脂反射面４ａの傾斜角θｓ１が臨界角θｃの近傍である場合、θｓ１＜θｃを満たしていれば、界面Ｂに再入射するときに、再入射した光を全て外部に取り出すことが可能であった。しかし、図２０に示すように、θｓ１を０°に近づけて行った場合には、水平方向に近い入射角を持つ光、つまり、界面Ｂに対する入射角が９０°に近い光から順番に、界面Ｂに再入射するときも再度全反射するようになる（図２０で破線で囲った部分参照）。このような現象は、光の取り出し効率を低下させる。以下、このような現象が起こり始める境界条件を求める。
【００７９】
図１９で示した考察から、リフレクタ４の樹脂反射面４ａで正反射後、界面Ｂに再入射する光の入射角θ’は、
θ’＝２θｓ１−θ
である。水平（θ＝９０°）方向に進行する光が界面Ｂで全反射され、リフレクタ４で正反射された後に、再度界面Ｂで全反射される条件は、｜θ’（θ＝９０°）｜＝θｃで求められ、
９０°−２θｓ１＝θｃ
となる。つまり、
θｓ１＝（９０°−θｃ）／２＝４５°−θｃ／２
である。したがって、リフレクタ４の樹脂反射面４ａの傾斜角θｓ１が、４５°−θｃ／２以下の範囲では、界面Ｂへの再入射時に全反射が生じることになる。逆に、
θｓ１＞４５°−θｃ／２
のときには、界面Ｂに再入射した光を全て大気中に取り出すことができる。
【００８０】
以上の考察より、界面Ｂからの光の取り出し効率を向上させるためには、
θｓ１＜θｃ
θｓ１＞４５°−θｃ／２
の２式をまとめて、
４５°−θｃ／２＜θｓ１＜θｃ（条件式（１））
を満足することが必要であると結論付けられる。
【００８１】
ただし、実際の設計では、条件式（１）における傾斜角θｓ１が上限の臨界角θｃに近い値となるのを避け、また、下限の４５°−θｃ／２に近い値となるのも避けることが望ましい。例えば、傾斜角θｓ１が、条件式（１）の上限および下限の中間にあたる２２．５°＋θｃ／４付近となるように設計することがより好ましい。これは、実際の光の反射は全反射の臨界角の近傍で急速に大きくなること、ＬＥＤパッケージ１のリフレクタ４の材料として広く使用される白色樹脂での反射は正反射からずれて拡散反射の割合が大きくなること等を考慮したことによる。つまり、そのような要因の影響を軽減して、光の取り出し効率を少しでも高めるために、余裕を持った条件でＬＥＤパッケージ１を製作することが望ましい。
【００８２】
（光透過性樹脂の屈折率と傾斜角θｓ１との関係について）
次に、封止樹脂である光透過性樹脂５の屈折率を変化させ、条件式（１）を満足するようなリフレクタ４の樹脂反射面４ａの傾斜角θｓ１を調べた。図２１は、光透過性樹脂５の屈折率ｎと、条件式（１）を満足する傾斜角θｓ１との関係を示すグラフである。
【００８３】
光透過性樹脂５の屈折率ｎを１．４から１．６まで変化させ、そのときの条件式（１）を満足する理想的な傾斜角θｓ１の上限および下限を求めると、以下の通りであった。
ｎ＝１．４に対して、θｓ１（下限）＝２２．０°、θｓ１（上限）＝４５．６°
ｎ＝１．５に対して、θｓ１（下限）＝２４．１°、θｓ１（上限）＝４１．８°
ｎ＝１．６に対して、θｓ１（下限）＝２５．７°、θｓ１（上限）＝３８．７°
【００８４】
最も理想的には、上述したように、傾斜角θｓ１は、条件式（１）の上限および下限の中間の値であることが望ましく、ｎ＝１．４、１．５、１．６のそれぞれに対して、傾斜角θｓ１は、３３．９°、３３．０°、３２．２°、あるいはその近傍の角度とすることが望ましい。
【００８５】
〔凹部の金属反射面の傾斜角について〕
次に、ＬＥＤパッケージ１において、ＬＥＤチップ３が配置される凹部２１ｐの金属反射面２１ａの傾斜角について説明する。本実施形態では、金属反射面２１ａの傾斜角をθｓ２（°）として、以下の条件式（２）をさらに満足している。すなわち、
３５°≦θｓ２≦５５°              ・・・（２）
である。以下、その理由について説明する。
【００８６】
前述したように、高出力の青色系ＬＥＤチップを白色樹脂からなるリフレクタでパッケージした構成では、ＬＥＤチップから白色樹脂に光が直接入射すると、白色樹脂が黄変してパッケージの光出力が著しく低下し、パッケージの寿命が著しく低下する。このため、本実施形態では、金属リードフレーム２に凹部２１ｐを形成して、その凹部２１ｐ内にＬＥＤチップ３を配置するようにしている。この構成により、（ａ）ＬＥＤチップ３からリフレクタ４の樹脂反射面４ａまでの距離を離すことができ、また、（ｂ）ＬＥＤチップ３からリフレクタ４に直接入射する光の光量を減少させることができる。この２つの理由により、単位面積あたりの明るさが極端に明るい光を白色樹脂に照射せずに済み、白色樹脂の劣化を緩和して光出力の低下を抑え、パッケージの寿命を延ばすことができる。したがって、非常に輝度の高い青色ＬＥＤを用いた本実施形態のＬＥＤパッケージ１は、明るい照明光を必要とする、液晶テレビなどの表示装置用のバックライトや、照明対象を照明する照明装置に好適となる。
【００８７】
特に、凹部２１ｐの深さがＬＥＤチップ３の厚さ以上に設定されることで、ＬＥＤチップ３から側方に出射される光をほとんど凹部２１ｐの金属反射面２１ａで反射させて、リフレクタ４に短い距離で直接入射させないようにすることができるので、リフレクタ４の内壁の劣化を確実に抑えることができる。
【００８８】
ここで、図２２は、本実施形態のＬＥＤパッケージ１において、ＬＥＤチップ３から側方に出射される光の進行の様子を示す説明図である。ＬＥＤチップ３は、金属リードフレーム２の凹部２１ｐの側面（金属反射面２１ａ）で周囲を囲まれているため、チップ側面の方向に放射された光の多くは、金属反射面２１ａで反射されて前方に導かれる。このとき、凹部２１ｐの金属反射面２１ａの傾斜角を適切に設定することにより、光を効率的に光透過性樹脂５の外に取り出すことができる。
【００８９】
図２３は、図２２におけるＬＥＤパッケージ１の一部を拡大して示す説明図である。ＬＥＤチップ３のチップ側面から出た光を効率的に光透過性樹脂５の外側に取り出すには、光が金属リードフレーム２で反射されるときに、反射点を頂点とした頂角２θｃの円錐領域に、なるべく多くの光が入るように、金属反射面２１ａの傾斜角θｓ２を設定すればよい。上記円錐領域に入射した光は、界面Ｂに対して臨界角θｃよりも小さい角度で入射するため、界面Ｂで全反射されてパッケージ内部に押し戻されることなく、光を外部に取り出すことができる。
【００９０】
このような金属反射面２１ａの傾斜角θｓ２は４５°であることが望ましい。このように傾斜角θｓ２を設定すると、チップ側面に対して垂直方向（軸上方向）に出た光は、傾斜角４５°の金属反射面２１ａでの反射によって進行方向が９０°変わり、界面Ｂに対して垂直に入射する。さらには、チップ側面から垂直に近い角度で出た光も、界面Ｂに対して垂直方向から微小角度だけ傾斜して入射する。これにより、界面Ｂでほぼ反射が生じず効率的にパッケージの外に光を取り出すことができる。
【００９１】
ここで、チップ側面に対して垂直方向に出る光の強度が強い場合には、θｓ２＝４５°が最適であるが、一般に、チップの厚み、裏面の反射面等のチップ構造によって、チップ側面から出る光のうちで光の出射強度が最大となる方向が、チップ側面に垂直な軸に対して傾く場合がある。
【００９２】
図２４は、チップ側面から出る光が、チップ側面に垂直な軸から傾いて進行する様子を示す説明図である。ここで、ＬＥＤチップ３の側面から、側面に垂直な軸に対して角度θ０（°）だけ傾く方向に出射された光は、界面Ｂに垂直な軸に対してθ（°）の角度をなすものとする。また、上記光は、金属反射面２１ａでの正反射時にΔθ（°）の偏角を受けるものとし、正反射後の光は、界面Ｂに垂直な軸に対してθ’（°）の角度をなすものとする。
【００９３】
図２４において、界面Ｂに垂直な軸に対して角度θをなす方向に、ＬＥＤチップ３の側面から出射された光は、金属反射面２１ａでの正反射によって、
Δθ＝２（θｓ２−θ）
の偏角を受けるため、正反射後の角度θ’は、
θ’＝θ＋Δθ
となる。すなわち、
θ’＝θ＋２（θｓ２−θ）
＝２θｓ２−θ
である。
【００９４】
ただし、Δθの正負を以下のように定義しておく。図２５は、チップ側面から出る光が金属反射面２１ａにて上側（界面Ｂ側）に正反射される場合の様子を示す説明図である。入射光が図２５のように正反射されるのは、θ＞θｓ２の場合である。このとき、
Δθ＝２（θｓ２−θ）＜０
となり、Δθは負の値をとる。
【００９５】
一方、図２６は、チップ側面から出る光が金属反射面２１ａにて下側に正反射される場合の様子を示す説明図である。入射光が図２６のように正反射されるのは、θ＜θｓ２の場合である。このとき、
Δθ＝２（θｓ２−θ）＞０
となり、Δθは正の値をとる。
【００９６】
チップ側面から出る光がチップ側面に垂直な軸に対して傾く方向に進行する場合でも、角度θ’が０となるように、金属反射面２１ａの傾斜角θｓ２を設定することにより、金属反射面２１ａで正反射された光を界面Ｂに垂直に入射させて、その光を効率よく外部に取り出すことができる。
【００９７】
例えば、チップ側面から出射される光の出射方向（光の出射強度が最大となる方向）が、チップ側面の軸方向に対して下向きに２０°傾くのであれば（θ０＝２０°）、金属反射面２１ａの傾斜角θｓ２を３５°とし、逆に上向きに２０°傾くのであれば（θ０＝−２０°）、金属反射面２１ａの傾斜角θｓ２を５５°とすることで、金属反射面２１ａで正反射された光を界面Ｂに垂直に入射させて、その光を効率よく外部に取り出すことができる。この点について、図面を用いてより詳細に説明する。
【００９８】
図２７は、チップ側面からθ０＝２０°で出射される光の進行の様子を示す説明図である。金属反射面２１ａでの正反射後の角度θ’が０°となるためには、
θ’＝２θｓ２−θ＝０°
となるように、傾斜角θｓ２を設定すればよい。上式より、
θｓ２＝θ／２
が導き出される。また、
θ＝９０°−θ０
であるので、
θｓ２＝（９０°−θ０）／２
＝（９０°−２０°）／２
＝３５°
となる。
【００９９】
ちなみに、この場合に、金属反射面２１ａに入射する光が受ける偏角Δθは、
Δθ＝２（θｓ２−θ）
＝２（θｓ２−（９０°−θ０））
＝２（３５°−（９０°−２０°））
＝−７０°
である。
【０１００】
一方、図２８は、チップ側面からθ０＝−２０°で出射される光の進行の様子を示す説明図である。θ０＝２０°の場合と同様に考えて、
θｓ２＝（９０°−θ０）／２
＝（９０°−（−２０°））／２
＝５５°
となる。
【０１０１】
ちなみに、この場合に、金属反射面２１ａに入射する光が受ける偏角Δθは、
Δθ＝２（θｓ２−θ）
＝２（θｓ２−（９０°−θ０））
＝２（５５°−（９０°−（−２０°）））
＝−１１０°
である。
【０１０２】
以上のように、ＬＥＤチップ３の構造により、光の配光特性が異なることを考えると、金属反射面２１ａの傾斜角θｓ２は、４５°±１０°の範囲内で変動し得る。したがって、このような配光特性を考慮して、上述した条件式（２）を満足することにより、チップ側方に出射された光を金属反射面２１ａを介して界面Ｂにほぼ垂直に入射させることができ、これによって、界面Ｂで反射を生じさせずに効率よく外部に光を取り出すことができると言える。
【０１０３】
なお、ＬＥＤパッケージ１を種々のＬＥＤの配光特性に対して汎用性を持たせるには、金属反射面２１ａの傾斜角θｓ２は、４５°に設定しておくことが最も望ましい。
【０１０４】
〔ＬＥＤチップと界面との距離について〕
図２９は、上述したＬＥＤパッケージ１の簡易的な断面図である。ＬＥＤパッケージ１は、以下の条件式（３）をさらに満足していることが望ましい。すなわち、
Ｄ＞２・ｄ・ｔａｎθｃ                ・・・（３）
ただし、
Ｄ：リフレクタにおいて光透過性樹脂と空気層との界面が位置する開口部の
最小幅（ｍｍ）
ｄ：発光素子の上面から光透過性樹脂と空気層との界面までの距離（ｍｍ）
である。なお、上記のＤは、リフレクタ４の開口部４ｂが平面視で長方形状である場合はその短辺方向の幅を指し、開口部４ｂが平面視で円形の場合（図３８参照）はその直径を指す。
【０１０５】
図２９に示すように、リフレクタ４において界面Ｂが位置する開口部４ｂの最小幅Ｄが２Ｌ＝２（ｄ・ｔａｎθｃ）よりも大きい場合、ＬＥＤチップ３の上面中心から出た光のうち、頂角２θｃの円錐の内側に放射された光については、光透過性樹脂５と空気層との界面Ｂで全反射せずに外部に取り出すことができるが、上記円錐の外側に放射された光については、上記界面Ｂに臨界角θｃ以上の入射角で入射するため、そこで全反射される。したがって、そのような全反射光の外部への光の取り出し効率を向上させる本実施形態の構成（上述した条件式を含む）は、このような薄型の（Ｄに対してｄが非常に小さい）ＬＥＤパッケージ１において非常に有効となる。
【０１０６】
〔条件式を満足する樹脂傾斜面および金属反射面について〕
上述した条件式（１）は、樹脂反射面４ａを構成する４つの樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4（図１参照）の少なくとも１つについて満足していれば、光の取り出し効率を向上させる効果を得ることができるが、全ての樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4について満足することが、その効果を最も得ることができるため望ましい。
【０１０７】
また、上述した条件式（２）は、金属反射面２１ａを構成する４つの金属反射面２１ａ1〜２１ａ4（図１参照）の少なくとも１つについて満足していれば、チップ側方に出射された光を金属反射面２１ａを介して界面Ｂから効率よく外部に光を取り出すことができるが、全ての金属反射面２１ａ1〜２１ａ4について満足することが、その効果を最も得ることができるため望ましい。
【０１０８】
つまり、４つの樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4の各々は、４つの金属反射面２１ａ1〜２１ａ4の各々に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、各樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4のそれぞれについて条件式（１）を満足し、各金属反射面２１ａ1〜２１ａ4のそれぞれについて条件式（２）を満足することが望ましい。図１で示したＬＥＤパッケージ１は、このような条件を満足した設計となっている。
【０１０９】
また、４つの金属反射面２１ａ1〜２１ａ4のうち、短辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ3・２１ａ4については、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2よりも面積が小さく、ＬＥＤチップ３からの入射光量も小さいので、光の取り出し効率に与える影響が小さい。このことを考慮すると、少なくとも、４つの樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4のそれぞれについて条件式（１）を満足し、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面ａ1・２１ａ2について条件式（２）を満足すれば、外部への光の取り出し効率を向上させることができると言える。
【０１１０】
また、図３０（ａ）は、ＬＥＤパッケージ１の他の構成を示す平面図であり、図３０（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の短辺方向に垂直な断面での断面図であり、図３０（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に垂直な断面での断面図である。このＬＥＤパッケージ１は、４つの樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4のうち、短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ3・４ａ4の各々が、４つの金属反射面２１ａ1〜２１ａ4のうち、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2に対して、θｓ１＜θｓ２を満足する設計となっている。そして、短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ3・４ａ4について、条件式（１）を満足し、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2について、条件式（２）を満足している。
【０１１１】
また、図３１（ａ）は、ＬＥＤパッケージ１のさらに他の構成を示す平面図であり、図３１（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の短辺方向に垂直な断面での断面図であり、図３１（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に垂直な断面での断面図である。このＬＥＤパッケージ１は、図３０と同様の設計であるが、図３０よりもさらに短辺方向の長さが短いものとなっている。
【０１１２】
後述する液晶表示装置２００（図４０参照）のバックライト２１０に本実施形態のＬＥＤパッケージ１を適用する場合において、バックライト２１０を薄型化すると、導光板２１３の厚さ方向に対応するＬＥＤパッケージ１の短辺方向の長さを短くすることが必要となる。このとき、ＬＥＤパッケージ１の短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ3・４ａ4については、長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2よりも、傾斜角θｓ１が傾斜角θｓ２よりも小さくなるような設計がしやすい。これは、バックライト２１０の薄型化に対応すべく、ＬＥＤパッケージ１の短辺方向の長さがある程度規制された条件では、樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2の傾斜角を小さくすることが困難なためである（樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2の傾斜角を小さくする方向は、樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2が倒れることによってＬＥＤパッケージ１の短辺方向の長さを増大させる方向に働くためである）。一方、樹脂傾斜面４ａ3・４ａ4の傾斜角を小さくする方向は、ＬＥＤパッケージ１の長辺方向の長さを長くする方向に働くが、この方向はバックライト２１０の薄型化とは無関係な方向であり、何ら規制されない。
【０１１３】
したがって、傾斜角を小さくする設計の自由度については、樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2よりも樹脂傾斜面４ａ3・４ａ4のほうが高く、条件式（１）を満足する設計が容易となる。このため、短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ3・４ａ4について、条件式（１）を満足することにより、薄型のバックライト２１０に対応した構成で、光の取り出し効率を向上させることができる。
【０１１４】
また、４つの金属反射面２１ａ1〜２１ａ4のうち、ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2は、短辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ3・２１ａ4よりも面積が大きいため、ＬＥＤチップ３からの光がより多く入射する。したがって、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2について条件式（２）を満足することにより、ＬＥＤチップ３から側方に出射されて、金属反射面２１ａを介して界面Ｂに入射する光を効率よく取り出すことができる。
【０１１５】
図３２（ａ）は、ＬＥＤパッケージ１のさらに他の構成を示す平面図であり、図３２（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の短辺方向に垂直な断面での断面図であり、図３２（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に垂直な断面での断面図である。このＬＥＤパッケージ１は、４つの樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4のうち、長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2の各々が、４つの金属反射面２１ａ1〜２１ａ4のうち、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2に対して、θｓ１＜θｓ２を満足する設計となっている。そして、長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2について、条件式（１）を満足し、長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2について、条件式（２）を満足している。
【０１１６】
また、図３３（ａ）は、ＬＥＤパッケージ１のさらに他の構成を示す平面図であり、図３３（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の短辺方向に垂直な断面での断面図であり、図３３（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に垂直な断面での断面図である。このＬＥＤパッケージ１は、用いるＬＥＤチップ３を単数とし、パッケージの長辺方向の長さをさらに短くした以外は、図３２と同様の設計である。
【０１１７】
４つの樹脂傾斜面４ａ1〜４ａ4のうち、ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2は、短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ3・４ａ4よりも面積が大きいため、ＬＥＤチップ３からの光がより多く入射する。したがって、長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面４ａ1・４ａ2について条件式（１）を満足することにより、界面Ｂに入射する光を効率よく取り出すことができる。例えば、ＬＥＤパッケージ１を後述する照明装置１００（図３９参照）に適用する場合においては、ＬＥＤパッケージ１の短辺方向の長さに制約がないので、図３２や図３３のような設計のＬＥＤパッケージ１は、照明装置１００に好適であると言える。
【０１１８】
また、ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2は、短辺方向に沿って位置する２つの金属反射面２１ａ3・２１ａ4よりも面積が大きく、ＬＥＤチップ３からの光がより多く入射するため、２つの金属反射面２１ａ1・２１ａ2について条件式（２）を満足することにより、ＬＥＤチップ３から側方に出射されて、金属反射面２１ａを介して界面Ｂに入射する光を効率よく取り出すことができる。
【０１１９】
また、図３０〜図３２のように、ＬＥＤチップ３が凹部２１ｐ内で、チップ長辺がパッケージ長辺方向に沿うように、パッケージ長辺方向に複数並べて配置されると、その長辺方向においては、臨界角θｃよりも大きい入射角で、光透過性樹脂５と空気層との界面Ｂに入射する光が増大し、界面Ｂからの光の取り出し効率が低下しやすい。したがって、光の取り出し効率を向上させる本実施形態の構成は、このように複数のＬＥＤチップ３を長辺方向に並べて配置する場合に非常に有効となる。
【０１２０】
〔発光装置の変形例〕
図３４（ａ）は、ＬＥＤパッケージ１のさらに他の構成を示す平面図であり、図３４（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の短辺方向に垂直な断面での断面図であり、図３４（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に垂直な断面での断面図である。
【０１２１】
金属リードフレーム２は、外部電源と電気的に接続される３つの金属リードフレーム２１〜２３で構成されていてもよい。そして、ＬＥＤチップ３１・３２は、別々の金属リードフレーム２１・２３に配置されていてもよい。この場合、ＬＥＤチップ３１の第１の電極３１ａは、金属リードフレーム２１と金属線６で接続され、ＬＥＤチップ３１の第２の電極３１ｂは、金属リードフレーム２２と金属線６で接続され、ＬＥＤチップ３２の第１の電極３２ａは、金属リードフレーム２２と金属線６で接続され、ＬＥＤチップ３２の第２の電極３２ｂは、金属リードフレーム２３と金属線６で接続される構成とすることができる。
【０１２２】
このような構成であっても、金属リードフレーム２１・２３の各凹部２１ｐ・２３ｐにＬＥＤチップ３１・３２を配置することで、リフレクタ４の内壁の変色を抑えてパッケージの長寿命化を図りつつ、θｓ１＜θｓ２となる樹脂傾斜面および金属反射面について条件式（１）および（２）を満足することにより、外部への光の取り出し効率を十分に向上させることができる。
【０１２３】
図３５（ａ）は、ＬＥＤパッケージ１のさらに他の構成を示す平面図であり、図３５（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の短辺方向に垂直な断面での断面図であり、図３５（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の長辺方向に垂直な断面での断面図である。
【０１２４】
ＬＥＤパッケージ１が有するＬＥＤチップ３は、図３３と同様に単数であってもよい。この場合、ＬＥＤチップ３１の第１の電極３１ａは、金属リードフレーム２２と金属線６で接続され、ＬＥＤチップ３１の第２の電極３１ｂは、ＬＥＤチップ３１が配置される金属リードフレーム２１と金属線６で接続される構成とすることができる。
【０１２５】
このような構成であっても、金属リードフレーム２１の凹部２１ｐにＬＥＤチップ３１を配置することで、リフレクタ４の内壁の変色を抑えてパッケージの長寿命化を図りつつ、θｓ１＜θｓ２となる樹脂傾斜面および金属反射面について条件式（１）および（２）を満足することにより、外部への光の取り出し効率を十分に向上させることができる。
【０１２６】
図３６は、ＬＥＤパッケージ１のさらに他の構成を示す断面図であって、上記ＬＥＤパッケージ１の短辺方向に垂直な断面での断面図である。同図の破線部で示すように、リフレクタ４の樹脂反射面４ａは、一部に急傾斜面４１を含んでいてもよい。つまり、樹脂反射面４ａは、傾斜角がθｓ１の樹脂傾斜面４２と、この樹脂傾斜面４２よりも傾斜角の大きい急傾斜面４１とを含んでいてもよい。なお、急傾斜面４１の数は特に限定されず、１つであってもよいし、図３６のように２つであってもよいし、それ以上であってもよい。この場合、樹脂反射面４ａにおいて急傾斜面４１以外の樹脂傾斜面４２について、上述した条件式（１）を満足することにより、光の取り出し効率を向上させる効果を得ることができる。つまり、樹脂反射面４ａの少なくとも一部について、上述した条件式（１）を満足すればよい。
【０１２７】
図３７（ａ）は、ＬＥＤパッケージ１のさらに他の構成を示す平面図であり、図３７（ｂ）および図３７（ｃ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の異なる断面での断面図である。このように、ＬＥＤパッケージ１は、平面視で正方形状に形成されてもよい。なお、金属リードフレーム２１・２２の形状は、上記ＬＥＤパッケージ１の平面形状に応じて設定されればよい。つまり、金属リードフレーム２１・２２は、互いに離間して配置された状態で全体として平面視で正方形状となるように、形状が設定されればよい。
【０１２８】
図３８（ａ）は、ＬＥＤパッケージ１のさらに他の構成を示す平面図であり、図３８（ｂ）は、上記ＬＥＤパッケージ１の断面図である。このように、ＬＥＤパッケージ１は、平面視で円形状に形成されてもよい。なお、金属リードフレーム２１・２２の形状は、上記ＬＥＤパッケージ１の平面形状に応じて設定されればよい。つまり、金属リードフレーム２１・２２は、互いに離間して配置された状態で全体として平面視で円形状となるように、形状が設定されればよい。なお、ＬＥＤパッケージ１が平面視で円形状の場合、樹脂反射面４ａは、パッケージの外周に沿う方向に一続きの樹脂傾斜面で構成されることになる。
【０１２９】
このように、図３７および図３８の構成であっても、金属リードフレーム２１の凹部２１ｐにＬＥＤチップ３１を配置することで、リフレクタ４の内壁の変色を抑えてパッケージの長寿命化を図りつつ、θｓ１＜θｓ２となる樹脂傾斜面および金属反射面について条件式（１）および（２）を満足することにより、外部への光の取り出し効率を十分に向上させることができる。
【０１３０】
以上で説明したパッケージにおける光の取り出し効率の改善効果は、具体的なパッケージのサイズ、使用するリフレクタ用樹脂や金属フレームの反射特性、封止樹脂の屈折率、蛍光体の有無、チップサイズおよび特性など、諸条件に大きく依存するが、一般的には４％から１２％程度の改善効果が期待できる。使用するリフレクタ用樹脂や金属フレームの反射率が特に低い場合には、改善率は高くなり、例えば上記１２％を超えることもある。
【０１３１】
〔発光装置の応用例〕
図３９は、本実施形態のＬＥＤパッケージ１の応用例としての照明装置１００の概略の構成を示す分解斜視図である。照明装置１００は、例えば室内や室外に設置されて、照明対象（例えば空間や人物）を照明するものであり、光を投射する光源１０１と、光源１０１が内蔵されるハウジング１０２とを有している。なお、照明装置１００は、光源１０１の熱を放出するための放熱部を含んでいてもよい。
【０１３２】
光源１０１は、複数個のＬＥＤパッケージ１０１ａを基板１０２ｂ上に円環状に配置して構成されており、図示しないホルダーによってハウジング１０２に固定されている。各ＬＥＤパッケージ１０１ａは、上述した本実施形態のＬＥＤパッケージ１で構成されている。
【０１３３】
ハウジング１０２は、電気ソケット（図示せず）に結合されるソケット結合部１０２ａと、ソケット結合部１０２ａと連結されて光源１０１が内蔵される本体部１０２とを有している。
【０１３４】
また、図４０は、本実施形態のＬＥＤパッケージ１の他の応用例としての表示装置用のバックライト２１０を備えた液晶表示装置２００の概略の構成を示す断面図である。液晶表示装置２００は、バックライト２１０と、液晶パネル２２０とを有している。
【０１３５】
バックライト２１０は、ＬＥＤパッケージ２１１と、実装基板２１２と、導光板２１３とを有している。ＬＥＤパッケージ２１１は、上述した本実施形態のＬＥＤパッケージ１で構成されており、実装基板２１２と平行に配置される導光板２１３の端面に光を入射させることができるように、実装基板２１２に実装されている。実装基板２１２は、装置筐体２３１に支持されている。導光板２１３は、ＬＥＤパッケージ２１１から出射されて端面を介して内部に入射した光を内部で導光して、導光板２１３の上面から出射させ、光学シート２３２を介して液晶パネル２２０を照明する。液晶パネル２２０は、導光板２１３から出射される光を画像データに応じて変調することにより、画像を表示することができる。この液晶パネル２２０は、ＬＥＤパッケージ２１１と反射シート２３４を介して対向する額縁部２３３によって、装置筐体２３１に固定されている。
【０１３６】
本実施形態のＬＥＤパッケージ１によれば、上述したように、高輝度の青色ＬＥＤを用いた場合でも、白色樹脂の劣化を抑えて光出力の低下を抑え、パッケージの寿命を延ばすことができ、また、外部への光の取り出し効率を向上させることもできる。したがって、このようなＬＥＤパッケージ１を照明装置１００や液晶表示装置２００のバックライト２１０に適用することにより、高輝度で長寿命の照明装置１００およびバックライト２１０を実現することができる。
【０１３７】
なお、各図面に基づいて説明した構成を適宜組み合わせて、ＬＥＤパッケージ１を構成し、これをバックライトや照明装置に適用することも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の発光装置は、例えば照明装置や表示装置のバックライトに利用可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１      ＬＥＤモジュール（発光装置）
２      金属リードフレーム
３      ＬＥＤチップ（発光素子）
４      リフレクタ
４ａ    樹脂反射面
４ａ1    樹脂傾斜面
４ａ2    樹脂傾斜面
４ａ3    樹脂傾斜面
４ａ4    樹脂傾斜面
５      光透過性樹脂
２１      金属リードフレーム
２１ａ    金属反射面
２１ａ1    金属反射面
２１ａ2    金属反射面
２１ａ3    金属反射面
２１ａ4    金属反射面
２１ｍ    底面
２１ｐ    凹部
２３ｐ    凹部
２２      金属リードフレーム
２３      金属リードフレーム
３１      ＬＥＤチップ（発光素子）
３１ａ    第１の電極
３１ｂ    第２の電極
３２      ＬＥＤチップ（発光素子）
３２ａ    第１の電極
３２ｂ    第２の電極
４２      樹脂傾斜面
１００      照明装置
２１０      バックライト
２１３      導光板
２２０      液晶パネル
Ｂ      界面
【図１】
2014011359.tif 000003
【図２】
2014011359.tif 000004
【図３】
2014011359.tif 000005
【図４】
2014011359.tif 000006
【図５】
2014011359.tif 000007
【図６】
2014011359.tif 000008
【図７】
2014011359.tif 000009
【図８】
2014011359.tif 000010
【図９】
2014011359.tif 000011
【図１０】
2014011359.tif 000012
【図１１】
2014011359.tif 000013
【図１２】
2014011359.tif 000014
【図１３】
2014011359.tif 000015
【図１４】
2014011359.tif 000016
【図１５】
2014011359.tif 000017
【図１６】
2014011359.tif 000018
【図１７】
2014011359.tif 000019
【図１８】
2014011359.tif 000020
【図１９】
2014011359.tif 000021
【図２０】
2014011359.tif 000022
【図２１】
2014011359.tif 000023
【図２２】
2014011359.tif 000024
【図２３】
2014011359.tif 000025
【図２４】
2014011359.tif 000026
【図２５】
2014011359.tif 000027
【図２６】
2014011359.tif 000028
【図２７】
2014011359.tif 000029
【図２８】
2014011359.tif 000030
【図２９】
2014011359.tif 000031
【図３０】
2014011359.tif 000032
【図３１】
2014011359.tif 000033
【図３２】
2014011359.tif 000034
【図３３】
2014011359.tif 000035
【図３４】
2014011359.tif 000036
【図３５】
2014011359.tif 000037
【図３６】
2014011359.tif 000038
【図３７】
2014011359.tif 000039
【図３８】
2014011359.tif 000040
【図３９】
2014011359.tif 000041
【図４０】
2014011359.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月30日(2013.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配置される複数の金属リードフレームのいずれかに配置される発光素子と、
前記複数の金属リードフレームをまとめて囲むように設けられる、光反射性樹脂からなるリフレクタとを備え、
前記発光素子の極性の異なる電極をそれぞれ異なる金属リードフレームと電気的に接続した上で、前記リフレクタの内側に位置する前記発光素子を光透過性樹脂で封止した発光装置であって、
前記発光素子は、前記金属リードフレームを折り曲げることによって形成される凹部内に配置されており、
前記リフレクタは、前記金属リードフレームの前記凹部の外側に位置して、前記凹部の底面に対して傾斜した樹脂反射面を有しており、
前記金属リードフレームの前記凹部は、前記底面に対して傾斜した複数の側面をそれぞれ金属反射面として有しており、
少なくとも１つの前記金属反射面の前記底面に対する傾斜角をθｓ２（°）としたとき、前記樹脂反射面は、前記底面に対して傾斜角θｓ２よりも小さい傾斜角θｓ１（°）で傾斜した樹脂傾斜面を有しており、
前記光透過性樹脂と空気層との界面は、前記凹部の底面に対して平行な平面であり、
前記発光素子から出射されて前記光透過性樹脂と空気層との界面に入射する光の臨界角をθｃ（°）としたとき、θｓ１＜θｓ２の関係にある前記樹脂傾斜面および前記金属反射面について、以下の条件式（１）および（２）を同時に満足し、
４５°−θｃ／２＜θｓ１＜θｃ        ・・・（１）
３５°≦θｓ２≦５５°                ・・・（２）
該発光装置は、平面視で長方形状であり、
前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記４つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、
前記４つの樹脂傾斜面のそれぞれについて、条件式（１）を満足し、
前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について、条件式（２）を満足することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
互いに離間して配置される複数の金属リードフレームのいずれかに配置される発光素子と、
前記複数の金属リードフレームをまとめて囲むように設けられる、光反射性樹脂からなるリフレクタとを備え、
前記発光素子の極性の異なる電極をそれぞれ異なる金属リードフレームと電気的に接続した上で、前記リフレクタの内側に位置する前記発光素子を光透過性樹脂で封止した発光装置であって、
前記発光素子は、前記金属リードフレームを折り曲げることによって形成される凹部内に配置されており、
前記リフレクタは、前記金属リードフレームの前記凹部の外側に位置して、前記凹部の底面に対して傾斜した樹脂反射面を有しており、
前記金属リードフレームの前記凹部は、前記底面に対して傾斜した複数の側面をそれぞれ金属反射面として有しており、
少なくとも１つの前記金属反射面の前記底面に対する傾斜角をθｓ２（°）としたとき、前記樹脂反射面は、前記底面に対して傾斜角θｓ２よりも小さい傾斜角θｓ１（°）で傾斜した樹脂傾斜面を有しており、
前記光透過性樹脂と空気層との界面は、前記凹部の底面に対して平行な平面であり、
前記発光素子から出射されて前記光透過性樹脂と空気層との界面に入射する光の臨界角をθｃ（°）としたとき、θｓ１＜θｓ２の関係にある前記樹脂傾斜面および前記金属反射面について、以下の条件式（１）および（２）を同時に満足し、
４５°−θｃ／２＜θｓ１＜θｃ        ・・・（１）
３５°≦θｓ２≦５５°                ・・・（２）
該発光装置は、平面視で長方形状であり、
前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記４つの樹脂傾斜面のうちで前記短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、
前記短辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面について、条件式（１）を満足し、
前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について、条件式（２）を満足することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
互いに離間して配置される複数の金属リードフレームのいずれかに配置される発光素子と、
前記複数の金属リードフレームをまとめて囲むように設けられる、光反射性樹脂からなるリフレクタとを備え、
前記発光素子の極性の異なる電極をそれぞれ異なる金属リードフレームと電気的に接続した上で、前記リフレクタの内側に位置する前記発光素子を光透過性樹脂で封止した発光装置であって、
前記発光素子は、前記金属リードフレームを折り曲げることによって形成される凹部内に配置されており、
前記リフレクタは、前記金属リードフレームの前記凹部の外側に位置して、前記凹部の底面に対して傾斜した樹脂反射面を有しており、
前記金属リードフレームの前記凹部は、前記底面に対して傾斜した複数の側面をそれぞれ金属反射面として有しており、
少なくとも１つの前記金属反射面の前記底面に対する傾斜角をθｓ２（°）としたとき、前記樹脂反射面は、前記底面に対して傾斜角θｓ２よりも小さい傾斜角θｓ１（°）で傾斜した樹脂傾斜面を有しており、
前記光透過性樹脂と空気層との界面は、前記凹部の底面に対して平行な平面であり、
前記発光素子から出射されて前記光透過性樹脂と空気層との界面に入射する光の臨界角をθｃ（°）としたとき、θｓ１＜θｓ２の関係にある前記樹脂傾斜面および前記金属反射面について、以下の条件式（１）および（２）を同時に満足し、
４５°−θｃ／２＜θｓ１＜θｃ        ・・・（１）
３５°≦θｓ２≦５５°                ・・・（２）
該発光装置は、平面視で長方形状であり、
前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記４つの樹脂傾斜面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面のうちで前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、
前記長辺方向に沿って位置する２つの樹脂傾斜面について、条件式（１）を満足し、
前記長辺方向に沿って位置する２つの金属反射面について、条件式（２）を満足することを特徴とする発光装置。
【請求項４】
互いに離間して配置される複数の金属リードフレームのいずれかに配置される発光素子と、
前記複数の金属リードフレームをまとめて囲むように設けられる、光反射性樹脂からなるリフレクタとを備え、
前記発光素子の極性の異なる電極をそれぞれ異なる金属リードフレームと電気的に接続した上で、前記リフレクタの内側に位置する前記発光素子を光透過性樹脂で封止した発光装置であって、
前記発光素子は、前記金属リードフレームを折り曲げることによって形成される凹部内に配置されており、
前記リフレクタは、前記金属リードフレームの前記凹部の外側に位置して、前記凹部の底面に対して傾斜した樹脂反射面を有しており、
前記金属リードフレームの前記凹部は、前記底面に対して傾斜した複数の側面をそれぞれ金属反射面として有しており、
少なくとも１つの前記金属反射面の前記底面に対する傾斜角をθｓ２（°）としたとき、前記樹脂反射面は、前記底面に対して傾斜角θｓ２よりも小さい傾斜角θｓ１（°）で傾斜した樹脂傾斜面を有しており、
前記光透過性樹脂と空気層との界面は、前記凹部の底面に対して平行な平面であり、
前記発光素子から出射されて前記光透過性樹脂と空気層との界面に入射する光の臨界角をθｃ（°）としたとき、θｓ１＜θｓ２の関係にある前記樹脂傾斜面および前記金属反射面について、以下の条件式（１）を満足し、かつ、
前記発光素子の側面から出射される光の出射強度が最大となる方向の、前記側面に垂直な軸に対する傾き角度をθ０（°）とすると、
−２０°≦θ０≦２０°のときに、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする発光装置；
４５°−θｃ／２＜θｓ１＜θｃ        ・・・（１）
３５°≦θｓ２≦５５°                ・・・（２）
である。
【請求項５】
該発光装置は、平面視で長方形状であり、
前記樹脂傾斜面は、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部に対して互いに反対側の位置で、該発光装置の短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記金属反射面は、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記長辺方向に沿ってそれぞれ設けられているとともに、前記凹部の前記底面に対して互いに反対側の位置で、前記短辺方向に沿ってそれぞれ設けられており、
前記４つの樹脂傾斜面の各々は、前記４つの金属反射面の各々に対して、θｓ１＜θｓ２を満足しており、
前記４つの樹脂傾斜面のそれぞれについて、条件式（１）を満足し、
前記４つの金属反射面のそれぞれについて、条件式（２）を満足することを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記樹脂傾斜面の傾斜角θｓ１は、
θｓ１＝２２．５°＋θｃ／４
であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
以下の条件式（３）をさらに満足することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の発光装置；
Ｄ＞２・ｄ・ｔａｎθｃ                ・・・（３）
ただし、
Ｄ：リフレクタにおいて光透過性樹脂と空気層との界面が位置する開口部の
最小幅（ｍｍ）
ｄ：発光素子の上面から光透過性樹脂と空気層との界面までの距離（ｍｍ）
である。
【請求項８】
前記金属リードフレームの前記凹部の深さは、前記発光素子の厚さ以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光素子は、前記凹部内で、該発光装置の長辺方向に複数並べて配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記光透過性樹脂は、蛍光体を含有していることを特徴とする請求項１から９いずれかに記載の発光装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の発光装置によって照明対象を照明することを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載の発光装置と、
前記発光装置からの光を内部で導光して液晶パネルを照明する導光板とを備えていることを特徴とする表示装置用バックライト。