(57)【要約】【課題】発光素子の発光層が発する光の出射方向を適切に制御して、光の利用効率の向上を図ることができると共に、輝度の向上及び輝度の均一化を図ることの可能な発光光源を提供する。【解決手段】発光層７を含む複数の層を積層して構成された発光素子２を、内部に光反射部６が形成された凹部５内に設置して構成される発光光源において、発光素子２の側面に前方側出射面Ａと後方側出射面Ｂとを形成すると共に、光反射部６として出射面Ａに対応する前方側反射面Ｒ２と、出射面Ｂに対応する後方側反射面Ｒ１とを形成する。反射面Ｒ１，Ｒ２は、設置面５ａに対する傾斜角θ１，θ２が異なる値になるように形成する。また反射面Ｒ１と反射面Ｒ２との連接位置２３は、発光素子２の光軸方向前方側表面２ａよりも、光軸方向Ｆの後方側に設定する。【選択図】      図３
2006134948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層を含む複数の層を積層して構成された発光素子と、凹部を有すると共に該凹部内に光反射部が形成された支持部材とを備え、前記発光素子から発した光を前記凹部の開口面から直接出射させると共に、前記凹部内に形成された前記光反射部で反射させて前記凹部の開口面から出射させるように構成した発光光源において、
前記発光層の表面に対して垂直であって前記凹部の開口面側に向かう方向を光軸方向とし、
前記発光素子の側面には、前記光軸方向に平行な縦断面との交差線の形状が互いに異なる少なくとも２つの出射面が形成されており、
前記光反射部は、前記縦断面との交差線の形状が互いに異なる複数の反射面を連接して構成されており、複数の反射面のうち前記光軸方向に対して最も後方側に位置する後方側反射面と該後方側反射面に連接される前方側反射面とは、前記発光素子における光軸方向前方側表面の位置より後方で連接されていることを特徴とする発光光源。
【請求項２】
請求項１に記載の発光光源において、
前記反射面は、前記出射面に個別に対応させて形成することを特徴とする発光光源。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光光源において、
前記発光素子から出射される光が入射するように形成され、光軸方向前方側に光出射部を有する導光部材と、
前記導光部材に対して光軸方向後方側に配置される反射部材とを備え、
前記導光部材の光出射部は、前記発光素子から発した光を透過させて前記導光部材の外部へ出射させる直接出射領域と、前記発光素子から発した光を全反射させて前記反射部材の方向へ向かわせると共に、前記反射部材で反射した光を透過させて前記導光部材の外部へ出射させる全反射領域とを有することを特徴とする発光光源。
【請求項４】
請求項２に記載の発光光源において、
前記発光素子に形成される出射面は、前記発光層の端面を含み、前記発光層表面に対して垂直に形成される前方側出射面と、該前方側出射面の光軸方向後方側端部から光軸方向後方側かつ発光素子内側に向かって傾斜して形成される後方側出射面とを有し、
前記後方側反射面が前記後方側出射面に対応し、前記前方側反射面が前記前方側出射面に対応しており、
前記後方側反射面の前方側端部は、前記前方側出射面の後方側端部の位置よりも後方側に位置し、前記前方側反射面の前方側端部は、前記発光素子の前方側表面の位置よりも前方側に位置していることを特徴とする発光光源。
【請求項５】
請求項４に記載の発光光源において、
前記後方側反射面は、前記縦断面との交差線が前記発光素子の設置面に対して第１傾斜角で延びる直線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記縦断面との交差線が前記設置面に対して前記第１傾斜角とは異なる第２傾斜角で延びる直線になるように形成されることを特徴とする発光光源。
【請求項６】
請求項４に記載の発光光源において、
前記後方側反射面は、前記縦断面との交差線が曲線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記縦断面との交差線が前記後方側反射面の交差線とは異なる曲線になるように形成されることを特徴とする発光光源。
【請求項７】
請求項３に記載の発光光源において、
前記発光素子に形成される出射面は、前記発光層の端面を含み、前記発光層表面に対して垂直に形成される前方側出射面と、該前方側出射面の光軸方向後方側端部から光軸方向後方側かつ発光素子内側に向かって傾斜して形成される後方側出射面とを有し、
前記後方側反射面は、前記後方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記発光素子の設置面に対して第１傾斜角で延びる直線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記前方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記設置面に対して前記第１傾斜角より大きい第２傾斜角で延びる直線になるように形成され、
前記後方側反射面の前方側端部は、前記前方側出射面の後方側端部の位置よりも後方側に位置し、前記前方側反射面の前方側端部は、前記発光素子の前方側表面よりも前方側に位置していることを特徴とする発光光源。
【請求項８】
請求項３に記載の発光光源において、
前記発光素子に形成される出射面は、前記発光層の端面を含み、前記発光層表面に対して垂直に形成される前方側出射面と、該前方側出射面の光軸方向後方側端部から光軸方向後方側かつ発光素子内側に向かって所定の角度で形成される後方側出射面とを有し、
前記後方側反射面は、前記発光素子の設置面から光軸方向前方側に向かって形成される段差部の先端部に連接されると共に、前記後方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記設置面に対して第１傾斜角で延びる直線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記前方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記設置面に対して前記第１傾斜角より大きい第２傾斜角で延びる直線になるように形成され、
前記後方側反射面の前方側端部は、前記前方側出射面の後方側端部の位置よりも後方側に位置し、前記前方側反射面の前方側端部は、前記発光素子の前方側表面よりも前方側に位置していることを特徴とする発光光源。
【請求項９】
請求項３に記載の発光光源において、
前記発光素子に形成される出射面は、前記発光層の端面を含み、前記発光層表面に対して垂直に形成される前方側出射面と、該前方側出射面の光軸方向後方側端部から光軸方向後方側かつ発光素子内側に向かって所定の角度で形成される後方側出射面とを有し、
前記後方側反射面は、前記後方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が曲線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記前方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記後方側反射面の交差線とは異なる曲線になるように形成され、
前記後方側反射面の前方側端部は、前記前方側出射面の後方側端部の位置よりも後方側に位置し、前記前方側反射面の前方側端部は、前記発光素子の前方側表面よりも前方側に位置していることを特徴とする発光光源。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光光源において、
前記凹部内に、前記発光素子からの光によって励起されて予め定める色彩光を発する蛍光体を攪拌させた樹脂が充填されていることを特徴とする発光光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などの発光素子を用いた発光光源に関し、さらに詳しくは液晶表示装置などの表示装置の光源や、照明装置の光源として用いられる発光光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ素子などの発光素子を用いた発光光源は、例えば特許文献１に記載されている。図１１は、特許文献１に記載されているチップ型発光装置の構造を示す断面図である。発光装置は、基板６１と、該基板６１に搭載されるＬＥＤ素子６２と、上下に貫通する上面視円形状の開口部６３ａを有し、該開口部６３ａの内壁が傾斜面からなり、該傾斜面でＬＥＤ素子６２を中央に囲むように基板６１上に載置されるリフレクタ６３とを備えて構成されている。リフレクタ６３の傾斜面は、ＬＥＤ素子６２の設置面６１ａに対する傾斜角θａ，θｂが異なる２つの反射面６４ａ，６４ｂを連接して形成されている。２つの反射面６４ａ，６４ｂは、その傾斜角θａ，θｂがＬＥＤ素子６２の発光中心からの光を当該反射面６４ａ，６４ｂの中腹部分６５ａ，６５ｂで直上方向（光軸方向Ｆ）に反射するように選ばれて形成されている。なお、２つの反射面６４ａ，６４ｂが連接される位置６６は、設置面６１ａを基準として、ＬＥＤ素子６２の発光部の位置６７よりも離れている。
【０００３】
また、発光素子を用いた発光光源では、発光素子から発せられる光を効率よく外部に出射させて光の利用効率を高めるために、発光層が発する光が側面から出射するように側面を形成した発光素子が用いられている。このような側面から光が出射される発光素子を用いた発光光源は、例えば特許文献２に記載されている。
【０００４】
図１２は、特許文献２に記載されている光学デバイスの構造を示す断面図である。光学デバイスは、凹設部７１を有する基体７０と、凹設部７１内に取り付けられる発光素子７２とを備えて構成されている。発光素子７２の側面には、当該発光素子７２の設置面側に向かうに連れて幅が小さくなる傾斜面７３が形成されている。この傾斜面７３から発光素子７２の設置面側即ち光軸方向Ｆの後方側に向かって光が出射する。また、凹設部７１の内周面７４は、リフレクタとして構成されている。リフレクタは、外側に向かって側面傾斜が増大する例えば半放物線の形に形成されている。
【特許文献１】特開２０００−２６９５５１号公報
【特許文献２】特表２００３−５２３６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている装置では、傾斜角θａ，θｂの異なる２つの反射面６４ａ，６４ｂが連接されて形成されているが、２つの反射面６４ａ，６４ｂはいずれも光軸方向Ｆの前方側に向かって斜め方向に出射する光の進行方向を制御するために形成されているものである。そのため、特許文献１に記載されている装置に対して、図１２に示されているような側面から光を出射させる傾斜面７３を有する発光素子７２を用いた場合、傾斜面７３から出射した光の進行方向を適切に制御することができないという問題がある。
【０００６】
また特許文献２に記載されているデバイスでは、リフレクタの形状即ち反射面の形状を例えば半放物線の形にして非球面とし、傾斜面７３から光軸方向Ｆの後方側に向かって斜め方向に出射される出射光の反射方向を制御するようにしている。しかしながら、このリフレクタの形状では、光軸方向Ｆに対して垂直方向に出射する光や、光軸方向Ｆの前方側に出射する光の進行方向を適切に制御することができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、発光素子の発光層が発する光の進行方向を適切に制御して、光の利用効率の向上を図ることができると共に、輝度の向上及び輝度の均一化を図ることの可能な発光光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、発光層を含む複数の層を積層して構成された発光素子と、凹部を有すると共に該凹部内に光反射部が形成された支持部材とを備え、前記発光素子から発した光を前記凹部の開口面から直接出射させると共に、前記凹部内に形成された前記光反射部で反射させて前記凹部の開口面から出射させるように構成した発光光源において、
前記発光層の表面に対して垂直であって前記凹部の開口面側に向かう方向を光軸方向とし、
前記発光素子の側面には、前記光軸方向に平行な縦断面との交差線の形状が互いに異なる少なくとも２つの出射面が形成されており、
前記光反射部は、前記縦断面との交差線の形状が互いに異なる複数の反射面を連接して構成されており、複数の反射面のうち前記光軸方向に対して最も後方側に位置する後方側反射面と該後方側反射面に連接される前方側反射面とは、前記発光素子における光軸方向前方側表面の位置より後方で連接されていることを特徴とする発光光源である。
【０００９】
本発明によれば、発光素子の光軸方向前方側表面から光が出射すると共に、発光素子の側面に形成されている少なくとも２つの光出射面からもそれぞれ光が出射する。そして、光軸方向前方側表面からの出射光は、そのほとんどが発光素子が設置されている凹部の開口面から直接出射され、その一部即ち光軸方向に対して大きく傾斜して出射する光は、凹部内に形成された光反射部で反射して反射方向が制御されて凹部の開口面から出射する。ここで、凹部の開口面とは、凹部と該凹部が形成されている支持部材の光軸方向前端面とが交わる部分の仮想平面をいう。
【００１０】
また、発光素子の側面の光出射面からの出射光は、光軸方向前方側表面から出射する出射光と比べると、光軸方向に直交する方向の成分が大きな光である。そのため、発光素子の側面からの出射光の一部は、凹部内に形成された光反射部において、発光素子の光軸方向前方側表面の位置よりも光軸方向後方側に位置する部分に入射する。この部分には、少なくとも、後方側反射面と該後方側反射面に連接される前方側反射面の一部とが形成されている。後方側反射面と前方側反射面とは形状が異なるので、各反射面における反射方向の制御特性がそれぞれ異なる。即ち、各反射面に同一方向から光を入射させた場合、各反射面での反射方向がそれぞれ異なる。なお、ここでの形状とは、光軸方向に平行な縦断面との交差線の形状をいう。また、光軸方向に平行な縦断面とは、発光素子の中心を通り、光軸方向に平行な平面をいう。したがって、後方側反射面及び前方側反射面のそれぞれの形状を適宜選択することによって、発光素子の側面の光出射面からの出射光の反射方向を適切に制御することが可能となる。また、発光素子の光軸方向前方側表面から出射する出射光のうち光軸方向に対して傾斜して出射する光は、光反射部において、発光素子の光軸方向前方側表面の位置よりも光軸方向前方側に位置する反射面で反射方向が制御される。
【００１１】
このように、発光素子の側面の出射面から出射する光を適切に制御するようにしたので、発光素子の発光層から発する光の利用効率の向上を図ると共に、発光光源の輝度の向上及び輝度の均一化を図ることが可能となる。
【００１２】
また本発明の好ましい実施態様によれば、前記反射面は、前記出射面に個別に対応させて形成されている。ここで、反射面を出射面に対応させて形成するとは、出射面から出射する光のうち該出射面に対して垂直方向に出射する光が入射するように反射面を形成することをいう。この実施態様では、各光出射面からの出射光は対応して形成されている反射面に入射して反射方向が制御される。このように各光出射面からの出射光を個別に制御するので、発光素子の発光層から発する光の利用効率の向上をより一層図ることができる。これによって、発光光源の輝度の向上及び輝度の均一化をより一層図ることが可能となる。
【００１３】
また本発明の別の実施態様によれば、前記発光素子から出射される光が入射するように形成され、光軸方向前方側に光出射部を有する導光部材と、
前記導光部材に対して光軸方向後方側に配置される反射部材とをさらに備え、
前記導光部材の光出射部は、前記発光素子から発した光を透過させて前記導光部材の外部へ出射させる直接出射領域と、前記発光素子から発した光を全反射させて前記反射部材の方向へ向かわせると共に、前記反射部材で反射した光を透過させて前記導光部材の外部へ出射させる全反射領域とを有している。
【００１４】
この実施態様では、発光素子から発した光の少なくとも一部を、導光部材の光出射部における全反射領域と反射部材との間で反射させて進行方向を制御することができる。これによって、発光素子から発した光のうち特に光軸方向に対して斜め方向に進む光を適切に制御することが可能となる。
【００１５】
また、前記発光素子に形成される出射面は、前記発光層の端面を含み、前記発光層表面に対して垂直に形成される前方側出射面と、該前方側出射面の光軸方向後方側端部から光軸方向後方側かつ発光素子内側に向かって傾斜して形成される後方側出射面とを有し、
前記後方側反射面が前記後方側出射面に対応し、前記前方側反射面が前記前方側出射面に対応しており、
前記後方側反射面の前方側端部は、前記前方側出射面の後方側端部の位置よりも後方側に位置し、前記前方側反射面の前方側端部は、前記発光素子の前方側表面の位置よりも前方側に位置している。
【００１６】
この構成では、前記後方側反射面の前方側端部が、前記前方側出射面の後方側端部の位置よりも後方側に位置しているので、後方側出射面から出射した出射光を、主として後方側反射面に入射させ、前方側出射面から出射した出射光を、主として前方側反射面に入射させることができる。また、前記前方側反射面の前方側端部が、前記発光素子の前方側表面の位置よりも前方側に位置しているので、前方側出射面から光軸方向前方側に向かって出射した出射光も、前方側反射面に入射させることができる。したがって、後方側反射面及び前方側反射面のそれぞれの形状を適宜選択することによって、発光素子の側面からの出射光の進行方向を適切に制御することが可能となる。これによって、発光素子の発光層から発する光の利用効率の向上を図ることができると共に、発光光源の輝度の向上及び輝度の均一化を図ることが可能となる。
【００１７】
また、前記後方側反射面は、前記縦断面との交差線が前記発光素子の設置面に対して第１傾斜角で延びる直線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記縦断面との交差線が前記設置面に対して前記第１傾斜角とは異なる第２傾斜角で延びる直線になるように形成されるようにしてもよい。
【００１８】
この構成では、光軸方向に平行な縦断面との交差線が直線になるように反射面を形成するので、容易に実施することができる。
また、前記後方側反射面は、前記縦断面との交差線が曲線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記縦断面との交差線が前記後方側反射面の交差線とは異なる曲線になるように形成されるようにしてもよい。
【００１９】
この構成では、縦断面との交差線が曲線となるように反射面を形成するので、出射面に対して垂直方向に出射する光だけでなく、出射面に対して斜め方向に出射する光の反射方向も適切に制御することができる。したがって、発光素子の発光層から発する光の利用効率の向上をより一層図ることができると共に、発光光源の輝度の向上及び輝度の均一化をより一層図ることが可能となる。
【００２０】
また、前記発光素子に形成される出射面は、前記発光層の端面を含み、前記発光層表面に対して垂直に形成される前方側出射面と、該前方側出射面の光軸方向後方側端部から光軸方向後方側かつ発光素子内側に向かって傾斜して形成される後方側出射面とを有し、
前記後方側反射面は、前記後方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記発光素子の設置面に対して第１傾斜角で延びる直線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記前方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記設置面に対して前記第１傾斜角より大きい第２傾斜角で延びる直線になるように形成され、
前記後方側反射面の前方側端部は、前記前方側出射面の後方側端部の位置よりも後方側に位置し、前記前方側反射面の前方側端部は、前記発光素子の前方側表面よりも前方側に位置するようにしてもよい。
【００２１】
この構成では、後方側出射面から出射した出射光は、主として後方側反射面に入射し、前方側出射面から出射した出射光は、主として前方側反射面に入射する。したがって、後方側反射面及び前方側反射面のそれぞれの傾斜角を適宜選択することによって、発光素子の側面からの出射光を適切に制御することが可能となる。この構成では、前方側反射面の第２傾斜角を後方側反射面の第１傾斜角より大きくしたことによって、前方側反射面で反射した光を、発光素子の前方を横切って発光素子から離れるように光軸方向に対して斜め方向に進ませることができる。この斜め方向に進む光は、導光部材の光出射部における全反射領域と反射部材との間で反射することによって、その進行方向が制御される。これによって、発光素子の発光層から発する光の利用効率の向上を図ることができると共に、発光光源の輝度の向上及び輝度の均一化を図ることが可能となる。
【００２２】
また前記発光素子に形成される出射面は、前記発光層の端面を含み、前記発光層表面に対して垂直に形成される前方側出射面と、該前方側出射面の光軸方向後方側端部から光軸方向後方側かつ発光素子内側に向かって所定の角度で形成される後方側出射面とを有し、
前記後方側反射面は、前記発光素子の設置面から光軸方向前方側に向かって形成される段差部の先端部に連接されると共に、前記後方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記設置面に対して第１傾斜角で延びる直線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記前方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記設置面に対して前記第１傾斜角より大きい第２傾斜角で延びる直線になるように形成され、
前記後方側反射面の前方側端部は、前記前方側出射面の後方側端部の位置よりも後方側に位置し、前記前方側反射面の前方側端部は、前記発光素子の前方側表面よりも前方側に位置するようにしてもよい。
【００２３】
この構成では、後方側出射面から出射した出射光は、主として後方側反射面に入射し、前方側出射面から出射した出射光は、主として前方側反射面に入射する。したがって、後方側反射面及び前方側反射面のそれぞれの傾斜角を適宜選択することによって、発光素子の側面からの出射光を適切に制御することが可能となる。この構成では、設置面に形成される段差部の先端部に連接させて後方側反射面を形成したので、設置面から直接後方側反射面を形成した場合に比べて、後方側反射面の第１傾斜角が小さくなるので、後方側反射面で反射した光を、発光素子の前方を横切ることなく発光素子から離れるように光軸方向に対して斜め方向に進ませることができる。この斜め方向に進む光は、導光部材の光出射部における全反射領域と反射部材との間で反射することによって、その進行方向が制御される。これによって、発光素子の発光層から発する光の利用効率の向上を図ることができると共に、発光光源の輝度の向上及び輝度の均一化を図ることが可能となる。
【００２４】
また前記発光素子に形成される出射面は、前記発光層の端面を含み、前記発光層表面に対して垂直に形成される前方側出射面と、該前方側出射面の光軸方向後方側端部から光軸方向後方側かつ発光素子内側に向かって所定の角度で形成される後方側出射面とを有し、
前記後方側反射面は、前記後方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が曲線になるように形成され、前記前方側反射面は、前記前方側出射面に対応させて前記縦断面との交差線が前記後方側反射面の交差線とは異なる曲線になるように形成され、
前記後方側反射面の前方側端部は、前記前方側出射面の後方側端部の位置よりも後方側に位置し、前記前方側反射面の前方側端部は、前記発光素子の前方側表面よりも前方側に位置するようにしてもよい。
【００２５】
この構成では、縦断面との交差線が曲線となるように前方側反射面及び後方側反射面を形成するので、前方側出射面及び後方側出射面の各出射面に対して垂直方向に出射する光だけでなく、各出射面に対して斜め方向に出射する光の反射方向を適切に制御することができる。これによって、発光素子の発光層から発する光の利用効率の向上をより一層図ることができると共に、発光光源の輝度の向上及び輝度の均一化をより一層図ることが可能となる。
【００２６】
また本発明の別の実施態様によれば、前記凹部内に、前記発光素子からの光によって励起されて予め定める色彩光を発する蛍光体を攪拌させた樹脂が充填されている。この実施態様では、発光素子から発する色彩光と、発光素子からの光によって励起された蛍光体から発する色彩光とを混合して得られる色彩光を出射させることができる。例えば、青色光を発する発光素子と、黄色光を発する蛍光体とを用いることによって、白色光を得ることができる。また、紫外光を発する発光素子と、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ発する３種類の蛍光体とを用いることによっても、白色光を得ることができる。このように、発光素子が発する光の色彩と、樹脂に攪拌される蛍光体が発する光の色彩とを適宜選択して組み合わせることによって、発光光源が発する光の色彩のバリエーションを増やすことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、発光素子の発光層が発する光の利用効率の向上を図ることができると共に、輝度の向上及び輝度の均一化を図ることが可能となる。
また本発明の好ましい実施態様によれば、発光素子の側面に複数の光出射面を形成すると共に、その光出射面にそれぞれ個別に対応する反射面を形成したので、各光出射面からの出射光の反射方向をより適切に制御することができる。これによって、発光素子の発光層が発する光の利用効率の向上をより一層図ることができると共に、輝度の向上及び輝度の均一化をより一層図ることが可能となる。
【００２８】
また本発明の別の実施態様によれば、発光素子から出射する光が入射される導光部材と、該導光部材に対して光軸方向後方側に配置される反射部材とを備えるので、発光素子から発した光、特に光軸方向に対して斜め方向に発した光を、導光部材の全反射領域と反射部材との間で反射させて進行方向を制御することが可能となる。
【００２９】
また本発明の別の実施態様によれば、発光素子からの光によって励起されて予め定める色彩光を発する蛍光体を攪拌させた樹脂が、発光素子が設置される凹部内に充填されているので、発光素子が発する光の色彩と、樹脂に攪拌される蛍光体が発する光の色彩とを適宜選択して組み合わせることができる。これによって、発光光源が発する光の色彩のバリエーションを増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である発光光源１の概略的構成を示す断面図であり、図２は発光光源１に用いられる発光素子２の概略的構造を示す側面図である。
【００３１】
発光光源１は図１に示すように、発光素子２と、導電性材料からなる一対のリードフレーム３，４とを備えて構成される。支持部材としての一方のリードフレーム３は、棒状のリード部分３ａの一端部に受け皿部３ｂを形成して構成され、受け皿部３ｂには凹部５が形成されている。凹部５は、平坦な底面５ａを有すると共に、底面５ａと開口面５ｂとが平行になるように形成される。開口面５ｂとは、凹部５とこの凹部５が形成されたリードフレーム３の表面とが交わる部分の仮想平面である。また、凹部５は、上面視円形状に形成されている。そして、凹部５内には、その表面に例えば金属膜を形成することによって光反射部６が形成されている。また、他方のリードフレーム４は、棒状に形成される。
【００３２】
発光素子２は図２に示すように、発光層７を含む複数の層を積層して構成され、発光素子２の側面には２つの出射面Ａ，Ｂが形成されている。発光素子２は、上面視矩形状に形成されており、発光層７が凹部５の底面５ａに平行となるように凹部５内に設置される。なお、発光光源１においては、発光層７の表面に対して垂直であって凹部５の開口面５ｂ側に向かう方向を光軸方向Ｆとする。出射面Ａは、発光素子２の光軸方向前方側表面２ａの端部から底面（設置面）５ａ側に向かって発光層７の表面に対して垂直に形成されると共に、発光層７の端面を含んで形成される。以下、出射面Ａを、前方側出射面Ａと称する。また出射面Ｂは、前方側出射面Ａにおける光軸方向後方側端部２１から設置面５ａ側かつ発光素子２の内側に向かって傾斜して形成される。以下、出射面Ｂを、後方側出射面Ｂと称する。
【００３３】
なお、発光素子２の側面には、出射面Ａ，Ｂだけでなく、後方側出射面Ｂの光軸方向後方側端部２２から発光素子２の光軸方向後方側表面まで発光層７の表面に対して垂直に延びて形成される面Ｃが形成されている。発光層７からの光は面Ｃで大部分が全反射するので、面Ｃからはほとんど光は出射しない。そして、面Ｃから出射する光は、出射面Ａ，Ｂから出射する光に比べてはるかに少ないので、面Ｃは出射面としては利用せず、後述するように対応する反射面は形成していない。
【００３４】
また、発光素子２において、発光層７を挟んで対向する２つの表面、即ち光軸方向前方側表面２ａと光軸方向後方側表面とには、それぞれ電極が位置している。したがって、発光素子２を凹部５の設置面５ａに設置することによって、設置面５ａ側に位置する一方側電極はリードフレーム３に電気的に接続される。また開口面５ｂ側に位置する他方側電極は、ボンディングワイヤ８によって他方のリードフレーム４の一端部に電気的に接続される。リードフレーム３の受け皿部３ｂ側の端部と、リードフレーム４のボンディングワイヤ８側の端部とは、透光性を有するモールド樹脂でモールドされて固定される。このモールド樹脂を所定の形状に成型して導光部材９が形成されている。したがって、導光部材９を構成するモールド樹脂は凹部５の内部にも充填されており、発光素子２から発した光は直ちに導光部材９に入射して、導光部材９の内部を進むことになる。
【００３５】
発光光源１では、リードフレーム３，４に電流・電圧を印加することによって、印加された電流・電圧は発光素子２に印加され、発光層７から光が発する。発光光源１では、発光素子２から出射した光を凹部５の開口面５ｂから直接出射させると共に、凹部５内に形成された光反射部６で反射させて凹部５の開口面５ｂから出射させる。発光素子２は、光軸方向前方側表面２ａから光を出射すると共に、後述するように側面からも光を出射する。したがって、発光素子２の光軸方向前方側表面２ａから出射した光は、ほとんどが凹部５の開口面５ｂから直接出射し、一部が光反射部６で反射してから凹部５の開口面５ｂから出射する。また発光素子２の側面から出射した光は、そのほとんどが光反射部６で反射してから凹部５の開口面５ｂから出射する。そして、凹部５の開口面５ｂから出射した光は、導光部材９によって光軸方向Ｆに向かって出射される。
【００３６】
図３は、発光光源１における光反射部６の形状を示す模式図である。光反射部６は、後方側反射面Ｒ１と前方側反射面Ｒ２とからなる。後方側反射面Ｒ１は、光軸方向Ｆに平行で発光素子２の中心を通る縦断面との交差線が設置面５ａに対して第１傾斜角θ１で延びる直線となるように形成される。また前方側反射面Ｒ２は、後方側反射面Ｒ１の前方側端部２３に連接されると共に、前記縦断面との交差線が設置面５ａに対して第１傾斜角θ１とは異なる第２傾斜角θ２で延びる直線になるように形成される。図３では、第１傾斜角θ１＞第２傾斜角θ２の場合が示されている。
【００３７】
後方側反射面Ｒ１は、後方側出射面Ｂに対応して形成された反射面であり、前方側反射面Ｒ２は、前方側出射面Ａに対応して形成された反射面である。出射面からは様々な方向に向かって光が出射するが、出射面に対して垂直方向に向かって出射する光が最も多い。ここで、出射面に対応させて反射面を形成するとは、当該出射面に対して垂直方向に出射する光が入射される位置に反射面を形成することをいう。
【００３８】
ここで、後方側反射面Ｒ１の光軸方向距離Ｈ１は、設置面５ａから前方側出射面Ａの後方側端部２１までの光軸方向距離Ｈｄ以下に設定される。また、後方側反射面Ｒ１の光軸方向距離Ｈ１と前方側反射面Ｒ２の光軸方向距離Ｈ２との和は、発光素子２の光軸方向距離Ｈｃ以上に設定されている。このように形成することによって、後方側反射面Ｒ１の前方側端部２３が、前方側出射面Ａの後方側端部２１の位置よりも後方側に位置し、前方側反射面Ｒ２の前方側端部２４が、発光素子２の前方側表面２ａの位置よりも前方側に位置していることになる。
【００３９】
このような発光光源１では、後方側出射面Ｂから出射した出射光は、主として後方側反射面Ｒ１に入射し、前方側出射面Ａから出射した出射光は、主として前方側反射面Ｒ２に入射する。したがって、２つの反射面Ｒ１，Ｒ２の傾斜角θ１，θ２を適宜選択することによって、発光素子２の側面からの出射光の反射方向（進行方向）を適切に制御することが可能となる。これによって、発光素子２の発光層７から発する光の利用効率の向上を図ることができると共に、発光光源１の輝度の向上及び輝度の均一化を図ることが可能となる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態を説明するための模式図である。第２実施形態は、上述した第１実施形態と類似した構成であるので、同一の構成には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。なお、発光素子２の光軸方向前方側表面２ａから出射する光については第１実施形態と同様であるので、以下の説明では発光素子２の側面から出射する光について説明する。
【００４１】
第２実施形態では、前記縦断面との交差線が曲線となるように後方側反射面Ｒ１を形成し、さらに前記縦断面との交差線が後方側反射面Ｒ１の交差線とは異なる曲線となるように前方側反射面Ｒ２を形成している。反射面Ｒ１，Ｒ２は、発光素子２の中心を通り光軸方向Ｆに平行な座標軸をｚ軸とし、光軸方向Ｆに垂直な平面内で互いに直交する２つの座標軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸としたとき、ｚ軸上の座標点Ｐ１，Ｐ２を基準点として、曲面形状を表わす数式に従って形成することができる。
【００４２】
このように反射面Ｒ１，Ｒ２を曲面に形成したことによって、図５に示すように、出射面Ａ，Ｂから出射される最も強い光、即ち出射面Ａ，Ｂに対して垂直方向に出射する光以外の光の反射方向も適切に制御することができる。これによって、発光素子２の発光層７から発する光の利用効率の向上をより一層図ることができると共に、発光光源１の輝度の向上及び輝度の均一化をより一層図ることが可能となる。
【００４３】
反射面Ｒ１，Ｒ２の形状としては、以下の数式で表される非球面形状であるコニック面又はバイコニック面を用いるのが好ましい。
コニック面は、以下の数式（１）で表わされる。
【００４４】
【数１】
2006134948.tif 000003
バイコニック面は、以下の数式（２）で表わされる。
【００４５】
【数２】
2006134948.tif 000004
ここで、バイコニック面のＸＺ平面における断面の形状をＺ＝ｇ１（Ｘ）と表すとき、この曲線の曲率をｃｖ、コーニック係数をｃｃとし、ＹＺ平面における断面の形状をＺ＝ｇ２（Ｙ）と表すとき、この曲線の曲率をｃｖｘ（≠ｃｖ）、コーニック係数をｃｃｘとしている。また、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、いずれも高次項の係数である。
【００４６】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態の要部を示す模式図であり、図７は第３実施形態である発光光源１の概略的構成を示す断面図である。第３実施形態は、上述した第１実施形態と類似した構成であり、同一の構成には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。なお、発光素子２の光軸方向前方側表面２ａから出射する光については第１実施形態と同様であるので、以下の説明では発光素子２の側面から出射する光について説明する。
【００４７】
第３実施形態では、前方側反射面Ｒ２の傾斜角θ２を、後方側反射面Ｒ１の傾斜角θ１よりも大きく設定すると共に、導光部材９を特定の形状に形成し、さらに導光部材９の出射部に対向するように反射部材１０を配置している。導光部材９は、図７に示すように、光軸方向Ｆの前方側に光出射部９ａ，９ｂを有する。光出射部９ａは、発光素子２の光軸方向Ｆの前方側に形成される略半球形状部分であり、光出射部９ｂは、略半球形状部分９ａの周囲に略円環状に形成される平面部分である。略半球形状部分である光出射部９ａは、発光素子２から発した光を透過させて導光部材９の外部へ出射させる直接出射領域である。また、光出射部９ａの周囲に略円環状に形成される平面部分である光出射部９ｂは、発光素子２から発した光を全反射させて反射部材１０の方向へ向かわせると共に、反射部材１０で反射した光を透過させて導光部材９の外部へ出射させる全反射領域である。
【００４８】
第３実施形態では、前方側反射面Ｒ２を発光素子２の発光層７の端面に対向する位置に形成するとともに、第２傾斜角θ２を９０度に近い比較的大きな角度に設定することによって、前方側反射面Ｒ２での反射光を、発光素子２の前方を横切って発光素子２から離れるように光軸方向Ｆに対して比較的大きな傾斜角度で斜め方向に進行させることができる。例えば、前方側出射面Ａから垂直に出射した光が前方側反射面Ｒ２で反射した後に全反射領域９ｂで全反射するためには、２θ２−９０°≧ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）を満たすように第２傾斜角θ２を設定すればよい。ここで、ｎは導光部材９の空気に対する屈折率である。但し、前方側出射面Ａから垂直に出射して前方側反射面Ｒ２で反射した光が、反射部材１０に到達する前に全反射領域９ｂに到達するためには、第２傾斜角θ２は大きくなりすぎてもよくない。即ち、上記反射した光の光軸方向Ｆの到達距離がＬであるときの水平方向（光軸方向Ｆに垂直方向）の到達位置が、導光部材９の外周縁部よりも内側になるように、第２傾斜角θ２を選択すると共に、導光部材９及び反射部材１０の大きさや形状を適宜設計する。
【００４９】
上記のような発光素子２から離れていく光は、導光部材９の光出射部における全反射領域９ｂと反射部材１０との間で反射することによって、その進行方向が制御される。このように、発光素子２から離れていく光の進行方向を導光部材９で制御することによって、導光部材９の周縁部分の輝度の向上を図ることができる。
【００５０】
なお、前方側反射面Ｒ２で反射する光は、第２傾斜角θ２と、発光素子２の発光層７から全反射領域９ｂまでの距離Ｌと、反射部材１０の反射面の形状とを適宜設定することによって、導光部材９の周縁部分から出射されるように進行方向を制御することができる。反射部材１０の反射面の形状は、上述したコニック面やバイコニック面を用いることが好ましい。
【００５１】
図７に示すグラフは、導光部材９の出射部上における位置と輝度との関係を示している。このグラフにおいて、実線Ｌ１は従来技術のように反射面が１つである場合の輝度特性を示しており、点線Ｌ２は本実施形態のように反射面が複数個である場合の輝度特性を示している。このグラフからわかるように、本実施形態では導光部材９の周縁部分おける輝度の強度に加えて、中央部分における輝度の強度も向上している。このように本実施形態では、発光素子２の発光層７から発する光の利用効率の向上を図ることができると共に、発光光源１の輝度の向上及び輝度の均一化を図ることが可能となる。
【００５２】
また、前方側反射面Ｒ２の第２傾斜角θ２を後方側反射面Ｒ１の第１傾斜角θ１よりも大きくするので、第２傾斜角θ２を第１傾斜角θ１より小さくする場合に比べて、凹部５の直径φを小さくすることができる（図６参照）。これによって、リードフレーム３の小型化を図ることができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態の要部を示す模式図であり、図９は第４実施形態である発光光源１の概略的構成を示す断面図である。第４実施形態は、上述した第３実施形態と類似した構成であり、同一の構成には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。なお、発光素子２の光軸方向前方側表面２ａから出射する光については第１実施形態と同様であるので、以下の説明では発光素子２の側面から出射する光について説明する。
【００５４】
第４実施形態では、後方側反射面Ｒ１は、設置面５ａから光軸方向Ｆの前方側に向かって形成される段差部１５の先端部に連接されると共に、前記縦断面との交差線が設置面５ａに対して第１傾斜角θ１で延びる直線になるように形成される。また、前方側反射面Ｒ２は、後方側反射面Ｒ１の前方側端部２３に連接されると共に、前記縦断面との交差線が設置面５ａに対して第１傾斜角θ１より大きい第２傾斜角θ２で延びる直線となるように形成される。また、導光部材９を特定の形状に形成し、さらに導光部材９の光出射部に対向するように反射部材１０を配置している。
【００５５】
第４実施形態では、後方側反射面Ｒ１を、段差部１５の先端部から光軸方向前方側に延びるように形成したので、設置面５ａから形成する場合に比べて、第１傾斜角θ１を小さくすることができる。即ち、図８に示すように、本実施形態における第１傾斜角θ１は、後方側反射面Ｒ１を設置面５ａから形成する場合の第１傾斜角θ１ａに比べて、小さくなる。これによって、後方側反射面Ｒ１による反射光を、発光素子２の前方を横切らせることなく発光素子２から離れるように光軸方向に対して斜め方向に進ませることができる。また、第３実施形態と同様に、前方側反射面Ｒ２を発光素子２の発光層７の端面に対向する位置に形成するとともに、第２傾斜角θ２を９０度に近い比較的大きな角度に設定することによって、前方側反射面Ｒ２で反射した光を、発光素子２の前方を横切って発光素子２から離れるように光軸方向Ｆに対して比較的大きな傾斜角度で斜め方向に進行させることができる。
【００５６】
このように後方側反射面Ｒ１及び前方側反射面Ｒ２で反射して発光素子２から離れていく光は、導光部材９の光出射部における全反射領域９ｂと反射部材１０との間で反射することによって、その進行方向が制御される。これによって、導光部材９の周縁部分の輝度の向上を図ることができる。
【００５７】
図９に示すグラフは、導光部材９の出射面上における位置と輝度との関係を示している。このグラフにおいて、細い実線Ｌ１は従来の技術のように反射面が１つである場合の輝度特性を示しており、点線Ｌ２は反射面が複数個である場合の輝度特性を示しており、太い実線Ｌ３は本実施形態のように段差部１５の先端から後方側反射面Ｒ１を形成した場合の輝度特性を示している。このグラフからわかるように、本実施形態では導光部材９の周縁部分における輝度の強度が、段差部１５を形成しない場合に比べて向上している。さらに本実施形態では、段差部１５を形成しない場合に比べて、導光部材９の中心部分における輝度の強度が減少しているので、輝度の最低値と最高値との差が小さくなり、輝度の均一化が図られている。このように本実施形態では、発光素子２の発光層７から発する光の利用効率の向上を図ることができると共に、発光光源１の輝度の向上及び輝度の均一化を図ることが可能となる。
【００５８】
また、前方側反射面Ｒ２の第２傾斜角θ２を後方側反射面Ｒ１の第１傾斜角θ１よりも大きくするので、第２傾斜角θ２を第１傾斜角θ１より小さくする場合に比べて、凹部５の直径φを小さくすることができる（図８参照）。これによって、リードフレーム３の小型化を図ることができる。
【００５９】
（第５の実施形態）
図１０は、本発明の第５の実施形態を示す模式図である。第５実施形態は、上述した第３実施形態に類似しているので、同一の構成には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６０】
第５実施形態では、凹部５内に、発光素子２からの光によって励起され予め定める色彩光を発する蛍光体を攪拌させた樹脂１１が充填されている。この構成では、発光素子２から発する色彩光と蛍光体から発する色彩光とが混合されて得られる色彩光を出射させることができる。例えば、青色光を発する発光素子２を用いると共に、黄色光を発する蛍光体を攪拌させた樹脂１１を凹部５内に充填することによって、白色光を得ることができる。また、紫外光を発する発光素子と、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ発する３種類の蛍光体を攪拌させた樹脂１１を凹部５内に充填することによっても、白色光を得ることができる。このように、発光素子２が発する光の色彩と、樹脂１１に攪拌される蛍光体が発する光の色彩とを適宜選択して組み合わせることによって、発光光源１が発する光の色彩のバリエーションを増やすことができる。
【００６１】
上述した各実施形態では、凹部５は上面視円形状になるように形成したけれども、発光素子２の形状に対応させて上面視矩形状に形成してもよい。また、発光素子２は上面視矩形状に形成したけれども、凹部５の形状に対応させて上面視円形状に形成してもよい。
【００６２】
また、発光素子２を反転させて、即ち出射面Ａが設置面５ａ側に位置するように凹部５内に設置することもできる。さらに、発光素子２の側面に形成される出射面は、平面状に形成されているけれども、曲面状に形成してもよい。
【００６３】
また、導光部材９を構成するモールド樹脂を凹部５内に充填して導光部材９を形成したけれども、モールド樹脂を凹部５内に充填させることなく、導光部材９の後方側表面が凹部５の開口面５ｂに一致するように導光部材９を形成してもよい。
【００６４】
なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態の記載は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。また、実施形態において説明した構成要素は、可能な限り組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の発光光源は、発光装置、照明装置、表示装置など応用することができる。本発明の発光光源は、比較的薄型であるので、特に照明装置に用いる場合、例えば壁や家具に埋め込んで使用することができる。また本発明の発光光源は、輝度ムラが少ないので、照明装置に用いた場合には均一な照明が可能であり、表示装置に用いた場合は見やすい表示を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１実施形態である発光光源１の概略的構成を示す断面図。
【図２】発光光源１に用いられる発光素子２の概略的構造を示す側面図。
【図３】発光光源１における光反射部６の形状を示す模式図。
【図４】本発明の第２実施形態を説明するための模式図。
【図５】第２実施形態における出射光制御の態様を示す模式図。
【図６】本発明の第３実施形態の要部を示す模式図。
【図７】第３実施形態である発光光源１の概略的構成を示す断面図。
【図８】本発明の第４実施形態の要部を示す模式図。
【図９】第４実施形態である発光光源１の概略的構成を示す断面図。
【図１０】本発明の第５実施形態を示す模式図。
【図１１】先行技術を説明するための模式図。
【図１２】先行技術を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００６７】
１…発光光源、２…発光素子、２ａ…光軸方向前方側表面、３，４…リードフレーム、５…凹部、５ａ…底面（設置面）、５ｂ…開口面、６…光反射部、７…発光層、８…ボンディングワイヤ、９…導光部材、９ａ…光出射部（直接出射領域）、９ｂ…光出射部（全反射領域）１０…反射部材、１１…樹脂、１５…段差部、２１，２２…光軸方向後方側端部、２３，２４…光軸方向前方側端部、Ａ…前方側出射面、Ｂ…後方側出射面、Ｆ…光軸方向、Ｒ１…後方側反射面、Ｒ２…前方側反射面、θ１…第１傾斜角、θ２…第２傾斜角。
【図１】
2006134948.tif 000005
【図２】
2006134948.tif 000006
【図３】
2006134948.tif 000007
【図４】
2006134948.tif 000008
【図５】
2006134948.tif 000009
【図６】
2006134948.tif 000010
【図７】
2006134948.tif 000011
【図８】
2006134948.tif 000012
【図９】
2006134948.tif 000013
【図１０】
2006134948.tif 000014
【図１１】
2006134948.tif 000015
【図１２】
2006134948.tif 000016