(57)【要約】【課題】波長変換層での二次吸収をより抑制し、発光効率のより高い発光装置を提供する。【解決手段】実装基板４の一表面４ａに実装される第一のＬＥＤチップ（第一の発光素子）１１と、第一のＬＥＤチップ１１上に備えられ第一のＬＥＤチップ１１からの青色光の一部を吸収し緑色の蛍光を発する第一の波長変換層１２と、実装基板４の凹部４ｂに実装される第二のＬＥＤチップ（第二の発光素子）２１と、前記凹部４ｂ内であって第二のＬＥＤチップ２１上に第二のＬＥＤチップ２１からの青色光の一部を吸収し第一の波長変換層１２の緑色の蛍光よりも長波長の赤色の蛍光を発する第二の波長変換層２２とを有し、第一の波長変換層１２からの光を外部に放射する端面１２ａの任意の一点と、第二の波長変換層２２から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が実装基板４の前記一表面４ａと交差する発光装置である。【選択図】図１
2011096740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板の一表面に実装される第一の発光素子と、該第一の発光素子上に備えられ前記第一の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し蛍光を発する第一の波長変換層と、前記実装基板の前記一表面から窪んだ凹部の内底面に実装される第二の発光素子と、前記凹部内であって前記第二の発光素子上に備えられ前記第二の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し前記第一の波長変換層の前記蛍光よりも長波長の蛍光を発する第二の波長変換層とを有し、前記第一の波長変換層から光を外部に放射する前記第二の波長変換層側の端面の任意の一点と、前記第二の波長変換層から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が前記実装基板の前記一表面と交差することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記凹部は、前記内底面から前記凹部の外部に向かって広がるテーパー部を有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】
前記凹部は、少なくとも前記凹部の外部に向かう内側面に、光を反射する反射層が設けられてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第一の発光素子および前記第一の波長変換層は、第一の透光性部材で被覆され、前記第二の発光素子および前記第二の波長変換層は、第二の透光性部材で被覆されてなるとともに、前記第一の透光性部材は、前記第二の透光性部材よりも屈折率が大きく、且つ前記第二の透光性部材に接していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第一の透光性部材と前記第二の透光性部材とが接する界面には、前記第二の透光性部材よりも屈折率が大きく、前記第一の透光性部材よりも屈折率の小さい第三の透光性部材が設けられてな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】
前記第二の透光性部材は、拡散材が分散されていることを特徴とする請求項４または請求項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、発光素子および該発光素子からの光を波長変換する波長変換層を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、実装基板に実装されるＬＥＤチップなどの半導体からなる発光素子と、該発光素子を被覆し、該発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し波長変換して補色となる光を発する蛍光体が含有された透光性部材からなる波長変換層とを備え、たとえば、発光素子からの青色光と波長変換層からの黄色光とを混色した白色光を放射する発光装置が開発されている。この種の発光装置は、発光素子の光出力の高効率化にともない照明器具にまで利用されている。
【０００３】
ところで、発光装置は、放射する白色光を、より自然光に近づけさせるため、青色光を放射する発光素子と、緑色光を発する緑色蛍光体および赤色光を発する赤色蛍光体などを組み合わせた波長変換層とを用いて白色光の演色性を高めた構造とする場合がある。
【０００４】
このような複数種の蛍光体を含有した波長変換層を備える発光装置は、発光ピーク波長が短波長側の蛍光体（たとえば、緑色蛍光体）で変換された光の一部を、発光ピーク波長がより長波長の蛍光体（たとえば、赤色蛍光体）が吸収（以下、二次吸収という）し波長変換する。そのため、発光装置は、蛍光体での波長変換に伴う損失が重複することにより、発光効率を十分に高めることができない。
【０００５】
そこで、複数種の蛍光体間での二次吸収を抑制するため、緑色蛍光体を含有する波長変換層と、赤色蛍光体を含有する波長変換層とに分離した構造を有する発光装置が考えられている。たとえば、図１０に示すように、実装基板４の一表面に実装される第一の発光素子たる第一のＬＥＤチップ１１と、第一のＬＥＤチップ１１の全体を被覆して該第一のＬＥＤチップ１１からの光の少なくとも一部を吸収し蛍光を発する第一の波長変換層１２’と、実装基板４の前記一表面から窪んだ凹部４ｂの内底面に実装される第二の発光素子たる第二のＬＥＤチップ２１と、凹部４ｂ内であって第二のＬＥＤチップ２１の全体を被覆して該第二のＬＥＤチップ２１からの光の少なくとも一部を吸収し、第一の波長変換層１２’よりも長波長の蛍光を発する第二の波長変換層２２’とを有する発光装置１０’が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。なお、ＬＥＤチップ１１，２１は、導電性ワイヤー１５を介して実装基板４に設けられたリード電極１３と電気的に接続され、給電可能に構成されている。
【０００６】
図１０に示す発光装置１０’では、実装基板４の凹部４ｂ内に第二のＬＥＤチップ２１および第二の波長変換層２２’を収納することにより、第一の波長変換層１２’から放射された光が第二の波長変換層２２’によって二次吸収されず、効率のよい発光が可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−７１７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１０に示した構成の発光装置１０’の第一のＬＥＤチップ１１から放射される光は、第一の波長変換層１２’の第一のＬＥＤチップ１１の直上部だけでなく、凹部４ｂ上の第一の波長変換層１２’にも照射される。また、発光装置１０’の第一の波長変換層１２’の蛍光体から放射される光は、全方向に等方的に放射される。そのため、発光装置１０’では、第一の波長変換層１２’が第一のＬＥＤチップ１１からの光を受けて等方的に蛍光を発するので、凹部４ｂ内の第二の波長変換層２２’にも光が照射されて二次吸収が生じ、発光装置１０’の発光効率を十分に向上させることが難しい場合がある。
【０００９】
特に、照明用途にまで利用される発光装置１０’では、より高い光出力が求められており、発光装置１０’の光出力が大きくなる程、第二の波長変換層２２’での二次吸収が大きくなる傾向にあり、上述の発光装置１０’の構成だけでは十分ではなく更なる改良が求められている。
【００１０】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、波長変換層での二次吸収をより抑制し、発光効率のより高い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】
【００１１】
請求項１の発明は、実装基板の一表面に実装される第一の発光素子と、該第一の発光素子上に備えられ前記第一の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し蛍光を発する第一の波長変換層と、前記実装基板の前記一表面から窪んだ凹部の内底面に実装される第二の発光素子と、前記凹部内であって前記第二の発光素子上に備えられ前記第二の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収し前記第一の波長変換層の前記蛍光よりも長波長の蛍光を発する第二の波長変換層とを有し、前記第一の波長変換層から光を外部に放射する前記第二の波長変換層側の端面の任意の一点と、前記第二の波長変換層から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が前記実装基板の前記一表面と交差することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、第一の波長変換層から光を外部に放出する第二の波長変換層側の端面の任意の一点と、第二の波長変換層から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が実装基板の一表面と交差することにより、たとえば、前記第一の発光素子から放射された青色光を吸収して発した前記第一の波長変換層の緑色光が、前記第二の波長変換層に入射し二次吸収されることを抑制し、発光効率のより高い発光装置とすることが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記凹部は、前記内底面から前記凹部の外部に向かって広がるテーパー部を有することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記凹部が外部に向かって広がるテーパー部を有することにより、前記第二の発光素子や前記第二の波長変換層が放射した光を前記凹部の外部に放射させやすくして光の反射損を少なくし、発光装置の発光効率の低下を抑制することが可能となる。また、前記凹部から放射される前記第二の発光素子および前記第二の波長変換層の光の配光が広角となり、前記第二の発光素子および前記第二の波長変換層から放射される光と、前記第一の発光素子および前記第一の波長変換層から放射される光との混色がより促進され、発光装置の色むらを低減することも可能となる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記凹部は、少なくとも前記凹部の外部に向かう内側面に、光を反射する反射層が設けられてなることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記凹部内の前記第二の発光素子および前記第二の波長変換層から放射された光を、前記凹部の内側面に設けた反射層により反射させることで、反射の際に生ずる光の反射損を小さくさせ発光装置の発光効率の低下を抑制することが可能となる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記第一の発光素子および前記第一の波長変換層は、第一の透光性部材で被覆され、前記第二の発光素子および前記第二の波長変換層は、第二の透光性部材で被覆されてなるとともに、前記第一の透光性部材は、前記第二の透光性部材よりも屈折率が大きく、且つ前記第二の透光性部材に接していることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前記第一の波長変換層や前記第一の発光素子から放射され第一の透光性部材中を透過する光は、前記第二の波長変換層および前記第二の発光素子側に向かったとしても、前記第一の透光性部材よりも相対的に屈折率の小さい第二の透光性部材との界面で反射されるため、前記第二の透光性部材で被覆された前記第二の波長変換層で二次吸収されることが抑制され、発光装置の発光効率の低下をより抑制することが可能となる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の発明において、前記第一の透光性部材と前記第二の透光性部材とが接する界面には、前記第二の透光性部材よりも屈折率が大きく、前記第一の透光性部材よりも屈折率の小さい第三の透光性部材が設けられてなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、前記第一の透光性部材と前記第二の透光性部材とが接する界面に第三の透光性樹脂が設けられていることにより、前記第一の透光性部材と前記第三の透光性部材との界面では反射しなかった前記第一の波長変換層が放射した光を、前記第三の透光性部材と前記第二の透光性部材との界面で反射させることが可能となる。そのため、発光装置は、全体として前記第一の透光性部材から前記第二の透光性部材に向かう前記第一の波長変換層からの光を更に抑制し、発光効率の低下を更に抑制することが可能となる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、前記第二の透光性部材は、拡散材が分散されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、前記第二の透光性部材に拡散材が分散されていることにより、前記第二の発光素子および前記第二の波長変換層からの光は、前記凹部から外に広がって光が放射されるように配光されるため、前記第一の発光素子および前記第一の波長変換層から放射された光との混色が促進される。そのため、発光装置は、色むらのより少ない混色光を放射することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明では、実装基板の一表面に実装された第一の発光素子上の第一の波長変換層から光を外部に放射する第二の波長変換層側の端面の任意の一点と、前記実装基板の前記一表面から窪んだ凹部内の第二の発光素子上の前記第二の波長変換層から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が前記実装基板の前記一表面と交差することにより、前記第二の波長変換層での二次吸収をより抑制し、発光効率のより高い発光装置を提供できるという顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１の発光装置を示す概略断面図である。
【図２】発光装置の波長変換層における二次吸収を示し、（ａ）は比較のための発光装置の説明図、（ｂ）は実施形態１の発光装置の説明図である。
【図３】実施形態１の他の発光装置を示す概略断面図である。
【図４】発光装置の凹部内における光の反射損の説明を示し、（ａ）は比較のための発光装置の説明図、（ｂ）は実施形態１の発光装置の説明図である。
【図５】実施形態１の別の発光装置を示す概略断面図である。
【図６】実施形態２の発光装置を示す要部概略断面図である。
【図７】同上の発光装置内における光の全反射を説明する説明図である。
【図８】実施形態２の他の発光装置を示す要部概略断面図である。
【図９】同上のさらに別の発光装置を示す概略断面図である。
【図１０】従来の発光装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置を図１から図５に基づいて説明する。なお、図１から図５において同じ部材に対しては、同じ番号を付して重複する説明を省略している。
【００２６】
本実施形態の図１に示す発光装置１０は、実装基板４の一表面（基準面）４ａに実装される青色光を発光する第一の発光素子たる第一のＬＥＤチップ１１と、第一のＬＥＤチップ１１上に備えられ第一のＬＥＤチップ１１からの青色光の一部を吸収し緑色の蛍光を発する緑色蛍光体が含有された透光性樹脂層からなる第一の波長変換層１２とを有している。また、発光装置１０は、実装基板４の上記一表面４ａから窪んだ凹部４ｂの内底面４ｂｂに実装される青色光を発光する第二の発光素子たる第二のＬＥＤチップ２１と、上記凹部４ｂ内であって第二のＬＥＤチップ２１上に備えられ第二のＬＥＤチップ２１からの青色光の一部を吸収し第一の波長変換層１２の緑色の蛍光よりも長波長の赤色の蛍光を発する赤色蛍光体が含有された透光性樹脂層からなる第二の波長変換層２２とを有している。
【００２７】
この発光装置１０では、第一のＬＥＤチップ１１および第一のＬＥＤチップ１１上の緑色の蛍光を発する第一の波長変換層１２を短波長発光部１とし、第二のＬＥＤチップ２１および第二のＬＥＤチップ２１上の赤色の蛍光を発する第二の波長変換層２２を長波長発光部２としている。発光装置１０は、特に、短波長発光部１と長波長発光部２とを、第一の波長変換層１２からの光を外部に放射する第二の波長変換層２２側の端面１２ａの任意の一点と、第二の波長変換層２２から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が実装基板４の上記一表面４ａと交差するように配置している。
【００２８】
より具体的には、発光装置１０は、矩形平板状のアルミナセラミック基板上にＡｕでメッキされた一対の導体パターン（図示していない）が形成された実装基板４を用いている。実装基板４には、実装基板４の上記一表面４ａから窪んだ凹部４ｂが形成されている。実装基板４の一対の導体パターンには、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１ごとに、それぞれＡｕバンプ３を複数個設けている。実装基板４の上記一表面４ａに実装された第一のＬＥＤチップ１１および実装基板４の上記一表面４ａから窪んだ凹部４ｂ内に収納された第二のＬＥＤチップ２１は、それぞれサファイア基板上にｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層、Ｉｎが含有された窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層が順に積層されている。第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１は、前記発光層および前記ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層の一部が除去されて前記ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層が部分的に露出しており、同一平面側にｐ型およびｎ型の各窒化ガリウム系化合物半導体層と電気的に接続されるアノード電極およびカソード電極がそれぞれ設けられている。第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１は、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１の同一平面側に設けられた前記アノード電極および前記カソード電極を、実装基板４の一対の導体パターン上のＡｕバンプ３にフリップチップ実装により給電可能に実装している。
【００２９】
実装基板４の上記一表面４ａ上および実装基板４の凹部４ｂ内に実装された第一のおよび第二のＬＥＤチップ１１，２１は、通電によりピーク波長が、たとえば、４５０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲内にある青色光をそれぞれ放射する。このような第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１の外形は、たとえば、大きさが約１ｍｍ角で、厚みが約１００μｍとすることができる。
【００３０】
また、第一の波長変換層１２は、第一のＬＥＤチップ１１からの青色光を吸収して緑色光が発光可能な緑色蛍光体（たとえば、Ｅｕで付活された（ＳｒＢａ）２ＳｉＯ４など）をバインダーとなるシリコーン樹脂中に均一に分散させ、外形が第一のＬＥＤチップ１１と略同じ約１ｍｍ角であり、厚さ約１００μｍのフィルム状に形成している。第一のＬＥＤチップ１１上に第一の波長変換層１２を透光性を有する接着剤により接着して形成することで、短波長発光部１を形成することができる。
【００３１】
同様に、実装基板４の上記一表面４ａから窪んだ凹部４ｂの内底面４ｂｂ上に実装された第二のＬＥＤチップ２１も第一のＬＥＤチップ１１と同様のものを用いて、通電によりピーク波長が、たとえば、４５０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲内にある青色光を放射する。
【００３２】
第二の波長変換層２２は、第二のＬＥＤチップ２１からの青色光を吸収して赤色光が発光可能な赤色蛍光体（たとえば、Ｅｕで付活されたＣａＡｌＳｉＮ３など）をバインダーとなるシリコーン樹脂中に均一に分散させ、外形が第二のＬＥＤチップ２１と略同じ約１ｍｍ角であり、厚さ約１００μｍのフィルム状に形成している。第二のＬＥＤチップ２１上に第二の波長変換層２２を透光性を有する接着剤により接着して形成することで、長波長発光部２を形成することができる。
【００３３】
ところで、発光装置１０は、通常、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１や第一および第二の波長変換層１２，２２からの光を発光装置１０の外部に効率よく放射させるため、実装基板４の上記一表面４ａを、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１や第一の波長変換層１２からの光に対して反射率の高い材質とすることが考えられる。そのため、たとえば、図２（ａ）に示す発光装置１０”の場合、短波長発光部１の緑色蛍光体を含有する第一の波長変換層１２の端面１２ａから長波長発光部２側に放射される緑色光（図中矢印で示す網掛け部分）は、直接、赤色蛍光体を含有する第二の波長変換層２２に向かう光と、実装基板４の上記一表面４ａで反射されて第二のＬＥＤチップ２１を透過などして第二の波長変換層２２に向かう光とがある。
【００３４】
図２（ａ）に示す発光装置１０”に対して、図２（ｂ）に示す本実施形態の発光装置１０は、短波長発光部１と、長波長発光部２とを、第一の波長変換層１２からの光を外部に放射する第二の波長変換層２２側の上記端面１２ａの任意の一点と、第二の波長変換層２２から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が実装基板４の上記一表面４ａと交差するように配置されている。そのため、図２（ｂ）の発光装置１０の場合、短波長発光部１の第一の波長変換層１２の上記端面１２ａから長波長発光部２側に放射された緑色光（図中矢印で示す網掛け部分）は、一部が実装基板４の上記一表面４ａで遮光される。したがって、図２（ｂ）の発光装置１０は、図２（ａ）の発光装置１０”と比較して第二の波長変換層２２に向かう光を少なくさせ、第二の波長変換層２２での二次吸収に伴う発光効率の低下を抑制することが可能となる。
【００３５】
以下、本実施形態の発光装置１０に用いられる各構成について詳述する。
【００３６】
本実施形態１の発光装置１０に用いられる第一および第二の発光素子は、通電により光を発光可能なものである。第一および第二の発光素子の放射する光は、たとえば、可視光のうちピーク波長が４５０ｎｍから４７０ｎｍの青色光とすることができるが、青色光のみに限定するものではなく、他の波長の光や第一の波長変換層１２や第二の波長変換層２２を効率よく励起させるために紫外線を用いてもよい。発光素子たるＬＥＤチップ１１，２１としては、たとえば、サファイア基板、スピネル基板、窒化ガリウム基板、酸化亜鉛基板や炭化シリコン基板などの結晶成長基板上にｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層、多重量子井戸構造や単一量子井戸構造の発光層となるインジウムが含有された窒化ガリウム系化合物体層、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層を順に積層させたものが挙げられる。
【００３７】
なお、絶縁性基板を用いたＬＥＤチップ１１，２１は、前記ｐ型の窒化ガリウム系半導体層側から前記ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層の一部を露出させることにより、同一平面側でアノード電極およびカソード電極をそれぞれ形成することができる。また、導電性基板を用いたＬＥＤチップ１１，２１は、ＬＥＤチップ１１，２１の厚み方向の両面側にアノード電極やカソード電極を形成すればよい。
【００３８】
ＬＥＤチップ１１，２１に設けられる前記アノード電極や前記カソード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜、Ａｌ膜、ＩＴＯ膜など窒化ガリウム系化合物半導体層などと良好なオーミック特性が得られる材料であれば、限定されるものではない。
【００３９】
同一平面側に前記アノード電極および前記カソード電極が設けられたＬＥＤチップ１１，２１は、実装基板４上の一対の導電パターンにＡｕバンプ３などの金属バンプを用いてフリップチップ実装させることができる。また、ＬＥＤチップ１１，２１として、厚み方向の両面側に前記アノード電極や前記カソード電極が形成されたＬＥＤチップ１１，２１を用いる場合は、ＬＥＤチップ１１，２１が実装される実装基板４上に形成された一対の導体パターンのうちの一方の導体パターンと、ＬＥＤチップ１１，２１の前記アノード電極あるいは前記カソード電極とを導電性部材（たとえば、ＡｕＳｎやＡｇペーストなど）を介してダイボンディングなどして電気的に接続させる。また、ＬＥＤチップ１１，２１の光取り出し面側の他方の前記カソード電極あるいは前記アノード電極は、ワイヤ（たとえば、金線やアルミニウム線など）を介して他方の導体パターンと電気的に接続させればよい。
【００４０】
なお、本実施形態の発光装置１０では、実装基板４上の上記一表面４ａに一個の第一のＬＥＤチップ１１、実装基板４の凹部４ｂ内に一個の第二のＬＥＤチップ２１を実装しているが、各ＬＥＤチップ１１，２１の数は、一個だけに限らずそれぞれ複数個用いることができる。この場合、各ＬＥＤチップ１１，２１は、適宜に直列、並列や直並列に電気的に接続させればよい。また、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１は、同種のものを用いてもよいし、異なる発光波長を発光する複数個のＬＥＤチップ１１，２１を用いてもよい。
【００４１】
次に、本実施形態の発光装置１０に用いられる実装基板４は、発光素子たる第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１がそれぞれ実装可能なものである。実装基板４は、第一のＬＥＤチップ１１が実装される上記一表面４ａから窪み第二のＬＥＤチップ２１を実装させる凹部４ｂを有している。また、実装基板４は、実装基板４上の前記一対の導体パターン（たとえば、最表面がＡｕでメッキされた導体パターン）を利用して、ＬＥＤチップ１１，２１の通電経路を構成してもよい。このような実装基板４は、アルミナや窒化アルミニウムなどを用いたセラミック基板、Ｆｅ、ＣｕやＡｌなどの金属材料を用いた金属ベース基板やガラスエポキシ樹脂基板などを用いることができる。実装基板４としてアルミナセラミック基板を用いた場合は、導体パターンを形成しやすく、ガラスエポキシ樹脂基板などと比較して熱伝導率も高く、ＬＥＤチップ１１，２１の点灯で生じた熱を外部に効率よく放熱させ発光装置１０の放熱性を高めることができる。実装基板４として前記金属基板を用いる場合は、各ＬＥＤチップ１１，２１が電気的に短絡しないように金属基板上に絶縁層を適宜に形成すればよい。
【００４２】
なお、本実施形態の発光装置１０は、矩形平板状の実装基板４を用いているが、実装基板４の上記一表面４ａの周部に第一のＬＥＤチップ１１や第一の波長変換層１２からの光を反射させるリフレクターを備えた実装基板４を用いてもよく、カップを備えたリードフレームを用いて形成させてもよい。実装基板４として、カップを備えたリードフレームを用いた場合、発光装置１０は、前記カップの底面に第一のＬＥＤチップ１１を実装させるとともに、前記カップの底面から窪んだ凹部４ｂの内底面４ｂｂに第二のＬＥＤチップ２１を実装させればよい。また、発光装置１０は、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１、第一および第二の波長変換層１２，２２を保護する透光性部材（たとえば、透光性のシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂やガラスなど）を第一および第二の波長変換層１２，２２上に別途設けても良い。
【００４３】
本実施形態の実装基板４は、実装基板４の上記一表面４ａ上の短波長発光部１と、凹部４ｂの内底面４ｂｂ上の長波長発光部２とを、第一の波長変換層１２から光を外部に放射する第二の波長変換層側の上記端面１２ａの任意の一点と、第二の波長変換層２２から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が実装基板４の上記一表面４ａと交差するように構成している。短波長発光部１と長波長発光部２との間隔は、第二の波長変換層２２における第一の波長変換層１２からの光の二次吸収の程度、第一の波長変換層１２からの光量、発光装置１０から放射される混色光の色調差などに応じて適宜に設定すればよい。
【００４４】
なお、ここでの端面１２ａとは、第二の波長変換層２２から赤色の蛍光が放射され第二の波長変換層２２の表面から第二の波長変換層２２以外に何も遮るものがない状態で第一の波長変換層１２に投影される第一の波長変換層１２の緑色の蛍光が外部に放射される表面を意味し、平面であっても曲面であってもよい。また、第二の波長変換層２２から光を外部に放射する表面とは、第二の波長変換層２２が放射する蛍光が最終的に発光装置１０の外部に取り出すことができる第二の波長変換層２２の表面であればよく、第二のＬＥＤチップ２１が第二の波長変換層２２から放射される光に対して透光性を有すれば、第二のＬＥＤチップ２１と接する表面を含んでもよい。
【００４５】
また、実装基板４の上記一表面４ａから窪んだ凹部４ｂの形状は、円柱状、角柱状、逆円錐台状や逆角錘台状など所望に応じて適宜に設定することができる。特に、凹部４ｂは、凹部４ｂの形状を逆円錐台状や逆角錘台状などとして、図３の発光装置１０に示す如く、長波長発光部２が配置される凹部４ｂの内底面４ｂｂから凹部４ｂの外部に向かって広がるテーパー部を有することにより、発光装置１０の発光効率の低下を抑制することができる。すなわち、長波長発光部２の第二のＬＥＤチップ２１や第二の波長変換層２２から放射された光は、凹部４ｂの上記内側面４ｂａで反射する。ここで、図４（ａ）の説明図に示す凹部４ｂの内側面４ｂａが凹部４ｂの内底面４ｂｂに対して垂直な場合、凹部４ｂの上記内側面４ｂａで反射した光（図中の矢印を参照）が凹部４ｂの外に取り出されずに第二の波長変換層２２側に戻り、そこで再び反射・吸収などされる。
【００４６】
たとえば、実装基板４の凹部４ｂ内での光の反射損は、実装基板４の凹部４ｂにチタン酸バリウムなどの白色顔料が含有された樹脂を塗布した白色レジスト膜が形成された場合であっても、１回の反射で約３０％も光の反射損が生ずる。そのため、図４（ａ）の発光装置１０は、凹部４ｂ内での反射・吸収の繰り返しによる光の損失が積算されて発光効率が大きく低下することになる。これに対して、図４（ｂ）の説明図に示す凹部４ｂでは、凹部４ｂにテーパー部を有することで、凹部４ｂの外部に光（図中の矢印を参照）を取り出し易くなるため、光の反射損に伴う発光効率の低下を抑制することが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態の発光装置１０は、図５に示すように実装基板４の上記一表面４ａから窪んだ凹部４ｂは、少なくとも凹部４ｂの外部に向かう内側面４ｂａに、光を反射する反射層５を設けてもよい。これにより、図５に示す発光装置１０は、凹部４ｂでの第二のＬＥＤチップ２１や第二の波長変換層２２が放射した光の吸収を抑制し、発光効率の低下をより抑制することが可能となる。なお、反射層５が導電性を有する場合、発光装置１０は、第二のＬＥＤチップ２１の前記アノード電極と前記カソード電極とが短絡しないように、反射層５と前記一対の導体パターンとの間に絶縁層（図示していない。）を適宜に形成させればよい。また、凹部４ｂの前記テーパー部に反射層５を設けても良いことはいうまでもない。
【００４８】
たとえば、凹部４ｂの上記内側面４ｂａに反射層５として銀メッキを用いた場合、銀メッキは、第二のＬＥＤチップ２１から放射する青色光および第二の波長変換層２２が放射する赤色光に対して、１回の反射で約２％の反射損を生ずるだけとなる。
【００４９】
さらに、発光装置１０は、実装基板４の上記一表面４ａに、反射膜（図示せず）を設けても良く、このような反射膜は、第一のＬＥＤチップ１１から放射される光と、第一の波長変換層１２の蛍光体から放射される光を効率よく反射可能なものであって、具体的には、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金などの金属材料やＢａＳＯ４などの白色顔料となる無機材料が含有されたガラスを用いて構成すればよい。本実施形態の発光装置１０は、前記反射膜を設けることにより第一の波長変換層１２および第一のＬＥＤチップ１１から放射される光の発光効率が高まると共に、上述の図２（ｂ）で説明したように前記反射膜で反射された光による第二の波長変換層２２での二次吸収が抑制可能となる。
【００５０】
なお、実装基板４には、実装基板４の上記一表面４ａから側面および裏面にも導体パターンを延設させて発光装置１０の外部電極として構成してもよい。このような発光装置１０の外部電極は、リフロー工程などによって配線基板（図示せず）と電気的に接続させることができる。
【００５１】
本実施形態に用いられる第一および第二の波長変換層１２，２２は、発光素子たる第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１がそれぞれ放射する光の少なくとも一部を吸収して波長変換し、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１からの光よりも長波長側にピークをもつ蛍光を発するものである。
【００５２】
第一の波長変換層１２は、たとえば、第一のＬＥＤチップ１１から放射された光の一部を吸収して、より長波長側に発光ピークをもつ蛍光を放射する蛍光体をアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やガラスなどの透光性材料中に含有して形成すればよい。第二の波長変換層２２は、第二のＬＥＤチップ２１から放射された光の一部を吸収してより長波長側に発光ピークをもつ蛍光を放射する蛍光体を含有するものであり、第一の波長変換層１２の蛍光よりも長波長の光を放射する。第二の波長変換層２２も、第一の波長変換層１２と同様に、たとえば、蛍光体をアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やガラスなどの透光性材料中に含有することができる。発光装置１０が放射する光を、演色性の高い白色光とするには、青色光を放射する第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１と第一および第二の波長変換層１２，２２との組み合わせにおいて、第一の波長変換層１２用の蛍光体として緑色蛍光体、第二の波長変換層２２用の蛍光体として赤色蛍光体を用いることができる。
【００５３】
また、第一および第二の波長変換層１２，２２の厚みは、それぞれ発光装置１０から放射する光の目標とする色温度や第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１から放射される青色光の強さ、蛍光体の含有量などによって異なるが、たとえば、約１００μmの厚みに形成することができる。
【００５４】
第一および第二の波長変換層１２，２２に用いられる蛍光体としては、たとえば、Ｃｅで付活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２やＣｅで付活されたＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２などのアルミネート系の蛍光体のほか、Ｅｕで付活されたＢａ２ＳｉＯ４やＥｕで付活された（ＳｒＢａ）２ＳｉＯ４などの珪酸塩系の蛍光体、Ｅｕで付活されたＣａＡｌＳｉＮ３、Ｅｕで付活されたＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８、Ｅｕで付活されたＣａ２Ｓｉ５Ｎ８、Ｅｕで付活されたＳｒＳｉ７Ｎ１０やＥｕで付活されたＣａＳｉ７Ｎ１０などの窒化物系の蛍光体を採用することもできる。また、第一および第二の波長変換層１２，２２に用いられる前記蛍光体は、第一の波長変換層１２用の緑色蛍光体と第二の波長変換層２２用の赤色蛍光体に限らず、第一の波長変換層１２用の黄色蛍光体と第二の波長変換層２２用の赤色蛍光体などとして用いても、白色光を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施形態の発光装置１０では、第一のＬＥＤチップ１１や第一の波長変換層１２に何も設けていないが、第一のＬＥＤチップ１１や第一の波長変換層１２を保護する目的で透光性部材からなる封止部材を設けてもよい。
【００５６】
次に、本実施形態の発光装置１０の製造工程について説明する。
【００５７】
実装基板４の上記一表面４ａに第一のＬＥＤチップ１１を複数個のＡｕバンプ３を用いてフリップチップ実装する。同様に、実装基板４の上記一表面４ａから窪んだ凹部４ｂの内底面４ｂｂに第二のＬＥＤチップ２１を複数個のＡｕバンプ３を用いてフリップチップ実装する。第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１は、フリップチップ実装に先立って、それぞれ、第一のＬＥＤチップ１１上に第一の波長変換層１２を形成し、第二のＬＥＤチップ２１上に第二の波長変換層２２を形成している。このような第一および第二の波長変換層１２，２２の形成方法としては透光性部材たるシリコーン樹脂をバインダーとして蛍光体が充填されたフィルム状のシート（大きさ：約１ｍｍ角、厚み約１００μｍ）を、ＬＥＤチップ１のサファイア基板上に透光性の接着剤により接着させればよい。
【００５８】
これにより、実装基板４の上記一表面４ａに実装した第一のＬＥＤチップ１１は、緑色蛍光体が含有された第一の波長変換層１２を、第一のＬＥＤチップ１１上に積載される。同様に、凹部４ｂの内底面４ｂｂに実装した第二のＬＥＤチップ２１は、赤色蛍光体が含有された第二の波長変換層２２を、第二のＬＥＤチップ２１上に積載される。
【００５９】
また、実装基板４の上記一表面４ａから窪んだ凹部４ｂの深さは、長波長発光部２の厚みよりも大きくしている。発光装置１０は、凹部４ｂ内に第二の波長変換層２２および第二のＬＥＤチップ２１を収納することで、短波長発光部１と、長波長発光部２とは、第一の波長変換層１２から光を外部に放射する第二の波長変換層２２側の上記端面１２ａの任意の一点と、第二の波長変換層２２から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が実装基板４の上記一表面４ａと交差するように配置される。
【００６０】
このような、実装基板４の凹部４ｂは、実装基板４の形成と同時に作成してもよいし、平板状の実装基板４を形成後に、掘削などにより形成させてもよい。
【００６１】
なお、実装基板４上に第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１を実装した後、スクリーン印刷法を利用し、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１上に蛍光体を含有する透光性部材を塗布させて第一および第二の波長変換層１２，２２をそれぞれ形成させることもできる。また、実装基板４上に第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１を実装した後、インクジェット印刷法を利用し、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１上に蛍光体を含有する透光性部材を吐出させて第一および第二の波長変換層１２，２２をそれぞれ形成させることもできる。
【００６２】
（実施形態２）
本実施形態は、図１で示した実施形態１の発光装置１０における短波長発光部１と、長波長発光部２とを実装する実装基板４に透光性部材で封止させている。特に、本実施形態の発光装置１０は、図６の発光装置１０で示すように凹部４ｂ内に収納された長波長発光部２を被覆する第二の透光性部材７と、短波長発光部１を含む実装基板４の一表面４ａの全体を被覆する第一の透光性部材６とに分け、第二の透光性部材７の屈折率を第一の透光性部材６の屈折率よりも低い材料を用いている。なお、実施形態１と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６３】
以下、本実施形態の発光装置１０を図６から図９に示す概略断面図で説明する。
【００６４】
本実施形態の図６に示す発光装置１０は、青色光を発光する第一のＬＥＤチップ１１が実装基板４の上記一表面４ａの導体パターン（図示せず）に複数個のＡｕバンプ３を用いてフリップチップ実装され、青色光を発光する第二のＬＥＤチップ２１が実装基板４の凹部４ｂの内底面４ｂｂの導体パターン（図示せず）に複数個のＡｕバンプ３を用いてフリップチップ実装されている。第一のＬＥＤチップ１１上には、第一のＬＥＤチップ１１からの青色光の一部を吸収し緑色の蛍光を発する緑色蛍光体が含有された透光性樹脂層からなる第一の波長変換層１２を形成させている。同様に、実装基板４の凹部４ｂ内の第二のＬＥＤチップ１１上には、第二のＬＥＤチップ２１からの青色光の一部を吸収し赤色の蛍光を発する赤色蛍光体が含有された透光性樹脂層からなる第二の波長変換層２２を形成させている。これにより、この発光装置１０では、第一のＬＥＤチップ１１および第一のＬＥＤチップ１１上の緑色の蛍光を発する第一の波長変換層１２を短波長発光部１とし、第二のＬＥＤチップ２１および第二のＬＥＤチップ２１上の赤色の蛍光を発する第二の波長変換層２２を長波長発光部２として構成させている。
【００６５】
また、発光装置１０は、短波長発光部１と、長波長発光部２とを、第一の波長変換層１２から光を外部に放射する第二の波長変換層２２側の端面１２ａの任意の一点と、第二の波長変換層２２から光を外部に放射する表面の任意の一点とを結ぶ線分の少なくとも一部が実装基板４の上記一表面４ａと交差するように配置させている。
【００６６】
本実施形態の発光装置１０では、特に、第一のＬＥＤチップ１１および第一の波長変換層１２が第一の透光性部材６で被覆され、第二のＬＥＤチップ２１および第二の波長変換層２２が第二の透光性部材７で被覆されている。また、発光装置１０は、第一の透光性部材６の屈折率が、第二の透光性部材７の屈折率よりも大きく、且つ第二の透光性部材７に接している。
【００６７】
これにより、発光装置１０は、図７で示すごとく実装基板４の一表面４ａに実装された第一のＬＥＤチップ１１上の第一の波長変換層１２から放射された蛍光（図中の矢印を参照）が凹部４ｂ内の第二の透光性部材７に入射されることを抑制することができ、第二の波長変換層２２での二次吸収に伴う発光効率の低下を抑制させることができる。
【００６８】
たとえば、発光装置１０は、第一のＬＥＤチップ１１上に形成された第一の波長変換層１２から放射された緑色光のうち、緑色光の一部が実装基板４の凹部４ｂ側へ向かう。しかしながら、発光装置１０は、第二の波長変換層２２を第一の透光性部材６よりも相対的に屈折率の小さい第二の透光性部材７で被覆していることにより、第一の透光性部材６と第二の透光性部材７との界面で屈折率差に伴う光の反射する割合が増加する。これにより、発光装置１０は、緑色光が第二の波長変換層２２へ入射することを抑制され、第二の波長変換層２２による二次吸収を抑制し、発光効率の低下をより抑制することが可能となる。
【００６９】
このような第一および第二の透光性部材６，７は、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１および第一および第二の波長変換層１２，２２をそれぞれ被覆し、外部からの力に対して保護などするために好適に用いられるものであって、可視域において透光性の高い透光性材料を好適に用いることができる。このような第一および第二の透光性部材６，７の具体的材料としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂やガラスなどが挙げられ、使用する部位に応じて適した屈折率を有する材料を適宜に採用すればよい。エポキシ樹脂は、たとえば、屈折率が１．５５から１．６１とすることができ、シリコーン樹脂は、屈折率が１．３５から１．５３とすることができる。
【００７０】
第一および第二の透光性部材６，７としてシリコーン樹脂を用いた場合は、第一の透光性部材６としてフェニル系シリコーン樹脂を用い、第二の透光性部材７としてフッ素系のシリコーン樹脂を用いることで、第一の透光性部材６の屈折率を第二の透光性部材７の屈折率よりも高くすることができる。
【００７１】
第一および第二の透光性部材６，７は、たとえば、実装基板４上に短波長発光部１および長波長発光部２をそれぞれ形成後、最初に第二の透光性部材７となるフッ素系のシリコーン樹脂材料を凹部４ｂの内底面４ｂｂに実装された長波長発光部２を包囲するように充填して加熱硬化する。次に、第一の透光性部材６となるフェニル系シリコーン樹脂材料を、第二の透光性部材７が形成された実装基板４上に短波長発光部１および第二の透光性部材７を被覆するように塗布して加熱硬化させればよい。
【００７２】
また、図８に示す発光装置１０のごとく、第一の透光性部材６と第二の透光性部材７とが接する界面には、第二の透光性部材７よりも屈折率が大きく、第一の透光性部材６よりも屈折率の小さい第三の透光性部材８を設けてもよい。
【００７３】
このような第三の透光性部材８を設けることにより、第一の透光性部材６と第三の透光性部材８との界面では反射しなかった第一の波長変換層１２からの光を、第三の透光性部材８と第二の透光性部材７との界面で反射させることが可能となる。そのため、発光装置１０は、全体として第一の透光性部材６から第二の透光性部材７に向かう第一の波長変換層１２からの光を更に抑制し、発光効率の低下を抑制することが可能となる。
【００７４】
さらに、各透光性部材６，７，８中には、第一および第二のＬＥＤチップ１１，２１からの光や第一および第二の波長変換層１２，２２からの光を散乱させ混色性を向上させるなどの目的により、拡散材を含有させてもよい。特に、図９に示す発光装置１０のごとく、第二の透光性部材７中に拡散材９を含有させることにより、実装基板４の凹部４ｂから長波長発光部２の光を拡散させて外部に放射させることで、拡散材９を含有させない発光装置１０と比較して、凹部４ｂから放射される光の配光をより広げ、発光装置１０から放射される光の混色性をより促進させることが可能となる。
【００７５】
このような拡散材９の材料としては、酸化アルミニウム、シリカ、酸化チタンなどの無機材料やフッ素系樹脂などの有機材料、有機成分と無機成分とを分子レベルや粒子レベルで複合化した有機無機ハイブリッド材料などが挙げられ、平均粒径もたとえば、数μｍから数十μｍまでで適宜に選択すればよい。
【００７６】
なお、拡散材９を含有する第二の透光性部材７を形成させるためには、硬化前の第二の透光性部材７の透光性材料中に予め拡散材９を分散含有させておき、拡散材９が分散した透光性材料を長波長発光部２が配置された実装基板４の凹部４ｂ内に充填して加熱硬化させればよい。
【符号の説明】
【００７７】
１  短波長発光部
２  長波長発光部
３  Ａｕバンプ
４  実装基板
４ａ  一表面
４ｂ  凹部
４ｂａ  内側面
４ｂｂ  内底面
５  反射層
６  第一の透光性部材
７  第二の透光性部材
８  第三の透光性部材
９  拡散材
１０  発光装置
１１  第一のＬＥＤチップ（第一の発光素子）
１２  第一の波長変換層
１２ａ  端面
２１  第二のＬＥＤチップ（第二の発光素子）
２２  第二の波長変換層
【図１】
2011096740.tif 000003
【図２】
2011096740.tif 000004
【図３】
2011096740.tif 000005
【図４】
2011096740.tif 000006
【図５】
2011096740.tif 000007
【図６】
2011096740.tif 000008
【図７】
2011096740.tif 000009
【図８】
2011096740.tif 000010
【図９】
2011096740.tif 000011
【図１０】
2011096740.tif 000012