(57)【要約】【課題】蛍光体と発光装置をそれぞれ効率的に冷却することの可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光素子1と、蛍光体を含むプレート状色変換部材2と、放熱基板6とを有する発光装置であって発光素子1と色変換部材2は、放熱基板6上に並べて配置され、発光素子1から出射した光を色変換部材2の側面から入射する構成である。このとき、放熱基板6のうち発光素子1を搭載した領域6aと、色変換部材を搭載した領域6bとは、熱的に分離されている。【選択図】図１
2011171504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、蛍光体を含むプレート状色変換部材と、放熱基板とを有し、
前記発光素子と色変換部材は、前記放熱基板上に並べて配置され、前記発光素子から出射した光を前記色変換部材の側面から入射し、
前記放熱基板のうち前記発光素子を搭載した領域と、前記色変換部材を搭載した領域とは、熱的に分離されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、前記放熱基板は、貫通孔を有する第１基板と、前記貫通孔に挿入された第２基板とを有し、前記第１基板と第２基板との間には、間隙が設けられ、
前記第１基板には、前記発光素子が搭載され、前記第２基板には、前記色変換部材が搭載されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置において、前記色変換部材の底面には、前記蛍光体の蛍光を反射する反射層が備えられ、前記色変換部材の側面から入射した前記発光素子からの光により前記蛍光体が発した光を前記色変換部材の上面から放射する構成であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置において、前記発光素子は、複数であり、前記色変換部材を取り囲むように前記放射基板上に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項２に記載の発光装置において、前記第１基板と第２基板との間の間隙には、断熱材が配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光装置において、前記発光素子は、光の出射面が前記色変換部材の側面と対向するように配置され、前記発光素子の側面のうち前記色変換部材と対向していない領域は、反射部材によって覆われていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置において、前記発光素子の上面は、反射部材によって覆われていることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１ないし７に記載の発光装置において、前記発光素子の上面は、前記色変換部材に向かって傾斜していることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の出射光を色変換部材により色変換する発光装置に関し、特に、蛍光プレートを用いる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤチップと蛍光体を組み合わせ、白色をはじめとしてＬＥＤチップの発光色と異なる色の発光を得る構造の発光装置が知られている。蛍光体を配置する方法として、蛍光体を分散した樹脂によりＬＥＤチップをモールドする方法が知られている。また、特許文献１には、別途作製したシート状の蛍光体をＬＥＤチップ上部のパッケージに固着樹脂により固定する構成が開示されている。
【０００３】
一方、特許文献２では、蛍光体粉末よりも温度感受性の低い発光セラミックを用いた発光装置が開示されている。温度感受性の低い発光セラミックを用いることにより、ストークスシフトによる発熱で蛍光体の温度が高くなっても温度消光を生じにくい。発光セラミックスは、例えば高圧で粉末蛍光体を加熱することによって形成される。発光セラミックは、特許文献２では、有機接着剤やゾルゲルガラスによりＬＥＤチップに接着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１７８１１号公報
【特許文献２】特開２００６−５３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ＬＥＤチップと蛍光体を組み合わせた発光装置は高出力化が進んでおり、ＬＥＤチップの出力を高めるために駆動電流を増加させることが望まれている。駆動電流の増加にともないＬＥＤ内で多量の熱が発生する。また、蛍光体においてもストークスシフトによる発熱量が増加する。
【０００６】
特許文献１に記載の構造のように、パッケージにシート状の蛍光体の周囲を固定する構造の場合、蛍光体とパッケージの接触面積が小さく、蛍光体からパッケージへの熱伝導する熱量をある程度以上大きくすることが難しい。また、ＬＥＤチップの周囲にパッケージをリング状に立設させる必要があり、発光装置の構造に制限が生じる。
【０００７】
特許文献２に記載の構造では、発光セラミックを発光素子上に搭載した構造であるため、発光セラミックの発熱をＬＥＤチップに伝導し、ＬＥＤチップから放熱基板に排熱する構造になる。このため、ＬＥＤチップに大電流を流し、ＬＥＤチップ自体の温度が上昇していると、蛍光体の発熱をＬＥＤチップを介して十分に排熱することができない。また、発光セラミックとＬＥＤチップが同一の放熱経路であるため、発光セラミックの温度制御とＬＥＤチップの温度制御を別々に行うことができず、色度や高輝度化の制御が困難である。また、蛍光体プレートの接合には、接着剤やゾルゲルガラスを用いており、接着剤の劣化による発光セラミックの脱落や、接着剤の透過率低下による発光装置の輝度低下を招く恐れがある。
【０００８】
本発明の目的は、蛍光体と発光装置をそれぞれ効率的に冷却することの可能な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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のような発光装置が提供される。すなわち、発光素子と、蛍光体を含むプレート状色変換部材と、放熱基板とを有する発光装置であって発光素子と色変換部材は、放熱基板上に並べて配置され、発光素子から出射した光を色変換部材の側面から入射する構成である。このとき、放熱基板のうち発光素子を搭載した領域と、色変換部材を搭載した領域とは、熱的に分離されている。
【００１０】
例えば、放熱基板は、貫通孔を有する第１基板と、貫通孔に挿入された第２基板とを有し、第１基板と第２基板との間には間隙が設けられている構成とする。第１基板には、発光素子を搭載し、第２基板には、色変換部材を搭載する。
【００１１】
また、色変換部材の底面には、蛍光体の蛍光を反射する反射層を備えることが好ましい。これにより、色変換部材の側面から入射した発光素子からの光により蛍光体が発した光を色変換部材の上面から効率よく放射することができる。
【００１２】
発光素子が複数である場合、色変換部材を取り囲むように放射基板上に配置することが可能である。
【００１３】
第１基板と第２基板との間の間隙には、断熱材を配置することが可能である。
【００１４】
また例えば、発光素子は、光の出射面が色変換部材の側面と対向するように配置する。前記発光素子の側面のうち前記色変換部材と対向していない領域は、反射部材によって覆うことが好ましい。発光素子の上面を反射部材によって覆うことも可能である。
【００１５】
発光素子の上面は、色変換部材に向かって傾斜するように構成することも可能である。これにより発光素子から上方に向かって出射される光を色変換部材に向かって反射することが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、放熱基板の蛍光体プレートを搭載する領域と、発光素子を搭載する領域とを熱的に分離し、それぞれに直接、蛍光体プレートおよび発光素子の熱を伝導することができるため、蛍光体プレートと発光素子を其々を効率的に冷却できる。よって、高輝度の発光装置を提供できるとともに、蛍光体プレートと発光素子をそれぞれについて独立して色度および輝度を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態の発光装置の（ａ）A-A'断面図、（ｂ）上面図。
【図２】第２の実施形態の発光装置の（ａ）B-B'断面図、（ｂ）上面図。
【図３】第２の実施形態の発光装置の高反射率層12を全面に形成した場合の（ａ）C-C'断面図、（ｂ）上面図。
【図４】第３の実施形態の発光装置の（ａ）D-D'断面図、（ｂ）上面図。
【図５】第３の実施形態の発光装置の蛍光体プレートの側面を傾斜させた場合の（ａ）E-E'断面図、（ｂ）上面図。
【図６】第４の実施形態の発光装置の（ａ）F-F'断面図、（ｂ）上面図。
【図７】実施例の蛍光体プレートの温度と輝度との関係を示すグラフ。
【図８】比較例の発光装置の（ａ）F-F'断面図、（ｂ）上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態について説明する。
【００１９】
本実施形態では、シート状もしくは板状の蛍光体を蛍光体プレートと呼ぶ。蛍光体プレートは、蛍光体を含有するシート状もしくは板状のものであればよい。例えば、樹脂に蛍光体粒子を分散させたもの、蛍光体を含有するセラミックス、および、蛍光体含有ガラス等を用いることができる。
【００２０】
本実施形態では、蛍光体プレートの側方にLED素子を配置し、LED素子の出射光を蛍光体プレートの側面から入射させる。蛍光体プレート内で発生した蛍光は、蛍光体上面から出射する構造とする。これにより、蛍光体プレートを下面から放熱させることが可能になり、放熱経路をLED素子の放熱経路と分離することができる。
【００２１】
なお、以下の各実施形態では、LED素子として青色光を発するものを用い、蛍光体プレートとして青色光を励起光として黄色蛍光を発するものを用い、青色光と黄色蛍光が混合されて白色光を発する発光装置について説明する。しかしながら本発明の発光装置は、白色光を発するものに限定されるものではなく、蛍光体によってLED素子から発せられる光を色変換するものであればどのような波長の組み合わせであっても構わない。
【００２２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の発光装置について図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は上面図である。
【００２３】
放熱基板6は、中央に四角形の貫通孔を有するLED素子用放熱基板6aと、その貫通孔に挿入された四角柱の形状の蛍光体プレート用放熱基板6bとを有する。放熱基板6aと放熱基板6bとの間には断熱層15が配置され、熱的に分離されている。蛍光体プレート用放熱基板6bの高さは、LED用放熱基板6aの厚さよりも、所定の高さだけ高く設計されている。これにより、放熱基板6は、中央部の放熱基板6bが周囲の放熱基板6aより突出した構造となっている。放熱基板6a,6bは、熱伝導性の高いCu等の金属によって形成されている。断熱層15としては、断熱性の高い材料、例えば厚さ0.1mmのシリコーン樹脂層を用いる。
【００２４】
LED素子用放熱基板6aの上面には、蛍光体プレート用放熱基板6bの四辺に接するように、4枚のサブマウント基板4が半田層16により接合されている。サブマウント基板4は、例えば、表面に所定の電極層が形成されたセラミック基板を用いる。
【００２５】
4枚のサブマウント基板4の上面には、LED素子1がそれぞれフリップチップ実装により搭載されている。例えば、LED素子1として、上面が1mm角で450nmに発光主波長を持つInGaN系素子を用いる。素子基板は、サファイアである。LED素子1のフリップ実装には、金バンプを用いる。
【００２６】
また、中央の放熱基板6bの上面には、蛍光体プレート2が接合されている。なお、蛍光体プレート2の底面には、高反射率の金属膜等の反射層8が形成されている。蛍光体プレート2の放熱基板6bへの接合は、例えば半田接合を用いる。
【００２７】
蛍光体プレート2は、放熱基板6bの上面と主平面方向の形状が一致するように形成されている。例えば、蛍光体プレートは、Y3Al5O12:Ce3+を主成分とするセラミックス板材を、上面が一辺1.0mmの正方形、厚さt=0.1ｍｍに加工した物を用いることができる。
【００２８】
LED素子1は、フリップチップであるため、サブマウント基板4側に発光層を備え、その上に素子基板が搭載された構成となっている。素子基板の上面（LED素子1の上面）は、蛍光体プレート2に向かって一方向に傾斜するように加工されている。傾斜したLED素子1の上面は、青色光を反射する反射層7で覆われている。また、LED素子1の側面のうち、蛍光体プレート2には対向していない３面も反射層7によって覆われている。これにより、LED素子1の発光層で発せられた青色光は、素子基板の傾斜した上面および側面で反射層7によって反射され、蛍光体プレート2に向かって進み、蛍光体プレート2の側面に入射する。なお、反射層8としては、例えば銀層を用いる。
【００２９】
LED素子1の蛍光体プレート2側の端部の高さが、蛍光体プレート2の上面と一致するように、サブマウント基板4の厚さが設計されている。
【００３０】
LED素子1の側面のうち、蛍光体プレート2側の面は、蛍光体プレート2の側面に接触させて配置することも可能である。この場合、蛍光体プレートへの光の入射効率を高めることができる。また、LED素子1と蛍光体プレート2との間の断熱性を高めるために、LED素子1と蛍光体プレート2との間に所定の距離の空隙を設けて配置することも可能である。また、蛍光体プレート2の側面には反射防止膜を形成しておくことが可能である。
【００３１】
なお、サブマウント基板4と側面と、蛍光体プレート用放熱基板6bの側面との間にも断熱層15が配置されている。
【００３２】
本実施形態の発光装置の製造工程について説明する。
【００３３】
予め中央に貫通孔を有する放熱基板6aと、四角柱の放熱基板6bとを用意し、放熱基板6bの外側面に断熱層15の材料、例えば樹脂を塗布して断熱層15を形成し、放熱基板6aの貫通孔に挿入する。これにより、放熱基板6を製造する。
【００３４】
蛍光体プレート2の底面に反射層8を形成し、放熱基板6b上に半田等により接合する。
【００３５】
予め製造しておいたLED素子1をサブマウント基板4にフリップチップ実装した後、サブマウント基板を半田層16により放熱基板6a上に接合する。このとき、蛍光体プレート2とLED素子1が同じ高さになるようにする。
【００３６】
次に、本実施形態の発光装置の各部の作用について説明する。
【００３７】
４つのサブマウント基板4上の電極に電流を供給することにより、LED素子1に駆動電流を供給すると、LED素子1の発光層は青色光を発する。発光層から発せられた青色光は、傾斜した素子基板の上面および三方の側面に配置された反射層7により反射されて、蛍光体プレート2の側面から入射する。蛍光体プレート2に入射した青色光の一部は、蛍光体プレート2に含まれる蛍光体に吸収され、これを励起することにより、黄色蛍光が発せられる。蛍光体に吸収されなかった青色光および黄色蛍光は、蛍光体プレート2の底面の反射層8により反射され、蛍光体プレート2の上面から出射される。これにより、青色光と黄色蛍光とが混合された白色光が蛍光体プレート2の上面全体から発せられる。
【００３８】
LED素子1は、駆動電流の供給により発熱する。LED素子1の熱は、電極5、サブマウント基板4および半田層16を介して、LED素子用放熱基板6aに伝導し放熱される。
【００３９】
一方、蛍光体プレート2は、蛍光体が青色励起光を吸収して蛍光を発する際のストークスシフトにより発熱する。蛍光体プレート2の発熱は、反射層8を介して、蛍光体プレート用放熱基板6bに伝導し放熱される。
【００４０】
LED素子用放熱基板6aと蛍光体プレート用放熱基板6bは、断熱層15により断熱されているため、両者の熱はそれぞれ分離され、両者を独立して冷却することができる。
【００４１】
このように実施形態は、蛍光体プレート2を側面からLED素子1の発光によって励起する構造であり、蛍光体プレート2の底面を放熱基板6bに半田などの信頼性の高い材料で接続することが出来る。このため、蛍光体プレート2とLED素子1とをそれぞれの底面から効果的に冷却することができる。また、蛍光体プレート2とLED素子1の放熱構造を分離したことで、個別に放熱設計を行える為、大電流投入時や周囲温度が高い場合においても、色度の一定制御が容易である。
【００４２】
また、本実施形態では、蛍光体プレート2の励起光を側面から入射し、蛍光体プレート2の固定は底面で行うことができるため、固定に用いる接着層として、励起光に透明な素材を用いる必要が無く、熱伝導性の高い材料を接合材料に採用することが出来る。例えば、半田、共晶接合やロウ付けなどを用いることができる。これにより、蛍光体の接合の信頼性が向上すると共に、蛍光体の発熱をLED素子を介さずに直接ＬＥＤ素子の放熱構造とは別の放熱構造へ排熱することが出来る為、色度の一定制御と高輝度化が容易である。
【００４３】
また、本実施形態の構造は、LED素子1の上面から光を取り出さないため、LED素子1上面に放熱構造を設けて、上面からLED素子1を放熱させることも可能である。
【００４４】
また、蛍光体プレート2の側面にLED素子1を複数配置することができるため、従来方式よりも高密度のエネルギーによって蛍光体プレート2を励起することができ、高輝度の光源を得ることができる。例えば、本実施形態のように1個の蛍光体プレート2に対して4個のLED素子1の放射光を100％入光し、蛍光体が従来と同じ変換効率で上面方向へ放射した場合、最大4倍の光束を得ることが出来る。
【００４５】
また、蛍光体プレートへ側面から入光して、上面から拡散させて放射する為、均一な発光面を得ることが出来る。したがって、本実施形態のLED光源は、自動車用前照灯に用いる場合に特に有効である。
【００４６】
なお、上述の第1の実施形態では、LED素子1の発光を側面から出射させて、蛍光体プレート2に入射させるために、LED素子1の素子基板の上面を傾斜させ、その上に反射層7を形成するとともに、LED素子1の側面３面にも反射層7を形成したが、本発明は、この構成に限られるものではない。側面発光のLED素子であれば、どのような構造であっても構わない。
【００４７】
例えば、LED素子1の代わりに、側面方向のみに光を放射するSLD素子を用いることが出来る。SLD素子は活性層のInGaN層を高屈折率の層で上下を挟み込むことで、活性層内に光を閉じ込め、3側面に反射層を設け、一側面方向のみを解放した構造であり、側面から非常に狭い幅で光を放出することが出来る。例えば、上記実施形態では、高屈折率層としてGaNを用いることで実現することができる。
【００４８】
また、LED素子1のサファイア基板上にフォトニック結晶構造を形成し、蛍光体プレート側に光を放出する素子構造とすることも可能である。具体的には例えば、特許第4298134号公報や特許第4059657号公報に記載のような構造とする。
【００４９】
SLD素子やフォトニック結晶等の発光素子を用いて側面から光を出射させ、蛍光体プレートに効率良く励起光を照射する際には、出射光が蛍光体プレートに効率よく入射するように光学的なアライメントを精度よく行うことが重要である。例えば、蛍光体プレートの高さをあらかじめ計測しておき、サブマウント基板4に発光素子を接合した後、発光素子の発光部の高さ、傾き等を計測して、蛍光体プレート2側面位置と発光部高さが合致する様にスペーサー等を用いてサブマウント基板を放熱基板6aに固定する。
【００５０】
また、LED素子1に代えて、SLD素子を用いる場合、SLD素子が側面の非常に狭い面積から光を照射する性質を有するため、エネルギー密度が高くなる。そのため、蛍光体プレート2とSLD素子と間には、光を吸収し劣化する材料が存在しないことが望ましい。また、SLD素子の発熱が蛍光体プレート2に伝わらないように、蛍光体プレート2とSLD素子間は接触させず、所定の微小な空隙を空けて配置することが望ましい。さらに、空気層から蛍光体プレート2へ励起光を導入する際に屈折率差が大きいと臨界角以上で反射する光量が多くなるので、臨界角以下の励起光を蛍光体プレートに照射する様に設計する事が望ましい。また、蛍光体プレート2側に励起光の導入効率が向上するように、反射防止膜を形成することもできる。
【００５１】
フォトニック結晶は、ナノサイズの周期的な構造からなるため、機械的ストレスの影響を受けやすいという性質があるが、本実施形態では、各発光素子を蛍光体プレート2とは独立して放熱性の高い構造により冷却することができるため、素子の発熱による熱膨張を原因とする機械的なストレスを避けることが可能である。これにより、本実施形態の発光装置では、フォトニック結晶の性能を維持し、高輝度の側面発光素子を用いて、高輝度の発光装置を維持できる。
【００５２】
また、上記実施形態では、LED素子用放熱基板6aと蛍光体プレート用放熱基板6bとの間に断熱層15を設け、断熱層15として樹脂層を用いているが、樹脂を配置せず、空気層を断熱層15とすることも可能である。
【００５３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の発光装置を図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）は発光装置の上面図、図２（ｂ）は断面図である。
【００５４】
第２の実施形態では、第１の実施形態のLED素子1に代えてSLD素子9を用いる。SLD素子9は、活性層のInGaN層を高屈折率の層で上下を挟み込むことで、活性層内に光を閉じ込め、3側面に反射層を設けた構造であり、反射層が設けられていない一側面から非常に狭い幅で光を放出する。この光を放出する側面を蛍光体プレート2に向けて、SLD素子9を配置する。SLD素子9の放出光はエネルギー密度が高いため、蛍光体プレート2とSLD素子9と間には光を吸収し劣化する材料を配置せず、かつ、SLD素子9の発熱が蛍光体プレート2に伝わらないようにする。このため、蛍光体プレート2とSLD素子9間は接触させず、所定の空隙を空けて配置することが望ましい。また、SLD素子9の放出光は、臨界角以下で蛍光体プレート2側面に入射する様にSLD素子9を配置する。蛍光体プレート2側面に反射防止膜を形成することも可能である。
【００５５】
SLD素子9と蛍光体プレート2との段差部分の蛍光体プレート2側面、ならびに、SLD素子9の上面は高反射率層9によって被覆されている。高反射率層12としては、例えば、酸化チタン粒子を含むシリコーン樹脂層を用いることができる。他の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
第２の実施形態の発光装置の製造方法は、LED素子1に代えてSLD素子9を用いる他は第１の実施形態と同様であるが、SLD素子9および蛍光体プレート3を放熱基板6a、6bにそれぞれ搭載した後、SLD素子9上面と、露出されている蛍光体プレート2の対角線方向側面に、高反射率の酸化チタン粒子を含むシリコーン樹脂を塗布し、150℃に加熱して熱硬化で固定化する。これにより、高反射率層12を形成する。
【００５７】
次に、本実施形態の発光装置の各部の作用について説明する。
【００５８】
４つのサブマウント基板4上の電極に電流を供給することにより、SLD素子9に駆動電流を供給すると、SLD素子9は、一側面から非常に狭い幅で青色光を放出する。放出された青色光は、蛍光体プレート2の側面から入射する。これにより、青色光の一部は、蛍光体プレート2に含まれる蛍光体によって黄色蛍光に変換される。蛍光体に吸収されなかった青色光および黄色蛍光は、蛍光体プレート2の底面の反射層8により反射され、青色光と黄色蛍光とが混合された白色光が蛍光体プレート2の上面全体から発せられる。
【００５９】
また、SLD素子9と蛍光体プレート2との段差部分は、高反射率層12によって被覆されているため、SLD素子9上面も突出した蛍光体プレート2の側面において高反射率層12が蛍光体プレート2の内部からの光を反射する。これにより、蛍光体プレート2は、上面のみから白色光を放出し、上面方向の輝度が向上する。
【００６０】
更に、蛍光体プレート2の周囲に高反射層12を配置したことで、蛍光体プレート2の角や、SLD素子の配置されていない部分からの光漏れを防止して、輝度低下を防止することができる。
【００６１】
SLD素子9の熱は、電極5、サブマウント基板4および半田層16を介して、放熱基板6aに伝導し放熱される。蛍光体プレート2の熱は、放熱基板6bに伝導し放熱される。これにより、SLD素子9の熱と蛍光体プレート2の熱はそれぞれ分離して冷却することができる。本実施形態の発光装置について他の作用および効果は、第１の実施形態と同様である。
【００６２】
なお、本実施形態の図２の構成では、高反射率層12を蛍光体プレート2とSLD素子9の段差部、ならびに、SLD素子9の上面に配置しているが、図３（ａ），（ｂ）のように高反射率層12を配置することも可能である。すなわち、図３（ａ），（ｂ）の発光装置は、高反射率層12を、蛍光体プレート2の上面を除き、放射基板6の上面全体を覆うように配置している。図３（ａ），（ｂ）のように高反射率層12を配置した発光装置も、図２（ａ），（ｂ）の発光装置と同様の効果が得られる。
【００６３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の発光装置を図４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、発光装置の断面図および上面図である。
【００６４】
本実施形態の発光装置は、第１の実施形態と同様に、LED素子1を用いるが、LED素子1の上面は傾斜しておらず、反射層7も配置されていない。これらの代わりに、LED素子1およびサブマウント基板4を覆うような形状の内壁面を有する反射リング10が、放射基板6b上に搭載されている。反射リング10の中央の開口の形状は、蛍光体プレート2の上面と同形状であり、蛍光体プレート2の上面は、反射リング10の開口から露出されている。また、反射リング10の上面は、蛍光体プレート2と同じ高さである。
【００６５】
反射リング10は、金属等の基材によって形成され、内壁面には反射率の高い銀等の反射膜が形成されている。
【００６６】
反射リング10の内壁面は、図４（ｂ）のように側面が六角形であり、上面（天井）は蛍光プレート2に向かって傾斜している。内壁面の上面（天井）は、LED素子1から上方に向かって出射された青色光を、蛍光体プレート2の側面に向かって反射する。内壁面の側面は、LED素子1から側方に向かって出射された青色光を蛍光体プレート2の側面に向かって反射する。
【００６７】
反射リング10は、放射基板6aの上面に接着剤により固定されている。
【００６８】
本実施形態の発光装置は、反射リング10を配置したことにより、第1の実施形態のようにLED素子1の素子基板上面を傾斜させて、上面および側面に反射層7を形成する必要がなく、第1の実施形態の発光装置と同様の作用および効果が得られる。
【００６９】
なお、図５（ａ），（ｂ）に示したように、反射リング10の内壁上面の傾斜角度に合わせて、蛍光体プレート2の側面を傾斜させることも可能である。これにより、反射リング10の内壁上面で反射された光が蛍光体プレート2の側面に垂直に近い角度で入射する割合を高めることができるため、蛍光体プレート2への入射効率が高まる。
【００７０】
図４および図５の実施形態においては、反射リング10と蛍光体プレート2は非接触であることが好ましい。反射リング10と蛍光体プレート2との間で伝熱させず、放熱基板6aと放熱基板6bの温度を別々に制御することで、蛍光体プレート2とLED素子1をそれぞれに適した温度で熱制御を行うことが可能になるためである。
【００７１】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の発光装置について図６（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、発光装置の断面図および上面図である。
【００７２】
本実施形態では、長方形の蛍光体プレート2を用い、蛍光体プレート2の長辺には４つのSLD素子9を並べて配置した。短辺には１つのSLD素子9を配置した。各SLD素子9は、サブマウント基板4にそれぞれ搭載されている。蛍光体プレート2とSLD素子9との段差部、SLD素子の上面および側面、ならびに、サブマウント基板4の側面は、高反射率層12で覆われている。
【００７３】
放射基板6aの外縁部には、蛍光体プレート2の上面と同じ高さのリブ13が半田付け等により固定されている。リブ13には、電極パッド14が配置されている。リブ13の電極パッド14は、サブマウント基板4の電極とAu等のワイヤ17により接続されている。
【００７４】
高反射率層12を形成する際には、高反射率特性を有する樹脂、例えば、酸化チタン粒子を分散させたシリコーン樹脂を、リブ13内に流し込んで、所定の条件で硬化させることにより形成することができる。
【００７５】
本実施形態の発光装置は、長辺がSLD素子4つ分、短辺がSLD素子の1つ分の発光プレート2の上面全体から白色光を放射することができる。よって、複数のLED素子を並べて配置した発光装置と同等の大きさの発光面積を有する発光装置を得ることができる。例えば、車両用前照灯の光源として好適である。
【００７６】
しかも、後述する比較例のように複数のLED素子を並べて配置した発光装置では、LED素子を実装する配線間隔に限界があるため、LED素子を隙間なく隣接して配置することはできない。また、複数のLED素子の照射輝度および色度に微小な差があるため、輝度、色度にむらが生じることがある。これに対し、本実施形態の発光装置では、蛍光体プレート2の側面から光を入射し、蛍光体プレート2の内部で拡散した光により蛍光を生じさせ、上面から出射させるため、均一性の高い輝度、色度を得ることができる。
【００７７】
また、本実施形態の発光装置は、蛍光体プレート2の周囲にSLD素子を配置することができるため、比較例のように複数のLED素子を並べて配置した発光装置よりも多くの数の発光素子（SLD素子）からの光を蛍光体プレート2に入射することができる。これにより、蛍光体プレート2から出射される光の輝度を高めることができる。
【００７８】
更に、蛍光体プレート2の周囲に高反射層12を配置したことで、蛍光体プレート2の角や、SLD素子の配置されていない部分からの光漏れを防止して、輝度低下を防止することができる。
【００７９】
他の構成、作用、効果は、第２の実施形態の発光装置と同様であるので説明を省略する。
【００８０】
（比較例）
比較例の発光装置を図８（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図８（ａ）および（ｂ）は、それぞれ断面図および上面図である。第１の実施形態と同様の構成には、同じ符号を付している。
【００８１】
４つのLEDチップ1は、セラミック等のサブマウント基板4上に一列に並べて実装されている。LEDチップ1を搭載したサブマウント基板4基板は、放熱基板6の所定の位置に半田等により接合され固定されている。放熱基板6は、第１の実施形態と異なり、放熱基板6aと放熱基板6bとに分離されていない。
【００８２】
蛍光体プレート2は、1.1mm角に加工されてものを4つ用意した。蛍光体プレート2は、LEDチップ1の上面に搭載されている。LEDチップ1の上面と蛍光体プレート2は、例えばシリコーン樹脂等の接着層3により固定されている。シリコーン樹脂層3は、LEDチップ1の上面に滴下し、蛍光体プレートを搭載し、例えば150℃の熱処理等の所定の硬化処理を行い、硬化させることにより形成する。
【００８３】
比較例の発光装置は、LEDチップ1の実装間隔に限界があるため、LEDチップ1の間に非発光部が生じる。このため、比較例の発光装置では均一性の高い照射輝度、色度を得ることは難しい。
【００８４】
比較例では、LEDチップ1と蛍光体プレート2の接合は、シリコーン樹脂等の接着層3で接合、固定されるため、LEDチップ1に大電流を供給し、高温駆動を長時間行うと、シリコーン樹脂が劣化、着色することがある。その結果、透過率が低下し、LEDチップ1から蛍光体プレート2に入射する光量が低下する。樹脂が更に劣化して、接着力が低下すると蛍光体プレートの脱落の可能性もある。
【００８５】
また、蛍光体プレート2の発熱は、接着層3のシリコーン樹脂を介してLEDチップ1に伝導し、さらに放熱基板6へ排熱される。このため、LEDチップ1が高温である場合、蛍光体プレート2の熱を十分に排熱することができない。また、蛍光体の発熱による蛍光変換効率の変化とLEDチップの発光効率の変化が異なる為、発光装置の色度変化を一定に制御する事は困難である。
【実施例】
【００８６】
実施例として、第４の実施形態の図６の発光装置を製造し、蛍光体プレート2の温度を測定したところ、100℃近傍まで冷却することが可能であった。
【００８７】
一方、比較例の図８の装置を製造し、LED素子1の発光層のジャンクション温度を測定したところ150℃以上であった。蛍光体プレート2の温度は、180℃以上であった。
【００８８】
また、蛍光体プレート1に一定の光量を照射し、その温度と輝度との関係を測定したところ、図７のような関係であった。
【００８９】
これらのことから、実施例の発光装置は、蛍光体プレート2の温度を100℃近傍まで冷却することができるため、180℃以上になる比較例と比べて、10%の輝度向上が可能となることがわかった。
【符号の説明】
【００９０】
1…LED素子、2…蛍光体プレート、3…接着層、4…サブマウント基板、5…電極、6…放熱基板、6a…LED素子層放熱基板、6b…蛍光体プレート用放熱基板、7…反射層、8…反射層、9…SLD素子、10…反射リング、12…高反射率層、15…断熱層、16…半田層、17…ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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