(57)【要約】【課題】発光効率を損なうことなく、側方のみならず上方からも光を放射する光源を、導光板の厚さ方向へ延びる収容穴に収容させた発光装置を提供する。【解決手段】素子実装基板３３と、素子実装基板３３にフリップチップ接続により実装されたＬＥＤ素子３２と、素子実装基板３３上でＬＥＤ素子３２を封止する封止部３４と、を有する光源３と、光源３が収容される収容穴２を有する導光板１と、を備えた発光装置１００であって、収容穴２は、導光板１の一面１１から他面１２側へ延び、内面２１のうち光源３から光が入射する範囲が導光板１の厚さ方向に対して平行であり、光源３は、素子実装基板３３が導光板１の他面１２側となるよう収容穴２に収容され、収容穴２の導光板１の一面１１側及び収容穴２の内面２１側へ光を放射し、かつ、光軸が導光板１の厚さ方向に対して平行であり、収容穴２の内面２１の、光源３における導光板１の上面３４ａの中心部に対する立体角は、４．４４steradian以上である。【選択図】図１
2011134485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子実装基板と、前記素子実装基板にフリップチップ接続により実装されたＬＥＤ素子と、前記素子実装基板上で前記ＬＥＤ素子を封止する封止部と、を有する光源と、
前記光源が収容される収容穴を有する導光板と、を備え、
前記収容穴は、前記導光板の一面から他面側へ延び、内面のうち前記光源から光が入射する範囲が前記導光板の厚さ方向に対して平行であり、
前記光源は、前記素子実装基板が前記導光板の他面側となるよう前記収容穴に収容され、前記収容穴の前記導光板の一面側及び前記収容穴の前記内面側へ光を放射し、かつ、光軸が前記導光板の厚さ方向に対して平行であり、
前記収容穴の前記内面の、前記光源の上面の中心部に対する立体角は、４．４４steradian以上である発光装置。
【請求項２】
前記収容穴は、前記導光板を貫通して形成される請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記導光板の一面側に設けられ、前記光源が搭載される搭載基板を備える請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記封止部は、熱融着ガラスである請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記光源は、直方体形状である請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記封止部は、前記ＬＥＤ素子から発せられる光の波長を変換する蛍光体が分散されている請求項４または５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記導光板の他面側に設けられ、前記収容穴を塞ぐ反射板を備える請求項３から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ接続により実装されたＬＥＤ素子を有する光源の光を導光板へ入射させる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
素子実装基板上のＬＥＤ素子がガラス等の無機材料により封止された光源が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の光源は、複数のＬＥＤ素子を素子実装基板にフリップチップ接続により実装しておき、ガラスのホットプレス加工を行うことにより、各ＬＥＤ素子を一括してガラスにより封止している。この光源は、立方体形状を呈し、上面及び側面から光が放射される。尚、光軸は素子実装基板に垂直な方向となっている。
【０００３】
また、導光板を用いた発光装置として、導光板の少なくとも１側面部近傍の裏面部に側面部と平行に円柱の穴状または凹状の入射部を複数列設したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この発光装置は、入射部が導光板の厚さ方向に形成されており、側方へ光を放射する平面放射型の光源を用いている。具体的に、光源は、上部に同心の傾斜面部を内側面と外側面に有し、内側面の傾斜面部で半導体発光素子からの光を全反射し、外側面の傾斜面部で臨界角を破り、四方に放射状に出射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４／８２０３６号
【特許文献２】特開２００５−２７６４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の発光装置では、光源を平面的に光を出射するものを選択する必要があり、単純に光源として特許文献１に記載のように上面から光を放射するものを採用すると、発光効率が低下して特許文献２に記載された発明の目的に反する結果となってしまう。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光効率を損なうことなく、側方のみならず上方からも光を放射する光源を、導光板の厚さ方向へ延びる収容穴に収容させた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】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明では、素子実装基板と、前記素子実装基板にフリップチップ接続により実装されたＬＥＤ素子と、前記素子実装基板上で前記ＬＥＤ素子を封止する封止部と、を有する光源と、前記光源が収容される収容穴を有する導光板と、を備え、前記収容穴は、前記導光板の一面から他面側へ延び、内面のうち前記光源から光が入射する範囲が前記導光板の厚さ方向に対して平行であり、前記光源は、前記素子実装基板が前記導光板の他面側となるよう前記収容穴に収容され、前記収容穴の前記導光板の一面側及び前記収容穴の前記内面側へ光を放射し、かつ、光軸が前記導光板の厚さ方向に対して平行であり、前記収容穴の前記内面の、前記光源の上面の中心部に対する立体角は、４．４４steradian以上である発光装置が提供される。
【０００８】
また、上記発光装置において、前記収容穴は、前記導光板を貫通して形成されることが好ましい。
【０００９】
また、上記発光装置において、前記導光板の一面側に設けられ、前記光源が搭載される搭載基板を備えることが好ましい。
【００１０】
また、上記発光装置において、前記封止部は、熱融着ガラスとしてもよい。
【００１１】
また、上記発光装置において、前記光源は、直方体形状であってもよい。
【００１２】
また、上記発光装置において、前記封止部は、前記ＬＥＤ素子から発せられる光の波長を変換する蛍光体が分散されていてもよい。
【００１３】
また、上記発光装置において、前記導光板の他面側に設けられ、前記収容穴を塞ぐ反射板を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、発光効率を損なうことなく、側方のみならず上方からも光を放射する光源を、導光板の厚さ方向へ延びる収容穴に収容させることができる
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態を示す発光装置の外観斜視図である。
【図２】図２は発光装置の断面図である。
【図３】図３は光源の製造時の説明図である。
【図４】図４は光源の製造時の説明図である。
【図５】図５は光源が連結された中間体の平面図である。
【図６】図６は仮に光源のＬＥＤ素子をワイヤボンディング接続とした場合の説明図である。
【図７】図７は変形例を示す発光装置の断面図である。
【図８】図８は変形例を示す発光装置の断面図である。
【図９】図９は変形例を示す発光装置の断面図である。
【図１０】図１０は変形例を示す発光装置の断面図である。
【図１１】図１１は変形例を示す発光装置の断面図である。
【図１２】図１２は変形例を示す発光装置の底面図である。
【図１３】図１３は変形例を示す発光装置の断面図である。
【図１４】図１４は変形例を示す発光装置の断面図である。
【図１５】図１５は第２の実施形態を示す発光装置の断面図である。
【図１６】図１６は発光装置の平面図である。
【図１７】図１７は変形例を示す発光装置の断面図である。
【図１８】図１８は変形例を示す発光装置の平面図である。
【図１９】図１９は変形例を示す発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図５は本発明の第１の実施形態を示し、図１は発光装置の外観斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、この発光装置１は、導光板１と、導光板１に形成される収容穴２と、収容穴２に収容される光源３と、光源３と電気的に接続される搭載基板４と、を備えている。導光板１は、光源３から発せられる光に対して透明な材料からなり、収容穴２の光源３から発せられた光が入射する。本実施形態においては、導光板１は、全体にわたって厚さが一定な平板状に形成されている。本実施形態においては、導光板１の厚さは３ｍｍである。導光板１の材質は、光源３の光に対して透明であれば任意であるが、例えばアクリル樹脂とすることができる。ここで、本明細書においては、導光板１の一面を上面１１とし、他面を下面１２として説明する。
【００１８】
収容穴２は、導光板１の上面１１から下面１２側へ延び、内面２１のうち光源３から光が入射する範囲につき、導光板１の厚さ方向に対して平行となっている。本実施形態においては、収容穴２は、平面視にて直径２ｍｍの円形を呈し、導光板１を貫通して形成され、上下について同一断面となっている。後述するように、光源３からは上方及び側方へ光が出射され、収容穴２の内面２１の全範囲に光源３の光が入射する。本実施形態においては、複数の収容穴２が、導光板１の一辺に沿って等間隔に並んで配置される。
【００１９】
図２は、発光装置の断面図である。
図２に示すように、光源３は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子３２と、ＬＥＤ素子３２を搭載する素子実装基板３３と、ＬＥＤ素子３２を封止するとともに素子実装基板３３と接着される無機封止部としてのガラス封止部３４とを有する。素子実装基板３３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の多結晶焼結材料からなり、厚さ０．２５ｍｍで１．０ｍｍ角に形成されている。また、ＬＥＤ素子３２は、厚さ１００μｍで３４６μｍ角に形成されている。
【００２０】
ガラス封止部３４は、ＬＥＤ素子３２とともに素子実装基板３３におけるＬＥＤ素子２の搭載面側を覆い、厚さが０．６ｍｍとなっている。素子実装基板３３と平行な上面３４ａと、上面３４ａの外縁から下方へ延び素子実装基板３と垂直な側面３４ｂと、を有している。ガラス封止部３４は、例えばＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラスとすることができ、この場合の屈折率は１．７である。また、このガラスは、加熱によって素子実装基板３３に融着された熱融着ガラスであり、ゾルゲル反応を利用して形成されたガラスと異なっている。尚、ガラスの組成及び屈折率はこれらに限定されるものではない。また、ガラス封止部３４には、ＬＥＤ素子２から発せられる光の波長を変換する蛍光体が含まれている。蛍光体として、例えば、ＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体、珪酸塩蛍光体や、ＹＡＧと珪酸塩蛍光体を所定の割合で混合したもの等を用いることができ、本実施形態では青色のＬＥＤ素子３２と黄色の蛍光体から白色光を得ている。尚、紫外光を発するＬＥＤ素子と、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体の組合せにより白色光を得るようにしてもよい。また、ガラス封止部３４に蛍光体を含有させずに、ガラス封止部３４の表面に蛍光体を塗布したものであってもよいし、蛍光体を用いなくともよい。
【００２１】
光源３は、ＬＥＤ素子３２に電圧が印加されると、ＬＥＤ素子３２から青色光が発せられる。ＬＥＤ素子３２から発せられた青色光は、一部が蛍光体により黄色に変換された後、ガラス封止部３４の上面３４ａ又は側面３４ｂを通じて外部へ放射される。この光源３は、素子実装基板３３に垂直で、上面３４ａの中央を通る軸が光軸となっている。この光源３では、光軸上の光強度が最大とはならず、光軸に対しておよそ３０°〜４５°傾斜した方向で光強度が最大となる配光特性となる。この光源３は、以下の工程を経て製造される。
【００２２】
まず、ガラス成分の酸化物粉末を１２００℃に加熱し、溶融状態で撹拌する。そして、ガラスを固化した後、ガラス封止部３４の厚さに対応するようスライスして封止前ガラス３５を板状に加工する。この後、封止前ガラス３５に、後述するように、各ＬＥＤ素子３２に対応する凹部３５ａを形成する。
【００２３】
一方、平板状の素子実装基板３３に回路パターンを形成する。例えば、回路パターンは、金属ペーストをスクリーン印刷し、素子実装基板３３を所定温度（例えば１０００℃以上）で熱処理することにより当該金属を素子実装基板３３に焼き付けた後、当該金属に他の金属のめっきを施すことにより形成することができる。この後、複数のＬＥＤ素子３２を縦及び横について等間隔で素子実装基板３３にフリップチップ接続で実装する。尚、素子実装基板３３の回路パターンは、金属ペーストの熱処理で形成したもののみでもよいし、金属スパッタの後に金属めっきを施したものなど、他の方法で形成することもできる。
【００２４】
そして、図３に示すように、各ＬＥＤ素子３２が搭載された素子実装基板３３を下金型９１にセットし、上金型９２を素子実装基板３３の搭載面と対向して配置し、素子実装基板３３と上金型９２の間に各ＬＥＤ素子３２の搭載領域が覆われるように封止前ガラス３５を配置する。この後、図４に示すように、下金型９１及び上金型９２を加圧し、窒素雰囲気中で加熱によって軟化したガラス材のホットプレス加工を行う。このときの加工条件は、ガラスの温度、圧力等に応じて任意に変更することができるが、一例をあげるとすれば、例えば、ガラスの温度を６００℃とし、ガラスの圧力を２５ｋｇｆ／ｃｍ２とすることができる。尚、セットされるガラスは、凹部が形成されていない平面形状であってもよいことは勿論である。
【００２５】
以上の工程で、複数の発光装置１が縦方向及び横方向に連結された状態の図５に示すような中間体３６が作製される。この後、ガラス封止部３４と一体化された素子実装基板３３をダイシング装置にセットして、ダイシングブレードによって、ガラス封止部３４及び素子実装基板３３を各ＬＥＤ素子３２ごとに分割するようダイシングして光源３が完成する。
【００２６】
図２に示すように、搭載基板４は、アルミニウムをベースとし、導光体１の下面１２に沿って設けられる。本実施形態においては、搭載基板４は、各収容穴２を塞ぐように設けられている。搭載基板４は、アルミニウムからなる基板本体４１と、基板本体４１上に設けられた絶縁層４２と、絶縁層４２上に設けられた回路パターン４３と、回路パターン４３上に設けられた白色レジスト層４４と、を有する。
【００２７】
次いで、光源３と収容穴２の関係について説明する。
平面視にて１．０ｍｍ角の光源３は、平面視にて直径２ｍｍの収容穴２の中心に搭載される。光源３は、素子実装基板３３が導光板１の下面１２側となるよう収容穴２に収容され、光軸が導光板１の厚さ方向に対して平行となっている。また、高さが０．８５ｍｍの光源３は、はんだ３１を介して搭載基板４に搭載されている。これにより、上下長さが３ｍｍである収容穴２の下端から、０．８５ｍｍの高さで光源３が配置されている。この結果、収容穴２の内面２１の、光源３の上面３４ａの中心部に対する収容穴２の内面２１の立体角は上側半球の２πsteradianに対して９０％（５．６５steradian）となっている。そして、側面３４ｂの中心部に対する収容穴２の内面２１の立体角の割合（側面の半球の上側のπsteradianが対象）は、上面３４ａよりも大きくなるので、光源３全体としてみれば、立体角の割合は少なくとも９０％以上であるといえる。また、光源３の光強度が最大となる方向は約４５°であるが、この方向に内面２１が存在することとなる。
【００２８】
以上のように構成された発光装置１によれば、光源３から発せられる光の少なくとも９０％以上は導光板１の内面２１へ入射する。この入射時に、光が導光板１の上面１１及び下面１２に対して平行に近づく方向へ屈折することから、入射した光の殆どを伝搬光として利用することができる。ここで、導光板１の屈折率は、１．４１以上であると、臨界角を４５°以下にできるので好ましい。すなわち、収容穴２の内面２１に略平行（内面２１の法線方向に対し略９０°）で入射した光でも屈折し、内面２１の法線方向に対して４５°以内の光となる。そして、導光板１の上面１１及び下面１２は、収容穴２の内面２１の法線方向に対して９０°なので、入射した光につき上面１１及び下面１２では全反射の条件が成り立つこととなり、この結果、収容穴２の内面２１から入射した光は全てが伝搬光となる。これにより、光源３の光軸が導光板１の厚さ方向となっているにもかかわらず、光源３から上方へ発せられた光を導光板１の面内方向となるよう制御する特殊な光学的制御部を光源３にも導光板１にも用いることなく、導光板１内に的確に光を入射し導光板１の伝搬光とすることができるという、技術常識に反した作用効果を得ることができる。従って、光学的制御部を省略して部品点数を削減することができるし、発光装置１を簡単容易に製造することができる。
【００２９】
尚、必ずしも光源３の上面３４ａの中心部に対する収容穴２の内面２１における立体角の割合を、上側半球の２πsteradianに対して９０％以上とする必要はないが、光学的効率のため７０％（４．４４steradian）以上とすることが望ましい。さらに、光源３の光強度が最大となる方向に収容穴２の内面２１が存在するようにすることが望ましい。また、収容穴２の内面２１は、導光板１に垂直で表面が粗面でなく滑らかな面であることが望ましいが、導光板１の屈折率や収容穴２の内面２１への光源３からの入射角度に関連して、多少の傾斜や導光板１の厚さ方向に対し９０°の方向の粗度は、効率を著しく低下させるものでないので許容される。
【００３０】
また、本実施形態によれば、光源３のＬＥＤ素子３２をフリップチップ接続により実装したので、光源３の平面視の大きさを小さくすることができ、収容穴２の直径も小さくすることができる。これにより、導光板１を厚くすることなく、光軸を厚さ方向とした光源３の搭載が可能となる。例えば、図６に示すように、ＬＥＤ素子３２がワイヤボンディング接続により実装されている場合、ＬＥＤ素子３２の外側に、ワイヤループのための第１距離ａと、素子実装基板３３とワイヤ３９との接続のための第２距離ｂとが余計に必要となる。第１距離ａは例えば０．３〜０．５ｍｍであり、第２距離ｂは例えば０．２〜０．５ｍｍであることから、ワイヤボンディングの場合は、素子実装基板３３を前記実施形態の１．０ｍｍ角よりも大きくする必要がある。例えば、素子実装基板３３の大きさが２．５ｍｍ角となると、導光板１の収容穴２の直径も例えば５ｍｍのように大きくする必要がある。そして、仮にこのような大きさで発光装置１を作製すると、搭載するＬＥＤ素子３２が同じであっても、光源３の上面３４ａの中心部を基準とした内面２１の立体角の割合は、７５％にまで低減してしまう。また、光源３の高さが変わらず、平面視の寸法が小さくなると、横方向への配光が相対的に増大する。尚、蛍光体が封止材料に分散されている場合、封止材の高さより平面方向の寸法が小さくなると、上方向と横方向の光の色度の差が顕著となり易いが、仮に色度の差が生じたとしても、導光板１内で混光させることができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、光源３の上面３４ａ及び側面３４ｂに光学的な加工を施す必要がないので光源３の作製も簡単容易である。この発光装置１の場合、むしろ光軸上に最大の光強度が存在しない配光の光源３が好ましく、立方体形状の光源３に加工を施すことなく、しかも単純な収容穴２を形成すればよいので、実用に際して極めて有利である。
【００３２】
尚、前記実施形態においては、ＬＥＤ素子３２をガラスにより封止した光源３を示したが、ＬＥＤ素子３２が素子実装基板３３に対してフリップチップ接続であり、平面視にて封止材を枠部分が存在しない光源３であれば、封止材を変更しても差し支えない。
【００３３】
熱融着ガラス封止ＬＥＤは、高さ方向の形成が容易で、素子実装基板と熱膨張率が同等、かつ、両部材の接合力が大きいので、封止材と素子実装基板の接合面積を小さくすることができるので横方向の配光を広くするのに望ましいが、例えば、図７に示すように、ＬＥＤ素子３２をシリコン樹脂、エポキシ樹脂等の封止封止部３７で封止してもよい。図７の光源３では、樹脂封止部３７は、素子搭載基板３３上で半球状に形成されている。
【００３４】
また、例えば、図８に示すように、ＬＥＤ素子３２を所定厚さの無機ペースト３８で封止してもよい。無機ペースト３８としては、例えば、ＳｉＯ２系、Ａｌ２Ｏ３系、ＴｉＯ２系等の材料を用いることができる。
【００３５】
また、前記実施形態においては、収容穴２の上方が開放されているものを示したが、収容穴２の上方を塞ぐ部材を設け、反射による２次光も導光板１の伝搬光となるよう図ってもよい。例えば、図９に示すように、収容穴２の上方を反射板５１により塞ぐことにより、収容穴２から上方へ進む光を導光板１の内面２１に入射させることができる。この反射板５１の反射面は、表面の反射率が比較的高い材料、例えばアルミニウムとすると、効率良く鏡面反射を利用することができる。反射面がアルミニウムである場合、例えば、反射板５１自体をアルミニウム板としたり、反射板５１の反射面にアルミニウム箔を貼付すればよい。この場合、光源３から外部への直接光を遮断させることができ、直接光の放射を防止するときに効果的である。
【００３６】
また、例えば、図１０に示すように、反射板５２が主として拡散反射を利用するものであってもよい。この場合、反射板５２の内面には、白色拡散シートを用いることができる。前記実施形態においては、反射板５２へ入射する光の入射角が比較的小さくなるので、鏡面反射よりは拡散反射を利用する方が好ましい。
【００３７】
さらに、例えば、図１１に示すように反射板５３から一部の光が透過するようにしてもよい。これにより、外部放射に必要な光量のみ外部へ取り出し、他の光は光導板１に入射することとなる。
【００３８】
また、前記実施形態においては、導光板１の両面に特に加工を施していないが、必要に応じて任意の加工を施してもよいことは勿論である。例えば、図１２及び図１３に示すように、導光板１の少なくとも一方の面に反射加工を施してよい。図１２及び図１３の発光装置２００では、下面１２に円形状の複数の反射部２０６を形成し、導光板１内の光が反射部２０６にて反射して上面１１から取り出されるようにしてある。この場合、図１２及び図１３に示すように各反射部２０６を光源３と近いほど小さくし遠ざかるほど大きくすると、上面１１から取り出される光の量を、光源３からの距離にかかわらず均一とすることができる。
【００３９】
反射部２０６は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、レーザー加工、金型を利用した熱転写等により形成することができる。特に、インクジェット印刷、レーザー加工等の場合、スクリーン印刷等で用いる版が不要となり、例えば、実際に製造された発光装置２００の発光特性に応じて反射部２０６の加工を行うことができる。さらに、インクジェット印刷の場合、ノズルを導光板１上に全面的に配置することにより、広範囲の加工を同時に行うことができ、作業性に優れるという利点がある。
【００４０】
また、前記実施形態においては、導光板１が平板状に形成されたものを示したが、収容穴２から入射した光を導くものであれば、導光板１の形状を適宜変更してもよいことは勿論である。例えば、図１４に示すように、下面３１２を光源３から遠ざかるにつれて上面３１１と近接するように湾曲して形成してもよい。この発光装置３００によっても、上面３１１から取り出される光の均一化を図ることができる。また、光源３は光学系を備えず小型であるため、多くの光源３を密に配列して、高輝度の導光板３０１とすることができる。一方、各光源３の間隔を比較的広くして配列した場合も、面方向３６０°に光が放射されるため、各光源３の間の輝度の低下を防止できる。さらに、隣接する収容穴２の間隔が広くなって導光板３００の本体部分の領域が大きくなるため、図１４で光源３の光の左側に出射された光を光源３の右側へ伝えやすくすることができる。
【００４１】
図１５及び図１６は本発明の第２の実施形態を示し、図１５は発光装置の断面図である。
図１５に示すように、この発光装置４００は、導光板４０１と、導光板４０１に形成される収容穴４０２と、収容穴４０２に収容される光源４０３と、光源４０３と電気的に接続される搭載基板４４２と、を備えている。導光板４０１は、光源３から発せられる光に対して透明な材料からなり、収容穴４０２の光源４０３から発せられた光が入射する。本実施形態においては、導光板４０１は、全体にわたって厚さが一定な平板状に形成されている。本実施形態においては、導光板４０１の厚さは５ｍｍである。
【００４２】
収容穴４０２は、導光板４０１の上面４１１から下面４１２側へ延び、内面４２１のうち光源４０３から光が入射する範囲につき、導光板４０１の厚さ方向に対して平行となっている。本実施形態においては、収容穴４０２は、平面視にて半径０．７５ｍｍの半円部と３．０ｍｍ長のストレート部からなる長円形を呈し、導光板４０１を貫通して形成され、上下について同一断面となっている。
【００４３】
光源４０３は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなる複数のＬＥＤ素子３２と、各ＬＥＤ素子３２を搭載する素子実装基板４３３と、各ＬＥＤ素子３２を封止するとともに素子実装基板４３３と接着される無機封止部としてのガラス封止部４３４と、素子実装基板４３３の裏面に形成された放熱パターン４３１と、を有する。素子実装基板４３３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の多結晶焼結材料からなり、厚さ０．２５ｍｍで、長辺が２．８ｍｍ、短辺が０．７５ｍｍの長方形状に形成されている。
【００４４】
ガラス封止部４３４は、ＬＥＤ素子３２とともに素子実装基板４３３のＬＥＤ素子３２の搭載面側を覆い、厚さが０．７ｍｍとなっている。また、ガラス封止部４３４は、素子実装基板４３３と平行な上面４３４ａと、上面４３４ａの外縁から下方へ延び素子実装基板４３３と垂直な側面４３４ｂと、を有している。
【００４５】
搭載基板４４２は、ポリイミドをベースとし、導光板４０１の下面４１２に沿って設けられる。本実施形態においては、導光板４０１の下面４１２と搭載基板４０４との間に白色反射シート４５４が設けられている。さらに、本実施形態においては、導光板４０１の上面４１１の上にも白色反射シート４５５が設けられている。また、搭載基板４０４における光源４０３の下方には接続用の孔４０４ａが形成され、孔４０４ａを通じて放熱パターン４３１とアルミ枠４４１とがはんだ３１により接続される。アルミ枠４４１は、導光板４０１の下面４１２側に全面的に形成されている。尚、搭載基板４４２は、アルミニウムや銅をベースとしたものでもよく、この場合、絶縁層を介して放熱パターン４３１とはんだ接続してもよい。さらには、放熱パターン４３１に対応する部位の絶縁層が形成されていないようにして、絶縁層を介さないで搭載基板４４２のアルミニウム又は銅と放熱パターン４３１とをはんだ接続して放熱性の高いものとしてもよい。
【００４６】
次いで、光源４０３と収容穴４０２の関係について説明する。
光源４０３は、その重心が平面視にて収容穴４０２の中心と重なるように搭載される。また、高さが０．９５ｍｍの光源３は、はんだ３１を介して搭載基板４４２に搭載されている。これにより、上下長さが５ｍｍである収容穴４０２の下端から、０．９５ｍｍの高さで光源４０３が配置されている。この結果、収容穴４０２の内面４２１の、光源４０３の上面４３４ａの中心部（重心部）に対する立体角の割合は９０％未満となっている。そして、側面４３４ｂの中心部に対する立体角は、上面４３４ａよりも大きくなるので、光源４０３全体としてみれば、立体角は少なくとも９０％以上である。
【００４７】
図１６は、発光装置の平面図である。
図１６に示すように、アルミ枠４４１は端部に上方へ延びる一対の横フランジ部４４１ａ及び一対の縦フランジ部４４１ｂを有しており、各フランジ部４４１ａ，４４１ｂの内側に導光板４０１（図１６中不図示）、白色反射シート４５５等が配置されている。本実施形態においては、複数の横長の光源４０３が横方向に一列に並んで配置されている。また、導光板４０１の収容穴４０２は、光源４０３に対応して横長に形成され、導光板４０１の縦方向中央に横方向に並んで形成されている。
【００４８】
以上のように構成された発光装置４００によれば、光源４０３から発せられる光の少なくとも９０％以上は導光板１の内面４２１へ入射する。この入射時に、光が導光板４０１の上面４１１及び下面４１２に対して平行に近づく方向へ屈折することから、入射した光の殆どを伝搬光として利用することができる。これにより、光源４０３の光軸が導光板４０１の厚さ方向となっているにもかかわらず、光源４０３から上方へ発せられた光を導光板４０１の面内方向となるよう制御する特殊な光学的制御部を光源４０３にも導光板４０１にも用いることなく、導光板４０１内に的確に光を入射し導光板４０１の伝搬光とすることができるという、技術常識に反した作用効果を得ることができる。従って、光学的制御部を省略して部品点数を削減することができるし、発光装置４０１を簡単容易に製造することができる。また、発光効率を損なうことなく、側面４３４ｂのみならず上方４３４ａからも光を放射する光源４０３を、導光板４０１の厚さ方向へ延びる収容穴４０２に収容させることができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、導光板４０１と平行に設置されたアルミ枠４４１に光源４０３にて生じた熱が放散されるので、良好な放熱特性を得ることができるとともに薄型化を実現できる。また、アルミ枠４４１と導光板４０１の間に白色反射シート４５４を介在させたので、導光板４０１内の光を上面４１１側に的確に反射させることができる。さらに、導光板４０１の上面４１１を白色反射シート４５５により覆うようにしたので、白色反射シート４５５から外部へ均一な白色光が放射される。
【００５０】
また、本実施形態によれば、光源４０３のＬＥＤ素子３２をフリップチップ接続により実装し、光源４０３には横方向への放射のための特殊な光学系を備えていないので、光源４０３の平面視の大きさを小さくすることができ、収容穴４０２の直径も小さくすることができる。これにより、導光板４０１を厚くすることなく、光軸を厚さ方向とした光源４０３の搭載が可能となる。また、導光板４０１の収容穴４０２も特殊な光学系を備えず、導光板４０１に垂直な穴形成をしただけなので、光源４０３及び導光板４０１の収容穴４０２は、導光板４０１全体に対し比較的目立たないものにすることができる。また、光源４０３の上面４３４ａ及び側面４３４ｂに光学的な加工を施す必要がないので光源４０３の作製も簡単容易である。さらに、光軸を厚さ方向とした光源４０３の搭載なので、導光板４０１と平行なアルミ枠４４１へ実装するのみで放熱対策をとることもできる。
【００５１】
尚、第２の実施形態においては、導光板４０１の上面４１１に白色反射シート４５５を設けたものを示したが、例えば図１７に示すように、これを省略してもよい。例えば、図１７に示すように、導光板４０１の下面４１２側を天井等に固定して使用し、例えば光源４０３の光軸に対し４５°以上、好ましくは３０°以上には光を放射しないものとして、使用者等が輝度が高く眩しい光源４０３を発光装置４００を見上げない限りは直接的に視認することがないものにでき、収容穴４０２から光が外部へ直接的に出射し、直下の照度を高めることができる一方で、導光板４０１全体を発光させることで、眩しさが生じない灯具とすることができる。尚、仮に光源４０３の配光特性が軸対称であるとすると、光源４０３の光軸に対し４５°以上、好ましくは３０°以上には光を放射しないものとした場合、収容穴４０２の内面４２１における光源４０３の上面４３４ａの中心部に対する立体角は、４．４４steradian、好ましくは５．４４steradianとなる。
【００５２】
また、第２の実施形態においては、横長の光源４０３を横方向に一列に配置したものを示したが、例えば図１８に示すように、光源４０３を縦方向に配置したり、複数列に配置してもよく、光源の配置の仕方は任意である。また、光源４０３及び導光板４０１の収容穴４０２は、比較的目立たないもののアクセントとして用いることができ、均一間隔に配置したり、規則的なパターンニング配置としたり、あるいはランダム配置とすることによって見栄えを向上させることもできる。
【００５３】
ここで、図１８の発光装置５００は、白色反射シート４５５でなく、拡散板５５６が導光板４０１の上面４１１に設けられている。図１９に示すように、拡散板５５６のうち、収容穴４０２を閉塞する部分には凹凸加工が施された拡散促進部５５６ａが形成されている。尚、拡散促進部５５６ａは、拡散塗料を塗布することにより形成することもできる。この発光装置５００によれば、収容穴４０２内の光を効果的に拡散することができ、光取り出し効率を向上させつつ、拡散板５５６から外部へ放射される光をより均一とすることができる。
【００５４】
また、前記実施形態においては、発光素子としてＬＥＤ素子を用いた発光装置を説明したが、発光素子はＬＥＤ素子に限定されるものではないし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５５】
１    導光板
２    収容穴
３    光源
４    搭載基板
１１    上面
１２    下面
２１    内面
３１    はんだ
３２    ＬＥＤ素子
３３    素子実装基板
３４    ガラス封止部
３４ａ  上面
３４ｂ  側面
３５    封止前ガラス
３５ａ  凹部
３６    中間体
３７    樹脂封止部
３８    無機ペースト
３９    ワイヤ
４１    基板本体
４２    絶縁層
４３    回路パターン
４４    白色レジスト層
５１    反射板
５２    反射板
５３    反射板
９１    下金型
９２    上金型
２００  発光装置
２０６  反射部
３００  発光装置
３０１  導光板
３１１  上面
３１２  下面
４００  発光装置
４０１  導光板
４０２  収容穴
４０３  光源
４１１  上面
４１２  下面
４２１  内面
４３１  放熱パターン
４３３  素子実装基板
４３４  ガラス封止部
４３４ａ  上面
４３４ｂ  側面
４４１  アルミ枠
４４１ａ  フランジ部
４４１ｂ  フランジ部
４４２  搭載基板
４５４  白色反射シート
４５５  白色反射シート
５００  発光装置
５５６  拡散板
５５６ａ  拡散促進部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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