(57)【要約】【課題】光学素子を用いて配光制御性を確保しつつ、被照射面での光の照度むらを低減することが可能な発光装置を提供する。【解決手段】複数個のＬＥＤチップ（発光素子）１を備えた光源部９と、該光源部９の少なくとも一部を内部に配置し、内面２ｃが光源部９からの光を外部に反射する反射面を回転面とする光学素子２と、を有する発光装置１０であって、光学素子２の前記内部における光源部９は、前記回転面の回転軸Ａに沿って長手方向が配される多角形状の柱状体３と、該柱状体３を囲み、該柱状体３の側面３ａに配置されたＬＥＤチップ１が発光する光の少なくとも一部を吸収して波長変換した光を発する光変換部材４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の発光素子を備えた光源部と、該光源部の少なくとも一部を内部に配置し、内面が前記光源部からの光を外部に反射する反射面を回転面とする光学素子と、を有する発光装置であって、
前記光学素子の前記内部における光源部は、前記回転面の回転軸に沿って長手方向が配される多角形状の柱状体と、該柱状体を囲み、該柱状体の側面に配置された前記発光素子が発光する光の少なくとも一部を吸収して波長変換した光を発する光変換部材とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記光学素子の前記内部の前記光源部は、光を放出させる前記外部に向かって先細りするテーパ形状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】
前記光源部は、前記柱状体の長手方向の先端部に該柱状体を覆って設けられ前記先端部と対向する面側に光を反射する反射部材を有す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】
前記柱状体は、導電性を有し、該柱状体の側面に配置される前記発光素子と、該発光素子が実装される実装基板の一表面側に形成された導体パターン、前記実装基板の厚み方向に貫設されたビア、該ビアと接続され前記実装基板の他表面側に形成された導体パターンを介して電気的に接続させ、前記発光素子との導電通路の一部を形成してな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】
前記柱状体は、内部が中空であって、内周面が炭素系の熱伝導性部材と接していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記柱状体と前記光変換部材との間に、少なくとも前記発光素子を被覆する樹脂材料あるいは無機材料からなる透光性部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記透光性部材は、前記発光素子からの光を拡散させる光拡散材を有することを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記透光性部材と前記光変換部材との間に、空気層を介在させてなることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記光変換部材は、該光変換部材の内側面あるいは外側面の少なくとも一方に接する透光性の無機部材で被覆されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記無機部材は、前記光変換部材と反対の側面側が光を散乱させる凹凸形状であることを特徴とする請求項９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、複数個の発光素子を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体を用いた発光素子と、該発光素子からの光の一部を吸収して波長変換した光を発する蛍光体との組み合わせにより、白色光などの混色光を発光可能な発光装置が開発されている。このような発光装置は、より光出力特性の優れた発光素子が急激な勢いで開発されてきていることから、一部には照明用途までにも利用され始めている。
【０００３】
この種の発光装置として、図１６には、発光素子たるＬＥＤチップ１を円板状の放熱板３１上に配置した光源部と、該光源部を円錐筒状の回転曲面反射鏡における開口部２ａを塞ぐように配置し、内面が前記光源部からの光を外部に反射する前記回転曲面反射鏡の回転面とする光学素子２と、を備えた発光装置１０’が知られている（たとえば、特許文献１を参照。）。なお、光学素子２の前記回転面における回転軸Ａが、発光装置１０’の光軸となる。また、ＬＥＤチップ１は、１個でもよいし複数個でもよく、蛍光体付きのＬＥＤであってもよいことが開示されている。
【０００４】
これにより、発光装置１０’は、光学素子２がＬＥＤチップ１からの光を反射して、所望の配光特性を得ることができる、とされている。
【０００５】
しかしながら、ＬＥＤチップ１自身から放出される光の指向性は、強い。そのため、図１６に示す発光装置１０’では、ＬＥＤチップ１を面光源として光学素子２の開口部２ａに配置させて前記光源部から略均一な輝度分布で発光させたとしても、光学素子２に入射することなく発光装置１０’の回転軸Ａ方向へ放射される直接光が多くを占め、光学素子２による配光制御が困難となる。
【０００６】
発光装置１０’からの照射光により形成される照射パターンには、主として、被照射面の略中央に光学素子２で制御された光が多くなる高照度領域と、該高照射領域の外側にＬＥＤチップ１からの直接光で形成されるリング状の低照度領域とで形成される照度むらが生ずることになる。
【０００７】
また、図１７に示す、複数個の発光素子たるＬＥＤチップ１を備えた光源部９’と、光源部９’を内部に配し、内面が光源部９’からの光を外部に反射させる反射板からなる光学素子２とを備えた発光装置１０’であって、光源部９’が、光学素子２の光軸Ｘに沿って長手方向が配される多角形状の柱状体３と、該柱状体３の側面３ａに複数個のＬＥＤチップ１を実装した長尺の実装基板５とを有する発光装置１０’も提案されている（たとえば、特許文献２、特許文献３を参照。）
なお、図１７に示す発光装置１０’では、柱状体３の先端部に、発光装置１０’の中心が暗くなるのを抑制しつつ放熱性を確保する別体の反射部材８’を一体的に配置してある。
【０００８】
図１７の発光装置１０’は、複数個のＬＥＤチップ１を列状に実装した実装基板５を多角柱状をした柱状体３の側面３ａに搭載した光源部９’とすることにより、光学素子２の配光制御性を高め、上述の照射パターンが、主として、被照射面の略中央の高照度領域と、該高照射領域の外側に形成される低照度領域とで形成される照度むらを抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２３５０７９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１０５０２号公報
【特許文献３】特開２００４−３４２５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、発光装置１０’は、コスト低減や低消費電力を目的として、ＬＥＤチップ１の数を減らす傾向にあり、ＬＥＤチップ１を柱状体３の側面３ａ上に隙間なく立体的に配置させるのは難しい。そのため、図１７の発光装置１０’では、実装基板５に実装されたＬＥＤチップ１間だけでなく、隣接する実装基板５に搭載されたＬＥＤチップ１との間も非発光部となり、光源部９’自体に輝度むらが生ずることになる。これは、ＬＥＤチップ１を上述の蛍光体付きのＬＥＤに単に置き換えても同様に生ずる。このため、発光装置１０’は、光学素子２で光源部９’からの光を制御するように設計しても、発光装置１０’からの照射光により形成される照射パターンに光源部９’の輝度むらが反映される。特に、発光装置１０’は、光学素子２が光源部９’からの光を広角よりも狭角に絞る設計構造の場合、発光装置１０’から照射された光に光源部９’の輝度むらに起因する照度むらが顕著に生ずる傾向にある。
【００１１】
特に、照明器具にまで適用可能な発光装置には、より配光制御性に優れ、照度むらのより少ないことが求められることから、上述の発光装置１０’では十分ではなく、更なる改良が求められている。
【００１２】
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、光学素子を用いて配光制御性を確保しつつ、被照射面での光の照度むらを低減することが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】
【００１３】
請求項１の発明は、複数個の発光素子を備えた光源部と、該光源部の少なくとも一部を内部に配置し、内面が前記光源部からの光を外部に反射する反射面を回転面とする光学素子と、を有する発光装置であって、前記光学素子の前記内部における光源部は、前記回転面の回転軸に沿って長手方向が配される多角形状の柱状体と、該柱状体を囲み、該柱状体の側面に配置された前記発光素子が発光する光の少なくとも一部を吸収して波長変換した光を発する光変換部材とを有することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、発光装置は、光学素子の回転軸に沿って長手方向が配される多角形状の柱状体を備えており、発光素子は前記柱状体の側面に配置されるので、前記発光素子からの光が前記光学素子の反射面の方向へ向かう。
【００１５】
発光装置は、前記発光素子からの光のうち前記光学素子への入射成分が、該光学素子の一端部に面光源として設けられる光源部を備えた発光装置と比較して増加するため、前記光学素子により配光の制御が容易となる。また、発光装置は、前記発光素子から直接外部に放出される直接光が、前記光学素子の一端部に面光源として前記光源部を備えた発光装置と比較して、少なくなることから、物の見えづらさや不快感を生じさせるような眩輝を低減することも可能となる。
【００１６】
さらに、発光装置は、光変換部材が前記光学素子の回転軸に沿って長手方向が配される前記柱状体を囲み、複数個の前記発光素子を覆っているため、前記柱状体の隣接する前記側面に設けられた前記発光素子間の前方となる前記光変換部材も近傍の前記発光素子からの光の入射や前記光学素子からの反射光を受けて発光することができる。
【００１７】
そのため、発光装置は、前記光源部全体の輝度むらが小さく、前記光学素子によって制御され被照射面での光の照度むらを低減させることが可能となる。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光学素子の前記内部の前記光源部は、光を放出させる前記外部に向かって先細りするテーパ形状であることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、前記光源部が光を放出させる前記外部に向かって先細りするテーパ形状であることにより、前記発光素子や前記光変換部材から発した光を前記外部に放出させ易くなるため、発光装置の光取出効率をより向上させることができる。
【００２０】
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、前記光源部は、前記柱状体の長手方向の先端部に該柱状体を覆って設けられ前記先端部と対向する面側に光を反射する反射部材を有することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、前記柱状体の先細りする先端部に該先端部と対向する面側に光を反射する反射部材を設けることにより、前記発光素子の端面から前記光学素子の前記外部に直接に放射される光を抑制し、配光特性の制御性を高めることができる。
【００２２】
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、前記柱状体は、導電性を有し、該柱状体の側面に配置される前記発光素子と、該発光素子が実装される実装基板の一表面側に形成された導体パターン、前記実装基板の厚み方向に貫設されたビア、該ビアと接続され前記実装基板の他表面側に形成された導体パターンを介して電気的に接続させ、前記発光素子との導電通路の一部を形成してなることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、前記柱状体が前記発光素子に給電する導電通路の一部を兼ねていることから、発光装置の結線が容易となる。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記柱状体は、内部が中空であって、内周面が炭素系の熱伝導性部材と接していることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、前記柱状体からの熱を、熱伝導性部材を介して発光装置の外部などへ放熱させることが可能となる。これにより、前記柱状体の前記側面に配置された前記発光素子の点灯で生じる熱により、前記発光素子などの発光効率や寿命が低下することを抑制することができる。
【００２６】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記柱状体と前記光変換部材との間に、少なくとも前記発光素子を被覆する樹脂材料あるいは無機材料からなる透光性部材が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、前記柱状体と前記光変換部材との間で空気よりも屈折率の高い透光性部材により前記発光素子が被覆されるため、たとえば、前記発光素子と前記透光性部材および前記透光性部材と前記光変換部材との屈折率差を小さくさせて発光装置の光取り出し効率を高めることが可能となる。
【００２８】
請求項７の発明は、請求項６に記載の発明において、前記透光性部材は、前記発光素子からの光を拡散させる光拡散材を有することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、前記発光素子からの光が光拡散材で拡散されて前記光変換部材に入射するため、前記光源部の輝度むらをより低減することが可能となる。特に、前記発光素子が可視光を発光し、前記光変換部材が前記発光素子の光と異なる色の光を放出する場合は、色むらも低減することが可能となる。
【００３０】
請求項８の発明は、請求項６または請求項７に記載の発明において、前記透光性部材と前記光変換部材との間に、空気層を介在させてなることを特徴とする。
【００３１】
これにより、前記光源部の前記光変換部材を容易に交換することができ、前記光変換部材の交換により前記光源部の前記発光素子をそのままにして他の色が発光可能な発光装置とすることが可能となる。また、前記透光性部材と前記光変換部材との間に空気層を設けていることで、前記発光素子が発光した光の指向性を弱めることができる。そのため、発光装置は、前記光源部の輝度むらを抑制し、より均一な発光をえることが可能となる。
【００３２】
請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の発明において、前記光変換部材は、該光変換部材の内側面あるいは外側面の少なくとも一方に接する透光性の無機部材で被覆されてなることを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、前記光変換部材で生ずるなどした熱が透光性の無機部材によって拡散され、前記光変換部材で偏った温度分布が生じても前記無機部材により、均一に平準化させることができる。そのため、前記光変換部材は、該光変換部材の温度消光などにより一部分の変換効率だけが低下して生ずる輝度むらを抑制することが可能となる。特に、前記発光素子が可視光を発光し、前記光変換部材が前記発光素子の光と異なる色の光を放出する場合は、色むらも低減することが可能となる。
【００３４】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の発明において、前記無機部材は、前記光変換部材と反対の側面側が光を散乱させる凹凸形状であることを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、前記無機部材の前記光変換部材と反対の側面側となる内側面が凹凸形状の場合、発光装置は、前記無機部材の前記内側面で表面反射成分の再入射が促進され前記光源部の輝度むらをより低減させることが可能となる。また、前記無機部材の前記光変換部材と反対の側面側となる外側面が凹凸形状の場合、発光装置は、前記無機部材の前記外側面での全反射成分を低減させることにより、光取り出しを向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
請求項１の発明では、光学素子の内部における光源部が、前記光学素子の回転面の回転軸に沿って長手方向が配される多角形状の柱状体と、該柱状体を囲み、該柱状体の側面に配置された発光素子が発光する光の少なくとも一部を吸収して波長変換した光を発する光変換部材とを有することにより、前記光学素子を用いて配光制御性を確保しつつ、被照射面での光の照度むらを低減することが可能な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】
【００３７】
【図１】実施形態１の発光装置を示し、(ａ)は概略断面図、（ｂ）は要部断面図である。
【図２】同上の発光装置に用いられる実装基板を示し、（ａ）は一表面側の模式的斜視図、（ｂ）は他表面側の模式的斜視図である。
【図３】同上の発光装置の要部の製造工程を説明する説明図である。
【図４】同上の発光装置の別の要部を示し、（ａ），（ｂ）は構造の異なる発光素子を備えた要部断面図である。
【図５】同上の発光装置の更に別の要部を示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は柱状体の説明図である。
【図６】同上の発光装置の他の要部を示し、（ａ），（ｂ）は実装基板上の発光素子の配置が異なる要部断面図である。
【図７】同上の発光装置の更に他の要部を示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は実装基板の模式的斜視図である。
【図８】実施形態２の発光装置の要部を示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ），（ｃ）は実装基板の模式的斜視図である。
【図９】実施形態３の発光装置における要部断面図である。
【図１０】実施形態４の発光装置における要部を示し、（ａ），（ｂ）は異なる形状の光変換部材を備えた要部断面図、（ｃ）は実装基板の模式的斜視図である。
【図１１】実施形態５の発光装置における要部断面図である。
【図１２】実施形態６の発光装置における要部を示し、（ａ），（ｂ）は光変換部材に異なる側面に無機部材を備えた要部断面図である。
【図１３】実施形態７の発光装置における要部を示し、（ａ），（ｂ）は光変換部材に異なる側面に無機部材を備えた要部断面図である。
【図１４】実施形態８の発光装置における要部断面図である。
【図１５】実施形態９の発光装置における要部断面図である。
【図１６】従来の発光装置を示す概略断面図である。
【図１７】従来の別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】
【００３８】
（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置について図１および図２に基づいて説明する。
【００３９】
本実施形態の発光装置１０は、青色光を放射する複数個の発光素子たるＬＥＤチップ１を備えた光源部９と、該光源部９の少なくとも一部を内部に配し、内面２ｃが光源部９からの光を外部に反射する反射面を回転面とする光学素子２と、を有する発光装置１０である。特に、光学素子２の前記内部における光源部９は、前記回転面の回転軸Ａに沿って長手方向が配される多角形状の柱状体３と、該柱状体３を囲み、該柱状体３の側面３ａに配置されたＬＥＤチップ１が発光する青色光の一部を吸収して波長変換した黄色光を発する光変換部材４とを有している。
【００４０】
より具体的には、本実施形態の発光装置１０は、図１（ａ）の断面図に示すように、発光装置１０の筐体１４が有底円筒状に形成されており、有底円筒状の内底面の中央部に光源部９を配置している。光源部９は、筐体１４の底壁に対して固定螺子１５により螺子止めされている。ここで、光源部９と、筐体１４の内底面との間には熱伝導性シート１９を挟み込んでいる。また、筐体１４内には、光源部９から放出される光の配光を制御する上述の光学素子２が収納されている。光学素子２は、椀状に形成され、底部に光源部９が挿入される開口部２ａを有している。椀状の光学素子２は、内面２ｃが光源部９からの光を外部に反射する回転放物面形状の回転面となっており、光学素子２の焦点Ｆを前記回転面の回転軸Ａにおける後述する光源部９の複数個のＬＥＤチップ１間における略中心と一致するように配置させている。光学素子２は、アルミニウム材料で構成され、アルミニウム蒸着あるは銀蒸着などの鏡面加工処理が施された反射面を有している。
【００４１】
また、光源部９からの光を外部に放射する光学素子２の開口径の大きい開口部側は、開口端から突出した外鍔部２ｂが設けられている。光学素子２の外鍔部２ｂは、外鍔部２ｂ上に周部を重ねて設けた透光性のアクリル樹脂からなる円板状の透光性カバー１１と共に、取付枠１２により筐体１４との間で狭持させ、複数本（ここでは、２本）の取付螺子１３で取付け固定している。
【００４２】
光源部９は、図１（ｂ）に示すように、配線基板６の中央部に立設した多角形状の柱状体３と、柱状体３の各側面３ａそれぞれ配置され各別に複数個のＬＥＤチップ１が実装された複数枚の実装基板５と、柱状体３の長手方向に沿って柱状体３の外周を覆うように配置される円筒形状の光変換部材４とを備えている。また、柱状体３と光変換部材４との間には、ＬＥＤチップ１を被覆するシリコーン樹脂からなる透光性部材７が設けられている。ここで、配線基板６は、円板状に形成されており、アルミニウム材料からなる金属部６ａにガラスエポキシ樹脂基板などからなる絶縁部６ｂが重ね合わされ、絶縁部６ｂ上に配線パターン６ｃが形成されている。柱状体３は、配線基板６の中央部で立設できるように、配線基板６の金属部６ｂと熱伝導率の高い熱硬化型の接着剤からなる接合部２０で接合してある。
【００４３】
ＬＥＤチップ１が実装された実装基板５が配置される本実施形態の柱状体３は、四角柱状の柱状体３の各側面３ａの形状が実装基板５と略相似形で、かつ実装基板５を保持できる大きさとしている。また、柱状体３は、銅材料からなり、柱状体３の各側面３ａと実装基板５とを、柱状体３を金属部６ａに固定させたものと同じ接着剤からなる接合部２０を用いて固定している。
【００４４】
実装基板５は、図２で示すように、ＬＥＤチップ１が一表面５ａ側に搭載される長尺状の矩形平板に形成されている。実装基板５は、実装基板５の長辺が、数個（ここでは、２個）のＬＥＤチップ１同士が接触しない間隔で配置可能であり、短辺が、１つのＬＥＤチップ１を実装可能な大きさにしている。ここで、ＬＥＤチップ１間の中心は、実装基板５の長尺方向の中心よりも一方の短辺側にずれて配置させている。
【００４５】
本実施形態では、実装基板５をアルミナセラミック基板を用いて構成させており、実装基板５の一表面５ａ側に、ＮｉメッキおよびＡｕメッキが形成されて、ＬＥＤチップ１と電気的に接続させる導体パターン５ｃを備えている。また、導体パターン５ｃの端部には、各ＬＥＤチップ１と電気的にされ給電させるための一対のランド５ｄ，５ｄが形成されている。複数個のＬＥＤチップ１は、実装基板５の一表面５ａ側に設けられた導体パターン５ｃによって直列接続されている。一対のランド５ｄ，５ｄは、ＬＥＤチップ１間の中心が、片寄っている実装基板５の一方の短辺と反対の他方の短辺側に設けられている。また、実装基板５の一表面５ａと反対の他表面５ｂの略全面にも、ＮｉメッキおよびＡｕメッキを形成させて、矩形状の導体パターン５ｅとしている。
【００４６】
実装基板５に実装される複数個のＬＥＤチップ１は、それぞれ矩形平板の実装基板５の一表面５ａ側に形成された導体パターン５ｃと電気的に接続して固定できるように複数個の金属バンプ（たとえば、Ａｕバンプや半田バンプなど）２１（図１（ｂ）を参照）を用いてフリップチップ実装している。なお、各ＬＥＤチップ１は、青色光が発光可能な発光素子として、絶縁性基板（たとえば、サファイア基板やスピネル基板など）上にｐ型およびｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層が形成されてｐｎ接合を備え、該ＬＥＤチップ１の同一面側にｐ型およびｎ型の各窒化ガリウム系化合物半導体層と接続される正負の各電極を備えている。
【００４７】
柱状体３の側面３ａに配置される実装基板５の一表面５ａ側の導体パターン５ｃにおける一対のランド５ｄ，５ｄは、Ａｕ材料からなる金属配線２５で、円板状の配線基板６の絶縁部６ｂ上に形成された複数個の配線パターン６ｃとそれぞれ電気的に接続される。配線基板６上の複数個の配線パターン６ｃには、配線パターン６ｃの端部に設けられた電極端子６ｅ，６ｅ（図３（ｂ），（ｄ）を参照）に発光装置１０外の電源ユニット（図示せず）からの一対の電源線１７，１７がそれぞれ半田部２２，２２によって電気的に接続されている。
【００４８】
また、光源部９は、ＬＥＤチップ１が側面３ａに配置され、前記回転面の回転軸Ａに沿って長手方向が配される柱状体３が立設された配線基板６上に、たとえば、シリコーン樹脂などの固定材２３で円筒形状の光変換部材４を固着しており、光変換部材４の円筒形状における中心軸を回転軸Ａと略一致して配置させている。
【００４９】
光学素子２の回転軸Ａに沿った光変換部材４の長さは、配線基板６に立設された柱状体３の長手方向の長さと略同じにしており、円筒形状の光変換部材４の内部に柱状体３の各側面３ａに配置された複数個のＬＥＤチップ１が配置されることになる。なお、本実施形態の円筒形状の光変換部材４の内側と柱状体３との間には、シリコーン樹脂からなる透光性部材７が充填されており、柱状体３の側面３ａに配置されたＬＥＤチップ１を被覆されている。
【００５０】
光変換部材４には、シリコーン樹脂中にＬＥＤチップ１から放出された青色光により励起されて、青色光の励起光よりも長波長の黄色光を放出する粒子状の蛍光体を含有させたものを用いている。
【００５１】
本実施形態の発光装置１０では、柱状体３の長手方向の先端部３ｂに柱状体３を覆って設けられ、先端部３ｂと対向する面側に光を反射するアルミニウムからなる円板状の反射部材８を設けている。したがって、円板状の反射部材８は、柱状体３側が、ＬＥＤチップ１や光変換部材４からの光を反射することができる。反射部材８の柱状体３側の中央部には、窪みが設けられており、柱状体３の先端部３ｂを反射部材８の窪みに挿入して固定している。発光装置１０は、外部からＬＥＤチップ１に給電することにより光源部９を点灯させ、光学素子２を用いて配光制御性を確保しつつ、照度むらがより少ない均一な白色光を放射することができる。
【００５２】
以下、本実施形態の発光装置１０を製造工程について説明する。
【００５３】
本願の発光装置１０の光源部９を構成するため、図３（ａ）に示す円板状の金属部６ａの中央部に四角柱形状の柱状体３を、接着剤からなる接合部２０（図１（ｂ）を参照）を用いて接合することで立設させる。柱状体３が立設した配線基板６の金属部６ａ上に、金属部６ａと外形が略同じ円板状であって、中央部に柱状体３を挿入する柱状体３より大きく柱状体３の外形と相似形の開口部を備えた絶縁部６ｂを重ね合わせる。なお、絶縁部６ｂの表面には、配線パターン６ｃや配線パターン６ｃの端部に設けられた電極端子６ｅ，６ｅが予め形成されている。これにより、柱状体３を備えた配線基板６を形成することができる。
【００５４】
その後、ＬＥＤチップ１を一表面５ａに実装した実装基板５の他表面５ｂ側に接合部２０となる接着剤を塗布し、柱状体３の側面３ａと配線基板６の絶縁部６ｂとの隙間に形成される凹部６ｄに、実装基板５を挿入して柱状体３の側面３ａに付着させる（図３（ｂ）を参照）。
【００５５】
次に、図３（ｃ）に示す平板状冶具２４の窪み（図示せず）内に柱状体３の先端部３ｂおよび各実装基板５の先端部側（図３（ｃ）の上側）を収納させる。この状態で配線基板６などを加熱し、前記接着剤を加熱硬化させることで、柱状体３の各側面３ａに各実装基板５をそれぞれ固定する。
【００５６】
その後、平板状冶具２４を取り除き、各ＬＥＤチップ１に外部から給電できるように各実装基板５のランド５ｄと配線基板６の配線パターン６ｃとを金属配線などにより電気的に接続させる（図示していない）。次に、円筒形状の光変換部材４の周端部に、固定材２３となるシリコーン樹脂を塗布して柱状体３を囲むように配線基板６上に設置し加熱硬化して固定材２３により固定する。
【００５７】
続いて、減圧環境下において、光変換部材４と各実装基板５が側面３ａに固定され配線基板６から立設した柱状体３との間に、透光性部材７となるシリコーン樹脂を各ＬＥＤチップ１が被覆されるまで充填させる（図１（ｂ）を参照）。
【００５８】
透光性部材７となるシリコーン樹脂が充填され、光変換部材４および実装基板５が固定された柱状体３の先端部３ｂに、反射部材８を固定材２３となるシリコーン樹脂を介して配置し、前記各シリコーン樹脂を加熱硬化させることで光源部９を形成させることができる（図３（ｄ）を参照）。
【００５９】
このような光源部９を、図１（ａ）で示す円板状の配線基板６の周端部で、柱状体３が立設された一表面側から有底円筒状に形成された筐体１４の底壁に対して、熱伝導性シート１９を介して圧接して固定螺子１５により螺子止めする。
【００６０】
続いて、光源部９から放出される光を反射させて配光を制御する光学素子２を、筐体１４内に収納し、光学素子２の開口縁から突出した外鍔部２ｂと、筐体１４の開口内部を保護する透光性カバー１１とを狭持する形で筐体１４の開口縁との間に円環状の取付枠１２を筐体１４に対して複数本（ここでは、２本）の取付螺子１３により固定する。これにより、光学素子２を用いて配光制御しつつ、発光装置１０から照射された光の照度むらを抑制することが可能な発光装置１０を製造することができる。
【００６１】
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。
【００６２】
本実施形態における発光素子は、光変換部材４が吸収して波長変換することができる光を発光可能な半導体を用いた発光素子である。発光素子として、たとえば、青色光や紫外線を高出力に発光可能なｐｎ接合を備えた窒化ガリウム系化合物半導体からなるＬＥＤチップ１などを利用することができる。ＬＥＤチップ１は、たとえば、結晶成長用基板としてサファイア、スピネル、ＧａＮ、ＳｉＣや酸化亜鉛などの基板を用い、該基板上にｐ型およびｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層がそれぞれ形成され、前記ｐ型およびｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層と各別に電気的に接続される正負の各電極を備えたものが挙げられる。
【００６３】
図１（ｂ）に示す発光装置１０の光源部９には、同一面側に正負の各電極を形成させたＬＥＤチップ１を用い、ＬＥＤチップ１を実装基板５にフェースダウンで実装しているが、図４（ｂ）で示すように発光装置１０の光源部９は、同一面側に正負の各電極を形成させたＬＥＤチップ１を用い、ＬＥＤチップ１を実装基板５にフェースアップで実装してもよい。
【００６４】
ＬＥＤチップ１がフェースダウンで実装される場合、ＬＥＤチップ１の正負の各電極と、実装基板５の各導体パターン５ｃ，５ｃとを金属バンプ（たとえば、Ａｕバンプや半田バンプなど）２１やＡｇペーストなどを介して電気的に接続させることができる。また、ＬＥＤチップ１がフェースアップで実装される場合、ＬＥＤチップ１を実装基板５にエポキシ樹脂等で固定させた後、ＬＥＤチップ１の正負の各電極と、実装基板５の各導体パターン５ｃ，５ｃとをそれぞれワイヤ（たとえば、金線やアルミニウム線）１６で電気的に接続させればよい。
【００６５】
また、発光装置１０は、導電性基板（たとえば、窒化ガリウム基板、ＳｉＣ基板や酸化亜鉛基板など）を用い、ＬＥＤチップ１の厚み方向の両面に正負の各電極が形成された発光素子を用いてもよい。図４（ａ）に示す発光装置１０の光源部９は、厚み方向の両面に正負の各電極が形成されたＬＥＤチップ１を実装基板５上にＡｕＳｎ、Ａｇペースト等で固定させ実装基板５の一方の導体パターン５ｃとＬＥＤチップ１の一方の電極と電気的に接続させた後、ＬＥＤチップ１の他方の電極と、実装基板５の他方の導体パターン５ｃとをワイヤ１６で電気的に接続させればよい。なお、図４は、図１と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００６６】
ＬＥＤチップ１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１を用いてもよい。たとえば、発光色を調整するなどの目的で青色光が発光可能なＬＥＤチップ１に加え、赤色光が発光可能なＬＥＤチップを備えていてもよい。また、ＬＥＤチップ１は、所望に応じて同一の実装基板５上に複数個設けることができ、各々を実装基板５上に設けた導体パターン５ｃを用いて電気的に直列接続、並列接続や直並列接続させてもよい。なお、ＬＥＤチップ１は、実装基板５上にサブマウント（図示せず）を介して実装させてもよい。
【００６７】
本実施形態に用いられる光学素子２は、光源部９からの光を配光制御して外部に反射することが可能なものである。
【００６８】
光学素子２は、光源部９から放射された光を透光性カバー１１側へ反射させ狭角配光などが得られるように内面２ｃの形状が設計されており、内面２ｃが柱状体３の側面３ａに配置させたＬＥＤチップ１間の略中心を焦点Ｆとする回転放物面状に形成されている。光学素子２の内面２ｃの形状は、放物面状だけでなく、回転体となる楕円面状や双曲面状に形成させてもよい。また、光学素子２は、所望の配光特性に応じて、光源部９から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる複数種類の回転面を備えた異なる形状の組み合わせからなる椀状の形状などに形成することもできる。
【００６９】
光学素子２の材料としては、たとえば、ＬＥＤチップ１や光変換部材４から放射される光の波長を効率よく反射する金属（たとえば、アルミニウムやステンレスなど）や高耐熱性の樹脂（たとえば、ＰＢＴなど）などが挙げられる。また、光学素子２の内面２ｃは、発光装置１０からの光を効率よく反射させるため、所望に応じて、アルミニウム蒸着や銀蒸着などの鏡面加工処理を施してもよいし、白色などの塗料を塗布することもできる。
【００７０】
本実施形態に用いられる柱状体３は、光源部９の一部を構成し、柱状体３の側面３ａにＬＥＤチップ１を配置することができるものである。
【００７１】
柱状体３の各側面３ａに、ＬＥＤチップ１が実装された実装基板５を配置する場合は、側面３ａの形状が実装基板５と相似形でかつ実装基板５を保持できる大きさとすることが好ましい。また、柱状体３の各側面３ａに実装基板５を熱伝導率の高い熱硬化型の接着剤からなる接合部２０で固定する場合、接合部２０の材料としては、たとえば、シリカやＡｇフィラーが含有されたエポキシ樹脂などが挙げられ、半田を用いてもよい。
【００７２】
柱状体３は、配線基板６に嵌め込みや接着などにより立設させてもよいし、柱状体３と配線基板６とを一体的に形成させてもよい。また、柱状体３の材質としては、ＬＥＤチップ１で生じた熱を外部に放熱できるように熱伝導性の高いなど各種合金、窒化アルミニウム、銅やアルミニウムの金属材料などを用いることができる。
【００７３】
なお、柱状体３の長手方向と垂直な横断面は、正方形だけでなく適宜多角形状とすることができる。また、柱状体３の各側面３ａの大きさは、必ずしも同じ大きさで形成させる必要もなく、たとえば、柱状体３の外形を六角錐台形状とし、一つ置きに３つの側面３ａを他の３つの側面３ａより大きく形成させてもよい。また、柱状体３の側面３ａに配置されるＬＥＤチップ１は、光学素子２から必要とする配光パターンが得られる限り、必ずしも全ての各側面３ａに同様に配置させる必要もない。
【００７４】
また、ＬＥＤチップ１は、必ずしも実装基板５に設けられる必要もなく、図５（ａ）の発光装置１０の光源部９に示すように表面に導体パターン５ｃを形成させた柱状体３に直接実装させてもよい。なお、柱状体３をアルミニウムや銅などの金属により形成させる場合、導体パターン５ｃと柱状体３の側面３ａとの間に適宜の絶縁層を設ければよい。
【００７５】
さらに、柱状体３は、必ずしも１体で形成させる必要もなく、各側面３ａに配置されるＬＥＤチップ１を損傷することなく、ダイボンダなどの実装装置で実装できるように、たとえば、図５（ｂ）に示すように、発光装置１０の回転軸Ａをとおる面で対称に２分割してもよい。２分割で構成される柱状体３は、分割面同士を密着するように構成し、配線基板６に立設して固定すればよい。柱状体３は、２分割だけでなく必要に応じて複数個に分けて形成することができる。なお、図５は、図１と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００７６】
ところで、光学素子２は、一般的に、光学素子２の焦点Ｆを光源部９中心の擬似的な点光源に合わせて設計する。しかし、実際の光源部９は、ある大きさを持ち、光学素子２の焦点Ｆから離れるため、光源部９からの光が光学素子９で反射されても焦点がぼやけた光となる。このため、発光装置１０では、光源部９からの光をできるだけ集光（狭角配光）するために、光を放射する光源部９の大きさが光学素子２の焦点Ｆに近いほど好ましい。
【００７７】
本実施形態の光源部９のＬＥＤチップ１は、柱状体３の側面３ａに備えられ、立体的に配置されている。そのため、光学素子２の焦点Ｆと、光を放射する光源部９との距離を、光学素子２の一端部に面光源としてＬＥＤチップ１を配置させるものと比較して小さくでき、焦点のぼやけた光の割合を小さくすることができる。このような立体的な光源部９を備えた発光装置１０は、主に光学素子２により配光制御された光で構成される照射パターンの主要部となる被照射面の中央の光成分を増加させ、より均一な照射パターンを得ることに寄与できる。
【００７８】
本実施形態に用いられる光変換部材４は、光源部９の一部を構成し、光学素子２の回転軸Ａに沿って長手方向が配される多角形状の柱状体３を囲み、該柱状体３の側面３ａに配置されたＬＥＤチップ１が発光する光の少なくとも一部を吸収して波長変換した光を発するものである。光変換部４は、たとえば、ＬＥＤチップ１が実装された実装基板５を備えた柱状体３の長手方向に沿って、柱状体３の外周を囲む円筒形状とすることができる。また、光変換部材４は、ＬＥＤチップ１が発光する光の少なくとも一部を吸収して波長変換した光を発するため、たとえば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの有機材料やガラスなど無機材料からなる透光性材料中に蛍光体を含有したものが挙げられる。
【００７９】
光変換部材４に用いられる前記蛍光体としては、たとえば、ＬＥＤチップ１から放出された青色光を吸収して黄色光を発光可能なものが挙げられる。前記蛍光体は、前記透光性材料中に均一に分散して含有させることができる。
【００８０】
光変換部材４に用いられる前記蛍光体は、ＬＥＤチップ１から放出された光により励起されて、励起光よりも長波長の光を放出する粒子状の蛍光体（たとえば、青色光により励起され発光波長域がブロードな黄色系の光を放出する蛍光体や紫外線により励起され青色、緑色および赤色をそれぞれ発光可能な３種類の蛍光体など）を用いることができる。青色光を吸収して黄色光を発光する前記蛍光体としては、たとえば、Ｃｅで付活されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２、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が付活されたＢａ２ＳｉＯ４などのアルカリ土類珪酸塩系の蛍光体、Ｃａ２ＢＯ３Ｃｌ２などのファロボレート系の蛍光体などを採用することもできる。また、光変換部材４に含有される前記蛍光体は黄色蛍光体に限らず、緑色蛍光体あるいは橙色蛍光体や赤色蛍光体あるいはそれらの組み合わせの前記蛍光体を用いてもよい。たとえば、色調整や演色性を高めるなどの目的で複数種類の蛍光体を用いてもよく、本実施形態の黄色蛍光体の代わりに、赤色蛍光体と緑色蛍光体を含有させても、白色光を得ることができる。
【００８１】
ところで、発光装置１０からの光を白色光にする場合、青色光を吸収して黄色光を放出する蛍光体が含有された樹脂で青色光を発光するＬＥＤチップ１を被覆した白色ＬＥＤも知られており、本実施形態におけるＬＥＤチップ１および光変換部材４を用いる代わりに、単に、白色ＬＥＤを用いる場合も考えられる。しかしながら、このような白色ＬＥＤを単に柱状体３の側面３ａに配置させると、白色ＬＥＤ間は非発光部となるため、光源部９全体として輝度むらが生じ、発光装置１０から放出される光に輝度むらが目立ってしまう恐れがある。また、複数個の白色ＬＥＤを用いた場合、各白色ＬＥＤ間のばらつきが目立ってしまう場合もある。特に、照明装置にまで用いられる高出力の発光装置１０において、上述の補色となる光を混色させた白色ＬＥＤを用いた場合では、混色光の少しの色ずれが補色関係にずれるため、人間の目には、顕著に視認される傾向にある。
【００８２】
本実施形態の発光装置１０においては、光源部９全体が光変換部材４で覆われており、かつＬＥＤチップ１と光変換部材４との間に間隔を有しているため、柱状体３の異なる平面となる各側面３ａに配置されたＬＥＤチップ１間の前方や側面３ａの同一平面側に配置されたＬＥＤチップ１間の前方にあたる光変換部材４の部位にもＬＥＤチップ１から発した光が到達し、白色光を発することができる。したがって、発光装置１０は、光源部９全体がより均一な輝度分布となり、放射された光の色むらや輝度むらを改善することができる。
【００８３】
また、本実施形態の発光装置１０においては、光源部９から放射される光が、光学素子２によって反射され単純に回転軸Ａに沿って外部に放射されるものだけでなく、光源部９から放射され光学素子２によって光源部９に再び向かう光もある。このような光源部９に向かう光は、光変換部材４に入射されたり、光変換部材４で反射されたりして、光学素子２により外部に再び放射される場合がある。
【００８４】
したがって、発光装置１０は、光源部９が多角形状の柱状体３の側面３ａだけにＬＥＤチップ１を配置させていても、柱状体３の隣接する側面３ａに設けられたＬＥＤチップ１間も光学素子２からの反射光などによって光変換部材４が発光などするため、放射された光の色むらや輝度むらを改善できると考えられる。
【００８５】
本実施形態では、ＬＥＤチップ１が発光した光を吸収して波長変換した光を発する光変換部材４の形状が、ＬＥＤチップ１から放射される光の指向特性やＬＥＤチップ１が実装される実装基板５の配置形状に合わせて設計されるのではなく、発光装置１０の光学素子２の形状に合わせて光学的に設計することができる。すなわち、発光装置１０は、光変換部材４の形状を光学素子２の回転軸Ａと略同一の軸で回転させた円柱形状や円錐台形状とすることで、光学素子２によって制御された照射パターンの照度むらや上述の色むらをさらに低減させることが可能となる。
【００８６】
本実施形態に用いられる実装基板５は、ＬＥＤチップ１を柱状体３の側面３ａに配置することを容易にするために用いられるものであって、一表面５ａに導電性パターン５ｃが形成された基板を用いることができる。
【００８７】
より具体的には、実装基板５は、セラミック基板（たとえば、アルミナセラミック基板、窒化アルミニウム基板など）からなる絶縁性基板の一表面５ａ側に金属材料（たとえば、Ａｕなど）を用いた導体パターン５ｃが形成されたものを用いることができる。なお、実装基板５はセラミック基板に限られず、ガラスエポキシ樹脂基板や表面に絶縁層（たとえば、ガラス結晶層や金属酸化物層など）が形成された金属からなる金属ベース基板を用いることもできる。さらに、実装基板５は、柱状体３を覆うように巻き付けることが可能なフレキシブル基板を利用することもできる。
【００８８】
実装基板５上の複数個のＬＥＤチップ１は、図２で示すように実装基板５の長尺方向に沿って１列である必要もなく、図６（ａ）の光源部９で示すように実装基板５の長尺方向に沿って、ＬＥＤチップ１を複数列（ここでは、２列）に配置させてもよい。また、図２や図６（ａ）で示すように実装基板５の長尺方向に沿って、複数個のＬＥＤチップ１を一直線状に配置させてもよいし、図６（ｂ）の光源部９で示すように、実装基板５の長尺方向に沿って複数個のＬＥＤチップ１を千鳥足状に配置させてもよい。これにより、ＬＥＤチップ１の側方から放射される放射光が隣接配置されるＬＥＤチップ１へ吸収されることを抑制し、吸収損失を低減させることができる。なお、図６は、図１と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００８９】
また、実装基板５は、図７（ｂ）の実装基板５に示すように各実装基板５の長尺方向の一端部（図７（ｂ）の下側）から導体パターン５ｃに接続された一対のビア５ｆ，５ｆを介して実装基板５の内部で電気的に接続されているピン２６，２６を突出させて備えていてもよい。実装基板５のピン２６，２６は、図７（ａ）の光源部９に示された柱状体３が立設された配線基板６上に設けられた複数個のソケット２７，２７に挿入され、配線基板６の配線パターン６ｃと電気的に接続される。実装基板５は、実装基板５のピン２６，２６を配線基板６上のソケット２７，２７に挿入することで電気的な接続と機械的な固定とを行うことができる。これにより、実装基板５と配線基板６の配線パターン６ｃとを図１（ｂ）で示す金属配線２５，２５を用いることなく、比較的容易に電気的に接続することができるため、接続信頼性のより高い発光装置１０とすることが可能となる。なお、図７は、図１と同様の構成要素には同一の符号を付している。
【００９０】
本実施形態に用いられる配線基板６は、光源部９の一部を構成するものであって、柱状体３を立設するために用いられている。そのため、配線基板６は、アルミニウム材料からなる金属部６ａにガラスエポキシ樹脂などの絶縁部６ｂが重ね合わされ、絶縁部６ｂ上に配線パターン６ｃが形成されたものに限らず、たとえば、アルミニウム材料からなる円板状の金属部６ａと、表面に酸化膜などからなる絶縁部６ｂが形成され、絶縁部６ｂ上に配線パターン６ｃを備えたものでもよい。さらに、配線基板６は、銅基板、窒化アルミニウム基板、アルミナセラミック基板やガラスエポキシ基板などを用いることができる。
【００９１】
また、配線基板６の形状は、円板状である必要もなく三角形状、四角形状など多角形状の平板状など種々のものを用いることもできる。
【００９２】
本実施形態に用いられる透光性部材７は、柱状体３と光変換部材４との間に、少なくとも発光素子たるＬＥＤチップ１を被覆する樹脂材料あるいは無機材料からなり、ＬＥＤチップ１の保護やＬＥＤチップ１からの光を効率よく外部に取り出すなどのために設けられている。このような透光性部材７の具体的材料としては、たとえば、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が挙げられる。
【００９３】
また、透光性部材７には、発光素子たるＬＥＤチップ１からの光を拡散させるシリカや酸化チタンなどからなる拡散材（図示せず）を含有させてもよし、透光性部材７中に設けた空孔により光を拡散させてもよい。
【００９４】
本実施形態に用いられる反射部材８は、柱状体３の長手方向の先端部３ｂに柱状体３を覆って設けられ先端部３ｂと対向する面側に、ＬＥＤチップ１や光変換部材４からの光を反射させることができる。反射部材８の表面には、柱状体３側がＬＥＤチップ１や光変換部材４からの光を拡散して反射する凹凸（図示していない）を備えてもよい。
【００９５】
また、実装基板５を柱状体３と配線基板６とで構成される凹部６ｄによって位置決め仮固定する場合、光源部９の製造を容易にするために、反射部材８の柱状体３側の中央部に窪みを設け、柱状体３の先端部３ｂを挿入して固定することで生産性を向上させることもできる。なお、上述した平板状冶具２４を反射部材８に流用してもよい。
【００９６】
反射部材８の材質としては、たとえば、アルミニウム、アルミナセラミック、窒化アルミニウムや白色樹脂等を用いることができる。反射部材８に金属など放熱性に優れた材料を用いた場合、ＬＥＤチップ１の点灯で生じた柱状体３の熱を放熱することに寄与することもできる。
【００９７】
本実施形態の透光性カバー１１は、筐体１４の内部に配置された光源部９や光学素子２を外部から保護するために好適に設けられ、たとえば、透光性の材料として、ガラスやアクリル樹脂などによって形成することができる。なお、透光性カバー１１は、平板状に形成するだけでなく、発光装置１０からの光を所望の配光が得られるように凸レンズ形状や凹レンズ形状に形成してもよい。
【００９８】
本実施形態の筐体１４は、光源部９や光学素子２などを収納するものであって、たとえば、アルミニウムなどの金属材料により、種々の形状に形成することができる。
【００９９】
本実施形態の熱伝導性シート１９は、光源部９の熱を筐体１４などに熱伝導させるために適宜用いられるものであって、たとえば、非粘着性の熱伝導性アクリル層に粘着性の熱伝導性低高度アクリル層が形成されたものなどを用いることができる。また、シリカなどの熱伝導性フィラーが含有されたシリコーン樹脂を用いてもよい。熱伝導性シート１９は、電気絶縁性を有すると共に熱伝導率が高く、その弾性により接着面での密着性が高いことが好ましい。光源部９と筐体１４の前記底壁との間に間隙が生じるのを熱伝導性シート１９により防止できれば、光源部９と筐体１４との密着不足による熱抵抗の増大を防止することができる。なお、光源部９と筐体１４との間に設けられる熱伝導性シート１９に接着性があれば、光源部９を筐体１４に固定する固定螺子１５を省略することもできる。
【０１００】
（実施形態２）
本実施形態は、図１（ｂ）の実施形態１の光源部９で示す柱状体３を、単に、ＬＥＤチップ１を配置させるために利用するのに加え、図８（ａ）の光源部９で示すように、導電性の柱状体３をＬＥＤチップ１との導電通路の一部に利用した点が異なる。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。
【０１０１】
本実施形態の実装基板５は、図８（ｂ），（ｃ）それぞれに示すように、実装基板５の一表面５ａ側には、金属バンプ２１を用いてフリップチップ実装させたＬＥＤチップ１の正負の各電極（図示せず）それぞれと電気的に接続される導体パターン５ｃが形成されている。実装基板５の一表面５ａ側の導体パターン５ｃは、実装基板５の厚み方向に貫設される金メッキが施されたビア５ｆを介して、実装基板５の一表面５ａ側と対向する他表面５ｂ側に設けられた矩形状の導体パターン５ｅと電気的に接続している。
【０１０２】
また、本実施形態の図８（ａ）に示す光源部９における柱状体３は、導電性を有する金属材料（たとえば、銅材料）で構成され、配線基板６の金属部６ａに導電性の接着剤からなる接合部２０を介して固定している。柱状体３と実装基板５の他表面５ｂ側に設けられた導体パターン５ｅとは、導電性の接合部２０により、電気的に接続して固定している。
【０１０３】
これにより、柱状体３は、導電性を有し、該柱状体３の側面３ａに配置されるＬＥＤチップ１と、該ＬＥＤチップ１が実装される実装基板５の一表面５ａ側に形成された導体パターン５ｃ、実装基板５の厚み方向に貫設されたビア５ｆ、該ビア５ｆと接続され実装基板５の他表面側５ｂに形成された導体パターン５ｅを介して電気的に接続させ、ＬＥＤチップ１との導電通路の一部を形成することになる。
【０１０４】
そのため、発光装置１０は、ＬＥＤチップ１と外部電源（図示せず）との電気的接続が容易となり、実装基板５の導体パターン５ｃと配線基板６の配線パターン６ｃとを電気的に接続させる金属配線２５の本数も削減することが可能となるため、金属配線２５が断線などすることで生ずる光源部９の不灯もなく、発光装置１０の信頼性をより高めることが可能となる。
【０１０５】
（実施形態３）
本実施形態は、図８（ａ）に示した実施形態２の光源部９が四角柱の柱状体３を用いて構成する代わりに、図９に示すように光学素子２の内部の光源部９を構成する柱状体３および光変換部材４を、光を放出させる外部に向かって先細りするテーパ形状にさせる点が相違する。なお、実施形態２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。
【０１０６】
本実施形態の発光装置１０の光源部９について、図９に基づいて説明する。
【０１０７】
光源部９の柱状体３は、柱状体３の外形を光を放出させる外部に向かって先細りするテーパ形状として四角錐台状にしており、柱状体３にＬＥＤチップ１がフリップチップ実装された実装基板５を固定している。なお、柱状体３は、柱状体３と配線基板６の金属部６ａとを一体的に形成させ、柱状体３を配線基板６に立設固定する導電性の接着剤からなる接合部２０を省略している。
【０１０８】
光源部９の実装基板５は、実装基板５の導体パターン５ｃと電気的に接続させた導電性の金属材料からなるピン２６を実装基板５の一表面５ａ側から略垂直方向に突出して形成している。実装基板５は、柱状体３に固定する際、実装基板５のピン２６が配線基板６の配線パターン６ｃ上となるように配置する。本実施形態の光源部９では、各実装基板５のピン２６と、配線基板６の配線パターン６ｃとをそれぞれ半田部２２によって電気的接続と固定とを行っている。
【０１０９】
また、光源部９の光変換部材４は、柱状体３を囲む光変換部材４も光を放出させる外部に向かって先細りするテーパ形状とするために、内部が中空となる円錐台の筒形状に形成している。
【０１１０】
本実施形態においては、ＬＥＤチップ１や光変換部材４から放射された光が全体的に外部に向かうように、光学素子２の内部における光源部９が、光を放出させる外部向かって先細りするテーパ形状にすることで、配線基板６側に入射して吸収される光を抑制し、光取り出し効率を、より高めることが可能となる。
【０１１１】
（実施形態４）
本実施形態は、図１（ｂ）に示した実施形態１の光源部９における柱状体３の先端部３ｂに反射部材８を設ける代わりに、図１０（ａ），（ｂ）に示すように柱状体３の先端部３ｂには、ＬＥＤチップ１を１個実装した実装基板５を固定させ光変換部材４で被覆させた点が相違する。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。
【０１１２】
本実施形態の発光装置１０の光源部９について、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に基づいて説明する。
【０１１３】
図１０（ａ）に示した本実施形態の光源部９は、柱状体３の先端部３ｂに、ＬＥＤチップ１を１個フリップチップ実装した柱状体３の先端部３ｂと略等しい大きさの実装基板５を固定させ、柱状体３の先端部３ｂに設けられたＬＥＤチップ１上を覆う平板部４ａを備えた光変換部材４が設けられている。なお、各実装基板５の導体パターン５ｃは、各ＬＥＤチップ１が点灯できるように、配線基板６の配線パターン６ｃと金線である金属配線２５で電気的に接続させている。このとき、柱状体３の先端部３ｂに配置したＬＥＤチップ１は、該ＬＥＤチップ１を搭載した実装基板５の通電用ランド（図示せず）で金属配線２５を介して柱状体３の側面３ａに配置された図１０（ｃ）に示す実装基板５の一端部から他端部に通じる一対の導体パターン５ｇの一端部に配されるランド５ｄと接続され、実装基板５の一対の導体パターン５ｇの他端部に配されるランド５ｄが配線基板６の配線パターン６ｃと金属配線２５でそれぞれ電気的に接続される。なお、柱状体３の先端部３ｂに設けられるＬＥＤチップ１の数や実装基板５の形状は、柱状体３の形状や大きさに合わせて適宜変更すればよい。
【０１１４】
本実施形態の発光装置１０は、柱状体３の先端部３ｂにＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１上を覆う平板部４ａを備えた光変換部材４が設けられていることにより、発光装置１０の正面遠方から発光装置１０を見たときに光学素子２の内部全体が発光してみえるため、実施形態１の発光装置１０と比較して、正面光度を向上させることができる。
【０１１５】
また、図１０（ｂ）に示す他の発光装置１０の光源部９は、柱状体３の先端部３ｂに図１０（ａ）と同様にＬＥＤチップ１が設けられ、柱状体３の先端部３ｂに設けられたＬＥＤチップ１上を覆う外形が半球状で透光性部材７が内部に充填されたドーム部４ｂを備えた光変換部材４を有している。すなわち、本実施形態の光変換部材４は、図１０（ａ）に示す平板部４ａを備える代わりに、ドーム部４ｂを備えて構成している。図１０（ｂ）に示す光源部９は、柱状体３の先端部３ｂに設けられたＬＥＤチップ１から発した光がドーム部４ｂの任意の内面に略同一の角度で入射するため、光変換部材４のドーム部４ｂ内での光路長が均一となり、ドーム部４ｂでの輝度むらや色むらを改善することが可能となる。
【０１１６】
（実施形態５）
本実施形態は、図９に示した実施形態３の光源部９における配線基板６の金属部６ａと一体化して立設した柱状体３の内部に、図１１の光源部９で示す柱状体３の長手方向に沿った貫通孔３ｃを形成し、内部が中空となる貫通孔３ｃの内周面が炭素系の熱伝導性部材２８と接するように形成させている。なお、実施形態３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。
【０１１７】
本実施形態の発光装置１０の光源部９について、図１１に基づいて説明する。
【０１１８】
光源部９における柱状体３は、外形が光を放出させる外部に向かって先細りするテーパ形状となる四角錐台状であって、配線基板６の金属部６ａと一体的に形成している。金属部６ａと一体的に形成された柱状体３の内部には、柱状体３の長手方向に沿って、柱状体３の先端部３ｂから該先端部３ｂと対向する金属部６ａの一表面まで貫通孔３ｃが貫設している。柱状体３の内部は、貫通孔３ｃにより中空となっており、中空の内部に炭素系の熱伝導性部材２８として短冊状のグラファイトシートを重ねて圧入させている。これにより、炭素系の熱伝導性部材２８は、柱状体３の貫通孔３ｃの内周面と接することになる。
【０１１９】
炭素系の熱伝導性部材２８としては、たとえば、ポリイミド樹脂やポリカーボネート樹脂などの樹脂中に黒鉛を含有させてシート状に加工したグラファイトシートを用いることができる。このようなグラファイトシートは、たとえば、シートの面方向の熱伝導率が銅の熱伝導率の４倍から５倍も高く、効率よくＬＥＤチップ１からの熱を放熱させることができる。また、黒鉛は、種々の形状をとることができ、たとえば、繊維状にした直径８〜１０μｍ程度の黒鉛を、長さ数十μｍ〜数百μｍ単位に切断した短繊維のものを用いることもできる。
【０１２０】
また、繊維状にした直径８〜１０μｍ程度の黒鉛を、長さ数十μｍ〜数百μｍ単位に切断した短繊維にしたものは、銅よりも約２倍の熱伝導率を有し、このような黒鉛のフィラー自体を、炭素系の熱伝導性部材２８として、柱状体３の内部に圧入してもよい。
【０１２１】
これによって、ＬＥＤチップ１で生じた熱が柱状体３から炭素系の熱伝導性部材２８を介して熱伝導し、効率よく筐体１４側へ放熱させることが可能となるため、ＬＥＤチップ１などの温度上昇を抑制することができる。
【０１２２】
（実施形態６）
本実施形態は、図９に示した実施形態３と比較して、実施形態３の光源部９における円錐台の筒形状とした光変換部材４に、図１２（ａ），（ｂ）に示す透光性の無機部材２９を光変換部材４の内側面４ｃあるいは外側面４ｄと接するように被覆した点が相違する。なお、実施形態３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。
【０１２３】
本実施形態の発光装置１０について、図１２（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。
【０１２４】
図１２（ａ）に示す発光装置１０の光源部９は、円錐台の円筒形状とした光変換部材４における内側面４ｃの全体をガラス材からなる透光性の無機部材２９で覆っている。他方、図１２（ｂ）に示す発光装置１０の光源部９は、円錐台の円筒形状とした光変換部材４における外側面４ｄの全体をガラス材からなる透光性の無機部材２９で覆っている。
【０１２５】
図１２（ａ），（ｂ）の光源部９は、いずれの場合も光変換部材４より内側の気密性を向上させることができる。また、光変換部材４で生じるなどした熱をガラス材からなる無機部材２９よって熱拡散させることもできるため、光変換部材４の偏った温度分布が均一に平準化され、光変換部材４の変換効率の低下を抑制することが可能となる。なお、透光性の無機部材２９は、光変換部材４の内側面４ｃあるいは外側面４ｄの一方の面を被覆するだけに限らず、光変換部材４の内側面４ｃおよび外側面４ｄの両面を被覆しても良いことはいうまでもない。
【０１２６】
（実施形態７）
本実施形態は、図１２（ａ），（ｂ）に示した実施形態６の光源部９における側面が平滑な無機部材２９を用いる代わりに、図１３（ａ），（ｂ）に示すように無機部材２９の光変換部材４と反対の側面側が光を散乱させる凹凸形状２９ａとしている点が相違する。なお、実施形態６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。
【０１２７】
本実施形態の発光装置１０の光源部９について、図１３（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図１３（ａ）に示す光源部９は、光変換部材４の内側面４ｃの全体に密着するように、光変換部材４と反対の側面側が凹凸形状２９ａとなる透光性の無機部材２９で覆っている。他方、図１３（ｂ）に示す光源部９は、光変換部材４の外側面４ｄの全体に密着するように、光変換部材４と反対の側面側が凹凸形状２９ａとなる透光性の無機部材２９で覆っている。
【０１２８】
図１３（ａ）の光源部９を用いた発光装置１０は、光変換部材４の内側面４ｃに接して設けられた透光性の無機部材２９が、光変換部材４と反対の側面側に凹凸形状２９ａを備えることで、ＬＥＤチップ１が発光した光を凹凸形状２９ａにより散乱し、光変換部材４に入射させるため、多角形状の柱状体３の隣接する側面３ａに配置されたＬＥＤチップ１間の輝度むらをさらに低減させることができる。
【０１２９】
他方、図１３（ｂ）の光源部９を用いた発光装置１０は、光変換部材４の外側面４ｄに接して設けられた透光性の無機部材２９が、光変換部材４と反対の側面側に凹凸形状２９ａを備えることで、光源部９の内部側に反射される光の全反射成分を低減させ、光取り出し効率をより向上させることが可能となる。
【０１３０】
（実施形態８）
本実施形態の発光装置１０における図１４に示す光源部９は、図１２（ｂ）に示した実施形態６の光源部９における円錐台の筒形状である光変換部材４の内側に配置された透光性部材７に、ＬＥＤチップ１からの光を吸収して波長変換した光を発する蛍光体を含有させ、透光性部材７が光変換部材４を兼ねた構造と類似する。なお、実施形態６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。
【０１３１】
本実施形態の光源部９について、図１４に基づいて説明する。
【０１３２】
図１４に示す光源部９は、ＬＥＤチップ１が配置された柱状体３の各側面３ａを囲んで円錐台の円筒形状を有する透光性の無機部材２９が設けられている。透光性の無機部材２９の内側面側には、シリコーン樹脂中にＬＥＤチップ１からの光を吸収して波長変換した光を発する蛍光体が含有された光変換部材４が充填されている。
【０１３３】
本実施形態の光源部９は、実施形態６の光源部９と比較して、透光性部材７が光変換部材４を兼ねた構造となるため、部品点数を減らして構成を簡略化することができる。
【０１３４】
（実施形態９）
本実施形態は、図１（ｂ）に示した実施形態１の光源部９における光変換部材４とＬＥＤチップ１との間に、透光性部材７を充填させる代わりに、図１５に示すように透光性部材７を透光性の封止部７ａと透光性の筒状部７ｂとに機能分離させ、透光性部材７と光変換部材４との間に空気層３０を介在させた点が相違する。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。
【０１３５】
本実施形態の光源部９について、図１５に基づいて説明する。
【０１３６】
図１５に示す光源部９は、透光性部材７を透光性を有する筒状部（たとえば、円筒状に成形させたシリコーン樹脂やガラスなど）７ｂと、ＬＥＤチップ１を側面３ａに備えた柱状体３を囲むように封止する透光性の封止部７ａとに機能分離して形成している。これにより、透光性部材７は、光変換部材４との間に空気層３０が介在させることができる。
【０１３７】
光源部９は、透光性部材７と光変換部材４との間に空気層３０を介在させることにより、光変換部材４を容易に交換することが可能となり、光変換部材４の交換により光源部９のＬＥＤチップ１を共有にして異なる色を発する発光装置１０を実現することができる。
【０１３８】
また、空気層３０は、光変換部材４が波長変換した光を光源部９の内部に入射させることを抑制し、発光効率の向上に寄与することが可能となる。さらに、透光性部材７の筒状部７ｂは、筒状部７ｂと空気層３０との界面でＬＥＤチップ１が発光した光の指向性を、弱めることができるので、光源部９から放出される光の輝度分布をより均一にすることができる。なお、光源部９は、ＬＥＤチップ１の発熱で空気層３０の熱膨張により破損しないように、貫通孔（図示せず）を設けてもよい。
【符号の説明】
【０１３９】
Ａ  回転軸
１  ＬＥＤチップ（発光素子）
２  光学素子
２ｃ  内面
３  柱状体
３ａ  側面
３ｂ  先端部
４  光変換部材
４ｃ  内側面
４ｄ  外側面
５  実装基板
５ａ  一表面
５ｂ  他表面
５ｃ，５ｅ  導体パターン
５ｆ  ビア
７  透光性部材
８  反射部材
９  光源部
１０  発光装置
２８  熱伝導性部材
２９  無機部材
２９ａ  凹凸形状
３０  空気層
【図１】
2011066307.tif 000003
【図２】
2011066307.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011066307.tif 000007
【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】
2011066307.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2011066307.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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