(57)【要約】【課題】ＬＥＤ素子を光源として用いても、偏りのない配光とすることのできる発光装置を提供する。【解決手段】長尺な放熱部材２と、放熱部材２の幅方向中央に搭載され、第１導電型の第１半導体層３３、発光層３４及び第２導電型の第２半導体層３５を含み、第１半導体層３５の電極３７が放熱部材２の幅方向外側に一対に設けられ、放熱部材２の長手方向に線状の光源をなす発光体３と、放熱部材２上の発光体３を覆うレンズ４と、を備え、発光体３から横方向にも十分な光が放射されるようにし、レンズ４の内面に均一に光が入射するようにした。【選択図】図１
2011151059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な放熱部材と、
前記放熱部材の幅方向中央に搭載され、第１導電型の第１半導体層、発光層及び第２導電型の第２半導体層を含み、第１半導体層の電極が前記放熱部材の幅方向外側に一対に設けられ、前記放熱部材の長手方向に線状の光源をなす発光体と、
前記放熱部材上の前記発光体を覆うレンズと、を備える発光装置。
【請求項２】
前記放熱部材は、外部へマイナスイオンを発するイオン発生部を有する請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記放熱部材は、多孔質材料からなり、
前記イオン発生部は、前記放熱部材に含浸させることにより、前記多孔質材料の表面を覆うよう形成されている請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記イオン発生部は、前記放熱部材における前記発光体の搭載面と反対側の面に層状に形成される請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光体は、前記放熱部材の幅方向に長尺な長方形を呈する複数の発光素子からなり、各発光素子が前記放熱部材の長手方向に並んで、全体として線状の光源をなす請求項２から４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記レンズは、前記発光体から発せられる光により励起されると当該光と異なる波長の光を発する蛍光層を含む請求項２から５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記レンズは、光を拡散させる拡散層を含む請求項２から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記レンズと前記発光体の間に形成された真空断熱層を備える請求項２から７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、白熱灯、水銀灯、蛍光灯等の照明器具の代替として用いられる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の発光装置として、板状の放熱部材としての外部基板と、外部基板に搭載され線状に発光する発光体と、外部基板上の発光体を覆う蛍光レンズと、蛍光レンズと発光体の間に形成された真空断熱層と、を備えたものが、本願発明者によって提案されている（特許文献１参照）。この発光装置によれば、ＬＥＤ構造をとる発光体を線状あるいは面状に発光させることができるので、発光面積を大きくして高輝度化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３３８７６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された発光装置において、通常のＬＥＤ素子を用いると、ＬＥＤ素子から横方向へ向かう光の量が比較的少ないため、発光装置から外部へ放射される光にむらが生じやすい。
【０００５】
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、ＬＥＤ素子を光源として用いても、偏りのない配光とすることのできる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】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明では、長尺な放熱部材と、前記放熱部材の幅方向中央に搭載され、第１導電型の第１半導体層、発光層及び第２導電型の第２半導体層を含み、第１半導体層の電極が前記放熱部材の幅方向外側に一対に設けられ、前記放熱部材の長手方向に線状の光源をなす発光体と、前記放熱部材上の前記発光体を覆うレンズと、を備える発光装置が提供される。
【０００７】
この発光装置によれば、第１半導体層の電極が幅方向外側に設けられていることから、発光体から横方向へ出射される光量が確保される。これにより、発光体からは上方向に加えて横方向にも十分に光が発せられ、レンズの内面に全体的に光が入射する。これにより、発光装置から外部へ放射される光のむらを軽減することができる。
【０００８】
上記発光装置において、前記放熱部材は、外部へマイナスイオンを発するイオン発生部を有することが好ましい。
【０００９】
上記発光装置において、前記放熱部材は、多孔質材料からなり、前記イオン発生部は、前記放熱部材に含浸させることにより、前記多孔質材料の表面を覆うよう形成されていてもよい。
【００１０】
上記発光装置において、前記イオン発生部は、前記放熱部材における前記発光体の搭載面と反対側の面に層状に形成されていてもよい。
【００１１】
上記発光装置において、前記発光体は、前記放熱部材の幅方向に長尺な長方形を呈する複数の発光素子からなり、各発光素子が前記放熱部材の長手方向に並んで、全体として線状の光源をなしていてもよい。
【００１２】
上記発光装置において、前記レンズは、前記発光体から発せられる光により励起されると当該光と異なる波長の光を発する蛍光層を含んでいてもよい。
【００１３】
上記発光装置において、前記レンズは、光を拡散させる拡散層を含んでいてもよい。
【００１４】
上記発光装置において、前記レンズと前記発光体の間に形成された真空断熱層を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＬＥＤ素子を光源として用いても、偏りのない配光とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一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、発光装置の拡大斜視説明図である。
【図３】図３は、発光装置の断面図である。
【図４】図４は、変形例を示す発光装置の拡大斜視説明図である。
【図５】図５は、変形例を示す半導体ウェハの平面説明図である。
【図６】図６は、変形例を示す発光装置の断面図である。
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１から図３は本発明の一実施形態を示すものであり、図１は発光装置の外観斜視図、図２は発光装置の拡大斜視説明図、図３は発光装置の断面図である。
【００１８】
図１に示すように、発光装置１は、全体として長尺に形成され、板状の外部基板２と、外部基板２の一面を覆う断面半円状のレンズ４とを有する。この発光装置１は、従来の蛍光灯のように天井、壁面、スタンド等に設けられ、発光体３（図１中不図示）から放射される光をレンズ４を通じて外部へ放射する。尚、図１には特に示していないが、外部基板２は、通常はヒートシンクに接続して使用される。例えば、天井や壁面に設置される場合は、鉄骨等をヒートシンクとして利用することもできる。
【００１９】
図２に示すように、発光装置１は、放熱部材としての外部基板２と、外部基板２に搭載された発光体３と、外部基板２上の発光体３を覆うレンズ４と、レンズ４と発光体３の間に形成された真空断熱層５と、を備えている。本実施形態においては、発光体３は、平面視にて、外部基板２の幅方向に長尺な長方形を呈する。また、複数の発光体３が外部基板２の長手方向に並んで、全体として線状の光源をなしている。
【００２０】
外部基板２は、例えばインターポーザであり、無機材料からなり放熱性に優れた基板本体２１を有する。基板本体２１は、例えばＡｌＮのようなセラミックからなり、平面視にて四角形状に形成されている。基板本体２１の表面には、発光体３へ電力を供給する回路パターンが形成される。また、基板本体２１における発光体３の搭載面と反対側の面に、イオン発生部としてのイオン発生層２２が形成される。本実施形態においては、外部基板２の表面の幅方向一端側に第１電極２ａの回路パターンが、幅方向中央から他端側にかけて第２電極２ｂの回路パターンが形成される。
【００２１】
イオン発生層２２は、例えば、基板本体２１の下面全体に微粉砕された電気石（トルマリン）、珊瑚粉体粒等を塗布することにより層状に形成される。イオン発生層２２は、発光体３にて生じた熱が基板本体２１を介して伝達されると励起されて、マイナスイオンを大量に発生させる。
【００２２】
図３に示すように、発光体３は、支持基板３１と、支持基板３１上に形成された半導体積層構造を有する。本実施形態においては、発光体３はフェイスアップタイプであり、支持基板３１はサファイア、半導体積層構造はＧａＮ系材料である。半導体積層構造は、支持基板３１側からｎ型半導体層３３、発光層３４、ｐ型半導体層３５を有し、ｎ型半導体層３３上及びｐ型半導体層３５上にｎ側電極３６及びｐ側電極３７が形成されている。
【００２３】
ｎ型半導体層３３は、発光層３４及びｐ型半導体層３５の中央側をエッチングにより除去することにより露出部３３ａが形成され、この露出部３３ａの幅方向中央にｎ側電極３６が形成される。本実施形態においては、露出部３３ａは、平面視にて、ｐ型半導体層３５と同じ幅に形成されている。本実施形態においては、発光層３４が外部基板２の幅方向について分離して形成され、ｐ側電極３７が分離した発光層３４にそれぞれ設けられている。すなわち、各ｐ側電極３７は、外部基板２の幅方向につき、外側に一対に設けられている。
【００２４】
ｎ側電極３６は、第１ワイヤ３ａにより外部基板２上の第１電極２ａと電気的に接続される。また、各ｐ側電極３７は、それぞれ、第２ワイヤ３ｂにより外部基板２上の第２電極２ｂと電気的に接続される。
【００２５】
また、発光体３は、青色光を発し、例えばピーク波長が４６０ｎｍである。また、発光体３は、エポキシ樹脂、シリコーン等の透明樹脂７により封止されている。この透明樹脂７には、蛍光体が含有されておらず、発光体３から発せられた光をそのまま透過する。透明樹脂７は、耐熱性が高い樹脂が好ましい。
【００２６】
図３に示すように、レンズ４は、例えば樹脂、ガラス等の透明材からなり、蛍光層４１と、拡散層４２と、を内側からこの順に有している。尚、レンズ４を、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics））等の透明材により形成することもできる。
【００２７】
蛍光層４１は、透明材中に蛍光体を含有している。蛍光体は、発光体３から発せられる光により励起されると、当該光と異なる波長の光を発する。本実施形態においては、発光体３は、青色光により励起されると黄色光を発する黄色蛍光体であり、例えばＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）、ケイ酸塩系等が用いられる。
【００２８】
拡散層４２は、透明材中に拡散粒子を含有している。拡散粒子は、拡散層４２へ入射した光を散乱させて、レンズ４から外部へ放射される光の強度、色度等の均一化を図る。
【００２９】
真空断熱層５は、空気等の気体を大気圧より減圧することにより形成される。ここでいう「真空」とは、完全に物質が存在しない状態を言うのではなく、断熱作用を有する程度に気体が減圧された状態をいう。真空断熱層５の内部の圧力は、大気圧より低ければ１０２Ｐａ以上（低真空）であってもよく、１０２〜１０−１Ｐａ以下（中真空）が好ましく、１０−１〜１０−５Ｐａ（高真空）がさらに好ましい。さらには、真空断熱層５の内部の圧力を、１０−５以下（超高真空）とすることも可能である。
【００３０】
以上のように構成された発光装置１によれば、外部基板２の第１電極２ａ及び第２電極２ｂを通じて発光体３に電圧を印加すると、発光体３から青色光が発せられ、青色光が直接的又は間接的にレンズ４へ入射する。ここで、発光体３は、発光層３４が外部基板２の幅方向について外側に一対に形成されていることから、幅方向外側（横方向）へ出射される光量が確保される。これにより、発光体３からは上方向に加えて横方向にも十分に光が発せられ、レンズ４の内面に全体的に光が入射する。
【００３１】
レンズ４へ入射した青色光の一部は蛍光層４１にて蛍光体により黄色光に変換される。そして、拡散層４２にて光が拡散することから光量及び色度のムラが軽減された後、外部へ青色光と黄色光の混合光が放射される。このようにして、発光装置１から白色光が放射される。
【００３２】
このように、本実施形態の発光装置１では、発光体３が外部基板２の幅方向について外側で発光するようにしたので、レンズ４から横方向（外部基板２と平行な方向）へ出射される光量を確保することができる。従って、発光装置１を天井、壁面等に設置した際に、装置の設置面が十分に照射されずに、使用者等に発光装置１が暗い印象を与えることはない。
【００３３】
また、発光体３の発光時に発光体３にて生じた熱は、基板本体２１を介してイオン発生層２２へ伝達されて、イオン発生層２２からマイナスイオンが放出される。発光装置１から外部へ放出されるマイナスイオンにより、タバコ煙等に含まれる微粒子の除去効果、脱臭効果、ホルムアルデヒドの除去効果等を得ることができる。
【００３４】
また、発光体３にて生じた熱は、真空断熱層５により断熱されていることからレンズ４側へは殆ど伝達せず、その殆どが外部基板２側へ伝達されるので、マイナスイオンの発生を効率良く行うことがでるし、レンズ４に含有された蛍光体の劣化を抑制することもできる。従って、蛍光体の劣化を考慮せずに、発光体３におけるＬＥＤの本来の長寿命を活かすことができる。また、装置における発光体３の搭載部からレンズ４方向へ熱が伝達しないことから、発光体３を室内、被照射体等を照らす照明器具として用いた場合に、室内、被照射体等が加熱されることはなく、室内、被照射体等に発光装置１に起因する熱的な影響を及ぼすことはない。また、放熱部材が板状であるので、放熱面積を大きくすることが容易であり、放熱性能を向上させることができるし、装置を薄型とすることができ、実用に際して極めて有利である。
【００３５】
尚、前記実施形態においては、発光体３が外部基板２の幅方向へ延びるものを示したが、例えば図４に示すように、発光体１０３が外部基板２の長手方向へ延びるものであってもよい。図４の発光装置１０１では、発光体１０３は、前記実施形態の発光体３を外部基板２の長手方向へ延長して形成され、各電極３６，３７が当該長手方向に複数並べられている。この発光装置１０１によれば、発光体１０３の数が少ないことから、各発光体１３における輝度、色度等のばらつきを小さくすることができる。尚、発光体を１つの長尺なＬＥＤ素子から構成すれば、輝度、色度等のばらつきはなくなる。
【００３６】
図５に示すように、この発光体１０３は、支持基板３１上に半導体積層体が形成された円板状の半導体ウェハ２００をカットすることにより作成される。半導体ウェハ２００の中央側には、長尺な発光体１０３がその幅方向に隣接して形成される。そして、半導体ウェハ２００における各発光体１０３の外側には、点光源ＬＥＤに用いられる略正方形の発光体２０１が形成される。
【００３７】
また、前記実施形態においては、発光体３がフェイスアップタイプであるものを示したが、例えば図６に示すように、発光体３０３がフリップチップタイプであってもよい。また、発光体３の発光波長、材質等も任意に変更することができる。例えば、発光体３０３が紫外光を発するものとし、レンズ４に紫外光により励起される青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させたものであってもよい。また、蛍光体を含有させずに、互いに異なる発光波長を有する複数種類の発光体の組合せにより白色光を得るものであってもよい。
【００３８】
図６の発光装置３０１では、発光体３０３のｐ型半導体層３５上の各ｐ側電極３３７が、はんだ３０３ｂを介して外部基板２の第２電極３０２ｂに接続されている。また、ｎ型半導体層３３上のｎ側電極３３６が、はんだ３０３ａを介して外部基板２の第１電極３０２ａに接続されている。この発光装置３０１では、第１電極３０２ａが外部基板２の幅方向中央に形成され、第２電極３０２ｂが外部基板２の幅方向外側に形成される。
【００３９】
また、前記実施形態においては、外部基板２の下面にイオン発生層２２を形成したものを示したが、例えば図６に示すように、外部基板２の下側を多孔質材料３２２とし、この多孔質材料３２２の内部空洞の表面を覆うようにイオン発生材料を含浸させて形成してもよい。図６においては、素子実装基板３０２は、上側が非多孔質材料３２１からなり、下側が多孔質材料３２２から構成されている。このように、多孔質材料にイオン発生材料を含浸させることにより、イオン発生部の表面積を大きくして、効率良くマイナスイオンを発生させることができる。
【００４０】
また、前記実施形態においては、ｎ型半導体層３３上にｎ側電極３６を形成し、第１ワイヤ３ａによりｎ側電極３６と外部基板２の第１電極２ａとを接続したものを示したが、例えば図７に示すように、発光体４０３の支持基板４３１をＧａＮ等の導電性の材料として支持基板４３１を介してｎ型半導体層３３と第１電極４０２ａとを直接的に電気的に接続することも可能である。ｐ型半導体層３５上には一対のｐ側電極３７が形成され、それぞれワイヤ４０３ｂにより第２電極４０２ｂと接続される。この発光装置４０１では、第１電極４０２ａが外部基板２の幅方向中央に形成され、第２電極４０２ｂが外部基板２の幅方向外側に形成される。尚、発光体４０３の支持基板４３１がｐ型半導体層３５側に設けられ、ｎ型半導体層３３側にワイヤが接続されるようにしてもよい。また、図７の発光装置４０１では、素子実装基板４０２は、全体的にイオン発生部が表面に形成されている多孔質材料からなり、レンズ４の内側は真空とはなっていない。
【００４１】
また、前記実施形態においては、レンズ４が断面半円状であるものを示したが、レンズ４の形状は適宜に変更することができる。例えば、図８に示すように、レンズ５０４を、拡散層５４２からなる平板状としてもよい。図８の発光装置５０１では、外部基板４０２上に反射面を有するリフレクタ部材５０９が設置されており、リフレクタ部材５０９の上端に設置された断熱ガラス５０８の上に、レンズ５０４が設置されている。この発光装置５０１においても、発光体３から横方向に出射される光量が確保され、レンズ５０４の内面に全体的に光が入射し、発光装置５０１から外部へ放射される光のむらを軽減することができる。また、図８の発光装置５０１では、素子実装基板４０２全体がイオン発生部が表面に形成されている多孔質材料からなり、レンズ５０４の内側は真空とはなっていない。
【００４２】
また、前記実施形態においては、蛍光体層４１をレンズ４に設けるものを示したが、例えば図８に示すように、蛍光体７１を封止樹脂７に含有させてもよい。
また、前記実施形態においては、発光体３を封止樹脂７により封止するものを示したが、発光体３をガラスにより封止することで、装置の耐熱性能をさらに向上させることができる。
【００４３】
また、前記実施形態においては、レンズ４を蛍光層４１及び拡散層４２の２層構造としたが、レンズ４の層構成は任意である。例えば、レンズ４は、蛍光層または拡散層の単層であってもよいし、蛍光体粒子及び拡散粒子が混合された単層とすることもできるし、さらには蛍光機能、拡散機能、イオン発生機能等を備えていないものであってもよい。
【００４４】
また、前記実施形態においては、レンズ４と発光体３の間に真空断熱層５を形成するものを示したが、レンズ４の内側を真空とせずともよいし、その他、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
１    発光装置
２    外部基板
２ａ    第１電極
２ｂ    第２電極
３    発光体
３ａ    第１ワイヤ
３ｂ    第２ワイヤ
４    レンズ
５    真空断熱層
７    封止樹脂
２１    基板本体
２２    イオン発生層
３１    支持基板
３２    半導体積層体
３３    ｎ型半導体層
３３ａ  露出部
３４    発光層
３５    ｐ型半導体層
３６    ｎ側電極
３７    ｐ側電極
４１    蛍光層
４２    拡散層
１０１  発光装置
１０３  発光体
２００  半導体ウェハ
２０１  発光体
３０１  発光装置
３０２  素子実装基板
３０２ａ  第１電極
３０２ｂ  第２電極
３０３  発光体
３２１  非多項質材料
３２２  多孔質材料
３３６  ｎ側電極
３３７  ｐ側電極
４０１  発光装置
４０２  素子実装基板
４０２ａ  第１電極
４０２ｂ  第２電極
４０３  発光体
４０３ｂ  ワイヤ
４３１  支持基板
５０１  発光装置
５０４  レンズ
５０８  断熱材
５０９  リフレクタ
５４２  拡散層
【図１】
2011151059.tif 000003
【図２】
2011151059.tif 000004
【図３】
2011151059.tif 000005
【図４】
2011151059.tif 000006
【図５】
2011151059.tif 000007
【図６】
2011151059.tif 000008
【図７】
2011151059.tif 000009
【図８】
2011151059.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月16日(2010.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な放熱部材と、
前記放熱部材の幅方向中央に搭載され、第１導電型の第１半導体層、発光層及び第２導電型の第２半導体層を含み、第１半導体層の電極が前記放熱部材の幅方向外側に一対に設けられ、前記放熱部材の長手方向に線状の光源をなす発光体と、
前記放熱部材上の前記発光体を覆うレンズと、を備える発光装置。