(57)【要約】【課題】本発明は、光出射方向に発せられる光の集光性を向上しつつ、光出射方向の周囲に発せられる光の光度を向上することができる半導体発光装置、半導体発光モジュール及び照明装置を提供する。【解決手段】半導体発光装置１は、第１の方向Ｘの寸法が第２の方向Ｙの寸法に対して長い開口２１３が構成されたリセス２１Ｒを有するパッケージ基板２と、リセス２１Ｒの底部２１１Ｂの第１の方向Ｘに複数配設された発光素子３と、リセス２１Ｒの内部に発光素子３を覆って配設された透光性樹脂６と、発光素子３から発せられ開口２１３を通過する光を第２の方向Ｙの光出射方向Ａｅに集光し、集光の割合を第１の方向Ｘに渡って一定に保持する主レンズ領域８１を有し、第１の方向Ｘの一端及び他端に発光素子３から発せられる光を第１の方向Ｘに屈折させる副レンズ領域８２を有する集光レンズ８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向の寸法が前記第１の方向と交差する第２の方向の寸法に対して長い開口が構成されたリセスを有するパッケージ基板と、
前記リセスの底部において前記第１の方向に複数配設された発光素子と、
前記リセスの内部に前記発光素子を覆って配設された透光性樹脂と、
前記発光素子から発せられ前記開口を通過する光を前記第２の方向において光出射方向に集光し、この集光の割合を前記第１の方向に渡って一定に保持する主レンズ領域を有し、前記第１の方向の一端及び他端に前記発光素子から発せられる光を前記第１の方向に屈折させる副レンズ領域を有する集光レンズと、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記集光レンズにおいて、前記副レンズ領域の前記光を前記第１の方向に屈折させる屈折面と前記副レンズ領域の前記開口側の底面との内角は鋭角の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記集光レンズにおいて、前記副レンズ領域の前記屈折面と前記底面との内角は３０度−８０度の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記集光レンズにおいて、前記副レンズ領域の前記屈折面は前記主レンズ領域の前記光出射方向の厚さの２割以上に配設されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記集光レンズにおいて、前記副レンズ領域の前記屈折面は、前記開口の前記第１の方向の一端及び他端であってこの開口と重複する領域に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記集光レンズにおいて、前記副レンズ領域の前記屈折面は、前記開口の前記第１の方向の一端及び他端であってこの開口の前記第１の方向の外側に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記集光レンズにおいて、前記副レンズ領域の前記屈折面は、前記開口の前記第１の方向の一端及び他端であってこの開口の前記第１の方向の外側に配設され、前記発光素子から発せられ前記開口を通過する光を前記第１の方向に集光する集光面であることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記集光レンズは、半円柱形状を有する前記主レンズ領域と、前記第１の方向の一端、他端のそれぞれに前記集光面となる凸レンズ形状を有する前記副レンズ領域と、を備え、
前記集光レンズは、前記主レンズ領域の前記第１の方向に沿って延伸する縁部に配設され、前記パッケージ基板の前記第１の方向に延伸し対向する第１の側面及び第２の側面に対して位置決めをなす第１の位置決め部及び第２の位置決め部と、前記副レンズ領域の前記開口側の底面に配設され、前記パッケージ基板の前記第２の方向に延伸し対向する第３の側面及び第４の側面に対して位置決めをなす第３の位置決め部及び第４の位置決め部と、を更に備えたことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
第１の方向の寸法が前記第１の方向と交差する第２の方向の寸法に対して長い開口が構成されたリセスを有するパッケージ基板と、
前記リセスの底部において前記第１の方向に複数配設された発光素子と、
前記リセスの内部に前記発光素子を覆って配設された透光性樹脂と、
前記発光素子から発せられ前記開口を通過する光を前記第２の方向において光出射方向に集光し、この集光の割合を前記第１の方向に渡って一定に保持する主レンズ領域を有し、前記第１の方向の一端及び他端に前記発光素子から発せられる光を前記第１の方向に屈折させる副レンズ領域を有する集光レンズと、を有する複数の半導体発光装置と、
前記半導体発光装置を前記第２の方向に一定間隔において配列し実装する実装基板と、
を備えたことを特徴とする半導体発光モジュール。
【請求項１０】
前記請求項９に記載の前記半導体発光モジュールを配設し、前記半導体発光モジュールの前記半導体発光装置の前記集光レンズを通して発せられる光を光出射方向に通過させる照明用開口を有する照明装置筐体と、
前記照明用開口を塞ぐ透光カバーと、
前記半導体発光モジュールと電源とを接続するための電源接続ユニットと、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置、半導体発光モジュール及び照明装置に関し、特に照明に好適な半導体発光装置、その半導体発光装置をモジュール化した半導体発光モジュール及びこの半導体発光モジュールを組み込んだ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（LCD：liquid crystal display）のバックライトの発光源に半導体発光装置が使用される傾向にある。この半導体発光装置は具体的には発光ダイオード（LED：light emitting diodes）である。発光ダイオードは、消費電力が少なく、寿命が長く、しかも水銀等の有害物質を含まない環境に配慮された発光源である。
【０００３】
バックライトは、液晶表示パネルの裏面に配置される導光板と、この導光板の側面に配列される半導体発光装置とを備えている。液晶表示装置は大型化並びに薄型化の傾向にあり、液晶表示パネルとともに、バックライトの大型化並びに薄型化が重要な技術的課題になっている。
【０００４】
公知ではないが、本願出願人により先に出願された特願２００８−１５５８２２号には、液晶表示装置又は照明装置の大型化並びに薄型化に最適な半導体発光装置が開示されている。特許文献１に開示された半導体発光装置は、導光板の厚さと同程度の幅を持ち導光板の面方向に細長い直方体形状を有し、導光板の側面に対向する開口が配設されたリセスを有するパッケージ基板と、リセスの底部に導光板の面方向に配列された複数の発光素子と、発光素子を覆ってリセスの内部に配設された透光性樹脂とを備えている。発光素子には例えば発光ダイオードが使用されている。
【０００５】
この半導体発光装置においては、導光板の厚さと同程度の幅を有するパッケージ基板を使用しているので、バックライトを薄型化することができ、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。更に、この半導体発光装置においては、１つのパッケージ基板のリセスの内部に導光板の面方向に渡って複数の発光素子を備え、単位面積当たりの輝度を高めているので、導光板の大型化に対応して十分な輝度特性を確保することができ、液晶表示装置の大型化を図ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者は、上記特許文献１に開示された半導体発光装置を用い、消費電力が少なく、寿命が長く、しかも有害物質を含まない環境に配慮された照明装置、特に道路や歩道の照明を行う街灯の開発中である。前述の半導体発光装置は、主に液晶表示装置のバックライトの発光源として開発され、導光板の側面に近接して配置しこの側面に光を出射する構造を備えている。このため、半導体発光装置のパッケージ基板の光出射面（リセスの開口側表面）は、特にレンズを配設することなく、フラットな面である。また、半導体発光装置を街灯として使用する場合には、適用箇所における安全性を確保するために安全基準を満たした光度（輝度）が必要である。
【０００７】
そこで、本願発明者は、道路や歩道に面した下側に筐体開口を有する街灯筐体に複数個の半導体発光装置を一定間隔において配列し、筐体開口を塞ぐクリアカバーを装着した街灯を試作した。街灯筐体の内面は反射板としての機能を備え、クリアカバーは半導体発光装置から発せられる光を透過させるとともに半導体発光装置を風雨等の外部環境から保護する機能を備える。
【０００８】
このように試作された街灯においては、十分な光度を持って道路や歩道を照明することができたが、道路や歩道側に照明範囲が集中し、街灯の側面方向への照明が不十分であった。つまり、この試作された街灯は、その直下の道路や歩道の照明としては最適な明るさを有するが、その周囲の照明としては不十分であり、街灯の周囲の十分な明るさを得られないので、防犯対策上適切ではなかった。
【０００９】
本願発明者は、凸型ストライプ形状を有するクリアカバーを採用し、街灯の周囲への光の分散を試みた。しかしながら、半導体発光装置においてパッケージ基板の光出射面はフラットな面であり、この半導体発光装置から発せられる光の光出射方向がある程度光出射面に対して鉛直方向に近い特性を持っているので、街灯の周囲への光の分散（街灯の側面の光度向上）には限界があった。
【００１０】
本願発明者は、試行錯誤の結果、パッケージ基板の光出射面にレンズを装着し、半導体発光装置から発せられる光の光出射方向を直接制御することに着目した。パッケージ基板は直方体形状を有しているので、パッケージ基板の幅方向に光を収束する一定の曲率半径を有し、この集光の割合を長手方向に一定に保持する半円柱形状（蒲鉾形状）を有するレンズが採用された。このレンズを装着した半導体発光装置においては、道路や歩道の延伸方向に対してパッケージ基板の長手方向を一致させると、道路や歩道の幅方向において光を集光し、十分な光度を持って道路や歩道を照明することができ、非常に明るい街灯を製作することができた。しかしながら、このレンズを装着した半導体発光装置においても、パッケージ基板の短手方向への光の分散はほとんど得られず、街灯の周囲の照明には適切ではないので、防犯対策上の好適な街灯を製作することができなかった。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、光出射方向に発せられる光の集光性を向上しつつ、光出射方向の周囲に発せられる光の光度を向上することができる半導体発光装置を提供することである。
【００１２】
更に、本発明は、上記半導体発光装置を照明装置に簡易に組み込むことができる半導体発光モジュールを提供することである。
【００１３】
更に、本発明は、道路や歩道に対して十分な明るさを有し、かつ周囲に適度な明るさを持って防犯対策上好適な照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の実施例に係る第１の特徴は、半導体発光装置において、第１の方向の寸法が第１の方向と交差する第２の方向の寸法に対して長い開口が構成されたリセスを有するパッケージ基板と、リセスの底部において第１の方向に複数配設された発光素子と、リセスの内部に発光素子を覆って配設された透光性樹脂と、発光素子から発せられ開口を通過する光を第２の方向において光出射方向に集光し、この集光の割合を第１の方向に渡って一定に保持する主レンズ領域を有し、第１の方向の一端及び他端に発光素子から発せられる光を第１の方向に屈折させる副レンズ領域を有する集光レンズとを備える。
【００１５】
第１の特徴に係る半導体発光装置の集光レンズにおいて、副レンズ領域の光を第１の方向に屈折させる屈折面と副レンズ領域の開口側の底面との内角は鋭角の範囲内に設定されていることが好ましい。
【００１６】
第１の特徴に係る半導体発光装置の集光レンズにおいて、副レンズ領域の屈折面と底面との内角は３０度−８０度の範囲内に設定されていることが好ましい。
【００１７】
第１の特徴に係る半導体発光装置の集光レンズにおいて、副レンズ領域の屈折面は主レンズ領域の光出射方向の厚さの２割以上に配設されていることが好ましい。
【００１８】
第１の特徴に係る半導体発光装置の集光レンズにおいて、副レンズ領域の屈折面は、開口の第１の方向の一端及び他端であってこの開口と重複する領域に配設されていることが好ましい。
【００１９】
第１の特徴に係る半導体発光装置の集光レンズにおいて、副レンズ領域の屈折面は、開口の第１の方向の一端及び他端であってこの開口の第１の方向の外側に配設されていることが好ましい。
【００２０】
第１の特徴に係る半導体発光装置の集光レンズにおいて、副レンズ領域の屈折面は、開口の第１の方向の一端及び他端であってこの開口の第１の方向の外側に配設され、発光素子から発せられ開口を通過する光を第１の方向に集光する集光面であることが好ましい。
【００２１】
第１の特徴に係る半導体発光装置の集光レンズは、半円柱形状を有する主レンズ領域と、第１の方向の一端、他端のそれぞれに集光面となる凸レンズ形状を有する副レンズ領域とを備え、集光レンズは、主レンズ領域の第１の方向に沿って延伸する縁部に配設され、パッケージ基板の第１の方向に延伸し対向する第１の側面及び第２の側面に対して位置決めをなす第１の位置決め部及び第２の位置決め部と、副レンズ領域の開口側の底面に配設され、パッケージ基板の第２の方向に延伸し対向する第３の側面及び第４の側面に対して位置決めをなす第３の位置決め部及び第４の位置決め部とを更に備えたことが好ましい。
【００２２】
本発明の実施例に係る第２の特徴は、半導体発光モジュールにおいて、第１の方向の寸法が第１の方向と交差する第２の方向の寸法に対して長い開口が構成されたリセスを有するパッケージ基板と、リセスの底部において第１の方向に複数配設された発光素子と、リセスの内部に発光素子を覆って配設された透光性樹脂と、発光素子から発せられ開口を通過する光を第２の方向において光出射方向に集光し、この集光の割合を第１の方向に渡って一定に保持する主レンズ領域を有し、第１の方向の一端及び他端に発光素子から発せられる光を第１の方向に屈折させる副レンズ領域を有する集光レンズとを有する複数の半導体発光装置と、半導体発光装置を第２の方向に一定間隔において配列し実装する実装基板とを備える。
【００２３】
本発明の実施例に係る第３の特徴は、照明装置において、第２の特徴に係る半導体発光モジュールを配設し、半導体発光モジュールの半導体発光装置の集光レンズを通して発せられる光を光出射方向に通過させる照明用開口を有する照明装置筐体と、照明用開口を塞ぐ透光カバーと、半導体発光モジュールと電源とを接続するための電源接続ユニットとを備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光出射方向に発せられる光の集光性を向上しつつ、光出射方向の周囲に発せられる光の光度を向上することができる半導体発光装置を提供することができる。
【００２５】
更に、本発明によれば、上記半導体発光装置を照明装置に簡易に組み込むことができる半導体発光モジュールを提供することができる。
【００２６】
更に、本発明によれば、道路や歩道に対して十分な明るさを有し、かつ周囲に適度な明るさを持って防犯対策上好適な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体発光装置の部分切欠き斜視図である。
【図２】図１に示す半導体発光装置の第２の方向において切断した断面図である。
【図３】図１に示す半導体発光装置の第３の方向から見た上面図である。
【図４】図１に示す半導体発光装置の集光レンズの側面図である。
【図５】（Ａ）は図１に示す半導体発光装置の側面図、（Ｂ）は第１の比較例に係る半導体発光装置の側面図、（Ｃ）は第２の比較例に係る半導体発光装置の側面図である。
【図６】図５に示す半導体発光装置の第１の方向の配向特性を示す図である。
【図７】図５に示す半導体発光装置の第２の方向の配向特性を示す図である。
【図８】図１に示す半導体発光装置において集光レンズの副レンズ領域の割合を変化させた状態を示す側面図である。
【図９】図８に示す半導体発光装置の第１の方向の配向特性を示す図である。
【図１０】図１に示す半導体発光装置において集光レンズの副レンズ領域の屈折面の角度を変化させた状態を示す側面図である。
【図１１】図１０に示す半導体発光装置の第１の方向の配向特性を示す図である。
【図１２】実施例１に係る半導体発光モジュールの平面図である。
【図１３】実施例１に係る照明装置の斜視図である。
【図１４】図１３に示す照明装置の設置状態を示す側面図である。
【図１５】図１３に示す照明装置の設置状態を示す正面図である。
【図１６】図１３に示す照明装置の照度分布図である。
【図１７】本発明の実施例２に係る半導体発光装置の断面図である。
【図１８】本発明の実施例３に係る半導体発光装置の斜視図である。
【図１９】図１８に示す半導体発光装置の側面図である。
【図２０】実施例３に係る半導体発光装置の集光レンズの裏面斜視図である。
【図２１】本発明の実施例４に係る半導体発光装置の第２の方向において切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２９】
また、以下に示す実施例はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００３０】
（実施例１）
本発明の実施例１は、照明装置特に道路や歩道の照明に使用される街灯の発光源としての半導体発光装置、この半導体発光装置を組み込んだ半導体発光モジュール及びこの半導体発光モジュールを備えた照明装置に本発明を適用した例を説明するものである。
【００３１】
［半導体発光装置の全体構造］
図１乃至図３に示すように、実施例１に係る半導体発光装置１は、第１の方向Ｘの寸法が第１の方向Ｘと交差する第２の方向Ｙの寸法に対して長い開口２１３が構成されたリセス２１Ｒを有するパッケージ基板２と、リセス２１Ｒの底部２１１Ｂにおいて第１の方向Ｘに複数配設された発光素子３と、リセス２１Ｒの内部に発光素子３を覆って配設された透光性樹脂６と、発光素子３から発せられ開口２１３を通過する光を第２の方向Ｙにおいて光出射方向Ａｅに集光し、この集光の割合を第１の方向Ｘに渡って一定に保持する主レンズ領域８１を有し、第１の方向Ｘの一端及び他端に発光素子３から発せられる光を第１の方向Ｘ（光分散方向Ａａ）に屈折させる副レンズ領域８２を有する集光レンズ８とを備える。
【００３２】
ここで、第１の方向Ｘとは、座標軸のＸ軸に一致する方向であり、パッケージ基板２の長手方向と一致する方向である。第２の方向Ｙとは、基本的に第１の方向Ｘに対して０度を超えて１８０度未満の角度範囲の方向であればよいが、実施例１においては直交座標軸のＹ軸に一致する方向であり、第１の方向Ｘに対して直交し、パッケージ基板２の短手方向と一致する方向である。更に、光出射方向Ａｅとは、発光素子３から発せられた光の大半を主に出射する方向であり、パッケージ基板２の上面２１Ａ、リセス２１Ｒの底部２１１Ｂの表面（底面）のそれぞれに対して鉛直方向である。この光出射方向Ａｅは、ここでは直交座標軸のＺ軸に一致する方向であり、第３の方向Ｚである。また、前述の光分散方向Ａａとは、第１の方向Ｘと光出射方向Ａｅとの間の範囲の方向であり、パッケージ基板２の短手方向に積極的に分散させる方向である。
【００３３】
［パッケージ基板の構造］
パッケージ基板２は、図１乃至図３に示すように、第１のリセス２１１Ｒを有し、熱伝導性を有する放熱体２１と、この放熱体２１に装着され、第２のリセス２１２Ｒを有し、光反射性を有する樹脂体２２とを備えている。リセス２１Ｒは第１のリセス２１１Ｒと第２のリセス２１２Ｒとによって構成されている。
【００３４】
放熱体２１の第１のリセス２１１Ｒは、光出射方向Ａｅ（第３の方向Ｚ）に第１の開口２１３Ａを有し、光出射方向Ａｅとは反対側に底部２１１Ｂを有し、第１の開口２１３Ａ及び底部２１１Ｂの周縁に沿って配設された第１の内側面２１Ｓを有する断面凹型形状の収納部である。放熱体２１は、パッケージ基板２のベース基板としての機能を有するとともに、底部２１１Ｂにマウントされた複数の発光素子３の発光動作によって発生する熱を外部、特に放熱体２１の第１のリセス２１１Ｒが配設された側とは反対の裏面２１ＢＳから放熱する機能を有する。放熱体２１の第１のリセス２１１Ｒの内部には透光性樹脂６の一部（第１の透光性樹脂６１）が充填されている。
【００３５】
第１のリセス２１１Ｒの第１の内側面２１Ｓは、複数の発光素子３から発せられた光、主に底部２１１Ｂに沿って発せられた光を光出射方向Ａｅに向かって反射する反射面（リフレクタ）としての機能を有する。実施例１において、放熱体２１には例えば熱伝導性に優れた銅（Ｃｕ）合金材料からなる板材が母体として使用され、その表面にはＡｇめっき、Ｐｄめっき又はＲｈめっきが形成されている。また、必ずしもこの数値に限定されるものではないが、実施例１に係る半導体発光装置１のパッケージ基板２の長辺方向（第１の方向Ｘ）の寸法Ｌ１は例えば１３．２ｍｍ−１３．４ｍｍ、短辺方向（第２の方向Ｙ）の寸法Ｌ２は例えば５．２ｍｍ−５．４ｍｍ、厚さ方向（第３の方向Ｚ）の寸法Ｌ３は例えば２．４ｍｍ−２．６ｍｍに設定されている。
【００３６】
このパッケージ基板２のサイズに対して、放熱体２１の第１の方向Ｘの寸法Ｌ４は例えば１１．３ｍｍ−１１．５ｍｍ、第２の方向Ｙの寸法Ｌ５は例えば４．２ｍｍ−４．４ｍｍ、第３の方向Ｚの寸法Ｌ６は例えば１．４ｍｍ−１．６ｍｍに設定されている。更に、第１のリセス２１１Ｒの底部２１１Ｂの第２の方向Ｙ（幅方向）の寸法Ｌ７は例えば０．６ｍｍ−１．０ｍｍ、第１の開口２１３Ａの第２の方向Ｙ（幅方向）の寸法Ｌ８は例えば１．４ｍｍ−１．８ｍｍ、第１のリセス２１１Ｒの第３の方向Ｚ（深さ方向）の寸法Ｌ９は例えば０．３ｍｍ−１．０ｍｍに設定されている。
【００３７】
樹脂体２２は、実施例１において放熱体２１にインサート成型されたものであり、放熱体２１の裏面２１ＢＳを露出させ、放熱体２１の側面周囲に一体的に成型され、そのまま光射出方向Ａｅに向かって厚みを有している。樹脂体２２の第２のリセス２１２Ｒは、光出射方向Ａｅに第２の開口２１３Ｂを有し、光出射方向Ａｅとは反対側に底部（底面）２１２Ｂを有し、第２の開口２１３Ｂ及び底部２１２Ｂの周縁に沿って配設された第２の内側面２２Ｓを有する断面凹型形状の収納部である。第２のリセス２１２Ｒの底部２１２Ｂと第１のリセス２１１Ｒの第１の開口２１３Ａとは連接されている。第２のリセス２１２Ｒの底部２１２Ｂ及び第２の開口２１３Ｂの平面サイズは、第１のリセス２１１Ｒの底部２１１Ｂ及び第１の開口２１３Ａの平面サイズよりも大きく設定されている。
【００３８】
樹脂体２２は、パッケージ基板２の外形形状を構成するとともに、透光性樹脂６の他の一部（第２の透光性樹脂６２）を充填するためのダムとしても機能する。第２のリセス２１２Ｒの第２の内側面２２Ｓは、複数の発光素子３から発せられた光を光出射方向Ａｅに対して交差する方向に反射し、対向する第２の内側面２２Ｓ間において光を拡散し異なる発光色の光を混色させる光拡散面（リフレクタ）としての機能を有する。実施例１において、樹脂体２２には例えば光反射性に優れたホワイト樹脂と称されるナイロン系樹脂、特にポリアミド樹脂を実用的に使用することができる。
【００３９】
樹脂体２２に配設された第２のリセス２１２Ｒの底部２１２Ｂの第２の方向Ｙ（短辺方向又は幅方向）の寸法Ｌ１０は例えば３．９ｍｍ−４．３ｍｍ、第２の開口２１３Ｂの第２の方向Ｙ（短辺方向又は幅方向）の寸法Ｌ１１は例えば４．２ｍｍ−４．４ｍｍ、第２のリセス２１２Ｒの第３の方向Ｚ（深さ方向）の寸法Ｌ１２は例えば０．９ｍｍ−１．１ｍｍに設定されている。この第２のリセス２１２Ｒの寸法Ｌ１２は、第１のリセス２１１Ｒの同一方向の寸法Ｌ９に対して深く設定されている。実施例１において、透光性樹脂６は第１のリセス２１１Ｒ内に充填される第１の透光性樹脂６１と第２のリセス２１２Ｒに充填される第２の透光性樹脂６２との２層構造を有しているので、第２のリセス２１２Ｒに充填される第２の透光性樹脂６２の膜厚は第１のリセス２１１Ｒに充填される第１の透光性樹脂６１の膜厚に比べて厚く設定されている。換言すれば、第２の透光性樹脂６２の膜厚方向（光照射方向Ａｅ）の光路長は第１の透光性樹脂６１の膜厚方向の光路長に比べて長く設定されている。
【００４０】
放熱体２１において、第１のリセス２１１Ｒの第１の内側面（反射面）２１Ｓの底部２１１Ｂに対する第１の内角α１は、前述の通り反射面として機能させるために、９０度を越えて１８０度未満の鈍角の範囲内に設定される。実施例１において、第１の内角α１は例えば１３０度−１５０度に設定されている。樹脂体２２において、第２のリセス２１２Ｒの第２の内側面（光拡散面）２２Ｓの底部２１２Ｂに対する第２の内角α２は、前述の通り光拡散面として機能させるために、第１の内角α１に比べて小さい角度、詳細には鈍角の範囲内に設定される。実施例１において、第２の内角α２は例えば９０度−１１０度に設定されている。
【００４１】
［発光素子の構造］
複数の発光素子３は、実施例１において、青色光を発する青色発光素子（青色発光ダイオード）３Ｂと、この青色発光素子３Ｂの発する青色光と異なる発光色である赤色光を発する赤色発光素子（赤色発光ダイオード）３Ｒとを有する。青色発光素子３Ｂは約４５０ｎｍ−４９０ｎｍの波長を有する青色光を発光する。この青色発光素子３Ｂは、例えばサファイア基板上又はシリコン基板上にＩｎＧａＮ系半導体を形成した半導体チップである。赤色発光素子３Ｒは約６２０ｎｍ−７８０ｎｍの波長を有する赤色光を発光する。この赤色発光素子３Ｒは、例えばＡｌＮ基板上又はサファイア基板上にＡｌＧａＩｎＰ系半導体を形成した半導体チップである。
【００４２】
これらの半導体チップは、例えば０．２ｍｍ−０．６ｍｍの一辺の長さを有する正方形又は長方形の平面形状を有する。そして、青色発光素子３Ｂ、赤色発光素子３Ｒは、図１及び図３に示すように、例えば１．２ｍｍ−１．３ｍｍの配列ピッチにおいて、放熱体２１の第１のリセス２１１Ｒの底部２１１Ｂ上にマウントされ、第１の方向Ｘに横一列に配列されている。実施例１においては、図１中、左上奥から右下手前に向かって、図３中、左側から右側に向かって、２個の青色発光素子３Ｂ、１個の赤色発光素子３Ｒ、２個の青色発光素子３Ｂ、１個の赤色発光素子３Ｒ、２個の青色発光素子３Ｂが配設され、６個の青色発光素子３Ｂ及び２個の赤色発光素子３Ｒの合計８個の発光素子が配列されている。配列パターンは必ずしも限定されるものではないが、実施例１においては、複数個（２個）の青色発光素子３Ｂ毎に１個の赤色発光素子３Ｒが繰り返し配設されている。なお、実施例１に係る半導体発光装置１は、８個の発光素子３を備えているが、この個数に限定されるものではない。
【００４３】
［透光性樹脂の構造］
図１及び図２に示すように、透光性樹脂６の第１のリセス２１１Ｒに充填された第１の透光性樹脂６１は、複数の発光素子３を覆い外部環境から複数の発光素子３を保護するとともに、主に青色発光素子３Ｂから発せられる青色光の一部を吸収し、他の波長の光に変換する蛍光体（図示しない。）が含有されている。第１の透光性樹脂６１は、ポッティング法を利用して樹脂材を滴下塗布し硬化させて形成しているので、実施例１においては第１のリセス２１１Ｒの第１の開口２１３Ａの縁まで硬化前の表面張力を利用して満たされている。
【００４４】
実施例１において、第１の透光性樹脂６１には例えばシリコーン樹脂が使用される。また、シリコーン樹脂に添加される蛍光体には、例えば青色光の一部を吸収し、補色系となる約５８０ｎｍ−６００ｎｍの波長を有する黄色光を発することができるシリケート系蛍光体が使用される。蛍光体は例えば５重量％−４０重量％の比率において第１の透光性樹脂６１に含有されることが好ましい。また、蛍光体にはＹＡＧ系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体等を使用することができる。ここで、補色系となる光とは、単数又は複数の色の光と混合して白色系の色の光に変換することができる色の光である。
【００４５】
透光性樹脂６の第２のリセス２１２Ｒに充填された第２の透光性樹脂６２は、主に青色発光素子３Ｂから発せられた青色光、赤色発光素子３Ｒから発せられた赤色光、青色光の一部を第１の透光性樹脂６１により変換した黄色光のそれぞれの、第１の透光性樹脂６１から集光レンズ８までの光路として使用されている。実施例１において、第２の透光性樹脂６２は、この光路における拡散や散乱をできる限り抑え、集光レンズ８によって効率よく光出射方向Ａｅに光を集光するために、蛍光体や拡散材を含まない。
【００４６】
第１の透光性樹脂６１と同様に、第２の透光性樹脂６２は、ポッティング法を利用して樹脂材を滴下塗布し硬化させて形成しているので、実施例１においては第２のリセス２１２Ｒの第２の開口２１３Ｂの縁まで硬化前の表面張力を利用して満たされている。
【００４７】
［リード及びワイヤの構造］
パッケージ基板２の樹脂体２２には、一端側（インナーリード）が第２のリセス２１２Ｒの底部２１２Ｂ上に配設され、他端側（アウターリード）が樹脂体２２の外部に突出し成型されたリード４が配設されている。リード４の一端側は複数の発光素子３のアノード電極（図示しない。）又はカソード電極（図示しない。）にワイヤ５を通して電気的に接続される。リード４の他端側は実施例１においてガルウイング形状に成型されている。なお、リード４の形状はピン挿入型や面実装型であってもよい。
【００４８】
リード４は例えばＣｕ合金材料の板材を使用して構成されている。少なくともリード４の一端側及び他端側の接続箇所には、半田実装時の濡れ性を向上するために、Ａｇめっき膜が配設されている。ワイヤ５には例えばＡｕワイヤ、Ｐｄワイヤ又はＲｈワイヤが使用されている。ワイヤ５は複数の発光素子３のアノード電極又はカソード電極に熱圧着法を使用して電気的にかつ機械的に接続される。
【００４９】
［集光レンズの構造］
集光レンズ８の主レンズ領域８１は、図１乃至図４に示すように、複数の発光素子３から発せられ最終的に第２のリセス２１２Ｒの第２の開口２１３Ｂを通過した光を第２の方向Ｙにおいて光出射方向Ａｅに集光する凸レンズ形状を第１の方向Ｘに渡って一定に保持した半円柱形状により構成されている。パッケージ基板２のサイズ、光出射方向Ａｅにおける照射範囲等の変化に応じて数値は変化するが、実施例１において、主レンズ領域８１は、真円柱を軸心に沿ってほぼ半分に分割した形状を有し、主レンズ領域８１の光集光面の曲率半径Ｒ１は例えば２．６ｍｍ−２．７ｍｍに設定されている。なお、実施例１において、主レンズ領域８１の光集光面は、真円若しくはそれに近い形状に設定されているが、楕円面、複数の曲率半径の面を組み合わせた曲面、ポリゴンミラーのような多面体であってもよい。要するに、主レンズ領域８１は、発光素子３から発せられた光を光出射方向Ａｅに集光する機能を備えていればよい。
【００５０】
集光レンズ８の副レンズ領域８２は、パッケージ基板２の第２のリセス２１２Ｒの第１の方向Ｘの一端及び他端において、発光素子３から発せられる光の一部を光分散方向Ａａに屈折させ、パッケージ基板２の短辺方向に積極的に光を分散（出射）させる機能を有する。図４に示すように、副レンズ領域８２の光を第１の方向Ｘに屈折させる屈折面８２ＲＳと副レンズ領域８２の第２の開口２１３Ｂ（又は第１の開口２１３Ａ）側の底面８３との内角β１は鋭角の範囲内に設定されている。この内角β１の具体的な数値は後述する。更に、図３に示すように、副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳは実施例１において第２のリセス２１２Ｒの第２の開口２１３Ｂと重複する領域に配設されている。双方を重複する領域に配設することによって、本来、発光素子３から第２の開口２１３Ｂを通過して光出射方向Ａｅに出射される光の一部を光分散方向Ａａに分散させることができる。
【００５１】
また、集光レンズ８には、主レンズ領域８１の第１の方向Ｘに沿って延伸する縁部に配設され、パッケージ基板２の第１の方向Ｘに延伸し対向する第１の側面及び第２の側面に対して位置決めをなす第１の位置決め部８５Ａ及び第２の位置決め部８５Ｂが配設されている。この第１の位置決め部８５Ａ及び第２の位置決め部８５Ｂは、パッケージ基板２の長辺側の上面２１Ａから側面の一部に当接して又は適度なクリアランスを有してはまり合い、パッケージ基板２に対する集光レンズ８の位置決めを行い、集光レンズ８をパッケージ基板２に装着する機能を有する。集光レンズ８は、第１の位置決め部８５Ａ及び第２の位置決め部８５Ｂを用いてパッケージ基板２の側面を適度に挟持できる場合にはそのままパッケージ基板２に装着してもよいが、接着剤を用いてパッケージ基板２に装着してもよい。
【００５２】
集光レンズ８には、例えば光透過性を有し、安価でかつ製作性に優れたアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂のいずれかの樹脂により構成されている。実施例１において、集光レンズ８は、透明材料を使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば用途に応じて黄色等に着色してもよい。
【００５３】
（Ａ）集光レンズの光配向特性
この集光レンズ８の配向特性は以下の通りである。図５（Ａ）は実施例１に係る集光レンズ８を装着した半導体発光装置１である。図５（Ｂ）は第１の比較例、図５（Ｃ）は第２の比較例である。第１の比較例は集光レンズを装着しない半導体発光装置１Ｂである。第２の比較例は、半円柱形状を有し実施例１に係る集光レンズ８の主レンズ領域８１に相当する領域のみ有する集光レンズ８Ｃを装着した半導体発光装置１Ｃである。
【００５４】
図６は、実施例１に係る半導体発光装置１、第１の比較例に係る半導体発光装置１Ｂ、第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃのそれぞれにおいて、第１の方向Ｘつまりパッケージ基板２の長辺方向の光配向特性を示す。図６中、横軸は光出射角度（度）、縦軸は相対光強度である。データ（Ａ）は図５（Ａ）に示す実施例１に係る半導体発光装置１の光配向特性を示す。データ（Ｂ）は図５（Ｂ）に示す第１の比較例に係る半導体発光装置１Ｂの光配向特性を示す。データ（Ｃ）は図５（Ｃ）に示す第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃの光配向特性を示す。
【００５５】
第１の比較例に係る半導体発光装置１Ｂの光配向特性はデータ（Ｂ）に示す通りである。光出射角度が０度付近、つまり光出射方向Ａｅ（又は第３の方向Ｚ）であってパッケージ基板２の上面２１Ａや第１のリセス２１１Ｒの底部２１１Ｂに対して鉛直方向の相対光強度は最も高い。光出射角度が±９０度、つまり光分散方向Ａａ（第１の方向Ｘ）であってパッケージ基板２の上面２１Ａと同一平面上においてパッケージ基板２の短辺側の相対光強度は限りなくゼロに近く、光分散方向Ａａには光の取り出しができない。
【００５６】
第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃの光配向特性はデータ（Ｃ）に示す通りである。集光レンズ８Ｃを備えたことによって、光出射角度が０度−±７０度付近までの広い範囲において、相対光強度は第１の比較例の場合に比べて全体的に押し上げられ高くなる。光出射角度が±９０度付近においては、集光レンズ８Ｃを通して光漏れが１％−２％程度見られるものの、相対光強度は限りなくゼロに近く、光分散方向Ａａには実質的な光の取り出しができない。
【００５７】
第１の比較例、第２の比較例のそれぞれに対して、実施例１に係る半導体発光装置１の光配向特性はデータ（Ａ）に示す通りである。集光レンズ８を備え、集光レンズ８の主レンズ領域８１によって、光出射角度が０度付近においては相対光強度は第２の比較例の場合に比べて更に押し上げられ高くなる。光出射角度が±２０度−±７０度付近までの範囲において、相対光強度は、第２の比較例の場合に比べて若干減少するものの、第１の比較例の場合に比べて高くなる。そして、光出射角度が±９０度付近においては、集光レンズ８の副レンズ領域８２によって発光素子３から発せられた光は光分散方向Ａａに屈折され、この光分散方向Ａａにおいて光の取り出しを実現することができる。この領域における相対光強度は５％−８％程度に達する。
【００５８】
図７は、実施例１に係る半導体発光装置１、第１の比較例に係る半導体発光装置１Ｂ、第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃのそれぞれにおいて、第２の方向Ｙつまりパッケージ基板２の短辺方向の光配向特性を示す。図６と同様に、図７中、横軸は光出射角度（度）、縦軸は相対光強度である。前述と同様に、データ（Ａ）は図５（Ａ）に示す実施例１に係る半導体発光装置１の光配向特性を示す。データ（Ｂ）は図５（Ｂ）に示す第１の比較例に係る半導体発光装置１Ｂの光配向特性を示す。データ（Ｃ）は図５（Ｃ）に示す第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃの光配向特性を示す。
【００５９】
第１の比較例に係る半導体発光装置１Ｂの光配向特性はデータ（Ｂ）に示す通りである。光出射角度が０度付近、つまり光出射方向Ａｅの相対光強度は最も高い。光出射角度が±９０度、つまり第２の方向Ｙであってパッケージ基板２の上面２１Ａと同一平面上においてパッケージ基板２の長辺側の相対光強度は限りなくゼロに近い。
【００６０】
第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃの光配向特性はデータ（Ｃ）に示す通りである。集光レンズ８Ｃを備えたことによって、光出射角度が±２５度−±９０度付近までの範囲において、相対光強度は第１の比較例の場合に比べて減少するものの、光出射角度が０度−±２５度付近までの範囲において、相対光強度は第１の比較例の場合に比べて全体的に押し上げられ高くなる。光出射角度が±９０度付近においては、集光レンズ８Ｃを通して光漏れが３％−４％程見られる。
【００６１】
実施例１に係る半導体発光装置１の光配向特性はデータ（Ａ）に示す通りである。集光レンズ８の主レンズ領域８１は第２の比較例２の集光レンズ８Ｃと同様の形状を有しているので、主レンズ領域８１によって相対光強度は第２の比較例の相対光強度と同様の傾向を示している。また、相対光強度は第２の比較例の相対光強度に比べて若干高くなっている。
【００６２】
（Ｂ）集光レンズの副レンズ領域の割合
次に、集光レンズ８において副レンズ領域８２の適切な割合は以下の通りである。図８は実施例１に係る集光レンズ８を装着した半導体発光装置１を示す。試料として製作された集光レンズ８は、底面８３から主レンズ領域８１の光出射方向Ａｅ（第３の方向Ｚ）に向かって最も高い位置までの厚さｔを２．５ｍｍに設定し、一端及び他端から第１の方向Ｘに０．６ｍｍ、１．３ｍｍ、２．０ｍｍのそれぞれの位置まで角度を一定とした屈折面（傾斜平面）８２ＲＳを生成した。一定の角度とは、屈折面８２Ｓと底面８３との内角β１であり、内角β１はここでは４５度に設定した。一端及び他端から０．６ｍｍの位置に屈折面８２ＲＳが製作された場合、集光レンズ８の厚さｔに対する副レンズ領域８２の割合は２割強（約２４％）になる。同様に、１．３ｍｍの位置に屈折面８２ＲＳが製作された場合、副レンズ領域８２の割合は５割強（約５２％）、２．０ｍｍの位置に屈折面８２ＲＳが製作された場合、副レンズ領域８２の割合は８割（８０％）になる。
【００６３】
図９は実施例１に係る半導体発光装置１において集光レンズ８の副レンズ領域８２の割合と第１の方向Ｘの光配向特性との関係を示す。なお、図９には、前述の第１の比較例に係る半導体発光装置１Ｂの光配向特性（データ（Ｂ））及び第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃの光配向特性（データ（Ｃ））が併記されている。図９中、横軸は光出射角度（度）、縦軸は相対光強度である。データ（Ａ１）は図８に示す副レンズ領域８２の割合が２割強の場合の光配向特性を示す。データ（Ａ２）は副レンズ領域８２の割合が５割強の場合の光配向特性を示し、データ（Ａ３）は副レンズ領域８２の割合が８割の場合の光配向特性を示す。
【００６４】
データ（Ａ１）に示すように、光出射角度が０度−±７０度付近までの広い範囲において、相対光強度がほとんど変化しない光配向特性を維持することができる。そして、光出射角度が±９０度付近においては、集光レンズ８の副レンズ領域８２をたった２割以上設けたことによって発光素子３から発せられた光は光分散方向Ａａに屈折され、この光分散方向Ａａにおいて光の取り出しを実現することができる。
【００６５】
更に、データ（Ａ２）及びデータ（Ａ３）に示すように、光出射角度が０度−±７０度付近までの広い範囲において、同様に相対光強度がほとんど変化しない光配向特性を維持することができる。そして、光出射角度が±９０度付近においては、集光レンズ８の副レンズ領域８２の割合を増加することにより、この光分散方向Ａａにおける光の取り出し量を増加することができる。すなわち、集光レンズ８において、副レンズ領域８２の厚さｔに対する屈折面８２ＲＳの割合は２割以上１０割以下の範囲に設定することによって、主レンズ領域８１による光出射方向Ａｅにおける光量は十分に確保することができ、更に光分散方向Ａａにおける適正な光量も確保することができる。第１の比較例又は第２の比較例に対して、実施例１に係る半導体発光装置１においては、光分散方向Ａａにおける光量を最大で約１０倍に増加することができる。
【００６６】
（Ｃ）集光レンズの副レンズ領域の屈折面の角度
次に、集光レンズ８において副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳの適切な角度（内角β１）は以下の通りである。図１０は実施例１に係る集光レンズ８を装着した半導体発光装置１を示す。試料として製作された集光レンズ８は、図８に示す半導体発光装置１の集光レンズ８と同様に底面８３から主レンズ領域８１の光出射方向Ａｅに向かって最も高い位置までの厚さｔを２．５ｍｍに設定し、一端及び他端から第１の方向Ｘに１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍのそれぞれの位置まで角度を変えて屈折面（傾斜平面）８２ＲＳを製作した。一端及び他端から１．０ｍｍの位置に屈折面８２ＲＳが製作された場合、この屈折面８２ＲＳの角度（内角β１１）は約６８度になる。同様に、２．０ｍｍの位置に屈折面８２ＲＳが製作された場合、この屈折面８２ＲＳの角度（内角β１２）は約５１度、３．０ｍｍの位置に屈折面８２ＲＳが製作された場合、この屈折面８２ＲＳの角度（内角β１３）は約３９度になる。
【００６７】
図１１は実施例１に係る半導体発光装置１において副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳの角度変化と第１の方向Ｘの光配向特性との関係を示す。なお、図１１には、前述の第１の比較例に係る半導体発光装置１Ｂの光配向特性（データ（Ｂ））及び第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃの光配向特性（データ（Ｃ））が併記されている。図１１中、横軸は光出射角度（度）、縦軸は相対光強度である。データ（Ａ４）は図１１に示す副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳの角度が約６８度の場合の光配向特性を示す。データ（Ａ５）は屈折面８２ＲＳの角度が約５１度の場合の光配向特性を示し、データ（Ａ３）は屈折面８２ＲＳの角度が約３９度の場合の光配向特性を示す。
【００６８】
データ（Ａ４）に示すように、光出射角度が０度−±７０度付近までの広い範囲において、相対光強度がほとんど変化しない光配向特性を維持することができる。そして、光出射角度が±９０度付近においては、集光レンズ８の副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳに内角β１が鋭角の範囲内であって若干の傾斜角度を設定することによって発光素子３から発せられた光は光分散方向Ａａに屈折され、この光分散方向Ａａにおいて光の取り出しを実現することができる。この屈折面８２ＲＳにおいては、相対光強度が約２％−３％ではあるが、第１の比較例に係る半導体発光装置１Ｂ及び第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃの相対光強度に比べて高い光配向特性が見られる。
【００６９】
更に、データ（Ａ５）及びデータ（Ａ６）に示すように、光出射角度が０度−±７０度付近までの広い範囲において、同様に相対光強度がほとんど変化しない光配向特性を維持することができる。そして、光出射角度が±９０度付近においては、副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳの角度を減少することより、光出射方向Ａｅにおける相対光強度は若干の減少はあるものの、光分散方向Ａａにおける光の取り出し量を増加することができる。すなわち、集光レンズ８において、副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳの角度（内角β１）を小さくすれば、発光素子３から発せられる光を光分散方向Ａｅに有効に取り出すことができる。光出射方向Ａｅの相対光強度が損なわれずに光分散方向Ａｅに適度な光を取り出すために、実施例１に係る半導体発光装置１においては、副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳの内角β１が３０度−８０度の範囲内に設定されている。
【００７０】
［半導体発光装置の特徴］
前述のように、実施例１に係る半導体発光装置１においては、主レンズ領域８１及び副レンズ領域８２を有し、この副レンズ領域８２に発光素子３から発せられる光を光分散方向Ａｅに取り出す屈折面８２ＲＳを有する集光レンズ８を備えたので、光出射方向Ａｅに発せられる光の集光性を向上しつつ、光出射方向Ａａの周囲に発せられる光の光度を向上することができる。
【００７１】
また、半導体発光装置１においては、集光レンズ８の副レンズ領域８２の割合を集光レンズ８の厚さｔに対して２割以上設定しているので、光出射方向Ａｅに発せられる光の集光性を向上しつつ、光出射方向Ａａの周囲に発せられる光の光度を向上することができる。
【００７２】
更に、半導体発光装置１においては、集光レンズ８の副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳの角度を鋭角の範囲内に設定しているので、光出射方向Ａｅに発せられる光の集光性を向上しつつ、光出射方向Ａａの周囲に発せられる光の光度を向上することができる。
【００７３】
［半導体発光モジュールの構造］
図１２に示すように、実施例１に係る半導体発光モジュール１０は、前述の実施例１に係る複数個の半導体発光装置１（前述の図１乃至図４参照。）と、この半導体発光装置１を第２の方向Ｙに一定間隔において配列し実装する実装基板１０１とを備える。この半導体発光モジュール１０の実装基板１０１は、必ずしもこの数値に限定されるものではないが、第１の方向Ｘの幅寸法Ｗ１０１を例えば３０ｍｍ−３５ｍｍに設定し、第２の方向Ｙの長さＬ１０１を例えば２００ｍｍ−３００ｍｍに設定した長方形の平面形状を有する。実装基板１０１には、エポキシ系樹脂基板にＣｕ等の配線を有するプリント配線基板を実用的に使用することができる。
【００７４】
半導体発光装置１は、そのパッケージ基板２の長辺方向（第１の方向Ｘ）を実装基板１０１の幅方向（第１の方向Ｘ）に一致させ、パッケージ基板２の短辺方向（第２の方向Ｙ）を実装基板１０１の長さ方向（第２の方向Ｙ）に一致させ、例えば１５ｍｍ−２５ｍｍ程度の一定間隔においてここでは合計１２個配列されている。半導体発光装置１の配列個数はこの個数に限定されるものではない。例えば、半導体発光装置１は、第２の方向Ｙに２個以上１２個未満若しくは１２個を超えた個数、又はその第２の方向Ｙの配列数を維持した状態において第１の方向Ｘに２列以上配列してもよい。更に、半導体発光装置１は、実装基板１の表面上の第２の方向Ｙに一直線に配列されているが、第２の方向Ｙに向かって１個毎若しくは複数個毎にジグザグに配列してもよい。
【００７５】
実施例１に係る実装基板１０１には、半導体発光モジュール１０と電源（ここでは商用電源、例えば１００Ｖ）２００とを接続するための電源接続ユニット１１０が配設されている。この電源接続ユニット１１０は、その詳細な構造は特に説明しないが、電源２００を半導体発光モジュール１０において取り扱えるレベルに変換する機能を有する。なお、実施例１においては、この電源接続ユニット１１０には、半導体モジュール１０と電源２００のコンセントやケーブルに接続するまでの配線やコネクタも含まれるが、後述する照明装置１５の照明装置筐体１５０側に配設される場合には、半導体発光モジュール１０に配設される必要はない。
【００７６】
また、実施例１に係る半導体発光モジュール１０の実装基板１０１には、特に符号を付けないが、電源接続ユニット１１０から出力される電流の整流やレベル変換等に使用されるダイオードや抵抗が実装されている。
【００７７】
このように実施例１に係る半導体発光モジュール１０においては、半導体発光装置１を実装基板１０１に複数個実装した組立製品としたので、複数個の半導体発光装置１を後述する照明装置１５に簡易に組み込むことができる。従って、照明装置１５の生産性を向上することができる。
【００７８】
［照明装置の構造］
図１３に示すように、実施例１に係る照明装置１５は、前述の図１２に示す実施例１に係る半導体発光モジュール１０を配設し、半導体発光モジュール１０の半導体発光装置１の集光レンズ８を通して発せられる光を光出射方向Ａｅに通過させる照明用開口１５１を有する照明装置筐体１５０と、照明用開口１５１を塞ぐ透光カバー１５２と、半導体発光モジュール１０と電源２００とを接続するための電源接続ユニット１１０とを備えている。
【００７９】
実施例１に係る照明装置１５は例えば道路や歩道を照明する街灯として使用されている。なお、照明装置１５は、街灯に必ずしも限定されるものではなく、家庭やオフィス等の照明器具として使用してもよい。
【００８０】
照明装置１５の照明装置筐体１５０は中空楕円柱の一部の側面を照明用開口１５１としてくり抜いた形状により構成され、この照明装置筐体１５０の内部に半導体発光モジュール１０が収納され取り付けられている。半導体発光モジュール１０の実装基板１０１に実装された半導体発光装置１は照明用開口１５１側に配設され、半導体発光装置１から発せられる光は光出射方向Ａｅに出射される。この光出射方向Ａｅにはここでは道路や歩道が存在するようになっている。照明装置筐体１５０は、例えばプラスチック、アルミニウム等の金属等により構成されている。
【００８１】
透光カバー１５２は、照明装置筐体１５０に照明用開口１５１を塞ぐように装着されている。この透明カバー１５２は、無色透明若しくは黄色等の必要に応じて適度に着色された光透過性材料、例えばプラスチックやガラスにより構成されている。透明カバー１５２は、半導体発光装置１から発せられる光を道路や歩道に照射するとともに、雨や風等の外部環境から半導体発光装置１並びに半導体発光モジュール１０を保護する機能を有する。なお、透明カバー１５２は、照明装置筐体１５０の内部側の内面や外側の外面に着色、反射、拡散等のいずれかを目的としたコーティング材を配設してもよく、又拡散等を目的としてレンズ機能を付加してもよい。
【００８２】
図１４及び図１５に示すように、実施例１に係る照明装置１５は、道路若しくは歩道１７に設置された支柱１６に支持され、装着される。ここで、符号Ｈは照明装置１５の道路若しくは歩道１７からの取り付け高さである。符号はδは道路若しくは歩道１７に対する（水平面）に対する照明装置１５の取り付け角度（仰角）である。
【００８３】
図１６は実施例１に係る照明装置１の照度分布を示す。図１６中、横軸は第１の方向Ｘの距離（ｍ）、縦軸は第２の方向Ｙの距離（ｍ）である。ここでは、第１の方向Ｘは道路や歩道１７の延伸方向と一致する方向であり、第２の方向Ｙは道路や歩道１７の延伸方向と直交する方向である。また、照度分布の測定に使用した照明装置１は１０８Ｗの出力を有し、取り付け高さＨは８．５ｍ、取り付け角度δは０度に設定した。
【００８４】
照明装置１５においては、半導体発光モジュール１０に実装された半導体発光装置１のパッケージ基板２の長辺方向を第１の方向Ｘに一致させ、半導体発光装置１の集光レンズ８の主レンズ領域８１によって発光素子３から発せられる光を集光し絞っているので、道路や歩道１７の幅方向（第２の方向Ｙ）の狭い範囲で高い照度分布が得られる。つまり、照明装置１５によって道路や歩道１７を高い照度において明るく照らすことができる。また、照明装置１５においては、半導体発光装置１の集光レンズ８に副レンズ領域８２を配設したので、道路や歩道１７の延伸方向（第１の方向Ｘ）の割と広い範囲に、運転中のドライバーには眩しくなく、照明装置１５の周囲を適度に照らし防犯対策に適切な光量の照度分布が得られる。つまり、照明装置１５によって道路や歩道１７の周囲に適度な光量を分散し適度に明るく照らすことができる。
【００８５】
このように、実施例１においては、道路若しくは歩道１７に対して十分な明るさを有し、かつ周囲に適度な明るさを持って防犯対策上好適な照明装置１５を提供することができる。
【００８６】
（実施例２）
本発明の実施例２は、前述の実施例１に係る半導体発光装置１の集光レンズ８の変形例を説明するものである。
【００８７】
［半導体発光装置並びに集光レンズの構造］
図１７に示すように、実施例２に係る半導体発光装置１においては、集光レンズ８の副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳが、パッケージ基板２のリセス２１Ｒの開口２１３、詳細には第２のリセス２１２Ｒの第２の開口２１３Ｂの第１の方向Ｘの一端及び他端であってこの第２の開口２１３Ｂの第１の方向Ｘの外側に配設されている。つまり、副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳは、第２の開口２１３Ｂとは平面的に見て（光出射方向Ａｅ又は第３の方向Ｚから見て）重複した位置には配設されておらず、第２の開口２１３Ｂの外側に配設されている。実施例２に係る半導体発光装置１においては、パッケージ基板２の短辺側の側面から集光レンズ８の副レンズ領域８２が突出した構造を有する。
【００８８】
前述の図５（Ｃ）及び図６のデータ（Ｃ）に示す第２の比較例に係る半導体発光装置１Ｃにおいては、実施例１に係る半導体発光装置１の集光レンズ８の主レンズ領域８１に相当する集光レンズ８Ｃが採用されているが、この集光レンズ８Ｃの第１の方向Ｘの端面から数％の光漏れが発生している。実施例２に係る半導体発光装置１は、副レンズ領域８２を用いてこの漏れた光を光分散方向Ａａに積極的にかつ有効に屈折させ、光分散方向Ａａへの光拡散を行う機能を有する。
【００８９】
実施例２に係る半導体発光装置１の上記説明以外の基本的構造、例えばパッケージ基板２、発光素子３、集光レンズ８等の基本的構造、特に集光レンズ８の副レンズ領域８２の割合や屈折面８２ＲＳの角度等の基本的構造は実施例１に係る半導体発光装置１のそれらの基本的構造と同様である。また、半導体発光装置１を実装した半導体発光モジュール１０、この半導体発光モジュール１０が組み込まれた照明装置１５の基本的構造は前述の実施例１に係る半導体発光モジュール１０並びに照明装置１５の基本的構造と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９０】
［半導体発光装置の特徴］
このように構成される実施例２に係る半導体発光装置１においては、主レンズ領域８１及び副レンズ領域８２を有し、この副レンズ領域８２に発光素子３から発せられ主レンズ領域８１側から漏れる光を光分散方向Ａａに取り出す屈折面８２ＲＳを有する集光レンズ８を備えたので、光出射方向Ａｅに発せられる光の集光性を向上しつつ、光分散方向Ａａに発せられる光の光度を向上することができる。更に、実施例２に係る半導体発光装置１においては、集光レンズ８の主レンズ領域８１側から漏れる光を光分散方向Ａａに出射する光として有効に利用することができる。
【００９１】
（実施例３）
本発明の実施例３は、前述の実施例２に係る半導体発光装置１の集光レンズ８の変形例を説明するものである。
【００９２】
［半導体発光装置並びに集光レンズの構造］
図１８乃至図２０に示すように、実施例３に係る半導体発光装置１においては、集光レンズ８の副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳが、パッケージ基板２のリセス２１Ｒの開口２１３、詳細には第２のリセス２１２Ｒの第２の開口２１３Ｂの第１の方向Ｘの一端及び他端であってこの第２の開口２１３Ｂの第１の方向Ｘの外側に配設され、発光素子３から発せられ第２の開口２１３Ｂを通過する光を第１の方向Ｘ（光分散方向Ａａ）に集光する集光面として構成されている。
【００９３】
前述の実施例２に係る半導体発光装置１の集光レンズ８の副レンズ領域８２と同様に、実施例３に係る半導体発光装置１の副レンズ領域８２の屈折面８２ＲＳは、第２の開口２１３Ｂとは平面的に見て（光出射方向Ａｅ又は第３の方向Ｚから見て）重複した位置には配設されておらず、第２の開口２１３Ｂの外側に配設され、パッケージ基板２の短辺側の側面から突出した構造を有する。この集光レンズ８の副レンズ領域８２は、主レンズ領域８１側から漏れる光を光分散方向Ａａに積極的にかつ有効に屈折させかつ集光し、光分散方向Ａａへの光拡散を行う機能を有する。
【００９４】
実施例３おいては、この副レンズ領域８２は、凸レンズ形状、詳細には球を４分の１に切断したような形状により構成され、主レンズ領域８１と同一材料において一体に構成されている。なお、副レンズ領域８２の集光面は、必ずしも曲面である必要はなく、漏れた光を集光する機能があれば、楕円面や多面体であってもよい。
【００９５】
実施例３に係る半導体発光装置１の集光レンズ８においては、更に主レンズ領域８１に、パッケージ基板２の第１の方向Ｘに延伸し対向する第１の側面及び第２の側面に対して位置決めをなす第１の位置決め部８５Ａ及び第２の位置決め部８５Ｂが配設され、副レンズ領域８２に、開口２１３側の底面に配設され、パッケージ基板２の第２の方向Ｙに延伸し対向する第３の側面及び第４の側面に対して位置決めをなす第３の位置決め部８６Ａ及び第４の位置決め部８６Ｂが配設されている。
【００９６】
第１の位置決め部８５Ａ及び第２の位置決め部８５Ｂは、実施例１に係る半導体発光装置１の集光レンズ８の第１の位置決め部８５Ａ及び第２の位置決め部８５Ｂと同様に、パッケージ基板２の長辺側の上面２１Ｓから側面の一部に当接して又は適度なクリアランスを有してはまり合い、パッケージ基板２に対する集光レンズ８の第２の方向Ｙの位置決めを行い、集光レンズ８をパッケージ基板２に装着する機能を有する。第３の位置決め部８６Ａ及び第４の位置決め部８６Ｂは、パッケージ基板２の短辺側の上面２１Ｓから側面の一部に当接して又は適度なクリアランスを有してはまり合い、パッケージ基板２に対する集光レンズ８の第１の方向Ｘの位置決めを行い、集光レンズ８をパッケージ基板２に装着する機能を有する。第１の位置決め部８５Ａ及び第２の位置決め部８５Ｂは主レンズ領域８１に同一材料において一体に構成され、第３の位置決め部８６Ａ及び第４の位置決め部８６Ｂは副レンズ領域８２に同一材料において一体に構成されている。第３の位置決め部８６Ａ及び第４の位置決め部８６Ｂは、必ずしもこの数値に限定されるものではないが、例えば一辺が３．０ｍｍ程度のほぼ方形状の平面形状を有し、例えば０．２ｍｍ−０．４ｍｍ程度の厚さを有する。
【００９７】
集光レンズ８は、第１の位置決め部８５Ａ及び第２の位置決め部８５Ｂ、第３の位置決め部８６Ａ及び第４の位置決め部８６Ｂの少なくともいずれかの１組を用いてパッケージ基板２の側面を適度に挟持できる場合にはそのままパッケージ基板２に装着してもよいが、接着剤を用いてパッケージ基板２に装着してもよい。
【００９８】
なお、前述の実施例２に係る半導体発光装置１の集光レンズ８においても、実施例３に係る半導体発光装置１の集光レンズ８の第１の位置決め部８５Ａ、第２の位置決め部８５Ｂ、第３の位置決め部８６Ａ及び第４の位置決め部８６Ｂを配設することができる。
【００９９】
［半導体発光装置の特徴］
このように構成される実施例３に係る半導体発光装置１においては、主レンズ領域８１及び副レンズ領域８２を有し、この副レンズ領域８２に発光素子３から発せられ主レンズ領域８１側から漏れる光を光分散方向Ａｅに取り出し集光させる屈折面８２ＲＳを有する集光レンズ８を備えたので、光出射方向Ａｅに発せられる光の集光性を向上しつつ、光分散方向Ａａに発せられる光の光度を向上することができる。更に、実施例３に係る半導体発光装置１においては、集光レンズ８の主レンズ領域８１側から漏れる光を光分散方向Ａａに出射する光として有効に利用することができる。
【０１００】
（実施例４）
本発明の実施例４は、前述の実施例１乃至実施例３のいずれかに係る半導体発光装置１の集光レンズ８の変形例を説明するものである。
【０１０１】
［半導体発光装置並びに集光レンズの構造］
図２１に示すように、実施例４に係る半導体発光装置１においては、集光レンズ８の主レンズ領域８１の屈折面８１ＲＳが、パッケージ基板２の第１の方向Ｘ（長手方向）に沿った側面よりも外側まで突出して配設されている。つまり、実施例４に係る半導体発光装置１の集光レンズ８の主レンズ領域８１の曲率半径Ｒ１は、実施例１乃至実施例３のいずれかに係る半導体発光装置１の集光レンズ８の主レンズ領域８１の曲率半径Ｒ１に比べて大きく設定されている。
【０１０２】
前述の実施例１に係る半導体発光装置１において、図７を用いて説明したように、集光レンズ８の主レンズ領域８１を通して第２の方向Ｙにも光漏れが発生する。この光漏れの主な要因は、発光素子３から発せられた光のリセス２１Ｒ内の反射や集光レンズ８の底面における屈折によるものである。
【０１０３】
実施例４に係る半導体発光装置１においては、このような第２の方向Ｙの光漏れを集光レンズ８の主レンズ領域８１の屈折面８１ＲＳの形状を上記のように変更することによって、光出射方向Ａｅ（第３の方向Ｚ）に屈折させ集光することができる。実施例４において、主レンズ領域８１の曲率半径Ｒ１は、光漏れを光出射方向Ａｅに有効に集光することができるように、パッケージ基板２の第２の方向Ｙの長さＬ２の１．２倍以上に設定されている。
【０１０４】
なお、集光レンズ８の主レンズ領域８１の曲率半径Ｒ１は一定である必要はなく、光漏れを有効に利用し光出射方向Ａｅに効率良く屈折させ集光することができるように、主レンズ領域８１の屈折面８１ＲＳの曲率半径を２以上備えていてもよい。勿論、集光レンズ８は多面体であってもよい。
【０１０５】
［半導体発光装置の特徴］
このように構成される実施例４に係る半導体発光装置１においては、実施例１乃至実施例３のいずれかに係る半導体発光装置１により得られる効果と同様の効果を奏することができるとともに、集光レンズ８の主レンズ領域８１の第２の方向Ｙ側に漏れる光を光分散方向Ａａに出射する光として有効に利用することができる。
【０１０６】
（その他の実施例）
上記のように、本発明を複数の実施例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。例えば、前述の実施例においては、合計８個の発光素子３を横一列に配列した半導体発光装置１に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、８個以外の複数個の発光素子３を複数列に配列した半導体発光装置１に適用してもよい。
【０１０７】
更に、本発明は、青色発光素子３Ｂ及び赤色発光素子３Ｒの２種類の発光素子に限定されるものではなく、青色発光素子３Ｂ、赤色発光素子３Ｒ及び緑色発光素子の３種類の発光素子を備えた半導体発光装置に適用することができる。
【０１０８】
更に、本発明は、半導体レーザ、有機エレクトロルミネッセンス等の発光素子を搭載した半導体発光装置、半導体発光モジュール及び照明装置に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、光出射方向に発せられる光の集光性を向上しつつ、光出射方向の周囲に発せられる光の光度を向上することができる半導体発光装置、半導体発光モジュール及び照明装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…半導体発光装置
２…パッケージ基板
２１Ｒ…リセス
２１３…開口
３…発光素子
４…リード
６…透光性樹脂
８…集光レンズ
８１…主レンズ領域
８２…副レンズ領域
８１ＲＳ、８２ＲＳ…屈折面
８３…底面
８５Ａ…第１の位置決め部
８５Ｂ…第２の位置決め部
８６Ａ…第３の位置決め部
８６Ｂ…第４の位置決め部
１０…半導体発光モジュール
１０１…実装基板
１１０…電源接続ユニット
１５…照明装置
１５０…照明装置筐体
１５１…照明用開口
１５２…透明性カバー
【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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【図２０】
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【図２１】
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