(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に位置する第１の領域、当該第１の領域を囲む第２の領域、及び当該第２の領域を囲む第３の領域を有する基板と、
前記基板の前記第１の領域上に所定の高さの上端を有して形成され、光反射面となる側面がテーパー状に傾斜し、前記上端及び前記側面が白色にされた島状部材と、
前記基板の前記第２の領域上に搭載された複数の発光素子と、
前記基板の前記第３の領域上に形成された環状のダムと、
前記島状部材と前記環状のダムで囲まれた、前記基板の前記第２の領域上の凹部内に充填され、前記複数の発光素子を封止する、蛍光体粒子を含む封止材と、
を有する発光装置。
【請求項２】
前記島状部材が、長方形型の平面形状を有する、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記島状部材が、十字型の平面形状を有する、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記島状部材が、複数の島状部材を含み、前記基板の中心から前記環状のダムに至る直線が前記複数の島状部材の何れかに交わるように前記複数の島状部材が配置されている、
請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記島状部材の上端の高さが、前記発光素子の上端の高さより高い、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記島状部材が、前記封止材の表面から露出している、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記島状部材が露出しないで前記封止材中に埋もれている、
請求項１〜５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、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＣＯＢ（Chip on board）型発光装置等の、基板上に複数の発光素子が搭載された発光装置においては、発光素子や封止材中に分散する蛍光体粒子から発せられる熱が素子搭載領域の中央部に集中して篭もりやすく、装置の寿命や発光特性の低下を引き起こすおそれがある。
【０００３】
従来の発光装置として、基板上に複数の発光素子が搭載され、素子搭載領域の中央部に発光素子が搭載されていないものが知られている（例えば、特許文献１〜３）。
【０００４】
これらの発光装置によれば、熱源となる発光素子が素子搭載領域の中央部に搭載されていないため、発光素子の発熱に起因する熱の集中を緩和することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−７８３３６号公報
【特許文献２】特開２０１３−４７３９号公報
【特許文献３】特開２０１２−２３０９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３の発光装置においては、素子搭載領域の中央部には発光素子が搭載されないため、周辺の発光素子が搭載される領域と比較して、封止材の占有率が高くなり、それによって蛍光体粒子の量も多くなる。
【０００７】
このため、素子搭載領域の中央部から発せられる光と周辺部から発せられる光の色が異なり、色むらが生じるおそれがある。また、蛍光体粒子も熱源となるため、熱の集中を緩和する効果の妨げとなるおそれもある。
【０００８】
本発明の目的の一つは、発光色むらの発生を抑えつつ、熱篭もりを抑え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】
【０００９】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［７］の発光装置を提供する。
【００１０】
［１］中央部に位置する第１の領域、当該第１の領域を囲む第２の領域、及び当該第２の領域を囲む第３の領域を有する基板と、前記基板の前記第１の領域上に所定の高さの上端を有して形成され、光反射面となる側面がテーパー状に傾斜し、前記上端及び前記側面が白色にされた島状部材と、前記基板の前記第２の領域上に搭載された複数の発光素子と、前記基板の前記第３の領域上に形成された環状のダムと、前記島状部材と前記環状のダムで囲まれた、前記基板の前記第２の領域上の凹部内に充填され、前記複数の発光素子を封止する、蛍光体粒子を含む封止材と、を有する発光装置。
【００１１】
［２］前記島状部材が、長方形型の平面形状を有する、上記［１］に記載の発光装置。
【００１２】
［３］前記島状部材が、十字型の平面形状を有する、上記［１］に記載の発光装置。
【００１３】
［４］前記島状部材が、複数の島状部材を含み、前記基板の中心から前記環状のダムに至る直線が前記複数の島状部材の何れかに交わるように前記複数の島状部材が配置されている、上記［１］に記載の発光装置。
【００１４】
［５］前記島状部材の所定の高さが、前記発光素子の高さより高い、上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の発光装置。
【００１５】
［６］前記島状部材が、前記封止材の表面から露出している、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の発光装置。
【００１６】
［７］前記島状部材が露出しないで前記封止材中に埋もれている、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、発光色むらの発生を抑えつつ、熱篭もりを抑えることのできる発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の斜視図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、発光装置の垂直断面図である。
【図３】図３は、比較例としての、島状部材を有しない発光装置の斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、島状部材が、側面がテーパー状に傾斜した部分を有する場合の発光装置の断面図である。図４（ｂ）は、島状部材が、側面が逆テーパー状に傾斜した部分を有する場合の発光装置の断面図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第１の実施の形態に係る島状部材を有する発光装置と、比較例に係る島状部材を有しない発光装置の温度分布を示すサーモグラフィ画像である。
【図６】図６（ａ）は、第２の実施の形態に係る発光装置の構成を概略的に表す上面図である。図６（ｂ）は、第１の実施の形態に係る発光装置の構成を概略的に表す上面図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第３の実施の形態に係る発光装置の構成を概略的に表す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置１の斜視図である。図２（ａ）、（ｂ）は、発光装置１の垂直断面図である。
【００２３】
発光装置１は、配線１１を有する基板１０と、基板１０上に形成された環状のダム１２と、基板１０上のダム１２に囲まれた領域である素子搭載領域１７の中心を含む領域上に、ダム１２と離れて形成された島状部材１３と、素子搭載領域１７のダム１２と島状部材１３との間の領域上に搭載された複数の発光素子１４と、素子搭載領域１７上に充填された、蛍光体粒子１５を含む封止材１６とを有する。
【００２４】
図２（ａ）は、島状部材１３の上端の高さが封止材１６の表面の高さより高く、島状部材１３の上端が封止材１６の表面から露出している場合の断面図である。一方、図２（ｂ）は、島状部材１３の上端の高さが封止材１６の表面の高さより低く、島状部材１３が封止材１６中に埋もれている場合の断面図である。なお、図１においては、封止材１６及び封止材１６に含まれる蛍光体粒子１５の図示は省略している。
【００２５】
また、図３は、比較例としての、島状部材１３を有しない発光装置２の斜視図である。発光装置２においては、素子搭載領域１７の中心を含む領域上にも、発光素子１４が配置されている。
【００２６】
基板１０は、例えば、Ａｌ２Ｏ３基板、ＡｌＮ基板等のセラミック基板、表面が絶縁膜で覆われたＡｌ基板やＣｕ基板等の金属基板、又はガラスエポキシ基板である。図１に示される基板１０は配線基板であるが、リードフレームインサート基板等の他の形態の基板であってもよい。
【００２７】
ダム１２は、例えば、酸化チタン等の白色染料を含むシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂からなる。ダム１２の平面形状は、環状であればよく、多角形等の円形以外の形状であってもよい。また、ダム１２の垂直断面形状も特に限定されない。
【００２８】
発光素子１４は、例えば、チップ基板と、発光層及びそれを挟むクラッド層を含む結晶層とを有するＬＥＤチップである。また、レーザーダイオード等のＬＥＤチップ以外の発光素子であってもよい。
【００２９】
発光素子１４は、基板１０に含まれる配線１１に図示しないボンディングワイヤー等により接続され、配線１１の端子部１１ａを介して外部から電源が供給される。
【００３０】
蛍光体粒子１５の蛍光色は特に限定されず、例えば、黄色系の蛍光体粒子としては、ＢＯＳ（バリウム・オルソシリケート）系蛍光体や、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体の粒子が用いられる。例えば、発光素子１４の発光色が青色であり、蛍光体粒子１５の蛍光色が黄色である場合は、発光装置１の発光色は白色になる。
【００３１】
封止材１６は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の透明樹脂からなる。封止材１６は、滴下成形等により形成される。
【００３２】
発光装置１の素子搭載領域１７の中心を含む領域（以下、中央領域と呼ぶ）には、発光装置２と異なり、島状部材１３が配置されているため、発光素子１４は配置されない。このため、発光素子１４の発する熱による中央領域への熱の集中を防ぎ、熱篭もりを抑えることができる。
【００３３】
また、島状部材１３が配置されているため、中央領域には蛍光体粒子１５を含む封止材１６もほとんど存在しない。このため、中央領域の蛍光体粒子１５の濃度が高まることによる、発光装置１の発光色度むらを抑え、かつ、蛍光体粒子１５の発する熱による中央領域への熱の集中を防ぎ、より効果的に熱篭もりを抑えることができる。
【００３４】
さらには、島状部材１３が中央領域に配置されているため、島状部材１３が配置されていない発光装置２と比較して、発光装置の動作前後（通電前後）の封止材１６の膨張、収縮による水平方向の変位量が低減し、封止材１６のクラックの発生を抑えることができる。
【００３５】
図２（ａ）に示されるように、島状部材１３の上端が封止材１６の表面から露出している場合には、中央領域の蛍光体粒子１５の量がより低減されるため、発光色度むらをより効果的に抑えることができる。
【００３６】
また、この場合、発光装置１の動作前後（通電前後）の封止材１６の膨張、収縮による水平方向の変位量をより大きく低減することができるため、封止材１６のクラックの発生もより効果的に抑えることができる。このため、この島状部材１３の上端が封止材１６の表面から露出している構造は、例えば、発光装置１が、封止材１６の面積が大きくクラックが発生しやすい、スタジアム用照明等に用いられる大面積の発光装置である場合に、特に有効であるといえる。
【００３７】
一方、ダム１２上に、レンズ等の部材を直接搭載する場合には、島状部材１３の高さを低く抑えることが求められる。このような場合、図２（ｂ）に示されるような、島状部材１３が封止材１６中に埋もれている構造であれば、製造が容易である。
【００３８】
島状部材１３がこれらの機能を発揮するためには、島状部材１３の材料や形状は、特に限定されないが、材料や形状によって、さらなる機能や効果を付加することができる。
【００３９】
例えば、島状部材１３が上記の機能を発揮するためには、ある程度の高さを有していることが好ましく、例えば、島状部材１３の上端の位置が、発光素子１４の上端の位置より高いことが好ましい。
【００４０】
また、島状部材１３は、発光素子１４の発する光を吸収して発熱することのない材料、すなわち発光素子１４の発光エネルギーよりも大きなバンドギャップを有する材料からなることが好ましい。
【００４１】
また、島状部材１３の表面を白色の材料で構成することにより、島状部材１３の光反射率を向上させ、光取出効率を向上させることができる。一方、例えば、島状部材１３の形状が、光反射による光取出効率の向上が期待できないような形状である等の場合には、透明の材料で島状部材１３を形成して、光を透過させることができる。
【００４２】
図４（ａ）は、島状部材１３が、側面がテーパー状に傾斜した部分を有する場合の発光装置１の断面図である。図４（ａ）に示される島状部材１３の断面は、その側面がテーパー状に傾斜した部分の断面である。
【００４３】
この場合、光を島状部材１３によって好ましい方向へ反射することができるため、光取出効率を向上させることができる。島状部材１３がこのような形状を有する場合、光反射率を向上させるため、島状部材１３の表面を白色の材料で構成することが好ましい。
【００４４】
図４（ｂ）は、島状部材１３が、側面が逆テーパー状に傾斜した部分を有する場合の発光装置１の断面図である。図４（ｂ）に示される島状部材１３の断面は、その側面が逆テーパー状に傾斜した部分の断面である。
【００４５】
この場合、島状部材１３によって、封止材１６の基板１０からの剥離を抑えることができる。また、島状部材１３が、側面に前記基板に接しない突起が設けられた部分を有する場合（例えば、上層の幅が下層の幅よりも大きい二段構造を有する場合）にも、同様に、島状部材１３によって、封止材１６の基板１０からの剥離を抑えることができる。島状部材１３がこれらの形状を有する場合、島状部材１３の全体又は上部を透明の材料で構成することが好ましい。
【００４６】
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、島状部材１３を有する発光装置１と、島状部材１３を有しない発光装置２の温度分布を示すサーモグラフィ画像である。図５（ａ）、（ｂ）の右側には、画像の濃度と温度（℃）の対応を示す温度スケールが表示されている。なお、この温度分布を測定した発光装置１に含まれる島状部材１３は、図２（ｂ）に示されるように、封止材１６中に僅かに埋もれている。
【００４７】
図５（ａ）と図５（ｂ）を比較すると、発光装置１の中央領域における熱篭もりが島状部材１３によって抑制されていることがわかる。
【００４８】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、島状部材の平面形状において、第１の実施の形態と異なる。なお、その他の第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００４９】
（発光装置の構成）
図６（ａ）は、第２の実施の形態に係る発光装置２０の構成を概略的に表す上面図である。なお、図６（ａ）においては、発光素子１４、封止材１６及び封止材１６に含まれる蛍光体粒子１５の図示は省略している。
【００５０】
発光装置２０は、配線１１を有する基板１０と、基板１０上に形成された環状のダム１２と、素子搭載領域１７の中心を含む領域上に、ダム１２と離れて形成された島状部材２１と、素子搭載領域１７のダム１２と島状部材２１との間の領域上に搭載された複数の発光素子１４と、素子搭載領域１７上に充填された、蛍光体粒子１５を含む封止材１６とを有する。
【００５１】
図６（ａ）に示されるように、本実施の形態の島状部材２１は、十字型の平面形状を有する。なお、平面形状以外の特徴、性質については、第１の実施の形態の島状部材１３と同様である。
【００５２】
図６（ｂ）は、第１の実施の形態に係る発光装置１の構成を概略的に表す上面図である。なお、図６（ｂ）においては、発光素子１４、封止材１６及び封止材１６に含まれる蛍光体粒子１５の図示は省略している。
【００５３】
図６（ｂ）に示されるように、島状部材１３とダム１２との間の封止材の長さ（Ｌ１、Ｌ２等）は、素子搭載領域１７の直径と比較して短いため、島状部材１３とダム１２とを結ぶ方向に沿った封止材１６の膨張、収縮による水平方向の変位量は小さい。
【００５４】
しかしながら、島状部材１３の近傍の、島状部材１３の長手方向に沿った封止材１６の長さＬ３は、素子搭載領域１７の直径に近い。このため、この長さＬ３の部分の、島状部材１３の長手方向に沿った変位量は比較的大きく、クラックの発生を十分に抑制できない場合がある。
【００５５】
一方、第２の実施の形態に係る発光装置２０によれば、島状部材２１が十字型の平面形状を有するため、封止材１６の平面方向に直線的に連続した領域の最大長さを短くすることができる。このため、封止材１６の膨張、収縮による水平方向の最大変位量を低減し、クラックの発生をより効果的に抑制することができる。
【００５６】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、複数の島状部材が含まれることや、島状部材の配置等において、第１の実施の形態と異なる。なお、その他の第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
【００５７】
（発光装置の構成）
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第３の実施の形態に係る発光装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃの構成を概略的に表す上面図である。なお、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）においては、発光素子１４、封止材１６及び封止材１６に含まれる蛍光体粒子１５の図示は省略している。
【００５８】
発光装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、配線１１を有する基板１０と、基板１０上に形成された環状のダム１２と、素子搭載領域１７の中心を含む領域上に、ダム１２と離れて形成された島状部材３１ａ、３１ｂ、又は３１ｃと、素子搭載領域１７上に搭載された複数の発光素子１４と、素子搭載領域１７上に充填された、蛍光体粒子１５を含む封止材１６とを有する。
【００５９】
発光装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおいては、島状部材３１ａ、３１ｂ、又は３１ｃが、素子搭載領域１７の中心から外周まで島状部材３１ａ、３１ｂ、又は３１ｃと交わらずに通る直線が存在しないように配置されている。ここで、素子搭載領域１７の中心から外周まで通る直線とは、図７（ａ）に点線で示されるような直線であり、素子搭載領域１７の中心からどの方向に直線を延ばしても、島状部材３１ａ、３１ｂ、又は３１ｃと交わることになる。
【００６０】
素子搭載領域１７の中心から外周まで島状部材３１ａ、３１ｂ、又は３１ｃに遮られずに通る直線が存在しないということは、素子搭載領域１７の中心から外周まで連続する部分が封止材１６に含まれないということであり、その結果、封止材１６の平面方向に直線的に連続した領域の最大長さが短くなる。このため、封止材１６の膨張、収縮による水平方向の最大変位量を低減し、クラックの発生をより効果的に抑制することができる。
【００６１】
また、発光装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃの素子搭載領域１７の中心に発光素子１４を搭載することができるため、素子搭載領域１７の中心における蛍光体粒子の濃度が特に高くなることはなく、発光色むらの発生は抑えられる。
【００６２】
なお、発光装置３０ａ、３０ｂ、３０ｃの島状部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃは本実施の形態に係る島状部材の一例であり、島状部材の数、形状、配置等は限定されない。また、平面形状、数、配置以外の特徴、性質については、第１の実施の形態の島状部材１３と同様である。
【００６３】
第３の実施の形態に係る島状部材は、熱が最も集中しやすい素子搭載領域１７の中央領域上に配置されないため、第１の実施の形態に係る島状部材１３や第２の実施の形態に係る島状部材２１と比較して発光装置の熱篭もりを抑える効果は低いが、一方で、封止材１６のクラックを抑える効果は高い。
【００６４】
次の表１に、第１〜第３の実施の形態に係る島状部材の有する効果の比較結果を示す。
【００６５】
【表１】
0006485243.tif 000002
【００６６】
表１中のマーク「△」はやや優れていることを示し、マーク「○」は優れていることを示し、マーク「◎」は著しく優れていることを示す。「素子配置数」は、配置可能な発光素子１４の数の多さを表している。島状部材の専有面積が大きいほど配置可能な発光素子１４の数が少なくなる。
【００６７】
（実施の形態の効果）
上記の実施の形態によれば、素子搭載領域１７上に島状部材を設けることにより、発光装置の発光色むらの発生を抑えつつ、熱篭もりを抑えることができる。特に、素子搭載領域１７の中心を含む領域上に島状部材が配置される第１及び第２の実施の形態においては、より効果的に熱篭もりを抑えることができる。
【００６８】
また、上記の実施の形態によれば、島状部材を設けることにより、封止材の平面方向に直線的に連続した領域の長さを短くして、封止材の膨張、収縮による水平方向の変位量を低減し、クラックの発生を抑えることができる。特に、封止材の平面方向に直線的に連続した領域の最大長さが最も短くなる第３の実施の形態においては、より効果的に封止材のクラックの発生を抑えることができる。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００７０】
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００７１】
１、２０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ        発光装置
１０        基板
１２        ダム
１３、２１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ      島状部材
１４        発光素子
１５        蛍光体粒子
１６        封止材
【図１】
0006485243.tif 000003
【図２】
0006485243.tif 000004
【図３】
0006485243.tif 000005
【図４】
0006485243.tif 000006
【図５】
0006485243.tif 000007
【図６】
0006485243.tif 000008
【図７】
0006485243.tif 000009