(57)【要約】【課題】白色光を効率よく取出すことができるとともに、光源のつぶつぶ感を軽減できる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１は、複数の半導体発光素子２、透光性基板３、透光性接着層４、反射部材５、透光性封止部材６、蛍光体層７を具備する。発光素子２に、透光性の素子基板の裏面に半導体発光層を積層し、この発光層から放出された光を素子基板から取出すものを使用する。透光性基板３が有したリード（導電部）21に発光素子２のｐ側電極及びｎ側電極を接続する。透光性基板３の裏面に各発光素子２の素子基板の表面を接着層４で接着する。封止部材６を透光性基板３の裏側に設けて発光素子２を封止する。反射部材５で封止部材６を覆う。蛍光体層７で透光性基板３の表面３ａを覆う。蛍光体層７は、半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んでいる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の素子基板の裏面にｐ型半導体層及びｎ型半導体層を含む半導体発光層が積層され、前記ｐ型半導体層に設けたｐ側電極及び前記ｎ型半導体層に設けたｎ側電極が、前記半導体発光層の前記素子基板と反対面側に配置され、前記半導体発光層から放出された光を前記素子基板から取出す半導体発光素子と；
前記ｐ側電極及びｎ側電極が接続される導電部が設けられた透光性基板と；
この透光性基板の裏面に複数の前記半導体発光素子の素子基板の表面を接着した透光性の接着層と；
前記半導体発光素子を封止して前記透光性基板の裏側に設けられた透光性の封止部材と；
この封止部材を覆って設けられた反射部材と；
前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記透光性基板の表面を覆うように設けられた蛍光体層と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
透光性の素子基板の裏面にｐ型半導体層及びｎ型半導体層を含む半導体発光層が積層され、前記ｐ型半導体層に設けたｐ側電極及び前記ｎ型半導体層に設けたｎ側電極が、前記半導体発光層の前記素子基板と反対面側に配置され、前記半導体発光層から放出された光を前記素子基板から取出す半導体発光素子と；
前記ｐ側電極及びｎ側電極が接続される導電部が設けられた透光性基板と；
前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記透光性基板の裏面に複数の前記素子基板の表面を接着した透光性の接着層と；
前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記半導体発光素子を封止して前記透光性基板の裏側に設けられた透光性の封止部材と；
この封止部材を覆って設けられた反射部材と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
前記接着層をシリコーン樹脂製とするとともに、前記透光性基板を屈折率が１．４１以上１．５１未満のガラスで形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記接着層をシリコーン樹脂製とするとともに、前記透光性基板を熱膨張率が８０×１０−７/℃以下の材料で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記接着層をシリコーン樹脂製とするとともに、前記透光性基板を屈折率が１．４１以上１．１５未満でかつ熱膨張率が８０×１０−７/℃以下のガラスで形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項６】
前記透光性基板の表面を粗面とするとともに、この表面を覆った前記蛍光体層が塗膜からなることを特徴とする請求項１，３，４，５の内のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記一次光を透過させるとともに前記蛍光体層内で前記蛍光体により前記透光性基板方向に放射された前記二次光を反射する二次光反射層を、前記蛍光体層と前記透光性基板との間に設けたことを特徴とする請求項１，３，４，５，６の内のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記接着層を透光ガラス製としたことを特徴とする請求項１，２，６，７の内のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記透光性基板を透光ガラス製とし、前記反射部材をガス不透過性が実質的にない材料製とするとともに、前記反射部材と前記透光性基板とを接着して外囲器を形成し、この外囲器内に前記半導体発光素子、導電部、及び封止部材を封じ込めたことを特徴とする請求項１から８の内のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記接着層と前記封止部材の屈折率を同等にしたことを特徴とする請求項１から９の内のいずれか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源として白色光を得る照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サファイアのような透光性基板の裏面に半導体発光層を積層して、この発光層から放出された光を透光性基板の表面から取出すＬＥＤチップ（半導体発光素子）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このＬＥＤチップは、半導体発光層が有したｐ側とｎ側の電極が、半導体発光層の透光性基板と反対面側に設けられているので、ダブルワイヤー型の半導体発光素子と称されている。この種のＬＥＤチップは、その両電極が光の取出し経路中に配置されていないから、電極による光の損失がない点で優れている。
【０００４】
又、特許文献１に記載のＬＥＤチップの半導体発光層からは、透光性基板が位置する半導体発光層の表側方向に光が放出される他、半導体発光層の裏側方向にも光が放出される。これらの両方の光の内で、後者の光を利用する技術について特許文献１では、半導体発光層の最も外側に位置した絶縁膜の外面に金属膜を蒸着して、この金属膜によって前記後者の光を反射させている。
【特許文献１】特開２００３−３４７５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１にはＬＥＤチップを光源とする照明装置については記載がない。照明装置を構成する場合、ＬＥＤチップを複数設けて照明に必要な光量を確保しなければならない。この場合、所定のパターンでリードが設けられた実装用基板上に各ＬＥＤチップを夫々実装する技術として、例えばボール状の半田バンプをダブルワイヤー型のＬＥＤチップの両電極に夫々取付け、この半田バンプを加熱処理により実装用基板のリードに接続する技術が考えられている。しかし、ボール状の半田バンプの形成には高いコストが必要であるので、こうしたボール状の半田バンプを要しない他の手法が求められている。
【０００６】
しかも、複数のＬＥＤチップを光源とする照明装置では、夫々のＬＥＤチップの透光性の基板（素子基板）が個々に光る。そのため、照明装置の光出射面において点状のＬＥＤチップの一つ一つが独立した光点として視認され、つぶつぶ感を与えるので、こうしたことがないようにすることが照明器具としては望まれる。
【０００７】
更に、特許文献１のＬＥＤチップは、その半導体発光層から放出された光を、波長変換して異なる波長の光として取出すものではなく、発光色そのままで照明している。そのため、白色光により照明を行う照明器具の光源装置として、ＬＥＤチップを備えた照明装置を使用するには、新たな工夫が必要である。
【０００８】
本発明の目的は、白色光を効率よく取出すことができるとともに、光源のつぶつぶ感を軽減できる照明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】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、透光性の素子基板の裏面にｐ型半導体層及びｎ型半導体層を含む半導体発光層が積層され、前記ｐ型半導体層に設けたｐ側電極及び前記ｎ型半導体層に設けたｎ側電極が、前記半導体発光層の前記素子基板と反対面側に配置され、前記半導体発光層から放出された光を前記素子基板から取出す半導体発光素子と；前記ｐ側電極及びｎ側電極が接続される導電部が設けられた透光性基板と；この透光性基板の裏面に複数の前記半導体発光素子の素子基板の表面を接着した透光性の接着層と；前記半導体発光素子を封止して前記透光性基板の裏側に設けられた透光性の封止部材と；この封止部材を覆って設けられた反射部材と；前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記透光性基板の表面を覆うように設けられた蛍光体層と；を具備したことを特徴としている。
【００１０】
又、前記目的を達成するために、請求項２の発明は、透光性の素子基板の裏面にｐ型半導体層及びｎ型半導体層を含む半導体発光層が積層され、前記ｐ型半導体層に設けたｐ側電極及び前記ｎ型半導体層に設けたｎ側電極が、前記半導体発光層の前記素子基板と反対面側に配置され、前記半導体発光層から放出された光を前記素子基板から取出す半導体発光素子と；前記ｐ側電極及びｎ側電極が接続される導電部が設けられた透光性基板と；前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記透光性基板の裏面に複数の前記素子基板の表面を接着した透光性の接着層と；前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記半導体発光素子を封止して前記透光性基板の裏側に設けられた透光性の封止部材と；この封止部材を覆って設けられた反射部材と；を具備したことを特徴としている。
【００１１】
これら請求項の発明で、半導体発光素子には、いわゆるダブルワイヤー型のものを使用することが好ましく、特に同型の窒化物半導体を好適に用いることができる他、半導体発光素子として同型のＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体、同型のＩＩ−ＩＶ族系化合物半導体、同型のＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体等を用いることも可能である。又、半導体発光素子の透光性素子基板には、例えばサファイア、石英、ＳｉＣ，ＧａＩＮ等の結晶基板を用いることができ、特にサファイア基板を用いることは、４００ｎｍ未満の波長の透過率が高く半導体発光層からの放出された光を殆ど吸収することなくサファイア基板の外部に取出すことができる点で好ましい。
【００１２】
前記両請求項の発明で、透光性基板には透光性材料例えば透明ガラスを好適に用いることができる他、素子基板と同種の透光性材料を用いることも可能であるとともに、この透光性基板の光透過率は４０％以上であれば１００％に近いほど好ましい。前記両請求項の発明で、接着層には例えば透明シリコーン系のダイボンド材を好適に用いることができるとともに、封止部材には透光性の封止樹脂例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等を用いることができる。特にシリコーン樹脂は、紫外線から可視光のほぼ全ての波長範囲の光に対して高い光透過率を有し、比較的短波長の光を長時間照射されても変色などの劣化を生じ難いので、封止部材等に好適に使用できる。又、前記両請求項で、導電部には、透光性がなくても良いが、あった方が好ましく、導電部としてリード又は電線などを用いることができる。
【００１３】
更に、前記両請求項の発明で、反射部材は、封止部材の表面に塗布された塗料の層からなる反射層で形成できる他、同様の反射層を内面に有した合成樹脂等の成形体で形成することができ、若しくは、自身が反射性能を有した材料からなる成形体で形成することもできる。この反射部材の光反射率は５０％以上であれば１００％に近いほど好ましい。そして、反射部材で透光性基板の端面を覆うことは、この端面から無駄に光が放出されることを抑制する上で好ましい。
【００１４】
又、請求項１の発明で、蛍光体層は、透光性基板の表面に例えば印刷等により塗布して被着することが可能であるとともに、蛍光体層をシートで形成して、これを透光性基板の表面に被着して設けることも可能である。更に、蛍光体層は、透光性基板の全表面又は表面の一部に被着されるものである。
【００１５】
前記両請求項の発明で、蛍光体は、半導体発光層から放出される一次光を吸収して二次光を発光し、それにより、一次光を波長変換して異なる波長の二次光とするものであって、各種の無機蛍光体又は有機色素体を用いることができ、更に、赤色系、緑色系、青色系、及び黄色系の蛍光体を、半導体発光素子が発する光の色（光源色）に応じて使用できる。蛍光体は、それが含まれる接着層、又は蛍光体層、若しくは封止部材中に略均一に分散させることが望ましい。
【００１６】
前記両請求項の発明の照明装置で得る白色光は、補色関係にある２色の光の混合、又は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の光の３原色の混合で実現する。補色による白色発光は、例えば、半導体発光層が青色を放出する場合に、蛍光体に黄色の蛍光体を用いることにより実現できる。又、半導体発光層が紫外線を放出する場合には、蛍光体にＲ（赤色）蛍光体と、Ｇ（緑色）蛍光体と、Ｂ（青色）蛍光体を混ぜたものを使用することにより実現できる。
【００１７】
請求項１の発明では、光源となる半導体発光素子を複数用いたので、これらから放出される光で光量を増加させて照明できる。更に、各半導体発光素子から接着層を通って照明装置の投光方向に放出される光だけではなく、各半導体発光素子の裏側方向（反投光方向）に放出されて封止部材を通った光を、反射部材で反射させて前記投光方向に放出できるので、効率よく光を取出すことができる。こうした光の取出しにおいて、各半導体発光素子から放出された一次光、つまり、前記双方の光はいずれも蛍光体層を透過して放出される。この場合、蛍光体層内に分散された蛍光体に一次光が当たることにより、蛍光体が波長変換して発光した異なる波長の二次光と、蛍光体に当たることなく蛍光体層を透過した一次光とが、被照射対象に向けて照射される。そのため、補色関係にある２色の混合、又は三原色による混合によって、白色発光を実現できる。しかも、前記双方の光が、いずれも透光性基板を透過する際に、光の一部が透光性基板内において界面（基板表面と基板裏面）で屈折することに基づき、透光性基板全体が明るく光るので、点状をなす複数の光源によるつぶつぶ感を軽減できる。
【００１８】
請求項２の発明では、光源となる半導体発光素子を複数用いたので、これらから放出される光で光量を増加させて照明できる。更に、各半導体発光素子から接着層を通って照明装置の投光方向に放出される光だけではなく、各半導体発光素子の裏側方向（反投光方向）に放出されて封止部材を通った光を、反射部材で反射させて前記投光方向に放出できるので、効率よく光を取出すことができる。こうした光の取出しにおいて、各半導体発光素子から放出された一次光、つまり、前記双方の光は、蛍光体を含んだ接着層又は蛍光体を含んだ封止部材を透過してから透光性基板を通って放出される。この場合、接着層内及び封止部材内に夫々分散された蛍光体に一次光が当たることにより、蛍光体が波長変換して発光した異なる波長の二次光と、蛍光体に当たることなく接着層又は封止部材と透過した一次光とが、被照射対象に向けて照射される。そのため、補色関係にある２色の混合、又は三原色による混合によって、白色発光を実現できる。しかも、こうして得た白色光が、透光性基板を透過する際に、光の一部が透光性基板内において界面（基板表面と基板裏面）で屈折することに基づき、透光性基板全体が明るく光るので、点状をなす複数の光源によるつぶつぶ感を軽減できる。
【００１９】
又、請求項３の発明は、前記接着層をシリコーン樹脂製とするとともに、前記透光性基板を屈折率が１．４１以上１．５１未満のガラスで形成したことを特徴としている。この発明で用いるガラスとしては、Ｂ-Ｓｉ系ガラスでは例えばほう珪酸ガラスを挙げることができ、Ｓｉ系ガラスでは例えば珪酸ガラス及び石英ガラスを挙げることができる。又、透光性基板をなすガラスが微量の鉛を含む場合、その含有量が増えるほど透光性基板の屈折率が大きくなるので、既述の条件を満たすためには、鉛の含有量は１００ｐｐｍ以下にするとよい。
【００２０】
請求項３の発明では、透光性基板に安価なソーダ石英ガラスを用いた場合に比較して、接着層と透光性基板との屈折率の差が０．１以下に小さくなる。それにより、接着層と透光性基板との境界面での一次光の屈折が抑制されて、透光性基板を透過する光量が増えるので、光の取出し効率を向上できる。
【００２１】
又、請求項４の発明は、前記接着層をシリコーン樹脂製とするとともに、前記透光性基板を熱膨張率が８０×１０−７/℃以下の材料で形成したことを特徴としている。この発明で用いるガラスとしては、Ｂ-Ｓｉ系ガラスでは例えばほう珪酸ガラスを挙げることができ、Ｓｉ系ガラスでは例えば珪酸ガラス及び石英ガラスを挙げることができる。
【００２２】
請求項４の発明では、接着層と透光性基板との熱膨張率の差が小さいので、製造過程での結線のためのフロー半田処理に伴う温度変化や点灯・消灯に伴う電極での温度変化等に拘わらず、半導体発光素子を透光性基板に接着している接着層が透光性基板から剥がれることを抑制できる。
【００２３】
又、請求項５の発明は、前記接着層をシリコーン樹脂製とするとともに、前記透光性基板を屈折率が１．４１以上１．１５未満でかつ熱膨張率が８０×１０−７/℃以下のガラスで形成したことを特徴としている。
【００２４】
この請求項５の発明では、請求項３，４で説明した理由により、光の取出し効率を向上できるとともに、接着層が透光性基板から剥がれることを抑制できる。
【００２５】
又、請求項６の発明は、前記透光性基板の表面を粗面とするとともに、この表面を覆った前記蛍光体層が塗膜からなることを特徴としている。
【００２６】
この請求項６の発明では、透光性基板の表面でこの面から出射される光を散乱させて、点状をなす複数の光源によるつぶつぶ感を軽減できる。更に、塗膜からなる蛍光体層の透光性基板の表面への接着面積が増えるので、透光性基板表面に対する蛍光体層の付着強度を向上できる。
【００２７】
又、請求項７の発明は、前記一次光を透過させるとともに前記蛍光体層内で前記蛍光体により前記透光性基板方向に放射された前記二次光を反射する二次光反射層を、前記蛍光体層と前記透光性基板との間に設けたことを特徴としている。
【００２８】
この請求項７の発明で、二次光反射層は、この反射層に対する二次光の入射面での反射光と、二次光反射層に接する他の物質からなる層との境界面で反射された前記二次光の反射光を干渉させることにより、半導体発光素子から放出された一次光を透過させる一方で、特定波長の光、つまり、蛍光体から放射された二次光の反射特性が高められた波長選択性の光干渉膜として機能するものである。青色の光の透過は許すが、黄色の光は反射する二次光反射層を構成する物質として、例えばＺｎＳ−ＭｇＦ２（硫化亜鉛弗化マグネシウム）等を挙げることができる。二次光反射層は多層膜で形成される。この二次反射層は、その構成物質の種類及び膜厚（層の数）等を適宜規定することにより、所望とする光干渉性能を得て前記一次光を透過させつつ前記二次光に対する反射性能を高めることができる。
【００２９】
そして、請求項７の発明の照明装置で得る白色光は、補色関係にある２色の光の混合、又は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の光の３原色の混合で実現する。補色による白色発光は、例えば、半導体発光層が青色を発光する場合に、蛍光体に黄色の蛍光体を用いることにより実現でき、この実現において二次光反射層には、青色の光を通しかつ黄色の光を反射する光干渉膜を使用できる。又、半導体発光層が紫外線を発光する場合には、蛍光体にＲ（赤色）蛍光体と、Ｇ（緑色）蛍光体と、Ｂ（青色）蛍光体を混ぜたものを使用することにより実現でき、この実現において二次光反射層には、紫外線（一次光）の透過は許すが、蛍光体が発光した赤色、緑色、青色の光（二次光）の夫々を反射する光干渉膜を使用することができる。
【００３０】
請求項７の発明では、照明での光の取出しにおいて、各半導体発光素子から放出されて透光性基板を透過した一次光は、二次光反射層を透過した後に、蛍光体層を透過して被照射対象に向けて照射される。この場合、蛍光体層内に分散された蛍光体に一次光が当たることにより、蛍光体が波長変換して発光した異なる波長の二次光と、蛍光体に当たることなく蛍光体層を透過した一次光とが、被照射対象に向けて照射される。そのため、補色関係にある２色の混合、又は三原色による混合によって、蛍光体層において白色発光を実現できる。しかも、蛍光体で発光された二次光の一部は、被照射対象方向とは異なる方向に放出されるが、この二次光を、その進行方向を遮っている二次光反射層で被照射対象方向に反射させて取出せるので、光の取出し効率を向上できる。
【００３１】
又、請求項８の発明は、前記接着層を透光ガラス製としたことを特徴としている。
【００３２】
この請求項８の発明で、接着層をなす透光性のガラスには、照明装置の製造過程で半導体発光素子等に加えられる温度を低く規制するために、低融点ガラスを好適に用いることができる。低融点ガラスは、融点が６９２℃のソーダ石灰ガラスや融点が６２０℃の鉛ガラスよりも低い温度の融点を有したものが好ましく、例えばはんだガラスやホウ酸塩ガラス等を用いることができる他、所謂「水ガラス」と称されるフリットガラス等を用いることができる。これらのガラス材料は、低融点ガラスと、これによって接着される部材との熱膨張係数がかけ離れていないことや、同部材の耐熱温度より低融点ガラスの温度が低いこと等を考慮して適宜選択される。ガラス製接着層は、透明には制約されず、内部に蛍光体が混入して所定の色を有していてもよい。
【００３３】
請求項８の発明では、光の取出し経路中に配置されて半導体発光素子を透光性基板に実装した接着層をなすガラスは、半導体発光層から放出される一次光に長期間晒されても変色することがないから、この接着層を原因とする光の取出し効率の低下がない。なお、これに対して、合成樹脂系接着剤は、半導体発光層から放出される一次光に対する耐光性が十分でなく、経年使用により黄色から茶褐色更には黒色へと変色を生じることがあるので、照明装置の寿命中に接着剤の層が変色すると、この変色の度合いに応じて接着剤を通る光が減衰され、光の取出し効率が低下するに伴って、取出される光の明るさが減少する。
【００３４】
又、請求項９の発明は、前記透光性基板を透光ガラス製とし、前記反射部材をガス不透過性が実質的にない材料製とするとともに、前記反射部材と前記透光性基板とを接着して外囲器を形成し、この外囲器内に前記半導体発光素子、導電部、及び封止部材を封じ込めたことを特徴としている。
【００３５】
この請求項９の発明で、「ガス」とは、水蒸気を含む概念であって、半導体発光素子、導電部、及び封止部材を封じ込めて互いに接着された透光性基板と反射部材とがなす外囲器に対する外気を指している。更に、請求項９の発明で、「ガス不透過性が実質的にない材料」とは、封止部材として一般的に用いることができるシリコーン樹脂のガス通気性に比較して1000倍以上のガス遮断性能を有する材料を指している。こうした材料として、例えばＰＰＡ（ポリプロピレンアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂、及びエポキシ樹脂等を用いることができるとともに、これらの材料は反射性能を発揮させるために白色系の樹脂材料とすることが好ましい。請求項９の発明で、反射部材と透光性基板の周部との接着は、気水密を確保できる接着剤を用いて行う他、半導体発光素子、導電部、及び封止部材が装着された透光性基板を、反射部材を成型する成形型内にセットして、インサート成型することに伴い接着することが可能である。
【００３６】
請求項９の発明の照明装置は、硫化ガスのような有害ガスや水蒸気等を多く含んだ外気に晒される使用環境で使用するのに好適である。この照明装置では、透光性基板と反射部材とで形成された外囲器を外気が透過して外囲器内に入ることを、透光性基板及び反射部材のガス遮断性能によって遮断できる。それにより、硫化ガス等を含んだ外気に起因する導電部等金属の腐食ないしは劣化、及び外囲器内の部品間の界面での水分の結露による不具合を生じないようにできる。
【００３７】
又、請求項１０の発明は、前記接着層と前記封止部材の屈折率を同等にしたことを特徴としている。この発明で「屈折率を同等にした」とは、接着層及び封止部材の屈折率差の値が0.1以内であることを指している。この範囲には、屈折率が同じであることが含まれているが、それだけではなく、接着層及び封止部材の製造上のばらつきによる誤差範囲も含まれている。そして、「屈折率を同等」にするために、接着層と封止部材を同種材料、例えば透明シリコーン樹脂製とすることが好適である。しかも、同種材料とした場合には、半導体発光素子の発光中での接着層と封止部材との熱膨張差がないので、これらの界面で剥離を生じないようにできる利点もある。
【００３８】
この請求項１０の発明では、接着層から封止部材に直接入射する光が、接着層と封止部材との屈折率差により、接着層とこれに接した封止部材の界面で反射されることを抑制できる。
【発明の効果】
【００３９】
請求項１，２の発明によれば、白色光を効率よく取出すことができるとともに、光源のつぶつぶ感を軽減できる照明装置を提供できる。
【００４０】
請求項３の発明によれば、前記照明装置にあって、光の取出し効率を更に向上する上で有効である。
【００４１】
請求項４の発明によれば、前記照明装置にあって、半導体発光素子が透光性基板から剥がれることを抑制できる。
【００４２】
請求項５の発明によれば、前記照明装置にあって、光の取出し効率を更に向上する上で有効であるとともに、半導体発光素子が透光性基板から剥がれることを抑制できる。
【００４３】
請求項６の発明によれば、前記照明装置にあって、点状をなす複数の光源によるつぶつぶ感を更に軽減する上で有効であるとともに、透光性基板の表面に対する蛍光体層の付着強度を向上できる。
【００４４】
請求項７の発明によれば、前記照明装置にあって、二次光反射層によって光の取出し効率を更に向上する上で有効である。
【００４５】
請求項８の発明によれば、前記照明装置にあって、接着層の変色を原因とする光の取出し効率の低下をなくすことができる。
【００４６】
請求項９の発明によれば、前記照明装置にあって、外気の侵入に起因する導電部等金属の腐食、及び外囲器内の界面での水分の結露による不具合を生じる恐れがないようにして、硫化ガスのような有害ガスや水蒸気等の外気に晒される使用環境での耐久性を向上できる。
【００４７】
請求項１０の発明によれば、前記照明装置にあって、接着層とこれに接した封止部材の界面で反射されることを抑制して、光の取出し効率をより向上する上で有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００４９】
図１中符号１はＬＥＤパッケージを形成する照明装置を示している。照明装置１は、複数の半導体発光素子２と、透光性基板３と、接着層４と、反射部材５と、封止部材６と、蛍光体層７とを備えている。
【００５０】
半導体発光素子２は、例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型のＬＥＤチップであって、透光性を有する電気絶縁性の素子基板１１の裏面に半導体発光層１２を積層して形成されている。素子基板１１は例えばサファイア基板で作られている。
【００５１】
図２に示されるように半導体発光層１２は、素子基板１１の裏面上に、バッファ層１３、ｎ型半導体層１４、発光層１５、ｐ型クラッド層１６、ｐ型半導体層１７を順次積層して形成されている。発光層１５は、バリア層とウエル層を交互に積層した量子井戸構造をなしている。ｎ型半導体層１４上の一部にｎ側電極１８が設けられているとともに、ｐ型半導体層１７上にｐ側電極１９が設けられている。ｐ側電極１９はその一部にボンディングパッド１９ａを有している。更に、半導体発光層１２の表面はＳｉＯ２からなる絶縁性の保護膜２０により覆われている。ｎ側電極１８とｐ側電極１９のボンディングパッド１９ａはいずれも半導体発光層１２の素子基板１１と反対側に位置して、保護膜２０から突出されている。半導体発光層１２は、保護膜２０に被着する反射膜を有しておらず、裏面側へも光を放射できる。
【００５２】
透光性基板３は透明材であるガラスの板から形成されている。この透光性基板３をなすガラスには、接着層４をなす材料の後述する光の屈折率に近似した光の屈折率を有するガラス材料を用いることが好ましく、更に、熱膨張率αが８０×１０−７/℃以下のガラス材料を用いることが望ましい。この種のガラス材料としてＢ-Ｓｉ系のほう珪酸ガラス及びＳｉ系の９６％珪酸ガラス並びにＳｉ系の石英ガラスがあり、特に光の取出し効率の更なる向上と半導体発光素子２の接着信頼性の更なる向上を確保する上では、Ｓｉ系の９６％珪酸ガラス及び石英ガラスを用いるとよい。
【００５３】
透光性基板３の光出射側の面をなす表面３ａ（図２において上側の面）は、平坦面でも差し支えないが、本実施形態では図３に概略的に例示したように粗面で形成することが好ましい。透光性基板３の表面３ａを粗面とするには、例えば砂などの研磨剤を圧縮空気等によって吹き付けるブラスト処理で実現できる。表面３ａの粗面の程度は均一であっても不均一であってもよい。
【００５４】
透光性基板３の大きさは、その裏面に必要数の半導体発光素子２を実装するに足りる十分な面積を有した大きさである。なお、半導体発光素子２の数は図１では説明の都合上二個のみ描いたが、実際にはそれより多くの半導体発光素子２が使用される。図１に示すように透光性基板３に、導電部として例えば所定の回路パターンをなすリード２１が、透光性基板３の裏面（図１中下面）に装着されている。リード２１は透光性である。
【００５５】
各半導体発光素子２は、隣接したリード２１間に配置され、接着層４を用いて透光性基板３の裏面（背面）上に実装されている。この場合、半導体発光素子２は、その素子基板１１の表面３ａを透光性基板３の裏面に対面させるように透光性基板３に接着されている。接着層４は透光性を有している。この接着層４には例えば透明なシリコーン系のダイボンド材が用いられている。ダイボンド材をなすシリコーン樹脂の光の屈折率は１.４１である。
【００５６】
透光性基板３に実装された半導体発光素子２とこれに隣接したリード２１とは、ワイヤ２２により接続されている。ワイヤ２２は、製造コスト上安価なワイヤボンディング技術により設けられている。このため、製造コストが高価なボール状の半田バンプを要することなく電気的接続を行えるので、コストを低減できる点で好ましい。なお、リード２１に接続された図示しない導電線は反射部材５の周壁等に設けた図示しない通孔を通って反射部材５の外部に導出されるようになっている。リード２１は照明装置１の外部に配置される図示しない電力供給部に電気的に接続される。このため、リード２１を通じて各半導体発光素子２に電力を供給すると、半導体発光素子２に発光を生じさせて、照明装置１を発光状態（点灯状態）とすることができる。
【００５７】
反射部材５は、例えばそれ自体の光反射率が５０％以上の合成樹脂等の光反射性の材料で形成されている。なお、反射部材５は、反射性能が低い部材で成形して、その内面に金属の反射層を蒸着により設けたものであってもよい。この反射部材５は、例えば照明装置１の外郭を兼ねていて、一面が開口する容器状に成形されている。反射部材５の開口を囲む周部は、周方向に連続する周壁５ａと、この周壁５ａの内周面に直角に連続する支持面５ｂを有している。支持面５ｂは前記周壁の周方向に連続していることが好ましいが、支持面５ｂから図１中下側部分をリブとして形成するとともに、こうしたリブを複数設けることで、支持面５ｂを前記周壁の内周方向に沿って間隔的に設けることも可能である。
【００５８】
既述のように半導体発光素子２が裏面に実装された透光性基板３は、反射部材５の開口に嵌入されるとともに、透光性基板３の周部を支持面５ｂに当てた状態に支持されている。それにより、前記開口を閉じて透光性基板３が反射部材５に取付けられている。この透光性基板３の周方向に連続する端面３ｃは周壁５ａで覆われている。この状態は図示しない接着剤により固定される。
【００５９】
封止部材６は、反射部材５の内面と透光性基板３の裏面との間に充填されて、各半導体発光素子２及びワイヤ２２等を埋めた状態に封止している。封止部材６には、透光性を有した材料、例えば透明なシリコーン樹脂が用いられている。
【００６０】
したがって、封止部材６と接着層４には同種の透光性材料例えばシリコーン樹脂が用いられている。これにより、封止部材６の屈折率と、ダイボンド材としての接着層４の屈折率は同等となっており、かつ、それらの熱膨張率も同等となっている。こうした組み合わせによれば、接着層４により導かれこの接着層４から側方に放出されて封止部材６に直接入射する光が、図２中符号４ａで示す封止部材６と接着層４との界面で、封止部材６と接着層４の屈折率差により反射することが抑制されるので、光の取出し効率を向上する上で好ましい。この利点は、同種材料に限らず、封止部材６と接着層４が異種材料であっても、それらの屈折率が0.1以内の差であれば、言い換えれば、封止部材６と接着層４が同等の屈折率であれば、実現可能である。しかも、封止部材６と接着層４を同種材料製としたことで、これらの熱膨張にも差がないので、半導体発光素子２の発光に伴って熱膨張差よるストレスが、封止部材６と接着層４との界面４ａに作用しないようにできる。したがって、前記界面４ａで封止部材６と接着層４が剥離することに基づく剥離面での光の反射が防止されるので、光の取出し効率を維持する上で好ましい。
【００６１】
蛍光体層７は透光性基板３の表面３ａの全体を覆って設けられている。蛍光体層７は、例えばその全域にわたり蛍光体（図示しない）が好ましくは略均一に分散された塗膜からなる。塗ることによって表面３ａに被着された蛍光体層７の前記表面３ａに接する部分は、図３に示すように粗面からなる表面３ａの微小な凸凹を埋めている。これにより、蛍光体層７の透光性基板３の表面３ａへの接着面積が増えるので、透光性基板３に対する蛍光体層７の付着強度が向上されて、蛍光体層７を剥がれ難くできる。なお、透光性基板３の表面３ａが粗面ではなく平坦面である場合には、蛍光体層７に例えば透光性基板３と同じ大きさの透光性の樹脂シートを用いて、この蛍光体層７を透光性基板３の表面３ａに積層して設けてもよい。又、蛍光体層７の周方向に連続する端面は、反射部材５の周壁５ａで覆われている。
【００６２】
蛍光体層７内に含有された蛍光体は、半導体発光層１２から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を発光するために用いられており、その波長変換によって、蛍光体層７を白色電球色から白色蛍光灯色までの任意の色調に白色発光させるようになっている。そのために、例えば青色の光に対して補色の関係にある黄色の蛍光体が用いられていて、それにより、蛍光体層７は黄色を呈している。
【００６３】
前記照明装置１はその蛍光体層７を被照射対象方向に向けて使用される。照明装置１は、それが備えた複数の半導体発光素子２に電力を供給することにより例えば青色に発光する。この場合、半導体発光素子２の発光層１５が発光することによって、半導体発光素子２の表側方向、つまり被照射対象方向にも、半導体発光素子２の裏側方向にも光が放出される。
【００６４】
表側方向に放出され素子基板１１を透過した青色の一次光は、まず、透明な接着層４及び同じく透明な透光性基板３を透過してから、更に、蛍光体層７を透過して、被照射対象方向に取出される。この一方で、裏側方向に放出された青色の一次光は、まず、透明な封止部材６を透過して反射部材５により透光性基板３に向けて反射される。反射された一次光は、再び封止部材６を透過し、更に透明なリード２１を通って透光性基板３に入射し、或いは通ることなく透光性基板３に入射し、この透光性基板３を透過してから、蛍光体層７を透過して被照射対象方向に取出される。
【００６５】
したがって、光源となる半導体発光素子２を複数用いて、それに応じて光量を増やすことができることに加えて、以上のように各半導体発光素子２から接着層４を通って照明装置１の投光方向（被照射対象方向）に放出される光だけではなく、各半導体発光素子２の裏側方向に放出された光を、反射部材５で反射させて前記投光方向に放出できるので、効率よく光を取出すことができる。
【００６６】
更に、既述のように接着層４をシリコーン樹脂製とし、ガラス製透光性基板３の屈折率を１．４１以上１．５１未満としたので、透光性基板３に安価なソーダ石英ガラスを用いた場合に比較して、接着層４と透光性基板３との屈折率の差は０．１以下に小さくなっている。これにより、接着層４と透光性基板３との境界面での一次光の屈折が抑制されて、透光性基板３の透過光量が増える。したがって、この点においても光の取出し効率を向上できる。
【００６７】
なお、以下に各種のガラス材料及びその系と、屈折率と、熱膨張率と、光の取出し効率と、評価との関係を表１に示す。なお、光の取出し効率はソーダ石英ガラスの場合を１００％として規定した。又、評価とは透光性基板３に対する半導体発光素子２の接着の信頼性についての評価である。
【表１】
2008066691.tif 000003
【００６８】
表１により、Ｂ-Ｓｉ系及びＳｉ系のガラスの光の屈折率は、Ｐｂ-Ｋ-Ｎａ-Ｓｉ系のガラスの光の屈折率よりも、接着層４をなしたシリコーン樹脂の光の屈折率１.４１に近い。それにより、透光性基板３にＢ-Ｓｉ系及びＳｉ系のガラスを用いた照明装置１での光の取出し効率が、透光性基板３にＮａ-Ｓｉ系のソーダ石英ガラスを用いた照明装置１での光取出し効率より大きいことが分かる。この逆に、Ｐｂ-Ｋ-Ｎａ-Ｓｉ系のガラスの光の取出し効率は、透光性基板３にＮａ-Ｓｉ系のソーダ石英ガラスを用いた照明装置１での光取出し効率よりも小さいことが分かる。そして、透光性基板３の屈折率がソーダ石英ガラスの屈折率よりも小さければ、光の取出し効率は大きくなるので、透光性基板３の屈折率の上限は１.５１と規定できる。この逆に、透光性基板３の屈折率がシリコーンの屈折率１.４１より小さくなるほど、これら屈折率の差が増えて境界面での反射が増えるので、透光性基板３の屈折率の下限は１.４１と規定できる。
【００６９】
しかも、反射部材５で、透光性基板３及び蛍光体層７の夫々端面を覆ったので、透光性基板３内をその板面と平行な方向に進行する光が、この透光性基板３の端面から無駄に放出されることを防止できるとともに、蛍光体層７内をその層面と平行な方向に進行する光が、この蛍光体層７の端面から放出されることも防止できる。このため、光の取出し方向（被照射対象方向）への光の取出し効率を更に向上できる。
【００７０】
そして、光の取出しにおいて、各半導体発光素子２から放出されて既述の二通りの経路を経る青色の一次光は、既述のようにいずれも蛍光体層７を透過して放出される。この際、青色の一次光の一部は、蛍光体層７内に分散されている蛍光体に当たることなく蛍光体層７を透過するが、残りの一次光は蛍光体に当たる。これにより、蛍光体が青色の光を吸収して黄色の二次光を発光するので、黄色の光として蛍光体層７を透過する。このように半導体発光素子２の発光色である青色の一次光と、この一次光が蛍光体で波長変換されて一次光に対して補色関係となった黄色の二次光とが蛍光体層７を透過するので、これら２色の混合によって白色光が作られる。言い換えれば、白色発光を実現できる。
【００７１】
しかも、既述の二通りの経路を経る光が、いずれも透光性基板３を透過する際に、光の一部が透光性基板３内において界面（基板表面と基板裏面）で屈折することに基づき、透光性基板３全体が明るく光って面状に発光した状態となる。加えて、透光性基板３の表面３ａが粗面となっているので、この表面３ａで、透光性基板３から出射される光が散乱されて、透光性基板３全体が明るく光って面状に発光した状態となる。
【００７２】
したがって、複数の半導体発光素子２を光源とする照明装置１にあって、夫々の半導体発光素子２の素子基板１１が個々に光るにも拘わらず、照明装置１の光出射面全体の視覚的印象において、各半導体発光素子２の一つ一つが独立した光点として「つぶつぶ」に視認される感じを軽減できる。
【００７３】
以上のように前記照明装置１及びこの照明装置１が光源装置として組込まれた照明器具によれば、白色光を効率よく取出すことができるとともに、各半導体発光素子２の発光が「つぶつぶ」に視認される感じを軽減できるものである。
【００７４】
又、前記表１により、光の取出し効率を向上できるほう珪酸ガラス、９８％珪酸ガラス、及び石英ガラスの熱膨張率αは、いずれもソータ石灰ガラス、及び鉛カリソーダガラスの熱膨張率αより小さい。そのため、ほう珪酸ガラス、９８％珪酸ガラス、及び石英ガラスで透光性基板３を形成すると、シリコーン樹脂製の接着層４と透光性基板３との熱膨張率の差が小さくなる。これにより、照明装置１の製造過程での結線のためのフロー半田処理に伴う温度変化や照明装置１の点灯・消灯に伴う電極１８，１９での温度変化等に拘わらず、接着層４が透光性基板３の裏面から剥がれる（クラックを生じるともいう）ことを抑制できる。したがって、透光性基板３に対する半導体発光素子２の付着信頼性を確保でき、照明装置１の寿命中に半導体発光素子２が脱落しないようにできる。これに対して、本発明者による実験の結果、ソータ石灰ガラス、及び鉛カリソーダガラスで透光性基板３を形成した場合は、透光性基板３に対する半導体発光素子２の付着信頼性を確保できないことが認められ、又、実用上十分な付着信頼性を得るには、透光性基板３をなすガラスの熱膨張率が８０×１０−７以下であれば小さいほど有効であることが、本発明者による実験の結果確認された。
【００７５】
又、前記照明装置１では光の取出し効率を向上するのに、既述のように各半導体発光素子２自体ではなく、その裏側方向に放出された光を反射部材５で反射させて光を効率よく取出している。このため、半導体発光素子２毎に反射層を蒸着により設ける製造上の面倒が作業を省略できる。つまり、極小なＬＥＤチップの部分的な領域に蒸着を施して光反射用の金属膜を作るという困難で製造性が極めて悪い技術を要することがない。これとともに、半導体発光素子２よりもはるかに大形である反射部材５に反射性を持たせることは、それが例え金属膜の蒸着であっても容易に実現できる。したがって、製造がし易い点で好ましい。
【００７６】
図３を参照して本発明の第２実施形態を説明する。以下の第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様構成については、同一符号を付してその説明を省略する。第２実施形態では、第１実施形態で用いた蛍光体層を省略する代わりに、接着層４と封止部材６とに蛍光体層の機能を持たせている。
【００７７】
すなわち、透光性を有した接着層４には半導体発光素子２が発光する例えば青色の光に対して補色の関係にある黄色の蛍光体（図示しない）が略均一に分散されている。同様に、透光性を有した封止部材６にも半導体発光素子２が発光する青色の光に対して補色の関係にある黄色の蛍光体（図示しない）が分散されている。又、第２実施形態では透光性基板３の表面３ａを平坦面としてあるが、光源のつぶつぶ感を軽減するために第１実施形態で説明したように粗面とすることもできる。以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。
【００７８】
第２実施形態の照明装置１はその透光性基板３を被照射対象方向に向けて使用される。照明装置１は、それが備えた複数の半導体発光素子２に電力を供給することにより青色に発光する。この場合、半導体発光素子２の発光層１５が発光することによって、半導体発光素子２の表側方向、つまり被照射対象方向にも、半導体発光素子２の裏側方向にも光が放出される。
【００７９】
表側方向に放出され素子基板１１を透過した青色の一次光は、まず、黄色の接着層４及び透明な透光性基板３を透過して、被照射対象方向に取出される。この一方で、裏側方向に放出された青色の一次光は、まず、黄色の封止部材６を透過して反射部材５により透光性基板３に向けて反射される。反射された一次光は、再び封止部材６を透過し、更に透明なリード（導電部）２１を通って透光性基板３に入射し、或いは通ることなく透光性基板３に入射し、この透光性基板３を透過して被照射対象方向に取出される。
【００８０】
したがって、光源となる半導体発光素子２を複数用いて、それに応じて光量を増やすことができることに加えて、以上のように各半導体発光素子２から接着層４を通って照明装置１の投光方向に放出される光だけではなく、各半導体発光素子２の裏側方向に放出された光を、反射部材５で反射させて前記投光方向に放出できるので、効率よく光を取出すことができる。
【００８１】
しかも、反射部材５の周壁５ａで、透光性基板３の端面３ｃを覆ったので、透光性基板３内をその板面と平行な方向に進行する光が、この透光性基板３の端面から無駄に放出されることを防止できる。このため、光の取出し方向（被照射対象方向）への光の取出し効率を更に向上できる。
【００８２】
そして、光の取出しにおいて、各半導体発光素子２から放出されて既述の二通りの経路を経る青色の一次光は、既述のようにいずれも黄色の接着層４又は黄色の封止部材６透過して放出される。この際、青色の一次光の一部は、接着層４及び封止部材６内に分散されている蛍光体に当たることなく接着層４及び封止部材６を透過するが、残りの一次光は蛍光体に当たる。これにより、蛍光体が青色の光を吸収して黄色の二次光を発光するので、黄色の光として接着層４及び封止部材６を透過する。このように半導体発光素子２の発光色である青色の一次光と、この一次光が蛍光体で波長変換されて一次光に対して補色関係となった黄色の二次光とが接着層４及び封止部材６を透過するので、これら２色の混合によって白色光が作られる。言い換えれば、白色発光を実現できる。
【００８３】
しかも、既述の二通りの経路を経る光が、いずれも透光性基板３を透過する際に、光の一部が透光性基板３内において界面（基板表面と基板裏面）で屈折することに基づき、透光性基板３全体が明るく光って面状に発光した状態となるので、複数の点状光源のつぶつぶ感を軽減できる。
【００８４】
以上のように第２実施形態の照明装置１及びこの照明装置１が光源装置として組込まれた照明器具によれば、白色光を効率よく取出すことができるとともに、各半導体発光素子２の発光が「つぶつぶ」に視認される感じを軽減できるものである。更に、第２実施形態では、既述のように第１実施形態で用いた蛍光体層を省略できるので、簡単な構成とできる点で好ましい。
【００８５】
第１実施形態と同様にサファイア製の素子基板１１を通る一次光が半導体発光素子２のｎ側電極１８およびｐ側電極１９でロスしない他、既述のように裏側方向に放出された光も利用して発光できるので、この第２実施形態の構成でかつ例えば反射部材５の光反射率を９１％と変更した条件では、２０ｍＡ点灯時の発光効率が１３０ｌ/Ｗで、光束が９.８ｌｍであるという高い発光効率を実現できた。これに対して、ダブルワイヤー型のＬＥＤチップをそのサファイア製の素子基板の光出射面（表面）が光投射方向と反対方向に向くように実装基板上に実装して、このＬＥＤチップを蛍光体入りの透光性樹脂で実装基板の表側と裏側から封止してなる照明装置を、２０ｍＡで点灯させた時の発光効率は８０ｌ/Ｗ、光束は４.８ｌｍであった。この結果は、比較対象の照明装置では、サファイア製の素子基板を通る一次光が半導体発光素子のｎ側電極およびｐ側電極でロスするとともに、素子基板を通って光投射方向と反対の裏側方向に放出された光を利用できないことに基づいている。
【００８６】
又、第２実施形態の照明装置１では光の取出し効率を向上するのに、既述のように各半導体発光素子２自体ではなく、その裏側方向に放出された光を反射部材５で反射させて光を効率よく取出している。このため、半導体発光素子２毎に反射層を蒸着により設ける製造上の面倒が作業を省略できる。これとともに、半導体発光素子２よりもはるかに大形である反射部材５に反射性を持たせることは、それが例え金属膜の蒸着であっても容易に実現できる。したがって、製造がし易い点で好ましい。
【００８７】
図５及び図６を参照して本発明の第３実施形態を説明する。以下の第３実施形態の説明において、第１実施形態と同様構成については、同一符号を付してその説明を省略する。第３実施形態では、図５に示すように二次光反射層８を、蛍光体層７と透光性基板３との間に例えばこれらに積層して設けている。
【００８８】
二次光反射層８は、この反射層８に対する二次光の入射面での反射光と、二次光反射層８に接する他の物質からなる層との境界面で反射された前記二次光の反射光を干渉させることにより、半導体発光素子２から放出された一次光を透過させる一方で、特定波長の光、つまり、蛍光体から放射された二次光の反射特性が高められた波長選択性の光干渉膜として機能するものである。二次光反射層８は多層膜で形成される。この二次光反射層８は、その構成物質の種類及び膜厚（層の数）等を適宜規定することにより、所望とする光干渉性能を得て前記一次光を透過させつつ前記二次光に対する反射性能を高めることができる。
【００８９】
青色の光の透過は許すが、この青色光と補色関係の黄色の光は反射する二次光反射層８を構成する物質として、例えばＺｎＳ−ＭｇＦ２（硫化亜鉛弗化マグネシウム）等を挙げることができる。この物質からなる二次光反射層８による半導体発光素子２の波長域の光透過率は９５％であり、又、二次光反射層８による蛍光体の波長域での光透過率は１０％、光反射率は８５％である。以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。
【００９０】
第３実施形態の照明装置１の半導体発光素子２が発光すると、表側方向に放出され素子基板１１を透過した青色の一次光は、まず、透明な接着層４及び同じく透明な透光性基板３を透過した後、二次光反射層８を透過し、更に、蛍光体層７を透過して、被照射対象方向に取出される。この一方で、裏側方向に放出された青色の一次光は、まず、透明な封止部材６を透過して反射部材５により透光性基板３に向けて反射される。反射された一次光は、再び封止部材６を透過し、更に透明なリード２１を通って透光性基板３に入射し、或いはリード２１を通ることなく封止部材６から透光性基板３に入射し、この透光性基板３を透過した後、二次光反射層８を透過し、更に、蛍光体層７を透過して、被照射対象方向に取出される。
【００９１】
この光の取出しにおいて、蛍光体で発光された黄色の二次光の一部は、被照射対象方向とは逆側に放出される。しかし、この二次光（図６中点線の矢印Ｄで代表する。）は、その進行方向を遮っている二次光反射層８で被照射対象方向に反射されて、蛍光体層７を透過して取出される。このため、光の取出し効率を向上できる。
【００９２】
すなわち、仮に、二次光反射層８がないとすると、蛍光体から被照射対象方向とは逆側に放出された黄色の二次光は、透光性基板３及び封止部材６等を通って反射部材５で反射されて、再度、封止部材６及び透光性基板３を通ってから蛍光体層７を透過するので、取出しに至るまでの光の経路が長い。光の減衰の大きさは、光の経路の長さを二乗した値と、前記経路中の物質の減衰率との掛け算で求められる。このため、蛍光体から被照射対象方向とは逆方向に放出された黄色の光は、大きく減衰されて取出される。
【００９３】
これに対して、第３実施形態では、蛍光体層７から反射部材５に至る距離よりも遥かに近い位置で二次光反射層８により黄色の光を被照射対象方向に反射するので、蛍光体から被照射対象方向とは逆側に放出された黄色の光の減衰が抑制される。したがって、半導体発光素子２が発光した一次光を基に蛍光体が放射する二次光の取出し効率を向上できる。本発明者による比較試験の結果、二次光反射層８がない照明装置１での発光効率は５０ｌ/Ｗであったのに対して、二次光反射層８を備えた本実施形態の照明装置１での発光効率は８０ｌ/Ｗであった。
【００９４】
更に、既述の二通りの経路を経る光が、いずれも透光性基板３を透過する際に、光の一部が透光性基板３内において界面（基板表面と基板裏面）で屈折することに基づき、透光性基板３全体が明るく光って面状に発光した状態となる。したがって、複数の半導体発光素子２を光源とする照明装置１にあって、夫々の半導体発光素子２の素子基板１１が個々に光るにも拘わらず、照明装置１の光出射面全体の視覚的印象において、各半導体発光素子２の一つ一つが独立した光点として「つぶつぶ」に視認される感じを軽減できる。
【００９５】
図７を参照して本発明の第４実施形態を説明する。以下の第４実施形態の説明において、第１実施形態と同様構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００９６】
第４実施形態では、透光性基板３と反射部材５とは互いに接着されて外囲器９を形成している。そのために、反射部材５の周部５ｃが透光性基板３の周部に接着されている。周部５ｃは、少なくとも透光性基板３の周方向に連続する端面(周面)３ｃにこれを覆って接着されていればよい。しかし、本実施形態ではより好ましい態様として、周部５ｃが、周壁５ａ及び支持面５ｂと周壁５ａに一体成形されたカバー部５ｄを有している。カバー部５ｄは透光性基板３の周部での光出射面側の表面３ａにこれを覆って接着されている。これにより、透光性基板３の周部がこれに接着された反射部材５の周部５ｃで包み込まれている。
【００９７】
したがって、外囲器９外の雰囲気ガスに触れないように内蔵アセンブリが外囲器９内に封じ込められている。内蔵アセンブリは、透光性基板３の裏面に接着層４で接着された半導体発光素子２、透光性基板３の裏面に設けられたリード２１、これら半導体発光素子２とリード２１とを接続したワイヤ２２、及び半導体発光素子２とワイヤ２２等を埋設した透明シリコーン樹脂製の封止部材６とからなる。
【００９８】
透光性基板３の周部への反射部材５の周部５ｃの接着は、外囲器９内に内蔵される前記内蔵アセンブリを、反射部材５を成形する成形型内にセットしてインサート成形を実施するによって、成形された反射部材５の周部５ｃが透光性基板３の周部に直接接着してなされる。そのため、接着剤を用いる場合よりも接着の信頼性が高い。
【００９９】
外囲器９は透明シリコーン樹脂製の封止部材６に比較して実質的にガス不透過性の材料からなる。そのために、具体的には、透光性基板３が半導体発光素子２をダイボンドにより装着できる透明ガラスで形成され、反射部材５が例えば白色系のエポキシ樹脂で成形されている。そして、既述のように反射部材５の周部５ｃと透光性基板３の周部との接着が、透光性基板３の周方向に連続する端面３ｃだけではなくカバー部５ｄでもなされているので、接着面積が大きいことに伴い、透光性基板３と反射部材５との合わせ面を通って外気が外囲器９内に至る恐れが考えられる経路を屈曲された状態で長く形成できるため、前記経路を通って外気が外囲器９内に入ることを確実に防止できる。
【０１００】
このような外囲器９の構成によって、例えば温泉地等のように硫化ガスの濃度が高い環境下で照明装置１を使用する場合に、外部雰囲気中の硫化ガスが、外囲器９を透過して、前記内蔵アセンブリが含む金属部品、つまり、リード２１、ワイヤ２２、及び半導体発光素子２の電極１８，１９と反応することがない。これにより、硫化ガス等により前記金属部品が腐食し劣化する恐れがないようにできる本実施形態の照明装置１は、既述のような環境下でも好適に使用できる。
【０１０１】
又、例えば照明装置１が屋外で使用される場合等であっても、前記構成の外囲器９によって、外気中に含まれる水やその蒸気が外囲器９を透過してその内部に入ることが妨げられて、外囲器９内での各部品間の界面に結露する恐れもないようにできる。そのため、こうした内部結露に基づく不具合が発生しないようにできる。
【０１０２】
つまり、仮に、外囲器９内に透過した水分が前記金属部品との界面に結露したとすると、それを原因として金属部品の腐食を招来する恐れが考えられる。更に、外囲器９内に浸入した水分の結露箇所が例えば半導体発光素子２に近い箇所であると、絶縁耐圧が不足する恐れが考えられる。又、結露箇所がどこであっても、半導体発光素子２が発光する度に、この半導体発光素子２の温度上昇に伴い結露水が蒸発されるので、その蒸気圧でする結露水が溜まった界面を起点とする剥離が進行する恐れが考えられ、したがって、照明装置１が所定の組立状態を維持できなくなる可能性を生じることに加えて、更なる結露面積の増大が見込まれ金属部品の腐食や絶縁耐圧の低下等が促進されるようになる。
【０１０３】
なお、透明シリコーン樹脂のガス透過性は、外囲器９の構成材料に比較して遥かに高い。具体的には、温度２５℃の条件下において、外囲器９の反射部材５をなすエポキシ樹脂の酸素透過性を100.0とした場合、シリコーン樹脂（シリコーンゴム）の酸素透過性は7218897.6でエポキシ樹脂の約7000倍である。又、比較としてＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）の酸素透過性は1503.9でエポキシ樹脂の約1000倍である。したがって、外囲器９に実質的にガス不透過性を与えない構成では、この外囲器９を透過して内部に硫化ガスや水蒸気等が入るので、それが前記内蔵アセンブリ中の金属と反応する可能性があることは避けられない。
【０１０４】
又、既述のように外囲器９の反射部材５は、実質的にガス不透過性の熱硬化型合成樹脂製であるので、所定の形状に成形し易い点で好ましい。この成形性を利用して本実施形態の場合、反射部材５は凹状例えば断面略半円形状の収容部５ｅを半導体発光素子２毎に対応して有している。これらの収容部５ｅ内には封止部材６が充填状態に収容されている。本実施形態で封止部材６は、半導体発光素子２が装着された透光性基板３がセットされる成形型を用いて透光性基板３の裏面に成形されたものである。この封止部材６の表面には既述のように内蔵アセンブリがインサートされた状態で反射部材５が成形されることによって、収容部５ｅの成形と同時にこの収容部５ｅの内面と封止部材６の外面とが接着される。
【０１０５】
こうした構成の反射部材５としたことによって、封止部材６の使用量を第１実施形態に比較して減らすことができる。更に、半導体発光素子２の背面方向に出射した光を反射する収容部５ｅの凹み形状は、照明装置１に要求される所望の配光特性に応じて、前記成形性を利用して例えば既述のように略半円形状等の任意形状に成形することが可能である。
【０１０６】
又、本実施形態では、蛍光体層７を、透光性基板３の光出射面をなす表面３ａ全域ではなく部分的、具体的には収容部５ｅから反射された光が透過する領域に設けている。これらの蛍光体層７は、少なくとも収容部５ｅの開口径以上の大きさであればよく、その中央部に、照明装置１を裏面から正面方向に見た場合に半導体発光素子２が投影されている。このように透光性基板３の表面３ａに対して全面ではなく部分的に蛍光体層７を設けたことにより、蛍光体が混入された蛍光体層７の使用量を第１実施形態に比較して減らすことができる。
【０１０７】
以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、この第４実施形態においても、第１実施形態で既に説明したのと同様な理由によって、本発明の課題を解決して、白色光を効率よく取出すことができるとともに、光源のつぶつぶ感を軽減できる照明装置１を提供できる。なお、第４実施形態で採用した外囲器の構成等は第２、第３の実施形態にも適用可能である。
【０１０８】
本発明は前記各実施形態には制約されない。例えば、前記各実施形態において接着層４は透光ガラス製とできる。
【０１０９】
この接着層４をなす透光性のガラスには、照明装置１の製造過程で半導体発光素子等に加えられる温度を低く規制するために、低融点ガラスを好適に用いることができる。低融点ガラスは、融点が６９２℃のソーダ石灰ガラスや融点が６２０℃の鉛ガラスよりも低い温度の融点を有したものが好ましく、例えばはんだガラスやホウ酸塩ガラス等を用いることができる他、所謂「水ガラス」と称されるフリットガラス等を用いることができる。これらのガラス材料は、低融点ガラスと、これによって接着される部材との熱膨張係数がかけ離れていないことや、同部材の耐熱温度より低融点ガラスの温度が低いこと等を考慮して適宜選択される。接着層４に低融点ガラスを用いて半導体発光素子２をガラス製の透光性基板３に接着することは、同種材料での接着となるために、これらの間での剥がれない信頼性を極めて高くできる点で好ましい。ガラス製接着層は、透明には制約されず、内部に蛍光体が混入して所定の色を有していてもよい。
【０１１０】
以上のようにシリコーン等の透光性合成樹脂ではなくガラス製とした接着層４は、半導体発光層１２から放出される一次光に長期間晒されても変色することはない。このため、接着層４の変色を原因とする光の取出し効率の低下がなく、この点において長期間にわたり効率よく光を取出すことができる。
【０１１１】
具体的には、例えば図１に示した第１実施形態の照明装置１で、青色の光を放射する半導体発光素子２が実装された透光性基板３用のガラスに熱膨張率が100×10−７/℃の軟質ガラスを用い、かつ、接着層４をなしたガラスに熱膨張率が80×10−７/℃の低融点ガラスを用いた場合、１万時間連続点灯させたときの明るさの低下率は、１０％であった。なお、この低下は、接着層４をなしたガラスの劣化（変色）によるものではなく、蛍光体層７での樹脂の変色に起因するものと考えられている。又、比較例として、接着層４にエポキシ樹脂を用いた以外は前記と同じ条件の照明装置を形成して、これを１万時間連続点灯させた場合の明るさの低下率は、２０％であった。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【図２】図１の照明装置が備えた半導体発光素子まわりを拡大して示す断面図。
【図３】図１中Ｆ３部を拡大して示す断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【図６】図５の照明装置が備えた半導体発光素子まわりを拡大して示す断面図。
【図７】本発明の第４実施形態に係る照明装置を示す断面図。
【符号の説明】
【０１１３】
１…照明装置、２…半導体発光装置、３…透光性基板、３ａ…透光性基板の表面、３ｃ…透光性基板の周部、４…接着層、５…反射部材、５ａ…反射部材の周壁、５ｃ…反射部材の周部、６…封止部材、７…蛍光体層、８…二次光反射層、９…外囲器、１１…素子基板、１２…半導体発光層、１４…ｎ型半導体層、１５…発光層、１７…ｐ型半導体層、１８…ｎ側電極、１９…ｐ側電極、２１…リード（導電部）。
【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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