(57)【要約】【課題】ＬＥＤヘッドランプとか、ＬＥＤフォグランプなどの実用商品として提供できる車載用波長変換素子の提供。【解決手段】波長変換素子内に、励起光を発する一個または複数の励起素子発光部Ｂと、励起光Ｐの一部ないし全てを可視光に変換する波長変換部Ｆを有し、励起素子形状には、少なくとも一個所に直線形状を有し、ステム底面と前記励起素子の外周に設けられるキャビティー端面がなす角度Θ２が０°より大きく、９０°以下で、かつ、キャビティー開口部に少なくとも一個所に直線部分を有し、前記励起素子発光部の合計面積が最大になるところと、キャビティー開口部との面積比が２倍以下のキャビティーＥ内に励起素子が固定していることを特徴とする車載用波長変換素子。【選択図】　　　　図１
2004140090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長変換素子内に、励起光を発する一個または複数の励起素子発光部と、励起光の一部ないし全てを可視光に変換する波長変換部を有し、励起素子形状には、少なくとも一個所に直線形状を有し、ステム底面と前記励起素子の外周に設けられるキャビティー端面がなす角度Θ２が０°より大きく、９０°以下で、かつ、キャビティー開口部に少なくとも一個所に直線部分を有し、前記励起素子発光部の合計面積が最大になるところと、キャビティー開口部との面積比が３倍以下のキャビティー内に励起素子が固定していることを特徴とする車載用波長変換素子。
【請求項２】
キャビティーを有するリードフレーム部位には、少なくとも一個所に直線部分を有していることを特徴とする請求項１記載の車載用波長変換素子。
【請求項３】
励起素子の形状およびこの励起素子を備えるキャビティーのホーン形状が、長方形、正方形を含む平行四辺形であることを特徴とする請求項１記載の車載用波長変換素子。
【請求項４】
励起素子は、この素子を構成するチップ形状の縦横比が異なる請求項３記載の車載用波長変換素子。
【請求項５】
請求項１または請求項４を満たし、さらに励起素子が、フリップチップ型を含むジャンクションダウン型で、キャビティー底面側に配置される電極にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔのいずれかを含む高反射率電極を有することを特徴とする車載用波長変換素子。
【請求項６】
請求項１または請求項４，請求項５いずれかを満たし、励起素子発光部、基板、光取り出し部のいずれか一つ以上の一部が高反射率を有する膜でコーティングされていることを特徴とする車載用波長変換素子。
【請求項７】
請求項１または請求項４ないし請求項６のいずれかを満たし、発光部、基板、光取り出し部のいずれか一つ以上の一部がキャビティー開口部に対して得られるΘ１が鋭角に傾斜して、かつ、励起素子周囲が不活性ガスによって満たされ、キャビティー開口部側に波長変換部が形成されていることを特徴とする車載用変換素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかを満たし、励起素子のキャビティー開口部側に屈折率が基板と波長変換部の屈折率の間にある屈折率を有する材料により光取り出し部を形成していることを特徴とする車載用波長変換素子。
【請求項９】
光取り出し部の膜厚ｄが、ｄ＝（（λ／４）＋ｍ（λ／２））／ｎ（λ：発光波長、ｎ：光取り出し部の屈折率、ｍは整数）で示される膜厚である請求項８記載の車載用波長変換素子。
【請求項１０】
請求項１または請求項４ないし請求項７のいずれかを満たし、さらに励起素子は、導電性の基板を用い、ジャンクションダウン型で固定され、キャビティー底面側に配置される電極にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔのいずれかを含む高反射率電極を有し、キャビティー開ロ側の電極は、非中央箇所に配置されることを特徴とする車載用波長変換素子。
【請求項１１】
請求項１または請求項４ないし請求項８のいずれかを満たし、さらに励起素子は、導電性の基板を用い、ジャングションダウン型で固定され、キャビティー底面側に配置される電極にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔのいずれか含む高反射率電極を有し、基板上には導電性を有した光取り出し部が形成され、この光取り出し部上に形成されるキャビティー開口側の電極は、非中央箇所に配置されることにより、導電ワイヤの陰影の影響を制御することを特徴とする車載用波長変換素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという。）の化合物半導体よりなる発光チップからの発光波長を、特に前照灯などに利用できるようにした車載用波長変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、波長変換素子として、例えば、下記特許文献１の発明が知られている。
【０００３】
図１２の模式断面図に示すように、ＬＥＤの化合物半導体の発光チップ１をカップ２を有するリードフレーム３上に載置して、前記ＬＥＤを封止する樹脂が、前記カップ２内部を充填する第一の樹脂４と、その第一の樹脂４を包囲する第二の樹脂５とからなり、第一の樹脂４には発光チップ１の波長を他の波長に変換する蛍光物質、または発光波長を一部吸収するフィルタ物質などの波長変換材料６が含有されていることにより、波長変換光がカップ２に反射されて輝度、集光効率を向上させている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−９９３４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明に係る車載用波長変換素子について、車載用灯具の光源として用いる場合は、灯体の光学部分の大きさを律束する光束発散度（ｌｍ／ｍｍ２）は、高い必要がある。すなわち、できるだけ小さな面積に光束を集中させる必要があり、これは励起素子端面から照射される励起光を制御し、軸上に多くの光束を集光することが必要である。しかしながら、現行の技術では励起素子端面から一度照射される励起光を反射ホーンなどで光軸上に集光することが一般的に考えられており、特に蛍光体を含んだ白色ＬＥＤの場合、蛍光体の存在する面積、すなわち反射ホーンと同じ面積が発光部と考えられるので、発光面積が大きくなり、その結果として、光束発散度を下げてしまい、現実的な車載用灯具として成立しにくいという問題があった。
【０００６】
また、車載用灯具では、前方にリフレクタやレンズなどを用いて、適切な場所に発光面を投影することによって、規格で定められている配光を得ている。ところで、現在、白色ＬＥＤの製作方法の主流としては、サファイア基板上にＧａＮ系半導体より青色励起光を得て、その励起光の一部とＹＡＧ系蛍光体を用いて青色の補色関係にある黄色の発光を得て、青色励起光と蛍光体からの発光を混合させて白色を得ている。近年、技術革新によりＳｉＣ、ＧａＮ基板、Ｓｉなどの導電性の基板を用いてＧａＮ系青色ＬＥＤが製作可能になってきた。このような導電性の基板を用いた青色ＬＥＤの場合、片面はリードフレーム上の反射ホーンに導電性接着剤を用いて接続し、もう一方をチップ中央の電極からＡｕワイヤなどでホーンのないリードフレームと電気的接続をする。この際、車載用灯具に用いる光源は発光面を投影することから、Ａｕワイヤなどの導電ワイヤが前方に投影され、良好な配光が得られないという問題があった。
【０００７】
さらにヘッドランプなどの前照灯などでは、規格で対向車の運転手に照射光が入らないように照射部と非照射部との明暗を明確にすることが記載されている。一般的な円形を中心とするホーン形状では、上記したように蛍光体が入っているホーン形状が前方に投影されてしまうため、規格で定められた急俊な明暗を達成できないという問題があった。
【０００８】
本発明は叙上の点に着目して成されたもので、ＬＥＤヘッドランプとか、ＬＥＤフォグランプなどの実用商品として提供できる車載用波長変換素子を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の構成を備えることにより上記課題を解決できたものである。
【００１０】
（１）波長変換素子内に、励起光を発する一個または複数の励起素子発光部と、励起光の一部ないし全てを可視光に変換する波長変換部を有し、励起素子形状には、少なくとも一個所に直線形状を有し、ステム底面と前記励起素子の外周に設けられるキャビティー端面がなす角度Θ２が０°より大きく、９０°以下で、かつ、キャビティー開口部に少なくとも一個所に直線部分を有し、前記励起素子発光部の合計面積が最大になるところと、キャビティー開口部との面積比が３倍以下のキャビティー内に励起素子が固定していることを特徴とする車載用波長変換素子。
【００１１】
（２）キャビティーを有するリードフレーム部位には、少なくとも一個所に直線部分を有していることを特徴とする前記（１）記載の車載用波長変換素子。
【００１２】
（３）励起素子の形状およびこの励起素子を備えるキャビティーのホーン形状が、長方形、正方形を含む平行四辺形であることを特徴とする前記（１）記載の車載用波長変換素子。
【００１３】
（４）励起素子は、この素子を構成するチップ形状の縦横比が異なる前記（３）記載の車載用波長変換素子。
【００１４】
（５）前記（１）または（４）を満たし、さらに励起素子が、フリップチップ型を含むジャンクションダウン型で、キャビティー底面側に配置される電極にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔのいずれかを含む高反射率電極を有することを特徴とする車載用波長変換素子。
【００１５】
（６）前記（１）または（４），（５）いずれかを満たし、励起素子発光部、基板、光取り出し部のいずれか一つ以上の一部が高反射率を有する膜でコーティングされていることを特徴とする車載用波長変換素子。
【００１６】
（７）前記（１）または（４）ないし（６）のいずれかを満たし、発光部、基板、光取り出し部のいずれか一つ以上の一部がキャビティー開口部に対して得られるΘ１が鋭角に傾斜して、かつ、励起素子周囲が不活性ガスによって満たされ、キャビティー開口部側に波長変換部が形成されていることを特徴とする車載用変換素子。
【００１７】
（８）前記（１）から（７）のいずれかを満たし、励起素子のキャビティー開口部側に屈折率が基板と波長変換部の屈折率の間にある屈折率を有する材料により光取り出し部を形成していることを特徴とする車載用波長変換素子。
【００１８】
（９）光取り出し部の膜厚ｄが、ｄ＝（（λ／４）＋ｍ（λ／２））／ｎ（λ：発光波長、ｎ：光取り出し部の屈折率、ｍは整数）で示される膜厚である前記（８）記載の車載用波長変換素子。
【００１９】
（１０）前記（１）または（４）ないし（７）のいずれかを満たし、さらに励起素子は、導電性の基板を用い、ジャンクションダウン型で固定され、キャビティー底面側に配置される電極にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔのいずれかを含む高反射率電極を有し、キャビティー開ロ側の電極は、非中央箇所に配置されることを特徴とする車載用波長変換素子。
【００２０】
（１１）前記（１）または（４）ないし（８）のいずれかを満たし、さらに励起素子は、導電性の基板を用い、ジャングションダウン型で固定され、キャビティー底面側に配置される電極にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｔのいずれか含む高反射率電極を有し、基板上には導電性を有した光取り出し部が形成され、この光取り出し部上に形成されるキャビティー開口側の電極は、非中央箇所に配置されることにより、導電ワイヤの陰影の影響を制御することを特徴とする車載用波長変換素子。
【００２１】
【発明の実施の形態】
まず、実施の形態の説明に先立ち、本発明の基本的構成について図１に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
本発明は、励起素子端面からの照射される光を励起素子内で効率よく光軸上に集光する構成と、Ａｕワイヤなどによる導電ワイヤの陰影像を前方に投影することを抑制する構成を提案することである。
【００２３】
まず、チップＴを構成する励起素子Ｐは、基板Ａ上にｎ型ＧａＮ系膜、ｐ型ＧａＮ系膜を順次積層させることにより、得られるものであって、基板ＡとしてはＧａＮ系薄膜が成膜できればよく、種々ものが考えられる。励起素子Ｐの発光効率を高くするためには、発光部Ｂをステム側に配置し、励起素子Ｐから発する熱を効率よく除去できる、いわゆるジャンクションダウン形式のチップ配置を行うとよい。そのため、基板Ａは励起波長に対して透明であることが望ましい。さらに、本発明では、基板Ａの端面を加工して、励起光を光軸上に集光することも考慮しているので、最適な基板ＡとしてＳｉＣやＧａＮの基板が考えられる。ジャンクションダウン構造を用いた場合、基板Ａや層状の光取り出し部Ｃが導電性材料で構成されている場合では、励起素子Ｐの上下端に電極を取る場合も考えられるが、同一面内にｐ／ｎ両電極を有するフリップチップタイプ構造を取る場合も考えられる。
【００２４】
励起素子Ｐの形状としては、一辺が直線を含んでいればよく、採算性のある製作行程を鑑みると、正方形、長方形を含む平行四辺形が現実的である。できれば、道路を照らす配光形状が横長であることから、励起素子形状としては、各辺の長さが異なることが望ましい。なお、ＳｉＣやＧａＮ基板などの導電性の基板Ａを用いた場合、ランプ化行程数低減のため、上下に電極を持つ場合が考えられるが、この際、金属の導電ワイヤＤとして、例えばＡｕワイヤが中央に配置されると、Ａｕワイヤの陰が路面に投影されてしまうので、良好な配光が得られない。そこで、導電性の基板Ａを用い、フリップチップ型の接続を行わない場合、Ａｕワイヤを接続する励起素子ＰのキャビティーＥの開口部側の電極は、中央でなく、図示のようにＡｕワイヤの陰の影響が少ないところ所に配置する必要がある。さらに、導電性の基板Ａを使用し、後述する光取り出し部Ｃが導電性も示す場合は、同様に光取り出し部Ｃの中央でなく、Ａｕワイヤの陰の影響が少ないところに電極を配置する必要がある。
【００２５】
車載用変換素子としては、励起素子端面から得られる発光は、灯体の配光には殆ど用いられないことから、端面からの発光を制御し、有効利用することが望ましい。具体的な方法としては、基板Ａを含んだ素子端面をＡｇやＡｌ、光学薄膜などの高反射率を有した材料を含有した電極、または反射膜でコーティングして層状の波長変換部Ｆを形成することが考えられる。また、窒化ガリウムやＳｉＣの基板Ａなどは屈折率が２．５以上あることから、励起素子周辺をＮ２などの不活性ガスによって満たし、キャビティーＥの開口部平面と基板Ａの端面がなす基板端面角度Θ１を９０°以下にすることにより、基板Ａ側へ光を送る反射ホーンの役割を果たす。この反射ホーンとしての役割を考えると、効率よく励起光を基板側へ送る為には、Θ１の角度は３０°〜６０°の間が理想的である。基板Ａの端面傾斜化法としては、傾斜した面を有するダイヤモンドブレードにより素子分離する方法などが考えられる。また、素子の信頼性を更に向上させるために、チップ端面を傾斜させたのち、後述する高反射率電極Ｇの膜を成膜させてもよい。さらに、基板Ａのみならず、励起素子発光部Ｂ、および、または光取り出し部Ｃも傾斜を持たせてもよい。
【００２６】
励起素子発光部Ｂは、窒化ガリウム系積層膜によって形成されている。通常は基板Ａ側より、ｎ型層、ｐ型層と順番に積層する。主に発光するｎ型層とｐ型層に挟まれた活性層部を貫通するように、塩素系ガスを用いたドライエッチングによって個々の発光部に分離する。この際、上記したように、できれば当該箇所が傾斜していることが望ましい。
【００２７】
ｐ型層最上面には、高反射率電極Ｇを形成する。高反射率電極Ｇとは、ｐ型層と良好な電気的接触ができ、ｐ型層との接触部の反射率が５０％以上のものを指し、ＡｇやＰｔ，Ｒｈなどが含まれていることが多い。さらに、高反射率電極Ｇには励起素子Ｐをステムと固定する際に用いるＩｎ，Ａｇ，Ｓｎのいずれかを含んだハンダ剤や、Ａｕ／Ｓｎなどに代表される共晶剤がｐ型層上に形成されている電極上に形成されている場合も含まれる。
【００２８】
本発明では、基板Ａにおける励起素子発光部Ｂの反対側には、基板Ａから効率的に軸上方向へ励起光を取り出すことができるように光取り出し部Ｃがあってもよい。光取り出し部Ｃとしては、励起素子発光部Ｂと波長変換部Ｆとの間の屈折率を有し、かつ安定している材料であればよく、たとえばＩＴＯ、ＺｎＯなどが考えられる。干渉によって、光取り出し効率が低下することも考えられるので、層状の光取り出し部Ｃの膜厚ｄはｄ＝（（λ／４）＋ｍ（λ／２））／ｎ（λ：発光波長、ｎ：光取り出し部Ｃの屈折率、ｍは整数）で示される値であることが望ましい。
【００２９】
励起素子周辺には励起光の一部が他の波長に変換する層状の波長変換部Ｆが形成されている必要があり、励起光と波長変換部Ｆから得られた発光、または波長変換部Ｆから得られた発光により白色を得る必要がある。波長を変換する材料としては特に指定はないが、励起光源の波長が青色領域の場合には、ＹＡＧ系蛍光体が代表例としてあげられ、また青色領域よりも短波長領域での波長変換する材料としては、ＵＶ用三色混合蛍光体などが挙げられる。
【００３０】
波長変換部ＦはキャビティーＥ内全体に配置してもよく、また図１のようにキャビティーＥの上部のみに形成してもよい。キャビティーＥの上部に波長変換部Ｆを効率的に製作する方法として、シリコーン樹脂などの樹脂に励起光の波長を変換する蛍光体を混合させ、樹脂を硬化させるまえに、蛍光体を励起素子Ｐの上部に沈降させて形成する方法や、蛍光体を含有した樹脂を素子上面に貼り付ける方法などが考えられる。
【００３１】
キャビティーＥについては、取り出し効率を落とさない範囲でできるだけ小さくして光束発散度を大きくするエ夫が必要である。キャビティーＥとしては、励起素子発光部Ｂの端面からの発光を波長変換部Ｆに伝達すればどのような形でもよいが、キャビティーＥの開口部は、少なくとも１辺は必ず直線部分を有し、できるだけ励起素子発光部Ｂの平面部が最大となるところと同程度の大きさを持つ必要ある。キャビティーＥの開口部が励起素子発光部Ｂの平面部が最大となるところよりも面積比で３倍以下であれば光束発散度の向上に寄与するが、理想的には２倍以下であることが望ましい。
【００３２】
なお、この基本的説明ではＬＥＤなどのチップＴの単独の場合について説明したが、当然のこととして、複数のマルチチップで構成される場合についても適用できることは勿論である。
【００３３】
また、キャビティーＥの端面角度Θ２は０°より大きくて９０°以下であれば、開口部の大きささえ上記の条件になっていればどのような角度を有していてもよい。採算性と信頼性を鑑みると、キャビティーＥの端面は垂直であることが望ましい。
【００３４】
なお、図１１に励起素子発光部Ｂと基板Ａとの基本構成を模式的に示した。この模式図に示すようにチップ形状は基板Ａの形である方形であるが、発光部Ｂはその上に成長された半導体層をＲＩＥ等のエッチングによって形成できるため、図示のような円柱形など種々の曲線を利用した形に形成できる。
【００３５】
また、キャビティーＥを含むリードフレーム部位には、灯体本体へ光源を取り付ける際に、キャビティー方向が望んでいる方向以外に回転し、希望する配光が得られなくならないように、少なくとも１辺には直線形状を有していることが望ましい。
【００３６】
以下に、上述の基本構成を前提として本発明のいくつかの実施の形態について説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図２（ａ）および（ｂ）についてまず第１の実施の形態について説明する。
【００３８】
図２は車載用ＬＥＤランプに用いた車載用波長変換素子を模式的に示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【００３９】
励起素子Ｐ１としては、ＳｉＣ基板上に成長させたＧａＮ系積層膜からなるＬＥＤデバイスを製作した。この励起素子Ｐ１から発する励起波長は４７０ｎｍでチップＴ１の大きさは１×２ｍｍ，高さ０．３ｍｍとした。そして、チップ接合方法は、フリップチップ型を選択した、またキャビティーＥ１内には、ＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体を混合したシリコーン樹脂を満たすことにより、白色光を得るようにし、その時の色座標はＸ＝０．３１，Ｙ＝０．３２であった。
【００４０】
ところで、上述のチップＴ１に対し、図２（ａ），（ｂ）に示す実施の形態では、キャビティーＥ１の大きさが底面が１．１×２．１ｍｍで端面角度が垂直という形状のものを用いた。
【００４１】
これに対し、従来型と比較するため上述の構成のチップＴ１と同じ樹脂組成の材料を用いた車載用ランプの模式図を図３（ａ），（ｂ）に示した。（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【００４２】
すなわち、従来型の車載用ランプは、キャビティーＥｘの形状は、底面が直径３．０ｍｍの円形を有しており、端面は４５°に傾いている。
【００４３】
上記構成の両車載用ランプの性能を検査した。レンズは付けずに測定した結果は以下の表１の通りであった。
【００４４】
【表１】
2004140090.tif 000003
【００４５】
この表１の結果から分るように、小型で集束性のあるキャビティーＥ１を用いることにより、光束発散度が改善され、車載ランプとして優れていることが分る。
【００４６】
（実施の形態２）
図４（ａ），（ｂ）および図５（ａ），（ｂ）に励起素子Ｐ２，Ｐ３としては、ＳｉＣ上に成長させたＧａＮ系積層膜からなるＬＥＤデバイスを製作した。両励起素子Ｐ２，Ｐ３から発する励起波長は４７０ｎｍで、チップＴ２，Ｔ３の大きさは、１×１ｍｍ高さ０．３ｍｍとし、チップ接合方法としてはフリップチップ型を選択した。図４はチップ端面を垂直とし、図５はチップ端面をすべての４５°に傾斜させた。それぞれのキャビティー構造として、図４はキャビティーＥ２の底面が１．１×１．１ｍｍでキャビティー端面が垂直のものを用いた。また図５のものについては、キャビティーＥ３の底面が０．５×０．５ｍｍで、端面が４５°に傾いており、開口部が１．１×１．１ｍｍになっているキャビティー構造を選択した。また、図４については、キャビティーＥ２内にはＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体を混ぜたシリコーン樹脂を満たすことにより、白色光を得るようにした。また図５については、チップ周辺はＮ２ガスにより充填し、チップＴ３の上方部に上記蛍光体とシリコーン樹脂を混合させた溶剤を石英硝子上に塗布し、蛍光体層側を素子と密着するように配置して白色を得る様にした。図４、図５とも蛍光体層の濃度および膜厚を調整して、色座標ｘ＝０．３２、ｙ＝０．３１を達成した。レンズは付けずに測定を行った。表２に図４、および図５から得られた白色光の光束および光束発散度を示す。
【００４７】
【表２】
2004140090.tif 000004
【００４８】
このことより、励起素子端面を傾斜化させることにより、光束発散度が上昇することが確認できた。
【００４９】
（実施の形態３）
図６（ａ），（ｂ）、図７（ａ），（ｂ）に示す励起素子Ｐ４，Ｐ５としては、ＳｉＣ上に成長させたＧａＮ系積層膜させたＬＥＤデバイスを用いた。励起素子Ｐ４，Ｐ５から発する励起波長は４７０ｎｍで、チップＴ４，Ｔ５の大きさは、１×２ｍｍ高さ０．３ｍｍとし、チップ接合方法としてはジャンクションダウン型を選択した。図６、７ともチップ端面を垂直とした。キャビティー構造として、キャビティー底面が１．１×２．１ｍｍでキャビティー端面が垂直のものを用いた。図６については光取り出し部のないものを選択した。図７については、ＩＴＯを光取り出し部Ｃ１とすると共に電流拡散層として用いた。同一形状のキャビティーＥ４，Ｅ４内にはＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体を混ぜたシリコーン樹脂を満たすことにより、白色光を得るようにした。図６、図７とも蛍光体層の濃度および膜厚を調整して、色座標ｘ＝０．３２、ｙ＝０．３１を達成した。レンズは付けずに測定を行った。表３に図６、および図７から得られた白色光の光束および光束発散度を示す。
【００５０】
【表３】
2004140090.tif 000005
【００５１】
この結果より光取り出し部Ｃ１により、光束発散度が改善されたことが確認できた。
【００５２】
（実施の形態４）
図８（ａ），（ｂ）に示す励起素子Ｐ６としては、ＳｉＣ上に成長させたＧａＮ系ＬＥＤデバイスを用いた。励起素子Ｐ６から発する励起波長は４７０ｎｍで、チップＴ６の大きさは、１×１ｍｍ高さ０．３ｍｍとし、チップ接合方法としではジャンクションダウン型を選択した。キャビティーＥ５の構造として、キャビティー底面が１．２×１．２ｍｍでキャビティー端面が垂直のものを用いた。この実施例の形態では光り取り出し部などは使用しなかった。キャビティーＥ５内にはＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体を混ぜたシリコーン樹脂を満たすことにより、白色光を得るようにした。蛍光体層の濃度および膜厚を調整して、色座標ｘ＝０．３２、ｙ＝０．３１を達成した。レンズは付けずに測定を行った。表４に図８で得られた白色光の光束および光束発散度を示す。
【００５３】
【表４】
2004140090.tif 000006
【００５４】
この結果から分るようにチップ端面に角度をつけない場合でも十分な光束発散度が得られたことが分る。
【００５５】
さらに図９には図８の実施の形態に示した車載用ＬＥＤランプ１６個を用いて、最適化したリフレクタにより前方へ光線を照射した場合を想定したシミュレーション結果を示す。
【００５６】
（実施の形態５）
図１０（ａ），（ｂ）に車載用ＬＥＤランプに施した例を示す。
【００５７】
図１０に示す励起素子Ｐ７としては、ＳｉＣ上に成長させたＧａＮ系ＬＥＤデバイスでマルチチップとして実装した。励起素子Ｐ７から発する励起波長は４７０ｎｍで、チップＴ７の大きさは、０．９×０．９ｍｍ，高さ０．３ｍｍとし、チップ接合方法としてはジャンクションダウン型を選択した。そして、チップＴ７のチップ端面は垂直とした。キャビティーＥ６の構造として、キャビティー底面が１．１×２．１ｍｍでキャビティー端面が垂直のものを用いた。キャビティーＥ６内にはチップＴ７を２つ設置し、チップＴ７とキャビティー端面との間隔、およびチップＴ７同士の間隔は全て１００ｕｍになるようにした。キャビティーＥ６内にはＹＡＧ：Ｃｅ系蛍光体を混ぜたシリコーン樹脂を満たすことにより、白色光を得るようにした。そして、図示されていない蛍光体層の濃度および膜厚を調整して、色座標ｘ＝０．３２、ｙ＝０．３１を達成した。レンズは付けずに測定を行った。表５に図１０から得られた白色光の光束および光束発散度を示す。
【００５８】
【表５】
2004140090.tif 000007
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、叙上のように励起素子端面から照射され、光を励起素子内で効率よく光線上に集光でき、しかもＡｕワイヤなどの導電ワイヤ像も前方に投影する傾向を抑制できるので、ＬＥＤヘッドランプやＬＥＤフォグランプとして広く現実的な商品として提供できる効果を有する。また、本発明によれば、励起素子およびキャビティー開口部の少なくとも一辺が直線状に形成してあるので、ヘッドランプなどの自動車の照明光が、対向車の運転者に入らないように形成できると共に、キャビティー開口部が励起素子発光部の最大となる処より、面積比で２倍以下として形成してあるにも拘らず、十分な光束発散度が得られ、しかもキャビティーの端面角度Θ２は０°より大きく９０°以下でよく、種々の形態のものも得ることができるなどの効果を有する。
【００６０】
さらに、本発明によれば、リードフレーム部位は少なくとも一箇所に直線部分があるので、灯体本体へ光源を取りつける場合、キャビティーが回転することなく、キャビティ開口部の少なくとも一辺が直線状に形成されていることによる、希望の配光が得られなくなるのを防ぐ効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的構成を示す車載用波長変換素子の拡大模式図
【図２】第１の実施の形態の模式図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図
【図３】図２に示す第１の実施の形態の車載用波長変換素子と対比するための従来型のものの模式図を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図
【図４】第２の実施の形態の模式図でキャビティーに傾斜がない場合を示し、（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図
【図５】図４に示す第２の実施の形態のキャビティーが傾斜している変形例の模式図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図
【図６】第３の実施の形態の模式図で、光取り出し部のない場合を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図
【図７】図６に示す第３の実施の形態の光取り出し部がある変形例の模式図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図
【図８】さらに第４の実施の形態を示す模式図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図
【図９】シミュレーション結果を示すグラフ
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態を示すもので、チップを２個のマルチ構成とした場合の模式図で、（ａ）が側面図、（ｂ）が上面図
【図１１】励起発光素子と基板との構造の基本構成を示す斜面模式図
【図１２】従来例の模式図
【符号の説明】
Ａ　基板
Ｂ　励起素子発光部
Ｃ，Ｃ１　光取り出し部
Ｄ　導電ワイヤ（Ａｕワイヤ）
Ｅ（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６）　キャビティー
Ｆ　波長変換部
Ｇ　高反射率電極
Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７）　励起素子
Ｔ（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７）　チップ
【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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