(57)【要約】【課題】複数の発光部を有する発光素子からの出射光を、該発光素子と対向させて配置させた反射面によって、放射方向に制御性よく光を取り出すことが可能な反射型発光装置を提供する。【解決手段】発光素子と、該発光素子と対向するように設けられた反射面により発光素子からの光を放射方向に反射させる反射型発光装置であって、前記発光素子が複数の発光部を有すると共に、前記反射面が、前記発光部を焦点とする複数の放物面によって形成されている。【選択図】  図１
2004172507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、該発光素子と対向するように設けられた反射面により発光素子からの光を放射方向に反射させる反射型発光装置であって、
前記発光素子が複数の発光部を有すると共に、前記反射面が、前記発光部を焦点とする複数の放物面で形成されていることを特徴とする反射型発光装置。
【請求項２】
前記反射面は回転放物面であり、該回転放物面が、少なくとも、回転軸上に第１の焦点を有する放物面と、前記回転軸から離れて第２の焦点を有する放物面とからなり、該第１の焦点を有する放物面と第２の焦点を有する放物面との焦点距離が異なる請求項１に記載の反射型発光装置。
【請求項３】
発光素子と、該発光素子と対向するように設けられた反射面により発光素子からの光を放射方向に反射させる反射型発光装置であって、
前記反射面は、前記発光素子の中心軸に垂直な平面で分割され、それぞれ異なる焦点を有することを特徴とする反射型発光装置。
【請求項４】
前記反射面は、発光素子の発光面の中心に第１の焦点を有する第１の凹面と、前記第１の凹面より、放射方向側に設けられた第２の凹面からなる請求項３に記載の反射型発光装置。
【請求項５】
前記第１の凹面が前記第１の焦点を有する放物面であり、前記第２の凹面が第２の焦点を有する放物面である請求項４に記載の反射型発光装置。
【請求項６】
前記発光素子の中心軸が、前記回転軸と一致し、前記第１の焦点を有する放物面が、前記第２の焦点を通り、前記回転軸に平行な直線と第１の焦点を有する放物面との交点より、高角度側まで設けられている請求項２または５に記載の反射型発光装置。
【請求項７】
前記第２の焦点が、前記第１の焦点よりも少なくとも放射方向側に位置し、前記発光素子の側方端面上にある請求項２、５、６に記載の反射型発光装置。
【請求項８】
前記発光素子は第２の焦点より放射方向側に第３の焦点を有し、前記第２の焦点を有する放物面が前記第３の焦点を有する放物面がより放射方向側に形成されている請求項２または５乃至７に記載の反射型発光装置。
【請求項９】
前記発光素子が、異種基板上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層されたものからなり、前記第２の焦点が前記発光素子の側方端面の活性層上にあり、前記第３の焦点が前記異種基板上にある、請求項２または５乃至８に記載の反射型発光装置。
【請求項１０】
前記発光素子の発光面および側方端面が蛍光物質によって被覆されている請求項１乃至９に記載の反射型発光装置。
【請求項１１】
前記反射面の放射方向側にレンズ形状の透光性部材を有する請求項１乃至１０に記載の反射型発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバー、プロジェクタ、プリンタ、車の前照灯および後方灯、機内のリーディングライトなどのスポット光源に用いられる反射型発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型発光装置は、発光素子１２と、発光素子１２の発光面と対向するよう設けられた、反射面（リフレクタ）１１とを有する。反射面１１は、発光素子１２の発光面の中心を焦点とする放物面である。
このような構成によって、発光素子１２からの発光を、発光素子１２の発光面と対向する反射面１１で反射させ、正面方向へ放射できる。このように、発光素子１２からの光を反射面に一度当て、その反射光を利用することで、光源からの直接の光を利用する場合と比較して、輝度むらを少なくすることができる。発光素子からの発光の略全光束を平行光として正面方向へ放射することができるため、高い集光特性を有する光源として用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−２０５４８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示すように、発光素子１２は、実際には光の放射は一点からではなく、複数の発光部を有している。そのため、光の放射方向を制御することは困難である。
そこで、本発明は、複数の発光部を有する発光素子からの光の配光特性に応じた反射面形状とすることで、所望の方向に効率よく放射させることが可能な反射型発光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する手段】
上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の反射型発光装置は、発光素子と、発光素子と対向するように設けられた反射面により発光素子からの光を放射方向に反射させる反射型発光装置であって、発光素子が複数の発光部を有すると共に、反射面が、発光部を焦点とする複数の放物面で形成されていることを特徴とする。
【０００６】
このような構成にすることによって、発光素子中心（発光面中心）のみに焦点を有する反射面のみからなるものより、効果的に素子の発光を利用できるため、所望の放射方向への反射効率が向上する。例えば、側方端面に発光部を有する場合は、その発光部を焦点とする面を設けることで、発光部からの光を所望の放射方向へ制御することができる。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の反射型発光装置は、反射面は回転放物面であり、回転放物面が、少なくとも、回転軸上に第１の焦点を有する放物面と、回転軸から離れて第２の焦点を有する放物面とからなり、第１の焦点を有する放物面と第２の焦点を有する放物面との焦点距離が異なることを特徴とする。
【０００８】
発光素子中心から出射される光は、回転軸上の発光素子の中心に第１の焦点を有する放物面にて回転軸方向に平行に反射されるが、焦点より外れた位置にある発光面周辺部や側方端面の発光部からの出射光は、回転軸方向とは異なる方向へ出射され制御が困難となる。そこで、前述のように発光素子中心を第１の焦点とする放物面と、発光面周辺部や側方端面の発光部を第２の焦点とする放物面との焦点距離を互いに異なるものとし、合わせて設けることで、発光素子中心部以外からの発光においてもその制御が可能となり、より指向性を高めた出射光を実現できる。このような効果は、発光素子中心と発光面周辺部や側方端面の発光部との距離が長くなればなるほど、つまり、発光素子のサイズが大きくなった場合に顕著となる。
【０００９】
また、第１の焦点を有する反射面と、第２の焦点を有する反射面を組み合わせ設けることで、発光素子からの光をそれぞれ異なる方向、または同じ放射方向に反射させるよう制御することも可能となるため、制御方法を選択することで、使用用途を拡げることができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の反射型発光装置は、発光素子と、発光素子と対向するように設けられた反射面により発光素子からの光を放射方向に反射させる反射型発光装置において、反射面は、発光素子の中心軸に垂直な平面で分割され、それぞれ異なる焦点を有することを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすることで、発光素子の中心軸方向に光を放射させることができる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の反射型発光装置は、反射面が、発光素子の発光面の中心に第１の焦点を有する第１の凹面と、第１の凹面より放射方向側に設けられた第２の凹面からなる。
【００１３】
このような構成とすることで、発光素子の発光面よりも放射方向に位置する発光部からの光を制御することが出来る。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の反射型発光装置は、第１の凹面が第１の焦点を有する放物面であり、第２の凹面が第２の焦点を有する放物面である。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の反射型発光装置は、発光素子の中心軸が回転軸と一致し、第１の焦点を有する放物面が、第２の焦点を通り、回転軸に平行な直線と第１の焦点を有する放物面との交点より、高角度側まで設けられている。
【００１６】
このような構成により、発光面からの光を効率よく反射させることができる。
【００１７】
本発明の請求項７に記載の反射型発光装置は、第２の焦点が、第１の焦点よりも少なくとも放射方向側に位置し、発光素子の側方端面上にある。
【００１８】
このような構成により、側方端面からの光を効率よく放射方向へ反射させることができる。
【００１９】
本発明の請求項８に記載の反射型発光装置は、発光素子は第２の焦点より放射方向側に第３の焦点を有し、第２の焦点を有する放物面が第３の焦点を有する放物面がより放射方向側に形成されていることを特徴とする。
【００２０】
このような構成により、側面の各発光部の配光特性に応じた反射面とすることができる。
【００２１】
本発明の請求項９に記載の反射型発光装置は、発光素子が、異種基板上に窒化ガリウム系化合物半導体が積層されたものからなり、第２の焦点が発光素子の側方端面の活性層上にあり、第３の焦点が前記異種基板上にある。
【００２２】
このような構成により、発光素子の側方端面からの発光と異種基板からの出射光の両方を制御することができる。
【００２３】
本発明の請求項１０に記載の反射型発光装置は、発光素子の発光面および側方端面が蛍光物質によって被覆されていることを特徴とする。
【００２４】
このような構成により、発光素子からの光と該発光素子からの光によって励起され発光する蛍光物質からの光との混色によって白色系の発光など所望の発光色を得ることが可能である。
【００２５】
本発明の請求項１１に記載の反射型発光装置は、反射面の放射方向側にレンズ形状の透光性部材を有することを特徴とする。
【００２６】
このような構成により、反射面によって放射方向へ反射されてきた光を再度所望の方向に制御することができるため、設計時の自由度が増す。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図４、５に、本実施の形態に関わる反射型発光装置の構造の一例を示す。
本発明の反射型発光装置は、発光素子２と、前記発光素子を載置する配線パターンが形成された実装基板３と、実装基板が載置された熱伝導部材４とを有し、発光素子２の発光面２ａと対向するよう設けられた反射面１とを有する。熱伝導部材４の表面には導電性部材が設けられ、この導電性部材によって実装基板３の配線パターンに電流を供給することができる。配線パターンから電流が供給されて発光素子が反射面に向かって発光する。反射面１は発光素子からの発光を反射して放射方向に光を放出する。本発明において、反射面１によって反射される光の方向を放射方向とする。ここで、本発明において、発光素子が複数の発光部を有すると共に、反射面１も図２に示すように、複数の放物面を有することを特徴とする。各放物面は各発光部を焦点とする放物面として形成されている。
【００２８】
（反射面１）
図２では発光素子２は発光部を２つ有しており、それぞれ発光面２ａ上の発光部をＦ１、側方端面２ｂ上の発光部をＦ２とする。そして、発光部Ｆ１を焦点とする放物面Ｒ１および発光部Ｆ２を焦点とするＲ２とを有する反射面１が形成されている。このように、反射面１を単一の面ではなく、複数の放物面からなる面とすることで、発光素子の複数の発光部からの光をそれぞれ効率よく制御することができる。
【００２９】
図２では発光部が２つで、且つ放物面が２つある場合について述べたが、必ずしも発光部の数と同じ数の放物面を形成する必要はない。例えば図２のような２つの放物面を有する反射面に、発光部を３つ有する発光素子を用いることもできる。このような場合は３つの発光部のうち、より発光強度の高い発光部に焦点を有するように反射面を形成させることで、単一反射面より、光を効率よく制御することができる。
【００３０】
図１では発光部を３つ有する発光素子に対して、３つの放物面を有する反射面を形成している。このように各発光部に応じて、放物面を形成させることで、より制御性よく光を反射することができる。
【００３１】
本発明において反射面１は、放物面であるがその中でも特に、回転放物面であると好ましい。回転放物面とは、放物線を回転軸で回転させることによって形成されるものである。そして、この回転軸上に焦点を有する放物面と、回転軸以外に焦点を有する放物面からなるような反射面とするのが好ましい。例えば、図２に示す反射面は、発光素子の中心軸５を回転軸とする回転放物面Ｒ１を有している。そして、回転軸５から離れた位置に焦点を有する回転放物面Ｒ２を有しており、回転放物面Ｒ１と回転放物面Ｒ２とは、互いに焦点距離が異なるように形成されている。このように回転放物面Ｒ１の焦点を第１の焦点とし、回転放物面Ｒ２の焦点を第２の焦点とすると、第２の焦点は回転軸以外に位置していることになる。例えば発光素子２の発光面２ａの中心以外や、側方端面２ｂなどに発光部が位置する場合が挙げられる。
【００３２】
発光素子の形状や、発光素子に設けられる電極、或いは各半導体層の構成などによる影響で、１つの発光素子であっても発光強度は均一ではない。用いる発光素子の発光強度分布に応じて、中心以外の高発光強度部に焦点を有するよう放物面を形成させることで、多くの発光部を有する発光素子にも対応させることができる。特に、発光素子の中心部を中心とする略同心円状に強度分布があらわれるので、本発明のような回転放物面とすることで、発光素子の強度分布に適応した反射面とすることができる。
【００３３】
ここで、発光素子の発光強度分布が、同心円状にならない場合、例えば、発光素子の形状が長方形（発光面から見て）の場合は、上記のような回転放物面では好ましい焦点が選択できない。このような場合は、発光素子の中心軸に垂直な平面で分割される面を複数有する反射面とすることができる。発光素子の発光強度分布が略同心円状の場合も、発光素子の中心軸に垂直な平面で分割される面を有する反射面が好ましく、それぞれ異なる焦点を有するように形成することができる。このような構成からなると、発光素子の発光面の中心部以外から出射される光についても効率よく放射方向へ制御することができる。
【００３４】
発光素子の中心軸に垂直な平面で分割される面は、凹面であることが好ましい。上記平面によって、発光素子の発光面の中心に焦点を有する第１の凹面と、その第１の凹面よりも放射方向へ設けられた第２の凹面とに分割されるような反射面とすることができる。第１の凹面は第１の焦点を有するように設定されることで、発光面の発光部からの光を第１の凹部で反射させることができる。第２の凹面は、特に焦点を定めなくてもよいが、第２の凹面の焦点を第２の焦点とし、この焦点を第１の焦点以外の発光部に定めると、発光素子の中心部以外からの光を制御することができる。この第１の凹部および第２の凹部がそれぞれ放物面であると、先に述べた第１の焦点を有する放物面および第２の焦点を有する放物面と一致する。
【００３５】
第１の焦点を有する放物面は、図１および図２に示すように、第２の焦点を通る、中心軸５（回転軸）と平行な直線６と、第１の焦点を有する放物面との交点よりも高角度側にまで設けられていると、言い換えると、第１の焦点を有する放物面と他の焦点を有する放物面との連結部は、第２の焦点を通る回転軸と平行な直線６（発光素子の側方端面と接する直線）と反射面との交点よりも高角度側に形成されていると、発光面２ａからの光を無駄なく利用して反射させることが可能となる。さらに、高角度側に位置する発光部からの出射光をより制御性よく放射方向へ反射させることもできる。本発明による効果は、発光素子２の大きさが増す程、中心軸５から発光部までの距離が大きくなるため、より顕著に得られる。尚、本発明においては、発光素子の中心軸を０°とし、中心軸近傍を低角度側、中心軸から遠ざかるほど高角度側としている。
【００３６】
上記した放物面は、発光素子２の発光面２ａの中心軸５上から離れた部分に発光部を有する場合、特に側方端面２ｂ上に複数の発光部を有する場合においても、焦点位置を中心軸５に対して平行に移動させるだけでなく、放射方向へも移動させることでそれぞれの発光部を焦点とすることが可能となる。このように、反射面を発光素子の発光特性に応じて、それぞれの発光部を焦点とする放物面を形成することで、所望の放射方向への反射光を制御し、スポット光を得ることも可能となる。
【００３７】
反射面１は、放物線を発光素子２の中心軸５を回転軸とし、回転させることで得られる回転放物面からなる。放物線は、発光素子２の発光面２ａの中心軸５上を焦点Ｆ１とする第１の放物線、中心軸５から離れた発光部を第２の焦点Ｆ２とする第２の放物線、また第１および第２の焦点以外の発光部を焦点Ｆ３とする第３の放物線など、それぞれ異なる焦点を有する、複数の放物線を連結させた連続放物線によるものである。このような回転放物面からなる形状を有する反射面は、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などを材料とし、切削加工や金型による射出成形によって、成形することができる。また、金属材料によって回転放物面を形成することも可能であり、金属材料の場合は、熱伝導率のよいアルミニウムなどからなると好ましい。このように成形した回転放物面の表面をめっきやスパッタリング、蒸着等によって金属物質で被覆することによって本発明の反射面とすることができる。スパッタリングや蒸着によって反射面を被覆すると、安価に製造することができることに加え、凹凸の極めて少ない鏡面を精度良く形成することができ、反射光をよりむらなく放射方向へ取り出せるため好ましい。金属物質は、アルミニウムや銀等の反射率の高いものを用いると良いが、発光素子からの発光波長に応じて、反射率の良い材料を選択することもできる。
【００３８】
発光部を焦点とする放物面の数は限定されず、用いる発光素子に応じて適宜選択することができる。また、上記した反射面は、その大きさ（直径、深さ）等は限定されるものではないが、使用する目的や条件に応じて選択することができる。
【００３９】
反射面１は、発光素子２の載置面より高角度側に、すなわち中心軸から９０°よりもさらに高角度側（１００°付近）にまで設けられていると、発光素子２からの発光をさらに利用して、反射させることができることから、所望の放射方向の輝度を高めることができる。
【００４０】
また、上記した発光素子２の表面上に蛍光物質を塗布する方法以外で、蛍光物質を用いる場合、反射面１に蛍光物質を塗布する等の構成によって色変換を行うことによっても、種々の発光色を得ることができる。
【００４１】
以上、発光素子２を１つ用いる場合について説明したが、発光素子２を複数個並べて用いる場合においても、並置された各素子の発光部に焦点を有する反射面１を形成することで、本発明の実施の形態を達成することが可能である。
【００４２】
また、反射面の光の放射方向側にレンズ形状の透光部材を設けることによって、反射面から得られる平行光を所望の放射方向へ制御することができるため、本発明の反射型発光装置に多様な指向性を持たせることも可能である。
【００４３】
（発光素子２）
本発明において、用いられる発光素子２は、同一面側に正負一対の電極を有し、且つ側方端面から発光の一部を発光することが可能であれば特に限定されない。実装基板３への載置方法についても、発光素子２の基板側を載置面とし導電性ワイヤによって電気的に接続することも可能であるし、発光素子２の電極形成面側を実装基板と対向させ、発光素子２の電極と実装基板３上に形成された配線パターンとを導電性ペーストを介して接合することもできる。発光素子２は図６に示すように、１つ用いて実装基板上に載置させてもよいし、複数個用いることも可能であり、使用目的により適宜決定される。並置方法を、図７および図８に示すが、発光素子２を複数個用いる場合は、各素子の隣りあう面を平行にして碁盤目状に並置させる（図７）他、角部の発光素子以外を４５°回転させて配置する（図８）または、角部の発光素子のみを４５°回転させて配置するなど、用途に応じて所望の配光特性となるように変化させることができる。発光素子の相似形状以外にも、実装基板３（熱伝導部材４）の長手方向へ一方に長く配置させて略長方形形状とすることで、光の指向性を左右方向に広げることもできる。また、あらかじめ発光領域を設定しておき、発光領域内に発光素子２を敷き詰めるように配置してもよい。この場合、発光領域を円状とし、各発光素子２の側方端面の一面を前記発光領域の外縁上に位置させると、略円形光源とすることも可能であるため、回転放物面からなる反射面１による、光の放射の特性をさらに高めることができる。
【００４４】
さらに発光素子２を複数個用いることによって、異なる発光色を有する発光素子２を交互に並べ、演色性の良好な白色光など、種々の混色光を得ることも可能であり、その際は、各発光素子２の発光色を考慮し、順序や高さを調節するなどして、混色性を高めることもできる。また、各々発光素子の高さを調節する際、互いが陰にならず、発光が遮られないように実装基板３を階段状とすることで、光取りだし効率を向上させることもできる。各発光素子２の間隔は、適宜調節して配することが可能であり、大きさについても限定されない。サイズの大きい発光素子を用いると発光強度を高めることも可能である。
【００４５】
発光素子２の積層構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩ接合やＰＮ接合などを有すホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００４６】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ等の材料が好適に用いられる。結晶性のよい窒化ガリウム系化合物半導体を量産性よく形成させるためには、サファイア基板を用いることが好ましい。このサファイア基板上にＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化ガリウム系化合物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ等のバッファ層を形成し、その上にｐｎ接合を有する窒化ガリウム系化合物半導体を形成させる。
【００４７】
窒化ガリウム系化合物半導体を使用したｐｎ接合を有する発光素子例として、バッファ層上に、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層させたダブルヘテロ構造が挙げられる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態で、ｎ型導電性を示す。発光効率を向上させる等所望のｎ型窒化ガリウム系化合物半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化ガリウム系化合物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により、低抵抗化させることが好ましい。電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカットさせることで窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光素子を形成させることができる。
【００４８】
しかしながら、特に活性層がインジウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光素子等、バンドギャップの比較的小さいインジウムを含む活性層を例えばバンドギャップの比較的大きいアルミニウムを含むクラッド層によって挟む場合、光は活性層内で伝搬を繰り返すことで活性層内に閉じこめられ、発光素子２の発光面２ａからは比較的放射され難くなり、発光素子端面２ｂからの発光強度が高くなる。また、発光素子上に形成された電極と素子との界面やサファイアなどの異種基板との界面においても透過することなく伝搬される光が生じ、端面２ｂからの発光がより促進される傾向にある。
【００４９】
また、本発明の実施の形態で用いられる発光素子２は、発光素子２の発光面２ａおよび側方端面２ｂに蛍光物質を塗布あるいは層に蛍光物質を加えるなどして、発光素子２からの光と蛍光物質の励起光による光の組み合わせによって、種々の発光色を得ることができる。
【００５０】
また、特に複数の発光素子を用いる図７および図８に示されるような形態となる場合、蛍光物質は、各発光素子を個別に均一な膜厚で発光面および側方端面を覆うように、塗布する場合と、並置させた発光素子全てを覆うように塗布された場合とでは、発光の指向性が異なってくる。特に、複数の発光素子を組み合わせて並置させることで、大きいサイズの発光素子として使用する場合は、蛍光体によって各素子全体を一体化させて覆うことによって、より所望の指向性を得ることもできる。
【００５１】
本発明に利用可能な蛍光物質は、発光素子から発せられる発光波長によって励起され発光するフォトルミネッセンス蛍光体がある。具体的な例としては、窒化ガリウム系化合物半導体からの青色系発光により黄色系が発光可能な蛍光体であるＹＡＧ：ＣｅなどのＹＡＧ（Ｙ２Ｏ３・５／３Ａｌ２Ｏ３）系蛍光体が挙げられる。ＹＡＧ系蛍光体は、本発明においては、特に広義に解釈するものとし、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、ＧｄおよびＳｍから選ばれた少なくとも１つの元素に置換し、あるいはアルミニウムの一部または全体を、ＧａとＩｎのいずれかまたは両方で置換する蛍光作用を発する蛍光体を含む意味に使用する。
【００５２】
同様に、青色系発光により赤色系が発光可能な蛍光体としては、Ｅｕ及び／またはＣｒで付活された窒素含有Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｎ系オキシナイトライド蛍光ガラスが挙げられる。なお、Ｅｕ及び／またはＣｒで付活されたＣａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｎ系オキシナイトライド蛍光ガラスの窒素含有量を増減させることによって発光スペクトルのピークを５７５ｎｍから６９０ｎｍに連続的にシフトすることができる。そのため、Ｍｇ、Ｚｎなどの不純物がドープされたＧａＮやＩｎＧａＮを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導体からの光と約５８０ｎｍの蛍光体の光の合成により、ＹＡＧ系蛍光物質と同様の白色光を得ることができる。
【００５３】
（実装基板３）
本実施の形態で用いられる実装基板３は、発光素子２の実装面側に配線パターンが形成されているものであり、例えばヒートパイプなどの熱伝導部材４の裏面に熱伝導率のよい導電性ペーストなどの接着材を介して取り付けられていると、発光時の発熱による発光素子の劣化等を抑制することができる。ヒートパイプは、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性の良好な金属材料からなる金属管の中に、水、フロン、代替フロン、フロリナート等の熱輸送用の作動液を封入したものであって、入熱部（高温部）で作動液が加熱されて蒸気となり、その蒸気が放熱部（低温部）に移動して液化することによって放熱し、その液化した作動液が毛細管現象により入熱部に戻るという動作を繰り返すことにより、極めて高い熱伝導性を実現できる。
【００５４】
また、前記ヒートパイプは、ヒートシンク等に接続されることで、反射型発光装置の放熱効果をさらに高めることができる。
【００５５】
このような熱伝導部材４上に、前述したように光源に電力を供給するための銅や金などによって、導電性の配線パターンが配された、セラミックや熱伝導率のよい材料からなる絶縁性の実装基板３を設け、前記配線パターン上に、銀ペーストなどによって発光素子２を反射面１と対向させるように取り付け固定し、電気的に接続する。このような構成とすることで、放熱性を良好にすることができるため、発光素子の劣化や発光特性の変化を抑制し、安定性のよい反射型発光装置とすることができる。また、絶縁性基板以外においても、例えば、金属基板や半導体基板等の導電性基板に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に配線パターンを形成するなどしてもよい。
【００５６】
前記実装基板３が設けられるヒートパイプ等の熱伝導部材４は、種々の形状に加工を施すことができる。また、実装基板３の大きさは、照射光を遮ることがないように、配線パターンを配するために必要な最小限度の大きさとすると好ましい。
【００５７】
尚、ヒートパイプ等の熱伝導部材４上に絶縁部材を介して配線パターンを直接印刷させることによっても、実施可能である。
【００５８】
上記した実施の形態からなる本発明の反射型発光装置は、単数個のみで用いてもよいし、また複数個並置させることによって、より広い範囲を照射することも可能となるため、個数等は使用用途に応じて適宜決定することができる。
【００５９】
【実施例】
以下、本発明に関わる実施例について詳述する。尚、本発明は以下に示す実施例のみに限定されない。
【００６０】
（実施例１）
図１および図４、図５に本実施例１の反射型発光装置の模式的断面図および模式的斜視図を示す。また、図９に本実施例において用いられる発光素子の配光特性についてのグラフを示す。
【００６１】
本実施例１の反射型発光装置は、サファイア基板上に成長させた窒化ガリウム系化合物半導体からなる、１ｍｍ角の発光素子２を、銅からなるヒートパイプ４の裏面に設けられた、セラミックの実装基板３の上に形成された銅パターン上に、銀ペーストを介して載置し、電気的に接続した。前記ヒートパイプ４は、反射面１に固定されており、前記発光素子２は、電極形成面側が前記反射面と対向し、反射面中心部の回転軸と発光素子の中心軸５が合わさるように配されている。前記反射面１は直径３０ｍｍの回転放物面からなるものであって、アクリル樹脂を切削加工により形成した回転放物面上にアルミニウムを蒸着させることによって形成した。
【００６２】
図９のグラフからも分かるように、通常反射面の焦点が置かれている、中心軸の０°付近での光の相対強度は、発光素子の他の部分と比較すると、かなり低く、むしろ４５°付近および７５°付近に発光強度のピークを有しており、これらの部分からの発光強度が高いことが分かる。従って、反射面の焦点である発光面からの光の出射量と比較して、中心軸から離れて位置する発光素子端面の２つの発光部（角度４５°および７５°付近）からの光の強度が高いという性質を有する。
【００６３】
上記の配光特性から、前記回転放物面は、発光素子２の発光面２ａ中心部の回転軸上（０°付近）に第１の焦点Ｆ１を有する放物面Ｒ１と、発光素子２の側方端面２ｂの活性層（７５°付近）に第２の焦点Ｆ２を有する放物面Ｒ２と、発光素子の側方端面のサファイア基板上（４５°付近）に第３の焦点Ｆ３を有する放物面Ｒ３からなる。また、それぞれの放物面は、発光素子２の配光特性を考慮して、それぞれ発光素子２の中心軸５から、第１の焦点Ｆ１を有する放物面Ｒ１は、０°から３０°まで、第３の焦点Ｆ３を有する放物面Ｒ３は３０°から６０°まで、第２の焦点Ｆ２を有する放物面Ｒ２は６０°から１００°まで設けられている。
【００６４】
本実施例による回転放物面とすることで、図１０の反射面からの光の広がり角と強度の関係を示すグラフにおいて、実線Ａのような配光特性を示した。角度０°における発光強度を１として表しているが、角度が大きくなるにつれて、強度が急激に低下していることから、０°方向への平行光が効率よく得られている。一方、比較例である単一の焦点を有する反射面からの配光特性を示す破線Ｂは、０°付近の発光強度は、約０．７５であり本実施例の実線Ａより強度が低い。また実線Ａとの０°付近の強度差に相当する光が、０°方向からずれて反射されていることから、単一の焦点を有する反射面からは、０°方向以外へ向かう光も多く存在することが分かる。
【００６５】
本実施例による回転放物面とすることで、発光素子２の発光面２ａの中心部である０°付近から離れた高角度側に位置する、側方端面２ｂの活性層およびサファイア基板からの出射光についても、効率的に放射方向へ反射することができる。そのため、光束の向きが放射方向へ整った、より厳密な平行光を得ることができるため、高い輝度および指向性を有する反射型発光装置とすることが可能となった。
【００６６】
（実施例２）
図２に本実施例２の反射型発光装置の模式的断面図を示す。
【００６７】
本実施例の反射型発光装置は、実施例１と同様の配光特性を有する発光素子の中心部に第１の焦点Ｆ１を有する放物面Ｒ１と、発光素子の側方端面の活性層上に第２の焦点Ｆ２を有する放物面Ｒ２からなるものである。前記第１の焦点を有する放物面は、３０°まで設けられており、第２の焦点を有する放物面は、３０°から実施例１と同様に１００°まで設けられている。また、他の構成は実施例１と同様に形成した。
【００６８】
本実施例の構成とすることによっても、実施例１と比較すると、反射効率は劣るものの、第２の焦点を有する放物面を、３０°から設けられていることで、特に発光素子の側方端面からの発光を効率よく制御することができるため、本発明による効果を得ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の反射型発光装置は、発光素子上の発光部のそれぞれに、焦点を有する反射面からなることから、発光部毎から出射される光を放射方向に制御して反射させることができるため、輝度の高いスポット光を放射することが可能な反射型発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の反射型発光装置の模式断面図である。
【図２】本発明の実施例２の反射型発光装置の模式断面図である。
【図３】比較例の反射型発光装置の模式断面図である。
【図４】本発明の実施例１および２の反射型発光装置の模式的斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａを示す模式的断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に関する発光素子の配置方法の一例を示す模式的斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に関する発光素子の配置方法の一例を示す模式的斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態に関する発光素子の配置方法の一例を示す模式的斜視図である。
【図９】本発明の実施例において用いられる発光素子の配光特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例１および比較例の反射面からの反射光の配光特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…反射面
２…発光素子
２ａ…発光面
２ｂ…側方端面
３…実装基板
４…熱伝導部材
５…発光素子の中心軸
【図１】
2004172507.tif 000003
【図２】
2004172507.tif 000004
【図３】
2004172507.tif 000005
【図４】
2004172507.tif 000006
【図５】
2004172507.tif 000007
【図６】
2004172507.tif 000008
【図７】
2004172507.tif 000009
【図８】
2004172507.tif 000010
【図９】
2004172507.tif 000011
【図１０】
2004172507.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成14年11月25日(2002.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2004172507.tif 000013
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2004172507.tif 000014