(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角錐台の外形形状を有し、当該多角錐台の広い方の底面を上底、狭い方の底面を下底として、当該上底を発光面とする発光装置であって、
複数の前記発光装置を、前記多角錐台の互いに合同な側面同士が対向するように組み合わせることで、複数の前記上底によってできる二面角が全て１８０°未満であり、
前記上底側に開口する凹部を有するパッケージと、当該凹部内に実装された発光素子とを備え、
前記凹部の内側面は、前記上底側に向かって広がるように傾斜しており、前記凹部内に波長変換物質を備える多面体を構成可能な発光装置。
【請求項２】
前記多面体は、正多面体又は半正多面体の全部又は一部からなる請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記多角錐台の側面の前記下底に対する傾斜角が、当該側面と前記上底との交線を挟む前記多面体の二面角の２分の１である請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記凹部の内側面、又は前記凹部の内側面及び前記凹部の底面が、光反射性を有する請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
外部と接続するための一対の電極が前記下底側に露出するように設けられている請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
複数の請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の発光装置を、前記多角錐台の互いに合同な側面同士が対向するように配置することで、前記複数の発光装置の前記上底によって前記多面体を構成する光源装置。
【請求項７】
外形形状が正多角錐台である請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の発光装置を１種類乃至３種類を組み合わせ、前記正多角錐台の互いに合同な側面同士が対向するように配置することで、前記発光装置の前記上底によって正多面体又は半正多面体の全部又は一部からなる多面体を構成する光源装置。
【請求項８】
複数の請求項５に記載の発光装置と、
前記多面体と相似形の実装基板とを備え、
前記実装基板の多面体の各面に、前記多角錐台の下底側に露出した電極と接合するための接合部と、複数の発光装置の間を電気的に接続するための配線部とを備える配線パターンを有する光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多角錐台形状の発光装置及びその発光装置を用いた多面体形状の光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）やＬＤ（Laser Diode；レーザダイオード）などの半導体発光素子を搭載した発光装置が、各種の照明装置や表示装置に利用されている。特に、これら半導体発光素子は、消費電力が低く長寿命であるため、電球や蛍光灯に代替可能な照明用光源として注目を集めている。
昨今、普及が進んでいるＬＥＤ電球を例にとれば、十分な光源の配光性制御が施されることなく、多数のＬＥＤを同心円状に平面実装させたものが多い。このようなＬＥＤ電球は、光の照射角度、照射範囲などはＬＥＤチップ自体の配光特性に依存するため、従来の白熱電球と比較して、例えば、口金側への光が乏しいものが多かった。
【０００３】
前記したような配光特性を改善するため、種々の構成が提案されている。例えば、特許文献１では、同心円状に平面実装されたＬＥＤの周辺に反射板を設けることで配光特性を改善するＬＥＤ電球が記載されている。
また、特許文献２には、多角錐又は多角錐台形状の凸座の表面にＬＥＤモジュールを貼付して、立体的な実装基板とすることで配光特性を改善するＬＥＤ電球が記載されている。また、特許文献３には、正多面体の各面にＬＥＤを設けることで配光特性を改善するＬＥＤ電球が記載されている。また、特許文献４には、正五角形及び正六角形の面で構成される略球体状の多面体の各面にＬＥＤパッケージを設けることで配光特性を改善するＬＥＤ電球が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９２３１６８号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１７１０９３号公報
【特許文献３】特許第４２９０８８７号公報
【特許文献４】特開２００２−１８４２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたＬＥＤ電球は、ＬＥＤチップからの光が、ＬＥＤ電球の外部まで至る間に多重反射されるため、各反射面で吸収されて光減衰することが考えられる。また、反射板を設ける構成は、小型化の点でも不利である。
また、特許文献２〜特許文献４に記載されたＬＥＤ電球は、多面体の各面についてＬＥＤチップが平面実装されるため、発光に寄与しない基板面積が大きい。このため、従来の白熱電球と比べると、配光特性の改善が不十分である。
【０００６】
本開示に係る実施形態は、外形形状が多角錐台の発光装置を複数組み合わせることで、凸多面体の外形形状を有して配光特性の良好な光源装置を構成可能な発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の実施形態に係る発光装置は、多角錐台の外形形状を有し、当該多角錐台の広い方の底面を上底、狭い方の底面を下底として、当該上底を発光面とする発光装置であって、複数の前記発光装置を、前記多角錐台の互いに合同な側面同士が対向するように組み合わせることで、複数の前記上底によってできる二面角が全て１８０°未満である多面体を構成可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の実施形態に係る発光装置によれば、当該発光装置を複数組み合わせることで、凸多面体の外形形状を有して配光特性の良好な光源装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成を模式的に示す正面図である。
【図２Ａ】第１実施形態に係る光源装置の外形形状である多面体の例として、正多面体を示す図である。
【図２Ｂ】第１実施形態に係る光源装置の外形形状である多面体の他の例として、半正多面体を示す図である。
【図３Ａ】第１実施形態に係る光源装置の構成を模式的に示す、下方から見た斜視図である。
【図３Ｂ】第１実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置及び実装基板を模式的に示す斜視図である。
【図３Ｃ】第１実施形態の変形例に係る光源装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図４Ａ】第１実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図４Ｂ】第１実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す底面図である。
【図４Ｃ】第１実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図であり、図４ＡのＩＶＣ−ＩＶＣ線における断面を示す。
【図５】第２実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図６Ａ】第２実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置及び実装基板の構成を模式的に示す斜視図である。
【図６Ｂ】第２実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図６Ｃ】第２実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置の構成を模式的に示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係る発光装置、その発光装置を用いた光源装置、更にその光源装置を用いた照明装置について説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、例えば平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
【００１１】
また、実施形態に係る発光装置、光源装置及び照明装置において、「上」、「下」、「左」及び「右」などは、状況に応じて入れ替わるものである。本明細書において、「上」、「下」などは、説明のために参照する図面において構成要素間の相対的な位置を示すものであって、特に断らない限り絶対的な位置を示すことを意図したものではない。
【００１２】
＜第１実施形態＞
［照明装置の構成］
まず、第１実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成について、図１〜図３Ｂを参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成を模式的に示す正面図である。図２Ａは、第１実施形態に係る光源装置の外形の多面体の例である正多面体を示す図である。図２Ｂは、第１実施形態に係る光源装置の外形の多面体の他の例である半正多面体を示す図である。図３Ａは、第１実施形態に係る光源装置の構成を模式的に示す、下方から見た斜視図である。図３Ｂは、第１実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置及び実装基板を模式的に示す斜視図である。
なお、図３Ａにおいて、発光装置１００は発光素子１とパッケージ２の外形形状のみを簡略化して示している。また、図３Ａにおいて、光源装置２００の支持部材３１０との接続面である接続部２００ａを、斜線によるハッチングで示している。
【００１３】
本実施形態における照明装置３００は、正十二面体の外形形状を有する光源装置２００と、光源装置２００を支持するための柱状の支持部材３１０と、支持部材３１０を保持するケース３２０と、外部電源と接続するための口金３３０と、光源装置２００を覆うグローブ３４０と、外部電源を所定の直流電力に変換する点灯回路３５０とを備えて構成される電球型の照明装置である。
【００１４】
本実施形態に係る光源装置２００は、外形形状は正十二面体であり、支持部材３１０と接続するための１面を除き、他の１１面が発光面となっている。また、各発光面に対応して、それぞれ１個の発光装置１００が設けられている。
なお、光源装置２００の外形形状は正十二面体に限定されるものではなく、二面角の全てが１８０°未満である凸多面体とすることができる。また、当該外形形状は、全方向に対して、より均等に配光されるように、正多面体（図２Ａ参照）又は半正多面体（図２Ｂ参照）が好ましい。特に、頂点の数が多い多面体ほど球形に近いため、均等性の高い配光特性、すなわち等方性の高い配光特性を得るために好ましい。このように、球面に近い多面体を形成することで、実質的に、多面体の中心から放射状に光を発する点光源を実現することができる。
また、光源装置２００は、配光すべき範囲に応じて、正多面体や半正多面体などの略球形の多面体の全面ではなく、例えば上半分や左半分などのように、略球形の多面体の一部が発光面となるように構成してもよい。
【００１５】
支持部材３１０は、光源装置２００を、ケース３２０から離間して支持するための柱状の部材である。また、支持部材３１０は、光源装置２００に電力を供給するための電極３１２，３１３及び点灯回路３５０と接続するための配線を有している。
更にまた、支持部材３１０は、光源装置２００が発する熱を放熱する経路としても機能する。このため、支持部材３１０は、熱伝導性及び耐熱性の良好なセラミックスや金属などを用いることが好ましい。また、作動液体が封入されたヒートパイプ３１１（図３Ｂ参照）を設けるようにしてもよい。なお、ヒートパイプ３１１の形状や機構は、特に限定されるものではない。
また、支持部材３１０の外側面（がいそくめん）は、光源装置２００からの光を良好に反射できる光反射面とすることが好ましい。
【００１６】
なお、本実施形態では、支持部材３１０は、光源装置２００の接続部２００ａの形状に合わせて正五角柱形状としているが、これに限定されず、四角柱、円柱などとしてもよく、柱状に代えて錐台形状としてもよい。また、支持部材３１０を用いずに、光源装置２００を、ケース３２０の上面に直接配置するようにしてもよい。
【００１７】
ケース３２０は、支持部材３１０を保持するとともに、内部に点灯回路３５０を収納するものである。また、ケース３２０は、上面側で、支持部材３１０を囲むようにグローブ３４０を保持するとともに、下面側で口金３３０を保持している。
ケース３２０は、支持部材３１０を介して光源装置２００から伝達される熱を効率的に放熱できるように、熱伝導性及び耐熱性の良好なセラミックスや金属などを用いることが好ましい。また、ケース３２０は、放熱性を高められるように、例えば、外側面（がいそくめん）にヒートシンクや放熱フィンを設けてもよい。
また、ケース３２０の上面は、光源装置２００からの光を良好に反射できる光反射面とすることが好ましい。また、本実施形態におけるケース３２０の上面は平坦面であるが、これに限定されず光取り出し効率を高めるため、凸面又は凹面としてもよい。
【００１８】
口金３３０は、ケース３２０の下面側に設けられ、電球型の照明装置３００を外部電源と接続するための端子であり、点灯回路３５０と電気的に接続されている。口金３３０の形状は特に限定されないが、例えば、Ｅ２６形に代表されるような一般の照明用電球のソケットに接続可能なものとすることができる。
【００１９】
グローブ３４０は、ケース３２０の上面側に設けられ、光源装置２００の周囲を覆うように配置されることで光源装置２００を保護するための、球状ないし半球状のランプカバーである。グローブ３４０は、ガラスや樹脂などの透光性を有する材料を好適に用いることができ、配光性を高めるために、前記した材料に光拡散性物質を含有させたり、表面に塗布したりするようにしてもよい。
なお、光源装置２００の保護や配光性向上の機能が不要な場合は、グローブ３４０を設けないようにしてもよい。
【００２０】
点灯回路３５０は、口金３３０を介して接続された外部電源を、光源装置２００の点灯に適合する電力、例えば、定電流の直流電力に変換して、支持部材３１０を介して光源装置２００に供給する電源回路である。点灯回路３５０の設置場所は特に限定されないが、ケース３２０内に収納されることが、小型化や美観上好ましい。
また、点灯回路３５０を、光源装置２００の発光装置１００で囲まれた多面体の内部空間に収納して、光源装置２００が点灯回路３５０を備えるように構成してもよい。
【００２１】
［光源装置の構成］
次に、本実施形態に係る光源装置２００の構成について、図３Ａ〜図３Ｃを参照して詳細に説明する。
図３Ｃは、第１実施形態の変形例に係る光源装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【００２２】
なお、図３Ｂにおいて、封止部材３が設けられた領域をドットによるハッチングで示し、各種の電極が配置された領域を斜線、格子又はドットによるハッチングにより示している。また、図３Ｂには、光源装置２００の取り付け方を示すために、支持部材３１０を記載している。また、図３Ｃにおいて、光源装置２００Ａの支持部材３１０Ａとの接続面である接続部２００Ａａを、斜線によるハッチングで示している。
【００２３】
光源装置２００は、外形形状が正十二面体を有しており、その内の１面が支持部材３１０と接続するための接続部２００ａとして用いられ、他の１１面が発光面となっている。１１個の各発光面は、それぞれが、１個の発光装置１００の発光面である上面２ｂで構成されている。ここで、発光装置１００は、外形形状である正五角錐台の広い方の底面を上底、すなわち上面２ｂとし、狭い方の底面を下底、すなわち下面２ｃとしている。
また、光源装置２００は、その外形形状である正十二面体と相似形でサイズの小さい外形を有する実装基板２１０を備えており、当該実装基板２１０の各面のそれぞれに、発光装置１００が下面２ｃで接合されるように設けられている。
【００２４】
実装基板２１０は、光源装置２００の外形よりも小さな正十二面体の外形形状を有しており、その内の１個の面が支持部材３１０と接続するための接続部２００ａであり、他の１１個の面のそれぞれが１個の発光装置１００を実装するための実装面である。
実装基板２１０は、セラミックスや樹脂などの絶縁性の材料からなる基体、又はＣｕ，Ａｌなどのように良好な熱伝導性を有する金属材料からなり表面に絶縁層が設けられた基体などを用いて、このような基体の表面に、Ｃｕなどの金属を用いた配線パターンを設けることで形成することができる。
なお、光源装置２００の放熱性を向上させるために、実装基板２１０の周囲や内部空間に冷却機構を設けることが好ましい。例えば、ヒートパイプ３１１へ効率的に熱伝導させるために、実装基板２１０の配線パターンと連結するように熱伝導部材を設けることが好ましい。
また、実装基板２１０と支持部材３１０とを一体的に形成するようにしてもよい。
【００２５】
実装基板２１０の接続部２００ａとなる面には、支持部材３１０の上面に設けられた正極側の電極３１２及び負極側の電極３１３（格子によるハッチング）と接合するための、電源供給用の正極側の電極２１２及び負極側の電極２１３（格子によるハッチング）が、配線パターンとして設けられている。また、接続部２００ａには放熱口２１１が設けられ、支持部材３１０に設けられたヒートパイプ３１１の先端部が嵌入できるように構成されている。
また、実装基板２１０の１１個の各実装面には、発光装置１００の下面２ｃに露出した正極側の電極２２及び負極側の電極２３に適合するように、正極側の電極（接合部）２１４及び負極側の電極（接合部）２１５（斜線によるハッチング）が、配線パターンとして設けられている。
更に、実装基板２１０の表面には、電極２１２，２１３、２１４，２１５間を接続する配線（配線部）２１６（ドットによるハッチング）が、配線パターンとして設けられている。本実施形態では、配線２１６は、１１個の発光装置１００が、電源供給用の電極２１２，２１３間に直列に接続されるように設けられている。
【００２６】
なお、実装基板２１０は立体的な多面体形状を有するが、電極２１２，２１３，２１４，２１５や配線２１６は、平板状のプリント基板における配線パターンと同様の手法で形成することができる。
また、実装基板２１０への発光装置１００の実装は、例えば、両者の対応する電極間に半田ペーストを配置し、リフロー装置を用いて半田付けすることで行うことができる。また、実装基板２１０への発光装置１００の実装は、異方性導電接着剤などの他の導電性接合部材を用いて行うこともできる。
【００２７】
本実施形態では、光源装置２００の外形形状である正多面体の１面を、支持部材３１０と接続するための接続部２００ａとして用いたがこれに限定されず、多面体の頂点の１つを切り欠いて形成される面を接続部として用いるようにしてもよい。
例えば、本実施形態の変形例に係る光源装置２００Ａは、正六面体の１つの頂点を切り欠くことでできる三角形の面を接続部２００Ａａとして、支持部材３１０Ａと接続するように構成したものである。このために、切り欠きが設けられていない３つの発光面を構成する発光装置１００Ａ１は正四角錐台形状に構成され、切り欠きが設けられている３つの発光面を構成する発光装置１００Ａ２は五角錐台形状に構成される。特に、頂点が少ない多面体、例えば、正四面体や正六面体、正八面体などでは、頂点に切り欠きを設けて接続部２００Ａａとすることで、光源装置２００Ａの発光面数を多く確保できるため、均等性の良好な配光特性とすることができて好ましい。
【００２８】
なお、本実施形態では、実装基板２１０を用いて発光装置１００を実装するようにしたが、これに限定されるものではなく、各発光装置１００に電力を供給できる構成を備えていればよい。例えば、実装基板２１０を用いずに、発光装置１００の外側面（がいそくめん）２ｅ同士を接合することで、上面２ｂによって多面体を形成することもできる。この場合は、パッケージ２の下面２ｃ又は／及び外側面２ｅに電極や配線パターンを設け、更に配線パターンに代えて、又は加えて、導電性ワイヤを用いて多面体内の空間に配線することで、複数の発光装置１００間を電気的に接続するようにしてもよい。
また、多面体の１面又は１つの頂点を切り欠いて形成される面などに設けられる接続部２００ａとして、放熱性及び光反射性が良好で、放熱用及び配線用の貫通孔を有するパネル（板状部材）を設けるようにしてもよい。
【００２９】
［発光装置の構成］
次に、発光装置１００の構成について、図３Ｂ及び図４Ａ〜図４Ｃを参照して詳細に説明する。
図４Ａは、第１実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す平面図である。図４Ｂは、第１実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す底面図である。図４Ｃは、第１実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図であり、図４ＡのＩＶＣ−ＩＶＣ線における断面を示す。
なお、図４Ａにおいて、封止部材３が設けられた領域をドットによるハッチングで示している。また、図４Ｂにおいて、電極が配置された領域を斜線によるハッチングにより示している。
また、図４Ｃにおいて、光源装置２００において複数個の発光装置１００が配置される際に、１個の発光装置１００の左側の外側面２ｅに隣接して配置される他の発光装置１００を点線で仮想的に示している。
【００３０】
本実施形態に係る発光装置１００は、当該発光装置１００の正五角錐台の外形形状を構成するパッケージ２と、パッケージ２に形成された凹部２ａ内に実装された発光素子１と、発光素子１とパッケージ２の電極２２，２３と電気的に接続するためのワイヤ４と、凹部２ａ内に充填され、発光素子１及びワイヤ４を封止する封止部材３とを備えている。また、発光素子１は、電極２３上にダイボンド部材５を用いて接合されている。
【００３１】
発光装置１００は、外形形状である正五角錐台の広い方の底面を上底とし、当該上底である上面２ｂ側に凹部２ａの開口を有しており、当該上面２ｂ側が光取り出し面、つまり発光面である。また、発光装置１００は、外形形状である正五角錐台の狭い方の底面を下底とし、当該下底である下面２ｃ側において、実装基板２１０と電気的に接続するために、一対の電極２２，２３が露出しており、下面２ｃが実装面となっている。
【００３２】
発光素子１は、平面視で矩形形状を有しており、上面側に正負のパッド電極が設けられている。発光素子１は、下面側がダイボンド部材５で、パッケージ２の凹部２ａの底面である電極２３の上面に接合されている。また、上面側の正負のパッド電極は、導電性を有するワイヤ４で、それぞれ対応する極性の電極２２，２３と電気的に接続されている。
【００３３】
発光素子１は、ＧａＮなどの窒化物半導体を用いたものが好適であるが、これに限定されるものではない。また、発光素子１の実装方法は特に限定されるものではなく、フェイスアップ実装型の他に、フリップチップ実装型でもよく、発光素子１の上面と下面とにそれぞれ異なる極性の電極を設けたものであってもよい。
また、発光素子１の外形形状は、多角形、円形など他の形状でもよく、発光強度や配光特性向上などの目的に応じて１個のパッケージ２に発光素子１を２個以上実装するようにしてもよい。また、基板上に複数の発光素子を直接配置して実装するＣＯＢ（Chip On Board）型であってもよい。
【００３４】
パッケージ２は、実装基板２１０に実装するための１対の電極２２，２３と、電極２２，２３を互いに離間して支持する支持部２１とを備えて構成されている。また、パッケージ２は、発光装置１００の正五角錐台の外形形状を構成し、凹部２ａを有するカップ状の部材である。
【００３５】
パッケージ２は、外形形状である正五角錐台の上底である上面２ｂ側に開口する凹部２ａを有し、当該開口面が発光装置１００の光取り出し面、すなわち、発光面である。凹部２ａの内面、すなわち、内側面（ないそくめん）２ｄ及び底面である電極２２，２３の上面は、光反射性の良好な材料で構成するか、表面に光反射膜を設けることが好ましい。また、内側面２ｄは、平面視において、発光面である上面２ｂ側に向かうほど広がるように傾斜するように設けることが好ましい。
このように凹部２ａを構成することで、発光素子１からの光を発光面の方向に反射して、発光装置１００の光取り出し効率及び配光特性の均等性を向上させることができる。
【００３６】
なお、凹部２ａの形状は、パッケージ２の外形形状と相似形である必要はなく、例えば、円形、多角形などとしてもよく、また、凹部２ａの内側面２ｄの傾斜角も、外側面２ｅの傾斜角と同じである必要はない。凹部２ａの形状や内側面２ｄの傾斜角などは、所望の配光特性を得るために最適となるように適宜に構成することができる。
【００３７】
パッケージ２の外側面２ｅは、平面視において、発光面である上面に向かうほど広がるように傾斜している。光源装置２００として複数個の発光装置１００が配置される場合に、隣接して配置される発光装置１００の合同な外側面２ｅ同士が対向して重なり合うように配置されることで、各発光装置１００の発光面である上面が、所定の多面体（本実施形態では、正十二面体）を形成するように構成されている。
【００３８】
ここで、下面２ｃに対する外側面２ｅの傾斜角をθとし、当該外側面２ｅと上面２ｂである多角錐台（本実施形態では正五角錐台）の上底との交線を挟む所定の多面体（本実施形態では正十二面体）の二面角をφとすると、式（１）の関係となるように、傾斜角θが定められる。
傾斜角θ  ＝  二面角φ／２  ・・・（１）
【００３９】
なお、例えば、正多面体では、以下のような二面角φを有している。
正四面体  ：  ７０°３２′
正六面体  ：  ９０°
正八面体  ：１０９°２８′
正十二面体：１１６°３４′
正二十面体：１３８°１１′
【００４０】
本実施形態のように正十二面体の外形形状を構成する場合は、二面角φは１１６°３４′である。従って、外側面２ｅの傾斜角θは、φ／２＝５８°１７′、又はこれに近い角度とすることができる。
【００４１】
なお、正多面体及び準正多面体（半正多面体の内の「立方八面体」及び「二十・十二面体」）は全ての二面角φが等しく、他の半正多面体は２種類の二面角φを有する。発光装置１００の発光面によって二面角φが複数種類ある多面体を形成する場合であっても、発光装置１００の外側面２ｅの傾斜角θは、当該外側面２ｅの上辺、すなわち外側面２ｅと上面（パッケージ２の外形形状である多角錐台の上底）２ｂとの交線を挟んだ二面角φに応じて定めることができる。
【００４２】
また、正多面体では、面は１種類の正多角形のみで構成されるが、半正多面体では、面は２種類又は３種類の正多角形で構成される。従って、発光装置１００の発光面である上面２ｂを組み合わせて半正多面体を形成する場合は、形成する半正多面体を構成する多角形の種類だけ、外形形状の異なる発光装置１００を用いればよい。
例えば、サッカーボール型の半正多面体である接頭二十面体（図２Ｂ参照）は、正五角形と正六角形とが組み合わされて構成されている。この半正多面体は、正五角錐台の外形形状を有する発光装置と、正六角錐台の外形形状を有する発光装置とを組み合わせて構成することができる。
【００４３】
支持部２１は、パッケージ２の母体であり、電極２２，２３を離間して支持するとともに、パッケージ２の外形形状を構成するものである。支持部２１は、樹脂、セラミックス、金属などを用いて形成することができるが、放熱性が良好な材料を用いることが好ましい。また、十分な放熱性を有さない材料を用いる場合には、例えば、外側面２ｅに放熱性の良好な材料層を設けるようにしてもよい。
【００４４】
また、前記したように、凹部２ａの内面は良好な光反射性を有することが好ましい。このため、支持部２１は、例えば、透光性樹脂に光反射性物質を含有させた白色樹脂や金属のような、光反射性を有する材料を用いて形成するか、凹部２ａの内側面２ｄ及び底面に、これらの材料を用いた光反射膜を設けることが好ましい。また、支持部２１は、耐光性及び耐熱性の良好な材料を用いることが好ましい。
更にまた、発光装置１００の発光色の要求に応じて、支持部２１を、有色顔料や蛍光体などの波長変換物質を含有した材料を用いて形成したり、支持部２１の表面にこれらの物質を含有する層を形成したりしてもよい。
【００４５】
電極２２，２３は、Ｃｕ、Ａｌなどの板金を打ち抜き加工することで形成することができる。また、凹部２ａの底面である電極２２，２３の上面側は、発光素子１からの光を良好に反射するように構成することが好ましい。このために、電極２２，２３の全体を光反射性の良好な金属材料を用いて形成するか、電極２２，２３の上面にＡｇメッキや白色樹脂などによる光反射膜を設けることが好ましい。
【００４６】
また、パッケージ２は、例えば、板金を打ち抜いて形成した電極２２，２３を金型に挟み込み、射出成形法、圧縮成形法、トランスファーモールド成形法などで樹脂成形することで形成することができる。また、セラミックスの原材料であるグリーンシートを積層して焼結することで形成することもできる。
【００４７】
封止部材３は、パッケージ２の凹部２ａ内に充填され、凹部２ａに配置されている発光素子１やワイヤ４などを封止することで、発光素子１やワイヤ４などを保護するためのものであり、設けることが好ましい。封止部材３は、良好な透光性を有する樹脂やガラスなどを用いることができる。また、封止部材３は、水分やガスの透過性の低い材料を用いることが好ましく、更に、耐熱性、耐光性、耐候性が良好な材料を用いることが好ましい。
【００４８】
また、発光装置１００の発光色の要求や配光特性の要求に応じて、封止部材３に、蛍光体（波長変換物質）や有色顔料を含有させたり、例えば、ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３などの光拡散物質を含有させたりしてもよい。
更にまた、発光装置１００の発光強度や配光特性を向上させるために、発光面である上面２ｂ側にレンズを設けるようにしてもよい。このようなレンズは、封止部材３が、凹部２ａの開口部から盛り上がるように設けてもよく、封止部材３上に金型を用いた樹脂成形法などにより封止部材３とは別個に形成してもよい。
【００４９】
ワイヤ４は、発光素子１の電極とパッケージ２の電極２２，２３とを電気的に接続するものである。ワイヤ４としては、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇなどの導電性が良好な金属ワイヤを用いることが好ましい。また、ワイヤ４の表面を、Ａｇなどの光反射性の良好な材料で被覆するようにしてもよい。
【００５０】
ダイボンド部材５は、発光素子１をパッケージ２に固定するための接着剤である。ダイボンド部材５としては、例えば、熱硬化性樹脂や半田などを用いることができる。
【００５１】
［照明装置の動作］
次に、本実施形態における照明装置３００の動作について、図１及び図３Ｂを参照して説明する。
照明装置３００は、口金３３０を介して外部電源から電力が供給されると、点灯回路３５０で光源装置２００の点灯に適した電力に変換される。変換された電力は、支持部材３１０を介して光源装置２００に供給される。光源装置２００に供給された電力は、実装基板２１０を介して各発光装置１００に供給される。更に、発光装置１００に供給された電力は、電極２２，２３及びワイヤ４を介して発光素子１に供給され、発光素子１が発光する。
【００５２】
発光素子１が発した光は、封止部材３を通って、直接に又はパッケージ２の凹部２ａの内面で反射されて、上面２ｂ側の凹部２ａの開口から外部に取り出される。このため、各発光装置１００からは、略球形の多面体である正十二面体の対応する面の略全領域から均等に光が出射される。また、多面体は略球形であるため、光源装置２００は、下方（口金３３０が配置され方向）も含めて、広範囲に均等性の良好な、つまり広配光な配光特性となるように光を放射することができる。
【００５３】
すなわち、多角錐台の外形形状を有する発光装置１００を複数組み合わせることで、各発光装置１００の発光面によって略球形の多面体を構成することができる。そして、光源装置２００は、多面体の発光面を有することで、広配光な配光特性を得ることができる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
［照明装置の構成］
次に、第２実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成について、図５を参照して説明する。
図５は、第２実施形態に係る光源装置を用いた照明装置の構成を模式的に示す斜視図である。なお、図５において、光源装置２００Ｂの１つを拡大して示している。また、当該拡大図において、発光装置１００Ｂは発光素子１とパッケージ２の外形形状のみを簡略化して示している。
【００５５】
第２実施形態における照明装置３００Ｂは、平板状の支持部材３１０Ｂ上に、正五角錐形状の発光面を有する複数の光源装置２００Ｂが配置された面発光型の照明装置である。支持部材３１０Ｂの上面又は／及び下面には、配線パターンが設けられ、各光源装置２００Ｂと、外部電源に接続するためのコネクタ３１４とが電気的に接続されている。
なお、光源装置２００Ｂを点灯させるために電力変換する点灯回路が必要な場合は、支持部材３１０Ｂ上に、好ましくは下面側に、配置するようにしてもよいし、各光源装置２００Ｂの多面体の内部空間に収納するようにしてもよい。
【００５６】
本実施形態における光源装置２００Ｂは、正二十面体の一つの頂点に集合する五個の正三角形を側面とする正五角錐の外形形状を有している。すなわち、光源装置２００Ｂは、正二十面体の一部を切り出した多面体の外形形状を有している。また、当該正五角錐の底面を支持部材３１０Ｂとの接続部としており、正五角錐の５個の正三角形からなる側面を発光面とする半球状の光源である。このため、光源装置２００Ｂは、支持部材３１０Ｂの上面よりも上方の空間に、均等な配光特性で光を放射することができる。
また、複数の光源装置２００Ｂを、支持部材３１０Ｂ上に適宜な間隔で配置することにより、照明装置３００Ｂは、均等な配光特性の面発型の照明光を得ることができる。
【００５７】
なお、照明装置３００Ｂは、光源装置２００Ｂを保護するため、又は／及び、配光特性を更に向上させるために、光源装置２００Ｂよりも上方に、透光性を有するパネルを設けるようにしてもよい。当該パネルは、例えば、ガラスや樹脂を用いることが好ましく、更に配光特性を向上させるために、これらの材料に光拡散材を含有させたり、光拡散材をパネルの表面に塗布したり、表面を粗面化するようにしてもよい。また、パネルの表面は平坦面でもよく、凹面や凸面などの曲面でもよい。更にまた、パネルとしてカラーフィルタを用いて、照明光の色を調整するようにしてもよい。
【００５８】
［光源装置の構成］
次に、第２実施形態に係る光源装置の構成について、図６Ａを参照して詳細に説明する。
図６Ａは、第２実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置及び実装基板の構成を模式的に示す斜視図である。
なお、図６Ａにおいて、封止部材３が設けられた領域をドットによるハッチングで示し、各種の電極が配置された領域を斜線、格子又はドットによるハッチングにより示している。また、図６Ａには、光源装置２００Ｂの取り付け方を示すために、支持部材３１０Ｂを記載している。
【００５９】
本実施形態に係る光源装置２００Ｂは、前記したように正二十面体の一部を切り出した多面体であり、正五角錐の外形形状を有するものである。
なお、光源装置２００Ｂの外形形状は、正五角錐に限定されず、好ましくは正多面体又は半正多面体のような、略球形の凸多面体の一部を切り出した半球状の外形形状を有するものとすることができる。ここで半球状とは、光源装置２００Ｂが配置された平面に対して、当該平面よりも上方の空間に、当該半球状の発光面から均等に配光されるように光を放射することができる形状をいうものである。従って、正多面体や半正多面体の丁度半分の形状を有するものに限定されず、半分より少なく切り出してもよいし、半分より多く切り出してもよい。
【００６０】
光源装置２００Ｂは、外形形状である正五角錐の底面が、平板状の支持部材３１０Ｂと接するように配置されており、正三角形の５個の側面が発光面となっている。５個の各発光面は、それぞれが、１個の発光装置１００Ｂの発光面である上面２ｂで構成されている。ここで、発光装置１００Ｂは、外形形状である正三角錐台の広い方の底面を上底、すなわち上面２ｂとしている。
また、光源装置２００Ｂは、その外形形状である正五角錐と相似形でサイズの小さい外形を有する実装基板２１０Ｂを備えており、当該実装基板２１０Ｂの正三角形の各側面のそれぞれに、発光装置１００Ｂが下面２ｃで接合するように設けられている。ここで、発光装置１００Ｂは、外形形状である正三角錐台の狭い方の底面を下底、すなわち下面２ｃとしている。
なお、実装基板２１０Ｂと支持部材３１０Ｂとを一体的に形成するようにしてもよい。
【００６１】
実装基板２１０Ｂの５個の各側面には、発光装置１００Ｂの下面２ｃに露出した正極側の電極２２及び負極側の電極２３に適合するように、正極側の電極２１４Ｂ及び負極側の電極２１５Ｂ（斜線によるハッチング）が設けられている。
また、支持部材３１０Ｂの上面には、光源装置２００Ｂとコネクタ３１４（図５参照）とを電気的に接続するための配線パターンである電極３１２Ｂ，３１３Ｂが設けられており、実装基板２１０Ｂの側面には、電極（接合部）２１４Ｂ，２１５Ｂ同士、及び電極２１４Ｂ，２１５Ｂと電極３１２Ｂ，３１３Ｂとを接続する配線（配線部）２１６Ｂ（ドットによるハッチング）が設けられている。本実施形態では、配線２１６Ｂは、５個の発光装置１００Ｂが、電極３１２Ｂ，３１３Ｂ間に直列に接続されるように設けられている。
なお、電極３１２Ｂ，３１３Ｂは、支持部材３１０Ｂの上面に限らず、必要に応じて、下面側に設けたり、スルーホールを設けたりして、上面側と下面側の配線を接続するようにしてもよい。
【００６２】
なお、支持部材３１０Ｂは、基材としてセラミックスや金属、ガラス、耐熱性樹脂などを用いてもよい。支持部材３１０Ｂは、光源装置２００Ｂからの熱を効率的に放熱できるように、熱伝導性の良好な材料を用いて形成することが好ましく、更に、表面にヒートシンクや放熱フィンなどを設けるようにしてもよい。
【００６３】
また、実装基板２１０Ｂは、第１実施形態における実装基板２１０と外形形状が異なるが同様の材料や手法を用いて形成できるため、詳細な説明は省略する。
【００６４】
［発光装置の構成］
次に、第２実施形態に係る発光装置１００Ｂの構成について、図６Ａ〜図６Ｃを参照して詳細に説明する。
図６Ｂは、第２実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置の構成を模式的に示す平面図である。図６Ｃは、第２実施形態に係る光源装置に用いられる発光装置の構成を模式的に示す底面図である。なお、図６Ｂにおいて、封止部材３が設けられた領域をドットによるハッチングで示している。また、図６Ｃにおいて、電極２２，２３が露出して配置された領域を斜線により示している。
【００６５】
本実施形態に係る発光装置１００Ｂは、正三角錐台の外形形状を有している。発光装置１００Ｂは、外形形状である正三角錐台の広い方の底面が上底、すなわち上面２ｂであり、発光面となっている。また、発光装置１００Ｂは、外形形状である正三角錐台の狭い方の底面が下底、すなわち下面２ｃであり、実装面となっている。
また、発光装置１００Ｂの外側面２ｅの下面２ｃに対する傾斜角は、正二十面体の二面角である１３８°１１′の半分の角度となるように形成されている。このため、複数の発光装置１００Ｂを、互いの外側面２ｅが対向して重なるように配置することで、発光面である上面２ｂが、正二十面体の一部である正五角錐を形成できるように構成されている。
なお、本実施形態に係る発光装置１００Ｂは、第１実施形態に係る発光装置１００とは外形形状が異なるだけであるから、各部の詳細な説明は省略する。
【００６６】
［照明装置の動作］
次に、本実施形態における照明装置３００Ｂの動作について、図５及び図６Ａを参照して説明する。
照明装置３００Ｂはコネクタ３１４を介して外部電源から電力が供給されると、必要に応じて点灯回路で電力変換される。変換された電力は、支持部材３１０Ｂの配線パターンである電極３１２Ｂ，３１３Ｂを介して各光源装置２００Ｂに供給される。光源装置２００Ｂに供給された電力は、実装基板２１０Ｂを介して各発光装置１００Ｂに供給される。更に、発光装置１００Ｂに供給された電力は、電極２２，２３及びワイヤ４を介して発光素子１に供給され、発光素子１が発光する。
【００６７】
発光素子１が発した光は、封止部材３を通って、直接に又はパッケージ２の凹部２ａの内面で反射されて、上面２ｂ側の凹部２ａの開口から外部に取り出される。このとき、各発光装置１００Ｂからは、略半球状の多面体である正五角錐台の対応する側面の略全領域から均等に光が出射される。また、多面体は略半球形であるため、各光源装置２００Ｂは、広範囲に均等な配光特性となるように光を放射することができる。また、複数の光源装置２００Ｂが、適宜な間隔で配置されることで、均等な配光特性の面発光型の照明光を得ることができる。
【００６８】
すなわち、多角錐台の外形形状を有する発光装置１００Ｂを複数組み合わせることで、各発光装置１００Ｂの発光面によって略半球形の多面体を構成することができる。そして、光源装置２００Ｂは、略半球形の多面体の発光面を有することで、広配光な配光特性を得ることができる。更に、照明装置３００Ｂは、複数個の広配光な光源装置２００Ｂを配置して用いるため、面発光型の照明装置として均等性の高い配光特性を得ることができる。
また、光源装置２００Ｂからの光は広配光であるため、大面積の面発光体を形成する際には、複数の発光装置を平面基板上に表面実装したに場合と比較して、発光装置の数を減らすことができ、省電力化が可能である。
【００６９】
以上、本発明に係る発光装置及び光源装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本開示の実施形態に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内などの各種表示装置、更には、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナなどにおける画像読取装置、プロジェクタ装置など、種々の光源に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１      発光素子
２      パッケージ
２ａ    凹部
２ｂ    上面（上底）
２ｃ    下面（下底）
２ｄ    内側面
２ｅ    外側面
２１    支持部
２２，２３  電極
３      封止部材
４      ワイヤ
５      ダイボンド部材
１００，１００Ａ１，１００Ａ２，１００Ｂ  発光装置
２００，２００Ａ，２００Ｂ  光源装置
２００ａ，２００Ａａ  接続部
２１０，２１０Ｂ  実装基板
２１１  放熱口
２１２，２１３  電極
２１４，２１５  電極（接合部）
２１６  配線（配線部）
３００，３００Ｂ  照明装置
３１０，３１０Ａ，３１０Ｂ  支持部材
３１１  ヒートパイプ
３１２，３１２Ｂ，３１３，３１３Ｂ  配線
３１４  コネクタ
３２０  ケース
３３０  口金
３４０  グローブ
３５０  点灯回路
【図１】
0006418042.tif 000002
【図２Ａ】
0006418042.tif 000003
【図２Ｂ】
0006418042.tif 000004
【図３Ａ】
0006418042.tif 000005
【図３Ｂ】
0006418042.tif 000006
【図３Ｃ】
0006418042.tif 000007
【図４Ａ】
0006418042.tif 000008
【図４Ｂ】
0006418042.tif 000009
【図４Ｃ】
0006418042.tif 000010
【図５】
0006418042.tif 000011
【図６Ａ】
0006418042.tif 000012
【図６Ｂ】
0006418042.tif 000013
【図６Ｃ】
0006418042.tif 000014