(57)【要約】  【課題】  発光素子の光が、反射部材の内周面で繰り返し反射したり蛍光体層の界面にて全反射することを防止して、高い放射光強度および高輝度を有する発光装置とすること。  【解決手段】  本発明の発光装置は、凸部１ａの上面に発光素子３の載置部が形成された基体１と、反射部材２と、発光素子３との間に隙間をあけて設けられた蛍光体層４とを具備しており、反射部材２の内周面２ａは、基体１の上側主面に直交する断面における断面形状が、内周面２ａの下端からの高さをＺ、内寸法の半径をｒとしたときにＺ＝（ｃｒ２）／[１＋{１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２}１／２]（但し、−10≦ｋ≦−0.001、0.001≦ｃ≦10）で表される曲面とされており、発光素子３の発光部の角部と、この角部に対向した内周面２ａの上端とを結ぶ線と、蛍光体層４の上面との成す角度θ１が、蛍光体層４の屈折率をｎ１としたときに、θ１≧90°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）である。【選択図】  図１
2005243973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側主面に形成された凸部の上面に発光素子の載置部が形成された基体と、該基体の上側主面の外周部に前記凸部を囲繞するとともにその内周面が前記発光素子が発光する光を反射する反射面とされた反射部材と、前記載置部に載置された前記発光素子と、前記反射部材の内周面または上面に、前記発光素子との間に隙間をあけて前記発光素子を覆うように設けられた、前記発光素子が発光する光を波長変換する蛍光体を透光性部材に含有させて成る蛍光体層とを具備しており、前記反射部材の内周面は、前記基体の上側主面に直交する断面における断面形状が、前記内周面の下端からの高さをＺ、内寸法の半径をｒとしたときに
Ｚ＝（ｃｒ２）／[１＋{１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２}１／２]（但し、−１０≦ｋ≦−０．００１、０．００１≦ｃ≦１０）
で表される曲面とされており、前記発光素子の発光部の角部と、該角部に対向した前記内周面の上端とを結ぶ線と、前記蛍光体層の上面との成す角度θ１が、前記蛍光体層の屈折率をｎ１としたときに、
θ１≧９０°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）
であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
平板状の基体と、該基体の上側主面に接合され、上面に発光素子が載置される凸部が形成されるとともに上面の外周部に内周面が前記発光素子が発光する光を反射する反射面とされた側壁部が前記凸部を囲繞するように形成された反射部材と、前記凸部に載置された前記発光素子と、前記側壁部の内周面または上面に、前記発光素子との間に隙間をあけて前記発光素子を覆うように設けられた、前記発光素子が発光する光を波長変換する蛍光体（図示せず）を透光性部材に含有させて成る蛍光体層とを具備しており、前記側壁部の内周面は、前記基体の上側主面に直交する断面における断面形状が、前記内周面の下端からの高さをＺ、内寸法の半径をｒとしたときに
Ｚ＝（ｃｒ２）／[１＋{１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２}１／２]（但し、−１０≦ｋ≦−０．００１、０．００１≦ｃ≦１０）
で表される曲面とされており、前記発光素子の発光部の角部と、該角部に対向した前記側壁部の内周面の上端とを結ぶ線と、前記蛍光体層の上面との成す角度θ１が、前記蛍光体層の屈折率をｎ１としたときに、
θ１≧９０°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）
であることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
複数の請求項１または請求項２記載の発光装置を所定の配置となるように設置したことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を収容するための発光装置およびそれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置を図４に示す。図４において、発光装置は、上面の中央部に発光素子13を載置するための載置部11ａを有し、載置部11ａおよびその周辺から発光装置の内外を電気的に導通接続するリード端子やメタライズ配線等からなる配線導体（図示せず）が形成された絶縁体からなる基体11と、基体11の上面に接着固定され、内周面12ａが上側に向かうに伴って外側に広がるように傾斜しているとともに内周面12ａが発光素子13が発光する光を反射する反射面とされている枠状の反射部材12と、透光性部材に発光素子13が発光する光を波長変換する蛍光体（図示せず）を含有させて成る蛍光体層14とから主に構成されている。
【０００３】
基体11は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス、またはエポキシ樹脂等の樹脂から成る。基体11がセラミックスから成る場合、その上面に配線導体がタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）等から成る金属ペーストを高温で焼成して形成される。また、基体11が樹脂から成る場合、銅（Ｃｕ）や鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等から成るリード端子がモールド成型されて基体11の内部に設置固定される。
【０００４】
また、反射部材12は、アルミニウム（Ａｌ）やＦｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属、アルミナセラミックス等のセラミックスまたはエポキシ樹脂等の樹脂から成り、切削加工や金型成型、押し出し成型等の成形技術により形成される。
【０００５】
さらに、反射部材12は、内周面12ａが発光素子13や蛍光体層14からの光を反射する反射面とされており、この内周面12ａは、Ａｌ等の金属が蒸着法やメッキ法により被着されることにより形成される。そして、反射部材12は、半田，銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材または樹脂接着材等の接合材により、載置部11ａを内周面12ａで取り囲むように基体11の上面に接合される。
【０００６】
また、発光素子13は、例えば、液相成長法やＭＯＣＶＤ法等によりサファイア等の単結晶基板上に、ガリウム（Ｇａ）−Ａｌ−窒素（Ｎ）、亜鉛（Ｚｎ）−硫黄（Ｓ）、Ｚｎ−セレン（Ｓｅ）、珪素（Ｓｉ）−炭素（Ｃ）、Ｇａ−リン（Ｐ）、Ｇａ−Ａｌ−砒素（Ａｓ）、Ａｌ−インジウム（Ｉｎ）−Ｇａ−Ｐ、Ｉｎ−Ｇａ−Ｎ、Ｇａ−Ｎ、Ａｌ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｎ等の発光層が形成される。発光素子13の構造としては、ＭＩＳ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。また、発光素子13の発光波長は、発光層の材料やその混晶度によって紫外光から赤外光まで種種選択される。なお、発光素子13は、載置部11ａの周辺に配置した配線導体と発光素子13の電極とをボンディングワイヤ（図示せず）や、発光素子13の電極を下側に設置して半田バンプにより接続するフリップチップボンディング方式を用いた方法等によって電気的に接続される。
【０００７】
また、蛍光体層14は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透光性部材に蛍光体を充填し熱硬化させ板状に形成するとともに反射部材12の開口部を覆うことにより、発光素子13から放出された発光波長である可視光や紫外光を吸収し、他の長波長の光に変換することができる。従って、蛍光体層14は、発光素子13から発光される光の発光波長や発光装置から放出される所望の光に応じて種々ものが用いられ、所望の波長スペクトルを有する光を取り出せる発光装置となし得る。また、発光装置は、発光素子13が発光した光と、蛍光体からの光とが補色関係にあるとき白色系の光を発光させることができる。
【０００８】
なお、蛍光体は、例えば、セリウム（Ｃｅ）で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体、ペリレン系誘導体、銅（Ｃｕ）、Ａｌで付活された硫化亜鉛カドミウムやマンガン（Ｍｎ）で付活された酸化マグネシウム、酸化チタンなど種々のものが挙げられる。これらの蛍光体は、１種類で用いてもよいし、２種類以上混合して用いてもよい。
【特許文献１】特開2000-349346号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の発光装置においては、内周面12ａの形状が、上側に向かうに伴って外側に広がるように直線的に傾斜している単純な構造であるため、発光素子13からの光の一部が蛍光体層14に照射されるまでに何度も内周面12ａで反射を繰り返す。その結果、発光素子13の光が反射部材12による光吸収によって光強度が減少し、発光装置の放射光強度や輝度が著しく劣化するという問題点を有していた。
【００１０】
さらに、発光素子13の内周面12ａによって反射した光の一部が、蛍光体層14に対して臨界反射角より大きく入射することにより、蛍光体層14の下面で光が全反射し蛍光体による波長変換が行われなくなる。その結果、発光装置の放射光強度や輝度が著しく劣化するという問題点を有していた。
【００１１】
また、発光素子13から上方向に発生するとともに内周面12ａを介さずに蛍光体層14に入射する光の一部が臨界角以上となって蛍光体層14の下面において全反射する。その結果、蛍光体による波長変換の効率が減少し、発光装置の放射光強度や輝度が著しく劣化するという問題点を有していた。
【００１２】
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、発光素子から発光される光が反射部材の内周面で反射する回数を減らすとともに、発光素子の光が蛍光体層の界面にて全反射することを有効に防止することにより、高い放射光強度および高輝度を有する発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の発光装置は、上側主面に形成された凸部の上面に発光素子の載置部が形成された基体と、該基体の上側主面の外周部に前記凸部を囲繞するとともにその内周面が前記発光素子が発光する光を反射する反射面とされた反射部材と、前記載置部に載置された前記発光素子と、前記反射部材の内周面または上面に、前記発光素子との間に隙間をあけて前記発光素子を覆うように設けられた、前記発光素子が発光する光を波長変換する蛍光体を透光性部材に含有させて成る蛍光体層とを具備しており、前記反射部材の内周面は、前記基体の上側主面に直交する断面における断面形状が、前記内周面の下端からの高さをＺ、内寸法の半径をｒとしたときに
Ｚ＝（ｃｒ２）／[１＋{１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２}１／２]（但し、−10≦ｋ≦−0.001、0.001≦ｃ≦10）
で表される曲面とされており、前記発光素子の発光部の角部と、該角部に対向した前記内周面の上端とを結ぶ線と、前記蛍光体層の上面との成す角度θ１が、前記蛍光体層の屈折率をｎ１としたときに、
θ１≧90°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）
であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の発光装置は、平板状の基体と、該基体の上側主面に接合され、上面に発光素子が載置される凸部が形成されるとともに上面の外周部に内周面が前記発光素子が発光する光を反射する反射面とされた側壁部が前記凸部を囲繞するように形成された反射部材と、前記凸部に載置された前記発光素子と、前記側壁部の内周面または上面に、前記発光素子との間に隙間をあけて前記発光素子を覆うように設けられた、前記発光素子が発光する光を波長変換する蛍光体（図示せず）を透光性部材に含有させて成る蛍光体層とを具備しており、前記側壁部の内周面は、前記基体の上側主面に直交する断面における断面形状が、前記内周面の下端からの高さをＺ、内寸法の半径をｒとしたときに
Ｚ＝（ｃｒ２）／[１＋{１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２}１／２]（但し、−10≦ｋ≦−0.001、0.001≦ｃ≦10）
で表される曲面とされており、前記発光素子の発光部の角部と、該角部に対向した前記側壁部の内周面の上端とを結ぶ線と、前記蛍光体層の上面との成す角度θ１が、前記蛍光体層の屈折率をｎ１としたときに、
θ１≧90°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）
であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の照明装置は、複数の上記本発明の発光装置を所定の配置となるように設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の発光装置は、上側主面に形成された凸部の上面に発光素子の載置部が形成された基体と、該基体の上側主面の外周部に前記凸部を囲繞するとともにその内周面が前記発光素子が発光する光を反射する反射面とされた反射部材と、前記載置部に載置された前記発光素子と、前記反射部材の内周面または上面に、前記発光素子との間に隙間をあけて前記発光素子を覆うように設けられた、前記発光素子が発光する光を波長変換する蛍光体を透光性部材に含有させて成る蛍光体層とを具備しており、前記反射部材の内周面は、前記基体の上側主面に直交する断面における断面形状が、前記内周面の下端からの高さをＺ、内寸法の半径をｒとしたときに
Ｚ＝（ｃｒ２）／[１＋{１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２}１／２]（但し、−10≦ｋ≦−0.001、0.001≦ｃ≦10）
で表される曲面とされており、前記発光素子の発光部の角部と、該角部に対向した前記内周面の上端とを結ぶ線と、前記蛍光体層の上面との成す角度θ１が、前記蛍光体層の屈折率をｎ１としたときに、
θ１≧90°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）
とすることにより、発光素子からの光が内周面によって蛍光体層に対して垂直方向に反射され蛍光体層に入射する。その結果、発光装置は、発光素子から発生した光が内周面にて反射する回数を低減することができるとともに、内周面で反射した光が蛍光体層の下面で全反射することを抑制することができる。従って、発光装置は、発光素子から発生した光に対する内周面の光吸収損失を低減することができる。さらに、発光装置の内部における光の閉じ込めを抑制することができる。これにより、発光装置の放射光強度を向上させることができる。
【００１７】
また、θ１≧90°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）とすることにより、発光素子から上側方向に発せられ、反射部材に反射されることなく直接蛍光体層へ入射される光は、すべての入射角を臨界角以下とすることができ、蛍光体層で全反射するのを有効に防止できる。
【００１８】
本発明の発光装置は、平板状の基体と、該基体の上側主面に接合され、上面に発光素子が載置される凸部が形成されるとともに上面の外周部に内周面が前記発光素子が発光する光を反射する反射面とされた側壁部が前記凸部を囲繞するように形成された反射部材と、前記凸部に載置された前記発光素子と、前記側壁部の内周面または上面に、前記発光素子との間に隙間をあけて前記発光素子を覆うように設けられた、前記発光素子が発光する光を波長変換する蛍光体（図示せず）を透光性部材に含有させて成る蛍光体層とを具備しており、前記側壁部の内周面は、前記基体の上側主面に直交する断面における断面形状が、前記内周面の下端からの高さをＺ、内寸法の半径をｒとしたときに
Ｚ＝（ｃｒ２）／[１＋{１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２}１／２]（但し、−10≦ｋ≦−0.001、0.001≦ｃ≦10）
で表される曲面とされており、前記発光素子の発光部の角部と、該角部に対向した前記側壁部の内周面の上端とを結ぶ線と、前記蛍光体層の上面との成す角度θ１が、前記蛍光体層の屈折率をｎ１としたときに、
θ１≧90°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）
とすることにより、発光素子からの光が内周面によって蛍光体層に対して垂直方向に反射され蛍光体層に入射する。その結果、発光装置は、発光素子から発生した光が内周面にて反射する回数を低減することができるとともに、内周面で反射した光が蛍光体層の下面で全反射することを抑制することができる。従って、発光装置は、発光素子から発生した光に対する内周面の光吸収損失を低減することができる。さらに、発光装置の内部における光の閉じ込めを抑制することができる。これにより、発光装置の放射光強度を向上させることができる。
【００１９】
また、発光素子から発生した熱は、反射部材に一体化した凸部から側壁部に伝えられ易く、特に反射部材が金属から成る場合には、熱は速やかに側壁部へ伝えられるとともに側壁部の外側面から外部に良好に放散される。
【００２０】
また、発光素子の下面を反射部材の凸部に全面で接合させることができ、発光素子の熱を反射部材に良好に伝えて放熱性をより向上させることができる。その結果、発光素子の温度上昇を抑制することができ、発光素子と反射部材との熱膨張差により生じる接合部のクラックを抑制することができる。また、発光素子の熱を反射部材の高さ方向だけでなく外周方向にも良好に移動させることができ、反射部材の下面全面から基体に効率よく熱伝導させて発光素子および反射部材の温度上昇をより有効に抑制でき、発光素子の作動を安定に維持するとともに内周面の熱変形を抑制することができる。発光装置を長期にわたり安定した光特性を良好に維持し作動させることができる。
【００２１】
本発明の照明装置は、複数の上記本発明の発光装置を所定の配置となるように設置したことから、半導体から成る発光素子の電子の再結合による発光を利用しているため、従来の放電を用いた照明装置よりも低消費電力かつ長寿命とすることが可能な小型の照明装置とすることができる。その結果、発光素子から発生する光の中心波長の変動を抑制することができ、長期間にわたり安定した放射光強度かつ放射光角度（配光分布）で光を照射することができるとともに、照射面における色むらや照度分布の偏りが抑制された照明装置とすることができる。
【００２２】
また、複数の本発明の発光装置を、発光素子から発生する光や蛍光体層上面から放出される光を光源として所定の配置に設置するとともに、これらの発光装置の周囲に任意の形状に光学設計した反射治具や光学レンズ、光拡散板等を設置することにより、任意の配光分布の光を放射することができる照明装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の発光装置について以下に詳細に説明する。図１は本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図である。この図において、１は基体、２は反射部材であり、反射部材２の上部には発光素子３が発光する光を波長変換する蛍光体層４が設置される。主としてこれらで発光素子３を収納するための発光装置が構成される。
【００２４】
本発明の基体１は、アルミナセラミックスや窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属、または、エポキシ樹脂等の樹脂から成り、発光素子３が載置される凸部１ａが基体１の上面に形成されている。
【００２５】
また、基体１の上面には、反射部材２が凸部１ａを取り囲むように、半田，Ａｇロウ等のロウ材やエポキシ樹脂等の接着剤等の接合材により取着される。反射部材２は、発光素子３の周囲に所望の面精度（例えば、発光装置の縦断面において、発光素子３を間に挟んで発光素子３の両側に設けられた反射面２ａが対称になっている状態）で内周面２ａが設けられるように取着される。これにより、発光素子３からの光を内周面２ａで均一にむらなく反射させることができ、放射光強度および輝度を効果的に向上させることができる。
【００２６】
本発明の反射部材２は、基体１の上側主面に直交する断面における内周面２ａの断面形状が、内周面２ａの下端からの高さをＺ、内寸法の半径をｒとしたときに
Ｚ＝（ｃｒ２）／[１＋{１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２}１／２]（但し、−10≦ｋ≦−0.001、0.001≦ｃ≦10）
で表される曲面とされており、発光素子３の発光部の角部と、この角部に対向した反射部材２の内周面２ａの上端とを結ぶ線と、蛍光体層４の上面との成す角度θ１が、蛍光体層４の屈折率をｎ１としたときに、θ１≧90°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）とする。これにより、反射部材２は、発光素子３からの光を蛍光体層４に対して垂直方向に反射させることができる。従って、発光素子３から発生した光が内周面２ａにて反射する回数を低減することができる。また、内周面２ａで反射した光が蛍光体層４の下面で全反射することを抑制することができる。さらに、発光素子３の上方向に出力され内周面２ａで反射されずに蛍光体層４に入射する光が、蛍光体層４の界面にて全反射することを抑制することができる。これにより、発光素子３から発生した光に対する内周面２ａの光吸収損失を低減することができるとともに、反射部材２の内部に閉じ込められる光を抑制することができる。その結果、効率よく発光装置の外部に光を放射することができるとともに放射光強度を向上させることができる。
【００２７】
ここで、定数ｋが−10未満、または定数ｃが0.001未満の場合、内周面２ａの形状が直線に近づき、発光素子３から内周面２ａで反射した光の一部は蛍光体層４の下面に対して入射角度が大きくなり反射損失が増加する。また、発光素子３から内周面２ａで反射した光の一部は、蛍光体層４の下面に対して臨界反射角以上で入射するために全反射し、蛍光体層４で波長変換されずに発光装置の内部に閉じ込められる。その結果、外部に放射される光が低下し、発光装置の放射光強度が減少する。
【００２８】
また、定数ｋが−0.001を超える、または定数ｃが0.001を超える場合、内周面２ａの断面形状の曲率が大きくなるために、発光素子３の光を垂直方向に反射し難くなるとともに反射部材２内の光乱反射が著しく増加する。さらに、反射部材２の開口部が小さくなり、蛍光体層４の表面積が減少することから、発光素子３の光によって励起される蛍光体（図示せず）の割合が減少する。その結果、蛍光体層４によって発光素子３の光を波長変換する効率が著しく低下し、発光装置の放射光強度が減少する。
【００２９】
また、凸部１ａは、アルミナセラミックスや窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属、または、エポキシ樹脂等の樹脂から成る部材を基体１の上面にロウ材や接着剤等の接合材により取着することによって、または、基体１の中央部に設けた貫通孔に、上記のセラミックス，金属または樹脂から成る部材をその上側が基体１の上面から突出するように嵌着して取着することによって設けることができる。
【００３０】
好ましくは、凸部１ａと基体１とを同じ材質にするのがよい。これにより、凸部１ａと基体１との熱膨張差を小さくすることができ、凸部１ａに歪みが生じて発光素子３の位置がずれ、発光強度が低下するのを有効に抑制できる。
【００３１】
また、凸部１ａは、基体１と一体となっていてもよい。凸部１ａが基体１と一体となっている場合、例えば、凸部１ａや基体１と成るセラミックグリーンシートを積層して同時焼成することによって、切削加工等の金属加工方法によって、または、射出成型等で樹脂をモールド成型することによって作製することができる。
【００３２】
凸部１ａには、発光素子３が電気的に接続されるための電気接続用パターン（図示せず）が形成されている。この電気接続用パターンが基体１の内部に形成された配線層（図示せず）を介して発光装置の外表面に導出されて外部電気回路基板に接続されることにより、発光素子３と外部電気回路とが電気的に接続されることとなる。
【００３３】
また、反射部材２は図２に示すように、上面に発光素子３が載置される凸部２ｂが形成されるとともに、上面の外周部に内周面２ｂが発光素子３が発光する光を反射する反射面とされた側壁部２ｃが凸部２ｂを囲繞するように形成されるとともに内周面２ｄは基体１の上側主面に直交する断面における断面形状が、内周面２ｄの下端からの高さをＺ、内寸法の半径をｒとしたときに
Ｚ＝（ｃｒ２）／[１＋{１−（１＋ｋ）ｃ２ｒ２}１／２]（但し、−10≦ｋ≦−0.001、0.001≦ｃ≦10）
で表される曲面とされており、発光素子３の発光部の角部とこの角部に対向した内周面２ｄの上端とを結ぶ線と、蛍光体層４の上面との成す角度θ１が、蛍光体層４の屈折率をｎ１としたときに、θ１≧90°−ｓｉｎ−１（１／ｎ１）としたものでもよい。
【００３４】
これにより、発光素子３の下面を反射部材２の凸部２ｂの上面に全面で接合させることができ、発光素子３の熱を反射部材２に良好に伝えて放熱性をより向上させることができる。また、発光素子３の熱を反射部材２の高さ方向だけでなく外周方向にも良好に移動させることができ、反射部材２の下面全面から基体１に効率よく熱伝導させて発光素子３および反射部材２の温度上昇をより有効に抑制できる。従って、発光素子３の温度上昇は抑制され、発光素子３の熱による光出力の劣化と波長変動を抑制することができる。また、発光素子３と反射部材２との熱膨張差により生じる接合部のクラックを抑制することができる。さらに、反射部材２の温度上昇を有効に抑制できることから、内周面２ｄの変形を抑制することができる。その結果、発光装置を長期にわたり高信頼性かつ安定した光特性を良好に維持することができる。
【００３５】
ここで、定数ｋが−10未満、または定数ｃが0.001未満の場合、内周面２ｄの形状が直線に近づき、発光素子３から内周面２ｄで反射した光の一部は蛍光体層４の下面に対して入射角度が大きくなり反射損失が増加する。また、発光素子３から内周面２ｄで反射した光の一部は、蛍光体層４の下面に対して臨界反射角以上で入射するために全反射し、蛍光体層４で波長変換されずに発光装置の内部に閉じ込められる。その結果、外部に放射される光が低下し、発光装置の放射光強度が減少する。
【００３６】
また、定数ｋが−0.001を超える、または定数ｃが0.001を超える場合、内周面２ｄの断面形状の曲率が大きくなるために、発光素子３の光を垂直方向に反射し難くなるとともに反射部材２内の光乱反射が著しく増加する。さらに、反射部材２の開口部が小さくなり、蛍光体層４の表面積が減少することから、発光素子３の光によって励起される蛍光体の割合が減少する。その結果、蛍光体層４によって発光素子３の光を波長変換する効率が著しく低下し、発光装置の放射光強度が減少する。
【００３７】
また、凸部２ｂは、アルミナセラミックスや窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＣｕ−Ｗ等の金属、または、エポキシ樹脂等の樹脂から成る部材を反射部材２の内周面２ｄの下端部にロウ材や接着剤等の接合材により取着することによって設けることもできる。
【００３８】
なお、内周面２ａ，２ｄは発光素子３から発せられる光を反射するための反射面とされている。内周面２ａ，２ｄは、反射部材２がＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），Ｃｕ等の高反射率の金属からなる場合、反射部材２に対して切削加工や金型成形等を行うことにより形成される。あるいは、反射部材２がセラミックスや樹脂等の絶縁体からなる場合（反射部材２が金属の場合も含む）、メッキや蒸着等によりＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），Ｃｕ等の高反射率の金属薄膜を形成することにより内周面２ａ，２ｄを形成してもよい。なお、内周面２ａ，２ｄが、ＡｇやＣｕ等の酸化により変色し易い金属からなる場合には、その表面に、例えば厚さ１〜10μｍ程度のＮｉメッキ層と厚さ0.1〜３μｍ程度のＡｕメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されているのが良い。これにより内周面２ａ，２ｄの耐腐食性が向上する。
【００３９】
また、内周面２ａ，２ｄ表面の算術平均粗さＲａは、0.004〜４μｍであるのが良く、これにより、反射面２ａが発光素子３の光を良好に反射し得る。Ｒａが４μｍを超えると、発光素子３の光を均一に反射させ得ず、反射部材２の内部で乱反射する。一方、0.004μｍ未満では、そのような面を安定かつ効率良く形成することが困難となる傾向にある。
【００４０】
また、発光素子３は、基体１に形成された配線導体にワイヤボンディングや、発光素子３の電極を下側にして半田バンプにより接続するフリップチップボンディング方式を用いて電気的に接続される。好ましくは、フリップチップボンディング方式により接続するのがよい。これにより、配線導体を発光素子３の直下に設けることができるため、発光素子３の周辺の基体１の上面に配線導体を設けるためのスペースを設ける必要がなくなる。よって、発光素子３から発光された光がこの基体１の配線導体のスペースで吸収されて放射光強度が低下するのを有効に抑制することができる。
【００４１】
この配線導体は、例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ａｇ等の金属粉末のメタライズ層を形成することによって、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のリード端子を埋設することによって、または、配線導体が形成された絶縁体から成る入出力端子を基体１に設けた貫通孔に嵌着接合させることによって設けられる。
【００４２】
なお、配線導体の露出する表面には、ＮｉやＡｕ等の耐食性に優れる金属を１〜20μｍ程度の厚さで被着させておくのが良く、配線導体の酸化腐食を有効に防止し得るともに、発光素子３と配線導体との接続を強固にし得る。したがって、配線導体の露出表面には、例えば、厚さ１〜10μｍ程度のＮｉメッキ層と厚さ0.1〜３μｍ程度のＡｕメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されているのがより好ましい。
【００４３】
蛍光体層４は、発光素子３からの光を波長変換することのできる蛍光体と、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透光性部材から成る。蛍光体層４は、あらかじめ膜や板状に成型し、オーブン等で熱硬化したうえで、反射部材２の上部に配置することで、発光素子３からの光を含有する蛍光体により波長変換し所望の波長スペクトルを有する光を取り出すことができる。
【００４４】
また、好ましくは図３に示すように、発光素子３を被覆するとともに反射部材２および蛍光体層４の内側に、蛍光体層４の透光性部材と同じ材料のエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明部材５を充填することにより、発光素子３の内側と外側との屈折率差が小さくなり、発光素子３から光をより多く取り出すことができる。従って、発光装置からの発光が向上し、放射光強度や輝度を著しく向上できる。
【００４５】
また、本発明の発光装置は、複数個を、例えば、格子状や千鳥状，放射状，複数の発光装置から成る円状や多角形状の発光装置群を同心状に複数群形成したもの等の所定の配置となるように設置したことにより、照明装置とすることができる。これにより、半導体から成る発光素子３の電子の再結合による発光を利用しているため、従来の放電を用いた照明装置よりも低消費電力かつ長寿命とすることが可能であり、発熱の小さな小型の照明装置とすることができる。その結果、発光素子３から発生する光の中心波長の変動を抑制することができ、長期間にわたり安定した放射光強度かつ放射光角度（配光分布）で光を照射することができるとともに、照射面における色むらや照度分布の偏りが抑制された照明装置とすることができる。
【００４６】
また、複数の本発明の発光装置を、発光素子３から発生する光や蛍光体層４上面から放出される光を光源として所定の配置に設置するとともに、これらの発光装置の周囲に任意の形状に光学設計した反射治具や光学レンズ、光拡散板等を設置することにより、任意の配光分布の光を放射することができる照明装置とすることができる。
【００４７】
例えば、複数個の発光装置が複数列に配置されて成る照明装置の場合、隣接する一列上に配置された複数個の発光装置において、隣り合う発光素子３との間隔が最短に成らないような配置、いわゆる千鳥状とすることが好ましい。即ち、発光装置が格子状に配置される際には、光源となる発光装置が直線上に配列されることによりグレアが強くなり、このような照明装置が人の視覚に入ってくることにより、不快感や目の障害を起こしやすくなるのに対し、千鳥状とすることにより、グレアが抑制され人間の目に対する不快感や目に及ぼす障害を低減することができる。さらに、隣り合う発光装置間の距離が長くなることにより、隣接する発光装置間の熱的な干渉が有効に抑制され、発光装置の下部における熱のこもりが抑制され、発光装置の外部に効率よく熱が放散される。その結果、人の目に対しても障害の小さい長期間にわたり光学特性の安定した長寿命の照明装置を作製することができる。
【００４８】
また、照明装置が、複数の発光装置から成る円状や多角形状の発光装置群を同心状に複数群形成した照明装置の場合、１つの円状や多角形状の発光装置群における発光装置の配置数を照明装置の中央側より外周側ほど多くすることが好ましい。これにより、発光装置同士の間隔を適度に保ちながら発光装置をより多く配置することができ、照明装置の照度をより向上させることができる。また、照明装置の中央部の発光装置の密度を低くして照明装置の中央部における熱のこもりを抑制することができる。よって、発光装置が実装される照明器具の温度分布が一様となり、照明装置を設置した外部電気回路基板やヒートシンクに効率よく熱が伝達され、発光装置の温度上昇を抑制することができる。その結果、発光装置は長期間にわたり安定して動作することができるとともに長寿命の照明装置を作製することができる。
【００４９】
このような照明装置としては、例えば、室内や室外で用いられる、一般照明用器具、シャンデリア用照明、住宅用照明器具、オフィス用照明器具、店装，展示用照明器具、街路用照明器具、誘導灯器具及び信号装置、舞台及びスタジオ用の照明器具、広告灯、照明用ポール、水中照明用ライト、ストロボ用ライト、スポットライト、電柱等に埋め込む防犯用照明、非常用照明器具、舞台およびスタジオ用の照明器具、電光掲示板や、調光器、自動点滅器、ディスプレイ等のバックライト、動画装置、装飾品、照光式スイッチ、光センサ、懐中電灯、医療用ライト、車載ライト等が挙げられる。
【実施例】
【００５０】
本発明の発光装置について以下に実施例を示す。
【００５１】
まず、基体１となるアルミナセラミックス基板を準備した。なお、基体１は凸部１ａとなる部位も一体的に形成されており、凸部１ａの上面と凸部１ａ以外の部位の基体１の上面とを平行にした。
【００５２】
基体１は、幅８ｍｍ×奥行き８ｍｍ×厚さ0.5ｍｍの直方体の上面中央部に幅0.35ｍｍ×奥行き0.35ｍｍ×厚さ0.15ｍｍの直方体の凸部１ａが形成されたものであった。
【００５３】
また、凸部１ａの発光素子３が搭載される部位に、発光素子３と外部電気回路基板とを基体１の内部に形成した内部配線を介して電気的に接続するための配線導体を形成した。配線導体は、Ｍｏ−Ｍｎ粉末からなるメタライズ層により0.1ｍｍΦの円形パッドに成形され、その表面には厚さ３μｍのＮｉメッキ層と厚さ２μｍのＡｕメッキ層とが被着された。また、基体１内部の内部配線は、貫通導体からなる電気接続部、いわゆるスルーホールによって形成された。このスルーホールについても配線導体と同様にＭｏ−Ｍｎ粉末からなるメタライズ導体で成形された。
【００５４】
さらにまた、反射部材２を用意した。反射部材２は、内周面２ａの最上端の直径が６ｍｍで高さが1.5ｍｍであり、内周面２ａの下端の高さ（基体１上面に接合される下面から内周面２ａの傾斜面の下辺までの高さ）が0.1ｍｍであった。さらに、内周面２ａにおける形状は、定数ｋが−1.603、曲率ｃが1.538とした、本発明の反射部材２における断面形状であり、表面が、Ｒａが0.1μｍの内周面２ａとされた。
【００５５】
次に、発光素子３の電極に対向する基体１上面に形成された配線導体にＡｕ−Ｓｎバンプを設けておき、このＡｕ−Ｓｎバンプを介して発光素子３を配線導体に接合するとともに、反射部材２を凸部１ａを取り囲むように基体１の外周部に樹脂接着剤で接合した。
【００５６】
さらに、ディスペンサーを用いて、透明なシリコーン樹脂を反射部材２の内部に注入し、オーブンで熱硬化した。
【００５７】
つぎに、透明なシリコーン樹脂に、発光素子３の光により励起され、赤色発光、緑色発光、青色発光を行なう３種類の蛍光体を含有した、厚みが0.5ｍｍの板状の蛍光体層４を形成し反射部材２の開口部を覆うように設置した。
【００５８】
また、比較用の発光装置として、反射部材の内周面を図４に示すような断面形状が直線状の傾斜面からなるものとするとともに、反射部材12の内部に透明なシリコーン樹脂を充填すること以外は上記発光装置と同様に作製した。
【００５９】
このようにして作製した発光装置について、それぞれ20ｍＡの電流を印加し、点灯させて全光束量を測定した。その結果、図４の構造の比較例としての発光装置は8.5ｌｍ／Ｗ、外形寸法は同様で図１の構造の発光装置は21ｍ／Ｗと、本発明によって、全光束量において2.5倍もの効果が得られることが判明し、本発明の発光装置の優位性を確認することができた。
【００６０】
なお、本発明は以上の実施の形態の例および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を行なうことは何等支障ない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明における他の発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の発光装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】従来の発光装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１：基体
１ａ：凸部
２：反射部材
２ａ，２ｄ：内周面
２ｂ：凸部
２ｃ：側壁部
３：発光素子 
４：蛍光体層
【図１】
2005243973.tif 000003
【図２】
2005243973.tif 000004
【図３】
2005243973.tif 000005
【図４】
2005243973.tif 000006