(57)【要約】【課題】  発光素子からの光を効率良く外部に反射させるとともに、発光素子からの熱を効率良く外部に伝えるようにすることにより、長期間にわたり正常に作動し得る発光装置を提供すること。【解決手段】  発光装置は、上面に発光素子５の載置部１ａを有するとともに載置部１ａに電極パッド１ｂが形成されたセラミックスから成る基体１と、基体１の上面の外周部に載置部１ａを囲繞するように取着された枠体２と、基体１の下面に取着された熱電冷却媒体９とを具備しており、基体１は、セラミックスに含まれる結晶粒の平均粒径が１乃至15μｍである。【選択図】  図１
2005209959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に発光素子の載置部を有するとともに該載置部に電極パッドが形成されたセラミックスから成る基体と、前記基体の上面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着された枠体と、前記基体の下面に取着された熱電冷却媒体とを具備しており、前記基体は、前記セラミックスに含まれる結晶粒の平均粒径が１乃至１５μｍであることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の発光素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに電極が前記電極パッドに電気的に接続された前記発光素子とを具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記発光素子は、前記電極が前記電極パッドに金属部材を介して電気的に接続されており、前記金属部材は、その体積が一方の端面が前記電極の主面とされ他方の端面が前記電極パッドの主面とされた柱状体空間の体積の７０体積％以上を占めることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を収納するための発光素子収納用パッケージおよび発光装置に関し、特に発光素子を常時一定の温度で作動させ得る発光素子収納用パッケージおよび発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子15を収納し、発光させるための発光装置を図５に示す。なお、図５に示す発光装置は、発光素子15から発光される近紫外光や青色光等の光を赤色，緑色，青色および黄色等の複数の蛍光体14で長波長変換して白色発光するものである。
【０００３】
図５において、発光装置は、上面の中央部に発光素子15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上面に接着固定され、上側開口が下側開口より大きい貫通孔12ａが形成されているとともに、内周面が発光素子15が発光する光を反射する反射面12ｂとされている枠体12と、枠体12の内側に充填された、発光素子15が発光する光を長波長側に波長変換する蛍光体14を含有した透光性部材13と、載置部11aに載置固定された発光素子15とから主に構成されている。
【０００４】
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、その上面に電極パッド11ｂとなる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。基体11は、載置部11ａに形成された電極パッド11ｂに、発光素子15の電極（図示せず）が金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金等の金属部材16を介して電気的に接続されている。
【０００５】
また、枠体12は、上側開口が下側開口より大きい貫通孔12ａが形成されるとともに内周面に光を反射する反射面12ｂが設けられる枠状となっている。具体的には、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作製される。
【０００６】
さらに、枠体12の反射面12ｂは、貫通孔12ａの内周面を研磨や切削加工等で平滑化することにより、あるいは、貫通孔12ａの内周面にＡｌ等の金属を蒸着法やメッキ法により被着することにより形成される。そして、枠体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を枠体12の内周面で取り囲むように基体11の上面に接合される。
【０００７】
そして、載置部11ａに配置した配線導体の一部から成る電極パッド11ｂと発光素子15とを金属部材16を介して、フリップチップボンディングにより電気的に接続し、しかる後、蛍光体14を含有するエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透光性部材13をディスペンサー等の注入機で発光素子15を覆うように枠体12の内側に充填しオーブンで熱硬化させることで、発光素子15からの光を蛍光体14により長波長側に波長変換し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。
【０００８】
このような発光装置は、近年、発光装置からの光取出効率をさらに高めることが望まれており、そのため発光素子15に入力する電流値をより大きくする必要がある。しかしながら、現状の発光装置は入力電力を光に変換する効率が非常に低く、入力電力の大部分は熱になっている。その結果、発光素子15の温度が著しく上昇することになり、発光素子15自体の発光効率が低下する。また、発光素子15の温度上昇に伴いシリコーン等からなる透光性部材13の劣化を早めることになる。
【０００９】
このような問題を回避しながらも発光素子15に流す電流を増加させるには、発光素子15に生じた熱を効率良く外部に放散させる必要がある。そこで、基体11の下面に放熱フィン20を半田，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接合することにより、発光素子15の作動時に発する熱を放熱フィン20を介して外部へ放散されることが提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2003-338639号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、放熱フィン20は熱を大気中へ放散することによって発光素子15の熱を放熱するために放熱効率が低く、発光素子15の作動時間とともに放熱フィン20自体の温度が上昇し、それによって放熱フィン20の熱伝導性も低下する傾向がある。よって、長時間にわたって発光素子15を作動させた場合には、放熱フィン20で発光素子15の温度上昇を抑制しきれなくなり、発光素子15の温度が非常に高くなって発光効率が低下し、結果として発光装置からの光取出効率が低下するという問題点を有していた。
【００１１】
そこで、放熱フィン20の代わりに、図６に示すように発光素子15を常に一定温度で保持させ得る、熱電冷却素子17を含む熱電冷却媒体19を用いることも考えられる。しかしながら、発光素子15は基体11を介して熱電冷却媒体19に接合されており、熱電冷却媒体19で効率よく熱を除去しても基体11の熱伝導率が低いため、基体11を介して発光素子15の熱を熱電冷却素子17に効率よく伝達できないという問題点があった。
【００１２】
また、基体11は、その上面で発光素子15や蛍光体14から発せられた光を反射させて外部に放射する機能も有しているが、発光素子15や蛍光体14から発せられた光が基体11の上面で反射される際、基体11の上面の光反射率が低いため、光の一部が基体11に吸収されて熱エネルギーとなって基体11の温度が上昇し、基体11の熱伝導率が低下するという問題点も有していた。
【００１３】
このような問題点を解決するため、基体11の表面に熱伝導の優れた金属膜を形成して基体11の熱伝導率を高めるという方法もあるが、製造工程が多くなるとともに製造コストが非常に高くなるという問題点を有していた。
【００１４】
したがって、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、発光素子からの光を効率良く外部に反射させるとともに、発光素子からの熱を効率良く外部に伝えるようにすることにより、長期間にわたり正常に作動し得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】
【００１５】
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子の載置部を有するとともに該載置部に電極パッドが形成されたセラミックスから成る基体と、前記基体の上面の外周部に前記載置部を囲繞するように取着された枠体と、前記基体の下面に取着された熱電冷却媒体とを具備しており、前記基体は、前記セラミックスに含まれる結晶粒の平均粒径が１乃至15μｍであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の発光装置は、上記本発明の発光素子収納用パッケージと、前記載置部に載置されるとともに電極が前記電極パッドに電気的に接続された前記発光素子とを具備していることを特徴とする。
【００１７】
本発明の発光装置において、好ましくは、前記発光素子は、前記電極が前記電極パッドに金属部材を介して電気的に接続されており、前記金属部材は、その体積が一方の端面が前記電極の主面とされ他方の端面が前記電極パッドの主面とされた柱状体空間の体積の70体積％以上を占めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面に発光素子の載置部を有するとともに載置部に電極パッドが形成されたセラミックスから成る基体と、基体の上面の外周部に載置部を囲繞するように取着された枠体と、基体の下面に取着された熱電冷却媒体とを具備しており、基体は、セラミックスに含まれる結晶粒の平均粒径が１乃至15μｍであることから、基体を構成するセラミックスの結晶粒が非常に高密度になるため、結晶粒間の粒界や気孔が非常に小さいものとなって結晶粒が占める割合が大きくなるので、基体の熱伝導率がきわめて向上し、発光素子の発する熱が基体を介して効率良く熱電冷却媒体や外部に放散することができ、熱に起因する発光素子の発光効率の低下を有効に抑制できる。よって、発光装置の光出力の低下を抑制できる。
【００１９】
また、結晶粒間の粒界や気孔の少ない高密度の結晶粒によって基体が構成されているため、反射率を高めて発光素子から発光された光が基体の内部に入り込んで熱エネルギーに変換されるのを有効に抑制することができ、その結果、基体の温度上昇を抑制して発光素子の放熱性を向上させることができるとともに、発光装置の放射光強度も高めることができる。
【００２０】
また、基体の表面を高密度に占める結晶粒によって基体の表面に適度に凹凸が形成されるため、発光素子から発光される光を適度に乱反射させて光出力のむらをなくして均一な放射をさせることができる。さらに、発光素子から発光される光を波長変換させるための蛍光体を発光素子を覆うように設ける場合、発光素子から発光される光を基体表面で適度に乱反射させることにより、一部の蛍光体だけでなく、より多くの蛍光体に均一に光を照射させることができる。その結果、蛍光体の波長変換効率を向上させることができ、光出力や輝度、演色性を高めることができる。
【００２１】
本発明の発光装置は、上記本発明の発光素子収納用パッケージと、載置部に載置されるとともに電極が電極パッドに電気的に接続された発光素子とを具備していることから、上記本発明の発光素子収納用パッケージの特徴である、放射光強度が高いとともに発光素子の熱を効果的に放散して発光効率の低下を抑制可能な発光装置となる。
【００２２】
本発明の発光装置は、発光素子の電極が電極パッドに金属部材を介して電気的に接続されており、金属部材は、その体積が一方の端面が電極の主面とされ他方の端面が電極パッドの主面とされた柱状体空間の体積の70体積％以上を占めることから、金属部材を介して発光素子から基体への熱伝導が非常に良好となり、発光素子の発する熱が基体を介して効率良く熱電冷却媒体や外部に放散することができるので、熱に起因する発光素子の発光効率の低下を有効に抑制できる。よって、発光装置の光出力の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の発光素子収納用パッケージおよび発光装置について図１に示す構造体を例として詳細に説明する。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、１ｂは電極パッド、２は枠体、９は熱電冷却媒体であり、主としてこれらで発光素子５を収納するための発光素子収納用パッケージが構成される。そして、基体１の載置部１ａに発光素子５を載置し、発光素子５の電極５ａと電極パッドと１ｂとを電気的に接続し、例えば透光性部材３で発光素子５を被覆したり、透光性の蓋体を枠体２上面に取着したりして発光素子５を封止することにより発光素子５の発光を方向性をもって外部に放射させ得る発光装置が構成される。
【００２４】
本発明における基体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から成り、その上面に電極パッド１ｂとなる配線導体が形成されている。
【００２５】
電極パッド１ｂは、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，ＣｕまたはＡｇ等の金属粉末から成るメタライズ層から成り、基体１の表面や内部に形成される。または、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等のリード端子を基体１に埋設することにより形成されてもよい。さらに、電極パッド１ｂが形成された絶縁体から成る入出力端子を基体１に設けられた貫通孔に嵌着接合させることによって設けられてもよい。
【００２６】
また、電極パッド１ｂ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乃至20μｍ程度の厚さで被着させておくのが良く、電極パッド１ｂの酸化腐食を有効に防止し得るとともに、発光素子５の電極５ａとの電気的な接続を行なうための金属部材６との接続を強固にすることができる。したがって、電極パッド１ｂの露出表面には、例えば、厚さ１乃至10μｍ程度のＮｉメッキ層と厚さ0.1乃至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。
【００２７】
また、基体１は、セラミックスに含まれる結晶粒の平均粒径が１乃至15μｍである。これにより、基体１を構成するセラミックスの結晶粒が非常に高密度になるため、結晶粒間の粒界や気孔が非常に小さいものとなって結晶粒が占める割合が大きくなるので、基体１の熱伝導率がきわめて向上し、発光素子５の発する熱が基体１を介して効率良く熱電冷却媒体９や外部に放散することができ、熱に起因する発光素子５の発光効率の低下を有効に抑制できる。よって、発光装置の光出力の低下を抑制できる。
【００２８】
また、結晶粒間の粒界や気孔の少ない高密度の結晶粒によって基体１が構成されているため、反射率を高めて発光素子５から発光された光が基体１の内部に入り込んで熱エネルギーに変換されるのを有効に抑制することができ、その結果、基体１の温度上昇を抑制して発光素子５の放熱性を向上させることができるとともに、発光装置の放射光強度も高めることができる。
【００２９】
また、基体１の表面を高密度に占める結晶粒によって基体１の表面に適度に凹凸が形成されるため、発光素子５から発光される光を適度に乱反射させて光出力のむらをなくして均一な放射をさせることができる。さらに、発光素子５から発光される光を波長変換させるための蛍光体４を発光素子５を覆うように設ける場合、発光素子５から発光される光を基体１表面で適度に乱反射させることにより、一部の蛍光体４だけでなく、より多くの蛍光体４に均一に光を照射させることができる。その結果、蛍光体４の波長変換効率を向上させることができ、光出力や輝度、演色性を高めることができる。
【００３０】
なお、基体１のセラミックスの結晶粒の平均粒径が15μｍより大きい場合、基体１の表面の結晶粒が占める割合が小さくなり、結晶粒間から基体１内部に入り込む光が増加して基体１の上面における反射率が低下したり、吸収された光が熱エネルギーに変換されて基体１の温度が上昇し易くなる。その結果、発光素子５から発光された光や蛍光体４から発光された光が基体１の上面で効率よく反射されずに発光装置の光出力が低下したり、発光素子５が高温化して発光効率が低下し易くなる。また、基体１のセラミックスの結晶粒の平均粒径が１μｍより小さい場合、基体１の上面の算術平均粗さが小さくなり、発光素子５から発光される光が基体１の上面で正反射し易くなって、全方向へ均一に反射することが困難となって放射光強度にむらが生じやすくなる。
【００３１】
このような結晶粒の平均粒径が１乃至15μｍの基体１は、セラミックスの原料の平均粒径として１〜３μｍのものを用いたり、焼成時のの昇温速度を0.5〜５℃／secとすることにより作製することができる。
【００３２】
基体１は上面に発光素子５が載置される載置部１ａを有している。そして、発光素子５の電極５ａが金属部材６を介して載置部１ａ上に形成された電極パッド１ｂに電気接続される。または、発光素子５はろう材や接着剤を介して載置部１ａに載置固定され、発光素子５の電極５ａがワイヤボンディングを介して載置部１ａの周辺に形成された電極パッド１ｂに電気的に接続されてもよい。
【００３３】
この電極パッド１ｂが基体１の内部や表面に形成された配線層（図示せず）を介して発光素子収納用パッケージの外表面に導出され、ろう材や金属製のリード等を介して外部電気回路基板に接続されることにより、発光素子５と外部電気回路とが電気的に接続される。
【００３４】
金属部材６は、例えば、Ａｕ−錫（Ｓｎ）半田，Ｓｎ−Ａｇ半田，Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ半田またはＳｎ−鉛（Ｐｂ）等を用いた半田バンプ、またはＡｕやＡｇ等の金属を用いた金属バンプ等から成り、発光素子５を基体１にフリップチップボンディング方式で実装するためのものである。このようなフリップチップボンディング方式で実装することにより、電極パッド１ｂを基体１の上面の発光素子５の直下に設けることができるため、ワイヤボンディング方式のように基体１の上面の発光素子５の周辺部に電極パッド１ｂの領域を設ける必要がなくなる。よって、発光素子５から発光された光がこの基体１の電極パッド１ｂの領域で吸収されて放射される光出力が低下するのを有効に抑制することができる。
【００３５】
また、金属部材６は、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように種々の体積、形状でもかまわないが、金属部材６の体積は、一方の端面が電極５ａの主面とされ他方の端面が電極パッド１ｂの主面とされた柱状体空間Ｖ（図３参照）の体積の70体積％以上を占めることが好ましい。これにより、金属部材６を介して発光素子５から基体１への熱伝導が非常に良好となり、発光素子５の発する熱が基体１を介して効率良く熱電冷却媒体９や外部に放散することができるので、熱に起因する発光素子５の発光効率の低下を有効に抑制できる。よって、発光装置の光出力の低下を抑制できる。
【００３６】
さらに、基体１の下面には熱電冷却媒体９が半田，Ａｇロウ等のロウ材または樹脂接着材等の接合材で接合されており、この熱電冷却媒体９を介して、発光素子５の作動時に発する熱が外部へ放散されることとなる。
【００３７】
熱電冷却媒体９は、ペルチェ効果を得ることのできる媒体であり、熱電冷却素子７（ペルチェ素子）または図１に示すような複数の熱電冷却素子７を基板８上に設けたものである。
【００３８】
また、発光素子５の周辺部や熱電冷却媒体９の周辺部の雰囲気を、乾燥気体雰囲気，減圧気体雰囲気または減圧乾燥気体雰囲気等にすることにより露点を下げることが好ましい。これにより、発光素子５や熱電冷却媒体９の結露を防止するために発光素子５の周辺部や熱電冷却媒体９の周辺部の温度を発光素子５の周辺部や熱電冷却媒体９の周辺部の露点よりも高く維持しながら、熱電冷却素子７の低温側の温度をより低くして熱電冷却媒体９の放熱性をより向上させることができる。よって、発光素子５の高温化を有効に抑制できるとともに、結露により発光素子５の機能を低下させたり、発光装置周辺の電子部品に結露による水分で特性の低下を生じさせたりするのを有効に防止できる。
【００３９】
なお、発光素子収納用パッケージに発光素子５を載置し、枠体２の上面に透光性の蓋体を取着して発光素子５を気密に封止して発光装置を作製する場合、発光装置の内部の発光素子５の周辺部の雰囲気は、例えば、基体１や枠体２、蓋体に１箇所以上の穴部を設け、発光装置の内部を真空引きしたり、乾燥気体を封入した後、穴部を封止することにより、乾燥気体雰囲気，減圧気体雰囲気または減圧乾燥気体雰囲気等にすることができる。この穴部は、基体１や枠体２、蓋体のいずれかに設ける他、基体１および熱冷却媒体９に連通した穴部をそれぞれ設けても良い。
【００４０】
また、熱電冷却媒体９の下面に放熱フィン10を取着しても良い。さらには図２に示すように放熱フィン10に空洞ａを設け、この空洞内に冷却ガスや冷却液を循環させることにより、熱電冷却媒体９の放熱効果をより向上させて発光素子５の高温化をより抑制してもよい。また、熱電冷却素子７の周囲を樹脂等の絶縁物で覆うことにより熱電冷却素子７への結露を防止してもよい。
【００４１】
また、基体１の上面には、金属やセラミックス、樹脂等から成る枠体２が半田やＡｇろう等のろう材、あるいはエポキシ樹脂等の接着剤等の接合材により取着されている。さらに、枠体２は内周面に発光素子５から発光された光を反射させ得る反射面２ｂを有している。このような内周面を形成する方法としては、例えば、枠体２をＡｌ，Ａｇ，Ａｕ，白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ）またはＣｕ等の高反射率の金属で切削加工や金型成形等により形成し、その内周面を電解研磨や化学研磨等の研磨加工によって平滑化し反射面２ｂとする方法が挙げられる。また、耐候性や耐湿性に優れるＣｕ−Ｗ合金やＳＵＳ（ステンレススチール）合金で枠体２を形成し、この内周面に、Ａｌ，ＡｇまたはＡｕ等の金属メッキ、あるいは蒸着等によって金属薄膜を形成してもよい。なお、内周面が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、紫外領域から可視光領域にわたり透過率の優れる、低融点ガラス、ゾル−ゲルガラス、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を被着するのが良く、これにより、枠体２の内周面の耐腐食性、耐薬品性または耐候性を向上させることができる。
【００４２】
また、枠体２の内周面の表面の算術平均粗さＲａは、0.1μｍ以下であるのが良く、これにより発光素子５から発光された光を良好に発光装置の上側に反射することができる。Ｒａが0.1μｍを超える場合、発光素子５から発光された光を枠体２の内周面で良好に発光装置の上側に反射するのが困難になるとともに発光装置の内部で乱反射し易くなる。その結果、発光装置の内部における光の損失が大きく成り易いとともに、所望の放射角度で光を発光装置の外部に放射することが困難になる。
【００４３】
本発明の発光素子収納用パッケージは、基体１の載置部１ａに発光素子５が載置され、例えば、透光性部材３を枠体２の内側に充填して発光素子５を封止することにより、または、透光性の蓋体を枠体２の上面や内周面に発光素子５を覆うように取着して発光素子５を気密に封止することにより、発光素子５を収容した発光装置となる。
【００４４】
透光性部材３は、発光素子５との屈折率差が小さく、発光素子５や蛍光体４から発光される光に対する透過率が高いものから成るのがよい。例えば、透光性部材３は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂またはユリア樹脂等の透明樹脂、あるいは低融点ガラスやゾル−ゲルガラス等が挙げられる。これにより、発光素子５と透光性部材３との屈折率差により光の反射損失が発生するのを有効に抑制することができ、発光装置の外部へ高効率で所望の放射強度や角度分布で光を放射することのできる発光装置を提供できる。また、このような透光性部材３は、ディスペンサー等の注入機で発光素子５を覆うように枠体２の内側に充填されオーブン等で熱硬化され形成される。
【００４５】
また、透光性部材３は、発光素子５から発光された光で励起された蛍光体４中の電子の再結合によって青色，赤色、緑色または黄色等に発光する無機系または有機系の蛍光体４が任意の割合でランダムに配合，充填されても良い。これにより、発光装置として所望の発光スペクトルと色とを有する光を出力することができる。
【００４６】
さらに、透光性部材３中を水分が浸透して発光素子５やその周辺部に結露が生じるのをより有効に防止するために、透光性部材３の上面または透光性部材３に挟まれるようにして、光透過性かつ気密性に優れたガラス等の透明部材を配置するのがよい。
【００４７】
透光性の蓋体としては、ガラスや透明樹脂から成り、発光素子５や蛍光体４から発光される光に対する透過率が高いものから成るのがよい。
【００４８】
また、透光性の蓋体は、発光素子５から発光された光で励起された蛍光体４中の電子の再結合によって青色，赤色、緑色または黄色等に発光する無機系または有機系の蛍光体４が任意の割合でランダムに配合，充填されても良い。または、表面に蛍光体４が塗布されてもよい。これにより、発光装置として所望の発光スペクトルと色とを有する光を出力することができる。
【００４９】
また、蛍光体４は、発光素子５を0.1乃至0.8ｍｍの一定の厚みで層状に覆うように形成されるのがよい。例えば、蛍光体４を含有した透光性部材３を発光素子５の発光部から透光性部材３の表面までの距離が0.1乃至0.8ｍｍとなるように設けることにより、蛍光体４を含有した0.1乃至0.8ｍｍの厚みの蓋体を設けることにより、または、透光性部材３の表面または蓋体の表面に0.1乃至0.8ｍｍの厚みの蛍光体４を含有した透光性部材３の層を設けることにより形成することができる。これにより、発光素子５から発光された光を、一定の厚さの蛍光体４によって高効率に波長変換するとともに、それらの波長変換された光を蛍光体４に妨害されるのを有効に抑制して透光性部材３の外部に効率的に放射することができる。その結果、発光装置の光出力を高めるとともに輝度および演色性等の照明特性を良好なものとすることができる。
【００５０】
なお、蛍光体４の層の厚みが0.8ｍｍより大きい場合、発光素子５から発光される光を蛍光体４で良好に波長変換しても、この波長変換された光を発光装置の外部へ効率よく放出することが困難である。すなわち、波長変換された光の進行を蛍光体４により妨害され易くなり、外部への光の放射を良好なものとし難くなる。
【００５１】
一方、蛍光体４の層の厚みが0.1ｍｍより小さい場合、発光素子５から発光された光により照射されて励起する蛍光体４の数が少なくなり、効率よく波長変換することが困難となる。これにより、波長変換されずに放出される視感性の低い波長の光が多くなり、光出力や輝度、演色性等の照明特性を良好なものとし難くなる。
【００５２】
また、発光素子５は、放射するエネルギーのピーク波長が紫外線域から赤外線域までのいずれのものでもよいが、白色光や種々の色の光を視感性よく放出させるという観点から300乃至500ｎｍの近紫外系から青色系で発光する素子であるのがよい。例えば、サファイア基板上にバッファ層，ｎ型層，発光層およびｐ型層を順次積層した、ＧａＮ，ＧａＡｌＮ，ＩｎＧａＮまたはＩｎＧａＡｌＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体、あるいはシリコンカーバイド系化合物半導体やＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）等で発光層が形成されたものが挙げられる。
【実施例】
【００５３】
本発明の発光装置について以下に実施例を示す。
【００５４】
まず、基体１となる種々の粒径（１、５、10、15、20μｍ）の結晶粒から成るアルミナセラミックス基体を準備した。また、発光素子５が載置される載置部１ａに、発光素子５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電極パッド１ｂを形成した。なお、基体１の上面の電極パッド１ｂは、Ｍｏ−Ｍｎ粉末からなるメタライズ層により直径が0.1ｍｍの円形パッドに成形されており、その表面に厚さ３μｍのＮｉメッキ層と厚さ２μｍのＡｕメッキ層とが順次被着されたものであった。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電極パッド１ｂ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。なお、基体１の下面には熱電冷却媒体９を取着した。
【００５５】
次に、382ｎｍにピーク波長を有する近紫外光を発する厚さ0.08ｍｍの発光素子５を載置部１ａの電極パッド１ｂに、Ａｕ−Ｓｎから成る金属部材６を介して発光素子５を電気的に接続した。なお、金属部材６は、発光素子５の電極５ａと電極パッド１ｂとの間の柱状体空間Ｖの体積に対して、体積比を30％，50％，70％，90％としたものを準備した。
【００５６】
次に、発光素子５の光によって励起され、黄色発光を行なう蛍光体４を含有するシリコーン樹脂（透光性部材３）をディスペンサーによって、発光素子５の周囲に被覆し熱硬化させてサンプルとしての発光装置を作製し光出力を測定した。
【００５７】
なお、蛍光体４は、シリコーン樹脂に対して１／４の充填率（質量％）で均一に分散させた。また、蛍光体４はその粒径が1.5乃至80μｍの粒度分布でガーネット構造を有するイットリウム・アルミン酸塩系の黄色発光を行なう蛍光体４を用いた。
【００５８】
基体１のセラミックスの結晶粒の平均粒径が20μｍの場合、光出力が14ｍＷであった。しかし、基体１のセラミックスの結晶粒の平均粒径が１乃至15μｍの場合、光出力はいずれも17ｍＷ以上となり、セラミックスの結晶粒の平均粒径が20μｍと比して、光出力のエネルギーが20％以上増加した。すなわち、セラミックスの結晶粒の平均粒径が20μｍの場合に比し、セラミックスの結晶粒の平均粒径が１乃至15μｍの基体１を用いることにより、基体１の内部に入り込む光を有効に抑制するとともに基体１の表面における光散乱によって光照射される蛍光体４の数が増加して光出力が向上したものと考えられる。
【００５９】
また、発光装置の光出力を高めるために電流値を増加させた場合、セラミックスの結晶粒の平均粒径が１乃至15μｍの基体１の方が20μｍのものに比べ、順方向電流に対する発光効率の低下を有効に抑制できたことも確認した。
【００６０】
また、金属部材６の体積比が30％，50％，70％，90％と増加する程、発光素子５から基体１への熱伝達効率が良好であった。70％以上で冷却効率が飽和に達した。
【００６１】
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種々の変更を行なうことは何等支障ない。例えば、枠体２の上面に発光装置より放出される光を任意に集光または拡散させることができる光学レンズや平板状の透光性の蓋体を半田や接着剤等で接合することにより、所望とする角度で光を取り出すことができるとともに発光装置の内部への耐浸水性が改善され長期信頼性が向上する。また、枠体２の内周面は、その断面形状が平坦（直線状）または円弧状（曲線状）であってもよい。円弧状とする場合、発光素子５から発光される光を万遍なく反射させて指向性の高い光を外部に均一に放射することができる。また、光出力を高めるために基体１に発光素子５を複数設けても良い。さらに、枠体２の内周面の角度や、枠体２の上端から透光性部材３の上面までの距離を任意に調整することも可能であり、これにより、補色域を設けることによりさらに良好な演色性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の発光装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の発光装置について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の発光装置における柱状体空間を説明するための図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の発光装置における発光素子と基体との接続部の各種例を示す要部拡大断面図である。
【図５】従来の発光装置を示す断面図である。
【図６】従来の発光装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１：基体
１ａ：載置部
１ｂ：電極パッド
２：枠体
５：発光素子
５ａ：電極
６：金属部材
７：熱電冷却素子
９：熱電冷却媒体
Ｖ：柱状体空間
【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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