(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面と側面とを持つ凹部を有する基台と、
前記基台の凹部の底面に載置される発光素子と、
前記発光素子を被覆し、前記基台の凹部内に配置される第１の部材と、
前記第１の部材を被覆し、前記基台の凹部内に配置され、かつ、前記発光素子からの光を拡散させる光拡散部材が含有されており、前記基台の側面付近よりも前記発光素子の上方付近の方が同体積中で前記光拡散部材を多く含有する第２の部材と、を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第２の部材における前記発光素子の上方の厚さが、前記第１の部材における前記発光素子の上方の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の部材は、前記凹部の上端よりも低い位置まで充填されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記凹部は、側面に段差が設けられており、下段部分に前記第１の部材が配置され、上段部分に前記第２の部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の部材と前記第２の部材とは、界面がなく固着されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１の部材は、前記発光素子からの光を吸収して、前記発光素子からの光と異なる波長の光を放出する蛍光物質が含有されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第１の部材は、凹状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第２の部材は、前記基台の凹部から突出する凸状に形成されていることを特徴する請求項１に記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光装置は、第２の部材上に、さらに第３の部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、特に、発光素子を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を用いた発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、該発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。
従来の半導体発光装置として以下の構成を有するものがある。図１２は、従来の発光装置を示す概略断面図である。図１３は、従来の発光装置を発光させた際の照射面の像を示す概略図である。従来の発光装置は、発光素子２０１と、発光素子２０１が載置されるリード２０２と、発光素子２０１上に設けられるコーティング樹脂２０３と、コーティング樹脂２０３を保護するモールド部材２０６と、を有する。発光素子２０１には、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層を備えた青色発光が可能な発光素子が使用されている。発光素子２０１はリード２０２の凹部内の底面に配置されている。発光素子３の上部及びその周囲は例えば、セリウムにより付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系（以下、ＹＡＧという）蛍光体２０７の粒子を含む透明なエポキシ樹脂からなるコーティング樹脂２０３で覆われている。コーティング樹脂２０３には、発光素子２０１からの青色光の少なくとも一部を吸収し波長変換して蛍光を発する黄色のフォトルミネッセンス蛍光体２０７が含まれている。発光装置は、発光素子２０１からの青色光と蛍光体２０７の黄色光とが混合して白色光を得ている。
しかしながら、この発光装置から放射される光は、光照射面でドーナツ状のイエローリングが生じている。つまり、発光素子２０１の上面からは青色光が強く出射され、ドーナツ状の中央にやや青色味がかった白色光２１１が形成される。一方、発光素子２０１の側面から出射された光は、蛍光体２０７に強く照射され、また、凹部の側面にも照射され、ドーナツ状にやや黄色味がかった白色光２１２が形成される。これは発光素子２０１からの光を反射するリード２０２の凹部が影響しているものと考えられる。
【０００３】
また、モールド部材を乳白色にする拡散材が含まれる発光装置がある（例えば、特許文献１参照）。しかし、この発光装置はモールド部材全体に均一に拡散材が含有されているため、本来は光を集光させるために設けられるモールド部材の作用が不十分になる。
【０００４】
さらに、拡散樹脂２２４の上部に蛍光材２２７を配置する発光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。図１４は、従来の発光装置を示す概略断面図である。
この発光装置は、一方のリードフレーム２２２の凹部内に発光素子２２１を配置し、他方のリードフレームと発光素子２２１をボンディングワイヤで接続する。発光素子２２１の凹部内で発光層よりも下の部分の周囲を透明樹脂または拡散樹脂２２４を用いて封止し、発光層よりも上面のみに蛍光材２２７を塗布する。拡散樹脂２２４中には拡散部材２２５が含まれている。蛍光材２２７は樹脂２２３中に含まれている。樹脂２２３はモールド部材２２６で被覆されている。これにより、発光素子２２１からの光が蛍光材２２７を通過する距離を経路によらず略同一とし、混色性を向上させる旨記載されている。
しかし、発光素子２２１を配置するリードフレーム２２２には、凹部が形成されているため、発光素子２０１からの光の透過経路を略同一とすることが難しい。つまり、発光素子２２１から出射された光が凹部の側面に照射され、照射面におけるドーナツ状のイエローリングを形成する。一方、発光素子２２１の上面から出射された光は、照射面におけるドーナツ状の中央部を形成する。よって、イエローリングの発生を抑止するまで到っていない。また、光の経路を略同一とすることができたとしても、蛍光材２２７を樹脂２２３内に均一に分散させる必要があり、蛍光材２２７を完全に制御することは困難である。そのため、蛍光体２２７が含まれる量が少ない部分においては、十分な励起発光が得られないために青みがかった光が放出されてしまい、均一な混色光を得るのには不十分である。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０８８１５号公報
【特許文献２】特開２００２−２２２９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、照射面において均一な光が照射可能な発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、前記課題は次の手段により解決される。
【０００８】
本発明は、底面と側面とを持つ凹部を有する基台と、前記基台の凹部の底面に載置される発光素子と、前記発光素子を被覆し、前記基台の凹部内に配置される第１の部材と、前記第１の部材を被覆し、前記基台の凹部内に配置され、かつ、前記発光素子からの光を拡散させる光拡散部材が含有されており、前記基台の側面付近よりも前記発光素子の上方付近の方が同体積中で前記光拡散部材を多く含有する第２の部材と、を有する発光装置に関する。これにより照射面において均一な光が照射可能な発光装置を提供することができる。
【００１０】
前記第２の部材における前記発光素子の上方の厚さが、前記第１の部材における前記発光素子の上方の厚さよりも厚いことが好ましい。発光素子の上方から出射される光を拡散させるためである。また、基台の凹部の側面に反射された光を拡散させるためである。
前記第１の部材は、前記凹部の上端よりも低い位置まで充填されていることが好ましい。第２の部材を配置し易くするためである。
前記凹部は、側面に段差が設けられており、下段部分に前記第１の部材が配置され、上段部分に前記第２の部材が配置されているものも使用することができる。第１の部材を配置しやすくすると共に、第２の部材も配置しやすくするためである。また、第２の部材を一定量確保し、より光の拡散を促進させるためである。
前記第１の部材と前記第２の部材とは、界面がなく固着されているものも使用することができる。これにより屈折率差による光取り出し効率の低下を抑制することができる。ただし、第１の部材を半硬化した状態で第２の部材を配置したときに界面が生じたとしても、本明細書における界面ではないものとする。本明細書における界面は、第１の部材を本硬化した状態で第２の部材を配置したときに生じるものをいう。
前記第１の部材は、前記発光素子からの光を吸収して、前記発光素子からの光と異なる波長の光を放出する蛍光物質を含有することもできる。これにより、発光素子からの光と第１の部材で波長変換された光とが、第２の部材を通過して外部に取り出される際に、混色性の高い光を取り出すことができる。
前記第１の部材は凹状に形成されていることが好ましい。第１の部材の凹状部分に第２の部材を配置できるため、光の拡散を向上させることができる。
前記第２の部材は、前記基台の凹部から突出する凸状に形成されていることが好ましい。第２の部材に光拡散部材が含まれているため、凸状となる厚みが厚い部分は厚みの薄い部分よりも光拡散作用が大きいため、容易に光の拡散を向上させることができる。
前記発光装置は、第２の部材上に、さらに第３の部材を設けることもできる。これにより第２の部材を保護することができる。また、第２の部材より屈折率の低い第３の部材を用いることにより、光の取り出し効率を向上させることができる。第３の部材は、光を集光する作用を高めるために、光拡散部材を含有する量が少ない又は含有しないほうが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光の拡散作用を高め、照射面における均一な光が照射可能な発光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る発光装置及びその製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。ただし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る発光装置は、以下の構成を採る。図１は、第１の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。図２は、第１の実施の形態に係る発光装置を発光させた際の照射面の像を示す概略図である。
第１の実施の形態に係る発光装置は、発光素子１、基台２、第１の部材３及び第２の部材４を備える、いわゆる砲弾型発光装置である。発光素子１を載置する側の基台２は、底面２ｂと側面２ｃとを持つ凹部２ａを有する。発光素子１は基台２の凹部２ａの底面２ｂに載置する。第１の部材３は、基台２の凹部２ａ内に配置して、発光素子１を被覆する。第１の部材３は中央部が凹んでいる。中央部を凹ますことにより第２の部材４を基台２の凹部２ａ内に配置することができる。第２の部材４は光拡散部材５を含有する。第２の部材４は、凹部２ａ内、若しくは、凹部２ａ付近に配置され、第１の部材３を被覆する。第２の部材４は中央部が凸状に形成されている。つまり、基台２の側面２ｃ付近の厚さよりも発光素子１の上方付近の厚さの方が厚くなっている。第２の部材４中に光拡散部材５がほぼ均一に含有されていた場合、基台２の側面２ｃ付近における光拡散部材５の全体量よりも、発光素子１の上方部分における光拡散部材５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。第２の部材４は、さらに第３の部材６で被覆されている。第３の部材６は基台２を固定している。
（作用）
発光素子１の上方から出射される光は、第２の部材４中に含まれる光拡散部材５に照射されて反射され、光が拡散する。基台２の側面２ｃ付近における光拡散部材５の全体量よりも、発光素子１の上方部分における光拡散部材５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。また、発光素子１の側面等から出射される光は、基台２の凹部２ａの側面２ｃで反射され、発光素子１の上方部分を通過する。このときも基台２の側面２ｃ付近における光拡散部材５の全体量よりも、発光素子１の上方部分における光拡散部材５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。発光素子１の上方から出射され、光拡散部材５により光拡散された第１光１０１と、発光素子１の側面等から出射され、光拡散部材５により光拡散された第２光１０２と、が混合する。これにより光の透過量が多い部分について、光拡散部材５を多く配置して光を拡散することができるため、照射面において従来よりも均一な発光色を写しだすことができる。また、光が拡散される部分を限定しているため、発光出力の低下を抑えることもできる。
【００１８】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態について、図面を用いて説明する。図３は、第２の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第２の実施の形態は、第１の部材１３に蛍光物質１７を含有させた以外は、第１の実施の形態とほぼ同様の構成を採る。ほぼ同様の構成を採る部分については説明を省略する部分もある。第２の実施の形態に係る発光装置は、発光素子１１、基台１２、第１の部材１３及び第２の部材１４を備える、いわゆる砲弾型発光装置である。第１の部材１３中には蛍光物質１７が含有されており、基台１２の凹部内に沈降している。第１の部材１３は、基台１２の凹部内に配置して、発光素子１１を被覆する。蛍光物質１７は発光素子１１の上面や側面に配置される。第１の部材１３は中央部が凹んでいる。第２の部材１４は光拡散部材１５を含有する。第２の部材１４は、凹部内、若しくは、凹部付近に配置され、第１の部材１３を被覆する。第２の部材１４は中央部が凸状に形成されている。つまり、基台１２の側面付近の厚さよりも発光素子１１の上方付近の厚さの方が厚くなっている。第２の部材１４中に光拡散部材１５がほぼ均一に含有されていた場合、基台１２の側面付近における光拡散部材１５の全体量よりも、発光素子１１の上方部分における光拡散部材１５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。第２の部材１４は、さらに第３の部材１６で被覆されている。第３の部材１６は、基台１２を固定している。
（作用）
発光素子１１から出射される光の少なくとも一部は蛍光物質１７に照射され、発光素子１１からの光と異なる波長の光を放出する。発光素子１１の上方から出射される光（発光素子１１からの光と蛍光物質１７からの光）は、第２の部材１４中に含まれる光拡散部材１５に照射されて反射され、光が拡散する。基台１２の側面付近における光拡散部材１５の全体量よりも、発光素子１１の上方部分における光拡散部材１５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。また、発光素子１１の側面等から出射される光（発光素子１１からの光と蛍光物質１７からの光）は、基台１２の凹部の側面で反射され、発光素子１１の上方部分を通過する。このときも基台１２の側面付近における光拡散部材１５の全体量よりも、発光素子１１の上方部分における光拡散部材１５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。これにより光の透過量が多い部分について、光拡散部材１５を多く配置して光を拡散することができるため、従来よりも均一な発光色を出射することができる。かつ、光が拡散される部分を限定しているため、発光出力の低下を抑えることもできる。例えば、発光素子１１に青色に発光する窒化ガリウム系化合物半導体を用い、蛍光物質１７に黄色に発光するイットリウム・アルミニウム・酸化物系蛍光体を用いる。第１の部材１３において、発光素子１１の上方から出射される光は青色光であり、基台１２の側面付近から出射される光は黄色光が主である場合、上述のように第２の部材１４で光が拡散されるため、照射面においては均一な白色光が写し出される。これにより、ドーナツ状のイエローリングの発生を抑制することができる。
【００１９】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態について、図面を用いて説明する。図４は、第３の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。図５は、第３の実施の形態に係る発光装置を発光させた際の照射面の像を示す概略図である。
第３の実施の形態は、第１の部材２３に蛍光物質２７を含有させたこと、及び、第２の部材２４に含有される光拡散部材２５の濃度を変えたこと以外は、第１の実施の形態とほぼ同様の構成を採る。ほぼ同様の構成を採る部分については説明を省略する部分もある。第３の実施の形態に係る発光装置は、発光素子２１、基台２２、第１の部材２３及び第２の部材２４を備える、いわゆる砲弾型発光装置である。第１の部材２３中には蛍光物質２７が含有されており、基台２２の凹部内に沈降している。第１の部材２３は、基台２２の凹部内に配置して、発光素子２１を被覆する。蛍光物質２７は発光素子２１の上面や側面に配置される。第１の部材２３は中央部が凹んでいる。第２の部材２４は光拡散部材２５を含有する。第２の部材２４は、凹部内、若しくは、凹部付近に配置され、第１の部材２３を被覆する。基台２２の側面付近よりも発光素子２１の上方付近の方が同体積中で光拡散部材２５が多く含有されている。これにより発光素子２１の上方付近の方が基台２２の側面付近よりも光拡散作用が大きい。基台２２の側面付近よりも発光素子２１の上方付近の方が同体積中で光拡散部材２５が多く含有されていれば、第２の部材２４は平板状でも、中央部が凸状でもよい。ここでは第２の部材２４の中央部が凸状に形成されている。第２の部材２４は、さらに第３の部材２６で被覆されている。第３の部材２６は、基台２２を固定している。
発光素子２１の上方から出射され、光拡散部材２５により光拡散された第１光１１１と、発光素子２１の側面等から出射され、光拡散部材２５により光拡散された第２光１１２と、が混合する。これによっても、第２の部材２４で光が拡散されるため、照射面においては均一な白色光が写し出される。また、ドーナツ状のイエローリングの発生を抑制することができる。
【００２０】
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態について、図面を用いて説明する。図６は、第４の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第４の実施の形態は、第１の部材３３に蛍光物質３７を含有させたこと、及び、第２の部材３４の表面が凹部の上端と略同じであること、以外は第１の実施の形態とほぼ同様の構成を採る。ほぼ同様の構成を採る部分については説明を省略する部分もある。第４の実施の形態に係る発光装置は、発光素子３１、基台３２、第１の部材３３及び第２の部材３４を備える、いわゆる砲弾型発光装置である。第１の部材３３中には蛍光物質３７が含有されており、基台３２の凹部内に沈降している。第１の部材３３は、基台３２の凹部内に配置され、発光素子３１を被覆する。蛍光物質３７は発光素子３１の上面や側面に配置される。第１の部材３３は中央部が凹んでいる。第２の部材３４は光拡散部材３５を含有する。第２の部材３４は、凹部内、若しくは、凹部付近に配置され、第１の部材３３を被覆する。第２の部材３４の表面は、平坦に形成されている。第２の部材３４の厚さは、基台３２の側面付近の厚さよりも発光素子３１の上方付近の厚さの方が厚くなっている。第２の部材３４中に光拡散部材３５がほぼ均一に含有されていた場合、基台３２の側面付近における光拡散部材３５の全体量よりも、発光素子３１の上方部分における光拡散部材３５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。第２の部材３４は、さらに第３の部材３６で被覆されている。第３の部材３６は、基台１２を固定している。
これにより、図には示さないが、発光素子３１の上方から出射され、光拡散部材３５により光拡散された光と、発光素子３１の側面等から出射され、光拡散部材３５により光拡散された光と、が混合し、従来よりも均一な発光色を出射することができる。これによっても、第２の部材３４で光が拡散されるため、照射面においては均一な白色光が写し出される。また、ドーナツ状のイエローリングの発生も抑制することができる。さらに、第２の部材３４の平坦な表面は、光が拡散される部分を限定しているため、発光出力の低下をさらに抑えることができる。かつ、第２の部材３４の表面を凸状にするよりも製造が容易であり、ワイヤへの負担も減らすことも可能となる。
【００２１】
＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態について、図面を用いて説明する。図７は、第５の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第５の実施の形態は、蛍光物質４７が第１の部材４３の中に略均一に分散していること、第１の部材４３の表面が平坦であること、第２の部材４４の表面が凸状であること、以外は第１の実施の形態とほぼ同様の構成を採る。ほぼ同様の構成を採る部分については説明を省略する部分もある。第５の実施の形態に係る発光装置は、発光素子４１、基台４２、第１の部材４３及び第２の部材４４を備える、いわゆる砲弾型発光装置である。第１の部材４３中には蛍光物質４７が含有されており、基台４２の凹部内に略均一に分散している。第１の部材４３は、基台４２の凹部内に配置して、発光素子４１を被覆する。第１の部材４３は表面が平坦である。第２の部材４４は光拡散部材４５を含有する。第２の部材４４は、凹部よりも上部、若しくは、凹部付近に配置され、第１の部材４３を被覆する。第２の部材４４の表面は、凸状に形成されている。第２の部材４４の厚さは、基台４２の側面付近の厚さよりも発光素子４１の上方付近の厚さの方が厚くなっている。第２の部材４４中に光拡散部材４５がほぼ均一に含有されていた場合、基台４２の側面付近における光拡散部材４５の全体量よりも、発光素子４１の上方部分における光拡散部材４５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。第２の部材４４は、さらに第３の部材４６で被覆されている。第３の部材４６は、基台４２を固定している。
これにより、図には示さないが、発光素子４１の上方から出射され、光拡散部材４５により光拡散された光と、発光素子３１の側面等から出射され光拡散部材４５により光拡散された光と、が混合し、第２の実施の形態と同様に従来よりも均一な発光色を出射することができる。また、第１の部材４３中に蛍光物質４７を略均一に分散させることにより、発光素子４１からの光と、蛍光物質４７に波長変換された光と、が混合し易くなり、さらに均一な発光色を出射することが可能となる。
これによっても、第２の部材３４で光が拡散されるため、照射面においてはさらに均一な白色光が写し出される。また、ドーナツ状のイエローリングの発生も抑制することができる。
【００２２】
＜第６の実施の形態＞
第６の実施の形態について、図面を用いて説明する。図８は、第６の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第６の実施の形態は、第１の部材５３に蛍光物質５７が含有されており、第１の部材５３の表面および第２の部材５４の表面は凸状である。また、基台５２の凹部の上端には樹脂を弾く部材が塗布されており、ワイヤをうつ部分には塗布されていない。それ以外は、第１の実施の形態とほぼ同様の構成を採る。ほぼ同様の構成を採る部分については説明を省略する部分もある。第６の実施の形態に係る発光装置は、発光素子５１、基台５２、第１の部材５３及び第２の部材５４を備える、いわゆる砲弾型発光装置である。第１の部材５３中には蛍光物質５７が含有されており、基台５２の凹部内に沈降している。第１の部材５３は、基台５２の凹部内に配置して、発光素子５１を被覆する。蛍光物質５７は発光素子５１の上面や側面に配置される。第１の部材５３の表面は凸状をしている。第２の部材５４は光拡散部材５５を含有する。第２の部材５４は、凹部より上部、若しくは、凹部付近に配置され、第１の部材５３を被覆する。第２の部材５４は、凹部の上端に塗布された樹脂を弾く部材により、ワイヤをボンディングする部分に流れるのを防ぐ。それによって、第２の部材５４の表面は、凸状に形成することができる。第２の部材５４の厚さは、基台５２の側面付近の厚さよりも発光素子５１の上方付近の厚さの方が厚くなっている。第２の部材５４中に光拡散部材５５がほぼ均一に含有されていた場合、基台５２の側面付近における光拡散部材５５の全体量よりも、発光素子５１の上方部分における光拡散部材５５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。第２の部材５４は、さらに第３の部材５６で被覆されている。第３の部材５６は、基台５２を固定している。
これにより、図には示さないが、発光素子５１の上方から出射され、光拡散部材５５により光拡散された光と、発光素子５１の側面等から出射され、光拡散部材５５により光拡散された光と、が混合し、従来よりも均一な発光色を出射することができる。さらに、第１及び２の部材の凸状の表面は、光が拡散される部分を限定しているため、発光出力の低下をさらに抑えることができ、特に、凹部の端部付近から出射される光の出力低下を抑えることができる。
これによっても、第２の部材５４で光が拡散されるため、照射面においては均一な白色光が写し出される。また、ドーナツ状のイエローリングの発生も抑制することができる。
【００２３】
＜第７の実施の形態＞
第７の実施の形態について、図面を用いて説明する。図９は、第７の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第７の実施の形態は、第２の部材６４がやや薄いこと、及び、第２の部材６４に含有される光拡散部材６５の濃度を変えたこと以外は第５の実施の形態とほぼ同様の構成を採る。ほぼ同様の構成を採る部分については説明を省略する部分もある。第７の実施の形態に係る発光装置は、発光素子６１、基台６２、第１の部材６３及び第２の部材６４を備える、いわゆる砲弾型発光装置である。第１の部材６３中には蛍光物質６７が含有されており、基台６２の凹部内に略均一に分散している。第１の部材６３は、基台６２の凹部内に配置して、発光素子６１を被覆する。第１の部材６３は表面が平坦である。第２の部材６４は光拡散部材６５を含有し、凹部よりも上部、若しくは、凹部付近に配置され、第１の部材６３を被覆する。また、第２の部材６４は、基台６２の側面付近よりも発光素子６１の上方付近の方が同体積中で光拡散部材６５が多く含有されている。そのため、発光素子６１の上方付近の方が基台６２の側面付近よりも光拡散作用が大きい。ゆえに、第２の部材６４の厚さは比較的薄くても、光を十分均一に拡散することができる。第２の部材６４は、中央部が凸状に形成されており、さらに第３の部材６６で被覆されている。第３の部材６６は、基台６２を固定している。
これにより、図には示さないが第５の実施の形態と同様に、発光素子６１の上方から出射され、光拡散部材６５により光拡散された第１光と、発光素子６１の側面等から出射され、光拡散部材２５により光拡散された第２光と、が混合する。また、第１の部材４３中に蛍光物質４７を略均一に分散させることにより、発光素子４１からの光と、蛍光物質４７に波長変換された光と、が混合し易くなり、さらに均一な発光色を出射することが可能となる。さらに、第２の部材６４の厚さを薄くすることは、光が拡散される部分を限定しているため、発光出力の低下をさらに抑えることができ、ワイヤへの負担も減らすことが可能となる。
これによっても、第２の部材６４で光が拡散されるため、照射面においては均一な白色光が写し出される。また、ドーナツ状のイエローリングの発生を抑制することができる。
【００２４】
＜第８の実施の形態＞
第８の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１０は、第８の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第８の実施の形態は、基台７２の凹部内に段差を設け、下段部には第１の部材７３を配置し、上段部には第２の部材７４を配置すること以外は、第２の実施の形態とほぼ同様の構成を採る。ほぼ同様の構成を採る部分については説明を省略する部分もある。第８の実施の形態に係る発光装置は、発光素子７１、基台７２、第１の部材７３及び第２の部材７４を備える、いわゆる砲弾型発光装置である。第１の部材７３中には蛍光物質７７が含有されており、基台７２の下段部に沈降している。第１の部材７３は、基台７２の下段部に配置され、発光素子７１を被覆する。蛍光物質７７は発光素子７１の上面や側面に配置される。第１の部材７３は中央部が凹んでいる。第２の部材７４は光拡散部材７５を含有する。第２の部材７４は、凹部の上段部、若しくは、凹部の上段部付近に配置され、第１の部材７３を被覆する。第２の部材７４は中央部が凸状に形成されている。つまり、基台７２の側面付近の厚さよりも発光素子７１の上方付近の厚さの方が厚くなっている。第２の部材７４中に光拡散部材７５がほぼ均一に含有されていた場合、基台７２の側面付近における光拡散部材７５の全体量よりも、発光素子７１の上方部分における光拡散部材７５の全体量が多いため、光拡散作用が大きい。第２の部材７４は、さらに第３の部材７６で被覆されている。第３の部材７６は、基台７２を固定している。
これにより、図には示さないが第２の実施の形態と同様に、発光素子７１の上方から出射され、光拡散部材７５により光拡散された第１光と、発光素子７１の側面等から出射され、光拡散部材７５により光拡散された第２光と、が均一に混合する。これによっても、第２の部材７４で光が拡散されるため、照射面においては均一な白色光が写し出され、ドーナツ状のイエローリングの発生も抑制することができる。
また、第８の実施の形態は、第２の部材７４に粘度の低い部材を用いたとしても、基台７２に設けられた段差によって、第２の部材７４を凹部内に確実に配置することができる。基台７２に設けられた段差は、第１及び２の部材を流し込む製造工程において、段差部分を目安に配置すれば良いため製造が容易になる。また、第１の部材７３を半硬化した状態で、第２の部材７４を流し込み界面ができないようにすることができる。基台７２の段差は、第２の部材７４の劣化を抑制するために半導体素子からの光が、第２の部材７４と基台７２との接する部分に当たることを抑える。さらに、基台７２の段差は、第２の部材７４と基台７２とが接する部分の表面積を増加させる。これによって、第２の部材７４が基台７２から剥離することも抑制できる。
【００２５】
＜第９の実施の形態＞
第９の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１１は、第９の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
第９の実施の形態は、第１及び２の部材の表面が平坦であること、蛍光物質８７が第１の部材８３の中に略均一に分散していること、及び、第２の部材８４に含有される光拡散部材８５の濃度を変えたこと以外は、第８の実施の形態とほぼ同様の構成を採る。ほぼ同様の構成を採る部分については説明を省略する部分もある。第９の実施の形態に係る発光装置は、発光素子８１、基台８２、第１の部材８３及び第２の部材８４を備える、いわゆる砲弾型発光装置である。第１の部材８３中には蛍光物質８７が含有されており、基台８２の下段部に沈降している。第１の部材８３は、基台８２の下段部に配置され、発光素子８１を被覆する。第１の部材８３の表面は、平坦である。第２の部材８４は光拡散部材８５を含有する。第２の部材８４は、凹部の上段部、若しくは、凹部の上段部付近に配置され、第１の部材８３を被覆する。また、第２の部材８４は、基台８２の側面付近よりも発光素子８１の上方付近の方が同体積中で光拡散部材６５が多く含有されている。そのため、発光素子８１の上方付近の方が基台８２の側面付近よりも光拡散作用が大きい。ゆえに、第２の部材８４の厚さは比較的薄くても、光を十分均一に拡散することができる。第２の部材８４は、中央部が凸状に形成されており、さらに第３の部材８６で被覆されている。第３の部材８６は、基台８２を固定している。
これにより、図には示さないが第８の実施の形態と同様に、発光素子８１の上方から出射され、光拡散部材８５により光拡散された第１光と、発光素子８１の側面等から出射され、光拡散部材８５により光拡散された第２光と、が均一に混合する。また、第１及び２の部材８４の表面を平坦にし厚さを薄くすることは、光が拡散される部分を限定しているため、発光出力の低下をさらに抑えることができ、ワイヤへの負担も減らすことが可能となる。これによっても、第２の部材８４で光が拡散されるため、照射面においては均一な白色光が写し出され、ドーナツ状のイエローリングの発生も抑制することができる。
また、第９の実施の形態は、第２の部材８４に粘度の低い部材を用いたとしても、基台８２に設けられた段差によって、第２の部材８４を凹部内に確実に配置することができる。基台８２に設けられた段差は、第１及び２の部材を流し込む製造工程において、段差部分を目安に配置すれば良いため製造が容易になる。また、第１及び２の部材の表面を平坦にすることでさらに製造が容易になる。第１の部材８３を半硬化した状態で、第２の部材８４を流し込み界面ができないようにすることができる。基台７２の段差は、第２の部材８４の劣化を抑制するために半導体素子からの光が、第２の部材８４と基台８２との接する部分に当たることを抑える。さらに、基台８２の段差は、第２の部材８４と基台８２とが接する部分の表面積を増加させる。これによって、第２の部材８４が基台８２から剥離することも抑制できる。
【００２６】
以下、上記構成部材で使用されているものについて、より詳細に説明する。ただし、下記の部材は一実施例であって、これに限定されない。
【００２７】
（発光素子）
発光素子は、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものを用いることができる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ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。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層は、量子効果が生ずる薄膜とした単一量子井戸構造や多重量子井戸構造としても良い。発光素子は同一面側に電極を有するものを使用しているが、上下面に電極を有するものも使用することができる。また、ワイヤを用いずに、基台に発光素子をフェイスダウン実装することもできる。
発光素子は、１個に限られず複数個用いることもできる。複数個の発光素子を組み合わせることによって白色表示における混色性を向上させることもできる。
発光素子は、紫外線から赤外光までの光を発するものを使用することができるが、可視光の光を発するものが好ましい。発光素子は、蛍光物質の吸収スペクトル、発光スペクトルや発光装置の発光色等によって適宜変更するが、発光ピーク波長が３６０ｎｍ乃至４７０ｎｍにあることが好ましい。発光ピーク波長が３００ｎｍ以下であると蛍光物質を保持する第１の部材や第２の部材が劣化してしまうからである。
【００２８】
（基台）
基台は凹部を有する。基台は、砲弾型の発光装置に用いるリードだけに限られず、樹脂やセラミックスを用いるパッケージにも応用することができる。リードは、電気伝導性性の良い部材を用いる。基台の凹部の底面には、発光素子を載置する。基台の凹部の側面は、発光素子からの光を反射して、上方に光を放射する。基台の凹部の側面で反射された光は発光素子の上方を通るように反射角を設ける。基台の凹部の深さは、発光素子が載置された上に第１の部材を被覆できる程度の深さを有している。基台の凹部の上端には、第１の部材や第２の部材を弾く部材を配置することもできる。
基台は１以上の段差を設けた凹部を形成することもできる。第１の部材と第２の部材とを凹部内に配置するためである。また、第１の凹部を半硬化させた状態で、第２の部材を配置することもできる。複数段の凹部は開口方向に拡がるように階段状に形成されていることが好ましい。
（第１の部材）
第１の部材は、基台の凹部内に形成され、発光素子を被覆している。第１の部材は蛍光物質を含有することもできる。第１の部材を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂及びユリア樹脂などを用いることができる。このうち、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂が好ましい。耐熱性、耐光性に優れているからである。第１の部材は、例えば、樹脂の粘度や揮発性、滴下条件等を調整することで、凹状、凸状、平ら状などの形状にすることができる。第１の部材は第２の部材よりも屈折率の高い方が好ましい。光の取り出し効率を高めることができるからである。
【００２９】
（蛍光物質）
蛍光物質は、発光素子からの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。このうちＣｅで付活されるイットリウム・アルミニウム酸化物を用いて説明するが、これに限定されない。
【００３０】
（第２の部材）
第２の部材は、第１の部材を被覆している。第２の部材は、光拡散部材を含有している。第２の部材を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂及びユリア樹脂などを用いることができるが、特にエポキシ樹脂、シリコーン樹脂を用いることが望ましい。また、第１の部材と第２の部材は同じ種類の部材を用いることが好ましい。同じ種類の部材を用いることにより、第１の部材と第２の部材の密着性を高めたり、界面をなくしたりすることもできる。第２の部材は、第２の部材の厚さや光拡散部材の含有量を調整することにより、光の拡散状態を変えることができる。また、第２の部材は、例えば樹脂の粘度や揮発性、滴下条件等を調整することで形状を変えることができる。また、第２の部材は、基台の凹部から突出する凸状に形成することもできる。第２の部材は、基台の凹部内に配置されていることが好ましいが、基台の凹部からはみ出していてもよい。第２の部材は、基台の凹部に滴下する前、均一に分散しておくことが好ましい。これにより第２の部材中に含有される光拡散部材の全体量を常に均一にすることができ、製品毎の色バラツキを低減することができるからである。そのほか、第２の部材は、濃度の異なる光拡散部材を含有するものを２以上用いることもできる。光拡散部材の濃度の高い樹脂を発光素子の上方に配置し、光拡散部材の濃度の低い樹脂を基台の凹部の側面に配置することにより、第２の部材の濃度が変えることができる。第２の部材の上に、さらに第３の部材を配置することもできる。さらに第３の部材を配置する場合は、第２の部材よりも屈折率が低い方が好ましい。光の取り出し効率を高めることができるからである。
【００３１】
（光拡散部材）
光拡散部材は、第２の部材に含有される。光拡散部材を構成する具体的材料としては、二酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウムなどの無機系拡散材が望ましい。エポキシ樹脂、フェノールホルマリン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、グアナミン樹脂などの有機系拡散材であってもよい。また、ガラスなども用いることができる。このうち、反射率の高い二酸化珪素、酸化チタンが好ましい。光拡散部材の含有量により光拡散効果を調整することができる。
【００３２】
（第３の部材）
第３の部材は、外部環境からの外力や水分などから第１の部材や発光素子などを保護する。よって、第２の部材よりも硬質であることが望ましい。また、発光素子からの光を効率よく集光し、外部に放出することも可能である。このような、第３の部材を構成する具体的材料としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や、金属アルコキシドなどを出発原料としゾル・ゲル法により生成される透光性無機部材、ガラスなどが好適に用いられる。このうち、強度や成型のし易さからエポキシ樹脂が好ましい。また、所定の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることもできる。また、さらに光を拡散させるために、光拡散部材を含有させることもできる。
【００３３】
（発光装置の製造方法）
実施の形態に係る発光装置の製造方法について説明する。第２の実施の形態に係る発光装置について説明する。
第２の実施の形態に係る発光装置は、底面と側面とを持つ凹部を有する基台１２と、基台１２の凹部の底面に載置される発光素子１１と、発光素子１１を被覆する第１の部材１３と、光拡散部材１５が含有された、第１の部材１３を被覆する第２の部材１４と、を有する。
底面と側面を持つ凹部を有する基台１２の底面に発光素子１１を載置する（第１の工程）。発光素子１１は、エポキシ樹脂や金属部材を介して固定される。その後、発光素子１１と基台１２とをワイヤを介して電気的に接続する。
次に、基台１２の凹部内に第１の部材１３を配置する（第２の工程）。第１の部材１３内には予め均一に分散させた蛍光物質１７を含有させておく。第１の部材１３を基台１２の凹部内に配置した後、載置すると蛍光物質１７が沈降する。第１の部材１３を半硬化、若しくは本硬化させた後に次の工程を行うことが好ましい。第１の部材１３は、硬化に伴い、有機成分が揮発して、中央部が凹み、凹状を形成する。特に、揮発性の高い第１の部材１３を用いることにより、凹状を形成し易くすることもできる。また、第１の部材１３を少量、滴下することでも凹状に形成することができる。
次に、基台１２の側面付近の厚さよりも発光素子１１の上方付近の厚さの方が厚くなるように第２の部材１４を第１の部材１３上に配置する（第３の工程）。粘度の高い第２の部材１４を用いることにより、容易に形成することができる。また、基台１２の凹部の上端部に、樹脂を弾く部材を塗布しておくこともできる。第２の部材１４は、発光素子１１の上方から滴下することが好ましい。第２の部材１４中には均一に分散された光拡散部材１５が予め含有されている。
第１の部材１３が本硬化する前に第２の部材１４を配置することができる。これにより第１の部材１３と第２の部材１４との間に界面が形成せずに硬化でき、光の取り出し効率を上げることができる。また、第１の部材１３を注入した後に、第２の部材１４を滴下し、第１の部材１３と第２の部材１４とを同時に硬化することによっても、第１の部材１３と第２の部材１４との間に界面が形成せずに硬化することができる。一方、第１の部材１３を本硬化させた後に、第２の部材１４を硬化させることもできる。屈折率の異なる第１の部材１３と第２の部材１４とを用いたり、異なる材質の部材を用いることもできる。  さらに、第３の部材１６を設ける。所定の開口部を有する治具に第３の部材１６に係る樹脂を注入する。その後、第２の部材１４が被覆されるように、基台１２の一部を治具の開口部内に浸漬する。第３の部材１６を仮硬化させた後、基台１２を治部から取り出し、第３の部材１６を本硬化する。
以上の工程を経ることにより発光装置を製造することができる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
実施例１は、第２の実施の形態とほぼ同様の形態を採る。同様な構成を採る部分については説明を省略する部分もある。実施例１について、図３を用いて説明する。実施例１は、発光素子１１、基台１２、第１の部材１３、第２の部材１４、光拡散部材１５、第３の部材１６、蛍光物質１７を備える。
発光素子１１は、基台（リードフレーム）１２の凹部（カップ部）内に載置される。発光素子１１は窒化ガリウム系化合物半導体を用いる。基台１２の凹部は、深さが約０．３ｍｍである。
第１の部材１３は基台１２の凹部内に配置され、発光素子１１を被覆する。第１の部材１３は、基台１２の凹部内の上端から発光素子１１の上方付近にかけて凹状に形成される。第１の部材１３は、基台１２の凹部の上端よりも発光素子１１の上方付近の方が約０．１ｍｍ低い。第１の部材１３にはエポキシ樹脂を用い、蛍光物質１７が含有される。
蛍光物質１７は発光素子１１の上面や側面に配置される。蛍光物質１７は、ＹＡＧ系蛍光体を用いる。
第２の部材１４は第１の部材１３を被覆しており、基台１２の凹部内、若しくは、凹部付近に配置される。第２の部材１４の表面は凸状に形成されており、基台１２の凹の上端よりも発光素子１１の上方付近の方が約０．２ｍｍ高い。そのため、第２の部材１４は、発光素子１１の上方付近の厚さが約０．３ｍｍとなる。これによって、第２の部材１４は、基台１２の側面付近の厚さよりも発光素子１１の上方付近の厚さの方が厚く形成される。また、第２の部材１４はエポキシ樹脂を用い、光拡散部材１５が略均一に含有される。
第３の部材１６は、基台１２を固定するよう第２の部材１４を被覆する。第３の部材１６にはエポキシ樹脂を用いる。市販の砲弾型発光装置の形状となるように、第３の部材１６を形成する。
以上のようにして作製した発光装置は、均一な白色の発光が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る発光装置を発光させた際の照射面の像を示す概略図である。
【図３】第２の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図４】第３の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る発光装置を発光させた際の照射面の像を示す概略図である。
【図６】第４の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図７】第５の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図８】第６の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図９】第７の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図１０】第８の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図１１】第９の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図１２】従来の発光装置を示す概略断面図である。
【図１３】従来の発光装置を発光させた際の照射面の像を示す概略図である。
【図１４】従来の発光装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１  発光素子
２、１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２  基台
３、１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３、８３  第１の部材
４、１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４  第２の部材
５、１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５  光拡散部材
６、１６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６  第３の部材
１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７、８７      蛍光物質
１０１、１１１  第１光
１０２、１１２  第２光
２０１、２２１  発光素子
２０２、２２２  リードフレーム
２０３          コーティング樹脂
２０６、２２６  モールド部材
２０７、２２７  蛍光体
２１１  青色味がかった白色光
２１２  黄色味がかった白色光
２２３  樹脂
２２４  拡散樹脂
２２５  拡散部材
【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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【図１３】
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【図１４】
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