(57)【要約】【課題】一定以上の強度を有しながら、発光素子からの光とは波長の異なる光を、効率よく、色ムラを低減して放射する。【解決手段】半導体発光素子２から放射された青色光は、封止樹脂３を透過して、基板１の凹部１０の開口にある透明基材４０の上面４００に蛍光体４１が形成されている波長変換部４に到達する。続いて、波長変換部４に到達した青色光によって、高濃度で薄く形成された蛍光体４１が励起されて、上記青色光とは異なる波長の黄色光を放射する。最後に、半導体発光素子２から放射された青色光と、蛍光体４１から放射された黄色光との組み合わせによって、白色光が波長変換部４から外部に照射される。【選択図】図１
2007080874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め決められた波長の光を放射する発光素子を備えるとともに、
前記発光素子からの光の放射方向に配置される透明基材と、前記透明基材の表面に形成され、前記発光素子からの光によって励起されて、前記発光素子からの光とは波長の異なる光を放射する蛍光体とを有する波長変換部を備える
ことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からの光を外部に照射するために用いられる発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発光装置として、発光素子から放射された光によって、蛍光体が励起されて、上記発光素子からの光とは波長の異なる光を放射するものがある。例えば、特許文献１に開示されている発光装置は、半導体発光素子（発光素子）からの光の放射方向に、蛍光体を樹脂に分散させた樹脂部を備える構成である。これにより、半導体発光素子から放射された光と、蛍光体から放射された光との混色光を外部に照射することができる。
【特許文献１】特開２００３−４６１３３号公報（第４〜７頁及び第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の発光装置において、樹脂部は、衝撃に耐えることができるように、一定以上の強度を有していなければならない。このため、従来の発光装置は、樹脂の量を増やして樹脂部の体積を大きくしているので、単位体積あたりの蛍光体の量が少なくなり効率よく放射することができないという問題があった。また、樹脂部の体積を大きくすることによって、蛍光体の濃度ばらつきも増加して色ムラが発生するという問題もあった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、一定以上の強度を有しながら、発光素子からの光とは波長の異なる光を、効率よく、色ムラを低減して放射することができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、予め決められた波長の光を放射する発光素子を備えるとともに、前記発光素子からの光の放射方向に配置される透明基材と、前記透明基材の表面に形成され、前記発光素子からの光によって励起されて、前記発光素子からの光とは波長の異なる光を放射する蛍光体とを有する波長変換部を備えることを特徴とする。
【０００６】
この構成では、透明基材と蛍光体が組み合わされた波長変換部によって、強度を劣化させることなく蛍光体を薄く形成することができるので、単位体積あたりの蛍光体の量を多くすることができるとともに、蛍光体の濃度ばらつきを低減することができる。これにより、一定以上の強度を有しながら、発光素子からの光とは波長の異なる光を、効率よく、色ムラを低減して放射することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、一定以上の強度を有しながら、発光素子からの光とは波長の異なる光を、効率よく、色ムラを低減して放射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施形態１）
本発明の実施形態１について図１を用いて説明する。図１は、実施形態１の発光装置の構成を示す断面図である。
【０００９】
先ず、実施形態１の基本的な構成について説明する。実施形態１の発光装置は、図１に示すように、基板１と、半導体発光素子２と、封止樹脂３と、波長変換部４とを備えている。
【００１０】
基板１には凹部１０がすり鉢状に形成されている。また、上記基板１には半導体発光素子２の電極部（図示せず）と電気的に接続する配線部（図示せず）も形成されている。
【００１１】
半導体発光素子２は、例えば窒化ガリウム系化合物半導体などであり、基板１の凹部１０において底面１００の中央部分に載置固定（マウント）されている。このとき、半導体発光素子２の電極部（図示せず）は、例えばワイヤボンディングなどによって、基板１の配線部（図示せず）に接続されている。上記半導体発光素子２は、予め決められた波長の光を放射する。具体的には、半導体発光素子２は、サファイヤ基板上に窒化ガリウム系の半導体層を形成したＬＥＤチップであり、青色光を放射する。
【００１２】
封止樹脂３は、例えばエポキシ樹脂など、透光性を有するものであり、基板１の凹部１０の底面１００側に充填されて半導体発光素子２を封止している。
【００１３】
波長変換部４は、透明基材４０と、蛍光体４１とを備え、基板１の凹部１０を覆うようにして、半導体発光素子２からの光の放射方向に配置されている。
【００１４】
透明基材４０は、例えばガラスなど、強度の高い材料で板状に形成されている。上記透明基材４０は、基板１の凹部１０の開口より大きく、凹部１０の開口縁部１１，１１において基板１に接着剤などで接着されて固定されている。上記のような透明基材４０によって、波長変換部４の強度を一定以上に保つことができるので、波長変換部４は衝撃に耐えることができる。
【００１５】
蛍光体４１は、例えばＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）系の黄色発光蛍光体などであり、透明基材４０の上面４００に形成されている。上記蛍光体４１を透明基材４０の上面４００に形成する方法として、例えば、エポキシ樹脂など、透光性を有する樹脂に上記蛍光体４１を分散保持し、上記樹脂を透明基材４０の上面４００に塗布する方法がある。また、他の例として、上記蛍光体４１を含有した透光性の樹脂をシート状に予め形成し、上記シート状の樹脂を透明基材４０の上面４００に張り合わせる方法、又は上記蛍光体４１を蒸着やスパッタで形成する方法などがある。上記蛍光体４１は、透明基材４０の表面のみに形成されて体積が小さいので、高濃度であるとともに、濃度ばらつきも小さい。このような蛍光体４１は、半導体発光素子２からの光によって励起されて、半導体発光素子２からの光とは波長の異なる光を放射する。具体的には、半導体発光素子２から青色光が放射されると、上記青色光によって、蛍光体４１が励起されて黄色光を放射する。
【００１６】
次に、実施形態１の発光装置の製造方法について説明する。先ず、基板１に凹部１０を形成する（第１工程）。第１工程後、基板１の凹部１０に導体を積層し、積層した導体の一部をエッチングで除去することによって、配線部（図示せず）を形成する（第２工程）。第２工程後、凹部１０の底面１００の中央部分に半導体発光素子２を載置固定する（第３工程）。さらに、半導体発光素子２の電極部（図示せず）を、ワイヤボンディングによって基板１の配線部に接続する（第４工程）。第４工程後、封止樹脂３を凹部１０に、半導体発光素子２を封止するまで充填する（第５工程）。上記第１〜５工程とは別に、蛍光体４１を含有する透光性の樹脂を透明基材４０の上面４００に塗布して波長変換部４を形成する（第６工程）。最後に、波長変換部４を基板１に接着して固定する（第７工程）。
【００１７】
続いて、実施形態１の発光装置における光の光路について説明する。なお、半導体発光素子２は青色光を放射するものである。先ず、半導体発光素子２から放射された青色光は、封止樹脂３を透過して波長変換部４に到達する。続いて、波長変換部４に到達した青色光によって、高濃度で薄く形成された蛍光体４１が励起されて黄色光を放射する。最後に、半導体発光素子２から放射された青色光と、蛍光体４１から放射された黄色光との組み合わせによって、白色光が波長変換部４から外部に照射される。
【００１８】
以上、実施形態１によれば、透明基材４０と蛍光体４１が組み合わされた波長変換部４によって、強度を劣化させることなく蛍光体４１を薄く形成することができるので、単位体積あたりの蛍光体４１の量を多くすることができるとともに、蛍光体４１の濃度ばらつきを低減することができる。これにより、一定以上の強度を有しながら、半導体発光素子２からの光とは波長の異なる光を、効率よく、色ムラを低減して放射することができる。
【００１９】
なお、実施形態１の変形例として、蛍光体を透明基材の下面（半導体発光素子と対向する面）に形成してもよい。このような構成にしても、実施形態１と同様の効果を奏することができる。
【００２０】
（実施形態２）
本発明の実施形態２について図２を用いて説明する。図２は、実施形態２の発光装置の構成を示す断面図である。
【００２１】
実施形態２の発光装置は、図２に示すように、基板１と、半導体発光素子２と、封止樹脂３とを、実施形態１の発光装置（図１参照）と同様に備えているが、実施形態１の発光装置にはない以下に記載の特徴部分がある。
【００２２】
実施形態２の発光装置は、実施形態１の波長変換部４に代えて、図２に示すような波長変換部４ａを備えている。波長変換部４ａは、透明基材４０ａと、蛍光体４１ａとを備え、実施形態１と同様に、基板１の凹部１０を覆うようにして、半導体発光素子２からの光の放射方向に配置されている。
【００２３】
透明基材４０ａは、断面４０１が環状である半球であり、断面４０１の半径が凹部１０の半径より長く、上記断面４０１によって基板１の表面に接着剤などで接着されて固定されている。上記のような透明基材４０ａによって、波長変換部４ａの強度を一定以上に保つことができるので、波長変換部４ａは衝撃に耐えることができる。なお、透明基材４０ａは、上記以外の点において、実施形態１の透明基材４０（図１参照）と同様である。
【００２４】
一方、蛍光体４１ａは、透明基材４０ａの外面４０２に形成されている。上記蛍光体４１ａは、透明基材４０ａの表面のみに形成されて体積が小さいので、高濃度であるとともに、濃度ばらつきも小さい。なお、蛍光体４１ａは、上記以外の点において、実施形態１の蛍光体４１（図１参照）と同様である。また、蛍光体４１ａを透明基材４０ａの外面４０２に形成する方法も、実施形態１と同様である。
【００２５】
次に、実施形態２の発光装置の製造方法について説明する。先ず、実施形態１の第１〜５工程を行い、基板１に凹部１０を形成し（第１工程）、凹部１０に配線部（図示せず）を形成し（第２工程）、凹部１０の底面１００に半導体発光素子２を載置固定し（第３工程）、半導体発光素子２の電極部（図示せず）を基板１の配線部に接続し（第４工程）、封止樹脂３を凹部１０に充填する（第５工程）。上記第１〜５工程とは別に、蛍光体４１ａを含有する透光性の樹脂を透明基材４０ａの外面４０２に塗布して波長変換部４ａを形成する（第６工程）。最後に、波長変換部４ａを基板１に接着して固定する（第７工程）。
【００２６】
続いて、実施形態２の発光装置における光の光路について説明する。なお、半導体発光素子２は青色光を放射するものである。先ず、半導体発光素子２から放射された青色光は、実施形態１と同様に、封止樹脂３を透過して波長変換部４ａに到達する。続いて、波長変換部４ａに到達した青色光によって、高濃度で薄く形成された蛍光体４１ａが励起されて黄色光を放射し、上記青色光及び黄色光で生成された白色光が波長変換部４ａから外部に照射される。
【００２７】
以上、実施形態２であっても、実施形態１と同様に、透明基材４０ａと蛍光体４１ａが組み合わされた波長変換部４ａによって、強度を劣化させることなく蛍光体４１ａを薄く形成することができるので、単位体積あたりの蛍光体４１ａの量を多くすることができるとともに、蛍光体４１ａの濃度ばらつきを低減することができる。これにより、一定以上の強度を有しながら、半導体発光素子２からの光とは波長の異なる光を、効率よく、色ムラを低減して放射することができる。
【００２８】
なお、実施形態２の変形例として、蛍光体を透明基材の内面（半導体発光素子と対向する面）に形成してもよい。このような構成にしても、実施形態２と同様の効果を奏することができる。
【００２９】
（実施形態３）
本発明の実施形態３について図３を用いて説明する。図３は、実施形態３の発光装置の構成を示す断面図である。
【００３０】
実施形態３の発光装置は、図３に示すように、基板１と、半導体発光素子２と、波長変換部４とを、実施形態１の発光装置（図１参照）と同様に備えているが、実施形態１の発光装置にはない以下に記載の特徴部分がある。
【００３１】
実施形態３の発光装置は、実施形態１の封止樹脂３に代えて、図３に示すようなレンズ５を備えている。レンズ５は、半球状に形成されているものであり、平面５０の中心部分を半導体発光素子２の上面２０と接合して固定されている。上記レンズ５は、半導体発光素子２からの光を集光して波長変換部４に出射させる。
【００３２】
次に、実施形態３の発光装置の製造方法について説明する。先ず、実施形態１の第１〜４工程を行い、基板１に凹部１０を形成し（第１工程）、凹部１０に配線部（図示せず）を形成し（第２工程）、凹部１０の底面１００に半導体発光素子２を載置固定し（第３工程）、半導体発光素子２の電極部（図示せず）を基板１の配線部に接続する（第４工程）。第１〜４工程後、半導体発光素子２の上面２０にレンズ５を固定する（第５工程）。さらに、実施形態１の第６，７工程を行い、実施形態１と同様に、蛍光体４１を透明基材４０の上面４００に塗布して波長変換部４を形成し（第６工程）、波長変換部４を基板１に接着して固定する（第７工程）。
【００３３】
続いて、実施形態３の発光装置における光の光路について説明する。なお、半導体発光素子２は青色光を放射するものである。先ず、半導体発光素子２から放射された青色光は、レンズ５によって集光して波長変換部４に到達する。続いて、実施形態１と同様に、波長変換部４に到達した青色光によって、高濃度で薄く形成された蛍光体４１が励起されて黄色光を放射し、上記青色光及び黄色光で生成された白色光が波長変換部４から外部に照射される。
【００３４】
以上、実施形態３であっても、実施形態１と同様に、透明基材４０と蛍光体４１が組み合わされた波長変換部４によって、強度を劣化させることなく蛍光体４１を薄く形成することができるので、単位体積あたりの蛍光体４１の量を多くすることができるとともに、蛍光体４１の濃度ばらつきを低減することができる。これにより、一定以上の強度を有しながら、半導体発光素子２からの光とは波長の異なる光を、効率よく、色ムラを低減して放射することができる。
【００３５】
（実施形態４）
本発明の実施形態４について説明する。
【００３６】
実施形態４の発光装置は、実施形態１の発光装置（図１参照）を線状又はマトリクス状に複数備えるものである。具体的に説明すると、１つの基板には、実施形態１と同様の凹部が複数形成され、上記複数の凹部のそれぞれにおいて、底面の中央部分に半導体発光素子が載置固定されている。また、実施形態１と同様の封止樹脂が凹部ごとに充填されている。さらに、実施形態１と同様の波長変換部が、半導体発光素子からの光の放射方向ごとに複数配置されている。
【００３７】
実施形態４の発光装置において、複数の半導体発光素子は、それぞれが青色光を放射し、複数の蛍光体のそれぞれが、対応する半導体発光素子からの光によって、励起して黄色光を放射する。
【００３８】
以上、実施形態４によれば、実施形態１と同様の効果を奏することができるとともに、複数の半導体発光素子が青色光を放射し、複数の蛍光体が黄色光を放射することができるので、外部に照射する光の照度を高めることができる。
【００３９】
なお、実施形態４の変形例として、実施形態２又は３の発光装置を線状又はマトリクス状に複数備えてもよい。このような構成にしても、実施形態４と同様に、複数の半導体発光素子が青色光を放射し、複数の蛍光体が黄色光を放射することができるので、外部に照射する光の照度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による実施形態１の発光装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明による実施形態２の発光装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明による実施形態３の発光装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  基板
１０  凹部
２  半導体発光素子
３  封止樹脂
４  波長変換部
４０  透明基材
４００  上面
４１  蛍光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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