(57)【要約】【課題】光取り出し方向と逆方向に放射した光について、リフレクタの反射によって再び半導体発光素子に入射する光を減少でき、発光効率に優れる発光装置を提供する。【解決手段】すり鉢状のカップ部３の中にＬＥＤ素子１を搭載する素子搭載部３４を設ける。カップ部３の表面は光が反射するようにカップ部３の表面は光が反射するようにメッキ処理または蒸着処理により形成されたＡｇまたはＡｌからなり、反射面Ａ３１、反射面Ｂ３２、および反射面Ｃ３３を形成している。素子搭載部３４は、台形に膨出した膨出部３０が十字状に交差して形成され、十字の中心はカップ部３の中心に位置し、十字の端はカップ部の側面である反射面Ｃ３３まで伸びるように配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の発光面と平行である第１の反射面を底面に有し、第２の反射面を内側面に有し、前記第１の反射面と第２の反射面によりカップ部を形成するマウントフレームとを備える発光装置において、
前記マウントフレームの前記第１の反射面上に断面台形状に膨出し、外側面に第３の反射面を有する膨出部が形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記素子搭載部は、前記膨出部の交差に基づいて十字状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記素子搭載部は、前記膨出部が前記マウントフレームの中央から放射状に等間隔で交差することにより設けられ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】
前記素子搭載部は、前記半導体発光素子の発光面への投影断面が発光面の範囲内に収まることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の反射面、第２の反射面および第３の反射面は、ＡｇもしくはＮｉから形成されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第２および第３の反射面は、それぞれ第１の反射面に対しその法線のなす角が４５°に形成されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を含む発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子を使用した発光装置がある。この発光装置では、ＬＥＤ素子が搭載されるＬＥＤ素子搭載部の方向にＬＥＤ素子から発光された光の一部はＬＥＤ素子搭載部において反射され、再度ＬＥＤ素子に入射する。この際、光吸収率の高いＬＥＤ素子の発光層を通過するため、光の強度が減衰する。このような理由から、発光装置の光取り出し効率が十分とはいえなかった。
【０００３】
上記の問題を解決する手段として、ＬＥＤ素子搭載部の中央が凸形状となるように周囲にＶ字型の溝が形成され、溝の表面がリフレクタである発光装置が知られている（例えば特許文献１）。この発光装置によると、発行装置の光取り出し方向と反対側に放射した光は、Ｖ字型の溝が形成されているリフレクタで反射されて発光装置の光取り出し方向より取り出される。
【特許文献１】特開２００４−１１１６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の発光装置によると、Ｖ字型のリフレクタの特性上、光の放射角によってはリフレクタで反射することにより再びＬＥＤ素子に入射し、その結果光が熱に変換され発光効率が低下するという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、光取り出し方向と逆方向に放射した光について、リフレクタの反射によって再び半導体発光素子に入射する光を減少でき、発光効率に優れ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】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するため、半導体発光素子と、前記半導体発光素子の発光面と平行である第１の反射面を底面に有し、第２の反射面を内側面に有し、前記第１の反射面と第２の反射面によりカップ部を形成するマウントフレームとを備える発光装置において、前記マウントフレームの前記第１の反射面上に断面台形状に膨出し、外側面に第３の反射面を有する膨出部が形成されていることを特徴とする発光装置を提供する。
【０００７】
このような構成によれば、半導体発光素子から発せられる光のうち光取り出し方向と逆のものについて、反射して半導体発光素子に再び戻ることなく光取り出し方向に向けて反射されるため、光の熱損失が減少するとともに光取り出しの効率が向上する。
【０００８】
前記素子搭載部は、前記膨出部の交差に基づいて十字状に形成してもよい。
【０００９】
前記素子搭載部は、前記膨出部が前記マウントフレームの中央から放射状に等間隔で交差することにより設けてもよい。
【００１０】
前記素子搭載部は、前記半導体発光素子の発光面への投影断面が発光面の範囲内に収まるように形成してもよい。
【００１１】
前記第１の反射面、第２の反射面および第３の反射面は、ＡｇもしくはＮｉから形成するのが望ましい。
【００１２】
前記第２および第３の反射面は、それぞれ第１の反射面に対しその法線のなす角が４５°に形成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光取り出し方向と逆方向に放射した光について、リフレクタの反射によって再び半導体発光素子に入射する光を減少でき、発光効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の発光装置の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１は本発明の実施の形態に関する発光装置の断面図である。
【００１６】
この発光装置１０は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子１と、ＬＥＤ素子１に電力を供給するアノード電極であるリード５Ａと、カソード電極であるリード５Ｂと、ＬＥＤ素子１とリード５Ａ、リード５Ｂをそれぞれ電気的に接続するＡｕワイヤ４と、リード５Ａを圧痕して形成される素子搭載部３４を含むカップ部３を封止する封止樹脂２と、レンズ機能を有する光学形状面６０を表面とする封止樹脂６とで構成されている。
【００１７】
（ＬＥＤ素子の構成）
図３は本発明の実施の形態に関するＬＥＤ素子の断面図である。
【００１８】
ＬＥＤ素子１は、図３に示すように、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板１０１上にＡｌＮバッファ層１０２、ｎ−ＧａＮ層１０３、発光層１０４、およびｐ−ＧａＮ層１０５を順次結晶成長させることにより形成されている。ｐ−ＧａＮ層１０５の上には電流拡散導電膜としての酸化インジウム酸化錫（ＩＴＯ）からなる透明電極１０６と、透明電極１０６上の一角にｐ側電極１００Ａが配設されている。また、ＬＥＤ素子１の他の一角はｎ−ＧａＮ層１０３が露出するようにエッチングされており、露出したｎ−ＧａＮ層１０３の上にはｎ側電極１００Ｂが配設されている。そして、ｐ側電極１００Ａとｎ側電極１００Ｂを介して電力を供給することにより、ピーク発光波長が４３０〜４６０ｎｍの青色光を発するように構成されている。また、ＬＥＤ素子１にはｐ側電極１００Ａとｎ側電極１００Ｂとの間に介在し、かつマイグレーションによる電極間の短絡発生を防止するための透光性を有する保護膜１０７が配設されている。このような構成を有するＬＥＤ素子１は、ＬＥＤ素子１の上面が透明電極１０６および保護膜１０７により形成されているため、ＬＥＤ素子１の上面から発光層１０４から発光した青色光を取り出すことができるフェイスアップ型のＬＥＤ素子である。
【００１９】
なお、本実施の形態のＬＥＤ素子１として、図３に示す透明電極１０６を光反射性の高いロジウム（Ｒｈ）等に置換したフリップチップ型のＬＥＤ素子を採用してもよい。
【００２０】
（カップ部の構成）
図２（ａ）は本発明の第１の実施の形態に関するカップ部の構成を示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ部における断面図である。
【００２１】
図２（ａ）に示す平面図は、カップ部３を光取り出し方向より見た図である。カップ部３は、反射面Ｂ３１である底面と反射面Ｃ３３である内側面によりすり鉢状に形成されている。そして、カップ部３の反射面Ｂ３１上にはＬＥＤ素子１を搭載する素子搭載部３４が設けられている。カップ部３内の反射面Ａ３１、反射面Ｂ３２、および反射面Ｃ３３は、光が反射するようにメッキ処理または蒸着処理によりＡｇまたはＡｌから形成されている。
【００２２】
素子搭載部３４は、断面が台形に膨出した膨出部３０を十字状に交差させることにより形成される。十字の中心はカップ部３の中心に位置し、十字の端はカップ部の側面である反射面Ｃ３３まで伸びている。
【００２３】
カップ部３は銅合金等を用いて形成されたリード５Ａをプレスすることにより形成される。十字型の素子搭載部３４や反射面Ａ３１はプレスにより形成しても、すり鉢状のカップ部３上に別途設置してもよい。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ部における断面を示している。ＬＥＤ素子１は素子搭載部３４上にＬＥＤ素子１が図３に示すＬＥＤ素子１の発光層１０４と反射面Ｂ３１であるカップ部３の底面とが平行になるように透光性接着剤３００により固定されている。また、ＬＥＤ素子１は、アノードであるリード５Ａに電気的に接続されるｐ側電極１００Ａと、カソードであるリード５Ｂに電気的に接続されるｎ側電極１００Ｂとを有する。反射面Ｃ３３は、光取り出し方向に対し４５°の角度をなして形成されている。
【００２５】
図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ部における断面であり、反射面Ａ３１は光取り出し方向に対し４５°の角度をなして形成されている。
（発光装置の動作）
以下に、本発明の実施の形態における発光装置の動作を図１および図２を参照しつつ説明する。
【００２６】
発光装置１０において、ＬＥＤ素子１は、図示しない電源部よりリード５Ａおよびリード５ＢとＡｕワイヤ４を介し、電力が供給されることにより発光する。ＬＥＤ素子１より発せられる光は、様々な方向に放射され、反射面Ａ３１、反射面Ｂ３２、反射面Ｃ３３等を介し光取り出し方向へと取り出され、封止樹脂６の光学形状面６０で集光されて光学形状に応じた方向に放射される。
【００２７】
ＬＥＤ素子１より発せられた光のうち水平方向より搭載部側に発せられた光は、反射面Ａ３１に入射した場合は反射面Ｂ３２、および反射面Ｂ３２から反射面Ｃ３３へと入射し反射され光取り出し方向へと方向を転換する。反射面Ｂ３２に入射した場合は、そのまま光取り出し方向、および反射面Ｃ３３へと入射し反射され、光取り出し方向へと方向を変換する。反射面Ｃ３３に入射した場合は、光取り出し方向へ反射される。
【００２８】
（第１の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によると、その法線が光取り出し方向と平行な反射面Ｂ３２を設けたことにより、従来のＶ字型の溝により形成されたリフレクタのように反射面で反射した光が再びＬＥＤ素子１に入射することを防ぐことができ、発光装置１０は発光効率が向上する。
【００２９】
なお、反射面Ａ３１、反射面Ｃ３３の設置角度は４５°に限らず、ＬＥＤ素子１の大きさ、カップ部３の深さ、および膨出部３０の高さや上底の長さ等の条件を加味し、最適な角度に調整することができる。
【００３０】
〔第２の実施の形態〕
（カップ部の構成）
図４は、第２の実施の形態における発光装置のカップ部の構成を示す平面図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については共通の符号を付している。
【００３１】
図４に示す平面図は、カップ部３を光取り出し方向より見た図であり、すり鉢状のカップ部３の中にＬＥＤ素子１を搭載する素子搭載部３４が設けられる。素子搭載部３４は、台形に膨出した膨出部３０がカップ部３の中心より放射状に配置され、それぞれが１２０°の角をなして交差することにより形成される。膨出部３０はそれぞれカップ部の側面である反射面Ｃ３３まで伸びている。
【００３２】
（第２の実施の形態の効果）
上記した第２の実施の形態によると、第１の実施の形態の効果に加え、ＬＥＤ素子１の搭載面積が減少したことにより、光取り出し方向と逆に発せられた光の取り出し効率が向上する。
【００３３】
なお、ＬＥＤ素子１の安定配置のために膨出部３０は３方向以上であれば複数本配置しても構わない。ただし、本数を増やすことで搭載面積が増加するため、膨出部３０の上底を狭めて発光効率減に対処する必要が生じる。
【００３４】
また、膨出部３０の上底の長さがＬＥＤ素子１を配置するのに十分安定する範囲のものであれば、膨出部３０はカップ部３の中心を通して１本だけ配置しても構わない。ただし、膨出部３０の上底の長さはＬＥＤ素子１の一辺の長さを超えてはならない。
【００３５】
〔第３の実施の形態〕
（カップ部の構成）
図５（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における発光装置のカップ部の構成を示す平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ部における断面図である。
【００３６】
図５（ａ）に示す平面図は、カップ部３を光取り出し方向より見た図であり、すり鉢状のカップ部３の中にＬＥＤ素子１を搭載する十字型の素子搭載部３４を設ける。ただし、素子搭載部３４のサイズはＬＥＤ素子１より小さいものとする。
【００３７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ部における断面を示し、ＬＥＤ素子１は素子搭載部３４上に透光性を有する接着剤３００により固定されている。
【００３８】
図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ部における断面であり、搭載部３４はＬＥＤ素子１の下のみに配置されていることを示す。
【００３９】
（第３の実施の形態の効果）
上記した第３の実施の形態によると、第１の実施の形態の効果に加え、ＬＥＤ素子１より発せられた光のうち光取り出し方向と反対側に発せられた光は、素子搭載部３４に遮られるがそれ以外の方向に発せられた光は光取り出し方向へと反射される。第１の実施の形態と比べ、搭載部を小型に構成したことにより光取り出し効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に関する発光装置の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に関するカップ部の構成を示す平面図である。（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ部における断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に関するＬＥＤ素子の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における発光装置のカップ部の構成を示す平面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における発光装置のカップ部の構成を示す平面図である。（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ部における断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…半導体発光素子、２…封止樹脂、３…カップ部、４…Ａｕワイヤ、５Ａ…リード、５Ｂ…リード、６…封止樹脂、１０…発光装置、３０…膨出部、３１…反射面Ａ、３２…反射面Ｂ、３３…反射面Ｃ、３４…素子搭載部、６０…光学形状面、１００Ａ…ｐ側電極、１００Ｂ…ｎ側電極、１０１…サファイア基板、１０２…ＡｌＮバッファ層、１０３…ｎ−ＧａＮ層、１０４…発光層、１０５…ｐ−ＧａＮ層、１０６…透明電極（ＩＴＯ）、１０７…保護膜、３００…接着剤
【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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