(57)【要約】【課題】顧客等の要望に応じた自由度の高い装置設計を行うことができ、大出力化、高輝度化に対応することのできる発光装置を提供することにある。【解決手段】高熱伝導性を有する素子搭載基板３にＬＥＤ素子２を搭載し、この素子搭載基板３をケース４の実装面側に固定するとともに電気的に接続する。このことにより、電力の供給経路と放熱経路とを混在させることなく発光装置１を実装基板８に実装することができ、信頼性の高い実装が可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子を搭載する窒化アルミニウムからなる素子搭載部とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
発光素子を搭載する素子搭載部と、
前記発光素子から放射される光を取り出す開口部を有し、前記開口部の光取出し側と反対側の実装面に前記素子搭載部および外部接続用の配線部を備えたケースとを有することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
発光素子を搭載する素子搭載部と、
前記発光素子から放射される光を取り出す開口部を有し、前記開口部の光取出し側と反対側の実装面に前記素子搭載部および外部接続用の配線部を備えたケースと、
前記ケースに取り付けられて前記発光素子から放射される光を光学形状に基づく方向に放射させる光学形状部とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項４】
発光素子を搭載する素子搭載部と、
前記発光素子から放射される光を取り出す開口部を有し、前記開口部の光取出し側と反対側の実装面に前記素子搭載部および外部接続用の配線部を備えたケースと、
前記発光素子から放射される光を波長変換して波長変換光を発生させる波長変換部と、
前記ケースに取り付けられて前記波長変換光を光学形状に基づく方向に放射させる光学形状部とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項５】
発光素子を搭載する素子搭載部と、
前記発光素子から放射される光を取り出す開口部を有し、前記開口部の光取出し側と反対側の実装面に前記素子搭載部および外部接続用の配線部を備えたケースと、
前記発光素子から放射される光を波長変換するとともに前記波長変換光を光学形状に基づく方向に放射させる光学形状部とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項６】
前記ケースは、前記開口部の内壁の底面側に形成される第１光反射面と、前記開口部の内壁の光取出し側に形成され該第１光反射面と異なる形状の第２光反射面と、を有する請求項２から５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第１光反射面は、湾曲して形成される請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１光反射面と前記第２光反射面の少なくとも一方は、前記ケースよりも反射率の高い金属により被覆される請求項６または７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記素子搭載部は、その底面が外部の実装基板の表面と同一面上に配置されて前記底面と前記実装基板の表面とが面接触している請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記素子搭載部は、その底面が外部の実装基板上に設けられる導電層の表面と同一面上に配置されている請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記素子搭載部は、前記発光素子との電気的接続および前記ケースの前記実装面に設けられる配線部との電気的接続を行う配線パターンを有する第１の面と、前記第１の面の反対側に設けられて前記ケースの前記実装面と略同一面を形成し、前記発光素子の発光に伴う熱を外部放熱する第２の面とを有する請求項２から８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記素子搭載部は、高熱伝導性材料によって形成されている請求項２から８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記波長変換部は、前記ケースの前記開口部内に配置される前記発光素子を封止する封止材料の光出射側に配置される請求項４に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記波長変換部は、前記ケースの前記開口部内に配置される前記発光素子を封止する蛍光体含有封止材料によって設けられる請求項４に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記ケースは、前記開口部に設けられる第１の光反射面に連続する第２の光反射面を含む第２の開口部を備えたスペーサが光取出し側に設けられる請求項２から５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記素子搭載部は、窒化アルミニウムからなることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記発光素子は、前記素子搭載部にフリップ実装される請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記発光素子は、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体材料からなる請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１９】
前記波長変換部は、前記発光素子から放射される青色光により励起されて黄色光を放射するＹＡＧ蛍光体を含む請求項４に記載の発光装置。
【請求項２０】
前記波長変換部は、前記発光素子から放射される紫外光により励起されて赤色光、緑色光、および青色光を放射するＲＧＢ蛍光体を含む請求項４に記載の発光装置。
【請求項２１】
前記波長変換部は、該波長変換部を透過する光を拡散させる拡散粒子を含む請求項４、１９または２０に記載の発光装置。
【請求項２２】
前記ケースは、前記開口部の内壁における前記波長変換部よりも底面側に形成される第１光反射面と、前記開口部の内壁における前記波長変換部よりも光取出し側に形成される第２光反射面と、を有する請求項４、１９、２０または２１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、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を光源とする発光装置に関し、特に、顧客等の要望に応じた自由度の高い装置設計を行うことができ、大出力化、高輝度化に対応することのできる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置として、ＬＥＤ素子を光源に用いたものがある。ＬＥＤ素子は半導体製造プロセスに基づいて製造されることにより量産性に優れ、メンテナンスフリーで水銀等の有害物質を含まないことから、携帯電話等の小型化の著しい電子機器への需要が拡大しつつある。
【０００３】
また、近年ＬＥＤ素子の大光量化が進み、車両用灯具や照明装置等への用途拡大が見込まれており、特に白色光を放射する発光装置は蛍光灯に代わる光源として様々なものが提案されている。
【０００４】
ＬＥＤ素子を高輝度化、大出力化するにあたって、チップサイズの大なるＬＥＤ素子（例えば、１ｍｍ角サイズ）を大電流駆動することが知られているが、通電量に応じた発熱が生じてＬＥＤ素子の発光効率低下を招くとともに、ＬＥＤ素子を封止するエポキシ樹脂やシリコン樹脂といった封止樹脂の光劣化を促進し、ひいては光量の低下が生じるという不都合がある。
【０００５】
かかる問題を解決するものとして、ＬＥＤ素子を封止するパッケージに熱伝導性に優れるＣｕからなるヒートシンク上にＬＥＤパッケージを設け、パッケージ基板を介してＬＥＤ素子の発熱を最短距離で放熱させるようにした発光装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
非特許文献１に記載される発光装置は、Ｃｕ製ヒートシンクと、ヒートシンク上に設けられるパッケージと、パッケージの周囲を覆うモールド樹脂とを有し、パッケージに設けられるＬＥＤ素子を蛍光体を分散させた樹脂で封止して形成されており、ＬＥＤ素子の発光に伴って生じる発熱を発光装置が搭載されるＡｌ基板に放熱している。
【非特許文献１】大久保聡，「ＬＥＤが蛍光灯を超える」，日経エレクロニクス，日経ＢＰ社，平成１７年４月２５日，Ｎｏ８９８，ｐ.８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１に記載された発光装置によると、熱的負荷の大なる製品であってもばらつきがなく、高信頼性を有する大出力型の発光装置を提供するにあたり、製造コストや寿命といった装置全体のバランスに優れた設計を行う必要があるため、顧客等の要望に応じた設計の自由度に制約がある。例えば、発光装置を設ける環境や、発光色、光量、配光特性等の複数の要望を実現するにあたって大幅な設計変更を行わず、柔軟に対応することは困難である。
【０００８】
従って、本発明の目的は、顧客等の要望に応じた自由度の高い装置設計を行うことができ、大出力化、高輝度化に対応することの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】
【０００９】
（１）本発明は、上記の目的を達成するため、発光素子と、前記発光素子を搭載する窒化アルミニウムからなる素子搭載部とを有することを特徴とする発光装置を提供する。このような構成によれば、高熱伝導性を有する素子搭載部が発光素子の発光に伴う熱を効率良く外部へ放散させることにより、発光素子の連続通電、大電流駆動を実現できる。
【００１０】
（２）本発明は、上記の目的を達成するため、発光素子を搭載する素子搭載部と、前記発光素子から放射される光を取り出す開口部を有し、前記開口部の光取出し側と反対側の実装面に前記素子搭載部および外部接続用の配線部を備えたケースとを有することを特徴とする発光装置を提供する。このような構成によれば、ケースに対する素子搭載部の固定と外部に対する電気的接続を容易に行えるとともに、電力の供給経路と放熱経路とを分離できる。そのため、高熱伝導性を有する素子搭載部から発光素子の発光に伴う熱を効率良く外部へ放散させることができ、発光素子の連続通電、大電流駆動を実現できる。
【００１１】
（３）また、本発明は、上記の目的を達成するため、発光素子を搭載する素子搭載部と、前記発光素子から放射される光を取り出す開口部を有し、前記開口部の光取出し側と反対側の実装面に前記素子搭載部および外部接続用の配線部を備えたケースと、前記ケースに取り付けられて前記発光素子から放射される光を光学形状に基づく方向に放射させる光学形状部とを有することを特徴とする発光装置を提供する。このような構成によれば、（２）に述べた特徴に加えて発光素子から放射される光を所望の放射範囲に放射することが可能になり、配光の自由度が高められる。
【００１２】
（４）また、本発明は、上記の目的を達成するため、発光素子を搭載する素子搭載部と、前記発光素子から放射される光を取り出す開口部を有し、前記開口部の光取出し側と反対側の実装面に前記素子搭載部および外部接続用の配線部を備えたケースと、前記発光素子から放射される光を波長変換して波長変換光を発生させる波長変換部と、前記ケースに取り付けられて前記波長変換光を光学形状に基づく方向に放射させる光学形状部とを有することを特徴とする発光装置を提供する。このような構成によれば、（３）に述べた特徴に加えて発光素子から放射される光を所望の発光色の光に波長変換して放射することが可能になり、発光装置の用途に応じて発光色を選択できる。
【００１３】
（５）また、本発明は、上記の目的を達成するため、発光素子を搭載する素子搭載部と、前記発光素子から放射される光を取り出す開口部を有し、前記開口部の光取出し側と反対側の実装面に前記素子搭載部および外部接続用の配線部を備えたケースと、前記発光素子から放射される光を波長変換するとともに前記波長変換光を光学形状に基づく方向に放射させる光学形状部とを有することを特徴とする発光装置を提供する。このような構成によれば、（４）に述べた特徴に加えて光学形状部に波長変換機能を付与することにより、構成の簡素化を図りながらも発光素子から放射される光を所望の発光色の光に波長変換して放射することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、顧客等の要望に応じた自由度の高い装置設計を行うことができ、大出力化、高輝度化に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００１６】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、III族窒化物系化合物半導体からなるフリップチップ型のＬＥＤ素子２と、ＬＥＤ素子２を搭載する素子搭載部としての素子搭載基板３と、発光装置１の本体となるケース４と、ケース４の開口部４Ａに設けられるＬＥＤ素子２を封止する透光性の素子封止部５と、開口部４Ａから出射される光を光学形状面７０の形状に応じた方向に放射する光学形状部７とを有しており、素子搭載基板３の底部が高熱伝導性を有する実装基板８上に面接触するように実装されている。
【００１７】
素子搭載基板３は、熱伝導性に優れる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）によって形成されており、ＬＥＤ素子２が搭載される表面に導電性材料で形成された配線パターン３０を有する。ＬＥＤ素子２はＡｕスタッドパンプ９を介して配線パターン３０上に実装されている。
【００１８】
ケース４は、Ａｌ２Ｏ３によって形成されており、中央に表面から底面にかけて貫通状に設けられる開口部４Ａを有する。開口部４Ａの内壁は底面から光取出し方向にかけて内径が拡大するように傾斜し、その途中に段部４３を有した光反射面４０を有しており、ＬＥＤ素子２から放射される光を光取出し側に反射する。また、ケース４の表面周囲にはフランジ４１が形成されており、後述する光学形状部７の位置決めを行う。ケース４の実装面には素子搭載基板３の配線パターン３０と電気的に接続されるＡｕからなる配線層４２が設けられており、素子搭載基板３の底面が後述する実装基板８と略同一面を形成するように凹部４４が設けられている。凹部４４のサイズは素子搭載基板３の種々のサイズに対応できるように図示する素子搭載基板３より大に形成されている。
【００１９】
素子封止部５は、耐熱性を有するシリコーンを開口部４Ａ内に注入することによってＬＥＤ素子２を封止している。
【００２０】
光学形状部７は、光透過性樹脂材料を用いて半球状の光学形状を有するように形成されており、ＬＥＤ素子２から放射された光が光学形状部７の光学形状面７０から外部放射される。
【００２１】
実装基板８は、アルミニウム（Ａｌ）からなり、表面にポリイミドからなる絶縁層８０と、絶縁層８０上に銅箔等の導電性材料からなる薄膜状の導電層８１とを有し、素子搭載基板３が搭載される部分は実装基板８の表面が直に素子搭載基板３と面接触するように絶縁層８０を省いた構成を有する。なお、実装基板８と素子搭載基板３との間に、例えばＡｇペーストやシリコーングリス等の熱伝導性ペーストを塗布しても良い。さらに素子搭載基板３の底面を実装基板８の表面に半田等の導電性材料で接合しても良い。この場合には、素子搭載基板３の底面および実装基板８の表面にＡｕによるフラッシュめっきを施して半田濡れ性を確保することが望ましい。また、素子搭載基板３を実装基板８に半田接合した後にケース４を素子搭載基板３および実装基板８に対して実装し、光学形状部７を設けるようにしても良い。
【００２２】
図２は、第１の実施の形態に係るＬＥＤ素子の縦断面図である。
【００２３】
ＬＥＤ素子２は、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置を用いて製造され、サファイア基板２０上にＡｌＮバッファ層２１を設けた後、ＧａＮ系半導層２７として、Ｓｉドープのｎ−ＧａＮ層２２、発光層２３、Ｍｇドープのｐ−ＧａＮ層２４を順次成長させた後にｐ−ＧａＮ層２４からｎ−ＧａＮ２２にかけてエッチングにより除去されたｎ−ＧａＮ層２２の露出部にｎ側電極２５を有する。また、ｐ−ＧａＮ層２４の表面にはｐ側電極２６が設けられている。このＬＥＤ素子２は、ｎ側電極２５およびｐ側電極２６に電圧を印加することにより発光層２３においてホールとエレクトロンのキャリア再結合が生じて発光し、サファイア基板２０側から青色光を放射する。なお、本実施の形態で用いるＬＥＤ素子２は１ｍｍ角のラージサイズ素子である。
【００２４】
ＧａＮ系半導体層２７の形成方法については、特に限定されないが、ＭＯＣＶＤ法の他に分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）、ハライド系気相成長法（ＨＶＰＥ法）、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によって形成することができる。なお、ＬＥＤ素子の構成としては、ホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構造のものを用いることができる。さらに、量子井戸構造（単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造）を採用することもできる。
【００２５】
図３は、第１の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＬＥＤ素子搭載部分について一部を除いた拡大平面図である。
【００２６】
ケース４の底面には、（ａ）に示すようにＬＥＤ素子２の電極にそれぞれ対応した配線層４２が設けられており、配線層４２は（ｂ）に示すように素子搭載基板３に設けられる配線パターン３０上に所定のピッチで設けられたＡｇスタンピング３１を介して電気的に接合される。また、素子搭載基板３は、Ａｇスタンピング３１によってケース４の底面に一体的に固定される。なお、Ａｇスタンピング３１に代えて半田により接合するものであっても良い。この場合、配線層４２と配線パターン３０にＡｕのフラッシュめっきを施すことで半田濡れ性が確保される。
【００２７】
（発光装置１の製造）
このような発光装置１を製造するには、まず、配線パターン３０およびＡｇスタンピング３１を形成された素子搭載基板３上にフリップチップボンダーでＬＥＤ素子２を実装する。なお、素子搭載基板３の底面に伝熱抵抗低減用のＡｕ層を設けても良い。次に、別工程でＡｕからなる配線層４２を底面に設けられたケース４を素子搭載基板３上に位置決めして熱圧着することにより、Ａｇスタンピング３１を介して配線層４２と配線パターン３０とを電気的に接続する。次に、ケース４の開口部４Ａにシリンジよりシリコーンを注入してＬＥＤ素子２を封止する。次に、ケース４のフランジより内側の部分に光学形状部７を取り付ける。
【００２８】
（発光装置１の実装）
発光装置１を実装基板８に搭載するには、ペースト状の半田を塗布された導電層８１に発光装置１を位置決め固定し、リフロー炉で半田を溶融させることによって配線層４２と導電層８１とを接合する。また、この接合によって素子搭載基板３の底面が実装基板８の表面に面接触した状態で固定される。なお、この素子搭載基板３と実装基板８との固定にあたって、素子搭載基板３と実装基板８との密着性を高めて伝熱抵抗を減らすために素子搭載基板３の底面にめっき等の薄膜形成加工によって図示しないＡｕ層を形成しておき、半田リフローに基づいて素子搭載基板３と実装基板８とを半田接合しても良い。また、Ａｕ層は素子搭載基板３でなく実装基板８側に設けても良い。
【００２９】
（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、以下の効果が得られる。
（１）高熱伝導性の素子搭載基板３にＬＥＤ素子２を搭載し、この素子搭載基板３をケース４の実装面側に直接的に固定するとともに電気的に接続することにより、電力の供給経路と放熱経路とを混在させることなく発光装置１を実装基板８に実装することができ、優れた熱伝導性が得られ、信頼性の高い実装が可能になる。
（２）高熱伝導性の素子搭載基板３に設けられる配線パターン３０とケース４の実装面側に設けられる配線層４２は、ケース４の凹部４４においてＡｇスタンピング３１で接合されることにより電気的に接続されるので、素子搭載基板３は、電気接続性を損なうことなく、かつ、電気的接続のためのスルーホール加工を要することなしに構造的、熱的、および電気的に優れた接合が可能になる。そのことにより、素子搭載基板３は厚さ方向に熱を伝達する放熱部材として優れた放熱性を有する。
（３）素子搭載基板３とケース４との固定は、ケース４の上方からＬＥＤ素子２および素子搭載基板３の位置を視認しながら位置決めを行えるので、位置決め精度の高い接合を行うことができる。
（４）ラージサイズのＬＥＤ素子２を用いることによる大電流通電でも十分な放熱性が得られることにより、近年要求されるレベルの明るさおよび更なる高輝度化に対応することができる。
（５）ケース４の実装面側に取り付けられる素子搭載基板３は、ＬＥＤ素子２のサイズや出力等に応じて適切なものを選択でき、ＬＥＤ素子２を長時間連続駆動する場合でも安定した発光特性を付与することができる。
（６）素子搭載基板３、ケース４、光学形状部７について、それぞれ顧客等の要望に応じた材料、特性のものを選択し、組み合わせることで発光装置１を製造でき、コストパフォーマンスおよび設計の自由度に優れる。
（７）熱膨張率同等で環境に対して安定な材料を用いて形成されているので、長期にわたって高い信頼性が得られる。
【００３０】
第１の実施の形態における発光装置１は、青色光を放射する構成であるので、青色光によって励起される蛍光体等の波長変換物質を含有した波長変換部を青色光の光路上に設けることにより、例えば、白色光を放射する白色発光装置１とすることができる。
【００３１】
図４は、第１の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す縦断面図である。
【００３２】
この発光装置１は、図１に示す実装基板８を導電性材料に代えてガラスエポキシからなる絶縁性材料で形成したものであり、素子搭載基板３の底面は実装基板８の表面と同一面上に設けられて面接触することにより放熱経路を形成している。なお、絶縁性材料を用いた実装基板８では、図１に示す絶縁層８０を省いた構成となっている。
【００３３】
このような構成によると、絶縁性材料を用いた実装基板８に対しても素子搭載基板３の底面から面的に熱を逃がす構成を提供することができる。
【００３４】
図５は、第１の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示す縦断面図である。
【００３５】
この発光装置１は、第１の変形例で説明した発光装置１の素子搭載基板３の底面と実装基板８に設けられる導電層８１および放熱層９０の表面とが同一面上に設けられるようにしたものであり、放熱層９０は導電層８１と同一の材料で形成されている。素子搭載基板３の底面と実装基板８側の放熱層９０との間は図示しない半田接合層によって接合される。なお、素子搭載基板３の底面および放熱層９０の表面には半田濡れ性を確保するためにＡｕによるフラッシュめっきが施されている。
【００３６】
このような構成によると、絶縁性材料からなる実装基板８の放熱層９０に対して半田接合による放熱経路が形成されるので、素子搭載基板３の底面から放熱層９０に面的に熱を逃がす構成を提供することができる。
【００３７】
図６は、第１の実施の形態に係る発光装置の第３の変形例を示す縦断面図である。
【００３８】
この発光装置１は、図１に示すケース４の段部４３に青色光によって励起されて黄色光を放射する蛍光体を含有した波長変換部６を設けた構成において相違しており、その他については同様に構成されている。
【００３９】
波長変換部６は、光透過性を有する樹脂材料にＬＥＤ素子２から放射される発光波長約４６０ｎｍの青色光によって励起されるＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)からなる蛍光体６０を含有し、板状に形成されている。なお、波長変換部６はガラス等の耐光性に優れる透光性材料の薄板表面に印刷等によって薄膜形成されたものであっても良い。また、蛍光体６０の種類についてもガーネット系、珪酸塩系等の種々の蛍光体６０を適用することができる。
【００４０】
このような構成によると、ケース４の段部４３にＹＡＧからなる蛍光体６０を有する波長変換部６を搭載することで、光学形状部７の装着性を阻害することなく、青色発光装置１をベースとした高輝度の白色発光装置１を容易に製造することができる。また、蛍光体６０については、ＹＡＧ等の黄色蛍光体に限定されず、青色光で励起される緑色蛍光体や赤色蛍光体であっても良い。
【００４１】
なお、上記した第１から第３の変形例を含む第１の実施の形態の発光装置１は、各部について種々の変形が可能であり、以下にその内容について説明する。
【００４２】
ＬＥＤ素子２は、青色ＬＥＤ素子以外の他のＬＥＤ素子２を用いることが可能であり、例えば、発光波長約３７０ｎｍの紫外ＬＥＤ素子を用いることができる。この場合、波長変換部６にＲＧＢ蛍光体を配置し、紫外光によってＲＧＢ蛍光体から放射される赤色、緑色、青色の光を混合することにより白色光を発生させることができる。また、ラージサイズ以外のＬＥＤ素子２を用いても良く、例えば、３００μｍ角のフリップチップ型ＬＥＤ素子を素子搭載基板３上に複数実装するものであっても良い。
【００４３】
また、ＬＥＤ素子２は、青色光や紫外光を放射するものの他に、緑色光、橙色光、赤色光、あるいは赤外光を放射するものであっても良い。ＬＥＤ素子２を構成する材料についてもＧａＮ以外にＡｌＩｎＧａＰ、ＧａＡｓ等の他の半導体材料で形成することができる。ＬＥＤ素子２の実装については、Ａｕスタッドパンプ９による接合に限定されず、半田バンプや半田層によって行われるものでも良い。また、フリップ実装型のＬＥＤ素子２に代えてフェイスアップ型のＬＥＤ素子２を用いて、光取出し面側に配置された電極と素子搭載基板３上の配線パターン３０にワイヤで接合されるものとしても良い。
【００４４】
素子搭載基板３は、放熱性に優れるＡｌＮの他に、例えば、Ｓｉからなるものを用いることができる。Ｓｉの素子搭載基板ではツェナーダイオード内蔵型とすることも可能であり、そのことによりＬＥＤ素子２の静電破壊を防ぐことができる。また、他の材料としてＡｌ２Ｏ３からなるものを用いても良い。配線パターン３０に設けられるＡｇスタンピング３１は、ＡｕおよびＳｎを線状に印刷したものであっても良い。
【００４５】
ケース４は、Ａｌ２Ｏ３以外の他の材料からなるものを用いることができ、例えば、容易に入手でき成型性に優れるナイロン等の樹脂材料や、型成型されたＳｉの焼結体、ＣｕやＡｌ等の金属材料であっても良い。また、Ａｌ２Ｏ３と異なる他のＢａＴｉＯ３等のセラミック材料、あるいはセラミック材料あるいは金属材料で覆われた有機材料であっても良い。金属材料の場合は配線層４２を設ける際に短絡を防ぐための絶縁層を設ける必要がある。また、開口部４Ａの内側にＡｌ蒸着や、めっきによる光反射膜を設けた構成としても良い。また、配線層４２は、Ａｕによるものの他に薄膜状のＡｇとＰｔによる積層構造であっても良い。
【００４６】
素子封止部５は、耐熱性に優れるシリコーンの他に、エポキシ樹脂、ガラス、無機系の封止材料を用いることができる。
【００４７】
波長変換部６は、ケース４の段部４３に単一の部材として設ける代わりに、例えば、素子封止部５に蛍光体を含有させたもの、光学形状部７の底部に薄膜状に設けたもの、光学形状部７の光学形状面７０に薄膜状に設けたもの、更にはＬＥＤ素子２の表面に薄膜状に設けたものであっても良い。
【００４８】
光学形状部７は、成型の容易な透光性樹脂材料からなるものの他に、ガラスによって形成されたものであっても良い。また、光学形状についても球面形状、非球面形状等の形状を適用することができる。また光学形状部７が着色されていても良く、均一な着色又は配光特性に応じた複数の着色がなされていても良い。また、光学形状部７を設けずに、ケース４の開口部４Ａから波長変換光を直接外部放射させるようにしても良い。
【００４９】
実装基板８は、Ａｌに代えてセラミック材料や、有機材料で形成することもできる。また、絶縁層８０を構成する絶縁性材料として、ポリイミドに代えてセラミック材料を用いることもできる。また、汎用のガラスエポキシ基板やセラミックス基板を用いても良い。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一又は同様の機能を有する部分に同一の符号を付している。
【００５１】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１の実施の形態の光学形状部７に代えてケース４の表面に乳白色状の光拡散部７Ａを設けた構成を有する。
【００５２】
光拡散部７Ａは、波長変換部６を介して入射する光を内部で拡散することにより、全体が乳白色状に発光する。
【００５３】
（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の実施の形態の好ましい効果に加えてケース４の形状に応じた乳白色状に発光する発光装置１を提供できる。また、ケース４の上部に設けられる光学部材の厚さを薄くできることから、発光装置１の薄型化を図ることができる。
【００５４】
（第３の実施の形態）
図８は、第３の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００５５】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１の実施の形態のケース４表面に黒色の塗装部１０を設けた構成を有する。
【００５６】
（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の実施の形態の好ましい効果に加えてケース４表面を黒色とすることで、光放射側から視認される用途においてＬＥＤ素子２を点灯または消灯したときのコントラストが明確となり、視認性を向上させることができる。このため、信号灯やインジケータ等のランプの誤認を防ぐことができる。なお、塗装については黒色に限定されず、濃紺や視認性を改善しうる他の色であっても良く、さらに塗装によらずにシール等の貼り付けであっても良い。
【００５７】
（第４の実施の形態）
図９は、第４の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００５８】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１の実施の形態で説明した半球状の光学形状部７に代えて光学形状面７０が凹状の光学形状部７を設けた構成を有する。
【００５９】
（第４の実施の形態の効果）
上記した第４の実施の形態によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えてケース４上に光学形状面７０が凹状の光学形状部７を設けることで波長変換部６を介して入射する光を拡散放射することができる。
【００６０】
（第５の実施の形態）
図１０は、第５の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００６１】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１の実施の形態で説明した半球状の光学形状部７に代えて光学形状面７０が放物反射面７１Ａと側面放射部７１Ｂからなる光学形状部７を設けた構成を有する。
【００６２】
放物反射面７１Ａは、波長変換部６を透過した光を光軸に対し略水平方向に反射する。この反射光は側面放射部７１Ｂから外部放射される。
【００６３】
（第５の実施の形態の効果）
上記した第５の実施の形態によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えてケース４上に放物反射面７１Ａと側面放射部７１Ｂからなる光学形状部７を設けることでＬＥＤ素子２の光軸方向とは異なる方向に波長変換光を外部放射することができる。
【００６４】
（第６の実施の形態）
図１１は、第６の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００６５】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１の実施の形態で説明した波長変換部６を設ける代わりにＬＥＤ素子２を封止する素子封止部５に蛍光体６０としてＹＡＧを含有した構成を有する。
【００６６】
（第６の実施の形態の効果）
上記した第６の実施の形態によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて部品として波長変換部を組み込む手間を省くことができ、製造工程の簡略化を図ることが可能になり、生産性を向上させることができる。
【００６７】
（第７の実施の形態）
図１２は、第７の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００６８】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１の実施の形態で説明した波長変換部６を設ける代わりに蛍光体６０を含有した透光性樹脂で光学形状部７を形成した構成を有する。
【００６９】
（第７の実施の形態の効果）
上記した第７の実施の形態によると、第１および第６の実施の形態の好ましい効果に加えて顧客等の要望により波長変換部の装着、非装着を容易に選択することができる。例えば、白色発光装置１を提供する場合には蛍光体６０を含む光学形状部７を装着し、青色発光装置１を提供する場合には無色透明の光学形状部７を装着するか、非装着にするといったように、ケース４以下の構成を変更することなく発光装置１のバリエーションを拡張できる。
【００７０】
また、図１３に示すように、蛍光体６０を含む光学形状部７を凹状に形成しても良い。
【００７１】
（第８の実施の形態）
図１４は、第８の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００７２】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１の実施の形態で説明したケース４と光学形状部７との間にスペーサ１１を設けた構成を有する。
【００７３】
スペーサ１１は、ケース４と同様にＡｌ２Ｏ３によって形成されており、中央に表面から底面にかけて貫通状に設けられる開口部１１Ａを有する。開口部１１Ａの内壁は底面から光取出し方向にかけて内径が拡大するように傾斜した光反射面１１１を有しており、ＬＥＤ素子２から放射される光を光取出し側に反射する。また、表面周囲にはフランジ１１０が設けられており、底部はケース４のフランジ４１と係合する形状を有している。
【００７４】
図１４においては、ケース４の開口部４Ａ内が素子封止部５Ａによって封止されており、スペーサ１１の開口部１１Ａ内が素子封止部５Ｂによって封止されている。開口部１１Ａの光反射面１１１は、開口部４Ａの光反射面４０に連続するように形成されている。なお、開口部１１Ａの素子封止部５Ｂは蛍光体含有タイプとすることもでき、さらには省略することも可能である。
【００７５】
（第８の実施の形態の効果）
上記した第８の実施の形態によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えてケース４にスペーサ１１を搭載することによって光反射面４０と光反射面１１１とが組み合わされた光反射面が形成されるので、スペーサ１１を設けることで所望の集光形状を容易に付与でき、改善された光放射性と高い発光効率が得られる。ケース４に加工を加えることなく白色光の放射性を容易に変化させることができる。
【００７６】
（第９の実施の形態）
図１５は、第９の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００７７】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第６の実施の形態で説明した蛍光体含有の素子封止部５を設ける代わりに蛍光体６０を含有したコーティング材をＬＥＤ素子２の表面に薄膜状に形成された波長変換部６を有するものである。
【００７８】
波長変換部６は、例えば、シリコーン等の光透過性樹脂材料や、光透過性の無機コーティング材にＹＡＧ等の蛍光体を含有させたものを用いることができ、ＬＥＤ素子２を素子搭載基板３上に搭載した後にスクリーン印刷によって薄膜形成する。波長変換部６の形成後、ケース４を実装し、さらに光学形状部７を取り付ける。
【００７９】
（第９の実施の形態の効果）
上記した第９の実施の形態によると、ＬＥＤ素子２を素子封止部５で封止しないことから、ＬＥＤ素子２の発熱による素子封止部５の熱膨張が生ぜず、そのことによる素子封止部５の剥離が生じない発光装置１が得られる。また、素子表面に薄膜状の波長変換部６が設けられることで、蛍光体６０の使用量を小にしながらも波長変換性を損なうことなく色むらのない発光装置１が得られる。
【００８０】
（第１０の実施の形態）
図１６は、第１０の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００８１】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、フレネルレンズ状の光学形状面７０を設けた光学形状部７を有し、そのことにより集光性を損なうことなく光学形状部７の薄型化を図ったものである。
【００８２】
（第１０の実施の形態の効果）
上記した第１０の実施の形態によると、光学形状部７を薄型化しつつ集光性を付与できることにより、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて機器サイズ等の制約条件がある電子機器への搭載にあたり、余裕をもって対応することができる。なお、波長変換部６を省略した青色光放射タイプの発光装置１としても同様の効果が得られる。
【００８３】
（第１１の実施の形態）
図１７は、第１１の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００８４】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、開口部４Ａの内壁の底面側に形成される第１光反射面４０Ａと、開口部４Ａの内壁の光取り出し側に形成される第２光反射面４０Ｂと、を有する。第１光反射面４０Ａは、底面側から光取出し側へ向かって内径が拡大し、ＬＥＤ素子２から放射される光を光取出し側に反射する。また、第２光反射面４０Ｂは、底面側から光取り出し側へ向かって内径が拡大し、波長変換部６を透過した光を光学形状面７０へ向かうよう反射する。尚、本実施形態においても、半田リフローにより素子搭載基板３と実装基板８とを半田接合する構成としてもよい。
【００８５】
ここで、第１光反射面４０Ａの内側は素子封止部５で満たされ、第２光反射面４０Ｂの内側は空洞となっている。素子封止部５の上面と段部４３とは面一に形成され、板状の波長変換部６が素子封止部５及び段部４３に載置されている。
【００８６】
また、この発光装置１は、波長変換部６に拡散粒子６１が混入されている。拡散粒子６１は、例えばシリカ、酸化チタン等の白色材料からなり、光透過性を有するものであっても、光透過性を有しないものであってもよい。拡散粒子６１は、蛍光体６０のように波長変換光を発するものではない。
【００８７】
（第１１の実施の形態の効果）
上記した第１１の実施の形態によると、第１反射面４０Ａに加えて第２反射面４０Ｂを形成することにより、集光性をさらに向上することができる。特に、本実施形態によれば、波長変換部６を透過する前の光と波長変換部６を透過した後の光がともに集光されるため、波長変換前後の光を的確に混在させることができ、発光装置１から取り出される光の均一性が良好である。
【００８８】
さらに、拡散粒子６１により波長変換部６を透過する光を拡散することにより、蛍光体６０による波長変換される光の拡散作用に加えて、拡散粒子６１によって波長変換されない光の拡散作用をも得ることができ、これによっても、光の均一性を向上させることができる。
【００８９】
（第１２の実施の形態）
図１８は、第１２の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００９０】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１１の実施の形態で説明した第１光反射面４０Ａを光取出し側に拡がるように湾曲させたものである。図１８に示すように、縦断面において第１光反射面４０Ａは放物線状に形成される。
【００９１】
（第１２の実施の形態の効果）
第１２の実施の形態によると、第１光反射面４０Ａが湾曲していることから、第１光反射面４０Ａの底面側における反射角度と、光取出し側における反射角度とが異なり、第１光反射面４０Ａへ入射する光を光取出し方向へ的確に集光することができ、光学的に外部放射効率が向上する。
【００９２】
（第１３の実施の形態）
図１９は、第１３の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００９３】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１１の実施の形態で説明した第１光反射面４０Ａが、断面にて底面側から光取出し側へ向かって連続的に複数の傾斜角となるよう形成される。例えば、第１光反射面４０Ａは、連続する３つの傾斜角を有し、底面側から光取出し側へ向かって底面とのなす角が大きくなるよう構成されている。
【００９４】
（第１３の実施の形態の効果）
第１３の実施の形態によると、第１光反射面４０Ａが複数の傾斜角に形成されていることから、第１光反射面４０Ａの底面側における反射角度と、光取出し側における反射角度とが異なる。これにより、ＬＥＤ素子２から第１光反射面４０Ａへ入射する光を光取出し方向へ的確に集光することができ、光学的な外部放射効率が向上する。
【００９５】
（第１４の実施の形態）
図２０は、第１４の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００９６】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１１の実施の形態におけるケース４の開口部４Ａが封止部１０により閉塞されている。封止部１０は、耐熱性を有するシリコーンを開口部４Ａ内に注入することによって波長変換部６等を封止している。すなわち、第１反射面４０Ａの内側は素子封止部５で封止され、第２反射面４０Ｂの内側は封止部１０で封止されている。本実施形態においては、波長変換部６には拡散粒子が含まれておらず、封止部１０に拡散粒子６１が混入されている。拡散粒子６１は、例えばシリカ、酸化チタン等の白色材料からなり、光透過性を有するものであっても、光透過性を有しないものであってもよい。
【００９７】
（第１４の実施の形態の効果）
第１４の実施の形態によると、拡散粒子６１により波長変換部６を透過した後の光を拡散することにより、光学形状部７へ入射する光の均一化を図ることができる。
また、光学形状部７と波長変換部６との間がシリコーンからなる封止部１０により満たされ、素子封止部５から光学形状部７にわたって樹脂からなるようにしたので、これらの部材間で屈折率が大きく変化することはない。従って、波長変換部６、封止部１０及び光学形状部７の互いの界面における光の臨界角を大きくすることができ、光取出し効率を向上させることができる。
【００９８】
（第１５の実施の形態）
図２１は、第１５の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【００９９】
（発光装置１の構成）
この発光装置１は、第１１の実施の形態で説明した第１光反射面４０Ａ上及び第２光反射面４０Ｂ上に、それぞれ第１光反射層４０Ｃ及び第２光反射層４０Ｄを形成したものである。第１光反射層４０Ｃ及び第２光反射層４０Ｄは、例えばＡｌ、Ａｇ等のようなＡｌ２Ｏ３からなるケース４よりも光の反射率の高い金属からなり、開口部４Ａの内壁に蒸着等により形成されている。
【０１００】
（第１５の実施の形態の効果）
第１５の実施の形態によると、第１光反射面４０Ａ上及び第２光反射面４０Ｂ上を、反射率の高い第１光反射層４０Ｃ及び第２光反射層４０Ｄで被覆することにより光学的な外部放射効率が向上する。
【０１０１】
なお、本発明は、上記した各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るＬＥＤ素子の縦断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る発光装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＬＥＤ素子搭載部分について一部を除いた拡大平面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る発光装置の第１の変形例を示す縦断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る発光装置の第２の変形例を示す縦断面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る発光装置の第３の変形例を示す縦断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図１１】第６の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図１２】第７の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図１３】第７の実施の形態に係る他の発光装置を示す縦断面図である。
【図１４】第８の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図１５】第９の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図１６】第１０の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図１７】第１１の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図１８】第１２の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図１９】第１３の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図２０】第１４の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【図２１】第１５の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…発光装置、２…ＬＥＤ素子、３…素子搭載基板、４…ケース、４Ａ…開口部、５…素子封止部、５Ａ…素子封止部、５Ｂ…素子封止部、６…波長変換部、７…光学形状部、７Ａ…光拡散部、８…実装基板、９…スタッドパンプ、１０…塗装部、１１…スペーサ、１１Ａ…開口部、２０…サファイア基板、２１…ＡｌＮバッファ層、２２…ｎ−ＧａＮ層、２３…発光層、２４…ｐ−ＧａＮ層、２５…ｎ側電極、２６…ｐ側電極、２７…ＧａＮ系半導体層、３０…配線パターン、３１…Ａｇスタンピング、４０…光反射面、４０Ａ…第１光反射面、４０Ｂ…第２光反射面、４０Ｃ…第１光反射層、４０Ｄ…第２光反射層、４１…フランジ、４２…配線層、４３…段部、４４…凹部、６０…蛍光体、６１…拡散粒子、７０…光学形状面、７１Ａ…放物反射面、７１Ｂ…側面放射部、８０…絶縁層、８１…導電層、９０…放熱層、１００…封止部、１０１…拡散粒子、１１０…フランジ、１１１…光反射面
【図１】
2007116138.tif 000003
【図２】
2007116138.tif 000004
【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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【図１５】
2007116138.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2007116138.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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