(57)【要約】【課題】機械的強度の低下を抑制することができる蛍光体及び近年における大出力化に応じることができる発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ素子３の光取出側に配設され、光透過性材料からなる基部材９１と、基部材９１の光取出側に配設され、ＬＥＤ素子３から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体層９２とを備えた。これにより、蛍光体層９２を補強することができるため、蛍光体層９２の厚さを可能な限り小さい寸法に設定しても、蛍光体板９における機械的強度の低下を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の光取出側に配設され、光透過性材料からなる基部材と、
前記基部材の光取出側に配設され、前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体層とを備えたことを特徴とする蛍光体板。
【請求項２】
前記基部材の素子側には、前記発光素子からの光を透過し、かつ前記波長変換光を反射するダイクロイックミラーが配設されている請求項１に記載の蛍光体板。
【請求項３】
前記蛍光体層の光取出側面は凹凸面で形成されている請求項１に記載の蛍光体板。
【請求項４】
前記基部材の光取出側面は凹凸面で形成され、
前記蛍光体層の素子側面は、前記凹凸面に適合する凹凸面で形成されている請求項１に記載の蛍光体板。
【請求項５】
前記発光素子は発光ダイオード素子からなる請求項１乃至４のいずれかに記載の蛍光体板。
【請求項６】
前記蛍光体層は、その光出射面から白色光を出射するための蛍光体層である請求項１乃至５のいずれかに記載の蛍光体板。
【請求項７】
蛍光体層の厚さは均一な寸法に設定されている請求項１乃至６のいずれかに記載の蛍光体板。
【請求項８】
光取出側に開口するケースと、
前記ケースの光取出側に配設された蛍光体板と、
前記蛍光体板の光反取出側に配設され、かつ前記ケース内に収容された発光素子とを備えた発光装置において、
前記蛍光体板は、請求項１乃至７のいずれかに記載の蛍光体板であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
前記ケース内には、前記蛍光体板の素子側で前記発光素子を封止する光透過性部材からなる封止部材が充填されている請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記ケースの内面部には、前記発光素子から発せられる光を光取出側に反射するための傾斜面が設けられている請求項８又は９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、発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体板及びこれを備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、単一の発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）素子から発せられる光と、この光で蛍光体が励起されて発する波長変換光との混合により白色光を得ることができる発光装置が実用化されている。
【０００３】
一般に、この種の発光装置には、光取出側に開口するケースを有するパッケージと、ケース内に収容されたＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子をケース内で封止する蛍光体含有の封止部材とを備えたものが知られている。
【０００４】
このような発光装置においては、ＬＥＤ素子として青色光を発する青色ＬＥＤ素子であり、また蛍光体として青色光で励起されて黄色光を発する蛍光体であると、ＬＥＤ素子から発せられる青色の励起光と蛍光体から発せられる黄色の波長変換光との混合により白色光が得られる。
【０００５】
しかし、このような発光装置においては、ＬＥＤ素子から様々な方向に発せられる各光の行路長が蛍光体含有の封止部材内で一定でなく、このため色むらが生じるという不都合がある。
【０００６】
そこで、上述した不都合を回避するために、蛍光板層の厚さを一定の寸法に設定し、各光の行路長を蛍光体層内で一定の寸法に近づけて色むらを改善することができる発光装置が従来から提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
このような発光装置は、光取出側に開口するケースと、このケース内に収容されたＬＥＤ素子と、このＬＥＤ素子の光取出側に配置された蛍光体層を有するカバーとを備えている。
【特許文献１】特開２００３−３４７６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１においては、カバー（蛍光体板）が単一層で形成されているため、上記した色むらを改善するために蛍光体層の厚さを過度に薄い寸法に設定すると、蛍光体層（カバー）の機械的強度が低下するという問題があった。
【０００９】
また、カバー（蛍光体板）が単一層で形成されていることは、ＬＥＤ素子からの光がカバーに入射すると同時に蛍光体層に到達することになり、このため蛍光体層が劣化し易くなる。この結果、長期間にわたって輝度の高い光を得ることができず、近年における大出力化に応じることができないという問題もあった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、機械的強度の低下を抑制することができる蛍光体及び近年における大出力化に応じ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】
【００１１】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、発光素子の光取出側に配設され、光透過性材料からなる基部材と、前記基部材の光取出側に配設され、前記発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体層とを備えたことを特徴とする蛍光体板を提供する。
【００１２】
（２）本発明は、上記目的を達成するために、光取出側に開口するケースと、前記ケースの光取出側に配設された蛍光体板と、前記蛍光体板の光反取出側に配設され、かつ前記ケース内に収容された発光素子とを備えた発光装置において、前記蛍光体板は、上記（１）に記載の蛍光体板であることを特徴とする発光装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、蛍光体板における機械的強度の低下を抑制することができるとともに、近年における発光装置の大出力化に応じることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る蛍光体板を備えた発光装置を説明するために示す断面図である。
【００１５】
〔発光装置１の全体構成〕
図１において、発光装置１は、素子収容用のパッケージ２と、このパッケージ２内に収容されたＬＥＤ素子３と、パッケージ２内に充填されてＬＥＤ素子３を封止する封止部材８と、ＬＥＤ素子３の光取出側に封止部材８を覆うように配置された蛍光体板９とから大略構成されている。
【００１６】
（パッケージ２の構成）
パッケージ２は、ＬＥＤ素子３を収容可能なケース５と、ケース５の一方側（図１では下側）開口部を覆う素子搭載基板６とを有している。
【００１７】
<ケース５の構成>
ケース５は、基板側から光取出側に向かって開口する平面円形状の内部空間５Ａを有し、全体が例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックス材料からなる箱体によって形成されている。ケース５の材料としては、Ａｌ2Ｏ3の他にシリコン（Ｓｉ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）あるいは白色樹脂が用いられる。ケース５内には、ＬＥＤ素子３からの光を光取出側に反射するための傾斜面５ａが設けられている。内部空間５Ａの光取出側には、蛍光体板９を取り付けるための段状面５ｂが設けられている。内部空間５Ａには封止部材８が充填されている。
【００１８】
<素子搭載基板６の構成>
素子搭載基板６はＡｌ2Ｏ3のセラミックス材料によって形成されている。素子搭載基板６の材料としては、Ａｌ2Ｏ3の他に、ＳｉやＡｌＮあるいは白色樹脂が用いられる。素子搭載基板６の光取出側面（表面）には、ＬＥＤ素子３のｐ側電極及びｎ側電極（共に図示せず）にそれぞれ金（Ａｕ）からなるボンディングワイヤ１２，１３を介して接続する第１配線パターン１４，１５が設けられている。素子搭載基板６の実装側面（裏面）には、ＬＥＤ素子３に対して電源電圧を供給するための第２配線パターン１６，１７が設けられている。そして、第１配線パターン１４と第２配線パターン１６と及び第１配線パターン１５と第２配線パターン１７とは、それぞれ素子搭載基板６を貫通するビアホール１９，２０内に充填されたビアパターン２２，２３により電気的に接続されている。第１配線パターン１４，１５及び第２配線パターン１６，１７は、例えばタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属によりビアパターン２２，２３と一体的に形成されている。
【００１９】
なお、第１配線パターン１４，１５及び第２配線パターン１６，１７の表面には、ニッケル（Ｎｉ），アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ），Ａｕ，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）など単層又は積層あるいは半田材料による金属層が必要に応じて形成される。
【００２０】
（封止部材８の構成）
封止部材８は、シリコーン等の光透過性樹脂材料からなり、素子搭載基板６と蛍光体板９との間に配置され、ケース５内でＬＥＤ素子３を封止するように構成されている。封止部材８の材料としては、シリコーンの他に、エポキシ等の樹脂材料やＮ2，Ａｒ等の不活性ガスが用いられる。
【００２１】
（ＬＥＤ素子３の構成）
ＬＥＤ素子３は、ｐ側電極及びｎ側電極を有するフェイスアップ型の青色ＬＥＤ素子からなり、パッケージ２内の封止部材８によって封止され、かつ素子搭載基板６上に接着剤１００によって搭載されている。ＬＥＤ素子３は、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）基板上にＡｌＮからなるバッファ層及びｎ型半導体（ｎ−ＧａＮ）層・発光層・ｐ型半導体（ｐ−ＧａＮ）層を順次結晶成長させることにより形成されている。ＬＥＤ素子３の平面縦横寸法は、例えば縦寸法及び横寸法をそれぞれ約１ｍｍとする平面サイズに設定されている。
【００２２】
（蛍光体板９の構成）
蛍光体板９は、基部材９１及び蛍光体層９２からなり、ケース５内（内部空間５Ａ）に収容され、かつ段状面５ｂに取り付けられている。基部材９１は、シリコーン等の光透過性樹脂からなる平面円形状の薄板部材によって形成され、蛍光体層９２の補強部材として機能し得るように構成されている。蛍光体層９２は、基部材９１の光取出側に配設されている。そして、ＬＥＤ素子３からの光（青色光）を受けて励起されることにより、波長変換光（黄色光）を発するＹＡＧ（ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）等の蛍光体を含有するシリコーン等の光透過性樹脂によって形成されている。蛍光体層９２の厚さは均一な寸法に設定されている。これにより、ＬＥＤ素子３から発せられる各光の行路長を蛍光体層９２内において一定の寸法に近づけ、蛍光体層９２から出射される光の色むらの発生が抑制される。
【００２３】
〔発光装置１の動作〕
ＬＥＤ素子３に電源から第２配線パターン１６，１７及びビアパターン２２，２３・第１配線パターン１４，１５・ボンディングワイヤ１２，１３を介して電圧が印加されると、ＬＥＤ素子３の発光層において青色光を発し、この光がＬＥＤ素子３の光取出面から封止部材８に出射される。
【００２４】
次に、ＬＥＤ素子３からの出射光が封止部材８を透過する。そして、蛍光体板９（蛍光体層９２）では入射した光（青色光）を受けて励起されることにより黄色の波長変換光を発する。このため、ＬＥＤ素子３から発せられる青色の励起光と蛍光体板９から発せられる黄色の波長変換光とが混合して白色光となる。この後、白色光が蛍光体板９を透過し、その光出射面から出射される。
【００２５】
[第１の実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次の（１）〜（３）に示す効果が得られる。
【００２６】
（１）蛍光体板９が基部材９１及び蛍光体層９２からなるため、基部材９１によって蛍光体層９２を補強することができる。これにより、蛍光体層９２の厚さを可能な限り小さい寸法に設定しても、蛍光体板９における機械的強度の低下を抑制することができる。
【００２７】
（２）蛍光体層９２が基部材９２の光取出側に配置されているため、それだけＬＥＤ素子３からの光を遠い位置で受けることになり、蛍光体層９２の劣化を抑制することができる。このため、長期間にわたって輝度の高い光を得ることができ、近年における大出力化に応じることができる。
【００２８】
[第２の実施の形態]
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る蛍光体板を説明するために示す断面図である。図２において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２９】
図２に示すように、第２の実施の形態に示す蛍光体板２１は、出射光量を多くするためにダイクロイックミラー９３を用いた点に特徴がある。
【００３０】
このため、基部材９１の素子側には、ＬＥＤ素子３から発せられる青色光と透過し、かつ蛍光体層９２から発せられる黄色光（波長変換光）を反射するダイクロイックミラー９３が配設されている。
【００３１】
[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）に加え、次に示す効果が得られる。
基部材９１の素子側にダイクロイックミラー９３が配設されているため、ＬＥＤ素子３からの青色光がダイクロイックミラー９３を透過して蛍光体板２１内に入射し易くなるとともに、蛍光体板２１内で発する黄色光をダイクロイックミラー９３で反射し易くなる。これにより、蛍光体板２１からの出射光量が多くなり、光取出効率を高めることができる。
【００３２】
[第３の実施の形態]
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る蛍光体板を説明するために示す断面図である。図３において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３３】
図３に示すように、第３の実施の形態に示す蛍光体板３１は、出射光量を多くするために蛍光体層９２に表面処理を施した点に特徴がある。
【００３４】
このため、蛍光体層９２の光出射面は、断面矩形状の凹部を有する凹凸面９２Ａで形成されている。
【００３５】
[第３の実施の形態の効果]
以上説明した第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）に加え、次に示す効果が得られる。
蛍光体層９２の光出射面は凹凸面９２Ａで形成されているため、蛍光体板３１からの白色光が蛍光体層９２と空気との界面で拡散して蛍光体層９２から出射され易くなる。これにより、蛍光体板３１からの出射光量が多くなり、光取出効率を高めることができる。
【００３６】
[第４の実施の形態]
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る蛍光体板を説明するために示す断面図である。図４において、図１と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３７】
図４に示すように、第４の実施の形態に示す蛍光体板４１は、出射光量を多くするために基部材９１及び蛍光体層９２に表面処理を施した点に特徴がある。
【００３８】
このため、基部材９１の光出射面は、断面矩形状の凹凸部を有する凹凸面９１Ａで形成されている。また、蛍光体層９２の光入射面は、凹凸面９１Ａに適合し、かつ断面矩形状の凹凸部を有する凹凸面９２Ｂで形成されている。
【００３９】
[第４の実施の形態の効果]
以上説明した第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果（１）に加え、次に示す効果が得られる。
基部材９１の光出射面は凹凸面９１Ａで形成され、蛍光体層９２の光入射面は凹凸面９１Ａに適合する凹凸面９２Ｂで形成されているため、蛍光体板９からの白色光が基部材９１と蛍光体層９２との界面で拡散して蛍光体層９２に出射され易くなる。これにより、蛍光体板９からの出射光量が多くなり、光取出効率を高めることができる。
【００４０】
以上、本発明の発光装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００４１】
（１）本実施の形態では、蛍光体層９２が蛍光体含有のシリコーン等の光透過性樹脂である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、蛍光体含有の無機ガラスからなるもの、あるいは蛍光体含有の有機・無機ハイブリッド材料からなるものでもよい。
【００４２】
（２）本実施の形態では、ＬＥＤ素子２から発せられる光（青色光）を受けて励起されることにより黄色の波長変換光を発する蛍光体板９，２１，３１，４１である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ＬＥＤ素子から発せられる光（紫色光：波長３７０〜３９０ｎｍ）を受けて励起されることにより白色の波長変換光を発する蛍光体板であってもよい。
【００４３】
（３）本実施の形態では、フェイスアップ型のＬＥＤ素子３を用いたが、フェイスダウン型のＬＥＤ素子３を用いてもよい。この場合、ＬＥＤ素子３は第１配線パターン１４，１５にフリップチップ接続される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蛍光体板を備えた発光装置を説明するために示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る蛍光体板を説明するために示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る蛍光体板を説明するために示す断面図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る蛍光体板を説明するために示す断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１…発光装置、２…パッケージ、３…ＬＥＤ素子、５…ケース、５Ａ…内部空間、５ａ…傾斜面、５ｂ…段状面、６…素子搭載基板、８…封止部材、９，２１，３１，４１…蛍光体板、１２，１３…ボンディングワイヤ、１４，１５…第１配線パターン、１６，１７…第２配線パターン、１９，２０…ビアホール、２２，２３…ビアパターン、９１…基部材、９１Ａ…凹凸面、９２…蛍光体層、９２Ａ，９２Ｂ…凹凸面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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