(57)【要約】【課題】本発明は、発光素子の実装基板に透光性のセラミックス基板を用いても光束の低下を抑制することができる発光装置及び照明装置を提供する。【解決手段】  本実施形態によれば、透光性である基板７の直線透過率が８５％としているため、この光は、基板７内で殆ど拡散することなく基板７の他面側７ｂから直接放射される。そして基板７を透過した光は、基板の直下に設けられている高拡散反射部１１に照射されることによって、高拡散反射部１１で広角的に光が拡散反射する。【選択図】図２
2012209281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線透過率が８５％以上である透光性アルミナを主とした材料からなる透光性セラミックス基板と；
透光性セラミックス基板の一面側に配設され、この基板の一面側に光を放射するとともに、一面側とは反対側である透光性セラミック基板の他面側にも透光性セラミックス基板を介して光を放射する発光素子と；
を具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
基板の透光性アルミナの平均粒径は、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の発光装置と；
発光装置が設けられる本体と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光ダイオード等の発光素子を用いる発光装置及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光素子、特に、発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称す）を用いた発光装置は、白熱電球に代替可能な電球形のＬＥＤランプ等の光源体、さらにはダウンライト、スポットライト等の各種照明器具の光源として、また、薄型テレビ、液晶ディスプレイ、携帯電話、各種情報端末のバックライト、さらには屋内外の看板広告等の光源として、多方面への展開が進んでいる。また、その長寿命、低消費電力、耐衝撃性、高速応答性、高純度表示色、軽薄短小化等を実現できることから、一般照明用のみならず、各種産業分野での応用が進んでいる。
【０００３】
これらＬＥＤを光源とする発光装置は、アルミニウム等のメタル基板やセラミックス基板が多く用いられている。そして、セラミック基板のうち、透光性セラミックス基板として、透光性アルミナを用いることも提案されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３１１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の透光性セラミック基板は、光が内部に入射した場合には内部拡散する割合が多いものであった。そのため、ＬＥＤから放射した光が基板を透過する場合に基板の内部で拡散反射した光が再びＬＥＤに向かって出射してしまうことが多く、基板の外部に取り出される光が少ないことがあった。また、基板の内部で拡散反射を繰り返すことによってもロスが生じるため基板の外部に取り出される光の量は停止してしまうものであった。このように、従来は、透光性セラミック基板に入射した光が結果的にロスが大きい状態となるため十分な光束が得られないことがあった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、発光素子の実装基板に透光性のセラミックス基板を用いても光束の低下を抑制することができる発光装置及び照明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】
本発明の本実施形態における発光装置は、直線透過率が８５％以上である透光性アルミナを主とした材料からなる透光性セラミックス基板と、透光性セラミックス基板の一面側に配設され、この基板の一面側に光を放射するとともに、一面側とは反対側である透光性セラミック基板の他面側にも透光性セラミックス基板を介して光を放射する発光素子とからなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、透光性セラミックス基板を透過する光は、殆ど基板内で拡散することなく他面側へ放射されるため、透光性セラミックス基板での光ロスが抑えられることにより光束の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１を示す照明装置の概略図である。
【図２】同じく図１における照明装置の概略側面断面図である。
【図３】本発明の実施例２を示す照明装置の概略側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態に係る発光装置は、直線透過率が８５％以上である透光性アルミナを主とした材料からなる透光性セラミックス基板と；透光性セラミックス基板の一面側に配設され、この基板の一面側に光を放射するとともに、一面側とは反対側である透光性セラミック基板の他面側にも透光性セラミックス基板を介して光を放射する発光素子と；を具備していることを特徴とする。
【００１１】
また、本実施形態は、基板の透光性アルミナの平均粒径は、１μｍ以下であることを特徴としている。
【００１２】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の一実施形態の発光装置１は、図１または図２に示すように構成される。図１、２において、照明装置であるＬＥＤ電球１は、電球用ソケットに着脱されるものであり、発光装置２、装置本体３、点灯装置４及び包囲体５を有して構成される。
【００１４】
発光装置２は、図２に示すように、基板７、半導体発光素子としての複数個のＬＥＤ８および封止樹脂９を有して形成されている。基板７は、外形が例えば略四角形状に形成されている。ＬＥＤ８は、例えば青色光を発光するように形成され、ＣＯＢ（Chip  On  board）方式によって基板７に実装されている。すなわち、発光体２は、複数個のＬＤチップ８が基板７の一面側７ａに図示しない高熱伝導性を有する絶縁層を介してマトリックス状に実装され、ＬＥＤ８を包囲して例えばシリコーン樹脂からなる土手１０が設けられている。そして、土手１０内にＬＥＤ８を覆って封止する例えばシリコーン樹脂などの封止樹脂９が充填されている。  
【００１５】
この基板７は、純度が９７％以上で熱伝導率が２３ｗ／ｍＫ以上の酸化アルミニウムからなる透光性アルミナ（ＰＣＡ（多結晶））を主とする透光性セラミックス基板である。そして、本実施形態では、純厚さ約０．５ｍｍの薄い平板で四隅をカットした略正方形をなすように構成した。
【００１６】
また、基板７の透光性アルミナは、平均粒径が１μｍ以下であるように構成されており、気孔率が０．１％以下であるように構成されている。さらに、平均表面粗さが０．２μｍ以下であり、焼結助剤を含まずに構成されているものである。なお、焼結助剤として例えば酸化マグネシウム等を用いた場合であっても、その含有率は０．１ｗｔ％以下であるようにすればよい。
【００１７】
そして、このように構成された基板７は、直線透過率が８５％と非常に高くなっており、拡散透過率は１５％以下にしているものである。
【００１８】
また、基板７の他面側７ｂには熱伝導部材７２が配設されている。熱伝導部材７１は、熱伝導性の良好な銅やアルミニウム等の金属、本実施形態ではアルミニウムからなる中実の円柱状に形成され、その頂部７２ａを基板７の他面側の一部、本実施形態では、略中心部に熱伝導性を有する耐熱性の接着剤やねじ等で熱的に密着させて固着しているものである。そして、頂部７２ａの反対側である端部７２ｂを取付け部１５に固着している。これにより、基板７が包囲体５における中空領域で保持されるようになっているとともに、ＬＥＤ８の点灯による発光装置２からの熱が熱伝導部材１４を介して金属ケース１２に伝熱されるため放熱経路も確保することができている。
【００１９】
装置本体３は、金属ケース１２よび樹脂ケース１３からなっている。金属ケース１２は、高熱伝導率を有する例えばアルミニウム（Ａｌ）など金属材料からなり、他端側１２ｂから一端側１２ａに向かって拡径するように形成されている。ここでは、金属ケース１２は、アルミニウム（Ａｌ）により形成されている。なお、金属ケース１２は、熱伝導性の良好な樹脂またはセラミックなどで形成されてもよい。
【００２０】
また、金属ケース１２は、外面１２ｃに一端側１２ａから他端側１２ｂの方向に沿った複数の放熱フィン１４が放射状に突出形成されている。そして、一端側１２ａの上面には、平面状の高拡散反射部１１が形成されているとともに、取付け部１５よりも外方に突出するように周壁部１６が形成されている。この周壁部１６の外方側に包囲体５が取り付けられる環状の段部１７が形成されている。
【００２１】
また、取付け部１５の溝２０には、発光体２および放熱板１１を包囲する取付板２１が嵌合されている。取付板２０の上面と周壁部１６の上面は、ほぼ同一面状となっている。
【００２２】
放熱フィン１４は、金属ケース１２の他端側１２ｂから一端側１２ａへと径方向の突出量が大きくなるように滑らかに傾斜して形成されている。また、放熱フィン１４は、図１に示すように、金属ケース１２の周方向に互いに略等間隔で放射状に形成され、放熱フィン１４，１４間に間隙２２が形成されている。間隙２２は、金属ケース１２の他端側１２ｂおよび周囲へ向けて開口され、金属ケース１２の一端側１２ａでは閉塞されている。放熱フィン１４および隙間２２の一端側には、環状の周壁部１６が形成されている。金属ケース１２は、例えばアルミダイキャストにより、上述のように成型されたものである。また、装置本体３の樹脂ケース１３は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂などの電気絶縁性の合成樹脂により形成されている。
【００２３】
高拡散反射部１１は、例えばＡｇ等からなり、拡散反射率の方が直線反射率よりも高い状態で構成されているものである。また、直線反射率とは、反射層に入射した光束が正反射することを指しており、その正反射した光束の光量は、光束の入射点での光の吸収があるために、入射した光束の光量よりは少ない。そのため、本明細書では入射した光束に対する正反射した光束の比を直線反射率と称する。また、拡散反射とは光反射層に入射した光束がその入射点で吸収された分を除いて入射点を中心として各方面に乱反射することを指している。これら乱反射光は一部に直線反射する光束を含んでいるが、本明細書では、直線反射する光束を除外した残りの光束を拡散反射光と称するとともに、この拡散した光束の入射した光束に対する比を本明細書では拡散反射率と称する。したがって、全光線反射率とは、直線反射率と拡散反射率を合計した値を指している。
【００２４】
また、高拡散反射部１１は、所望の波長（基板７を透過する光の波長を包含する波長）の光の全光線反射率に対する拡散反射率の比を80以上とした光反射層の反射特性により、光反射層での反射は、正反射される光成分が少なく、光反射層で拡散反射される光成分が多くなるようになっている。これにより、ＬＥＤ８の直下等から放射されて基板７を透過し、基板７の他面側７ｂから放射された光は、高拡散反射部１１によって主として拡散反射される。
【００２５】
また、口金２５は、例えばＥ１７形の一般照明電球用のソケットに接続可能なものである。そして、口金２５は、樹脂ケース１３に嵌合されてかしめられて固定されるシェル部、このシェル部の他端側に設けられる絶縁部及びこの絶縁部の頂部に設けられるアイレット部を有して構成されている。
【００２６】
また、点灯装置４は、発光体２のＬＥＤ８を点灯するものであり、樹脂ケース１３の内部に収容されている。すなわち、装置本体３の内側に収容されている。そして、点灯装置４は、基板３１およびこの基板３１に実装されたトランスや電子部品などの電気部品を有して形成されている。基板３１は、ガラスエポキシ材などの合成樹脂板やアルミニウム（Ａｌ）などの金属板からなっている。そして、基板３１は、樹脂ケース１３の底板部に嵌入されて底板部に支持されており、図示しない配線によって発光装置２と電気的に接続しているものである。
【００２７】
包囲体５は、拡散性を有する乳白色のアクリル樹脂からなるものである。また、内面側には、黄色蛍光体５ａが塗布されており、この黄色蛍光体５ａによって発光装置２のＬＥＤ８からの青色光を白色に変換して包囲体５の外部に白色光が出射されるものである。
【００２８】
ここで本実施例におけるＬＥＤ電球１の作用について説明する。
【００２９】
点灯装置４からの電力供給によって発光装置２のＬＥＤ８が点灯する。このＬＥＤ８から基板７の一面側７ａ側に放射された光は、主として包囲体５の上方領域から基板７が位置している高さ付近の領域に渡って照射される。そして、包囲体５の内側には黄色蛍光体５ａが設けられているため、ＬＥＤ８からの青色光が黄色蛍光体５ａと反応して白色光に変換されることによって包囲体５の外面から白色光が拡散して出射される。
【００３０】
また、同じく点灯装置４からの電力供給によって発光装置２のＬＥＤ８が点灯すると、ＬＥＤ８が実装されている基板７の直下方向にＬＥＤ８ａからの光が放射される。すると、基板７の直線透過率が８５％としているため、この光は、基板７内で殆ど拡散することなく基板７の他面側７ｂから直接放射される。そして基板７を透過した光は、基板の直下に設けられている高拡散反射部１１に照射されることによって、高拡散反射部１１で広角的に光が拡散反射する。そして、この拡散反射された光は、主として包囲体５の下方領域から基板７が位置している高さ付近の領域に渡って照射される。そして、包囲体５の内側には黄色蛍光体５ａが設けられているため、拡散反射した光、つまり青色光が黄色蛍光体５ａと反応して白色光に変換されることによって包囲体５の外面から白色光が拡散して出射される。
【００３１】
したがって、本実施例によれば、基板７は、酸化アルミニウムからなる透光性アルミナを主とする透光性セラミックス基板であり、直線透過率が８５％になっているため、ＬＥＤ８の直下から放射された青色光は、基板７によって拡散されることが抑制されて基板７の他面側７ｂから直接放射される光量が多くなる。これにより、他面側７ｂから放射される光は、拡散反射率が高い透光性セラミック基板に比べて相対的にロスが減ることになる。これにより基板７の他面側７ｂ側の光量を多くすることができる。
【００３２】
また、基板７は、酸化アルミニウムの平均粒径が１μｍ以下であるように構成されており、気孔率が０．１％以下であるように構成され、さらに、平均表面粗さが０．２μｍ以下であり、焼結助剤を含まずに構成されているものである。これにより、基板７の直線透過率が８５％よりも高くすることができるため光取り出し効率の高い発光装置２とすることができる。
【００３３】
また、本実施例によれば発光装置２は、包囲体５内にいて中間領域に位置するように配置されている。すなわち、包囲体５は全体的に透光性の材料で形成されており、これら包囲体５で囲まれた領域は発光領域であるが、本実施例の発光装置２のような基板７と高拡散反射部１１との組み合わせによって発光領域における下方側にも光が放射されることになる。これにより包囲体５から放射される光の配光を非常に広げることができる。また、配光が広がるばかりではなく、基板７の他面側７ｂの光量を高めることができるため発光領域における明暗差も少なくすることができるため配光領域及び配光領域における輝度むらを抑制することができるものである。
【００３４】
なお、基板７の直線透過率が８５％よりも低いと、他面側７ｂから放射される光が基板の内部拡散によって減るため、他面側７ｂ側の光量が少なくなる。このようになると他面側７ｂの光と一面側７ａの光とで明暗差が大きくなるため照度分布の差が大きくなるし、輝度均斉度も悪いものになってしまう。したがって、照度むらが生じるため例えば広範囲の配光であって照射むらの抑制した照明装置を実現する場合には好適ではない。
【００３５】
また、基板７の直線透過率は、好ましくは９０％以上であればよい。このようになると、他面側７ｂの光と一面側７ａとの光で明暗差も小さくなり均一な配光を実現しやすくなる。そして、これによると、特に複数の照明装置を製造する場合における照明装置間の特性ばらつきが抑制されるため、製造上、非常に優位な特性を実現することができるものである。
【００３６】
また、本実施例においては高拡散反射部１１を設けたが、基板７の他面側７ｂからの光を広範囲に拡散するための手段としてはこれに限らず、基板７側に他面側７ｂからの光の多くが戻らないように構成されるものであれば特に限定しない。
【００３７】
また、本実施例においては黄色蛍光体５ｂを包囲体５の内面に設けたが、黄色蛍光体５ｂを封止部材９内に混入する構成でもよい。そして、この構成の場合には基板７の他面側７ｂに黄色蛍光体５ｂを混入した封止部材９を設けてもよい。これらの場合及び本実施例における蛍光体は黄色発光のみではなく赤色発光や緑色発光等、適宜用いたり組み合わせることが可能であるものである。そして、ＬＥＤ８も青色のみならず他の色の発光や紫外発光のものを適宜用いることができるものである。
【００３８】
次に本発明の第二実施例について説明する。図３は本発明の第二実施例の照明装置の概略側面断面図である。そして、第一実施例と同一構成は同一符号を付してその説明は省略する。
【００３９】
本実施例において特徴であるのは、装置本体３Ａが拡散透過率が高い透光性セラミックスで形成されていることである。すなわち、図３に示すように発光装置２の基板７の他面側７ｂから放射した光は点灯装置４が収納されている空間に入射する。そして、この空間に入射した光は外壁を構成する装置本体３Ａから拡散放射されることになる。このようになると包囲体５以外の部分からも光の照射が可能となるため、非常に広範囲の配光が照明装置として実現することができる。そして、照明装置としての意匠性も向上することが可能となる。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１…照明装置であるＬＥＤ電球、２…発光装置、７…透光性セラミックス基板である基板、８…発光素子であるＬＥＤ
【図１】
2012209281.tif 000003
【図２】
2012209281.tif 000004
【図３】
2012209281.tif 000005