(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１乃至複数の収納凹所が表面に形成されたセラミック基板と、前記収納凹所の底面に実装される発光素子とを備えた発光装置において、受けた光と波長が異なる光を放射する波長変換物質、あるいは所定の波長の光を吸収する光吸収物質の少なくとも一方を前記セラミック基板内に含有し、前記収納凹所底面と背向するセラミック基板の裏面を光放射面としたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
１乃至複数の収納凹所が表面に形成されたセラミック基板と、前記収納凹所の底面に実装される発光素子とを備えた発光装置において、受けた光と波長が異なる光を放射する波長変換物質、あるいは所定の波長の光を吸収する光吸収物質の少なくとも一方を前記セラミック基板内に含有し、前記収納凹所の開口面を光放射面とし、発光素子の発する光を前記光放射面に向けて反射する反射部材をセラミック基板内に配置したことを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードのような発光素子を用いた発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型、軽量、省電力といった特徴を生かして、表示用光源や小型電流の代替、あるいは液晶パネル用光源等に発光素子（例えば、発光ダイオード）を用いた発光装置が普及してきている。また、発光素子として窒化ガリウム系化合物半導体からなる青色発光ダイオードや紫外光を放射する発光ダイオードが開発され、それらの発光素子を種々の波長変換物質（例えば、蛍光体）や光吸収体と組み合わせることにより、発光素子本来の発する色と異なる色、例えば白色やその他の色の光を放射する発光装置も提供されている。なお、このような発光装置において、上記波長変換物質や光吸収体の保持方法としては発光素子が実装される部位にそれらを含有した樹脂を充填する方法が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、波長変換物質や光吸収体を保持する母材として樹脂を用いているが、発光素子の発する光や熱によって樹脂が劣化、着色することにより、光の色合いや光量が低下するという問題があった。また、上記従来例では多数の発光素子を用いる場合、個々の発光素子が実装される部位に波長変換物質や光吸収体を含有する少量の樹脂をそれぞれ滴下充填した後に硬化させているため、工程が煩雑で時間を要するという問題があった。さらに、樹脂の滴下量の制御が困難であり、しかも、樹脂が硬化する時間内に樹脂よりも比重の大きい波長変換物質や光吸収体が沈下する傾向がみられ、その沈下度合いにも差異が生じやすく、結果的に個々の発光素子毎で発光色や発光量のばらつきが大きいという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光色や発光量の経年変化並びにばらつきを抑制することができる発光装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、１乃至複数の収納凹所が表面に形成されたセラミック基板と、前記収納凹所の底面に実装される発光素子とを備えた発光装置において、受けた光と波長が異なる光を放射する波長変換物質、あるいは所定の波長の光を吸収する光吸収物質の少なくとも一方を前記セラミック基板内に含有し、前記収納凹所底面と背向するセラミック基板の裏面を光放射面としたことを特徴とし、波長変換物質や光吸収を保持する母材として耐光性、耐熱性、放熱性に優れたセラミックを用いるため、樹脂を母材とする従来例に比較して、発光色や発光量の経年変化並びにばらつきを抑制することができる。しかも、発光素子から放射される光が全てセラミック基板内を通過することになって光の混色性を高めることができ、光放射面の観察方向に依存する色むらをさらに低減することができる。
【０００７】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、１乃至複数の収納凹所が表面に形成されたセラミック基板と、前記収納凹所の底面に実装される発光素子とを備えた発光装置において、受けた光と波長が異なる光を放射する波長変換物質、あるいは所定の波長の光を吸収する光吸収物質の少なくとも一方を前記セラミック基板内に含有し、前記収納凹所の開口面を光放射面とし、発光素子の発する光を前記光放射面に向けて反射する反射部材をセラミック基板内に配置したことを特徴とし、波長変換物質や光吸収を保持する母材として耐光性、耐熱性、放熱性に優れたセラミックを用いるため、樹脂を母材とする従来例に比較して、発光色や発光量の経年変化並びにばらつきを抑制することができる。しかも、発光素子の発する光及び波長変換物質や光吸収体からの光が反射部材によって光放射面（収納凹所の開口面）に向けて反射されるために発光効率の向上が図れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の参考例について説明する。
本参考例は、図１に示すように１乃至複数の収納凹所３が表面に形成されたセラミック基板２と、収納凹所３の底面に実装される発光素子１と、セラミック基板２が表面（図１における上面）に実装される配線基板１０とを備えている。
【０００９】
セラミック基板２は可視光領域における透光性を有し、波長変換物質である、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体６を含有して形成されており、表面（図１における上面）には１乃至複数の円柱状の突台２ａが前方（図１における上方）へ向けて突設されている。そして、突台２ａの前面には平面視略円形に開口するすり鉢状の収納凹所３が形成されている。収納凹所３の底面は平坦面となっており、この平坦な底面に発光素子（発光ダイオードチップ）１がフェースダウン実装される。また、収納凹所３の内周面及び中心部を除く底面を含めたセラミック基板２の表面には銅箔よりなる配線部（配線パターン）４が形成されている。
【００１０】
発光素子１は、例えばサファイア基板上に窒化ガリウム系の発光層が形成された青色発光ダイオードであって、各層には電極部５が接合されている。そして、各電極部５が配線部４と電気的に接続され、配線部４を介して発光素子１に電力が供給される。
【００１１】
配線基板１０は平板状であって、表面には銅箔よりなる配線パターン１１が形成されている。そして、収納凹所３の底面と背向するセラミック基板２の裏面（図１における下面）を配線基板１０に対向させ、裏面端部に設けられた配線部４を配線パターン１１に接合することで配線基板１０の表面にセラミック基板２が実装される。
【００１２】
ここで、本参考例におけるセラミック基板２は下記の工程からなる製造方法によって製造される。
【００１３】
１）セラミック材料とバインダと蛍光体とを混合する工程
２）射出成型によってセラミック基板２の形状に成型する工程
３）脱脂・焼結工程
４）ＭＩＤ（Molded  Inter-connected  Device）工法を用いて回路（配線部４）を形成する工程
上記製造方法によれば、ＹＡＧ蛍光体６がセラミック材料内に均一に分散された状態のままでセラミック基板２を製造することができるとともに、セラミック基板２の形状や肉厚の制御が容易に行える。したがって、蛍光体の母材に樹脂を用いた従来例に比較して、ＹＡＧ蛍光体６の分量や濃度を均一化することが可能となる。
【００１４】
而して、配線基板１０の配線パターン１１を通して発光素子１に電流を流すことで発光素子１が発光し、発光素子１の発する光の一部がセラミック基板２内に入射してＹＡＧ蛍光体６によって吸収され、発光素子１の発する光（青色光）と波長が異なる光（黄色光）に変換される。そして、ＹＡＧ蛍光体６によって波長変換された光（黄色光）と発光素子１の発する光（青色光）との混色によっておおよそ白色の光が前方へ放射されることになる。
【００１５】
上述のように本参考例によれば、ＹＡＧ蛍光体６を保持する母材として耐光性、耐熱性、放熱性に優れたセラミックを用いているので、樹脂を母材とする従来例に比較して、発光色や発光量の経年変化並びにばらつきを抑制することができる。
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態は、図２に示すように収納凹所３の底面と背向するセラミック基板２の裏面（図２における上面）を光放射面とした点に特徴がある。但し、本実施形態の基本構成は参考例と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１７】
セラミック基板２は参考例と同一の製造方法によって製造されるものである。但し、収納凹所３はすり鉢状ではなく、幅寸法（図２における左右の幅寸法）が均一に形成されており、底面には青色発光ダイオードからなる発光素子１がワイヤボンディングによってフェースダウン実装されている。
【００１８】
そして、収納凹所３の開口面を配線基板１０に対向させ、開口面周縁に設けられた配線部４を配線パターン１１に接合することで配線基板１０の表面にセラミック基板２が実装され、収納凹所３の底面と背向するセラミック基板２の裏面が光放射面となる。なお、配線基板１０表面における発光素子１と対向する位置には、発光素子１の発する光を前方へ反射する反射板１２が形成されている。
【００１９】
而して、本実施形態によれば、発光素子１の主発光面（図２における上面）から放射される光が全てセラミック基板２内を通過することになるから、ＹＡＧ蛍光体６によって波長変換されなかった青色光と、ＹＡＧ蛍光体６によって波長変換された黄色光との混色性を高めることができる。したがって、参考例に比較して光放射面の観察方向に依存する色むらを低減することができる。
【００２０】
（実施形態２）
本実施形態は、図３に示すように発光素子１の発する光を光放射面に向けて反射する反射部材１３をセラミック基板２内に配置した点に特徴がある。但し、本実施形態の基本構成は参考例と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２１】
反射部材１３は、アルミニウムのような反射率の高い金属によって椀状に形成され、その内周面を収納凹所３の内周面と対向させるようにしてセラミック基板２と一体に成型されている。
【００２２】
而して、本実施形態によれば、発光素子１の発する光（青色光）及びＹＡＧ蛍光体６によって波長変換された光（黄色光）が反射部材１３によって収納凹所３の開口面、すなわち光放射面に向けて反射されることになり、参考例及び実施形態１に比較して発光効率の向上が図れるものである。
【００２３】
なお、上述の実施形態１，２では発光素子１として窒化ガリウム系化合物半導体からなる青色発光ダイオードを用いたが、これに限定する趣旨ではなく、波長変換物質や光吸収体が機能し得る波長域の光を放射するものであればよい。また、セラミック基板２に用いるセラミック材料として可視光領域において透光性を有するものを用いたが、発光素子１の発する光の波長領域、並びに波長変換物質によって変換された光を透過する性質を有するものであればよい。さらに、セラミック基板２内に波長変換物質であるＹＡＧ蛍光体６を含有させているが、これに限定する趣旨ではなく、発光素子１の発する光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する他の波長変換物質を含有させてもよい。また、波長変換物質ではなく（あるいは波長変換物質とともに用いてもよいが）、発光素子１（又は波長変換物質）の発する光のうちの所定の波長の光を吸収する顔料や染料等の光吸収体を含有させてもよい。さらに、発光素子１の実装の形態（フェースアップ又はフェースダウン）についても実施形態に限定されるものではないし、発光素子１と配線部４との電気的な接続方法についてもワイヤボンディングやバンプ等を用いた方法の何れでも構わない。
【００２４】
また、セラミック基板２の外形や収納凹所３の形状も実施形態の形状に限定されるものではない。例えば実施形態１において、図４に示すように収納凹所３の底面に実装される発光素子１からセラミック基板２の光放射面（外周面）までの距離を略同一とした略ドーム形状にセラミック基板２を形成すれば、観察方向による色むらをさらに低減することができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、１乃至複数の収納凹所が表面に形成されたセラミック基板と、前記収納凹所の底面に実装される発光素子とを備えた発光装置において、受けた光と波長が異なる光を放射する波長変換物質、あるいは所定の波長の光を吸収する光吸収物質の少なくとも一方を前記セラミック基板内に含有し、前記収納凹所底面と背向するセラミック基板の裏面を光放射面としたので、波長変換物質や光吸収を保持する母材として耐光性、耐熱性、放熱性に優れたセラミックを用いるため、樹脂を母材とする従来例に比較して、発光色や発光量の経年変化並びにばらつきを抑制することができ、しかも、発光素子から放射される光が全てセラミック基板内を通過することになって光の混色性を高めることができ、光放射面の観察方向に依存する色むらをさらに低減することができるという効果がある。
【００２７】
請求項２の発明は、１乃至複数の収納凹所が表面に形成されたセラミック基板と、前記収納凹所の底面に実装される発光素子とを備えた発光装置において、受けた光と波長が異なる光を放射する波長変換物質、あるいは所定の波長の光を吸収する光吸収物質の少なくとも一方を前記セラミック基板内に含有し、前記収納凹所の開口面を光放射面とし、発光素子の発する光を前記光放射面に向けて反射する反射部材をセラミック基板内に配置したので、波長変換物質や光吸収を保持する母材として耐光性、耐熱性、放熱性に優れたセラミックを用いるため、樹脂を母材とする従来例に比較して、発光色や発光量の経年変化並びにばらつきを抑制することができ、しかも、発光素子の発する光及び波長変換物質や光吸収体からの光が反射部材によって光放射面（収納凹所の開口面）に向けて反射されるために発光効率の向上が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例の要部を示す断面図である。
【図２】実施形態１の要部を示す断面図である。
【図３】実施形態２の要部を示す断面図である。
【図４】同上の他の構成の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 発光素子
２ セラミック基板
３ 収納凹所
６ 蛍光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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