(57)【要約】【課題】平板状の基板上に平板状の透光性樹脂層を配設した場合、ほぼ真下に放出された光は、発光素子と基板との間で何度も反射するため、大半が基板に吸収されてしまうことから、発光素子からほぼ真下に放出された光を外部に取り出すことが困難であった。そのため、発光ロスが生じていた。【解決手段】主面を有する基板と、該基板の主面上に配設された透光性部材と、該透光性部材上に配設された発光素子とを備え、前記基板と前記透光性部材の少なくとも一方が凸部を有するとともに他方が前記凸部と嵌合する凹部を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する基板と、該基板の主面上に配設された透光性部材と、該透光性部材上に配設された発光素子とを備えた発光装置であって、
前記基板と前記透光性部材の少なくとも一方が凸部を有するとともに他方が前記凸部と嵌合する凹部を有していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記基板と前記透光性部材との接合面が凹凸形状であ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】
前記凸部の先端部とこの凸部と嵌合する前記凹部の底部との間に空隙があ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】
主面を有する基板と、該基板の主面上に配設された透光性部材と、該透光性部材上に配設された発光素子とを備えた発光装置であって、
前記基板が前記主面から裏面に向かって貫通する貫通孔を有し、前記透光性部材が前記貫通孔と嵌合する凸部を有していることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
前記凸部の先端部が、前記基板の裏面よりも前記主面側に位置することを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置と、前記発光装置が搭載される搭載板と、前記発光装置に通電する電気配線と、前記発光装置から出射される光を反射する光反射手段とを備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を備えた発光装置及び照明装置に関するものである。発光装置及び照明装置は、例えば、電子ディスプレイ用のバックライト電源、蛍光ランプに好適に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光素子を備えた発光装置は、発光効率の向上が求められている。そこで、特許文献１に記載されているように、透光性樹脂層を介して発光素子を基体上に配設した発光装置が提案されている。
【０００３】
非透光性の接着剤層などを介して基板上に発光素子を配設した場合、発光素子から下方に放出された光は、殆どが接着剤層などに吸収されてしまうため、発光ロスが生じる。しかしながら、特許文献１に記載されているように、透光性樹脂層を介して発光素子を基体上に配設することにより、発光素子から下方に放出された光を外部に取り出すことができる。これは、発光素子から下方に放出された光が、透光性樹脂層を透過することにより、外部に放出されるからである。
【特許文献１】特開２００５−１９１１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているように、透光性樹脂層を介して発光素子を基体上に配設することにより、発光効率を向上させることができる。しかしながら、特許文献１に記載のように、平板状の基板上に平板状の透光性樹脂層を配設した場合、発光素子からほぼ真下に放出された光を外部に取り出すことが困難であった。ほぼ真下に放出された光は、発光素子と基体との間で何度も反射するため、大半が基体に吸収されてしまうからである。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発光効率を向上させた発光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】
【０００６】
本発明の発光装置は、主面を有する基板と、該基板の主面上に配設された透光性部材と、該透光性部材上に配設された発光素子とを備えている。また、前記基板と前記透光性部材の少なくとも一方が凸部を有するとともに他方が前記凸部と嵌合する凹部を有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の発光装置によれば、基板と透光性部材の少なくとも一方が凸部を有するとともに他方がこの凸部と嵌合する凹部を有していることにより、発光素子から下方に放出された光が散乱しやすくなる。これは、基板と透光性部材との接合面が凹凸形状であることにより、基板で反射するときに光が散乱しやすくなるからである。そのため、発光素子からほぼ真下に放出された光であっても、外部に取り出しやすくなる。結果として、発光素子の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】
【０００８】
以下、本発明の発光装置について図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１〜４に示すように、本発明の第１の実施形態にかかる発光装置１は、主面を有する基板３と、基板３の主面上に配設された透光性部材５と、透光性部材５上に配設された発光素子７とを備えている。また、透光性部材５が下面に凸部９を有するとともに基板３が上面に凸部９と嵌合する凹部１１を有している。
【００１０】
このように、本実施形態の発光装置１は、透光性部材５が下面に凸部９を有するとともに基板３が上面に凸部９と嵌合する凹部１１を有していることから、発光素子７からほぼ真下に放出された光であっても、外部に取り出しやすくなる。結果として、発光素子７の発光効率を向上させることができる。
【００１１】
なお、図３に示すように、基板３及び透光性部材５のそれぞれが凸部９及び凹部１１を有し、互いに嵌合するように基板３及び透光性部材５が配設されていることが好ましい。これにより、凸部９及び凹部１１による光を散乱させる効果を高めることができるからでる。
【００１２】
さらに、本実施形態の発光装置１においては、基板３と透光性部材５との接合面が凹凸形状であることから、透光性部材５の中を透過する光を分散させる効果が高められるため、輝度のムラを小さくすることができる。
【００１３】
基板３としては、例えば、アルミナセラミックス、窒化アルミニウム焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックスのようなセラミックス、又は、エポキシ樹脂のような樹脂を用いることができる。また、セラミックスの上に樹脂を重ねた積層体であってもよい。セラミックスの上に樹脂を積層した積層体を用いることにより、発光装置１の耐久性を向上させることができる。発光素子７に通電すると、発光素子７は、発光すると同時に発熱する。また、樹脂は、セラミックスと比較して弾性変形しやすい。そのため、セラミックスにより基板３の強度を向上させつつ、樹脂により発光素子７の発熱により生じる熱応力を吸収することができるからである。
【００１４】
本実施形態における基板３は、上面に凹部１１を有している。凹部１１の形状としては、基板３の主面に対して垂直な断面において、略テーパ形状或いは略放物線形状であることが好ましい。これにより、入射光を上方向に反射することができるため、発光素子７で生じさせた光を効率良く取り出すことができるからである。
【００１５】
特に、上記断面において略放物線形状であるように、凹部１１の表面が曲線形状であることが好ましい。これにより、光をより広い範囲に分散させることができるとともに、基板３と透光性部材５との接合面に応力が加わる場合でも、この応力を分散させ、一部の箇所に集中する可能性を小さくできるからである。
【００１６】
また、凹部１１は、例えば、基板３の上面において平行な溝状に形成されていても良いが、図４に示すように、基板３の上面側のみに開口する形状であることが好ましい。このような形状の凹部１１を有している場合には、基板３の上面に平行ないずれの方向に対しても、凹部１１と嵌合する凸部９が引っ掛かりとなる。そのため、基板３と透光性部材５との位置ずれが生じる可能性を低減することができるからである。
【００１７】
発光素子７としては、駆動電力により光を発生させることのできる素子を用いればよい。例えば、半導体材料からなる発光ダイオードを用いることができる。具体的には、ＧａＡｓ、ＧａＮ或いはＡｌＮを主成分とする発光ダイオードを用いることができる。
【００１８】
透光性部材５としては、光透過性の高いものを用いることが好ましく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂のような透明樹脂を用いることができる。
【００１９】
また、本実施形態の発光装置１は、発光素子７を被覆する透光性の被覆部材１３を備えている。被覆部材１３は上に凸の形状になっていることが好ましい。これにより、発光素子７から斜め上方に放出された光に対しても発光素子７と被覆部材１３の表面との間隔が長くなることを抑制できるからである。これにより、放射強度を高めることができる。
【００２０】
被覆部材１３としては、透光性部材５と同様に、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂のような透明樹脂を用いることができる。特に、被覆部材１３と透光性部材５とが同じ樹脂を主成分とすることが好ましい。これにより、被覆部材１３と透光性部材５との接合性を高めることができる。また、被覆部材１３と透光性部材５とが同じ樹脂を主成分とすることにより、熱膨張差を小さくすることができる。
【００２１】
また、基板３と透光性部材５との間に金属膜を備えていることが好ましい。基板３がセラミックス、或いは樹脂からなる場合、発光素子７から下方に放出された光の、基板３上での反射率を高めることができるからである。そのため、上記のような金属膜を備えていることにより、発光素子７から下方に放出された光をより多く外部に取り出すことができる。
【００２２】
近年、発光装置１は、照明用としての需要が高まってきている。このように、発光装置１を照明用として用いる場合、輝度のムラが小さいことが求められるため、本実施形態の発光装置１が特に有効となる。これは、本実施形態の発光装置１を用いた場合、発光素子７のほぼ直上と発光素子７の斜め上方とで輝度にムラが生じる可能性を抑制できるからである。
【００２３】
既に示したように、平板状の基板３上に平板状の透光性樹脂層を配設した場合、発光素子７から下方に放出された光は、発光素子７と基板３との間で何度も反射するため、殆どが基板３などに吸収されてしまう。そのため、発光素子７のほぼ直上は、発光素子７からほぼ真上に放出された光のみが放出されることになる。一方、発光素子７の斜め上方は、発光素子７から斜め上方に放出された光と、発光素子７から斜め上方に放出されるとともに基板３で反射された光とが重ね合わせられた光が放出される。結果として、発光素子７のほぼ直上と発光素子７の斜め上方とで輝度にムラが生じる可能性がある。
【００２４】
しかしながら、本実施形態の発光装置１を用いた場合、基板３で反射するときに光が散乱しやすくなるため、発光素子７からほぼ真下に放出された光であっても、外部に取り出しやすくなる。これにより、輝度のムラを低減できる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明をする。
【００２６】
図５に示すように、本実施形態の発光装置１は、凸部９及び凹部１１の表面が曲面形状である。これにより、通電時における基板３及び透光性部材５の熱膨張にともなう応力を分散させて、基板３及び透光性部材５に対して上記の応力が部分的に集中することを抑制できる。加えて、凸部９及び凹部１１の表面が曲面形状であることにより、発光素子７から放出された光が基板３で反射するときに、より広範囲に光を散乱させることができる。そのため、発光効率をさらに向上させることができる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明をする。
【００２８】
図６に示すように、本実施形態の発光装置１は、凸部９の先端部とこの凸部９と嵌合する凹部１１の底部との間に空隙１５がある。このように、空隙１５を有することにより、発光装置１の発光効率をさらに向上させることができる。透光性部材５と比較して屈折率の小さい空隙１５が凸部９の先端部とこの凸部９と嵌合する凹部１１の底部との間に存在することにより、透光性部材５から空隙１５へと入射する光の反射率を高めることができるからである。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施形態について説明をする。
【００３０】
図７に示すように、本実施形態の発光装置１は、基板３の主面上であって発光素子７を取り囲むように位置し、内周面が発光素子７から発光される光を反射する反射面である枠状の反射部材１７を備えている。上記のような反射部材１７を備えることにより、発光素子７から放出された光を集光して、所望の光出射方向へ放出することができる。
【００３１】
反射部材１７としては、発光素子７と対抗する面（図７では内側面）における光の反射率が高いものであれば良く、例えば、Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの金属を用いることができる。また、アルミナセラミックスなどのセラミックス及びエポキシ樹脂などの樹脂の表面に、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕなどの反射率の高い金属薄膜が配設されたものを反射部材１７として用いることもできる。さらに、金属薄膜としてＡｇ，Ｃｕのように腐食しやすい部材を用いる場合には、金属薄膜の表面をＮｉのような腐食しにくい部材で被覆することが好ましい。
【００３２】
次に、本発明の第５の実施形態について説明をする。
【００３３】
図８に示すように、本実施形態の発光装置１は、主面を有する基板３と、基板３の主面上に配設された透光性部材５と、透光性部材５上に配設された発光素子７とを備えている。また、基板３が主面から裏面に向かって貫通する貫通孔１９を有している。そして、透光性部材５が貫通孔１９と嵌合する凸部９を有している。
【００３４】
このように、本実施形態の発光装置１においては、上記の貫通孔１９及び凸部９を有していることにより、発光素子７から基板３に向かって放出された光が基板３で反射するときに散乱されやすくなるので、発光素子７からほぼ真下に放出された光であっても、外部に取り出されやすくなる。結果として、発光素子７の発光効率を向上させることができる。
【００３５】
また、図９に示すように、基板３の主面上であって発光素子７を取り囲むように位置し、内周面が発光素子７から発光される光を反射する反射面である枠状の反射部材１７を備えていてもよい。発光装置１が、上記のような反射部材１７を備えることにより、発光素子７から放出された光を集光して、所望の光出射方向へ放出することができるからである。
【００３６】
次に、本発明の第６の実施形態について説明をする。
【００３７】
図１０に示すように、本実施形態の発光装置１においては、凸部９の先端部が、基板３の裏面よりも主面側に位置する。このように、凸部９の先端部が、基板３の裏面よりも主面側に位置することにより、発光素子７へ通電して透光性部材５が熱膨張した場合であっても、凸部９の先端部が基板３の裏面上に突出することを抑制できる。これにより、後述する搭載板２３のように基板３が設置される部材に対して発光装置１を安定して配設することができる。具体的には、透光性部材５の凸部９の先端と基板３の裏面との間に空隙１５が存在することが好ましい。
【００３８】
次に、本発明の一実施形態にかかる照明装置について説明する。
【００３９】
図１１に示すように、本実施形態の照明装置２１は、上記の実施形態に代表される発光装置１と、発光装置１が搭載される搭載板２３と、発光装置１に通電する電気配線２５と、発光装置１から出射される光を反射する光反射手段２７とを備えている。
【００４０】
本実施形態の照明装置２１における発光装置１は搭載板２３上に載置される。このとき、図１１に示すように、本実施形態の照明装置２１は、下方を照明するように形成されているため、発光装置１は発光素子７が基板３よりも下方に位置するようにして、搭載板２３上に載置される。本実施形態の照明装置２１においては、電気配線２５を通じて発光装置１に通電することにより、発光素子７が光を射出する。そして、光反射手段２７により、上記射出された光を反射させることで所望の方向を照らす照明装置２１として機能する。
【００４１】
照明装置２１は、発光装置１一つのみ備えていてもよく、また、図１１に示すように、複数備えていても良い。また、発光装置１を複数備えている場合には、各発光装置１を電気配線２５により、直列配置としても、並列配置としても良い。
【００４２】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる発光装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す実施形態の断面図である。
【図３】図２における領域Ａを拡大した拡大断面図である。
【図４】図１に示す実施形態の基板及び透光性部材を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態にかかる発光装置を示す拡大断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図９】図８に示す実施形態の変形例を示す拡大断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる照明装置を示す斜視断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・発光装置
３・・・基板
５・・・透光性部材
７・・・発光素子
９・・・凸部
１１・・・凹部
１３・・・被覆部材
１５・・・空隙
１７・・・反射部材
１９・・・貫通孔
２１・・・照明装置
２３・・・搭載板
２５・・・電気配線
２７・・・光反射手段
【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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【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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