(57)【要約】【課題】発光装置の発光効率を向上させること。【解決手段】基体１４は、透光性材料からなり、第１の面１４ｕ、第２の面１４ｂおよび導体パターン１４ｃを有している。発光素子１０は、第１の面１４ｕに実装されている。発光部材１３は、発光素子の上方に配置されている。第１の光反射面１１は、発光素子１０および発光部材１３の間の空間Ｓを囲んでいる。第２の光反射面１２は、基体１４の第２の面１４ｂを覆っている。第２の光反射面１２は、楕円面の部分的な形状を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面より下側に位置する第２の面と、前記第１の面に形成された導体パターンとを有しており、第１の透光性材料からなる基体と、
前記導体パターンに電気的に接続されており、前記基体の前記第１の面に実装された発光素子と、
蛍光材料を含んでおり、前記発光素子の上方に配置された発光部材と、
前記発光素子および前記発光部材の間の空間を囲んでいる第１の光反射面と、
楕円面の一部を構成する形状を有しており、前記基体の前記第２の面を覆っている第２の光反射面と、
を備えた発光装置。
【請求項２】
前記基体の前記第２の面は、前記第２の光反射面の形状に対応する楕円面の部分的な形状を有していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記基体は、楕円の短軸を回転軸とする回転楕円体の部分的な形状を有していることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記基体の前記第１の面が、前記回転楕円体の長軸面であることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子は、前記回転楕円体の中心位置に配置されていることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
【請求項６】
前記発光素子は、第２の透光性材料からなる層によって封入されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項７】
前記第２の透光性材料は、前記第１の透光性材料の屈折率より小さい屈折率を有していることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１の透光性材料が、ガラスまたは結晶構造材料であることを特徴とする請求項７記載の発光装置。
【請求項９】
前記第２の透光性材料が、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項８記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第２の光反射面は、前記発光素子の直下に位置しており、前記発光素子側に突出した部分を有していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードなどの発光素子を有する発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明分野などにおいて、発光ダイオードなどの発光素子を有する発光装置の開発が進められている。この発光装置は、発光素子によって発生された光の波長を変換する発光部材を有している。今後、発光装置において、発光効率のさらなる向上が求められている。
【特許文献１】特開２００５−２２８９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発光装置における発光効率を向上させるためには、発光素子によって発生された光の波長変換の効率を向上させる必要がある。一般的に、発光素子によって発生された光の一部は、発光素子の周辺に設けられた部材が影響して、波長変換が行われる発光部材にまで到達しないことがある。発光部材における波長変換の効率を向上させるためには、発光素子によって発生された光の損失を低減させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一つの態様において、発光装置は、基体、発光素子および発光部材を有している。基体は、第１の透光性材料からなり、第１の面、第２の面および第１の面に形成された導体パターンを有している。発光素子は、導体パターンに電気的に接続されており、基体の第１の面に実装されている。発光部材は、発光素子の上方に配置されており、発光素子によって発生された光によって励起される蛍光材料を含んでいる。発光装置は、第１の光反射面および第２の光反射面をさらに有している。第１の光反射面は、発光素子および発光部材の間の空間を囲んでいる。第２の光反射面は、楕円面の部分的な形状を有しており、基体の第２の面を覆っている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の一つの態様において、発光装置は、楕円面の部分的な形状を有する第２の光反射面を含んでいることにより、発光素子の下方に放射された光の損失を低減させて、発光部材における波長変換の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】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態が図面を参照して詳細に説明されている。本実施の形態の概念が、図１を参照して説明されている。発光装置１は、発光素子１０によって発生された光を上方へ反射する第１の光反射面１１および第２の光反射面１２を有している。“上方”とは、仮想のＸＺ空間におけるＺ軸の正方向のことをいう。発光装置１は、発光素子１０の上方に配置された発光部材１３をさらに有している。発光素子１０から上方へ放射された光Ｌ１ａは、第１の光反射面１１によって発光部材１３の方向へ反射される。光Ｌ１ａは、発光部材１３によって波長変換される。波長変換された光が、符号Ｌ２として示されている。発光素子１０から下方に放射された光Ｌ１ｂは、第２の光反射面１２によって発光部材１３の方向へ反射される。“下方”とは、Ｚ軸の負方向のことをいう。光Ｌ１ｂは、発光部材１３によって波長変換される。波長変換された光が、符号Ｌ２として示されている。本実施の形態の発光装置１は、発光部材１３による波長変換において、発光素子１０から下方へ放射された光Ｌ１ｂを補足的に利用するものである。
【０００７】
本実施の形態の発光装置１が、図２−図４を参照して説明されている。発光装置１は、基体１４、発光素子１０および発光部材１３を有している。基体１４は、第１の透光性材料からなる。基体１４の“透光性”とは、発光素子１０によって発生された光の波長の少なくとも一部が透過できることをいう。第１の透光性材料は、ガラスまたは結晶構造材料である。結晶構造材料の例は、サファイアである。結晶構造材料の他の例は、水晶である。基体１４は、第１の面（上面）１４ｕ、第２の面（下面）１４ｂおよび導体パターン１４ｃを有している。図２−図４において、発光装置１は、仮想のＸＹＺ空間に置かれている。上面１４ｕは、平坦な形状を有している。下面１４ｂは、曲面形状を有しており、上面１４ｕの下側に位置している。下面１４ｂの形状は、楕円面の一部分である。導体パターン１４ｃは、上面１４ｕ上に形成されている。導体パターン１４ｃは、透光性材料からなる。透光性材料は、ＩＴＯ（In2O3‐SnO2）である。透光性材料の他の例は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）である。導体パターン１４ｃの他の例は、光反射性を有する金属材料からなる。金属材料は、金（Ａｕ），銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される。
【０００８】
発光素子１０は、半導体材料からなる発光ダイオードである。発光素子１０は、基体１４の上面１４ｕ上に実装されており、導体パターン１４ｃに電気的に接続されている。発光素子１０は、フリップチップ接続によって上面１４ｕ上に実装されている。発光素子１０は、基板上に積層された第１導電型半導体層（ｎ型層）、半導体活性層および第２導電型半導体層（ｐ型層）を有している。基板は、透光性材料からなる。第１の電極パッド（ｎ側電極パッド）が、ｎ型層１０ｎ上に形成されている。ｎ側電極パッドは、金（Ａｕ）からなる。透光性電極がｐ型層上に形成されている。透光性電極は、ＩＴＯからなる。第２の電極パッド（ｐ側電極パッド）が透光性電極上に形成されている。ｐ側電極パッドは、金（Ａｕ）からなる。発光素子１０は、ｎ側電極パッドおよびｐ側電極パッドを含む実装面を有している。発光素子１０は、半田を介して基体上に実装されている。半田は、金−スズ（Ａｕ−Ｓｎ）合金からなる。半田が付着される電極が、導体パターン１４ｃ上に形成されている。電極は、金（Ａｕ）からなる。
【０００９】
発光部材１３は、発光素子１０の上方に配置されている。発光部材１３は、発光素子１０によって発生された光（Ｌ１ａおよびＬ１ｂ）によって励起されて、第２の光Ｌ２を放射する蛍光材料を含んでいる。発光部材１３は、シート形状を有している。発光部材１３は、ベース材料であるシリコーン樹脂からなる。
【００１０】
発光装置１は、第１の光反射面１１および第２の光反射面１２を有している。第１の光反射面１１は、発光素子１０および発光部材１３の間の空間Ｓを囲んでいる。第１の光反射面１１は、放物面の一部分の形状を有している。発光素子１０から上方へ放射された光Ｌ１ａは、第１の光反射面１１によって発光部材１３の方向へ反射される。第２の光反射面１２は、基体１４の下面１４ｂを覆っている。図２−図４に示されように、第２の光反射面１２は、第２の面１４ｂ上に形成されている。第２の光反射面１２は、金属材料からなる。金属材料は、アルミニウム（Ａｌ）である。第２の光反射面１２は、蒸着によって下面１４ｂに付着されている。第２の光反射面１２は、曲面形状を有している。曲面形状は、楕円面の一部分である。発光素子１０から下方に放射された光Ｌ１ｂは、第２の光反射面１２によって発光部材１３の方向へ反射される。本実施の形態の発光装置１は、発光部材１３による波長変換において、発光素子１０から下方へ放射された光Ｌ１ｂを補足的に利用していることにより、発光効率が向上されている。
【００１１】
図４に示されたように、発光装置１は、第２の透光性材料からなる層１５をさらに有している。層１５の“透光性”とは、発光素子１０によって発生された光（Ｌ１ａおよびＬ１ｂ）の波長の少なくとも一部が透過できることをいう。層１５は、導体パターン１４ｃおよび発光素子１０を封入している。第２の透光性材料は、樹脂である。樹脂は、シリコーン，エポキシまたはアクリルである。第２の透光性材料の他の例は、低融点ガラスである。層１５は、基体１４の透光性材料の屈折率より小さな屈折率を有している。層１５は、基体１４の上面１４ｕに付着している。層１５は、第１の光反射面１１に付着している。
【００１２】
発光装置１は、第１の部分１８ａおよび第２の部分１８ｂからなるパッケージを有している。第１の光反射面１１は、パッケージの第１の部分１８ａの内側表面に位置する。パッケージの第２の部分１８ｂは、樹脂接着剤を介して第１の部分１８ａに付着されている。発光装置１は、導体パターン１４ｃに電気的に接合されたリード端子１９を有している。
【００１３】
第２の光反射面１２および基体１４が、図５を参照して詳細に説明されている。第２の光反射面１２および基体１４の下面１４ｂは、楕円面の部分的な形状を有している。楕円面は、（ｘ２／ａ２）＋（ｙ２／ｂ２）＋（ｚ２／ｃ２）＝１という式によって示される。“ａ”は、中心Ｏおよび点Ａの距離である。“ｂ”は、中心Ｏおよび点Ｂの距離である。“ｃ”は、中心Ｏおよび点Ｃの距離である。本実施の形態において、“ａ”および“ｃ”は、ａ＝ｃの関係を有している。第２の光反射面１２および基体１４の下面１４ｂは、楕円の短軸ＢＢ’を回転軸とする回転楕円面の部分的な形状を有している。基体１１の上面１４ｕは、回転楕円面の長軸面である。“長軸面”とは、長軸ＡＡ’またはＣＣ’が短軸ＢＢ’を回転軸として回転されることにより形成される面のことをいう。図６に示されたように、発光素子１０は、楕円（ｘ２／ａ２）＋（ｙ２／ｂ２）＝１の中心Ｏの位置上に実装されている。図６において、発光素子１０から放射された光が第２の光反射面１２によってＺ軸の正方向へ反射される点が、符号α１（ｘ１，ｙ１）およびα２（ｘ２，ｙ２）によって示されている。楕円上の曲線α１α２の長さが、楕円上の曲線Ａα１およびＡ’α２の長さより大きい。本実施の形態の発光装置１は、このような構成により、第２の光反射面１２によって反射された光が、発光素子１０によって吸収される可能性が低減されている。第２の光反射面１２によって反射されて発光素子１０から遠ざかる光の量が増加されている。図７に示されたように、層１５が基体１４の透光性材料の屈折率より小さな屈折率を有していることにより、基体１４および層１５の界面において、第２の光反射面１２によって反射されて発光素子１０から遠ざかる光がさらに発光素子１０から遠ざかる。
【００１４】
図８に示されたように、発光装置１の他の実施の形態において、第２の光反射面１２は、発光素子１０の直下に位置しており、発光素子１０側に突出した部分１２ｐを有している。発光装置１は、突出した部分１２ｐを有していることにより、発光素子１０の下方に放射された光が、発光素子１０を回避するように反射されて、発光素子１０によって吸収される可能性が低減されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の概念を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の発光装置を示す斜視図である。
【図３】図２に示された発光装置の分解図である。
【図４】図２に示された発光装置の断面図である。
【図５】第２の光反射面１２および基体１４を示す図である。
【図６】第２の光反射面１２および基体１４を示す図である。
【図７】第２の光反射面１２および基体１４を示す図である。
【図８】本発明の他の実施の形態の発光装置における第２の光反射面１２および基体１４を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  発光装置
１０  発光素子
１１  第１の光反射面
１２  第２の光反射面
１３  発光部材
１４  基体
１５  透光性材料層
【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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