(57)【要約】  【課題】  発光装置の光強度の低下を抑制した発光装置を提供すること。  【解決手段】  本発明の一実施形態にかかる発光装置は、発光素子１と、前記発光素子１が搭載される搭載部を、キャビディ底部２ａに有する基体２と、前記キャビティの内壁部２ｂに設けられた第１透光性層３と、前記第１透光性層３に積層され、前記第１透光性層３よりも高い屈折率を有する第２透光性層４と、を具備したものである。  また、本発明の他の実施形態にかかる発光装置は、前記第２透光性層４と接合され、前記第１透光性層３及び前記第２透光性層４よりも高い屈折率を有する封止部材５を有することを特徴とする。  さらに、本発明の他の実施形態にかかる発光装置は、前記封止部材５は、前記発光素子１を気密封止するものであることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子が搭載される搭載部を、キャビディ底部に有する基体と、
前記キャビティの内壁部に設けられた第１透光性層と、
前記第１透光性層に積層され、前記第１透光性層よりも高い屈折率を有する第２透光性層と、
を具備した発光装置。
【請求項２】
前記第２透光性層と接合され、前記第１透光性層及び前記第２透光性層よりも高い屈折率を有する封止部材を有す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】
前記封止部材は、前記発光素子を気密封止するものであることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２透光性層は、前記封止部材の周囲を囲うように該封止部材に接合してなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第２透光性層は、前記キャビティ内壁部であって、前記キャビティ底部から前記発光素子の高さまでの位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】
前記第２透光性層は、前記封止部材よりも熱膨張係数が小さい部材であるとともに、
前記キャビティ内壁部であって、該キャビティの開口部周囲に設けられていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の発光装置。
【請求項７】
前記第１透光性層は、前記封止部材よりも熱伝導率が低いものであることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の発光装置。
【請求項８】
前記封止部材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、及びガラスからなる群から選択される一又は二以上の材料からなることを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の発光装置。
【請求項９】
前記第２透光性層は、アクリル樹脂、又はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第２透光性層は、紫外線吸収剤を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１１】
前記基体に取着され、前記発光素子の光を長波長変換する蛍光体を有する蛍光体層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１２】
発光素子と、
上面に、前記発光素子が搭載される搭載部を有する基体と、
前記基体の上面であって、前記搭載部の周囲に設けられ、前記発光素子からの光を反射させるための反射面を有する第１透光性層と、
前記反射面に設けられ、前記第１透光性層よりも高い屈折率を有する第２透光性層と、
を具備した発光装置。
【請求項１３】
前記第２透光性層は、その厚みが前記発光素子側から前記反射面の上端に近づくにつれて薄くなるように形成してなることを特徴とする請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記発光素子を複数具備するとともに、前記第１透光性層は、前記基体の上面を区切るように配置され、該区切られた前記基体の上面に、前記発光素子を各々設けてなることを特徴とする請求項１２又は請求項１３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、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置として、図５に示すように、カップ状部を有する筐体１０２と、発光素子１０１を被覆してキャビティに充填される封止部材１０５と、筐体１０２の表面と封止部材１０５との間に形成され、封止部材１０５よりも屈折率の小さい空気層１０３と、を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２６１３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の発光装置では、封止部材から空気層に向かって出射する光（出射光）が、臨界角よりも小さな角度で空気層に入射した場合、空気層を透過し、筺体に設けられたキャビティの内壁部で反射するおそれがあった。それゆえ、筺体の内壁部で反射した出射光は、筺体での反射に伴うエネルギー損失によって、封止部材内で全反射するよりも光強度が劣化するおそれがあった。したがって、従来の発光装置の光強度は、発光素子本来の光強度よりも劣化し、発光効率の低下を招くおそれがあった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、発光装置の光強度の低下を抑制した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】
【０００５】
本発明にかかる発光装置は、発光素子と、前記発光素子が搭載される搭載部を、キャビディ底部に有する基体と、前記キャビティの内壁部に設けられた第１透光性層と、前記第１透光性層に積層され、前記第１透光性層よりも小さい屈折率を有する第２透光性層と、を具備したものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一例にかかる発光装置は、発光装置の光強度の低下を抑制した発光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一例にかかる発光装置について、各構成要素について説明する。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態を示す発光装置の断面構造図であり、図２は、本発明の他の実施形態を示す発光装置の断面構造図であり、図３は、本発明のさらに他の実施形態を示す発光装置の断面構造図である。
【０００９】
図中、１は発光素子、２は基体、２ａは底部、２ｂは内壁部、３は第１透光性層、４は第２透光性層、５は封止部材である。  図１に示すように、本発明の一例にかかる発光装置は、発光素子１と、発光素子１が搭載される搭載部を、キャビディ底部２ａに有する基体２と、キャビティの内壁部２ｂ２ｂに設けられた第１透光性層３と、第１透光性層３に積層され、第１透光性層３よりも高い屈折率を有する第２透光性層４と、を具備するものである。
【００１０】
このような構成によれば、発光装置の光強度の低下を抑制した発光装置を提供することができる。
【００１１】
なお、本発明の一実施形態にかかる第１透光性層３と第２透光性層４との屈折率の大小関係を確認するためには、アタゴ社製「ＤＲ−Ｍ２」を用いて、アッベ法に基づき測定すればよい。すなわち、第１透光性層３及び第２透光性層４の屈折率は、従来周知のＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）装置により検出した各透光性屈折率層を構成する元素をもとに、例えば各透光性屈折率層の厚みのものを作製し、アタゴ社製「ＤＲ−Ｍ２」を用いて、アッベ法に基づき測定すればよい。
【００１２】
（発光素子）
発光素子１の種類は、特に限定されるものではなく、任意の構成のものを採用することができる。例えば、ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体層を備える発光素子１を用いることができる。
【００１３】
（基体）
基体２は、キャビティを有し、当該キャビティの底部２ａに発光素子１が搭載される搭載部を有する。キャビティとは、底部２ａと内壁部２ｂとを有する。キャビティの一例は、発光素子１から基体２の開口部方向に切断した際に、その断面積が、当該発光素子１から基体２の開口部に向かって連続的又は段階的に増加する形状を有する空間からなる部分をいう。なお、底部２ａ及び内壁部２ｂの形状は特に限定されるものではない。
【００１４】
また、基体２は、キャビティを有する単一の部材からなるものの他に、複数の部材が組み合わせることによりキャビティを構成してもよい。
【００１５】
基体２の具体例としては、略平板状の基板又はリードフレーム上にキャビティが形成されるように他の部材を配置して構成されるもの（この場合には、基板又はリードフレームの表面の一部がキャビティの底部２ａを形成し、他の部材の表面の一部がキャビティの内壁部２ｂを形成する）、その一部をカップ状に成型したリードフレームからなるものが挙げられる。
【００１６】
基体２を構成する材料は、特に限定されないが、キャビティの内壁部２ｂを構成する基体２部分は反射性の材料、好ましくは反射効率の高い材料で構成することが好ましい。反射性の材料で構成することにより、当該基体２表面は反射面となる。したがって、発光素子１から放出された光の中で当該基体２表面に達した光を反射させてキャビティの開口部方向に向かわせることが可能となり、発光素子１の発光効率の向上を図ることができる。
【００１７】
後述する第１透光性層３と基体２との接着強度の面から、当該基体２表面をできるだけ平滑にすることが好ましい。平滑なほど基体２と第１透光性層３との接着面積が増加するからである。
【００１８】
反射性の材料としては、例えば、白色系の充填材を含有する材料を用いることができる。例えば、アルミナ、白色系液晶ポリマー、白色系材料含有ポリフタルアミド等を用いることができる。また、アルミ、銀、銅等の金属を反射性材料として用いることもできる。
【００１９】
（封止部材）
封止部材５は、発光素子１を被覆するように基体２のキャビティに充填される部材であり、主として、外部環境から発光素子１を保護する目的で備えられる。封止部材５の材質は光透過性であれば特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、及びガラス等（屈折率１．６乃至２程度）を用いることができ、これらは後述する第１透光性層３及び第２透光性層４よりも屈折率の高いものである。それゆえ、発光素子１からの出射光は、封止部材５、第２透光性層４、第１透光性層３の順序で、すなわち、屈折率の高い部位から低い部位に向かって透過するため、全反射し易い。
【００２０】
また、これらの材料は、光、温度等に対する特性が異なるため、用いる発光素子１の発光波長、使用条件等を考慮して適当なものが採用される。
【００２１】
ここで、発光素子１の光を長波長変換する蛍光体を有する蛍光体層を基体２に取着してもよいし、或いは、封止部材５に蛍光体を含有させることもできる。
【００２２】
すなわち、蛍光体を用いることで、発光素子１からの光の一部を異なる波長の光に変換することができ、発光装置の発光色を変化させ、又は補正することができる。蛍光体は、発光素子１からの光により励起可能なものであれば任意のものを用いることができ、発光装置の発光色、耐久性等を考慮して選択される。蛍光体は、封止部材５に一様に分散していても、一部の領域に局在していてもよい。例えば、蛍光体を発光素子１の近傍に局在させることにより、発光素子１から放出された光を効率的に蛍光体に照射できる。
【００２３】
また、複数種類の蛍光体を組み合わせて封止部材５に含有させることもできる。この場合には、発光素子１からの光により励起されて発光する蛍光体、及び当該蛍光体からの光により励起されて発光する蛍光体とを組み合わせて用いることもできる。封止部材５に光拡散材を含有させることにより、封止部材５内での光の拡散を促進させて発光ムラを減少させることもできる。特に、上記のように蛍光体を用いる構成においては、発光素子１からの光と蛍光体からの光との混色を促進させて発光色のムラを少なくするために、光拡散材を用いることが好ましい。
【００２４】
（第１透光性層）
第１透光性層３は、キャビティの内壁部２ｂに設けられたものである。第１透光性層３は、例えば、封止部材５よりも屈折率が小さく、封止部材５とキャビティの内壁部２ｂを形成する基体２表面との間に形成される。第１透光性層３は、発光素子１から放出された光の一部を、後述する第２透光性層４と第１透光性層３との界面で反射させることにより、出射光の指向性を保つために備えられる。なお、第１透光性層３は、例えばシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂を用いることができる。  また、第１透光性層３は、封止部材５よりも熱伝導率が低いものであることが好ましく、発光素子１が発熱した場合であっても、基体２から封止部材５に伝熱することを抑制できる。例えば、第１透光性層３は、ポーラス状の樹脂からなっていてもよく、基体２と封止部材５との間の断熱性を保持できるとともに、外部から発光装置に衝撃が加わった場合であっても、第１透光性層３が変形することによって、衝撃を緩和できる。
【００２５】
（第２透光性層）
第２透光性層４は、第１透光性層３に積層され、第１透光性層３よりも高い屈折率を有するものである。また、上述した封止部材５と第２透光性層４との接合は、封止部材５と第２透光性層４との間に、気泡等が混入しないように接合することが好ましい。すなわち、封止部材５、第２透光性層４、第１透光性層３の順で積層されていることで、発光素子１からの出射光を、透光性部材よりも光損失の大きい基体２で反射させることを抑制して、発光装置外部へ放出することができる。それゆえ、発光装置の光強度の低下を抑制できる。
【００２６】
また、第２透光性層４は、第１透光性層３よりも屈折率が高いものであれば特に限定されない。例えば、第１透光性層３よりも屈折率の高い樹脂をその材料として用いることができる。
【００２７】
好ましくは、第１透光性層３の屈折率との差が大きな材料を採用する。例えば、第１透光性層３として、シリコーン樹脂又はアクリル樹脂（屈折率１．４乃至１．５程度）を採用すれば、第２透光性層４として、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、及びガラス（屈折率１．５乃至１．６程度）を用いることができる。第２透光性層４の屈折率よりも第１透光性層３の屈折率の方が低いため、発光素子１から放出された光は、第２透光性層４と第１透光性層３との界面で全反射させ易い。その結果、発光装置の光強度の低下を抑制することができる。  すなわち、発光素子１からの出射光が、第２透光性層４へその臨界角よりも小さな入射角で入射した場合であっても、第２透光性層４から第１透光性層３への出射光の入射角は、第２透光性層４に入射した出射光の入射角よりも大きくなるため、より出射光を全反射させることができる。
【００２８】
第１透光性層３及び第２透光性層４は、例えば以下の方法により形成することができる。
【００２９】
まず、基体２のキャビティの内壁部２ｂに第１透光性層３を、従来周知の塗布や蒸着等によって形成することができる。次に、該第１透光性層３上に第１透光性層３と同様の手法により、第２透光性層４を形成する。
【００３０】
また、別の方法としては、予め基体２のキャビティの内壁部２ｂに第１透光性層３を形成する。次に、基体２の搭載部に発光素子１を搭載し、該発光素子１を気密封止する封止部材５を第１透光性層３と間隙を有するように形成する。最後に、この間隙に第２透光性層４となる部材を充填させてもよい。
【００３１】
ここで、第２透光性層４は、封止部材５の周囲を囲うように該封止部材５に接合してなることが好ましく、出射光の出射方向に対して、その全周で光損失を抑制できる。  また、図２に示すように、第２透光性層４は、キャビティ内壁部２ｂであって、キャビティ底部２ａから発光素子１の高さまでの位置に設けられていることが好ましい。すなわち、発光素子１から出た出射光が、封止部材５から第１透光性層３へ臨界角よりも小さい入射角で入射し易い部位に第２透光性層４を有することから、第２透光性層４から第１透光性層３へ入射する入射角を大きくできるため、第１透光性層３と第２透光性層４との間で全反射させ易い。その結果、より効率的に発光素子１から出た光の光強度の劣化を抑制することができる。
【００３２】
さらに、図３に示すように、第２透光性層４は、基体２よりも熱膨張係数が小さい部材であるとともに、キャビティ内壁部２ｂであって、該キャビティの開口部周囲に設けられていることが好ましい。すなわち、基体２の変形を第２透光性層４で固定することができる。その結果、基体２の変形の抑制だけではなく、キャビティの開口部の変形も抑制できるため、出射光の指向性も維持し易くなる。
【００３３】
またさらに、第２透光性層４は、紫外線吸収剤を有することが好ましい。すなわち、封止部材５だけではなく、第１透光性層３に対しても、当該紫外線吸収剤が拡散することによって、紫外線による樹脂劣化を効果的に抑制できる。
【００３４】
次に、本実施形態の変形例について図４を用いて説明する。
【００３５】
本実施形態の変形例にかかる発光装置は、例えば、図４（ａ）に示すように、発光素子と、上面に、前記発光素子が搭載される搭載部を有する基体と、前記基体の上面であって、前記搭載部の周囲に設けられ、前記発光素子からの光を反射させるための反射面を有する第１透光性層と、前記反射面に設けられ、前記第１透光性層よりも高い屈折率を有する第２透光性層と、を具備する。
【００３６】
この場合、発光装置の光強度の低下を抑制した発光装置を提供することができる。  また、第２透光性層は、その厚みが前記発光素子側から前記反射面の上端に近づくにつれて薄くなるように形成してなることが好ましい。
【００３７】
この場合、図４（ｂ）に示す断面構造図のように、第１透光性層の傾きよりも第２透光性層の傾きの方が急勾配となる。それゆえ、発光素子から出射された光の入射角は、第２透光性層によって小さくなる。それゆえ、第２透光性層において全反射し易くなるため、発光装置内部における光損失を従来よりも抑制できる。その上、第２透光性層と基体とが接触していた場合は、第２透光性層が基体に安定した状態で取着される。それゆえ、長期信頼性に適した発光装置とすることができる。
【００３８】
さらに、発光素子を複数具備するとともに、前記第１透光性層は、前記基体の上面を区切るように配置され、該区切られた前記基体の上面に、前記発光素子を各々設けてなることが好ましい。
【００３９】
この場合、隣り合う発光素子は、互いに対向する方向に光を出射しても、上述した理由により、光の干渉を抑制できる。それゆえ、発光装置の光束の不均一に伴う色むらを抑制し、以って、演色性に適した発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態を示す発光装置の断面構造図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す発光装置の断面構造図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態を示す発光装置の断面構造図である。
【図４】（ａ）は本発明の変形例を示す基体部分の斜視図であり、（ｂ）は本発明の変形例を示す発光装置の断面構造図である。
【図５】従来の発光装置を示す断面構造図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：発光素子
２：基体
２ａ：底部
２ｂ：内壁部
３：第１透光性層
４：第２透光性層
５：封止部材
【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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