CN117461152A - 发光装置 - Google Patents

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CN117461152A CN202280041661.1A CN202280041661A CN117461152A CN 117461152 A CN117461152 A CN 117461152A CN 202280041661 A CN202280041661 A CN 202280041661A CN 117461152 A CN117461152 A CN 117461152A
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立花佳织
梁吉镐
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Abstract

本发明特征在于具有：基板；设置在基板的上表面上的发光元件；设置在所述发光元件上的波长转换部件，其具有覆盖发光元件的上表面的底部，具有从底部向上延伸的多个突出部，并且转换从发光元件出射的光的波长；和光学部件，其具有在波长转换部件上连续延伸的基部和在基部的上表面上的多个突出部的正上方的区域中的多个透镜部，该多个突出部包括具有朝向上侧缩窄的形状的缩窄部分。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及使用发光元件的发光装置。
背景技术
本发明提供一种通过使发光元件出射的光通过荧光体来控制发光色的发光装置。例如，专利文献1公开了一种发光装置，该发光装置包括半导体二极管；设置在半导体二极管上的荧光体，该荧光提的上表面由具有光反射结构的反射器分成多个输出区段；以及多个提取圆顶，各提取圆顶设置在多个输出区段的各输出区段上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特表2011-515846号公报
发明内容
本发明要解决的问题
例如，在将专利文献1所记载的发光装置用作车辆用灯的光源的情况下，根据后级的光学系统，优选地使从发光装置出射的光的角度缩窄。另外，当发光装置的出射光被投射时优选地不出现暗线。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够实现出射光的角度缩窄并且能够减少出射光的暗线产生的发光装置。
解决问题的手段
本发明的发光装置包括基板、发光元件、波长转换部件和光学部件。所述发光元件设置在基板的上表面上。所述波长转换部件设置在所述发光元件上，并且包括覆盖所述发光元件的上表面的底部和从所述底部向上延伸的多个突出部。所述波长转换部件转换从所述发光元件出射的光的波长。光学部件包括在波长转换部件上连续延伸的基部和在基部的上表面上的多个突出部的正上方的区域中的多个透镜部。所述多个突出部包括具有朝向上侧缩窄的形状的缩窄部分。
附图说明
图1是根据实施方式1的发光装置的斜视图。
图2是根据实施方式1的发光装置的俯视图。
图3是根据实施方式1的发光装置的截面图。
图4是根据实施方式1的发光装置的截面的放大图。
图5是根据比较例1的发光装置的截面图。
图6是根据比较例2的发光装置的截面图。
图7是示出根据实施方式1的发光装置中的出射光的指向特性的图。
图8是示出根据比较例1的发光装置中的出射光的指向特性的图。
图9是示出根据比较例2的发光装置中的出射光的指向特性的图。
图10是示出根据比较例1的发光装置中的光出射面的亮度分布的图。
图11是示出根据比较例2的发光装置中的光出射面的亮度分布的图。
图12是示出实施方式1的发光装置中的出射光的指向特性的图。
图13是示出实施方式1的发光装置中的出射光的指向特性的图。
图14是示出实施方式1的发光装置中的光出射面的亮度分布的图。
图15是示出实施方式1的发光装置中的光出射面的亮度分布的图。
图16是示出实施方式1的发光装置中的出射光的指向特性的半值角的图。
图17是示出实施方式1的发光装置中的出射光的指向特性的在±30°以内的光通量比例的图。
图18是示出实施方式1的发光装置中的出射光的色度的图。
图19是示出实施方式1的发光装置中的出射光的输出的图。
图20是变形例1的发光装置的截面图。
图21是变形例2的发光装置的截面图。
图22是变形例3的发光装置的截面图。
图23是变形例4的发光装置的俯视图。
图24是变形例5的发光装置的斜视图。
具体实施方式
下面具体参照附图描述本发明的实施方式。在附图中，相同的附图标记表示相同的部件，并且省略了对重叠部件的描述。
实施方式1
本发明的实施方式1的发光装置10包括安装在支撑体11上的发光元件15、借助于粘合层34接合在发光元件15上的波长转换体17、以及安装在波长转换体17上的光学部件23。
使用图1至图3说明实施方式1的发光装置10的构造。图1是发光装置10的斜视图。在图1中，为了避免图示的复杂化，周壁部13和第二反射部件27由点划线表示为虚拟线。
支撑体11是由具有矩形上表面形状的平板状基板12和具有沿着基板12的上表面的外边缘设置的开口13O的周壁部13构成的绝缘部件。换言之，支撑体11是具有由周壁部13围绕的凹部的部件。
基板12是具有矩形上表面形状且使发光元件15安装在上表面上的部件。在本实施方式中，基板12由氮化铝(Aln)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)等的绝缘基板和形成在基板上并向发光元件15供电的布线图案(未示出)构成。
发光元件15是具有矩形上表面形状的发光元件，其设置在基板12上并且具有在上表面上的出射区域。在本实施方式中，发光元件15是出射波长范围为约450nm的蓝色光的发光二极管(LED)。
波长转换体17是设置在发光元件15上且包含对从发光元件15出射的光的波长进行转换的荧光体的波长转换部件。在本实施方式，波长转换体17由通过在高温下烧制钇铝石榴石(YAG)荧光体和Al2O3而形成的陶瓷板(陶瓷烧结体)制成。波长转换体17不限于陶瓷烧结体，可以使用其中分散有荧光体颗粒的树脂成型体。
波长转换体17由平板状的第一部分18和多个第二部分19构成，第二部分19以柱状形状从第一部分18朝向上侧延伸。换言之，波长转换体17具有在上表面上朝向上侧延伸的多个突出部。通过将第一部分18和第二部分19连续地形成为串联体来构造波长转换体17。
第一反射部件21是填充在波长转换体17的第一部分18上的多个相应的第二部分19之间的反射部件。第一反射部件21由其中分散有光散射颗粒的半透明的部件构成。在本实施方式，第一反射部件21由树脂材料制成，其中氧化钛(TiO2)颗粒包含在硅树脂中。通过设置第一反射部件21，从波长转换体17入射到第一反射部件21上的光在波长转换体17和第一反射部件21之间的界面处以及该界面附近被全反射和散乱反射。结果，通过设置第一反射部件21，从波长转换体17出射的光被限定在各个第二部分19的上表面上。
光学部件23由设置在波长转换体17上并具有光透过性的部件构成，其为来自波长转换体17的出射光入射到其上以控制光分布的部件。光学部件23可以由例如光透过性材料构成，例如包括硅树脂的树脂以及玻璃。光学部件23由设置在波长转换体17上的平板状的基部24和从基部24向上方突出的圆顶状的多个透镜部25构成。
透镜部25对从发光元件15出射并由波长转换体17转换波长的光和从发光元件15出射并直接通过波长转换体17的光的混合光进行引导并折射，并将混合光透射到透镜部25的外部。换言之，光学部件23的上表面是发光装置10的光出射面。
多个相应的透镜部25分别对应于波长转换体17的多个相应的第二部分19来设置。在本实施方式，多个相应的透镜部25的中心和与其对应的多个相应的第二部分19的中心被布置为在图中的垂直方向上重叠。
作为透镜部25，例如可以使用平凸球面透镜、平凸非球面透镜、柱面透镜等。在本实施方式，透镜部25由半球形凸透镜构成，将从波长转换体17入射的光朝向透镜部25的各个光轴折射并出射。
第二反射部件27是连续延伸以覆盖基板12上的上述发光元件15、第一反射部件21、波长转换体17和光学部件23的各个外侧面的反射部件。类似于第一反射部件21，第二反射部件27可以由包含光散射颗粒的半透明的部件构成。在本实施方式，第二反射部件27由树脂材料制成，其中氧化钛(TiO2)颗粒包含在硅树脂中。
图2是发光装置10的俯视图。波长转换体17设置在支撑体11的周壁部13的开口13O的大致中央处，并具有矩形上表面形状的第一部分18和设置在第一部分18上并具有矩形上表面形状的多个第二部分19。
在本实施方式，第二部分19在第一部分18上布置成多行。具体地，如图2所示，第二部分19布置成3×3行。在本实施方式，第二部分19布置成使得在图中的垂直方向和横向方向上彼此相邻的第二部分19彼此等间隔隔开。
光学部件23具有矩形上表面形状的基部24和布置在基部24上的多个透镜部25。在本实施方式，波长转换体17的第一部分18和光学部件23的基部24在形状和尺寸上大致相同。
在本实施方式中，与上述第二部分19类似，透镜部25在基部24上布置成多行。具体地，如图2所示，透镜部25布置成3×3行。在本实施方式中，透镜部25被布置成使得在图中的垂直方向和横向方向上彼此相邻的透镜部25彼此等间隔隔开。
在俯视图中，多个相应的透镜部25布置在与波长转换体17的相应的第二部分19的位置相同的位置处，并且各个透镜部25布置成围绕各个第二部分19的上表面19T。
第二反射部件27具有框架形状，该框架形状具有矩形上表面外部形状并且沿着第一部分18的外边缘和基部24的外边缘连续地延伸，以在开口13O中围绕第一部分18和基部24。换言之，第二反射部件27沿着第二反射部件27的外边缘被支撑体11的周壁部13围绕。第二反射部件27填充在周壁部13与发光元件15之间以及周壁部13与波长转换体17之间。
图3是沿图2中的发光装置10的俯视图的线3-3截取的截面图。如上所述，支撑体11由平板状基板12和沿基板12的上表面的外缘连续设置的周壁部13构成。基板12包括安装面，诸如LED的发光元件可以安装在该安装面的上表面上。
在本实施方式中，基板12和周壁部13一体地形成。例如，支撑体11可以通过将成为周壁部13的框状陶瓷生片层叠在成为基板12的平板状陶瓷生片上，并对其进行烧制而形成。
发光元件15安装在基板12的上表面的中央，并且通过包括支撑基板31和设置在支撑基板31上的半导体层32来构造。
支撑基板31是设置在基板12的上表面上并具有矩形上表面形状的平板状基板。例如，支撑基板31由诸如硅(Si)或碳化硅(SiC)的半导体材料制成。
半导体层32是形成在支撑基板31的上表面上并具有矩形上表面形状的平板状半导体层。例如，半导体层32由氮化镓(GaN)等的氮化物半导体制成，并且p型半导体层、发光层(有源层)和n型半导体层以此顺序层叠在支撑基板31上。在本实施方式，从半导体层32的发光层出射具有约450nm的波长的蓝色光。
半导体层32例如经由由导电金属制成的接合层(未示出)接合到支撑基板31，并且具有作为光出射面的上表面。即，发光元件15是具有位于上表面的光出射面的发光元件。可以将发光元件15构成为包括直接在支撑基板31上外延生长的半导体层32。
在本实施方式，半导体层32形成为不到达支撑基板31的外边缘。因此，支撑基板31的上表面形成为稍大于半导体层32的上表面。换言之，当从上侧观察时，支撑基板31的上表面被露出以围绕半导体层32的外边缘。
在发光元件15中，例如形成有由金(Au)等导电金属构成的多个元件电极(未示出)。各个元件电极电连接到n型半导体层或p型半导体层。元件电极电连接到由形成在基板12上的由导电金属制成的布线(未示出)。
基板12上的布线例如经由垂直通过基板12的导电通孔等连接到外部电源(未示出)的端子。即，将发光装置10构成为能够从发光装置10的外部向发光元件15供给电源。
粘合层34是树脂粘合层，其形成为覆盖半导体层32的上表面和侧面并且覆盖在半导体层32的外侧露出的支撑基板31的上表面。在本实施方式中，粘合层34由对从发光元件15出射的光具有透光性的透明硅树脂构成。
波长转换体17具有第一部分18和从第一部分18向上延伸的多个第二部分19，第一部分18是借助于粘合层34接合在发光元件15上的平板状底部。在本实施方式，第一部分18和第二部分19一体形成。
第一部分18具有与发光元件15的半导体层32相对的底面18B，并且覆盖半导体层32的整个上表面。即，第一部分18的底面18B与发光元件15的上表面的光出射面相对，并且成为从发光元件15出射的光入射到的光入射面。在本实施方式，底面18B和支撑基板31的上表面在形状和尺寸上大致相同。
第二部分19是从第一部分18的上表面18T向上延伸的突出部。第二部分19具有呈方棱锥锥台形状的缩窄部分35，该缩窄部分35具有从第二部分19的下端朝向上侧缩窄的形状。换言之，第二部分19具有朝向上侧向内倾斜的侧面35S。
因此，第二部分19优选地具有缩窄部分35。这是因为，与第二部分19不具有倾斜侧面的情况相比，通过第二部分19包括缩窄部分35，即通过第二部分19具有倾斜侧面，可以将来自发光元件15的入射光有效地引导到第二部分19的上表面19T。第二部分19的侧面35S可以是平面或曲面。当侧面35S为曲面时，优选为向各个第二部分19的内侧凸出的倾斜曲面。
第二部分19具有柱状部36，其形状为垂直于缩窄部分35的上表面并向上延伸的四边形棱柱。换言之，第二部分19具有垂直于缩窄部分35的上表面的侧面36S。柱状部36具有在形状和尺寸上与缩窄部分35的上表面大致相同的底面。
波长转换体17的第一部分18具有底面，从发光元件15出射的光入射到该底面上，该底面将光引导到第二部分19。引导到第二部分19的光被引导到第二部分19的上表面19T并从第二部分19的上表面19T出射。此时，行进到第二部分19的侧面35S的光在侧面35S处被向内和向上反射。具体地，例如，行进到侧面35S的光在侧面35S处被反射并且朝向第二部分19的上表面19T行进。
在本实施方式，第二部分19的上表面19T是光出射面，从第一部分18的底面18B入射的光从该光出射面出射。从第二部分19的上表面19T出射的光入射到设置在第二部分19上的光学部件23上。即，从发光元件15出射的光经由波长转换体17的多个第二部分19中的各第二部分的上表面19T入射到光学部件23上。
如上所述，在本实施方式中，波长转换体17包含YAG荧光体。从发光元件15出射的蓝色光激发YAG荧光体，由此产生黄色荧光。从发光元件15出射并入射到波长转换体17上的蓝色光的一部分激发YAG荧光体，并且蓝色光的一部分前进到上侧而不激发YAG荧光体。
通过波长转换体17的蓝色光和激发YAG荧光体而产生的黄色荧光从第二部分19的上表面19T出射。即，从上表面19T出射混合有蓝色光和黄色荧光的白色光。
在本实施方式，与第二部分19的上表面19T相比，第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T是平滑的。换言之，第二部分19的上表面19T与侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T相比具有大的表面粗糙度。
具体地，第二部分19的上表面19T具有陶瓷烧结体烧制后原样的表面粗糙度，具有例如约1μm至3μm的高度的不规则性，以及1.2至1.3的表面积与截面积(当假定目标表面为不具有不规则性的表面时的面积)之比。相反，第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T的表面积与截面积之比为1.0至1.1，这与第二部分19的上表面19T的表面积与截面积之比相比是较小的值。
例如，通过使用镜面处理设备对第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T进行镜面处理来实现上述平滑。即，在本实施方式中，侧面35S、36S和上表面18T被加工成接近镜面的状态。
在本实施方式，第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T是平滑的，从而允许光的全反射分量在第一反射部件21与侧面35S、36S和上表面18T中的每一者之间的界面上增加。这是因为在构成第一反射部件21的半透明的部件与侧面35S、36S和上表面18T中的每一者之间形成界面。
特别地，当第二部分19具有缩窄部分35时，与侧面不倾斜的情况相比，倾斜侧面35S允许在与第一反射部件21的界面上的光的大量全反射分量被引导到上表面19T。
例如，入射到波长转换体17上并行进到第二部分19的侧面35S的光的一部分在侧面35S与构成第一反射部件21的半透明的部件之间的界面处被全反射，并朝向第二部分19的上表面19T行进。因此，界面上的光的全反射分量的增加可以增加被引导到上表面19T的光。
如上所述，与第一部分18的侧面35S和36S以及上表面18T相比，第二部分19的上表面19T具有大的表面粗糙度。由于上表面19T具有大的表面粗糙度，所以全反射不太可能发生在该表面上。因此，行进到上表面19T的光不易在上表面19T处被反射到发光元件15侧，而是入射到接合在上表面19T上的光学部件23上。
在本实施方式，第二部分19的下端处的角部C具有圆倒角形状。换言之，第二部分19从第一部分18的上表面18T竖立的部分可以是圆倒角的。
例如，在角部C被配置成直角的情况下，当发光装置10接收外力等时，在波长转换体17中产生应力。因此，应力集中在角部C上，这会引起裂纹和断裂。该实施方式可以避免裂纹和断裂的发生，因为角部C具有圆倒角形状，从而使应力不太可能集中在角部C上。
如上所述，第一反射部件21填充在波长转换体17的多个相应的第二部分19之间。即，第一反射部件21具有与波长转换体17的第一部分18的上表面18T接触的底面。
第一反射部件21具有与第二部分19的上表面19T齐平的上表面。此外，第一反射部件21具有与第一部分18的外边缘齐平的外边缘。即，其中填充有第一反射部件21的波长转换体17具有矩形截面表面。
第一反射部件21例如在侧面35S、36S与第一反射部件21之间的界面处向内和向上反射从发光元件15出射并入射到波长转换体17上的光中的行进到第二部分19的侧面35S、36S的光。即，第一反射部件21将来自波长转换体17的朝向第一反射部件21的光在不允许光入射的情况下朝波长转换体17进行反射，。
如上所述，光学部件23具有设置在波长转换体17上的平板状基部24和从基部24向上突出的多个半球形透镜部25。
基部24具有底面24B，该底面24B经由具有透光性的用于光学部件的粘合层(未示出)在波长转换体17的第二部分19的上表面19T和第一反射部件21的上表面上连续延伸。换言之，基部24是在第二部分19的上表面19T和第一反射部件21的上表面上连续延伸的连续部分。
基部24传播从第二部分19的上表面19T出射的光。具体地，基部24在图中的横向方向上传播从第二部分19的上表面19T出射的光，以将其加宽到相邻透镜部25之间的各个空间，即，基部24的上表面24T，并将光聚集到透镜部25。
各个透镜部25设置在第二部分19的各个上表面19T的正上方，并将从第二部分19的上表面19T出射的通过基部24并前进到透镜部25的光透射到外部。即，透镜部25的表面是发光装置10的光提取面。在本实施方式，从发光装置10提取上述白色光。
如上所述，第二反射部件27填充在被支撑体11的基板12上的周壁部13围绕的部分中。具体而言，第二反射部件27具有内侧面，该内侧面包覆包括粘合层34的发光元件15的侧面、包括第一反射部件21的波长转换体17的侧面、以及光学部件23的基部24的侧面，并且从基板12朝向上侧延伸。
第二反射部件27从基板12的上表面到上表面27T的高度(以下称为上表面27T的高度)形成为高于光学部件23的基部24的底面24B。在本实施方式中，上表面27T的高度形成为与光学部件23的基部24的高度(即，透镜部25的底面的高度)大致相同。
例如，在第二反射部件27的上表面27T的高度与基部24的下表面24B的高度相同的情况下，当光从发光元件15出射时，可能从基部24的下端发生漏光。因此，上表面27T的高度优选地高于基部24的底面24B。
第二反射部件27在侧面18S与第二反射部件27之间的界面处向内和向上反射例如从发光元件15出射并入射到波长转换体17上的光中的行进到第一部分18的侧面18S的光。
此外，第二反射部件27在第一反射部件21与第二反射部件27之间的界面处向内和向上反射例如经由波长转换体17入射到第一反射部件21上然后前进到第二反射部件27的内侧面而不入射到波长转换体17的光。
在本实施方式的发光装置10中，发光元件15、波长转换体17和光学部件23的上表面尺寸均为约1平方毫米。波长转换体17的第一部分18的厚度为0.05mm，第二部分19的厚度为0.17mm，并且每个第二部分19的上表面尺寸为0.18平方毫米。光学部件23的基部24的厚度为0.165mm，透镜部25的高度为0.33mm，并且透镜部25的直径为0.33mm。
[从发光装置的出射的光的角度缩窄]
这里，使用图4描述发光装置10中的出射光的角度缩窄。图4是图3中的发光装置10的截面的放大图。在图4中，由箭头表示的光EL是从发光元件15出射并入射到波长转换体17上的光。
在本实施方式，如上所述，波长转换体17的第二部分19具有方棱锥锥台形状的缩窄部分35。换言之，波长转换体17的第二部分19具有向内倾斜的侧面35S。对于本实施方式，当光EL入射到第二部分19上时，光EL在侧面35S处被向上反射，从而将光聚集到上表面19T。
即，在本实施方式中，从发光元件15出射并入射到波长转换体17上的光在出射范围缩窄的状态下从波长转换体17出射并入射到光学部件23的基部24。换言之，只有从波长转换体17的上表面的一部分区域出射的光入射到光学部件23的基部24。
在本实施方式，如上所述，波长转换体17的第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T比上表面19T平滑。这使得入射到第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T上的光减少了入射到波长转换体17外部的分量，并增加了反射到第一部分18或第二部分19的分量。
具体地，在第二部分19的侧面35S处反射的光朝向上表面19T前进。即，当光EL入射到第二部分19上时，光EL在侧面35S处被向上反射，从而将光聚集到上表面19T。因此，从发光元件15出射并入射到波长转换体17上的光在出射范围缩窄的状态下从波长转换体17出射并入射到光学部件23的基部24。
因此，根据本实施方式，波长转换体17的第二部分19具有缩窄部分35，或者使第二部分19的侧面35S和36S与上表面19T相比平滑，从而允许从发光元件15出射的光聚集到上表面19T并入射到光学部件23上。
例如，对于比较例的发光装置，该比较例使用简单的平板状波长转换体代替具有第二部分19的波长转换体17，从比较例的发光装置提取的光具有如下所述的图8所示的宽的光分布角。具体而言，确认了在上述情况下出射的光表现出接近朗伯光分布的特性。
与之相反，通过本实施方式，波长转换体17具有上述构造，如下面描述的图7所示，已经确认可以从发光装置10提取具有与朗伯光分布相比角度缩窄的光。换言之，可以控制从发光装置10出射的光的光分布角。
波长转换体17的第二部分19在图中的垂直方向上的厚度相对于波长转换体17的总厚度优选为20％以上且70％以下。这是因为当第二部分19的厚度相对于波长转换体17的总厚度小于20％时，不能获得出射光的足够的角度缩窄性能。当第二部分19的厚度超过70％时，第一部分18的厚度显著减小，因此，光不能从第一部分18充分地传播到第二部分19。
在图4中，第二部分19的上表面19T的宽度W1相比于透镜部25的底面的宽度W2优选为80％以下，特别优选为50％至60％。这是因为，当上表面19T的宽度W1相比于透镜部25的底面的宽度W2超过80％时，不能获得出射光的足够的角度缩窄性能，而当其小于50％时，光的出射范围比所需的窄，从而降低了光提取效率。
包含在第一反射部件21和第二反射部件27中的TiO2颗粒的浓度优选为25wt％以上以实现足够的光散射，特别优选为60wt％以上以实现高光散射。
[投射出射光时的暗线消除]
随后，说明投射从发光装置10出射的光时的暗线消除。在图4中，由第二部分19的上表面19T的中心与透镜部25的底面的两端形成的角度被定义为角度θ。基部24的图中垂直方向上的厚度越大，角度θ越小。
在投射从发光装置10出射的光时，随着角度θ减小，即，随着基部24的厚度增加，光遍布基部24，并且在投射出射光时的暗线被消除。然而，随着角度θ减小，在基部24中传播的光增加得比必要的多，并且朝第二部分19的上表面19T前进的光增加。
当从基部24侧朝向上表面19T前进的光的增加超过必要时，波长转换体17中的YAG荧光体被光激发，并且可能出射许多偏黄色光。即，随着角度θ减小，出射光的色温可能降低。此外，随着角度θ减小，向基部24的端面方向传播的光增加，这可以成为从基部24的端部产生漏光的因素。
因此，作为在投射从发光装置10出射的光时减少暗线的出现并且不影响色温的范围，角度θ优选在80°至130°的范围内，特别优选在90°至120°的范围内。
在本实施方式中，通过如上所述构造波长转换体17和光学部件23，能够实现从发光装置10出射的光的角度缩窄，并且能够减少出射的光的暗线。
在本实施方式中，波长转换体17的第二部分19具有从第一部分18向上侧缩窄的缩窄部分35，但缩窄部分35的形成位置不限于此。例如，可以采用在柱状部36上形成有缩窄部分35的构造。
在本实施方式，虽然第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T比第二部分19的上表面19T平滑，但是可以在上表面19T上执行用于增加粗糙度的处理。例如，可以采用通过对上表面19T进行机械加工或化学处理而使从上表面19T的光出射变得容易的构造。
在本实施方式，虽然第二部分19的下端处的角部C具有圆倒角形状，但是角部C不必须具有圆倒角。
在本实施方式，仅需要波长转换体17能够通过上述构造将光聚集到第二部分19的上表面19T，并且在相应的第二部分19之间不填充第一反射部件21也是可以的。例如，可以采用诸如空气的气体而不是第一反射部件21填充在相应的第二部分19之间的构造。此外，例如，代替第一反射部件21，可以设置不包含TiO2的半透明的填充部件。
在本实施方式中，虽然光学部件23的多个相应透镜部25被构造成通过基部24的上表面24T彼此分离，但是它们不限于此。即，透镜部25可以设置成在基部24上彼此接触。
在本实施方式中，波长转换体17的第二部分19和光学部件23的透镜部25以3×3行的方式布置，但布置的方式不限于此。例如，第二部分19和透镜部25可以布置成使得相邻行交错。此外，例如，第二部分19和透镜部25可以布置成仅一行的形式。
发光装置10的各个尺寸不限于上述尺寸，只要获得任何上述效果，例如角度缩窄效果和暗线消除。
[验证实验]
下面，通过与作为比较例的发光装置的比较、改变构成部件的参数时的验证结果等，详细说明对本发明的发光装置10进行的各种验证实验。
[关于出射光的指向特性]
以下，将实施方式1的发光装置10与作为比较例的发光装置进行比较，说明本发明的发光装置10的出射光的指向特性。
图5是作为发光装置10的比较例的发光装置50(比较例1)的截面图。发光装置50与发光装置10的不同之处在于不具有光学部件23，并且在其他方面具有与发光装置10类似的构造。
图6是作为发光装置10的比较例的发光装置60(比较例2)的截面图。发光装置60与发光装置10的不同之处在于使用简单的平板状波长转换体38代替波长转换体17，并且在其它方面具有与发光装置10类似的构造。
图7是示出从本发明的发光装置10出射的光在x方向(图3中的横向)和y方向(图3中的深度方向)上的指向特性(在下文中，简称为指向特性)的图。根据图7，从发光装置10出射的光表现出82°的半值角(相对于在0°的中心轴处的光通量被定义为100％的情况，光通量相对地变为50％时的角)和在±30°以内的约36％的光通量比例。
图8是示出比较例1的发光装置50的出射光的指向特性的图。根据图8，从发光装置50出射的光表现出接近具有约120°的半值角的朗伯光分布的特性。此外，从发光装置50出射的光的±30°以内的光通量比例为约26％。
图9是示出从比较例2的发光装置60出射的光的指向特性的图。根据图9，类似于发光装置50，从发光装置60出射的光表现出接近具有约120°的半值角的朗伯光分布的特性。此外，类似于发光装置50，从发光装置60出射的光的±30°以内的光通量比例为约26％。
根据上述实验结果，发现从本发明的发光装置10出射的光具有较高的指向性，而不是在比较例1的发光装置50和比较例2的发光装置60中确认的接近朗伯光分布的光分布。利用本发明的发光装置10，与比较例1的发光装置50和比较例2的发光装置60相比，在出射光中，相对于0°的中心轴光通量相对地变为50％的角度范围可以缩窄。换言之，可以实现出射光的角度缩窄。
[关于光出射面的亮度分布]
随后，与上述的比较例1的发光装置50和比较例2的发光装置60相比，说明成为本发明的发光装置10的光出射面的光学部件23的表面的亮度分布。
这里，在将发光装置10、发光装置50和发光装置60中的每一者的俯视图中的中心处或光出射面的中心处的亮度定义为原点即最大亮度(100％)的情况下，测量从原点沿水平方向(图3中的横向)移动时的亮度。具体地，原点被定义为在光出射面的中央处的透镜部25的上表面的中心。
图14和图15是示出从本发明的发光装置10出射的光的亮度分布的图。在图14和图15中，亮度降低的区域(图中的虚线)是对应于光学部件23的基部24的上表面24T的区域，即，各个透镜部25之间的区域(以下称为透镜间区域)。对于在透镜间区域中从发光装置10出射的光的亮度，可以获得相对于最大亮度的20％或更多。
图10是示出从比较例1的发光装置50出射的光的亮度分布的图。根据图10，相对于最大亮度，在相邻上表面19T之间的区域中从发光装置50出射的光的亮度为约5％。
图11是示出从比较例2的发光装置60出射的光的亮度分布的图。根据图11，相对于最大亮度，在透镜间区域中从发光装置60出射的光的亮度为约18％。
根据上述实验结果，发现本发明的发光装置10的光出射面在透镜间区域中具有比比较例1的发光装置50和比较例2的发光装置60中的亮度分布高的亮度分布。即，发光装置10可以减少在投射出射光时暗线的出现。
另外，还评价了从光学部件23的周边区域处的非发光部分(即，第二反射部件27)释放的漏光(以下称为眩光)。
结果，如图10和图11所示，在比较例1的发光装置50和比较例2的发光装置60中，确认相对于最大亮度，在预定眩光评价位置处的亮度为1％以上。相反，如图14和图15所示，对于本发明的发光装置10，够相对于最大亮度，在预定眩光评价位置处的亮度能够为0.5％以下。
即，确认了利用本发明的发光装置10，与比较例1的发光装置50和比较例2的发光装置60相比能够抑制到第二反射部件27的杂散光。
[关于当改变光学部件的基部的厚度时，出射光的指向特性]
下面描述当改变光学部件23的基部24的厚度时从本发明的发光装置10出射的光的指向特性。
在验证中，使用了具有厚度为80μm的基部24的光学部件23和具有厚度为160μm的基部24的光学部件23。为了通过上述角度θ(参见图4)来表示验证中使用的光学部件23的基部24的厚度，当基部24的厚度为80μm时，角度θ为128.3°，并且当基部24的厚度为160μm时，角度θ为91.8°。
图12是示出当基部24的厚度为80μm时从发光装置10出射的光的指向特性的图。根据图12，从发光装置10出射的光呈现出约70°的半值角。
图13是示出当基部24的厚度为160μm时从发光装置10出射的光的指向特性的图。根据图13，从发光装置10出射的光呈现出约50°的半值角。
由上述实验结果可知，使用本发明的发光装置10，与基部24的厚度为80μm时相比，当基部24的厚度为160μm时，可以缩小相对于0°的中心轴，出射光中光通量相对地变为50％的角度范围。即，当基部24的厚度为160μm时，发光装置10可以进一步实现出射光的角度缩窄。
[关于当改变光学部件的基部的厚度时，光出射面的亮度分布]
随后，说明在光学部件23的基部24的厚度变化时，成为本发明的发光装置10的光出射面的光学部件23的表面的亮度分布。
在实验中，类似地，在将发光装置10和发光装置50中的每一者的俯视图的中心处或光出射面的中心处的亮度定义为原点(即，最大亮度)的情况下，测量当从原点沿水平方向移动时的亮度。
图14是示出当基部24的厚度为80μm时从发光装置10出射的光的亮度分布的图。根据图14，相对于最大亮度，在透镜间区域中从发光装置10出射的光的亮度为约20％。
图15是示出当基部24的厚度为160μm时从发光装置10出射的光的亮度分布的图。根据图15，相对于最大亮度，在透镜间区域中从发光装置10出射的光的亮度为约27％。
根据上述实验结果，发现与当基部24的厚度为80μm时相比，当基部24的厚度为160μm时，本发明的发光装置10的光出射面在透镜间区域中具有高亮度分布。即，当基部24的厚度为160μm时，发光装置10可以进一步减少在投射出射光时暗线的出现。换言之，发现上述角度θ越小，透镜间区域中的光的亮度越高。
[关于当改变角度θ时，出射光的指向特性中的半值角]
在光学部件23的基部24的厚度由上述角度θ来表示的情况下(见图4)，描述当改变角度θ时从发光装置10出射的光的指向特性的半值角。
图16是示出从发光装置10出射的光的指向特性中的角度θ和半值角之间的相关性的曲线图。根据该图，例如，当角度θ为约180°时，半值角度示出为约120°，当角度θ为约80°时，半值角度示出为约60°。
由上述结果可知，在发光装置10中，角度θ越小，半值角的值越小，角度缩窄性能越高。此外，发现随着角度θ增大，出射光的指向特性表现出较接近朗伯光分布的特性。
[关于当改变角度θ时，出射光的指向特性中的光通量比例]
随后，在光学部件23的基部24的厚度由上述角度θ来表示的情况下，描述当改变角度θ时从发光装置10出射的光的指向特性中在±30°以内的光通量比例。
图17是示出从发光装置10出射的光的指向特性中的角度θ与在±30°以内的光通量比例之间的相关性的曲线图。根据该图，当角度θ为约180°时，在±30°以内的光通量比例示出为约26％，当角度θ在约80°至150°的范围内时，光通量比例示出为33％至37％。
由上述结果可知，在发光装置10中，角度θ在约80°至150°的范围内时在±30°以内的光通量比例高于角度θ在为约180°时的在±30°以内的光通量比例。
[关于当改变角度θ时，出射光的色度]
随后，在光学部件23的基部24的厚度由上述角度θ表示的情况下，描述当改变角度θ时出射光的色度。
图18是示出角度θ与出射光的色度之间的相关性的曲线图。在该图中，色度值Cx和色度值Cy越接近0.33(图中的虚线)，出射光越白。
根据图18，当角度θ为约180°时，色度值Cx和色度值Cy中的每一者被示出为约为0.3。当角度θ在约80°至120°的范围内时，色度值Cx被示出为约0.31至0.335。当角度θ在约80°至120°的范围内时，色度值Cy被示出为约0.31至0.325。
由上述结果可知，在发光装置10中，当角度θ为约80°至120°时的色度比当角度θ为约180°时的色度高。即，发现在发光装置10中，当角度θ在约80°至120°的范围内时，出射的光比当角度θ为约180°时出射的光接近白色。
[关于改变波长转换体的表面粗糙度时，出射光的输出]
说明当改变波长转换体17的第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T的表面粗糙度时，从发光装置10出射的光的输出。
图19是示出当改变波长转换体17的第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T中表面积与截面积的比时，从发光装置10出射的光的输出(白色光的最大亮度的输出/来自发光元件的蓝色光的输出)的曲线图。
根据该图，当表面积与截面积的比为约1.10时，与该比为约1.18的情况相比，出射光的输出提高了约2.6％。当表面积与截面积的比为约1.07时，与该比为约1.18的情况相比，出射光的输出提高了约4.0％。
从上述结果可以发现，在发光装置10中，上述表面积与截面积的比越小，出射光的输出越大。即，可以通过减小第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T中的表面粗糙度来改善从发光装置10出射的光的输出。
[发光装置的制造方法]
以下说明本实施方式的发光装置10的制造方法。
首先，在通过在高温下烧制YAG荧光体和Al2O3形成的陶瓷板(相当于波长转换体17)上进行切割处理，以在上述第一部分18上形成多个第二部分19(处理1)。此时，通过使用具有缩窄形状和柱状形状的划片刀片，可以形成具有缩窄部分35和柱状部36的第二部分19。
接下来，对第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T进行平滑处理(处理2)。具体地，例如，通过使用镜面处理设备将磨料喷射到第二部分19的侧面35S和36S以及第一部分18的上表面18T上，这些表面被处理成平滑的镜面。
接着，使用分配器等，将树脂材料(相当于第一反射部件21)填充在多个第二部分19之间的区域中并固化(处理3)，在该树脂材料中，TiO2分散在硅树脂中。此时，使得树脂材料变平，使得树脂材料的上表面与第二部分19的上表面19T齐平。通过固化树脂材料，然后使用切割刀片将其切割，可以获得其中填充有第一反射部件21的波长转换体17。
接着，准备通过金锡(AuSn)糊安装在支撑体11的基板12上的发光元件15。然后，将在处理3中制造的填充有第一反射部件21的波长转换体17使用诸如硅树脂的粘合材料接合在发光元件15的上表面上(处理4)。
接着，使用诸如硅树脂的粘合材料将光学部件23接合在填充了第一反射部件21的波长转换体17上(处理5)。具体地，光学部件23被接合，使得光学部件23的各个透镜部25位于波长转换体17的各个第二部分19的正上方。
最后，从发光元件15的下端向上侧填充树脂材料(相当于第二反射部件27)(处理6)，在该树脂材料中，TiO2分散在硅树脂中。具体地，填充树脂材料直到树脂材料的高度变得与光学部件23的基部24的上表面24T齐平并固化。
通过上述处理，可以制造包括发光元件15、波长转换体17、第一反射部件21、光学部件23和第二反射部件27的上述发光装置10。
[实施方式1的变形例1]
以下，使用图20至图24说明实施方式1的变形例。
图20是变形例1的发光装置110的截面图。发光装置110与发光装置10的不同之处在于波长转换体的形状，并且在其它方面具有类似于发光装置10的构造。
与上述发光装置10类似，发光装置110具有包括设置在由支撑体11的周壁部13形成的开口13O的大致中央处的发光元件15、接合到发光元件15的波长转换体41以及设置在波长转换体41上的光学部件23的构造。
在本变型例中，波长转换体41具有第一部分18和从第一部分18向上延伸的多个第二部分42。第二部分42是具有朝向上侧缩窄的形状方棱锥锥台形状的部分。即，第二部分42具有向内倾斜的侧面42S。
第二部分42是与实施方式1的发光装置10中的第二部分19的缩窄部分35对应的部分。即，通过允许从发光元件15入射并在波长转换体41中行进的光在第二部分42的侧面42S处反射，波长转换体41可以将光收集到第二部分42的上表面42T。
在本变型例中，第二部分42仅具有向内倾斜的侧面42S。即，由于变形例1中的第二部分42具有向内倾斜的整个侧面，所以其具有与发光装置10相比容易反射光的构造，从而允许光被收集到第二部分42的上表面42T。
因此，即使当改变波长转换体41的第二部分42的形状时，从发光装置110出射的光也可以在角度上缩窄，并且可以减少在投射出射光时暗线的出现。
[关于改变第二部分的倾斜角时，出射光的输出]
这里，使用图20描述相对于波长转换体41的第二部分42的倾斜角，出射光的光输出。在图20中，将第二部分42相对于第一部分18的上表面18T的倾斜角表示为角α。
确认了从发光装置10出射的光的输出随着上述角度α的减小而增大。具体地，与具有90°角α的发光装置(即，具有垂直于上表面18T形成的第二部分42)相比，当角α为75°时，光输出提高了约0.9％。当角度α为60°时，光输出提高了约1.4％。当角度α为45°时，光输出提高了约1.9％。
此外，即使在实施方式1中也能够应用形成有角度α的第二部分的构造。即，在实施方式1中，通过减小发光装置10的第二部分19相对于第一部分18的上表面18T的倾斜角，可以获得出射光的输出的改善效果。
[实施方式1的变形例2]
图21是变形例2的发光装置120的截面图。发光装置120与发光装置10的不同之处在于波长转换体的形状，并且在其它方面具有类似于发光装置10的构造。
与上述发光装置10类似，发光装置120具有包括设置在由支撑体11的周壁部13形成的开口13O的大致中央处的发光元件15、接合到发光元件15的波长转换体44和设置在波长转换体44上的光学部件23的构造。
在本变型例中，波长转换体44具有第一部分18和从第一部分18向上延伸的多个第二部分45。第二部分45具有缩窄部分46和柱状部47，缩窄部分46具有朝向上侧缩窄的形状，柱状部47具有垂直于缩窄部分46的上表面并向上延伸的形状。
在本变型例中，第二部分45的缩窄部分46具有从下端到上端的曲面。即，第二部分45具有侧面46S，该侧面46S具有弯曲的截面表面。在本变型例中，相邻的第二部分45被构造成具有由其彼此相对的相应侧面46S而绘制成U形的截面表面。
通过本变型例，通过具有曲面的侧面46S，与上表面18T具有平坦形状的情况相比，入射在波长转换体44上的光容易被向上反射。即，通过使从发光元件15入射并在波长转换体44内行进的光在第二部分45的侧面46S处反射，与实施方式1相比，波长转换体44可以进一步将光收集到第二部分45的上表面45T。
此外，通过第二部分45的侧面46S具有曲面形状，发光装置120可以获得与实施方式1中所示的角部C的形状的效果类似的效果。也就是说，当发光装置120接收外力等时，本变型例可以避免通过应力集中在第二部分45从第一部分18的上表面18T直立的部分上导致的裂纹和断裂的发生。
因此，即使当改变波长转换体44的第二部分45的形状时，从发光装置120出射的光也可以在角度上缩窄，并且可以减少在投射出射光时暗线的出现。
[实施方式1的变形例3]
图22是变形例3的发光装置130的截面图。发光装置130与发光装置10的不同之处在于波长转换体的形状，并且在其它方面具有类似于发光装置10的构造。
与上述发光装置10类似，发光装置130具有包括设置在由支撑体11的周壁部13形成的开口13O的大致中央处的发光元件15、接合到发光元件15的波长转换体48和设置在波长转换体48上的光学部件23的构造。
在本变型例中，波长转换体48具有第一部分18和从第一部分18向上延伸的多个第二部分49。第二部分49是垂直于第一部分18延伸的柱状部。即，第二部分49具有垂直于第一部分18的侧面49S。
在本变形例中，第二部分49的下端处的角部C具有与实施方式1类似的圆倒角形状。换言之，第二部分49从第一部分18的上表面18T直立的部分具有曲面形状。例如，与实施方式1类似，当发光装置130接收外力等时，该结构可以避免由于集中在角部C上的应力而产生裂纹和断裂。
在本变型例中，类似地，通过允许从发光元件15入射并在波长转换体48中前进的光在第二部分49的侧面49S处被反射，波长转换体48可以将光收集到第二部分49的上表面49T。
因此，即使当改变波长转换体48的第二部分49的形状时，从发光装置130出射的光也可以在角度上缩窄，并且可以减少在投射出射光时暗线的出现。
[实施方式1的变形例4]
图23是变形例4的发光装置140的俯视图。发光装置140与发光装置10的不同之处在于构成发光装置140的部件的形状，并且在其它方面具有与发光装置10类似的构造。
具体地，如图23所示，发光装置140的波长转换体17具有矩形上表面形状的第一部分18和设置在第一部分18上并具有矩形上表面形状的多个第二部分19。发光装置140的光学部件23具有在波长转换体17上具有矩形上表面形状的基部24和设置在基部24上并具有椭圆形上表面形状的透镜部25。
因此，即使当改变构成发光装置140的部件的形状时，来自发光装置140的出射光也可以在角度上缩窄，并且可以减少在投射出射光时暗线的出现。即，通过本变型例，在不受发光装置的形状影响的情况下，可以实现出射光的角度缩窄，并且可以减少由出射光引起的暗线的出现。
[实施方式1的变形例5]
图24是变形例5的发光装置150的斜视图。发光装置150在光学部件的形状上与发光装置10不同，并且在其他方面具有与发光装置10类似的构造。在图24中，类似于实施方式1，为了避免图示的复杂化，周壁部13和第二反射部件27由点划线表示为虚拟线。
发光装置150具有包括设置在由支撑体11的周壁部13形成的开口13O的大致中央处的发光元件15、接合到发光元件15的波长转换体17和设置在波长转换体17上的光学部件51的构造。
在本变型例中，光学部件51具有基部52和多个透镜部53，透镜部53在基部52上向上突出并且各自沿着三行中的每行延伸。换言之，多个透镜部53中的每一者具有半圆柱形状。
因此，即使当改变光学部件51的透镜部53的构造时，与实施方式1类似，也可以实现从发光装置150出射的光的角度缩窄，并且可以减少投射出射光的暗线。
此外，通过本变型例，光学部件51具有多个半圆柱形状的透镜部53，从而与实施方式1中的光学部件23相比，当光学部件51接合在波长转换体17上时，比较容易调节位置。
根据本发明的发光装置中的各个部件的形状和尺寸不限于上述实施方式和变型例的形状和尺寸，并且可以根据预期用途等根据需要改变。
附图标记说明
10、50、60、110、120、130、140、150 发光装置
11 支撑体
12 基板
13 周壁部
15 发光元件
17、38、41、44、48 波长转换体
18 第一部分
19、42、45、49 第二部分
21 第一反射部件
23、51 光学部件
24、52 基部
25、53 透镜部
27 第二反射部件
31 支撑基板
32 半导体层
34 粘合层
35、46 缩窄部分
36、47 柱状部

Claims (10)

1.一种发光装置，所述发光装置包括：
基板；
发光元件，所述发光元件设置在所述基板的上表面上；
波长转换部件，所述波长转换部件设置在所述发光元件上，包括覆盖所述发光元件的上表面的底部和从所述底部向上延伸的多个突出部，所述波长转换部件转换从所述发光元件出射的光的波长；以及
光学部件，所述光学部件包括：基部，所述基部在所述波长转换部件上连续延伸；以及多个透镜部，所述多个透镜部在所述基部的上表面上的所述多个突出部的正上方的区域中，其中，
所述多个突出部包括具有朝向上侧缩窄的形状的缩窄部分。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
从所述多个突出部的底面到侧面形成曲面。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述缩窄部分具有锥台形状。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的发光装置，其中，
在所述多个突出部之间的区域中，填充有第一反射部件，并且
所述第一反射部件反射从所述发光元件出射的光。
5.根据权利要求4所述的发光装置，所述发光装置包括：
第二反射部件，所述第二反射部件从所述基板上的所述发光元件的侧面经由所述波长转换部件的侧面覆盖至所述光学部件的侧面，其中，
所述第二反射部件的上表面高于所述光学部件的底面。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其中，
所述第一反射部件和所述第二反射部件由包含光散射颗粒的半透明的部件构成。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的发光装置，其中，
所述多个突出部的侧面比所述多个突出部的上表面平滑。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的发光装置，其中，
所述多个透镜部中的各个透镜部单独地设置在所述基部的上表面上的在所述多个突出部中的各个突出部的正上方的区域中。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的发光装置，其中，
所述波长转换部件由包含荧光体的陶瓷烧结体构成。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的发光装置，其中，
所述波长转换部件中的所述底部的厚度是所述波长转换部件的总厚度的20％至70％。
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