JP2003243717A - 発光装置 - Google Patents

発光装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】発光色や発光量の経年変化並びにばらつきを抑
制する。 【解決手段】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が表面に実装される配線基板１０
とを備える。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ＹＡＧ蛍光体６を含有
している。而して、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。

Description

【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体の少なくとも一方を
前記セラミック基板内に含有することを特徴とし、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。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、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、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３の発明は、請求項１の発明におい
て、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、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】（実施形態１）本実施形態は、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、本実施形態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】上述のように本実施形態によれば、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２）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実施形態１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は実施形態１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１
０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、ＹＡ
Ｇ蛍光体６によって波長変換されなかった青色光と、Ｙ
ＡＧ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、実施形態１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３）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実施形態１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、実施形態１，２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１〜３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２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体の少な
くとも一方を前記セラミック基板内に含有するので、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るという効果があ
る。
【００２６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、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、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３の発明は、請求項１の発明におい
て、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、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】実施形態１の要部を示す断面図である。
【図２】実施形態２の要部を示す断面図である。
【図３】実施形態３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
フロントページの続き (72)発明者 杉本 勝 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 塩濱 英二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 木村 秀吉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 内野々 良幸 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 鈴木 俊之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA11 AA44 CA40 DA20 EE23

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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体の少なくとも一方を前記セラ
    ミック基板内に含有することを特徴とする発光装置。
  2. 【請求項２】 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請求項１
    記載の発光装置。
  3. 【請求項３】 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
    請求項１記載の発光装置。
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