JP2007150229A - Package for housing light emitting element, light source using the same and light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を収納する発光素子収納用パッケージおよびこれを用いた光源ならびに発光装置に関し、より詳細には発光素子を逆方向電圧やサージ電圧等から保護するための保護素子を搭載する発光素子収納用パッケージおよびこれを用いた光源ならびに発光装置に関する。 The present invention relates to a light-emitting element storage package for storing a light-emitting element, a light source using the same, and a light-emitting device, and more particularly, a light-emitting device equipped with a protective element for protecting the light-emitting element from reverse voltage, surge voltage, and the like. The present invention relates to an element storage package, a light source using the same, and a light emitting device.
発光ダイオード(LED)や半導体レーザ(LD)等の発光素子を用いた発光装置は、今後さらなる低消費電力化や長寿命化が進むものと予測されている。そして、近年、各種インジゲーター、光センサ、ディスプレイ、フォトカプラ、バックライト、光プリンタヘッド、ヘッドランプ等の種々の分野で使用され始めている。 Light-emitting devices using light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (LDs) are expected to further reduce power consumption and extend their life. In recent years, it has begun to be used in various fields such as various indicators, optical sensors, displays, photocouplers, backlights, optical printer heads, headlamps and the like.
しかしながら、半導体化合物を発光層として用いた発光素子は逆方向に印加される電圧に対して弱く、過大な逆方向電圧が印加された場合、発光層を構成する半導体層が破壊されることがある。また、外部からのサージ電圧等の定格以上に大きな電圧が印加された場合は、順方向電圧でも発光素子が破壊される場合がある。そして、発光素子をこれらの過大な電圧から保護するために保護素子が用いられている。 However, a light emitting element using a semiconductor compound as a light emitting layer is weak against a voltage applied in the reverse direction, and when an excessive reverse voltage is applied, the semiconductor layer constituting the light emitting layer may be destroyed. . In addition, when a voltage greater than a rating such as an external surge voltage is applied, the light emitting element may be destroyed even with a forward voltage. A protective element is used to protect the light emitting element from these excessive voltages.
従来の発光装置の断面図を図26および図27に示す。図26は、一般的に表面実装型と呼ばれる形状をした発光装置を示し、図27は、一般的に砲弾型と呼ばれる形状をした発光装置を示している。 Cross-sectional views of a conventional light emitting device are shown in FIGS. FIG. 26 shows a light emitting device having a shape generally called a surface mount type, and FIG. 27 shows a light emitting device having a shape generally called a shell type.
図26および図27において、11は絶縁基体、12は反射部材、13は発光素子、14は保護素子、15は配線導体、16は透光性部材、17はボンディングワイヤを示し、基本的にこれらにより従来の表面実装型または砲弾型の発光装置が構成される。 26 and 27, 11 is an insulating substrate, 12 is a reflecting member, 13 is a light emitting element, 14 is a protective element, 15 is a wiring conductor, 16 is a translucent member, and 17 is a bonding wire. Thus, a conventional surface mount type or bullet type light emitting device is formed.
そして、これらの発光装置には、逆方向電圧やサージ電圧(以下、単に過電圧とする)の印加に対する発光素子13の破壊を防止するため、発光素子13と電気的に並列に保護素子14が搭載されている。保護素子14は、ツェナーダイオードを発光素子13と逆方向に接続したものや、バリスタやサイリスタ等を接続したものによって構成される。一般的にこれら保護素子14は、保護素子14が発光素子13から出る光の経路を妨げることにより発光装置の発光効率が低下しないように、発光素子13の搭載部11cが設けられる絶縁基体11の表面側と反対の裏面側に配置される。
In these light emitting devices, a
図26に示す発光装置においては、絶縁基体11の裏面側に保護素子14を収納する凹部11eが設けられており、保護素子14を凹部11eの内側に半田等で固着して、保護素子14の電極と配線導体15とをワイヤボンディング法やフリップチップボンディング法等で接続することにより、発光素子13と電気的に並列接続されている。そして、例えば、保護素子14の電圧閾値を発光素子13の定格電圧値の100パーセント乃至120パーセント程度のものとしておき、この電圧を超える過電圧の印加があった場合、保護素子14は電気的に短絡状態(電気抵抗が非常に低い状態)となって、過電圧により突発的に発生した電流は、保護素子14側に流れることとなり発光素子13の破壊を防止することができる。
In the light emitting device shown in FIG. 26, a recess 11e for housing the
また、図27に示す発光装置おいては、リード端子15aは、その先端部に発光素子13の搭載部11cおよび保護素子14の搭載部11dが設けられた、金属から成る反射部材12が設けられており、発光素子13および保護素子14は、発光素子13の搭載部11cおよび保護素子14の搭載部11dに、Au−Sn半田やPb−Sn半田等の半田やAgペースト等の樹脂により固着され、発光素子13および保護素子14の電極とリード端子15bとをボンディングワイヤ17によって電気的に接続する。
Further, in the light emitting device shown in FIG. 27, the lead terminal 15a is provided with a
なお、保護素子14をリード端子15bと電気的に接続させるために、保護素子14の搭載部11dを形成する反射部材12の側壁部に切り欠き部12bを設け、この切り欠き部12bに保護素子14とリード端子15bとを接続するボンディングワイヤ17を通すことによって反射部材12と電気的に接続しないようにしてある。
In order to electrically connect the
図26および図27に示す上記従来の発光素子収納用パッケージの場合、保護素子14を実装するためのエリアを発光素子13の搭載部の横に並べて確保する必要が無く、発光装置を小型にすることが可能である。
しかしながら、図26に示す発光装置では、絶縁基体11の発光素子13搭載部11cの裏面側に保護素子14の搭載部11dを形成するための凹部11eが必要であり、発光素子13が発生する熱の放熱経路に凹部11eがあるために、効率良く外部へ放熱を行なうことが困難であり、発光素子13近傍に熱が滞留してしまう。このために、発光素子13の熱による劣化が起こり、発光装置の発光効率が低下するという問題点があった。
However, in the light emitting device shown in FIG. 26, the recess 11e for forming the mounting portion 11d of the
また、図26に示す発光装置では、発光装置を作動させる際に発光素子13から発生する熱が、絶縁基体11を介して保護素子14の搭載部および保護素子14に伝導されることにより、保護素子14の温度が上昇し、熱によって保護素子14の動作特性が変動してしまうという問題点を有していた。
In the light emitting device shown in FIG. 26, heat generated from the
また、図27に示す発光装置では、保護素子14の電極を外部電極と電気的に接続するために保護素子14の搭載部11dとなる反射部材12の側壁の一部に側壁部を貫通する切り欠き部12bを設ける必要がある。このために、切り欠き部12bの角部に応力集中が起こり、保護素子14の搭載部11dに変形が発生するとともに、発光素子13を載置する搭載部11cに位置ずれが生じる場合がある。これによって、発光素子13から出た光の発光装置外部への取り出し効率が低下し、発光装置の発光効率が低下する。また、保護素子14の搭載部11dの上部に発光素子13の搭載部11cを接合するために、低背化することが困難であるという問題点があった。
In the light emitting device shown in FIG. 27, in order to electrically connect the electrode of the
したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、発光装置の発光効率の低下を招来することなく、低背で小型の発光素子収納用パッケージおよびこれを用いた光源ならびに発光装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been completed in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a low-profile, small-sized light emitting element housing package without causing a decrease in light emission efficiency of the light emitting device. It is an object to provide a light source and a light emitting device used.
本発明の発光素子収納用パッケージは、一主面に、発光素子およびこの発光素子の過電圧印加を防止する保護素子の搭載部をそれぞれ有するとともに、前記発光素子および前記保護素子を接続する配線導体が形成された絶縁基体と、この絶縁基体の一主面に、内周面が光反射面とされるとともに前記発光素子の搭載部を取り囲むように取着された反射部材とを具備しており、前記保護素子の搭載部が前記光反射面より外側に配置されていることを特徴とする。 The light-emitting element storage package of the present invention has a light-emitting element and a mounting portion for a protective element that prevents overvoltage application of the light-emitting element on one main surface, and a wiring conductor that connects the light-emitting element and the protective element. The formed insulating base, and a reflecting member attached to one main surface of the insulating base so that the inner peripheral surface is a light reflecting surface and surrounds the mounting portion of the light emitting element, The protective element mounting portion is disposed outside the light reflecting surface.
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて好ましくは、前記保護素子の搭載部は、前記保護素子を収納可能な凹部の内側に設けられていることを特徴とする。 In the light emitting element storage package according to the present invention, preferably, the protection element mounting portion is provided inside a recess capable of storing the protection element.
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて好ましくは、前記凹部は、前記発光素子搭載部側の内側面のうち、開口部側の部位が底面側の部位より前記発光素子搭載部側寄りとなるように形成されていることを特徴とする。 Preferably, in the light emitting element storage package according to the present invention, the concave portion is configured such that, of the inner side surface on the light emitting element mounting portion side, the opening side portion is closer to the light emitting element mounting portion side than the bottom surface side portion. It is formed.
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて好ましくは、前記保護素子の搭載部と前記発光素子の搭載部との間に溝が設けられていることを特徴とする。 The light emitting element storage package of the present invention is preferably characterized in that a groove is provided between the protective element mounting portion and the light emitting element mounting portion.
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて好ましくは、前記保護素子の搭載部の底面と前記絶縁基体の他主面との間に空隙部が設けられていることを特徴とする。 The light emitting element storage package of the present invention is preferably characterized in that a gap is provided between the bottom surface of the protective element mounting portion and the other main surface of the insulating base.
本発明の光源は、上記本発明の発光素子収納用パッケージと、前記発光素子および前記保護素子の搭載部にそれぞれ搭載され、前記配線導体に接続された発光素子および保護素子とを具備していることを特徴とする。 The light source of the present invention includes the light emitting element storage package of the present invention, and the light emitting element and the protective element mounted on the light emitting element and the protection element mounting portion and connected to the wiring conductor. It is characterized by that.
本発明の発光装置は、上記本発明の光源と、前記光源が搭載され、前記光源を駆動する電気配線を有する駆動部と、前記光源から出射される光を反射する光反射手段とを含むことを特徴とする。 The light-emitting device of the present invention includes the light source of the present invention, a drive unit on which the light source is mounted and having an electrical wiring that drives the light source, and a light reflecting unit that reflects light emitted from the light source. It is characterized by.
本発明の発光素子収納用パッケージは、一主面に、発光素子およびこの発光素子の過電圧印加を防止する保護素子の搭載部をそれぞれ有するとともに、発光素子および保護素子を接続する配線導体が形成された絶縁基体と、絶縁基体の一主面に、内周面が光反射面とされるとともに発光素子の搭載部を取り囲むように取着された反射部材とを具備しており、保護素子の搭載部が光反射面より外側に配置されていることから、保護素子が発光素子から出る光の経路を妨げることが無く、発光装置の発光効率を低下させることが無い。また、発光素子搭載部を有する絶縁基体の裏面側に、保護素子を収納する凹部を形成する必要が無いので、発光素子が発する熱を絶縁基体を介して良好に外部へ放熱させることができる。その結果、発光装置の発光効率が高く、かつ長期にわたり安定に動作可能な信頼性の高い発光素子収納用パッケージを提供できる。 The light-emitting element storage package of the present invention has a light-emitting element and a protective element mounting portion for preventing overvoltage application of the light-emitting element on one main surface, and a wiring conductor connecting the light-emitting element and the protective element. A protective element mounted on the main surface of the insulating base, and a reflective member attached to the main surface of the insulating base so that the inner peripheral surface is a light reflecting surface and surrounds the mounting portion of the light emitting element. Since the portion is arranged outside the light reflecting surface, the protective element does not hinder the light path from the light emitting element, and the light emission efficiency of the light emitting device is not lowered. In addition, since it is not necessary to form a recess for housing the protective element on the back side of the insulating base having the light emitting element mounting portion, the heat generated by the light emitting element can be radiated to the outside through the insulating base. As a result, it is possible to provide a highly reliable light-emitting element storage package in which the light-emitting device has high luminous efficiency and can operate stably over a long period of time.
また、本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、保護素子の搭載部は、保護素子を収納可能な凹部の内側に設けられていることから、保護素子周辺部に空隙を持たすことができ、保護素子近傍を伝導してきた熱は、熱伝導率の高い絶縁基体や反射部材側に伝導させることができ、保護素子に伝導する熱を低減することができる。その結果、発光素子の熱による発光効率の低下を抑制するとともに保護素子が熱によって劣化するのを抑制し、外部への発光効率が高く、かつ長期にわたる安定動作の可能な信頼性の高いパッケージを作製できる。 Further, in the light emitting element storage package of the present invention, since the protection element mounting portion is provided inside the recess that can store the protection element, a space can be provided in the periphery of the protection element. The heat conducted in the vicinity can be conducted to the insulating base or the reflecting member having a high thermal conductivity, and the heat conducted to the protection element can be reduced. As a result, it is possible to suppress a decrease in luminous efficiency due to heat of the light emitting element and suppress deterioration of the protective element due to heat, and to provide a highly reliable package with high light emitting efficiency to the outside and capable of stable operation over a long period of time. Can be made.
また、本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、凹部は、発光素子搭載部側の内側面のうち、開口部側の部位が底面側の部位より発光素子搭載部側寄りとなるように形成されていることから、発光素子搭載部から放射状に伝導する熱経路が保護素子の搭載部を形成する凹部により遮断されることが無く、発光素子から発生した熱は絶縁基体を介して良好に放熱することが可能となる。その結果、発光素子の熱による発光効率の劣化を抑制し、発光装置外部への発光効率が高く、かつ長期にわたる安定動作の可能な信頼性の高い発光素子収納用パッケージとすることができる。 In the light emitting element storage package of the present invention, the recess is formed such that, of the inner side surface on the light emitting element mounting portion side, the opening side portion is closer to the light emitting element mounting portion side than the bottom surface side portion. Therefore, the heat path that conducts radially from the light emitting element mounting portion is not blocked by the recess that forms the protective element mounting portion, and the heat generated from the light emitting element can be radiated well through the insulating substrate. Is possible. As a result, it is possible to obtain a light-emitting element storage package that suppresses deterioration of light-emitting efficiency due to heat of the light-emitting element, has high light-emitting efficiency to the outside of the light-emitting device, and can perform stable operation over a long period of time.
また、本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、保護素子の搭載部と発光素子の搭載部との間に溝が設けられていることにより、発光装置を作動させる際に発光素子から発生する熱が、絶縁基体を介して保護素子の搭載部および保護素子に伝導しにくくできる。 Further, in the light emitting element storage package of the present invention, since the groove is provided between the protective element mounting portion and the light emitting element mounting portion, heat generated from the light emitting element when the light emitting device is operated is increased. Further, it is difficult to conduct to the protection element mounting portion and the protection element through the insulating base.
また、本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、保護素子の搭載部と絶縁基体の他主面との間に空隙部が設けられていることにより、発光装置を作動させる際に発光素子から発生する熱や、発光装置が実装される発光装置駆動回路基板からの熱が、絶縁基体を介して保護素子の搭載部および保護素子に伝導しにくくできる。 Further, in the light emitting element storage package of the present invention, the air gap is provided between the protective element mounting portion and the other main surface of the insulating substrate, so that the light emitting element is generated when the light emitting device is operated. Heat or heat from the light emitting device driving circuit board on which the light emitting device is mounted can be hardly conducted to the mounting portion of the protective element and the protective element through the insulating base.
本発明の光源は、上記本発明の発光素子収納用パッケージと、発光素子および保護素子の搭載部にそれぞれ搭載され、配線導体に接続された発光素子および保護素子を具備していることから、上記本発明の発光素子収納用パッケージによって発光素子から出る光の利用効率を損なうことなく、また発光素子から出る熱を効率良く外部へ伝導させて、発光素子の発光効率の低下を抑制でき、高い発光効率を有し、かつ長期にわたる安定動作が可能な光源となる。 Since the light source of the present invention includes the light emitting element storage package of the present invention, and the light emitting element and the protective element that are mounted on the mounting portions of the light emitting element and the protective element and connected to the wiring conductor, The light emitting element storage package of the present invention can efficiently reduce the efficiency of light emitted from the light emitting element and efficiently conduct the heat emitted from the light emitting element to the outside, thereby suppressing a decrease in the light emitting efficiency of the light emitting element. It is a light source that has efficiency and can be stably operated over a long period of time.
本発明の発光装置は、上記本発明の光源と、光源が搭載され、光源を駆動する電気配線を有する駆動部と、光源から出射される光を反射する光反射手段とを含むことから、高い発光効率を有し、かつ長期にわたる安定動作が可能な発光装置となる。 The light emitting device of the present invention is high because it includes the light source of the present invention, a drive unit on which the light source is mounted and having an electrical wiring for driving the light source, and a light reflecting means for reflecting light emitted from the light source. A light emitting device having light emission efficiency and capable of stable operation over a long period of time is obtained.
本発明の第一の発明の発光素子収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。図1は本発明の発光素子収納用パッケージ(以下、単にパッケージともいう)の実施の形態の一例を示し、図1(a)はパッケージの平面図、図1(b)はパッケージの断面図である。図1において、1は絶縁基体、2は反射部材、1cは発光素子3を載置するための発光素子3の搭載部、1dは保護素子4を載置するための保護素子4の搭載部、5は配線導体であり、主としてこれらで発光素子3および保護素子4を収納するためのパッケージが構成される。ただし、図1(a)において、発光素子3、保護素子4およびこれらを配線導体5に接続するボンディングワイヤ7は図示していない。
The light emitting element storage package according to the first aspect of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 shows an example of an embodiment of a light emitting element storage package (hereinafter also simply referred to as a package) according to the present invention, FIG. 1 (a) is a plan view of the package, and FIG. 1 (b) is a sectional view of the package. is there. In FIG. 1, 1 is an insulating substrate, 2 is a reflecting member, 1c is a mounting portion of the
絶縁基体1は、窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,ガラスセラミックス等のセラミックス、またはエポキシ樹脂等の樹脂から成り、切削加工、金型成型、押し出し成型等により形成される。また、絶縁基体1の一主面側には発光素子3および保護素子4を搭載するための発光素子3の搭載部1cおよび保護素子4の搭載部1dがそれぞれ形成され、他主面側には電力を供給する外部の電気配線と電気的に接続できるようにするための端子部が形成されている。
The insulating
絶縁基体1は、例えば、絶縁基体1にアルミナセラミックスを用いる場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合してスラリー状にし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダロール法によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。また、タングステン(W)やモリブデン(Mo)−マンガン(Mn)、銅(Cu)、銀(Ag)等の高融点金属、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合してメタライズペーストを準備する。
For example, in the case of using alumina ceramics for the insulating
次に、打ち抜き法によってセラミックグリーンシートに発光素子3の搭載部1cの導体部および保護素子4の搭載部1dの導体部と端子部とを電気的に接続する配線貫通導体5aを形成するための貫通孔を形成し、印刷法によってその貫通孔に前記メタライズペーストを埋め込み、続いて一方の面に第1の配線導体5bの形状にメタライズペーストを印刷することで第1の絶縁基体1aが形成される。次に、前述と同様に貫通孔にメタライズペーストを埋め込み、一方の面に発光素子3搭載部1cの導体部および保護素子4搭載部1dの導体部を、他方の面に第2の配線導体5cの形状にメタライズペーストを印刷することで第2の絶縁基体1bが形成される。
Next, the wiring through conductor 5a for electrically connecting the conductor portion of the mounting portion 1c of the
その後、第1および第2の絶縁基体1a、1bを、それぞれ発光素子3の搭載部1cおよび保護素子4の搭載部1dを有する面と第1の配線導体5bを有する面とが外側となるように積層し、加圧して圧着し、高温(約1600℃)で焼成する。このような工程により、一主面に、発光素子3の搭載部1cおよび保護素子4の搭載部1dをそれぞれ有し、発光素子3および保護素子4を電気的に接続する配線導体5が形成された絶縁基体を作製する。
Thereafter, the first and second insulating bases 1a and 1b are arranged such that the surface having the mounting portion 1c of the
なお、配線貫通導体5aを構成する貫通導体は、貫通孔の内壁に導体層が被着された、いわゆるスルーホール導体や、貫通孔の内部が導体で充填されたいわゆるビア導体によって形成することができる。 The through conductor constituting the wiring through conductor 5a may be formed of a so-called through-hole conductor in which a conductor layer is attached to the inner wall of the through-hole or a so-called via conductor in which the inside of the through-hole is filled with a conductor. it can.
発光素子3の搭載部1cや保護素子4の搭載部1dおよび配線導体5の露出する導体層の表面には、ニッケル(Ni)やAu等の耐食性に優れる金属を1〜20μm程度の厚さで被着しておくのが良く、発光素子3の搭載部1c、保護素子4の搭載部1dおよび配線導体5の酸化腐食を有効に防止するとともに、発光素子3と発光素子3の搭載部1cおよび保護素子4と保護素子4の搭載部1dとの接続を強固にする。従って、発光素子3の搭載部1c、保護素子4の搭載部1dおよび配線導体5の露出する表面には、例えば、厚さ1〜10μm程度のNiメッキ層と厚さ0.1〜3μm程度のAuメッキ層が順次被着されているのが好ましい。
The surface of the mounting portion 1c of the
また、絶縁基体1は、一主面側(発光素子3の搭載部1cおよび保護素子4の搭載部1dを形成している面側)に反射部材2が、発光素子3の搭載部1cを取り囲むように、半田、Agロウ等のロウ材やエポキシ樹脂接合材等の接合材により取着される。
In addition, in the insulating
反射部材2は、金属板,セラミックスまたは樹脂を切削加工や金型成型を行なうことによって逆円錐台状に形成され、内周面が発光素子3の光を効率よく反射する光反射面2aとされている。この構成により、発光素子3から出る光は上方に効率よく反射されるとともに、絶縁基体1による光の吸収や透過が効果的に抑制されるため、放射光強度や輝度を著しく向上できる。また、内周面を光反射面2aとして形成するには、反射部材2をアルミニウム(Al)、Ag、Au、白金(Pt)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、Cu等の高反射率を有する金属板や白色等のセラミックス、白色等の樹脂で構成するか、または、反射部材2の内周面にAl、Ag、Au等の金属を蒸着法や鍍金法等により金属薄膜を形成してもよい。なお、光反射面2aがAg、Cu等の酸化により変色しやすい金属からなる場合は、その表面に所望の波長領域にわたり透過率の優れる低融点ガラス、ゾル−ゲルガラス、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を被着しても良い。その結果、光反射面2aに形成された光反射面の耐腐食性、耐薬品性、耐候性が向上する。
The reflecting
また、光反射面2aは、上側に向かうに伴って外側に開口面を広げるように傾斜しているのが良い。これにより、発光素子3から出た光を効率良く上方に反射することができる。
Further, the light reflecting surface 2a is preferably inclined so as to widen the opening surface toward the upper side as it goes upward. Thereby, the light emitted from the
また、光反射面2aにおける表面の算術平均粗さRaは、4μm以下とするのが良く、これにより発光素子3から出た光の光反射面2aによる反射損失を小さくして良好に上側に反射することができる。Raが4μmを超える場合、光反射面2aで発光素子3の光を反射させて上方に出射させることが困難になるとともにパッケージ内部で乱反射しやすくなる。その結果、パッケージ内部における光の伝搬損失が大きくなりやすく、所望の放射角度で外部に高効率な光を出射するのが困難になる。
In addition, the arithmetic average roughness Ra of the surface of the light reflecting surface 2a is preferably 4 μm or less, so that the reflection loss due to the light reflecting surface 2a of the light emitted from the
また、光反射面2aは、Raが0.004μm未満の場合、このような面を安定かつ効率よく形成することが困難になるとともに、製品コストが高くなりやすい。したがって、光反射面2aのRaは0.004〜4μmとするのがよく、このような光反射面2aは従来周知の電解研磨加工、化学研磨加工もしくは切削研磨加工または金型の面精度を利用した転写加工により形成すれば良い。 On the other hand, when Ra is less than 0.004 μm, it is difficult to form such a surface stably and efficiently, and the product cost tends to increase. Therefore, the Ra of the light reflecting surface 2a is preferably 0.004 to 4 [mu] m. Such a light reflecting surface 2a can be transferred by using a conventionally well-known electrolytic polishing process, chemical polishing process or cutting polishing process or surface accuracy of a mold. What is necessary is just to form by processing.
また、光反射面2aは、その縦断面形状が円弧面(曲線状)であってもよく、円弧面とする場合、発光素子3の光をまんべんなく反射させて指向性の高い光を上方により均一に放射することができる。
In addition, the light reflecting surface 2a may have an arcuate surface (curved shape) in its longitudinal cross-sectional shape. When the light reflecting surface 2a is an arcuate surface, the light from the
図1に示される本発明のパッケージにおいて、保護素子4の搭載部1dは、発光素子3の搭載部1cと同一面上に形成されているとともに反射部材2の光反射面2aより外側に配置されるように形成される。これにより、発光素子3から出た光が外部まで伝搬する領域(光伝搬経路)内に、保護素子4が載置されることがないため、保護素子4の表面で反射することにより発生する光の反射損失や、あるいは保護素子4の表面で発生する光の吸収損失によって生じる発光効率の低下を無くすことが可能となる。これにより、発光素子3から出る光を上方に低損失で出射させることができ、発光効率が高いパッケージとすることができる。
In the package of the present invention shown in FIG. 1, the mounting portion 1 d of the
また、配線導体5は、絶縁基体1の内部に配線されて発光素子3の搭載部1cおよび保護素子4の搭載部1dに導出されているので、反射部材2の側壁を切り欠いて、保護素子4の電極と発光素子3の電極とを接続導体を通して接続する必要がないため、発光素子3から出る光を反射させる光反射面2aの領域を減らすことなく発光素子3と外部回路とを電気的に接続することができ、発光素子3から出る光を効率良く外部へ取り出すことが可能である。その結果、発光素子3から出た光の反射部材2による損失を低減し、外部への発光効率が高く、かつ長期にわたり安定動作の可能な信頼性の高い発光素子収納用パッケージを作製できる。
Further, since the
次に、本発明のパッケージの第二の実施形態について説明する。図2は本発明の第二の実施形態によるパッケージの一例を示し、図2(a)はパッケージの平面図、図2(b)はパッケージの断面図である。図2において、絶縁基体1、発光素子3、発光素子3の搭載部1c、保護素子4、保護素子4の搭載部1d、配線導体5については、前述の第一の発明と同じであるため、詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the package of the present invention will be described. FIG. 2 shows an example of a package according to the second embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is a plan view of the package, and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view of the package. In FIG. 2, the insulating
本実施形態のパッケージにおいて、反射部材2は、例えば、略円柱状であってその中心に発光素子3の搭載部1c側より上面側に向かって開口部が広がっていくような略逆円錐台形状の貫通孔が形成される。なお、略円柱状の中心に逆円錐台形上の貫通孔に限らず、多角柱状に逆多角錐形状の貫通孔を形成してもよいし、多角柱状の内側に多角柱状の貫通孔を形成してもよい。このように反射部材2を形成することにより、反射部材2と絶縁基体1との接合面積を大きくすることが可能となり、絶縁基体1と反射部材2との接着をより強固にすることができる。
In the package of the present embodiment, the reflecting
保護素子4の搭載部は、反射部材2の光反射面2aより外側の位置に設けられ、反射部材2は、その下面に保護素子4の搭載部1dを覆うように凹部8が形成される。そして、保護素子4および発光素子3を搭載部1dに実装した後に、反射部材2が絶縁基体1に半田、Agロウ等のロウ材やエポキシ樹脂接合材等の接合材により接合される。
The mounting portion of the
本実施の形態例においても、保護素子4の搭載部1dは絶縁基体1の一主面上に設けられるので、発光素子3から放射状に絶縁基体1の他主面側に向けて放熱される放熱経路を凹部8が遮ることがない。したがって、絶縁基体1の放熱効率を損なうことがない。
Also in the present embodiment, the mounting portion 1d of the
絶縁基体1にはその内部に配線導体5が形成されて発光素子3の搭載部1cおよび保護素子4の搭載部1dに導出されているので、保護素子4の電極を接続するボンディングワイヤ等の線路導体を通すために、反射部材2の側壁部を貫通する孔や切り欠き部を必要としない。このため、光反射面2aの内側に反射部材2と熱膨張係数の異なる透光性部材6を充填した場合でも、熱膨張差による反射部材2の変形が発生せず、うねりを持たない安定した光反射面2aを形成することができ、発光素子3から出る光を効率良く外部へ取り出し、配光分布も安定させることが可能である。
Since a
また、保護素子4の搭載部1dは、絶縁基体1の発光素子3の搭載部1cの裏面側(他主面側)に設けられていないので、発光素子3に電圧を印加したときに発生する熱は、空気より熱伝導率の高い絶縁基体1を介して、効率よく外部へ伝導させることが可能となる。これによって、発光素子3から発生する熱による発光効率の低下を抑制し、発光装置外部への発光効率が高く、かつ長期にわたる安定動作の可能な信頼性の高いパッケージを作製できる。
Further, since the mounting portion 1 d of the
また、図3の断面図に示すように、絶縁基体1側にも第1の凹部8aを設け、その底面部に保護素子4の搭載部1dを配置し、さらに、反射部材2の下面の第1の凹部8aと対向する位置に、第2の凹部8bを設け、第1の凹部8aおよび第2の凹部8bによって凹部8を形成してもよい。これにより、保護素子4の搭載部1dが形成される面に対して、絶縁基体1と反射部材2との接合面が高さ方向で異なる面となるため、保護素子4を接合するときや反射部材2を接合する際に、接合材が互いの接合領域に流入することが無い。
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the first recess 8 a is also provided on the insulating
本実施の形態例においては、保護素子4の搭載部1dは絶縁基体1の一主面より下方に凹部8aが設けられることになるが、凹部8aの深さを深くする必要が無いので、発光素子3から放射状に絶縁基体1の他主面側に向けて放熱される放熱経路を凹部8が遮ることにより、絶縁基体1の放熱効率を損なうことがない。
In the present embodiment, the mounting portion 1d of the
また、発光素子3の搭載部1cや保護素子4の搭載部1dに対し、発光素子3および保護素子4が上側に配置され、反射部材2の接合面も発光素子3の搭載部1cと同一平面上に形成されるので、保護素子4の搭載部1dが絶縁基体1の裏面側に設けられている場合に、反射部材2および発光素子3を半田や導電性ペースト等の接合材で絶縁基体1の表面側に固着した後、保護素子4の搭載部1dが上側となるようにパッケージを反転させて、保護素子4を同様の方法で絶縁基体1の裏面側に固着するような複雑な工程を経る必要がなく、反射部材2,発光素子3,保護素子4等を絶縁基体1の同じ側に実装することができ、製造コストを抑えたパッケージを作製することができる。
Further, the
なお、凹部8の長さ,幅,高さは、保護素子4の搭載部1dに重ならないように、かつ保護素子4およびボンディングワイヤ7と接触しないように適切に設定すればよい。反射部材2および凹部8は、切削加工や放電加工等により形成することで作製ができる。あるいは、金型成型等により一体形成しても良い。なお、図2および図3に示す凹部8の上面は、その断面形状が半円状、放物線状、円弧状(曲線状)であってもよい。
Note that the length, width, and height of the
また、図4の断面図に示すように、絶縁基体1側にのみ凹部8を設け、その底面部に保護素子4の搭載部1dを配置してもよく、これにより、反射部材2に保護素子4を収納するエリアを必要としないため、変形等に強い安定した光反射面2aを提供することができ、発光効率の高いパッケージを提供することができる。なお、図3および図4には、図1と同様に発光素子3、保護素子4およびボンディングワイヤ7は図示していない。
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the
また、図2,図3,図4に示すパッケージは、凹部8が絶縁基体1および反射部材の少なくとも一方に設けられ、保護素子4の搭載部1dが絶縁基体1および反射部材2により密閉状態にされるから、保護素子4の周辺部に凹部8の空隙を介し、空隙より熱伝導率の高い絶縁基体1および反射部材2で形成することが可能となり、保護素子4に発光素子3から出る熱を伝導させにくくすることができ、保護素子4の温度上昇による破壊や特性の変動を抑制できる。また、発光素子3の搭載部1cと絶縁基体1の他主面側とを結ぶ放熱経路から外れた位置に設けられた凹部8から絶縁基体1または反射部材2を介して保護素子4の発する熱を外部へ効率よく伝導させることができる。その結果、長期安定動作可能な信頼性の高いパッケージを提供することが可能となる。
2, 3, and 4, the
次に、本発明の第三の発明のパッケージについて説明する。図5は本発明の第三の実施形態によるパッケージの一例を示し、図5(a)はパッケージの平面図、図5(b)はパッケージの断面図である。図5において、絶縁基体1、反射部材2、発光素子3の搭載部1c、保護素子4の搭載部1d、配線導体5については、前述の第二の実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
Next, the package of the third invention of the present invention will be described. FIG. 5 shows an example of a package according to the third embodiment of the present invention. FIG. 5A is a plan view of the package, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the package. In FIG. 5, the insulating
本発明の第三の実施形態のパッケージにおいて、凹部8は、発光素子3の搭載部1c側の内側面のうち、開口部側の部位が底面側の部位より発光素子3の搭載部1c側寄りとなるように傾斜させて形成されている。これにより、凹部8を発光素子3の搭載部1c側寄りに形成しても、発光素子3の搭載部1c側の凹部8の内側面が、発光素子3を起点に放射状に広がる熱が伝導する熱経路を遮らないように傾斜させて形成されているので、凹部8を形成する空隙部により熱経路が遮断されることを最小限にでき、発光素子3から発生した熱を安定して放熱させることが可能となる。その結果、発光素子3の熱による発光効率の低下を抑制し、外部への発光効率が高く、かつ長期にわたる安定動作の可能な信頼性の高いパッケージを作製できる。また、熱経路の遮断を最小限にできることによって、保護素子4の搭載位置を発光素子3の搭載位置に近く配置できるので、急峻なサージ等を保護素子4に吸収させやすくできる。
In the package according to the third embodiment of the present invention, the
また、図6に示すように、凹部8の構成を底面側の穴の大きさより上面側の穴の大きさが大きい段差状としてもよい。すなわち、発光素子3搭載部1c側の内側面を、開口部側の部位が底面側の部位より発光素子3搭載部1c側よりとなるように段差状に形成してもよい。この場合、例えば凹部8の穴の深さを保護素子4の高さと略同一に形成し、凹部8内の段差部上に、保護素子4とボンディングワイヤ7により接続可能な配線導体5を導出することで、ボンディングワイヤ7の配線を凹部8内に収め、凹部8をより小さく形成することが可能となる。なお、平面視において凹部8の段差部が設けられている部位の幅は、段差部のない保護素子4が載置される凹部8の幅より小さくしてもよい。このような形状とすることにより、保護素子4の搭載位置を発光素子3の搭載位置により近く配置しながら、発光素子3からの熱経路を確保し、良好な放熱性能を有するパッケージとすることができる。また、この場合においても、発光素子3から出る熱の放射状の熱経路を確保することができ、熱による発光素子3の効率低下を抑制でき、外部への発光効率の高い、安定動作可能なパッケージを作製できる。
Further, as shown in FIG. 6, the configuration of the
また、絶縁基体1は、図7または図8に示すように、保護素子の搭載部1dと発光素子の搭載部1cとの間における絶縁基体1の一主面または他主面に溝9を設けることができる。このように、平面視において発光素子3の搭載部1cと保護素子4の搭載部1dとの間に溝9が設けられていることにより、発光装置を作動させる際に発光素子3から発生する熱が、絶縁基体1を介して保護素子の搭載部1dおよび保護素子4に伝導しにくくすることができる。すなわち、発光素子3の搭載部1cから保護素子4の搭載部1dに至る絶縁基体1の一主面または他主面に溝9を設けて断熱層を形成し、絶縁基体1の溝9と絶縁基体1の他主面または一主面との間の厚みを薄くすることにより、発光素子3の搭載部1cから保護素子4に至る絶縁基体1の熱抵抗を著しく増加させることができる。その結果、発光装置を作動させる際の保護素子4の温度上昇をより確実に抑制することができ、熱による保護素子4の動作特性が安定し、保護素子4の動作温度を規格値内に保持することができる。
Further, as shown in FIG. 7 or FIG. 8, the insulating
なお、溝9の形状は、絶縁基体1の熱伝導率や絶縁基体1から発光装置駆動回路基板への放熱性、および発光素子3から絶縁基体1を介して保護素子4の搭載部1dおよび保護素子4に至る熱抵抗を考慮し、適宜選定された形状に成形される。
The shape of the
また、溝9は、図7(b)に示すように絶縁基体1の一主面に凹部8を設け、その底面部に保護素子4の搭載部1dを配置するとともに、絶縁基体1の一主面の凹部8と発光素子3の搭載部1cとの間に溝9を形成する場合、溝9の深さは凹部8の深さより深いことが好ましい。溝9の深さが凹部8の深さより浅い場合、発光素子3から発生した熱が絶縁基体1を介して短距離経路で凹部8に伝熱されやすくなる。
Further, the
さらにまた、図8(b)に示すように絶縁基体1の一主面に凹部8を設け、その底面部に保護素子4の搭載部1dを配置するとともに、絶縁基体1の他主面の凹部8と発光素子3の搭載部1cとの間に溝9を形成する場合、溝9の底面は凹部8の底面部より高い位置にすることが好ましい。溝9の底面が凹部8の底面部より低い場合、発光素子3から発生した熱が絶縁基体1を介して凹部8に伝熱されやすくなる。
Furthermore, as shown in FIG. 8 (b), a
また、溝9の幅は、発光素子3の側面から外側へ45°に広がる仮想線より外側に配置されるように形成されることが好ましい。溝9の幅が発光素子3から外側へ45°に広がる仮想線より内側に配置されるように形成すると、発光素子3から発生した熱が絶縁基体1内で拡散され難くなるとともに、放熱経路が遮断されることになって絶縁基体1の他主面側へ伝熱されにくくなり、発光素子3に対する放熱性が著しく低下する。
Moreover, it is preferable that the width of the
なお、溝9は、図9(a)の上視平面図のように絶縁基体1の側面1eから対向する側面1fにわたって形成されてもよく、図9(b)の上視平面図のように保護素子4の搭載部1dの一部または周囲を取り囲むように形成されもよい。図9(b)においては、保護素子4の搭載部1dの周囲を取り囲むよう連続して溝9が形成されているが、溝9は必ずしも連続していなくてもよい。これにより、上記と同様に発光装置を作動させる際の保護素子4の温度上昇を抑制でき、保護素子4の熱による動作特性の変動や破損、半田が溶融されることにより生じる、保護素子4と保護素子の搭載部1dに導出された配線導体1dとの電気的な接続不良を抑制できる。
The
また、絶縁基体1は、図10乃至図15に示す断面図および上視平面図のように凹部8の底面、すなわち保護素子4の搭載部1dが設けられる面と絶縁基体1の他主面との間に空隙部10が設けられていることがより好ましい。これにより、発光装置を作動させる際に発光素子3から発生する熱や、発光装置が実装される発光装置駆動回路基板からの熱が、絶縁基体1を介して保護素子の搭載部1dおよび保護素子4に伝導しにくくすることができる。すなわち、絶縁基体1に空隙部10を設けることによって、この空隙部10が設けられた絶縁基体1の部位を薄くすることにより、発光素子の搭載部1cから保護素子の搭載部1dに至る絶縁基体1の熱抵抗を増加させることができ、また、絶縁基体1の他主面側に配置される発光装置駆動回路基板から保護素子の搭載部1dに至る絶縁基体1の部位に断熱層を配置することにより、発光装置駆動回路基板から保護素子の搭載部1dに至る絶縁基体1の熱抵抗を増加させることができる。その結果、発光装置を作動させる際の保護素子4の温度上昇が抑制され、熱による保護素子4の動作特性が安定するとともに、保護素子4の動作温度を規格値内に維持することができる。
In addition, the insulating
なお、空隙部10の高さは、図10(a)または図11(a)に示すように反射部材2に凹部8を設け、基体1に保護素子4の搭載部1dを配置する場合、または図10(b)または図11(b)に示すように絶縁基体1に凹部8を設け、その底面部に保護素子4の搭載部1dを配置する場合、絶縁基体1の熱伝導率や絶縁基体1から発光装置駆動回路基板への放熱性、および発光素子3から絶縁基体1を介して保護素子の搭載部1dおよび保護素子4に至る熱抵抗を考慮し、適宜選定されて形成される。
Note that the height of the
また、空隙部10は、図11乃至図13の絶縁基体1に示すように少なくとも保護素子の搭載部1dの直下に配置されるよう、絶縁基体1の他主面または側面1gの一部を切り欠いたり(図11および図12参照)、絶縁基体1内に空隙が設けられたりするように形成されてもよく(図13参照)、上記と同様に発光素子の搭載部1cから保護素子4の搭載部1dに至る絶縁基体1の熱抵抗を増加させることができるとともに、発光装置駆動回路基板から保護素子4の搭載部1dに至る絶縁基体1に断熱層が配置されることにより、発光装置駆動回路基板から保護素子4の搭載部1dに至る絶縁基体1の熱抵抗を増加させることができる。
Further, as shown in the insulating
また、空隙部10の幅は、少なくとも保護素子4の直下の部位を含むように形成されるとともに、上記溝9の場合と同様に、発光素子3から外側へ45°に広がる仮想線より外側に配置されるように形成されることが好ましい。
Further, the width of the
なお、空隙部10は、図14または図15の上視平面図に示すように絶縁基体1の側面1eから対向する側面1fにわたって形成されてもよく(図14(a)参照)、絶縁基体1の側面1gを切り欠くように形成されもよく(図14(b)参照)、絶縁基体1の他主面の一部を切り欠いて形成されてもよい(図15参照)。これにより、本発明の発光装置は、発光装置を作動させる際の保護素子4の温度上昇を抑制でき、保護素子4の熱による動作特性を安定させることができる。
The
また、溝9または空隙部10は、所望の形状に成形できる金型を用いた金型成型、平板状の絶縁基体1に所望の形状に形成する切削加工、研磨加工等の成形技術を用いて形成できる。
In addition, the
また、溝9および空隙部10は、平面視において絶縁基体1の反射部材2が接合されている面内に配置されるのがよい。溝9または空隙部10が設けられることによって絶縁基体1が薄肉となっても、反射部材2が接合されて補強されるので、絶縁基体1の強度が低下するのを補うことができる。さらに、絶縁基体1および反射部材2には熱膨張特性が同じ部材を組み合わせるのが好ましい。
Further, the
なおまた、上記本発明のパッケージにおいて、発光素子3と保護素子4とが各々単数の場合のみについて記載をしたが、発光素子3および保護素子4が複数個配置されたものであってもよく、例えば、図16(a)、(b)(図16(a)は平面図、図16(b)は断面図を示す)に示すように、12個の発光素子3を4素子直列接続したものを3並列に構成し、各々の直列接続したものに対し保護素子4を並列となるように接続する場合、保護素子4の搭載部1dを適切な間隔を保ちながら凹部8内に設ければよい。また、保護素子4の数に応じて凹部8を複数設けてもよいことは言うまでもない。なお、図16においては、本発明の図4の実施形態例のパッケージを基にしているが、図3の実施形態例のように絶縁基体1側に第1の凹部8aと反射部材2側に第2の凹部8bにより凹部8を形成してもよい。もちろん、本発明の第三の実施形態例のパッケージを基にしてもよい。
In addition, in the package of the present invention, only the case where each of the
また、図17(a),(b)(図17(a)は平面図、図17(b)は断面図を示す)に示すように、凹部8を反射部材2の下面内に収まるように環状の溝として絶縁基体1の上面に設け、凹部8の任意の位置に保護素子4の搭載部1dを複数箇所設けてもよい。その結果、複数個の保護素子4が必要な場合においても、保護素子4を実装するエリアを確保するために絶縁基体1の面積を大きくする必要がなく、それぞれの発光素子3において、過電圧による破壊を有効に防止することができ、信頼性の高いパッケージを作製できる。なお、凹部8の発光素子3の搭載部1c側の内側面において、開口部側の部位が底面側の部位より発光素子3の搭載部1c側寄りとなるように形成するとより好ましいことは言うまでもない。また、図2の実施形態例のように、凹部8を反射部材2の下面に環状の溝として形成してもよい、あるいは、図3の実施形態例のように、絶縁基体1の上面に第1の凹部8aと反射部材2の下面に第2の凹部8bとして環状の溝を各々形成してもよい。
Further, as shown in FIGS. 17A and 17B (FIG. 17A is a plan view and FIG. 17B is a cross-sectional view), the
図18は、本発明の光源の実施の形態の一例を示しており、図18(a)は光源の平面図、図18(b)は光源の断面図である。図18において、パッケージは前述の図2に示す第二の実施形態のパッケージを例に用いている。 18A and 18B show an example of an embodiment of a light source of the present invention. FIG. 18A is a plan view of the light source, and FIG. 18B is a cross-sectional view of the light source. In FIG. 18, the package uses the package of the second embodiment shown in FIG. 2 as an example.
図18において、発光素子3は、絶縁基体1に形成された発光素子3の搭載部1cの所定の場所にAu−Sn半田やPb−Sn半田等の半田材やエポキシ樹脂接合材等の接合材を用いて載置固定される。さらに、発光素子3の上面に形成された電極(図示せず)と発光素子3の搭載部1cに設けられた導体部とがボンディングワイヤ7にて電気的に接続される。
In FIG. 18, the
なお、発光素子3はフリップチップボンディング方式(図示せず)によって接続してもよく、この場合、発光素子3に形成された電極を下面にして、発光素子3の搭載部1cの導体部を所望の形状に発光素子3の直下に位置させ、Au−Sn半田やPb−Sn半田等の半田材やAgペースト等の導電性部材によって電気的に接続する。これにより、発光素子3周辺の絶縁基体1上面にボンディングワイヤ7を接続する導体部エリアを設ける必要が無く、発光素子3から出る光が、絶縁基体1上面の発光素子3の搭載部1cや配線導体5によって吸収されることによる放射光強度の低下を抑制することができる。さらに、発光素子3で発生する熱は、発光素子3の搭載部1cを介して絶縁基体1に効率よく伝導されることにより、光源の作動時における発光素子3の温度上昇を有効に抑制することができ、発光効率の低下や発光波長の変動を抑制することができ、外部への発光効率が高く、安定動作する光源を作製できる。
The
保護素子4は、絶縁基体1に形成された保護素子4の搭載部1dの所定の場所にAu−Sn半田やPb−Sn半田等の半田材やAgペースト等の導電性部材によって載置固定され、保護素子4の上面に形成された電極(図示せず)と、保護素子4の搭載部1dに導出された導体部とがボンディングワイヤ7にて電気的に接続される。
The
保護素子4は、発光素子3にかかる逆電圧やサージ電圧を防止する素子であり、ツェナーダイオード等がよく用いられる。ツェナーダイオードは、ある逆電圧以上がかかった場合、ツェナー効果により大きな電流が流れる特性を持つ半導体素子であり、発光素子3と逆方向に、かつ電気的に並列接続となるよう配線された配線導体5に接続される。また、ツェナーダイオードの他にバリスタやサイリスタ等のように、ある一定の電圧以上が端子間にかかった場合、導通抵抗が小さくなるような素子であってもよい。また、発光素子3に直列になるように抵抗を、並列にキャパシタンスを接続することで構成される、いわゆるRCフィルタ(RC回路)であってもよい。なお、本発明の光源において、上記本発明の第二の実施形態のパッケージを用いた場合について説明を行なったが、上記本発明の第一または第三の発明のパッケージを用いた場合についても同様であるため、説明は省略する。
The
また、図19に示すように、発光素子3を被覆するように透光性部材6を配してもよい。透光性部材6は、発光素子3との屈折率差が小さく、紫外光領域から可視光領域に含まれる光に対して透過率の高いシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等の透明樹脂や、低融点ガラス、ゾル−ゲルガラス等の透明ガラスから成るのがよい。これにより、発光素子3と透光性部材6との屈折率差により発光素子3と透光性部材6との界面における光の反射損失が発生するのを抑制することが可能となり、発光素子3から出る光の外部への光取り出し効率が上がり、放射光強度の高い光源とすることができる。なお、透光性部材6は、絶縁基体1や反射部材2の材質や熱膨張係数等を考慮して適切に選定すればよく、特に限定されるものではない。また、図10においては、本発明の第二の実施形態例のパッケージを基にしている。
Further, as shown in FIG. 19, a
また、図20に示すように、反射部材2の開口内側に透光性部材6を充填してもよい。なお、図19および図20において、透光性部材6は単一種類の形態を一例として記載したが、複数(2種類以上)種類を用いてもよく、例えば、図21に示すように、発光素子3側には発光素子3の屈折率に近い屈折率を有する透光性部材6を被覆し、その上面に発光素子3側の透光性部材6より屈折率の小さい透光性部材6’を順次積層してもよい。これにより、透光性部材6と外部空間との界面で屈折率差により生じる反射損失が低減し、発光装置の光出力が向上する。また、積層順位を変えて、発光素子3側に屈折率が小さい透光性部材6を配置し、その上面に屈折率の大きい透光性部材6’を配置してもよい。これにより、最上層の透光性部材6’と外部空間との界面にて反射された光が透光性部材6との界面によって上方に反射できることから、絶縁基体1や発光素子3に反射することによって発生する光の反射損失を有効に抑制でき、外部への光取り出し効率の高い光源を作製できる。なお、透光性部材6を複数種類用いる場合は、透光性部材6の屈折率や熱膨張係数等を考慮して適切に選定すればよく、特に限定されるものではない。
As shown in FIG. 20, the
また、図22に示すように、発光素子3の側方や上方に蛍光体もしくは蛍光体を含有した透明部材9を塗布した後、発光素子3を被覆するように透光性部材6を載置もしくは反射部材2の開口内側に充填してもよい。これにより、発光素子3の光を蛍光体により波長変換し所望の波長スペクトルを有する光を取り出すことができる光源となる。
In addition, as shown in FIG. 22, after applying a phosphor or a
あるいは、図23に示すように、発光素子3を被覆するように透光性部材6を載置もしくは反射部材2の内側に充填し、透光性部材6の上方に、蛍光体を含有した透明部材9、あるいはシート状に形成した透明部材9を設置しても、所望の波長スペクトルを有する光源101とすることができる。
Alternatively, as shown in FIG. 23, a
そして、本発明の光源101は、光源101を駆動するための電気配線を有する駆動部102と配線導体5とが、AuやAl等のボンディングワイヤあるいはリボン線により、電気的に接続され、光源から出射される光を所望の強度および指向性等の光学特性を有するように任意の形状に光学設計された光反射手段103が配置されることにより本発明の発光装置となる。これにより、従来の発光装置より高発光効率を有し、信頼性の高い、動作安定可能な発光装置とすることができる。
In the
図24、図25は本発明の発光装置の実施の形態の一例を模式的に示すもので、101は本発明の光源、102は駆動部、103は光反射手段を示す。 24 and 25 schematically show an example of an embodiment of a light-emitting device according to the present invention, where 101 is a light source according to the present invention, 102 is a drive unit, and 103 is a light reflecting means.
駆動部102は、酸化アルミニウム,窒化アルミニウム,窒化珪素,ムライト等を主成分とするセラミック材料,ガラス,あるいはガラスとセラミックフィラーとの混合物を焼成して形成されたガラスセラミック材料,エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等の有機樹脂系材料,有機樹脂−セラミック(ガラスも含む)複合系材料等の絶縁板の一主面側にW,Mo,Au,Ag,Cu等を主成分とするメタライズ、あるいはAu,Ag,Cu,Al等を主成分とする金属箔等の導体を形成し、その一端側を光源101が搭載される直下に延伸させ、光源101の外部電極(第1の配線導体5a)と接続できる端子部とし、他端側を外部電源と接続する端子部として形成された電気配線を有する。また、光源101の電圧,電流をコントロールする電気回路等を設けてもよい。
The driving
光反射手段103は、Al、Ag、Au、Pt、Ti、Cr、Cu等の高反射率を有する金属板や白色等のセラミックス、白色等の樹脂で構成するか、または、内周面にAl、Ag、Au等の金属を蒸着法や鍍金法等により金属薄膜を形成し、任意の光強度分布、任意の指向特性となるように縦断面における内周面形状が直線状や円弧状(曲面状)を持つように設計されたものであり、駆動部102上に載置された光源101を、その内周面で囲むように配置することで、光源101から出た光を上方へ所望の配光特性となるように取り出すことを可能とする。
The light reflecting means 103 is made of a highly reflective metal plate such as Al, Ag, Au, Pt, Ti, Cr, Cu, ceramics such as white, resin such as white, or Al on the inner peripheral surface. A metal thin film is formed from a metal such as Ag, Au or the like by vapor deposition or plating, and the inner peripheral surface shape in the longitudinal section is linear or arcuate (curved surface) so as to have an arbitrary light intensity distribution and arbitrary directivity The
本発明の発光装置において、一個のものを光源101として所定の配置となるように設置したり、または、複数個を、例えば、格子状や千鳥状、放射状等の所定の配置となるように設置したりしてもよい。あるいは、複数の光源101から成る円形状や多角形状の光源101群を同心状に複数群形成したもの等を所定の配置となるように設置してもよい。これにより、従来の複数個配置型光源101よりも強度ムラの抑制された発光装置とすることができる。
In the light emitting device of the present invention, one
例えば、図24(a)の平面図、(b)の断面図に示すように複数個の光源101が光源101を駆動するための駆動部102上に複数列に配置され、光源101の周囲に任意の形状に光学設計された光反射手段103が設置されてなる発光装置の場合、隣り合う光源101との間隔が最短にならない配置、例えば一列に配置された複数個の光源101の間に隣り合う列の光源101が配置された配置、いわゆる千鳥状の配置とすることが好ましい。即ち、光源101が格子状に配置される場合には、光源101が縦横直線上に配列されることによりグレアが強くなり、このような光源101が人の視覚に入ってくることにより、不快感を起こしやすくなるのに対し、千鳥状とすることにより、グレアが抑制され人の眼に対する不快感を低減することができる。さらに、隣り合う光源101間の距離が長くなることにより、隣接する光源101間の熱的な干渉が有効に抑制され、光源101が実装された駆動部102内における熱のこもりが抑制され、光源101の外部に効率よく熱が放散される。その結果、人の眼に対して不快感が小さく、長期間にわたって光学特性の安定した長寿命の発光装置を作製することができる。
For example, as shown in the plan view of FIG. 24A and the cross-sectional view of FIG. 24B, a plurality of
また、発光装置が、図25(a)の平面図、(b)の断面図に示すような駆動部102上に複数の光源101からなる円形状や多角形状の光源101群を、同心状に複数群形成した発光装置の場合、一つの円形状や多角形状の光源101群における光源101の配置数を発光装置の中央側より外周側ほど多くすることが好ましい。これにより、光源101同士の間隔を適度に保ちながら光源101をより多く配置することができ、発光装置の照度をより向上させることができる。また、発光装置の中央部の光源101の密度を低くして駆動部102の中央部における熱のこもりを抑制することができる。その結果、駆動部102内における温度分布が一様となり、発光装置を設置した外部電気回路基板やヒートシンクに効率よく熱が伝達され、光源101の温度上昇を抑制することができ、光源101は長期間にわたり安定して動作することができるとともに長寿命の発光装置を作製することができる。
In addition, the light-emitting device concentrically arranges a circular or polygonal
このような発光装置を用いた照明装置としては、例えば、室内や室外で用いられる、一般照明用器具、シャンデリア用照明器具、住宅用照明器具、オフィス用照明器具、店装、展示用照明器具、街路灯用照明器具、誘導灯器具および信号装置、舞台およびスタジオ用の照明器具、広告灯、照明用ポール、水中照明用ライト、ストロボ用ライト、スポットライト、電柱等に埋め込む防犯用照明、非常用照明器具、懐中電灯、電光掲示板等や、調光器、自動点滅器、ディスプレイ等のバックライト、動画装置、装飾品、照光式スイッチ、光センサ、医療用ライト、車載ライト等が挙げられる。 Examples of the lighting device using such a light emitting device include, for example, general lighting fixtures, chandelier lighting fixtures, residential lighting fixtures, office lighting fixtures, store lighting, and display lighting fixtures that are used indoors and outdoors. Street lighting fixtures, guide lights and signaling devices, stage and studio lighting fixtures, advertising lights, lighting poles, underwater lighting lights, strobe lights, spotlights, security lights embedded in power poles, emergency use Examples include lighting fixtures, flashlights, electric bulletin boards, backlights such as dimmers, automatic flashers, displays, moving image devices, ornaments, illuminated switches, optical sensors, medical lights, vehicle lights, and the like.
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等支障ない。例えば、反射部材2の上面に光源101より出射される光を所要に集光し拡散させる光学レンズや平板状の透光性の蓋体を半田や樹脂接合剤等で接合することにより、所望する放射角度で光を取り出すことができる発光装置としてもよい。これにより、光源101への浸水性が改善され長期信頼性が向上する。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are not hindered without departing from the gist of the present invention. For example, an optical lens for condensing and diffusing the light emitted from the
また、上記実施の形態の説明において上下左右という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いたものであり、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。 In the description of the above embodiment, the terms “upper, lower, left and right” are merely used to describe the positional relationship in the drawings, and do not mean the positional relationship in actual use.
1:絶縁基体
1c:発光素子の搭載部
1d:保護素子の搭載部
2:反射部材
2a:光反射面
3:発光素子
4:保護素子
5:配線導体
6:透光性部材
7:ボンディングワイヤ
8:凹部
9:透明部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Insulation base | substrate 1c: Mount part of a light emitting element 1d: Mount part of a protective element 2: Reflective member 2a: Light reflection surface 3: Light emitting element 4: Protective element 5: Wiring conductor 6: Translucent member 7: Bonding wire 8 : Concave part 9: Transparent member
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