JP2007220942A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望とする照度特性を得ることが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】配線パターン２ａ，２ｂが形成された基板２と、配線パターン２ａ，２ｂに導通接続された発光素子３と、発光素子３からの光により励起され、波長変換して補色となる光を発光する蛍光体を含有し、発光素子３を封止した蛍光部４と、主光出射方向Ｆに向かって開口面積が徐々に広がるように形成され、蛍光部４からの光を反射する傾斜面５ｂを有する反射枠５を備えている。反射枠５は、傾斜面５ｂの延長上に蛍光部４の主面４ａの稜線が位置するように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子が搭載された基板と、この発光素子を蛍光体含有樹脂で封止した蛍光部と、この蛍光部からの光を反射する反射枠とを有する発光装置に関する。

従来の発光装置として特許文献１に記載のものがある。この特許文献１に記載の半導体発光装置は、基板の上部に設けられた擂鉢状の凹部を有する反射枠の底面にＬＥＤチップを載設し、蛍光体と拡散材とを光透過性樹脂に混入した波長変換部材を凹部に充填してＬＥＤチップを封止したものである。
特開２００５−９３７１２号公報

特許文献１に記載の半導体発光装置では、擂鉢状の凹部に充填された蛍光体を含有する光透過性樹脂が、凹部の縁部に至るまで充填された状態で波長変換部材を形成しているので、その発光面は波長変換部材の表面となる。

これは、ＬＥＤチップから出射した光により励起される蛍光体が発光するため、蛍光体自体が光源となるからである。従って、擂鉢状に凹部を形成し、その傾斜面で反射させて主光出射方向へ出射させようとしても、波長変換部材の表面が発光面では、その傾斜面の効果を発揮させることができない。

つまり、発光面から出射した光は、主光出射方向へ向かって半球状にそれぞれ均等に広がるような照度特性となってしまい、所望とする照度特性を傾斜面で制御することができない。

そこで本発明は、所望とする照度特性を得ることが可能な発光装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、配線パターンが形成された基板と、前記配線パターンに導通接続された発光素子と、前記発光素子からの光により励起され、波長変換して補色となる光を発光する蛍光体を含有し、前記発光素子を封止した蛍光部と、主光出射方向に向かって開口面積が徐々に広がるように形成され、前記蛍光部からの光を反射する傾斜面を有する反射枠を備え、前記反射枠は、前記傾斜面の延長上に前記蛍光部の主面の稜線が位置するように形成されていることを特徴とする。

本発明においては、反射枠は、傾斜面の延長上に、蛍光部の発光面となる主面の稜線が位置するように形成されているので、蛍光部の主面から傾斜面方向へ出射された光を、この傾斜面で反射させることができる。よって、傾斜面の角度を調整したものとすれば、所望とする照度特性の得られる発光装置とすることができる。

本願の第１の発明は、配線パターンが形成された基板と、配線パターンに導通接続された発光素子と、発光素子からの光により励起され、波長変換して補色となる光を発光する蛍光体を含有し、発光素子を封止した蛍光部と、主光出射方向に向かって開口面積が徐々に広がるように形成され、蛍光部からの光を反射する傾斜面を有する反射枠を備え、反射枠は、傾斜面の延長上に蛍光部の主面の稜線が位置するように形成されていることを特徴としたものである。

本発明の発光装置は、基板に形成された配線パターンに発光素子が導通接続されている。この発光素子を封止する蛍光部は、発光素子からの光に励起され、波長変換して補色となる光を発光する蛍光体を含有している。従って、発光素子から発光された光は、蛍光部を通過する光と蛍光体で励起されて発光素子からの光と補色となる光となるので、蛍光部の主面が、これらの光が混色した光を出射する発光面となる。そして、主光出射方向に向かって開口面積が徐々に広がるように形成され、発光素子からの光を反射する傾斜面を有する反射枠が、傾斜面で蛍光部の主面から出射した光を反射する。この反射枠は、傾斜面の延長上に、蛍光部の発光面となる主面の稜線が位置するように形成されているので、蛍光部の主面から傾斜面方向へ出射された光を、この傾斜面で反射させることができる。

本願の第２の発明は、反射枠は、傾斜面の下端周囲が蛍光部の主面の稜線に接続するように形成されていることを特徴としたものである。

反射枠は、傾斜面の下端周囲が蛍光部の主面の稜線に接続するように形成されていることにより蛍光部の主面から傾斜面方向へ出射した光を無駄なく反射させることができる。また、この蛍光部は、反射枠にディスペンサなどで樹脂を充填することで容易に形成することができる。

本願の第３の発明は、傾斜面の下端周囲には、蛍光部を形成する樹脂を開口に充填したときに傾斜面を迫り上がるような表面張力を分断する分断手段が設けられていることを特徴としたものである。

蛍光部を形成する樹脂を反射枠の開口に充填すると、樹脂は表面張力と反射枠への親和性とにより傾斜面を迫り上がるので、樹脂が硬化すると周囲が高く徐々に中央部に向かって低くなるような蛍光部の主面が形成されてしまう。従って、蛍光部の周囲部分では、光が傾斜面方向へ出射されないので、予定した照度特性が得られない。傾斜面の下端周囲に、表面張力を分断する分断手段を設けることで、表面張力による迫り上がりを防止することができる。従って、蛍光部の主面を全体的に平面に形成することができるので、主面の周囲部分からの光を傾斜面の方向へ出射させることができる。

本願の第４の発明は、分断手段は、環状凹部であることを特徴としたものである。

傾斜面の下端周囲に、表面張力を分断するための分断手段として環状凹部が設けられている。蛍光部を形成する樹脂を、傾斜面の下端周囲が蛍光部の主面の稜線となるように、反射枠の開口に充填すると、蛍光部の主面として、周囲が環状凹部を臨むような断面円弧状で全体的には平面に形成することができる。従って、予定した照度特性を得るために傾斜面の傾斜角度を設計するのが容易である。

本願の第５の発明は、反射枠は、傾斜面の下端周囲が蛍光部の主面と離間した位置に形成されていることを特徴としたものである。

反射枠の傾斜面の下端周囲が、蛍光部の主面と離間した位置に形成されていても、傾斜面が、基板側延長上に蛍光部の主面の稜線が位置するように形成されていれば、蛍光部の周面から出射され、直接主光出射方向へ向かう光以外の光を、傾斜面で反射させて配光させることができる。また、この蛍光部は、印刷法で容易に形成することができる。

本願の第６の発明は、反射枠は、傾斜面の下端から基板までの壁面部の基板に対しての傾きが、傾斜面を延長したときの基板と成す角より大きく、垂直以下となるように形成されていることを特徴としたものである。

壁面部を、傾斜面を延長したときの基板と成す角より小さく形成すると、開口によって基板が露出する面積が小さくなるので、反射枠を基板に搭載するときに配置し難い。また、壁面部を、垂直以上とすると、反射枠の形成が困難である。従って、反射枠を、傾斜面の下端から基板までの壁面部の基板に対しての傾きが、傾斜面を延長したときの基板と成す角より大きく、垂直以下となるように形成することで、蛍光部を形成する空間を確保することができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る発光装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る発光装置の構成を説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る発光装置の分断手段を示すもので、図１（ａ）のＡ部拡大図である。

図１（ａ）から同図（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態１に係る発光装置１は、基板２と、発光素子３と、蛍光部４と、反射枠５とを備えている。

基板２は、ガラスエポキシ樹脂製であり、発光素子３が導通搭載される配線パターン２ａと、発光素子３がワイヤ６を介して接続される配線パターン２ｂとが形成されている。基板２の両側端部には、半スルーホール２ｃが形成されている。配線パターン２ａ、２ｂは、発光素子３の搭載面と、この半スルーホール２ｃの内側周面と、基板２の裏側面とで断面コ字状に形成されている。

発光素子３は、例えば導電性基板にＧａＮ系化合物半導体を積層した青色に発光するものが使用できる。また、サファイアなどの絶縁性基板を用いた発光素子３とした場合では、ダイボンドした配線パターン２ａにワイヤを配線することで使用することができる。

蛍光部４は、発光素子３からの青色の光により励起され、波長変換して補色となる黄色の光を発光する蛍光体（図示せず）を含有したエポキシ系樹脂を反射枠５の開口にディスペンサなどで充填して発光素子３を封止している。

反射枠５は、樹脂成形品に金属コーティングを施したもので、接着シート７を介して基板２に搭載されている。接着シート７を基板２に貼り付けることで、配線パターン２ａ，２ｂが短絡することを防止するために、接着シート７は絶縁性のものを使用する必要がある。本実施の形態１では、反射枠５を樹脂成形品に金属コーティングしたものとしたが、金属製としてもよい。

反射枠５は、蛍光部４の周囲を囲う開口５ａが主光出射方向Ｆに向かって開口面積が徐々に広がるように傾斜面５ｂが設けられている。傾斜面５ｂに施された金属コーティングにより、この発光素子３からの光を反射する機能を有している。

反射枠５は、この傾斜面５ｂの基板２側の延長上に蛍光部４の主面４ａの稜線４ｂが位置するように形成されていればよいが、本実施の形態１では基板２に搭載した反射枠５の開口５ａに樹脂を充填することで蛍光部４が形成されているので、傾斜面５ｂの下端周囲が蛍光部４の主面４ａの稜線４ｂに接続するように形成されている。また本実施の形態１では、傾斜面５ｂをパラボラ型（回転放物面状）としているが、すり鉢状（円錐台の側面形状）に形成することも可能である。

反射枠５は、傾斜面５ｂの下端から基板２までを壁面部５ｃとして形成されている。この壁面部５ｃは、基板２に対しての傾きが、傾斜面５ｂを延長したときの基板２と成す角より大きく、垂直以下となるように形成するのが望ましい。壁面部５ｃを、傾斜面５ｂを延長したときの基板２と成す角より小さく形成すると、開口５ａによって基板２が露出する面積が小さくなるので、反射枠５を基板２に搭載するときに配置し難い。また、壁面部５ｃを、垂直以上とすると、反射枠５を樹脂成形するときに型抜きが困難である。従って、本実施の形態１では、壁面部５ｃを基板２に対しての傾きが８０°となるように形成している。

ここで、反射枠５の傾斜面５ｂの下端周囲部分となる傾斜面５ｂと壁面部５ｃとの接続部分について図２に基づいて説明する。

反射枠５の傾斜面５ｂの下端周囲部分には、環状凹部５ｄが形成されている。環状凹部５ｄは、蛍光部４を形成する際の蛍光体を含有した樹脂が、傾斜面５ｂを迫り上がる表面張力を分断する分断手段として設けられている。これは、基板２に反射枠５を搭載し、ディスペンサなどで反射枠５の開口５ａに蛍光体を含有した樹脂を滴下することで充填して蛍光部４を形成する。その際に、環状凹部５ｄが形成されていなければ、樹脂と傾斜面５ｂとの親和性と樹脂の表面張力とにより、樹脂が傾斜面５ｂに迫り上がった状態で蛍光部４の主面４ａが形成される。つまり主面４ａは、周囲が高く徐々に中央部に向かって低くなるような状態で形成されてしまう。従って、蛍光部４の稜線４ｂ部分では、光が傾斜面５ｂの方向へ出射されないので、予定する照度特性を得るために傾斜面５ｂの傾斜角度を設計するのが困難である。

分断手段として環状凹部５ｄを傾斜面５ｂの下端周囲に設け、反射枠５の開口に充填する樹脂の量を環状凹部５ｄに溢れない程度に調整することで、樹脂が充填されたときに樹脂の表面張力により、主面４ａの周囲が環状凹部５ｄを臨むような断面円弧状に形成される。従って、主面４ａを全体的に平面に形成することができるので、予定した照度特性を得るために傾斜面５ｂの傾斜角度を設計するのが容易である。主面の周囲部分は断面円弧状に形成されているが、この周囲部分から出射した光は傾斜面５ｂへ向かう光となる。従って、直接主光出射方向Ｆへ出射する光より少なからず傾斜面５ｂで反射する光量が多くなるが、表面張力で断面円弧状に形成される程度なので影響は少ない。

以上のように構成される本発明の実施の形態１に係る発光装置の使用状態を図１に基づいて説明する。

配線パターン２ａ，２ｂに電圧を印加すると発光素子３が点灯する。発光素子３が青色に発光すると、蛍光部４をそのまま通過する光と、蛍光部４に含有された蛍光体で波長変換されて補色となる黄色に発光する光とが混色して、蛍光部４の主面４ａが発光面となって白色に発光する。

白色発光した主面４ａからの光は、出射方向をそのまま直進する光と、反射枠５の傾斜面５ｂ方向へ向かう光となる。反射枠５は、傾斜面５ｂの基板側延長上に、蛍光部４の発光面となる主面４ａの稜線４ｂが位置するように形成されているので、蛍光部４の主面４ａから傾斜面５ｂ方向へ出射した光を、余すことなく傾斜面５ｂで反射させて配光させることができる。従って、傾斜面５ｂの角度を調整したものとすれば、所望とする照度特性の得られる発光装置１とすることができる。

基板にザグリを形成した状態で、その底面に発光素子３を搭載して、蛍光体を含有した樹脂を基板表面まで充填することで蛍光部を形成し、その周囲を囲うような傾斜面を有する反射枠を基板に搭載しても、同様の発光装置が形成できる。しかし、これでは基板にザグリを形成する必要があるため、基板の製造工程が煩雑であり、基板のコストが増加する。本発明の実施の形態に係る発光装置１は、基板２にザグリを必要としないので、製造コストを安価にすることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発光装置を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る発光装置の構成を説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。なお図３においては、図１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。

図３（ａ）から同図（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態２に係る発光装置１０は、蛍光部１１を、蛍光体を含有した樹脂を用いて印刷法で形成したものである。

蛍光部１１は印刷法で形成することで円柱状に形成されている。従って、反射枠５の傾斜面５ｂおよび壁面部５ｃと、蛍光部１１との間に隙間ができている。しかし、反射枠５は、傾斜面５ｂの基板２側の延長上に、蛍光部１１の主面１１ａの稜線１１ｂが位置するように形成されている。従って、発光面となる主面１１ａから出射した光を、主光出射方向Ｆへ直接向かう光とともに傾斜面５ｂで反射させて配光させることができる。

従って、蛍光部１１の主面１１ａから出射した光を余すことなく主光出射方向Ｆへ向かう光とすることができるので、傾斜面５ｂの角度を調整したものとすれば、所望とする照度特性の得られる発光装置１０とすることができる。

蛍光部１１は、基板２に発光素子３を配線パターン２ａに導通搭載し、発光素子３と配線パターン２ｂとをワイヤ６で接続した後に形成される。従って、壁面部５ｃを、傾斜面５ｂを延長したときの基板２と成す角より大きく形成することで、開口５ａによって基板２が露出する面積を大きく確保することができるので、蛍光部１１を形成した後に、反射枠５の開口を蛍光部１１に合わせて配置することが容易にできる。

また、蛍光部１１の周囲面から出射した光が、この壁面部５ｃに反射して主光出射方向Ｆへ向かうことで、少なからず輝度向上に寄与している。

以上、本発明の実施の形態１および２について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、発光素子３を基板２に複数個搭載した発光装置としてもよい。その場合においても蛍光部の主面が発光面となるため、反射枠として、傾斜面の基板側の延長上に、蛍光部の稜線が位置するように形成すればよい。

本発明は、所望とする照度特性を得ることが可能なので、発光素子が搭載された基板と、この発光素子を蛍光体含有樹脂で封止した蛍光部と、この蛍光部からの光を反射する反射枠とを有する発光装置に好適である。

本発明の実施の形態１に係る発光装置の構成を説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図 本発明の実施の形態１に係る発光装置の分断手段を示すもので、図１（ａ）のＡ部拡大図 本発明の実施の形態２に係る発光装置の構成を説明する図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図

符号の説明

１ 発光装置
２ 基板
２ａ，２ｂ 配線パターン
２ｃ 半スルーホール
３ 発光素子
４ 蛍光部
４ａ 主面
４ｂ 稜線
５ 反射枠
５ａ 開口
５ｂ 傾斜面
５ｃ 壁面部
５ｄ 環状凹部
６ ワイヤ
７ 接着シート
１０ 発光装置
１１ 蛍光部
１１ａ 主面
１１ｂ 稜線
Ｆ 主光出射方向

Claims (6)

1. 配線パターンが形成された基板と、
   前記配線パターンに導通接続された発光素子と、
   前記発光素子からの光により励起され、波長変換して補色となる光を発光する蛍光体を含有し、前記発光素子を封止した蛍光部と、
   主光出射方向に向かって開口面積が徐々に広がるように形成され、前記蛍光部からの光を反射する傾斜面を有する反射枠を備え、
   前記反射枠は、前記傾斜面の延長上に前記蛍光部の主面の稜線が位置するように形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記反射枠は、前記傾斜面の下端周囲が前記蛍光部の主面の稜線に接続するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記傾斜面の下端周囲には、前記蛍光部を形成する樹脂を前記開口に充填したときに前記傾斜面を迫り上がるような表面張力を分断する分断手段が設けられていることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
4. 前記分断手段は、環状凹部であることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
5. 前記反射枠は、前記傾斜面の下端周囲が前記蛍光部の主面と離間した位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
6. 前記反射枠は、前記傾斜面の下端から前記基板までの壁面部の前記基板に対しての傾きが、前記傾斜面を延長したときの前記基板と成す角より大きく、垂直以下となるように形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の発光装置。

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