JP2007243054A

JP2007243054A - 発光装置

Info

Publication number: JP2007243054A
Application number: JP2006066409A
Authority: JP
Inventors: Keiji Shibata; 圭史柴田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】ＬＥＤチップの発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができる発光装置を提供する。
【解決手段】青色光を放射するＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が一表面側において実装された実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体（黄色蛍光体）および透光性材料たるシリコーンにより形成されたものであって実装基板２０の上記一表面側において実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０などを囲む形で配設されるドーム状の色変換部材７０とを備えている。実装基板２０と色変換部材７０との間に介在して実装基板２０から色変換部材７０への熱伝導を阻止する断熱層９０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を利用した発光装置に関するものである。

従来から、図７に示すように、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が一表面側において実装された実装基板２０と、実装基板２０の上記一表面側においてＬＥＤチップ１０が収納された収納凹所２０ａ内でＬＥＤチップ１０を封止し且つＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体１７１を含有する色変換部（波長変換部）１７０とを備えた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、図７に示した構成の発光装置では、色変換部１７０がＬＥＤチップ１０に接しているので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が色変換部１７０の蛍光体１７１に伝わりやすく蛍光体１７１の温度が上昇しやすく、蛍光体１７１の発光効率が当該蛍光体１７１の温度上昇に伴って低下する温度消光の問題があった。

これに対して、図８や図９に示すように、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が一表面側において実装された実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透光性樹脂とともに成形した成形品であって実装基板２０の上記一表面側において実装基板２０との間に少なくともＬＥＤチップ１０を囲む形で配設される色変換部材（波長変換部材）７０とを備え、白色光を得ることができる発光装置が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。

図８や図９に示した構成の発光装置では、ＬＥＤチップ１０と色変換部材７０とが離れているので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が色変換部材７０に伝わりにくく、ＬＥＤチップ１０の発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができるという利点がある。
特開２００４−１５３１０９号公報特開２００５−１６６７３３号公報特開２００５−１５８９４９号公報

しかしながら、図８や図９に示した構成の発光装置においても、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が実装基板２０を介して色変換部材７０へ熱伝導されて蛍光体の発光効率が低下してしまう。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ＬＥＤチップの発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下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。

請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが一表面側において実装された実装基板と、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成したものあって実装基板の前記一表面側において実装基板との間に少なくともＬＥＤチップを囲む形で配設される色変換部材とを備え、実装基板と色変換部材との間に介在して実装基板から色変換部材への熱伝導を阻止する断熱層が設けられてなることを特徴とする。

この発明によれば、実装基板と色変換部材との間に介在して実装基板から色変換部材への熱伝導を阻止する断熱層が設けられているので、ＬＥＤチップで発生した熱が色変換部材へ熱伝導されるのを阻止することができ、ＬＥＤチップの発熱に伴う色変換部材の温度上昇を抑制できるから、ＬＥＤチップの発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができる。

請求項１の発明では、ＬＥＤチップの発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置について図１〜図４を参照しながら説明する。

本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が一表面側において実装された矩形板状の実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光の配光を制御するドーム状の光学部材であって実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の一表面側（図１（ａ）における上面側）に固着された透光性材料からなる光学部材６０と、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間でＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０に電気的に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止した封止材料からなり透光性および弾性を有する封止部５０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成されたものであって実装基板２０の上記一表面側において実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０などを囲む形で配設される色変換部材７０とを備えている。ここにおいて、色変換部材７０は、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０の光出射面６０ｂとの間に空気層８０が形成されるように配設されている。

なお、本実施形態の発光装置１は、例えば照明器具の光源として用いるものであり、例えばグリーンシート（例えば、シリカやアルミナなどのフィラーを高充填したエポキシ樹脂層のような熱伝導性が高く加熱時の流動性が高い可塑性シート材料）を用いて金属（例えば、Ａｌ，Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体１００に実装する（発光装置１と器具本体１００との間にグリーンシートを介在させた後でグリーンシートを加熱して塑性変形させることでグリーンシートを基礎とする絶縁層９１により発光装置１と器具本体１００とを固着する）ことによって、発光装置１と器具本体１００との間にサーコン（登録商標）のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくすることができて放熱性が向上し、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。ここで、照明器具の場合には、所望の光出力が得られるように、器具本体１００に複数個の発光装置１を実装して複数個の発光装置１を直列接続したり並列接続したりすればよい。

実装基板２０は、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップ１０が熱応力緩和用のサブマウント部材３０を介して実装される矩形板状の伝熱板２１と、伝熱板２１の一面側（図１（ａ）における上面側）に積層される矩形板状の配線基板２２とで構成されている。ここにおいて、配線基板２２は、伝熱板２１側とは反対の表面側にＬＥＤチップ１０への給電用の一対のリードパターン２３，２３が設けられるとともにサブマウント部材３０に対応する部位に厚み方向に貫通する矩形状の窓孔２４が形成されており、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が配線基板２２を介さずにサブマウント部材３０および伝熱板２１に伝熱されるようになっている。上述の熱伝導性材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。また、配線基板２２の絶縁性基材としては、ＦＲ４を用いたガラスエポキシ基板を採用しており、各リードパターン２３，２３は、上記ガラスエポキシ基板の一表面側に形成されたＣｕ膜とＮｉ膜とＡｇ膜との積層膜により構成されている。なお、配線基板２２の他表面側には反り防止用金属膜２５が形成されており、伝熱板２１と配線基板２２とは、シート状の接着フィルム（図示せず）を用いて固着されているが、反り防止用金属膜２５および伝熱板２１それぞれの材料がＣｕの場合には、接着フィルムを用いずに固着することも可能である。また、配線基板２２の絶縁性基材の材料は、ＦＲ４のようなガラスエポキシ樹脂に限らず、例えば、ポリイミド系樹脂や、フェノール樹脂などでもよい。

また、配線基板２２は、伝熱板２１側とは反対の表面側に白色系の樹脂からなるレジスト層２６が積層されており、レジスト層２６は、中央部に両リードパターン２３，２３のインナーリード部２３ａ，２３ａを露出させる円形状の開口窓２６ａが形成され、周部に各リードパターン２３，２３のアウターリード部２３ｂ，２３ｂそれぞれを露出させる円形状の開口窓２６ｂ，２６ｂが形成されている。

ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がＧａＮに近く且つ導電性を有するｎ形のＳｉＣ基板からなる導電性基板１１を用いており、導電性基板１１の主表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部１２がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長され、導電性基板１１の裏面に図示しないカソード側の電極であるカソード電極（ｎ電極）が形成され、発光部１２の表面（導電性基板１１の主表面側の最表面）に図示しないアノード側の電極であるアノード電極（ｐ電極）が形成されている。要するに、ＬＥＤチップ１０は、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。

なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも伝熱板２１から離れた側となるように伝熱板２１に実装されているが、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも伝熱板２１に近い側となるように伝熱板２１に実装するようにしてもよい。光取り出し効率を考えた場合には、発光部１２を伝熱板２１から離れた側に配置することが望ましいが、本実施形態では導電性基板１１と発光部１２とが同程度の屈折率を有しているので、発光部１２を伝熱板２１に近い側に配置しても光の取り出し損失が大きくなりすぎることはない。

また、ＬＥＤチップ１０は、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する上述のサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されている。

サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有している。本実施形態では、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がサブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される導体パターン３１（図４参照）および金属細線（例えば、金細線、アルミニウム細線など）からなるボンディングワイヤ１４を介して一方のリードパターン２３と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ１４を介して他方のリードパターン２３と電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とは、例えば、ＳｎＰｂ、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよいが、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましい。

また、サブマウント部材３０は、導体パターン３１の周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜３２が形成されている。サブマウント部材３０の厚み寸法は、反射膜３２の表面が配線基板２２の上記一表面（レジスト層２６の表面）よりも伝熱板２１から離れるように設定してある。したがって、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材３０や配線基板２２に吸収されるのを防止することができて外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。なお、反射膜３２は、Ｎｉ膜とＡｇ膜との積層膜により構成してある。また、反射膜３２には、両ボンディングワイヤ１４、１４が接触したときにＬＥＤチップ１０の両電極間が反射膜３２を介して短絡されるのを防止するために反射膜３２を２つの領域に絶縁分離するスリット３３，３３が形成されている。

ここにおいて、ＬＥＤチップ１０およびサブマウント部材３０は、それぞれ平面形状が矩形状（本実施形態では、正方形状）であり、ＬＥＤチップ１０は、平面視における各辺それぞれがサブマント部材３０の一対の対角線のいずれか一方の対角線に交差する形でサブマウント部材３０の中央部に配置されているので、ＬＥＤチップ１０の各側面それぞれからサブマウント部材３０側へ放射された光を反射膜３２により効率良く反射することができ、外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０とサブマント部材３０とを厚み方向に沿った中心軸が略一致し、且つ、ＬＥＤチップ１０の平面視における各辺それぞれがサブマウント部材３０の上記一方の対角線と略４５度の角度をなすように配置してある。

サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、線膨張率が導電性基板１１の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉなどを採用してもよい。本実施形態では、ＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されているので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材３０および伝熱板２１を介して効率良く放熱させることができるとともに、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和することができる。

上述の封止部５０の封止材料としては、シリコーンを用いているが、シリコーンに限らず、例えばアクリル樹脂などを用いてもよい。

光学部材６０は、透光性材料（例えば、シリコーンなど）の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、光学部材６０をシリコーンの成形品により構成しているので、光学部材６０と封止部５０との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。なお、封止部５０の材料がアクリル樹脂の場合には、光学部材６０もアクリル樹脂により形成することが好ましい。

ところで、光学部材６０は、光出射面６０ｂが、光入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されている。ここで、光学部材６０は、光出射面６０ｂが球面の一部により形成されており、当該球面の中心がＬＥＤチップ１０の厚み方向に沿った発光部１２の中心線上に位置するように配置されている。言い換えれば、光学部材６０は、当該光学部材６０の光軸がＬＥＤチップ１０の厚み方向に沿った発光部１２の中心線上に位置するように配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射され光学部材６０の光入射面６０ａに入射された光が光出射面６０ｂと空気層８０との境界で全反射されることなく色変換部材７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。なお、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０および光学部材６０および空気層８０を伝搬して色変換部材７０まで到達し色変換部材７０の蛍光体を励起したり蛍光体には衝突せずに色変換部材７０を透過したりする。また、光学部材６０は、位置によらず法線方向に沿って肉厚が一様となるように形成されており、上述の封止部５０は、半球状の形状に形成されている。

色変換部材７０は、シリコーンのような透光性材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（つまり、色変換部材７０は、蛍光体を含有している）。したがって、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材７０の外面７０ｂを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料は、シリコーンに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。

ここで、色変換部材７０は、内面７０ａが光学部材６０の光出射面６０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、光学部材６０の光出射面６０ｂの位置によらず法線方向における光出射面６０ｂと色変換部材７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。

また、色変換部材７０は、実装基板２０側の端縁から実装基板２０側へ突出し先端部に外方へ突出した係止爪７１ａを有する複数（本実施形態では、４つ）の取付脚７１が上記端縁の周方向に離間して設けられ、実装基板２０は、上記一表面側に各取付脚７１それぞれが挿入される複数の凹所であってそれぞれ係止爪７１ａが係止される係止面を有する複数の凹所２７が形成されている。要するに、本実施形態の発光装置１では、色変換部材７０における実装基板２０側の端縁から実装基板２０側へ突出した複数の取付脚７１の先端部に設けられた係止爪７１ａが実装基板２０の上記一表面に形成された凹所２７の上記係止面に係止されている。しかして、例えば天井取付型の照明器具などのように実装基板２０の上記一表面側が下側となるような状態で使用される場合に光学部材６０および色変換部材７０が落下するのを防止することができる。また、本実施形態の発光装置１では、色変換部材７０の各係止爪７１ａが各取付脚７１それぞれの先端部から外方へ突設されているので、組立時に各係止爪７１ａが光学部材６０に接触して封止部５０に応力がかかるのを防止することができる。なお、凹所２７は、配線基板２２において窓孔２４の周囲で厚み方向に貫設された矩形状の貫通孔２７ａと、伝熱板２１の上記一面側に形成されて貫通孔２７ａに連通し且つ貫通孔２７ａよりも開口面積が大きな円形状の凹溝２７ｂとで構成され、配線基板２２において凹溝２７ｂに臨む面が上記係止面を構成している。したがって、本実施形態の発光装置１では、実装基板２０における凹所２７を容易に形成することが可能である。

ところで、本実施形態の発光装置１は、実装基板２０と色変換部材７０との間に介在して実装基板２０から色変換部材７０への熱伝導を阻止する断熱層９０が設けられている。ここで、本実施形態の発光装置１では、断熱層９０を実装基板２０の上記一表面側のレジスト層２６の表面に形成してある。なお、本実施形態では、平面視形状が弧状の４つの断熱層９０が、色変換部材７０の上記端縁の周方向に離間して形成されており、色変換部材７０の上記端縁のうち上記周方向において隣り合う取付脚７１の間の各部位と実装基板２０との間それぞれに断熱層９０が介在している。

本実施形態では、断熱層９０の材料として、色変換部材７０の透光性材料であるシリコーンに比べて熱伝導率が小さなポリイミド樹脂を採用しているが、シリコーンを採用して内部に複数の微小な空孔を設けることで断熱層９０として機能させるようにしてもよい。また、断熱層９０は、色変換部材７０を実装基板２０に取り付ける前にあらかじめ色変換部材７０に形成しておくようにしてもよいし、実装基板２０と色変換部材７０との両方に形成しておくようにしてもよい。

以上説明した本実施形態の発光装置１では、実装基板２０と色変換部材７０との間に介在して実装基板２０から色変換部材７０への熱伝導を阻止する断熱層９０が設けられているので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が色変換部材７０へ熱伝導されるのを阻止することができ、ＬＥＤチップ１０の発熱に伴う色変換部材７０の温度上昇を抑制できるから、ＬＥＤチップ１０の発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、上述のように反射膜３２の表面が配線基板２２の上記一表面（レジスト層２６の表面）よりも伝熱板２１から離れるように設定してあるが、当該厚み寸法を、反射膜３２の表面が色変換部材７０における実装基板２０側の上記端縁よりも伝熱板２１から離れて位置するように設定することにより、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が断熱層９０を通して出射されるのを防止することができる（つまり、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光が色変換部材７０を通らずに外部へ出射されるのを防止することができる）。

ところで、上述の実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、発光色が青色の青色ＬＥＤチップを採用しており、導電性基板１１としてＳｉＣ基板を採用しているが、ＳｉＣ基板の代わりにＧａＮ基板を用いてもよく、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板を用いた場合には結晶成長用基板として絶縁体であるサファイア基板を用いている場合に比べて、結晶成長用基板の熱伝導率が高く結晶成長用基板の熱抵抗を小さくできる。また、ＬＥＤチップ１０の発光色は青色に限らず、例えば、赤色、緑色などでもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１０の発光部１２の材料はＧａＮ系化合物半導体材料に限らず、ＬＥＤチップ１０の発光色に応じて、ＧａＡｓ系化合物半導体材料やＧａＰ系化合物半導体材料などを採用してもよい。また、導電性基板１１もＳｉＣ基板に限らず、発光部１２の材料に応じて、例えば、ＧａＡｓ基板、ＧｓＰ基板などから適宜選択すればよい。また、ＬＥＤチップ１０と実装基板２０との線膨張率の差が比較的小さい場合には上述の実施形態で説明したサブマウント部材３０は必ずしも設ける必要はない。また、上述の実施形態で説明した光学部材６０は必ずしも設ける必要はない。

また、上述の実施形態の発光装置１では、ＬＥＤチップ１０としてチップサイズが１ｍｍ□のものを用いサブマウント部材３０上に１個のＬＥＤチップ１０を配置しているが、ＬＥＤチップ１０のチップサイズや数は特に限定するものではなく、例えば、ＬＥＤチップ１０としてチップサイズが０．３ｍｍ□のものを採用するようにして、図５に示すように、１個のサブマウント部材３０上に複数個（図示例では、８個）のＬＥＤチップ１０を配置し、これら複数個のＬＥＤチップ１０を導体パターン３１および図示しないボンディングワイヤを介して直列接続するようにしてもよい（なお、図５中の２つのボンディングワイヤ１４，１４は、複数個のＬＥＤチップ１０の直列回路と給電用のリードパターン２３，２３とを接続するためのものである）。

（実施形態２）
本実施形態の発光装置１は、図６に示すように、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が一表面側において実装された実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０に重ねて配置された凸レンズ状の光学部材１６０と、光学部材１６０と実装基板２０とで囲まれた空間でＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０のアノード電極およびカソード電極それぞれに電気的に接続されたバンプ１６，１６を封止した封止材料からなり透光性および弾性を有する封止部１５０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成したものであって実装基板２０の上記一表面側において実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０などを囲む形で配設される色変換部材７０とを備えている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板を用いており、当該サファイア基板の一表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長され、アノード電極およびカソード電極が形成されている。

実装基板２０は、ＬＥＤチップ１０を収納する収納凹所２０ａが一表面に設けられ且つＬＥＤチップ１０のアノード電極およびカソード電極それぞれが上述のバンプ１６，１６を介して電気的に接続される配線（図示せず）が設けられたセラミック基板により構成してある。要するに、ＬＥＤチップ１０は、上記発光部を収納凹所２０ａの内底面に対向させた形でフリップチップ実装されており、上記発光部にて発光した光が上記サファイア基板を通して図６の上面側へ取り出される。なお、実装基板２０における収納凹所２０ａは、内底面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっている。

各バンプ１６，１６は、金などの金属材料により形成されている。また、上記各配線はそれぞれ、実装基板２０における収納凹所２０ａの内底面と実装基板２０の他表面（図１（ａ）における下面）との間の部分に貫設された貫通配線（図示せず）を介して、実装基板２０の上記他表面に設けられた外部接続用電極（図示せず）と電気的に接続されている。

また、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０の光取り出し面側（上記サファイア基板の他表面側）重ねて配置された凸レンズ状の光学部材１６０を備えており、上述の色変換部材７０が、光学部材１６０の光出射面１６０ｂとの間に空気層８０が介在する形で実装基板２０に気密的に封着されている。

光学部材１６０は、ＬＥＤチップ１０側の光入射面１６０ａが平面状に形成されるとともにＬＥＤチップ１０側とは反対側の光出射面１６０ｂが凸曲面状に形成されている。ここにおいて、光学部材１６０は、屈折率が１．８のガラスにより構成してあるが、光学部材１６０は、ガラスに限らず、例えば、シリコーンにより形成してもよい。

ところで、光学部材１６０は、光出射面１６０ｂが、光入射面１６０ａから入射した光を光出射面１６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されている。ここで、光学部材１６０とＬＥＤチップ１０とは、互いの光軸が一致するように配置されている。また、実装基板２０の収納凹所２０ａ内には、上述のようにＬＥＤチップ１０を封止した封止樹脂からなる封止部１５０が設けられており、光学部材１６０は、上記封止材料により実装基板２０に接着されている。

また、上述の色変換部材７０は、矩形板状に形成されている。ここにおいて、色変換部材７０は、シリコーンのような透光性材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（つまり、色変換部材７０は、蛍光体を含有している）。したがって、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材７０を通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料は、シリコーンに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。

ところで、本実施形態の発光装置１では、矩形板状の色変換部材７０の周部と、実装基板２０の収納凹所２０ａの開口面付近に形成された段部２０ｂとの間にポリイミド樹脂からなる断熱層９０を介在させてあり、実装基板２０の収納凹所２０ａが色変換部材７０により閉塞されている。

以上説明した本実施形態の発光装置１では、実施形態１と同様に、実装基板２０と色変換部材７０との間に介在して実装基板２０から色変換部材７０への熱伝導を阻止する断熱層９０が設けられているので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が色変換部材７０へ熱伝導されるのを阻止することができ、ＬＥＤチップ１０の発熱に伴う色変換部材７０の温度上昇を抑制できるから、ＬＥＤチップ１０の発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができる。なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の光取り出し面側に光学部材１６０を配置してあるが、光学部材１６０は必ずしも設ける必要はない。

実施形態１の発光装置を示し、（ａ）は器具本体に実装した状態の概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。同上の発光装置の一部破断した概略分解斜視図である。同上の発光装置における色変換部材を示し、（ａ）は一部破断した正面図、（ｂ）は下面図である。同上の発光装置におけるサブマウント部材の概略斜視図である。同上の発光装置の他の構成例を示す要部概略平面図である。実施形態２の発光装置を示す概略断面図である。従来例の発光装置を示す概略断面図である。他の従来例の発光装置を示す概略断面図である。別の従来例の発光装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１発光装置
１０ＬＥＤチップ
１４ボンディングワイヤ
２０実装基板
２１伝熱板
２２配線基板
２３リードパターン
２６レジスト層
２７凹所
２７ａ貫通孔
２７ｂ凹溝
３０サブマウント部材
５０封止部
６０光学部材
６０ａ光入射面
６０ｂ光出射面
７０色変換部材
７１取付脚
７１ａ係止爪
８０空気層
９０断熱層

Claims

ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが一表面側において実装された実装基板と、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料により形成したものあって実装基板の前記一表面側において実装基板との間に少なくともＬＥＤチップを囲む形で配設される色変換部材とを備え、実装基板と色変換部材との間に介在して実装基板から色変換部材への熱伝導を阻止する断熱層が設けられてなることを特徴とする発光装置。