JP2009289816A

JP2009289816A - 発光装置及び照明装置

Info

Publication number: JP2009289816A
Application number: JP2008138324A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kawabata; 和弘川畑; Naohito Ide; 尚人井手
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】素子基板と通電部との間に透光性樹脂を充填することにより、絶縁体による発光ロスを低減することができる。しかしながら、絶縁体による発光ロスが低減できる一方で、素子基板の側面、通電部の側面及び素子基板と通電部との間に位置する基体の主面において発光ロスが生じるようになる。
【解決手段】透光性部材が、素子基板と通電板との間に位置する第１の部材と、第１の部材上に位置する第２の部材とを有し、第１の部材が、第２の部材よりも屈折率が小さいことにより、素子基板及び通電部の側面の反射による光の減衰の影響を小さくすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子を備えた発光装置及び照明装置に関するものである。発光装置及び照明装置は、例えば、電子ディスプレイ用のバックライト電源、蛍光ランプに好適に用いることができる。

従来から、発光素子を備えた発光装置は、発光効率の向上が求められている。そこで、特許文献１に記載されているように、発光素子を被覆する透光性樹脂が素子基板と通電部との間に充填された発光装置が提案されている。

素子基板と通電部との間に絶縁体として非透光性の樹脂が充填された場合、透光性樹脂と比較して、光を多く吸収してしまうため、発光ロスが生じる。しかしながら、上記の透光性樹脂を充填することにより、素子基板と通電部の絶縁性を高めつつ、樹脂による発光ロスを低減することができる。
特開２００８−４１８４２号公報

特許文献１に記載されているように、素子基板と通電部との間に透光性樹脂を充填することにより、絶縁体による発光ロスを低減することができる。しかしながら、絶縁体による発光ロスが低減できる一方で、素子基板の側面、通電部の側面及び素子基板と通電部との間に位置する基体の主面において発光ロスが生じるようになる。これは、素子基板及び通電部の側面で反射を繰り返すため、素子基板及び通電部における反射による光の減衰の影響が大きくなるからである。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発光効率を向上させた発光装置及びこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、主面を有する基体と、該基体の主面上に配設された素子基板と、前記基体の主面上に前記素子基板と離隔するように並設された通電板と、前記素子基板上に配設された発光素子と、前記基体、前記素子基板、前記発光素子及び前記通電板上に配設された透光性部材とを備えている。また、前記透光性部材が、前記素子基板と前記通電板との間に位置する第１の部材と、該第１の部材上に位置する第２の部材とを有している。そして、前記第１の部材は、前記第２の部材よりも屈折率が小さい。

本発明の発光装置によれば、透光性部材が、素子基板と通電板との間に位置する第１の部材と、第１の部材上に位置する第２の部材とを有し、第１の部材が、第２の部材よりも屈折率が小さいため、上記の反射による光の減衰の影響を小さくすることができる。

素子基板と通電板との間に位置する第１の部材への光の入射角が大きいほど、素子基板及び通電部の側面において光の反射が繰り返されるため、素子基板及び通電部の側面における反射による光の減衰の影響が大きい。しかしながら、第１の部材は、第２の部材よりも屈折率が小さいため、入射角の大きい光は第１の部材と第２の部材との界面で全反射する。その結果、発光ロスが低減されるので、発光装置の発光効率を向上させることができる。

以下、本発明の発光装置について図面を用いて詳細に説明する。

図１〜３に示すように、本発明の第１の実施形態にかかる発光装置１は、主面を有する基体３と、基体３の主面上に配設された素子基板５と、基体３の主面上に素子基板５と離隔するように並設された通電板７と、素子基板５上に配設された発光素子９と、基体３、素子基板５、通電板７及び発光素子９上に配設された透光性部材１１とを備えている。

また、透光性部材１１が、素子基板５と通電板７との間に位置する第１の部材１３と、第１の部材１３上に位置する第２の部材１５とを有している。そして、第１の部材１３は、第２の部材１５よりも屈折率が小さい。

このように、本実施形態の発光装置１は、透光性部材１１が上記の第１の部材１３及び第２の部材１５を有していることから、素子基板５及び通電板７の側面における入射光の反射による光の減衰の影響を小さくすることができる。

具体的には、図３に示すように、第１の部材１３への光の入射角が大きい場合、第１の部材１３と第２の部材１５との界面で全反射が起きる。そのため、第１の部材１３へ入射する光の量を小さくできるので、上記素子基板５及び通電部の側面における反射による光の減衰の影響を小さくすることができる。なお、図３において、光の進行方向を矢印で例示している。

基体３としては、例えば、アルミナセラミックス、窒化アルミニウム焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックスのようなセラミックス、又は、エポキシ樹脂のような樹脂を用いることができる。また、セラミックスの上に樹脂を重ねた積層体であってもよい。セラミックスの上に樹脂を積層した積層体を用いることにより、発光装置１の耐久性を向上させることができる。発光素子９に通電すると、発光素子９は、発光すると同時に発熱する。また、樹脂は、セラミックスと比較して弾性変形しやすい。そのため、セラミックスにより基体３の強度を向上させつつ、樹脂により発光素子９の発熱により生じる熱応力を吸収することができるからである。

素子基板５としては、例えば、樹脂、セラミックス、金属を用いることができる。特に、樹脂又は金属を用いることが好ましい。発光素子９は、通電することにより発光するが、同時に発熱する。樹脂及び金属は熱伝導率が高いため、素子基板５として樹脂又は金属を用いることにより、発光素子９で生じた熱を吸収することができるからである。これにより、発光素子９の温度上昇を抑制できるので、発光素子９の耐久性を向上させることができる。

また、素子基板５として金属を用いている場合には、図５に示すように、素子基板５を通電板の代わりに素子基板５を一方の電極として用いることができる。

発光素子９としては、駆動電力により光を発生させることのできる素子を用いればよい。例えば、半導体材料からなる発光ダイオードを用いることができる。具体的には、ＧａＡｓ、ＧａＮ或いはＡｌＮを主成分とする発光ダイオードを用いることができる。

発光素子９は、ワイヤ部材１７などを介して通電板と電気的に接続される。そして、通電板及びワイヤ部材１７を介して発光素子９に通電することにより、発光素子９を発光させることができる。なお、発光素子９と通電板とが電気的に接続されればよいことから、発光素子９と通電板とを接続する部材が、特にワイヤ部材１７に限定されることはない。

通電板７としては、導電性の良いものを用いればよく、例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕなど金属を用いることができる。通電板７の形状としては、図１に示すように立方体形状であってもよいが、図４に示すように、素子基板５を囲うような形状であることが好ましい。これにより、通電板７が補強部材として作用するので、発光装置１の耐久性を向上させることができるからである。

透光性部材１１としては、光透過性の高いものを用いることが好ましく、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂のような透明樹脂を用いることができる。

本実施形態の透光性部材１１は、素子基板５と通電板７との間に位置する第１の部材１３と、第１の部材１３上に位置するとともに第１の部材１３よりも屈折率が大きい第２の部材１５とを有している。第１の部材１３の屈折率を第２の部材１５の屈折率よりも小さくする方法としては、例えば、第１の部材１３として、第１の樹脂を用い、第２の部材１５として、第１の樹脂よりも屈折率が大きい第２の樹脂を用いればよい。

また、ＳｉＯ_２のような無機成分を樹脂と化学結合させておく、或いはＳｉＯ_２のような無機成分を微粒子状態で樹脂中に混入させておくことにより、樹脂の屈折率を調整することができる。そこで、第１の部材１３及び第２の部材１５として同じ樹脂を用いるとともに、混入させる無機成分の量や成分を調整することにより、第１の部材１３の屈折率を第２の部材１５の屈折率よりも小さくすることができる。

また、このとき、第１の部材１３に混入される無機成分の少なくとも一部と第２の部材１５に混入される無機成分の少なくとも一部とが同じ成分であることが好ましい。第１の部材１３と第２の部材１５の界面において、この共有する成分が結合することにより、アンカー効果として作用するので、第１の部材１３と第２の部材１５の接合性を高めることができるからである。

また、図３に示すように、基体３の主面のうち、少なくとも第１の部材１３の下に位置する部分にメッキ１９が形成されていることが好ましい。メッキ１９が形成されることにより、光の反射率を高めることができるからである。これにより、第１の部材１３に入射する光の、基板で反射する場合における減衰を低減することができる。メッキ１９としては、基板よりも反射率の高い部材を用いればよいが、特にＮｉメッキ１９、Ａｕメッキ１９など反射率の高い金属を用いることが好ましい。

次に、本発明の第２の実施形態にかかる発光装置について説明をする。

図６に示すように、本実施形態の発光装置１においては、第１の部材１３の厚みが素子基板５及び通電板７の厚みよりも大きい。第１の樹脂の厚みを素子基板５及び通電板７の厚みよりも大きくしておくことにより、素子基板５と通電板７の絶縁性を保つことができる。特に、素子基板５として導電性の高い金属を用いている場合には、本実施形態が有効となる。

なお、第１の部材１３の厚みは、発光素子９と素子基板５の厚みの和よりも小さいことが好ましい。これにより、発光素子９から放出される光のうち、第１の部材１３への入射角の大きいものをより確実に全反射させることができるからである。

また、図７に示すように、第１の部材１３が、素子基板５及び通電板７の上面の少なくとも一部を被覆していることが好ましい。これにより、第１の部材１３と素子基板５及び通電板７との接合面積を大きくすることができるとともに、第１の部材１３が素子基板５及び通電板７とそれぞれ複数の面で接合されるので、第１の部材１３の素子基板５及び通電板７からの剥離を抑制することができる。

次に、本発明の第３の実施形態にかかる発光装置について説明をする。

図８に示すように、本実施形態の発光装置１においては、通電板７の厚みが素子基板５の厚みよりも小さい。これにより、発光装置１の発光効率をさらに向上させることができる。図８において矢印で示すように、第１の部材１３への光の入射角が大きい場合、第１の部材１３と第２の部材１５との界面で全反射が起きる。また、第１の部材１３への光の入射角が小さい場合であっても、同様に矢印で示すように、通電板７の厚みが素子基板５の厚みよりも小さいことから通電板７の側面で反射することなく、第２の部材１５へと光を透過させることができるからである。なお、図３と同様に図８において、光の進行方向を矢印で例示している。

次に、本発明の第４の実施形態にかかる発光装置について説明をする。

図９に示すように、本実施形態の発光装置１は、素子基板５が金属からなり、基体３の裏面において、少なくとも素子基板５と対向する位置に金属板３１を備えている。素子基板５が金属からなることにより、既に述べたように、発光素子９から生じた熱を素子基板５で吸収することができる。一方、素子基板５が熱を吸収することにより、素子基板５と基体３とが膨張するので、素子基板５と基体３との熱膨張率の差から素子基板５及び基体３に反りが生じやすくなる。

しかしながら、本実施形態の発光装置１では、基体３の裏面において、少なくとも素子基板５と対向する位置に金属板３１を備えていることにより、素子基板５及び基体３における反りの発生を抑制することができる。これは、素子基板５を介して基体３に伝達する熱が金属板３１に伝達して、素子基板５及び金属板３１が熱膨張する場合に、素子基板５と金属板３１とが対向する位置に配設されていることにより、素子基板５の熱膨張に起因する反りを生じさせる応力と金属板３１の熱膨張に起因する反りを生じさせる応力とが相殺されるからである。

次に、本発明の第５の実施形態にかかる発光装置について説明をする。

図１０に示すように、本実施形態の発光装置１は、基体３の主面上であって発光素子９を取り囲むように位置し、内周面が発光素子９から発光される光を反射する反射面である枠状の反射部材２１を備えている。上記のような反射部材２１を備えることにより、発光素子９から放出された光を集光して、所望の光出射方向へ放出することができる。

反射部材２１としては、発光素子９と対抗する面（図１０では内側面）における光の反射率が高いものであれば良く、例えば、Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの金属を用いることができる。また、アルミナセラミックスなどのセラミックス及びエポキシ樹脂などの樹脂の表面に、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕなどの反射率の高い金属薄膜が配設されたものを反射部材２１として用いることもできる。さらに、金属薄膜としてＡｇ，Ｃｕのように腐食しやすい部材を用いる場合には、金属薄膜の表面をＮｉのような腐食しにくい部材で被覆することが好ましい。

次に、本発明の一実施形態にかかる照明装置について説明する。

図１１に示すように、本実施形態の照明装置２３は、上記の実施形態に代表される発光装置１と、発光装置１が搭載される搭載板２５と、発光装置１に通電する電気配線２７と、発光装置１から出射される光を反射する光反射手段２９とを備えている。

本実施形態の照明装置２３における発光装置１は搭載板２５上に載置される。このとき、図１１に示すように、本実施形態の照明装置２３は、下方を照明するように形成されているため、発光装置１は発光素子９が基体３よりも下方に位置するようにして、搭載板２５上に載置される。本実施形態の照明装置２３においては、電気配線２７を通じて発光装置１に通電することにより、発光素子９が光を射出する。そして、光反射手段２９により、上記射出された光を反射させることで所望の方向を照らす照明装置２３として機能する。

照明装置２３は、発光装置１を一つのみ備えていてもよく、また、図１１に示すように、複数備えていても良い。また、発光装置１を複数備えている場合には、各発光装置１を電気配線２７により、直列配置としても、並列配置としても良い。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。

本発明の第１の実施形態にかかる発光装置を示す斜視図である。図１に示す実施形態の断面図である。図２における領域Ａを拡大した拡大断面図である。本発明の第１の実施形態にかかる発光装置の変形例を示す断面図である。本発明の第１の実施形態にかかる発光装置の別の変形例を示す断面図である。本発明の第２の実施形態にかかる発光装置を示す拡大断面図である。本発明の第２の実施形態にかかる発光装置の変形例を示す拡大断面図である。本発明の第３の実施形態にかかる発光装置を示す拡大断面図である。本発明の第４の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。本発明の第５の実施形態にかかる発光装置を示す断面図である。本発明の一実施形態にかかる照明装置を示す斜視断面図である。

符号の説明

１・・・発光装置
３・・・基体
５・・・素子基板
７・・・通電板
９・・・発光素子
１１・・・透光性部材
１３・・・第１の部材
１５・・・第２の部材
１７・・・ワイヤ部材
１９・・・メッキ
２１・・・反射部材
２３・・・照明装置
２５・・・搭載板
２７・・・電気配線
２９・・・光反射手段
３１・・・金属板

Claims

主面を有する基体と、該基体の主面上に配設された素子基板と、前記基体の主面上に前記素子基板と離隔するように並設された通電板と、前記素子基板上に配設された発光素子と、前記基体、前記素子基板、前記発光素子及び前記通電板上に配設された透光性部材とを備えた発光装置であって、
前記透光性部材が、前記素子基板と前記通電板との間に位置する第１の部材と、該第１の部材上に位置する第２の部材とを有し、前記第１の部材は、前記第２の部材よりも屈折率が小さいことを特徴とする発光装置。
前記基体の主面のうち、少なくとも前記第２の部材の下に位置する部分にメッキが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記第１の部材の厚みが前記素子基板及び前記通電板の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記第１の部材が、前記素子基板及び前記通電板の上面の少なくとも一部を被覆していることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
前記通電板の厚みが前記素子基板の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記素子基板が金属からなり、前記基体の裏面において、少なくとも前記素子基板と対向する位置に金属板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置と、前記発光装置が搭載される搭載板と、前記発光装置に通電する電気配線と、前記発光装置から出射される光を反射する光反射手段とを備えた照明装置。