JP2010506379A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高輝度の点光源を有する発光装置を提供する。
【解決手段】凹部(10a)を有する基台(10)と凹部(10a)を覆う蓋部(11)とを含む収容体(12)と、収容体(12)の内面(12a)に配置された複数の発光素子(13)とを含み、蓋部(11)には開口(11a)が形成されており、内面(12a)の少なくとも一部は、発光素子(13)を発生源とする光を開口(11a)の直下へ導波する光反射面であり、開口(11a)の直下には、発光素子(13)を発生源とする光を開口(11a)へ反射する反射部(15)が形成されている発光装置(1)とする。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、複数の発光素子を用いた発光装置に関する。
発光ダイオード（Light Emitting Diode、以下「ＬＥＤ」と称する。）等の発光素子は、各種の発光デバイスに使用されている。ＬＥＤは、放電や輻射を使った既存光源に比べて小型で高効率であるだけでなく、近年では高光束化も進んできたことから、既存光源に取って代わる可能性がある。例えば、特許文献１には、多数のＬＥＤチップをカード状の基板に高密度実装することにより、高光出力を実現できる発光モジュールが提案されている。
特許文献１に記載の多数のＬＥＤチップを用いた発光モジュールは、薄型の発光モジュールの実現に適している。しかしながら、ＬＥＤチップ毎に個別の反射体、あるいはレンズからなる光学系を設けているため、モジュール全体の面積が広くなってしまう。
特開２００３−１２４５２８号公報
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高輝度の点光源を有する発光装置を提供する。
本発明の発光装置は、凹部を有する基台と前記凹部を覆う蓋部とを含む収容体と、前記収容体の内面に配置された複数の発光素子とを含む発光装置であって、前記蓋部には開口が形成されており、前記内面の少なくとも一部は、前記発光素子を発生源とする光を前記開口の直下へ導波する光反射面であり、前記開口の直下には、前記発光素子を発生源とする光を前記開口へ反射する反射部が形成されていることを特徴とする。
本発明の発光装置によれば、蓋部に形成された開口から出射光を集中的に取り出すことができるため、発光部のサイズを小さくすることができる。また、複数の発光素子から発せられた光を蓋部に形成された開口から取り出すため、出射光の強度を向上させることができる。これにより、高輝度の点光源を有する発光装置を提供できる。
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図１Ｂは、図１Ａに示す発光装置の概略上面図である。 図２Ａは、本発明の第２実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図２Ｂは、図２Ａに示す発光装置の概略上面図である。 図３Ａは、本発明の第３実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図３Ｂは、図３Ａに示す発光装置の概略上面図である。 図４Ａは、本発明の第４実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示す発光装置の概略上面図である。 図５Ａは、本発明の第５実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図５Ｂは、図５Ａに示す発光装置の概略上面図である。 図５Ｃは、図５Ａに示す発光装置の変形例を示す概略断面図である。 図６Ａは、図５ＡのＸ部の一例を示す断面図である。 図６Ｂは、図５ＡのＸ部の一例を示す断面図である。 図６Ｃは、図５ＡのＹ部の一例を示す断面図である。 図６Ｄは、図５ＡのＹ部の一例を示す断面図である。 図７Ａは、本発明の第６実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図７Ｂは、図７Ａに示す発光装置の概略上面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図１０は、本発明の一実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図１１は、本発明の一実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図１２は、本発明の一実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図１３は、本発明の一実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図１４Ａは、本発明の第７実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図１４Ｂは、図１４Ａに示す発光装置の概略上面図である。 図１５は、本発明の第７実施形態に係る発光装置の変形例を示す概略上面図である。 図１６Ａは、本発明の第８実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 図１６Ｂは、図１６Ａに示す発光装置の概略上面図である。 図１６Ｃは、図１６Ａの発光装置と高放熱基板とを組合せた例を示す概略断面図である。 図１７Ａは、本発明に使用される発光素子の構成の例、及びその実装形態の例を示す断面図である。 図１７Ｂは、本発明に使用される発光素子の構成の例、及びその実装形態の例を示す断面図である。 図１７Ｃは、本発明に使用される発光素子の構成の例、及びその実装形態の例を示す断面図である。 図１８Ａは、本発明に使用される発光素子の構成の例、及びその実装形態の例を示す断面図である。 図１８Ｂは、本発明に使用される発光素子の構成の例、及びその実装形態の例を示す断面図である。
本発明の発光装置は、凹部を有する基台と前記凹部を覆う蓋部とを含む収容体と、前記収容体の内面に配置された複数の発光素子とを含む。発光素子は、前記内面に、例えばフリップチップ接合やワイヤボンディング接合により実装されている。なお、発光素子の個数は２つ以上であれば特に限定されず、要求される光量に応じて適宜設定すればよい。
基台の構成材料は特に限定されず、サファイア，Ｓｉ，ＧａＮ，ＡｌＮ，ＺｎＯ，ＳｉＣ，ＢＮ，ＺｎＳなどの単結晶、Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＢＮ，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＳｉＣ，Ｃ等のセラミックスやこれらの混合物、Ａｌ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ｗやこれらを含む合金等の金属、ガラスエポキシ、あるいは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）、環状オレフィンコポリマー等の樹脂やこれらの混合物からなる樹脂も使用することが可能である。
蓋部の構成材料についても特に限定されず、上述した基台の構成材料と同様のものが使用できる。基台と蓋部とは接着剤等で接着されていてもよいし、基台と蓋部とが同じ材料から一体的に形成されて上記収容体となっていてもよい。即ち、光を取り出す開口側を蓋部、反射部側を基台とし、蓋部と基台とが一体となり収容体を構成していてもよい。
蓋部には開口が形成されている。この開口の面積は、蓋部の面積に対し、例えば３〜３０％程度であればよい。これにより、上記開口から出射光を集中的に取り出すことができるため、発光部のサイズを小さくすることができる。
収容体の内面の少なくとも一部は、発光素子を発生源とする光を上記開口の直下へ導波する光反射面である。また、上記開口の直下には、発光素子を発生源とする光を上記開口へ反射する反射部が形成されている。ここで、「発光素子を発生源とする光」とは、発光素子から発せられる光以外に、後述する波長変換部からの変換光も含む。この構成により、上記光反射面によって導波された光を上記開口へ反射させることができる。但し、本発明の発光装置から取り出される光は、必ずしも収容体の内面で反射されて反射部に到達し、この反射部で反射されて上記開口から出射する光だけではない。例えば、発光素子から直接に上記開口に到達する光もあり得るし、収容体の内面で多数回の反射を繰り返して反射部を経ずに上記開口に到達する光もあり得る。また、発光素子から直接に反射部に到達し、この反射部で反射されて上記開口に到達する光もあり得る。本発明の発光装置では、複数の発光素子から発せられた光を蓋部に形成された開口から取り出すため、出射光の強度を向上させることができる。更に、発光素子から発せられる光の取り出し効率も向上する。即ち、収容体の内面での反射の繰り返しによって上記開口から外へ出られなくなる光の比率を下げる効果もある。これにより、高輝度の点光源を有する発光装置を提供できる。また、従来の開口直下に発光素子を配置する発光装置と比べると、発光素子同士の距離を離して配置することができるので、異なる発光素子間において発熱の影響を互いに受けにくくなる上、熱源である発光素子が分散するので放熱も容易になる。なお、上記収容体の内面は、発光素子を発生源とする光を上記開口の直下へ導波することができればよく、全面が光反射面である必要はない。例えば、発光素子の実装箇所は光反射面でなくてもよい。また、開口の直下に設けた反射部とその周囲の光反射面との境目は、必ずしも明確である必要はなく、開口に向かって延びる光反射面で構成される箇所を反射部としてもよい。この場合、光反射面と反射部の境目がなくなるため、光反射面と反射部との間における反射光の干渉を防ぐことができる。その結果、均一な反射光が得られるため、開口からの出射光が均一になる。また、後述するように開口近傍に波長変換部を設ける場合は、この波長変換部に均一に反射光を照射することが可能となり、その結果、均一な変換光が得られる。
上記反射部の表面は、曲面形状であってもよい。反射部において出射光の配光制御が可能となるからである。更に、開口近傍に波長変換部を設ける場合は、この波長変換部に均一に反射光を照射することが可能となり、結果、均一な変換光が得られる。
光反射面の材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄやこれらの金属を含む合金等の金属、あるいは酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化タングステン、酸化バナジウム等の金属酸化物や、窒化シリコン、窒化ガリウム、炭化シリコン、フッ化カルシウム、炭酸カルシウム、硫化銅、硫化スズ、硫化亜鉛、硫酸バリウム等の無機材料やこれらの混合物が使用できる。粒子状の金属酸化物や無機材料を使用する場合、拡散・散乱による反射効果の観点から平均粒径が０．３〜３μｍのものを使用するのが好ましい。また、これらの金属酸化物や無機材料を２種類以上交互に積層した多層膜による分布ブラッグ反射ミラー（厚さ０．１〜１μｍ）も光反射面の材料として有効である。なお、光反射面として上記の基台の構成材料の表面をそのまま利用することも可能である。例えば、表面反射率の高い樹脂材料やセラミックス材料で上記収容体を構成することが可能である。
反射部の表面の材料としては、上述した光反射面の材料と同様のものが使用できる。反射部の形状は特に限定されないが、例えば、上記光反射面で反射した光や、発光素子からの光を上記開口へ反射できるような傾斜面を有する突状体であればよい。なお、蓋部及び基台は、光反射面及び反射部を構成する上述の材料を保持する機能を有するものであってもよく、蓋部及び基台の少なくとも一部が光反射面及び反射部を構成する上述の材料を含むものであってもよい。
発光素子は、例えば、波長が６００〜６６０ｎｍの赤色光を発する赤色ＬＥＤや、波長が５５０〜６００ｎｍの黄色光を発する黄色ＬＥＤや、波長が５００〜５５０ｎｍの緑色光を発する緑色ＬＥＤや、波長が４２０〜５００ｎｍの青色光を発する青色ＬＥＤや、波長が３８０〜４２０ｎｍの青紫色光を発する青紫色ＬＥＤ等を使用することができる。また、青色ＬＥＤと例えば黄色蛍光体とにより白色光を発する白色ＬＥＤや、青紫色ＬＥＤや紫外ＬＥＤと例えば青色蛍光体，緑色蛍光体，赤色蛍光体とにより白色光を発する白色ＬＥＤなど、ＬＥＤと波長変換材料とを組合せたＬＥＤでもよい。近赤外光（６６０〜７８０ｎｍ）や赤外光（７８０ｎｍ〜２μｍ）を発するＬＥＤでもよい。上記赤色ＬＥＤや上記黄色ＬＥＤとしては、例えばＡｌＩｎＧａＰ系材料を用いたＬＥＤが使用できる。また、上記緑色ＬＥＤや上記青色ＬＥＤや上記青紫色ＬＥＤや上記紫外ＬＥＤとしては、例えばＩｎＧａＡｌＮ系材料を用いたＬＥＤが使用できる。赤色〜赤外光を発するＬＥＤとしては、ＡｌＧａＡｓ系材料やＩｎＧａＡｓＰ系材料を用いたＬＥＤが使用できる。エピタキシャル成長で形成する各系の発光素子におけるＬＥＤ材料の元素組合せ比率は、発光波長に応じて適宜調整するものである。また、上記収容体内に発光波長が相違する発光素子を配置してもよい。例えば、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤの３種類の発光素子を配置してもよい。この場合、各発光素子の個数や、各発光素子に通電する電流値を調整することで、白色を含めたさまざまな発光色を実現することが可能となる。また、複数ある発光素子から、点灯する発光素子を適宜選択したり、発光素子毎に光出力を適宜調整したりすることにより、配光パターンを変化させることも可能となる。
また、本発明に使用できる発光素子として、ＬＥＤ以外の発光素子を使用してもよい。ＬＥＤ以外の発光素子としては、例えばレーザダイオード（導波路型、面発光型等）、エレクトロルミネッセンスダイオード（無機系、有機系等）等が例示できる。レーザダイオードを用いる利点として、発光部サイズ（径）を数μｍ程度まで小さくすることが可能であることから、後述する焦点に発光素子を配置する際、光学上、高い光取り出し効率を得ることが可能となる。導波路型レーザダイオードの場合、導波路の両端から光を出射させることも可能であり、光を取り出す開口方向に対して導波路方向が直交するように配置すれば、自身で光を遮ることなく開口方向に光を導波することが可能である。更に、レーザダイオードを用いることにより、ＬＥＤよりも高い光出力を得ることが可能となる。また、エレクトロルミネッセンスダイオードは、厚さを薄くできるため、収容体内面の曲面部に配置することが可能となる。例えば、内面全体に渡ってエレクトロルミネッセンスダイオードを配置することも可能である。
本発明の発光装置は、上記収容体の内部の発光素子と上記開口との間の光路中の少なくとも一部に、発光素子からの光の波長を変換する波長変換材料を含む波長変換部を更に備えていてもよい。発光素子からの光と波長変換部からの変換光とを合成して、例えば白色光を取り出すことができるからである。また、この場合、上記複数の発光素子は、上記開口と上記反射部とを結ぶ軸を中心とする略同心円上にそれぞれ配置されていることが好ましい。それぞれの発光素子から上記開口までの光路長が均等化されるため、上記開口から取り出される光の色むらを防止できるからである。本明細書で特定の形状を説明するために用いられる「略」とは、完全な形状のみならず、同一機能を有する変形形状も含むことを意味する。なお、波長変換材料は、例えば後述する透光性材料を母材とし、この透光性材料に分散された状態で上記収容体の内部に具備されていればよい。
波長変換材料としては、例えば蛍光体を使用できる。蛍光体としては、例えば、赤色光を発する赤色蛍光体、橙色光を発する橙色蛍光体、黄色光を発する黄色蛍光体、緑色光を発する緑色蛍光体等が使用できる。上記赤色蛍光体としては、例えばシリケート系のＢａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、ニトリドシリケート系のＳｒ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ2+、ニトリドアルミノシリケート系のＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+、オクソニトリドアルミノシリケート系のＳｒ2Ｓｉ4ＡｌＯＮ7：Ｅｕ2+、硫化物系の（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ2+やＬａ2Ｏ2Ｓ:Ｅｕ3+，Ｓｍ3+等を使用できる。上記橙色蛍光体としては、例えばシリケート系の（Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、ガーネット系のＧｄ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、α-サイアロン系のＣａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+等を使用できる。上記黄色蛍光体としては、例えばシリケート系の（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+やＳｒ3ＳｉＯ5：Ｅｕ2+、ガーネット系の（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、硫化物系のＣａＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+、α-サイアロン系のＣａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+等を使用できる。上記緑色蛍光体としては、例えばアルミン酸塩系のＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+や（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+、シリケート系の（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、α-サイアロン系のＣａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｙｂ2+、β-サイアロン系のβ-Ｓｉ3Ｎ4：Ｅｕ2+、オクソニトリドシリケート系の（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ2+、オクソニトリドアルミノシリケート系の（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2Ｓｉ4ＡｌＯＮ7：Ｃｅ3+、硫化物系のＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+、ガーネット系のＹ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ3+、酸化物系のＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ3+等を使用できる。
また、発光素子として、青紫色ＬＥＤや紫外ＬＥＤを使用する場合は、例えば上述した蛍光体と、青色光を発する青色蛍光体や青緑色光を発する青緑色蛍光体とを併用すればよい。上記青色蛍光体としては、例えばアルミン酸塩系のＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+、シリケート系のＢａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+、ハロ燐酸塩系の（Ｓｒ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ2+等を使用できる。上記青緑色蛍光体としては、例えばアルミン酸塩系のＳｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+、シリケート系のＳｒ2Ｓｉ3Ｏ8・２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+等を使用できる。
なお、波長変換材料として、上述した蛍光体の代わりに金属錯体、有機染料、有機顔料、燐光体等を使用することもできる。必要な色温度、演色評価数を得るために波長変換材料を複数使用することも可能である。また、上記収容体内に波長変換材料で波長変換されない波長の光を発する発光素子を配置してもよい。例えば、青色ＬＥＤと緑色蛍光体と赤色ＬＥＤとを組合せると、高効率、高演色の白色発光装置を実現できる。
本発明の発光装置は、上記収容体の内面の少なくとも一部が波長変換材料を含む波長変換部を具備する構成であってもよい。発光素子からの光と波長変換材料からの変換光とを合成して、例えば白色光を取り出すことができるからである。この場合の波長変換材料も、上記列挙した波長変換材料の具体例と同様のものが使用できる。
本発明の発光装置は、上記開口又はその近傍に、上記発光素子からの光の波長を変換する波長変換部を更に含む構成であってもよい。発光素子からの光と波長変換部からの変換光とを合成して、例えば白色光を取り出すことができるからである。上記波長変換部は、例えば、上述した波長変換材料と、この波長変換材料を分散させるための母材となる透光性材料とからなる。この場合、発光装置には、上記波長変換部以外に波長変換材料を含まないことが好ましい。波長変換材料を上記開口に集中して配置することにより、上記開口から取り出される光の色むらを防止できるからである。また、波長変換部はプレート状あるいはドーム状に形成されていてもよい。光の出射方向における波長変換部の厚みが均等化されるため、波長変換部を通って取り出される光の色むらを抑制できるからである。波長変換部は、透光性材料に波長変換材料を分散させたものでもよいし、ガーネット系などの蛍光体をガラスやセラミックスなどの無機物中に析出させた材料をプレート状、ドーム状などに成形したものでもよい。また、波長変換部を収容体の外側に着脱可能に取り付ける構成にすると、発光素子の波長がばらついても設計値の光が合成されるように、予め準備した波長変換部を選択することができる。あるいは、用途に応じた光が合成されるように波長変換部を選択することができる。また、波長変換部の劣化により、初期の性能が得られなくなった際、交換することが可能となる。この場合、波長変換部として、厚さを変えたものや、含まれる波長変換材料の種類、濃度を変えたものを適宜準備すればよい。
上記波長変換部の母材となる透光性材料としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）、環状オレフィンコポリマー等の樹脂やこれらの混合物、あるいは金属アルコキシドやコロイド状シリカを出発材料とするゾル−ゲル法によるガラス、低融点ガラス等のガラスを使用することができる。上記の透光性材料は波長変換材料を含まず、単に収容体の封止材、開口の窓材、あるいは波長変換材料を表面に塗布する際の支持体として使用することも可能である。また、これらの透光性材料を母材とし、この母材中に金属酸化物粒子を分散させたコンポジット材を使用することもできる。この場合、上記母材中に分散させる上記金属酸化物粒子の量を調整することにより、波長変換部の屈折率を調整できる上、光散乱効果も得られる。また、硬化性樹脂を母材とする場合は、未硬化状態の硬化性樹脂に上記金属酸化物粒子を分散させると、硬化前における上記硬化性樹脂のチクソ性が向上するため、波長変換部を所望の形状に容易に形成することができる。また、樹脂単独で使用する場合に比べて熱伝導性が向上するため、発光素子からの熱を効率良く放熱することができる。
上記金属酸化物粒子としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｙ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＳｎＯ2、Ｔａ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＢａＳＯ4、Ｖ2Ｏ5やこれらの混合物からなるものが使用でき、屈折率の調整やチクソ性向上には平均粒径が１〜１００ｎｍ程度のものが好ましい。なお、上記「平均粒径」とは、例えば走査型電子顕微鏡の観察像から読み取った一次粒子の粒径の平均値（例えば１００個の一次粒子の粒径の平均値）であればよい。
本発明の発光装置は、上記収容体内に上記開口の直下から分枝した複数のキャビティが形成されており、それぞれの上記キャビティの端部に上記発光素子が少なくとも１つ配置されている構成であってもよい。この場合、例えば上記キャビティは、上記発光素子を発生源とする光を上記開口の直下へ導波する光反射面と、上記発光素子を発生源とする光を上記開口へ反射する反射部とに覆われてなる。この構成によれば、発光素子を発生源とする光を上記開口の直下へより容易に導波することができるため、上記開口からの光取り出し効率が向上する。
本発明の発光装置は、上記光反射面が、上記開口の直下へ向かって広がっている構成であってもよい。発光素子を発生源とする光を上記開口の直下へより容易に導波することができるため、上記開口からの光取り出し効率が向上するからである。
本発明の発光装置は、上記収容体内における上記開口の直下に上記収容体内のその他の領域よりも高い屈折率の材料（高屈折率材料）が配置されている構成であってもよい。光は屈折率の高い部分に集まるので、発光素子を発生源とする光を上記開口の直下へより容易に導波することができる。これにより、上記開口からの光取り出し効率が向上する。なお、上記その他の領域に配置される材料は、上記高屈折率材料より屈折率が低い材料であり、かつ発光素子を発生源とする光の少なくとも一部が透過することができる限りにおいて特に限定されず、例えば樹脂やガラス等が使用できる。また、上記その他の領域は、中空（屈折率：１）であってもよい。
上記高屈折率材料としては、発光素子を発生源とする光の少なくとも一部が透過することができる限りにおいて、種々の材料を使用できる。例えば、酸化アルミニウム（屈折率：１．６３）、酸化セリウム（屈折率：２．２）、酸化ハフニウム（屈折率：１．９５）、酸化マグネシウム（屈折率：１．７４）、酸化ニオブ（屈折率：２．３３）、酸化タンタル（屈折率：２．１６）、酸化ジルコニウム（屈折率：２．０５）、酸化亜鉛（屈折率：２．１）、酸化チタン（屈折率：２．４）、酸化イットリウム（屈折率：１．８７）、酸化シリコン（屈折率：１．５）、酸化インジウム（屈折率：２）、酸化スズ（屈折率：２）、酸化タングステン（屈折率：２．２）、酸化バナジウム（屈折率：２．０）等の金属酸化物や、窒化シリコン（屈折率：１．９）、窒化ガリウム（屈折率：２．５）、炭化シリコン（屈折率：２．６）、フッ化カルシウム（屈折率：１．４３）、炭酸カルシウム（屈折率：１．５８）、硫酸バリウム（屈折率：１．６４）、硫化銅（屈折率：２．１）、硫化スズ（屈折率：２．０）、硫化亜鉛（屈折率：２．３７）等の無機材料や、ダイアモンド（屈折率：２．４）や、これらの混合物等が使用できる。なお、上記括弧内の屈折率の値は、波長が５５０ｎｍの光に対するそれぞれの材料の屈折率を示す。
また、上記高屈折率材料として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）、環状オレフィンコポリマー等の樹脂やこれらの混合物、あるいは低融点ガラス等のガラスを使用してもよい。これらの樹脂やガラス等の透光性材料を使用する場合は、これらの透光性材料に電子ビームやイオンビーム（水素イオンビームやヘリウムイオンビームなど）を照射することにより、上記透光性材料の屈折率を高めることができる。また、これらの透光性材料を母材とし、この母材中に上記列挙した金属酸化物や無機材料からなるナノ粒子材を分散させたコンポジット材を使用することもできる。この場合、上記母材中に分散させる上記ナノ粒子材の量を調整することにより、コンポジット材の屈折率を調整できる。なお、本発明の発光装置を白色光源として使用する場合は、上記高屈折率材料に上述した波長変換材料を分散させてもよい。
本発明の発光装置では、上記発光素子の少なくとも１つと上記反射部とを通って上記基台の底面に垂直な方向に切断した断面において、上記光反射面の一部の断面形状が上記反射部に向かって広がる略放物線であり、上記発光素子の少なくとも１つが、上記略放物線の略焦点の位置に配置されている構成であってもよい。上記略放物線の略焦点の位置に配置された発光素子から発せられて上記略放物線形状を有する光反射面で反射した光は、上記反射部に向かって直進するため、上記開口からの光取り出し効率が向上するからである。本明細書で「略焦点の位置」とは、焦点の位置そのものだけでなく、焦点の近傍の位置も含むことを意味する。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、参照する図面においては、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の符号で示し、重複する説明を省略する場合がある。また、図面を簡素化して理解しやすくする目的から、参照する図面には金属配線や発光装置の外側に設ける給電端子を図示することを省略しているものがある。
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る発光装置の概略断面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す発光装置の概略上面図である。
図１Ａ，Ｂに示すように、発光装置１は、凹部１０ａを有する基台１０と凹部１０ａを覆う蓋部１１とが一体的に形成された収容体１２と、収容体１２の内面１２ａに配置された複数の発光素子１３とを含む。蓋部１１には開口１１ａが形成されており、この開口１１ａは、ガラスや透明性樹脂等からなる窓部１４で閉口されている。なお、窓部１４上に凸レンズ等の光学部材を配置してもよい。
内面１２ａは、発光素子１３を発生源とする光を開口１１ａの直下へ導波する光反射面である。そして、開口１１ａの直下には、発光素子１３を発生源とする光を開口１１ａへ反射する傾斜面１５ａを含む反射部１５が形成されている。反射部１５は略円錐形状に形成されている。この構成により、発光素子１３から発せられて内面１２ａで反射した光Ｌ1を開口１１ａへ集光させることができる。また、発光素子１３から発せられて内面１２ａで反射した後に反射部１５に到達した光Ｌ2も、傾斜面１５ａで反射させて開口１１ａへ集光させることができる。発光装置１では、複数の発光素子１３から発せられた光を蓋部１１に形成された開口１１ａから取り出すため、出射光の強度を向上させることができる。
また、図１Ａに示すように、発光装置１は、収容体１２の内部に充填された、発光素子１３からの光の波長を変換する波長変換部１６を更に含む。これにより、発光素子１３からの光と波長変換部１６からの変換光とを合成して、白色光を取り出すことができる。
また、図１Ｂに示すように、複数の発光素子１３は、開口１１ａを中心とする少なくとも１つの略同心円上にそれぞれ配置されている。これにより、それぞれの発光素子１３から開口１１ａまでの光路長が均等化されるため、開口１１ａから取り出される光の色むらを防止できる。
次に、発光装置１の寸法の一例について説明する。収容体１２の厚みＴ（図１Ａ参照）は、例えば２〜１０ｍｍ程度であればよい。凹部１０ａの内壁側面１０１ａの高さＨ（図１Ａ参照）は、例えば１〜９ｍｍ程度であればよい。収容体１２の上面は、例えば一辺の長さＤ1（図１Ｂ参照）が４〜２０ｍｍ程度の正方形であればよい。凹部１０ａの底面の径Ｄ2（図１Ｂ参照）は、例えば３〜１９ｍｍ程度であればよい。開口１１ａの径Ｄ3（図１Ｂ参照）は、例えば２〜１０ｍｍ程度であればよい。反射部１５の底面の径Ｄ4（図１Ｂ参照）は、例えば１〜１５ｍｍ程度であればよい。なお、図ではＤ3＞Ｄ4となっているが、Ｄ3≦Ｄ4でもよい。また、図では開口１１ａを中心に発光素子１３を２重の同心円状に配置している例を示しているが、１重や３重以上に配置してもよい。
（第２実施形態）
図２Ａは、本発明の第２実施形態に係る発光装置の概略断面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示す発光装置の概略上面図である。
図２Ａに示すように、発光装置２は、波長変換部１６の一部が開口１１ａから突出しており、この突出した部分が凹凸形状となっている。これにより、開口１１ａへ入射する光の全反射が防止でき、光を効率良く取り出すことができる。また、図２Ｂに示すように、収容体１２内には、開口１１ａの直下から分枝した４つのキャビティ１０２ａが形成されており、それぞれのキャビティ１０２ａの端部には、発光素子１３が１つずつ配置されている。キャビティ１０２ａは、発光素子１３を発生源とする光を開口１１ａの直下へ導波する内面（光反射面）１２ａと、発光素子１３を発生源とする光を開口１１ａへ反射する反射部１５に覆われてなる。この構成により、発光素子１３を発生源とする光を開口１１ａの直下（即ち反射部１５）へより容易に導波することができる。また、反射部１５は、略四角推形状に形成されており、その４つの傾斜面１５ａは、キャビティ１０２ａに対向する位置にそれぞれ配置されている。これにより、開口１１ａからの光取り出し効率が向上する。その他は、上述した発光装置１（図１Ａ，Ｂ参照）と同様の構成である。
（第３実施形態）
図３Ａは、本発明の第３実施形態に係る発光装置の概略断面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す発光装置の概略上面図である。
図３Ａ，Ｂに示すように、発光装置３は、互いに略直角に接続するキャビティ１０２ａを２つ有し、それぞれのキャビティ１０２ａの端部に相当する内壁側面１０１ａに発光素子１３が１つずつ配置されている。また、開口１１ａを閉口する凸レンズ３０を含む。その他は、上述した発光装置２（図２Ａ，Ｂ参照）と同様の構成である。発光装置３では、反射部１５に対向する位置に発光素子１３が配置されているため、発光素子１３を発生源とする光を反射部１５へより容易に導波することができる。よって、開口１１ａからの光取り出し効率が向上する。
（第４実施形態）
図４Ａは、本発明の第４実施形態に係る発光装置の概略断面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す発光装置の概略上面図である。
図４Ａ，Ｂに示すように、発光装置４は、キャビティ１０２ａを６つ有し、それぞれのキャビティ１０２ａの端部に発光素子１３が１つずつ配置されている。また、開口１１ａを覆って形成された波長変換部４０を収容体１２の外側に備える。波長変換部４０はプレート状であり、発光素子１３からの光の波長を変換する波長変換材料を含む。発光装置４は、波長変換部４０以外に波長変換材料を含まない。発光装置４では、波長変換材料を開口１１ａに集中して配置することにより、開口１１ａから取り出される光の色むらを防止できる。また、光反射面となる内面１２ａは、開口１１ａの直下（即ち反射部１５）へ向かって広がっている。これにより、発光素子１３を発生源とする光を反射部１５へより容易に導波することができるため、開口１１ａからの光取り出し効率が向上する。なお、収容体１２内は、中空とする場合はＡｒ、窒素等の不活性ガスや乾燥ガス等が充填されていればよく、封止する場合は透光性材料が充填されていればよい。その他は、上述した発光装置２（図２Ａ，Ｂ参照）と同様の構成である。
（第５実施形態）
図５Ａは、本発明の第５実施形態に係る発光装置の概略断面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す発光装置の概略上面図である。
図５Ａに示すように、発光装置５は、光反射面となる内面１２ａの一部１２１ａの断面形状が反射部１５に向かって広がる略放物線である。そして、発光素子１３は、上記略放物線の略焦点の位置に配置されている。即ち、内面１２ａの一部１２１ａは、図５Ａ中の二つの発光素子１３を結ぶ軸を中心に略放物線を軸回転させてなる面の一部から構成される。これにより、発光素子１３から発せられて、上記略放物線形状を有する内面１２ａの一部１２１ａで反射した光Ｌが、反射部１５に向かって直進するため、開口１１ａからの光取り出し効率が向上する。また、図５Ｂに示すように、発光装置５は、キャビティ１０２ａを４つ有し、それぞれのキャビティ１０２ａの端部に発光素子１３が１つずつ配置されている。なお、収容体１２内は、中空とする場合はＡｒ、窒素等の不活性ガスや乾燥ガス等が充填されていればよく、封止する場合は透光性材料が充填されていればよい。また、上述した略放物線形状を有する内面１２ａ（光反射面）は滑らかな曲面のほか、平面を組合せてなる略曲面でもよい。
さらに、内面１２ａの一部１２１ａは、図５Ｃで示したような略楕円Ｅの円弧であってもよい。この場合、略楕円Ｅの第１焦点Ｆ1に発光素子１３を配置すれば、発光素子１３から発せられて内面１２ａの一部１２１ａで反射した光Ｌ1が、略楕円Ｅの第２焦点Ｆ2に設けた開口１１ａ（窓部１４）に集光されることになる。なお、図５Ｃの開口１１ａ（窓部１４）からの出射光としては、上記光Ｌ1以外に、発光素子１３から発せられて直接に反射部１５に到達した後、反射部１５で反射されて開口１１ａ（窓部１４）に到達する光Ｌ2もある。上述した略楕円の光反射面は滑らかな曲面のほか、平面を組合せてなる略曲面でもよい。また、図中の窓部１４に位置する２つの焦点Ｆ2は、重なっていてもよい。
次に、発光装置５のＸ部及びＹ部（図５Ａ参照）のバリエーションについて説明する。図６Ａ，Ｂは、図５ＡのＸ部の一例を示す断面図であり、図６Ｃ，Ｄは、図５ＡのＹ部の一例を示す断面図である。
Ｘ部は、図６Ａに示すように、ガラス、石英、サファイア、窒化アルミニウム等の窓材５０のみで構成されていてもよいし、図６Ｂに示すように、窓材５０の内側面に紫外光反射層５１及び波長変換部５２が順次積層された構成であってもよい。また、窓材５０は、前述の蛍光体のみで構成することもできる。紫外光反射層５１の構成材料は、紫外光を反射して可視光のみを透過させる材料であれば特に限定されず、例えば、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化タングステン、酸化バナジウム等の金属酸化物や、これらの混合物が使用できる。粒子状の金属酸化物を使用する場合、反射効果の観点から平均粒径が１０〜１００ｎｍのものを１００〜３００ｎｍの厚さに積層して使用するのが好ましい。また、スパッタリングなどでこれらの金属酸化物を２種類以上交互に積層してなる多層膜バンドパスフィルター（厚さ：１００〜３００ｎｍ）も紫外光反射層５１の材料として有効である。
Ｙ部は、図６Ｃに示すように、基台１０の内壁に光反射層５３が形成された構成であってもよいし、図６Ｄに示すように、基台１０の内壁に光反射層５３及び波長変換部５２が順次積層された構成であってもよい。光反射層５３の構成材料には、上述の光反射面の材料として列挙したものと同様の材料を使用できる。
（第６実施形態）
図７Ａは、本発明の第６実施形態に係る発光装置の概略断面図であり、図７Ｂは、図７Ａに示す発光装置の概略上面図である。
図７Ａ，Ｂに示すように、発光装置６では、収容体１２内の開口１１ａの直下から開口１１ａに向けて、略半球状に突出する高屈折率材料６０が配置されている。また、収容体１２内のその他の領域には高屈折率材料６０よりも屈折率が低い低屈折率材料６１が配置されている。これにより、発光素子１３を発生源とする光を高屈折率材料６０に集光させることができるため、開口１１ａからの光取り出し効率が向上する。また、突出した高屈折率材料６０を覆うようにして、ドーム状の波長変換部６２が収納体１２の外側に形成されている。これにより、波長変換部６２の厚みが均等化されるため、波長変換部６２を通って取り出される光の色むらを抑制できる。なお、高屈折率材料６０としては、例えば透明性樹脂やガラスにナノ粒子材を分散させたコンポジット材等が使用できる。また、低屈折率材料６１は、高屈折率材料６０より屈折率が低い材料であればよく、例えば透明性樹脂やガラス等が使用できる。
なお、第４実施形態や第６実施形態において、波長変換部を収容体の外側に着脱可能に取り付ける構成にすると、発光素子の波長がばらついても設計値の光が合成されるように、予め準備した波長変換部を選択することができる。あるいは、用途に応じた光が合成されるように選択することができる。また、波長変換部の劣化により、初期の性能が得られなくなった際、交換することが可能となる。この場合、波長変換部として、厚さを変えたものや、含まれる波長変換材料の種類、濃度を変えたものを適宜準備すればよい。
以上、本発明の発光装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、例えば、図８〜１３の概略断面図に示すような構成であってもよい。
図８に示す発光装置７０は、上述した第１実施形態に係る発光装置１を用いている。発光装置７０では、開口１１ａを閉口する凸レンズ７１と、この凸レンズ７１が露出するように収容体１２上に配置した反射体７２とを更に含む。この反射体７２は、光反射面７２ａを有する。これにより、出射光の放射パターンを制御することができる。なお、反射体７２には、上述の基台材料として示したセラミックス、金属、樹脂等を使用することが可能である。
図９に示す発光装置８０では、収容体１２上に、凸レンズ７１を覆うようにして平面レンズ８１が設けられている。平面レンズ８１は、光反射面８１ａを有する。これにより、出射光の放射パターンを制御することができる。
図１０に示す発光装置９０では、収容体１２上に、凸レンズ７１を中心に放射状に広がるレンズ９１が設けられている。このレンズ９１のレンズ内面の上部９１ｂは、光反射面となっている。これにより、レンズ９１の端面９１ａから光を出射させることができる。
図１１に示す発光装置１００では、収容体１２上に、凸レンズ７１を覆うようにしてレンズ１１０が設けられている。レンズ１１０は、凸レンズ７１の頂点に対し、非対称な形状となっている。また、レンズ１１０のレンズ内面の上部１１０ｂは、光反射面となっている。これにより、レンズ１１０の端面１１０ａから光を出射させることができる。よって、発光装置１００は、例えば自動車の前照灯（即ち、対向車の運転手の視界を妨げないように対向車線側の出射方向が歩行者側よりも下向きに設計されている前照灯）などのように、ある特定の方向のみを照らす照明装置に適用することができる。
図１２に示す発光装置１２０は、上述した第５実施形態に係る発光装置５を用いている。発光装置１２０では、窓部１４が露出するように収容体１２に固定した高放熱基板１２２を更に含む。高放熱基板１２２は、例えば、アルミニウムや銅等の熱伝導性の高い金属、あるいはＡｌ2Ｏ3やＡｌＮ等の熱伝導性の高いセラミックス等が使用できる。これにより、発光素子１３から発せられる熱を効率よく放熱することができる。また、この高放熱基板１２２は、光反射面１２２ａを有する。これにより、出射光の放射パターンを制御することができる。このように、窓部１４の外側に設けた光学系と組合せることで、多様な配光制御が可能となる。
図１３に示す発光装置１３０は、上述した第６実施形態に係る発光装置６を用いている。発光装置１３０では、波長変換部６２が露出するように収容体１２に固定した反射体１３１と、収容体１２の底面に固定した高放熱基板１３２とを更に含む。反射体１３１は、光反射面１３１ａを有する。これにより、出射光の放射パターンを制御することができる。また、反射体１３１及び高放熱基板１３２は、いずれも熱伝導性の高い材料（例えば、アルミニウムや銅等の熱伝導性の高い金属、あるいはＡｌ2Ｏ3やＡｌＮ等の熱伝導性の高いセラミックス等）で構成されている。これにより、発光素子１３から発せられる熱を、上下いずれの方向にも効率よく放熱することができる。
（第７実施形態）
図１４Ａは、本発明の第７実施形態に係る発光装置の概略断面図であり、図１４Ｂは、図１４Ａに示す発光装置の概略上面図である。
図１４Ｂに示すように、発光装置７は６つのキャビティ１０２ａを有している。そして、図１４Ａに示すように、基台１０の内面１２ａ（光反射面）が開口１１ａに向かって曲面状に延びており、この曲面状部分で構成される箇所が反射部１５となっている。これにより、光反射面と反射部１５の境目がなくなるため、光反射面と反射部１５との間における反射光の干渉を防ぐことができる。その結果、均一な反射光が得られるため、開口１１ａからの出射光が均一になる。また、反射部１５の表面は、曲面からなる。これにより、反射部１５において出射光の配光制御が可能となる。
また、発光装置７では、内面１２ａの一部１２１ａ（蓋部１１の内面）の断面形状が反射部１５に向かって広がる略放物線である。そして、発光素子１３は、上記略放物線の略焦点の位置に配置されている。即ち、内面１２ａの一部１２１ａは、図１４Ａ中の二つの発光素子１３を結ぶ軸を中心に略放物線を軸回転させてなる面の一部から構成される。これにより、上述した図５Ａに示す発光装置５と同様に開口１１ａからの光取り出し効率が向上する。なお、収容体１２内は、中空とする場合はＡｒ、窒素等の不活性ガスや乾燥ガス等が充填されていればよく、封止する場合は透光性材料が充填されていればよい。また、図１４Ｂでは、６つのキャビティ１０２ａが全て同じ大きさに描かれているが、これに限定されず、図１５に示すように、キャビティ１０２ａの大きさが相違していてもよい。例えば、比較的大きなキャビティに発熱量の多い発光素子１３を配置し、比較的小さなキャビティに発熱量の少ない発光素子１３を配置することで、発熱量の異なる発光素子１３の間の距離が長くなるため、発熱量の少ない発光素子１３については、発熱量の多い発光素子１３からの熱の影響を緩和できる。
（第８実施形態）
図１６Ａは、本発明の第８実施形態に係る発光装置の概略断面図であり、図１６Ｂは、図１６Ａに示す発光装置の概略上面図であり、図１６Ｃは、図１６Ａの発光装置と高放熱基板とを組合せた例を示す概略断面図である。なお、図１６Ａは、図１６ＢのＩ−Ｉ矢視方向から見た概略断面図である。
図１６Ｂに示すように、発光装置８は５つのキャビティ１０２ａを有している。そして、図１６Ａに示すように、基台１０の内面１２ａ（光反射面）が開口１１ａに向かって曲面状に延びており、この曲面状部分で構成される箇所が反射部１５となっている。これにより、光反射面と反射部１５の境目がなくなるため、光反射面と反射部１５との間における反射光の干渉を防ぐことができる。その結果、均一な反射光が得られるため、開口１１ａからの出射光が均一になる。また、反射部１５の表面は、曲面からなる。これにより、反射部１５において出射光の配光制御が可能となる。
また、発光装置８では、基台１０の内面１２ａの断面形状が反射部１５に向かって広がる略放物線である。そして、発光素子１３は、上記略放物線の略焦点の位置に配置されている。これにより、上述した図５Ａに示す発光装置５と同様に開口１１ａからの光取り出し効率が向上する。
また、発光装置８では、それぞれのキャビティ１０２ａの蓋部１１側の端部（即ち、蓋部１１の内面）には、発光素子１３が１つずつ配置されている。そして、図１６Ａに示すように、蓋部１１の内面は、開口１１ａ（開口面）に対し基台１０側へ傾斜している。これにより、発光素子１３からの光の大部分を内面１２ａで多重反射させることなく開口１１ａから取り出せるため、取り出し効率が向上する。また、蓋部１１の内面は、キャビティ１０２ａ毎に基台１０側への傾斜角が異なる。このように、蓋部１１の内面の傾斜角を変化させることにより、出射光の配光制御が可能となる。なお、本実施形態では傾斜角が異なる例を示したが、他の実施形態同様、傾斜角をそろえてもよい。
なお、発光装置８において、発光素子１３が実装される蓋部１１の材料には、高熱伝導材料を使用するのが好ましい。発光素子１３から発せられる熱を効率よく放熱することができるからである。上記高熱伝導材料としては、例えば、アルミニウムや銅等の熱伝導性の高い金属、あるいはＡｌ2Ｏ3やＡｌＮ等の熱伝導性の高いセラミックス等が使用できる。この場合、図１６Ｃに示すように、蓋部１１が高放熱基板１２２に接触した状態で、発光装置８を高放熱基板１２２に固定することにより、発光素子１３から発せられる熱をより効率よく放熱することができる。
次に、上記各実施形態における発光素子１３の構成の例、及びその実装形態の例について、図１７及び図１８を参照して説明する。発光素子１３は、少なくとも発光層、発光層の一方の主面に接するｎ型半導体層、発光層のもう一方の主面に接するｐ型半導体層、上記ｎ型半導体層に電気的に接続されたカソード電極、及び上記ｐ型半導体層に電気的に接続されたアノード電極から構成されている。
図１７Ａに示す例では、発光素子１３は、収容体１２の内面に形成された金属配線２００側からｐ型半導体層としてｐ−ＧａＮ層１３ａ、発光層１３ｂ、ｎ型半導体層としてｎ−ＧａＮ層１３ｃ及びｎ−ＧａＮ基板１３ｄが順次積層された構造を有する。ｐ−ＧａＮ層１３ａにはアノード電極として高反射電極であるＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ電極２０１が設けられており、このＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ電極２０１はバンプ２０２と接合している。また、ｎ−ＧａＮ層１３ｃの一部にはカソード電極としてＮｉ／Ａｕ電極２０３が設けられており、このＮｉ／Ａｕ電極２０３もバンプ２０２と接合している。これにより、発光素子１３は、金属配線２００上にバンプ２０２を介してフリップチップ実装されている。
図１７Ｂに示す例では、ｐ型半導体層であるｐ−ＧａＮ層１３ａ上に設けられたアノード電極となるＮｉ／Ａｕ電極２０３と金属配線２００とがワイヤ２０５によりワイヤボンディングされている。なお、図１７Ｂに示す例では、発光素子１３の基板としてｎ−ＳｉＣ基板２１０を使用することができ、その上にあるｎ型半導体層となるｎ−ＧａＮ層１３ｃは、ｎ−ＳｉＣ基板２１０を介してカソード電極（高反射電極）となるＮｉ／Ａｇ／Ｐｔ／Ａｕ電極２１１と電気的に接続されている。ｎ−ＳｉＣ基板２１０は、Ｎｉ／Ａｇ／Ｐｔ／Ａｕ電極２１１を介して金属配線２００に電気的に接続されている。
図１７Ｃに示す例では、発光素子１３がＳｉからなるサブマウント基板２２０上に形成された金属配線２２１にフリップチップ実装されており、金属配線２２１はワイヤ２０５により金属配線２００に電気的に接続されている。
図１８Ａに示す例では、発光素子１３はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなるサブマウント基板２３０上に、アノード電極となるＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ電極２０１をＡｕ／Ｓｎ接着層２３１で接着することにより実装されている。Ａｕ／Ｓｎ接着層２３１は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極２３２及びＰｔコンタクトピン２３３ａを介して端子２３４ａと電気的に接続されている。また、ｎ−ＧａＮ層１３ｃは、カソード電極となるＴｉ／Ａｕ電極２３５及びＰｔコンタクトピン２３３ｂを介して端子２３４ｂと電気的に接続されている。また、ｎ−ＧａＮ層１３ｃの表面は、凹凸加工されている。これにより、光の取り出し効率が向上する。なお、発光素子１３の側面とＴｉ／Ａｕ電極２３５との間には絶縁膜となる窒化シリコン膜２３６が配置されている。
図１８Ｂに示す例では、発光素子１３は、金属配線２００側から順に、ｐ型半導体層であるｐ−ＩｎＧａＡｌＰ層２５０ａ、発光層２５０ｂ、ｎ型半導体層であるｎ−ＩｎＧａＡｌＰ層２５０ｃ、及びｎ−ＧａＰ基板２５０ｄが積層された構造を有する。この発光素子１３は、赤色光を発する。また、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ層２５０ａには、アノード電極となるＮｉ／Ａｕ電極２０３が形成されており、このＮｉ／Ａｕ電極２０３はＡｕ／Ｓｎ接着層２３１を介して金属配線２００上に電気的に接続されている。また、ｎ−ＧａＰ基板２５０ｄには、カソード電極となるＮｉ／Ａｇ／Ｐｔ／Ａｕ電極２１１が形成されており、このＮｉ／Ａｇ／Ｐｔ／Ａｕ電極２１１は、ワイヤ２０５により金属配線２００に電気的に接続されている。なお、図１７Ａ〜Ｃ、図１８Ａ、Ｂでは、発光素子１３に直接、波長変換部を備えた例を示していないが、例えば、図１７Ａの発光素子１３の周囲を立体的に波長変換部で覆ったり、図１８Ａのサブマウント基板２３０上に発光素子１３を覆うように波長変換部を積層したりすることも可能である。この構成により、発光素子１３からの光と波長変換部からの変換光とが収容体１２内で散乱、反射を繰り返すことで均一に混合され、色むらのない光が開口１１ａから出射される。
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記以外の形態としても実施が可能である。本出願に開示された実施形態は一例であって、これらに限定はされない。本発明の範囲は、上述の明細書の記載よりも、添付されている請求の範囲の記載を優先して解釈され、請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更は、請求の範囲に含まれるものである。
本発明の発光装置は、例えば、一般照明、演出照明（スポット光、サイン灯等）、自動車用照明（特に前照灯）等に使用される照明装置や、ディスプレイ、プロジェクタ等に使用される表示装置等に有用である。また、小型、薄型化が求められるセンサー用光源としても有用である。
１〜８，７０，８０，９０，１００，１２０，１３０ 発光装置
１０ 基台
１０ａ 凹部
１１ 蓋部
１１ａ 開口
１２ 収容体
１２ａ 内面
１３ 発光素子
１３ａ ｐ−ＧａＮ層
１３ｂ 発光層
１３ｃ ｎ−ＧａＮ層
１３ｄ ｎ−ＧａＮ基板
１４ 窓部
１５ 反射部
１５ａ 傾斜面
３０ 凸レンズ
１６，４０，５２，６２ 波長変換部
５０ 窓材
５１ 紫外光反射層
５３ 光反射層
６０ 高屈折率材料
６１ 低屈折率材料
７１ 凸レンズ
７２，１３１ 反射体
７２ａ，１３１ａ 光反射面
８１ 平面レンズ
８１ａ 光反射面
９１，１１０ レンズ
９１ａ，１１０ａ 端面
９１ｂ，１１０ｂ レンズ内面の上部
１０１ａ 内壁側面
１０２ａ キャビティ
１２２，１３２ 高放熱基板
１２２ａ 光反射面
２００，２２１ 金属配線
２０１ Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ電極
２０２ バンプ
２０３ Ｎｉ／Ａｕ電極
２０５ ワイヤ
２１０ ｎ−ＳｉＣ基板
２１１ Ｎｉ／Ａｇ／Ｐｔ／Ａｕ電極
２２０，２３０ サブマウント基板
２３１ Ａｕ／Ｓｎ接着層
２３２ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極
２３３ａ，２３３ｂ Ｐｔコンタクトピン
２３４ａ，２３４ｂ 端子
２３５ Ｔｉ／Ａｕ電極
２３６ 窒化シリコン膜
２５０ａ ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ層
２５０ｂ 発光層
２５０ｃ ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ層
２５０ｄ ｎ−ＧａＰ基板

Claims (17)

  1. 凹部を有する基台と前記凹部を覆う蓋部とを含む収容体と、前記収容体の内面に配置された複数の発光素子とを含む発光装置であって、
    前記蓋部には開口が形成されており、
    前記収容体内には、前記開口の直下から分岐した複数のキャビティが形成されており、
    前記キャビティの内面は光反射面であり、且つ放物面とフラット面とから構成され、
    前記放物面の焦点は、前記放物面に対向する前記フラット面の上に存在し、
    前記発光素子は、前記焦点の位置に配置され、
    前記光反射面は、前記発光素子を発生源とする光を前記開口の直下へ導波する光反射面であり、
    前記開口の直下には、前記発光素子を発生源とする光を前記開口へ反射する反射部が形成されており、
    前記反射部の先端部は、前記開口の近傍に配置されていることを特徴とする発光装置。
  2. 凹部を有する基台と前記凹部を覆う蓋部とを含む収容体と、前記収容体の内面に配置された複数の発光素子とを含む発光装置であって、
    前記蓋部には開口が形成されており、
    前記収容体内には、前記開口の直下から分岐した複数のキャビティが形成されており、
    前記キャビティの内面は光反射面であり、且つ楕円面とフラット面とから構成され、
    前記楕円面の焦点は、前記楕円面に対向する前記フラット面の上に存在し、
    前記発光素子は、前記焦点の位置に配置され、
    前記光反射面は、前記発光素子を発生源とする光を前記開口の直下へ導波する光反射面であり、
    前記開口の直下には、前記発光素子を発生源とする光を前記開口へ反射する反射部が形成されていることを特徴とする発光装置。
  3. 前記発光素子の少なくとも１つと前記反射部とを通って前記基台の底面に垂直な方向に切断した前記発光装置の断面において、前記光反射面の一部の断面形状が前記反射部に向かって広がる略放物線であり、
    前記発光素子の少なくとも１つは、前記略放物線の略焦点の位置に配置されている請求項１に記載の発光装置。
  4. 前記発光素子の少なくとも１つと前記反射部とを通って前記基台の底面に垂直な方向に切断した前記発光装置の断面において、前記光反射面の一部の断面形状が前記反射部に向かって広がる略楕円であり、
    前記略楕円の一方の焦点は、前記開口の近傍に位置し、
    前記発光素子の少なくとも１つは、前記楕円の他方の焦点の位置に配置されている請求項２に記載の発光装置。
  5. 前記収容体の内部の前記発光素子と前記開口との間の光路中の少なくとも一部に、前記発光素子からの光の波長を変換する波長変換材料を含む波長変換部を更に備える請求項１又は２に記載の発光装置。
  6. 前記収容体の内部の前記発光素子と前記開口との間の光路中の少なくとも一部に、前記発光素子からの光の波長を変換する波長変換材料を含む波長変換部を更に備え、
    前記複数の発光素子は、前記開口を中心とする少なくとも１つの略同心円上にそれぞれ配置されている請求項１又は２に記載の発光装置。
  7. 前記内面の少なくとも一部は、前記発光素子からの光の波長を変換する波長変換材料を含む波長変換部を備える請求項１又は２に記載の発光装置。
  8. 前記開口又はその近傍に、前記発光素子からの光の波長を変換する波長変換部を更に備える請求項１又は２に記載の発光装置。
  9. 前記波長変換部は、ドーム状に形成されている請求項８に記載の発光装置。
  10. 前記光反射面は、前記開口の直下へ向かって広がっている請求項１又は２に記載の発光装置。
  11. 前記収容体内における前記開口の直下には、前記収容体内のその他の領域よりも高い屈折率の材料が配置されている請求項１又は２に記載の発光装置。
  12. 前記反射部の表面が、前記開口に向かって延びる前記光反射面で構成されている請求項１又は２に記載の発光装置。
  13. 前記反射部の表面が、曲面からなる請求項１又は２に記載の発光装置。
  14. 前記発光素子の少なくとも１つは、前記蓋部の内面に配置されており、
    前記発光素子が配置された前記蓋部の内面は、前記開口面に対し前記基台側へ傾斜している請求項１又は２に記載の発光装置。
  15. 前記収容体内には、大きさが相違する前記複数のキャビティが形成されている請求項１又は２に記載の発光装置。
  16. 前記収容体内には、前記開口の直下から分枝した複数のキャビティが形成されており、それぞれの前記キャビティの前記蓋部側の端部には、前記発光素子が少なくとも１つ配置されており、
    それぞれの前記キャビティに面する前記蓋部の内面は、前記開口面に対し前記基台側へ傾斜し、かつ前記キャビティ毎に前記基台側への傾斜角が異なる請求項１又は２に記載の発光装置。
  17. 前記開口の面積は、前記蓋部の面積に対して３〜３０％の面積である請求項１又は２に記載の発光装置。
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