JP2011014555A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1波長の光を出射する多面体からなる発光素子11と、第1波長の光を第1波長よりも波長の長い第2波長の光に変換する蛍光体を含有する波長変換層12と、を含む光源13と、光源13の光取出し側に設けられた透光性部材14と、を備える発光装置である。波長変換層12は発光素子11の上面及び側面を覆う膜状であり、透光性部材14は、第1波長の光に対する屈折率が第2波長の光に対する屈折率よりも大きい材料で構成されており、透光性部材14の外壁面は、発光素子11の面に対向した位置に凹状の光屈折面16を有する。
【選択図】図1
Description
前記透光性部材の外壁面は、前記光源を中心とする球状の面と前記光屈折面とから構成されている。
前記光屈折面は、前記発光素子の上面に対向した位置に設けられている。
前記光屈折面は、前記発光素子の側面に対向した位置に設けられている。
前記発光素子が載置される実装基板を有し、前記実装基板の側面方向にまで前記透光性部材が設けられており、前記光屈折面は前記発光素子の側面よりも大きく、前記実装基板の側面にまで設けられている。
前記発光素子の内部に位置する点を通り、前記光屈折面と対向する前記発光素子の面と垂直に交わる線と、前記透光性部材の外接球の中心と前記光屈折面の外周部とを結ぶ線と、のなす角θが12°〜24°である。
前記透光性部材の内壁面は、前記光源を中心とする球状の面から構成されている。
前記透光性部材はアッベ数νがν<50の材料からなる。
前記透光性部材はフリントガラスからなる。
図1に、本発明の実施形態1に係る発光装置1を示す。図1に示すように、発光装置1は、実装基板10上に発光素子11が実装されている。発光素子11の表面は蛍光体を含有する波長変換層12で覆われている。波長変換層12は発光素子11の発光をそれよりも波長の短い光に変換する蛍光体を含む層であり、発光素子11の各面に沿って設けられている。発光素子11と波長変換層12を含む光源13の外側には透光性部材14が設けられており、発光素子11の上面に対向する位置に凹状の光屈折面16が設けられている。
(発光素子11)
発光素子11は、半導体から成る発光層を備えたものであれば良い。特に窒化物半導体から成る発光層、中でも窒化ガリウム系化合物半導体(特にInGaN)から成る発光層を備えた発光素子であれば、可視光域の短波長域や近紫外域で強い発光が可能であるため、蛍光体と好適に組み合わせることができる。発光素子11は、発光層から出力される出射光の発光ピーク波長が近紫外線から可視光の短波長領域である240nm〜500nm付近、好ましくは380nm〜420nm、さらに好ましくは450nm〜470nmにある発光スペクトルを有することが望ましい。この波長域で発光をする発光素子であれば、種々の蛍光体との組合せにより、所望の色、特に白色光の発光が可能となる。尚、発光素子11は、ZnSe系、InGaAs系、AlInGaP系などの半導体から成る発光層を有するものでも良い。
波長変換層12は、発光素子11の発光の一部を吸収して異なる波長の光を発光可能なものであり、発光素子11の各面に沿って形成される。例えば電気泳動沈着法、スクリーン印刷、板状の蛍光体の接着などにより均一な厚みの蛍光体層を形成することができる。波長変換層12は、蛍光体をガラスや樹脂などに含有させた部材でも良いし、蛍光体の結晶やアモルファス体自身から成る部材であっても良い。
透光性部材14には、光源13からの光を透過させる透光性の材料であって、発光素子11の発光に対する屈折率が波長変換層12における変換光に対する屈折率よりも大きいものを用いる。色ムラ改善の効果を得るためにはアッベ数νがν<50の材料を用いることが好ましく、ポリカーボネート、フリントガラスを用いることができる。透光性部材14の形成方法としては、例えばプラスチック材料を用いる場合は射出成型により作製でき、ガラス材料を用いる場合はプレス成型、機械加工などで作製できる。
実装基板10は、表面に発光素子11と電気的に接続される配線を形成したものであれば良い。本実施の形態では、平板状の絶縁部材に配線を形成して実装基板10としている。絶縁部材として、窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミック、ガラスを用いることができる。また、Si等の半金属あるいは金属の表面に窒化アルミニウム等の絶縁性の薄膜層を形成して用いても良い。これらの実装基板10は放熱性が高いため、好ましい。また、配線は、イオンミリング法或いはエッチング法等によって金属層のパターニングを施すことによって形成できる。例えば、窒化アルミニウムの表面に白金薄膜等からなる配線パターンを形成できる。更に、配線パターンを保護する目的で、SiO2等の薄膜からなる保護膜を形成してもよい。
図5は、実施の形態2に係る発光装置を示す模式断面図である。本実施の形態では、透光性部材14よりも小さい実装基板10上に発光素子11を設けており、光屈折面16を発光素子11の側面に対向して設けている。その他の点は、実施の形態1と同様である。
図6は、実施の形態3に係る発光装置を示す模式断面図である。本実施の形態では、光屈折面として、発光素子11の上面に対向する第1光屈折面16aと、発光素子11の側面に対向する第2光屈折面16bとを設けている。その他の点は、実施の形態2と同様である。
比較例1として、レンズとしてアッベ数50程度のシリコーン樹脂を用いる点が実施例1と異なる発光装置を作製する。レンズ形状も実施例1のものと同様である。
比較例2として、レンズの形状を指向性に影響を与えない半球状のものとする点が比較例1と異なる発光装置を作製する。
10 実装基板
11 発光素子
12 波長変換部材
13 光源
14 透光性部材
15 封止部材
16 光屈折面、16a 第1光屈折面、16b 第2光屈折面
Claims (9)
- 第1波長の光を出射する多面体からなる発光素子と、前記第1波長の光を前記第1波長よりも波長の長い第2波長の光に変換する蛍光体を含有する波長変換層と、を含む光源と、前記光源の光取出し側に設けられた透光性部材と、を備える発光装置であって、
前記波長変換層は、前記発光素子の上面及び側面を覆う膜状であり、
前記透光性部材は、前記第1波長の光に対する屈折率が前記第2波長の光に対する屈折率よりも大きい材料で構成されており、
前記透光性部材の外壁面は、前記発光素子の面に対向した位置に凹状の光屈折面を有する発光装置。 - 前記透光性部材の外壁面は、前記光源を中心とする球状の面と前記光屈折面とから構成されている請求項1に記載の発光装置。
- 前記光屈折面は、前記発光素子の上面に対向した位置に設けられている請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記光屈折面は、前記発光素子の側面に対向した位置に設けられている請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光素子が載置される実装基板を有し、前記実装基板の側面方向にまで前記透光性部材が設けられており、
前記光屈折面は前記発光素子の側面よりも大きく、前記実装基板の側面にまで設けられている請求項4に記載の発光装置。 - 前記発光素子の内部に位置する点を通り、前記光屈折面と対向する前記発光素子の面と垂直に交わる線と、前記透光性部材の外接球の中心と前記光屈折面の外周部とを結ぶ線と、のなす角θが12°〜24°である請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記透光性部材の内壁面は、前記光源を中心とする球状の面から構成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記透光性部材はアッベ数νがν<50の材料からなる請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記透光性部材はフリントガラスからなる請求項8に記載の発光装置。
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