JP2011159812A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が比較的簡単となる構成で、より光取り出し効率が高い発光装置を提供する。
【解決手段】
複数個のＬＥＤチップ１と、該ＬＥＤチップ１がされた実装基板３と、該実装基板３の上記一表面３ａ側でＬＥＤチップ１から放射された光をＬＥＤチップ１の厚み方向に反射させるテーパ部２ａａを備えた反射部材２とを有する発光装置１０であり、反射部材２は、平面視における外形が多角形状のＬＥＤチップ１の外形と相似形状であると共に、ＬＥＤチップ１と隣り合う反射部材２の一側面２ａをＬＥＤチップ１の一側面１ａと対向して実装基板３の上記一表面３ａ側に複数個実装されており、実装基板３は、ＬＥＤチップ１で生じた熱を放熱する放熱基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数個のＬＥＤチップを備えた発光装置に関するものである。

近年、半導体発光素子たるＬＥＤチップを用いた発光装置は、光出力特性の優れたＬＥＤチップが急激な勢いで開発されてきていることから、一部には照明用途までにも利用され始めている。

このような発光装置を照明装置に応用する場合、現在のところ、一つのＬＥＤチップの光出力だけでは発光装置として十分な光出力を得ることが難しく、発光装置から放射させる光出力の確保や面状の発光を得るために複数個のＬＥＤチップを実装基板上に実装させて用いることが行われている。

この種の発光装置としては、たとえば、複数個のＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップが一表面側に実装され、前記ＬＥＤチップから放射された光を前記ＬＥＤチップの厚み方向に効率よく反射させる複数個のテーパ部が形成された実装基板とで構成することができる。ここで、照明装置にまで用いられる光出力の高い発光装置では、複数個のＬＥＤチップを実装基板上に高密度に実装させて大電流が供給される。

そのため、発光装置の実装基板は、前記ＬＥＤチップで生じた熱を効率よく外部に放出できるＣｕなどの金属材料や窒化アルミニウムなどのセラミック材料を用いた放熱基板とすることも考えられる。発光装置は、テーパ部が形成された前記放熱基板上に前記ＬＥＤチップを実装させることで、光取り出し効率や光出力の高いことが要求される照明用途にまで利用することができる。

しかしながら、このような放熱基板となる実装基板は、一般に加工が難しく、掘削やエッチングにより、前記テーパ部を前記放熱基板に制御性よく形成することは難しい。

ところで、ＬＥＤチップではないが、レンズを備えた表面実装型発光ダイオードを用いた発光装置として、図８に示す、複数個の表面実装型発光ダイオード８１，８１と、該表面実装型発光ダイオード８１，８１がされた実装基板３と、該実装基板３の前記一表面３ａ側で表面実装型発光ダイオード８１，８１から放射された光を反射するダミーチップ８２とを備えた発光装置が知られている （たとえば、特許文献１参照。）。

図８に示した発光装置は、各表面実装型発光ダイオード８１，８１の発光面８１ａ，８１ａそれぞれから放射される光Ｌ１，Ｌ３が、表示パネル８３の内面８３ａから外面８３ｂに貫通する表示孔８３ｃ，８３ｄより放射される。ここで、ダミーチップ８２は、金属などで形成されており、表面実装型発光ダイオード８１から放射される光をダミーチップ８２の凹面部８２ａ，８２ａで反射させ、隣接する表示孔８３ｃ，８３ｄへの漏れ光を遮光する遮光手段として機能している。

特開２００４−３１２０４９号公報

このようなダミーチップ８２を上述の遮光手段ではなく、効率よく光を外部に取り出す反射手段として、ＬＥＤチップが実装された前記実装基板上の前記テーパ部として発光装置に応用することが考えられる。すなわち、発光装置は、放熱基板たる前記実装基板と別体に形成させたダミーチップ８２を放熱基板の一表面側に実装させることにより、光取り出し効率の低下を抑制しながら光出力を高くすることができると考えられる。

しかしながら、ＬＥＤチップは、レンズを備えＬＥＤチップを樹脂などで被覆した表面実装型発光ダイオード８１と比較して小さく、前記ＬＥＤチップと比較して相対的に大きなダミーチップ８２を前記放熱基板の一表面側に実装させる場合、前記ＬＥＤチップの実装密度を上げることが難しい。他方、ダミーチップ８２を小型化させると、前記放熱基板の前記一表面側で前記ＬＥＤチップと共にダミーチップ８２を実装させるのが困難で、発光装置の製造が難しくなるという問題がある。

そのため、製造が簡単となる構造で、より光取り出し効率が高い発光装置が求められている現在においては、上述の構成では十分ではなく、更なる改良が求められている。

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、製造が比較的簡単となる構成で、より光取り出し効率が高い発光装置を提供することにある。

請求項１の発明は、複数個のＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップが一表面側に実装された実装基板と、該実装基板の前記一表面側で前記ＬＥＤチップから放射された光を前記ＬＥＤチップの厚み方向に反射させるテーパ部を備えた反射部材と、を有する発光装置であって、前記反射部材は、平面視における外形が多角形状の前記ＬＥＤチップの外形と相似形状であると共に、前記ＬＥＤチップと隣り合う前記反射部材の一側面を前記ＬＥＤチップの一側面と対向して前記実装基板の前記一表面側に複数個実装されており、前記実装基板は、前記ＬＥＤチップで生じた熱を放熱する放熱基板であることを特徴とする。

この発明によれば、反射部材は、平面視における外形が多角形状のＬＥＤチップの外形と相似形状であると共に、前記ＬＥＤチップと隣り合う前記反射部材の一側面を前記ＬＥＤチップの一側面と対向して実装基板の一表面側に複数個実装されており、前記実装基板は、前記ＬＥＤチップで生じた熱を放熱する放熱基板としているので、製造が比較的簡単となる構成で、より光取り出し効率が高い発光装置とすることができる。

すなわち、前記反射部材のテーパ部が隣り合う複数個の前記ＬＥＤチップ同士から放射された光の遮蔽や吸収を抑制し、発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。また、発光装置は、前記ＬＥＤチップと相似形状の前記反射部材を前記実装基板上に実装させることで、前記ＬＥＤチップの数や前記実装基板の材質や形状などによらず、前記ＬＥＤチップと同じ実装方法を用いて、前記反射部材を前記実装基板へ実装することができ、製造が比較的簡単となる構成で汎用性に優れた発光装置とすることができる。

たとえば、前記実装基板が前記ＬＥＤチップで生じた熱を効率よく外部に放熱する金属材料、あるいはセラミック材料などからなる放熱基板である場合、発光装置は、前記反射部材を形成させるために前記放熱基板への削りだしや、エッチングなどの特殊加工を施す必要もなく、前記反射部材を前記ＬＥＤチップと同様に実装させるだけで製造が比較的簡単となる構成の発光装置とすることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記反射部材は、金属材料、半導体材料、セラミック材料から選択される１種で形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記反射部材は、金属材料で形成されてなる場合、前記テーパ部を備え、前記ＬＥＤチップの外形と相似形状に形成するだけで、光反射率の高い前記反射部材を容易に得ることができる。また、前記反射部材は、半導体材料で形成されてなる場合、半導体製造プロセスの加工方法を用いて、前記ＬＥＤチップの外形と相似形状に比較的簡単に形成することができる。さらに、前記反射部材は、樹脂材料などと比較して輻射率が高いセラミック材料で形成されてなる場合、前記反射部材の輻射による放熱効率を向上させて前記反射部材の飽和温度を下げることができる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記実装基板に実装された前記反射部材の高さが、前記ＬＥＤチップの高さ以上であることを特徴とする。

この発明によれば、前記実装基板に実装された前記反射部材の高さが、前記ＬＥＤチップの高さ以上とすることにより、前記反射部材の高さが前記ＬＥＤチップの高さより低いものと比較して、前記ＬＥＤチップから放射された光を効率よく反射させ、発光装置の光取り出し効率を高めることが可能となる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発明において、平面視における前記反射部材の外形の面積が、前記ＬＥＤチップの外形の面積の大きさ以上であることを特徴とする。

この発明によれば、平面視における前記反射部材の外形の面積が、前記ＬＥＤチップの外形の面積の大きさ以上であることにより、平面視における前記反射部材の外形の面積が前記ＬＥＤチップの外形の面積の大きさより小さいものと比較して、前記ＬＥＤチップから放射された光を効率よく反射させ、発光装置の光取り出し効率を高めることが可能となる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記反射部材は、少なくとも前記テーパ部が前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射層で被覆されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記反射部材は、少なくとも前記テーパ部が前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射層で被覆されてなることにより、前記反射部材の材質によらず、前記ＬＥＤチップから放射された光を効率よく反射させ、発光装置の光取り出し効率を高めることができる。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記反射部材の前記テーパ部が、曲面形状であることを特徴とする
この発明によれば、前記反射部材の前記テーパ部が、曲面形状であることにより、前記テーパ部を平面状に形成させたものと比較して、前記ＬＥＤチップから放射され反射させる光の制御性を向上させることができ、たとえば、指向性を強めて反射させることで、発光装置の光取り出し効率をより高めることができる。

請求項１の発明では、平面視における反射部材の外形を多角形状のＬＥＤチップの外形と相似形状にすると共に、前記ＬＥＤチップと隣り合う前記反射部材の一側面を前記ＬＥＤチップの一側面と対向して実装基板の一表面側に複数個実装されており、前記実装基板は、前記ＬＥＤチップで生じた熱を放熱する放熱基板とすることにより、製造が比較的簡単となる構成で、より光取り出し効率が高い発光装置を提供できるという顕著な効果がある。

実施形態１の発光装置を示し、(ａ)は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ概略断面図である。 同上の発光装置の要部を示す断面説明図である。 同上の他の発光装置を示し、(ａ)〜（ｄ）はそれぞれ異なる発光装置の概略平面図である。 実施形態２の発光装置を示し、(ａ)は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。 同上の発光装置と比較のための発光装置の要部を示す平面説明図である。 実施形態３の発光装置の要部を示す断面断面図である。 実施形態４の発光装置を示し、(ａ)は概略平面図、（ｂ）は要部部分説明図、（ｃ）は別の要部部分説明図、（ｄ）は概略平面説明図である。 従来の発光装置を示す概略断面図である。

（実施形態１）
以下、本実施形態の発光装置を図１ないし図３に基づいて説明する。なお、図１ないし図３は、同じ部材に対し、同じ番号を付して重複する説明を省略している。

本実施形態の図１および図２に示す発光装置１０は、複数個（ここでは、８個）のＬＥＤチップ１と、該ＬＥＤチップ１が実装された実装基板３と、該実装基板３の一表面３ａ側でＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ_２（図２中の破線の矢印を参照）をＬＥＤチップ１の厚み方向に反射させるテーパ部２ａａを備えた反射部材２とを有する発光装置１０である。

発光装置１０の反射部材２は、図１（ａ）に示すように平面視（ＬＥＤチップからの光が外部に放射される放射面）における外形が、多角形状（たとえば、３００μｍ角の矩形状）のＬＥＤチップ１の外形と相似形状に形成している。また、反射部材２は、千鳥足状にそれぞれ交互に配置されたＬＥＤチップ１と隣り合わせ、反射部材２の一側面２ａをＬＥＤチップ１の一側面１ａと対向して実装基板３の上記一表面３ａ側に複数個（ここでは、８個）実装させている。また、実装基板３は、ＬＥＤチップ１で生じた熱を放熱する熱伝導性の高い放熱基板として機能する窒化アルミニウムからなるセラミック基板としている。

ここで、発光装置１０は、図２の断面説明図に示すように、実装基板３の一表面３ａ上に形成された導体パターン（図示していない）と、矩形平板状の複数個のＬＥＤチップ１それぞれのアノード電極およびカソード電極とをＡｕバンプなどからなる金属バンプ（図示していない）を用いてフリップチップ実装している。

実装基板３の上記一表面３ａに実装された各ＬＥＤチップ１は、それぞれ結晶成長基板であるサファイア基板からなる基板１４の一表面側に低温成長バッファ層（図示していない）を介して、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１３、Ｉｎが含有された窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層１２、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１１が順に積層されたダブルヘテロ構造に構成している。ＬＥＤチップ１は、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１１および発光層１２の一部が除去されてｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１１が部分的に露出しており、同一平面側にｐ型およびｎ型の各窒化ガリウム系化合物半導体層１１，１３とそれぞれ電気的に接続される前記アノード電極および前記カソード電極が設けられている。

すなわち、ＬＥＤチップ１は、ＬＥＤチップ１の同一平面側に設けられた前記アノード電極および前記カソード電極が、実装基板３の上記一表面３ａ側に設けられた前記導体パターン上の前記金属バンプと接続させて給電可能に構成されている。

実装基板３の上記一表面３ａ上に実装された複数個のＬＥＤチップ１は、通電により、ピーク波長が、たとえば、４２０ｎｍから４９０ｎｍの範囲内にある青色光をそれぞれ放射する。

本実施形態の発光装置１０は、ＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ_１，Ｌ_２のうち、隣接するＬＥＤチップ１側に向かう光Ｌ_２をＬＥＤチップ１の厚み方向に反射させる複数個の反射部材２を実装基板３の上記一表面３ａ側に実装してある。

ところで、本実施形態の発光装置１０において、ＬＥＤチップ１から隣接するＬＥＤチップ１側に放射された光Ｌ_２は、反射部材２に照射される。反射部材２に照射された光Ｌ_２は、反射部材２の一側面２ａによる反射によって、ＬＥＤチップ１の厚み方向に沿って発光装置１０の外部に放射される光Ｌ_３（図２中の一点鎖線を参照）となる。したがって、本実施形態の発光装置１０は、ＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ_２が隣接するＬＥＤチップ１に吸収されて光取り出し効率が低下することを防止するだけでなく、隣接するＬＥＤチップ１同士の間の位置からも光Ｌ_３が放射される。

すなわち、本実施形態の発光装置１０は、図２で例示するように、反射部材２の一側面２ａが、ＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ_１，Ｌ_２のうち、隣接するＬＥＤチップ１側に向かう光Ｌ_２をＬＥＤチップ１の厚み方向の光Ｌ_３となるように反射させている。

以下、本実施形態の発光装置１０に用いられる各構成について詳述する。

本実施形態１の発光装置１０に用いられる半導体発光素子たるＬＥＤチップ１は、通電により光を発光可能な半導体素子である。ＬＥＤチップ１は、平面視における外形が、正方形、長方形や菱形などの多角形状のものを用いることができる。

ところで、窒化物半導体を用いたＬＥＤチップ１では、結晶成長基板としてサファイア基板、窒化ガリウム基板、酸化亜鉛基板や炭化シリコン基板が好適に用いられ、一般に結晶成長基板の硬度が高く、特定の結晶方位に沿った方向に割れ易い傾向にある。そのため、ＬＥＤチップ１の外形を任意の形状に形成することは難しく、ＬＥＤチップ１は、三角形、正方形、長方形や菱形などの矩形状の形状とすることが多い。また、本実施形態の発光装置１０に用いられるＬＥＤチップ１は、ＬＥＤチップ１の大きさを所望に応じて適宜設定すればよいが、たとえば、大きいもので、１ｍｍ角、小さいもので、２００μｍ角などの正方形とすることができる。

ＬＥＤチップ１が放射する光Ｌ_１，Ｌ_２は、たとえば、可視光のうちピーク波長が４２０ｎｍから４９０ｎｍの範囲内にある青色光とすることができるが、青色光のみに限定するものではなく、他の波長となる緑色光、黄色光、赤色光、紫外線などとすることもできる。ＬＥＤチップ１としては、たとえば、サファイア基板、スピネル基板、窒化ガリウム基板、酸化亜鉛基板や炭化シリコン基板などの結晶成長基板となる基板１４上にｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１３、多重量子井戸構造や単一量子井戸構造の発光層１２となるインジウムが含有された窒化ガリウム系化合物体層、ｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１１を順に積層させたものが挙げられる。

なお、絶縁性の基板１４を用いたＬＥＤチップ１は、ｐ型の窒化ガリウム系半導体層１１側からｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１３の一部を露出させることにより、同一平面側でアノード電極におよびカソード電極をそれぞれ形成することができる。また、導電性の基板１４を用いたＬＥＤチップ１は、ＬＥＤチップ１の厚み方向の両面側にアノード電極やカソード電極をそれぞれ形成すればよい。

ＬＥＤチップ１に設けられる前記アノード電極や前記カソード電極は、たとえば、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜、Ａｌ膜、ＩＴＯ膜など窒化ガリウム系化合物半導体層などと良好なオーミック特性が得られる材料であれば、限定されるものではない。

同一平面側に前記アノード電極および前記カソード電極が設けられたＬＥＤチップ１は、実装基板３の上記一表面３ａ上に設けた前記導電パターンに、たとえば、金属バンプ（Ａｕバンプなど）を用いてフリップチップ実装させることができる。また、ＬＥＤチップ１として、厚み方向の両面側に前記アノード電極や前記カソード電極が形成されたＬＥＤチップ１を用いる場合は、ＬＥＤチップ１が実装される実装基板３の上記一表面３ａ側に形成された一対の導体パターンのうちの一方の導体パターンと、ＬＥＤチップ１の前記アノード電極あるいは前記カソード電極とを導電性部材（たとえば、ＡｕＳｎやＡｇペーストなど）を介してダイボンディングなどして電気的に接続させることができる。また、ＬＥＤチップ１の光取り出し面側の他方の前記カソード電極あるいは前記アノード電極は、ワイヤ（たとえば、金線やアルミニウム線など）を介して他方の導体パターンと電気的に接続させればよい。

同種の構造の複数個のＬＥＤチップ１を隣接配置させた場合、ＬＥＤチップ１の発光層１２から放射された光は、隣接するＬＥＤチップ１にも放射される。特に、ＬＥＤチップ１は、発光層１２を発光層１２よりも屈折率の小さな材料からなるクラッド層を備えたｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層１１と、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層１３とで挟んだ構造に形成させた場合、発光層１２から放射される光が、発光層１２の側面となるＬＥＤチップ1の一側面1ａ側から放射される光Ｌ_２が多くなる傾向にある。また、ＬＥＤチップ１の発光層１２のバンドギャップの大きさが同一、またはより大きいＬＥＤチップ１から放出された光Ｌ_２は、隣接する、よりバンドギャップの小さなＬＥＤチップ１の発光層１２で吸収されやすい傾向にある。

また、隣接するＬＥＤチップ１に吸収された光Ｌ_２は、ＬＥＤチップ１の内部で熱に変換されるため、ＬＥＤチップ１の点灯による発熱に加え、光Ｌ_２の吸収による熱の影響によりＬＥＤチップ１の光取り出し効率が低下する場合もある。そのため、本実施形態の発光装置１０は、反射部材２を設けることで光取り出し効率の改善に大きく寄与することになる。

なお、本実施形態の図１に示す発光装置１０では、実装基板３の上記一表面３ａに８個のＬＥＤチップ１を実装しているが、ＬＥＤチップ１の数は、これに限定されるものでもなく適宜増減することができる。

発光装置１０は、たとえば、図３（ａ）から（ｄ）に示す平面視において、ＬＥＤチップ１と反射部材２とを実装基板３の一表面３ａ上に縦横ｍ×ｎ個に交互に配置することができる。すなわち、図３（ａ）に示す発光装置１０では、平面視において、中心部に正方形状の反射部材２を設け、中心部の反射部材２それぞれの一側面２ａを４個のＬＥＤチップ１それぞれの一側面１ａと平行に対向配置させている。したがって、発光装置１０は、中心部の反射部材２を含む、５個の反射部材２と、４個のＬＥＤチップ１とが隣接するように、ＬＥＤチップ１と反射部材２とを合わせて縦横３×３個に配置してある。なお、発光装置１０は、平面視において、ＬＥＤチップ１および反射部材２を囲む実装基板３の外周部に、たとえば、金属からなる側壁部３ｂを設けて光取り出し効率のさらなる向上を図っている。

また、図３（ｂ）に示す発光装置１０では、平面視において、中心にＬＥＤチップ１を設け、４個の反射部材２と、５個のＬＥＤチップ１とが隣接するように、ＬＥＤチップ１と反射部材２とを合わせて縦横３×３個に配置してある。

図３（ｃ）に示す発光装置１０では、平面視において、６個のＬＥＤチップ１を千鳥足状に交互に配置させるとともに、６個の反射部材２がＬＥＤチップ１と入れこになるように千鳥足状に交互に配置させ、縦横２×６個で構成してある。

また、図３（ｄ）に示す発光装置１０では、平面視において、９個のＬＥＤチップ１を、図３（ａ）および図３（ｂ）の発光装置１０におけるＬＥＤチップ１および反射部材２の配置それぞれを合わせて、９個の反射部材２と、９個のＬＥＤチップ１を交互に配置させた縦横３×６個で配置してある。これにより、反射部材２は、平面視において、ＬＥＤチップ１と隣り合う反射部材２の一側面２ａをＬＥＤチップ１の一側面１ａと平行に対向させることができる。この場合、各ＬＥＤチップ１は、実装基板３の前記導体パターンを利用して、適宜に直列、並列や直並列に電気的に接続させればよい。

次に、本実施形態の発光装置１０に用いられる反射部材２は、隣接するＬＥＤチップ１から放射される光Ｌ_２を、ＬＥＤチップ１の厚み方向の光Ｌ_３に反射させるテーパ部２ａａを備えたものである。特に、反射部材２は、平面視において隣接するＬＥＤチップ１の一側面１ａと、反射部材２の一側面２ａとが対向配置されたＬＥＤチップ１の外形と相似形状に形成させてある。これにより、反射部材２は、ＬＥＤチップ１から放射され反射部材２に向かった光Ｌ_２をＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光Ｌ_３となるように反射させることができる。

このような反射部材２を構成する基材の具体的材料としては、アルミニウム、ステンレスや鉄などの金属や合金である金属材料、窒化ガリウム、シリコンやアルミニウム・ガリウム・インジウム燐や酸化亜鉛などの半導体材料、窒化アルミニウムや酸化アルミニウムなどのセラミック材料を用いて形成することができる。

また、反射部材２は、実装基板３の上記一表面３ａに実装された反射部材２の高さが、実装基板３の上記一表面３ａに実装されたＬＥＤチップ１の高さ以上にすることが好ましい。これによって、ＬＥＤチップ１から反射部材２側に放射された光Ｌ_２を効率よく外部に反射させ、発光装置１０の光取り出し効率を高めることが可能となる。

さらに、反射部材２は、平面視における反射部材２の外形の面積がＬＥＤチップ１の外形の面積の大きさ以上にすることで、ＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ_２を効率よく反射させ、発光装置１０の光取り出し効率を高めることが可能となる。本実施形態の発光装置１０に用いられる反射部材２は、ＬＥＤチップ１と同様に実装基板３の上記一表面３ａに形成された前記導体パターン上の前記金属バンプを用いて実装させたり、前記導体パターン上にある前記半田などにより実装させることができる。

また、反射部材２は、少なくとも反射部材２のテーパ部２ａａがＬＥＤチップ１から放射される光Ｌ_２を、より効率よく反射することができるように、図２で示す反射層４で被覆させることができる。このような、反射層４の具体的材料としては、たとえば、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金などの金属材料やＢａＳＯ_４などの白色顔料となる無機材料が含有された樹脂材料やガラス材料などが挙げられる。反射部材２の一側面２ａに、金属材料を形成させる場合、たとえば、メッキや蒸着法により形成させることができる。反射部材２は、表面に反射層４を設ける場合、反射部材２の基礎となる基材は必ずしも光を反射する材料だけでなく、放熱性や熱伝導性の優れた材料で形成してもよい。

なお、反射部材２が金属材料や半導体材料など導電性を有する場合、反射部材２は、ＬＥＤチップ１と短絡しないように絶縁層（図示していない）を適宜に形成させてもよい。

また、反射部材２は、反射部材２のテーパ部２ａａがＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ_２を所望のＬＥＤチップ１の厚み方向に効率よく反射させるために、テーパ部２ａａを平面状や放物面形状などの曲面形状に適宜形成することもできる。

反射部材２は、平面視において、実装基板３に千鳥状などで配置されたＬＥＤチップ１の空きスペースで、ＬＥＤチップ１と同様に光を放出するものではないが、ＬＥＤチップ１と相似形状の反射部材２を用いることにより前記スペースを埋めるダミーチップとして機能することができる。

このような反射部材２は、ＬＥＤチップ１の前記アノード電極や前記カソード電極のようなものを形成することにより、実装基板３の上記一表面３ａ側にＬＥＤチップ１を実装させるダイボンダ装置（図示していない）を用いて、ＬＥＤチップ１と同様にして実装させることができる。すなわち、前記ダイボンダ装置は、実装するＬＥＤチップ１や反射部材２などを画像認識処理により把握する。次に、前記ダイボンダ装置は、先端部に吸引孔が設けられた吸着コレットで、画像認識処理により把握したＬＥＤチップ１や反射部材２を吸引し、実装基板３が固定されたＸＹステージ側に移動させる。続いて、前記ダイボンダ装置は、前記ＸＹステージを移動させることにより、実装基板３の所定位置の上方にＬＥＤチップ１や反射部材２を配置する。前記ダイボンダ装置の前記吸着コレットの先端をＬＥＤチップ１や反射部材２ごと、予め実装基板３の前記導体パターン上に配置させた前記金属バンプ上に押付けて超音波を印加することでフリップチップ実装させることができる。

ここで、ＬＥＤチップ１と、反射部材２との外形が略等しい場合、前記ダイボンダ装置は、ＬＥＤチップ１と、反射部材２とを画像認識して同様に連続して実装することが難しいことがある。特に、本実施形態の反射部材２は、ＬＥＤチップ１と外形が同一であることから画像認識の差別化が難しい。

サファイア基板からなる基板１４上に、窒化物半導体材料からなる発光層１２やｐ型およびｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１１，１３が形成されたＬＥＤチップ１では、基板１４、ｎ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１３、発光層１２やｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層１１と比較して、金属からなるアノード電極やカソード電極の透光性が低い。そのため、ＬＥＤチップ１は、前記アノード電極と前記カソード電極の形状を変えることによって、ＬＥＤチップ１の配置や前記アノード電極および前記カソード電極の極性を画像認識して実装基板３上にフリップチップ実装させることができる。

本実施形態の発光装置１０に用いられる反射部材２は、反射部材２の基材を透光性の半導体材料などにより形成させる場合、実装基板３の前記導体パターン上に実装させるための金属膜を設けるとともに、前記金属膜の形状を前記アノード電極側と前記カソード電極側で変えることにより、反射部材２や反射部材２の配置を画像認識処理して実装させることができる。

また、反射部材２は、隣接するＬＥＤチップ１からの光Ｌ_２を反射できるように、反射部材２の一側面２ａに反射膜４を備える場合もある。反射部材２は、ＬＥＤチップ１から放射される光Ｌ_２を反射させるために、少なくとも反射部材２のテーパ部２ａａにＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ_２に対して反射する白色顔料が含有された樹脂等で被覆処理させてもよい。

この場合、前記ダイボンダ装置は、反射部材２に形成された前記金属膜の形状を識別することにより、反射部材２とＬＥＤチップ１との識別、反射部材２の配置などを画像認識処理により把握することが難しい。そのため、反射部材２は、反射部材２の実装される実装基板３と反対の表面側にＬＥＤチップ１と反射部材２とを識別するための識別マークを付与してもよい。

次に、本実施形態の発光装置１０に用いられる実装基板３は、ＬＥＤチップ１および反射部材２がそれぞれ実装可能なものである。また、実装基板３は、実装基板３上の前記一対の前記導体パターンを利用して、ＬＥＤチップ１の通電経路を構成している。このような実装基板３は、窒化アルミニウムやアルミナなどを用いたセラミック基板、Ｃｕ材料、Ａｌ材料やＦｅ材料などの金属材料を用いた金属ベース基板などを用いることができる。実装基板３としてセラミック基板を用いた場合は、ガラスエポキシ樹脂基板などと比較して熱伝導率も高く、ＬＥＤチップ１の点灯で生じた熱を外部に効率よく放熱させ発光装置１０の放熱性を高めることもできる。

ここで、照明装置などにまで用いられる光出力の高い発光装置１０は、ＬＥＤチップ１を高密度に実装させて大電流を流すため、ＬＥＤチップ１からの放熱量も多くなる。発光装置１０は、各ＬＥＤチップ１で生じた熱を効率よく外部に放熱させるため、実装基板３に放熱性に優れた窒化アルミニウムなどのセラミック材料やＣｕなどの金属材料を用いた放熱基板とすることも考えられる。

このような、放熱基板たる実装基板３は、各ＬＥＤチップ１から放射された光を反射させる反射部を一体的に形成することは可能であるものの、前記放熱基板の掘削やエッチングにより前記反射部を制御性よく、形成することは難しい。

しかしながら、本実施形態の発光装置１０は、ＬＥＤチップ１と相似形状の反射部材２をＬＥＤチップ１と同様に前記ダイボンダ装置などを用いて前記放熱基板側に実装させることで形成させることができる。そのため、ＬＥＤチップ１や反射部材２の数、発光装置１０の形状や大きさが異なる発光装置１０を製造する場合においても、反射部材２をＬＥＤチップ１と同様の実装方法で実装して形成することができるため、量産性に優れた発光装置１０とすることができる。

なお、発光装置１０は、図３で示したように実装基板３の上記一表面３ａの外周部に、ＬＥＤ１から放射される光を外部に放射させやすくさせる側壁部３ｂを一体的に形成しても良いし、別途に設けても良い。側壁部３ｂは、実装基板３の上記一表面３ａから外部に向かって広がるテーパ形状とすることで、発光装置１０の外部に光を取り出し易くなり、発光装置１０の光取り出し効率を、より向上させることができる。

さらに、発光装置１０は、実装基板３の上記一表面３ａに、反射膜（図示していない）を設けても良く、このような反射膜は、ＬＥＤチップ１から放射される光を効率よく反射可能なものであって、具体的には、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ、Ａｇ合金などの金属材料やＢａＳＯ_４などの白色顔料となる無機材料が含有されたガラス材料などを用いて構成すればよい。なお、前記反射膜が導電性を有する場合、発光装置１０は、ＬＥＤチップ１のそれぞれの前記アノード電極と前記カソード電極とが短絡しないように、前記反射膜と前記一対の前記導体パターンとの間に絶縁層（図示していない）を適宜に形成させればよい。

本実施形態の発光装置１０は、平面視における反射部材２の形状が、多角形状のＬＥＤチップ１の外形と相似形状であると共に、ＬＥＤチップ１と隣り合う反射部材２の一側面２ａをＬＥＤチップ１の一側面１ａと対向して実装基板３の上記一表面３ａ側に複数個実装させている。また、発光装置１０は、反射部材２をＬＥＤチップ１の数や配置に合わせて実装基板３の上記一表面３ａ上に、ＬＥＤチップ１と同様に実装するだけで、形成させることができる。そのため、実装基板３上でのＬＥＤチップ１の配置が異なる複数種類の発光装置１０に合わせて任意に各ＬＥＤチップ１を実装させることができ、製造が比較的簡単となる構造の発光装置１０を量産性よく形成させることができる。

（実施形態２）
本実施形態の発光装置１０は、図１で示した実施形態１の反射部材２の代わりに、図４に示す、反射部材２の高さがＬＥＤチップ１の高さより高く、反射部材２の外形の面積がＬＥＤチップ１の外形の面積の大きさより大きい反射部材２を用いる点が異なる。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。

本実施形態の図４（ａ），（ｂ）に示す発光装置１０の反射部材２は、実装基板３の上記一表面３ａに実装された反射部材２の高さｈ_１が、実装基板３の上記一表面３ａに実装されたＬＥＤチップ１の高さｈ_２以上となるように形成している。また、発光装置１０は、平面視における反射部材２の外形の面積が、ＬＥＤチップ１の外形の面積の大きさ以上となるようにＬＥＤチップ１の一側面１ａの長さｄ_１を、反射部材２の一側面２ａの長さｄ_２よりも長くしている。いいかえれば、発光装置１０は、反射部材２の実装面積を、ＬＥＤチップ１の実装面積よりも大きく形成してある。これにより、発光装置１０は、ＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ_２を、より効率よく外部に反射させることができる。

本実施形態の図４に示す発光装置１０は、図５に例示した反射部材２の外形の面積がＬＥＤチップ１の外形の面積の大きさよりも小さいものと比較して、ＬＥＤチップ１から反射部材２に放射された光Ｌ_２を反射部材２の一側面２ａで反射する面積を大きくさせ、より効率よく光Ｌ_３を取り出すことができる。

なお、本実施形態の図４に示す発光装置１０では、複数個のＬＥＤチップ１と、複数個の反射部材２との実装間隔ｔを平面視における縦横で等しくしてある。これにより、発光装置１０は、前記ダイボンダ装置を用いて、ＬＥＤチップ１と、反射部材２とを実装基板３の上記一表面３ａに高密度で効率よく実装することができる。

発光装置１０は、反射部材２の外形の面積、反射部材２の高さをＬＥＤチップ１と略等しい同形状に形成させることで、前記ダイボンダ装置を用いて反射部材２とＬＥＤチップ１とを、ＬＥＤチップ１と反射部材２との実装間隔ｔを等しくさせながら実装基板３の上記一表面３ａ上に実装することができる。

すなわち、発光装置１０における反射部材２は、ＬＥＤチップ１と同様に実装基板３の上記一表面３ａに形成された前記導体パターン上の前記金属バンプを用いて実装させたり、前記導体パターン上にある半田などにより実装させることができる。

ところで、ＬＥＤチップ１や反射部材２を半田などで実装基板３上に実装させる場合、ＬＥＤチップ１の一側面１ａと反射部材２の一側面２ａとの位置合わせに実装精度の誤差が生じる場合がある。このような場合、反射部材２は、ＬＥＤチップ１から放射された光を効率よく反射させることができない恐れがある。発光装置１０は、外形面積がＬＥＤチップ１の外形面積よりも大きな反射部材２を実装することにより、ＬＥＤチップ１および反射部材２の実装基板３上での上記一表面３ａにおける配置に実装誤差が生じたとしても、光取り出し効率の低下を抑制することが可能となる。

本実施形態の発光装置１０は、外形の面積がＬＥＤチップ１の外形の面積の大きさよりも大きな反射部材２を実装することにより、ＬＥＤチップ１および反射部材２の実装基板３上での上記一表面３ａにおける配置に実装誤差が生じたとしても光取り出し効率の低下を抑制することが可能となる。すなわち、発光装置１０は、反射部材２と、隣接するＬＥＤチップ１との間の実装間隔ｔを変更することがない、ＬＥＤチップ１の外形の面積よりも大きな反射部材２を備えることにより、ＬＥＤチップ１を高密度実装しつつ光取り出し効率の低下の少ない発光装置１０とすることができる。

（実施形態３）
本実施形態の発光装置１０は、図１（ｂ）に示す実施形態１の発光装置１０に用いられる一側面２ａが平面状の反射部材２を用いる代わりに、図６に示す、一側面２ａが曲面形状の反射部材２を用いた点が異なる。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。

本実施形態の図６に示す発光装置１０は、ＬＥＤチップ１から反射部材２に向かって放射された光Ｌ_２が、反射部材２の一側面２ａに設けられた曲面形状のテーパ部２ａａにより、ＬＥＤチップ１の厚み方向に沿った光Ｌ_３に反射する。特に、反射部材２の一側面２ａを曲面形状たる放物面形状とする発光装置１０は、指向性が強くなるように配光制御性を向上させることもでき、光取り出し効率を向上させることもできる。

このような反射部材２の一側面２ａの形状は、反射部材２が金属材料の場合、押圧加工により形成することができる。また、反射部材２の一側面２ａの形状は、反射部材２が半導体材料の場合、半導体製造プロセスの加工方法である等方エッチングなどを利用することで形成することができる。さらに、反射部材２の一側面２ａの形状は、反射部材２がセラミック材料の場合、焼成前のグリーンシートの成形加工などによって適宜の曲面形状を形成することもできる。

本実施形態の発光装置１０は、反射部材２の一側面２ａがＬＥＤチップ１の発光層１２を焦点とした放物曲面状のテーパ部２ａａを備えている。これにより、発光装置１０は、ＬＥＤチップ１と、反射部材２とを隣接配置させても、平面視における反射部材２の面積をＬＥＤチップ１と略同一としつつも、ＬＥＤチップ１から反射部材２側に放射された光Ｌ_２をＬＥＤチップ１の厚み方向に沿って効率よく反射させることが可能となる。

（実施形態４）
本実施形態の図７に示す発光装置１０の反射部材２は、ＬＥＤチップ１が実装基板３の一表面３ａにフリップチップ実装される同一面側に設けられたアノード電極とカソード電極とを構成する一対の裏面電極パターン６ａ，６ｂと、略同じ形状の金属膜からなる裏面配線パターン７ａ，７ｂを施した反射部材２を用いる点が異なる。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。

本実施形態の図７に示す発光装置１０は、複数個（ここでは、４個）のＬＥＤチップ１と、該ＬＥＤチップ１が一表面３ａ側に実装された実装基板３と、該実装基板３の前記一表面３ａ側でＬＥＤチップから放射された光をＬＥＤチップの厚み方向に反射させるテーパ部２ａａを備えた反射部材２と、を有している。

反射部材２は、平面視における外形が矩形状のＬＥＤチップ１と相似形状であると共に、ＬＥＤチップ１と隣り合う反射部材２の一側面２ａをＬＥＤチップ１の一側面１ｂと対向して実装基板３の上記一表面３ａ側に複数個（ここでは、４個）実装されており、実装基板３は、ＬＥＤチップ１で生じた熱を放熱する窒化アルミニウムからなる放熱基板としている。ここで、実装基板３には、図７（ｂ）に示す各ＬＥＤチップ１および反射部材２とそれぞれ電気的に接続させる導体パターン５ａ，５ｂ，５ｃが設けられている。

また、図７（ｃ）に示す各ＬＥＤチップ１の実装基板３の上記一表面３ａと対向する表面側には、一対の裏面電極パターン６ａ，６ｂが形成されている。同様に、各反射部材２の実装基板３の上記一表面３ａと対向する表面側には、ＬＥＤチップ１と略同じ形状の裏面配線パターン７ａ，７ｂが形成されている。

そのため、図７（ｄ）で示すように各ＬＥＤチップ１および各反射部材２は、実装基板３の上記一表面３ａにＬＥＤチップ１および反射部材２を実装して電気的に接続することで、各ＬＥＤチップ１に給電させることができる。

本実施形態の発光装置１０は、複数個のＬＥＤチップ１を必要な光束や放熱等を考慮して実装基板３に実装すればよい。本実施形態の発光装置１０は、ＬＥＤチップ１から放射され隣接する反射部材２側に向かった光Ｌ_２が、実施形態１の発光装置１０と同様に外部に放射される。

ここで、本実施形態の発光装置１０に用いられる反射部材２は、ＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ_２を反射するとともに、ＬＥＤチップ１とは異なる色に発光する別の種類のＬＥＤチップとして機能させてもよい。

これにより、本実施形態の発光装置１０は、ＬＥＤチップ１からのＬ_１，Ｌ_３だけでなく、反射部材２からもＬＥＤチップ１とは、異なる色の光を付加機能として放射させることができる。このような反射部材２としては、一側面１ａから光Ｌ_２を取り出す必要のないほど明るいＬＥＤチップや、ＬＥＤチップ１と比較してＬＥＤチップ１ほどの光量を必要としないＬＥＤチップなどを用いることができる。

１ ＬＥＤチップ
１ａ，２ａ 一側面
２ 反射部材
２ａａ テーパ部
３ 実装基板
３ａ 一表面
４ 反射層
１０ 発光装置

Claims (6)

1. 複数個のＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップが一表面側に実装された実装基板と、該実装基板の前記一表面側で前記ＬＥＤチップから放射された光を前記ＬＥＤチップの厚み方向に反射させるテーパ部を備えた反射部材と、を有する発光装置であって、前記反射部材は、平面視における外形が多角形状の前記ＬＥＤチップの外形と相似形状であると共に、前記ＬＥＤチップと隣り合う前記反射部材の一側面を前記ＬＥＤチップの一側面と対向して前記実装基板の前記一表面側に複数個実装されており、前記実装基板は、前記ＬＥＤチップで生じた熱を放熱する放熱基板であることを特徴とする発光装置。
2. 前記反射部材は、金属材料、半導体材料、セラミック材料から選択される１種で形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記実装基板に実装された前記反射部材の高さが、前記ＬＥＤチップの高さ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
4. 平面視における前記反射部材の外形の面積が、前記ＬＥＤチップの外形の面積の大きさ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記反射部材は、少なくとも前記テーパ部が前記ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射層で被覆されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記反射部材の前記テーパ部が、曲面形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。

Images