JP2014123598A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 枠体内を進行する光が外部に漏れ出にくい構造を実現することが可能な発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 発光装置１であって、基板２と、基板２上に設けられた発光素子３と、基板２上に発光素子３を取り囲むように設けられた、多孔質材料からなり内部に気孔を有する枠体４と、枠体４に発光素子３を覆うように設けられた、蛍光体５を含有する波長変換部材６と、枠体４の下部に枠体４の気孔内に入り込むとともに、発光素子３を取り囲むように設けられた、第１屈折率を有し基板２と接合された第１接合材７と、枠体４の下部に枠体４の気孔内に入り込むとともに、第１接合材７に接して設けられた、第１屈折率と異なる第２屈折率を有し基板２と接合された第２接合材８と、を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、発光素子を含む発光装置に関するものである。

近年、発光素子を有する発光装置の開発が進められている。当該発光装置は、消費電力または製品寿命に関して注目されている。なお、発光装置として、発光素子から発せられる光を枠体で反射して波長変換部で特定の波長帯の光に変換して、外部に取り出すものがある（下記特許文献１参照）。なお、発光素子が紫外光を発する場合は、発光装置の外部に紫外光が漏れでないように工夫が必要である。

特開２００５−９３７１２号公報

発光素子の開発において、発光素子の発する光の一部が、枠体内を透過して外部に向かって進行するものがある。枠体内を透過して外部に向かって進行する光により、発光装置の周囲に配置される部材が劣化する虞がある。また、人が紫外光を視認し続けることで、人の目に悪影響を与える虞がある。そこで、枠体内を進行する光を外部に漏れ出にくい構造を提案する。

本発明は、枠体内を進行する光が外部に漏れ出にくい構造を実現することが可能な発光装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた発光素子と、前記基板上に前記発光素子を取り囲むように設けられた、多孔質材料からなり内部に気孔を有する枠体と、前記枠体に前記発光素子を覆うように設けられた、蛍光体を含有する波長変換部材と、前記枠体の下部に、前記枠体の気孔内に入り込むとともに前記発光素子を取り囲むように設けられた、第１屈折率を有し前記基板と接合された第１接合材と、前記枠体の下部に、前記枠体の気孔内に入り込むとともに前記第１接合材に接して設けられた、第１屈折率と異なる第２屈折率を有し前記基板と接合された第２接合材とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、枠体内を進行する光が外部に漏れ出にくい構造を実現することが可能な発光装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る発光装置の概観を示す断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の断面図である。 図２に示す発光装置の一部を拡大した拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の平面図であって、枠体を示している。 本発明の一実施形態に係る発光装置の平面図であって、枠体内の第１接合材および第２接合材を示している。 本発明の一実施形態に係る枠体の一部を拡大した断面図である。 一変形例に係る発光装置の平面図であって、枠体内の第１接合部材および第２接合部材を示している。 一変形例に係る発光装置の断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る発光装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものである。

＜発光装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置の概観斜視図であって、その一部を断面視している。図２は、図１に示す発光装置の断面図である。図３は、図２に示す発光装置の一部Ａを拡大した拡大断面図である。図４は、発光装置の平面図であって、波長変換部材、接着部材および封止部材を取り除いた状態を示している。図５は、発光装置の平面図であって、枠体内の第１接合部材および第２接合部材を示している。図６は、枠体の一部を拡大した拡大断面図であって、多孔質材料内の気孔を示している。なお、発光装置１は、物体を照らしたり、識別表示したりするのに用いられる。

発光装置１は、基板２と、基板２上に設けられた発光素子３と、基板２上に発光素子３を取り囲むように設けられた、多孔質材料からなり内部に気孔を有する枠体４と、枠体４に発光素子３を覆うように設けられた、蛍光体５を含有する波長変換部材６と、を備えている。さらに、発光装置１は、枠体４の下部に枠体４の気孔内に入り込むとともに発光素子３を取り囲むように設けられた、第１屈折率を有し基板２と接合された第１接合材７と、枠体４の下部に枠体４の気孔内に入り込むとともに第１接合材７に接して設けられた、第１屈折率と異なる第２屈折率を有し基板２と接合された第２接合材８と、を備えている。なお、発光素子３は、例えば、発光ダイオードであって、半導体を用いたｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、外部に向かって光を放出する。

基板２は、絶縁性の基板であって、例えば、アルミナまたはムライト等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等からなる。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。また、基板２は、基板２の熱膨張を調整することが可能な金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることができる。

基板２は、基板２の内外を電気的に導通する配線導体が形成されている。配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。配線導体は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、基板２となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層して、焼成することにより得られる。なお、配線導体の表面には、酸化防止のために、例えば、ニッケルまたは金等の鍍金層が形成されている。また、基板２の上面には、基板２上方に効率良く光を反射させるために、配線導体および鍍金層と間を空けて、例えば、アルミニウム、銀、金、銅またはプラチナ等の金属反射層を形成する。

発光素子３は、基板２上に実装される。発光素子３は、基板２上に形成される配線導体の表面に被着する鍍金層上に、例えば、ろう材または半田を介して電気的に接続される。発光素子３は、透光性基体と、透光性基体上に形成される光半導体層とを有している。透光性基体は、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、光半導体層を成長させることが可能なものであればよい。透光性基体に用いられる材料としては、例えば、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等を用いることができる。なお、透光性基体の厚みは、例えば５０μｍ以上１０００μｍ以下である。

光半導体層は、透光性基体上に形成される第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層とから構成されている。第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えば、III族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウム
ヒ素等のIII−Ｖ族半導体、あるいは、窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化イン
ジウム等のIII族窒化物半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは
、例えば１μｍ以上５μｍ以下であって、発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であって、第２半導体層の厚みは、例えば５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光素子３は、例えば３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発することができる。

枠体４は、セラミック材料から成り、基板２上面に積層されて、例えば樹脂等を介して接続されている。枠体４は、基板２上の発光素子３を取り囲むように設けられている。なお、平面視して、枠体４の内壁面の形状を円形とすると、発光素子３が発光する光を反射面にて全方向に反射させることができる。

また、枠体４は、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料を所望の形状に形成して焼結された多孔質材料から構成されている。枠体４を多孔質材料から構成した場合は、発光素子３からの光が、多孔質材料から成る枠体４の表面で多孔質材料の屈折率に依存した反射率で拡散して反射される。よって、発光素子３から発せられる光は、波長変換部材６の一部に集中することなく、波長変換部材６に入射される。その結果、波長変換部材６は、波長変換部材６の一部が温度上昇することによる波長変換効率の低下が抑制される。

また、枠体４で囲まれる領域は、下部から上部に向かって大きくなる。そして、枠体４の内壁面は、基板２の上面に対して傾斜している。枠体４の内壁面の傾斜角度は、基板２の上面に対して例えば５５度以上７０度以下の角度に設定されている。枠体４の上端内側には段差４ａが設けられている。枠体４の段差４ａは、波長変換部材６を支持する機能を有している。段差４ａは、枠体４の上部の一部を内側に向けて切欠いたものであって、枠体４の内周面を一周するように連続して設けられており、波長変換部材６の端部を支持することができる。

段差４ａ個所における枠体４の内壁面は、波長変換部材６の下面と当接する支持面４ｘ、および波長変換部材６の側面と間をあけて設けられた内壁面４ｙを有している。そして、波長変換部材６の側面のと枠体４の内壁面４ｙとの間には、波長変換部材６と枠体４を接続する接着部材９が波長変換部材６の上面よりも低い位置まで充填されている。

段差４ａ個所における枠体４の内壁面は、図３に示すように、枠体４に波長変換部材６を支持した状態では、波長変換部材６の下面の端部と対向する個所が支持面４ｘに相当する。そして、支持面４ｘは、平面方向の長さが、例えば０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。また、枠体４に波長変換部材６を支持した状態では、波長変換部材６の側面と対向する個所が内壁面４ｙに相当する。そして、内壁面４ｙの上下方向の長さが、例えば０．２ｍｍ以上２．６ｍｍ以下に設定されている。

枠体４で囲まれる領域に、光透過性の封止部材１０が充填されている。封止部材１０は、発光素子３を封止するとともに、発光素子３から発せられる光が透過する機能を備えている。封止部材１０は、枠体４の内方に発光素子３を収容した状態で、枠体４で囲まれる領域であって、波長変換部材６が封止部材１０によって枠体４に傾いて接合されないよう、段差４ａの高さ位置よりも低い位置まで充填される。なお、封止部材１０は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂が用いられる。なお、封止部材１０の熱伝導率は、例えば、０．１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．２１Ｗ／（
ｍ・Ｋ）以下に設定されている。

枠体４を多孔質材料から構成されており、図６に示すように、枠体４は枠体４の表面を含めて多数の気孔ｂが設けられているので、封止部材１０の一部が枠体４の表面から内部の気孔ｂに浸入して固定される。そして、封止部材１０の一部が枠体４内に浸入して固着することで、アンカー効果によって、封止部材１０と枠体４とが強固に接合される。

封止部材１０の一部が枠体４の内壁面から枠体４の内部に浸入している浸入領域Ｓ１は、枠体４の内壁面の全周にわたって連続して設けられている。浸入領域Ｓ１は、枠体４の内壁面から枠体４の内部に向かって、断面視して例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。浸入領域Ｓ１に浸入した封止部材１０の含浸量は、例えば３ｍｍ^３以上１８０ｍｍ^３以下に設定されている。

発光素子３が発した熱は、封止部材１０を介して浸入領域Ｓ１にまで伝わる。そして、浸入領域Ｓ１から枠体４内に伝わり、気孔ｂが多数存在する枠体４内を介して枠体４の側面から外部に向かって放熱することができる。その結果、封止部材１０内に熱がこもって発光素子３の電気的特性が変化するのを抑制することができ、所望する量の光を発光素子３から波長変換部材６に向かって放射することができる。

封止部材１０の屈折率は、例えば１．４以上１．６以下であって、第２接合材８の屈折率と異なるか、第２接合材８の屈折率よりも大きくすることが好ましい。封止部材１０内の発光素子３の発した光が、封止部材１０と第２接合材８との界面にて反射もしくは全反射して、枠体４外に向かって進行する光を少なくすることができる。

波長変換部材６は、発光素子３の発する光の波長を変換する機能を有している。波長変換部材６は、発光素子３から発せられる光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体５が励起されて、光を発するものである。

波長変換部材６は、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂、透光性のガラスからなり、その絶縁樹脂、ガラス中に、例えば４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。波長変換部材６として透光性ガラスが用いられる場合には、発光装置１の気密性を向上させることができる。

また、蛍光体５は、波長変換部材６中に均一に分散するようにしている。なお、波長変換部材６の熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。波長変換部材６の熱膨張率は、例えば０．８×１０^−５／Ｋ以上８×１０^−５／Ｋ以下に設定されている。波長変換部材６の屈折率は、例えば、１．３以上１．６以下に設定されている。例えば、波長変換部材６の材料の組成比を調整することで、波長変換部材６の屈折率を調整することができる。

波長変換部材６は、枠体４上に支持されるとともに、発光素子３と間を空けて設けられている。また、波長変換部材６の端部は、枠体４の支持面４ｘ上に位置しており、波長変換部材６の側面が枠体４の内壁面４ｙによって取り囲まれている。

また、波長変換部材６の全体の厚みは、例えば、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されており、且つ厚みが一定に設定されている。ここで、厚みが一定とは、厚みの誤差が０．５μｍ以下のものを含む。波長変換部材６の厚みを一定にすることにより、波長変換部材
６内で励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部材６における輝度ムラを抑制することができる。

枠体４の段差４ａ上に、波長変換部材６の端部が接着部材９を介して固定されている。接着部材９は、波長変換部材６を枠体４に固着するものである。接着部材９は、波長変換部材６の端部上から枠体４の段差４ａ個所にかけて設けられている。また、接着部材９は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂、あるいは透光性のガラスが用いられる。なお、接着部材９の熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。接着部材９の熱膨張率な、例えば０．８×１０^−５／Ｋ以上８×１０^−５／Ｋ以下に設定されている。

また、接着部材９の熱伝導率は、波長変換部材６の熱伝導率よりも大きく設定した場合は、波長変換部材６から枠体４に伝わる熱を接着部材９を介して伝達しやすくすることができる。波長変換部材６には、発光素子３が発する光を蛍光体５によって波長変換する際の変換損失に起因した熱が発生し、この熱によって波長変換部材６の温度が上昇する。その熱を波長変換部材６から接着部材９に吸収しやすくすることで、波長変換部材６が高温になるのを抑制することができ、波長変換部材６の熱膨張やそれに起因して生じる応力によって波長変換部材６が枠体４から剥離しようとするのを抑制することができる。また、波長変換部材６が高温になると、発光素子３の発する励起光によって励起される光の色温度が変化し、所望する色温度の光色になりにくくなるが、波長変換部材６の温度が高温になるのを抑制することで、所望する光色を取り出すことができる。そして、波長変換部材６を接続個所に対して良好に固着し続けることが可能な発光装置１を提供することができる。

また、接着部材９の熱膨張率が、波長変換部材６の熱膨張率よりも小さく設定されている場合は、波長変換部材６が熱膨張を起こそうとするが、波長変換部材６の側面に熱膨張しにくい接着部材９が形成されているため、接着部材９が波長変換部材６の熱膨張を抑えるように応力を加えることができる。そして、波長変換部材６が必要以上に膨張するのを効果的に抑制することができるとともに、熱膨張に起因して生じる、接着部材９から波長変換部材６に作用する力、即ち、接着部材９から波長変換部材６に加わる応力が小さくなり、それらの応力に起因して生じる波長変換部材６の接着部材９からの剥がれを抑制できる。

接着部材９は、平面視して波長変換部材６の外周に沿って連続して形成されている。そして、接着部材９は、断面視して、波長変換部材６の側面から枠体４の内壁面４ｙにまで被着することで、接着部材９が被着する面積を大きくし、接着部材９を介して波長変換部材６と枠体４を強固に接続することができる。その結果、波長変換部材６と枠体４の接続強度を向上させることができ、波長変換部材６の撓みが抑制される。そして、発光素子３と波長変換部材６との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。

また、接着部材９は、波長変換部材６の側面から波長変換部材６の上面にかけて設けられている。そして、接着部材９は、波長変換部材６の側面の上端を被覆している。さらに、波長変換部材６の上面に被着している接着部材９は、上方に突出して膨らむ樹脂だまりを設け、周囲よりも厚みを大きくすることで、波長変換部材６と接着部材９との熱膨張差に起因にして生じる応力が接着部材９による樹脂だまりで吸収、緩和されるとともに、波長変換部材６の上面に被着している接着部材９による樹脂だまりによって接着部材９の表面積が増加することにより、波長変換部材６から接着部材９の表面を介して発光装置１の外部に取り出される光が増加し、発光装置１の光出力を向上させることができる。

また、接着部材９は、一部が枠体４の内部にまで浸入している。すなわち、枠体４は、
枠体４の表面を含めて多数の気孔ｂが設けられているため、接着部材９の一部が枠体４内に浸入して固定される。そして、接着部材９の一部が枠体４内に浸入して固着することで、アンカー効果によって、接着部材９と枠体４とが強固に接合されている。

接着部材９の一部が枠体４の段差４ａ個所において枠体４の内部に浸入している浸入領域Ｓ２は、枠体４の段差４ａの内面の全周にわたって連続して設けられている。浸入領域Ｓ２は、枠体４の表面から枠体４の内部に向かって、断面視して例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。浸入領域Ｓ２に浸入した接着部材９の含浸量は、例えば３ｍｍ^３以上１２０ｍｍ^３以下に設定されている。

浸入領域Ｓ２は浸入領域Ｓ１から離れて位置しており、枠体４内では封止部材１０と接着部材９とは接続されずに離れて配置されている。また、枠体４は、内部に多数の気孔ｂが存在するため、発光素子３から枠体４内の浸入領域Ｓ１に位置する封止部材１０に伝わった熱は、浸入領域Ｓ１と浸入領域Ｓ２との間に位置する枠体４内の空気が含まれた気孔ｂで浸入領域Ｓ１から浸入領域Ｓ２への断熱性が保持されるため、浸入領域Ｓ１から浸入領域Ｓ２に伝わりにくい。その結果、枠体４内で封止部材１０に伝わった熱は、枠体４内の接着部材９に伝わりにくく、枠体４の側面から外部に向かって放熱され、接着部材９の温度が高温になるのを抑制することができる。そして、接着部材９の温度が高くなるのを抑制することによって、接着部材９から波長変換部材６に伝わる熱を低減することができ、従って、波長変換部材６が高温になるのを抑制することができる。波長変換部材６が高温になると、発光素子３の発する励起光によって励起される光の色温度が変化して、所望する色温度の光色になりにくくなるが、波長変換部材６の温度が高温になるのを抑制することで、所望する光色の光を安定して取り出すことができるとともに、波長変換部材６および接着部材９に熱が加えられることによって生じる応力を抑制でき、透過率や機械的な強度の劣化も抑制することができる。

また、接着部材９から波長変換部材６に伝わる熱量を少なくすることで、波長変換部材６の波長変換効率が低下したり、波長変換部材６の透過率または機械的強度が劣化したりするのを抑制することができ、波長変換部材６の波長変換効率を長期にわたって良好に維持することができる。さらに、波長変換部材６の透過率または機械的強度を長期にわたって良好に維持することができる。

接着部材９の熱伝導率は、波長変換部材６の熱伝導率よりも大きく設定してもよい。接着部材９の熱伝導率を、波長変換部材６の熱伝導率よりも大きくすることで、発光素子３から封止部材１０を介して、封止部材１０の上方から波長変換部材６に伝わる熱を接着部材９に伝達しやすくすることができる。波長変換部材６から接着部材９に伝わった熱は、浸入領域Ｓ２と浸入領域Ｓ１とが離れているため、接着部材９から封止部材１０に伝わりにくく、枠体４の側面から外部に向かって放熱され、波長変換部材６の温度が上昇するのを抑制することができる。波長変換部材６には、発光素子３が発する光を蛍光体５によって波長変換する際の変換損失に起因した熱が発生し、この熱によって波長変換部材６の温度が上昇する。その熱を波長変換部材６から接着部材９に吸収しやすくすることで、波長変換部材６が高温になるのを抑制することができる。

また、接着部材９は、波長変換部材６の側面の上部と枠体４の内壁面４ｙとの間には、波長変換部材６の上面よりも低い位置まで充填されている。波長変換部材６は、発光素子３の発光する光に起因して発生する熱や、波長変換部材６で蛍光体５によって波長変換時に発生する熱によって、波長変換部材６が熱膨張を起こすことがある。波長変換部材６の側面が枠体４の内壁面４ｙと当接せずに、両者の間に空隙を設けることで、波長変換部材６が変形しやすくすることができ、波長変換部材６に加わる熱応力を緩和することができる。その結果、波長変換部材６が熱膨張を起こし、波長変換部材６がそれの接続個所であ
る枠体４から剥離することを低減することができ、波長変換部材６を枠体４に対して良好に固着し続けることができる。

また、枠体４の内壁面４ｙの上端の高さ位置が、波長変換部材６の側面の上端の高さ位置よりも低い個所に位置している。そのため、波長変換部材６の側面の上端から接着部材９を介して放射される光の一部が枠体４の内壁面４ｙで遮られ難くなり、波長変換部材６から発光装置１の外部に光が取り出されやすくなるという作用効果を奏する。なお、内壁面４ｙの上端の高さ位置と、波長変換部材６の側面の上端の高さ位置との差は、例えば０．２ｍｍ以上２．６ｍｍ以下に設定されている。

また、枠体４は、基板２に対して、第１接合材７および第２接合材８を介して接続されている。第１接合材７および第２接合材８は、枠体４を基板２に固定するものである。枠体４は、多孔質材料からなり、枠体４の下部内には、平面透視して発光素子３を取り囲むように設けられた第１屈折率を有する第１接合材７と、平面透視して第１接合材７の表面に接続して設けられた第２屈折率を有する第２接合材８とが、入り込んでいる。

第１接合材７は、図５に示すように、枠体４の内側の縁から離れて設けられている。また、第２接合材８は、図５に示すように、平面透視して第１接合材７を基準に枠体４の内方および枠体４の外方の両方に設けられている。第１接合材７は、枠体４の内周面に対して同心円状に形成されている。なお、第１接合材７の枠体４の内側から離れた長さは、例えば１ｍｍ以上１８ｍｍ以下に設定されている。第１接合材７の外径および内径差は、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。

第１接合材７は、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性材料からなる。第２接合材８は、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性材料からなる。また、第１接合材７の硬度は、第２接合材８の硬度よりも大きい。第１接合材７の硬度は、例えば５０以上７０以下（ショアＤ）である。第２接合材８の硬度は、例えば２０以上４０以下（ショアＡ）である。第１接合材７の硬度が、第２接合材８の硬度よりも大きく、弾性変形する第２接合材８で第１接合材７の周囲を被覆するとともに、第１接合材７を間に挟んで枠体４下面の内側および外側を第２接合材８で基板２に接合する。よって、外部から作用する力や、発光装置１の製造工程や作動時に生じる応力によって枠体４が傾いたり、基板２から剥がれたりすることが抑制される。第１接合材７は、枠体４下面の内側から外側にわたって設けられる第２接合材８を分断するように配置されることから、発光装置１の製造工程や作動時に生じる第２接合材８の熱膨張が第１接合材７で矯正され、第２接合材８の熱膨張によって発光素子３に対する枠体４の位置が変動することが抑制される。第２接合材８は、外部から作用する力で枠体４が傾けられた際に枠体４の下面端部に作用する応力や、発光装置の製造工程や作動時における基板３や枠体４、第２接合材８の熱膨張や熱収縮によって枠体４の下面端部に集中する応力を吸収することができる。その結果、発光装置１は、枠体４が基板２から剥がれることを抑制することができるとともに、長期間にわたって所望の配光分布の光を放射することができる。

第１接合材７は、硬度が第２接合材８と比較しても比較的に大きいため、枠体４に対する外部から一瞬の強い衝撃を受けた際に、枠体４が基板２から剥離するのを抑制することができる。また、第２接合材８は、硬度が第１接合材８と比較しても比較的に小さいため、弾性変形しやすく、枠体４が押圧される力に対しては、第２接合材８が応力緩和することで、枠体４が基板２から剥離するのを抑制することができる。なお、第１接合材７および第２接合材８の硬度は、例えば、樹脂を構成する主剤に硬化剤を混ぜて、その硬化剤の量で調整することができる。第１接合材７の硬度を調整する場合は、第１接合材７に混ぜる硬化剤の量を増やすことで、第１接合剤７の硬度を大きくすることができ、硬化剤の量
を減らすことで、第１接合材７の硬度を小さくすることができる。硬化剤としては、例えば、アミン化合物や有機過酸化物等を用いる。

また、第１接合材７の屈折率は、第２接合材８の屈折率よりも大きい。第１接合材７の屈折率は、例えば１．４１以上１．５５以下に設定されている。第２接合材８の屈折率は、例えば１．４以上１．５１以下に設定されている。発光素子３の発する光は、様々な方向に進行する。発光素子３の発する光の一部は、封止部材１０を介して第２接合材に直接進行する。また、発光素子３の発する光の一部は、枠体４内にも進行する。そして、第２接合材８および第１接合材７内に進入する。第１接合材７と第２接合材８との界面では、第１接合材７と第２接合材８はそれぞれ屈折率が異なるため、光が減衰しやすく、枠体４外にまで進行する光を少なくすることができる。また、第１接合材７と第２接合材８との界面では、光の進行する方向によっては、全反射して発光素子３側に向かって進行させることができる。その結果、枠体４外にまで到達する光を少なくすることが出来、人の目に悪影響を与える虞を低減することが出来る。なお、第１接合材７および第２接合材８の屈折率は、例えば、樹脂を構成する主剤に添加剤を混ぜて、その添加剤の量で調整することができる。第１接合剤７の屈折率を調整する場合は、第１接合剤７に添加する添加剤の量を増やすことで、第１接合剤７の屈折率を大きくすることができ、添加剤の量を減らすことで、第１接合剤７の屈折率を小さくすることができる。添加剤としては、例えば、金属酸化物のナノ粒子を用いる。

本発明の一実施形態に係る発光装置によれば、多孔質材料からなる枠体４内に、屈折率の異なる複数種の接合材（第１接合材７、第２接合材８）を介して基板２と枠体４とを固定し、発光素子３の発する光の一部を第１接合材７と第２接合材８の界面にて減衰させることができる。その結果、枠体４内を進行する光が外部に漏れでにくくなり、人の目等に悪影響を与える虞を低減することができる発光装置１を実現することができる。

なお、本発明は上述の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において種々の変更、改良等が可能である。例えば、図７に示すように、枠体４内の第１接合材７は、発光素子３の全周を取り囲む構造でなく、発光素子３の全周のうち一部を取り囲まない構造であってもよい。この場合には、第２接合材８は、枠体４下面の内側もしくは外側の一方から充填されたり、枠体４から進行して基板２と枠体４との間に設けられたりする際に、第１接合材７の発光素子３の全周のうち一部を取り囲まない部位を介して第１接合材７の周囲に設けられる。その結果、発光装置１は、製造工程を簡略化できるとともに、タクトタイムや製造コストを低減することができる。さらに、第１接合材７は、発光素子３の全周のうち一部を取り囲まない部位が形成されることにより、基板２と枠体４および第１接合材７との熱膨張差に伴って生じる応力を低減することができる。その結果、発光装置１は、第１接合材７が基板２や枠体４からの剥がれることや、第１接合材７にクラックが生じることが抑制され、発光装置１の製造歩留まりや長期信頼性を向上することができる。また、図８に示すように、発光素子３を封止する封止部材１０内に蛍光体８を含有させて、封止部材１０を波長変換部材６としてもよい。封止部材１０内に蛍光体８を含有させることで、発光素子３と蛍光体８との距離を短くすることができ、発光素子３からの光が蛍光体８にて波長変換されやすくすることができる。

＜発光装置の製造方法＞
ここで、図１に示す発光装置１の製造方法を説明する。まず、基板２を準備する。基板２が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。そして、混合物から複数のグリーンシートを作製する。

また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、基板２となるセラミックグリーンシートに配線導体となるメタライズパターンおよび必要に応じて枠体４を接合するためのメタライズパターンをそれぞれ所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層した状態で焼成することで、基板２を準備することができる。

枠体４を準備する。枠体４は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料を準備する。そして、枠体４の型枠内に、原料粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等が添加混合された混合物を充填して乾燥させた後に、焼成することで段差４ａを有する枠体４を準備することができる。この枠体４にも、基板２を接合する面に必要に応じてメタライズパターンを形成しておく。

次に、基板２の上面であって枠体４で囲まれる領域に発光素子３を実装する。

次に、基体２は、発光素子３を取り囲むように枠体４が接合される位置に、シリコーン樹脂からなる第１接合材７が付着される。そして、枠体４は、第１接合材７を介して基体２の上面に載置される。このときは、枠体４内には、第１接合材７は浸入しておらず、例えば１分以上の時間を経過させることで、未硬化の第１接合材７の一部を枠体４の下部内に向かって浸入させる。そして、第１接合材７は、１５０℃で加熱されることによって硬化され、枠体４は第１接合材７によって基体２の上面に接合される。さらに、硬化された第１接合材７の周囲に第２接合材８を進入させる。このときは、枠体４内には、第２接合材８は浸入しておらず、例えば１分以上の時間を経過させることで、未硬化の第２接合材８の一部を枠体４の下部内に向かって浸入させる。そして、第２接合材８を内部に進入させた枠体４を所定温度で加熱して、第１接合材７および第２接合材８を固化して、枠体４と基板２を固定する。

そして、基板２上の枠体４で囲まれた領域に、例えば封止部材１０としてのシリコーン樹脂を充填する。このときは、枠体４内には、封止部材１０が浸入していない。さらに、枠体４で囲まれる領域にシリコーン樹脂を充填して、例えば１分以上の時間を経過させることで、未硬化のシリコーン樹脂の一部を枠体４の内壁面から枠体４内の内部に向かって浸入させる。その後、例えば１５０℃以上の温度にシリコーン樹脂を熱して、シリコーン樹脂を硬化させることで、封止部材１０を形成して発光素子３を封止する。このようにして、浸入領域Ｓ１が形成された枠体４を設けることができる。

次に、波長変換部材６を準備する。波長変換部材６は、未硬化の樹脂に蛍光体を混合して、例えばドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて作製することができる。また、波長変換部材６は、未硬化の波長変換部材６を型枠に充填し、硬化して取り出すことによっても得ることができる。

そして、準備した波長変換部材６を枠体４の段差４ａ上に位置合わせして、接着部材９としてのシリコーン樹脂を介して接着する。このときは、枠体４内には、接着部材９が浸入していない。さらに、波長変換部材６を枠体４に接着部材９を介して接着した状態で、例えば１分以上の時間を経過させることで、未硬化のシリコーン樹脂を枠体４内に浸入させる。その後、例えば１５０℃以上であって封止部材１０が破壊されない３６０℃以下の温度にシリコーン樹脂を熱して、シリコーン樹脂を硬化させる。このようにして、浸入領域Ｓ２が形成された枠体４を設けることができ、発光装置１を製造することができる。

１ 発光装置
２ 基板
３ 発光素子
４ 枠体
４ａ 段差
４ｘ 支持面
４ｙ 内壁面
５ 蛍光体
６ 波長変換部材
７ 第１接合材
８ 第２接合材
９ 接着部材
１０ 封止部材
ｂ 気孔
Ｓ１ 浸入領域
Ｓ２ 浸入領域

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた発光素子と、
   前記基板上に前記発光素子を取り囲むように設けられた、多孔質材料からなり内部に気孔を有する枠体と、
   前記枠体に前記発光素子を覆うように設けられた、蛍光体を含有する波長変換部材と、
   前記枠体の下部に、前記枠体の気孔内に入り込むとともに前記発光素子を取り囲むように設けられた、第１屈折率を有し前記基板と接合された第１接合材と、
   前記枠体の下部に、前記枠体の気孔内に入り込むとともに前記第１接合材に接して設けられた、第１屈折率と異なる第２屈折率を有し前記基板と接合された第２接合材と
   を備えたことを特徴とする発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置であって、
   前記第１接合材は、前記枠体の内側の縁から離して設けられており、
   前記第２接合材は、平面透視して前記第１接合材を基準に前記枠体の内方および前記枠体の外方の両方に設けられていることを特徴とする発光装置。
3. 請求項２に記載の発光装置であって、
   前記第１接合材の硬度が前記第２接合材の硬度よりも大きいことを特徴とする発光装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光装置であって、
   前記第１接合材の屈折率は、前記第２接合材の屈折率よりも大きいことを特徴とする発光装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光装置であって、
   前記波長変換部材は、シート形状であって前記枠体上に設けられていることを特徴とする発光装置。

Images