JP2016152401A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 発光装置であって、基板と、基板の上に載置される複数の発光素子と、発光素子からの光を異なる波長の光に変換する波長変換部材と、を有し、発光素子と波長変換部材との間に、光学部材を有し、光学部材は、発光素子からの光が入射される複数の光入射面と、光入射面に対して傾斜し波長変換部材が配置される光出射面と、を有し、波長変換部材の周囲を囲む光反射部材と、を有し、波長変換部材は、周囲を光反射部材で囲まれた発光面を有し、発光面は、発光素子の発光面の総面積よりも小さい。
【選択図】 図1A
Description
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していること
がある。
以下、各部材について詳説する。
基板は、その上に発光素子を載置するための部材であり、発光素子が載置可能な面積及び形状の載置面を備える。発光素子が、光学部材の複数の面(光入射面)に配置されるため、基板もそれに対応するように配置される。例えば、光学部材の各光入射面に対応するように複数の基板を用いてもよく、あるいは、光学部材の複数の面に対応する一体的な基板を用いることができる。尚、基板を複数用いる場合は、発光素子を載置した複数の基板(サブ基板)を、別の1つの基板(主基板)の上に載置して一体化するなどの構成としてもよい。
発光素子(LEDダイス)は、半導体発光素子であり、本発明においては複数用いられる。詳細には、後述の光学部材の入射面には、1又は複数個が配置される。例えば、複数の入射面のそれぞれに1個の発光素子が配置されて、全体として複数の発光素子としてもよく、あるいは、1つの入射面に2以上の発光素子が配置されてもよい。波長変換部材を励起可能な波長の光を発光可能なもののみを用いてもよく、あるいは、実質的に波長変換部材を励起しない波長の光を発光する発光素子を用いてもよい。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ZnSeや窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、GaAs、InPなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる発光素子を用いることもできる。
波長変換部材は、光学部材の光出射面上に配置され、発光装置の発光面を構成する部材である。尚、波長変換部材を固定するなどのために、波長変換部材の周囲を光反射部材等で囲む場合は、これらの部材から露出した面を発光面とする。この発光面が、発光素子の発光面の総面積よりも小さい面積となっている。
光学部材は、発光素子からの光を集合させるための部材であり、その内部に光が透過可能な透光性部材である。そして、発光素子からの光が入射される複数の光入射面と、光入射面と異なる面に設けられる1以上の光出射面と、を有する多面体である。さらに、これらの面のほかに、光反射面等を有する場合もあり、固定のための部位や、位置合わせのための部位など、種々の機能部位を有していてもよい。
光反射部材は、波長変換部材の出射面の周囲を囲むように設けられており、この光反射部材で囲まれた領域が発光面となる。そして、この囲まれた領域が、発光素子の発光面の総面積よりも小さくなるように設定される。
接合部材は、基板の載置面上に、発光素子を固定する部材である。載置する発光素子の種類によって導電性接合部材又は絶縁性接合部材のいずれかを選択することができる。例えば、絶縁性基板であるサファイア上に窒化物半導体層を積層させた発光素子をフェイスアップ実装(絶縁性基板側を実装)する場合、接合部材は絶縁性でも導電性でも良い。SiC基板などの導電性基板を用いる場合や、絶縁性基板を用いた発光素子をフリップチップ実装する場合は、導電性の接合部材を用いることで導通を図ることができる。絶縁性の接合部材としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、それらの変性樹脂、ハイブリッド樹脂等を用いることができる。これらの樹脂を用いる場合は、半導体発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にAlやAg膜などの反射率の高い金属層や誘電体反射膜を設けることができる。この場合、蒸着、スパッタ、薄膜を接合させる、などの方法を用いることができる。また、導電性の接合部材としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、Au−Sn共晶などのはんだ、低融点金属等のろう材、Au、Cuなどのバンプなどを用いることができる。さらに、これら接合部材のうち、特に透光性の接合部材を用いる場合は、その中に半導体発光素子からの光を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光部材を含有させることもできる。
本実施形態において、発光装置は上記以外の部材を有していてもよい。例えば、発光素子に加え、ツェナーダイオード等の保護素子を備えていてもよい。保護素子は、基板に載置されていてもよく、あるいは、基板を支持する基体に載置されていてもよい。
図1A〜図1Dは、実施形態1に係る発光装置である。直方体状の基板1と、基板1の上に載置される複数の発光素子2と、発光素子2からの光を異なる波長の光に変換する波長変換部材3と、を有している。発光素子2と波長変換部材3との間には、光学部材4を備える。光学部材4は、三角柱状であり、その1つの面に発光素子2が配置されており、この面は発光素子2からの光が入射される光入射面4aである。光学部材4には、光入射面4aとは異なる面として光出射面4bを備えており、この光出射面4bに波長変換部材3が配置されている。光入射面4a、光出射面4bとも、三角柱状の光学部材の側面を構成する長方形である。実施形態1では、光入射面4aを2面有しており、光出射面4bを1面有している。
図2は、基板1の上に発光素子2が実装された状態を示す概略図である。Al2O3などのセラミック上に配線1aが設けられた基板1を準備し、その上に、発光素子2を直線状に複数載置する。その後、ダイサーなどを用いて切断することで基板1に発光素子が載置された光源が得られる。基板1に設けられる配線1aと、発光素子2とは電気的に接続されている。基板1の配線1aは、外部から給電可能なように、基板1上に広い面積で設けられる。詳細には、光反射部材6に覆われない位置にまで延伸するように設けられる。
1…基板
2…発光素子
3…波長変換部材
4…光学部材
4a…光入射面
4b…光出射面
5…基体
6…光反射部材
Claims (5)
- 光出射面と、前記光出射面に対して傾斜する複数の光入射面と、を備えた光学部材と、
前記複数の光入射面のうち少なくとも2面以上にそれぞれ配置される発光素子と、
前記光出射面に配置され、前記発光素子からの光を異なる波長の光に変換する波長変換部材と、
前記波長変換部材の周囲を囲む光反射部材と、
を有し、
光反射部材で囲まれた前記波長変換部材の発光面は、前記発光素子の発光面の総面積よりも小さいことを特徴とする発光装置。 - 前記光出射面は、前記光入射面に対して40〜80度傾斜している請求項1記載に発光装置。
- 前記光学部材は、三角柱である請求項1又は請求項2記載の発光装置。
- 前記発光素子は、基板上に配置されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記光反射部材は、前記発光素子の側面に接している請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光装置。
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JP2005210132A (ja) * | 2004-01-26 | 2005-08-04 | Lumileds Lighting Us Llc | 放射光の再循環により輝度を増大させる光学システムを有するled |
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