JP2016192459A

JP2016192459A - 発光装置

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Publication number: JP2016192459A
Application number: JP2015070711A
Authority: JP
Inventors: 祐太岡; Yuta Oka
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP6477149B2

Abstract

【課題】任意の大きさの発光装置を容易に構成しつつ、輝度むらの発生を抑制する。【解決手段】発光装置１００は、円形状の実装領域２２を有する実装基板２０と、実装領域２２上に、複数が一定の間隔でマトリックス状に配置された、個々の形状を矩形状とする第一発光素子１と、実装領域２２上であって、第一発光素子１の実装された周囲で、該実装領域２２の円形の外縁に沿うように配置された、三角形状の第二発光素子２とを備え、第二発光素子２は、第一発光素子１と同一の発光色の光を発光するものであり、その面積が、該第一発光素子１の面積とほぼ等しいことを特徴とする発光装置。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

一の円形状の実装領域を有する基板上に多数のＬＥＤ素子を実装して照明等の発光装置を構成することが行われている。また、ＬＥＤ素子に蛍光体を組み合わせ、ＬＥＤ素子の発する光と、この光で励起された蛍光体が発する蛍光とを混色して光を出力する発光装置も普及している。例えば、青色ＬＥＤと、この青色光で励起されて黄色光を発するＹＡＧ蛍光体とを組み合わせて、白色光を発する照明装置が、照明用途等に利用されている。

この場合、図９の平面図に示すように、発光装置を構成する実装基板２０上の実装領域２２は、外形が円形であることが多い。一方でＬＥＤ素子９１は、一般に矩形状である。このため、円形の周囲部分では、図９において斜線で示すように、ＬＥＤ素子９１を実装できない未実装領域ＵＡが発生する。このような構成においては、円形の周辺部分にはＬＥＤ素子９１が存在しないことから、光量が相対的に低下し、輝度むらの一因となる。

また、ＬＥＤ素子９１を実装した実装領域２２上に蛍光体を塗布した場合、図１０の断面図（図９においてＸ−Ｘ線における断面図に相当）に示すように、実装領域２２の外縁近傍領域ＣＡにおいてはＬＥＤ素子９１のない、蛍光体３２のみが塗布された領域が発生する。この部分では、ＬＥＤ素子９１から出射された光で励起される蛍光体３２の距離が位置毎に異なり、円形の発光領域のなかで色むらが生じるという問題がある。

一方で、図１１Ａ、図１１Ｂに示すようにＬＥＤ素子を円形の半導体ウエハから切り出す際、扇形に分割することで、これらの分割されたＬＥＤ素子を組み合わせて、円形状に配置する構成が提案されている（特許文献１）。この構成によれば、複数のＬＥＤ素子を組み合わせて円形に構成できる。

しかしながら、この構成では、円形の半導体ウエハを分割して、再度これらを組み合わせて円形を復元しているため、発光装置の大きさは、半導体ウエハの大きさに限定されてしまう。いいかえると、異なる大きさの発光装置を得ることができず、柔軟性に欠けるという問題がある。

特開２００５−１０９１１３号公報

本発明は、従来のこのような背景に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、任意の大きさの発光装置を容易に構成しつつ、輝度むらや色むらの発生を抑制した発光装置を提供することにある。

本発明の一側面に係る発光装置によれば、円形状の実装領域を有する基板と、前記実装領域上に、複数が一定の間隔でマトリックス状に配置された、個々の形状を矩形状とする第一発光素子と、前記実装領域上であって、前記第一発光素子の実装された周囲で、複数が該実装領域の円形の外縁に沿うように配置された、個々の形状を三角形状の第二発光素子とを備え、前記第二発光素子は、前記第一発光素子と同一の発光色の光を発光するものであり、前記第二発光素子の面積を、該第一発光素子の面積とほぼ等しいことを特徴とする。

上記構成により、発光素子毎の輝度をほぼ一定とでき、特に円形状の実装領域を有する基板の周辺部分での色むらの発生を抑制できる。また、第一発光素子、第二発光素子の面積をほぼ等しくすることで電流量や発熱量をほぼ一定とでき、一部の発光素子の発熱が大きくなって劣化の度合いに差が生じ、色むらの原因となる事態を回避できる。

本発明の実施形態１に係る発光装置を示す平面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。第二発光素子の一例を示す平面図である。第二発光素子の他の例を示す平面図である。本発明の実施形態２に係る発光装置を示す断面図である。本発明の実施形態３に係る発光装置を示す平面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。本発明の実施形態４に係る発光装置を示す平面図である。従来の発光装置を示す平面図である。従来の他の発光装置を示す断面図である。図１１Ａ、図１１Ｂは従来の発光装置を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、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。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。さらに、本明細書において、層上等でいう「上」とは、必ずしも上面に接触して形成される場合に限られず、離間して上方に形成される場合も含んでおり、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。

一実施形態に係る発光装置によれば、前記第一発光素子及び第二発光素子が、第一ピーク波長の光を発するものであり、前記第一発光素子及び第二発光素子の上方に配置された、前記第一発光素子及び第二発光素子が発する第一ピーク波長の光を、該第一ピーク波長と異なる第二ピーク波長の光に変換する波長変換部材を備えている。これにより、前記第一発光素子及び第二発光素子が発する第一ピーク波長の光と、前記波長変換部材が発する第二ピーク波長の光が混色された混色光を出力可能とすることができる。上記構成により、発光素子と波長変換部材がそれぞれ発する光の混色光を出力するに際して、円形状の実装領域の周囲部分での色むらの発生を抑制できる。

他の実施形態に係る発光装置によれば、前記波長変換部材を、前記円形状の実装領域、第一発光素子及び第二発光素子の上面に直接設けることができる。上記構成により、従来、第一発光素子群の周囲と円形状の実装領域の外縁との間で、第一発光素子のない未実装領域が生じ、この部分に設けられた波長変換部材によって色むらが生じる事態を、未実装領域に第二発光素子を配置することで回避できる。

さらに他の実施形態に係る発光装置によれば、前記第一発光素子を、正方形状に形成することができる。

さらに他の実施形態に係る発光装置によれば、前記第二発光素子が直角三角形状であって、短辺を前記第一発光素子の一辺とほぼ同じ長さとし、斜辺をその２倍とすることができる。

さらに他の実施形態に係る発光装置によれば、前記第二発光素子が六方晶系の成長基板を有し、短辺を含む側面と斜辺を含む側面に前記成長基板のＭ面を含めることができる。

さらに他の実施形態に係る発光装置によれば、前記第二発光素子が直角三角形状であって、短辺を前記第一発光素子の一辺とほぼ同じ長さとし、長辺をその２倍とすることができる。

さらに他の実施形態に係る発光装置によれば、前記円形状の外縁において、該円形状の中心を通る十字と交差する部分に前記第一発光素子が配置される。また、これら外縁に配置された第一発光素子同士の間であって、外縁と沿う領域に、前記第二発光素子を配置することができる。上記構成により、矩形状の第一発光素子では円形状の実装領域の外縁に沿って、円周と隙間が生じないように配置することが困難であるところの隙間部分に三角形状の第二発光素子が配置され、隙間が低減されることにより、円形状の実装領域の大きさを維持したまま出力光の光量を増大できる。また、発光素子を敷き詰めた領域を円形に近付けて発光領域を円状とし、輝度むらの少ない発光装置を実現できる。

さらに他の実施形態に係る発光装置によれば、前記第二発光素子の面積を、前記第一発光素子の面積に対して０．８〜１．２倍に設定することができる。
（実施形態１）

本発明の実施形態１に係る発光装置１００の平面図を、図１に示す。この図に示す発光装置１００は、実装基板２０と、この実装基板２０上に形成された円形状の実装領域２２上に配置された複数の第一発光素子１と、複数の第二発光素子２とを備える。各発光素子は、その上面を発光領域としている。

実装基板２０は、外形を平面視において矩形状としており、この上面に発光素子を複数個実装するための実装領域２２を形成している。このような実装基板２０には、ガラスエポキシ基板やセラミック基板等が利用できる。

この実装領域２２上に、一定の間隔でマトリックス状に、複数の第一発光素子１が配置されている。各第一発光素子１は、外形を平面視において矩形状としている。好ましくは正方形状とする。なお本明細書において「マトリックス状」とは、縦横に配置された行列状に限られず、斜め、あるいは千鳥状にオフセット配置された状態も含む意味で使用する。

一方、第二発光素子２は、複数の第一発光素子１が実装された第一発光素子群１０の周囲であって、実装領域２２の外縁との間に配置される。具体的には、矩形状に形成された第一発光素子１を、実装領域２２に配置する場合、実装基板２０上の円形の実装領域２２を完全に矩形状の第一発光素子１のみで隙間なく埋めることは困難である。よって部分的に第一発光素子群１０の周囲と実装領域２２の外縁との間に、第一発光素子が配置されない未実装領域ＵＡが発生する（図９の平面図において斜線で示す領域）。この場合、実装領域２２の外縁で未実装領域ＵＡにおいては、他の領域と比較して光量が相対的に低下し、輝度の低下や輝度むらの一因となる。さらに、第一発光素子群１０による発光パターンが、本来の実装領域の外縁とは異なる輪郭で現れることとなり、見栄えの面でも好ましくない。

そこで、図１に示すように、第一発光素子１と異なる形状の第二発光素子２、具体的には三角形状とした第二発光素子２を用意し、かつ実装領域の外縁と第一発光素子群１０の周囲との隙間に、第二発光素子２を配置する。このようにして、図２の断面図に示すように未実装領域ＵＡを低減して、実装領域２２の外縁に沿った発光パターンを実現でき、実装領域を最大限生かした高出力が得られる。
（第二発光素子２）

第二発光素子２は、好ましくはその発光領域の面積を、第一発光素子１の発光領域の面積とほぼ等しくするように構成する。このようにすることで、第一発光素子１と第二発光素子２の輝度をほぼ等しくして、特に実装領域２２の外周部分での色むらの発生を抑制できる。また、第一発光素子１、第二発光素子２の面積をほぼ等しくすることで、各発光素子に流れる電流量や発熱量をほぼ一定とできるので、第一発光素子１と第二発光素子２の劣化の度合いに大きな差が生じることを回避できる。この結果より、発光素子毎の劣化の差に起因する色むらの発生を抑制できる。なお本明細書において、第二発光素子２の面積が第一発光素子１の面積とほぼ等しいとは、第一発光素子の面積に対して０．８倍〜１．２倍を含む意味で使用する。好ましくは、第一発光素子の面積に対して約０．８６６とする。

また第二発光素子２が発する光の発光色は、第一発光素子１の発光色と一致させることが好ましい。すなわち第一発光素子１及び第二発光素子２は、共通の第一ピーク波長の光を発するものとすることが好ましい。なお半導体発光素子のピーク波長は、同じ半導体ウエハから製造した発光素子間でも多少のばらつきが生じることが一般的であることから、共通の第一ピーク波長とは厳密な一致を要求するものではない。また、人の目において同じ色と視覚される範囲であれば、同じ発光色として扱うことで差し支えない。よって本明細書においても、このような若干のばらつきを許容して共通のピーク波長乃至発光色として扱うものとする。

図１の例では、第一発光素子１を正方形状に形成している。一方、第二発光素子２は直角三角形状に形成している。直角三角形は、短辺と長辺と斜辺とでなり、短辺と長辺の間がなす角を９０°としている。上述の通り、第二発光素子２はその発光領域の面積が第一発光素子１とほぼ等しいことが好ましい。例えば第一発光素子１の一辺の長さを１とするとき、第二発光素子２は図３に示すように短辺の長さを１、長辺の長さを２、斜辺の長さを√５≒２．２４とする。これによって、第一発光素子１と第二発光素子２の面積を一致させることができる。この直角三角形においては、斜辺と短辺のなす角度は約６３．４°となり、斜辺と長辺のなす角度は約２６．６°となる。

一方において、発光素子の製造に際しては、半導体ウエハを割断して個片化するところ、半導体の成長基板にはサファイア等六方晶系の基板が用いられ、また成長基板上に成長される半導体層としてはＧａＮ系の半導体材料が採用されることが多い。サファイア基板のＣ面上にＧａＮ系の半導体材料を成長させた場合においては、劈開性は成長基板のＭ面に現れる。そして平面で見た場合、基板のＡ面と半導体層のＭ面との間には３０°のずれがあることから、結果として半導体ウエハを割断して半導体発光素子を個片化する際、６０°や３０°単位で割断することにより、劈開性を利用して効率よく割断することができ、また得られる半導体発光素子の歩留まりも向上する。したがって、第二発光素子の短辺を含む側面と斜辺を含む側面が、成長基板のＭ面を含むように製造することが好ましい。これにより、図４に示すように、短辺と長辺がなす角度を６０°とした直角三角形状に第二発光素子２’を形成することができ、第二発光素子の製造において有利となる。

この場合において、第二発光素子２’の短辺の長さを正方形状の第一発光素子１の一辺の長さ（例えば１）と一致させると、第二発光素子２’の面積は√３／２≒０．８７となり、第一発光素子１の面積（例えば１）よりも若干小さくなる。しかしながら、その差は僅かであって実用上、第一発光素子に比べて輝度が顕著に低いとか、劣化の度合いが著しく大きいといった弊害もない。一方で、第二発光素子の製造上の利点が得られるため、本願発明は第二発光素子の面積を第一発光素子と一致させる場合のみに限らず、このように若干異なる場合も含むものとする。具体的には、第二発光素子の面積を、第一発光素子の面積に対して０．８〜１．２倍とする。この範囲であれば、実用上、第一発光素子と第二発光素子の性能や寿命を同一視できる。

このようにして得られた第二発光素子２は、複数の第一発光素子１をマトリックス状に実装領域２２に配置した状態で、複数の第一発光素子１で構成された第一発光素子群１０の輪郭と、実装領域２２の輪郭との間に配置される。図１の例では、複数の第一発光素子１を実装領域２２の内部に正方形状に配置する。例えば、実装領域２２を円形とした場合、この円に内接する正方形を描き、この正方形内に収まるように第一発光素子１を縦横に並べる。この例では、正方形状の第一発光素子１を縦６個×横６個の３６個、配置している。

さらにこの状態で、３６個の第一発光素子群１０がなす大きな仮想正方形ＶＳと、実装領域２２の円との間には隙間がある。そこでこの隙間に、さらに第一発光素子１を配置する。図１の例では、仮想正方形ＶＳの各辺に沿って、第一発光素子１を２段に配置し、さらに各段の第一発光素子１の数を変更している。ここでは、下段の第一発光素子１の数は、仮想正方形ＶＳと同じ数（図１の例では６個）とし、上段の第一発光素子１の数はこれよりも少なくする（図１の例では２個）。このようにすることで、正方形状の第一発光素子１を複数、円形の実装領域２２の実装領域内に、最大限配置できる。また隣接する第一発光素子同士の間は、一定間隔としている。

さらにこの状態で、三角形状の第二発光素子２を配置する。ここでは、仮想正方形ＶＳの各辺に沿って二段に配置された第一発光素子１の内、上段側の第一発光素子（２個の最外第一発光素子１Ｍ）については、実装領域２２の外縁との間の隙間は殆ど無い。一方で、下段側の第一発光素子（６個）の内、中央（２個）を除く左右の第一発光素子（それぞれ２個）については、実装領域２２の外縁との間に隙間が存在している（図９において斜線で示す第一未実装領域ＵＡ１）。より正確には、下段側の第一発光素子の上面と、上段側の第一発光素子の側面と、実装領域２２の外縁とで囲まれた、三角形状の領域（図９のＵＡ１）が存在する。この部分に、直角三角形状に形成された第二発光素子２を配置する。これによって、従来矩形状の発光素子では埋めることが困難であった実装領域２２の周辺の領域を、三角形状とした第二発光素子２で埋めることができる。上記構成により、発光素子を増やすことによる発光出力の向上が得られ、また発光パターンを実装領域２２の円形に近付けることができ、輝度むらの少ない高品質な発光装置１００を得ることが可能となる。

なお、第二発光素子２の配置位置を特定する方法として、例えば、円形の実装領域２２に対して、この円形の中心を通る十字状に第一発光素子１を配置し（図１の例では２個の第一発光素子の組を十字状に配置）、この十字状に配置された第一発光素子１の内、最も外側、すなわち実装領域２２の外縁に沿って配置された最外第一発光素子１Ｍを基準とし、最外第一発光素子１Ｍの側方、あるいは十字状に配置された上下左右の最外第一発光素子１Ｍ同士の間に、第二発光素子２を配置すると表現することもできる。換言すると、第二発光素子２は、概ね、複数の第一発光素子１が配置されて塊状に構成される第一発光素子群１０の外郭と、実装領域２２の外郭との間の隙間領域に配置されるということができるが、図１の例では、最外第一発光素子１Ｍが、隙間領域に配置されているため、隙間領域の内、最外第一発光素子１Ｍが配置されていない領域、と捉えることもできる。いずれにしても、第一発光素子を配置できない隙間領域に、第二発光素子２を配置することで、このような隙間を低減して、発光装置１００の品質を向上させるものである。

なお、以上の例は一例であり、第一発光素子及び第二発光素子の配置パターンは、円形状の実装領域を有する基板の大きさ（半径等）、第一発光素子の形状、大きさ（一辺の長さ）、第二発光素子の形状、大きさ、あるいは発光装置に求められる品質等によって適宜変更できる。

第一発光素子１、第二発光素子２は、実装領域２２の上面に、フリップチップ実装される。あるいは、ワイヤボンディング等により実装することも可能である。発光素子は、電圧を印加することで自ら発光する半導体素子であり、窒化物半導体等から構成される既知の半導体発光素子を適用できる。また発光素子は、所望の発光色を得るために任意の波長のものを選択すればよい。具体的には、青色の光（波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ）や緑色の光（波長４９０ｎｍ〜５７０ｎｍ）を発光する発光素子としては、Ｉｎ_xＡｌ_YＧａ_1-x-yＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）で表される窒化物系半導体を、赤色の光（波長６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ）を発光する発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ，ＡｌＩｎＧａＰ等で表されるヒ素系化合物やリン系化合物の半導体をそれぞれ適用することができ、さらに混晶比により発光色を変化させた発光素子を利用できる。また前記半導体素子の成長基板としては、サファイアやＧａＮ等六方晶系の基板が用いられる。
（波長変換部材３０）

また、発光装置に波長変換部材３０を含むことができる。波長変換部材３０は、第一発光素子１及び第二発光素子２が発する第一ピーク波長の光を、この第一ピーク波長とは波長の異なる第二ピーク波長の光に変換する部材である。このような波長変換部材３０としては蛍光体が好適に利用される。

波長変換部材３０は、第一発光素子１及び第二発光素子２の上方に配置される。このような構成により発光装置は、第一発光素子１及び第二発光素子２が発する第一波長の光と、波長変換部材３０が発する第二波長の光とが混色された混色光を出力することができる。このような構成により、発光素子と波長変換部材３０がそれぞれ発する光の混色光を出力するに際して、実装領域２２の周囲部分で色むらが発生することを抑制できる。例えば、第一発光素子１、第二発光素子２に青色ＬＥＤを、波長変換部材３０にＹＡＧ等の蛍光体を用いれば、青色ＬＥＤの青色光と、この青色光で励起されて蛍光体が発する黄色光の蛍光とを混合させて得られる白色光を出力する発光装置を構成できる。

波長変換部材３０は、基本となる光透過部材として、ガラス板に波長換部材を備えたもの、あるいは波長換部材である蛍光体結晶若しくはその相を有する単結晶体、多結晶体、アモルファス体、セラミック体、あるいは蛍光体結晶粒子による、それと適宜付加された透光性材料との焼結体、凝集体、多孔質性材料、それらに透光性材料、例えば透光性樹脂を混入、含浸したもの、あるいは蛍光体粒子を含有する透光性部材、例えば透光性樹脂の成形体等で構成できる。なお光透過部材は、樹脂等の有機材料よりも無機材料で構成されることが耐熱性の観点からは好ましい。具体的には蛍光体を含有する透光性の無機材料からなることが好ましく、特に蛍光体と無機物（結合材、バインダー）との焼結体、あるいは蛍光体からなる焼結体や結晶とすることで信頼性が高まる。なお、波長変換部材３０としてＹＡＧの蛍光体を用いる場合、ＹＡＧの単結晶や高純度の焼結体のほか、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を結合材とするＹＡＧ／アルミナの焼結体、ガラスを結合材とした焼結体が信頼性の観点から好ましい。また、光透過部材を板状とすることで、面状に構成される発光素子１の出射面との結合効率が良く、光透過部材の主面とが略平行になるよう容易に位置合わせできる。加えて、光透過部材の厚みを略一定とすることで、通過する光の波長変換量を略均一として混色の割合を安定させ、発光面の部位における色むらを抑止できる。このため、１つの光透過部材に複数の第一発光素子１を搭載する場合において、個々の第一発光素子１の配置に起因する発光面内の輝度や色度の分布にむらが少なく略均一で高輝度の発光を得ることができる。
（実施形態２）

ここで実施形態２として、波長変換部材３０を備える発光装置２００の模式断面図を図５に示す。この図に示す発光装置２００は、複数の第一発光素子１、第二発光素子２を実装した実装領域２２上に、透光性の封止部材４０を設けており、さらにこの封止部材４０の上面に、波長変換部材３０を配置している。このような構成により、波長変換部材３０を発光素子と離間させて、発光素子が発する光や熱の影響で波長変換部材３０の劣化が促進される事態を回避しつつ、発光素子の発する第一ピーク波長の光を第二ピーク波長の光に変換することが可能となる。

封止部材４０には、透光性を備え、耐候性に優れた樹脂が好適に利用できる。例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ等）、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリノルボルネン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂等から選択される少なくとも１種の樹脂が挙げられる。

波長変換部材３０は、第一発光素子１及び第二発光素子２から発された光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光に変換する。このような波長変換部材には、例えば蛍光体を好適に用いることができる。また波長変換部材３０は、蛍光体を樹脂等のバインダに含有させて層状に形成した蛍光体層とすることができる。また蛍光体は一種類のみとする他、複数種類を混合させることもできる。蛍光体は公知の材料を適用すればよく、例えばＹ（イットリウム）、Ａｌ（アルミニウム）、およびＧａ（ガーネット）を混合してＣｅ等で賦活されたＹＡＧ系蛍光体や、Ｅｕ，Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活された、窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体等を用いることができる。これらの材料から、第一発光素子１及び第二発光素子２の発光色と組み合わせて、照射領域から照射される光が所望の色となるように選択する。例えば、緑色や黄色を発光するＹＡＧ系蛍光体やクロロシリケート蛍光体、赤色を発光する（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ等のＳＣＡＳＮ系蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ等のＣＡＳＮ系蛍光体が挙げられ、また２種類以上の蛍光体を混合して用いてもよい。
（実施形態３）

一方で、波長変換部材を、実装領域２２の上面、及び第一発光素子１や第二発光素子２の上面に直接設けることもできる。このような例を実施形態３として、図６の模式平面図及び図７の拡大模式断面図に示す。これらの図に示す発光装置３００は、波長変換部材として蛍光体３２を直接、第一発光素子１及び第二発光素子２を実装した実装領域２２の実装面上に塗布している。蛍光体３２を塗布する方法としては、沈降や電着、パルススプレー等が利用できる。

このように、直接、蛍光体３２を実装領域に塗布する構成においては、本願発明を適用することで色むらを低減できるという優れた効果が得られる。即ち、従来の矩形状の第一発光素子のみを用いる発光装置においては、図９の模式平面図に示すように、第一発光素子群１０の周囲と実装領域２２の外縁との間で、第一発光素子のない未実装領域ＵＡが生じる。この状態で蛍光体３２を実装領域に塗布すると、図１０の断面図に示すように、未実装領域ＵＡに蛍光体３２が塗布される結果、この領域からは蛍光体３２で波長変換された光のみが生じることとなる。例えば、第一発光素子１に青色ＬＥＤ、蛍光体３２にＹＡＧ蛍光体３２を用いる場合、第一発光素子１を実装した領域からは、青色ＬＥＤからの青色光と、ＹＡＧ蛍光体３２で波長変換された黄色光との混色光である白色光が得られる。しかし未実装領域ＵＡにおいては、青色ＬＥＤが存在しないため、波長変換された黄色光によって蛍光体が励起されるため、結果として円形状の発光装置の周囲において、白色光の周囲が部分的により黄色っぽくなり、色むらが生じる原因となっていた。

これに対して、実施形態３に係る発光装置３００においては、図６の平面図に示すように従来、未実装領域ＵＡであった領域に第二発光素子２を配置したことから、図７の断面図に示すように、実装領域２２の外周においても第二発光素子２と波長変換部材の組み合わせを配置できることから、他の領域と同様に混色光を得ることができ、結果として色むらのない均一で高品質な光を得ることが可能となる。
（実施形態４）

以上の例では、第一発光素子１に加えて、これと異なる形状の第二発光素子２を組み合わせた発光素子を説明した。ただ本発明は、追加する発光素子の種類を一種類に限定するものでなく、二種類以上の異なる形状の発光素子を組み合わせてもよい。このような構成によって、より緻密に未実装領域を発光素子で埋めて、一層均一な発光装置を得ることができる。このような例として、第三発光素子３を加えた発光装置の例を実施形態４として図８の平面図に示す。この発光装置４００の例では、上述した第一発光素子１、第二発光素子２に加えて、これらと異なる形状の第三発光素子３を組み合わせている。第三発光素子３は、直角二等辺三角形としている。第三発光素子３は、第二発光素子２を配置できない小さな隙間領域に配置している。図８では、仮想正方形ＶＳの各頂点と、実装領域２２の外縁との間に形成される第二未実装領域ＵＡ２に、第三発光素子３を配置している。これによって、図１の構成に比べ一層隙間を低減し、高出力で高品質な発光装置４００が得られる。この第三発光素子３は、第一発光素子１の半分の面積としている。すなわち第三発光素子３の直角二等辺三角形の燐辺を、第一発光素子１の一辺の長さと等しくしている。ただ、第三発光素子３の発光面積が第一発光素子１の１／２となるため、寿命や発熱の点では不利となる。また、複数の異なる発光素子を用いることで製造の手間やコストがかかる点でも不利となるため、求められる発光装置の品質や精度等に応じて適宜選択される。例えば、精度が優先される用途においては、さらに異なる形状の第四発光素子を用いる等、四種類以上の発光素子を用いることも可能である。

さらに以上の例では、予め製造された複数種類の発光素子を、別部材である円形状の実装領域を有する基板に実装する構成について説明したが、円形状の成長基板上に、異なる形状の半導体素子構造を成長させることで、同様に隙間を低減した発光装置を得ることもできる。

以上のように、円形の実装領域内に、矩形状の第一発光素子をマトリックス状に配置し、その周辺に第一発光素子とほぼ等しくした面積の三角形状に形成した第二発光素子を配置することで、輝度むらや色むらを低減した高品質な発光装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係る発光装置は、バックライト光源、照明用光源、ヘッドライト、発光素子を光源としてドットマトリックス状に配置したディスプレイ、信号機、照明式スイッチ、イメージスキャナ等の各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できる。

１００、２００、３００、４００発光装置
１第一発光素子
１Ｍ最外第一発光素子
２、２’ 第二発光素子
３第三発光素子
１０第一発光素子群
２０実装基板
２２実装領域
３０波長変換部材
３２蛍光体
４０封止部材
９１ＬＥＤ素子
ＵＡ未実装領域
ＵＡ１第一未実装領域；ＵＡ２…第二未実装領域
ＣＡ外縁近傍領域
ＶＳ仮想正方形

Claims

円形状の実装領域を有する基板と、
前記実装領域上に、複数が一定の間隔でマトリックス状に配置された、個々の形状を矩形状とする第一発光素子と、
前記実装領域上であって、前記第一発光素子の実装された周囲で、複数が該実装領域の円形の外縁に沿うように配置された、個々の形状を三角形状とする第二発光素子と
を備え、
前記第二発光素子は、前記第一発光素子と同一の発光色の光を発光するものであり、
前記第二発光素子の面積が、該第一発光素子の面積とほぼ等しいことを特徴とする発光装置。
請求項１に記載の発光装置であって、
前記第一発光素子及び第二発光素子が、第一ピーク波長の光を発するものであり、
前記第一発光素子及び第二発光素子の上方に配置された、前記第一発光素子及び第二発光素子が発する第一ピーク波長の光を、該第一ピーク波長と異なる第二ピーク波長の光に変換する波長変換部材を備えており、
前記第一発光素子及び第二発光素子が発する第一ピーク波長の光と、前記波長変換部材が発する第二ピーク波長の光が混色された混色光を出力可能としてなる発光装置。
請求項２に記載の発光装置であって、
前記波長変換部材が、前記実装領域、前記第一発光素子及び前記第二発光素子の上面に直接設けられてなる発光装置。
請求項１〜３のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記第一発光素子が、正方形状に形成されてなる発光装置。
請求項４に記載の発光装置であって、
前記第二発光素子が直角三角形状であって、短辺を前記第一発光素子の一辺とほぼ同じ長さとし、斜辺をその２倍としてなる発光装置。
請求項５に記載の発光装置であって、
前記第二発光素子は六方晶系の成長基板を有し、短辺を含む側面と斜辺を含む側面が前記成長基板のＭ面を含む発光装置。
請求項４に記載の発光装置であって、
前記第二発光素子が直角三角形状であって、短辺を前記第一発光素子の一辺とほぼ同じ長さとし、長辺をその２倍としてなる発光装置。
請求項１〜７のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記円形状の外縁において、該円形状の中心を通る十字と交差する部分に前記第一発光素子が配置され、これら外縁に配置された第一発光素子同士の間であって、外縁と沿う領域に、前記第二発光素子が配置されてなる発光装置。
請求項１〜８のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記第二発光素子の面積を、前記第一発光素子の面積に対して０．８〜１．２倍に設定してなる発光装置。