JP2017033971A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱性に優れ、所望の白色光を照射することができる発光装置を提供する。
【解決手段】 発光装置１は、基板２と、配線基板３と、発光素子４と、枠体５と、波長変換部材６と、透明板状部材７と、を備え、枠体５の開口周縁と透明板状部材７の枠体対向面７ａとの間に反射吸収部材７ｂが設けられている。波長変換部材６は、透明板状部材７の枠体対向面７ａに設けられる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体発光素子を光源とする発光装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子などの半導体発光素子を光源とする発光装置は、冷陰極管などの発光装置と比べて小型化が可能であり、発光効率に優れ、故障の発生率も小さいことから、露光装置や照明装置などに使用されている。

照明装置は、白色光を照射するのが好ましいが、半導体発光素子は、出射光のスペクトルが狭く、ほぼ単一色の光しか出射することができないので、たとえば、出射光の波長（色）が異なる半導体発光素子を複数並べて混色させて白色光を照射する構成がある。出射光の波長を異ならせるのは、たとえば、半導体発光素子の活性層を異なる化合物で構成することで可能となる。層構成の異なる半導体発光素子は個別に製造されるが、出射光を混色させるためには、製造された各素子を予め定める密度で実装させる必要があり、各素子の製造工程および実装工程も含めた照明装置の製造工程が繁雑なものとなる。

半導体発光素子からの単一色の出射光によって白色光を照射する構成として、蛍光物質を用いるものがある。蛍光物質は、半導体発光素子から出射された出射光を励起光として蛍光を発する。この蛍光は、励起光の波長とは異なる波長の光であり、すなわち出射光から波長変換されて異なる色の光が発せられることになる。出射光と、出射光から波長変換された蛍光との混色により、白色光を照射することができる。複数種類の蛍光物質を用いる場合は、出射光を利用することなく、出射光から波長変換された複数種類の蛍光同士の混色により、白色光を照射することができる。蛍光物質は、たとえば、樹脂層中に分散させて用いる。

蛍光物質を用いる構成を採用することにより、１つの種類の半導体発光素子のみを用いて白色光を照射できるので、１つの製造工程で複数の素子を所望の密度で配置することができる。これにより、容易に光量の大きな照明装置を実現することが可能であるが、半導体発光素子からの発熱量および波長変換時の蛍光体からの発熱量も大きくなり、半導体発光素子および蛍光体を分散させた樹脂層が劣化する。

特許文献１記載の発光素子は、蛍光体層を透明熱伝導層下に設け、発光半導体から透明熱伝導層および蛍光体層に光を放出するものである。

特表２０１２−５０２４４９号公報

特許文献１記載の発光素子は、透明熱伝導層によって熱を放散させることができるが、半導体発光素子から出射された光が透明熱伝導層と蛍光体層との界面や透明熱伝導層と透明熱伝導層を支持する部材との界面などで反射されることにより、透明熱伝導層の端面から漏れるおそれがある。出射光と蛍光とを混色させる構成では、漏れ光が単一色として意図しない位置から照射される。すなわち、漏れ光が単一色として透明熱伝導層の端面から照射されることで、蛍光と混色せず、目的の白色光が得られない。すなわち、透明熱伝導層の端面付近では、半導体発光素子から出射された光が単一色として出射されることによ
り、発光素子の照射領域において、白色光として照射される中央領域の外周領域に半導体発光素子から出射された単一色の光が照射されやすくなる。よって、発光素子の照射領域は、一様な白色光として照射されないおそれが生じる。また、蛍光のみを混色させる構成では、上述と同様に、発光素子の照射領域における中央領域では白色光は得られても、発光素子の照射領域における外周領域では、白色光に透明熱伝導層の端面付近から出射される、半導体発光素子からの出射光の単一色が加わって、やはり発光素子の照射領域において目的の白色光が得られない。発光素子の発光量が大きくなるほど、この問題は顕著なものとなる。

本発明の目的は、放熱性に優れ、所望の白色光を照射することができる発光装置を提供することである。

本発明の一つの態様の発光装置は、板状の基板と、前記基板の一方主面に設けられる発光素子と、前記発光素子を取り囲むように、前記一方主面に設けられる枠体と、熱伝導性を有し、前記発光素子から出射される光を透過する透明板状部材であって、前記枠体の開口を覆う、前記枠体に対向する枠体対向面を有する透明板状部材と、前記発光素子から出射される光に励起されて蛍光を発する蛍光物質および該蛍光物質が分散される無機材料を含む波長変換部材であって、前記透明板状部材の前記枠体対向面に設けられる波長変換部材と、前記枠体の開口周縁と前記枠体対向面との間に設けられ、前記発光素子から出射された光を反射または吸収する反射吸収部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の一つの態様の発光装置によれば、発光素子から出射された光は、波長変換部材に照射され、波長変換されて透明板状部材に入射し、透明板状部材から白色光として外部へ出射される。波長変換部材を透過せずに透明板状部材に入射し、透明板状部材の端面から漏れ出る僅かな発光素子からの光、および波長変換部材を透過して透明板状部材に入射し、透明板状部材内を進行しながら透明板状部材の端面から漏れ出る僅かな発光素子からの光は、枠体の開口周縁と透明板状部材との間に設けられた反射吸収部材により、反射または吸収されるので漏れ光を低減することができる。

これにより、透明板状部材を設けても、意図しない混色が発生することを防ぎ、放熱性に優れ、所望の白色光を照射することができる。

本発明の第１実施形態に係る発光装置１を示す斜視図である。 発光装置１の構成を示す分解斜視図である。 発光装置１の外観を示す図である。 発光装置１の縦断面図である。 反射吸収部材７ｂの一例を拡大した拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る発光装置１Ａを示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る発光装置１Ｂを示す縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係る発光装置１Ｃを示す縦断面図である。

図１は、本発明の実施形態に係る発光装置１を示す斜視図であり、図２は、発光装置１の構成を示す分解斜視図であり、図３は、発光装置１の外観を示す図である。図３（ａ）は、平面図であり、図３（ｂ）は、側面図である。図４は、発光装置１の縦断面図である。

発光装置１は、基板２と、配線基板３と、発光素子４と、枠体５と、波長変換部材６と、透明板状部材７と、を備え、枠体５の開口周縁と透明板状部材７との間に反射吸収部材７ｂが設けられている。本実施形態の発光装置１は、発光素子４から出射される光を励起光として、波長変換部材６に含まれる複数種類の蛍光物質から発せれられる蛍光を混色させて白色光を照射するものである。発光素子４から出射される光は、たとえば、波長が３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、波長変換部材６に含まれる蛍光物質は、発光素子４から出射される光に励起されて、赤色光、青色光および緑色光の蛍光を発する。なお、発光素子４から出射される光の波長は、３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下に限定されず、波長変換後の蛍光が混色することにより白色光を照射できる構成であれば、発光素子４と波長変換部材６に含まれる蛍光物質との組合わせにより適宜選択することができる。

基板２は、金属材料からなる矩形板状の部材である。基板２は、その一方主面２ａに配線基板３および発光素子４を実装する。基板２を構成する金属材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）または銅合金、ステンレス（ＳＵＳ）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、４２アロイなどを用いることができ、配線基板３および発光素子４に対するグランド電極としての機能、発光素子４で発生する熱を放熱するための熱伝導部材としての機能、発光装置１の機械的強度を高める機能などを備えていてもよい。

基板２の厚みは、要求される機能、構成する金属材料などに応じて適宜設定すればよく、例えば銅からなる場合は、０．５〜５ｍｍとすればよい。

配線基板３は、発光素子４と発光装置１の外部とを電気的に接続し、発光素子４への電流または電圧の供給、点灯および消灯の制御のための電気信号を伝送する。配線基板３は、電気信号を伝送可能であれば、セラミック絶縁材料と導体材料とからなるセラミック配線基板であっても、樹脂絶縁材料と導体材料とからなる有機配線基板であってもよい。配線基板３は、矩形板状であり、中央に貫通孔または凹部が設けられ、貫通孔内または凹部内に発光素子４が収容される。配線基板３中央に貫通孔が設けられる場合、発光素子４は、基板２の一方主面２ａに直接実装され、凹部が設けられる場合、発光素子４は、配線基板３の一部である凹部の底部を介して基板２の一方主面２ａに実装される。

配線基板３が、セラミック配線基板の場合、セラミック材料から成る絶縁層に配線導体が形成される。セラミック配線基板は、１層のセラミック絶縁層から形成されていても良いし、２層または３層以上の複数のセラミック絶縁層から形成されていても良い。

セラミック配線基板の内部には、各絶縁層を貫通する貫通導体と内部配線とから成る配線導体が設けられていても良いし、その上面または下面に露出した配線導体を有していても良い。

セラミック配線基板で用いられるセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミック焼結体等が挙げられる。

また、配線基板３が、有機配線基板の場合、有機材料から成る絶縁層に配線導体が形成される。有機配線基板は、１層の絶縁層から形成されていても良いし、２層または３層以上の複数の絶縁層から形成されていても良い。

有機配線基板は、例えば、プリント配線基板、ビルドアップ配線基板またはフレキシブル配線基板等の絶縁層が有機材料から成るものであれば良い。有機配線基板で用いられる有機材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂またはフッ素系樹脂等が挙げられる。

有機配線基板の内部には、内部配線と、他の内部配線と電気的に接続する層間接続導体とから成る配線導体が設けられていても良いし、その上面または下面に露出した配線導体を有していても良い。

また、配線基板３は上面、下面および側面等に、外部配線と電気的に接続するための外部接続用電極が設けられている。本実施形態では配線基板３の上面に外部接続用電極３ａが設けられている。外部接続用電極３ａは、配線基板３の内部の配線導体を介して、貫通孔内または凹部内で配線基板３の上面側の開口部の周縁が、他の部分と比べて一段低い段差部３ｂの底面に設けられた素子接続用電極（不図示）と接続している。素子接続用電極と発光素子４とは、ボンディングワイヤなどの接続部材によって電気的に接続される。

発光素子４は、基板２の一方主面２ａに直接または配線基板３を介して設けられる。発光素子４は、例えば、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４は、例えば３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の紫色の光を励起光として出射することができる。

発光素子４は、例えば、発光装置１の出力が１０，０００Ｗ、１０００ｌｍ（ルーメン）であり、このような大光量の要求に答えるべく、複数の素子がアレイ状に並んで設けられ、本実施形態では、例えば９個の素子が３行×３列で並んでいる。複数の素子は、個別に製造された素子を複数準備し、基板２の一方主面２ａに並べて実装されてもよいが、同一波長の光を出射する複数の発光点を有する１つの発光素子として製造されたものであってもよい。複数の発光点を有する発光素子４であれば、大光量を満足するとともに、実装は１つの素子を実装するだけでよいので、実装工程が容易である。

枠体５は、発光素子４を取り囲むように、基板２の一方主面２ａに設けられる。枠体５は、基板２と同様に、金属材料からなる矩形板状の部材であり、中央に開口５ａを有する。発光素子４から出射された光は、開口５ａを通って外部へと照射される。

本実施形態では、枠体５の基板２に対向する側には、配線基板３が嵌合する凹部５ｃが設けられ、枠体５の基板２に対向する側とは反対側には、後述の波長変換部材６と透明板状部材７とが配置される段差部５ｂが設けられる。基板２の平坦な一方主面２ａに配線基板３が実装された状態では、配線基板３の部分が一方主面２ａに対して凸の状態となるので、配線基板３の形状に合わせて枠体５には、配線基板３が嵌合する凹部５ｃが設けられる。枠体５は、基板２に対向する側の凹部５ｃ以外の部分において、基板２の一方主面２ａと接合される。もしくは、枠体５は、基板２に対向する側の凹部５ｃおよび凹部５ｃ以
外の部分において、配線基板３および基板２の一方主面２ａと接合される。

枠体５の基板２に対向する側とは反対側において、開口５ａの周縁が、他の部分と比べて一段低い段差部５ｂが設けられる。この段差部５ｂには、波長変換部材６と透明板状部材７とが配置される。波長変換部材６は、透明板状部材７の基板に対向する側の面に、開口５ａ内に収まるように設けられる。段差部５ｂの深さは、透明板状部材７の厚みと反射吸収部材７ｂの厚みとの和にほぼ等しく、枠体５の基板２に対向する側とは反対側の段差部５ｂ以外の部分と透明板状部材７の表面とがほぼ同一の高さとなっている。また、段差部５ｂの深さは、透明板状部材７の厚みと反射吸収部材７ｂの厚みとの和より大きくてもよい。

なお、枠体５は、本実施形態では段差部５ｂおよび凹部５ｃを設ける構成としているが、いずれも必須の構成ではない。枠体５に段差部５ｂが設けられない場合であっても、開口周縁に波長変換部材６と透明板状部材７とを配置することは可能であり、このとき、波長変換部材６は、開口５ａに収めることができるが、少なくとも透明板状部材７は、枠体５の基板２に対向する側とは反対側の面よりも突出した形状となる。凹部５ｃが設けられない場合、たとえば、基板２の一方主面２ａに凹部を設けて配線基板３をこの基板２の凹部内に収容するようにすれば枠体５に凹部を設ける必要がない。

枠体５を構成する金属材料としては、基板２と同様の金属材料、例えば、銅（Ｃｕ）または銅合金、ステンレス（ＳＵＳ）、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、４２アロイなどを用いることができる。枠体５の厚みは、要求される機能、構成する金属材料などに応じて適宜設定すればよく、例えば銅からなる場合は、０．５〜５ｍｍとすればよい。

波長変換部材６は、発光素子４から出射された光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質と、蛍光物質が分散される無機材料とを含み、透明板状部材７の枠体対向面７ａに設けられる。

蛍光物質は、発光素子４との組合せにおいて、発する蛍光が白色光となるように選択される。無機材料は、発光素子４から出射される光を透過する材料であって、蛍光物質が分散される材料であればよい。例えば、透明セラミック材料またはガラス材料等の透光性の無機材料が用いられる。

蛍光物質は、発光素子４から出射された、３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の光によって励起され、青色の蛍光を発する青色蛍光物質、発光素子４から出射された、３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の光によって励起され、赤色の蛍光を発する赤色蛍光物質、発光素子４から出射された、３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の光によって励起され、緑色の蛍光を発する緑色蛍光物質を含み、これら３色の蛍光物質が均等に無機材料中に分散される。

青色蛍光物質としては、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、（ＳｒＣａＢａＭｇ）_１０（ＰＯ４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕなどを用いることができ、赤色発光用蛍光物質としては、（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕなどを用いることがで
き、緑色発光用蛍光物質としては、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎなどを用いることができる。

波長変換部材６の厚みは、要求される波長変換特性、構成する無機材料などに応じて適宜設定すればよく、例えば０．２〜２ｍｍとすればよい。

透明板状部材７は、熱伝導性を有し、枠体５の開口５ａを覆い、枠体５に対向する枠体対向面７ａを有しており、上記のように枠体対向面７ａに波長変換部材６が設けられてい
る。

透明板状部材７は、波長変換部材６によって波長変換された光、すなわち白色光に対して透明であればよく、例えば、発光素子４から出射される光や白色光の透過率が９５％以上であればよい。

透明板状部材７を構成する材料は、白色光に対して透明で、熱伝導性を有していればよく、例えばサファイアなどの透明セラミック材料またはガラス材料などを用いることができる。

透明板状部材７の厚みは、要求される熱伝導性および光透過率、構成する材料などに応じて適宜設定すればよく、例えばサファイアからなる場合は、０．２〜２ｍｍとすればよい。

発光装置１で生じる熱には、発光素子４が動作することにより発光素子４で発生する熱、波長変換部材６において、蛍光物質が励起されて蛍光を発することにより発生する熱がある。発光素子４で発生した熱は、一部が基板２、枠体５および配線基板３を伝導して放熱され、一部が開口５ａで囲まれる、発光素子４の周辺空間を加熱する。この周辺空間の熱は、波長変換部材６を介して透明板状部材７に伝導され、さらに透明板状部材７から枠体５へと伝導され、基板２および配線基板３を介して放熱される。波長変換部材６で発生した熱も透明板状部材７を介して枠体５へと伝導され、基板２および配線基板３を介して放熱される。

蛍光物質を分散させる材料に無機材料を用いることにより、波長変換部材６は、例えば、樹脂材料などを用いる場合に比べて耐熱性や耐候性に優れる。また、無機材料を用いることで、長期にわたって熱伝導性を安定して維持することができるので、発光素子４で発生した熱および蛍光物質が励起されて発生する熱が、長期にわたって透明板状部材７に安定して伝導され易い。

本実施形態では、枠体５の開口周縁である段差部５ｂと透明板状部材７の枠体対向面７ａとの間に設けられ、発光素子４から出射された光を反射または吸収する反射吸収部材７ｂを備える。反射吸収部材７ｂが反射または吸収する光は、発光素子４から出射されたのち波長変換部材６を透過せず、波長変換部材６の外方を通過した光や、発光素子４から出射されたのちに波長変換部材を透過して透明板状部材に入射し、透明板状部材の外周縁付近から出射される光、すなわち波長変換されていない発光素子４から出射される光である。

波長変換部材６を透過しなかった発光素子４からの光や、波長変換部材６を透過した発光素子４からの光は、一部が透明板状部材７と波長変換部材６との界面や、界面などで反射されることにより、透明板状部材７の外周縁付近に到達し、透明板状部材７の外周縁付近から出射してしまう。透明板状部材７の外周縁付近から出射した発光素子４からの光は、波長変換部材６によって波長変換されずに発光装置１の照射光に含まれることになる。

透明板状部材７の外周縁付近から出射してしまう発光素子４からの光は、いわゆる漏れ光であり、意図しない光であるので、波長変換部材６で波長変換された蛍光が混色された白色光に漏れ光がさらに混ざり込んだ場合、意図しない色の光が発光装置１から照射されてしまうことになる。すなわち、透明板状部材７の外周縁付近では、発光素子４からの光が単一色の光として出射されることにより、発光装置１の照射領域において、白色光として照射される中央領域と、透明板状部材７の外周縁付近から出射される、発光素子４からの光によって照射される外周領域との間で色むらが生じやすくなる。発光素子４が照射す
る光の光量が比較的小さい場合は、漏れ光の影響による、発光装置１の照射領域における色むらも小さいが、光量が比較的大きくなると、漏れ光の影響も大きくなる。本実施形態のように発光素子４から出射される光の波長が３８０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下である場合、観察される照射光は、上述のように照射領域の外縁部分がやや紫がかった白色光となってしまう。さらに、波長変換部材６で波長変換されずに発光装置１の外部に出射される、発光素子４から出射された光の漏れ光が増加すると、発光装置１から出射される、波長変換部材６で波長変換された蛍光が混色された白色光の出力が低下する。

本実施形態では、透明板状部材７ではなく波長変換部材６が発光素子４に対向しているので、発光素子４から出射された光は、波長変換部材６に入射され、波長変換部材６に分散された蛍光物質によって波長変換された蛍光が透明板状部材７に入射し、透明板状部材７から白色光として外部へ出射される。発光素子４から出射され、波長変換部材６を透過しなかった僅かな光や、波長変換されずに波長変換部材６を透過する僅かな光は、枠体５の開口周縁と透明板状部材７との間に設けられた反射吸収部材７ｂにより、反射または吸収されるので、透明板状部材７の外周縁付近から漏れ出る発光素子４からの光を低減することができる。透明板状部材７の外周縁付近に発光素子４からの一部の光が進行したとしても、透明板状部材７と反射吸収部材７ｂとの界面において、反射吸収部材７ｂによって吸収または反射されるので、透明板状部材７の外周縁付近から発光装置１の外部に出射してしまう漏れ光を低減することができる。反射吸収部材７ｂで発光素子４からの一部の光が吸収されると、吸収された光の分だけ透明板状部材７の外周縁付近から発光装置１の外部に出射される光を減らすことができる。

これにより、発光装置１は、透明板状部材７を設けても、意図しない、発光素子４から出射される光の混色が発生することを防ぐことができるので、透明板状部材７による放熱性に優れ、所望の白色光を照射することができる。

反射吸収部材７ｂは、少なくとも透明板状部材７の枠体対向面７ａが、枠体５の開口周縁と重なる領域に設ければよい。反射吸収部材７ｂの大きさは、枠体５の段差部５ｂの大きさや透明板状部材７の大きさなどによって適宜設定すればよいが、例えば透明板状部材７の端面から内側に０．５〜５ｍｍの幅で設ければよい。

反射吸収部材７ｂを構成する材料は、発光素子４から出射された光を反射または吸収可能な材料であれば、どのような材料であってもよく、金属材料、セラミック材料、樹脂材料などであってもよい。反射吸収部材７ｂは、枠体５と透明板状部材７との接合材を兼ねていてもよく、その場合は、反射吸収部材７ｂを構成する材料は、枠体５を構成する金属材料である第１金属材料とは異なる種類の第２金属材料であってもよい。反射吸収部材７ｂを構成する材料は、１種類に限らず複数種類の材料を積層して構成してもよい。

図５は、反射吸収部材７ｂの一例を拡大した拡大断面図である。反射吸収部材７ｂは、枠体５と透明板状部材７との間に設けられ、枠体５の開口周縁側からはんだ層８、金層９、ニッケル層１０、メタライズ層１１の順に積層されている。

はんだ層８は、枠体５の開口周縁において、枠体５の表面に、接合材であるはんだを層状に形成したものである。はんだ層８の厚みは、例えば、１０〜１００μｍである。

メタライズ層１１は、少なくとも透明板状部材７の枠体対向面７ａが、枠体５の開口周縁と重なる領域の表面に、モリブデンやマンガン等の高融点金属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印刷した後に焼結したり、銀や白金またはチタン等の金属材料を薄膜蒸着法などで薄膜形成した金属層である。メタライズ層１１の厚みは、例えば、１〜１００μｍである。ニッケル層１０は、メタライズ層１１の表面に、ニッケルめっきで形成されためっき層である。ニッケル層１０の厚みは、例えば、１〜１０μｍである。金層９は、ニッケル層１０の表面に金めっきで形成されためっき層である。金層９の厚みは、例えば、０．１〜５μｍである。

図４および図５に示す反射吸収部材７ｂの一例では、発光素子４から出射された光のうち、波長変換部材６の外周縁に向かう光の一部は、波長変換部材６に入射されずに、開口５ａと波長変換部材６との間に設けられる僅かな隙間に進行し、この隙間で反射を繰り返しながら、反射吸収部材７ｂの開口５ａ側の内周面に到達する。この時、反射吸収部材７ｂが、発光素子４から出射される光に対して反射率が低いモリブデンやマンガン等の高融点金属材料から成る場合には、反射吸収部材７ｂに到達した発光素子４からの光は、低反射率の反射吸収部材７ｂで吸収されやすくなる。よって、反射吸収部材７ｂは、発光素子４からの光を吸収するとともに、透明板状部材７に入射する発光素子４からの光を減らすことができるので、波長変換されずに透明板状部材７の外周縁付近から発光装置１の外部に出射してしまう光を低減することができる。また、波長変換部材６と反射吸収部材７ｂとの僅かな隙間で反射を繰り返しながら透明板状部材７に入射した光の一部は、透明板状部材７と外部空気との界面で反射され、反射吸収部材７ｂに入射されるとともに、透明板状部材７から出射する前に低反射率の反射吸収部材７ｂで吸収されやすくなる。さらに、透明板状部材７の枠体対向面７ａに設けられるメタライズ層１１が発光素子４から出射される光に対して反射率が低いモリブデンやマンガン等の高融点金属材料から成る場合には、反射吸収部材７ｂに入射された発光素子４からの光は、低反射率の反射吸収部材７ｂでより吸収されやすくなる。

また、反射吸収部材７ｂが発光素子４から出射される光に対して反射率が高い銀や白金等の高反射率の金属材料から成る場合には、波長変換部材６に入射されずに、開口５ａと波長変換部材６との間に設けられる僅かな隙間に進行し、この隙間で反射を繰り返しながら、反射吸収部材７ｂに到達した光は、反射吸収部材７ｂによって反射されやすくなる。その結果、反射吸収部材７ｂで反射された発光素子４からの光は波長変換部材６へと向かい、波長変換部材６に入射されやすくなるので、波長変換されずに出射してしまう光を低減することができる。なお、透明板状部材７の枠体対向面７ａに設けられるメタライズ層１１が発光素子４から出射される光に対して反射率が低いモリブデンやマンガン等の高融点金属材料から成り、メタライズ層１１の下面に設けられる金属材料が発光素子４から出射される光に対して反射率が高い金属材料からなる場合には、上述の作用効果の相互作用により、波長変換されずに発光装置１の外部に出射される光をさらに低減することができる。

以下では、本発明の他の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る発光装置１Ａを示す縦断面図である。第２実施形態の発光装置１Ａは、図４に示した第１実施形態の発光装置１と反射吸収部材７ｂの大きさが異なるだけであり、発光装置１と同じ部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。第２実施形態では、反射吸収部材７ｂは、平面視で枠体５の開口５ａの内方に延出して設けられる。これにより、波長変換部材６の外周縁部では、波長変換部材６と透明板状部材７との間に反射吸収部材７ｂが挟持されることになり、波長変換部材６と反射吸収部材７ｂとの僅かな隙間が無くなり、波長変換されていない、発光素子４から出射される光が透明板状部材７に直接入射してしまうことを抑制することができる。

図７は、本発明の第３実施形態に係る発光装置１Ｂを示す縦断面図である。第３実施形態の発光装置１Ｂは、第１実施形態の発光装置１と波長変換部材６の大きさが異なり、反射吸収部材７ｂの構成が異なるだけであり、発光装置１と同じ部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。第３実施形態では、波長変換部材６が第１実施形態よりも大きく、波長変換部材６の外周部が、枠体５の開口周縁と透明板状部材７の枠体対向面７
ａとの間に挟持される。波長変換部材６は、透明板状部材７よりは小さい外形を有し、反射吸収部材１２は、枠体５の開口周縁と枠体対向面７ａとの間で、波長変換部材６を外囲するように設けられる。反射吸収部材１２は、樹脂材料中に少なくとも光吸収用のフィラーまたは光反射用のフィラーが分散された樹脂接合材で構成される。樹脂材料は、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂等を用いることができる。光吸収用のフィラーは、例えば酸化クロムや酸化鉄、酸化コバルト等の金属粉末を用いることができる。光反射用のフィラーは、例えば白色のアルミナ粉末や銀粉末、アルミニウム粉末等の金属粉末を用いることができる。

波長変換部材６が予め設けられた透明板状部材７を、波長変換部材６が枠体５の開口周縁の段差部５ｂに面するように当接して配置し、透明板状部材７と枠体５との隙間から未硬化の液状樹脂接合材を注入し、枠体５の開口周縁と枠体対向面７ａとの間だけでなく、透明板状部材７の側面７ｃと枠体５との間にも液状樹脂接合材を充填する。その後、未硬化の液状樹脂接合材は、加熱されたり、紫外光等の電磁波が照射されることによって硬化され、反射吸収部材１２が形成されるとともに、波長変換部材６と透明板状部材７とが反射吸収部材１２によって枠体５に接合される。さらに液状樹脂接合材を枠体５および透明板状部材７の上面にオーバーフローさせてもよい。これにより、波長変換部材６と透明板状部材７とは、反射吸収部材１２によってより強固に枠体５に接合されるとともに、透明板状部材７の外周縁付近から発光装置１Ｂの外部に漏れ出る、発光素子４からの光を低減することができる。

波長変換部材６の外周部を、枠体５の開口周縁と透明板状部材７の枠体対向面７ａとの間に挟持させ、波長変換部材６下面の外周部を段差部５ｂに当接させて配置することにより、発光素子４から出射された光は、全て波長変換部材６に入射され、波長変換部材６を透過せずに透明板状部材７に直接入射する光は無いので、波長変換されずに出射してしまう発光素子４からの光を低減することができる。

図８は、本発明の第４実施形態に係る発光装置１Ｃを示す縦断面図である。第４実施形態の発光装置１Ｃは、第１実施形態の発光装置１と枠体５の段差部の形状が異なるだけであり、発光装置１と同じ部位については、同じ参照符号を付して説明を省略する。第４実施形態では、枠体５の開口周縁は、他の部分よりも一方主面側に一段低い段差が設けられている。枠体５の段差部が２段であり、第１実施形態と同様に透明板状部材７の枠体対向面７ａと反射吸収部材７ｂを介して接合される段差部５ｂと、この段差部５ｂよりもさらに一段低い第２段差部５ｄが設けられる。

第２段差部５ｄは、平面視で波長変換部材６の外周部と重なるように位置し、波長変換部材６と接触していてもよく、接触していなくてもよい。このような第２段差部５ｄを設けることにより、発光素子４から出射された光のほぼ全てが波長変換部材６に入射される。波長変換部材６の外周部に向かう光のうち、波長変換部材６表面で反射した光の一部が、波長変換部材６と第２段差部５ｄとの間隙を進行する可能性があるが、この間隙内では波長変換部材６表面または第２段差部５ｄ表面で反射を繰り返すことになり、波長変換部材６に入射する可能性が高い。もし反射を繰り返しながら波長変換部材６に入射することなく間隙内を進行する光があったとしても、進行した先には反射吸収部材７ｂがあるので、反射吸収部材７ｂで反射、吸収されて発光装置１Ｃの外部に出射してしまう光は低減される。

本発明の発光装置１は、１つで大光量の出力が可能であるので、たとえば、１つの発光装置１でスポットライトなどの点状発光装置として使用することも可能であり、複数の発光装置１を線状に並べて大光量の線状発光装置としてもよく、複数の発光装置１をアレイ状に並べて大光量の面状発光装置としてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 発光装置
２ 基板
２ａ 一方主面
３ 配線基板
３ａ 外部接続用電極
４ 発光素子
５ 枠体
５ａ 開口
５ｂ 段差部
５ｃ 凹部
５ｄ 第２段差部
６ 波長変換部材
７ 透明板状部材
７ａ 枠体対向面
７ｂ 反射吸収部材
７ｃ 側面
８ はんだ層
９ 金層
１０ ニッケル層
１１ メタライズ層

Claims (7)

1. 板状の基板と、
   前記基板の一方主面に設けられる発光素子と、
   前記発光素子を取り囲むように、前記一方主面に設けられる枠体と、
   熱伝導性を有し、前記発光素子から出射される光を透過する透明板状部材であって、前記枠体の開口を覆う、前記枠体に対向する枠体対向面を有する透明板状部材と、
   前記発光素子から出射される光に励起されて蛍光を発する蛍光物質および該蛍光物質が分散される無機材料を含む波長変換部材であって、前記透明板状部材の前記枠体対向面に設けられる波長変換部材と、
   前記枠体の開口周縁と前記枠体対向面との間に設けられ、前記発光素子から出射された光を反射または吸収する反射吸収部材と、を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記透明板状部材は、透明セラミック材料またはガラス材料からなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記無機材料は、透明セラミック材料またはガラス材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
4. 前記枠体の開口周縁は、他の部分よりも前記一方主面側に一段低い段差を成すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
5. 前記段差部は、２段であり、前記一方主面から遠い側の段差と前記枠体対向面との間に前記反射吸収部材が設けられ、前記一方主面に近い側の段差は、平面視で前記波長変換部材の外周部と重なることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
6. 前記反射吸収部材は、平面視で前記枠体の開口の内方に延出して設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
7. 前記波長変換部材の外周部が、前記枠体の開口周縁と前記枠体対向面との間に挟持され、
   前記反射吸収部材は、前記枠体の開口周縁と前記枠体対向面との間で、前記波長変換部材を外囲するように設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。

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