JP2017050472A - 発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、かつ、簡易な構成で高い光取り出し効率を有する発光モジュールを提供する。【解決手段】発光モジュール１は、基板１０と、基板１０に設けられたＬＥＤチップ２０と、ＬＥＤチップ２０を覆う透光性の封止部材３０とを備え、封止部材３０の上面３１には、予め定められた形状のナノオーダーの凹凸パターン４０が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、発光モジュールに関する。

従来、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの半導体発光素子を光源とする発光装置、及び、当該発光装置を備える照明装置などが知られている。例えば、特許文献１には、ＬＥＤの光取り出し効率を高めるために、凹凸が形成されたサファイア基板を用いて、半導体層を結晶成長させることが開示されている。

特開２０１２−１１４２７７号公報

しかしながら、上記従来の技術のように、サファイア基板を加工する場合には、サファイア基板は硬くて加工が難しく、また、結晶成長にダメージを与える危険性がある。

また、レンズ又は反射部材（リフレクタ）を用いてＬＥＤの光取り出し効率を高めることも考えられるが、部品点数の増加を招き、構造が複雑化及びサイズの大型化などの問題がある。

そこで、本発明は、小型で、かつ、簡易な構成で高い光取り出し効率を有する発光モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る発光モジュールは、基板と、前記基板に設けられたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを覆う透光性の封止部材とを備え、前記封止部材の上面には、予め定められた形状のナノオーダーの凹凸パターンが設けられている。

本発明によれば、小型で、かつ、簡易な構成で高い光取り出し効率を有する発光モジュールを提供することができる。

実施の形態１に係る発光モジュールの概略平面図である。 実施の形態１に係る発光モジュールの概略断面図である。 実施の形態１に係る封止部材の上面に設けられた凹凸パターンの概略断面図である。 実施の形態１に係る封止部材の上面に設けられた凹凸パターンの概略平面図である。 実施の形態１に係るＬＥＤチップの上面と凹凸パターンとの面積比に対するＬＥＤチップの全光束比を示す図である。 実施の形態１に係る凹凸パターンが設けられた場合（実施例）と、凹凸パターンが設けられていない場合（比較例）とにおける発光モジュールからの出射光の放射パターンを示す図である。 実施の形態１の変形例１に係る発光モジュールの概略断面図である。 実施の形態１の変形例２に係る発光モジュールの概略断面図である。 実施の形態２に係る発光モジュールの概略平面図である。 実施の形態２に係る発光モジュールの概略断面図である。 実施の形態２の変形例に係る発光モジュールの概略断面図である。 実施の形態３に係る発光モジュールの概略断面図である。 実施の形態３の変形例に係る発光モジュールの概略断面図である。 実施の形態４に係る発光モジュールの概略断面図である。 実施の形態４の変形例に係る発光モジュールの概略断面図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る発光モジュールについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態において、略一致又は略同じなどの表現を用いている。例えば、略一致は、完全に一致することを意味するだけでなく、実質的に一致する、すなわち、例えば数％程度の誤差を含むことも意味する。他の「略」を用いた表現についても同様である。

（実施の形態１）
［発光モジュールの構成］
まず、実施の形態１に係る発光モジュールの構成について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る発光モジュール１を示す概略平面図である。図２は、本実施の形態に係る発光モジュール１の概略断面図である。具体的には、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面を示している。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る発光モジュール１は、基板１０と、ＬＥＤチップ２０と、封止部材３０とを備える。発光モジュール１は、基板１０にＬＥＤチップ２０が直接実装された、いわゆるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造のＬＥＤモジュールである。

基板１０は、ＬＥＤチップ２０を実装するためのＬＥＤ実装用基板である。基板１０は、例えば、セラミックからなるセラミック基板、樹脂からなる樹脂基板、又は、ガラス基板などの絶縁基板である。あるいは、基板１０は、金属板に絶縁膜が被覆されたメタルベース基板（金属基板）でもよい。

基板１０としては、光反射率が高い（例えば、光反射率が９０％以上）白色基板を用いてもよい。白色基板を用いることで、ＬＥＤチップ２０が発する光を基板１０の表面で反射させることができるので、光の取り出し効率を高めることができる。例えば、基板１０としては、アルミナからなる白色のセラミック基板（白色アルミナ基板）を用いることができる。

基板１０の平面視形状は、特に限定されず、例えば、円形又は矩形である。

ＬＥＤチップ２０は、発光素子の一例であり、基板１０に設けられたＬＥＤチップである。具体的には、図２に示すように、ＬＥＤチップ２０は、基板１０に直接実装されている。

ＬＥＤチップ２０は、例えば、青色光を発する青色ＬＥＤチップである。ＬＥＤチップ２０としては、例えば、ＩｎＧａＮ系の半導体材料で形成された、中心波長（発光スペクトルのピーク波長）が４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のＬＥＤチップを用いることができる。

本実施の形態では、図１に示すように、ＬＥＤチップ２０は、上面２１が略矩形の略直方体形状を有する。なお、ＬＥＤチップ２０の上面２１とは、主たる発光面（光出射面）であり、基板１０の実装面１１とは反対側の面である。つまり、ＬＥＤチップ２０の上面２１は、実装面１１を上側に向けて基板１０を水平面に載置した場合に、上側に位置する面である。後述する封止部材３０の上面３１についても同様である。

本実施の形態では、図２に示すように、ＬＥＤチップ２０の上面２１は平坦である。具体的には、ＬＥＤチップ２０の上面２１は、基板１０の実装面１１に平行な平坦面である。

なお、図１及び図２では、基板１０上に１つのみのＬＥＤチップ２０が実装されている例について示しているが、基板１０には複数のＬＥＤチップ２０が実装されていてもよい。すなわち、発光モジュール１は、複数のＬＥＤチップ２０を備え、封止部材３０は、複数のＬＥＤチップ２０を個別に封止していてもよい。

封止部材３０は、ＬＥＤチップ２０を覆う透光性の封止部材である。具体的には、封止部材３０は、ＬＥＤチップ２０が外部に露出しないようにＬＥＤチップ２０を封止する。

封止部材３０は、例えば、波長変換材として黄色蛍光体粒子を含有する透光性樹脂材料から形成される。透光性樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂が用いられるが、エポキシ樹脂又はユリア樹脂などが用いられてもよい。黄色蛍光体粒子としては、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光体粒子を利用することができる。

黄色蛍光体粒子は、ＬＥＤチップ２０が発した青色光によって励起されて黄色光を放出する。このため、封止部材３０からは、励起された黄色光と、ＬＥＤチップ２０が発する青色光との混合光として白色光が出射される。なお、封止部材３０は、シリカ（ＳｉＯ_２）などの光拡散剤を含んでいてもよい。封止部材３０は、ＬＥＤチップ２０を、塵埃、水分、外力などから保護する機能も有する。

封止部材３０の形状は、特に限定されないが、例えば、図１及び図２に示すように、角錐台形状である。つまり、封止部材３０の平面視形状は、略矩形である。

本実施の形態では、封止部材３０の上面３１は、平坦である。具体的には、封止部材３０の上面３１は、基板１０の実装面１１及びＬＥＤチップ２０の上面２１に平行である。

封止部材３０の上面３１には、予め定められた形状のナノオーダーの凹凸パターン４０が設けられている。具体的には、平坦な上面３１から凹んだ複数の凹部４１が形成されることで、凹凸パターン４０が形成されている。なお、図２では、凹凸パターン４０が設けられている部分を太実線で示している。後述する他の断面図（図７など）についても同様である。

なお、本実施の形態において、ナノオーダーとは、１ｎｍ以上１μｍ（１０００ｎｍ）未満の範囲に含まれることである。例えば、凹凸パターン４０に含まれる複数の凹部４１の径（幅）、深さ（高さ）及びピッチ（間隔）の少なくとも１つがナノオーダーである。

本実施の形態では、凹凸パターン４０は、上面視において、封止部材３０の上面３１の所定形状の範囲（図１の密なドットの網掛けで示される）に設けられている。具体的には、当該所定形状の範囲は、ＬＥＤチップ２０の上面２１と略同じ形状の範囲である。本実施の形態では、ＬＥＤチップ２０の上面２１は、略矩形であるので、凹凸パターン４０が設けられた範囲も略矩形である。例えば、上面２１が横Ａ、縦Ｂの長方形である場合において、凹凸パターン４０が設けられた範囲が横Ｃ、縦Ｄの長方形であるとしたとき、Ａ：Ｂ＝Ｃ：Ｄを満たす。

また、凹凸パターン４０が設けられた所定形状の範囲は、ＬＥＤチップ２０の上面２１全体と重なる範囲である。言い換えると、ＬＥＤチップ２０の上面２１は、上面視において、凹凸パターン４０に完全に覆われている。例えば、図１に示すように、ＬＥＤチップ２０の上面２１の重心と、凹凸パターン４０が設けられた範囲の重心とが略一致している。

また、凹凸パターン４０が設けられた範囲は、ＬＥＤチップ２０の上面２１の面積の１．７倍以上の面積の範囲である。例えば、図１に示す例では、Ｃ×Ｄ≧１．７×Ａ×Ｂを満たす。

図３は、本実施の形態に係る封止部材３０の上面３１に設けられた凹凸パターン４０の概略断面図である。図４は、本実施の形態に係る封止部材３０の上面３１に設けられた凹凸パターン４０の概略平面図である。なお、図３は、図２に示す断面の一部（凹凸パターン４０の一部を含む領域）を充分に拡大した図に相当する。

図３及び図４に示すように、凹凸パターン４０は、封止部材３０の上面３１から凹んだ複数の凹部４１を含んでいる。なお、凹凸パターン４０は、例えば、ナノインプリント工法などにより形成される。

複数の凹部４１の各々は、底部に向かうにつれて開口幅が狭くなる略円錐台形状を有する。具体的には、複数の凹部４１の各々は、互いに略同じ形状を有する。上面視において、凹部４１の開口部４１ａ及び底部４１ｂは、略円形を有する。開口部４１ａの径Ｒ１は、例えば１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、底部４１ｂの径Ｒ２は、Ｒ１より小さく、例えば９０ｎｍ以上２９０ｎｍ以下である。凹部４１の深さＨは、例えば２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。

複数の凹部４１は、図４に示すように、ナノオーダーのピッチＰで周期的に配置されている。ピッチＰは、上面視において、隣り合う凹部４１の中心間の距離であり、例えば４００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下である。本実施の形態では、複数の凹部４１は、隣り合う３つの凹部４１が正三角形の頂点に位置するように配置されている。すなわち、一の凹部４１を中心（重心）として、ピッチＰの距離に６つの凹部４１が正六角形の頂点に位置するように配置されている。

なお、本実施の形態に係る凹凸パターン４０は、図４に示す凹部４１の配置に限らない。複数の凹部４１は、例えば、上面３１内において二次元状に配置されていればよい。例えば、一の凹部４１を中心として、ピッチＰの距離に４つの凹部４１が正方形の頂点に位置するように配置されてもよい。すなわち、複数の凹部４１は、互いに直交する２つの方向に沿って二次元状に並んでいてもよい。

また、凹部４１の形状についても特に限定されない。例えば、凹部４１は、略円柱形状、又は、略角柱形状を有してもよい。あるいは、凹部４１は、角錐又は円錐形状を有してもよい。あるいは、凹部４１は、平面視形状がライン状又は格子状の凹部であってもよい。また、複数の凹部４１の各々は、互いに形状及び大きさが同じでもよく、異なっていてもよい。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る発光モジュール１は、基板１０と、基板１０に設けられたＬＥＤチップ２０と、ＬＥＤチップ２０を覆う透光性の封止部材３０とを備え、封止部材３０の上面３１には、予め定められた形状のナノオーダーの凹凸パターン４０が設けられている。

このように、封止部材３０の上面３１にナノオーダーの凹凸パターン４０を設けることで、凹凸パターン４０が回折現象を起こす。これにより、配光が狭くなり、光取り出し効率が高められる。また、凹凸パターン４０は、ＬＥＤチップ２０の保護及び波長変換などを目的として備えられる封止部材３０の上面３１に形成されている。すなわち、部品点数を増加させずに凹凸パターン４０を設けることができるので、小型で、かつ、簡易な構成で、光取り出し効率を高めることができる。

また、例えば、凹凸パターン４０は、封止部材３０の上面３１から凹んだ複数の凹部４１を含み、複数の凹部４１は、ナノオーダーのピッチで周期的に配置されている。

このように、周期的に複数の凹部４１が配置されているので、凹凸パターン４０による回折現象が起きやすくなる。したがって、光取り出し効率をさらに高めることができる。

また、例えば、凹凸パターン４０は、上面視において、ＬＥＤチップ２０の上面２１と略同じ形状の範囲であって、ＬＥＤチップ２０の上面２１全体と重なる範囲で、かつ、ＬＥＤチップ２０の上面２１の面積の１．７倍以上の面積の範囲に設けられている。

図５は、本実施の形態に係るＬＥＤチップ２０の上面２１と凹凸パターン４０との面積比に対するＬＥＤチップ２０の全光束比を示す図である。

図５において、横軸は、上面２１の面積に対する凹凸パターン４０が設けられた範囲の面積の割合を示している。縦軸は、上面２１の面積と凹凸パターン４０が設けられた範囲の面積とが等しいときの出射光の光束に対する比率を示している。出射光の光束は、封止部材３０を透過して出射された光の量を示している。

図５に示すように、面積比が１．７以上の範囲で光束比が１以上、すなわち、光取り出し効率が高められている。具体的には、面積比が大きくなるにつれて、光束比が大きくなり、光取り出し効率が高くなっていることが分かる。

図６は、本実施の形態に係る凹凸パターン４０が設けられた場合（実施例）と、凹凸パターン４０が設けられていない場合（比較例）とにおける発光モジュール１からの出射光の放射パターンを示す図である。

図６では、凹凸パターン４０が設けられていないときの発光モジュール１からの出射光の放射パターンを比較例として太破線で示している。図１及び図２で示したように凹凸パターン４０が設けられているときの発光モジュール１からの出射光の放射パターンを実施例として太実線で示している。なお、実施例における面積比は１０である。

図６において、縦軸は、ＬＥＤチップ２０の光軸に沿った方向の光束を示しており、具体的には、ＬＥＤチップ２０の上面の重心を通る法線方向の光束を示している。発光モジュール１の配置された位置が目盛り「０」の位置に相当する。

図６に示すように、光軸に沿った方向（縦軸上）においては、凹凸パターン４０が設けられていない場合の約１．２倍の光束が得られていることが分かる。つまり、凹凸パターン４０を設けることで、特に、光軸に沿った方向において、光取り出し効率が高められていることが分かる。また、実施例では、比較例と比較して、側方への光束が僅かに低下しており、光軸に沿った方向に配光されていることが分かる。

このように、本実施の形態に係る発光モジュール１によれば、配光を狭くすることができ、かつ、光取り出し効率を高めることができる。このため、例えば、光出射側に集光レンズ又は導光ロッドなどを設けた発光装置を製造する場合であっても、発光装置の大型化を抑制することができる。

また、例えば、封止部材３０の上面３１及びＬＥＤチップ２０の上面２１は、平坦である。

これにより、上面３１が平坦であることから、凹凸パターン４０を容易に形成することができる。例えば、ナノインプリント工法などを利用することができる。

また、例えば、複数の凹部４１の各々は、底部４１ｂに向かうにつれて開口幅が狭くなる略円錐台形状を有する。

このように、複数の凹部４１の形状が略円錐台形状で同じであるので、凹凸パターン４０による回折現象が起きやすくなる。したがって、光取り出し効率をさらに高めることができる。

［変形例１］
ここで、本実施の形態の変形例１に係る発光モジュール１ａについて図面を用いて説明する。

図７は、本変形例に係る発光モジュール１ａの概略断面図である。図７に示す断面は、図２と同様に、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面に相当する。

図７に示すように、本変形例に係る発光モジュール１ａは、本実施の形態に係る発光モジュール１と比較して、凹凸パターン４０の代わりに凹凸パターン４０ａが設けられている点が異なっている。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

凹凸パターン４０ａは、図７に示すように、封止部材３０の上面３１の全面に設けられている。凹凸パターン４０ａの具体的な形状は、凹凸パターン４０と同じである。

これにより、凹凸パターン４０ａとＬＥＤチップ２０との上面視における位置合わせなどを行わなくて済むので、凹凸パターン４０ａを容易に形成することができる。また、上面３１の全面に凹凸パターン４０ａが形成されているので、凹凸パターン４０の面積をＬＥＤチップ２０の上面２１の面積よりも充分に大きくすることができる。したがって、光取り出し効率を高めることができる。

［変形例２］
次に、本実施の形態の変形例２に係る発光モジュール１ｂについて図面を用いて説明する。

図８は、本変形例に係る発光モジュール１ｂの概略断面図である。図８に示す断面は、図２と同様に、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面に相当する。

図８に示すように、本変形例に係る発光モジュール１ｂは、変形例１に係る発光モジュール１ａと比較して、封止部材３０の代わりに封止部材３０ｂを備える点が異なっている。以下では、変形例１と異なる点を中心に説明する。

封止部材３０ｂは、ＬＥＤチップ２０を覆う透光性の接着層３２と、接着層３２に積層された透光性のシート３３とを備える。シート３３の上面に、凹凸パターン４０ａが設けられている。

接着層３２は、ＬＥＤチップ２０が外部に露出しないようにＬＥＤチップ２０を封止する。接着層３２は、実施の形態１に係る封止部材３０と同様に、例えば、黄色蛍光体粒子を含有する透光性樹脂材料から形成される。

シート３３は、例えば、シリコーン樹脂などの透光性樹脂材料から形成される。接着層３２の屈折率とシート３３の屈折率とは同じでもよく、異なっていてもよい。なお、シート３３の屈折率が接着層３２の屈折率以上の場合、接着層３２とシート３３との界面での全反射を抑制することができる。

以上のように、例えば、封止部材３０ｂは、ＬＥＤチップ２０を覆う透光性の接着層３２と、接着層３２に積層され、凹凸パターン４０が上面に設けられた透光性のシート３３とを備える。

このように、封止部材３０ｂは、接着層３２とシート３３との２つの部材から形成されている。このため、例えば、ＬＥＤチップ２０を透光性樹脂材料で封止した後、凹凸パターン４０が設けられたシート３３を当該透光性樹脂材料に載置した後に、透光性樹脂材料を硬化させることで、封止部材３０ｂが形成される。すなわち、凹凸パターン４０ａの形成は、ＬＥＤチップ２０が設けられた基板１０とは別に行うことができる。

このため、凹凸パターン４０ａの形成時にＬＥＤチップ２０に与える影響などを考慮しなくてよいので、凹凸パターン４０ａをより精度良く形成することができる。したがって、光取り出し効率を高めることができる。

（実施の形態２）
［発光モジュールの構成］
以下では、実施の形態２に係る発光モジュールについて図面を用いて説明する。

図９は、本実施の形態に係る発光モジュール１００の概略平面図である。図１０は、本実施の形態に係る発光モジュール１００の概略断面図である。なお、図１０は、図９のＸ−Ｘ線における断面を示している。

図９及び図１０に示すように、本実施の形態に係る発光モジュール１００は、複数のＬＥＤチップ２０を備える。発光モジュール１００は、実施の形態１に係る発光モジュール１と比較して、封止部材３０の代わりに封止部材１３０を備える点が異なっている。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

複数のＬＥＤチップ２０は、基板１０の実装面１１に実装されている。本実施の形態では、複数のＬＥＤチップ２０は、上面視における所定形状の第１範囲に二次元状に配置されている。第１範囲は、具体的には、複数のＬＥＤチップ２０の全てが含まれる最小の範囲である。

図９に示す例では、９個のＬＥＤチップ２０が基板１０の実装面１１に実装されている。具体的には、９個のＬＥＤチップ２０は、３行３列のマトリクス状に等間隔（例えば、距離ｄ）で配置されている。

このとき、第１範囲は、図９に示すように、横Ｘ、縦Ｙの長方形の範囲である。横Ｘは、３個のＬＥＤチップ２０の横の長さと、ＬＥＤチップ２０間の２ヶ所の間隔との合計（＝３Ａ＋２ｄ）である。縦Ｙは、３個のＬＥＤチップ２０の縦の長さと、ＬＥＤチップ２０間の２ヶ所の間隔との合計（＝３Ｂ×２ｄ）である。

封止部材１３０は、複数のＬＥＤチップ２０を一括封止している。封止部材１３０の形状、材料及び機能などは、実施の形態１に係る封止部材３０と同じである。

封止部材１３０の上面１３１には、予め定められた形状のナノオーダーの凹凸パターン１４０が設けられている。凹凸パターン１４０の形状は、実施の形態１に係る凹凸パターン４０と同じである。

凹凸パターン１４０は、上面視において、封止部材１３０の上面１３１の所定形状の第２範囲に設けられている。具体的には、第２範囲は、第１範囲と同じ形状の範囲である。本実施の形態では、第１範囲は、略矩形であるので、第２範囲も略矩形である。例えば、第１範囲が横Ｘ、縦Ｙの長方形である場合において、第２範囲が横Ｚ、縦Ｗの長方形であるとしとき、Ｘ：Ｙ＝Ｚ：Ｗを満たす。

また、第２範囲は、第１範囲全体と重なる範囲である。言い換えると、複数のＬＥＤチップ２０の上面２１は、上面視において、凹凸パターン１４０に完全に覆われている。例えば、図１に示すように、第１範囲の重心と第２範囲の重心とが略一致している。

また、第２範囲は、第１範囲の面積の１．７倍以上の面積の範囲である。例えば、図９に示す例では、Ｚ×Ｗ≧１．７×Ｘ×Ｙを満たす。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る発光モジュール１００は、ＬＥＤチップ２０を複数備え、封止部材１３０は、複数のＬＥＤチップ２０を一括封止している。

このように、発光モジュール１００は、複数のＬＥＤチップ２０を備えるので、光束を大きくすることができる。また、封止部材１３０が複数のＬＥＤチップ２０を一括封止することで、光のつぶつぶ感を軽減することができる。さらに、一括封止した封止部材１３０の上面１３１に凹凸パターン１４０が設けられているので、実施の形態１と同様に、光取り出し効率を高めることができる。

また、例えば、複数のＬＥＤチップ２０は、上面視における所定形状の第１範囲に二次元状に配置され、凹凸パターン１４０は、上面視において、第１範囲と同じ形状の第２範囲であって、第１範囲全体に重なる範囲で、かつ、第１範囲の面積の１．７倍以上の面積の第２範囲に設けられている。

これにより、実施の形態１と同様に、光取り出し効率を高めることができる。

［変形例］
ここで、本実施の形態の変形例に係る発光モジュール１００ａについて図面を用いて説明する。

図１１は、本変形例に係る発光モジュール１００ａの概略断面図である。図１１に示す断面は、図１０と同様に、図９のＸ−Ｘ線における断面に相当する。

図１１に示すように、本変形例に係る発光モジュール１００ａは、本実施の形態に係る発光モジュール１００と比較して、封止部材１３０の代わりに封止部材１３０ａを備える点が異なっている。以下では、実施の形態２と異なる点を中心に説明する。

封止部材１３０ａは、複数のＬＥＤチップ２０を覆う透光性の接着層１３２と、接着層１３２に積層された透光性のシート１３３とを備える。シート１３３の上面に、凹凸パターン１４０が設けられている。

接着層１３２は、複数のＬＥＤチップ２０が外部に露出しないように、複数のＬＥＤチップ２０を一括封止する。接着層１３２は、例えば、黄色蛍光体粒子を含有する透光性樹脂材料から形成される。

シート１３３は、例えば、シリコーン樹脂などの透光性樹脂材料から形成される。シート１３３は、実施の形態１の変形例２に係るシート３３と比べて、凹凸パターン４０ａの代わりに凹凸パターン１４０が上面１３１に設けられている点が異なり、その他の点は同じである。

このように、本変形例に係る発光モジュール１００ａによれば、封止部材１３０ａが接着層１３２とシート１３３との２つの部材から形成されている。このため、実施の形態１の変形例２と同様に、複数のＬＥＤチップ２０に与える影響などを考慮しなくて良いので、凹凸パターン１４０をより精度良く形成することができる。したがって、光取り出し効率を高めることができる。

（実施の形態３）
［発光モジュールの構成］
以下では、実施の形態３に係る発光モジュールについて図面を用いて説明する。

図１２は、本実施の形態に係る発光モジュール２００の概略断面図である。図１２に示す断面は、図２と同様に、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面に相当する。

図１２に示すように、本実施の形態に係る発光モジュール２００は、実施の形態１に係る発光モジュール１と比較して、封止部材３０の代わりに封止部材２３０を備える。発光モジュール２００は、さらに、レンズ２５０を備える。

封止部材２３０は、封止部材３０と比較して、その形状が異なっている。具体的には、封止部材２３０の上面は、傾斜面２３１と、平面２３２とを含んでいる。

傾斜面２３１は、ＬＥＤチップ２０の上面に対して傾斜している。本実施の形態では、傾斜面２３１は、平面２３２の周に沿って環状に設けられ、外周から中央に向かって下方に傾斜している。具体的には、傾斜面２３１は、その法線がＬＥＤチップ２０の光出射側において、ＬＥＤチップ２０の光軸と交差するように配置されている。

傾斜面２３１の傾斜角は、特に限定されないが、例えば、２０度以上３０度以下である。傾斜面２３１の傾斜角は、例えば、一定である。あるいは、傾斜面２３１の傾斜角は、中央から外周に近づくにつれて大きくなるように漸次変化してもよい。つまり、傾斜面２３１は、平面２３２に近い程、傾斜が緩やかで、平面２３２から遠ざかる程、傾斜が急になる湾曲面でもよい。

平面２３２は、ＬＥＤチップ２０の上面に対して平行な平面である。平面２３２は、封止部材２３０の上面の中央部に設けられている。

このように、封止部材２３０の上面は、すり鉢状に形成されている。具体的には、封止部材２３０の傾斜面２３１及び平面２３２はそれぞれ、略逆円錐台形状の側面及び底面に相当する。

本実施の形態では、凹凸パターン４０は、傾斜面２３１及び平面２３２に設けられている。凹凸パターン４０の詳細な形状などは、実施の形態１と同じである。

なお、傾斜面２３１と平面２３２とは滑らかに接続されていてもよい。すなわち、傾斜面２３１と平面２３２との接続部分においては、傾斜角が漸次変化してもよい。

レンズ２５０は、ＬＥＤチップ２０から発せられた光を配光制御する光学素子である。具体的には、レンズ２５０は、ＬＥＤチップ２０から発せられた光を透過して所定の方向に向けて出射する。

レンズ２５０は、ＬＥＤチップ２０の光軸に交差する位置に配置されている。具体的には、レンズ２５０は、上面視において、その重心がＬＥＤチップ２０の光軸を通るように配置されている。

レンズ２５０は、例えば、アクリル（ＰＭＭＡ）又はポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂材料から形成されている。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る発光モジュール２００では、封止部材２３０の上面は、ＬＥＤチップ２０の上面２１に対して傾斜した傾斜面２３１を含み、凹凸パターン４０は、傾斜面２３１に設けられている。

このように、封止部材２３０の上面には傾斜面２３１が含まれるので、光の出射方向を傾斜面２３１の傾斜角に応じて変更することができる。また、傾斜面２３１に凹凸パターン４０が設けられているので、傾斜面２３１から出射される光の取り出し効率を高めることができる。

また、例えば、封止部材２３０の上面は、さらに、ＬＥＤチップ２０の上面２１に対して平行な平面２３２を中央部に含み、傾斜面２３１は、平面２３２の周に沿って環状に設けられ、外周から中央に向かって下方に傾斜している。

このように、ＬＥＤチップ２０の光出射側において、傾斜面２３１は、その法線方向が中央を向くように傾斜している。このため、ＬＥＤチップ２０が発した光のうち傾斜面２３１から出射される光は、中心方向に向かって進行する。このため、レンズ２５０への入射効率が高めることができる。

傾斜面２３１からの出射光は、ＬＥＤチップ２０の光軸に近づくように出射されるので、レンズ２５０への入射領域が小さくなる。したがって、レンズ２５０を小さくすることができるので、発光モジュール２００を小型化することができる。

［変形例］
ここで、本実施の形態の変形例に係る発光モジュール２００ａについて図面を用いて説明する。

図１３は、本変形例に係る発光モジュール２００ａの概略断面図である。図１３に示す断面は、図２と同様に、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面に相当する。

図１３に示すように、本変形例に係る発光モジュール２００ａは、本実施の形態に係る発光モジュール２００と比較して、封止部材２３０の代わりに封止部材２３０ａを備える点が異なっている。以下では、実施の形態３と異なる点を中心に説明する。

封止部材２３０ａは、ＬＥＤチップ２０を覆う透光性の接着層３２と、接着層３２に積層された透光性のシート２３４とを備える。シート２３４の上面に凹凸パターン４０が設けられている。なお、接着層３２は、実施の形態１の変形例２と同じである。

シート２３４は、例えば、シリコーン樹脂などの透光性樹脂材料から形成される。図１３に示すように、シート２３４の上面は、傾斜面２３１と、平面２３２とを含んでいる。

このように、封止部材２３０ａは、接着層３２とシート２３４との２つの部材から形成されている。このため、凹凸パターン４０の形成を、ＬＥＤチップ２０が設けられた基板１０とは別に行うことができる。

例えば、金型と透光性樹脂材料とを用いた射出成形により、傾斜面２３１を有するシート２３４を形成することができる。これにより、例えば、所望の傾斜角の傾斜面２３１を有するシート２３４を容易に形成することができる。したがって、凹凸パターン４０の精度を高めることができ、光取り出し効率を高めることができる。

（実施の形態４）
［発光モジュールの構成］
以下では、実施の形態４に係る発光モジュールについて図面を用いて説明する。

図１４は、本実施の形態に係る発光モジュール３００の概略断面図である。図１４に示す断面は、図１０と同様に、図９のＸ−Ｘ線における断面に相当する。

図１４に示すように、本実施の形態に係る発光モジュール３００は、複数のＬＥＤチップ２０を備える。発光モジュール３００は、実施の形態３に係る発光モジュール２００と比較して、封止部材２３０の代わりに封止部材３３０を備える点が異なっている。以下では、実施の形態３と異なる点を中心に説明する。

複数のＬＥＤチップ２０は、基板１０の実装面１１に実装されている。複数のＬＥＤチップ２０の配置は、例えば、図９に示す複数のＬＥＤチップ２０の配置と同じである。

封止部材３３０は、複数のＬＥＤチップ２０を個別に封止している。封止部材３３０の材料及び機能などは、封止部材２３０と同じである。

封止部材３３０は、周辺部３３１ａと、中央部３３２ａとを備える。周辺部３３１ａ及び中央部３３２ａの各々は、ＬＥＤチップ２０を１つずつ封止する。具体的には、周辺部３３１ａは、平面視において、複数のＬＥＤチップ２０の中心（重心）から離れた位置に配置されたＬＥＤチップ２０を封止する。中央部３３２ａは、平面視において、複数のＬＥＤチップ２０の中心（重心）に近い位置に配置されたＬＥＤチップ２０を封止する。

周辺部３３１ａの上面は、傾斜面３３１である。傾斜面３３１は、ＬＥＤチップ２０の上面に対して傾斜している。本実施の形態では、傾斜面３３１は、外周から中央に向かって下方に傾斜している。具体的には、傾斜面３３１は、その法線が、中央部３３２ａの上方に向かって延びるように配置されている。傾斜面３３１には、凹凸パターン４０が設けられている。

傾斜面３３１の傾斜角は、特に限定されないが、例えば、２０度以上３０度以下である。傾斜面３３１の傾斜角は、例えば、一定である。あるいは、傾斜面３３１の傾斜角は、中央から外周に近づくにつれて大きくなるように漸次変化してもよい。つまり、傾斜面３３１は、中央部３３２ａに近い程、傾斜が緩やかで、中央部３３２ａから遠ざかる程、傾斜が急になる湾曲面でもよい。

中央部３３２ａの上面は、平面３３２である。平面３３２は、ＬＥＤチップ２０の上面に平行な平面である。平面３３２には、凹凸パターン４０が設けられている。

このように、封止部材３３０は、複数のＬＥＤチップ２０の各々に応じて分断されているものの、全体として、上面がすり鉢状の略円錐台形状を有する。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る発光モジュール３００は、ＬＥＤチップ２０を複数備え、封止部材３３０は、複数のＬＥＤチップ２０を個別に封止している。

このように、封止部材３３０が複数のＬＥＤチップ２０を個別に封止した場合でも、例えば、周辺のＬＥＤチップ２０の上方に位置する周辺部３３１ａの上面を傾斜させることで、中央に向けて光を出射させることができる。このため、レンズ２５０への光の入射効率が高めることができる。

周辺部３３１ａからの出射光は、中央部３３２ａのＬＥＤチップ２０の光軸に近づくように出射されるので、レンズ２５０への入射領域が小さくなる。したがって、レンズ２５０を小さくすることができるので、発光モジュール３００を小型化することができる。

［変形例］
ここで、本実施の形態の変形例に係る発光モジュール３００ａについて図面を用いて説明する。

図１５は、本変形例に係る発光モジュール３００ａの概略断面図である。図１５に示すように、本変形例に係る発光モジュール３００ａは、本実施の形態に係る発光モジュール３００と比較して、封止部材３３０の代わりに、封止部材３３０ａを備える点が異なっている。以下では、実施の形態４と異なる点を中心に説明する。

封止部材３３０ａは、複数のＬＥＤチップ２０を一括封止している。封止部材３３０ａの材料及び機能などは、実施の形態４に係る封止部材３３０と同じである。

封止部材３３０ａは、実施の形態４に係る封止部材３３０と比較して、個々に分断されずに、一体に形成されている点が異なっている。具体的には、封止部材３３０の上面は、傾斜面３３１と、平面３３２とを含んでおり、平面３３２と傾斜面３３１とは連続している。凹凸パターン１４０も平面３３２と傾斜面３３１とにわたって連続した１つの範囲に形成されている。

このように、本変形例に係る発光モジュール３００は、複数のＬＥＤチップ２０を備えるので、光束を大きくすることができる。また、封止部材３３０ａが複数のＬＥＤチップ２０を一括封止することで、光のつぶつぶ感を軽減することができる。さらに、一括封止した封止部材３３０ａの上面に凹凸パターン１４０が設けられているので、実施の形態１と同様に、光取り出し効率を高めることができる。

（その他）
以上、本発明に係る発光モジュールについて、上記の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、凹凸パターン４０が封止部材３０の上面から凹んだ複数の凹部４１を含む例について示したが、これに限らない。凹凸パターン４０は、封止部材３０の上面から突出した複数の凸部を含んでもよい。このとき、上記の実施の形態において、封止部材の上面が平坦な部分では、複数の凸部の先端の、実装面１１からの高さが略一定でもよい。

また、例えば、本実施の形態では、ＬＥＤチップ２０が直接基板１０に実装された例について示したが、これに限らない。ＬＥＤチップ２０は、パッケージを介して基板１０に設けられていてもよい。すなわち、本実施の形態に係る発光モジュールは、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型の光源モジュールでもよい。この場合、ＬＥＤチップ２０は、パッケージの凹部に設けられ、当該凹部を充填するように封止部材３０が設けられている。凹部を充填する封止部材３０の上面に凹凸パターン４０が形成されていてもよい。

なお、本実施の形態に係る発光モジュールは、各種照明器具及び照明装置の光源として利用することができる。例えば、電球形ＬＥＤランプ、直管ＬＥＤランプ、ダウンライト、スポットライト、シーリングライト、スタンド式ライトなどの照明器具などに利用することができる。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１、１ａ、１ｂ、１００、１００ａ、２００、２００ａ、３００、３００ａ 発光モジュール
１０ 基板
２０ ＬＥＤチップ
２１ 上面
３０、３０ｂ、１３０、１３０ａ、２３０、２３０ａ、３３０、３３０ａ 封止部材
３１、１３１ 上面
３２、１３２ 接着層
３３、１３３、２３４ シート
４０、４０ａ、１４０ 凹凸パターン
４１ 凹部
２３１、３３１ 傾斜面
２３２、３３２ 平面

Claims (11)

1. 基板と、
   前記基板に設けられたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップと、
   前記ＬＥＤチップを覆う透光性の封止部材とを備え、
   前記封止部材の上面には、予め定められた形状のナノオーダーの凹凸パターンが設けられている
   発光モジュール。
2. 前記凹凸パターンは、前記封止部材の上面から凹んだ複数の凹部を含み、
   前記複数の凹部は、ナノオーダーのピッチで周期的に配置されている
   請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記凹凸パターンは、上面視において、前記ＬＥＤチップの上面と略同じ形状の範囲であって、前記ＬＥＤチップの上面全体と重なる範囲で、かつ、前記ＬＥＤチップの上面の面積の１．７倍以上の面積の範囲に設けられている
   請求項１又は２に記載の発光モジュール。
4. 前記封止部材の上面及び前記ＬＥＤチップの上面は、平坦である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
5. 前記封止部材の上面は、前記ＬＥＤチップの上面に対して傾斜した傾斜面を含み、
   前記凹凸パターンは、前記傾斜面に設けられている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
6. 前記封止部材の上面は、さらに、前記ＬＥＤチップの上面に対して平行な平面を中央部に含み、
   前記傾斜面は、前記平面の周に沿って環状に設けられ、外周から中央に向かって下方に傾斜している
   請求項５に記載の発光モジュール。
7. 前記発光モジュールは、前記ＬＥＤチップを複数備え、
   前記封止部材は、複数の前記ＬＥＤチップを個別に封止している
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光モジュール。
8. 前記発光モジュールは、前記ＬＥＤチップを複数備え、
   前記封止部材は、複数の前記ＬＥＤチップを一括封止している
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光モジュール。
9. 複数の前記ＬＥＤチップは、上面視における所定形状の第１範囲に二次元状に配置され、
   前記凹凸パターンは、上面視において、前記第１範囲と同じ形状の第２範囲であって、前記第１範囲全体に重なる範囲で、かつ、前記第１範囲の面積の１．７倍以上の面積の第２範囲に設けられている
   請求項８に記載の発光モジュール。
10. 前記封止部材は、
    前記ＬＥＤチップを覆う透光性の接着層と、
    前記接着層に積層され、前記凹凸パターンが上面に設けられた透光性のシートとを備える
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光モジュール。
11. 前記複数の凹部の各々は、底部に向かうにつれて開口幅が狭くなる略円錐台形状を有する
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光モジュール。

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