JP2017157610A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高輝度な発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】発光素子と、前記発光素子上に配置され、第１上面と、下面と、第１側面と、該第１側面よりも外側に位置する第２側面とを有する透光性部材と、前記第１側面を被覆する第１光反射性部材と、前記第１光反射性部材の側面、前記透光性部材の第２側面及び前記発光素子の側面に配置される第２光反射性部材と、を備える発光装置。
【選択図】図１Ｂ
【解決手段】発光素子と、前記発光素子上に配置され、第１上面と、下面と、第１側面と、該第１側面よりも外側に位置する第２側面とを有する透光性部材と、前記第１側面を被覆する第１光反射性部材と、前記第１光反射性部材の側面、前記透光性部材の第２側面及び前記発光素子の側面に配置される第２光反射性部材と、を備える発光装置。
【選択図】図１Ｂ
Description
本発明は、発光装置に関する。
近年、半導体発光素子は、蛍光灯に代わる照明用の光源のみならず、車両のヘッドライトなどの投光器、投光照明等の良好な指向性及び高い輝度を有する光源として利用されている。
このような用途に用いられる発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この発光装置は、高い輝度を可能とするために、発光素子を被覆して接合される透光性部材の外周側面を下面に向かって広がる傾斜面とし、その下面のうち、発光素子と接合されていない部分と傾斜面とが光反射性樹脂で被覆されている。
このような用途に用いられる発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この発光装置は、高い輝度を可能とするために、発光素子を被覆して接合される透光性部材の外周側面を下面に向かって広がる傾斜面とし、その下面のうち、発光素子と接合されていない部分と傾斜面とが光反射性樹脂で被覆されている。
しかしながら、車両用途等の発光装置には、より高輝度な光を照射する光源が求められている。
本開示の一実施形態の発光装置は、発光素子と、前記発光素子上に配置され、第１上面と、下面と、第１側面と、該第１側面よりも外側に位置する第２側面とを有する透光性部材と、前記第１側面を被覆する第１光反射性部材と、前記第１光反射性部材の側面、前記透光性部材の第２側面及び前記発光素子の側面に配置される第２光反射性部材と、を備える。
本発明の一実施形態の発光装置は、より高輝度な発光装置とすることができる。
本願においては、各図面が示す部材の大きさ、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。以下の説明において、同一の名称及び符号は、同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。一実施例及び一実施形態において説明された内容は、他の実施例及び他の実施形態等に利用可能である。
本実施形態の発光装置１０は、図１Ａ乃至図３に示すように、発光素子１、透光性部材２、第１光反射性部材３、第２光反射性部材６を備える。透光性部材２は発光素子１上に配置されており、第１上面２ａと、下面２ｂと、第１側面２ｃと、第１側面２ｃよりも外側に位置する第２側面２ｄとを有する。第１光反射性部材３は透光性部材２の第１側面２ｃを被覆し、第２光反射性部材６は第１光反射性部材３の側面と透光性部材２の第２側面２ｄと発光素子１の側面に配置される。平面視において、第２光反射性部材６は、透光性部材２の第２上面の周囲を取り囲み、発光装置１０の上面の一部を構成している。
（発光素子）
発光素子１は公知のものを利用でき、例えば、サファイア等の透光性基板上に、発光層を含む積層構造が形成された発光ダイオードを用いることができる。発光素子１は任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色系、緑色系の発光素子としては、ＺｎＳｅ、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰなどの半導体層を用いたもの、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどの半導体層を用いたもの等が挙げられる。
発光素子１は公知のものを利用でき、例えば、サファイア等の透光性基板上に、発光層を含む積層構造が形成された発光ダイオードを用いることができる。発光素子１は任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色系、緑色系の発光素子としては、ＺｎＳｅ、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰなどの半導体層を用いたもの、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどの半導体層を用いたもの等が挙げられる。
発光素子１は、半導体積層体の同一面に正負一対の電極を有する構造とすることにより、発光素子を実装基板にフリップチップ実装することができる。この場合、半導体積層体における、一対の電極が形成された面と対向する面が発光素子１の光取り出し面となる。
本実施形態では、発光素子１は、同一面に設けられた一対の電極が接続部材を介して基板４が備える配線５にフリップチップ実装されている。発光素子１は、電極が形成された面を下面として、下面と対向する上面を光取り出し面としている。
発光素子１は、１つの発光装置において１つ又は複数含まれていてもよい。言い換えると、発光素子１は、１つの透光性部材２によって、１つ又は複数が被覆されていてもよい。１つの透光性部材２によって複数の発光素子１を被覆する場合、複数の発光素子１は、全体として平面視で矩形状になるように、整列して配置されることが好ましい。これにより、透光性部材２の下面２ｂと複数の発光素子群の外縁形状とを略一致させやすくなり、発光装置１０の発光面となる透光性部材２の第１上面２ａ端部における発光色むらが低減できる。
（透光性部材２）
透光性部材２は、発光素子１の光取り出し面を被覆し、発光素子１から出射される光を透過させ、外部に放出することが可能な部材である。
透光性部材２は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、第１上面２ａと、下面２ｂと、第１側面２ｃと、第１側面２ｃよりも外側に位置する第２側面２ｄとを有する。第１上面２ａは、発光装置１０の発光面として、発光素子１からの光を外部に出射する面であり、下面２ｂは、発光素子１の光取り出し面を被覆する面である。
透光性部材２は、発光素子１の光取り出し面を被覆し、発光素子１から出射される光を透過させ、外部に放出することが可能な部材である。
透光性部材２は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、第１上面２ａと、下面２ｂと、第１側面２ｃと、第１側面２ｃよりも外側に位置する第２側面２ｄとを有する。第１上面２ａは、発光装置１０の発光面として、発光素子１からの光を外部に出射する面であり、下面２ｂは、発光素子１の光取り出し面を被覆する面である。
透光性部材２の第１上面２ａは、凹凸形状、曲面形状、レンズ形状であってもよいが、透光性部材２の第１上面２ａ及び下面２ｂは、それぞれ略平坦面であり、互いに略平行であることが好ましい。本明細書において略平行とは、いずれか一方の面が他方の面に対して±５°程度の傾斜が許容されることを包含する。このような形状により、発光面となる透光性部材２の第１上面２ａにおいて、正面輝度が均一な発光色むらの少ない発光装置１０とすることができる。透光性部材２の厚み（下面２ｂから第１上面２ａまでの高さ）は、例えば、５０〜３００μｍ程度とすることができる。
透光性部材２の第１側面２ｃは、第２側面２ｄの上方に配置されていることが好ましい。言い換えると、第１側面２ｃは、第２側面２ｄよりも、発光素子１から遠い側に配置されていることが好ましい。さらに言い換えると、透光性部材２の下方よりも上方の平面積が小さいことが好ましい。このような構造をした透光性部材２を発光素子上に配置することにより、透光性部材２の第１上面２ａを発光装置１０の発光面とした際に、発光面を絞った正面輝度の高い発光装置１０とすることができる。
第１側面２ｃ及び第２側面２ｄは、それぞれ略平坦面であり、互いに略平行であることが好ましい。また、第１側面２ｃ及び第２側面２ｄは、それぞれ、第１上面２ａ及び下面２ｂに対して略垂直であることが好ましい。特に、第１側面２ｃは、第１上面２ａに接し、第１上面２ａに対して略垂直な面であることが好ましい。第１側面２ｃが、第１上面２ａに接し、第１上面２ａに対する垂直面であることにより、第１上面２ａを発光装置１０の発光面とした際に、発光部（透光性部材の第１上面２ａ）と、非発光部（後述する透光性部材２の周辺の第２光反射性部材６上）との境界が明確となり、より正面輝度の高い発光装置１０を得ることができる。
また、第２側面２ｄは、下面２ｂに接し、下面２ｂに対する略垂直面であることが好ましい。第２側面２ｄが、下面２ｂに接し、下面２ｂに対する略垂直面であることであることにより、発光素子１と透光性部材２との接合に接着材を用いる場合に、接着材が第２側面へ濡れ広がるのを抑制できる。本明細書において略垂直とは、いずれか一方の面が他方の面に対して９０°±５°程度の角度を成すことを意味する。
第２側面２ｄは、段階的に第１側面２ｃに対して外側に位置していてもよいが、段差によって外側に位置していることが好ましい。従って、透光性部材２は、第１側面２ｃと第２側面２ｄとの間に第２上面２ｅを有していることが好ましい。
第２上面２ｅは、第１上面２ａ及び／又は下面２ｂに対して傾斜していてもよいが、第１上面２ａ及び／又は下面２ｂに略平行な面を有することが好ましい。これにより、第２上面２ｅ上に後述する第２光反射性部材６が配置される場合には、第２上面２ｅ上に配置される第２光反射性部材６の厚みが均一になりやすい。よって、第２光反射性部材６の厚みの不均一による第２光反射性部材６の上面への漏れ光が抑制され、発光装置１０における発光部（透光性部材の第１上面２ａ）と、非発光部（第１上面２ａの周辺の第２光反射性部材６上）との境界が明確で、より正面輝度の高い発光装置１０を得ることができる。
第２上面２ｅは、平面視で透光性部材２の外周に沿って配置される。透光性部材２の外周の一部において、第２上面２ｅの幅は異なっていてもよいが、全外周にわたって、略一定の幅であることが好ましい。
第２上面２ｅは、第１上面２ａ及び／又は下面２ｂに対して傾斜していてもよいが、第１上面２ａ及び／又は下面２ｂに略平行な面を有することが好ましい。これにより、第２上面２ｅ上に後述する第２光反射性部材６が配置される場合には、第２上面２ｅ上に配置される第２光反射性部材６の厚みが均一になりやすい。よって、第２光反射性部材６の厚みの不均一による第２光反射性部材６の上面への漏れ光が抑制され、発光装置１０における発光部（透光性部材の第１上面２ａ）と、非発光部（第１上面２ａの周辺の第２光反射性部材６上）との境界が明確で、より正面輝度の高い発光装置１０を得ることができる。
第２上面２ｅは、平面視で透光性部材２の外周に沿って配置される。透光性部材２の外周の一部において、第２上面２ｅの幅は異なっていてもよいが、全外周にわたって、略一定の幅であることが好ましい。
透光性部材２の下面２ｂからの第１側面２ｃまでの高さＨ（図２Ｂ参照）は、例えば、透光性部材２の厚み（つまり透光性部材２の第１上面２ａからと下面２ｂまでの高さ）の５〜５０％程度が好ましく、１５〜２５％程度がより好ましい。高さＨの値が大きいほど、第２上面２ｅ上方に配置される第２光反射性部材６の量が少なくなり、発光装置１０の発光面側において、第１上面２ａの周辺の第２光反射性部材６を介して光が漏れる虞がある。また高さＨの値が小さいほど、欠けなどが生じやすく、また発光素子１からの光が第１上面２ａに伝播されにくくなる。
透光性部材２の下面２ｂの面積は、発光素子１の上面の面積よりも大きいことが好ましい。複数の発光素子１が１つの透光性部材２によって被覆されている場合、透光性部材２の下面２ｂは、複数の発光素子１それぞれの光取り出し面の全部を被覆することが好ましい。これにより、発光素子１の光出射面の全てが透光性部材２で被覆することができるため、光のロスを低減することができる。また、透光性部材２を、発光素子１の上方に配置させる際に、多少の位置ずれが生じたとしても、発光素子１の上面を全て透光性部材２の下面２ｂで覆うことができるため、位置ずれによる輝度の変化が殆ど発生しない。その結果、発光装置１０の製造における歩留まりを向上させることができる。さらに、後述するように、発光素子１と透光性部材２との接合に接着材を用いる場合、発光素子１より透光性部材２を大きくすることで、接合時における透光性部材２の側面への接着材の漏れや這い上がりを防止することができる。具体的には、透光性部材２の下面２ｂの面積は、透光性部材２が被覆する全ての発光素子１の上面の面積の和に対して、１０５〜２００％の範囲で大きな面積になるように形成されていることが好ましい。
ここで、上述した面積とは、透光性部材２の下面２ｂ及び発光素子１の上面が平坦面である場合、それらの平面積を意味し、平坦面でない場合、平面視における透光性部材２の下面２ｂ及び発光素子１の上面の外縁内の面積を意味する。
ここで、上述した面積とは、透光性部材２の下面２ｂ及び発光素子１の上面が平坦面である場合、それらの平面積を意味し、平坦面でない場合、平面視における透光性部材２の下面２ｂ及び発光素子１の上面の外縁内の面積を意味する。
透光性部材２の第１上面２ａの面積は、発光装置１０が備える一つ以上の発光素子の上面面積の和よりも小さいことが好ましい。この際、平面視において、透光性部材２の第１上面２ａの縁は、基板上に配置された複数の発光素子群の外縁より内側に位置することが好ましい。
さらに、透光性部材２の第１上面２ａの面積は、透光性部材２の下面２ｂの面積に対して、７０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましい。このように上面２ａの面積を下面２ｂの面積よりも小さくすることにより、透光性部材２の下面２ｂから入射された発光素子１からの出射光を、より小さな面積である第１上面２ａ（つまり発光装置１０の発光面）から放出させることができる。つまり、発光装置１０は、透光性部材２により発光素子からの出射光が絞られるため高輝度となり、より遠くを照らすことが可能となる。
透光性部材２の第１上面２ａと下面２ｂとは、共に略矩形状であり、平面視でそれぞれの中心が重なるように形成されていることが好ましい。これにより、発光装置１０の発光面（つまり第１上面２ａ）における発光ムラを抑制することができる。
さらに、透光性部材２の第１上面２ａの面積は、透光性部材２の下面２ｂの面積に対して、７０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましい。このように上面２ａの面積を下面２ｂの面積よりも小さくすることにより、透光性部材２の下面２ｂから入射された発光素子１からの出射光を、より小さな面積である第１上面２ａ（つまり発光装置１０の発光面）から放出させることができる。つまり、発光装置１０は、透光性部材２により発光素子からの出射光が絞られるため高輝度となり、より遠くを照らすことが可能となる。
透光性部材２の第１上面２ａと下面２ｂとは、共に略矩形状であり、平面視でそれぞれの中心が重なるように形成されていることが好ましい。これにより、発光装置１０の発光面（つまり第１上面２ａ）における発光ムラを抑制することができる。
このように、透光性部材２に第１側面２ｃとこれよりも外側に位置する第２側面２ｄとを有する場合には、下面２ｂ側において、発光素子１から出射される光の全てを受光し得る面積を確保することができる。加えて、第１上面２ａ、つまり、発光装置１０の発光面側において、受光した光を、発光素子１より小さい平面積で出射させることができる。その結果、輝度の向上を図ることができる。
透光性部材２は、光拡散材や、発光素子１から入射される光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有することができる。蛍光体を含有する透光性部材２は、例えば、蛍光体の焼結体や、樹脂、ガラス、他の無機物等に蛍光体粉末を含有させたものが挙げられる。蛍光体の焼結体としては、蛍光体だけを焼結して形成したものでもよいし、蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結して形成したものでもよい。蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結する場合、焼結助剤としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又は酸化チタン等の無機材料を用いることが好ましい。これにより、発光素子１が高出力であったとしても、光や熱による焼結助剤の変色や変形を抑制することができる。透光性部材２は、光透過率が高いほど、後述の第１光反射性部材３との界面において、光を反射させやすいことから、輝度を向上させることができるため好ましい。なお、透光性部材２は、発光素子１からの光出力が大きい場合には、無機物のみで構成されることがより好ましい。
透光性部材２に含有させる蛍光体としては、発光素子１からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、以下に示す具体例のうちの１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体の具体例としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＹ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＬｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ユウロピウムおよび／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（例えばＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２：Ｅｕ）、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えばＳｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ（０＜Ｚ＜４．２））、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）、ＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウム系蛍光体（例えばＫ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。白色に発光可能な発光装置とする場合、透光性部材に含有される蛍光体の種類、濃度によって白色となるよう調整される。このような蛍光体を透光性部材２に含有される場合、蛍光体の濃度を、例えば５〜５０質量％程度とすることが好ましい。
透光性部材２に含有させることができる光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。
透光性部材２に含有させることができる光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。
（接着材７）
発光素子１と透光性部材２とは接着材７で接合することができる。接着材７は、発光素子１の上面から側面の少なくとも一部に連続すると共に、第２光反射性部材６と発光素子１の側面との間に介在して設けられる。第２光反射性部材６と発光素子１の側面との間に介在する接着材７の上面は、透光性部材２の下面２ｂと接合して設けられている。
発光素子１と透光性部材２とは接着材７で接合することができる。接着材７は、発光素子１の上面から側面の少なくとも一部に連続すると共に、第２光反射性部材６と発光素子１の側面との間に介在して設けられる。第２光反射性部材６と発光素子１の側面との間に介在する接着材７の上面は、透光性部材２の下面２ｂと接合して設けられている。
接着材７は、エポキシ又はシリコーンのような周知の接着剤、高屈折率の有機接着剤による接着、低融点ガラスによる接着などで行うことができる。なお、接着材７は、無機系接着材であることがより好ましい。接着材７が無機系接着材であると、熱及び光で劣化し難いため、特に高輝度の光を照射する発光素子１を用いる場合に都合がよい。接着材７は、発光素子１の上面と併せて側面にまで設けられることが好ましい。接着材７は、発光素子１の側面まで設けられることで、透光性部材２の下面２ｂと発光素子１の側面との間に濡れ広がり、透光性部材２の下面２ｂの縁部まで連続するフィレットを形成する。フィレットは、平面視矩形の発光素子１の四つの側面を覆うように形成される。接着材７がフィレットを備えることにより、発光素子１の側面側からの光も合せて透光性部材２に入射させることができ、発光装置１０の光取り出し効率を上げることができる。また、フィレットは、発光素子１の側面において高さ方向の中心よりも下方となる位置までに形成されることが好ましい。なお、透光性部材２と発光素子１との「接合」は、圧着、焼結、水酸基接合法、表面活性化接合法、原子拡散結合法などの直接接合法などによる直接接合を用いてもよい。
透光性部材２の第１側面２ｃ及び第２側面２ｄは、透光性部材２を分割して個片化する際に、ダイシングブレードの刃先角及び刃幅を適宜選択、変更することにより上述した形状に形成することができる。例えば、ハーフダイシングにより透光性部材２の厚み方向に溝を形成した後、ハーフダイシングに用いたブレードの刃幅と異なる刃幅のブレードを用いて透光性部材２を切断すること等により形成することができる。
（第１光反射性部材３）
第１光反射性部材３は、透光性部材２の第１側面２ｃを被覆する部材である。第１光反射性部材３は、平面視において、透光性部材２の第１側面２ｃの周囲に設けられている。第１光反射性部材３は、透光性部材２の第１側面２ｃの少なくとも一部を被覆することが好ましく、第１側面２ｃの全面を被覆することがより好ましい。さらに、第１光反射性部材３は、透光性部材２の第２上面２ｅの少なくとも一部を被覆することが好ましく、第２上面２ｅの全面を被覆することがより好ましい。
第１光反射性部材３は、透光性部材２の第１側面２ｃを被覆する部材である。第１光反射性部材３は、平面視において、透光性部材２の第１側面２ｃの周囲に設けられている。第１光反射性部材３は、透光性部材２の第１側面２ｃの少なくとも一部を被覆することが好ましく、第１側面２ｃの全面を被覆することがより好ましい。さらに、第１光反射性部材３は、透光性部材２の第２上面２ｅの少なくとも一部を被覆することが好ましく、第２上面２ｅの全面を被覆することがより好ましい。
例えば樹脂等の有機物を含む部材が透光性部材２と接すると、高密度の光や熱応力により、透光性部材２と接する領域にクラックが生じる虞がある。特に、発光装置１０の発光面である透光性部材２の第１上面２ａの周囲にクラックが生じると、割れ目から光が抜けてしまい、発光装置１０としての輝度が低下してしまう。そこで本実施形態では、第１上面に連なる第１側面２ｃと接するように第１光反射性部材３を設ける。これにより、仮に、第１光反射性部材にクラックが生じたとしても、第１光反射性部材と第２光反射性部材の界面でクラックの進行が抑制されるため、クラックが発光装置１０の上面まで達することを抑制することができ、高輝度の発光装置１０とすることができる。
特に、透光性部材２の第１側面２ｃの側方の領域と第２上面２ｅの上方の領域とは、第１側面２ｃから出射される光と第２上面２ｅから出射される光とが集中するため、より高密度の光が照射される。このため、第２上面２ｅが、透光性部材２の外周全部に沿って配置される場合、第１光反射性部材３は、透光性部材２の外周側面である第１側面２ｃを連続して覆うことが好ましい。このように、複数方向からの光が集中する領域に優先的に第１光反射性部材３を設けることにより、クラックが発光装置１０の外表面へ到達するのを抑制することが可能となる。
特に、透光性部材２の第１側面２ｃの側方の領域と第２上面２ｅの上方の領域とは、第１側面２ｃから出射される光と第２上面２ｅから出射される光とが集中するため、より高密度の光が照射される。このため、第２上面２ｅが、透光性部材２の外周全部に沿って配置される場合、第１光反射性部材３は、透光性部材２の外周側面である第１側面２ｃを連続して覆うことが好ましい。このように、複数方向からの光が集中する領域に優先的に第１光反射性部材３を設けることにより、クラックが発光装置１０の外表面へ到達するのを抑制することが可能となる。
また、透光性部材２の第１上面２ａの面積は下面２ｂの面積よりも小さいため、第２上面２ｅの上方の領域に配置される第２光反射性部材６の厚みは、第２側面２ｄの側方に配置される第２光反射性部材６よりも、発光素子１と第２側面２ｄの高さの分だけ小さくなる。このため、駆動時の熱応力により厚みの小さい領域の第２光反射性部材６が、厚みの大きい外周側（つまり体積の大きい側）の第２光反射性部材６の熱膨張に引っ張られて、クラックが発生したり、第２光反射性部材６が透光性部材２から剥離してしまう虞がある。本実施形態では、第１側面２ｃと第２光反射性部材との間に第１光反射性部材３を介在させることにより、第２光反射性部材６と透光性部材２との間に剥がれによる隙間が生じることを抑制することができる。
第１光反射性部材３の形状は、膜状、第２上面２ｅを底面とする四角錐状又はこれらの変形形状とすることができる。つまり、断面視における第１光反射性部材３の幅は、その高さ方向の位置によって異なっていてもよい。なかでも、第１光反射性部材３は、後述する第２光反射性部材６側、言い換えると、第１側面２ｃ及び第２上面２ｅの双方に対向する外面が湾曲面であることが好ましい。この湾曲面は、第１側面２ｃと第２上面２ｅとの双方に接することが好ましく、第１側面２ｃの上端と第２上面２ｅの縁の双方に接することがより好ましい。また、この湾曲面は、第２光反射性部材６側に凹の湾曲面であることが好ましい。このような形状によって、発光装置の発光面側に占める第１光反射性部材３の割合をより低くして、第１光反射性部材３にクラックが生じた際の発光面側への光漏れを抑制することができる。
第１光反射性部材３は、取り扱い及び加工が容易であることから、樹脂を含む部材によって形成されていることが好ましい。
第１光反射性部材３は、上述した透光性部材２を準備した後、その外周、つまり、第１側面２ｃと第２上面２ｅとに、印刷、噴射、モールド法、ポッティング等の公知の方法によって形成することができる。なかでも、ポッティングによる形成が好ましい。このような方法により、第１光反射性部材３を安定した形状で形成することができる。
第１光反射性部材３は、上述した透光性部材２を準備した後、その外周、つまり、第１側面２ｃと第２上面２ｅとに、印刷、噴射、モールド法、ポッティング等の公知の方法によって形成することができる。なかでも、ポッティングによる形成が好ましい。このような方法により、第１光反射性部材３を安定した形状で形成することができる。
第１光反射性部材は、発光素子１から出射される光を反射することができる材料から形成される。具体的には、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂の１種以上を含む樹脂又はハイブリッド樹脂等からなる樹脂部材に、光反射性物質を含有させることにより形成することができる。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが挙げられる。第１光反射性部材３における光反射性物質等の含有量は、例えば、母材となる樹脂部材１００重量部に対し、光反射性物質は２０〜６０重量部含有されていることが好ましく、特に２５〜３５重量部含有されていることが好ましい。
（第２光反射性部材）
発光装置１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、発光素子１、透光性部材２、第１光反射性部材３を包囲する第２光反射性部材６を備える。具体的には、第２光反射性部材６は、前記第１光反射性部材、前記透光性部材の第２側面及び前記発光素子の側面を覆うように配置される。ただし、透光性部材２の第１上面２ａは、第２光反射性部材６で被覆されず、第２光反射性部材６から露出していることが好ましい。その際、透光性部材２の第１上面２ａと第２光反射性部材６の上面とを面一とするか、第２光反射性部材６の上面が透光性部材２の第１上面２ａより低いことが好ましい。
発光装置１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、発光素子１、透光性部材２、第１光反射性部材３を包囲する第２光反射性部材６を備える。具体的には、第２光反射性部材６は、前記第１光反射性部材、前記透光性部材の第２側面及び前記発光素子の側面を覆うように配置される。ただし、透光性部材２の第１上面２ａは、第２光反射性部材６で被覆されず、第２光反射性部材６から露出していることが好ましい。その際、透光性部材２の第１上面２ａと第２光反射性部材６の上面とを面一とするか、第２光反射性部材６の上面が透光性部材２の第１上面２ａより低いことが好ましい。
一般に、光出射面となる透光性部材の上面から出射された光は、横方向にも広がりを有する。第２光反射性部材の上面が、透光性部材の上面の高さよりも高い場合には、透光性部材の上面から出射された光が第２光反射性部材に当たって反射され、配光のばらつきが生じる。よって、透光性部材及び第１光反射性部材の側面を第２光反射性部材で覆い、それらの側面の外周を覆う第２光反射性部材の高さを低くすることにより、出射された光を外部に直接取り出すことができる。
また、発光素子１が、実装基板等の基板上に配置される際には、第２光反射性部材６は、発光素子１と基板との間にも配置されていることが好ましい。さらに、発光素子が複数配列されている場合は、第２光反射性部材６は、複数の発光素子間にも配置されていることが好ましい。ある一つの発光素子から出た光が、隣の発光素子まで伝播して減衰すること防ぎ、光取り出し効率を上げるためである。
第２光反射性部材６は、発光素子１から出射される光を反射することができる材料から形成される。具体的には、上述した第１光反射性部材３と同様の樹脂部材を用いることができる。第２光反射性部材６における光反射性物質等の含有量は、例えば、母材となる樹脂部材１００重量部に対し、光反射性物質は２０〜８０重量部含有されていることが好ましく、特に５５〜６５重量部含有されていることが好ましい。第２光反射性部材に含有される光反射性物質の含有量を、第１光反射性部材に含有される光反射性物質の含有量より多くすることにより、発光装置外部への光漏れをより抑制することが可能となり好ましい。
第２光反射性部材６は、例えば、射出成形、ポッティング成形、印刷法、トランスファーモールド法、圧縮成形などで成形することができる。
第２光反射性部材６の形成は、第１光反射性部材３の硬化後に行うことが好ましい。これにより、第１光反射性部材３と第２光反射性部材６とに同じ材料を用いたとしても、両者間に界面が形成されるため、上述したクラックの進行を抑制することができる。また、例えば、第２光反射性部材６に第１光反射性部材３よりも低弾性（軟質）の樹脂材料を用いることにより、上述したクラックの発生や、第２光反射性部材の剥がれを抑制することが可能となり好ましい。
第２光反射性部材６の形成は、第１光反射性部材３の硬化後に行うことが好ましい。これにより、第１光反射性部材３と第２光反射性部材６とに同じ材料を用いたとしても、両者間に界面が形成されるため、上述したクラックの進行を抑制することができる。また、例えば、第２光反射性部材６に第１光反射性部材３よりも低弾性（軟質）の樹脂材料を用いることにより、上述したクラックの発生や、第２光反射性部材の剥がれを抑制することが可能となり好ましい。
発光装置１０には、ツェナーダイオード等の保護素子を搭載してもよい。保護素子を、第２光反射性部材６に埋設することにより、発光素子１からの光が保護素子に吸収されたり、保護素子に遮光されたりすることによる光取り出しの低下を防止することができる。
（基板）
発光装置では、図１Ａ及び図１Ｂに示したように、発光素子１は、通常、基板４に載置されている。
基板の材料としては、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、絶縁部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基板の材料は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。これらのセラミックス材料に、例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせてもよい。
発光装置では、図１Ａ及び図１Ｂに示したように、発光素子１は、通常、基板４に載置されている。
基板の材料としては、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、絶縁部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基板の材料は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。これらのセラミックス材料に、例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせてもよい。
基板４は、通常、その表面に発光素子１と接続される配線５を有するものが用いられる。配線５の材料は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、プラチナ、チタン、タングステン、パラジウム、鉄、ニッケル等の金属またはこれらを含む合金等によって形成することができる。また、基板の上面に形成される配線は、発光素子１からの光を効率よく取り出すために、その最表面が銀又は金などの反射率の高い材料で覆われていることが好ましい。配線は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成できる。例えば、発光素子の基板への実装にＡｕバンプを用いる場合、配線の最表面にＡｕを用いることで、発光素子と基板との接合性が向上できる。
このような基板は、当該分野で公知であり、発光素子等が実装されるために使用される基板のいずれをも用いることができる。
このような基板は、当該分野で公知であり、発光素子等が実装されるために使用される基板のいずれをも用いることができる。
実施例１
図２Ａ及び２Ｂに示す透光性部材２を用いて、図３に示す第１光反射性部材３を形成し、これを用いて、図１Ａ及び１Ｂに示す発光装置１０を作製し、輝度分布を測定した。
この発光装置１０は、基板４上に、発光素子１（サイズ：０．８ｍｍ×０．８ｍｍ）が２個直列に載置されている。基板４は、熱電導率が１７０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の窒化アルミニウム板材の表面に、チタン、パラジウム、金がこの順にパターン蒸着されたものであり、その上にさらに金メッキが施されている。発光素子１は、金からなるバンプによって、フリップチップ実装されている。
図２Ａ及び２Ｂに示す透光性部材２を用いて、図３に示す第１光反射性部材３を形成し、これを用いて、図１Ａ及び１Ｂに示す発光装置１０を作製し、輝度分布を測定した。
この発光装置１０は、基板４上に、発光素子１（サイズ：０．８ｍｍ×０．８ｍｍ）が２個直列に載置されている。基板４は、熱電導率が１７０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の窒化アルミニウム板材の表面に、チタン、パラジウム、金がこの順にパターン蒸着されたものであり、その上にさらに金メッキが施されている。発光素子１は、金からなるバンプによって、フリップチップ実装されている。
発光素子１は、ガラス中にＹＡＧ蛍光体が分散されてなる板状の透光性部材２（ＹＡＧ蛍光体を５〜１０質量％含有）によって、その上面を被覆されている。透光性部材２の第１上面２ａの大きさは約０．６ｍｍ×約１．５５ｍｍ、下面２ｂの大きさは約１．９５ｍｍ×１．０ｍｍで、それぞれ略矩形状である。第１側面２ｃと第２側面２ｄとの間に位置する第２上面２ｅは、透光性部材２の全外周に沿って配置されており、その幅は約０．２ｍｍである。
発光素子１と透光性部材２とは、シリコーン樹脂からなる導光性の接着材によって接合されている。透光性部材２の下面２ｂから第１上面２ａまでの高さは約２３０μｍで、うち下面２ｂからの第１側面２ｃまでの高さＨは約５０μｍである。
第１光反射性部材３は、シリコーン樹脂１００重量部に対し、酸化チタンが３０重量部含有されており、ポッティング成形によって、透光性部材２の第１側面２ｃと第２上面ｅを完全に被覆するように形成されている。
発光素子１、透光性部材２及び第１光反射性部材３の側面は、ポッティング成形により、第２光反射性部材６で包囲されている。第２光反射性部材６は、シリコーン樹脂１００重量部に対し、酸化チタンが６０重量部含有されている。
発光素子１と透光性部材２とは、シリコーン樹脂からなる導光性の接着材によって接合されている。透光性部材２の下面２ｂから第１上面２ａまでの高さは約２３０μｍで、うち下面２ｂからの第１側面２ｃまでの高さＨは約５０μｍである。
第１光反射性部材３は、シリコーン樹脂１００重量部に対し、酸化チタンが３０重量部含有されており、ポッティング成形によって、透光性部材２の第１側面２ｃと第２上面ｅを完全に被覆するように形成されている。
発光素子１、透光性部材２及び第１光反射性部材３の側面は、ポッティング成形により、第２光反射性部材６で包囲されている。第２光反射性部材６は、シリコーン樹脂１００重量部に対し、酸化チタンが６０重量部含有されている。
このような発光装置１０は、発光部と非発光部との境界がより明確となり、より正面輝度の高い発光装置とすることができる。
本発明の発光装置は、車載用光源のほか、照明用光源、各種インジケーター用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。
１ 発光素子
２ 透光性部材
２ａ 第１上面
２ｂ 下面
２ｃ 第１側面
２ｄ 第２側面
２ｅ 第２上面
３ 第１光反射性部材
４ 基板
５ 配線
６ 第２光反射性部材
１０ 発光装置
２ 透光性部材
２ａ 第１上面
２ｂ 下面
２ｃ 第１側面
２ｄ 第２側面
２ｅ 第２上面
３ 第１光反射性部材
４ 基板
５ 配線
６ 第２光反射性部材
１０ 発光装置
Claims (13)
- 発光素子と、
前記発光素子上に配置され、第１上面と、下面と、第１側面と、該第１側面よりも外側に位置する第２側面とを有する透光性部材と、
前記第１側面を被覆する第１光反射性部材と、
前記第１光反射性部材の側面、前記透光性部材の第２側面及び前記発光素子の側面に配置される第２光反射性部材と、を備える発光装置。 - 前記透光性部材は、前記第１側面と前記第２側面との間に第２上面を有し、
前記第１光反射性部材は、前記第２上面を被覆する請求項１に記載の発光装置。 - 前記第１上面と前記第２上面とは平行である請求項２に記載の発光装置。
- 前記第１側面は、前記第１上面に接し、該第１上面に対する垂直面である請求項２または３に記載の発光装置。
- 前記第２側面は、前記下面に接し、該下面に対する垂直面である請求項２〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記第１光反射性部材は、前記第２光反射性部材側に湾曲面を有する請求項２〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記湾曲面は、前記第１側面と前記第２上面とに接する湾曲面である請求項６に記載の発光装置。
- 前記湾曲面は、前記第２光反射性部材側に凹の湾曲面である請求項６又は７に記載の発光装置。
- 前記第１光反射性部材は、前記透光性部材の外周側面を連続して覆う請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記透光性部材は、蛍光体を含有する請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記第１光反射性部材は、樹脂部材によって形成されている請求項１〜１０のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記第２光反射性部材は、前記第１光反射性部材と同じ樹脂部材によって形成されている請求項１〜１１のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記透光性部材の前記第１上面の面積は、当該透光性部材の前記下面の面積の５０％以下である請求項１〜１２のいずれか１つに記載の発光装置。
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