JP2020068079A - 発電機能付発光装置、照明装置、及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズの大型化を抑制可能な発電機能付発光装置を提供すること。【解決手段】搭載面２２１ａ及び開放面２２１ｂを有する熱伝導性ベース２２１と、搭載面２２１ａ上に設けられた基板配線２２２ａ、２２２ｂ、と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板２２０と、基板配線２２２ａ、２２２ｂと電気的に接続されたＬＥＤ素子２１０と、熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁され、熱伝導性ベース２２１内に設けられた熱電素子１と、前記熱電素子１と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース２２１内に設けられた制御部９と、を備える。収容部１０ｄを有する筐体部１０と、収容部１０ｄ内に、第１電極部１１と、第１電極部１１とは異なった仕事関数を有する第２電極部１２と、第１電極部１１の仕事関数と第２電極部１２の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部１４とを含む。【選択図】図１

Description

この発明は、発電機能付発光装置、照明装置、及び表示装置に関する。

近時、ＬＥＤ等の発光素子の発光に伴う熱の有効利用が注目されている。例えば、特許文献１には、発光素子の発光に伴う熱を利用して発電する照明装置が開示されている。特許文献１に記載された照明装置は、ＬＥＤ素子と、熱電素子の中に温度差を生じさせて発電する熱電素子と、熱電素子の中に温度差を生じさせる低温材料と、を備えている。

特許文献２には、エミッタ電極層とコレクタ電極層とをサブミクロン間隔で離間する電気絶縁性の球状ナノビーズを備え、エミッタ電極層の仕事関数をコレクタ電極層の仕事関数よりも小さくし、エミッタ電極層とコレクタ電極層との中間の仕事関数を有し、かつ球状ナノビーズよりも粒子径が小さい金属ナノ粒子が分散された金属ナノ粒子分散液を、球状ナノビーズにより離間された電極間の空間に充填した熱電素子が開示されている。

特表２０１４−５０２０１５号公報 特許第６１４７９０１号公報

特許文献１に開示された照明装置は、ＬＥＤ素子と、熱電素子と、を有する発電機能付発光装置に準ずる、と考えられる。特許文献１に記載の熱電素子では、熱電素子の中の電極対のうち、１つの電極は熱くし、もう１つの電極は冷たくする。このように２つの電極間に温度差を生じさせることで、熱電素子は発電する。

しかし、特許文献１において、実際に発電させるためには、ＬＥＤ素子及び熱電素子の他、熱電素子の中に温度差を生じさせる低温材料や、低温材料を冷やすチラーが別途必要となる。このため、熱電素子及び低温材料を搭載するエリアを、十分に検討する必要がある。これにより、発電機能付発光装置におけるサイズの大型化を助長する。

大型化した発電機能付発光装置は、例えば２次製品の大型化を招く。このため、２次製品のサイズの現状維持すら難しくするばかりか、小型化の推進も難しくする。このような事情により、発電機能付発光装置の、２次製品への組み込みを断念せざるを得なくなる状況も想定される。

特許文献２に開示された熱電素子では、エミッタ電極層の仕事関数を、コレクタ電極層の仕事関数よりも小さくし、金属ナノ粒子分散液を、球状ナノビーズで離間された電極間の空間に充填する。これにより、熱電素子の中に温度差を生じさせなくても、熱電素子は発電できる。特許文献２は、そのような熱電素子の構造を開示する。しかし、特許文献２には、熱電素子と、熱電素子以外の電気的素子とを、サイズの大型化を抑制しつつ混載可能にすることに関する示唆はない。

この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、その目的は、サイズの大型化を抑制可能な発電機能付発光装置、そのような発電機能付発光装置を備えた照明装置、及びそのような発電機能付発光装置を備えた表示装置を提供することにある。

第１発明に係る発電機能付発光装置は、電気エネルギーを光エネルギーに変換するＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子から放出された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子が熱エネルギーを電気エネルギーに変換した量に応じて動作する制御部と、を有する発電機能付発光装置であって、搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、前記基板配線と電気的に接続された前記ＬＥＤ素子と、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁され、前記熱伝導性ベース内に設けられた前記熱電素子と、前記熱電素子と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた前記制御部と、を備え、前記熱電素子は、収容部を有する筐体部と、前記収容部内に設けられた第１電極部と、前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、を含むことを特徴とする。

第２発明に係る発電機能付発光装置は、第１発明において、前記第１電極部と電気的に接続され、前記第１電極部を前記収容部の外に導出する第１接続配線と、前記第２電極部と電気的に接続され、前記第２電極部を前記収容部の外に導出する第２接続配線と、を、さらに備え、前記第１電極部と前記第１接続配線との第１電気的接点、並びに前記第２電極部と前記第２接続配線との第２電気的接点のそれぞれは、前記収容部内に設けられていることを特徴とする。

第３発明に係る発電機能付発光装置は、第２発明において、前記筐体部は、第１主面と、前記第１主面と対向し、前記熱伝導性ベースの前記開放面と接した第２主面と、を有する第１基板を含み、前記第１接続配線と電気的に接続された第１外部筐体端子と、前記第２接続配線と電気的に接続された第２外部筐体端子と、を、さらに備え、前記第１外部筐体端子及び前記第２外部筐体端子のそれぞれは、前記第１基板の前記第１主面上に設けられていることを特徴とする。

第４発明に係る発電機能付発光装置は、第１〜第３発明のいずれか１つにおいて、前記熱電素子は、平行平板型熱電素子、及び櫛歯型熱電素子の少なくとも１つを含むことを特徴とする。

第５発明に係る発電機能付発光装置は、第１〜第４発明のいずれか１つにおいて、前記制御部は、前記熱電素子と、前記基板配線との間に設けられたペルチェ素子であり、前記熱電素子及び前記ペルチェ素子は、前記基板配線と電気的に離間することを特徴とする。

第６発明に係る照明装置は、発電機能付発光装置を備えた照明装置であって、前記発電機能付発光装置は、搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、前記基板配線と電気的に接続されたＬＥＤ素子と、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁され、前記熱伝導性ベース内に設けられた熱電素子と、前記熱電素子と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた制御部と、を備え、前記熱電素子は、収容部を有する筐体部と、前記収容部内に設けられた第１電極部と、前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、を含むことを特徴とする。

第７発明に係る表示装置は、発電機能付発光装置を備えた表示装置であって、前記発電機能付発光装置は、搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、前記基板配線と電気的に接続されたＬＥＤ素子と、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁され、前記熱伝導性ベース内に設けられた熱電素子と、前記熱電素子と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた制御部と、を備え、前記熱電素子は、収容部を有する筐体部と、前記収容部内に設けられた第１電極部と、前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、を含むことを特徴とする。

第１発明に係る発電機能付発光装置によれば、熱電素子の筐体部の収容部内に、第１電極部と、第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、第１電極部の仕事関数と第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、を含む。これにより、熱電素子の中に温度差を生じさせなくても、熱電素子は発電できる。よって、熱電素子を冷却するための低温材料や、低温材料を冷やすチラーが不要となる。低温材料、及び低温材料を冷やすチラーが不要となる結果、発電機能付発光装置のサイズの大型化を抑制できる。さらに、熱電素子及び制御部は、熱伝導性ベース内に設ける。これにより、熱電素子及び制御部を搭載するエリアを、発電機能付発光装置に新たに増やさずに済み、発電機能付発光装置のサイズの増大を抑制できる。上記に加え、制御部は、熱電素子と電気的に接続される。このため、制御部を起動するための配線を、熱伝導性ベース外に設ける必要が無い。これにより、熱伝導性ＬＥＤ基板等のレイアウトを考慮することなく、発電機能付発光装置に付加価値を与えることが可能となる。

第２発明に係る発電機能付発光装置によれば、第１、第２電気的接点のそれぞれを、収容部内に設ける。これにより、熱電素子を、熱伝導性ベース内に形成するとき、第１、第２電気的接点が破断したり、損傷したりすることを抑制できる。これにより、発電機能付発光装置の製造条件を容易にすることができる。

第３発明に係る発電機能付発光装置によれば、筐体部は、第１主面と、第１主面と対向し、熱伝導性ベースの開放面と向き合う第２主面と、を有する第１基板を含む。そして、第１、第２外部筐体端子のそれぞれを、第１基板の第１主面上に設ける。第１主面は、例えば、筐体部の側面と比較して、第１、第２外部筐体端子のそれぞれに、広い面積を提供できる。また、筐体部の側面と比較して、作業者による視認、あるいは作業ロボットによるワークポイントの抽出がしやすい。上記に加え、熱伝導性ベースと、第１、第２外部筐体端子のそれぞれとを電気的に離間させることを、容易に実現することができる。これらにより、例えば、熱電素子と、制御部とを接続する配線を形成する工程を、容易にすることができる。

第４発明に係る発電機能付発光装置によれば、熱電素子は、平行平板型熱電素子、及び櫛歯型熱電素子のいずれか１つを含む。これにより、熱電素子の一構造例が、具現化される。

第５発明に係る発電機能付発光装置によれば、ペルチェ素子は、熱電素子と、基板配線との間に設けられる。このため、ペルチェ素子の吸熱面を用いて、ＬＥＤ素子の冷却ができる。これにより、発電機能付発光装置の劣化を抑制することが可能となる。また、ペルチェ素子の発熱面を用いて、熱電素子１の発電を促すことができる。これにより、ＬＥＤ素子の冷却効率を向上させることが可能となる。

第６発明に係る照明装置によれば、サイズの大型化を抑制可能な発電機能付発光装置を備えた照明装置を提供できる。

第７発明に係る表示装置によれば、サイズの大型化を抑制しつつ、２次製品に組み込み可能な発電機能付発光装置を備えた表示装置を提供できる。

図１は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を示す模式断面図である。 図２は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を分解して示した模式分解断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、熱電素子の一例を示す模式図である。 図４は、接合の一例を示す模式断面図である。 図５（ａ）は、中間部の一例を示す模式断面図である。図５（ｂ）は、中間部の他の例を示す模式断面図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１変形例に係る熱電素子の一例を示す模式図である。 図７は、接合の一例を示す模式断面図である。 図８は、スリットの一例を示す模式断面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、溶媒注入の一例を示す模式断面図である。 図１０は、第２変形例に係る発光装置の一例を示す模式平面図である。 図１１は、第３変形例に係る発光装置の一例を示す模式平面図である。 図１２（ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の第１例を示す模式図である。図１２（ｂ）は、第２実施形態に係る照明装置の第１例の一部を透視して示した模式図である。 図１３（ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の第２例を示す模式図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中のＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線に沿う模式断面図である。 図１４は、第３実施形態に係る表示装置の第１例を示す模式図である。 図１５は、第３実施形態に係る表示装置の第２例を示す模式図である。 図１６は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の他の例を示す模式断面図である。

以下、この発明の実施形態のいくつかを、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、高さ方向を第１方向Ｚとし、第１方向Ｚと交差、例えば直交する１つの平面方向を第２方向Ｘとし、第１方向Ｚ及び第２方向Ｘのそれぞれと交差、例えば直交する別の平面方向を第３方向Ｙとする。また、各図において、共通する部分については、共通する参照符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
＜発電機能付発光装置＞
図１は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を示す模式断面図である。図２は、第１実施形態に係る発電機能付発光装置の一例を分解して示した模式分解断面図である。

図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る発電機能付発光装置（以下、発光装置と略記）２００は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子２１０と、熱電素子１と、制御部９と、を有する。ＬＥＤ素子２１０は、電気エネルギーを光エネルギーに変換する。熱電素子１は、ＬＥＤ素子２１０から放出された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。制御部９は熱電素子１が熱エネルギーを電気エネルギーに変換した量に応じて動作する。発光装置２００では、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０を、さらに含む。

＜＜熱伝導性ＬＥＤ基板：２２０＞＞
熱伝導性ＬＥＤ基板２２０は、熱伝導性ベース２２１と、第１基板配線２２２ａと、第２基板配線２２２ｂと、を含む。熱伝導性ベース２２１には、熱伝導度が高い材料が用いられる。材料の例としては、アルミニウム、銅、又はアルミニウムと銅との合金等を挙げることができる。熱伝導性ベース２２１の第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。熱伝導性ベース２２１は、搭載面２２１ａと、開放面２２１ｂとを有する。開放面２２１ｂは、搭載面２２１ａと対向する。第１、第２基板配線２２２ａ及び２２２ｂのそれぞれは、熱伝導性ベース２２１の搭載面２２１ａ上に、熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁されて設けられている。例えば、熱伝導性ベース２２１の搭載面２２１ａ上には、絶縁物２２３が設けられている。第１、第２基板配線２２２ａ及び２２２ｂのそれぞれは、例えば、絶縁物２２３上に設けられている。これにより、第１、第２基板配線２２２ａ及び２２２ｂのそれぞれは、熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁される。絶縁物２２３の材料の例としては、耐熱性が良い絶縁性セラミック、又は耐熱性が良い絶縁性樹脂等を挙げることができる。絶縁性セラミックの一例は、アルミニウム酸化物である。絶縁性樹脂の例は、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）、又はＰＥＩ（Poly Ether Imide）等である。
なお、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０には、周知のものを使用することができる。

熱伝導性ベース２２１は、スペース２２１ｈを有し、スペース２２１ｈ内に熱電素子１及び制御部９が設けられる。スペース２２１ｈは、搭載面２２１ａに対して凹状に形成されるほか、例えば側面に対して凹状に形成されてもよい。

熱伝導性ベース２２１の形状は、用途に応じて任意に設定できる。熱伝導性ベース２２１の形状は、平板状のほか、例えば第１方向Ｚに沿って延びるフィンを有してもよい。スペース２２１ｈの形状は、熱電素子１及び制御部９がそれぞれ１つ以上設けられる形状であれば任意であり、例えば四角形状に形成される。

熱伝導性ベース２２１は、例えば図１６に示すように、一部にスペース２２１ｈを有した平板部２２１ｓと、平板部２２１ｓ下に設けられたフィン部２２１ｆとを接合した形状でもよい。この場合、スペース２２１ｈは、少なくとも平板部２２１ｓに形成され、平板部２２１ｓからフィン部２２１ｆの一部まで形成されてもよい。

発光装置２００は、例えば、第１中間配線８ａと、第２中間配線８ｂと、を含む。第１中間配線８ａは、熱電素子１の第１外部筐体端子１０１、及び制御部９の第１外部制御端子９１と電気的に接続される。第２中間配線８ｂは、熱電素子１の第２外部筐体端子１０２、及び制御部９の第２外部制御端子９２と電気的に接続される。

第１、第２中間配線８ａ及び８ｂは、第１方向Ｚに沿って延在する。第１、第２中間配線８ａ及び８ｂは、熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁する。第１、第２中間配線８ａ及び８ｂとして、導電性材料が用いられ、例えば絶縁被膜に覆われた銅線が用いられる。第１、第２中間配線８ａ及び８ｂの形状は、熱伝導性ベース２２１と電気的に離間する大きさであれば任意である。

＜＜ＬＥＤ素子：２１０＞＞
ＬＥＤ素子２１０は、第１、第２基板配線２２２ａ及び２２２ｂと電気的に接続されている。ＬＥＤ素子２１０は、熱伝導性ベース２２１上に、１つ以上設けられる。

ＬＥＤ素子２１０は、ＬＥＤチップ２１１と、パッケージ基板２１２と、リフレクタ２１３と、透光性封入樹脂２１４と、第１電極配線２１５ａと、第２電極配線２１５ｂと、を含む。ＬＥＤ素子２１０は、ＬＥＤパッケージである。

ＬＥＤチップ２１１は、パッケージ基板２１２上に設けられている。リフレクタ２１３はパッケージ基板２１２上に設けられ、ＬＥＤチップ２１１の周囲を囲む。透光性封入樹脂２１４は、ＬＥＤチップ２１１を封入する。ＬＥＤ素子２１０が白色ＬＥＤの場合、少なくとも１つの単色のＬＥＤチップ２１１が、パッケージ基板２１２を底とし、リフレクタ２１３を壁としつつ、透光性封入樹脂２１４によって封入される。白色ＬＥＤの場合、透光性封入樹脂２１４には、蛍光体が分散される。また、ＬＥＤ素子２１０がフルカラーＬＥＤの場合、赤、緑、青（ＲＧＢ）のそれぞれに対応した少なくとも３つのＬＥＤチップ２１１が、パッケージ基板２１２を底とし、リフレクタ２１３を壁としつつ、透光性封入樹脂２１４によって封入される。フルカラーＬＥＤの場合、透光性封入樹脂２１４には、蛍光体が分散されなくてもよい。第１電極配線２１５ａは、パッケージ基板２１２上に設けられている。第１電極配線２１５ａは、ＬＥＤチップ２１１の、例えば、アノード（Ａ）を、リフレクタ２１３及び透光性封入樹脂２１４の外へ導出する。第１電極配線２１５ａは、第１基板配線２２２ａと電気的に接続される。第２電極配線２１５ｂは、パッケージ基板２１２上に設けられている。第２電極配線２１５ｂは、ＬＥＤチップ２１１の、例えばカソード（Ｋ）を、リフレクタ２１３及び透光性封入樹脂２１４の外へ導出する。第２電極配線２１５ｂは、第２基板配線２２２ｂと電気的に接続される。
なお、ＬＥＤ素子２１０には、周知のものを使用することができる。

＜＜制御部：９＞＞
制御部９は、熱伝導性ベース２２１、並びに第１、第２基板配線２２２ａ及び２２２ｂと電気的に絶縁され、熱伝導性ベース２２１及び絶縁物２２３の少なくとも何れかと熱的に接続されている。制御部９は、熱伝導性ベース２２１のスペース２２１ｈ内に１つ以上設けられ、例えば第１方向Ｚに沿って２つ以上積層されてもよい。

制御部９は、スペース２２１ｈ上に設けられる絶縁物２２３上に、例えば、接着部材３０ｂによって接着されるほか、例えばはんだ等のろう材によって固着される。なお、制御部９は、例えばスペース２２１ｈ内の底面上に接着又は固着されてもよい。

制御部９は、熱電素子１から電気エネルギーを供給されることで、特定の機能を発揮することができる。制御部９として、例えばペルチェ素子が用いられるほか、例えば無線送信機や、警告音を出す警音器が用いられてもよい。第１方向Ｚにおける制御部９の厚さは、例えば２０μｍ以上９ｍｍ以下程度である。

制御部９としてペルチェ素子が用いられる場合、制御部９は、熱電素子１と絶縁物２２３との間に設けられる。このため、熱電素子１から電気エネルギーが供給されると、ペルチェ素子の冷却面を用いて、絶縁物２２３、第１、第２基板配線２２２ａ及び２２２ｂ、並びにＬＥＤ素子２１０を冷却することができる。また、ペルチェ素子の発熱面を用いて、熱電素子１に熱エネルギーを与えることができる。このとき、熱電素子１の発電効率が向上し、ペルチェ素子に電気エネルギーがさらに供給されるため、ＬＥＤ素子２１０等の冷却効率を向上させることが可能となる。

制御部９として無線送信機が用いられる場合、熱電素子１から電気エネルギーが供給されると、特定の信号を送信することができる。このため、発光装置２００が特定温度を超えたときの情報を、端末装置等に送ることができる。これにより、発光装置２００の状態管理を容易に実現することが可能となる。

制御部９として警音器が用いられる場合、熱電素子１から電気エネルギーが供給されると、警告音を出すことができる。このため、発光装置２００が特定温度を超えたことを、管理者等に報知することができる。これにより、発光装置２００の異常を短時間で報知することが可能となる。

＜＜熱電素子：１＞＞
熱電素子１は、第１、第２中間配線８ａ及び８ｂを介して、制御部９と電気的に接続される。熱電素子１は、例えば第１、第２中間配線８ａ及び８ｂ、並びに図示しない保護ダイオードを介して、制御部９と電気的に接続されてもよい。この場合、熱電素子１と制御部９との間における電流の方向を限定することができる。熱電素子１は、熱伝導性ベース２２１、並びに第１、第２基板配線２２２ａ及び２２２ｂと電気的に絶縁され、熱伝導性ベース２２１と熱的に接続されている。熱電素子１は、熱伝導性ベース２２１のスペース２２１ｈ内に１つ以上設けられ、例えば第１方向Ｚに沿って２つ以上積層されてもよい。

熱電素子１は、スペース２２１ｈ内の底面上に、例えば、接着部材３０ａによって接着されるほか、例えばはんだ等のろう材によって固着される。なお、筐体部１０は、例えばスペース２２１ｈ上に設けられる絶縁物２２３に接着又は固着されてもよい。熱電素子１の第１方向Ｚに沿った厚さＴｚは、約２０μｍ〜約６ｍｍである（図２）。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、熱電素子の一例を示す模式図である。図３（ａ）に示す模式断面は、図３（ｂ）中のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿う。図３（ｂ）に示す模式断面は、図３（ａ）中のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う。図４は、接合の一例を示す模式断面図である。図４は、図３（ａ）に示す模式断面に対応する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、熱電素子１は、筐体部１０と、第１電極部１１と、第２電極部１２と、中間部１４と、を含む。筐体部１０は、熱電素子１では、第１基板１０ａと、第２基板１０ｂと、を含む。第１、第２基板１０ａ及び１０ｂのそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１０μｍ以上２ｍｍ以下である。第１、第２基板１０ａ及び１０ｂのそれぞれの材料としては、絶縁性を有する板状の材料を選ぶことができる。絶縁性の材料の例としては、シリコン、石英、パイレックス（登録商標）等のガラス、及び絶縁性樹脂等を挙げることができる。第１、第２基板１０ａ及び１０ｂは、薄板状であるほか、例えばフレキシブルなフィルム状でもよい。例えば、第１、第２基板１０ａ又は１０ｂを、フレキシブルなフィルム状とする場合には、例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＣ（polycarbonate）、及びポリイミド等を用いることができる。また、第１、第２基板１０ａ及び１０ｂは、絶縁性でなくてもよい。半導体基板や金属基板の表面を、例えば、絶縁膜によって被覆してもよい。このような絶縁被膜付基板としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板の表面に、シリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ₂）膜を形成したものを挙げることができる。

第１基板１０ａは、例えば、第１支持部１３ａを含む。第１支持部１３ａは、第１基板１０ａから第１方向Ｚに沿って第２基板１０ｂに向かって延びる。第１支持部１３ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。第２基板１０ｂは、例えば、第２支持部１３ｂを含む。第２支持部１３ｂは、第２基板１０ｂから第１方向Ｚに沿って第１基板１０ａに向かって延びる。第２支持部１３ｂの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１０ｎｍ以上１０μｍ以下である。第２支持部１３ｂと、第１支持部１３ａとは、例えば、２つのスリット１７ａ及び１７ｂを介して離れている。

第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂは、それぞれ、第１、第２基板１０ａ及び１０ｂと一体に設けられてもよいし、別々に設けられてもよい。一体に設ける場合、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれの材料は、第１、第２基板１０ａ及び１０ｂと同じ材料となる。別々に設ける場合、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂの材料の例としては、シリコン酸化物、及びポリマー等を挙げることができる。ポリマーの例としては、ポリイミド、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、及びポリスチレン等を挙げることができる。

スリット１７ａ及び１７ｂは、それぞれ、封止部材３１ａ及び３１ｂによって封止される。封止部材３１ａ及び３１ｂは、一体であってもよい。この場合、封止部材３１ａと封止部材３１ｂとは、１つの封止部材３１となり、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれの外側面に沿って、環状に設けられる。封止部材３１ａ及び３１ｂの材料の例としては、絶縁性樹脂を挙げることができる。絶縁性樹脂の例としては、フッ素系絶縁性樹脂を挙げることができる。

第１電極部１１は、収容部１０ｄ内に設けられる。第１電極部１１は、熱電素子１では、第１基板１０ａ上に設けられる。第２電極部１２は、収容部１０ｄ内に設けられる。第２電極部１２は、熱電素子１では、第２基板１０ｂ上に設けられる。第１電極部１１と、第２電極部１２とは、１対の平行平板型電極対を構成する。熱電素子１は、平行平板型熱電素子である。

熱電素子１では、第１電極部１１は、例えば白金（仕事関数：約５．６５ｅＶ）を含む。第２電極部１２は、例えばタングステン（仕事関数：約４．５５ｅＶ）を含む。仕事関数が大きい電極部はアノードＡ（コレクタ電極）として機能し、仕事関数が小さい電極部はカソードＫ（エミッタ電極）として機能する。熱電素子１では、第１電極部１１がアノードＡであり、第２電極部１２がカソードＫである。このような熱電素子１では、仕事関数差を有する第１電極部１１と第２電極部１２との間に発生する、絶対温度による電子放出現象が利用される。このため、熱電素子１は、第１電極部１１と第２電極部１２との温度差が小さい場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる。さらに、熱電素子１は、第１電極部１１と第２電極部１２との間に温度差がない場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。なお、第１電極部１１をカソードＫとし、第２電極部１２をアノードＡとしてもよい。

第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１ｎｍ以上１μｍ以下である。より好ましくは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれの材料は、例えば、以下に示す金属から選ぶことができる。
白金（Ｐｔ）
タングステン（Ｗ）
アルミニウム（Ａｌ）
チタン（Ｔｉ）
ニオブ（Ｎｂ）
モリブデン（Ｍｏ）
タンタル（Ｔａ）
レニウム（Ｒｅ）
熱電素子１では、第１電極部１１と第２電極部１２との間に仕事関数差が生じればよい。したがって、第１電極部１１及び１２の材料には、上記以外の金属を選ぶことが可能である。また、第１、第２電極部１１及び１２の材料には、上記金属の他、合金、金属間化合物、及び金属化合物を選ぶことも可能である。金属化合物は、金属元素と非金属元素とが化合したものである。金属化合物の例としては、例えば六ホウ化ランタン（ＬａＢ₆）を挙げることができる。

第１、第２電極部１１及び１２の材料として、非金属導電物を選ぶことも可能である。非金属導電物の例としては、シリコン（Ｓｉ：例えばｐ型Ｓｉ、あるいはｎ型Ｓｉ）、及びグラフェン等のカーボン系材料等を挙げることができる。

第１、第２電極部１１及び第２電極部１２の材料として、高融点金属（refractory metal）以外の材料を選ぶと、以下に説明される利点を、さらに得ることができる。本明細書において、高融点金属は、例えば、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅとする。第１電極部（アノードＡ）１１に、例えばＰｔを用いた場合、第２電極部（カソードＫ）１２には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＬａＢ₆の少なくとも１つを用いることが好ましい。

例えば、Ａｌ及びＴｉの融点は、上記高融点金属より低い。したがって、Ａｌ及びＴｉのそれぞれからは、上記高融点金属に比較して、加工しやすい、という利点を得ることができる。

例えば、Ｓｉは、上記高融点金属に比較して、その形成が、さらに容易である。したがって、Ｓｉからは、上記加工のしやすさに加え、熱電素子１の生産性がより向上する、という利点を、さらに得ることができる。

例えば、ＬａＢ₆の融点は、Ｔｉ及びＮｂより高い。しかし、ＬａＢ₆の融点は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅより低い。ＬａＢ₆は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅに比較して加工しやすい。しかも、ＬａＢ₆の仕事関数は、約２．５〜２．７ｅＶである。ＬａＢ₆は、上記高融点金属に比較して電子を放出させやすい。したがって、ＬａＢ₆からは、熱電素子１の発電効率の更なる向上が可能、という利点を、さらに得ることができる。

なお、第１電極部１１、及び第２電極部１２のそれぞれの構造は、上記材料を含む単層構造の他、上記材料を含む積層構造とされてもよい。

熱電素子１は、第１接続配線１５ａと、第２接続配線１６ａと、を、さらに含む。
第１接続配線１５ａは、収容部１０ｄ内において、第１電極部１１と電気的に接続されている。これにより、第１電極部１１と第１接続配線１５ａとの第１電気的接点１１ａは、収容部１０ｄ内に設けられる。第１支持部１３ａの基板接合面１３ａａ上において、第１接続配線１５ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、第１支持部１３ａの平面形状と、ほぼ同じである。第１接続配線１５ａは、第１支持部１３ａと、第２基板１０ｂとの間において、第１接合金属１８ａと接合される。第１接合金属１８ａは、第２基板１０ｂ上に設けられている。第１接合金属１８ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、基板接合面１３ａａ上における第１接続配線１５ａの平面形状と、ほぼ同じである。

第２接続配線１６ａは、収容部１０ｄ内において、第２電極部１２と電気的に接続されている。これにより、第２電極部１２と第２接続配線１６ａとの第２電気的接点１２ａは、収容部１０ｄ内に設けられる。第２支持部１３ｂの基板接合面１３ｂａ上において、第２接続配線１６ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、第２支持部１３ｂの平面形状と、ほぼ同じである。第２接続配線１６ａは、第２支持部１３ｂと、第１基板１０ａとの間において、第２接合金属１８ｂと接合される。第２接合金属１８ｂは、第１基板１０ａ上に設けられている。第２接合金属１８ｂの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、基板接合面１３ｂａ上における第２接続配線１６ａの平面形状と、ほぼ同じである。

第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂは、第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａと接合可能な、例えば、金属を含む。これにより、例えば、図４に示すように、第２基板１０ｂは、第１接続配線１５ａと第１接合金属１８ａとの接合、並びに第２接続配線１６ａと第２接合金属１８ｂとの接合によって、第１基板１０ａと接合することができる。そして、筐体部１０には、収容部１０ｄが得られる。第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａ、並びに第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂのそれぞれに、例えば、Ａｕを用いた場合には、第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａを、それぞれ、第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂと熱圧着によって接合することができる。第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａ、並びに第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂのそれぞれには、金以外にも、例えば、熱圧着、共晶接合等が可能な金属、又は合金であれば用いることができる。

なお、第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａ、並びに第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂのそれぞれに用いた金属、又は合金の仕事関数は、第１電極部１１の仕事関数と、第２電極部１２の仕事関数との間にあることが、例えば、発電効率の低下を抑制する観点から好ましい。また、共晶接合等、金属どうしの接合によって、接合部分に金属間化合物が生成される場合には、生成された金属間化合物の仕事関数についても、第１電極部１１の仕事関数と、第２電極部１２の仕事関数との間にあることが好ましい。

第１接続配線１５ａは、第１支持部１３ａの内側面上、基板接合面１３ａａ上、及び第１支持部１３ａの外側面上のそれぞれに、さらに設けられている。第１接続配線１５ａは、第１電極部１１を収容部１０ｄの外に導出する。第２接続配線１６ａは、第２支持部１３ｂの内側面上、及び基板接合面１３ａａ上のそれぞれに、さらに設けられている。第２接続配線１６ａは、第２電極部１２を収容部１０ｄの外に導出する。

第１基板１０ａは、第１主面１０ａｆと、第２主面１０ａｂと、を有する。第２主面１０ａｂは、第１主面１０ａｆと対向する。第１外部筐体端子１０１及び第２外部筐体端子１０２のそれぞれは、第１基板１０ａの第１主面１０ａｆ上に設けられている。第１外部筐体端子１０１は、第１接続配線１５ａと電気的に接続されている。第２外部筐体端子１０２は、第２接続配線１６ａと電気的に接続されている。第１主面１０ａｆは、例えば、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれから外側に張り出した部分を有する。第１外部筐体端子１０１は、例えば、第１主面１０ａｆの第１支持部１３ａから外側に張り出し部分に設けられる。第２外部筐体端子１０２は、例えば、第１主面１０ａｆの第２支持部１３ｂから外側に張り出した部分に設けられる。熱電素子１では、第１外部筐体端子１０１は、第１接続配線１５ａのパターンを利用し、第１接続配線１５ａと同じ導電物で得ている。また、第２外部筐体端子１０２は、第２接合金属１８ｂのパターンを利用し、第２接合金属１８ｂと同じ導電物で得ている。

図５（ａ）は、中間部１４の一例を示す模式断面図である。図５（ｂ）は、中間部１４の他の例を示す模式断面図である。

図５（ａ）に示すように、中間部１４は、収容部１０ｄ内の、第１電極部１１と第２電極部１２との間に設けられている。中間部１４は、第１電極部１１の仕事関数と第２電極部１２の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む。中間部１４は、例えば、第２電極部（カソードＫ）１２から放出された電子を、第１電極部（アノードＡ）１１へと移動させる部分である。

第１電極部１１と第２電極部１２との間には、第１方向Ｚに沿って電極間ギャップＧが設定される。熱電素子１では、電極間ギャップＧは、第１、第２支持部１３ａ及び１３ｂのそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さによって設定される。電極間ギャップＧの幅の一例は、例えば、１０μｍ以下の有限値である。電極間ギャップＧの幅は狭いほど、電子ｅを第２電極部（カソードＫ）１２から効率よく放出させることができ、かつ、第２電極部１２から第１電極部（アノードＡ）１１へ、効率よく移動させることができる。このため、熱電素子１の発電効率が向上する。また、電極間ギャップＧの幅は狭いほど、熱電素子１の第１方向Ｚに沿った厚さを薄くできる。このため、例えば、電極間ギャップＧの幅は狭い方がよい。電極間ギャップＧの幅は、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、電極間ギャップＧの幅と、第１支持部１３ａ〜第３支持部１３ｃの、第１方向Ｚに沿った厚さとは、ほぼ等価である。

中間部１４は、例えば、複数のナノ粒子１４１と、溶媒１４２と、を含む。複数のナノ粒子１４１は、溶媒１４２内に分散されている。中間部１４は、例えば、ナノ粒子１４１が分散された溶媒１４２を、ギャップ部１４０内に充填することで得られる。ナノ粒子１４１の粒子径は、電極間ギャップＧよりも小さい。ナノ粒子１４１の粒子径は、例えば、電極間ギャップＧの１／１０以下の有限値とされる。ナノ粒子１４１の粒子径を、電極間ギャップＧの１／１０以下とすると、ギャップ部１４０内に、ナノ粒子１４１を含む中間部１４を形成しやすくなる。これにより、熱電素子１の生産に際し、作業性が向上する。

ナノ粒子１４１は、例えば導電物を含む。ナノ粒子１４１の仕事関数の値は、例えば、第１電極部１１の仕事関数の値と、第２電極部１２の仕事関数の値との間にある。例えば、ナノ粒子１４１の仕事関数の値は、３．０ｅＶ以上５．５ｅＶ以下の範囲とされる。これにより、中間部１４に放出された電子ｅを、ナノ粒子１４１を介して、例えば、第２電極部１２から第１電極部１１へと移動させることができる。これにより、中間部１４内にナノ粒子１４１がない場合に比較して、電気エネルギーの発生量を、さらに増加させることが可能となる。

ナノ粒子１４１の材料の例としては、金及び銀の少なくとも１つを選ぶことができる。なお、ナノ粒子１４１の仕事関数の値は、第１電極部１１の仕事関数の値と、第２電極部１２の仕事関数の値との間にあればよい。したがって、ナノ粒子１４１の材料には、金及び銀以外の導電性材料を選ぶことも可能である。

ナノ粒子１４１の粒子径は、例えば、電極間ギャップＧの１／１０以下の有限値とされる。具体的には、ナノ粒子１４１の粒子径は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、ナノ粒子１４１は、例えば、平均粒径（例えばＤ５０）３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有してもよい。平均粒径は、例えば粒度分布計測器を用いることで、測定することができる。粒度分布計測器としては、例えば、レーザー回折散乱法を用いた粒度分布計測器（例えばMicrotracBEL製Nanotrac WaveII-EX150等）を用いればよい。

ナノ粒子１４１は、その表面に、例えば絶縁膜１４１ａを有する。絶縁膜１４１ａの材料の例としては、絶縁性金属化合物及び絶縁性有機化合物の少なくとも１つを選ぶことができる。絶縁性金属化合物の例としては、例えば、シリコン酸化物及びアルミナ等を挙げることができる。絶縁性有機化合物の例としては、アルカンチオール（例えばドデカンチオール）等を挙げることができる。絶縁膜１４１ａの厚さは、例えば２０ｎｍ以下の有限値である。このような絶縁膜１４１ａをナノ粒子１４１の表面に設けておくと、電子ｅは、例えば、第２電極部（カソードＫ）１２とナノ粒子１４１との間、並びにナノ粒子１４１と第１電極部（アノードＡ）１１との間を、トンネル効果を利用して移動できる。このため、例えば、熱電素子１の発電効率の向上が期待できる。

溶媒１４２には、例えば、沸点が６０℃以上の液体を用いることができる。このため、室温（例えば１５℃〜３５℃）以上の環境下において、熱電素子１を用いた場合であっても、溶媒１４２の気化を抑制することができる。これにより、溶媒１４２の気化に伴う熱電素子１の劣化を抑制することができる。液体の例としては、有機溶媒及び水の少なくとも１つを選ぶことができる。有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、トルエン、キシレン、テトラデカン、及びアルカンチオール等を挙げることができる。なお、溶媒１４２は、電気的抵抗値が高く、絶縁性である液体がよい。

また、図５（ｂ）に示すように、中間部１４は、溶媒１４２を含まず、ナノ粒子１４１のみを含むようにしてもよい。中間部１４が、ナノ粒子１４１のみを含むことで、例えば、熱電素子１を、高温環境下で用いる場合であっても、溶媒１４２の気化を考慮する必要が無い。これにより、高温環境下における熱電素子１の劣化を抑制することが可能となる。

＜熱電素子１の動作＞
熱エネルギーが熱電素子１に与えられると、例えば、第２電極部（カソードＫ）１２から中間部１４に向けて電子ｅが放出される。放出された電子ｅは、中間部１４から第１電極部（アノードＡ）１１へと移動する。電流は、第１電極部１１から第２電極部１２に向かって流れる。このようにして、熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。

このような発光装置２００であると、熱電素子１は、筐体部１０の収容部１０ｄ内に、第１電極部１１と、第１電極部１１とは異なった仕事関数を有する第２電極部１２と、第１電極部１１の仕事関数と第２電極部１２の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子１４１を含む中間部１４と、を含む。これにより、熱電素子１の中に温度差を生じさせなくても、熱電素子１は発電できる。よって、低温材料や、低温材料を冷やすチラーが不要となる。低温材料、及び低温材料を冷やすチラーが不要となる結果、発光装置２００の製造コストの増大、及び発光装置２００のサイズの大型化のそれぞれを抑制できる。

さらに、発光装置２００によれば、以下のような利点を、さらに得ることができる。

（１）熱電素子１及び制御部９は、熱伝導性ベース２２１のスペース２２１ｈ内に設ける。これにより、熱電素子１及び制御部９を搭載するエリアを、発光装置２００に新たに確保せずに済み、発光装置２００のサイズの増大を抑制できる。

（２）第１、第２電気的接点１１ａ及び１２ａのそれぞれを、収容部１０ｄ内に設ける。これにより、熱電素子１を、熱伝導性ベース２２１のスペース２２１ｈ内に形成するとき、第１、第２電気的接点１１ａ及び１２ａが破断したり、損傷したりすることを抑制できる。これにより、発光装置２００の製造条件を容易にすることができる。

（３）筐体部１０は、第１主面１０ａｆと、第１主面１０ａｆと対向し、熱伝導性ベース２２１の開放面２２１ｂと向き合う第２主面１０ａｂと、を有する第１基板１０ａを含む。そして、第１、第２外部筐体端子１０１及び１０２のそれぞれを、第１基板１０ａの第１主面１０ａｆ上に設ける。第１主面１０ａｆは、例えば、筐体部１０の側面と比較して、第１、第２外部筐体端子１０１及び１０２のそれぞれに、広い面積を提供できる。また、筐体部１０の側面と比較して、作業者による視認、あるいは作業ロボットによるワークポイントの抽出がしやすい。上記に加え、熱伝導性ベース２２１と、第１、第２外部筐体端子１０１及び１０２のそれぞれとを電気的に離間させることを、容易に実現することができる。これらにより、例えば、熱電素子１と、制御部９とを接続する第１、第２中間配線８ａ及び８ｂを形成する工程を、容易にすることができる。

（第１実施形態：第１変形例）
次に、第１実施形態の第１変形例を説明する。第１変形例は、熱電素子の変形に関する。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１変形例に係る熱電素子の一例を示す模式図である。図６（ａ）に示す模式断面は、図６（ｃ）中のＶＩＡ−ＶＩＡ線に沿う。図６（ｂ）に示す模式断面は、図６（ｃ）中のＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿う。図６（ｃ）に示す模式断面は、図６（ａ）及び図６（ｂ）中のＶＩＣ−ＶＩＣ線に沿う。図７は、接合の一例を示す模式断面図である。
図７は、図６（ｂ）に示す模式断面に対応する。

図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、第１変形例に係る熱電素子１ｂが、熱電素子１と異なるところは、第１電極部１１の第１方向Ｚから見た平面形状、及び第２電極部１２の第１方向Ｚから見た平面形状のそれぞれが、櫛歯型であることである。

第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれの櫛歯部は、第３方向Ｙに沿って延びる。櫛歯の向きは、第１電極部１１と第２電極部１２とで、互いに反対である。第１電極部１１の櫛歯部と、第２電極部１２の櫛歯部とは、互いに離間しながら噛み合う。これにより、第１電極部１１の櫛歯部と、第２電極部１２の櫛歯部との間に、電極間ギャップＧが規定される。熱電素子１ｂにおいて、電極間ギャップＧが規定される方向は、第２方向Ｘ（電極間ギャップＧｘ）と、第３方向Ｙ（電極間ギャップＧｙ）との２方向になる（図１０（ｃ））。

熱電素子には、平行平板型電極を持つ熱電素子１の他、櫛歯型電極を持つ熱電素子１ｂを用いることもできる。

熱電素子１ｂでは、第１、第２電極部１１及び１２を櫛歯型とするので、平行平板型の熱電素子１と比較して、ＬＥＤ素子２１０の熱による電極間ギャップＧの変動が、より少なくなる。これにより、例えば、熱電素子１ｂは、熱電素子１と比較して、発電効率の微小な変動を抑制しやすい、という利点を、さらに得ることができる。

さらに、熱電素子１ｂにおいては、下記のさらなる工夫がなされている。
・筐体部１０が、第１基板１０ａと、蓋体１０ｃと、を含むこと
・第１電極部１１、第２電極部１２、第１接続配線１５ａ、及び第２接続配線１６ａのそれぞれが、第１主面１０ａｆ上に設けられていること
以下、熱電素子１ｂについて、より詳細に説明する。

蓋体１０ｃは、第３支持部１３ｃを含む。第３支持部１３ｃは、蓋体１０ｃから第１方向Ｚに沿って第１基板１０ａに向かって延びる。第３支持部１３ｃの平面形状は、第１方向Ｚから見て、枠状である。蓋体１０ｃは、第３支持部１３ｃと、一体に設けられてもよいし、別々に設けられてもよい。

第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれは、収容部１０ｄ内に設けられる。収容部１０ｄは、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙに広がる平面を蓋体１０ｃによって囲み、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに沿って第３支持部１３ｃによって囲むことで、筐体部１０に得られる。

第１接続配線１５ａは、収容部１０ｄ内において、第１電極部１１と電気的に接続されている。これにより、第１電極部１１と第１接続配線１５ａとの第１電気的接点１１ａは、収容部１０ｄ内に設けられる。第２接続配線１６ａは、収容部１０ｄ内において、第２電極部１２と電気的に接続されている。これにより、第２電極部１２と第２接続配線１６ａとの第２電気的接点１２ａは、収容部１０ｄ内に設けられる。

第３支持部１３ｃの基板接合面１３ｃａ上において、第１接続配線１５ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。第１接続配線１５ａは、第３支持部１３ｃと、第１基板１０ａとの間において、第１接合金属１８ａと接合される。第１接合金属１８ａは、蓋体１０ｃの基板接合面１３ｃａ上に設けられている。第１接合金属１８ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、基板接合面１３ｃａ上における第１接続配線１５ａの平面形状と、ほぼ同じである。

第３支持部１３ｃの基板接合面１３ｃａ上において、第２接続配線１６ａの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。第２接続配線１６ａは、第３支持部１３ｃと、第１基板１０ａとの間において、第２接合金属１８ｂと接合される。第２接合金属１８ｂは、蓋体１０ｃの基板接合面１３ｃａ上に設けられている。第２接合金属１８ｂの平面形状は、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙのそれぞれに延在したＬ字状である。これは、基板接合面１３ｃａ上における第２接続配線１６ａの平面形状と、ほぼ同じである。

これにより、例えば、図７に示すように、蓋体１０ｃは、第１接続配線１５ａと第１接合金属１８ａとの接合、並びに第２接続配線１６ａと第２接合金属１８ｂとの接合によって、第１基板１０ａと接合することができる。そして、筐体部１０には、収容部１０ｄが得られる。

第１接続配線１５ａと、第２接続配線１６ａとは、第１主面１０ａｆ上において、互いに接触しないようにスリット１７ａ及び１７ｂを介して離れている。第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂは、それぞれ、第１、第２接続配線１５ａ及び１６ａと電気的に接続されることがある。このような場合には、図６（ｃ）に示したように、第１接合金属１８ａと、第２接合金属１８ｂとを、互いに接触しないように、スリット１７ａ及び１７ｂを介して離しておけばよい。これにより、第１、第２接合金属１８ａ及び１８ｂを介した、第１接続配線１５ａと、第２接続配線１６ａとの短絡を抑制することができる。

図８は、スリットの一例を示す模式断面図である。図８に示す模式断面は、図６（ｃ）中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う。
図８に示すように、スリット１７ａ及び１７ｂは、熱電素子１ｂに微小なすきま１７ｃを生じさせる。このため、ギャップ部１４０に注入された溶媒１４２が、微小なすきまから漏れる可能性がある。そこで、図６（ｃ）に示すように、第１基板１０ａと蓋体１０ｃとの間に封止部材３１ａ及び３１ｂを設け、スリット１７ａ及び１７ｂを、それぞれ、封止部材３１ａ及び３１ｂで塞いでもよい。これにより、スリット１７ａ及び１７ｂを介した、溶媒１４２の漏れを抑制することができる。

熱電素子１ｂでは、さらに、第１電極部１１と蓋体１０ｃとの間に、第１方向Ｚに沿ったギャップＧｅｌ１を設け、第２電極部１２と蓋体１０ｃとの間に、ギャップＧｅｌ２を設けている。ギャップＧｅｌ１及びＧｅｌ２を設けることにより、蓋体１０ｃと第１基板１０ａとの間にすきまを生じさせることなく、第１、第２電極部１１及び１２のそれぞれを、収容部１０ｄ内に収容することが可能となる。ギャップＧｅｌ１の長さと、ギャップＧｅｌ２の長さとは、互いに等しくなるように設定されてもよいし、互いに異なるように設定されてもよい。後者の場合は、例えば、第１電極部１１の仕事関数と、第２電極部１２の仕事関数との差を大きくするために、いずれか一方の電極部の表面に、コーティングや、表面改質等の表面処理が行われた場合に見られる。あるいは、互いに材料が異なる第１電極部１１と、第２電極部１２とを、１つのエッチング工程によって、同時に形成した場合に見られる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、溶媒注入の一例を示す模式断面図である。図９（ａ）に示す模式断面は、図６（ａ）に示す模式断面に対応する。図９（ｂ）に示す模式断面は、図６（ｂ）に示す模式断面に対応する。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、蓋体１０ｃには、第１充填孔７１ａ及び第２充填孔７１ｂを設けることもできる。第１、第２充填孔７１ａ及び７１ｂは、例えば、ギャップ部１４０内への溶媒１４２の注入に利用される。溶媒１４２の注入に、第１、第２充填孔７１ａ及び７１ｂを利用するとき、ギャップＧｅｌ１及びＧｅｌ２がギャップ部１４０内にあると、溶媒１４２が、ギャップＧｅｌ１及びＧｅｌ２を介して、第１電極部１１と第２電極部１２との間に廻り込むようになる。これにより、第１電極部１１と第２電極部１２との間に、溶媒１４２を充填しやすくなる、という利点を得ることができる。

溶媒１４２は、例えば、第１充填孔７１ａから、ギャップ部１４０内へ注入される。このとき、もう１つの第２充填孔７１ｂは、例えば、エア抜きの孔として利用される。また、第２充填孔７１ｂを介して、ギャップ部１４０内を真空引きしながら、第１充填孔７１ａから溶媒１４２を注入してもよい。

第１変形例ように、熱電素子には、平行平板型電極を持つ熱電素子１の他、櫛歯型電極を持つ熱電素子１ｂを用いることもできる。

（第１実施形態：第２変形例）
第２変形例は、発光装置の変形に関する。
図１０は、第２変形例に係る発光装置の一例を示す模式平面図である。

図１０に示すように、第２変形例に係る発光装置２００ｂは、熱伝導性ベース２２１を含む。熱伝導性ベース２２１の第１方向Ｚから見た平面形状は、円形である。円形の熱伝導性ベース２２１上には、複数のＬＥＤ素子２１０が、例えば、環状に配置されている。配置されるＬＥＤ素子２１０の数は、任意である。また、ＬＥＤの配置パターンは、環状に限らず、任意である。

第２変形例のように、熱伝導性ベースには、平面形状が円形である熱伝導性ベース２２１を用いることもできる。

（第１実施形態：第３変形例）
第３変形例は、発光装置の変形に関する。
図１１は、第３変形例に係る発光装置の一例を示す模式平面図である。

図１１に示すように、第３変形例に係る発光装置２００ｃは、熱伝導性ベース２２１を含む。熱伝導性ベース２２１の第１方向Ｚから見た平面形状は、矩形である。矩形の熱伝導性ベース２２１上には、複数のＬＥＤ素子２１０が、例えば、行列に配置されている。例えば、発光装置２００ｃでは、複数のＬＥＤ素子２１０が、２ロウ×４カラムに配置されている。第２変形例においても、配置されるＬＥＤ素子２１０の数は、任意である。また、ＬＥＤの配置パターンは、２ロウ×４カラムに環状に限られることはない。

第３変形例のように、熱伝導性ベースには、平面形状が矩形である熱伝導性ベース２２１を用いることもできる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態に係る発光装置を備えた照明装置の例に関する。
（第２実施形態：第１例）
図１２（ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の第１例を示す模式図である。図１２（ｂ）は、第２実施形態に係る照明装置の第１例の一部を透視して示した模式図である。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第１例に係る照明装置は、電球型ＬＥＤランプ４００である。電球型ＬＥＤランプ４００は、発光装置２００と、ヒートシンク４０１と、透光性カバー４０２と、口金部４０３と、を含む。

発光装置２００は、電球型ＬＥＤランプ４００の光源として使用される。発光装置２００は、ＬＥＤ素子２１０と、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０と、熱電素子１と、制御部９と、を含み、例えば図示しない電源回路を含む。ＬＥＤ素子２１０は、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０の搭載面２２１ａ上に設けられた基板配線（図示せず）と電気的に接続されている。熱電素子１は、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０の熱伝導性ベース２２１内に設けられている。熱電素子１は、図示せぬ基板配線と電気的に接続される。熱電素子１は、熱伝導性ＬＥＤ基板２２０の熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁され、例えば熱伝導性ベース２２１と熱的に結合されている。電源回路は、外部から供給される外部入力電力、及び熱電素子１から供給される補助入力電力のそれぞれの入力が可能である。電源回路は、外部入力電力及び補助入力電力のそれぞれをＬＥＤ入力電力に変換し、ＬＥＤ素子２１０へ出力する。

ヒートシンク４０１は、開放面２２１ｂ上に設けられている。ヒートシンク４０１は、熱伝導性ベース２２１と電気的に絶縁され、熱伝導性ベース２２１と熱的に結合されている。ヒートシンク４０１は、例えば、筒状であり、内部に空洞部４０１ａを有する。電源回路は、例えば空洞部４０１ａ内に収容される。熱電素子１及び制御部９は、熱伝導性ベース２２１内に設けられる。

透光性カバー４０２は、ヒートシンク４０１上に設けられ、発光装置２００を収容する。

口金部４０３は、ヒートシンク４０１の、発光装置２００の取付側とは反対側の部分に設けられている。口金部４０３は、図示せぬソケットと着脱自在、かつ、電気的に接続可能である。口金部４０３は、ヒートシンク４０１と電気的に絶縁されている。口金部４０３は、電源回路と、空洞部４０１ａ内に配線された図示せぬリード線を介して電気的に接続されている。これにより、口金部４０３は、電源回路へ、外部入力電力を供給する。

このように、発光装置２００は、例えば、電球型ＬＥＤランプ４００に利用することができる。

（第２実施形態：第２例）
図１３（ａ）は、第２実施形態に係る照明装置の第２例を示す模式図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中のＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ線に沿う模式断面図である。

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、第２例に係る照明装置は、直管型ＬＥＤランプ４００ｂである。直管型ＬＥＤランプ４００ｂは、発光装置２００と、ヒートシンク４０１と、透光性カバー４０２と、一対の口金部４０３ａ及び４０３ｂと、を含む。

直管型ＬＥＤランプ４００ｂにおいても、ヒートシンク４０１は、開放面２２１ｂ上に設けられている。直管型ＬＥＤランプ４００ｂでは、電源回路は、例えば、口金部４０３ａ及び４０３ｂの少なくとも１つ、あるいは空洞部４０１ａ内に収容される。熱電素子１及び制御部９は、熱伝導性ベース２２１内に設けられる。

このように、発光装置２００は、例えば、直管型ＬＥＤランプ４００ｂに利用することができる。

このように、発光装置２００は、照明装置、例えば、電球型ＬＥＤランプ４００や直管型ＬＥＤランプ４００ｂの光源として使用することができる。なお、照明装置の例としては、例えば電球型ＬＥＤランプ、直管型ＬＥＤランプの他、ディスプレイの照明として利用されるバックライト等を挙げることができる。さらに、照明装置は、照明器具を含む。照明器具としては、ＬＥＤダウンライト、ＬＥＤスポットライト、ＬＥＤ投光器、ＬＥＤ街路灯、ＬＥＤベースライト、及びＬＥＤシーリングライト等を挙げることができる。発光装置２００は、照明器具の光源としても用いることができる。照明器具は、屋内型、及び屋外型のいずれであってもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態は、第１実施形態に係る発光装置を備えた表示装置の例に関する。

（第３実施形態：第１例）
図１４は、第３実施形態に係る表示装置の第１例を示す模式図である。

図１４に示すように、第１例に係る表示装置は、ディスプレイ４５１、又はディスプレイ４５１を含む電子機器、例えばパーソナルコンピュータ４５０である。ディスプレイ４５１は、バックライト４５２により照明される。バックライト４５２は、直下型であってもよく、エッジライト型であってもよい。発光装置２００は、バックライト４５２の光源として利用することができる。

ディスプレイ４５１は、パーソナルコンピュータ４５０のディスプレイに限られることはない。テレビ等のディスプレイであってもよい。

（第３実施形態：第２例）
図１５は、第３実施形態に係る表示装置の第２例を示す模式図である。

図１５に示すように、第２例に係る表示装置は、フルカラーＬＥＤディスプレイ４６１、又はフルカラーＬＥＤディスプレイ４６１を含む電子機器、例えば、フルカラーＬＥＤ表示装置４６０である。フルカラーＬＥＤディスプレイ４６１は、画素４６２としてフルカラーＬＥＤ素子が使用される。発光装置２００は、画素４６２として利用することができる。

表示装置の例としては、鉄道、空港等で用いられるフルカラーＬＥＤ案内表示板等を挙げることができる。その他、スポーツ競技場や、イベント会場、及び公共広場で用いられるフルカラーＬＥＤスクリーンを挙げることができる。フルカラーＬＥＤスクリーンは、常設型、及び移動型の双方を含む。

以上、この発明の実施形態のいくつかを説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、これらの実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。また、この発明は、上記いくつかの実施形態の他、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、上記いくつかの実施形態のそれぞれは、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。

１ ：熱電素子
１ｂ ：熱電素子
１０ ：筐体部
１０ａ ：第１基板
１０ａｆ ：第１主面
１０ａｂ ：第２主面
１０ｂ ：第２基板
１０ｃ ：蓋体
１０ｄ ：収容部
１１ ：第１電極部
１１ａ ：第１電気的接点
１２ ：第２電極部
１２ａ ：第２電気的接点
１３ａ ：第１支持部
１３ａａ ：基板接合面
１３ｂ ：第２支持部
１３ｂａ ：基板接合面
１３ｃ ：第３支持部
１３ｃａ ：基板接合面
１４ ：中間部
１４０ ：ギャップ部
１４１ ：ナノ粒子
１４１ａ ：絶縁膜
１４２ ：溶媒
１５ａ ：第１接続配線
１６ａ ：第２接続配線
１７ａ ：スリット
１８ａ ：第１接合金属
１８ｂ ：第２接合金属
１０１ ：第１外部筐体端子
１０２ ：第２外部筐体端子
３０ａ ：接着部材
３０ｂ ：接着部材
３１ ：封止部材
７１ａ ：第１充填孔
７１ｂ ：第２充填孔
８ａ ：第１中間配線
８ｂ ：第２中間配線
９ ：制御部
９１ ：第１外部制御端子
９２ ：第２外部制御端子
２００ ：発光装置
２００ｂ ：発光装置
２００ｃ ：発光装置
２１０ ：ＬＥＤ素子
２１１ ：ＬＥＤチップ
２１２ ：パッケージ基板
２１３ ：リフレクタ
２１４ ：透光性封入樹脂
２１５ａ ：第１電極配線
２１５ｂ ：第２電極配線
２２０ ：熱伝導性ＬＥＤ基板
２２１ ：熱伝導性ベース
２２１ａ ：搭載面
２２１ｂ ：開放面
２２１ｆ ：フィン部
２２１ｈ ：スペース
２２１ｓ ：平板部
２２２ａ ：第１基板配線
２２２ｂ ：第２基板配線
２２３ ：絶縁物
４００ ：電球型ＬＥＤランプ
４００ｂ ：直管型ＬＥＤランプ
４０１ ：ヒートシンク
４０１ａ ：空洞部
４０２ ：透光性カバー
４０３ ：口金部
４０３ａ ：口金部
４５０ ：パーソナルコンピュータ
４５１ ：ディスプレイ
４５２ ：バックライト
４６０ ：フルカラーＬＥＤ表示装置
４６１ ：フルカラーＬＥＤディスプレイ
４６２ ：画素
Ｇ ：電極間ギャップ
Ｇｅｌ１ ：ギャップ
Ｇｅｌ２ ：ギャップ
Ｇｘ ：電極間ギャップ
Ｇｙ ：電極間ギャップ
Ｚ ：第１方向
Ｘ ：第２方向
Ｙ ：第３方向
ｅ ：電子

Claims (7)

1. 電気エネルギーを光エネルギーに変換するＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子から放出された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子が熱エネルギーを電気エネルギーに変換した量に応じて動作する制御部と、を有する発電機能付発光装置であって、
   搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、
   前記基板配線と電気的に接続された前記ＬＥＤ素子と、
   前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁され、前記熱伝導性ベース内に設けられた前記熱電素子と、
   前記熱電素子と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた前記制御部と、
   を備え、
   前記熱電素子は、
   収容部を有する筐体部と、
   前記収容部内に設けられた第１電極部と、
   前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
   前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、
   を含むこと
   を特徴とする発電機能付発光装置。
2. 前記第１電極部と電気的に接続され、前記第１電極部を前記収容部の外に導出する第１接続配線と、
   前記第２電極部と電気的に接続され、前記第２電極部を前記収容部の外に導出する第２接続配線と、
   を、さらに備え、
   前記第１電極部と前記第１接続配線との第１電気的接点、並びに前記第２電極部と前記第２接続配線との第２電気的接点のそれぞれは、前記収容部内に設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の発電機能付発光装置。
3. 前記筐体部は、
   第１主面と、前記第１主面と対向し、前記熱伝導性ベースの前記開放面と向き合う第２主面と、を有する第１基板
   を含み、
   前記第１接続配線と電気的に接続された第１外部筐体端子と、
   前記第２接続配線と電気的に接続された第２外部筐体端子と、
   を、さらに備え、
   前記第１外部筐体端子及び前記第２外部筐体端子のそれぞれは、前記第１基板の前記第１主面上に設けられていること
   を特徴とする請求項２に記載の発電機能付発光装置。
4. 前記熱電素子は、平行平板型熱電素子、及び櫛歯型熱電素子の少なくとも１つを含むこと
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電機能付発光装置。
5. 前記制御部は、前記熱電素子と、前記基板配線との間に設けられたペルチェ素子であり、
   前記熱電素子及び前記ペルチェ素子は、前記基板配線と電気的に離間すること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電機能付発光装置。
6. 発電機能付発光装置を備えた照明装置であって、
   前記発電機能付発光装置は、
   搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、
   前記基板配線と電気的に接続されたＬＥＤ素子と、
   前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁され、前記熱伝導性ベース内に設けられた熱電素子と、
   前記熱電素子と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた制御部と、
   を備え、
   前記熱電素子は、
   収容部を有する筐体部と、
   前記収容部内に設けられた第１電極部と、
   前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
   前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、
   を含むこと
   を特徴とする照明装置。
7. 発電機能付発光装置を備えた表示装置であって、
   前記発電機能付発光装置は、
   搭載面、及び前記搭載面と対向した開放面を有する熱伝導性ベースと、前記搭載面上に、前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁されて設けられた基板配線と、を含む熱伝導性ＬＥＤ基板と、
   前記基板配線と電気的に接続されたＬＥＤ素子と、
   前記熱伝導性ベースと電気的に絶縁され、前記熱伝導性ベース内に設けられた熱電素子と、
   前記熱電素子と電気的に接続され、前記熱伝導性ベース内に設けられた制御部と、
   を備え、
   前記熱電素子は、
   収容部を有する筐体部と、
   前記収容部内に設けられた第１電極部と、
   前記収容部内に設けられ、前記第１電極部と第１方向に離間して対向し、前記第１電極部とは異なった仕事関数を有する第２電極部と、
   前記収容部内の、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、
   を含むこと
   を特徴とする表示装置。

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