JP3976063B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関し、特に、光源の光放射面から放射された光を反射して光源の背面側へ放射させる反射型の発光装置に関する。
本出願は、日本国特許出願番号(２００３−３７３２７４、２００４―２５１０２１)に基づいており、この日本国出願の全内容は、本出願において参照され導入される。
従来、ＬＥＤ(Light-Emitting Diode:発光ダイオード)素子と反射鏡を対向配置し、ＬＥＤ素子から放射される光を反射して所望の方向に放射させる反射型の発光装置が特開平５−２９１６２７号公報に提案されている。
反射型の発光装置は、反射光の光路にＬＥＤ素子や給電用のリードが位置するために光の一部が遮られるという不都合はあるが、ＬＥＤ素子から放射される光を高い効率で集光できるため、光放射効率に優れている。
近年、ＬＥＤの用途拡大に伴って、高出力のＬＥＤの開発が進められており、すでに数ワットの大出力タイプも製品化されている。ＬＥＤは発熱の少ないことが特徴であるが、高出力化を実現するにはＬＥＤ素子に大電流を供給する必要があり、その結果無視できないレベルの発熱が生じる。
特開平５−２９１６２７号公報に記載される発光装置は、ＬＥＤ素子をリードに搭載し、ＬＥＤ素子の電極とリードとをワイヤでボンディングしたものを第１の光透過性材料で封止し、更に第２の光透過性材料で第１の光透過性材料とリードとを封止して形成されており、第２の光透過性材料にはＬＥＤ素子の発光面に対向する側に凹面状反射面が形成され、ＬＥＤ素子の背面側に平坦な放射面が形成されている。ＬＥＤ素子から放射された光は凹面状反射面で反射され、放射面から外部に放射される。
特開平５−２９１６２７号公報
しかし、従来の反射型の発光装置によると、ＬＥＤ素子の点灯に伴って生じる熱を、リードを介して外部に伝熱して放熱するため、ＬＥＤ素子の発熱量増大に対応すべくリードのサイズを大にすると反射光を遮って光放射効率を低下させることから、放熱性の向上に制約が生じるという問題がある。
従って、本発明の目的は、放熱性に優れ、反射光の放射効率低減を最小限に抑えることのできる反射型の発光装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、より部品点数を低減させた反射型の発光装置を提供することにもある。
本発明は、上記の目的を達成するため、金属材料からなる遮光性の放熱板と、前記放熱板の端面に搭載され固体発光素子を含む光源部と、前記光源部へ電力を供給し、前記放熱板と絶縁され前記放熱板と一体的に形成されている給電部と、前記光源部から放射された光を、前記放熱板方向であって前記放熱板と平行な方向へ反射する反射部とを有することを特徴とする発光装置を提供する。
前記給電部は、金属性薄膜からなっていても良い。
前記給電部は、複数の放熱板に絶縁体を介して挟入されていても良い。
前記光源部は、前記固体発光素子を光透過性材料で封止してパッケージ化されたものを用いることもできる。
前記光源部は、フリップチップ実装される前記固体発光素子を有し、前記固体発光素子に対して電力の受供給を行う導電パターンを形成された無機材料基板上に実装され、前記無機材料基板との熱膨張率が同等の無機封止材料によって封止されているものであっても良い。
前記無機封止材料は、ガラスであっても良い。
前記固体発光素子は、屈折率１．５５以上の無機封止材料によって封止されることが望ましい。
前記固体発光素子あるいは前記固体発光素子の周囲から、複数領域波長のスペクトル光を放射するものであっても良い。
前記固体発光素子の周囲に蛍光体を配置した構成としても良い。
また、前記反射部および前記放熱板を収容し、前記放熱板から伝熱される熱を外部放熱するケースとを有していても良い。
前記放熱板は、前記ケースと同一部材で形成されていても良い。
前記ケースは、前記反射部が配置される第１の開口部と、前記反射部にて反射された光を取り出す第２の開口部と、を有していても良い。
前記ケースは、光を反射する表面を有することが望ましい。
前記ケースの外周面は、放熱面積を拡大するために、凹凸部が形成されていても良い。
前記ケースの外周面は、放熱面積を拡大するために、粗面化されていても良い。
前記放熱板は、光を反射する表面を有する構成とすることが望ましい。
前記放熱板は、前記反射部側に突出した形状を有するものであっても良い。
前記反射部は、樹脂材料によって形成されるものであっても良い。
前記光源部は、複数の固体発光素子を備えるものであっても良い。
前記光源部を複数備え、前記複数の光源部に対応した複数の反射部と放熱板とを有するものであっても良い。
前記複数の光源部は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の発光色の光源部からなるものであっても良い。
以下に、本発明に係る発光装置について、図面等を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る反射型の発光装置であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における横断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ部における縦断面図、（ｄ）はＬＥＤ素子搭載部の変形例の部分拡大図である。
この発光装置１は、金属材料で形成されて放熱性に優れるケース１０と、ケース１０の下部と嵌合するように形成される反射鏡部１１と、ケース１０の上面を覆う透過性の透明板１２と、熱伝導性に優れる金属材料で形成されてケース１０の内部に挿入される放熱板１３および１４と、放熱板１３に搭載されるＬＥＤ素子２と、放熱板１３に絶縁層１５ａを介して固定されてＬＥＤ素子２に給電する給電部材であるリード部１５Ａおよび１５Ｂと、リード部１５Ａおよび１５Ｂをケース１０と絶縁する絶縁性材料で形成されたスペーサ１６とを有する。なお、以下の説明では、ＬＥＤ素子２の発光面を原点とし、その中心軸をＺ方向、これに直交するリード部１５Ａおよび１５Ｂの引き出し方向をＸ方向、これらに直交する方向をＹ方向として説明する。
ＬＥＤ素子２は、ＧａＮ系の半導体材料によって構成されており、チップサイズは１ｍｍ×１ｍｍである。また、０．３ｍｍ×０．３ｍｍの標準サイズＬＥＤ素子２を用いることも可能である。また、ＬＥＤ素子２は、上面に図示しない給電用の電極を有し、この電極とワイヤ３を介してリード部１５Ａおよび１５Ｂに電気的に接続される。また、ＬＥＤ素子２はシリコン樹脂からなるモールド部２Ａによって封止されている。ＬＥＤ素子２の下面は銀ペースト等の接着剤によって放熱板１３に接着されている。
ケース１０は、放熱性、加工性に優れるアルミニウムによって円筒状に形成されており、内壁面は鏡面状に加工されて平坦性を高めている。すなわち、内壁面は高直線反射率を有する。側面には放熱板１４を嵌合させるスリット１０Ａが形成されている。
反射鏡部１１は、放熱性に優れる銅等の金属材料によって形成されており、ＬＥＤ素子２から放射された光が照射される部分には発光装置が組み上げられた際、図１の座標原点を焦点とし、中心軸がＺ軸と一致する回転放物面形状となる円弧状に窪んだφ１０ｍｍの反射鏡面１１Ａが形成されている。反射鏡面１１Ａは銀メッキによる鏡面加工が施されている。また、反射鏡部１１は、ケース１０と嵌合可能に形成されている。
透明板１２は、光透過性を有する樹脂によって平板状に形成されて反射鏡面１１Ａで反射された光を透過させる光透過性を有するとともにケース１０の上面を覆って異物等の侵入を防止している。
放熱板１３および１４は、熱伝導性に優れる厚さ０．５ｍｍ、幅（Ｚ方向）５ｍｍの銅板であり、表面粗度が小さい材料の表面に銀メッキによる鏡面加工が施されている。放熱板１３の中央には放熱板１４を挿入するためのスリット１３Ａが設けられている。放熱板１４は、スリット１３Ａに挿入されて放熱板１３と直交するように配置される。放熱板１３は、ケース１０のスリット１０Ａに嵌合するように取り付けられている。また、放熱板１３のＬＥＤ素子搭載部分は圧潰等によってＬＥＤ素子２の搭載に適した形状に幅が拡大されて２．０ｍｍ角とされている。
リード部１５Ａおよび１５Ｂは、熱伝導性に優れる銅によって形成されており、ワイヤ３の接合性および光反射性を付与するために表面に銀メッキが施されている。このリード部１５Ａおよび１５Ｂは、放熱板１３の端面にポリイミド等の絶縁層１５ａを介して接着されており、放熱板１３を介してリード部１５Ａおよび１５Ｂが短絡しないようになっている。
スペーサ１６は、ケース１０に嵌入されてリード部１５Ａおよび１５Ｂを所定の位置に固定するとともにケース１０と電気的に短絡しないように絶縁している。
次に、第１の実施の形態の発光装置１の製造工程について以下に説明する。
まず、リードフレーム（図示せず）に保持されたリード部１５Ａおよび１５Ｂに対し、ワイヤ３の接合性を高めるために予め銀メッキを施す。また、銀メッキを施すことでリード表面に当たる光が反射される。次に、鏡面加工を施された放熱板１３の端面に絶縁層１５ａを介してリード部１５Ａおよび１５Ｂを接着する。次に、放熱板１３の端面にＬＥＤ素子２を接着し、図示しない電極とリード部１５Ａおよび１５Ｂとをワイヤ３でボンディングし、ＬＥＤ素子２を樹脂封止するとともにモールド部２Ａを形成する。次に、リード部１５Ａおよび１５Ｂをリードフレームから分離する。次に、ケース１０にスペーサ１６を組み込む。次に、ＬＥＤ素子２、リード部１５Ａおよび１５Ｂを接着された放熱板１３をケース１０のスリット１０Ａに挿入し、スペーサ１６の位置まで押し込む。次に、放熱板１３のスリット１３Ａに放熱板１４を挿入する。次に、ケース１０の下面、すなわち、ＬＥＤ素子２の光放射側に位置する開口に予め形成された反射鏡部１１を嵌入する。次に、ケース１０の上面、すなわち、ＬＥＤ素子２の背面側に透明板１２を嵌め込んで一体化する。
次に、第１の実施の形態の発光装置１の動作について以下に説明する。
ケース１０の外部に露出されたリード部１５Ａおよび１５Ｂに図示しない電源部から電力が供給されるとＬＥＤ素子２が点灯する。ＬＥＤ素子２から放射された略全部の光は、反射鏡部１１の反射鏡面１１Ａで反射されてＺ軸に平行な反射光として図１（ｃ）に示す方向、すなわち、ＬＥＤ素子２の背面側に向かい、一部ケース１０の内壁面、放熱板１３および１４の表面で反射される光も含めて透明板１２を介して外部に放射される。
また、ＬＥＤ素子２の点灯に伴って生じた熱は、放熱板１３および１４を介してケース１０に伝熱して大気中に放熱される。
上記した第１の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）放熱板１３の端面にＬＥＤ素子２を搭載するようにしたため、ＬＥＤ素子２の点灯時に生じた熱がリード部１５Ａおよび１５Ｂ、放熱板１３および１４を介してケース１０に速やかに熱引きされるようになり、ＬＥＤ素子２の高出力化によって発熱量が増大しても良好な放熱性が得られる。
（２）放熱部となる放熱板１３および１４は、ＬＥＤ素子２の背面方向（Ｚ軸方向）に放熱幅を有する。すなわち、面の法線方向がＺ軸に直交する方向で配置されているので、φ１０の光学径としてもφ１０の反射面に対するＬＥＤ素子２を含むＬＥＤ素子搭載部分と放熱板１３、１４の面積は１５％程度に留まり、伝熱のために十分な面積を保つことができるとともに、反射鏡面１１Ａで反射された反射光が放熱板１３および１４の端面に当たる面積が小になり、反射光が端面に当たることに基づいて生じる迷光を低減して外部放射性を向上させることができる。そして、小形で高効率の集光放射を実現できる。当然、光学径をさらに大きくとれば迷光をさらに抑え、さらなる高効率とすることができる。なお、従来技術のように、金属平板を打ち抜いたリードから伝熱させるものでは、リード幅となる抜き幅に対し、２倍程度の厚みとしかできないのに対し、本発明ではリード幅に対して１０倍以上の厚さ（ＬＥＤ素子２の背面方向への幅）を有する伝熱面積が得られる。また、光学径を小さく抑え、小形の発光装置とするには、ＬＥＤ素子２に対するＬＥＤ素子搭載面積も重要となる。例えば、既に市販されている１ｍｍ角のＬＥＤ素子２を搭載したφ７．５のパッケージを用いてもφ１０の対向反射面では、反射面で反射された光の大半はパッケージで遮られ、高効率の外部放射はできない。せめて、ＬＥＤ素子２に対し５倍以内のＬＥＤ素子搭載幅、望ましくは３倍以内の幅に抑えたものを用いたほうが良い。当然、光学径をさらに大きくとったものでも、効率影響の程度が異なるだけでＬＥＤ素子搭載面は小さくするのが望ましい。
（３）放熱板１３をケース１０に支持させるとともに放熱板１４と交差させているため、薄板状の放熱板１３を使用しながらＬＥＤ素子２およびリード部１５Ａおよび１５Ｂの支持部材として構造的な強度を確保することができる。
（４）ケース１０の内壁面、放熱板１３および１４の表面は直線反射率が高いため、光源であるＬＥＤ素子２が大きさを持つことに起因して生ずる、Ｚ軸に対して拡がり角を持つ反射光がこれらに達しても反射鏡面１１Ａで反射された反射光を減衰させることなく、更には、反射光は入射光に対して対称反射されるものが大半であるので、集光度を保ったままケース１０の外部に放射させることができる。
（５）ケース１０の内壁面が高直線反射率を有するため、放熱板がＺ方向に幅を有し、反射鏡面１１Ａで反射された反射光の光路範囲内にケース１０の内壁面が位置するようにしても、効率良く外部放射させることができるので、コンパクトなパッケージを実現できる。このことは反射鏡面１１Ａの形状を変えて更に拡がり角を有する反射光に対しても同様であり、この場合更に効果がある。
（６）ケース１０は、高熱伝導性のアルミニウムであるので、放熱板１３の熱を速やかにケース１０全体に伝え、ＬＥＤ素子２が発する熱は、放熱板１３とケース１０とで大気へと放熱される。このため、一般のラージ素子で必要なヒートシンクを用いなくても２０℃／Ｗ以下の熱抵抗とできる。
なお、第１の実施の形態では、ＧａＮ系のＬＥＤ素子２を用いた構成を説明したが、例えば、ＡｌＩｎＧａＰ等の他のＬＥＤ素子２を使用することも可能である。
また、ＬＥＤ素子２を封止するモールド部２Ａに蛍光体を含有して波長変換型の反射型発光装置としても良い。この場合、反射による光学系ではレンズ型ＬＥＤのように発光波長によって屈折率が異なることはなく、集光光に色分離が生じないものとできる。
すなわち、例えば、白色光源は、ＬＥＤの青色とそれによって励起される蛍光体の黄色、あるいは、ＬＥＤのＵＶ光によって励起される蛍光体の青色、緑色、赤色等の複数領域波長のスペクトル光で構成されている。この光をレンズによって集光放射する場合、波長によって屈折角が異なり、それぞれ異なる方向へ放射される。集光度が高く照射距離が長いほどこの現象は顕著となる。一方、反射光学系では、波長による反射角依存はないため、高集光長照射距離としてもこの問題は生じない。
そして、これまでの大電流供給による高光出力タイプのＬＥＤでないものでは、照らす光として用いるものには光量不足であり、色分離が大きな問題となるケースは稀であったが、大電流を通電する高出力タイプでは照明に用いられる光源とすることができる。そして、放熱対策が必要な高出力タイプのＬＥＤにおいて複数領域波長のスペクトル光を放射する光を色分離なしで高効率集光放射することによる、均一な色の高照度照射を実現することができる。なお、複数領域のスペクトル光は、ＬＥＤ素子と蛍光体との組み合わせに限定されるものではなく、ＬＥＤ素子自体が広い波長幅のスペクトル特性である場合や、複数の複数色ＬＥＤ素子を密配列し、光拡散部材で封止したものである場合などでも良い。さらに、レンズとその周囲の反射鏡によって集光する場合、レンズによる照射光と反射鏡による照射光とで均一な照射光をえることは困難である。しかし、単一反射面による集光を行っているので、均斉度の高い照射を実現できる。
また、光源部としてチップＬＥＤを用いることもできる。チップＬＥＤとは、ＬＥＤ素子を基板等に実装して電気的な接続を行った後に封止材で全体を封止し、ペレット状にダイシングすることによって得られる小型ＬＥＤである。
また、ＬＥＤ素子２と反射鏡面１１Ａとの間が光透過性材料で充填されたものであっても良い。
放熱板１３および１４については、放熱性に優れる金属材料であれば銅に限定されず、アルミニウムあるいは他の材料で形成されても良いが、熱伝導率１００Ｗ・ｍ−１・ｋ−１以上の材料を用いることが好ましい。
光源部の背面方向に放熱幅を有して設けられる放熱板１３および１４の適正形状は、材料の熱伝導率だけでなく光源への投入電力や光源の耐熱性にも依存する。しかし、放熱板の厚さ方向に対して３倍以上の放熱幅とすることで、反射鏡の中心軸に対し直交する平板形状によるリードフレームとの差異を出すことができる。
また、放熱部についても、リード部１５Ａおよび１５ＢにＬＥＤ素子２の背面方向への幅を持たせることで放熱板の機能を有するようにしても良い。
透明板１２については、ケース１０の上面を覆う機能以外に、例えば、光学系として集光・光拡散を行わせるものとしても良い。例えば、集光レンズ状の透明部とすることでケース１０から外部放射される反射光をスポット状に集光することも可能である。また、平板状の透明板１２の一面をホログラム技術により、所定角度範囲に光放射されるよう粗面化して、外部放射される光を拡散させるようにしても良い。
また、透明板１２をガラス材で形成し、その表面に薄膜状に蛍光体層を設けることによって、耐光性、耐熱性に優れ、少ない蛍光体使用量で波長変換性に優れる波長変換型の発光装置１が得られる。
図１（ｄ）は、ＬＥＤ素子２の搭載部分の拡大図である。このように、ＬＥＤ素子２を搭載する部分をリード部１５Ａおよび１５Ｂの表面より突出させて設けても良い。この場合には、ＬＥＤ素子２の横方向に放射される光がリード部１５Ａおよび１５Ｂによって妨げられることがないので、外部への光放射効率が向上する。
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る反射型の発光装置の断面図である。断面の位置は図１で示すＢ−Ｂ部である。第２の実施の形態の発光装置１は、ケース１０の外周面に放熱面積を拡大するための凹凸部１０Ｂを形成した構成において第１の実施の形態の発光装置１と相違している。
上記した第２の実施の形態によると、ケース１０の表面積が凹凸部１０Ｂによって拡大されることにより、放熱板１３および１４を介して伝熱した熱を大気中に効率良く放散させることができる。なお、凹凸部１０Ｂを設ける以外に、ケース１０の外周面をブラスト処理等によって粗面化しても同様の効果が得られる。また、凹凸加工と粗面化処理とを併用しても良い。
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る反射型の発光装置であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ部における横断面図、（ｃ）は（ａ）側面図である。この発光装置１は、放熱板１３および１４を中央で支持する伝熱性材料からなる放熱支柱１７と、放熱支柱１７の端面、すなわち、反射鏡部１１と対向する側に接着されるリード部１５Ｂと、ケース１０の下部に接着される基板１８を有する構成において第１の実施の形態の発光装置１と相違している。以下の説明において、第１の実施の形態と共通する部分については同一の引用数字を付している。
反射鏡部１１は、リード部１５Ａおよび１５Ｂと接触する部分に絶縁層１５ａを有する。
放熱板１３および１４は、熱伝導性に優れる厚さ０．１ｍｍのアルミニウム板であり、表面粗度の小さい鏡面状の板である。放熱板１３および１４の中央には放熱支柱１７に組み込むための図示しないスリットが設けられている。放熱板１３は、スペーサ１６を介してケース１０に支持されている。
リード部１５Ａおよび１５Ｂは、熱伝導性に優れる銅によって形成されており、光反射性を付与するために表面に銀メッキが施されている。リード部１５Ｂは、ＬＥＤ素子２を搭載する部分が凹状に窪んだ形状を有しており、放熱支柱１７の端面に接着されている。ＬＥＤ素子２はエポキシ樹脂からなるモールド部２Ａによってリード部１５Ｂの先端部に封止されている。
スペーサ１６は、熱伝導性に優れるアルミニウムによって形成されており、底面にはリード部１５Ａおよび１５Ｂと電気的に絶縁するための絶縁層１５ａを有する。なお、絶縁層１５ａは、リード部１５Ａおよび１５Ｂに設けることもできる。
基板１８は、ケース１０と同様にアルミニウムで形成されてケース１０の下部に接着されている。
図４は、放熱支柱を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。放熱支柱１７は銅によって形成されて表面に銀メッキが施されており、放熱板１３および１４を中央で交差状に支持するようにスリット１７Ａおよび１７Ｂが形成されている。
次に、第３の実施の形態における発光装置１の製造工程について、以下に説明する。
まず、リードフレーム（図示せず）に保持されたリード部１５Ａおよび１５Ｂに対し、ワイヤ３の接合性を高めるために予め銀メッキを施す。次に、リード部１５Ｂの先端部にＬＥＤ素子２を接合し、図示しないＬＥＤ素子２の電極とリード部１５Ａおよび１５Ｂとをワイヤ３でボンディングし、ＬＥＤ素子２を樹脂封止するとともにモールド部２Ａを形成する。次に、リード部１５Ｂの先端部にろう材等で放熱支柱１７を接合する。次に、ケース１０に予め形成された反射鏡部１１を組み込む。次に、ＬＥＤ素子２および放熱支柱１７を一体化されたリード部１５Ａおよび１５Ｂをケース１０に組み込む。次に、リード部１５Ａおよび１５Ｂをリードフレーム（図示せず）から分離する。次に、ケース１０にスペーサ１６を組み込む。次に、放熱板１３および１４をケース１０に組み込む。このとき、放熱板１３および１４の中央部分を放熱支柱１７のスリット１７Ａおよび１７Ｂに挿入するとともにスペーサ１６のスリット１６Ａに放熱板１３を組み込む。次に、ケース１０の下部に基板１８を接合する。次に、ケース１０の上面に透明板１２を嵌め込んで一体化する。
上記した第３の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）リード部１５Ｂから放熱支柱１７を介して放熱板１３および１４にＬＥＤ素子２の点灯に基づく熱を伝熱するようにしたため、ＬＥＤ素子２の高出力化に対して伝熱性に余裕のある放熱経路を確保することができる。
（２）放熱支柱１７で放熱板１３および１４を支持することにより、放熱板１３および１４を第１の実施の形態で説明したものより更に薄く形成できるため、より迷光の生じにくい構成を得ることができ、反射光の外部放射性を向上させることができる。
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る反射型の発光装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＺ方向から見た平面図である。この発光装置１は、（ａ）に示すように第３の実施の形態で説明した発光装置１の透明板１２を放熱板１３および１４の下側に配置している構成を有する。すなわち、透明板１２は、（ｂ）に示すように放熱板１３および１４より下側のケース１０内部に設けられており、放熱板を大気開放している。また、放熱板１３および１４に加えて放熱板１９が設けられており、そのことによって放熱板１３、１４、および１９が格子状に配列される。その他の構成については第３の実施の形態と同様に形成されている。
透明板１２は、放熱支柱１７を貫通させる貫通孔１２Ａを有しており、ケース１０の内部でスペーサ１６によって支持されている。また、放熱支柱１７は貫通孔１２Ａによってケース１０の中央に配置される。なお、ここで反射鏡面１１Ａはφ１０ｍｍ、放熱板１９は厚さ０．１ｍｍである。
次に、第４の実施の形態における発光装置１の製造工程について、以下に説明する。
まず、リードフレーム（図示せず）に保持されたリード部１５Ａおよび１５Ｂに対し、ワイヤ３の接合性を高めるために予め銀メッキを施す。次に、リード部１５Ｂの先端部にＬＥＤ素子２を接合し、図示しないＬＥＤ素子２の電極とリード部１５Ａおよび１５Ｂとをワイヤ３でボンディングし、ＬＥＤ素子２を樹脂封止するとともにモールド部２Ａを形成する。次に、リード部１５Ｂの先端部にろう材等で放熱支柱１７を接合する。次に、ケース１０に予め形成された反射鏡部１１を組み込む。次に、ＬＥＤ素子２および放熱支柱１７を一体化されたリード部１５Ａおよび１５Ｂをケース１０に組み込む。次に、リード部１５Ａおよび１５Ｂをリードフレーム（図示せず）から分離する。次に、ケース１０にスペーサ１６を組み込む。次に、ケース１０の下部に基板１８を接合する。次に、ケース１０の上側から透明板１２をケース１０の内部に挿入してスペーサ１６の位置まで嵌め込む。このとき、貫通孔１２Ａに放熱支柱１７を貫通させる。次に、放熱板１３および１４をケース１０に組み込む。このとき、放熱板１３および１４の中央部分を放熱支柱１７のスリット１７Ａおよび１７Ｂに挿入する。また、放熱板１３および１４に直交するように放熱板１９を組み込む。
上記した第４の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）放熱支柱１７および放熱板１３、１４、および１９が透明板１２の外側に配置されるため、ＬＥＤ素子２の点灯に伴う熱の放熱性が向上する。
（２）ＬＥＤ素子２が発する熱に応じて放熱板１３、１４、および１９の配置を容易に変更できるため、用途に応じたパッケージの放熱性を適切に設定できる。また、放熱板１３、１４、および１９の配置に基づいて意匠性に優れる発光装置が得られる。
（３）放熱板１３、１４、および１９は、薄板のために遮光影響は無視できる範囲にあり、放熱面積を大幅に増やすことができる。更に、（１）の効果に加えて、必ずしもケース１０へ放熱しなくとも十分な放熱性が得られる。
（４）放熱支柱１７が透明板１２の貫通孔１２Ａによって支持されるため、薄板によって形成される放熱板１３，１４、および１９を安定的に配置させることができる。
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る反射鏡部の部分構成図である。反射鏡部１１は、ＬＥＤ素子２の直下に凸部１１Ｂを有した反射鏡面１１Ａを有している。詳細には、ＬＥＤ素子２の位置と、ＬＥＤ素子２から中心軸方向に２Ｒ、中心軸と垂直な方向に２Ｒ／３の位置とに焦点を持つ楕円線を中心軸まわりに回転させた形状としてある。
上記した第５の実施の形態によると、ＬＥＤ素子２の直下に放射された光がＬＥＤ素子２の方向に反射されることがないため、ＬＥＤ素子２の遮光を減ずることができ、反射光の外部への光取り出し性を向上させることができる。なお、第５の実施の形態では、凸部１１Ｂは反射鏡面１１Ａに一体的に設けられているものを説明したが、例えば、凸部１１Ｂを反射鏡面１１Ａと別体で形成し、接着剤等によって反射鏡面１１Ａに固定するようにしても良い。
図７は、本発明の第６の実施の形態に係るモールド部の部分構成図である。モールド部２Ａは、ＬＥＤ素子２の光放射面側が円弧状に窪んだ凹部２ａを有して構成されている。
上記した第６の実施の形態によると、ＬＥＤ素子２の直下に放射された光が凹部２ａからモールド部２Ａの外部へ放射される際に屈折する。すなわち、ＬＥＤ素子２の直下の反射鏡面１１Ａに光が入射しないため、反射光の外部への光取り出し性を向上させることができる。
図８は、本発明の第７の実施の形態に係るＬＥＤ素子搭載部の部分構成図である。ＬＥＤ素子２は、フリップチップタイプであり、高熱伝導性を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるサブマウント素子２１にＡｕバンプ４を介して搭載されている。
サブマウント素子２１は、リード部１５Ａと電気的に接続される電極２１Ａと、リード部１５Ｂと電気的に接続される電極２１Ｂとを有し、電極２１Ａおよび２１Ｂは、サブマウント素子２１内に形成される配線層２１Ｃおよび２１Ｄを介してＬＥＤ素子２の電極（図示せず）に電気的に接続される。このサブマウント素子２１に放熱支柱１７が取り付けられている。
上記した第７の実施の形態によると、放熱支柱１７にサブマウント素子２１を取り付けることによって光取り出し効率に優れるフリップチップタイプのＬＥＤ素子２を搭載することが可能になる。また、ワイヤを用いないので、モールドサイズを素子同等とすることができ、ＬＥＤ素子２の遮光を減ずることができ、反射光の外部への光取り出し性を向上させることができる。また、ＬＥＤ素子２の点灯に基づいて生じる熱を熱伝導性に優れるサブマウント素子２１を介して放熱支柱１７に伝熱させることができ、放熱支柱１７に接合される放熱板から効率良く熱を放散させることができる。
なお、上記した各実施の形態では、ＬＥＤ素子２、反射鏡部１１、リード部１５Ａ，１５Ｂ、放熱板１３，１４等をケース１０に収容した構成を説明したが、これらを固定的に配置できればケース１０を省いても良い。
図９は、本発明の第８の実施の形態に係る反射型の発光装置であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における横断面図、（ｃ）は（ａ）側面図である。
この発光装置１は、放熱板の一方がポリイミド層１３Ｃ及び銅箔１３Ｄを間に挟んだ２枚の金属製の放熱板１３Ｂから成っている構成、銅箔１３ＤがＬＥＤ素子に給電するための給電部材となることでリード部が不要となり、更には、リード部とケース１０とを絶縁するための絶縁層やスペーサが不要となる構成、及びガラス封止型のＬＥＤ２０を銅箔１３Ｄと電気的に接続している構成において、第１の実施の形態の発光装置１と相違している。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同様の構成および機能を有する部分については同一の符号を付している。
図１０は、発光装置に搭載されるＬＥＤを示す断面図である。
このＬＥＤ２０は、フリップチップ型のＧａＮ系ＬＥＤ素子２（発光波長４７０ｎｍ）と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を搭載するガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板２００（熱膨張率１２．３×１０−６／℃）と、タングステン（Ｗ）−ニッケル（Ｎｉ）−金（Ａｕ）で構成されてガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板２００に形成される回路パターン２０１と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２と回路パターン２０１とを電気的に接続するＡｕスタッドバンプ２０２と、ＧａＮ系ＬＥＤ素子２を封止するとともにガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板２００と接着されるガラス封止部２０３とを有する。このＬＥＤ２０は、絶縁性接着剤によって放熱板１３Ｂに接着固定される。
ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板２００は、基板の表面および裏面にメタライズされたＷからなる回路パターン２０１を導通させるビアホール２００Ａを有している。
ガラス封止部２０３は、低融点ガラスとしてのリン酸系ガラス（熱膨張率１１．４×１０−６／℃、Ｔｇ３９０℃、ｎ＝１．５９）によって形成されており、金型によるホットプレス加工によってガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板２００と接着された後にダイサーでカットされることに基づく上面２０３Ａおよび側面２０３Ｂを有して矩形状に形成されている。なお、ガラス封止部２０３にＧａＮ系ＬＥＤ素子２から放射される青色光によって励起される蛍光体を含有することによって白色光を放射するものであっても良い。
図１１は、放熱板１３Ｂ、ポリイミド層１３Ｃ及び銅箔１３Ｄから成る放熱板の構成を示す図であり、それぞれ（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。ポリイミド層１３Ｃは側面部及び下部において放熱板１３Ｂの縁部より突出する形状をしている。また、２つの銅箔１３Ｄは、それぞれポリイミド層の側面突出部から下突出部にかけてポリイミド層１３Ｃに含まれるように位置しており、各突出部から更に突出している。
２枚の放熱板１３Ｂはそれぞれ、熱伝導性に優れる厚さ０．２〜０．３ｍｍの銅板であり、ポリイミド層１３Ｃに接する面に対向する面には、表面粗度が小さい材料の表面に銀メッキによる鏡面加工が施されている。また、その他の形状については第１の実施の形態における放熱板１３に準じている。なお、放熱板１３Ｂを構成する金属材料は熱伝導性に優れるものであれば他の材料で形成されても良く、例えば、アルミニウムで形成しても良い。アルミニウムの場合、高熱伝導性に加え、高反射性を有することから、メッキ処理等の鏡面加工を省くことも可能である。例えば、圧延時に高直線反射率（８０％）とされるものを用いても良い。
また、２枚の放熱板１３Ｂの間には、ポリイミド層１３Ｃが挟入されており、ポリイミド層１３Ｃは銅箔１３Ｄを包み込んでいる。ここでポリイミド層１３Ｃは、放熱板１３Ｂと銅箔１３Ｄとを絶縁するとともに、２枚の放熱板１３Ｂを貼り合わせた際に隙間ができないようにするスペーサの役目も果たす。
ポリイミド層１３Ｃ及び銅箔１３Ｄは、上述のように側面部及び下部において放熱板１３Ｂの縁部より突出する形状をしているが、銅箔１３Ｄのポリイミド層１３Ｃの下突出部より突出した部分が、ＬＥＤ素子２の電極と半田バンプ等を介して接し、また、銅箔１３Ｄのポリイミド層１３Ｃの側面突出部より突出した部分が、電源からの導線等と接することによって、ＬＥＤ素子２に給電を行うためである。また、ポリイミド層１３Ｃは、側面突出部及び下突出部については上述したような絶縁の目的のほかに、銅箔を保護するために用いられている。なお、本発明においては、ポリイミドに限らず、その他の絶縁性材料を用いても良い。
また、図１１（ｄ）は、中央部が両側部より厚みを有した放熱板の下面図である。上述した図１１（ｃ）に示すような放熱板においては、０．３×０．３ｍｍの標準サイズＬＥＤ素子を搭載するには適しているが、１×１ｍｍのラージサイズＬＥＤパッケージを搭載するには、放熱板自体の厚みが不足するため、適切ではない。しかしながら、図１１（ｄ）に示すような構成により、部品点数を増やすこともなく、適切にラージサイズＬＥＤパッケージを搭載することができる。
更に、図１１（ｅ）は、中央部が両側部よりも厚みを有し、且つ、給電部である銅箔を２組有する放熱板の下面図である。ラージサイズＬＥＤパッケージを搭載した場合、当該ラージサイズＬＥＤパッケージに搭載された複数のＬＥＤ素子に対して個別に給電することができる。なお、図１１（ｅ）の放熱板においては、銅箔を２組備えているが、本発明に係る発光装置は、３組以上の銅箔を有するものであっても良い。
次に、第８の実施の形態の発光装置における放熱板の製造工程について以下に説明する。
まず、２枚の放熱板１３Ｂを用意し、放熱板１３Ｂよりも一回りサイズの大きい２枚のポリイミド膜を用意する。２枚のポリイミド膜で銅箔１３Ｄが所望の形状を維持するように挟み込み、更に２枚の放熱板１３Ｂで挟みこむ。次に、２枚のポリイミド膜からなるポリイミド層１３Ｃの、２枚の放熱板１３Ｂからはみ出した部分について、図１１で示すような側面及び下突出部を残存させるように切除する。そして、放熱板１３Ｂの表面に銀メッキによる鏡面加工を施した後、スリット１３Ａを形成する。
また、予め２枚のポリイミド膜を用意するのではなく、放熱板１３Ｂにポリイミド樹脂を塗布し、銅箔１３Ｄを配置した後、更にポリイミド樹脂を塗布して銅箔１３Ｄを覆った後、もう１枚の放熱板１３Ｂで挟み込む、といった方法であっても良い。
あるいは、ポリイミド膜に銅箔を貼り、これにエッチング加工した後に銅箔側を更に別なポリイミド膜でラミネートしてフレキシブル基板を形成し、このフレキシブル基板を放熱板１３Ｂに貼り付けても良い。
次に、第８の実施の形態の発光装置における、ＬＥＤ素子２と銅箔１３Ｄの接続方法について説明する。
まず、放熱板１３Ｂ下部から突出したポリイミド層１３Ｃの下突出部を折り曲げ、放熱板１３Ｂの下縁部に接着剤にて固定する。次に、ポリイミド層１３Ｃの放熱板１３Ｂに固定されてない側の面を削ぎ落とし、銅箔１３Ｄを露出させる。そして、銅箔１３Ｄの露出した部分とＬＥＤ素子２の電極とを半田バンプ等を介して接続し、同時にＬＥＤ素子２自体も放熱板１３Ｂの下縁部に接着剤にて固定する。この際、ポリイミド層１３Ｃは、ＬＥＤ素子２と放熱板１３Ｂとを絶縁する働きも持つ。
上記した第８の実施の形態によると、２枚の放熱板１３Ｂの間に絶縁層としてポリイミド層１３Ｃを介して配線層となる銅箔１３Ｄを一体的に設けたため、ケース１０に対する放熱板１３Ｂの組み付け性が向上する。また、ケース１０および放熱板１３Ｂと銅箔１３Ｄとの絶縁がポリイミド層１３Ｃによって保たれることから、放熱板１３Ｂのケース１０への組み付けにあたって絶縁部材を用意する必要がなく、部品点数の低減を図ることができ、そのことによって低コストで反射型発光装置を形成することができる。
また、放熱板１３Ｂの断面内に銅箔１３Ｄを内蔵するため、搭載するＬＥＤ２０やＬＥＤ素子２に応じて所望の配線パターンを形成することができ、反射型発光装置としての光取り出し性を損なうことなしに配線の自由度に優れる。
封止材劣化に対しては、樹脂封止ではなく、無機材料による発光素子封止であることにより、発光素子の自発熱、自発光による封止材料の劣化による光吸収、そしてＬＥＤ２０の外部放射効率の低下を抑えることができる。特に、ＧａＮ系のＬＥＤ素子２では、発光出力低下要因は、主に封止材の劣化によるものであるため、ガラス封止にすることで、極めて出力劣化の小さいＬＥＤ２０とすることができる。また、λ＝３６５ｎｍといったＵＶ光であっても、初期透過率、透過維持率ともに良好なものとできる。
屈折率については、樹脂劣化の大きいエポキシ樹脂に代えて、シリコン樹脂を用いる例もあるが、シリコン樹脂は屈折率がエポキシ樹脂よりやや低いので、光出力が５〜１０％低下する。これに対し、封止材料としてガラスを選択することにより、屈折率ｎ＝１．５５以上といったエポキシ樹脂以上の高い屈折率を選択することも容易となる。
熱膨張率差による剥離断線については、封止ガラスとガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板２００の熱膨張率が同等であるので、高温で接着された後、常温あるいは低温状態としても、剥離、クラック等の接着不良が生じにくい。また、一般に封止材料として用いられるエポキシ樹脂やシリコン樹脂に対し、それぞれ１／５、１／１０以下の熱膨張率であるので、熱膨張率による断線は極めて生じにくい。このため、放熱板の光源部の背面方向の放熱幅を３ｍｍとしても、大きな影響がないものとすることが可能である。但し、長期寿命等に影響が生じるので、放熱性は、例えば、放熱板の厚みに対し、放熱幅を５倍以上とするなどして確保することが好ましい。また、製造時以外にも、大電流タイプの発光素子が発した熱による熱応力に関しても、樹脂のような熱膨張率が他の部材より著しく大の部材がなくなるので、クラックなどの熱応力によって生じる問題を回避することができる。このため、数ワットの投入電力ヒートシンクに相当する放熱手段を備えなくても放熱板とケースからの自然放熱のみで成立するものとできる。
パッケージの小型化については、ガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板とガラス６とが酸化物を介した化学結合に基づいて接着することにより強固な封着強度が得られるので、接合面積が小さくとも優れた接合性を有する小形パッケージを具現化できる。このため、ＬＥＤ素子２で３倍以下のパッケージとできるので反射鏡面１１Ａで反射された光を遮る割合の低いものとできる。特に、φ１０程度の小形反射鏡面とする際に効果が大きい。このパッケージが光源部に相当する。また、複数のＬＥＤ素子２を密実装した小形パッケージとしても良く、その際にも、同様の特徴を有する。但し、この際、パッケージが大きくなる分、反射鏡面の径を大きくすることが望ましい。
上記したＬＥＤの具現化については、低融点ガラスと同等の熱膨張率を有するセラミック基板を用いることで、加工時の耐熱性を備え、更に加工時と常温時における温度差と、熱膨張率差による熱応力の発生を低く抑えることによりクラック等が生じないものとしている。更に発光素子は、実装に際してワイヤを用いないフリップ実装タイプを用いることで、極力低温としつつ高粘度ガラス状態（１０４〜１０９ポアズ）で加工できるものとし、これをホットプレス加工に基づいて発光素子およびセラミック基板に対するガラス封止を行っている。これにより、従来ガラス封止ＬＥＤのコンセプトが提案されていながらも具現化できていないという開顕を解消している。
また、ＬＥＤ２０については、リン酸系ガラス（熱膨張率１１．４×１０−６／℃、Ｔｇ３９０℃）とガラス含有Ａｌ２Ｏ３基板（熱膨張率１２．３×１０−６／℃）の組み合わせに代えて、珪酸系ガラス（熱膨張率６．５×１０−６／℃、Ｔｇ５００℃）とＡｌ２Ｏ３基板（熱膨張率７．０×１０−６／℃）の組み合わせとしても良い。封止ガラスの熱膨張率が７×１０−６／℃程度であれば、ＬＥＤ素子２との熱膨張率が同等となり、ラージサイズのＬＥＤ素子２としてもガラス封止を可能とできる。また、ＬＥＤ素子２の封止材料がシリコン樹脂の場合、ちり、埃等の付着が生じやすく、除去も容易ではないため、透明板１２を備えることが望ましいが、ＬＥＤ素子２の封止材料がガラスであれば、ちりや埃は付着しにくく、除去も容易である。このため、透明板１２を備えなくても良く、その際、ケース１０や反射鏡部１１の内面からの空気への放熱が促されるという効果がある。
なお、ポリイミド膜を含む回路部は、必ずしも放熱板とともに用いなくても良く、放熱板を用いない場合、ポリイミド表面に銀メッキやアルミ蒸着のような鏡面加工を施しても良い。
図１２は、本発明の第９の実施の形態に係る反射型の発光装置であり、（ａ）は光放射側から見た平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ部における縦断面図、（ｄ）は（ｂ）の放熱フィンの形状を示す側面図である。
この発光装置１は、銅からなる略三角形状のケース１０に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の光を放射する発光部１Ｒ、１Ｇ、および１Ｂを一体的に設けたものであり、反射鏡面１１Ａを有する反射鏡部１１と一体化されている。反射鏡部１１は、３つのＬＥＤ素子３から放射されるＲ，Ｇ，Ｂの光をそれぞれ反射する３つの反射鏡面１１Ａと、反射鏡面１１Ａと反対側に設けられる放熱フィン１１Ｃとを有する。
ＬＥＤ素子２は、紫外光を放射する紫外光ＬＥＤ素子であり、後述する蛍光体含有シリコン樹脂によって封止されている。
ケース１０は、銅板を打ち抜き加工して形成されており、表面に光反射性を高めるためにＡｇめっきが施され、更に表面が透明な樹脂材料によってオーバーコートされている。また、ＬＥＤ素子２から放射され、反射鏡部１１の反射鏡面１１Ａで反射された光を外部に取り出すための３つの開口部１００と、ＬＥＤ素子２の背面方向に放熱幅を有することで、反射鏡部１１の反射鏡面１１Ａで反射された光をほとんど遮らず、ＬＥＤ素子２の発する熱を放熱する放熱板１０１を備える。放熱板１０１には、中央にＬＥＤ素子２を搭載する素子搭載部１０１Ａが設けられ、また、ＬＥＤ素子２に給電するための回路基板２３も搭載される。この放熱板１０１は、ＬＥＤ素子２の発光に基づく熱を効率良く熱伝導するようにケース１０に一体形成されており、幅ｗ：１ｍｍ、ＬＥＤ素子２を含む光源部の背面方向の幅ｈ：７．５ｍｍで形成されている。
反射鏡部１１は、ケース１０と同様に銅によって形成されて表面にＡｇめっきが施されている。また、ＬＥＤ素子２から放射される光をケース１０の開口部１００に位置して設けられる半球面状の反射鏡面１１Ａで反射することによって、ＬＥＤ素子２の光出射方向と反対側に光を取り出すように形成されている。また、ケース１０との接合面の反対側には放熱性を高めるための放熱フィン１１Ｃが所定の高さおよび間隔で直線状に設けられている。なお、放熱フィン１１Ｃは、図示した直線形状以外に、例えば、ジグザグ形状等に形成されても良く、更に、表面積を拡大する粗面化加工が施されていても良い。
図１３は、放熱板および素子搭載部を部分的に示し、（ａ）は光放射側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における切断図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ部における切断図である。
放熱板１０１には、図１３（ａ）に示すように、薄膜状に形成された回路基板２３が接着固定されるとともに、素子搭載部１０１ＡにＡｌＮサブマウント２５を介してＬＥＤ素子２が搭載されており、ＬＥＤ素子２は蛍光体含有シリコン樹脂２４によって封止されている。また、ＡｌＮサブマウント２５の底面には、放熱板１０１への放熱を促す接着性を有し、良熱伝導性材料からなる放熱シート２６が設けられている。なお、放熱シート２６に代えて、Ａｇペーストや半田等の放熱を促す接着性材料であれば、他であっても良い。
回路基板２３は、図１３（ｂ）に示すように、導電層となる銅箔２３０と、銅箔２３０に積層されるポリイミド膜２３１と、表層のポリイミド膜２３１上に積層される光反射膜としてのＡｌ蒸着部２３２とを有する。
蛍光体含有シリコン樹脂２４は、ＬＥＤ素子２から放射される紫外光によって励起されるＲＧＢ蛍光体を含有している。本実施の形態では、発光部１ＲでＲの励起光を放射するもの、発光部１ＧでＧの励起光を放射するもの、発光部１ＢでＢの励起光を放射するものがシリコン樹脂に所定の量で混合されている。そのため、発光部１Ｒ、１Ｇ、および１Ｂから同時に光を放射させることで光の３原色に基づく白色光が得られる。
ＡｌＮサブマウント２５は、ＬＥＤ素子２の搭載面と回路基板２３への実装面に設けられるＷ−Ｎｉ−Ａｕからなる回路パターン２５Ａを導通パターン２５Ｂで電気的に接続して形成されている。
また、回路基板２３は、図１３（ｃ）に示すように、ＡｌＮサブマウント２５との電気的接続性を確保するための開口部２３１Ａが回路パターン２５Ａに応じて設けられており、開口部２３１Ａ内に露出したＣｕ箔露出部２３０ＡとＡｌＮサブマウント２５の底面に設けられる回路パターン２５Ａとが半田等によって電気的に接続される。ＡｌＮサブマウント２５の底面に貼り付けられた放熱シート２６は、貫通穴２３３を介して放熱板１０１に面接触するようになっている。
上記した第９の実施の形態によると、ケース１０に複数の発光部１Ｒ、１Ｇ、および１Ｂを一体的に設け、この発光部１Ｒ、１Ｇ、および１ＢからＲ，Ｇ，およびＢの光を反射鏡面１１Ａの反射に基づいて外部放射させるようにしたので、セル状の複数の発光部を同一面上に平面的に配置することができ、薄型でデザイン性に優れる高出力のフルカラー型発光装置が得られる。
１０Ｗ以下のハロゲン電球は、商品ニーズはあっても充分なハロゲンサイクルを得にくいことから技術的に実現が困難であるが、第９の実施の形態で説明したようにセル状の複数の発光部を並列に、かつ密配置することで集積性に優れ、コンパクトで数ＷクラスのＬＥＤスポット光源を具現化できる。しかも、ＬＥＤ光源から放射される光は熱線を含まないので、チョコレートや口紅等の対象物を近接照明しても溶けないといった特徴がある。なお、発光部の配置は、平面状のほかに球面状に配置することも可能である。
ケース１０内に近接配置された発光部１Ｒ、１Ｇ、および１Ｂから反射鏡面１１Ａの反射に基づいてＲ，Ｇ，およびＢの光を外部放射するので、数１０ｃｍ離れた面ではＲ，Ｇ，およびＢの光が略同一エリアに照射される。このことにより、３色の光の混合性が向上するとともに演色性の良好な照明を行うことができる。また、発光部１Ｒ、１Ｇ、および１ＢのＬＥＤ素子２に対し通電制御を行うことにより、所望の色を高輝度で照射することができる。また、色表現範囲も広くできる。
また、黄色光と青色光の補色により白色を生じる発光装置では、レンズによる集光光学系を用いて集光すると発光波長の違いに基づく屈折率差によって各波長による光の集光度合いの差が生じ、集光光にリング状の色分離が生じるが、本発明の構成によれば、このような色分離は生じないことにより、厳密な色調を必要とする照明用途に適する。
放熱板１０１は、ケース１０を打ち抜き加工することで一体形成されているので、放熱板１０１からケース１０へは、はめ込み接合した構造より、伝熱が優れたものとなる。また、量産性にも優れる。
さらに、反射鏡部１１に放熱フィン１１Ｃを一体的に設けているので、ケース１０と一体的に設けられる放熱板１０１によりケース１０へ伝えられる熱が増大し、これが放熱フィン１１Ｃに伝えられるので、ＬＥＤ素子２の発光に伴って生じる熱の空気中への放熱性が向上する。このことにより、ＬＥＤ素子２の増加によって発熱量が増大しても放熱不良を生じることがなく、ＬＥＤ素子２の長時間駆動においても熱による発光特性の低下を生じることがない。
ケース１０および反射鏡部１１が金属材料によって形成されるので、機械的強度に優れる発光装置１が得られる。特に、放熱板１０１とケース１０とが一体的に形成されているので、開口部１００の機械的強度が確保され、この部分の潰れや変形によって光放射性が損なわれることがない。また、ＬＥＤ素子２が発光装置１の表面に露出しないので、外力や衝撃によって損傷しにくい構造とできる。
ポリイミド膜２３１とＣｕ箔２３０からなる薄膜状の回路基板２３にＬＥＤ素子２を搭載するとともに電気的に接続するので、簡易な配線構造を実現でき、発光装置１の薄型化、小型化、および生産性の向上を実現できる。また、ポリイミド膜２３１の表面に設けられるＡｌ蒸着部２３２は、回路基板２３に照射された光を反射し、反射鏡面１１Ａに導くので、光ロスを抑えることができる。
また、回路基板２３に貫通穴２３３が開口されているので、ＡｌＮサブマウント２５と放熱板１０１との伝熱経路が形成され、更に放熱シート２６を介することにより、熱抵抗の大なるポリイミド膜２３１によって伝熱性を阻害されることなくＬＥＤ素子２の発熱に伴う熱を速やかに放熱することが可能になる。
なお、第９の実施の形態では、紫外光ＬＥＤ素子２とＲＧＢ蛍光体による発光部１Ｒ、１Ｇ、および１Ｂを有した発光装置１の構成を説明したが、青色ＬＥＤ素子２と黄色の励起光を放射する蛍光体による白色の発光部１Ｒ、１Ｇ、および１Ｂとしても良い。この場合の蛍光体として、例えば、セリウムで賦活されたＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）を用いることができる。また、青色ＬＥＤ素子２を用いる他の構成として、青色光で励起されることにより赤色光を放射する赤色蛍光体と緑色蛍光体を使用することによって白色を得るものであっても良い。
また、蛍光体を使用せずにＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤ素子２を近接配置し、反射鏡面１１Ａによる反射に基づいて光放射させることでフルカラー照明を実現する発光装置１としても良い。
更に、上記した各部の構成についても種々の変更が可能である。例えば、ケース１０は銅の押し出し材によって形成されても良い。また、ＬＥＤ素子２についてもフリップ実装型に限定されず、フェイスアップ型のＬＥＤ素子２を用いることも可能である。また、第８の実施の形態で説明したガラス封止型ＬＥＤ２０を回路基板２３に実装しても良い。この場合には長期にわたって信頼性に優れるフルカラー発光装置１が得られる。
図１４は、第９の実施の形態の変形例を示し、（ａ）は放熱板の他の形成例、（ｂ）はケースの他の形成例、（ｃ）は表面に凹凸を有するケースの形成例である。
図１４（ａ）は、放熱板１０１を略三角形状のケース１０の中心から放射状に形成したものであり、ケース１０のデザイン性を向上させることができる。
図１４（ｂ）は、ケース１０の外形を円形状に形成したものであり、ケース１０は銅合金の押し出しによって形成される。このように外形を円形状とすることで、既存のランプやソケット等に対して形状互換性を有する発光装置１が得られる。
図１４（ｃ）は、略三角形状のケース１０の表面に凹凸形状部１０Ｃを設けたものであり、表面積の拡大によって放熱性を向上させることができる。なお、凹凸形状部１０Ｃを設ける以外に、ケース１０の外周面をブラスト処理等によって粗面化しても同様の効果が得られる。また、凹凸加工と粗面化処理とを併用しても良い。
図１５は、本発明の第１０の実施の形態に係る反射型の発光装置の平面図である。
この発光装置１は、六角形状のケース１０に７つの発光部を設けた構成を有し、中央に発光部１Ｂが配置され、その周囲に２個の発光部１Ｇと４個の発光部１Ｒが配置されている。このように複数の発光部を近接配置できることにより、高輝度、小形、集積性に優れるフルカラー型発光装置１が得られる。なお、複数のＬＥＤ素子２を搭載する発光装置１では、ケース１０の表面に放熱性を高める凹凸加工や粗面化加工を施すことが好ましい。
図１６は、本発明の第１１の実施の形態に係る反射型発光装置の発光部を示し、（ａ）は発光部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。
この発光部１Ｒでは、図１６（ａ）に示すケース１０と一体的に形成される放熱板１０１がＬＥＤ２０から放射される光を遮ることのない形状で形成されており、かつＬＥＤ２０から放射された光が反射鏡部１１の反射鏡面１１Ａで効率良く反射されるように反射鏡面１１Ｃを形成した構成を有する。なお、同図においては発光部１Ｒを示しているが、例えば、図１２に示す発光部１Ｇ、１Ｂについても同様に形成することができる。
放熱板１０１は、素子搭載部１０１Ａが反射鏡面１１Ａの底面側に突出した略五角形状に形成されており、斜辺部の頂点に設けられる素子搭載部１０１Ａに図１０で説明したＬＥＤ２０が搭載される。なお、本実施の形態において、ＬＥＤ２０は、搭載される青色ＬＥＤ素子２の表面にＹＡＧ蛍光体を薄膜状に塗布された構成を有しており、そのことによって白色光を放射する配光の広い波長変換型ＬＥＤとなっている。
反射鏡部１１は、樹脂材料の射出成形によって形成されており、反射鏡面となる曲面部分にＡｌ蒸着膜を設けることによって鏡面状の反射鏡面１１Ａが形成されている。反射鏡面１１Ａは、楕円（ｆ０,ｆ１,焦点）をＺ軸周りに回転させることに基づく形状を有し、放熱板１０１の素子搭載部１０１Ａに搭載されたＬＥＤ２０のＺ軸方向に対する０°〜１１５°の範囲、ＬＥＤ２０に対する反射鏡面１１Ａの立体角が２．８５πｓｔｒａｄとしてある。光源の配光に応じ、Ｚ軸に対し０°〜９０°ないしは１２０°の範囲の立体角で２π〜３．４πｓｔｒａｄに形成することが、高効率放射のために望ましい。
上記した第１１の実施の形態によると、反射鏡部１１内に突出した素子搭載部１０１にＬＥＤ２０を搭載するとともに、ＬＥＤ２０の位置に応じた反射面形状の反射鏡部１１を設けたので、放熱板１０１の放熱面積が拡大して放熱性が向上する。また、ＬＥＤ２０と反射鏡面１１Ａの配置に基づいて反射面立体角が大になることから、広い配光特性を有するＬＥＤ２０から放射される略全光は反射鏡面１１Ａで反射され、放熱板１０１に遮られることなく効率良く放射される。このため、特に蛍光体を有する広い配光特性のＬＥＤに適する。また、複数のセル状の発光部を集積して配置することでより高輝度化を図ることができる。
なお、第１１の実施の形態では、回路基板２３にＬＥＤ２０を搭載した構成を説明したが、例えば、ＬＥＤ素子２を搭載する構成としても良い。
本発明の第１の実施の形態に係る反射型の発光装置であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における横断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ部における縦断面図、（ｄ）はＬＥＤ素子搭載部の変形例の部分拡大図である。 本発明の第２の実施の形態に係る反射型の発光装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る反射型の発光装置であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ部における横断面図、（ｃ）は（ａ）側面図である。 放熱支柱を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る反射型の発光装置を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＺ方向から見た平面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る反射鏡部の部分構成図である。 本発明の第６の実施の形態に係るモールド部の部分構成図である。 本発明の第７の実施の形態に係るＬＥＤ素子搭載部の部分構成図である。 本発明の第８の実施の形態に係る反射型の発光装置であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における横断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ部における縦断面図である。 発光装置に搭載されるＬＥＤを示す断面図である。 本発明の第８の実施の形態に係る放熱板であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）及び（ｅ）は、中央部が両側部よりも厚みを有した放熱板の下面図である。 本発明の第９の実施の形態に係る反射型の発光装置であり、（ａ）は光放射側から見た平面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ部における縦断面図、（ｄ）は（ｂ）の放熱フィンの形状を示す側面図である。 放熱部および素子搭載部を部分的に示し、（ａ）は光放射側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における切断図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ部における切断図である。 第９の実施の形態の変形例を示し、（ａ）は放熱部の他の形成例、（ｂ）はケースの他の形成例、（ｃ）は表面に凹凸を有するケースの形成例である。 本発明の第１０の実施の形態に係る反射型の発光装置の平面図である。 本発明の第１１の実施の形態に係る反射型発光装置の発光部を示し、（ａ）は発光部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。
以上説明したように、本発明の発光装置によれば、発光素子の背面方向に放熱幅を有した放熱板を設け、発光素子から放射された光を発光面側に対向して設けられる反射部で反射して放射させるようにしたため、放熱性に優れ、ハイパワーの発光素子を用いることができ、大光量の光を高効率で照射することができる。
また、本発明の発光装置によれば、発光素子の背面方向に放熱幅を有した放熱板を設けて放熱性を有するケースの内部に収容するとともに、発光素子から放射された光を発光面側に対向して設けられる反射部で反射してケース外部に放射させるようにしたため、放熱性に優れ、反射光の放射効率低減を最小限に抑えることができる。
更に、本発明の発光装置によれば、発光素子へ給電する為の給電部として、リードの代わりに金属薄膜を用い、且つ、２枚の放熱板に挟みこむように構成したため、部品点数が低減でき、組み立てが容易になり、また、コストを削減することができる。

Claims (20)

  1. 金属材料からなる遮光性の放熱板と、
    前記放熱板の端面に搭載され固体発光素子を含む光源部と、
    前記光源部へ電力を供給し、前記放熱板と絶縁され前記放熱板と一体的に形成されている給電部と、
    前記光源部から放射された光を、前記放熱板方向であって前記放熱板と平行な方向へ反射する反射部とを有することを特徴とする発光装置。
  2. 前記給電部は、金属性薄膜からなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記給電部は、複数の前記放熱板に絶縁体を介して挟入されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記光源部は、前記固体発光素子を光透過性材料で封止してパッケージ化されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記光源部は、フリップチップ実装される前記固体発光素子を有し、
    前記固体発光素子に対して電力の受供給を行う導電パターンを形成された無機材料基板上に実装され、
    前記無機材料基板との熱膨張率が同等の無機封止材料によって封止されていることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
  6. 前記無機封止材料は、ガラスであることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記無機封止材料は、屈折率１．５５以上であることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
  8. 前記固体発光素子あるいは前記固体発光素子の周囲から、複数領域波長のスペクトル光を放射することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
  9. 前記固体発光素子の周囲に蛍光体を配置したことを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
  10. 前記反射部および前記放熱板を収容し、前記反射部が配置される第１の開口部と、前記反射部にて反射された光を取り出す第２の開口部と、を有するケースを有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の発光装置。
  11. 前記放熱板は、前記ケースと同一部材で形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
  12. 前記ケースは、光を反射する表面を有することを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
  13. 前記ケースの外周面は、放熱面積を拡大するために、凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の発光装置。
  14. 前記ケースの外周面は、放熱面積を拡大するために、粗面化されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の発光装置。
  15. 前記放熱板は、光を反射する表面を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の発光装置。
  16. 前記放熱板は、前記反射部側に突出した形状を有することを特徴とする請求項１５に記載の発光装置。
  17. 前記反射部は、樹脂材料によって形成されることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の発光装置。
  18. 前記光源部は、複数の前記固体発光素子を備えることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の発光装置。
  19. 前記光源部を複数備え、前記複数の光源部に対応した複数の反射部と放熱板とを有することを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の発光装置。
  20. 前記複数の光源部は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の発光色の光源部からなることを特徴とする請求項１９に記載の発光装置。
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