JP4029918B2

JP4029918B2 - Ｌｅｄ照明装置

Info

Publication number: JP4029918B2
Application number: JP2007128504A
Authority: JP
Inventors: 健一郎田中; 広行関井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2026-09-08
Also published as: JP2007208301A

Description

本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を利用したＬＥＤ照明装置に関するものである。

従来から、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが実装された回路基板と、当該回路基板におけるＬＥＤチップの実装面側でＬＥＤチップを囲む金属製（例えば、アルミニウム製）の枠体と、枠体の内側に充填されＬＥＤチップおよび当該ＬＥＤチップに接続されたボンディングワイヤを封止した封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの透明樹脂）からなる封止部とを備えた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。ここにおいて、上記特許文献１，２に記載された枠体は、回路基板から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状に形成されるとともに内側面が鏡面となっており、ＬＥＤチップから放射された光を反射するリフレクタを兼ねている。

また、上述の発光装置の応用例として、図４に示すように、青色光を放射するＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０を介して実装された実装基板２０と、当該実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側でＬＥＤチップ１０を囲む枠状のリフレクタを兼ねる枠体４０と、枠体４０の内側に充填されＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止した封止樹脂からなる封止部５０と、封止部５０に重ねて配置される凸レンズ６０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されて発光する黄色蛍光体を含有し凸レンズ６０を覆う形で枠体４０に固着されるドーム状の色変換部材７０’と、色変換部材７０’から出射される光の配光を制御する配光レンズであって枠体４０側に色変換部材７０’を収納する凹所９１を有して凸レンズ６０に光軸が一致する形で枠体４０に重ねて配置された配光レンズ９０とを備えたＬＥＤ照明装置が提案されている（文献公知発明に係るものではない）。ここにおいて、図４における配光レンズ９０は、凹所９１の内側面９１ｂから入射した光を外側面９０ｂで全反射して当該配光レンズ９０の光出射面９０ａに導く機能および凹所９１の内底面９１ａから入射した光を光出射面９０ａに直接導く機能を有するハイブリッドレンズにより構成されている。なお、図４の構成では、色変換部材７０’と凸レンズ６０とは密着している。また、実装基板２０は、熱伝導性材料（例えば、Ｃｕなどの金属材料）からなる伝熱板２１上に絶縁層２２を介して対となる導体パターン２３，２３が形成されている。
特開２００１−８５７４８号公報特開２００１−１４８５１４号公報

図４に示したＬＥＤ照明装置では、色変換部材７０’を通して放射される光のうち配光レンズ９０の凹所９１の内側面９１ｂから入射した光の一部が外側面９０ｂで全反射されずに光出射面９０ａ側へ反射されないという不具合があった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、配光レンズの光出射面からの光取り出し効率を高めることができるＬＥＤ照明装置を提供することにある。

請求項１の発明は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが実装されたベース部材と、ベース部材におけるＬＥＤチップの実装面側でＬＥＤチップを封止した封止樹脂からなる封止部と、封止部に重ねて配置された凸レンズと、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透明材料により形成され凸レンズを覆う形でベース部材の前記実装面側に配設されたドーム状の色変換部材と、色変換部材から出射される光の配光を制御する配光レンズであってベース部材側に色変換部材を収納する凹所を有して凸レンズに光軸が一致する形でベース部材の前記実装面側に配置された配光レンズとを備え、配光レンズが、前記凹所の内側面から入射した光を外側面で全反射して当該配光レンズの光出射面に導く機能および前記凹所の内底面から入射した光を当該配光レンズの光出射面に直接導く機能を有し、配光レンズを囲んで配置され前記凹所の内側面から入射した光のうち外側面での全反射条件を満たさない向きの光を前記光出射面側に反射する反射用構造体が設けられてなり、色変換部材は、ベース部材の前記実装面側で凸レンズを覆い凸レンズの出射面との間に空気層が形成される形で配設され、反射用構造体は、配光レンズを囲む枠状の反射部材からなることを特徴とする。

この発明によれば、配光レンズを囲んで配置され配光レンズにおいて色変換部材を収納する凹所の内側面から入射した光のうち外側面での全反射条件を満たさない向きの光を配光レンズの光出射面側に反射する反射用構造体が設けられているので、色変換部材から側方に放射され配光レンズの凹所の内側面から入射した光が反射用構造体によって配光レンズの光出射面側へ反射されるから、配光レンズの光出射面からの光取り出し効率を高めることができる。また、色変換部材と凸レンズの光出射面との間に空気層が形成されていることにより、ＬＥＤチップから放射され封止部および凸レンズを通して色変換部材に入射し当該色変換部材中の蛍光体により散乱された光のうち凸レンズ側へ散乱されて凸レンズを透過する光の光量を低減できて装置全体としての外部への光取り出し効率を向上できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記反射用構造体は、前記配光レンズとの間に空隙が形成される形で配設されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記反射用構造体が前記配光レンズに接する形で配設されている場合に比べて、前記配光レンズの前記光出射面からの光取り出し効率を高めることが可能となる。

請求項１の発明では、配光レンズの光出射面からの光取り出し効率を高めることができるという効果がある。

まず、ＬＥＤ照明装置の参考例について図３に基づいて説明してから、各実施形態のＬＥＤ照明装置について説明する。

（参考例）
本参考例のＬＥＤ照明装置は、図３に示すように、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が実装されたベース部材たる実装基板２０と、実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側でＬＥＤチップ１０を囲む枠状の枠体４０と、枠体４０の内側に充填されＬＥＤチップ１０を封止した透明な封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂などの透明樹脂）からなる封止部５０と、封止部５０に重ねて配置される凸レンズ６０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料（例えば、シリコーン樹脂など）とともに成形した成形品であって凸レンズ６０の出射面６０ｂ側に凸レンズ６０を覆い出射面６０ｂとの間に空気層８０が形成される形で実装基板２０の上記実装面側に配設されるドーム状の色変換部材７０と、色変換部材７０から出射される光の配光を制御する配光レンズであって実装基板２０側に色変換部材７０を収納する凹所９１を有して凸レンズ６０に光軸が一致する形で枠体４０に重ねて配置される配光レンズ９０とを備えている。なお、本参考例では、枠体４０が、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射するリフレクタを構成している。

実装基板２０は、熱伝導性材料（例えば、Ｃｕなど）からなる矩形板状の伝熱板２１上に絶縁層２２を介して対となる導体パターン２３，２３が形成されたもの（例えば、金属基板）であり、絶縁層２２の中央部に伝熱板２１におけるＬＥＤチップ１０の実装面を露出させる矩形状の窓孔２４が形成されており、ＬＥＤチップ１０が窓孔２４の内側に配置された後述のサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されている。したがって、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が絶縁層２２を介さずにサブマント部材３０および伝熱板２１に伝熱されるようになっている。なお、伝熱板２１の熱伝導性材料としてはＣｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。

ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がＧａＮに近く且つ導電性を有するｎ形のＳｉＣ基板からなる導電性基板１１を用いており、導電性基板１１の主表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部１２がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長され、導電性基板１１の裏面に図示しないカソード側の電極であるカソード電極（ｎ電極）が形成され、発光部１２の表面（導電性基板１１の主表面側の最表面）に図示しないアノード側の電極であるアノード電極（ｐ電極）が形成されている。要するに、ＬＥＤチップ１０は、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。なお、本参考例では、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも金属板２１から離れた側となるように金属板２１に実装されているが、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも金属板２１に近い側となるように金属板２１に実装するようにしてもよい。光取り出し効率を考えた場合には、発光部１２を金属板２１から離れた側に配置することが望ましいが、本参考例では導電性基板１１と発光部１２とが同程度の屈折率を有しているので、発光部１２を金属板２１に近い側に配置しても光の取り出し損失が大きくなりすぎることはない。

また、ＬＥＤチップ１０は、上述の伝熱板２１に、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和するサブマウント部材３０を介して実装されている。サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を伝熱板２１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有している。本参考例では、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がサブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される電極パターン（図示せず）および金属細線（例えば、金細線、アルミニウム細線など）からなるボンディングワイヤ１４を介して一方の導体パターン２３と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ１４を介して他方の導体パターン２３と電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とは、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合されている。

サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、線膨張率が導電性基板１１の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉなどを採用してもよい。

また、本参考例では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が実装基板２０の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が絶縁層２２の窓孔２４の内周面を通して絶縁層２２に吸収されるのを防止することができる。なお、サブマウント部材３０においてＬＥＤチップ１０が接合される側の表面の上記電極パターンの周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜を形成すれば、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材３０に吸収されるのを防止することができ、外部への光取り出し効率をさらに高めることが可能となる。ここで、反射膜は、例えば、Ｎｉ膜とＡｇ膜との積層膜により構成すればよい。

上記リフレクタを構成する枠体４０は、円形状に開口した枠状の形状であって、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光が凸レンズ６０側へ反射されるように内側面４０ａの形状が設計されている。すなわち、枠体４０は、ＬＥＤチップ１０の厚み方向においてＬＥＤチップ１０から離れるに従って開口面積が大きくなる形状（つまり、上記実装面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状）に形成されている。ここにおいて、枠体４０の材料としては、ＬＥＤチップ１０から放射される光（ここでは、青色光）に対する反射率が比較的大きな材料（例えば、Ａｌなど）を採用し、枠体４０の内側面４０ａを鏡面とすればよく、枠体４０は例えばアルミニウムの基材を絞り加工して形成すればよい。なお、本参考例では、枠体４０を実装基板２０に固着した後で枠体４０の内側にＬＥＤチップ１０を封止する上述の封止樹脂をポッティングしている。

封止部５０の材料である封止樹脂としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などを用いてもよい。

凸レンズ６０は、封止部５０側の入射面６０ａが平面状に形成されるとともに出射面６０ｂが凸曲面状に形成されている。ここにおいて、凸レンズ６０は、シリコーンにより形成されており、上記封止樹脂と屈折率が同じ値となっているが、凸レンズ６０は、上記封止樹脂の屈折率以上の屈折率を有する透明材料であれば、シリコーン以外の材料（例えば、アクリル樹脂、ガラスなど）を用いてもよい。なお、封止部５０の材料がアクリル樹脂の場合には、凸レンズ６０もアクリル樹脂により形成することが好ましい。

ところで、凸レンズ６０と上記リフレクタを構成する枠体４０とは互いの光軸が一致し且つ各光軸がＬＥＤチップ１０を通るように配置されており、凸レンズ６０は、出射面６０ｂが、入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されている。ここで、凸レンズ６０は、出射面６０ｂが球面の一部により形成されており、当該球面の中心がＬＥＤチップ１０の厚み方向に沿った発光部１２の中心線上に位置するように配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射された光（ＬＥＤチップ１０から放射され枠体４０に反射されることなく凸レンズ６０の入射面６０ａに入射された光およびＬＥＤチップ１０から放射され枠体４０の内側面４０ａで反射されて凸レンズ６０の入射面６０ａに入射した光）が出射面６０ｂと空気層８０との境界で全反射されることなく色変換部材７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。

色変換部材７０は、シリコーンのような透明材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている（要するに、色変換部材７０は、蛍光体および透明材料により形成されている）。したがって、本参考例のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材７０の外面７０ｂを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材７０の材料として用いる透明材料は、シリコーンに限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、色変換部材７０の材料として用いる透明材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。

ここで、色変換部材７０は、内面７０ａが凸レンズ６０の出射面６０ｂに沿った形状（つまり、凸レンズ６０の出射面６０ｂに対応した上記球面よりも直径が大きな球面の一部からなる形状）に形成されている。したがって、凸レンズ６０の出射面６０ｂの位置によらず法線方向における出射面６０ｂと色変換部材７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。色変換部材７０は、開口部の周縁を枠体４０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて接着すればよい。

また、配光レンズ９０は、凹所９１の内側面９１ｂから入射した光を外側面９０ｂで全反射して当該配光レンズ９０の光出射面９０ａに導く機能および凹所９１の内底面９１ａから入射した光を光出射面９０ａに直接導く機能を有するハイブリッドレンズにより構成されている。ここにおいて、配光レンズ９０における凹所９１の内底面９１ａは色変換部材７０側に凸となる凸曲面状に形成されている。また、配光レンズ９０の外径は枠体４０から離れるにつれて徐々に大きくなっている。

ところで、本参考例のＬＥＤ照明装置では、配光レンズ９０を囲んで配置され凹所９１の内側面９１ｂから入射した光のうち外側面９０ｂでの全反射条件を満たさない向きの光（要するに、配光レンズ９０の外側面９０ｂから漏れようとする光）を光出射面９０ａ側に反射する反射用構造体１００が実装基板２０の上記実装面側に設けられている。ここにおいて、反射用構造体１００は、上記リフレクタを構成する枠体４０から当該枠体４０の光軸方向に連続一体に延長された枠状の反射部により構成してある。また、反射用構造体１００は、円形状に開口した枠状の形状であって、ＬＥＤチップ１０の厚み方向においてＬＥＤチップ１０から離れるに従って開口面積が大きくなる形状（つまり、上記実装面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状）に形成されている。なお、反射用構造体１００は、実装基板２０からの高さ位置が色変換部材７０の頂点の高さ位置に揃うように上記光軸方向への延長長さを設定してある。

以上説明した本参考例のＬＥＤ照明装置では、配光レンズ９０を囲んで配置され配光レンズ９０において色変換部材７０を収納する凹所９１の内側面９１ｂから入射した光のうち外側面９０ｂでの全反射条件を満たさない向きの光を配光レンズ９０の光出射面９０ａ側に反射する反射用構造体１００が設けられているので、色変換部材７０から側方に放射され配光レンズ９０の凹所９１の内側面９１ｂから入射した光が反射用構造体１００によって配光レンズ９０の光出射面９０ａ側へ反射されるから、配光レンズ９０の光出射面９０ａからの光取り出し効率を高めることができる。また、本参考例では、反射用構造体１００が上記リフレクタを構成する枠体４０に連続一体に形成されているので、反射用構造体１００として別部材を用いる場合に比べて部品点数の削減を図れるとともに組立性が向上する。

また、本参考例のＬＥＤ照明装置では、色変換部材７０と凸レンズ６０との間に上記空気層８０が形成されていることにより、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５０および凸レンズ６０を通して色変換部材７０に入射し当該色変換部材７０中の黄色蛍光体の粒子により散乱された光のうち凸レンズ６０側へ散乱されて凸レンズ６０を透過する光の光量を低減できて装置全体としての外部への光取り出し効率を向上できるという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態のＬＥＤ照明装置の基本構成は参考例と略同じであって、図１に示すように、枠体４０が、円筒状の形状であって、透光性材料により形成されている点、色変換部材７０が、ベース部材たる実装基板２０の上記実装面側で凸レンズ６０および枠体４０を覆い凸レンズ６０の出射面６０ｂおよび枠体４０との間に空気層８０が形成される形で配設されている点、反射用構造体１００が、配光レンズ９０を囲む枠状の反射部材により構成されている点などが相違する。なお、参考例と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、枠体４０の透光性材料として、シリコーンのような透明材料を採用している。要するに、本実施形態では、封止部５０の封止樹脂の線膨張率と同等の線膨張率を有する透光性材料により枠体４０を形成してある（枠体４０は、上記透光性材料の成形品により構成してある）。ここに、本実施形態では、枠体４０を実装基板２０に固着した後で枠体４０の内側に封止樹脂を充填（ポッティング）して熱硬化させることで封止部５０を形成しており、封止部５０の表面は平面状に形成されている。なお、封止部５０の封止樹脂としてアクリル樹脂を用いる場合には、枠体４０をアクリル樹脂により形成することが望ましい。

上述の説明から分かるように、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０および枠体４０および空気層８０を伝搬して色変換部材７０まで到達し色変換部材７０の黄色蛍光体を励起したり黄色蛍光体には衝突せずに色変換部材７０を透過したりする。

ここで、色変換部材７０は、内面７０ａが凸レンズ６０の出射面６０ｂおよび枠体４０の外側面に沿った形状に形成されている。したがって、凸レンズ６０の出射面６０ｂの位置によらず法線方向における出射面６０ｂと色変換部材７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。色変換部材７０は、開口部の周縁を実装基板２０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて接着すればよい。

また、反射用構造体１００は、円形状に開口した枠状の形状であって、ＬＥＤチップ１０の厚み方向においてＬＥＤチップ１０から離れるに従って開口面積が大きくなる形状（つまり、上記実装面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなる形状）に形成されている。なお、反射用構造体１００は、実装基板２０からの高さ位置が色変換部材７０の頂点の高さ位置に揃うように実装基板２０の厚み方向における厚さを設定してある。

しかして、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、配光レンズ９０を囲んで配置され配光レンズ９０において色変換部材７０を収納する凹所９１の内側面９１ｂから入射した光のうち外側面９０ａでの全反射条件を満たさない向きの光を配光レンズ９０の光出射面９０ａ側に反射する反射用構造体１００が設けられているので、色変換部材７０から側方に放射され配光レンズ９０の凹所９１の内側面９１ｂから入射した光が反射用構造体１００によって配光レンズ９０の光出射面９０ａ側へ反射されるから、配光レンズ９０の光出射面９０ａからの光取り出し効率を高めることができる。

また、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、枠体４０が透光性材料により形成されているので、枠体４０で光の反射損失が生じるのを抑制することができ、光出力の向上を図れる。

また、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、色変換部材７０は凸レンズ６０の出射面６０ｂおよび枠体４０との間に空気層８０が形成される形で配設すればよく、色変換部材７０を凸レンズ６０および枠体４０に密着させる必要がないので、色変換部材７０の寸法精度や位置決め精度に起因した歩留まりの低下を抑制できる。

（実施形態２）
本実施形態のＬＥＤ照明装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、図２に示すように、反射用構造体１００が、配光レンズ９０の外側面９０ｂとの間に空隙１１０が形成される形で配設されている点が相違する。ここにおいて、反射用構造体１００の内周面は配光レンズ９０の外側面９０ｂに沿った形状に形成されており、配光レンズ９０の光軸に直交する面内における反射用構造体１００の内周形状が配光レンズ９０の外周形状よりも大きくなっている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のＬＥＤ照明装置では、配光レンズ９０の外側面９０ｂから漏れた光が当該配光レンズ９０の外側面９０ｂと反射用構造体１００の内周面との間の空隙１１０を伝搬して反射用構造体１００の内周面において配光レンズ９０側へ反射されて配光レンズ９０内へ入射し、配光レンズ９０の光出射面９０ａから出射されることとなる。ここにおいて、実施形態１のように反射用構造体１００が配光レンズ９０の外側面９０ｂに接して密着している場合には、反射用構造体１００の反射率で全方向の反射が決まるのに対して、本実施形態では、上述の空隙１１０が形成されていることにより、配光レンズ９０の外側面９０ｂに入射する光が、全反射角までは全反射され、外側面９０ｂから漏れた光の反射については反射用構造体１００の反射率で決まる。しかして、本実施形態のＬＥＤ照明装置では、実施形態１に比べて、配光レンズ９０の光出射面９０ａからの光取り出し効率を高めることが可能となる。

ところで、上記各実施形態では、実装基板２０に１つのＬＥＤチップ１０を実装してあるが、実装基板２０に実装するＬＥＤチップ１０の数は１つに限らず、複数でもよく、ＬＥＤチップ１０ごとに枠体４０、封止部５０、凸レンズ６０、色変換部材７０、および配光レンズ９０を設ければよい。また、上記各実施形態では、実装基板２０がベース部材を構成しているが、ベース部材は、実装基板２０に限らず、例えば、パッケージ本体が熱伝導率の比較的高い材料により形成されたパッケージでもよいし、金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体などでもよく、金属製の器具本体に実装する場合には、例えばサブマウント部材３０と器具本体との間に、例えば、シート状の接合用部材として、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化する樹脂シート（例えば、溶融シリカを高充填したエポキシ樹脂シートのような有機グリーンシート）を介在させる形で実装すればよい。

また、上述の各実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、発光色が青色の青色ＬＥＤチップを採用しており、導電性基板１１としてＳｉＣ基板を採用しているが、ＳｉＣ基板の代わりにＧａＮ基板を用いてもよく、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板を用いた場合には上記特許文献１のように結晶成長用基板として絶縁体であるサファイア基板を用いている場合に比べて、結晶成長用基板の熱伝導率が高く結晶成長用基板の熱抵抗を小さくできる。また、ＬＥＤチップ１０の発光色は青色に限らず、例えば、赤色、緑色などでもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１０の発光部１２の材料はＧａＮ系化合物半導体材料に限らず、ＬＥＤチップ１０の発光色に応じて、ＧａＡｓ系化合物半導体材料やＧａＰ系化合物半導体材料などを採用してもよい。また、導電性基板１１もＳｉＣ基板に限らず、発光部１２の材料に応じて、例えば、ＧａＡｓ基板、ＧｓＰ基板などから適宜選択すればよい。

実施形態１を示す概略断面図である。実施形態２を示す概略断面図である。参考例を示す概略断面図である。従来例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ＬＥＤチップ
１４ボンディングワイヤ
２０実装基板
３０サブマウント部材
４０枠体
５０封止部
６０凸レンズ
６０ａ入射面
６０ｂ出射面
７０色変換部材
８０空気層
９０配光レンズ
９０ａ光出射面
９０ｂ外側面
９１凹所
９１ａ内底面
９１ｂ内側面
１００反射用構造体
１１０空隙

Claims

ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが実装されたベース部材と、ベース部材におけるＬＥＤチップの実装面側でＬＥＤチップを封止した封止樹脂からなる封止部と、封止部に重ねて配置された凸レンズと、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透明材料により形成され凸レンズを覆う形でベース部材の前記実装面側に配設されたドーム状の色変換部材と、色変換部材から出射される光の配光を制御する配光レンズであってベース部材側に色変換部材を収納する凹所を有して凸レンズに光軸が一致する形でベース部材の前記実装面側に配置された配光レンズとを備え、配光レンズが、前記凹所の内側面から入射した光を外側面で全反射して当該配光レンズの光出射面に導く機能および前記凹所の内底面から入射した光を当該配光レンズの光出射面に直接導く機能を有し、配光レンズを囲んで配置され前記凹所の内側面から入射した光のうち外側面での全反射条件を満たさない向きの光を前記光出射面側に反射する反射用構造体が設けられてなり、色変換部材は、ベース部材の前記実装面側で凸レンズを覆い凸レンズの出射面との間に空気層が形成される形で配設され、反射用構造体は、配光レンズを囲む枠状の反射部材からなることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
前記反射用構造体は、前記配光レンズとの間に空隙が形成される形で配設されてなることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。