JP4604819B2

JP4604819B2 - 発光装置

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Publication number: JP4604819B2
Application number: JP2005133749A
Authority: JP
Inventors: 好伸末広; 昭人太田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: JP2006310667A

Description

本発明は、ＬＥＤ素子を用いた発光装置に関し、特に、大光量の光照射を実現するとともに放熱性に優れ、反射光の放射効率低減を最小限に抑えることのできる発光装置に関する。

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ある（例えば、特許文献１参照。）。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。

特許文献１に記載されるＬＥＤ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、さらに第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（図１）

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ある。そのため、大光量で長時間の駆動を前提とする照明装置等の用途への適用が困難である。

従って、本発明の目的は、大光量の光照射を実現するとともに放熱性に優れ、反射光の放射効率低減を最小限に抑えることのできる発光装置を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、無機封止材料で発光素子を封止して形成された光源と、前記光源の背面方向に放熱幅を有する板材によって前記光源の背面方向に空間が伸びるように形成されて前記光源を搭載し、前記光源の発光に伴って生じる熱を大気放熱する放熱体と、前記光源から放射された光を反射して外部放射させる反射部と、を有し、前記反射部は、前記光源の発光面側に対向配置され、前記光源が発する光を前記光源の背面方向に反射して上記空間を介して外部放射する発光装置を提供する。

また、放熱体は、光源が発する熱を拡げる熱伝導性板と、熱伝導性板に接合された薄板とを組み合わせて構成されていても良く、光を反射する表面を有していても良い。

光源は、フリップ実装型の発光素子と、発光素子と同等の熱膨張率を有し、発光素子に対して電力の受供給を行う配線パターンを有する無機材料基板と、無機材料基板と同等の熱膨張率を有し、発光素子を封止する無機封止材料とを有するものであっても良い。無機封止材料には、ガラスを用いることができ、発光素子は、ＧａＮ系半導体材料によって形成されたものを用いることが可能であり、さらにｐコンタクト電極がＩＴＯからなることが好ましい。

また、光源は、無機材料基板に実装される複数の発光素子を前記無機封止材料で封止して構成しても良く、発光素子から放射される光を波長変換する蛍光体層を無機封止材料の表面に有するものであっても良い。

本発明の発光装置によれば、大光量の光照射を実現するとともに放熱性に優れ、反射光の放射効率低減を最小限に抑えることができる。

（第１の実施の形態）
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を示す斜視図である。

（発光装置１の構成）
この発光装置１は、図１に示すように熱伝導性に優れる金属材料からなるケース１０と、ケース１０内に収容されて後述する複数のＬＥＤを固定されるとともに、ＬＥＤ素子の発光に伴って生じる熱を大気放散させる放熱体１１とを有する。同図においては、放熱体の幅方向をｘ方向、放熱体の長さ方向をｙ方向、光照射方向をｚ方向としている。

ケース１０は、アルミニウム（Ａｌ）材によって形成されており、放熱体１１から伝達される熱の放熱性を高める複数の孔１０Ａが設けられている。

放熱体１１は、Ｃｕ合金からなる厚さ１ｍｍの放熱フィン１２と、放熱フィン１２との間に介装される厚さ０．１５ｍｍのＣｕ合金からなる薄板１３とを有し、放熱フィン１２には圧延時に光源としてのＬＥＤを搭載する厚さ２ｍｍの肉厚部１２０が設けられている。薄板１３は、プレス加工によって台形状のパターンが異なる方向でｙ方向に交互に連続するように形成されており、放熱フィン１２と電気溶接によって一体化されている。この放熱体１１の表面には、ＬＥＤから放射される光の反射性に優れるＡｇめっき１１Ａが施されている。

このことにより放熱体１１は、四角形状の肉厚部１２０の周囲に薄板１３によって形成される六角形状の空間がｚ方向に伸びた構成を有している。

また、放熱体１１は、上記したＣｕ以外にも、例えばＡｌ材によって形成しても良く、熱伝導性が良好で加工性に優れる材料を適宜選択することができる。また、放熱フィン１２と薄板１３との接合についても電気溶接の他にはんだ接合やろう付けによる一体化が可能である。

図２は、図１に示す発光装置を部分的に示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ部における切断図である。

ケース１０は、（ａ）および（ｂ）に示すように放熱フィン１２の肉厚部１２０に応じた位置に高直線反射率を有するＡｌ板を圧延加工することにより形成した反射鏡１００を有する。この反射鏡１００は、ＬＥＤ２を焦点とする回転放物面形状を有し、肉厚部１２０の底面に搭載されているＬＥＤ２から放射される光をｚ方向に反射する。ＬＥＤ２は、肉厚部１２０の底面に設けられる配線層３を介して電圧を印加される。

図２（ｃ）は、肉厚部１２０の底面側から光取出し方向となるｚ方向に見た状態を示し、肉厚部１２０の底面に搭載されるＬＥＤ２の４つのＬＥＤ素子から放射される光が反射鏡１００によってそれぞれ反射され、薄板１３によって形成される六角形状の空間を介してｚ方向に放射される。なお、図２（ｃ）においては、ＬＥＤ２の配置を示すために反射鏡１００の図示を一部省略している。

（放熱フィン１２の構成）
図３は、放熱フィンを部分的に示し、（ａ）はＬＥＤ搭載部に搭載されたＬＥＤを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）はＬＥＤの未搭載状態での配線層を示す平面図である。

ＬＥＤ２は、（ａ）に示すようにＡｌ_２Ｏ_３基板２１上に４つのＬＥＤ素子２０を搭載して一体的にガラス封止したガラス封止型ＬＥＤであり、放熱フィン１２に貼り付けられた配線層３上に実装されている。

（ＬＥＤ２の構成）
このＬＥＤ２は、（ｂ）に示すようにＧａＮ系半導体化合物で構成されて電圧に印加に基づいて青色光を放射するフリップ実装型のＬＥＤ素子２０と、ＬＥＤ素子２０を搭載するＡｌ_２Ｏ_３基板２１と、ＬＥＤ素子２０を封止する融点３５０〜４００℃の低融点ガラスからなり素子実装後にホットプレス加工に基づいてＬＥＤ素子２０を封止するガラス封止部２２によって構成されており、Ａｌ_２Ｏ_３基板２１の素子搭載面と反対側の周辺部に設けられる電極部２３Ａ，２３Ｂを介して配線層３の導電部３０にはんだ２５によって接合されている。上記した４つのＬＥＤ素子２０は素子搭載面に設けられる配線パターン２１Ａによって電極部２３Ａ，２３Ｂ間に直列接続される。また、Ａｌ_２Ｏ_３基板２１の素子搭載面と反対側の中央部には、放熱パターン２４が形成されており、この放熱パターン２４は肉厚部１２０とはんだ２５によって接合されている。このＬＥＤ２を構成するＬＥＤ素子２０，Ａｌ_２Ｏ_３基板２１，およびガラス封止部２２の熱膨張率は７．０×１０^−６／℃である。

配線層３は、（ｂ）および（ｃ）に示すように肉厚部１２０に開口部３Ａを有するように形成されており、この開口部３ＡにおいてＬＥＤ２の電極部２３Ａ，２３Ｂと電気的に接続される導電部３０をポリイミドの絶縁層３１から露出させた構成を有する。肉厚部１２０には導電部３０と電極部２３Ａ，２３Ｂとのはんだ接合時に溶けたはんだの回り込みを防ぐ溝１２０Ａが設けられている。

なお、ガラス封止部２２は、低融点ガラスを用いたものを説明したが、例えば熱膨張率がＬＥＤ素子２０およびＡｌ_２Ｏ_３基板２１と同等であり、ＬＥＤ素子２０の放射する光で劣化することのない耐性を有するものであれば良く、ＳｉＯ_２系の無機ペースト等を用いることができる。

（ＬＥＤ素子２０の構成）
図４は、ＬＥＤ素子の構成を示す断面図である。

ＬＥＤ素子２０は、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置を用いてサファイア基板２００上にＧａＮ系半導体層２１０を結晶成長させることによって形成される。ＧａＮ系半導体層２１０は、サファイア基板２００上にＡｌＮバッファ層２０１を形成後、Ｓｉドープのｎ−ＧａＮ層２０２、発光層２０３、Ｍｇドープのｐ−ＧａＮ層２０４を順次結晶成長させることによって形成されており、発光層２０３に対応した広い面積が必要なｐ−ＧａＮ層２０４の表面にはガラス封止の際の熱に対して剥離等が生ぜず安定な熱膨張率７．０×１０^−６／℃のＩＴＯ(Indium Tin Oxide)からなるｐコンタクト電極２０５を有する。また、ｐ−ＧａＮ層２０４からｎ−ＧａＮ層２０１にかけてエッチングを施すことにより露出させたｎ−ＧａＮ層２０１にｎ側電極２０６を有する。なお、本実施の形態では、発光波長領域４５０〜４６０ｎｍで、標準サイズ（０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）の青色のＬＥＤ素子２０を用いているが、ラージサイズ（１ｍｍ×１ｍｍ）のＬＥＤ素子２０を用いることも可能である。

（発光装置１の製造方法）
この発光装置１の製造するには、まず、予めＣｕ合金材を圧延加工して肉厚部１２０を１０ｍｍ間隔で有する放熱フィン１２と、台形状の加工パターンを交互に異なる方向で連続させた薄板１３とを形成する。次に、放熱フィン１２と薄板１３とを電気溶接で一体化して放熱体１１を形成する。放熱フィン１２と薄板１３の枚数は放熱体１１に搭載するＬＥＤ２の個数により決定する。次に、この放熱フィン１２と薄板１３の表面にＡｇめっきを施す。次に、放熱体１１の底面側となる放熱フィン１２に対し、開口部３Ａが肉厚部１２０に配置されるように位置決めを行って配線層３を接着剤で貼り付ける。次に、ケース１０の底部におけるＬＥＤ２との対向位置に反射鏡１００を接着固定する。次に、ＬＥＤ２の電極部２３Ａ，２３Ｂと放熱パターン２４とにはんだペーストを所定量で塗布し、開口部３Ａに露出した導電部３０に電極部２３Ａ，２３Ｂが接触するように位置決めを行ってＬＥＤ２を放熱フィン１２に実装する。次に、複数のＬＥＤ２を実装された放熱体１１をリフロー炉に通すことにより電極部２３Ａ，２３Ｂと導電部３０、放熱パターン２４と肉厚部１２０とをはんだ接合する。次に、複数のＬＥＤ２を実装された放熱体１１をケース１０に収容し、ケース１０に固定する。このとき、各ＬＥＤ２は、ケース１０の底部に接着固定されている反射鏡１００と対向するように位置決めされる。次に、配線層３の端末部において導電部３０を外部接続用の図示しない端子部と電気的に接続する。

（発光装置１の動作）
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の外側に設けられた端子部を図示しない電源装置に接続して電圧を印加することにより、放熱体１１に搭載されたＬＥＤ２が発光して青色光が放射される。この青色光は反射鏡１００で反射されて図２（ａ）から（ｃ）に示すｚ方向に導かれ、ケース１０の上面から外部放射される。ＬＥＤ２の発光に伴って生じる熱は、ＬＥＤ２の底面から放熱パターン２４を介して放熱フィン１２の肉厚部１２０に伝達され、さらに薄板１３を介して広範囲に熱伝導する。このことにより放熱フィン１２および薄板１３で大気放散される。

また、放熱体１１内をｚ方向に導かれる青色光は、放熱フィン１２および薄板１３の表面のＡｇめっきによって反射されて光ロスを生じることなくケース１０の外部に放射される。

（第１の実施の形態の効果）
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）放熱フィン１２と、この放熱フィン１２より厚さの小なる薄板１３を一体化させた放熱体１１の端面にガラス封止型のＬＥＤ２を搭載するので、封止材の光劣化に優れた耐性を有し、ＬＥＤ２の発光に伴って生じる熱の放熱面積が確保される。また、肉厚の異なる金属材料を組み合わせて放熱経路を形成することにより小サイズでも速やかな放熱性が得られ、ＬＥＤ素子２０の高出力化による発熱量の増大に対応することができる。すなわち、厚肉の放熱フィン１２により、ＬＥＤ２の発する熱を広範囲に拡げ、さらに放熱フィン１２の熱を薄板１３へ伝えることで大気放熱を促すことができ、ＬＥＤ２の大出力化に対応することができる。

（２）放熱体１１を構成する放熱フィン１２および薄板１３は、ＬＥＤ２の背面方向（ｚ方向）に放熱幅を有している。すなわち、面の法線方向がｚ方向に直交する方向で配置されているので、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１００で反射された反射光が放熱フィン１２および薄板１３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。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、本発明では放熱フィン１２および薄板１３の幅に対して１０倍以上の厚さ（ＬＥＤ２の背面方向への幅）を有する伝熱面積が得られる。

（３）放熱体１１に複数のＬＥＤ２を近接させて実装することができるので、外部放射される光が点光源状に見えることなく、面状に放射させることができる。

（４）放熱体１１が複数の孔１０Ａを有するＡｌ製のケース１０に収容される構造であるので、複数のＬＥＤ２が構造的に保護されるとともに放熱性に優れる。

（５）放熱体１１の内壁面、放熱フィン１２および薄板１３の表面は直線反射率が高いため、光源であるＬＥＤ２が大きさを持つことに起因して生ずる、ｚ方向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１００で反射された反射光を減衰させることなく、さらには、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。

（６）ＬＥＤ２については、ガラス封止部２２を形成する低融点ガラスと同等の熱膨張率を有するＡｌ_２Ｏ_３基板２１を用いることで、加工時の耐熱性を備え、さら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。さらにＬＥＤ素子２０は、実装に際してワイヤを用いないフリップ実装型のものを用いることで、極力低温としつつ高粘度ガラス状態（１０^４〜１０^９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ＬＥＤ素子２０およびＡｌ_２Ｏ_３基板２１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問題を解消している。

（７）熱膨張率差による剥離断線については、ガラス封止部２２とＡｌ_２Ｏ_３基板２１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、製造時以外にも、大電流タイプのＬＥＤ素子２０の発光に伴う１００℃を超える高温点灯状態の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、ＬＥＤ２にクラック等の熱応力によって生じる問題を回避することができる。

（８）大気放熱は、放熱フィン１２と外気との温度差によって促されるが、ＧａＮ系ＬＥＤ素子は特性の温度依存性がＡｌＩｎＧａＰ系ＬＥＤ素子等に比べて小であり、１００〜１５０℃の点灯においてＬＥＤ素子２０自体あるいはガラス封止部２２を構成する無機封止材料には初期的にも経時的にも特性変化が生じない。そしてこれらの熱が高熱伝導性材料で形成される放熱フィン１２および薄板１３に伝わることによって、広い面積で高温となる状態がつくられる。このことにより、大出力で大気放熱による発光装置１を成立させることができる。

（９）板状部材の成形により、放熱体１１を形成しているので、製造が容易であり、生産性に優れる。

なお、第１の実施の形態では、ＧａＮ系の青色ＬＥＤ素子２０を用いた構成を説明したが、フリップ実装が可能なＬＥＤ素子であれば他の色、例えば緑色光、紫色光、あるいは紫外光を放射するＬＥＤ素子２０を搭載するようにしても良い。

また、光源としてチップ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。

さらに、ＬＥＤ素子２０として青色と緑色のＬＥＤ素子を混在させることも可能である。例えば、上記した白色光を放射する発光装置１の場合に青色と緑色のＬＥＤ素子をＡｌ_２Ｏ_３基板２１に搭載してガラス封止することにより、４７０〜５３０ｎｍにかけての発光スペクトルを補うことができ、色再現性に優れる白色の発光装置１が得られる。

すなわち、例えば、白色光源は、ＬＥＤ素子から放射される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素子から放射される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、照明装置に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等でも良い。

また、ＬＥＤ素子２０と反射鏡１００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。

放熱フィン１２および薄板１３については、放熱性に優れる金属材料であればＣｕ、Ａｌに限定されず、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。

また、薄板１３は、一枚板を折り曲げたものに限らず、複数の貫通孔の間が薄板状に残されたもの等、大気放熱を促す他の形状であっても良い。

図５は、ＬＥＤ２の他の構成を示す断面図である。ＬＥＤ２は、発光色以外の光を放射する波長変換型発光装置であっても良く、例えばＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体等と青色のＬＥＤ素子２０との組み合わせによって白色光を放射する波長変換型の発光装置１とすることもできる。この場合、ＬＥＤ２のガラス封止部２２の表面にＹＡＧ蛍光体層２６を設けることで色むらのない白色発光装置１が得られる。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る反射型の発光装置を示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ部における切断図である。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引用数字を付している。

この第２の実施の形態においては、（ａ）および（ｃ）に示されるように薄板１３の加工パターンを台形から三角形状とした構成において第１の実施の形態と相違している。

（第２の実施の形態の効果）
上記した第２の実施の形態によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて薄板１３の部分による放熱体１１の放熱面積が向上する。このように薄板１３のピッチが微細化したとしても、反射鏡１００で反射された光の導光性は阻害されず、良好に保たれる。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る反射型の発光装置を示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ部における切断図である。

この第３の実施の形態においては、（ａ）および（ｃ）に示されるように薄板１３の加工パターンを台形から波型とした構成において第１の実施の形態と相違している。

（第３の実施の形態の効果）
上記した第３の実施の形態によると、第１の実施の形態の好ましい効果に加えて薄板１３の部分による放熱体１１の放熱面積が向上する。また、波型の薄板１３と放熱フィン１２およびケース１０とのろう付けにおけるろう材の付着面積が大になり、放熱体１１の機械的強度が向上するとともに、より熱伝導性が向上する。この波型の薄板１３についても、反射鏡１００で反射された光の導光性は阻害されず、良好に保たれる。また、薄板１３はプレス成形加工を省き、隣接する放熱フィン１２の隙間へ薄板１３を押し込んでいくことでも形成できるため、生産性の向上を図ることも可能である。

（第４の実施の形態）
図８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）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。

この第４の実施の形態においては、（ａ）および（ｂ）に示されるように放熱体１１を収容したケース１０の上面に環状開口部としてＬＥＤ２の位置に応じて配置されたリング状のスリット１４０を有するカバー１４を設けた構成、およびＡｌ蒸着によって複数の反射鏡面１０１Ａを形成された樹脂成型体からなる反射鏡部１０１をケース１０の底部に設けた構成において第１の実施の形態と相違している。

カバー１４は、熱伝導性に優れるＡｌ板によって形成されており、上面に反射を防ぐ黒色塗装が施されている。スリット１４０は、カバー１４の下に位置する放熱フィン１２の形成方向と一致する方向に接続部１４１を配置することによってスリット１４０を介して外部放射される光を遮光しないように構成されている。なお、カバー１４の表面における反射防止は塗装によるものでなくても良く、シールの貼り付けや着色された不透光性の樹脂カバーであっても良い。

（第４の実施の形態の効果）
上記した第４の実施の形態によると、ケース１０の上面にスリット１４０を有する黒色塗装が施されたカバー１４を設けているので、第１の実施の形態の好ましい効果に加えてスリット１４０を介した良好な光放射性を有しながら、ケース１０の上面を観測面として発光装置１を点滅させた場合でも、点灯時と非点灯時との明確なコントラストを付与することができる。

（第５の実施の形態）
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る反射型の発光装置を示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。

この第５の実施の形態においては、（ａ）および（ｂ）に示されるように放熱体１１の上面の肉厚部１２０にそれぞれＬＥＤ２を搭載し、このＬＥＤ２をカバー１４の貫通孔１４２内に配置した構成において第１の実施の形態と相違している。

カバー１４の貫通孔１４２は、光取出し方向に径が拡大するように形成された反射面１４２Ａを有しており、複数のＬＥＤ２から放射される横方向の光を反射してｚ方向に放射させる。

（第５の実施の形態の効果）
上記した第５の実施の形態によると、放熱体１１の優れた放熱特性を生かしながら非反射型の発光装置１として形成することも可能であり、ＬＥＤ２の大電流駆動によって発熱量が大になるような場合でも発光効率の低下を生じることがない。

また、ＬＥＤ２がガラス封止型ＬＥＤであることにより、反射面１４２Ａの内側を封止する必要がなく、そのことによってｚ方向への光放射性を確保しながら貫通孔１４２を介したケース１０内への通気性を確保でき、ＬＥＤ２の放熱性が高められる。

（第６の実施の形態）
図１０は、本発明の第６の実施の形態に係る反射型の発光装置を示す斜視図である。

この第６の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明したケース１０の側面にあたる位置に基板１５を設け、この基板１５上に所定の配列で複数のＬＥＤ２を搭載することによって光取出し方向を−ｙ方向としたものである。

（第６の実施の形態の効果）
上記した第６の実施の形態によると、放熱体１１の優れた放熱特性を生かしながらｚ方向以外の他の方向に光を放射する発光装置１を構成することも可能である。この際には、放熱フィン１２および薄板１３には光学的な制約は生じないので、例えば、薄板１３は空気の流れを妨げない範囲で密に配置されるものとしても良い。これにより、更なる放熱性向上を図ることができる。

（第７の実施の形態）
図１１は、本発明の第７の実施の形態に係る反射型の発光装置を部分的に示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。図１２は、図１１の発光装置を部分的に示し、（ａ）は図１１（ａ）の位置ａの部分拡大図、（ｂ）は図１１（ａ）の位置ｂの部分拡大図、（ｃ）は図１１（ａ）の位置ｃの部分拡大図である。

この第７の実施の形態においては、図１１（ａ）に示すように第１の実施の形態で説明したケース１０を用いずに肉厚部１２０を有する放熱フィン１２を円筒形枠状に折り曲げ、その内側に折り曲げた厚さ０．１ｍｍの薄板１３を挿入して放熱フィン１２との接触部分をＡｕ−Ｓｎ接合することにより放熱フィン１２と一体化した放熱体１１を有する。放熱フィン１２には図１２（ａ）から（ｃ）に示すように部分的にＡｕ−Ｓｎ層１１Ｂが形成されている。放熱体１１のＬＥＤ２搭載側には高直線反射率を有するＡｌ板を圧延加工することにより形成した反射鏡１００が接着されている。なお、Ａｕ−Ｓｎ層１１Ｂは、放熱フィン１２の接合箇所に予めめっき形成される。

（第７の実施の形態の効果）
上記した第７の実施の形態によると、ケース状の放熱フィン１２と折り曲げられた薄板１３とがＡｕ−Ｓｎ接合により一体形成されているので、放熱体１１の優れた放熱特性および光取出し性を生かしながら製造工程を簡素化することができる。Ａｕ−Ｓｎ接合ははんだ接合に比べて熱伝導性に優れることから、より高い放熱性を付与することができる。Ａｕ−Ｓｎ層１１Ｂは所定箇所に形成されているので、製造の手間を省くことができ、量産性に優れる。なお、放熱体１１の形状は上記した円筒形枠状でなくても良く、例えば立方形枠形状としても良いし、薄板１３を枠外に形成しても良い。また、放熱フィン１２の外周に貫通孔等を設けても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る反射型の発光装置を示す斜視図である。図１に示す発光装置を部分的に示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ部における切断図である。放熱フィンを部分的に示し、（ａ）はＬＥＤ搭載部に搭載されたＬＥＤを示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）はＬＥＤの未搭載状態での配線層を示す平面図である。ＬＥＤ素子の構成を示す断面図である。ＬＥＤの他の構成を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る反射型の発光装置を示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ部における切断図である。本発明の第３の実施の形態に係る反射型の発光装置を示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ部における切断図である。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）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。本発明の第５の実施の形態に係る反射型の発光装置を示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。本発明の第６の実施の形態に係る反射型の発光装置を示す斜視図である。本発明の第７の実施の形態に係る反射型の発光装置を部分的に示し、（ａ）は光取出し側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部における断面図である。図１１の発光装置を部分的に示し、（ａ）は図１１（ａ）の位置ａの部分拡大図、（ｂ）は図１１（ａ）の位置ｂの部分拡大図、（ｃ）は図１１（ａ）の位置ｃの部分拡大図である。

符号の説明

１…発光装置、２…ＬＥＤ、３…配線層、３Ａ…開口部、１０…ケース、１０Ａ…孔、１１…放熱体、１１Ａ…Ａｇめっき、１１Ｂ…Ａｕ−Ｓｎ層、１２…放熱フィン、１３…薄板、１４…カバー、１５…基板、２０…ＬＥＤ素子、２１…Ａｌ_２Ｏ_３基板、２１Ａ…配線パターン、２２…ガラス封止部、２３Ａ，２３Ｂ…電極部、２４…放熱パターン、２５…はんだ、２６…蛍光体層、３０…導電部、３１…絶縁層、１００…反射鏡、１０１…反射鏡部、１０１Ａ…反射鏡面、１２０Ａ…溝、１２０…肉厚部、１４０…スリット、１４１…接続部、１４２…貫通孔、１４２Ａ…反射面、２００…サファイア基板、２０１…ＡｌＮバッファ層、２０２…ｎ−ＧａＮ層、２０３…発光層、２０４…ｐ−ＧａＮ層、２０５…ｐコンタクト電極、２０６…ｎ側電極、２１０…ＧａＮ系半導体層

Claims

無機封止材料で発光素子を封止して形成された光源と、
前記光源の背面方向に放熱幅を有する板材によって前記光源の背面方向に空間が伸びるように形成されて前記光源を搭載し、前記光源の発光に伴って生じる熱を大気放熱する放熱体と、
前記光源から放射された光を反射して外部放射させる反射部と、を有し、
前記反射部は、前記光源の発光面側に対向配置され、前記光源が発する光を前記光源の背面方向に反射して上記空間を介して外部放射する発光装置。
前記放熱体は、前記光源が発する熱を拡げる熱伝導性板と、前記熱伝導性板に接合された薄板とを組み合わせて構成されている請求項１に記載の発光装置。
前記放熱体は、前記光を反射する表面を有する請求項１又は２記載の発光装置。
前記光源は、フリップ実装型の発光素子と、
前記発光素子と同等の熱膨張率を有し、前記発光素子に対して電力の受供給を行う配線パターンを有する無機材料基板と、
前記無機材料基板と同等の熱膨張率を有し、前記発光素子を封止する無機封止材料とを有する請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
前記無機封止材料は、ガラスである請求項４に記載の発光装置。
前記発光素子は、ＧａＮ系半導体材料によって形成されている請求項４または５に記載の発光装置。
前記発光素子は、ｐコンタクト電極がＩＴＯからなる請求項４から６のいずれか１項に記載の発光装置。
前記光源は、前記無機材料基板に実装される複数の前記発光素子を前記無機封止材料で封止して構成される請求項４から７のいずれか１項に記載の発光装置。
前記光源は、前記発光素子から放射される光を波長変換する蛍光体層を前記無機封止材料の表面に有する請求項４から８のいずれか１項に記載の発光装置。