JP4925673B2 - 発光装置および発光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、発光素子を有する発光装置、およびこの発光装置を備えた照明装置や表示装置などの発光モジュールに関するものである。

図１０に示したように、発光装置９としては、絶縁基板９０および枠体９１により形成される空間９２に、発光素子９３を収容したものがある（たとえば特許文献１参照）。

絶縁基板９０は、発光素子９３を搭載するための凹部９４を有するものであり、表面に導体層９５，９６が形成されている。導体層９５は、発光素子９３の下面電極（図示略）と導通接続されるものであり、凹部９４の底面９４Ａから絶縁基板９０の下面９０Ａにまで連続して設けられている。導体層９６は、ワイヤ９７を介して発光素子９３の上面電極（図示略）と導通接続されるものであり、絶縁基板９０の上面９０Ｂから下面９０Ａに連続して設けられている。

枠体９１は、貫通空間９８を有するものであるとともに、絶縁基板９０の上面９０Ｂに接合されている。絶縁基板９０に枠体９１を接合した状態では、絶縁基板９０の凹部９４と枠体９１の貫通空間９８によって発光素子９３を搭載するための空間９２が形成されている。この空間９２には、発光素子９３を保護するために、透光部９９が設けられている。この透光部９９は、空間９２に透明樹脂を充填することにより形成されている。

発光素子９３としては、種々のものが使用されるが、たとえば発光装置９においては白色光を出射させる場合などには、青色の光を放出する発光ダイオードが使用される。この場合、透光部９９あるいは発光素子９３の表面に、青色光を黄色光に変換するための波長変換層が設けられ、あるいは透光部９９の内部に黄色の蛍光を発する蛍光体を含有させられる。

その一方で、近年においては、より短波長の光（近紫外光から青色光）を放出する発光素子が開発されており（たとえば特許文献２参照）、このような短波長の発光素子もまた、発光装置９から白色光を出射させる場合に使用することができる。

特開平５−１７５５５３号公報 特開２００４−３４２７３２号公報

しかしながら、発光装置９では、発光素子９３から出射された光は、透光部９９が樹脂により形成されている場合、その一部が透光部９９において吸収される。そして、これら吸収された光のエネルギーによって樹脂の分子間結合が破断され、透光部９９の透過率，接着強度，硬度等の材料特性が経時的に劣化する。また、透光部９９が、無機材料から成るゾル−ゲルガラスや低融点ガラス等の未硬化の透光部９９を硬化させることにより形成されている場合、透光部９９を硬化させる際に発生する、透光部９９の体積収縮に起因した応力により、透光部９９にはクラックが発生する。その結果、発光装置９を長期間使用する場合においては、透光部９９の透過率の劣化や透光部９９に発生するクラックに起因し、発光装置９の発光輝度の低下等の問題が生じ得る。とくに、白色光を出射する発光装置９のように、発光素子９３として、紫外領域から近紫外領域の光を発生させる発光ダイオードや、青色発光ダイオードなどの波長の短い光を放出するものを使用する場合には、透光部９９の透過率，接着強度，硬度等の特性劣化が生じる可能性が高く、近年において開発されている、より短波長な光を放出する発光素子を使用する場合には、透光部９９の特性劣化が生じる可能性がより高くなる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、紫外領域から近紫外領域および青色領域を含む、出射光の波長が短い発光素子を使用する場合であっても、発光素子から出射される光による、透光部の透過率，接着強度，硬度等の特性劣化を抑制でき、長期間の使用によっても発光輝度などの劣化が生じにくい発光装置および発光モジュールを提供することを課題としている。

本発明の第１の側面においては、透光性の無機材料からなり、凹状開口部を有する容器と、該容器の前記凹状開口部内にガラス接合材を介して収容され、基板上に、第１の導電型層、発光層および第２の導電型層が形成された発光素子と、透光性の無機材料からなり、前記容器の前記凹状開口部を塞ぐ蓋と、を備え、前記発光素子は、前記基板の表面に形成された第１電極と、前記第２の導電型層の表面に形成された第２電極と、を有しており、かつ、前記第１電極に導通接続されているとともに、前記容器を貫通し、かつ前記容器の表面において一部が露出する第１外部接続用導体と、前記第２電極に導通接続されているとともに、前記蓋を貫通し、かつ前記蓋の表面において一部が露出する第２外部接続用導体と、をさらに備えていることを特徴とする、発光装置が提供される。

本発明の第２の側面においては、絶縁基板に対して１または複数の発光装置が搭載された発光モジュールであって、前記発光装置は、本発明の第１の側面に係るものであることを特徴とする、発光モジュールが提供される。

本発明の第１の側面に係る発光装置は、透光性の無機材料からなり、凹状開口部を有する容器と、この容器の凹状開口部内にガラス接合材を介して収容され、基板上に、第１の導電型層、発光層および第２の導電型層が形成された発光素子と、透光性の無機材料からなり、容器の凹状開口部を塞ぐ蓋とを備えるため、発光素子は、透光性の無機材料から成る容器および蓋により保護される。これにより、本発明に係る発光装置は、長期間にわたって安定した光を出力させることが可能となる。
さらに、第１および第２外部接続用導体の一部を露出させ、あるいは搭載基板の表面に設けていることから、本発明の第１の側面に係る発光装置を、所定の配線などが形成された配線基板や回路基板などの実装基板に対して、種々の接続手段を適用して適切に導通接続することができる。また、第１および第２外部接続用導体を、搭載基板の上面、側面および下面に連続して延びる膜状に形成すれば、本発明の第１の側面に係る発光装置は実装基板に対して面実装可能となる。

また、本発明に係る発光モジュール、たとえば照明装置や表示装置では、先の発光装置が使用されているため、長期間にわたって安定した照明・表示を行なうことが可能となる。

さらに、発光素子を容器の内面に対してガラス接合材を介して密着させた場合には、 発光装置の作製過程における体積収縮によって発生する応力がガラス接合材に制限される。すなわち、発光素子全体を被覆する透光性の無機材料として、固体状の容器および蓋を予め準備し、容器の内側に発光素子を配置する際には、発光素子と容器および蓋の内面との隙間をできる限り薄くし、この隙間にガラス接合材を充填して硬化させる。これにより、発光装置の作製過程において体積収縮する部材をガラス接合材に制限するとともに、隙間に充填したガラス接合材の体積をできる限り小さくすることにより、ガラス接合材に発生するクラックを抑制できる。その結果、発光装置の作製工程において発生する容器や蓋またはガラス接合材に発生するクラックが抑制される。これにより、発光装置は、長期間にわたって安定した光を出力させることが可能となる。さらに、ガラス接合材によって発光素子と容器および蓋の間に気体が残存する可能性が低減される。そのため、発光素子と容器および蓋との間に気体が残存する場合に比べて、発光素子からの光が、発光素子と容器および蓋との間において反射される可能性が低減される。これにより、本発明の発光装置では、発光素子からの光を、容器および蓋に対して効率良く導入させることができるようになる。とくに、ガラス接合材の屈折率を、容器および蓋の屈折率よりも小さく設定した場合には、ガラス接合材と容器および蓋との界面における反射をも抑制できるとともに、容器および蓋と外部気体との界面で反射された一部の光は、ガラス接合材と容器および蓋との界面において、スネルの法則に従って一部の光は全反射されるとともに側方に放射される。これにより、発光素子による光吸収は抑制されるとともに、発光装置の外部に放射される光の量が増加する。その結果、ガラス接合材を介して発光素子からの光を、容器および蓋に対してさらに効率良く導入させることができるとともに、発光装置の光出力を向上させることができる。

また、容器および蓋を、発光素子から出射された光の波長を変換するための１または複数種の蛍光体を含有したものとすれば、発光装置から目的とする波長の光を出射させることができる。たとえば、発光素子としては、たとえば２３０〜４５０ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを少なくとも１つ有する光を出射するものが使用する一方で、複数種の蛍光体として、前記発光素子から出射された光を、４００〜５００ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを有する光、５００〜６００ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを有する光、および６００〜７００ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを有する光にそれぞれ変換する第１から第３の蛍光体を使用する場合には、発光装置からは白色光を出射させることができる。

もちろん、本発明の発光装置は、使用する蛍光体の種類に応じて、白色光以外の光を出射するように構成することができ、たとえば赤色光、緑色光、青色光、黄色、マゼンダ、シアンなどを出射させることができる。

さらに、蛍光体を容器または蓋の外表面部に偏在させた場合には、蛍光体を含有する部分の厚みが小さくなるために、この部分を垂直に透過する光と斜めに透過する光の光路差が小さくなる。その結果、垂直に透過する光と斜めに透過する光の間の波長変換量の差が小さくなるために、発光素子からの光の一部の光をそのまま透過させる一方で、他の光の波長を変換し、それらの混合色を出射させる場合には、色ムラを抑制して全体から同様な色の光を出射させることが可能となる。

以下においては、本発明の第１ないし第３の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置ついて、図１ないし図３を参照して説明する。

図１ないし図３に示した発光装置Ｘは、発光素子１、容器２０および蓋２１から成る光学部材２および外部接続用端子３Ａ，３Ｂを備えたものであり、光学部材２によって形成される空間に発光素子１が収容されたものである。すなわち、発光装置Ｘでは、発光素子１の全体が光学部材２により覆われている。

発光素子１は、基板１０上に、ｎ型半導体層１１、発光層１２およびｐ型半導体層１３を積層形成したものであり、少なくとも側方に向けて光を出射するように構成されている。この発光素子１は、たとえばＺｎＯ系の酸化物半導体発光ダイオードであり、２３０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長の光を放射するように構成されている。もちろん、発光素子１としては、ＺｎＯ系の酸化物半導体発光ダイオード以外のものを使用することができ、たとえばシリコンカーバイド（ＳｉＣ）系化合物半導体，ダイヤモンド系化合物半導体，窒化ホウ素系化合物半導体等の化合物半導体を使用することができ、発光装置Ｘにおいて出射させる光の波長に応じて、使用すべき発光素子１の種類を適宜選択すればよい。

基板１０の下面１０Ａおよびｐ型半導体層１３の上面１３Ａには、電極１４，１５が形成されている。これらの電極１４，１５は、発光層１２から光を放出させるために、ｎ型半導体層１１、発光層１２およびｐ型半導体層１３の間に電圧を印加するためのものである。電極１４，１５は、光を透過させる必要がある場合には透明に形成され、光を反射させる必要がある場合には反射率の高い材料により形成される。電極１４，１５を形成するための材料としては、電極１４，１５を透明に形成する場合にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）ガラスや酸化亜鉛系透明導電膜、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）との酸化物であるＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３などが使用される。また、電極１４，１５を反射率の高いものとして形成する場合には、アルミニウム，ロジウム，銀等の２３０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長の光に対して反射率が高い金属および合金などが使用される。

光学部材２は、発光素子１を保護する機能を果たすとともに、発光素子１において放出された光を外部に導く役割をも果たすものであり、容器２０および蓋２１を含んでいる。

容器２０は、無機材料によって全体が透光性を有するとともに、凹部２２および上部開口２３を有する有底箱状に形成されている。容器２０を形成するための透光性の無機材料としては、たとえば石英ガラス，硼酸と珪酸とを含む光学ガラス，水晶，サファイアあるいは螢石等を使用することができる。

凹部２２は、発光素子１を収容するためのものであり、発光素子１よりも大きな容積を有している。この凹部２２においては、凹部２２の内面２４と発光素子１の側面との間に、ガラス接合材４を介在させた状態で、発光素子１が収容されている。

ガラス接合材４は、透光性を有するものであり、たとえば光学部材２よりも屈折率が小さい材料により構成されている。このようなガラス接合材４としては、たとえばゾルーゲルガラス，水ガラス，低融点ガラス等の２３０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長の光に対して透過率が高く、溶融もしくは加水分解反応を利用して無機化される、透光性の無機材料から成る接合材を使用することができる。

蓋２１は、容器２０の上部開口２３を封止するものであり、石英ガラス，硼酸と珪酸とを含む光学ガラス，水晶，サファイアあるいは螢石等から成る無機材料により、透光性を有する板状に形成されている。蓋２１を形成するための透光性の無機材料としては、容器２０を形成するための石英ガラス，硼酸と珪酸とを含む光学ガラス，水晶．サファイアあるいは螢石等から成る透光性の無機材料と同様なものを使用することができる。これにより、容器２０と蓋２１との熱膨張差が無くなり、発光装置Ｘの作製工程または作動環境において発生する熱膨張差に起因した応力が抑制され、容器２０や蓋２１またはガラス接合材４にクラック等の破損が発生することを抑制できる。

蓋２１は、ゾルーゲルガラス，低融点ガラス，水ガラス，半田等の無機材料から成る接合材４０を介して容器２０に対して固定されている。蓋２１によって容器２０の上部開口２３を塞いだ場合には、蓋２１の内面２５と発光素子１の上面との間には、ゾルーゲルガラス，低融点ガラス，水ガラス等の透光性の無機材料から成るガラス接合材４が介在している。

なお、ガラス接合材４によって、発光素子１と蓋２１との間に十分な接合強度を維持できる場合には、接合材４０を省略してもよい。

外部接続用導体３Ａ，３Ｂは、発光装置Ｘを所定の実装基板に搭載する際に、実装基板の配線や端子に導通接続させる部分である。外部接続用導体３Ａは、容器２０の底壁容器２０Ａを貫通しているとともに、両端部３０Ａ，３１Ａが容器２０の底壁容器２０Ａから突出している。すなわち、端部３０Ａは発光素子１の電極１４に導通接続されており、端部３０Ｂは容器２０から突出した状態で露出している。一方、外部接続用導体３Ｂは、蓋２１を貫通しているとともに、両端部３０Ｂ，３１Ｂが蓋２１から突出している。すなわち、端部３０Ｂは発光素子１の電極１５に導通接続されており、端部３１Ｂは蓋２１から突出した状態で露出している。さらに、外部接続用導体３Ａ，３Ｂが、発光素子１から側方に出射される光に対して直角方向に配置されることから、外部接続用導体３Ａ，３Ｂによる光吸収が低減され、発光装置Ｘの光出力が向上する。

発光装置Ｘでは、石英ガラス，硼酸と珪酸とを含む光学ガラス，水晶．サファイアあるいは螢石等により形成された光学部材２（２０，２１）によって、発光素子１の全体が囲まれている。そのため、発光装置Ｘは、樹脂によって形成された光学部材２（２０，２１）に比べて、発光素子１から出射された光が発光素子１の周り（光学部材２（２０，２１））において吸収されたとしても、この光エネルギーによって分子構造が破断され難くなり、発光素子１の周りを樹脂により保護する従来の発光装置９（図１０参照）と比べ、発光素子１からの光エネルギーに起因した、光学部材２（２０，２１）の透過率や機械的強度が劣化する可能性は極めて小さい。さらに、凹部２２が形成された容器２０の内側に発光素子１を配置し、発光素子１と内面２３，２５との隙間部にガラス接合材４を充填するとともに蓋２１で封止することにより、発光装置Ｘの作製過程における体積収縮によって発生する応力がガラス接合材４に制限される。すなわち、発光素子１全体を被覆する透光性の無機材料として、固体状の光学部材２（２０，２１）を予め準備し、容器２０の内側に発光素子１を配置する際には、発光素子１と内面２３，２５との隙間をできる限り薄くし、この隙間にガラス接合材４を充填して硬化させる。これにより、発光装置Ｘの作製過程において体積収縮する部材をガラス接合材４に制限するとともに、隙間に充填したガラス接合材４の体積をできる限り小さくすることにより、ガラス接合材４に発生するクラックを抑制できる。その結果、発光素子１からの光によって発光素子１を保護する要素（光学部材２（２０，２１））の透過率や機械的強度が劣化する可能性が低減され、発光装置Ｘの発光輝度が低下するのが抑制されるとともに、発光装置の作製工程において発生する光学部材２（２０，２１）やガラス接合材４に発生するクラックが抑制される。これにより、発光装置Ｘは、長期間にわたって安定した光を出力させることが可能となる。

なお、ガラス接合材４は、厚さが０．０５〜１ｍｍであることが好ましく、ガラス接合材４の厚さが０．０５ｍｍより小さい場合、ガラス接合材４の接着強度や硬度等の機械的特性が著しく低下し、発光装置Ｘに対する物理的な衝撃に対して、光学部材２（２０，２１）が発光素子１より外れやすく、かつガラス接合材４にクラックが発生し易くなり、発光装置Ｘの光出力が低下する。

また、ガラス接合材４の厚さが１ｍｍより大きい場合、未硬化のガラス接合材４を硬化させる際に生じる体積収縮とそれに伴って発生する応力によってクラックが発生し易くなり、発光装置Ｘの光出力と長期信頼性が低下する。従って、ガラス接合材４は、厚さが０．０５〜１ｍｍであることが好ましく、発光装置Ｘを長期間にわたって正常に作動できる。

また、ガラス接合材４を介して、発光素子１に対して光学部材２（２０，２１）を密着させた構成を採用することにより、発光素子１と光学部材２（２０，２１）の間に気体が残存する可能性が低減される。そのため、発光素子１と光学部材２との間に気体が残存する場合に比べて、発光素子１からの光が、発光素子１と光学部材２との間において反射される可能性が低減される。これにより、発光装置Ｘでは、発光素子１からの光を、光学部材２（２０，２１）に対して効率良く導入させることができるようになる。とくに、ガラス接合材４の屈折率を光学部材２（２０，２１）の屈折率よりも小さく設定した場合には、ガラス接合材４と光学部材２（２０，２１）との界面において発光素子１からの光は、スネルの法則に従って無反射に光学部材２（２０，２１）に入射されるとともに、光学部材２（２０，２１）と外部気体との界面で反射された一部の光は、ガラス接合材４と光学部材２（２０，２１）との界面において、スネルの法則に従って一部の光は全反射されるとともに側方に放射される。これにより、発光素子１による光吸収は抑制されるとともに、発光装置Ｘの外部に放射される光の量が増加する。その結果、ガラス接合材４を介して、発光素子１に対して光学部材２（２０，２１）を密着させた構成を採用することにより、発光素子１からの光を、光学部材２（２０，２１）に対してさらに効率良く導入させることができるとともに、発光装置Ｘの光出力を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る発光モジュールについて、図４および図５を参照しつつ説明する。

図４および図５に示した発光モジュール５は、照明装置あるいは表示装置として使用可能なものであり、複数の発光装置６および絶縁基板７を備えている。

複数の発光装置６は、先に説明した発光装置Ｘ（図1ないし図３参照）と同様に、発光素子６０の周囲を光学部材６１で囲んだものであるとともに、全体として直方体形状に形成されている。光学部材６１は、容器６２および蓋６３を有している。容器６２および蓋６３には、それらを貫通して外部接続用端子６４，６５が設けられている。

絶縁基板７は、複数の発光装置６を位置決め固定するとともに、各発光装置６に駆動電力を供給するためのものである。この絶縁基板７は、複数の貫通孔７０が形成された第１基板７１と、配線（図示略）がパターン形成された第２基板７２と、を有している。

第１基板７１の複数の貫通孔７０は、発光装置６を収容するためのものであり、マトリックス状に配置されている。各貫通孔７０の内面には、発光装置６の電極６２，６３に接触させるための一対の端子７３，７４が、互いに対面して設けられている。すなわち、各貫通孔７０に発光装置６を収容させた状態では、複数の発光装置６がマトリックス状に配置されるとともに、各発光装置６の電極６２，６３と貫通孔７０の一対の端子７３，７４とが導通接続された状態とされる。

第２基板７２の配線（図示略）は、第１基板７１の一対の端子７３，７４に導通接続されている。この配線はさらに、第２基板７２の側面に設けられた端子７５に導通接続されている。配線のパターンは、たとえば発光モジュール５における複数の発光装置６の駆動態様に応じて設計される。

たとえば発光モジュール５を表示装置として構成する場合には、各発光素装置６が個別に駆動可能とされるため、配線は各発光装置６を個別に駆動可能なようにパターン形成される。一方、発光モジュール５を照明装置として構成する場合には、各発光装置６は必ずしも個別に駆動可能に構成する必要はなく、たとえば全部を同時に駆動可能とし、または複数の発光装置５を複数のグループに分け、グループ毎に駆動可能とされ、そのような駆動が可能なように配線がパターン形成される。

発光モジュール５では、発光装置６として、先に説明した発光装置Ｘ（図１ないし図３参照）と同様なものが使用される。すなわち、発光装置６は、発光素子６０からの光によって光学部材６１（６２，６３）が劣化することが抑制されたものであるため、このような発光装置６を使用した発光モジュール５では、長期間にわたって安定した光を出力させることが可能となる。

なお、発光モジュール５においては、第１基板７１に複数の貫通孔７０を設け、それらの貫通孔７０に発光装置６を収容させていたが、発光装置６は、絶縁基板の表面に対して、単に実装した形態であってもよい。

本発明に係る発光装置、および発光モジュールにおいて採用される発光装置は、図１ないし図３を参照して説明したものには限定されず、種々に変更可能である。たとえば、発光装置は、図６および図７に示した構成とすることができ、その場合にも、先の発光装置Ｘ（図１および図２参照）と同様な作用効果を奏することができる。

図６（ａ）および図６（ｂ）には、光学部材における容器２６，２７の他の例を示した。これら容器２６，２７は、貫通空間２６Ａａ，２７Ａａを有する筒状部材２６Ａ，２７Ａと、板状部材２６Ｂ，２７Ｂからなるものであり、先に説明した発光装置Ｘの容器２０と同様に、全体として有底箱状に形成されている。

筒状部材２６Ａ，２７Ａは、発光素子を収容するための貫通空間２６Ａａ，２７Ａａを有するものである。容器２６の筒状部材２６Ａ（図６（ａ）参照）は、一体的に形成されたものであり、容器２７の筒状部材２７Ａ（図６（ｂ）参照）は、４枚の平板２７Ａｂ，２７Ａｃからなるものである。これに対して、板状部材２６Ｂ，２７Ｂは、筒状部材２６Ａ，２７Ａの下部開口２６Ａｄ，２７Ａｄを塞ぐためのものである。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示した発光装置Ｘ１，Ｘ２は、光学部材２８，２９の容器２８Ａ，２９Ａに蛍光体２８Ａａ，２９Ａａを分散させたものである。図７（ａ）に示した発光装置Ｘ１は、蛍光体２８Ａａを光学部材２８における容器２８Ａの全体に分散させたものであり、図７（ｂ）に示した発光装置Ｘ２は、蛍光体２９Ａａを光学部材２９における容器２９Ａの外表面部に選択的に分散させたものである。

また、前記光学部材に蛍光体を分散させることなく、ガラス接合材４に蛍光体を分散した場合にも同様な効果が得られる。（図示せず）

光学部材２８，２９の容器２８Ａ，２９Ａに含有させる蛍光体２８Ａａ，２９Ａａは、発光装置Ｘ１，Ｘ２から出射させるべき光の波長（色）に応じて選択される。たとえば、発光装置Ｘ１，Ｘ２から白色光を出射させる場合には、蛍光体２８Ａａ，２９Ａａとしては、発光素子１から出射された光を、４００〜５００ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを有する光に変換する第１蛍光体、５００〜６００ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを有する光に変換する第２蛍光体、および６００〜７００ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを有する光に変換する第３蛍光体が使用される。第１蛍光体としては、たとえば（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：ＥｕあるいはＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを挙げることができ、第２蛍光体としては、たとえばＳｒＡｌ２Ｏ４：ＥｕやＺｎＳ：Ｃｕ，ＡｌあるいはＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕを挙げることができ、第３蛍光体としては、たとえばＳｒＣａＳ：ＥｕあるいはＬａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，ＬｉＥｕＷ２Ｏ８を挙げることができる。

一方、第１から第３蛍光体を使用して発光装置Ｘ１，Ｘ２から白色光を出射させる場合には、発光素子１としては、たとえば２３０〜４５０ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを少なくとも１つ有する光を出射するものが使用される。このような発光素子１としては、ＺｎＯ系の酸化物半導体，シリコンカーバイド（ＳｉＣ）系化合物半導体，ダイヤモンド系化合物半導体，窒化ホウ素系化合物半導体等の化合物半導体発光ダイオードを挙げることができる。

また、発光素子１として青色光を出射するものを使用するとともに、蛍光体２８Ａａ，２９Ａａとして青色光を黄色光に変換するもの、たとえばセリウム（Ｃｅ）で付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（ＹＡＧ）あるいは、２価のユーロピウム（Ｅｕ）で活性化されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩蛍光体を使用することによって、発光装置Ｘ１，Ｘ２から白色光を出射させるようにしてもよい。

図７（ａ）に示した発光装置Ｘ１は、蛍光体２８Ａａを光学部材２８における容器２８Ａの全体に分散させたものであるから、蛍光体２８Ａａが分散された光学部材２８（容器２８Ａ）を簡易に形成することができる。すなわち、発光装置Ｘ１では、光学部材２８（２８Ａ）の製造が容易であるといった利点がある。一方、図７（ｂ）に示した発光装置Ｘ２は、蛍光体２９Ａａを光学部材２９における容器２９Ａの外表面部に選択的に分散させたものであるから、光学部材２９の容器２９Ａを水平に進行する光と、水平方向から傾斜した方向に進行する光との間において、光路差が小さくなる。その結果、水平方向に透過する光と斜めに透過する光の間の波長変換量の差が小さくなるために、発光素子１からの光の一部をそのまま透過させる一方で、一部の光の波長を変換してそれらの混合色を出射させる場合には、色ムラを抑制して全体から同様な色の光を出射させることが可能となる。

もちろん、発光装置Ｘ１，Ｘ２は、使用する蛍光体２８Ａａ，２９Ａａの種類を適宜選択することにより白色以外の光を出射するように構成することもでき、必要に応じて、光学部材２８，２９の蓋２８Ｂ，２９Ｂに蛍光体２８Ａａ，２９Ａａを含有させてもよく、また光学部材２８，２９の容器２８Ａ，２９Ａにおける底壁２８Ａｂ，２９Ａｂに対する蛍光体２８Ａａ，２９Ａａを省略してもよい。さらに、光学部材２８，２９の容器２８Ａ，２９Ａに蛍光体２８Ａａ，２９Ａａを分散させる代わりに、光学部材２８，２９の外表面に、蛍光体を含む波長変換層を設けてもよい。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置について、図８および図９を参照して説明する。

図８に示した発光装置Ｘ３は、面実装可能に構成されたものであり、発光素子８０、および中空状に形成された光学部材８１を備えている。

発光素子８０は、先に説明した本発明の第１の実施の形態に係る発光装置Ｘの発光素子１（図１ないし図３参照）と同様なものであり、電極８０Ａ，８０Ｂを有している。この発光素子８０は、その外面と光学部材８１の内面との間にガラス接合材８２を介在させた状態で、光学部材８１の内部に収容されている。すなわち、発光装置Ｘ３では、光学部材８１により、発光素子８０の全体が囲まれている。

ガラス接合材８２は、屈折率が光学部材８１よりも小さくされている。なお、ガラス接合材８２を形成するための材料としては、先に説明した発光装置Ｘ（図１ないし図３参照）と同様なものを使用することができる。

光学部材８１は、容器８３の上部開口８３Ａを蓋８４により塞いだ構成を有するものであり、透光性の無機材料により、全体が透光性を有するものとして形成されている。光学部材８１（容器８３および蓋８４）を形成するための無機材料としては、先に説明した発光装置Ｘ（図１ないし図３参照）と同様なものを使用することができる。

図８および図９に示したように、蓋８４には、発光素子８０の電極８０Ａに導通接続させるためのリード８５Ａが設けられている。

容器８３は、筒状部材８６の下部開口８６Ａを搭載基板８７によって塞ぐことにより、有底箱状に形成されたものである。筒状部材８６の内面８６Ｂには、上下方向に延びるリード８５Ｂが形成されている。このリード８５Ｂは、蓋８４のリード８５Ａに接触させられている。

搭載基板８７は、発光素子８０が搭載されるものであるとともに、筒状部材８６の下部開口８６Ａを塞ぐためのものである。この搭載基板８７には、外部接続用導体８８，８９が形成されている。

外部接続用導体８８，８９は、発光素子８０の電極８０Ａ，８０Ｂに導通接続される上面導体部８８Ａ，８９Ａと、回路基板などの実装対象物の配線に導通接続される下面導体部８８Ｂ，８９Ｂと、上面導体部８８Ａ，８９Ａと下面導体部８８Ｂ，８９Ｂとの間を接続する側面導体部８８Ｃ，８９Ｃを有している。

上面導体部８８Ａは、半田や導電性樹脂などの導電性接合材を介して発光素子８０の電極８０Ｂに導通接続されている。一方、上面導体部８９Ａは、リード８５Ａ，８５Ｂを介して発光素子８０の電極８０Ａに導通接続されている。

発光装置Ｘ３では、ガラスにより形成された光学部材８１によって発光素子８０が囲まれており、光学部材８１の内面と発光素子８０の表面との間にガラス接合材８２が介在させられている。そのため、先に説明した発光装置Ｘ（図１および図２参照）と同様に、発光素子８０から放出される光を、光学部材８１に対して効率良く導くことができる。また、光学部材８１の屈折率がガラス接合材８２よりも大きいために、ガラス接合材８２から光学部材８１に光が入射される際には、ガラス接合材８２と光学部材８１との間の界面において反射が生じるのが抑制され、より効率良く発光素子８０からの光を光学部材８１に導くことができるとともに、光学部材８１と外部気体との界面で反射された一部の光は、ガラス接合材８２と光学部材８１との界面において、スネルの法則に従って一部の光は全反射されるとともに側方に放射される。これにより、発光素子８０による光吸収は抑制されるとともに、発光装置Ｘ３の外部に放射される光の量が増加する。その結果、ガラス接合材８２を介して発光素子８０からの光を、光学部材８１に対してさらに効率良く導入させることができるとともに、発光装置Ｘ３の光出力を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を示す全体斜視図である。 図１に示した発光装置の縦断面図である。 図１に示した発光装置の分解斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発光モジュールを示す全体斜視図である。 図４に示した発光モジュールの要部を示す一部を分解した斜視図である。 発光装置における光学部材の他の例を示す縦断面図である。 発光装置の他の例を示す縦斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。 図８に示した発光装置における光学部材を示す分解斜視図である。 従来の発光装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

Ｘ，Ｘ１〜Ｘ３ 発光装置
１，８０ 発光素子
１０ （発光素子の）基板
１１ （発光素子の）ｎ型半導体層（第１の導電型層）
１２ （発光素子の）発光層
１３ （発光素子の）ｐ型半導体層（第２の導電型層）
１４，８０Ｂ （発光素子の）電極（第１電極）
１５，８０Ａ （発光素子の）電極（第２電極）
２，２６〜２９，８１ 光学部材
容器２０，２６〜２９ （光学部材の）容器
蓋２１，２８Ｂ，２９Ｂ （光学部材の）蓋
２３ （容器の）上部開口
２６Ａ，２７Ａ （容器の）筒状部材
２６Ｂ，２７Ｂ （容器の）板状部材（搭載基板）
２８Ａａ，２９Ａａ （光学部材の）蛍光体
３Ａ，６４，８８ 外部接続用導体（第１外部接続用導体）
３Ｂ，６５，８９ 外部接続用導体（第２外部接続用導体）
４，８２ ガラス接合材
５ 発光モジュール
７ （発光モジュールの）絶縁基板
７０ （絶縁基板の）凹部
８５Ａ，８５Ｂ リード（中継用リード）

Claims (11)

1. 透光性の無機材料からなり、凹状開口部を有する容器と、該容器の前記凹状開口部内にガラス接合材を介して収容され、基板上に、第１の導電型層、発光層および第２の導電型層が形成された発光素子と、透光性の無機材料からなり、前記容器の前記凹状開口部を塞ぐ蓋と、を備え、
   前記発光素子は、前記基板の表面に形成された第１電極と、前記第２の導電型層の表面に形成された第２電極と、を有しており、かつ、
   前記第１電極に導通接続されているとともに、前記容器を貫通し、かつ前記容器の表面において一部が露出する第１外部接続用導体と、前記第２電極に導通接続されているとともに、前記蓋を貫通し、かつ前記蓋の表面において一部が露出する第２外部接続用導体と、をさらに備えた発光装置。
2. 前記発光素子と前記容器の内表面との間に前記ガラス接合材が充填されている、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記発光素子と前記蓋との間に前記ガラス接合材が充填された状態で、前記蓋体が前記凹状開口部を塞いでいる、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記ガラス接合材の屈折率は、前記容器または前記蓋の屈折率より小さく設定される、請求項２または３に記載の発光装置。
5. 前記容器または前記蓋は、前記発光素子から出射された光の波長を変換するための１または複数種の蛍光体を含有している、請求項１ないし４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記蛍光体は、前記容器または前記蓋の外表面部に偏在している、請求項５に記載の発光装置。
7. 前記発光素子は、２３０〜４５０ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを少なくとも１つ有する光を出射するものであり、前記複数種の蛍光体は、前記発光素子から出射された光を、４００〜５００ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを有する光、５００〜６００ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを有する光、および６００〜７００ｎｍの波長範囲に発光強度のピークを有する光にそれぞれ変換する第１から第３の蛍光体を含んでいる、請求項５または６に記載の発光装置。
8. 前記基板、前記第１の導電型層、前記第２の導電型層および前記発光層は、酸化亜鉛系化合物である、請求項１ないし７のいずれかに記載の発光装置。
9. 絶縁基板に対して１または複数の発光装置が搭載された発光モジュールであって、前記発光装置は、請求項１ないし８のいずれかに記載したものであることを特徴とする、発光モジュール。
10. 前記絶縁基板は、前記複数の発光装置の形状に対応させた複数の凹部を有しており、前記各発光装置は、前記複数の凹部のうちの対応する凹部に嵌め込まれている、請求項９に記載の発光モジュール。
11. 前記絶縁基板は、前記発光装置に導通接続される部分と、外部の配線に接続される部分と、を有する第１および第２の接続導体を備えている、請求項１０に記載の発光モジュール。

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