JP4938255B2 - 発光素子収納用パッケージ、光源および発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子が収容される発光素子収納用パッケージ、発光素子収納用パッケージに収容される発光素子が発する光を波長変換して外方に放射する光源および光源を備える発光装置に関する。
本発明において、用語「略平行」は、平行を含む。

図１０は、従来の技術の光源１を正面から見て示す断面図である。従来の技術の光源１は、発光ダイオード（Light Emitting Diode：略称ＬＥＤ）などの発光素子２が発する近紫外線光および青色光などの光を、蛍光体３によって長波長変換して、白色発光する光源である。このような光源１は、放射強度および放熱特性に優れるので、照明用として利用されている。光源１は、基体４、発光素子２、基体４に設けられ発光素子２が載置される載置部５、発光素子２が発する光を反射する反射部材６および蛍光体３が含有される透光性部材７を含んで構成される。

基体４は、絶縁体から成り、平板状に形成され、載置部５が設けられる。基体４は、光源１の内外を電気的に導通接続するためのリード端子およびメタライズ配線などから成る配線導体（図示せず）が設けられ、前記リード端子および前記配線導体は載置部５の周辺から光源１の外側へ導出される。基体４は、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体およびガラスセラミックスなどのセラミックス、またはエポキシ樹脂などの樹脂から成る。基体４がセラミックスから成る場合、配線導体は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）などから成る金属ペーストを高温で焼成して形成される。基体４が樹脂から成る場合、リード端子は、銅（Ｃｕ）および鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金などから成り、樹脂と一体にモールド成型されて基体４の内部に設けられる。

載置部５は、基体４の上側の面部４ａに発光素子２を載置するために設けられる。載置部５の周辺に配置される配線導体と発光素子２とは、ボンディングワイヤまたは金属ボールなどの電気接続手段を介して電気的に接続される。

反射部材６は、略枠状に形成され、軸線方向一端部が基体４の上側の面部４ａに接着固定される。反射部材６の内周面６ａは、軸線方向一端部から他端部に向かって拡径するようにテーパ状に形成され、この内周面６ａが発光素子２が発する光を反射する反射面６ａとなるように形成される。反射部材６は、具体的には、アルミニウム（Ａｌ）およびＦｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金などの金属、アルミナセラミックスなどのセラミックスまたはエポキシ樹脂などの樹脂から成り、切削加工、金型成型または押し出し成型などの成形技術によって形成される。反射部材６の反射面６ａは、内周面６ａを平滑化することによって、または内周面６ａにＡｌなどの金属を蒸着法またはメッキ法によって被着することによって形成される。反射部材６は、半田および銀（Ａｇ）ロウなどのロウ材または樹脂接着材などの接合材によって、載置部５を反射部材６の内周面６ａで取り囲むように基体４の上側主面４ａに接合される。

透光性部材７は、発光素子２が発する光を長波長側に波長変換する蛍光体３を含有し、反射部材６の内側に発光素子２を覆うように設けられる。蛍光体３は、赤色、緑色、青色および黄色などに波長変換する。透光性部材７は、蛍光体３を含有するエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などによって実現される。透光性部材７は、ディスペンサーなどの注入機によって、発光素子２を覆うように反射部材６の内側に注入され、オーブンで熱硬化され設けられる。

このように光源１が構成されるので、発光素子２からの光が蛍光体３によって長波長側に波長変換され、所望の波長スペクトルを有する光を取り出すことができる（たとえば特許文献１参照）。

特開２００３−３７２９８号公報

従来の技術の光源１では、透光性部材７が表面張力によって反射部材６の内周面６ａを這い上がるように濡れ広がりやすく、これによって反射部材６の内側に注入される透光性部材７の上面７ａの形状が安定しないという不具合があった。これによって以下の問題点がある。（１）透光性部材の上面から放射される光の放射角度を一定にすることができない。（２）透光性部材の上面から放射される光束がばらついて放射強度を一定にすることができない。（３）発光素子から発せられる光が透光性部材を透過する光路長にばらつきが生じて、波長変換効率を一定にすることができない。（４）放射強度、軸上光度、輝度および演色性などが光源毎にばらつき、光源毎に特性を略等しくすることができない。（５）色むらおよび強度むらが生ずる。

したがって本発明の目的は、放射強度、軸上光度、輝度および演色性などのばらつきを低減させ、放射される光を所定の放射光角度とすることが可能な光源、前記光源を構成する発光素子収納用パッケージおよび前記光源を備える発光装置を提供することである。

本発明は、発光素子が収納される発光素子収納用パッケージであって、
発光素子が収容される凹部が形成される基体と、
前記凹部の底面部分を囲む内面部分に形成され、光反射性を有する光反射面と、
前記内面部分に設けられ、前記凹部の底面部分に臨む張出面を有する張出面部とを含み、
前記光反射面が形成される位置は、少なくとも、前記凹部の底面部分を基準として張出面部よりも遠い位置および近い位置であり、
前記内面部分には、透光性を有し、前記張出面部を形成する凸部が形成されることを特徴とする発光素子収納用パッケージである。

さらに本発明は、前記張出面部の張出面と前記底面部分の底面とは、略平行に配置されることを特徴とする。

さらに本発明は、前記基体は、相互に接続および分離可能な一対の基部を含み、
一方の基部には、少なくとも前記張出面部が形成されることを特徴とする。

さらに本発明は、前記内面部分の内方に設けられたリング状部材をさらに含み、
前記凸部は、前記リング状部材であることを特徴とする。

さらに本発明は、前記発光素子収納用パッケージと、
発光素子と、
前記凹部の底面部分に設けられ、前記発光素子が載置される載置面を有する載置部と、
透光性を有し、前記載置部に載置される前記発光素子の外周を覆って設けられる第１の透光性部材であって、前記張出面部の張出面に当接して設けられる第１の透光性部材とを含むことを特徴とする光源である。

さらに本発明は、透光性を有し、前記第１の透光性部材に対向して設けられ、蛍光体を含有する第２の透光性部材をさらに含むことを特徴とする。

さらに本発明は、前記発光素子収納用パッケージと、
発光素子と、
前記凹部の底面部分に設けられ、前記発光素子が載置される載置面を有する載置部と、
透光性を有し、前記載置部に載置される前記発光素子の外周を覆って設けられる第１の透光性部材であって、前記張出面部の張出面に当接して設けられる第１の透光性部材と、
透光性を有し、蛍光体が含有されるシート状に形成され、前記第１の透光性部材に対向する位置に前記凸部に当接して設けられる第２の透光性部材とを含むことを特徴とする光源である。

さらに本発明は、前記第２の透光性部材は、前記張出面の内縁部よりも外方まで延在していることを特徴とする。

さらに本発明は、前記第２の透光性部材は、前記第１の透光性部材との間に空隙を有して設けられることを特徴とする。
さらに本発明は、前記載置面は、前記凹部の底面から離間した位置に設けられることを特徴とする。

さらに本発明は、前記光源と、
前記光源が搭載され、前記光源を駆動する電気配線を有する駆動部と、
前記光源から出射される光を反射する光反射手段とを含むことを特徴とする発光装置である。

本発明によれば、基体に形成される凹部には発光素子を収容することができ、発光素子から出射される光を光反射面によって反射することができる。これによって発光素子から出射される光を、凹部の開放部分から効率的に発光することができる。また凹部の底面部分に臨む張出面を有する張出面部が設けられるので、発光素子を備える光源を製造する場合に、透光性を有する第１の透光性部材の液状の前駆体を凹部に注入すると、前駆体の開放部分に臨む開放面が、張出面に接する。この張出面に接する範囲内に、充填する前駆体の量を調節することによって、前駆体が張出面を越えて、さらに開放面が上昇して、凹部の内面部に沿って濡れ広がることを阻止することができる。充填する前駆体の量は一定量にすることが好ましいが、多少誤差があった場合であっても、張出面によって不所望に濡れ広がることを阻止することができる。したがって内面部の内側に形成される第１の透光性部材の表面形状を所望の形状に容易に形成することができる。これによって発光素子から出射される光が第１の透光性部材の開放面から放射される場合、放射角度を所望の角度にすることができ、第１の透光性部材の開放面から放射される光の光束が揃い、光の放射強度を一定にすることができる。
また、内面部分には張出面部を形成する凸部が形成されるので、張出面を備える発光素子収納用パッケージを実現することができる。

さらに本発明によれば、張出面部の張出面と底面部分の底面とは、略平行に配置されるので、凹部に充填される第１の透光性部材の前駆体の開放面を、張出面を含む仮想平面に沿った位置に配置することができる。これによって第１の透光性部材の開放面の位置を高精度に調節することができ、発光素子から出射される光の特性を高精度に制御することができる。

さらに本発明によれば、一方の基部には、少なくとも張出面部が形成される。したがって張出面部の形状が複雑な形状であっても、基部を分離して製造することによって、加工を容易にすることができる。これによって製造コストを低減することができる。

さらに本発明によれば、前記凸部は、リング状部材であるので、内面になんら加工することなく、凸部を備える発光素子収納用パッケージを実現することができる。これによって内面を張出面部を設けるために複雑な加工をする必要がないので、製造コストを低減することができる。

さらに本発明によれば、第１の透光性部材は、透光性を有し、載置部に載置される発光素子の外周を覆って設けられるので、発光素子から出射される光は第１の透光性部材を介して外方へ出射される。第１の透光性部材は、張出面部の張出面に当接して設けられる。したがって光源を製造する場合、第１の透光性部材の液状の前駆体が、前駆体の開放部分に臨む開放面が、張出面に接するまで前駆体が充填されるので、第１の透光性部材の開放面の表面形状を所望の形状に容易に形成することができる。これによって発光素子から出射される光が第１の透光性部材の開放面から放射される場合、放射角度を所望の角度にすることができ、第１の透光性部材の開放面から放射される光の光束が揃い、光の放射強度を一定にすることができる。また光源毎の個体差が生じることを可及的に防止することができる。

さらに本発明によれば、第２の透光性部材は、透光性を有し、第１の透光性部材に対向して設けられるので、第１の透光性部材を介して出射される光を、外方に導光することができる。第２の透光性部材は、蛍光体が含有されるので、蛍光体によって第１の透光性部材から出射される光を長波長変換して、外方に出射することができ、これによって所望の波長を有する光を出射する光源を実現することができる。

さらに本発明によれば、第１の透光性部材は、透光性を有し、載置部に載置される発光素子の外周を覆って設けられるので、発光素子から出射される光は第１の透光性部材を介して外方へ出射される。第１の透光性部材は、張出面部の張出面に当接して設けられる。したがって光源を製造する場合、第１の透光性部材の前駆体が、前駆体の開放部分に臨む開放面が、張出面に接するまで前駆体が充填されるので、第１の透光性部材の開放面の表面形状を所望の形状に容易に形成することができる。これによって発光素子から出射される光が第１の透光性部材の開放面から放射される場合、放射角度を所望の角度にすることができ、第１の透光性部材の開放面から放射される光の光束が揃い、光の放射強度を一定にすることができる。また光源毎の個体差が生じることを可及的に防止することができる。

第２の透光性部材は、透光性を有し、第１の透光性部材に対向して設けられるので、第１の透光性部材を介して出射される光を、外方に導光することができる。第２の透光性部材は、蛍光体が含有されるので、蛍光体によって第１の透光性部材から出射される光を長波長変換して、外方に出射することができ、これによって所望の波長を有する光を出射する光源を実現することができる。また第２の透光性部材は、シート状に形成されるので、厚み方向両端面を平坦状にすることでき、厚み方向に透光する光を特性が不所望に変化することを防ぐことができる。第２の透光性部材は凸部に当接して設けられので、第２の透光性部材の位置を容易に固定することができる。

さらに本発明によれば、第２の透光性部材は、張出面の内縁部よりも外方まで延在しているので、発光素子から出射される光は、全て第２の透光性部材を介して外方に出射させることができ、第２の透光性部材を経由しないで外へ光が漏れることを防ぐことができる。これによって発光素子から出射される光を効率よく外方へ出射することができる
さらに本発明によれば、第２の透光性部材は、第１の透光性部材との間に空隙を有して設けられる。したがって第２の透光性部材より小さい屈折率を有する空気が存在する空隙から、空気より屈折率の大きい第２の透光性部材へ光が入射されるので、第２の透光性部材の入射面で全反射される光を少なくすることができる。
さらに本発明によれば、載置部の載置面は、凹部の底面から離間した位置に設けられるので、発光素子から出射される光の内面部分への出射範囲を広くすることができる。したがって光反射面によって反射することができる光の光量を多くすることができ、発光装置が出射する光の光量を多くすることができる。

さらに本発明によれば、光源は駆動部によって駆動され、光源から出射される光は光反射手段によって反射される。したがって光源から出射される光を、発光装置として効率よく利用することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。

図１は、本発明の実施の第１の形態の光源１０を正面から見て示す断面図である。光源１０は、発光素子１１から出射される光（以下、単に「発光素子１１からの光」ということがある）を、蛍光体１２によって長波長変換して外方に出射する。光源１０は、基体１３、発光素子１１、載置部１４、反射部材１５、第１の透光性部材１６および第２の透光性部材１７を含んで構成される。

基体１３は、発光素子１１を載置する載置部１４が設けられ、載置部１４には発光素子１１の電極が電気的に接続される導体層１８が形成される。基体１３は、平板状に形成され、その厚み方向一方である上方の面（以下、単に「上側主面１３ａ」ということがある）の厚み方向に略直交する幅方向の中央部に上方に凸となる載置部１４が形成される。載置部１４の上方の端面１４ａには、導電性を有する導体層１８が形成され、発光素子１１が導体層１８に電気的に接続されて設けられる。したがって発光素子１１が載置される部分は、上側主面１３ａから離間した位置に設けられる。基体１３は、アルミナセラミックス、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体およびガラスセラミックスなどのセラミックス、エポキシ樹脂などの樹脂、または金属などから成る。

載置部１４は、基体１３の載置部１４の周囲を、たとえば切削加工、機械研磨、およびブラスト研磨などの手段で除去することによって、または金型成型およびセラミックグリーンシートの積層法によって基体１３と一体に形成することができる。または、載置部１４は、たとえば基体１３の上側主面１３ａに載置部１４となる部材を接着剤などで接合してもよい。

発光素子１１を導体層１８に接続する方法としては、たとえばワイヤボンディングを介して接続する方法、または、発光素子１１の下面で半田バンプなどの電気接続手段によって接続するフリップチップボンディング方式を用いた方法などが用いられる。

導体層１８は、基体１３内部に形成された配線導体（図示せず）を介して光源１０の外部に設けられる外部電気回路基板（図示せず）と電気的に接続される。導体層１８は、たとえば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）および銀（Ａｇ）などの１種またはこれらを混合した金属粉末のメタライズ層によって実現される。配線導体は、たとえば鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金などから成るリード端子を基体１３に埋設し、リード端子の一端部を載置部１４に露出させ、他端部を光源１０の外方に露出させることによって、または、絶縁体から成る入出力端子を基体１３に設けた貫通孔に嵌着接合させることによって、または、セラミックスから成る基体１３の表面または内部に導体層１８の形成と同様にして形成されたメタライズ層によって実現される。

導体層１８の露出する表面部分には、Ｎｉおよび金（Ａｕ）などの耐食性に優れる金属を１μｍ以上２０μｍ以下程度の厚さで被着させておくのがよい。具体的には、電気接続用パターンの露出表面には、たとえば厚さ１μｍ以上１０μｍ以下程度のＮｉメッキ層と、厚さ０．１μｍ以上３μｍ以下程度のＡｕメッキ層とが電解メッキ法または無電解メッキ法によって順次被着されているのがより好ましい。これによって導体層１８の酸化腐食を有効に防止し得るともに、発光素子１１と導体層１８との接続を強固にすることができる。

反射部材１５は、略枠状に形成され、軸線方向一端部が基体１３の上側主面１３ａ部に接着固定される。これによって基体１３の上側主面１３ａを底面とし、反射部材１５の内面部分である内周面部分が底面部分を囲むように構成され、基体１３と反射部材１５とによって発光素子１１が収容される凹部が形成される。この凹部の内方に発光素子１１が配置される。反射部材１５は、その内周面部分に光反射性を有する反射面１５ａが形成される。反射部材１５は、半田および銀（Ａｇ）ロウなどのロウ材またはエポキシ樹脂などの樹脂接着材などの接合材によって、載置部１４を反射面１５ａで取り囲むように基体１３の上側主面１３ａに接合される。または、部材を切削加工等することによって、基体１３と一体に形成することもできる。

反射部材１５は、基体１３の上側主面１３ａの載置部１４を除く残余の部位であれば、どの部位に設けられてもよいが、発光素子１１の周囲に所望の面精度、たとえば、光源１０の縦断面において、発光素子１１を間に挟んで発光素子１１の両側に設けられた反射面１５ａが対称になるように設けられることが好ましい。本実施の形態では、反射部材１５の内周面１５ａは、軸線方向一端部から他端部に向かって拡径するようにテーパ状に形成され、この内周面１５ａが発光素子１１が発する光を反射する反射面１５ａとなるように形成される。換言すると、反射面１５ａは、縦断面形状が、上方に向かうにともなって外方に広がった直線状となるように形成される。

反射部材１５は、金属、セラミックスおよび樹脂などから成り、切削加工および金型成形などによって形成される。反射面１５ａは、光を反射するものであれば特に限定されないが、より高い反射率とするために、反射面１５ａとなる内周面を研磨したり、金型を押し付けるなどによって平滑化、または、貫通孔の内周面に、たとえば、メッキおよび蒸着などによってＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）およびＣｕなどの高反射率の金属薄膜層を形成することによって実現される。

反射面１５ａの表面の算術平均粗さＲａは、たとえば０．００４μｍ以上４μｍ以下程度であるのが良く、これによって、反射面１５ａが発光素子１１および蛍光体１２の光を良好に反射することができる。算術平均粗さＲａが４μｍを超えると、発光素子１１の光を均一に反射させるのが困難となり、発光装置２３の内部で乱反射し易くなる。一方、算術平均粗さＲａが０．００４μｍ未満では、そのような面を安定かつ効率よく形成することが困難である。

反射部材１５には、内面部分に設けられ、基体１３の厚み方向一端面部である凹部の底面部分に臨む張出面１９を有する張出面部２０が形成される。本実施の形態では、張出面部２０は、反射面１５ａから内方に突出する凸部である突起部２０が反射部材１５の内面部分に全周にわたって設けられることによって実現される（以下、張出面部２０を突起部２０ともいう）。突起部２０は、図１に示すように反射部材１５と一体に設けられ、反射部材１５を作製する際に切削加工および金型成形などを行なうことによって形成される。突起部２０の上側主面１３ａに臨む張出面１９は、上側主面１３ａと略平行となるように配置される。

突起部２０の突出寸法Ｌ０は、好ましくは、０．１ｍｍ以上であって、突起部２０における反射面１５ａの開口寸法Ｌ１の４分の１以下であるのがよい。この構成によって、軸上光度および輝度がより優れたものとなる。突起部２０の突出寸法Ｌ０が０．１ｍｍ未満の場合は、反射部材１５の内側に充填された第１の透光性部材１６が突起部２０よりも上側の反射面１５ａに這い上がって反射面１５ａの内面に必要以上に濡れ広がってしまい、軸上光度および輝度が均一な光として反射部材１５から放射されにくくなり易く、突起部２０の突出寸法ｌ０が開口寸法Ｌ１の１／４を超えて大きくなると、発光素子１１から発光する光が突起部２０で遮断され、反射部材１５から放射される光の軸上光度および輝度が低下し易くなる。また反射部材１５には、突起部２０より上側の内周面部分には階段状の段差部２１が形成される。この段差部２１には、後述する第２の透光性部材１７が載置される。

第１の透光性部材１６は、透光性を有し、載置部１４に載置される発光素子１１の外周を覆って設けられ、突起部２０の張出面１９に当接して設けられる。第１の透光性部材１６は、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂などの透明樹脂、またはゾルゲルガラスなどから成る透明部材である。第１の透光性部材１６は、図１に示すように、未硬化の液状のものをディスペンサーなどの注入機を用いて発光素子１１の周囲に注いだ後に硬化させることによって形成される。第１の透光性部材１６は、発光素子１１を保護する機能も有する。第１の透光性部材１６は、張出面１９が上側主面１３ａに臨む空間にその前駆体である液状体が充填され、その量は、張出面１９に当接する量に調節される。第１透光性部材１６の前駆体は、第１の透光性部材１６が液状の状態を示し、たとえば第１の透光性部材１６がゾルゲルガラスから成る場合は、液状のときが前駆体であり、硬化性を有する樹脂から成る場合は、硬化する前の未硬化ときが前駆体である。したがって第１の透光性部材１６の上方に開放する開放面１６ａと、張出面１９とが略平行となるように構成される。なお、張出面１９は、上側主面１３ａと平行になるように配置されるのであるが、反射面１５ａから内方の突起部２０の先端に向かうに伴って上方に傾斜する傾斜面とされてもよい。これにより、第１の透光性部材１６の充填量の誤差をより広く許容できるものとすることができる。傾斜角度は、上側主面１３ａに対して６０°以下がよい。

第２の透光性部材１７は、透光性を有し、第１の透光性部材１６に対向して設けられ、蛍光体１２を含有する。第２の透光性部材１７は、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂などの透明樹脂に発光素子１１からの光によって励起されて長波長の蛍光に変換する蛍光体１２を含有させたものである。第２の透光性部材１７は、たとえば、未硬化の第２の透光性部材１７を第１の透光性部材１６の開放面１６ａを覆うように注入して硬化させてもよいが、好ましくは、予めシート状に作製したものを所定の形状に切り抜くことで形成される。また、第２の透光性部材１７は、張出面１９の内縁部である突起部２０の先端部分よりも外方まで延在しているのがよい。換言すると、第２の透光性部材１７は、突起部２０の上側に載置して固定することによって反射部材１５の内面に設置されるのがよい。具体的には、第２の透光性部材１７は、シート状のものを所定形状に切り抜いたものが段差部２１に嵌め込まれて載置され、反射部材１５の反射面１５ａ上の所定の位置に平坦に載置させられる。これによって第２の透光性部材１７は、第１の透光性部材１６との間に空隙を有して設けられる。換言すると、第２透光性部材１７は、第１の透光性部材１６に厚み方向に間隔をあけて設けられる。

第２の透光性部材１７は一定厚みに形成されるとともに、蛍光体１２が均一に分散されていることが重要である。この構成によって、発光素子１１からの光を蛍光体１２によって長波長側に確実に波長変換し、所望の波長スペクトルを有する光とすることができる。第２の透光性部材１７を取り囲むように設置された反射部材１５は、第２の透光性部材１７からの光を集光し、所望の放射角度を有する放射光にすることができる。

図２は、光源１０を備える発光装置２３を示す平面図である。図３は、発光装置２３を正面から見て示す断面図である。発光装置２３は、光源１０と、光源１０が搭載され、光源１０を駆動する電気配線を有する発光装置駆動回路基板２２と、光源１０からの出射される光を反射する反射板２４とを含んで構成される。

発光装置２３は、複数の光源１０が設けられ、複数の光源１０を発光させることによって、所定の光量を発光させることができる。発光装置２３は、複数の光源１０が駆動部である発光装置駆動回路基板２２に複数列に配置され、発光装置２３の周囲に所要の形状に光学設計された光反射手段である反射板２４が設置されて構成される。複数の光源１０は、一列に配置された複数個の光源１０の間に、隣り合う列の発光装置２３が配置された配置、いわゆる千鳥状に配置される。

このような発光装置２３は、たとえば、室内および室外で用いられる、一般照明用器具、シャンデリア用照明器具、住宅用照明器具、オフィス用照明器具、店装、展示用照明器具、街路灯用照明器具、誘導灯器具、信号装置、舞台およびスタジオ用の照明器具、広告灯、照明用ポール、水中照明用ライト、ストロボ用ライト、スポットライト、電柱などに埋め込む防犯用照明、非常用照明器具、懐中電灯、電光掲示板、調光器、自動点滅器、ディスプレイなどのバックライト、動画装置、装飾品、照光式スイッチ、光センサ、医療用ライトならびに車載ライトに好適に用いられる。

以上説明したように、本実施の形態の光源１０および発光装置２３によれば、基体１３および反射部材１５に形成される凹部には発光素子１１を収容することができ、発光素子１１から出射される光を反射面１５ａによって反射することができる。これによって発光素子１１から出射される光を、凹部の開放部分から効率的に発光することができる。また基体１３の上側主面１３ａに臨む張出面１９を有する突起部２０が設けられるので、発光素子１１を備える光源１０を製造する場合に、透光性を有する第１の透光性部材１６の液状の前駆体を凹部に注入すると、前駆体の開放部分に臨む開放面１６ａが、張出面１９に接する。この張出面１９に接する範囲内に、充填する前駆体の量を調節することによって、前駆体が張出面１９を越えて、さらに開放面１６ａが上昇して、凹部の内周面部に沿って濡れ広がることを阻止することができる。充填する前駆体の量は一定量にすることが好ましいが、多少誤差があった場合であっても、張出面１９によって不所望に濡れ広がることを阻止することができる。したがって内周面部の内側に形成される第１の透光性部材１６の表面形状を所望の形状に容易に形成することができる。これによって発光素子１１から出射される光が第１の透光性部材１６の開放面１６ａから放射される場合、放射角度を所望の角度にすることができ、第１の透光性部材１６の開放面１６ａから放射される光の光束が揃い、光の放射強度を一定にすることができる。

また第１の透光性部材１６の前駆体は、突起部２０を目印にして反射部材１５の内側に注入されることができ、ディスペンサーなどを用いて前駆体を注入する際の作業効率を改善できるとともに、前駆体をほぼ正確に所定の量だけ注入することが可能となる。

また、シート状とされた第２の透光性部材１７に蛍光体１２を含有することから、発光素子１１から発光される光は第２の透光性部材１７を透過するときに蛍光体１２によって波長変換されることとなり、発光素子１１からの光は第１の透光性部材１６によって光路長が一定であるので、発光素子１１から発光される光の波長変換効率を一定にすることができる。

以上の結果、放射強度、軸上光度、輝度および演色性などが各光源１０で一定となり、色むらおよび強度むらが生ずるのを有効に防止することができ、放射強度、軸上光度、輝度および演色性などの光特性に優れた光源１０を実現することができる。

また基体１３の上側主面１３ａの中央部に上方に凸となる載置部１４が形成されているので、発光素子１１から下方に発光する光も反射部材１５によって発光装置２３の外方へ反射させることができる。これによって載置部１４などで多重反射して光が吸収されるのを防止し、発光素子１１から発せられる光の多くを光源１０からの放射光に利用することができる。その結果、発光素子１１の発光特性を最大限に引き出すことができ、軸上光度、輝度および演色性などの光特性に優れた光源１０を実現することができる。また基体１３の上側主面１３ａから突出する載置部１４によって、発光素子１１を載置部１４に実装するのが容易となり、発光素子１１を所望の位置に正確かつ容易に載置することができるという作用効果を奏する。

さらに本実施の形態では、張出面１９と上側主面１３ａとは、略平行に配置されるので、充填される第１の透光性部材１６の前駆体の開放面１６ａを、張出面１９を含む仮想平面に沿った位置に配置することができる。これによって第１の透光性部材１６の開放面１６ａの位置を高精度に調節することができ、発光素子１１から出射される光の特性を高精度に制御することができる。

また第２の透光性部材１７は、シート状に形成されるので、厚み方向両端面を平坦状にすることでき、厚み方向に透光する光を特性が不所望に変化することを防ぐことができる。また、シート状の第２の透光性部材１７は突起部２０上に係止されるようにして設置されることで、反射部材１５の所定の位置に正確かつ容易に第２の透光性部材１７を設置することができる。

また発光素子１１を、フリップチップボンディング方式によって導体層１８に接続することによって、導体層１８を発光素子１１の直下に設けることができるので、発光素子１１の周辺の基体１３の上面に配線導体を設けるためのスペースを設ける必要がなくなる。したがって発光素子１１からの光が配線導体で吸収されて軸上光度が低下するのを抑制することができる。

反射部材１５は、光源１０の縦断面において、発光素子１１を間に挟んで発光素子１１の両側に設けられた反射面１５ａが対称となるように設けるので、発光素子１１からの光を第２の透光性部材１７に含まれる蛍光体１２で波長変換して外部へ直接放射させるだけでなく、発光素子１１から横方向などに発せられた光および蛍光体１２から下方に発せられた光を反射面１５ａで均一にむらなく反射させることができる。これによって光源１０からの光の軸上光度および輝度さらには演色性などを効果的に向上させることができる。特に、反射部材１５が載置部１４に近接しているほどこの効果が顕著に現れる。したがって載置部１４の周囲を反射部材１５で取り囲むことによって、より多くの光を反射させることができ、より高い軸上光度を得ることが可能となる。

さらに本実施の形態では、第２の透光性部材１７は、張出面１９の内縁部である突起部２０の先端部よりも外方まで延在しているので、発光素子１１から出射される光は、全て第２の透光性部材１７を介して外方に出射させることができ、第２の透光性部材１７を経由しないで外へ光が漏れることを防ぐことができる。これによって発光素子１１から出射される光を効率よく外方へ出射することができる
さらに本実施の形態では、第２の透光性部材１７は、第１の透光性部材１６との間に空隙を有して設けられる。したがって第２の透光性部材１７より小さい屈折率を有する空気が存在する空隙から、空気より屈折率の大きい第２の透光性部材１７へ光が入射されるので、第２の透光性部材１７の入射面で全反射される光を少なくすることができる。

さらに本実施の形態では、発光装置２３は、光源１０として用いたことによって、半導体から成る発光素子１１の発する光を利用することができ、半導体から成る発光素子１１によって、従来の放電を用いた発光装置よりも低消費電力であり、長寿命とすることが可能であり、さらに小型の発光装置２３とすることができる。また、蛍光体１２を含有する第２の透光性部材１７の厚みを一定にできるので、発光素子１１から発せられる光の中心波長の変動を抑制することができ、長期間にわたり安定した放射強度かつ放射角度で光を放射することができるとともに、照射面における色むらおよび照度分布の偏りが少ない発光装置２３を得ることができる。

また発光装置２３は、光源１０の周囲に任意の形状に光学設計した反射板２４、光学レンズおよび光拡散板などを設置することによって、任意の配光分布の光を放射する発光装置２３を得ることができる。

発光装置２３に設けられる複数の光源１０の配置形態は、光源１０が格子状に配置される際には、光源１０が直線上に配列されることによってグレアが強くなり、このような発光装置２３が人の視覚に入ってくることによって、不快感を起こしやすくなるのに対し、千鳥状とすることによって、発光装置２３がほぼ均等間隔で平面上に配置されるので、グレアが抑制され人間の目に対する不快感を低減することができる。さらに、光源１０が直線上に配列される場合に比べ、隣り合う光源１０間の距離が長くなることによって、隣接する光源１０間の熱的な干渉が抑制され、光源１０が実装された発光装置駆動回路基板２２内における熱のこもりが抑制され、発光装置２３の外部に効率よく熱が放散される。その結果、人の目に対しても不快感の少ない長期間にわたり光学特性の安定した長寿命の発光装置２３を得ることができる。

図４は、張出面１９が形成される部分の他の例を示す図である。図４では、理解を容易にするため、第１および第２の透光性部材１６，１７を仮想的に示す。張出面１９は、上側主面１３ａに臨むように構成され、たとえば図４（ａ）に示すように、反射部材１５に単に上側主面１３ａに臨むように構成してもよい。この場合、張出面１９の上方側の内周面部分は、テーパ状に構成されるが、第２の透光性部材１７の角部を当接させることによって、不所望に反射部材１５に対して変位することを防ぐことができる。

またたとえば図４（ｂ）に示すように、内周面部分には張出面部２０を形成する溝部２５が形成されてもよい。このような溝部２５を形成することによって、内周面１５ａを含む仮想平面を平坦状にすることができるので、発光素子１１からの光を、不所望に遮る異物がなくなり、発光素子１１から出射される光を効率よく外方に出射することができる。

またたとえば図４（ｃ）に示すように、張出面部２０を形成する溝部２５の上部に、第２の透光性部材１７を載置するための段差部２１が形成されてもよい。これによって図１と図４（ｂ）とを併せた作用効果を有する構成を実現することができる。

次に、本発明の実施の第２の形態の光源１０ａに関して説明する。図５は、本実施の形態の光源１０ａを正面から見て示す断面図である。本実施の形態では、反射部材１５が相互に接続および分離可能な一対の基部である一対の反射構成体３０，３１を含んで構成される。一方の反射構成体３０は、少なくとも張出面部２０が形成され、他方の反射構成体３１には、少なくとも基体１３に当接する当接部分３１ａが形成される。前述の第１の実施の形態の反射部材１５を、張出面１９を含む仮想平面で軸線方向に分断したように構成され、一方の反射構成体３０は第２の透光性部材１７が配置され、他方の反射構成体３１は基体１３に当接して設けられる。

換言すると、反射部材１５を突起部２０を境に上下で別体として作製し、両者を接合することによって前述の反射部材１５と同一の形状となる。一方の反射構成体３０は、突起部２０と反射部材１５の上部とが一体となって構成され、他方の反射構成体３１は、反射部材１５の下部によって構成される。

また図示しないが、一方の反射構成体が突起部２０と反射部材１５の下部とが一体となって構成され、他方の反射構成体は反射部材１５の上部によって構成されてもよい。このように反射部材１５を突起部２０を境に上下で別体とすることによっても、突起部２０の加工を容易なものとすることができ、反射部材１５を量産に適した形状とさせることが可能となる。

また、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す溝部２５によって張出面部２０を構成する場合にも、張出面１９の下側の溝部２５内において反射部材１５を二分し、一対の反射構成体３０、３１とすることによって、加工を容易なものとすることができる。

また基体１３と一方の反射構成体３０とが一体に構成される場合であっても、基体１３および一方の反射構成体３０と、他方の反射構成体３１とを分離可能に構成することによって、本実施の形態と同様の効果を達成することができる。

次に、本発明の実施の第３の形態の光源１０ｂに関して説明する。図６は、本実施の形態の光源１０ｂを正面から見て示す断面図である。本実施の形態では、反射部材１５は突起部２０が形成されず、その内周面１５ａが平坦状に構成され、張出面部２０は反射部材１５の内周面部分の内方に設けられたリング状部材４０によって実現される。

反射部材１５の内面に設けられた突起部２０は、図６に示すように、反射部材１５と別体となったリング状部材４０を反射部材１５の内面に嵌め込むことによって設けられる。このように反射部材１５とは別に突起部２０と成るリング状部材４０を作製しておくと、反射部材１５の形状が単純なものとなり、反射部材１５を量産に適した形状とすることが可能となる。これによって内周面１５ａを張出面部２０を設けるために複雑な加工をする必要がないので、製造コストを低減することができる。

またリング状部材４０を斜面に配置する場合、リング状部材４０の角部を面取り加工して、斜面にならいやすい形状にすることが好ましい。このような形状にすることによって、斜面であっても、所望の位置に好適に配置することができ、また配置した位置から不所望に変位することを防ぐことができる。

図７は、本実施の形態の他の例の光源１０ｂの一部を拡大して示す図である。反射部材１５の内周面１５ａに、リング状部材４０を配置するための段差部２１が形成される。リング状部材４０を傾斜面に直接取り付ける場合、反射面１５ａの傾斜角度およびリング状部材４０の外形などの精度が高くないと、リング状部材４０の取付精度が低下するが、本例のように段差部２１を形成することによって、前記問題を解決することができる。また、第２の透光性部材１７の側面も段差部２１に当接するように段差部２１を設けることにより、第２の透光性部材１７を反射面１５ａに沿って下方へ移動させ、段差部２１によって所定位置に収めるようにすることができ、精度よく容易に設置することができる。

次に本発明の他の形態の発光装置２３ａに関して説明する。図８は、他の形態の発光装置２３ａを示す平面図である。図９は、発光装置２３ａを正面から見て示す断面図である。発光装置駆動回路基板２２は、厚み方向一方から見て円形状に形成される。円形状および多角形状の複数の光源１０は、発光装置駆動回路基板２２上に同心状に複数群配列される。光源１０の配置数は、半径方向中央側より外周側の方が多くなるように設定される。これによって、光源１０同士の間隔を適度に保ちながら光源１０をより多く配置することができ、発光装置２３ａの照度をより向上させることができる。また光源１０の発熱による発光装置駆動回路基板２２の中央部における熱のこもりを抑制することができる。これによって発光装置駆動回路基板２２内における温度分布を一様にすることができ、発光装置２３ａに設けられる外部電気回路基板およびヒートシンクに効率よく熱を伝達することができ、発光装置２３ａの温度上昇を抑制することができる。したがって発光装置２３ａは長期間にわたり安定して動作することができるとともに長寿命の発光装置２３ａを実現することができる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を行なうことは何等支障ない。

たとえば、放射強度の向上のために基体１３に発光素子１１が複数個載置されても良い。また反射面１５ａの角度を任意に調整することも可能であり、これによって、補色域を設けることができ、さらに良好な演色性を得ることができる。

発光装置２３は、複数個の光源１０を所定の配置となるように構成されたものだけでなく、１個の光源１０を所定の配置となるように設置したものでもよい。たとえば、１個の光源１０を照明装置の中央部に配置したものでもよい。

反射面１５ａは、たとえば、縦断面形状が、上方に向かうにともなって外方に広がった直線状の傾斜面、上方に向かうにともなって外方に広がった曲面状の傾斜面、または途中で傾斜角度の変化する直線状の傾斜面などの形状であってもよい。

また第２の透光性部材１７を斜面に配置する場合、第２の透光性部材１７の角部を面取り加工して、斜面にならいやすい形状にすることが好ましい。このような形状にすることによって、斜面であっても、所望の位置に好適に配置することができ、また配置した位置から不所望に変位することを防ぐことができる。

また前述の各実施の形態では、第２の透光性部材１７を含んで光源１０が構成されているが、第２の透光性部材１７を除く残余の構成によって、光源１０および発光装置２３を実現してもよい。この場合、第１の透光性部材１６に蛍光体１２が含有される。第１の透光性部材１６は、張出面１９によって上面が平坦状に構成されるので、第２の透光性部材１７による作用効果を除く残余の作用効果を達成することができる。

また前述の各実施の形態では、反射部材１５の内周面１５ａに反射面１５ａが形成されているが、反射面１５ａを形成せずに光源１０および発光装置２３を実現してもよい。これによって反射面１５ａによる作用効果を除く残余の構成による作用効果を達成することができる。

また前述の各実施の形態では、第２の透光性部材１７にだけ蛍光体１２が含有されているが、このような構成に限らず、第１の透光性部材１６に蛍光体１２を含有させて光源１０を構成してもよい。

また光源１０を構成する基体１３および反射部材１５を含んで、発光素子が収容される発光素子収納用パッケージが構成され、この発光素子収納用パッケージを用いて光源を製造することによって、第１の透光性部材１６の形状に起因する個体差が生じることを可及的に防ぐことができる。

また反射部材１５に形成される突起部２０およびリング状部材４０は、好ましくは透光性を有するように構成される。これによって発光素子１１からの光を、突起部２０およびリング状部材４０によって不所望に遮ることを防ぐことができ、発光素子１１からの光を効率的に用いる光源１０を実現することができる。

本発明の実施の第１の形態の光源１０を正面から見て示す断面図である。 光源１０を備える発光装置２３を示す平面図である。 発光装置２３を正面から見て示す断面図である。 張出面１９が形成される部分の他の例を示す図である。 本実施の形態の光源１０ａを正面から見て示す断面図である。 本実施の形態の光源１０ｂを正面から見て示す断面図である。 本実施の形態の他の例の光源１０ｂの一部を拡大して示す図である。 他の形態の発光装置２３ａを示す平面図である。 発光装置２３ａを正面から見て示す断面図である。 従来の技術の光源１を正面から見て示す断面図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ 光源
１１ 発光素子
１２ 蛍光体
１３ 基体
１４ 載置部
１５ 反射部材
１６ 第１の透光性部材
１７ 第２の透光性部材
１８ 導体層
１９ 張出面
２０ 張出面部
２１ 段差部
２３，２３ａ 発光装置

Claims (11)

1. 発光素子が収納される発光素子収納用パッケージであって、
   発光素子が収容される凹部が形成される基体と、
   前記凹部の底面部分を囲む内面部分に形成され、光反射性を有する光反射面と、
   前記内面部分に設けられ、前記凹部の底面部分に臨む張出面を有する張出面部とを含み、
   前記光反射面が形成される位置は、少なくとも、前記凹部の底面部分を基準として張出面部よりも遠い位置および近い位置であり、
   前記内面部分には、透光性を有し、前記張出面部を形成する凸部が形成されることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
2. 前記張出面部の張出面と前記底面部分の底面とは、略平行に配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子収納用パッケージ。
3. 前記基体は、相互に接続および分離可能な一対の基部を含み、
   一方の基部には、少なくとも前記張出面部が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光素子収納用パッケージ。
4. 前記内面部分の内方に設けられたリング状部材をさらに含み、
   前記凸部は、前記リング状部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光素子収納用パッケージ。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光素子収納用パッケージと、
   発光素子と、
   前記凹部の底面部分に設けられ、前記発光素子が載置される載置面を有する載置部と、
   透光性を有し、前記載置部に載置される前記発光素子の外周を覆って設けられる第１の透光性部材であって、前記張出面部の張出面に当接して設けられる第１の透光性部材とを含むことを特徴とする光源。
6. 透光性を有し、前記第１の透光性部材に対向して設けられ、蛍光体を含有する第２の透光性部材をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の光源。
7. 請求項２に記載の発光素子収納用パッケージと、
   発光素子と、
   前記凹部の底面部分に設けられ、前記発光素子が載置される載置面を有する載置部と、
   透光性を有し、前記載置部に載置される前記発光素子の外周を覆って設けられる第１の透光性部材であって、前記張出面部の張出面に当接して設けられる第１の透光性部材と、
   透光性を有し、蛍光体が含有されるシート状に形成され、前記第１の透光性部材に対向する位置に前記凸部に当接して設けられる第２の透光性部材とを含むことを特徴とする光源。
8. 前記第２の透光性部材は、前記張出面の内縁部よりも外方まで延在していることを特徴とする請求項６または７に記載の光源。
9. 前記第２の透光性部材は、前記第１の透光性部材との間に空隙を有して設けられることを特徴とする請求項８に記載の光源。
10. 前記載置面は、前記凹部の底面から離間した位置に設けられることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１つに記載の光源。
11. 請求項５〜１０のいずれか１つに記載の光源と、
    前記光源が搭載され、前記光源を駆動する電気配線を有する駆動部と、
    前記光源から出射される光を反射する光反射手段とを含むことを特徴とする発光装置。

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