JP5280818B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、照明器具、ディスプレイ、携帯電話のバックライト、動画照明補助光源、その他の一般的民生用光源などに用いられる発光装置に関する。
半導体等からなる発光素子を用いたサイド発光装置、表面実装型発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。
このようなサイド発光装置、または表面実装型発光装置等において、発光素子に印加される逆方向電圧または静電気等からくるサージ電圧への耐性を高めるために、ツェナーダイオード等からなる保護素子が備えられた発光装置がある。この保護素子は発光装置内で発光素子に電気的に接続されている。
図９は従来の保護素子を備える発光装置を示す断面図である（特許文献１）。発光装置１００は、発光素子１０２およびツェナーダイオードからなる保護素子１０１を備える。保護素子１０１は発光素子１０２と並列に電気的に接続されている。発光素子１０２に逆方向電圧が印加された場合、保護素子１０１中を電流が流れることにより発光素子１０２を保護する。また、発光素子１０２に所定以上の過電圧が印加された場合、保護素子１０１に加わる電圧がツェナー電圧を超え、保護素子１０１中を電流が流れることにより発光素子１０２を保護する。
ここで、発光装置１００が保護素子１０１を備えるために、発光素子１０２からの光が保護素子１０１に吸収または遮断され、発光装置１００の外部への発光量が著しく低下するという問題がある。
これに対し、特許文献１には、保護素子１０１の高さが発光素子１０２の高さより低くなるように、図９に示す保護素子１０１の下に凹部を形成して凹部内に保護素子１０１を載置する、または、発光素子１０２の下にスペーサを設け発光素子１０２の位置を保護素子１０１より高くする構成が記載されている。これにより、保護素子１０１による光の吸収または遮断の影響を少なくすることができる。
図１０は従来の保護素子を備える発光装置を示す斜視図である（特許文献２）。発光装置２００は、絶縁性基板２０３と、絶縁性基板の上面側に載置された発光素子２０２と、保護素子２０１とを備える。絶縁性基板２０３は、発光素子２０２が載置される領域外に上面側から底面側に窪んだ凹状開口部２０４を有し、保護素子２０１は凹状開口部２０４内に収容されている。さらに凹状開口部２０４は、発光素子２０２からの光を反射することが可能な光反射性部材２０５によって封止されており、光反射性部材２０５および発光素子２０２は、発光素子２０２からの光を透過することが可能な透光性部材２０６によって被覆されている。
発光素子２０２からの光は光反射性部材２０５によって上面側へ反射されるため、発光素子２０２からの光が保護素子２０１に吸収または遮断されることを防ぐことができる。
特開平１１−５４８０４号公報（１９９９年２月２６日公開） 特開２００８−８４９４３号公報（２００８年４月１０日公開） 三洋貿易株式会社、"ゴム・エラストマー相談室"、[online]、三洋貿易株式会社、[平成２０年１０月１０日検索]、インターネット＜URL:http://www.gomuelastomer.net/fillerdata.htm＞
しかしながら、上記従来の構成では下記の問題が生じる。
図９に示す特許文献１の発光装置の構成では、保護素子１０１の高さを発光素子１０２より低くしたとしても、保護素子１０１のボディカラーが光吸収系の場合は、発光素子１０２から照射された光の一部が保護素子１０１によって吸収され、発光装置１００の外部への発光量が低下する。
また、図１０に示す特許文献２の発光装置の構成では、保護素子２０１が発光素子２０２からの光を遮断しないように、保護素子２０１を配置するために絶縁性基板２０３に凹状開口部２０４を設けている。そのため、絶縁性基板２０３上の配線の配置および電極の形状が複雑になり、発光装置２００の製造工程が複雑になるという問題がある。そのため、発光装置２００を安価に製造することが困難である。また、保護素子２０１を覆う光反射性部材２０５は、絶縁性基板２０３に平行な光反射面を有するため、発光装置２００の上方への光の反射量は極めて僅かである。
また、特許文献２には、「少なくとも表面が前記発光素子２０２からの光を反射することが可能な材料からなる光反射性部材」の例として、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、アルミナ、窒化アルミニウム、およびムライトが記載されているが、このような物質を凹状開口部２０４に充填するのは困難を伴う。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易に製作でき、発光装置の外部への光の取り出し効率が高い発光装置を実現することにある。
本発明に係る発光装置は、上記課題を解決するために、絶縁性の基部と、上記基部の一方の側に載置された発光素子と、上記基部の上記発光素子と同じ側に載置され上記発光素子を保護する保護素子とを備える発光装置であって、上記保護素子は、光を反射する光反射性部材によって覆われている。さらに、上記光反射性部材は、硬化前に軟性を有する透明部材に、上記発光素子が発する光の波長より大きい粒径の光反射性あるいは光散乱性を有するフィラーを含有させたものであり、上記発光装置は、上記発光素子を囲うように上記基部の上記発光素子と同じ側に配置され、光を反射する光反射壁を備え、上記光反射性部材の表面は、上記光反射壁と繋がっており、上記光反射性部材の表面は上記光反射壁と共に、上記発光素子からの光を上記発光装置の外部へ反射する光反射面を形成しており、上記光反射面は、上記発光素子を囲う連続した面であることを特徴としている。
上記の構成によれば、保護素子が光反射性部材によって覆われているため、発光素子から出射された光は光反射性部材によって反射され、保護素子に吸収されることなく発光装置の外部へ放出される。
よって、発光装置は光を高効率で外部へ取り出すことができる。また、光反射性部材として硬化前に軟性を有する透明部材に、発光素子が発する光の波長より大きい粒径の光反射性あるいは光散乱性を有するフィラーを含有させた部材構成としているため、所望の形状および配置に容易に形成することが可能である。
したがって、外部への光の取り出し効率が高い発光装置を、容易に低コストで製作することができる。上記の構成によれば、保護素子を覆う光反射性部材は光反射壁と一体となり、連続した光反射面を構成しているので、発光素子からの光をより効率よく発光装置の外部へ反射することができる。
本発明に係る発光装置は、上記光反射壁はその一部に凹部を有し、上記保護素子は上記凹部に配置されていてもよい。
上記の構成によれば、保護素子が光反射壁の凹部の中に配置されるため、保護素子を配置するためのスペースが節約できる。
よって、発光装置を小型化することができる。
本発明に係る発光装置は、上記光反射面の上記光反射性部材で形成された部分が、上記光反射面の上記光反射壁で形成された部分と同じ形状であってもよい。
上記の構成によれば、光反射性部材が形成する光反射面は、光反射壁が形成する光反射面と形状が同じなので、発光素子からの光を均一に外部へ反射することができる。
よって、発光装置の輝度むら、色むらを低減することができる。
本発明に係る発光装置は、上記基部上には、２つの電極が形成されており、上記光反射性部材が上記２つの電極間の隙間の少なくとも一部に形成されていてもよい。
上記の構成によれば、電極間の隙間にまで形成された光反射性部材が、電極間の隙間に到達する光を反射することができる。
よって、電極間の隙間において光が吸収されてしまうのを防ぐことができる。
したがって、さらに光の取り出し効率を高くすることができる。
本発明に係る発光装置は、上記発光素子を透光性部材で覆っていてもよい。
上記の構成によれば、透光性部材によって発光素子を保護することができる。
本発明に係る発光装置は、上記透光性部材が、上記発光素子からの光を吸収する蛍光体を含有してもよい。
上記の構成によれば、発光素子からの光を蛍光体が吸収し、別の波長の光を放出することにより、発光装置としての発光色を調整することができる。
本発明に係る発光装置は、上記光反射性部材に覆われる上記保護素子は、複数個であってもよい。
本発明に係る発光装置は、上記保護素子は、過熱、過電圧、または過電流から上記発光素子を保護する素子であってもよい。
上記の構成によれば、様々な要因から発光素子を保護することができる。
本発明に係る発光装置は、上記保護素子は、上記発光素子に印加される逆方向の電圧または順方向の過電圧から上記発光素子を保護するツェナーダイオードからなっていてもよい。
上記の構成によれば、保護素子が安価で取り扱いが容易なツェナーダイオードからなっているので、発光装置を簡単に低コストで製作することができる。
本発明に係る発光装置は、上記透明部材が、透明樹脂またはガラスからなってもよい。ガラスとしては、ゾル−ゲル法による石英ガラスなどが好ましい。
上記の構成によれば、光反射性部材の形成を容易に行うことができる。
本発明に係る発光装置は、上記フィラーが、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、アルミナ、窒化アルミニウム、またはムライトからなってもよい。
上記の構成によれば、フィラーの屈折率が高く、光反射性部材の反射効果が高まる。
よって、発光装置は光を高効率で外部へ取り出すことができる。
本発明に係る発光装置は、上記透明樹脂が、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、またはポリアミドからなってもよい。
本発明に係る発光装置は、上記課題を解決するために、絶縁性の基部と、上記基部の一方の側に載置された発光素子と、上記基部の上記発光素子と同じ側に載置され上記発光素子を保護する保護素子とを備える発光装置であって、上記保護素子は、光を反射する光反射性部材によって覆われている。さらに、上記光反射性部材は、硬化前に軟性を有する透明部材に、上記発光素子が発する光の波長より大きい粒径の光反射性あるいは光散乱性を有するフィラーを含有させたものであることを特徴としている。
よって、発光装置は光を高効率で外部へ取り出すことができる。また、光反射性部材として硬化前に軟性を有する透明部材に、発光素子が発する光の波長より大きい粒径の光反射性あるいは光散乱性を有するフィラーを含有させた部材構成としているため、所望の形状および配置に容易に形成することが可能である。
したがって、外部への光の取り出し効率が高い発光装置を、容易に低コストで製作することができる。
本発明の実施の形態について、以下に図１〜図７に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１による発光装置７０を示す模式断面図である。発光装置７０は、光を外部に放射する発光透光面の形状が細長いサイド発光型のＬＥＤ発光装置である。発光装置７０は、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）で形成された絶縁性の基部１０、青色ＬＥＤチップからなる発光素子１、およびＳｉのツェナーダイオードからなる保護素子２を備える。基部１０は発光装置７０の発光面となる上面側が窪んだ凹状開口部を有する光反射壁７を備え、凹状開口部の底面（すなわち基部１０の上面）には第１の電極３および第２の電極４が形成されている。第１の電極３および第２の電極４はそれぞれ発光装置７０の外部の電源に接続できるよう外部電極（図示せず）に接続されている。
第１の電極３上には発光素子１が載置され、シリコーン樹脂によって接着されている。第２の電極４上には保護素子２が載置され、銀ペーストを用いて接着されている。発光素子１の２つの電極は、金からなるワイヤ９によって第１の電極３および第２の電極４に接続されている。保護素子２の一方の電極は、ワイヤ９によって第１の電極３に接続され、保護素子２の他方の電極は、銀ペーストによって第２の電極４に接続されている。すなわち、発光素子１と保護素子２とは、第１の電極３と第２の電極４との間で並列に接続されている。
保護素子２は、光を反射するフィラー含有樹脂（光反射性部材）５によって覆われている。フィラー含有樹脂５は、透明部材である透明樹脂に、光を反射するフィラー５ａを含有した部材からなり、絶縁性を有する。フィラー含有樹脂５は、発光素子１と保護素子２との間に位置する第１の電極３と第２の電極４との間の溝部２０の一部にまで伸びて形成されている。溝部２０は、第１の電極３と第２の電極４との間の隙間である。
発光素子１とフィラー含有樹脂５によって覆われた保護素子２とは、基部１０の凹状開口部内を満たす蛍光体含有樹脂６によって封止されている。蛍光体含有樹脂６に含まれる黄色蛍光体（蛍光体）６ａは、発光素子１が出射する青色の光を吸収し、黄色の光を放出する。そのため、発光素子１から出射される青色の光と黄色蛍光体（蛍光体）６ａから放出される黄色の光とが混色されて、発光装置７０の放出光の発光色は白色となる。
また、サイド発光型である発光装置７０の凹状開口部の長尺方向（図面横方向）の両側には凹状開口部の上側から底側へ向かって狭くなるよう傾斜した光反射壁７が形成されている。光反射壁７は、発光素子１からの光または黄色蛍光体６ａが放出する光を発光装置７０の外部へ反射するよう傾斜している。光反射壁７は凹状開口部の短尺方向だけでなく、長手方向（光反射壁７の断面が図示されない方向、すなわち図面横方向）にも広がっていてもよい。そして、フィラー含有樹脂５の表面と光反射壁７とは繋がっており、フィラー含有樹脂５の表面は光反射壁７と共に、発光素子１からの光を発光装置７０の外部へ光を反射する光反射面を形成している。
これによると、保護素子２が光を反射するフィラー含有樹脂５に覆われているため、発光素子１から出射された光はフィラー含有樹脂５によって反射され、保護素子２に吸収されることなく発光装置７０の外部へ放出される。フィラー含有樹脂５の表面形状は、発光素子１が側面方向に出射した光を上方（凹状開口部の開口側）へ反射するように形成されている。そのため、発光装置７０は高効率で外部へ光を取り出すことができる。また、発光素子１と保護素子２とが同じ凹状開口部の底面に配置されているため、凹状開口部の底面の電極形状が複雑にならず、発光装置７０を低コストで製作することができる。
また、溝部２０にもフィラー含有樹脂５が形成されているため、発光素子１からの光を溝部２０で反射することができる。フィラー含有樹脂５は、発光素子１からの光だけでなく、蛍光体含有樹脂６が放出する光をも上方へ反射することができる。
このフィラー含有樹脂５は、フィラー５ａとして発光素子１からの光の波長より大きい粒径のフィラー、例えば数μｍから数十μｍのものを用いている。そして、樹脂に含まれる各フィラーによって、発光素子１からの光はミー散乱の効果により反射（散乱）される。すなわち、本実施形態のフィラー含有樹脂５は、フィラー含有樹脂５の内部に入ってきた光をも散乱し、発光装置７０の発光強度を高めることができる。
本実施の形態の発光装置７０は、以下の工程により製作することができる。
基部１０の凹状開口部の底面に形成されている第１の電極３上に発光素子１を載置し、シリコーン樹脂によって接着する。基部１０の凹状開口部の底面に形成されている第２の電極４上に保護素子２を載置し、保護素子２の一方の電極を銀ペーストを用いて第２の電極４に電気的に接続し、固定する。
発光素子１の２つの電極を、金からなるワイヤ９によってそれぞれ第１の電極３および第２の電極４に電気的に接続する。また、保護素子２の他方の電極を、金からなるワイヤ９によって第１の電極３に電気的に接続する。
次に、保護素子２を覆うようにフィラー含有樹脂５をポッティング法を用いて形成する。ここで、フィラー含有樹脂５は、ＴｉＯ２からなるフィラー５ａと軟性を有し絶縁性の樹脂であるシリコーン樹脂（透明部材）とを混練したものであり、フィラー含有樹脂５の含有するフィラー５ａの割合は、シリコーン樹脂に対して重量比で例えば５０％である。ここでは、シリコーン樹脂は液状またはゲル状である。
次に、温度１５０℃の雰囲気中に３時間置きフィラー含有樹脂５を硬化する。
その後、蛍光体含有樹脂６を発光装置７０の凹状開口部内に注入し、さらに温度１５０℃の雰囲気中に３時間置き蛍光体含有樹脂６を硬化する。
硬化する際に、この樹脂の表面近傍には蛍光体６ａの少ない透光性のシリコーン樹脂からなる封止樹脂層８が形成され、発光素子１の近傍には蛍光体６ａが沈降して蛍光体含有樹脂層６が形成される。これにより、発光素子１、保護素子２、蛍光体含有樹脂６、および光反射壁７を保護することができる。ここで蛍光体含有樹脂６は、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕからなる黄色蛍光体６ａと透光性のシリコーン樹脂とを混練したものであり、黄色蛍光体６ａのシリコーン樹脂に対する重量比は０．１７３である。
ここで、透光性のシリコーン樹脂からなる封止樹脂層８と発光素子１の近傍の蛍光体６ａが沈降した蛍光体含有樹脂層６との界面は明確に分離されてはいない。
本実施の形態では、保護素子としてツェナーダイオードを用いたがこれに限らず、発光素子に印加され得る逆方向電圧を短絡する、または発光素子の動作電圧より高い所定の電圧以上の順方向電圧を短絡する素子であってもよく、例えばトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、またはＩＣ等であってもよい。また、保護素子は発光装置に搭載される公知の保護素子、例えば過熱保護素子、過電圧保護素子、過電流保護素子、または静電保護素子等であってもよい。また、保護素子は凹状開口部の隅部に載置することが好ましい。
また、発光素子および保護素子の数は複数でもよく、その場合少なくとも１つの保護素子、好ましくは全ての保護素子がフィラー含有樹脂に覆われている。発光素子は光度を向上させるために同一色の発光素子を複数配置してもよい。また、例えば、光の三原色に対応した複数の発光素子を組み合わせて配置することにより、発光装置の発光色を自由に調整することができる。
また、フィラー含有樹脂のフィラーとしてＴｉＯ２、ＳｉＯ２、アルミナ、窒化アルミニウム、またはムライト等を用いてもよい。フィラー含有樹脂の樹脂としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、またはポリアミドなどの耐候性に優れた透明樹脂等を用いてもよい。また、保護素子を覆う光反射性部材はフィラー含有樹脂に限らず、保護素子、基部１０上の配線、または電極（第１の電極または第２の電極）を短絡せず、光を反射する部材であればよい。また、光反射壁７の材質が、ＡｌＮ等、セラミック等の高温に耐える材質の場合には、フィラーを含有するガラスでもよい。また、この光反射性部材は発光素子からの光、または蛍光体が放出する光を反射すればよい。
蛍光体含有樹脂の透光性樹脂（透光性部材）としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、またはポリアミドなどの耐候性に優れた透明樹脂を用いてもよい。また、光反射壁７の材質が、ＡｌＮ等、セラミック等の高温に耐える材質の場合には、透光性樹脂の代わりにガラス等の透光性部材を用いてもよい。
尚、本実施の形態のように、蛍光体は保護素子に直接接触しないよう、保護素子を覆う光反射性部材の内部に入らないことが好ましい。
［実施の形態２］
図２は本発明の実施の形態２による発光装置７１を示す模式断面図である。本実施の形態において実施の形態１と同等の機能を有する部材または構成については詳細な説明を省略し、同一の符号を付す。
発光装置７１は、光を外部に放射する発光透光面の形状が円形に近い表面実装型のＬＥＤ発光装置である。発光装置７１は、基部１０、緑色ＬＥＤチップからなる発光素子１、およびＳｉのツェナーダイオードからなる保護素子２を備える。
基部１０は上面側が窪んだ凹状開口部を有する光反射壁７を備え、凹状開口部の底面には第１の電極３および第２の電極４が形成されている。第１の電極３および第２の電極４はそれぞれ発光装置７１の外部の電源に接続できるよう基部１０の下側へ伸びている。
凹状開口部の側面は、上側から底側へ向かって狭くなるよう傾斜した光反射壁７となっている。本実施の形態では光反射壁７は、発光素子１を囲うように全周に形成されている。そのため、発光素子１からの光をより多く発光装置７１の外部に反射することができる。
保護素子２は、光を反射するフィラー含有樹脂（光反射性部材）５によって覆われている。本実施の形態では、フィラー含有樹脂５は保護素子２を覆うように凸形状に形成されている。そのため、発光素子１から保護素子２の方向に出射された光は、傾斜したフィラー含有樹脂５の表面で上方へ反射されるので、発光装置７１の外部への光の取り出し効率が高くなる。
本実施の形態の発光装置７１は、以下の工程により製作することができる。
ポリフタルアミド（ＰＰＡ）で形成された基部１０の凹状開口部の底面に形成されている第１の電極３上に発光素子１を載置し、シリコーン樹脂によって接着する。基部１０の凹状開口部の底面に形成されている第２の電極４上に保護素子２を載置し、保護素子２の一方の電極を銀ペーストを用いて第２の電極４に電気的に接続し、固定する。
発光素子１の２つの電極を、金からなるワイヤ９によってそれぞれ第１の電極３および第２の電極４に電気的に接続する。また、保護素子２の他方の電極を、金からなるワイヤ９によって第１の電極３に電気的に接続する。
次に、保護素子２を覆って凸形状になるようにフィラー含有樹脂５をポッティング法を用いて形成する。ここで、フィラー含有樹脂５は、ＴｉＯ２からなるフィラー５ａと透明部材である絶縁性を有するシリコーン樹脂とを混練したものであり、フィラー含有樹脂５の含有するフィラー５ａの割合は、シリコーン樹脂に対して重量比で例えば５０％である。ここでは、シリコーン樹脂は軟性を有する液状またはゲル状である。
次に、温度１５０℃の雰囲気中に３時間置きフィラー含有樹脂５を硬化する。
その後、透光性のシリコーン樹脂からなる封止樹脂８を発光装置７１の凹状開口部内に注入し、凹状開口部内を満たす。さらに温度１５０℃の雰囲気中に３時間置き封止樹脂を硬化する。これにより、発光素子１、保護素子２、および光反射壁７を保護することができる。
［実施の形態３］
図３は本発明の実施の形態３による発光装置７２を示す模式平面図であり、図４は図３に示すＡ−Ａ断面を示す模式断面図である。図３においては、凹状開口部の内部を詳細に示すために、蛍光体および封止樹脂を図示していない。本実施の形態において実施の形態２と同等の機能を有する部材または構成については詳細な説明を省略し、同一の符号を付す。
発光装置７２は、光を外部に放射する発光透光面の形状が円形に近い小型パッケージ型のＬＥＤ発光装置である。発光装置７２は、基部１０、青色ＬＥＤチップからなる発光素子１、およびＳｉのツェナーダイオードからなる保護素子２を備える。
基部１０は発光面となる上面側が窪んだ凹状開口部を有する光反射壁７を備え、凹状開口部の底面には第１の電極３および第２の電極４が形成されている。第１の電極３および第２の電極４はそれぞれ発光装置７２の外部の電源に接続できるようそれぞれが基部１０の外部へ伸びている。
凹状開口部の側面は、上側から底側へ向かって狭くなるよう傾斜した光反射壁７となっている。本実施の形態では光反射壁７は、発光素子１を囲うように全周に形成されている。そのため、発光素子１からの光をより多く発光装置７２の外部に反射することができる。
保護素子２は、光を反射するフィラー含有樹脂（光反射性部材）５によって覆われている。本実施の形態では、フィラー含有樹脂５は、保護素子２と溝部２０とを覆い、連続的に形成されている。さらに、フィラー含有樹脂５の表面と光反射壁７とは繋がっており、フィラー含有樹脂５の表面は光反射壁７と共に、発光素子１からの光を発光装置７２の外部へ光を反射する光反射面を形成している。
これによると、発光素子１は全周を光反射面で囲われているため、発光素子１から出射された光は光反射面によって反射され、保護素子２に吸収されることなく発光装置７２の外部へ放出される。
また、蛍光体含有樹脂６は発光素子１とフィラー含有樹脂５とを覆っている。
本実施の形態の発光装置７２は、以下の工程により製作することができる。
ポリフタルアミド（ＰＰＡ）で形成された基部１０の凹状開口部の底面に形成されている第１の電極３上に発光素子１を載置し、シリコーン樹脂によって接着し固定する。基部１０の凹状開口部の底面に形成されている第２の電極４上に保護素子２を載置し、保護素子２の一方の電極を銀ペーストを用いて第２の電極４に電気的に接続し、固定する。
発光素子１の２つの電極を、金からなるワイヤ９によってそれぞれ第１の電極３および第２の電極４に電気的に接続する。また、保護素子２の他方の電極を、金からなるワイヤ９によって第１の電極３に電気的に接続する。
次に、保護素子２を覆って光反射壁７に接続するようにフィラー含有樹脂５をポッティング法を用いて形成する。ここで、フィラー含有樹脂５は、ＴｉＯ２からなるフィラー５ａと透明部材である絶縁性を有するシリコーン樹脂とを混練したものであり、フィラー含有樹脂５の含有するフィラー５ａの割合は、シリコーン樹脂に対して重量比で例えば４５％である。ここでは、シリコーン樹脂は軟性を有する液状またはゲル状である。
次に、温度１５０℃の雰囲気中に３時間置きフィラー含有樹脂５を硬化する。
その後、蛍光体含有樹脂６を発光装置７２の凹状開口部内に注入し、さらに温度１５０℃の雰囲気中に３時間置き蛍光体含有樹脂６を硬化する。
硬化する際に、この樹脂の表面近傍には蛍光体６ａの少ない透光性のシリコーン樹脂からなる封止樹脂層８が形成され、発光素子１の近傍には蛍光体６ａが沈降して蛍光体含有樹脂層６が形成される。これにより、発光素子１、保護素子２、蛍光体含有樹脂６、および光反射壁７を保護することができる。
ここで蛍光体含有樹脂６は、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕからなる黄色蛍光体６ａと透光性のシリコーン樹脂とを混練したものであり、黄色蛍光体６ａのシリコーン樹脂に対する重量比は０．１１８である。
［実施の形態４］
図５は本発明の実施の形態４による発光装置７３を示す模式平面図であり、図６は図５に示すＢ−Ｂ断面を示す模式断面図である。図３においては、凹状開口部の内部を詳細に示すために、蛍光体および封止樹脂を図示していない。本実施の形態において実施の形態３と同等の機能を有する部材または構成については詳細な説明を省略し、同一の符号を付す。
基部１０は発光面となる上面側が窪んだ凹状開口部を有する光反射壁７を備え、凹状開口部の底面には第１の電極３および第２の電極４が形成されている。第１の電極３および第２の電極４はそれぞれ発光装置７３の外部の電源に接続できるようそれぞれが基部１０の外部へ伸びている。
凹状開口部の側面は、上側から底側へ向かって狭くなるよう傾斜した光反射壁７となっている。本実施の形態では光反射壁７は、発光素子１を囲うように形成されている。そして、光反射壁７はその一部に穴部（凹部）７ａを有しており、本実施の形態では穴部７ａの底面には第２の電極４が広がっている。光反射壁７の穴部７ａでは、第２の電極４上に保護素子２が載置されており、銀ペーストによって第２の電極４と保護素子２の一方の電極とが電気的に接続されている。
保護素子２は、光を反射するフィラー含有樹脂（光反射性部材）５によって覆われている。本実施の形態では、フィラー含有樹脂５は、保護素子２を覆い、光反射壁７の穴部７ａを埋めるように形成されている。そして、フィラー含有樹脂５の保護素子２側の表面と光反射壁７とは連続的に繋がっており、フィラー含有樹脂５の保護素子２側の表面は光反射壁７と共に、発光素子１からの光を発光装置７３の外部へ光を反射する連続した光反射面を形成している。
これによると、発光素子１は全周を連続的な光反射面で囲われているため、発光素子１から出射された光は光反射面によって反射され、保護素子２に吸収されることなく発光装置７３の外部へ放出される。また、発光素子１から出射された光は、傾斜した光反射面で上方（発光装置７３の発光面となる側）へ反射されるので、発光装置７３の外部への光の取り出し効率が高くなる。
尚、フィラー含有樹脂５で形成される光反射面は、光反射壁７で形成される光反射面と同じ形状であることが好ましい。この場合、発光素子１からの光を反射する方向にむらがなく、均一に光を反射することができるため、発光装置７３の色むらおよび輝度むらを低減することができる。
また、凹状開口部内に保護素子２を配置する必要がないのでスペースが節約でき、発光装置７３の小型化が可能となる。さらに、穴部７ａの底面は凹状開口部の底面と同一面とすることができるので、凹状開口部に形成する第１の電極および第２の電極の形状が簡単ですみ、片面が一方の電極になっている保護素子２と第２の電極との接続も銀ペーストを用いて容易に行うことができる。そのため、発光装置７３を低コストで製作することが可能となる。
また、青色ＬＥＤからなる発光素子１は緑色蛍光体６ｂと赤色蛍光体６ｃとを含む蛍光体含有樹脂６によって覆われており、そのため発光装置７３としての発光色は白色となる。
本実施形態では、穴部（凹部）７ａは、光反射壁７を凹状開口部の底面から上面側にかけて除去した形状であるが、穴部７ａの形状はこれに限らず、光反射壁７の光を反射する面の一部に凹部を設け、凹部の上面側には光反射壁７が除去されずに残っているような形状でもよい。
本実施の形態の発光装置７３は、以下の工程により製作することができる。
ポリフタルアミド（ＰＰＡ）で形成された基部１０に形成された光反射壁７の一部を除去し、凹状開口部の底面に形成されている第２の電極４が露出するように穴部７ａを形成する。
基部１０の凹状開口部の底面に形成されている第１の電極３上に発光素子１を載置し、シリコーン樹脂によって接着する。第２の電極４上であり、光反射壁７の穴部７ａである位置に保護素子２を載置し、保護素子２の一方の電極を銀ペーストを用いて第２の電極４に電気的に接続し、固定する。
発光素子１の２つの電極を、金からなるワイヤ９によってそれぞれ第１の電極３および第２の電極４に電気的に接続する。また、保護素子２の他方の電極を、金からなるワイヤ９によって第１の電極３に電気的に接続する。
次に、保護素子２を覆って、フィラー含有樹脂５の表面が光反射壁７と連続な光反射面を形成するように、ポッティング法を用いてフィラー含有樹脂５を形成する。ここで、フィラー含有樹脂５は、アルミナからなるフィラー５ａと透明部材である絶縁性を有するシリコーン樹脂とを混練したものである。フィラー含有樹脂５の含有するフィラー５ａの割合は、シリコーン樹脂に対して重量比で例えば４５％である。このシリコーン樹脂として粘度２Ｐａ・ｓの高粘度のシリコーン樹脂を用いる。ここでは、シリコーン樹脂は軟性を有する液状またはゲル状である。
次に、温度１５０℃の雰囲気中に３時間置きフィラー含有樹脂５を硬化する。フィラー含有樹脂５は光反射壁７の一部を除去して形成した穴部７ａを埋め、フィラー含有樹脂５の表面が光反射壁７と連続な光反射面を形成している。
その後、蛍光体含有樹脂６を発光装置７２の凹状開口部内、すなわち光反射壁７の内側に注入し、さらに温度１５０℃の雰囲気中に３時間置き蛍光体含有樹脂６を硬化する。
硬化する際に、この樹脂の表面近傍には蛍光体６ｂ・６ｃの少ない透光性のシリコーン樹脂からなる封止樹脂層８が形成され、発光素子１の近傍には蛍光体６ｂ・６ｃが沈降して蛍光体含有樹脂層６が形成される。これにより、発光素子１、保護素子２、蛍光体含有樹脂６、および光反射壁７を保護することができる。ここで、蛍光体含有樹脂６は、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅからなる緑色蛍光体６ｂとＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕからなる赤色蛍光体６ｃと透光性のシリコーン樹脂とを混練したものであり、緑色蛍光体６ｂおよび赤色蛍光体６ｃを合わせた蛍光体のシリコーン樹脂に対する重量比は０．１１８である。このシリコーン樹脂として粘度０．３Ｐａ・ｓの樹脂を用いる。
本実施の形態では、フィラー含有樹脂５のシリコーン樹脂として高粘度のシリコーン樹脂を用いるため、光反射壁７の表面とほぼ同じ形状をしたフィラー含有樹脂５を容易に形成することができる。そのため、容易にフィラー含有樹脂５の表面が光反射壁７と連続な光反射面を形成するようにできる。
［実施の形態５］
図７は本発明の実施の形態５による発光装置７４を示す模式平面図であり、図８は図７に示す発光装置７４を示す模式断面図である。本実施の形態において実施の形態４と同等の機能を有する部材または構成については詳細な説明を省略し、同一の符号を付す。
発光装置７４は、基板１１上に発光面が形成された表面実装型のＬＥＤ発光装置である。発光装置７４は、基板１１、青色ＬＥＤチップからなる発光素子１、およびＳｉのツェナーダイオードからなる保護素子２を備える。
ＡｌＮ基板からなる絶縁性の基板（基部）１１の上側面（発光装置７４の発光面が形成される側の面）には第１の電極３および第２の電極４が形成されている。基板１１の下側面には、基板１１を挟んで第１の電極３および第２の電極４と対向する位置に外部の電源に接続できるよう、外部接続ランド３１・３２が形成されている。第１の電極３および第２の電極４は、それぞれ基板１１に形成されたスルーホール３１ａ・３２ａを介して外部接続ランド３１・３２に電気的に接続されている。
第１の電極３上には発光素子１が載置され、銀ペーストによって接着されている。第２の電極４上には保護素子２が載置され、銀ペーストを用いて接着されている。発光素子１の一方の電極は、金からなるワイヤ９によって第２の電極４に接続され、発光素子１の他方の電極は銀ペーストによって第１の電極３に接続されている。保護素子２の一方の電極は、ワイヤ９によって第１の電極３に接続され、保護素子２の他方の電極は、銀ペーストによって第２の電極４に接続されている。すなわち、発光素子１と保護素子２とは、第１の電極３と第２の電極４との間で並列に接続されている。
保護素子２は、光を反射するフィラー含有樹脂（光反射性部材）５によって覆われている。本実施の形態では、フィラー含有樹脂５は保護素子２を覆うように凸形状に形成されている。さらに、フィラー含有樹脂５は溝部２０を覆い、連続的に形成されている。そのため、発光素子１から保護素子２の方向に出射された光は、傾斜したフィラー含有樹脂５の表面で上方へ反射されるので、発光装置７４の外部への光の取り出し効率が高くなる。
また、蛍光体含有樹脂６は発光素子１とフィラー含有樹脂５とを覆っている。
本実施の形態の発光装置７４は、以下の工程により製作することができる。
ＡｌＮ基板からなる基板１１の上側面に形成されている第１の電極３上に発光素子１を載置し、発光素子１の一方の電極を銀ペーストによって第１の電極３に電気的に接続し固定する。基板１１の上側面に形成されている第２の電極４上に保護素子２を載置し、保護素子２の一方の電極を銀ペーストを用いて第２の電極４に電気的に接続し固定する。
発光素子１の他方の電極を、金からなるワイヤ９によって第２の電極４に電気的に接続する。また、保護素子２の他方の電極を、金からなるワイヤ９によって第１の電極３に電気的に接続する。
次に、保護素子２を覆って凸形状になるようにフィラー含有樹脂５をポッティング法を用いて形成する。また、このフィラー含有樹脂５は第１の電極３と第２の電極４との間の溝部２０をも覆うように形成する。ここで、フィラー含有樹脂５は、ＳｉＯ２からなるフィラー５ａと透明部材である絶縁性を有するシリコーン樹脂とを混練したものであり、フィラー含有樹脂５の含有するフィラー５ａの割合は、シリコーン樹脂に対して重量比で例えば５０％である。ここでは、シリコーン樹脂は軟性を有する液状またはゲル状である。
次に、温度１５０℃の雰囲気中に３時間置きフィラー含有樹脂５を硬化する。
その後、蛍光体含有樹脂６を発光素子１およびフィラー含有樹脂５を覆うように直方体形状に形成し、さらに温度１５０℃の雰囲気中に３時間置き蛍光体含有樹脂６を硬化する。ここで、蛍光体含有樹脂６は、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕからなる緑色蛍光体６ｂとＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕからなる赤色蛍光体６ｃと透光性のシリコーン樹脂とを混練したものであり、緑色蛍光体６ｂおよび赤色蛍光体６ｃを合わせた蛍光体のシリコーン樹脂に対する重量比は０．１である。これにより、発光素子１、および保護素子２を保護することができる。
［フィラー含有樹脂］
フィラー含有樹脂に含まれるフィラーは、ミー散乱によって光を反射（散乱）するので、発光素子１からの光の波長より大きい粒径を有することが好ましい。また、本願のように樹脂にフィラーを混合させている場合、樹脂の屈折率に対してフィラーの屈折率が高いほど反射効果が高くなる。そのため、フィラーの屈折率が高い方が好適である。
また、非特許文献１には、種々の物質とその屈折率とが示されている。これらはフィラーとして適用可能な一例である。
［蛍光体］
蛍光体として、黄色蛍光を発するＥｕ（ユーロピウム）を賦活したα−サイアロンである、Ｃａ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ、あるいはＢＯＳＥ：Ｅｕ系である（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：ＣｅまたはＴｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、を用いてもよい。
また蛍光体として、緑色蛍光を発する（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｅｕ（ユーロピウム）を賦活したβ−サイアロンである（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｂａ１．５Ｓｒ０．５ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、（Ｚｎ，Ｍｎ）２ＳｉＯ４、ＢａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・Ａｌ２Ｏ３：Ｍｎ、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９：ＴｂまたはＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ、を用いてもよい。
また蛍光体として、赤色蛍光を発するＥｕ（ユーロピウム）を賦活した純窒化物であるカズン（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｚｎ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ３、（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）２Ｏ３、ＹＶＯ４：ＥｕまたはＬａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍ、を用いてもよい。
もちろん蛍光体として上記の複数の蛍光物質を組み合わせて用いてもよく、上記した蛍光物質以外の公知の蛍光物質を用いてもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源などに使用することができる。
本発明の実施の形態１による発光装置を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態２による発光装置を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態３による発光装置を示す模式平面図である。 図３に示すＡ−Ａ断面を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態４による発光装置を示す模式平面図である。 図５に示すＢ−Ｂ断面を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態５による発光装置を示す模式平面図である。 図７に示す発光装置を示す模式断面図である。 従来の表面実装型の発光装置を示す模式断面図である。 従来の表面実装型の発光装置を示す模式斜視図である。
符号の説明
７０、７１、７２、７３、７４ 発光装置
１ 発光素子
２ 保護素子
３ 第１の電極
４ 第２の電極
５ フィラー含有樹脂（光反射性部材）
５ａ フィラー
６ 蛍光体含有樹脂（透光性部材）
６ａ、６ｂ、６ｃ 蛍光体
７ 光反射壁
７ａ 穴部（凹部）
８ 封止樹脂（透光性部材）
９ ワイヤ

Claims (12)

  1. 絶縁性の基部と、上記基部の一方の側に載置された発光素子と、上記基部の上記発光素子と同じ側に載置され上記発光素子を保護する保護素子とを備える発光装置において、
    上記保護素子は、光を反射する光反射性部材によって覆われ、
    上記光反射性部材は、硬化前に軟性を有する透明部材に、上記発光素子が発する光の波長より大きい粒径の、光反射性あるいは光散乱性を有するフィラーを含有させたものであり、
    上記発光装置は、
    上記発光素子を囲うように上記基部の上記発光素子と同じ側に配置され、光を反射する光反射壁を備え、
    上記光反射性部材の表面は、上記光反射壁と繋がっており、上記光反射性部材の表面は上記光反射壁と共に、上記発光素子からの光を上記発光装置の外部へ反射する光反射面を形成しており、上記光反射面は、上記発光素子を囲う連続した面であることを特徴とする発光装置。
  2. 上記光反射壁はその一部に凹部を有し、上記保護素子は上記凹部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 上記光反射面の上記光反射性部材で形成された部分は、上記光反射面の上記光反射壁で形成された部分と同じ形状であることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
  4. 上記基部上には、２つの電極が形成されており、上記光反射性部材が上記２つの電極間の隙間の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  5. 上記発光素子を透光性部材で覆っていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 上記透光性部材は、上記発光素子からの光を吸収する蛍光体を含有することを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
  7. 上記光反射性部材に覆われる上記保護素子は、複数個であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光装置。
  8. 上記保護素子は、過熱、過電圧、または過電流から上記発光素子を保護することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発光装置。
  9. 上記保護素子は、上記発光素子に印加される逆方向の電圧または順方向の過電圧から上記発光素子を保護するツェナーダイオードからなることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発光装置。
  10. 上記透明部材は、透明樹脂またはガラスからなることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の発光装置。
  11. 上記フィラーは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、アルミナ、窒化アルミニウム、またはムライトからなることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
  12. 上記透明樹脂は、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、またはポリアミドからなることを特徴とする請求項１０または１１に記載の発光装置。
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