JP5296690B2 - 光源 - Google Patents
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Description
本発明は、基板に実装された半導体発光素子が封止体により被覆・封止されてなる光源に関する。
半導体発光素子の一例であるＬＥＤ素子を用いた光源として、基板と、当該基板の主面に実装されたＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子を被覆・封止するように前記基板に形成された透光性の封止体とを備えるものがある。
前記封止体は、ＬＥＤ素子から発せられた光を所望の光色に変換するための蛍光体を含んだ樹脂材料により構成されることが多い。
前記封止体は、ＬＥＤ素子から発せられた光を所望の光色に変換するための蛍光体を含んだ樹脂材料により構成されることが多い。
しかしながら、上記構成の光源では、ＬＥＤ素子からの光を所望の光色に変換する際の熱エネルギにより蛍光体が蓄熱する。この熱により封止体の温度が上昇し、当該封止体により被覆・封止されているＬＥＤ素子の温度も上昇する。この温度上昇により、ＬＥＤ素子の発光効率が低下するという課題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、封止体の放熱を促進することができる光源を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、封止体の放熱を促進することができる光源を提供することを目的とする。
本発明に係る光源は、半導体発光素子が実装された基板の主面に、前記半導体発光素子を被覆・封止し且つ蛍光体を含んだ透光性の封止体が冠着されている光源において、前記基板の主面における前記封止体が冠着されている域内に、前記基板から前記封止体内に突入して前記封止体内の熱を前記基板に伝導させる熱伝導体が設けられていることを特徴としている。
上記構成によれば、封止体の熱が基板に伝熱される。
また、本発明に係る光源は、前記封止体は、前記蛍光体と無機材料とを含むことを特徴とし、あるいは、前記封止体は、前記蛍光体と有機材料とを含むことを特徴としている。
また、前記熱伝導体は、先細り形状をしていることを特徴とし、あるいは、前記熱伝導体の外周面が、光反射面となっていることを特徴としている。
また、本発明に係る光源は、前記封止体は、前記蛍光体と無機材料とを含むことを特徴とし、あるいは、前記封止体は、前記蛍光体と有機材料とを含むことを特徴としている。
また、前記熱伝導体は、先細り形状をしていることを特徴とし、あるいは、前記熱伝導体の外周面が、光反射面となっていることを特徴としている。
以下、発明の一実施の形態として、半導体発光素子にＬＥＤ素子を用いた光源について説明する。
１．全体の概略
図１は、本実施の形態に係る光源の斜視図であり、内部の様子が分かるように光源の一部を切り欠いている。
１．全体の概略
図１は、本実施の形態に係る光源の斜視図であり、内部の様子が分かるように光源の一部を切り欠いている。
光源１は、図１に示すように、主面５ａに配線パターン３を有する基板５と、基板５の主面５ａに実装された複数のＬＥＤ素子Ｄｎｍと、ＬＥＤ素子Ｄｎｍを被覆・封止するように冠着された封止体７と、基板５の主面５ａに凸設された複数の凸体（本発明の「熱伝導体」に相当する。）１１を備える。
図２は、封止体を取り除いた状態の光源の平面図であり、図３は、光源の回路図である。
図２は、封止体を取り除いた状態の光源の平面図であり、図３は、光源の回路図である。
実施の形態に係る光源１は、図２及び図３に示すように、１２個のＬＥＤ素子Ｄｎｍを有している。これらのＬＥＤ素子Ｄｎｍは、２つの給電端子３ａ，３ｂを有する配線パターン３に電気的に接続されている。ここで、給電端子３ａは、例えば正極側の端子であり、給電端子３ｂは、例えば負極側の端子である。
上記１２個のＬＥＤ素子Ｄｎｍの各々は、３つのＬＥＤ素子を直列接続した４個の直列群Ａｎ（ｎは１〜４の自然数である。）が並列となる状態で接続されている。ここで、ＬＥＤ素子Ｄｎｍの符号は、「ｎ」が４つの直列群Ａｎの「ｎ」に対応させ、「ｍ」がｎ番目の直列群Ａｎを構成しているＬＥＤ素子であって負極側の給電端子３ｂ側から数える。例えば、２番目の直列群Ａ２を構成するＬＥＤ素子は、「Ｄ２１」、「Ｄ２２」、「Ｄ２３」で表される。
上記１２個のＬＥＤ素子Ｄｎｍの各々は、３つのＬＥＤ素子を直列接続した４個の直列群Ａｎ（ｎは１〜４の自然数である。）が並列となる状態で接続されている。ここで、ＬＥＤ素子Ｄｎｍの符号は、「ｎ」が４つの直列群Ａｎの「ｎ」に対応させ、「ｍ」がｎ番目の直列群Ａｎを構成しているＬＥＤ素子であって負極側の給電端子３ｂ側から数える。例えば、２番目の直列群Ａ２を構成するＬＥＤ素子は、「Ｄ２１」、「Ｄ２２」、「Ｄ２３」で表される。
なお、個々のＬＥＤ素子の位置等を特定して表す必要がない場合は、ＬＥＤ素子の符号は、単に「Ｄｎｍ」を用いることにする。
図４の（ａ）は光源の縦断面図を示し、図４の（ｂ）は図４の（ａ）のＡ部の拡大図であり、図４の（ｃ）は図４の（ｂ）のＢ部の拡大図である。
各ＬＥＤ素子Ｄｎｍは、図４の（ａ）に示すように、基板５に実装され、且つ封止体７により被覆されている。この状態では、各ＬＥＤ素子Ｄｎｍは封止体により気密封止され、ＬＥＤ素子Ｄｎｍが外気に触れない或いは封止体７の周りの外気と連通しないようになっている。
図４の（ａ）は光源の縦断面図を示し、図４の（ｂ）は図４の（ａ）のＡ部の拡大図であり、図４の（ｃ）は図４の（ｂ）のＢ部の拡大図である。
各ＬＥＤ素子Ｄｎｍは、図４の（ａ）に示すように、基板５に実装され、且つ封止体７により被覆されている。この状態では、各ＬＥＤ素子Ｄｎｍは封止体により気密封止され、ＬＥＤ素子Ｄｎｍが外気に触れない或いは封止体７の周りの外気と連通しないようになっている。
次にＬＥＤ素子Ｄｎｍの実装について、図４の（ｂ）に示すＬＥＤ素子Ｄ４２を用いて説明する。なお、他のＬＥＤ素子Ｄｎｍも当該ＬＥＤ素子４２と同様に実装されている。
ＬＥＤ素子Ｄ４２は、裏面にＰ型電極とＮ型電極との両極を備える片面電極型であり、これらの電極が、例えば、バンプ９ａ，９ｂにより、配線パターン３に接続・実装されている。なお、このとき、ＬＥＤ素子Ｄ４２は、配線パターン３からはみ出したバンプ９ａ，９ｂによって基板５の主面５ａとも結合されている。
ＬＥＤ素子Ｄ４２は、裏面にＰ型電極とＮ型電極との両極を備える片面電極型であり、これらの電極が、例えば、バンプ９ａ，９ｂにより、配線パターン３に接続・実装されている。なお、このとき、ＬＥＤ素子Ｄ４２は、配線パターン３からはみ出したバンプ９ａ，９ｂによって基板５の主面５ａとも結合されている。
基板５の主面５ａにおけるＬＥＤ素子Ｄｎｍが実装されていない領域には、図４の（ｃ）に示すように、基板５の主面５ａに凸体１１が複数形成されている。ここでの凸体１１は、主面５ａと直交する方向（鉛直方向である。）に突出している。
封止体７は、有機材料、例えば樹脂材料７ａと、蛍光体１３とが混入されてなるものから構成される。蛍光体１３は、ＬＥＤ素子Ｄｎｍからの光を所望の光色に変換するものであり、変換時のエネルギにより蓄熱する。この熱は、近くに配された上記の凸体１１に伝わり、その後、基板５へと伝わる。例えば、光源１がヒートシンクを有する灯具に装着されている（基板５とヒートシンクとが密着する。）場合は、基板５からヒートシンクへと伝わり、結果的に、蛍光体１３に蓄熱した熱の放出がなされたことになる。
封止体７は、有機材料、例えば樹脂材料７ａと、蛍光体１３とが混入されてなるものから構成される。蛍光体１３は、ＬＥＤ素子Ｄｎｍからの光を所望の光色に変換するものであり、変換時のエネルギにより蓄熱する。この熱は、近くに配された上記の凸体１１に伝わり、その後、基板５へと伝わる。例えば、光源１がヒートシンクを有する灯具に装着されている（基板５とヒートシンクとが密着する。）場合は、基板５からヒートシンクへと伝わり、結果的に、蛍光体１３に蓄熱した熱の放出がなされたことになる。
なお、光源は、基板におけるＬＥＤ素子が実装されている面と反対側の面にヒートシンクが設けられている構造であっても良い。
２．実施例
上記構成の光源１についての具体的な実施例について説明する。
基板５は、アルミナ等のセラミック基板が用いられ、長さＬｓが３７（ｍｍ）、幅Ｂｓが１２（ｍｍ）、厚さＴｓが０．８（ｍｍ）である（図２及び図４の（ａ）参照。）。基板５の主面５ａに形成されている配線パターン３は、１０（μｍ）の銅箔をエッチングすることで、所定パターンとしている。
２．実施例
上記構成の光源１についての具体的な実施例について説明する。
基板５は、アルミナ等のセラミック基板が用いられ、長さＬｓが３７（ｍｍ）、幅Ｂｓが１２（ｍｍ）、厚さＴｓが０．８（ｍｍ）である（図２及び図４の（ａ）参照。）。基板５の主面５ａに形成されている配線パターン３は、１０（μｍ）の銅箔をエッチングすることで、所定パターンとしている。
ＬＥＤ素子Ｄｎｍは、底面が０．８（ｍｍ）×０．８（ｍｍ）の正方形で、高さが０．３１（ｍｍ）の略直方体形状をしており、ＩｎＧａＮ系のものが使用されている。このＬＥＤ素子Ｄｎｍから発せられる光色は青色である。
封止体７の樹脂材料７ａには、例えばシリコーン樹脂が利用され、蛍光体１３には、例えば黄色発光のものが利用されている。これにより、ＬＥＤ素子Ｄｎｍから発せられた青色光は、蛍光体１３によって色変換され、光源１から黄色の光が発せられる。
封止体７の樹脂材料７ａには、例えばシリコーン樹脂が利用され、蛍光体１３には、例えば黄色発光のものが利用されている。これにより、ＬＥＤ素子Ｄｎｍから発せられた青色光は、蛍光体１３によって色変換され、光源１から黄色の光が発せられる。
封止体７は、１２個のＬＥＤ素子Ｄｎｍ、多数の凸体１１及び配線パターン３のうち給電端子３ａ，３ｂを除く他の部分を被覆・封止している。封止体７の大きさは、長さＬｒが２６（ｍｍ）、幅Ｂｒが８（ｍｍ）、厚さＴｒが１．５（ｍｍ）である（図２及び図４の（ａ）参照。）。
封止体内における蛍光体の濃度は、例えば、昼白色用の蛍光体の場合は、８（ｗｔ％）〜１０（ｗｔ％）の範囲（望ましい値は９．１（ｗｔ％）である。）であり、温白色用の蛍光体の場合は、１０．５（ｗｔ％）〜１２（ｗｔ％）の範囲（望ましい値は１１．２（ｗｔ％）である。）が望ましい。これは、所望の色温度での経時的変化を少なくできるからである。
封止体内における蛍光体の濃度は、例えば、昼白色用の蛍光体の場合は、８（ｗｔ％）〜１０（ｗｔ％）の範囲（望ましい値は９．１（ｗｔ％）である。）であり、温白色用の蛍光体の場合は、１０．５（ｗｔ％）〜１２（ｗｔ％）の範囲（望ましい値は１１．２（ｗｔ％）である。）が望ましい。これは、所望の色温度での経時的変化を少なくできるからである。
複数のＬＥＤ素子Ｄｎｍは、図２に示すように、見かけ上２行６列に配されており、行及び列方向に隣接するＬＥＤ素子Ｄｎｍ間の距離（ＬＥＤ素子Ｄｎｍの中心同士の間隔である。）Ｐ１，Ｐ２は略３．８（ｍｍ）である（図４の（ａ）参照。）。
図５の（ａ）は、凸体の分布を説明する図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部拡大図であり、（ｃ）は、凸体の側面図である。
図５の（ａ）は、凸体の分布を説明する図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部拡大図であり、（ｃ）は、凸体の側面図である。
凸体１１が形成されている領域Ｒ２は、ＬＥＤ素子Ｄｎｍを囲む領域Ｒ１を除く領域である。前記領域Ｒ１は、略正方形状をし、この一辺と、当該一辺に対向するＬＥＤ素子Ｄｎｍの側面（平面視における端縁である。）との距離が０．５（ｍｍ）であり、その一辺の長さＬ１，Ｌ２が１．８（ｍｍ）である。なお、領域Ｒ１を正方形の範囲としているのは、熱の均一放散を行うためである。
領域Ｒ２に形成されている凸体１１は、図５の（ｂ）に示すように、１辺が０．１（ｍｍ）の正方形の各１辺上に５個の凸体１１の中心が位置する状態で、縦・横に５個ずつ配されている。つまり、凸体１１の形成密度は、０．０１（ｍｍ２）当り１７個形成されている。
凸体１１は、図５の（ｂ）及び（ｃ）に示すように円柱状をしており、その底面（横断面の円形である。）の直径Ｄ１が１０（μｍ）で、高さＨ１が２０（μｍ）である。これら凸体１１は、例えば金（Ａｕ）材料により構成されている。
凸体１１は、図５の（ｂ）及び（ｃ）に示すように円柱状をしており、その底面（横断面の円形である。）の直径Ｄ１が１０（μｍ）で、高さＨ１が２０（μｍ）である。これら凸体１１は、例えば金（Ａｕ）材料により構成されている。
なお、凸体１１は、インクジェット方式でバンプを形成する技術を応用して形成されている。また、凸体１１の熱伝導率は２９０（Ｗ／ｍ・Ｋ）で、封止体７の熱伝導率は０．８３（Ｗ／ｍ・Ｋ）〜４（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。
３．試験結果
上記実施例で説明した光源１をヒートシンク（１５）に載置させた状態で、全ＬＥＤ素子Ｄｎｍを点灯させた際の光源の温度を測定した。
３．試験結果
上記実施例で説明した光源１をヒートシンク（１５）に載置させた状態で、全ＬＥＤ素子Ｄｎｍを点灯させた際の光源の温度を測定した。
図６は、温度測定時の概略図である。
ヒートシンク１５は、長さＬｈが５０（ｍｍ）、幅Ｂｈが２５（ｍｍ）、厚さＴｈが１５（ｍｍ）の略直方体形状をし、その体積が５４（ｃｍ３）である。ヒートシンク１５の材料は、例えば、アルミ材料や白色／黒色アルマイトなどのメッキ加工を施したアルミ材料で、光源１を載置する載置面１５ａの反対側に放熱用のフィン１５ｂが形成されている。
ヒートシンク１５は、長さＬｈが５０（ｍｍ）、幅Ｂｈが２５（ｍｍ）、厚さＴｈが１５（ｍｍ）の略直方体形状をし、その体積が５４（ｃｍ３）である。ヒートシンク１５の材料は、例えば、アルミ材料や白色／黒色アルマイトなどのメッキ加工を施したアルミ材料で、光源１を載置する載置面１５ａの反対側に放熱用のフィン１５ｂが形成されている。
光源１は、ヒートシンク１５の載置面１５ａの略中央に載置された状態で、１つの直列群Ａｎｍにつき２００（ｍＡ）の電流が流れるように、合計で８００（ｍＡ）の電流が投入されている。なお、この際の投入電圧は１０．５（Ｖ）である。
測定箇所は、列方向（図２におけるＸ方向である。）に隣接する２つのＬＥＤ素子（ここでは、Ｄ３３とＤ４３である。）の中心を結ぶＺ−Ｚ線上の４箇所である。この４箇所は、ヒートシンク１５上であって光源１の外側に位置する測定箇所Ｌ１、基板５上であって封止体７の外側に位置する測定箇所Ｌ２、封止体７上であってＬＥＤ素子Ｄ４３が実装されている部分よりも外側に位置する測定箇所Ｌ３、ＬＥＤ素子Ｄ４３上に位置する測定箇所Ｌ４である。
測定箇所は、列方向（図２におけるＸ方向である。）に隣接する２つのＬＥＤ素子（ここでは、Ｄ３３とＤ４３である。）の中心を結ぶＺ−Ｚ線上の４箇所である。この４箇所は、ヒートシンク１５上であって光源１の外側に位置する測定箇所Ｌ１、基板５上であって封止体７の外側に位置する測定箇所Ｌ２、封止体７上であってＬＥＤ素子Ｄ４３が実装されている部分よりも外側に位置する測定箇所Ｌ３、ＬＥＤ素子Ｄ４３上に位置する測定箇所Ｌ４である。
測定箇所Ｌ１〜Ｌ４の温度測定は、非接触型の温度測定器を用いて行い、全ＬＥＤ素子Ｄｎｍを点灯させてから３０秒経過後に測定した。
測定に用いた光源は、上述したが実施例で説明した本発明に係る光源１（以下、「発明品」という。）、実施例で説明した光源１における封止体が樹脂材料だけ（蛍光体を含んでいない。）で構成され且つ凸体を有しない光源（以下、「比較品１」という。）、実施例で説明した光源１における凸体を有しない光源（以下、「比較品２」という。）の３種類である。
測定に用いた光源は、上述したが実施例で説明した本発明に係る光源１（以下、「発明品」という。）、実施例で説明した光源１における封止体が樹脂材料だけ（蛍光体を含んでいない。）で構成され且つ凸体を有しない光源（以下、「比較品１」という。）、実施例で説明した光源１における凸体を有しない光源（以下、「比較品２」という。）の３種類である。
図７の（ａ）は、発明品と比較品との温度測定結果をまとめた図であり、図７の（ｂ）は、温度測定結果をグラフで示したものである。
まず比較品１と比較品２とを比べると、比較品２の方が比較品１よりも、各測定箇所Ｌ１〜Ｌ４で温度が高くなっている。
これは、比較品２は、封止体７内に蛍光体１３を含んでいるため、ＬＥＤ素子Ｄｎｍからの光を所望の光色に変換する際に蛍光体１３が蓄熱（色変換時の熱エネルギが発生して封止体内に熱が残存する。）し、蛍光体を含まない（色変換時の熱エネルギが発生しない。）比較品１よりも温度が高くなったと考えられる。
まず比較品１と比較品２とを比べると、比較品２の方が比較品１よりも、各測定箇所Ｌ１〜Ｌ４で温度が高くなっている。
これは、比較品２は、封止体７内に蛍光体１３を含んでいるため、ＬＥＤ素子Ｄｎｍからの光を所望の光色に変換する際に蛍光体１３が蓄熱（色変換時の熱エネルギが発生して封止体内に熱が残存する。）し、蛍光体を含まない（色変換時の熱エネルギが発生しない。）比較品１よりも温度が高くなったと考えられる。
一方、発明品と比較品１とを比べると、測定箇所Ｌ３において、発明品と比較品１とで温度差が若干あるものの、全測定箇所Ｌ１〜Ｌ４で比較すると、略同じ温度分布を示しているのが分かる。比較品１は、封止体内に蛍光体を含んでいない光源であるのに対し、発明品は、封止体７内に蛍光体１３を含んだ光源である。このことから、発明品は、凸体１１を多数基板５に形成することで、温度分布を封止体内に蛍光体を有しない比較品１と略同等にすることができ、封止体７内に残存する熱を略完全に放熱できていると考えられる。
また、比較品２の発光効率は約３９（ｌｍ／Ｗ）であるの対し、上記凸体１１を有する発明品の発光効率は、４７（ｌｍ／Ｗ）となり、比較品２に対して約２０（％）向上している。
４．凸体について
（１）形状
上記実施例での凸体１１は、インクジェット方式でバンプを形成する技術を応用させて円柱状に形成されていたが、他の形状あっても良い。
４．凸体について
（１）形状
上記実施例での凸体１１は、インクジェット方式でバンプを形成する技術を応用させて円柱状に形成されていたが、他の形状あっても良い。
凸体１１の形状は、四角柱であっても良い。当然、三角柱や五角以上の多角柱でも良い。また、横断面が楕円形状をした楕円柱であっても良い。
さらに、凸体１１は截頭円錐状をしていても良い。当然、横断面が四角の截頭四角錐や、截頭三角錐や、横断面形状が五角以上の截頭多角錐柱でも良い。また、横断面が楕円形状をした楕円錐であっても良い。当然、形状の異なる複数種類の凸体を組み合わせて、基板に設けても良い。
さらに、凸体１１は截頭円錐状をしていても良い。当然、横断面が四角の截頭四角錐や、截頭三角錐や、横断面形状が五角以上の截頭多角錐柱でも良い。また、横断面が楕円形状をした楕円錐であっても良い。当然、形状の異なる複数種類の凸体を組み合わせて、基板に設けても良い。
（２）大きさ
上記実施例では、凸体１１の形状は円柱状で、横断面での形状である円形は直径Ｄ１が１０（μｍ）で、凸体１１の高さＨ１が２０（μｍ）であった（図５の（ｃ）参照。）。凸体１１の大きさは前記寸法に限定されるものではないが、凸体１１の横断面の大きさが、一辺が５（μｍ）〜１０（μｍ）の正方形内に収まる大きさであることが望ましく、また、高さは、５（μｍ）〜２０（μｍ）の範囲内であることが望ましい。なお、凸体１１の寸法を上記範囲とするのが望ましい理由は、インクジェット方式による成形可能な範囲であり、この範囲では容易に凸体を形成できるからである。
上記実施例では、凸体１１の形状は円柱状で、横断面での形状である円形は直径Ｄ１が１０（μｍ）で、凸体１１の高さＨ１が２０（μｍ）であった（図５の（ｃ）参照。）。凸体１１の大きさは前記寸法に限定されるものではないが、凸体１１の横断面の大きさが、一辺が５（μｍ）〜１０（μｍ）の正方形内に収まる大きさであることが望ましく、また、高さは、５（μｍ）〜２０（μｍ）の範囲内であることが望ましい。なお、凸体１１の寸法を上記範囲とするのが望ましい理由は、インクジェット方式による成形可能な範囲であり、この範囲では容易に凸体を形成できるからである。
また、凸体１１の形状が裁頭円錐状、裁頭多角錐状をしている場合の上面の大きさは、一辺が５（μｍ）の正方形内に収まる大きさであることが望ましい。これは、成形性が良いからである。
さらに、凸体は、大きさが異なる複数種類を組み合わせて基板に設けても良い。
（３）密度
上記実施例での凸体１１は、基板５上に略均等に形成され、具体的には０．０１（ｍｍ２）当り１７個形成されていたが、単位面積当たりの凸体の数は、凸体の大きさ、ＬＥＤ素子Ｄｎｍの密集度により適宜決定されるが、０．０１（ｍｍ２）当り、１００個以下とすることが望ましい。
さらに、凸体は、大きさが異なる複数種類を組み合わせて基板に設けても良い。
（３）密度
上記実施例での凸体１１は、基板５上に略均等に形成され、具体的には０．０１（ｍｍ２）当り１７個形成されていたが、単位面積当たりの凸体の数は、凸体の大きさ、ＬＥＤ素子Ｄｎｍの密集度により適宜決定されるが、０．０１（ｍｍ２）当り、１００個以下とすることが望ましい。
この理由は、凸体がお互いに干渉せずに設けることができると共に、凸体全体の表面積を広く確保できるからである。
また、凸体の分布は、実施例では均一であったが、所定のある領域が特に密集するように、全体として不均一な分布で凸体を設けても良い。
（４）分布
上記説明では、凸体１１は各ＬＥＤ素子Ｄｎｍの廻りを完全に囲う状態で分布していたが、各ＬＥＤ素子の廻りに分布しておれば良く、必ずしもＬＥＤ素子の廻りを完全に囲う必要は無い。例えば、隣接する複数個、例えば２個のＬＥＤ素子の廻りを完全に囲うように凸体を配設しても良い。なお、各ＬＥＤ素子の廻りを完全に囲う方が放熱性に優れるのは言うまでもない。
また、凸体の分布は、実施例では均一であったが、所定のある領域が特に密集するように、全体として不均一な分布で凸体を設けても良い。
（４）分布
上記説明では、凸体１１は各ＬＥＤ素子Ｄｎｍの廻りを完全に囲う状態で分布していたが、各ＬＥＤ素子の廻りに分布しておれば良く、必ずしもＬＥＤ素子の廻りを完全に囲う必要は無い。例えば、隣接する複数個、例えば２個のＬＥＤ素子の廻りを完全に囲うように凸体を配設しても良い。なお、各ＬＥＤ素子の廻りを完全に囲う方が放熱性に優れるのは言うまでもない。
（５）その他
実施の形態では、インクジェット方式で凸体１１を形成していたが、スタッドバンプを形成する技術を利用して、凸体１１を形成しても良い。
図８は、スタッドバンプを利用した凸体を示す図である。
凸体１０１は、図８に示すように、一般的なスタッドバンプである。スタッドバンプの大きさは、その成形技術から、横断面形状における直径Ｄ２が、６０（μｍ）〜１００（μｍ）の範囲内、例えば８０（μｍ）、高さＨ２が５０（μｍ）〜８０（μｍ）の範囲、例えば６５（μｍ）程度が望ましい。
実施の形態では、インクジェット方式で凸体１１を形成していたが、スタッドバンプを形成する技術を利用して、凸体１１を形成しても良い。
図８は、スタッドバンプを利用した凸体を示す図である。
凸体１０１は、図８に示すように、一般的なスタッドバンプである。スタッドバンプの大きさは、その成形技術から、横断面形状における直径Ｄ２が、６０（μｍ）〜１００（μｍ）の範囲内、例えば８０（μｍ）、高さＨ２が５０（μｍ）〜８０（μｍ）の範囲、例えば６５（μｍ）程度が望ましい。
スタッドバンプの寸法を上記範囲で望ましいとしたのは、ワイヤーの線形の約３倍のボール（このボールをキャビティ内で所定のスタッドバンプ形状にする。）が形成されるため、それ以上のバンプ径になり（例えば、ワイヤー径が１８（μｍ）の場合、ボール径は約６０（μｍ）となる。）、この範囲では、スタッドバンプの成形が容易であるからである。
また、凸体１０１の密度は、１（ｍｍ２）当り、概略１００個以下とすることが望ましい。この理由は、凸体がお互いに干渉せずに設けることができると共に、凸体全体の表面積を広く確保できるからである。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例をさらに実施することができ、実施の形態と以下の変形例とを組み合わせて実施することもできる。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例をさらに実施することができ、実施の形態と以下の変形例とを組み合わせて実施することもできる。
１．半導体発光素子について
上記実施の形態では、半導体発光素子として、ＬＥＤ素子を利用したが、例えば、半導体レーザ等の他の半導体発光素子を用いても良い。
さらに、実施の形態で説明した、半導体発光素子の配列、数、隣接する半導体発光素子間の距離（図５の（ａ）における「Ｐ１」、「Ｐ２」である。）等は、実施例に限定するものではない。
上記実施の形態では、半導体発光素子として、ＬＥＤ素子を利用したが、例えば、半導体レーザ等の他の半導体発光素子を用いても良い。
さらに、実施の形態で説明した、半導体発光素子の配列、数、隣接する半導体発光素子間の距離（図５の（ａ）における「Ｐ１」、「Ｐ２」である。）等は、実施例に限定するものではない。
２．熱伝導体について
上記実施の形態では、熱伝導体である凸体の形状、大きさ、成形方法について説明したが、例えば、熱伝導体の形状が、２種類以上のもの、例えば、円柱状と円錐状の２種類を組み合わせて用いても良い。
さらに、熱伝導体の材料に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等を用いてその形状を先細り形状とすることで、凸体の外面で、半導体発光素子からの光や蛍光体で変換された光を封止体の外部へと反射させる光反射面の機能を持たせても良い。
上記実施の形態では、熱伝導体である凸体の形状、大きさ、成形方法について説明したが、例えば、熱伝導体の形状が、２種類以上のもの、例えば、円柱状と円錐状の２種類を組み合わせて用いても良い。
さらに、熱伝導体の材料に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等を用いてその形状を先細り形状とすることで、凸体の外面で、半導体発光素子からの光や蛍光体で変換された光を封止体の外部へと反射させる光反射面の機能を持たせても良い。
また、実施の形態や上記例での熱伝導体は、それぞれが独立した凸状をしていたが、例えば、ブロック状、棒状、板状をし、基板に実装されている複数の半導体発光素子間に配されて基板から突出するようにしても良い。
図９は、変形例に係る熱伝導体の一部を示す図である。
図９の（ａ）に示す熱伝導体１０１は、全体形状が平板形状をし、基板１０７に装着されたときに半導体発光素子Ｄｎｍが存在する部分に相当する部分に貫通孔１０３，１０５を有する形状をしている。
図９は、変形例に係る熱伝導体の一部を示す図である。
図９の（ａ）に示す熱伝導体１０１は、全体形状が平板形状をし、基板１０７に装着されたときに半導体発光素子Ｄｎｍが存在する部分に相当する部分に貫通孔１０３，１０５を有する形状をしている。
ここでの例では、貫通孔は２つあり、熱伝導体１０１が基板１０７の主面に装着された状態では、６個の半導体発光素子Ｄ１１〜Ｄ１６と６個の半導体発光素子Ｄ２１〜Ｄ２６が、各貫通孔１０３，１０５内に位置するように構成されている。なお、半導体発光素子、熱伝導体は、蛍光体を含んだ封止体１０９により被覆・封止されている。また、図９の（ａ）では、半導体発光素子Ｄ１１〜Ｄ１３，Ｄ２１〜Ｄ２３が現れており、残りの半導体発光素子Ｄ１４〜Ｄ１６，Ｄ２４〜Ｄ２６は、封止体１０９中に存在している。
また、図９の（ｂ）に示す熱伝導体１１１は、各半導体発光素子Ｄｎｍを囲繞している。つまり、熱伝導体１１１は、全体形状が平板形状であって、基板１１５に装着されたときに半導体発光素子Ｄｎｍが存在する部分に相当する部分に貫通孔Ｋｎｍ（「ｎ」、「ｍ」は、自然数であり、半導体発光素子Ｄｎｍの「ｎ」、「ｍ」に対応する。）を有する形状をしている。なお、ここでも、半導体発光素子、熱伝導体は、蛍光体を含んだ封止体１１３により被覆・封止されている。また、図９の（ｂ）では、半導体発光素子Ｄ１４〜Ｄ１６，Ｄ２４〜Ｄ２６が現れており、残りの半導体発光素子Ｄ１１〜Ｄ１３，Ｄ２１〜Ｄ２３は、図面の関係で現されていない。
図９の（ａ）、（ｂ）で示す熱伝導体は、１つの平板で構成されていたが、複数の平板であって各平板の複数の所定箇所に貫通孔を有するようなものであっても良いし、１つの平板であって平板ごとに１つの貫通孔を有するようなものであっても良い。
また、これらの貫通孔は、基板から離れるに従って開口（貫通孔の横断面における面積）が大きくなるようにし、穴を構成している周面に反射面・反射膜を形成しても良い。
また、これらの貫通孔は、基板から離れるに従って開口（貫通孔の横断面における面積）が大きくなるようにし、穴を構成している周面に反射面・反射膜を形成しても良い。
なお、ここでは、熱伝導体における基板からの高さは、半導体発光素子の高さと略同じであったが、半導体発光素子よりも高くても良いし、低くても良い。
３．ＬＥＤ素子について
実施の形態では、半導体発光素子であるＬＥＤ素子が基板に直接実装される方式を採用したが、半導体発光素子が予めサブ基板に実装された所謂サブマウントを、（メイン）基板に実装する方式を採用しても良い。
３．ＬＥＤ素子について
実施の形態では、半導体発光素子であるＬＥＤ素子が基板に直接実装される方式を採用したが、半導体発光素子が予めサブ基板に実装された所謂サブマウントを、（メイン）基板に実装する方式を採用しても良い。
また、実施の形態では、半導体発光素子の仕様等について特に説明しなかったが、半導体発光素子として、その仕様によって本発明を限定するものではない。当然発光素子から発せられる光色についても、特に限定するものではなく、例えば、赤色の半導体発光素子を用いても良いし、青色の半導体発光素子を用い、青色光を他の光色に変化する蛍光体を含んだ樹脂体（封止体）で前記青色の半導体発光素子を被覆・封止するようにしても良い。
さらに、半導体発光素子として、ＬＥＤ素子以外の素子、例えば、レーザダイオード素子を用いても良く、当然その発光色、サイズ等の仕様を特に限定するものではない。
４．封止体について
実施の形態では、封止体にシリコーン樹脂を用いたが、他の樹脂、例えば、エポキシ樹脂を用いても良いし、さらには、ガラス（低融点ガラス）等の無機材料を用いても良い。但し、半導体発光素子から発生された光を透過させる透光性を有する必要がある。
４．封止体について
実施の形態では、封止体にシリコーン樹脂を用いたが、他の樹脂、例えば、エポキシ樹脂を用いても良いし、さらには、ガラス（低融点ガラス）等の無機材料を用いても良い。但し、半導体発光素子から発生された光を透過させる透光性を有する必要がある。
さらに、封止体は、その内部に半導体発光素子からの熱を放出するような機構を有していても良い。
図１０〜図１２は、封止体の変形例を示す図である。
なお、図１０の（ａ）は、変形例における光源の封止体での基板と平行な面で切断面した平面図であり、図１０の（ｂ）は同図の（ａ）におけるＸ１−Ｘ１線における断面を矢印方向から見た図であり、図１０の（ｃ）は同図の（ａ）におけるＹ１−Ｙ１線における断面を矢印方向から見た図である。
図１０〜図１２は、封止体の変形例を示す図である。
なお、図１０の（ａ）は、変形例における光源の封止体での基板と平行な面で切断面した平面図であり、図１０の（ｂ）は同図の（ａ）におけるＸ１−Ｘ１線における断面を矢印方向から見た図であり、図１０の（ｃ）は同図の（ａ）におけるＹ１−Ｙ１線における断面を矢印方向から見た図である。
図１１の（ａ）は、変形例における光源の封止体での基板と平行な面で切断面した平面図であり、図１１の（ｂ）は同図の（ａ）におけるＸ２−Ｘ２線における断面を矢印方向から見た図であり、図１１の（ｃ）は同図の（ａ）におけるＹ２−Ｙ２線における断面を矢印方向から見た図である。
図１２の（ａ）は、変形例における光源の封止体での基板と平行な面で切断面した平面図であり、図１２の（ｂ）は同図の（ａ）におけるＸ３−Ｘ３線における断面を矢印方向から見た図であり、図１２の（ｃ）は同図の（ａ）におけるＹ３−Ｙ３線における断面を矢印方向から見た図である。
図１２の（ａ）は、変形例における光源の封止体での基板と平行な面で切断面した平面図であり、図１２の（ｂ）は同図の（ａ）におけるＸ３−Ｘ３線における断面を矢印方向から見た図であり、図１２の（ｃ）は同図の（ａ）におけるＹ３−Ｙ３線における断面を矢印方向から見た図である。
図１０に示す封止体２０１は、直方体形状をし、その対向し合う面同士間を貫通する貫通孔２０３が少なくとも１つ形成された封止体本体２０２と、この貫通孔２０３内に充填された充填体２０５とから構成される。充填体２０５には、透光性を有し且つ熱伝導性の良い材料、例えば、セラミックやガラス等が利用される。
なお、貫通孔２０３の横断面形状は、長方形状に限定するものではなく、他の形状、例えば、楕円（円を含む）形状、正方形状、多角形状等であって良い。また、基板２０７には、半導体発光素子Ｄｎｍが実装され、熱伝導体２０９が取着されている。
なお、貫通孔２０３の横断面形状は、長方形状に限定するものではなく、他の形状、例えば、楕円（円を含む）形状、正方形状、多角形状等であって良い。また、基板２０７には、半導体発光素子Ｄｎｍが実装され、熱伝導体２０９が取着されている。
図１１に示す封止体２１１は、直方体形状をし、その一組以上の対向し合う面同士間を貫通する一つ以上の貫通孔２１３ａ，２１３ｂが形成されて（ここでは、横断面において２個形成されている。）おり、この貫通孔２１３ａ，２１３ｂ内を流体（例えば、水、空気、窒素（液体窒素を含む。）等である。）を送り込むようにしても良い。なお、この場合、送り出すポンプや流体を循環させるための配管等が必要となる。
なお、貫通孔の横断面形状は、長方形状に限定するものではなく、他の形状、例えば、楕円（円を含む）形状、正方形状、多角形状等であって良いし、貫通孔は直管状でなく、例えば曲管状であっても良い。
図１２に示す封止体２２１は、蛍光体を含んだ封止体本体２２３と、この封止対本体２２３の外周面（少なくとも空気と触れる面である。）を被覆する被覆体２２５とを含む。被覆体２２５は、透光性を有し、且つ熱伝導性の良い材料、例えば、セラミックやガラス等が利用されている。これにより、蛍光体に蓄積された熱を被覆体２２５から放出することができる。
図１２に示す封止体２２１は、蛍光体を含んだ封止体本体２２３と、この封止対本体２２３の外周面（少なくとも空気と触れる面である。）を被覆する被覆体２２５とを含む。被覆体２２５は、透光性を有し、且つ熱伝導性の良い材料、例えば、セラミックやガラス等が利用されている。これにより、蛍光体に蓄積された熱を被覆体２２５から放出することができる。
なお、封止体は、上記の各例を組み合わせたものであっても良い。
５．基板
実施の形態では、基板にアルミナ基板を用いたが、他の材料、アルミナ以外のセラミック材料、樹脂材料（例えば、シリコン樹脂）、ガラスとエポキシ樹脂からなる材料、樹脂と無機フィラとからなるコンポジット材料、金属材料当を用いても良い。
５．基板
実施の形態では、基板にアルミナ基板を用いたが、他の材料、アルミナ以外のセラミック材料、樹脂材料（例えば、シリコン樹脂）、ガラスとエポキシ樹脂からなる材料、樹脂と無機フィラとからなるコンポジット材料、金属材料当を用いても良い。
本発明は、例えば、照明装置等の光源に利用できる。
１ 光源
３ 配線パターン
５ 基板
７ 封止体
１１ 凸体
１３ 蛍光体
Ｄｎｍ ＬＥＤ素子
３ 配線パターン
５ 基板
７ 封止体
１１ 凸体
１３ 蛍光体
Ｄｎｍ ＬＥＤ素子
Claims (6)
- 複数の半導体発光素子が実装された基板の主面に、前記複数の半導体発光素子を被覆することで封止し且つ蛍光体を含んだ透光性の封止体が冠着されている光源において、
前記基板の主面における前記封止体が冠着されている領域内であって隣接する前記半導体発光素子間に、前記基板から前記封止体内に突入して前記封止体内の熱を前記基板に伝導させる熱伝導体が複数設けられ、
前記熱伝導体は、バンプである
ことを特徴とする光源。 - 複数の前記熱伝導体は、前記基板の主面に均一に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の光源。 - 前記熱伝導体は、インクジェットバンプであり、横断面の大きさが、一辺が５μｍ〜１０μｍの正方形内に収まる大きさであり、高さが、５μｍ〜２０μｍの範囲内である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源。 - 前記熱伝導体の密度は、０．０１ｍｍ2当たり１００個以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の光源。 - 前記熱伝導体は、スタッドバンプであり、横断面形状における直径が、６０μｍ〜１００μｍの範囲内にあり、高さが５０μｍ〜８０μｍの範囲内にある
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源。 - 前記熱伝導体の密度は、０．０１ｍｍ2当たり１００個以下である
ことを特徴とする請求項５に記載の光源。
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