JP5431706B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光体を使用して混合色の光を出射させる発光装置に関し、特に、サイドライト方式の面状照明装置に適した白色系の光を出射させる発光装置に関するものである。

液晶表示パネルの照明手段として、光源を導光板の側端面である入光面に配置して構成された所謂サイドライト方式の面状照明装置（バックライト）が、薄型化に有利であることから、携帯電話などの小型携帯情報機器の分野を中心に広く採用されている。導光板の入光面に配置される光源としては、小型化や低消費電力化などに優れたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）が多用されている。

従来、サイドライト方式の面状照明装置に適したＬＥＤの一例として、図１０に示す発光ダイオード１０１が知られている（例えば、特許文献１参照）。

発光ダイオード１０１は、板状の絶縁性基板１０２と、絶縁性基板１０２上に形成された一対の電極パターン１０３と、電極パターン１０３上に電気的に接続され青色系（３８０ｎｍ〜５００ｎｍ）の光を発光するＬＥＤチップ１０４とを備えている。また、絶縁性基板１０２上には、ランプハウス１０５が接着剤により固定されている。このランプハウス１０５の中央部には、断面形状が略円錐形状の貫通孔１０５ａが形成されており、この貫通孔１０５ａにＬＥＤチップ１０４が収められている。

また、貫通孔１０５ａの内面には、ＬＥＤチップ１０４から出射した光の反射率を高めるために、Ａｌ、Ａｇ、Ｗなどの金属被覆が形成されている。

そして、ガーネット構造を有するイットリウム・アルミン酸塩系の蛍光体１０６をエポキシ樹脂などに分散させてなるモールド樹脂１０７を貫通孔１０５ａ内に注入することによって、ＬＥＤチップ１０４が封止されている。

このように発光ダイオード１０１を構成することによって、ＬＥＤチップ１０４から放出された青色系の光の一部が、蛍光体１０６に吸収され、黄桃色系の光に変換される。そして、蛍光体１０６によって波長変換された黄桃色系の光とＬＥＤチップ１０４からの青色系の光とが混合されて白色の光となる。そして、この白色光が、直接またはランプハウス１０５の貫通孔１０５ａの内面によって反射されて、モールド樹脂１０７の図示上面である出射面１０８から外部に放出されるものである。

特開２００２−２１７４５９号公報

しかしながら、発光ダイオード１０１には、以下の問題があった。すなわち、ランプハウス１０５の貫通孔１０５ａに注入されるモールド樹脂１０７は、図１０に２点鎖線で示すように、その出射面１０８の形状（出射面形状）が硬化時の表面張力により幾分湾曲した曲面となる。一般的にこのモールド樹脂１０７の出射面形状は、出射面１０８における波長ごとの光透過反射特性に影響を及ぼす。ところが、この曲面の曲率は、硬化前のモールド樹脂１０７の粘度や硬化温度などに依存するため、製造ロットによって出射面形状がばらつき易い。このため、製造ロットによって出射光の色合い（色相および彩度）がばらつくことがあるという問題があった。

また、樹脂と比較して蛍光体１０６の比重が大きいことから、蛍光体１０６が分散されたモールド樹脂１０７がランプハウス１０５の貫通孔１０５ａ内に注入され硬化するまでの間に、蛍光体１０６の沈殿が生じ、モールド樹脂１０７中の蛍光体１０６の分布に偏りが生じる。一般的に蛍光体１０６の濃度は、ＬＥＤチップ１０４から発光される青色光が蛍光体１０６により黄桃色系の光に変換される割合に影響を及ぼす。ところが、蛍光体１０６の分布の偏りは、硬化前のモールド樹脂１０７の粘度やランプハウス１０５の貫通孔１０５ａの形状、貫通孔１０５ａにおけるＬＥＤチップ１０４の配置位置などに依存するため、製造ロットによってばらつき易い。したがって、この点からも、製造ロットにより出射光の色合いがばらつくことがあるという問題があった。

また、ＬＥＤチップ１０４を覆うモールド樹脂１０７に蛍光体１０６を分散させていることから、蛍光体１０６によって等方的に発光した光のうち半分ほどの光がＬＥＤチップ１０４側に逆行する（戻る）。そして、ＬＥＤチップ１０４側に逆行した光の一部が、主としてＬＥＤチップ１０４に吸収される。このため、出射面１０８から出射する光の光束（光量）が低下するという問題もあった。

また、モールド樹脂１０８として、エポキシ樹脂よりも耐熱性や光透過性などに優れたシリコーン樹脂が使用される場合があるが、シリコーン樹脂には、大気中の腐食性ガス（酸素や硫黄化合物）を浸入（通気）させ易いという性質を有する。したがって、モールド樹脂１０７としてシリコーン樹脂を使用する場合には、ランプハウス１０５の貫通孔１０５ａの内面に形成されたＡｇなどの金属が、シリコーン樹脂を浸入した腐食性ガスにより腐食されるおそれがある。金属が腐食されると、金属の光の反射率が低下する。このため、モールド樹脂１０７としてシリコーン樹脂を使用した場合には、出射面１０８から出射する光の光束が低下するという問題もあった。

また、モールド樹脂１０７と大気（空気）との屈折率の不整合により、出射面１０８から出射する光束が低下するという問題もあった。

さらに、発光ダイオード１０１をサイドライト方式の面状照明装置の光源に適用した場合には、発光ダイオード１０１が発光する紫外線（波長４００ｎｍ前後以下）により、例えばアクリル樹脂からなる導光板を黄変させてしまうという問題もあった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、安定した発光色が得られ、出射光束が大きく、生産性に優れた発光装置を提供することを第１の目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明に係る発光装置の特徴は、所定の波長の光を発光する発光素子チップと、前記発光素子チップを収容する凹部を有するパッケージと、前記発光素子チップが発光する光の一部を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体と、を備えた発光装置において、前記蛍光体が分散された樹脂からなる蛍光体分散層を平板状の基板に形成してなる蛍光体ユニットが、前記パッケージの前記凹部を覆うように配置されていることにある。

かかる発明によれば、発光素子チップが発光する光（励起光）の一部を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体は、パッケージの凹部を覆う蛍光体ユニットを構成する樹脂に分散させている。すなわち、発光素子チップを収容する凹部に充填される樹脂には蛍光体を存在させていない。このため、凹部に充填された樹脂の表面形状のばらつきが出射光の色合いに及ぼす影響が抑制される。また、蛍光体が分散された樹脂（蛍光体分散層）が平板状の基板に形成されていることから、蛍光体ユニットの各表面を安定して平面状に形成することが可能となり、出射面形状のばらつきにともなう出射光の色合いのばらつきが低減される。

また、蛍光体分散層が凹凸のない平面状に形成されていることから、蛍光体の分布が安定する。このため、樹脂中の蛍光体の沈殿にともなう発光色の色合いのばらつきが低減される。また、蛍光体分散層は、凹凸のない平面状に形成されることから、樹脂中の蛍光体の濃度を高くした場合であっても安定して形成することができる。すなわち、樹脂中の蛍光体の濃度を高くし、蛍光体分散層の厚みを薄くすることによって、蛍光体の沈殿を低減させることが可能となる。

また、パッケージの発光素子チップを収容する凹部が蛍光体ユニットを構成する基板により覆われて密閉されることから、大気中の腐食性ガスの凹部への侵入が抑制される。これにより、パッケージの凹部を充填する樹脂の有無または樹脂の種類を問わず、パッケージに形成された光の反射率を高めるためのＡｇなどの金属の腐食が抑制される。この結果、金属の反射機能が長期にわたって維持され、安定した出射光束を得ることができる。

また、蛍光体ユニットは、発光素子チップ（またはパッケージ）から独立（分離）して作製できる。このため、予め蛍光体ユニットの発光特性と発光素子チップの発光特性とを個別に測定することができる。これにより、発光装置の個体間における発光特性のばらつきが低減するように、蛍光体ユニットと発光素子チップとを、個々の発光特性に基づいて選別して組み合わせることが可能になる。また、蛍光体ユニットは、比較的大きな基板（いわゆる多数個取り基板）に蛍光体分散層を印刷法などの量産化に適した手法により形成した後、升目状に細断することにより得ることができる。すなわち、蛍光体ユニットは、量産に適しており、製造コストの低減が期待できる。

また、本発明の他の特徴は、前記蛍光体ユニットには、前記蛍光体分散層よりも前記発光素子チップ側のいずれかの面に、前記発光素子チップが発光する光を透過させるとともに前記蛍光体が発光する光を反射させる第１の波長フィルタが形成されていることにある。

これにより、蛍光体が等方的に発光した光のうち発光素子チップ側に戻る光を第１の波長フィルタで反射させ、蛍光体分散層側に進行させることができる。このため、蛍光体分散層側から逆行して発光素子チップに入射する光が減少され、発光素子チップによる光の吸収が低減される。この結果、出射面からの出射光束が大きくなる。

また、本発明の他の特徴は、前記蛍光体ユニットには、前記蛍光体分散層よりも出射側のいずれかの面に、出射光の波長スペクトルを制御する第２の波長フィルタが形成されていることにある。

この場合、前記第２の波長フィルタは、前記発光素子チップが発光する光を所定の割合で反射させるとともに前記蛍光体が発光する光を透過させる半透過フィルタとすることができる。

また、この場合、前記第２の波長フィルタは、紫外線を反射または吸収する紫外線カットフィルタとすることができる。

本発明では、パッケージから独立して形成される平板状の蛍光体ユニットを有する。これにより、蛍光体ユニットよりも出射側（発光素子チップの反対側），すなわち第１の波長フィルタが形成された側とは反対側のいずれかの面に、第１の波長フィルタとは異なる２つ目の波長フィルタ（第２の波長フィルタ）を形成することが可能となる。

ここで、第２の波長フィルタとして、発光素子チップが発光する光の一部を反射させるとともに蛍光体が発光する光を透過させるための半透過フィルタを形成した場合には、蛍光体分散層を通過した発光素子チップの光（励起光）の一部を半透過フィルタによって反射させることができる。半透過フィルタによって反射した励起光は、再度、蛍光体分散層に入射され蛍光体を励起させる機会を得る。これにより、励起光による蛍光体の励起効率を高めることができる。また、励起光の反射率に応じて励起効率を制御することができる。すなわち、半透過フィルタの特性を変えることにより出射光の色あいを調整することができる。

また、第２の波長フィルタとして、紫外線カットフィルタを形成した場合には、サイドライト方式の光源として適用したときの導光板の黄変を抑制することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記蛍光体ユニットを構成する前記基板を構成する下側基板の下面には、前記発光素子チップが発光した光が前記蛍光体分散層に対して略垂直に入射するように、光の出射分布を制御するプリズム面が形成されていることにある。この場合、前記プリズム面は、前記凹部と対向する領域のみに形成されているのが好ましい。

本発明では、平板状に蛍光体ユニットを構成していることから、プリズム面を形成することが容易である。蛍光体ユニットを構成する下側基板の下面にプリズム面を形成することにより、発光装置の光の出射分布を精密に制御することができ、発光素子チップが発光した光を蛍光体分散層に対して略垂直に入射させることができる。また、プリズム面をパッケージの凹部と対向する領域のみに形成することにより、パッケージの頂面と基板の外周縁近傍とを平面状に密着させることができる。これにより、大気中に含まれる腐食性ガスの封止樹脂への浸入を効果的に抑制することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記蛍光体ユニットには、同蛍光体ユニットの側端面の少なくともいずれかに、光の反射機能を有する反射平板が配置されていることにある。

かかる発明によれば、蛍光体ユニットの側端面に反射平板が配置されていることから、蛍光体ユニットの側端面からの漏れ光を抑制することができる。これにより、出射面からの出射光束を大きくすることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図（グラフを含む）においては、本発明の理解を容易にするため、各構成要素の形状などを適宜誇張して示す。また、各断面図においては、図を見やすくするために、後述する蛍光体ユニットについては断面であることを示すハッチングは省略する。また、各実施形態において、同一構成要素には同一符号を付し、重複説明は適宜省略する。なお、各実施形態においては、蛍光体ユニットのみが相違し、それ以外の構成要素は共通する。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光装置１の構成を示す断面図である。発光装置１は、発光素子チップとしてのＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２を収容する凹部が形成されたパッケージ３と、ＬＥＤチップ２に通電するための一対の端子５と、ＬＥＤチップ２と一対の端子５とを電気的に接続する一対のボンディングワイヤ６と、ＬＥＤチップ２を覆う封止樹脂７と、ＬＥＤチップ２を収容する凹部を覆うようにパッケージ３の出射側（図示上側である開放側）に重ねて配置される蛍光体ユニット１０と、を備えている。

ＬＥＤチップ２は、本実施形態では、単色光である青色光（中心波長４１０ｎｍから４８０ｎｍ）を発光する青色ＬＥＤチップ（ダイス）である。ＬＥＤチップ２は、その図示上側の面である発光面２ａに、図示していない一対の電極パッドが形成されている。

パッケージ３は、例えば、ＴｉＯ_２などの白色顔料が添加された樹脂を用いて形成され、矩形平板状の基底部３ａと、基底部３ａの外周縁から図示上方に向かって起立する側壁部３ｂとから構成されている。この側壁部３ｂは、その内側の面が上方に向かって拡開するように形成されている。そして、基底部３ａの図示上側の面である上平面３ａａの中央部にＬＥＤチップ２が固着されている。すなわち、基底部３ａの上平面３ａａおよび側壁部３ｂの傾斜する面である斜面３ｂａにより、発光素子チップを収容する凹部３ｃ（以下、単に凹部３ｃともいう）が構成されている。また、凹部３ｃを構成する面である基底部３ａの上平面３ａａおよび側壁部３ｂの斜面３ｂａには、光の反射率の大きい金属膜（本実施形態では、銀膜）が一対の端子５と短絡しない状態で形成されている。

一対の端子５は、電気伝導性および熱伝導性に優れた金属材料（本実施形態では、銅）を用いて断面がクランク状に形成され、その一端が基底部３ａの上平面３ａａにおいてＬＥＤチップ２の両端にそれぞれ配置され、他端がパッケージ３の外部にそれぞれ配置されている。一対の端子５の一端とＬＥＤチップ２の発光面２ａに形成されている一対の電極パッドとが、一対のボンディングワイヤ６により電気的に接続されている。なお、一対の端子５とパッケージ３（基底部３ａおよび側壁部３ｂ）とは、インサートモールド成形により一体的に形成されている。

封止樹脂７は、透光性を有する第１の樹脂（本実施形態では、シリコーン樹脂）を、パッケージ３の凹部３ｃの略全体を充填することにより形成されている。すなわち、封止樹脂７は、パッケージ３の図示上側の面である開放面７ａが、パッケージ３（または側壁部３ｂ）の出射側の面である環状の頂面３ｄと略面一になるように形成されている。

次に、本発明の主要な構成要素である蛍光体ユニット１０について説明する。蛍光体ユニット１０は、膜状の蛍光体分散層１１と、蛍光体分散層１１の図示下側の面に配置される下側基板（第１の基板）１２と、蛍光体分散層１１の図示上側の面に配置される上側基板（第２の基板）１３と、から構成されている。なお、以下では、下側基板１２および上側基板１３いずれをも示す場合には、一対の基板１２，１３という。

蛍光体分散層１１は、粉末状の蛍光体１１ａを分散させた透光性を有する第２の樹脂（本実施形態では、第１の樹脂と同様にシリコーン樹脂）を、下側基板１２および上側基板１３の間に層状（厚みが例えば２０μｍの膜状）かつ平面状に形成して構成されている。蛍光体１１ａは、本実施形態においては、ＬＥＤチップ２が発光する青色光を吸収して黄色光（波長範囲４８０ｎｍから７００ｎｍ）を発光する蛍光体である。より具体的には、Ｃｅで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネットである。すなわち、蛍光体分散層１１は、ＬＥＤチップ２が発光する青色光と蛍光体１１ａが発光する黄色光とを混色させることによって所定の白色系の光（白色光）が得られるように形成されている。

一対の基板１２，１３は、本実施形態では、厚みが例えば２００μｍの平板状で透光性に優れたガラス基板である。また、一対の基板１２，１３は、その上面視形状が矩形であり、パッケージ３の外形形状と略一致する形状に形成されている。なお、一対の基板１２，１３は、他の透光性を有する材料（例えば、樹脂）を用いて形成してもよい。

上記構成をなす蛍光体ユニット１０は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、パッケージ３の外形形状よりも大きい所定の大きさ（例えば、５０ｍｍ角）の平板状の図示しないガラス基板（下側基板１２に相当）上に、粉末状の蛍光体１１ａを分散させたシリコーン樹脂を印刷法により塗布する。次に、塗布したシリコーン樹脂上にガラス基板（上側基板１３に相当）を重ねて配置する。続いて、一対のガラス基板で挟まれたシリコーン樹脂を恒温槽で加熱（例えば、１５０℃）することにより熱硬化させる。このシリコーン樹脂の硬化により、一対のガラス基板とシリコーン樹脂とがそれぞれ接合され一体化される。最後に、パッケージ３の外形形状に対応した大きさ（例えば、３ｍｍ×０．５ｍｍ角）に細断することにより、多数個の蛍光体ユニット１０が完成する。なお、蛍光体ユニット１０は、封止樹脂７の開放面７ａおよびパッケージ３の頂面３ｄに光学接着剤を用いて固着される。

次に、上記構成をなす発光装置１の作動について説明する。発光装置１の外部に配置された図示していない制御回路部からの電気信号が、一対の端子５および一対のワイヤボンディング６を介してＬＥＤチップ２に通電されると、ＬＥＤチップ２は青色光を発光する。ＬＥＤチップ２が発光した青色光は、封止樹脂７および蛍光体ユニット１０の下側基板１２を介して蛍光体分散層１１に入射する。蛍光体分散層１１に入射した青色光の一部の光が、蛍光体分散層１１に分散されている蛍光体１１ａに吸収され黄色光に変換される。この青色光と黄色光とが混色することにより白色光が生成される。そして、生成された白色光は、蛍光体ユニット１０の図示上側の面である出射面１０ａから出射して被照明体（例えば、導光板）を照明する。

次に、上記構成をなす発光装置１の効果について説明する。発光装置１においては、蛍光体１１ａが分散された蛍光体分散層１１が、平板状の一対の基板１２，１３に挟まれて膜状（層状）に形成され、パッケージ３の凹部３ｃを覆うように配置されている。すなわち、ＬＥＤチップ１１ａを収容する凹部３ｃに充填されてなる封止樹脂７には蛍光体１１ａを存在させていない。このため、封止樹脂７の開放面７ａの形状がばらつくことによる出射光の色合いのばらつきが抑制される。また、蛍光体分散層１１の表面および蛍光体ユニット１０の出射面１０ａを安定して平面状に形成することができ、出射面形状のばらつきにともなう出射光の色合いのばらつきが低減される。

また、蛍光体分散層１１が凹凸のない平面状に形成されていることから、蛍光体１１ａの分布の偏りのばらつきが低減される。このため、樹脂中の蛍光体１１ａの沈殿にともなう発光色の色合いのばらつきが抑制される。また、蛍光体分散層１１は、凹凸のない平面状に形成されることから、第２の樹脂中の蛍光体１１ａの濃度が高くした場合であっても安定して形成することができる。すなわち、第２の樹脂中の蛍光体１１ａの濃度を高くし、蛍光体分散層１１の厚みを薄くすることによって、蛍光体１１ａの沈殿を低減させることが可能となる。

また、腐食性を有するガスが浸入する割合が比較的大きいシリコーン樹脂を用いて封止樹脂７を形成した場合であっても、封止樹脂７が一対の基板１２，１３により覆われることから、大気から封止樹脂７に到達する腐食性ガスが低減される。これにより、パッケージ３の凹部３ｃに形成された金属の腐食が抑制され、金属の反射特性を長期にわたって維持することができる。

また、ＬＥＤチップ２（またはパッケージ３）を覆う封止樹脂７から独立して蛍光体ユニット１０を作製できることから、ＬＥＤチップ２の発光特性と蛍光体ユニット１０の発光特性とをそれぞれ独立に計測することができる。これにより、ＬＥＤチップ２と蛍光体ユニット１０とを組み合わせてなる発光装置１の個体間における発光特性のばらつきが少なくなるように、個々のＬＥＤチップ２と個々の蛍光体ユニット１０とを選別して組み合わせることが可能になる。また、蛍光体ユニット１０は、比較的大きな基板（いわゆる多数個取り基板）に、印刷法などの量産に適した工法により蛍光体分散層を形成し、その後に細断することによって作製することができる。すなわち、蛍光体ユニット１０は、量産に適した構成であり、製造コストの低減が期待できる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る発光装置２１を図２ないし図４を参照して説明する。図２は、発光装置２１の構成を示す断面図である。発光装置２１は、第１の実施形態に係る発光装置１と比較して、下側基板１２の下面（蛍光体分散層１１が形成された面の反対面）に、多層膜（図中、複数本の横線を施すことにより多層膜であることを示す）からなる第１の波長フィルタ３１を形成することによって蛍光体ユニット３０が構成されている点で異なっている。なお、下側基板１２の下面は、本発明に係る「蛍光体分散層よりも発光素子チップ側のいずれかの面」の一態様に相当する。

第１の波長フィルタ３１は、屈折率が互いに異なる２種類の誘電体薄膜を交互に積層して形成された誘電体多層膜であり、各膜の光学長および積層数を制御することにより、図３のグラフに示す波長透過特性（横軸：波長、縦軸：透過率）を有するように構成されている。具体的には、ＬＥＤチップ２が発光する青色光（波長が概ね５００ｎｍ以下）を透過させるとともに、蛍光体１１ａが発光する黄色光（波長が概ね５２０ｎｍ以上）を反射させるように構成されている。

上記構成をなす第１の波長フィルタ３１を有する蛍光体ユニット３０が、パッケージ３の凹部３ｃを覆うようにパッケージ３の出射側に重ねて配置されている場合、図４に示すように、ＬＥＤチップ２が発光する青色光Ｂ（図中実線で示す）は第１の波長フィルタ３１を透過して蛍光体分散層１１に入射する。蛍光体分散層１１に入射した青色光Ｂの一部が、蛍光体分散層１１の蛍光体１１ａに吸収され黄色光Ｙ（図中一点鎖線で示す）に変換される。変換された黄色光Ｙのうち出射側に進行した黄色光Ｙ１は、蛍光体ユニット３０の出射面３０ａから外部に出射する。これに対して、発光側（ＬＥＤチップ２側）に逆行した黄色光Ｙ２は、第１の波長フィルタ３１に入射し反射される。反射され出射側に再度進行した黄色光Ｙ２は、蛍光体分散層１１を通過して蛍光体ユニット３０の出射面３０ａから外部に出射する。

このように構成された発光装置２１は、第１の実施形態に係る発光装置１と同様の効果を奏する。それに加えて、発光装置２１においては、上記第１の波長フィルタ３１の機能説明からも明らかなように、蛍光体１１ａにより発光された黄色光のうちＬＥＤチップ２側に逆行した黄色光を、第１の波長フィルタ３１によって蛍光体分散層１１側に反射させることができる。すなわち、蛍光体ユニット３０（下側基板１２）の下面から封止樹脂７の開放面７ａに入射する黄色光を抑制（遮断）することができる。これにより、ＬＥＤチップ２による光の吸収が抑制される。この結果、発光装置２１から出射する光束が大きくなる。

なお、上記実施形態では、第１の波長フィルタ３１が下側基板１２の下面に形成されているが、これに限定されるものではない。図５に示す発光装置２１Ａのように下側基板１２の上面（蛍光体分散層１１との界面）に第１の波長フィルタ３１ａを形成して蛍光体ユニット３０Ａを構成してもよい。このように蛍光体ユニット３０Ａを構成した場合には、発光側に逆行した黄色光が下側基板１２を厚み方向に往復することによる光の吸収を抑制することができる。なお、下側基板１２の上面は、本発明に係る「蛍光体分散層よりも発光素子チップ側のいずれかの面」の一態様に相当する。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る発光装置４１を図６および図７（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図６は、発光装置４１の構成を示す断面図である。発光装置４１は、第２の実施形態に係る発光装置２１と比較して、上側基板１３の上面（大気との界面）に第２の波長フィルタ５１を形成することによって蛍光体ユニット５０が構成されている点で異なっている。なお、上側基板１３の上面は、本発明に係る「蛍光体分散層よりも出射側のいずれかの面」の一態様に相当する。

第２の波長フィルタ５１は、第１の波長フィルタ３１と同様に、屈折率が互いに異なる２種類の誘電体薄膜を交互に積層して形成された誘電体多層膜であり、各膜の光学長および積層数を制御することにより、図３（ａ）のグラフに示す波長透過特性を有するように構成されている。具体的には、全波長域（４００ｎｍから９００ｎｍ）において透過率を大きくする無反射コーティング膜として構成されている。

このように構成された発光装置４１は、第２の実施形態に係る発光装置２１と同様の効果を奏する。それに加えて、蛍光体ユニット５０の出射面５０ａ（上側基板１３の上面）に第２の波長フィルタ５１として反射防止膜が形成されていることから、蛍光体ユニット５０の出射面５０ａと大気との界面における屈折率の不整合による光の反射が抑制される。この結果、発光装置４１から出射する光の光束が大きくなる。

なお、第２の波長フィルタとしては、上記の無反射コーティング膜に限らず、例えば、図７（ｂ）のグラフに波長透過特性を示すように、青色光（励起光）の反射率を所定の値（例えば、５０％）に制御する半透過フィルタとしてもよい。このような半透過フィルタを第２の波長フィルタ５１として形成した場合には、蛍光体１１ａによる波長変換に寄与しなかった青色光の所定の割合を、半透過フィルタにより反射させることによって蛍光体分散層１１に戻すことができる。これにより、波長変換に寄与しなかった青色光が、再度、波長変換に寄与する機会を得ることができる。この結果、見かけ上の蛍光体１１ａの波長変換効率を高めることができ、樹脂と比較して高価な蛍光体１１ａの含有量を削減することができる。

また、第２の波長フィルタとして、図７（ｃ）のグラフに波長透過特性を示すように、主として紫外線（波長４００ｎｍ以下）を反射または吸収する紫外線カットフィルタとしてもよい。紫外線カットフィルタを第２の波長フィルタ５１として形成した発光装置４１を、導光板の入光面に沿って配置させることによってサイドライト方式の面状照明装置を構成した場合には、導光板を構成する樹脂（例えば、アクリル樹脂）の黄変を抑制することができる。

また、第２の波長フィルタ５１は、無反射コーティング膜として形成する場合を除き、蛍光体分散層１１よりも出射側のいずれかの面として、蛍光体分散層１１と上側基板１３との間（上側基板１３の下面）に形成してもよい。また、上側基板１３の上面と下面のいずれにも、波長フィルタを形成してもよい。この場合、上側基板１３の上面に無反射コーティング膜を形成するとともに、上側基板１３の下面に半透過フィルタを形成してもよい。さらに、第１の波長フィルタ３１を、下側基板１２の下面に代えて、下側基板１２の上面に形成してもよいし、第１の波長フィルタ３１は形成せず、第２の波長フィルタ５１のみを形成するようにしてもよい。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る発光装置６１を図８を参照して説明する。図８は、発光装置６１の構成を示す断面図である。発光装置６１は、第３の実施形態に係る発光装置４１と比較して、第１の波長フィルタ３１ａが蛍光体分散層１１と下側基板７２との間に形成されている点、および下側基板７２の下面にプリズム面７２ａが形成されている点で異なっている。

プリズム面７２ａは、本実施形態では、一方向（図８の紙面垂直方向）に伸びる断面三角形状の一条のプリズムが連続して左右方向に繰り返し形成されてなるものである。プリズム面７２ａは、下側基板７２のうち封止樹脂７の開放面７ａと対向する領域のみに形成されている。すなわち、パッケージ３の頂面３ｄと対向する面部には、プリズムは形成されていない。これにより、パッケージ３の頂面３ｄと下側基板７２の外周縁近傍とを平面状に密着させることができる。この結果、大気中に含まれる腐食性ガスの封止樹脂７への浸入が効果的に抑制される。

このように構成された発光装置６１は、第３の実施形態に係る発光装置４１と同様の効果を奏する。それに加えて、蛍光体ユニット７０（または下側基板７２）の下面にプリズム面７２ａを形成したことにより、ＬＥＤチップ２が発光した光の進行方向を、図中二点鎖線で示すように、蛍光体分散層１１に対して略垂直に入射するように変換（変向）させることができる。

なお、プリズム面７２ａの形状は、上記形態に限定されるものではなく、ＬＥＤチップ２の発光特性および発光装置６１として要求される出射分布特性を考慮して適宜決定されるものである。また、プリズム面は、下側基板７２の上面または上側基板１３に形成してもよい。また、下側基板７２および上側基板１３のいずれにもプリズム面を形成してもよい。この場合、下側基板７２の形成するプリズムと上側基板１３に形成するプリズムを直交させることにより、直交する２軸の発光特性をそれぞれ独立に制御することができる。また、第１の波長フィルタ３１ａをプリズム面７２ａに形成してもよい。さらに、第１の波長フィルタ３１ａおよび第２の波長フィルタ５１は、いずれか一方のみを形成するようにしてもよいし、いずれも形成しないようにしてもよい。

〔その他の実施形態〕
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、種々の変更および組み合わせが可能である。

例えば、図９に示す蛍光体ユニット９０のように、その側端面の少なくともいずれかに、光の反射機能を有する反射平板９１を配置するようにしてもよい。反射平板９１を配置することにより、蛍光体ユニット９０の側端面からの漏れ光が抑制され、発光装置８１から出射する光束がさらに大きくなることが期待できる。なお、反射平板９１は、パッケージ３と一体的に成形してもよい。

また、上記実施形態および変形例においては、蛍光体分散層１１を一対の基板１２，１３に挟まれて蛍光体ユニット１０〜９０を構成しているが、これに限定されるものではない。いずれか一方の基板（下側基板１２または上側基板１３）の上面または下面に蛍光体分散層１１を形成し、他方の基板を配置しない構成であってもよい。この場合、蛍光体分散層１１は、比較的大きな基板（いわゆる多数個取り基板）に印刷法などにより積層された後に小片状に細断されて形成されることから、蛍光体分散層１１の表面を安定して平面状に形成することができる。また、蛍光体分散層１１を比較的厚い（例えば、２００μｍ厚の）膜状（シート状）に形成することによって所望の剛性が得られる場合には、基板（下側基板１２および上側基板１３）を設けることなく、蛍光体分散層１１が基板を兼ねる構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、蛍光体ユニット１０〜９０（７０を除く）を封止樹脂７の開放面７ａおよびパッケージ３の頂面３ｄに接着剤を用いて固定しているが、これに限定されるものではない。封止樹脂７を構成する第１の樹脂を熱硬化させるときに、その樹脂上に蛍光体ユニット１０〜９０を搭載することによって、第１の樹脂を接着剤として封止樹脂７と蛍光体ユニット１０〜９０とを接着してもよい。これにより、接着剤および接着工程を削除することができる。なお、封止樹脂７は必ずしも形成する必要はない。本発明の場合には、パッケージ３の凹部３ｃが蛍光体ユニット１０〜９０により覆われることにより、凹部３ｃが密閉状態となることから、封止樹脂７を不要とすることが期待できる。この場合には、発光装置の軽量化および低価格化が図られる。

また、上記実施形態においては、蛍光体１１ａとして一種類の蛍光体を使用したが、これに限定されるものではなく、複数種類の蛍光体を使用してもよい。蛍光体１１ａとして複数種類の蛍光体を使用する場合には、蛍光体ごとに蛍光体分散層を形成し、多層の蛍光体分散層としてもよい。この場合には、各蛍光体分散層の厚みにより、発光色の色合いを微調整することができる。

また、上記実施形態では、１つのＬＥＤチップ２が搭載されたパッケージ３に適用される蛍光体ユニット１０〜９０について説明したが、これに限定されるものではない。複数のＬＥＤチップが線状または面状に配置されたパッケージにも適用することができる。本発明に係る蛍光体ユニット１０〜９０は、基本的に大きさの制約がなく、出射面の大面積化に容易に対応することができる。

さらに、本発明に係る発光装置は、サイドライト方式の面状照明装置の光源として好適であるが、これに限定されるものではなく、一般照明を含め種々の用途に適用できるものである。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る第１の波長フィルタの波長透過特性を模式的に示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る発光装置の作用を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る発光装置の変形例を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に係る第２の波長フィルタの波長透過特性を模式的に示すグラフである。 本発明の第４の実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明のその他の実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図である。 従来の発光装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１，２１，２１Ａ，４１，６１，８１ 発光装置
２ ＬＥＤチップ
３ パッケージ
３ａ 基底部
３ａａ 上平面
３ｂ 側壁部
３ｂａ 斜面
３ｃ 凹部
３ｄ 頂面
５ 一対の端子
６ 一対のボンディングワイヤ
７ 封止樹脂
７ａ 開放面
１０，３０，３０Ａ，５０，７０，９０ 蛍光体ユニット
１１ 蛍光体分散層
１１ａ 蛍光体
１２ 下側基板（第１の基板）
１３ 上側基板（第２の基板）
３１，３１ａ 第１の光学フィルタ
５１ 第２の光学フィルタ
９１ 反射平板

Claims (3)

1. 所定の波長の光を発光する発光素子チップと、
   前記発光素子チップを収容する凹部を有するパッケージと、
   前記発光素子チップが発光する光の一部を吸収して異なる波長の光を発光する蛍光体と、を備えた発光装置において、
   前記蛍光体が分散された樹脂からなる蛍光体分散層を平板状の下側基板の出射側に形成してなる蛍光体ユニットが、前記パッケージの前記凹部を覆うように配置され、
   前記蛍光体ユニットには、前記蛍光体分散層よりも前記発光素子チップ側のいずれかの面に、前記発光素子チップが発光する光を透過させるとともに前記蛍光体が発光する光を反射させる第１の波長フィルタが形成され、
   前記蛍光体ユニットには、前記蛍光体分散層よりも出射側のいずれかの面に、出射光の波長スペクトルを制御する第２の波長フィルタとして、前記発光素子チップが発光する光を所定の割合で反射させるとともに前記蛍光体が発光する光を透過させる半透過フィルタが形成され、
   前記蛍光体ユニットには、前記下側基板の下面に、前記発光素子チップが発光した光が前記蛍光体分散層に対して略垂直に入射するように、光の出射分布を制御するプリズム面が形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記プリズム面は、前記パッケージの凹部と対向する領域のみに形成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. 前記蛍光体ユニットには、同蛍光体ユニットの側端面の少なくともいずれかに、光の反射機能を有する反射平板が配置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。

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