JP6394161B2 - 発光装置及び光源モジュール - Google Patents

Description

本発明は発光装置及び光源モジュールに関する。

従来から、発光ダイオード又はレーザダイオード等の発光素子を基板上に備える発光装置が提案されている。
このような発光装置では、発光素子は、回路等が形成された実装基板に固定されて使用される。その発光素子や発光素子に接続されるワイヤ等を保護するために、透光性のカバー等が設けられている（例えば、特許文献１〜３）。

特開２００８−７８６６８号公報 特開２０１３−１７８４５９号公報 特開平５−２０６３０８号公報

しかし、発光素子を搭載する発光装置においては、カバーも含めて、さらなる小型化が求められている。
本開示は、小型化を実現することができる発光装置及び光源モジュールを提供することを目的とする。

本実施形態の発光装置は、
発光素子と、
該発光素子が第１主面に実装された基板と、
前記発光素子を覆うキャップとを備え、
該キャップは、透光性部材と、該透光性部材を保持する金属枠とを有し、
該金属枠は、前記基板の第１主面の上方から前記基板に向かう方向に延長する側片と、該側片から延出し屈曲した爪部を備え、
前記基板は、前記第１主面に隣接する前記側面に、前記爪部の少なくとも一部が収容される窪み部を備える。
また、本実施形態の光源モジュールは、上記発光装置を複数並べたものである。

本発明によれば、小型化を実現することができる発光装置及び光源モジュールを提供することができる。

発光装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１Ａの発光装置の縦側面図である。 図１Ａの発光装置の横側面図である。 図１Ａの発光装置の底面図である。 発光装置のキャップの一実施形態を示す斜視図である。 図１Ａの要部に拡大図である。 図１Ａにおける基板とキャップとの形態を示す要部の拡大図である。 図１Ａのキャップの要部の拡大図である。 図１Ａのキャップの屈曲前の爪部付近の要部の拡大図である。 発光装置の別の実施形態を示す斜視図である。 発光装置のさらに別の実施形態を示す斜視図である。 図５Ａの発光装置の縦側面透視図である。 本発明の発光装置のさらに別の実施形態を示す平面図である。 図６Ａの発光装置の横側面図である。 図６Ａの発光装置の底面図である。

本実施形態の発光装置は、主として、発光素子と、基板と、キャップとを備える。通常、この発光装置では、キャップ、より詳細にはキャップに備えられた透光性部材を通して、発光素子から出射される光が取り出される。

近年における発光素子の光取り出し効率の向上、高密度実装技術、冷却技術の進展により、このような発光素子を用いる発光装置では、発光装置から放出される光量が増大するため、印刷用インキ又は紫外線硬化樹脂の硬化又は露光装置の光源、大光量の照明用光源等、応用分野が広がっている。このような状況下、発光装置で用いられる透光性部材の光の吸収にともなう発熱が生じる。例えば、透光性部材の発光素子の光に対する光吸収率が１０％とした場合、発光素子（ないし発光領域）からの光出力が３０ワットであれば、透光性部材は３ワットの熱源となることがある。特に、発光素子から放出される光の波長帯が、印刷用インキ又は紫外線硬化樹脂の硬化又は露光装置の光源として用いられる紫外線領域の場合には、透光性材料又は金属材料の光透過率が低下（光吸収率が上昇）するため、発光装置の構成材料の劣化が特に著しく現れ、光源としての信頼性を大きく損なうおそれがある。

これに対して、本実施形態に係る発光装置及び光源モジュールは、小型化を維持しながら、透光性部材における光の吸収による発熱に起因する発光装置の信頼性の低下を最小限に止め、長期にわたって高い信頼性を維持することができる。

〔発光素子〕
発光素子は、当該分野で一般的に用いられている発光ダイオード、レーザ等の発光素子のいずれをも用いることができる。例えば、紫外、紫色、青色、緑色発光を行う発光素子としては、ＺｎＳｅ、窒化物系半導体（Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰなどの半導体層を用いたもの、赤色、赤外の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどの半導体層を用いたものが挙げられる。
発光素子は、一対の電極を有しており、半導体層の異なる側に電極が配置されているものであってもよいし、同じ側に電極が配置されていてもよい。

１つの発光装置には、１つの発光素子が搭載されるのみでもよいし、２以上の発光素子が搭載されたものでもよい。後者の場合、発光波長の異なる発光素子を組み合わせて用いてもよい。

発光素子は、基板にフリップチップ実装されていてもよく、底面を基板に接合し、ワイヤ等を用いて電気的に接続される実装のいずれで実装されていてもよい。発光素子と基板上の電極とをワイヤを用いて接続する場合、ワイヤを保護するためにキャップを用いることができる。
発光素子の基板への実装は、例えば、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などの半田、ＡｕとＳｎ、ＡｕとＳｉ、ＡｕとＧｅ、ＡｕとＣｕ、ＡｇとＣｕとをそれぞれ主成分とする合金等の共晶合金、あるいは、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、バンプ、異方性導電材、低融点金属のろう材、エポキシ、シリコーン樹脂等の樹脂の接合部材を介して行われる。紫外光を発光する発光素子の合には、発光によって劣化しにくい無機物の材料、例えば半田、合金、共晶合金を用いることが好ましい。

〔基板〕
基板は、板状の部材であり、一般に、発光装置が載置される第１主面と、この第１主面の反対側の第２主面とを有する。基板は、複数の発光素子を保持し得る程度の厚みがあれば、剛性を有するものであってもよいし、柔軟性を有するもののいずれでもよい。
基板の平面視（基板の第１主面側から見たときをいう）における外形は、特に限定されるものではなく、多角形やその少なくとも１つの多角形を構成する辺又は角が丸みをおびたもの等の種々の形状とすることができる。なかでも、平面視が四角形であることが好ましく、特に長方形であることがより好ましい。ただし、これらの形状に、凹部や凸部、切欠き、孔等が規則的又は不規則的に配置されていてもよい。
発光装置が印刷用又は樹脂硬化用の光源として用いられ、複数の発光装置が複数配列されるモジュール用に用いられる場合は、矩形が好ましい。

基板は、第１主面及び／又は第２主面に隣接する側面を有する。基板は、平面視が四角形であるものは、通常、第１の側面と第２の側面との２対の側面を有する。基板の側面は、厚み方向及び／又は第１主面に平行な方向に段差を有していてもよい。
特に、基板の平面視が長方形である場合、第１の側面を長手方向の側面とすることがある。

基板は、側面に窪み部を備える。この窪み部は、後述する金属枠の爪部が収容され、係止されるためのものである。このような窪み部を設けることにより、キャップを基板に固定することができる。

窪み部は、１つの側面に１つのみ設けられていてよいが、２つ又は２以上形成されていることが、キャップを確実に固定できるため好ましい。基板の平面視が四角形の場合、窪み部は、一対の側面にのみ形成されていてもよいし、二対の側面に形成されていてもよい。
基板の平面視が長方形の場合、窪み部が形成された基板の側面を第１の側面、窪み部が形成されていない側面を第２の側面とすることがある。

窪み部は、側面にのみ配置された穴状の形状でもよいし、図１Ａ等に示すように第１の側面から第２主面にわたって開口を有する形状であってもよいし、図６Ｃに示すように、第１の側面から第２の側面、さらに第２主面にわたって開口を有する形状であってもよい。
窪み部は、基板の厚み方向において幅が異なる形状であってもよいが、柱状、つまり、基板の厚み方向においては同じ形状であることが好ましい。これにより、爪部の係止、収容を容易に行うことができる。

窪み部は、爪部を係止できるものであれば、平面視において、円形、楕円形、多角形、これらを組み合わせた形状等、種々の形状であってもよい。
一実施形態では、図１Ｄの１１ｃに示したように、基板の側面から離れるにつれて間隔が狭くなるように延びる２つの直線部Ｘ、Ｙと、２つの直線部を連結するアール部（図１Ｄ及び図３Ａのｃ）とを有する形状とすることができる。
これらの直線部Ｘ、Ｙは、双方が基板の側面に対して傾斜していてもよいし、図１Ｄに示すように、一方の直線部Ｘが、基板の側面から離れるにつれて側面に対して傾斜し、他方の直線部Ｙがほぼ垂直となるよう構成されてもよい。この場合の直線部Ｘの角度は、後述する爪部の屈曲角度に一致させることが好ましく、例えば、図３Ａに示す角度αに対応させて、９０〜１７０°程度が挙げられ、９０〜１５０°程度が好ましく、１３５±１０°程度がより好ましい。
特に、基板に設けられた他の窪み部と対向する側に配置される直線部Ｘが、基板の側面に対して上述した傾斜角度を有していることが好ましい。これにより、爪部を容易に係止、収容させることができる。

他の実施形態では、窪み部は、図６Ｃに示したように、第１の側面から第２の側面及び第２主面にわたる開口、つまり、基板の角部において、平面視が三角形となる形状とすることができる。ただし、平面視が四角形、多角形であってもよい。この場合、窪み部を構成する面の角度（図６Ｃ中、γ）は、後述する爪部の屈曲角度に一致させるように、角度αと同様とすることができる。このような窪み部とすることで、爪部が、対角上に設けられた別の窪み部及び爪部と対向して固定されるため、キャップのズレをより確実に防止することができる。

アール部ｃの曲率半径は、特に限定されず、例えば、０．０数ｍｍ〜数ｍｍ程度が挙げられる。
通常、アール部ｃは、窪み部の最も深い位置に配置される。よって、基板の側面からアール部までの長さを窪みの深さと称する。窪みの深さａ（図３Ａのａ）は、例えば、０．数ｍｍ〜数ｍｍ程度が挙げられる。
また、窪み部の最も幅広の部位、つまり、側面における幅（長手方向に沿った長さ、図３Ａのｂ）は、例えば、０．数ｍｍ〜数ｍｍ程度が挙げられる。
窪み部の高さ（基板の側面に沿う方向の長さ）は、例えば、０．０数ｍｍ〜０．数ｍｍ程度が挙げられる。

基板は、どのような材料で形成されていてもよく、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、木材、パルプ等の絶縁材料、半導体、金属（例えば、銅、銀、金、アルミニウム等）等の導電材料単一材料及びこれらの複合材料が挙げられる。基板は、異なる材料又は同じ材料の単層構造及び積層構造のいずれでもよい。なかでも、金属、セラミックス、樹脂等が好ましい。

基板は、第１主面において、発光素子が実装された発光領域を有する。発光領域には、複数の発光素子が、列状、行状に又はマトリクス状に配列されていることが好ましい。これにより、高出力の発光装置とすることができる。
発光素子の数は、例えば、１〜数十個×１〜数十個程度が挙げられる。これらの発光素子の接続形態は、特に限定されず、直列、並列、直並列、並直列の１以上の回路を含むものが挙げられる。なかでも、直並列又は並直列、例えば、２並列×１０直列が、複数回路含まれる。このような接続形態とすることにより、それぞれの回路ごとに光量を独立して制御することが可能となる。さらに、それぞれの回路に、異なる発光波長帯を有する発光素子を電気的に接続し、それぞれの発光波長の光量を独立して制御することも可能になる。
１つの発光素子が断線等により不通となっても又は複数の発光素子が不通となっても、この発光素子を含まない回路においては不通を回避することができる。

基板は、通常、上述した発光領域に複数の発光素子を搭載した発光素子を電気的に接続するために、発光素子に配線を備える。このような配線は、基板上に形成されてものでもよいし、基体上に配線が形成されたものを基板に載置するものであってもよい。
配線の材料は、通常、発光素子と電気的な接続に用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、当該分野で公知のものを用いることができる。例えば、銅、アルミニウム、金、銀等の金属を用いることができる。厚みは、例えば数μｍ〜数百μｍとすることができる。めっき、スパッタ、公知の方法で形成したものを利用することができる。

基板上には、さらにコンデンサ、バリスタ、ツェナーダイオード、ブリッジダイオード等の保護素子、サーミスタ等の温度センサ及び温度補償用素子等を備えていてもよい。これにより、信頼性を向上させた高性能の発光装置を、小型化を図りながら提供することができる。また、放熱性を確保するために、放熱性の良好な部位又は部材を露出させていてもよいし、外部電源を供給するためのコネクタ等を備えていてもよい。これらの部品は、通常、上述した発光領域外、つまりキャップの外側に配置されることが好ましい。後述するように、金属枠の第２の側片が基板上に配置される場合には、第２の側片と対向する外側に配置されることが好ましい。これにより、上述の部材による光の吸収を低減して発光装置の光取り出し効率を高めるとともに、上述の部材が光を吸収することによる部材の劣化低減することができる。

〔キャップ〕
キャップは、発光素子が実装された基板に、発光素子を覆うように設けられる。キャップの平面視の外形は、特に限定されるものではなく、基板の形状、発光素子の配置等によって適宜設定することができる。なかでも、平面視が四角形であることが好ましい。
キャップは、主として、透光性部材と、金属枠とを有する。

（透光性部材）
透光性部材は、金属枠に保持され、発光領域を覆うように設けられる。そのため、発光素子から出射された光を効率的に取り出すことができる部材で形成される。例えば、発光素子から出射される光の波長の９０％以上を透過するものが好ましい。
このような部材は、例えば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性の樹脂、ガラス等により形成されたものとすることができ、なかでも、ガラス等であることが好ましい。特に、発光素子が紫外光を発するものである場合は、劣化しにくい無機物のガラスが好ましい。発光素子からの発光波長が３００ｎｍ以下である場合には、石英ガラスを用いることが好ましい。

透光性部材の形状は特に限定されなく、発光素子が搭載された領域、金属枠の形状によって適宜設定することができる。例えば、透光性部材は、平面視が四角形、円形であることが好ましい。
透光性部材の厚みは、要求される発光装置の厚み及び光学特性等によって適宜選択でき、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度とすることができる。別の観点から、透光性部材の厚みは、後述する金属枠のスリットの隙間の幅よりも厚いことが好ましい。保持部の先端と上片との間に配置される場合には、その隙間に相当することがより好ましい。
透光性部材は、発光素子を覆うのみならず、配光を制御するために、凸レンズ形状、凹レンズ形状、ドーム形状、凹凸形状が配列された形状等を有していてもよい。これらの形状は、１つの透光性部材に複数個配列したもの、例えば、フライアイレンズ等であってもよい。
透光性部材の表面には、発光素子からの光の透過率を高める誘電体多層膜（例えば、ＡＲコートとも呼ばれる）を設けてもよく、光を拡散させる微細な凹凸を設けてもよい。

（金属枠）
金属枠は、透光性部材を保持する機能を有する。
金属枠は、透光性部材を直接挟持、把持等することにより保持していることが好ましい。

例えば、有機物が変質すると、その成分が気化又は飛散し、透光性材料の表面を汚染することがある。この汚染は、透光性部材の光透過率の低下、すなわち光吸収率の上昇を招くおそれがあり、よって、透光性部材の部品の発熱量が増大させる。その結果、発光装置の信頼性を低下することがある。
また、半田等の金属系の接着剤は、有機物のように変質するおそれは低いが、接着の際の熱によって透光性部材の破損、変形等を起こすおそれがある。

一方、本実施形態のように、透光性部材を金属枠のみで保持し、接着剤、特に、一般的に用いられる有機物等を含む部材を用いない、言い換えると金属枠は、透光性部材と接着されていないことにより、透光性部材の脱落、表面の汚染が発生せず、長期間にわたって、透光性部材を確実に固定することができ、発光装置の信頼性を高めることができる。特に、有機物の変質は発光素子の発光波長が短波長(紫外線）であるほど発生しやすい。よって、本実施形態の発光装置は、紫外光を発する発光装置に好ましく適用できる。また、透光性部材と金属枠との熱膨張率差に起因する歪みによる透光性部材の割れ、破損等も防止することができる。よって、本実施形態の発光装置は、透光性部材としてガラスのような熱膨張係数が低いものを用いる場合にも好ましく適用できる。

金属枠の材料は、金属である限り特に限定されるものではなく、例えば、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン又はこれらの合金を含むものが挙げられる。
その形状は、特に限定されるものではなく、透光性部材の形状によって、適宜設定することができる。なかでも、金属枠は、平面視が四角形であることが好ましい。
金属枠は、表面にめっき及び塗布等により形成された光反射材料を有していてもよい。また、部分的に光吸収材料を設けてもよい。これにより、光の吸収を低減し、発光装置の光取り出し効率を向上させ、部品の発熱を抑制することできる。

金属枠は、少なくとも側片と、爪部とを備える。さらに、上片を備えることが好ましい。また、スリット及び／又は突起部を備えることが好ましい。

（側片）
側片は、金属枠において基板の第１主面の上方から基板に向かう方向に延長する部位である。つまり、発光素子を覆うように、基板の第１主面の上方から、基板表面に向かう方向に延長する。金属枠の平面視が四角形である場合、金属枠は、通常、金属枠の四角形の辺に沿った２対の側片を有する。例えば、上述した基板の側面に対応する、一対の第１の側片と一対の第２の側片を有する。

上述の場合には、図１Ａに示すように、第１の側片は、基板の第１主面の上方から基板の側面に至り、基板の側面に沿って、基板の側面を被覆するように延長することが好ましい。第２の側片は、基板の第１主面の上方から基板表面に向かって延長し、その端部が基板上に接触して配置されることが好ましい。つまり、第２の側片は、その端部が基板の第１主面に支持されることが好ましい。このような形態により、金属枠の基板の上下方向のずれ等を防止して、透光性部材を基板に対して所定の位置に固定することができる。

側片の端部は、金属枠を構成する金属板の端部であってもよいし、金属板を屈曲させて端部とされた部分（以後、屈曲端と呼ぶ）であってもよいし、それらの両方の部分を備えていてもよい。屈曲端を備える場合には、金属板の第２の側片の基板に近い側の先端を、金属枠の内側に屈曲されたものとすることが好ましい。このような第２の側片の屈曲した部位は、透光性部材の押えとして機能させることができ、透光性部材を金属枠に保持及び固定することができる。特に、この押えとして機能する屈曲した部位は、第２の側片の全長の一部、例えば、中央部に配置することが好ましい。このように側片の全長の一部を屈曲端とすることにより、屈曲加工が容易となる。屈曲端と切断端とが混在する場合は、両者の下端部の位置はほぼ一致していることが好ましい。

第１の側片と第２の側片とは、金属枠の角において、連結していてもよいが、いずれかが又は双方が透光性部材の長さに達しないことによって、離間していてもよい。これによって、金属枠の加工、金属枠への透光性部材の取り付け等が容易となる。
第１の側片は、その上端部において、第１の側片の他の部分よりも高さが低くなるよう設けられていることが好ましく、透光性部材の厚みの一部を露出する切欠（図４中、ｓ）を有していることがより好ましい。これにより、金属枠での光吸収を低減し、光取り出し効率を向上させることができる。特に、複数の発光装置をそれぞれの第１の側片が隣接するよう列状に並べた光源モジュールとする場合、第１の側片に切欠きを有することで、発光装置を並べる方向において配光を広げることができる。その結果、複数の発光装置の間において光量の低下が少ない、つまり発光装置を並べる方向において光の強度分布の連続性に優れた光源モジュールを得ることができる。

第１の側片の高さｆは、第２の側片の高さｇよりも高いことが好ましい。これによって、第１の側片では、基板の側面を挟持することができ、同時に、第２の側片を基板上面に配置することができる。その結果、透光性部材の確実な固定を実現でき、発光装置の小型化を実現することができる。さらに、第２の側片を基板の上に配置することにより、発光素子の発光面から透光性材料の底面（光の入射面）までの距離を一定に保つことができ、光路の制御が可能となる。
第１の側片の高さｆは、基板の厚みと透光性部材の厚みと発光領域に必要とされる空間の高さの合計よりも若干小さくてもよいし、一致していてもよいし、若干大きくてもよい。なお、ここでの一致とは、発光装置の特性及び製造等に影響を与えない範囲、例えば、数十〜数百μ程度の変動は許容されることを包含する。

第１の側片の厚みは、第２の側片の厚みより小さいことが好ましい。これにより、平面視における発光装置の占有面積を小さくすることができる。つまり、基板の大きさに、両側の第１の側片の小さな厚みが増大するのみで、発光装置自体の大きさを小さくとどめることができる。また、発光装置のサイズが同じであっても、金属枠の開口部を大きくすることができ、発光装置の小型化を維持しながら光の取出しを高めることができる。さらに、発光装置のサイズが同じである場合、基板上に実装された発光素子と金属枠との距離を大きく維持することができ、発光素子からの光の吸収及びそれに伴う発熱を低減することができる。

第１の側片のみの厚みを薄くする方法としては、第１の側片のみをプレス等での薄膜加工が挙げられる。
また、金属枠を構成する金属板の板厚を、第１の側片の厚みとしてもよい。つまり、第１の側片に屈曲する部分、突出する部分を設けず、第１の側片の厚みを金属板の厚みと同じとし、第２の側片の厚みより小さく止めてもよい。これにより、屈曲加工等のコストを低減することができる。
このような金属枠は、板金状の金属枠をワイヤーカット、サーボブレーキプレス等の公知の方法で曲げ加工等して枠状に成形することで、容易に製造することができる。

（爪部）
爪部は、金属板の側片から延出するよう設けられ、キャップを基板に固定するために用いられる部位であり、上述した基板の窪み部に係止、収容される。爪部は、基板の側面に沿って延長する第１の側片から延出して形成されていることが好ましい。特に、爪部は、第１の側片の下端に配置されていることが好ましい。ここでの下端とは、第１の側片のうち、最も基板の第２主面に近い部分を意味する。また、第１の側片が基板の長手方向の側面を挟持するように設けられる場合、その両側、つまり、第１の側片のうち、例えば、基板の短手方向に最も近い位置に設けられていることが好ましい。

爪部の数は特に限定されるものではないが、上述した基板の側面に設けられた窪み部の数に対応させることが好ましい。例えば、一対の第１の側片に、それぞれ、１つ設けられていてもよいが、２つ又はそれ以上の数であることが好ましい。一対の第１の側片それぞれにおける数は異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
例えば、第１の側片の両側に１つずつ、１つのキャップにおいて４つ設けることができる。また、一対の第１の側片及び一対の第２の側片のそれぞれに１つ又は２つずつ、１つのキャップにおいて４つ又は８つ設けることができる。これにより、基板とキャップとのがたつきをより低減することができ、それらの組み付けをより安定して行うことができる。
爪部は、図６Ａ〜Ｃに示すように、二つ以上が一つの窪み部に収容されるように配置されていてもよい。

１つの金属枠において、全ての爪部及び側片の基板と接する面の数は、３以上であって、それぞれの面の方向が異なることが好ましく、３の倍数の数であることがより好ましい。１つの面方位でのずれ量を低減し、２つの面方位での外力による歪みを低減し、外力をより広範に分散させて、歪み及びがたつきをより一層抑制するためである。

一つの爪部の形状は特に限定されるものではなく、平面視において、円形、楕円形、多角形等種々の形状であってもよい。金属枠を構成する金属板の一部を折り曲げ／押し出し／くり貫き及び／又は切断するなどで突出形状部を形成し、その突出形状部の一部を屈曲させた先を爪部とすることが好ましい。

爪部は、側片との接続部位から先端にわたって一定の幅であってもよいが、側片との接続部位から離れるにつれて幅狭となる形状であってもよい。特に、屈曲部（図３ＣのＱ）から離れるにつれて幅狭となる形状であることが好ましい。これにより、爪部と基板との固定を容易に行うことができる。例えば、屈曲部から離れるにつれて間隔が狭まる２つの直線部（図３Ｂ及び３ＣのＰ、Ｚ）を有することができる。
２つの直線部Ｐ、Ｚの交点、つまり爪部の先端は、アール形状であってもよいし、図３Ｂに示すように２つの直線部Ｐ、Ｚを接続するさらなる直線部を有している形状であってもよい。

これらの直線部Ｐ、Ｚは、双方が基板の第１主面に対して傾斜していてもよいし、一方の直線部Ｐが、屈曲部から離れるにつれて、基板の第１の主面に対して傾斜し、他方の直線部Ｚがほぼ平行であってもよい。この場合の傾斜の角度（図３Ｃ中、β）は、２０〜７０°程度が挙げられる。
爪部は、線対称であってもよいし、対称でなくてもよい。
特に、基板の第１主面側に配置される爪部における直線部が、基板の第１主面に対して上述した傾斜角度を有していることが好ましい。

屈曲部からその先端までの長さを爪部の長さ（図３Ｂのｄ）とすると、爪部の長さｄは、０．数ｍｍ〜数ｍｍ程度が挙げられる。
爪部の最も幅広の部位、つまり、屈曲部における幅（例えば、厚み方向の長さ、図３Ｂのｅ）は、例えば、金属板の板厚〜１０ｍｍ程度が挙げられる。

爪部の屈曲方向は、第１の側片の高さ方向に平行に配置されるように、第１の側片の高さ方向に平行であることが好ましい。さらに、爪部は、第２の側片に平行となる方向に向けて屈曲した形状であることが好ましい。ただし、ここでの屈曲は、３０〜９０°程度が挙げられ、３０〜６０°程度が好ましく、４５±１０°がより好ましい。このような爪部の形状によって、上述した窪み部へ爪部が収納されることによって、基板の厚み方向における固定のみならず、基板の水平方向におけるずれを発生させることなく、確実に固定することができる。

（上片）
上片は、金属枠の一部であり、透光性部材の上方に配置される。透光性部材の一部を覆うように配置される部位である。ここでの一部とは、透光性部材の金属枠の側片に近い位置を指す。この上片を設けることにより、透光性部材が金属枠から外れることを抑制することができる。
上片は、透光性部材の外周の一部のみを覆うように配置されていることが好ましい。特に、上片は、それぞれの第２の側片に連続（隣接）して配置され、第１の側片には上片の幅でのみ連結されていることが好ましい。言い換えると、上片は、第２の側片が延長する方向（例えば、短手方向）に延長する帯状に配置されていることが好ましい。これによって、第１の側片に沿った部位において透光性部材の被覆マージンを設けることなく、透光性部材を保持することができる。その結果、より小型で、かつ開口面積が広い発光装置を得ることができる。

例えば、複数の発光装置をそれぞれの第１の側片が隣接するよう列状に並べた光源モジュールとする場合、第１の側片に沿って上片が配置されていないことで、発光装置を並べる方向において開口部の間の間隔を狭くすることができる。これにより、複数の発光装置の間において光量の低下が少ない、つまり発光装置を並べる方向において光の強度分布の連続性に優れた光源モジュールを得ることができる。
上片の幅、つまり、透光性部材の上方に配置される部分の長さは、透光性部材の抑えが可能である限り、小さいことが好ましい。例えば、その幅は、板厚〜１０ｍｍ好ましい。

（スリット）
上片と側片を同じ金属板を屈曲させることによって形成する場合、上片と一対の第２の側片との間にスリットを有することが好ましい。このスリットは１のみであってもよく、２以上であってもよい。スリットを設けることにより、金属板の屈曲加工をより容易に行うことができる。部品の外力からの変形に対する降伏レベルを引き上げ、金属枠と基板とを組み立てにおける変形を、降伏点以下で行わせることができる。
スリットは、透光性部材の一対の辺上において配置されてもよい。
スリットの幅は、例えば、側片の幅（例えば、第２の側片の幅）の１／２〜１／５程度が挙げられる。

（突起部）
金属枠は、さらに、側片に透光性部材を固定する突起部を有していてもよい。この突起部は、１つのみであってもよいし、２以上であってもよい。特に、突起部は、対向する一対の側片に設けることが好ましい。突起部は、第１の側片に設けてもよいが、第２の側片のそれぞれに、２以上設けることが好ましい。突起部を形成するための空間を別途確保する必要がなく、小型の発光装置を維持することができるからである。
突起部は、金属枠の厚みを厚くして形成してもよいが、金属枠を構成する金属板の一部を突起と反対側の面から押圧して突出させた突起部であることが好ましい。
突起部の高さは特に限定されることなく、０．０数ｍｍ〜０．数ｍｍ程度であればよい。

金属枠は、金属の平板を、当該分野で公知の方法によって切断、変形、曲げ加工することにより形成することができる。金属の平板の厚みは、０．０数ｍｍ〜１ｍｍ程度が挙げられる。この厚みは、第１の側片を除いて、全体にわたって均一であることが好ましい。
金属枠は、例えば、側片、側片の変形部又はその近傍等において、切欠、穴及び金属枠の幅又は長さが幅狭となる部分等（例えば、図４中、ｒ、ｕ、ｔ）を有していることが好ましい。このような切欠等を設けることにより、基板へのはめ込み時に横方向（例えば、短手方向）に曲げられる金属枠の形状を金属枠と基板を組み立てる際の変形を降伏点以下で実施することができる。

以下、本発明の発光装置及び発光装置モジュールの実施形態を、図面に基づいて具体的に説明する。

実施形態１
この実施形態の発光装置１０は、図１Ａ〜図１Ｄに示すように、複数の発光素子１２と、基板１１と、発光素子１２を覆うキャップ１３とを備える。

〔発光素子１２〕
発光素子１２は、例えば、窒化物系半導体からなる発光ピーク波長が３６５ｎｍの発光素子であり、平面視においてほぼ四角形の外形を有する。発光素子は、基板１１に実装され、導電性の接着剤とワイヤとを用いて基板に設けられた正負の電極（図示せず）に電気的に接続されている。

〔基板１１〕
基板１１は、第１主面の平面の概形が長方形（２５ｍｍ×４５ｍｍ）であるアルミニウム板状の部材（厚み：２ｍｍ）であり、第１主面１１ａ、第１主面１１ａの反対側の第２主面１１ｄと、これらに隣接する側面を有する。側面は、基板の長手方向である一対の側面１１ｂと、短手方向である一対の側面１１ｅとを有する。基板１１の第１主面には白色の絶縁性のレジストが設けられている。
長手方向の側面１１ｄには、窪み部１１ｃが形成されている。

窪み部１１ｃは、金属枠１５の爪部１５Ｃを収容するためのものである。
窪み部１１ｃは、基板１１の第１の側面１１ｂに、２つずつ、合計４つ形成されている。
窪み部１１ｃは、第１の側面１１ｂから第２主面１１ｄに開口を有する形状である。窪み部１１ｃは、基板１１の側面１１ｅ側からの見た場合、四角形であり、基板の第２主面１１ｄ側から見た場合、基板１１の側面１１ｃから離れるにつれて幅狭となる２つの直線部Ｘ、Ｙと、２つの直線部Ｘ、Ｙを連結するアール部ｃとを有する形状である。

２つの直線部Ｘ、Ｙは、一方の直線部Ｘ（基板の中央に近い方）が、基板１１の側面１１ｄに対して１３５°で傾斜し、他方の直線Ｙ（基板の短手方向に近い方）が側面１１ｄに対してほぼ垂直である。窪み部１１ｃは、その側面における幅の真ん中を通る基板１１の第１主面１１ａに対して垂直な線に対して非対称である。
アール部ｃの曲率半径は、０．２ｍｍである。通常、窪み部１１ｃの深さ（図３Ａのａは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。窪み部１１ｃの最も幅広の部位（側面における幅、長手方向に沿った長さ、図３Ａのｂ）は、１ｍｍ〜１．５ｍｍである。窪み部の高さ（基板１１の厚み方向の長さ）は、１．２ｍｍである。

基板１１は、第１の主面１１ａに発光素子１２を接続するための配線を備える。この回路パターンの上に、発光素子１２が実装された発光領域を有する。発光領域には６０個個の発光素子１２が６列１０行に配列されて載置されている。
基板１１は、第１主面１１ａの端部に、コネクタ等の電子部品１６が搭載されている。

〔キャップ１３〕
キャップ１３は、第１主面に発光素子１２が実装された基板１１に対して、発光素子１２を覆うように設けられている。キャップ１３の平面の概形は四角形である。
キャップ１３は、透光性部材１４と、金属枠１５とを有する。

（透光性部材１４）
透光性部材１４は、ガラスにより形成されており、平面視、四角形である。その大きさは、２４．６ｍｍ×２７．１ｍｍであり、厚みは、０．７ｍｍである。

（金属枠１５）
金属枠１５は、透光性部材１４を保持している。金属枠１５は、透光性部材１４と直接接触して、透光性部材１４を挟持、把持しており、透光性部材１４との間に接着剤を用いていない。
金属枠１５は、アルミニウムの板からなり、平面視が四角形である。
金属枠１５は、基板の第１主面の上方から、基板に向かう方向に延長する側片を有する。側片は、基板１１の長手方向に沿って延びる第１の側片１５Ｂと、基板１１の短手方向に沿って延びる第２の側片１５Ｄとを有する。
金属枠１５は、さらに、上片１５Ａと、爪部１５Ｃとを備える。

（第１の側片１５Ｂ及び第２の側片１５Ｄ）
第１の側片１５Ｂは、基板１１の第１主面の上方から基板１１の表面に向かう方向に延長し、基板１１の側面１１ｂに沿って設けられる。
第２の側片１５Ｄは、基板１１の第１主面１１ａに向かって延長し、その端部が基板１１の上に配置され、基板１１の第１主面１１ａを支持する。
第２の側片１５Ｄの基板１１上に配置される端部は、両側において、金属枠１５の切断端であり、中央部において屈曲端となっている。屈曲端は、透光性部材１４の押えのための保持部１５Ｆとして機能させることができる。

第１の側片１５Ｂと第２の側片１５Ｄとは、金属枠１５の角において、第２の側片１５Ｄが、透光性部材１４の長さに達しないことによって、離間している。
第１の側片１５Ｂの高さｆは、第２の側片１５Ｄの高さｇよりも高い。つまり、
第１の側片１５Ｂの高さｆは４ｍｍであり、第２の側片１５Ｄの高さｇは１．８ｍｍである。第１の側片１５Ｂの高さｆは、基板１１の厚みと透光性部材１４の厚みの合計よりも若干大きい。第１の側片１５Ｂの切欠きの高さｓは、０．６ｍｍである。

第１の側片の厚みは０．１ｍｍであり、屈曲端を含む第２の側片の厚み（幅）は２１ｍｍである。

（爪部１５Ｃ）
爪部１５Ｃは、キャップ１３を基板１１に固定するために用いられ、基板１１の窪み部１１ｃに収容される。爪部１５Ｃは、第１の側片１５Ｂから延長して設けられている。爪部１５Ｃは、第１の側片１５Ｂの端部、つまり、第１の側片１５Ｂのうち、最も基板１１の第２主面１１ｄに近い端部であり、かつ基板１１の短手方向に最も近い端部に設けられている。
爪部１５Ｃは、一対の第１の側片１５Ｂの、それぞれ、両側に２つ配置されている。

爪部１５Ｃの形状は、平面視、五角形に近似する形状であり、金属枠１５を構成する金属板の一部を該当分野で公知の方法により切断／変形／曲げ加工によって、形成されている。
爪部１５Ｃは、屈曲部から先端に向かうほど幅狭となっている。
爪部１５Ｃは、透光性部材１４に近い側の直線部Ｚは、基板１１の第１主面１１ａ及び透光性部材１４に対してほぼ平行であり、透光性部材に遠い側の直線部Ｐが、第１の主面１１ａに対して４５°程度傾斜している。

爪部１５Ｃの長さ（図３Ｂのｄ）は、０．数ｍｍである。
爪部１５Ｃの最も幅広の部位である屈曲部の幅（例えば、厚み方向の長さ、図３Ｂのｅ）は、例えば、０．数ｍｍ〜数ｍｍである。

爪部１５Ｃは、第１の側片１５Ｂの高さ方向に平行に配置されるように、第１の側片１５Ｂの高さ方向に平行に屈曲して形成されている。爪部１５Ｃは、第２の側片１５Ｄに平行となる方向に屈曲した形状である。

（上片１５Ａ）
上片１５Ａは、金属枠１５において、透光性部材１４の上方で、第２の側片１５Ｄに隣接して配置されている。第２の側片１５Ｄが延長する短手方向に沿って延長する帯状に配置されている。
上片の幅である、第２の側片から離れる方向に沿う長さ（透光性部材の上方に配置される部分の長さ）は、２ｍｍ〜１０ｍｍである。

（スリット１５Ｅ）
金属枠１５は、上片１５Ａと一対の第２の側片１５Ｄとの間にスリット１５Ｅを有する。スリット１５Ｅの幅は、第２の側片１５Ｄの幅（例えば、短手方向の長さ）の１／２程度である。

（突起部１５Ｇ）
金属枠１５は、さらに、第２の側片１５Ｄに透光性部材１４を固定する突起部１５Ｇをその両側に合計２つ有する。
突起部１５Ｇは、第２の側片１５Ｄを内側に押し出して形成されている。
突起部１５Ｇの高さは、例えば、０．数ｍｍである。突起部１５Ｇは、直径０．数ｍｍの円形である。

この実施形態の発光装置１０では、基板１１が側面１１ｂに窪み部１１ｃを備えることにより、キャップ１３の爪部１５Ｃを利用して簡便かつ確実に固定することができる。特に、窪み部１１ｃを、爪部１５Ｃと接触する面積を増大した形状とする場合には、キャップ１３のズレをより確実に防止することができる。
爪部が屈曲して形成され、基板の窪み部に係止、収容される形態によって、基板の厚み方向における固定のみならず、基板の水平方向におけるずれを発生させることなく、確実に固定することができる。
また、基板の窪み部及び金属枠の爪部の数が四角形の隅に近い部位に４つ設けられていることにより、両者の組み付けを、がたつきを低減することを通して、より安定に行うことができる。

第１の側片の厚みを第２の側片の厚みよりも薄くする場合には、発光装置の占有面積は、ほぼ基板の大きさと同等（基板の大きさ＋両側の第１の側片の小さな厚み）となり、発光装置自体のより一層の小型化を維持することができる。第１の側片のみの厚みを薄くするには、上述のような金属板の曲げ加工のほか、この第１の側片のみプレスするなど、当該分野で公知の方法を利用して実行することができる。

キャップ１３における金属枠１５と透光性部材１４とが、接着剤等を介さずに直接接触して、金属枠１５がこれを保持している場合には、接着剤等を構成する有機物等の変質しやすい材料を用いることなく透光性部材を保持することができるために、透光性部材のずれ等を発生させることなく、長期間にわたって、透光性部材を確実に固定することができ、発光装置の長寿命化を図ることができる。また、接着剤等を付着させる接着領域をなくすことができるために、より小型化の発光装置を実現することができる。

金属枠の第２の側片が、基板の表面に向かって延長し、その端部が基板の上に配置され、その端部が基板の第１主面を支持する場合には、金属枠のずれ等を防止して、透光性部材を基板に対して所定の位置により確実に固定することができる。
金属枠が、第１の側片と第２の側片とで離間する構成を有し及び／又はスリット等を有する場合には、屈曲加工が容易となり、精度の高いキャップを有する発光装置を得ることができる。

第１の側片の高さｆが第２の側片の高さｇよりも高いことにより、第１の側片では、基板の側面を挟持することができ、同時に、第２の側片で基板上面を支持することができる。その結果、上下左右のずれを防止して、透光性部材の確実な固定を実現できる。

実施形態２
この実施形態の発光装置２０は、図４に示すように、発光素子１２が１つのみ搭載され、発光装置２０自体のスケールが縮小された以外、実質的に実施形態１の発光装置１０と同様の構成を有する。よって、発光装置１０と同様の効果を有する。

実施形態３
この実施形態の発光装置３０は、図５Ａ及び５Ｂに示すように、発光素子１２が６×１０個行列状に配置されており、発光素子１２の各列に沿って、透光性部材３４を、ドーム状の部位を６列有する形状とした以外、実質的に実施形態１の発光装置１０と同様の構成を有する。よって、発光装置１０と同様の効果を有する。
また、透光性部材３４によって、所望の配光性を得ることができる。

実施形態４
この実施形態の発光装置４０は、図６Ａ〜６Ｃに示すように、１つの発光素子１２と、基板４１と、発光素子１２を覆うキャップとを備える。

〔基板４１〕
基板４１は、第１主面の平面の概形が略正方形である。基板の第１の側面４１ｂ及び第２の側面４１ｄには、合計４つ形成されている。
窪み部４１ｃは、第１の側面４１ｂ及び第２の側面４１ｄから第２主面１１ｄに開口を有する形状であり、基板の４隅に配置されている。窪み部４１ｃは、基板４１の側面４１ｅ、４１ｂ側からの見た場合、四角形であり、基板の第２主面４１ｄ側から見た場合、二等辺三角形である。ここでの角度γは、４５°である。

〔キャップ〕
キャップは、第１主面に発光素子１２が実装された基板４１に対して、発光素子１２を覆うように設けられている。キャップの平面の概形は四角形である。
キャップは、透光性部材４４と、金属枠４５とを有する。

（透光性部材４４）
透光性部材４４は、ガラスにより形成されており、平面視、略正方形である。
（金属枠４５）
金属枠４５は、接着剤を用いずに、透光性部材４４を保持している。
金属枠４５は、基板４１の上方から、基板に向かう方向に延長する、第１の側片４５Ｂと、第２の側片４５Ｄとを有する。金属枠４５は、さらに、上片４５Ａと、爪部４５Ｃとを備える。

（第１の側片４５Ｂ及び第２の側片４５Ｄ）
第１の側片４５Ｂ及び第２の側片４５Ｄは、基板４１の第１の側面４１ｂ及び第２の側片４１ｅに至る。
第１の側片１５Ｂ及び第２の側片１５Ｄの最大高さはいずれも１０ｍｍである。

（爪部４５Ｃ）
爪部４５Ｃは、第１の側片４５Ｂ及び第２の側片４５Ｄからそれぞれ延長して両側に設けられている。爪部４５Ｃの屈曲角度は、基板４１における窪み部４１ｃを構成する角度γに対応している。

上述した構成以外は、実質的に実施形態１及び２の発光装置と同様の構成を有する。よって、発光装置１０と同様の効果を有する。
この実施形態の発光装置４０では、基板の４隅を一対の爪部が挟みこむ形態となることから、キャップのズレを確実に防止することができる。

実施形態５
この実施形態の発光装置モジュールは、発光装置１０が、基板１１の第１の側面１１ｂが互いに隣接するように、３個並べて構成されたものである。
特に、発光装置を並べる方向においては、基板の横幅に加えて、金属枠の両側の厚みしか増加しないために、モジュール全体として極めて小型化を実現することができる。

本発明の光源装置は、印刷用インク硬化用光源、樹脂硬化用光源、露光装置用光源、プロジェクタ、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、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。

１０、２０、３０、４０ 発光装置
１１、４１ 基板
１１ａ、４１ａ 第１主面
１１ｂ、４１ｂ 第１の側面
１１ｃ、４１ｃ 窪み部
１１ｄ、４１ｄ 第２主面
１１ｅ、４１ｅ 第２の側面
１２ 発光素子
１３ キャップ
１４、３４、４４ 透光性部材
１４ａ 第１主面
１４ｂ 側面
１５、４５ 金属枠
１５Ａ、４５Ａ 上片
１５Ｂ、４５Ｂ 第１の側片
１５Ｃ、４５Ｃ 爪部
１５Ｄ、４５Ｄ 第２の側片
１５Ｅ、４５Ｅ スリット
１５Ｆ 保持部
１５Ｇ 突起部
１６ 電子部品

Claims (15)

1. 発光素子と、
   該発光素子が第１主面に実装された基板と、
   前記発光素子を覆うキャップとを備え、
   該キャップは、透光性部材と、該透光性部材を保持する金属枠とを有し、前記透光性部材及び前記金属枠は、平面視が四角形であり、
   該金属枠は、前記基板の第１主面の上方から基板に向かう方向に延長する一対の第１の側片と一対の第２の側片と、該側片から延出し屈曲した爪部を備え、前記第１の側片は、前記爪部を有し、基板の側面に沿って配置され、前記第２の側片は、その端部が前記基板の上に配置され、前記第１の側片の厚みが、前記第２の側片の厚みより小さく、
   前記基板は、前記第１主面に隣接する側面に、前記爪部の少なくとも一部が収容される窪み部を備える発光装置。
2. 発光素子と、
   該発光素子が第１主面に実装された基板と、
   前記発光素子を覆うキャップとを備え、
   該キャップは、透光性部材と、該透光性部材を保持する金属枠とを有し、
   該金属枠は、前記基板の第１主面の上方から基板に向かう方向に延長する側片と、該側片から延出し屈曲した爪部を備え、
   前記基板は、前記第１主面に隣接する側面に、前記爪部の少なくとも一部が収容される窪み部を備え、該窪み部は、平面視、前記基板の側面から離れるにつれて幅狭となる２つの直線部と、該２つの直線部を連結するアール部とを有する発光装置。
3. 前記透光性部材は前記金属枠と接着されていない請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記キャップ及び前記基板は、平面視が四角形である請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。
5. 前記透光性部材は、平面視が四角形であり、前記爪部は、前記金属枠の前記透光性部材の対向する１対の辺と対応する１対の辺に設けられている請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
6. 前記金属枠は、前記透光性部材の上方に設けられた上片を有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
7. 前記金属枠及び前記透光性部材は、平面視が四角形であり、
   前記爪部を有し、基板の側面に沿って配置される一対の第１の側片と、その端部が前記基板の上に配置される一対の第２の側片とを有する請求項２及び請求項２を引用する請求項３〜６のいずれか１つに記載の発光装置。
8. 前記第１の側片の厚みが、前記第２の側片の厚みより小さい請求項７に記載の発光装置。
9. 前記上片は、一対の前記第２の側片のそれぞれに連続して設けられる請求項７又は８に記載の発光装置。
10. 前記窪み部は、前記第１主面とは反対側の第２主面に開口を有する請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光装置。
11. 前記窪み部は、平面視、前記基板の側面から離れるにつれて幅狭となる２つの直線部と、該２つの直線部を連結するアール部とを有する請求項１及び請求項１を引用する請求項３〜１０のいずれか１つに記載の発光装置。
12. 前記基板は、平面視が長方形であり、前記窪み部は、前記基板の長手方向の側面に設けられている請求項１〜１１のいずれか１つに記載の発光装置。
13. 前記透光性部材はガラスである請求項１〜１２のいずれか１つに記載の発光装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１つに記載の発光装置を複数並べた光源モジュール。
15. 前記発光装置における前記金属枠及び前記透光性部材は、平面視が四角形であり、
    前記爪部を有し、一対の第１の側片と、その端部が前記基板の上に配置される一対の第２の側片とを有し、それぞれの発光装置の一対の前記第１の側片が隣接するよう並べた請求項１４に記載の光源モジュール。