JPWO2012090350A1 - 発光装置およびランプ - Google Patents

Abstract

透光性を有する基体（１４０）と、基体（１４０）に配置された半導体発光素子（１５０）と、半導体発光素子（１５０）を封止する封止部材（１６０）であって、半導体発光素子（１５０）が発する光の波長を所定の波長に変換する第一波長変換材（１６１）を含む封止部材（１６０）と、半導体発光素子（１５０）の側方に設けられた溝（１４５）であって、基体（１４０）の半導体発光素子（１５０）が配置された配置面または配置面とは反対側の面である裏面から陥凹状に設けられ、半導体発光素子（１５０）が発する光の波長を所定の波長に変換する第二波長変換材（１６２）を収容する溝（１４５）とを備える発光装置（１３０）。

Description

本発明は、半導体発光素子を備える発光装置、および、発光装置を備えるランプに関する。

近年、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子は、高効率および長寿命であることから、各種ランプの新しい光源として期待されており、ＬＥＤを光源とするＬＥＤランプの研究開発が進められている。

このようなＬＥＤランプとしては、直管形のＬＥＤランプ（直管形ＬＥＤランプ）および電球形のＬＥＤランプ（電球形ＬＥＤランプ）がある。また、いずれのランプにおいても複数のＬＥＤが基板に実装されて構成されるＬＥＤモジュール（発光モジュール）が用いられる。

例えば、特許文献１には、従来の電球形ＬＥＤランプが開示されている。また、特許文献２には、従来の直管形ＬＥＤランプが開示されている。

特開２００６−３１３７１７号公報 特開２００９−０４３４４７号公報

従来の電球形ＬＥＤランプでは、ＬＥＤで発生する熱を放熱するためにヒートシンクが用いられており、ＬＥＤモジュールはこのヒートシンクに固定される。例えば、特許文献１に開示された電球形ＬＥＤランプでは、半球状のグローブと口金との間に、ヒートシンクとして機能する金属筐体が設けられ、ＬＥＤモジュールはこの金属筐体の上面に載置固定されている。

また、直管形ＬＥＤランプにおいても、ＬＥＤで発生する熱を放熱するためにヒートシンクが用いられる。この場合、ヒートシンクとして、アルミニウムなどで構成された長尺状の金属基台が用いられる。金属基台は、接着剤によって直管内面に固着されており、ＬＥＤモジュールはこの金属基台の上面に固定される。

しかしながら、このような従来の電球形ＬＥＤランプおよび直管形ＬＥＤランプでは、ＬＥＤモジュールが発する光のうちヒートシンク側に放射する光は、金属製のヒートシンクによって遮光されてしまう。

そのため、全配光特性を有する白熱電球、電球形蛍光ランプまたは直管形蛍光ランプとは光の広がり方が異なる。つまり、従来の電球形ＬＥＤランプおよび直管形ＬＥＤランプでは、白熱電球や既存の電球形蛍光ランプのような多方向の配光特性を得ることが難しい。

そこで、例えば、電球形ＬＥＤランプの構成を、白熱電球と同様の構成とすることが考えられる。つまり、ヒートシンクを用いずに、白熱電球のフィラメントコイルを単にＬＥＤモジュールに置き換えた構成の電球形ＬＥＤランプが考えられる。この場合、ＬＥＤモジュールからの光は、ヒートシンクによって遮られない。

しかしながら、従来に係る電球形ＬＥＤランプおよび直管形ＬＥＤランプでは、上述のとおり、ＬＥＤモジュールが発する光のうちヒートシンク側に進行する光はヒートシンクによって遮光されてしまう。

そのため、従来のＬＥＤモジュールは、当該ＬＥＤモジュールが発する光をヒートシンク側には進行させずにヒートシンクとは反対側に進行させるように構成されている。すなわち、従来のＬＥＤモジュールは、基板のＬＥＤが実装された面側の片側からのみ光が放出される構成となっている。

従って、従来に係る電球形ＬＥＤランプおよび直管形ＬＥＤランプに用いられるＬＥＤモジュールを単に白熱電球のバルブ内に配置したとしても、多方向の配光特性を得ることができないという問題がある。

本発明は、上記従来の課題を考慮し、半導体発光素子を用いた発光装置およびランプであって、多方向の配光特性を有する発光装置およびランプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、透光性を有する基体と、前記基体に配置された半導体発光素子と、前記半導体発光素子を封止する封止部材であって、前記半導体発光素子が発する光の波長を所定の波長に変換する第一波長変換材を含む封止部材と、前記半導体発光素子の側方に設けられた溝であって、前記基体の前記半導体発光素子が配置された配置面または前記配置面とは反対側の面である裏面から陥凹状に設けられ、前記半導体発光素子が発する光の波長を前記所定の波長に変換する第二波長変換材を収容する溝とを備える。

この構成によれば、半導体発光素子から発せられた光は、封止部材に含まれる第一波長変換材によって所定の波長に変換されて外部に放出される。また、半導体発光素子から発せられた光は、基体の半導体発光素子の側方の位置に設けられた溝に収容された第二波長変換材によって所定の波長に変換されて外部に放出される。

つまり、半導体発光素子が基体の上面に配置されているとした場合、当該半導体発光素子から発せられた光は、少なくとも基体の上方および側方に向けて、所定の波長の光として放出される。

また、第二波長変換材は溝に収容されるため、例えば基体の側面に第二波長変換材を含む材料を塗布する場合に生じる、製造工程の煩雑化、および、当該材料の基体からの剥離などの問題が生じ難い。特に、基体として厚さ１ｍｍ程度の基板を採用する場合、その側面への材料の塗布は容易ではなくかつ、剥離しやすいため、本態様の発光装置の構成は有用である。

このように、本態様の発光装置は、多方向の配光特性を有し、かつ、実用性が高い発光装置である。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記溝は、前記半導体発光素子の両側方に設けられているとしてもよい。

この構成によれば、半導体発光素子が基体の上面に配置されているとした場合に、所定の波長に変換された光を、少なくとも基体の上方および当該両側方に向けて放出することができる。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記溝は、前記半導体発光素子を囲むように設けられているとしてもよい。

この構成によれば、半導体発光素子が基体の上面に配置されているとした場合に、所定の波長に変換された光を、少なくとも基体の上方および全ての側方に向けて放出することができる。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記第一波長変換材と前記第二波長変換材とは同一の材料であり、前記封止部材が、前記半導体発光素子を封止するとともに、前記溝の内方まで進入していることにより、前記溝に前記第二波長変換材が収容されているとしてもよい。

この構成によれば、封止部材は、半導体発光素子を覆い、かつ、溝の内方まで連続して存在している。つまり、本態様の発光装置を製造する場合、例えば、封止部材を構成する樹脂を半導体発光素子に塗布する際に、当該樹脂を溝に流し込むことで、封止部材の形成と、溝への第二波長変換材の配置とが実行される。すなわち、多方向の配光特性を有する発光装置を、効率的な工程により得ることができる。

また、本発明の一態様に係る発光装置はさらに、前記基体の前記裏面に配置され、前記半導体発光素子が発する光を前記所定の波長に変換する第三波長変換材を含む波長変換部を備えるとしてもよい。

この構成によれば、半導体発光素子が基体の上面に配置されているとした場合に、所定の波長に変換された光を、例えば基体を中心とした全方向に向けて放出することができる。

また、本発明の一態様に係る発光装置は、前記波長変換部は、前記裏面に形成された焼結体膜であり、前記焼結体膜は、前記第三波長変換材と、無機材料からなる焼結用結合材とで構成されるとしてもよい。

この構成によれば、例えば、波長変換部の、熱および振動等に対する耐久性を向上させることができる。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記第一波長変換材、前記第二波長変換材および前記第三波長変換材は、前記半導体発光素子が発する光によって励起されて発光する蛍光体粒子で構成されているとしてもよい。

この構成によれば、発光装置の互いに異なる部分に用いられる波長変換材が共通化される。これにより、例えば、当該発光装置の製造が効率化され、かつ、多方向に放出される光の色の均一性が向上される。

また、本発明の一態様に係る発光装置において、前記基体の前記配置面には、複数の前記半導体発光素子が配置されており、前記溝の少なくとも一部は、複数の前記半導体発光素子の並び方向に沿って延設されているとしてもよい。

この構成によれば、例えば、多方向の配光特性を有し、かつ、高い光量を有する発光装置を得ることができる。

また、本発明の一態様に係るランプは、上記いずれかの態様に係る発光装置を備える。

この構成によれば、多方向の配光特性を有するランプが実現される。

本発明によれば、多方向の配光特性を有する発光装置およびランプを実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態１における発光装置の外観斜視図である。 図２は、実施の形態１における発光装置の上面図である。 図３は、図２におけるＡ−Ａ断面を表す断面図である。 図４は、図２におけるＢ−Ｂ断面を表す断面図である。 図５は、実施の形態１における発光装置が有する基本的な配光特性を説明するための模式図である。 図６は、実施の形態１における発光装置が裏面に波長変換部を備えた場合の構成概要を示す断面図である。 図７は、実施の形態１における発光装置が裏面に反射膜を備えた場合の構成概要を示す断面図である。 図８は、実施の形態１における発光装置において、封止部材と溝の内方の材料とが一体として備えられた場合の構成概要を示す断面図である。 図９は、実施の形態１における溝の形成位置の別の例を示す第１の図である。 図１０は、実施の形態１における溝の形成位置の別の例を示す第２の図である。 図１１は、実施の形態１における溝の形成位置の別の例を示す第３の図である。 図１２は、実施の形態１における溝の形成位置の別の例を示す第４の図である。 図１３は、実施の形態１における溝の全体形状の別の例を示す第１の図である。 図１４は、実施の形態１における溝の全体形状の別の例を示す第２の図である。 図１５は、実施の形態１における発光装置がＬＥＤを一つのみ備えた場合の構成概要を示す図である。 図１６は、実施の形態１における発光装置が複数列のＬＥＤ群を備えた場合の構成概要を示す図である。 図１７は、本発明の実施の形態２における電球形ランプの斜視図である。 図１８は、実施の形態２における電球形ランプの分解斜視図である。 図１９は、実施の形態２における電球形ランプの正面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る発光装置およびランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。

また、以下で説明する各実施の形態のそれぞれでは、本発明の好ましい一具体例が示されている。各実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲によって限定される。よって、以下の各実施の形態における構成要素のうち、請求項１に記載されていない構成要素は、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成する要素として説明される。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１における発光装置の概略構成について、図１および図２を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における発光装置１３０の外観斜視図であり、図２は、実施の形態１における発光装置１３０の上面図である。

なお、発光装置１３０の構造上の特徴を明確に図示および説明するために、発光装置１３０における配線および電極等の要素の図示および詳細な説明は省略する。

図１および図２に示すように、本発明の実施の形態１における発光装置１３０は、所定の照明光を放射するＬＥＤモジュールである。発光装置１３０は、透光性を有する基体１４０と、基体１４０に配置されたＬＥＤ１５０と、ＬＥＤ１５０を封止する封止部材１６０と、ＬＥＤ１５０の側方に設けられた溝１４５とを備える。

基体１４０は、例えば厚さ１ｍｍ程度の基板である。また、このような基体１４０としては、アルミナまたは窒化アルミニウムからなる透光性セラミックス基板、透明なガラス基板、水晶からなる基板、サファイア基板、または樹脂製の基板が採用される。

ＬＥＤ１５０は、半導体発光素子の一例である。また、本実施の形態では、複数のＬＥＤ１５０が基体１４０の上面に直線状に配置されている。また、これら複数のＬＥＤ１５０は、図示しない配線で例えば直列に接続されており、その両端に設けられた電極を介して通電することで発光する。

また、これらＬＥＤ１５０は、基体１４０の上面に直接実装される。各ＬＥＤ１５０は単色の可視光を発するベアチップであり、透光性のダイアタッチ剤（ダイボンド剤）によって基体１４０の上にダイボンディングされている。

各ＬＥＤ１５０は、全方位、つまり側方、上方および下方に向けて光を発するＬＥＤチップであり、例えば、側方に全光量の２０％、上方に全光量の６０％、下方に全光量の２０％の光を発する。

各ＬＥＤ１５０としては、例えば青色光を発光する青色ＬＥＤチップが採用される。青色ＬＥＤチップとしては、例えばＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの窒化ガリウム系の半導体発光素子が用いられる。

封止部材１６０は、基体１４０上の全てのＬＥＤ１５０を一括封止するとともに、ＬＥＤ１５０が発する光の波長を所定の波長に変換する第一波長変換材を有する。

本実施の形態において、封止部材１６０は、所定の樹脂の中に、第一波長変換材として所定の蛍光体粒子が含有された蛍光体含有樹脂である。封止部材１６０は、例えば、シリコーン樹脂等の透光性材料に所定の蛍光体粒子が分散された材料である。

溝１４５は、本実施の形態では、基体１４０の、ＬＥＤ１５０が配置された配置面から陥凹状に設けられた溝である。溝１４５にはＬＥＤ１５０が発する光の波長を前記所定の波長に変換する第二波長変換材が収容されている。

また、本実施の形態では、溝１４５の少なくとも一部は、複数のＬＥＤ１５０の並び方向に沿って延設されている。より具体的には、図２に示すように、溝１４５は、全てのＬＥＤ１５０を囲むように配置されている。また、ある一つのＬＥＤ１５０に着目すると、当該ＬＥＤ１５０の少なくとも両側方に、溝１４５が設けられている。

図３は、図２におけるＡ−Ａ断面を表す断面図であり、図４は、図２におけるＢ−Ｂ断面を表す断面図である。

図３および図４に示すように、封止部材１６０は第一波長変換材１６１を含み、溝１４５には、第二波長変換材１６２が収容されている。

具体的には、溝１４５には、所定の樹脂の中に第二波長変換材１６２として所定の蛍光体粒子が含有された蛍光体含有樹脂が収容されている。

本実施の形態の発光装置１３０は、このような構成を有することで、多方向の配光特性を有している。

図５は、実施の形態１における発光装置１３０が有する基本的な配光特性を説明するための模式図である。

図５に示すように、ＬＥＤ１５０から発せられた光は、封止部材１６０を通過して上方に向けて放出されるとともに、溝１４５を横切って側方に向けて放出される。

具体的には、ＬＥＤ１５０としては青色ＬＥＤが採用され、第一波長変換材１６１および第二波長変換材１６２としてはＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の黄色蛍光体粒子が用いられる。

この黄色蛍光体粒子は、ＬＥＤ１５０からの青色光によって励起されると黄色光を放出する。その結果、当該黄色光とＬＥＤ１５０からの青色光とによって得られる白色光が放出される。

すなわち、ＬＥＤ１５０が放出する青色光は、封止部材１６０を通過する際に第一波長変換材１６１により波長変換され白色光となり、上方（Ｚ軸正の方向）に向けて放出される。

また、ＬＥＤ１５０から発せられた青色光は、透光性を有する基体１４０、および、溝１４５を通過し、かつ、溝１４５に収容されている第二波長変換材１６２により波長変換されて白色光となり、側方（図５では左の方向）に向けて放出される。

また、本実施の形態では、図２に示すように、複数のＬＥＤ１５０を囲むように溝が形成されている。これにより、基体１４０の上方および全ての側方に向けて白色光が放出される。

ここで、ＬＥＤ１５０の高さは、例えば１００μｍ程度であり、封止部材１６０の高さは例えば０．５ｍｍ程度である。また、溝１４５の深さは、例えば０．３ｍｍ程度であり、溝１４５の幅は例えば０．５ｍｍ程度である。

なお、本実施の形態では、図５に示すように、ＬＥＤ１５０から上方に向けて発せられた光の、封止部材１６０を通過する光路長（つまり、ＬＥＤ１５０の上面から封止部材１６０の頂点までの距離）と、ＬＥＤ１５０から側方に向けて発せられ、封止部材１６０を通過し、さらに溝１４５を横切る光の、蛍光体含有樹脂を通過する光路長の総計（つまり、封止部材１６０を通過する光路長と、溝１４５に収容された蛍光体含有樹脂を通過する光路長とを足し合わせた値）とを比較すると、後者の方が前者よりも長い。

この場合、例えば、溝１４５に収容された蛍光体含有樹脂における蛍光体粒子（第二波長変換材１６２）の濃度を、封止部材１６０における蛍光体粒子（第一波長変換材１６１）の濃度よりも薄くする。これにより、発光装置１３０から発せられる光の全体における色むらを抑制することができる。

ここで、本実施の形態のように、基体１４０に、蛍光体含有樹脂が収容された溝１４５を設けるのではなく、基体１４０の側面に、蛍光体含有樹脂を塗布することで、当該側方に白色光を放出させることも考えられる。

しかし、この場合、複数のＬＥＤ１５０の上方から蛍光体含有樹脂を塗布することで封止部材１６０を形成する工程に加え、例えば、基体１４０の４つの側面が順次上を向くように回転させながら、これら４つの面に、蛍光体含有樹脂を順次塗布していく工程が必要となる。つまり、発光装置１３０の製造工程が煩雑化するという問題が発生する。

また、基体１４０の側面に蛍光体含有樹脂の膜を形成する場合、例えば基体１４０の厚みを増さないように、蛍光体含有樹脂が当該側面の厚み方向の幅内に収まるよう形成する必要がある。

しかし、上述のように、基体１４０として例えば厚さが１ｍｍ程度の基板が採用された場合に、この１ｍｍ程度の幅に収まるように、蛍光体含有樹脂の膜を形成するのは困難である。さらに、蛍光体含有樹脂の膜が当該側面に形成されたとしても、結合面積が十分でないことにより、剥離が発生しやすいという別の問題が存在する。

そこで、本実施の形態の発光装置１３０では、上述のように、基体１４０のＬＥＤ１５０の側方に溝１４５を設け、溝１４５に、第二波長変換材１６２を含む蛍光体含有樹脂を収容させている。つまり、基体１４０から側方に向けて放出される光に対する波長変換のための構成が、容易かつ実用性の高い手法によって実現されている。

特に、本実施の形態のように、基体１４０の配置面から陥凹状に溝１４５を設けた場合、封止部材１６０を形成するように蛍光体含有樹脂を複数のＬＥＤ１５０の上から塗布する工程と、溝１４５に蛍光体含有樹脂を流し込む工程とを連続して行うことができる。

このように、本実施の形態の発光装置１３０は、多方向の配光特性を有し、かつ、実用性が高い発光装置１３０である。また、本実施の形態の発光装置１３０によれば、このように多方向の配光特性を有することで光束が向上される。

また、上記構成を有する発光装置１３０において、さらに裏面に波長変換部を設けることで、さらに下方に対して白色光を放出させることができる。

図６は、実施の形態１における発光装置１３０が裏面に波長変換部を備えた場合の構成概要を示す断面図である。なお、当該断面は、図２におけるＢ−Ｂ断面に相当する。

図６に示す発光装置１３０では、ＬＥＤ１５０が配置された配置面とは反対側の面である裏面に波長変換部１６５が配置されている。

波長変換部１６５は、ＬＥＤ１５０が発する光を所定の波長に変換する第三波長変換材１６６を含んでいる。

つまり、波長変換部１６５は、ＬＥＤ１５０が発する光のうちの基体１４０を透過して裏面に向かう光の波長を第三波長変換材１６６により変換して波長変換後の光を放出する。

本実施の形態では、第三波長変換材１６６は、第一波長変換材１６１および第二波長変換材１６２と同じく蛍光体粒子である。

より具体的には、第三波長変換材１６６は、ＹＡＧ系の黄色蛍光体粒子であり、ＬＥＤ１５０が発する青色光により励起されると黄色光を放出する。つまり、波長変換部１６５からは白色光が放出される。

また、波長変換部１６５は、上述のように光の波長を変換する第三波長変換材１６６と無機材料からなる焼結用結合材とを有する焼結体膜として基体１４０の裏面に被膜されている。

波長変換部１６５に含まれる焼結用結合材は、無機材料で構成されるとともに、ＬＥＤ１５０が発する光と第三波長変換材１６６が放出する波長変換光とを透過させる。

本実施の形態では、焼結用結合材として、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を主成分とする材料で構成されるガラスフリット（ガラス粉末）が採用される。ガラスフリットは、第三波長変換材１６６である蛍光体粒子を基体１４０に結着させる結合材（結着材）であり、可視光に対する透過率が高い材料で構成されている。

ガラスフリットは加熱されて溶解することにより結合材（結着材）として機能する。ガラスフリットとしては、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｒ_２Ｏ系、Ｂ_２Ｏ_３−Ｒ_２Ｏ系またはＰ_２Ｏ_５−Ｒ_２Ｏ系（但し、Ｒ_２Ｏは、いずれも、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、または、Ｋ_２Ｏである）を用いることができる。また、焼結用結合材の材料としては、ガラスフリット以外に、例えば、低融点結晶からなるＳｎＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３が採用されてもよい。

上記構成を有する波長変換部１６５は、第三波長変換材１６６、焼結用結合材、および溶剤等を混錬することによって得られるペーストを、基体１４０の裏面に印刷または塗布した後に焼結することによって形成される。

なお、このように焼結体膜を基体１４０に形成する場合、基体１４０としては、耐熱性の高いセラミック基板等が採用される。

また、波長変換部１６５は、焼結体膜として発光装置１３０に配置されていなくてもよい。波長変換部１６５は、例えば、黄色蛍光体粒子が含まれた樹脂が基体１４０に塗布されることで形成されていてもよい。

つまり、波長変換部１６５は、基体１４０を透過し裏面から外方に向けて放出される光の波長を所定の波長に変換できるのであれば、特定の素材、形状、および配置態様に限定されない。

このように、発光装置１３０は基体１４０の裏面に波長変換部１６５を備えることができる。発光装置１３０は、波長変換部１６５を備えることで、図６に示すように全方位に所定の波長に変換された光を放出することができる。その結果、例えば発光装置１３０から得られる光束がさらに向上される。

なお、基体１４０の裏面に波長変換部１６５を備えるのではなく、２つの発光装置１３０を互いの裏面を貼り合わせることで結合することによっても、全方位の配光特性を得ることができる。

また、例えば、基体１４０の裏面に、光を反射する反射膜を設けてもよい。

図７は、実施の形態１における発光装置１３０が裏面に反射膜を備えた場合の構成概要を示す断面図である。なお、当該断面は、図２におけるＢ−Ｂ断面に相当する。

図７に示す発光装置１３０は、基体１４０の裏面に、基体１４０を透過したＬＥＤ１５０からの光を基体１４０の表面（つまり配置面）に向けて反射させる反射膜１６７を備えている。

反射膜１６７は、例えば、酸化金属微粒子とガラスフリットとを含む膜が使用される。ガラスフリットは加熱されて溶解することにより、酸化金属微粒子を基体１４０に結着させる結合材（結着材）として機能する。

酸化金属微粒子としては、例えば、ルチル型およびアナターゼ型等の酸化チタン、酸化ジルコニア、酸化アルミニウム並びに酸化亜鉛等から構成される微粒子がある。なお、微粒子とは、数μｍ以下の粒径を有する粒子をいう。ガラスフリットは可視光の透過率が高く、かつ、酸化金属微粒子は可視光の反射率が高いため、反射膜１６７は、ＬＥＤ１５０からの光を効率的に反射することができる。

このように、発光装置１３０は基体１４０の裏面に反射膜１６７を備えることができる。発光装置１３０は、溝１４５に収容された第二波長変換材１６２により、基体１４０の側方への白色光の放出は実現され、かつ、反射膜１６７を備えることで、少なくとも、基体１４０のＬＥＤ１５０が配置された側から放出される光の光束がさらに向上される。

また、本実施の形態のように、封止部材１６０に含まれる第一波長変換材１６１と、溝１４５に収容される第二波長変換材１６２とが共通する場合、封止部材１６０を、複数のＬＥＤ１５０を覆い、かつ、溝１４５の内方まで連続するように形成してもよい。

つまり、封止部材１６０と、溝１４５に収容された波長変換のための材料とが一体として発光装置１３０に備えられてもよい。

図８は、実施の形態１における発光装置１３０において、封止部材１６０と溝１４５の内方の材料とが一体として備えられた場合の構成概要を示す断面図である。

このように、封止部材１６０を、複数のＬＥＤ１５０を覆い、かつ、溝１４５の内方まで連続するように形成させることで、例えば、発光装置１３０の製造効率が向上される。

具体的には、図８に示す発光装置１３０を製造する場合、封止部材１６０としての蛍光体含有樹脂の塗布の際に、溝１４５の内方まで流れ込むように、蛍光体含有樹脂を当該基体１４０に対して塗布すればよい。

こうすることで、多方向の配光特性を有する発光装置１３０を、効率的な工程により得ることができる。

また、本実施の形態では、溝１４５は、図２に示すように、ＬＥＤ１５０を囲むように基体１４０に形成されている。しかし、溝１４５は、基体１４０においてＬＥＤ１５０の側方にあたる位置に配置されていればよい。そこで、溝１４５の様々な態様について、いくつかの例を挙げながら説明する。

図９は、実施の形態１における溝１４５の形成位置の別の例を示す第１の図である。

図９に示すように、溝１４５は、発光装置１３０において、隣接するＬＥＤ１５０の間に形成されていてもよい。この場合、２つのＬＥＤ１５０の間に存在する溝１４５には、封止部材１６０を構成する蛍光体含有樹脂が充填される。そのため、当該溝１４５は、例えば、基体１４０上の複数のＬＥＤ１５０から裏面の方向に進む光のうちの少なくとも一部の光の波長を変換する構成要素として機能することができる。

図１０は、実施の形態１における溝１４５の形成位置の別の例を示す第２の図である。

図１０に示すように、溝１４５は、ＬＥＤ１５０の側方であって、かつ、基体１４０の裏面に設けられていてもよい。このように溝１４５を裏面から陥凹状に形成した場合であっても、ＬＥＤ１５０の方向から当該溝１４５を通過する光は、当該溝１４５に収容された第二波長変換材１６２により所定の波長に変換される。つまり、図１０における基体１４０の左側の面から、白色光を放出させることができる。

また、基体１４０の配置面と裏面との双方に溝１４５を形成してもよい。

図１１は、実施の形態１における溝１４５の形成位置の別の例を示す第３の図である。

図１１に示すように、基体１４０の配置面および裏面の双方から陥凹状に溝１４５を設け形成した場合、例えば、基体１４０の図１０における左側の面の全面から白色光を放出させることが可能となる。

図１２は、実施の形態１における溝１４５の形成位置の別の例を示す第４の図である。

図１２に示すように、溝１４５は、全体として陥凹した形状を有する基体１４０の内部に設けられていてもよい。

つまり、図１２に示す基体１４０は、封止部材１６０を構成する蛍光体含有樹脂が流し込まれる容器としての構造を有し、その容器の底面に相当する面に複数のＬＥＤ１５０が配置されている。また、当該底面は、ＬＥＤ１５０が配置された配置面である。つまり、基体１４０が図１２に示す構造を有する場合であっても、溝１４５を、ＬＥＤ１５０の側方に設けることができ、かつ、配置面から陥凹状に設けることができる。

図１３は、実施の形態１における溝１４５の全体形状の別の例を示す第１の図である。

図１３に示すように、基体１４０の配置面における４辺に沿って、それぞれに独立した溝１４５を設けてもよい。言い換えると、溝１４５が、分割された複数の部分によって構成されていてもよい。

つまり、基体１４０に、ＬＥＤ１５０を囲むように溝１４５を設ける場合、図２に示すように溝１４５を一連に形成する必要はなく、図１３に示すように複数の独立した溝１４５によってＬＥＤ１５０が囲まれていてもよい。

例えば、発光装置１３０から側方に向かって放出される光における色むらが実質的に問題にならない程度であれば、互いに連結しない複数の独立した溝１４５により、ＬＥＤ１５０を囲んでもよい。こうすることで、例えば、溝１４５に収容される蛍光体含有樹脂の全量を減らすことができる。

図１４は、実施の形態１における溝１４５の全体形状の別の例を示す第２の図である。

図１４に示すように、溝１４５の経路は、上面視において矩形である必要はなく、例えば角が丸められたオーバル形状であってもよい。

この場合、例えば、複数のＬＥＤ１５０のうちの左端のＬＥＤ１５０から、溝１４５の左端の曲線部分までの距離のばらつきが低減される。また、同様に、右端のＬＥＤ１５０から、溝１４５の右端の曲線部分までの距離のばらつきが低減される。これにより、例えば、これら曲線部分を介して外方に放出される光における色むらまたは輝度むらが抑制される。

また、本実施の形態では、発光装置１３０は複数のＬＥＤ１５０を備えるとした。しかし、発光装置１３０は、少なくとも一つのＬＥＤ１５０を備えていればよい。

図１５は、実施の形態１における発光装置１３０がＬＥＤ１５０を一つのみ備えた場合の構成概要を示す図である。

このように、発光装置１３０がＬＥＤ１５０を一つのみ備える場合、例えば、ＬＥＤ１５０の必要数が互いに異なる複数種類のランプのそれぞれの発光源として当該発光装置１３０を用いることができる。つまり、これら複数種類のランプのそれぞれに、多方向の配光特性を備えさせることができる。

また、本実施の形態では、発光装置１３０は、図２等に示すように、一列のＬＥＤ１５０群を備えるとした。しかし、発光装置１３０は、複数列のＬＥＤ１５０群を備えてもよい。

図１６は、実施の形態１における発光装置１３０が複数列のＬＥＤ１５０群を備えた場合の構成概要を示す図である。

具体的には、図１６に示す発光装置１３０は、３列に並べられたＬＥＤ１５０群を備えている。

このように発光装置１３０が複数列のＬＥＤ１５０群を備える場合であっても、これらＬＥＤ１５０群のうちで、最外部に存在する少なくとも一つのＬＥＤ１５０の側方かつ外方に、第二波長変換材１６２が収容された溝１４５を設けることで、当該側方に対応する側面から、波長変換により得られた白色光を放出することができる。

また、図２および図１５等に示すように、基体１４０に複数のＬＥＤ１５０を配置する場合、列ごとに封止部材１６０を形成させる必要はなく、例えば、ＬＥＤ１５０ごとに分離された封止部材１６０が形成されてもよい。

また、本実施の形態では、溝１４５は、図３等に示すように、板状の基体１４０の厚み方向（Ｚ軸方向）に平行に基体１４０に陥凹状に設けられている。

しかし、溝１４５は、基体１４０の厚み方向に対して斜めの方向に基体１４０に陥凹状に設けられてもよい。

例えば、溝１４５のない基体１４０に対し斜め方向からレーザ光を照射することで、基体１４０の厚み方向に対して斜めの方向に深さ方向を有する溝１４５を形成するこができる。

例えば、図５において、溝１４５の底面が基体１４０の左側面に近づくように溝１４５を傾けた場合を想定する。この場合、ＬＥＤ１５０から溝１４５の方向に進行する光（例えば、図５における点線矢印）が溝１４５に収容された第二波長変換材１６２を通過する光路長は、図５のように溝１４５の深さ方向がＺ軸方向に平行な場合よりも長くなる。

つまり、このように、溝１４５を基体１４０の厚み方向に対して斜めの方向に陥凹状に設けた場合、例えば、第二波長変換材１６２による所定の波長への変換に必要な光路長を維持しつつ、溝１４５の幅を狭くすることができる。その結果、溝１４５に収容される、第二波長変換材１６２を含む蛍光体含有樹脂の全量を減らすことができる。

また、実施の形態１における溝１４５は、図３等に示すように、長手方向（図３ではＸ軸方向）に垂直な断面が四角形である。しかし、溝１４５の断面形状は、四角形である必要はなく、全部または一部が曲線で構成されていてもよい。また、溝１４５の断面形状は三角形等の四角形以外の多角形であってもよい。

つまり、溝１４５は、第二波長変換材１６２を含む蛍光体含有樹脂を収容できる限り、その断面形状に限定はなく、かつ、溝１４５の全長において断面形状が同一である必要はない。

また、溝１４５は、基体１４０において、ＬＥＤ１５０の両側方にあたる位置に設けられている必要はない。

例えば、基体１４０の全ての側方のうち、図１において手前の方向（Ｙ軸負の方向）からのみ白色光を放出させる必要がある場合、溝１４５は、手前側のみに備えられていればよい。

（実施の形態２）
以下、実施の形態１における発光装置１３０のランプへの適用例について、実施の形態２に基づいて説明する。

具体的には、実施の形態１における発光装置１３０を、電球形ランプに適用した例について、図１７〜図１９を用いて説明する。

図１７は、本発明の実施の形態２における電球形ランプ１００の斜視図である。図１８は、本発明の実施の形態２における電球形ランプ１００の分解斜視図である。図１９は、本発明の実施の形態２における電球形ランプ１００の正面図である。

なお、図１９において、口金１９０の内部に位置する、点灯回路１８０と給電用かつ保持用のリード線１７０の一部とは、点線で示されている。

電球形ランプ１００は、透光性のグローブ１１０に口金１９０が取り付けられた電球である。グローブ１１０内には、ＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールである発光装置１３０が収納されている。この発光装置１３０が、グローブ１１０の開口部１１１からグローブ１１０内に向かって延びて設けられたステム１２０に固定されている。

具体的には、図１７〜図１９に示すように、電球形ランプ１００は、グローブ１１０と、ステム１２０と、発光装置１３０と、２本のリード線１７０と、点灯回路１８０と、口金１９０とを備える。

以下、電球形ランプ１００の基本的な構成要素のそれぞれについて説明する。

グローブ１１０は、可視光に対して透明なシリカガラス製の中空部材である。したがって、ユーザがグローブ１１０内に収納された発光装置１３０を、グローブ１１０の外側から視認できる。また、電球形ランプ１００は、ＬＥＤ１５０で生じた光がグローブ１１０によって損失することを抑制することができる。さらに、電球形ランプ１００は、高い耐熱性を得ることができる。

グローブ１１０の形状は、一端が球状に閉塞され、他端に開口部１１１を有する形状である。言い換えると、グローブ１１０の形状は、中空の球の一部が、球の中心部から遠ざかる方向に延びながら狭まったような形状であり、球の中心部から遠ざかった位置に開口部１１１が形成されている。本実施の形態では、グローブ１１０の形状は、一般的な白熱電球と同様のＡ形（ＪＩＳ Ｃ７７１０）である。

なお、グローブ１１０の形状は、必ずしもＡ形である必要はない。例えば、グローブ１１０の形状は、Ｇ形またはＥ形等であってもよい。また、グローブ１１０は、シリカガラス製である必要はない。例えば、グローブ１１０は、アクリル等の樹脂製の部材であってもよい。

ステム１２０は、グローブ１１０の開口部１１１からグローブ１１０内に向かって延びるように設けられている。具体的には、ステム１２０の一端には、発光装置１３０の近傍までＺ方向に延びる棒状の延伸部１２０ａが形成されている。つまり、本実施の形態に係るステム１２０は、一般的な白熱電球に用いられるステムがグローブ１１０内に延伸されたような部材である。

この延伸部１２０ａの先端部には、発光装置１３０が固定されている。

一方、ステム１２０の他端は、開口部１１１の形状と一致するようにフレア状に形成されている。そして、フレア状に形成されたステム１２０の他端は、グローブ１１０の開口を塞ぐように、グローブ１１０の開口部１１１に接合されている。

また、ステム１２０内には、２本のリード線１７０それぞれの一部が封着されている。その結果、グローブ１１０内の気密性が保たれた状態で、グローブ１１０内にある発光装置１３０にグローブ１１０外から電力を供給することが可能となる。したがって、電球形ランプ１００は、長期間にわたり、水あるいは水蒸気などがグローブ１１０内に浸入することを防ぐことができ、水分による発光装置１３０の劣化および発光装置１３０とリード線１７０との接続部分の劣化を抑制することができる。

また、ステム１２０は、可視光に対して透明な軟質ガラスからなる。これにより、電球形ランプ１００は、ＬＥＤ１５０で生じた光がステム１２０によって損失することを抑制することができる。また、電球形ランプ１００は、ステム１２０によって影が形成されることが防ぐこともできる。また、ＬＥＤ１５０が発した光によってステム１２０が光り輝くので、電球形ランプ１００は、視覚的に優れた美観を発揮することも可能となる。

なお、ステム１２０は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、また軟質ガラス製である必要もない。例えば、ステム１２０は、高熱伝導性の樹脂からなる部材であってもよい。高熱伝導性の樹脂としては、例えば、アルミナあるいは酸化亜鉛などの金属製粒子が混入されたシリコーン樹脂が利用されればよい。この場合、電球形ランプ１００は、発光装置１３０で生じた熱をステム１２０を介して積極的にグローブ１１０または口金１９０に逃がすことが可能となる。その結果、電球形ランプ１００は、温度上昇によるＬＥＤ１５０の発光効率の低下および寿命の低下を抑制することが可能となる。

また、ステム１２０は、必ずしもグローブ１１０の開口を塞ぐ必要はなく、開口部１１１の一部に取り付けられてもよい。

２本のリード線１７０は、発光装置１３０に接続されており、口金１９０から供給された電力が、２本のリード線１７０を介して、複数のＬＥＤ１５０に供給される。

ここで、リード線１７０は、熱伝導率が高い銅を含む金属線であることが好ましい。これにより、発光装置１３０で生じた熱を、積極的にリード線１７０を介して、口金１９０に逃がすことができる。

なお、リード線１７０は、必ずしも２本である必要はない。例えば、電球形ランプ１００は、複数の発光装置１３０をグローブ１１０内に備える場合、発光装置１３０ごとに２本のリード線１７０を備えてもよい。

また、リード線１７０は、基体１４０をステム１２０側に押し付けるように基体１４０に取り付けられることが好ましい。これにより、基体１４０をステム１２０にさらに強固に固定保持することが可能となる。

点灯回路１８０は、ＬＥＤ１５０を発光させるための回路であり、口金１９０内に収納されている。具体的には、点灯回路１８０は、複数の回路素子と、各回路素子が実装される回路基板とを有する。本実施の形態では、点灯回路１８０は、口金１９０から受電した交流電力を直流電力に変換し、２本のリード線１７０を介して複数のＬＥＤ１５０に当該直流電力を供給する。

発光装置１３０は、上述の本発明の実施の形態１における発光装置１３０である。例えば、図１〜５に示す発光装置１３０が電球形ランプ１００の光源として採用される。

この電球形ランプ１００を例えば天井から下方に向けて吊り下げて設置した場合、発光装置１３０の下方および全ての側方を含めた広い範囲に白色光が放出される。

また、例えば、図６に示す、裏面に波長変換部１６５を備える発光装置１３０を電球形ランプ１００の光源として採用した場合、フィラメントを光源として用いた白熱電球と同様の全配光特性を得ることができる。

また、図７〜図１６に示す発光装置１３０のそれぞれも、電球形ランプ１００の光源として採用されてもよい。

なお、本実施の形態では、図１７に示すように、発光装置１３０はステム１２０に支持されている。しかしながら、発光装置１３０は、ステム１２０に支持されていなくてもよい。例えば、発光装置１３０は、２本のリード線１７０のみによって支持されてもよい。

また、本実施の形態では、発光装置１３０を備える電球形ランプ１００について説明したが、発光装置１３０は、他の種類のランプにおける光源として採用されてもよい。

例えば、発光装置１３０は直管形ランプの光源として採用されてもよい。例えば、図６に示す、裏面に波長変換部１６５を備える発光装置１３０を直管形ランプの光源として採用した場合、一般の直管形蛍光灯と同様の全配光特性を得ることができる。

また、例えば、発光装置１３０は環形ランプの光源として採用されてもよい。この場合、例えば、図１に示す発光装置１３０の全体形状を、環形ランプにおける環形状に合わせて湾曲に形成することで、当該発光装置１３０を当該環形ランプに無理なく設置することが可能である。

また、例えば、図６に示す、裏面に波長変換部１６５を備える発光装置１３０を環形ランプの光源として採用した場合、一般の環形蛍光灯と同様の全配光特性を得ることができる。

このように、発光装置１３０は、特定の種類のランプに限定されず、様々な種類のランプに光源として用いられることができる。

以上、本発明の発光装置およびランプについて、実施の形態１および２に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、これらの説明内容に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態１および２のいずれかに施したもの、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、発光装置１３０では、ＬＥＤ１５０として青色ＬＥＤチップが採用され、かつ、青色光から白色光への波長変換材として黄色蛍光体粒子が採用されている。しかし、ＬＥＤ１５０と蛍光体粒子の組み合わせは、この組み合わせに限定されない。

例えば、発光装置１３０は、青色光を放出する青色ＬＥＤチップと、青色光により励起されて緑色光を放出する緑色蛍光体粒子および赤色光を放出する赤色蛍光体粒子とによって白色光を放出してもよい。

また例えば、発光装置１３０は、青色光よりも短波長である紫外光を放出する紫外ＬＥＤチップと、主に紫外光により励起されて青色光、赤色光および緑色光を放出する青色蛍光体粒子、緑色蛍光体粒子および赤色蛍光体粒子とによって白色光を放出してもよい。

また、実施の形態１では、複数のＬＥＤ１５０を並べる場合、図１および図１６等に示すように、直線状にこれらＬＥＤ１５０を並べている。しかしながら、複数のＬＥＤ１５０の並べた方はこれに限られず、環状に並べてもよく、ジグザグ状に並べてもよい。

また、実施の形態１では、図６に示すように、焼結体膜である波長変換部１６５は、基体１４０の裏面に形成されているが、波長変換部１６５の配置位置は裏面でなくてもよい。

例えば、波長変換部１６５は、ＬＥＤ１５０が配置される面である配置面に形成してもよい。この場合、ＬＥＤ１５０は、波長変換部１６５の上に実装される。

また、実施の形態１では、ＬＥＤ１５０は、板状の基体１４０の厚み方向に垂直な２つの主面のうちの一方の面（実施の形態１における配置面）にのみ配置されている。しかし、配置面および裏面の両方にＬＥＤ１５０を配置してもよい。

また、図６および図７を用いて、基体１４０の裏面に波長変換部１６５または反射膜１６７を備える発光装置１３０について説明した。しかし、例えば、基体１４０の裏面にこれら以外の要素が備えられていてもよい。例えば、放熱のためのヒートシンクを基体１４０の裏面に配置してもよい。

これにより、各ＬＥＤ１５０の、温度上昇による発光効率の低下が抑制される。

なお、このように基体１４０の裏面にヒートシンクを配置した場合であっても、基体１４０の裏面に反射膜１６７を配置した場合と同じく、溝１４５に収容された第二波長変換材１６２により、基体１４０の側方への白色光の放出は実現される。

また、ヒートシンクを備えた発光装置１３０を、実施の形態２において説明した電球形ランプ１００、直管形ランプ、および、環形ランプのそれぞれに、光源として採用してもよい。

また、実施の形態１および２において、基体１４０はガラス等を素材とする基板であるとした。しかし、基体１４０は板状の部材である必要はなく、例えば、棒状の部材であってもよく、曲面を有する部材であってもよい。

また、実施の形態１および２における発光装置１３０が備える半導体発光素子としてＬＥＤを例示した。しかし、発光装置１３０が備える半導体発光素子は、半導体レーザまたは有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）であってもよい。

本発明は、半導体発光素子を備える発光装置および当該発光装置を備えるランプ等として広く利用することができる。

１００ 電球形ランプ
１１０ グローブ
１１１ 開口部
１２０ ステム
１２０ａ 延伸部
１３０ 発光装置
１４０ 基体
１４５ 溝
１５０ ＬＥＤ
１６０ 封止部材
１６１ 第一波長変換材
１６２ 第二波長変換材
１６５ 波長変換部
１６６ 第三波長変換材
１６７ 反射膜
１７０ リード線
１８０ 点灯回路

Claims (9)

1. 透光性を有する基体と、
   前記基体に配置された半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子を封止する封止部材であって、前記半導体発光素子が発する光の波長を所定の波長に変換する第一波長変換材を含む封止部材と、
   前記半導体発光素子の側方に設けられた溝であって、前記基体の前記半導体発光素子が配置された配置面または前記配置面とは反対側の面である裏面から陥凹状に設けられ、前記半導体発光素子が発する光の波長を前記所定の波長に変換する第二波長変換材を収容する溝と
   を備える発光装置。
2. 前記溝は、前記半導体発光素子の両側方に設けられている
   請求項１記載の発光装置。
3. 前記溝は、前記半導体発光素子を囲むように設けられている
   請求項１記載の発光装置。
4. 前記第一波長変換材と前記第二波長変換材とは同一の材料であり、
   前記封止部材が、前記半導体発光素子を封止するとともに、前記溝の内方まで進入していることにより、前記溝に前記第二波長変換材が収容されている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. さらに、前記基体の前記裏面に配置され、前記半導体発光素子が発する光を前記所定の波長に変換する第三波長変換材を含む波長変換部を備える
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記波長変換部は、前記裏面に形成された焼結体膜であり、
   前記焼結体膜は、前記第三波長変換材と、無機材料からなる焼結用結合材とで構成される
   請求項５記載の発光装置。
7. 前記第一波長変換材、前記第二波長変換材および前記第三波長変換材は、前記半導体発光素子が発する光によって励起されて発光する蛍光体粒子で構成されている
   請求項５または６に記載の発光装置。
8. 前記基体の前記配置面には、複数の前記半導体発光素子が配置されており、前記溝の少なくとも一部は、複数の前記半導体発光素子の並び方向に沿って延設されている
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置を備える
   ランプ。

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