KR20060107428A - 발광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연재료로 이루어지고, 상면 및 하면을 가지고, 상기 상하면 사이에 관통구멍을 지니는 기체와, 금속으로 이루어지고, 상기 기체의 상기 상면측에 돌출하여, 상기 기체의 상기 관통구멍에 삽입된 탑재부재와, 상기 탑재부재상에 탑재되고, 제1광을 발생하는 발광소자와, 상기 발광소자의 상방에 배치되고, 상기 제1광에 응하여 제2광을 방사하는 파장변환부재를 구비한 것을 특징으로 하는 발광장치에 관한 것이다.

발광장치, 발광소자, 조명장치.

Description

발광장치{LIGHT-EMITTING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제1실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 2는 본 발명의 제2실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 3a는 본 발명의 발광장치에 있어서의 도체층 및 볼록부의 일례를 나타내는 확대평면도, 도 3b는 본 발명의 발광장치에 있어서의 도체층 및 볼록부의 다른 예를 나타내는 확대 평면도;

도 4는 본 발명의 제3실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 5는 본 발명의 제4실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 6은 본 발명의 제5실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 7은 본 발명의 제6실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 8은 본 발명의 발광장치에 대한 투광성 부재의 상면과 발광부의 간격에 대해서 설명하기 위한 단면도;

도 9는 본 발명의 발광장치에 대한 투광성 부재의 상면과 발광부의 간격에 대해서 설명하기 위한 단면도;

도 10은 본 발명의 제7실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 11은 본 발명의 제8실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 12a는 본 발명의 발광장치에 있어서의 도체층 및 볼록부의 일례를 나타내 는 확대 평면도, 도 12b는 본 발명의 발광장치에 있어서의 도체층 및 볼록부의 다른 예를 나타내는 확대 평면도;

도 13a는 본 발명의 발광장치에 있어서의 도체층 및 볼록부의 일례를 나타내는 확대 평면도, 도 13b는 본 발명의 투광장치에 대한 반도체층 및 볼록부의 다른 예를 나타내는 확대 평면도;

도 14는 본 발명의 제9실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 15a는 본 발명의 발광장치에 있어서의 도체층 및 볼록부의 일례를 나타내는 확대투시도, 도 15b는 본 발명의 발광장치에 있어서의 도체층 및 볼록부의 다른 예를 나타내는 확대 투시도;

도 16a는 본 발명의 발광장치에 있어서의 도체층 및 볼록부에 대해 실시형태의 일례를 나타내는 확대평면도, 도 16b는 본 발명의 발광장치에 있어서의 도체층 및 볼록부에 대해 실시형태의 다른 예를 나타내는 확대 평면도;

도 17은 본 발명의 제10실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 18은 본 발명의 제11실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 19는 본 발명의 제12실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 20은 본 발명의 제13실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 21은 본 발명의 발광장치에 대한 투광성 부재의 상면과 발광부의 간격에 대해 설명하기 위한 단면도;

도 22는 본 발명의 발광장치에 대한 투광성 부재의 상면과 발광부의 간격에 대해 설명하기 위한 단면도;

도 23은 본 발명의 제14실시형태의 조명장치를 나타내는 평면도;

도 24는 도 23의 조명장치의 단면도;

도 25는 본 발명의 제15실시형태의 조명장치를 나타내는 평면도;

도 26은 도 25의 조명장치의 단면도;

도 27은 본 발명의 제1실시형태의 발광장치의 강도측정결과를 나타내는 도면;

도 28은 본 발명의 제6실시형태에 대한 투광성 부재의 상면과 발광부의 간격과 발광강도의 관계를 나타내는 그래프;

도 29는 도 19의 발광장치에 대한 광로선의 각종 패턴을 나타내는 단면도;

도 30은 본 발명의 발광장치에 대한 장착부의 길이(L)와, 투광성 부재 상면 및 발광부의 간격(X)과, 축상광도의 관계를 나타내는 그래프;

도 31은 제1종래기술의 발광장치를 나타내는 단면도;

도 32는 제2종래기술의 발광소자 수납용 패키지를 나타내는 단면도; 및

도 33은 제3종래기술의 발광장치를 나타내는 단면도이다.

본 발명은 발광소자를 수납하기 위한 발광소자 수납용 패키지 및 발광장치, 및 조명장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 발광소자로부터 발광되는 빛을 형광체로 파장변환하여 외부로 방사하는 발광소자 수납용 패키지, 발광장치, 및 조명장 치에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED) 등의 발광소자(14)로부터 발광되는 근자외선광이나 청색광 등의 빛을 발광소자의 빛에 의해 여기하고 적색, 녹색, 청색, 및 황색 등의 형광을 발하는 복수의 형광체(도시 안됨)로 파장변환하여 백색발광하는 제1의 종래기술의 발광장치(11)를 도 31에 도시한다. 도 31에 있어서, 발광장치(11)는, 절연체로 이루어지는 기체(12), 프레임 형상의 프레임체(13), 투광성 부재(15), 발광소자(14)로 주로 구성되어 있다. 기체(12)는 상면의 중앙부에 발광소자(14)를 장착하기 위한 장착부(12a)를 가진다. 기체(12)에는 장착부(12a) 및 그 주변으로부터 발광장치의 내외를 전기적으로 도통접속하는 리드단자나 금속화 배선 등으로 이루어지는 배선도체(도시 안됨)가 형성된다. 프레임체(13)는 기체(12)의 상면에 접착고정되고, 상측개구가 하측개구보다 큰 관통구멍(13a)이 형성되어 있음과 아울러, 내주면이 발광소자(14)로부터 발광되는 빛은 반사하는 반사면(13a)으로 되어 있다. 투광성 부재(15)는 프레임체(13)의 내측에 충전되고 발광소자(14)로부터 발광되는 빛에 의해 여기되어 파장변환하는 형광체를 함유한다. 발광소자(14)는 장착부(12a)에 장착고정된다.

발광 다이오드(LED) 등의 발광소자(25)를 수납하기 위한 제2의 종래기술의 발광소자 수납용 패키지를 도 32에 도시한다. 도 32에 있어서, 발광소자 수납용 패키지는, 절연체로 이루어지는 기체(21)와 프레임 형상의 반사부재(22)로 주로 구성되어 있다. 기체(21)는 상면의 중앙부에 발광소자(25)를 장착하기 위한 장착부(21a)를 가진다. 기체(21)에는 장착부(21a)로부터 기체(21)의 외면에 걸쳐 형성 된다. 발광소자 수납용 패키지의 내외를 전기적으로 도통접속하는 리드단자나 금속화 배선 등으로 이루어지는 도체층(27)이 형성된다. 반사부재(22)는 기체(21) 상면에 접착고정되고, 상측개구가 하측개구보다 큰 관통구멍(22a)이 형성되어 있음과 아울러, 내주면이 발광소자(25)가 발광하는 빛을 반사하는 반사면(22b)으로 되어 있다.

이 발광소자 수납용 패키지의 장착부(21a)에 발광소자(25)를 장착함과 아울러 발광소자(15)의 전극(26)을 도체층(27)에 전기적으로 접속하고, 반사부재(22)의 내측에 발광소자(25)를 덮도록, 발광소자(25)가 발광하는 빛을 여기하여 장파장변환하는 형광체를 함유한 투명부재(23)를 충전함으로써 발광장치(20)가 이루어진다.

이 발광장치(20)는 발광소자(25)로부터 발광되는 근자외선광이나 청색광을 투명부재(23)에 함유된 적색, 녹색, 청색, 황색 등의 복수의 형광체로 파장변환하여 백색광을 얻을 수 있다.

발광 다이오드(LED) 등의 발광소자(35)로부터 발광되는 근자외선광이나 청색광 등의 빛을 적색, 녹색, 청색, 황색 등의 복수의 형광체(34)로 장파장변환하여 백색발광하는 제3의 종래기술의 발광장치(30)를 도 33에 도시한다. 도 33에 있어서, 발광장치(30)는 절연체로 이루어지는 기체(31), 프레임 형상의 반사부재(32), 투명수지(33), 발광소자(35)로 주로 구성된다. 기체(31)는 상면의 중앙부에 발광소자(35)를 장착하기 위한 장착부(31a)를 가진다. 기체(31)에는 장착부(31a)및 그 주변으로부터 발광장치의 내외를 전기적으로 도통접속하는 리드단자나 금속화 배선 등으로 이루어지는 배선도체(도시 안됨)가 형성된다. 반사부재(32)는 기체(31) 상 면에 접착고정되고, 상측개구가 하측개구보다 큰 관통구멍(32a)이 형성되어 있음과 아울러, 내주면이 발광소자(35)가 발광하는 빛을 반사하는 반사면(32b)으로 되어 있다. 투명수지(33)는 반사부재(32)의 내부에 충전되고 발광소자(35)가 발광하는 빛을 여기하여 장파장변환하는 형광체(34)를 함유한다. 발광소자(35)는 장착부(31a)에 장착고정된다.

기체(12, 21, 31)는 산화알루미늄질 소결체(알루미나 세라믹스), 질화알루미늄질 소결체, 멀라이트(mullite)질 소결체 또는 글래스 세라믹스 등의 세라믹스, 또는 에폭시 수지 등으로 이루어진다. 기체(12, 21, 31)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 그 상면에 배선도체가 텅스텐(W)이나 몰리브덴(Mo)-망간(Mn) 등으로 이루어지는 금속 페이스트를 고온에서 소성하여 형성된다. 또한, 기체(12, 21, 31)가 수지로 이루어지는 경우, 동(Cu)이나 철(Fe)-니켈(Ni) 합금 등으로 이루어지는 리드단자가 몰드 성형되어 기체(12, 21, 31)의 내부에 설치고정된다.

또한, 프레임체(13) 및 반사부재(22, 32)는, 상측개구가 하측개구보다 큰 관통구멍(13a, 22a, 32a)이 형성됨과 아울러, 내주면에 빛을 반사하는 반사면(13b, 22b, 32b)이 설치되어 있는 프레임 형상으로 되어 있다. 구체적으로는, 알루미늄(Al)이나 Fe-Ni-코발트(Co) 합금 등의 금속, 알루미나 세라믹스 등의 세라믹스 또는 에폭시 수지 등의 수지로 이루어지고, 절삭가공, 금형성형 또는 압출성형 등의 성형기술에 의해 형성된다.

또한, 프레임체(13) 및 반사부재(22, 32)의 반사면(13b, 22b, 32b)은 관통구멍(13a, 22a, 32a)의 내주면을 연마하여 평탄화함으로써, 또는, 관통구멍(13a, 22a, 32a)의 내주면에 Al 등의 금속을 증착법이나 도금법에 의해 피착함으로써 발광소자(14, 25, 35)부터의 빛을 효율적으로 반사가능한 것으로 형성된다. 그리고, 프레임체(13) 및 반사부재(22, 32)는 땜납이나 은(Ag) 브레이징 필러(brazing filler) 등의 브레이징 필러재 또는 수지접착제 등의 접합재에 의해 장착부(12a, 21a, 31a)를 프레임체(13) 및 반사부재(22, 32)의 내주면으로 둘러싸도록 기체(12, 21, 31)의 상면에 접합된다.

제1 및 제3의 종래기술에 있어서, 장착부(12a, 31a)의 주면에 장착된 배선도체와 발광소자(14, 35)를 본딩 와이어나 금속 볼 등의 전기접속 수단(도시 안됨) 및 전극(36)을 통해 전기적으로 접속하고, 그 후, 형광체를 함유하는 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 투광성 부재(15) 및 투명수지(33)를 디스펜서 등의 주입기로 발광소자(14, 35)를 덮도록 프레임체(13) 및 반사부재(32)의 내측에 충전하고 오븐으로 열금속화시킴으로써, 발광소자(14, 35)로부터 발광된 빛을 형광체에 의해 파장변환하고 소망의 파장 스펙트럼을 가지는 빛을 발생하는 발광장치(11, 30)로 할 수 있다.

제2의 종래기술에 있어서, 발광소자(25)는 장착부(21a)에 장착된 도체층(27)에 발광소자(25)의 하면에 설치된 전극(26)을 통해 전기적으로 접속된다. 발광소자(25)의 전극과 도체층(27)은, 땜납이나 Ag 페이스트(Ag 입자를 함유하는 수지) 등의 도전성 접착재(28)에 의해 접합된다.

투명부재(23)는 형광체를 함유하는 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 투명 수지로 이루어지고, 디스펜서 등의 주입기로 발광소자(25)를 덮도록 반사부재(22)의 내부에 충전하고 오븐으로 열결화시킴으로써 형성된다. 이로 인해, 발광소자(25)로부터의 빛을 형광체에 의해 장파장변환하고 소망의 파장 스펙트럼을 가지는 빛을 발생시킬 수 있다.

이 발광장치(30)는 외부전기회로(도시 안됨)로부터 공급되는 전류전압에 의해 발광소자(25)를 여기시키고, 가시광을 발광하여 발광장치로서 사용된다. 그 적응범위는 각종 인디케이터, 광센서, 디스플레이, 포토커플러, 백라이트광원이나 광프린트헤드 등에 이용된다.

최근, 상기 발광장치를 조명용으로서 이용하는 움직임이 증가하고 있고, 방사강도, 방열특성에 있어서, 보다 높은 특성의 발광장치가 요구되고 있다. 또한, 발광소자를 사용한 발광장치에 있어서는 긴 수명을 기대하는 바도 적지 않다.

관련 특허로서, 일본특허공개 제2003-37298호 공보가 있다.

도 31에 도시된 제1의 종래기술의 발광장치(11)에서는, 발광소자(14)로부터 발광되는 빛을 효율적으로 발광장치(11)의 외부에 방사시키기 위해, 예를 들면, 세라믹스로 이루어지는 기체(12)의 상면을 연마가공으로 평활하게 하거나, 기체(12)의 상면에 Ag, Al, 또는 Au 등의 금속막을 형성하거나 하여 기체(12)의 상면의 반사율을 향상시키고 있다. 그러나, 투광성 부재(15)의 내부에 형광체를 함유시켜 발광소자(14)로부터 발광되는 빛을 장파장변환시키는 발광장치(11)의 경우, 발광소자(14)로부터 발광되는 빛이 투광성 부재(15)를 투과하여 기체(12)의 상면에서 정반사(正反射)함으로써, 정반사방향 이외의 형광체는 여기되기 어렵고, 일부의 형광체에서 주로 파장변환하기 때문에 파장변환의 효율이 낮아져 광출력이나 휘도, 연 색성(color rendering)이 저하된다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 기체(12)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 기체(12)에 빛이 흡수됨으로써, 기체(12)의 상면에 대한 반사율이 저하되기 쉬워진다. 그 결과, 발광장치는 소망의 광출력이 얻어지지 않음과 아울러, 최근에 요구되고 있는 광출력 효율을 얻지 못한다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 기체(12)에 의한 광흡수를 방지하기 위해 기체(12)의 상면에 금속막을 형성하는 경우, 도금이나 증착법에 의해 금속막을 형성할 필요가 있고, 제조공정이 많아짐과 아울러, 제조비용이 높아진다는 문제도 가지고 있다.

또한, 기체(12)가 에폭시 수지나 액정 폴리머 등의 수지재료로 이루어지는 경우, 발광소자(14)가 발하는 열을 기체(12)를 통해 효율적으로 외부로 방사시킬 수 없기 때문에, 그 열에 의해 발광소자(14)의 발광효율이 현저하게 저하되고, 그 결과, 발광장치(11)의 광의 출력이 저하된다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 발광소자(14)를 피복함과 아울러 발광소자(14)로부터 발광되는 빛을 파장변환하기 위한 형광체를 함유한 투광성 부재(15)에 있어서, 형광체의 함유율을 높여 파장변환의 효율을 향상시키도록 하면, 발광장치로부터 방사되는 빛이 형광체에 의해 방해되기 쉬워지기 때문에, 광출력을 높일 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 반대로, 형광체의 함유율을 낮추면, 파장변환의 효율이 저하되어 소망의 파장의 빛이 얻어지지 않고, 그 결과, 광출력을 높일 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

도 32에 도시된 제2종래기술의 발광장치(20)에 있어서는, 장착부(21a)의 도 체층(27)에 발광소자(25)를 접합고정할 때, 도전성 접착재(28)가 도체층(27)을 빠져나와 퍼지는 등, 도전성 접착재(28)의 두께에 편차가 생기기 쉬워지기 때문에, 발광소자(25)가 기울어진 상태에서 접합되기 쉬워진다는 문제점이 있다. 발광소자(25)가 기울어진 상태에서 장착부(21a)에 장착되면, 발광소자(25)로부터 발광된 빛을 반사부재(22)에서 소망의 방사각도로 반사시켜 외부로 양호하게 방사시키는 것이 곤란해지고, 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도가 저하되기 쉬워진다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 도체층(27) 상에 발광소자(25)를 접합고정하기 위한 도전성 접착재(28)의 두께에 편차가 생기면, 발광소자(25)로부터 발생하는 열을 도전성 접착재(28) 및 기체(21)를 경유시켜 외부로 효율적으로 방사시키는 것이 곤란해진다. 그 결과, 발광소자(25)의 온도가 상승하고, 발광소자(25)로부터 발광하는 빛의 방사강도가 저하되기 쉬워지고, 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도를 안정적으로 유지할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 도체층(27)과 발광소자(25)를 접합하기 위한 도전성 접착재(28)가 발광소자(25)의 외주보다 외측으로 유출되어, 이 유출된 도전성 접착재(28)가 기체(21)의 상면을 덮음으로써, 발광소자(25)나 형광체로부터 발해지는 빛이 유출된 도전성 접착재(28)에 흡수되기 쉬워지고, 발광장치로부터 방사되는 빛의 방사강도의 저하, 휘도나 연색성의 저하가 생기기 쉬워진다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 도체층(27)과 발광소자(25)를 접합하기 위한 도전성 접착재(28)가 장착부(21a)와 발광소자(25) 사이로부터 노출되어 있기 때문에, 발광소자(25)나 형광 체로부터 발해지는 빛이 도전성 접착재(28)에 조사된다. 이 도전성 접착재(28)에 조사된 빛은 일부가 도전성 접착재(28)에 흡수되기 쉽고, 발광장치로부터 방사되는 빛의 방사강도의 저하, 휘도나 연색성의 저하가 생기기 쉬워진다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 발광소자(25)로부터 발광하는 빛이 자외선광인 경우, 발광하는 빛이 도전성 접착재(28)에 조사되면, 도전성 접착재(28)가 열화되어, 도체층(27)과 발광소자(25)의 접합강도가 저하되고, 장기간에 걸쳐 발광소자(25)를 도체층(27)에 견고하게 고정하는 것이 곤란해지기 쉬워진다. 그 결과, 발광소자(25)의 전극(26)과 도체층(27)이 단선되는 등의 문제점을 발생시키기 쉽고, 발광장치를 긴 수명으로 하는 것이 곤란해진다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 최근 발광장치의 방사강도를 더욱 높이는 것이 요구되고 있다. 그러나, 제3종래기술의 발광장치(30)에 있어서는 방사강도를 높이기 위해 발광소자(35)에 입력하는 전류값을 더 크게 하면, 발광소자(35)의 발광강도가 전류값에 비례하여 향상되지 않아서 편차가 생기기 쉬워지고, 안정적인 방사강도가 얻어지지 않는다는 문제점을 가지고 있다.

보다 상세하게는, 방사강도를 높이기 위해 발광소자(35)에 입력하는 전류값을 보다 크게 하면, 발광소자(35)의 접합부 온도(정션온도)가 상승하고 발광소자(35)의 발광효율이 현저하게 저하되기 때문에, 입력되는 전류에 비례한 방사강도가 얻어지지 않는다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 열에 기인하면 예측되는 발광파장의 오차에 의해 안정적인 방사강도가 얻어지지 않는다는 문제점을 가지고 있 다.

또한, 발광소자(35)를 피복함과 아울러 발광소자(35)로부터의 빛을 파장변환하기 위한 형광체(34)를 함유한 투명수지(33)에 있어서, 형광체(34)의 함유율을 높여 파장변환의 효율을 향상시키도록 하면, 형광체(34)에 의해 파장변환된 빛이 다른 형광체에 의해 방해되기 쉬워지기 때문에, 방사강도를 향상시킬 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 반대로, 형광체(34)의 함유율을 낮추면, 파장변환의 효율이 저하되어 소망의 파장의 빛이 얻어지지 않고, 그 결과, 방사강도를 향상시킬 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 발광소자(35)로부터 발생된 열이 기체(31)로 전달되어 반사부재(32)에 전해지기 쉽고, 반사부재(32)와 기체(31)의 열팽창 차이에 의해 반사부재(32)가 열팽창하여 변형되고, 방사각도에 편차가 생기거나 방사강도가 저하된다는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점에 감안하여 완성된 것으로서, 그 목적은, 형광체에 의한 파장변환 효율을 향상시켜 발광장치의 광출력을 높임과 아울러, 발광소자로부터 발광되는 빛을 외부에 효율적으로 방사할 수 있도록 하고, 축상광도, 휘도, 및 연색성 등의 조명특성이 우수한 발광소자 수납용 패키지, 발광장치, 및 조명장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 발광소자의 열을 양호하게 방열하여 방사특성을 장기간에 걸쳐 안정적으로 유지할 수 있는 발광소자 수납용 패키지, 발광장치, 및 조명장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상면에 발광소자의 장착부가 형성된 세라믹스로 이루어지는 기체와, 상기 기체의 상면의 외주부에 상기 장착부를 둘러싸도록 접합됨과 아울러 내주면이 상기 발광소자로부터 발광되는 빛을 반사하는 반사면으로 되어 있는 프레임체와, 일단이 상기 상면에 형성되어 상기 발광소자의 전극에 전기적으로 접속됨과 아울러, 타단이 상기 기체의 측면 또는 하면에 도출되는 배선도체와, 상기 프레임체의 내측에 상기 발광소자를 덮도록 설치되고, 상기 발광소자가 발광하는 빛을 파장변환하는 형광체를 함유하는 투광성 부재를 구비하고 있고, 상기 기체는 상기 세라믹스에 함유되는 결정립의 평균 입경이 1 내지 5㎛인 것을 특징으로 하는 발광소자 수납용 패키지이다.

본 발명은 상술한 발광소자 수납용 패키지와, 상기 장착부에 장착됨과 아울러 상기 배선도체에 전기적으로 접속된 발광소자를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발광장치이다.

본 발명에 있어서, 상기 투광성 부재의 상면과 상기 발광소자의 발광부 사이의 거리가 0.1 내지 0.8㎜인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 배선도체의 상기 일단은 상기 발광소자가 도전성 접착재를 통해 전기적으로 접속되는 도체층으로 되어 있고, 상기 도체층의 주위에는 절연체로 이루어지는 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 도체층은, 상기 발광소자의 외주보다 내측에 위치하 고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 볼록부는, 그 측면이 기체측을 향해 외측으로 넓어지도록 경사져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 배선도체의 상기 일단은 상기 발광소자가 도전성 접착재를 통해 전기적으로 접속되는 도체층으로 되어 있고, 상기 도체층에는, 상기 발광소자의 외주보다 내측에 위치하는 상면에 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 장착부는, 상기 기체의 상면으로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 돌출된 장착부는, 그 측면이 기체측을 향해 외측으로 넓어지도록 경사져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 발광소자의 발광부가 상기 반사면의 하단보다 상측에 위치하고 있고, 상기 투광성 부재는 그 상면과 상기 발광부 사이의 거리가 0.1 내지 0.5㎜인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 투광성 부재는 그 표면이 산술평균 표면거칠기가 외주부보다 중앙부에서 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 장착부는 기체의 상면으로부터 돌출되어 있음과 아울러, 그 상면에 상기 배선도체의 상기 일단으로 이루어지는 상기 발광소자가 도전성 접착재를 통해 전기적으로 접속되는 도체층이 형성되어 있고, 상기 도체층의 주위에는 절연체로 이루어지는 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 도체층은 상기 발광소자의 외주보다 내측에 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 볼록부는 그 측면이 상기 기체측을 향해 외측으로 넓어지도록 경사져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 평판형상의 세라믹스로 이루어지는 기체와, 발광소자와, 상기 기체의 상면에 접합되고, 상측 주면의 중앙부에 상기 발광소자가 사연에 장착되는 볼록형상의 장착부가 형성되고, 상측 주면의 외주부에 상기 장착부를 둘러쌈과 아울러 그 내주면이 상기 발광소자가 발광하는 빛을 반사하는 반사면으로 된 측벽부가 형성된 반사부재와, 상기 측벽부의 내측에 상기 발광소자를 덮도록 설치되고, 상기 발광소자가 발광하는 빛을 파장변환하는 형광체를 함유하는 투광성 부재를 구비하고 있고, 상기 반사면은 그 하단이 상기 발광소자의 단부에 위치하는 발광부와 상기 장착부의 상면 및 측면 사이의 모서리를 잇는 광로선상 또는 상기 광로선보다 하측에 위치하고 있고, 상기 투광성 부재는 그 상면과 상기 발광부 사이의 거리가 0.1 내지 0.5㎜이며, 상기 기체는 상기 세라믹스에 함유되는 결정립의 평균 입경이 1∼5㎛인 것을 특징으로 하는 발광장치이다.

본 발명에 있어서, 상기 기체는, 그 상면으로부터 외면에 걸쳐 배선도체가 형성되어 있고, 상기 반사부재는 상기 장착부의 주위에 상하주면 사이를 관통함과 아울러 상기 광로선보다 하측에 위치하는 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 발광소자의 전극과 상기 기체의 상면의 상기 배선도체가 상기 관통구멍을 통해 와이어에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 관통구멍은, 그 내부에 상기 반사부재의 상측 주면과 면일로 되도록, 절연성의 광반사입자를 함유한 절연성 페이스트가 충전되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상술한 발광장치를 소정의 배치가 되도록 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치이다.

본 발명에 의하면, 기체는 세라믹스에 함유된 결정립의 평균입경이 1 내지 5㎛이기 때문에, 결정립이 매우 고밀도가 되기 위해 결정립 사이의 입계나 공기가 매우 작게 되고, 기체의 표면의 결정립이 점유하는 비율이 크다. 따라서, 발광소자로부터 발광된 빛이 기체의 내부에 들어가는 것을 효과적으로 억제하여 반사율을 높일 수 있고, 그 결과, 발광장치의 광출력을 높일 수 있다.

*또한, 기체의 표면을 고밀도로 점유하는 결정립에 의해 기체의 표면에 적당하게 요철이 형성되기 때문에, 발광소자로부터 발광되는 빛을 적당하게 난반사시킴으로써 많은 형광체에 빛을 조사시킬 수 있다. 그 결과, 파장변환 효율을 향상시킬 수 있고, 광출력이나 휘도, 연색성을 높일 수 있다.

또한, 고밀도의 결정립에 의해 기체가 구성되어 있기 때문에, 기체의 열전도율이 향상되고, 발광소자에서 발하는 열이 기체를 통해 효율적으로 외부로 방사될 수 있기 때문에, 열에 기인하는 발광소자의 발광효율의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 발광장치의 광출력이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 발광장치는 본 발명의 발광소자 수납용 패키지와, 장착부 에 장착됨과 아울러 배선도체에 전기적으로 접속된 발광소자를 구비하고 있다. 따라서, 발광소자로부터 발광되는 빛을 효율적으로 반사하고, 형광체를 많이 여기시킬 수 있고, 광출력이 높아지고, 휘도나 연색성 등의 조명 특성이 매우 우수해질 수 있다.

본 발명에 의하면, 바람직하게는, 투광성 부재의 상면과 발광소자의 발광부 사이의 거리가 0.1 내지 0.8㎜이다. 따라서, 발광소자로부터 발광된 빛을 투광성 부재에 함유된 형광체에 의해 고효율로 파장변환할 수 있음과 아울러, 그것들의 파장변환된 빛이 형광체에 의해 방해되는 것을 효과적으로 억제하여 투광성 부재의 외부에 고효율로 방사할 수 있는 휘도나 연색성 등이 조명특성을 매우 양호하게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 배선도체의 상기 일단이 발광소자가 도전성 접착재를 통해 전기적으로 접속되는 도체층으로 되어 있고, 도체층의 주위에는 절연체로 이루어지는 볼록부가 형성되어 있다. 따라서, 볼록부에 의해 도전성 접착재가 도체층을 빠져나와 퍼지는 것을 방지할 수 있고, 전도성 접착재의 두께를 균일하게 하여 발광소자를 도체층에 수평으로 장착할 수 있다. 그 결과, 발광소자로부터 소망의 출사각도로 발광시키고, 발광소자로부터 발광된 빛을 프레임체로 소망의 방사각도로 반사시켜 외부로 방사시킬 수 있고, 발광장치로부터 발광되는 빛의 방사강도를 강하게 할 수 있다.

또한, 발광소자를 도체층에 수평으로 장착시킬 수 있음으로써, 발광소자로부터 발생하는 열을 편차없이 균일하게 도전성 접착재 및 기체를 경유시켜 외부로 효 율적으로 방사시키는 것도 가능해진다. 그 결과, 발광소자의 온도를 항상 안정적으로 유지하고, 발광소자로부터 발광되는 빛의 반사강도를 높은 상태에서 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 발광소자로부터 발광되는 빛이 볼록부에 의해 도전성 접착제에 조사되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 발광장치로부터 방사되는 빛이 도전성 접착재에 흡수되어 방사강도의 저하, 휘도나 연색성의 저하가 생기는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 방사강도가 높은 발광특성이 우수한 발광장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 도체층이 발광소자의 외주보다 내측에 위치하고 있기 때문에, 도체층과 발광소자를 접합하기 위한 도전성 접착재가 도체층과 발광소자 사이로부터 노출되는 것을 방지할 수 있고, 발광소자로부터 발광되는 빛이 도전성 접착재에 조사되는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있다. 이 결과, 발광소자로부터 발광되는 빛이 도전성 접착재에 흡수되거나 방사강도가 낮은 빛으로 반사되는 것을 방지할 수 있고, 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도를 높은 상태로 할 수 있음과 아울러 휘도나 연색성이 우수해진다.

또한, 발광소자로부터 발광하는 빛이 자외선광이어도, 도전성 접착재가 열화되지 않고, 도체층과 발광소자의 접합강도를 항상 높게 유지할 수 있고, 장기간에 걸쳐 발광소자를 도체층에 견고하게 고정할 수 있다. 그 결과, 발광소자의 전극과 도체층의 전기적 접속을 장기간에 걸쳐 확실하게 유지할 수 있고, 발광장치의 수명을 길게 유지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 볼록부의 측면이 기체측을 향해 외측으로 넓어지도록 경 사져 있기 때문에, 볼록부의 측면과 기체의 상면의 모퉁이부의 공기가 빠져나가기 쉽게 하여, 상기 모퉁이부에 공기가 들어가는 것을 방지하고, 도전성 접착재 및 투광성 부재에 공극이 발생하여, 온도변화 등에 의해 공극 중의 공기가 팽창하여 박리 또는 균열이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 볼록부의 외측의 경사진 측면에서 빛을 양호하게 상층으로 반사시킬 수 있고, 발광효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 배선도체의 상기 일단은 발광소자가 도전성 접착재를 통해 전기적으로 접속되는 도체층으로 되어 있고, 도체층에는 발광소자의 외주보다 내측에 위치하는 상면에 볼록부가 형성되어 있다. 따라서, 볼록부에 의해 발광소자를 도체층보다 상측에 들어올리고, 발광소자의 하면과 도체층의 상면 사이에 확실하게 간극을 형성할 수 있다. 이로 인해, 도전성 접착재가 발광소자의 무게에 의해 밀려서 도체층을 빠져나와 퍼지는 것을 방지할 수 있고, 도체층상에 도전성 접착재를 균일한 두께로 형성하여 발광소자를 도체층에 수평으로 장착시킬 수 있다. 그 결과, 발광소자로부터 소망의 출사각도로 발광시켜, 발광소자로부터 발광된 빛을 프레임체로 소망의 방사각도로 반사시켜 외부로 출사시켜 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도를 강하게 할 수 있다.

또한, 도체층상에 도전성 접착재를 균일한 두께로 형성하고, 발광소자를 도체층상에 수평으로 장착시킬 수 있게 함으로써, 발광소자로부터 발생하는 열을 도전성 접착재 및 기체를 경유시켜 외부로 효율적으로 방산시키는 것도 가능해진다. 그 결과, 발광소자의 온도를 항상 안정적으로 유지하고 발광소자로부터 발광하는 빛의 방사강도를 높은 상태로 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 발광소자의 외주보다 외측에 도전성 접착재가 흘러나오는 것을 효과적으로 방지하여 발광소자의 하측에 유지할 수 있고, 발광소자로부터 발광된 빛이 발광소자의 외주보다 외측으로 흘러나온 도전성 접착재에 흡수되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 방사강도가 높은 동시에 휘도나 연색성 등의 광특성이 우수한 발광장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 장착부가 돌출되어 있기 때문에, 장착부와 반사부재의 하단이 확실하게 절연된다. 이로 인해, 평면에서 보아 프레임체의 하단을 보다 장착부에 가깝게 할 수 있고, 발광소자로부터 발광되는 빛을 프레임체의 반사면으로 보다 양호하게 반사시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 돌출된 장착부의 측면이 기체측을 향해 외측으로 넓어지도록 경사져 있기 때문에, 발광소자로부터 발생하는 열의 확산성을 향상시킬 수 있음과 아울러, 돌출하는 장착부의 측면에 의해 빛을 상방향으로 효율적으로 반사시킬 수 있다. 그 결과, 발광소자의 발광효율 및 형광체의 파장변환의 효율을 향상시킬 수 있음과 아울러, 발광소자나 형광체로부터 발해지는 빛을 효율적으로 상방향으로 반사시킬 수 있고, 장기간에 걸쳐 높은 방사강도로 빛을 출력하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 발광소자의 발광부가 반사면의 하단보다 상측에 위치하고 있고, 투광성 부재는 그 상면과 발광부가 반사면의 하단보다 상측에 위치하고 있고, 투광성 부재는 그 상면과 발광부 사이의 거리가 0.1 내지 0.5㎜이기 때문에, 발광소자로부터 발광된 빛 중, 반사면에서 반사되지 않고 직접 프레임체의 상측 개구로부터 방사되는 빛을 매우 강도가 높은 것으로 할 수 있다. 즉, 발광소자로부터 발광된 빛을 발광소자의 발광부의 상층의 일정 두께의 투광성 부재에 함유된 형광체에 의해 고효율적으로 파장변환하고, 그것들의 파장변환된 빛을 형광체에 방해가 되지 않고 직접 투광성 부재의 외부에 방출할 수 있다. 그 결과, 발광장치의 방사강도를 높여, 축상광도나 휘도, 연색성 등의 광특성을 양호하게 할 수 있다.

또한, 발광소자로부터 발생한 열이 기체에 전해져도, 장착부가 돌출되어 있기 때문에, 장착부와 프레임체 사이의 거리가 커지는 동시에 돌출된 기체와 투광성 부재의 접촉면적이 커져 방열성이 향상되고, 프레임체에 열이 전달되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 프레임체와 기체의 열팽창 차이에 의해 프레임체가 변형되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 투광성 부재의 표면의 산술평균 표면거칠기가 외주부보다 중앙부에서 크기 때문에, 투광성 부재의 중앙부와 외주부로부터 출사되는 빛의 방사강도의 차이를 억제할 수 있다. 즉, 발광소자로부터 발광되고 프레임체 등에서 반사되지 않고 직접 투광성 부재 표면의 중앙부로부터 방사되는 강도가 큰 빛을 투광성 부재 표면의 중앙부의 거친면에 의해 적당하게 산란시켜 광강도를 약간 약하게 한다. 이로 인해, 광강도가 약해진 투광성 부재 표면의 중앙부로부터 반사되는 빛을 프레임체에서 반사시켜 강도가 작아진 투광성 부재 표면의 외주부로부터 방사되는 빛의 강도에 근사시킬 수 있고, 투광성 부재의 중앙부와 외주부의 방사강도의 차이를 줄일 수 있다. 그 결과, 발광장치는 한 형태의 빛을 광범위에 걸쳐 방사할 수 있음과 아울러, 발광면의 일부에 방사강도가 집중되게 함으로써 발생하는, 사람의 눈에 강한 자극을 주는 글레어(glare)라는 현상이 억제되고, 사람의 눈에 대한 악영향을 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 장착부는 기체의 상면으로부터 돌출되어 있음과 아울러, 그 상면에 상기 배선도체의 상기 일단이 형성되는, 발광소자가 도전성 접착재를 통해 전기적으로 접속되는 도체층이 형성되고, 도체층은 주위에 절연체로 이루어지는 볼록부가 형성되어 있다. 따라서, 발광소자의 측면으로부터 횡방향이나 경사진 하방향으로 발광되는 빛을 프레임체의 반사면에 양호하게 반사시킬 수 있고, 프레임체와 기체의 접합부나 기체의 표면에서 흡수되지 않고, 프레임체에서 소망의 방사각도로 반사시켜 외부로 양호하게 반사시킬 수 있다. 그 결과, 발광장치로부터 발광되는 빛의 방사강도를 높게 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 장착부가 돌출되어 있기 때문에, 장착부와 반사부재의 하단이 확실하게 절연된다. 이로 인해, 평면에서 보아 프레임체의 하단을 보다 장착부에 가깝게 할 수 있고, 발광소자로부터 발광되는 빛을 프레임체의 반사면에서 보다 양호하게 반사시킬 수 있다.

또한, 절연체로 이루어지는 볼록부에 의해 도전성 접착재가 도체층을 빠져나와 퍼지는 것을 방지할 수 있고, 도전성 접착재의 두께를 균일하게하여 발광소자를 도체층에 수평으로 장착할 수 있다. 그 결과, 발광소자로부터 소망의 방사각도로 발광시켜, 발광소자로부터 발광된 빛을 프레임체에서 소망의 방사각도로 반사시켜 외부로 방사시킬 수 있고, 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도를 약하게 할 수 있다.

또한, 발광소자를 도체층에 수평으로 장착시킬 수 있음으로써, 발광소자로부터 발생하는 열을 편차없이 균일하게 도전성 접착재 및 기체를 경유하게 하여 외부에 효율적으로 방산시키는 것도 가능해진다. 그 결과, 발광소자의 온도를 항상 안정적으로 유지하고, 발광소자로부터 발광하는 빛의 방사강도를 높은 상태로 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 발광소자로부터 발광되는 빛이 볼록부에 의해 도전성 접착재에 조사되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 발광장치로부터 방사되는 빛이 도전성 접착재에 흡수되어 방사강도의 저하, 휘도나 연색성의 저하가 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 방사강도가 높고 발광특성이 우수한 발광장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 도체층이 발광소자의 외주보다 내측에 위치하고 있기 때문에, 도체층과 발광소자를 접합하기 위한 도전성 접착재가 도체층과 발광소자 사이로부터 노출되는 것을 방지할 수 있고, 발광소자로부터 발광되는 빛이 도전성 접착재에 조사되는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있다. 이 결과, 발광소자로부터 발광되는 빛이 도전성 접착재에 흡수되거나 방사강도가 낮은 빛으로 반사되는 것을 방지할 수 있고, 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도를 높은 상태로 할 수 있음과 아울러, 휘도나 연색성이 우수해진다.

또한, 발광소자로부터 발광하는 빛이 자외선광이어도, 도전성 접착재가 열화하지 않고, 도체층과 발광소자의 접합강도를 항상 높게 할 수 있고, 장기간에 걸쳐 발광소자를 도체층에 견고하게 고정할 수 있게 된다. 그 결과, 발광소자의 전극과 도체층의 전기적 접속을 장기간에 걸쳐 확실하게 할 수 있고, 발광장치의 수명을 늘릴 수 있다.

본 발명에 의하면, 볼록부의 측면이 기체측을 향해 외측으로 넓어지도록 경사져 있기 때문에, 볼록부의 측면과 장착부의 상면의 모퉁이부의 공기가 빠져나가기 쉽게 하여, 상기 모퉁이부에 공기가 들어가는 것을 방지하고, 도전성 접착재 및 투광성 부재에 공극이 발생하여 온도변화 등에 의해 공극중의 공기가 팽창하여 박리 또는 균열이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 볼록부의 외측의경사진 측면에서 빛을 양호하게 상측으로 반사시킬 수 있고, 발광효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 발광장치는, 평판형상의 세라믹스로 이루어지는 기체와, 발광소자와, 기체의 상면에 접합되고, 상측 주면의 중앙부에 상기 발광소자가 상면에 장착되는 볼록형상의 장착부가 형성되고, 상측 주면의 외주부에 장착부를 둘러싸는 동시에 그 내주면이 발광소자가 발광하는 빛을 반사하는 반사면으로 된 측벽부가 형성된 반사부재와, 측벽부의 내측에 발광소자를 덮도록 설치되고, 발광소자가 발광하는 빛을 파장변환하는 형광체를 함유하는 투광성 부재를 구비하고 있다. 반사면은 하단이 상기 발광소자의 단부에 위치하는 발광부와 장착부의 상면 및 측면 사이의 모서리를 잇는 광로선상 또는 광로선보다 하측에 위치하고 있다. 투광성 부재는 그 상면과 상기 발광부 사이의 거리가 0.1 내지 0.5㎜이다. 따라서, 발광소자로부터 발해지는 빛 중, 반사면에서 반사되지 않고 직접 발광소자로부터 상측으로 방사되는 빛의 강도를 매우 높게 할 수 있다. 즉, 발광소자로부터 발해지는 빛 을 발광소자의 발광부보다 상측의 일정한 두께의 투광성 부재에 함유된 형광체에 의해 고효율로 파장변환하고, 그것들의 파장변환된 빛을 형광체에 방해되지 않고 직접 투광성 부재의 외부로 방출할 수 있다. 그 결과, 발광장치의 방사강도를 높여, 축상광도나 휘도, 연색성 등의 광특성을 양호하게 할 수 있다.

또한, 발광소자로부터 발생한 열은 일체화된 장착부로부터 측벽부에 전해지기 쉽고, 특히 반사부재가 금속으로 이루어지는 경우에는, 열은 신속하게 측벽부에 전해짐과 아울러 측벽부의 외측면으로부터 외부로 양호하게 방산된다. 그로 인해, 기체와 반사부재의 열팽창차이에 의해 반사부재가 변형되는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 장기간에 걸쳐 방사광의 광특성을 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 반사면은 그 하단이 발광소자의 단부에 위치하는 발광부와 장착부의 상면 및 측면 사이의 모서리를 잇는 광로선상 또는 광로선보다 하측에 위치하고 있기 때문에, 발광소자로부터 횡방향이나 하측방향으로 발광된 직접광을 효율적으로 반사면으로 반사시킬 수 있고, 방사광 강도를 매우 높은 것으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기체는 그 상면으로부터 외면에 걸쳐 배선도체가 형성되어 있고, 반사부재는 장착부의 주위에 상하주면 사이를 관통함과 아울러 광로선보다 하측에 위치하는 관통구멍이 형성되어 있고, 발광소자의 전극과 기체의 상면의 배선도체가 관통구멍을 통해 와이어에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 발광소자로부터 발광된 직접광이 반사부재에 설치된 와이어를 통하기 위한 관통구멍보다 상측에서 반사면에 의해 반사되지 않고, 직접광이 관통구멍 내에 들어가 흡수되는 것을 효과적으로 방지하여 방사광 강도를 높일 수 있다.

또한, 발광소자의 하면을 반사부재의 장착부에 전면으로 접합시킬 수 있고, 발광소자의 열을 반사부재에 양호하게 전하여 방열성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 반사부재에 형성된 와이어를 통하기 위한 관통구멍으로부터 빛이 누설되어 기체에 흡수되는 것을, 세라믹스에 함유된 결정립의 평균입경을 1∼5㎛로 하여 기체의 반사율을 높임으로써 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 관통구멍의 내부에 반사부재의 상측 주면과 면일로 되도록, 절연성의 광반사입자를 함유한 절연성 페이스트가 충전되어 있다. 따라서, 발광소자나 형광체로부터 발해지는 빛이 관통구멍에 들어가도, 광반사입자에 의해 상측에 효과적으로 반사할 수 있고, 발광장치의 방사강도, 축상광도, 휘도, 및 연색성 등의 광특성을 양호하게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 조명장치는, 상기 본 발명의 발광장치를 소정의 배치가 되도록 설치한 것으로부터, 반도체로 이루어진 발광소자의 전자의 재결합에 의한 발광을 이용하고 있기 때문에, 종래의 방전을 이용한 조명장치 보다 소비전력이 낮고 수명이 길어질 수 있는 소형의 조명장치를 얻을 수 있다. 그 결과, 발광소자로부터 발생하는 빛의 중심 파장의 변동을 억제할 수 있고, 장기간에 걸쳐 안정적인 방사광강도와 방사광각도(배광분포)로 빛을 조사할 수 있음과 아울러, 조사면에 대한 색편차나 표면거칠기 분포의 편차가 억제된 조명장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 발광장치를 광원으로 하여 소정의 배치로 설치함과 아울러, 이것들의 발광장치의 주위에 임의의 형상으로 광학설계한 반사 지그(jig)나 광학 렌즈, 광확산판 등을 설치함으로써, 임의의 배광분포의 빛을 방사하는 조명장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 목적, 특색, 및 이점은, 하기의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다.

본 발명의 발광소자 수납용 패키지(이하, 패키지라고도 함) 및 발광소자에 대해서 이하에 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시형태의 발광장치(41)를 나타내는 단면도이다. 발광장치(41)는 기체(42), 프레임체(43) 발광소자(44), 및 형광체(도시 안됨)를 함유한 투광성 부재(45)로 주로 구성된다. 이러한 발광장치(41)는 발광소자(44)로부터 발광되는 빛을 외부에 출력시킬 수 있다.

본 발명의 패키지는, 기체(42), 프레임체(43), 배선도체(도시 안됨), 및 투광성 부재(45)를 구비하고 있다. 기체(42)는 상면에 발광소자(44)의 장착부(42a)가 형성되고, 세라믹스로 이루어진다. 프레임체(43)는 이 기체(42)의 상면의 외주부에 장착부(42a)를 둘러싸도록 접합됨과 아울러 내주면이 발광소자(44)로부터 발광되는 빛을 반사하는 반사면(43a)으로 되어 있다. 배선도체는 일단이 기체(42)의 상면에 형성되어 발광소자(44)의 전극에 전기적으로 접속됨과 아울러 타단이 기체(42)의 측면 또는 하면에 도출된다. 투광성 부재(45)는 프레임체(43)의 내측에 발광소자(44)를 덮도록 설치되어 있음과 아울러, 발광소자(44)로부터 발광되는 빛을 파장변환하는 형광체를 함유한다.

기체(42)는 산화알루미늄질 소결체, 질화알루미늄질 소결체, 멀라이트질 소 결체 또는 글래스 세라믹스 등의 세라믹스로 이루어지는 절연체로 이루어지고, 발광소자(44)를 지지하는 지지부재로서 기능하고, 그 상면에 발광소자(44)를 장착하기 위한 장착부(42a)를 가지고 있다.

*또한, 기체(42)는 세라믹스의 결정립의 평균입경이 1 내지 5㎛이다. 이로 인해, 결정립이 매우 고밀도가 되기 때문에, 기체(42)의 표면의 결정립이 점유하는 비율이 커지고, 결정립 사이로부터 기체(42)의 내부에 들어가는 빛이 효과적으로 억제되어 기체(42)의 상면의 반사율이 향상되기 때문에, 발광장치(41)의 광출력을 높일 수 있다.

또한, 기체(42)의 상면의 산술평균 표면거칠기가 발광소자(44)로부터 발광된 빛을 기체(42)의 상면에서 전방향으로 반사할 수 있는 적당한 크기로 되어 있다. 그 결과, 프레임체(43)의 내주면에서 반사되는 빛에 의해 여기되어 발광하는 형광체의 수가 증가하고, 발광장치(41)의 광출력이나 휘도, 연색성을 높일 수 있다.

또한, 세라믹스의 결정립의 평균 입경이 5㎛보다 큰 경우, 기체(42)의 표면의 결정립이 점유하는 비율이 작아지고, 결정립 사이로부터 기체(42) 내부에 들어가는 빛이 증가하여 기체(42)의 상면에 대한 반사율이 저하되기 쉬워진다. 그 결과, 발광소자(44)로부터 발광된 빛이나 형광체로부터 발광된 빛이 기체(42)의 상면에서 효율적으로 반사되지 않고 발광장치(41)의 광출력이 저하되기 쉬워진다. 또한, 세라믹스의 결정립의 평균입경이 1㎛보다 작은 경우, 기체(42)의 상면의 산술평균 표면거칠기가 작아지고, 발광소자(44)로부터 발광되는 빛이 기체(42)의 상면 에서 정반사하기 쉬워져, 전방향으로 반사하는 것이 곤란해진다. 그 결과, 정반사 방향 이외의 형광체가 여기되기 어려워져, 정반사 방향에 위치하는 형광체가 주로 파장변환에 기여하게 되고 파장변환의 효율이 저하되어 발광장치(41)의 광출력이 저하되기 쉬워진다.

또한, 기체(42)는 세라믹스의 결정립의 평균입경이 1 내지 5㎛이기 때문에, 기체(42)의 열전도성이 높은 결정립의 밀도가 높아져, 기체(42)의 열전도율이 향상되기 때문에, 발광소자(44)에서 발하는 열을 기체(42)를 통해 효율적으로 외부로 방산하는 것이 가능해진다. 그로 인해, 열에 기인하는 발광소자(44)의 발광효율의 저하를 억제할 수 있기 때문에, 발광장치(41)의 광출력의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.

장착부(42a)에는, 발광소자(44)가 전기적으로 접속되기 위한 배선도체(도시 안됨)가 형성되어 있다. 이 배선도체가 기체(42)의 내부에 형성된 배선층(도시 안됨)을 통해 발광장치(41)의 외표면에 도출되고, 브레이징 필러재나 금속제의 리드 등을 통해 외부전기회로기판에 접속됨으로써, 발광소자(44)와 외부전기회로가 전기적으로 접속된다.

발광소자(44)를 배선도체에 접속하는 수단으로서는, Au선이나 Al선 등에 의한 와이어를 통해 접속하는 와이어 본딩 방식, 또는 발광소자(4)의 하면에 형성된 전극을 Au-주석(Sn) 땜납, Sn-Ag땜납, Sn-Ag-Cu땜납, 또는 Sn-납(Pb)땜납 등을 이용한 땜납 범프(bump), 또는 Au나 Ag 등의 금속을 이용한 금속 범프로 이루어지는 접속수단을 통해 접속하는 플립칩본딩(flip chip bonding) 방식 등의 방법이 사용 된다. 바람직하게는, 플립칩본딩 방식에 의해 접속하는 것이 좋고, 이로 인해, 배선도체를 기체(42)의 상면의 발광소자(44)의 주변부에 배선도체의 영역을 형성할 필요가 없어진다. 따라서, 발광소자(44)로부터 발광된 빛이 이 기체(42)의 배선도체의 영역에서 흡수되어 방사되는 광출력이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

배선도체는, W, Mo, Mn, Cu, 또는 Ag 등의 금속분말로 이루어지는 금속화층으로 이루어지고, 기체(42)의 표면이나 내부에 형성된다. 또는, Fe-Ni-Co 합금 등의 리드단자를 기판(42)에 매설함으로써 형성되어도 좋다. 또한, 배선도체가 형성된 절연체로 이루어지는 입출력단자를 기체(42)에 설치한 관통구멍에 끼워맞춤 접합함으로써 설치하여도 좋다.

또한, 배선도체의 노출하는 표면에는 Ni-Au 등의 내식성이 우수한 금속을 1 내지 20㎛ 정도의 두께로 피착시키는 것이 좋다. 이로 인해 배선도체의 산화부식을 효과적으로 방지할 수 있음과 아울러, 발광소자(44)와 배선도체의 접속을 견고하게 할 수 있다. 따라서, 배선도체의 노출표면에는, 예를 들면, 두께 1 내지 10㎛ 정도의 Ni도금층과 두께 0.1 내지 3㎛ 정도의 Au도금층이 전해도금법이나 무전해도금법에 의해 순차 피착되는 것이 보다 바람직하다.

또한, 기체(42)의 상면에는, 프레임체(43)가 땜납이나 Ag 브레이징 필러재, 또는 에폭시수지 등의 접착제 등의 접합재에 의해 부착된다. 또한, 프레임체(43)는 상측 개구가 하측 개구보다 큰 관통구멍(43a)이 형성되어 있음과 아울러, 내주면에 발광소자(44)로부터 발광된 빛을 고반사율로 반사시킬 수 있는 반사면(43b)을 가지 고 있다. 이러한 내주면을 형성하는 방법으로서, 예를 들면, 프레임체(3)를 Al, Ag, Au, 백금(Pt), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 또는 Cu 등의 고반사율의 금속으로 절삭가공이나 금형성형 등에 의해 형성하고, 그 내주면을 전해연마나 화학연마 등의 연마가공에 의해 평활화하여 반사면으로 한다. 또한, 내후성이나 내습성이 우수한 Cu-W합금이나 SUS(스테인레스 스틸)합금으로 프레임체(43)를 형성하고, 이 내주면에, Al, Ag, 또는 Au 등의 금속도금, 또는 증착법 등에 의해 금속박막을 형성해도 좋다. 또한, 내주면이 Ag나 Cu 등의 산화에 의해 변색되기 쉬운 금속으로 이루어지는 경우에는, 그 표면에, 자외선영역으로부터 가시광선영역에 걸쳐 투과율이 우수하고, 저융점 글래스, 졸-겔 글래스, 실리콘 수지, 또는 에폭시 수지를 피착하는 것이 좋고, 이로 인해, 프레임체(43)의 내주면의 내부식성, 내약품성, 또는 내후성을 향상시킬 수 있다.

또한, 프레임체(43)의 내주면의 표면의 산술평균 표면거칠기(Ra)는 0.1 ㎛이하인 것이 좋다. 이로 인해, 발광소자(44)로부터 발광된 빛을 양호하게 발광장치의 상측에 반사할 수 있다. Ra가 0.1㎛을 넘는 경우, 발광소자(44)로부터 발광된 빛을 프레임체(43)의 내주면에서 양호하게 발광장치의 상측으로 반사되는 것이 곤란해짐과 아울러 발광장치(41)의 내부에서 난반사되기 쉬워진다. 그 결과, 발광장치(41)의 내부에 대한 빛의 손실이 커지기 쉬워짐과 아울러, 소망의 방사각도로 빛을 발광장치(41)의 외부에 방사하는 것이 곤란해진다.

본 발명의 투광성 부재(45)는, 발광소자(44)와의 굴절률 차이가 작고, 자외선영역으로부터 가시광선영역의 빛에 대해 투과율이 높은 것으로 이루어지는 것이 좋다. 예를 들면, 투광성 부재(45)는, 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 요소수지 등의 투명수지, 또는 저융점 글래스나 졸-겔 글래스 등으로 이루어진다. 이로 인해, 발광소자(44)와 투광성 부재(45)의 굴절률 차이에 의해 빛의 반사손실이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 발광장치(41)의 외부로 고효율로 소망의 방사강도나 각도분포로 빛을 방사할 수 있는 발광장치(41)를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 투광성 부재(45)는, 디스펜서 등의 주입기로 발광소자(44)를 덮도록 프레임체(43)의 내측에 충전되고 오븐 등으로 열금속화되어 형성된다.

또한, 투광성 부재(45)는 발광소자(44)로부터 발광된 빛으로 여기된 형광체 중의 전자의 재결합에 의해 청색, 적색, 녹색, 또는 황색 등으로 발광하는 무기계 또는 유기계의 형광체가 임의의 비율로 배합, 충전되기 때문에, 소망의 발광 스펙트럼과 색을 가지는 빛을 출력할 수 있다.

또한, 투광성 부재(45)를 그 상면과 발광소자(44)의 발광부(46) 사이의 거리가 0.1 내지 0.8㎜가 되도록 설치하는 것이 좋다. 이로 인해, 발광소자(44)로부터 발광된 빛을, 발광소자(44)의 발광부(46)의 상측의 일정 두께의 투광성 부재(45)에 함유된 형광체에 의해 고효율로 파장변환함과 아울러, 그것들의 파장변환된 빛을 형광체에 의해 방해되는 것을 효과적으로 억제하여 투광성 부재(45)의 외부에 효율적으로 방사할 수 있다. 그 결과, 발광장치(41)의 광출력을 높이는 동시에 휘도 및 연색성 등의 조명특성을 양호한 것으로 할 수 있다.

또한, 발광소자(44)의 발광부(46)와 투광성 부재(45)의 상면의 간극(X)(도 1 참조)가 0.8㎜보다 긴 경우, 형광체 중 발광소자(44)에 근접하고 있는 것은, 발광 소자(44)로부터 발광되는 빛을 양호하게 파장변환할 수 있지만, 이 파장변환된 빛을 투광성 부재(45)의 외부로 효율적으로 방출하는 것이 곤란하다. 즉, 파장변환된 빛의 진행이 투광성 부재(45)의 상면 부근의 형광체에 의해 방해됨으로써, 외부로의 빛의 방사를 양호한 것으로 하기 어려워진다.

한편, 발광소자(44)의 발광부(46)와 투광성 부재(45)의 표면의 간격(X)이 0.1㎜보다 짧은 경우, 발광소자(44)로부터 발광된 빛에 의해 조사되어 여기하는 형광체의 수가 적어지고, 효율적으로 파장변환하는 것이 곤란해진다. 이로 인해, 파장변환되지 않고 투광성 부재(45)를 투과하는 시감성이 낮은 파장의 빛이 많아져, 광출력이나 휘도, 연색성 등의 조명특성을 양호한 것으로 하기 어려워진다.

또한, 발광소자(44)는 방사하는 에너지의 피크파장이 자외선영역으로부터 적외선 영역 중 한 곳이어도 좋지만, 백색광이나 다양한 색의 빛을 시감성 좋게 방출시킨다는 관점에서 300 내지 500㎚의 근자외계로부터 청색계로 발광하는 소자인 것이 좋다. 예를 들면, 사파이어 기판상에 버퍼층, n형층, 발광층, 및 p형층을 순차적층한, GaN, GaAIN, InGaN, 또는 InGaIN 등의 질화갈륨계 화합물 반도체, 또는 실리콘카바이드계 화합물 반도체나 ZnSe(셀레늄화 아연) 등으로 발광층이 형성된 것을 들 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2실시형태의 발광장치(50)를 나타내는 단면도이다. 발광장치(50)는 기체(51) 프레임체인 반사부재(52), 투광성 부재(53), 도체층(57), 및 볼록부(59)로 주로 구성된다.

본 발명의 발광소자 수납용 패키지는 기체(51), 프레임형상의 반사부재(52), 및 도체층(57)을 구비하고 있다. 기체(51)는 상면의 중앙부에 발광소자(55)의 장착부(51a)를 가진다. 반사부재(52)는 기체(51)의 상면의 외주부에 장착부(51a)를 둘러싸도록 설치된다. 도체층(57)은 장착부(1a)에 형성된다. 발광소자(55)는 도전성 접착재(8)를 통해 도체층(57)에 전기적으로 접속된다. 도체층(57)은 발광소자(55)의 외주보다 내측에 위치하는 상면에 볼록부(59)가 형성되어 있다. 또한, 상기 패키지에는 배선도체가 설치되어 있다. 배선도체는, 일단이 기체(51)의 상면에 형성되어 발광소자(55)의 전극에 전기적으로 접속됨과 아울러, 타단이 기체(51)의 측면 또는 하면에 도출된다. 즉, 배선도체의 일단은 도체층(57)으로 된다.

본 발명에 있어서의 기체(51)는 알루미나 세라믹스, 질화알루미늄질 소결체, 멀라이트질 소결체, 또는 글래스 세라믹스 등의 세라믹스, 또는 에폭시 수지 등의 수지로 이루어진다. 기체(51)는 상면에 발광소자(5)를 장착하는 장착부(51a)를 가지고 있다. 또한, 기체(51)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 본 발명의 제1실시형태와 마찬가지로, 세라믹스의 결정립의 평균입경은 1∼5㎛인 것이 바람직하다.

장착부(51a)에는, 발광소자(55)를 기체(51)에 장착고정함과 아울러 발광소자(55)가 전기적으로 접속되는 도체층(57)이 형성되어 있다. 이 도체층(57)이 기체(1) 내부에 형성된 배선층(도시 안됨)을 통해 발광장치(50)의 외표면에 도출되어 있다. 이 발광장치(50)의 외표면의 도출부가 외부전기회로기판에 접속되어 있음으로써, 발광소자(55)와 외부전기회로가 전기적으로 접속된다.

도체층(57)은, 기체(51)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 기체(51)의 상면에 도체층(57)이 되는 W, Mo-Mn, Cu, Ag 등으로 이루어지는 금속 페이스트를 고온에서 소성하여 형성된다. 또한, 기체(51)가 수지로 이루어지는 경우, Cu나 Fe-Ni 합금 등으로 이루어지는 리드단자가 몰드성형되어 기체(51)의 내부에 설치고정된다.

볼록부(59)는 도체층(57)상에 발광소자(55)의 외주보다 내측에 위치하는 상면에 설치된다. 볼록부(59)는, 도전성 재료이어도 좋고, 절연성 재료이어도 좋다. 볼록부(59)가 절연성 세라믹스로 이루어지는 경우, 예를 들면, 기체(51)를 형성하는 재료를 주성분으로 하는 세라믹스 페이스트를 인쇄도포하고, 도체층(57)이 되는 금속 페이스트와 동시에 고온으로 소성함으로써 형성된다. 또한, 기체(51)가 수지로 이루어지는 경우, 예를 들면, 볼록부(59)는 기체(51)와 동일한 재질로 이루어지고, 기체(51)와 동시에 금형성형에 의해 형성된다.

또한, 볼록부(59)가 도전성 재료인 경우, 도체층(57)의 상면에 금속 페이스트를 인쇄도포하고, 소성함으로써, 또는 리드단자에 절삭가공 등으로 돌출부를 형성함으로써 제작할 수 있다.

이렇게 도체층(57)은, 발광소자(55)의 외주보다 내측에 위치하는 상면에 볼록부(59)가 형성되어 있다. 따라서, 볼록부(59)에 의해 발광소자(55)를 도체층(57)보다 상측으로 들어올려, 발광소자(55)의 하면과 도체층(57)의 상면 사이에 확실하게 간극을 형성할 수 있다. 따라서, 도전성 접착재(58)가 발광소자(55)의 무게에 의해 밀려 도체층(57)을 빠져나와 퍼지는 것을 방지할 수 있고, 도체층(57)상에 도전성 접착재(58)를 균일한 두께로 형성하여 발광소자(55)를 도체층(57)에 수평으로 장착시킬 수 있다. 그 결과, 발광소자(55)로부터 소망의 출사각도로 발광시키고, 발광소자(55)로부터 발광된 빛을 반사부재(52)로 소망의 방사각도로 반사시켜 외부 로 출사시켜 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도를 강한 것으로 할 수 있다.

또한, 도체층(57)상에 도전성 접착재(58)를 균일한 두께로 형성하고, 발광소자(55)를 도체층(57)상에 수평으로 장착시킬 수 있음으로써, 발광소자(55)로부터 발생하는 열을 도전성 접착재(58) 및 기체(1)를 경유시켜 외부로 효율적으로 방산시키는 것도 가능해진다. 그 결과, 발광소자(55)의 온도를 항상 안정적으로 유지하고, 발광소자(55)로부터 발광하는 빛의 방사강도를 높은 상태로 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 발광소자(55)의 외주보다 외측에 도전성 접착재(58)가 흘러나오는 것을 효과적으로 방지하여 발광소자(55)의 하측에 유지할 수 있고, 발광소자(55)로부터 발광시킨 빛이 발광소자(55)의 외주보다 외측에 흘러나온 도전성 접착재(58)에 흡수되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 방사강도가 높은 동시에 휘도나 연색성 등의 광특성이 우수한 발광장치(50)를 제공할 수 있다.

볼록부(59)의 높이는 0.01∼0.1㎜인 것이 바람직하다. 이로 인해, 발광소자(55)와 도체층(57) 사이에 도전성 접착재(58)의 양호한 메니스커스(meniscus)를 형성할 수 있고, 도전성 접착재(58)의 유출을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 동시에 발광소자(55)와 도체층(57)의 접합강도를 더욱 높일 수 있다.

도 3a 및 도 3b에 도체층(57) 및 볼록부(59)의 확대 평면도를 나타낸다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 발광소자(55)가 외주보다 내측에 위치하는 도체층(57)의 상면에, 예를 들면, 반구형상의 볼록부(59)가 복수개 형성되어 있다. 또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 장방형상의 볼록부(59)가 발광소자(55)의 외주에 대해 평행 하게 되도록, 발광소자(55)의 외주보다 내측에 위치하는 도체층(57)의 상면에 설치되어 있는 것도 좋다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 볼록부(59)를 복수개 형성함으로써, 발광소자(55)의 하면과 도체층(57)의 상면 사이에 확실하게 간극을 형성하고, 도체층(57)의 상면과 발광소자(55)의 하면 사이에 양호한 도전성 접착재(58)의 메니스커스를 형성할 수 있다. 여기서, 발광소자(55)는 도체층(57)에 대해 수평으로 장착되도록, 볼록부(59)를 균형있게 장착하는 것이 중요하다. 이와 같이, 도체층(57)상에 발광소자(55)의 하면의 면적보다 작은 면적을 가지는 볼록부(59)가 형성됨으로써, 도체층(57)과 발광소자(55)의 하면을 도전성 접착재(58)를 통해 접합해도, 도체층(57)에 발광고자(55)를 접합고정하기 위한 도전성 접착재(58)가 도체층(57)을 빠져나와 퍼지는 것을 방지할 수 있고, 장착부(51a)상에 도전성 접착재(58)를 균일하게 퍼지게 하여, 발광소자(55)를 장착부(51a)에 수평으로 장착시킬 수 있다.

발광소자(55)는, 그 하면에 설치된 전극이 Ag 페이스트, 금(Au)-주석(Sn) 땜납 등의 도전성 접착재(58)를 통해 접속된다.

또한, 도체층(57)은 그 노출되는 표면에, Ni나 Au 등의 내식성이 우수한 금속을 1∼20㎛ 정도의 두께로 피착시키는 것이 좋다. 이로 인해, 도체층(57)의 산화부식을 효과적으로 방지할 수 있음과 아울러, 발광소자(55)와 도체층(57)의 접속을 견고하게 할 수 있다. 따라서, 도체층(57)의 노출표면에는, 예를 들면, 두께 1∼10㎛ 정도의 Ni 도금층과 두께 0.1∼3㎛ 정도의 Au 도금층이 전해도금법이나 무전해도금법에 의해 순차 피착되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 기체(51)의 상면에는, 반사부재(52)가 땜납, Ag 브레이징 필러재나 에폭시 수지 등의 피착제 등의 접합재에 의해 부착된다. 반사부재(52)의 중앙부에는 관통구멍(52a)이 형성되어 있다. 바람직하게는, 관통구멍(52a)의 내주면이 발광소자(55) 및 형광체가 발하는 빛을 효율적으로 반사하는 반사면(52b)으로 되어 있는 것이 좋다.

반사면(52b)은 반사부재(52)에 대해 절삭가공이나 금형성형, 연마가공 등을 행하여 반사효율이 높은 매끄러운 면으로 함으로써 형성된다. 또는, 관통구멍(52a)의 내주면에, 예를 들면, 도금이나 증착 등에 의해 Al, Ag, Au, 백금(Pt), 티탄(Ti), 크롬(Cr), Cu 등의 고반사율의 금속 박막을 형성함으로써 반사면(52b)을 형성해도 좋다. 또한, 반사면(52b)이 Ag나 Cu 등의 산화에 의해 변색되기 쉬운 금속으로 이루어지는 경우에는, 그 표면에, 예를 들면, 두께 1∼10㎛ 정도의 Ni 도금층과 두께 0.1∼3㎛ 정도의 Au 도금층이 전해도금법이나 무전해도금법에 의해 순차피착되어 있는 것이 좋다. 이로 인해 반사면(52b)의 내부식성이 향상된다.

또한, 반사면(52b) 표면의 산술평균 표면거칠기(Ra)는, 0.004∼4㎛인 것이 좋고, 이로 인해, 반사면(52b)이 발광소자(55) 및 형광체의 빛을 양호하게 반사시킬 수 있다. Ra가 4㎛를 넘으면, 발광소자(55)의 빛을 균일하게 반사시키는 것이 곤란해지고 발광장치의 내부에서 난반사되기 쉬워진다. 한편, 0.004㎛ 미만에서는 그러한 면을 안정적이고 효율적으로 형성하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.

또한, 반사면(52b)은, 예를 들면, 종단면 형상이, 상측을 향하게 되어있어 외측으로 넓어진 도 2에 도시된 바와 같은 직선형상의 경사면, 상측을 향하게 되어 있어 외측으로 넓어진 곡면형상의 경사면, 또는 직사각형상의 면 등의 형상을 들 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 발광소자 수납용 패키지는 발광소자(5)가 장착부(51a)에 장착되는 동시에 도체층(57)에 도전성 접착재(58)를 통해 전기적으로 접속되고, 발광소자(55)를 투광성 부재(53)로 덮음으로써, 발광장치(50)가 된다.

본 발명의 투광성 부재(53)는, 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 투명수지로 이루어진다. 투광성 부재(3)는, 디스펜서 등의 주입기로 발광소자(55)를 덮도록 반사부재(52)의 내측에 충전되고, 오븐 등으로 열금속화된다.

또한, 투광성 부재(53)는, 발광소자(55)의 빛을 파장변환할 수 있는 형광체를 함유하고 있어도 좋다.

또한, 투광성 부재(53)의 상면은 도 2에 도시된 바와 같이 위로 볼록한 형상으로 되어 있는 것이 좋다. 이로 인해, 발광소자(55)로부터 다양한 방향으로 발광된 빛이 투광성 부재(53)를 투과하는 광로길이를 근사시킬 수 있고, 방사강도의 편차가 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3실시형태의 발광장치를 나타내는 단면도이다. 발광장치(60)는 기체(61), 프레임체인 반사부재(62), 및 형광체(64)를 함유한 투광성 부재(63)로 주로 구성되어 있다. 이러한 발광장치(60)는 발광소자(65)의 발광을 방향성을 가지고 외부로 발광될 수 있다.

*본 발명에 대한 기체(61)는, 알루미나 세라믹스, 질화알루미늄질 소결체, 멀라이트질 소결체, 또는 글래스 세라믹스 등의 세라믹스, 또는 에폭시수지 등의 수지로 이루어진다. 또한, 기체(61)는, 상면에, 발광소자(65)를 장착하는, 상면으로부터 돌출된 장착부(61a)를 가지고 있다. 또한, 기체(61)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 세라믹스의 결정립의 평균입경은 1∼5㎛인 것이 바람직하다.

이러한 장착부(61a)는, 기체(61)의 상면에, 알루미나 세라믹스나 질화 알루미늄질 소결체, 멀라이트질 소결체, 글래스 세라믹스 등의 세라믹스, Fe-Ni-Co합금이나 Cu-W 등의 금속, 또는, 에폭시 수지 등의 수지로 이루어지는 볼록부(61b)를 기체(61)의 상면에 브레이징 필러재나 접착제 등의 접합재에 의해 부착함으로써, 또는, 기체(61)의 상면에 볼록부(61b)를 기체(1)와 일체로 하여 형성하고 있어도 좋다. 또한, 기체(61)의 중앙부에 형성된 관통구멍에, 상기 세라믹스, 금속, 또는 수지로 이루어지는 볼록부(61b)를 그 상측이 기체(61)의 상면으로부터 돌출하도록 끼워맞춰 부착함으로써 형성해도 좋다.

바람직하게는, 볼록부(61b)와 기체(61)를 동일한 재질로 하는 것이 좋다. 이로 인해, 장착부(61a)와 기체(61)의 열팽창 차이를 줄일 수 있다. 장착부(61a)에 편차가 발생하여 발광소자(65)의 위치가 어긋나고, 발광효율이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

보다 바람직하게는, 볼록부(61b)와 기체(61)가 일체로 되어 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 볼록부(61)와 기체(61) 사이에 접합재를 개재시킬 필요가 없기 때문에, 발광소자(65)로부터 발생한 열을 매우 양호하게 기체(61)에 방사시킬 수 있다.

볼록부(61b)가 기체(61)와 일체로 되어 있는 경우, 예를 들면, 볼록부(61b)나 기체(61)로 이루어진 세라믹그린시트를 적층하여 동시소성함으로써, 절삭가공 등의 금속가공방법에 의해, 또는 사출성형 등으로 수지를 몰드성형함으로써 제작할 수 있다.

또한, 볼록부(61b)는 도 5에 도시된 본 발명의 제4실시형태의 발광장치(60A)와 같이, 측면이 기체(61)측을 향해 외측으로 넓어지도록 경사져 있는 것이 좋다. 이로 인해, 발광장치(65)로부터 발생하는 열의 확산성을 향상시킬 수 있음과 아울러, 돌출하는 장착부(61a)의 측면에 의해 빛을 상방향으로 효율적으로 반사시킬 수 있다. 그 결과, 발광소자(65)의 발광효율 및 형광체(64)의 파장변환의 효율을 향상시킬 수 있음과 아울러, 발광소자(65)나 형광체(64)로부터 발해지는 빛을 효율적으로 상방향으로 반사시킬 수 있고, 장기간에 걸쳐 높은 방사강도로 빛을 출력하는 것이 가능해진다.

장착부(61a)에는, 발광소자(65)가 전기적으로 접속되기 위한 배선도체인 전기접속용 패턴(도시 안됨)이 형성되어 있다. 이 전기접속용 패턴은 기체(61) 내부에 형성된 배선층(도시 안됨)을 통해 발광장치의 외표면에 돌출되어 외부전기회로기판에 접속되고, 이로 인해, 발광소자(65)와 외부전기회로가 전기적으로 접속된다.

발광소자(65)를 전기접속용 패턴에 접속하는 방법으로서는, 와이어 본딩을 통해 접속하는 방법, 또는 발광소자(65)를 하면에서 땜납 범프 등의 전극(66)에 의 해 접속하는 플립 팁 본딩(flip tip bonding) 방식을 이용한 방법 등이 이용된다. 바람직하게는, 플립 팁 본딩 방식에 의해 접속하는 것이 좋다. 이로 인해, 전기접속용 패턴을 발광소자(65)의 바로 아래에 형성할 수 있기 때문에, 발광소자(65)의 주변의 기체(61)의 상면에 전기접속용 패턴을 형성하기 위한 공간을 형성할 필요가 없어진다. 따라서, 발광소자(65)로부터 발광된 빛이 이 기체(61)의 전기접속용 패턴용의 공간에서 흡수되어 축산광도가 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

이 전기접속용 패턴은, 예를 들면, W, Mo, Cu, Ag 등의 금속분말의 금속화층을 기체(61)의 표면이나 내부에 형성함으로써, Fe-Ni-Co합금 등의 리드단자를 기체(61)에 매설함으로써, 또는, 배선도체가 형성된 절연체로 이루어지는 입출력단자를 기체(61)에 설치한 관통구멍에 끼워맞춤 접합시킴으로써 설치된다.

또한, 전기 접속용 패턴의 노출되는 표면에는, Ni나 금(Au) 등의 내식성이 우수한 금속을 1∼20㎛정도의 두께로 피착시키는 것이 좋고, 전기접속용 패턴의 산화부식을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에, 발광소자(65)와 전기접속용 패턴의 접속을 견고하게 할 수 있다. 따라서, 전기접속용 패턴의 노출표면에는, 예를 들면, 두께 1∼10㎛ 정도의 Ni도금층과 두께 0.1∼3㎛ 정도의 Au도금층이 전해도금법이나 무전해도금법에 의해 순차피착되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한 기체(61)의 상면에는, 본 발명의 제2실시형태와 마찬가지로, 반사부재(62)가 땜납, Ag 브레이징 필러 등의 브레이징 필러부재나 에폭시 수지 등의 접착제 등 접합재에 의해 부착된다. 반사부재(62)는, 중앙부에 관통구멍(62a)이 형성되어 있는 동시에, 내주면이 발광소자(65)가 발광하는 빛을 반사하는 반사면(62b) 으로 되어 있다.

반사면(62b)은 본 발명의 제2실시형태와 마찬가지로, 형성되고, 설명을 생략한다.

또한, 반사면(62b) 표면의 산술평균 표면거칠기(Ra)는, 본 발명의 제2실시형태와 마찬가지로, 0.004∼4㎛인 것이 좋고, 이로 인해, 반사면(62b)이 발광소자(65) 및 형광체(64)의 빛을 양호하게 반사시킬 수 있다.

반사면(62b)은, 예를 들면, 종단면 형상이, 상측을 향해 외측으로 넓어진 도 4∼도 6에 도시된 본 발명의 제3∼제5실시형태의 발광장치(60, 60A, 60b)와 같은 직선형상의 경사면, 상측을 향하게 되어 있어 외측으로 넓어진 곡면형상의 경사면, 또는 도 7에 도시된 본 발명의 제6실시형태의 발광장치(60C)와 같은 직사각형상의 면 등의 형상을 들 수 있다.

반사부재(62)는 기체(61)의 상면의 볼록부(61b) 이외의 어떠한 부위에 부착되어도 좋지만, 발광소자(65)의 주위에 소망의 면적도, 예를 들면, 발광장치의 종단면에 있어서, 발광소자(65)를 사이에 두어 발광소자(65)의 양측에 설치된 반사면(62b)이 대칭으로 되어 있는 상태에서 반사면(62b)이 설치되도록 부착되는 것이 좋다. 이로 인해, 발광소자(65)로부터의 빛을 형광체(64)에서 파장변환하여 외부로 직접방사할뿐만 아니라, 발광소자(65)로부터 횡방향 등으로 발광된 빛 및 형광체(64)로부터 하측으로 방출된 빛을 반사면(62b)으로 균일하게 편차없이 반사시킬 수 있고, 축상광도 및 휘도, 및 연색성 등을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 반사부재(62)가 볼록부(61b)에 근접할수록 상기 효과가 현저하게 나타난다. 이로 인해, 장착부(61a)를 가지는 볼록부(61b)의 주위를 반사부재(62)로 둘러쌈으로써, 보다 많은 빛을 반사시킬 수 있고, 보다 높은 축상광도를 얻는 것이 가능해진다.

또한, 장착부(61a)에 장착된 발광소자(65)의 발광부(69)는, 반사면(62b)의 하단(62c)보다 높은 위치가 되도록 설치되어 있다. 즉, 발광소자(65)의 발광부(69)의 기체(61)의 상면으로부터의 높이는, 관통구멍(62a)의 하측 개구부의 주위의 반사부재(62)의 두께(L)보다 크다. 이로 인해, 발광소자(65)가 발광한 빛이 반사부재(62)의 가공시에 반사면(62b)의 하단(62c)에 발생한 버(burr) 및 반사부재(62)를 기체(61)에 접합할 때 빠져나온 브레이징 필러재에 의해, 난반사되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 아울러, 발광소자(65)가 발광하는 빛을 투광성 부재(63)의 표면 근방의 다량의 형광체(64)에 조사할 수 있고, 파장변환효율을 매우 양호하게 할 수 있다.

본 발명의 투광성 부재(63)는, 발광소자(65)로부터의 빛을 파장변환할 수 있는 형광체(64)를 함유하는 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 투명 수지로 이루어진다. 투광성 부재(63)는, 디스펜서 등의 주입기로 발광소자(65)를 덮도록 반사부재(62)의 내측에 충전되고, 오븐 등으로 열경화된다. 이로 인해, 발광소자(65)로부터의 빛을 형광체(64)에 의해 파장변환하고 소망의 파장 스펙트럼을 가지는 빛을 발생시킬 수 있다.

또한, 투광성 부재(63)는, 그 상면과 발광소자(65)의 발광부(69)의 간격(X)이 0.1∼0.5㎜가 되도록 설치되어 있다. 이로 인해, 발광소자(65)로부터 발해진 빛 을 발광소자(65)의 발광부(69)의 상측의 일정한 두께의 투광성 부재(63)에 함유되는 형광체(64)에 방해되지 않고 직접 투광성 부재(63)의 외부에 방출할 수 있다. 그 결과, 발광장치의 방사강도를 높여, 축상광도나 휘도, 연색성 등의 광특성을 양호한 것으로 할 수 있다.

발광소자(65)의 발광부(69)와 투광성 부재(63)의 표면의 간격(X)이 도 8에 도시된 바와 같이 0.5㎜보다 긴 경우, 형광체(64) 중 발광소자(65)에 근접하고 있는 것(사선으로 표시되어 있는 형광체(64)는, 발광소자(65)의 빛을 직접 여기하여 파장변환할 수 있지만, 이 파장변환한 빛을 투광성 부재(63)의 외부로 직접 방출하는 것이 곤란하다. 즉, 투광성 부재(63)의 표면 부근의 형광체(64)(도 8의 사선부 이외의 형광체(64))에 의해, 빛의 진행을 방해함으로써, 외부로의 축상광도를 양호한 것으로 하기 어렵다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이 발광소자(65)의 발광부(69)와 투광성 부재(63)의 표면의 간격(X)이 0.1㎜보다 짧은 경우, 발광소자(65)의 빛을 효율적으로 파장변환하는 것이 곤란해진다. 따라서, 파장변환하지 않고 투광성 부재(63)를 투과하는 시감성이 낮은 파장의 빛이 많아지고, 축상광도나 휘도, 연색성 등의 광특성을 양호한 것으로 하기 어렵다.

또한, 도 10에 도시된 본 발명의 제7실시형태의 발광장치(60D)와 같이, 투광성 부재(63)는, 표면의 산술평균 표면거칠기가 외주부보다 중앙부에서 큰 것이 좋다. 이로 인해, 투광성 부재(63)의 중앙부와 외주부로부터 출사되는 빛의 방사강도의 차이를 억제할 수 있다. 즉, 발광소자(65)로부터 발광되고 반사부재(62) 등에서 반사되지 않고 직접 투광성 부재(63) 표면의 중앙부로부터 방사되는 강도가 큰 빛을, 투광성 부재(63) 표면의 중앙부의 거친 면(67)에 의해 적당하게 산란시켜 광강도를 약간 약하게 한다. 이로 인해, 광강도가 약해진 투광성 부재(63)가 면의 중앙부로부터 방사된 후에 반사부재(62)에서 반사되어 강도가 작아진 투광성 부재(63) 표면의 외주부로부터 방사되는 빛의 강도에 근사시킬 수 있고, 투광성 부재(63)의 중앙부와 외주부의 방사강도의 차이를 줄일 수 있다. 그 결과, 발광장치는 일정한 빛을 광범위에 걸쳐 방사할 수 있는 동시에, 발광면의 일부에 방사강도가 집중함으로써 발생한다. 사람의 눈에 강한 자극을 주는 글레어라는 현상이 억제되고, 사람의 눈에 대한 악영향을 억제할 수 있다.

투광성 부재(63)의 표면의 산술평균 표면거칠기는 중앙부가 0.5㎛이상인 동시에, 외주부가 0.1㎛이하인 것이 좋다. 이로 인해, 투광성 부재(63)의 표면에 대한 방사강도를 더욱 편차없이 균일하게 할 수 있는 동시에, 방사강도도 양호하게 할 수 있다.

또한, 투광성 부재(63)가 중앙부로부터 외주부에 걸쳐 평활면으로 구성되어 있는 경우, 중앙부에서는 발광소자(65)로부터 투광성 부재(63)까지의 거리가 짧기 때문에, 전달 손실도 없이 방사강도가 강하다. 이에 대해, 투광성 부재(63)투광성 부재(63)의 외주부에서는 발광소자(65)의 빛이 반사부재(62)에 의해 반사되고, 발광장치의 외부에 출사되기 때문에, 광로길이가 길어지고, 반사부재(62)의 반사손실에 의해 방사강도가 작아진다. 이 결과, 투광성 부재(63)의 중앙부와 외주부에 있어서, 광강도에 큰 차이가 발생하고, 발광장치로부터 출사하는 빛의 색편차나 조사 면에 대한 표면거칠기 분포의 편차가 발생한다. 이에 대해, 투광성 부재(63)의 표면의 산술평균 표면거칠기를, 외주부보다 중앙부에서 크게 함으로써, 발광장치로부터 출사하는 빛의 색편차나 조사면에 대한 표면거칠기분포의 편차가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이와 같이, 거친 면(67)은, 예를 들면, 투광성 부재(63) 표면의 외주부를 금속막으로 마스킹하고, 발광장치의 상측으로부터 세라믹스 등의 분말을 분사하여 거칠게 함으로써 형성할 수 있다.

또한, 투광성 부재(63)의 상면은 도 4에 도시된 바와 같이 위로 볼록한 형상으로 되어 있는 것이 좋다. 이로 인해, 발광소자(65)로부터 비스듬히 상방으로 방출된 빛에 대해서도 발광부(69)와 투광성 부재(63)의 표면의 간격을 0.1∼0.5㎜로 할 수 있고, 방사강도를 더욱 높일 수 있다.

도 11은 본 발명의 제8실시형태의 발광장치(70)를 나타내는 단면도이다. 발광장치(70)는 기체(71), 프레임체인 반사부재(72), 투광성 부재(73), 도체층(77), 및 볼록부(79)를 주로하여 구성되어 있다.

본 발명의 발광소자 수납용 패키지는 기체(71), 프레임 형상의 반사부재(72), 및 도체층(77)을 구비하고 있다. 기체(71)는 상면의 중앙부에 발광소자(75)의 장착부(71a)를 가진다. 반사부재(72)는 기체(71)의 상면의 외주부에 장착부(71a)를 둘러싸도록 설치되어 있다. 도체층(77)은 장착부(71a)에 형성된다. 발광소자(75)는 도전성 접착재(8)를 통해 도체층(77)에 전기적으로 접속된다. 도체층(77)의 주위는 절연체로 이루어진 볼록부(79)가 형성되어 있다. 또한, 상기 패키 지에는 배선도체가 설치되어 있다. 배선도체는, 일단이 기체(71)의 상면에 형성되어 발광소자(75)의 전극에 전기적으로 접속되는 동시에, 타단이 기체(71)의 측면 또는 하면에 도출된다. 즉, 배선도체의 일단은 도체층(77)으로 된다.

본 발명에 대한 기체(71)는 알루미나 세라믹스, 질화알루미늄질 소결체, 멀라이트질 소결체, 또는 글래스 세라믹스 등의 세라믹스, 또는 에폭시 수지 등의 수지로 이루어진다. 기체(71)는, 상면에 발광소자(5)를 장착하는 장착부(1a)를 가지고 있다. 또한, 기체(71)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 상술한 실시형태와 마찬가지로, 세라믹스의 결정립의 평균입경은 1∼5㎛인 것이 바람직하다.

장착부(71a)에는 발광소자(75)를 기체(71)에 탑재고정하는 동시에 발광소자(75)가 전기적으로 접속되는 도체층(77)이 형성되어 있다. 이 도체층(77)_이 기체(71) 내부에 형성된 배선도체(도시 안됨)를 통해 발광장치(70)의 외표면에 도출되어 있다. 이 발광장치(70)의 외표면의 도출부가 외부전기회로기판에 접속됨으로써, 발광소자(75)와 외부전기회로가 전기적으로 접속된다.

도체층(77)은, 기체(71)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 기체(71)의 상면에 도체층(77)으로 되는 W, Mo-Mn, Cu, Ag 등으로 이루어지는 금속 페이스트를 고온에서 소성하여 형성된다. 또한, 기체(71)가 수지로 이루어지는 경우, Cu나 Fe-Ni 합금 등으로 이루어지는 리드단자가 몰드성형되어 기체(71)의 내부에 설치고정된다.

볼록부(79)는 도체층(77)의 주위에 형성된다. 기체(71)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 예를 들면, 볼록부(79)는 기체(71)를 형성하는 재료를 주성분으로 하는 세라믹스 페이스트를 인쇄도포하고, 도체층(77)이 되는 금속 페이스트와 동시에 고 온에서 소성함으로써 형성된다. 기체(71)가 수지로 이루어지는 경우, 예를 들면, 볼록부(79)는 기체(1)와 동일한 재질로 이루어지고, 기체(71)와 동시에 금형성형에 의해 형성된다. 또한, 볼록부(79)는 기체(71)와 동일한 재료이어도 좋고, 달라도 좋다.

이렇게 도체층(77)의 주위에는 절연체로 이루어지는 볼록부(79)가 형성되어 있기 때문에, 볼록부(79)에 의해 도전성 접착재(78)가 도체층(77)을 빠져나와 퍼지는 것을 방지할 수 있고, 도전성 잡착재(78)의 두께를 균일하게 하여 발광소자(75)를 도체층(77)에 수평으로 장착할 수 있다. 그 결과, 발광소자(75)로부터 소망의 출사각도로 발광되고, 발광소자(75)로부터 발광된 빛을 반사부재(72)에서 소망의 반사각도로 반사시켜 외부로 방사할 수 있고, 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도를 강하게 할 수 있다.

또한, 발광소자(75)를 도체층(77)에 수평으로 장착할 수 있음으로써, 발광소자(75)로부터 발생하는 열을 편차없이 균일하게 도전성 접착재(78) 및 기체(71)를 경유시켜 외부로 효율적으로 방산시키는 것도 가능해진다. 그 결과, 발광소자(75)의 온도를 항상 안정적으로 유지하고, 발광소자(75)로부터 발광하는 빛의 방사강도를 높은 상태로 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 발광소자(75)로부터 발광되는 빛이 볼록부(79)에 의해 도전성 접착재(8)에 조사되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 발광장치로부터 방사되는 빛이 도전성 접착재(78)에 흡수되어 방사강도의 저하, 휘도나 연색성의 저하가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 같이 하여, 방사강도가 높은 발광특성이 우 수한 발광장치를 제공할 수 있다.

또한, 볼록부(79)는 도체층(77)의 외주부를 덮고 있어도 좋고, 덮고 있지 않아도 좋다. 또한, 볼록부(79)는 도체층(77)이 복수인 경우, 도 12a에 도시된 바와 같이, 각 도체층(77)의 주위에 전주에 걸쳐 형성되어 있어도 좋고 도 12b에 도시된 바와 같이 , 복수의 도체층(77)의 집합체의 주위에만 형성되어 있어도 좋다.

또한, 도 13a에 도시된 바와 같이, 도체층(77)은 그 노출부가 발광소자(75)의 외주보다 외측에 있어도 좋지만, 바람직하게는 도 13b에 도시된 바와 같이, 도체층(77)의 노출된 부위가 발광소자(75)를 접합하기 위한 도전성 접착재(78)가 도체층(77)과 발광소자(75) 사이로부터 노출되는 것을 방지할 수 있고, 발광소자(75)로부터 발광되는 빛이 도전성 접착재(78)에 조사되는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 발광소자(75)로부터 발광되는 빛이 도전성 접착재(78)에서 흡수되거나 방사강도가 낮은 빛으로서 반사되는 것을 방지할 수 있고, 발광장치로부터 발광되는 빛의 방사강도를 높은 상태로 할 수 있는 동시에 휘도나 연색성이 우수해진다.

*또한, 발광소자(75)로부터 발광되는 빛이 자외선광이어도, 도전성 접착재(78)가 열화되지 않고, 도체층(77)과 발광소자(75)의 접합강도를 항상 높게 할 수 있고, 장기간에 걸쳐 발광소자(75)를 도체층(77)에 견고하게 고정할 수 있게 된다. 그 결과, 발광소자(75)의 전극(76)과 도체층(77)의 전기적 접속을 장기간에 걸쳐 확실한 것으로 할 수 있고, 발광장치의 수명을 늘릴 수 있다.

또한, 볼록부(79)의 측면은, 기체(71)측을 향해 외측에 넓어지도록 경사져 있는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 볼록부(79)의 측면과 기체(71)의 상면의 모퉁이부의 공기가 빠져나가기 쉽게 하여, 상기 모퉁이부에 공기가 들어가는 것을 방지하고, 도전성 접착재(78) 및 투광성 부재(73)에 공극이 발생하여 온도별화 등에 의해 공극 중의 공기가 팽창하여 박리 또는 균열이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 볼록부(79)의 외측의 경사진 측면에서 빛을 양호하게 상측으로 반사시킬 수 있고, 발광효율을 향상시킬 수 있다.

바람직하게는, 볼록부(79)는, 발광소자(75) 및 투광성 부재(3)에 함유된 형광체로부터 발해지는 빛에 대한 반사율이 60%이상인 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 발광소자(75)나 형광체로부터 발해지는 빛이 볼록부(79)에서 흡수되거나 방사강도가 낮은 빛으로서 반사되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있고, 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도를 매우 높은 것으로 할 수 있다. 볼록부(79)의 빛의 반사율이 60% 미만이면, 발광소자(75)나 형광체로부터 발해지는 빛의 볼록부(79)에서 흡수되는 양이 증가하고, 발광장치로부터 발광하는 빛의 방사강도가 낮아지기 쉽다.

발광소자(75)는 그 하면에 설치된 전극(76)이 Ag 페이스트, 금(Au)-주석(Sn) 땜납 등의 도전성 접착재(78)를 통해 접속된다.

또한, 도체층(77)은 본 발명의 제2실시형태와 마찬가지로, Ni나 Au 등의 내식성이 우수한 금속을 1∼20㎛ 정도의 두께로 피착시키는 것이 좋다.

또한, 기체(71)의 상면에는, 반사부재(72)가 땜납이나 Ag 브레이징 필러 등 의 브레이징 필러재, 에폭시 수지 등의 접착제 등의 접합재에 의해 부착된다. 반사부재(72)는 중앙부에 관통구멍(72a)이 형성되어 있다. 바람직하게는, 관통구멍(72a)의 내주면이 발광소자(75) 및 형광체가 발하는 빛을 효율적으로 반사하는 반사면(72b)이 되어 있는 것이 좋다.

반사면(72b)은 본 발명의 제2실시형태와 동일하게 형성되고, 설명을 생략한다.

또한, 반사면(72b) 표면의 산술평균 표면거칠기(Ra)는 본 발명의 제2실시형태와 마찬가지로, 0.004∼4㎛인 것이 좋고, 이로 인해, 반사면(72b)이 발광소자(75) 및 형광체의 빛을 양호하게 반사시킬 수 있다.

또한, 반사면(72b)은, 예를 들면, 종단면 형상이 상측을 향하도록 되어 외측으로 넓어진 도 11에 도시된 바와 같은 직선형상의 경사면, 상측을 향하도록 되어 외측으로 넓어진 곡면형상의 경사면, 또는 직사각형상의 면 등의 형상을 들 수 있다.

이렇게 하여, 본 발명의 발광소자 수납용 패키지는, 발광소자(65)가 장착부(71a)에 장착됨과 아울러 도체층(77)에 도전성 접착재(78)를 통해 전기적으로 접속하고 발광소자(75)를 투광성 부재(3)로 덮음으로써 발광장치(70)가 된다.

본 발명의 투광성 부재(73)는 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 투명 수지로 이루어진다. 투광성 부재(73)는 디스펜서 등의 주입기로 발광소자(75)를 덮도록 반사부재(72)의 내측에 충전되고, 오븐 등으로 열경화된다.

또한, 투광성 부재(73)는 발광소자(75)의 빛을 파장변환할 수 있는 형광체를 함유하고 있어도 좋다.

또한, 투광성 부재(3)의 상면은 도 11에 도시된 바와 같이 위로 볼록한 형상으로 되어있는 것이 좋다. 이로 인해, 발광소자(75)로부터 여러 방향으로 발광된 빛이 투광성 부재(73)를 투과하는 광로 길이를 근사시킬 수 있고, 방사강도의 편차가 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 도 14는 본 발명의 제9실시형태의 발광장치(80)를 나타내는 단면도이다. 발광장치(80)는 기체(81), 프레임체인 반사부재(82), 투광성 부재(83), 도체층(87), 및 볼록부(89)로 주로 구성된다.

본 발명의 발광소자 수납용 패키지는 기체(81), 프레임 형상의 반사부재(82), 및 도체층(87)을 구비하고 있다. 기체(81)는 상면으로부터 돌출된 돌출부(81b)에 발광소자(85)의 장착부(81a)를 가진다. 반사부재(82)는 기체(81)의 상면에 장착부(1a)를 둘러싸도록 접합되고, 내주면이 발광소자(85)가 발광하는 빛을 반사하는 반사면(82b)으로 되어 있다. 도체층(87)은 장착부(81a)의 상면에 형성된다. 발광소자(85)는 도전성 접착재(88)를 통해 도체층(87)에 전기적으로 접속된다. 도체층(87)은 그 주위가 절연체로 이루어지는 볼록부(89)에 둘러싸여있다. 또한, 상기 패키지에는 배선도체가 설치되어 있다. 배선도체는 일단이 기체(81)의 상면에 형성되어 발광소자(85)의 전극에 전기적으로 접속됨과 아울러, 타단이 기체(81)의 측면 또는 하면에 도출된다. 즉, 배선도체의 일단은 도체층(87)으로 된다.

이로 인해, 발광소자(85)의 측면으로부터 횡방향 및 비스듬한 하방향으로 발광되는 빛을 반사부재(82)의 반사면(82b)에 양호하게 반사시킬 수 있고, 반사부재(82)와 기체(81)의 접속부나 기체(81)의 표면에서 흡수되지 않고, 반사부재(82) 로 소망의 방사각도로 반사시켜 외부로 양호하게 방사시킬 수 있다. 그 결과, 발광장치(80)로부터 발광되는 빛의 방사강도를 높게 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 장착부(81a)가 기체(81)의 상면으로부터 떨어져 있도록 돌출부(81b)가 형성되어 있기 때문에 장착부(81a)와 반사부재(82)의 하단이 확실하게 절연된다. 이로 인해, 평면으로 보아 반사부재(82)의 하단을 장착부(81a)에 더욱 가깝게 할 수 있고, 발광소자(85)로부터 발광되는 빛을 반사부재(82)의 반사면에 의해 양호하게 반사시킬 수 있다.

또한, 절연체로 이루어지는 볼록부(89)에 의해 도전성 접착재(88)가 도체층(87)을 빠져나와 퍼지는 것을 방지할 수 있고, 도전성 접착재(88)의 두께를 균일하게 하여 발광소자(85)를 도체층(87)에 수평으로 탑재시킬 수 있다. 그 결과, 발광소자(85)로부터 소망의 방사각도로 발광시키고, 발광소자(85)로부터 발광된 빛을 반사부재(82)로 소망의 방사각도로 반사시켜 외부로 방사시킬 수 있고, 발광장치로부터 발광되는 빛의 방사강도를 강한 것으로 할 수 있다.

*또한, 발광소자(85)를 도체층(87)에 수평으로 탑재시킬 수 있음으로써, 발광소자(85)로부터 발생하는 열을 편차없이 균일하게 도전성 접착재(88) 및 기체(81)를 경유시켜 외부로 효율적으로 방산시키는 것도 가능해진다. 그 결과, 발광소자(85)의 온도를 항상 안정적으로 유지하고, 발광소자(85)로부터 발광되는 빛의 방사강도를 높은 상태로 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 발광소자(85)로부터 발광되는 빛이 볼록부(89)에 의해 도전성 접착 재(88)에 조사되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 발광장치로부터 방사되는 빛이 도전성 접착재(88)에 흡수되어 방사강도의 저하, 휘도나 연색성의 저하가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이렇게 하여, 방사강도가 높은 발광특성이 우수한 발광장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 대한 기체(81)는 알루미나 세라믹스, 질화알루미늄질 소결체, 멀라이트질 소결체, 또는 글래스 세라믹스 등의 세라믹스, 또는 에폭시 수지 등의 수지로 이루어진다. 기체(81)는 상면으로부터 돌출된 돌출부(81b)에 발광소자(85)를 장착하는 장착부(81a)를 가지고 있다. 또한, 기체(81)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 상술의 실시형태와 마찬가지로, 세라믹스의 결정립의 평균입경은 1∼5㎜인 것이 바람직하다.

돌출부(81b)는 기체(81)와 일체로 되어 있어도 좋다. 이 경우, 주지의 세라믹 그린 시트 적층법이나 절삭가공, 금형성형 등에 의해 형성할 수 있다.

또한, 돌출부(81b)로서는 기체(81)의 상면에 직방체 형상의 돌출부(81b)를 브레이징 필러부착이나 접착제에 의해 접합해도 좋다. 이러한 돌출부(81b)로서는 세라믹스나 수지, 글래스, 무기결정, 금속 등을 들 수 있다.

장착부(1a)에는 발광소자(85)를 기체(81)에 탑재고정함과 아울러 발광소자(85)가 전기적으로 접속되는 도체층(87)이 형성되어 있다. 이 도체층(87)이 기체(81) 내부에 형성된 배선도체(도시 안됨)를 통해 발광장치(80)의 외표면에 도출되어 있다. 이 발광장치(80)의 외표면의 도출부가 외부전기회로기판에 접속됨으로써, 발광소자(85)와 외부전기회로가 전기적으로 접속된다.

도체층(87)은, 기체(81)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 기체(81)의 상면에 도체층(87)으로 되는 W, Mo-Mn, Cu, Ag 등으로 이루어지는 금속 페이스트를 고온으로 소성하여 형성된다. 또한, 기체(81)가 수지로 이루어지는 경우, Cu나 Fe-Ni 합금 등으로 이루어지는 리드단자가 몰드 성형되어 기체(81)의 내부에 설치고정된다.

볼록부(89)는 도체층(87)의 주위에 형성된다. 기체(81)가 세라믹스로 이루어지는 경우, 예를 들면, 볼록부(89)는 기체(81)를 형성하는 재료를 주성분으로 하는 세라믹스 페이스트를 인쇄도포하고, 도체층(87)이 되는 금속 페이스트와 동시에 고온에서 소성함으로써 형성된다. 기체(81)가 수지로 이루어지는 경우, 예를 들면, 볼록부(89)는 기체(81)와 동일한 재질로 이루어지고, 기체(81)와 동시에 금형성형에 의해 형성된다. 또한, 볼록부(89)는 기체(81)와 동일한 재료이어도 좋고, 달라도 좋다.

이렇게 도체층(87)은 그 주위에 절연체로 이루어지는 볼록부(89)가 형성되어 있기 때문에, 볼록부(89)에 의해 도전성 접착재(88)가 도체층(87)을 빠져 나와 퍼지는 것을 방지할 수 있고, 도전성 접착재(88)의 두께를 균일하게 하여 발광소자(85)를 도체층(87)에 수평으로 장착시킬 수 있다. 그 결과, 발광소자(85)로부터 소망의 방사각도로 발광시키고, 발광소자(85)로부터 발광된 빛을 반사부재(82)에서 소망의 방사각도로 반사시켜 외부로 방사시킬 수 있고, 발광장치로부터 발광되는 빛의 방사강도를 강하게 할 수 있다.

또한, 발광소자(85)를 도체층(87)에 수평으로 장착할 수 있음으로써, 발광소자(85)로부터 발생하는 열을 편차없이 균일하게 도전성 접착재(88) 및 기체(81)를 경유시켜 외부로 효율적으로 방산시키는 것도 가능해진다. 그 결과, 발광소자(85)의 온도를 항상 안정적으로 유지할 수 있고, 발광소자(85)로부터 발광하는 빛의 방사강도를 높은 상태로 안정적으로 유지할 수 있다.

또한, 발광소자(85)로부터 발광되는 빛이 볼록부(89)에 의해 도전성 접착재(88)에 조사되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 발광장치로부터 방사되는 빛이 도전성 접착재(88)에 흡수되어 방사강도의 저하, 휘도나 연색성의 저하가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이렇게 하여, 방사강도가 높은 발광특성이 우수한 발광장치를 제공할 수 있다.

또한, 볼록부(89)는 도체층(87)의 외주부를 전주에 걸쳐 덮여있어도 좋고, 덮지 않고 도체층(87)의 주위에 도체층(87)의 외주를 따라 형성되어 있어도 좋다. 또한, 볼록부(89)는 도체층(87)이 복수인 경우, 도 15a와 같이, 각 도체층(87)의 주위에 전주에 걸쳐 형성되어 있어도 좋고, 도 15b와 같이, 복수의 도체층(87)의 집합체의 주위에만 형성되어 있어도 좋다.

또한, 도 16a에 도시된 바와 같이, 도체층(87)은 그 노출부가 발광소자(85)의 외주보다 외측에 있어도 좋지만, 바람직하게는 도 16b에 도시된 바와 같이, 도체층(87)의 노출된 부위가 발광소자(85)의 외주보다 내측에 위치하고 있어도 좋다. 이로 인해, 도체층(87)과 발광소자(85)를 접합하기 위한 도전성 접착재(88)가 도체층(87)과 발광소자(85) 사이로부터 노출하는 것을 방지할 수 있고, 발광소자(85)로부터 발광되는 빛이 도전성 접착재(88)에 조사되는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 발광소자(85)로부터 발광되는 빛이 도전성 접착재(88)에 흡수되 거나 방사강도가 낮은 빛으로서 반사되는 것을 방지할 수 있고, 발광장치로부터 발광되는 빛의 방사강도를 높은 상태로 할 수 있음과 아울러 휘도나 연색성이 우수해진다. 또한, 도체층(87)의 노출된 부위가 발광소자(85)의 외주보다 내측에 위치하고 있는 구조로 함으로써, 장착부(81a)를 작은 것으로 하여, 그것에 맞춰 반사부재(82)를 더 소형화할 수 있는 동시에, 기체(81)도 반사부재(82)에 맞춰 소형화할 수 있고, 발광소자 수납용 패키지 전체를 더 소형화할 수 있게 된다.

또한, 발광소자(85)로부터 발광하는 빛이 자외선광이어도, 도전성 접착재(88)가 열화되지 않고, 도체층(87)이 발광소자(85)의 접합강도를 항상 높은 것으로 할 수 있고, 장기간에 걸쳐 발광소자(85)를 도체층(87)에 견고하게 고정할 수 있게 된다. 그 결과, 발광소자(85)의 전극(86)과 도체층(87)의 전기적 접속을 장기간에 걸쳐 확실한 것으로 할 수 있고, 발광장치의 수명을 늘릴 수 있다.

또한, 볼록부(89)의 측면은 기체(81)측을 향해 외측으로 넓어지도록 경사져 있는 것이 바람직하다. 이렇게 구성됨으로써, 볼록부(89)의 측면과 장착부(81a)의 상면의 모퉁이부의 공기를 빠져나가기 쉽게 하여, 상기 모퉁이부에 공기가 들어가는 것을 방지하고, 도전성 접착재(88) 및 투광성 부재(83)에 공극이 발생하여 온도변화 등에 의해 공극 중의 공기가 팽창하여 박리 또는 균열이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 볼록부(89)의 외측의 경사진 측면에서 빛을 양호하게 상측으로 반사할 수 있고, 발광효율을 향상시킬 수 있다.

바람직하게는, 볼록부(89)는 본 발명의 제8실시형태와 마찬가지로, 발광소자(85) 및 투광성 부재(83)에 함유된 형광체로부터 발해지는 빛에 대한 반사율이 60%이상인 것이 좋다.

발광소자(85)는 그 하면에 설치된 전극(86)이 Ag 페이스트, 금(Au)-주석(Sn) 땜납 등의 도전성 접착재(88)를 통해 접속된다.

또한, 도체층(87)은, 본 발명의 제2실시형태와 마찬가지로, 그 노출하는 표면에 Ni나 Au 등의 내식성이 우수한 금속을 1∼20㎛정도의 두께로 피착시켜 놓은 것이 좋다.

또한, 기체(1)의 상면에는, 반사부재(82)가 땜납이나 Ag 브레이징 필러 등의 브레이징 필러재, 에폭시 수지 등의 접착제 등의 접합재에 의해 부착된다. 반사부재(82)는 중앙부에 관통구멍(82a)이 형성되어 있다. 바람직하게는, 관통구멍(82a)의 내주면이 발광소자(85) 및 형광체가 발하는 빛을 효율적으로 반사하는 반사면(82b)으로 되어 있는 것이 좋다.

반사면(82b)은 본 발명의 제2실시형태와 마찬가지로 형성되고, 설명을 생략한다.

또한, 반사면(82b) 표면의 산술평균 표면거칠기(Ra)는 본 발명의 제2실시형태와 마찬가지로 0.004∼4㎛인 것이 좋고, 이로 인해, 반사면(82b)이 발광소자(85) 및 형광체의 빛을 양호하게 반사할 수 있다.

또한, 반사면(82b)은, 예를 들면, 종단면 형상이, 상측을 향하게 되어 외측으로 넓어진 도 14에 도시된 바와 같은 직선형상의 경사면, 상측을 향하게 되어 외측으로 넓어진 곡면형상의 경사면, 또는 직사각형상이 면 등의 형상을 들 수 있다.

이렇게 하여, 본 발명의 발광소자 수납용 패키지는 발광소자(85)가 장착 부(81a)에 탑재됨과 아울러 도체층(87)에 도전성 접착재(88)를 통해 전기적으로 접속되고, 발광소자(85)를 투광성 부재(83)로 덮음으로써 발광장치(80)로 된다.

본 발명의 투광성 부재(83)는 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 투명수지로 이루어진다. 투광성 부재983)는 디스펜서 등의 주입기로 발광소자(85)를 덮도록 반사부재(82)의 내측에 충전되어, 오븐 등으로 열경화된다.

또한, 투광성 부재(83)는 발광소자(85)의 빛을 파장변환할 수 있는 형광체를 함유하고 있어도 좋다.

또한, 투광성 부재(83)의 상면은 도 14에 도시된 바와 같이 위로 볼록한 형상으로 되어 있는 것이 좋다. 이로 인해 발광소자(85)로부터 여러 방향으로 발광된 빛이 투광성 부재(83)를 투과하는 광로길이를 근사시킬 수 있고, 방사강도의 편차가 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

도 17은 본 발명의 제10실시형태의 발광장치(90)를 나타내는 단면도이다. 발광장치(90)는 기체(91), 반사부재(92), 형광체(4)를 함유한 투광성 부재(93), 및 발광소자(95)로 주로 구성된다. 이 발광장치(90)는 발광소자(95)의 발광을 방향성을 가져 외부로 발광될 수 있다.

본 발명에 대한 기체(91)는 알루미나 세라믹스, 질화알루미늄질 소결체, 멀라이트질 소결체, 또는 글래스 세라믹스 등의 세라믹스, 에폭시 수지 등의 수지, 또는 Fe-Ni-Co 합금, Cu-W, Al 등의 금속으로 이루어진다. 또한, 기체(91)는 상측 주면에 발광소자(95)를 장착하는 장착부(92d)를 가지는 반사부재(92)를 장착고정하는 기능을 가진다. 또한, 기체(91)와 세라믹스로 이루어지는 경우, 상술한 실시형 태와 마찬가지로, 세라믹스의 결정립의 평균입경은 1∼5㎛인 것이 바람직하다.

기체(91)의 상면에는, 반사부재(92)가 땜납, Ag 브레이징 필러 등의 브레이징 필러재나 에폭시 수지 등의 접착제 등의 접합재에 의해 부착된다. 반사부재(92)에는 상측 주면의 중앙부에 발광소자(95)가 상면에 장착되는 볼록형상의 장착부(92b)가 형성된다. 또한, 반사부재(92)에는 상측 주면의 외주부에 장착부(92b)를 둘러싸는 동시에 그 내주면이 발광소자(95)가 발광하는 빛을 반사하는 반사면(92c)으로 되어 있는 측벽부(92a)가 형성되어 있다. 이로 인해, 발광소자(95)로부터의 빛을 형광체(94)로 파장변환하여 외부로 직접방사시킬뿐만 아니라, 발광소자(95)로부터 횡방향 등으로 발광된 빛이나 형광체(4)로부터 하측으로 방출된 빛을 반사면(92c)으로 균일하게 편차없이 반사할 수 있고, 축상광도, 휘도, 및 연색성 등을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

반사부재(92)는 알루미나 세라믹스나 질화알루미늄질 소결체, 멀라이트질 소결체, 또는 글래스 세라믹스 등의 세라믹스, 에폭시 수지 등의 수지, 또는 Fe-Ni-Co합금, Cu-W, Al 등의 합금으로 이루어지고, 절삭가공이나 금형성형 등을 행함으로써 형성된다. 그리고, 반사면(92c)은 반사부재(92)의 측벽부(92a)의 내주면에 절삭가공이나 금형 성형 등을 실시함으로써, 또는, 측벽부(92a)의 내주면에, 예를 들면, 도금이나 증착 등에 의해 Al, Ag, Au, 백금(Pt), 티탄(Ti), 크롬(Cr), Cu 등의 고반사율의 금속 박막을 형성함으로써 반사면(92c)을 형성해도 좋다.

또한, 반사면(92c)이 Ag나 Cu등의 산화에 의해 변색되기 쉬운 금속으로 이루어지는 경우에는, 본 발명에 제2실시형태와 마찬가지로, 예를 들면, 두께 1∼10㎛ 정도의 Ni 도금층과 두께 0.1∼3㎛ 정도의 Au 도금층이 전해도금법이나 무전해도금법에 의해 순차피착되어 있는 것이 좋다. 이로 인해 반사면(92c)의 내부식성이 향상된다.

또한, 반사면(92c) 표면의 산술평균 표면거칠기(Ra)는 본 발명의 제2실시형태와 마찬가지로, 0.004∼4㎛인 것이 좋고, 이로 인해, 반사면(92)이 발광소자(95) 및 형광체(94)의 빛을 양호하게 반사시킬 수 있다.

반사면(92c)은 예를 들면, 종단면 형상이 상측을 향하게 되어 외측으로 넓어진 도 17 및 도 18에 도시된 본 발명의 제10 및 제11실시형태의 발광장치(90, 90A)와 같은 직선 형상의 경사면, 상측을 향하게 되어 외측으로 넓어진 곡면형상의 경사면, 또는 도 19에 도시된 본 발명의 제12실시형태의 발광장치(90B)와 같은 직사각형상의 면 등의 형상을 들 수 있다.

본 발명의 반사면(92c)은 하단이 발광소자(95)의 단부에 위치하는 발광부(98)와 장착부(92b)의 상면(92d) 및 측면의 사이의 모서리를 잇는 광로선(99)상 또는 광로선(99)보다 하측에 위치하고 있다. 이로 인해, 발광소자(95)로부터 횡방향 및 하측방향으로 발광된 직접광을 효율적으로 반사면(92c)으로 반사할 수 있고, 방사광 강도를 매우 높게 할 수 있다.

그리고, 발광소자(95)는, 장착부(92b)의 상면(92d)에 장착됨과 아울러 발광소자(95)의 전극이 장착부(92b)의 상면(92d)에 형성된 전극패드, 또는 기체(91)의 상면에 형성된 배선도체의 일부로 이루어진 전기패드에 전기적으로 접속된다. 이 전극패드는 기체(91) 및 반사부재(92) 내부에 형성된 배선도체(도시 안됨)를 통해 발광장치(90)의 외면(기체(91)의 측면 또는 하면)에 도출되어 외부전기회로기판에 접속된다. 이로 인해, 발광소자(95)와 외부전기회로가 전기적으로 접속된다.

이러한 전극패드는, 예를 들면, W, Mo, Cu, Ag 등의 금속분말의 금속화층을 기체(91)나 반사부재(92)의 표면이나 내부에 형성함으로써, Fe-NI-Co 합금 등의 리드단자를 기체(91)나 반사부재(2)에 매설함으로써, 또는, 배선도체가 형성된 절연부재로 이루어지는 입출력단자를 기체(91) 및 반사부재(92)에 설치된 관통구멍에 끼워맞춤접합시킴으로써 설치된다.

또한, 전극패드나 배선도체의 노출하는 표면에는 Ni나 금(Au) 등의 내식성이 우수한 금속을 1∼20㎛정도의 두께로 피착시키는 것이 좋고, 전극 패드나 배선 도체의 산화부식을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에, 발광소자(95)와 전극 패드의 접속을 견고하게 할 수 있다. 따라서, 전극 패드나 배선도체의 노출표면에는, 예를 들면, 두께 1∼10㎛정도의 Ni도금층과 두께 0.1∼3㎛ 정도의 Au도금층이 전해도금법이나 무전해도금법에 의해 순차피착되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 장착부(92b)는 그 측면이 도 17에 도시된 바와 같이 기체(91)를 향해 수직으로 형성되는 경우나, 도 18에 도시된 바와 같이 기체(91)를 향해 끝이 넓어지도록 형성되는 경우가 있다. 끝이 넓어지게 형성되는 경우에는, 발광소자(95)가 발하는 열을 장착부(92b)로부터 하방을 향해 효율적으로 전해지는 것이 가능해지고, 발광소자(95)의 방열성을 향상시켜 발광소자(95)의 작동성을 양호하게 유지할 수 있다.

반사부재(92)가 절연부재인 경우, 도 17에 도시된 바와 같이, 발광소자(95) 및 장착부(92b)의 상면(92d)에 형성된 전극 패드는, 금속범프(전기접속수단(96)) 접합과 같은 플립칩본딩방식을 채용함으로써 전기적으로 접속된다. 또한, 도 17에는 도시되어 있지 않지만, 반사부재(92)상면에 전극 패드를 형성해 두면, 금속(전기접속수단(96'))과 같은 와이어 본딩방식을 채용하는 것도 가능하다. 바람직하게는, 플립칩본딩방식이 좋고, 전극패드를 발광소자(95)의 바로 아래에 설치할 수 있기 때문에, 발광소자(95)의 주변의 기체(91)의 상면에 전기접속용 패턴을 형성하기 위한 공간을 형성할 필요가 없어진다. 따라서, 발광소자(95)로부터 발광된 빛이 이 기체(91)의 전기접속용 패턴용 공간에서 흡수되어 축상광도가 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 기체(91)가 절연부재인 경우, 도 18에 도시된 바와 같이 절연부재 또는 금속부재로 이루어지는 반사부재(92)의 장착부(92b)의 주위에 상하주면 사이를 관통함과 아울러 광로선보다 하측에 위치하는 관통구멍(97)이 형성되어 있고, 발광소자(95)의 전극과 기체(1)의 상면의 배선도체가 관통구멍(97)을 통해 와이어(전기접속수단(96'))에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것이 좋다. 이로 인해, 발광소자(95)로부터 발광된 직접광이 반사부재(92)에 설치된 와이어(96')를 통하기 위한 관통구멍(97)보다 상측에 반사면(92c)에 의해 반사됨으로써, 직접광이 관통구멍(97)내에 들어가 흡수되는 것을 효과적으로 방지하여 방사광 강도를 높일 수 있다. 또한, 발광소자(95)의 하면을 반사부재(92)의 장착부(92b)에 전면에서 접합시킬 수 있고, 발광소자(95)의 열을 반사부재(92)에 양호하게 전하여 방열성을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 관통구멍(97)의 깊이(즉, 반사부재(92) 저부의 두께) 및 관통구멍(97)의 개구 직경은, 기체(91)와의 열팽창 차이 및 발광소자(95)가 발하는 열전도성 등을 고려하여 적절히 선정된다. 또한, 반사부재(92) 저부의 두께는 도 17에 도시된 바와 같은 경우에도 적절히 선정된다.

또한, 반사부재(92)에 형성된 와이어(6')를 통하기 위한 관통구멍(97)으로부터 빛이 누설되어 기체(91)에 흡수되는 것을, 세라믹스에 함유된 결정립의 평균입경을 1∼5㎛로 하여 기체(91)의 반사율을 높임으로써 효과적으로 억제할 수 있다.

관통구멍(97)은 도 20에 도시된 본 발명의 제13실시형태의 발광장치(90C)와 같이, 그 내부에 반사부재(92)의 상측 주면과 면일이 되도록, 절연성의 광반사입자를 함유한 걸연성 페이스트(97A)가 충전되어 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 발광소자(95) 및 형광체(94)로부터 발해지는 빛이 관통구멍(97)에 들어가도, 광반사입자에 의해 상측으로 효과적으로 반사될 수 있고, 발광장치의 방사강도, 축상광도, 휘도, 연색성 등의 광특성을 양호하게 할 수 있다.

절연성 페이스트(97A)에 함유되는 광반사입자는 유황바륨, 탄산칼륨, 알루미나, 실리카 등의 조성에, Ca, Ti, Ba, Al, Si, Mg, K, O가 함유된 것이고, 표면의 전반사율이 80%이상인 것이 바람직하다. 이로 인해, 발광장치의 방사강도, 축상광도, 휘도, 연색성 등의 광특성을 양호하게 할 수 있다.

투광성 부재(93)는 에폭시 수지나 실리콘 수지 등의 투명수지나 글래스 등으로 이루어지고, 발광소자(95)로부터의 빛을 파장변환할 수 있는 형광체(94)를 함유하고 있다. 투광성 부재(93)는, 디스펜서 등의 주입기로 발광소자(95)를 덮도록 반 사부재(92)의 내측에 충전되고, 오븐 등으로 열경화된다. 이로 인해, 발광소자(95)로부터의 빛을 형광체(94)에 의해 파장변환하여, 소망의 파장 스펙트럼을 가지는 빛을 발생시킬 수 있게 된다.

또한, 투광성 부재(93)는 그 상면과 발광소자(95)의 발광부의 간격(X)이 0.1∼0.5㎜가 되도록 설치되어 있다. 이로 인해, 발광소자(95)로부터 발해지는 빛을 발광소자(95)의 발광부의 상측의 일정한 두께의 투광성 부재(93)에 함유된 형광체(94)에 의해 고효율로 파장변환하고, 그것들의 파장변환한 빛을 형광체(94)에 방해되지 않고 직접 투광성 부재(93)의 외부로 방출할 수 있다. 그 결과, 발광장치의 방사강도를 높여, 축상광도, 휘도, 연색성 등의 광특성을 양호하게 할 수 있다.

발광소자(95)의 발광부와 투광성 부재(93)의 표면 사이의 간격(X)이 도 21에 도시된 바와 같이 0.5㎜보다 긴 경우, 형광체(94) 중 발광소자(95)에 근접하고 있는 것(사선으로 도시되어 있는 형광체(94))은 발광소자(95)의 빛을 직접 여기하여 파장변환할 수 있지만, 이 파장변환된 빛을 투광성 부재(93)의 외부에 직접방출하는 것이 곤란하다. 즉, 투광성 부재(93)의 표면 부근의 형광체(94)(도 21의 사선부 이외의 형광체(94))에 의해 빛의 진행을 방해시킴으로써, 외부로의 축상광도를 양호한 것으로 하기 어렵다.

한편, 도 22에 도시된 바와 같이 발광소자(95)의 발광부와 투광성 부재(93)의 표면의 간격(X)이 0.1㎜보다 짧은 경우, 발광소자(95)의 빛을 효율적으로 파장변환하는 것이 곤란해진다. 따라서, 파장변환되지 않고 투광성 부재(93)를 투과하는 시감성이 낮은 파장의 빛이 많아지고, 축상광도나 휘도, 연색성 등의 광특성을 양호하게 만들기 어렵다.

또한, 투광성 부재(93)의 상면은 도 17에 도시된 바와 같이 위로 볼록한 형상으로 되어 있는 것이 좋다. 이로 인해, 발광소자(95)로부터 상방으로 비스듬히 방사된 빛에 대해서도 발광부와 투광성 부재(93)의 표면의 간격을 0.1∼0.5㎜로 할 수 있고, 방사강도를 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)는 1개의 발광장치를 소정의 배치가 되도록 설치함으로써, 또는 복수개를, 예를 들면 격자형상이나 지그재그형상, 방사상, 복수의 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)로 이루어지는, 타원형상이나 다각형상의 발광장치군을 동심원상으로 복수군 형성한 것 등의 소정의 배치가 되도록 설치함으로써, 조명장치로 할 수 있다. 이로 인해, 이로 인해, 반도체로 이루어지는 발광소자(44, 55, 65, 75, 85, 95)의 전자의 재결합에 의한 발광을 이용하기 때문에, 종래의 방전을 이용한 조명장치보다 소비전력이 낮고 긴 수명이 가능하고, 발열이 작은 소형의 조명장치로 할 수 있다. 그 결과, 발광소자(44, 55, 65, 75, 85, 95)로부터 발생하는 빛의 중심파장의 변동을 억제할 수 있고, 장기간에 걸쳐 안정적인 방사광 강도와 방사광각도(배광분포)로 빛을 조사할 수 있는 동시에, 조사면에 대한 색편차나 표면거칠기분포의 편차가 억제된 조명장치로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)를 광원으로서 소정의 배치로 설치함과 아울러, 이들 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)의 주위에 임의의 형상으 로 광학설계한 반사지그나 광학 렌즈, 광확산판 등을 설치함으로써, 임의의 배광분포의 빛을 방사할 수 있는 조명장치로 할 수 있다.

예를 들면, 도 23 및 도 24에 도시된 평면도 및 단면도와 같이 복수개의 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)가 발광장치 구동회로기판(101)에 복수열로 장착되고, 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)의 주위에 임의의 형상으로 광학설계된 반사지그(100)가 설치되는 조명장치의 경우, 인접하는 일렬상에 장착된 복수개의 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)에 있어서, 인접하는 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)와의 간격이 최단으로 되도록 배치, 소위 지그재그형상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)가 격자형상으로 배치될 때는, 광원이 되는 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)가 직선상에 배열됨으로써 글레어가 강해지고, 이와 같은 조명장치가 사람의 시각에 들어감으로써, 불쾌감이나 눈의 장해를 초래하기 쉬워진다. 이에 대해, 지그재그형상으로 함으로써, 글레어가 억제되고 사람의 눈에 대한 불쾌감이나 눈에 미치는 장해를 저감할 수 있다. 또한, 인접하는 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C) 사이의 거리가 길어짐으로써, 인접하는 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C) 사이의 열적인 간섭이 효과적으로 억제되고, 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)가 실장된 발광장치 구동회로기판(101)내에 대한 열의 침입이 억제되고, 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)의 외부에 효율적으로 열이 방산된다. 그 결과, 사람의 눈에 대해서도 장해가 작고 장기간에 걸쳐 광학특성이 안정적인 긴 수명의 조명장치를 제작할 수 있다.

또한, 조명장치가, 도 25 및 도 26에 도시된 평면도 및 단면도와 같은 발광장치 구동회로기판(191a) 상에 복수의 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)로 이루어지는 타원형상 또는 다각형상으로 장착되는 발광장치군을 동심원상으로 복수군 형성한 조명장치의 경우, 1개의 타원형상 또는 다각형상으로 장착되는 발광장치군에 대한 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)의 배치수를 조명장치의 중앙측보다 외주측으로 갈수록 많게 하는 것이 바람직하다. 또한, 조명장치의 중앙부의 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)의 밀도를 낮춰 발광장치 구동회로기판(101a)의 중앙부에 대한 열의 침입을 억제할 수 있다. 따라서, 발광장치 구동회로기판(101a) 내에 대한 온도분포가 균일해지고, 조명장치를 설치한 외부전기회로기판이나 히트싱크에 효율적으로 열이 전달되어, 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)의 온도상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)는 장기간에 걸쳐 안정적으로 동작할 수 있음과 아울러 긴 수명의 조명장치를 제작할 수 있다.

이러한 조명장치로서는, 예를 들면, 실내나 실외에서 이용되는 일반조명용 기구, 샹들리에용 조명기구, 주택용 조명기구, 사무실용 조명기구, 상점 장식, 전시용 조명기구, 광고등, 조명용 폴, 수중조명용 라이트, 스트로보용 라이트, 스폿라이트, 주택 등에 매립되는 방범용 조명, 비상용 조명기구, 회중전등, 전광게시판 등이나, 조광기, 자동점멸기, 디스플레이 등의 백라이트, 동화상장치, 장식품, 조광식 스위치, 광센서, 의료용 라이트, 차량 라이트 등을 들 수 있다.

(실시예1)

본 발명의 제1실시형태의 발광장치(41)에 대해서 이하에 실시예를 나타낸다.

우선, 기체(42)가 되는 다양한 입경의 결정립으로 이루어지는 알루미나 세라믹스 기체를 준비했다. 또한, 발광소자(44)가 장착되는 장착부(42a)의 주위에 발광소자(44)와 외부전기회로기판을 기체(42)의 내부에 형성한 내부배선을 통해 전기적으로 접속하기 위한 배선도체를 형성했다. 또한, 기체(42)의 상면의 배선도체는 Mo-Mn분말로 이루어지는 금속화층에 의해 직경이 0.1㎜인 타원형 패드로 성형되어 있고, 그 표면에 두께 3㎛의 Ni도금층과 두께 2㎛의 Au도금층이 순차피착된 것으로 했다. 또한, 기체(42)내부의 내부배선은 관통도체로 이루어지는 전기접속부, 소위관통구멍에 의해 형성되었다. 이 관통구멍에 대해서도 배선도체와 마찬가지로 Mo-Mn분말로 이루어지는 금속화 도체로 형성되었다.

다음으로, 근자외선광을 발하는 두께 0.08㎜의 발광소자(44)를 장착부(42a)에 Ag 페이스트로 부착하고, Au로 이루어지는 본딩 와이어를 통해 발광소자(44)를 배선도체에 전기적으로 접속했다.

다음으로, 발광소자(44)의 빛에 의해 여기되고, 황색발광하는 형광체를 함유 하는 실리콘 수지(투광성 부재(45))를 디스펜서에 의해 발광소자(44)의 주위에 피착하고 열경화시켜 샘플로서의 발광장치(41)를 제작하여 광출력을 측정했다.

또한, 형광체는, 실리콘 수지에 대해 1/4의 충전율(질량%)로 균일하게 분산시켰다. 또한, 형광체는 그 평균입경이 1.5 내지 80㎛로 가넷(garnet)구조를 가지는 이트륨 알루민산염(yttrium aluminate)계의 황색발광을 행하는 형광체를 이용했다.

기체(42)의 세라믹스의 결정립의 평균입경이 10㎛정도인 경우, 광출력이 14㎽이었다. 그러나, 기체(42)의 세라믹스의 결정립의 평균입경이 1 내지 5㎛인 경우, 광출력은 17㎽로 되고, 세라믹스의 결정립의 평균입경이 10㎛정도인 것에 비해, 광출력의 에너지가 20%이상 증가했다. 즉, 세라믹스의 결정립의 평균입경이 10㎛정도인 경우에 비해, 세라믹스의 결정립의 평균입경이 1 내지 5㎛인 기체를 이용함으로써, 기체(42)의 내부에 들어가는 빛을 효과적으로 억제함과 아울러 기체(42)의 표면에 대한 광산란에 의해 광조사되는 형광체의 수가 증가하여 광출력이 향상되는 것이라고 생각된다.

또한, 발광장치(41)의 광출력을 높이기 위해 전류값을 증가시킨 경우, 세라믹스의 평균입경이 1 내지 5㎛인 기체가 순방향 전류에 대한 발광효율의 저하를 효과적으로 억제할 수 있었다는 것도 확인했다.

다음으로, 상기 실시예와 동일한 구조이고 기체(42)의 소결후에 대한 세라믹스의 결정립의 평균입경이 1(㎛), 5(㎛), 10(㎛)인 발광장치(41)를 제작하고, 발광소자(44)로의 부하전류에 대한 전광속(광출력)을 측정했다. 또한, 발광장치(41)는 모두 냉각성능이 동등한 히트싱크에 실장되고, 광출력은 적분구를 이용하여 측정했다. 그 결과를 도 7에 나타낸다.

도 27로부터, 발광소자(44)로의 부하전류가 정격전류인 20(㎃), 정격전압이 3.4(V)인 경우, 세라믹스의 결정립의 평균입경이 1(㎛)인 발광장치(41)의 광출력은 0.96(1m)이 되고, 발광효율은 14(1m/W)이었다. 또한, 세라믹스의 결정립의 평균입경이 5㎛)인 발광장치(41)의 광출력은 0.8(1m)이고, 발광효율은 12(1m/W)이었다. 이에 대해, 세라믹스의 결정립의 평균입경이 10㎛인 발광장치(41)의 광출력은 0.55(1m)이 되고, 발광효율은 8(1m/W)이었다. 즉, 정격전류에 대한 발광장치(41)의 광출력은 기체(42)의 세라믹스의 결정립의 평균입경이 10(㎛)인 것에 비해, 세라믹스의 결정립의 평균입경이 1(㎛), 5(㎛)인 발광장치(41)의 광출력은 45 내지 74(%) 향상되었다.

즉, 기체(42)의 세라믹스의 결정립의 평균입경을 1 내지 5(㎛)로 함으로써, 기체(42)의 내부에 들어가는 빛을 효과적으로 억제함과 아울러, 세라믹스의 결정립에 의해 기체(42)의 표면에 형성되는 요철에 의해, 발광소자(44)로부터 발해진 빛이 완전산란에 가까운 상태에서 반사된다. 따라서, 프레임체(43)의 내부에 충전된 형광체를 균일한 광강도로 조사함과 아울러, 광조사되는 형광체의 수가 증가함으로써, 발광소자(44)의 빛에 의해 여기되는 형광체의 확률이 상승하고, 형광체의 광변환효율이 향상된다. 그 결과, 발광장치(41)는 기체(42)의 세라믹스 결정립의 평균입경을 1 내지 (5㎛)로 함으로써, 백열등의 발광효율인 12(1m/W)이상으로 되고, 표시용이나 조명용의 광원으로서 실용화할 수 있다.

또한, 발광장치(41)의 광출력을 향상시키기 위해 부하전류를 증가시킨 경우, 기체(42)의 세라믹스의 결정립의 평균입경이 큰 경우는 100(㎃)보다 낮은 전류값 부근에서 부하전류에 비례한 광출력의 상승이 보여지지 않게 된다. 이에 대해, 세라믹스의 결정립의 평균입경을 작게함으로써, 큰 전류값까지 전류에 비례하여 광출력이 상승하고, 특히 평균입경을 1㎛로 함으로써 발광자치(41)의 광출력을 110㎃부근까지 비례하여 상승시켰다. 즉, 기체(42)의 세라믹스의 결정립의 평균입경을 작게 함으로써, 기체(42) 내부의 열확산성이 향상되고, 발광소자(44)의 부하전류에 의한 온도상승이 억제되고, 발광소자의 발광효율의 열화를 억제할 수 있다.

또한, 발광장치(41)의 부하전류에 대한 발광소자(44)의 피크파장에 대해, 세라믹스의 결정립의 평균입경을 변경하여 발광장치(1)를 제작하여 측정을 행한 바, 기체(42)의 세라믹스의 결정립의 평균입경을 1㎛로 함으로써, 발광소자(44)의 피크파장의 변동을 줄일 수 있음을 알았다. 이로 인해, 발광소자(44)의 피크파장에 존재하는 형광체의 변동효율의 변동을 억제할 수 있다. 또한, 발광장치(41)가 여기 스펙트럼이 다른 복수의 형광체로 이루어지는 경우, 발광소자(84)의 피크파장의 변동에 의해 발생하는 형광체의 변환효율의 변동이 억제된다. 그 결과 복수의 형광체로부터의 여기광을 혼합하여 출력하는 발광장치(41)의 빛의 색의 변동이 억제된다. 예를 들면, 형광체가 적색형광체, 청색형광체, 및 녹색형광체로 이루어지고, 발광소자(44)의 피크파장이 부하전류에 의해 변동하는 경우, 적색형광체, 청색형광체, 및 녹색형광체의 발광강도가 발광소자(44)의 피크파장에 의해 각각의 특성으로 변동하여 발광장치(41)에 의해 출력된다. 즉, 적색형광체, 청색형광체, 및 녹색형광 체로부터의 여기광의 혼합광에 대한 광강도의 비율이 변동하고, 출력광의 색조가 변동하여, 소망하는 색조의 빛이 얻어지지 않게 된다. 따라서, 기체(42)의 세라믹스의 결정립의 평균입경을 1㎛로 함으로써, 발광소자(44)의 피크파장의 변동이 억제되고 출력되는 빛의 색조의 변동이 억제되고, 안정적인 발광특성과 조명특성을 가지는 조명용이나 표시용에 적합한 발광장치를 제작할 수 있다.

(실시예3)

본 발명의 제6실시형태의 발광장치(60C)에 대해 도 7에 기초하여 이하에 실시예를 나타낸다.

우선, 기체(61)가 되는 알루미나 세라믹스 기판을 준비했다. 또한, 기체(61)는 장착부(61a)를 가지는 볼록부(61b)를 일체적으로 형성해 두고, 장착부(61a)의 상면과 장착부(61a) 이외의 부위의 기체(61)의 상면을 평행하게 했다.

기체(61)는 직경 0.8㎜ ×두께 0.5㎜의 타원기둥판의 상면 중앙부에 직경 0.4㎜ ×두께(다양한 값)인 타원기둥형상의 볼록부(61b)를 형성한 것이다.

또한, 볼록부(61b)의 발광소자(65)가 장착되는 장착부(61a)에, 발광소자(65)와 외부전기회로기판을 기체(61)의 내부에 형성한 내부배선을 통해 전기적으로 접속하기 위한 전기접속용 패턴을 형성했다. 전기접속용 패턴은 Mo-Mn분말로 이루어지는 금속화층에 의해 직경이 0.1㎜인 타원형 패드에 형성되어 있고, 그 표면에 두께 3㎛의 Ni도금층과 두게 2㎛의 Au도금층이 순차피착되었다. 또한, 기체(61) 내부의 내부배선은 관통도체로 이루어지는 전기접속부, 소위 관통구멍에 의해 형성되었다. 이 관통구멍에 대해서도 전기접속용 패턴과 마찬가지로 Mo-Mn분말로 이루어지 는 금속화 도체로 형성되었다.

또한, 기체(61) 상면의 볼록부(61b) 이외의 부위의 전면에, 기체(61)와 반사부재(62)를 Au-주석(Sn) 브레이징 필러에 의해 접합하기 위한 접합부를 형성했다. 이 접합부는 Mo-Mn분말로 이루어지는 금속화층의 표면에 두게 3㎛의 Ni도금층과 두께 2㎛의 Au도금층이 피착된 것이었다.

또한, 반사부재(62)를 준비했다. 이 반사부재962)는 도 7에 도시된 바와 같은 종단면에 있어서, 내주면이 직사각형상의 관통구멍(62a)을 가지고 있고, 이 관통구멍(62a)의 내주면의 표면을 Ra가 0.1㎛인 반사면(62b)으로 했다.

또한, 반사부재(62)는 외형의 직경이 0.8㎜이고 높이가 1.0㎜이며, 상측개구의 직경이 0.8㎜, 하측개구의 직경이 0.5㎜, 반사면(62b)의 하단(62c)의 높이(하측개구주위의 반사부재(2)의 두께(L))가 0.15㎜의 타원기둥형상으로 되었다.

다음으로, 근자외선광을 발하는 두께 0.08㎜의 발광소자(65)에 Au-Sn범프(전극(6))를 설치해두고, 이 Au-Sn범프를 통해 발광소자(65)를 전기접속용 패턴에 접합함과 아울러, 반사부재(62)를 기체(6)의 상면의 접합부에 Au-Sn 브레이징 필러로 접합했다. 발광소자(65)의 발광부(69)와 Au-Sn 범프의 하단의 높이, 즉, 장착부(61a)로부터 발광부(69)까지의 높이는 약 0.03㎜이었다.

다음으로, 적색발광, 녹색발광, 청색발광을 행하는 3종류의 형광체(64)를 함유하는 실리콘 수지(투광성 부재(63))를 디스펜서에서 기체(61)와 반사부재(62)에 둘러싸인 영역의 반사부재(62)의 내주면의 최상단까지 충전함으로써, 샘플로서의 발광장치(60C)를 제작했다.

그리고, 볼록부(61b)의 두께를 다양한 값으로 함으로써, 발광소자(65)의 발광부(69)의 기체(61)로부터의 높이(H(㎜))를 변경하였다(H는 볼록부(61b)의 두께와 장착부(61a)로부터 발광부(69)까지의 높이 0.03㎜의 합으로 표현됨). 또한, 발광소자(65)의 발광부(69)와 투광성 부재(63)의 상면의 간격(X(mm))은, 투광성 부재(63)의 상면과 기체(61)의 거리인 1.0㎜로부터 H(㎜)를 뺀 값으로 표현될 수 있다.

H 및 X의 값에 대한 각각의 샘플의 축상광도를 측정한 결과를 도 28에 도시한다. 도 28의 그래프로부터, H가 0.1∼0.15㎜일 때(발광부가 반사면(62b)의 하단(62c)의 높이 0.15㎜이하일 때), 축상광도는 작은 것에 대해, H가 0.16㎜이상으로 되면(발광부가 반사면(62b)의 하단(62c)의 높이 0.15㎜보다 커짐), 축상광도는 매우 양호해진다는 것을 알 수 있었다. 이는 발광부(69)가 반사면(62c)의 하단(62c)의 높이보다 높아짐으로써 발광소자(65)로부터의 빛을 반사면(62c)에서 양호하게 반사할 수 있도록 되어 반사효율이 높아졌기 때문이다.

또한, H를 크게하면, 축상광도는 완만하게 커지지만, X가 0.1∼0.5㎜일 때 축상광도가 현저하게 향상된다는 것을 알 수 있었다. 이는 발광부(69)와 투광성 부재(63)의 상면의 간격이 적당한 크기로 됨으로써, 발광소자(65)로부터 발광된 빛이 형광체(64)에 의해 높은 효율로 파장변환되고, 여분의 형광체(64)에 의해 방해되지 않고, 높은 효율로 투광성 부재(63)의 외부로 방출되었기 때문이라고 생각된다. 또한, 이 축상광도가 현저하게 향상된 샘플은 휘도나 연색성 등에 대해서도 충분하다고 확인되었다.

(실시예4)

본 발명의 제12실시형태의 발광장치(90B)에 대해 도 19, 도 29, 도 30에 기초하여 이하에 실시예를 나타낸다.

우선, 기체(91)로서, 외형이 2.5 ×0.8㎜이고 두께가 0.4㎜인 사각형상의 판으로 이루어진 알루미나 세라믹스 기판을 준비했다. 또한, 반사부재(92)로서, 외형이 2.5 ×0.8㎜인 사각형상이고, 상측주면의 중앙부에 직경이 L(㎜)인 타원기둥형상의 장착부(92b)를 가지고, 장착부(92b)의 주위에 위치하는 부위의 두께(상측주면과 하측주면 사이의 거리)가 0.2㎜, 외주부에 하측주면으로부터의 높이가 0.1㎜(상측주면으로부터의 돌출 높이가 0.8㎜)이고 횡방향의 두께가 0.2㎜인 프레임형상의 측벽부(92a)를 가지는 Al로 이루어지는 부재를 준비했다. 또한, 측벽부(92a)의 기체(91)에 수직한 내주면은 산술평균 표면거칠기(Ra)가 0.1㎛인 반사면(92c)으로 되었다.

또한, 상면에서 보아 사각형상인 반사부재(92)의 장변방향에 있어서, 장착부(92b)의 양측의 장착부(92b)와 측벽부(92a) 사이의 부위에 각각 1개씩, 상측주면으로부터 하측주면에 걸쳐 반사부재(92)를 관통하는 관통구멍(97)을 형성했다.

다음으로, 기체(91)의 상면의 관통구멍(97) 저부에 대응하는 부위에 배선도체의 일부로 이루어지는 전극을 Mo-Mn분말로 이루어지는 금속화층에 의해 직경이 0.1㎜인 타원형상으로 형성했다. 그리고, 그 표면에 두께 3㎛의 Ni도금층과 두께 2㎛의 Au도금층을 순차피착했다. 또한, 기체(91) 내부의 배선도체는 관통도체로 이루어지는 전기접속부, 소위 관통구멍에 의해 형성되었다. 이 관통구멍에 대해서도 전기접속용 패턴과 동일하게 Mo-Mn분말로 이루어지는 금속화도체로 구성되었다.

또한, 기체(91)의 상면의 외주부에 전주에 걸쳐, 기체(91)와 반사부재(92)를 Au-주석(Sn) 브레이징 필러에 의해 접합하기 위한 접합부를 형성했다. 이 접합부는 Mo-Mn 분말로 이루어지는 금속화층의 표면에 두께 3㎛의 Ni도금층과 두께 2㎛의 Au도금층이 피착된 것이었다.

다음으로, 장착부(92b)의 상면(92d)에, 근자외선광을 발하는 두께 0.08㎜의 발광소자(95)를 Au-Sn 브레이징 필러로 접합함과 아울러, 반사부재(92)를 기체(91)의 상면의 접합부에 Au-Sn 브레이징 필러로 접합하고, 또한, 발광소자(95)와 관통구멍(97) 저부에 위치하는 전극을 금선으로 와이어 본딩하고 전기적으로 접속했다.

그리고, 적색발광, 녹색발광, 청색발광을 행하는 3종류의 형광체(94)를 함유하는 실리콘 수지(투광성 부재(93))를 디스펜서로 기체(91)와 반사부재(92)에 둘러싸인 영역의 반사부재(92)의 내주면의 최상단 까지 충전함으로써, 샘플로서의 발광장치(90B)를 제작했다.

또한, 발광소자(95)의 발광부(98)의 기체(91)로부터의 높이(H(㎜))는 장착부(92b)의 높이를 변경함으로써 다양한 값으로 할 수 있다. 투광성 부재(93)의 상면과 발광부 사이의 거리(X(㎜))는, X=1.0-H로 표현된다. 또한, 도 29에 도시된 바와 같이, 장착부(92b)의 직경(L)을 변경함으로써, 발광부와 장착부(92b)의 상면(92d) 및 측면의 사이의 모서리를 잇는 광로선(99)의 각도를 변경할 수 있다.

L 및 X의 값에 대한 각각의 샘플의 축상광도를 측정한 결과를 도 30에 도시한다. 도 30의 그래프로부터, 측상광량은 L과 X의 관계에 의해 광량의 고저가 표현된다는 것을 알 수 있었다. 즉, L이 0.3㎜미만인 경우, 광로선(9)이 발광부(98)와 반사면(92c)의 하단을 잇는 선보다 하측에 있고, 발광소자(95)로부터의 직접광이 반사면(92c)에 이르지 않고 관통구멍(97)의 내부에 침입함으로써 반사효율이 낮아지지 않는다고 생각된다.

또한, L이 0.3㎜이상의 광로선(9)이 발광부(98)와 반사면(92c)의 하단을 잇는 선보다 상측에 있는 경우, 즉, 관통구멍(97)에 직접광이 입사되지 않은 경우, 축상광도는 X가 0.1㎜ 내지 0.5㎜일 때 500mcd이상으로 현저하게 높아진다는 것을 알 수 있었다. 이는 발광부(98)와 투광성 부재(93)의 상면의 간격(X)이 적당한 크기로 됨으로써, 발광소자(95)로부터 발광된 빛이 형광체(94)에 의해 높은 효율로 파장변환되고, 여분의 형광체(94)에 의해 방해되지 않고, 높은 효율로 투광성 부재(93)의 외부에 방출되었기 때문이라고 생각된다.

이상의 결과로부터 반사면(92c)의 하단이 발광부(98)와 장착부(92b)의 상면(92d) 및 측면 사이의 모서리를 잇는 광로선상 또는 광로선보다 하측에 위치하고 있는 동시에, 투광성 부재(93)의 상면과 발광부(98) 사이의 거리가 0.1 내지 0.5㎜인 경우에, 매우 우수한 축상광도를 나타낸다는 것을 알 수 있었다. 또한, 이 축상광도가 현저하게 향상된 샘플은 휘도나 연색성 등에 대해서도 충분하다는 것을 확인했다.

또한, 본 발명은 이상의 제1∼제13실시형태 및 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변경을 행할 수도 있다. 본 발명의 제1실시형태에 있어서, 예를 들면, 프레임체(43)의 상면에 발광장치(41)로부터 방출되는 빛을 임의로 집광 또는 확산시킬 수 있는 광학렌즈나 평판형상의 투광성 덮개를 땜납이나 접착제 등으로 접합함으로써, 소망의 각도로 빛을 발생시킬 수 있음과 아울러 발광장치(41)의 내부로의 내침수성이 개선되고 장기신뢰성이 향성된다. 또한, 프레임체(43)의 내주면은 그 단면형상이 평탄(직선형상) 또는 원호형상(곡선형상)이어도 좋다. 원호형상으로 하는 경우, 발광소자(44)로부터 발광되는 빛을 남김없이 반사시켜 지향성이 높은 빛을 외부로 균일하게 방사할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1∼제13실시형태에 있어서, 광출력을 높이기 위해 기체(42, 51, 61, 71, 81. 91)에 발광소자(44, 55, 65, 75, 85, 95)를 복수개 설치해도 좋다. 또한, 반사면(43b, 52b, 62b, 72b, 82b, 92c)의 각도나 반사면(43b, 52b, 62b, 72b, 82b, 92c)의 상단으로부터 투광성 부재(45, 53, 63, 73, 83, 93)의 상면까지의 거리를 임의로 조정하는 것도 가능하고, 이로 인해, 보색영역을 형성함으로써 더욱 양호한 연색성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 조명장치는 복수개의 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)를 소정의 배치가 되도록 설치한 것뿐만 아니라, 1개의 발광장치(41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C)를 소정의 배치가 되도록 설치한 것이어도 좋다.

본 발명은, 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 벗어나지 않고, 다른 여러가지 형태로 실시할 수 있다. 따라서, 상술한 실시형태는 모든 점에서 간단한 예시에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 나타낸 것으로서, 명세서 본문에는 어디에도 구속되지 않는다. 또한, 특허청구의 범위에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위내의 것이다.

본 발명에 따른 발광소자 수납용 패키지, 발광장치, 및 조명장치는, 형광체에 의한 파장변환 효율을 향상시켜 발광장치의 광출력을 높임과 아울러, 발광소자로부터 발광되는 빛을 외부에 효율적으로 방사할 수 있고, 축상광도, 휘도, 및 연색성 등의 조명특성이 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 발광소자 수납용 패키지, 발광장치, 및 조명장치는, 발광소자의 열을 양호하게 방열하여 방사특성을 장기간에 걸쳐 안정적으로 유지할 수 있다.

Claims (1)

1. 절연재료로 이루어지고, 상면 및 하면을 가지고, 상기 상하면 사이에 관통구멍을 지니는 기체와,

   금속으로 이루어지고, 상기 기체의 상기 상면측에 돌출하여, 상기 기체의 상기 관통구멍에 삽입된 탑재부재와,

   상기 탑재부재상에 탑재되고, 제1광을 발생하는 발광소자와,

   상기 발광소자의 상방에 배치되고, 상기 제1광에 응하여 제2광을 방사하는 파장변환부재를 구비한 것을 특징으로 하는 발광장치.

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