WO2007072659A1

WO2007072659A1 - 発光装置

Info

Publication number: WO2007072659A1
Application number: PCT/JP2006/323778
Authority: WO
Inventors: Mitsuru Shiozaki; Akiko Saito; Tomohiro Sanpei; Nobuhiro Tamura; Seiko Kawashima; Masami Iwamoto; Takayoshi Moriyama; Masahiro Toda; Hisayo Uetake; Akiko Nakanishi; Masahiro Izumi
Original assignee: Toshiba Lighting & Technology Corporation
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2007-06-28
Also published as: TW200733430A

Abstract

　発光ダイオード素子13の光の取り出し効率を向上できる発光装置11を提供する。　基板14上の全体に白色の絶縁層15を設け、絶縁層15上に回路パターン層16および反射体17を設ける。反射体17には発光ダイオード素子13を収容する収容部19を設ける。収容部19内の底面中心域で絶縁層15上に、発光ダイオード素子13を透明接着剤21によって配設する。収容部19内の周縁域に位置する回路パターン層16に、発光ダイオード素子13をワイヤボンディングによって電気的に接続する。発光ダイオード素子13から基板14側へ向かう光は、透明接着剤21を透過し、白色の絶縁層15によって効率よく反射するため、発光ダイオード素子13の光の取り出し効率が向上する。

Description

明細書

発光装置

技術分野

[0001] 本発明は、発光素子を用いた発光装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、発光素子として固体発光素子である発光ダイオード素子を用いた発光装置は、放熱性に優れた金属製の基板を用い、この基板上に絶縁層および回路パターン層を順に形成するとともに絶縁層および回路パターン層上に開口する収容部を有する反射体を設けている。収容部内には、基板上の絶縁層および回路パターン層が臨んでいる。この収容部内で回路パターン層上に発光ダイオード素子を配設するとともに電気的に接続している。

[0003] また、基板として、白色で反射率の高い榭脂含有材である絶縁基板を用い、発光ダィオード素子力絶縁基板の表面へ向力う光を効率的に反射させて輝度を高くしている。この場合、発光ダイオード素子を絶縁基板上に形成された一方の回路パターン上にマウントして発光ダイオード素子の一方の電極を電気的に接続し、発光ダイォード素子の他方の電極を他方の回路パターン上にワイヤボンディングによって電気的に接続している (例えば、特許文献 1参照。 ) o

[0004] また、基板として、プリント配線基板を用い、このプリント配線基板上に収容部を有する反射体を設け、この反射体の収容部内で、プリント配線基板上に白色フィラーを混入した絶縁性接着剤を介して発光ダイオード素子を配設するとともに、この発光ダィオード素子をプリント配線基板上の回路パターン層にワイヤボンディングによって電気的に接続している。この発光ダイオード素子には、サファイア基板上に半導体が積層され、その表面にワイヤボンディングするための陰極側と陽極側の電極がそれぞれ設けられた、わゆるダブルワイヤタイプが用いられて、る。このタイプの発光ダイオード素子は、表面側へ透光する光に対して裏面側へ透過する光は 2倍程度あるため、裏面側に透過する光を反射率の高ヽ白色フイラ一を混入した絶縁性接着剤で反射させることにより、光を取り出す効率を高めている (例えば、特許文献 2参照。 )₀ 特許文献 1 :特許第 3356069号公報 (第 3頁、図 1)

特許文献 2 :特許第 3329573号公報 (第 4頁、図 1— 3)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 放熱性に優れた金属製の基板を用いる場合、発光ダイオード素子の熱を効率よく逃し、発光ダイオード素子の発光効率の低下を防止できる力この基板上には絶縁層を形成したうえで回路パターン層を形成する必要があるため、反射体の収容部内には絶縁層が臨むことになる。しかし、この絶縁層は光の反射率が低ぐ発光ダイォード素子力基板へ向力う光が吸収されやすいため、発光ダイオード素子の光を取り出す効率が低くなる問題がある。

[0006] また、基板として、白色で反射率の高い榭脂含有材である絶縁基板を用いる場合でも、発光ダイオード素子を回路パターン上にマウントするために、絶縁基板の表面の大部分が反射率の低、回路パターン層で覆われてしま、、発光ダイオード素子から回路パターン層へ向力う光が吸収されやすぐ発光ダイオード素子の光を取り出す効率が低くなる問題がある。

[0007] また、プリント配線基板上に反射率の高い白色フィラーを混入した絶縁性接着剤を介して発光ダイオード素子を配設する場合でも、発光ダイオード素子力反射率の低いプリント配線基板の表面へ向力つた光が吸収されやすぐ発光ダイオード素子の光を取り出す効率が低くなる問題がある。

[0008] 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、発光素子の光の取り出し効率を向上できる発光装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 請求項 1記載の発光装置は、基板と;基板上に設けられた白色の絶縁層と;絶縁層上に設けられた発光素子接続部を有する回路パターン層と;絶縁層上に配設されるとともに回路パターン層の発光素子接続部に電気的に接続された発光素子と;を具備しているものである。

[0010] 基板は、放熱性に優れた金属材料やガラスエポキシ榭脂材料が用いられ、絶縁層を設けるので導電性を有していてもよい。白色の絶縁層には、絶縁性を有する白色榭脂、酸化チタン、アルミナ、シリカ、燐酸カルシウムなどを用いるのが好ましい。回路パターン層は、一般的に、銅箔のパターンが用いられる。発光素子は、例えば、発光ダイオード素子などの固体発光素子が用いられる。

[0011] そして、発光素子力基板側へ向力う光が白色の絶縁層によって効率よく反射し、発光素子の光の取り出し効率が向上する。

[0012] 請求項 2記載の発光装置は、基板と;基板上に設けられた白色の絶縁層と;絶縁層上に設けられた発光素子接続部を有する回路パターン層と;基板の絶縁層および回路パターン層上に設けられるとともに発光素子配設位置に対応して基板の絶縁層および回路パターン層の発光素子接続部上に開口する収容部が設けられ、収容部内の周縁域に回路パターン層の発光素子接続部が位置するように構成された反射体と；収容部内の底面中心域で絶縁層上に配設されるとともに収容部内の周縁域に位置する回路パターン層の発光素子接続部にワイヤボンディングによって電気的に接続された発光素子と；を具備してヽるものである。

[0013] 反射体は、例えば、 PBT (ポリブチレンテレフタレート）や PPA (ポリフタルアミド）、 P C (ポリカーボネート）などの榭脂を基板上に流し込んで一体に成形してもよ!/、。収容部は、凹状で、基板に対して反対側へ向けて漸次拡開する円錐台状に形成してもよい。収容部内には、基板の絶縁層および回路パターン層の発光素子接続部が配置され、発光素子の配設およびワイヤボンディングによる接続を可能としている。発光素子は、サファイア基板上に発光ピークが 450〜460nmの青色の光を発光する例えば窒化ガリウム (GaN)系半導体が積層され、その表面にはワイヤボンディングするための陰極側と陽極側の電極がそれぞれ設けられたいわゆるダブルワイヤタイプを用いてもよい。

[0014] そして、発光素子力基板側へ向力う光が白色の絶縁層によって効率よく反射するとともに反射体によって発光素子の光が反射し、発光素子の光の取り出し効率が向上する。

[0015] 請求項 3記載の発光装置は、請求項 1または 2記載の発光装置において、絶縁層は、基板上の全体に設けられているものである。

[0016] 絶縁層は、絶縁層の材料を基板上の全体に塗布して設けることが可能となり、絶縁層を基板上の必要な位置に正確に設ける場合よりも、容易に設けられる。

[0017] 請求項 4記載の発光装置は、請求項 1ないし 3いずれか一記載の発光装置において、絶縁層の厚みは、 30 μ m力ら 90 μ mの範囲であるものである。

[0018] 絶縁層の厚みが 30 mより薄いと、絶縁層を光が透過し、反射率を低下するとともに、絶縁性能が低下してしまう。また、絶縁層の厚みが 90 /z mより厚いと、絶縁層の熱抵抗が高くなり、放熱性が低下し、発光素子の寿命が短くなつてしまう。

[0019] 請求項 5記載の発光装置は、請求項 1ないし 4いずれか一記載の発光装置において、絶縁層の表面の反射率は、波長 400〜740nm域において 85%以上であるものである。

[0020] 波長 400〜740nm域において絶縁層の表面の反射率が 85%より小さいと、発光素子力基板側へ向力う光を絶縁層で反射させる効率が低くなり、発光素子の光の取り出し効率の十分な向上が得られない。

[0021] 請求項 6記載の発光装置は、請求項 1ないし 5いずれか一記載の発光装置において、発光素子は、透明接着剤によって絶縁層上に固定されているものである。

[0022] 透明接着剤には、透明なエポキシ榭脂ゃシリコーン榭脂などを用いてもよい。透明接着剤を用いることにより、発光素子の光が透過して絶縁層で反射し、銀ペーストを用いる場合に比べて、光の取り出し効率が向上する。

[0023] 請求項 7記載の発光装置は、発光素子接続部を有する金属フレームと;発光素子配設位置に対応して金属フレームの発光素子接続部上に開口する収容部を有し、収容部内の周縁域に発光素子接続部が位置するように金属フレームを配置してインサート成形された白色の基体と;収容部内の底面中心域に配設されるとともに収容部内の周縁域に位置する金属フレームの発光素子接続部にワイヤボンディングによつて電気的に接続された発光素子と；を具備してヽるものである。

[0024] 金属フレームは、導電性を有する銅板などを用いてもよい。白色の基体には、金属フレームをインサート成形するので白色榭脂を用いることが好まし、。

[0025] そして、発光素子から収容部内の底面側へ向かう光が白色の基体によって効率よく反射し、発光素子の光の取り出し効率が向上する。

[0026] 請求項 8記載の発光装置は、請求項 7記載の発光装置において、基体の表面の反射率は、波長 400〜740nm域にお!、て 85%以上であるものである。

[0027] 波長 400〜740nm域にお!、て基体の表面の反射率が 85%より小さ!/、と、発光素子から収容部の底面側へ向かう光を白色の底面で反射させる効率が低ぐ発光素子の光の取り出し効率の十分な向上が得られない。

[0028] 請求項 9記載の発光装置は、請求項 2、 7、 8 、ずれか一記載の発光装置にぉ、て

、収容部内の底面の表面積に対する発光素子接続部の表面積の割合が 50%以下であるものである。

[0029] 収容部内の底面の表面積に対する発光素子接続部の表面積の割合が 50%より大きいと、発光素子から収容部の底面側へ向かう光を白色の底面で反射させる効率が低くなり、発光素子の光の取り出し効率の十分な向上が得られない。

[0030] 請求項 10記載の発光装置は、請求項 2、 7、 8、 9いずれか一記載の発光装置において、発光素子は、透明接着剤によって収容部内の底面中心域に固定されているものである。

[0031] 透明接着剤には、透明なエポキシ榭脂ゃシリコーン榭脂などを用いてもよい。透明接着剤を用いることにより、発光素子の光が透過して基体で反射し、銀ペーストを用いる場合に比べて、光の取り出し効率が向上する。

[0032] 請求項 11記載の発光装置は、請求項 10記載の発光装置において、透明接着剤は、発光素子と収容部内の底面との間から発光素子の周囲に突出して発光素子力の光が出射する突出部を有するものである。

[0033] 突出部は、例えば、発光素子を透明接着剤に押し付けることにより、透明接着剤の一部が発光素子の周囲にはみ出して形成される。透明接着剤がはみ出した際に発光素子の側面に透明接着剤の一部が力かって突出部が形成されても、発光素子の側面から出射する光が側面の突出部を透過し、光が有効に利用される。

[0034] 請求項 12記載の発光装置は、請求項 10または 11記載の発光装置において、発光素子接続部は、収容部内の中心域の発光素子力離反した収容部内の周辺近くに位置されて、るものである。

[0035] 発光素子接続部は、例えば、ワイヤボンディングを許容する範囲内で最小限の寸法であり、この発光素子接続部が収容部内の周辺近くに位置すればよい。発明の効果

[0036] 請求項 1記載の発光装置によれば、基板上に白色の絶縁層および回路パターン層を設け、絶縁層上に発光素子を配設したうえで回路パターン層の発光素子接続部に発光素子を電気的に接続するため、発光素子から基板側へ向かう光を白色の絶縁層によって効率よく反射でき、発光素子の光の取り出し効率を向上できる。

[0037] 請求項 2記載の発光装置によれば、基板上に白色の絶縁層および回路パターン層を設け、これら絶縁層および回路パターン上に設けた反射体の収容部内の中心域で絶縁層上に発光素子を配設するとともに収容部内の周縁域に位置する回路パターン層の発光素子接続部にワイヤボンディングによって電気的に接続するため、発光素子から基板側へ向かう光を白色の絶縁層によって効率よく反射でき、発光素子の光の取り出し効率を向上できる。

[0038] 請求項 3記載の発光装置によれば、請求項 1または 2記載の発光装置の効果に加えて、絶縁層を基板上の全体に設けるため、絶縁層を基板上の必要な位置に正確に設ける場合よりも、製造性を向上できる。

[0039] 請求項 4記載の発光装置によれば、請求項 1ないし 3いずれか一記載の発光装置の効果にカ卩えて、絶縁層の厚みを 30 mから 90 mの範囲とするため、反射率を確保しながら、放熱性を向上させることができる。

[0040] 請求項 5記載の発光装置によれば、請求項 1な!、し 4 、ずれか一記載の発光装置の効果に加えて、絶縁層の表面の反射率は、波長 400〜740nm域〖こおいて 85% 以上であるため、発光素子力基板側へ向力光を白色の絶縁層によって効率よく反射でき、発光素子の光の取り出し効率を向上できる。

[0041] 請求項 6記載の発光装置によれば、請求項 1ないし 5いずれか一記載の発光装置の効果に加えて、発光素子を透明接着剤によって絶縁層上に固定しているため、発光素子の表面側に加えて裏面側からも光を出射するタイプの発光素子の場合でも、発光素子の裏面側力出射する光を透明接着剤で透過させて白色の絶縁層により効率よく反射させることができ、発光素子の光の取り出し効率を向上できる。

[0042] 請求項 7記載の発光装置によれば、収容部内の周縁域に発光素子接続部が位置するように金属フレームを配置して白色の基体をインサート成形し、この基体の収容部内の底面中心域に発光素子を配設するとともに収容部内の周縁域に位置する金属フレームの発光素子接続部にワイヤボンディングによって電気的に接続するため、発光素子力収容部内の底面側へ向力う光を白色の底面によって効率よく反射でき、発光素子の光の取り出し効率を向上できる。

[0043] 請求項 8記載の発光装置によれば、請求項 7記載の発光装置の効果に加えて、基体の表面の反射率は、波長 400〜740nm域において 85%以上であるため、発光素子から収容部内の底面側へ向かう光を白色の底面によって効率よく反射でき、発光素子の光の取り出し効率を向上できる。

[0044] 請求項 9記載の発光装置によれば、請求項 2、 7、 8いずれか一記載の発光装置の効果に加えて、収容部内の底面の表面積に対する発光素子接続部の表面積の割合が 50%以下とすることにより、発光素子の光の取り出し効率をより向上できる。

[0045] 請求項 10記載の発光装置によれば、請求項 2、 7、 8、 9いずれか一記載の発光装置の効果に加えて、発光素子を透明接着剤によって収容部内の底面中心域に固定しているため、発光素子の表面側に加えて裏面側からも光を出射するタイプの発光素子の場合でも、発光素子の裏面側力ゝら出射する光を透明接着剤で透過させて白色の絶縁層や白色の基体により効率よく反射させることができ、発光素子の光の取り出し効率を向上できる。

[0046] 請求項 11記載の発光装置によれば、請求項 10記載の発光装置の効果に加えて、発光素子の周囲に突出する透明接着剤の突出部から発光素子力の光が出射するので、正面からは発光素子に加えてその周囲の突出部も光って見えて発光面積を増大させることができ、発光素子の光の取り出し効率を向上できる。

[0047] 請求項 12記載の発光装置によれば、請求項 10または 11記載の発光装置の効果に加えて、発光素子接続部が収容部内の中心域の発光素子力離反した収容部内の周辺近くに位置するので、発光素子から白色の絶縁層や白色の基体へ向かう光、および透明接着剤を透過して白色の絶縁層や白色の基体で反射する光を反射率の低い発光素子接続部によって反射できなくなるのを低減でき、発光素子の光の取り出し効率を向上できる。

図面の簡単な説明 [0048] [図 1]本発明の第 1の実施の形態を示す発光装置の一部の拡大断面図である。

[図 2]同上発光装置の一部を省略した拡大正面図である。

[図 3]同上発光装置の発光素子および透明接着剤の断面図である。

[図 4]同上発光装置の発光素子および透明接着剤の正面図である。

[図 5]同上発光装置の正面図である。

[図 6]同上発光装置の拡大断面図である。

[図 7]同上発光装置の絶縁層の各厚み毎の反射率および熱抵抗を示す表である。

[図 8]同上発光装置の絶縁層の各厚み毎の温度上昇を示す表である。

[図 9]同上発光装置の絶縁層の各厚み毎の全光束および比率を示す表である。

[図 10]本発明の第 2の実施の形態を示す発光装置の断面図である。

[図 11]同上発光装置の正面図である。

[図 12]波長 460nm域における反射率と発光強度との関係を示すグラフである。

[図 13]サンプル A、 B、 C、 Dについての波長と発光強度との関係を示すグラフである

[図 14]サンプル A、 B、 C、 Dについての発光効率の測定結果の表である。

符号の説明

[0049] 11 発光装置

13 発光素子としての発光ダイオード素子

14 基板

15 絶縁層

16 回路パターン層

16al, 16bl 発光素子接続部としての接続部

17 反射体

19 収容部

21 透明接着剤

22 突出部

31 金属フレーム

32 基体発明を実施するための最良の形態

[0050] 以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

[0051] 図 1ないし図 9に第 1の実施の形態を示し、図 1は発光装置の一部の拡大断面図、図 2は発光装置の一部を省略した拡大正面図、図 3は発光装置の発光素子および透明接着剤の断面図、図 4は発光装置の発光素子および透明接着剤の正面図、図 5は発光装置の正面図、図 6は発光装置の拡大断面図、図 7は発光装置の絶縁層の各厚み毎の反射率および熱抵抗を示す表、図 8は発光装置の絶縁層の各厚み毎の温度上昇を示す表、図 9は発光装置の絶縁層の各厚み毎の全光束および比率を示す表である。

[0052] 図 5および図 6に示すように、発光装置 11は、発光モジュール 12を備え、この発光モジュール 12が例えば照明器具の器具本体などの図示しない発光装置本体に対して着脱可能に取り付けられる。発光モジュール 12には、複数の発光素子としてのチップ状の固体発光素子である発光ダイオード素子 (発光ダイオードチップ） 13がマトリクス状に配列されている。

[0053] 発光ダイオード素子 13は、サファイア基板上に発光ピークが 450〜460nmの青色の光を発光する例えば窒化ガリウム (GaN)系半導体が積層されており、その表面にはワイヤボンディングするための陰極側と陽極側の電極がそれぞれ設けられたいわゆるダブルワイヤタイプが用いられている。このタイプの発光ダイオード素子 13は、表面側へ透光する光に対し、サファイア基板を通じて裏面側へ透過する光が 2倍程度ある特性を有している。

[0054] 図 1に示すように、発光モジュール 12は、放熱性および剛性を有するアルミニウム（ A1)やニッケル (Ni)、ガラスエポキシ榭脂などの平板状の基板 14、この基板 14の一面に形成された白色の絶縁層 15、この絶縁層 15上に形成された回路パターン層 16、これら絶縁層 15および回路パターン層 16上に一体に形成された反射体 17を有している。

[0055] 絶縁層 15は、絶縁性を有する白色榭脂、酸化チタン、アルミナ、シリカ、燐酸カルシゥムなどが用いられ、基板 14の一面の全体を覆って形成されている。絶縁層 15の表面の反射率は波長 400〜740nm域において 85%以上であることが好ましぐ 85% より小さいと、発光ダイオード素子 13から基板 14側へ向力う光を絶縁層 15で反射させる効率が低ぐ発光ダイオード素子 13の光の取り出し効率の十分な向上が得られなくなる。絶縁層 15の厚みは 30 μ m力 90 μ mの範囲が好ましぐ絶縁層 15の厚みが 3 O /z mより薄いと、絶縁層 15を光が透過し、反射率を低下するとともに、絶縁性能が低下してしまい、また、絶縁層 15の厚みが 90 /z mより厚いと、絶縁層 15の熱抵抗が高くなり、放熱性が低下し、発光ダイオード素子 13の寿命が短くなつてしまう。

[0056] 回路パターン層 16には、発光素子配設位置である各発光ダイオード素子 13の配設位置毎に、陰極側と陽極側の回路パターン (配線パターン） 16a, 16bが形成され、その回路パターン 16a, 16bの端部が発光ダイオード素子 13を電気的に接続するための発光素子接続部としての接続部 16al, 16blとして形成されている。回路パターン層 1 6は、例えば、基板 14の絶縁層 15上に Cu層を形成し、回路パターン層 16以外の Cu 層の部分を除去した後、電界メツキによって Cu層上に Ni層および Ag層を形成して構成されている。

[0057] 反射体 17は、例えば PBT (ポリブチレンテレフタレート）や PPA (ポリフタルアミド）、 PC (ポリカーボネート）などの榭脂を基板 14の一面に流し込んで一体に成形されている。各発光ダイオード素子 13の配設位置毎に、各発光ダイオード素子 13を収容する凹部である複数の収容部 19が形成されている。各収容部 19は、基板 14に対して反対側へ向けて漸次拡開する円錐台状に形成されている。収容部 19の周囲には、図示しないレンズを固定するレンズホルダ部 20が同心状に形成されている。

[0058] 図 1および図 2に示すように、各収容部 19内の底面 19aには、その収容部 19の底面 1 9aの中心域を含む大部分に白色の絶縁層 15が臨み、収容部 19の底部の周縁域に回路パターン 16a, 16bの接続部 16al, 16blが位置している。接続部 16al, 16blは、ヮィャボンディングを許容する範囲内で必要最小限の寸法とされ、この接続部 16al, 16 blが収容部 19内の中心域に配設される発光ダイオード素子 13力離反した収容部 1 9内の周辺近くに位置する。そして、収容部 19内の底面 19aの表面積に対する接続部 16al, 16blの表面積の割合は 50%以下であり、 50%より大きいと、発光ダイオード素子 13から収容部 19の底面 19a側へ向力う光を白色の絶縁層 15で反射させる効率が低くなり、発光ダイオード素子 13の光の取り出し効率の十分な向上が得られなくなる。 [0059] 図 3および図 4に示すように、各発光ダイオード素子 13は、収容部 19の底面 19aの中心域で絶縁層 15上に例えば透明なエポキシ榭脂ゃシリコーン榭脂などの透明接着剤 21を用いて固定されている。固定作業では、収容部 19の底面 19aの中心域で絶縁層 15上に透明接着剤 21を塗布し、この透明接着剤 21に発光ダイオード素子 13を押し付ける。このとき、発光ダイオード素子 13と絶縁層 15との間から発光ダイオード素子 13の周囲に透明接着剤 21がはみ出し、発光ダイオード素子 13の周囲に突出部 22 が形成されている。突出部 22は発光ダイオード素子 13の側面の下部側にも力かっており、透明接着剤 21が凝固する際の収縮によって突出部 22の表面が凹面となっている。

[0060] 図 1および図 2に示すように、発光ダイオード素子 13の表面の各電極と各回路パターン 16a, 16bの接続部 16al, 16blとは、ワイヤボンディングによるボンディングワイヤ 2 3によって電気的に接続されて!ヽる。

[0061] 図 1に示すように、各収容部 19には、発光ダイオード素子 13を被覆する被覆層 25が形成されている。この被覆層 25は、発光ダイオード素子 13を被覆する拡散層 26と、この拡散層 26の上層で収容部 19の開口側に配設される蛍光体層 27との 2層に形成されている。

[0062] 拡散層 26は、透光性を有するシリコーン榭脂ゃエポキシ榭脂などの熱硬化性透明榭脂にアルミナ（Al O )や TiO、 BaSO、 SiO、 Y Oなどの拡散剤を配合したもの

2 3 2 4 2 2 3

で、この拡散剤を配合した榭脂を、収容部 19内の発光ダイオード素子 13よりも高い位置まで充填し、熱硬化させることにより形成されている。

[0063] 拡散層 26と蛍光体層 27との接合面 (境界面) 28は、発光ダイオード素子 13側（図 1 では下面側）へ凹面となる湾曲面に形成されている。

[0064] 蛍光体層 27は、透光性を有するシリコーン榭脂ゃエポキシ榭脂などの熱硬化性透明榭脂に発光ダイオード素子 13からの青色発光を受光して黄色に蛍光発光する黄色蛍光体を主体として配合したもので、拡散層 26の熱硬化形成後、蛍光体を配合した榭脂を収容部 19内に充填し、熱硬化させることにより形成されている。蛍光体としては、黄色蛍光体が主体であるが、赤蛍光体なども配合されている。

[0065] なお、発光装置 11とレンズを組み合わせて照明装置を構成できる。 [0066] 次に、発光装置 11の作用を説明する。

[0067] 各陰極側と陽極側の回路パターン 16a, 16b間に外部力所定の直流電圧が印加されると、各発光ダイオード素子 13が青色発光する。この青色発光は、拡散層 26により多方向へ拡散してから蛍光体層 27内に入射し、ここで黄色蛍光体を多方向から励起して黄色に発光させる。そして、発光ダイオード素子 13からの青色光と黄色蛍光体からの黄色光とが混色し、白色光となって収容部 19力外部へ放射される。

[0068] したがって、この発光装置 11では、発光ダイオード素子 13の微小な発光を拡散層 2 6により多方向へ拡散し、多方向から蛍光体層 27の黄色蛍光体を励起させて黄色に発光させ、かっこの黄色光と青色光とを混色させて白色光を発光させるので、白色光の色われ (色むら）を低減できる。

[0069] また、発光ダイオード素子 13力基板 14側へ向力う光を白色の絶縁層 15によって効率よく反射させることができるため、発光ダイオード素子 13の光の取り出し効率を向上できる。

[0070] 特に、収容部 19内の底面 19aの表面積に対する接続部 16al, 16blの表面積の割合は 50%以下であること、および波長 400〜740nm域において絶縁層 15の表面の反射率が 85%以上であることにより、発光ダイオード素子 13から基板 14側へ向力う光を白色の絶縁層 15によって効率よく反射でき、発光ダイオード素子 13の光の取り出し効率をより向上できる。

[0071] また、発光ダイオード素子 13を透明接着剤 21によって収容部 19内の底面 19aの中心域で白色の絶縁層 15上に固定しているため、発光ダイオード素子 13の裏面側から出射する光を透明接着剤 21で透過させて白色の絶縁層 15により効率よく反射させることができ、発光ダイオード素子 13の光の取り出し効率を向上できる。

[0072] し力も、発光ダイオード素子 13の周囲に突出する透明接着剤 21の突出部 22から発光ダイオード素子 13からの光が出射するので、図 4に示すように正面からは発光ダイオード素子 13に加えてその周囲の突出部 22も光って見えて発光面積を増大させることができ、発光ダイオード素子 13の光の取り出し効率を向上できる。

[0073] さらに、透明接着剤 21の突出部 22の表面は凹面であるため、突出部 22の表面から出射する光が多方向に向力つて広がり、発光ダイオード素子 13の光の取り出し効率を向上できる。

[0074] また、接続部 16al, 16blが収容部 19内の中心域の発光ダイオード素子 13から離反した収容部 19内の周辺近くに位置するので、発光ダイオード素子 13から白色の絶縁層 15へ向カゝぅ光、および透明接着剤 21を透過して白色の絶縁層 15で反射する光を反射率の低い接続部 16al, 16blによって反射できなくなるのを低減でき、発光ダイォード素子 13の光の取り出し効率を向上できる。

[0075] また、絶縁層 15を基板 14上の全体に設けるため、絶縁層 15を基板 14上の必要な位置つまり反射体 17の収容部 19の位置にのみ正確に設ける場合よりも、製造性を向上できる。

[0076] また、絶縁層 15の厚みは 30 μ m力ら 90 μ mの範囲が好ましぐ反射率を確保しながら、放熱性を向上させることができる。

[0077] ここで、絶縁層 15の厚みについて、 30 /ζ πι、 90 m、 120 mの各厚みを例にとつて説明する。図 7には、絶縁層 15が 30 m、 90 m、 120 mの各厚みの場合において、波長 460nmでの反射率と、波長 550nmでの反射率と、熱抵抗 (°CZW)とを示す。絶縁層 15の厚みが薄い方が反射率が低下し、一方、絶縁層 15の厚みが厚い方が熱抵抗が高くなる特性がある。

[0078] 発光ダイオード素子 13は、ジャンクション温度を 100°Cで使用した場合の発光ダイオード素子 13の寿命は 40000時間であるので、発光ダイオード素子 13の寿命を長くするにはジャンクション温度を 100°C以下に抑えて使用するのが好ましい。

[0079] 発光ダイオード素子 13の 1チップ当たりの W数が 0. 06Wである場合、 0. 06Wの電力の投入で点灯させた場合の温度上昇は、図 8に示すように、絶縁層 15の厚みが薄い方が熱抵抗が低いために温度上昇が低ぐ一方、絶縁層 15の厚みが厚い方が熱抵抗が高くなるために温度上昇が高くなる。

[0080] 例えば 50001mの光束が得られる発光ダイオード素子を光源とする密閉型照明器具では、器具内の雰囲気温度が 60°C〜70°Cになる。この温度に、上述した温度上昇分を足した値がジャンクション温度となるので、絶縁層 15の厚みが 120 μ mではジヤンクシヨン温度が 100°Cを超えてしまうため、ジャンクション温度を 100°C以下で使用するためには、絶縁層 15の厚みは 90 m以下とする必要がある。 [0081] 一方、絶縁層 15の厚みを薄くした場合、絶縁層 15を光が透過してしまうために反射率が低下してしまう。図 9に絶縁層 15の厚みと発光ダイオード素子 13の 1チップ当たりの全光束 (lm)との関係を示すように、全光束の低下は最大値である絶縁層 15の厚み力 ^20 /ζ πιの場合に対して 10%程度に抑えたいことから、絶縁層 15の厚みは 30 m以上必要であると考えられる。

[0082] したがって、絶縁層 15の厚みは 30 μ m力ら 90 μ mの範囲が好ましぐ反射率を確保しながら、放熱性を向上させることができる。

[0083] 次に、図 10および図 11に第 2の実施の形態を示し、図 10は発光装置の断面図、図 11は発光装置の正面図である。

[0084] 接続部 16al, 16blを有する回路パターン 16a, 16bを構成する金属フレーム 31が用いられ、この金属フレーム 31をモールドして基体 32が形成されている。基体 32は、絶縁性を有する白色榭脂にて形成され、発光ダイオード素子 13の配設位置に対応して金属フレーム 31の接続部 16al, 16bl上に開口する収容部 19を有し、この収容部 19内の周縁域に接続部 16al, 16blが位置するように金属フレーム 31を配置してインサート成形されている。発光ダイオード素子 13は透明接着剤 21によって収容部 19内の底面 19aの中心域で白色の基体 32上に固定されている。そして、その他の構成は第 1の実施の形態と同様である。したがって、この第 2の実施の形態においても、上述した第 1 の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

[0085] 次に、発光ダイオード素子 13の光の取り出し効率の向上について、実験データを参照して説明する。

[0086] 図 12は波長 460nm域における反射率と発光強度との関係を示すグラフである。

[0087] 反射率は、発光ダイオード素子 13を配設する下地素材が金メッキ、銀メツキ、白色榭脂について測定したもので、金メッキは 26. 4%、銀メツキは 53. 7%、白色榭脂は 90. 0%であった。そして、反射率が高いほど、発光強度が高くなる結果が得られた。したがって、下地素材が白色樹脂の場合に、最も反射率、発光強度が高ぐ発光ダイオード素子 13の光の取り出し効率が優れるものであった。

[0088] 図 13はサンプル A、 B、 C、 Dについての波長と発光強度との関係を示すグラフであり、図 14はサンプル A、 B、 C、 Dについての発光効率の測定結果の表である。 [0089] サンプル A、 Cは下地素材が白色樹脂で、発光ダイオード素子 13の固定に透明接着剤 21を用いた本実施例のものであり、サンプル B、 Dは下地素材が金メッキ、発光ダイオード素子 13の固定に銀ペーストを用いた比較例である。サンプル A、 Bは蛍光体層 27の蛍光体の配合比を 10質量％、サンプル C、 Dに対して蛍光体層 27の蛍光体の配合比を 15質量％としている。そして、瞬間分光光度計を用いて各サンプルから 320mmの距離で発光スペクトルを測定し、ゴ-ォを用いて各サンプルから 100m mの距離で全光束を測定した。

[0090] 本実施例の各サンプル A、 Cは、対応する比較例の各サンプル B、 Dに比べて、それぞれ青色域の波長および黄色域の波長とも発光強度が高くなり、それぞれ約 2倍程度の発光効率を得ることができた。また、色温度についても高くなつた。

[0091] したがって、このような高い発光効率は、下地素材を白色榭脂とし、発光ダイオード素子 13の固定に透明接着剤 21を用いることによって得ることができた。

[0092] なお、蛍光体層 27には、反射率 90%以上の微粒子を表面処理して付着させた蛍光体を含有させることにより、蛍光体層 27においても光の拡散効果が得られ、光取り出し効率をより向上できるとともに、色われの発生を低減できる。この場合、微粒子には、蛍光体の粒子よりも小さい、例えばアルミナ、シリカ、燐酸カルシウムなどの高反射率微粒子を用いる。表面処理した蛍光体は、蛍光体層 27に用いられる蛍光体の 0 . 5〜： LO重量％の範囲内とすることが好ましい。 0. 5重量％より少ないと十分な拡散効果が得られず、 10重量％より多いと蛍光体層 27の光の透過の障害となって光の取り出し効率が低下してしまう。

[0093] また、拡散層 26は、必要に応じて設ければよぐつまり、収容部 19内には拡散層 26 を設けず、蛍光体層 27のみを設けるようにしてもよい。

産業上の利用可能性

[0094] 本発明は、照明用や表示用の発光装置などに利用される。

Claims

請求の範囲

[1] 基板と；

基板上に設けられた白色の絶縁層と；

絶縁層上に設けられた発光素子接続部を有する回路パターン層と；

絶縁層上に配設されるとともに回路パターン層の発光素子接続部に電気的に接続された発光素子と；

を具備して、ることを特徴とする発光装置。

[2] 基板と；

基板上に設けられた白色の絶縁層と；

基板の絶縁層および回路パターン層上に設けられるとともに発光素子配設位置に対応して基板の絶縁層および回路パターン層の発光素子接続部上に開口する収容部が設けられ、収容部内の周縁域に回路パターン層の発光素子接続部が位置するように構成された反射体と；

収容部内の底面中心域で絶縁層上に配設されるとともに収容部内の周縁域に位置する回路パターン層の発光素子接続部にワイヤボンディングによって電気的に接続された発光素子と；

を具備して、ることを特徴とする発光装置。

[3] 絶縁層は、基板上の全体に設けられて!/、る

ことを特徴とする請求項 1または 2記載の発光装置。

[4] 絶縁層の厚みは、 30 μ m力ら 90 μ mの範囲である

ことを特徴とする請求項 1な、し 3 、ずれか一記載の発光装置。

[5] 絶縁層の表面の反射率は、波長 400〜740nm域において 85%以上である

ことを特徴とする請求項 1な、し 4 、ずれか一記載の発光装置。

[6] 発光素子は、透明接着剤によって絶縁層上に固定されている

ことを特徴とする請求項 1な、し 5 、ずれか一記載の発光装置。

[7] 発光素子接続部を有する金属フレームと；

発光素子配設位置に対応して金属フレームの発光素子接続部上に開口する収容部を有し、収容部内の周縁域に発光素子接続部が位置するように金属フレームを配置してインサート成形された白色の基体と；

収容部内の底面中心域に配設されるとともに収容部内の周縁域に位置する金属フレームの発光素子接続部にワイヤボンディングによって電気的に接続された発光素子と；

を具備して、ることを特徴とする発光装置。

[8] 基体の表面の反射率は、波長 400〜740nm域において 85%以上である

ことを特徴とする請求項 7記載の発光装置。

[9] 収容部内の底面の表面積に対する発光素子接続部の表面積の割合が 50%以下である

ことを特徴とする請求項 2、 7、 8いずれか一記載の発光装置。

[10] 発光素子は、透明接着剤によって収容部内の底面中心域に固定されている

ことを特徴とする請求項 2、 7、 8、 9いずれか一記載の発光装置。

[11] 透明接着剤は、発光素子と収容部内の底面との間から発光素子の周囲に突出して発光素子からの光が出射する突出部を有する

ことを特徴とする請求項 10記載の発光装置。

[12] 発光素子接続部は、収容部内の中心域の発光素子力離反した収容部内の周辺近くに位置されている

ことを特徴とする請求項 10または 11記載の発光装置。