WO2007088909A1 - 発光装置および発光モジュール - Google Patents

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Daisuke Sakumoto
Mitsuo Yanagisawa
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Kyocera Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device having a light emitting element, and a light emitting module such as an illumination device or a display device including the light emitting device.
  • FIG. 28 there is a light emitting device 9 in which a light emitting element 93 is accommodated in a space 92 formed by an insulating substrate 90 and a frame 91 (see, for example, Patent Document 1).
  • the insulating substrate 90 has a concave portion 94 for mounting the light emitting element 93, and conductor layers 95, 96 are formed on the surface thereof.
  • the conductor layer 95 is electrically connected to the lower surface electrode (not shown) of the light emitting element 93, and the bottom surface 94 A force of the recess 94 is continuously provided up to the lower surface 90 A of the insulating substrate 90.
  • the conductor layer 96 is electrically connected to the upper surface electrode (not shown) of the light emitting element 93 through the wire 97, and is provided continuously from the upper surface 90B to the lower surface 90A of the insulating substrate 90.
  • the frame body 91 has a through space 98 and is joined to the upper surface 90B of the insulating substrate 90.
  • a space 92 for mounting the light emitting element 93 is formed by the concave portion 94 of the insulating substrate 90 and the through space 98 of the frame body 91.
  • a light transmitting portion 99 is provided to protect the light emitting element 93.
  • the light transmitting portion 99 is formed by filling the space 92 with a transparent resin.
  • a light emitting diode that emits blue light is used as the light emitting element 93.
  • a wavelength conversion layer for converting blue light into yellow light is provided on the surface of the light transmitting portion 99 or the light emitting element 93, or a phosphor that emits yellow fluorescence is contained inside the light transmitting portion 99. Be made.
  • Patent Document 2 JP-A-5-175553
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-342732
  • the light emitting device 9 a part of the light emitted from the light emitting element 93 is absorbed by the light transmitting portion 99 when the light transmitting portion 99 is formed of resin. Then, the intermolecular bond of the resin is broken by the energy of the absorbed light, and the material properties such as transmittance, adhesive strength, and hardness of the light transmitting portion 99 are deteriorated with time. Further, when the translucent part 99 is formed by curing an uncured translucent part 99 such as a sol-gel glass or a low-melting glass made of an inorganic material, when the translucent part 99 is cured, Cracks are generated in the light transmitting portion 99 due to the stress caused by the volume shrinkage of the light transmitting portion 99.
  • an uncured translucent part 99 such as a sol-gel glass or a low-melting glass made of an inorganic material
  • a light-emitting element 93 that emits light with a short wavelength such as a light-emitting diode that generates light from the ultraviolet region to the near-ultraviolet region or a blue light-emitting diode, is used.
  • the light transmission part 99 When using a light-emitting element that emits light with a shorter wavelength, which has been developed in recent years, there is a high possibility that the light transmission part 99 will deteriorate in characteristics such as transmittance, adhesive strength, and hardness. Is more likely to deteriorate the characteristics of the translucent part 99.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even when a light-emitting element having a short wavelength of emitted light including an ultraviolet region, a near-ultraviolet region, and a blue region is used.
  • a light emitting device and a light emitting module that can suppress deterioration in characteristics such as transmittance, adhesive strength, and hardness due to light emitted from the optical element, and that do not easily cause deterioration in light emission luminance even after long-term use. The challenge is to provide.
  • the light emitting device of the present invention is made of a translucent inorganic material, and has a container having a concave opening, and is accommodated in the concave opening of the container via a glass bonding material.
  • a light-emitting element having a conductive layer, a light-emitting layer, and a second conductive-type layer, and a light-transmitting inorganic material And a lid that closes the concave opening of the container.
  • the light emitting device of the present invention includes a light emitting element in which a first conductive type layer, a light emitting layer, and a second conductive type layer are formed on a substrate, the second conductive type layer, and the substrate.
  • a light emitting element in which a first conductive type layer, a light emitting layer, and a second conductive type layer are formed on a substrate, the second conductive type layer, and the substrate.
  • One or a plurality of optical members that are bonded in close contact with each other at least on the surface side through a glass bonding material and that are formed of an inorganic material so as to have translucency.
  • the light-emitting device of the present invention comprises a light-emitting element in which a first conductive type layer, a light-emitting layer, and a second conductive type layer are formed on a substrate, and glass. And an optical member that covers at least a part of the emitted part in a close contact state.
  • a light emitting device is made of a translucent inorganic material, has a concave opening, and is accommodated in the concave opening of the container via a glass bonding material.
  • the light-emitting element includes a light-emitting element in which the conductive layer, the light-emitting layer, and the second conductivity-type layer are formed, and a lid that is made of a light-transmitting inorganic material and closes the concave opening of the container. Protected by a container and lid made of light inorganic material.
  • the container and lid made of light-transmitting inorganic material are less likely to break the molecular structure due to light energy from the light-emitting element, and the light-emitting element as compared with the conventional light-emitting device that protects the periphery of the light-emitting element with grease.
  • the possibility that the elements (container and lid) that protect the light emitting element by light from the light will deteriorate due to the light energy is reduced, and the light emission luminance of the light emitting device is prevented from being lowered.
  • the light emitting device according to the present invention can output stable light over a long period of time.
  • the substrate and the second conductivity type layer in the light emitting element is covered with an optical member formed of a light-transmitting inorganic material. . Therefore, at least one of the substrate and the second conductivity type layer in the light emitting element is protected by the optical member.
  • glass is a material that is less susceptible to deterioration in transmittance and mechanical strength compared to rosin. For this reason, even when light from the light emitting element is transmitted through the optical member, even if the light from the light emitting element is absorbed by the optical member, the transmittance of the optical member or The possibility of mechanical strength degradation is very small.
  • the element (optical member) that protects the light emitting element by the light from the light emitting element is deteriorated.
  • the radiant energy of the radiated light, the radiant flux and the radiant intensity are suppressed from decreasing.
  • the light emitting device according to the present invention can output stable light over a long period of time.
  • the light emitting device in the light emitting device according to the present invention, at least a part of a portion of the light emitting element from which light is emitted is covered with an optical member formed of glass. Therefore, the light emitting element is protected by the optical member.
  • the optical member is made of glass, but 230 ⁇ ! It is a material whose molecular structure is not easily broken by light absorption with high transmittance for light with a wavelength of ⁇ 400 nm, and whose transmittance and mechanical strength are difficult to deteriorate.
  • the light-emitting element is disposed around the light-emitting element through a glass bonding material, which is not covered with a glass that is transformed into a solid such as a gel glass or a low melting point glass.
  • the light emitting device can output stable light over a long period of time.
  • a light emitting device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the light-emitting device XI shown in FIGS. 1 to 3 includes an optical member 2 composed of a light-emitting element 1, a container 20 and a lid 21, and external connection terminals 3A and 3B.
  • the light emitting element 1 is accommodated in the space to be stored. That is, in the light emitting device XI, the entire light emitting element 1 is covered with the optical member 2.
  • the light-emitting element 1 includes an n-type semiconductor layer 11, a light-emitting layer 12, and a p-type semiconductor layer 13 on a substrate 10. And is configured to emit light at least laterally.
  • the light emitting element 1 is, for example, a ZnO-based oxide semiconductor light emitting diode, and is configured to emit light having a wavelength of 230 ⁇ m to 450 nm.
  • the light-emitting element 1 can be other than a ZnO-based oxide semiconductor light-emitting diode, such as a silicon carbide (SiC) compound semiconductor, a diamond compound semiconductor, or a boron nitride compound semiconductor.
  • the type of the light-emitting element 1 to be used may be appropriately selected according to the wavelength of light emitted from the light-emitting device XI.
  • First and second element electrodes 14 and 15 are formed on the lower surface 10 A of the substrate 10 and the upper surface 13 A of the p-type semiconductor layer 13. These first and second element electrodes 14 and 15 apply a voltage between the n-type semiconductor layer 11, the light-emitting layer 12 and the p-type semiconductor layer 13 in order to emit light from the light-emitting layer 12. belongs to.
  • the first and second element electrodes 14 and 15 are formed of a transparent material when light needs to be transmitted, and formed of a highly reflective material when light needs to be reflected. .
  • the material for forming the first and second element electrodes 14 and 15 includes ITO (Indium Tin Oxide) glass or oxide when the first and second element electrodes 14 and 15 are formed transparently.
  • a zinc-based transparent conductive film, SnO 2 or In 2 O, which is an oxide of indium (In) and tin (Sn) is used. Also the first and second
  • the reflectivity is high with respect to light having a wavelength of 230 nm to 450 nm such as aluminum, rhodium, silver, etc., and metals and alloys are used.
  • the optical member 2 has a function of protecting the light emitting element 1. Further, the optical member 2 has a function of guiding the light emitted from the light emitting element 1 to the outside.
  • the optical member 2 includes a container 20 and a lid 21.
  • the container 20 is formed of a bottomed box shape having a light transmitting property and having a concave portion 22 and an upper opening 23 by an inorganic material.
  • an inorganic material for example, quartz glass, optical glass containing boric acid and silicic acid, quartz, sapphire, or meteorite can be used.
  • the concave portion 22 is a space in which the light emitting element 1 is accommodated, and has a larger volume than the light emitting element 1. ing. In the recess 22, the light emitting element 1 is accommodated in a state where the glass bonding material 4 is interposed between the inner surface 24 of the recess 22 and the side surface of the light emitting element 1.
  • the glass bonding material 4 has translucency, and is made of a material having a refractive index smaller than that of the optical member 2, for example.
  • a glass bonding material 4 for example, it is mineralized by using a melting or hydrolysis reaction that has a high transmittance with respect to light having a wavelength of 230 nm to 450 nm, such as sol-gel glass, water glass, and low-melting glass. It is possible to use a bonding material composed of a translucent inorganic material.
  • the lid 21 seals the upper opening 23 of the container 20, and is made translucent by an inorganic material such as quartz glass, optical glass containing boric acid and silicic acid, quartz, sapphire, or meteorite. It is formed in a plate shape.
  • the light-transmitting inorganic material for forming the lid 21 include, for example, quartz glass for forming the container 20, optical glass containing boric acid and silicic acid, crystal. The same inorganic materials can be used.
  • the lid 21 is fixed to the container 20 via a bonding material 40 made of an inorganic material such as sol-gel glass, low-melting glass, water glass, or solder.
  • a bonding material 40 made of an inorganic material such as sol-gel glass, low-melting glass, water glass, or solder.
  • a light-transmitting inorganic material cover such as sol-gel glass, low-melting-point glass, or water glass is provided between the inner surface 25 of the lid 21 and the upper surface of the light-emitting element 1.
  • a glass bonding material 4 is intervening.
  • the bonding material 40 may be omitted.
  • the external connection conductors 3A and 3B are portions that are electrically connected to wiring and terminals of the mounting board when the light emitting device XI is mounted on a predetermined mounting board.
  • the external connection conductor 3A passes through the bottom wall container 20A of the container 20, and both end portions 30A and 31A also project the bottom wall container 2OA force of the container 20. That is, the end 30A is conductively connected to the first electrode 14 of the light emitting element 1, and the end 30B is exposed in a state of protruding from the container 20.
  • the external connection conductor 3B penetrates the lid 21, and both end portions 30B and 31B protrude from the lid 21. ing.
  • the end 30B is conductively connected to the second electrode 15 of the light emitting element 1, and the end 31B is exposed in a state of protruding from the lid 21. Further, since the external connection conductors 3A and 3B are arranged in the direction perpendicular to the light emitted from the light emitting element 1, the light absorption by the external connection conductors 3A and 3B is reduced, and the light emitting device XI optical output is improved
  • the entire light-emitting element 1 is surrounded by an optical member 2 (20, 21) formed of quartz glass, optical glass containing boric acid and silicic acid, quartz crystal, sapphire, or meteorite. It is. Therefore, in the light emitting device XI, the light emitted from the light emitting element 1 is around the light emitting element 1 (the optical member 2 (20, 21)) compared to the optical member 2 (20, 21) formed by the resin. Even if absorbed in, the molecular structure is not easily broken by this light energy. Therefore, compared with the conventional light emitting device 9 (see FIG.
  • the light emitting element 1 is disposed inside the container 20 in which the concave portion 22 is formed, and the gap between the light emitting element 1 and the inner surfaces 23 and 25 is filled with the glass bonding material 4 and sealed with the lid 21.
  • the stress generated by the volume shrinkage in the manufacturing process of the light emitting device XI is limited to the glass bonding material 4.
  • a solid optical member 2 (20, 21) is prepared in advance, and when the light-emitting element 1 is placed inside the container 20, the light-emitting element 1 emits light.
  • the gap between the element 1 and the inner surfaces 23, 25 is made as thin as possible, and the gap is filled with the glass bonding material 4 and cured.
  • the member that undergoes volume shrinkage in the manufacturing process of the light-emitting device XI is limited to the glass bonding material 4, and the glass bonding material 4 filled in the gap is made as small as possible to generate the glass bonding material 4. Cracks can be suppressed.
  • the possibility that the transmittance and mechanical strength of the element (the optical member 2 (20, 21)) that protects the light emitting element 1 by the light from the light emitting element 1 is deteriorated is reduced, and the light emission luminance of the light emitting device XI is reduced. Is suppressed, and cracks generated in the optical member 2 (20, 21) and the glass bonding material 4 in the manufacturing process of the light emitting device are suppressed. As a result, the light emitting device XI can output stable light over a long period of time.
  • the glass bonding material 4 preferably has a thickness of 0.05 to: Lmm.
  • the thickness is less than 0.05 mm, the mechanical properties such as the adhesive strength and hardness of the glass bonding material 4 are remarkably lowered, and the optical member 2 (20, 2) is subjected to a physical impact on the light emitting device XI. As soon as 1) is detached from the light emitting element 1 and the glass bonding material 4 is easily cracked, the light output of the light emitting device XI is reduced.
  • the glass bonding material 4 can normally operate the light-emitting device XI, which preferably has a thickness of 0.05 to Lmm, over a long period of time.
  • the light emitting element 1 and the optical member 2 (20, 21) are in close contact with each other through the glass bonding material 4, the light emitting element 1 and the optical member 2 (20 , 21) the possibility of gas remaining is reduced. Therefore, the possibility that the light from the light emitting element 1 is reflected between the light emitting element 1 and the optical member 2 is reduced as compared with the case where gas remains between the light emitting element 1 and the optical member 2. . Thereby, in the light emitting device XI, the light from the light emitting element 1 can be efficiently emitted to the optical member 2 (20, 21).
  • the refractive index of the glass bonding material 4 is set to be smaller than the refractive index of the optical member 2 (20, 21)
  • the light emitting element 1 is formed at the interface between the glass bonding material 4 and the optical member 2 (20, 21).
  • Snell's law light from the light is incident on the optical member 2 (20, 21) non-reflectingly, and a part of the light reflected at the interface between the optical member 2 (20, 21) and the external gas is reflected.
  • a part of the light is totally reflected and emitted to the side according to Snell's law.
  • the optical member 2 (20, 21) is in close contact with the light emitting element 1 through the glass bonding material 4
  • the light from the light emitting element 1 is transmitted to the optical member 2 (20 , 21) can be introduced more efficiently, and the light output of the light emitting device XI can be improved.
  • the light emitting module 5 shown in FIGS. 4 and 5 can be used as a lighting device or a display device, and includes a plurality of light emitting devices 6 and an insulating substrate 7.
  • the plurality of light-emitting devices 6 are formed by surrounding the light-emitting element 60 with an optical member 61 in the same manner as the light-emitting device XI described above (see FIGS. 1 to 3), and as a whole a rectangular parallelepiped shape. It is formed.
  • the optical member 61 has a container 62 and a lid 63.
  • the container 62 and the lid 63 are provided with external connection terminals 64 and 65 through the container 62 and the lid 63.
  • the insulating substrate 7 is used for positioning and fixing the plurality of light emitting devices 6 and for supplying driving power to each light emitting device 6.
  • the insulating substrate 7 has a first substrate 71 in which a plurality of through holes 70 are formed, and a second substrate 72 in which wiring (not shown) is formed in a pattern.
  • the plurality of through holes 70 of the first substrate 71 are for housing the light emitting device 6, and are arranged in a matrix.
  • a pair of terminals 73 and 74 for contacting the electrodes 62 and 63 of the light emitting device 6 are provided on the inner surface of each through hole 70 so as to face each other. That is, in a state where the light emitting device 6 is accommodated in each through hole 70, a plurality of light emitting devices 6 are arranged in a matrix, and the electrodes 62 and 63 of each light emitting device 6 and a pair of terminals 73, 7 4 is in a conductive connection state.
  • the wiring (not shown) of the second substrate 72 is conductively connected to the pair of terminals 73 and 74 of the first substrate 71. This wiring is further conductively connected to a terminal 75 provided on the side surface of the second substrate 72.
  • the wiring pattern is designed according to the driving mode of the plurality of light emitting devices 6 in the light emitting module 5, for example.
  • each light emitting element device 6 can be driven individually, so that wiring is formed so that each light emitting device 6 can be driven individually. Is done.
  • each light emitting device 6 is not necessarily configured to be individually drivable. For example, all the light emitting devices 5 can be simultaneously driven, or a plurality of light emitting devices 5 are grouped into a plurality of groups. It is possible to drive each group, and the wiring is patterned so that such driving is possible.
  • the same light emitting device XI as described above (see FIGS. 1 to 3) is used. That is, the light-emitting device 6 uses the light from the light-emitting element 60. Therefore, since the deterioration of the optical member 61 (62, 63) is reduced, the light emitting module 5 using such a light emitting device 6 can output stable light over a long period of time.
  • the first substrate 71 is provided with a plurality of through holes 70, and the light emitting device 6 accommodated in the through holes 70 is disposed on the surface of the insulating substrate. On the other hand, it may be simply implemented.
  • FIGS. 6 (a) and 6 (b) show other examples of the containers 26 and 27 in the optical member.
  • These containers 26 and 27 are composed of cylindrical members 26A and 27A having through spaces 26Aa and 27Aa and plate-like members 26B and 27B, and as a whole, similar to the container 20 of the light emitting device XI described above. It is formed in a bottomed box shape.
  • the cylindrical members 26A, 27A have through spaces 26Aa, 27Aa for accommodating the light emitting elements.
  • the cylindrical member 26A (see FIG. 6 (a)) of the container 26 is integrally formed, and the cylindrical member 27A (see FIG. 6 (b)) of the container 27 is composed of four flat plates 27Ab, It consists of 27Ac.
  • the plate-like members 26B and 27B are for closing the lower openings 26Ad and 27Ad of the cylindrical members 26A and 27A.
  • the light emitting devices X2 and X3 shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) have a configuration in which phosphors 28Aa and 29Aa are dispersed in the containers 28A and 29A of the optical members 28 and 29, respectively.
  • the phosphor 28Aa is dispersed throughout the container 28A in the optical member 28
  • the light emitting device X3 shown in FIG. 7 (b) is a phosphor 29Aa. Is selectively dispersed on the outer surface portion of the container 29A in the optical member 29.
  • the phosphors 28Aa and 29Aa to be contained in the containers 28A and 29A of the optical members 28 and 29 are selected according to the wavelength (color) of light to be emitted from the light emitting devices X2 and X3.
  • the phosphors 28Aa and 29Aa have a light emission peak in the wavelength range of 400 to 500 nm for the light emitted from the light emitting device 1.
  • a third phosphor is used that converts it into light. Examples of the first phosphor include (Sr, Ca, Ba, Mg) (PO) CI: Eu or BaMgAl 2 O: Eu.
  • SrAl 2 O Eu
  • ZnS Cu
  • A1 SrGa S: Eu
  • Examples of the phosphor include SrCaS: Eu or La O S: Eu, LiEuW O.
  • the light emitting element 1 when white light is emitted from the light emitting devices X2 and X3 using the first to third phosphors, the light emitting element 1 has a light emission intensity peak in the wavelength range of 230 to 450 nm, for example.
  • a light-emitting element 1 include compound semiconductor light-emitting diodes such as ZnO-based oxide semiconductors, silicon carbide (SiC) -based compound semiconductors, diamond-based compound semiconductors, and boron nitride-based compound semiconductors. .
  • a light emitting element 1 that emits blue light
  • phosphors 28Aa and 29Aa that convert blue light into yellow light
  • Ce cerium
  • YAG aluminum garnet phosphor
  • Eu alkaline earth metal orthosilicate phosphor activated with divalent europium (Eu)
  • white light is emitted from light emitting devices X2 and X3. You can do it! /
  • the phosphor 28Aa is dispersed throughout the container 28A in the optical member 28, the optical member 28 (container 28) in which the phosphor 28Aa is dispersed. A) can be easily formed. That is, the light emitting device X2 has an advantage that the optical member 28 (28A) can be easily manufactured.
  • the phosphor 29Aa is selectively dispersed on the outer surface of the container 29A in the optical member 29. The optical path difference between the light traveling in the direction and the light traveling in the direction inclined from the horizontal direction is reduced.
  • the difference in wavelength conversion between the light transmitted in the horizontal direction and the light transmitted obliquely is reduced, so that a part of the light from the light emitting element 1 is transmitted as it is, while a part of the light is transmitted.
  • the wavelength of the light is converted and the mixed color is emitted, it is possible to suppress the color unevenness and to emit the light having the uniform overall power.
  • the type of phosphors 28Aa and 29Aa to be used is appropriately selected. By doing so, light other than white light can also be emitted, and if necessary, the lid 28B, 29B of the optical material 28, 29B may contain light 28Aa, 29Aa force S, and The phosphors 28Aa and 29Aa for the bottom walls 28Ab and 29Ab in the containers 28A and 29A of the optical members 28 and 29 may be omitted. Furthermore, instead of the phosphors 28 Aa and 29 Aa being dispersed in the containers 28 A and 29 A of the optical members 28 and 29, a wavelength conversion layer containing the phosphor may be provided on the outer surfaces of the optical members 28 and 29.
  • a light emitting device X4 shown in FIG. 8 is configured to be surface-mountable, and includes a light emitting element 180 and an optical member 181 formed in a hollow shape.
  • the light-emitting element 180 is the same as the light-emitting element 1 (see FIGS. 1 to 3) of the light-emitting device XI according to the first embodiment of the present invention described above, and includes electrodes 180A and 180B. Have.
  • the light emitting element 180 is housed inside the optical member 181 with a glass bonding material 182 interposed between the outer surface thereof and the inner surface of the optical member 181. That is, in the light emitting device X4, the entire light emitting element 180 is surrounded by the optical member 181.
  • the refractive index of the glass bonding material 182 is smaller than the refractive index of the optical member 181.
  • a material for forming the glass bonding material 182 the same material as the light emitting device XI described above (see FIGS. 1 to 3) can be used.
  • the optical member 181 has a configuration in which the upper opening 183A of the container 183 is closed with a lid 184, and the optical member 181 is formed of a translucent inorganic material as a whole having translucency.
  • the inorganic material for forming the optical member 181 the same material as the light emitting device XI (see FIGS. 1 to 3) described above can be used.
  • the lid 184 is provided with a lead 185A that is electrically connected to the electrode 180A of the light emitting element 180.
  • the container 183 is formed in a bottomed box shape by closing the lower opening 186A of the cylindrical member 186 with the mounting substrate 187.
  • a lead 185B extending in the vertical direction is formed on the inner surface 186B of the cylindrical member 186. This lead 185B contacts the lead 185A of the lid 184. It is touched.
  • the mounting substrate 187 is for mounting the light emitting element 180 and for closing the lower opening 186A of the tubular member 186.
  • the mounting board 187 is formed with external connection conductors 188 and 189.
  • the external connection conductors 188 and 189 are the upper surface conductor portions 188A and 189A that are conductively connected to the electrodes 180A and 180B of the light emitting element 180, and the lower surface conductor portions that are conductively connected to the wiring of an object to be mounted such as a circuit board. 188B and 189B, and side conductor portions 188C and 189C connecting the upper conductor portions 188A and 189A and the lower conductor portions 188B and 189B.
  • Upper surface conductor 188A is conductively connected to electrode 180B of light emitting element 180 via a conductive bonding material such as solder or conductive grease.
  • the upper conductor portion 189A is electrically connected to the electrode 180A of the light emitting element 180 via the leads 185A and 185B.
  • the light emitting element 180 is surrounded by the optical member 181 formed of glass, and the glass bonding material 182 is interposed between the inner surface of the optical member 181 and the surface of the light emitting element 180. Yes. Therefore, similarly to the light-emitting device XI described above (see FIGS. 1 and 2), the light emitted from the light-emitting element 180 can be efficiently guided to the optical member 181. Further, since the refractive index of the optical member 181 is larger than the refractive index of the glass bonding material 182, when light enters the optical member 181 from the glass bonding material 182, it occurs at the interface between the glass bonding material 182 and the optical member 181.
  • Reflection is reduced, and light from the light emitting element 180 can be guided to the optical member 181 more efficiently.
  • some of the light reflected at the interface between the optical member 181 and the external gas is totally reflected at the interface between the glass bonding material 182 and the optical member 181 according to Snell's law. Radiated towards.
  • light absorption by the light emitting element 180 is reduced, and the amount of light emitted outside the light emitting device X4 is increased.
  • the light from the light emitting element 180 can be more efficiently introduced into the optical member 181 through the glass bonding material 182 and the light output of the light emitting device X4 can be improved.
  • a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 and FIG.
  • the light-emitting device Yl shown in FIGS. 10 and 11 includes the light-emitting element 1 and the optical member 42, and is configured to emit at least the outer surface force light of the optical member 42.
  • the optical member 42 is provided on the side surface 1B of the light-emitting element 1 with a glass bonding material 421 interposed therebetween.
  • the optical member 42 has a function of protecting the light emitting element 1 and also has a function of guiding light emitted from the light emitting element 1 to the outside.
  • This optical member 42 has a through space 420 in which the light emitting element 1 is accommodated, and is formed into a cylindrical shape having translucency as a whole by glass.
  • a glass material for forming the optical member 42 for example, quartz glass, optical glass containing boric acid and silicic acid, crystal, sapphire, or meteorite can be used.
  • the through space 420 is formed in a rectangular parallelepiped shape corresponding to the external shape of the light-emitting element 1, and the glass bonding material 421 is interposed between the inner surface and the side surface of the light-emitting element 1.
  • the optical element 2 is accommodated. In a state where the light emitting element 1 is accommodated in the through space 420, the periphery of the substrate 10, the n-type semiconductor layer 11, the light emitting layer 12, and the p type semiconductor layer 13 is surrounded by the optical member 42, and the light emitting device Y1 As a whole, it has a substantially rectangular shape.
  • the optical member 42 need not necessarily cover the entire side surface of the light-emitting element 1 as long as it covers the portion of the side surface of the light-emitting element 1 where light is emitted.
  • the optical member 42 may be formed in a form in which the periphery of the n-type semiconductor layer 11, the light emitting layer 12, and the p-type semiconductor layer 13 is selectively surrounded, for example. Good.
  • a diffraction grating having a pyramid shape, a cylindrical shape, a quadrangular prism shape, or the like is provided on the outer surface, or the outer surface is blasted or polished. By roughening the surface by polishing or the like, reflection loss can be further suppressed, and light can be efficiently led from the optical member 42 to the external gas.
  • the arithmetic average roughness of the outer surface is from 0.1 to: LOO / zm preferred arithmetic average roughness is less than 0: Lm, and arithmetic average roughness is greater than 100 / zm
  • the glass bonding material 421 has translucency and is made of a material having a refractive index larger than that of the optical member 42 having a refractive index smaller than that of the light emitting element 1, for example.
  • a glass bonding material For example, sol-gel glass, low-melting glass, or water glass adhesive is used.
  • the light emitting device Y1 is used by being mounted on a circuit board 43 or the like.
  • the electrode 14 is conductively connected to the wiring 430 of the circuit board 43 via a conductive bonding material such as solder, and the electrode 15 is conductively connected to the wiring 431 of the circuit board 43 via the wire 432.
  • a conductive bonding material such as solder
  • the light emitting device Y1 is a conventional light emitting device that protects the periphery of the light emitting element 1 with grease even if the light emitted from the light emitting element 1 is absorbed around the light emitting element 1 (optical member 42). Compared to device 9 (see Fig.
  • the possibility of degradation of transmittance and mechanical strength due to light energy is very small.
  • the possibility that the element (optical member 42) protecting the light emitting element 1 is deteriorated by the light emitted from the light emitting element 1 is reduced, and the decrease in the light emission luminance of the light emitting device Y1 can be reduced.
  • the light emitting device Y1 can output stable light over a long period of time.
  • the probability that the light of the light emitting element 1 incident on the optical member 42 is led to the external gas while being reflected by the outer surface. Will increase.
  • the light of the light emitting element 1 is efficiently led out to the external gas from the optical member 42, and the amount of light emitted from the light emitting device Y1 increases.
  • the light emitting device Y1 can efficiently emit the light from the light emitting element 1 to the optical member.
  • the heat applied in the manufacturing process of the light-emitting device Y1, the mounting process on the circuit board 43, and the operating environment, and the thermal expansion of each member Because the coefficient difference can reduce cracks generated in the optical member 42 and the glass bonding material 421, the light emitting device Y1 can output stable light over a long period of time.
  • the refractive index of the glass bonding material 421 when the refractive index of the glass bonding material 421 is set smaller than the refractive index of the light emitting element and larger than the refractive index of the optical member 42, the interface between the light emitting element 1 and the glass bonding material 421, and the glass Since reflection loss at the interface between the bonding material 421 and the optical member 42 can be suppressed, the light from the light emitting element 1 can be introduced into the optical member 42 more efficiently.
  • the light emitting module 4 shown in FIG. 13 is configured to be surface-mountable, and includes a light emitting device 440 and a wiring board 441.
  • the light emitting device 440 is the same as the light emitting device Y1 (see FIGS. 10 and 11) according to the fourth embodiment of the present invention, and includes a light emitting element 442 and an optical member 443.
  • the light emitting device 440 has a configuration in which the light emitting element 442 is surrounded by the optical member 443 by accommodating the light emitting element 442 in the through space 444 of the optical member 443.
  • a glass bonding material 445 is interposed between the inner surface of the through space 444 and the side surface of the light emitting element 442, and the light emitting element 442 is in close contact with the inner surface of the optical member 443.
  • the light emitting element 442 further includes electrodes 446A and 446B, and these electrodes 446A and 446B are exposed above and below the through space 444.
  • the optical member 443 is made of glass and has a refractive index lower than that of the glass bonding material 445.
  • the glass bonding material 445 has a refractive index smaller than that of the light emitting element 442. Note that as the material for forming the optical member 443 and the glass bonding material 445, the same materials as those of the light emitting device Y1 described above (see FIGS. 10 and 11) can be used.
  • the wiring board 441 is formed by forming the external connection conductors 448A and 448B forces S on the surface of the insulating base material 447.
  • the external connection conductors 448A and 448B are the upper conductor portions 448Aa and 448Ba that are conductively connected to the electrodes 446A and 446B of the light emitting device 440, and the lower conductor portion 448Ab that is conductively connected to the wiring of the mounted object such as a circuit board.
  • 448Bb and top conductor 448Aa It has ⁇ J surface conductors 448Ac, 448Bc that connect between 448Ba and the lower surface conductors 448Ab, 448Bb.
  • Upper surface conductor portion 448Aa is conductively connected to electrode 446A of light emitting element 442 via conductive bonding material 449A such as solder or conductive grease.
  • conductive bonding material 449A such as solder or conductive grease.
  • the upper surface conductor portion 448Ba is conductively connected to the electrode 446B of the light emitting element 442 through the wire 449B.
  • the light emitting element 442 is surrounded by the optical member 443 formed of glass, and a glass bonding material is provided between the inner surface of the optical member 443 (through space 444) and the side surface of the light emitting element 442. 445 is interposed. Therefore, similarly to the light emitting device Yl described above (see FIGS. 10 and 11), the light emitted by the light emitting element 442 can be efficiently guided to the optical member 443.
  • the refractive index of the optical member 443 in which the refractive index of the glass bonding material 445 is smaller than that of the light emitting element 442 is smaller than that of the glass bonding material 445, it extends from the light emitting element 442 to air having a refractive index of 1, for example.
  • the refractive index of the optical member 443 in which the refractive index of the glass bonding material 445 is smaller than that of the light emitting element 442 is smaller than that of the glass bonding material 445, it extends from the light emitting element 442 to air having a refractive index of 1, for example.
  • reflection loss at each interface of the light emitting element 442, the glass bonding material 445, the optical member 443, and the air is suppressed, and the light from the light emitting element 442 can be emitted more efficiently to the outside. Therefore, the light output of the light emitting device 440 can be improved.
  • the light emitting module 44 'shown in FIG. 14 includes the light emitting device 44 (and the wiring board 441, and can be surface-mounted, so that the light emitting module 44 described above (see FIG. 13).
  • the light emitting device 440 ′ is mounted so that the outer surface 443 of the optical member 443 faces the wiring board 441. It ’s different!
  • the light-emitting device 44 is a force having the same basic configuration as the light-emitting device Y1, 440 described above (see FIGS. 10, 11, and 13).
  • the electrodes 44 6A 'and 446B' have different structural strengths, that is, the electrodes 446A 'and 446B' and the self-wires are connected to the upper surface conductors 448Aa and 448Ba of the external connection conductors 448 ⁇ and 448 ⁇ on the substrate 441.
  • the optical member 443 is provided so as to extend to the surface 443B of the optical member 443 so as to ensure a conductive connection.
  • the light emitting device 44 (has electrodes 446A ′ and 446B ′ extending downward from the light emitting element 442 and mounted on the wiring board 441.
  • the electrodes 446A ′ and 446B ′ and the upper surface conductor portions 448Aa, 448Ba and Are electrically connected via conductive bonding materials 449A 'and 449B'.
  • the light emitted from the light emitting element 442 is glass-bonded. 13 is efficiently guided to the optical member 443, and light absorption by the wire 449B in the light emitting device 440 in Fig. 13 is eliminated.As a result, on the irradiation surface when the light emitting device 44 (is used as a lighting device, The shadow of the wire 449B disappears and the outer surface force of the optical member 443 also increases the amount of light that is emitted upward, which makes it possible to improve the luminance of the light emitting device 44 (and the light emitting module 44 ′.
  • the light emitting devices according to the fourth to sixth embodiments and the light emitting devices employed in the light emitting modules are not limited to those described with reference to Figs. Various changes can be made.
  • the light emitting device can be configured as shown in FIGS. 15 to 18, and in this case as well, the same operational effects as the previous light emitting device Y1 (see FIGS. 10 and 11) can be achieved.
  • the optical member 442A is composed of four plate-like elements 422A and 423A, and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape as a whole.
  • the optical member 442A includes four plate-like elements 422A and 423A, but the function is the same as that of the optical member 42 formed in a cylindrical shape (see FIGS. 10 and 11).
  • the light emitting device Y3 shown in FIG. 17 has an optical member 42B formed in a cylindrical shape. In such a light emitting device Y3, since the outer surface 424B of the optical member 42B is curved, the light emitted from the light emitting element 1 can be emitted substantially uniformly from the outer surface 424B of the optical member 42B.
  • the light emitting devices Y4 and Y5 shown in FIGS. 18 (a) and 18 (b) are obtained by dispersing a phosphor 425 in optical members 42C and 42D.
  • the phosphor 425 is dispersed throughout the optical member 42C.
  • the light emitting device Y5 shown in FIG. The light body 425 is selectively dispersed on the outer surface portion of the optical member 42D.
  • the phosphors 425 contained in the optical members 42C and 42D are selected according to the wavelength (color) of light to be emitted from the light emitting devices Y4 and Y5. For example, when white light is emitted from the light emitting devices Y4 and Y5, the phosphor 425 converts the light emitted from the light emitting element 1 into light having a peak of emission intensity in the wavelength range of 400 to 500 nm.
  • a phosphor is used.
  • As the first phosphor for example, (Sr, Ca, Ba, Mg) (PO) CI: Eu or
  • SrCaS Eu or La O S: Eu, LiEuW O can be mentioned.
  • the light emitting element 1 when white light is emitted from the light emitting devices Y4 and Y5 using the first to third phosphors, the light emitting element 1 has a light emission intensity peak in the wavelength range of 230 to 400 nm, for example. One that emits light having at least one is used.
  • An example of such a light emitting device 1 is a ZnO-based oxide semiconductor light emitting diode.
  • a light emitting element 1 that emits blue light and a phosphor 425 that converts blue light into yellow light such as yttrium aluminum garnet activated by cerium (Ce) are used. Is based on alkaline earth metal orthosilicate phosphors activated with divalent europium (Eu), thereby producing white light from the light-emitting devices Y4 and Y5. The light may be emitted.
  • the optical member 42C in which the phosphor 425 is dispersed can be easily formed. Is possible. That is, the light emitting device Y4 has an advantage that the optical member 42C can be easily manufactured.
  • the light emitting device Y5 shown in FIG. 18 (b) since the phosphor 425 is selectively dispersed on the outer surface portion of the optical member 42D, the light traveling horizontally through the optical member 42D and the horizontal The optical path difference becomes small between the light traveling in the direction inclined from the direction.
  • the difference in the amount of wavelength conversion between the light transmitted in the horizontal direction and the light transmitted obliquely becomes small, so that part of the light emitted by the light emitting element 1 is transmitted as it is,
  • the wavelength of some of the light is converted and the mixed color is emitted, it is possible to suppress the color unevenness and emit the same color light from the whole.
  • the light emitted from the light emitting element 1 is efficiently incident on the optical member 42D without being blocked by the phosphor 425, the phosphor 425 excited by the light of the light emitting element 1 increases, The light output of light-emitting device Y5 increases.
  • the light-emitting devices Y4 and Y5 can be configured to emit light other than white by appropriately selecting the type of phosphor 425 to be used, and the optical members 42C and 42D.
  • a wavelength conversion layer containing the phosphor may be provided on the outer surface of the optical members 42C and 42D.
  • the light emitting module 45 shown in FIGS. 19 and 20 can be used as a lighting device or a display device, and includes a plurality of light emitting devices 46 and an insulating substrate 47.
  • the plurality of light-emitting devices 46 are formed by surrounding the light-emitting element 460 with an optical member 461 in the same manner as the light-emitting devices Yl and Y2 described above (see FIGS. 10, 11, and 16). The whole is formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • an optical member 461 containing a phosphor is used depending on the purpose (see the light-emitting devices Y4 and Y5 in FIGS. 18A and 18B).
  • the insulating substrate 47 is used for positioning and fixing the plurality of light emitting devices 46 and supplying driving power to the light emitting devices 46.
  • the insulating substrate 47 includes a first substrate 471 in which a plurality of through holes 470 are formed, and a second substrate 472 in which wiring (not shown) is formed in a pattern.
  • the plurality of through holes 470 of the first substrate 471 are spaces in which the light emitting device 46 is accommodated, and are arranged in a matrix.
  • a pair of terminals 473 and 474 for contacting the electrodes 462 and 463 of the light emitting device 46 are provided on the inner surface of each through hole 470 so as to face each other.
  • a plurality of light emitting devices 46 are arranged in a matrix, and the electrodes 462, 463 and the through holes 470 of each light emitting device 46 are arranged.
  • the pair of terminals 473 and 474 are in a conductive connection state.
  • the wiring (not shown) of the second substrate 472 is conductively connected to the pair of terminals 473 and 474 of the first substrate 471.
  • the wiring is further conductively connected to a terminal 75 provided on the side surface of the second substrate 472.
  • the wiring pattern is designed according to the driving mode of the plurality of light emitting devices 46 in the light emitting module 45, for example.
  • each light emitting element device 6 can be driven individually, so that the wiring is patterned so that each light emitting device 46 can be driven individually. Is done.
  • each light emitting device 46 does not necessarily have to be configured to be individually drivable.
  • all the light emitting devices 46 can be simultaneously driven, or a plurality of light emitting devices 46 are grouped into a plurality of groups. Each group can be driven, and a wiring force pattern is formed to enable such driving.
  • the light emitting module 45 as the light emitting device 46, the light emitting devices Yl, Y2, Y4, Y5 described above (see FIGS. 10 and 11, FIG. 16, FIG. 18 (a) and FIG. 18 (b)) Similar ones are used. That is, in the light emitting device 46, the optical member 461 is suppressed from being deteriorated by the light from the light emitting element 460, and volume contraction of each member in the manufacturing process of the light emitting device 46 is smaller than that of the light emitting element 460 and the optical member 461. Therefore, the optical member 461 is attached to the periphery of the light emitting element without causing a crack in the glass bonding material 421. As a result, the light emitting module 45 using such a light emitting device 46 can output stable light over a long period of time.
  • the first substrate 471 is provided with a plurality of through holes 470, and the light emitting device 46 is accommodated in the through holes 470.
  • the light emitting device 46 is formed on the surface of the insulating substrate. On the other hand, it may be simply implemented.
  • a light-emitting device according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 21 and FIG.
  • the light-emitting device Z1 shown in FIGS. 21 and 22 includes a light-emitting element 1, first and second optical members 82A and 82B, and first and second external connection terminals 83A and 83B. And The outer surface force light of at least the first optical member 82A is emitted.
  • the first and second optical members 82A and 82B have a function of protecting the light emitting element 1, and a function of guiding the light emitted by the light emitting element 1 to the outside. It also has a function of increasing the light emitting area of the light radiation source in the light emitting device Z1. That is, the light emitted from the light emitting element 1 is efficiently incident on the first and second optical members 82A and 82B through the glass bonding material 822 in which the difference in refractive index from the light emitting element 1 is reduced.
  • the light emitted from the light-emitting element 1 is diffusely reflected inside the first and second optical members 82A and 82B, while the probability of extracting light to the outside is improved by increasing the light-emitting area.
  • the light is efficiently radiated to the outside through the second optical members 82A and 82B.
  • the first and second optical members 82A and 82B have through holes 820A and 820B in the center and are formed in a plate shape having translucency.
  • the through holes 820A and 820B are filled with first and second relay conductors 830A and 830B.
  • first and second relay conductors 830A and 830B are electrically connected between the first and second element electrodes 14 and 15 of the light emitting element 1 and the first and second external connection terminals 83A and 83B.
  • the first and second optical members 82A and 82B are penetrated in the thickness direction, and the end faces are exposed from the surfaces 21A and 821B of the first and second optical members 82A and 82B. ing.
  • the first and second optical members 82A and 82B are entirely formed of a light-transmitting inorganic material, and the first and second element electrodes are interposed via the glass bonding material 822. 14 and 15 are joined.
  • the first and second optical members 82A and 82B are arranged in a parallel state facing each other.
  • the glass bonding material 822 has translucency, and is made of, for example, a material having a refractive index power S smaller than that of the optical member 82 having a refractive index smaller than that of the light emitting element 1.
  • the light-transmitting inorganic material for forming the optical member 82 for example, quartz glass, optical glass (borosilicate glass) containing boric acid and silicic acid, crystal, sapphire, or meteorite Etc. can be used.
  • the glass bonding material 822 for example, sol-gel glass, water glass, low-melting glass, and the like can be inorganicized using a melting or hydrolysis reaction that has a high transmittance with respect to light with a wavelength of 230 nm to 450 nm. A bonding material made of a light inorganic material is used.
  • the first and second external connection terminals 83A and 3B are portions for conducting and connecting to the wiring of the mounting board when the light emitting device Z1 is mounted on the mounting board such as the wiring board.
  • the first and second optical members 82A and 82B are formed in a strip shape extending from the central portion of the surfaces 821A and 821B between the side edges. These first and second external connection terminals 83A and 3B are electrically connected to the first and second element electrodes 14 and 15 of the light emitting element 1 through the first and second relay conductors 830A and 830B. It is connected.
  • the lower surface 10A (first element electrode 14) and the upper surface 13A (second element electrode 15) of the p-type semiconductor layer 13 are covered.
  • Glass is generally a material that is less susceptible to deterioration in transmittance and mechanical strength than coffin. Therefore, even if the light emitted from the light emitting element 1 is transmitted through the first and second optical members 82A and 82B, the light from the light emitting element 1 is absorbed by the first and second optical members 82A and 82B.
  • the possibility that the transmittance and mechanical strength of the first and second optical members 82A and 82B deteriorate due to the radiant energy of the light is extremely small.
  • the element the first and second optical members 82A and 82B that protects the light emitting element 1 by the light from the light emitting element 1 is deteriorated.
  • the radiant energy, radiant flux, and radiant intensity of the radiated light are suppressed from decreasing.
  • the light emitting device Z1 can output stable light over a long period of time.
  • the first and second optical members 82A and 82B are in close contact with the light emitting element 1 through the glass bonding material 822, the light emitting element 1 and the first and second optical members The possibility of gas remaining between the two optical members 82A and 82B is reduced. Therefore, compared with the case where gas remains between the light emitting element 1 and the first and second optical members 82A and 82B, the light from the light emitting element 1 is emitted from the light emitting element 1 and the first and second optical members. The possibility of reflection and scattering between the members 82A and 82B is reduced.
  • the light from the light emitting element 1 can be efficiently introduced into the first and second optical members 82A and 82B.
  • the refractive index of the glass bonding material 822 is greater than the refractive index of the light emitting element.
  • the light from the light-emitting element 1 is more efficiently transmitted to the optical member 82. Light can be introduced well.
  • the glass bonding material 822 having a function of protecting the light emitting element 1 and efficiently extracting light from the inside of the light emitting element 1 is covered so as to cover the entire light emitting element 1. Since it is not attached, cracks in the glass bonding material 822 generated when the light emitting device Z1 is manufactured or the light emitting device Z1 is operated are suppressed. That is, when the light emitting device Z1 is manufactured or the light emitting device Z1 is operated, for example, the volume of the glass bonding material 822 when mineralizing sol-gel glass, water glass, low melting point glass, etc. using a melting or hydrolysis reaction is used.
  • the first and second optical members 82A and 82B are attached via the glass bonding material 822 provided in a part of the light-emitting element 1, so that the glass bonding
  • the deterioration of the transmittance and mechanical strength of the material 822 can be suppressed, and the cracks generated in the first and second optical members 82A and 82B and the glass bonding material 822 can be suppressed, so that the light emitting device operates normally over a long period of time. I can.
  • the thickness of the glass bonding material 822 is more preferably 0.1 mm or more and 1.5 mm or less.
  • the thickness of the glass bonding material 822 is less than 0.1 mm, the volume shrinkage, thermal expansion, and thermal shrinkage of the glass bonding material 822 when the light emitting device Z1 is manufactured and the light emitting device Z1 is operated can be extremely small.
  • the bonding strength and mechanical strength of the glass bonding material 822 become extremely small, and the first and second optical members against the external physical impact on the first and second optical members 82A and 82B and the light emitting device Z are reduced.
  • the members 82A and 82B are easier to peel off than the light emitting element 1.
  • the light emitting device Zl cannot be operated normally.
  • the thickness of the glass bonding material 822 is thicker than 1.5 mm, the volume shrinkage of the glass bonding material 822 when the light-emitting device Z1 is manufactured or the light-emitting device Z1 is operated increases, and The stress caused by the difference in thermal expansion coefficient is increased, and a crack occurs in the glass bonding material 822, so that the light emitting device Z1 cannot be operated normally. Therefore, the thickness of the glass bonding material 822 is 0.1 mm or more and 1.5 mm or less, and the light-emitting element 1 and the first and second optical members 82A and 82B, which are more preferable, can be strongly bonded and light emission can be performed. Cracks generated in the glass bonding material 822 when the manufacturing process of the device Z1 and the light emitting device Z1 are operated can be suppressed.
  • the light emitting module 800 shown in FIG. 23 is configured to be surface-mountable, and includes the light emitting device 4 and the wiring 85. That is, the light-emitting device 4 is the same as the light-emitting device Z1 (see FIGS. 21 and 22) according to the fourth embodiment of the present invention described above, and includes the light-emitting element 840 and the optical members 841A and 841B. I have.
  • the light emitting device 4 is formed by bonding the first and second optical members 841A and 841B to the surfaces of the first and second element electrodes 842A and 842B of the light emitting element 840 via the glass bonding material 843.
  • the lower surface 844A (second element electrode 42B) of the substrate 844 of the light emitting element 840 and the upper surface 45A (first element electrode 42A) of the p-type semiconductor layer 45 are formed by the first and second optical members 841A and 841B. Covered in close contact.
  • the first and second optical members 841A and 841B are formed of a light-transmitting inorganic material and have a refractive index higher than that of the glass bonding material 843.
  • the glass bonding material 843 has a refractive index smaller than that of the light emitting element 840.
  • the same material as the light-emitting device Z1 described above see FIGS. 21 and 22 can be used. .
  • first and second external connection terminals 847A and 847B extending between the side edges are provided. It is. These first and second external connection terminals 847A and 847B are connected to the first and second Two relay conductors 848A and 848B are electrically connected to the first and second element electrodes 842A and 842B of the light emitting element 840, respectively.
  • the wiring 85 is obtained by forming the first and second external connection conductors 851A and 851B on the surface of the insulating base 850.
  • the first and second external connection conductors 851A and 851B are connected to the first and second external connection terminals 847A and 847B of the light emitting device 4, and the upper conductor portions 851 Aa and 851Ba are connected to the circuit board and the like.
  • the lower conductors 851 Ab and 851Bb which are conductively connected to the wiring of the mounting object, and the side conductors 851Ac and 851Bc that connect the upper conductors 851 Aa and 851Ba and the lower conductors 851Ab and 851Bb Yes.
  • Conductive connection between the upper surface conductor portions 851Aa and 851Ba and the first and second external connection terminals 847A and 847B is performed using conductive bonding materials 852A and 852B such as solder and conductive grease.
  • the light emitting device 84 is similar to the light emitting device Z1 described above (see FIGS. 21 and 22). Therefore, in the light emitting module 800, the radiant energy, radiant flux, and radiant intensity of the light emitted from the light emitting device Z1 are reduced by the radiant energy of the light emitted from the light emitting element 840 1, and the light emitted from the light emitting element 840 Can be efficiently guided to the first and second optical members 841A and 841B.
  • the light emitted from the light emitting element 840 is also emitted in all directions directly by the internal force of the light emitting element 840 and through the first and second optical members 841A and 841B.
  • the efficiency of extracting light from the inside of the light emitting element 840 is improved, and the radiant energy, radiant flux, and radiant intensity of the light emitted from the light emitting device are also improved.
  • the light emitting devices employed in the eighth embodiment, the light emitting device according to the ninth embodiment, and the light emitting module are limited to those described with reference to Figs. However, various changes can be made.
  • the light emitting device can be configured as shown in FIGS. 23 to 27, and in this case as well, the same operational effects as the above light emitting device Z1 (see FIGS. 11 and 22) can be obtained.
  • Light emitting devices Z2 and Z3 shown in FIGS. 24 and 25 are obtained by dispersing phosphors 860 and 870 in first and second optical members 86A, 86B, 87A, and 87B.
  • the phosphor 860 is dispersed throughout the first and second optical members 86A and 86B.
  • the phosphor 870 includes the first and second optical members 87.
  • a and 87B are selectively dispersed on the outer surface.
  • the phosphors 860 and 870 contained in the first and second optical members 86A, 86B, 87A and 87B are selected according to the wavelength (color) of light to be emitted from the light emitting devices Z2 and Z3.
  • the phosphors 860 and 870 use light emitted from the light emitting element 1 as light having a peak of emission intensity in the wavelength range of 400 to 500 nm.
  • a third phosphor is used.
  • the first phosphor include (Sr, Ca, Ba, Mg) (PO 4) CI: Eu or BaMgAl 2 O 3: Eu,
  • Examples of the second phosphor include SrAl 2 O: Eu, ZnS: Cu, A1, or SrGa S: Eu.
  • the light-emitting element 1 has an emission intensity peak in the wavelength range of 230 to 450 nm, for example.
  • the one that emits light with at least one of the two is used.
  • Examples of such a light emitting element 1 include a ZnO-based oxide semiconductor light emitting diode.
  • a light emitting element 1 that emits blue light
  • phosphors 860 and 870 that convert blue light into yellow light, such as yttrium activated by cerium (Ce)
  • Ce cerium
  • Aluminum garnet phosphor (YAG) or alkaline earth metal orthosilicate phosphor activated with divalent europium (Eu) emits white light from light-emitting devices Z2 and Z3 You may make it make it.
  • the first and second optical members 86A, 86B, 87A, and 87B contain the phosphors 860 and 870, but the light-emitting element 1 passes through the glass bonding material 822.
  • the first and second optical members 86A, 86 in which the lower surface 10A (first element electrode 14) of the substrate 10 and the upper surface 13A (second element electrode 15) of the p-type semiconductor layer 13 are formed of an inorganic material.
  • the point covered with B, 87A, 87B is the same as the light emitting device Z1 (see FIGS. 21 and 22). Therefore, the first and second light emitting devices Z2 and Z3 Optical members 86A, 86B, 87 A, 87B, glass bonding material 822 and phosphors 860, 870 have a reduced transmittance and mechanical strength, and the luminous efficiency of phosphors 860, 870 is prevented from deteriorating. This also suppresses the reduction of the radiant energy and the radiant intensity of the light emitted from the light emitting device Z.
  • the first and second phosphors 860 are dispersed.
  • the second optical member 86A, 86B can be easily formed. That is, the light emitting device Z1 has the additional advantage that the first and second optical members 86A and 86B can be easily manufactured.
  • the phosphor 870 is selectively dispersed on the outer surface portions of the first and second optical members 87A and 87B.
  • the optical path difference between the light traveling horizontally through the first and second optical members 87A and 87B and the light traveling in the direction inclined from the horizontal direction is reduced.
  • the difference in the amount of wavelength conversion between the light transmitted in the horizontal direction and the light transmitted obliquely is reduced, so that a part of the light from the light emitting element 1 is transmitted as it is, while a part of the light is transmitted.
  • the mixed color is emitted by converting the wavelength of the light, it is possible to suppress the color unevenness and to emit light of the same color from the whole color.
  • the light-emitting devices Z2 and Z3 can be configured to emit light other than white by appropriately selecting the type of phosphors 860 and 870 to be used.
  • Optical talent 86A, 86B, 87A, 87B [Instead of dispersing the light bodies 860, 870, the first and second optical members 86A, 86B, 87A, 87B include wavelengths on the outer surface.
  • a conversion layer may be provided.
  • the light-emitting device Z4 shown in FIGS. 26 and 27 has the same basic configuration as the light-emitting device Z1 described above (see FIGS. 21 and 22), but the first and second external connections.
  • the configuration of the terminals 880 A and 880B is different from that of the light emitting device Z1 described above.
  • the first and second external connection terminals 880A and 880B pass through the optical members 82A and 82B, and are directly connected to the first and second element electrodes 14 and 15 of the light-emitting element 1.
  • Conductive connection That is, the first and second relay conductors 830A and 830B (see FIGS. 21 and 22) in the light emitting device Z1 are substantially connected to the first and second external connection terminals 880A. , Function as 880B.
  • the first and second external connection terminals 880 and 88 ⁇ are partly connected to the first and second optical members in order to ensure a conductive connection with the wiring on the mounting board such as the wiring board. Surfaces 821A and 821B of 82 ⁇ and 82 ⁇ also protrude.
  • first and second external connection terminals 880 and 880 need only be exposed from the surfaces 821A and 821B of the first and second optical members 82 and 82, respectively.
  • Surfaces 821A and 821B of 82 ⁇ and 82 ⁇ need not have a protruding shape.
  • the first and second external connection terminals 880 ⁇ and 880 ⁇ are formed of the above-described inorganic material through the glass bonding material 22, although the form of the first light-emitting device Z1 is different from that of the previous light-emitting device Z1.
  • the lower surface 10A (first element electrode 14) of the substrate 10 of the light-emitting element 1 and the upper surface 13A (second element electrode 15) of the ⁇ -type semiconductor layer 13 are covered by the first and second optical members 82 ⁇ and 82 ⁇ . This is the same as the light emitting device Z1.
  • the deterioration of the first and second optical members 82 ⁇ and 82 ⁇ is suppressed, and the radiant energy, radiant flux, and radiant intensity of the light emitted from the light emitting device ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ even when used for a long period of time. The decrease is suppressed.
  • the first and second optical members 82 ⁇ and 82 ⁇ have phosphors. May be included.
  • the first and second optical members 82 ⁇ and 82 ⁇ are not limited to plate-like ones, and those having a surface formed as a curved surface, for example, lens-like members can also be employed.
  • FIG. 1 is an overall perspective view showing a light-emitting device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the light emitting device shown in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the light emitting device shown in FIG.
  • FIG. 4 is an overall perspective view showing a light emitting module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partially exploded perspective view showing a main part of the light emitting module shown in FIG.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another example of the optical member in the light emitting device.
  • FIG. 7 is a vertical perspective view showing another example of the light emitting device.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view showing an optical member in the light emitting device shown in FIG.
  • FIG. 10 is an overall perspective view showing a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the light emitting device shown in FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view for explaining an example of use of the light-emitting device shown in FIGS. 10 and 11.
  • ⁇ 13 A cross-sectional view showing a light-emitting module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • 14 A sectional view showing a light emitting module according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing another example of the light emitting device.
  • FIG. 16 is an overall perspective view showing another example of the light emitting device.
  • FIG. 17 is an overall perspective view showing another example of the light emitting device.
  • FIG. 18 is a vertical perspective view showing another example of the light emitting device.
  • FIG. 19 An overall perspective view showing a light emitting module according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is an exploded perspective view showing a part of the main part of the light emitting module shown in FIG.
  • ⁇ 21 An overall perspective view showing a light emitting device according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a longitudinal sectional view of the light emitting device shown in FIG.
  • FIG. 23 is a longitudinal sectional view showing a light emitting module according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a longitudinal sectional view showing another example of the light emitting device according to the present invention.
  • FIG. 25 is a longitudinal sectional view showing still another example of the light emitting device according to the present invention.
  • FIG. 26 is an overall perspective view showing another example of the light emitting device according to the present invention.
  • FIG. 27 is a longitudinal sectional view of the light emitting device shown in FIG. 26.
  • n-type semiconductor layer (for light-emitting element) (first conductivity type layer) 2: Light emitting layer (of light emitting element)

Landscapes

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Abstract

【課題】出射光の波長が短い発光素子を使用する場合であっても、発光素子から出射される光による劣化を抑制でき、長期間の使用によっても発光輝度などの劣化が生じにくい発光装置および発光モジュールを提供する。 【解決手段】透光性の無機材料からなり、凹状開口部を有する容器２０と、容器２０の凹状開口部内にガラス接合材４を介して収容され、基板１０上に、第１の導電型層１１、発光層１２および第２の導電型層１３が形成された発光素子１と、透光性の無機材料からなり、容器の凹状開口部を塞ぐ蓋２１と、を備えたことを特徴とする。このような容器２０や、蓋２１は、石英ガラス，硼酸と珪酸とを含む光学ガラス，水晶，サファイアあるいは螢石等により形成される。

Description

明 細 書
発光装置および発光モジュール
技術分野
[0001] 本発明は、発光素子を有する発光装置、およびこの発光装置を備えた照明装置や 表示装置などの発光モジュールに関するものである。
背景技術
[0002] 図 28に示したように、発光装置 9としては、絶縁基板 90および枠体 91により形成さ れる空間 92に、発光素子 93を収容したものがある（たとえば特許文献 1参照)。
[0003] 絶縁基板 90は、発光素子 93を搭載するための凹部 94を有するものであり、表面に 導体層 95, 96が形成されている。導体層 95は、発光素子 93の下面電極（図示略）と 導通接続されるものであり、凹部 94の底面 94A力も絶縁基板 90の下面 90Aにまで 連続して設けられている。導体層 96は、ワイヤ 97を介して発光素子 93の上面電極（ 図示略）と導通接続されるものであり、絶縁基板 90の上面 90Bから下面 90Aに連続 して設けられている。
[0004] 枠体 91は、貫通空間 98を有するものであるとともに、絶縁基板 90の上面 90Bに接 合されている。絶縁基板 90に枠体 91を接合した状態では、絶縁基板 90の凹部 94と 枠体 91の貫通空間 98によって発光素子 93を搭載するための空間 92が形成されて いる。この空間 92には、発光素子 93を保護するために、透光部 99が設けられている 。この透光部 99は、空間 92に透明榭脂を充填することにより形成されている。
[0005] 発光素子 93としては、種々のものが使用される力 たとえば発光装置 9においては 白色光を出射させる場合などには、青色の光を放出する発光ダイオードが使用され る。この場合、透光部 99あるいは発光素子 93の表面に、青色光を黄色光に変換す るための波長変換層が設けられ、あるいは透光部 99の内部に黄色の蛍光を発する 蛍光体を含有させられる。
[0006] その一方で、近年にお!、ては、より短波長の光 (近紫外光から青色光）を放出する 発光素子が開発されており（たとえば特許文献 2参照）、このような短波長の発光素 子もまた、発光装置 9から白色光を出射させる場合に使用することができる。 特許文献 1 :特開平 5— 175553号公報
特許文献 2：特開 2004 - 342732号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] しかしながら、発光装置 9では、発光素子 93から出射された光は、透光部 99が榭 脂により形成されている場合、その一部が透光部 99において吸収される。そして、こ れら吸収された光のエネルギーによって樹脂の分子間結合が破断され、透光部 99 の透過率，接着強度，硬度等の材料特性が経時的に劣化する。また、透光部 99が、 無機材料カゝら成るゾル—ゲルガラスや低融点ガラス等の未硬化の透光部 99を硬化 させることにより形成されている場合、透光部 99を硬化させる際に発生する、透光部 99の体積収縮に起因した応力により、透光部 99にはクラックが発生する。その結果、 発光装置 9を長期間使用する場合においては、透光部 99の透過率の劣化や透光部 99に発生するクラックに起因し、発光装置 9の発光輝度の低下等の問題が生じ得る 。とくに、白色光を出射する発光装置 9のように、発光素子 93として、紫外領域から近 紫外領域の光を発生させる発光ダイオードや、青色発光ダイオードなどの波長の短 い光を放出するものを使用する場合には、透光部 99の透過率，接着強度，硬度等 の特性劣化が生じる可能性が高ぐ近年において開発されている、より短波長な光を 放出する発光素子を使用する場合には、透光部 99の特性劣化が生じる可能性がよ り高くなる。
[0008] 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、紫外領域から近紫外領域お よび青色領域を含む、出射光の波長が短い発光素子を使用する場合であっても、発 光素子から出射される光による、透光部の透過率，接着強度，硬度等の特性劣化を 抑制でき、長期間の使用によっても発光輝度などの劣化が生じにくい発光装置およ び発光モジュールを提供することを課題として 、る。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明の発光装置は、透光性の無機材料からなり、凹状開口部を有する容器と、 該容器の前記凹状開口部内にガラス接合材を介して収容され、基板上に、第 1の導 電型層、発光層および第 2の導電型層が形成された発光素子と、透光性の無機材料 からなり、前記容器の前記凹状開口部を塞ぐ蓋と、を含んでいる。
[0010] また、本発明の発光装置は、基板上に、第 1の導電型層、発光層および第 2の導電 型層が形成された発光素子と、前記第 2の導型層および前記基板のうちの少なくとも 一方の表面側に対してガラス接合材を介して密着状態で接合され、かつ無機材料に よって透光性を有するように形成された 1または複数の光学部材と、を備えて 、る。
[0011] また、本発明の発光装置は、基板上に、第 1の導電型層、発光層および第 2の導電 型層が形成された発光素子と、ガラスからなり、前記発光素子における光が出射され る部分の少なくとも一部を密着状態で覆う光学部材と、を備えている。
発明の効果
[0012] 本発明に係る発光装置は、透光性の無機材料からなり、凹状開口部を有する容器 と、この容器の凹状開口部内にガラス接合材を介して収容され、基板上に、第 1の導 電型層、発光層および第 2の導電型層が形成された発光素子と、透光性の無機材料 からなり、容器の凹状開口部を塞ぐ蓋とを備えるため、発光素子は、透光性の無機材 料力 成る容器および蓋により保護される。すなわち、透光性の無機材料力 成る容 器および蓋は、発光素子からの光エネルギーによって分子構造が破断され難くなり、 発光素子の周りを榭脂により保護する従来の発光装置と比べ、発光素子からの光に よって発光素子を保護する要素 (容器および蓋)が光エネルギーによって劣化する可 能性が低減され、発光装置の発光輝度が低下するのが抑制される。これにより、本発 明に係る発光装置は、長期間にわたって安定した光を出力させることが可能となる。
[0013] また、本発明に係る発光装置は、透光性を有する無機材料によって形成された光 学部材により、発光素子における基板および第 2の導電型層のうちの少なくとも一方 が覆われている。そのため、発光素子における基板および第 2の導電型層のうちの 少なくとも一方が光学部材により保護される。また、ガラスは、一般に、榭脂に比べて 透過率や機械的強度が劣化しにくい素材である。そのため、発光素子からの光を光 学部材に透過させたときに、発光素子からの光が光学部材において吸収されたとし ても、その光が有する放射エネルギに起因して光学部材の透過率や機械的強度が 劣化する可能性は極めて小さい。その結果、発光素子からの光によって発光素子を 保護する要素 (光学部材)が劣化する可能性が、榭脂により発光素子が保護された 従来の発光装置（図 28参照）に比べて低減され、放射光の放射エネルギゃ放射束、 放射強度が低下するのが抑制される。これにより、本発明に係る発光装置は、長期 間にわたって安定した光を出力させることが可能となる。
[0014] また、本発明に係る発光装置は、ガラスにより形成された光学部材により、発光素 子における光が出射される部分の少なくとも一部が覆われている。そのため、発光素 子は、光学部材により保護される。また、光学部材は、ガラスにより形成されているが 、 230ηπ！〜 400nmの波長の光に対して透過率が高ぐ光吸収によって分子構造が 破断され難ぐ透過率や機械的強度が劣化しにくい素材である。また発光素子は、ゾ ル—ゲルガラスや低融点ガラス等の液状カゝら固体に変質されるガラスによって被覆さ れるのではなぐ固体状のガラスがガラス接合材を介して発光素子の周辺に配置され ることにより、発光素子力 の光が効率よく光学部材に入射されるとともに、光学部材 と外部気体との界面で反射を繰り返しながら、その光エネルギが低損失かつ即座に 光学部材より外部に拡散されるため、発光素子の周りを榭脂により保護する従来の 発光装置（図 28参照）に比べ、光エネルギに起因して発光装置の光出力が劣化する 可能性は極めて小さい。その結果、発光素子からの光によって発光素子を保護する 要素 (光学部材)が光エネルギによって劣化する可能性が低減され、発光装置の発 光輝度の低下が低減される。これにより、本発明に係る発光装置は、長期間にわたつ て安定した光を出力させることが可能となる。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 本発明の発光装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[0016] (第 1実施形態）
本発明の第 1の実施の形態に係る発光装置について、図 1〜3を参照して説明する
[0017] 図 1〜3に示した発光装置 XIは、発光素子 1、容器 20および蓋 21から成る光学部 材 2および外部接続用端子 3A, 3Bを備えたものであり、光学部材 2によって形成さ れる空間に発光素子 1が収容されたものである。すなわち、発光装置 XIは、発光素 子 1の全体が光学部材 2により覆われている。
[0018] 発光素子 1は、基板 10上に、 n型半導体層 11、発光層 12および p型半導体層 13 を積層形成したものであり、少なくとも側方に向けて光を出射するように構成されてい る。この発光素子 1は、たとえば ZnO系の酸ィ匕物半導体発光ダイオードであり、 230η m〜450nmの波長の光を放射するように構成されている。もちろん、発光素子 1とし ては、 ZnO系の酸ィ匕物半導体発光ダイオード以外のものも使用することができ、たと えばシリコンカーバイド（SiC)系化合物半導体，ダイヤモンド系化合物半導体，窒化 ホウ素系化合物半導体等の化合物半導体を使用することができ、発光装置 XIにお いて出射させる光の波長に応じて、使用すべき発光素子 1の種類を適宜選択すれば よい。
[0019] 基板 10の下面 10Aおよび p型半導体層 13の上面 13Aには、第 1および第 2の素 子電極 14, 15が形成されている。これらの第 1および第 2の素子電極 14, 15は、発 光層 12から光を放出させるために、 n型半導体層 11、発光層 12および p型半導体層 13の間に電圧を印加するためのものである。第 1および第 2の素子電極 14, 15は、 光が透過される必要がある場合には透明に形成され、光が反射される必要がある場 合には反射率の高い材料により形成される。第 1および第 2の素子電極 14, 15を形 成するための材料としては、第 1および第 2の素子電極 14, 15を透明に形成する場 合には ITO (Indium Tin Oxide)ガラスや酸化亜鉛系透明導電膜、インジウム（In )と錫（Sn)との酸ィ匕物である SnO , In Oなどが使用される。また、第 1および第 2の
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素子電極 14, 15を反射率の高いものとして形成する場合には、アルミニウム、ロジゥ ム、銀等の 230nm〜450nmの波長の光に対して反射率が高!、金属および合金な どが使用される。
[0020] 光学部材 2は、発光素子 1を保護する機能を有する。また、光学部材 2は、発光素 子 1により放出された光を外部に導く機能を有する。光学部材 2は、容器 20および蓋 21を含んでいる。
[0021] 容器 20は、無機材料によって全体が透光性を有するとともに、凹部 22および上部 開口 23を有する有底箱状に形成されて 、る。容器 20を形成する透光性の無機材料 としては、例えば、石英ガラス，硼酸と珪酸とを含む光学ガラス，水晶，サファイアある いは螢石等を使用することができる。
[0022] 凹部 22は、発光素子 1が収容される空間であり、発光素子 1よりも大きな容積を有し ている。この凹部 22においては、凹部 22の内面 24と発光素子 1の側面との間に、ガ ラス接合材 4が介在された状態で、発光素子 1が収容されている。
[0023] ガラス接合材 4は、透光性を有するものであり、たとえば光学部材 2よりも屈折率が 小さい材料により構成されている。このようなガラス接合材 4としては、たとえばゾルー ゲルガラス，水ガラス，低融点ガラス等の 230nm〜450nmの波長の光に対して透過 率が高ぐ溶融もしくは加水分解反応を利用して無機化される、透光性の無機材料 力 成る接合材を使用することができる。
[0024] 蓋 21は、容器 20の上部開口 23を封止するものであり、石英ガラス，硼酸と珪酸とを 含む光学ガラス，水晶，サファイアあるいは螢石等力も成る無機材料により、透光性 を有する板状に形成されて 、る。蓋 21を形成するための透光性の無機材料としては 、例えば、容器 20を形成するための石英ガラス，硼酸と珪酸とを含む光学ガラス，水 晶.サファイアあるいは螢石等力も成る透光性の無機材料と同様なものを使用するこ とができる。これにより、容器 20と蓋 21との熱膨張差が無くなり、発光装置 XIの作製 工程または作動環境において発生する熱膨張差に起因した応力が抑制され、容器 2 0や蓋 21またはガラス接合材 4にクラック等の破損が発生することを抑制できる。
[0025] 蓋 21は、ゾルーゲルガラス，低融点ガラス，水ガラス，半田等の無機材料から成る 接合材 40を介して容器 20に対して固定されて!/ヽる。蓋 21によって容器 20の上部開 口 23を塞いだ場合、蓋 21の内面 25と発光素子 1の上面との間には、ゾルーゲルガ ラス，低融点ガラス，水ガラス等の透光性の無機材料カゝら成るガラス接合材 4が介在 している。
[0026] なお、ガラス接合材 4によって、発光素子 1と蓋 21との間に十分な接合強度が維持 される場合には、接合材 40を省略してもよい。
[0027] 外部接続用導体 3A, 3Bは、発光装置 XIを所定の実装基板に搭載する際に、実 装基板の配線や端子と導通接続される部分である。外部接続用導体 3Aは、容器 20 の底壁容器 20Aを貫通しているとともに、両端部 30A, 31 Aが容器 20の底壁容器 2 OA力も突出している。すなわち、端部 30Aは発光素子 1の第 1の電極 14に導通接 続されており、端部 30Bは容器 20から突出した状態で露出している。一方、外部接 続用導体 3Bは、蓋 21を貫通しているとともに、両端部 30B, 31Bが蓋 21から突出し ている。すなわち、端部 30Bは発光素子 1の第 2の電極 15に導通接続されており、端 部 31Bは蓋 21から突出した状態で露出している。さらに、外部接続用導体 3A, 3B 力 発光素子 1から側方に出射される光に対して直角方向に配置されることから、外 部接続用導体 3A, 3Bによる光吸収が低減され、発光装置 XIの光出力が向上する
[0028] 発光装置 Xでは、石英ガラス，硼酸と珪酸とを含む光学ガラス，水晶.サファイアあ るいは螢石等により形成された光学部材 2 (20, 21)によって、発光素子 1の全体が 囲まれている。そのため、発光装置 XIは、榭脂によって形成された光学部材 2 (20, 21)に比べて、発光素子 1から出射された光が発光素子 1の周り（光学部材 2 (20, 2 1) )において吸収されたとしても、この光エネルギーによって分子構造が破断され難 い。よって、発光素子 1の周りを榭脂により保護する従来の発光装置 9 (図 10参照）と 比べ、発光素子 1からの光エネルギーに起因した、光学部材 2 (20, 21)の透過率や 機械的強度が劣化する可能性は極めて小さい。さらに、凹部 22が形成された容器 2 0の内側に発光素子 1を配置し、発光素子 1と内面 23, 25との隙間部にガラス接合 材 4を充填するとともに蓋 21で封止することにより、発光装置 XIの作製過程における 体積収縮によって発生する応力がガラス接合材 4に制限される。すなわち、発光素子 1全体を被覆する透光性の無機材料として、固体状の光学部材 2 (20, 21)を予め準 備し、容器 20の内側に発光素子 1を配置する際には、発光素子 1と内面 23, 25との 隙間をできる限り薄くし、この隙間にガラス接合材 4を充填して硬化させる。これにより 、発光装置 XIの作製過程において体積収縮する部材をガラス接合材 4に制限する とともに、隙間に充填したガラス接合材 4の体積をできる限り小さくすることにより、ガラ ス接合材 4に発生するクラックを抑制できる。その結果、発光素子 1からの光によって 発光素子 1を保護する要素 (光学部材 2 (20, 21) )の透過率や機械的強度が劣化す る可能性が低減され、発光装置 XIの発光輝度が低下するのが抑制されるとともに、 発光装置の作製工程において発生する光学部材 2 (20, 21)やガラス接合材 4に発 生するクラックが抑制される。これにより、発光装置 XIは、長期間にわたって安定した 光を出力させることが可能となる。
[0029] なお、ガラス接合材 4は、厚さが 0. 05〜： Lmmであることが好ましぐガラス接合材 4 の厚さが 0. 05mmより小さい場合、ガラス接合材 4の接着強度や硬度等の機械的特 性が著しく低下し、発光装置 XIに対する物理的な衝撃に対して、光学部材 2 (20, 2 1)が発光素子 1より外れやすぐかつガラス接合材 4にクラックが発生し易くなり、発 光装置 XIの光出力が低下する。
[0030] また、ガラス接合材 4の厚さが 1mmより大き 、場合、未硬化のガラス接合材 4を硬 化させる際に生じる体積収縮とそれに伴って発生する応力によってクラックが発生し 易くなり、発光装置 XIの光出力と長期信頼性が低下する。従って、ガラス接合材 4は 、厚さが 0. 05〜： Lmmであることが好ましぐ発光装置 XIを長期間にわたって正常に 作動できる。
[0031] また、ガラス接合材 4を介して、発光素子 1と光学部材 2 (20, 21)とが密着し接合さ れた構成が採用されることにより、発光素子 1と光学部材 2 (20, 21)の間に気体が残 存する可能性が低減される。そのため、発光素子 1と光学部材 2との間に気体が残存 する場合に比べて、発光素子 1からの光が、発光素子 1と光学部材 2との間において 反射される可能性が低減される。これにより、発光装置 XIでは、発光素子 1からの光 を、光学部材 2 (20, 21)に対して効率良く放出できる。特に、ガラス接合材 4の屈折 率を光学部材 2 (20, 21)の屈折率よりも小さく設定した場合には、ガラス接合材 4と 光学部材 2 (20, 21)との界面において発光素子 1からの光は、スネルの法則に従つ て無反射に光学部材 2 (20, 21)に入射されるとともに、光学部材 2 (20, 21)と外部 気体との界面で反射された一部の光は、ガラス接合材 4と光学部材 2 (20, 21)との 界面において、スネルの法則に従って一部の光は全反射されるとともに側方に放射 される。これにより、発光素子 1による光吸収は抑制されるとともに、発光装置 XIの外 部に放射される光の量が増加する。その結果、ガラス接合材 4を介して、発光素子 1 に対して光学部材 2 (20, 21)を密着させた構成を採用することにより、発光素子 1か らの光を、光学部材 2 (20, 21)に対してさらに効率良く導入させることができるととも に、発光装置 XIの光出力を向上させることができる。
[0032] (第 2の実施の形態）
次に、本発明の第 2の実施の形態に係る発光モジュールについて、図 4および図 5 を参照しつつ説明する。 [0033] 図 4および図 5に示した発光モジュール 5は、照明装置あるいは表示装置として使 用可能なものであり、複数の発光装置 6および絶縁基板 7を備えている。
[0034] 複数の発光装置 6は、先に説明した発光装置 XI (図 1〜3参照）と同様に、発光素 子 60の周囲を光学部材 61で囲んだものであるとともに、全体として直方体形状に形 成されている。光学部材 61は、容器 62および蓋 63を有している。容器 62および蓋 6 3には、それらを貫通して外部接続用端子 64, 65が設けられている。
[0035] 絶縁基板 7は、複数の発光装置 6を位置決め固定するとともに、各発光装置 6に駆 動電力を供給するためのものである。この絶縁基板 7は、複数の貫通孔 70が形成さ れた第 1基板 71と、配線（図示略)がパターン形成された第 2基板 72と、を有している
[0036] 第 1基板 71の複数の貫通孔 70は、発光装置 6を収容するためのものであり、マトリ ックス状に配置されている。各貫通孔 70の内面には、発光装置 6の電極 62, 63に接 触させるための一対の端子 73, 74が、互いに対面して設けられている。すなわち、 各貫通孔 70に発光装置 6を収容させた状態では、複数の発光装置 6がマトリックス状 に配置されるとともに、各発光装置 6の電極 62, 63と貫通孔 70の一対の端子 73, 7 4とが導通接続された状態とされる。
[0037] 第 2基板 72の配線（図示略）は、第 1基板 71の一対の端子 73, 74に導通接続され ている。この配線はさらに、第 2基板 72の側面に設けられた端子 75に導通接続され ている。配線のパターンは、たとえば発光モジュール 5における複数の発光装置 6の 駆動態様に応じて設計される。
[0038] たとえば発光モジュール 5を表示装置として構成する場合には、各発光素装置 6が 個別に駆動可能とされるため、配線は各発光装置 6を個別に駆動可能なようにバタ ーン形成される。一方、発光モジュール 5を照明装置として構成する場合には、各発 光装置 6は必ずしも個別に駆動可能に構成する必要はなぐたとえば全部を同時に 駆動可能とし、または複数の発光装置 5を複数のグループに分け、グループ毎に駆 動可能とされ、そのような駆動が可能なように配線がパターン形成される。
[0039] 発光モジュール 5では、発光装置 6として、先に説明した発光装置 XI (図 1〜図 3参 照）と同様なものが使用される。すなわち、発光装置 6は、発光素子 60からの光によ つて光学部材 61 (62, 63)が劣化することが低減されたものであるため、このような発 光装置 6を使用した発光モジュール 5は、長期間にわたって安定した光を出力できる
[0040] なお、発光モジュール 5においては、第 1基板 71に複数の貫通孔 70を設け、それ らの貫通孔 70に発光装置 6を収容させていた力 発光装置 6は、絶縁基板の表面に 対して、単に実装した形態であってもよい。
[0041] 図 6 (a)および図 6 (b)は、光学部材における容器 26, 27の他の例を示す。これら 容器 26, 27は、貫通空間 26Aa, 27Aaを有する筒状部材 26A, 27Aと、板状部材 26B, 27Bからなるものであり、先に説明した発光装置 XIの容器 20と同様に、全体 として有底箱状に形成されて ヽる。
[0042] 筒状部材 26A, 27Aは、発光素子を収容するための貫通空間 26Aa, 27Aaを有 するものである。容器 26の筒状部材 26A (図 6 (a)参照）は、一体的に形成されたも のであり、容器 27の筒状部材 27A (図 6 (b)参照）は、 4枚の平板 27Ab, 27Acから なるものである。これに対して、板状部材 26B, 27Bは、筒状部材 26A, 27Aの下部 開口 26Ad, 27Adを塞ぐためのものである。
[0043] 図 7 (a)および図 7 (b)に示した発光装置 X2, X3は、光学部材 28, 29の容器 28A , 29Aに蛍光体 28Aa, 29Aaが分散された構成を有する。図 7 (a)に示した発光装 置 X2は、蛍光体 28Aaが光学部材 28における容器 28Aの全体に分散されたもので あり、図 7 (b)に示した発光装置 X3は、蛍光体 29Aaが光学部材 29における容器 29 Aの外表面部に選択的に分散されたものである。
[0044] また、前記光学部材に蛍光体が分散されることなぐガラス接合材 4に蛍光体が分 散された場合にも同様な効果が得られる。（図示せず）
光学部材 28, 29の容器 28A, 29Aに含有させる蛍光体 28Aa, 29Aaは、発光装 置 X2, X3から出射させるべき光の波長 (色）に応じて選択される。たとえば、発光装 置 X2, X3から白色光を出射させる場合には、蛍光体 28Aa, 29Aaとしては、発光素 子 1から出射された光を、 400〜500nmの波長範囲に発光強度のピークを有する光 に変換する第 1蛍光体、 500〜600nmの波長範囲に発光強度のピークを有する光 に変換する第 2蛍光体、および 600〜700nmの波長範囲に発光強度のピークを有 する光に変換する第 3蛍光体が使用される。第 1蛍光体としては、たとえば (Sr, Ca, Ba, Mg) (PO ) CI :Euあるいは BaMgAl O ： Euが挙げられ、第 2蛍光体とし
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ては、たとえば SrAl O： Euや ZnS : Cu, A1あるいは SrGa S： Euが挙げられ、第 3
2 4 2 4
蛍光体としては、たとえば SrCaS :Euあるいは La O S :Eu, LiEuW Oが挙げられ
2 2 2 8
る。
[0045] 一方、第 1から第 3蛍光体を使用して発光装置 X2, X3から白色光を出射させる場 合には、発光素子 1としては、たとえば 230〜450nmの波長範囲に発光強度のピー クを少なくとも 1つ有する光を出射するものが使用される。このような発光素子 1として は、例えば、 ZnO系の酸ィ匕物半導体，シリコンカーバイド (SiC)系化合物半導体，ダ ィャモンド系化合物半導体，窒化ホウ素系化合物半導体等の化合物半導体発光ダ ィオードが挙げられる。
[0046] また、発光素子 1として青色光を出射するものを使用するとともに、蛍光体 28Aa, 2 9Aaとして青色光を黄色光に変換するもの、たとえばセリウム (Ce)で付活されたイツ トリウム .アルミニウム .ガーネット系蛍光体 (YAG)あるいは、 2価のユーロピウム（Eu) で活性化されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩蛍光体が使用されることによって、発 光装置 X2, X3から白色光が出射されるようにしてもよ!/、。
[0047] 図 7 (a)に示した発光装置 X2は、蛍光体 28Aaが光学部材 28における容器 28Aの 全体に分散されたものであるから、蛍光体 28Aaが分散された光学部材 28 (容器 28 A)を簡易に形成することができる。すなわち、発光装置 X2では、光学部材 28 (28A )の製造が容易であるといった利点がある。一方、図 7 (b)に示した発光装置 X3は、 蛍光体 29 Aaが光学部材 29における容器 29Aの外表面部に選択的に分散されたも のであるから、光学部材 29の容器 29Aを水平に進行する光と、水平方向から傾斜し た方向に進行する光との光路差が小さくなる。その結果、水平方向に透過する光と 斜めに透過する光の間の波長変換量の差力 、さくなるために、発光素子 1からの光 の一部がそのまま透過される一方で、一部の光の波長が変換されてそれらの混合色 が出射される場合には、色ムラを抑制して全体力も均一な色の光が出射されることが 可能となる。
[0048] もちろん、発光装置 X2, X3は、使用する蛍光体 28Aa, 29Aaの種類を適宜選択 することにより白色以外の光も出射されるように構成することもでき、必要に応じて、光 学咅材 28, 29の蓋 28B, 29B 光体 28Aa, 29Aa力 S含有されてもよく、また光学 部材 28, 29の容器 28A, 29Aにおける底壁 28Ab, 29Abに対する蛍光体 28Aa, 29Aaが省略されてもよい。さらに、光学部材 28, 29の容器 28A, 29Aに蛍光体 28 Aa, 29Aaが分散される代わりに、光学部材 28, 29の外表面に、蛍光体を含む波長 変換層が設けられてもよい。
[0049] (第 3の実施の形態）
次に、本発明の第 3の実施の形態に係る発光装置について、図 8および図 9を参照 して説明する。
[0050] 図 8に示した発光装置 X4は、面実装可能に構成されたものであり、発光素子 180、 および中空状に形成された光学部材 181を備えている。
[0051] 発光素子 180は、先に説明した本発明の第 1の実施の形態に係る発光装置 XIの 発光素子 1 (図 1ないし図 3参照）と同様なものであり、電極 180A, 180Bを有してい る。この発光素子 180は、その外面と光学部材 181の内面との間にガラス接合材 18 2が介在された状態で、光学部材 181の内部に収容されている。すなわち、発光装 置 X4は、光学部材 181により、発光素子 180の全体が囲まれている。
[0052] ガラス接合材 182の屈折率は、光学部材 181の屈折率よりも小さい。なお、ガラス 接合材 182を形成する材料としては、先に説明した発光装置 XI (図 1ないし図 3参照 )と同様なものを使用できる。
[0053] 光学部材 181は、容器 183の上部開口 183Aを、蓋 184により塞いだ構成を有し、 透光性の無機材料により、全体が透光性を有するものとして形成されている。光学部 材 181 (容器 183および蓋 184)を形成するための無機材料としては、先に説明した 発光装置 XI (図 1〜3参照）と同様なものを使用できる。
[0054] 図 8および図 9に示したように、蓋 184には、発光素子 180の電極 180Aと導通接 続されるリード 185Aが設けられている。
[0055] 容器 183は、筒状部材 186の下部開口 186Aを搭載基板 187によって塞ぐことによ り、有底箱状に形成されたものである。筒状部材 186の内面 186Bには、上下方向に 延びるリード 185Bが形成されている。このリード 185Bは、蓋 184のリード 185Aに接 触されている。
[0056] 搭載基板 187は、発光素子 180が搭載されるものであるとともに、筒状部材 186の 下部開口 186Aを塞ぐためのものである。この搭載基板 187には、外部接続用導体 1 88, 189力形成されている。
[0057] 外部接続用導体 188, 189は、発光素子 180の電極 180A, 180Bに導通接続さ れる上面導体部 188A, 189Aと、回路基板などの実装対象物の配線に導通接続さ れる下面導体部 188B, 189Bと、上面導体部 188A, 189Aと下面導体部 188B, 1 89Bとの間を接続する側面導体部 188C, 189Cを有している。
[0058] 上面導体部 188Aは、半田や導電性榭脂などの導電性接合材を介して、発光素子 180の電極 180Bに導通接続されている。一方、上面導体部 189Aは、リード 185A , 185Bを介して発光素子 180の電極 180Aに導通接続されて!、る。
[0059] 発光装置 X4では、ガラスにより形成された光学部材 181によって発光素子 180が 囲まれており、光学部材 181の内面と発光素子 180の表面との間にガラス接合材 18 2が介在されている。そのため、先に説明した発光装置 XI (図 1および図 2参照）と同 様に、発光素子 180から放出される光を、光学部材 181に対して効率良く導くことが できる。また、光学部材 181の屈折率がガラス接合材 182の屈折率よりも大きいため 、ガラス接合材 182から光学部材 181に光が入射される際、ガラス接合材 182と光学 部材 181との界面において生じる反射が低減され、より効率良く発光素子 180からの 光を光学部材 181に導くことができる。また、光学部材 181と外部気体との界面で反 射された一部の光は、ガラス接合材 182と光学部材 181との界面において、スネルの 法則に従って一部の光は全反射されるとともに側方に放射される。これにより、発光 素子 180による光吸収が低減され、発光装置 X4の外部に放射される光量が増加す る。その結果、ガラス接合材 182を介して発光素子 180からの光を、光学部材 181に 対してさらに効率良く導入させることができるとともに、発光装置 X4の光出力を向上 できる。
[0060] (第 4の実施の形態）
本発明の第 4の実施の形態に係る発光装置について、図 10および図 11を参照し て説明する。 [0061] 図 10および図 11に示した発光装置 Ylは、発光素子 1および光学部材 42を備えた ものであり、少なくとも光学部材 42の外表面力 光を出射するように構成されている。 図 1に示した第 1の実施の形態における発光装置と同様の構成には同一の符号を付 している。
[0062] 光学部材 42は、ガラス接合材 421を介して発光素子 1の側面 1Bに設けられている 。光学部材 42は、発光素子 1を保護する機能を有し、発光素子 1により放出された光 を外部に導く機能も有する。この光学部材 42は、発光素子 1が収容される貫通空間 4 20を有するものであり、ガラスによって全体が透光性を有する筒状に形成されている 。光学部材 42を形成するためのガラス材料としては、例えば、石英ガラス、硼酸と珪 酸とを含む光学ガラス、水晶、サファイアあるいは螢石等を使用することができる。
[0063] 貫通空間 420は、発光素子 1の外観形状に対応して直方体形状に形成されており 、その内面と発光素子 1の側面との間にガラス接合材 421が介在された状態で、発 光素子 2を収容している。貫通空間 420に発光素子 1が収容された状態では、基板 1 0、 n型半導体層 11、発光層 12および p型半導体層 13の周囲が光学部材 42によつ て囲まれ、発光装置 Y1の全体としては略直体形状を有する。
[0064] ただし、光学部材 42は、発光素子 1の側面における光が出射される部分を覆って いればよぐ必ずしも発光素子 1の側面の全体を覆う必要はない。たとえば、基板 10 カゝら光が出射されない場合には、光学部材 42は、たとえば n型半導体層 11、発光層 12および p型半導体層 13の周囲が選択的に囲まれる形態に形成されてもよい。
[0065] また、光学部材 42は、その外表面における反射損失を低減するため、外表面に円 錐状や円柱状、四角柱状等の回折格子を設けたり、外表面をブラスト加工やィヒ学研 磨等の表面加工によって粗ィ匕したりすることにより、より反射損失を抑制し、効率よく 光学部材 42から外部気体に光を導き出すことができる。なお、外表面の算術平均粗 さは、 0. 1〜： LOO /z mが好ましぐ算術平均粗さが 0.： L mより小さい場合、および算 術平均粗さが 100 /z mより大きい場合、外表面における反射損失が抑制されず、光 学部材 42から外部気体に効率よく光を導き出すことができない。
[0066] ガラス接合材 421は、透光性を有し、たとえば発光素子 1よりも屈折率が小さぐ光 学部材 42よりも屈折率が大き ヽ材料により構成されて!ヽる。このようなガラス接合材と しては、たとえばゾルーゲルガラスあるいは低融点ガラス、水ガラス接着剤が使用さ れる。
[0067] 図 12に示したように、発光装置 Y1は、回路基板 43などに実装して使用される。同 図においては、電極 14が回路基板 43の配線 430に対して半田などの導電性接合 材を介して導通接続され、電極 15が回路基板 43の配線 431に対してワイヤ 432を 介して導通接続された例を示した。
[0068] 発光装置 Y1では、ガラスにより形成された光学部材 42によって、発光素子 1にお ける光が出射される部分の少なくとも一部が囲まれている。その一方で、ガラスは、榭 脂に比べ 230nm〜400nmの波長の光に対して透過率が高ぐ光吸収によって分子 構造が破断され難ぐ透過率や機械的強度が劣化しにくい素材である。そのため、発 光装置 Y1は、発光素子 1から出射された光が発光素子 1の周り（光学部材 42)にお いて吸収されたとしても、発光素子 1の周りを榭脂により保護する従来の発光装置 9 ( 図 28参照）に比べて、光エネルギに起因して透過率や機械的強度が劣化する可能 性は極めて小さい。その結果、発光素子 1により放出された光によって、発光素子 1 を保護する要素 (光学部材 42)が劣化される可能性が低減され、発光装置 Y1の発 光輝度の低下を低減できる。これにより、発光装置 Y1は、長期間にわたって安定し た光を出力させることが可能となる。さらに、発光装置 Y1において光が出射される面 積が光学部材 42の外表面によって増加することから、光学部材 42に入射した発光 素子 1の光が外表面で反射されながら外部気体に導き出される確率が増加する。そ の結果、発光素子 1の光は、効率よく光学部材 42から外部気体に導き出され、発光 装置 Y1より放射される光量は増加する。
[0069] また、ガラス接合材 421を介して、発光素子 1に対して光学部材 42を密着させた構 成を採用することにより、発光素子 1と光学部材 42の間に気体が残存する可能性が 低減される。そのため、発光素子 1と光学部材 42との間に気体が残存する場合に比 ベて、発光素子 1からの光が、発光素子 1と光学部材 42との間において反射される 可能性が低減される。これにより、発光装置 Y1は、発光素子 1からの光を、光学部材 42に対して効率良く放出させることができる。さらに、発光装置 Y1の製造工程や回 路基板 43への実装工程や作動環境において負荷される熱および各部材の熱膨張 係数差により、光学部材 42やガラス接合材 421に生じるクラックを低減できるため、 発光装置 Y1においては、長期間にわたって安定した光を出力させることが可能とな る。とくに、ガラス接合材 421の屈折率を発光素子の屈折率より小さぐかつ光学部 材 42の屈折率よりも大きく設定した場合には、発光素子 1とガラス接合材 421との界 面、およびガラス接合材 421と光学部材 42との界面における反射損失を抑制できる ため、発光素子 1からの光を、光学部材 42に対してさらに効率良く導入させることが できる。
[0070] (第 5の実施の形態）
次に、本発明の第 5の実施の形態に係る発光モジュールについて、図 13を参照し て説明する。
[0071] 図 13に示した発光モジュール 4は、面実装可能に構成されたものであり、発光装置 440および配線基板 441を備えて ヽる。
[0072] 発光装置 440は、本発明の第 4の実施の形態に係る発光装置 Y1 (図 10および図 1 1参照）と同様なものであり、発光素子 442および光学部材 443を備えている。
[0073] 発光装置 440は、光学部材 443の貫通空間 444に発光素子 442が収容されること により、発光素子 442の周囲が光学部材 443によって囲まれた構成を有する。貫通 空間 444の内面と発光素子 442の側面との間には、ガラス接合材 445が介在されて おり、発光素子 442は、光学部材 443の内面に対して密着した状態とされている。
[0074] 発光素子 442は、電極 446A, 446Bをさらに備えており、これらの電極 446A, 44 6Bは、貫通空間 444の上方および下方にお!/、て露出されて!、る。
[0075] 光学部材 443は、ガラスにより形成されており、屈折率がガラス接合材 445よりも小 さい。一方、ガラス接合材 445は、屈折率が発光素子 442よりも小さい。なお、光学 部材 443およびガラス接合材 445を形成するための材料としては、先に説明した発 光装置 Y1 (図 10および図 11参照）と同様なものを使用することができる。
[0076] 一方、配線基板 441は、絶縁基材 447の表面に外部接続用導体 448A, 448B力 S 形成されたものである。外部接続用導体 448A, 448Bは、発光装置 440の電極 446 A, 446Bに導通接続される上面導体部 448Aa, 448Baと、回路基板などの実装対 象物の配線に導通接続される下面導体部 448Ab, 448Bbと、上面導体部 448Aa, 448Baと下面導体咅448Ab, 448Bbとの間を接続する佃 J面導体咅448Ac, 448B cを有している。
[0077] 上面導体部 448Aaは、半田や導電性榭脂などの導電性接合材 449Aを介して発 光素子 442の電極 446Aに導通接続されている。一方、上面導体部 448Baは、ワイ ャ 449Bを介して発光素子 442の電極 446Bに導通接続されている。
[0078] 発光モジュール 44では、ガラスにより形成された光学部材 443によって発光素子 4 42が囲まれており、光学部材 443 (貫通空間 444)の内面と発光素子 442の側面と の間にガラス接合材 445が介在されている。そのため、先に説明した発光装置 Yl ( 図 10および図 11参照）と同様に、発光素子 442により放出される光を、光学部材 44 3に対して効率良く導くことができる。また、ガラス接合材 445の屈折率が発光素子 4 42よりも小さぐ光学部材 443の屈折率がガラス接合材 445よりも小さいために、発 光素子 442から例えば屈折率が 1である空気に亘り、段階的に屈折率を低下させる ことにより、発光素子 442やガラス接合材 445および光学部材 443や空気の各界面 における反射損失が抑制され、より効率良く発光素子 442からの光を外部に出射で き、発光装置 440の光出力を向上できる。
[0079] (第 6の実施の形態）
次に、本発明の第 6の実施の形態に係る発光モジュールについて、図 14を参照し て説明する。ただし、図 14においては、図 13を参照して説明した発光モジュール 4と 同様な部材または要素については同一の符号を付してあり、重複説明は省略する。
[0080] 図 14に示した発光モジュール 44' は、発光装置 44( および配線基板 441を備 えているとともに、面実装可能とされている点において、先に説明した発光モジユー ル 44 (図 13参照）と同様である。その一方で、発光モジュール 44' は、発光装置 44 0' が配線基板 441に対して光学部材 443の外表面 443Αが対面するように搭載さ れて 、る点にぉ 、て異なって!/、る。
[0081] また、発光装置 44( は、先に説明した発光装置 Y1, 440 (図 10および図 11、図 13参照）と基本的な構成が同様である力 これらの発光装置 Y1, 440とは、電極 44 6A' , 446B' の構成力異なって!/ヽる。すなわち、電極 446A' , 446B' ίま、酉己線 基板 441における外部接続用導体 448Α, 448Βの上面導体部 448Aa, 448Baに 確実に導通接続できるように、光学部材 443の表面 443Bにまで延出して設けられて いる。そして、発光装置 44( は、電極 446A' , 446B' が発光素子 442から下方 に向けて延びる格好で、配線基板 441に搭載されており、電極 446A' , 446B' と 上面導体部 448Aa, 448Baとの間が導電性接合材 449A' , 449B' を介して導 通接続されている。
[0082] 発光モジュール 44' の発光装置 44( では、先の発光装置 Y1, 440 (図 10およ び図 11、図 13参照）と同様に、発光素子 442から放出される光が、ガラス接合材を 透過して光学部材 443に効率良く導かれるとともに、図 13の発光装置 440における ワイヤ 449Bによる光吸収が無くなる。その結果、発光装置 44( を照明装置として 使用した際の照射面においては、ワイヤ 449Bの影が無くなるとともに光学部材 443 の外表面力も上方に出射される光が増加する。このため、発光装置 44( 、発光モ ジュール 44' における輝度を向上することができるようになる。
[0083] 第 4の実施の形態〜第 6の実施の形態に係る発光装置、および発光モジュールに おいて採用される発光装置は、図 10〜14を参照して説明したものには限定されず、 種々に変更可能である。たとえば、発光装置は、図 15〜18に示した構成とすること ができ、その場合にも、先の発光装置 Y1 (図 10および図 11参照）と同様な作用効果 を奏することができる。
[0084] 図 16に示した発光装置 Y2は、光学部材 442Aが 4つの板状要素 422A, 423Aに よって構成されたものであり、全体として略直方体形状に形成されている。この発光 装置 Y2は、光学部材 442Aが 4つの板状要素 422A, 423Aからなるものの、その機 能は、筒状に形成された光学部材 42 (図 10および図 11参照）と同様である。
[0085] 図 17に示した発光装置 Y3は、光学部材 42Bが円筒状に形成されたものである。こ のような発光装置 Y3では、光学部材 42Bの外表面 424Bが曲面とされているために 、発光素子 1から放出された光を、光学部材 42Bの外表面 424Bから略均一に出射 できる。
[0086] 図 18 (a)および図 18 (b)に示した発光装置 Y4, Y5は、光学部材 42C, 42Dに蛍 光体 425が分散されたものである。図 18 (a)に示した発光装置 Y4は、蛍光体 425が 光学部材 42Cの全体に分散されたものであり、図 18 (b)に示した発光装置 Y5は、蛍 光体 425が光学部材 42Dの外表面部に選択的に分散されたものである。
[0087] 光学部材 42C, 42Dに含有される蛍光体 425は、発光装置 Y4, Y5から出射させ るべき光の波長 (色）に応じて選択される。たとえば、発光装置 Y4, Y5から白色光が 出射される場合には、蛍光体 425としては、発光素子 1から出射された光を、 400〜 500nmの波長範囲に発光強度のピークを有する光に変換する第 1蛍光体、 500〜6 OOnmの波長範囲に発光強度のピークを有する光に変換する第 2蛍光体、および 60 0〜700nmの波長範囲に発光強度のピークを有する光に変換する第 3蛍光体が使 用される。第 1蛍光体としては、たとえば（Sr, Ca, Ba, Mg) (PO ) CI： Euあるい
10 4 6 2
は BaMgAl O ： Euを挙げることができ、第 2蛍光体としては、たとえば SrAl O :E
10 17 2 4 uや ZnS : Cu， A1あるいは SrGa S： Euを挙げることができ、第 3蛍光体としては、た
2 4
とえば SrCaS :Euあるいは La O S :Eu， LiEuW Oを挙げることができる。
2 2 2 8
[0088] 一方、第 1から第 3蛍光体を使用して発光装置 Y4, Y5から白色光が出射される場 合、発光素子 1としては、たとえば 230〜400nmの波長範囲に発光強度のピークを 少なくとも 1つ有する光を出射するものが使用される。このような発光素子 1としては、 例えば、 ZnO系の酸ィ匕物半導体発光ダイオードを挙げることができる。
[0089] また、発光素子 1として青色光を出射するものを使用するとともに、蛍光体 425とし て青色光を黄色光に変換するもの、たとえばセリウム（Ce)で付活されたイツトリゥム · アルミニウム.ガーネット系蛍光体 (YAG)ある!/、は、 2価のユーロピウム（Eu)で活性 ィ匕されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩蛍光体を使用することによって、発光装置 Y 4, Y5から白色光を出射させるようにしてもよい。
[0090] 図 18 (a)に示した発光装置 Y4は、蛍光体 425が光学部材 42Cの全体に分散され たものであるから、蛍光体 425が分散された光学部材 42Cを簡易に形成することが できる。すなわち、発光装置 Y4では、光学部材 42Cの製造が容易であるといった利 点がある。一方、図 18 (b)に示した発光装置 Y5は、蛍光体 425が光学部材 42Dの 外表面部に選択的に分散されたものであるから、光学部材 42Dを水平に進行する光 と、水平方向から傾斜した方向に進行する光との間において、光路差が小さくなる。 その結果、水平方向に透過する光と、斜めに透過する光との波長変換量の差が小さ くなるために、発光素子 1により放出された光の一部がそのまま透過される一方で、 一部の光の波長が変換されて、それらの混合色を出射させる場合には、色ムラを抑 制して全体から同様な色の光を出射させることが可能となる。さらに、発光素子 1から 出射される光は、蛍光体 425によって阻害されることなく光学部材 42Dに効率よく入 射されることから、発光素子 1の光によって励起される蛍光体 425が増加し、発光装 置 Y5の光出力は増加する。
[0091] もちろん、発光装置 Y4, Y5は、使用する蛍光体 425の種類が適宜選択されること により、白色以外の光が出射されるように構成することもでき、また光学部材 42C, 42 Dに蛍光体 425が分散さえる代わりに、光学部材 42C, 42Dの外表面に、蛍光体を 含む波長変換層が設けられてもよい。
[0092] (第 7の実施の形態）
次に、本発明の第 7の実施の形態に係る発光モジュールについて、図 19および図 20を参照しつつ説明する。
[0093] 図 19および図 20に示した発光モジュール 45は、照明装置あるいは表示装置とし て使用可能なものであり、複数の発光装置 46および絶縁基板 47を備えている。
[0094] 複数の発光装置 46は、先に説明した発光装置 Yl, Y2 (図 10および図 11、図 16 参照）と同様に、発光素子 460の周囲を光学部材 461で囲んだものであるとともに、 全体として直方体形状に形成されている。発光装置 46は、目的に応じて、光学部材 461に蛍光体を含有させたものが使用される（図 18 (a)および図 18 (b)の発光装置 Y4, Y5参照）。
[0095] 絶縁基板 47は、複数の発光装置 46を位置決め固定するとともに、各発光装置 46 に駆動電力を供給するためのものである。この絶縁基板 47は、複数の貫通孔 470が 形成された第 1基板 471と、配線（図示略)がパターン形成された第 2基板 472と、を 有している。
[0096] 第 1基板 471の複数の貫通孔 470は、発光装置 46が収容される空間であり、マトリ ックス状に配置されている。各貫通孔 470の内面には、発光装置 46の電極 462, 46 3に接触させるための一対の端子 473, 474力 互いに対面して設けられている。す なわち、各貫通孔 470に発光装置 46を収容させた状態では、複数の発光装置 46が マトリックス状に配置されるとともに、各発光装置 46の電極 462, 463と貫通孔 470の 一対の端子 473, 474とが導通接続された状態とされる。
[0097] 第 2基板 472の配線（図示略）は、第 1基板 471の一対の端子 473, 474に導通接 続されている。この配線はさらに、第 2基板 472の側面に設けられた端子 75に導通 接続されている。配線のパターンは、たとえば発光モジュール 45における複数の発 光装置 46の駆動態様に応じて設計される。
[0098] たとえば、発光モジュール 45を表示装置として構成する場合には、各発光素装置 6 が個別に駆動可能とされるため、配線は各発光装置 46を個別に駆動可能なようにパ ターン形成される。一方、発光モジュール 45を照明装置として構成する場合には、 各発光装置 46は必ずしも個別に駆動可能に構成する必要はなぐたとえば全部を 同時に駆動可能とし、または複数の発光装置 46を複数のグループに分け、グループ 毎に駆動可能とされ、そのような駆動が可能なように配線力パターン形成される。
[0099] 発光モジュール 45では、発光装置 46として、先に説明した発光装置 Yl, Y2, Y4 , Y5 (図 10および図 11、図 16、図 18 (a)および図 18 (b)参照）と同様なものが使用 される。すなわち、発光装置 46は、発光素子 460からの光によって光学部材 461が 劣化することが抑制されるとともに、発光装置 46の製造工程における各部材の体積 収縮は、発光素子 460や光学部材 461と比べて体積を小さくできるガラス接合材 42 1のみに制限されることから、光学部材 461はガラス接合材 421にクラックを発生させ ることなく発光素子の周辺に取着される。その結果、このような発光装置 46を使用し た発光モジュール 45では、長期間にわたって安定した光を出力させることが可能と なる。
[0100] なお、発光モジュール 45においては、第 1基板 471に複数の貫通孔 470を設け、 それらの貫通孔 470に発光装置 46を収容させていたが、発光装置 46は、絶縁基板 の表面に対して、単に実装した形態であってもよい。
[0101] (第 8の実施の形態）
本発明の第 8の実施の形態に係る発光装置ついて、図 21および図 22を参照して 説明する。
[0102] 図 21および図 22に示した発光装置 Z1は、発光素子 1、第 1および第 2の光学部材 82A, 82B、および第 1および第 2の外部接続用端子 83A, 83Bを備えたものであり 、少なくとも第 1の光学部材 82Aの外表面力 光を放射するように構成されている。
[0103] 第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bは、発光素子 1を保護する機能を有し、また、 発光素子 1により放出された光を外部に導く機能を有する。また、発光装置 Z1におけ る光の放射源の発光面積を大きくする機能も有する。すなわち、発光素子 1から放射 される光は、発光素子 1との屈折率差を小さくしたガラス接合材 822を介して効率よく 第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bに入射される。そして、発光素子 1から放射さ れる光は、第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bの内部で乱反射されながら、発光面 積を大きくすることで外部に光を取り出す確率を向上させた第 1および第 2の光学部 材 82A, 82Bを介して外部に効率よく放射される。また、これらの第 1および第 2の光 学部材 82A, 82Bは、中央部に貫通孔 820A, 820Bを有するとともに、透光性を有 する板状に形成されている。貫通孔 820A, 820Bには、第 1および第 2の中継用導 体 830A, 830Bを充填形成されている。これらの第 1および第 2の中継用導体 830A , 830Bは、発光素子 1の第 1および第 2の素子電極 14, 15と第 1および第 2の外部 接続用端子 83A, 83Bとの間の導通接続を図るためのものであり、第 1および第 2の 光学部材 82A, 82Bの厚み方向に貫通し、かつ端面が第 1および第 2の光学部材 8 2A, 82Bの表面 21A, 821Bから露出している。
[0104] 第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bは、全体が透光性を有する無機材料によつ て形成されているとともに、ガラス接合材 822を介して第 1および第 2の素子電極 14, 15に接合されている。これらの第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bは、互いに対面 した平行状態で配置されている。ガラス接合材 822は、透光性を有するものであり、 たとえば発光素子 1よりも屈折率が小さぐ光学部材 82よりも屈折率力 S小さい材料に より構成されている。
[0105] ここで、光学部材 82を形成するための透光性を有する無機材料としては、たとえば 石英ガラス、硼酸と珪酸とを含む光学ガラス (硼珪酸ガラス）、水晶、サファイアあるい は螢石等を使用することができる。一方、ガラス接合材 822としては、たとえばゾルー ゲルガラス、水ガラス、低融点ガラス等の 230nm〜450nmの波長の光に対して透過 率が高ぐ溶融もしくは加水分解反応を利用して無機化される透光性の無機材料か ら成る接合材が使用される。 [0106] 第 1および第 2の外部接続用端子 83A, 3Bは、発光装置 Z1を配線基板などの実 装基板に搭載する際に、実装基板の配線に導通接続させるための部分であり、第 1 および第 2の光学部材 82A, 82Bの表面 821A, 821Bにおける中央部から、側端縁 の間において延びる帯状に形成されている。これらの第 1および第 2の外部接続用 端子 83A, 3Bは、第 1および第 2の中継用導体 830A, 830Bを介して、発光素子 1 の第 1および第 2の素子電極 14, 15に導通接続されている。
[0107] 発光装置 Z1では、ガラス接合材 822を介して、上記の透光性を有する無機材料に よって形成された第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bによって、発光素子 1の基板 10の下面 10A (第 1の素子電極 14)および p型半導体層 13の上面 13A (第 2の素子 電極 15)が覆われている。ガラスは、一般に、榭脂に比べて透過率や機械的強度が 劣化しにくい素材である。そのため、発光素子 1により放射された光が第 1および第 2 の光学部材 82A, 82Bに透過されたとしても、発光素子 1からの光が第 1および第 2 の光学部材 82A, 82Bにおいて吸収されたとしても、その光が有する放射エネルギ に起因して第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bの透過率や機械的強度が劣化する 可能性は極めて小さい。その結果、発光装置 Z1では、発光素子 1からの光によって 発光素子 1を保護する要素 (第 1および第 2の光学部材 82A, 82B)が劣化する可能 性が、発光素子が榭脂により保護された従来の発光装置 9 (図 28参照）に比べて低 減され、放射光の放射エネルギゃ放射束、放射強度が低下するのが抑制される。こ れにより、発光装置 Z1は、長期間にわたって安定した光を出力させることが可能とな る。
[0108] また、ガラス接合材 822を介して、発光素子 1に対して第 1および第 2の光学部材 8 2A, 82Bが密着された構成を採用することにより、発光素子 1と第 1および第 2の光 学部材 82A, 82Bの間に気体が残存する可能性が低減される。そのため、発光素子 1と第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bとの間に気体が残存する場合に比べて、発 光素子 1からの光が、発光素子 1と第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bとの間にお いて反射、散乱される可能性が低減される。これにより、発光装置 Z1では、発光素子 1からの光を、第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bに対して効率良く光を導入させ ることができるようになる。とくに、ガラス接合材 822の屈折率を発光素子の屈折率より 小さぐかつ第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bの屈折率よりも小さく設定した場合 には、発光素子 1とガラス接合材 822との界面においては全反射による反射損失が 低減され、ガラス接合材 822と第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bとの界面におい てはスネルの法則に従った全反射が抑制されるため、発光素子 1からの光を、光学 部材 82に対してさらに効率良く光を導入させることができる。
[0109] さらに、本発明の発光装置 Z1では、発光素子 1の保護および発光素子 1の内部か ら光を効率よく取り出す機能を有するガラス接合材 822が発光素子 1の全体を被覆 するように被着されないことから、発光装置 Z1の作製工程や発光装置 Z1を作動させ る際に生じるガラス接合材 822へのクラックが抑制される。すなわち、発光装置 Z1の 作製工程や発光装置 Z1を作動させる場合、たとえばゾルーゲルガラス、水ガラス、低 融点ガラス等を溶融もしくは加水分解反応を利用して無機化する際のガラス接合材 8 22の体積収縮や、発光素子 1とガラス接合材 822との熱膨張係数差により、ガラス接 合材 822にクラックが発生する。とくに、発光素子 1の全体を透光性のガラス接合材 8 22によって被覆する際には、発光素子 1の体積に対してガラス接合材の体積が極め て大きくなることから、発光素子 1の周囲を基点としてクラックがガラス接合材 822に容 易に発生し易くなる。その結果、発光素子 1から放射された光は、ガラス接合材 822 に生じたクラックによって吸収、散乱され、発光装置 Z1から放射される光の放射エネ ルギゃ放射束、放射強度が低下する。従って、本発明の発光装置 Z1では、第 1およ び第 2の光学部材 82A, 82Bが発光素子 1の一部に設けられたガラス接合材 822を 介して取着されることにより、ガラス接合材 822の透過率や機械的強度の劣化を抑制 できるとともに、第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bやガラス接合材 822に生じるク ラックを抑制でき、発光装置を長期間にわたって正常に作動させることできる。
[0110] なお、ガラス接合材 822の厚さは、 0. 1mm以上かつ 1. 5mm以下とすることがより 好ましい。ガラス接合材 822の厚さが 0. 1mmより薄い場合、発光装置 Z1の作製ェ 程や発光装置 Z1を作動させる際のガラス接合材 822の体積収縮や熱膨張、熱収縮 を極めて小さくできるが、ガラス接合材 822の接合強度や機械的強度は極めて小さく なり、第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bや発光装置 Zへの外部からの物理的な 衝撃に対し、第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bが発光素子 1より剥がれ易くなり、 発光装置 Zlを正常に作動させることができない。また、ガラス接合材 822の厚さが 1 . 5mmより厚い場合、発光装置 Z1の作製工程や発光装置 Z1を作動させる際のガラ ス接合材 822の体積収縮が大きくなるとともに、発光素子 1との熱膨張係数差によつ て生じる応力が大きくなり、ガラス接合材 822にクラックが生じ、発光装置 Z1を正常に 作動させることができない。従って、ガラス接合材 822の厚さは、 0. 1mm以上かつ 1 . 5mm以下がより好ましぐ発光素子 1と第 1および第 2の光学部材 82A, 82Bとを強 固に接合できるとともに、発光装置 Z1の作製工程や発光装置 Z1を作動させる際の ガラス接合材 822に生じるクラックを抑制できる。
[0111] (第 9実施形態）
次に、本発明の第 9の実施の形態に係る発光モジュールについて、図 23を参照し て説明する。
[0112] 図 23に示した発光モジュール 800は、面実装可能に構成されたものであり、発光 装置 4および配線 85を備えている。すなわち、発光装置 4は、先に説明した本発明 の第 4の実施の形態に係る発光装置 Z1 (図 21および図 22参照）と同様なものであり 、発光素子 840および光学部材 841A, 841Bを備えている。
[0113] 発光装置 4は、発光素子 840の第 1および第 2の素子電極 842A, 842Bの表面に 、ガラス接合材 843を介して第 1および第 2の光学部材 841A, 841Bを接合すること により、発光素子 840の基板 844の下面 844A (第 2の素子電極 42B)および p型半 導体層 45の上面 45A (第 1の素子電極 42A)を、第 1および第 2の光学部材 841A, 841Bによって密着状態で覆ったものである。
[0114] 第 1および第 2の光学部材 841A, 841Bは、透光性を有する無機材料によって形 成されており、屈折率がガラス接合材 843よりも大きい。一方、ガラス接合材 843は、 屈折率が発光素子 840よりも小さい。なお、第 1および第 2の光学部材 841A, 841B およびガラス接合材 843を形成する材料としては、先に説明した発光装置 Z1 (図 21 および図 22参照）と同様なものを使用することができる。
[0115] 第 1および第 2の光学部材 841A, 841Bの表面 846A, 846Bには、中央部から側 端縁の間に延びる帯状の第 1および第 2の外部接続用端子 847A, 847Bが設けら れている。これらの第 1および第 2の外部接続用端子 847A, 847Bは、第 1および第 2の中継導体 848A, 848Bにより発光素子 840の第 1および第 2の素子電極 842A , 842Bに導通接続されている。
[0116] 一方、配線 85は、絶縁基材 850の表面に第 1および第 2の外部接続用導体 851A , 851Bが形成されたものである。第 1および第 2の外部接続用導体 851A, 851Bは 、発光装置 4の第 1および第 2の外部接続用端子 847A, 847Bに導通接続される上 面導体部 851 Aa, 851Baと、回路基板などの実装対象物の配線に導通接続される 下面導体部 851 Ab, 851Bbと、上面導体部 851 Aa, 851Baと下面導体部 851Ab , 851Bbとの間を接続する側面導体部 851Ac, 851Bcを有している。上面導体部 8 51Aa, 851Baと第 1および第 2の外部接続用端子 847A, 847Bとの間の導通接続 は、半田や導電性榭脂などの導電性接合材 852A, 852Bを用いて行なわれる。
[0117] 発光モジュール 800では、発光装置 84として、先に説明した発光装置 Z1 (図 21お よび図 22参照）と同様なものが使用されている。そのため、発光モジュール 800では 、発光装置 Z1から放射される光の放射エネルギゃ放射束、放射強度が発光素子 84 0から放射される光の放射エネルギによって低下され 1 、発光素子 840から放出さ れる光を、第 1および第 2の光学部材 841A, 841Bに対して効率良く導くことができ る。
[0118] さらに、発光素子 840から放射される光は、発光素子 840の内部力も外部に直接 および第 1および第 2の光学部材 841A, 841Bを介して全方向に放射されることによ り、発光素子 840の内部から光を外部に取り出す効率は向上し、発光装置から放射 される光の放射エネルギゃ放射束、放射強度も向上する。
[0119] 第 8の実施の形態、第 9の実施の形態に係る発光装置、および発光モジュールに おいて採用される発光装置は、図 21、図 22を参照して説明したものには限定されず 、種々に変更可能である。たとえば、発光装置は、図 23〜27に示した構成とすること ができ、その場合にも、先の発光装置 Z1 (図 11および図 22参照）と同様な作用効果 を奏することができる。
[0120] 図 24および図 25に示した発光装置 Z2, Z3は、第 1および第 2の光学部材 86A, 8 6B, 87A, 87Bに蛍光体 860, 870を分散させたものである。図 24に示した発光装 置 Z1は、蛍光体 860を第 1および第 2の光学部材 86A, 86Bの全体に分散されたも のであり、図 25に示した発光装置 Z2は、蛍光体 870が第 1および第 2の光学部材 87
A, 87Bの外表面部に選択的に分散されたものである。
[0121] 第 1および第 2の光学部材 86A, 86B, 87A, 87Bに含有させる蛍光体 860, 870 は、発光装置 Z2, Z3から放射させるべき光の波長 (色）に応じて選択される。たとえ ば、発光装置 Z2, Z3から白色光を放射させる場合には、蛍光体 860, 870としては 、発光素子 1から放射された光を、 400〜500nmの波長範囲に発光強度のピークを 有する光に変換する第 1蛍光体、 500〜600nmの波長範囲に発光強度のピークを 有する光に変換する第 2蛍光体、および 600〜700nmの波長範囲に発光強度のピ ークを有する光に変換する第 3蛍光体が使用される。第 1蛍光体としては、たとえば（ Sr, Ca, Ba, Mg) (PO ) CI： Euあるいは BaMgAl O ： Euを挙げることができ、
10 4 6 2 10 17
第 2蛍光体としては、たとえば SrAl O： Euや ZnS : Cu, A1あるいは SrGa S： Euを
2 4 2 4 挙げることができ、第 3蛍光体としては、たとえば SrCaS :Euあるいは La O S :Eu, L
2 2 iEuW Oを挙げることができる。
2 8
[0122] 一方、第 1から第 3蛍光体を使用して発光装置 Z2, Z3から白色光を放射させる場 合には、発光素子 1としては、たとえば 230〜450nmの波長範囲に発光強度のピー クを少なくとも 1つ有する光を放射するものが使用される。このような発光素子 1として は、 ZnO系の酸ィ匕物半導体発光ダイオードを挙げることができる。
[0123] また、発光素子 1として青色光を放射するものを使用するとともに、蛍光体 860, 87 0として青色光を黄色光に変換するもの、たとえばセリウム（Ce)で付活されたイツトリ ゥム .アルミニウム .ガーネット系蛍光体 (YAG)あるいは、 2価のユーロピウム（Eu)で 活性化されたアルカリ土類金属オルト珪酸塩蛍光体を使用することによって、発光装 置 Z2, Z3から白色光を放射させるようにしてもよい。
[0124] 発光装置 Z2, Z3では、第 1および第 2の光学部材 86A, 86B, 87A, 87Bに蛍光 体 860, 870が含有させられているものの、ガラス接合材 822を介して、発光素子 1の 基板 10の下面 10A (第 1の素子電極 14)および p型半導体層 13の上面 13A (第 2の 素子電極 15)が、無機材料によって形成された第 1および第 2の光学部材 86A, 86
B, 87A, 87Bによって覆われている点においては、先の発光装置 Z1 (図 21および 図 22参照）と同様である。そのため、発光装置 Z2, Z3においても、第 1および第 2の 光学部材 86A, 86B, 87 A, 87Bやガラス接合材 822および蛍光体 860, 870の透 過率や機械的強度、蛍光体 860, 870の発光効率の劣化が抑制されており、長期間 の使用によっても発光装置 Zから放射される光の放射エネルギゃ放射束、放射強度 が低下することが抑制されて 、る。
[0125] 図 24に示した発光装置 Z2は、蛍光体 860が第 1および第 2の光学部材 86A, 86B の全体に分散されたものであるから、蛍光体 860が分散された第 1および第 2の光学 部材 86A, 86Bを簡易に形成することができる。すなわち、発光装置 Z1では、第 1お よび第 2の光学部材 86A, 86Bの製造が容易であると 、つた利点がある。
[0126] また、図 25に示した発光装置 Z3は、蛍光体 870を第 1および第 2の光学部材 87A , 87Bの外表面部に選択的に分散させたものである。このような構成により、第 1およ び第 2の光学部材 87A, 87Bを水平に進行する光と、水平方向から傾斜した方向に 進行する光との間において、光路差が小さくなる。その結果、水平方向に透過する光 と斜めに透過する光の間の波長変換量の差力 、さくなるために、発光素子 1からの 光の一部をそのまま透過させる一方で、一部の光の波長を変換してそれらの混合色 を放射させる場合には、色ムラを抑制して全体カゝら同様な色の光を放射させることが 可能となる。
[0127] もちろん、発光装置 Z2, Z3は、使用する蛍光体 860, 870の種類を適宜選択する ことにより、白色以外の光を放射するように構成することもでき、また第 1および第 2の 光学咅 才 86A, 86B, 87A, 87B【こ 光体 860, 870を分散させる代わり【こ、第 1お よび第 2の光学部材 86A, 86B, 87A, 87Bの外表面に、蛍光体を含む波長変換層 を設けてもよい。
[0128] 図 26および図 27に示した発光装置 Z4は、基本的な構成が先に説明した発光装置 Z1 (図 21および図 22参照）と同様であるが、第 1および第 2の外部接続用端子 880 A, 880Bの構成が先に説明した発光装置 Z1とは異なっている。
[0129] 第 1および第 2の外部接続用端子 880A, 880Bは、光学部材 82A, 82Bを貫通す るものであり、発光素子 1の第 1および第 2の素子電極 14, 15に直接的に導通接続 されている。すなわち、発光装置 Z1における第 1および第 2の中継用導体 830A, 83 0B (図 21および図 22参照）を、実質的に、第 1および第 2の外部接続用端子 880A , 880Bとして機能させている。ただし、第 1および第 2の外部接続用端子 880Α, 88 ΟΒは、配線基板などの実装基板における配線との導通接続を確実ィ匕するために、 その一部が第 1および第 2の光学部材 82Α, 82Βの表面 821A, 821B力も突出して いる。もちろん、第 1および第 2の外部接続用端子 880Α, 880Βは、第 1および第 2 の光学部材 82Α, 82Βの表面 821A, 821Bから露出していればよぐ必ずしも第 1 および第 2の光学部材 82Α, 82Βの表面 821A, 821B力も突出した形態とする必要 はない。
[0130] 発光装置 Ζ4では、第 1および第 2の外部接続用端子 880Α, 880Βの形態が先の 発光装置 Z1とは異なるものの、ガラス接合材 22を介して、上記の無機材料によって 形成された第 1および第 2の光学部材 82Α, 82Βによって、発光素子 1の基板 10の 下面 10A (第 1の素子電極 14)および ρ型半導体層 13の上面 13A (第 2の素子電極 15)が覆われている点においては、発光装置 Z1と同様である。そのため、発光装置 Ζ4においても、第 1および第 2の光学部材 82Α, 82Βの劣化が抑制されており、長 期間の使用によっても発光装置 Ζから放射される光の放射エネルギゃ放射束、放射 強度が低下することが抑制されて 、る。
[0131] もちろん、図 26および図 27に示した発光装置 Ζ4においても、図 24および図 25に 示した発光装置 Ζ2, Ζ3のように、第 1および第 2の光学部材 82Α, 82Βに蛍光体を 含有させてもよい。また、第 1および第 2の光学部材 82Α, 82Βとしては、板状のもの に限らず、表面が曲面として形成されたもの、たとえばレンズ状部材を採用することも できる。
図面の簡単な説明
[0132] [図 1]本発明の第 1の実施の形態に係る発光装置を示す全体斜視図である。
[図 2]図 1に示した発光装置の縦断面図である。
[図 3]図 1に示した発光装置の分解斜視図である。
[図 4]本発明の第 2の実施の形態に係る発光モジュールを示す全体斜視図である。
[図 5]図 4に示した発光モジュールの要部を示す一部を分解した斜視図である。
[図 6]発光装置における光学部材の他の例を示す縦断面図である。
[図 7]発光装置の他の例を示す縦斜視図である。 [図 8]本発明の第 3の実施の形態に係る発光装置を示す縦断面図である。
圆 9]図 8に示した発光装置における光学部材を示す分解斜視図である。
圆 10]本発明の第 4の実施の形態に係る発光装置を示す全体斜視図である。
[図 11]図 10に示した発光装置の縦断面図である。
[図 12]図 10および図 11に示した発光装置の使用例を説明するための斜視図である 圆 13]本発明の第 5の実施の形態に係る発光モジュールを示す断面図である。 圆 14]本発明の第 6の実施の形態に係る発光モジュールを示す断面図である。 圆 15]発光装置の他の例を示す縦断面図である。
圆 16]発光装置の他の例を示す全体斜視図である。
圆 17]発光装置の他の例を示す全体斜視図である。
圆 18]発光装置の他の例を示す縦斜視図である。
圆 19]本発明の第 7の実施の形態に係る発光モジュールを示す全体斜視図である。
[図 20]図 19に示した発光モジュールの要部を示す一部を分解して示した斜視図で ある。
圆 21]本発明の第 8の実施の形態に係る発光装置を示す全体斜視図である。
[図 22]図 21に示した発光装置の縦断面図である。
圆 23]本発明の第 9の実施の形態に係る発光モジュールを示す縦断面図である。
[図 24]本発明に係る発光装置の他の例を示す縦断面図である。
圆 25]本発明に係る発光装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
圆 26]本発明に係る発光装置の他の例を示す全体斜視図である。
[図 27]図 26に示した発光装置の縦断面図である。
圆 28]従来の発光装置の一例を示す断面図である。
符号の説明
XI：発光装置
1 :発光素子
10 : (発光素子の)基板
11： (発光素子の) n型半導体層 (第 1の導電型層） 2: (発光素子の)発光層
3: (発光素子の) p型半導体層 (第 2の導電型層):光学部材
:容器
1:蓋
3: (容器 20の）上部開口
:ガラス接合材

Claims

請求の範囲
[1] 透光性の無機材料からなり、凹状開口部を有する容器と、
該容器の前記凹状開口部内にガラス接合材を介して収容され、基板上に、第 1の導 電型層、発光層および第 2の導電型層が形成された発光素子と、
透光性の無機材料からなり、前記容器の前記凹状開口部を塞ぐ蓋と、を備えた発光 装置。
[2] 前記発光素子は、前記容器の内表面に対して、ガラス接合材を介して接合されてい ることを特徴とする請求項 1に記載の発光装置。
[3] 前記蓋は、ガラス接合材を介して前記発光素子に接合されており、前記凹状開口部 を塞 、で 、ることを特徴とする請求項 2に記載の発光装置。
[4] 前記ガラス接合材の屈折率は、前記容器または前記蓋の屈折率より小さ!、ことを特 徴とする請求項 2に記載の発光装置。
[5] 前記容器は、前記発光素子が収容される貫通空間を有する筒状部材と、前記容器 の開口部を塞ぐとともに、前記発光素子が搭載される搭載基板と、を含んでいること を特徴とする請求項 1に記載の発光装置。
[6] 前記容器の外表面部または前記蓋の外表面部に、前記発光素子から出射された光 の波長を変換する 1または複数種の蛍光体が存在することを特徴とする請求項 1に 記載の発光装置。
[7] 絶縁基板と、
前記絶縁基板に搭載された請求項 1に記載の発光装置とを有することを特徴とする、 発光モジュール。
[8] 基板上に、第 1の導電型層、発光層および第 2の導電型層が形成された発光素子 と、
無機材料カゝらなる接合材を介して前記発光素子の側面に設けられており、無機材 料力 なり透光性を有する光学部材と、
を備えた発光装置。
[9] 前記ガラス接合材の屈折率は、前記発光素子の屈折率より小さぐ
前記光学部材の屈折率は、前記ガラス接合材の屈折率より大き 、ことを特徴とする 請求項 8に記載の発光装置。
[10] 前記光学部材は、前記発光素子の周囲を囲んで配置されていることを特徴とする 請求項 8に記載の発光装置。
[11] 前記光学部材は、前記発光素子が収容される貫通空間を有することを特徴とする 請求項 8に記載の発光装置。
[12] 前記光学部材の外表面部に、前記発光素子から出射された光の波長を変換する 1ま たは複数種の蛍光体が存在することを特徴とする請求項 8に記載の発光装置。
[13] 前記発光素子は、 230〜450nmの波長範囲に発光強度のピークを少なくとも 1つ 有する光をするものであり、前記複数種の蛍光体は、前記発光素子からされた光を、
400〜500nmの波長範囲に発光強度のピークを有する光、 500〜600nmの波長 範囲に発光強度のピークを有する光、および 600〜700nmの波長範囲に発光強度 のピークを有する光にそれぞれ変換する第 1から第 3の蛍光体を含んでいることを特 徴とする請求項 12に記載の発光装置。
[14] 絶縁基板と、
前記絶縁基板に搭載された請求項 8に記載の発光装置とを有することを特徴とする
、発光モジュール
[15] 基板上に、第 1の導電型層、発光層および第 2の導電型層が形成された発光素子 と、
前記発光素子の前記第 2の導型層側の表面および前記基板側の表面のうちの少な くとも一方に無機材料からなる接合材を介して接合されており、無機材料からなる透 光性を有する光学部材と、を備えている発光装置。
[16] 前記ガラス接合材の屈折率は、前記発光素子の屈折率より小さぐ前記光学部材 の屈折率は、前記ガラス接合材の屈折率より大きいことを特徴とする請求項 15に記 載の発光装置。
[17] 前記光学部材は、前記基板側に接合されており、表面に第 1外部接続用端子を有 する第 1の光学部材と、前記第 2の導電型層側に接合されており、表面に第 2外部接 続用端子を有する第 2の光学部材と、を含んでいることを特徴とする請求項 15に記 載の発光装置。
[18] 前記第 1または第 2の外部接続用端子は、透光性を有していることを特徴とする請 求項 17に記載の発光装置。
[19] 前記光学部材の外表面部に、前記発光素子から出射された光の波長を変換する 1ま たは複数種の蛍光体が存在することを特徴とする請求項 15に記載の発光装置。
[20] 絶縁基板と、
前記絶縁基板に搭載された請求項 15に記載の発光装置とを有することを特徴とす る発光モジュール
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