JP2007266358A - 発光装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射部材の内周面における反射率の変動を抑制しつつ、良好な発光性能を有するとともに長期信頼性に優れた発光装置を提供すること。
【解決手段】発光装置は、上面に発光素子２の搭載部１ａを有する基体１と、基体１上面に、搭載部１ａを取り囲むように設けられた反射部材４と、搭載部１ａに搭載された発光素子２とを具備し、反射部材４はアルミニウムから成るとともに、内周面１ａに陽極酸化被膜４ｂが形成されている。陽極酸化被膜４ｂによって良好な反射性能を得ることができるとともに、陽極酸化被膜４ｂは化学的に安定なことから、長期信頼性に優れた発光装置とできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光素子が発する光を外部に効率よく放射する発光装置に関する。

従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子から発光される近紫外光や、青色，赤色，緑色，青色，黄色等の可視領域波長の光を発光する発光装置を図９に示す。図９において、１１は基体、１２は発光素子を示す。

従来の発光装置は、上面に発光素子１２を搭載するための搭載部１１ａを有し、搭載部１１ａまたはその周辺から発光装置の内外を電気的に導通接続する配線導体１１ｂが形成された絶縁体からなる基体１１と、搭載部１１ａに配線導体１１ｂと導電性部材１５を介してフリップチップ実装され電気的に接続固定された発光素子１２と、基体１１上面に発光素子１２を取り囲むように配置された反射部材１４から主に構成される。

反射部材１４は、アルミニウム（Ａｌ），銀（Ａｇ），ロジウム（Ｒｈ）またはクロム（Ｃｒ）等の紫外光から可視光領域において良好な反射率を有する金属材やこれら金属材を反射部材１４の発光素子１２に対向する内周面１４ａにコーティングした金属、樹脂等によって構成されていた。

この発光装置は、発光装置駆動回路基板（図示せず）から供給される駆動電流により、発光素子１２を発光させ、発光素子１２から光を放射することができる発光装置である。近年、この様な発光装置は、照明用光源として利用され始めており、特に発光装置の発光効率や環境性、長期信頼性に対する要求が高まってきている。
特開２００３−１１０１４６号公報

しかしながら、上記従来の発光装置において、反射部材１４の内周面１４ａに用いられている金属は、一般的に容易に酸化反応を起こし、その表面に酸化膜が形成される傾向を有している。このため、反射部材１４の内周面１４ａにおける発光素子１２からの光に対する反射率が低下して、発光装置の光出力の低下が起きるとともに発光特性が変動するという問題点を有していた。

したがって、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、反射部材の内周面における反射率の変動を抑制しつつ、良好な発光性能を有するとともに長期信頼性に優れた発光装置を提供することにある。

本発明の発光装置は、上面に発光素子の搭載部を有する基体と、該基体の上面に、前記搭載部を取り囲むように設けられた反射部材と、前記搭載部に搭載された発光素子とを具備している発光装置において、前記反射部材はアルミニウムから成り、内周面に陽極酸化被膜が形成されていることを特徴とする。

本発明の発光装置において好ましくは、前記発光素子は、紫外領域から青色領域に含まれる光を発する発光素子であり、該発光素子の発する光を波長変換する蛍光体が含まれた波長変換部材が前記発光素子の上に配置されていることを特徴とする。

本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置と、前記発光装置が搭載され、前記発光装置を駆動する電気配線を有する駆動部と、前記発光装置から出射される光を反射する光反射手段とを含むことを特徴とする。

本発明の発光装置は、反射部材の内周面にアルミニウムの陽極酸化被膜が形成されていることにより、内周面に多数の微細な穴から成る多孔質の表面が形成され、これら多孔質の表面によって内周面の表面積が大きくなる。さらに、反射部材の内周面には、陽極酸化被膜から成る強固な反射面が形成される。その結果、拡散反射光を含めた反射率で比較して金属アルミニウムと同等以上の反射率を得ることができ、発光素子から出た光を効率よく外部へ取り出すことができるとともに、表面がさらに酸化されることによる反射率の低下を抑制できる。その結果、発光効率が安定して高い発光装置を得ることができる。

本発明の発光装置において好ましくは、発光素子が少なくとも紫外領域から青色領域に含まれる光を放射する発光素子であり、発光素子の発する光を波長変換する蛍光体が含まれた波長変換部材が発光素子の上に配置されていることにより、紫外領域から青色領域の短波長でエネルギーの高い発光素子の光は反射部材の内周面によって拡散反射され、発光素子の上に配置された波長変換部材の全体に万遍なく照射される。そして、短波長でエネルギーの高い発光素子の光は、波長変換部材によって長波長でエネルギーの低い蛍光に効率よく変換されるとともに、波長変換部材の局所に集中することなく拡散反射光が照射されることによって、波長変換効率に応じた蛍光が波長変換部材から効率よく放射される。従って、色むらや色ばらつきが少なく、発光効率の高い発光装置を得ることができる。

また、本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置と、発光装置が搭載され、発光装置を駆動する電気配線を有する駆動部と、発光装置から出射される光を反射する光反射手段とを含むことから、光出力が低下したり、長期間にわたり発光特性が変化したりすることがなく、均一な照度面が得られる照明装置とすることができる。

本発明の発光装置について以下に詳細に説明する。図１乃至図４はそれぞれ本発明の発光装置の各種の実施の形態の一例を示す断面図および要部拡大断面図であり、図２は図１の反射部材の内周面を拡大して示す要部拡大断面図である。また図５，図６は、本発明の発光装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。

それぞれの図において、１は上面に発光素子２の搭載部１ａを有する基体、２は搭載部１ａに搭載された発光素子、４は搭載部１ａまたは発光素子２を取り囲むように設けられた反射部材であり、主としてこれらで発光装置が構成される。また、１ｂは基体１の搭載部１ａまたはその周囲の一端から発光装置の外側へかけて形成された配線導体、５は配線導体１ｂの一端と発光素子２に形成された電極（図示せず）とを接続する導電性部材、３は発光装置２の発する光を波長変換する蛍光体が含まれた波長変換部材、６は反射部材４の内側開口に発光素子２を覆うように配置された透光性部材であり、必要に応じて適宜発光装置に用いられる。

本発明の基体１は、酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス、またはエポキシ樹脂や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂から成る絶縁体であり、基体１上面に発光素子２が搭載されることによって、発光素子２を支持する支持部材として機能する。

また、基体１がセラミックス等から成る場合、基体１となる複数のグリーンシートに、発光装置の内外を電気的に導通接続するために、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ）等の金属ペーストから成る配線導体１ｂを配置し、基体１を焼成すると同時に金属ペーストも焼成することにより、配線導体１ｂを有する基体１が形成される。このような配線導体１ｂは、上記周知のメタライズ法やメッキ法などを用いて形成される。

また、基体１が樹脂から成る絶縁体の場合、配線導体１ｂは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金またはＦｅ−Ｎｉ合金等の金属材料から成るリード端子を基体１に埋設し、リード端子の一端を搭載部１ａに導出し、他端を基体１の側面や下面に導出して露出させることによって形成される。

なお、配線導体１ｂは、基体１の露出する表面に厚さ０．５〜９μｍのＮｉ層や厚さ０．５〜５μｍの金（Ａｕ）層等の耐食性に優れる金属層が被着されているのがよく、これにより配線導体１ｂが酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、半田等の導電性部材５による発光素子２との接合を強固にすることができる。

そして、発光素子２は、基体１上面の配線導体１ｂの一端に電気的に導電性部材５を介して接続され、基体１の側面や下面などに導出された配線導体１ｂの他端と発光装置駆動回路基板（図示せず）とが電気的に接続されることにより、発光装置駆動回路基板と発光素子２とが電気的に接続される。

また、基体１は、その上面に発光素子２からの光透過を抑制するとともに、基体１の上側に光を効率よく反射させることを目的として、配線導体１ｂに対して電気的に短絡しないように、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，白金（Ｐｔ），Ｃｕ，Ｃｒ，Ｒｈ等の金属層が蒸着法やメッキ法により形成され、基体１の上方へ光を反射させる反射層が設けられていることがより好ましい。

さらに、基体１は、上面に発光素子２を取り囲むように配置された枠状の反射部材４を具備している。これにより、発光素子２から側方に放射される光は、反射部材４の内周面４ａで上方に反射され、発光装置の外部に放射される。また、内周面４ａが、発光素子２の光を効率よく反射する反射面とされている構成により、発光素子２から側方に発せられた光は、発光装置の上方に効率よく反射されるとともに、基体１および反射部材４による光の吸収や透過が効果的に抑制される。その結果、発光装置の光出力や発光効率は著しく向上する。さらにまた、反射部材４は、発光素子２を外部環境や発光装置を落下させた際の衝撃から保護する機能を有するとともに、図６に示すように基体１と波長変換部材３との間に配されて、波長変換部材３を保持する保持部材としての機能を有する。

なお、基体１は、このように配線導体１ｂとなる金属およびこれを絶縁する絶縁体を組み合わせて、発光素子２を搭載する機能を有しておればよく、上記構成はその一例であって、これに限ることはない。例えば、配線導体１ｂは必ずしも基体１内部に配設されている必要はなく、発光装置の外部から直接発光素子２の電極に導線で接続してもよい。

本発明の反射部材４は、酸化アルミニウム質焼結体，酸化ジルコニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスや、エポキシ樹脂や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂で構成され、内周面４ａには、金属メッキや蒸着等によってアルミニウム膜が形成される。そして、アルミニウム膜に陽極酸化処理が施され、内周面４ａにアルミニウムの陽極酸化被膜４ｂが形成された反射部材４を作製することができる。または、切削加工や金型成形されたアルミニウムを電解研磨や化学研磨等で所望の形状に成形した後、陽極酸化処理を施すことで内周面４ａに陽極酸化被膜４ｂが形成された反射部材４を作製することができる。

なお、陽極酸化処理とは、硫酸やシュウ酸、クロム酸、ホウ酸等の酸性溶液、あるいは水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ）とフッ化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）の混合液、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の混合液、リン酸ナトリウム（Ｎａ_３ＰＯ_４）溶液等のアルカリ性溶液等の電解液中において、ＡｌまたはＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−マグネシウム（Ｍｇ）系、Ａｌ−Ｍｇ−ケイ素（Ｓｉ）系、Ａｌ−亜鉛（Ｚｎ）系等のアルミニウム合金を陽極とし、カーボンあるいは鉛を陰極として直流電圧を印加することにより、陽極に接続されるアルミニウムまたはアルミニウム合金が電解液中の活性な酸素と反応し、その表面に陽極酸化された無孔質のアルミニウム膜が形成される。

さらに、陽極酸化された無孔質のアルミニウム膜の酸化反応を進めることにより、無孔質のアルミニウム膜に形成された表面の凹部により高い電界が発生し、例えば硫酸溶液を用いた場合は、溶液中の硫酸イオンがその凹部に入り込み、局所的に表面が硫酸アルミニウムとなって溶出する部分ができる。その過程と酸化反応を同時に繰り返すことにより、無孔質のアルミニウム膜の表面に無数の凹部を有する表面が微細な凹凸状に多孔質の陽極酸化被膜４ｂが形成される。なお、陽極酸化被膜４ｂは、使用する材料や電解液の組成、印加電圧、印加電流密度、処理温度、処理時間等の条件を適切に選択することで、その表面を銀白色や灰白色、黄褐色、灰褐色、灰色、透明等にすることが可能であり、発光素子２から出る光の波長等を考慮し適宜決定しておけばよい。

このような反射部材４は、内周面４ａにアルミニウムの陽極酸化被膜４ｂが形成されていることにより、陽極酸化被膜４ｂの表面が多孔質かつ、内周面４ａの実効的な表面積が大きくなる。これにより、発光素子２から出た光は、陽極酸化被膜４ｂで反射される際に効率よく上方へ反射され、光の取り出し効率の高い発光装置とすることができる。すなわち、陽極酸化被膜４ｂは、無数の凹部を有する多孔質の表面であることから、陽極酸化被膜４ｂへ入射してきた光が拡散反射され、発光素子２からの光を上方に満遍なく放射させることができる。その結果、発光装置の強度ムラや強度バラツキは低減され、良好な発光特性を有する発光装置とすることができる。

さらに、陽極酸化被膜４ｂは、その表面が多孔質に形成されることにより、発光素子２から陽極酸化被膜４ｂに入射するとともに下地のアルミニウムで反射された光は、多孔質の表面から陽極酸化被膜４ｂの外部に取り出され易くなる。すなわち、反射部材４の内周面４ａが平坦な陽極酸化被膜４ｂから成る場合、陽極酸化被膜４ｂと外部との屈折率差によってスネルの法則に基づいた全反射が生じ、陽極酸化被膜４ｂに入射し、臨界角より大きな角度で陽極酸化被膜４より出射しようとする光は、陽極酸化被膜４ｂ内で反射を繰り返して閉じ込められる。この閉じ込められて反射を繰り返す間に、下地のアルミニウムの反射率に応じた光吸収が発生することにより、反射部材４を介して発光装置の外部に放射される光が減衰する。一方、陽極酸化被膜４ｂの表面に多数の微細な穴（凹部）から成る多孔質の表面が形成されていることにより、陽極酸化被膜４の表面が様々な角度で配置されたものとなり、下地のアルミニウムで反射された光が多孔質な表面を介して反射されず、陽極酸化被膜４ｂ外部に透過され易くなる。よって、発光装置より放射される光出力および発光効率は向上する。

また、陽極酸化被膜４ｂは、化学的に安定な酸化アルミニウムで形成された酸化膜、いわゆる不動態膜であることから、紫外光から可視光領域で透過率の優れるコーティング材（例えば、低融点ガラス，ゾル−ゲルガラス、シリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂）等を用いることなく、内周面４ａの耐腐食性，耐薬品性，耐候性を向上でき、より低コストで長期信頼性に優れた発光装置を作製することができる。

なお、陽極酸化被膜４ｂは、厚みが３０μｍ以下であることが好ましい。陽極酸化被膜４ｂの厚みに比例して光の損失量は大きくなる一方、厚みが大きくなると表面の多孔質部の容積も大きくなり反射率は増加する。陽極酸化被膜４ｂの厚みが３０μｍ以上の場合、光の損失量が拡散反射率の増加量より大きくなるため、反射率が低下し、発光装置の発光効率を低下させる。

また、陽極酸化被膜４ｂは、白色系であることが好ましい。なお、白色とは、紫外領域から可視光領域の光のスペクトル帯において、連続的に高い反射率、例えば反射光に対する入射光の光強度の比において８０％以上、で反射されることを意味し、発光素子２から放射される、紫外領域から可視光領域に含まれる様々な光を効率よく反射部材４を介して上方へ取り出すことができる。

また、陽極酸化被膜４ｂは、例えば、陽極側に１０００系（純Ａｌ系）または７０００系（Ａｌ−Ｚｎ系）合金（ＪＩＳ Ｈ４１００：１９９９ アルミニウムおよびアルミニウム合金の押出形材）で構成される反射部材４を、陰極側にカーボンやＰｔ等を接続し、希硫酸溶液中に浸した状態で電気を導通させることで陽極側に接続された反射部材４の表面を覆うように白色系の陽極酸化被膜４ｂが形成される。

また、陽極酸化被膜４ｂは、他の合金材、例えば２０００系（Ａｌ−Ｃｕ系），３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系），５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）または６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）を利用する場合は、１０００系や７０００系と比較し、ＣｕやＭｎ、Ｍｇ、Ｓｉの割合が高いため、陽極酸化被膜４ｂの膜厚を薄くするように調整する必要があるものの、希硫酸溶液中で同様にして、陽極酸化被膜４ｂを形成することができる。

陽極あるいは陰極側には、先述と同様にして電解液をＮＨ_４ＯＨとＮＨ_４Ｆの混合溶液として電気を導通させることで陽極酸化被膜４ｂを透明色で形成することができ、その多孔質内部に白色の染料等を塗布することで形成してもよい。

なお、陽極酸化被膜４ｂは、白色系という記載をしているが、特に限定されるものではなく、反射部材４で反射されるべき光の波長帯において白色であればよい。また、図１乃至６において、内周面４ａのみに陽極酸化被膜４ｂを示しているが、例えば反射部材４の表面全面に陽極酸化被膜４ａが形成されていてもよいし、さらに基体１の上面に配線導体１に対して電気的に短絡しないように形成されたＡｌ金属層表面にも陽極酸化被膜４ｂが形成されていても問題ないことはいうまでもない。少なくとも内周面４ａに陽極酸化被膜４ａが形成されておればよい。

また、反射部材４は、Ａｇ−Ｃｕ，鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ），Ａｕ−Ｓｎ，Ａｕ−ケイ素（Ｓｉ）,Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ等の合金ロウ材（図示せず）や、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等の樹脂接合材（図示せず）により、発光素子２を取り囲むようにして基体１上面に取着されるか基体１と一体に形成される。

なお、反射部材４と基体１とを接合する接合材は、基体１、反射部材４の材質や熱膨張係数等を考慮して適宜選定すればよく、特に限定されるものではない。また、基体１と反射部材４との接合に高信頼性が要求される場合、金属ロウ材や半田を用いるとよい。

また、反射部材４は、基体１と一体に形成されてもよく、例えば基体１および反射部材４がセラミックスからなる場合、基体１となるセラミックグリーンシートと反射部材４となるセラミックグリーンシートとを積層し、同時に焼成することにより形成できる。そして内周面４ａその他所要の部位にＡｌ金属層を形成し、陽極酸化被膜４ｂを形成する。

また、基体１と反射部材４とが、エポキシ樹脂やＬＣＰ等の熱硬化型樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂から成る絶縁体から成る場合、基体１と反射部材４とが一体的に形成される成形型により、樹脂から成る絶縁体と金属リードとを一体的にモールド成形することによっても形成できる。そして内周面４ａその他所要の部位にＡｌ金属層を形成し、陽極酸化被膜４ｂを形成する。

なお、内周面４ａは、発光素子２の光を上方に効率よく反射させるために、上側に向かうに伴って外側に広がるように傾斜しているのがよい。これによって内周面４ａは、発光素子２から側方に放射された光を効率よく発光装置の上方に反射することができる。

さらに、反射部材４は、開口部にガラス、サファイア、石英、またはエポキシ樹脂，シリコーン樹脂，アクリル樹脂等の透明な部材から成る蓋体（図示せず）を搭載固定しても良い。この場合、反射部材４の内側に設置された発光素子２、配線導体１ｂ等を保護するとともに、発光装置内部を気密に封止し、発光素子２を長期に安定して動作させることができる。また、蓋体をレンズ状に形成して光学レンズの機能を付加することによって、光を集光または分散させ、所望の放射角度、強度分布で光を発光装置の外部に取りだすことができるとともに発光装置内部への耐浸水性が改善され、発光装置の長期信頼性が向上する。

また、反射部材４は、その内側に発光素子２が搭載部１ａに搭載されるとともに配線導体１ｂに導電性部材５を介して電気的に接続された後、少なくとも発光素子２表面を被覆するように透光性部材６が配置されてもよく（図３参照）、反射部材４の内側に発光素子２を被覆するように透光性部材６が注入されてもよい（図４参照）。これにより、発光素子２と透光性部材６との屈折率差が小さくなり、発光素子２の内部から放射される光が、発光素子２と透光性部材６との界面において反射され、発光素子２内に閉じ込められることなく外側へ取り出されやすくなる。その結果、発光素子２からの光は、透光性部材６を介して外部により放射されやすくなり、発光装置の光出力や発光効率は向上する。

なお、透光性部材６が、発光素子２を被覆するように反射部材４の内側に注入される場合、透光性部材６が陽極酸化被膜４ｂに形成された多数の微細な穴に入り込む。その結果、透光性部材６と反射部材４との接着強度が向上し、経時変化によって生じる接着強度の劣化や剥がれが抑制され、発光装置の長期信頼性が向上する。

透光性部材６は、例えばシリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂，フッ素系樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリイミド系樹脂等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、基体１や反射部材４の材質や熱膨張係数等を考慮して適宜選定されればよい。なお、透光性部材６は透明である必要はなく、例えば、発光装置内の光が散乱される部材であってもよい、また発光装置内の光の波長帯において吸収が少ない材料であればよい。

また、透光性部材６は、未硬化の透光性部材６が少なくとも発光素子２の表面を被覆するように、または反射部材４の内側に発光素子２を被覆するようにディスペンサー等の注入器で注入される。その後、未硬化の透光性部材６は、加熱や自然放置または光照射されることによって硬化されて固化する。なお、透光性部材６の上部を透光性の蓋体で覆うことが必要にはなるが、液状の透光性部材６を用いてもよいことは言うまでもない。

本発明の発光装置において、発光素子２は、紫外領域から青色領域に含まれる光を発する発光素子２であり、この発光素子２の発する光を波長変換する蛍光体（図示せず）が含まれた波長変換部材３が発光素子２の上に配置されていてもよい（図５，図６参照）。これにより、蛍光体によって波長変換された所望の波長スペクトルを有する光、または発光素子２からの光と蛍光体によって波長変換された光とを混合した所望の波長スペクトルを有する光を発光装置から放射できる。

また、紫外領域から青色領域の短波長でエネルギーの高い発光素子２の光は、波長変換部材３に含有された蛍光体によって長波長でエネルギーの低い蛍光等に変換されるが、紫外領域から青色領域に含まれる光を変換する蛍光体は変換効率の高いものが多く、発光装置の光出力や発光効率が向上する。

また、波長変換部材３が発光素子２より離間させて配置されることにより、発光素子２から全方向に放射された光は、直接または反射部材４によって反射されて波長変換部材３に入射される。反射部材４の内周面４ａによって反射される光は、内周面４ａに陽極酸化被膜４ｂが形成されているので、拡散反射されて波長変換部材３に到達する。その結果、局所に集中することなく分散した光が波長変換部材３に満遍なく照射されることとなるために、波長変換部材３の各所で飽和することなく蛍光体固有の波長変換効率に応じた蛍光が放射され、波長変換部材３全体の変換効率が向上する。従って、発光装置の光出力や発光効率が向上するとともに、発光装置より放射される光の色ムラや色バラツキが抑制される。

また、透光性部材６を用いる場合は、波長変換部材３は、図６に示すように透光性部材６に接触しないように空隙７を介して配置されることが好ましい。これによって、透光性部材６を硬化する際の収縮や環境温度による熱膨張によって発生する、透光性部材６との接着面における波長変換部材３の変形を抑制できる。さらに、波長変換部材３から発光素子２側に放射される一部の光は、波長変換部材３と透光性部材６との間に設けられた空隙７と波長変換部材３との界面で上方に全反射され易くなる。その結果、波長変換部材３の変形による色ムラや色バラツキが抑制されるとともに、発光装置の光出力や発光効率は向上する。

また、波長変換部材３は、紫外領域から可視光領域に含まれる光に対して透過率の高いシリコーン樹脂，エポキシ樹脂，ユリア樹脂，フッ素系樹脂等の透明樹脂や、低融点ガラス，ゾル−ゲルガラス等の透明ガラスから成る透明部材に、蛍光体を混合した未硬化のものを、平滑面または粗面のガラス板等から成る平板または曲面板上に塗布し、加熱や大気中に放置したり、光照射したりすることにより硬化させて形成される。そして、波長変換部材３は、発光素子２を覆うように反射部材４の開口部内側に設置される。

特に、波長変換部材３は、シリコーン樹脂から成ることがより好ましく、発光素子２から発せられる紫外光や近紫外光または青色光等の波長が短くエネルギーが高い光に対し、透過性がよく、分子結合が切断されにくいため、波長変換部材３の透過率の劣化が抑制され、封止信頼性に優れた発光装置を提供することができる。

なお、蛍光体は、様々な材料が用いられ、例えば赤色蛍光色を得る場合はＬａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ（ＥｕドープＬａ_２Ｏ_２Ｓ）の蛍光体やＬｉＥｕＷ_２Ｏ_８、緑色の場合はＺｎＳ：Ｃｕ，ＡｌやＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕの蛍光体、青色の場合は（ＢａＭｇＡｌ）_１０Ｏ_１２：ＥｕやＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕの蛍光体等の粒子状のものが用いられる。さらに、このような蛍光体は１種類に限らず、複数のものを所要の割合で配合することにより、所望の発光スペクトルと色を有する光を出力することができる。

また、発光素子２は、白色光や種々の色の光を発光装置から視感性よく放射させるという観点から２００乃至５００ｎｍの波長範囲の紫外光から近紫外光および青色光の範囲に発光のピーク強度を有する素子であるのがよい。例えば、サファイア基板上にガリウム（Ｇａ）−窒素（Ｎ），Ａｌ−Ｇａ−Ｎ，インジウム（Ｉｎ）−ＧａＮ等から構成されるバッファ層，Ｎ型層，発光層，Ｐ型層を順次積層した窒化ガリウム系化合物半導体やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）系化合物半導体、酸化亜鉛系化合物半導体やセレン化亜鉛系化合物半導体またはダイヤモンド系化合物半導体や窒化ホウ素系化合物半導体等が用いられる。蛍光体を用いない赤色、黄色、緑色発光の発光素子２を用いる発光装置であってもよいことは言うまでもない。

なお、発光素子２から発生する光の紫外領域とは、可視光の短波長端３６０〜４００ｎｍを下限とし、上限は１ｎｍくらいまでの波長範囲の電磁波とする（理化学事典第５版／岩波書店）。また、青色領域とは、可視光の短波長端３６０〜４００ｎｍを上限とし、下限は４９５ｎｍくらいまでの波長範囲とする（ＪＩＳ Ｚ８７０１ ＸＹＺ表色系の色度座標）。

なお、発光素子２は、その電極がＡｕ−Ｓｎ，Ｓｎ−Ａｇ，Ｓｎ−Ａｇ−ＣｕまたはＳｎ−Ｐｂ等のロウ材や半田を用いた金属バンプ、またはＡｕやＡｇ等の金属を用いた金属バンプ、エポキシ樹脂等の樹脂にＡｇ等の金属粉末を含有して成る導電性樹脂から成る導電性部材５を介してフリップチップ実装によって配線導体１ｂに電気的に接続される。例えば、配線導体１ｂ上にペースト状のＡｕ−ＳｎやＰｂ−Ｓｎ等の半田材やＡｇペースト等からなる導電性部材５がディスペンサー等を用いて載置され、発光素子２は発光素子２の電極と導電性部材５とが接触するように搭載され、その後、全体が１５０℃〜３５０℃程度で加熱されることにより、発光素子２の電極と配線導体１ｂとが導電性部材５によって電気的に接続された発光装置を作製する。また、配線導体１ｂおよび発光素子２の電極を、例えば、ボンディングワイヤ等の導電性部材５で電気的に接続する方法を用いてもよく、フリップチップ実装しか用いることができないものではない。

また、本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置と、発光装置が搭載され、発光装置を駆動する電気配線を有する駆動部と、発光装置から出射される光を反射する光反射手段とを含むものである。本発明の発光装置は輝度が高く、放射される光の波長等の変動および強度むらが抑制されたものであることにより、それらを集めて照明装置とした本発明の照明装置の強度むらも抑制され、輝度の高いものとなる。

本発明の照明装置において、例えば、図７，図８に示されるように、一個の発光装置１０１を所定の配置となるように設置したり、または、複数個の発光装置１０１を、例えば、格子状や千鳥状、放射状等の所定の配置となるように設置したりしてもよい。あるいは、複数の発光装置１０１から成る円形状や多角形状の発光装置１０１群を同心状に複数群形成したもの等を所定の配置となるように設置してもよい。

図７（a）は本発明の発光装置を用いた照明装置の平面図、図７（ｂ）は（ａ）の断面図を示す。複数個の発光装置１０１が発光装置１０１を駆動するための電気配線を有する駆動部１０２上に複数列に配置され、発光装置１０１の周囲に任意の形状に光学設計された光を反射する反射板等の光反射手段１０３が設置されてなる発光装置の場合、隣り合う発光装置１０１との間隔が最短にならない配置、例えば一列に配置された複数個の発光装置１０１の間に隣り合う列の発光装置１０１が配置された配置、いわゆる千鳥状の配置とすることが好ましい。即ち、発光装置１０１が格子状に配置される場合には、発光装置１０１が縦横直線状の格子に配列されることによりグレアが強くなり、このような発光装置１０１が人の視覚に入ってくることにより、不快感を起こしやすくなるのに対し、千鳥状とすることにより、グレアが抑制され人の眼に対する不快感を低減することができる。さらに、隣り合う発光装置１０１間の距離が長くなることにより、隣接する発光装置１０１間の熱的な干渉が有効に抑制され、発光装置１０１が実装された駆動部１０２内における熱のこもりが抑制され、発光装置１０１の外部に効率よく熱が放散される。その結果、人の眼に対して不快感が小さく、長期間にわたって光学特性の安定した長寿命の照明装置を作製することができる。

また、図８（ａ）の平面図およびその断面図である図８（ｂ）に示すように、駆動部１０２上に複数の発光装置１０１からなる円形状や多角形状の発光装置１０１群を、同心状に複数群形成した発光装置の場合、一つの円形状や多角形状の発光装置１０１群における発光装置１０１の配置数を発光装置の中央側より外周側ほど多くすることが好ましい。これにより、発光装置１０１同士の間隔を適度に保ちながら発光装置１０１をより多く配置することができ、発光装置の照度をより向上させることができる。また、照明装置の中央部の発光装置１０１の密度を低くして駆動部１０２の中央部における熱のこもりを抑制することができる。その結果、駆動部１０２内における温度分布が一様となり、照明装置を設置した外部電気回路基板やヒートシンクに効率よく熱が伝達され、発光装置１０１の温度上昇を抑制することができ、発光装置１０１は長期間にわたり安定して動作することができるとともに長寿命の照明装置を作製することができる。

このような発光装置を用いた照明装置としては、例えば、室内や室外で用いられる、一般照明用器具、シャンデリア用照明器具、住宅用照明器具、オフィス用照明器具、店装、展示用照明器具、街路灯用照明器具、誘導灯器具および信号装置、舞台およびスタジオ用の照明器具、広告灯、照明用ポール、水中照明用ライト、ストロボ用ライト、スポットライト、電柱等に埋め込む防犯用照明、非常用照明器具、懐中電灯、電光掲示板等や、調光器、自動点滅器、ディスプレイ等のバックライト、動画装置、装飾品、照光式スイッチ、光センサ、医療用ライト、車載ライト等が挙げられる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等支障ない。例えば上記実施の形態例において、反射部材４の内周面４ａが平面視において円形状である例を示して説明したが、円形状に限定されることはなく、四角形状やその他の多角形状、楕円形状、その他星型等の不定形状であってもよい。また、反射部材４および基体１の外周形状も円形状に限定されることはなく、その他の多角形状、四角形状や楕円形状、その他の不定形状であってもよい。また、反射部材４の断面形状が直角三角形状のブロック状に示したが、例えば板材等で錐台状に形成されたものでもよい。

また、上記実施の形態の説明において上下左右という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いたものであり、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。

本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 本発明の発光装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。 本発明の発光装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。 本発明の発光装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。 本発明の発光装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。 （ａ）は本発明の発光装置を用いた照明装置の一例を示す平面図であり、(ｂ)は(ａ)の断面図である。 （ａ）は本発明の発光装置を用いた照明装置の他の例を示す平面図であり、(ｂ)は(ａ)の断面図である。 従来の発光装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

１：基体
２：発光素子
３：波長変換部材
４：反射部材
４ａ：内周面
４ｂ：陽極酸化被膜
５：導電性部材
６：透光性部材

Claims (3)

1. 上面に発光素子の搭載部を有する基体と、該基体の上面に、前記搭載部を取り囲むように設けられた反射部材と、前記搭載部に搭載された発光素子とを具備している発光装置において、前記反射部材はアルミニウムから成り、内周面に陽極酸化被膜が形成されていることを特徴とする発光装置。
2. 前記発光素子は、紫外領域から青色領域に含まれる光を発する発光素子であり、該発光素子の発する光を波長変換する蛍光体が含まれた波長変換部材が前記発光素子の上に配置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. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の発光装置と、前記発光装置が搭載され、前記発光装置を駆動する電気配線を有する駆動部と、前記発光装置から出射される光を反射する光反射手段とを含む照明装置。

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