JP2017162997A - 発光装置、及び、照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤチップの放熱性が高められた発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１０は、基板１１と、基板１１上に配置されたＬＥＤチップ１２と、絶縁性を有し、ＬＥＤチップ１２を封止する封止液１５とを備える。発光装置１０は、基板１１上に配置されたダム材１３であって、ＬＥＤチップ１２を側方から囲み、かつ、封止液１５をせき止めるダム材１３と、ダム材１３によって囲まれた空間の上部を塞ぐ透光性部材１６とを備える。ダム材１３の内側面１１３のうちの上端部及び下端部のそれぞれは、上下方向において外側凸状に湾曲している。
【選択図】図４

Description

本発明は、発光装置、及び、発光装置を用いた照明装置に関する。

従来、基板に実装されたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップが蛍光体を含有する樹脂で形成された封止部材によって封止されたＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型の発光装置（発光モジュール）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１４６６４０号公報

発光装置においては、ＬＥＤチップの放熱性を高めることが課題となる。特に、複数のＬＥＤチップが密集して配置されるときには、高いレベルの放熱性が要求される。

本発明は、発光素子の放熱性が高められた発光装置及び照明装置を提供する。

本発明の一態様に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置された発光素子と、絶縁性を有し、前記発光素子を封止する封止液と、前記基板上に配置されたダム材であって、前記発光素子を側方から囲み、かつ、前記封止液をせき止めるダム材と、前記ダム材によって囲まれた空間の上部を塞ぐ透光性部材とを備え、前記ダム材の内側面のうちの上端部及び下端部のそれぞれは、上下方向において外側凸状に湾曲している。

本発明の一態様に係る照明装置は、前記発光装置と、前記発光装置に、当該発光装置を点灯させるための電力を供給する点灯装置とを備える。

本発明によれば、発光素子の放熱性が高められた発光装置及び照明装置が実現される。

図１は、実施の形態１に係る発光装置の外観斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る発光装置の平面図である。 図３は、実施の形態１に係る発光装置の内部構造を示す平面図である。 図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における発光装置の模式断面図である。 図５は、実施の形態１に係る発光装置の製造方法のフローチャートである。 図６は、変形例１に係る発光装置の模式断面図である。 図７は、接着部の周辺の拡大図である。 図８は、変形例２に係る発光装置の模式断面図である。 図９は、実施の形態２に係る照明装置の断面図である。 図１０は、実施の形態２に係る照明装置及びその周辺部材の外観斜視図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。例えば、以下の実施の形態における変形例においては、当該変形例よりも前に説明が行われた実施の形態との相違点を中心に説明が行われる。

また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。座標軸におけるＺ軸方向は、例えば、鉛直方向であり、Ｚ軸＋側は、上側（上方）と表現され、Ｚ軸−側は、下側（下方）と表現される。Ｚ軸方向は、言い換えれば、発光装置が備える基板に垂直な方向である。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な平面（水平面）上において、互いに直交する方向である。Ｘ−Ｙ平面は、発光装置が備える基板の主面に平行な平面である。例えば、以下の実施の形態において、「平面視形状」とは、Ｚ軸方向から見た形状を意味する。

（実施の形態１）
［発光装置の構成］
まず、実施の形態１に係る発光装置の構成について図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る発光装置の外観斜視図である。図２は、実施の形態１に係る発光装置の平面図である。図３は、実施の形態１に係る発光装置の内部構造を示す平面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における模式断面図である。なお、上記の図３は、図２において透光性部材１６を取り除き、ＬＥＤチップ１２の配列などの内部の構造を示した平面図である。なお、図１〜図４では、基板１１上の配線パターン、及び、ＬＥＤチップ１２の電気的な接続に用いられるボンディングワイヤなどの図示は省略されている。図３では、ＬＥＤチップ１２は、破線で図示されている。

図１〜図４に示されるように、実施の形態１に係る発光装置１０は、基板１１と、複数のＬＥＤチップ１２と、ダム材１３と、波長変換層１４と、封止液１５と、透光性部材１６とを備える。

発光装置１０は、基板１１にＬＥＤチップ１２が直接実装された、いわゆるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造のＬＥＤモジュールである。発光装置１０は、例えば、スポットライトまたは投光機などの光源として使用されるが、その他の照明装置の光源として使用されてもよい。発光装置１０においては、小さな発光領域から明るい光を出射するために、複数のＬＥＤチップ１２が密集実装（密集配置）されている。これにより、高光束で配光制御が容易な発光装置１０が実現される。

一方で、複数のＬＥＤチップ１２が密集実装された発光装置１０においては、放熱性を高めることが課題となる。そこで、発光装置１０では、複数のＬＥＤチップ１２の放熱に封止液１５の自然対流が利用される。以下、このような発光装置１０が備える各構成要素について説明する。

基板１１は、配線（図示せず）が設けられた配線領域を有する基板である。なお、配線は、ＬＥＤチップ１２に電力を供給するための金属配線である。基板１１上には、発光装置１０と外部装置とを電気的に接続するための電極が配線の一部として設けられる。基板１１は、例えば、メタルベース基板またはセラミック基板である。また、基板１１は、樹脂を基材とする樹脂基板であってもよい。

セラミック基板としては、酸化アルミニウム（アルミナ）からなるアルミナ基板または窒化アルミニウムからなる窒化アルミニウム基板等が採用される。また、メタルベース基板としては、例えば、表面に絶縁膜が形成された、アルミニウム合金基板、鉄合金基板または銅合金基板等が採用される。樹脂基板としては、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ基板等が採用される。

なお、基板１１として、例えば光反射率が高い（例えば光反射率が９０％以上の）基板が採用されてもよい。基板１１として光反射率の高い基板が採用されることで、ＬＥＤチップ１２が発する光を基板１１の表面で反射させることができる。この結果、発光装置１０の光の取り出し効率が向上される。このような基板としては、例えばアルミナを基材とする白色セラミック基板が例示される。

また、基板１１として、光透過率が高い透光性基板が採用されてもよい。このような基板としては、多結晶のアルミナや窒化アルミニウムからなる透光性セラミック基板、ガラスからなる透明ガラス基板、水晶からなる水晶基板、サファイアからなるサファイア基板または透明樹脂材料からなる透明樹脂基板が例示される。

なお、実施の形態１では基板１１は矩形であるが、円形などその他の形状であってもよい。

ＬＥＤチップ１２は、発光素子の一例であって、基板１１上に配置（実装）される。ＬＥＤチップ１２は、例えばＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長（発光スペクトルのピーク波長）が４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の窒化ガリウム系の青色ＬＥＤチップである。つまり、ＬＥＤチップ１２は、青色光を発する。ＬＥＤチップ１２は、主として上方に向けて光を発する。つまり、ＬＥＤチップ１２は、当該ＬＥＤチップ１２の上面を覆う波長変換層１４に向けて光を発する。

ＬＥＤチップ１２の形状は、例えば、矩形である。また、ＬＥＤチップ１２の実装方法は、特に限定されるものではない。ＬＥＤチップ１２は、フリップチップ実装（フェイスダウン実装）されてもよいし、フェイスアップ実装されてもよい。複数のＬＥＤチップ１２は、例えば、マトリクス状に配置されるが、複数のＬＥＤチップ１２の配置は、特に限定されない。

基板１１に実装された複数のＬＥＤチップ１２は全て、一括して点灯及び消灯が可能なように電気的に接続される。電気的な接続には、基板１１上の配線、及び、ボンディングワイヤが用いられる。配線及びボンディングワイヤの金属材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、または銅（Ｃｕ）等が採用される。なお、ＬＥＤチップ１２がフリップチップ実装されるときなど、ボンディングワイヤは、使用されない場合もある。

実施の形態１では、複数のＬＥＤチップ１２は、密集実装される。図３に示されるように、平面視において、ダム材１３で囲まれた領域の面積に対するＬＥＤチップ１２が実装された領域の合計面積の割合は、５０％以上である。また、ＬＥＤチップ１２の横方向（Ｘ軸方向）における配置間隔Ｗ１は、ＬＥＤチップ１２の長手方向の幅Ｗ２及び短手方向の幅Ｗ３のいずれの幅よりも短い。ＬＥＤチップ１２の縦方向（Ｙ軸方向）における配置間隔Ｗ４は、ＬＥＤチップ１２の長手方向の幅Ｗ２及び短手方向の幅Ｗ３のいずれの幅よりも短い。ＬＥＤチップ１２の長手方向の幅Ｗ２は、例えば、１ｍｍ程度であり、ＬＥＤチップ１２の短手方向の幅Ｗ３は、例えば、０．８ｍｍ程度である。

ＬＥＤチップ１２の配置間隔Ｗ１及び配置間隔Ｗ４のそれぞれは、具体的には、例えば、０．１ｍｍ程度であり、ＬＥＤチップ１２の長手方向の幅Ｗ２の１０分の１程度である。なお、密集実装においては、ＬＥＤチップ１２の配置間隔Ｗ１及び配置間隔Ｗ４のそれぞれは、例えば、ＬＥＤチップ１２の長手方向の幅Ｗ２の５分の１以下である。

ダム材１３は、基板１１上に配置される。ダム材１３は、ＬＥＤチップ１２を側方から囲み、かつ、封止液１５をせき止めるための部材である。ダム材１３には、例えば、絶縁性を有する熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂等が用いられる。より具体的には、ダム材１３には、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはポリフタルアミド（ＰＰＡ）樹脂などが用いられる。なお、ダム材１３は、樹脂以外の材料によって形成されてもよい。ダム材１３は、例えば、セラミックによって形成されてもよい。

ダム材１３は、発光装置１０の光の取り出し効率を高めるために、光反射性を有することが望ましい。そこで、実施の形態１では、ダム材１３には、白色の樹脂（いわゆる白樹脂）が用いられる。なお、ダム材１３の光反射性を高めるために、ダム材１３の中には、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、及びＭｇＯ等の光反射性粒子が含まれてもよい。

発光装置１０においては、ダム材１３は、基板１１上に、複数のＬＥＤチップ１２を側方から囲むように配置される。ダム材１３の平面視形状は、矩形環状である。そして、ダム材１３に囲まれた領域には、封止液１５が配置（充填）される。なお、ダム材１３の形状は、特に限定されない。例えば、ダム材１３は、円環状に形成されてもよい。

波長変換層１４は、ＬＥＤチップ１２の表面（上面及び側面）を覆う、蛍光体を含む透光性樹脂材料である。波長変換層１４の基材（透光性樹脂材料）は、例えば、メチル系のシリコーン樹脂であるが、エポキシ樹脂またはユリア樹脂などであってもよい。

波長変換層１４には、例えば、黄色蛍光体が含まれる。黄色蛍光体は、具体的には、例えば、発光ピーク波長が５５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体である。

ＬＥＤチップ１２が青色光を発すると、発せられた青色光の一部は、波長変換層１４に含まれる黄色蛍光体によって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体に吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体によって波長変換された黄色光とは、波長変換層１４中で拡散及び混合される。これにより、発光装置１０（波長変換層１４）からは、白色光が出射される。

なお、波長変換層１４に含まれる蛍光体は、特に限定されない。波長変換層１４には、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起される蛍光体が含まれればよい。例えば、波長変換層１４は、黄色蛍光体に代えて、または、黄色蛍光体に加えて緑色蛍光体を含有してもよい。緑色蛍光体は、例えば、発光ピーク波長が５１５ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体、または、Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋蛍光体である。

また、波長変換層１４は、黄色蛍光体に加えて赤色蛍光体を含有してもよい。これにより、発光装置１０が発する白色光の演色性を高めることができる。赤色蛍光体は、例えば、発光ピーク波長が６１０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下の、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋蛍光体または、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋蛍光体などである。

なお、波長変換層１４は、必須の構成ではない。例えば、発光装置１０に青色光を出射させたいような場合が考えられる。また、発光装置１０が白色光を発する場合であっても、透光性部材１６に蛍光体が含まれれば、波長変換層１４は不要となる。なお、透光性部材１６に蛍光体が含まれる構成については、後述される。

封止液１５は、ＬＥＤチップ１２を封止する液体である。実施の形態１では、封止液１５は、表面が波長変換層１４で覆われた複数のＬＥＤチップ１２を一括封止する。封止液１５は、１以上のＬＥＤチップ１２を封止すればよく、波長変換層１４を封止することは必須ではない。発光装置１０では、封止液１５は、完成状態においても液体のままである。封止液１５は、複数のＬＥＤチップ１２が発光することにより生じる熱を、当該封止液１５の自然対流によって分散させることができる。

封止液１５として用いられる液体は、例えば、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）構造を有するフッ素系不活性液体である。このようなフッ素系不活性液体は、より具体的には、フロリナート（登録商標）である。また、封止液１５として用いられる液体は、絶縁油であってもよい。絶縁油は、具体的には、シリコーン油、または、セダー油などである。なお、封止液１５は、蛍光体などの波長変換材、または、光散乱粒子などの固形物を含んでもよいが、実施の形態１では、固形物を含まない。

透光性部材１６は、複数のＬＥＤチップ１２の上方に配置された、透光性樹脂材料である。透光性部材１６は、ダム材１３に囲まれた空間であって、封止液１５が充填された空間の上部を塞ぐ。透光性部材１６は、ＬＥＤチップ１２の高さ方向を厚み方向とする平板状であり、透光性部材１６の平面視形状は、矩形である。なお、ダム材１３が円環状に形成される場合、透光性部材１６の平面視形状は、円形であるとよい。

ダム材１３の上面に載置された透光性部材１６は、当該上面に設けられた接着部１７に接着される。接着部１７は、矩形環状であるため、接着部１７と透光性部材１６との隙間が接着材により封止されると、ダム材１３に囲まれた空間が密閉される。

透光性部材１６は、例えば、アクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂であるが、シリコーン樹脂であってもよい。また、透光性部材１６は、ガラスであってもよい。

以上説明したように、発光装置１０においては、封止液１５の自然対流によってＬＥＤチップ１２で発生した熱を分散することができる。つまり、封止液１５は、ＬＥＤチップ１２の放熱性を高めることができる。ここで、発光装置１０においては、封止液１５の自然対流がスムーズに循環するように、ダム材１３の内側面１１３（内壁面）の形状が工夫されている。

具体的には、ダム材１３の内側面１１３の全体は、外側に向かって突出するように上下方向（Ｚ軸方向、高さ方向）に湾曲している。言い換えれば、ダム材１３の内側面１１３の全体は、上下方向において外側凸状に湾曲した湾曲面である。

例えば、ダム材１３の内側面１１３のうちの上端部は、上下方向において外側凸状に湾曲した湾曲面である。外側凸状とは、例えば、内側面１１３の上端部の、上下方向における湾曲中心が、ダム材１３によって囲まれた空間内に位置することを意味する。別の表現を用いると、ダム材１３の内側面１１３の上端部は、上方へ向かうほど内側に突出するように湾曲している。上端部は、ダム材１３の内側面１１３のうち、透光性部材１６に近い部分である。

同様に、ダム材１３の内側面１１３のうちの下端部は、上下方向において外側凸状に湾曲した湾曲面である。外側凸状とは、例えば、内側面１１３の下端部の、上下方向における湾曲中心が、ダム材１３によって囲まれた空間内に位置することを意味する。別の表現を用いると、ダム材１３の内側面１１３の下端部は、下方へ向かうほど内側に突出するように湾曲している。下端部は、ダム材１３の内側面１１３のうち、基板１１に近い部分である。

このようなダム材１３の内側面１１３の形状によれば、基板１１に垂直な平面で切断したときの断面において、ダム材１３によって囲まれる空間（封止液１５が充填される空間）は、コーナー部が丸い形状となる。言い換えれば、コーナー部は、Ｒを有する。発光装置１０においては、基板１１に垂直な平面で切断したときの断面において、ダム材１３によって囲まれる空間は、略レーストラック形状である。そうすると、図４において矢印で示されるように、封止液１５の自然対流が内側面１１３に沿ってスムーズに循環するため、ＬＥＤチップ１２の放熱性を高めることができる。

なお、発光装置１０では、波長変換層１４も封止液１５によって封止されている。したがって、波長変換層１４で発生する熱についても、封止液１５の自然対流によって循環される。つまり、発光装置１０では、ＬＥＤチップ１２及び波長変換層１４の放熱性が高められる。

［発光装置の製造方法］
次に、発光装置１０の製造方法について説明する。図５は、発光装置１０の製造方法のフローチャートである。なお、以下の製造方法は、一例である。

まず、基板１１の上面に複数のＬＥＤチップ１２を実装する（Ｓ１１）。ＬＥＤチップ１２の実装は、ダイアタッチ剤等によってＬＥＤチップ１２をダイボンディングすることにより行われる。このとき、複数のＬＥＤチップ１２は、例えば、ボンディングワイヤ及び配線により電気的に接続される。

次に、ＬＥＤチップ１２を覆う波長変換層１４を形成する（Ｓ１２）。具体的には、複数のＬＥＤチップ１２の各表面に、波長変換層１４を形成するための、蛍光体を含む透光性樹脂材料が塗布される。その後、塗布された透光性樹脂材料が加熱または光照射等によって硬化されることにより、波長変換層１４が形成される。

次に、基板１１の上面に、複数のＬＥＤチップ１２を囲む矩形環状にダム材１３を形成する（Ｓ１３）。ダム材１３は、例えば、あらかじめ金型等によって成型され、基板１１の上面に接着される。

次に、ダム材１３によって囲まれた空間に封止液１５を充填する（Ｓ１４）。そして、透光性部材１６をダム材１３に接着する（Ｓ１５）。具体的には、ダム材１３の上面に設けられた接着部１７に接着材が塗布された後、透光性部材１６がダム材１３の上面（接着部１７）に載置される。透光性部材１６は、あらかじめ金型等によって成型される。

［変形例１］
上記実施の形態１では、複数のＬＥＤチップ１２の各表面は、波長変換層１４によって覆われたが、波長変換層１４は、必須の構成要素ではない。例えば、透光性部材１６が蛍光体を含めば、波長変換層１４は、省略可能である。図６は、このような変形例１に係る発光装置の模式断面図である。

図６に示される発光装置１０ａが備える透光性部材１６ａは、蛍光体を含有する。透光性部材１６ａには、例えば、黄色蛍光体が含まれる。なお、透光性部材１６ａの材料（基材）など、その他の構成は、透光性部材１６と同様である。

ＬＥＤチップ１２が青色光を発すると、発せられた青色光の一部は、透光性部材１６ａに含まれる黄色蛍光体によって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体に吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体によって波長変換された黄色光とは、透光性部材１６ａ中で拡散及び混合される。これにより、発光装置１０（透光性部材１６ａ）からは、白色光が出射される。

なお、透光性部材１６ａに含まれる蛍光体は、特に限定されない。透光性部材１６ａには、ＬＥＤチップ１２が発する光によって励起される蛍光体が含まれればよい。例えば、透光性部材１６ａは、黄色蛍光体に代えて、または、黄色蛍光体に加えて緑色蛍光体を含有してもよい。また、透光性部材１６ａは、黄色蛍光体に加えて赤色蛍光体を含有してもよい。これにより、発光装置１０が発する白色光の演色性を高めることができる。

また、発光装置１０ａが備えるダム材１３ａは、ダム材１３とほぼ同様の構成である。例えば、ダム材１３ａの内側面１１３ａは、外側に向かって突出するように上下方向に湾曲している。このため、封止液１５の自然対流が内側面１１３ａに沿ってスムーズに循環し、ＬＥＤチップ１２の放熱性が高められる。なお、蛍光体が発光することにより透光性部材１６ａにおいて生じる熱は、封止液１５に放熱される。つまり、透光性部材１６ａにおいて生じる熱も封止液１５の自然対流によって循環される。

ところで、発光装置１０ａが備えるダム材１３ａの上面には、透光性部材１６ａとダム材１３ａとの間から漏れる封止液１５を溜めるための凹部１８が設けられる。

凹部１８は、具体的には、矩形環状の溝である。つまり、凹部１８は、ダム材１３ａの全周にわたって設けられるが、部分的に設けられてもよい。なお、ダム材１３ａが円環状に形成される場合には、凹部１８は、円環状に形成されるとよい。

凹部１８には、一定量の封止液１５を溜めることができる。したがって、封止液１５が発光装置１０ａの外部に漏れてしまうことが抑制される。特に、発光装置１０ａのように、ダム材１３ａの上面において凹部１８が接着部１７ａよりも内側（封止液１５が充填される空間寄り）に位置する場合、凹部１８は、接着部１７ａに封止液１５が到達することを抑制することができる。封止液１５が接着材に触れてしまうと、接着材の変質などによって透光性部材１６ａの剥離が生じる場合があるが、凹部１８によればこのような透光性部材１６ａの剥離を抑制し、発光装置１０ａの信頼性を向上することができる。

また、透光性部材１６ａとダム材１３ａとの接着性を向上させるため、接着部１７ａには、凹凸構造が設けられてもよい。図７は、接着部１７ａの周辺の拡大図である。

図７に示されるように、接着部１７ａには、凹凸構造が設けられ、透光性部材１６ａにも、接着部１７ａに対応する凹凸構造が設けられる。これにより、透光性部材１６ａは、接着部１７ａに設けられた凹凸構造に嵌まった状態で、接着材１９によって接着部１７ａに接着される。接着部１７ａに設けられた凹凸構造によれば、透光性部材１６ａと接着部１７ａとの接着面積が増えるため、透光性部材１６ａとダム材１３ａとの接着性が向上される。また、透光性部材１６ａが、接着部１７ａに設けられた凹凸構造に嵌まっていることにより、封止液１５が外部に漏れることが抑制される。

なお、接着部１７ａには、凹部及び凸部の少なくとも一方が設けられればよい。透光性部材１６ａは、接着部１７ａに設けられた凹部及び凸部の少なくとも一方に嵌まった状態で、接着部１７ａに接着されればよい。

［変形例２］
発光装置１０において、透光性部材１６は、平板状であったが、透光性部材１６の下面は、下方に向かって突出する形状であってもよい。図８は、このような変形例２に係る発光装置の模式断面図である。

図８に示される発光装置１０ｂが備える透光性部材１６ｂの、材料（基材）などの構成は、透光性部材１６と同様である。また、接着部１７ｂと透光性部材１６ｂとの隙間は、接着材により封止される。

ここで、透光性部材１６ｂは、形状が透光性部材１６と異なる。具体的には、透光性部材１６ｂの全体は、下方に向かって凹むように湾曲している。透光性部材１６ｂは、中心部が最も凹んでいる。これにより、透光性部材１６ｂによって、ダム材１３ｂに囲まれた空間に蓋をする際に、当該空間の周縁部から空気が抜けやすくなる。したがって、ダム材１３ｂによって囲まれた空間に空気が入ることが抑制される。ダム材１３ｂによって囲まれた空間に封止液１５だけでなく空気が入ってしまうと、ＬＥＤチップ１２が発する光が封止液１５と空気層との界面で反射してしまい、光の取り出し効率が低下する場合がある。透光性部材１６ｂによれば、このような光の取り出し効率の低下が抑制される。

なお、透光性部材１６ｂは、少なくとも下面が下方に向かって突出する形状であればよく、全体が下方に向かって凹む形状は必須ではない。

ところで、ダム材１３ｂは、上述したダム材１３とほぼ同様の構成であるが、ダム材１３ｂの形状は、ダム材１３と異なる。具体的には、ダム材１３ｂの内側面１１３ｂは、全体が上下方向に湾曲していない。ダム材１３ｂの内側面１１３ｂのうちの上端部及び下端部のみが、上下方向において外側凸状に湾曲し、ダム材１３ｂの内側面１１３ｂのうちの中央部は、上下方向に沿って平らになっている。

封止液１５の自然対流がスムーズに循環するためには、ダム材１３のように、内側面１１３の全体が上下方向に湾曲することは必須ではない。ダム材１３ｂのように、少なくとも、ダム材１３ｂの内側面１１３ｂのうちの上端部及び下端部のそれぞれが、上下方向において外側凸状に湾曲していればよい。言い換えれば、基板１１に垂直な平面で切断したときの断面において、ダム材１３ｂによって囲まれる空間（封止液１５が充填される空間）は、少なくともコーナー部が丸い形状（例えば、角丸矩形状）であればよい。

なお、透光性部材１６ｂは、蛍光体を含有しないが、発光装置１０ｂにおいて、波長変換層１４が省略され、透光性部材１６ｂが蛍光体を含有してもよい。

［効果等］
以上説明したように、発光装置１０は、基板１１と、基板１１上に配置されたＬＥＤチップ１２と、絶縁性を有し、ＬＥＤチップ１２を封止する封止液１５とを備える。発光装置１０は、基板１１上に配置されたダム材１３であって、ＬＥＤチップ１２を側方から囲み、かつ、封止液１５をせき止めるダム材１３と、ダム材１３によって囲まれた空間の上部を塞ぐ透光性部材１６とを備える。ダム材１３の内側面１１３のうちの上端部及び下端部のそれぞれは、上下方向において外側凸状に湾曲している。

これにより、封止液１５の自然対流が内側面１１３に沿ってスムーズに循環するため、ＬＥＤチップ１２の放熱性を高めることができる。

また、発光装置１０は、さらに、蛍光体を含有し、ＬＥＤチップ１２の表面を覆う波長変換層１４を備え、封止液１５は、表面が波長変換層１４で覆われたＬＥＤチップ１２を封止してもよい。

これにより、波長変換層１４で発生する熱についても、封止液１５の自然対流によって循環され、波長変換層１４の放熱性が高められる。

また、発光装置１０ａのように、透光性部材１６ａは、蛍光体を含有してもよい。

これにより、透光性部材１６ａにおいて、ＬＥＤチップ１２が発する光の波長を変換することができる。また、蛍光体が発光することにより透光性部材１６ａにおいて生じる熱を封止液１５に逃がすことができる。つまり、透光性部材１６ａにおいて生じる熱が封止液１５の自然対流によって循環されることにより、透光性部材１６ａの放熱性が高められる。

また、発光装置１０ｂのように、透光性部材１６ｂの下面は、下方に向かって突出する形状であってもよい。

これにより、ダム材１３ｂによって囲まれた空間に、透光性部材１６ｂによって蓋をする際に、当該空間の周縁部から空気が抜けやすくなる。したがって、ダム材１３ｂによって囲まれた空間に空気が入ることが抑制される。ダム材１３ｂによって囲まれた空間に封止液１５だけでなく空気が入ってしまうと、ＬＥＤチップ１２が発する光が封止液１５と空気層との界面で反射してしまい、光の取り出し効率が低下する場合がある。透光性部材１６ｂによれば、このような光の取り出し効率の低下が抑制される。

また、発光装置１０ａのように、透光性部材１６ａは、ダム材１３ａの上面に載置され、ダム材１３ａの上面には、透光性部材１６ａとダム材１３ａとの間から漏れる封止液１５を溜めるための凹部１８が設けられてもよい。

これにより、凹部１８に一定量の封止液１５を溜めることができるため、封止液１５が発光装置１０ａの外部に漏れてしまうことが抑制される。

また、発光装置１０ａのように、ダム材１３ａは、凹部及び凸部の少なくとも一方が設けられた接着部１７ａを当該ダム材１３ａの上面に有し、透光性部材１６ａは、凹部及び凸部の少なくとも一方に嵌まった状態で、接着部１７ａに接着されてもよい。

これにより、透光性部材１６ａと接着部１７ａとの接着面積が増えるため、透光性部材１６ａとダム材１３ａとの接着性が向上される。また、透光性部材１６ａが、接着部１７ａに設けられた凹凸構造に嵌まっていることにより、封止液１５が外部に漏れることが抑制される。

また、封止液１５は、フッ素系不活性液体、または、絶縁油であってもよい。

これにより、フッ素系不活性液体、または、絶縁油の自然対流を利用して、ＬＥＤチップ１２を放熱することができる。

また、発光装置１０のように、ダム材１３の内側面１１３の全体は、上下方向において外側凸状に湾曲していてもよい。

これにより、封止液１５の自然対流が内側面１１３に沿ってスムーズに循環するため、ＬＥＤチップ１２の放熱性を高めることができる。

また、発光装置１０は、複数のＬＥＤチップ１２を備え、封止液１５は、複数のＬＥＤチップ１２を封止し、複数のＬＥＤチップ１２の配置間隔は、複数のＬＥＤチップ１２のうちの一つのＬＥＤチップ１２の幅よりも短くてもよい。

このように、複数のＬＥＤチップ１２が密集実装（密集配置）されることにより、高光束で配光制御が容易な発光装置１０が実現される。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る照明装置２００について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、実施の形態２に係る照明装置２００の断面図である。図１０は、実施の形態２に係る照明装置２００及びその周辺部材の外観斜視図である。

図９及び図１０に示されるように、実施の形態２に係る照明装置２００は、例えば、住宅等の天井に埋込配設されることにより下方（廊下または壁等）に光を照射するダウンライト等の埋込型照明装置である。

照明装置２００は、発光装置１０を備える。照明装置２００はさらに、基部２１０と枠体部２２０とが結合されることで構成される略有底筒状の器具本体と、当該器具本体に配置された、反射板２３０及び透光パネル２４０とを備える。なお、照明装置２００のように光の出射口が円形の照明装置に発光装置１０が用いられる場合、発光装置１０が有するダム材１３は、円環状に形成されるとよい。

基部２１０は、発光装置１０が取り付けられる取付台であるとともに、発光装置１０で発生する熱を放熱するヒートシンクである。基部２１０は、金属材料を用いて略円柱状に形成されており、実施の形態２ではアルミニウムにより形成される。

基部２１０の上部（天井側部分）には、上方に向かって突出する複数の放熱フィン２１１が一方向に沿って互いに一定の間隔をあけて設けられている。これにより、発光装置１０で発生する熱を効率よく放熱させることができる。

枠体部２２０は、内面に反射面を有する略円筒状のコーン部２２１と、コーン部２２１が取り付けられる枠体本体部２２２とを有する。コーン部２２１は、金属材料を用いて成形されており、例えば、アルミニウム合金等を絞り加工またはプレス成形することによって作製することができる。枠体本体部２２２は、硬質の樹脂材料または金属材料によって成形されている。枠体部２２０は、枠体本体部２２２が基部２１０に取り付けられることによって固定されている。

反射板２３０は、内面反射機能を有する円環枠状（漏斗状）の反射部材である。反射板２３０は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて形成することができる。なお、反射板２３０は、金属材料ではなく、硬質の白色樹脂材料によって形成してもよい。

透光パネル２４０は、光拡散性及び透光性を有する透光部材である。透光パネル２４０は、反射板２３０と枠体部２２０との間に配置された平板プレートであり、反射板２３０に取り付けられている。透光パネル２４０は、例えば、アクリル及びポリカーボネート等の透明樹脂材料によって円盤状に形成することができる。

なお、照明装置２００は、透光パネル２４０を備えなくてもよい。透光パネル２４０を備えないことで、照明装置２００から出射される光の光束を向上させることができる。照明装置２００は、透光パネル２４０に代えて、配光を制御するためのレンズを備えてもよい。

また、図１０に示されるように、照明装置２００には、発光装置１０に、当該発光装置１０を点灯させるための電力を供給する点灯装置２５０と、商用電源からの交流電力を点灯装置２５０に中継する端子台２６０とが接続される。点灯装置２５０は、具体的には、端子台２６０から中継される交流電力を直流電力に変換して発光装置１０に出力する。

点灯装置２５０及び端子台２６０は、器具本体とは別体に設けられた取付板２７０に固定される。取付板２７０は、金属材料からなる矩形板状の部材を折り曲げて形成されており、その長手方向の一端部の下面に点灯装置２５０が固定されるとともに、他端部の下面に端子台２６０が固定される。取付板２７０は、器具本体の基部２１０の上部に固定された天板２８０と互いに連結される。

以上説明したように、照明装置２００は、発光装置１０と、発光装置１０に、当該発光装置１０を点灯させるための電力を供給する点灯装置２５０とを備える。このような照明装置２００においては、ＬＥＤチップ１２の放熱性が向上されている。なお、照明装置２００は、発光装置１０に代えて、発光装置１０ａまたは発光装置１０ｂを備えてもよい。

なお、実施の形態２では、照明装置として、ダウンライトが例示されたが、本発明は、スポットライトなどの他の照明装置として実現されてもよい。

（他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る発光装置、及び、照明装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、透光性部材の下面は、上方に向かって凹むように湾曲し、ダム材の内側面と連続することにより滑らかな曲面を形成してもよい。これにより、封止液１５の自然対流をよりスムーズに循環させることができる。

また、上記実施の形態では、発光装置は、青色光を発するＬＥＤチップと黄色蛍光体との組み合わせによって白色光を放出したが、白色光を放出するための構成はこれに限らない。

例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する波長変換層と、青色光を発するＬＥＤチップとが組み合わせられてもよい。つまり、波長変換層は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含んでもよい。

あるいは、青色光を発するＬＥＤチップよりも短波長である紫外光を放出する紫外ＬＥＤチップと、主に紫外光により励起されることで青色光、赤色光及び緑色光を発する、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体とが組み合わされてもよい。つまり、ＬＥＤチップは、紫外光を発してもよい。波長変換層は、青色蛍光体、緑色蛍光体、及び、赤色蛍光体を含んでもよい。

また、上記実施の形態では、発光装置に用いる発光素子としてＬＥＤチップが例示された。しかしながら、半導体レーザ等の半導体発光素子、または、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）もしくは無機ＥＬ等のＥＬ素子等の他の種類の固体発光素子が、発光素子として採用されてもよい。

また、発光装置には、発光色が異なる２種類以上の発光素子が用いられてもよい。例えば、発光装置は、演色性を高めるなどの目的で、青色光を発するＬＥＤチップに加えて赤色光を発するＬＥＤチップを備えてもよい。

また、上記実施の形態の断面図に示される積層構造は、一例であり、本発明は上記積層構造に限定されない。つまり、上記積層構造と同様に、本発明の特徴的な機能を実現できる積層構造も本発明に含まれる。例えば、上記積層構造と同様の機能を実現できる範囲で、上記積層構造の層間に別の層が設けられてもよい。

また、上記実施の形態では、積層構造の各層を構成する主たる材料について例示しているが、積層構造の各層には、上記積層構造と同様の機能を実現できる範囲で他の材料が含まれてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０、１０ａ、１０ｂ 発光装置
１１ 基板
１２ ＬＥＤチップ（発光素子）
１３、１３ａ、１３ｂ ダム材
１４ 波長変換層
１５ 封止液
１６、１６ａ、１６ｂ 透光性部材
１７、１７ａ、１７ｂ 接着部
１８ 凹部
１１３、１１３ａ、１１３ｂ 内側面
２００ 照明装置

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に配置された発光素子と、
   絶縁性を有し、前記発光素子を封止する封止液と、
   前記基板上に配置されたダム材であって、前記発光素子を側方から囲み、かつ、前記封止液をせき止めるダム材と、
   前記ダム材によって囲まれた空間の上部を塞ぐ透光性部材とを備え、
   前記ダム材の内側面のうちの上端部及び下端部のそれぞれは、上下方向において外側凸状に湾曲している
   発光装置。
2. さらに、蛍光体を含有し、前記発光素子の表面を覆う波長変換層を備え、
   前記封止液は、表面が前記波長変換層で覆われた前記発光素子を封止する
   請求項１に記載の発光装置。
3. 前記透光性部材は、蛍光体を含有する
   請求項１に記載の発光装置。
4. 前記透光性部材の下面は、下方に向かって突出する形状である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記透光性部材は、前記ダム材の上面に載置され、
   前記ダム材の上面には、前記透光性部材と前記ダム材との間から漏れる前記封止液を溜めるための凹部が設けられる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記ダム材は、凹部及び凸部の少なくとも一方が設けられた接着部を当該ダム材の上面に有し、
   前記透光性部材は、前記凹部及び前記凸部の少なくとも一方に嵌まった状態で、前記接着部に接着される
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記封止液は、フッ素系不活性液体、または、絶縁油である
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記ダム材の内側面の全体は、上下方向において外側凸状に湾曲している
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記発光装置は、複数の前記発光素子を備え、
   前記封止液は、複数の前記発光素子を封止し、
   複数の前記発光素子の配置間隔は、複数の前記発光素子のうちの一つの発光素子の幅よりも短い
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置と、
    前記発光装置に、当該発光装置を点灯させるための電力を供給する点灯装置とを備える
    照明装置。

Images