JP2018022723A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高輝度な発光装置を提供する。【解決手段】発光素子１０と、発光素子の上面に接し、平面視で発光素子より小さい面積を有し、第１蛍光体を含有する第１透光性部材２０と、第１透光性部材の上面を露出し、第１透光性部材の側面と、発光素子の第１透光性部材から露出する上面とを被覆し、第２蛍光体を含有する第２透光性部材３０と、第２透光性部材の側面及び発光素子の側面を被覆する光反射性部材６０と、を備える発光装置。【選択図】図１Ｂ
Description
本発明は、発光装置に関する。
近年、半導体発光素子は、蛍光灯に代わる照明用の光源のみならず、車両のヘッドライトなどの投光器、投光照明等の良好な指向性及び高い輝度を有する光源として利用されている。
例えば、特許文献１の発光装置は、高い輝度を可能とするために、発光素子を被覆して接合される透光性部材の外周側面を下面に向かって広がる傾斜面とし、その下面のうち、発光素子と接合されていない部分と傾斜面とが光反射性樹脂で被覆されている。
例えば、特許文献１の発光装置は、高い輝度を可能とするために、発光素子を被覆して接合される透光性部材の外周側面を下面に向かって広がる傾斜面とし、その下面のうち、発光素子と接合されていない部分と傾斜面とが光反射性樹脂で被覆されている。
しかしながら、車両用途等の発光装置には、より高輝度な光を照射する光源が求められている。
本発明の一実施形態の発光装置は、
発光素子と、
前記発光素子の上面に接し、平面視で発光素子より小さい面積を有し、第１蛍光体を含有する第１透光性部材と、
前記第１透光性部材の上面を露出し、前記第１透光性部材の側面と、前記発光素子の前記第１透光性部材から露出する上面とを被覆し、第２蛍光体を含有する第２透光性部材と、
前記第２透光性部材の側面及び前記発光素子の側面を被覆する光反射性部材と、を備える。
発光素子と、
前記発光素子の上面に接し、平面視で発光素子より小さい面積を有し、第１蛍光体を含有する第１透光性部材と、
前記第１透光性部材の上面を露出し、前記第１透光性部材の側面と、前記発光素子の前記第１透光性部材から露出する上面とを被覆し、第２蛍光体を含有する第２透光性部材と、
前記第２透光性部材の側面及び前記発光素子の側面を被覆する光反射性部材と、を備える。
本発明の一実施形態の発光装置は、より高輝度な発光装置とすることができる。
本願においては、各図面が示す部材の大きさ、位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。以下の説明において、同一の名称及び符号は、同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。一実施例及び一実施形態において説明された内容は、他の実施例及び他の実施形態等に利用可能である。
＜実施形態１＞
本発明に係る実施形態１の発光装置１００は、図１Ａ乃至１Ｃに示すように、発光素子１０と、発光素子１０の上面に接し、平面視で発光素子１０より小さい面積を有し、第１蛍光体２１を含有する第１透光性部材２０と、第１透光性部材２０の上面を露出し、第１透光性部材２０の側面と、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面とを被覆し、第２蛍光体３１を含有する第２透光性部材３０と、第２透光性部材３０の側面及び発光素子１０の側面を被覆する光反射性部材６０と、を備える。
以下、各部材について、詳細に説明する。
本発明に係る実施形態１の発光装置１００は、図１Ａ乃至１Ｃに示すように、発光素子１０と、発光素子１０の上面に接し、平面視で発光素子１０より小さい面積を有し、第１蛍光体２１を含有する第１透光性部材２０と、第１透光性部材２０の上面を露出し、第１透光性部材２０の側面と、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面とを被覆し、第２蛍光体３１を含有する第２透光性部材３０と、第２透光性部材３０の側面及び発光素子１０の側面を被覆する光反射性部材６０と、を備える。
以下、各部材について、詳細に説明する。
（発光素子１０）
発光素子１０は、発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができる。発光素子１０は任意の波長のものを選択することができる。発光素子１０は、透光性基板１０ａと、透光性基板１０ａ上に形成された半導体積層体１０ｂと、半導体積層体１０ｂの表面に設けられた正負一対の電極１０ｃと、を含むことができる。発光素子１０は、１つの発光装置において１つ又は複数搭載されていてもよい。発光素子１０は、単一の透光性基板１０ａ上に単一の半導体積層体１０ｂを有する発光素子でもよいし、単一の透光性基板１０ａ上に複数の半導体積層体１０ｂを有する発光素子でもよい。
発光素子１０は、発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができる。発光素子１０は任意の波長のものを選択することができる。発光素子１０は、透光性基板１０ａと、透光性基板１０ａ上に形成された半導体積層体１０ｂと、半導体積層体１０ｂの表面に設けられた正負一対の電極１０ｃと、を含むことができる。発光素子１０は、１つの発光装置において１つ又は複数搭載されていてもよい。発光素子１０は、単一の透光性基板１０ａ上に単一の半導体積層体１０ｂを有する発光素子でもよいし、単一の透光性基板１０ａ上に複数の半導体積層体１０ｂを有する発光素子でもよい。
発光素子１０の中の半導体積層体１０ｂは、複数の半導体層が積層されたものである。半導体積層体の一例としては、第１導電型半導体層（例えばｎ型半導体層）、発光層（活性層）および第２導電型半導体層（例えばｐ型半導体層）の３つの半導体層を含むことができる。紫外光や、青色光から緑色光の可視光を発光可能な半導体層としては、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等の半導体材料から形成することができる。具体的には、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料を用いることができる。
発光素子１０が有する透光性基板１０ａには、例えば、上記の窒化物系半導体材料の場合、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）のような透光性の絶縁性材料や、半導体積層体からの発光を透過する半導体材料（例えば、窒化物系半導体材料）を用いることができる。ここでの透光性とは、発光素子から出射される光の少なくとも６０％以上、好ましくは８０％程度以上を透過し得る性質を指す。
発光素子１０が有する一対の電極１０ｃは、半導体積層体１０ｂの同一面側（つまり透光性基板１０ａと反対側の面）に配置されている。発光素子１０は、一対の電極１０ｃが形成された面を下面として、下面と対向する上面（つまり透光性基板１０ａの表面）を主な光取り出し面としている。
一対の電極１０ｃは、上述した第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層と、それぞれ、電流−電圧特性が直線又は略直線となるようなオーミック接続されるものであれば、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。このような電極は、当該分野で公知の材料及び構成で、任意の厚みで形成することができる。また、電極としては、例えばＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＡｕＳｎ等の金属が好適である。
一対の電極１０ｃは、上述した第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層と、それぞれ、電流−電圧特性が直線又は略直線となるようなオーミック接続されるものであれば、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。このような電極は、当該分野で公知の材料及び構成で、任意の厚みで形成することができる。また、電極としては、例えばＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＡｕＳｎ等の金属が好適である。
（第１透光性部材２０）
第１透光性部材２０は、発光素子１０の上面に接し、発光素子１０から出射される光を透過させ、外部に放出することが可能な部材である。第１透光性部材２０は第１蛍光体２１を含有する。
第１透光性部材２０は、上面と、上面と対向する下面と、上面と下面との間に位置する側面とを有する。上面は、発光装置１００の発光面として、発光素子１０からの光を外部に出射する面であり、下面は、発光素子１０の光取り出し面を被覆する面である。
第１透光性部材２０は、発光素子１０の上面に接し、発光素子１０から出射される光を透過させ、外部に放出することが可能な部材である。第１透光性部材２０は第１蛍光体２１を含有する。
第１透光性部材２０は、上面と、上面と対向する下面と、上面と下面との間に位置する側面とを有する。上面は、発光装置１００の発光面として、発光素子１０からの光を外部に出射する面であり、下面は、発光素子１０の光取り出し面を被覆する面である。
第１透光性部材２０の上面と下面とは、それぞれ略平坦面であり、互いに略平行であることが好ましい。本明細書において略平行とは、いずれか一方の面が他方の面に対して±５°程度の傾斜が許容されることを意味する。このような形状により、発光面となる第１透光性部材２０の上面において、正面輝度が均一な発光色むらの少ない発光装置１００とすることができる。第１透光性部材２０の厚み（つまり下面から上面までの高さ）は、例えば、５０〜３００μｍ程度とすることができる。
第１透光性部材２０は、平面視で発光素子１０よりも小さい面積を有する。発光装置１００の平面視において、第１透光性部材２０の外縁は、発光素子１０の外縁より内側に位置することが好ましい。これにより、第１透光性部材２０の上面を発光装置１００の発光面とした際に、発光面を絞った正面輝度の高い発光装置１００とすることができる。
第１透光性部材２０の側面は、略平坦面であり、第１透光性部材２０の上面に対して略垂直な面であることが好ましい。これにより、第１透光性部材２０の上面を発光装置１００の発光面とした際に、発光装置１００の発光部となる第１透光性部材の上面と、第１透光性部材２０の上面を取り囲む後述する光反射性部材６０との境界が明確となり、発光部と非発光部との差が明確な発光装置１００とすることができる。本明細書において略垂直とは、いずれか一方の面が他方の面に対して９０°±５°程度の角度を成すことを意味する。
本実施形態では、第１透光性部材２０は、発光素子１０から入射される光の少なくとも一部を波長変換可能な第１蛍光体２１を含有する。
第１透光性部材２０が第１蛍光体２１を含有することにより、第１透光性部材２０の上面から外部に出射される光は、発光素子１０からの出射光と、第１蛍光体２１により波長変換された光との混色光となる。そのため、例えば、発光素子１０から出射された青色光と、その青色光の一部が第１蛍光体２１により波長変換された黄色光とを混色させることにより、白色系の光を発する発光装置１００を得ることができる。
第１蛍光体２１を含有する第１透光性部材２０は、例えば、蛍光体の焼結体や、樹脂、ガラス、他の無機物等に蛍光体粉末を含有させたものが挙げられる。
第１透光性部材２０が第１蛍光体２１を含有することにより、第１透光性部材２０の上面から外部に出射される光は、発光素子１０からの出射光と、第１蛍光体２１により波長変換された光との混色光となる。そのため、例えば、発光素子１０から出射された青色光と、その青色光の一部が第１蛍光体２１により波長変換された黄色光とを混色させることにより、白色系の光を発する発光装置１００を得ることができる。
第１蛍光体２１を含有する第１透光性部材２０は、例えば、蛍光体の焼結体や、樹脂、ガラス、他の無機物等に蛍光体粉末を含有させたものが挙げられる。
第１透光性部材２０に含有させる第１蛍光体２１には、発光素子１０からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、以下に示す具体例のうちの１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体の具体例としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＹ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＬｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ユウロピウムおよび／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（例えばＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２：Ｅｕ）、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えばＳｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ（０＜Ｚ＜４．２））、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）、ＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウム系蛍光体（例えばＫ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、所望の発光色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を得ることができる。白色に発光可能な発光装置とする場合、第１透光性部材に含有される蛍光体の種類、濃度によって白色となるよう調整される。このような蛍光体を第１透光性部材２０に含有される場合、蛍光体の濃度を、例えば５〜５０質量％程度とすることが好ましい。
第１透光性部材２０は、蛍光体の他に光拡散材を含有することができる。
第１透光性部材２０に含有させることができる光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。
第１透光性部材２０に含有させることができる光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。
（第１透光性部材と発光素子との接合）
発光素子１０と第１透光性部材２０とは接着材等の接合部材を用いずに、直接接して接合されていることが好ましい。ここで、直接接するとは、接合したい界面（つまり発光素子１０の上面と第１透光性部材２０の下面）間を、接着材等の接合部材を用いることなく原子の結び付きで接合させる接合を意味する。この直接接合は、一般的に常温接合と分類される直接接合方式を用いることが好ましい。
発光素子１０と第１透光性部材２０とは接着材等の接合部材を用いずに、直接接して接合されていることが好ましい。ここで、直接接するとは、接合したい界面（つまり発光素子１０の上面と第１透光性部材２０の下面）間を、接着材等の接合部材を用いることなく原子の結び付きで接合させる接合を意味する。この直接接合は、一般的に常温接合と分類される直接接合方式を用いることが好ましい。
第１透光性部材２０と発光素子１０とを直接接合させることにより、第１透光性部材２０の放熱性を高めることができ、発光装置１００の信頼性を高めることができる。特に、第１透光性部材２０は蛍光体を含有するため、蛍光体の発熱を、発光素子１０を介して効果的に放熱することができる。
本実施形態に適した直接接合方式としては、表面活性化接合、原子拡散接合、水酸基接合等が挙げられる。
表面活性化接合は、超高真空中で不活性イオンを接合界面に照射することにより、表面を清浄、活性化し接合する（国際公開２０１１／１２６０００号参照）。
原子拡散接合は、同じく超高真空中で金属をスパッタリングし、その金属の拡散により接合する。スパッタ膜を非常に薄くすることで、光取り出しに影響なく接合できることも確認できている（特開２０１５−２９０７９号公報参照）。なお、原子拡散接合の場合、発光素子１０と第１透光性部材２０とは光取り出しに影響がないほどの薄膜の金属層を介して接合されることになるが、本明細書においては原子拡散接合による接合も発光素子１０と第１透光性部材２０とは直接接しているものとする。
水酸基接合は接合界面に水酸基を形成し、水酸基の水素結合で発光素子１０と第１透光性部材２０を接合する（特開２０１４−２３２８６６号公報参照）。
上記した３つの常温接合であるが、必要に応じて加熱処理を行うことで結合力が増す場合がある。その場合、加熱は、４００℃以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２００℃以下まで、加熱してもよい。
表面活性化接合は、超高真空中で不活性イオンを接合界面に照射することにより、表面を清浄、活性化し接合する（国際公開２０１１／１２６０００号参照）。
原子拡散接合は、同じく超高真空中で金属をスパッタリングし、その金属の拡散により接合する。スパッタ膜を非常に薄くすることで、光取り出しに影響なく接合できることも確認できている（特開２０１５−２９０７９号公報参照）。なお、原子拡散接合の場合、発光素子１０と第１透光性部材２０とは光取り出しに影響がないほどの薄膜の金属層を介して接合されることになるが、本明細書においては原子拡散接合による接合も発光素子１０と第１透光性部材２０とは直接接しているものとする。
水酸基接合は接合界面に水酸基を形成し、水酸基の水素結合で発光素子１０と第１透光性部材２０を接合する（特開２０１４−２３２８６６号公報参照）。
上記した３つの常温接合であるが、必要に応じて加熱処理を行うことで結合力が増す場合がある。その場合、加熱は、４００℃以下、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２００℃以下まで、加熱してもよい。
（第２透光性部材３０）
第２透光性部材３０は、第１透光性部材２０の上面を露出し、第１透光性部材２０の側面と、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面とを被覆する。第２透光性部材３０は第２蛍光体３１を含有する。
第２透光性部材３０は、発光素子１０の上面（つまり第１透光性部材２０との接合面）のうち、第１透光性部材２０から露出する全てを被覆することが好ましい。これにより、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面から出射された光は、第２蛍光体３１を含有する第２透光性部材３０へ入射され、第２蛍光体３１により波長変換される。
第２透光性部材３０は、第１透光性部材２０の上面を露出し、第１透光性部材２０の側面と、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面とを被覆する。第２透光性部材３０は第２蛍光体３１を含有する。
第２透光性部材３０は、発光素子１０の上面（つまり第１透光性部材２０との接合面）のうち、第１透光性部材２０から露出する全てを被覆することが好ましい。これにより、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面から出射された光は、第２蛍光体３１を含有する第２透光性部材３０へ入射され、第２蛍光体３１により波長変換される。
第２透光性部材３０は、第１透光性部材２０の側面の少なくとも一部を被覆する。例えば、第１透光性部材２０の側面は、全てが第２透光性部材３０で被覆されていてもよいし、上面側の一部領域は第２透光性部材３０から露出していてもよい。この場合、第１透光性部材２０の側面が第２透光性部材３０から露出する領域の最大長さが、第１透光性部材２０の高さ（つまり第１透光性部材２０の上面から下面までの距離）の１／５程度以下であることが好ましい。第２透光性部材３０が第１透光性部材２０の側面の上端縁まで被覆する場合は、断面視における上述の一部領域を被覆する第２透光性部材３０の幅を薄くすることが好ましい。具体的には、断面視における上述の一部領域を被覆する第２透光性部材３０の幅は、１０μｍ以下とすることが好ましい。これにより、第２透光性部材３０から外部に直接出射される光を最小限に抑えることができるため、発光装置１００の発光部となる第１透光性部材の上面と、発光部周縁の非発光部（つまり第１透光性部材２０を取り囲む光反射性部材６０の上面）との輝度差が明確で、発光色むらが少ない発光装置１００を得ることができる。
第２透光性部材３０の断面形状は、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面と、第１透光性部材２０の側面とを含む三角形又はその変形形状とすることができる。第1透光性部材２０の側面を被覆する第２透光性部材３０の幅は、第1透光性部材２０の側面の高さ方向の位置によって異なるものとすることが好ましく、具体的には、断面視における第２透光性部材の幅は、上方にいくほど先細りとなっていることが好ましい。なかでも、第２透光性部材３０は、後述する光反射性部材６０側に位置する外面が、湾曲面であることが好ましい。この湾曲面は、第１透光性部材２０の側面と発光素子１０の上面の双方に接することが好ましい。また、この湾曲面は、光反射性部材６０側に凹の湾曲面であることが好ましい。このような形状によって、発光素子１０から出射される光が、第２透光性部材３０の外面で、後述する光反射性部材６０と相まって、適度な反射面を形成することができ、反射光を発光装置の発光面側に進行させることができる。その結果、発光装置１００の光取り出し効率が向上し、より一層の高輝度、かつ高光束化を実現することができる。
第２透光性部材３０は、第１透光性部材２０の外周側面を連続して覆うことが好ましい。つまり、第２透光性部材３０は、第１透光性部材２０の側面と、発光素子１０の第１透光性部材２０から露出する上面とを、第１透光性部材２０の外周に沿って、連続して覆うことが好ましい。これによって、発光素子１０の第１透光性部材２０から露出する上面から出射される光が第２透光性部材３０を介して第１透光性部材２０に入射されやすくなり、より高輝度で高光束な発光装置１００とすることができる。
第２透光性部材３０は、取り扱い及び加工が容易であることから、樹脂部材を用いることが好ましい。第２透光性部材３０は、第２蛍光体３１を含有する樹脂部材によって形成されていることが好ましい。樹脂部材としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂の１種以上を含む樹脂又はハイブリッド樹脂等からなる樹脂部材を用いることができる。
第２透光性部材３０は、第１透光性部材２０と発光素子１０とが接合された状態で、その外周、つまり、第１透光性部材２０の側面と発光素子１０の上面とに、印刷、噴射、モールド法、ポッティング等の公知の方法によって形成することができる。なかでも、ポッティングによる形成が好ましい。ポッティングで形成することで、後述する光反射性部材６０側に凹の湾曲面を有する第２透光性部材３０を容易に形成することができる。
第２透光性部材３０は、第１透光性部材２０と発光素子１０とが接合された状態で、その外周、つまり、第１透光性部材２０の側面と発光素子１０の上面とに、印刷、噴射、モールド法、ポッティング等の公知の方法によって形成することができる。なかでも、ポッティングによる形成が好ましい。ポッティングで形成することで、後述する光反射性部材６０側に凹の湾曲面を有する第２透光性部材３０を容易に形成することができる。
第２透光性部材３０中に含有される第２蛍光体３１は第２透光性部材３０の下方に配置されていることが好ましい。つまり、第２透光性部材３０に含有される第２蛍光体３１の濃度は、発光素子１０に近いほど高いことが好ましい。発光素子１０からの光は第２透光性部材３０の下面から入射されるため、第２透光性部材３０の下方に、より高濃度に第２蛍光体３１を配置することで、第２透光性部材３０中での多重散乱を抑制し、効率的な波長変換を行うことができる。また、上述した構成により、蛍光体の発熱を、発光素子１０を介して効果的に放熱することができる。
第２蛍光体３１が下方に偏って配置される第２透光性部材３０は、第２透光性部材３０を、第２蛍光体３１を含有する樹脂部材によって形成する際に、第２蛍光体３１を樹脂部材中で沈降させることによって容易に形成することができる。
第２蛍光体３１が下方に偏って配置される第２透光性部材３０は、第２透光性部材３０を、第２蛍光体３１を含有する樹脂部材によって形成する際に、第２蛍光体３１を樹脂部材中で沈降させることによって容易に形成することができる。
第２透光性部材３０に含有させる第２蛍光体には、発光素子１０からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、上述した第１蛍光体の具体例の中から選択した蛍光体を用いることができる。
第１蛍光体２１と第２蛍光体３１は、別の種類の蛍光体を用いてもよいが、同じ種類の蛍光体を含むことが好ましい。第１蛍光体と第２蛍光体とが同じ種類の蛍光体を含むことにより、発光装置１００の発光面における色ばらつきの低減、及び、温度変化による色度変化のばらつきが低減される。
第１蛍光体２１と第２蛍光体３１は、別の種類の蛍光体を用いてもよいが、同じ種類の蛍光体を含むことが好ましい。第１蛍光体と第２蛍光体とが同じ種類の蛍光体を含むことにより、発光装置１００の発光面における色ばらつきの低減、及び、温度変化による色度変化のばらつきが低減される。
（光反射性部材６０）
発光装置１００は、発光素子１０、第１透光性部材２０、第２透光性部材３０を包囲する光反射性部材６０を備える。具体的には、光反射性部材６０は、第２透光性部材３０を介して、第１透光性部材２０の側面及び発光素子１０の上面を覆うように配置される。第１透光性部材２０の側面の一部が第２透光性部材３０から露出している場合は、光反射性部材６０は、第２透光性部材３０から露出する第１透光性部材２１の側面を直接覆うように配置される。第２透光性部材で覆われていない発光素子１０の側面も光反射性部材６０で被覆される。第１透光性部材２０の上面は、光反射性部材６０から露出して発光装置１００の発光面として機能する。
発光装置１００は、発光素子１０、第１透光性部材２０、第２透光性部材３０を包囲する光反射性部材６０を備える。具体的には、光反射性部材６０は、第２透光性部材３０を介して、第１透光性部材２０の側面及び発光素子１０の上面を覆うように配置される。第１透光性部材２０の側面の一部が第２透光性部材３０から露出している場合は、光反射性部材６０は、第２透光性部材３０から露出する第１透光性部材２１の側面を直接覆うように配置される。第２透光性部材で覆われていない発光素子１０の側面も光反射性部材６０で被覆される。第１透光性部材２０の上面は、光反射性部材６０から露出して発光装置１００の発光面として機能する。
発光素子１０が、実装基板等の基板４０上に配置される際には、光反射性部材６０は、発光素子１０と基板４０との間にも配置されていることが好ましい。さらに、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、発光素子１０が複数の半導体積層体を有する場合は、光反射性部材６０は、複数の半導体積層体間にも配置されていることが好ましい。ある一つの半導体積層体から出た光が、隣の半導体積層体まで伝播して減衰すること防ぎ、光取り出し効率を上げるためである。
光反射性部材６０は、発光素子１０から出射される光を反射することができる材料から形成される。具体的には、上述した第２透光性部材３０と同様の樹脂部材に、光反射性物質を含有させることにより形成することができる。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが挙げられる。光反射性部材６０における光反射性物質等の含有量は、例えば、母材となる樹脂部材１００重量部に対し、光反射性物質は３０〜６０重量部含有されていることが好ましく、特に４５〜６０重量部含有されていることが好ましい。これにより、発光装置外部への光漏れをより抑制することが可能となり好ましい。
光反射性部材６０は、例えば、射出成形、ポッティング成形、印刷法、トランスファーモールド法、圧縮成形などで成形することができる。
発光装置１００には、ツェナーダイオード等の保護素子を搭載してもよい。保護素子を光反射性部材６０に埋設することにより、発光素子１０からの光が保護素子に吸収されたり、保護素子に遮光されたりすることによる光取り出しの低下を防止することができる。
このように、光反射性部材６０が、平面視で発光素子より小さい面積の第１透光性部材２０の上面を露出し、上面と連なる側面を被覆することにより、第１透光性部材２０の上面が発光装置１００の発光面として確定される。これにより、発光面を絞った正面輝度の高い発光装置１００とすることができる。正面輝度の高い発光装置は、特にヘッドライト等の車載照明に適している。なお、車載照明においては、その灯火類の色についての様々な規定が有り、例えば前照灯（ヘッドライト）の灯光の色は白色または淡黄色であり、そのすべてが同一であることが定められている。
ここで、第１透光性部材２０の側方の領域と、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面の上方の領域とは、第１透光性部材２０の側面から出射される光と発光素子１０の上面から出射される光とが集中するため、より高密度の光が照射される。このように、複数方向からの光が集中する領域では光反射性部材６０にクラックや剥離が生じやすいと考えられる。このため、光反射性部材６０と発光素子１０の上面との間に第１透光性部材２０や第２透光性部材３０が介在していない場合には、光反射性部材６０にクラックや剥離等が生じた際に、発光素子１０の上面から出射された光がクラックや剥離箇所を通過して発光装置１００の発光面側から漏れ出てしまう虞がある。例えば、発光素子１０から出射された青色光と、その青色光の一部が波長変換された黄色光とを混色させることにより白色光を発する発光装置１００を車両照明として用いた際に、発光面から出射される白色光の他に、発光素子１０から出射された青色光が漏れると、上述した車載照明としての規定が満たされず、車両の安全性が損なわれる虞がある。
しかしながら、本実施形態では第２蛍光体を有する第２透光性部材３０が、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面を被覆しているため、仮に光反射性部材６０にクラックが生じても、そこから漏れる光は、発光素子１０から出射された光と、第２蛍光体により波長変換された光との混色光となるため、発光装置１００の発光面側から混色光以外の光が漏れることが抑制できる。
また、本実施形態では、最も光が集中しやすい、第１透光性部材の側面と発光素子１０の上面とが接する角部近傍を第２透光性部材で覆われているため、角部での光の集中が緩和され、上述したクラックの発生そのものを抑制することが可能となる。
また、本実施形態では、最も光が集中しやすい、第１透光性部材の側面と発光素子１０の上面とが接する角部近傍を第２透光性部材で覆われているため、角部での光の集中が緩和され、上述したクラックの発生そのものを抑制することが可能となる。
（基板４０）
発光装置１００では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、発光素子１０は、基板４０に載置されている。
基板４０の材料としては、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、絶縁部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基板の材料は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。これらのセラミックス材料に、例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせてもよい。
発光装置１００では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、発光素子１０は、基板４０に載置されている。
基板４０の材料としては、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、絶縁部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基板の材料は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。これらのセラミックス材料に、例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせてもよい。
基板４０は、その表面に発光素子１０と接続される配線５０を有するものが用いられる。配線５０の材料は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、プラチナ、チタン、タングステン、パラジウム、鉄、ニッケル等の金属またはこれらを含む合金等によって形成することができる。また、基板の上面に形成される配線は、発光素子１０からの光を効率よく取り出すために、その最表面が銀又は金などの反射率の高い材料で覆われていることが好ましい。配線５０は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成できる。例えば、発光素子の基板への実装にＡｕバンプを用いる場合、配線の最表面にＡｕを用いることで、発光素子と基板との接合性が向上できる。
このような基板は、当該分野で公知であり、発光素子等の電子部品が実装されるために使用される基板のいずれをも用いることができる。
このような基板は、当該分野で公知であり、発光素子等の電子部品が実装されるために使用される基板のいずれをも用いることができる。
＜実施形態２＞
次に、本発明に係る実施形態２の発光装置２００について説明する。実施形態２の発光装置は、図２Ａ乃至図２Ｃに示すように、発光素子１０が単一の透光性基板１０ａ上に複数の半導体積層体１０ｂを備える点で、実施形態１の発光装置１００とは異なっている。
実施形態２の発光装置においても、第１透光性部材２０の上面を発光装置２００の発光面とした際に、発光面を絞った正面輝度の高い発光装置２００とすることができる。
また、複数の半導体積層体が同一の透光性基板に形成されていることにより、輝度むらや色むらの少ない発光装置２００とすることができる。なお、図２Ｃでは、透光性基板１０ａの下方に半導体積層体１０ｂが配置されている。
次に、本発明に係る実施形態２の発光装置２００について説明する。実施形態２の発光装置は、図２Ａ乃至図２Ｃに示すように、発光素子１０が単一の透光性基板１０ａ上に複数の半導体積層体１０ｂを備える点で、実施形態１の発光装置１００とは異なっている。
実施形態２の発光装置においても、第１透光性部材２０の上面を発光装置２００の発光面とした際に、発光面を絞った正面輝度の高い発光装置２００とすることができる。
また、複数の半導体積層体が同一の透光性基板に形成されていることにより、輝度むらや色むらの少ない発光装置２００とすることができる。なお、図２Ｃでは、透光性基板１０ａの下方に半導体積層体１０ｂが配置されている。
なお、複数の半導体積層体の間の領域は、複数方向からの光が集中する領域であるため、上述したように、半導体積層体間に配置される光反射性部材６０には、比較的クラックや剥離が生じやすいと考えられる。しかしながら、本実施形態では一つの透光性基板１０ａ上に複数の半導体積層体１０ｂを備えるため、仮に半導体積層体間の光反射性部材にクラックや剥離が生じても、発光素子１０の上面（つまり透光性基板の表面）が第２透光性部材で覆われていることにより、発光装置２００の発光色以外の光が漏れることが抑制できる。
本発明の発光装置は、車載用光源のほか、照明用光源、各種インジケーター用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。
１０ 発光素子
１０ａ 透光性基板
１０ｂ 半導体積層体
１０ｃ 電極
２０ 第１透光性部材
２１ 第１蛍光体
３０ 第２透光性部材
３１ 第２蛍光体
４０ 基板
５０ 配線
６０ 光反射性部材
１００、２００ 発光装置
１０ａ 透光性基板
１０ｂ 半導体積層体
１０ｃ 電極
２０ 第１透光性部材
２１ 第１蛍光体
３０ 第２透光性部材
３１ 第２蛍光体
４０ 基板
５０ 配線
６０ 光反射性部材
１００、２００ 発光装置
Claims (9)
- 発光素子と、
前記発光素子の上面に接し、平面視で前記発光素子より小さい面積を有し、第１蛍光体を含有する第１透光性部材と、
前記第１透光性部材の上面を露出し、前記第１透光性部材の側面と、前記発光素子の前記第１透光性部材から露出する上面とを被覆し、第２蛍光体を含有する第２透光性部材と、
前記第２透光性部材の側面及び前記発光素子の側面を被覆する光反射性部材と、を備える発光装置。 - 前記光反射性部材は、前記第２透光性部材から露出する前記第１透光性部材の側面の一部を覆う請求項１に記載の発光装置。
- 前記第２透光性部材は、前記光反射性部材側に湾曲面を有する請求項１または２に記載の発光装置。
- 前記湾曲面は、前記光反射性部材側に凹の湾曲面である請求項３に記載の発光装置。
- 前記第２透光性部材は、前記第１透光性部材の外周側面を連続して覆う請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記第２透光性部材は、樹脂部材によって形成されている請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記第２透光性部材における第２蛍光体の濃度は、前記発光素子に近いほど高い請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記第１蛍光体と前記第２蛍光体は、同じ種類の蛍光体を含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記発光素子は、単一の透光性基板上に複数の半導体積層体を備える請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光装置。
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