JP4707433B2

JP4707433B2 - 発光装置および照明装置

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Publication number: JP4707433B2
Application number: JP2005095854A
Authority: JP
Inventors: 大輔作本; 浩介形部
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2006278741A

Description

本発明は、発光素子を収納して成る発光装置およびそれを用いた照明装置に関する。

近年、ＬＥＤ等の発光素子から放出された可視光や近紫外光によって透光性部材の内部に含有された蛍光体を励起させ、所望の波長スペクトルに変換して可視光を放射することができる発光装置の実用化が進んでいる。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、その発光効率や色特性の改善に対する検討が活発に行なわれている。

従来の発光装置を図７に示す。従来の発光装置は、絶縁体から成る発光素子搭載用基体11の上面中央部に、一端部が発光素子13を搭載する搭載部11ａに導出され、他端部が発光素子搭載用基体11の側面または下面に導出された配線導体11ｂが形成され、搭載部11ａには、発光素子13が導電性部材16を介して配線導体11ｂに電気的に接続されるように搭載されている。

さらに、発光素子搭載用基体11は、上面に発光素子13の光により励起され蛍光を発生する蛍光体14を含有した透光性部材15が、発光素子13を被覆するように配置されており、これにより、発光素子13からの光を蛍光体14により波長変換し所望の波長スペクトルの光を取り出せる発光装置とされている。特に、発光素子13と蛍光体14からの光が補色関係にあるとき、白色系の光を発光させることができる発光装置となる。

透光性部材15は、発光素子13との屈折率差が小さく、紫外光領域から可視光領域の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等の透明部材に蛍光体14を含有させて成る。

蛍光体14は、青色，赤色，緑色等の蛍光を発する、例えば、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体や、希土類元素から選択された少なくとも一種の元素で付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、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ（赤色発光蛍光体）、（ＢａＭｇＡｌ）_１０Ｏ_１２：Ｅｕ，Ｍｎ（緑色発光蛍光体）、(Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ)_１０(ＰＯ_４)_６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ（青色発光蛍光体）等の蛍光体14から成り、これらの蛍光体14を任意の割合で配合することにより、所望の発光スペクトルや色を有する蛍光を発光装置から出力させることができる。

そして、この発光装置に外部電気回路から駆動電流を供給することによって発光素子13を発光させ、発光素子13が発する光により可視光を放出する蛍光体14を励起させることで所望の波長スペクトルを有する可視光を放出する発光装置とされる。このような発光装置において、最近では発光装置の発光効率の向上や色むら、色バラツキ等の色特性を安定させるために、発光装置内における蛍光体14の配置や構成について種々の検討がされている。
特開2003-46141号公報特開2001-148516号公報

しかしながら、上記従来の発光装置は、透光性部材15に含有された蛍光体14を励起させるために必要な発光素子13の光に対する、蛍光体14の光の利用効率が低い。即ち、発光素子13の光は、その全てが蛍光体14を励起させるために用いられず、一部の光は蛍光体14で反射されながら発光装置の外部に放出される。その結果、蛍光体から発生する蛍光の量を十分なものにすることが難しく、発光装置より放射される光出力が十分なものにならないという問題点を有していた。

また、透光性部材15に比重の異なる複数種の蛍光体14の粉粒、例えば、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ（赤色発光蛍光体）、（ＢａＭｇＡｌ）_１０Ｏ_１２：Ｅｕ，Ｍｎ（緑色発光蛍光体）、(Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ)_１０(ＰＯ_４)_６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ（青色発光蛍光体）から成る蛍光体14の粉体を含有させる場合、発光素子搭載用基体11の上面に発光素子13を被覆するようにこれら複数種の蛍光体14の粉粒を含有させた未硬化の透光性部材15を塗布するとともに、この透光性部材15を加熱等によって硬化させるが、硬化するまでに各蛍光体14の粉粒の比重や粒径の違いによって沈降速度が異なることから、透光性部材15の中に比重の異なる蛍光体14の層が複数形成されてしまうという問題がある。その結果、発光素子13の周辺近くに配置される蛍光体14の層からの蛍光の量が多くなり、所望する波長スペクトルを有する光を外部に放射する、色むらや色バラツキの少ない発光装置を得ることが難しいという問題点を有していた。

さらに、各蛍光体14の粉粒は、透光性部材15が硬化するまでに沈降するとともに発光素子13の周囲を覆うように堆積してしまうことにより、発光素子13近傍では、発光素子13から発せられた光が蛍光体14によって反射，散乱される回数が極端に増加し、発光素子13内に反射されてしまって発光素子13による光吸収損失が著しく増加するとともに、発光素子13遠方の蛍光体14まで伝搬する光が極端に低下することにより、発光素子13の光によって励起される蛍光体14の量が減少してしまう場合がある。その結果、発光装置において、蛍光体の沈降によって光出力が低下するという問題点を有していた。

さらに、蛍光体14は、外部環境からの水分の浸入によって酸化されることによって、発光体14が所望の励起状態まで励起されず、光を吸収するように変化してしまうとともに、発光効率が劣化することがあり、発光装置が長期的に安定した高出力の光を放射することができなくなるという問題点を有していた。

従って、本発明は上記従来の問題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、発光素子が発する光によって励起される蛍光体による光の利用効率を向上させ、蛍光体から発生する蛍光の量を増加させることによって発光装置の光出力を向上させることにある。さらに、発光装置の外部に放射される光の色むらや色バラツキの発生を抑制するとともに、長期信頼性に優れる高光出力の発光装置および照明装置を提供することにある。

本発明の発光装置は、基体と、該基体の上面に搭載された発光素子と、前記基体の上面に位置して前記発光素子を被覆した透光性部材と、該透光性部材の屈折率よりも大きな屈折率を有するとともに内部に多数の蛍光体が含有されてなり、前記透光性部材中に分散した粒状体とを備え、該粒状体中に気泡が分散し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を光源として用いたことを特徴とする。

本発明の発光装置によれば、基体と、該基体の上面に搭載された発光素子と、前記基体の上面に位置して前記発光素子を被覆した透光性部材と、該透光性部材の屈折率よりも大きな屈折率を有するとともに内部に多数の蛍光体が含有されてなり、前記透光性部材中に分散した粒状体とを備え、該粒状体中に気泡が分散している。これにより、発光素子からの光は、粒状体と透光性部材との界面において、粒状体への入射角がある程度大きくなっても全反射されることなく粒状体内に入射することができ、粒状体内の蛍光体を励起させることができる。また、粒状体に入射し、蛍光体を励起させずに蛍光体で反射された発光素子からの光は、透光性部材よりも大きな屈折率を有する粒状体と透光性部材との界面において粒状体の内側に全反射されやすく、全反射された光は、粒状体の内部の蛍光体を励起させて蛍光を発生させやすくなる。その結果、蛍光体を励起させるために必要な発光素子からの光の利用効率を向上させることができ、発光装置の光出力を向上させることができる。さらに、粒状体中に気泡が分散していることにより、粒状体中で光が拡散されるので、光が蛍光体に当たりやすくなる。

さらに、蛍光体は、透光性部材と粒状体とに保護されて、耐水性を向上させることができ、蛍光体が水分によって劣化するのを抑制することができる。

また、本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置を光源として用いたことから、従来の放電を用いた照明装置よりも低消費電力かつ長寿命であり、長期間にわたり安定した放射光強度かつ放射光角度（配光分布）で光を照射することができるとともに、照射面における色むらや照度分布の偏りの少ないものとすることができる。

本発明の発光装置および照明装置について以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図、図２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。図１，図２において、１は発光素子搭載用の基体、３は基体１の上面に搭載された発光素子、４は透光性部材５の屈折率よりも大きな屈折率を有する透明部材に多数の蛍光体４ａが含有されている粒状体、５は発光素子３を被覆する透光性部材、２は発光素子３の搭載部１ａを取り囲むように基体１の上面に取着された枠体である。なお、１ｂは一端が上面に形成されて発光素子３の電極に接続されるとともに他端が基体１の側面または下面に導出された配線導体、６は発光素子３の電極と配線導体１ｂの一端とを電気的に接続する導電性部材を示す。

そして、本発明の発光装置は、発光素子３を基体１の上面の搭載部１ａに搭載するとともに、発光素子３を透光性部材５により被覆することにより構成されている。透光性部材５の中には、発光素子３の発する光によって励起されて発光素子３の発する光と異なる波長の蛍光を発する波長変換部材として、多数の蛍光体４ａが、透光性部材５の屈折率よりも大きな屈折率を有する透明部材に分散されている粒状体４が含有されている。

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等の樹脂から成る絶縁体であり、発光素子３を支持する支持部材として機能し、その上面に発光素子３を搭載する。

また、基体１がセラミックスから成る場合は、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），Ｍｏ−Ｍｎ，銅（Ｃｕ）等の金属からなる配線導体１ｂが形成される。そして、発光素子３を基体１上面の配線導体１ｂの一端に電気的に接続し、基体１の側面や下面などに導出された配線導体１ｂの他端に外部電気回路基板を電気的に接続することにより、外部電気回路基板と発光素子３とを電気的に接続することができる。このような配線導体１ｂは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。

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６による発光素子３との接合を強固にすることができる。

また、基体１は、上面の発光素子３から発する光が基体１下面へ透過するのを抑制するとともに、基体１の上方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が電気的に短絡しないように、アルミニウム（Ａｌ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），Ｃｕ等の金属層が蒸着法やメッキ法により基体１の上面に形成されていることが好ましい。

発光素子３は、放射するエネルギーのピーク波長が紫外線域から赤外線域までのいずれのものでもよいが、白色光や種々の色の光を発光装置から視感性よく放出させるという観点から300乃至500ｎｍの近紫外光から青色光で発光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）系化合物半導体が用いられる。

また、発光素子３は、電極がＡｕ−錫（Ｓｎ），Ｓｎ−Ａｇ，Ｓｎ−Ａｇ−ＣｕまたはＳｎ−鉛（Ｐｂ）等のロウ材や半田を用いた半田バンプ、またはＡｕやＡｇ等の金属を用いた金属バンプから成る接続手段を介してフリップチップ実装により配線導体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６をディスペンサー等を用いて載置し、発光素子３の電極と導電性部材６の上面が接触するように発光素子３を搭載し、その後全体を250℃〜350℃程度で加熱することによって、発光素子３の電極と配線導体１ｂとを導電性部材６によって電気的に接続した発光装置を作製する方法等がある。

透光性部材５は、発光素子３との屈折率差が小さく、紫外光領域から可視光領域の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等から成る。なお、この透光性部材５は、基体１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、発光素子３と透光性部材５との屈折率差が小さいことにより発光素子３と透光性部材５との界面で光の反射損失が発生するのを有効に抑制することができるので、屈折率も考慮して選定するとよい。

そして、ディスペンサー等の注入器で基体１の上面に発光素子３を被覆するように透光性部材５で塗布した後に熱硬化させるなどの方法により、発光装置の外部へ高効率で所望の放射強度，放射角度の分布で光を出射する発光装置を製造できる。

透光性部材５は、その一部、例えば透光性部材５の上面付近や、またはその全体に、発光素子３の光により励起されて蛍光を発する蛍光物質や蛍光顔料から成る蛍光体４ａを透明部材に含有させてなる粒状体４が分散されている。このような蛍光体４ａは、発光素子３の発する光で蛍光体４内の電子が励起され、この励起状態の電子が基底状態に戻る際に可視光領域の波長を有するエネルギーを放出することにより、青色，赤色，緑色等の蛍光を発する、例えば、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体や、希土類元素から選択された少なくとも一種の元素で付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等の蛍光物質や蛍光顔料等から成る。これらの蛍光体４ａを任意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蛍光を出させることができる。そして、これら蛍光体４ａが含有されて成る粒状体４は、透光性部材５の上部等の一部や透光性部材５の全体に分散される。あるいは、粒状体４を透光性部材５に均一に分散させて成る別の透光性部材５を粒状体４が分散されていない透光性部材５の上面や上方に配置することによってもよい。

本発明の発光装置の粒状体４は、透光性部材５の屈折率より屈折率が大きい透明部材、例えばシリコーン樹脂（屈折率：1.4〜1.53），エポキシ樹脂（屈折率：1.52〜1.54），ユリア樹脂（屈折率：1.45〜1.5）等の透明樹脂や、低融点ガラス（屈折率：1.5〜1.6），ゾル−ゲルガラス（屈折率：1.45〜1.55）等の透明ガラス等から成る透明部材に、発光素子３からの光により励起され、赤色光，緑色光，青色光等の所望の蛍光を発生するそれぞれの蛍光体４ａを含有させたものから成る。なお、粒状体４には、所望の蛍光色を発する複数種の蛍光体４ａを含有させてもよいし、単色の蛍光色でよければ、一種の蛍光体４ａを含有させたものでもよい。

このような、粒状体４は、蛍光体４ａを励起させるために必要な発光素子３からの光の利用効率を向上させるとともに蛍光体４ａから発生する蛍光の量を増加させ、発光装置の光出力を向上させることができる。

すなわち、粒状体４の屈折率が透光性部材５の屈折率より大きいことから、発光素子３からの光は、粒状体４と透光性部材５との界面において、粒状体４への入射角がある程度大きくなっても全反射されることなく粒状体４内に入射することができ、粒状体４内の蛍光体４ａを励起させることができる。また、粒状体４内に入射した発光素子３からの光の一部は、蛍光体４ａを励起させずに蛍光体で反射されるが、粒状体４より屈折率の小さい透光性部材５との界面での入射角がある程度大きい光は、全反射しながら、粒状体４内に閉じ込められ、蛍光体４ａに当たって蛍光体４ａを励起させる。この様に、蛍光体４ａを励起させずに蛍光体４ａで反射された発光素子３からの光は、粒状体４と透光性部材５との界面において全反射を繰り返しながら再び蛍光体４ａに当たる確率が大きくなり、蛍光体４ａから蛍光を発生させる。その結果、粒状体４を用いることにより、蛍光体４ａを励起させるために必要な発光素子３からの光の利用効率を向上させることができ、蛍光体４ａから発生する蛍光を増加させるとともに発光装置の光出力を向上させることができる。

なお、蛍光体４ａを含有する透明部材の屈折率が透光性部材５の屈折率より小さい場合、透光性部材５と粒状体４との界面に対して透光性部材５側から大きな入射角で入射する発光素子３からの光は全反射してしまう。その結果、透光性部材５から粒状体４に入射する発光素子３からの光が減少するとともに、発光素子３からの光によって励起される蛍光体４ａから発生する蛍光が減少する。さらに、蛍光体４ａを励起させずに蛍光体４ａで反射した発光素子３からの光は、粒状体４と透光性部材５との界面においてある程度の大きな入射角であっても全反射することなく透光性部材５側に透過して発光装置の外部に放射される。その結果、粒状体４の光の閉じ込め効果が小さくなり、蛍光体を励起させるために必要な発光素子３からの光の利用効率を向上させることができなくなる。

また、粒状体４は、その体積を増加させることにより、透光性部材５中の粒状体４の浮力を増加させることができる。すなわち、透光性部材５の密度をρ、重力加速度をｇ、粒状体４の体積をｖとすると、透光性部材５中の粒状体４に生じる浮力はρｇｖであることから、粒状体４の体積を増加させることにより、粉末状の蛍光体４ａ単体に対する浮力より著しく大きい浮力を生じさせることができる。そして、粒状体４の比重が透光性部材５の比重より同じまたは小さい場合、この浮力を利用することによって、透光性部材５内において粒状体４の沈降を抑制することができ、粒状体４を透光性部材５内に分散させやすくすることができる。または、透光性部材５の上面付近に粒状体４を集積させることができ、粒状体４が発光素子３付近に堆積されないようにすることができる。そして、発光素子３から発する光が発光素子３付近に堆積された一部の粒状体４によって遮光されてしまうのを抑制することができる。

なお、透明部材に蛍光体４ａを含有させた粒状体４の比重が透光性部材５の比重より大きい場合は、粒状体４中に空気等の小さな気泡を分散させて含ませることにより比重を調整すればよい。このような気泡は屈折率が小さく、粒状体４中で光を拡散させるので、光が蛍光体４ａに当たりやすくする作用も為す。

これによって、発光素子３の周囲に粒状体４が沈降して堆積することによる、発光素子３の光取り出し効率の劣化を抑制することができるとともに、比重の異なる複数種の蛍光体粉末を直接透光性部材５中に分散させた場合に、各蛍光体粉末がそれぞれ異なった速度で沈降することによって、複数種の蛍光体粉末が多層に分離した層構造を形成してしまうことを抑制することができ、これによって発光装置から放射される光に色むらや色バラツキが発生するのを抑制することができる。

さらに、それぞれの粒状体４中に予め複数の蛍光体４ａが所望の配合比で分散されて含有され、この粒状体４が透光性部材５に分散されるので、複数の蛍光体４ａの一種が透光性部材５中に偏在することがなく、発光装置から放射される光に色むらや色バラツキが発生するのを抑制することができる。

粒状体４は、蛍光体４ａが分散されて含有される未硬化の透明部材を、ヒータブロック上にディスペンサー等を用いてそれぞれ個別に微少固体状に載置して加熱することにより球状に形成される。または、粒状体４は、透光性ガラスや樹脂等に蛍光体４ａを分散させたブロック状の固形部材を粉砕することにより、粒状に形成されてもよい。また、粒状体４は、蛍光体４ａが分散された透明部材を板状に形成し、所望の形状に切断することによって、微少な立体形状の粒状体４に形成されてもよい。さらにまた、粒状体４は、蛍光体を含有した透明部材を成形型により微少形状に成形することによって作製されてもよい。なお、蛍光体４ａがガラスで被覆されることにより、ガラスは透水性が小さいので、蛍光体４ａが吸湿して、蛍光体４ａの発光効率が劣化するのを防ぐことができる。

また、粒状体４は、内部に金属酸化物から成る粉末状の散乱部材（図示せず）を含有していることが好ましい。即ち、散乱部材は、粒状体４内に入射した光を散乱させることによって、蛍光体４ａに当たる光の量を増加させ、発光装置の光出力を向上させることができる。なお、散乱部材には、アルミナ，ジルコニア，チタニア，シリカ，マグネシア，酸化亜鉛等の高屈折であり、かつ透光性の金属酸化物粉末が、低損失に光を散乱させることができる点で好適である。

また、粒状体４は、直径を0.1ｍｍ乃至２ｍｍとして透光性部材５中に分散させることが好ましい。その結果、粒状体４は、透光性部材５内において沈降せずに十分に分散されるとともに、発光素子３の光が分散された粒状体４によって波長変換されずに発光装置の外部に放射されてしまうことを抑制することができる。即ち、粒状体４の直径が0.1ｍｍ以下の場合、透光性部材５による粒状体４への浮力が小さくなり、また、粒状体４内に充分な蛍光体４ａを含有させにくくなる。これにより、発光素子３からの光は、粒状体４によって取り込まれて十分に蛍光に変換されず、発光装置の発光出力が低下する傾向がある。また、粒状体４の直径が２ｍｍより大きい場合、透光性部材５における粒状体４の分散密度が小さくなるとともに、隣り合う粒状体４の間に生じる隙間が大きくなり、粒状体４に入射せずに発光装置の外部へ直接放射されてしまう光が多くなり、発光装置の光出力が低下する。

なお、本発明の発光装置は、図２に示すように、基体１の上面に搭載部１ａを取り囲むように取着され、発光素子３からの光や蛍光体からの蛍光を反射する光反射面２ａを有する枠体２を、Ａｇ−Ｃｕ，Ｐｂ−Ｓｎ，Ａｕ−Ｓｎ，Ａｕ−ケイ素（Ｓｉ）,Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ等の金属ロウ材や半田またはシリコーン系やエポキシ系等の樹脂接合剤等の接合材で取着したものとしてもよい。

この接合材は、基体１および枠体２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と枠体２との接合の高信頼性を必要とする場合、金属ロウ材や半田により接合するのが好ましい。

また、枠体２は、基体１と一体に形成されてもよく、例えば、基体１および枠体２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枠体２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することができる。

また、枠体２は、内周面が発光素子３の光を効率よく反射する光反射面２ａとされている。この構成により、発光素子３の周囲に発光素子３を取り囲むように光反射面２ａが形成されることになるため、発光素子３から発せられた光は発光装置の上方（出力方向）に効率よく反射されるとともに、基体１による光の吸収や透過が効果的に抑制されるため、放射光強度や輝度を著しく向上できる。

光反射面２ａは、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，チタン（Ｔｉ），クロム（Ｃｒ），Ｃｕ等の高反射率の金属や白色等のセラミックス、白色等の樹脂で構成された枠体２を、切削加工や金型成形等で加工することにより形成される。あるいは、枠体２の内周面に、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ等の金属薄膜をメッキや蒸着等により形成することにより光反射面２ａを形成してもよい。なお、光反射面２ａがＡｇやＣｕ等の酸化により変色し易い金属からなる場合、その表面に、紫外光領域から可視光領域にわたり透過率の優れる低融点ガラス，ゾル−ゲルガラスなどの無機物や、シリコーン樹脂，エポキシ樹脂などの有機物を被着するのが良い。その結果、光反射面２ａの耐腐食性、耐薬品性、耐候性が向上する。

また、光反射面２ａは、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。これにより、発光素子３から発光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。なお、光反射面２ａにおける表面の算術平均粗さＲａは、４μｍ以下とするのが好ましい。これにより発光素子３の光損失を小さくした状態で良好に発光装置の上方に反射させることができる。Ｒａが４μｍを超える場合、光反射面２ａで発光素子３の光を反射させて発光装置の上方に出射させることが困難になるとともに発光装置内部で乱反射しやすくなる。その結果、発光装置内部における光の伝搬損失が大きくなりやすく、所望の放射角度で発光装置外部に高効率に光を出射するのが困難になる。

また、光反射面２ａは、算術平均粗さＲａが0.004μｍ未満の場合、このような面を安定かつ効率よく形成することが困難となるとともに、製品コストが高くなりやすい。したがって、光反射面２ａの算術平均粗さは0.004〜４μｍとするのがより好ましい。

なお、光反射面２ａのＲａを上記の範囲にするには、従来周知の電解研磨加工、化学研磨加工もしくは切削研磨加工等により形成すればよい。また、金型の面精度を利用した転写加工により形成する方法を用いてもよい。

なお、光反射面２ａは、その断面形状が図１に示すように平坦（直線状）であってもよく、また、円弧状（曲線状）であってもよい。円弧状とする場合、発光素子３の光を反射によって集散させて、指向性の高い光を外部に均一に放射することができる。

また、本発明の発光装置は、１個のものを光源として用いることにより、または複数個を、例えば、格子状や千鳥状，放射状または複数の発光装置から成る円状や多角形状の発光装置群を同心状に複数群配置したもの等の所定の配置となるように配列させた光源として用いることにより、照明装置とすることができる。これにより本発明の照明装置は、半導体から成る発光素子３による発光を利用した場合に、従来の放電を用いた照明装置よりも低消費電力かつ長寿命とすることが可能であり、さらに発熱の小さな小型の照明装置とすることができる。その結果、発熱が小さいことから、熱による発光素子３のバンドギャップの変動が抑制されるので、発光素子３から発生する光の中心波長の変動を抑制することができ、発光素子３の中心波長に依存する蛍光体４ａの変換効率の変動も抑制され、粒状体４より発生する蛍光の光強度が安定し、発光装置から出力される発光素子３と蛍光体４ａからの光の混合比の変動が抑制されることによって、長期間にわたり安定した放射光強度かつ放射光角度（配光分布）で光を照射することができるとともに、照射面における色むらや照度分布の偏りの少ない照明装置とすることができる。

また、本発明の発光装置を光源として用い、これを搭載した発光装置搭載用基板を所定の配置に設置するとともに、これらの発光装置の周囲に任意の形状に光学設計したリフレクタ等の反射具や光学レンズ、光拡散板等を設置することにより、任意の配光分布の光を放射できる照明装置とすることができる。

このような発光装置搭載用基板は、発光装置を固定するとともに発光装置に電力を供給するための電力供給用配線を有している。例えば、絶縁基板に配線導体を形成して成る発光装置駆動回路基板などが挙げられる。また、反射具は、発光装置から発光される光を良好に所望の方向に照射させるための光反射面を有し、本発明の発光装置に用いる反射部材２と同様の材料や製造方法によって形成される。

例えば、図３，図４に示す平面図，断面図のように複数個の本発明の発光装置101が発光装置駆動回路基板102に複数列に配置され、発光装置101の周囲に所要の形状に光学設計された反射具103が設置されて成る照明装置の場合、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、いわゆる千鳥状配置とすることが好ましい。即ち、発光装置101が縦横の格子状に配置される際には、光源となる発光装置101が直線上に配列されることによりグレアが強くなり、このような照明装置が人の視覚に入ってくることにより、不快感や目の障害を起こしやすくなるのに対し、千鳥状とすることにより、発光装置が配置される発光領域と、発光装置が配置されない非発光領域における光のコントラストによる光強度差（強弱）を小さくし、認識される発光強度を緩和せせることができるので、グレアが抑制され、人間の目に対する不快感や目に及ぼす障害を低減することができる。さらに、千鳥状に配置されない場合に比べ、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が実装された発光装置駆動回路基板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、人の目に対しても障害の小さい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、照明装置が、図５，図６に示す平面図，断面図のような発光装置駆動回路基板102上に複数の発光装置101から成る円状や多角形状の発光装置101群を、同心状に複数群配置した照明装置の場合、１つの円状や多角形状の発光装置101群における発光装置101の配置数を照明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、照明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の密度を低くして発光装置駆動回路基板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。よって、発光装置駆動回路基板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る。その結果、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、枠体２の上面に発光装置より出射される光を所要に集光し拡散させる光学レンズや平板状の透光性の蓋体を半田や樹脂接合剤等で接合することにより、所望する放射角度で光を取り出すことができる発光装置101とできるとともに、発光装置101の耐浸水性が改善され長期信頼性が向上する。

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。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。本発明の照明装置の実施の形態の一例を示す平面図である。図３の照明装置の断面図である。本発明の照明装置の実施の形態の他の例を示す平面図である。図５の照明装置の断面図である。従来の発光装置の断面図である。

符号の説明

１：基体
２：枠体
２ａ：光反射面
３：発光素子
４：粒状体
４ａ：蛍光体
５：透光性部材

Claims

基体と、
該基体の上面に搭載された発光素子と、
前記基体の上面に位置して前記発光素子を被覆した透光性部材と、
該透光性部材の屈折率よりも大きな屈折率を有するとともに内部に多数の蛍光体が含有されてなり、前記透光性部材中に分散した粒状体とを備え、
該粒状体中に気泡が分散していることを特徴とする発光装置。
前記粒状体が前記透光性部材の前記発光素子付近よりも前記透光性部材の上面付近に多いことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記粒状体が内部に金属酸化物からなる粉末状の散乱部材を含有していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置を光源として用いたことを特徴とする照明装置。