JP7044990B2

JP7044990B2 - 発光装置

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Publication number: JP7044990B2
Application number: JP2020200935A
Authority: JP
Inventors: 智紀三次
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: JP2021036621A

Description

本発明は、発光装置、特にヘッドライト用の発光装置に関する。

発光ダイオード、レーザーダイオード等の半導体発光素子は、各種の光源として利用され、特に近年は、車のヘッドライト用の光源として広く利用されるようになってきている。この車のヘッドライト用の光源は、高輝度であることに加え、例えばランバーシャンと呼ばれる特定の配光分布であることが求められる。このヘッドライト用に好適な発光装置として、特許文献１には、基板の表面に設けられた半導体発光素子と、基板上にて半導体発光素子を囲繞する光反射性の枠体と、半導体発光素子の上面および側面を被覆する透明な蛍光体層とを備えた発光装置が開示されている。そして、その発光装置によれば、光反射性の枠体の内周壁面により反射して枠体の開口部から一方向に光を出射させることにより、自動車の前方側の照度を高めることができ、ヘッドライト用として好適であるとされている。

また、車のヘッドライトは、ロービームにした際に上方の光をカットして対向車にまぶしくないようにしつつ路面を照らす必要がある。このロービームにした際に上方の光をカットする境界線は、カットオフライン２１０と呼ばれ、このカットオフライン２１０が明瞭でない、すなわち、ロービームにした際にカットオフライン２１０より上に光が照射されると安全上好ましくない(図１４)。そこで、車のヘッドライトは、ロービームにした際にカットオフライン２１０が明瞭になるように光学系が設計され、ヘッドライト用の光源である発光装置に対しても、カットオフライン２１０が明瞭になる光学系の設計が可能な輝度特性が求められる。具体的には、発光装置に対しては、例えば、発光面と発光面の外周を囲む光反射性の枠体（被覆部材）との境界が明瞭、すなわち、図１３に示すように、その境界を境に外側と内側とで急激に輝度が変化するような特性が求められる。この発光面と発光面の外周を囲む被覆部材との境界を明瞭にするためには、図１５に模式的に示すように、発光素子２０１上に配置する波長変換部材２０７を大きくして、発光素子２０１の発光面の外周より波長変換部材２０７の外周が外側に位置するように、発光素子２０１上に波長変換部材２０７を配置して、その発光素子２０１上に波長変換部材２０７を囲むように被覆部材を設けることが有効であるとされている。

特開２０１５－７６４５５号公報

しかしながら、発光素子の発光面の外周より蛍光体板の外周が外側に位置するように、発光素子上に蛍光体板（波長変換部材）を配置すると、必然的に発光装置の発光面が大きくなる。発光装置の発光面が大きくなると、ヘッドライトの光学系の構成が大きくなるという課題がある。

そこで、本発明は、ヘッドライトの光源として用いられたときに、簡単でかつ小型の光学系の構成によりカットオフラインを明瞭にできる発光装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係る一実施形態の発光装置は、
基板と、前記基板上に設けられた発光素子と、前記発光素子の発光面である上面に、下面が対向するように設けられた板状の透光性部材と、前記発光素子の側面と透光性部材の側面とを覆う被覆部材と、を備え、
前記発光素子の上面は、互いに対向する第１の辺と第２の辺と互いに対向する第３の辺と第４の辺とを有する矩形形状であり、
前記透光性部材の上面は、互いに対向する第５の辺と第６の辺と互いに対向する第７の辺と第８の辺とを有する矩形形状であり、
前記透光性部材は、上方から平面視したときに、前記第５の辺が前記第１の辺の外側に位置し、前記第６の辺が前記第２の辺の内側に位置するように前記発光素子の上に設けられたことを特徴とする。

本発明に係る一実施形態の発光装置は、ヘッドライトの光源として用いられたときに、簡単でかつ小型の光学系の構成によりカットオフラインを明瞭にできる。

本発明に係る実施形態の発光装置の斜視図である。実施形態の発光装置の平面図である。図２のＡ－Ａ線についての断面図である。図２のＢ－Ｂ線についての断面図である。実施形態の発光装置の発光面における相対輝度を示すグラフである。本発明に係る変形例１の発光装置の平面図である。本発明に係る変形例２の発光装置の平面図である。図７のＣ－Ｃ線についての断面図である。本発明に係る変形例３の発光装置の平面図である。本発明に係る変形例４の発光装置の平面図である。本発明に係る変形例５の発光装置の平面図である。本発明に係る変形例５の変形例の発光装置の平面図である。従来の発光装置の発光面における相対輝度を示すグラフである。ヘッドライトのロービームの照射特性を示すグラフである。従来の一例の発光装置の平面図である。

本発明者は、ヘッドライトの光源として用いられたときに、簡単でかつ小型の光学系によりカットオフラインを明瞭にできる発光装置を提供するために、鋭意検討した。その結果、発光面が矩形の発光装置において、発光面と発光面の外周を囲む被覆部材との境界のうち、１つの辺の境界において、その境界の外側と内側とで急激に輝度が変化するようにすれば、ヘッドライトの光源として用いられたときに、簡単な光学系の構成によりカットオフラインを明瞭にできることを見いだした。すなわち、矩形の発光面において、１つの辺について輝度が急激に変化する境界とすれば、他の辺の境界において輝度がなだらかに変化してもヘッドライトの光源として用いられたときにカットオフラインを明瞭にできる。本実施形態の発光装置は、以上の知見に基づいてなされたものである。

具体的には、本実施形態の発光装置では、発光素子の発光面に透光性部材を載置し、透光性部材の周りに被覆部材を設けた構成において、
（１）発光素子の発光面の一つの辺の外側に透光性部材の一つの辺が位置するように発光素子の発光面上に透光性部材を載置して、透光性部材の上記一つの辺と被覆部材の境界で外側と内側とで急激に輝度が変化するようにし、
（２）その一つの辺を除く他の３つの辺のうちのいずれか１つ以上の辺について、発光素子の発光面の一辺の内側に透光性部材の一辺が位置するようにすることにより、内側に配置した分、発光面の面積を小さくしている。
尚、発光素子の発光面の一辺の内側に位置する透光性部材の一辺（発光装置の発光面の一辺）では、その一辺の外側と内側とにおける輝度の変化はなだらかになるが、カットオフラインの明瞭性に対する影響は小さい。
以下、実施形態の発光装置について詳細に説明する。

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施形態の発光装置について説明する。図１は、本発明に係る実施形態の発光装置の斜視図であり、図２は、実施形態の発光装置の平面図である。また、図３は、図２のＡ－Ａ線についての断面図であり、図４は、図２のＢ－Ｂ線についての断面図である。

実施形態の発光装置１００は、
（ａ）基板１０と、
（ｂ）基板１０上に設けられた発光素子１と、
（ｃ）発光素子１の発光面である上面に、下面が対向するように設けられた板状の透光性部材７と、
（ｄ）発光素子１の側面と透光性部材７の側面とを覆う被覆部材５と、
を備えている。発光素子１は、図３及び図４に示すように、例えば、導電性接合部材２０を介して基板１０上にフリップチップ実装されている。尚、図３及び図４における発光素子１は簡略化して示しているが、発光素子１は、例えば、同一面側にｐ側電極とｎ側電極とを有してなり、そのｐ側電極及びｎ側電極がそれぞれ導電性接合部材２０を介して基板１０上に設けられた第１電極１１又は第２電極１２に接続される。透光性部材７は、詳細後述するように、発光素子１の発光面に導光部材４０を介して接合される。また、透光性部材７は、発光素子１の光により励起されて、発光素子１が発光する光の波長より長波長の光を発光する蛍光体８を含む。

被覆部材５は、例えば、樹脂等からなる母材中に白色顔料を含む反射性部材であり、基板１０上において発光素子１の側面、導光部材４０の側面及び透光性部材７の側面を被覆している。被覆部材５は、発光素子１及び透光性部材７等の側面を全周にわたって包囲する。また、透光性部材７の上面７ｓ（つまり発光装置１００の発光面）と被覆部材５の上面は、実質的に同一面を構成している。以上のように構成された発光装置１００は、発光素子１及び透光性部材７から側方に出射される光が被覆部材５によって反射されて上方から出射されるので上方からの光の取り出し効率を高くできる。

ここで特に、発光装置１００において、図２及び図４から理解できるように、透光性部材７を発光素子１上にずらして配置している。このように構成された発光装置１００をヘッドライトの光源モジュールとして用いると、簡単でかつ小型の光学系により、配光パターンに明瞭なカットオフラインを有するヘッドライトとできる。

＜発光素子１と透光性部材７の配置＞
発光素子１の上面は、図２に示すように、互いに対向する第１の辺１ａと第２の辺１ｂと、互いに対向する第３の辺１ｃと第４の辺１ｄと、を有する矩形形状である。また、透光性部材７の上面７ｓは、互いに対向する第５の辺７ａと第６の辺７ｂと、互いに対向する第７の辺７ｃと第８の辺７ｄと、を有する矩形形状である。

そして、透光性部材７は、上方から平面視したときに、図２に示すように、第５の辺７ａが第１の辺１ａの外側に位置し、第６の辺７ｂが第２の辺１ｂの内側に位置するように発光素子１の上に設けられる。ここで、実施形態の発光装置は、図２等に示すように複数の発光素子１を含んでおり、透光性部材７は、図２に示すように、透光性部材７の第５の辺７ａが２つの発光素子１の第１の辺１ａの外側に位置し、第６の辺７ｂが２つの発光素子１の第２の辺１ｂの内側に位置するように、２つの発光素子１の上に設けられる。
ここで、本実施形態の発光装置１００において、それぞれ第１の辺１ａ～第４の辺１ｄを有する複数の発光素子１を含む場合には、複数の発光素子１は第１の辺１ａがそれぞれ同一直線（第１直線）上に位置することが好ましい。さらに、複数の発光素子１は、第１の辺１ａがそれぞれ第１直線上に位置し、第２の辺１ｂが第１直線に平行な第２直線上にそれぞれ位置するように基板１０上に配列されていることがより好ましい。
さらに、透光性部材７の上面７ｓは、実質的に平坦で、透光性部材７の下面に略平行な面であることが好ましい。また、透光性部材７の上面７ｓに連なる側面のうち、第５の辺７aを介して上面７ｓに連なる側面は、下面に連なり、かつ、上面７ｓに略垂直な面であることが好ましい。

以上のように構成された実施形態の発光装置１００は、上方から平面視したときに、透光性部材７の第５の辺７ａが発光素子１の第１の辺１ａの外側に位置するように、透光性部材７が設けられている。このため、透光性部材７の第５の辺７ａに対応する発光面と被覆部材５との境界を境に外側と内側の輝度の変化を急峻にできる（図５に示すグラフにおける左側の相対輝度の立ち上がり部）。これにより、発光装置１００をヘッドライトの光源として用いたときに、簡単な構成の光学系によりカットオフラインが明瞭なヘッドライトとできる。

また、実施形態の発光装置１００は、上方から平面視したときに、透光性部材７の第６の辺７ｂが発光素子１の第２の辺１ｂの内側に位置するように、透光性部材７が発光素子１の上に設けられているので、透光性部材７の上面７ｓの幅を狭く、言い換えれば、発光装置１００の発光面の幅を狭くできる。つまり、発光面の面積を小さくできる。これにより、発光装置１００をヘッドライトの光源として用いたときに、光学系を小型にできる。尚、透光性部材７の第６の辺７ｂが発光素子１の第２の辺１ｂの内側に位置するように、透光性部材７が発光素子１の上に設けられていると、透光性部材７の第６の辺７ｂに対応する発光面と被覆部材５との境界の外側と内側の輝度の変化がなだらかになる（図５に示すグラフにおける右側の相対輝度の立ち上がり部）。しかしながら、実施形態の発光装置１００は、上方から平面視したときに、透光性部材７の第５の辺７ａが発光素子１の第１の辺１ａの外側に位置するように、透光性部材７が設けられているので、透光性部材７の第６の辺７ｂが発光素子１の第２の辺１ｂの内側に位置することによるカットオフラインの明瞭性に対する影響は少ない。ここで、図５に示す相対輝度のグラフは、図２に示すＢ－Ｂ線についての断面における相対輝度を示している。

以上説明したように、実施形態１の発光装置１００によれば、発光装置１００をヘッドライトの光源として用いることにより、簡単でかつ小型の光学系によりカットオフラインが明瞭なヘッドライトを構成することが可能になる。

以上の実施形態の発光装置において、透光性部材７の第７の辺７ｃ及び第８の辺７ｄがそれぞれ発光素子１の第３の辺１ｃ及び第４の辺１ｄの外側に位置するように透光性部材７が設けられている。これにより、第７の辺７ｃ及び第８の辺７ｄを境にして外側と内側との間の輝度の変化を急峻にでき、発光装置１００をヘッドライトの光源として用いたときに、より簡単な構成の光学系によりカットオフラインが明瞭なヘッドライトとできる。

実施形態の発光装置において、透光性部材７を、第７の辺７ｃ及び第８の辺７ｄがそれぞれ第３の辺１ｃ及び第４の辺１ｄの内側に位置するように発光素子１の上に設けてもよい。このようにすると、発光装置１００の発光面の面積をより小さくできるので、発光装置１００をヘッドライトの光源として用いたときに、光学系をより小型にできる。

実施形態の発光装置において、透光性部材７は、第７の辺７ｃが第３の辺１ｃの内側に位置し、第８の辺７ｄが第４の辺１ｄの外側に位置するように発光素子の上に設けられていてもよい。

以上の実施形態の発光装置では、１つの透光性部材７が複数の発光素子１を覆うように構成した。
しかしながら、実施形態の発光装置はこれに限定されるものではなく、１つの透光性部材７が１つの発光素子１を覆う構成としてもよい。また、後述の変形例で示すように、それぞれ１又は２以上の発光素子１を覆う複数の透光性部材７を設けるようにしてもよい。

以上の実施形態の発光装置では、透光性部材７を、上方から平面視したときに、第５の辺７ａが第１の辺１ａの外側に位置し、第６の辺７ｂが第２の辺１ｂの内側に位置するように発光素子１の上に設けた。
しかしながら、実施形態の発光装置はこれに限定されるものではなく、透光性部材７は、上方から平面視したときに、第５の辺７ａが第１の辺１ａに重なるようにし、第６の辺７ｂが第２の辺１ｂの内側に位置するように発光素子１の上に設けられていてもよい。

以上の実施形態の発光装置は、蛍光体８を含む透光性部材７により構成した。
しかしながら、実施形態の発光装置はこれに限定されるものではなく、蛍光体を含まない透光性部材７により構成するようにしてもよい。

変形例１
図６は、本発明に係る変形例１の発光装置の平面図である。
この変形例１の発光装置は、４つの発光素子１を用いて構成した点が図２等に示す発光装置とは異なっている他は実施形態の発光装置と同様である。
以上のように構成された変形例１の発光装置は、実施形態の発光装置と同様の作用効果を有し、図２等に示す発光装置に比較してより輝度を高くできる。

変形例２
図７は、本発明に係る変形例２の発光装置の平面図である。また、図８は、変形例２の発光装置の断面図であり、図７におけるＣ－Ｃ線についての断面を示している。
この変形例２の発光装置は、透光性部材７の形状が変形例１の発光装置とは異なっている他は、変形例１の発光装置と同様に構成されている。変形例２の発光装置において、透光性部材７は、変形例２の透光性部材７の上面７ｓ（以下、第１上面という。）の外側に第１上面より下に位置する第２上面を含み、その第２上面が被覆部材５により覆われている。以下、実施形態及び変形例１と相違する点を具体的に説明する。

変形例２の発光装置において、透光性部材７は、発光素子１に接合される下面と該下面に対向する上面とを有している。透光性部材７の下面は実質的に平坦な一つの下面で構成されるのに対して、その上面は、第１上面７ｓ１と第２上面７ｓ２との少なくとも２つの上面を有する。第１上面７ｓ１と第２上面７ｓ２とはその間に段差を有する。具体的には、第２上面７ｓ２の下の透光性部材７の厚みが第１上面７ｓ１の下の透光性部材７の厚みより薄くなっている。

変形例２の発光装置において、透光性部材７の第１上面７ｓ１は、第５の辺７ａと、第５の辺７ａに対向する第６の内側辺７ｂ１とを有する。透光性部材７の第２上面７ｓ２は、第６の内側辺７ｂ１の外側に位置する第６の外側辺７ｂ２を有している。

そして、変形例２の発光装置において、透光性部材７は、上方から平面視したときに、図７及び図８に示すように、（ａ）第５の辺７ａが発光素子１の第１の辺１ａの外側に位置し、（ｂ）第６の内側辺７ｂ１が発光素子１の第２の辺１ｂの内側に位置し、（ｃ）第６の外側辺７ｂ２が発光素子１の第２の辺１ｂの外側に位置するように、発光素子１の上に設けられる。
なおこの際、透光性部材７の第１上面７ｓ１は、実質的に平坦で、下面に略平行な面であることが好ましく、透光性部材７の第１上面７ｓ１に連なる側面のうち、少なくとも第５の辺７ａを介して第１上面７ｓ１に連なる側面は、下面に連なり、かつ、第１上面７ｓ１に略垂直な面であることが好ましい。また、第２上面７ｓ２は、下面に対して略平行な面であってもよいし、下面に対して傾斜する傾斜面であってもよい。

変形例２の発光装置において、被覆部材５は、第１上面７ｓ１を露出させ、第２上面７ｓ２を覆うように設けられる。これにより、透光性部材７の第１上面７ｓ１が発光装置の発光面となる。

以上のように構成された変形例２の発光装置は、上方から平面視したときに、透光性部材７の第５の辺７ａが発光素子１の第１の辺１ａの外側に位置するように、透光性部材７が設けられているので、透光性部材７の第５の辺７ａに対応する発光面と被覆部材５との境界の外側と内側の輝度の変化を急峻にできる。これにより、変形例２の発光装置をヘッドライトの光源として用いたときに、簡単な構成の光学系によりカットオフラインが明瞭なヘッドライトとできる。

また、変形例２の発光装置は、上方から平面視したときに、透光性部材７の第６の内側辺７ｂ１が発光素子１の第２の辺１ｂの内側に位置するように、透光性部材７が発光素子１の上に設けられているので、透光性部材７の第１上面７ｓ１の幅を狭く、言い換えれば、発光装置の発光面の幅を狭くでき、発光面の面積を小さくできる。これにより、発光装置１００をヘッドライトの光源として用いたときに、光学系を小型にできる。

また、変形例２の発光装置において、透光性部材７が蛍光体を含んでいる場合には、つまり、発光装置の所望の発光色が、蛍光体により波長変換された光を含むことにより得られる場合には、透光性部材７の下面が発光素子１の発光面の全体を覆っているので、発光素子から出射された光が透光性部材７を介さずに、外部に漏れ伝わることを防止することができる。

変形例３
図９は、本発明に係る変形例３の発光装置の平面図である。
この変形例３の発光装置は、３つの発光素子１と２つの透光性部材７を備えている点で実施形態の発光装置とは異なっている。

変形例３の発光装置において、２つの発光素子１の上に１つの透光性部材７が設けられ、１つの発光素子１の上に透光性部材７が設けられている。具体的には、２つのうちの一方の透光性部材７は、上方から平面視したときに、図９に示すように、第５の辺７ａが２つの発光素子１の第１の辺１ａの外側に位置し、第６の辺７ｂが２つの発光素子１の第２の辺１ｂの内側に位置するように２つの発光素子１に跨がって設けられている。
また、２つのうちの他方の透光性部材７は、上方から平面視したときに、図９に示すように、第５の辺７ａが１つの発光素子１の第１の辺１ａの外側に位置し、第６の辺７ｂが１つの発光素子１の第２の辺１ｂの内側に位置するように発光素子１の上に設けられている。
このように、発光装置が複数の発光素子１を有する場合、所望の配光パターンに適した光源として、透光性部材７と、発光素子１の数、間隔、配置密度等を組み合わせることができる。

変形例３の発光装置において、透光性部材７の第７の辺７ｃ及び第８の辺７ｄはそれぞれ発光素子１の第３の辺１ｃ及び第４の辺１ｄの外側に位置するように２つの透光性部材７が設けられている。

以上のように構成された変形例３の発光装置は、発光装置１００をヘッドライトの光源として用いたときに、より簡単な構成の光学系により配光パターンのカットオフラインが明瞭なヘッドライトとできる。
また、変形例３の発光装置は、発光面の面積をより小さくできるので、変形例３の発光装置をヘッドライトの光源として用いたときに、光学系をより小型にできる。

変形例４
図１０は、本発明に係る変形例４の発光装置の平面図である。
この変形例４の発光装置は、変形例３の発光装置において、透光性部材７の第７の辺７ｃ及び第８の辺７ｄをそれぞれ発光素子１の第３の辺１ｃ及び第４の辺１ｄの内側に位置するように２つの透光性部材７を設けた以外は変形例３の発光装置と同様に構成されている。
以上のように構成された変形例４の発光装置は、変形例３の発光装置に比較して発光面の面積をより小さくできるので、変形例４の発光装置をヘッドライトの光源として用いたときに、光学系をより小型にできる。

変形例５
図１１は、本発明に係る変形例５の発光装置の平面図である。
この変形例５の発光装置は、２つの透光性部材７の形状が変形例４の発光装置と異なっている他は、変形例４の発光装置と同様に構成されている。

具体的には、変形例５の発光装置において、透光性部材７は、変形例４の透光性部材７の上面（第１上面７ｓ１）の外側に第１上面より下に位置する第２上面７ｓ２を含み、その第２上面７ｓ２が被覆部材５により覆われている。また、変形例５の発光装置の透光性部材７において第２上面７ｓ２は、上方から平面視したときに、第５の辺７ａを除く３辺を囲むように設けられている。また、変形例５の発光装置において、透光性部材７はそれぞれ発光素子１に接合される実質的に平坦な下面を有している。

変形例５の発光装置において、透光性部材７の第１上面７ｓ１は、上方からみた平面視において、発光素子１に対して変形例４の発光装置における透光性部材７の上面７ｓと同様の位置関係になるように配置される。また、透光性部材７はそれぞれ下面が発光素子１の外周の外側に位置するように発光素子１上に設けられる。

以上のように構成された変形例５の発光装置は、ヘッドライトの光源として用いたときに、より簡単な構成の光学系によりカットオフラインが明瞭なヘッドライトとできる。
また、変形例５の発光装置は、発光面の面積をより小さくできるので、より高緯度な発光装置とすることが可能になる。また、ヘッドライトの光源として用いたときに、光学系をより小型にできる。

以上のように構成された変形例５の発光装置は、変形例４の発光装置と同様の作用効果を有し、さらに透光性部材７が蛍光体を含んでいる場合には、透光性部材７が発光素子１の発光面の全体を覆っているので、発光素子１が発光する光を効率良く蛍光体８に照射できる。

変形例６
図１２は、本発明に係る変形例６の発光装置の平面図である。
この変形例６の発光装置において、透光性部材７は、第１上面７ｓ１の外側に第１上面７ｓ１より下に位置する第２上面７ｓ２を含み、その第２上面７ｓ２が被覆部材５により覆われている。そして、透光性部材７は、上方から平面視したときに、図１２に示すように、第５の辺７ａが発光素子１の第１の辺１ａの外側に位置し、第６の内側辺７ｂ１及び第６の外側辺７ｂ２がいずれも発光素子１の第２の辺１ｂの内側に位置するように発光素子１の上に設けられている。尚、変形例６の発光装置において、透光性部材７の第７の辺７ｃ及び第８の辺７ｄはいずれも発光素子１の第３の辺１ｃ及び第４の辺１ｄの外側に位置する。

以上のように構成された変形例６の発光装置は、ヘッドライトの光源として用いたときに、より簡単な構成の光学系によりカットオフラインが明瞭なヘッドライトとできる。
また、変形例６の発光装置は、発光面の面積をより小さくできるので、ヘッドライトの光源として用いたときに、光学系をより小型にできる。

以下に、本実施形態及び変形例における発光装置の各部材及び構造について説明する。

（基板１０）
基板１０は、発光素子を配置させるための部材であり、発光素子の電極と外部電極を電気的に接続するための配線を有する。基板１０の主な材料としては、絶縁性材料であって、発光素子からの光及び外光が透過しにくい材料が好ましい。例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド等の樹脂を挙げることができる。なお、樹脂を用いる場合には、必要に応じて、ガラス繊維、酸化ケイ素、酸化チタン、アルミナ等の無機フィラーを樹脂に混合してもよい。これにより、機械的強度の向上や熱膨張率の低減、光反射率の向上を図ることができる。また、基板１０は、金属部材の表面に絶縁性材料を形成したものでもよい。配線は、上記絶縁性材料の上に、所定のパターンで形成される。配線の材料として、金、銀、銅およびアルミニウムから選択された少なくとも一種とすることができる。配線は、めっき、蒸着、スパッタ等によって形成することができる。

（発光素子１）
発光素子１としては、発光ダイオードを用いるのが好ましい。発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１－Ｘ－Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。蛍光体を有する発光装置とする場合には、その蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１－Ｘ－Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。

実施形態の発光素子は、同一面側に正負の電極を有するものであり、正負の電極が導電性接合部材を介して基板上にフリップチップ実装されている。発光素子は、電極の形成された下面と対向する上面を主な光出射面としている。このような発光素子は、バンプや導電ペーストなどの導電性接合部材を用いて基板上に接続されるため、金属ワイヤなどで接続される発光素子と比較して、電極と基板との接触面積を大きくでき、接続抵抗を低くできる。

発光素子は、例えば、透光性の成長用のサファイア基板上に窒化物半導体層を積層させて形成された発光素子であり、サファイア基板が発光素子１の上面側となり、主な光出射面となる。なお、成長用基板は除去してもよく、例えば、研磨、ＬＬＯ（Laser Lift Off）等で除去することができる。

（透光性部材７）
透光性部材７は、発光素子１から出射される光を透過して外部に放出することが可能な材料である。透光性部材７は、光拡散材や、入射された光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有させてもよい。透光性部材７は、例えば、樹脂、ガラス、無機物等により形成することができる。蛍光体を含有する透光性部材は、例えば、蛍光体の焼結体や、樹脂、ガラス、セラミック又は他の無機物に蛍光体を含有させたもの等が挙げられる。また、樹脂、ガラス、セラミック等の成形体の表面に蛍光体を含有する樹脂層を形成したものでもよい。透光性部材７の厚みは、例えば、５０～３００μｍ程度である。
透光性部材７と発光素子との接合は、例えば後述する導光部材を介して接合することができる。また、透光性部材と発光素子との接合には、圧着、焼結、表面活性化接合、原子拡散接合、水酸基接合による直接接合法を用いてもよい。

（蛍光体）
透光性部材７に含有させることができる蛍光体としては、発光素子からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、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（Ｃｅ：ＹＡＧ）；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（Ｃｅ：ＬＡＧ）；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（ＣａＯ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２）；ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）；βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体；ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ_２ＳｉＦ_６：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、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。

（被覆部材５）
被覆部材５は、発光素子１および透光性部材７の側面を被覆する。被覆部材５は、例えば、光反射率の高い光反射性材料から形成することができる。具体的には、被覆部材５は、発光素子からの光に対する反射率が６０％以上、より好ましくは８０％又は９０％以上である光反射性材料を用いることができる。光反射性材料は、例えば、光反射性物質を含む樹脂からなる。
被覆部材５を構成する母体の樹脂としては、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、また、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂を用いることができ、その樹脂からなる母材に反射性物質を含有させることで形成することができる。光反射性物質としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉのいずれかを含む酸化物、または、ＡｌＮ、ＭｇＦなどを用いることができる。好ましくは二酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いる。また、好ましくは、光反射性物質として、母材の樹脂の屈折率と異なる粒子を母材の樹脂中に分散させる。光反射性物質の含有濃度、密度により光の反射量、透過量が異なるため、発光装置の形状、大きさに応じて、適宜濃度、密度を調整することができる。

（導光部材４０）
発光装置は、発光素子１の側面を被覆する導光部材４０を備えていてもよい。発光素子１の上面の一部が透光性部材７から露出する場合、導光部材４０は、透光性部材７から露出する発光素子の上面を被覆することが好ましい。さらに、導光部材４０は、発光素子１から露出する透光性部材７の下面を被覆することが好ましい。なお、導光部材４０は発光素子と透光性部材７との間にも介在し、両者を接合するための接着部材としても用いることができる。このような導光部材４０を備えることにより、発光素子１の上面及び側面からの出射光が導光部材４０の外面で反射し、反射光を透光性部材７へと導光させることができる。

導光部材４０は、取り扱いおよび加工が容易であるという観点から、樹脂材料を用いることが好ましい。樹脂材料としては、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種以上を含む樹脂またはハイブリッド樹脂等からなる樹脂材料を用いることができる。導光部材４０は、導光部材４０を形成するための樹脂材料の粘性、樹脂材料と発光素子１との濡れ性を利用して形成することができる。

発光装置は、任意に、保護素子等の別の素子、電子部品等を有していてもよい。これらの素子及び電子部品は、被覆部材５内に埋設されていることが好ましい。

１発光素子
１ａ第１の辺１ａ
１ｂ第２の辺１ｂ
１ｃ第３の辺１ｃ
１ｄ第４の辺１ｄ
５被覆部材
７透光性部材
７ａ第５の辺７ａ
７ｂ第６の辺７ｂ
７ｂ１第６の内側辺
７ｂ２第６の外側辺
７ｃ第７の辺７ｃ
７ｄ第８の辺７ｄ
７ｓ上面
７ｓ１第１上面
７ｓ２第２上面
８蛍光体
１０基板
２０導電性接合部材
４０導光部材
１００発光装置

Claims

基板と、
前記基板上に設けられた発光素子と、
前記発光素子の発光面である上面に、下面が対向するように設けられた板状の透光性部材と、
前記発光素子の側面と透光性部材の側面とを覆う被覆部材と、
前記発光素子と前記透光性部材との間に介在する導光部材と、
を備え、
前記発光素子の上面は、互いに対向する第１の辺と第２の辺と互いに対向する第３の辺と第４の辺とを有する矩形形状であり、
前記透光性部材の上面は、互いに対向する第５の辺と第６の辺と互いに対向する第７の辺と第８の辺とを有する矩形形状であり、
前記透光性部材は、上方から平面視したときに、前記第５の辺が前記第１の辺の外側に位置し、前記第６の辺が前記第２の辺の内側に位置するように前記発光素子の上に設けられ、
前記導光部材は、上方から平面視したときに、前記透光性部材から露出する前記発光素子の上面を被覆していることを特徴とする発光装置であって、
前記透光性部材の前記上面は、前記発光装置の発光面である、発光装置。
前記透光性部材は、前記第７の辺及び第８の辺がそれぞれ前記第３の辺及び第４の辺の外側に位置するように前記発光素子の上に設けられている請求項１に記載の発光装置。
前記透光性部材は、前記第７の辺及び第８の辺がそれぞれ前記第３の辺及び第４の辺の内側に位置するように前記発光素子の上に設けられている請求項１に記載の発光装置。
前記透光性部材は、前記第７の辺が前記第３の辺の内側に位置し、前記第８の辺が前記第４の辺の外側に位置するように前記発光素子の上に設けられている請求項１に記載の発光装置。
前記発光素子は、それぞれ前記第１の辺～第４の辺を有する複数の発光素子を含み、複数の前記発光素子は前記第１の辺がそれぞれ第１直線上に位置し、前記第２の辺が前記第１直線に平行な第２直線上にそれぞれ位置するように前記基板上に配列された請求項１～４のいずれか１つに記載の発光装置。
前記透光性部材は、前記複数の発光素子を１つの前記透光性部材が覆っている請求項５記載の発光装置。
透光性部材は、蛍光体を含む請求項１～６のいずれか１つに記載の発光装置。
前記透光性部材は、前記上面の外側に前記上面より下に位置する第２上面を含み、前記第２上面が前記被覆部材により覆われている請求項１～７のいずれか１つに記載の発光装置。
基板と、
前記基板上に設けられた発光素子と、
前記発光素子の発光面である上面に、下面が対向するように設けられた板状の透光性部材と、
前記発光素子の側面と透光性部材の側面とを覆う被覆部材と、
前記発光素子と前記透光性部材との間に介在する導光部材と、
を備え、
前記発光素子の上面は、互いに対向する第１の辺と第２の辺と互いに対向する第３の辺と第４の辺とを有する矩形形状であり、
前記透光性部材の上面は、互いに対向する第５の辺と第６の辺と互いに対向する第７の辺と第８の辺とを有する矩形形状であり、
前記透光性部材は、上方から平面視したときに、前記第５の辺が前記第１の辺に重なり、前記第６の辺が前記第２の辺の内側に位置するように前記発光素子の上に設けられ、
前記導光部材は、上方から平面視したときに、前記透光性部材から露出する前記発光素子の上面を被覆していることを特徴とする発光装置であって、
前記透光性部材の前記上面は、前記発光装置の発光面である、発光装置。
前記被覆部材は、上方から平面視したときに、前記透光性部材から露出する前記導光部材の上面を被覆している請求項１～９のいずれか１つに記載の発光装置。
前記透光性部材から露出する前記導光部材の前記上面は、傾斜面である、請求項１０に記載の発光装置。