WO2010018827A1 - 発光装置 - Google Patents

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WO2010018827A1
WO2010018827A1 PCT/JP2009/064189 JP2009064189W WO2010018827A1 WO 2010018827 A1 WO2010018827 A1 WO 2010018827A1 JP 2009064189 W JP2009064189 W JP 2009064189W WO 2010018827 A1 WO2010018827 A1 WO 2010018827A1
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lens
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light emitter
fluorescent
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兵治 新山
翼 新山
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Niiyama Heiji
Niiyama Tsubasa
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    • H01L33/644—Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device used as an alternative to a lighting fixture such as an incandescent lamp, a mercury lamp, or a fluorescent lamp.
  • an EL (Electro Luminescence) panel or a point light source LED (Light Emitting Diode) and a light guide plate are known.
  • the LED of the point light source includes an LED element housed in a cup above the mount lead, an external cap that covers the top of the blanket, and a phosphor layer that is applied to the inside of the external cap.
  • a vacuum or inert gas that improves the light resistance of a phosphor (see Patent Document 1).
  • the semiconductor light-emitting device which consists of a blue LED element, the heat insulation layer which has covered the main light emission surface side of the semiconductor light-emitting device, and the fluorescent substance layer arrange
  • a light-emitting device including a member and having a heat insulating layer formed in a reduced-pressure atmosphere has also been proposed (see Patent Document 2).
  • the EL panel has a problem that the luminance is low and the manufacturing process is complicated as compared with the LED.
  • a light emitting device using a point light source LED is relatively weak against heat, and it is difficult to achieve high luminance by flowing a large current.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device that is resistant to heat and capable of increasing luminance by increasing a light-emitting area.
  • a plate-like heat radiating member a substrate, a first conductive type first semiconductor layer, a light emitting layer, and a second conductive type second semiconductor layer mounted on the heat radiating member.
  • a light emitting body that emits light in a linear or planar manner, covers the light emitting body on the heat dissipation member, and is excited by light emitted from the light emitting body.
  • a light emitting device is provided that extends in the same direction as the extending direction.
  • the semiconductor stacked body since the semiconductor stacked body extends in a predetermined direction, a relatively large current can flow through the semiconductor stacked body, and the linear or planar light emitting body emits light with an arbitrary luminance. be able to.
  • the semiconductor stacked body since the semiconductor stacked body extends in a predetermined direction, the light emitting area can be made relatively large, and a substantially uniform light emitting state can be realized in the extending direction of the semiconductor stacked body.
  • Most of the heat generated in the semiconductor stack is transferred to the heat dissipation member and is insulated by the vacuum-heat-insulating layer on the light emitter side, so it hardly transfers to the fluorescent lens side and suppresses deterioration of the fluorescent lens. Can do.
  • the apparatus can be made thin. Furthermore, since the heat radiating member extends in the same direction as the extending direction of the light emitter, the heat radiating area of the heat radiating member can be increased, and a substantially uniform heat transfer state can be realized in the extending direction of the heat radiating member. The heat dissipation performance of the device can be improved.
  • the light emitter is preferably mounted at the center in the width direction of the heat radiating member.
  • the light emitter is composed of one element extending in the predetermined direction.
  • the light emitter is a single element, variations in luminance, chromaticity, etc. in the element can be visually recognized as if the light emitter is composed of a plurality of adjacent elements. There is nothing.
  • the light-emitting device includes a diffusion lens that covers the outside of the fluorescent lens and diffuses light transmitted through the fluorescent lens, and a lens-side vacuum heat insulating layer formed between the diffusion lens and the fluorescent lens. It is preferable.
  • the light emitting device since the light transmitted through the fluorescent lens is diffused by the diffusing lens, the light emitting state can be further uniformized. Further, since the lens-side vacuum heat insulating layer is formed, the heat given to the diffusing lens from the outside of the apparatus hardly transfers to the fluorescent lens, and the deterioration of the fluorescent lens can be suppressed by the heat generation factor outside the apparatus. .
  • ultraviolet light outside the device does not pass through the diffusion lens and enter the fluorescent lens, and it is possible to prevent the fluorescent lens from being deteriorated by the ultraviolet light.
  • the light emitting device preferably includes a heat insulating material provided on an outer edge side of the upper surface of the heat radiating member, and the diffusion lens is provided on the heat radiating member via the heat insulating material.
  • the diffusion lens is welded to the heat insulating material.
  • the diffusion lens and the heat insulating material can be connected without a gap, and the airtightness when the inside of the diffusion lens is evacuated can be ensured accurately.
  • the fluorescent lens is preferably provided on the heat dissipation member via the heat insulating material.
  • the fluorescent lens and the diffusing lens are preferably made of glass.
  • heat resistance, weather resistance and the like are improved as compared with a fluorescent lens and a diffusing lens made of resin.
  • the light emitting body can emit light linearly or planarly while taking the structure of the LED, so that the light emitting area can be increased to increase the brightness, and an incandescent lamp, mercury lamp, fluorescent lamp can be achieved.
  • a light emitting device suitable as a lighting fixture used as a substitute for a lighting fixture such as a lamp.
  • the deterioration of the fluorescent lens due to heat generated in the semiconductor laminate can be suppressed, it is strong against heat and a large current can be passed through the light emitter.
  • the heat dissipating member into a plate shape, the heat dissipating area can be increased and thinned.
  • FIG. 1 is an external appearance explanatory view of a light-emitting device showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the light emitting device.
  • FIG. 3 is a plan view of the light emitting device.
  • FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a light emitting device showing a modification.
  • FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a light emitting device showing a modification.
  • FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view of a light-emitting device showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of a semiconductor wafer.
  • FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view of a light emitting device showing a modification.
  • FIG. 1 is an explanatory view of the appearance of a light emitting device
  • FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the light emitting device
  • FIG. 3 is a plan view of the light emitting device. is there.
  • the light emitting device 1 covers an external substrate 2 as a plate-like heat dissipation member, a light emitter 3 that is mounted on the external substrate 2 and emits light linearly, and a light emitter 3 on the external substrate 2.
  • a fluorescent lens 4 and a light emitter-side vacuum heat insulating layer 5 formed between the fluorescent lens 4 and the light emitter 3 are provided.
  • the light emitter 3 includes a growth substrate 31 and a semiconductor stacked body 32 formed on the growth substrate 31 by epitaxial growth.
  • the light emitting device 1 includes a reflector 6 that is provided on the external substrate 2 and reflects light emitted from the light emitter 3 in a predetermined direction.
  • the external substrate 2 is, for example, an interposer, made of an inorganic material, and excellent in heat dissipation.
  • the external substrate 2 functions alone as a heat radiating member, but it is also possible to connect a heat sink or the like to the external substrate 2.
  • the external substrate 2 is made of a ceramic such as AlN, and is formed in a quadrangular shape extending in a predetermined direction in plan view.
  • the light emitter 3 extends in the same direction as the external substrate 2 in a plan view, and emits light linearly on the rectangular external substrate 2.
  • the light emitter 3 is not limited to a linear shape, and may be formed in a planar shape that extends in two directions of the longitudinal direction and the width direction of the external substrate 2.
  • the light emitter 3 is a face-up type
  • the growth substrate 31 of the light emitter 3 is made of sapphire
  • the semiconductor stacked body 32 is made of a GaN-based material. As shown in FIG.
  • the semiconductor stacked body 32 includes an n-type semiconductor layer 33, a light emitting layer 34, and a p-type semiconductor layer 35 from the growth substrate 31 side, and on the n-type semiconductor layer 33 and the p-type semiconductor layer 35.
  • an n-side electrode 36 and a p-side electrode 37 are formed.
  • the n-type semiconductor layer 33 is formed by removing a part of the light emitting layer 34 and the p-type semiconductor layer 35 by etching and exposing a part of the n-type semiconductor layer 33, thereby forming the n-side electrode 36.
  • the electrodes 36 and 37 are electrically connected to the first electrode 2a and the second electrode 2b on the external substrate 2 by the first wire 3a and the second wire 3b.
  • a plurality of first wires 3 a and second wires 3 b are provided side by side in the extending direction of the light emitter 3.
  • the light emitter 3 emits blue light, and has a peak wavelength of 460 nm, for example.
  • the light emitter 3 is sealed with a transparent resin 7 such as an epoxy resin or silicone.
  • the transparent resin 7 does not contain a phosphor, and transmits light emitted from the light emitter 3 as it is.
  • the transparent resin 7 is preferably a resin having high heat resistance. It is possible to seal the light emitter 3 with an inorganic material such as glass.
  • the fluorescent lens 4 is made of a transparent material such as glass and contains a phosphor 8.
  • the glass used for the lens 4 is preferably a low melting point glass.
  • the fluorescent lens 4 may be formed of other transparent material such as fiber reinforced plastic (FRP (Fiber Reinforced Plastics)) instead of glass.
  • FRP Fiber Reinforced Plastics
  • the phosphor 8 emits light having a wavelength different from that of the light.
  • the illuminant 3 is a yellow phosphor that emits yellow light when excited by blue light.
  • YAG Yttrium Aluminium Garnet
  • silicate or the like is used.
  • the fluorescent lens 4 is provided via a heat insulating material 9 provided on the outer edge of the upper surface of the external substrate 2. That is, the heat insulating material 9 is formed so as to surround the inside of the external substrate 2 in plan view. By welding the fluorescent lens 4 to the heat insulating material 9, the inside and outside of the fluorescent lens 4 can be secured.
  • the material of the heat insulating material 9 is arbitrary, a phenol resin, an epoxy resin, a melamine resin, a silicone resin etc. can be used, for example.
  • the fluorescent lens 4 has a semi-elliptical cross section and extends in the same direction as the extending direction of the external substrate 2 so as to substantially coincide with the external substrate 2 in plan view.
  • the illuminant-side vacuum heat insulating layer 5 is formed by depressurizing a gas such as air from the atmospheric pressure.
  • a gas such as air from the atmospheric pressure.
  • “Vacuum” as used herein does not mean a state in which no substance is present, but a state in which the gas is depressurized to the extent that it has an adiabatic action.
  • the pressure inside the luminous body side vacuum heat insulating layer 5 is preferably 15 Torr or less, more preferably 1.0 Torr or less, and still more preferably 0.1 Torr or less.
  • the internal pressure of the light emitter-side vacuum heat insulating layer 5 can be set to 10 ⁇ 5 Torr or lower, or 10 ⁇ 9 Torr or lower.
  • the reflectors 6 are made of a heat insulating material and are provided as a pair on both sides of the light emitter 3 in the width direction.
  • the material of the reflecting plate 6 is arbitrary, a phenol resin, an epoxy resin, a melamine resin, a silicone resin etc. can be used, for example.
  • the reflection plate 6 partitions the space between the external substrate 2 and the fluorescent lens 4. It is preferable to form a metal thin film such as Al having a relatively high reflectance on the surface of the reflecting plate 6.
  • the light emitting device 1 when voltage is applied to the light emitter 3 through the first electrode 2a and the second electrode 2b of the external substrate 2, blue light is emitted from the light emitter 3, and blue light is emitted.
  • the light enters the fluorescent lens 4 directly or indirectly.
  • the blue light the light emitted in the direction of the reflecting plate 6 is reflected by the reflecting plate 6 and indirectly enters the fluorescent lens 4.
  • Part of the blue light incident on the fluorescent lens 4 is converted into yellow light by the phosphor 8, and mixed light of blue light and yellow light is emitted from the fluorescent lens 4 to the outside.
  • the mixed light is optically controlled on the surface of the fluorescent lens 4, and the mixed light is emitted in the intended direction. In this way, white light is emitted from the light emitting device 1.
  • the semiconductor stacked body 32 since the semiconductor stacked body 32 extends in a predetermined direction, a relatively large current is passed through the semiconductor stacked body 32 through the plurality of wires 3a and 3b, so that the linear light-emitting body 3 has an arbitrary luminance. Can emit light. Thereby, the brightness of the apparatus can be increased.
  • the heat radiating member is plate-shaped, it is easy to increase the heat radiating area, the heat radiating performance can be improved, and the apparatus can be made thin, which is extremely advantageous in practical use. Moreover, the light radiated
  • the heat generated from the light emitter 3 is transmitted from the center side to both end sides in the width direction of the external substrate 2.
  • the light emitter 3 is mounted on the end portion in the width direction of the external substrate 2, it is possible to dissipate heat efficiently.
  • the light emitting device 1 since the light emitter 3 is a single element, there are variations in luminance, chromaticity, and the like in the element as if the light emitter 3 is composed of a plurality of adjacent elements. It is never seen.
  • the light-emitting body 3 may be a flip chip type.
  • the emission wavelength, material, and the like of the light emitter 3 can be arbitrarily changed.
  • the light emitter 3 emits ultraviolet light
  • the fluorescent lens 4 may contain a blue phosphor, a green phosphor and a red phosphor excited by the ultraviolet light.
  • white light may be obtained by combining a plurality of types of light emitters 3 having different emission wavelengths without containing a phosphor.
  • the substrate of the light emitter 3 may be a support substrate that is bonded after the epitaxial formation, instead of the growth substrate 31.
  • a pair of reflecting plate 6 showed what divides between the fluorescent lens 4 and the external substrate 2, as shown in FIG. 4, for example, the reflector member which has a reflective surface on the external substrate 2 Of course, 16 may be installed.
  • the fluorescent lens 4 may have a two-layer structure of an inner fluorescent layer 4a and an outer diffusion layer 4b.
  • the phosphor 8 is dispersed in the inner fluorescent layer 4a, and the diffusing material 18 is dispersed in the outer diffusion layer 4b.
  • the fluorescent lens 4 may be made of glass to which ions of a predetermined element are added, and ions may be emitted by excitation light from the light emitter 3.
  • FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view of a light emitting device showing a second embodiment of the present invention.
  • the light-emitting device 101 covers an external substrate 102 as a plate-shaped heat dissipation member, a light-emitting body 103 that is mounted on the external substrate 102 and emits light in a linear shape, and a light-emitting body 103 on the external substrate 2.
  • a fluorescent lens 104 and a light emitter-side vacuum heat insulating layer 105 formed between the fluorescent lens 104 and the light emitter 103 are provided.
  • the light emitting device 101 also includes a diffusion lens 114 that covers the outside of the fluorescent lens 104 and diffuses light transmitted through the fluorescent lens 104, and a lens-side vacuum heat insulating layer 115 formed between the diffusion lens 114 and the fluorescent lens 104. It is equipped with.
  • the light emitter 103 includes a growth substrate 131 and a semiconductor stacked body 132 formed on the growth substrate 131 by epitaxial growth.
  • the light emitting device 101 includes a reflector 106 that is provided on the external substrate 102 and reflects light emitted from the light emitter 103 in a predetermined direction.
  • the external substrate 102 is made of ceramic such as AlN, for example, and is formed in a square shape extending in a predetermined direction in plan view.
  • the external substrate 102 is formed with a communication hole 121 that allows communication between the outside of the apparatus and the light emitter-side vacuum heat insulating layer 105, and the communication hole 121 is closed by a closing member 122.
  • the light emitter 103 extends in the same direction as the external substrate 102 in plan view, and emits light in a linear shape on the rectangular external substrate 102.
  • the semiconductor stacked body 132 includes an n-type semiconductor layer 133, a light emitting layer 134, and a p-type semiconductor layer 135 from the growth substrate 131 side.
  • a side electrode 137 is formed.
  • the light emitter 103 is not limited to a linear shape, and may be formed in a planar shape that extends in two directions of the longitudinal direction and the width direction of the external substrate 102.
  • the light emitter 103 is a flip chip type.
  • the light emitter 103 emits blue light and has a peak wavelength of 460 nm, for example.
  • the light emitter 103 is sealed with a transparent resin 107.
  • the light emitter 103 is mounted at the center in the width direction of the external substrate 2. Furthermore, the light emitter 103 is composed of one LED element extending in the same direction as the external substrate 102. That is, the light emitting device 101 of the present embodiment is completely different from the LED print head in which the light emitter is mounted on the end portion in the width direction of the external substrate and is composed of a plurality of elements.
  • the fluorescent lens 104 is made of a transparent material such as glass and contains a phosphor 108. When excited by light emitted from the light emitter 103, the phosphor 108 emits light having a wavelength different from that of the light. In the present embodiment, the light emitter 103 is a yellow phosphor that emits yellow light when excited by blue light.
  • the fluorescent lens 104 may be a glass to which ions of a predetermined element are added, and the glass itself emits fluorescence. For example, when trivalent praseodymium ions are added to glass, blue light, green light, and red light are emitted from the praseodymium ions as emission centers by excitation of blue light.
  • the diffusion lens 114 is made of a transparent material such as glass and contains a diffusion material 118.
  • the diffusion material 118 is, for example, ceramic particles such as TiO 2 and SiO 2 .
  • the diffusing lens 114 may include a diffusion layer on the surface instead of containing the diffusing material 118. Further, the diffusing lens 114 may be formed of other transparent material such as fiber reinforced plastic (FRP) instead of glass.
  • FRP fiber reinforced plastic
  • the diffusing lens 114 is configured not to transmit ultraviolet light and prevents entry of ultraviolet light from the outside.
  • ultraviolet light refers to light having a wavelength of 400 nm or less.
  • Examples of the configuration that does not transmit ultraviolet light include, for example, making the transparent material of the diffusion lens 114 a material that does not transmit ultraviolet light, and providing a diffusion layer that is opaque to ultraviolet light on the surface of the diffusion lens 114.
  • Examples of the material that does not transmit ultraviolet light include UV cut glass and UV cut resin.
  • Examples of the diffusion layer opaque to ultraviolet light include an ultraviolet absorbing film.
  • the diffusion lens 114 is provided via a heat insulating material 109 provided on the outer edge of the upper surface of the external substrate 102.
  • the fluorescent lens 104 is also provided via a heat insulating material 109.
  • the heat insulating material 109 is formed so as to surround the inside of the external substrate 102 in a plan view. By welding the diffusion lens 114 to the heat insulating material 109, the inside and outside of the diffusion lens 114 can be secured.
  • the material of the heat insulating material 109 is arbitrary, a phenol resin, an epoxy resin, a melamine resin, a silicone resin etc. can be used, for example.
  • the diffusion lens 114 has a semi-elliptical cross section and extends in the same direction as the extending direction of the external substrate 102, and is formed so as to substantially coincide with the external substrate 102 in plan view.
  • the fluorescent lens 104 is provided inside the diffusing lens 114 and has a cross-sectional shape similar to that of the diffusing lens 114.
  • the fluorescent lens 104 is formed shorter than the diffusing lens 114, and the inside and outside of the fluorescent lens 104 communicate with each other at both ends in the extending direction.
  • the light emitter side vacuum heat insulating layer 105 and the lens side vacuum heat insulating layer 115 are formed by depressurizing a gas such as air from the atmospheric pressure.
  • the light emitter side vacuum heat insulating layer 105 and the lens side vacuum heat insulating layer 115 communicate with each other at both ends of the fluorescent lens 104 and have the same internal pressure.
  • the internal pressure is preferably 15 Torr or less, more preferably 1.0 Torr or less, and more preferably 0.1 Torr or less. Further, the internal pressure can be 10 ⁇ 5 Torr or less, or 10 ⁇ 9 Torr or less.
  • the reflectors 106 are made of a heat insulating material and are provided as a pair on both sides of the light emitter 103 in the width direction.
  • the material of the reflecting plate 106 is arbitrary, for example, phenol resin, epoxy resin, melamine resin, silicone resin, or the like can be used.
  • the reflection plate 106 partitions a space between the external substrate 102 and the fluorescent lens 104 and a space between the external substrate 102 and the diffusion lens 114. It is preferable to form a metal thin film such as Al having a relatively high reflectance on the surface of the reflecting plate 106.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of a semiconductor wafer.
  • the light emitter 103 is created by cutting a disk-shaped semiconductor wafer 200 in which a semiconductor stacked body 32 is formed on a growth substrate 31.
  • a long light emitter 103 is formed adjacent to the width direction thereof.
  • a substantially square light emitter 201 used for the point light source LED is formed outside each light emitter 103 in the semiconductor wafer 200.
  • an external substrate 102 is prepared separately from the light emitter 103, and a reflection plate 106 is attached to the external substrate 102. Thereafter, the light emitter 103 is flip-chip mounted on the external substrate 102 and sealed with a sealing resin 107.
  • the sealing resin 107 is formed by adhering a resin tape covering the light emitter 103 to the upper surface of the external substrate 102. Thereby, the sealing operation
  • a heat insulating material 109 to which the fluorescent lens 104 and the diffusion lens 114 are welded is provided on the external substrate 102. At this time, it is desirable that the heat insulating material 109 and the external substrate 102 are also joined by welding. Then, air is discharged through the discharge hole 121 of the external substrate 102 to make the light emitter side vacuum heat insulating layer 105 and the lens side vacuum heat insulating layer 115 in a vacuum state, and then the discharge hole 121 is closed by the closing member 122.
  • the light emitting device 101 when voltage is applied to the light emitter 103 through the first electrode 102a and the second electrode 102b of the external substrate 102, blue light is emitted from the light emitter 103, and blue light is emitted.
  • the light enters the fluorescent lens 104 directly or indirectly. Part of the blue light incident on the fluorescent lens 104 is converted into yellow light by the phosphor 108, and mixed light of blue light and yellow light is emitted from the fluorescent lens 104 toward the diffusion lens 114.
  • the mixed light radiated to the diffusing lens 114 side is diffused by the diffusing lens 114, optically controlled on the surface of the diffusing lens 114, and radiated in the intended direction. In this way, white light is emitted from the light emitting device 101.
  • the semiconductor stacked body 132 since the semiconductor stacked body 132 extends in a predetermined direction, a relatively large current can be passed through the semiconductor stacked body 132, and the linear light emitting body 103 can be made to have an arbitrary luminance. Can emit light.
  • the semiconductor stacked body 132 since the semiconductor stacked body 132 extends in a predetermined direction, the light emitting area can be made relatively large, and a substantially uniform light emitting state can be realized in the extending direction of the semiconductor stacked body 132.
  • the external substrate 102 extends in the same direction as the direction in which the light emitter 103 extends, the heat dissipation area of the external substrate 102 is increased, and a substantially uniform heat transfer state is realized in the extending direction of the external substrate 102. And the heat dissipation performance of the apparatus can be improved.
  • the heat generated in the semiconductor stacked body 132 is transmitted to the external substrate 102 side and is insulated by the light emitter-side vacuum heat insulating layer 105, and therefore hardly transmitted to the fluorescent lens 104 side. Deterioration can be suppressed. Further, since the heat generated in the semiconductor stacked body 132 hardly transfers to the fluorescent lens 104 side, the deterioration of the phosphor 108 contained in the fluorescent lens 104 is suppressed, and the color change of the luminescent color of the device over time is suppressed. Can be suppressed. Therefore, the inherent long life of the LED in the light emitter 103 can be utilized without considering the deterioration of the phosphor 108.
  • the light emitting device 101 of the present embodiment since the light transmitted through the fluorescent lens 104 is diffused by the diffusion lens 114, the light emission state can be further uniformized.
  • the lens-side vacuum heat insulating layer 115 is formed, the heat given to the diffusion lens 114 from the outside of the apparatus hardly transfers to the fluorescent lens 104, and the phosphor 108 of the fluorescent lens 104 is caused by a heat generation factor outside the apparatus. Can be prevented.
  • ultraviolet light outside the apparatus does not pass through the diffusion lens and enter the fluorescent lens, and it is possible to prevent the fluorescent lens from being deteriorated by the ultraviolet light. Accordingly, even when the light emitting device 101 is used outdoors, the fluorescent lens 104 is not deteriorated by the ultraviolet component contained in sunlight.
  • the diffusion lens 114 is provided on the external substrate 102 via the heat insulating material 109, the heat generated in the semiconductor stacked body 132 is directed to the diffusion lens 114 side. Almost no transmission occurs, and deterioration of the diffusing lens 114 can be suppressed.
  • heat is not transferred from the mounting portion of the light emitter 103 in the apparatus toward the diffusing lens 114, when the light emitter 103 is used as a lighting fixture for illuminating the room, the irradiated body, etc., the room, the irradiated body, etc. It is not heated and does not have a thermal effect caused by the light emitting device 101 on the room, the irradiated object, or the like.
  • the diffusing lens 114 and the heat insulating material 109 are welded, the diffusing lens 114 and the heat insulating material 109 can be connected without a gap, and airtightness when the inside of the diffusing lens 114 is evacuated is accurately ensured. be able to. Further, according to the light emitting device 101 of the present embodiment, since the fluorescent lens 104 and the diffusing lens 114 are made of glass, heat resistance, weather resistance, and the like are improved as compared with those made of resin.
  • the heat generated from the light emitter 103 is transmitted from the center side to both end sides in the width direction of the external substrate 102.
  • the light emitter 103 is a single element, there are variations in luminance, chromaticity, etc. in the element, as in the case where the light emitter 103 is composed of a plurality of adjacent elements. It is never seen.
  • the light emitter 103 is sealed with the sealing resin 107.
  • a sealing material such as the sealing resin 107 of the light emitter 103 is used. It is good also as a structure which abbreviate
  • a reflector member 116 made of a heat insulating material having a reflective surface is installed on the external substrate 102.
  • the reflector member 116 may be formed integrally with the external substrate 102.
  • a heat insulating material is provided on the entire contact portion between the reflector member 116 and the fluorescent lens 104 and the diffusion lens 114.
  • the diffusing lens 114 does not transmit ultraviolet light. However, even if a film that reflects ultraviolet light is formed on the surface, the penetration of ultraviolet light from the outside is prevented. can do.
  • the light emitter 103 may emit ultraviolet light
  • the fluorescent lens 104 may include a blue phosphor, a green phosphor, and a red phosphor that are excited by the ultraviolet light. In this case, it is possible to prevent the ultraviolet light from being emitted from the light emitter 103 to the outside by making the diffusing lens 114 not transmit the ultraviolet light.
  • the light emitter 103 is composed of one element.
  • the light emitter 103 is composed of a plurality of elements. Even if it exists, if the light-emitting device 101 is provided with the light-emitting body side vacuum heat insulation layer 105 and the lens side vacuum heat insulation layer 115, it cannot be overemphasized that the heat insulation effect by these can be acquired.
  • Example considered to be typical of this invention was described, this invention is not necessarily limited only to these Example structures, It can change suitably about a detailed detailed structure etc. suitably. Of course.
  • the light-emitting device of the present invention is used as an alternative to lighting fixtures such as incandescent lamps, mercury lamps, and fluorescent lamps. That is, the light-emitting device of the present invention is different from the LED print head that is not used for illumination in the technical field and does not share the functions and functions.

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Abstract

【課題】熱に強く、発光面積を大きくして高輝度化を図ることのできる発光装置を提供する。 【解決手段】発光装置１は、板状の放熱部材２と、放熱部材２に搭載され、基板３１及び基板３１上に形成される半導体積層体３２を有し線状あるいは面状に発光する発光体３と、放熱部材２上の発光体３を覆う蛍光レンズ４と、蛍光レンズ４と発光体３との間に形成された発光体側真空断熱層５と、を備え、発光面積を拡大しつつ放熱性能を確保した。

Description

発光装置
　本発明は、白熱灯、水銀灯、蛍光灯等の照明器具の代替として用いられる発光装置に関する。
　従来、面状の発光装置として、ＥＬ（Electro Luminescence）パネルからなるものや点光源のＬＥＤ（Light Emitting Diode）及び導光板を備えたものが知られている。点光源のＬＥＤとしては、マウントリード上部のカップ内に収納されたＬＥＤ素子と、ブランケットの上部を覆う外部キャップと、外部キャップの内側に塗布された蛍光体層と、を有し、外部キャップの内部を真空又は不活性ガスとし、蛍光体の耐光性を向上させるものが提案されている（特許文献１参照）。
　また、点光源のＬＥＤを備えたものとして、青色ＬＥＤ素子からなる半導体発光素子と、半導体発光素子の主発光面側を覆っている断熱層と、断熱層の上側に配置された蛍光体層と、半導体発光素子を収容しているハウジングと、半導体発光素子を搭載し、上部に電極を配したサブマウントと、サブマウントとボンディングワイヤーでおのおの電気的に接続されている２つのリードフレームと、放熱部材とを備え、断熱層を減圧雰囲気で形成した発光装置も提案されている（特許文献２参照）。
特開２００４ー３５２９２８号公報 特開２００７－６６９３９号公報
　しかしながら、ＥＬパネルはＬＥＤと比較すると輝度が低く製造工程が複雑になるという問題点がある。また、点光源のＬＥＤを用いた発光装置は、熱に対して比較的弱く、大電流を流して高輝度を実現することは困難である。
　本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱に強く、発光面積を大きくして高輝度化を図ることのできる発光装置を提供することにある。
　前記目的を達成するため、本発明では、板状の放熱部材と、前記放熱部材に搭載され、基板と、第１導電型の第１半導体層、発光層及び第２導電型の第２半導体層を含み所定方向へ延びる半導体積層体と、を有し、線状あるいは面状に発光する発光体と、前記放熱部材上の前記発光体を覆い、前記発光体から発せられる光により励起されると当該光と異なる波長の光を発する蛍光体を含有する蛍光レンズと、前記蛍光レンズと前記発光体との間に形成された発光体側真空断熱層と、を備え、前記放熱部材は、前記発光体の延在方向と同方向へ延びる発光装置が提供される。
　この発光装置によれば、半導体積層体が所定方向へ延びるようにしたので、当該半導体積層体に比較的大きな電流を流すことができ、線状あるいは面状の発光体を任意の輝度で発光させることができる。また、半導体積層体が所定方向へ延びていることから、発光面積を比較的大きくするとともに、当該半導体積層体の延在方向についてほぼ均一な発光状態を実現することができる。半導体積層体にて生じた熱は、その殆どが放熱部材側へ伝達され、発光体側真空断熱層により断熱されていることから蛍光レンズ側へは殆ど伝達せず、蛍光レンズの劣化を抑制することができる。また、放熱部材が板状であるので、装置を薄型とすることができる。さらに、放熱部材が発光体の延在方向と同方向へ延びることから、放熱部材の放熱面積を大きくするとともに、当該放熱部材の延在方向についてほぼ均一な伝熱状態を実現することができ、装置の放熱性能を向上させることができる。
　上記発光装置において、前記発光体は、前記放熱部材の幅方向中央に搭載されることが好ましい。
　この発光装置によれば、発光体から発せられる熱は、放熱部材の幅方向について中央側から両端側へ伝達する。これにより、放熱部材の幅方向端部に発光体が搭載された場合と比べ、発熱を効率よく放散させることができる。
　上記発光装置において、前記発光体は、前記所定方向へ延びる１つの素子からなることが好ましい。
　この発光装置によれば、発光体が１つの素子であることから、発光体が互いに隣接する複数の素子から構成されるもののように、素子における輝度、色度等のばらつきが視認されるようなことはない。
　上記発光装置において、前記蛍光レンズの外側を覆い、前記蛍光レンズを透過した光を拡散させる拡散レンズと、前記拡散レンズと前記蛍光レンズとの間に形成されたレンズ側真空断熱層と、を備えることが好ましい。
　この発光装置によれば、蛍光レンズを透過した光が拡散レンズによって拡散されるので、発光状態のさらなる均一化を図ることができる。また、レンズ側真空断熱層が形成されているので、装置外部から拡散レンズに与えられた熱が蛍光レンズへは殆ど伝達せず、装置外部の発熱要因により蛍光レンズの劣化を抑制することができる。
　上記発光装置において、前記拡散レンズは、外部からの紫外光の侵入を阻止することが好ましい。
　この発光装置によれば、装置外部の紫外光が拡散レンズを透過して蛍光レンズへ入射することがなく、紫外光により蛍光レンズが劣化することを防止することができる。
　上記発光装置において、前記放熱部材の上面の外縁側に設けられた断熱材を備え、前記拡散レンズは、前記断熱材を介して前記放熱部材に設けられていることが好ましい。
　この発光装置によれば、半導体積層体にて生じた熱が、拡散レンズ側へ殆ど伝達しないことから、拡散レンズの劣化を抑制することができる。
　上記発光装置において、前記拡散レンズは、前記断熱材に溶着されていることが好ましい。
　この発光装置によれば、拡散レンズと断熱材を隙間なく接続することができ、拡散レンズの内側を真空としたときの気密性を的確に確保することができる。
　上記発光装置において、前記蛍光レンズは、前記断熱材を介して前記放熱部材に設けられていることが好ましい。
　この発光装置によれば、半導体積層体にて生じた熱が、蛍光レンズ側へ殆ど伝達しないことから、蛍光レンズの劣化を抑制し、装置の発光色の経時的な色変化を抑制することができる。
　上記発光装置において、前記蛍光レンズ及び前記拡散レンズは、ガラスからなることが好ましい。
　この発光装置によれば、蛍光レンズ及び拡散レンズが樹脂からなるものに比べて、耐熱性、耐候性等が向上する。
　上記発光装置において、前記発光体は、封止材により封止されていなくてもよい。
　この発光装置によれば、発光装置から放射される光が封止材の劣化によって経時的に変化することはない。また、装置の製造時に発光体の封止工程を省略することができ、発光装置の製造コストの低減を図ることもできる。
　本発明によれば、ＬＥＤの構造をとりながら、発光体を線状あるいは面状に発光させることができるので、発光面積を大きくして高輝度化を図ることができ、白熱灯、水銀灯、蛍光灯等の照明器具の代替として用いられる照明器具として好適な発光装置が提供される。また、半導体積層体にて生じた熱による蛍光レンズの劣化を抑制することができるので、熱に強く、発光体に大電流を流すことが可能となる。さらに、放熱部材を板状とすることにより、放熱面積を大きくして薄型とすることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態を示す発光装置の外観説明図である。 図２は、発光装置の概略縦断面図である。 図３は、発光装置の平面図である。 図４は、変形例を示す発光装置の概略縦断面図である。 図５は、変形例を示す発光装置の概略縦断面図である。 図６は、本発明の第２の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。 図７は、半導体ウェハの模式平面図である。 図８は、変形例を示す発光装置の概略縦断面図である。
　１　　発光装置
　２　　外部基板
　２ａ　　第１電極
　２ｂ　　第２電極
　３　　発光体
　３ａ　　第１ワイヤ
　３ｂ　　第２ワイヤ
　４　　蛍光レンズ
　４ａ　　蛍光層
　４ｂ　　拡散層
　５　　発光体側真空断熱層
　６　　反射板
　７　　封止樹脂
　８　　蛍光体
　９　　断熱材
　１６　　リフレクタ部材
　１８　　拡散材
　３１　　成長基板
　３２　　半導体積層体
　３３　　ｎ型半導体層
　３４　　発光層
　３５　　ｐ型半導体層
　３６　　ｎ側電極
　３７　　ｐ側電極
　１０１　発光装置
　１０２　外部基板
　１０２ａ　第１電極
　１０２ｂ　第２電極
　１０３　発光体
　１０３ａ　第１ワイヤ
　１０３ｂ　第２ワイヤ
　１０４　蛍光レンズ
　１０５　発光体側真空断熱層
　１０６　反射板
　１０７　封止樹脂
　１０８　蛍光体
　１０９　断熱材
　１１５　レンズ側真空断熱層
　１１６　リフレクタ部材
　１１８　拡散材
　１２１　連通孔
　１２２　閉塞部材
　１３１　成長基板
　１３２　半導体積層体
　１３３　ｎ型半導体層
　１３４　発光層
　１３５　ｐ型半導体層
　１３６　ｎ側電極
　１３７　ｐ側電極
　図１から図３は本発明の第１の実施形態を示すものであり、図１は発光装置の外観説明図、図２は発光装置の概略縦断面図、図３は発光装置の平面図である。
　図１に示すように、発光装置１は、板状の放熱部材としての外部基板２と、外部基板２に搭載され線状に発光する発光体３と、外部基板２上の発光体３を覆う蛍光レンズ４と、蛍光レンズ４と発光体３の間に形成された発光体側真空断熱層５と、を備えている。また、発光体３は、成長基板３１と、成長基板３１上にエピタキシャル成長により形成された半導体積層体３２と、を有している。また、発光装置１は、外部基板２上に設けられ、発光体３から発せられる光を所定方向へ反射する反射板６を備えている。
　外部基板２は、例えばインターポーザであり、無機材料からなり、放熱性に優れている。図１の発光装置１では、外部基板２は単独で放熱部材として機能しているが、外部基板２にヒートシンク等を接続することも可能である。本実施形態においては、外部基板２は、例えばＡｌＮのようなセラミックからなり、平面視にて所定方向へ延びる四角形状に形成されている。
　図３に示すように、発光体３は、平面視にて外部基板２と同方向へ延び、四角形状の外部基板２上にて線状に発光する。尚、発光体３は線状に限らず、外部基板２の長手方向と幅方向の２方向に広がる面状に形成されていてもよい。本実施形態においては、発光体３はフェイスアップタイプであり、発光体３の成長基板３１はサファイアからなり、半導体積層体３２はＧａＮ系材料からなる。図２に示すように、半導体積層体３２は、成長基板３１側からｎ型半導体層３３、発光層３４、ｐ型半導体層３５を有し、ｎ型半導体層３３上及びｐ型半導体層３５上にｎ側電極３６及びｐ側電極３７が形成されている。尚、ｎ型半導体層３３は、発光層３４及びｐ型半導体層３５の一部をエッチングにより除去して一部を露出させた後にｎ側電極３６が形成される。各電極３６，３７は、外部基板２上の第１電極２ａ及び第２電極２ｂに第１ワイヤ３ａ及び第２ワイヤ３ｂにより電気的に接続されている。図３に示すように、本実施形態においては、第１ワイヤ３ａ及び第２ワイヤ３ｂが、発光体３の延在方向に並んで複数設けられている。
　また、発光体３は、青色光を発し、例えばピーク波長が４６０ｎｍである。また、発光体３は、エポキシ樹脂、シリコーン等の透明樹脂７により封止されている。この透明樹脂７には、蛍光体が含有されておらず、発光体３から発せられた光をそのまま透過する。透明樹脂７は、耐熱性が高い樹脂が好ましい。尚、発光体３をガラス等の無機材料により封止することも可能である。
　また、発光体３は、外部基板２の幅方向中央に搭載される。さらに、発光体３は、外部基板２と同方向へ延びる１つのＬＥＤの素子からなる。すなわち、本実施形態の発光装置１は、発光体が外部基板の幅方向端部に搭載され複数の素子から構成されるＬＥＤプリントヘッドの形態とは、全く異なっている。
　図２に示すように、蛍光レンズ４は、例えばガラス等の透明材からなり、蛍光体８を含有している。レンズ４に用いるガラスとしては、低融点のガラスが好ましい。尚、蛍光レンズ４をガラスでなく、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics））等の他の透明材により形成することもできる。蛍光体８は、発光体３から発せられる光により励起されると、当該光と異なる波長の光を発する。本実施形態においては、発光体３は、青色光により励起されると黄色光を発する黄色蛍光体であり、例えばＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）、ケイ酸塩系等が用いられる。また、蛍光レンズ４は、外部基板２の上面の外縁に設けられた断熱材９を介して設けられている。すなわち、断熱材９は、平面視にて、外部基板２の内側を包囲するよう形成されている。蛍光レンズ４を断熱材９に溶着することにより、蛍光レンズ４内外の気密を確保することができる。断熱材９の材質は任意であるが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。蛍光レンズ４は、断面が半楕円形で外部基板２の延在方向と同方向へ延び、平面視にて外部基板２と略一致するよう形成されている。
　発光体側真空断熱層５は、空気等の気体を大気圧より減圧することにより形成される。ここでいう「真空」とは、完全に物質が存在しない状態を言うのではなく、断熱作用を有する程度に気体が減圧された状態をいう。発光体側真空断熱層５の内部の圧力は、１５Ｔｏｒｒ以下が好ましく、１．０Ｔｏｒｒ以下がさらに好ましく、より好ましくは０．１Ｔｏｒｒ以下である。また、発光体側真空断熱層５の内部の圧力を、１０－５Ｔｏｒｒ以下としたり、１０－９Ｔｏｒｒ以下とすることも可能である。
　反射板６は、断熱材からなり、発光体３の幅方向両側に一対に設けられる。反射板６の材質は任意であるが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。図２に示すように、反射板６は、外部基板２及び蛍光レンズ４の間の空間を仕切っている。反射板６の表面には、反射率の比較的高いＡｌ等の金属薄膜を形成することが好ましい。
　以上のように構成された発光装置１によれば、外部基板２の第１電極２ａ及び第２電極２ｂを通じて発光体３に電圧を印加すると、発光体３から青色光が発せられ、青色光が直接的又は間接的に蛍光レンズ４へ入射する。青色光のうち、反射板６方向へ出射したものは、反射板６により反射されて蛍光レンズ４へ間接的に入射する。蛍光レンズ４へ入射した青色光の一部は蛍光体８により黄色光に変換され、蛍光レンズ４から外部へは青色光と黄色光の混合光が放射される。このとき、蛍光レンズ４の表面にて混合光が光学制御され、所期の方向へ混合光が放射される。このようにして、発光装置１から白色光が放射される。
　本実施形態では、半導体積層体３２が所定方向へ延びるようにしたので、複数のワイヤ３ａ，３ｂを通じて半導体積層体３２に比較的大きな電流を流して、線状の発光体３を任意の輝度で発光させることができる。これにより、装置の高輝度化を図ることができる。
　また、発光体３の発光時に発光体３にて生じた熱は、その殆どが外部基板２側へ伝達され、発光体側真空断熱層５により断熱されていることから蛍光レンズ４側へは殆ど伝達せず、蛍光レンズ４に含有された蛍光体８の劣化を抑制することができる。また、装置における発光体３の搭載部から蛍光レンズ４方向へ熱が伝達しないことから、発光体３を室内、被照射体等を照らす照明器具として用いた場合に、室内、被照射体等が加熱されることはなく、室内、被照射体等に発光装置１に起因する熱的な影響を及ぼすことはない。さらに、半導体積層体３２にて生じた熱が、蛍光レンズ４側へ殆ど伝達しないことから、蛍光レンズ４に含有される蛍光体８の劣化を抑制し、装置の発光色の経時的な色変化を抑制することができる。従って、蛍光体８の劣化を考慮せずに、発光体３におけるＬＥＤの本来の長寿命を活かすことができる。
　また、放熱部材が板状であるので、放熱面積を大きくすることが容易であり、放熱性能を向上させることができるし、装置を薄型とすることができ、実用に際して極めて有利である。また、反射板６を設けたことにより、発光体３から放射される光を効率良く取り出すことができる。
　また、本実施形態の発光装置１によれば、発光体３から発せられる熱は、外部基板２の幅方向について中央側から両端側へ伝達する。これにより、外部基板２の幅方向端部に発光体３が搭載された場合と比べ、発熱を効率よく放散させることができる。さらに、この発光装置１によれば、発光体３が１つの素子であることから、発光体３が互いに隣接する複数の素子から構成されるもののように、素子における輝度、色度等のばらつきが視認されるようなことはない。
　尚、前記実施形態においては、発光体３がフェイスアップタイプであるものを示したが、例えば図４に示すように、発光体３がフリップチップタイプであってもよい。また、発光体３の発光波長、材質等も任意に変更することができる。例えば、発光体３が紫外光を発するものとし、蛍光レンズ４に紫外光により励起される青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させたものであってもよい。また、蛍光体を含有させずに、互いに異なる発光波長を有する複数種類の発光体３の組合せにより白色光を得るものであってもよい。また、例えば、発光体３の基板を成長基板３１でなく、エピタキシャル形成後に貼り合わせられる支持基板としてもよい。
　また、前記実施形態においては、一対の反射板６が蛍光レンズ４と外部基板２の間を仕切るものを示したが、例えば図４に示すように、外部基板２上に反射面を有するリフレクタ部材１６を設置してもよいことは勿論である。
　また、前記実施形態においては、発光体３を封止樹脂７により封止するものを示したが、発光体３をガラスにより封止することで、装置の耐熱性能をさらに向上させることができる。
　また、例えば図５に示すように、蛍光レンズ４を、内側の蛍光層４ａと外側の拡散層４ｂの２層構造としてもよい。内側の蛍光層４ａには蛍光体８が分散され、外側の拡散層４ｂには拡散材１８が分散される。さらには、蛍光レンズ４を所定の元素のイオンが添加されたガラスとし、発光体３からの励起光によりイオンが発光するものとしてもよい。
　図６は本発明の第２の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
　図６に示すように、発光装置１０１は、板状の放熱部材としての外部基板１０２と、外部基板１０２に搭載され線状に発光する発光体１０３と、外部基板２上の発光体１０３を覆う蛍光レンズ１０４と、蛍光レンズ１０４と発光体１０３の間に形成された発光体側真空断熱層１０５と、を備えている。また、発光装置１０１は、蛍光レンズ１０４の外側を覆い蛍光レンズ１０４を透過した光を拡散させる拡散レンズ１１４と、拡散レンズ１１４と蛍光レンズ１０４との間に形成されたレンズ側真空断熱層１１５と、を備えている。また、発光体１０３は、成長基板１３１と、成長基板１３１上にエピタキシャル成長により形成された半導体積層体１３２と、を有している。また、発光装置１０１は、外部基板１０２上に設けられ、発光体１０３から発せられる光を所定方向へ反射する反射板１０６を備えている。
　外部基板１０２は、例えばＡｌＮのようなセラミックからなり、平面視にて所定方向へ延びる四角形状に形成されている。外部基板１０２には装置外部と発光体側真空断熱層１０５とを連通する連通孔１２１が形成され、連通孔１２１は、閉塞部材１２２により閉塞されている。
　発光体１０３は、平面視にて外部基板１０２と同方向へ延び、四角形状の外部基板１０２上にて線状に発光する。半導体積層体１３２は、成長基板１３１側からｎ型半導体層１３３、発光層１３４、ｐ型半導体層１３５を有し、ｎ型半導体層１３３上及びｐ型半導体層１３５上にｎ側電極１３６及びｐ側電極１３７が形成されている。尚、発光体１０３は線状に限らず、外部基板１０２の長手方向と幅方向の２方向に広がる面状に形成されていてもよい。本実施形態においては、発光体１０３はフリップチップタイプである。また、発光体１０３は、青色光を発し、例えばピーク波長が４６０ｎｍである。発光体１０３は、透明樹脂１０７により封止されている。
　また、発光体１０３は、外部基板２の幅方向中央に搭載される。さらに、発光体１０３は、外部基板１０２と同方向へ延びる１つのＬＥＤの素子からなる。すなわち、本実施形態の発光装置１０１は、発光体が外部基板の幅方向端部に搭載され複数の素子から構成されるＬＥＤプリントヘッドの形態とは、全く異なっている。
　蛍光レンズ１０４は、例えばガラス等の透明材からなり、蛍光体１０８を含有している。蛍光体１０８は、発光体１０３から発せられる光により励起されると、当該光と異なる波長の光を発する。本実施形態においては、発光体１０３は、青色光により励起されると黄色光を発する黄色蛍光体である。尚、蛍光レンズ１０４を、所定の元素のイオンが添加されたガラスとし、ガラス自体が蛍光を発するものであってもよい。例えば、ガラスに３価のプラセオジムイオンを添加すると、青色光の励起により、発光中心としてのプラセオジムイオンから、青色光、緑色光及び赤色光が発せられる。
　拡散レンズ１１４は、例えばガラス等の透明材からなり、拡散材１１８を含有している。本実施形態においては、拡散材１１８は、例えばＴｉＯ２，ＳｉＯ２等のセラミックの粒子である。尚、拡散レンズ１１４は、拡散材１１８を含有させるのではなく、表面に拡散層を設けたものであってもよい。また、拡散レンズ１１４をガラスでなく、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics））等の他の透明材により形成することもできる。
　また、拡散レンズ１１４は、紫外光を透過しないよう構成され、外部からの紫外光の侵入を阻止する。ここで、紫外光とは波長が４００ｎｍ以下の光をいうものとする。紫外光を透過しない構成としては、例えば、拡散レンズ１１４の透明材を紫外光を透過しない材質とすること、拡散レンズ１１４の表面に紫外光に対して不透明な拡散層を設けること等が挙げられる。紫外光を透過しない材質としては、例えばＵＶカットガラス、ＵＶカット樹脂等が挙げられる。紫外光に対して不透明な拡散層としては、紫外線吸収フィルム等が挙げられる。
　また、拡散レンズ１１４は、外部基板１０２の上面の外縁に設けられた断熱材１０９を介して設けられている。また、蛍光レンズ１０４も、断熱材１０９を介して設けられている。断熱材１０９は、平面視にて、外部基板１０２の内側を包囲するよう形成されている。拡散レンズ１１４を断熱材１０９に溶着することにより、拡散レンズ１１４内外の気密を確保することができる。断熱材１０９の材質は任意であるが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。拡散レンズ１１４は、断面が半楕円形で外部基板１０２の延在方向と同方向へ延び、平面視にて外部基板１０２と略一致するよう形成されている。
　また、蛍光レンズ１０４は、拡散レンズ１１４の内側に設けられ、断面形状が拡散レンズ１１４と相似している。蛍光レンズ１０４は、拡散レンズ１１４よりも短尺に形成されており、延在方向両端で蛍光レンズ１０４の内外が連通している。
　発光体側真空断熱層１０５及びレンズ側真空断熱層１１５は、空気等の気体を大気圧より減圧することにより形成される。本実施形態においては、発光体側真空断熱層１０５及びレンズ側真空断熱層１１５は、蛍光レンズ１０４の両端にて互いに連通しており、同じ内部圧力となっている。内部の圧力は、１５Ｔｏｒｒ以下が好ましく、１．０Ｔｏｒｒ以下がさらに好ましく、より好ましくは０．１Ｔｏｒｒ以下である。また、内部の圧力を、１０－５Ｔｏｒｒ以下としたり、１０－９Ｔｏｒｒ以下とすることも可能である。
　反射板１０６は、断熱材からなり、発光体１０３の幅方向両側に一対に設けられる。反射板１０６の材質は任意であるが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。図２に示すように、反射板１０６は、外部基板１０２及び蛍光レンズ１０４の間の空間と、外部基板１０２及び拡散レンズ１１４の間の空間を仕切っている。反射板１０６の表面には、反射率の比較的高いＡｌ等の金属薄膜を形成することが好ましい。
　以上のように構成された発光装置１は、次のように製造される。図７は、半導体ウェハの模式平面図である。
　図７に示すように、発光体１０３は、成長基板３１上に半導体積層体３２が形成された円板状の半導体ウェハ２００をカットすることにより作成される。半導体ウェハ２００の中央側には、長尺な発光体１０３がその幅方向に隣接して形成される。そして、半導体ウェハ２００における各発光体１０３の外側には、点光源ＬＥＤに用いられる略正方形の発光体２０１が形成される。
　また、発光体１０３とは別に外部基板１０２を用意し、外部基板１０２に反射板１０６を取り付ける。この後、発光体１０３を、外部基板１０２にフリップチップ実装し、封止樹脂１０７で封止する。本実施形態においては、封止樹脂１０７は、発光体１０３を覆う樹脂テープを外部基板１０２の上面に接着させることにより形成される。これにより、発光体１０３の封止作業を簡単容易に行うことができる。
　次いで、蛍光レンズ１０４及び拡散レンズ１１４が溶着された断熱材１０９を外部基板１０２に設ける。このとき、断熱材１０９と外部基板１０２も溶着により接合することが望ましい。
　そして、外部基板１０２の排出孔１２１を通じて空気を排出し、発光体側真空断熱層１０５及びレンズ側真空断熱層１１５を真空状態とした後、排出孔１２１を閉塞部材１２２により塞ぐ。
　以上のように構成された発光装置１０１によれば、外部基板１０２の第１電極１０２ａ及び第２電極１０２ｂを通じて発光体１０３に電圧を印加すると、発光体１０３から青色光が発せられ、青色光が直接的又は間接的に蛍光レンズ１０４へ入射する。蛍光レンズ１０４へ入射した青色光の一部は蛍光体１０８により黄色光に変換され、蛍光レンズ１０４から拡散レンズ１１４側へは青色光と黄色光の混合光が放射される。拡散レンズ１１４側へ放射された混合光は、拡散レンズ１１４にて拡散された後、拡散レンズ１１４の表面にて光学制御され、所期の方向へ放射される。このようにして、発光装置１０１から白色光が放射される。
　また、この発光装置１０１によれば、半導体積層体１３２が所定方向へ延びるようにしたので、半導体積層体１３２に比較的大きな電流を流すことができ、線状の発光体１０３を任意の輝度で発光させることができる。また、半導体積層体１３２が所定方向へ延びていることから、発光面積を比較的大きくするとともに、半導体積層体１３２の延在方向についてほぼ均一な発光状態を実現することができる。さらに、外部基板１０２が発光体１０３の延在方向と同方向へ延びることから、外部基板１０２の放熱面積を大きくするとともに、外部基板１０２の延在方向についてほぼ均一な伝熱状態を実現することができ、装置の放熱性能を向上させることができる。
　半導体積層体１３２にて生じた熱は、その殆どが外部基板１０２側へ伝達され、発光体側真空断熱層１０５により断熱されていることから蛍光レンズ１０４側へは殆ど伝達せず、蛍光レンズ１０４の劣化を抑制することができる。また、半導体積層体１３２にて生じた熱が、蛍光レンズ１０４側へ殆ど伝達しないことから、蛍光レンズ１０４に含有される蛍光体１０８の劣化を抑制し、装置の発光色の経時的な色変化を抑制することができる。従って、蛍光体１０８の劣化を考慮せずに、発光体１０３におけるＬＥＤの本来の長寿命を活かすことができる。
　また、本実施形態の発光装置１０１によれば、蛍光レンズ１０４を透過した光が拡散レンズ１１４によって拡散されるので、発光状態のさらなる均一化を図ることができる。また、レンズ側真空断熱層１１５が形成されているので、装置外部から拡散レンズ１１４に与えられた熱が蛍光レンズ１０４へは殆ど伝達せず、装置外部の発熱要因により蛍光レンズ１０４の蛍光体１０８の劣化を抑制することができる。さらに、装置外部の紫外光が拡散レンズを透過して蛍光レンズへ入射することがなく、紫外光により蛍光レンズが劣化することを防止することができる。従って、発光装置１０１が屋外にて使用された場合であっても、太陽光に含まれる紫外成分により蛍光レンズ１０４が劣化することはない。
　また、本実施形態の発光装置１０１によれば、拡散レンズ１１４が断熱材１０９を介して外部基板１０２に設けられていることから、半導体積層体１３２にて生じた熱が、拡散レンズ１１４側へ殆ど伝達せず、拡散レンズ１１４の劣化を抑制することができる。また、装置における発光体１０３の搭載部から拡散レンズ１１４方向へ熱が伝達しないことから、発光体１０３を室内、被照射体等を照らす照明器具として用いた場合に、室内、被照射体等が加熱されることはなく、室内、被照射体等に発光装置１０１に起因する熱的な影響を及ぼすことはない。
　さらに、拡散レンズ１１４と断熱材１０９が溶着されているので、拡散レンズ１１４と断熱材１０９を隙間なく接続することができ、拡散レンズ１１４の内側を真空としたときの気密性を的確に確保することができる。
　また、本実施形態の発光装置１０１によれば、蛍光レンズ１０４及び拡散レンズ１１４がガラスであるので、樹脂からなるものに比べて、耐熱性、耐候性等が向上する。
　また、本実施形態の発光装置１０１によれば、発光体１０３から発せられる熱は、外部基板１０２の幅方向について中央側から両端側へ伝達する。これにより、外部基板１０２の幅方向端部に発光体３が搭載された場合と比べ、発熱を効率よく放散させることができる。さらに、この発光装置１０１によれば、発光体１０３が１つの素子であることから、発光体１０３が互いに隣接する複数の素子から構成されるもののように、素子における輝度、色度等のばらつきが視認されるようなことはない。
　尚、第２の実施形態においては、発光体１０３を封止樹脂１０７により封止するものを示したが、例えば図８に示すように、発光体１０３の封止樹脂１０７等の封止材を省略して発光体１０３が封止材により封止されていない構成としてもよい。これにより、発光装置１０１から放射される光が封止材の劣化によって経時的に変化することはない。また、装置の製造時に発光体１０３の封止工程を省略することができ、発光装置１０１の製造コストの低減を図ることもできる。
　図８の発光装置１０１では、発光体１０３は、フェイスアップタイプであり、発光体１０３は図示しない両面テープにより外部基板１０２と接合され、第１ワイヤ１０３ａ及び第２ワイヤ１０３ｂにより第１電極１０２ａ及び第２電極１０２ｂと電気的に接続されている。このように封止樹脂１０７を省略したとしても、発光体１０３が拡散レンズ１１４、外部基板１０２等により密封されているから、ワイヤ１０３ａ，１０３ｂに付加が加わって断線したり、発光体１０３に塵埃等が付着することはない。さらに、装置内部が真空状態であることから発光体１０３及びワイヤ１０３ａ，１０３ｂが雰囲気気体と化学反応を起こすようなこともない。
　図８の発光装置１０１では、外部基板１０２上に反射面を有する断熱材料からなるリフレクタ部材１１６が設置されている。ここで、リフレクタ部材１１６を外部基板１０２と一体的に形成してもよい。この場合、リフレクタ部材１１６と蛍光レンズ１０４及び拡散レンズ１１４の接触部分には全面的に断熱材を設けることが好ましい。
　また、第２の実施形態においては、拡散レンズ１１４が紫外光を透過しないものを示したが、表面に紫外光を反射する被膜を形成するなどしても、外部からの紫外光の侵入を阻止することができる。
　また、発光体１０３を紫外光を発するものとし、蛍光レンズ１０４に紫外光により励起される青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させたものであってもよい。この場合、拡散レンズ１１４が紫外光を透過しないものとすることで、発光体１０３から紫外光が外部へ放出することを防止することができる。
　また、第２の実施形態においては、発光体１０３が１つの素子から構成されるものを示したが、例えば発光体１０３が複数の素子により構成されるなど、発光体１０３がどのような構成であったとしても、発光装置１０１が発光体側真空断熱層１０５及びレンズ側真空断熱層１１５を備えていれば、これらによる断熱効果を得ることができることは言うまでもない。
　以上、本発明の代表的と思われる実施例について説明したが、本発明は必ずしもこれらの実施例構造のみに限定されるものではなく、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
　本発明の発光装置は、白熱灯、水銀灯、蛍光灯等の照明器具の代替として用いられる。すなわち、本発明の発光装置は、照明に用いられないＬＥＤプリントヘッドとは、技術分野が異なるとともに作用・機能が共通していない。

Claims (6)

  1. 　板状の放熱部材と、
    　前記放熱部材に搭載され、基板と、第１導電型の第１半導体層、発光層及び第２導電型の第２半導体層を含み所定方向へ延びる半導体積層体と、を有し、線状あるいは面状に発光する発光体と、
    　前記放熱部材上の前記発光体を覆い、前記発光体から発せられる光により励起されると当該光と異なる波長の光を発する蛍光レンズと、
    　前記蛍光レンズと前記発光体との間に形成された発光体側真空断熱層と、
    　前記蛍光レンズの外側を覆い、前記蛍光レンズを透過した光を拡散させる拡散レンズと、
    　前記拡散レンズと前記蛍光レンズとの間に形成されたレンズ側真空断熱層と、を備え、
    　前記放熱部材は、前記発光体の延在方向と同方向へ延びる発光装置。
  2. 　前記拡散レンズは、外部からの紫外光の侵入を阻止する請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記放熱部材の上面の外縁側に設けられた断熱材を備え、
    　前記拡散レンズは、前記断熱材を介して前記放熱部材に設けられている請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 　前記拡散レンズは、前記断熱材に溶着されている請求項３に記載の発光装置。
  5. 　前記蛍光レンズは、前記断熱材を介して前記放熱部材に設けられている請求項４に記載の発光装置。
  6. 　前記蛍光レンズ及び前記拡散レンズは、ガラスからなる請求項３から５のいずれか１項に記載の発光装置。
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