照明装置
【課題】 半導体発光装置を覆う透光性基板が熱変形するのを抑制し、半導体発光装置の発する光を継続して所望する方向に取り出せるようにする照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 照明装置１であって、基体２と、基体２上に設けられた配線基板３と、配線基板３上に実装された複数の半導体発光装置４と、配線基板３上に設けられた、複数の半導体発光装置４のそれぞれを取り囲む複数の導光孔５ｈを有するリフレクター５と、リフレクター５上に設けられた、複数の半導体発光装置４を覆うとともにリフレクター５の端部上にまで延在された透光性基板６と、基体２の側面から透光性基板６の側面を取り囲むとともに透光性基板６の外周に沿って透光性基板６の端部をリフレクター５の端部とで挟持したカバー６とを備えている。
【解決手段】 照明装置１であって、基体２と、基体２上に設けられた配線基板３と、配線基板３上に実装された複数の半導体発光装置４と、配線基板３上に設けられた、複数の半導体発光装置４のそれぞれを取り囲む複数の導光孔５ｈを有するリフレクター５と、リフレクター５上に設けられた、複数の半導体発光装置４を覆うとともにリフレクター５の端部上にまで延在された透光性基板６と、基体２の側面から透光性基板６の側面を取り囲むとともに透光性基板６の外周に沿って透光性基板６の端部をリフレクター５の端部とで挟持したカバー６とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置を含む照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード(ＬＥＤ：Light Emitting Diode)等の半導体発光素子を光源とする半導体発光装置および照明装置の開発が進められている（例えば、特許文献１を参照）。半導体発光装置を有する照明装置は、消費電力または製品寿命に関して注目されている。また、この照明装置は、複数の半導体発光装置を用いるため、発光時の熱の影響を受けやすく、半導体発光装置を覆う透光性基板が熱変形して、半導体発光装置の発する光を所望する方向に取り出せなくなる虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９２６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、半導体発光装置を覆う透光性基板が熱変形するのを抑制し、半導体発光装置の発する光を継続して所望する方向に取り出せるようにする照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る照明装置は、基体と、前記基体上に設けられた配線基板と、前記配線基板上に実装された複数の半導体発光装置と、前記配線基板上に設けられた、複数の前記半導体発光装置のそれぞれを取り囲む複数の導光孔を有するリフレクターと、前記リフレクター上に設けられた、複数の前記半導体発光装置を覆うとともに前記リフレクターの端部上にまで延在された透光性基板と、前記基体の側面から前記透光性基板の側面を取り囲むとともに前記透光性基板の外周に沿って前記透光性基板の端部を前記リフレクターの端部とで挟持したカバーとを備えている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、半導体発光装置を覆う透光性基板が熱変形するのを抑制し、半導体発光装置の発する光を継続して所望する方向に取り出せる照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る照明装置を示しており、図１のＸ１−Ｘ１’に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る照明装置を示しており、図２のＡ部分の拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る照明装置のリフレクターを斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る照明装置のリフレクターを示しており、図４のＸ２−Ｘ２’に沿った断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る照明装置のカバーを斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る照明装置のリフレクターを示しており、図６のＸ３−Ｘ３’に沿った断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る照明装置のカバーを斜め下方から斜め上方に見た概観斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る照明装置のカバーを下方から上方に見た平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る照明装置の半導体発光装置を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る照明装置の半導体発光装置を示しており、図１０のＸ４−Ｘ４’に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る照明装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものである。
【０００９】
＜照明装置の構成＞
照明装置１は、天井または壁等の室内に直接取り付けるか、あるいは、屋外にて使用するものである。そして、照明装置１から発せられる光は、室内または屋外を照らすことができる。
【００１０】
照明装置１は、基体２と、基体２上に設けられた配線基板３と、配線基板３上に実装された複数の半導体発光装置４と、配線基板３上に設けられた、複数の半導体発光装置４のそれぞれを取り囲む複数の導光孔５ｈを有するリフレクター５と、リフレクター５上に設けられた、複数の半導体発光装置４を覆うとともにリフレクター５の端部上にまで延在された透光性基板６と、基体２の側面から透光性基板６の側面を取り囲むとともに透光性基板６の外周に沿って透光性基板６の端部をリフレクター５の端部とで挟持したカバー７とを備えている。
【００１１】
基体２は、配線基板３を実装するものであって、外部に接続することができる。基体２は、例えばアルミニウム、銅またはステンレス等の金属、あるいはプラスチックまたは樹脂等から構成されている。また、基体２は、例えば円板状であって、下面に放熱部材８が設けられる。また、基体２の上面に配線基板３が設けられる。
【００１２】
基体２は、平面視して円形状であって、その外径が例えば５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下に設定されている。また、基体２は、上下方向の長さが、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定されている。なお、基体２の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００１３】
放熱部材８は、基体２から伝わる熱を外部に放熱するものである。基体２は、半導体発光装置４の発光時に発する熱が伝わり、温度が高くなりやすい。そこで、基体２の下面に放熱部材８を設けて、基体２に伝わった熱を外部に向かって放熱することで、基体２の温度が高温になるのを抑制することができ、基体２が熱変形するのを低減することができるとともに、半導体発光装置４の温度上昇を抑制することができる。なお、放熱部材８は、例えば、アルミニウム、銅またはモリブデン等の金属材料からなる。放熱部材８は、基体２に対して、例えば螺子またはボルト等の固定部材あるいは半田もしくはろう材等の接合材を介して固定されるか、または一体的に形成される。
【００１４】
配線基板３は、基体２上に設けられる。配線基板３は、平面視して円形状であって、その主面上には複数の半導体発光装置４が実装される。配線基板３は、絶縁性の基板であっ
て、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料からなる。なお、配線基板３は、直径が例えば４８ｍｍ以上１９８ｍｍ以下に設定されている。配線基板３の上下方向の長さは、例えば０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
【００１５】
配線基板３には、配線基板３の内外を電気的に導通する配線導体が形成されている。この配線導体は、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。また、この配線導体は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを配線基板３となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、それら複数のセラミックグリーンシートを積層して一体焼成することによって得られる。なお、配線基板３の内外に露出する配線導体の表面には、酸化防止のためにニッケルまたは金等の鍍金層が形成されている。
【００１６】
このような配線基板３としては、例えば樹脂からなるプリント配線基板、あるいはフレキシブル配線基板等の樹脂基板、あるいはガラス基板、あるいはアルミ基板等の金属板を用いることができる。なお、配線基板３には、基体２に固定するための螺子孔（図示せず）が設けられている。そして、この螺子孔を用いて配線基板３と基体２とを螺子等を介して固定することができる。
【００１７】
半導体発光装置４は、配線基板３上に実装される。複数の半導体発光装置４は、配線基板３の中心に対して放射状に配置されている。半導体発光装置４は、配線基板３の中心に配置されていないことにより、複数の半導体発光装置４からの熱が配線基板３の中心に集中することが抑制され、配線基板３の中心に配置された半導体発光装置４の発光効率が熱によって低下したり、発光スペクトルが変化することによって光の色が変化したりすることが抑制される。
【００１８】
半導体発光装置４のそれぞれは、チップ実装基板４１と、チップ実装基板４１上に設けられた発光素子４２と、発光素子４２を取り囲む枠体４３と、枠体４３で囲まれる領域に設けられた封止部材４４と、枠体４３によって支持された、接着部材４５を介して枠体４３に接続される波長変換部材４６とを備えている。
【００１９】
発光素子４２は、例えば発光ダイオードであって、発光素子４２内のｐｎ接合中の電子と正孔とが再結合することによって光が放出される。
【００２０】
チップ実装基板４１は、配線基板３上に設けられる。配線基板３とチップ実装基板４１とは、例えば半田または導電性接着剤を介して電気的に導通するように接合される。チップ実装基板４１は、例えばアルミナ、ムライトまたはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいはこれらの材料のうちから複数の材料を混合した複合系材料から構成することができる。また、チップ実装基板４１には、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることもできる。
【００２１】
チップ実装基板４１の表面が拡散面である場合は、発光素子４２から発せられる光が、チップ実装基板４１の表面に照射されて拡散反射される。そして、発光素子４２が発する光を拡散反射によって多方向に放射して、発光素子４２から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。
【００２２】
ここで、チップ実装基板４１には、配線導体が設けられており、配線導体を介して配線基板３に電気的に接続されている。この配線導体は、例えばタングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。また、この配線導体は、例えばタングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、チップ実装基板４１に所定パターンで
印刷することによって形成される。
【００２３】
発光素子４２は、チップ実装基板４１上に実装される。発光素子４２は、チップ実装基板４１上に形成される配線導体上に、例えば半田または導電性接着剤等の接着材料、あるいはボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
【００２４】
発光素子４２は、例えばサファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等の基体に、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、半導体層を成長させることによって作製される。なお、発光素子４２の厚みは、例えば３０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００２５】
発光素子４２は、第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層とから構成されている。これら第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えばIII族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII−Ｖ族半導体、あるいは窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化物
半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば１μｍ以上５μｍ以下である。発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。第２半導体層の厚みは、例えば５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光素子４２では、例えば３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発することができる。
【００２６】
チップ実装基板４１上には、発光素子４２を取り囲むように枠状の枠体４３が設けられている。枠体４３は、チップ実装基板４１上に例えば半田または接着剤を介して接続される。枠体４３は、セラミック材料であって、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の多孔質材料からなる。枠体４３は、多孔質材料からなり、それによって枠体４３の表面には微細な孔が多数形成される。
【００２７】
枠体４３は、発光素子４２と間を空けて、発光素子４２の周りを取り囲むように形成されている。また、枠体４３は、傾斜する内壁面が下端から上端に行くに従って外方に向かって広がるように形成されている。そして、枠体４３の内壁面が、発光素子４２から発せられる励起光の反射面として機能する。また、枠体４３の内壁面が拡散面である場合には、発光素子４２から発せられる光が、枠体４３の内壁面にて拡散反射する。そして、発光素子４２から発せられる光は、特定箇所に集中されず、上方に向かって進行することができる。
【００２８】
また、枠体４３の傾斜する内壁面は、例えばタングステン、モリブデン、銅または銀等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルまたは金等から成る鍍金金属層を形成してもよい。この鍍金金属層は、発光素子４２の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体４３の内壁面の傾斜角度は、チップ実装基板４１の上面に対して、例えば５５°以上７０°以下の角度に設定されている。
【００２９】
枠体４３で囲まれる領域には、封止部材４４が充填されている。封止部材４４は、発光素子４２を封止するとともに、発光素子４２から発せられる光が透過する機能を備えている。封止部材４４は、枠体４３の内方に発光素子４２を収容した状態で、枠体４３で囲まれる領域であって、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂や透光性の絶縁ガラスを用いることができる。
【００３０】
波長変換部材４６は、枠体４３に支持されるとともに、発光素子４２と間を空けて対向するように設けられる。また、波長変換部材４６は、発光素子４２を封止する封止部材４
４と空隙を介して枠体４３に設けられる。
【００３１】
波長変換部材４６は、接着部材４５を介して枠体４３に接合されている。接着部材４５は、波長変換部材４６の下面の端部から波長変換部材４６の側面、さらに波長変換部材４６の上面の端部にかけて被着している。
【００３２】
接着部材４５には、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、接着部材４５には、例えばポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００３３】
接着部材４５の材料は、枠体４３の熱膨張率と波長変換部材４６の熱膨張率との間の大きさの熱膨張率の材料を選択するとよい。接着部材４５の材料としてこのような材料を選択することで、枠体４３と波長変換部材４６とが熱膨張するときに、両者の熱膨張率の差に起因して両者が剥離しようとするのを抑制することができ、両者を良好に繋ぎ留めることができる。
【００３４】
接着部材４５が波長変換部材４６の下面の端部にまで被着していることで、接着部材４５が被着する面積を大きくして、枠体４３と波長変換部材４６とを強固に接続することができる。その結果、枠体４３と波長変換部材４６との接続強度を向上させることができ、波長変換部材４６の撓みが抑制される。そして、発光素子４２と波長変換部材４６との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。
【００３５】
波長変換部材４６は、発光素子４２から発せられる励起光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体が励起されて、光を発するものである。ここで、波長変換部材４６は、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性樹脂、あるいは透光性ガラスから成り、その透光性樹脂中もしくは透光性ガラス中に、例えば４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。なお、蛍光体は、波長変換部材４６中に均一に分散するように含有されている。なお、波長変換部材４６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
【００３６】
また、波長変換部材４６の端部の厚みは一定に設定されている。波長変換部材４６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。ここで、厚みが一定とは、波長変換部材４６の厚みの誤差が０．１ｍｍ以下のものを含む。波長変換部材４６の厚みを一定にすることにより、波長変換部材４６にて励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部材４６における輝度むらを抑制することができる。
【００３７】
次に、半導体発光装置４上に設けられるリフレクター５について説明する。リフレクター５は、配線基板３上に設けられ、配線基板３上の複数の半導体発光装置４と重なる領域に導光孔５ｈが形成されている。リフレクター５は、半導体発光装置４が発する光を反射するものであって、例えばアルミ二ウム、銅またはステンレス等の金属材料、あるいは酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料から構成されている。なお、リフレクター５は、金型によって成型されたポリカーボネート樹脂から成るリフレクター５の内壁面にアルミニウムを蒸着することによって構成されてもよい。
【００３８】
リフレクター５は、環状の部材に上下方向に貫通する複数の導光孔５ｈがリフレクター
５の中心から放射状に設けられているものである。なお、リフレクター５の中心には、導光孔５ｈが設けられておらず、中心凹部５ｃが設けられているとともに、中心凹部５ｃの底部に位置するリフレクター５の下面が配線基板３に当接している。このようにリフレクター５に中心凹部５ｃが設けられていることで、外部からの熱によって最も集中するリフレクター５中心部への応力を緩和でき、リフレクター５の割れや破損を抑制することができるという作用効果を奏する。なお、リフレクター５の中心凹部５ｃの底部に凸部を設けて、配線基板３と直接接する領域を少なくしてもよい。中心凹部５ｃの底部に位置するリフレクター５の下面に、配線基板３に当接する凸部が形成されることにより、カバー７で透光性基板６を固定する際に透光性基板６からリフレクター５に作用する力によって生じる、リフレクター５の配線基板３側への撓みや反りを抑制することができ、照明装置１は半導体発光装置４からの光を所望する方向に反射させることができる。
【００３９】
リフレクター５は、複数の導光孔５ｈのそれぞれが、複数の半導体発光装置４のそれぞれに対応して配置されている。各半導体発光装置４から発せられた光は、その上方に位置するリフレクターの導光孔５ｈを通って、透光性基板６を介して外部に取り出される。
【００４０】
リフレクター５は、半導体発光装置４を取り囲む導光孔５ｈの内周面が、半導体発光装置４の側面を取り囲む内壁面と、半導体発光装置４の発する光を下方から上方に向かって反射させる傾斜面とからなる。内壁面は、配線基板３の上面に対して垂直となるように形成されており、傾斜面は配線基板３の上面に対して、例えば３０°以上８０°以下の角度で傾斜して形成されている。なお、リフレクター５は、リフレクター５の上下方向の長さが例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されており、内壁面の個所の上下方向の長さが例えば０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であって、傾斜面の個所の上下方向の長さが例えば１ｍｍ以上４９．５ｍｍ以下に設定されている。また、リフレクター５の内周面の直径は、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。また、リフレクター５の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で設定されている。
【００４１】
リフレクター５の導光孔５ｈの傾斜面は、半導体発光装置４から導光孔５ｈの出射口に向かうにつれて広がるように形成されている。導光孔５ｈの傾斜面で囲まれる領域が導光孔５ｈの出射口に向かうにつれて大きくなることで、リフレクター５によって半導体発光装置４の発する光を遮りにくくすることができ、半導体発光装置４の発する光の照射面積を広くすることができる。つまり、導光孔５ｈは、導光孔５ｈの傾斜面で囲まれる横断面の領域が下部から上部に向かって広がるように形成されている。それによって、導光孔５ｈの下方に位置する半導体発光装置４が発する光を、導光孔５ｈの内壁面を通して光を集め、導光孔５ｈの内壁面にて反射させて、上方に向かって広がって指向性よく取り出すことができる。
【００４２】
透光性基板６は、円板状であって、リフレクター５上に設けられている。この透光性基板６は、半導体発光装置４を保護するものである。この透光性基板６は、リフレクター５の導光孔５ｈが存在しない複数の個所において支持されている。そして、透光性基板６は、全ての導光孔５ｈをふさぐように設けられている。また、透光性基板６の下面の端部は、リフレクター５の上面の端部に対して重なり合うように当接している。
【００４３】
透光性基板６は、半導体発光装置４から発せられる光が透過する材料からなり、例えば樹脂またはガラス等の光透過性材料から構成されている。そして、半導体発光装置４の発する光が、透光性基板６を通過して外部に取り出される。なお、透光性基板６は、直径が例えば５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下に設定されている。透光性基板６の上下方向の長さは、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。
【００４４】
カバー７は、基体２の側面から透光性基板６の側面を取り囲むように設けられている。
カバー７は、透光性基板６の外周に沿って透光性基板６の端部をリフレクター５の端部とで挟持して、基体２に固定されている。カバー７は、透光性基板６を位置決めするとともに、配線基板３、半導体発光装置４およびリフレクター５を外部から保護するものである。
【００４５】
カバー７は、円筒状の本体７１と、本体７１の上部に設けられた板部７２とから構成されており、例えばアルミニウム、銅またはステンレス等の金属、プラスチックまたは樹脂等からなる。
【００４６】
円筒状の本体７１は、内径が例えば５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であって、外径が例えば５１ｍｍ以上２０５ｍｍ以下に設定されている。また、本体７１は、上下方向の長さは、例えば２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されている。そして、本体７１の内周面の一部には、上下方向に切欠いた溝７１ａが形成されている。溝７１ａが設けられている本体７１の外周面は、外方に向かって盛り上がって形成されている。本体７１は、溝７１ａが設けられていることで、本体７１が熱変形するのを溝７１ａにて応力緩和して、本体７１が破壊されるのを抑制することができる。なお、溝７１ａは、本体７１の内壁面に３箇所設けられており、それぞれが等距離となるように設定されている。
【００４７】
また、溝７１ａは、基体２の外周部に形成された螺子孔を介して、カバー７と基体２とを螺子止め固定する際の螺子７１ｂが挿入される溝部として利用することができる。さらに、溝７１ａが設けられている本体７１の外周面は、外方に向かって盛り上がって形成されていることにより、カバー７と基体２とを螺子止めによって固定する際の螺子止めの力によって生じるカバー７の変形を抑制することができる。
【００４８】
また、カバー７は、本体７１が基体２に対して螺子７１ｂを介して螺子止めされることで、基体２と接続される。螺子止めは、螺子７１ｂを下方から上方に向かって、基体２の外周部に形成された螺子孔および本体７１の溝７１ａに挿入固定するように差し入れて、カバー７と基体２とを固定する。なお、カバー７は、螺子７１ｂを用いずに、基体２に対して半田やろう材等を用いて接合してもよい。
【００４９】
板部７２は、本体７１の外周面よりも外方に向かって張り出した外張出部７２１と、本体７１の内周面よりも内方に向かって張り出した内張出部７２２とから構成されている。そして、外張出部７２１は、カバー７に伝わった熱を外部に向かって効率よく放熱するものであって、内張出部７２２は、透光性基板６に当接するものである。
【００５０】
外張出部７２１は、本体７１の外壁よりも外方に向かって延びた平面方向の長さが、例えば１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されている。また、内張出部７２２は、本体７１の内壁よりも内方に向かって延びた平面方向の長さが、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。
【００５１】
カバー７は、透光性基板６と当接する面に凹部７ｃが設けられている。カバー７は、凹部７ｃを設けることで、カバー７と透光性基板６との接触面積を小さくすることができ、カバー７から透光性基板６に伝わる熱を少なくし、透光性基板６が熱変形するのを抑制することができるとともに、熱エネルギーによる透過率の劣化を抑制することができる。なお、凹部７ｃは、内張出部７２２の下面の一部に設けられている。
【００５２】
カバー７は、本体７１の内壁面が、透光性基板６の側面と間を空けて設けられている。カバー７の内周面と透光性基板６の側面との間に隙間を設けることで、仮に透光性基板６が熱膨張を起こしたとしても、カバー７の内壁面から応力を受けて透光性基板６が破壊されるのを抑制することができる。さらに、半導体発光装置４の発光時に発する熱は、配線
基板３から基体２およびカバー７を介して透光性基板６に伝わり難くなり、熱エネルギーによる透過率の劣化が抑制される。その結果、透光性基板６によって保護されている配線基板３、半導体発光装置４およびリフレクター５が外部に露出して、大気に曝されることで、これらの部材が劣化するのを抑制することができ、信頼性を良好に維持した照明装置１を提供することができるとともに、照明装置１の光出力を長期間にわたって維持することができる。
【００５３】
カバー７は、本体７１の内壁面が、リフレクター５の側面に対して間を空けて設けられている。よって、半導体発光装置４の発光時に発する熱は、配線基板３から基体２およびカバー７を介してリフレクター５に伝わり難くなる。また、半導体発光装置４の発光時に発する熱が配線基板３を介してリフレクター５に伝わり、リフレクター５が熱膨張を起こそうとするが、リフレクター５の側面と本体７１の内壁面との間に隙間を設け、リフレクター５が本体７１の内壁面から応力を受けて、リフレクター５が変形するのを抑制することができるとともに、熱エネルギーが付加されることによる反射率の劣化を抑制することができる。その結果、リフレクター５が反射する光の方向を出力を所望する方向に維持することができ、外部に取り出される光の指向性を良好に維持することができる。
【００５４】
本実施形態によれば、透光性基板６をリフレクター５とカバー７とで挟持して位置決めすることで、透光性基板６がリフレクター５またはカバー７に固定された状態でないため、リフレクター５またはカバー７から熱が伝わりにくく、半導体発光装置４から間接的に透光性基板６に伝わる熱によって、透光性基板６が熱変形するのを抑制することができるとともに、熱エネルギーが付加されることによる透過率の劣化を抑制することができる。また、仮に透光性基板６が熱変形しても、透光性基板６に加わる外部応力を低減することができ、透光性基板６が破壊されにくくすることができるので、半導体発光装置４が発する光を継続して所望する方向に取り出せるようにする照明装置１を提供することができる。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００５６】
＜照明装置の製造方法＞
ここで、図１に示す照明装置の製造方法を説明する。まず、複数の半導体発光装置４を準備する。チップ実装基板４１および枠体４３が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウムの原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。
【００５７】
チップ実装基板４１は、混合物がシート状のセラミックグリーンシートに成形され、枠体４３は、型枠内に混合物が充填されて乾燥され、焼結前のチップ実装基板４１および枠体４３が取り出される。
【００５８】
また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、取り出したチップ実装基板４１となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層するとともに焼成され、所定の形状に切断される。また、枠体４３は、所望の温度で焼結されることによって形成される。
【００５９】
次に、チップ実装基板４１上の配線パターンに発光素子４２を半田を介して電気的に実装した後、発光素子４２を取り囲むように枠体４３を基板上にアクリル樹脂等の接着剤を介して接着する。そして、枠体４３で囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂を充填して、このシリコーン樹脂を硬化させることで、封止部材４４を形成する。
【００６０】
次に、波長変換部材４６を準備する。波長変換部材４６は、未硬化の樹脂に蛍光体を混合して、例えばドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて作製することができる。また、例えば波長変換部材４６は、未硬化の波長変換部材４６を型枠に充填し、硬化して取り出すことによって、得ることができる。
【００６１】
そして、準備した波長変換部材４６を枠体４３上に、例えば樹脂からなる接着部材４５を介して接着することで、半導体発光装置４を作製することができる。
【００６２】
さらに、円形の配線基板３を準備する。配線基板３には、例えばプリント配線基板を用いることができる。そして、配線基板３に複数の半導体発光装置４を半田を介して電気的に実装することができる。
【００６３】
次に、基体２、放熱部材８、リフレクター５および透光性基板６を準備する。基体２および放熱部材８は、アルミニウムからなり、例えば、金型成形によって所望の形状に一体的に形成される。
【００６４】
リフレクター５は、例えば、ポリカーボネートからなり、押出成形法によって所望の形状に成形されている。また、リフレクター５には、例えばアルミニウム材料を用いて導光孔５ｈの内周面に蒸着を行うことで、リフレクター５の表面を光が反射しやすい反射面にすることができる。
【００６５】
透光性基板６は、例えば、透光性基板６の型枠に透光性の樹脂材料、例えばアクリル樹脂を充填し、固化させることで作製することができる。そして、半導体発光装置４を実装した配線基板３を基体２に実装し、その配線基板３上にリフレクター５を設ける。さらに、リフレクター５上に透光性基板６を位置決めし、カバー７を用いて透光性基板６をリフレクター５とで挟持して、カバー７を基体２に対して螺子止めすることで、照明装置１を作製することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 照明装置
２ 基体
３ 配線基板
４ 半導体発光装置
４１ チップ実装基板
４２ 発光素子
４３ 枠体
４４ 封止部材
４５ 接着部材
４６ 波長変換部材
５ リフレクター
５ｃ 中心凹部
５ｈ 導光孔
６ 透光性基板
７ カバー
７１ 本体
７１ａ 溝
７２ 板部
７２１ 外張出部
７２２ 内張出部
７ｃ 凹部
８ 放熱部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置を含む照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード(ＬＥＤ：Light Emitting Diode)等の半導体発光素子を光源とする半導体発光装置および照明装置の開発が進められている（例えば、特許文献１を参照）。半導体発光装置を有する照明装置は、消費電力または製品寿命に関して注目されている。また、この照明装置は、複数の半導体発光装置を用いるため、発光時の熱の影響を受けやすく、半導体発光装置を覆う透光性基板が熱変形して、半導体発光装置の発する光を所望する方向に取り出せなくなる虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９２６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、半導体発光装置を覆う透光性基板が熱変形するのを抑制し、半導体発光装置の発する光を継続して所望する方向に取り出せるようにする照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る照明装置は、基体と、前記基体上に設けられた配線基板と、前記配線基板上に実装された複数の半導体発光装置と、前記配線基板上に設けられた、複数の前記半導体発光装置のそれぞれを取り囲む複数の導光孔を有するリフレクターと、前記リフレクター上に設けられた、複数の前記半導体発光装置を覆うとともに前記リフレクターの端部上にまで延在された透光性基板と、前記基体の側面から前記透光性基板の側面を取り囲むとともに前記透光性基板の外周に沿って前記透光性基板の端部を前記リフレクターの端部とで挟持したカバーとを備えている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、半導体発光装置を覆う透光性基板が熱変形するのを抑制し、半導体発光装置の発する光を継続して所望する方向に取り出せる照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る照明装置を示しており、図１のＸ１−Ｘ１’に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る照明装置を示しており、図２のＡ部分の拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る照明装置のリフレクターを斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る照明装置のリフレクターを示しており、図４のＸ２−Ｘ２’に沿った断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る照明装置のカバーを斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る照明装置のリフレクターを示しており、図６のＸ３−Ｘ３’に沿った断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る照明装置のカバーを斜め下方から斜め上方に見た概観斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る照明装置のカバーを下方から上方に見た平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る照明装置の半導体発光装置を斜め上方から斜め下方に見た概観斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る照明装置の半導体発光装置を示しており、図１０のＸ４−Ｘ４’に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る照明装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものである。
【０００９】
＜照明装置の構成＞
照明装置１は、天井または壁等の室内に直接取り付けるか、あるいは、屋外にて使用するものである。そして、照明装置１から発せられる光は、室内または屋外を照らすことができる。
【００１０】
照明装置１は、基体２と、基体２上に設けられた配線基板３と、配線基板３上に実装された複数の半導体発光装置４と、配線基板３上に設けられた、複数の半導体発光装置４のそれぞれを取り囲む複数の導光孔５ｈを有するリフレクター５と、リフレクター５上に設けられた、複数の半導体発光装置４を覆うとともにリフレクター５の端部上にまで延在された透光性基板６と、基体２の側面から透光性基板６の側面を取り囲むとともに透光性基板６の外周に沿って透光性基板６の端部をリフレクター５の端部とで挟持したカバー７とを備えている。
【００１１】
基体２は、配線基板３を実装するものであって、外部に接続することができる。基体２は、例えばアルミニウム、銅またはステンレス等の金属、あるいはプラスチックまたは樹脂等から構成されている。また、基体２は、例えば円板状であって、下面に放熱部材８が設けられる。また、基体２の上面に配線基板３が設けられる。
【００１２】
基体２は、平面視して円形状であって、その外径が例えば５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下に設定されている。また、基体２は、上下方向の長さが、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定されている。なお、基体２の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００１３】
放熱部材８は、基体２から伝わる熱を外部に放熱するものである。基体２は、半導体発光装置４の発光時に発する熱が伝わり、温度が高くなりやすい。そこで、基体２の下面に放熱部材８を設けて、基体２に伝わった熱を外部に向かって放熱することで、基体２の温度が高温になるのを抑制することができ、基体２が熱変形するのを低減することができるとともに、半導体発光装置４の温度上昇を抑制することができる。なお、放熱部材８は、例えば、アルミニウム、銅またはモリブデン等の金属材料からなる。放熱部材８は、基体２に対して、例えば螺子またはボルト等の固定部材あるいは半田もしくはろう材等の接合材を介して固定されるか、または一体的に形成される。
【００１４】
配線基板３は、基体２上に設けられる。配線基板３は、平面視して円形状であって、その主面上には複数の半導体発光装置４が実装される。配線基板３は、絶縁性の基板であっ
て、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料からなる。なお、配線基板３は、直径が例えば４８ｍｍ以上１９８ｍｍ以下に設定されている。配線基板３の上下方向の長さは、例えば０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
【００１５】
配線基板３には、配線基板３の内外を電気的に導通する配線導体が形成されている。この配線導体は、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。また、この配線導体は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを配線基板３となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、それら複数のセラミックグリーンシートを積層して一体焼成することによって得られる。なお、配線基板３の内外に露出する配線導体の表面には、酸化防止のためにニッケルまたは金等の鍍金層が形成されている。
【００１６】
このような配線基板３としては、例えば樹脂からなるプリント配線基板、あるいはフレキシブル配線基板等の樹脂基板、あるいはガラス基板、あるいはアルミ基板等の金属板を用いることができる。なお、配線基板３には、基体２に固定するための螺子孔（図示せず）が設けられている。そして、この螺子孔を用いて配線基板３と基体２とを螺子等を介して固定することができる。
【００１７】
半導体発光装置４は、配線基板３上に実装される。複数の半導体発光装置４は、配線基板３の中心に対して放射状に配置されている。半導体発光装置４は、配線基板３の中心に配置されていないことにより、複数の半導体発光装置４からの熱が配線基板３の中心に集中することが抑制され、配線基板３の中心に配置された半導体発光装置４の発光効率が熱によって低下したり、発光スペクトルが変化することによって光の色が変化したりすることが抑制される。
【００１８】
半導体発光装置４のそれぞれは、チップ実装基板４１と、チップ実装基板４１上に設けられた発光素子４２と、発光素子４２を取り囲む枠体４３と、枠体４３で囲まれる領域に設けられた封止部材４４と、枠体４３によって支持された、接着部材４５を介して枠体４３に接続される波長変換部材４６とを備えている。
【００１９】
発光素子４２は、例えば発光ダイオードであって、発光素子４２内のｐｎ接合中の電子と正孔とが再結合することによって光が放出される。
【００２０】
チップ実装基板４１は、配線基板３上に設けられる。配線基板３とチップ実装基板４１とは、例えば半田または導電性接着剤を介して電気的に導通するように接合される。チップ実装基板４１は、例えばアルミナ、ムライトまたはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいはこれらの材料のうちから複数の材料を混合した複合系材料から構成することができる。また、チップ実装基板４１には、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることもできる。
【００２１】
チップ実装基板４１の表面が拡散面である場合は、発光素子４２から発せられる光が、チップ実装基板４１の表面に照射されて拡散反射される。そして、発光素子４２が発する光を拡散反射によって多方向に放射して、発光素子４２から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。
【００２２】
ここで、チップ実装基板４１には、配線導体が設けられており、配線導体を介して配線基板３に電気的に接続されている。この配線導体は、例えばタングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。また、この配線導体は、例えばタングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、チップ実装基板４１に所定パターンで
印刷することによって形成される。
【００２３】
発光素子４２は、チップ実装基板４１上に実装される。発光素子４２は、チップ実装基板４１上に形成される配線導体上に、例えば半田または導電性接着剤等の接着材料、あるいはボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
【００２４】
発光素子４２は、例えばサファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等の基体に、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、半導体層を成長させることによって作製される。なお、発光素子４２の厚みは、例えば３０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００２５】
発光素子４２は、第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層とから構成されている。これら第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えばIII族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII−Ｖ族半導体、あるいは窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化物
半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば１μｍ以上５μｍ以下である。発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。第２半導体層の厚みは、例えば５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光素子４２では、例えば３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発することができる。
【００２６】
チップ実装基板４１上には、発光素子４２を取り囲むように枠状の枠体４３が設けられている。枠体４３は、チップ実装基板４１上に例えば半田または接着剤を介して接続される。枠体４３は、セラミック材料であって、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の多孔質材料からなる。枠体４３は、多孔質材料からなり、それによって枠体４３の表面には微細な孔が多数形成される。
【００２７】
枠体４３は、発光素子４２と間を空けて、発光素子４２の周りを取り囲むように形成されている。また、枠体４３は、傾斜する内壁面が下端から上端に行くに従って外方に向かって広がるように形成されている。そして、枠体４３の内壁面が、発光素子４２から発せられる励起光の反射面として機能する。また、枠体４３の内壁面が拡散面である場合には、発光素子４２から発せられる光が、枠体４３の内壁面にて拡散反射する。そして、発光素子４２から発せられる光は、特定箇所に集中されず、上方に向かって進行することができる。
【００２８】
また、枠体４３の傾斜する内壁面は、例えばタングステン、モリブデン、銅または銀等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルまたは金等から成る鍍金金属層を形成してもよい。この鍍金金属層は、発光素子４２の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体４３の内壁面の傾斜角度は、チップ実装基板４１の上面に対して、例えば５５°以上７０°以下の角度に設定されている。
【００２９】
枠体４３で囲まれる領域には、封止部材４４が充填されている。封止部材４４は、発光素子４２を封止するとともに、発光素子４２から発せられる光が透過する機能を備えている。封止部材４４は、枠体４３の内方に発光素子４２を収容した状態で、枠体４３で囲まれる領域であって、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂や透光性の絶縁ガラスを用いることができる。
【００３０】
波長変換部材４６は、枠体４３に支持されるとともに、発光素子４２と間を空けて対向するように設けられる。また、波長変換部材４６は、発光素子４２を封止する封止部材４
４と空隙を介して枠体４３に設けられる。
【００３１】
波長変換部材４６は、接着部材４５を介して枠体４３に接合されている。接着部材４５は、波長変換部材４６の下面の端部から波長変換部材４６の側面、さらに波長変換部材４６の上面の端部にかけて被着している。
【００３２】
接着部材４５には、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、接着部材４５には、例えばポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
【００３３】
接着部材４５の材料は、枠体４３の熱膨張率と波長変換部材４６の熱膨張率との間の大きさの熱膨張率の材料を選択するとよい。接着部材４５の材料としてこのような材料を選択することで、枠体４３と波長変換部材４６とが熱膨張するときに、両者の熱膨張率の差に起因して両者が剥離しようとするのを抑制することができ、両者を良好に繋ぎ留めることができる。
【００３４】
接着部材４５が波長変換部材４６の下面の端部にまで被着していることで、接着部材４５が被着する面積を大きくして、枠体４３と波長変換部材４６とを強固に接続することができる。その結果、枠体４３と波長変換部材４６との接続強度を向上させることができ、波長変換部材４６の撓みが抑制される。そして、発光素子４２と波長変換部材４６との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。
【００３５】
波長変換部材４６は、発光素子４２から発せられる励起光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体が励起されて、光を発するものである。ここで、波長変換部材４６は、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性樹脂、あるいは透光性ガラスから成り、その透光性樹脂中もしくは透光性ガラス中に、例えば４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。なお、蛍光体は、波長変換部材４６中に均一に分散するように含有されている。なお、波長変換部材４６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。
【００３６】
また、波長変換部材４６の端部の厚みは一定に設定されている。波長変換部材４６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。ここで、厚みが一定とは、波長変換部材４６の厚みの誤差が０．１ｍｍ以下のものを含む。波長変換部材４６の厚みを一定にすることにより、波長変換部材４６にて励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部材４６における輝度むらを抑制することができる。
【００３７】
次に、半導体発光装置４上に設けられるリフレクター５について説明する。リフレクター５は、配線基板３上に設けられ、配線基板３上の複数の半導体発光装置４と重なる領域に導光孔５ｈが形成されている。リフレクター５は、半導体発光装置４が発する光を反射するものであって、例えばアルミ二ウム、銅またはステンレス等の金属材料、あるいは酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料から構成されている。なお、リフレクター５は、金型によって成型されたポリカーボネート樹脂から成るリフレクター５の内壁面にアルミニウムを蒸着することによって構成されてもよい。
【００３８】
リフレクター５は、環状の部材に上下方向に貫通する複数の導光孔５ｈがリフレクター
５の中心から放射状に設けられているものである。なお、リフレクター５の中心には、導光孔５ｈが設けられておらず、中心凹部５ｃが設けられているとともに、中心凹部５ｃの底部に位置するリフレクター５の下面が配線基板３に当接している。このようにリフレクター５に中心凹部５ｃが設けられていることで、外部からの熱によって最も集中するリフレクター５中心部への応力を緩和でき、リフレクター５の割れや破損を抑制することができるという作用効果を奏する。なお、リフレクター５の中心凹部５ｃの底部に凸部を設けて、配線基板３と直接接する領域を少なくしてもよい。中心凹部５ｃの底部に位置するリフレクター５の下面に、配線基板３に当接する凸部が形成されることにより、カバー７で透光性基板６を固定する際に透光性基板６からリフレクター５に作用する力によって生じる、リフレクター５の配線基板３側への撓みや反りを抑制することができ、照明装置１は半導体発光装置４からの光を所望する方向に反射させることができる。
【００３９】
リフレクター５は、複数の導光孔５ｈのそれぞれが、複数の半導体発光装置４のそれぞれに対応して配置されている。各半導体発光装置４から発せられた光は、その上方に位置するリフレクターの導光孔５ｈを通って、透光性基板６を介して外部に取り出される。
【００４０】
リフレクター５は、半導体発光装置４を取り囲む導光孔５ｈの内周面が、半導体発光装置４の側面を取り囲む内壁面と、半導体発光装置４の発する光を下方から上方に向かって反射させる傾斜面とからなる。内壁面は、配線基板３の上面に対して垂直となるように形成されており、傾斜面は配線基板３の上面に対して、例えば３０°以上８０°以下の角度で傾斜して形成されている。なお、リフレクター５は、リフレクター５の上下方向の長さが例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されており、内壁面の個所の上下方向の長さが例えば０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であって、傾斜面の個所の上下方向の長さが例えば１ｍｍ以上４９．５ｍｍ以下に設定されている。また、リフレクター５の内周面の直径は、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されている。また、リフレクター５の熱伝導率は、例えば１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下で設定されている。
【００４１】
リフレクター５の導光孔５ｈの傾斜面は、半導体発光装置４から導光孔５ｈの出射口に向かうにつれて広がるように形成されている。導光孔５ｈの傾斜面で囲まれる領域が導光孔５ｈの出射口に向かうにつれて大きくなることで、リフレクター５によって半導体発光装置４の発する光を遮りにくくすることができ、半導体発光装置４の発する光の照射面積を広くすることができる。つまり、導光孔５ｈは、導光孔５ｈの傾斜面で囲まれる横断面の領域が下部から上部に向かって広がるように形成されている。それによって、導光孔５ｈの下方に位置する半導体発光装置４が発する光を、導光孔５ｈの内壁面を通して光を集め、導光孔５ｈの内壁面にて反射させて、上方に向かって広がって指向性よく取り出すことができる。
【００４２】
透光性基板６は、円板状であって、リフレクター５上に設けられている。この透光性基板６は、半導体発光装置４を保護するものである。この透光性基板６は、リフレクター５の導光孔５ｈが存在しない複数の個所において支持されている。そして、透光性基板６は、全ての導光孔５ｈをふさぐように設けられている。また、透光性基板６の下面の端部は、リフレクター５の上面の端部に対して重なり合うように当接している。
【００４３】
透光性基板６は、半導体発光装置４から発せられる光が透過する材料からなり、例えば樹脂またはガラス等の光透過性材料から構成されている。そして、半導体発光装置４の発する光が、透光性基板６を通過して外部に取り出される。なお、透光性基板６は、直径が例えば５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下に設定されている。透光性基板６の上下方向の長さは、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されている。
【００４４】
カバー７は、基体２の側面から透光性基板６の側面を取り囲むように設けられている。
カバー７は、透光性基板６の外周に沿って透光性基板６の端部をリフレクター５の端部とで挟持して、基体２に固定されている。カバー７は、透光性基板６を位置決めするとともに、配線基板３、半導体発光装置４およびリフレクター５を外部から保護するものである。
【００４５】
カバー７は、円筒状の本体７１と、本体７１の上部に設けられた板部７２とから構成されており、例えばアルミニウム、銅またはステンレス等の金属、プラスチックまたは樹脂等からなる。
【００４６】
円筒状の本体７１は、内径が例えば５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であって、外径が例えば５１ｍｍ以上２０５ｍｍ以下に設定されている。また、本体７１は、上下方向の長さは、例えば２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されている。そして、本体７１の内周面の一部には、上下方向に切欠いた溝７１ａが形成されている。溝７１ａが設けられている本体７１の外周面は、外方に向かって盛り上がって形成されている。本体７１は、溝７１ａが設けられていることで、本体７１が熱変形するのを溝７１ａにて応力緩和して、本体７１が破壊されるのを抑制することができる。なお、溝７１ａは、本体７１の内壁面に３箇所設けられており、それぞれが等距離となるように設定されている。
【００４７】
また、溝７１ａは、基体２の外周部に形成された螺子孔を介して、カバー７と基体２とを螺子止め固定する際の螺子７１ｂが挿入される溝部として利用することができる。さらに、溝７１ａが設けられている本体７１の外周面は、外方に向かって盛り上がって形成されていることにより、カバー７と基体２とを螺子止めによって固定する際の螺子止めの力によって生じるカバー７の変形を抑制することができる。
【００４８】
また、カバー７は、本体７１が基体２に対して螺子７１ｂを介して螺子止めされることで、基体２と接続される。螺子止めは、螺子７１ｂを下方から上方に向かって、基体２の外周部に形成された螺子孔および本体７１の溝７１ａに挿入固定するように差し入れて、カバー７と基体２とを固定する。なお、カバー７は、螺子７１ｂを用いずに、基体２に対して半田やろう材等を用いて接合してもよい。
【００４９】
板部７２は、本体７１の外周面よりも外方に向かって張り出した外張出部７２１と、本体７１の内周面よりも内方に向かって張り出した内張出部７２２とから構成されている。そして、外張出部７２１は、カバー７に伝わった熱を外部に向かって効率よく放熱するものであって、内張出部７２２は、透光性基板６に当接するものである。
【００５０】
外張出部７２１は、本体７１の外壁よりも外方に向かって延びた平面方向の長さが、例えば１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されている。また、内張出部７２２は、本体７１の内壁よりも内方に向かって延びた平面方向の長さが、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。
【００５１】
カバー７は、透光性基板６と当接する面に凹部７ｃが設けられている。カバー７は、凹部７ｃを設けることで、カバー７と透光性基板６との接触面積を小さくすることができ、カバー７から透光性基板６に伝わる熱を少なくし、透光性基板６が熱変形するのを抑制することができるとともに、熱エネルギーによる透過率の劣化を抑制することができる。なお、凹部７ｃは、内張出部７２２の下面の一部に設けられている。
【００５２】
カバー７は、本体７１の内壁面が、透光性基板６の側面と間を空けて設けられている。カバー７の内周面と透光性基板６の側面との間に隙間を設けることで、仮に透光性基板６が熱膨張を起こしたとしても、カバー７の内壁面から応力を受けて透光性基板６が破壊されるのを抑制することができる。さらに、半導体発光装置４の発光時に発する熱は、配線
基板３から基体２およびカバー７を介して透光性基板６に伝わり難くなり、熱エネルギーによる透過率の劣化が抑制される。その結果、透光性基板６によって保護されている配線基板３、半導体発光装置４およびリフレクター５が外部に露出して、大気に曝されることで、これらの部材が劣化するのを抑制することができ、信頼性を良好に維持した照明装置１を提供することができるとともに、照明装置１の光出力を長期間にわたって維持することができる。
【００５３】
カバー７は、本体７１の内壁面が、リフレクター５の側面に対して間を空けて設けられている。よって、半導体発光装置４の発光時に発する熱は、配線基板３から基体２およびカバー７を介してリフレクター５に伝わり難くなる。また、半導体発光装置４の発光時に発する熱が配線基板３を介してリフレクター５に伝わり、リフレクター５が熱膨張を起こそうとするが、リフレクター５の側面と本体７１の内壁面との間に隙間を設け、リフレクター５が本体７１の内壁面から応力を受けて、リフレクター５が変形するのを抑制することができるとともに、熱エネルギーが付加されることによる反射率の劣化を抑制することができる。その結果、リフレクター５が反射する光の方向を出力を所望する方向に維持することができ、外部に取り出される光の指向性を良好に維持することができる。
【００５４】
本実施形態によれば、透光性基板６をリフレクター５とカバー７とで挟持して位置決めすることで、透光性基板６がリフレクター５またはカバー７に固定された状態でないため、リフレクター５またはカバー７から熱が伝わりにくく、半導体発光装置４から間接的に透光性基板６に伝わる熱によって、透光性基板６が熱変形するのを抑制することができるとともに、熱エネルギーが付加されることによる透過率の劣化を抑制することができる。また、仮に透光性基板６が熱変形しても、透光性基板６に加わる外部応力を低減することができ、透光性基板６が破壊されにくくすることができるので、半導体発光装置４が発する光を継続して所望する方向に取り出せるようにする照明装置１を提供することができる。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００５６】
＜照明装置の製造方法＞
ここで、図１に示す照明装置の製造方法を説明する。まず、複数の半導体発光装置４を準備する。チップ実装基板４１および枠体４３が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合には、酸化アルミニウムの原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。
【００５７】
チップ実装基板４１は、混合物がシート状のセラミックグリーンシートに成形され、枠体４３は、型枠内に混合物が充填されて乾燥され、焼結前のチップ実装基板４１および枠体４３が取り出される。
【００５８】
また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、取り出したチップ実装基板４１となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層するとともに焼成され、所定の形状に切断される。また、枠体４３は、所望の温度で焼結されることによって形成される。
【００５９】
次に、チップ実装基板４１上の配線パターンに発光素子４２を半田を介して電気的に実装した後、発光素子４２を取り囲むように枠体４３を基板上にアクリル樹脂等の接着剤を介して接着する。そして、枠体４３で囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂を充填して、このシリコーン樹脂を硬化させることで、封止部材４４を形成する。
【００６０】
次に、波長変換部材４６を準備する。波長変換部材４６は、未硬化の樹脂に蛍光体を混合して、例えばドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて作製することができる。また、例えば波長変換部材４６は、未硬化の波長変換部材４６を型枠に充填し、硬化して取り出すことによって、得ることができる。
【００６１】
そして、準備した波長変換部材４６を枠体４３上に、例えば樹脂からなる接着部材４５を介して接着することで、半導体発光装置４を作製することができる。
【００６２】
さらに、円形の配線基板３を準備する。配線基板３には、例えばプリント配線基板を用いることができる。そして、配線基板３に複数の半導体発光装置４を半田を介して電気的に実装することができる。
【００６３】
次に、基体２、放熱部材８、リフレクター５および透光性基板６を準備する。基体２および放熱部材８は、アルミニウムからなり、例えば、金型成形によって所望の形状に一体的に形成される。
【００６４】
リフレクター５は、例えば、ポリカーボネートからなり、押出成形法によって所望の形状に成形されている。また、リフレクター５には、例えばアルミニウム材料を用いて導光孔５ｈの内周面に蒸着を行うことで、リフレクター５の表面を光が反射しやすい反射面にすることができる。
【００６５】
透光性基板６は、例えば、透光性基板６の型枠に透光性の樹脂材料、例えばアクリル樹脂を充填し、固化させることで作製することができる。そして、半導体発光装置４を実装した配線基板３を基体２に実装し、その配線基板３上にリフレクター５を設ける。さらに、リフレクター５上に透光性基板６を位置決めし、カバー７を用いて透光性基板６をリフレクター５とで挟持して、カバー７を基体２に対して螺子止めすることで、照明装置１を作製することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 照明装置
２ 基体
３ 配線基板
４ 半導体発光装置
４１ チップ実装基板
４２ 発光素子
４３ 枠体
４４ 封止部材
４５ 接着部材
４６ 波長変換部材
５ リフレクター
５ｃ 中心凹部
５ｈ 導光孔
６ 透光性基板
７ カバー
７１ 本体
７１ａ 溝
７２ 板部
７２１ 外張出部
７２２ 内張出部
７ｃ 凹部
８ 放熱部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体上に設けられた配線基板と、
前記配線基板上に実装された複数の半導体発光装置と、
前記配線基板上に設けられた、複数の前記半導体発光装置のそれぞれを取り囲む複数の導光孔を有するリフレクターと、
前記リフレクター上に設けられた、複数の前記半導体発光装置を覆うとともに前記リフレクターの端部上にまで延在された透光性基板と、
前記基体の側面から前記透光性基板の側面を取り囲むとともに前記透光性基板の外周に沿って前記透光性基板の端部を前記リフレクターの端部とで挟持したカバーと
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記透光性基板は、側面が前記カバーと間を空けて設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明装置であって、
前記カバーは、前記透光性基板に当接する面に凹部が設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の照明装置であって、
前記リフレクターは、側面が前記カバーと間を空けて設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置であって、
前記基体の下部に、放熱部材がさらに設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
基体と、
前記基体上に設けられた配線基板と、
前記配線基板上に実装された複数の半導体発光装置と、
前記配線基板上に設けられた、複数の前記半導体発光装置のそれぞれを取り囲む複数の導光孔を有するリフレクターと、
前記リフレクター上に設けられた、複数の前記半導体発光装置を覆うとともに前記リフレクターの端部上にまで延在された透光性基板と、
前記基体の側面から前記透光性基板の側面を取り囲むとともに前記透光性基板の外周に沿って前記透光性基板の端部を前記リフレクターの端部とで挟持したカバーと
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記透光性基板は、側面が前記カバーと間を空けて設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明装置であって、
前記カバーは、前記透光性基板に当接する面に凹部が設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の照明装置であって、
前記リフレクターは、側面が前記カバーと間を空けて設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照明装置であって、
前記基体の下部に、放熱部材がさらに設けられていることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−３３５９５（Ｐ２０１３−３３５９５Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７９５７（Ｐ２０１１−１６７９５７）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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