発光装置およびその製造方法
【課題】蛍光体からの光取り出し効率を向上させ、輝度を向上させた発光装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明にかかる発光装置４０は、光源であるＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を含む蛍光部２０と、透光性材料で形成された透光部３０と、を有する。透光部３０は、蛍光部２０のＬＥＤチップ１１側の面２６に配置される。
【解決手段】本発明にかかる発光装置４０は、光源であるＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を含む蛍光部２０と、透光性材料で形成された透光部３０と、を有する。透光部３０は、蛍光部２０のＬＥＤチップ１１側の面２６に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光の波長を蛍光体で変換することによって所望の色調の光を発光する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近紫外光から青色光を放出する例えば窒化ガリウム系のＬＥＤ（発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と、蛍光体と、を組み合わせた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなＬＥＤを用いた発光装置は、蛍光灯のように水銀を用いないため環境への負荷が少ないことや、長寿命であることなどの長所があることから、次世代固体照明光源として期待されている。
【０００３】
また、ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた発光装置として、ＬＥＤチップを封止する樹脂成形体の外面形状と合致する、蛍光体を含む透光性の蛍光カバーを樹脂成形体に被着した発光装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、このような照明装置であっても、照明用光源などの用途においては、発光強度が十分でなく、さらなる発光強度の向上が望まれていた。
【０００４】
また一方では、ＬＥＤを用いた発光装置の発光強度を向上させる方法として、ＬＥＤの樹脂成形体及び蛍光体層の表面を粗面とすることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法においては、アルミナ粒子を樹脂成形体に吹き付けて粗面を形成し、その粗面の上に蛍光体を含むシリコーン樹脂を充填し、さらにそのシリコーン樹脂からなる蛍光体層の表面にアルミナ粒子を吹き付けて粗面を形成していた。しかしながら、この方法では、蛍光体層の厚さを制御することが難しく、安定した発光色の発光装置を得ることは難しかった。また、このように微細な粗面では、発光装置の発光強度はほとんど向上しなかった。
【特許文献１】特開平５−１５２６０９号公報
【特許文献２】特開平１０−２００１６５号公報
【特許文献３】特開２００５−１９１１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、光源からの光によって励起された蛍光体からの光取り出し効率を向上させ、輝度を向上させた発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明にかかる発光装置は、
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、透光性材料で形成された透光部と、を有し、
前記透光部は、前記蛍光部の前記光源側の面に配置される。
【０００７】
本発明にかかる発光装置によれば、透光性材料からなる透光部が光源側の面に形成されることで、蛍光部の面における光源からの光の反射を低減させ、発光装置の輝度を向上させることができる。
【０００８】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることができる。
【０００９】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部の厚さは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることができる。
【００１０】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部は、前記蛍光部のマトリックス材料と同じ屈折率を有することができる。
【００１１】
本発明にかかる発光装置において、
前記蛍光部のマトリックス材料及び前記透光部の透光性材料は、シリコーン系エラストマーであることができる。
【００１２】
本発明にかかる発光装置において、
前記光源は、ＬＥＤチップであり、
前記ＬＥＤチップは、樹脂成形体によって封止され、
前記蛍光部は、前記透光部を前記樹脂成形体に密着もしくは接着して配置されることができる。
【００１３】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部は、前記樹脂成形体と同じ屈折率を有することができる。
【００１４】
本発明にかかる発光装置において、
前記ＬＥＤチップは、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に主発光ピーク波長を有することができる。
【００１５】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部は、前記光源側の面全体を覆うことができる。
【００１６】
本発明にかかる発光装置の製造方法は、
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有する発光装置の製造方法において、
前記蛍光部の面に透光性材料からなる透光部を形成する工程と、
前記透光部が形成された面を前記光源に対向して配置する工程と、
を有する。
【００１７】
本発明にかかる発光装置の製造方法によれば、透光部が形成された面を光源側に配置することで、蛍光部の表面における光源からの光の反射を低減させ、輝度が向上した発光装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、第１の実施形態である発光装置４０を模式的に示す縦断面図である。図２は、第２の実施形態である発光装置４２を模式的に示す縦断面図である。図３は、第３の実施形態である発光装置４４を模式的に示す縦断面図である。図４は、第４の実施形態である発光装置４６を模式的に示す縦断面図である。図５は、第５の実施形態である発光装置４８を模式的に示す縦断面図である。図６は、第６の実施形態である発光装置４９を模式的に示す縦断面図である。
【００２０】
本発明の実施形態にかかる発光装置は、光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、透光性材料で形成された透光部と、を有し、前記透光部は、前記蛍光部の前記光源側の面に配置される。
【００２１】
１．第１の実施形態
図１に示すように、第１の実施形態にかかる発光装置４０は、ＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０を覆う蛍光部２０と、透光性材料で形成された透光部３０と、を有する。ＬＥＤ１０は、光源としてのＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１を封止する樹脂成形体１４と、を有する。蛍光部２０は、ＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を含む。ＬＥＤチップ１１は、ベース部材１２のほぼ中央に設けられたステム１３上に載置されている。蛍光部２０は、樹脂成形体１４の外表面１６に密着して被せられたキャップ状の成形体２４として形成されている。樹脂成形体１４は、円板状のベース部材１２上に円柱状の胴部と略半球状の頂部（レンズ部）とからなり、外表面１６がいわゆる砲弾型である。樹脂成形体１４の材質としては、ＬＥＤチップ１１からの紫外線に対して安定な性質を有するシリコーン樹脂が好ましいが、透光性の樹脂例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。
【００２２】
蛍光部２０は、樹脂成形体１４の外側に被せられた高分子物質からなる砲弾型のキャップ状の成形体２４であり、全体に分散された蛍光体２２を含む。蛍光部２０は、樹脂成形体１４側、即ちＬＥＤチップ１１側の内表面である第１の面２６と、外表面である第２の面２８と、を有している。したがって、蛍光部２０は、第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置される。
【００２３】
蛍光部２０のマトリックス材料としては、紫外線を含む発光に対して安定な性質を有するシリコーン系エラストマーまたはシリコーン系樹脂を用いることが好ましい。透光性の高分子物質としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂、環状オレフィン樹脂、シリコーンゴムなどのシリコーン系エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどを用いることもできる。
【００２４】
透光部３０は、蛍光部２０のＬＥＤチップ１１側の第１の面２６に形成される。透光部３０は、第１の面２６全体を覆うように形成されることが生産性から好ましいが、ＬＥＤチップ１１の発光を効率よく受光できる範囲例えば発光方向前方に部分的に形成してもよい。透光部３０は樹脂成形体１４の外表面１６に密着し、蛍光部２０は透光部３０を挟んで樹脂成形体１４を覆うように配置される。このように、透光部３０が第１の面２６に形成されることで、第１の面２６においてＬＥＤチップ１１からの光が反射することを低減させ、発光装置４０の輝度を向上させることができる。特に、透光部３０の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。透光部３０の厚さが０．１ｍｍ以上になると発光装置４０の輝度が向上し、透光部３０の厚さが１．０ｍｍを超えると輝度向上効果に対して透光性材料のコスト増が大きくなるため、透光部３０の厚さは１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
透光部３０の透光性材料は、ＬＥＤチップ１１の発光を効率よく透過する透明な材料であって、例えば、蛍光部２０のマトリックス材料として例示した透光性の高分子物質の中から適宜選択することができ、蛍光体を含まない。透光部３０は、蛍光部のマトリックス材料と同じ屈折率を有することが好ましく、したがって、蛍光部２０のマトリックス材料と同じ材料を選択することができ、蛍光部２０のマトリックス材料及び透光部の透光性材料は、シリコーン系エラストマーであることが好ましい。また、透光部３０は、樹脂成形体１４と同じ屈折率を有することが好ましい。
【００２６】
ＬＥＤチップ１１は、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に主発光ピーク波長を有するＬＥＤチップが好ましく用いられる。このような主発光ピークのＬＥＤチップを用いることで高出力の発光装置４０が得られる。ＬＥＤチップ１１としては公知のＬＥＤを使用することができる。例えば、ＧａＮ系ＬＥＤ、ＳｉＣＬＥＤ、ＩＩ−ＶＩ族ＬＥＤ等を用いることができる。ＬＥＤチップ１１として例えばＧａＮ系ＬＥＤを用いる場合、所望の主発光ピークの発光波長を得るために、Ｉｎ（インジウム）やＡｌ（アルミニウム）で調整してＡｌＩｎＧａＮ系ＬＥＤとしてもよい。
【００２７】
ＬＥＤチップ１１から出射された光は、透光部３０が形成された第１の面２６から蛍光部２０へ入射し、蛍光体２２により吸収され、蛍光体２２が励起される。蛍光体２２が励起されると、その性質に応じて所定の分光スペクトル分布を有する蛍光を発光し、可視光、例えば白色光が第２の面２８側から出力される。このように、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に主発光ピーク波長を有する発光を利用して蛍光体を励起することにより、通常の可視光発光ダイオードでは得られないような色（分光スペクトル分布）を得ることが可能となる。蛍光体２２としては、無機蛍光体、顔料、有機蛍光染料、擬似顔料などが挙げられ、例えば、発光色が青色の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ａｇ、ＣａＳ：Ｂｉなど、発光色が緑色のＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、Ｚｎ２Ｓｉ（Ｇｅ）Ｏ４：Ｅｕ２＋など、発光色が赤色のＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ、ＬｉＥｕＷ２Ｏ８、ＢａＯ・Ｇｄ２Ｏ３・Ｔａ２Ｏ５：Ｍｎ、Ｋ５Ｅｕ２．５（ＷＯ４）６．２５など、発光色が黄色のＹＡＧ、Ｓｒ（Ｂａ）ＳｉＯ４、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋などを好適に用いることができる。これらの蛍光体を単一種類でも良いし、あるいは２種類以上の蛍光体を混合して用いても良く、より所望する色に近い発色が得られるように調整することができる。
【００２８】
第１の実施形態において、透光部３０は、樹脂成形体１４の外表面１６に単に密着させただけであったが、透光性を有する接着剤によって接着してもよいし、あるいは外表面１６に密着させずに多少離間配置して空気層が形成されてもよい。また、透光部３０は、ＬＥＤチップ１１からの光を受光する領域の一部、例えば、ＬＥＤチップ１１は指光性が高いので、半球状の頂部領域のみに透光部３０を形成してもよい。
【００２９】
発光装置４０の製造方法は、蛍光部２０の第1の面２６に、透光性材料からなる透光部３０を形成する工程と、透光部３０が形成された第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置する工程と、を有する。具体的には、まず、ＬＥＤ１０とは別体の蛍光部２０の成形体２４を成形する。蛍光部２０の第２の面２８のキャビティを有する金型に、蛍光体２２が全体に分散された透光性材料例えばシリコーン系エラストマーを配置し、樹脂成形体１４の外表面１６の形状を有するコア型を用いてプレス成形することで成形体２４が得られる。このようにして成形された成形体２４の第１の面２６に透光性材料例えば液状のシリコーン系エラストマーを流し込み、あるいは吹き付けなどで塗布し、加熱処理してシリコーン系エラストマーを硬化させ、所望の厚さを有する透光部３０を形成する。そして、成形体２４を透光部３０がＬＥＤ１０の樹脂成形体１４に密着するようにＬＥＤ１０に被せて、発光装置４０を製造する。
【００３０】
２．第２の実施形態
図２に示すように、第２の実施形態にかかる発光装置４２は、光源としてのＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１を封止する樹脂成形体１４ａ、１４ｂと、ＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を含む蛍光部２０と、透光性材料で形成された透光部３０と、を有している。蛍光部２０は、透光部３０が形成された第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置され、透光部３０と樹脂成形体１４ａとは密着して配置されている。
【００３１】
蛍光部２０は、円柱状の樹脂成形体１４ａと略半球状の樹脂成形体１４ｂとの間に挟まれた薄い円板状の成形体２４であり、透光部３０の形成された第１の面２６が樹脂成形体１４ａの上面１８に接着され、第１の面２６に対向する第２の面２８が樹脂成形体１４ｂの下面１９に接着されている。樹脂成形体１４ａ、１４ｂ、蛍光部２０のマトリックス材料、蛍光体２２、ＬＥＤチップ１１の材質は、第１の実施形態で例示したものを適宜用いることができる。透光部３０の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが輝度向上及び低コストのために好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
【００３２】
なお、第１、第２の実施形態におけるＬＥＤ１０は、砲弾型の樹脂成形体で外形を形成されたいわゆるモールドタイプのＬＥＤであったが、例えば、いわゆるステムタイプのＬＥＤのように、樹脂成形体１４の円柱状部分や樹脂成形体１４ａの外周を覆う金属製の筒（ステム）が形成されたものを用いてもよい。また、樹脂成形体の半球体状の頂部がなくてもよく、その場合には、筒（ステム）の上面まで樹脂成形体１４が封入されていればよい。蛍光部２０及び透光部３０は、筒（ステム）に覆われていない樹脂成形体１４の平坦な外表面１６だけに形成されてもよい。
【００３３】
発光装置４２の製造方法は、第１の実施形態と基本的には同じであり、蛍光部２０の第1の面２６に、透光性材料からなる透光部３０を形成する工程と、第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置する工程と、を有する。具体的には、まず、蛍光部２０の第２の面２８のキャビティを有する金型に、蛍光体２２を含む透光性材料例えばシリコーン系エラストマーを配置し、コア型を用いてプレス成形することで薄い板状の成形体が得られる。この薄い板状の成形体を樹脂成形体１４ａと同じ直径の円板に切り出し、第１の面２６に透光性材料例えば液状のシリコーン系エラストマーを流し込み、あるいは吹き付けなどで塗布し、加熱処理してシリコーン系エラストマーを硬化させ、所望の厚さを有する透光部３０を形成する。次に、ＬＥＤ１０の円柱状の樹脂成形体１４ａの上面１８に透光部３０を載せて接着する。さらに、成形体２４の第２の面２８の上に、予め成形しておいた略半球状の樹脂成形体１４ｂ（レンズ部）を接着して、発光装置４２を製造する。
【００３４】
３．第３の実施形態
図３に示すように、第３の実施形態にかかる発光装置４４は、第１、第２の実施形態がいわゆる砲弾型のＬＥＤであるのに対して、ＬＥＤチップ１１を実装するパッケージが小型化、薄型化されたＳＭＤ型（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ：表面実装型）ＬＥＤ１００である点で異なる。ＳＭＤ型ＬＥＤ１００は、セラミック製の基板５０上にタングステン（Ｗ）等によってパターン形成された配線導体（アノードリード）５２及び配線導体（カソードリード）５４と、基板５０と一体的に成形された例えば無機材料の焼結体からなる本体５６と、を有する。本体５６は、略円筒状であり、横断面円形の内壁はＬＥＤチップ１１の光が放射する方向に拡径された形状を有する側壁部５８に形成されている。ＬＥＤチップ１１は、本体５６の底部に露出した配線導体５２、５４にボンディングワイヤ１５によって電気的に接続され、本体５６の側壁部５８内に充填された透光性樹脂の樹脂成形体１４によって封止されている。ＬＥＤチップ１１に対向する本体５６の上面には薄い円板状の蛍光部２０が透光部３０を樹脂成形体１４の外表面１６に密着して配置されている。
【００３５】
蛍光部２０は、ＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を全体に分散されて含み、第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置される。蛍光部２０は、第1の面２６に透光部３０が形成されている。透光部３０は、第１の面２６の全体を覆うように透光性材料で薄い膜状に形成されている。したがって、蛍光部２０は、第１の面２６に形成された透光部３０が樹脂成形体１４の外表面１６に密着もしくは接着して配置される。なお、樹脂成形体１４、蛍光部２０のマトリックス材料、蛍光体２２、ＬＥＤチップ１１の材質は、第１の実施形態で例示したものを適宜用いることができる。また、透光部３０は、ＬＥＤチップ１１からの光を受光する領域の一部、例えば、本体５６の上端を除く樹脂成形体１４の外表面１６の領域のみに透光部３０を形成してもよい。透光部３０の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが輝度向上及び低コストのために好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
【００３６】
発光装置４４の製造方法は、第２の実施形態と同様にして薄い円板状の蛍光部２０の第1の面２６に、透光性材料からなる透光部３０を形成する工程と、透光部３０が形成された第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置する工程と、を有する。
【００３７】
４．第４の実施形態
図４に示すように、第４の実施形態にかかる発光装置４６は、樹脂成形体１４の外表面１６と透光部３０との間に形成された空気層３８を除けば、第３の実施形態と基本的に同じ構成である。また、透光部３０を樹脂成形体１４の外表面１６と離間配置するために、本体５８の周囲に側壁部５８よりも高い外周壁５９が形成され、外周壁５９の上端に透光部３０の周縁部が接着されている。
【００３８】
５．第５の実施形態
図５に示すように、第５の実施形態にかかる発光装置４８は、上下に分割された樹脂成形体１４ａ，１４ｂの間に蛍光部２０及び透光部３０が形成されている点が第２の実施形態と同様であり、その他は、第３の実施形態と基本的に同様である。第５の実施形態にかかる発光装置４８の製造方法は、基本的に第２の実施形態と同様であり、まず、ＬＥＤチップ１１を樹脂成形体１４ａで封止し、樹脂成形体１４ａの平坦な表面１６上に別途成形した透光部３０が密着するように蛍光部２０を配置させ、さらに蛍光部２０の第２の面２８の上に樹脂成形体１４ｂを流し込んで封止することで製造される。
【００３９】
６.第６の実施形態
図６に示すように、第６の実施形態にかかる発光装置４９は、筐体５７の底部に配置された基板５１上にモノシリックに直列接続された複数のＬＥＤチップ１１と、これら複数のＬＥＤチップ１１を封止する樹脂成形体１４と、樹脂成形体１４の外表面１６を覆うシート状の成形体２４からなる蛍光部２０と、透光性材料で形成された透光部３０と、を含む。蛍光部２０は、複数のＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を含む。ＬＥＤチップ１１は、基板５１上に例えばｎ型ＧａＮ層３０１、ｐ型ＧａＮ層３０２、ｐ電極３０３、ｎ電極３０４を有している。隣り合うＬＥＤチップ１１は、ｐ電極３０３とｎ電極３０４とをエアブリッジ配線１７で接続されている。このように複数のＬＥＤチップ１１をモノリシックに形成して互いに直列接続することで、各ＬＥＤチップ１１に流れる電流は同一となり、バンドギャップエネルギーに高低が生じてもフラットな発光スペクトルが得られる。
【００４０】
筐体５７の内部は、樹脂成形体１４によって封止され、複数のＬＥＤ１１は樹脂成形体１４中にある。透光部３０は、蛍光部２０の第1の面２６全体を覆うように薄い透光性材料の層として形成され、透光部３０が形成された第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置される。したがって、透光部３０は、筐体５７の開口部５７ａの内側全体、つまり光が放射される樹脂成形体１４の外表面１６に対応する領域に形成されている。蛍光部２０は、第１の面２６に形成された透光部３０が樹脂成形体１４の外表面１６に密着して配置されている。
【００４１】
ＬＥＤチップ１１から出射された光は、樹脂成形体１４及び透光部３０を透過して、第１の面２６から蛍光部２０へ入射し、蛍光体２２により吸収され、蛍光体２２が励起される。蛍光体２２が励起されると、その性質に応じて所定の分光スペクトル分布を有する蛍光を発光し、可視光、例えば白色光が第２の面２８側から出力される。
【００４２】
第６の実施形態においては、第１の実施形態と同様に透光部３０は樹脂成形体１４に密着させたが、第４の実施形態のように空気層３８を設けてもよい。なお、樹脂成形体１４、蛍光部２０のマトリックス材料、蛍光体２２、ＬＥＤチップ１１の材質は、第１の実施形態で例示したものを適宜用いることができる。透光部３０の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが輝度向上及び低コストのために好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
【００４３】
第１〜第６の実施形態においては、光源としてＬＥＤチップ１１が用いられたが、これに限らず、蛍光部によって波長変換でき、本発明の効果を奏する光源であれば、ＬＥＤ以外の光源、例えば電球（バルブ）、蛍光灯、冷陰極管、有機ＥＬ、無機ＥＬなどを用いてもよい。また、光源としても用いられるＬＥＤチップは、単数もしくは複数でもよい。蛍光部２０は、少なくともＬＥＤチップ１１からの光の放射を受ける領域に透光部３０を設ければよく、その透光部３０をＬＥＤチップ１１に対向させて配置すればよい。このように蛍光部２０及び透光部３０を配置することで、ＬＥＤチップ１１から放射された光は、透光部３０に入射されてから蛍光部２０を透過するため、透光部３０の効果によって高い輝度を有する発光装置となる。
【実施例１】
【００４４】
（試料の製作）
各実施例及び比較例で用いる蛍光部として、蛍光体を含む薄い円板状の成形体を試料１〜１０として製作した。
まず、試料１〜９は、表１に示すように、シリコーンゴム１ｇに対し、赤色蛍光体ＬｉＥｕ０．９６Ｓｍ０．０４Ｗ２Ｏ８と、緑色蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌと、青色蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋と、を適量混合した後、金型内で１０ＭＰａ、１３０℃、５分間プレス成形して表面が鏡面状の厚さ０．２５（ｍｍ）の成形体２４（蛍光部２０）を得た。
次に、得られた成形体２４の第１の面２６に未硬化の液状のシリコーンゴムを様々な厚さで塗布し、１３０℃、５分間加熱処理して、表２に示す厚さの透光部３０を形成した。
こうして透光部３０が形成された成形体２４を直径６ｍｍの薄い円板状に切り出し試料１〜９とした。透光部３０は、成形体２４の第１の面２６全体に形成されている。
なお、試料１０は、第１の面２６に透光部を形成せず、蛍光部２０単体とし、第１の面２６が鏡面状の比較例１である。
【００４５】
【表１】
【００４６】
（輝度の測定）
次に、図７に示すように、試料１〜１０の薄い円板状の成形体２４をＬＥＤ１０の樹脂成形体１４の外表面１６に密着させ、第３の実施形態のような発光装置４４ａを作成し、発光装置４４ａからの全ての発光を図示されていないが積分球及び光ファイバーを介して分光光度計６０に導き入れるように各装置を配置した。ＬＥＤ１０は、樹脂成形体１４の外周を金属（銅）製の筒（ステム）７０で囲ったステムタイプのＬＥＤであり、筒（ステム）７０内を樹脂成形体１４で封止されている。透光部３０は、樹脂成形体１４の平坦な外表面１６に密着した。発光装置４４ａを発光させて分光光度計６０で色度及び輝度（Ｃｄ／ｍ２）を測定し、その結果を表２及び図８に示した。相対輝度は、透光部が形成されていない試料１０（比較例１）の輝度を１００％とし、試料１０（比較例１）の輝度に対する試料１〜９の相対輝度（％）を示した。ＬＥＤ１０は、主発光ピーク波長３９５ｎｍのｅｐｉｔｅｘ社製ステムタイプＬＥＤ「Ｌ３９５−３０Ｔ５２（商品名）」を用いた。分光光度計６０は、大塚電子社製超高感度瞬間マルチ測光システム「ＭＣＰＤ−７０００（商品名）」を用いた。
【００４７】
【表２】
【００４８】
その結果、試料１０（比較例１）の輝度に対する試料１〜９の相対輝度は、１００％を超えた。図８に示すように、透光部３０の厚さが０．１ｍｍ以上で相対輝度が急激に向上し、透光部３０の厚さが０．２ｍｍ以上になると相対輝度が１５％以上向上した。したがって、透光部３０が形成されることで発光装置４４ａは輝度が向上し、特に透光部３０の厚さが０．１ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上の範囲で輝度が向上することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図２】第２の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図３】第３の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図４】第４の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図５】第５の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図６】第６の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図７】実施例１において発光装置の色度及び輝度を測定する方法を示す図である。
【図８】実施例１による透光部の厚さ（ｍｍ）−相対輝度（％）の分布を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ ＬＥＤ（発光ダイオード）
１１ ＬＥＤチップ
１２ ベース部材
１３ ステム
１４ 樹脂成形体
１５ ボンディングワイヤ
１６ 外表面
１７ エアブリッジ配線
２０ 蛍光部
２２ 蛍光体
２４ 成形体
２６ 第1の面
２８ 第２の面
３０ 透光部
３８ 空気層
４０ 発光装置（第１の実施形態）
４２ 発光装置（第２の実施形態）
４４ 発光装置（第３の実施形態）
４６ 発光装置（第４の実施形態）
４８ 発光装置（第５の実施形態）
４９ 発光装置（第６の実施形態）
５０ セラミック基板
５１ 基板
５２ 配線導体（アノードリード）
５４ 配線導体（カソードリード）
５６ 本体
５７ 筐体
５７ａ 開口部
５８ 側壁部
６０ 分光光度計
１００ ＳＭＤ型ＬＥＤ
３０１ ｎ型ＧａＮ層
３０２ ｐ型ＧａＮ層
３０３ ｐ電極
３０４ ｎ電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光の波長を蛍光体で変換することによって所望の色調の光を発光する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近紫外光から青色光を放出する例えば窒化ガリウム系のＬＥＤ（発光ダイオード：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と、蛍光体と、を組み合わせた発光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなＬＥＤを用いた発光装置は、蛍光灯のように水銀を用いないため環境への負荷が少ないことや、長寿命であることなどの長所があることから、次世代固体照明光源として期待されている。
【０００３】
また、ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた発光装置として、ＬＥＤチップを封止する樹脂成形体の外面形状と合致する、蛍光体を含む透光性の蛍光カバーを樹脂成形体に被着した発光装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、このような照明装置であっても、照明用光源などの用途においては、発光強度が十分でなく、さらなる発光強度の向上が望まれていた。
【０００４】
また一方では、ＬＥＤを用いた発光装置の発光強度を向上させる方法として、ＬＥＤの樹脂成形体及び蛍光体層の表面を粗面とすることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法においては、アルミナ粒子を樹脂成形体に吹き付けて粗面を形成し、その粗面の上に蛍光体を含むシリコーン樹脂を充填し、さらにそのシリコーン樹脂からなる蛍光体層の表面にアルミナ粒子を吹き付けて粗面を形成していた。しかしながら、この方法では、蛍光体層の厚さを制御することが難しく、安定した発光色の発光装置を得ることは難しかった。また、このように微細な粗面では、発光装置の発光強度はほとんど向上しなかった。
【特許文献１】特開平５−１５２６０９号公報
【特許文献２】特開平１０−２００１６５号公報
【特許文献３】特開２００５−１９１１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、光源からの光によって励起された蛍光体からの光取り出し効率を向上させ、輝度を向上させた発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明にかかる発光装置は、
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、透光性材料で形成された透光部と、を有し、
前記透光部は、前記蛍光部の前記光源側の面に配置される。
【０００７】
本発明にかかる発光装置によれば、透光性材料からなる透光部が光源側の面に形成されることで、蛍光部の面における光源からの光の反射を低減させ、発光装置の輝度を向上させることができる。
【０００８】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることができる。
【０００９】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部の厚さは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることができる。
【００１０】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部は、前記蛍光部のマトリックス材料と同じ屈折率を有することができる。
【００１１】
本発明にかかる発光装置において、
前記蛍光部のマトリックス材料及び前記透光部の透光性材料は、シリコーン系エラストマーであることができる。
【００１２】
本発明にかかる発光装置において、
前記光源は、ＬＥＤチップであり、
前記ＬＥＤチップは、樹脂成形体によって封止され、
前記蛍光部は、前記透光部を前記樹脂成形体に密着もしくは接着して配置されることができる。
【００１３】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部は、前記樹脂成形体と同じ屈折率を有することができる。
【００１４】
本発明にかかる発光装置において、
前記ＬＥＤチップは、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に主発光ピーク波長を有することができる。
【００１５】
本発明にかかる発光装置において、
前記透光部は、前記光源側の面全体を覆うことができる。
【００１６】
本発明にかかる発光装置の製造方法は、
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有する発光装置の製造方法において、
前記蛍光部の面に透光性材料からなる透光部を形成する工程と、
前記透光部が形成された面を前記光源に対向して配置する工程と、
を有する。
【００１７】
本発明にかかる発光装置の製造方法によれば、透光部が形成された面を光源側に配置することで、蛍光部の表面における光源からの光の反射を低減させ、輝度が向上した発光装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、第１の実施形態である発光装置４０を模式的に示す縦断面図である。図２は、第２の実施形態である発光装置４２を模式的に示す縦断面図である。図３は、第３の実施形態である発光装置４４を模式的に示す縦断面図である。図４は、第４の実施形態である発光装置４６を模式的に示す縦断面図である。図５は、第５の実施形態である発光装置４８を模式的に示す縦断面図である。図６は、第６の実施形態である発光装置４９を模式的に示す縦断面図である。
【００２０】
本発明の実施形態にかかる発光装置は、光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、透光性材料で形成された透光部と、を有し、前記透光部は、前記蛍光部の前記光源側の面に配置される。
【００２１】
１．第１の実施形態
図１に示すように、第１の実施形態にかかる発光装置４０は、ＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０を覆う蛍光部２０と、透光性材料で形成された透光部３０と、を有する。ＬＥＤ１０は、光源としてのＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１を封止する樹脂成形体１４と、を有する。蛍光部２０は、ＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を含む。ＬＥＤチップ１１は、ベース部材１２のほぼ中央に設けられたステム１３上に載置されている。蛍光部２０は、樹脂成形体１４の外表面１６に密着して被せられたキャップ状の成形体２４として形成されている。樹脂成形体１４は、円板状のベース部材１２上に円柱状の胴部と略半球状の頂部（レンズ部）とからなり、外表面１６がいわゆる砲弾型である。樹脂成形体１４の材質としては、ＬＥＤチップ１１からの紫外線に対して安定な性質を有するシリコーン樹脂が好ましいが、透光性の樹脂例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。
【００２２】
蛍光部２０は、樹脂成形体１４の外側に被せられた高分子物質からなる砲弾型のキャップ状の成形体２４であり、全体に分散された蛍光体２２を含む。蛍光部２０は、樹脂成形体１４側、即ちＬＥＤチップ１１側の内表面である第１の面２６と、外表面である第２の面２８と、を有している。したがって、蛍光部２０は、第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置される。
【００２３】
蛍光部２０のマトリックス材料としては、紫外線を含む発光に対して安定な性質を有するシリコーン系エラストマーまたはシリコーン系樹脂を用いることが好ましい。透光性の高分子物質としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂、環状オレフィン樹脂、シリコーンゴムなどのシリコーン系エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどを用いることもできる。
【００２４】
透光部３０は、蛍光部２０のＬＥＤチップ１１側の第１の面２６に形成される。透光部３０は、第１の面２６全体を覆うように形成されることが生産性から好ましいが、ＬＥＤチップ１１の発光を効率よく受光できる範囲例えば発光方向前方に部分的に形成してもよい。透光部３０は樹脂成形体１４の外表面１６に密着し、蛍光部２０は透光部３０を挟んで樹脂成形体１４を覆うように配置される。このように、透光部３０が第１の面２６に形成されることで、第１の面２６においてＬＥＤチップ１１からの光が反射することを低減させ、発光装置４０の輝度を向上させることができる。特に、透光部３０の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。透光部３０の厚さが０．１ｍｍ以上になると発光装置４０の輝度が向上し、透光部３０の厚さが１．０ｍｍを超えると輝度向上効果に対して透光性材料のコスト増が大きくなるため、透光部３０の厚さは１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
透光部３０の透光性材料は、ＬＥＤチップ１１の発光を効率よく透過する透明な材料であって、例えば、蛍光部２０のマトリックス材料として例示した透光性の高分子物質の中から適宜選択することができ、蛍光体を含まない。透光部３０は、蛍光部のマトリックス材料と同じ屈折率を有することが好ましく、したがって、蛍光部２０のマトリックス材料と同じ材料を選択することができ、蛍光部２０のマトリックス材料及び透光部の透光性材料は、シリコーン系エラストマーであることが好ましい。また、透光部３０は、樹脂成形体１４と同じ屈折率を有することが好ましい。
【００２６】
ＬＥＤチップ１１は、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に主発光ピーク波長を有するＬＥＤチップが好ましく用いられる。このような主発光ピークのＬＥＤチップを用いることで高出力の発光装置４０が得られる。ＬＥＤチップ１１としては公知のＬＥＤを使用することができる。例えば、ＧａＮ系ＬＥＤ、ＳｉＣＬＥＤ、ＩＩ−ＶＩ族ＬＥＤ等を用いることができる。ＬＥＤチップ１１として例えばＧａＮ系ＬＥＤを用いる場合、所望の主発光ピークの発光波長を得るために、Ｉｎ（インジウム）やＡｌ（アルミニウム）で調整してＡｌＩｎＧａＮ系ＬＥＤとしてもよい。
【００２７】
ＬＥＤチップ１１から出射された光は、透光部３０が形成された第１の面２６から蛍光部２０へ入射し、蛍光体２２により吸収され、蛍光体２２が励起される。蛍光体２２が励起されると、その性質に応じて所定の分光スペクトル分布を有する蛍光を発光し、可視光、例えば白色光が第２の面２８側から出力される。このように、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に主発光ピーク波長を有する発光を利用して蛍光体を励起することにより、通常の可視光発光ダイオードでは得られないような色（分光スペクトル分布）を得ることが可能となる。蛍光体２２としては、無機蛍光体、顔料、有機蛍光染料、擬似顔料などが挙げられ、例えば、発光色が青色の（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ａｇ、ＣａＳ：Ｂｉなど、発光色が緑色のＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、Ｚｎ２Ｓｉ（Ｇｅ）Ｏ４：Ｅｕ２＋など、発光色が赤色のＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ、ＬｉＥｕＷ２Ｏ８、ＢａＯ・Ｇｄ２Ｏ３・Ｔａ２Ｏ５：Ｍｎ、Ｋ５Ｅｕ２．５（ＷＯ４）６．２５など、発光色が黄色のＹＡＧ、Ｓｒ（Ｂａ）ＳｉＯ４、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋などを好適に用いることができる。これらの蛍光体を単一種類でも良いし、あるいは２種類以上の蛍光体を混合して用いても良く、より所望する色に近い発色が得られるように調整することができる。
【００２８】
第１の実施形態において、透光部３０は、樹脂成形体１４の外表面１６に単に密着させただけであったが、透光性を有する接着剤によって接着してもよいし、あるいは外表面１６に密着させずに多少離間配置して空気層が形成されてもよい。また、透光部３０は、ＬＥＤチップ１１からの光を受光する領域の一部、例えば、ＬＥＤチップ１１は指光性が高いので、半球状の頂部領域のみに透光部３０を形成してもよい。
【００２９】
発光装置４０の製造方法は、蛍光部２０の第1の面２６に、透光性材料からなる透光部３０を形成する工程と、透光部３０が形成された第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置する工程と、を有する。具体的には、まず、ＬＥＤ１０とは別体の蛍光部２０の成形体２４を成形する。蛍光部２０の第２の面２８のキャビティを有する金型に、蛍光体２２が全体に分散された透光性材料例えばシリコーン系エラストマーを配置し、樹脂成形体１４の外表面１６の形状を有するコア型を用いてプレス成形することで成形体２４が得られる。このようにして成形された成形体２４の第１の面２６に透光性材料例えば液状のシリコーン系エラストマーを流し込み、あるいは吹き付けなどで塗布し、加熱処理してシリコーン系エラストマーを硬化させ、所望の厚さを有する透光部３０を形成する。そして、成形体２４を透光部３０がＬＥＤ１０の樹脂成形体１４に密着するようにＬＥＤ１０に被せて、発光装置４０を製造する。
【００３０】
２．第２の実施形態
図２に示すように、第２の実施形態にかかる発光装置４２は、光源としてのＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１を封止する樹脂成形体１４ａ、１４ｂと、ＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を含む蛍光部２０と、透光性材料で形成された透光部３０と、を有している。蛍光部２０は、透光部３０が形成された第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置され、透光部３０と樹脂成形体１４ａとは密着して配置されている。
【００３１】
蛍光部２０は、円柱状の樹脂成形体１４ａと略半球状の樹脂成形体１４ｂとの間に挟まれた薄い円板状の成形体２４であり、透光部３０の形成された第１の面２６が樹脂成形体１４ａの上面１８に接着され、第１の面２６に対向する第２の面２８が樹脂成形体１４ｂの下面１９に接着されている。樹脂成形体１４ａ、１４ｂ、蛍光部２０のマトリックス材料、蛍光体２２、ＬＥＤチップ１１の材質は、第１の実施形態で例示したものを適宜用いることができる。透光部３０の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが輝度向上及び低コストのために好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
【００３２】
なお、第１、第２の実施形態におけるＬＥＤ１０は、砲弾型の樹脂成形体で外形を形成されたいわゆるモールドタイプのＬＥＤであったが、例えば、いわゆるステムタイプのＬＥＤのように、樹脂成形体１４の円柱状部分や樹脂成形体１４ａの外周を覆う金属製の筒（ステム）が形成されたものを用いてもよい。また、樹脂成形体の半球体状の頂部がなくてもよく、その場合には、筒（ステム）の上面まで樹脂成形体１４が封入されていればよい。蛍光部２０及び透光部３０は、筒（ステム）に覆われていない樹脂成形体１４の平坦な外表面１６だけに形成されてもよい。
【００３３】
発光装置４２の製造方法は、第１の実施形態と基本的には同じであり、蛍光部２０の第1の面２６に、透光性材料からなる透光部３０を形成する工程と、第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置する工程と、を有する。具体的には、まず、蛍光部２０の第２の面２８のキャビティを有する金型に、蛍光体２２を含む透光性材料例えばシリコーン系エラストマーを配置し、コア型を用いてプレス成形することで薄い板状の成形体が得られる。この薄い板状の成形体を樹脂成形体１４ａと同じ直径の円板に切り出し、第１の面２６に透光性材料例えば液状のシリコーン系エラストマーを流し込み、あるいは吹き付けなどで塗布し、加熱処理してシリコーン系エラストマーを硬化させ、所望の厚さを有する透光部３０を形成する。次に、ＬＥＤ１０の円柱状の樹脂成形体１４ａの上面１８に透光部３０を載せて接着する。さらに、成形体２４の第２の面２８の上に、予め成形しておいた略半球状の樹脂成形体１４ｂ（レンズ部）を接着して、発光装置４２を製造する。
【００３４】
３．第３の実施形態
図３に示すように、第３の実施形態にかかる発光装置４４は、第１、第２の実施形態がいわゆる砲弾型のＬＥＤであるのに対して、ＬＥＤチップ１１を実装するパッケージが小型化、薄型化されたＳＭＤ型（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ：表面実装型）ＬＥＤ１００である点で異なる。ＳＭＤ型ＬＥＤ１００は、セラミック製の基板５０上にタングステン（Ｗ）等によってパターン形成された配線導体（アノードリード）５２及び配線導体（カソードリード）５４と、基板５０と一体的に成形された例えば無機材料の焼結体からなる本体５６と、を有する。本体５６は、略円筒状であり、横断面円形の内壁はＬＥＤチップ１１の光が放射する方向に拡径された形状を有する側壁部５８に形成されている。ＬＥＤチップ１１は、本体５６の底部に露出した配線導体５２、５４にボンディングワイヤ１５によって電気的に接続され、本体５６の側壁部５８内に充填された透光性樹脂の樹脂成形体１４によって封止されている。ＬＥＤチップ１１に対向する本体５６の上面には薄い円板状の蛍光部２０が透光部３０を樹脂成形体１４の外表面１６に密着して配置されている。
【００３５】
蛍光部２０は、ＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を全体に分散されて含み、第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置される。蛍光部２０は、第1の面２６に透光部３０が形成されている。透光部３０は、第１の面２６の全体を覆うように透光性材料で薄い膜状に形成されている。したがって、蛍光部２０は、第１の面２６に形成された透光部３０が樹脂成形体１４の外表面１６に密着もしくは接着して配置される。なお、樹脂成形体１４、蛍光部２０のマトリックス材料、蛍光体２２、ＬＥＤチップ１１の材質は、第１の実施形態で例示したものを適宜用いることができる。また、透光部３０は、ＬＥＤチップ１１からの光を受光する領域の一部、例えば、本体５６の上端を除く樹脂成形体１４の外表面１６の領域のみに透光部３０を形成してもよい。透光部３０の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが輝度向上及び低コストのために好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
【００３６】
発光装置４４の製造方法は、第２の実施形態と同様にして薄い円板状の蛍光部２０の第1の面２６に、透光性材料からなる透光部３０を形成する工程と、透光部３０が形成された第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置する工程と、を有する。
【００３７】
４．第４の実施形態
図４に示すように、第４の実施形態にかかる発光装置４６は、樹脂成形体１４の外表面１６と透光部３０との間に形成された空気層３８を除けば、第３の実施形態と基本的に同じ構成である。また、透光部３０を樹脂成形体１４の外表面１６と離間配置するために、本体５８の周囲に側壁部５８よりも高い外周壁５９が形成され、外周壁５９の上端に透光部３０の周縁部が接着されている。
【００３８】
５．第５の実施形態
図５に示すように、第５の実施形態にかかる発光装置４８は、上下に分割された樹脂成形体１４ａ，１４ｂの間に蛍光部２０及び透光部３０が形成されている点が第２の実施形態と同様であり、その他は、第３の実施形態と基本的に同様である。第５の実施形態にかかる発光装置４８の製造方法は、基本的に第２の実施形態と同様であり、まず、ＬＥＤチップ１１を樹脂成形体１４ａで封止し、樹脂成形体１４ａの平坦な表面１６上に別途成形した透光部３０が密着するように蛍光部２０を配置させ、さらに蛍光部２０の第２の面２８の上に樹脂成形体１４ｂを流し込んで封止することで製造される。
【００３９】
６.第６の実施形態
図６に示すように、第６の実施形態にかかる発光装置４９は、筐体５７の底部に配置された基板５１上にモノシリックに直列接続された複数のＬＥＤチップ１１と、これら複数のＬＥＤチップ１１を封止する樹脂成形体１４と、樹脂成形体１４の外表面１６を覆うシート状の成形体２４からなる蛍光部２０と、透光性材料で形成された透光部３０と、を含む。蛍光部２０は、複数のＬＥＤチップ１１の光により励起されて発光する蛍光体２２を含む。ＬＥＤチップ１１は、基板５１上に例えばｎ型ＧａＮ層３０１、ｐ型ＧａＮ層３０２、ｐ電極３０３、ｎ電極３０４を有している。隣り合うＬＥＤチップ１１は、ｐ電極３０３とｎ電極３０４とをエアブリッジ配線１７で接続されている。このように複数のＬＥＤチップ１１をモノリシックに形成して互いに直列接続することで、各ＬＥＤチップ１１に流れる電流は同一となり、バンドギャップエネルギーに高低が生じてもフラットな発光スペクトルが得られる。
【００４０】
筐体５７の内部は、樹脂成形体１４によって封止され、複数のＬＥＤ１１は樹脂成形体１４中にある。透光部３０は、蛍光部２０の第1の面２６全体を覆うように薄い透光性材料の層として形成され、透光部３０が形成された第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置される。したがって、透光部３０は、筐体５７の開口部５７ａの内側全体、つまり光が放射される樹脂成形体１４の外表面１６に対応する領域に形成されている。蛍光部２０は、第１の面２６に形成された透光部３０が樹脂成形体１４の外表面１６に密着して配置されている。
【００４１】
ＬＥＤチップ１１から出射された光は、樹脂成形体１４及び透光部３０を透過して、第１の面２６から蛍光部２０へ入射し、蛍光体２２により吸収され、蛍光体２２が励起される。蛍光体２２が励起されると、その性質に応じて所定の分光スペクトル分布を有する蛍光を発光し、可視光、例えば白色光が第２の面２８側から出力される。
【００４２】
第６の実施形態においては、第１の実施形態と同様に透光部３０は樹脂成形体１４に密着させたが、第４の実施形態のように空気層３８を設けてもよい。なお、樹脂成形体１４、蛍光部２０のマトリックス材料、蛍光体２２、ＬＥＤチップ１１の材質は、第１の実施形態で例示したものを適宜用いることができる。透光部３０の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが輝度向上及び低コストのために好ましく、さらに好ましくは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
【００４３】
第１〜第６の実施形態においては、光源としてＬＥＤチップ１１が用いられたが、これに限らず、蛍光部によって波長変換でき、本発明の効果を奏する光源であれば、ＬＥＤ以外の光源、例えば電球（バルブ）、蛍光灯、冷陰極管、有機ＥＬ、無機ＥＬなどを用いてもよい。また、光源としても用いられるＬＥＤチップは、単数もしくは複数でもよい。蛍光部２０は、少なくともＬＥＤチップ１１からの光の放射を受ける領域に透光部３０を設ければよく、その透光部３０をＬＥＤチップ１１に対向させて配置すればよい。このように蛍光部２０及び透光部３０を配置することで、ＬＥＤチップ１１から放射された光は、透光部３０に入射されてから蛍光部２０を透過するため、透光部３０の効果によって高い輝度を有する発光装置となる。
【実施例１】
【００４４】
（試料の製作）
各実施例及び比較例で用いる蛍光部として、蛍光体を含む薄い円板状の成形体を試料１〜１０として製作した。
まず、試料１〜９は、表１に示すように、シリコーンゴム１ｇに対し、赤色蛍光体ＬｉＥｕ０．９６Ｓｍ０．０４Ｗ２Ｏ８と、緑色蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌと、青色蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋と、を適量混合した後、金型内で１０ＭＰａ、１３０℃、５分間プレス成形して表面が鏡面状の厚さ０．２５（ｍｍ）の成形体２４（蛍光部２０）を得た。
次に、得られた成形体２４の第１の面２６に未硬化の液状のシリコーンゴムを様々な厚さで塗布し、１３０℃、５分間加熱処理して、表２に示す厚さの透光部３０を形成した。
こうして透光部３０が形成された成形体２４を直径６ｍｍの薄い円板状に切り出し試料１〜９とした。透光部３０は、成形体２４の第１の面２６全体に形成されている。
なお、試料１０は、第１の面２６に透光部を形成せず、蛍光部２０単体とし、第１の面２６が鏡面状の比較例１である。
【００４５】
【表１】
【００４６】
（輝度の測定）
次に、図７に示すように、試料１〜１０の薄い円板状の成形体２４をＬＥＤ１０の樹脂成形体１４の外表面１６に密着させ、第３の実施形態のような発光装置４４ａを作成し、発光装置４４ａからの全ての発光を図示されていないが積分球及び光ファイバーを介して分光光度計６０に導き入れるように各装置を配置した。ＬＥＤ１０は、樹脂成形体１４の外周を金属（銅）製の筒（ステム）７０で囲ったステムタイプのＬＥＤであり、筒（ステム）７０内を樹脂成形体１４で封止されている。透光部３０は、樹脂成形体１４の平坦な外表面１６に密着した。発光装置４４ａを発光させて分光光度計６０で色度及び輝度（Ｃｄ／ｍ２）を測定し、その結果を表２及び図８に示した。相対輝度は、透光部が形成されていない試料１０（比較例１）の輝度を１００％とし、試料１０（比較例１）の輝度に対する試料１〜９の相対輝度（％）を示した。ＬＥＤ１０は、主発光ピーク波長３９５ｎｍのｅｐｉｔｅｘ社製ステムタイプＬＥＤ「Ｌ３９５−３０Ｔ５２（商品名）」を用いた。分光光度計６０は、大塚電子社製超高感度瞬間マルチ測光システム「ＭＣＰＤ−７０００（商品名）」を用いた。
【００４７】
【表２】
【００４８】
その結果、試料１０（比較例１）の輝度に対する試料１〜９の相対輝度は、１００％を超えた。図８に示すように、透光部３０の厚さが０．１ｍｍ以上で相対輝度が急激に向上し、透光部３０の厚さが０．２ｍｍ以上になると相対輝度が１５％以上向上した。したがって、透光部３０が形成されることで発光装置４４ａは輝度が向上し、特に透光部３０の厚さが０．１ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上の範囲で輝度が向上することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図２】第２の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図３】第３の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図４】第４の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図５】第５の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図６】第６の実施形態である発光装置を模式的に示す縦断面図である。
【図７】実施例１において発光装置の色度及び輝度を測定する方法を示す図である。
【図８】実施例１による透光部の厚さ（ｍｍ）−相対輝度（％）の分布を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ ＬＥＤ（発光ダイオード）
１１ ＬＥＤチップ
１２ ベース部材
１３ ステム
１４ 樹脂成形体
１５ ボンディングワイヤ
１６ 外表面
１７ エアブリッジ配線
２０ 蛍光部
２２ 蛍光体
２４ 成形体
２６ 第1の面
２８ 第２の面
３０ 透光部
３８ 空気層
４０ 発光装置（第１の実施形態）
４２ 発光装置（第２の実施形態）
４４ 発光装置（第３の実施形態）
４６ 発光装置（第４の実施形態）
４８ 発光装置（第５の実施形態）
４９ 発光装置（第６の実施形態）
５０ セラミック基板
５１ 基板
５２ 配線導体（アノードリード）
５４ 配線導体（カソードリード）
５６ 本体
５７ 筐体
５７ａ 開口部
５８ 側壁部
６０ 分光光度計
１００ ＳＭＤ型ＬＥＤ
３０１ ｎ型ＧａＮ層
３０２ ｐ型ＧａＮ層
３０３ ｐ電極
３０４ ｎ電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、透光性材料で形成された透光部と、を有し、
前記透光部は、前記蛍光部の前記光源側の面に配置された発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記透光部の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である発光装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記透光部の厚さは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である発光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記透光部は、前記蛍光部のマトリックス材料と同じ屈折率を有する発光装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記蛍光部のマトリックス材料及び前記透光部の透光性材料は、シリコーン系エラストマーである発光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記光源は、ＬＥＤチップであり、
前記ＬＥＤチップは、樹脂成形体によって封止され、
前記蛍光部は、前記透光部を前記樹脂成形体に密着もしくは接着して配置された発光装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記透光部は、前記樹脂成形体と同じ屈折率を有する発光装置。
【請求項８】
請求項６または７において、
前記ＬＥＤチップは、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に主発光ピーク波長を有する発光装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記透光部は、前記光源側の面全体を覆う発光装置。
【請求項１０】
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有する発光装置の製造方法において、
前記蛍光部の面に透光性材料からなる透光部を形成する工程と、
前記透光部が形成された面を前記光源に対向して配置する工程と、
を有する発光装置の製造方法。
【請求項１】
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、透光性材料で形成された透光部と、を有し、
前記透光部は、前記蛍光部の前記光源側の面に配置された発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記透光部の厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である発光装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記透光部の厚さは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である発光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記透光部は、前記蛍光部のマトリックス材料と同じ屈折率を有する発光装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記蛍光部のマトリックス材料及び前記透光部の透光性材料は、シリコーン系エラストマーである発光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記光源は、ＬＥＤチップであり、
前記ＬＥＤチップは、樹脂成形体によって封止され、
前記蛍光部は、前記透光部を前記樹脂成形体に密着もしくは接着して配置された発光装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記透光部は、前記樹脂成形体と同じ屈折率を有する発光装置。
【請求項８】
請求項６または７において、
前記ＬＥＤチップは、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に主発光ピーク波長を有する発光装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記透光部は、前記光源側の面全体を覆う発光装置。
【請求項１０】
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有する発光装置の製造方法において、
前記蛍光部の面に透光性材料からなる透光部を形成する工程と、
前記透光部が形成された面を前記光源に対向して配置する工程と、
を有する発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１０７４９（Ｐ２００８−１０７４９Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８１８０１（Ｐ２００６−１８１８０１）
【出願日】平成１８年６月３０日（２００６．６．３０）
【出願人】（５９５０１５８９０）株式会社ファインラバー研究所 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月３０日（２００６．６．３０）
【出願人】（５９５０１５８９０）株式会社ファインラバー研究所 (15)
【Ｆターム（参考）】
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