発光装置
【課題】 光出力を向上させることが可能な発光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 発光装置１であって、基板２と、基板２上に設けられた発光素子３と、基板２上に設けられた、発光素子３を取り囲むとともに、内部に複数の空隙部を有する多孔質枠体４と、多孔質枠体４で囲まれる領域に設けられた、多孔質枠体４の内周面および発光素子３を覆う被覆部材５ａおよび被覆部材５ａ内に含有された複数の透光性部材５ｂを有する封止部材５と、を備え、多孔質枠体４は内周面に複数の凹部４ｐが設けられており、透光性部材５ｂは凹部４ｐに嵌まっている。
【解決手段】 発光装置１であって、基板２と、基板２上に設けられた発光素子３と、基板２上に設けられた、発光素子３を取り囲むとともに、内部に複数の空隙部を有する多孔質枠体４と、多孔質枠体４で囲まれる領域に設けられた、多孔質枠体４の内周面および発光素子３を覆う被覆部材５ａおよび被覆部材５ａ内に含有された複数の透光性部材５ｂを有する封止部材５と、を備え、多孔質枠体４は内周面に複数の凹部４ｐが設けられており、透光性部材５ｂは凹部４ｐに嵌まっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を含む発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光素子を有する発光装置の開発が進められている。当該発光装置は、消費電力または製品寿命に関して注目されている。なお、発光装置として、発光素子から発せられる光を効率よく反射する多孔質枠体を用いた技術が開示されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多孔質の枠体を用いた発光装置は、多孔質枠体内に樹脂が漏れ広がることで、多孔質枠体で囲まれる領域に樹脂を充填することが難しく、ひいては発光素子の発する光が樹脂を介して多孔質枠体内にまで伝わり、多孔質枠体の内周面で光を効率よく反射することが難しくなる虞があった。
【０００５】
本発明は、光出力を向上させることが可能な発光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】
【０００６】
本発明の実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた発光素子と、前記基板上に設けられた、前記発光素子を取り囲むとともに、内部に複数の空隙部を有する多孔質枠体と、前記多孔質枠体で囲まれる領域に設けられた、前記多孔質枠体の内周面および前記発光素子を覆う被覆部材および前記被覆部材内に含有された複数の透光性部材を有する封止部材と、を備え、前記多孔質枠体は前記内周面に複数の凹部が設けられており、前記透光性部材は前記凹部に嵌まっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光出力を向上させることが可能な発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置の概観を示す断面斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光装置の断面図である。
【図３】図２に示す発光装置の一部Ａを拡大した拡大断面図である。
【図４】図３に示す発光装置の一部Ｂを拡大した拡大断面図である。
【図５】図３に示す発光装置の一部Ｃを拡大した拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る発光装置の透過平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る発光装置の一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。
【００１０】
＜発光装置の概略構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置１の概観斜視図であって、その一部を断面
視している。図２は、図１に示す発光装置の断面図である。図３は、図２に示す発光装置の一部Ａを拡大した拡大断面図である。図４は、多孔質枠体と封止部材との界面の一部Ｂを拡大した拡大断面図である。図５は、多孔質枠体内の一部Ｃを拡大した拡大断面図である。図６は、発光装置の透過平面図であって、波長変換部材、接着部材および封止部材を除いた状態を示している。
【００１１】
発光装置１は、基板２と、基板２上に設けられた発光素子３と、基板２上に設けられた、発光素子３を取り囲むとともに、内部に複数の空隙部４ｖを有する多孔質枠体４と、多孔質枠体４で囲まれる領域に設けられた、多孔質枠体４の内周面および発光素子３を覆う被覆部材５ａおよび被覆部材５ａ内に含有された複数の透光性部材５ｂを有する封止部材５と、を備えている。また、多孔質枠体４は、内周面に複数の凹部４ｐが設けられており、透光性部材５ｂは凹部４ｐに嵌まっている。
【００１２】
さらに、発光装置１は、多孔質枠体４上に支持されるとともに発光素子３と間を空けて設けられた波長変換部材６と、多孔質枠体４と波長変換部材６を接続する接着部材７とを備えている。なお、発光素子３は、例えば、発光ダイオードであって、半導体を用いたｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、外部に向かって光を放出する。
【００１３】
基板２は、絶縁性の基板であって、例えば、アルミナまたはムライト等のセラミック材料、ガラスセラミック材料、あるいは樹脂材料等から成る。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。また、基板２は、基板２の熱膨張を調整することが可能な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ができる。
【００１４】
基板２は、基板２の内外を電気的に導通する配線導体が形成されている。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。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、基板２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して、焼成することにより得られる。なお、配線導体の表面には、酸化防止のために、例えば、ニッケルまたは金等の鍍金層が形成されている。また、基板２が樹脂材料からなる場合は、シート状に加工した有機基板に対して鍍金処理等を施したり、リードフレームを金型に配置してトランスファ成形プロセスでモールド樹脂を金型に流し込むとともに加熱加圧し硬化したりすることで作製することができる。
【００１５】
また、基板２の上面には、基板２上方に効率良く光を反射させるために、配線導体および鍍金層と間を空けて、例えば、アルミニウム、銀、金、銅またはプラチナ等の金属反射層を形成する。
【００１６】
発光素子３は、基板２上に実装される。発光素子３は、基板２上に形成される配線導体の表面に被着する鍍金層上に、例えば、ろう材または半田を介して電気的に接続されたり、ワイヤボンディングによって電気的に接続されたりする。
【００１７】
発光素子３は、透光性基体と、透光性基体上に形成される光半導体層とを有している。透光性基体は、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、光半導体層を成長させることが可能なものであればよい。透光性基体に用いられる材料としては、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、セレン化亜鉛、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を用いることができる。なお、透光性基体の厚みは、例えば５０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００１８】
光半導体層は、透光性基体上に形成される第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。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以下であって、発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であって、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３では、例えば３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発する素子を用いることができる。
【００１９】
多孔質枠体４は、基板２上の発光素子３を取り囲むように設けられている。また、多孔質枠体４は、平面視して内周面および外周面の形状が円形状であって、発光素子３が発光する光を上方向に反射させて外部に放出することができる。多孔質枠体４は平面視したときに、外径が例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であって、内径が例えば１ｍｍ以上２８ｍｍ以下に設定されている。なお、多孔質枠体４の屈折率は、例えば１．７以上１．９以下に設定されている。
【００２０】
また、多孔質枠体４は、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を所望の形状に形成して焼結された多孔質材料から構成されている。多孔質枠体４を多孔質材料から構成することで、多孔質枠体４は、発光素子３から発せられる光を空隙部４ｖとの界面で反射させながら多孔質材料の内部まで入射させず、多孔質材料の表面で反射させることができ、さらに、多孔質材料の内部に多数の空隙部４ｖが形成されることによって多孔質枠体４の熱伝導率が低下するとともに熱吸収が抑制されることにより、熱エネルギーによる反射率の低下や、機械的な強度劣化が抑制される。
【００２１】
また、多孔質枠体４で囲まれる領域は、下部から上部に向かって幅広に傾斜するとともに、多孔質枠体４の上端内側には段差４ｃが設けられている。なお、多孔質枠体４の内壁面の傾斜角度は、基板２の上面に対して例えば５５度以上７０度以下の角度に設定されている。
【００２２】
多孔質枠体４の段差４ｃは、波長変換部材６を支持する機能を有している。段差４ｃは、多孔質枠体４の上部の一部を内側に向けて切欠いたものであって、多孔質枠体４の内周面を一周するように連続して設けられており、波長変換部材６の端部を支持することができる。
【００２３】
多孔質枠体４を多孔質材料から構成されているので、多孔質枠体４は内周面には、空隙部４ｖが内周面に現れることによって形成される複数の凹部４ｐが設けられ、内部には凹部４ｐと連続して形成される複数の空隙部４ｖが設けられている。封止部材５の透光性部材５ｂの一部は、凹部４ｐに嵌まり、凹部４ｐから多孔質枠体４内に進入する被覆部材５ａの量を低減することができる。そして、被覆部材５ａまたは透光性部材５ｂの一部が多孔質枠体４の内周面から多孔質枠体４の内部に進入している領域Ｆは、波長変換部材６の下面の高さ位置以下になるように設けられている。領域Ｆは、多孔質枠体４の内周面から多孔質枠体４の内部に向かって、断面視して例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。なお、凹部４ｐは、空隙部４ｖによる気孔直径が例えば０．１μｍ以上１００μｍ以下の大きさに形成されている。
【００２４】
被覆部材５ａは、多孔質枠体４で囲まれる領域に充填するようにして設けられている。被覆部材５ａは、発光素子３を封止するとともに、発光素子３の発する光を透過する材料からなる。被覆部材５ａ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の絶縁樹脂、透光性のガラスからなる。なお、被覆部材５ａの屈折率は、例えば
１．４以上１．６以下に設定されており、多孔質枠体４の屈折率よりも小さくなるように設定されている。
【００２５】
被覆部材５ａは、多孔質枠体４の内方に発光素子３を収容した状態で、多孔質枠体４で囲まれる領域であって、波長変換部材６が封止部材５によって多孔質枠体４に傾いて接合されないよう、段差４ｃの高さ位置よりも低い位置まで充填される。なお、被覆部材５ａ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の絶縁樹脂、透光性のガラスが用いられる。なお、被覆部材５ａの熱伝導率は、例えば、０．１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００２６】
透光性部材５ｂは、球状や多面体状であって、多孔質枠体４の内周面に形成された凹部４ｐに全部または一部が嵌まることが可能な大きさに設定されている。また、透光性部材５ｂは、発光素子３の発した光が透過する透光性材料からなる。透光性部材５ｂは、直径が例えば０．１μｍ以上１００μｍの以下の大きさであって、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、透光性のガラスからなる。なお、透光性部材５ｂの屈折率は、例えば１．４以上１．６以下に設定されており、被覆部材５ａの屈折率よりも同等以上となるように設定されている。
【００２７】
領域Ｆは、透光性部材５ｂが含有された被覆部材５ａを多孔質枠体４で囲まれる領域に充填した後、所定の時間を保持するとともに加熱して硬化することにより、凹部４ｐと透光性部材５ｂとの隙間や、透光性部材５ｂで塞がれていない孔部から、領域Ｆまで充填された被覆部材５ａを加熱して硬化することで多孔質枠体４の内周面に形成することができる。
【００２８】
封止部材５は、被覆部材５ａの内部に複数の透光性部材５ｂが設けられているが、被覆部材５ａ内に例えば質量パーセント濃度として１０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下の透光性部材５ｂが充填されている。なお、例えばＪＩＳ Ｋ７１１２で測定した被覆部材５ａの密
度をＸ、ＪＩＳ Ｒ１６２０で測定した透光性部材５ｂの粒子密度をＹ、ＪＩＳ Ｋ７１１２で測定した、透光性部材５ｂを被覆部材５ａに充填した封止部材５の密度をＺとする場合、透光性部材５ｂの質量パーセント濃度は、（１／Ｚ−１／Ｘ）／（１／Ｙ−１／Ｘ）×１００で計算することができる。ただし、Ｘ≠Ｙ、１／Ｚ＜１／Ｙである。
【００２９】
また、多孔質枠体４の表面に透光性部材５ｂを嵌めることで、多孔質枠体４内に気孔からなる空隙部４ｖを形成することができる。そして、領域Ｆよりも外側には気孔のままの個所を多く残すことができ、その個所を複数の空隙部４ｖとすることができる。即ち、多孔質枠体４で囲まれる領域に充填された封止部材５が多孔質枠体４内に充填されず、発光素子３からの光が封止部材５を介して多孔質枠体４内に入射することが抑制されることから、発光素子３からの光は封止部材５を介して多孔質枠体４内で吸収されにくく、領域Ｆで効率よく反射することができる。
【００３０】
空隙部４ｖは、気孔率を１０％以上５０％以下にすることが好ましい。多孔質枠体４の気孔率を１０％以上にすることにより、発光素子３からの光が隣接する多孔質材料の焼結部を介して多孔質枠体４内に透過し難くできるとともに、多孔質材料に入射した光を空隙部４ｖとの界面で反射し易くすることができるため、多孔質枠体４の内部を透過する発光素子３からの光や、多孔質枠体４から発光装置１の外部へ透過する発光素子３からの光を少なくすることができる。また、多孔質枠体４の気効率を５０％以下にすることにより、被覆部材５ａが容易に多孔質枠体４の内部に浸透するのを抑制することができる。
【００３１】
また、空隙部４ｖは、中央細孔径を０．１μｍ以上１μｍ以下にすることが好ましい。空隙部４ｖの中央細孔径を０．１μｍ以上にすることにより、発光素子３からの光が隣接
する多孔質材料の焼結部を介して多孔質枠体４内に透過し難くできるとともに、多孔質材料に入射した光を空隙部４ｖとの界面で反射し易くすることができるため、多孔質枠体４の内部を透過する発光素子３からの光や、多孔質枠体４から発光装置１の外部へ透過する発光素子３からの光を少なくすることができる。また、空隙部４ｖの中央細孔径を１μｍ以下にすることにより、空隙部４ｖを介して被覆部材５ａが容易に多孔質枠体４の内部に浸透するのを抑制することができる。なお、気孔率および中央細孔径は、マイクロメリティクス社製ポアサイザー９３１０型を使用した水銀圧入法による細孔分布測定にて測定することができる。
【００３２】
波長変換部材６は、発光素子３の発する光の波長を変換する機能を有している。波長変換部材６は、発光素子３から発せられる光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体８が励起されて、光を発するものである。
【００３３】
波長変換部材６は、例えば、フッ素樹脂、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、透光性のガラスからなり、その絶縁樹脂、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。波長変換部材６として透光性ガラスが用いられる場合には、発光装置１の気密性を向上させることができる。
【００３４】
また、蛍光体８は、波長変換部材６中に均一に分散する。なお、波長変換部材６の熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。波長変換部材６の熱膨張率は、例えば０．８×１０−５／Ｋ以上８×１０−５／Ｋ以下に設定されている。波長変換部材６の屈折率は、例えば、１．３以上１．６以下に設定されている。例えば、波長変換部材６の材料の組成比を調整することで、波長変換部材６の屈折率を調整することができる。
【００３５】
波長変換部材６は、多孔質枠体４上に支持されるとともに、発光素子３と間を空けて設けられている。また、波長変換部材６の端部は、多孔質枠体４の段差４ｃが設けられている箇所と当接するようにして取り囲まれている。
【００３６】
また、波長変換部材６の全体の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されており、且つ厚みが一定に設定されている。ここで、厚みが一定とは、厚みの誤差が０．５μｍ以下のものを含む。波長変換部材６の厚みを一定にすることにより、波長変換部材６内で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６における輝度ムラを抑制することができる。
【００３７】
多孔質枠体４の段差４ｃ上の表面に、波長変換部材６の端部が接着部材７を介して固定されている。接着部材７は、波長変換部材６を多孔質枠体４に固着するものである。接着部材７は、波長変換部材６の端部上から多孔質枠体４の段差４ｃ個所にかけて設けられている。接着部材７は、段差４ｃと波長変換部材６との隙間や、波長変換部材６の上面外周部に配置されることから、多孔質枠体４と接する面積が小さくなるため、多孔質枠体４内に進入しにくい。
【００３８】
また、接着部材７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の絶縁樹脂、透光性のガラスが用いられる。なお、接着部材７の熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。接着部材７の熱膨張率は、例えば０．８×１０−５／Ｋ以上８×１０−５／Ｋ以下に設定されている。
【００３９】
また、接着部材７の熱伝導率は、波長変換部材６の熱伝導率よりも大きく設定した場合は、波長変換部材６から多孔質枠体４に伝わる熱を接着部材７を介して伝達しやすくすることができる。波長変換部材６には、発光素子３が発する光を蛍光体８によって波長変換する際の変換損失に起因した熱が発生し、この熱によって波長変換部材６の温度が上昇する。
【００４０】
接着部材７は、平面視して波長変換部材６の端部の外周に沿って連続して形成されている。そして、接着部材７は、断面視して、波長変換部材６の側面の上部から多孔質枠体４の段差４ｃ上にかけて被着することで、接着部材７が被着する面積を大きくし、接着部材７を介して波長変換部材６と多孔質枠体４とを強固に接続することができる。その結果、波長変換部材６と多孔質枠体４の接続強度を向上させることができ、波長変換部材６の撓みが抑制される。そして、発光素子３と波長変換部材６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。
【００４１】
また、接着部材７は、波長変換部材６の側面から波長変換部材６の上面にかけて設けられている。そして、接着部材７は、波長変換部材６の側面の上端を被覆している。さらに、波長変換部材６の上面に被着している接着部材７は、上方に突出して膨らむ樹脂だまりを設け、周囲よりも厚みを大きくすることで、波長変換部材６と接着部材７との熱膨張差に起因にして生じる応力が接着部材７による樹脂だまりで吸収、緩和されるとともに、波長変換部材６の上面に被着している接着部材７による樹脂だまりによって接着部材７の表面積が増加することにより、波長変換部材６から接着部材７の表面を介して発光装置１の外部に取り出される光が増加し、発光装置１の光出力を向上させることができる。
【００４２】
また、多孔質枠体４は、基板２に対して、接合部材９を介して接続されている。接合部材９は、多孔質枠体４を基板２に接続するためのものであって、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、透光性のガラスからなる。接合部材９は、多孔質枠体４が配置される基板２上に配置することで、多孔質枠体４と基板２とを接続することができる。
【００４３】
本実施形態に係る発光装置１は、多孔質枠体４の凹部４ｐに透光性部材５ｂが嵌まって設けられることで、多孔質枠体４内に被覆部材５ａの多くが漏れ出るのを抑制することができ、多孔質枠体４の内部に複数の空隙部４ｖを設けることができる。多孔質枠体４内に空隙部４ｖを設けることで、発光素子３からの光が被覆部材５ａを介して多孔質枠体４の内部まで到達しにくくすることができ、多孔質枠体４の内部で生じる光吸収損失を効果的に抑制することができる。また、発光素子３からの光は、多孔質枠体４の内周面で効率よく反射することができ、波長変換部材６にて蛍光体８によって波長変換される光を増加することにより、発光装置１の光出力を向上させることができる。
【００４４】
また、多孔質枠体４内に空隙部４ｖを設けることで、複数の空隙部４ｖが断熱構造として機能し、発光素子３の発光時に発する熱を多孔質枠体４に伝わりにくくすることができる。その結果、発光素子３の発する熱は、封止部材５から多孔質枠体４の内部に伝導することが抑止され、多孔質枠体４の温度が上昇するのを抑制することができ、多孔質枠体４全体に伝わる熱エネルギーを小さくすることによって、多孔質枠体４の熱による特性変化に起因した反射率の低下、あるいは多孔質枠体４そのものの機械的強度の劣化を抑えることができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る発光装置１は、多孔質枠体４の内周面に形成された凹部４ｐが半球状であって、透光性部材５ｂが凹部４ｐの孔径よりも大きく設定されていることで、透光性部材５ｂが凹部４ｐに嵌まりやすくすることができる。そして、透光性部材５ｂと凹部４ｐとの間に大きな隙間が発生しにくくなり、被覆部材５ａがその隙間から多孔質枠
体４内に漏れでにくくすることができる。
【００４６】
また、多孔質枠体４の内周面に形成された凹部４ｐは、透光性部材５ｂの外形と異なる形状であってもよく、透光性部材５ｂの一部が凹部４ｐに嵌まることより、被覆部材５ａが多孔質枠体４内に漏れでにくくすることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る発光装置１は、凹部４ｐと透光性部材５ｂの間には、被覆部材５ａの一部が介在して設けられており、発光装置１の作動時において発生する発光素子３からの熱に起因して生じる応力により、透光性部材５ｂが凹部４ｐから外れるとともに多孔質枠体４と透光性部材５ｂとの間に隙間が形成され、その隙間にある空気層や侵入した水分が熱膨張することによって生じる、封止部材５の多孔質枠体４からの剥がれを抑止することができるという作用効果を奏する。
【００４８】
本実施形態に係る発光装置１は、透光性部材５ｂの屈折率が、被覆部材５ａの屈折率よりも大きいため、被覆部材５ａから透光性部材５ｂに入射した光は、被覆部材５ａと透光性部材５ｂとの界面で反射を繰り返しながら透光性部材５ｂから全方向へ放射される、所謂、拡散された光として透光性部材５ｂから被覆部材５ａに放射され、波長変換部材６を一様に照射することができるという作用効果を奏する。
【００４９】
さらに、本実施形態に係る発光装置１は、被覆部材５ａの屈折率が、多孔質枠体４の屈折率よりも小さいため、被覆部材５ａから多孔質枠体４の内周面に入射した光は、空隙部４ｖとの界面で反射を繰り返しながら、多孔質枠体４の内周面から内側に拡散された光として封止部材５ａに出射され、波長変換部材６を一様に照射することができるという作用効果を奏する。
【００５０】
なお、本発明は上述の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。
【００５１】
＜発光装置の製造方法＞
ここで、図１に示す発光装置１の製造方法を説明する。まず、基板２を準備する。基板２が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に、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。そして、混合物から複数のグリーンシートを作製する。
【００５２】
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、基板２となるセラミックグリーンシートに配線導体となるメタライズパターンおよび必要に応じて多孔質枠体４を接合するためのメタライズパターンをそれぞれ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した状態で焼成することで、基板２を準備することができる。
【００５３】
多孔質枠体４を準備する。多孔質枠体４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を準備する。そして、多孔質枠体４の型枠内に、セラミック材料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た混合物を充填して乾燥させた後に、焼成することで多孔質枠体４を準備することができる。
【００５４】
そして、基板２の上面の所定個所に発光素子３を実装する。さらに、多孔質枠体４が配置される基板２の上面に、例えばシリコーン樹脂から成る接合部材６を塗布する。そして
、多孔質枠体４を接合部材６が塗布された基板２の上面の所定個所に位置合わせして接続する。
【００５５】
そして、基板２上の多孔質枠体４の内周面によって囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂からなる被覆部材５ａ内に、透光性ガラスからなる透光性部材５ｂを含有した封止部材５を充填する。このとき、透光性部材５ｂが封止部材５内で沈降して多孔質枠体４の内周面に付着するとともに、透光性部材５ｂの一部または全部が凹部４ｐに嵌められることで、凹部４ｐを透光性部材５ｂで塞ぐことができ、多孔質枠体４の内周面から多孔質枠体４に被覆部材５ａが漏れ出るのを抑制することができる。
【００５６】
次に、波長変換部材６を準備する。波長変換部材６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、波長変換部材６は、未硬化の波長変換部材６を型枠に充填し、硬化して取り出すことによっても得ることができる。
【００５７】
そして、準備した波長変換部材６を多孔質枠体４の段差４ｃ上に位置合わせして、接着部材７としてのシリコーン樹脂を介して接着する。そして、例えば１５０℃以上であって、発光素子３を基板２に電気的に接続固定する半田が溶融しない２００℃以下の温度にシリコーン樹脂を熱して、シリコーン樹脂を硬化させる。このようにして、発光装置１を製造することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 発光装置
２ 基板
３ 発光素子
４ 多孔質枠体
４ｐ 凹部
４ｖ 空隙部
４ｃ 段差
５ 封止部材
５ａ 被覆部材
５ｂ 透光性部材
６ 波長変換部材
７ 接着部材
８ 蛍光体
９ 接合部材
Ｆ 領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を含む発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光素子を有する発光装置の開発が進められている。当該発光装置は、消費電力または製品寿命に関して注目されている。なお、発光装置として、発光素子から発せられる光を効率よく反射する多孔質枠体を用いた技術が開示されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多孔質の枠体を用いた発光装置は、多孔質枠体内に樹脂が漏れ広がることで、多孔質枠体で囲まれる領域に樹脂を充填することが難しく、ひいては発光素子の発する光が樹脂を介して多孔質枠体内にまで伝わり、多孔質枠体の内周面で光を効率よく反射することが難しくなる虞があった。
【０００５】
本発明は、光出力を向上させることが可能な発光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】
【０００６】
本発明の実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた発光素子と、前記基板上に設けられた、前記発光素子を取り囲むとともに、内部に複数の空隙部を有する多孔質枠体と、前記多孔質枠体で囲まれる領域に設けられた、前記多孔質枠体の内周面および前記発光素子を覆う被覆部材および前記被覆部材内に含有された複数の透光性部材を有する封止部材と、を備え、前記多孔質枠体は前記内周面に複数の凹部が設けられており、前記透光性部材は前記凹部に嵌まっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光出力を向上させることが可能な発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置の概観を示す断面斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光装置の断面図である。
【図３】図２に示す発光装置の一部Ａを拡大した拡大断面図である。
【図４】図３に示す発光装置の一部Ｂを拡大した拡大断面図である。
【図５】図３に示す発光装置の一部Ｃを拡大した拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る発光装置の透過平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る発光装置の一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。
【００１０】
＜発光装置の概略構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置１の概観斜視図であって、その一部を断面
視している。図２は、図１に示す発光装置の断面図である。図３は、図２に示す発光装置の一部Ａを拡大した拡大断面図である。図４は、多孔質枠体と封止部材との界面の一部Ｂを拡大した拡大断面図である。図５は、多孔質枠体内の一部Ｃを拡大した拡大断面図である。図６は、発光装置の透過平面図であって、波長変換部材、接着部材および封止部材を除いた状態を示している。
【００１１】
発光装置１は、基板２と、基板２上に設けられた発光素子３と、基板２上に設けられた、発光素子３を取り囲むとともに、内部に複数の空隙部４ｖを有する多孔質枠体４と、多孔質枠体４で囲まれる領域に設けられた、多孔質枠体４の内周面および発光素子３を覆う被覆部材５ａおよび被覆部材５ａ内に含有された複数の透光性部材５ｂを有する封止部材５と、を備えている。また、多孔質枠体４は、内周面に複数の凹部４ｐが設けられており、透光性部材５ｂは凹部４ｐに嵌まっている。
【００１２】
さらに、発光装置１は、多孔質枠体４上に支持されるとともに発光素子３と間を空けて設けられた波長変換部材６と、多孔質枠体４と波長変換部材６を接続する接着部材７とを備えている。なお、発光素子３は、例えば、発光ダイオードであって、半導体を用いたｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、外部に向かって光を放出する。
【００１３】
基板２は、絶縁性の基板であって、例えば、アルミナまたはムライト等のセラミック材料、ガラスセラミック材料、あるいは樹脂材料等から成る。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。また、基板２は、基板２の熱膨張を調整することが可能な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ができる。
【００１４】
基板２は、基板２の内外を電気的に導通する配線導体が形成されている。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。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、基板２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して、焼成することにより得られる。なお、配線導体の表面には、酸化防止のために、例えば、ニッケルまたは金等の鍍金層が形成されている。また、基板２が樹脂材料からなる場合は、シート状に加工した有機基板に対して鍍金処理等を施したり、リードフレームを金型に配置してトランスファ成形プロセスでモールド樹脂を金型に流し込むとともに加熱加圧し硬化したりすることで作製することができる。
【００１５】
また、基板２の上面には、基板２上方に効率良く光を反射させるために、配線導体および鍍金層と間を空けて、例えば、アルミニウム、銀、金、銅またはプラチナ等の金属反射層を形成する。
【００１６】
発光素子３は、基板２上に実装される。発光素子３は、基板２上に形成される配線導体の表面に被着する鍍金層上に、例えば、ろう材または半田を介して電気的に接続されたり、ワイヤボンディングによって電気的に接続されたりする。
【００１７】
発光素子３は、透光性基体と、透光性基体上に形成される光半導体層とを有している。透光性基体は、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、光半導体層を成長させることが可能なものであればよい。透光性基体に用いられる材料としては、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、セレン化亜鉛、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を用いることができる。なお、透光性基体の厚みは、例えば５０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００１８】
光半導体層は、透光性基体上に形成される第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。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以下であって、発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であって、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３では、例えば３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発する素子を用いることができる。
【００１９】
多孔質枠体４は、基板２上の発光素子３を取り囲むように設けられている。また、多孔質枠体４は、平面視して内周面および外周面の形状が円形状であって、発光素子３が発光する光を上方向に反射させて外部に放出することができる。多孔質枠体４は平面視したときに、外径が例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であって、内径が例えば１ｍｍ以上２８ｍｍ以下に設定されている。なお、多孔質枠体４の屈折率は、例えば１．７以上１．９以下に設定されている。
【００２０】
また、多孔質枠体４は、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を所望の形状に形成して焼結された多孔質材料から構成されている。多孔質枠体４を多孔質材料から構成することで、多孔質枠体４は、発光素子３から発せられる光を空隙部４ｖとの界面で反射させながら多孔質材料の内部まで入射させず、多孔質材料の表面で反射させることができ、さらに、多孔質材料の内部に多数の空隙部４ｖが形成されることによって多孔質枠体４の熱伝導率が低下するとともに熱吸収が抑制されることにより、熱エネルギーによる反射率の低下や、機械的な強度劣化が抑制される。
【００２１】
また、多孔質枠体４で囲まれる領域は、下部から上部に向かって幅広に傾斜するとともに、多孔質枠体４の上端内側には段差４ｃが設けられている。なお、多孔質枠体４の内壁面の傾斜角度は、基板２の上面に対して例えば５５度以上７０度以下の角度に設定されている。
【００２２】
多孔質枠体４の段差４ｃは、波長変換部材６を支持する機能を有している。段差４ｃは、多孔質枠体４の上部の一部を内側に向けて切欠いたものであって、多孔質枠体４の内周面を一周するように連続して設けられており、波長変換部材６の端部を支持することができる。
【００２３】
多孔質枠体４を多孔質材料から構成されているので、多孔質枠体４は内周面には、空隙部４ｖが内周面に現れることによって形成される複数の凹部４ｐが設けられ、内部には凹部４ｐと連続して形成される複数の空隙部４ｖが設けられている。封止部材５の透光性部材５ｂの一部は、凹部４ｐに嵌まり、凹部４ｐから多孔質枠体４内に進入する被覆部材５ａの量を低減することができる。そして、被覆部材５ａまたは透光性部材５ｂの一部が多孔質枠体４の内周面から多孔質枠体４の内部に進入している領域Ｆは、波長変換部材６の下面の高さ位置以下になるように設けられている。領域Ｆは、多孔質枠体４の内周面から多孔質枠体４の内部に向かって、断面視して例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。なお、凹部４ｐは、空隙部４ｖによる気孔直径が例えば０．１μｍ以上１００μｍ以下の大きさに形成されている。
【００２４】
被覆部材５ａは、多孔質枠体４で囲まれる領域に充填するようにして設けられている。被覆部材５ａは、発光素子３を封止するとともに、発光素子３の発する光を透過する材料からなる。被覆部材５ａ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の絶縁樹脂、透光性のガラスからなる。なお、被覆部材５ａの屈折率は、例えば
１．４以上１．６以下に設定されており、多孔質枠体４の屈折率よりも小さくなるように設定されている。
【００２５】
被覆部材５ａは、多孔質枠体４の内方に発光素子３を収容した状態で、多孔質枠体４で囲まれる領域であって、波長変換部材６が封止部材５によって多孔質枠体４に傾いて接合されないよう、段差４ｃの高さ位置よりも低い位置まで充填される。なお、被覆部材５ａ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の絶縁樹脂、透光性のガラスが用いられる。なお、被覆部材５ａの熱伝導率は、例えば、０．１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００２６】
透光性部材５ｂは、球状や多面体状であって、多孔質枠体４の内周面に形成された凹部４ｐに全部または一部が嵌まることが可能な大きさに設定されている。また、透光性部材５ｂは、発光素子３の発した光が透過する透光性材料からなる。透光性部材５ｂは、直径が例えば０．１μｍ以上１００μｍの以下の大きさであって、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、透光性のガラスからなる。なお、透光性部材５ｂの屈折率は、例えば１．４以上１．６以下に設定されており、被覆部材５ａの屈折率よりも同等以上となるように設定されている。
【００２７】
領域Ｆは、透光性部材５ｂが含有された被覆部材５ａを多孔質枠体４で囲まれる領域に充填した後、所定の時間を保持するとともに加熱して硬化することにより、凹部４ｐと透光性部材５ｂとの隙間や、透光性部材５ｂで塞がれていない孔部から、領域Ｆまで充填された被覆部材５ａを加熱して硬化することで多孔質枠体４の内周面に形成することができる。
【００２８】
封止部材５は、被覆部材５ａの内部に複数の透光性部材５ｂが設けられているが、被覆部材５ａ内に例えば質量パーセント濃度として１０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下の透光性部材５ｂが充填されている。なお、例えばＪＩＳ Ｋ７１１２で測定した被覆部材５ａの密
度をＸ、ＪＩＳ Ｒ１６２０で測定した透光性部材５ｂの粒子密度をＹ、ＪＩＳ Ｋ７１１２で測定した、透光性部材５ｂを被覆部材５ａに充填した封止部材５の密度をＺとする場合、透光性部材５ｂの質量パーセント濃度は、（１／Ｚ−１／Ｘ）／（１／Ｙ−１／Ｘ）×１００で計算することができる。ただし、Ｘ≠Ｙ、１／Ｚ＜１／Ｙである。
【００２９】
また、多孔質枠体４の表面に透光性部材５ｂを嵌めることで、多孔質枠体４内に気孔からなる空隙部４ｖを形成することができる。そして、領域Ｆよりも外側には気孔のままの個所を多く残すことができ、その個所を複数の空隙部４ｖとすることができる。即ち、多孔質枠体４で囲まれる領域に充填された封止部材５が多孔質枠体４内に充填されず、発光素子３からの光が封止部材５を介して多孔質枠体４内に入射することが抑制されることから、発光素子３からの光は封止部材５を介して多孔質枠体４内で吸収されにくく、領域Ｆで効率よく反射することができる。
【００３０】
空隙部４ｖは、気孔率を１０％以上５０％以下にすることが好ましい。多孔質枠体４の気孔率を１０％以上にすることにより、発光素子３からの光が隣接する多孔質材料の焼結部を介して多孔質枠体４内に透過し難くできるとともに、多孔質材料に入射した光を空隙部４ｖとの界面で反射し易くすることができるため、多孔質枠体４の内部を透過する発光素子３からの光や、多孔質枠体４から発光装置１の外部へ透過する発光素子３からの光を少なくすることができる。また、多孔質枠体４の気効率を５０％以下にすることにより、被覆部材５ａが容易に多孔質枠体４の内部に浸透するのを抑制することができる。
【００３１】
また、空隙部４ｖは、中央細孔径を０．１μｍ以上１μｍ以下にすることが好ましい。空隙部４ｖの中央細孔径を０．１μｍ以上にすることにより、発光素子３からの光が隣接
する多孔質材料の焼結部を介して多孔質枠体４内に透過し難くできるとともに、多孔質材料に入射した光を空隙部４ｖとの界面で反射し易くすることができるため、多孔質枠体４の内部を透過する発光素子３からの光や、多孔質枠体４から発光装置１の外部へ透過する発光素子３からの光を少なくすることができる。また、空隙部４ｖの中央細孔径を１μｍ以下にすることにより、空隙部４ｖを介して被覆部材５ａが容易に多孔質枠体４の内部に浸透するのを抑制することができる。なお、気孔率および中央細孔径は、マイクロメリティクス社製ポアサイザー９３１０型を使用した水銀圧入法による細孔分布測定にて測定することができる。
【００３２】
波長変換部材６は、発光素子３の発する光の波長を変換する機能を有している。波長変換部材６は、発光素子３から発せられる光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体８が励起されて、光を発するものである。
【００３３】
波長変換部材６は、例えば、フッ素樹脂、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、透光性のガラスからなり、その絶縁樹脂、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。波長変換部材６として透光性ガラスが用いられる場合には、発光装置１の気密性を向上させることができる。
【００３４】
また、蛍光体８は、波長変換部材６中に均一に分散する。なお、波長変換部材６の熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。波長変換部材６の熱膨張率は、例えば０．８×１０−５／Ｋ以上８×１０−５／Ｋ以下に設定されている。波長変換部材６の屈折率は、例えば、１．３以上１．６以下に設定されている。例えば、波長変換部材６の材料の組成比を調整することで、波長変換部材６の屈折率を調整することができる。
【００３５】
波長変換部材６は、多孔質枠体４上に支持されるとともに、発光素子３と間を空けて設けられている。また、波長変換部材６の端部は、多孔質枠体４の段差４ｃが設けられている箇所と当接するようにして取り囲まれている。
【００３６】
また、波長変換部材６の全体の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されており、且つ厚みが一定に設定されている。ここで、厚みが一定とは、厚みの誤差が０．５μｍ以下のものを含む。波長変換部材６の厚みを一定にすることにより、波長変換部材６内で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６における輝度ムラを抑制することができる。
【００３７】
多孔質枠体４の段差４ｃ上の表面に、波長変換部材６の端部が接着部材７を介して固定されている。接着部材７は、波長変換部材６を多孔質枠体４に固着するものである。接着部材７は、波長変換部材６の端部上から多孔質枠体４の段差４ｃ個所にかけて設けられている。接着部材７は、段差４ｃと波長変換部材６との隙間や、波長変換部材６の上面外周部に配置されることから、多孔質枠体４と接する面積が小さくなるため、多孔質枠体４内に進入しにくい。
【００３８】
また、接着部材７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の絶縁樹脂、透光性のガラスが用いられる。なお、接着部材７の熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。接着部材７の熱膨張率は、例えば０．８×１０−５／Ｋ以上８×１０−５／Ｋ以下に設定されている。
【００３９】
また、接着部材７の熱伝導率は、波長変換部材６の熱伝導率よりも大きく設定した場合は、波長変換部材６から多孔質枠体４に伝わる熱を接着部材７を介して伝達しやすくすることができる。波長変換部材６には、発光素子３が発する光を蛍光体８によって波長変換する際の変換損失に起因した熱が発生し、この熱によって波長変換部材６の温度が上昇する。
【００４０】
接着部材７は、平面視して波長変換部材６の端部の外周に沿って連続して形成されている。そして、接着部材７は、断面視して、波長変換部材６の側面の上部から多孔質枠体４の段差４ｃ上にかけて被着することで、接着部材７が被着する面積を大きくし、接着部材７を介して波長変換部材６と多孔質枠体４とを強固に接続することができる。その結果、波長変換部材６と多孔質枠体４の接続強度を向上させることができ、波長変換部材６の撓みが抑制される。そして、発光素子３と波長変換部材６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。
【００４１】
また、接着部材７は、波長変換部材６の側面から波長変換部材６の上面にかけて設けられている。そして、接着部材７は、波長変換部材６の側面の上端を被覆している。さらに、波長変換部材６の上面に被着している接着部材７は、上方に突出して膨らむ樹脂だまりを設け、周囲よりも厚みを大きくすることで、波長変換部材６と接着部材７との熱膨張差に起因にして生じる応力が接着部材７による樹脂だまりで吸収、緩和されるとともに、波長変換部材６の上面に被着している接着部材７による樹脂だまりによって接着部材７の表面積が増加することにより、波長変換部材６から接着部材７の表面を介して発光装置１の外部に取り出される光が増加し、発光装置１の光出力を向上させることができる。
【００４２】
また、多孔質枠体４は、基板２に対して、接合部材９を介して接続されている。接合部材９は、多孔質枠体４を基板２に接続するためのものであって、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、透光性のガラスからなる。接合部材９は、多孔質枠体４が配置される基板２上に配置することで、多孔質枠体４と基板２とを接続することができる。
【００４３】
本実施形態に係る発光装置１は、多孔質枠体４の凹部４ｐに透光性部材５ｂが嵌まって設けられることで、多孔質枠体４内に被覆部材５ａの多くが漏れ出るのを抑制することができ、多孔質枠体４の内部に複数の空隙部４ｖを設けることができる。多孔質枠体４内に空隙部４ｖを設けることで、発光素子３からの光が被覆部材５ａを介して多孔質枠体４の内部まで到達しにくくすることができ、多孔質枠体４の内部で生じる光吸収損失を効果的に抑制することができる。また、発光素子３からの光は、多孔質枠体４の内周面で効率よく反射することができ、波長変換部材６にて蛍光体８によって波長変換される光を増加することにより、発光装置１の光出力を向上させることができる。
【００４４】
また、多孔質枠体４内に空隙部４ｖを設けることで、複数の空隙部４ｖが断熱構造として機能し、発光素子３の発光時に発する熱を多孔質枠体４に伝わりにくくすることができる。その結果、発光素子３の発する熱は、封止部材５から多孔質枠体４の内部に伝導することが抑止され、多孔質枠体４の温度が上昇するのを抑制することができ、多孔質枠体４全体に伝わる熱エネルギーを小さくすることによって、多孔質枠体４の熱による特性変化に起因した反射率の低下、あるいは多孔質枠体４そのものの機械的強度の劣化を抑えることができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る発光装置１は、多孔質枠体４の内周面に形成された凹部４ｐが半球状であって、透光性部材５ｂが凹部４ｐの孔径よりも大きく設定されていることで、透光性部材５ｂが凹部４ｐに嵌まりやすくすることができる。そして、透光性部材５ｂと凹部４ｐとの間に大きな隙間が発生しにくくなり、被覆部材５ａがその隙間から多孔質枠
体４内に漏れでにくくすることができる。
【００４６】
また、多孔質枠体４の内周面に形成された凹部４ｐは、透光性部材５ｂの外形と異なる形状であってもよく、透光性部材５ｂの一部が凹部４ｐに嵌まることより、被覆部材５ａが多孔質枠体４内に漏れでにくくすることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る発光装置１は、凹部４ｐと透光性部材５ｂの間には、被覆部材５ａの一部が介在して設けられており、発光装置１の作動時において発生する発光素子３からの熱に起因して生じる応力により、透光性部材５ｂが凹部４ｐから外れるとともに多孔質枠体４と透光性部材５ｂとの間に隙間が形成され、その隙間にある空気層や侵入した水分が熱膨張することによって生じる、封止部材５の多孔質枠体４からの剥がれを抑止することができるという作用効果を奏する。
【００４８】
本実施形態に係る発光装置１は、透光性部材５ｂの屈折率が、被覆部材５ａの屈折率よりも大きいため、被覆部材５ａから透光性部材５ｂに入射した光は、被覆部材５ａと透光性部材５ｂとの界面で反射を繰り返しながら透光性部材５ｂから全方向へ放射される、所謂、拡散された光として透光性部材５ｂから被覆部材５ａに放射され、波長変換部材６を一様に照射することができるという作用効果を奏する。
【００４９】
さらに、本実施形態に係る発光装置１は、被覆部材５ａの屈折率が、多孔質枠体４の屈折率よりも小さいため、被覆部材５ａから多孔質枠体４の内周面に入射した光は、空隙部４ｖとの界面で反射を繰り返しながら、多孔質枠体４の内周面から内側に拡散された光として封止部材５ａに出射され、波長変換部材６を一様に照射することができるという作用効果を奏する。
【００５０】
なお、本発明は上述の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。
【００５１】
＜発光装置の製造方法＞
ここで、図１に示す発光装置１の製造方法を説明する。まず、基板２を準備する。基板２が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に、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。そして、混合物から複数のグリーンシートを作製する。
【００５２】
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、基板２となるセラミックグリーンシートに配線導体となるメタライズパターンおよび必要に応じて多孔質枠体４を接合するためのメタライズパターンをそれぞれ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した状態で焼成することで、基板２を準備することができる。
【００５３】
多孔質枠体４を準備する。多孔質枠体４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を準備する。そして、多孔質枠体４の型枠内に、セラミック材料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た混合物を充填して乾燥させた後に、焼成することで多孔質枠体４を準備することができる。
【００５４】
そして、基板２の上面の所定個所に発光素子３を実装する。さらに、多孔質枠体４が配置される基板２の上面に、例えばシリコーン樹脂から成る接合部材６を塗布する。そして
、多孔質枠体４を接合部材６が塗布された基板２の上面の所定個所に位置合わせして接続する。
【００５５】
そして、基板２上の多孔質枠体４の内周面によって囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂からなる被覆部材５ａ内に、透光性ガラスからなる透光性部材５ｂを含有した封止部材５を充填する。このとき、透光性部材５ｂが封止部材５内で沈降して多孔質枠体４の内周面に付着するとともに、透光性部材５ｂの一部または全部が凹部４ｐに嵌められることで、凹部４ｐを透光性部材５ｂで塞ぐことができ、多孔質枠体４の内周面から多孔質枠体４に被覆部材５ａが漏れ出るのを抑制することができる。
【００５６】
次に、波長変換部材６を準備する。波長変換部材６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、波長変換部材６は、未硬化の波長変換部材６を型枠に充填し、硬化して取り出すことによっても得ることができる。
【００５７】
そして、準備した波長変換部材６を多孔質枠体４の段差４ｃ上に位置合わせして、接着部材７としてのシリコーン樹脂を介して接着する。そして、例えば１５０℃以上であって、発光素子３を基板２に電気的に接続固定する半田が溶融しない２００℃以下の温度にシリコーン樹脂を熱して、シリコーン樹脂を硬化させる。このようにして、発光装置１を製造することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 発光装置
２ 基板
３ 発光素子
４ 多孔質枠体
４ｐ 凹部
４ｖ 空隙部
４ｃ 段差
５ 封止部材
５ａ 被覆部材
５ｂ 透光性部材
６ 波長変換部材
７ 接着部材
８ 蛍光体
９ 接合部材
Ｆ 領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた発光素子と、
前記基板上に設けられた、前記発光素子を取り囲むとともに、内部に複数の空隙部を有する多孔質枠体と、
前記多孔質枠体で囲まれる領域に設けられた、前記多孔質枠体の内周面および前記発光素子を覆う被覆部材および前記被覆部材内に含有された複数の透光性部材を有する封止部材と、を備え、
前記多孔質枠体は前記内周面に複数の凹部が設けられており、前記透光性部材は前記凹部に嵌まっていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記凹部は半球状であって、前記透光性部材は球状であるとともに、
前記透光性部材の直径は、前記凹部の孔径よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光装置であって、
前記凹部と前記透光性部材との間には、前記被覆部材の一部が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光装置であって、
前記透光性部材の屈折率は、前記被覆部材の屈折率よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光装置であって、
前記被覆部材の屈折率は、前記多孔質枠体の屈折率よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた発光素子と、
前記基板上に設けられた、前記発光素子を取り囲むとともに、内部に複数の空隙部を有する多孔質枠体と、
前記多孔質枠体で囲まれる領域に設けられた、前記多孔質枠体の内周面および前記発光素子を覆う被覆部材および前記被覆部材内に含有された複数の透光性部材を有する封止部材と、を備え、
前記多孔質枠体は前記内周面に複数の凹部が設けられており、前記透光性部材は前記凹部に嵌まっていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記凹部は半球状であって、前記透光性部材は球状であるとともに、
前記透光性部材の直径は、前記凹部の孔径よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光装置であって、
前記凹部と前記透光性部材との間には、前記被覆部材の一部が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光装置であって、
前記透光性部材の屈折率は、前記被覆部材の屈折率よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光装置であって、
前記被覆部材の屈折率は、前記多孔質枠体の屈折率よりも大きいことを特徴とする発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１１０２９７（Ｐ２０１３−１１０２９７Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４８８４（Ｐ２０１１−２５４８８４）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【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６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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