JP2008010748A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【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、を有する。本発明にかかる発光装置４０の製造方法は、蛍光部２０の第1の面２４に、凹凸部３０を形成する工程と、第1の面２４をＬＥＤチップ１１に対向して配置する工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

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。
特開平５−１５２６０９号公報 特開平１０−２００１６５号公報 特開２００５−１９１１９７号公報

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。

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、を有し、
前記蛍光部は、前記光源側の面に凹凸部を有し、
前記凹凸部は、凹部または凸部が０．０５ｍｍ以上のピッチで形成される。

本発明にかかる発光装置によれば、凹凸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。特に、凹部または凸部が０．０５ｍｍ以上の比較的大きなピッチで形成されることによって、発光装置の輝度を向上させることができる。

本発明にかかる発光装置において、
前記凹凸部は、前記凹部に空気層を有し、
前記凹凸部は、前記凹部または前記凸部が０．１５ｍｍ〜１．３０ｍｍのピッチで形成されることができる。

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、前記凹部を前記樹脂成形体に非接触状態で配置されることができる。

本発明にかかる発光装置において、
前記凹凸部は、前記凹部に透明材料が充填された透光部を有し、
前記凹凸部は、前記凹部または前記凸部が０．０５ｍｍ〜１．５０ｍｍのピッチで形成されることができる。

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。

本発明にかかる発光装置において、
前記透光部は、前記蛍光部材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。

本発明にかかる発光装置において、
前記透光部は、前記凹凸部を覆うことができる。

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。

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。

本発明にかかる発光装置は、
ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する樹脂成形体と、該ＬＥＤチップの光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有し、
前記蛍光部は、凹凸部が形成された面を前記ＬＥＤチップに対向して配置され、
前記凹凸部の凹部と前記樹脂成形体との間には空気層が形成される。

本発明にかかる発光装置によれば、凹凸部がＬＥＤチップ側の面をＬＥＤチップに対向して形成されることで、蛍光部の表面におけるＬＥＤチップ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。

本発明にかかる発光装置は、
ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する樹脂成形体と、該ＬＥＤチップの光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有し、
前記蛍光部は、凹凸部が形成された面を前記ＬＥＤチップに対向して配置され、
前記凹凸部は、前記凹部に透明材料が充填された透光部を有する。

本発明にかかる発光装置によれば、凹凸部がＬＥＤチップ側の面に形成されることで、蛍光部の表面におけるＬＥＤチップ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。特に、凹部に透光部を設けたことで、発光装置の輝度を向上させることができる。

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、
前記蛍光部の面に凹凸部を形成する工程と、
前記面を前記光源に対向して配置する工程と、
を有する。

本発明にかかる発光装置の製造方法によれば、凹凸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。特に、蛍光部にあらかじめ所望の凹凸部を形成することができるので、安定した色調の発光色を得ることができる。

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。

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。

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、を有し、前記蛍光部は、前記光源側の面に凹凸部を有し、前記凹凸部は、前記凹部または前記凸部が０．０５ｍｍ以上のピッチで形成される。

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、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からの紫外線を含む発光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。

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。蛍光部２０は、第1の面２６に凹部３２と凸部３４が交互に形成された凹凸部３０を有している。凹凸部３０は、凹部３２または凸部３４が０．０５ｍｍ以上の比較的大きなピッチで形成されている。図１では発光装置４０の縦断面を示しているため、凹凸部３０は単純に連続する凹凸で示されているが、凹部３２が網の目状（格子状）の模様に形成されている。蛍光部２０のマトリックス材料としては、紫外線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。

凹凸部３０は、凹部３２に透明材料が充填された透光部３６を有している。したがって、蛍光部２０は、第１の面２６に形成された凸部３４及び透光部３６が樹脂成形体１４の外表面１６に密着して配置されている。透光部３６は、蛍光部材２０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、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を用いることができる。また、透光部３６は、樹脂成形体１４と同じ屈折率を有することが好ましい。本実施の形態のように凹部３２に透光部３６が形成された場合には、凹凸部３０は、凹部３２または凸部３４が０．０５ｍｍ〜１．５０ｍｍのピッチで形成されることが好ましい。このように、凹凸部３０が第１の面２６に形成されることで、第１の面２６における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、凹部または凸部が０．０５ｍｍ以上の比較的大きなピッチで形成されることによって、発光装置４０の輝度が向上する。

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。

ＬＥＤチップ１１から出射された光は、凹凸部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（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、ＺｎＳ：Ａｇ、ＣａＳ：Ｂｉなど、発光色が緑色のＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、Ｚｎ_２Ｓｉ（Ｇｅ）Ｏ_４：Ｅｕ^２＋など、発光色が赤色のＹ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ_２・ＧｅＯ_２：Ｍｎ、ＬｉＥｕＷ_２Ｏ_８、ＢａＯ・Ｇｄ２Ｏ_３・Ｔａ_２Ｏ_５：Ｍｎ、Ｋ_５Ｅｕ_２．５（ＷＯ_４）_６．２５など、発光色が黄色のＹＡＧ、Ｓｒ（Ｂａ）ＳｉＯ_４、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋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。

第１の実施形態においては、透光部３６は凹部３２を埋めるように透光性材料を充填したが、凹凸部３０を全て覆うように透光部３６を形成してもよい。その場合、透光部３６が第１の面２６を形成することになり、透光部３６と樹脂成形体１４とが密着する。また、蛍光部２０は、樹脂成形体１４の外表面１６に単に密着するだけでもよいが、透明性を有する接着剤によって接着してもよい。その場合、接着剤を透光性材料として凹部３２に充填し、かつ、樹脂成形体１４の外表面１６に接着してもよい。また、凹凸部３０は、第1の面２６の全面に形成したが、ＬＥＤチップ１１からの光を受光する領域の一部に形成されてもよい。例えば、ＬＥＤ１０は指光性が高いので、半球状の頂部領域のみに凹凸部３０を形成しても輝度が向上する。また、凹凸部３０に透光部３６を形成する替わりに凹部３２に空気層を設ける場合、第1の面２６に凹凸部３０が形成されたキャップ状の蛍光部２０をそのまま樹脂成形体１４に被せることで凹部３２に空気層が形成される。

発光装置４０の製造方法は、蛍光部２０の第1の面２６に、凹部３２と凸部３４が交互に配置された凹凸部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、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、表面に網の目状に突出する凸部が形成された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。コア型の表面に形成された表面に網の目状に突出する凸部は、成形体２４の第１の面２６に凹凸部３０を転写するものであり、所望のピッチで形成されている。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シリコーン系エラストマーを流し込み、少なくとも凹部３２に透光性材料を充填し、脱法後、加熱して透光部３６を形成する。そして、成形体２４を第１の面２６がＬＥＤ１０の樹脂成形体１４に接触するようにＬＥＤ１０に被せて、発光装置４０を製造する。

このように、ＬＥＤ１０に蛍光部２０を組み付ける前に、蛍光部２０となる成形体２４に凹凸部３０を成形することで、所望形状の凹凸部３０を得ることができ、安定した色調の発光色を有する発光装置４０が製造できる。

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、を有している。蛍光部２０は、第1の面２６に凹部３２と凸部３４が交互に形成された凹凸部３０を有している。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、凹部３２と樹脂成形体１４ａとの間には空気層３８が形成されている。

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、凹凸部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。したがって、凹部３２は、樹脂成形体１４ａに非接触状態で配置され、凸部３４のみが樹脂成形体１４ａと密着する。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。凹凸部３０は、凹部３２または凸部３４が０．０５ｍｍ以上のピッチで形成された網の目状である。特に、第２の実施形態においては、凹部３２に空気層３８を有しているので、凹部または凸部が０．１５ｍｍ〜１．３０ｍｍのピッチで形成されることが好ましい。このようなピッチの凹凸部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ことで、発光装置４２の輝度を向上させることができる。

なお、第２の実施形態においては、凹部３２に空気層３８を形成したが、第１の実施形態において説明したように透光性材料を充填して透光部３６を形成してもよい。また、第１、第２の実施形態におけるＬＥＤ１０は、例えば、いわゆるステムタイプのＬＥＤのように、樹脂成形体１４，１４ａ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。

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、凹部３２と凸部３４が交互に配置された凹凸部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、表面に網の目状に突出する凸部が形成された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所望の直径の円板に切り出し、第１の面２６に凹凸部３０が形成された薄い円板状の成形体２４を成形する。次に、ＬＥＤ１０の円柱状の樹脂成形体１４ａの上面１８に成形体２４の第１の面２６を載せて接着する。さらに、成形体２４の第２の面２８の上に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。

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が樹脂成形体１４の外表面１６に密着して配置されている。

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に凹部３２と凸部３４が交互に形成された凹凸部３０を有している。凹凸部３０は、凹部３２または凸部３４が０．０５ｍｍ以上のピッチで形成され、凹部３２に透明材料が充填された透光部３６を有している。したがって、蛍光部２０は、第１の面２６に形成された凸部３４及び透光部３６が樹脂成形体１４の外表面１６に密着して配置されている。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３６は凹部３２を埋めるように透光性材料を充填したが、凹凸部３０を全て覆うように透光部３６を形成してもよいし、第２の実施形態のように凹部に空気層３８を設けてもよい。

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、凹部３２と凸部３４が交互に配置された凹凸部３０を形成する工程と、第２の実施形態のように第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。

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、凹部３２に形成された第１の空気層３８ａと、樹脂成形体１４と蛍光部２０の第１の面１６との間に形成された第２の空気層３８ｂと、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、蛍光部２０の成形体２４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、外周壁の上端に成形体２４の周縁部が接着されている。なお、第１の空気層３８ａ及び第２の空気層３８ｂに透光性材料を充填し、透光部３６ａ，３６ｂとしてもよい。

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４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上に別途成形した凹凸部３０を有する蛍光部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。

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、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。

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。蛍光部２０は、第1の面２６に凹部３２と凸部３４が交互に形成された凹凸部３０を有し、第1の面２６をＬＥＤチップ１１に対向して配置される。図６では発光装置４９の縦断面を示しているため、凹凸部３０は単純に連続する凹凸で示されているが、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に対応する領域に凹部３２が網の目状の模様に形成されている。凹凸部３０は、凹部３２に透明材料が充填された透光部３６を有している。したがって、蛍光部２０は、第１の面２６に形成された凸部３４及び透光部３６が樹脂成形体１４の外表面１６に密着して配置されている。凹凸部３０は、凹部３２または凸部３４が０．０５ｍｍ以上のピッチで形成されている。

ＬＥＤチップ１１から出射された光は、樹脂成形体１４を透過して、凹凸部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。

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３６は凹部３２を埋めるように透光性材料を充填したが、凹凸部３０を全て覆うように透光部３６を形成してもよいし、第２の実施形態や第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。

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。第１〜第６の実施形態の凹凸部３０は、凹部３２が網の目状に形成されたが、凹部３２または凸部３４が所定のピッチで全体に形成されていれば、例えば縦縞状、横縞状であってもよい。また、凹部３２または凸部３４が所定のピッチの範囲内で形成されていれば、凹部３２または凸部３４のピッチが均等であってもランダムであってもよい。第１〜第６の実施形態の凸部３４の形状は、四方を凹部３２に囲まれた四角錘であるが、三角錐などの多角錘、円錐、三角柱などの多角柱、円柱でもよい。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凹凸部３０を設ければよく、その凹凸部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を配置することで、ＬＥＤチップ１１から放射された光は、凹凸部３０に入射された後、蛍光部２０を透過するため、凹凸部３０の効果によって高い輝度を有する発光装置となる。また、第１、第３、第６の実施形態の透光部３６は、凹部３２の底部を部分的に透光性材料で埋めて形成してもよいし、凸部３４に至るまでの凹部３２を全部埋めて形成してもよい。さらに、凸部３４の上端に至るまで凸部３４を含む凹凸部３０を覆うようにして透光部３６を形成してもよい。透光部３６の表面形状は、ＬＥＤ１０の樹脂成形体１４に密着する形であってもよいし、凹凸が形成されてもよい。

（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１〜８として製作した。
まず、試料１〜６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ＬｉＥｕ０．９６Ｓｍ０．０４Ｗ_２Ｏ_８と、緑色蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌと、青色蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋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２に示す厚さ（凸部を含む）の成形体を得た。なお、各試料における蛍光体の量が異なっているのは、各試料の相対輝度を測定するため、色度を同程度に調整したからである。また、金型内には予めＮＢＣ社製のナイロンメッシュを配置し、プレス成形でナイロンメッシュの形状を転写することで、試料１〜６の成形体の第１の面（任意の片面）に所望の凹凸部が成形されている。つまり、ナイロンメッシュの繊維部分が凹凸部の凹部になり、孔の部分が四角錘の凸部になる。成形体の隣り合う凹部のピッチ（ｍｍ）、凹部の深さ（ｍｍ）、凹部の幅（ｍｍ）及び凸部の幅（ｍｍ）は、表１に示すとおりである。また、プレス成形する際、ブラスト加工された金型を用いることで、第１の面が、算術平均粗さが０．０７μｍの粗面を持つ試料７（比較例１）を作成した。なお、試料８は、成形体に凹凸部がなく、第１の面２６が鏡面状の比較例２である。こうして得られた成形体を直径６ｍｍの薄い円板状に切り出し試料１〜８とした。

（輝度の測定）
次に、図７に示すように、試料１〜８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であった。凹凸部３０の凸部３４は、樹脂成形体１４の外表面１６に密着した。なお、第３の実施形態の発光装置４４ａは凹部３２には空気層３８が形成されている。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／ｍ^２）を測定し、その結果を表２及び図９に示した。相対輝度は、試料８（比較例２）の輝度を１００％とし、試料８（比較例２）の輝度に対する試料１〜７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。

その結果、試料８（比較例２）の輝度に対する試料１〜６の相対輝度は、試料１〜６において１００％を超えた。また、小さな粗面形状を有する試料７（比較例１）は相対輝度１００％を少し上回るが、試料１〜６には及ばない。図９のように近似曲線を描いたとき、凹部３２のピッチが０．１６ｍｍの試料２から相対輝度が１０２％を超え、、凹部３２のピッチが１．３０ｍｍを超えると相対輝度が資料８に近くなることがわかった。したがって、凹部３２に空気層が形成された蛍光部２０は、特に凹部３２のピッチが０．１５ｍｍ〜１．３０ｍｍの範囲で輝度が顕著に向上することがわかった。

実施例１の試料１〜６の凹凸部３０及び試料７の粗面を覆うように透光性材料であるシリコーンゴムを流し込み（充填し）、脱泡後、空気が巻き込まれないように１３０℃、５分間加熱して凹部３２を封止すると共に、凸部３４の上に厚さ０．０６ｍｍの透光部３６が形成された表３に示す厚さの試料１a〜７aを得た。図８に示すように、この試料１a〜７aの透光部３６を実施例１と同様にＬＥＤ１０の樹脂成形体１４の外表面１６に密着させ、発光装置４４を発光させて分光光度計６０で色度及び輝度（Ｃｄ／ｍ^２）を測定し、その結果を表３及び図１０に示した。相対輝度は、試料８（比較例２）の輝度を１００％とし、試料８（比較例２）の輝度に対する試料１ａ〜７ａの相対輝度（％）を示した。

その結果、試料８（比較例２）の輝度に対する試料１ａ〜６ａの相対輝度は、１００％を大きく超えた。小さな粗面形状を有する試料７ａは相対輝度１００％を超えたが、試料１ａ〜６ａには明らかに及ばなかった。図１０のように近似曲線を描いたとき、凹部３２のピッチが０．０５ｍｍ〜１．５０ｍｍの範囲で相対輝度が向上することがわかった。したがって、凹部３２に透光部３６が形成された試料１ａ〜６ａは、特に凹部３２のピッチが０．０５ｍｍ〜１．５０ｍｍの範囲で輝度が向上し、凹部３２に空気層３８が形成された実施例１よりも輝度が向上することがわかった。

実施例３は、実施例１のＲＧＢ蛍光体の代わりにＹＡＧ蛍光体を用いて試料９〜１１を得た。試料９〜１１を製作する工程は、実施例２と同様であり、シリコーン樹脂１０ｇに対してＹＡＧ蛍光体１．５ｇを混合して金型内でプレス成形し、さらに凹部３２にシリコーンゴムを流し込み透光部を形成した。試料９〜１１は、表４に示すＮＢＣ社製のナイロンメッシュを用いて凹凸部３０を成形した。各試料における隣り合う凹部３２のピッチ（ｍｍ）は、表４に示すとおりである。なお、試料１２（比較例４）は、成形体に凹凸部がなく、第１の面２６が鏡面状の比較例２と同一の形状で透光部を有さないものである。試料９〜１１の透光部３６を実施例１と同様にＬＥＤ１０の樹脂成形体１４の外表面１６に密着させ、発光装置４４を発光させて分光光度計６０で色度及び輝度（Ｃｄ／ｍ^２）を測定し、その結果を表４及び図１１に示した。ＬＥＤ１０は、主発光ピーク波長が４７０ｎｍの波長を有する豊田合成社製のＬＥＤを用いた。相対輝度は、試料１２（比較例４）の輝度を１００％とし、試料１２（比較例４）の輝度に対する試料９〜１１の相対輝度（％）を示した。

その結果、ＹＡＧ蛍光体を用いた場合であっても、試料１２（比較例４）の輝度に対する試料９〜１１の相対輝度は１００％を超えた。図１１のように近似曲線を描いたとき、凹部３２のピッチが０．０５ｍｍ〜１．３０ｍｍの範囲で相対輝度が向上することがわかった。したがって、ＹＡＧ蛍光体を用いた発光装置４４において、凹部３２に透光部が形成された試料９〜１１は、特に凹部３２のピッチが０．０５ｍｍ〜１．３０ｍｍの範囲で輝度が向上することがわかった。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 実施例２、３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。 実施例１による凹部のピッチ（ｍｍ）−相対輝度（％）の分布を示す図である。 実施例２による凹部のピッチ（ｍｍ）−相対輝度（％）の分布を示す図である。 実施例３による凹部のピッチ（ｍｍ）−相対輝度（％）の分布を示す図である。

符号の説明

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 凹凸部
３２ 凹部
３４ 凸部
３６ 透光部
３８ 空気層
３８ａ 第１の空気層
３８ｂ 第２の空気層
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

Claims (12)

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、を有し、
   前記蛍光部は、前記光源側の面に凹凸部を有し、
   前記凹凸部は、凹部または凸部が０．０５ｍｍ以上のピッチで形成された発光装置。
2. 請求項１において、
   前記凹凸部は、前記凹部に空気層を有し、
   前記凹凸部は、前記凹部または前記凸部が０．１５ｍｍ〜１．３０ｍｍのピッチで形成された発光装置。
3. 請求項２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、前記凹部を前記樹脂成形体に非接触状態で配置された発光装置。
4. 請求項１において、
   前記凹凸部は、前記凹部に透明材料が充填された透光部を有し、
   前記凹凸部は、前記凹部または前記凸部が０．０５ｍｍ〜１．５０ｍｍのピッチで形成された発光装置。
5. 請求項４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。
6. 請求項５において、
   前記透光部は、前記蛍光部材のマトリックス材料と同じ屈折率を有する発光装置。
7. 請求項５または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。
8. 請求項４〜７のいずれかにおいて、
   前記透光部は、前記凹凸部を覆う発光装置。
9. 請求項３または５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。
10. ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する樹脂成形体と、該ＬＥＤチップの光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有し、
    前記蛍光部は、凹凸部が形成された面を前記ＬＥＤチップに対向して配置され、
    前記凹凸部の凹部と前記樹脂成形体との間には空気層が形成された発光装置。
11. ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを封止する樹脂成形体と、該ＬＥＤチップの光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有し、
    前記蛍光部は、凹凸部が形成された面を前記ＬＥＤチップに対向して配置され、
    前記凹凸部は、凹部に透明材料が充填された透光部を有する発光装置。
12. 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、
    前記蛍光部の面に凹凸部を形成する工程と、
    前記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。

Images