JP4338768B1 - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱に強く、発光面積を大きくして高輝度化を図ることのできる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１は、板状の放熱部材２と、放熱部材２に搭載され、基板３１及び基板３１上に形成される半導体積層体３２を有し線状あるいは面状に発光する発光体３と、放熱部材２上の発光体３を覆う蛍光レンズ４と、蛍光レンズ４と発光体３との間に形成された発光体側真空断熱層５と、を備え、発光面積を拡大しつつ放熱性能を確保した。
【選択図】図１
【解決手段】発光装置１は、板状の放熱部材２と、放熱部材２に搭載され、基板３１及び基板３１上に形成される半導体積層体３２を有し線状あるいは面状に発光する発光体３と、放熱部材２上の発光体３を覆う蛍光レンズ４と、蛍光レンズ４と発光体３との間に形成された発光体側真空断熱層５と、を備え、発光面積を拡大しつつ放熱性能を確保した。
【選択図】図１
Description
本発明は、白熱灯、水銀灯、蛍光灯等の照明器具の代替として用いられる発光装置に関する。
従来、面状の発光装置として、ＥＬ（Electro Luminescence）パネルからなるものや点光源のＬＥＤ（Light Emitting Diode）及び導光板を備えたものが知られている。点光源のＬＥＤとしては、マウントリード上部のカップ内に収納されたＬＥＤ素子と、ブランケットの上部を覆う外部キャップと、外部キャップの内側に塗布された蛍光体層と、を有し、外部キャップの内部を真空又は不活性ガスとし、蛍光体の耐光性を向上させるものが提案されている（特許文献１参照）。
また、点光源のＬＥＤを備えたものとして、青色ＬＥＤ素子からなる半導体発光素子と、半導体発光素子の主発光面側を覆っている断熱層と、断熱層の上側に配置された蛍光体層と、半導体発光素子を収容しているハウジングと、半導体発光素子を搭載し、上部に電極を配したサブマウントと、サブマウントとボンディングワイヤーでおのおの電気的に接続されている２つのリードフレームと、放熱部材とを備え、断熱層を減圧雰囲気で形成した発光装置も提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、ＥＬパネルはＬＥＤと比較すると輝度が低く製造工程が複雑になるという問題点がある。また、点光源のＬＥＤを用いた発光装置は、熱に対して比較的弱く、大電流を流して高輝度を実現することは困難である。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱に強く、発光面積を大きくして高輝度化を図ることのできる発光装置を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明では、板状の放熱部材と、前記放熱部材に搭載され、基板と、第１導電型の第１半導体層、発光層及び第２導電型の第２半導体層を含み所定方向へ延びる半導体積層体と、を有し、線状あるいは面状に発光する発光体と、前記放熱部材上の前記発光体を覆い、前記発光体から発せられる光により励起されると当該光と異なる波長の光を発する蛍光レンズと、前記蛍光レンズと前記発光体との間に形成された発光体側真空断熱層と、前記蛍光レンズの外側を覆い、前記蛍光レンズを透過した光を拡散させる拡散レンズと、前記拡散レンズと前記蛍光レンズとの間に形成されたレンズ側真空断熱層と、を備え、前記放熱部材は、前記発光体の延在方向と同方向へ延びる発光装置が提供される。
この発光装置によれば、半導体積層体が所定方向へ延びるようにしたので、当該半導体積層体に比較的大きな電流を流すことができ、線状あるいは面状の発光体を任意の輝度で発光させることができる。また、半導体積層体が所定方向へ延びていることから、発光面積を比較的大きくするとともに、当該半導体積層体の延在方向についてほぼ均一な発光状態を実現することができる。半導体積層体にて生じた熱は、その殆どが放熱部材側へ伝達され、発光体側真空断熱層により断熱されていることから蛍光レンズ側へは殆ど伝達せず、蛍光レンズの劣化を抑制することができる。また、放熱部材が板状であるので、装置を薄型とすることができる。さらに、放熱部材が発光体の延在方向と同方向へ延びることから、放熱部材の放熱面積を大きくするとともに、当該放熱部材の延在方向についてほぼ均一な伝熱状態を実現することができ、装置の放熱性能を向上させることができる。
また、この発光装置によれば、蛍光レンズを透過した光が拡散レンズによって拡散されるので、発光状態のさらなる均一化を図ることができる。また、レンズ側真空断熱層が形成されているので、装置外部から拡散レンズに与えられた熱が蛍光レンズへは殆ど伝達せず、装置外部の発熱要因により蛍光レンズの劣化を抑制することができる。
上記発光装置において、前記拡散レンズは、外部からの紫外光の侵入を阻止することが好ましい。
この発光装置によれば、装置外部の紫外光が拡散レンズを透過して蛍光レンズへ入射することがなく、紫外光により蛍光レンズが劣化することを防止することができる。
上記発光装置において、前記放熱部材の上面の外縁側に設けられた断熱材を備え、前記拡散レンズは、前記断熱材を介して前記放熱部材に設けられていることが好ましい。
この発光装置によれば、半導体積層体にて生じた熱が、拡散レンズ側へ殆ど伝達しないことから、拡散レンズの劣化を抑制することができる。
上記発光装置において、前記拡散レンズは、前記断熱材に溶着されていることが好ましい。
この発光装置によれば、拡散レンズと断熱材を隙間なく接続することができ、拡散レンズの内側を真空としたときの気密性を的確に確保することができる。
上記発光装置において、前記蛍光レンズは、前記断熱材を介して前記放熱部材に設けられていることが好ましい。
この発光装置によれば、半導体積層体にて生じた熱が、蛍光レンズ側へ殆ど伝達しないことから、蛍光レンズの劣化を抑制し、装置の発光色の経時的な色変化を抑制することができる。
上記発光装置において、前記蛍光レンズ及び前記拡散レンズは、ガラスからなることが好ましい。
この発光装置によれば、蛍光レンズ及び拡散レンズが樹脂からなるものに比べて、耐熱性、耐候性等が向上する。
上記発光装置において、前記発光体は、封止材により封止されていなくてもよい。
この発光装置によれば、発光装置から放射される光が封止材の劣化によって経時的に変化することはない。また、装置の製造時に発光体の封止工程を省略することができ、発光装置の製造コストの低減を図ることもできる。
本発明によれば、ＬＥＤの構造をとりながら、発光体を線状あるいは面状に発光させることができるので、発光面積を大きくして高輝度化を図ることができ、白熱灯、水銀灯、蛍光灯等の照明器具の代替として用いられる照明器具として好適な発光装置が提供される。また、半導体積層体にて生じた熱による蛍光レンズの劣化を抑制することができるので、熱に強く、発光体に大電流を流すことが可能となる。さらに、放熱部材を板状とすることにより、放熱面積を大きくして薄型とすることができる。
図１から図３は本発明の第１の実施形態を示すものであり、図１は発光装置の外観説明図、図２は発光装置の概略縦断面図、図３は発光装置の平面図である。
図１に示すように、発光装置１は、板状の放熱部材としての外部基板２と、外部基板２に搭載され線状に発光する発光体３と、外部基板２上の発光体３を覆う蛍光レンズ４と、蛍光レンズ４と発光体３の間に形成された発光体側真空断熱層５と、を備えている。また、発光体３は、成長基板３１と、成長基板３１上にエピタキシャル成長により形成された半導体積層体３２と、を有している。また、発光装置１は、外部基板２上に設けられ、発光体３から発せられる光を所定方向へ反射する反射板６を備えている。
外部基板２は、例えばインターポーザであり、無機材料からなり、放熱性に優れている。図１の発光装置１では、外部基板２は単独で放熱部材として機能しているが、外部基板２にヒートシンク等を接続することも可能である。本実施形態においては、外部基板２は、例えばＡｌＮのようなセラミックからなり、平面視にて所定方向へ延びる四角形状に形成されている。
図３に示すように、発光体３は、平面視にて外部基板２と同方向へ延び、四角形状の外部基板２上にて線状に発光する。尚、発光体３は線状に限らず、外部基板２の長手方向と幅方向の２方向に広がる面状に形成されていてもよい。本実施形態においては、発光体３はフェイスアップタイプであり、発光体３の成長基板３１はサファイアからなり、半導体積層体３２はＧａＮ系材料からなる。図２に示すように、半導体積層体３２は、成長基板３１側からｎ型半導体層３３、発光層３４、ｐ型半導体層３５を有し、ｎ型半導体層３３上及びｐ型半導体層３５上にｎ側電極３６及びｐ側電極３７が形成されている。尚、ｎ型半導体層３３は、発光層３４及びｐ型半導体層３５の一部をエッチングにより除去して一部を露出させた後にｎ側電極３６が形成される。各電極３６，３７は、外部基板２上の第１電極２ａ及び第２電極２ｂに第１ワイヤ３ａ及び第２ワイヤ３ｂにより電気的に接続されている。図３に示すように、本実施形態においては、第１ワイヤ３ａ及び第２ワイヤ３ｂが、発光体３の延在方向に並んで複数設けられている。
また、発光体３は、青色光を発し、例えばピーク波長が４６０ｎｍである。また、発光体３は、エポキシ樹脂、シリコーン等の透明樹脂７により封止されている。この透明樹脂７には、蛍光体が含有されておらず、発光体３から発せられた光をそのまま透過する。透明樹脂７は、耐熱性が高い樹脂が好ましい。尚、発光体３をガラス等の無機材料により封止することも可能である。
図２に示すように、蛍光レンズ４は、例えばガラス等の透明材からなり、蛍光体８を含有している。レンズ４に用いるガラスとしては、低融点のガラスが好ましい。尚、蛍光レンズ４をガラスでなく、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics））等の他の透明材により形成することもできる。蛍光体８は、発光体３から発せられる光により励起されると、当該光と異なる波長の光を発する。本実施形態においては、発光体３は、青色光により励起されると黄色光を発する黄色蛍光体であり、例えばＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）、ケイ酸塩系等が用いられる。また、蛍光レンズ４は、外部基板２の上面の外縁に設けられた断熱材９を介して設けられている。すなわち、断熱材９は、平面視にて、外部基板２の内側を包囲するよう形成されている。蛍光レンズ４を断熱材９に溶着することにより、蛍光レンズ４内外の気密を確保することができる。断熱材９の材質は任意であるが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。蛍光レンズ４は、断面が半楕円形で外部基板２の延在方向と同方向へ延び、平面視にて外部基板２と略一致するよう形成されている。
発光体側真空断熱層５は、空気等の気体を大気圧より減圧することにより形成される。ここでいう「真空」とは、完全に物質が存在しない状態を言うのではなく、断熱作用を有する程度に気体が減圧された状態をいう。発光体側真空断熱層５の内部の圧力は、１５Ｔｏｒｒ以下が好ましく、１．０Ｔｏｒｒ以下がさらに好ましく、より好ましくは０．１Ｔｏｒｒ以下である。また、発光体側真空断熱層５の内部の圧力を、１０−５Ｔｏｒｒ以下としたり、１０−９Ｔｏｒｒ以下とすることも可能である。
反射板６は、断熱材からなり、発光体３の幅方向両側に一対に設けられる。反射板６の材質は任意であるが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。図２に示すように、反射板６は、外部基板２及び蛍光レンズ４の間の空間を仕切っている。反射板６の表面には、反射率の比較的高いＡｌ等の金属薄膜を形成することが好ましい。
以上のように構成された発光装置１によれば、外部基板２の第１電極２ａ及び第２電極２ｂを通じて発光体３に電圧を印加すると、発光体３から青色光が発せられ、青色光が直接的又は間接的に蛍光レンズ４へ入射する。青色光のうち、反射板６方向へ出射したものは、反射板６により反射されて蛍光レンズ４へ間接的に入射する。蛍光レンズ４へ入射した青色光の一部は蛍光体８により黄色光に変換され、蛍光レンズ４から外部へは青色光と黄色光の混合光が放射される。このとき、蛍光レンズ４の表面にて混合光が光学制御され、所期の方向へ混合光が放射される。このようにして、発光装置１から白色光が放射される。
本実施形態では、半導体積層体３２が所定方向へ延びるようにしたので、複数のワイヤ３ａ，３ｂを通じて半導体積層体３２に比較的大きな電流を流して、線状の発光体３を任意の輝度で発光させることができる。これにより、装置の高輝度化を図ることができる。
また、発光体３の発光時に発光体３にて生じた熱は、その殆どが外部基板２側へ伝達され、発光体側真空断熱層５により断熱されていることから蛍光レンズ４側へは殆ど伝達せず、蛍光レンズ４に含有された蛍光体８の劣化を抑制することができる。また、装置における発光体３の搭載部から蛍光レンズ４方向へ熱が伝達しないことから、発光体３を室内、被照射体等を照らす照明器具として用いた場合に、室内、被照射体等が加熱されることはなく、室内、被照射体等に発光装置１に起因する熱的な影響を及ぼすことはない。さらに、半導体積層体３２にて生じた熱が、蛍光レンズ４側へ殆ど伝達しないことから、蛍光レンズ４に含有される蛍光体８の劣化を抑制し、装置の発光色の経時的な色変化を抑制することができる。従って、蛍光体８の劣化を考慮せずに、発光体３におけるＬＥＤの本来の長寿命を活かすことができる。
また、放熱部材が板状であるので、放熱面積を大きくすることが容易であり、放熱性能を向上させることができるし、装置を薄型とすることができ、実用に際して極めて有利である。また、反射板６を設けたことにより、発光体３から放射される光を効率良く取り出すことができる。
尚、前記実施形態においては、発光体３がフェイスアップタイプであるものを示したが、例えば図４に示すように、発光体３がフリップチップタイプであってもよい。また、発光体３の発光波長、材質等も任意に変更することができる。例えば、発光体３が紫外光を発するものとし、蛍光レンズ４に紫外光により励起される青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させたものであってもよい。また、蛍光体を含有させずに、互いに異なる発光波長を有する複数種類の発光体３の組合せにより白色光を得るものであってもよい。また、例えば、発光体３の基板を成長基板３１でなく、エピタキシャル形成後に貼り合わせられる支持基板としてもよい。
また、前記実施形態においては、一対の反射板６が蛍光レンズ４と外部基板２の間を仕切るものを示したが、例えば図４に示すように、外部基板２上に反射面を有するリフレクタ部材１６を設置してもよいことは勿論である。
また、前記実施形態においては、発光体３を封止樹脂７により封止するものを示したが、発光体３をガラスにより封止することで、装置の耐熱性能をさらに向上させることができる。
また、例えば図５に示すように、蛍光レンズ４を、内側の蛍光層４ａと外側の拡散層４ｂの２層構造としてもよい。内側の蛍光層４ａには蛍光体８が分散され、外側の拡散層４ｂには拡散材１８が分散される。さらには、蛍光レンズ４を所定の元素のイオンが添加されたガラスとし、発光体３からの励起光によりイオンが発光するものとしてもよい。
図６は本発明の第２の実施形態を示す発光装置の概略縦断面図である。
図６に示すように、発光装置１０１は、板状の放熱部材としての外部基板１０２と、外部基板１０２に搭載され線状に発光する発光体１０３と、外部基板２上の発光体１０３を覆う蛍光レンズ１０４と、蛍光レンズ１０４と発光体１０３の間に形成された発光体側真空断熱層１０５と、を備えている。また、発光装置１０１は、蛍光レンズ１０４の外側を覆い蛍光レンズ１０４を透過した光を拡散させる拡散レンズ１１４と、拡散レンズ１１４と蛍光レンズ１０４との間に形成されたレンズ側真空断熱層１１５と、を備えている。また、発光体１０３は、成長基板１３１と、成長基板１３１上にエピタキシャル成長により形成された半導体積層体１３２と、を有している。また、発光装置１０１は、外部基板１０２上に設けられ、発光体１０３から発せられる光を所定方向へ反射する反射板１０６を備えている。
図６に示すように、発光装置１０１は、板状の放熱部材としての外部基板１０２と、外部基板１０２に搭載され線状に発光する発光体１０３と、外部基板２上の発光体１０３を覆う蛍光レンズ１０４と、蛍光レンズ１０４と発光体１０３の間に形成された発光体側真空断熱層１０５と、を備えている。また、発光装置１０１は、蛍光レンズ１０４の外側を覆い蛍光レンズ１０４を透過した光を拡散させる拡散レンズ１１４と、拡散レンズ１１４と蛍光レンズ１０４との間に形成されたレンズ側真空断熱層１１５と、を備えている。また、発光体１０３は、成長基板１３１と、成長基板１３１上にエピタキシャル成長により形成された半導体積層体１３２と、を有している。また、発光装置１０１は、外部基板１０２上に設けられ、発光体１０３から発せられる光を所定方向へ反射する反射板１０６を備えている。
外部基板１０２は、例えばＡｌＮのようなセラミックからなり、平面視にて所定方向へ延びる四角形状に形成されている。外部基板１０２には装置外部と発光体側真空断熱層１０５とを連通する連通孔１２１が形成され、連通孔１２１は、閉塞部材１２２により閉塞されている。
発光体１０３は、平面視にて外部基板１０２と同方向へ延び、四角形状の外部基板１０２上にて線状に発光する。半導体積層体１３２は、成長基板１３１側からｎ型半導体層１３３、発光層１３４、ｐ型半導体層１３５を有し、ｎ型半導体層１３３上及びｐ型半導体層１３５上にｎ側電極１３６及びｐ側電極１３７が形成されている。尚、発光体１０３は線状に限らず、外部基板１０２の長手方向と幅方向の２方向に広がる面状に形成されていてもよい。本実施形態においては、発光体１０３はフリップチップタイプである。また、発光体１０３は、青色光を発し、例えばピーク波長が４６０ｎｍである。発光体１０３は、透明樹脂１０７により封止されている。
蛍光レンズ１０４は、例えばガラス等の透明材からなり、蛍光体１０８を含有している。蛍光体１０８は、発光体１０３から発せられる光により励起されると、当該光と異なる波長の光を発する。本実施形態においては、発光体１０３は、青色光により励起されると黄色光を発する黄色蛍光体である。尚、蛍光レンズ１０４を、所定の元素のイオンが添加されたガラスとし、ガラス自体が蛍光を発するものであってもよい。例えば、ガラスに３価のプラセオジムイオンを添加すると、青色光の励起により、発光中心としてのプラセオジムイオンから、青色光、緑色光及び赤色光が発せられる。
拡散レンズ１１４は、例えばガラス等の透明材からなり、拡散材１１８を含有している。本実施形態においては、拡散材１１８は、例えばＴｉＯ２，ＳｉＯ２等のセラミックの粒子である。尚、拡散レンズ１１４は、拡散材１１８を含有させるのではなく、表面に拡散層を設けたものであってもよい。また、拡散レンズ１１４をガラスでなく、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics））等の他の透明材により形成することもできる。
また、拡散レンズ１１４は、紫外光を透過しないよう構成され、外部からの紫外光の侵入を阻止する。ここで、紫外光とは波長が４００ｎｍ以下の光をいうものとする。紫外光を透過しない構成としては、例えば、拡散レンズ１１４の透明材を紫外光を透過しない材質とすること、拡散レンズ１１４の表面に紫外光に対して不透明な拡散層を設けること等が挙げられる。紫外光を透過しない材質としては、例えばＵＶカットガラス、ＵＶカット樹脂等が挙げられる。紫外光に対して不透明な拡散層としては、紫外線吸収フィルム等が挙げられる。
また、拡散レンズ１１４は、外部基板１０２の上面の外縁に設けられた断熱材１０９を介して設けられている。また、蛍光レンズ１０４も、断熱材１０９を介して設けられている。断熱材１０９は、平面視にて、外部基板１０２の内側を包囲するよう形成されている。拡散レンズ１１４を断熱材１０９に溶着することにより、拡散レンズ１１４内外の気密を確保することができる。断熱材１０９の材質は任意であるが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。拡散レンズ１１４は、断面が半楕円形で外部基板１０２の延在方向と同方向へ延び、平面視にて外部基板１０２と略一致するよう形成されている。
また、蛍光レンズ１０４は、拡散レンズ１１４の内側に設けられ、断面形状が拡散レンズ１１４と相似している。蛍光レンズ１０４は、拡散レンズ１１４よりも短尺に形成されており、延在方向両端で蛍光レンズ１０４の内外が連通している。
発光体側真空断熱層１０５及びレンズ側真空断熱層１１５は、空気等の気体を大気圧より減圧することにより形成される。本実施形態においては、発光体側真空断熱層１０５及びレンズ側真空断熱層１１５は、蛍光レンズ１０４の両端にて互いに連通しており、同じ内部圧力となっている。内部の圧力は、１５Ｔｏｒｒ以下が好ましく、１．０Ｔｏｒｒ以下がさらに好ましく、より好ましくは０．１Ｔｏｒｒ以下である。また、内部の圧力を、１０−５Ｔｏｒｒ以下としたり、１０−９Ｔｏｒｒ以下とすることも可能である。
反射板１０６は、断熱材からなり、発光体１０３の幅方向両側に一対に設けられる。反射板１０６の材質は任意であるが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。図２に示すように、反射板１０６は、外部基板１０２及び蛍光レンズ１０４の間の空間と、外部基板１０２及び拡散レンズ１１４の間の空間を仕切っている。反射板１０６の表面には、反射率の比較的高いＡｌ等の金属薄膜を形成することが好ましい。
以上のように構成された発光装置１は、次のように製造される。図７は、半導体ウェハの模式平面図である。
図７に示すように、発光体１０３は、成長基板３１上に半導体積層体３２が形成された円板状の半導体ウェハ２００をカットすることにより作成される。半導体ウェハ２００の中央側には、長尺な発光体１０３がその幅方向に隣接して形成される。そして、半導体ウェハ２００における各発光体１０３の外側には、点光源ＬＥＤに用いられる略正方形の発光体２０１が形成される。
図７に示すように、発光体１０３は、成長基板３１上に半導体積層体３２が形成された円板状の半導体ウェハ２００をカットすることにより作成される。半導体ウェハ２００の中央側には、長尺な発光体１０３がその幅方向に隣接して形成される。そして、半導体ウェハ２００における各発光体１０３の外側には、点光源ＬＥＤに用いられる略正方形の発光体２０１が形成される。
また、発光体１０３とは別に外部基板１０２を用意し、外部基板１０２に反射板１０６を取り付ける。この後、発光体１０３を、外部基板１０２にフリップチップ実装し、封止樹脂１０７で封止する。本実施形態においては、封止樹脂１０７は、発光体１０３を覆う樹脂テープを外部基板１０２の上面に接着させることにより形成される。これにより、発光体１０３の封止作業を簡単容易に行うことができる。
次いで、蛍光レンズ１０４及び拡散レンズ１１４が溶着された断熱材１０９を外部基板１０２に設ける。このとき、断熱材１０９と外部基板１０２も溶着により接合することが望ましい。
そして、外部基板１０２の排出孔１２１を通じて空気を排出し、発光体側真空断熱層１０５及びレンズ側真空断熱層１１５を真空状態とした後、排出孔１２１を閉塞部材１２２により塞ぐ。
そして、外部基板１０２の排出孔１２１を通じて空気を排出し、発光体側真空断熱層１０５及びレンズ側真空断熱層１１５を真空状態とした後、排出孔１２１を閉塞部材１２２により塞ぐ。
以上のように構成された発光装置１０１によれば、外部基板１０２の第１電極１０２ａ及び第２電極１０２ｂを通じて発光体１０３に電圧を印加すると、発光体１０３から青色光が発せられ、青色光が直接的又は間接的に蛍光レンズ１０４へ入射する。蛍光レンズ１０４へ入射した青色光の一部は蛍光体１０８により黄色光に変換され、蛍光レンズ１０４から拡散レンズ１１４側へは青色光と黄色光の混合光が放射される。拡散レンズ１１４側へ放射された混合光は、拡散レンズ１１４にて拡散された後、拡散レンズ１１４の表面にて光学制御され、所期の方向へ放射される。このようにして、発光装置１０１から白色光が放射される。
また、この発光装置１０１によれば、半導体積層体１３２が所定方向へ延びるようにしたので、半導体積層体１３２に比較的大きな電流を流すことができ、線状の発光体１０３を任意の輝度で発光させることができる。また、半導体積層体１３２が所定方向へ延びていることから、発光面積を比較的大きくするとともに、半導体積層体１３２の延在方向についてほぼ均一な発光状態を実現することができる。さらに、外部基板１０２が発光体１０３の延在方向と同方向へ延びることから、外部基板１０２の放熱面積を大きくするとともに、外部基板１０２の延在方向についてほぼ均一な伝熱状態を実現することができ、装置の放熱性能を向上させることができる。
半導体積層体１３２にて生じた熱は、その殆どが外部基板１０２側へ伝達され、発光体側真空断熱層１０５により断熱されていることから蛍光レンズ１０４側へは殆ど伝達せず、蛍光レンズ１０４の劣化を抑制することができる。また、半導体積層体１３２にて生じた熱が、蛍光レンズ１０４側へ殆ど伝達しないことから、蛍光レンズ１０４に含有される蛍光体１０８の劣化を抑制し、装置の発光色の経時的な色変化を抑制することができる。従って、蛍光体１０８の劣化を考慮せずに、発光体１０３におけるＬＥＤの本来の長寿命を活かすことができる。
また、本実施形態の発光装置１０１によれば、蛍光レンズ１０４を透過した光が拡散レンズ１１４によって拡散されるので、発光状態のさらなる均一化を図ることができる。また、レンズ側真空断熱層１１５が形成されているので、装置外部から拡散レンズ１１４に与えられた熱が蛍光レンズ１０４へは殆ど伝達せず、装置外部の発熱要因により蛍光レンズ１０４の蛍光体１０８の劣化を抑制することができる。さらに、装置外部の紫外光が拡散レンズを透過して蛍光レンズへ入射することがなく、紫外光により蛍光レンズが劣化することを防止することができる。従って、発光装置１０１が屋外にて使用された場合であっても、太陽光に含まれる紫外成分により蛍光レンズ１０４が劣化することはない。
また、本実施形態の発光装置１０１によれば、拡散レンズ１１４が断熱材１０９を介して外部基板１０２に設けられていることから、半導体積層体１３２にて生じた熱が、拡散レンズ１１４側へ殆ど伝達せず、拡散レンズ１１４の劣化を抑制することができる。また、装置における発光体１０３の搭載部から拡散レンズ１１４方向へ熱が伝達しないことから、発光体１０３を室内、被照射体等を照らす照明器具として用いた場合に、室内、被照射体等が加熱されることはなく、室内、被照射体等に発光装置１０１に起因する熱的な影響を及ぼすことはない。
さらに、拡散レンズ１１４と断熱材１０９が溶着されているので、拡散レンズ１１４と断熱材１０９を隙間なく接続することができ、拡散レンズ１１４の内側を真空としたときの気密性を的確に確保することができる。
また、本実施形態の発光装置１０１によれば、蛍光レンズ１０４及び拡散レンズ１１４がガラスであるので、樹脂からなるものに比べて、耐熱性、耐候性等が向上する。
また、本実施形態の発光装置１０１によれば、蛍光レンズ１０４及び拡散レンズ１１４がガラスであるので、樹脂からなるものに比べて、耐熱性、耐候性等が向上する。
尚、第２の実施形態においては、発光体１０３を封止樹脂１０７により封止するものを示したが、例えば図８に示すように、発光体１０３の封止樹脂１０７等の封止材を省略して発光体１０３が封止材により封止されていない構成としてもよい。これにより、発光装置１０１から放射される光が封止材の劣化によって経時的に変化することはない。また、装置の製造時に発光体１０３の封止工程を省略することができ、発光装置１０１の製造コストの低減を図ることもできる。
図８の発光装置１０１では、発光体１０３は、フェイスアップタイプであり、発光体１０３は図示しない両面テープにより外部基板１０２と接合され、第１ワイヤ１０３ａ及び第２ワイヤ１０３ｂにより第１電極１０２ａ及び第２電極１０２ｂと電気的に接続されている。このように封止樹脂１０７を省略したとしても、発光体１０３が拡散レンズ１１４、外部基板１０２等により密封されているから、ワイヤ１０３ａ，１０３ｂに付加が加わって断線したり、発光体１０３に塵埃等が付着することはない。さらに、装置内部が真空状態であることから発光体１０３及びワイヤ１０３ａ，１０３ｂが雰囲気気体と化学反応を起こすようなこともない。
図８の発光装置１０１では、外部基板１０２上に反射面を有する断熱材料からなるリフレクタ部材１１６が設置されている。ここで、リフレクタ部材１１６を外部基板１０２と一体的に形成してもよい。この場合、リフレクタ部材１１６と蛍光レンズ１０４及び拡散レンズ１１４の接触部分には全面的に断熱材を設けることが好ましい。
また、第２の実施形態においては、拡散レンズ１１４が紫外光を透過しないものを示したが、表面に紫外光を反射する被膜を形成するなどしても、外部からの紫外光の侵入を阻止することができる。
また、発光体１０３を紫外光を発するものとし、蛍光レンズ１０４に紫外光により励起される青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させたものであってもよい。この場合、拡散レンズ１１４が紫外光を透過しないものとすることで、発光体１０３から紫外光が外部へ放出することを防止することができる。
また、発光体１０３を紫外光を発するものとし、蛍光レンズ１０４に紫外光により励起される青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含有させたものであってもよい。この場合、拡散レンズ１１４が紫外光を透過しないものとすることで、発光体１０３から紫外光が外部へ放出することを防止することができる。
以上、本発明の代表的と思われる実施例について説明したが、本発明は必ずしもこれらの実施例構造のみに限定されるものではなく、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
１ 発光装置
２ 外部基板
２ａ 第１電極
２ｂ 第２電極
３ 発光体
３ａ 第１ワイヤ
３ｂ 第２ワイヤ
４ 蛍光レンズ
４ａ 蛍光層
４ｂ 拡散層
５ 発光体側真空断熱層
６ 反射板
７ 封止樹脂
８ 蛍光体
９ 断熱材
１６ リフレクタ部材
１８ 拡散材
３１ 成長基板
３２ 半導体積層体
３３ ｎ型半導体層
３４ 発光層
３５ ｐ型半導体層
３６ ｎ側電極
３７ ｐ側電極
１０１ 発光装置
１０２ 外部基板
１０２ａ 第１電極
１０２ｂ 第２電極
１０３ 発光体
１０３ａ 第１ワイヤ
１０３ｂ 第２ワイヤ
１０４ 蛍光レンズ
１０５ 発光体側真空断熱層
１０６ 反射板
１０７ 封止樹脂
１０８ 蛍光体
１０９ 断熱材
１１５ レンズ側真空断熱層
１１６ リフレクタ部材
１１８ 拡散材
１２１ 連通孔
１２２ 閉塞部材
１３１ 成長基板
１３２ 半導体積層体
１３３ ｎ型半導体層
１３４ 発光層
１３５ ｐ型半導体層
１３６ ｎ側電極
１３７ ｐ側電極
２ 外部基板
２ａ 第１電極
２ｂ 第２電極
３ 発光体
３ａ 第１ワイヤ
３ｂ 第２ワイヤ
４ 蛍光レンズ
４ａ 蛍光層
４ｂ 拡散層
５ 発光体側真空断熱層
６ 反射板
７ 封止樹脂
８ 蛍光体
９ 断熱材
１６ リフレクタ部材
１８ 拡散材
３１ 成長基板
３２ 半導体積層体
３３ ｎ型半導体層
３４ 発光層
３５ ｐ型半導体層
３６ ｎ側電極
３７ ｐ側電極
１０１ 発光装置
１０２ 外部基板
１０２ａ 第１電極
１０２ｂ 第２電極
１０３ 発光体
１０３ａ 第１ワイヤ
１０３ｂ 第２ワイヤ
１０４ 蛍光レンズ
１０５ 発光体側真空断熱層
１０６ 反射板
１０７ 封止樹脂
１０８ 蛍光体
１０９ 断熱材
１１５ レンズ側真空断熱層
１１６ リフレクタ部材
１１８ 拡散材
１２１ 連通孔
１２２ 閉塞部材
１３１ 成長基板
１３２ 半導体積層体
１３３ ｎ型半導体層
１３４ 発光層
１３５ ｐ型半導体層
１３６ ｎ側電極
１３７ ｐ側電極
Claims (6)
- 板状の放熱部材と、
前記放熱部材に搭載され、基板と、第１導電型の第１半導体層、発光層及び第２導電型の第２半導体層を含み所定方向へ延びる半導体積層体と、を有し、線状あるいは面状に発光する発光体と、
前記放熱部材上の前記発光体を覆い、前記発光体から発せられる光により励起されると当該光と異なる波長の光を発する蛍光レンズと、
前記蛍光レンズと前記発光体との間に形成された発光体側真空断熱層と、
前記蛍光レンズの外側を覆い、前記蛍光レンズを透過した光を拡散させる拡散レンズと、
前記拡散レンズと前記蛍光レンズとの間に形成されたレンズ側真空断熱層と、を備え、
前記放熱部材は、前記発光体の延在方向と同方向へ延びる発光装置。 - 前記拡散レンズは、外部からの紫外光の侵入を阻止する請求項１に記載の発光装置。
- 前記放熱部材の上面の外縁側に設けられた断熱材を備え、
前記拡散レンズは、前記断熱材を介して前記放熱部材に設けられている請求項１または２に記載の発光装置。 - 前記拡散レンズは、前記断熱材に溶着されている請求項３に記載の発光装置。
- 前記蛍光レンズは、前記断熱材を介して前記放熱部材に設けられている請求項４に記載の発光装置。
- 前記蛍光レンズ及び前記拡散レンズは、ガラスからなる請求項３から５のいずれか１項に記載の発光装置。
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