JP7208536B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年、発光素子と蛍光体とを組み合わせた白色発光装置が幅広く用いられるようになってきている。例えば、特許文献１には、近紫外ＬＥＤチップを赤色蛍光体を含む材料により覆った赤色発光部と青色ＬＥＤチップとを、黄色蛍光体が混合された第１封止材料で覆った発光装置が開示されている（特許文献１の図９、実施形態３）。この特許文献１によれば、特許文献１の発光装置は、混色性が向上し、出射光の色むらを低減することができるとされている。

特開２０１３－１２０８１２号公報

しかしながら、近年、より混色性を向上させることができ、出射光の色むらをより低減することができる発光装置が求められている。

そこで、本発明は、より混色性を向上させることができ、出射光の色むらをより低減することができる発光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る一実施形態の発光装置は、
基体と、前記基体上に設けられた第１発光素子と、前記基体上に設けられた第２発光素子と、上面と下面とを有する無機材料からなる透光体と、前記透光体の下面に設けられた第１蛍光体層と、を備え、前記第１発光素子上に設けられた第１波長変換部材と、前記第２発光素子と前記第１波長変換部材を覆うように前記基体上に設けられ、封止樹脂と第２蛍光体粒子とを含んでなる第２波長変換部材と、を含む。

本発明に係る一実施形態の発光装置は、より混色性を向上させることができ、出射光の色むらをより低減することができる。

実施形態１の発光装置の上面図である。 図１のＡ－Ａ線についての断面図である。 図２の一部を拡大して示す断面図である。 基体３０の上面図である。 実施形態１の発光装置における、第１発光素子と第２発光素子の回路構成を示す図である。 実施形態２の発光装置の上面図である。 基体６０の上面図である。

以下、実施形態の発光装置について説明する。
以下に説明する発光装置は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本開示を以下のものに限定するものではない。
実施形態１．
実施形態１の発光装置は、図１及び図２に示すように、基体３０と、基体３０上に設けられた複数の第１発光素子１と、基体３０上に設けられた複数の第２発光素子２と、第１発光素子１上にそれぞれ設けられた第１波長変換部材１０と、第２発光素子２と第１発光素子１と第１波長変換部材１０とを一括して覆うように基体３０上に設けられた第２波長変換部材２０と、を備えている。

実施形態１の発光装置において、基体３０は、例えば、上面が平坦な基板であり、基体３０の上面には第１発光素子１及び第２発光素子２に給電するための配線が設けられている。基体３０の上面に設けられた配線は、第１発光素子１に給電する第１配線３１と第２発光素子２に給電する第２配線３２とを有している。また、基体３０の上面には、第１発光素子１と第２発光素子２とを実装する実装領域を囲むように枠体３３が設けられている。そして、基体３０の上面において、枠体３３の内側の実装領域には、以下のような配置で複数の第１発光素子１と複数の第２発光素子２が設けられている。

実施形態１の発光装置において、上面視したときの、第１発光素子１の平面形状及び第２発光素子２の平面形状はそれぞれ略矩形形状等の多角形形状である。第１発光素子１又は第２発光素子２は、例えば、その中心が矩形格子の格子点に一致するように配置され、言い換えれば、矩形格子の２組の対辺のうちの一方の対辺に略平行な方向に並んで配列され、他方の対辺に略平行な方向に並んで配列されるように配置される。ここで、本明細書において、矩形格子の一方の対辺に略平行な方向に並んだ発光素子を行といい、他方の対辺に略平行な方向に並んだ発光素子を列という。実施形態１の発光装置では、第１発光素子１及び第２発光素子２を行又は列をなして配置した上で、さらに各行及び列においてそれぞれ第１発光素子１と第２発光素子２とを交互に配置する。このようにして、第１発光素子１の周りに近接して４つの第２発光素子２を配置し、第２発光素子２の周りに４つの第１発光素子１を近接して配置する。本明細書において、発光素子の平面形状が略矩形というときの略矩形とは、四隅の角が９０±５°程度の角度の変動が許容されることを意味する。また、発光素子の平面形状が略多角形状というときの略多角形状とは、各かどの角度が±５°程度の変動が許容されることを意味する。本明細書において略平行とは、平行から±５°程度の変動が許容されることを意味する。

また、実施形態１の発光装置において、第１発光素子１及び第２発光素子２について回路構成面から見ると、第１発光素子１及び第２発光素子２はそれぞれ、例えば、発光素子が配列される矩形格子の対角方向に配列されている。具体的には、対角方向の奇数列に第１発光素子１が配置され、対角方向の偶数列に第２発光素子２が配置される。つまり、第１発光素子が対角方向に配列された列と第２発光素子が対角方向に配列された列とが交互に配置されている。尚、対角方向には２つの方向があるが、本明細書において、対角方向の奇数列及び偶数列は、第１発光素子１の平面形状又は第２発光素子２が隣接間で接続される対角方向の列をいう。
実施形態１の発光装置は、複数の第１発光素子１と複数の第２発光素子２を上述したように配置することにより、混色性を高め、色むらを抑制した上でさらに後述するように構成して、さらに混色性を高め、色むらを抑制している。
以下、本実施形態１の発光装置について詳細に説明する。

まず、図３に示すように、第１波長変換部材１０はそれぞれ上面と下面とを有する無機材料からなる透光体１２と、透光体１２の下面に設けられた第１蛍光体層１１とを備え、第１蛍光体層１１が第１発光素子１の発光面にそれぞれ対向するように第１発光素子１上に設けられている。第１蛍光体層１１は、例えば、透光性樹脂１１ａと透光性樹脂１１ａ中に分散された第１蛍光体粒子１１ｂとを含む。また、第２波長変換部材２０は、例えば、透光性を有する封止樹脂２２と封止樹脂２２中に分散された第２蛍光体粒子２１とを含む。

第１蛍光体粒子１１ｂは、第１発光素子１が発光する第１の光によって励起されて第１の光とは異なる波長の光を発光する。第２蛍光体粒子２１は、第２発光素子２が発光する第２の光によって励起されて第２の光とは異なる波長の光を発光する。また、第２蛍光体粒子２１は、第１発光素子１が発光する第１の光によって励起されて第１及び第２の光とは異なる波長の光を発光してもよい。

以上のように構成された実施形態１の発光装置では、第１発光素子１と、第１蛍光体粒子１１ｂと、第２蛍光体粒子２１が第１の光によって励起される場合にはさらに第２蛍光体粒子２１とを含む第１発光部が構成され、第２発光素子２と第２蛍光体粒子２１とを含む第２発光部が構成される。

以上のように構成された実施形態１の発光装置において、第１発光素子１を含む第１発光部の光と、第２発光素子２を含む第２発光部の光とが混ざり合って（混色）、所望の発光色の光として封止樹脂２２の上面から出射される。言い換えれば、実施形態１の発光装置は、第１発光素子１が発光する第１の光と、第２発光素子２が発光する第２の光と、第１蛍光体粒子１１ｂが発光する光と、第２蛍光体粒子２１が発光する光とが、第２発光素子２、第１発光素子１、第１波長変換部材１０を一括して覆う封止樹脂２２の内部で混ざり合うことにより、所望の発光色の光として封止樹脂２２の上面から出射される。

また、実施形態１の発光装置は、基体３０が、第１発光素子１に給電するための第１配線３１と第２発光素子２に給電するための第２配線３２とを有している。これにより、第１発光素子１への給電と第２発光素子２への給電とを独立して制御することが可能であり、第１発光部と第２発光部の発光色を異なるように構成して、第１配線３１と第２配線３２の電流値を制御することにより、発光装置の発光色を変化させることが可能になる。この点については、詳細後述する。

以上のように構成された実施形態１の発光装置において、第１波長変換部材１０を無機材料からなる透光体１２を含むように構成し、その透光体１２を含む第１波長変換部材１０を覆うように封止樹脂２２を形成している。これにより、無機材料と樹脂との境界、すなわち透光体１２の側面が光散乱面となり、封止樹脂２２内での混色性を向上させることができ、封止樹脂２２の上面から出射される光の色むらを効果的に抑制することができる。

例えば、無機材料の屈折率は、一般的に樹脂に比べると材料の種類により大きく異なっており、透光体１２の材料として種々の屈折率の材料の中から選択することが可能である。したがって、透光体１２を構成する無機材料と封止樹脂２２の間の屈折率差を大きくすることができ、透光体１２の側面の反射率を高くすることができる。また、第１波長変換部材１０は、通常、大判の透光体の一方の主面に蛍光体層を形成した後、個々の第１波長変換部材１０に切断して作製されるが、通常その切断面、すなわち第１波長変換部材１０の側面は粗面となり、光散乱能の大きい面とできる。

したがって、第１波長変換部材１０を無機材料からなる透光体１２を含むように構成し、その透光体１２を含む第１波長変換部材１０を覆うように封止樹脂２２を形成している実施形態１の発光装置は、封止樹脂２２内での混色性をさらに向上させることができ、封止樹脂２２の上面から出射される光の色むらを抑制することが可能になる。

また、実施形態１の発光装置において、透光体１２の屈折率は、封止樹脂２２の屈折よりも高いことが好ましい。このようにすると、透光体１２上面から出射される屈折角が透光体１２内部での入射角より大きくなるので、透光体１２の内部を通過する第１の光及び第１蛍光体粒子１１ｂが発光する光が、透光体１２の上面（第１蛍光体層１１が形成されている面とは反対側の面）から拡がって出射され、より混色性を向上させることができる。

また、第１波長変換部材１０と第１発光素子１とは、例えば、接合部材４０により接合されるが、この場合、接合部材４０は、第１発光素子１の側面の少なくとも一部を覆うフィレット４１を有し、フィレット４１が光を反射するフィラーを含むことが好ましい。フィレット４１が光を反射するフィラーを含むと、第２発光素子２の側面から出射される光をフィレット４１により反射させて第２蛍光体粒子２１の励起光として利用でき、波長変換効率を高くできる。また、接合部材４０が光を反射するフィラーを含むフィレット４１を有していると、フィレット４１により光を反射散乱でき、より混色性を向上させることができる。尚、フィレット４１を除いた第１波長変換部材１０と第１発光素子１間の接合部材４２は、実用的な接合強度を維持できる限り、薄くすることが好ましい。

第２波長変換部材２０は、例えば、透光性を有する封止樹脂２２と封止樹脂２２中に分散された第２蛍光体粒子２１とを含む。第２蛍光体粒子２１は、封止樹脂２２中において第１発光素子１側及び第２発光素子２側の密度が高くなるように偏在していることが好ましい。例えば、製造過程において、封止樹脂２２内で第２蛍光体粒子２１を沈降させることにより、第１発光素子１側及び第２発光素子２側の密度が高くなるように偏在させると、第２蛍光体粒子２１が偏在した部分の厚さが略均一になり、第２蛍光体粒子２１の密度の高い部分を通過する光の光路長が一定となり、色むら及びイエローリングの発生を抑制できる。

第１蛍光体層１１に含まれる第１蛍光体粒子１１ｂ及び第２波長変換部材２０に含まれる第２蛍光体粒子２１はそれぞれ発光色の異なる２種類以上の蛍光体粒子を含んでいることが好ましい。第１蛍光体層１１に含有させる第１蛍光体粒子１１ｂとして、発光色の異なる２種類以上の蛍光体粒子適宜選択してそれぞれの蛍光体粒子の含有量を適宜設定し、かつ第２波長変換部材２０に含有させる第２蛍光体粒子２１として発光色の異なる２種類以上の蛍光体粒子適宜選択してそれぞれの蛍光体粒子の含有量を適宜設定することにより、所望の発光色を容易に実現できる。例えば、第１蛍光体層１１が第１赤色蛍光体粒子と第１緑色蛍光体粒子とを含み、第２波長変換部材２０が第２赤色蛍光体粒子と第２緑色蛍光体粒子とを含むと、黒体軌跡上の所望の発光色を容易に実現できる。

この場合、第１赤色蛍光体粒子と第２赤色蛍光体粒子とは同じ蛍光体材料であってもよいし、異なる蛍光体材料であってもよい。また、第１緑色蛍光体粒子と第２緑色蛍光体粒子とは同じ蛍光体材料であってもよいし、異なる蛍光体材料であってもよい。第１赤色蛍光体粒子と第２赤色蛍光体粒子とが同じ蛍光体材料であり、第１緑色蛍光体粒子と第２緑色蛍光体粒子とが同じ蛍光体材料であると、例えば、第１配線３１と第２配線３２の電流値を制御することにより、発光装置の発光色を変化させた場合でも演色性の変化を小さくできる。

次に、実施形態１の発光装置の回路構成について説明する。
上述したように、基体３０の上面には、第１発光素子１に給電する第１配線３１と第２発光素子２に給電する第２配線３２とを有している。

第１配線３１は、図４に示すように、枠体３３の内側の実装領域において、実装される第１発光素子１に対応してそれぞれ第１発光素子１のｐ側電極が接続される第１ｐ側ランド３１ａと第１発光素子１のｎ側電極が接続される第１ｎ側ランド３１ｂとを有している。尚、実装領域内の第１配線３１を第１内側配線という。また、第１配線３１は、枠体３３の外側に正側の第１外部接続ランド３１ｅ１と負側の第１外部接続ランド３１ｅ２とを有する。さらに、第１配線３１は、第１外部接続ランド３１ｅ１と第１内側配線の始端との間を接続する第１接続配線３１ｃ１と、第１外部接続ランド３１ｅ２と第１内側配線の終端との間を接続する第１接続配線３１ｃ２を有している。第１内側配線において、第１接続配線３１ｃ１に直接接続される第１ｐ側ランド３１ａと第１接続配線３１ｃ２に直接接続される第１ｎ側ランド３１ｂとを除いて、第１発光素子１が接続されたときに、第１外部接続ランド３１ｅ１と第１外部接続ランド３１ｅ２間に複数の第１発光素子１が直列に接続されるように、第１ｎ側ランド３１ｂと第１ｐ側ランド３１ａとは、図４に示すように、基体上面に形成された配線又はワイヤにより接続される。また、第１配線３１は、第１接続配線３１ｃ１から、第１内側配線の始端との接続部分に対して第１外部接続ランド３１ｅ１と反対側に延在する第１保護素子接続配線３１ｐ１を有し、第１接続配線３１ｃ２から、第１内側配線の終端との接続部分に対して第１外部接続ランド３１ｅ２と反対側に延在する第１保護素子接続配線３１ｐ２を有する。第１保護素子接続配線３１ｐ１，３１ｐ２の先端部をそれぞれ第１保護素子実装部３１ｐ１１，３１ｐ２１という。

また、第２配線３２は、枠体３３の内側の実装領域において、実装される第２発光素子２に対応してそれぞれ第２発光素子２のｐ側電極が接続される第２ｐ側ランド３２ａと第２発光素子２のｎ側電極が接続される第２ｎ側ランド３２ｂとを有している。尚、実装領域内の第２配線３２を第２内側配線という。第２配線３２は、枠体３３の外側に正側の第２外部接続ランド３２ｅ１と負側の第２外部接続ランド３２ｅ２とを有する。第２配線３２は、第２外部接続ランド３２ｅ１と第２内側配線の始端との間を接続する第２接続配線３２ｃ１と、第２外部接続ランド３２ｅ２と第２内側配線の終端との間を接続する第２接続配線３２ｃ２を有している。第２内側配線において、第２接続配線３２ｃ１に直接接続される第２ｐ側ランド３２ａと第２接続配線３２ｃ２に直接接続される第２ｎ側ランド３２ｂとを除いて、第２発光素子２が接続されたときに、第２外部接続ランド３２ｅ１と第２外部接続ランド３２ｅ２間に複数の第２発光素子２が直列に接続されるように、第２ｎ側ランド３２ｂと第２ｐ側ランド３２ａとは、図４に示すように、基体上面に形成された配線又はワイヤにより接続される。さらに、第２配線３２は、第２接続配線３２ｃ１から、第２内側配線の始端との接続部分に対して第２外部接続ランド３２ｅ１と反対側に延在する第２保護素子接続配線３２ｐ１を有し、第２接続配線３２ｃ２から、第２内側配線の終端との接続部分に対して第２外部接続ランド３２ｅ２と反対側に延在する第２保護素子接続配線３２ｐ２を有する。第２保護素子接続配線３２ｐ１，３２ｐ２の先端部をそれぞれ第２保護素子実装部３２ｐ１１，３２ｐ２１という。

以上のように設けられた第１配線３１の第１ｐ側ランド３１ａと第１ｎ側ランド３１ｂの間に第１発光素子１をそれぞれ接続することにより、図５に示すように、複数の第１発光素子１が第１外部接続ランド３１ｅ１と負側の第１外部接続ランド３１ｅ２の間に直列に接続される。
尚、必要に応じて、第１保護素子実装部３１ｐ１に保護素子を実装して、保護素子のカソードを第１保護素子実装部３１ｐ１に接続し、保護素子のアノードを第１保護素子接続配線３１ｐ２に接続することにより、複数の第１発光素子１が直列に接続された直列回路（第１直列回路）に並列に保護素子を接続することができる。

また、第２配線３２の第２ｐ側ランド３２ａと第２ｎ側ランド３２ｂの間に第２発光素子２をそれぞれ接続することにより、図５に示すように、複数の第２発光素子２が第２外部接続ランド３２ｅ１と負側の第２外部接続ランド３２ｅ２の間に直列に接続される。
尚、必要に応じて、第２保護素子実装部３２ｐ１に保護素子を実装して、保護素子のカソードを第２保護素子実装部３２ｐ１に接続し、保護素子のアノードを第２保護素子接続配線３２ｐ２に接続することにより、複数の第２発光素子２が直列に接続された直列回路（第２直列回路）に並列に保護素子を接続することができる。

以上のように、複数の第１発光素子１が直列に接続された第１直列回路と複数の第２発光素子２が直列に接続された第２直列回路との電流値をそれぞれ制御することにより、発光装置全体としての発光色を変化（調色）させることができる。
以上の実施形態１の発光装置では、外部接続ランド３１ｅ１と第１外部接続ランド３１ｅ２間に全ての第１発光素子１を直列に接続し、第２外部接続ランド３２ｅ１と第２外部接続ランド３２ｅ２間に全ての第２発光素子２を直列に接続した例で説明した。しかしながら、実施形態１の発光装置はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の第１発光素子１及び複数の第２発光素子２をそれぞれ複数のグループに分けて、各グループの第１発光素子１及び複数の第２発光素子２をそれぞれ直列に接続してその直列接続した直列回路を外部接続ランド３１ｅ１と第１外部接続ランド３１ｅ２間、第２外部接続ランド３２ｅ１と第２外部接続ランド３２ｅ２間に並列に接続するようにしてもよい。

例えば、第１発光素子１と第２発光素子２をいずれも青色発光素子とし、第１蛍光体層１１と第２波長変換部材２０にそれぞれ青色の光により励起される同一の赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子とを含有させた発光装置を構成した場合を考える。この発光装置において、第１発光素子１を含んで構成される第１発光部の発光色は、第１発光素子１の上方には、第１蛍光体層１１に含まれる赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子が存在する上さらに第２波長変換部材２０に含まれる赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子とが存在するので、色温度は低くなる。これに対して、第２発光素子２を含んで構成される第２発光部の発光色は、第２発光素子２の上方には、実質的に第２波長変換部材２０に含まれる赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子のみが存在することになり、色温度は高くなる。したがって、この例の発光装置では、複数の第１発光素子１が直列に接続された第１直列回路の電流値を複数の第２発光素子２が直列に接続された第２直列回路との電流値に比較して大きくすると、色温度の低い光を発光することができ、第１直列回路の電流値を第２直列回路との電流値に比較して小さくすると色温度の高い光を発光することができる。尚、第１直列回路の電流値を第２直列回路との電流値の比を変化させることなく、双方の電流値を変化させれば、発光色を変化させることなく光の強度を変化させることができる。

また、本実施形態１の発光装置によれば、第１発光素子１と第２発光素子２をいずれも青色発光素子とし、第１蛍光体層１１と第２波長変換部材２０にそれぞれ青色の光により励起される同一の赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子とを含有させることにより、例えば、第１発光素子１を含む第１発光部の色温度を２７００Ｋ程度にでき、第２発光素子２を含む第２発光部の色温度を６５００Ｋ程度にできる。したがって、本実施形態１の発光装置によれば、発光色の色温度を２７００Ｋ～６５００Ｋの間で変化させることができる発光装置を提供できる。

実施形態２．
実施形態２の発光装置は、（ａ）上面視における枠体５３の形状が八角形である点、及び（ｂ）枠体５３の形状が八角形であることに伴い第１配線と第２配線の一部の形状が変更されている点で実施形態１の発光装置と異なっている。実施形態２の発光装置において、上記（ａ）（ｂ）以外は、実施形態１の発光装置と同様に構成されている。
以下、実施形態２の発光装置について、実施形態１の発光装置と異なっている点を具体的に説明し、実施形態１の発光装置と同様の構成については説明を省略する。

上述したように、実施形態２の発光装置において、枠体５３は、図６に示すように、上面視形状が八角形になるように設けられる。すなわち、基体３０の上面における外周下端５３ａの形状及び内周下端５３ｂの形状は八角形であり、枠体５３の表面における第２波長変換部材２０との境界５３ｃの形状も八角形である。実施形態２の発光装置において、境界５３ｃの内側の第２波長変換部材２０の表面が発光装置の発光面となる。

また、枠体５３の形状が八角形であることに伴い、第１配線と第２配線の一部、すなわち、第１配線と第２配線のうちの枠体５３に埋設されて設けられる第１配線と第２配線の一部の形状が実施形態１の発光装置とは異なっている。具体的には、図７に示すように、第１接続配線５１ｃ１，５１ｃ２、第１保護素子接続配線５１ｐ１，５１ｐ２、第２接続配線５２ｃ１，５２ｃ２、第２保護素子接続配線５２ｐ１，５２ｐ２が、枠体５３の外周下端５３ａと内周下端５３ｂの間に外周下端５３ａ及び内周下端５３ｂに平行になるように設けられる。尚、枠体５３に埋設される、第１接続配線５１ｃ１，５１ｃ２、第１保護素子接続配線５１ｐ１，５１ｐ２、第２接続配線５２ｃ１，５２ｃ２、第２保護素子接続配線５２ｐ１，５２ｐ２は、必要に応じて、八角形の枠体５３の角部で屈曲して設けられる。

以上のように構成された実施形態２の発光装置は、枠体５３の内周下端５３ｂに沿って設けられる第１発光素子１及び第１波長変換部材１０と内周下端５３ｂとの間隔、及び枠体５３の内周下端５３ｂに沿って設けられる第２発光素子２と内周下端５３ｂとの間隔を小さくできる。すなわち、実施形態１の発光装置では枠体３３が円形であることから、発光素子をその中心が矩形格子の格子点に一致するように配置した場合、外周部に位置する全ての発光素子と枠体３３の内周下端との間隔を一定以上確保しようとすると、一部の発光素子と内周下端との間隔が大きくなる。これに対して、実施形態２の発光装置では枠体５３が八角形であることから、発光素子をその中心が矩形格子の格子点に一致するように配置した場合、外周部に位置する全ての発光素子と内周下端５３ｂとの間隔を同一にできる。よって、一部の発光素子と内周下端５３ｂとの間隔が大きくなることはない。したがって、実施形態２の発光装置は、実施形態１の発光装置に比較して、発光装置の発光面を小さくできる。

このように、実施形態２の発光装置は、発光装置の発光面を小さくできることから、発光素子の種類及び数を同じにした場合に光束密度を高くすることができる。例えば、実施形態２の発光装置を用いて構成される照明装置等の灯具において発光装置からの光を効率良く利用できる（取り込み効率を向上させることが可能になる）。
また、実施形態２の発光装置は光束密度を高くできることから、例えば、実施形態２の発光装置を用いた灯具での集光性を向上させることが可能になる。

また、実施形態２の発光装置は、上述したように、内周下端５３ｂに沿って配置される発光素子と内周下端５３ｂとの間隔を同一にできる。そのため、一部の発光素子と内周下端５３ｂとの間隔が大きくなることにより生じる可能性のある発光面の周辺部における色むらを抑制できる。したがって、実施形態２の発光装置は、より効果的に色むらを抑制できる。

以上の実施形態２の発光装置に係る図６では、枠体５３の上面視形状を正八角形に描いているが、本実施形態２の発光装置においては、枠体５３の上面視形状は正八角形に限定されるものではない。発光素子等の配置を考慮し、発光素子と内周下端５３ｂとの間隔がより均一になるように、例えば、枠体５３の上面視形状を行方向又は列方向に４５度の角度で傾斜する辺の長さが行方向又は列方向の辺の長さより長い八角形になるようにしてもよい。

以下、実施形態における各構成及びその構成材料等について説明する。

（第１蛍光体粒子及び第２蛍光体粒子）
第１蛍光体粒子及び第２蛍光体粒子（以下、単に蛍光体粒子という。）は、発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて発光素子の発光波長とは異なる波長の光を発する蛍光体材料からなる。

例えば、第１発光素子１及び第２発光素子２として青色発光素子を用いる場合、蛍光体材料として、青色の光により励起されて黄色の光を発光する黄色蛍光体材料と、青色の光により励起されて赤色の光を発光する赤色蛍光体材料を用いることにより、白色光を発光させることができる。

具体的な蛍光体材料として、例えば、黄色～緑色蛍光体としては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）およびルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ系蛍光体）を用いることができる。緑色蛍光体としては、例えばクロロシリケート蛍光体およびβサイアロン蛍光体を用いることができる。赤色蛍光体としては、例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ等のＳＣＡＳＮ系蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ等のＣＡＳＮ系蛍光体、ＳｒＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ蛍光体、およびＫ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ等のＫＳＦ系蛍光体等を用いることができる。

例えば、照明用として、第１発光素子１及び第２発光素子２として青色発光素子を用い、第１蛍光体粒子にＹＡＧ系蛍光体およびＳＣＡＳＮ系蛍光体の２種類の蛍光体を用い、第２蛍光体粒子として、ＹＡＧ系蛍光体を用いると、第１発光素子１を含む第１発光部の色温度は２７００Ｋ程度となり、第２発光素子２を含む第２発光部の色温度は６５００Ｋ程度となり、これらの混色により２７００～６５００Ｋ程度を発光可能な発光装置とする
ことができる。

（蛍光体層）
第１蛍光体層１１には、樹脂、ガラス、無機物等の透光性材料を蛍光体のバインダーとして混合して透光体１２の表面に形成したものを挙げることができる。第１蛍光体層１１は１種の蛍光体粒子を含む単層であってもよいし、２種以上の蛍光体粒子を含む単層であってもよい。また、第１蛍光体層１１は１種の蛍光体粒子を含む層と、その層と同一又は異種の蛍光体粒子を含む層が積層されたものでもよい。また、第１蛍光体層１１は、必要に応じて拡散材を含んでいてもよい。さらに、第１蛍光体層１１は、第１発光素子１の上面の面積よりも大きく形成されることが好ましく、この場合、第１蛍光体層１１は、発光素子上面の周りに第１蛍光体層１１の表面が環状に露出するように第１発光素子１上に配置することが好ましい。

第１蛍光体層１１は、例えば、透光体１２の表面に印刷などにより形成される。ここで、本形態における第１蛍光体層１１には、蛍光体層が透光体１２の表面に直接接している場合だけでなく、接着剤等の他の部材を介して接合する場合も含まれる。第１蛍光体層１１の透光体１２の表面への接合は、例えば、圧着、融着、焼結、有機系接着剤による接着、低融点ガラス等の無機系接着剤による接着を挙げることができる。第１蛍光体層１１の形成方法には、印刷法の他に、圧縮成形法、蛍光体電着法、蛍光体シート法等を用いることができる。印刷法は、蛍光体、バインダーおよび溶剤を含むペーストを調製し、そのペーストを透光体の表面に塗布し、乾燥することにより蛍光体層を形成する。バインダーには、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、およびポリイミド樹脂等の有機樹脂バインダーやガラス等の無機バインダーを用いることができる。圧縮成形法は、透光体の表面に、バインダーに蛍光体を含有させた蛍光体層の材料を金型で成形する方法である。蛍光体電着法は、透光体の表面に、透光性にすることが可能な導電性の薄膜を形成させておき、電気泳動を利用して、帯電した蛍光体を、薄膜上に堆積させる方法である。蛍光体シート法は、シリコーン樹脂に蛍光体を混練し、シート状に加工した蛍光体シートを用いるもので、蛍光体からの放熱性を向上させる点から、蛍光体シートの厚さは、薄ければいくらでもよいが２００μｍ以下程度の蛍光体シートを透光体に圧着して一体化する方法である。

ここで、第１蛍光体層１１の厚みは、例えば、透光体の厚みの０．２倍～１．５倍、好ましくは、０．５倍～１倍に設定される。また、第１蛍光体層１１の厚みは、好ましくは、３５～２００μｍ、より好ましくは、８０～１５０μｍである。第１蛍光体層１１の厚さが、２００μｍより厚いと、放熱性が低下する傾向がある。放熱性の観点からは、蛍光体層は薄ければ薄い程好ましいが、余りにも薄いと蛍光体の量が少なくなるので、得たい発光の色度範囲が小さくなる傾向がある。その点も考慮して、適切な厚みに調整される。

（透光体）
透光体１２は、蛍光体を含む蛍光体層とは別に設けられる部材であり、その表面に形成された第１蛍光体層１１を支持する部材である。透光体４には、ガラス等の無機材料からなる板状体を用いることができる。ガラスとして、例えば、ホウ珪酸ガラスや石英ガラスから選択することができる。透光体４の厚さは、製造工程における機械的強度が低下せず、蛍光体層３に十分な機械強度を付与することができる厚さであればよい。透光体１２の外形は、発光素子の外形の大きさより大きいことが好ましい。このようにすると、透光体の主面全体に蛍光体層を形成し、第１蛍光体層１１を発光素子の上面に対向させて載置したときに、多少の実装精度のずれが発生しても、発光素子の上面全体に蛍光体層を確実に配置させることができる。また、透光体１２には、拡散材を含有させてもよい。このようにすると、第１蛍光体層１１の蛍光体濃度を低くしたときに生じる恐れのある色むらを、拡散材により抑制することが可能になる。拡散材には、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。また、透光体１２の側面は、粗面であることが好ましい。透光体１２の側面が粗面、すなわち、透光体１２の側面が凹凸を有すると、その側面により、例えば、第２発光素子２からの光を散乱させることができ、混色性を向上させることができ、発光装置全体としての色むらを効果的に抑制できる。また、この場合、透光体１２が拡散材を含んでいると、より効果的に発光装置全体としての色むらを抑制できる。さらに、発光面となる透光体４の上面は平坦な面に限定されず、微細な凹凸を有していてもよい。これにより、発光面からの出射光の散乱を促進させて輝度むらや色むらをさらに抑制することが可能となる。

（接合部材）
接合部材４０としては、第１発光素子１からの出射光を第１蛍光体層１１へと有効に導光できる透光性が求められる。例えば、透光性の接合部材４０としては、具体例としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、およびポリイミド樹脂等の有機樹脂を挙げることができるが、シリコーン樹脂が好ましい。第１発光素子１と第１蛍光体層１１の間の接合部材４２の厚さは、薄ければ薄いほど好ましい。接合部材４２の厚さが薄いと、放熱性が向上し、光の透過損失を小さくでき、発光装置の発光効率を高くすることができる。

接合部材４０は、第１発光素子１と第１蛍光体層１１間のみならず、第１発光素子１の側面にも存在してフィレット４１を形成していることが好ましい。フィレット４１は、第１発光素子１の側面からの出射光を反射して、第１蛍光体層１１内に入射させて、第１蛍光体層１１の波長変換効率を向上させることができる。さらに、上述したように、フィレット４１により第２発光素子２からの光を反射することにより、混色性の向上に寄与する。ここで、フィレットとは、発光素子側から下部方向に向かって小さくなる断面三角形状である部分をいう。このフィレット４１は、第１発光素子１と第１蛍光体層１１とを接合する際の接合部材の量を調整すること形成することができる。また、第１蛍光体層１１のバインダーとしてシリコーン樹脂を用いる場合には、接合部材４０にもシリコーン樹脂を用いることが好ましい。第１蛍光体層１１と接合部材４０の屈折率差を小さくすることができるので、第１蛍光体層１１への入射光を増加させることができる。

（封止樹脂）
封止樹脂２２は、電気的絶縁性を有し、発光素子から出射される光を透過可能であり、かつ固化前は流動性を有する材料であることが好ましい。封止樹脂として、好ましくは光透過率が７０％以上の光透過性樹脂を選択する。光透過性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、またはこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。中でも、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないので好ましい。
また、封止樹脂２２は、第２蛍光体粒子に加えて、フィラー、拡散材等の添加剤を更に含んでもよい。例えば、拡散材としては、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２等を挙げることができる。

（基体３０）
基体３０は、第１発光素子１及び第２発光素子２、必要に応じて保護素子等が配置されるものであり、その上面に第１配線３１及び第２配線３２を有し、さらに枠体３３が設けられる。基体３０は、例えば、図１や図２に示すように、矩形平板状に形成されており、基体３０の大きさは、配置する発光素子数、目的および用途に応じて適宜設定される。

基体３０の材料としては、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、発光素子等から放出される光や外光等が透過しにくい材料を用いることが好ましい。
具体的にはセラミックス（Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等）、あるいはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等の樹脂が挙げられる。光反射性を高めるために、発光素子載置面に反射部材を設けても良い。反射部材は、例えば、ＴｉＯ２等の反射性粒子と有機物ないし無機物のバインダーとを混錬したものである。いわゆる白色レジストや白色インク、セラミックスインク等が該当する。有機物のバインダーとしては、耐熱性・耐光性に優れたシリコーン樹脂を用いることが特に好ましい。これにより、基体表面で光を反射して、光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。

（第１及び第２配線）
第１配線及び第２配線（以下、単に配線という。）は、上述したように、基体上に設けられた複数の発光素子、及び必要に応じて設けられる保護素子に電気的に接続され、外部電源から電圧を印加するためのものである。配線は例えば金属部材から構成され、その金属部材の材料は特に限定されるものではないが、例えば、基体３０をセラミックスにより構成する場合は、例えば、配線の材料としては、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｓｎ等を主成分とする金属又は合金を用いることができる。また、配線は、蒸着、スパッタ、印刷法等により、さらに、その上にめっき等を形成することができる。また、劣化が少なく、接合部材との密着性の観点から、Ａｕを主成分とする金属を配線の最表面にメッキ等により形成することが好ましい。配線の厚みは特に限定されず、搭載する発光素子の数、投入電力等を考慮して適宜設定される。
尚、第１配線３１及び第２配線３２は、基体３０の上面に形成されるものであることから、必要に応じて適宜ワイヤを用いて分離された第１配線３１間において第２配線３２を跨いで接続したり、分離された第２配線３２間において第１配線３１を跨いで接続したりすることができる。

（第１及び第２発光素子）
第１発光素子１及び第２発光素子２（以下、単に発光素子という）は、電圧を印加することで発光する半導体素子である。
発光素子はそれぞれ、例えば、図１等に示すように平面形状が略矩形形状でも略六角形形状等の多角形形状でもよい。また、発光素子の発光波長は、用途、第１蛍光体層１１に含まれる第１蛍光体粒子１１ｂの励起波長、第２波長変換部材２０に含まれる第２蛍光体粒子２１の励起波長、等を考慮して適宜選択される。例えば、青色（波長４３０ｎｍ～４９０ｎｍ）、緑色（波長４９０ｎｍ～５７０ｎｍ）の発光素子としてはＺｎＳｅ、窒化物半導体、ＧａＰ等を用いることができる。また、赤色（波長６２０ｎｍ～７５０ｎｍ）の発光素子としてはＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等を用いることができる。実施形態１の発光装置について、例えば、白色の発光装置を構成する場合には、例えば、窒化物半導体の青色発光素子を用いることが好ましい。また、発光素子は可視光領域の光を発光するものだけではなく、紫外線や赤外線を発光する素子を選択することもできる。

第１発光素子１と第２発光素子２とは発光波長が同じ発光素子により構成してもよいし、例えば、発光波長等が異なる種類の発光素子により構成してもよい。
また、実施形態の発光装置では、同数の第１発光素子１と第２発光素子２を用いて構成した例を示したが、実施形態の発光装置はこれに限定されるものではなく、第１発光素子１と第２発光素子２の数は異なっていてもよい。一般的に、発光素子としてＬＥＤを用いた場合に、低色温度ほど発光効率が低下する。このため、例えば、第１発光部よりも第２発光部の色温度が低い場合に、第１発光素子１の数を第２発光素子２の数より多くして明るさや発光効率のバランスを調整してもよい。また、微小点灯領域で発光色を変化（調色）させる場合などでは、明るさを必要としない側の素子数を減らすことで、他方の素子数を増やすことができる。これにより、発光装置の明るさや発光効率を向上させることができる。

（枠体３３）
枠体３３は、例えば、絶縁性の樹脂に光反射部材を含有させたものを用いて構成することが好ましい。絶縁性樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡやシリコーン樹脂などが挙げられる。保護素子等の非発光デバイスを基板に実装する場合には、光吸収の原因となるため、光反射樹脂内に埋設することが好ましい。枠体３３は、例えば、ディスペンサで樹脂を吐出しながら描画する方法や、樹脂印刷法、トランスファー成形、圧縮成形などで形成することができる。枠体は、第２波長変換部材を囲むように形成される。枠体を備えることで、第２波長変換部材を塗布により形成する場合に、上面視における第２波長変換部材の形状のバラツキを抑制することができる。つまり、硬化前の第２波長変換部材を枠体の内側に塗布した場合に、硬化前の第２波長変換部材は枠体の内側内を流れていくが、枠体が第２波長変換部材を囲むことで、第２波長変換部材が枠体の外側に流れることを抑制することができる。これにより、上面視における第２波長変換部材の形状のバラツキを抑制することができる。

１ 第１発光素子
２ 第２発光素子
１０ 第１波長変換部材
１１ 第１蛍光体層
１１ａ 透光性樹脂
１１ｂ 第１蛍光体粒子
１２ 透光体
２０ 第２波長変換部材
２１ 第２蛍光体粒子
２２ 封止樹脂
３０ 基体
３１ 第１配線
３１ａ 第１ｐ側ランド
３１ｂ 第１ｎ側ランド
３１ｅ１，３１ｅ２ 第１外部接続ランド
３１ｃ１，３１ｃ２，５１ｃ１，５１ｃ２ 第１接続配線
３１ｐ１１，３１ｐ２１ 第１保護素子実装部
３１ｐ１，３１ｐ２，５１ｐ１，５１ｐ２ 第１保護素子接続配線
３２ 第２配線
３２ａ 第２ｐ側ランド
３２ｂ 第２ｎ側ランド
３２ｅ１，３２ｅ２ 第２外部接続ランド
３２ｃ１，３２ｃ２，５２ｃ１，５２ｃ２ 第２接続配線
３２ｐ１１，３２ｐ２１ 第２保護素子実装部
３２ｐ１，３２ｐ２，５２ｐ１，５２ｐ２ 第２保護素子接続配線
３２ｐ１１，３２ｐ２１，５２ｐ１１，５２ｐ２１ 第２保護素子実装部
３３ 枠体
４０（４２） 接合部材
４１ フィレット

Claims (16)

1. 基体と、
   前記基体の上面において、実装領域を囲むように設けられた枠体と、
   前記実装領域に設けられた複数の第１発光素子と、
   前記実装領域に設けられた複数の第２発光素子と、
   上面と下面とを有する無機材料からなる透光体と、前記透光体の下面に設けられた第１蛍光体層と、を備え、前記第１発光素子上にそれぞれ設けられた第１波長変換部材と、
   前記第２発光素子と前記第１波長変換部材を覆うように前記枠体の内側の前記基体上に設けられ、封止樹脂と第２蛍光体粒子とを含んでなる第２波長変換部材と、
   を含み、
   前記透光体の側面は、凹凸を有し、
   前記複数の第１発光素子及び前記複数の第２発光素子は行及び列をなして配置されており、
   前記各行及び列においてそれぞれ前記第１発光素子と前記第２発光素子とが交互に配置されている発光装置。
2. 前記第１波長変換部材の側面は粗面である請求項１記載の発光装置。
3. 前記第１波長変換部材と前記第１発光素子とは接合部材により接合されており、前記接合部材は、前記第１発光素子の側面の少なくとも一部を覆うフィレットを有し、該フィレットが光を反射するフィラーを含む請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記基体の上面に反射部材を含む請求項１～３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記基体の上面は、前記複数の第１発光素子に給電する第１配線と前記複数の第２発光素子に給電する第２配線とを備え、
   前記第１配線は、前記枠体の外側に位置する正側の第１外部接続ランドと負側の第１外部接続ランドと、前記正側の第１外部接続ランドと前記負側の第１外部接続ランドの間に設けられ、前記枠体の内側に位置する第１内側配線とを有し、
   前記第２配線は、前記枠体の外側に位置する正側の第２外部接続ランドと負側の第２外部接続ランドと、前記正側の第２外部接続ランドと前記負側の第２外部接続ランドの間に設けられ、前記枠体の内側に位置する第２内側配線とを有する、
   請求項１～４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記正側の第１外部接続ランドと負側の第１外部接続ランドとの間に前記複数の第１発光素子が直列に接続された第１直列回路と、
   前記正側の第２外部接続ランドと負側の第２外部接続ランドとの間に前記複数の第２発光素子が直列に接続された第２直列回路と、を含み、
   前記第１直列回路と前記第２直列回路とが並列に接続された、
   請求項５に記載の発光装置。
7. 前記第１配線は、
   前記正側の第１外側接続ランドと前記第１内側配線の始端との間を接続する第１接続配線と、該第１接続配線から前記始端との接続部分に対して前記正側の第１外部接続ランドと反対側に延在する第１保護素子接続配線と、
   前記負側の第１外側接続ランドと前記第１内側配線の終端との間を接続する第１接続配線と、該第１接続配線から前記終端との接続部分に対して前記負側の第１外部接続ランドと反対側に延在する第１保護素子接続配線と、
   を有する請求項５又は６に記載の発光装置。
8. 前記第２配線は、
   前記正側の第２外側接続ランドと前記第２内側配線の始端との間を接続する第２接続配線と、該第２接続配線から前記始端との接続部分に対して前記正側の第２外部接続ランドと反対側に延在する第２保護素子接続配線と、
   前記負側の第２外側接続ランドと前記第２内側配線の終端との間を接続する第２接続配線と、該第２接続配線から前記終端との接続部分に対して前記負側の第２外部接続ランドと反対側に延在する第２保護素子接続配線と、
   を有する請求項５～７のいずれかに記載の発光装置。
9. 前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、その中心がそれぞれ矩形格子の格子点に一致するように配置されており、
   前記枠体の形状は八角形である請求項１～８のいずれかに記載の発光装置。
10. 前記第２蛍光体粒子は前記封止樹脂中において前記第１発光素子側及び前記第２発光素子側の密度が高くなるように偏在している請求項１～９のいずれかに記載の発光装置。
11. 前記第１波長変換部材の第１蛍光体層は第１赤色蛍光体粒子と第１緑色蛍光体粒子とを含み、前記第２波長変換部材に含有された第２蛍光体粒子は第２赤色蛍光体粒子と第２緑色蛍光体粒子とを含む請求項１～１０のいずれかに記載の発光装置。
12. 前記第１赤色蛍光体粒子と前記第２赤色蛍光体粒子とは同じ蛍光体材料からなり、前記第１緑色蛍光体粒子と前記第２緑色蛍光体粒子とは同じ蛍光体材料からなる請求項１１に記載の発光装置。
13. 前記第１発光素子及び前記第２発光素子はそれぞれ略矩形形状であり、前記複数の第１発光素子及び前記複数の第２発光素子はそれぞれ前記略矩形形状の対角方向に配列されており、前記第１発光素子が対角方向に配列された列と前記第２発光素子が対角方向に配列された列とが交互に配置されている請求項１～１２のいずれかに記載の発光装置。
14. 前記透光体の屈折率が、前記封止樹脂の屈折率よりも高い請求項１～１３のいずれかに記載の発光装置。
15. 前記第１蛍光体層の厚みが、前記透光体の厚みの０．２倍～１．５倍である請求項１～１４のいずれかに記載の発光装置。
16. 前記第１蛍光体層の厚みが、３５～２００μｍである請求項１～１５のいずれかに記載の発光装置。

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