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Patent Searching and Data


Title:
LIGHT EMITTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/072589
Kind Code:
A1
Abstract:
A light emitting device (1) is provided with an LED chip (10) and a mounting substrate (20) on which the LED chip (10) is mounted. The light emitting device (1) is further provided with a dome-like cover member (60) made of a light-transmissible inorganic material, and a dome-like color conversion layer (70) made of a light-transmissible material (silicon resin or the like) containing a phosphor that is excited by light emitted from the LED chip (10) and emits a light having the wavelength longer than the wavelength of the light from the LED chip (10). The cover member (60) is so fixed to the mounting substrate (20) that an air gap (80) is formed between the cover member and the mounting substrate (20). The cover conversion layer (70) is laminated on the light projection surface side of the cover member (60).

Inventors:
YAMAZAKI, Keiichi (1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-sh, Osaka 86, 5718686, JP)
山崎 圭一 (〒86 大阪府門真市大字門真1048番地 パナソニック電工株式会社内 Osaka, 5718686, JP)
TAKEI, Naoko (1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-sh, Osaka 86, 5718686, JP)
Application Number:
JP2008/072119
Publication Date:
June 11, 2009
Filing Date:
December 05, 2008
Export Citation:
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Assignee:
PANASONIC ELECTRIC WORKS CO., LTD. (1048, Oaza-Kadoma Kadoma-sh, Osaka 86, 5718686, JP)
パナソニック電工株式会社 (〒86 大阪府門真市大字門真1048番地 Osaka, 5718686, JP)
YAMAZAKI, Keiichi (1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-sh, Osaka 86, 5718686, JP)
山崎 圭一 (〒86 大阪府門真市大字門真1048番地 パナソニック電工株式会社内 Osaka, 5718686, JP)
International Classes:
H01L33/50; H01L33/58; H01L33/60; H01L33/64
Foreign References:
JP2007080872A
JP2006179520A
JP2007059864A
JP2007126536A
JP2005537651A
JP2007088261A
JP2004161871A
JP2007535175A
JP3978451B22007-09-19
Other References:
See also references of EP 2219233A1
Attorney, Agent or Firm:
NISHIKAWA, Yoshikiyo et al. (Hokuto Patent Attorneys Office, Umeda Square Bldg. 9F12-17, Umeda 1-chome,Kita-k, Osaka-shi Osaka 01, 5300001, JP)
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Claims:
 LEDチップと、当該LEDチップが実装された実装基板とを備えた発光装置において、
 透光性無機材料により形成されたドーム状のカバー部材と、前記LEDチップから放射される光によって励起されて前記LEDチップよりも長波長の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料により形成されたドーム状の色変換層とを備え、
 前記カバー部材は、前記実装基板との間に空気層が存在する形で前記実装基板に固着され、
 前記色変換層は、前記カバー部材の光入射面側もしくは光出射面側に積層されていることを特徴とする発光装置。
 前記実装基板における前記LEDチップの実装面側で前記LEDチップを封止する透光性封止部を備え、
 前記空気層は、前記カバー部材と前記透光性封止部との間に存在していることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
 前記LEDチップから放射される光を透過し且つ前記色変換層の前記蛍光体から放射される光を反射する波長選択フィルタ層を備え、
 前記波長選択フィルタ層は、前記透光性封止部の光出射面側に形成され、
 前記空気層は、前記カバー部材と前記波長選択フィルタ層との間に存在していることを特徴とする請求項2記載の発光装置。
 前記透光性封止部は、ガラスにより形成されてなることを特徴とする請求項2または請求項3記載の発光装置。
 前記LEDチップから放射される光を透過し且つ前記色変換層の前記蛍光体から放射される光を反射する波長選択フィルタ層を備え、
 前記色変換層は、前記カバー部材の前記光出射面側に積層され、
 前記波長選択フィルタ層は、前記カバー部材の前記光入射面側に積層されていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
 前記色変換層は、前記蛍光体を覆う透光性被膜を含み、
 前記透光性被膜の屈折率は、前記蛍光体の屈折率と前記透光性材料の屈折率との間の値であることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
 前記実装基板は、前記LEDチップが電気的に接続される配線パターンが形成された絶縁性基板と、当該絶縁性基板の厚み方向に貫設された伝熱部とを備え、
 前記伝熱部は、前記絶縁性基板よりも熱伝導率の高い材料により形成され、
 前記色変換層は、前記伝熱部に熱結合されてなることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
 前記実装基板よりも反射率の高い材料により形成された反射部材を備え、
 前記反射部材は、少なくとも前記カバー部材および前記色変換層における前記実装基板側の端縁と前記実装基板との間に介在されていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
Description:
発光装置

 本発明は、LEDチップ(発光ダイオードチッ プ)を利用した発光装置に関するものである

 従来から、LEDチップを利用した発光装置 提供されている。この種の発光装置には、 の混色によって所望の色の光(例えば白色光 )を得るために、LEDチップから放射された光 よって励起されてLEDチップとは異なる発光 の光を放射する蛍光体が比較的良く用いら ている。

 例えば、日本国特許公報第3978451号には、 図10に示すような発光装置101が記載されてい 。発光装置101は、LEDチップ110と、当該LEDチ プ110が実装された実装基板120と、透光性封 部150と、色変換部材170とを備えている。透 性封止部150は、実装基板120におけるLEDチッ 110の実装面側でLEDチップ110を封止した半球 のものであって、第1の透光性材料(例えば シリコーン樹脂など)により形成されている 色変換部材170は、LEDチップ110から放射され 光によって励起されてLEDチップ110よりも長 長の光を放射する蛍光体を含有した第2の透 光性材料(例えば、シリコーン樹脂など)によ ドーム状に形成されている。この色変換部 170は、透光性封止部150との間に空気層180が 在する形で実装基板120に固着されている。 お、上記日本国特許公報には、LEDチップ110 して紫外LEDチップの他に可視光LEDチップが 示されている。

 上述の発光装置101は、例えば照明用途に いられる(例えば、照明器具の光源として用 いられる)。このとき、高い輝度を得るため 発光装置101に流す電流を大きくすると、色 換部材170の第2の透光性材料が蛍光体からの や熱によって経時的に劣化して透過率が低 するおそれがある。このような場合に生じ 問題としては、発光装置101から出力される 量が低下するという問題や、LEDチップ110か 放射される光と蛍光体から放射される光と バランスが崩れて色度(色相および彩度)が れてしまうという問題、色変換部材170の熱 化に起因して寿命が短くなってしまうとい 問題などが考えられる。

 そこで、色変換部材170の第2の透光性材料 として、シリコーン樹脂などの透光性有機材 料ではなく、ガラスのような透光性無機材料 を採用することが考えられる。透光性無機材 料は、透光性有機材料に比べて、熱伝導性に 優れている。そのため、蛍光体で発生した熱 を効率良く放熱することができる。また、発 光装置101を耐熱性、耐光性、および耐湿性に も優れたものとすることができる。

 ここで、第2の透光性材料としてガラスを 採用した場合の色変換部材170の製造方法とし ては、ガラスの基礎となるガラス粉末と蛍光 体の基礎となる蛍光体粉末との混合粉末を所 望形状の成形体に成形し、その後、成形体を 焼成する方法が考えられる。

 ところで、上述の色変換部材170の製造方 では、成形体を焼成する焼成温度が高いと 泡の少ない緻密な色変換部材(蛍光体分散ガ ラス)170が得られる。しかしながら、この場 には、蛍光体の酸化やガラスとの反応など よって蛍光体の量子効率の低下やガラスの 色が起こりやすくなる。一方、焼成温度が いと、蛍光体の量子効率の低下は抑制され ものの、色変換部材170中に気泡が残留しや くなってガラスの透過率が低下しやすくな 。

 上述のような蛍光体の量子効率の低下や 気泡の残留や着色によるガラスの透過率低 は、発光装置101の光取り出し効率を低下さ る要因になる。

 そのため、蛍光体の量子効率の低下が少 く且つ気泡の残留や着色のない色変換部材1 70の開発が望まれている。

 また、発光装置101では、色変換部材170自 でドーム状の形状を維持する必要があるの 、色変換部材170の厚みを薄くするのが難し 。ここで、色変換部材170の厚みが厚いと、 変換部材170を通過する光の光路長差が大き なり、色むらが生じやすくなってしまう。

 本発明は上記事由に鑑みて為されたもの ある。本発明の目的は、蛍光体の温度上昇 抑制できるとともに蛍光体を含有した透光 材料の熱劣化を抑制でき且つ色むらの発生 抑制可能な発光装置を提供することにある

 本発明に係る発光装置は、LEDチップと、 該LEDチップが実装された実装基板とを備え いる。本発明に係る発光装置は、さらに、 光性無機材料により形成されたドーム状の バー部材と、前記LEDチップから放射される によって励起されて前記LEDチップよりも長 長の光を放射する蛍光体を含有した透光性 料により形成されたドーム状の色変換層と 備えている。前記カバー部材は、前記実装 板との間に空気層が存在する形で前記実装 板に固着されている。前記色変換層は、前 カバー部材の光入射面側もしくは光出射面 に積層されている。

 この発明によれば、色変換層で発生した を前記カバー部材を通して前記実装基板側 放熱させることができる。そのため、蛍光 の温度上昇を抑制できて光束の増加を図れ 。また、蛍光体を含有した透光性材料の熱 化を抑制できる。しかも、色変換層はカバ 部材によりドーム状の形状が保持されるか 、色変換層の厚みを薄くできる。これによ て、色変換層を通過する光の光路長差を小 くできて、色むらの発生を抑制することが きる。

 好ましい形態では、前記実装基板におけ 前記LEDチップの実装面側で前記LEDチップを 止する透光性封止部を備えている。前記空 層は、前記カバー部材と前記透光性封止部 の間に存在している。

 この発明によれば、前記透光性封止部が い場合と比較して、前記色変換層で発生し 熱を、前記色変換層-前記空気層-透光性封 部-前記実装基板を通る経路でも放熱させる とができる。そのため、前記色変換層の温 上昇を抑制できる。これによって、前記蛍 体の温度上昇を抑制できて光束の増加を図 ことができるとともに、前記蛍光体を含有 た透光性材料の熱劣化を抑制できる。

 さらに好ましい形態では、前記LEDチップ ら放射される光を透過し且つ前記色変換層 前記蛍光体から放射される光を反射する波 選択フィルタ層を備えている。前記波長選 フィルタ層は、前記透光性封止部の光出射 側に形成されている。前記空気層は、前記 バー部材と前記波長選択フィルタ層との間 存在している。

 この発明によれば、前記色変換層の前記 光体から放射された光の取り出し効率が向 するから、光束を更に増加させることがで る。しかも、前記カバー部材と波長選択フ ルタ層との間に前記空気層が存在するので 前記色変換層で発生する熱に起因して波長 択フィルタ層にかかる熱応力を低減できる そのため、波長選択フィルタ層にクラック 発生することを抑制することができる。

 好ましい形態では、前記透光性封止部は ガラスにより形成されてなる。

 この発明によれば、前記透光性封止部が リコーン樹脂などの有機材料により形成さ ている場合に比べて、前記色変換層-前記空 気層-前記透光性封止部-前記実装基板を通る 路の熱伝導性が向上する。そのため、前記 変換層の温度上昇をより抑制することが可 となる。

 好ましい形態では、前記LEDチップから放 される光を透過し且つ前記色変換層の前記 光体から放射される光を反射する波長選択 ィルタ層を備えている。前記色変換層は、 記カバー部材の前記光出射面側に積層され いる。前記波長選択フィルタ層は、前記カ ー部材の前記光入射面側に積層されている

 この発明によれば、前記色変換層の前記 光体から放射された光の取り出し効率が向 するから、光束を更に増加させることがで る。

 好ましい形態では、前記色変換層は、前 蛍光体を覆う透光性被膜を含んでいる。前 透光性被膜の屈折率は、前記蛍光体の屈折 と前記透光性材料の屈折率との間の値であ 。

 この発明によれば、前記蛍光体が前記透 性材料に直に接している場合に比べて、前 蛍光体と前記透光性材料との間における界 での反射率が屈折率差の減少により低減さ る。そのため、前記LEDチップから放射され 光が前記蛍光体内部へ入射する割合および 記蛍光体が発する光が前記蛍光体外部へ取 出される割合が増加する。その結果、前記 変換層の光取り出し効率が向上する。これ よって、発光装置全体の外部への光取り出 効率がより一層向上し、光束を更に増加さ ることができる。

 好ましい形態では、前記実装基板は、前 LEDチップが電気的に接続される配線パター が形成された絶縁性基板と、当該絶縁性基 の厚み方向に貫設された伝熱部とを備えて る。前記伝熱部は、前記絶縁性基板よりも 伝導率の高い材料により形成されている。 記色変換層は、前記伝熱部に熱結合されて る。

 この発明によれば、前記色変換層で発生 た熱を前記実装基板の伝熱部を通して放熱 せることができる。そのため、前記色変換 の温度上昇をより抑制でき、光束の増加を れる。

 好ましい形態では、前記実装基板よりも 射率の高い材料により形成された反射部材 備えている。前記反射部材は、少なくとも 記カバー部材および前記色変換層における 記実装基板側の端縁と前記実装基板との間 介在されている。

 この発明によれば、前記LEDチップから放 された光や前記色変換層から放射された光 前記実装基板に吸収されるのを抑制できる そのため、発光装置全体の外部への光取り し効率がより一層向上し、光束を更に増加 せることができる。

実施形態1の発光装置の概略断面図であ る。 実施形態2の発光装置の概略断面図であ る。 実施形態3の発光装置の概略断面図であ る。 実施形態4の発光装置の概略断面図であ る。 実施形態5の発光装置の概略断面図であ る。 実施形態6の発光装置を示し、(a)は要部 概略平面図、(b)は(a)のA-A’断面に対応する発 光装置全体の概略断面図、(c)は(a)のB-B’断面 に対応する発光装置全体の概略断面図である 。 実施形態7の発光装置を示し、(a)は概略 断面図、(b)は要部概略平面図である。 実施形態8の発光装置の概略断面図であ る。 実施形態9の発光装置を示し、(a)は要部 概略平面図、(b)は(a)のA-A’断面に対応する発 光装置全体の概略断面図、(c)は(a)のB-B’断面 に対応する発光装置全体の概略断面図である 。 従来例の発光装置の概略断面図である 。

 (実施形態1)
 本実施形態の発光装置1は、図1に示すよう 、LEDチップ10と、当該LEDチップ10が実装され 実装基板20とを備えている。さらに、発光 置1は、透光性無機材料により形成されたド ム状のカバー部材60と、LEDチップ10から放射 される光によって励起されてLEDチップ10より 長波長の光を放射する蛍光体を含有した透 性材料により形成されたドーム状の色変換 70とを備えている。カバー部材60は、実装基 板20との間に空気層80が存在する形で実装基 20に固着され、色変換層70は、カバー部材60 光出射面側に積層されている。

 ところで、発光装置1は、透光性封止部50 、光学部材40とを備えている。透光性封止 50は、実装基板20におけるLEDチップ10の実装 側でLEDチップ10を封止している。光学部材40 、ドーム状のものであり、実装基板20にお るLEDチップ10の実装面側にLEDチップ10を囲む で配設されている。ここで、透光性封止部5 0は、光学部材40の内側に充実されている。し たがって、空気層80は、透光性封止部50とカ ー部材60の間、より詳しくは光学部材40とカ ー部材60との間に存在している。なお、透 性封止部50および光学部材40は、必ずしも設 る必要はない。

 また、本実施形態の発光装置1では、LEDチ ップ10として、青色光を放射するGaN系青色LED ップを用いている。また、色変換層70の蛍 体として、LEDチップ10から放射された青色光 によって励起されて黄色光を放射する粒子状 の黄色蛍光体を用いている。そのため、本実 施形態の発光装置1によれば、LEDチップ10から 放射され、透光性封止部50、光学部材40、空 層80、カバー部材60および色変換層70を通過 た青色光と、色変換層70の黄色蛍光体から放 射された黄色光との混色光からなる白色光を 得ることができる。

 LEDチップ10の厚み方向の両面それぞれに 電極(図示せず)が形成されている。前記各電 極は、下層側のNi膜と上層側のAu膜との積層 により構成されている。

 実装基板20は、LEDチップ10が一表面側に搭 載される矩形板状のサブマウント部材30と、 伝導性材料により形成される矩形板状の伝 板21と、矩形板状のフレキシブルプリント 線板により形成される配線基板22とで構成さ れている。

 ここで、サブマウント部材30は、伝熱板21 の一面側(図1における上面側)の中央部に固着 されている。また、配線基板22は、伝熱板21 上記一面側に例えばポリオレフィン系の固 シート(図示せず)を介して固着されている。 この配線基板22の中央部には、サブマウント 材30を露出させる矩形状の窓孔24が形成され ている。そのため、実装基板20では、LEDチッ 10で発生した熱が配線基板22を介さずにサブ マウント部材30および伝熱板21に伝熱される

 ところで、伝熱板21は、Cuからなる金属板 21aを基礎としており、当該金属板21aの厚み方 向の両面それぞれにはAu膜からなるコーティ グ膜21bが形成されている。一方、配線基板2 2は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基 22aの一表面側に、LEDチップ10への給電用の一 対の配線パターン23,23が設けられるとともに 各配線パターン23,23および絶縁性基材22aに いて配線パターン23,23が形成されていない部 位を覆う白色系の樹脂からなるレジスト層26 積層されている。

 ここで、LEDチップ10の一方の電極は、ボ ディングワイヤ14を介して一方の配線パター ン23と電気的に接続されている。また、LEDチ プ10の他方の電極は、サブマウント部材30の 電極パターン31およびボンディングワイヤ14 介して他方の配線パターン23と電気的に接続 されている。なお、各配線パターン23,23は、 縁性基材22aの外周形状の半分よりもやや小 な外周形状に形成されている。また、絶縁 基材22aの材料としては、FR4、FR5、紙フェノ ルなどを採用してもよい。

 レジスト層26は、配線基板22の窓孔24の近 において各配線パターン23,23の2箇所が露出 、配線基板22の周部において各配線パター 23,23の1箇所が露出するようにパターニング れている。各配線パターン23,23では、配線基 板22の窓孔24近傍において露出した部位が、 ンディングワイヤ14が接続される端子部23aを 構成している。また、各配線パターン23,23で 、配線基板22の周部において露出した円形 の部位が外部接続用の電極部23bを構成して る。なお、配線基板22の配線パターン23,23は Cu膜とNi膜とAu膜との積層膜により構成され 最上層がAu膜となっている。

 サブマウント部材30は、熱伝導率が比較 高く且つ電気絶縁性を有するAlNにより形成 れている。また、サブマウント部材30の平面 サイズはLEDチップ10のチップサイズよりも大 く設定されている。このようなサブマウン 部材30は、応力緩和機能と熱伝導機能とを している。前記応力緩和機能は、伝熱板21と LEDチップ10との線膨張率差に起因してLEDチッ 10に働く応力を緩和する機能である。また 前記熱伝導機能は、LEDチップ10で発生した熱 を伝熱板21においてLEDチップ10のチップサイ よりも広い範囲に伝熱させる機能である。 たがって、本実施形態の発光装置1では、LED ップ10と伝熱板21との線膨張率差に起因して LEDチップ10に働く応力を緩和することができ とともに、LEDチップ10で発生した熱をサブ ウント部材30および伝熱板21を介して効率良 放熱させることができる。

 また、サブマウント部材30の一表面側に 、LEDチップ10におけるサブマウント部材30側 電極(上記他方の電極)と接合される上述の 極パターン31が形成されている。さらに、サ ブマウント部材30の一表面側における電極パ ーン31の周囲には、LEDチップ10の側面から放 射された光を反射する反射膜32が形成されて る。したがって、LEDチップ10の側面から放 された可視光がサブマウント部材30に吸収さ れるのを防止することができる。これによっ て、外部への光取出し効率をさらに高めるこ とが可能となる。また、本実施形態では、サ ブマウント部材30の厚み寸法を、当該サブマ ント部材30の表面が配線基板22のレジスト層 26の表面よりも伝熱板21から離れるように設 してある。そのため、LEDチップ10から側方に 放射された光が配線基板22の窓孔24の内周面 通して配線基板22に吸収されるのを防止する ことができる。

 本実施形態では、サブマウント部材30の 料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性 有するAlNを採用している。しかしながら、 ブマウント部材30の材料はAlNに限らず、例え ば、複合SiC、Siなどであってもよい。電極パ ーン31は、Auを主成分とするAuとSnとの合金( えば、80Au-20Sn、70Au-30Snなど)により形成され ている。反射膜32は、Alにより形成されてい が、Alに限らず、Ag,Ni,Auなどにより形成して よい。

 本実施形態では、透光性封止部50の材料 ある封止材としては、シリコーン樹脂を用 ている。しかしながら、当該封止材は、シ コーン樹脂に限らず、例えばエポキシ樹脂 ガラスなどであってもよい。

 光学部材40は、透光性材料(例えば、シリ ーン樹脂など)の成形品であってドーム状に 形成されている。ここで、光学部材40の透光 材料としては、光学部材40と透光性封止部50 との屈折率差および線膨張率差が小さくなる ような材料を選択することが好ましい。例え ば、本実施形態では、透光性封止部50の材料 ある封止材がシリコーン樹脂であるから、 学部材40をシリコーン樹脂により形成する とが好ましい。なお、透光性封止部50の材料 である封止材がエポキシ樹脂の場合には、光 学部材40もエポキシ樹脂により形成し、前記 止材がガラスの場合には、光学部材40もガ スにより形成することが好ましい。このよ な光学部材40を実装基板20に配設するにあた ては、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹 脂、エポキシ樹脂、低融点ガラスなど)を用 て、光学部材40における実装基板20側の端縁( 開口部の周縁)を実装基板20に固着すればよい 。

 ところで、透光性封止部50の形成にあた ては、まず、実装基板20にLEDチップ10を実装 てLEDチップ10とボンディングワイヤ14,14とを 電気的に接続する。その後、LEDチップ10およ ボンディングワイヤ14,14を透光性封止部50の 一部となる未硬化の第1の封止材により覆う そして、当該第1の封止材と同一材料からな 透光性封止部50の他の部分となる未硬化の 2の封止材を内側に入れた光学部材40を実装 板20に対して位置決めする。最後に、前記第 1の封止材と前記第2の封止材とを硬化させる とにより透光性封止部50を形成する。この うにして透光性封止部50を形成することによ って、製造過程で透光性封止部50にボイドが 生するのを抑制できる。なお、上述した透 性封止部50の形成方法はあくまでも一例で って、これに限定する趣旨ではない。

 カバー部材60は、透光性無機材料である ラスにより形成されている。また、カバー 材60は、肉厚が一様となるように形成されて いる。このようなカバー部材60を実装基板20 固着するにあたっては、例えば低融点ガラ などを用いて、カバー部材60における実装基 板20側の端縁(開口部の周縁)を実装基板20に固 着すればよい。ここで、実装基板20において バー部材60の端縁が重なる部位は、可視光 対する反射率が70%以上、好ましくは80%以上 材料により形成されていることが望ましい この種の材料としては、例えば、上述の白 系の樹脂や、Al、Agなどを採用することがで る。また、カバー部材60は、色変換層70と比 較して熱伝導率が高くなるように構成してい る。このようにすることにより、色変換層70 発生した熱を効率良く吸収し、実装基板20 放熱することが可能となる。

 色変換層70は、LEDチップ10から放射された 青色光によって励起されて黄色光を放射する 粒子状の黄色蛍光体を含有した透光性材料( えば、シリコーン樹脂など)を用いてドーム に形成されている。色変換層70は、カバー 材60よりも厚みが薄く且つ厚みが一様となる ように形成されている。また、色変換層70は カバー部材60の光出射面側にその全面を覆 ように固着(接着)されている。本実施形態で は、色変換層70の透光性材料としてシリコー 樹脂を採用している。しかしながら、色変 層70の材料として用いる透光性材料は、シ コーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹 、有機成分と無機成分とがnmレベルもしくは 分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイ ブリッド材料などを採用してもよい。

 ところで、本実施形態の発光装置1では、 カバー部材60と実装基板20との間に空気層80が 存在している(ここでは、カバー部材60と光学 部材40との間に空気層80が形成されている)。 のため、LEDチップ10から放射され空気層80、 およびカバー部材60を通して色変換層70に入 し当該色変換層70中の蛍光体の粒子により散 乱された光のうち実装基板20側へ散乱されて 装基板20表面などで吸収される光の光量を 減できる。これによって、装置全体として 外部への光取り出し効率を向上できるとい 利点がある。また、外部雰囲気中の水分がLE Dチップ10に到達しにくくなるという利点があ る。

 以上説明したように、本実施形態の発光 置1は、カバー部材60と、色変換層70とを備 ている。カバー部材60は、透光性無機材料で あるガラスによりドーム状に形成されている 。そして、カバー部材60は、実装基板20との に空気層80が存在する形で実装基板20に固着 れている。一方、色変換層70は、LEDチップ10 から放射される光によって励起されてLEDチッ プ10よりも長波長の光を放射する蛍光体を含 した透光性材料によりドーム状に形成され いる。そして、色変換層70は、カバー部材60 の光出射面側に積層されている。

 したがって、本実施形態の発光装置1によ れば、色変換層70で発生した熱をカバー部材6 0を通して実装基板20側へ放熱させることがで きる。そのため、蛍光体の温度上昇を抑制で きて光束の増加を図ることができる。これに よって、蛍光体を含有した透光性材料の熱劣 化を抑制できる。しかも、カバー部材60によ て色変換層70の形状(ドーム状の形状)が保持 されるから、色変換層70の厚みを薄くできる これによって、色変換層70を通過する光の 路長差を小さくできて、色むらの発生を抑 することができる。また、本実施形態の発 装置1では、カバー部材60の材料としてガラ を採用しているので、水蒸気やNOxなどに対 るガスバリア性や耐透湿性が向上し、信頼 および耐久性が向上する。

 また、本実施形態の発光装置1は、上述し たように透光性封止部50を備えている。その め、透光性封止部50がない場合と比較して 色変換層70で発生した熱を、色変換層70-カバ ー部材60-空気層80-透光性封止部50-実装基板20 通る経路でも放熱させることができる。よ て、色変換層70の温度上昇を抑制でき、蛍 体の温度上昇を抑制できて光束の増加を図 ことができる。また、蛍光体を含有した透 性材料の熱劣化を抑制できる。

 ここで、透光性封止部50をガラスにより 成すれば、透光性封止部50がシリコーン樹脂 などの有機材料により形成されている場合に 比べて、色変換層70-カバー部材60-空気層80-透 光性封止部50-実装基板20を通る経路の熱伝導 が向上する。これによって、色変換層70の 度上昇をより抑制することが可能となる。 お、図1中の矢印は色変換層70の蛍光体で発 した熱の伝熱経路を示している。しかしな ら、色変換層70の蛍光体で発生した熱は、矢 印で示した経路で伝熱される成分以外に、大 気中への輻射や対流により放熱される成分も ある。

 また、本実施形態の発光装置1では、色変換 層70において、透光性被膜で蛍光体を覆うよ にしてもよい。ここで、前記透光性被膜は 屈折率の値が蛍光体の屈折率と透光性材料( 例えば、シリコーン樹脂など)の屈折率との の材料(例えば、SiO 2 など)からなるものを用いることが好ましい このようにすれば、蛍光体が透光性材料に に接している場合に比べて、蛍光体と透光 材料との間における界面での反射率を屈折 差の減少により低減させることができる。 のため、LEDチップ10から放射される光が蛍光 体内部へ入射する割合および蛍光体が発する 光が蛍光体外部へ取り出される割合が増加す る。その結果、色変換層70の光取り出し効率 向上し、これによって発光装置1全体の外部 への光取り出し効率が向上し、光束を更に増 加させることができる。

 ここで、SiO 2 などからなる透光性被膜は、ゾルゲル法、ス パッタ法などの周知の形成方法により形成す ることができる。例えば、SiO 2 からなる透光性被膜は、ゾルゲル法により形 成することが好ましい。ゾルゲル法によりSiO 2 からなる透光性被膜を形成するにあたっては 、まず、メタノールなどの有機溶媒中で蛍光 体とオルガノシラン化合物と水とを混合して ゾルを形成する。次に、当該ゾルへ触媒を加 えて加熱することにより加水分解・縮合反応 を促進させる。これによって、蛍光体の表面 にSiO 2 からなる透光性被膜が形成される。なお、透 光性被膜の材料は、蛍光体および透光性材料 の屈折率に応じて適宜選択することができ、 例えば、SiO 2 、Al 2 O 3 、Y 2 O 3 などの無機材料でも、シリコーン樹脂などの 有機材料でもよい。また、透光性被膜の形成 方法は透光性被膜の材料に応じて適宜選択す ればよい。

 (実施形態2)
 本実施形態の発光装置1は、図2に示すよう 、カバー部材60の光入射面側に色変換層70が 層されている点と、色変換層70と光学部材40 との間に空気層80が形成されている点とで、 施形態1と相違する。なお、本実施形態の発 光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであ 、実施形態1と同様の構成要素には同一の符 号を付して説明を省略する。

 本実施形態の発光装置1では、上述したよ うに、色変換層70がカバー部材60の光入射面 に積層されており、空気層80は、色変換層70 光学部材40との間に形成されている。その め、色変換層70をカバー部材60によって保護 ることができる。

 よって、本実施形態の発光装置1によれば 、実施形態1の発光装置1のように、色変換層7 0がカバー部材60の光出射面側に積層されてい る場合に比べて、色変換層70の蛍光体の吸湿 化を抑制することができる。

 (実施形態3)
 本実施形態の発光装置1は、図3に示すよう 、カバー部材60の光入射面側に積層された色 変換層70に透光性材料層90が積層されている と、当該透光性材料層90と光学部材40との間 空気層80が形成されている点とで、実施形 2と相違する。なお、本実施形態の発光装置1 の基本構成は実施形態2と略同じであり、実 形態2と同様の構成要素には同一の符号を付 て説明を省略する。

 透光性材料層90は、例えば、ガラスなど 透光性無機材料からなる。この透光性材料 90は、色変換層70におけるカバー部材60側と 反対側の面の全面を覆うようにして、色変 層70に積層されている。

 以上述べた本実施形態の発光装置1によれ ば、色変換層70で発生した熱を透光性材料層9 0を通して実装基板20側へ放熱させることがで きる。そのため、実施形態2に比べて、色変 層70の蛍光体で発生した熱の伝熱経路が増え 、放熱性が向上する。

 (実施形態4)
 本実施形態の発光装置1は、図4に示すよう 、波長選択フィルタ層100を備えている点で 実施形態1と相違する。なお、本実施形態の 光装置1の基本構成は実施形態1と略同じで り、実施形態1と同様の構成要素には同一の 号を付して説明を省略する。

 波長選択フィルタ層100は、LEDチップ10から 射される光を透過し且つ色変換層70の蛍光体 から放射される光を反射するように構成され ている。このような波長選択フィルタ層100は 、相対的に屈折率の高い高屈折率材料からな る第1の誘電体膜と相対的に屈折率の低い低 折率材料からなる第2の誘電体膜とが交互に 層された光学多層膜により構成されている ここで高屈折率材料としては、例えば、Ta 2 O 5 、TiO 2 などを採用し、低屈折率材料としては、例え ば、SiO 2 、MgF 2 などを採用すればよい。上述の第1の誘電体 および第2の誘電体膜は、イオンプレーティ グ法やイオンビームアシスト蒸着法、ラジ ルアシストスパッタリング法などの薄膜形 技術によって容易に形成することができる 波長選択フィルタ層100を上述したような光 多層膜により構成することで、波長選択フ ルタ層100の耐久性を高めることができる。

 なお、高屈折率材料および低屈折率材料 、上述の材料に限るものではない。また、 長選択フィルタ層100の各誘電体膜(第1の誘 体膜および第2の誘電体膜)の積層数や膜厚は 、当該波長選択フィルタ層100に接するカバー 部材60の屈折率、各誘電体膜の屈折率、LEDチ プ10の発光ピーク波長と色変換層70の蛍光体 の発光ピーク波長との間のカットオフ波長、 などに応じて適宜設定すればよい。

 ここで、波長選択フィルタ層100は、カバ 部材60の光入射面側にその全面を覆うよう 積層されている。そのため、本実施形態の 光装置1では、波長選択フィルタ層100と光学 材40との間に空気層80が形成されている。

 以上説明した本実施形態の発光装置1では 、カバー部材60の光出射面側に色変換層70が 層され、カバー部材60の光入射面側に波長選 択フィルタ層100が積層されている。そのため 、色変換層70の蛍光体から放射された光の取 出し効率が向上し、光束を更に増加させる とができる。

 また、本実施形態の発光装置1では、ドー ム状の波長選択フィルタ層100と光学部材40と 間に空気層80が形成されている。これによ て、波長選択フィルタ層100と光学部材40との 間の媒質がシリコーン樹脂などの透光性樹脂 により形成されている場合に比べて、波長選 択フィルタ層100のフィルタとしての分光特性 の入射角依存性を小さくできる。そのため、 発光装置1全体としての外部への光取り出し 率を向上できるとともに色むらを小さくで るという利点がある。

 (実施形態5)
 本実施形態の発光装置1では、図5に示すよ に、波長選択フィルタ層100の位置が実施形 4と相違する。なお、本実施形態の発光装置1 の基本構成は実施形態4と略同じであり、実 形態4と同様の構成要素には同一の符号を付 て説明を省略する。

 本実施形態の発光装置1では、波長選択フ ィルタ層100が透光性封止部50の光出射面側に 成されている(ここでは、波長選択フィルタ 層100が光学部材40の光出射面に形成されてい )。そのため、本実施形態の発光装置1では 空気層80が波長選択フィルタ層100とカバー部 材60との間に形成されている。

 このように本実施形態の発光装置1では、 実施形態4と同様に波長選択フィルタ層100を えている。そのため、実施形態4と同様に、 変換層70の蛍光体から放射された光の取り し効率が向上し、光束を更に増加させるこ ができる。

 ところで、実施形態4の発光装置1では、 長選択フィルタ層100をカバー部材60に積層し てある。そのため、色変換層70の蛍光体で発 する熱に起因して波長選択フィルタ層100に 力がかかり、波長選択フィルタ層100にクラ クが発生して光取り出し効率が低下する懸 がある。

 これに対して、本実施形態の発光装置1で は、カバー部材60と波長選択フィルタ層100と 間に空気層80が存在している。そのため、 変換層70で発生する熱に起因して波長選択フ ィルタ層100にかかる熱応力を低減でき、波長 選択フィルタ層100へのクラックの発生を抑制 することができるという利点がある。

 なお、本実施形態では、色変換層70をカ ー部材60の光出射面側に積層してある。しか しながら、実施形態2,3のように色変換層70を バー部材60の光入射面側に積層してもよい また、本実施形態では、波長選択フィルタ 100を光学部材40の光出射面に形成してある。 しかしながら、光学部材40を設けずに、波長 択フィルタ層100を透光性封止部50の光出射 に形成してもよい。

 (実施形態6)
 本実施形態の発光装置1では、図6に示すよ に、実装基板20の構造などが実施形態1と相 する。なお、本実施形態の発光装置1の基本 成は実施形態1と略同じであり、実施形態1 同様の構成要素には同一の符号を付して説 を省略する。

 本実施形態における実装基板20は、絶縁 基板20aと、伝熱部20b,20bとで構成されている 絶縁性基板20aは、例えば、アルミナ基板、 化アルミニウム基板などの電気絶縁性を有 且つ熱伝導率の高いセラミックス基板や、 ーロー基板、表面にシリコン酸化膜が形成 れたシリコン基板などである。この絶縁性 板20aには、LEDチップ10が電気的に接続され 配線パターン23,23が形成されている。伝熱部 20b,20bは、絶縁性基板20aの厚み方向に貫設さ ている。これら伝熱部20b,20bは、絶縁性基板2 0aよりも熱伝導率の高い材料(例えば、Cuなど 熱伝導率の高い金属材料)により形成されて いる。

 本実施形態におけるLEDチップ10は、厚み 向の一表面側に各電極が形成されている。LE Dチップ10の両電極それぞれは、ボンディング ワイヤ14を介して配線パターン23,23の端子部23 a,23aと直接接続されている。

 本実施形態における色変換層70は、少な とも一部、色変換層70における実装基板20側 端縁(開口部の周縁)の一部が伝熱部20b,20bと 触するようにカバー部材60に積層されてい 。すなわち、本実施形態の発光装置1におい は、色変換層70と伝熱部20b,20bとが熱結合さ ている。

 以上述べたように本実施形態の発光装置1 によれば、色変換層70が伝熱部20b,20bに熱結合 されているので、色変換層70で発生した熱を 装基板20の伝熱部20b,20bを通して放熱させる とができる。そのため、色変換層70の温度 昇をより抑制でき、光束の増加を図れる。 お、本実施形態では、LEDチップ10として厚み 方向の一表面側に各電極が形成されたものを 用いているが、実施形態1と同様に厚み方向 両面に電極が形成されたものを用いてもよ 。この場合には、例えば、2つの配線パター 23,23のうちの一方の配線パターン23の一部を LEDチップ10のダイパッドとして利用するよう 当該一方の配線パターン23をパターン設計 ればよい。

 (実施形態7)
 本実施形態の発光装置1では、図7に示すよ に、反射部材95を備えている点で、実施形態 1と相違する。なお、本実施形態の発光装置1 基本構成は実施形態1と略同じであり、実施 形態1と同様の構成要素には同一の符号を付 て説明を省略する。

 反射部材95は、LEDチップから放射される および色変換層70から放射される光を反射す るものである。本実施形態では、図7に示す うに、反射部材95は、カバー部材60および色 換層70における実装基板20側の端縁と実装基 板20との間に介在されている。

 また、反射部材95は、例えば、実装基板20 よりも反射率の高い材料により形成されてい る。特に、反射部材95の材料としては、可視 に対する反射率が80%以上、好ましくは90%以 の材料がよい。

 このような反射部材95の材料としては、金 材料(例えば、Al,Ag,Al合金,Ag合金など)や、白 系の無機材料(例えば、BaSO 4 など)を採用することができる。ここで、反 部材95の材料として金属材料を採用する場合 には、次のようにして反射部材95を形成すれ よい。すなわち、スパッタ法や蒸着法など 利用して、カバー部材60および色変換層70の 端縁もしくは実装基板20の一表面側(ここでは 、レジスト層26の表面側)に反射部材95を形成 ればよい。また、反射部材95として、白色 の無機材料を採用する場合には、次のよう して反射部材95を形成すればよい。すなわち 、無機材料(例えば、BaSO4)の粉末に透明材料( えば、シリコーン樹脂などの透光性有機材 や、ガラスなどの透光性無機材料)からなる バインダを添加して、カバー部材60および色 換層70の端縁もしくは実装基板20の上記一表 面にコーティングすることにより反射部材95 形成すればよい。

 以上述べた本実施形態の発光装置1では、 LEDチップ10から放射された光や色変換層70か 放射された光が実装基板20に吸収されるのを 抑制できる。そのため、発光装置1全体の外 への光取り出し効率がより一層向上し、光 を更に増加させることができる。なお、反 部材95は、少なくともカバー部材60および色 換層70における実装基板20側の端縁と実装基 板20との間に介在していればよく、実装基板2 0の上記一表面において色変換層70よりも外側 の部位に延長して設けてもよい。ここで、色 変換層70よりも外側でレジスト層26の略全体 覆うように設けてもよい。ただし、反射部 95が金属材料の場合には、反射部材95が導電 を有するので、反射部材95と電極部23bとが 絡しないように電極部23b近傍は避ける必要 ある。

 (実施形態8)
 本実施形態の発光装置1は、図8に示すよう 、実施形態7と同様の反射部材95を備えてい 点で、実施形態2と相違する。なお、本実施 態の発光装置1の基本構成は実施形態2と略 じであるから、実施形態2と同様の構成要素 は同一の符号を付して説明を省略する。

 そのため、本実施形態の発光装置1でも、 LEDチップ10から放射された光や色変換層70か 放射された光が実装基板20に吸収されるのを 抑制することができる。よって、発光装置1 体の外部への光取り出し効率がより一層向 し、光束を更に増加させることができる。 お、実施形態3,4,5の発光装置においても同様 の反射部材95を設けてもよい。

 (実施形態9)
 本実施形態の発光装置1は、図9に示すよう 、実施形態7と同様の反射部材95を備えてい 点で、実施形態6と相違する。なお、本実施 態の発光装置1の基本構成は実施形態6と略 じであるから、実施形態6と同様の構成要素 は同一の符号を付して説明を省略する。

 本実施形態の発光装置1では、実装基板20の ちCuなどの熱伝導率の高い金属材料により 成された伝熱部20b,20bに重なる位置に反射部 95が設けられる。そのため、反射部材95の材 料としては、BaSO 4 などを採用すればよい。なお、Cuの反射率は 波長500nmの光に対して約60%であり、青色光 対しては約60%である。

 以上述べた本実施形態の発光装置1でも、 LEDチップ10から放射された光や色変換層70か 放射された光が実装基板20に吸収されること を抑制できる。そのため、発光装置1全体の 部への光取り出し効率がより一層向上し、 束を更に増加させることができる。

 なお、上述の各実施形態1~9では、LEDチッ 10として、発光色が青色の青色LEDチップを 用しているが、LEDチップ10から放射される光 は青色光に限らず、例えば、赤色光、緑色光 、紫色光、紫外光などでもよい。また、色変 換層70における蛍光体も黄色蛍光体に限らず 例えば色調整や演色性を高めるなどの目的 複数種類の蛍光体を用いてもよい。例えば 赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いることで 色性の高い白色光を得ることができる。こ で、複数種類の蛍光体を用いる場合には必 しも発光色の異なる蛍光体の組み合わせに らず、例えば、発光色はいずれも黄色で発 スペクトルの異なる複数種類の蛍光体を組 合わせてもよい。また、上述の各実施形態1 ~9では、LEDチップ10を1個だけ備えた発光装置1 について例示したが、LEDチップ10の数は特に 定するものではない。例えば、1つの実装基 板20に複数個のLEDチップ10を実装し、これら 数個のLEDチップ10を1つの透光性封止部50によ り封止した構造を採用してもよい。

 また、上述の実施形態1~5,7,8では、LEDチッ プ10として、厚み方向の両面に電極が形成さ たものを用いている。しかしながら、実施 態1~5,7,8においても、実施形態6,9のように一 表面側に両電極が形成されたLEDチップ10を用 てもよい。この場合には、LEDチップ10の両 極それぞれを、ボンディングワイヤ14を介し て配線パターン23,23と直接接続することがで る。また、実施形態1~5,7,8の発光装置1は、LE Dチップ10と伝熱板21との間にサブマウント部 30を介在させてある。しかしながら、LEDチ プ10と伝熱板21との線膨張率差が比較的小さ 場合には、サブマウント部材30は必ずしも ける必要はない。