JP2016134571A - 発光装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子からの光を波長変換するときに波長変換部材で発生する熱の、放熱効率を向上させることができる発光装置などを提供する。【解決手段】発光装置（１０）は、発光素子（２）と、発光素子が発する光の波長を変換する蛍光体分散ガラス板（４）と、蛍光体分散ガラス板における基準位置を起点として蛍光体分散ガラス板の外周部に向かって延伸した複数の熱伝導部材（６）とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子が発した光の波長を変換する波長変換部材を含む発光装置、および該発光装置を備えた照明装置に関する。

近年、発光装置の光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられることが多くなっている。このようなＬＥＤを用いた発光装置として、基板に対して複数のＬＥＤのベアチップを配置し、各ＬＥＤチップをボンディングワイヤで電気的に接続して基板に実装したものがある。

このような従来の発光装置の一例として、特許文献１に開示された発光装置がある。この発光装置は、発光ダイオード、シリコーンと蛍光体との混成の層である蛍光体層、熱伝導性が高い透明なプレートを備えている。発光ダイオードは、蛍光体層で覆われている。上記プレートは、サファイアプレート、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）プレート、化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法によるダイヤモンドプレート、ガラスプレート上のＣＶＤ ＳｉＣ、ガラスプレート上のＣＶＤダイヤモンド、ガラスプレート、酸化亜鉛（ＺｎＯ）プレート、または水晶プレートのいずれかであり、蛍光体層の上に取り付けられている。

特表２０１２−５３１０４０号公報（２０１２年１２月６日公表）

蛍光体によって光の波長を変換する場合、変換ロスによって熱が発生する。当該熱によって蛍光体が高温になると、当該蛍光体の波長変換効率が低下する。上述した従来の発光装置では、上記プレートによって、蛍光体層の熱を逃がす（熱消散）ように構成されている。しかし、上述のプレートによる熱消散効率の向上は、十分でないという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、発光素子からの光を波長変換するときに波長変換部材で発生する熱の、放熱効率を向上させることができる発光装置などを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、発光素子と、上記発光素子が発する光の波長を変換する波長変換部材と、上記波長変換部材における基準位置を起点として当該波長変換部材の外周部に向かって延伸した複数の熱伝導部材とを備えていることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、波長変換部材が発光素子からの光の波長を変換するときに発生する熱は、熱伝導部材によって効率的に伝導される。そのため、波長変換部材の温度上昇を抑制し、波長変換効率の低下を抑制できる。

本発明の実施形態１に係る発光装置を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´線断面図である。 本発明の実施形態１に係る発光装置が備える波長変換部材の一例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ），（ｃ）はいずれも斜視図である。 本発明の実施形態１に係る発光装置における熱の流れを示す図である。 本発明の実施形態１に係る発光装置が備える波長変換部材の温度特性を示すグラフである。 （ａ）は比較対象である発光装置の波長変換部材の平面図、（ｂ）は（ａ）に示した波長変換部材の温度特性を示すグラフである。 （ａ）は比較対象である別の発光装置の波長変換部材および熱伝導部材の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した波長変換部材の温度特性を示すグラフである。 （ａ）は本発明の実施形態２に係る発光装置が備える波長変換部材、熱伝導部材、および放熱板の断面図、（ｂ）は（ａ）に示した波長変換部材の温度特性を示すグラフである。 （ａ）は本発明の実施形態３に係る発光装置が備える波長変換部材、熱伝導部材、および放熱板の断面図、（ｂ）は（ａ）に示した波長変換部材の温度特性を示すグラフである。 （ａ），（ｂ）はいずれも本発明の実施形態４に係る発光装置が備える波長変換部材の変形例を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）はいずれも本発明の実施形態５に係る発光装置が備える波長変換部材の平面図である。 本発明の実施形態６に係る照明装置を示す断面図である。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１について、図１〜６に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、発光装置１０について説明する。この発光装置１０は、発光素子２から出射された励起光の波長を変換する蛍光体分散ガラス板４（波長変換部材）および熱伝導部材６を備えており、蛍光体分散ガラス板４の熱を効率よく放熱することができる。

図１の（ａ）は、発光装置１０を、当該発光装置１０からの照明光が出力される側（照明光出力側）から見たときの平面図である。また、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示す発光装置１０のＡ−Ａ´線断面図である。これらの図に示すように、発光装置１０は、基板１、発光素子２、枠部材３、蛍光体分散ガラス板４、放熱部材５、熱伝導部材６、電極７およびビス８を備える。

（基板１）
基板１は、平板状の矩形形状を為すＣＯＢ（Chip On Board）基板である。基板１の形状は、このような矩形形状に限定されず、必要に応じて任意の閉じた図形形状を採用することができる。基板１の構成材料は、アルミニウムなどの金属材料、またはセラミックスなどの無機材料とすることが望ましい。なお、本実施形態では、基板１の構成材料をアルミニウムとし、このアルミニウムの表面上に絶縁層を形成している。アルミニウムの熱伝導率は、２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるため、絶縁層を除く基板１の熱伝導率は、２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。

図１の（ｂ）に示すように、基板１上には、複数の発光素子２が実装されている。また、図１の（ａ）に示すように、基板１は、矩形形状の左上端および右下端に、電極７を備えており、この電極７を介して上記の発光素子２に電力が供給されるようになっている。基板１は、取付孔（不図示）を介してネジなどにより放熱部材５に固定される。

（発光素子２）
発光素子２は、半導体発光素子であり、例えば、ＬＥＤのベアチップ（以下、単に「ＬＥＤチップ」という）等で構成される。本実施形態では、複数のＬＥＤチップが基板１上に実装されている。複数のＬＥＤチップの基板１への実装は、フェイスアップ（ワイヤボンディング）およびフェイスダウン（フリップチップ）のいずれであっても良い。また、発光素子２の周囲の空間は、中空である。上記空間は、窒素またはＡｒなどの不活性ガスで満たされていてもよい。発光素子２の周囲の空間を中空とすることにより、比較的温度上昇しやすい蛍光体分散ガラス板４からの熱伝導を抑制し、発光素子２の温度上昇を抑制して発光特性を安定化することができる。

（枠部材３）
枠部材３は、蛍光体分散ガラス板４を支持する支持部材であり、蛍光体分散ガラス板４の外縁部と接している。図１の（ａ）に示すように、枠部材３は、発光装置１０の照明光出力側から見た形状として、蛍光体分散ガラス板４の外縁部を取り囲む円環形状部３ａと、当該円環形状部３ａから四方に延伸する脚部３ｂとを有する。

枠部材３は、脚部３ｂに設けられた取付孔（不図示）を介して、ビス８により放熱部材５に固定される。この構成により、枠部材３は、基板１を介さずに放熱部材５に接続されている。特に、円環形状部３ａと放熱部材５とは、蛍光体分散ガラス板４の熱を、基板１を介さずに伝達できるよう熱力学的に接続されている。

また、枠部材３と放熱部材５とが接する面には、枠部材３と放熱部材５との間の熱伝導を促進するために、シリコーングリースが塗布されている。

枠部材３の構成材料は、無機材料であることが望ましく、例えば、熱伝導率が高い金属を用いることが好ましい。なお、本実施形態の枠部材３の構成材料は、アルミニウムであるが、これに限定されない。アルミニウムの熱伝導率は、２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるため、枠部材３の熱伝導率は、約２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。

（枠部材９）
枠部材９は、基板１に対する枠部材３の位置を定めるための部材であり、枠部材９に当接するように枠部材３が配置される。本実施形態の枠部材９は、セラミックで構成されている。

（蛍光体分散ガラス板４）
蛍光体分散ガラス板４は、発光素子２が発した励起光の波長を変換する蛍光体粒子（波長変換材）を、保持材であるガラスで保持（封止）したものである。本実施形態の蛍光体分散ガラス板４は、直径１０ｍｍ、高さ０．４ｍｍの円盤形状に形成されているが、これに限らず、任意の大きさおよび形状に形成することができる。

本実施形態の蛍光体分散ガラス板４の保持材は無機ガラスである。このため、従来のシリコーン樹脂などの樹脂材料を主材料とする構成と比較して、高温耐性が高く、割れや変性が生じにくく、特性や信頼性の低下を抑制することができる。なお、保持材の材料は、無機ガラスに限られず、例えばセラミックスなどでも良いが、シリコーン樹脂などの熱に弱い樹脂材料は用いないことが好ましい。

蛍光体分散ガラス板４に含める蛍光体粒子としては、例えば、無機蛍光体粒子を用いることが望ましい。なお、本実施形態では、蛍光体粒子として、イットリウムアルミニウムガーネット蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋；通常、ＹＡＧ蛍光体と称される）を使用しているが、これに限定されない。

なお、蛍光体分散ガラス板４の熱伝導率は、保持材が無機ガラスからなるので、１〜１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。

（放熱部材５）
放熱部材５は、熱伝導性の高い金属材料で構成されるヒートシンクであり、枠部材３から熱を受け取る機能、および熱を外気に放熱させる機能を有する。図１の（ｂ）に示すように放熱部材５は、紙面に対して下側に鋸刃状の放熱フィンを備えることで、より放熱効果を向上させている。本実施形態の放熱部材５の構成材料は、アルミニウムであるが、これに限定されない。アルミニウムの熱伝導率は、２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるため、放熱部材５の熱伝導率は、約２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。

（熱伝導部材６）
熱伝導部材６は、蛍光体分散ガラス板４の熱を逃がす機能を有する部材であり、蛍光体分散ガラス板４の基準位置である対称中心から、蛍光体分散ガラス板４の外周部に向かって延伸した複数の棒状部材である。図２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、熱伝導部材６は、蛍光体分散ガラス板４の、発光素子２からの光が照射される側の面（励起光照射面）に取り付けられている。そのため、上記基準位置は、励起光照射面の中心である。

また、複数の熱伝導部材６は、蛍光体分散ガラス板４の中心を起点として放射状に配置されている。このとき、複数の熱伝導部材６の集合は、対称形状であることが好ましい。さらに、熱伝導部材６のそれぞれは、上記外周部において枠部材３の円環形状部３ａに接続されている。

なお、上記基準位置を、励起光照射面の中心と厳密に一致させる必要はなく、当該中心と略一致していればよい。

熱伝導部材６は、熱伝導性の高い材料、例えば金属材料で構成される部材である。本実施形態の熱伝導部材６の材料は、アルミニウムであるが、これに限定されず、例えば銅や金であってもよい。アルミニウムの熱伝導率は、２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるため、熱伝導部材６の熱伝導率は、約２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。蛍光体分散ガラス板４の熱伝導率１〜１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度と比べると２桁程度高い値である。

また、蛍光体分散ガラス板４を照明光出力側から見たときの、熱伝導部材６が上記励起光照射面に占める面積の割合（面積比）は、１％以上２０％以下であることが好ましい。本実施形態では、上記した面積比は５％である。上記した面積比が１％未満である場合、蛍光体分散ガラス板４からの放熱効率が不十分になる。逆に、上記した面積比が２０％を超える場合、発光素子２からの励起光が熱伝導部材６に遮られることによる光損失が大きくなる。

蛍光体分散ガラス板４の高さ（厚さ）に対する熱伝導部材６の高さの比率は、１％以上１００％以下であることが好ましい。本実施形態では、上記した高さの比率は２０％である。上記した高さの比率が１％未満である場合、熱伝導が不十分になる。一方、熱伝導部材６の高さが増加することによる光損失は、無視できるほど小さい。蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面に対して垂直な方向から励起光が照射される場合には、熱伝導部材６の高さが増加しても、熱伝導部材６が励起光を遮蔽することによる光損失の量はほとんど変わらないからである。ただし、熱伝導部材６は蛍光体分散ガラス板４に接することで放熱するため、熱伝導部材６の高さが蛍光体分散ガラス板４の高さを超えた場合の放熱効率の向上がそれほど期待できないことや、また、熱伝導部材６の高さが増加することによる上記光損失の増加量はゼロではないため、熱伝導部材６の高さが蛍光体分散ガラス板４の高さを超えないことが好ましい。

また、熱伝導部材６の高さを増加させる場合、励起光照射面から発光素子２の側へ延伸させてもよいが、逆に蛍光体分散ガラス板４の内部へ延伸させる方が好ましい。熱伝導部材６は蛍光体分散ガラス板４に接することで放熱するため、熱伝導部材６を蛍光体分散ガラス板４の内部に延伸させる方が、より多くの蛍光体の熱量を受け取ることができる。例えば図２の（ｃ）に示すように、本実施形態の熱伝導部材６に替えて、上記した高さの比率が１００％であり、かつ蛍光体分散ガラス板４の内部へ延伸しているような熱伝導部材６Ａを用いても構わない。この場合、熱伝導部材６は、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面に対して垂直に配置された板状の部材であって、少なくともその一部が蛍光体分散ガラス板４の内部に埋め込まれた部材となる。

（蛍光体分散ガラス板４への熱伝導部材６の取付け方法）
蛍光体分散ガラス板４への熱伝導部材６の取付け方法については、例えば熱伝導性の透明接着剤を用いて取り付けることができる。または、あらかじめ熱伝導部材６を入れておいた型に、蛍光体粒子とガラス粒子とを混合した材料を入れ、これを焼成してもよい。このようにして、熱伝導部材が取り付けられた蛍光体分散ガラス板４を作製することができる。

（発光装置１０の効果）
上述したように発光装置１０では、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面に熱伝導部材６が設けられている。この熱伝導部材６は、枠部材３の円環形状部３ａに接続されている。さらに、枠部材３は、放熱部材５に接続されている。

このため、図３に示すように、蛍光体分散ガラス板４で発生した熱は、熱伝導部材６および枠部材３を介して放熱部材５へ伝達される。これにより、熱伝導部材６を有しない発光装置と比較して、蛍光体分散ガラス板４で発生する熱の放熱効率を向上させることができる。

本実施形態の発光装置１０において、蛍光体分散ガラス板４に照射される励起光の放射束は、ＬＥＤチップの配列の中央部である、蛍光体分散ガラス板４の中心で最も高くなり、中心から離れるにしたがって低下する。このため、蛍光体分散ガラス板４の温度も同様に、中心で最も高温になり、中心から離れるにしたがって温度が低下するような温度分布を有する。これは、多くの一般的な発光装置において同様である。

説明のため、図２の（ａ）および図５の（ａ）に示すように、蛍光体分散ガラス板４を、中心からの距離に応じた３つの領域４ａ，４ｂ，および４ｃに区分する。図２の（ａ）は、熱伝導部材６が設けられた蛍光体分散ガラス板４の平面図であり、図５の（ａ）は、熱伝導部材６が設けられていない蛍光体分散ガラス板４の平面図である。

このとき、熱伝導部材６が設けられていない場合（図５の（ａ））には、蛍光体分散ガラス板４の中心を含む領域４ａが３つの領域の中で最も高温になる。領域４ａの外側に位置する領域４ｂが、その次に温度が高い領域となる。蛍光体分散ガラス板４の外周に位置する領域４ｃは、３つの領域の中で最も温度が低い。

これに対して、本発明における熱伝導部材６は、蛍光体分散ガラス板４の中心を起点とする放射状に配置されている（図２の（ａ））。そのため、熱伝導部材６の一方の端部から他方の端部へ向かう方向と、蛍光体分散ガラス板４の発熱による温度分布の方向とが略対応するため、熱伝導部材６が配された領域における温度勾配が大きくなり、放熱能力が高くなる。加えて、それぞれの領域４ａ〜４ｃに占める熱伝導部材６の面積比は、領域４ａにおいて最も大きく、領域４ｃにおいて最も小さくなる。したがって、高温の領域ほど上記した面積比が大きくなることで、熱伝導効率が向上するため、蛍光体分散ガラス板４から効率的に放熱することができる。その結果、本実施形態の発光装置１０では、領域４ａ〜４ｃの温度を略均一にすることができる。

なお、複数の熱伝導部材６の一方の端部が、蛍光体分散ガラス板４の中心に一致していることが好ましいが、上記一方の端部が領域４ａに位置していれば、本発明の所望の効果を得ることができる。また、上記一方の端部の全てが１点に重なっている必要は必ずしもない。すなわち、熱伝導部材６の起点となる基準位置は複数存在してもよく、これらの基準位置が領域４ａ（蛍光体分散ガラス板４の中心またはその近傍）に位置していることが好ましい。

また、枠部材３は、基板１を介さずに放熱部材５と熱力学的に接続されている。このため、蛍光体分散ガラス板４で発生した熱は、基板１を介さずに放熱部材５へ伝達される。一方、発光装置１０の発光時には、発光素子２もまた発熱する。発光素子２の熱は、基板１を介して放熱部材５へ伝達される。

すなわち、蛍光体分散ガラス板４で発生した熱は、発光素子２の熱が放熱部材５へ移動する経路とは異なる経路で放熱部材５へ伝達されるため、ＬＥＤチップである発光素子２のジャンクション温度の上昇を抑制できる。したがって、従来の発光装置と比較して、発光素子２に大きな電流を流すことが可能になり、高い放射束の光を得ることができる。

実際に発光装置１０を試作し、発光させた場合の蛍光体分散ガラス板４の温度を測定した。蛍光体分散ガラス板４を照明光出力側から見たときの、励起光照射面の面積に対する熱伝導部材６の面積比は５％であった。蛍光体分散ガラス板４の高さに対する、熱伝導部材６の高さの比率は２０％であった。

発光装置１０を１時間発光させた後の、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面の温度特性を図４に示す。中央部の温度はほぼ２００℃であり、外周部との温度差は極めて小さいものであった。

比較例として、発光装置１０とは異なる構成の発光装置を発光させた場合の、蛍光体分散ガラス板４の温度を測定した。この発光装置は図５の（ａ）に示すように、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面に、熱伝導部材６が設けられていないものである。蛍光体分散ガラス板４の直径、高さ、その他本比較例の発光装置を構成する各部材は、上記した発光装置１０と同じである。

この発光装置を、発光装置１０と同様に１時間発光させた後の、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面の温度特性を図５の（ｂ）に示す。蛍光体分散ガラス板４の中央部の温度は約３００℃であり、外周部とは約１００℃の温度差があった。

別の比較例として、さらに異なる構成の発光装置を発光させた場合の、蛍光体分散ガラス板４の温度を測定した。この発光装置は図６の（ａ）に示すように、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面に、熱伝導部材６Ｂが格子状に配置されているものである。蛍光体分散ガラス板４を照明光出力側から見たときの励起光照射面の面積に対する熱伝導部材６Ｂの面積比は５％であった。蛍光体分散ガラス板４の高さに対する、熱伝導部材６Ｂの高さの比率は２０％であった。蛍光体分散ガラス板４の直径、高さ、その他本比較例の発光装置を構成する各部材は、上記した発光装置１０と同じである。

この発光装置を、上記した発光装置１０と同様に１時間発光させた後の、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面の温度特性を図６の（ｂ）に示す。蛍光体分散ガラス板４の中央部の温度は約２６０℃であり、外周部とは約６０℃の温度差があった。

上記した比較例の発光装置は、いずれも蛍光体分散ガラス板４の中央部における温度が２００℃を大きく超えていた。蛍光体の温度が２００℃を大きく超えると、波長変換効率は著しく低下する。

これに対し、本発明の実施形態１に係る発光装置１０は、図４に示したように同じ条件下において蛍光体分散ガラス板４の温度は、中央部において若干高かったものの、ほぼ２００℃で均一であった。したがって、蛍光体分散ガラス板４の波長変換効率の低下が防止されるため、発光装置１０の高光束化・高輝度化が実現できる。また、蛍光体分散ガラス板４の温度が均一になるので、発光強度のムラが抑制される。

なお、実施形態１では蛍光体分散ガラス板４が対称形状であり、その中心が励起光照射面の中心に略一致する場合を示したが、本願はこの構成に限るものではない。例えば、蛍光体分散ガラス板４の対称形状中心が励起光照射面の中心に略一致しない場合や、蛍光体分散ガラス板４が非対称形状の場合にも用いることができる。本発明の技術思想は蛍光体分散ガラス板４を熱伝導部材６により効率的に放熱することにあるので、このような場合には、基準位置を蛍光体分散ガラス板４が温度上昇しやすい位置に適切に設定することで本願効果を得ることができる。

例えば、蛍光体分散ガラス板４の対称形状中心が励起光照射面の中心に略一致しない場合には、基準位置を励起光照射面の中心、または、励起光輝度が最も高い点に設定すればよいし、蛍光体分散ガラス板４が非対称形状の場合にも、基準位置を励起光照射面の中心、または、励起光輝度が最も高い点に設定すればよい。このことは、以下の実施形態においても同様である。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態における発光装置は、発光装置１０の構成に加えて、透明放熱基板１１（放熱板）を備えることで、蛍光体分散ガラス板４の熱を、より効率よく放熱できる。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図７の（ａ）は、本実施形態に係る発光装置が備える蛍光体分散ガラス板４、熱伝導部材６、および透明放熱基板１１の断面図である。この図に示すように、本実施形態における発光装置は、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面側に、透明放熱基板１１を備えている。また、熱伝導部材６は、蛍光体分散ガラス板４と透明放熱基板１１との間に位置する。なお、本実施形態に係る発光装置は、透明放熱基板１１を備えること以外は、実施形態１の発光装置１０と同じ構成である。

（透明放熱基板１１）
透明放熱基板１１は、蛍光体分散ガラス板４の熱を逃がす機能を有する部材である。透明放熱基板１１は、例えばサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）のように、透光性を有し、石英ガラスと比較して高い熱伝導率を有する材料で構成された基板である。透明放熱基板１１は、蛍光体分散ガラス板４の形状に合わせて、平板状の円盤形状を為す。なお、透明放熱基板１１の形状は、このような円盤形状に限定されず、蛍光体分散ガラス板４の形状に合わせて、任意の閉じた図形形状を採用することができる。また、本実施形態の透明放熱基板１１の厚さは０．３ｍｍであるが、これに限らず、任意の厚さに形成することができる。なお、本実施形態の透明放熱基板１１は、その円周部で枠部材３（図１の（ａ）参照）と熱力学的に接続されている。

また、透明放熱基板１１の材料としては、上述したサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）の他、例えばマグネシア（ＭｇＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）が好ましい。これらの材料を用いることにより、熱伝導率２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上を実現できる。ただし、マグネシアは潮解性をもつため、透明放熱基板１１の構成材料としてマグネシアを選択する場合は、透明放熱基板１１の周囲を乾燥空気で満たすか、窒素または不活性ガスで満たすことが望ましい。

また、蛍光体分散ガラス板４の、透明放熱基板１１と対向する面には、複数の溝（不図示）が設けられている。この溝は、熱伝導部材６を嵌入するためのものであり、熱伝導部材６の高さと等しい深さを有する。これにより、蛍光体分散ガラス板４は、熱伝導部材６および透明放熱基板１１の双方と熱力学的に接続される。なお、上記した溝は、透明放熱基板１１に設けられていてもよく、蛍光体分散ガラス板４と透明放熱基板１１との双方に設けられていてもよい。

なお、透明放熱基板１１は、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面と対向する面に設けられていてもよい。すなわち、本実施形態の発光装置は、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面またはその対向面に、蛍光体分散ガラス板４より高い熱伝導率を有する透明放熱基板１１を備えていればよい。

（透明放熱基板１１の効果）
上述したように本実施形態に係る発光装置では、発光装置１０の構成に加えて蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面に透明放熱基板１１を備えている。透明放熱基板１１は、蛍光体分散ガラス板４より高い熱伝導率を有するため、蛍光体分散ガラス板４の熱を、実施形態１の発光装置１０よりさらに効率よく放熱できる。

本実施形態に係る発光装置を試作し、発光装置１０と同様に１時間発光させた後の、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面の温度特性を図７の（ｂ）に示す。蛍光体分散ガラス板４の中央部の温度は約１８０℃であり、発光装置１０の蛍光体分散ガラス板４よりさらに低温であった。また、また、発光装置１０と同様に、外周部との温度差は極めて小さいものであった。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態における発光装置は、波長変換部材として、蛍光体分散ガラス板４の代わりに、蛍光体薄膜４Ａ（波長変換部材）を用いることで、蛍光体の熱が、より効率よく放熱される。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図８の（ａ）は、本実施形態に係る発光装置の蛍光体薄膜４Ａ、熱伝導部材６、および透明放熱基板１１の断面図である。この図に示すように、本実施形態における発光装置は、波長変換部材として蛍光体分散ガラス板４の代わりに、蛍光体薄膜４Ａを備えている。なお、本実施形態に係る発光装置は、蛍光体分散ガラス板４の代わりに蛍光体薄膜４Ａを備えること以外は、実施形態１の発光装置１０と同じ構成である。

（蛍光体薄膜４Ａ）
蛍光体薄膜４Ａは、透明放熱基板１１および熱伝導部材６上に形成された、蛍光体の薄膜である。本実施形態の蛍光体薄膜４Ａの形状は、照射光出力側から見た場合、透明放熱基板１１と略同一形状であるが、完全に同一形状に形成される必要はなく、透明放熱基板１１上で発光素子２（図１参照）からの光が照射される領域全体を含むように形成されていればよい。本実施形態の蛍光体薄膜４Ａの厚さは０．１ｍｍであるが、これに限定されず、必要に応じて任意の厚さに形成できる。

透明放熱基板１１の、蛍光体薄膜４Ａが形成される面には、熱伝導部材６を嵌入する溝（不図示）が設けられている。当該溝の深さは、熱伝導部材６の高さと同じである。このため、透明放熱基板１１および熱伝導部材６上に形成された蛍光体薄膜４Ａの厚さはほぼ均一である。なお、透明放熱基板１１に設けられる上記溝の深さは、熱伝導部材６の高さと同じでなくてもよく、また上記溝が設けられていなくてもよい。その場合、蛍光体薄膜４Ａの厚さは、熱伝導部材６上の領域と透明放熱基板１１上の領域とで異なる。

（蛍光体薄膜４Ａの効果）
本実施形態に係る発光装置を試作し、発光装置１０と同様に１時間発光させた後の、蛍光体薄膜４Ａの励起光照射面の温度特性を図８の（ｂ）に示す。蛍光体薄膜４Ａの中央部の温度は約１７０℃であり、実施形態２に示した発光装置の蛍光体分散ガラス板４よりさらに低温であった。また、また、発光装置１０などと同様に、外周部との温度差は極めて小さいものであった。

〔実施形態４〕
本発明の実施形態４について、図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態における発光装置は、熱伝導部材６の位置が、実施形態１に記載されていたものと異なるが、実施形態１の発光装置１０と同様の効果を有する。

図９の（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る発光装置の蛍光体分散ガラス板および熱伝導部材の斜視図である。

実施形態１に示した発光装置１０において、熱伝導部材６は、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面に設けられている。しかし、例えば図９の（ａ）に示すように、熱伝導部材６が蛍光体分散ガラス板４の中に設けられていてもよい。また、図９の（ｂ）に示すように、熱伝導部材６が、蛍光体分散ガラス板４の、励起光照射面と対向する面に設けられていてもよい。

このように、熱伝導部材６は、蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面、蛍光体分散ガラス板４の中、および蛍光体分散ガラス板４の励起光照射面に対向する面のいずれに位置していても、実施形態１と同様の効果を有する。

〔実施形態５〕
本発明の実施形態５について、図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態における発光装置は、発光装置１０の構成において、円盤状の蛍光体分散ガラス板４とは異なる形状の蛍光体分散ガラス板４Ｂまたは４Ｃを備えるが、実施形態１の発光装置１０と同様の効果を有する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図１０の（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る発光装置の蛍光体分散ガラス板を、照明光出力側から見た平面図である。

実施形態１，２，および４に示した蛍光体分散ガラス板４は、円盤状であった。しかし、蛍光体分散ガラス板の形状は、例えば図１０の（ａ）に示すような正方形の蛍光体分散ガラス板４Ｂであってもよい。または、図１０の（ｂ）に示すような正六角形の蛍光体分散ガラス板４Ｃであってもよい。またはさらに別の形状であってもよく、必要に応じて任意の閉じた図形形状を採用することができる。

また、本実施形態においては、枠部材３の円環形状部３ａの形状も、蛍光体分散ガラス板の外周に沿うような形状に変更すればよい。さらに、例えば実施形態２のように、透明放熱基板１１を備える発光装置においては、透明放熱基板１１の形状も合わせて変更すればよい。

このように、蛍光体分散ガラス板の形状を変更しても、実施形態１の発光装置１０と同様の効果を有する。

〔実施形態６〕
本発明の実施形態６について、図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、照明装置１００について説明する。この照明装置１００は、発光装置として実施形態１に記載した発光装置１０を用いているため、従来の照明装置より光の放射束が高く、かつ色ムラが低減されている。

図１１に示すように、本実施形態の照明装置１００は、高天井照明などに用いられる照明装置であり、例えば、スポットライトやダウンライトなどである。この図に示すように、本実施形態の照明装置１００は、発光装置１０と、筐体１１０と、透光板１２０とを備え、天井１３０に取り付けられている。

筐体１１０は、その内部に発光装置１０を格納している。筐体１１０は、発光装置１０から出力される照明光を遮光する遮光部材で構成すればよい。本実施形態では、筐体１１０の材料は、不燃材料としてのセラミックスを用いている。また、筐体１１０の内部には、例えば、ドライエア（乾燥空気）が封入されている。そして、このドライエアの露点温度は、例えば−３５℃であり、発光素子２、蛍光体分散ガラス板４など（図１参照）の温度上昇を抑制している。

透光板１２０は、筐体１１０の開口部を覆う透明なガラス板である。なお、透光板１２０の材料は、無機ガラスでなくてもよいが、熱に弱い樹脂材料などは用いないことが好ましい。

このような照明装置１００は、実施形態１で記載した通り、発光素子２および蛍光体分散ガラス板４の温度上昇が抑制されているため、従来と同じ大きさの発光装置で、より高い放射束の光を得ることができる。また、蛍光体分散ガラス板４の温度が均一になるので、色ムラが低減された照明装置を実現できる。

照明装置１００は、上記した高天井照明のほか、道路照明などにも応用できる。また、本実施形態の照明装置１００では、発光装置１０、筐体１１０、および透光板１２０のすべてを、ガラス、金属、セラミックスなどの無機材料で構成している。このため、照明装置１００は、非常灯や防爆用照明などにも好適に応用することができる。

なお、発光装置１０の代わりに、例えば実施形態２〜５のいずれかの発光装置を用いてもよい。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光装置（１０）は、発光素子（２）と、上記発光素子が発する光の波長を変換する波長変換部材（蛍光体分散ガラス板４）と、上記波長変換部材における基準位置を起点として当該波長変換部材の外周部に向かって延伸した複数の熱伝導部材（６）とを備えている。

上記の構成によれば、波長変換部材が発光素子からの光の波長を変換するときに発生する熱は、熱伝導部材によって効率的に伝導されるため、波長変換部材の温度上昇を抑制し、波長変換効率の低下を抑制できる。

本発明の態様２に係る発光装置は、上記態様１において、上記複数の熱伝導部材は、上記基準位置を起点として放射状に配置されていてもよい。

上記の構成によれば、基準位置の近傍で、熱伝導部材が高密度に配置されるため、基準位置近傍の放熱効率が特に向上する。

本発明の態様３に係る発光装置は、上記態様１または２において、上記波長変換部材の外縁部と接する枠部材（３）をさらに備え、上記熱伝導部材は、上記枠部材に接続されていてもよい。

上述の構成によれば、波長変換部材で発生した熱は、熱伝導部材を介して枠部材へ伝達されるため、波長変換部材からの放熱効率が向上する。

本発明の態様４に係る発光装置は、上記態様３において、上記枠部材から熱を受け取る放熱部材（５）をさらに備えていてもよい。

上述の構成によれば、波長変換部材で発生した熱は、熱伝導部材および枠部材を介して放熱部材へ伝達されるため、波長変換部材からの放熱効率が向上する。

本発明の態様５に係る発光装置は、上記態様４において、上記発光素子が実装される基板（１）をさらに備え、上記枠部材は、上記基板を介さずに上記放熱部材に接続されていてもよい。

上述の構成によれば、波長変換部材で生じる熱は、発光素子で生じる熱と異なる経路で放熱部材に伝達され、発光素子の温度上昇が抑制されるため、発光素子に大きな電流を流すことができる。

本発明の態様６に係る発光装置は、上記態様１から５のいずれかにおいて、上記波長変換部材の、上記発光素子からの光が主に照射される面に対して占める上記熱伝導部材の面積の割合は、１％以上かつ２０％以下であってもよい。

上述の構成によれば、波長変換部材からの放熱効率を向上させ、かつ熱伝導部材による光損失を抑制できる。

本発明の態様７に係る発光装置は、上記態様１から６のいずれかにおいて、上記波長変換部材の、上記発光素子からの光が照射される面またはその対向面に、上記波長変換部材より高い熱伝導率を有する放熱板（透明放熱基板１１）をさらに備えていてもよい。

上述の構成によれば、波長変換部材の熱伝導率より放熱板の熱伝導率が高いため、放熱効率が向上する。

本発明の態様８に係る照明装置（１００）は、上記態様１から７のいずれかの発光装置を備えている。

上述の構成によれば、波長変換部材の、熱による変換効率の低下を抑制できるため、高光束・高輝度な照明装置を実現できる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、発光素子が発した光の波長を変換する波長変換材を含む透光部材から発生する波長変換光を照明光として利用する発光装置や、該発光装置を備えた照明装置などに好適に利用することができる。

１ 基板
２ 発光素子
３ 枠部材
４，４Ｂ，４Ｃ 蛍光体分散ガラス板
４Ａ 蛍光体薄膜
５ 放熱部材
６、６Ａ 熱伝導部材
１０ 発光装置
１１ 透明放熱基板
１００ 照明装置

Claims (8)

1. 発光素子と、
   上記発光素子が発する光の波長を変換する波長変換部材と、
   上記波長変換部材における基準位置を起点として当該波長変換部材の外周部に向かって延伸した複数の熱伝導部材とを備えていることを特徴とする発光装置。
2. 上記複数の熱伝導部材は、上記基準位置を起点として放射状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 上記波長変換部材の外縁部と接する枠部材をさらに備え、
   上記熱伝導部材は、上記枠部材に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 上記枠部材から熱を受け取る放熱部材をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 上記発光素子が実装される基板をさらに備え、
   上記枠部材は、上記基板を介さずに上記放熱部材に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
6. 上記波長変換部材の、上記発光素子からの光が主に照射される面に対して占める上記熱伝導部材の面積の割合は、１％以上かつ２０％以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 上記波長変換部材の、上記発光素子からの光が照射される面またはその対向面に、上記波長変換部材より高い熱伝導率を有する放熱板をさらに備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の発光装置を備えていることを特徴とする照明装置。