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JP2017162940A - 発光装置及び照明装置 - Google Patents

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啓嗣 騎馬
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

【課題】基板に配置された複数の発光素子を備える発光装置であって、色ムラまたは輝度ムラが低減された発光装置を提供すること。
【解決手段】発光装置１０は、基板１１と、基板１１の主面１１ａに配置された複数のＬＥＤチップ１２とを備る。基板１１は、主面１１ａから陥凹状に形成され、複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置された光反射部２０を有する。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、基板と基板に配置された複数の発光素子とを備える発光装置、及びこれを用いた照明装置に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子は、高効率で省スペースな光源として照明用途またはディスプレイ用途等の各種の発光装置に広く利用されている。
例えば、特許文献１には、ＬＥＤパッケージを複数連結することで構成された液晶用バックライト光源モジュールが開示されている。このＬＥＤパッケージでは、複数のＬＥＤ素子がモールドされた金属板の端部が折り曲げられることでリフレクタが構成され、リフレクタ内部には透光性樹脂が充填される。また、リフレクタの背面の凹凸部により、隣接するＬＥＤパッケージ同士が電気的および機械的に接続される。
特開２０１１−２２２６２８号公報
上記従来のＬＥＤパッケージのように、ＬＥＤ素子等の発光素子を、基板に離散的に配置した合、基板上に光源が点在することになるため、例えば、色ムラまたは輝度ムラが目立つ場合がある。
本発明は、上記従来の課題を考慮し、基板に配置された複数の発光素子を備える発光装置であって、色ムラまたは輝度ムラが低減された発光装置、及び、その発光装置を備える照明器具を提供することを目的する。
本発明の一態様に係る発光装置は、基板と、前記基板の主面に配置された複数の発光素子とを備え、前記基板は、前記主面から陥凹状に形成され、前記複数の発光素子のそれぞれを囲むように配置された光反射部を有する。
本発明の一態様に係る発光装置は、上記態様に係る発光装置を備える。
本発明によれば、色ムラまたは輝度ムラが低減された発光装置、及び、その発光装置を備える照明器具を提供することができる。
図１は、実施の形態１に係る発光装置の外観斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る発光装置の平面図である。 図３は、実施の形態１に係る発光装置の構造を示す平面図である。 図４Ａは、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面の概要図である。 図４Ｂは、実施の形態１に係る封止層の構成を模式的に示す図である。 図５は、比較例に係る発光装置の構造を示す断面拡大図である。 図６は、実施の形態１に係る発光装置の構造を示す断面拡大図である。 図７は、実施の形態１の変形例１に係る発光装置の構造を示す断面拡大図である。 図８は、実施の形態１の変形例２に係る発光装置の平面図である。 図９は、実施の形態１の変形例３に係る発光装置の平面図である。 図１０は、実施の形態１の変形例４に係る発光装置の平面図である。 図１１Ａは、実施の形態１の変形例５に係る発光装置の断面の概要図である。 図１１Ｂは、実施の形態１の変形例５に係る封止層及び波長変換層の構成を模式的に示す図である。 図１２は、実施の形態２に係る照明装置の断面図である。 図１３は、実施の形態２に係る照明装置及びその周辺部材の外観斜視図である。
以下、実施の形態及びその変形例に係る発光装置等について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態及び変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及び変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及び変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
（実施の形態１）
［発光装置の構成］
まず、実施の形態１に係る発光装置の構成について図１〜図４Ｂを用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る発光装置１０の外観斜視図である。図２は、実施の形態１に係る発光装置１０の平面図である。図３は、実施の形態１に係る発光装置１０の構造を示す平面図である。なお、図３では、ＬＥＤチップ１２の配列及び配線パターンなどを示すために、図２に示される封止層１３及びダム部１５の図示は省略されている。
図４Ａは、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面の概要図であり、図４Ｂは、実施の形態１に係る封止層１３の構成を模式的に示す図である。
図１〜図４Ａに示されるように、実施の形態１に係る発光装置１０は、基板１１と、基板１１の主面１１ａに配置された複数のＬＥＤチップ１２とを備える。また、本実施の形態では、発光装置１０にはさらに、封止層１３とダム部１５とが備えられている。
発光装置１０は、基板１１に複数のＬＥＤチップ１２が直接実装された、いわゆるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造のＬＥＤモジュールである。
基板１１は、配線１６、電極１６ａ及び電極１６ｂがパターン形成された、いわゆるプリント基板である。基板１１の種類としては、セラミック基板、樹脂基板、またはメタルベース基板などが例示される。
セラミック基板としては、酸化アルミニウム（アルミナ）からなるアルミナ基板または窒化アルミニウムからなる窒化アルミニウム基板等が採用される。また、メタルベース基板としては、例えば、表面に絶縁膜が形成された、アルミニウム合金基板、鉄合金基板または銅合金基板等が採用される。樹脂基板としては、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ基板等が採用される。なお、実施の形態１では基板１１は矩形であるが、円形などその他の形状であってもよい。
また、本実施の形態に係る基板１１は、主面１１ａから陥凹状に形成され、複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置された光反射部２０を有する。本実施の形態では、光反射部２０は複数の溝２０ａを有している。なお、図３では、光反射部２０を、基板１１の他の要素と識別しやすいように、光反射部２０の領域にドットを付して表している。光反射部２０による効果等については、図５及び図６を用いて後述する。
ＬＥＤチップ１２は、発光素子の一例であって、青色光を発する青色ＬＥＤチップである。ＬＥＤチップ１２としては、例えばＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長（発光スペクトルのピーク波長）が４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の窒化ガリウム系のＬＥＤチップが採用される。
基板１１の主面１１ａには、複数のＬＥＤチップ１２が配置されている。本実施の形態では、直列接続された６個のＬＥＤチップ１２からなる発光素子群が２つ基板１１の主面１１ａに配置されている。これら２つの発光素子群は並列接続されており、電極１６ａと電極１６ｂとの間に電力が供給されることにより発光する。
また、直列接続されたＬＥＤチップ１２同士は、ボンディングワイヤ１７によってＣｈｉｐ Ｔｏ Ｃｈｉｐで接続される。ボンディングワイヤ１７は、ＬＥＤチップ１２に接続される給電用のワイヤである。ボンディングワイヤ１７、並びに、上述の配線１６、電極１６ａ、及び電極１６ｂの金属材料としては、例えば、Ａｕ（金）、銀（Ａｇ）、または銅（Ｃｕ）等が採用される。
なお、複数のＬＥＤチップ１２の個数及び電気的な接続の態様に特に限定はない。例えば、基板１１の主面１１ａの配置された全てのＬＥＤチップ１２が直列接続されてもよい。
ダム部１５は、基板１１の主面１１ａ上に設けられた、封止層１３を形成する材料をせき止める部材である。ダム部１５の素材としては、例えば、絶縁性を有する熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂等が用いられる。より具体的には、ダム部１５の素材として、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはポリフタルアミド（ＰＰＡ）などが採用される。
ダム部１５は、発光装置１０の光取り出し効率を高めるために、光反射性を有することが望ましい。そこで、実施の形態１では、ダム部１５には、白色の樹脂（いわゆる白樹脂）が用いられる。なお、ダム部１５の光反射性を高めるために、ダム部１５の中には、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、及びＭｇＯ等の粒子が含まれてもよい。
本実施の形態に係るダム部１５は、平面視（発光装置１０を基板１１の主面１１ａの側から見た場合、以下同じ。）において、複数のＬＥＤチップ１２を囲むように円環状に形成される。そして、ダム部１５に囲まれた領域には、封止層１３が形成される。なお、ダム部１５の形状は、例えば、外形が矩形の環状に形成されてもよい。
封止層１３は、第一封止層の一例であり、本実施の形態では、複数のＬＥＤチップ１２と光反射部２０とを封止するよう形成されている。また、封止層１３はさらに、ボンディングワイヤ１７及び配線１６の一部を封止している。
本実施の形態では、封止層１３は、複数のＬＥＤチップ１２から放出された光の波長を変換する波長変換材を含有する。具体的には、封止層１３は、図４Ｂに示すように、波長変換材として黄色蛍光体１４ａを含んだ透光性樹脂材料１３ｂによって形成されている。透光性樹脂材料１３ｂとしては、例えば、メチル系のシリコーン樹脂が用いられるが、エポキシ樹脂またはユリア樹脂などが用いられてもよい。
黄色蛍光体１４ａは、波長変換材の一例であり、ＬＥＤチップ１２の発する光で励起されて黄色蛍光を発する。黄色蛍光体１４ａとしては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系の蛍光体が採用される。
ＬＥＤチップ１２が発した青色光の一部は、封止層１３に含まれる黄色蛍光体１４ａによって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体１４ａに吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体１４ａによって波長変換された黄色光とは、封止層１３中で拡散及び混合される。これにより、封止層１３からは、白色光が出射される。
なお、本実施の形態では、ダム部１５は、ＬＥＤチップ１２の側方から発光装置１０の外部へ漏れ光を抑制する効果も有する。ＬＥＤチップ１２は、主として上方（封止層１３側）に光を発するため、ＬＥＤチップ１２の側方には、黄色蛍光体１４ａが発する黄色光の成分が多く含まれることにより所望の発光色になっていない光が出射されてしまう場合が多い。ダム部１５は、このような光に対して壁となり、このような光が発光装置１０の外部に漏れてしまうことを抑制することができる。
また、発光装置１０から放出される光の色に特に限定はない。例えば、複数のＬＥＤチップ１２それぞれの発光色が青で固定されている場合であっても、封止層１３に含有される波長変換材の種類または量を変えることで、発光装置１０から白色光以外の色の光を放出させることができる。
［光反射部の詳細］
上述のように、発光装置１０は、基板１１と基板１１の主面１１ａに配置された複数のＬＥＤチップとを備え、基板１１は、基板１１の主面１１ａから陥凹状に形成され、前記複数の発光素子のそれぞれを囲むように配置された光反射部２０を有する。
本実施の形態では、基板１１の主面１１ａに設けられた光反射部２０により、発光装置１０から照射される光における輝度ムラまたは色ムラが低減される。このことを図５及び図６を用いて説明する。
図５は、比較例に係る発光装置１００の構造を示す断面拡大図であり、図６は、実施の形態１に係る発光装置１０の構造を示す断面拡大図である。なお、図５及び図６において、点線の矢印は、各ＬＥＤチップ１２から放出された光の経路を模式的に示しており、封止層１３と大気との界面（図５及び図６における封止層１３の上面）における反射及び屈折の図示は省略されている。
例えば図５に示すように、ＬＥＤチップ１２の側方に、光反射部２０の一部である溝２０ａが配置されていない場合を想定する。この場合、ＬＥＤチップ１２から放出され、比較的に大きな入射角で主面１１ａに入射する光は、主面１１ａで反射した後に、例えば図５に示すように、隣のＬＥＤチップ１２により遮られる。つまり、各ＬＥＤチップ１２から主面１１ａに向かう光を効率よく取り出すことができない。
その結果、発光装置１０を点灯させた場合、各ＬＥＤチップ１２の直上の領域では、輝度が高くかつ青色光成分が多く、隣り合うＬＥＤチップ１２の間の直上の領域では、輝度が低くかつ青色光成分が少ない、という状態が生じる。すなわち、比較例に係る発光装置１０では、基板１１上に光源（ＬＥＤチップ１２）が点在することに起因して、輝度ムラ及び色ムラが目立つ場合がある。
一方、本実施の形態に係る発光装置１０では、各ＬＥＤチップ１２の側方に、光反射部２０の一部である溝２０ａが配置されている。そのため、例えば図６に示すように、ＬＥＤチップ１２から主面１１ａに向かう光のうち、溝２０ａに入射する光は、溝２０ａの内面で反射され、発光装置１０の主たる光の照射側（図６における上方）に向かう。これにより、各ＬＥＤチップ１２から主面１１ａに向かう光を、効率よく発光装置１０の外部に放出させることができる。
より詳細には、平面視におけるＬＥＤチップ１２の側方の領域において、溝２０ａがないとした場合よりも青色光成分が増加する。さらに、この効果を奏する光反射部２０は、複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置されている（例えば図３参照）。
すなわち、比較例に係る発光装置１００と比べると、本実施の形態に係る発光装置１０では、平面視における複数のＬＥＤチップ１２それぞれの側方の領域における光（本実施の形態では白色光）の放出量が多い。その結果、発光装置１０から放出される光における輝度ムラ及び色ムラの少なくとも一方が低減される。
なお、図６では、溝２０ａの断面形状は半円であるが、溝２０ａの断面形状は半円である必要はなく、楕円の一部、または、変形例として後述するＶ字状など、各種の形状をとりうる。
ここで、例えば封止層１３に、Ａｌ２Ｏ３等の光の拡散のための粒子（拡散材）を含有させることで、輝度ムラまたは色ムラを低減させることも可能である。しかしながら、拡散材は遮光する要素としても機能し得るため、封止層１３が拡散材を含有する場合、拡散材を含有しない場合よりも発光装置１０の全光束が小さくなる。その点、本実施の形態に係る発光装置１０では、基板１１の構造上の工夫により輝度ムラまたは色ムラを低減させるため、封止層１３に拡散材を添加することによる全光束の減少は生じない。
より具体的には、本実施の形態では、光反射部２０は、主面１１ａから陥凹状に形成された複数の溝２０ａを有し、複数のＬＥＤチップ１２のうちの隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間には、複数の溝２０ａのうちの少なくとも１つの溝２０ａが、当該２つのＬＥＤチップ１２の間を横切るように配置されている。
この構成によれば、例えば、１つの溝２０ａが、その溝２０ａを挟んで配置された少なくとも２つのＬＥＤチップ１２の間の領域における光量の増加の役割を担うことができる。つまり、比較的に単純な構造で、複数のＬＥＤチップ１２を有する発光装置１０における輝度ムラまたは色ムラの低減が実現される。
また、本実施の形態では、隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間であって、当該２つのＬＥＤチップ１２の中央の位置に、光反射部２０の一部（本実施の形態では溝２０ａ）が配置される。そのため、これら２つのＬＥＤチップ１２の中央部分における光量を向上させることができる。その結果、例えば、発光装置１０における輝度または発光色の均一性を向上させることができる。
ここで、本実施の形態におけるＬＥＤチップ１２等のサイズは以下のように例示される。ＬＥＤチップ１２の高さは、１００μｍ〜数百μｍ程度であり、隣り合うＬＥＤチップ１２の間隔は、数百μｍ〜数ｍｍ程度である。また、光反射部２０を構成する陥凹状の部分（本実施の形態では溝２０ａ）の深さは、数μｍ〜数十μｍであり、幅（例えば図６における左右方向の開口幅）は、数μｍ〜数ｍｍ程度である。すなわち、本実施の形態では、隣り合うＬＥＤチップ１２の間に、幅が数μｍオーダー〜数ｍｍオーダーサイズの凹部が存在し、その凹部の内面での光の反射により、輝度ムラまたは色ムラの低減を実現している。
なお、このような光反射部２０の形成の手法に特に限定はない。例えば、レーザー光による切削加工によって基板１１に光反射部２０が形成されてもよい。また、例えば基板１１が、樹脂基板またはセラミック基板の場合、基板１１を金型で成形する際に、その金型によって光反射部２０が形成されてもよい。
また、基板１１が、例えばアルミナを基材とする白色セラミック基板である場合、主面１１ａ及び溝２０ａの内面の光反射率が高いため、発光装置１０の光取り出し効率の向上という観点から有利である。
また、本実施の形態では、図３に示すように、基板１１の主面１１ａは、格子状に配置された複数の溝２０ａによって、複数の領域に区画されており、当該複数の領域のそれぞれには、複数のＬＥＤチップ１２のうちの１つのＬＥＤチップ１２が配置されている。
この構成によれば、例えば、比較的に少ない本数の直線状の溝２０ａによって、効率的に、行列状に配置された複数のＬＥＤチップ１２を囲むことができる。つまり、輝度ムラまたは色ムラの低減のための光反射部２０の形成を比較的容易に行うことができる。なお、図３に示す光反射部２０は、縦５本及び横５本の直線状の溝２０ａを有している、と表現することができる。
また、本実施の形態では、光反射部２０は、基板１１の主面１１ａに配置されている全てのＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置されている。つまり、発光装置１０は、基板１１の主面１１ａに配置されたＮ個（Ｎは２以上の整数）のＬＥＤチップ１２を備え、かつ、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置された光反射部２０を有している。
このように、本実施の形態に係る発光装置１０は、発光装置１０が光源として有する複数のＬＥＤチップ１２の全てから効率よく光が取り出されるよう構成されている。そのため、例えば、発光装置１０からの所望の色（本実施の形態では白色）の光の光束の最大化を、簡易な構造によって図ることができる。
また、本実施の形態において、発光装置１０は、複数のＬＥＤチップ１２と光反射部２０とを封止する封止層１３を備えている。これにより、複数のＬＥＤチップ１２及び光反射部２０が封止層１３によって保護される。そのため、例えば、発光装置１０の外部の水分及び気体による複数のＬＥＤチップ１２の劣化が抑制される。また、例えば、光反射部２０を構成する溝２０ａに異物が入ること、または、溝２０ａの内面が黄変することによる、光反射率の低下が抑制される。
なお、発光装置１０が備える、輝度ムラまたは色ムラの低減のための構成は、上記説明された構成以外であってもよい。そこで、光反射部２０等に関する各種の変形例について、上記実施の形態との差分を中心に以下に説明する。
（変形例１）
図７は、実施の形態１の変形例１に係る発光装置１０ａの構造を示す断面拡大図である。
図７に示す発光装置１０ａは、基板１１と、基板１１の主面１１ａに配置された複数のＬＥＤチップ１２とを備え、基板１１は光反射部２１を有している。光反射部２１は、基板１１の主面１１ａから陥凹状に形成されている。具体的には、光反射部２１は、複数の溝２１ａを有し、例えば図３に示す実施の形態１に係る光反射部２０と同様に、複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置されている。
つまり、本変形例に係る発光装置１０ａは、上記構造において、実施の形態１に係る発光装置１０と共通している。
しかし、本変形例に係る光反射部２１が有する溝２１ａは、実施の形態１に係る光反射部２０が有する溝２０ａと断面形状が異なる。具体的には、実施の形態１に係る溝２０ａの断面形状が半円である（例えば図６参照）のに対し、溝２１ａの断面形状はＶ字状である。
この場合であっても、溝２１ａの内面の一部は、主面１１ａに対して傾いている。そのため、溝２１ａがないとした場合に、発光装置１０ａの主たる光の照射側（図７における上方）に向けて反射できなかった光を、溝２１ａにより、当該照射側に向けて反射することができる。これにより、各ＬＥＤチップ１２から主面１１ａに向かう光を、効率よく発光装置１０ａの外部に放出することができる。
なお、溝２１ａの断面形状としては、Ｖ字状のほか、Ｕ字状、Ｗ字状、及び、直角三角形状など、各種の形状を採用し得る。
（変形例２）
図８は、実施の形態１の変形例２に係る発光装置１０ｂの平面図である。なお、図８では、封止層１３、ＬＥＤチップ１２に接続されるボンディングワイヤ１７及び配線１６などの図示は省略されている。また、光反射部２２を、基板１１の他の要素と識別しやすいように、光反射部２２の領域にドットを付して表している。これらの事項は、後述する図９及び図１０についても適用される。
図８に示す発光装置１０ｂは、基板１１と、基板１１の主面１１ａに配置された複数のＬＥＤチップ１２とを備え、基板１１は光反射部２２を有している。光反射部２２は、基板１１の主面１１ａから陥凹状に形成されており、複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置されている。具体的には、光反射部２２は複数の溝２２ａを有し、複数の溝２２ａは格子状に配置されている。なお、光反射部２２を構成する溝２２ａの、長手方向に直交する断面の形状は、例えば半円またはＶ字状等である。
つまり、本変形例に係る発光装置１０ｂは、上記構造において、実施の形態１に係る発光装置１０と共通している。
しかし、本変形例に係る発光装置１０ｂでは、隣り合うＬＥＤチップ１２間に配置される溝２２ａの本数が一定ではない。
具体的には、複数のＬＥＤチップ１２のうちの、第一距離あけて隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間に配置されている溝２２ａの数よりも、複数のＬＥＤチップ１２のうちの、第一距離より長い第二距離あけて隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間に配置されている溝の溝２２ａ数の方が多い。
このことを、図８を用いて説明すると、第一距離Ｌ１あけて隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間には、当該２つのＬＥＤチップ１２の間を横切るように１つの溝２２ａが配置されている。また、第二距離Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）あけて隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間には、当該２つのＬＥＤチップ１２の間を横切るように２つの溝２２ａが配置されている。言い換えると、隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間の距離が長いほど、多くの数の溝２２ａが配置されている。
つまり、隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間の距離が長い場合、ＬＥＤチップ１２間の非発光領域が長くなるため、発光装置１０ｂにおける輝度ムラまたは色ムラが目立ちやすくなる。そこで、本変形例では、隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間の距離が長い箇所には複数の溝２２ａが配置されるように、基板１１に光反射部２２を設ける。
これにより、比較的に長い非発光領域に、光反射部２２による光の反射領域（疑似発光領域）を比較的に多く設けることができる。その結果、発光装置１０ｂにおける輝度または発光色の均一性が向上される。つまり、発光装置１０ｂにおける輝度ムラまたは色ムラが低減される。
なお、本実施の形態では、隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間には、最大で２つの溝２２ａが配置されているが、隣り合う２つのＬＥＤチップ１２の間を横切るように、３以上の溝２２ａが配置されてもよい。
（変形例３）
図９は、実施の形態１の変形例３に係る発光装置１０ｃの平面図である。図９に示す発光装置１０ｃは、基板１１と、基板１１の主面１１ａに配置された複数のＬＥＤチップ１２とを備え、基板１１は光反射部２３を有している。光反射部２３は、基板１１の主面１１ａから陥凹状に形成されており、複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置されている。具体的には、光反射部２３は複数の溝２３ａを有し、複数の溝２３ａは格子状に配置されている。
つまり、本変形例に係る発光装置１０ｃは、上記構造において、実施の形態１に係る発光装置１０と共通している。
しかし、本変形例に係る発光装置１０ｃでは、光反射部２３は、基板１１の主面１１ａに配置された１２個のＬＥＤチップ１２のうちの複数（本変形例では４個）のＬＥＤチップ１２を囲むように配置されている。つまり、残りの８個のＬＥＤチップ１２は、三方のみが光反射部２３で囲まれており、１２個のＬＥＤチップ１２の配置領域の外周部分には光反射部２３が配置されていない。
この場合であっても、中央部分の４個のＬＥＤチップ１２のそれぞれは、全周を光反射部２３で囲まれており、これら４個のＬＥＤチップ１２から基板１１の主面１１ａに向かう光を効率よく外部に取りだすことができる。また、これら４個のＬＥＤチップ１２を囲むように配置された８個のＬＥＤチップ１２のそれぞれは、平面視における外側部分（ダム部１５に近い部分）以外には、光反射部２３（溝２３ａ）が配置されている。そのため、これら８個のＬＥＤチップ１２それぞれについては、外側部分を除き、光反射部２３で光が反射されることによる、光の取り出し効率の向上効果が得られる。その結果、発光装置１０ｃにおける輝度または発光色の均一性が向上される。つまり、発光装置１０ｃにおける輝度ムラまたは色ムラが低減される。
このように、光反射部２３が、基板１１の主面１１ａに配置された全てのＬＥＤチップ１２のうちの一部の複数のＬＥＤチップ１２のみを囲むように設けられている場合であっても、輝度ムラまたは色ムラが低減は実現される。
なお、基板１１の主面１１ａにおけるＬＥＤチップ１２の配置領域の外側は、光源（ＬＥＤチップ１２）が存在しない領域である。従って、ＬＥＤチップ１２の配置領域の外周部分に光反射部２３が配置されていない場合であっても、輝度ムラまたは色ムラは目立ち難い。言い換えると、光反射部２３を、全てのＬＥＤチップ１２のうちの一部の複数のＬＥＤチップ１２のみを囲むように設ける場合、当該複数のＬＥＤチップ１２は、全てのＬＥＤチップ１２の配置領域の中央部分に配置されていることが好ましい。
（変形例４）
図１０は、実施の形態１の変形例４に係る発光装置１０ｄの平面図である。図１０に示す発光装置１０ｄは、基板１１と、基板１１の主面１１ａに配置された複数のＬＥＤチップ１２とを備え、基板１１は光反射部２４を有している。光反射部２４は、基板１１の主面１１ａから陥凹状に形成されており、複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置されている。
つまり、本変形例に係る発光装置１０ｄは、上記構造において、実施の形態１に係る発光装置１０と共通している。
しかし、本変形例に係る発光装置１０ｄでは、光反射部２４は、複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように離散的に配置された複数の凹部２４ａを有する。つまり、光反射部２４は、複数の細かな窪み（凹部２４ａ）によって構成されており、各ＬＥＤチップ１２は、複数の凹部２４ａに囲まれている。
これにより、各ＬＥＤチップ１２から基板１１の主面１１ａに向かう光が、複数の凹部２４ａによって、発光装置１０ｄの主たる光の照射側（図１０における紙面手前側）に反射される可能性が高まる。その結果、各ＬＥＤチップ１２から放出される光は効率よく外部に取り出される。
なお、基板１１に光反射部２４を形成する場合、配線１６及び各ＬＥＤチップ１２等の他の要素の配置領域を除く範囲に複数の凹部２４ａを形成する。この場合、各ＬＥＤチップ１２は主面１１ａと面接触するため、各ＬＥＤチップ１２で発生した熱を、基板１１を介して効率よく放熱することができる。
また、凹部２４ａの深さは、例えば、数μｍ〜数十μｍであり、主面１１ａにおける開口径は、数μｍ〜数ｍｍ程度である。
また、図１０では、複数の凹部２４ａは規則正しく並べられているが、複数の凹部２４ａのレイアウトに特に限定はなく、配線１６及び各ＬＥＤチップ１２等の他の要素の配置領域を除く範囲に、凹部２４ａがランダムに形成されていてもよい。
また、凹部２４ａの、基板１１の主面１１ａにおける開口の形状は円形である必要はなく、三角形等の多角形であってもよい。凹部２４ａの断面形状についても、半円またはＶ字状など、各種の形状を採用し得る。
（変形例５）
図１１Ａは、実施の形態１の変形例５に係る発光装置１０ｅの断面の概要図であり、図１１Ｂは、実施の形態１の変形例５に係る封止層１３ａ及び波長変換層１４の構成を模式的に示す図である。なお、図１１Ａに示す断面は、発光装置１０ｅの、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に対応する位置における断面である。
図１１Ａに示す発光装置１０ｅは、基板１１と、基板１１の主面１１ａに配置された複数のＬＥＤチップ１２とを備え、基板１１は光反射部２０を有している。光反射部２０は、基板１１の主面１１ａから陥凹状に形成されており、複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを囲むように配置されている（例えば図３及び図６参照）。
また、発光装置１０ｅは、封止層１３ａを備える。封止層１３ａは、第一封止層の一例であり、本変形例では、複数のＬＥＤチップ１２と光反射部２０とを封止するよう形成されている。
つまり、本変形例に係る発光装置１０ｅは、上記構造において、実施の形態１に係る発光装置１０と共通している。
しかしながら、本変形例に係る封止層１３ａは、実施の形態１に係る封止層１３とは異なり、図１１Ｂに示すように黄色蛍光体１４ａを含有していない。つまり、封止層１３ａは、黄色蛍光体１４ａを含有しない透光性樹脂材料１３ｂによって形成されている。また、本変形例に係る発光装置１０ｅは、封止層１３ａの上方に設けられた波長変換層１４を備える。波長変換層１４は、第二封止層の一例であり、複数のＬＥＤチップ１２から放出された光の波長を変換する波長変換材を含有する。具体的には、波長変換層１４は、波長変換材である黄色蛍光体１４ａを含有する透光性樹脂材料１４ｂによって、厚みが均一となるように形成されている。
このように、本変形例に係る発光装置１０ｅは、複数のＬＥＤチップ１２が一括して封止されている点では、実施の形態１に係る発光装置１０と共通する。しかし、本変形例に係る発光装置１０ｅでは、複数のＬＥＤチップ１２から放出される光の波長を変換する機能は、積層された２層のうちの上の層（波長変換層１４）によって担われる。
これにより、複数のＬＥＤチップ１２から放出される光の、黄色蛍光体１４ａを含有する層を通過する長さが均一化される。つまり、各ＬＥＤチップ１２から放出される光の経路上における波長変換を受ける長さが、発光領域（平面視におけるダム部１５の内側の領域）のほぼ全域において、波長変換層１４の厚みを基準とする所定範囲内に収められる。
具体的には、実施の形態１のように、ＬＥＤチップ１２を、黄色蛍光体１４ａを含有する封止層１３で直接的に覆った場合（例えば図６参照）、ＬＥＤチップ１２の直上に進む光と、光反射部２０で反射して上方に進む光とでは、黄色蛍光体１４ａによる波長変換を受ける距離が異なる。より詳細には、ＬＥＤチップ１２の直上に進む光は、黄色蛍光体１４ａによる波長変換を受ける距離は短く、光反射部２０で反射して上方に進む光は、黄色蛍光体１４ａによる波長変換を受ける距離は長い。このことに起因して、ＬＥＤチップ１２の直上と、２つのＬＥＤチップ１２間とで、発光色の違いが観察される場合もある。
この点について、本変形例では、ＬＥＤチップ１２の直上に進む光、及び、光反射部２０で反射して上方に進む光は、ともに、波長変換層１４でのみ黄色蛍光体１４ａによる波長変換を受ける。つまり、複数のＬＥＤチップ１２から放出される光の経路における、波長変換を受ける距離は、発光領域のほぼ全域において均一化される。その結果、発光装置１０ｅにおける色むらがさらに抑制される。
すなわち、本変形例では、各ＬＥＤチップ１２を囲むように設けられた光反射部２０によって、輝度ムラまたは色ムラが低減される。さらに、複数のＬＥＤチップ１２を封止する２つの層のうち、主として上の層（波長変換層１４）に光の波長変換機能を持たせることで、色ムラのさらなる低減が実現される。
なお、発光装置１０ｅから放出される光の色に特に限定はないことは、実施の形態１と同じである。つまり、複数のＬＥＤチップ１２それぞれの発光色が青で固定されている場合であっても、波長変換層１４に含有される波長変換材の種類または量を変えることで、発光装置１０ｅから白色光以外の色の光を放出させることができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る照明装置２００について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、実施の形態２に係る照明装置２００の断面図である。図１３は、実施の形態２に係る照明装置２００及びその周辺部材の外観斜視図である。
図１２及び図１３に示されるように、実施の形態２に係る照明装置２００は、例えば、住宅等の天井に埋込配設されることにより下方（廊下または壁等）に光を照射するダウンライト等の埋込型照明装置である。
照明装置２００は、発光装置１０を備える。照明装置２００はさらに、基部２１０と枠体部２２０とが結合されることで構成される略有底筒状の器具本体と、当該器具本体に配置された、反射板２３０及び透光パネル２４０とを備える。
基部２１０は、発光装置１０が取り付けられる取付台である。また、基部２１０は、発光装置１０で発生する熱を放熱するヒートシンクとしても機能する。基部２１０は、金属材料を用いて略円柱状に形成されており、実施の形態２ではアルミダイカスト製である。
基部２１０の上部（天井側部分）には、上方に向かって突出する複数の放熱フィン２１１が一方向に沿って互いに一定の間隔をあけて設けられている。これにより、発光装置１０で発生する熱を効率よく放熱させることができる。
枠体部２２０は、内面に反射面を有する略円筒状のコーン部２２１と、コーン部２２１が取り付けられる枠体本体部２２２とを有する。コーン部２２１は、金属材料を用いて成形されており、例えば、アルミニウム合金等を絞り加工またはプレス成形することによって作製することができる。枠体本体部２２２は、硬質の樹脂材料または金属材料によって成形されている。枠体部２２０は、枠体本体部２２２が基部２１０に取り付けられることによって固定されている。
反射板２３０は、内面反射機能を有する円環枠状（漏斗状の）反射部材である。反射板２３０は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて形成することができる。なお、反射板２３０は、金属材料ではなく、硬質の白色樹脂材料によって形成してもよい。
透光パネル２４０は、光拡散性及び透光性を有する透光部材である。透光パネル２４０は、反射板２３０と枠体部２２０との間に配置された平板プレートであり、反射板２３０に取り付けられている。透光パネル２４０は、例えばアクリルやポリカーボネート等の透明樹脂材料によって円盤状に形成することができる。
なお、照明装置２００は、透光パネル２４０を備えなくてもよい。透光パネル２４０を備えないことで、照明装置２００から放出される光の光束を向上させることができる。
また、図１３に示されるように、照明装置２００には、発光装置１０に点灯電力を給電する点灯装置２５０と、商用電源からの交流電力を点灯装置２５０に中継する端子台２６０とが接続される。
点灯装置２５０及び端子台２６０は、器具本体とは別体に設けられた取付板２７０に固定される。取付板２７０は、金属材料からなる矩形板状の部材を折り曲げて形成されており、その長手方向の一端部の下面に点灯装置２５０が固定されるとともに、他端部の下面に端子台２６０が固定される。取付板２７０は、器具本体の基部２１０の上部に固定された天板２８０と互いに連結される。
照明装置２００は、発光装置１０を備えることで、輝度ムラまたは色ムラが少ない照明光を放出することができる。
なお、照明装置２００は、発光装置１０に換えて、上記変形例１〜５のいずれかに係る発光装置（１０ａ〜１０ｅのいずれか）を備えてもよい。
また、本実施の形態では、照明装置として、ダウンライトが例示されたが、本発明は、スポットライトなどの他の照明装置として実現されてもよい。
（他の実施の形態）
以上、実施の形態１及びその変形例に係る発光装置１０及び１０ａ〜１０ｅ、並びに、実施の形態２に係る照明装置２００について説明したが、本発明は、実施の形態１等に限定されるものではない。
例えば、実施の形態１では、ＣＯＢ構造の発光装置１０について説明したが、本発明は、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型発光素子を備える発光装置にも適用可能である。ＳＭＤ型発光素子は、例えば、上方が開口する樹脂製の容器と、容器の底面に実装されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを封止する封止部材（蛍光体含有樹脂）とを備える。このＳＭＤ型発光素子において、光の透過率が高い容器が用いられた場合、各ＳＭＤ型発光素子から放出される光には、基板１１の主面１１ａに向けて放出される光が含まれる。そのため、基板１１が、複数のＳＭＤ型発光素子のそれぞれを囲むように形成された光反射部２０を有することで、ＳＭＤ型発光素子の直上の輝度と、隣り合う２つのＳＭＤ型発光素子の間の上方における輝度との差が低減される。つまり、基板１１の主面１１ａに配置される発光素子として、ＳＭＤ型発光素子が採用された場合であっても、光反射部２０による輝度ムラの低減効果を得ることは可能である。
また、ＳＭＤ型発光素子が、光反射部を有してもよい。つまり、容器の底面を形成する基板に複数のＬＥＤチップが配置される場合、ＳＭＤ型発光素子は、基板（容器の底面）から陥凹状に形成され、複数のＬＥＤチップのそれぞれを囲むように配置された光反射部を有してもよい。これにより、１つのＳＭＤ型発光素子における輝度ムラまたは色ムラが低減される。つまり、本発明に係る発光装置は、ＳＭＤ型発光素子として実現されてもよい。
また、実施の形態１では、発光装置１０は、青色光を発するＬＥＤチップ１２と黄色蛍光体１４ａとの組み合わせによって白色光を放出したが、白色光を放出するための構成はこれに限らない。
例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂と、ＬＥＤチップ１２とを組み合わせてもよい。あるいは、ＬＥＤチップ１２よりも短波長である紫外光を放出する紫外ＬＥＤチップと、主に紫外光により励起されることで青色光、赤色光及び緑色光を放出する、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体とが組み合わされてもよい。
また、実施の形態１では、基板１１に実装されたＬＥＤチップ１２は、他のＬＥＤチップ１２とボンディングワイヤ１７によって、Ｃｈｉｐ Ｔｏ Ｃｈｉｐで接続された。しかしながら、ＬＥＤチップ１２は、ボンディングワイヤ１７によって基板１１上に設けられた配線１６（金属膜）に接続され、当該配線１６を介して他のＬＥＤチップと電気的に接続されてもよい。
また、実施の形態１では、ＬＥＤチップ１２は、光反射部２０（溝２０ａ）によって完全に周囲が囲まれているが、ＬＥＤチップ１２は、光反射部２０（溝２０ａ）によって完全に囲まれていなくてもよい。例えば、基板１１の主面１１ａにおいてＣ字状に形成された溝の内側の領域にＬＥＤチップ１２が配置されてもよい。また、例えば、１つのＬＥＤチップ１２を四方から囲むように、４つの溝を設け、かつ、これら４つの溝のうちの隣り合う２つの溝が連続していなくてもよい。
これらいずれの場合であっても、ＬＥＤチップ１２の側方の一部に、溝が途切れている部分が存在するが、輝度ムラまたは色ムラに実質的に影響がない程度であれば、溝が途切れている部分が存在してもよい。
また、基板１１の主面１１ａにおいて、溝が途切れている部分に、配線１６の一部が通過するように、配線１６が形成されていてもよい。
また、光反射部２０が有する溝２０ａは平面視において直線状に形成されていなくてもよい。例えば、基板１１の主面１１ａに配置された複数のＬＥＤチップ１２のそれぞれを、平面視において曲線で構成された溝で囲むことで、複数の溝を有する光反射部が形成されてもよい。
また、実施の形態１では、発光装置１０に用いる発光素子としてＬＥＤチップ１２が例示された。しかしながら、半導体レーザ等の半導体発光素子、または、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）もしくは無機ＥＬ等のＥＬ素子等の他の種類の固体発光素子が、発光素子として採用されてもよい。
また、発光装置１０には、発光色が異なる２種類以上の発光素子が用いられてもよい。例えば、発光装置１０は、演色性を高めるなどの目的で、青色光を発するＬＥＤチップ１２に加えて赤色光を発するＬＥＤチップを備えてもよい。
また、実施の形態１等では、封止層１３及び１３ａ、並びに、波長変換層１４のそれぞれ構成する主たる材料について例示しているが、各層には、上記で説明された各層の機能と同様の機能を実現できる範囲で、他の材料が含まれてもよい。
なお、上記の実施の形態１に関する補足事項は、実施の形態１の変形例１〜５及び実施の形態２に係る発光装置等について適用されてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ 発光装置
１１ 基板
１１ａ 主面
１２ ＬＥＤチップ（発光素子）
１３、１３ａ 封止層（第一封止層）
１４ 波長変換層（第二封止層）
１４ａ 黄色蛍光体（波長変換材）
２０、２１、２２、２３、２４ 光反射部
２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ 溝
２４ａ 凹部
２００ 照明装置

Claims (10)

  1. 基板と、
    前記基板の主面に配置された複数の発光素子とを備え、
    前記基板は、前記主面から陥凹状に形成され、前記複数の発光素子のそれぞれを囲むように配置された光反射部を有する
    発光装置。
  2. 前記光反射部は、前記主面から陥凹状に形成された複数の溝を有し、
    前記複数の発光素子のうちの隣り合う２つの発光素子の間には、前記複数の溝のうちの少なくとも１つの溝が、当該２つの発光素子の間を横切るように配置されている
    請求項１記載の発光装置。
  3. 前記基板の前記主面は、格子状に配置された前記複数の溝によって、複数の領域に区画されており、
    前記複数の領域のそれぞれには、前記複数の発光素子のうちの１つの発光素子が配置されている
    請求項２記載の発光装置。
  4. 前記複数の発光素子のうちの、第一距離あけて隣り合う２つの発光素子の間に配置されている溝の数よりも、前記複数の発光素子のうちの、前記第一距離より長い第二距離あけて隣り合う２つの発光素子の間に配置されている溝の数の方が多い
    請求項２または３に記載の発光装置。
  5. 前記光反射部は、前記複数の発光素子のそれぞれを囲むように離散的に配置された複数の凹部を有する
    請求項１記載の発光装置。
  6. 前記光反射部は、前記複数の発光素子を含む、前記基板の前記主面に配置されている全ての発光素子のそれぞれを囲むように配置されている
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. さらに、前記複数の発光素子と前記光反射部とを封止する第一封止層を備える
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 前記第一封止層は、前記複数の発光素子から放出された光の波長を変換する波長変換材を含有する
    請求項７記載の発光装置。
  9. さらに、前記第一封止層の上方に設けられた第二封止層を備え、
    前記第二封止層は、前記複数の発光素子から放出された光の波長を変換する波長変換材を含有する
    請求項７記載の発光装置。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置を備える照明装置。
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