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JP5899507B2 - 発光装置及びそれを用いた照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光源として複数の固体発光素子を用いた発光装置及びそれを用いた照明装置に関する。
発光ダイオード(以下、LED)は、低電力で高輝度の発光が可能であり、しかも長寿命であることから、白熱灯や蛍光灯に代替する照明装置用の光源として注目されている。しかし、LED単体では、蛍光灯に比べて光量が少ないので、LEDを光源とする一般的な照明装置では、複数のLEDを備えた発光装置が用いられている。
この種の発光装置用のLEDパッケージとして、例えば、青色光を出射するLEDチップに、黄色蛍光体層を被覆して、青色光と黄色光を混色することにより、白色光を実現したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、図10(a)に示すように、LEDチップを半球状に形成された蛍光体含有樹脂層104で被覆したLEDパッケージ101が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、図11(a)に示すように、半球形状の透明樹脂部104を有するLEDパッケージ101が複数配置され、このLEDパッケージ101の前方に、拡散透過パネル107を近接して設置した照明装置110が知られている。
特開2011−14695号公報 特開2008−135707号公報
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2に示されるような発光装置は、LEDパッケージに搭載される黄色蛍光体層の発光面が、平面又は半球状で形成されるので、図10(b)に示すように、放射される光の配光は、光導出方向への指向性が高いものとなる。すなわち、LEDパッケージの正面方向への光量は多くなるが、周囲方向への光量が少なくなる。そのため、LEDパッケージを覆うように反射鏡が設けられたとしても、この反射鏡に入射する光が少なくなるので、配光を制御することが難しい。
また、上述の照明装置110においては、拡散透過パネル107のLEDパッケージ101直上部の輝度が高くなる。その結果、図11(b)に示すように、照明装置の発光面(拡散透過パネル107)における輝度分布が不均一となり、光源の粒々感を生じさせ、しかもグレアが生じることがある。
本発明は、上記課題を解決するものであり、出射される光の配光を広くすることができ、配光を制御し易く、しかも光ムラを生じ難い発光装置及びこの発光装置を用いた照明装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、固体発光素子と、前記固体発光素子の発光面を被覆する透明樹脂部材を構成する樹脂材料中に、蛍光体を含有して成る波長変換部材と、を備え、前記波長変換部材は、縦断面視において前記固体発光素子の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚く、且つ前記固体発光素子の光導出方向に頂点部を有するように形成されていることを特徴とする。
上記発光装置において、前記波長変換部材は、縦断面視において縦長の凸形状となるように形成されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記波長変換部材は、縦断面視において縦長の三角形状となるように形成されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記波長変換部材は、上面視において円形状となるように形成されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記波長変換部材は、上面視において楕円形状となるように形成されていることが好ましい。
上記発光装置は、照明装置に用いられることが好ましい。
本発明の発光装置によれば、波長変換部材の縦断面視において固体発光素子の側方方向へ進む光が、上方方向へ進む光より多くなるので、配光曲線がいわゆるバットウィング型となり、配光を広くすることができる。また、側方方向への光が多くなるので、反射鏡によって配光を制御し易くなる。更に、指向性が低くなるので、照明装置に組み込まれたときに、光ムラを生じ難くすることができる。
(a)は本発明の第1の実施形態に係る発光装置の側断面図、(b)は上面図。 同発光装置の配光曲線を示す側断面図。 同発光装置において複数の固体発光素子及び波長変換部材を用いた構成を示す側断面図、(b)は上面図。 (a)は同発光装置を組み込んだ照明装置の側断面図、(b)は上面図。 (a)は同照明装置の変形例を示す側断面図、(b)は別の変形例を示す側断面図。 (a)は本発明の第2の実施形態に係る発光装置の側断面図、(b)は同発光装置の配光曲線を示す側断面図。 (a)は本発明の第3の実施形態に係る発光装置の側断面図、(b)は上面図。 (a)は同発光装置において複数の固体発光素子及び波長変換部材を用いた構成を示す上面図、(b)は同発光装置を組み込んだ照明装置の長手方向に沿う側断面図、(c)は短手方向に沿う側断面図、(d)は上面図。 本発明の第4の実施形態に係る発光装置の側断面図。 (a)は従来の発光装置の側面図、(b)はその配光曲線を示す図。 (a)は従来の発光装置を複数組み込んだ照明装置の側断面図、(b)は同聡明装置の上面から視た輝度分布を示す図。
本発明の第1の実施形態に係る発光装置及びそれを用いた照明装置について、図1乃至図4を参照して説明する。本実施形態の発光装置1は、図1(a)に示すように、固体発光素子としての発光ダイオード(以下、LED)2と、LED2が実装される配線基板(以下、基板)3と、LED2の発光面を被覆する透明樹脂部材に蛍光体を含有して成る波長変換部材4と、を備える。波長変換部材4は、縦断面視においてLED2の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚く、且つLED2の光導出方向に頂点部40を有するように形成されている。以下の説明において、LED2の発光面の中心を通る法線を光導出軸Lという。本実施形態において、頂点部40は光導出軸L上に位置する。
LED2は、発光装置1として所望の光色の発光を可能とする光源であれば特に限定されないが、発光ピーク波長が460nmの青色光を放射するGaN系青色LEDチップが好適に用いられる。LED2の大きさも、特に限定されないが、□0.3mmサイズのものが好ましい。本実施形態において、LED2には、素子上面に陽極及び陰極の各電極が設けられた、いわゆるフェイスアップ型の素子が用いられる。LED2の実装方法としては、LED2が基板3上に、ダイボンド材31によって接合され、LED2の素子上面に設けられた各電極を、基板3上に設けられた配線パターン32に、ワイヤ33を用いて結線させる。これにより、LED2と配線パターン32とが電気的に接続される。ダイボンド材31としては、例えば、シリコーン系樹脂、銀ペースト、その他高耐熱のエポキシ系樹脂材等が用いられる。なお、ここでは、LED2の実装方法として、フェイスアップ式の素子をワイヤボンディング実装する例を示したが、LED2は下面側に電極を配したフェイスダウン式の素子であってもよく、この場合、例えば、フリップチップ実装によりLED2が実装される。
基板3は、母材として、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の汎用の基板用板材が好適に用いられる。アルミナや窒化アルミ等のセラミック基板、表面に絶縁層が設けられた金属基板であってもよい。この基板3上に、LED2に給電するための配線パターン32が設けられている。基板3の形状は、LED2及び波長変換部材4等の搭載部材を搭載できるサイズ及び形状であればよく、厚みは、取り扱い時に撓み等の変形を生じない強度を有する程度であればよい。なお、上述した□0.3mmサイズのLED2を用いる場合、一つのLED2及び波長変換部材4から成る一ユニットあたり、40mm×40mmの矩形状の基板3が用いられる。
基板3上に形成された配線パターン32は、例えば、Au表面でメッキ法により形成される。メッキ法は、Auに限られず、例えば、Ag、Cu、Ni等であってもよい。また、各パターン部の表面のAuは、基板3との接着力を向上させるために、例えば、Au/Ni/Agといった積層構造とされてもよい。なお、配線パターン32は、その表面に光反射処理が施され、LED2からの基板3側へ出射された光を反射するように構成されていてもよい。また、基板3及び配線パターン32の表面は、ワイヤ33の結線やLED2の実装に必要な領域を除き、白色レジストによって覆われていることが好ましい。この白色レジストは、例えば、リフトオフ法等により形成される。こうすれば、白色レジストによって各パターン部が保護されるので、配線の安定性が向上し、しかも、発光装置1を照明装置に組み込む際の取り扱いが容易となり、装置の製造効率が良くなる。
ワイヤ33には、例えば、汎用の金ワイヤが用いられる。また、アルミワイヤ、銀ワイヤ又は銅ワイヤ等であってもよい。ワイヤ33は、熱接合又は超音波接合等の公知の接合方法により、LED2の各電極及び配線パターン32に接合される。
波長変換部材4は、縦断面視においてはLED2の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚く、光導出方向に頂点部40を有するように、本実施形態においては、縦長の凸形状であって、縦断面が高さ方向に長径を有する半楕円形状となるように形成されている。長径及び短径の比は、例えば、2:1とされるが、この限りではない。
波長変換部材4は、透光性を有する樹脂材料(例えば、シリコーン樹脂)に、LED2から出射された青色光によって励起され、黄色光を放射する粒子状の黄色蛍光体を分散させた混合材料を、上述した形状に形成加工して作製された光学部材である。透光性を有する樹脂材料は、例えば、屈折率が1.2〜1.5のシリコーン樹脂が用いられる。
蛍光体には、LED2から出射された青色光の一部を吸収して励起され、波長500〜650nmの波長域にピーク波長を有する周知の黄色蛍光体が好適に用いられる。この黄色蛍光体は、発光ピーク波長が黄色波長域内にあり、且つ、発光波長域が赤色波長域を含むものである。黄色蛍光体としては、イットリウム(Yttrium)とアルミニウム(Aluminum)の複合酸化物のガーネット(Garnet)構造の結晶から成る、いわゆるYAG系蛍光体が挙げられるが、これに限られない。例えば、色温度や演色性を調整するため等に、複数色の蛍光体を混色させて用いてもよく、赤色蛍光体と緑色蛍光体を適宜に混合させることにより、演色性の高い白色光を得ることができる。なお、波長変換部材4を構成する樹脂材料には、上記蛍光体に加えて、例えば、光拡散材又はフィラー等が添加されてもよい。
波長変換部材4の形成方法としては、例えば、上述した形状に成形された金型に、蛍光体含有樹脂を充填し、LED2が実装された基板3を、逆さまの状態で、金型内の樹脂上面に置載して、硬化させる方法が挙げられる。また、LED2が設置される空間に凹部を設けた碗形状の成形品を、蛍光体含有樹脂を用いて予め作成し、この凹部に成形品と同様の樹脂を充填してLED2を覆うように基板3上に置載して、硬化させる方法であってもよい。更に、LED2が実装された基板3上にディスペンサを用いて、比較的チクソ性の高い蛍光体含有樹脂を塗布して所望の形状を形成してもよい。また、この成形体を切削及び研磨することにより、上述した波長変換部材4の形状となるように形成加工する方法であってもよい。形成された波長変換部材4は、上述した樹脂が硬化する前に、その樹脂によって、又は硬化後には同様の樹脂によって、基板3上に接着される。
LED2から発せられた光は、光導出軸Lを中心として放射状に出射される。そして、光の一部は、波長変換部材4に含まれる蛍光体に当たり、基底状態にある蛍光体を励起状態に遷移させる。励起状態となった蛍光体は、LED2からの光とは波長が異なる光を放出して基底状態に戻る。これにより、蛍光体は、LED2からの光の波長を変換した光を放射することができる。蛍光体によって波長変換された光は、光導出軸Lの方向に限らず、蛍光体から放射状に出射される。つまり、LED2から放射された光は、蛍光体によって、波長変換されるだけでなく、LED2から放射されたときの光の直進方向通りには進まず、放射状に拡散される。また、波長変換された光は、他の蛍光体の表面においても更に拡散され得る。
本実施形態において、波長変換部材4は、縦断面視においてLED2の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚くなっているので、LED2から放射された光のうち、光導出軸L方向に進む光は、波長変換部材4内の最も長い距離を通る。従って、光導出軸L方向に進む光は、波長変換部材4内を通る距離(光路)が長いだけ、蛍光体に当たる確率が高くなるので、光導出軸L方向への進行が妨げられる。その結果、波長変換部材4の縦断面視においてLED2の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚くなれば、厚くなるほど、光導出軸L方向へ進む光は少なくなる。更に、蛍光体で変換された光は、波長変換部材4の出射面に対して、概ね拡散配光(例えばBZ分類のBZ5)として出射される。従って、上方に対して側方を向く面の割合が多くなる程、側方に広がる配光が得られる。
つまり、波長変換部材4から放射される光は、図2に示すように、光導出軸L方向の出射光束が少なく、側方方向への出射光束が多くなる、いわゆるバットウィング型の配光曲線を描くように放射される。従って、発光装置1は、LED2から放射される光の配光を広くすることができ、LED光源特有の指向性を低くすることができる。
発光装置1は、図3(a)(b)に示すように、複数のLED2及び波長変換部材4が基板3上にマトリックス状に実装されることが好ましい。なお、図示したマトリックス状に限らず、複数のLED2及び波長変換部材4は、例えば、基板3上にハニカム状に、又は放射状に実装されていてもよい(不図示)。また、複数のLED2が、長尺矩形の基板3上にアレイ状に実装されていてもよい(不図示)。また、本例においては、各LED2が夫々個別に波長変換部材4に被覆される構成を示すが、密集して実装された複数個のLED2を1つの波長変換部材4が覆うように構成されていてもよい。
次に、図4(a)(b)を参照して、複数のLED2及び波長変換部材4を備えた発光装置1を組み込んだ照明装置10について説明する。照明装置10は、本体部5と、発光装置1を本体部5に固定するための取付板6と、発光装置1の光導出方向に設けられる光拡散透過パネル(以下、光拡散パネル)7と、発光装置1から放射される光を光拡散パネル7の方向へ反射させる反射板8と、を備える。なお、本実施形態において、照明装置10は、正方矩形状のベースライトを想定して例示されているが、長尺矩形状であってもよく、また、円形状のダウンライト等であってもよく、その形状等は特に限定されない。また、照明装置10に組み込まれる発光装置1は、図1(a)に示したような1つのLED2及び波長変換部材4から成るものであってもよい。
本体部5は、発光装置1が固定される底面を有する取付枠51と、この取付枠51の開口側に取り付けされ、光拡散パネル7を保持する開口枠52とを備える。取付枠51は、前面が開口した缶形状の構造部材であり、発光装置1を収納可能なように、基板3より大きな矩形状の底面部と、この底面部の四方に立設された側面部とを備える。取付枠51の側面部は、開口側の外周縁が薄くなるよう形成されて被嵌込部として構成されている。この被嵌込部に開口枠52の側面部が嵌め込まれて、外側からネジ53が挿通されることにより、取付枠51と開口枠52とが固定される。開口枠52は、光を放射するために中央が開口した枠状部材であり、光拡散パネル7を保持するため、開口部の周縁部が内側に突出している。また、開口枠52の開口部は、基板3のサイズよりも大きく、また、光導出方向に従って開口面積が広くなるように形成されている。これら取付枠51及び開口枠52は、例えば、所定の剛性を有するアルミニウム板又は鋼板等の板材を、所定形状にプレス加工したものである。取付枠51の内側面は、白色塗料等によりコーティングされていてもよい。
取付板6は、発光装置1の基板3と取付枠51の底面との間に隙間ができるように、発光装置1を保持する部材であり、所定の剛性を有するアルミニウム板又は鋼板等の板材を、上記形状にプレス加工したものである。発光装置1の基板3と取付板6とは、それらを貫通するネジ61によって固定される。取付板6は、ネジ(不図示)又は接着等により、取付枠51に固定される。また、例えば、所定の樹脂板又は止め具を用いて、基板3の端部と取付板6とを挟み込むように固定してもよい(不図示)。取付板6は、発光装置1からの熱を効率的に放熱できるように、熱伝導性のよい材料から構成されていることが望ましく、また、取付枠51の底面と対向する面に放熱フィンが形成されていてもよい。基板3と取付枠51の底面との間には、発光装置1を点灯駆動するための電源部や配線等(不図示)が収納される。なお、電源別置の場合、発光装置1の取付構造は、この限りではなく、取付板6を介さず取付枠51の底面に発光装置1を直接的に固定することもできる。
光拡散パネル7は、アクリル樹脂等の透光性樹脂に酸化チタン等の拡散粒子を添加した乳白色材料を、開口枠52の内寸形状と略同形状に形成加工した矩形板状部材である。なお、光拡散パネル7は、透明なガラス板又は樹脂板の表面又は裏面に、サンドブラスト処理を施して粗面としたもの、又はシボ加工を施したもの等であってもよい。
反射板8は、反射性を有する屈曲した板材が、基板3上にマトリックス状に配置されたLED2及び波長変換部材4の四方を囲うように、且つ光導出軸Lに対して傾斜するように配置されたものである。この反射板8は、例えば、記形状に形成された樹脂構造体に、高反射性の白色塗料を塗装して作製された光拡散反射板が好適に用いられる。なお、照明装置10が、例えば、ダウンライトとして用いられる場合、反射板8は、碗形状に形成され、その表面に、より反射率の高い銀又はアルミニウムが蒸着されたものであってもよい。
このように構成された照明装置10において、発光装置1から放射された光は、直接又は反射板8で反射されて光拡散パネル7に入射し、照明装置10外に出射される。このとき、光拡散パネル7が発光装置1に近接して配置された場合であっても、発光装置1は、図2に示したような、バットウイング配光の光を放射するので、光拡散パネル7に入射する光は指向性が低くなっている。この光は光拡散パネル7によって更に拡散されて出射される。従って、照明装置10は、光拡散パネル7全体が光っているように見せることができ、光拡散パネル7の輝度分布を均一とすることができる。また、光拡散パネル7を発光装置1に近接して配置することができるので、照明装置10を薄型化することができる。更に、照明装置10の光拡散パネル7の出射面において、LED2光源独特の粒々感が抑制され、グレアを軽減することができる。
また、この照明装置10に用いられる発光装置1は、図1(b)に示したように、波長変換部材4を上面視において円形であるので、LED2の側方向方に等方的に光が出射される。従って、複数の発光装置1がマトリックス状に配置されたとき、光拡散パネル7に均等に光を照射することができ、光拡散パネル7の輝度分布を均一とすることができる。
次に、本実施形態の照明装置10の変形例を、図5(a)(b)を参照して説明する。図5(a)に示す変形例は、発光色の異なる発光装置1を用いたものである。発光装置1の出射光の光色は、LED2に用いられるチップの種類、波長変換部材4に用いられる蛍光体の種類や添加量、その他、波長変換部材4に添加される色素や塗料等を調整することによって、任意の色度に設定される。照明装置10の照射光の光色は、照明装置10の使用環境等により異なるが、一般的なリビング用照明装置であれば、例えば、図示したように、白色光を出射する発光装置1aと電球色光を出射する発光装置1bとの組み合わせが挙げられる。
従来のLED照明装置において、これら光色の異なる光は、光拡散パネル7により、有る程度は混光されるが、発光装置1と光拡散パネル7との距離が近接している場合には、混光が十分になされず、光拡散パネル7の出射面において、色ムラを生じることがあった。これに対して、この変形例においては、発光装置1a,1bから広角に出射された光が、光拡散パネル7の入射面に対して、互いに重複するように入射して、光拡散パネル7において拡散される。従って、光拡散パネル7の出射面からは、白色光及び電球色光が混光された光が均一に出射され、照明装置10の色ムラを抑制することができる。なお、発光装置1の光色は、上述した白色光及び電球色光に限らず、例えば、赤色(R)光、緑色(G)光を及び青色(B)光を夫々出射する複数の発光装置を用いることができる。
また、図5(b)に示す変形例は、照明装置10の種類及び用途に応じた反射板8を備えたものであり、ここでは、ダウンライト用照明を想定して、上述した実施形態より光導出方向に大きな反射板8を備えた構成を示す。上述したように、発光装置1は、光を広角に放射できるので、その周囲を反射板8で覆った場合、この反射板8へ入射される光が多くなる。従って、反射板8の反射面の形状等を調整することにより、配光制御性の高い照明装置10を実現することができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る発光装置及びそれを用いた照明装置について、図6を参照して説明する。本実施形態の発光装置1は、図6(a)に示すように、波長変換部材4が、縦断面視において縦長の三角形状となるように形成されているものである。なお、波長変換部材4の頂点部40は、錐状ではなく、所定の丸みを有するように形成されている。他の構成は、上述した実施形態と同様である。
この波長変換部材4においては、LED2から放射された光のうち、光導出軸L方向に進む光は、波長変換部材4内の長い距離を通って出射されるので、波長変換部材4に含まれる蛍光体によって光導出軸L方向への進行が妨げられる。更に、蛍光体で変換された光は、波長変換部材4の出射面に対して、概ね拡散配光(BZ5)として出射される。その結果、上記第1の実施形態よりも側方を向く面の割合が多くなることから、図6(b)に示すように、バットウイング配光がより顕著となる。
この構成によれば、発光装置1を用いた照明装置10において、光拡散パネル7と発光装置1との距離を、更に小さくすることができ、照明装置10をより薄型化することができる。また、反射板8による配光制御性を更に向上させることができる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る発光装置及びそれを用いた照明装置について、図7及び図8を参照して説明する。本実施形態の発光装置1は、波長変換部材4の縦断面形状は、図7(a)に示すように、上記第1の実施形態と同様であるが、図7(b)に示すように、上面視において楕円形状となるように形成されているものである。
上面視において楕円形状となった波長変換部材4においては、波長変換部材4の側面面積として、短径方向から視た面積が、長径方向から視たの面積よりも大きくなることから、短径方向の出射光束が、長径方向に比べて大きくなる。
次に、図8(a)乃至(d)を参照して、複数のLED2及び波長変換部材4を備えた発光装置1を組み込んだ照明装置10について説明する。この照明装置10において、複数の発光装置1は、図8(a)に示すように、波長変換部材4の長径方向に沿うように、長尺の基板3上にアレイ状に配置されている。また、一対の反射板8が、図8(b)(c)に示すように、長尺の基板3の長手方向に沿ってアレイ状に配置された発光装置1を挟むように、配置されている。本体部5、取付板6及び光拡散パネル7も、発光装置1に対応するように長尺状に形成され、例えば、光拡散パネル7の短尺は、基板3の短尺よりも大きく形成される。なお、本実施形態の発光装置1を、図4(a)(b)に示したような正方形状の基板3上に、複数の発光装置1をアレイ状に配した列を、複数列配置してもよい。なお、基板3の寸法は、特に限定されないが、例えば、200mm×20mm長尺形状とされる。
本実施形態において、長尺の基板3上に、等ピッチで一列に複数の発光装置を配置すれば、基板3の短尺方向への光を多くすることができる。これより、複数の発光装置1をアレイ状に配した列が、夫々の列間隔が広い場合において、光拡散パネル7が発光装置1に近接して配置されても、列毎に光ムラが生じることがなく、光拡散パネル7の出射面の輝度分布を均一にすることができる。
次に、本発明の第4の実施形態に係る発光装置について、図9を参照して説明する。本実施形態の発光装置1は、波長変換部材4が、LED2と対向する面に凹部41を有し、且つ厚みが均一な薄肉部材42として形成され、凹部41内に透明な樹脂43が充填されているものである。この薄肉部材42は、LED2を被覆するように形成された半球状の透明な樹脂43に、蛍光体を含有する樹脂を塗布することによって形成される部材、又はキャップ形状に成形された蛍光体を含有する樹脂部材である。波長変換部材4(薄肉部材42)の厚みは、例えば、0.1〜0.5mmとされる。透明な樹脂43は、蛍光体を含まない点を除き、薄肉部材42を構成する樹脂と同様のものが用いられ、例えば、シリコーン樹脂等が好適に用いられる。他の構成は、上述した実施形態と同様である。
上述したように、波長変換部材4の形状が、上方に長径を有する半楕円形上であると、LED2からの出射光の、波長変換部材4内での光路長に差異が生じるので、色ムラを発生させることがある。これに対して、波長変換部材4の厚みが薄肉で且つ均一に形成することにより、波長変換部材4の形状に関わらず、波長変換部材4(薄肉部材42)内の光路差が均一化されるので、色ムラを抑制することができる。なお、波長変換部材4は、頂点部40近傍の蛍光体濃度が高くなるように形成されていることが好ましい。
なお、本発明は、LED2からの出射光の波長を変換する波長変換部材4を用いて、出射光の配光を広くするように構成されたものであるが、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、波長変換部材4の更に外側に、配光を調整する別途の光学部材が設けられてもよい。
1 発光装置
10 照明装置
2 LED(固体発光素子)
4 波長変換部材
40 頂点部
41 凹部
42 薄肉部材
43 透明な樹脂

Claims (6)

  1. 固体発光素子と、
    前記固体発光素子の発光面を被覆する透明樹脂部材を構成する樹脂材料中に、蛍光体を含有して成る波長変換部材と、を備え、
    前記波長変換部材は、縦断面視において前記固体発光素子の側方方向の厚さよりも上方方向の厚さが厚く、且つ前記固体発光素子の光導出方向に頂点部を有するように形成されていることを特徴とする発光装置。
  2. 前記波長変換部材は、縦断面視において縦長の凸形状となるように形成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. 前記波長変換部材は、縦断面視において縦長の三角形状となるように形成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。
  4. 前記波長変換部材は、上面視において円形状となるように形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 前記波長変換部材は、上面視において楕円形状となるように形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の発光装置を用いた照明装置。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013004739A (ja) * 2011-06-16 2013-01-07 Panasonic Corp 発光装置及びそれを用いた照明器具
CN103375708B (zh) * 2012-04-26 2015-10-28 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管灯源装置
US8974077B2 (en) 2012-07-30 2015-03-10 Ultravision Technologies, Llc Heat sink for LED light source
CN102980744B (zh) * 2012-11-14 2015-02-04 大连工业大学 一种测量光导管照明系统配光曲线的方法
JP6244784B2 (ja) * 2013-09-30 2017-12-13 日亜化学工業株式会社 発光装置
US9976707B2 (en) 2014-01-08 2018-05-22 Philips Lighting Holding B.V. Color mixing output for high brightness LED sources
US10032969B2 (en) 2014-12-26 2018-07-24 Nichia Corporation Light emitting device
JP6544076B2 (ja) * 2014-12-26 2019-07-17 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6925100B2 (ja) 2015-05-21 2021-08-25 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6798772B2 (ja) * 2015-07-31 2020-12-09 株式会社小糸製作所 照明装置
JP6759556B2 (ja) 2015-10-30 2020-09-23 日亜化学工業株式会社 照明装置
JP7014948B2 (ja) 2017-06-13 2022-02-02 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法および発光装置
CN110473950A (zh) * 2019-07-26 2019-11-19 惠州市华星光电技术有限公司 背光模组及显示面板
JP6993589B2 (ja) * 2019-12-11 2022-02-04 日亜化学工業株式会社 発光装置及び発光装置を用いた面発光装置
JP7425618B2 (ja) * 2020-02-10 2024-01-31 アオイ電子株式会社 発光装置の製造方法、および発光装置
JP7470571B2 (ja) 2020-05-28 2024-04-18 スタンレー電気株式会社 発光装置
JP7315858B2 (ja) 2021-02-17 2023-07-27 日亜化学工業株式会社 発光装置

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2927202B2 (ja) * 1995-03-29 1999-07-28 日亜化学工業株式会社 Ledランプ
JPH08250772A (ja) * 1996-02-23 1996-09-27 Rohm Co Ltd 発光ダイオード
JPH10288966A (ja) 1997-04-11 1998-10-27 Okaya Electric Ind Co Ltd Led表示器及びその製造方法
JPH1146013A (ja) * 1997-07-25 1999-02-16 Sharp Corp Ledランプ
JP3315908B2 (ja) * 1997-10-31 2002-08-19 株式会社東芝 半導体発光装置とその製造方法
JP4471427B2 (ja) * 1999-11-29 2010-06-02 シャープ株式会社 半導体レーザ発光素子、及びそれを搭載した電子機器
JP2002190622A (ja) * 2000-12-22 2002-07-05 Sanken Electric Co Ltd 発光ダイオード用透光性蛍光カバー
JP4066620B2 (ja) * 2000-07-21 2008-03-26 日亜化学工業株式会社 発光素子、および発光素子を配置した表示装置ならびに表示装置の製造方法
TW552726B (en) * 2001-07-26 2003-09-11 Matsushita Electric Works Ltd Light emitting device in use of LED
JP3905343B2 (ja) 2001-10-09 2007-04-18 シチズン電子株式会社 発光ダイオード
JP3813509B2 (ja) * 2001-12-28 2006-08-23 株式会社東芝 レンズ一体型発光素子及び航空障害灯
EP1536487A4 (en) * 2002-05-28 2008-02-06 Matsushita Electric Works Ltd ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, LIGHT EMITTING DEVICE AND SURFACE EMISSION LIGHTING DEVICE USING THE SAME
JP2004273798A (ja) * 2003-03-10 2004-09-30 Toyoda Gosei Co Ltd 発光デバイス
JP4123057B2 (ja) * 2003-05-26 2008-07-23 松下電工株式会社 発光装置及びその製造方法
JP2006054396A (ja) * 2004-08-16 2006-02-23 Toshiba Discrete Technology Kk 発光装置
JP2007035802A (ja) * 2005-07-25 2007-02-08 Matsushita Electric Works Ltd 発光装置
US20070102718A1 (en) * 2005-11-07 2007-05-10 Akira Takekuma Lens in light emitting device
JP5357379B2 (ja) * 2006-02-23 2013-12-04 パナソニック株式会社 発光装置
JP2007250817A (ja) 2006-03-16 2007-09-27 Stanley Electric Co Ltd Led
JP2007273562A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Toshiba Corp 半導体発光装置
KR100755612B1 (ko) * 2006-09-21 2007-09-06 삼성전기주식회사 Led 패키지 제조방법 및 백색 광원 모듈 제조방법
JP5194675B2 (ja) 2006-10-31 2013-05-08 東芝ライテック株式会社 発光装置
US7810956B2 (en) * 2007-08-23 2010-10-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light source including reflective wavelength-converting layer
CN101577297A (zh) * 2008-05-09 2009-11-11 旭丽电子(广州)有限公司 发光封装结构及其制造方法
WO2009145259A1 (ja) * 2008-05-30 2009-12-03 株式会社東芝 白色光源、バックライト、液晶表示装置および照明装置
JP5243883B2 (ja) 2008-08-06 2013-07-24 パナソニック株式会社 発光装置および照明器具
JP2010183035A (ja) 2009-02-09 2010-08-19 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置
TWI411142B (zh) * 2009-06-23 2013-10-01 Delta Electronics Inc 發光裝置及其封裝方法
JP5726409B2 (ja) 2009-07-01 2015-06-03 シャープ株式会社 発光装置および発光装置の製造方法
CN101988636A (zh) * 2009-07-31 2011-03-23 歌尔声学股份有限公司 一种白光led及其制备方法

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