JP2008028181A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白色光での照明ができ、取出される白色光が経年使用により減衰しないようにした照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、複数の半導体発光素子２、透光基板３、透光性接着層４、及び蛍光体層７を具備する。半導体発光素子２は、透光性の素子基板に半導体発光層を積層してなる。接着層４は、透光基板３に各発光素子２の素子基板を接着する。蛍光体層７を透光基板３に積層する。蛍光体層７は、半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んでいる。半導体発光層から放出され接着層４を通って透光基板３及び蛍光体層７を経て取出される光で接着層４が変色しないように、接着層４をガラス製としたことを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源として白色光を得る照明装置に関する。

従来、サファイアのような透光性基板の裏面に半導体発光層を積層して、この発光層から放出された光を透光性基板の表面から取出すＬＥＤチップ（半導体発光素子）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このＬＥＤチップは、半導体発光層が有したｐ側とｎ側の電極が、半導体発光層の透光性基板と反対面側に設けられているので、ダブルワイヤー型の半導体発光素子と称されている。この種のＬＥＤチップは、その両電極が光の取出し経路中に配置されていないので、電極による光の損失がない点で優れている。

又、特許文献１に記載のＬＥＤチップの半導体発光層からは、透光性基板が位置する半導体発光層の表側方向に光が放出される他、半導体発光層の裏側方向にも光が放出される。これらの両方の光の内で、後者の光を利用する技術について特許文献１では、半導体発光層の最も外側に位置した絶縁膜の外面に金属膜を蒸着して、この金属膜によって前記後者の光を反射させている。
特開２００３−３４７５８９号公報

特許文献１のＬＥＤチップは、その半導体発光層から放出された光を、波長変換して異なる波長の光として取出すものではなく、発光色そのままで照明している。つまり、特許文献１にはＬＥＤチップを光源とする照明装置についての記載がない。

そのため、白色光により照明を行う照明器具の光源装置として、複数のＬＥＤチップを備えた照明装置を使用するには、新たな工夫が必要である。

照明装置を構成する場合、ＬＥＤチップを複数設けて照明に必要な光量を確保しなければならならず、例えばガラス基板に透明ダイボンド材（接着剤）を用いて複数のＬＥＤチップを実装することが考えられている。ＬＥＤチップの半導体発光層から放出される光の取出し経路中に配置される透明ダイボンド材としては、一般的に合成樹脂系接着剤が知られている。

しかし、合成樹脂系接着剤は、半導体発光層から放出される一次光に対する耐光性が十分でないので、経年使用により黄色から茶褐色更には黒色へと変色を生じることがある。そのため、照明装置の寿命中に接着剤の層が変色すると、この変色の度合いに応じて接着剤を通る光が減衰されて、光の取出し効率が低下する。言い換えれば、取出される光の明るさが減少する。したがって、長寿命であるＬＥＤチップを光源とした照明器具の特徴を生かせないことがあるので、その改善が要請されている。

本発明の目的は、白色光での照明ができ、取出される白色光が経年使用により減衰しないようにした照明装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１の発明は、透光性の素子基板に半導体発光層が積層され、この半導体発光層から放出された光を前記素子基板から取出す半導体発光素子と；透光性の透光基板と；この透光基板に複数の前記半導体発光素子の素子基板を接着した透光ガラス製接着層と；前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記透光基板に積層された蛍光体層と；を具備したことを特徴としている。

又、前記目的を達成するために、請求項２の発明は、透光性の素子基板に半導体発光層が積層され、この半導体発光層から放出された光を前記素子基板から取出す半導体発光素子と；透光性の透光基板と；前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記透光基板に複数の前記素子基板を接着した透光ガラス製接着層と；を具備したことを特徴としている。

請求項１，２の発明で、半導体発光素子は、いわゆるダブルワイヤー型のものが好ましく、特に同型の窒化物半導体を好適に用いることができる他、半導体発光素子として同型のＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体、同型のＩＩ−ＩＶ族系化合物半導体、同型のＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体等を用いることも可能である。又、半導体発光素子の透光性素子基板には、例えばサファイア、石英、ＳｉＣ，ＧａＩＮ等の結晶基板を用いることができ、特にサファイア基板を用いることは、４００ｎｍ未満の波長の透過率が高く半導体発光層から放出された光を殆ど吸収することなくサファイア基板の外部に取出すことができる点で好ましい。

請求項１，２の発明で、透光基板には透光性材料例えば透明ガラスを好適に用いることができる他、素子基板と同種の透光性材料を用いることも可能である。この透光基板の光透過率は４０％以上であれば１００％に近いほど好ましい。

請求項１，２の発明で、接着層をなす透光性のガラスには、照明装置の製造過程で半導体発光素子等に加えられる温度を低く規制するために、低融点ガラスを好適に用いることができる。低融点ガラスは、融点が６９２℃のソーダ石灰ガラスや融点が６２０℃の鉛ガラスよりも低い温度の融点を有したものが好ましく、例えばはんだガラスやホウ酸塩ガラス等を用いることができる他、所謂「水ガラス」と称されるフリットガラス等を用いることができる。これらのガラス材料は、低融点ガラスと、これによって接着される部材との熱膨張係数がかけ離れていないことや、同部材の耐熱温度より低融点ガラスの温度が低いこと等を考慮して適宜選択される。ガラス製接着層は、透明には制約されず、内部に蛍光体が混入して所定の色を有していてもよい。

請求項１，２の発明で、蛍光体は、半導体発光層から放出される一次光を吸収して二次光を発光するもの、つまり、一次光を波長変換して異なる波長の二次光を発光するものであって、各種の無機蛍光体又は有機色素体を用いることができ、更に、赤色系、緑色系、青色系、及び黄色系の蛍光体を、半導体発光素子が発する光の色（光源色）に応じて使用できる。蛍光体は、それが添加される接着層、又は蛍光体層中に分散させて使用される。

請求項１，２の発明の照明装置で得る白色光は、補色関係にある２色の光の混合、又は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の光の３原色の混合で実現する。補色による白色発光は、例えば、半導体発光層が青色を発光する場合に、蛍光体に黄色の蛍光体を用いることにより実現できる。又、半導体発光層が紫外線を発光する場合には、蛍光体にＲ（赤色）蛍光体と、Ｇ（緑色）蛍光体と、Ｂ（青色）蛍光体を混ぜたものを使用することにより実現できる。

又、請求項１，２の発明で、半導体発光素子の裏面（背面）側、つまり、半導体発光素子を境に透光基板と反対側に放射された光を、前記裏面側に設けた反射手段により透光基板側に反射させる構成とすることは、透光基板を通って取出される光量をより増加させて、白色光の取出し効率を高める上で好ましいが、これに本発明は限定されるものではない。

請求項１の発明では、光源となる半導体発光素子を複数用いたので、これらから放出される光で光量を増加させて照明できる。この照明での光の取出しにおいて、各半導体発光素子から放出された一次光は蛍光体層を透過して放出される。この場合、蛍光体層内に分散された蛍光体に一次光が当たることにより、この一次光を吸収した蛍光体が波長変換して発光した異なる波長の二次光と、蛍光体に当たることなく蛍光体層を透過した一次光とが、被照射対象に向けて照射される。そのため、補色関係にある２色の混合、又は三原色による混合によって、蛍光体層において白色発光を実現できる。しかも、光の取出し経路中に配置されて半導体発光素子を透光基板に実装した接着層をなすガラスは、半導体発光層から放出される一次光に長期間晒されても変色することがないから、この接着層を原因とする光の取出し効率の低下がない。

請求項２の発明では、光源となる半導体発光素子を複数用いたので、これらから放出される光で光量を増加させて照明できる。この照明での光の取出しにおいて、各半導体発光素子から放出された一次光は蛍光体を含んだ接着層を透過して放出される。この場合、接着層内に分散された蛍光体に一次光が当たることにより、この一次光を吸収した蛍光体が波長変換して発光した異なる波長の二次光と、蛍光体に当たることなく蛍光体層を透過した一次光とが、被照射対象に向けて照射される。そのため、補色関係にある２色の混合、又は三原色による混合によって、接着層において白色発光を実現できる。

しかも、光の取出し経路中に配置されて半導体発光素子を透光基板に実装し、かつ蛍光体を含んで接着層をなすガラスは、半導体発光層から放出される一次光に長期間晒されても変色することがないから、この接着層を原因とする光の取出し効率の低下がない。

請求項１，２の発明によれば、白色光での照明ができ、取出される白色光が経年使用により減衰しないようにした照明装置を提供できる。

図１及び図２を参照して本発明の第１実施形態を説明する。

図１中符号１は照明装置を示している。照明装置１は、複数の半導体発光素子２と、透光基板３と、接着層４と、反射部材５と、封止部材６と、蛍光体層７とを備えている。後述のように一面が開放された容器状の反射部材５と、前記開放された一面に装着された透光基板３と、この透光基板３の裏面に実装された複数の半導体発光素子２とは、ＬＥＤパッケージを形成している。

半導体発光素子２は、例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型のＬＥＤチップであって、透光性を有する電気絶縁の素子基板１１の裏面に半導体発光層１２を積層して形成されている。素子基板１１は例えばサファイア基板で作られている。

図２に示されるように半導体発光層１２は、素子基板１１の裏面上に、バッファ層１３、ｎ型半導体層１４、発光層１５、ｐ型クラッド層１６、ｐ型半導体層１７を順次積層して形成されている。発光層１５は、バリア層とウエル層を交互に積層した量子井戸構造をなしている。半導体発光層１２を表面からエッチング処理で除去したｎ型半導体層１４上にｎ側電極１８が設けられているとともに、ｐ型半導体層１７上にｐ側電極１９が設けられている。ｐ側電極１９はボンディングパッド１９ａを有している。更に、半導体発光層１２の表面はＳｉＯ_２からなる絶縁性の保護膜２０により覆われている。ｎ側電極１８とｐ側電極１９のボンディングパッド１９ａはいずれも半導体発光層１２の素子基板１１と反対側に位置して、絶縁性の保護膜２０から突出されている。半導体発光層１２は、保護膜２０に被着する反射膜を有しておらず、裏面側へも光を放射できる。

透光基板３は、透明材例えば無色透明で、かつ、熱膨張率が（50〜100）×10^−７/℃のガラス板で形成されている。この透光基板３をなすガラス板の融点は800℃〜1000℃である。透光基板３はその裏面に必要数の半導体発光素子２を実装するに足りる十分な面積を有した大きさである。半導体発光素子２の数は図１では説明の都合上二個のみ描いたが、実際にはそれより多くの半導体発光素子２が使用される。図１に示すように透光基板３に、導電部として例えば所定の回路パターンをなすリード２１が、透光基板３の裏面（図１中下面）に装着されている。リード２１は透光性である。なお、導電部には、透光性がなくても良く、又、導電部としてリードに代えて電線等を用いることもできる。又、導電部は反射部材５に設けられた図示しないリード端子に電気的に接続されている。

各半導体発光素子２は、隣接したリード２１間に配置され、接着層４を用いて透光基板３の裏面（背面）上に実装されている。この場合、各半導体発光素子２は、その素子基板１１の表面（図２において上側の面）を透光基板３の裏面に対面させるように透光基板３に接着されている。

接着層４は透光性を有している。この接着層４には、無色透明なガラス材料、例えば低融点ガラス、具体的には熱膨張率が（50〜100）×10^−７/℃のフリットガラスが用いられている。このガラスを用いて半導体発光素子２を透光基板３に実装するには、透光基板３の素子実装位置に液状のフリットガラスを塗布し、その上に素子基板１１が接するように半導体発光素子２を置いて、加熱炉により550℃の温度で加熱してフリットガラスを焼成し固化することで行った。

透光基板３をなすガラスと接着層４をなすガラスの熱膨張率を、前記熱膨張率としたことにより、透光基板３と接着層４との良好な接着性が確保されて、所定の実装状態を得ることができた。この場合、透光基板３をなすガラスと接着層４をなすガラスの熱膨張率は、前記熱膨張率の範囲において、できる限り同じか近似させる方が好ましい。なお、前記熱膨張率を外れると、前記加熱炉による加熱又は後述のワイヤボンディングに伴う加熱を原因として、透光基板３から半導体発光素子２が剥がれるという実装不良を生じやすくなり、或いは半導体発光素子２が過熱されて割れるという実装不良を生じやすくなる。

実装された半導体発光素子２とこれに隣接したリード２１とは、ワイヤ２２により接続されている。ワイヤ２２は、ワイヤボンディング技術により設けられている。このため、高い形成コストが必要なボール状の半田バンプを用いることなく電気的接続を行えるので、製造コストを低減できる点で好ましい。リード２１が接続された図示しない前記リード端子は、照明装置１の外部に配置される図示しない電力供給部に電気的に接続される。このため、リード２１を通じて各半導体発光素子２に電力を供給すると、半導体発光素子２に発光を生じさせて、照明装置１を発光状態（点灯状態）とすることができる。

反射部材５は、例えばそれ自体の光反射率が５０％以上の合成樹脂等の光反射性の材料で形成されている。この反射部材５の光反射率は１００％に近いほど好ましい。なお、反射部材５は、反射性能が低い部材で成形して、その内面に金属の反射層を蒸着により設けたものであってもよい。又、反射部材５は、封止部材６の表面に塗布された塗料の層からなる反射層で形成できる他、同様の反射層を内面に有した合成樹脂等の成形体で形成することができ、若しくは、自身が反射性能を有した材料からなる成形体で形成することもできる。

反射部材５は、例えば照明装置１の外郭を兼ねていて、一面が開口する容器状に成形されている。反射部材５の開口を囲む周壁の端部は、周方向に連続するカバー部５ａと、このカバー部５ａの内周面に直角に連続する支持面５ｂを有している。支持面５ｂは前記周壁の周方向に連続していることが好ましいが、支持面５ｂから図１中下側部分をリブとして形成するとともに、こうしたリブを複数設けることで、支持面５ｂを前記周壁の内周方向に沿って間隔的に設けることも可能である。

既述のように半導体発光素子２が裏面に実装された透光基板３は、反射部材５の開口に嵌入されるとともに、透光基板３の周部を支持面５ａに当てた状態に支持されている。それにより、前記開口を閉じて透光基板３が反射部材５に取付けられている。この反射部材５の周方向に連続する端面はカバー部５ａで覆われている。この状態は図示しない接着剤により固定される。このため、反射部材５は透光基板３の支持部材として機能している。

封止部材６は、反射部材５の内面と透光基板３の裏面との間に充填されて、各半導体発光素子２及びワイヤ２２等を埋めた状態に封止している。封止部材６には、透光性を有した材料、例えば透明なシリコーン樹脂が用いられている。

蛍光体層７は透光基板３の表面３ａを覆って設けられている。蛍光体層７は、例えばその全域にわたり蛍光体（図示しない）が好ましくは略均一に分散された透光材料例えば透光性の樹脂シートからなり、表面３ａに積層して被着されている。蛍光体層は透光基板の表面に塗布することにより被着して積層することもできる。この蛍光体層７は透光基板３と同じ大きさで、その周方向に連続する端面は、反射部材５のカバー部５ａで覆われている。

蛍光体層７内に含有された蛍光体は、半導体発光層１２から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を発光するために用いられている。この蛍光体の波長変換によって、蛍光体層７を白色電球色から白色蛍光灯色までの任意の色調に白色発光させるようになっている。そのために、例えば青色の光に対して補色の関係にある黄色の蛍光体が用いられていて、それにより、消灯状態では蛍光体層７は黄色を呈している。

前記照明装置１はその蛍光体層７を被照射対象方向に向けて使用される。照明装置１は、それが備えた複数の半導体発光素子２に電力を供給することにより例えば青色に発光する。この場合、半導体発光素子２の発光層１５が発光することによって、半導体発光素子２の表側(表面)方向、つまり被照射対象方向にも、半導体発光素子２の裏側（背面）方向にも光が放出される。

表側方向に放出され素子基板１１を透過した青色の一次光は、まず、透明な接着層４及び同じく透明な透光基板３を透過してから、更に、蛍光体層７を透過して、被照射対象方向に取出される。この一方で、裏側方向に放出された青色の一次光は、まず、透明な封止部材６を透過して反射部材５により透光基板３に向けて反射される。反射された一次光は、再び封止部材６を透過し、更に透明なリード２１を通って透光基板３に入射し、或いはリード２１を通ることなく封止部材６から透光基板３に入射し、この透光基板３を透過してから、蛍光体層７を透過して被照射対象方向に取出される。

したがって、光源となる半導体発光素子２を複数用いて、それに応じて光量を増やすことができることに加えて、以上のように各半導体発光素子２から接着層４を通って照明装置１の投光方向に放出される光だけではなく、各半導体発光素子２の裏側方向に放出された光を、反射部材５で反射させて前記投光方向に放出できるので、効率よく光を取出すことができる。

更に、半導体発光素子２から表側に放出された一次光の取出し経路中に配置されて、半導体発光素子２を透光基板３の裏面に実装した接着層４は、エポキシ樹脂等の透光性合成樹脂ではなくガラス製であるので、半導体発光層２から放出される一次光に長期間晒されても接着層４が変色することはない。このため、接着層４の変色を原因とする光の取出し効率の低下がなく、この点において長期間にわたり効率よく光を取出すことができる。

具体的には、図１に示した構成において、青色の光を放射する半導体発光素子２を用いるとともに、これが実装された透光基板３用のガラスに熱膨張率が100×10^−７/℃の軟質ガラスを用い、かつ、接着層４をなしたガラスに熱膨張率が80×10^−７/℃の低融点ガラスを用いた照明装置１で、１万時間連続点灯させた場合の明るさの低下率は、１０％であった。なお、この低下は、接着層４をなしたガラスの劣化（変色）によるものではなく、蛍光層７での樹脂の変色に起因するものと考えられている。又、比較例として、接着層４にエポキシ樹脂を用いた以外は前記と同じ条件の照明装置を形成して、これを１万時間連続点灯させた場合の明るさの低下率は、２０％であった。

しかも、前記照明装置１では、反射部材５のカバー部５ａで、透光基板３及び蛍光体層７の夫々端面を覆ったので、透光基板３内をその板面と平行な方向に進行する光が、この透光基板３の端面から無駄に放出されることを防止できるとともに、蛍光体層７内をその層面と平行な方向に進行する光が、この蛍光体層７の端面から無駄に放出されることも防止できる。このため、光の取出し方向（被照射対象方向）への光の取出し効率を更に向上できる。

そして、光の取出しにおいて、各半導体発光素子２から放出されて既述の二通りの経路を経る青色の一次光は、既述のようにいずれも蛍光体層７を透過して放出される。この際、青色の一次光の一部は、蛍光体層７内に分散されている蛍光体に当たることなく蛍光体層７を透過するが、残りの一次光は蛍光体に当たる。これにより、蛍光体が青色の光を吸収して黄色の二次光を発光するので、黄色の光として蛍光体層７を透過する。このように半導体発光素子２の発光色である青色の一次光と、この一次光が蛍光体で波長変換されて一次光に対して補色関係となった黄色の二次光とが蛍光体層７を透過するので、これら２色の混合によって白色光が作られる。言い換えれば、蛍光体層７において白色発光を実現できる。

しかも、既述の二通りの経路を経る光が、いずれも透光基板３を透過する際に、光の一部が透光基板３内において界面（基板表面と基板裏面）で屈折することに基づき、透光基板３全体が明るく光って面状に発光した状態となる。したがって、複数の半導体発光素子２を光源とする照明装置１にあって、夫々の半導体発光素子２の素子基板１１が個々に光るにも拘わらず、照明装置１の光出射面全体の視覚的印象において、各半導体発光素子２の一つ一つが独立した光点として「つぶつぶ」に視認される感じを軽減できる。

以上のように前記照明装置１及びこの照明装置１が光源装置として組込まれた照明器具によれば、白色光を効率よく取出して照明できる。これとともに、半導体発光素子２から接着層４を通って取出される一次光に基づく白色光が経年使用おいて接着層４の変色を原因として減衰しないようにできる。しかも、各半導体発光素子２の発光による視覚的つぶつぶ感を軽減できるものである。

又、前記照明装置１では光の取出し効率を向上するのに、既述のように各半導体発光素子２自体ではなく、その裏側方向に放出された光を反射部材５で反射させて光を効率よく取出している。このため、半導体発光素子２毎に反射層を蒸着により設ける製造上の面倒が作業を省略できる。つまり、極小な半導体発光素子２の部分的な領域に蒸着を施して光反射用の金属膜を作るという困難で製造性が悪い技術を要することがない。これとともに、半導体発光素子２よりもはるかに大形である反射部材５に反射性を持たせることは、それが例え金属膜の蒸着であっても容易に実現できる。したがって、製造がし易い点で好ましい。

図３を参照して本発明の第２実施形態を説明する。以下の第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様構成については、同一符号を付してその説明を省略する。第２実施形態では、第１実施形態で用いた蛍光体層を省略する代わりに、接着層４と封止部材６とに蛍光体層の機能を持たせている。

すなわち、透光性を有した低融点ガラス製の接着層４には半導体発光素子２が発光する例えば青色の光に対して補色の関係にある黄色の蛍光体（図示しない）が好ましくは略均一に分散されている。同様に、透光性を有した封止部材６にも半導体発光素子２が発光する青色の光に対して補色の関係にある黄色の蛍光体（図示しない）が略均一に分散されている。以上の点以外の構成は第１実施形態と同じである。

第２実施形態の照明装置１はその透光基板３を被照射対象方向に向けて使用される。照明装置１は、それが備えた複数の半導体発光素子２に電力を供給することにより青色に発光する。この場合、半導体発光素子２の発光層１５が発光することによって、半導体発光素子２の表側方向、つまり被照射対象方向にも、半導体発光素子２の裏側方向にも光が放出される。

表側方向に放出され素子基板１１を透過した青色の一次光は、まず、黄色の接着層４及び透明な透光基板３を透過して、被照射対象方向に取出される。この一方で、裏側方向に放出された青色の一次光は、まず、黄色の封止部材６を透過して反射部材５により透光基板３に向けて反射される。反射された一次光は、再び封止部材６を透過し、更に透明なリード（導電部）２１を通って透光基板３に入射し、或いはリード２１を通ることなく透光基板３に入射し、この透光基板３を透過して被照射対象方向に取出される。

したがって、光源となる半導体発光素子２を複数用いて、それに応じて光量を増やすことができることに加えて、以上のように各半導体発光素子２から接着層４を通って照明装置１の投光方向に放出される光だけではなく、各半導体発光素子２の裏側方向に放出された光を、反射部材５で反射させて前記投光方向に放出できるので、効率よく光を取出すことができる。

更に、半導体発光素子２から表側に放出された一次光の取出し経路中に配置されて、半導体発光素子２を透光基板３の裏面に実装した接着層４は、エポキシ樹脂等の透光性合成樹脂ではなくガラス製であるので、半導体発光層２から放出される一次光に長期間晒されても接着層４が当初の色調から変色することはない。このため、接着層４の変色を原因とする光の取出し効率の低下がなく、この点において長期間にわたり効率よく光を取出すことができる。

しかも、反射部材５のカバー部５ａで、透光基板３の端面を覆ったので、透光基板３内をその板面と平行な方向に進行する光が、この透光基板３の端面から無駄に放出されることを防止できる。このため、光の取出し方向（被照射対象方向）への光の取出し効率を更に向上できる。

そして、光の取出しにおいて、各半導体発光素子２から放出されて既述の二通りの経路を経る青色の一次光は、既述のようにいずれも黄色の接着層４又は黄色の封止部材６を透過して放出される。この際、青色の一次光の一部は、接着層４及び封止部材６内に分散されている蛍光体に当たることなくこれらを透過するが、残りの一次光は蛍光体に当たる。これにより、蛍光体が青色の光を吸収して黄色の二次光を発光するので、黄色の光として接着層４及び封止部材６を透過する。このように半導体発光素子２の発光色である青色の一次光と、この一次光が蛍光体で波長変換されて一次光に対して補色関係となった黄色の二次光とが蛍光体層７を透過するので、これら２色の混合によって白色光が作られる。言い換えれば、蛍光体層７において白色発光を実現できる。

しかも、既述の二通りの経路を経る光が、いずれも透光基板３を透過する際に、光の一部が透光基板３内において界面（基板表面と基板裏面）で屈折することに基づき、透光基板３全体が明るく光って面状に発光した状態となるの。したがって、照明装置１の光出射面全体の視覚的印象において、各半導体発光素子２の一つ一つが独立した光点として「つぶつぶ」に視認される感じを軽減できる。

以上のように第２実施形態の照明装置１及びこの照明装置１が光源装置として組込まれた照明器具によれば、白色光を効率よく取出すことができる。これとともに、半導体発光素子２から接着層４を通って取出される一次光に基づく白色光が経年使用おいて接着層４の変色を原因として減衰しないようにできる。しかも、各半導体発光素子２の発光による視覚的つぶつぶ感を軽減できるものである。更に、第２実施形態では、既述のように第１実施形態で用いた蛍光体層を省略できるので、簡単な構成とできる点で好ましい。

第１実施形態と同様にサファイア製の素子基板１１を通る一次光が半導体発光素子２のｎ側電極１８およびｐ側電極１９でロスしない他、既述のように裏側方向に放出された光も利用して発光できるので、この第２実施形態の構成でかつ例えば反射部材５の光反射率を９１％と変更した条件では、２０ｍＡ点灯時の発光効率が１３０ｌ/Ｗで、光束が９.８ｌｍであるという高い発光効率を実現できた。これに対して、ダブルワイヤー型のＬＥＤチップをそのサファイア製の素子基板の光出射面（表面）が光投射方向と反対方向に向くように実装基板上に実装して、このＬＥＤチップを蛍光体入りの透光性樹脂で実装基板の表側と裏側から封止してなる照明装置を、２０ｍＡで点灯させた時の発光効率は８０ｌ/Ｗ、光束は４.８ｌｍであった。この結果は、比較対象の照明装置では、サファイア製の素子基板を通る一次光が半導体発光素子のｎ側電極およびｐ側電極でロスするとともに、素子基板を通って光投射方向と反対の裏側方向に放出された光を利用できないことに基づいている。

又、第２実施形態の照明装置１では光の取出し効率を向上するのに、既述のように各半導体発光素子２自体ではなく、その裏側方向に放出された光を反射部材５で反射させて光を効率よく取出している。このため、半導体発光素子２毎に反射層を蒸着により設ける製造上の面倒な作業を省略できる。これとともに、半導体発光素子２よりもはるかに大形である反射部材５に反射性を持たせることは、それが例え金属膜の蒸着であっても容易に実現できる。したがって、製造がし易い点で好ましい。

なお、本発明は前記各実施形態には制約されない。例えば、第１実施形態で説明した照明装置の構成において、半導体発光素子毎に反射膜を設けた照明装置にも、本発明は適用できる。

すなわち、本発明の第３実施形態を示す図４中符号１は照明装置を示している。この照明装置１は、青色の光を放射する複数の半導体発光素子２、サファイア製透光基板３、ガラス製好ましくは低融点ガラス製の透光接着層４、蛍光体層７、及び透光基板３を支持する支持部材（図示しない）を有している。接着層４を用いて透光基板３に実装された半導体発光素子２は、素子基板１１の裏面にｎ型半導体層１４、ｐ型半導体層１７、及びこれらの間の発光層１５を含む半導体発光層１２を積層し、この半導体発光層１２外面にｎ型電極１８とｐ型電極１９のボンディングパッド１９ａを除いて、絶縁膜２３を被着するとともに、この絶縁膜２３上に蒸着により反射膜２４が設けられている。なお、図示しない前記支持部材は、ＬＥＤパッケージのパッケージケース、つまり、透光基板３を支持する支持部材として用いられ、例えば第１実施形態で説明した反射部材と同じ形状のものを使用できるが、反射性能は要しない。又、第１実施形態で説明した封止部材６はあってもなくてもよい。

このような照明装置１においても、接着層４がエポキシ樹脂等の透光性合成樹脂ではなくガラス製であるから、半導体発光層２から正面方向に放出されて反射膜２４で反射されることがない一次光、及び半導体発光層２の背面方向に放射されて反射膜２４で反射された一次光に、接着層４が長期間晒されても、この接着層４が当初の色調から変色することはない。このため、接着層４の変色を原因とする光の取出し効率の低下がなく、長期間にわたり効率よく光を取出すことができるとともに、透光基板３の表面３ａに積層した蛍光体層７によって、第１実施形態で説明したと同様な作用を得て、白色発光での照明ができる。

図５を参照して本発明の第４実施形態を説明する。以下の第５実施形態の説明において、第１実施形態と同様構成については、同一符号を付してその説明を省略する。

第４実施形態では、反射部材５の開口と反対側の壁５ｃの内面に蛍光体層７を支持させて、この蛍光体層７と、透光基板３と、これにガラス製接着層４を用いて接着された複数の半導体発光素子２、及びリード２１とを有した発光ユニットが収容されている。そして、半導体発光素子２、リード２１、及びワイヤ２２を埋めて封止部材６が反射部材５に充填されている。この第４実施形態では、半導体発光素子２のワイヤボボンディングされた一面が照明器具１の光の照射方向に向いており、接着層４に接した半導体発光素子２の他面が光の照射方向とは逆方向に向いている。

そのため、各半導体発光素子２から放射された青色の一次光の一部は、直接封止部材６を透過して反射部材５の開口から照射される。これとともに、残りの一次光は、接着層４、透光基板３、及び蛍光体層７を順次通った後に、反射部材５の壁部５ｃで反射されて蛍光体層７、透光基板３、及び接着層４を順次通り、更に、封止部材６を透過して反射部材５の開口から照射される。そして、後者の光の経路の蛍光体層７において、黄色の二次光が蛍光体によって発光され、この二次光は蛍光体層７、透光基板３、及び接着層４を順次通り、更に、封止部材６を透過して反射部材５の開口から照射される。したがって、一次光と二次光との混合による白色光を得て照明ができるとともに、接着層４がガラス製であるので、取出される白色光が経年使用により減衰することがないので、本発明の課題を解決できる。

本発明の第１実施形態に係る照明装置を示す断面図。 図１の照明装置が備えた半導体発光素子まわりを拡大して示す断面図。 本発明の第２実施形態に係る照明装置を示す断面図。 本発明の第３実施形態に係る照明装置の半導体発光素子まわりを示す断面図。 本発明の第４実施形態に係る照明装置を示す断面図。

符号の説明

１…照明装置、２…半導体発光装置、３…透光基板、３ａ…透光基板の表面、４…接着層、７…蛍光体層、１１…素子基板、１２…半導体発光層。

Claims (2)

1. 透光性の素子基板に半導体発光層が積層され、この半導体発光層から放出された光を前記素子基板から取出す半導体発光素子と；
   透光性の透光基板と；
   この透光基板に複数の前記半導体発光素子の素子基板を接着した透光ガラス製接着層と；
   前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記透光基板に積層された蛍光体層と；
   を具備したことを特徴とする照明装置。
2. 透光性の素子基板に半導体発光層が積層され、この半導体発光層から放出された光を前記素子基板から取出す半導体発光素子と；
   透光性の透光基板と；
   前記半導体発光層から放出された一次光を波長変換して異なる波長の二次光を出す蛍光体を含んで前記透光基板に複数の前記素子基板を接着した透光ガラス製接着層と；
   を具備したことを特徴とする照明装置。

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