特許 5856816 発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5856816

(24)【登録日】2015年12月18日

(45)【発行日】2016年2月10日

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/50 20100101AFI20160128BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 410

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-248523(P2011-248523)

(22)【出願日】2011年11月14日

(65)【公開番号】特開2013-105877(P2013-105877A)

(43)【公開日】2013年5月30日

【審査請求日】2014年9月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116942

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田 雅信

(72)【発明者】

【氏名】堤 康章

(72)【発明者】

【氏名】水野 正宣

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 祥敬

(72)【発明者】

【氏名】東 光敏

(72)【発明者】

【氏名】白石 晶紀

(72)【発明者】

【氏名】新井 理絵

【審査官】 吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２７２８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２８６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８７７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０４４２４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００３／０９８７０８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

出光面から光を出射する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された光が入射され前記半導体発光素子の出光面に対向して位置された入射面と、前記入射面から入射された光を外部へ出射する出射面と、前記入射面と前記出射面の間に位置する外周面とを有する波長変換層とを備え、
前記波長変換層の外周部の少なくとも一部が前記外周面側に凸の突状部として設けられ、
前記突状部の前記外周面が前記入射面に連続する第１の傾斜部と前記出射面に連続する第２の傾斜部とを有し、
前記波長変換層の外周面に前記入射面から入射された光を反射する光反射層が設けられ、
前記光反射層に前記第１の傾斜部に接する第１の反射面と前記第２の傾斜部に接する第２の反射面とが形成され、
前記出射面の面積が前記入射面の面積より小さくされ、
前記出光面と前記入射面が同一の形状及び大きさに形成された
ことを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記出射面に、前記入射面から入射された光の前記出射面における全反射を抑制する反射抑制部を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記半導体発光素子の出光面と前記波長変換層の入射面との間に所定の波長の光を透過させるバンドパスフィルターを設けた
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記波長変換層の表面又は内部に光を拡散する拡散成分を設けた
ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の発光装置。

【請求項5】

車輌用前照灯の発光部として用いられ、
前記波長変換層の出射面に、前記車輌用前照灯の配光パターンにおけるカットラインを形成する遮光膜を設けた
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の発光装置。

【請求項6】

前記光反射層が膜である
ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は発光装置に関する。詳しくは、波長変換層の外周部を外方へ凸の形状に形成して外周面に光反射層を設け発光効率の向上を図ると共に色ムラを抑制する技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

一般照明や車輌用前照灯の発光部として、従来より白熱球やハロゲンランプや放電ランプが多く用いられているが、近年、地球温暖化の防止や長寿命化の観点から発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の半導体発光素子が用いられるようになってきた（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

【0003】

しかしながら、半導体発光素子は発光効率が低いため、例えば、車輌用前照灯の発光部においては、複数の発光チップを搭載する必要があり、その分、製造コストが高くなってしまうと言う不具合がある。

【0004】

従って、半導体発光素子を用いた発光装置、特に、車輌用前照灯に用いられる発光装置にあっては、全体の光量を増やすことも重要であるが、良好な配光制御を行うためにも発光効率の向上を図り光の密度（輝度）の向上を図ることが重要である。

【0005】

一方、半導体発光素子を用いた発光装置としては白色の光が出射されるものが多く使用されている。白色の光が出射される発光装置においては、例えば、青色の光を出射する半導体発光素子（青色発光ダイオード）とこの半導体発光素子から出射された光によって励起される波長変換層（黄色蛍光体層）とが設けられ、蛍光体に青色の光の一部が吸収されることにより黄色の光が励起され、波長変換層を透過された青色の光と励起された黄色の光とを混合させて擬似的な白色の光が外部へ出射されるようにしている。

【0006】

従って、半導体発光素子と波長変換層を用いた発光装置にあっては、半導体発光素子から出射された光とこの光によって励起される光とを適正に混合し、照明光として色ムラの生じない光を外部へ出射させることも重要である。

【0007】

【特許文献1】特開２０１０−１２３６０５号公報

【特許文献2】特開２００９−２０６２９４号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記した特許文献１及び特許文献２に記載された発光装置にあっては、凹部に半導体発光素子を配置し、半導体発光素子から側方へ出射された光を凹部の内周面（反射面）で反射させて凹部の開口面側へ光を導くことにより光を外部へ出射させるようにしている。

【0009】

このとき反射面が半導体発光素子の出射面に垂直な場合には反射を繰り返すことにより光が熱として損失してしまうため、特許文献１及び特許文献２に記載された発光装置にあっては、反射面を出射方向へ行くに従って外側へ変位するように傾斜させて反射方向を出射方向に近付く方向にすると共に反射回数を減じることにより発光効率の向上を図るようにしている。

【0010】

ところが、特許文献１及び特許文献２に記載された発光装置にあっては、反射面が出射方向へ行くに従って外側へ変位するように傾斜されているため、出射面である凹部の開口面の面積が大きく、その分、出射される光の密度（輝度）が低下してしまうと言う問題がある。

【0011】

また、凹部の形状が出射面に近付くに従って広がる形状に形成されているため、半導体発光素子の出射面から出射された青色の光に関して凹部の外周側への到達量が少なくなり、黄色の光に対して青色の光の反射量が少なくなり、適正な混合が行われず色ムラが発生するおそれがある。

【0012】

そこで、本発明発光装置は、発光効率の向上を図ると共に色ムラを抑制することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

発光装置は、上記した課題を解決するために、出光面から光を出射する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から出射された光が入射され前記半導体発光素子の出光面に対向して位置された入射面と、前記入射面から入射された光を外部へ出射する出射面と、前記入射面と前記出射面の間に位置する外周面とを有する波長変換層とを備え、前記波長変換層の外周部の少なくとも一部が前記外周面側に凸の突状部として設けられ、前記突状部の前記外周面が前記入射面に連続する第１の傾斜部と前記出射面に連続する第２の傾斜部とを有し、前記波長変換層の外周面に前記入射面から入射された光を反射する光反射層が設けられ、前記光反射層に前記第１の傾斜部に接する第１の反射面と前記第２の傾斜部に接する第２の反射面とが形成され、前記出射面の面積が前記入射面の面積より小さくされ、前記出光面と前記入射面が同一の形状及び大きさに形成されたものである。

【0014】

従って、発光装置にあっては、半導体発光素子から出射された光のうち波長変換層の外周面側へ進行した光が光反射層で反射されて出射面から出射される。

【発明の効果】

【0015】

本発明発光装置は、出光面から光を出射する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から出射された光が入射され前記半導体発光素子の出光面に対向して位置された入射面と、前記入射面から入射された光を外部へ出射する出射面と、前記入射面と前記出射面の間に位置する外周面とを有する波長変換層とを備え、前記波長変換層の外周部の少なくとも一部が前記外周面側に凸の突状部として設けられ、前記突状部の前記外周面が前記入射面に連続する第１の傾斜部と前記出射面に連続する第２の傾斜部とを有し、前記波長変換層の外周面に前記入射面から入射された光を反射する光反射層が設けられ、前記光反射層に前記第１の傾斜部に接する第１の反射面と前記第２の傾斜部に接する第２の反射面とが形成され、前記出射面の面積が前記入射面の面積より小さくされ、前記出光面と前記入射面が同一の形状及び大きさに形成されたことを特徴とする。

【0016】

従って、光反射層の第１の反射面と第２の反射面が入射面に対して傾斜されているため、外部へ出射される光量が多くなり発光効率の向上を図ることができる。

【0017】

また、第２の反射面が設けられていることにより波長変換層の突状部への半導体発光素子から出射された光の到達量が多く、色ムラの発生を低減することができる。

【0019】

また、出射面の面積が入射面の面積より小さくされているので、出射面から出射される光の密度を高くすることができる。

【0020】

請求項２に記載した発明にあっては、前記出射面に、前記入射面から入射された光の前記出射面における全反射を抑制する反射抑制部を設けている。

【0021】

従って、入射面から波長変換層に入射された光の出射面における全反射が抑制され、発光効率の向上を図ることができる。

【0022】

請求項３に記載した発明にあっては、前記半導体発光素子の出光面と前記波長変換層の入射面との間に所定の波長の光を透過させるバンドパスフィルターを設けている。

【0023】

従って、半導体発光素子側へ向かった波長変換層において励起されて発生した光が半導体発光素子に入射されることがなく、出射面からの光の出射量が高くなり、発光効率の向上を図ることができる。

【0024】

請求項４に記載した発明にあっては、前記波長変換層の表面又は内部に光を拡散する拡散成分を設けている。

【0025】

従って、波長変換層において光が拡散されて進行方向が変化され、発光効率の向上を図ることができる。

【0026】

請求項５に記載した発明にあっては、車輌用前照灯の発光部として用いられ、前記波長変換層の出射面に、前記車輌用前照灯の配光パターンにおけるカットラインを形成する遮光膜を設けている。

【0027】

従って、車輌用前照灯に用いた場合にシェードを用いることなく配光パターンにおけるカットラインを形成することができ、車輌用前照灯の小型化及び製造コストの低減を図ることができる。

【発明を実施するための最良の形態】

【0028】

以下に、本発明発光装置を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。

【0029】

先ず、実施例１乃至実施例５と変形比較例１乃至変形比較例５に係る各発光装置について説明する（図１乃至図１１参照）。

【0030】

発光装置は半導体発光素子と波長変換層を有しており、以下の説明にあっては、波長変換層が半導体発光素子の上側に配置されているものとして前後上下左右の方向を説明する。尚、以下に示す前後上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。

【0031】

また、実施例１乃至実施例５と変形比較例２乃至変形比較例５に係る発光装置は変形比較例１に係る発光装置に対して一部の構成が異なる。従って、実施例１乃至実施例５と変形比較例２乃至変形比較例５に係る発光装置については変形比較例１に係る発光装置と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については変形比較例１に係る発光装置における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して説明は省略する。

【0032】

さらに、実施例１乃至実施例５と変形比較例２乃至変形比較例５に係る発光装置において既に説明した部分と同様の構成については、同様の部分に付した符号と同じ符号を付して簡単に説明する。

【0033】

＜変形比較例１＞
変形比較例１に係る発光装置１は、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３とを有している（図１及び図２参照）。

【0034】

発光装置１は半導体発光素子２が、例えば、フリップチップ実装によってバンプ５０、５０を介して基板１００の図示しない配線パターンに接続されている。尚、半導体発光素子２はフェースアップ実装等の各種の実装方法によって基板１００に接続されていてもよい。

【0035】

基板１００は、基材が窒化アルミニウム、アルミナ、シリコン、ムライト、銅等の各種の材料によって形成されており、配線パターンが図示しない給電回路に接続されている。従って、半導体発光素子２には基板１００の配線パターンを介して給電回路から駆動電流が供給される。

【0036】

半導体発光素子２としては、例えば、青色の光を出射する発光ダイオードが用いられている。尚、半導体発光素子２としては、近紫外光や短波長の可視光を出射するものが用いられていてもよい。半導体発光素子２は下面が基板１００に接続され上面が光を出射する出光面２ａとして形成されている。出光面２ａは、例えば、矩形状に形成されている。

【0037】

波長変換層３としては、例えば、半導体発光素子２から出射された光によって黄色の光が励起される黄色蛍光体が用いられている。波長変換層３としては、例えば、紫外光によって励起されるＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）の粉末を焼結した透明なセラミックスが用いられている。波長変換層３においては、半導体発光素子２から出射された青色の光が蛍光体に吸収されることにより黄色の光が励起される。

【0038】

波長変換層３は下面が入射面４として形成され、入射面４が半導体発光素子２の出光面２ａに対向して下方を向く向きで配置され、入射面４が出光面２ａに接合されている。入射面４は出光面２ａと同一の形状及び大きさに形成されている。波長変換層３は上面が出射面５として形成され、出射面５は入射面４の真上に位置されている。入射面４と出射面５はともに矩形状に形成され、略同じ面積にされている。

【0039】

波長変換層３の側面は外周面６とされ、外周面６は上縁が出射面５の外周縁に連続され下縁が入射面４の外周縁に連続されている。波長変換層３の外周部は外方へ凸の形状に形成された突状部３ａとして設けられ、突状部３ａは入射面４と出射面５の外側に位置されている。外周面６は入射面４側に位置し上方へ行くに従って外方（側方）へ変位するように傾斜された第１の傾斜部６ａ、６ａ、・・・と出射面５側に位置し下方へ行くに従って外方（側方）へ変位するように傾斜された第２の傾斜部６ｂ、６ｂ、・・・とによって構成されている。

【0040】

第１の傾斜部６ａ、６ａ、・・・と第２の傾斜部６ｂ、６ｂ、・・・はそれぞれ前後左右に四つずつが形成され周方向において連続されている。但し、波長変換層３には少なくとも一つずつの第１の傾斜部６ａと第２の傾斜部６ｂが形成されていればよい。即ち、波長変換層３は外周部の一部が外方へ凸の突状部３ａとして設けられていればよく、外方へ凸の形状に形成されていない部分の外面は、例えば、入射面４と出射面５に対して垂直な面であってもよい。

【0041】

第１の傾斜部６ａ、６ａ、・・・は下縁が入射面４の外周縁に連続し、斜め下方を向くようにされている。第２の傾斜部６ｂ、６ｂ、・・・は上縁が出射面５の外周縁に連続し下縁が第１の傾斜部６ａ、６ａ、・・・の外周縁に連続し、斜め上方を向くようにされている。

【0042】

波長変換層３の外周面６には入射面４から入射された光を反射する光反射層７、７、・・・が設けられている。光反射層７は、例えば、アルミニウム等の反射率の高い材料が外周面６に蒸着されることにより設けられている。尚、光反射層７は光を反射する性質を有するものであれば種類は問わず、光反射層７としては、例えば、アルミニウム以外の金属の膜、高屈折率を有する誘電体と低屈折率を有する誘電体とを組み合わせた多層膜等であってもよい。

【0043】

光反射層７、７、・・・は、第１の傾斜部６ａ、６ａ、・・・に接する面がそれぞれ第１の反射面７ａ、７ａ、・・・として形成され、第２の傾斜部６ｂ、６ｂ、・・・に接する面がそれぞれ第２の反射面７ｂ、７ｂ、・・・として形成されている。

【0044】

上記のように構成された発光装置１において、半導体発光素子２から青色の光が出射されると、光が出光面２ａを介して入射面４から波長変換層３に入射され、波長変換層３に入射された光は出射面５から外部へ出射される。このとき波長変換層３に入射された光の一部が光反射層７の第１の反射面７ａ、７ａ、・・・と第２の反射面７ｂ、７ｂ、・・・で反射されて出射面５から外部へ出射される。

【0045】

半導体発光素子２から波長変換層３に光が入射されると、青色の光の一部が蛍光体に吸収されることにより黄色の光が励起され、蛍光体に吸収されずに波長変換層３を透過された青色の光と励起された黄色の光とが混合されて擬似的な白色の光が外部へ出射される。

【0046】

発光装置１にあっては、光反射層７の第１の反射面７ａ、７ａ、・・・と第２の反射面７ｂ、７ｂ、・・・が入射面４に対して傾斜されているため、反射面が入射面４に対して垂直な場合に対して反射方向が変化されると共に反射回数が少なくなり、その分、反射による熱損失が小さく、出射面５から外部へ出射される光量が多くなり発光効率が向上する。

【0047】

また、第２の反射面７ｂ、７ｂ、・・・が設けられていることにより出射面５の面積が入射面４の面積に対して大きくされておらず、出射面５から出射される光の密度（輝度）が高くなる。

【0048】

さらに、第２の反射面７ｂ、７ｂ、・・・が設けられていることにより波長変換層３の突状部３ａへの半導体発光素子２から出射された光の到達量が多くなり、その分、蛍光体において励起された光と半導体発光素子２から出射された光とが混合し易く、色ムラの発生が低減される。

【0049】

＜実施例１＞
実施例１に係る発光装置１Ａは、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３Ａとを有している（図３参照）。

【0050】

波長変換層３Ａは上面が出射面５Ａとして形成され、出射面５Ａは入射面４より面積が小さくされている。出射面５Ａの面積は入射面４の面積に対して、例えば、８０％程度にされている。

【0051】

発光装置１Ａにあっては、出射面５Ａが入射面４より面積が小さくされているため、出射面５Ａから出射される光の密度をより高くすることができる。

【0052】

＜変形比較例２＞
変形比較例２に係る発光装置１Ｂは、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３Ｂとを有している（図４参照）。

【0053】

波長変換層３Ｂは上面が出射面５Ｂとして形成され、出射面５Ｂには微少な凹凸形状８が形成されている。凹凸部８は入射面４から波長変換層３Ｂに入射された光の出射面５Ｂにおける全反射を抑制する反射抑制部として機能する。

【0054】

発光装置１Ｂにあっては、出射面５Ｂに凹凸形状８が形成されているため、入射面４から波長変換層３Ｂに入射された光の出射面５Ｂにおける全反射が抑制され、発光効率の向上を図ることができる。

【0055】

＜変形比較例３＞
変形比較例３に係る発光装置１Ｃは、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３Ｃとを有している（図５参照）。

【0056】

波長変換層３Ｃは上面が出射面５Ｃとして形成され、出射面５Ｃには反射防止膜９が設けられている。反射防止膜９は入射面４から波長変換層３Ｃに入射された光の出射面５Ｃにおける全反射を抑制する反射抑制部として機能する。

【0057】

発光装置１Ｃにあっては、出射面５Ｃに反射防止膜９が設けられているため、入射面４から波長変換層３Ｃに入射された光の出射面５Ｃにおける全反射が抑制され、発光効率の向上を図ることができる。

【0058】

＜変形比較例４＞
変形比較例４に係る発光装置１Ｄは、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３Ｄとを有している（図６参照）。

【0059】

波長変換層３Ｄは上面が出射面５Ｄとして形成され、出射面５Ｄには凹凸形状８が形成されると共に反射防止膜９が設けられている。反射防止膜９は入射面４から波長変換層３Ｄに入射された光の出射面５Ｄにおける全反射を抑制する反射抑制部として機能する。

【0060】

発光装置１Ｄにあっては、出射面５Ｄに凹凸形状８が形成されると共に反射防止膜９が設けられているため、入射面４から波長変換層３Ｄに入射された光の出射面５Ｄにおける全反射が一層抑制され、発光効率の一層の向上を図ることができる。

【0061】

＜変形比較例５＞
変形比較例５に係る発光装置１Ｅは、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３とを有している（図７参照）。

【0062】

半導体発光素子２の出光面２ａと波長変換層３の入射面４との間にはバンドパスフィルター１０が配置されている。バンドパスフィルター１０は特定の波長領域の光を透過させる機能を有し、青色の光を透過するが黄色の光は透過しないように構成されている。従って、半導体発光素子２から出射された光は出光面２ａからバンドパスフィルター１０を介して波長変換層３に入射され、蛍光体に青色の光が吸収されたときに励起される黄色の光はバンドパスフィルター１０で反射されて出射面５側へ向かう。

【0063】

発光装置１Ｅにあっては、半導体発光素子２と波長変換層３の間にバンドパスフィルター１０が配置されているため、半導体発光素子２側へ向かった黄色の光が半導体発光素子２に入射されることがなく、黄色の光の出射面５からの出射量が高くなり、発光効率の向上を図ることができる。

【0064】

＜実施例２＞
実施例２に係る発光装置１Ｆは、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３Ｆとを有している（図８参照）。

【0065】

波長変換層３Ｆは上面が出射面５Ｆとして形成され、出射面５Ｆは入射面４より面積が小さくされている。

【0066】

半導体発光素子２の出光面２ａと波長変換層３Ｆの入射面４との間にはバンドパスフィルター１０が配置されている。

【0067】

発光装置１Ｆにあっては、出射面５Ｆが入射面４より面積が小さくされているため、出射面５Ｆから出射される光の密度を高くすることができる。

【0068】

また、発光装置１Ｆにあっては、半導体発光素子２と波長変換層３Ｆの間にバンドパスフィルター１０が配置されているため、半導体発光素子２側へ向かった黄色の光が半導体発光素子２に入射されることがなく、黄色の光の出射面５Ｆからの出射量が高くなり、発光効率の向上を図ることができる。

【0069】

＜実施例３＞
実施例３に係る発光装置１Ｇは、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３Ｇとを有している（図９参照）。

【0070】

波長変換層３Ｇは上面が出射面５Ｇとして形成され、出射面５Ｇは入射面４より面積が小さくされている。

【0071】

半導体発光素子２の出光面２ａと波長変換層３Ｇの入射面４との間にはバンドパスフィルター１０が配置されている。

【0072】

波長変換層３Ｇには拡散成分１１、１１、・・・が含有されている。拡散成分１１、１１、・・・は波長変換層３Ｇの主成分とは異なる屈折率を有する物質によって形成されている。

【0073】

拡散成分１１、１１、・・・は波長変換層３Ｇの主成分と同じ物質であってもよく、この場合における主成分と拡散成分１１として、例えば、ポリプロピレン等の半透明樹脂中の非晶質相と結晶相、無機物質の酸化チタンにおけるルチル相とアナターゼ相、アルミナ−イットリア共晶系におけるガーネット相とペロブスカイト相等がある。

【0074】

また、波長変換層３Ｇに蛍光体と異なる屈折率を有する物質を拡散成分１１、１１、・・・として添加してもよく、拡散成分１１、１１、・・・の添加としては、例えば、透明樹脂やガラス中への蛍光体粒子の添加、シリカやアルミナの添加、空気や窒素等の気体（気泡）の添加等がある。

【0075】

さらに、波長変換層３Ｇの表面に成膜した光拡散層を拡散成分１１、１１、・・・としてもよく、この場合には、例えば、シリカ粒子を含有するアクリル透明樹脂を波長変換層３Ｇの表面に塗布したり、或いは、このアクリル透明樹脂を厚く形成して拡散板として用いてもよい。

【0076】

発光装置１Ｇにあっては、出射面５Ｇが入射面４より面積が小さくされているため、出射面５Ｇから出射される光の密度を高くすることができる。

【0077】

また、発光装置１Ｇにあっては、半導体発光素子２と波長変換層３Ｇの間にバンドパスフィルター１０が配置されているため、半導体発光素子２側へ向かった黄色の光が半導体発光素子２に入射されることがなく、黄色の光の出射面５Ｇからの出射量が高くなり、発光効率の向上を図ることができる。

【0078】

さらに、発光装置１Ｇにあっては、波長変換層３Ｇに拡散成分１１、１１、・・・が含有されているため、波長変換層３Ｇにおいて光が拡散されて進行方向が変化され、発光効率の一層の向上を図ることができる。

【0079】

＜実施例４＞
実施例４に係る発光装置１Ｈは、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３Ｈとを有している（図１０参照）。

【0080】

波長変換層３Ｈは上面が出射面５Ｈとして形成され、出射面５Ｈは入射面４より面積が小さくされている。出射面５Ｈには微少な凹凸形状８が形成されると共に反射防止膜９が設けられている。

【0081】

半導体発光素子２の出光面２ａと波長変換層３Ｈの入射面４との間にはバンドパスフィルター１０が配置されている。

【0082】

波長変換層３Ｈには拡散成分１１、１１、・・・が含有されている。

【0083】

発光装置１Ｈにあっては、出射面５Ｈが入射面４より面積が小さくされているため、出射面５Ｈから出射される光の密度を高くすることができる。

【0084】

また、発光装置１Ｈにあっては、出射面５Ｈに凹凸形状８が形成されているため、入射面４から波長変換層３Ｈに入射された光の出射面５Ｈにおける全反射が抑制され、発光効率の向上を図ることができる。

【0085】

さらに、発光装置１Ｈにあっては、出射面５Ｈに反射防止膜９が設けられているため、入射面４から波長変換層３Ｈに入射された光の出射面５Ｈにおける全反射が一層抑制され、一層の発光効率の向上を図ることができる。

【0086】

さらにまた、発光装置１Ｈにあっては、半導体発光素子２と波長変換層３Ｈの間にバンドパスフィルター１０が配置されているため、半導体発光素子２側へ向かった黄色の光が半導体発光素子２に入射されることがなく、黄色の光の出射面５Ｈからの出射量が高くなり、さらなる発光効率の向上を図ることができる。

【0087】

加えて、発光装置１Ｈにあっては、波長変換層３Ｈに拡散成分１１、１１、・・・が含有されているため、波長変換層３Ｈにおいて光が拡散されて進行方向が変化され、発光効率のさらに一層の向上を図ることができる。

【0088】

＜実施例５＞
実施例５に係る発光装置１Ｉは、半導体発光素子２と半導体発光素子２上に配置された波長変換層３Ｉとを有している（図１１参照）。

【0089】

波長変換層３Ｉは上面が出射面５Ｉとして形成され、出射面５Ｉは入射面４より面積が小さくされている。出射面５Ｉには反射防止膜９が設けられている。

【0090】

半導体発光素子２の出光面２ａと波長変換層３Ｉの入射面４との間にはバンドパスフィルター１０が配置されている。

【0091】

出射面５Ｉには車輌用前照灯の配光パターンにおけるカットラインを形成する遮光膜１２が形成されている。

【0092】

発光装置１Ｉにあっては、出射面５Ｉが入射面４より面積が小さくされているため、出射面５Ｉから出射される光の密度を高くすることができる。

【0093】

また、発光装置１Ｉにあっては、出射面５Ｉに反射防止膜９が設けられているため、入射面４から波長変換層３Ｉに入射された光の出射面５Ｉにおける全反射が抑制され、発光効率の向上を図ることができる。

【0094】

さらに、発光装置１Ｉにあっては、半導体発光素子２と波長変換層３Ｉの間にバンドパスフィルター１０が配置されているため、半導体発光素子２側へ向かった黄色の光が半導体発光素子２に入射されることがなく、黄色の光の出射面５Ｉからの出射量が高くなり、一層の発光効率の向上を図ることができる。

【0095】

加えて、発光装置１Ｉにあっては、遮光膜１２が形成されているため、車輌用前照灯に用いた場合にシェードを用いることなく配光パターンにおけるカットラインを形成することができ、車輌用前照灯の小型化及び製造コストの低減を図ることができる。

【0096】

＜その他＞
上記した実施例１乃至実施例５と変形比較例２乃至変形比較例５には、出射面５（５Ａ、５Ｂ、・・・）を入射面４の面積より小さくすること、凹凸形状８を設けること、反射防止膜９を設けること、バンドパスフィルター１０を設けること、拡散成分１１を設けること及び遮光膜１２を形成することを発光効率の向上等を図る手段として示したが、これらの各手段は任意に組み合わせて用いることが可能である。

【0097】

＜実施例等のまとめ＞
図１２は、上記した実施例１乃至実施例５と変形比較例１乃至変形比較例５に加えて以下に示す二つの比較例について用いた各手段と各例における輝度を測定した結果を示す図表である。

【0098】

比較例１に係る発光装置１Ｘは、外周面６Ｘが入射面４に垂直な向きで形成されると共に光反射層７が設けられていない例である（図１３参照）。従って、発光装置１Ｘには突状部を有さない波長変換層３Ｘが設けられている。

【0099】

比較例２に係る発光装置１Ｙは、外周面６Ｙが入射面４に垂直な向きで形成され光反射層７Ｙが設けられている例である（図１４参照）。従って、発光装置１Ｙには突状部を有さない波長変換層３Ｙが設けられている。

【0100】

輝度は、比較例１の輝度を基準とした相対値で示している。実施例１乃至実施例５と変形比較例１乃至変形比較例５に係る発光装置１乃至発光装置１Ｉは、何れも輝度が比較例１に係る発光装置１Ｘと比較例２に係る発光装置１Ｙより大きく、実施例４に係る発光装置１Ｈが最大値を示した。

【0101】

従って、実施例１乃至実施例５と変形比較例１乃至変形比較例５に係る発光装置１乃至発光装置１Ｉにあっては、何れも発光効率の向上が図られることが確認された。

【0102】

＜製造方法＞
次に、波長変換層３及び光反射層７の製造方法について説明する（図１５乃至図１９参照）。尚、製造方法について示した図１５乃至図１９は、説明を容易にするために簡略化して示している。

【0103】

波長変換層３の形状は機械的加工、物理的加工、化学的加工等の各種の加工方法によって形成することが可能である。機械的加工としては、例えば、ドリルやブレードや砥石を用いて行う方法がある。物理的加工としては、例えば、粒子を材料（ワーク）に衝突させて研磨するブラスト法や低圧下で発生させたプラズマを材料に衝突させて削り取る方法がある。化学的加工としては、例えば、酸やアルカリ、溶剤等によるエッチングや反応性のプラズマを材料に衝突させて削り取る方法がある。尚、波長変換層３の形状の形成は、上記した各種の機械的加工、物理的加工、化学的加工等の各種の加工方法を組み合わせて行ってもよい。

【0104】

以下に、波長変換層３及び光反射層７の製造方法の具体例について説明する。

【0105】

先ず、波長変換層３として形成される材料３′、例えば、ＹＡＧの粉末を焼結した透明なセラミックスの両面にレジスト１３、１３を塗布する（図１５参照）。

【0106】

次に、先端部にダイヤモンド粒が添加されているダイシングソー１４を用いて一方の側からレジスト１３と材料３′の所定の部分を切断する（図１６参照）。ダイシングソー１４の刃先は、例えば、４５°の角度にされている。このとき前後左右の四方向において各部分を切断する。

【0107】

次いで、材料３′とレジスト１３、１３を反転し、ダイシングソー１４を用いて他方の側からレジスト１３と材料３′の所定の部分を切断する（図１７参照）。このとき前後左右の四方向において各部分を切断する。

【0108】

続いて、低圧釜においてレジスト１３、１３と材料３′の表面にアルミニウム等の蒸着膜１５、１５、・・・を形成する（図１８参照）。蒸着膜１５、１５、・・・はそれぞれ光反射層７、７、・・・として形成される部分である。

【0109】

最後に、レジスト１３、１３を剥離することによりそれぞれ光反射層７、７、・・・が付された複数の波長変換層３、３、・・・が形成される（図１９参照）。

【0110】

＜まとめ＞
以上に記載した通り、実施例１乃至実施例５と変形比較例１乃至変形比較例５に係る発光装置１乃至発光装置１Ｉにあっては、光反射層７の第１の反射面７ａ、７ａ、・・・と第２の反射面７ｂ、７ｂ、・・・が入射面４に対して傾斜されているため、外部へ出射される光量が多くなり発光効率の向上を図ることができる。

【0111】

また、第２の反射面７ｂ、７ｂ、・・・が設けられていることにより波長変換層３乃至波長変換層３Ｉの突状部３ａへの半導体発光素子２から出射された光の到達量が多く、色ムラの発生を低減することができる。

【0112】

上記した最良の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

【図面の簡単な説明】

【0113】

【図1】図２乃至図１２と共に本発明発光装置の最良の形態と変形比較例を示すものであり、本図は、変形比較例１に係る発光装置の斜視図である。

【図2】基板に接続された状態で示す変形比較例１に係る発光装置の拡大断面図である。

【図3】基板に接続された状態で示す実施例１に係る発光装置の拡大断面図である。

【図4】基板に接続された状態で示す変形比較例２に係る発光装置の拡大断面図である。

【図5】基板に接続された状態で示す変形比較例３に係る発光装置の拡大断面図である。

【図6】基板に接続された状態で示す変形比較例４に係る発光装置の拡大断面図である。

【図7】基板に接続された状態で示す変形比較例５に係る発光装置の拡大断面図である。

【図8】基板に接続された状態で示す実施例２に係る発光装置の拡大断面図である。

【図9】基板に接続された状態で示す実施例３に係る発光装置の拡大断面図である。

【図10】基板に接続された状態で示す実施例４に係る発光装置の拡大断面図である。

【図11】基板に接続された状態で示す実施例５に係る発光装置の拡大断面図である。

【図12】実施例１乃至実施例５と変形比較例１乃至変形比較例５と比較例の各形態等を示す図表である。

【図13】基板に接続された状態で示す比較例１に係る発光装置の拡大断面図である。

【図14】基板に接続された状態で示す比較例２に係る発光装置の拡大断面図である。

【図15】図１６乃至図１９と共に波長変換層と光反射層の製造方法を示すものであり、本図は、波長変換層の材料にレジストが塗布された状態を示す概念図である。

【図16】一方の側から材料等がダイヤモンドソーによって切断された状態を示す概念図である。

【図17】他方の側から材料等がダイヤモンドソーによって切断された状態を示す概念図である。

【図18】材料等の表面に蒸着膜が形成された状態を示す概念図である。

【図19】レジストが剥離されて光反射層が付された波長変換層が形成された状態を示す概念図である。

【符号の説明】

【0114】

１…発光装置、２…半導体発光素子、２ａ…出光面、３…波長変換層、３ａ…突状部、４…入射面、５…出射面、６…外周面、６ａ…第１の傾斜部、６ｂ…第２の傾斜部、７…光反射層、７ａ…第１の反射面、７ｂ…第２の反射面、１Ａ…発光装置、３Ａ…波長変換層、５Ａ…出射面、１Ｂ…発光装置、３Ｂ…波長変換層、５Ｂ…出射面、８…凹凸形状、１Ｃ…発光装置、３Ｃ…波長変換層、５Ｃ…出射面、９…反射防止膜、１Ｄ…発光装置、３Ｄ…波長変換層、５Ｄ…出射面、１Ｅ…発光装置、１０…バンドパスフィルター、１Ｆ…発光装置、３Ｆ…波長変換層、５Ｆ…出射面、１Ｇ…発光装置、３Ｇ…波長変換層、５Ｇ…出射面、１１…拡散成分、１Ｈ…発光装置、３Ｈ…波長変換層、５Ｈ…出射面、１Ｉ…発光装置、３Ｉ…波長変換層、５Ｉ…出射面、１２…遮光膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】