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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024174074
(43)【公開日】2024-12-13
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
H01L 33/58 20100101AFI20241206BHJP
【ＦＩ】
H01L33/58
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024167574
(22)【出願日】2024-09-26
(62)【分割の表示】P 2023033021の分割
【原出願日】2023-03-03
(31)【優先権主張番号】P 2022059466
(32)【優先日】2022-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2022169324
(32)【優先日】2022-10-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108062
【弁理士】
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【弁理士】
【氏名又は名称】小崎 純一
(72)【発明者】
【氏名】石井 貴士
(72)【発明者】
【氏名】若木 貴功
(72)【発明者】
【氏名】武藏 直樹
(57)【要約】
【課題】光を出射する光学部材の角の領域での出射光の輝度の低下を抑えた発光装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子上に配置され第１面を有する波長変換部材と、前記第１面から上方に離隔して配置された光学部材と、前記波長変換部材と前記光学部材との間に配置され、前記光学部材の屈折率よりも低い屈折率を有する透光層と、前記発光素子、前記波長変換部材、前記透光層および前記光学部材を囲む光反射性部材と、を備える。前記光学部材は、前記上面に、第１領域と前記第１領域に隣り合う第２領域とを含む。前記第１領域は、前記第１面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む。前記第２領域は、前記第１角度よりも小さい第２角度の第２出射面を含む。前記第２領域は、前記光学部材の１つの角の領域に位置する。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子上に配置され第１面を有する波長変換部材と、前記第１面から上方に離隔して配置された光学部材と、前記波長変換部材と前記光学部材との間に配置され、前記光学部材の屈折率よりも低い屈折率を有する透光層と、前記発光素子、前記波長変換部材、前記透光層および前記光学部材を囲む光反射性部材と、を備える。前記光学部材は、前記上面に、第１領域と前記第１領域に隣り合う第２領域とを含む。前記第１領域は、前記第１面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む。前記第２領域は、前記第１角度よりも小さい第２角度の第２出射面を含む。前記第２領域は、前記光学部材の１つの角の領域に位置する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に配置された発光素子と、
前記発光素子上に配置され、前記発光素子と対向する面の反対側に位置する第１面を有する波長変換部材と、
上面を有し、前記第１面から上方に離隔して配置された光学部材と、
前記波長変換部材と前記光学部材との間に配置され、前記光学部材の屈折率よりも低い屈折率を有する透光層と、
前記発光素子、前記波長変換部材、前記透光層および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記第１面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、前記第１面に対する内角が第２角度の第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２角度は、前記第１角度よりも小さい発光装置。
前記基板上に配置された発光素子と、
前記発光素子上に配置され、前記発光素子と対向する面の反対側に位置する第１面を有する波長変換部材と、
上面を有し、前記第１面から上方に離隔して配置された光学部材と、
前記波長変換部材と前記光学部材との間に配置され、前記光学部材の屈折率よりも低い屈折率を有する透光層と、
前記発光素子、前記波長変換部材、前記透光層および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記第１面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、前記第１面に対する内角が第２角度の第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２角度は、前記第１角度よりも小さい発光装置。
【請求項2】
前記第２出射面は、前記第２角度が０°に設定された平坦面である請求項１記載の発光装置。
【請求項3】
前記第２領域は、前記発光素子の外周よりも外側に位置する請求項１記載の発光装置。
【請求項4】
前記第２領域は、前記発光素子の外周の内側の領域を含む請求項１記載の発光装置。
【請求項5】
前記光学部材は、前記上面に、前記第１領域に隣り合う第３領域を含み、
上面視で、
前記凸多角形は、第３辺部および前記第１辺部が前記第３辺部に交差する第２頂点をさらに有し、
前記第３領域は、
前記第２頂点と、
前記第１辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第２辺部上の第３点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第３辺部上の第４点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた請求項１記載の発光装置。
上面視で、
前記凸多角形は、第３辺部および前記第１辺部が前記第３辺部に交差する第２頂点をさらに有し、
前記第３領域は、
前記第２頂点と、
前記第１辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第２辺部上の第３点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第３辺部上の第４点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた請求項１記載の発光装置。
【請求項6】
前記光学部材は、前記上面に、前記第１領域に隣り合う第４領域および第５領域を含み、
上面視で、
前記凸多角形は、第４辺部および前記第２辺部が前記第４辺部に交差する第３頂点をさらに有し、
前記第４領域は、
前記第３頂点と、
前記第２辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第２辺部上の第５点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第４辺部上の第６点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記凸多角形は、前記第３辺部が前記第４辺部に交差する第４頂点をさらに有し、
前記第５領域は、
前記第４頂点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第７点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第８点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた請求項５記載の発光装置。
上面視で、
前記凸多角形は、第４辺部および前記第２辺部が前記第４辺部に交差する第３頂点をさらに有し、
前記第４領域は、
前記第３頂点と、
前記第２辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第２辺部上の第５点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第４辺部上の第６点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記凸多角形は、前記第３辺部が前記第４辺部に交差する第４頂点をさらに有し、
前記第５領域は、
前記第４頂点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第７点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第８点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた請求項５記載の発光装置。
【請求項7】
平面視で、
前記第２領域の外周は、前記第１頂点を頂点に含む方形または三角形である請求項１記載の発光装置。
前記第２領域の外周は、前記第１頂点を頂点に含む方形または三角形である請求項１記載の発光装置。
【請求項8】
前記発光素子の外周は、前記第１辺部に平行な辺を有し、
前記第２領域および前記第３領域は、いずれも、前記第１辺部に平行な辺および前記第１辺部に直交する辺を有する正方形または長方形であり、
前記第２領域と前記第３領域との間で前記第１辺部に平行な前記第１領域の長さは、前記発光素子の前記辺の長さの９０％～１１０％の範囲以内である請求項５または６に記載の発光装置。
前記第２領域および前記第３領域は、いずれも、前記第１辺部に平行な辺および前記第１辺部に直交する辺を有する正方形または長方形であり、
前記第２領域と前記第３領域との間で前記第１辺部に平行な前記第１領域の長さは、前記発光素子の前記辺の長さの９０％～１１０％の範囲以内である請求項５または６に記載の発光装置。
【請求項9】
前記光学部材の上面は、前記第１出射面を有する錐体を含む請求項１記載の発光装置。
【請求項10】
前記錐体は、複数個配置されており、前記複数の錐体は、連続的かつ規則的に並んだ請求項９記載の発光装置。
【請求項11】
前記透光層は空気の層であり、前記透光層は前記波長変換部材の前記第１面の全面にわたって配置された請求項１記載の発光装置。
【請求項12】
基板と、
前記基板上に配置され、光出射面を有する発光素子と、
上面を有し、前記光出射面上に配置された光学部材と、
前記発光素子および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記光出射面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、前記光出射面に対する内角が第２角度の第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２角度は、前記第１角度よりも小さい発光装置。
前記基板上に配置され、光出射面を有する発光素子と、
上面を有し、前記光出射面上に配置された光学部材と、
前記発光素子および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記光出射面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、前記光出射面に対する内角が第２角度の第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２角度は、前記第１角度よりも小さい発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
実施形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
発光装置は、出射する光を狭配光化することによって、より高い輝度での発光が可能になる。発光装置の狭配光化のために、発光素子上に配置された波長変換層の上方にテクスチャ加工された光学部材を有する構造が知られている（特許文献１参照）。特許文献１の発光装置では、波長変換層と光学部材との間に空気の層を配置することによって、さらに狭配光化された発光装置を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２０１８－５３１５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
実施形態は、光学部材の上面における角の領域での輝度の低下を抑えた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子上に配置され、前記発光素子と対向する面の反対側に位置する第１面を有する波長変換部材と、上面を有し、前記第１面から上方に離隔して配置された光学部材と、前記波長変換部材と前記光学部材との間に配置され、前記光学部材の屈折率よりも低い屈折率を有する透光層と、前記発光素子、前記波長変換部材、前記透光層および前記光学部材を囲む光反射性部材と、を備える。前記光学部材は、前記上面に、前記第１面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、前記第１面に対する内角が第２角度の第２出射面を含む第２領域と、を含む。上面視で、前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、前記凸多角形は、第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、前記第２領域は、前記第１頂点と、前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、前記第２角度は、前記第１角度よりも小さい。
【発明の効果】
【0006】
本実施形態によれば、光学部材の上面における角の領域での輝度の低下を抑えた発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
【図5A】実施形態の変形例に係る発光装置の模式的な拡大上面図である。
【図6】実施形態に係る発光装置の動作を説明するための模式的な断面図である。
【図7A】実施形態に係る発光装置の動作を説明するための模式図である。
【図7B】比較例に係る発光装置の動作を説明するための模式図である。
【図7C】実施形態に係る発光装置の動作を説明するための模式図である。
【図8A】実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、比較例の発光装置の一部を示す模式的な拡大上面図である。
【図9A】実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、発光装置の一部を例示する模式的な拡大上面図である。
【図10】実施形態に係る発光装置の輝度に関するパラメータの定義を説明するための模式的な上面図である。
【図12A】実施形態の変形例に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
【図12B】実施形態の変形例に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
【図13A】実施形態の変形例に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
【図13B】実施形態の変形例に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
【図14A】実施形態の変形例に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
【図14B】実施形態の変形例に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。なお、断面図は、切断面のみを示す端面図を用いることがある。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。なお、断面図は、切断面のみを示す端面図を用いることがある。
【0009】
図１は、実施形態に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における矢視断面であり、実施形態に係る発光装置を例示する模式的な断面図である。
図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線における矢視断面であり、実施形態に係る発光装置を例示する模式的な断面図である。
図１～図３に示すように、本実施形態に係る発光装置１は、基板１０と、発光素子２０と、波長変換部材３０と、光学部材４０と、透光層６０と、光反射性部材７０と、を備える。
図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における矢視断面であり、実施形態に係る発光装置を例示する模式的な断面図である。
図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線における矢視断面であり、実施形態に係る発光装置を例示する模式的な断面図である。
図１～図３に示すように、本実施形態に係る発光装置１は、基板１０と、発光素子２０と、波長変換部材３０と、光学部材４０と、透光層６０と、光反射性部材７０と、を備える。
【0010】
発光素子２０は、基板１０上に配置されている。波長変換部材３０は、発光素子２０上に配置されている。波長変換部材３０は、第１面３１ａを有しており、発光素子２０は、第１面３１ａの反対側の波長変換部材３０の面に対向して配置されている。発光素子２０は、光出射面２１Ｓを有する。光出射面２１Ｓは、波長変換部材３０の第１面３１ａの反対側の面に対向する位置に配置されている。光出射面２１Ｓは、発光素子２０が主として光を出射する面である。第１面３１ａと光出射面２１Ｓとは平行である。
【0011】
以下の説明では、３次元のＸＹＺ座標を用いることがある。ＸＹ平面は、第１面３１ａおよび光出射面２１Ｓに平行な平面であるものとする。Ｘ軸の方向およびＹ軸の方向は、任意にとることができる。光学部材４０は、ＸＹ平面視で、正方形の外周を有する。その場合に、Ｘ軸は、光学部材４０の外周の４つの辺にうちの１つの辺である第１辺部Ｓ１に平行であり、Ｙ軸は、光学部材４０の外周の４つの辺のうちの第１辺部Ｓ１に直交し第１辺部Ｓ１の隣の第２辺部Ｓ２に平行であるものとする。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に直交し、第１面３１ａの反対側に位置する波長変換部材３０の面から第１面３１ａに向かう方向を正方向とする。なお、本明細書において、「平行」とは２つの直線、辺、面などが０度から±５％程度の範囲を含む。
【0012】
Ｚ軸の正方向を「上」や「上部」、「上方」のようにいい、Ｚ軸の負方向を「下」や「下部」、「下方」のように言うことがある。発光装置１を上方から見る場合を「上面視」ということがある。また、上方から見る場合と下方から見る場合とを区別しないときには、「ＸＹ平面視」あるいは単に「平面視」ということがある。Ｚ軸に沿う方向は、必ずしも重力がかかる方向であるとは限らない。これらは説明の理解を容易にするためのものであって、実際の「上」、「上部」、「上方」、「下」、「下部」および「下方」に限定されるものではない。Ｚ軸方向の長さを厚さということがある。
【0013】
図２に示すように、光学部材４０は、波長変換部材３０の第１面３１ａから上方に離隔して配置されている。光学部材４０は、上面４０Ｔを有する。光学部材４０は、上面４０Ｔの反対側に位置する面が第１面３１ａに対向するように配置されている。図２に示す例では、光学部材４０は、上面視で、波長変換部材３０と同じ形状を有している。光学部材４０および波長変換部材３０は、重なって配置されている。なお、上面視において、光学部材４０の形状は、波長変換部材３０の形状と異なっていてもよい。
【0014】
透光層６０は、波長変換部材３０と光学部材４０との間に配置されている。透光層６０は、光学部材４０の屈折率よりも低い屈折率を有する。
【0015】
光反射性部材７０は、ＸＹ平面視で、発光素子２０、波長変換部材３０、透光層６０および光学部材４０を囲んでいる。
【0016】
光学部材４０の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、光学部材４０の上面４０Ｔは、第１領域５１と第２領域５２とを含む。光学部材４０の上面４０Ｔは、第３領域５３と第４領域５４と第５領域５５とをさらに含む。
図１に示すように、光学部材４０の上面４０Ｔは、第１領域５１と第２領域５２とを含む。光学部材４０の上面４０Ｔは、第３領域５３と第４領域５４と第５領域５５とをさらに含む。
【0017】
第１領域５１は、図１に示す例では、上面４０Ｔの中央部および周辺部を含むほとんどの領域を占めている。第１領域５１は、後述する図４Ａに示す構造体１００を含んでいる。構造体１００は、傾斜面（第１出射面）１０１を有している。傾斜面１０１は、図４Ｂに示すように、第１面３１ａに平行な仮想的な平面３１ｂに対して第１角度φ１を有する。第１角度φ１は、好ましくは、４０°～５０°である。光学部材４０を透過する光の一部は、第１領域５１の傾斜面１０１から出射される。
【0018】
図１に示すように、第２領域５２は、第１領域５１に隣り合っている。第３領域５３、第４領域５４および第５領域５５も、第１領域５１にそれぞれ隣り合っている。第１領域５１は、第２領域５２と第３領域５３との間に位置する。第１領域５１は、第２領域５２と第４領域５４との間に位置する。第１領域５１は、第３領域５３と第５領域５５との間に位置する。第１領域５１は、第４領域５４と第５領域５５との間に位置する。つまり、第２領域５２～第５領域５５は、相互に隣り合っていない。
【0019】
第２領域５２は、構造体を含んでもよいし、含んでいなくてもよい。第２領域５２が構造体を含む場合、構造体は、光の出射面（第２出射面）を含む。この出射面は、第１面３１ａに対して第２角度φ２を有する。図３では、第１面３１ａに平行な仮想的な平面３１ｂが示されており、出射面が平面３１ｂに対して第２角度φ２を有していることが示されている。第２角度φ２は、第１角度φ１よりも小さく、好ましくは、第１面３１ａに対して４０°よりも小さい。第２領域５２が、構造体を含まない場合、第１面３１ａに平行な平坦面（すなわち、第２角度が第１面３１ａに対して、好ましくは０°の面であり、±５°程度の傾きがあってもよい）が光の出射面（第２出射面）となる。光学部材４０を透過する光の一部は、第２領域５２を出射面（第２出射面）として、外部空間に出射される。
【0020】
第３領域５３～第５領域５５も、第２領域５２と同様に、構造体を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。第３領域５３～第５領域５５の構造体は、光の出射面をそれぞれ有し、これらの出射面は、第１面３１ａに対して、第３角度～第５角度をそれぞれ有する。第３角度～第５角度は、第１角度よりも小さい。第３角度～第５角度は、第２角度φ２と同様に、好ましくは、第１面３１ａに対して４０°よりも小さい。第３領域５３～第５領域５５が、構造体を含まない場合、第１面３１ａに平行な平坦面（すなわち、第３角度～第５角度が第１面３１ａに対して、好ましくは０°の面であり、±５°程度の傾きがあってもよい）が光の出射面（第２出射面）となる。光学部材４０を透過した光の一部は、第３領域５３～第５領域５５を出射面として、外部空間に出射される。
【0021】
例えば、第２領域５２～第５領域５５のそれぞれの構造体は、１つでもよいし、複数でもよい。第１領域５１の構造体１００と同様の四角錐とすることができる。第２領域５２～第５領域５５のそれぞれの出射面は、第２領域５２～第５領域５５のそれぞれの構造体である四角錘を構成する傾斜面に対応する。これらの傾斜面の第１面３１ａに対する第２角度～第５角度が第１角度よりも小さければ、四角錐に限らず、後述するように他の形状であってもよい。
【0022】
図１に示す例では、光学部材４０の上面視での外周（第１外周）の形状は、第１頂点Ｖ１、第２頂点Ｖ２、第３頂点Ｖ３および第４頂点Ｖ４を４つの頂点とする正方形である。光学部材４０の上面視での外周の形状は、正方形に限らず、長方形でもよいし、台形や他の方形でもよい。光学部材４０の外周の形状は、四角形に限らず、四角形以外の任意の凸多角形とすることができる。
以下では、図形の外周を表す場合に、その図形の頂点の符号を時計回りに配して表すことがある。外周という場合には、上面視または平面視における外周であるところ、単に外周ということがある。
以下では、図形の外周を表す場合に、その図形の頂点の符号を時計回りに配して表すことがある。外周という場合には、上面視または平面視における外周であるところ、単に外周ということがある。
【0023】
光学部材４０の外周Ｖ１Ｖ２Ｖ４Ｖ３は、第１辺部Ｓ１、第２辺部Ｓ２、第３辺部Ｓ３および第４辺部Ｓ４からなる。第１辺部Ｓ１、第２辺部Ｓ２、第３辺部Ｓ３および第４辺部Ｓ４は、同じ長さの線分である。第１辺部Ｓ１および第４辺部Ｓ４は、平行である。第２辺部Ｓ２および第３辺部Ｓ３は、平行である。第１辺部Ｓ１および第４辺部は、第２辺部Ｓ２および第３辺部Ｓ３に直交する。
【0024】
第１頂点Ｖ１は、第１辺部Ｓ１が第２辺部Ｓ２と交差する点である。第２頂点Ｖ２は、第１辺部Ｓ１が第３辺部Ｓ３に交差する点である。第３頂点Ｖ３は、第２辺部Ｓ２が第４辺部Ｓ４に交差する点である。第４頂点Ｖ４は、第３辺部Ｓ３が第４辺部に交差する点である。
【0025】
第２領域５２は、第１頂点Ｖ１を含む領域Ｒ１に含まれる領域として定義される。第３領域５３は、第２頂点Ｖ２を含む領域Ｒ２に含まれる領域として定義される。第４領域５４は、第３頂点Ｖ３を含む領域Ｒ３に含まれる領域として定義される。第５領域５５は、第４頂点Ｖ４を含む領域Ｒ４に含まれる領域として定義される。より詳細には、以下の通りである。
【0026】
領域Ｒ１は、第１頂点Ｖ１、第１辺部Ｓ１上の第１点Ｐ１および第２辺部Ｓ２上の第２点Ｐ２をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域である。第２領域５２は、領域Ｒ１に含まれた領域である。第１点Ｐ１は、第１辺部Ｓ１を二等分する点よりも、第１頂点Ｖ１に近い位置の点である。第２点Ｐ２は、第２辺部Ｓ２を二等分する点よりも、第１頂点Ｖ１に近い点である。
【0027】
領域Ｒ２は、第２頂点Ｖ２、第１辺部Ｓ１上の第３点Ｐ３および第３辺部Ｓ３上の第４点Ｐ４をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域である。第３領域５３は、領域Ｒ２に含まれた領域である。第３点Ｐ３は、第１辺部Ｓ１を二等分する点よりも、第２頂点Ｖ２に近い位置の点である。第４点Ｐ４は、第３辺部Ｓ３を二等分する点よりも、第２頂点Ｖ１に近い点である。
【0028】
領域Ｒ３は、第３頂点Ｖ３、第２辺部Ｓ２上の第５点Ｐ５および第４辺部Ｓ４上の第６点Ｐ６をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域である。第４領域５４は、領域Ｒ３に含まれた領域である。第５点Ｐ５は、第２辺部Ｓ２を二等分する点よりも、第３頂点Ｖ３に近い位置の点である。第６点Ｐ６は、第４辺部Ｓ４を二等分する点よりも、第３頂点Ｖ３に近い点である。
【0029】
領域Ｒ４は、第４頂点Ｖ４、第３辺部Ｓ３上の第７点Ｐ７および第４辺部Ｓ４上の第８点Ｐ８をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域である。第５領域５５は、領域Ｒ４に含まれた領域である。第７点Ｐ７は、第３辺部Ｓ３を二等分する点よりも、第４頂点Ｖ４に近い位置の点である。第８点Ｐ８は、第４辺部Ｓ４を二等分する点よりも、第４頂点Ｖ４に近い点である。
【0030】
図１の例では、第２領域５２を規定する外周の形状の頂点は、第１頂点Ｖ１を含んでいる。第２領域５２の外周の形状は、第１辺部Ｓ１に平行な１辺を有し、第２辺部Ｓ２に平行な１辺を有する。第２領域５２の外周の形状は正方形である。
【0031】
図１の例では、第３領域５３～第５領域５５は、第２領域５２の外周の形状と同一の形状の外周を有する。第３領域５３は、Ｒ２に含まれる領域である。第３領域５３の外周の形状を規定する頂点の１つは、第２頂点Ｖ２である。第３領域５３の外周の形状は、第１辺部Ｓ１に平行な１辺を有し、第３辺部Ｓ３に平行な１辺を有する。
【0032】
図１の例では、第４領域５４は、Ｒ３に含まれる領域である。第４領域５４の外周の形状を規定する頂点の外周の１つは、第３頂点Ｖ３である。第４領域５４の外周の形状は、第２辺部Ｓ２に平行な１辺を有し、第４辺部Ｓ４に平行な１辺を有する。
【0033】
図１の例では、第５領域５５は、Ｒ４に含まれる領域である。第５領域５５の外周の形状を規定する頂点の１つは、第４頂点Ｖ４である。第５領域５５の外周の形状は、第３辺部Ｓ３に平行な１辺を有し、第４辺部Ｓ４に平行な１辺を有する。
【0034】
第３領域５３～第５領域５５のそれぞれの外周の形状は正方形であり、第３領域５３～第５領域５５の面積は、第２領域５２の面積と等しい。
【0035】
図２および図３に示す例では、光学部材４０は、側面に位置決め溝４１を有する。光反射性部材７０は、位置決め凸部７１を有する。位置決め溝４１および位置決め凸部７１は、Ｚ軸上の同じ位置にそれぞれ配置されている。位置決め溝４１は、位置決め凸部７１に嵌め合わされることができる。位置決め溝４１に位置決め凸部７１を嵌め合わせることによって、第１面３１ａからの光学部材４０の下面の位置を正確に設定することができる。そのため、透光層６０のＺ軸方向の長さを確実に確保することができる。
【0036】
波長変換部材３０に対する光学部材４０の位置決めは、上述の例に限らず、他の手段も用いてもよい。例えば、光学部材４０は、光学部材４０の下面に１つ以上の支柱部を有することができる。光学部材４０が平面視において矩形状であり、４隅を有する場合、４つの支柱部は、光学部材４０の下面の４隅に配置することができる。４隅に配置された各支柱部の外周は、平面視において光学部材４０の外周の一部に一致してもよいし、光学部材４０の外周から離隔してもよい。支柱部の平面視における形状は、例えば、矩形または円形である。光学部材４０が支柱部を有することで、透光層６０を介して光学部材４０を波長変換部材３０上に光学部材４０を配置することができる。４隅に配置される支柱は、平面視において、任意の位置に配置できる。４隅に配置される支柱は、例えば、平面視において、第２領域５２～第５領域と重なる位置でもよいし、第２領域５２～第５領域と一部重なる位置でもよいし、第２領域５２～第５領域と重ならない位置でもよい。
【0037】
その他、光反射性部材の形成方法を工夫することによっても、波長変換部材３０に対する光学部材４０の位置決めを実現することができる。例えば、あらかじめ光学部材４０の側面の全面にわたって光反射性部材を形成した第１中間部材を用意する。第１中間部材においては、光反射性部材の下端が光学部材４０の下面と一致するように、光反射性部材は形成される。
【0038】
また、基板１０上に発光素子２０および波長変換部材３０を配置し、発光素子２０および波長変換部材３０のそれぞれの側面の全面にわたって光反射性部材を形成した第２中間部材を用意する。第２中間部材においては、光反射性部材の形成時に光反射性部材の上端の位置を波長変換部材３０の第１面３１ａの高さよりも透光層６０の厚さ分だけ高くなるように設定する。
【0039】
その後、第１中間部材の光反射性部材の下端を、第２中間部材の光反射性部材の上端を接合することによって、波長変換部材３０と光学部材４０との間に透光層６０が設けられた発光装置を形成することができる。この方法によれば、凸部および溝の精密な位置出しをする必要がなく、簡便に発光装置を形成することが可能になる。
【0040】
図４Ａは、図１のＩＶＡ部の模式的な拡大上面図である。
図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線における模式的な断面図である。
図４Ｃは、図４Ａの一部を拡大した模式的な斜視図である。
図４Ａ～図４Ｃに示すように、光学部材４０の第１領域５１は、複数の構造体１００を含む。複数の構造体１００は、この例では、行列状にすき間なく連続的に並んでいる。構造体１００は、四角錘である。四角錘のＸＹ平面視での形状は、正方形である。図４Ｂに示された平面３１ｂは、第１面３１ａに平行な仮想的な平面である。
図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線における模式的な断面図である。
図４Ｃは、図４Ａの一部を拡大した模式的な斜視図である。
図４Ａ～図４Ｃに示すように、光学部材４０の第１領域５１は、複数の構造体１００を含む。複数の構造体１００は、この例では、行列状にすき間なく連続的に並んでいる。構造体１００は、四角錘である。四角錘のＸＹ平面視での形状は、正方形である。図４Ｂに示された平面３１ｂは、第１面３１ａに平行な仮想的な平面である。
【0041】
構造体１００は、４つの傾斜面１０１～１０４を有する。図４Ｂの例では、構造体１００は、第１面３１ａに平行な仮想的な平面３１ｂ上に配置されている。図４Ｂに示すように、傾斜面１０１は、傾斜面１０２の反対側に位置する。傾斜面１０３は、傾斜面１０４の反対側に位置する。傾斜面１０３、１０４は、傾斜面１０１，１０２に隣り合って配置されている。傾斜面（第１出射面）１０１は、第１面３１ａに平行な仮想的な平面３１ｂに対して第１角度φ１の内角の傾きを有する。したがって、第１角度φ１は、第１面３１ａに対する内角の角度である。すなわち、第１面３１ａに対する内角とは、第１出射面１０１と、第１面３１ａに平行な仮想的な平面３１ｂとがなす角度である。傾斜面１０１の反対側に位置する傾斜面１０２も傾斜面１０１と異なる向きで傾斜面１０１と同じ第１角度φ１の傾きを有している。残りの２つの傾斜面１０３，１０４も同様に、異なる向きで第１角度φ１の傾きを有している。傾斜面１０１～１０４の第１角度φ１は、構造体１００の傾斜面が平面３１ｂに交差する線分１００Ｂと構造体１００の頂点１００Ｖとを含む平面の平面３１ｂに対する角度を言うものとする。
【0042】
（構造体１００の並びの変形例）
構造体１００は、すき間なく連続的に並ぶほか、すき間をあけて不連続的に並んでもよい。
図５Ａは、実施形態の変形例に係る発光装置の模式的な拡大上面図である。
図５Ｂは、図５ＡのＶＢ－ＶＢ線における模式的な断面図である。
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、構造体１００は、規則的に並び、構造体１００同士は、離隔して並んでいる。図５Ｂに示す例では、隣り合う構造体１００は、平坦面で繋がれる。構造体１００は、１辺の長さＢＬの正方形の底面を含む。隣り合う構造体１００の最短の距離ＳＬが、２つの構造体１００の離隔された距離である。この例では、ＢＬ＝ＳＬとされている。なお、図４Ａ～図４Ｃの例では、ＳＬ＝０である。構造体１００間の離隔された距離ＳＬは、発光素子２０から狭配光化された光が放射されれば、ＢＬ＝ＳＬやＳＬ＝０に限らず、任意の値に設定することが可能である。
構造体１００は、すき間なく連続的に並ぶほか、すき間をあけて不連続的に並んでもよい。
図５Ａは、実施形態の変形例に係る発光装置の模式的な拡大上面図である。
図５Ｂは、図５ＡのＶＢ－ＶＢ線における模式的な断面図である。
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、構造体１００は、規則的に並び、構造体１００同士は、離隔して並んでいる。図５Ｂに示す例では、隣り合う構造体１００は、平坦面で繋がれる。構造体１００は、１辺の長さＢＬの正方形の底面を含む。隣り合う構造体１００の最短の距離ＳＬが、２つの構造体１００の離隔された距離である。この例では、ＢＬ＝ＳＬとされている。なお、図４Ａ～図４Ｃの例では、ＳＬ＝０である。構造体１００間の離隔された距離ＳＬは、発光素子２０から狭配光化された光が放射されれば、ＢＬ＝ＳＬやＳＬ＝０に限らず、任意の値に設定することが可能である。
【0043】
本実施形態では、構造体１００は、四角錘である。但し、これに限らず、構造体１００の形状は、狭配光化された光が発光装置１から放射できればそのほかの形状であってもよい。例えば、構造体は、三角錐や五角錐等の他の角錐でもよいし、円錐や楕円錐等であってもよい。あるいは、構造体は、錐体に限らず、角錐台や円錐台であってもよいし、半球面や半楕円体等であってもよい。
【0044】
実施形態に係る発光装置１では、光学部材４０の上面４０Ｔにおいて、外周Ｖ１Ｖ２Ｖ４Ｖ３の角の領域である角領域の位置に、第２領域５２～第５領域５５を含む。第１領域５１は、第２領域５２～第５領域５５のいずれにも属さない領域であり、角領域を除いた領域である。
【0045】
第１領域５１は、規則的に並んだ複数の構造体１００を含む。これにより、光学部材４０に入射した光を狭配光化することができる。
【0046】
光学部材４０は、透光性の材料で形成される。透光性の材料は、透光層６０の屈折率よりも高い屈折率を有し、例えば、透光性樹脂やガラスである。
【0047】
続いて、光学部材４０のほかの発光装置１の構成要素について詳細に説明する。
基板１０は、基材１１上に配線１２が形成されている。基材１１は、この例では、上面視で、正方形の板状の部材である。基材１１は、好ましくは高熱伝導性を有する絶縁性の材料で形成される。基材１１は、例えば、アルミナ等を含むセラミック基板である。基材１１は、セラミック基板に限らず、ガラスエポキシ基板やポリイミド樹脂繊維を含む高熱伝導性基板等でもよい。あるいは、サファイヤ基板や表面を絶縁処理したシリコン基板や金属製の基板であってもよい。
基板１０は、基材１１上に配線１２が形成されている。基材１１は、この例では、上面視で、正方形の板状の部材である。基材１１は、好ましくは高熱伝導性を有する絶縁性の材料で形成される。基材１１は、例えば、アルミナ等を含むセラミック基板である。基材１１は、セラミック基板に限らず、ガラスエポキシ基板やポリイミド樹脂繊維を含む高熱伝導性基板等でもよい。あるいは、サファイヤ基板や表面を絶縁処理したシリコン基板や金属製の基板であってもよい。
【0048】
発光素子２０は、半導体構造体と、半導体構造体の下面に半導体構造体と電気的に接続された正負一対の電極と、を備える。電極は、配線１２に接続されている。半導体構造体においては、例えば、ｐ型半導体層、発光層、ｎ型半導体層が少なくとも積層されることにより、発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）構造が実現されている。
【0049】
発光層の構造としては、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）のように単一の活性層を持つ構造でもよいし、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）のようにひとまとまりの活性層群を持つ構造でもよい。発光層は、可視光または紫外光を発光可能である。例えば、可視光としては、少なくとも青色から赤色までの光を挙げることができる。このような発光層を含む半導体構造体としては、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を含むことができる。
【0050】
また、発光素子２０は、半導体構造体に２以上の発光層を含むことができる。例えば、半導体積層体は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に２以上の発光層を含む構造であってもよいし、ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とが順に積層された構造が２回以上繰り返された構造であってもよい。２以上の発光層は、例えば、発光色が異なる発光層を含んでいてもよいし、発光色が同じ発光層を含んでいてもよい。なお、発光色が同じとは、使用上同じ発光色とみなせる範囲であればよく、例えば、各発光色の主波長に数ｎｍ程度のばらつきがあってもよい。発光色の組み合わせとしては適宜選択することができ、例えば２つの発光層を含む場合の組み合わせとしては、青色光と青色光、緑色光と緑色光、赤色光と赤色光、紫外光と紫外光、青色光と緑色光、青色光と赤色光、または緑色光と赤色光などが挙げられる。
【0051】
発光素子２０の上部の周囲および発光素子２０と波長変換部材３０との間には、この例では固定部材２４が配置されている。固定部材２４は配置しなくてもよい。固定部材２４は、透光性の樹脂材料、例えば、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂等を母材とする接着剤が固化したものである。固定部材２４は、母材よりも屈折率が低い樹脂材料からなる粒子等を含むことができる。固定部材２４は、発光素子２０から側方に出射した光を内面で反射させ、上方に導くことができるため、光取り出しを向上させることができる。
【0052】
波長変換部材３０は、発光素子２０上に配置されている。平面視で、波長変換部材３０は発光素子２０よりも大きい。波長変換部材３０においては、例えば、透光性の樹脂材料からなる母材中に、蛍光体が分散されている。蛍光体は、発光素子２０から出射した光の一部を吸収して、異なる波長の光を放射する。一例では、発光素子２０は青色光を出射し、蛍光体は、発光素子２０から出射した青色の光を吸収して、黄色の光を放射する。これにより、青色の光と黄色の光が混色して、発光装置１は白色の光を出射する。
【0053】
波長変換部材３０の蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｔｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ＣＣＡ系蛍光体（例えば、Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ）、ＳＡＥ系蛍光体（例えば、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ）、クロロシリケート系蛍光体（例えば、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えば、（Ｓｉ，Ａｌ）３（Ｏ，Ｎ）４：Ｅｕ）若しくはαサイアロン系蛍光体（例えば、Ｃａ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ）等の酸窒化物系蛍光体、ＳＬＡ系蛍光体（例えば、ＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕ）、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）若しくはＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、ＫＳＡＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２Ｓｉ０．９９Ａｌ０．０１Ｆ５．９９：Ｍｎ）若しくはＭＧＦ系蛍光体（例えば、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）等のフッ化物系蛍光体、ペロブスカイト構造を有する蛍光体（例えば、ＣｓＰｂ（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）３）、または、量子ドット蛍光体（例えば、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、ＡｇＩｎＳ２またはＡｇＩｎＳｅ２）等を用いることができる。波長変換部材の母材に添加する蛍光体としては、１種類の蛍光体を用いてもよく、複数種類の蛍光体を用いてもよい。
【0054】
透光層６０は、光学部材４０の屈折率よりも低い屈折率を有する層である。透光層６０は、例えば空気の層である。透光層６０の屈折率は、光学部材４０の屈折率より低ければ、空気の層に限らず、他の材質でもよい。透光層６０は、真空の屈折率に近い屈折率を有することが好ましく、他の物質を含んでもよい。
【0055】
光学部材４０に入射する光を上方に向かうように屈折させることができればよいので、透光層６０の厚さは、光学部材４０および波長変換部材３０の厚さよりも薄くてもよい。
【0056】
図３に示す例では、光反射性部材７０は、発光素子２０、固定部材２４、波長変換部材３０、透光層６０および光学部材４０のそれぞれの側面を覆うように囲んでいる。また、光反射性部材７０は、発光素子２０および波長変換部材３０のそれぞれの下面も覆っている。
【0057】
光反射性部材７０は、発光素子２０、固定部材２４、波長変換部材３０、透光層６０および光学部材４０のそれぞれの側面、ならびに、発光素子２０および波長変換部材３０のそれぞれの下面から放射される光を反射する。光反射性部材７０によって反射された光の一部は、上方へ向かい、発光装置１の狭配光化に寄与する。
【0058】
光反射性部材７０は、例えば、光拡散材を含有した樹脂材料により形成されており、全体として白色である。光拡散材には、例えば、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、またはガラス等を用いることができる。このような光反射性部材７０は、６０％以上の光の反射率を有し、好ましくは９０％以上の反射率を有する。
【0059】
上述の具体例では、１つの基板１０に１つの発光素子２０および１つの光学部材４０を適用した場合について説明したが、これに限らない。例えば、１つの基板に複数の発光素子を配置し、複数の発光素子上に複数の光学部材がそれぞれ配置されてもよい。さらに、１つの基板に複数の発光素子を配置し、複数の発光素子上に１つの光学部材を配置してもよい。いずれの場合においても、発光素子上の波長変換部材と光学部材との間には、ほぼ等しい厚さの透光層が配置される。
【0060】
（発光装置１の動作）
まず、透光層６０および構造体１００の動作について説明する。
図６は、実施形態に係る発光装置の動作を説明するための模式的な断面図である。
図６には、実施形態に係る発光装置１の一部である、波長変換部材３０、透光層６０、光学部材４０および構造体１００が示されている。図６の矢印は、発光装置１を通過する光のうち１本の光線ＬＬ１が屈折しながら各媒体中を進行する様子を示している。図６中の一点鎖線は、光軸に平行な直線であり、入射角および出射角の基準線である。光軸は、Ｚ軸に平行である。
まず、透光層６０および構造体１００の動作について説明する。
図６は、実施形態に係る発光装置の動作を説明するための模式的な断面図である。
図６には、実施形態に係る発光装置１の一部である、波長変換部材３０、透光層６０、光学部材４０および構造体１００が示されている。図６の矢印は、発光装置１を通過する光のうち１本の光線ＬＬ１が屈折しながら各媒体中を進行する様子を示している。図６中の一点鎖線は、光軸に平行な直線であり、入射角および出射角の基準線である。光軸は、Ｚ軸に平行である。
【0061】
図６に示すように、発光素子２０から放射され、波長変換部材３０に入射された光線ＬＬ１は、波長変換部材３０内を直進し、透光層６０に入射される。透光層６０に入射された光線ＬＬ１は、透光層６０内を直進し、光学部材４０に入射される。
【0062】
透光層６０の屈折率は、光学部材４０の屈折率よりも低いので、スネルの法則により、光学部材４０の入射角θ２は、透光層６０出射角θ１よりも小さい。
【0063】
入射角θ２で光学部材４０に入射された光線ＬＬ１は、そのまま直進して、構造体１００の傾斜面１０１から出射される。傾斜面１０１は、出射する光線が上方へ向かうように、第１角度φ１が設定されているので、発光装置１の狭配光化が実現される。
【0064】
透光層６０から出射した光が光学部材４０で狭配光化される原理を比較例の発光装置の動作を用いて、具体的に説明する。
図７Ａは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するための模式図である。
図７Ｂは、比較例に係る発光装置の動作を説明するための模式図である。
図７Ａは、透光層６０の屈折率をｎ＝１とし、光学部材４０の屈折率をｎ＝１．５１とした場合のランバーシアン配光特性を有する光がどの程度狭配光化されるかを模式的に表している。
図７Ｂは、透光層６０に代えて、光学部材４０と同じ屈折率ｎ＝１．５１を有する透光性の部材とした場合のランバーシアン配光特性を有する光の配光を模式的に表している。 図７Ａおよび図７Ｂにおいて、ＬＡは光軸を表しており、Ｚ軸に平行な光軸であることが示されている。
図７Ａは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するための模式図である。
図７Ｂは、比較例に係る発光装置の動作を説明するための模式図である。
図７Ａは、透光層６０の屈折率をｎ＝１とし、光学部材４０の屈折率をｎ＝１．５１とした場合のランバーシアン配光特性を有する光がどの程度狭配光化されるかを模式的に表している。
図７Ｂは、透光層６０に代えて、光学部材４０と同じ屈折率ｎ＝１．５１を有する透光性の部材とした場合のランバーシアン配光特性を有する光の配光を模式的に表している。 図７Ａおよび図７Ｂにおいて、ＬＡは光軸を表しており、Ｚ軸に平行な光軸であることが示されている。
【0065】
図７Ａに示すように、屈折率ｎ＝１の透光層６０を通過したランバーシアン配光特性の光は、屈折率ｎ＝１．５１の光学部材４０に入射されることによって、光学部材４０での配光角は、４１．５°まで狭配光化される。
【0066】
図７Ｂに示すように、同じ屈折率の部材を通過する光は、ランバーシアン配光のままである。
【0067】
次に、光学部材４０に狭配光化された光が入射されることによって、構造体１００を出射した光がより上方へ向かうようになり、狭配光化されることを説明する。
図７Ｃは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するための模式図である。
図７Ｃには、構造体１００の部分が拡大して示されており、２種類の角度を持つ光線ＬＬ３，ＬＬ４が２本の矢印で示されている。図７Ｃの例では、第１角度φ１＝４５°としている。ＬＡは光軸であり、Ｚ軸に平行である。ＬＡ１は、傾斜面１０１に直交する直線であり、光軸ＬＡに対して第１角度φ１を有する補助線を表すとともに、傾斜面１０１に関して、構造体１００から出射される光の出射角および外部空間へ入射する光の入射角の基準線である。傾斜面１０１は第１角度であり、第１角度は４５°であるものとする。
図７Ｃは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するための模式図である。
図７Ｃには、構造体１００の部分が拡大して示されており、２種類の角度を持つ光線ＬＬ３，ＬＬ４が２本の矢印で示されている。図７Ｃの例では、第１角度φ１＝４５°としている。ＬＡは光軸であり、Ｚ軸に平行である。ＬＡ１は、傾斜面１０１に直交する直線であり、光軸ＬＡに対して第１角度φ１を有する補助線を表すとともに、傾斜面１０１に関して、構造体１００から出射される光の出射角および外部空間へ入射する光の入射角の基準線である。傾斜面１０１は第１角度であり、第１角度は４５°であるものとする。
【0068】
図７Ｃに示すように、構造体１００の屈折率は、空気である外部空間の屈折率よりも大きいので、外部空間への入射角は、構造体１００内を進行する光線の構造体１００からの出射角よりも大きくなる。光線ＬＬ３は、光軸ＬＡに対して０°～４５°の角度で構造体１００内を進行する光線である。そのため、傾斜面１０１から出射するときには、光軸に対する角度が小さくなる。つまり、光線ＬＬ３は、より上方へ向かうように屈折する。
【0069】
光線ＬＬ４は、光軸ＬＡに対して４５°～９０°の角度で構造体１００内を進行しているので、傾斜面１０１から出射するときには、光軸ＬＡに対する角度が大きくなる。つまり、光線ＬＬ４の構造体１００から光は、上方へ向かう光の成分がより小さくなる。
【0070】
図７Ａに関連して説明したように、本実施形態に係る発光装置１では、光学部材４０内を進行する光は、ランバーシアン配光からより狭配光となるように配光される。このとき、光学部材４０の屈折率と透光層６０の屈折率との比が図７Ａの場合であれば、光学部材４０中の光は、４１．５°に狭配光化されている。そのため、光学部材４０内を進行する光は、図７Ｃに示した光線ＬＬ４のような角度の光線は、光学部材４０中にはほとんど存在しないので、光学部材４０中を進行する光のほとんどは、さらに狭配光化されて構造体１００から外部空間に出射される。
【0071】
より一般化すれば、傾斜面１０１の角度は、第１角度φ１であり、傾斜面１０１から出射する光が、Ｚ軸の正方向の成分をより多く含むようにするには、透光層６０から出射した光が光学部材４０へ入射するときに、第１角度φ１以下に狭配光されることが望ましい。
【0072】
次に、第２領域５２～第５領域５５のそれぞれの領域が構造体１００と同じ構造体１００ａを含む場合、構造体１００ａを経由して光を出射すると、狭配光化が妨げられることについて説明し、狭配光化を妨げないように、第２領域５２～第５領域５５を平坦面とすることについて説明する。
図８Ａは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、比較例の発光装置の一部を示す模式的な拡大上面図である。
図８Ｂは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、比較例の発光装置の一部を示す模式的な断面図であり、図８ＡのＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線における矢視断面図である。
図９Ａは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、発光装置の一部を例示する模式的な拡大上面図である。
図９Ｂは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、発光装置の一部を例示する模式的な断面図であり、図９ＡのＩＸＢ－ＩＸＢ線における矢視断面図である。
説明の便宜上、比較例の発光装置の動作について説明した後、実施形態に係る発光装置の動作について説明する。
図８Ａおよび図８Ｂには、光学部材４０の一部が示されており、実施形態の発光装置１の第４領域５４に対応する部分が拡大して示されている。図８Ａおよび図８Ｂに示す比較例の発光装置では、第４領域５４が構造体１００ａを含む点で実施形態の発光装置１と相違する。比較例の発光装置の構成は、他の点では実施形態の発光装置の構成と同一である。
図８Ａは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、比較例の発光装置の一部を示す模式的な拡大上面図である。
図８Ｂは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、比較例の発光装置の一部を示す模式的な断面図であり、図８ＡのＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線における矢視断面図である。
図９Ａは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、発光装置の一部を例示する模式的な拡大上面図である。
図９Ｂは、実施形態に係る発光装置の動作を説明するために、発光装置の一部を例示する模式的な断面図であり、図９ＡのＩＸＢ－ＩＸＢ線における矢視断面図である。
説明の便宜上、比較例の発光装置の動作について説明した後、実施形態に係る発光装置の動作について説明する。
図８Ａおよび図８Ｂには、光学部材４０の一部が示されており、実施形態の発光装置１の第４領域５４に対応する部分が拡大して示されている。図８Ａおよび図８Ｂに示す比較例の発光装置では、第４領域５４が構造体１００ａを含む点で実施形態の発光装置１と相違する。比較例の発光装置の構成は、他の点では実施形態の発光装置の構成と同一である。
【0073】
図８Ａおよび図８Ｂでは、領域ｒｂにおける光の輝度が領域ｒａにおける光の輝度よりも低下することを説明する。
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、構造体１００ａは、４つの傾斜面１０１ａ～１０４ａを有する。傾斜面１０１ａ～１０４ａの並びおよび形状は、図４Ａおよび図４Ｂに関連して説明した傾斜面１０１～１０４とそれぞれ同じである。構造体１００ａは、構造体１００ａの底面の４つの内角のうちの１つが、第３頂点Ｖ３の位置に一致する。より具体的には、傾斜面１０１ａ，１０４ａによって構成される内角の頂点の位置が、第３頂点Ｖ３の位置である。構造体１００ａの底面において、傾斜面１０１ａに属する底辺は、第２辺部Ｓ２上にあり、傾斜面１０４ａに属する底辺は、第４辺部Ｓ４上にあるものとする。
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、構造体１００ａは、４つの傾斜面１０１ａ～１０４ａを有する。傾斜面１０１ａ～１０４ａの並びおよび形状は、図４Ａおよび図４Ｂに関連して説明した傾斜面１０１～１０４とそれぞれ同じである。構造体１００ａは、構造体１００ａの底面の４つの内角のうちの１つが、第３頂点Ｖ３の位置に一致する。より具体的には、傾斜面１０１ａ，１０４ａによって構成される内角の頂点の位置が、第３頂点Ｖ３の位置である。構造体１００ａの底面において、傾斜面１０１ａに属する底辺は、第２辺部Ｓ２上にあり、傾斜面１０４ａに属する底辺は、第４辺部Ｓ４上にあるものとする。
【0074】
領域ｒａ，ｒｂは、傾斜面１０１ａ～１０４ａを二分する傾斜面の領域である。領域ｒａは、傾斜面１０１ａ，１０４ａからなり、領域ｒｂは、傾斜面１０２ａ，１０３ａからなる。つまり、領域ｒａは、領域ｒｂよりも第３頂点Ｖ３により近い領域である。なお、図８Ａでは、領域ｒａ，ｒｂを表す破線と、傾斜面１０１ａ～１０４ａを表す実線とを図示上区別するために、位置をずらして示している。
【0075】
構造体１００ａから出射される光は、構造体１００ａを含む領域よりも中央側に配置された発光素子２０から放射される。図８Ｂに示すように、発光素子２０から放射された光は、Ｘ軸の正方向の側から、負方向の側に向かう。
【0076】
ここで、このような光を構成する光線のうち、図８Ｂに図示された光線ＬＬ５は、構造体１００ａに入射する。このとき、構造体１００ａへの入射角は、Ｚ軸に平行な光軸に対して第１角度φ１以下となる。そのため、図７Ｃに関連して説明したように、構造体１００ａは、傾斜面１０１から出射される光がＺ軸の正方向の成分をより多く含むようになり、出射光は上方へ向かう配光特性を有することとなる。
【0077】
図８Ｂに図示された光線ＬＬ６は、光線ＬＬ５よりもＺ軸の正方向の成分が小さい光線である。そのため、光線ＬＬ６は、構造体１００ａに入射する前に、光反射性部材７０によって、Ｘ軸の正方向の側に反射される。光線ＬＬ６の光反射性部材７０による反射光は、構造体１００ａに入射される。このとき、構造体１００ａへの入射角は、Ｚ軸に平行な光軸に対して第１角度φ１よりも大きくなる。そのため、図７Ｃに関連して説明したように、傾斜面１０２ａから出射される光のＺ軸の正方向の成分が小さくなる。
【0078】
したがって、傾斜面１０２ａから出射される光の輝度は、傾斜面１０１ａから出射される光の輝度よりも低くなる。
【0079】
上述では、Ｘ軸方向の動作について説明したが、光は、ＸＹ平面上で広がりながら進行し、Ｙ軸方向についてもＸ軸方向と同様の動作となる。つまり、発光装置１の上面視では、傾斜面１０３ａから出射される光の輝度は、傾斜面１０４ａから出射される光の輝度よりも小さくなる。結果として、構造体１００ａの４つの傾斜面のうち、第３頂点Ｖ３に近い側の傾斜面１０１ａ，１０４ａが出射する光の輝度は高くなり、第３頂点Ｖ３から遠い傾斜面１０２ａ，１０３ａが出射する光の輝度は弱くなり、角領域に含まれる構造体１００ａでは、全体として、輝度が低下する。
【0080】
上述では、上面４０Ｔの１つの角領域である第４領域５４について説明した。但し、他の角領域である第２領域５２、第３領域５３および第５領域５５についても同様である。このように、上面４０Ｔの角領域が傾斜面を有する構造体１００ａを含むと、各角領域の頂点（Ｖ１～Ｖ４）から離れて位置する傾斜面から出射される光の輝度は、頂点（Ｖ１～Ｖ４）の近くに位置する傾斜面から出射される光の輝度よりも低くなり、その構造体１００ａの輝度が低下する。構造体ごとに出射される光の輝度は、光反射性部材７０による反射光の影響を受けにくい上面４０Ｔの中央部に含まれる構造体１００よりも、光反射性部材７０による反射光の影響を受けやすい角領域に含まれる構造体１００ａにおいて低下することとなる。
【0081】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、実施形態の発光装置１では、第３頂点Ｖ３を含む角領域は、構造体１００ａを含んでいない。図９Ａおよび図９Ｂでは、図８Ａおよび図８Ｂとの対比を容易にするために、図８Ａおよび図８Ｂに示す構造体１００ａと対応する箇所に二点鎖線で示している。
【0082】
図９Ｂに示すように、発光素子２０から放射された光は、図８Ｂに関連して説明した場合と同様に、光学部材４０から出射する光線ＬＬ５と、光反射性部材７０で反射される光線ＬＬ６を含んでいる。光線ＬＬ５，ＬＬ６が進行する角度は、図８Ｂの場合と同じである。
【0083】
図９Ｂに図示された光線ＬＬ５は、光学部材４０から出射される。図９Ｂに図示された光線ＬＬ６は、光反射性部材７０で反射された後、光学部材４０から出射される。光学部材４０からの光線ＬＬ５，ＬＬ６は、図８Ａおよび図８Ｂに関連して説明した構造体１００ａから出射される光線よりも高い輝度を有する。上面視では、光線ＬＬ５を含む光学部材４０の外側に向かう光の輝度と、光線ＬＬ６を含む光学部材４０の内側に向かう光の輝度とは、ほぼ同じ程度となる。なお、図９Ｂに図示された光線ＬＬ５，ＬＬ６は、光学部材４０よりも小さい屈折率を有する外部空間に出射されるので、光学部材４０から外部空間への入射角は、光学部材４０からの出射角よりも大きくなる。そのため、光学部材４０から出射された光線ＬＬ５，ＬＬ６は、いずれもＺ軸の正方向の成分が若干小さくなる。
【0084】
他の角領域である第２領域５２、第３領域５３および第５領域５５についても同様である。したがって、角領域が構造体１００ａを含んでいない場合には、中央部と角領域の輝度の差が低減され、より狭配光化され輝度が向上した発光装置１が実現される。
【0085】
第２領域５２～第５領域５５の形状や大きさについては、光学部材４０の形状に対して適切に設定される。一例として以下の場合について説明する。
図１０は、実施形態に係る発光装置の輝度に関するパラメータの定義を説明するための模式的な上面図である。
図１０に示すように、長さＸ１，Ｘ２，Ｘ３が規定される。Ｘ１は、発光素子２０の１辺の長さである。Ｘ２は、第２領域５２と第３領域５３との間の第１領域５１の最短の長さである。Ｘ３は、第２領域５２および第３領域５３の１辺の長さである。なお、第４領域５４および第５領域５５の１辺の長さもＸ３である。
図１０は、実施形態に係る発光装置の輝度に関するパラメータの定義を説明するための模式的な上面図である。
図１０に示すように、長さＸ１，Ｘ２，Ｘ３が規定される。Ｘ１は、発光素子２０の１辺の長さである。Ｘ２は、第２領域５２と第３領域５３との間の第１領域５１の最短の長さである。Ｘ３は、第２領域５２および第３領域５３の１辺の長さである。なお、第４領域５４および第５領域５５の１辺の長さもＸ３である。
【0086】
Ｘ１は、発光素子２０の大きさが所与であり、この例では固定値としている。Ｘ２は、第２領域５２および第３領域５３の１辺の長さＸ３を変えることによって、変化させることのできる値である。ここでは、第２領域５２～第５領域５５は同一の大きさの正方形であるものとする。第２領域５２～第５領域５５を構成する正方形の１辺の長さＸ３に対する上面４０Ｔの輝度を算出する。輝度の算出には、例えば、光学シミュレータ等を用いることができる。
【0087】
図１１は、図１０のパラメータの定義による相対輝度を表すグラフ図である。
図１１に示すように、このグラフ図の縦軸は、平均輝度比を表している。平均輝度比とは、平均輝度の基準値に対する比率である。平均輝度は、上面４０Ｔ上の輝度を単純平均した輝度である。平均輝度の基準値は、この例では、上面４０Ｔの全面に規則的かつ連続的な構造体１００を含む（すなわち、第２領域５２～第５領域５５が構造体１００と同じ構造体を含む）場合の平均輝度である。平均輝度比が高いほど、狭配光化され、上面４０Ｔのより広い範囲で高い輝度が得られていることを表す。
図１１に示すように、このグラフ図の縦軸は、平均輝度比を表している。平均輝度比とは、平均輝度の基準値に対する比率である。平均輝度は、上面４０Ｔ上の輝度を単純平均した輝度である。平均輝度の基準値は、この例では、上面４０Ｔの全面に規則的かつ連続的な構造体１００を含む（すなわち、第２領域５２～第５領域５５が構造体１００と同じ構造体を含む）場合の平均輝度である。平均輝度比が高いほど、狭配光化され、上面４０Ｔのより広い範囲で高い輝度が得られていることを表す。
【0088】
このグラフ図の横軸は、第２領域５２の１辺の長さを表しており、図１０に示した第２領域５２～第５領域５５の１辺の長さＸ３である。
【0089】
このグラフ図では、Ｘ３がＸ３＿１よりも大きく、Ｘ３がＸ３＿２よりも小さいときに平均輝度比が基準値を上回っている。光学部材４０の１辺の長さＸ０は、所与であり、第２領域５２と第３領域５３との間の第１領域５１の最短の長さＸ２は、Ｘ３＿１，Ｘ３＿２で与えられる。Ｘ３＿１，Ｘ３＿２で与えられるＸ２の値は、Ｘ１×０．９～１．１である。つまり、第２領域５２と第３領域５３との間の第１領域５１の最短の長さＸ２が、発光素子２０の１辺の長さＸ１の９０％～１１０％の範囲以内となるように、第２領域５２～第５領域５５の１辺の長さＸ３とすることによって、より狭配光化され、高い輝度で発光する発光装置１を実現することができる。
【0090】
（変形例）
図１２Ａ～図１４Ｂは、実施形態の変形例に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
第２領域５２～第５領域５５は、第１辺部Ｓ１～第４辺部Ｓ４に平行な辺をそれぞれ有し、第１頂点Ｖ１～第４頂点を第２領域５２～第５領域５５の頂点にそれぞれ含む正方形であると説明した。但し、第２領域～第５領域の形状は、これに限らない。以下の変形例の発光装置では、異なる形状の第２領域～第５領域を有している。
図１２Ａ～図１４Ｂでは、第２領域の形状が示されているが、第３領域～第５領域も同様の形状とされる。
図１２Ａ～図１４Ｂは、実施形態の変形例に係る発光装置を例示する模式的な上面図である。
第２領域５２～第５領域５５は、第１辺部Ｓ１～第４辺部Ｓ４に平行な辺をそれぞれ有し、第１頂点Ｖ１～第４頂点を第２領域５２～第５領域５５の頂点にそれぞれ含む正方形であると説明した。但し、第２領域～第５領域の形状は、これに限らない。以下の変形例の発光装置では、異なる形状の第２領域～第５領域を有している。
図１２Ａ～図１４Ｂでは、第２領域の形状が示されているが、第３領域～第５領域も同様の形状とされる。
【0091】
図１２Ａに示すように、変形例に係る発光装置１ａでは、上面４０Ｔは第２領域５２ａを含んでいる。第２領域５２ａは、第１頂点Ｖ１を頂点の１つとする正方形である。第２領域５２ａの１辺の長さは、上面視での、光学部材４０の１辺の長さから発光素子２０の１辺の長さを差し引いた長さの１／２よりも長い。したがって、第２領域５２ａは、上面視で、発光素子２０の外側の領域と発光素子２０の内側の領域との両方を含んでいる。図１０および図１１に関連して説明したように、第２領域５２ａの１辺の長さは、そのときの第２領域５２ａの１辺の長さのときの、第２領域と第３領域との間の第１領域５１の最短の長さが発光素子２０の１辺の長さの９０％以上となることが好ましい。
【0092】
図１２Ｂに示すように、他の変形例に係る発光装置１ｂでは、上面４０Ｔは第２領域５２ｂを含んでいる。第２領域５２ｂは、正方形である。第２領域５２ｂは、第１頂点Ｖ１を含んでいない。したがって、第１頂点Ｖ１と第２領域５２ｂとの間には、第１領域５１が位置する。第１辺部Ｓ１と第２領域５２ｂとの間にも、第１領域５１が位置する。第２辺部Ｓ２と第２領域５２ｂとの間にも、第１領域５１が位置する。
【0093】
第２領域～第５領域の形状は、正方形に限らない。
図１３Ａに示すように、他の変形例に係る発光装置１ｃでは、上面４０Ｔは第２領域５２ｃを含んでいる。第２領域５２ｃは、第１頂点Ｖ１を頂点の１つに含む長方形である。この例では、第２領域５２ｃは、第１辺部Ｓ１上の長辺を有する長方形である。第２領域を長方形とする場合には、長方形の長辺は、第１辺部Ｓ１上とする場合に限らず、第２辺部Ｓ２上としてもよい。
図１３Ａに示すように、他の変形例に係る発光装置１ｃでは、上面４０Ｔは第２領域５２ｃを含んでいる。第２領域５２ｃは、第１頂点Ｖ１を頂点の１つに含む長方形である。この例では、第２領域５２ｃは、第１辺部Ｓ１上の長辺を有する長方形である。第２領域を長方形とする場合には、長方形の長辺は、第１辺部Ｓ１上とする場合に限らず、第２辺部Ｓ２上としてもよい。
【0094】
図１３Ｂに示すように、他の変形例に係る発光装置１ｄでは、上面４０Ｔは第２領域５２ｄを含んでいる。第２領域５２ｄは、第１頂点Ｖ１を頂点の１つに含む２つの長方形を合成した形状である。第２領域５２ｄは、第１辺部Ｓ１上の長辺を有する長方形と、第２辺部Ｓ２上の長辺を有する長方形の合成された形状である。
【0095】
第２領域～第５領域の形状は、正方形や長方形に限らない。
図１４Ａに示すように、他の変形例に係る発光装置１ｅでは、上面４０Ｔは第２領域５２ｅを含んでいる。第２領域５２ｅは、第１頂点Ｖ１を頂点の１つに含む直角二等辺三角形である。第２領域５２ｅは、第１辺部Ｓ１上の辺と第２辺部Ｓ２上の辺とを有する直角二等辺三角形である。
図１４Ａに示すように、他の変形例に係る発光装置１ｅでは、上面４０Ｔは第２領域５２ｅを含んでいる。第２領域５２ｅは、第１頂点Ｖ１を頂点の１つに含む直角二等辺三角形である。第２領域５２ｅは、第１辺部Ｓ１上の辺と第２辺部Ｓ２上の辺とを有する直角二等辺三角形である。
【0096】
第２領域～第５領域の形状は、三角形や方形等の多角形に限らない。
図１４Ｂに示すように、他の変形例に係る発光装置１ｆでは、上面４０Ｔは第２領域５２ｆを含んでいる。第２領域５２ｆは、第１頂点Ｖ１を頂点の１つに含む形状である。第２領域５２ｆは、第１辺部Ｓ１上に第１頂点Ｖ１を含む直線状の辺を有し、第２辺部Ｓ２上に第１頂点を含む直線状の辺を有している。第２領域５２ｆの２つの辺は、第１頂点Ｖ１の反対側の端部で円弧で結ばれている。第２領域５２ｆの円弧は、第１領域５１側に中心を有する円の円弧である。第２領域は、上述の形状に限らず、第２領域側に中心を有する円の円弧であってもよい。
図１４Ｂに示すように、他の変形例に係る発光装置１ｆでは、上面４０Ｔは第２領域５２ｆを含んでいる。第２領域５２ｆは、第１頂点Ｖ１を頂点の１つに含む形状である。第２領域５２ｆは、第１辺部Ｓ１上に第１頂点Ｖ１を含む直線状の辺を有し、第２辺部Ｓ２上に第１頂点を含む直線状の辺を有している。第２領域５２ｆの２つの辺は、第１頂点Ｖ１の反対側の端部で円弧で結ばれている。第２領域５２ｆの円弧は、第１領域５１側に中心を有する円の円弧である。第２領域は、上述の形状に限らず、第２領域側に中心を有する円の円弧であってもよい。
【0097】
第２領域～第５領域の形状は、同一の形状である必要はなく、上面視での平均輝度が向上するように、それぞれの領域の形状が決定される。光学部材４０の上面視での外周の形状が正方形以外の他の凸多角形の形状であっても、凸多角形の形状等に応じて、それぞれの角領域についての適切な形状が選定される。
【0098】
実施形態に係る発光装置１の効果について説明する。
実施形態に係る発光装置１は、光学部材４０と光学部材４０よりも低い屈折率を有する透光層６０とを備えている。そのため、透光層６０から出射される光の配光は、光学部材４０で狭配光化される。また、正方形の外周を有する光学部材４０は、少なくとも正方形の角領域を除く領域である第１領域５１に構造体１００を含む。構造体１００は、第１角度φ１を有する傾斜面１０１を有するので、光学部材４０中で狭配光化された光は、さらに狭配光化されて傾斜面１０１から出射される。
実施形態に係る発光装置１は、光学部材４０と光学部材４０よりも低い屈折率を有する透光層６０とを備えている。そのため、透光層６０から出射される光の配光は、光学部材４０で狭配光化される。また、正方形の外周を有する光学部材４０は、少なくとも正方形の角領域を除く領域である第１領域５１に構造体１００を含む。構造体１００は、第１角度φ１を有する傾斜面１０１を有するので、光学部材４０中で狭配光化された光は、さらに狭配光化されて傾斜面１０１から出射される。
【0099】
実施形態に係る発光装置１では、光学部材４０において、正方形の外周の角に対応する第２領域５２～第５領域５５は、第１角度φ１よりも小さい第２角度φ２を有する傾斜面を含む。そのため、第２領域５２～第５領域５５のそれぞれの傾斜面から出射される光の輝度は、図８Ａおよび図８Ｂに関連して説明した第２領域５２～第５領域５５が構造体１００ａを含む場合の光の輝度よりも低下することがない。そのため、光学部材４０の外周の角領域での輝度の低下が抑制され、発光装置１が出射する光の平均輝度が向上する。
【0100】
上述では、第２領域５２～第５領域５５は、平面視において矩形状の光学部材の角領域に互いに離散して配置されるものとしたが、第２領域５２～第５領域５５のそれぞれが角領域を含んでいればよく、第２領域５２～第５領域５５のうち隣り合う領域同士が結合され、複数の領域が一体の領域とされても上述と同様の効果を得ることができる。例えば、第２領域５２および第３領域５３がＸ軸方向に延伸し、相互に結合され、第４領域５４および第５領域５５がＸ軸方向に延伸し、相互に結合される。また、第２領域５２および第４領域５４がＹ軸方向に延伸し、相互に結合され、第３領域５３および第５領域５５がＹ軸方向に延伸し、相互に結合される。つまり、第２領域５２～第５領域５５が互いに結合され、これらの領域が結合された領域は、平面視において、光学部材４０の外周のすべてにわたって配置されてもよい。この場合において、結合された領域の平面視における形状は、四角環状とすることができる。
【0101】
なお、波長変換部材３０および透光層６０のうち、いずれか一方または両方を配置しなくてもよく、これらを配置しない場合であっても、第１領域５１～第５領域５５において、第１角度φ１および第２角度φ２の関係を満たすことによって、角領域における輝度の低下を抑制することができるのは言うまでもない。
【0102】
以上説明した実施形態によれば、光を出射する光学部材の角の領域での出射光の輝度の低下を抑えた発光装置を実現することができる。
【0103】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【0104】
実施形態は、以下の態様を含む。
【0105】
（付記１）
基板と、
前記基板上に配置された発光素子と、
前記発光素子上に配置され、前記発光素子と対向する面の反対側に位置する第１面を有する波長変換部材と、
上面を有し、前記第１面から上方に離隔して配置された光学部材と、
前記波長変換部材と前記光学部材との間に配置され、前記光学部材の屈折率よりも低い屈折率を有する透光層と、
前記発光素子、前記波長変換部材、前記透光層および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記第１面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、前記第１面に対する内角が第２角度の第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２角度は、前記第１角度よりも小さい発光装置。
基板と、
前記基板上に配置された発光素子と、
前記発光素子上に配置され、前記発光素子と対向する面の反対側に位置する第１面を有する波長変換部材と、
上面を有し、前記第１面から上方に離隔して配置された光学部材と、
前記波長変換部材と前記光学部材との間に配置され、前記光学部材の屈折率よりも低い屈折率を有する透光層と、
前記発光素子、前記波長変換部材、前記透光層および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記第１面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、前記第１面に対する内角が第２角度の第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２角度は、前記第１角度よりも小さい発光装置。
【0106】
（付記２）
前記第２出射面は、前記第２角度が０°に設定された平坦面である付記１記載の発光装置。
前記第２出射面は、前記第２角度が０°に設定された平坦面である付記１記載の発光装置。
【0107】
（付記３）
前記第２領域は、前記発光素子の外周よりも外側に位置する付記１または２に記載の発光装置。
前記第２領域は、前記発光素子の外周よりも外側に位置する付記１または２に記載の発光装置。
【0108】
（付記４）
前記第２領域は、前記発光素子の外周の内側の領域を含む付記１または２に記載の発光装置。
前記第２領域は、前記発光素子の外周の内側の領域を含む付記１または２に記載の発光装置。
【0109】
（付記５）
前記光学部材は、前記上面に、前記第１領域に隣り合う第３領域を含み、
上面視で、
前記凸多角形は、第３辺部および前記第１辺部が前記第３辺部に交差する第２頂点をさらに有し、
前記第３領域は、
前記第２頂点と、
前記第１辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第２辺部上の第３点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第３辺部上の第４点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた付記１～４のいずれか１つに記載の発光装置。
前記光学部材は、前記上面に、前記第１領域に隣り合う第３領域を含み、
上面視で、
前記凸多角形は、第３辺部および前記第１辺部が前記第３辺部に交差する第２頂点をさらに有し、
前記第３領域は、
前記第２頂点と、
前記第１辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第２辺部上の第３点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第３辺部上の第４点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた付記１～４のいずれか１つに記載の発光装置。
【0110】
（付記６）
前記光学部材は、前記上面に、前記第１領域に隣り合う第４領域および第５領域を含み、
上面視で、
前記凸多角形は、第４辺部および前記第２辺部が前記第４辺部に交差する第３頂点をさらに有し、
前記第４領域は、
前記第３頂点と、
前記第２辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第２辺部上の第５点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第４辺部上の第６点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記凸多角形は、前記第３辺部が前記第４辺部に交差する第４頂点をさらに有し、
前記第５領域は、
前記第４頂点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第７点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第８点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた付記５記載の発光装置。
前記光学部材は、前記上面に、前記第１領域に隣り合う第４領域および第５領域を含み、
上面視で、
前記凸多角形は、第４辺部および前記第２辺部が前記第４辺部に交差する第３頂点をさらに有し、
前記第４領域は、
前記第３頂点と、
前記第２辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第２辺部上の第５点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第４辺部上の第６点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記凸多角形は、前記第３辺部が前記第４辺部に交差する第４頂点をさらに有し、
前記第５領域は、
前記第４頂点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第７点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第８点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた付記５記載の発光装置。
【0111】
（付記７）
平面視で、
前記第２領域の外周は、前記第１頂点を頂点に含む方形または三角形である付記１～６のいずれか１つに記載の発光装置。
平面視で、
前記第２領域の外周は、前記第１頂点を頂点に含む方形または三角形である付記１～６のいずれか１つに記載の発光装置。
【0112】
（付記８）
前記発光素子の外周は、前記第１辺部に平行な辺を有し、
前記第２領域および前記第３領域は、いずれも、前記第１辺部に平行な辺および前記第１辺部に直交する辺を有する正方形または長方形であり、
前記第２領域と前記第３領域との間で前記第１辺部に平行な前記第１領域の長さは、前記発光素子の前記辺の長さの９０％～１１０％の範囲以内である付記５または６に記載の発光装置。
前記発光素子の外周は、前記第１辺部に平行な辺を有し、
前記第２領域および前記第３領域は、いずれも、前記第１辺部に平行な辺および前記第１辺部に直交する辺を有する正方形または長方形であり、
前記第２領域と前記第３領域との間で前記第１辺部に平行な前記第１領域の長さは、前記発光素子の前記辺の長さの９０％～１１０％の範囲以内である付記５または６に記載の発光装置。
【0113】
（付記９）
前記光学部材の上面は、前記第１出射面を有する錐体を含む付記１～８のいずれか１つに記載の発光装置。
前記光学部材の上面は、前記第１出射面を有する錐体を含む付記１～８のいずれか１つに記載の発光装置。
【0114】
（付記１０）
前記錐体は、複数個配置されており、前記複数の錐体は、連続的かつ規則的に並んだ付記９記載の発光装置。
前記錐体は、複数個配置されており、前記複数の錐体は、連続的かつ規則的に並んだ付記９記載の発光装置。
【0115】
（付記１１）
前記透光層は空気の層であり、前記透光層は前記波長変換部材の前記第１面の全面にわたって配置された付記１～１０のいずれか１つに記載の発光装置。
前記透光層は空気の層であり、前記透光層は前記波長変換部材の前記第１面の全面にわたって配置された付記１～１０のいずれか１つに記載の発光装置。
【0116】
（付記１２）
基板と、
前記基板上に配置され、光出射面を有する発光素子と、
上面を有し、前記光出射面上に配置された光学部材と、
前記発光素子および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記光出射面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、前記光出射面に対する内角が第２角度の第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２角度は、前記第１角度よりも小さい発光装置。
基板と、
前記基板上に配置され、光出射面を有する発光素子と、
上面を有し、前記光出射面上に配置された光学部材と、
前記発光素子および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記光出射面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、前記光出射面に対する内角が第２角度の第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２角度は、前記第１角度よりも小さい発光装置。
【符号の説明】
【0117】
１，１ａ～１ｆ 発光装置、１０ 基板、１２ 配線、２０ 発光素子、３０ 波長変換部材、３１ａ 第１面、４０ 光学部材、４０Ｔ 上面、４１ 位置決め溝、 ５１ 第１領域、５２，５２ａ～５２ｆ 第２領域、５３ 第３領域、５４ 第４領域、５５ 第５領域、６０ 透光層、７０ 光反射性部材、７１ 位置決め凸部、１００ 構造体、１０１～１０４ 傾斜面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【手続補正書】
【提出日】2024-10-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に配置された発光素子と、
前記発光素子上に配置され、前記発光素子と対向する面の反対側に位置する第１面を有する波長変換部材と、
上面を有し、前記第１面から上方に離隔して配置された光学部材と、
前記波長変換部材と前記光学部材との間に配置され、前記光学部材の屈折率よりも低い屈折率を有する透光層と、
前記発光素子、前記波長変換部材、前記透光層および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記第１面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２領域は、前記第１面に平行な平坦面であり、かつ、前記光反射部材の外側の表面から連続して配置された、
発光装置。
前記基板上に配置された発光素子と、
前記発光素子上に配置され、前記発光素子と対向する面の反対側に位置する第１面を有する波長変換部材と、
上面を有し、前記第１面から上方に離隔して配置された光学部材と、
前記波長変換部材と前記光学部材との間に配置され、前記光学部材の屈折率よりも低い屈折率を有する透光層と、
前記発光素子、前記波長変換部材、前記透光層および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記第１面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２領域は、前記第１面に平行な平坦面であり、かつ、前記光反射部材の外側の表面から連続して配置された、
発光装置。
【請求項2】
前記第２領域は、前記発光素子の外周よりも外側に位置する請求項１記載の発光装置。
【請求項3】
前記第２領域は、前記発光素子の外周の内側の領域を含む請求項１記載の発光装置。
【請求項4】
前記光学部材は、前記上面に、前記第１領域に隣り合う第３領域を含み、
上面視で、
前記凸多角形は、第３辺部および前記第１辺部が前記第３辺部に交差する第２頂点をさらに有し、
前記第３領域は、
前記第２頂点と、
前記第１辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第２辺部上の第３点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第３辺部上の第４点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた請求項１記載の発光装置。
上面視で、
前記凸多角形は、第３辺部および前記第１辺部が前記第３辺部に交差する第２頂点をさらに有し、
前記第３領域は、
前記第２頂点と、
前記第１辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第２辺部上の第３点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第２頂点に近い前記第３辺部上の第４点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた請求項１記載の発光装置。
【請求項5】
前記光学部材は、前記上面に、前記第１領域に隣り合う第４領域および第５領域を含み、
上面視で、
前記凸多角形は、第４辺部および前記第２辺部が前記第４辺部に交差する第３頂点をさらに有し、
前記第４領域は、
前記第３頂点と、
前記第２辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第２辺部上の第５点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第４辺部上の第６点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記凸多角形は、前記第３辺部が前記第４辺部に交差する第４頂点をさらに有し、
前記第５領域は、
前記第４頂点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第７点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第８点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた請求項４記載の発光装置。
上面視で、
前記凸多角形は、第４辺部および前記第２辺部が前記第４辺部に交差する第３頂点をさらに有し、
前記第４領域は、
前記第３頂点と、
前記第２辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第２辺部上の第５点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第３頂点に近い前記第４辺部上の第６点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記凸多角形は、前記第３辺部が前記第４辺部に交差する第４頂点をさらに有し、
前記第５領域は、
前記第４頂点と、
前記第３辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第７点と、
前記第４辺部を二等分する位置よりも前記第４頂点に近い第８点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれた請求項４記載の発光装置。
【請求項6】
平面視で、
前記第２領域の外周は、前記第１頂点を頂点に含む方形または三角形である請求項１記載の発光装置。
前記第２領域の外周は、前記第１頂点を頂点に含む方形または三角形である請求項１記載の発光装置。
【請求項7】
前記発光素子の外周は、前記第１辺部に平行な辺を有し、
前記第２領域および前記第３領域は、いずれも、前記第１辺部に平行な辺および前記第１辺部に直交する辺を有する正方形または長方形であり、
前記第２領域と前記第３領域との間で前記第１辺部に平行な前記第１領域の長さは、前記発光素子の前記辺の長さの９０％～１１０％の範囲以内である請求項４または５に記載の発光装置。
前記第２領域および前記第３領域は、いずれも、前記第１辺部に平行な辺および前記第１辺部に直交する辺を有する正方形または長方形であり、
前記第２領域と前記第３領域との間で前記第１辺部に平行な前記第１領域の長さは、前記発光素子の前記辺の長さの９０％～１１０％の範囲以内である請求項４または５に記載の発光装置。
【請求項8】
前記光学部材の上面は、前記第１出射面を有する錐体を含む請求項１記載の発光装置。
【請求項9】
前記錐体は、複数個配置されており、前記複数の錐体は、連続的かつ規則的に並んだ請求項８記載の発光装置。
【請求項10】
前記透光層は空気の層であり、前記透光層は前記波長変換部材の前記第１面の全面にわたって配置された請求項１記載の発光装置。
【請求項11】
基板と、
前記基板上に配置され、光出射面を有する発光素子と、
上面を有し、前記光出射面上に配置された光学部材と、
前記発光素子および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記光出射面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２領域は、前記第１面に平行な平坦面であり、かつ、前記光反射部材の外側の表面から連続して配置された、
発光装置。
前記基板上に配置され、光出射面を有する発光素子と、
上面を有し、前記光出射面上に配置された光学部材と、
前記発光素子および前記光学部材を囲む光反射性部材と、
を備え、
前記光学部材の上面は、前記光出射面に対する内角が第１角度の第１出射面を含む第１領域と、前記第１領域に隣り合い、第２出射面を含む第２領域と、を含み、
上面視で、
前記光学部材の外周の形状は、凸多角形であり、
前記凸多角形は、
第１辺部、第２辺部および前記第１辺部が前記第２辺部に交差する第１頂点を有し、
前記第２領域は、
前記第１頂点と、
前記第１辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第１辺部上の第１点と、
前記第２辺部を二等分する点よりも前記第１頂点に近い前記第２辺部上の第２点と、
をそれぞれ結ぶ直線によって囲まれた領域に含まれ、
前記第２領域は、前記第１面に平行な平坦面であり、かつ、前記光反射部材の外側の表面から連続して配置された、
発光装置。