发光元件收纳用封装、发光装置以及照明装置的制作方法

专利名称：发光元件收纳用封装、发光装置以及照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用荧光体对从发光元件发出的光进行波长转换，并向外 部放射的发光元件收纳用封装以及使用该封装的发光装置和照明装置。
背景技术：
以往的发光装置主要由发光元件收纳用封装(以下，简称封装)、发 光元件、和透光性部件构成。封装由基体和反射部件构成。反射部件形成 为框状，内周面被作为反射由发光元件发出的光的反射面。该发光装置通过从外部电路供给的驱动电流，能够使发光元件14发光。近年来，这些发光装置逐渐被作为照明用光源来使用，并且要求发光 装置在工作时具有良好的配光分布和散热性。另外，在将该发光装置作为 照明用光源来使用的情况下，由于发光装置的寿命成为关键的问题，所以 要求高亮度、长寿命的发光装置。因此，最近，为了获得发光装置的稳定的配光分布，对反射部件的各 种构造进行了研究。作为相关技术，有特开平10-107325号公报。但是，在上述以往的发光装置中，如果将具备了具有所希望的反射特 性的一体的反射面的大体积反射部件接合，则导致在封装制造工序中的操 作处理时、或使用发光装置时等，在基体11和反射部件12中产生基于热 膨胀系数差的应力和弯曲力矩等，使封装的密封性变得不充分的问题。发明内容本发明就是鉴于上述以往的问题点而提出的，其目的是提供一种可抑 制因热膨胀系数差等造成的发光装置的配光分布变动的，密封性良好的发 光装置。
本发明提供一种发光元件收纳用封装，其特征在于，具有 基体，其上表面具有发光元件的搭载部；框状的第1反射部件，其以包围所述搭载部的方式设置在所述基体的 上表面，且内周面作为第l光反射面；和框状的第2反射部件，其以相对于所述第1反射部件的外周面隔着间 隙包围所述第1反射部件的方式设置在所述基体的上表面，并且在所述第 1反射部件的上端的上方设置有第2光反射面。另外，在本发明中，其特征在于，对于所述第l反射部件，在将所述 第1反射部件的高度设为Yl、将到所述第2光反射面的下端为止的高度 设为Y2、将所述第2反射部件的高度设为Y3时，Y2^YKY3。另外，在本发明中，其特征在于，所述基体和所述第l反射部件由陶 瓷构成。另外，在本发明中，其特征在于，所述基体和所述第l反射部件由白 色系陶瓷构成。另外，在本发明中，其特征在于，所述第2反射部件由铝构成。本发明提供一种发光装置，其特征在于，包括 上述本发明的发光元件收纳用封装； 搭载在所述搭载部上的发光元件；和以覆盖所述发光元件的方式设置在所述第1反射部件的内侧的透光性 部件。另外，本发明提供一种发光装置，其特征在于，具有 上述本发明的发光元件收纳用封装； 搭载在所述搭载部上的发光元件；和以闭塞所述第2反射部件的开口部的方式设置在所述第2反射部件上 的、对来自所述发光元件的光的一部分或全部进行波长变换的荧光体层。另外，在本发明中，其特征在于，所述发光元件是至少发出从紫外区 域到蓝色区域的光的发光元件。本发明提供一种照明装置，其特征在于，包括上述本发明的发光装 置；搭载所述发光装置并具有驱动所述发光装置的电气布线的驱动部；和 反射从所述发光装置射出的光的光反射机构。
本发明的目的、特色、及优点可从下述详细的说明和附图中更加明确。


图1是表示本发明的第1实施方式的发光元件收纳用封装和使用了该 封装的发光装置的剖面图。图2是表示本发明的第2实施方式的发光元件收纳用封装和使用了该 封装的发光装置的剖面图。图3是表示本发明的第3实施方式的发光元件收纳用封装和使用了该 封装的发光装置的剖面图。图4是表示本发明的第4实施方式的发光元件收纳用封装和使用了该 封装的发光装置的剖面图。图5A和图5B是表示本发明的第5实施方式的发光元件收纳用封装 和使用了该封装的发光装置的剖面图、和以剖面表示其中一部分的立体 图。图6是表示本发明的第6实施方式的发光元件收纳用封装和使用了该 封装的发光装置的剖面图。图7是表示本发明的第7实施方式的照明装置的俯视图。 图8是图7的照明装置的剖面图。图9是表示本发明的第8实施方式的照明装置的俯视图。图10是图9的照明装置的剖面图。图11是表示现有的发光装置的一例的剖面图。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。 以下，对本发明的发光元件收纳用封装以及使用了该封装的发光装置 和照明装置进行详细说明。图1是表示本发明的第1实施方式的发光装置 的剖面图。在该图中，由基体l、第1反射部件2、第2反射部件3，作为 主要部件来构成发光元件收纳用封装。另外，通过在本发明的封装中具备 作为主要部件的发光元件4、和在第1反射部件2的内侧覆盖发光元件4 而设置的透光性部件5，来构成收纳发光元件4的发光装置。基体l由氧化铝质烧结体(氧化铝陶瓷)、氮化铝质烧结体、玻璃陶 瓷等陶瓷、或树脂等构成，在基体1上面的中央部形成有发光元件4的搭 载部la。另外，在搭载部la附近形成有导出到发光元件收纳用封装的外 侧的布线导体lb的一端。另外，也可以将搭载部la设置在基体l的上面 中央部设置的突出部的上面。布线导体lb例如由W、 Mo、 Mn、 Cu等的喷涂金属层形成，例如， 将在W等粉末中添加混合溶剂和可塑剂所得到的金属浆料印刷涂敷成规 定的图案，并进行高温烧成，由此形成在基体1上。在布线导体lb的表 面上，为了防止氧化，牢固连接焊丝(未图示)和导电性部件6，最好采 用镀敷法预先被覆厚度为0.5~9um的Ni层、或厚度为0.5 5"m的Au 层等金属层。另外，布线导体lb具有如下功能，通过形成在基体l内部的布线层， 其另一端被导出发光装置的外表面，并与外部电路连接，由此将发光元件 4与外部电路电连接。另外，基体1作为用于支撑搭载发光元件4的支撑部件来发挥功能。 在基体1的上面，设有发光元件4的搭载部la，使用树脂粘接剂、或锡(Sn) -铅(Pb)焊锡、或Au-Sn焊锡等低熔点焊料等来安装发光元件4。并且，在基体1上，在上面，使用焊锡或Ag焊剂等焊料、或由环氧 树脂、丙烯酸树脂或硅酮树脂等树脂粘接剂构成的接合材料，以包围搭载 发光元件4的搭载部la的方式，安装第1反射部件2，并且，使用焊锡或 Ag焊剂等焊料、或由环氧树脂、丙烯酸树脂或硅酮树脂等树脂粘接剂构 成的接合材料，以相对于第1反射部件2的外周面2b隔着间隙7包围第1 反射部件2的方式安装第2反射部件3。第1反射部件2，其面对发光元件4的内周面被作为第1光反射面2a， 在由其内侧的基体1和第1反射部件2形成的凹部中，覆盖发光元件4注 入透光性部件5，该透光性部件5含有基于发光元件4的光激励发光的荧 光体(未图示)。另外，第1反射都件2的内周面形成为相对下端上端向 外方扩展的倾斜面，在该倾斜面上形成第l光反射面2a。另外，在俯视下 的第1反射部件2的外周面2b、内周面的形状没有特别的限定，可形成多 边形状、圆形状、或椭圆形状等。本发明的第2反射部件3，形成有隔着间隙7包围第1反射部件2的 外周面2b的第2反射部件3的内周面3a、和第2反射面3b,该第2反射 面3b被设置在该内周面3a的上侧，至少向第1反射部件2的上端的上方 配光控制来自透光性部件5或发光元件4的光。另外，第2反射面3b形 成为其上端比其下端向外扩展的倾斜面。另外，在俯视下的第2反射部件 3的外周面3b、内周面的形状没有特别的限定，可形成多边形状、圆形状、 或椭圆形状等。内周面3a没有必要必须与第1反射部件2的外周面2b同 轴状对应，但通常形成为对应的多边形状、圆形状或椭圆形状等。第2反射部件3在基体1上面第1反射部件2的外周面2b与第2反 射部件3的内周面3a之间设置间隙7而安装，由此可缓和在发光元件收 纳用封装的制造工序中的加热和冷却、或使发光装置工作时发光元件4产 生的热和发光元件收纳用封装的周围温度作用下，因基体l、第l反射部 件2和第2反射部件3的热膨胀和热收縮所产生的热应力。g卩，由于将反 射部件2、 3分割成2个部分，第1反射部件2和第2反射部件3各自的 体积变小，所以各自的热膨胀量或热收缩量减少。并且，通过在第l反射 部件2和第2反射部件3之间设置间隙7，由此即使第1反射部件2和第 2反射部件3发生热膨胀，也可以由间隙7来吸收第1反射部件2和第2 反射部件3相互推挤作为所产生的各个反射部件2、 3内部的应力、和基 于该应力所产生的变形，由此，可缓解作用于基体l的力。也可以构成如图11所示那样的将第1反射部件2和第2反射部件3 分割，第1反射部件2的外周面与第2反射部件3的内周面相接触的发光 元件收纳用封装。这样，也可以在一定程度上解决由于在封装制造工序中 的加热和冷却、或使发光装置工作时产生的热等的施加所产生的热膨胀和 热收縮，使得在第1反射部件2与第2反射部件3之间相互作用应力，发 生形状变化，由此造成发光装置的配光分布变动的问题。但是，根据图1的结构，可更好地缓解由于基体1和第1反射部件2 和第2反射部件3之间产生的热膨胀系数差造成的水平方向的应力，并缓 解了由于第1反射部件2和第2反射部件3的作用所产生的对于基体1的 弯曲力矩。由此，减少了集中于基体l中央部的应力，抑制了基体l上裂 纹的发生，并且，还能够抑制基体1与第1反射部件2和第2反射部件3
产生剥离。其结果，不会给形成在基体1上的布线导体lb带来断线等故 障，发光装置能够维持对于发光元件4的稳定的电力供给，不会发生第l和第2反射部件2、 3与基体1的剥离等，所以可保持作为发光元件收纳 用封装的气密性，具有良好的长期可靠性。另外，由于不会发生被填充在 第1反射部件2内侧的透光性部件5的表面的变形、或第1光反射面2a 和第2光反射面3ba的倾斜角度的变化，所以可实现能够以所希望的配光 分布放射光的发光装置。另外，由于反射部件2、 3被2分割成第1反射部件2和第2反射部 件3，所以，可以由第1反射部件2和第2反射部件3独立行使对来自含 有荧光体的透光性部件5和发光元件4的光进行配光控制的功能，即使发 光装置受到了发光元件4所产生的热和周围温度等的热负荷，通过隔着间 隙7来配置第1反射部件2和第2反射部件3，也可以减小因热膨胀所产 生的相互作用的变形等的影响，并可抑制由于该变形所产生的发光特性和 配光特性的变动。艮P，将接近发光元件4并包围其周围的、填充了透光性部件5的第1 反射部件2例如作为发光部，将离幵发光元件4且包围第1反射部件2的 外周面2b而配置的第2反射部件3作为配光控制部，并使各自的功能独 立地配置第1和第2反射部件2、 3，由此，发光元件4的热难以通过第1 反射部件2传导至具有配光控制功能的第2反射部件3，并且，发光元件 4的热难以传导至安装在基体1的外周部的第2反射部件3。其结果，抑 制了因发光元件4的热而造成的第二反射部件3的变形，能够使在发光元 件4的工作时的发光装置的配光特性稳定。其结果，本发明的发光装置成 为在工作时的发光装置的配光特性、色变动以及发光特性的变动小的稳定 的发光装置。另外，本发明即使在反射部件中使用高反射率、但维氏硬度低，容易 产生配光分布变动的Al或Ag等金属，也可以提供稳定的光学特性。并且，通过在第1反射部件2与第2反射部件3之间设置间隙7，增 加了第1反射部件2和第2反射部件3与外气接触的表面积，由此，利用 发光装置周围的气流可提高散热。另外，当然也可以构成在间隙7中填充 例如热传导性好的弹性部件，使发光元件4产生的热通过第1反射部件2 和第2反射部件3进行散热的构造。这样，发光装置的冷却变好，不会损 害发光元件4的发光效率和寿命，而且可抑制发光波长向长波长侧迁移。另外，如图1所示，在将第1反射部件2的外周高度设为Yl、将到 第2光反射面3b的下端为止的高度设为Y2，将第2反射部件3的高度设 为Y3时，优选Y2S YKY3。由此，从发光元件4和透光性部件5中的荧 光体发出的向第1反射部件2的侧方射出的光，总是照射在第2反射部件 3上的第2光反射面3b上，所以可由第2反射部件3进行配光控制，从而 可得到所希望的发光装置的配光分布。例如，如图2所示的本发明的第2实施方式那样，在第1反射部件2 的高度Yl与第2光反射面3b的下端的高度Y2为Y2>Y1的情况下，来 自发光元件4或透光性部件5中的荧光体的光的一部分照射到内周面3a 上，而不能照射到第2光反射面3b上。因此，照射在内周面3a上形成分 散的光使发光装置的配光分布变宽，并且光的分散使亮度产生不均匀。另 外，如图3所示的本发明的第3实施方式那样，第1反射部件2的高度 Yl和第2反射部件3的高度Y3为Y1>Y3的情况下，光完全不会照射到 第2反射部件3的第2光反射面3b上，从而发光装置可发出具有充分指 向性的光。另外，优选的是第1反射部件2的第1光反射面2a的光反射率在90% 以上。由此，由第1光反射面2a反射的激励荧光体的光增加，并可增加 从透光性部件5中的荧光体发出的光，并且可高效率地将来自荧光体和发 光元件4的光反射到上侧，提高发光装置的发光效率。在第1反射部件2由Al或Ag等金属构成的情况下，通过对内周面进 行化学研磨或电解研磨等研磨加工，形成镜面化，来形成第1光反射面2a， 由此，能够使光反射率达到90%以上。在第1反射部件2由不锈钢(SUS)、 铁(Fe) -Ni-钴(Co)合金、Fe-Ni合金、陶瓷或树脂等构成，即使在镜 面也由反射率比较低的材料构成的情况下，只要在其内周面上采用镀敷法 或蒸镀法等形成Al、 Ag、金(Au)、铂(Pt)、钛(Ti)、铬(Cr)或 铜(Cu)等的金属薄膜的镜面即可。或者，也可以在表面上，采用电解镀 敷法或无电解镀敷法依次被覆例如厚度为l-10ix m左右的Ni镀层和厚度 为0.1 3um左右的Au镀层。由此，可提高第l光反射面2a的耐腐蚀性，
并且可抑制反射率的劣化。另外，在第1反射部件2由树脂构成的情况下， 也可以使用分散了由氧化钛(二氧化钛)构成的填充剂的树脂材料或氟类 特氟隆(注册商标)树脂等高反射率材料，通过切削加工或模具成形等来 形成。第2反射部件3，为了通过第2光反射面3b反射来自透光性部件5 的散射光，迸行配光控制，通过对正反射率高的金属、陶瓷或树脂、即 Al、 Ag、 Au、 Pt、 Ti、 Cr或Cu等金属、氧化铝质烧结体、氧化锆质烧结 体等陶瓷、环氧树脂、液晶聚合物(LCP)等树脂进行切削加工或模具成 形等来形成。第2光反射面3b最好是正反射率比扩散反射率高的反射面， 基于这一点，第2光反射面3b相对使用树脂或陶瓷来形成，优选是使用 金属来形成。对通过切削加工或模具成形等形成的第2反射部件3实施化学研磨或 电解研磨等研磨加工，形成镜面化，由此来形成第2光反射面3b。或者， 在第2反射部件3由陶瓷或树脂等绝缘体构成的情况下，也可以在第2光 反射面3b上通过镀敷或蒸镀等形成Al、 Ag、 Au、 Pt、 Ti、 Cr或Cu等的 金属薄膜的镜面。或者，也可以采用电解镀敷法或无电解镀敷法在表面上 依次被覆厚度为1 10 y m左右的Ni镀层和厚度为0.1~3 li m左右的Au镀 层。由此，可提高内周面3a的耐腐蚀性，并且可抑制第2光反射面3b的 反射率的劣化。另外，优选的是第1反射部件2和第2反射部件3使用Al、 Ag、 Au、 或Cu等热传导性高的金属材料。由此，可提高发光装置整体的散热性， 使热不容易蓄积在发光元件4内。从而，发光元件4可维持发光效率和长 期可靠性，并且可抑制因发光元件4的温度上升造成的发光的中心波长的 迁移。另外，第1反射部件2也可以使用与第2反射部件3不同的材料。即， 在基体1由热膨胀系数为6X10-^C的陶瓷构成，第1反射部件2或第2 反射部件3由热膨胀系数明显不同的金属部件或树脂构成的情况下，基体 1与第1反射部件2或第2反射部件3的热膨胀系数差增大，基于在发光 元件收纳用封装的制造工序中的加热和冷却、或使发光装置工作时的发光 元件4产生的热和发光装置的周围温度，基体1与第1反射部件2或第2
反射部件3上产生的应力增大，在基体1或基体1与第1反射部件2或第 2反射部件3的接合部产生裂纹或剥离。因此，第1反射部件2或第2反 射部件3使用与基体1的热膨胀系数近似的材料，例如G (热膨胀系数为 6.8X10-6厂C)、碳化硅(SiC、热膨胀系数为6.6X10，C)等，或使用杨 氏模量大的材料，例如Fe (192.2GPa) 、 Ti (104.3GPa)、或杨氏模量大 且高反射率的Al或Ag等作为第1反射部件2或第2反射部件3，由此可 抑制基于基体1与第1反射部件2或第2反射部件3的热膨胀系数差的各 个部分的应力的发生，并且可缓解基体1的翘曲，从而可减少第1和第2 光反射面2a、 3b的反射角度的变动。另夕卜，本发明的基体1和第1反射部件2优选由陶瓷构成。通过由陶 瓷构成基体l，可减小基体1与发光元件4的热膨胀系数差，从而可抑制 基于从发光元件4产生的热和外部环境的热而产生的基体1与发光元件4 之间的应力。并且，由于基体1和第1反射部件2由陶瓷构成，所以可抑 制因基体1与第1反射部件2的热膨胀系数差所产生的基体1与第1反射 部件2的接合部中的应力、和由于这些应力导致的第1光反射面2a的变 形。并且，与由树脂构成的基体1和第1反射部件2相比较，可抑制基于 工作环境的水分和热、或来自发光元件4的热和光的基体1和第1光反射 面2a的反射率和耐水性的劣化等。其结果，发光装置可在长时间内抑制 光输出的下降，并使发光元件4稳定地工作。在发光元件4为氮化镓类化合物半导体的情况下，作为形成发光层的 基板，使用热膨胀系数约为5X1(T，C的蓝宝石基板。另外，在发光元件4 是镓砷类化合物半导体的情况下，镓砷类化合物半导体的热膨胀系数约为 6X10—，C。另外，在作为基体1和第1反射部件2使用氧化铝质烧结体的 情况下，氧化铝质烧结体的热膨胀系数约为6X10—6/°C，可减小与上述发 光元件4的热膨胀系数差。另一方面，在基体l由环氧树脂或液晶聚合物 (LCP)树脂构成的情况下，热膨胀系数约为20X1(T，C，与上述发光元 件4的热膨胀系数差增大，应力集中在基体1与发光元件4的接合部，在 倒装片安装了发光元件4的发光装置中发生电连接不良，有时不能使发光 元件4正常工作。另外，由于在基体1与发光元件4的接合部产生的应力集中在发光元 件4的发光层，所以发光元件4发生被推测为是压电效应的原因的光波长的偏移，同时从发光装置发出的光的颜色发生变化，或强度不一致、或发 生光不均匀，作为在照明装置中使用的光源，难以获得良好的照明光。另 外，由于陶瓷是稳定的材质，所以可抑制因工作环境的温度和水分等导致的第1光反射面2a的反射率的下降，从而使发光元件收纳用封装和发光 装置能够在长时间内抑制光输出的下降，使发光元件4稳定工作，同时可 发出色特性稳定的光。另外，更优选的是，基体1和第1反射部件2由白色系陶瓷、例如氧 化铝质烧结体、氧化锆质烧结体(氧化锆陶瓷)、氧化钇质烧结体(氧化 钇陶瓷)或氧化钛质烧结体(氧化钛陶瓷)构成。另外，所谓白色系是指 具有至少从紫外区域到可视光区域的反射率的最大值与最小值的差量在 10%以内的反射特性的一类物质。这样，通过在基体1和第1反射部件2中使用陶瓷，在发光元件收纳 用封装的制造工序中，即使对发光元件收纳用封装反复加热、即使制造工 序中的作业环境变化、制造工序的经过时间延长，也能够在抑制基于集中 在基体1与第1反射部件2的接合部的应力的裂纹的发生，或基体1与第 1反射部件2的剥离、以及基体1和第1反射部件2的变形的同时，抑制 基体1和第1反射部件2的反射率的变动。并且，通过使该陶瓷为白色系， 可从紫外区域到可视光区域效率良好地、并且可减小基于波长依赖性的影 响地反射光。其结果，发光装置可以长时间进行正常且稳定的动作，并且 可发出被抑制了光输出和颜色的不均匀的光。另外，第2反射部件3优选由铝构成。由此，可制作第2反射部件3 基于起因于氧化的钝化膜，其反射率的变化少，高效地反射来自发光元件 的光，且工作环境造成的反射率的下降少的发光元件收纳用封装。另外， 由于铝从紫外区域到可视光区域中的反射率的波长依赖性小，所以，对于 从紫外区域到近紫外区域或蓝色区域的光的反射率的下降少，而且，可抑 制起因于工作环境中的水分和氧的腐蚀的反射率的下降，可抑制发光装置 的光输出和长期可靠性的下降。并且，通过使用由铝构成的第2反射部件3，例如在使用由氧化铝质 烧结体等构成的具有透光性的第1反射部件2的情况下，可遮挡透过第1
反射部件2的侧面向发光装置外部泄漏的光。由此，在将发光装置作为显 示用光源使用时，发光装置的发光面与非发光面的对比度变得更鲜明，从 而可制作出作为显示用光源而具有优良可视性的发光装置。并且，在发光元件4从蓝色区域到紫外区域发光的情况下，可遮挡透过第1反射部件2 的高能量光，从而可制作出不使周围的光劣化部件劣化的具有优良耐环境 性的发光装置。发光元件4通过导线焊接(未图示)、或采用将发光元件4的电极部 置于下侧，禾U用由Au-Sn焊锡或Pb-Sn焊锡等的焊锡材料、或Ag浆料等 的导电性树脂构成的导电性部件6进行连接的倒装片焊接方式，与形成在 基体1上的布线导体lb电连接。优选的是，采用倒装片焊接方式进行连接，由此，由于能够将布线导 体lb设置在发光元件4的正下方，所以不需要在发光元件4周围的基体1 上面设置用于设置布线导体lb的空间。由此，可抑制从发光装置4发出 的光因被基体1的布线导体lb吸收而使放射光强度降低的情况。并且， 来自发光元件4的热通过布线导体lb被高效率地传导至基体l，所以可有 效地抑制发光装置在工作时的发光元件4的温度上升，从而可抑制发光效 率的下降和发光波长的变动。在基体1由陶瓷构成的情况下，通过在基体1的表面和内部形成W、 Mo、 Cu或Ag等的金属粉末的喷涂金属层，来形成布线导体lb。或者， 在基体1由环氧树脂或LCP等树脂构成的情况下，通过埋设Fe-Ni-Co合 金等的引线端子，并将一端露出在载置部la上，来形成布线导体lb。或 者，通过将由形成了布线导体lb的绝缘体构成的输入输出端子与设在基 体1上的贯通孔嵌合连接来进行设置。另外，在露出布线导体lb的表面上，可预先附着1 20um左右厚度 的Ni或Au等具有良好耐腐蚀性的金属，从而可有效防止布线导体lb的 氧化腐蚀，并且可加固发光元件4与布线导体lb的电连接。因此，更优 选的是，在布线导体lb的露出表面上采用电解镀敷法或无电解镀敷法例 如依次附着1~10 u m左右厚度的Ni镀层、和0.1 3 y m左右厚度的Au镀 层。透光性部件5，由环氧树脂或硅酮树脂等透明树脂、或透明玻璃构成，
其利用分配器等注入器，以覆盖发光元件4的方式将含有荧光体的未固化的透明部件注入到第1反射部件2的内侧，进行加热固化来形成。另外， 发光元件4由折射率为2.5的GaN构成，在发光元件4形成在折射率为 1.7的蓝宝石基板上时，通过使用折射率为1~1.7的透明树脂或透明玻璃， 可减小发光元件4与基板的折射率差，可从发光元件4获取更多的光。由 此，可制造出能够提高发光强度，明显提高放射光强度和亮度，并能够使 用荧光体的光发出具有任意波长光谱的光的发光装置。另外，透光性部件5也可以构成为，如图4所示的本发明的第4实施 方式那样，将不含荧光体的透光性部件5配置在第1反射部件2的内侧， 并以覆盖其上面的方式配置利用含有荧光体的透明部件制作的片状荧光 体层8。通过这样地在发光元件4的周围不配置荧光体，可抑制荧光体的 光封闭，从而可抑制发光元件4周围的树脂的劣化和光吸收损失。其结果， 由于能够从发光元件4高效率地获取光，并将光照射到片状荧光体层8， 所以能够制作出在增加从荧光体产生的光输出的同时，减小色差的高发光 效率的发光装置。另外，在本发明的第5实施方式中，发光装置也可以如图5A的剖面 图和图5B的用剖面表示一部分的立体图那样，具有上述发光元件收纳用 封装、搭装在搭载部la上的发光元件4、和荧光体层8，该荧光体层8以 闭塞第2反射部件3的开口部的方式设置在第2反射部件3上，用于对来 自发光元件4的光的一部分或全部进行波长变换。由此，可抑制因从发光 元件4产生的热导致的荧光体层8的特性劣化。g卩，在将荧光体层8配置 在第2反射部件3的开口部上的情况下，与将荧光体层8配置在第1反射 部件2的内侧或以覆盖开口部的方式配置时相比较，从发光元件4经由第 2反射部件3到达荧光体层8的散热路径变长，热不容易传导到荧光体层 8。另外，由于从发光元件4通过第1反射部件2向荧光体层8传导的热 的路径被间隙7隔断，所以不容易传导。因此，来自发光元件4的热不容 易传导到荧光体层8，所以在作为含有荧光体的透明部件而使用了环氧树 脂、丙烯酸树脂或硅酮树脂等的情况下，可抑制透明树脂因被加热而变黄， 以及透过率的劣化，并且可抑制被填充在荧光体层8中的荧光体的氧化、
还原反应等化学反应因热而加速导致光输出的劣化。并且，发出到比荧光体层8的下面的外周部更靠下方的光、和发出到比荧光体层8的侧面更靠 侧方的光，被第1反射部件2的上端面和第2光反射面3b反射，由此增 加了从荧光体层8向上方发出的光，提高了发光装置的光输出和亮度。另外，在将透光性部件5填充到第1反射部件2的内侧时，即使透光 性部件5的表面因表面张力而未形成一定的形状，荧光体层8也能够以覆 盖第2反射部件3的开口部的方式设置在第2反射部件3上，且不会与第 1反射部件2的透光性部件5的表面接触。因此，例如在将预先形成了板 状(片状)的荧光体层8配置在第2反射部件3的开口部时，可不受透光 性部件5的表面形状的影响进行配置。由此，可构成使来自发光元件4的 光的照射均匀，且不容易产生色差的发光装置。另外，第2光反射面3b为了任意控制来自发光元件4和荧光体层8 的光的配光分布，也可以形成其上端比下端向外方扩展的倾斜面。由此， 由于从荧光体层8射出的光的一部分至少照射到第2光反射面3b，所以可 利用第2反射部件3进行配光控制，从而可获得所希望的发光装置的配光 分布。另外，荧光体层8隔着硅酮树脂、环氧树脂或丙烯酸树脂等透明部件， 以覆盖第2反射部件3的开口部的方式设置在第2反射部件3的光反射面 3b上，由此在荧光体层8与第2反射部件3之间不会形成空气层，因此， 可抑制因空气层的折射率差产生的反射损失。其结果，可增加从荧光体层 8在第2光反射面3b被反射的光，提高发光装置的光输出。并且，如图5A和图5B所示，在透光性部件5的上表面与荧光体层8 的下表面之间设置空隙部9的情况下，从荧光体层8的内部向下方输出的 可视光的一部分在荧光体层8的下表面与空隙部9的界面被向上方全反 射。其结果，发光装置从荧光体层8向上方发出的可视光增加，提高了发 光装置的光输出。另外，在从发光装置发出扩散光的情况下，也可以如图6所示的本发 明的第6实施方式的发光装置的剖面图那样，使第2反射部件3的外侧面 的高度与内周面3a的高度相同，或比内周面3a低，将内周面3a的第1 反射部件2的上端以上的上方作为第2光反射面。来自荧光体层8的光虽
然不能利用图5A和图5B的第2光反射面3b的倾斜面进行配光控制，但 可扩散照射到发光装置的外部，可充分达到目的。另外，更优选的是，发光元件4是至少发出从紫外区域到蓝色区域的 光的发光元件4。 g卩，在对来自发光元件4的光进行波长变换的荧光体层 8中含有由发光元件4的光激励产生荧光的荧光体的情况下，基于至少从 紫外区域到蓝色区域的短波长、高能量的发光元件4的光，可提高变换成 相比发光元件4的光为长波长、能量低的荧光的荧光体的波长变换效率， 增加发光装置的光输出。另外，所谓从发光元件4产生的光的紫外区域是指，将可视光的短波 长端360 400nm设为上限，下限为lnm左右的波长范围的电磁波(理化 学事典第5版/岩波书店)。另外，所谓蓝色区域是指，将可视光的短波长 端360 400nm设为下限，上限为495nm左右的波长范围(JIS Z8701 XYZ 显色系的色度坐标)。下面，图7是表示本发明的第7实施方式的照明装置的俯视图，图8 是图7的剖面图。另外，图9是表示本发明的第8实施方式的照明装置的 俯视图，图IO是图9的剖面图。在图7、图8、图9和图10中，照明装 置包括本发明的发光装置101、具有驱动发光装置101的电气布线的驱动 部102、和光反射机构103。作为光反射机构的一例，在图中示出了反射 板。反射板例如由金属板等形成，该金属板具有对从发光装置IOI射出的 光进行反射，并调整为规定的配光分布的功能。本发明的照明装置，具有作为光源的上述本发明的发光装置101，例 如在驱动部102上以规定的配置(参照图7和图9)搭载本发明的发光装 置101，在其周围设置光反射机构103等。通过在驱动部102中设置具有 驱动发光装置101并对发光装置101进行电力控制功能的电路，还可改变 发光装置101的光量。另外，通过在驱动部102中设置具有脉冲控制功能 的电路，能够具备使发光元件4进行短时间点亮的功能，并且通过脉冲控 制，可縮短发光元件4的合计发光时间，降低照明装置的消耗电力，延长 发光元件4的寿命。并且，通过在驱动部102中设置过电压保护功能，可 防止发光元件4的劣化和故障，可提供长寿命且高可靠性的照明装置。本发明的照明装置也可以作为光源而具有多个发光装置101，此时，为了避免发生各个发光装置101的光的强弱不均，通过扩展第2反射部件 2的配光，并在其上部使用焊锡或粘合剂等接合用于光的扩散的光学透镜 或平板状透光性盖体，可将光均匀扩散。而且，可获得色差少、且具有所 希望的配光分布的照明装置。优选的是，设置完全覆盖多个发光装置101 的第3反射部件3，并在其上部使用焊锡或粘合剂等接合用于聚光或扩散 光的光学透镜或平板状透光性盖体。由此，可得到能够以色差少、所希望 的放射角度发出光，并且改善了发光装置101内部的耐浸水性的长期可靠 性优良的照明装置。而且，可进一步在照明装置的反射板103的开口部设 置透镜或透光性盖体。另外，本发明不限于上述的实施方式，在不超出本发明的宗旨的范围 内，可自由地进行各种变更。例如，可通过将第1光反射面2a和/或第2 光反射面3b形成曲面状，进行从发光装置射出的光的配光控制，由此射 出指向性高的光。另外，也可以在间隙7中配置硅酮树脂等弹性部件，从而，即使产生 第1反射部件2和第2反射部件3的热膨胀，也可以利用弹性部件来吸收， 可防止第1和第2反射部件2、 3的变形。并且，优选的是，通过将第1 反射部件2的外周面2b和第2反射部件3的内周面3a在俯视面上的形状 形成圆形，可均匀分散在各个面2b、 3a产生的应力、和弯曲力矩，通过 分散应力，可容易抑制裂纹和第l、第2反射部件2、 3的变形。另外，通过在第1反射部件2和第2反射部件3的上面使用焊锡或粘 合剂等接合用于对从透光性部件5射出的光以及在第2光反射面3b反射 的光进行聚光或扩散的光学透镜或平板状透光性盖体，成为能够以所希望 的射出角度发出光的发光装置，并且由于改善了发光装置内部的耐浸水 性，所以成为提高了长期可靠性的发光装置。另外，在上述实施方式的说明中使用的上下左右的表达，只是用于说 明图中的位置关系，不是用于规定实际使用时的配置。本发明在不超出其精神或主要特征的情况下能够以各种方式实施。因 此，上述的实施方式无论从某一方面讲，仅是一种示例，本发明的范围是 权利要求书所请求的范围，不受说明书的任何限定。并且，属于权利要求 范围内的变形和变更，包括在本发明的范围内。 产业上的可利用性根据本发明，在发光元件收纳用封装中，将反射部件2分割，在基体的上面，第2反射部件相对于第1反射部件的外周面，隔着间隙以包围第1反射部件的形式进行安装。由此，即使在封装制造工序中的加热和冷却、或被施加了在使发光装置工作时产生的热等，也能减小第1和第2反射部 件的热膨胀，并且由于之间存在间隙，所以各自的热膨胀所引起的变形不 会相互之间产生应力。因此，可缓解在它们与基体之间产生的热膨胀系数 差所引起的应力和弯曲力矩的产生。另外，第1和第2反射部件的相互作 用所引起的变形可被之间的间隙吸收，从而可抑制发光装置的配光分布的 变动。另外，由于第2光反射面被设置在第1光反射面的上方，所以在可配 合第1光反射面来扩展光反射面的同时，还可以相互配合地进行取向控制， 并且可将来自发光元件的光高效率且以所希望的配光分布导出上方的发 光装置外部。根据本发明，在将第1反射部件的高度设为Yl、将到第2反射部件 的光反射面的下端为止的高度设为Y2、将第2反射部件的高度设为Y3时， 如果设定为Y2^YKY3，则可由第2反射部件进行配光控制，可获得发 光装置的所希望的配光分布，由此可抑制配光分布的不均匀。根据本发明，由于基体和第l反射部件由陶瓷构成，所以基体与发光 元件的热膨胀系数差减小，可抑制基于从发光元件产生的热和外部环境的 热所产生的基体与发光元件之间的应力。并且，由于基体和第l反射部件 由陶瓷构成，所以还可抑制因基体与第1反射部件的热膨胀系数差而产生 的基体与第1反射部件的接合部中的应力，而且还可抑制因这些应力导致 的第1光反射面的变形。并且，与由树脂构成的基体和第1反射部件比较， 可抑制基于工作环境的水分和热、或来自发光元件的热和光的基板和第1 光反射面的反射率以及耐水性的劣化等。其结果，发光装置能够在长时间 抑制光输出的下降的同时，使发光元件稳定地工作。根据本发明，由于基体和第l反射部件由白色系陶瓷构成，所以可实 现从紫外区域到可视光区域的效率高，波长依赖性小的反射部件。其结果， 发光装置可射出光输出和颜色的不均匀少的光。
根据本发明，由于第2反射部件由铝构成，所以在起因于氧化的钝化膜的作用下可减少反射率的变化，从而可制作成对于来自发光元件的光有 效地反射，且基于工作环境的反射率下降小的发光元件收纳封装。另外， 由于铝从紫外区域到可视光区域中的反射率的波长依赖性小，所以对于从 紫外区域到近紫外区域或蓝色区域的光的反射率的下降小，而且可抑制因 工作环境中的水分和氧的腐蚀所引起的反射率的下降，可抑制发光装置的 光输出和长期可靠性的下降。并且，通过使用由铝构成的第2反射部件，例如在使用由氧化铝质烧 结体等构成的具有透光性的第1反射部件的情况下，可遮挡透过第1反射 部件的侧面泄漏到发光装置外部的光。由此，在将发光装置作为显示用光 源使用时，能够使发光装置的发光面与非发光面的对比度更加鲜明，作为 显示用光源，可制作出良好可视性的发光装置。并且，在发光元件是在从 蓝色区域到紫外区域发光的情况下，可遮挡透过第1反射部件的高能量光， 从而可实现不使周围的光劣化部件产生劣化的良好的耐环境性的发光装 置。根据本发明，发光装置由于在上述本发明的发光元件收纳用封装的搭 载部上搭载发光元件，并且设置覆盖发光元件的透光性部件，所以可获得 稳定的光学特性。根据本发明，由于发光装置具有上述本发明的发光元件收纳用封装、 被搭载在搭载部上的发光元件、和以闭塞第2反射部件的开口部的方式设 置在第2反射部件上的用于对来自发光元件的光的一部分或全部进行波长 变换的荧光体层，所以可抑制因从发光元件产生的热导致的荧光体层的特 性劣化。即，在将荧光体层配置在第2反射部件的开口部的情况下，与将 荧光体层配置在第1反射部件的内侧或闭塞开口部地配置的情况进行比 较，从发光元件到荧光体层的散热路径变长，增加了热阻抗，并且由间隙 隔断了从发光元件通过第l反射部件传导至荧光体层的热路径。因此，热 难以从发光元件传导至荧光体层，其结果，在作为含有荧光体的透明部件 而使用了环氧树脂或丙烯酸树脂的情况下，可抑制透明树脂被加热变黄和 透过率的劣化，并且可抑制由于受热使被填充在荧光体层中的荧光体的氧 化还原反应等化学反应加速所造成的光输出的劣化。
根据本发明，发光元件是至少发出从紫外区域到蓝色区域的光的发光 元件。因此，在对来自发光元件的光进行波长变换的荧光体层中含有在发 光元件的光的激励下产生荧光的荧光体的情况下，能够由至少从紫外区域 到蓝色区域的短波长、高能量的来自发光元件的光，变换成比发光元件的 光波长长、能量低的荧光，所以，可提高荧光体的波长变换效率，增加发 光装置的光输出。根据本发明，由于照明装置具有上述本发明的发光装置、搭载有发光 装置并具有驱动发光装置的电气布线的驱动部、和反射从发光装置射出的 光的光反射机构，所以可实现具有任意配光分布、且色差少的具有稳定的 光学特性的照明装置。
权利要求
1. 一种发光元件收纳用封装，其特征在于，具有-基体，其上表面具有发光元件的搭载部；框状的第1反射部件，其以包围所述搭载部的方式设置在所述基体的 上表面，且内周面作为第l光反射面；和框状的第2反射部件，其以相对于所述第1反射部件的外周面隔着间 隙包围所述第1反射部件的方式设置在所述基体的上表面，并且在所述第 1反射部件的上端的上方设置有第2光反射面。
2. 根据权利要求1所述的发光元件收纳用封装，其特征在于， 在将所述第1反射部件的高度设为Yl、将到所述第2光反射面的下端为止的高度设为Y2、将所述第2反射部件的高度设为Y3时，Y2^ Y1〈Y3。
3. 根据权利要求1或2所述的发光元件收纳用封装，其特征在于， 所述基体和所述第1反射部件由陶瓷构成。
4. 根据权利要求3所述的发光元件收纳用封装，其特征在于， 所述基体和所述第1反射部件由白色系陶瓷构成。
5. 根据权利要求1~4中任一项所述的发光元件收纳用封装，其特征在于，所述第2反射部件由铝构成。
6. —种发光装置，其特征在于，包括权利要求1~5中任一项所述的发光元件收纳用封装； 搭载在所述搭载部上的发光元件；和以覆盖所述发光元件的方式设置在所述第1反射部件的内侧的透光性 部件。
7. —种发光装置，其特征在于，具有 权利要求1 5中任一项所述的发光元件收纳用封装； 搭载在所述搭载部上的发光元件；和以闭塞所述第2反射部件的开口部的方式设置在所述第2反射部件上的、对来自所述发光元件的光的一部分或全部进行波长变换的荧光体层。
8. 根据权利要求6或7所述的发光装置，其特征在于， 所述发光元件是至少发出从紫外区域到蓝色区域的光的发光元件。
9. 一种照明装置，其特征在于，包括 权利要求6~8中任一项所述的发光装置；搭载所述发光装置并具有驱动所述发光装置的电气布线的驱动部；和 反射从所述发光装置射出的光的光反射机构。
全文摘要
本发明提供一种可抑制由于基体与反射部件的热膨胀系数差等引起的发光装置的配光分布变动的发光元件收纳用封装。其中包括在上表面具有发光元件(4)的搭载部(1a)的基体(1)；框状的第1反射部件(2)，其以包围搭载部(1a)的方式设置在基体(1)的上表面，且内周面作为第1光反射面(2a)；和框状的第2反射部件(3)，其以包围第1反射部件(2)的方式相对于第1反射部件(2)的外周面(2b)隔着间隙(7)设置在基体(1)的上表面，并且在第1反射部件(2)的上端的上方设置有第2光反射面(2b)。可减小反射部件(2、3)与基体(1)之间产生的应力。
文档编号H01L33/60GK101147270SQ20068000970
公开日2008年3月19日 申请日期2006年3月23日 优先权日2005年3月24日
发明者作本大辅, 关根史明, 松浦真吾, 柳泽美津夫, 森裕树 申请人:京瓷株式会社