CN100472823C - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的发光装置包括发光元件和光转换构件，其中光转换构件含有荧光物质，所述荧光物质吸收从所述发光元件发出的光的至少一部分而发出具有不同波长的光。发光装置在从发光元件一方看具有光转换构件的一侧，进一步包含散热构件。散热构件在2片板状构件之间形成有使冷却用流体流动的流道；在散热构件的主面上以2维排列的方式安装着多个发光元件；在流道内，于板状构件的表面形成有多个凸部，且多个凸部的至少一部分优选以中心位于发光元件之间以及大致中央的方式形成。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及由诸如激光二极管(LD)、发光二极管(LED)之类的发光元件安装而成的发光装置。特别涉及具有荧光物质的发光装置，其中荧光物质与发光元件一起，将由发光元件发出的光作为激发光而发出具有不同波长的光。另外，本发明还涉及半导体发光元件和半导体受光元件、或用于使半导体器件等发热体散热的散热构件以及将它包括在内的半导体装置。
背景技术
作为利用发光二极管的照明装置，已经公开了将许多发光二极管安装在导电性平板上所得到的照明装置。例如，专利文献1所公开的照明装置是下述的照明装置，其中导电性平板在没有安装发光二极管的一侧连接于冷却体上，并利用冷却体促进发光二极管的散热，由此使高输出功率的发光成为可能。另外，为进一步改善散热性，在冷却体内有冷却液的回流。
另外，例如专利文献2所公开的真空荧光管是传真光源用真空荧光管，其中在导体上粘附着荧光体层的阳极和与该阳极相对置的阴极配设在真空容器内。在此，粘附着荧光体层的阳极的一部分成为向真空容器外延伸的延伸部，该延伸部被设定为与外界空气接触的冷却部。该荧光管将粘附着荧光体层的阳极设计为热传导性良好的金属材料，通过促进所述冷却部的散热，可以使粘附的荧光体层的发热得以降低。由此，真空荧光管可以防止荧光体的退化，可以提高发光效率并维持高辉度的发光。
在此，用于使半导体器件等发热体散热的降温装置(heat sink)作为通常的冷却手段，可以分为被动的冷却手段和主动的冷却手段。例如，前者是通过利用热容量大的降温装置而进行发热体的散热，后者则是通过在安装着发热体的降温装置内使冷却水流动而夺取热量的手段。近年来，在要求实现更高输出功率和更高辉度等的半导体装置中，优选采用能够进行有效冷却的主动的冷却手段。
作为采用被动冷却手段的半导体装置，例如用红外区域的半导体激光阵列可以得到高达1～几十瓦(W)的光输出功率。在此，所谓的半导体激光阵列，是指在单一的半导体晶体上排列多个谐振器、或者在分隔的多个半导体晶体上各自排列谐振器的阵列。
另外，通过将半导体激光阵列设计为堆积(stack)结构，可以得到高达几十～几千瓦(W)的光输出功率。设计为这种堆积结构的半导体装置所使用的冷却手段是主动的冷却手段。例如在专利文献3中，提出了在降温装置内设计水路、以冷却半导体激光阵列正下方的技术。在水路内，设计着细化水路的多个微孔，以便使加压的流体喷向发热体的正下方。从该微孔将流体强有力地喷向半导体激光阵列的正下方，藉此使热传递效率得以提高。在该半导体装置的结构中，水路被设计为：流体以大致垂直的方向接触半导体激光等发热体的散热面。
专利文献1：日本专利特表2002-544673号公报
专利文献2：日本专利特开昭59-161966号公报
专利文献3：日本专利特开平8-139479号公报
发明内容
一般地说，为人所知的是包含在光转换构件中的荧光体的光转换效率，随荧光体环境温度的升高而降低。为了解决这样的问题，上述技术是作为一种消除发光装置中光转换构件的外部发热原因的方法而设计的。也就是说，通过冷却发光二极管的安装基板、以及在粘附着荧光体的电极的另一端设置冷却部，以排出从外部接受热而发热的光转换构件的热量。
可是在现有技术中，作为在紫外区域激发荧光体的光源而加以选择的，可以列举出高压水银灯等，然而，它不仅产生大量的热，而且包含可见光谱，从而需要滤波器等以便仅取出紫外光。本申请人等发表了一种发出高功率紫外光的氮化物半导体元件(JJAP，Vol.41(2002)L1434～1436)，并将这种发光元件作为荧光物质的激发光源而加以设计利用。由此，与以前选择的在紫外区域激发的光源相比，其产生较少的热量，即使不需要滤波器等也可以只取出高输出功率的紫外光谱。也就是说，已经可以无限制地忽略发光装置中光转换构件的外部发热原因了。
但是，已经为人们所了解的是：即使将在这样的短波区域具有光谱的光半导体发光元件作为荧光体的激发光源，尽管由光谱引起的光转换构件部的发热可以忽略不计，但荧光体的发热变得不能忽略。也就是说，曝露在高能量的激发光下的荧光体产生自发热，这种自发热起因于斯托克斯(Stokes)光致发光机理引起的损耗(称之为斯托克斯损耗)。这与外部施加热量所引起的整个光转换构件的温度上升不同，其起源于光转换构件所含有的荧光体本身的发热，是自身引起光转换效率的降低。
于是，本发明的第1目的在于：抑制荧光体的自发热，阻止光转换构件的退化，同时提高荧光体的发光效率，从而得到高输出功率的发光装置。
另外，作为上述主动冷却方式的一个例子而举出的半导体激光等，其特征在于：通过设计水路使流体(冷却介质)以大致垂直的方向接触发热体的散热面，从而无限减少对降温装置内壁面的摩擦阻力。也就是说，在流体(冷却介质)与散热面接触的部位，形成了一种引起摩擦阻力的薄膜，从与薄膜面垂直的方向将冷却水强有力地喷向该薄膜，由此使薄膜遭到破坏，从而可以高效地提高冷却效率。
然而，LED以及面发光激光器等面发光装置通过安装成矩阵状而发挥其作用。也就是说，如果想将多个LED以及面发光激光器等面发光装置组合起来而制作高输出功率的发光装置，则需要将多个面发光装置安装成矩阵状。因为这些面发光装置各自是一个发热体，所以需要对各面发光装置进行高效的冷却。但是，在适用上述水路结构的情况下，因为从与散热面垂直的方向喷流体(冷却介质)的部位受到限制，所以为了在每个面发光装置上形成许多这样的部位，将使水路复杂化，从而妨碍面发光装置的高密度安装。
于是，本发明的第2目的在于：提供具有充分的冷却功能的降温装置(散热构件)、以及具有这样的降温装置的半导体装置；特别提供即使在散热面与流体(冷却介质)的流动方向之位置关系相互平行、以及在与流体(冷却介质)的流动方向平行的面上安装1个或多个发热体的情况下，也具有充分的冷却功能的降温装置、以及具有这样的降温装置的半导体装置。
本发明的发光装置包括发光元件和光转换构件，其中光转换构件含有荧光物质，所述荧光物质吸收从发光元件发出的光的至少一部分而发出具有不同波长的光，所述发光装置的特征在于：在从发光元件一方看具有光转换构件的一侧，进一步包含散热构件。如果设计为这样的结构，则荧光体的散热与以前相比可以高效地进行，因而通过抑制荧光体的自发热，防止荧光体的退化，可以提高荧光体的光转换效率，从而可以设计出更高输出功率的发光装置。
另外，散热构件具有冷却介质的流道。由此，采用散热构件可以高效地进行散热，以致荧光物质的放热性能得到进一步提高，故而可以设计出更高输出功率的发光装置。
另外，散热构件至少有一对导入所述冷却介质的供给口以及排出在所述流道内回流的冷却介质的排出口。如果设计为这样的结构且使冷却介质在散热构件内回流，则可以提高发光装置的散热性，从而可以设计出高输出功率的发光装置。
另外，所述散热构件由至少可以透过所述发光元件发出的光的材料、或者可以透过所述发光元件发出的光和所述光转换构件发出的光这两者的材料构成。由此，当在散热构件上配置光转换构件时，不仅在发光观测面侧的主面上，而且在发光元件发出的光所照射的主面上，都可以配置光转换构件。
所述散热构件在2片板状构件之间形成有使冷却用流体流动的流道；在所述散热构件的主面上以2维排列的方式安装着多个所述发光元件；在所述流道内，于所述板状构件的表面形成有多个凸部；所述多个凸部的至少一部分以中心位于所述发光元件之间以及大致中央的方式形成。由于设计为这样的结构，因而通过抑制荧光体的自发热，防止荧光体的退化，不仅可以提高荧光体的光转换效率，而且可以抑制由发光元件的自发热引起的光输出功率的降低，从而使多个发光元件的高密度安装成为可能。由此，可以设计出更高输出功率的发光装置。
本发明的发光装置包括发光元件、光转换构件和散热构件，其中光转换构件含有荧光物质，所述荧光物质吸收从发光元件发出的光的至少一部分而发出具有不同波长的光，所述发光装置的特征在于：所述散热构件具有冷却介质的流道，而且包括：在承载所述发光元件的一侧具有第1流道的第1散热构件，在所述发光元件发出的光所照射的一侧具有第2流道的第2散热构件；第2散热构件具有所述光转换构件。如果设计为这样的结构，则荧光体的散热与以前相比可以高效地进行，因而通过抑制荧光体的自发热，防止荧光体的退化，可以提高荧光体的光转换效率，从而可以设计出更高输出功率的发光装置。
另外，所述流道具有联络所述第1流道和所述第2流道的第3流道。如果设计为这样的结构，则在第1流道和第2流道中，可以使供给发光装置的冷却介质并流，发光元件的散热和荧光体的散热可以采用同一散热系统来进行，故而可以简化发光装置的散热构件的结构。
另外，所述第1散热构件和/或所述第2散热构件至少有一对导入所述冷却介质的供给口以及排出在所述流道内回流的冷却介质的排出口。如果设计为这样的结构且连续地供给和排出冷却介质，则可以提高发光装置的散热性，从而可以设计出高输出功率的发光装置。
另外，所述第1散热构件、绝缘性构件、支持基板和所述第2散热构件层叠在一起。如果设计为这样的结构，则以更为简单的结构可以设计出散热性优良的发光装置。
另外，所述散热构件在至少一方的主面侧具有所述供给口或排出口；所述绝缘性构件和所述支持基板具有成为所述第3流道的一部分的贯通孔。如果设计为这样的结构，则可以在发光装置的主面方向形成一对供给口和排出口，因而可以从不对发光装置的光学特性产生不良影响的方向进行冷却介质的回流。
另外，在所述绝缘性构件的至少一方的主面上，粘附着含有选自Au、Ag、Al之中的至少一种的导电性构件。如果设计为这样的结构，则可以容易地向发光元件供给电力。
另外，所述发光元件的一个电极通过导电性导线与粘附在所述绝缘性构件的至少一方的主面上的导电性构件进行电连接，另一个电极则分别与所述第1散热构件进行电连接。如果设计为这样的结构，则可以容易地向发光元件供给电力。
另外，所述第2散热构件由至少可以透过所述发光元件发出的光的材料、或者可以透过所述发光元件发出的光和所述光转换构件发出的光这两者的材料构成。由此，当在第2散热构件上配置光转换构件时，不仅在发光观测面侧的主面上，而且在发光元件发出的光所照射的主面上，都可以配置光转换构件。
所述第1散热构件和/或所述第2散热构件在2片板状构件之间形成有使冷却用流体流动的流道；在所述第1散热构件的主面上以2维排列的方式安装着多个所述发光元件；在所述流道内，于所述板状构件的表面形成有多个凸部；所述多个凸部的至少一部分以中心位于所述发光元件之间以及大致中央的方式形成。由于设计为这样的结构，因而通过抑制荧光体的自发热，防止荧光体的退化，不仅可以提高荧光体的光转换效率，而且可以抑制由发光元件的自发热引起的光输出功率的降低，从而使多个发光元件的高密度安装成为可能。由此，可以设计出更高输出功率的发光装置。
本发明的发光装置包括：在2片板状构件之间形成有使冷却用流体流动之流道的散热构件，以及在所述散热构件的主面上以2维排列的方式安装的多个发光元件；所述发光装置的特征在于：在所述流道内，于所述板状构件的表面形成有多个凸部；所述多个凸部的至少一部分以中心位于所述发光元件之间以及大致中央的方式形成。由于设计为这样的结构，因而流道内板状构件表面的热密度降低。因此，可以抑制由发光元件的自发热引起的光输出功率的降低，从而使多个发热体的高密度安装成为可能。由此，可以设计出高输出功率的发光装置。
另外，所述多个凸部从所述流道的入口向出口以相互偏离的方式进行配置，从而使依次连接最靠近的凸部彼此之间的线段反复弯曲。如果设计为这样的结构，则可以使该部分的热密度得以降低，热分布受到抑制且可以进行高效率的冷却，故而可以设计出更高输出功率的发光装置。
另外，所述多个凸部的至少一部分以中心位于所述发光元件之间的方式形成。如果设计为这样的结构，则使发光元件本身在内部产生的热分布受到抑制且可以进行高效率的冷却，故而可以设计出更高输出功率的发光装置。
另外，所述多个凸部配置在各发光元件的大致中央和顶点附近。如果设计为这样的结构，则使发光元件本身在内部产生的热分布以及由发光元件彼此之间的热干涉所产生的热分布这两者都受到抑制，且可以进行有效的散热。由此可以进行高效率的冷却，故而可以设计出更高输出功率的发光装置。
另外，所述板状构件的贴合面采用含Au的金属材料覆盖。如果设计为这样的结构，则可以提高板状构件彼此之间的密合性，故而可以设计出没有冷却材的泄漏且可靠性得以提高的发光装置。
附图说明
图1是本发明的一实施例即发光装置的示意剖面图。
图2是本发明的一实施例即发光装置的示意剖面图。
图3是本发明的一实施例即发光装置的示意剖面图。
图4是本发明的一实施例即发光装置的示意剖面图。
图5是表示本发明的实施例以及比较例的特性的图。
图6是本发明的一实施例即发光装置的示意立体图和剖面图。
图7是表示本发明的一实施例即发光装置的各构成构件的示意立体图。
图8是本发明的一实施例即发光装置的示意剖面图。
图9是本发明的一实施例即发光装置的示意剖面图。
图10是本发明的一实施例即构成构件的示意立体图。
图11是示意剖面图，用以说明本发明的半导体装置之构成。
图12是示意立体图，其在省略金属罩(cap)等的情况下，表示本发明的半导体装置之构成。
图13是示意剖面图，用以说明本发明的降温装置之结构。
图14(a)～(c)分别是示意表示本发明的第1板状构件的一个例子的立体图、平面图以及剖面图。
图15(a)～(c)分别是示意表示本发明的第2板状构件的一个例子的立体图、平面图以及剖面图。
图16(a)和(b)分别是表示组合图4以及图5所示的板状构件之形态的平面图和剖面图。
图17(a)和(b)分别是示意表示半导体元件和流道内凸部之位置关系的平面图和剖面图。
图18是用以说明由本发明的实施方案构成的LED光源的单元模块光源装置的图。
图19是用以说明由本发明的实施方案构成的LED光源的单元模块光源装置的图。
图20是用以说明由本发明的实施方案构成的LED光源的超高输出功率模块光源装置的图。
图21是用以说明由本发明的实施方案构成的LED光源的超高输出功率模块光源装置的图。
图22就采用主动冷却手段的LED元件的IL特性和采用被动冷却手段的LED元件的IL特性进行了相对比较，其中主动冷却手段是根据本发明的实施方案而设计的。
图23表示根据本发明的实施方案而表现出高辉度的LED元件的IL特性。
图24就根据下述CW-ACC驱动试验所预测的退化曲线进行了比较，其中CW-ACC驱动试验是根据本发明的实施方案而表现出高辉度的LED光源的CW-ACC驱动试验和采用被动冷却手段的LED1元件的CW-ACC驱动试验。
图25就根据下述CW-ACC驱动试验所预测的退化曲线进行了比较，其中CW-ACC驱动试验是根据本发明的实施方案而表现出高辉度的LED光源的CW-ACC驱动试验和采用被动冷却手段的LED1元件的CW-ACC驱动试验。
图26(a)～(c)是表示本发明的压力等高线的图。
图27表示本发明的发光装置的散热构件之最低温度和流体流量之间的关系。
图28表示本发明的发光装置的散热构件之最高温度和流体流量之间的关系。
图29表示本发明的发光装置的散热构件之热电阻和流体流量之间的关系。
符号说明：
1、10 发热体
2 第1板状构件
3 第2板状构件
100、200、300、400 发光装置
101、201、301、401 光转换构件
102、202、302、402 散热构件
103 支持构件
104 半导体发光元件
105 流道
106、111 凹部
107 绝缘性构件
108 支持基板
109 第2散热构件
109a、115a 第1板状构件
109b、115b 第2板状构件
110 第3流道
112 第1流道
113 第2流道
114 O形密封圈
115 第1散热构件
116 导电性构件
302 透光性构件
具体实施方式
下面参照附图就用于实施本发明的最优方案进行说明。不过，以下所示的方案只是发光装置的例示，以便使本发明的技术构思具体化，而不是本发明就发光装置进行如下的限定。另外，为了明确说明各附图所示的构件的大小和位置关系等，某些附图有夸大之处。
实施方案1
本发明的实施方案1的发光装置包括发光元件和光转换构件，其中光转换构件含有荧光物质，所述荧光物质吸收从发光元件发出的光的至少一部分而发出具有不同波长的光；发光装置在从发光元件一方看具有光转换构件的一侧，进一步包含散热构件。也就是说，本发明包括半导体发光元件、光转换构件以及散热构件，借助于该散热构件，使含有荧光体的光转换构件的散热得以促进。由此，在高输出功率的激发光下，可以抑制荧光体的自发热，并防止荧光体的退化，因而不会产生发光装置输出功率的降低，可以发出更高输出功率的光，例如发出白色系等的光。
更具体地说，本方案的发光装置在发光元件发出的光所照射的方向上具有光转换构件，并且在该光转换构件的临近位置或者在光转换构件中，具有散热构件以促进该光转换构件的散热。散热构件优选在承载着光转换构件的一侧具有流道。该流道可以具有冷却介质以促进该光转换构件的散热。由此，可以抑制暴露在高输出功率以及高能量的激发光下的荧光体的自发热。此外，本说明书中的所谓“冷却介质”，是指例如冷却水、冷却气体、低沸点的不活泼液体之类的热冷却介质，或者珀尔贴(Peliter)元件之类的固体状热梯度介质。另外，冷却介质虽然通过循环可以促进发光装置的散热，但并不局限于循环的形态。
本发明的光转换构件，与发光元件相隔某一恒定的间隔而配置在该发光元件发出的光所照射的方向上。由此，与光转换构件直接覆盖发光元件的以前的发光装置相比，可以减少荧光体因接受来自于发光元件的热而产生的影响。在本方案中，为了使光转换构件具有开口部，特别优选以设计为格子状的平面的方式涂布散热构件。或者散热构件在光转换构件中也可以形成为三维的格子状。也就是说，光转换构件的状态优选设计为散热构件以网状的形式遍布光转换构件中。此时，光转换构件在格子状的散热构件中，形成于半导体发光元件发出的光所照射的面、或发光观测方向的面的至少一方上。
另外，从发光观测方向看，涂布成平面状的光转换构件的周边部优选与将安装半导体发光元件的支持构件进行热连接。在此，所谓“热连接”是指各构件直接接合在一起、或者通过其它具有良好热导性的材料接合在一起，是指接合的构件之间处于热容易移动的状态。由此，从发光观测面的方向看，涂布成平面状的光转换构件从中央部附近向其周边部的方向可以高效地进行散热，荧光物质的散热性得到进一步的提高，故而可以设计出更高输出功率的发光装置。
本方案的散热构件为了使发光元件发出的光、或者通过光转换构件而发生波长变化的光向预定的方向反射，优选具有光反射构件。更详细地说，从半导体发光元件发出的光所照射的一侧开始，依次层叠着光转换构件、光反射构件以及散热构件。或者当散热构件为透光性材料时，也可以从半导体发光元件发出的光所照射的一侧开始，依次层叠光转换构件、散热构件以及光反射构件。作为光反射构件的材料，可以设计为Al、Ag以及Rh之类的白色金属或者含有它们之中的至少一种或多种的合金。或者也可以用这些光反射性高的金属材料形成散热构件本身，从而使光转换构件射出的光可以用散射构件来直接反射。
作为在散热构件上直接涂布所述光反射构件的方法，可以设定为镀覆、溅射以及丝网印刷等方法。此外，本发明的反射构件并不局限于在散热构件上直接涂布的形态，也可以设定为采用上述材料形成的、与散热构件相邻配置的其它构件。
散射构件可以具有曲面，该曲面使半导体发光元件发出的光入射在该散射构件的至少一部分上，并使荧光物质发出的光向预定的方向射出。曲面可以设计为诸如抛物面、椭圆面之类的各种形状，且被设计为能够会聚半导体发光元件发出的光并向预定的方向射出的形状。
本方案的散热构件在该散热构件的外壁面至少有一对导入冷却介质的供给口以及排出在散热构件的流道内回流的冷却介质的排出口。在发光装置上形成供给口以及排出口的位置、数量及其形状，可以在考虑发光装置的大小和形状后加以选择，以便使冷却效果得以提高，本发明并不局限于本方案。由此，可以使冷却介质在散热构件中回流。
入射到光转换构件上的光密度为3W/cm2或以上，另外，当发光装置通以电流而驱动时，光转换构件的温度设定为200℃或以下，优选设定为120℃或以下，更优选设定为100℃或以下。由此，使散热性得以提高的本方案的发光装置可以设计为高输出功率的发光装置。下面就本方案的各构成进行详细叙述。
下面就本实施方案1的发光装置的构成进行详细说明。
(散热构件)
本方案的发光装置中的散热构件是在发光元件发出的光所照射的一侧，促进光转换构件特别是光转换构件所含有的荧光物质的散热的构件。另外，散热构件是与安装着发光元件的支持构件进行热连接且使来源于光转换构件的热向其支持构件的方向散发的构件。下面就本方案的散热构件进行更为详细的说明。
所谓本方案的散热构件，指的是直接地或者通过其它具有良好热导性的构件承载着含有荧光体的光转换构件且向发光装置的外部传递由荧光体产生的热的构件。另外，所谓本方案的散热构件，指的是具有冷却荧光体的冷却介质的流道、承载着含有荧光体的光转换构件且向光转换构件的外部传递由荧光体产生的热的构件。在此，散热构件优选与承载着发光元件的支持构件进行热连接。另外，在光转换构件的背面或者散热构件的周边，优选具有空冷风扇、珀尔贴元件之类的固体状热梯度介质或散热单元。由此，便可以高效地向外部传递光转换构件或散热构件的热。
散热构件的材料优选由至少可以透过从发光元件发出的光的材料、或者可以透过从发光元件发出的光和光转换构件发出的光这两者的材料所构成。由此，光转换构件可以承载在散热构件的发光观测面侧的主面以及发光元件发出的光所照射的主面的至少一方上。此外，光转换构件并不局限于直接固定在散热构件上的形态，不用说也可以通过其它透光性构件安装在散热构件上。另外，考虑到发光装置发出的光的光学特性，光转换构件的发光观测面侧的形状也可以设定为透镜的形状。或者除光转换构件外，也可以设定为具有光学构件的发光装置，该光学构件像凸透镜和凹透镜那样，可以用于控制由发光装置发出的光的方向性。再者，也可以通过使散热构件的一部分具有透光性且使该具有透光性的部分含有荧光体而设计光转换构件。另外，在光转换构件中，也可以形成用于冷却荧光体的冷却介质的流道。
在本发明中，冷却介质的流道可以不管它相对于发光装置的外部是封闭体系还是开放体系。作为具有开放形流道的散热构件的一个实例，例如能够以铜和铝等金属为材料，将其设定为形成有流道的平板，从而使冷却介质在流道的内部得以导通。在此，当使散热构件的一部分具有透过性时，其具有透光性的一部分选择透光性树脂、石英等材料。再者，为了使冷却介质在散热构件内循环，散热构件在其外壁面至少具有一对冷却介质的供给口和排出口。散热构件的流道可以采用如下的方法来形成，即在多块被设计为平板状的材料的至少一方例如在第1板状构件上，形成沟槽、凹凸形状以及用于形成所述供给口和排出口的贯通孔，然后将第1板状构件和第2板状构件相对置的面彼此之间粘结起来。在此，不用说于本实施方案中，流道的形状并不局限于如图所示的形状。例如在散热构件的材料的一部分即第1板状构件上，从形成一方的开口部(供给口或排出口)的位置到另一方的开口部，以流道慢慢变宽、进而慢慢变窄的方式形成凹部。由此，可以使冷却介质在流道内顺利地循环。再者，其凹部的内壁面优选形成细的沟槽和凹凸形状。由此，可以增大冷却介质与散热构件的接触面积，从而使发光装置的散热效果得以提高。
作为具有封闭体系之流道的散热构件的一个实例，例如能够以铜和铝等金属为材料，将其设定为在内部封入冷却介质的热导管。特别在其它的方案中，可以用作散热构件的热导管例如是在由铜和铝等金属材料构成的金属管中，封入水、氟里昂、氟里昂替代品以及フロリナ—トTM等热输送用工作液的热传递构件，该热传递构件通过反复进行如下的动作而实现极高的热传导性，所述动作包括：在吸热部(高温部)加热工作液而使其变为蒸汽；该蒸汽向散热部(低温侧)移动，产生液化并由此而放热；该液化的工作液通过毛细现象而回到吸热部。
考虑到散热方向和散热效果，散热构件的形状可以设定为各种形状和大小。例如，在与承载着光转换构件的面相对置的流道的内壁面形成凹凸形状。由此，上述内壁面与冷却介质的接触面积比不形成凹凸形状时为大，所以光转换构件的散热性得以提高。另外，以具有开口部的形式被设计为格子状的散热构件对于平板状散热构件的材料，可以将多个贯通孔排列成矩阵状而形成。或者也可以通过将多条细线编织成格子状而形成。
被设计为平板状的散热构件当将形成散热构件的板材的热传导率设为C[W/mK]时，与光转换构件相对置的面和流道的内壁面之间的最短距离d[mm]优选的是满足以下的关系式。
0.05<d<(C/800)          式1
例如以无氧铜为材料形成散热构件时，d[mm]优选设定为以下的范围。
0.05<d<0.5              式2
另外，以氧化铝或氮化铝之类的陶瓷为材料而形成散热构件时，d[mm]优选设定为以下的范围。
0.05<d<0.25             式3
在此，当d值大于上限值时，散热构件的热电阻增大，明显出现相邻发光元件彼此之间的热干涉，不可能对发光元件进行高密度的安装。另外，当d值小于下限值时，加工散热构件的板材变得不容易。
(支持构件)
所谓本方案的支持构件的作用是：承载发光元件，分布向该发光元件供给电力的导体配线，成为其它构成构件的支持体，并维持发光装置的机械强度。考虑到散热性和发光装置的输出功率等，支持构件可以形成为各种大小，与发光装置的形状相配合，也可以设定为各种形状。另外，为了控制光的配光特性，支持构件的一部分也可以具有反射器。
支持构件例如也可以设计为倾斜的壁面，其内壁面形成为锥状的凹部，并使其内壁面与安装的发光元件相对置而将发光元件发出的光向发光观测面方向反射。另外，其倾斜的壁面也可以形成为适当反射发光元件发出的光的反射层。为了使发光元件发出的热高效地散发至散热构件一侧，支持构件优选具有良好的热传导性。作为这样的热传导性良好的材料的实例，除了可以单独使用陶瓷、铜、铝或磷青铜板以外，也可以适当使用在它们的表面镀覆有银、钯或银、金等金属镀层或者施以软铅焊镀层等的材料。
(半导体发光元件)
本方案的半导体发光元件是激光二极管和发光二极管，它发出具有可以激发荧光体的波长的光。特别地，半导体发光元件优选具有发光层，该发光层发出可以高效地激发荧光体的特定发光波长的光。
作为半导体发光元件的材料，可以列举出BN、SiC、ZnSe、GaN、InGaN、InAlGaN、AlGaN、BAlGaN、BInAlGaN等各种半导体。同样地，在这些元素中，也可以含有作为杂质元素的Si和Zn等而成为发光中心。作为发光层可以有效地发出能够高效地激发荧光体的从紫外区到可见光的短波的材料，特别地可以列举出氮化物半导体(例如含有Al或Ga的氮化物半导体、含有In或Ga的氮化物半导体：InXAlYGa1-X-YN、0≤X、0≤Y、X+Y≤1)。此外，作为III族元素也可以使用B，作为V族元素也可以用P、As置换N的一部分。作为半导体的结构，可以列举出具有MIS结、PIN结或pn结等的同质结构、异质结构或双异质结构。根据半导体层材料和其混晶度的不同，可以对发光波长进行各种选择。另外，也可以设计为单一量子阱结构或多重量子阱结构，其中的半导体活性层被形成为可以产生量子效果的薄膜。
作为上述氮化物半导体的生长方法，并没有特别的限定，但可以适用作为氮化物半导体的生长方法已经为人所知的所有方法，如MOVPE(有机金属气相生长法)、MOCVD(有机金属化学气相生长法)、HVPE(氢化物气相外延法)以及MBE(分子束气相外延法)等。特别地，MOCVD因可以结晶性良好地进行生长，所以是优选的。
在使用氮化物半导体的情况下，半导体用基板适于使用蓝宝石、尖晶石、SiC、Si、ZnO等材料。为了以良好的批量生产性能形成结晶性好的氮化物半导体，优选使用蓝宝石基板。可以在该蓝宝石基板上采用MOCVD法等形成氮化物半导体。在蓝宝石基板上形成GaN、AlN、GaAlN等缓冲层，然后在其上面形成具有pn结的氮化物半导体。
作为使用氮化物半导体的具有pn结的发光元件的例子，可以列举出双异质结构等，其中所述双异质结构是在缓冲层上，依次层叠用n型氮化镓形成的第1接触层、用n型氮化铝镓形成的第1包层、用氮化铟镓形成的活性层、用p型氮化铝镓形成的第2包层、用p型氮化镓形成的第2接触层而形成的。
氮化物半导体在不掺杂的状态下显示出n型导电性。在形成使发光效率得以提高等所要求的n型氮化物半导体的情况下，作为n型掺杂剂优选适当导入Si、Ge、Se、Te以及C等。另外，在形成p型氮化物半导体的情况下，则掺杂作为p型掺杂剂的Zn、Mg、Be、Ca、Sr以及Ba等。氮化物半导体单凭掺杂p型掺杂剂难以实现p型化，所以优选在导入p型掺杂剂后，通过炉中的加热和等离子体照射等而使其实现低电阻化。
为了使供给发光元件的电流扩展到p型半导体的整个区域，在p型半导体中设置扩散电极。再者，在扩散电极和n型半导体中，分别设置与突起电极和导电性导线之类的导电构件相连接的p侧基座电极和n侧基座电极。
半导体发光元件的p侧以及n侧基座电极与通过导电性导线配置在绝缘性构件上的导电性构件和散热构件进行电连接。或者半导体发光元件通过软铅焊、突起电极而以倒装片(flip chip)的形式安装，并且与支持构件和散热构件进行电连接。
其结构能够以氮化物半导体层的电极形成面为光取出面，也能够以层叠氮化物半导体层的基板侧为光取出面。在以层叠氮化物半导体层的基板侧为光取出面的情况下，优选设定为朝下(face down)的结构，该结构除了形成有氮化物半导体元件之电极的面以外，其余面形成有保护膜，在氮化物半导体层上形成的电极和外部电极等通过金属化层(突起电极)进行连接。通过将基板侧设定为光取出面，使光取出效率得以提高。
本发明的氮化物半导体元件也可以设计为如下的结构：在支持基板上隔着导电层和p电极而具有p型氮化物半导体层、活性层以及n型氮化物半导体层，然后在其上面形成n电极。该氮化物半导体元件被设计为p电极和n电极夹持着氮化物半导体层而处于相向对置的电极结构。此时，所述氮化物半导体元件的n电极侧成为光取出面。氮化物半导体(特别是GaN系半导体)因为n型层的电阻较低而可以减少n电极的尺寸。由于通过减少n电极的尺寸可以缩小遮光的区域，从而使光取出效率得以提高。
另外，其它方案的半导体发光元件只由氮化物半导体层构成，且在半导体层的上面和下面形成对置电极。具有这样的对置电极的半导体发光元件以一个电极与本方案的散热构件相对置的方式，通过导电性粘结剂而加以固定。本方案的绝缘性构件从支持构件的对置面到凹部内粘附着导电性构件。因此，发光元件的一个电极与散热构件进行电连接，另一个电极则通过导电性导线与所述导电性构件相连接。作为导电性粘结剂的材料，例如可以列举出银浆料、Au-Sn和Ag-Sn之类的共晶材料。
下面就具有这样的对置电极结构的半导体发光元件的形成方法进行说明。首先，与上述的半导体元件一样层叠n型氮化物半导体层和p型氮化物半导体层，然后形成作为第1电极的p电极和在p电极以外的p型氮化物半导体层上形成绝缘膜。另一方面，准备贴合在该半导体层上的支持基板。作为支持基板的具体材料，有Cu-W、Cu-Mo、AlN、Si以及SiC等。优选的结构是贴合面具有粘合层、阻挡层以及共晶层。例如形成Ti-Pt-Au、或者Ti-Pt-AuSn等金属膜。这样的金属膜通过共晶而实现合金化，在随后的工序中成为导通层。
接着使形成有支持基板的金属膜的面与氮化物半导体层的表面相向对置，一边加压一边加热而使其合金化后，通过从异种基板侧照射准分子激光或者磨削而取下异种基板。此后，为了形成氮化物半导体元件而采用RIE等进行外围蚀刻，从而在外围的氮化物半导体层得以去除的状态下制造出氮化物半导体元件。另外，为了提高光的取出效果，也可以采用RIE等对氮化物半导体的露出面实施凹凸加工(埋头孔压形加工：dimpling)。凹凸的断面形状包括台面型和反台面型，平面形状包括岛状形状、格子状、矩形状、圆状以及多角形状等。接着在所述氮化物半导体层的露出面形成第2电极即n电极。作为电极材料，可以列举出Ti/Al/Ni/Au、W/Al/WPt/Au等。
(光转换构件)
本发明可以利用的荧光体是：其吸收发光元件发出的可见光或紫外光的一部分，从而发出波长与其吸收光的波长不同的光。特别地，本方案使用的荧光体是：至少受到半导体发光元件发出的光的激发而发出波长得以转换的光，该荧光体和对其产生粘结作用的粘结剂一起构成光转换构件。在此，作为粘结剂，例如也可以设定为环氧树脂之类的透光性树脂、耐光性高的硅树脂、以及以烷氧基金属为初始原料而通过溶胶-凝胶法生成的透光性无机材料。另外，作为在散热构件上涂布光转换构件的方法，可以设定为丝网印刷、喷墨涂布、灌注(potting)以及孔版印刷等各种形成方法。另外，荧光体也可以包含在具有透光性的散热构件中。下面就本发明的可以包含在光转换构件中的荧光体进行详细说明。
<铝石榴石系荧光体>
本实施方案使用的所谓铝石榴石系荧光体，是指这样的一种荧光体，其含有Al，且含有选自Y、Lu、Sc、La、Gd、Tb、Eu以及Sm之中的至少一种元素和选自Ga以及In之中的一种元素，并且用选自稀土类元素之中的至少一种元素进行活化，同时用LED芯片发出的可见光或紫外光激发而发光。
例如可以列举出：YAlO3:Ce、Y3Al5O12:Ce、Y4Al2O9:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、Tb2.95Ce0.05Al5O12、Y2.90Ce0.05Tb0.05Al5O12、Y2.94Ce0.05Pr0.01Al5O12、Y2.90Ce0.05Pr0.05Al5O12等。再者，在本实施方案中，特别可以利用的是含有Y、用Ce或Pr活化且组成不同的2种或多种的钇铝氧化物系荧光体(钇铝石榴石系荧光体(以下也成为“YAG系荧光体”))。特别在高辉度下且长时间使用时，优选的是(Re1-XSmX)3(Al1-yGay)5O12:Ce(0≤x<1、0≤y≤1，其中Re是选自Y、Gd、La之中的至少一种元素)等。
(Re1-XSmX)3(Al1-yGay)5O12:Ce荧光体因为是石榴石结构，所以对热、光以及水分具有很强的耐性，激发谱峰可以达到470nm左右。另外，还可能具有宽的发光谱，其发光峰也在530nm附近，峰的末端延伸到720nm处。
在本发明的发光装置中，荧光体也可以是2种或更多种荧光体混合而成的。即就上述的YAG系荧光体而言，可以将2种或更多种Al、Ga、Y、La以及Gd和Sm的含量不同的(Re1-xSmX)3(Al1-yGay)5O12:Ce荧光体进行混合，从而增加RGB的波长成分。另外，目前半导体发光元件的发光波长往往产生偏差，所以混合调整2种或更多种的荧光体可以获得所要求的白色系的混色光等。具体地说，混配发光元件的发光波长，调整色度点不同的荧光体的含量，藉此可以发出色度图上任意点的光，其中色度图用发光元件将该荧光体之间连接起来。
如果将使用氮化物系化合物半导体作为发光层的发光元件发出的蓝色系光、和由因吸收蓝色光而体色(body color)呈黄色的荧光体发出的绿色系的光以及红色系光混合显示出来，则可以显示出所要求的白色系发光色。发光装置因为产生这种混色，所以也可以在环氧树脂、丙烯酸树脂或硅树脂等各种树脂和氧化硅、氧化铝等透光性无机物中含有荧光体的粉体和块。这样，含有荧光体的树脂层可以根据荧光体呈点状或呈层状等用途而以各种方式使用，其中树脂层形成得较薄，足以使发光元件发出的光得以透过。通过对荧光体和透光性无机物的比率和涂布、填充量进行各种调整以及对发光元件的发光波长进行选择，可以提供包括白色在内的灯泡颜色等任意的色调。
另外，相对于由发光元件发出的入射光，各自按顺序配置2种或更多种荧光体，由此可以获得能够有效发光的发光装置。也就是说，在具有反射构件的发光元件上，以层叠等方式配置含有在长波长侧有吸收波长且可以发出长波长光的荧光体的颜色转换构件、以及与之相比在更长的波长侧有吸收波长且可以发出更长波长的光的颜色转换构件，藉此可以有效利用反射光。
如果使用YAG系荧光体，那么即使在以接触或靠近的方式配置辐射照度(Ee)＝0.1W·cm-2～1000W·cm-2的发光元件的情况下，也可以获得高效率且具有充分耐光性的发光装置。
本实施方案使用的用铈活化且能够发出绿色系光的YAG系荧光体，因为是石榴石结构，所以对热、光以及水分具有很强的耐性，激发吸收谱峰的波长可以在420nm～470nm附近。另外，具有宽的发光谱，其发光峰峰值波长λp在510nm附近，峰的末端延伸到700nm附近。另一方面，用铈活化的钇铝氧化物系荧光体即能够发出红色系光的YAG系荧光体也因为是石榴石结构，所以对热、光以及水分具有很强的耐性，激发吸收谱峰的波长可以在420nm～470nm附近。另外，具有宽的发光谱，其发光峰峰值波长λp在600nm附近，峰的末端延伸到750nm附近。
在具有石榴石结构的YAG系荧光体的组成内，用Ga置换Al的一部分，由此使发光谱向短波长侧移动，而用Gd和/或La置换组成中的Y的一部分，由此使发光谱向长波长侧移动。这样一来，通过改变组成，可以连续调节发光颜色。因此，氮化物半导体能够以Gd的组成比来连续改变长波长侧的强度，利用这样的氮化物半导体的蓝色系发光具有转换成白色系发光的理想条件。当Y的置换不足2成时，绿色成分增多而红色成分减少，为8成或以上时，虽然红色成分增加但辉度急剧下降。另外，关于激发吸收谱也同样，在具有石榴石结构的YAG系荧光体的组成内，用Ga置换Al的一部分，由此使激发吸收谱向短波长侧移动，而用Gd和/或La置换组成中的Y的一部分，由此使激发吸收谱向长波长侧移动。YAG系荧光体的激发吸收谱的峰值波长优选的是与发光元件的发光谱的峰值波长相比位于短波长侧。如果是这样的构成，则当供给发光元件的电流增加时，激发吸收谱的峰值波长因为与发光元件的发光谱的峰值波长基本一致，所以可以形成荧光体的激发效率不会降低、色度偏移的发生得以抑制的发光装置。
铝石榴石系荧光体可以按如下的方法进行制造。首先，荧光体将Y、Gd、Ce、La、Al、Sm、Pr、Tb以及Ga的氧化物或在高温下容易成为氧化物的化合物用作原料，将它们按化学计量比充分混合便得到原料。或者按化学计量比将Y、Gd、Ce、La、Sm、Pr、Tb的稀土类元素溶解在酸中，然后用草酸使这样得到的溶解液产生共沉积，再对这样得到的共沉积产物进行烧结便得到共沉积氧化物，继而将该共沉积氧化物与氧化铝、氧化镓混合便得到混合原料。在该混合原料中适量添加氟化铵等氟化物作为助熔剂并将其装入坩埚中，然后于空气中在1350℃～1450℃的温度范围内烧结2～5小时，从而得到烧结品，接着在水中对烧结品进行球磨，然后进行洗净、分离、干燥，最后过筛，由此便可以得到荧光体。另外，其它实施方案的荧光体的制造方法优选分两个阶段进行烧结，该两个阶段由第一烧结工序和第二烧结工序构成，其中第一烧结工序将由混合了荧光体原料的混合原料和助熔剂构成的混合物在大气中或弱还原气氛中进行烧结，第二烧结工序在还原气氛中进行烧结。在此，所谓弱还原气氛指的是在由混合原料形成所要求的荧光体的反应过程中，所设定的至少含有必要氧量的较弱的还原气氛，在该弱还原气氛中，进行第一烧结工序直至所要求的荧光体的结构形成得以完成，由此可以防止荧光体的黑变，而且可以防止光吸收效率的下降。另外，所谓第二烧结工序的还原气氛，指的是比弱还原气氛强的还原气氛。如果这样分两个阶段进行烧结，则可以得到激发波长的吸收效率高的荧光体。因此，在采用这样形成的荧光体形成发光装置的情况下，为得到所要求的色调，可以减少必要的荧光体用量，可以形成光取出效率高的发光装置。
组成不同的2种或更多种用铈活化的铝石榴石系荧光体，可以混合使用，也可以各自独立地进行配置。在各自独立地配置荧光体的情况下，优选按如下的顺序进行配置，先配置在更短波波长侧容易吸收发光元件发出的光并发光的荧光体，再配置在相对长波长侧容易吸收发光元件发出的光并发光的荧光体。由此，荧光体能够有效地吸收发光元件发出的光并发光。
本实施方案使用的荧光体，也可以使用由铝石榴石系荧光体、和可以发出红色系光的荧光体特别是氮化物系荧光体组合而成的荧光体，其中铝石榴石系荧光体以钇铝石榴石系荧光体和镥铝石榴石系荧光体为代表。这些YAG系荧光体以及氮化物系荧光体可以混合后包含在光转换构件中，也可以分别包含在由多层构成的光转换构件中。下面就各自的荧光体进行详细的说明。
<镥铝石榴石系荧光体>
所谓镥铝石榴石系荧光体，是指用通式(Lu1-a-bRaMb)3(Al1-cGac)5O12(其中，R是必须包含Ce的至少1种或多种的稀土类元素，M是选自Sc、Y、La、Gd之中的至少1种元素，0.0001≤a≤0.5，0≤b≤0.5，0.0001≤a+b<1，0≤c≤0.8)表示的荧光体。例如为组成式用(Lu0.99Ce0.01)3Al5O12、(Lu0.90Ce0.10)3Al5O12、(Lu0.99Ce0.01)3(Al0.5Ga0.5)5O12表示的荧光体。
镥铝石榴石系荧光体(以下也称为“LAG系荧光体”)可以按如下的方法获得。作为荧光体原料，使用镥化合物、稀土类元素R的化合物、稀土类元素M的化合物、铝化合物以及镓化合物，对各化合物进行称量和混合使其达到上述通式的比例，或者在这些荧光体原料中添加助熔剂并进行混合，便得到原料混合物。在坩埚中填充该原料混合物之后，在还原性气氛中于1200～1600℃下烧结，冷却后进行分散处理，由此便得到用上述通式表示的本发明的荧光体。
作为荧光体原料，优选使用氧化物或通过热分解成为氧化物的碳酸盐、氢氧化物等化合物。另外，作为荧光体原料，也可以使用全部或部分含有构成荧光体的各金属元素的共沉积物。例如，当在含有这些元素的水溶液中添加碱、碳酸盐等水溶液时，便可以得到共沉积物，可以将其干燥或热分解后加以使用。另外，作为助熔剂，优选的是氟化物、硼酸盐等，相对于100重量份的荧光体原料，在0.01～1.0重量份的范围内进行添加。烧结气氛优选的是不会使作为活化剂的铈发生氧化的还原性气氛。更优选的是氢浓度为3.0体积％或以下的氢和氮的混合气体气氛。烧结温度优选为1200～1600℃，可以获得目标中心粒径的荧光体。更优选的是1300～1500℃。
在上述通式中，R为活化剂，是必须包含Ce的至少1种或多种的稀土类元素，具体地说，是Ce、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lr。R也可以只包含Ce，但也可以含有Ce和选自Ce以外的稀土类元素之中的至少1种或多种的元素。Ce以外的稀土类元素为的是作为共同活化剂发挥作用。在此，相对于所有的R量，R中优选含有70mol％或以上的Ce。a值(R量)优选为0.0001≤a≤0.5，当低于0.0001时，发光辉度下降，即使超过0.5，也因浓度消光而使发光辉度下降。更优选的是0.001≤a≤0.4，进一步优选的是0.005≤a≤0.2。b值(M量)优选为0≤b≤0.5，更优选为0≤b≤0.4，进一步优选为0≤b≤0.3。例如，在M为Y的情况下，当b值超过0.5时，由长波长紫外线～短波长可见光特别是360～410nm的光激发的发光辉度非常低下。c值(Ga量)优选为0≤c≤0.8，更优选为0≤c≤0.5，进一步优选为0≤c≤0.3。当c值超过0.8时，发光波长向短波长方向移动，从而使发光辉度下降。
LAG系荧光体的中心粒径优选为1～100μm的范围，更优选为5～50μm的范围，进一步优选为5～15μm的范围。小于1μm的荧光体具有容易形成凝聚体的倾向。与此相对照，粒径处在5～50μm范围的荧光体，其光的吸收率以及转换效率较高，光转换构件也容易形成。这样，通过含有在光学上具有优良特性的大粒径的荧光体，发光装置的批量生产能力也得以提高。另外，优选高频度地包含具有上述中心粒径值的荧光体，频度值优选为20％～50％。这样，通过使用粒径偏差小的荧光体，便可以得到颜色不均更加受到抑制且具有良好色调的发光装置。
镥铝石榴石系荧光体受到300nm～550nm波长区域的紫外线或可见光的高效激发而发光，所以作为光转换构件所含有的荧光体可以有效地加以利用。再者，通过使用组成式不同的多种LAG系荧光体，或者将LAG系荧光体与其它荧光体一起使用，可以使发光装置的发光颜色产生各种变化。以前的发光装置混合源于半导体发光元件的蓝色系的发光和源于吸收该发光而发出黄色系光的荧光体的发光，藉此发出白色系的混色光，由于使源于发光元件的光的一部分透过而加以利用，所以具有可以简化结构本身、同时容易提高输出功率的优点。但另一方面，上述的发光装置由于是2种颜色的混合而产生的发光，所以演色性并不充分，要求对此加以改良。于是，利用LAG系荧光体而发出白色系的混色光的发光装置与以前的发光装置相比较，可以使其演色性得以提高。另外，LAG系荧光体的温度特性优于YAG系荧光体，因而可以得到退化和彩色边纹较少的发光装置。
<氮化物系荧光体>
本发明所使用的荧光体也可以使用下述的氮化物系荧光体，其含有N，而且含有选自Be、Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn之中的至少一种元素和选自C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr以及Hf之中的至少一种元素，同时使用选自稀土类元素之中的至少一种元素来活化。另外，作为本实施方案使用的氮化物系荧光体，指的是通过吸收由LED芯片发出的可见光和紫外线、以及吸收源于YAG系荧光体的发光而激发并发光的荧光体。例如可以列举出：Sr2Si5N8:Eu，Pr、Ba2Si5N8:Eu，Pr、Mg2Si5N8:Eu，Pr、Zn2Si5N8:Eu，Pr、SrSi7N10:Eu，Pr、BaSi7N10:Eu，Ce、MgSi7N10:Eu，Ce、ZnSi7N10:Eu，Ce、Sr2Ge5N8:Eu，Ce、Ba2Ge5N8:Eu，Pr、Mg2Ge5N8:Eu，Pr、Zn2Ge5N8:Eu，Pr、SrGe7N10:Eu，Ce、BaGe7N10:Eu，Pr、MgGe7N10:Eu，Pr、ZnGe7N10:Eu，Ce、Sr1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Pr、Ba1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Ce、Mg1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Pr、Zn1.8Ca0.2Si5N8:Eu，Ce、Sr0.8Ca0.2Si7N10:Eu，La、Ba0.8Ca0.2Si7N10:Eu，La、Mg0.8Ca0.2Si7N10:Eu，Nd、Zn0.8Ca0.2Si7N10:Eu，Nd、Sr0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Tb、Ba0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Tb、Mg0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Pr、Zn0.8Ca0.2Ge7N10:Eu，Pr、Sr0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu，Pr、Ba0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu，Pr、Mg0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu，Y、Zn0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu，Y、Sr2Si5N8:Pr、Ba2Si5N8:Pr、Sr2Si5N8:Tb以及BaGe7N10:Ce等，但本发明并不局限于此。氮化物系荧光体所含有的稀土类元素优选包含Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er以及Lu之中的至少1种或多种，但也可以含有Sc、Sm、Tm以及Yb。这些稀土类元素除以单质的状态以外，还以氧化物、酰亚胺、酰胺等状态混合在原料中。如果使用Mn，则可以使粒径增大，可以谋求发光辉度的提高。
特别地，荧光体是添加了Mn的Sr-Ca-Si-N:Eu、Ca-Si-N:Eu、Sr-Si-N:Eu、Sr-Ca-Si-O-N:Eu、Ca-Si-O-N:Eu、Sr-Si-O-N:Eu系硅氮化物。这些荧光体的基本构成元素可以用通式LXSiYN(2/3X+4/3Y):Eu或LXSiYOZN(2/3X+4/3Y-2/3Z):Eu(L为Sr、Ca以及Sr和Ca之中的任一组)来表示。在通式中，X以及Y优选的是X＝2、Y＝5或X＝1、Y＝7，但也可以是任意的数值。具体地说，优选使用基本构成元素可以用添加了Mn的(SrXCa1-X)2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ca2Si5N8:Eu、SrXCa1-XSi7N10:Eu、SrSi7N10:Eu、CaSi7N10:Eu表示的荧光体，但在该荧光体的组成中，也可以含有选自Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr以及Ni之中的至少1种或多种。L为Sr、Ca以及Sr和Ca之中的任一组。Sr和Ca可以根据要求来改变配比。通过在荧光体的组成中使用Si，可以提供廉价且结晶性良好的荧光体。
本荧光体对于作为母体的碱土类金属系氮化硅，将Eu2+用作活化剂。作为添加物的Mn，将促进Eu2+的扩散，从而可以谋求发光辉度、能量效率以及量子效率等发光效率的提高。Mn包含在原料中，或者在制造工序中以Mn单质或Mn化合物的形式添加，与原料一起进行烧结。
荧光体在基本构成元素中或者与基本构成元素一起，含有选自Mg、Ga、In、Li、Na、K、Re、Mo、Fe、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O以及Ni之中的至少1种或多种。这些元素具有增大粒径、或者提高发光辉度等作用。另外，B、Al、Mg、Cr以及Ni具有可以使余辉受到抑制的作用。
这样的氮化物系荧光体，吸收由发光元件发出的光的一部分而发出从黄色到红色区域的光。将氮化物系荧光体与YAG系荧光体一起使用，可以提供一种如下的发光装置，该发光装置使由发光元件发出的光和氮化物系荧光体的从黄色到红色的光通过混色而发出暖色系的白色系的混色光。在氮化物系荧光体以外的荧光体中，还优选含有铝石榴石系荧光体。因为通过含有铝石榴石系荧光体，可以调节出所希望的色度。例如，用铈活化的钇铝氧化物荧光物质，可以吸收由发光元件发出的光的一部分而发出黄色区域的光。在这里，由发光元件发出的光和钇铝氧化物荧光物质的黄色光通过混色而可以发出白色系的混色光。因此，通过将该钇铝氧化物荧光物质以及产生红色发光的荧光体一起混合在具有透光性的光转换构件中，并结合由发光元件发出的蓝色光或者由荧光体进行波长转换而发出的蓝色光，便可以提供一种发出白色系光的发光装置。特别优选的是色度位于色度图的黑体辐射的轨迹上的白色系发光装置。但是，为了提供具有所希望的色温度的发光装置，也可以适当改变钇铝氧化物荧光物质的荧光体量和产生红色发光的荧光体量。发出该白色系的混色光的发光装置可以谋求特殊演色评价指数R9的改善。以前的只由蓝色发光元件和用铈活化的钇铝氧化物荧光物质组合而成的白色系发光装置，在色温度Tcp＝4600K附近，其特殊演色评价指数R9大体接近于0，且红色成分不足。因此，提高特殊演色评价指数R9就成了需要解决的课题，而在本发明中，与钇铝氧化物荧光物质一起使用产生红色发光的荧光体，藉此在色温度Tcp＝4600K附近，可以将特殊演色评价指数R9提高到40附近。
下面就本发明的荧光体((SrXCa1-X)2Si5N8:Eu)的制造方法进行说明，但本发明并不限于本制造方法。另外，在上述荧光体中含有Mn和O。
作为原料的Sr、Ca优选使用单质，但也可以使用酰亚胺化合物、酰胺化合物等化合物。另外，在原料Sr、Ca中，也可以含有B、Al、Cu、Mg、Mn、MnO、Mn2O3以及Al2O3等。原料Sr、Ca在氩气氛中，于手套箱(glove box)内进行粉碎。通过粉碎得到的Sr、Ca，优选的平均粒径约为0.1μm～15μm，但本发明并不局限于该范围。为了使混合状态更加良好，也可以将金属Ca、金属Sr、金属Eu之中的至少1种或多种转变成合金状态后，进行氮化并粉碎，再将其作为原料使用。
作为原料的Si优选使用单质，但也可以使用氮化物化合物、酰亚胺化合物、酰胺化合物等。例如Si3N4、Si(NH2)2、Mg2Si等。原料Si的纯度优选为3N或以上，也可以含有Al2O3、Mg、金属硼化物(Co3B、Ni3B、CrB)、氧化锰、H3BO3、B2O3、Cu2O、CuO等化合物。Si也与原料Sr、Ca一样，在氩气氛中或者在氮气氛中，于手套箱内进行粉碎。Si化合物优选的平均粒径约为0.1μm～15μm。
接着在氮气氛中将Sr、Ca进行氮化。Sr、Ca可以混合后进行氮化，也可以各自单独进行氮化。由此，可以获得Sr、Ca的氮化物。另外，在氮气氛中将作为原料的Si进行氮化。由此便获得了氮化硅。
将Sr、Ca或Sr-Ca的氮化物进行粉碎。Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物在氩气氛中或者在氮气氛中，于手套箱内进行粉碎。
同样，将Si的氮化物进行粉碎。另外，还同样地将Eu的化合物Eu2O3进行粉碎。作为Eu的化合物，所使用的是氧化铕，但金属铕、氮化铕等也可以使用。此外，作为原料的Eu，也可以使用酰亚胺化合物和酰胺化合物。氧化铕优选的是具有高纯度，也可以使用市售的氧化铕。粉碎后的碱土类金属的氮化物、氮化硅以及氧化铕的平均粒径优选的是0.1μm～15μm左右。
在上述原料中，也可以含有选自Mg、Sr、Ca、Ba、Zn、B、Al、Cu、Mn、Cr、O以及Ni之中的至少1种或多种。另外，也可以在以下的混合工序中，调节Mg、Zn、B等上述元素的配比而进行混合。这些化合物也可以单独添加到原料中，但通常以化合物的形态进行添加。该种类的化合物有：H3BO3、Cu2O3、MgCl2、MgO·CaO、Al2O3、金属硼化物(CrB、Mg3B2、AlB2、MnB)、B2O3、Cu2O、CuO等。
上述粉碎结束后，将Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物，Si的氮化物以及Eu的化合物Eu2O3进行混合，并在其中添加Mn。这些混合物因为容易被氧化，所以混合在氩气氛中或者在氮气氛中，于手套箱内进行。
最后在氨气氛中，将Sr、Ca、Sr-Ca的氮化物、Si的氮化物以及Eu的化合物Eu2O3的混合物进行烧结。通过烧结，可以得到添加了Mn的以(SrXCa1-X)2Si5N8:Eu表示的荧光体。但是，通过改变各原料的配比，可以使目标荧光体的组成发生改变。
烧结可以使用管状炉、小型炉、高频炉、金属炉等。关于烧结温度，可以在1200～1700℃的范围内进行烧结，但优选的是1400～1700℃的烧结温度。烧结优选使用一个阶段的烧结，即慢慢进行升温并在1200～1500℃进行几个小时的烧结；也可以使用二个阶段的烧结(多个阶段的烧结)，即在800～1000℃进行第一个阶段的烧结，然后慢慢加热在1200～1500℃进行第二个阶段的烧结。荧光体的原料优选用氮化硼(BN)材质的坩埚、舟皿进行烧结。除氮化硼材质的坩埚外，也可以使用氧化铝(Al2O3)材质的坩埚。
通过使用以上的制造方法，可以得到目标荧光体。在本发明的实施例中，作为发出带红色光的荧光体，特别使用氮化物系荧光体，而在本发明中，也可以设计出具有上述YAG系荧光体和可能发出红色系光的荧光体的发光装置。这样的可能发出红色系光的荧光体是由波长为400nm～600nm的光激发而发光的荧光体，例如可以列举出Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、CaS:Eu、SrS:Eu、ZnS:Mn、ZnCdS:Ag，Al以及ZnCdS:Cu，Al等。这样，通过使用可能与YAG系荧光体一起发出红色系光的荧光体，可以提高发光装置的演色性。
像以上那样形成的以铝石榴石系荧光体以及氮化物系荧光体为代表的能够发出红色系光的荧光体，在发光元件的周边，在由1层构成的光转换构件中也可以含有2种或更多种，在由2层构成的光转换构件中也可以分别含有1种、2种或更多种。如果设计为这样的构成，则不同种类的荧光体发出的光通过混色可以获得混色光。此时，为了使各荧光物质发出的光更好地混色并减少颜色不均，优选各荧光体具有类似的平均粒径和形状。另外，考虑到氮化物系荧光体吸收了通过YAG系荧光体进行了波长转换的光的一部分，优选以下述的方式形成光转换构件，即将氮化物系荧光体配置在比YAG系荧光体靠近发光元件的位置。由于设计为这样的构成，通过YAG系荧光体进行了波长转换的光的一部分不会被氮化物系荧光体所吸收，与混合含有YAG系荧光体和氮化物系荧光体的情况相比较，可以使混色光的演色性得以提高。
<氧氮化物系荧光体>
除上述的荧光物质以外，本方案的荧光物质还可以进一步含有用下述通式表示的氧氮化物荧光体。
LxMyOzN{(2/3)x+(4/3)y-(2/3)z}:R
其中，L包括选自Be、Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn之中的至少1种元素，M包括选自C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr以及Hf之中的至少1种元素。另外，N表示氮，O表示氧，R为稀土类元素。x、y、z满足以下的数值。
x＝2、4.5≤y≤6、0.01<z<1.5
或者x＝1、6.5≤y≤7.5、0.01<z<1.5
或者x＝1、1.5≤y≤2.5、1.5≤z≤2.5
下面就氧氮化物荧光体的制造方法进行说明，当然，本发明并不局限于本制造方法。首先，按预定的配比将L的氮化物、M的氮化物以及氧化物、稀土类元素的氧化物作为原料进行混合。通过改变各原料的配比，可以使目标荧光体的组成发生改变。
其次，将上述原料的混合物放入坩埚中进行烧结。烧结可以使用管状炉、小型炉、高频炉、金属炉等。关于烧结温度，并没有什么特别的限定，但优选在1200～1700℃的范围进行烧结，更优选的是1400～1700℃的烧结温度。本荧光体的原料优选用氮化硼(BN)材质的坩埚、舟皿进行烧结。除氮化硼材质的坩埚外，也可以使用氧化铝(Al2O3)材质的坩埚。另外，烧结优选在还原气氛中进行。还原气氛是指氮气氛、氮-氢气氛、氨气氛、氩等不活泼气体气氛等。通过使用以上的制造方法，可以获得目标的氧氮化物荧光体。
<碱土类金属硅酸盐荧光体>
在本实施方案的发光装置中，荧光体吸收发光元件发出的光的一部分而发出波长与该吸收光的波长不同的光，作为这样的荧光体，也可以包含用铕活化的碱土类金属硅酸盐荧光体。通过包含碱土类金属硅酸盐荧光体，以蓝色区域的光为激发光，便可以设计出产生暖色系混色光的发光装置。该碱土类金属硅酸盐荧光体优选的是用以下的通式表示的碱土类金属正硅酸盐荧光体。
(2-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+(式中：0<x<1.6，0.005<y<0.5，0<a、b、c、d<0.5)
(2-x-y)BaO·x(Sr，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+(式中：0.01<x<1.6，0.005<y<0.5，0<a、b、c、d<0.5)
其中优选的是，在a、b、c以及d的值中，至少1个大于0.01。
在本实施方案的发光装置中，作为由碱土类金属盐构成的荧光体，除上述碱土类金属硅酸盐荧光体以外，还可以包含用铕和/或锰活化的碱土类金属铝酸盐荧光体和Y(V，P，Si)O4:Eu、或者用下式表示的碱土类金属-镁-二硅酸盐荧光体。
Me(3-x-y)MgSi2O3:xEu，yMn(式中：0.005<x<0.5，0.005<y<0.5，Me表示Ba和/或Sr和/或Ca)
下面就本实施方案的由碱土类金属硅酸盐构成的荧光体的制造工序进行说明。
为了制造碱土类金属硅酸盐荧光体，根据选择的组成并按化学计量比充分混合作为初始物质的碱土类金属碳酸盐、二氧化硅以及氧化铕，而且利用制造荧光体时常用的固体反应，在还原性气氛下，于1100℃以及1400℃转换为所希望的荧光体。此时，优选添加低于0.2mol的氯化铵或其它卤化物。另外，根据需要可以用锗、硼、铝以及磷置换硅的一部分，也可以用锰置换铕的一部分。
通过使用上述的荧光体即用铕和/或锰活化的碱土类金属铝酸盐荧光体和Y(V，P，Si)O4:Eu、Y2O2S:Eu3+之中的1种或者组合使用这些荧光体，便可以获得具有所希望的色温度的发光颜色和高的颜色重现性。
<其它荧光体>
在本实施方案中，作为荧光体也可以使用通过从紫外到可见区域的光激发而发光的荧光体，作为具体的实例，可以列举出以下的荧光体。
(1)用Eu、Mn、或者Eu和Mn活化的碱土类卤素磷灰石荧光体：例如M5(PO4)3(Cl、Br):Eu(其中，M为选自Sr、Ca、Ba以及Mg之中的至少1种)、Ca10(PO4)6ClBr:Mn、Eu等荧光体。
(2)用Eu、Mn、或者Eu和Mn活化的碱土类铝酸盐荧光体：例如BaMg2Al16O27:Eu、BaMg2Al16O27:Eu，Mn、Sr4Al14O25:Eu、SrAl2O4:Eu、CaAl2O4:Eu、BaMgAl10O17:Eu、BaMgAl10O17:Eu，Mn等荧光体。
(3)用Eu活化的稀土类氧硫化物荧光体：例如La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu等荧光体。
(4)(Zn、Cd)S:Cu、Zn2GeO4:Mn、3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn、Mg6As2O11:Mn、(Mg、Ca、Sr、Ba)Ga2S4:Eu、Ca10(PO4)6FCl:Sb，Mn
(扩散剂)
本方案在光转换构件中，除了上述荧光物质以外，还可以含有扩散剂。另外，本方案在透光性的散热构件和后述的透过性构件303中也可以含有扩散剂。作为具体的扩散剂，适于使用的有钛酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化硅以及它们的混合物。由此，可以获得具有良好方向性的发光装置。
在此，本说明书中的所谓扩散剂，是指中心粒径不小于1nm但低于5μm的扩散剂。不小于1nm但低于5μm的扩散剂可以使荧光物质发出的光得到良好的散射，可以抑制因使用大粒径的荧光物质而容易产生的颜色不均，因而是优选的。另一方面，不小于1nm但低于1μm的扩散剂对于发光元件发出的光波长，其干涉效果较低，相反，该扩散剂能够不降低发光强度而使树脂粘度得以提高。当将含有荧光物质的树脂等在希望的场所滴下从而由此形成光转换构件时，则在注射器内可以使树脂中的荧光物质大致均匀地分布并使这种状态保持不变，这样即使在使用操作比较困难的粒径较大的荧光物质的情况下，也能够以良好的成品率进行生产。这样一来，本发明的扩散剂因粒径范围不同而产生不同的作用，可以结合使用方法有选择地或以组合的方式加以使用。
(填料)
再者，本方案在光转换构件中，除了荧光物质以外，还可以含有填料。另外，本方案在透光性的散热构件和后述的透过性构件303中也可以含有填料。由此，可以使各构件的耐热冲击性和散热性得以提高。
具体的材料虽然与扩散剂一样，但中心粒径与扩散剂不同，本说明书中的所谓填料，是指中心粒径为5μm～100μm的填料。当在作为光转换构件材料的透光性树脂中含有这种粒径的填料时，借助于光散射作用，不仅可以改善发光装置的色度偏差，而且能够提高透光性树脂的热传导性以及耐热冲击性。因此在光转换构件中，除了荧光物质以外还含有填料，藉此可以提高光转换构件的散热性。再者，可以长期将透光性树脂的流动性调整为恒定，可以在希望的地方形成光转换构件，从而能够以良好的成品率批量生产本方案的发光装置。另外，通过适当调整荧光物质、填料以及作为荧光体粘结剂的树脂之混合比例，可以使光转换构件的耐热冲击性和散热性得以提高。
另外，填料优选具有与荧光物质类似的粒径和/或形状。在此，本说明书中的所谓“类似的粒径”，是指各粒子各自的中心粒径之差低于20％的情况，所谓“类似的形状”，是指各粒径圆形度(圆形度表示粒子与真圆的近似程度，圆形度＝与粒子的投影面积相等的真圆的周长/粒子的投影的周长)的值之差低于20％的情况。通过使用这样的填料，荧光物质与填料相互作用，可以使荧光物质良好地分散在树脂中，从而使颜色不均得到抑制。
例如，荧光物质和填料的中心粒径可以同时设定为15μm～50μm，更优选设定为20μm～50μm。这样通过调整粒径，可以在各粒子间设计优选的间隔而进行配置。由此可以确保光的取出路径，可以抑制因填料混入而引起的发光强度的降低，同时能够使方向性得以改善。
实施方案2
本发明的实施方案2的发光装置是在实施方案1的发光装置中，所设计的散热构件的结构具有冷却介质的流道；而且包括：在承载发光元件的一侧具有第1流道的第1散热构件，在发光元件发出的光所照射的一侧具有第2流道的第2散热构件；第2散热构件具有光转换构件。也就是说，本发明涉及一种发光装置，其具有使发光装置的发热得以缓和的水冷式散热构件，而且在该散热构件上承载着含有荧光体的光转换构件。由此，可以抑制荧光体的自发热，能够防止荧光体的退化，故而不会产生发光装置输出功率的降低，可以发出更高输出功率的光，例如可以发出白色系等的光。此外，其它方面与实施方案1相同。
更具体地说，本方案的发光装置包括：使发光元件的散热得以促进的第1散热构件，以及使光转换构件的散热得以促进的第2散热构件。在第2散热构件上，光转换构件被承载在发光元件发出的光所照射的区域。第2散热构件在承载光转换构件的一侧具有第2流道，该第2流道具有使光转换构件的散热得以促进的冷却介质。由此，可以抑制曝露在高输出功率以及高能量的激发光下的荧光体的自发热。另外，第1散热构件与第2散热构件一样具有冷却介质的流道，使发出高输出功率光的发光元件的散热得以促进。因此，可以设计出作为整个发光装置的散热性得以提高且发出高输出功率光的发光装置。
本方案的散热构件所具有的流道，优选具有联络所述第1流道和所述第2流道的第3流道。由此，本方案的发光装置具有一对第1流道和第2流道所共通的供给口和排出口，从而发光元件的冷却和光转换构件的冷却在同一系统内进行，所以与使用不同的系统冷却发光元件和光转换构件的其它冷却机构相比较，发光装置可以小型化，而且可以简化发光装置的冷却机构。
本发明的发光装置在安装发光元件的一侧，至少层叠着具有冷却介质的第1流道的第1散热构件、电绝缘性构件、支持基板和第2散热构件，其中第2散热构件在配设光转换构件的一侧，具有冷却介质的第2流道。这样一来，便可以容易地实现本发明的发光装置。
供给口或排出口形成于散热构件上，绝缘性构件和支持基板具有成为第3流道的一部分的贯通孔。由此，可以从发光装置的安装面侧进行冷却液的供给和排出，可以使得向发光装置供给冷却介质的装置等不会对发光装置的光学特性产生不良影响。
在绝缘构件的至少一方的主面上，粘附着含有选自Au、Ag、Al之中的至少一种的导电性构件。再者，发光元件的一个电极通过导电性导线和所述导电性构件与粘附在所述绝缘性构件的至少一方的主面上的导电性构件进行电连接，另一个电极则分别与第1散热构件进行电连接。也就是说，支持基板和第1散热构件的极性不同，发光元件的一对正负电极分别与该支持基板和该第1散热构件进行电连接。由此，能够容易地向发光元件供给电力。下面就本方案的各构成进行详细的叙述。
下面就本实施方案2的发光装置的构成进行详细的说明。
(散热构件)
本方案的发光装置的散热构件包括：在承载发光元件的一侧具有第1流道的第1散热构件，以及在发光元件发出的光所照射的一侧具有第2流道的第2散热构件。本方案的发光元件承载在第1散热构件上，但不言而喻，本发明并不局限于此。也就是说，在发光元件和第1散热构件之间也可以具有热传导性良好的其它构件例如以倒装片的形式安装发光元件的副支架(sub-mount)作为辅助元件。下面就第1散热构件和第2散热构件进行更为详细的说明。
所谓本方案的第1散热构件，指的是具有冷却发光元件的冷却介质的流道、直接地或者通过导电性粘结剂构件承载着发光元件且向发光装置的外部传递由发光元件产生的热的构件。另外，所谓本方案的第2散热构件，指的是具有冷却荧光体的冷却介质的流道、承载着含有荧光体的光转换构件且向光转换构件的外部传递由荧光体产生的热的构件。在此，第2散热构件由至少可以透过发光元件发出的光的材料、或者可以透过发光元件发出的光和光转换构件发出的光这两者的材料构成。由此，光转换构件可以承载在第2散热构件的发光观测面侧的主面、以及发光元件发出的光所照射的主面的至少一方上。此外，光转换构件当然并不限于直接粘结在第2散热构件上的形态，也可以通过其它透光性构件安装在第2散热构件上。另外，考虑到发光装置发出的光的光学特性，光转换构件之发光观测面一侧的形状也可以设计为透镜的形状。也可以通过使散热构件的一部分具有透光性且使该具有透光性的部分含有荧光体而设计光转换构件。另外，在光转换构件内，也可以形成用于冷却荧光体的冷却介质的流道。
在本发明中，冷却介质的流道可以不管它相对于发光装置的外部是封闭体系还是开放体系。作为具有开放形流道的散热构件的一个实例，例如能够以铜和铝等金属为材料，将其设定为形成有流道的平板，从而使冷却介质在流道的内部得以导通。在此，当使散热构件的一部分具有透过性而设计第2散热构件时，其具有透光性的一部分选择透光性树脂、石英等材料。再者，为了使冷却介质在散热构件内循环，散热构件在其外壁面至少具有一对冷却介质的供给口和排出口。如图7所示，流道可以采用如下的方法在散热构件115、109上形成，即在多块被设计为平板状的材料的至少一方例如在第2板状构件115b、109b上，形成沟槽、凹凸形状以及用于形成所述供给口和排出口的贯通孔，然后将第1板状构件115a、109a和第2板状构件115b、109b相对置的面彼此之间粘结起来。在此，不用说于本实施方案中，流道的形状并不局限于图7所示的形状。例如如图10所示，在散热构件的材料的一部分即第1板状构件115b、109b上，从形成一方的开口部(供给口或排出口)的位置到另一方的开口部，以流道慢慢变宽、进而慢慢变窄的方式形成凹部。由此，可以使冷却介质在流道内顺利地循环。再者，其凹部的内壁面优选形成细的沟槽和凹凸形状。由此，可以增大冷却介质与散热构件的接触面积，从而使发光装置的散热效果得以提高。
作为具有封闭体系之流道的散热构件的一个实例，例如能够以铜和铝等金属为材料，将其设定为在内部封入冷却介质的热导管。特别在其它的方案中，可以用作散热构件的热导管例如是在由铜和铝等金属材料构成的金属管中，封入水、氟里昂、氟里昂替代品以及フロリナ—トTM等热输送用工作液的热传递构件，该热传递构件通过反复进行如下的动作而实现极高的热传导性，所述动作包括：在吸热部(高温部)加热工作液而使其变为蒸汽；该蒸汽向散热部(低温侧)移动，产生液化并由此而放热该液化的工作液通过毛细现象而回到吸热部。
考虑到散热方向和散热效果，散热构件的形状可以设定为各种形状和大小。例如如图9所示，在与发光元件的背面相对置的第1流道的内壁面形成凹凸形状。由此，上述内壁面与冷却介质的接触面积比不形成凹凸形状时为大，所以发光元件的散热性得以提高。再者，与光转换构件相对置的第2流道的内壁面也形成凹凸形状。由此，上述内壁面与冷却介质的接触面积比不形成凹凸形状时为大，所以光转换物质的散热性得以提高。在此，当设计为用第3流道联络第1流道和第2流道且使第1流道和第2流道并流的发光装置时，第1和第2流道的内壁面优选设计为同样的形状。由此，发光装置内的冷却介质将形成均匀的压力，因而可以设计出可靠性高的发光装置。
被设计为平板状的第1散热构件当将形成散热构件的板材的热传导率设为C[W/mK]时，安装发光元件的面和第1流道内壁面之间的最短距离d[mm]优选的是满足以下的关系式。
0.05<d<(C/800)         式1
例如以无氧铜为材料形成第1散热构件时，d[mm]优选设定为以下的范围。
0.05<d<0.5             式2
另外，以氧化铝或氮化铝之类的陶瓷为材料而形成第1散热构件时，d[mm]优选设定为以下的范围。
0.05<d<0.25            式3
在此，当d值大于上限值时，散热构件的热电阻增大，明显出现相邻发光元件彼此之间的热干涉，不可能对发光元件进行高密度的安装。另外，当d值小于下限值时，加工散热构件的板材变得不容易。
(支持基板)
支持基板的作用是：向发光元件供给电力，成为其它构成构件的支持体，并维持发光装置的机械强度。考虑到散热性和发光装置的输出功率等，支持基板可以形成为各种大小，与发光装置的形状相配合，也可以设定为各种形状。另外，为了控制光的配光特性，支持基板的一部分也可以具有反射器。
支持基板例如如图6所示，设置有向发光装置的外部延伸的延伸部，在该延伸部可以具有贯通孔，用以在外部的安装基板、或者在诸如水流泵之类的冷却介质的供给装置上固定发光装置100。再者，如图7所示，支持基板例如也可以设计为倾斜的壁面，其形成有锥状的贯通孔，并使该贯通孔的内壁面与安装在第1散热构件上的发光元件相对置而将发光元件发出的光向发光观测面方向反射。另外，该倾斜的壁面也可以形成为适当反射发光元件发出的光的反射层。为了使发光元件发出的热高效地散发至散热构件一侧，支持基板优选具有良好的热传导性。作为这样的热传导性良好的材料的实例，除了可以单独使用陶瓷、铜、铝或磷青铜板以外，也可以适当使用在它们的表面镀覆有银、钯或银、金等金属镀层或者施以软铅焊镀层等的材料。
(绝缘性构件)
所谓本方案的绝缘性构件，是配置在第1散热构件和支持基板之间从而使两者绝缘的构件。另外，绝缘性构件在导电性支持基板和/或第1散热构件的对置面上，粘附着Au、Ag以及Al之类的金属。粘附在支持基板的对置面上的金属，可以作为向发光元件供给电力的配线，粘附在第1散热构件的对置面上的金属，将成为使第1散热构件和绝缘性构件形成良好接合的膜层。
绝缘性构件的形状与第1散热构件和支持基板的形状相对应，例如如图6和图7所示，被设计为平板状。绝缘性构件的材料可以设定为树脂、氧化铝以及氮化铝之类的具有电绝缘性的材料。绝缘性材料与第1散热构件和支持基板相对置的面的至少一方，优选形成有包含Au、Ag以及Al之中的至少一种的金属。由此，谋求与发光元件进行电连接则变得容易。或者可以进行用于接合向发光元件供给电力的导线的布线。
再者，如图7所示，绝缘性构件也可以设计为倾斜的壁面，其形成有锥状的贯通孔，并使该贯通孔的内壁面与安装在第1散热构件上的发光元件相对置。另外，该倾斜的壁面也可以形成为适当反射发光元件发出的光的反射层。
在上述支持基板和绝缘性构件上，与连结散热构件流道的开口部相对应，设置有一对贯通孔，从而可以设计出第3流道。另外，这些贯通孔在与第1、第2以及第3的各流道相连接的部分，以防止冷却介质的泄漏为目的，优选设置O形环。关于O形环的材料，例如优选设定为硅树脂。
实施方案3
本发明的实施方案3的发光装置包括：散热构件，其在2片板状构件之间形成有使冷却用流体流动的流道；多个发光元件，其以2维排列的方式安装在散热构件的主面上。而且所述发光装置在流道内，于板状构件的表面形成有多个凸部；多个凸部的至少一部分以中心位于发光元件之间以及大致中央的方式形成。除了下面需要特别说明的以外，其余与实施方案1相同。
下面就本实施方案3的散热构件进行详细的说明。
(散热构件)
本发明的散热构件(以下也称之为“降温装置”)是这样一种降温装置，其在层叠板状构件中，具有供给流体的供给口和与该供给口连通且排出流体的排出口，所述层叠板状构件由第1板状构件和第2板状构件构成，所述第1板状构件具有与发热体进行热连接的第1面，所述第2板状构件与该第1板状构件的第2面相连接，其中所述第1板状构件的第2面具有凹凸。
因为所述第1板状构件的第2面具有凹凸，所以能够增大在同一区域的流体所流过的表面积。也就是说，在第1板状构件的第2面上形成的凸部起着散热风扇之类的作用。另外，因为流体在有高度差的面上行进，所以它不仅沿直线行进，而且行进时行进方向和行进速度发生变化。因此，可以高效地冷却发热体产生的热。另外，优先考虑到降温装置的薄型化和小型化，即使缩小供给口的直径也可以具有充分的冷却功能。
在此，所谓的所述第1板状构件与发热体相连接并不局限于直接的接触，也可以进行热连接。即在第1板状构件与发热体之间，可以形成热输送路径，例如也可以设计为使一层或多层的共晶材料介于其间的构成。另外，所谓上述流体是指冷却介质，是纯水和低熔点液体等。
另外，在本发明的降温装置中，所述凹凸优选形成于与发热体的连接区域相对置的区域。由此，例如可以将与流体接触的散热面积增大为2倍或以上，可以使第2面的热密度(热流的密度)得以降低，所以能够高效地进行冷却。
另外，在本发明的降温装置中，所述第1板状构件在第2面形成的凹凸，其高度差优选为10μm～500μm。凹凸结构是在水路于板状构件上形成的同时，采用化学蚀刻等方法形成的，由于加工精度的关系，优选设定为10μm或以上。另外，由蚀刻去除的量取决于流体的流量，所以当上述范围高于500μm时，由于实质上存在无助于冷却的流体，而且为了使过剩的流体进行循环，压力提高到了必要量以上，故而这样的降温装置是没有效率的。因此，所述高度差优选为500μm或以上。
所述凹凸的高度差更优选为100μm～300μm。由于在该范围形成高度差，因而可以更加高效地冷却降温装置。
另外，本发明的降温装置是这样一种降温装置，其在层叠板状构件中，具有供给流体的供给口和与该供给口连通且排出流体的排出口，所述层叠板状构件由第1板状构件和第2板状构件构成，所述第1板状构件具有与发热体进行热连接的第1面，所述第2板状构件与该第1板状构件的第2面相连接，所述降温装置的特征在于：在所述第1板状构件中，与发热体的接触区域相对置的第2面的表面积(b)大于第1面的与发热体的接触面积(a)。本发明者在从散热面开始散热的热输送过程中已经确认了如下的温度分布：由发热体产生的热以与厚度方向成45°的角度在降温装置内扩散，同时传递到第1板状构件的第2面。因此，当高密度安装作为发热体的面发光装置等时，由相邻的发热体产生的热在沿第1板状构件的厚度方向传递的过程中，相互重叠而产生热干涉，从而在局部产生大量的热。因此，当高密度安装作为发热体的面发光装置等时，可以流过各面发光装置的输入电力将限制在较低的水平。但根据本发明，在这样高密度安装的半导体装置中，通过确保上述构成的散热面，可以使允许的输入电力大幅度提高。在此，所谓输入电力，是指流过面发光装置等半导体元件的电流与施加电压的乘积，该输入电力除以元件的投影面积所得到的值称为热密度。根据本发明，例如可以允许热密度达2W/mm2或以上的输入电力。此外，所谓高密度安装，是指发热体彼此之间的间隔比发热体的宽度窄的安装形态，该发热体的数量设定为3个或更多个。
另外，在本发明的降温装置中，所述第1面的与发热体的接触面积(a)和第2面的与发热体的接触区域相对置的第2面的表面积(b)之比优选为0.2≤(a/b)<1。更优选的是将上述范围设定为0.2≤(a/b)<0.5。当第2面的表面积(b)大于第1面的与发热体的接触面积(a)的5倍时，则要求相当高的加工精度。但在上述范围内，可以更进一步提高冷却效率。
另外，所述第1板状构件的第1面与所述发热体优选通过共晶材料来进行连接。由此，在不会对发热体产生热破坏的低温下，可以使发热体与板状构件贴合在一起。另外，能够容易地保持对板状构件的微细加工，不仅可以抑制热变形，而且容易实现薄型化，从而能够使热电阻得以降低。
另外，所述第1板状构件的第2面与所述第2板材构件也优选通过共晶材料来进行连接。作为使各板状构件贴合在一起的粘结构件，通过使用共晶材料，能够以较低的温度使板状构件贴合在一起。能够容易地保持对板状构件的微细加工，可以容易实现薄型化，从而能够使热电阻得以降低。
另外，本发明的半导体装置的特征在于：其包括所述降温装置和由半导体构成的发热体。通过使用这样的降温装置，可以防止发热体元件特性的热退化，从而可以提供可靠性优良的半导体装置。
本发明的半导体装置优选在所述第1板状构件的第1面上安装1个或多个发热体。通过所述第1板状构件的第2面上形成的凹凸，可以降低该第2面的热密度。因此，可以使因发热体的自发热引起的光输出功率的降低受到抑制，从而可以高密度地安装多个发热体。
另外，在本发明的发光装置中，优选所述发热体为半导体发光元件。半导体发光元件因为是热特性敏感的，所以因热产生的退化较为明显。特别是半导体激光器(LD)和LED的发热量较大。但是，通过搭载本发明的降温装置，可以实现高密度安装和高输出功率化。另外，在半导体发光元件中，氮化物半导体发光元件的发热量也较多，因此，搭载本发明的降温装置是特别有效的。
本发明的降温装置在分别贴合所述板状构件的工序中，可以在一个板状构件的表面侧形成粘结构件，在另一个板状构件的贴合面形成金属膜，然后再将它们贴合在一起。不仅形成粘结构件，而且形成金属膜，藉此使粘结构件的润湿性得以提高，从而提高板状构件彼此之间的密合性，由此可以进一步提高在冷却材料的泄漏问题等方面的可靠性。
另外，本发明的降温装置的特征在于：所述共晶材料为含有选自AuSn、AuSi、SnAgBi、SnAgCu、SnAgBiCu、SnCu、SnBi、PbSn以及In之中的至少1种的粘结材料。从润湿性和密合性的角度考虑，这些粘结材料是合适的。作为本发明的降温装置的制造方法，将所述共晶材料的胶接温度优选设定为500℃或以下。通过在该温度范围制造降温装置，可以使热变形得到明显的改善。
根据本发明的构成，例如可以在降温装置上高密度安装10个或更多个由氮化物半导体构成的LED，进而可以获得由CW驱动而连续发光的瓦特光源。另外，通过在本发明的降温装置上安装1个或多个高输出功率的面发光半导体激光器，即使是热量大的氮化物半导体激光器，也可以得到由CW驱动而连续振荡的小型瓦特光源。另外，如果是本发明的降温装置，则安装1个或多个半导体发光元件的瓦特光源本身也可以将多个排列在一起，从而可以进一步得到高输出功率的光源。
本发明的散热构件对于面发光半导体激光器以及高辉度LED等是特别有效的，也可以作为能够适用伴随着发热的所有半导体器件的散热构件加以使用。
再者，发热体优选的是具有第1导电型膜层和第2导电型膜层的半导体元件。当第1导电型为n型时，则第2导电型为p型。另外，与之相反也可以。在本实施方案中，第1导电型膜层与降温装置进行电连接，第2导电型膜层则与通过绝缘膜的分隔而形成于降温装置上的金属构件进行电连接。下面以附图为基础就本方案进行说明。
图11是示意剖面图，表示具有本发明的降温装置的半导体装置。图11的半导体装置具有由第1板状构件2和第2板状构件3构成的降温装置，并将作为发热体的LED芯片1安装在第1板状构件2上。在第1板状构件2和第2板状构件3之间，形成有使冷却用流体得以流过的流道12。第2板状构件3具有流体的供给口36a和排出口36b。在第1板状构件2的上面，除了LED芯片1的安装区域以外，还形成有绝缘性构件4，在该绝缘性构件4的上面，形成有金属构件5。第1板状构件2与金属构件5通过绝缘性构件4进行电绝缘。对于作为发热体的LED芯片1，在其上面形成的n侧电极用导线与金属构件5连接。另一方面，LED芯片1的p侧电极形成于LED芯片1的底面，与第1板状构件2相连接。在金属构件5上，进一步以电连接的形式形成有金属制罩体焊接构件6。另外，第1板状构件2与第2板状构件3也进行电连接。电源8连接在罩体焊接构件6与第2板状构件3上。作为电连接的路径，第1板状构件2与金属构件5通过发热体1相连接。即第2板状构件3和第1板状构件2在LED芯片1的p侧电极上发挥流过电流的导线的作用，金属制罩体焊接构件6和金属构件5则在LED芯片1的n侧电极上发挥流过电流的导线的作用。另外，在金属构件5上的罩体焊接构件6上，进一步形成有盖子即罩体7以保护LED芯片1。在罩体7上形成有窗部以便能够观测LED芯片1的发光，透光性的窗构件9镶嵌在其中。
图12是示意表示图11所示的半导体装置之构造的立体图。此外，为了简化图面，将金属构件5、罩体焊接构件6以及罩体7予以省略。如图12所示，在第1板状构件2上，形成有包括圆形窗部的绝缘性构件4，第1板状构件2从该圆形窗部4a露出。该圆形窗部4a的内侧为LED芯片1的安装区域，多个(图12中为21个)LED芯片1在窗部4a内配置成方阵状。此外，所谓方阵状是指各自的LED芯片配置成棋盘格状的状态，但整个排列也可以不是矩形。根据本实施方案，借助于以下说明的水冷结构可以实现高的冷却效率，所以作为发热体的LED芯片1可以进行高密度安装，LED芯片彼此之间的间隔11可以控制为较窄的水平。
图13为剖面图，示意表示本实施方案的半导体装置之降温装置的结构。此外，本图为方便起见，将各自的构件进行分解而表示出来。降温装置由第1板状构件2与第2板状构件3构成。第1板状构件2包括第1面21和第2面22，第2板状构件3包括第1面31和第2面32。作为发热体的LED芯片1安装在第1板状构件2的第1面21上。第1板状构件2的第2面22和第2板状构件3的第1面31相互对置，夹持在这2个面之间的部分成为冷却用流体得以流过的流道。正如图13的局部放大图所表示的那样，在第1板状构件2的第2面22上，形成有多个凸部25。由于该凸部25的作用，冷却用流体与第1板状构件2的接触面积得以增加，从LED芯片1传递到第1板状构件2的热量可以有效地散发出去。第1板状构件2上形成的凸部25起着改变冷却用流体的行进方向和行进速度的作用，由此便使散热效率得以提高。构成降温装置的板状构件优选设定为热传导性良好的构件。优选的是以铜(Cu)为母材的铜系薄板材料。最优选的是无氧铜。此外，如果像后述那样，通过共晶材料进行板状构件彼此之间的接合，则会增加板状构件的材料选择的自由度。如果采用含金的金属材料覆盖板状构件的整个贴合面，并将该含金的金属材料的至少一方设计为低熔点(例如熔点为500℃或以下)的共晶材料，则对冷却材的腐蚀性也不必考虑，板状构件的材料选择的自由度得到进一步的增加。因此，作为板状构件(特别是第1板状构件)的材料，也可以使用热膨胀系数与安装在该板状构件之上的半导体元件之基板材料大致相同的材料，由此在安装半导体元件时，可以减少施加到半导体元件上的应变。例如，当在由CuW等构成的支持基板上形成半导体元件时，可以由同样的CuW构成第1板状构件，可以采用含金的金属材料(Au、AuSn、AuSi或它们的层叠体等)覆盖其贴合面(＝第2面)。
在第1板状构件2的第2面22上形成凸部25，其结果是形成了凹凸图案。本实施方案以凸部25在俯视图中呈圆形(即圆柱状)的情况为例进行了说明，但凹凸的图案形状也可以设定为条状、矩形状、带状、格子状等。在第1板状构件2的第2面22上形成的凹凸，希望其高度差优选设定为10μm～500μm，更优选设定为100μm～300μm。
另外，在本发明的降温装置中，第1板状构件第1面的与发热体的接触面积(a)和第2面的与发热体的接触区域相对置的第2面的表面积(b)之比，优选设定为0.2≤(a/b)<1，更优选设定为0.2≤(a/b)<0.5。因为设计为满足该条件的降温装置，因而能够在第1板状构件2的第2面22上形成凹凸。另外，作为发热体的LED芯片1的芯片尺寸为□100μm～□10mm左右。因此，当第1面形成有多个这样的发热体1且在与该第1面相对置的第2面上形成凹凸时，对于第2面上形成凹部和/或凸部的尺寸，优选将其宽度设定为10μm～1000μm。
关于第1板状构件2和第2板状构件3优选的方案，下面参照图4～图6进行说明。图14(a)～(c)表示第1板状构件2优选的方案，图15(a)～(c)表示第2板状构件3优选的方案。另外，图16(a)以及(b)表示组合图14和图15所示的板状构件的方案。
首先，就第1板状构件2优选的方案进行说明。正如图14(a)～(c)所示的那样，在第1板状构件2的第2面22的大致中央部位，形成有圆形凹部24以便用于形成冷却用流体的流道。在本实施方案中，圆形凹部24的深度与流过冷却用流体的流道之高度相一致。因此，圆形凹部24的深度优选设定为10μm～500μm，更优选设定为100μm～300μm。这是因为：当流道的高度过低时，不仅加工困难，而且冷却水流过流道时的阻力增大，相反，流道的高度过高时，远离作为散热面的凹部24的底面的位置也有冷却用流体的流过，从而使过剩的无助于冷却的流体也处于循环状态。
另外，起散热风扇作用的凸部25有规则地排列在圆形凹部24的底面。各自的凸部25的高度优选的是与圆形凹部24的深度相同，或者小于圆形凹部24的深度。本实施方案使凸部25的高度与圆形凹部24的深度相同(＝流道的高度)。这样一来，当使第1板状构件2和第2板状构件3贴合在一起时，凸部25作为支柱而发挥作用，从而使降温装置的机械强度得以提高。此时，如果将凸部25的上面与第2板状构件3的表面接合在一起，则第1板状构件2和第2板状构件3的接合面积增加，从而使降温装置的机械强度得到进一步的提高。另一方面，如果使凸部25的高度小于圆形凹部24的深度(＝流道的高度)，则凸部25的上面也与冷却用流体接触，从而使散热效率得以提高。此外，也可以在第2板状构件3的第1面31上形成凸部25，并将凸部25的上面与第1板状构件2的第2面22贴合在一起。此时，由于凸部25与第1板状构件2的第2面22通过热的和机械的方式而实现一体化，因此可以看作是在第1板状构件2的第2面22上形成了凸部。在第1板状构件2的4个角上形成有螺孔23。
下面就第2板状构件3优选的方案进行说明。正如图15(a)～(c)所示的那样，在第2板状构件3上形成有用于供给流体的贯通孔即供给口36a以及用于排出流体的贯通孔即排出口36b。另外，在第2板状构件的第1面31上，形成有扇状凹部34a，该扇状凹部34a从供给口36a向第2板状构件3的中央大致呈扇形扩展开来，从而构成将冷却用流体从供给口36a导向流道入口的导槽部。此外，扇状凹部34a靠近板状构件中央的周边37a呈圆弧状，与图14所示的圆形凹部24的周边24a一起构成流道入口。另外，在扇状凹部34a的底面，形成有多根支持柱35a。支持柱35a与流体流动的方向相一致地呈放射状排列。另外，支持柱35a所具有的高度使其上面与第2板状构件的第1面31在同一个平面内，从而在使第1板状构件2和第2板状构件3贴合在一起时，支持柱35a的上面成为接合面。通过形成这样的支持柱35a，降温装置的机械强度得以提高，同时冷却用流体容易均匀流过整个流道。
另外，关于排出口36b也形成为同样的构造。即形成为扇状凹部34b，该扇状凹部34b从排出口36b向板状构件的中央大致呈扇状地扩展开来，从而构成将冷却用流体从流道的出口导向排出口36b的导入导槽部。此外，扇状凹部34b靠近板状构件中央的周边37b呈圆弧状，与图14所示的圆形凹部24的周边24a一起构成流道出口。另外，在扇状凹部34b的底面，形成有多根支持柱35b。此外，在第2板状构件3的4个角上形成有螺孔33，由于与第1板状构件2的4个角上设置的螺孔23相一致，因而可以进行板状构件彼此之间的对位。
如果将这些第1板状构件2和第2板状构件3进行组合，则成为图16(a)及(b)所示的方案。如图16(a)及(b)所示，在形成于第1板状构件2的第2面22上的圆形凹部24与第2板状构件的第1面31之间，形成出圆形的冷却用流道。该圆形的冷却用流道的入口13，形成于第2板状构件3上设置的扇状凹部34a的圆弧状周边部37a和第1板状构件2的圆形凹部24的周边部24a之间，并具有圆弧的形状。同样地，圆形的冷却用流道的出口14，形成于第2板状构件3上设置的扇状凹部34b的圆弧状周边部37b和第1板状构件2的圆形凹部24的周边部24b之间，并具有圆弧的形状。当然，所形成的圆弧状周边部37a或37b，比第1板状构件2的圆形凹部24的周边部24a或24b更位于内侧。另外，在形成于第2板状构件3上的扇状凹部34a与第1板状构件的第2面32之间，形成有将冷却用流体从供给口36a导向流道的入口13的导槽。同样地，在形成于第2板状构件3上的扇状凹部34b与第1板状构件的第2面22之间，形成有将冷却用流体从流道出口14导向排出口36b的导槽。
在图16所示的降温装置中，冷却用流体按如下的方式流动。首先，从供给口36a导入的冷却用流体沿着由扇状凹部34a构成的导槽一边扩展开来，一边向降温装置的中央流动。然后，当到达扇状凹部34a的周边部37a时，便流入由扇状凹部34a的周边部37a和圆形凹部24的周边部24a形成的流道的入口13。在此，流道的入口13因为是圆弧状的，所以向降温装置的中央流动的流体的一部分一边环绕降温装置的周边部，一边进入流道。因此，冷却用流体容易均匀流过整个流道，同时冷却用流体的水压分布容易形成为与流体的流动方向垂直的等高线。因此，可以获得均匀的冷却效果，冷却用流体遍及在平面内扩展的整个流道，从而可以抑制因安装的LED芯片1的发热而引起的特性偏差。
然后，从冷却用流道的入口13流入的流体，通过凸部25一边呈S字状反复迂回，一边流向流道的出口14。也就是说，以相互错位的方式配置凸部25，以便对于从流道的入口13的中央向出口14的中央依次连接最接近的凸部25彼此之间的线段，使之反复弯曲，于是，碰到凸部25的流体便一边呈S字状反复迂回，一边流过流道。换句话说，当从流道的入口将凸部25的2维排列看成是第1列、第2列…第n列时，则第n列的凸部25的排列被配置为与第(n—1)列的凸部25的排列上下错位约半个间距。由此，各凸部25的配置是位于接近的4个凸部所形成的正方形的中心。这样一来，凸部25的配置使流体一边呈S字状反复迂回一边流动，藉此促进了冷却用流体与第1板状构件之间的热交换，从而使散热效果得到进一步的提高。
这样流过流道的冷却用流体达到流道出口14时，通过由扇状凹部34b构成的导槽而从排出口36b排出。在此，流道的出口14呈圆弧状，所以从流道的周边部流过来的流体便向出口14的中央一边环绕一边流出。因此，与前面一样，冷却用流体容易均匀流过整个流道，同时冷却用流体的水压分布容易形成为与流体的流动方向垂直的等高线。因此，可以获得均匀的冷却效果，冷却用流体遍及在平面内扩展的整个流道，从而可以抑制因安装的LED芯片1的发热而引起的特性偏差。此外，板状构件上形成的流道形状并不局限于图14、图15的形状。
在本实施方案中，流道内形成的凸部25优选相对于作为发热体的LED芯片1配置在特定的位置。图17(a)及(b)是表示LED芯片1与凸部25的位置关系的示意图，其中LED芯片1排列成方阵状。如前所述，由LED芯片等发热体产生的热在由散热面散热的热输送过程中，以与厚度方向成45°的角度在降温装置内一边扩散一边传递。也就是说，如图16(b)所示，由LED芯片1产生的热在板厚方向行进时以45°的角度在第1板状构件2内一边扩散一边行进。为此，例如以芯片彼此之间的间隔在芯片宽度以下(更具体地说，在芯片宽度的一半以下)这样的高密度安装LED芯片1等时，由相邻的2个LED芯片产生的热在沿第1板状构件的厚度方向传递的过程中，相互重叠而产生热干涉，在相当于LED芯片1彼此之间的间隔11的位置，其热密度相对升高。于是，多个凸部25的至少一部分优选在相当于LED芯片1彼此之间的间隔11的位置形成。究其原因，这是因为如果形成凸部25，则可以使该部分的热密度得以下降。也就是说，如果形成凸部25，则第1板状构件2的单位投影面积增大，因而可以使与冷却用流体接触的面(第1板状构件2的第2面22)中的热密度下降。因此，即使在高密度安装成为LED芯片等发热体的半导体元件、且相互产生热干涉的情况下，也可以抑制热分布并进行高效率的冷却。
另外，基于同样的理由，也优选在相当于各LED芯片1的大致中央的位置形成凸部25。究其原因，这是因为LED芯片等半导体发光元件通常在元件的中央部产生大量的热。于是，本实施方案正如图17(a)所示的那样，将形成的凸部25配置在LED芯片1的中央和4个角上。在LED芯片1的4个角上形成的凸部25以成为中心的方式配置在LED芯片1彼此之间的间隔11上。也就是说，某LED芯片1的在4个角上形成的凸部25横跨3个相邻的LED芯片1而形成。通过这样地配置凸部25，LED芯片1自身在内部产生的热的分布以及LED芯片1彼此之间因热干涉而引起的热的分布这两者都可以受到抑制，从而能够进行有效的散热。此外，也可以在矩形的LED芯片1之各边的中央配置凸部25，以代替在矩形的LED芯片1的4个角上形成凸部25。此时，相邻的2个LED芯片1共有1个凸部25。另外，此时也优选将凸部25的中心配置在LED芯片1彼此之间的间隔11上。
构成降温装置的板状构件彼此之间优选采用共晶材料使之贴合在一起。采用共晶材料将板状构件彼此之间贴合在一起，藉此使第1板状构件2向第2板状构件3的热传导和电传导良好地进行，同时不会出现冷却用流体的泄漏，从而可以进行耐热性高的接合。如果第1板状构件2与第2板状构件之间的热传导良好，则在由它们的组合构成降温装置方面是有利的。另外，如果第1板状构件2与第2板状构件之间的电传导良好，则对于由它们的组合所构成的降温装置，当将其作为连接半导体芯片的导线时是有利的。
另外，共晶材料优选在贴合面的整个面上即第1板状构件2的第2面22和第2板状构件3的第1面31的整个面上形成。由此，借助于共晶材料可以保护板状构件的表面免受流体产生的腐蚀等。例如，作为板状构件优选使用热传导率高的铜等，但铜因冷却水而容易产生电化学腐蚀等。因此，将板状构件的贴合面的整个面用耐蚀性高的共晶材料(例如含Au的合金等)覆盖，由此可以设计出可靠性高的降温装置。另外，也可以设计为如下的构成，即用共晶材料覆盖一个板状构件的表面，而在另一个板状构件的贴合面侧形成金属膜。也就是说，通过在板状构件上形成金属膜，在使板状构件的表面得以保护的同时，还可以使金属膜与共晶材料的连接变得容易。作为共晶材料，优选的是含有选自AuSn、AuSi、SnAgBi、SnAgCu、SnAgBiCu、SnCu、SnBi、PbSn以及In之中的至少1种的粘结材料。金属膜在与作为粘结材料的共晶材料之间的关系上，只要是润湿性良好的金属就没有特别的限定。作为优选的组合，共晶材料可以使用含Au的合金(例如AuSn)，金属膜可以使用Au或含Au的层叠体。
另外，本发明的降温装置可以将2个或更多个发热体1安装成阵列状。通过使用本发明的降温装置，即使安装多个发热体也可以确保充分的散热，同时可以抑制冷却材料等的流入以及由此产生的板状构件的剥离等。另外，降温装置在同一个面上形成的呈阵列状的发热体，也能够以并联和/或串联的方式进行电连接。
再者，发热体优选的是具有第1导电型膜层和第2导电型膜层的半导体元件。当第1导电型为n型时，则第2导电型为p型。另外，与之相反也可以。在本实施方案中，第1导电型膜层与降温装置进行电连接，第2导电型膜层则与通过绝缘膜的分隔而形成于降温装置上的金属构件进行电连接。
另外，本发明的降温装置可以将2个或更多个发热体1安装成阵列状。通过使用本发明的降温装置，即使安装多个发热体也可以确保充分的散热，同时可以抑制冷却材料等的流入以及由此产生的板状构件的剥离等。另外，降温装置在同一个面上形成的呈阵列状的发热体，也能够以并联和/或串联的方式进行电连接。
另外，本发明的半导体装置例如如图18所示，成为具有降温装置40、且通过设置在外侧表面的供给口42以及排出口44而使冷却材料流过降温装置40内部的结构。由作为发热体的半导体元件46产生的热，借助于流过降温装置40内的冷却材料而进行适当的散热。降温装置40例如是将2个或多个板状构件贴合在一起而形成的层叠板状构件，因为设置共晶材料和润湿性良好的金属膜而进行牢固的粘结，所以冷却水不会在降温装置110内部泄漏。另外，如果将本发明的发热体设定为半导体发光元件特别是半导体激光器，则可以得到在500nm或以下的短波区域产生激光振荡的高输出功率的激光光源装置。另外，本实施方案当然也可以适用于发热体为发光二极管和受光元件等情况。
作为由本发明的实施方案构成的半导体装置的一个实例，有LED光源的单元模块光源装置(图18)。该光源装置的外形由降温装置40、固定它的固定夹具50和螺钉48形成。另外，在降温装置40和固定夹具50之间，也可以使用如下的构件，它使水不泄漏地将降温装置40的供给口及排出口和固定夹具50的供给口42及排出口44连结起来。该构件例如可以是树脂的，也可以是金属的。另外，上述LED光源的单元模块光源装置的外观可以是图18所示的4角形，而且也可以是图19所示的3角形。此外，在图18以及图19中，省略了由电源供给电力的配线。
另外，排列由上述结构构成的LED光源的单元模块光源装置，可以构成超高输出功率的模块光源装置。图20表示超高输出功率的模块光源装置。正如图20所示的那样，例如在LED光源的单元模块光源装置52的外观是4角形的情况下，通过将光源装置52排列成阵列状或矩阵状，可以构成输出功率更高的光源。此时，优选在单元模块光源装置52彼此之间以串联或并联的方式使单元模块光源装置52的冷却材料的供给口以及排出口连通。即也可以在单元模块光源装置52之间使供给口彼此之间或排出口彼此之间连通。另外，作为一种替代方式，也可以反复地将某个单元模块光源装置52的排出口与下一个单元模块光源装置的供给口连接。另外，在上述LED光源的单元模块光源装置52的外观是3角形的情况下，也可以如图21所示，3角形彼此之间重叠在一起而依次排列成圆环状，由此作为一个整体，则配置为多边形。通过采用这样的排列，可以构成面积虽小但能够谋求更高输出功率的光源。此外，作为超高输出功率的模块光源装置，也可以使用如下的构件，它使水不泄漏地将构成所述超高输出功率的模块光源装置的单元模块光源装置的供给口及排出口连结起来。该构件例如是树脂或金属。由此，在排列成阵列状、矩阵状或圆形状的水路的串联结合中，即使在需要高水压的情况下，也可以防止水的泄漏。
实施例
下面举出实施例就本发明的发光装置进行说明，但本发明并不局限于该实施例。另外，为了明确各附图所示的构件的大小和位置关系，在此有所夸张。此外，在以下实施例的发光装置中，用于向半导体发光元件供给电力的导体配线以及导电性导线的材料、形状以及配置可以设定为各种方式，在本说明书中，为简便起见，其说明以及图示也有所省略。
[实施例1]
图1表示本实施例的发光装置的示意剖面图。本实施例的发光装置100包括：散热构件102，其具有冷却介质的流道105；支持构件103，其具有使多个半导体发光元件104排列并安装成矩阵状的凹部106。再者，在上述散热构件102中，光转换构件101涂布在发光装置100的射出光的观测面上。
本实施例的半导体发光元件104的发光峰值波长设定为365nm。另外，为了发出白色系的光，光转换构件101含有从上述荧光体中进行适当选择并加以混合而成的物质。关于散热构件102，其材料设定为石英玻璃，并具有用于向流道105供给冷却介质的供给口和排出口(图中未示出)。另外，关于支持构件103，其由无氧铜构成的板材加工而成，并形成有凹部106。
将按以上方法形成的发光装置100安装在水冷夹具上，并从供给口向发光装置的流道内导入纯水作为冷却介质。
使冷却水在本实施例的发光装置内循环，供给60秒的电力，并将发光元件发出的光密度设定为4.9W/cm2，结果没有发现输出功率的减少。
其次，在不同的发光元件的光密度下，测定了光转换构件的温度和发光装置的光输出功率。光转换构件的温度是在光转换构件中插入热敏电阻进行测定的。其结果如表1所示。在此，图5(a)示意表示了向发光装置只供给60秒的电力的情况。另外，图5(b)示意表示了本实施例的发光装置的相对输出功率随时间的变化。通过本实施例已经清楚：由发光元件发出的光密度可以设定为3.0W/cm2或以上，光转换构件的温度至少可以抑制在200℃或以下，优选抑制在120℃或以下，进一步优选抑制在100℃或以下。
通过设计为本实施例的发光装置，由激发荧光体的发光元件发出的光即使是短波长且高密度的激发光，也可以将荧光体自身的发热抑制在能够忽略的程度，可以维持最优的光转换效率。因此，本发明可以设计出具有高辉度发光的发光装置。
[实施例2]
除了不向流道供给冷却介质外，其余与实施例1同样地形成发光装置。在该发光装置中，于凹部内的第1散热构件上将发出紫外线的发光元件排列成矩阵状，并且将含有荧光物质的光转换构件承载在该发光元件的大约2mm的正上方，从而使之发出白色系的光。发光元件的发光峰值波长设定为365nm，而且为了发出白色系的光，荧光体从上述荧光体中进行适当选择并加以混合。散热构件的材料设定为石英玻璃，光转换构件涂布在石英玻璃的发光观测面侧的表面上。在光转换构件中插入热敏电阻，测定了光转换构件部的温度。在不同的发光元件的光密度以及输给发光元件的电力下，测定了光转换构件的温度和发光装置的光输出功率，其结果如下表所示。图5(a)示意表示了向发光装置只供给60秒的电力的情况。另外，图5(b)就发光元件发出的各种光密度示意表示了发光装置的相对的光输出功率随时间的变化。另外，图5(c)就发光元件发出的各种光密度示意表示了光转换构件的温度随时间的变化。
表1
 
光密度[W/cm<sup>2</sup>] 电力[W] 光转换构件的温度[℃]
1.5 15 约60
2.7 30 约85
4.9 70 约120
当电力为15W时，光转换构件的温度约为60℃，正如图5(b)所示的那样，光输出功率十分稳定。当电力为30W时，光转换构件的温度约为85℃，作为第2种光的白色光的输出功率初期稍有减少但也十分稳定。当电力为70W时，光转换构件的温度在电力投入60秒后，达到120℃左右，发光装置的输出光在电力投入60秒后，输出功率减少到初期的75％左右，但此后表现出在某一输出功率稳定的征兆。
[实施例3]
图2表示本实施例的发光装置200的示意剖面图。本实施例的散热构件202设定为平板状的金属材料，发光装置200从发光观测方向看，具有排列成矩阵状的多个贯通孔。再者，光转换构件201在其散热构件202中，形成于半导体发光元件104发出的光所照射一侧的面、贯通孔以及发光观测面上。因此，散热构件202所处的状态是以网状的形式遍布光转换构件201中。另外，从发光观测方向看，散热构件202或光转换构件201的周边部与支持构件103进行热连接。除此以外，与实施例1同样地形成发光装置。通过采用本实施例的构成，不仅获得了与实施例1大致相同的效果，而且促进了从光转换构件的中央部向周边部方向的散热，可以设计出高输出功率的发光装置。
[实施例4]
图3表示本实施例的发光装置300的示意剖面图。本实施例的光转换构件301以及散热构件302均配置在透光性构件303的上面和下面之中的、观测发光装置300之发光的上面侧。在此，本实施例所谓的透光性构件303，指的是至少可以让半导体发光元件104发出的光得以透过的平板状材料，作为它的具体材料，例如为玻璃和透光性树脂等。另外，光转换构件301形成为与上述透光性构件303透过来的发光元件104发出的光所照射的区域即凹部106之开口部的大小相适应。另外，散热构件302在其内部具有冷却介质的流道105，并以环绕光转换构件301的外周部的方式而形成。在此，散热构件302内部的冷却介质的流道105以环绕光转换构件301的方式而形成。再者，从发光观测方向看，透光性构件303的周边部也可以至少在与支持构件103接触的部分含有填料，以改善热传导性。除此以外，与实施例1同样地形成发光装置。通过采用本实施例的构成，获得了与实施例1大致相同的效果，而且散热构件不会对发光装置射出的光的光学特性产生影响，进而可以设计出高输出功率的发光装置。
[实施例5]
图4表示本实施例的发光装置400的示意剖面图。本实施例的发光装置400在承载半导体发光元件104的支持构件103之凹部106的开口方向上，具有设计为曲面状的散热构件402，在该散热构件402的内壁面(接受发光元件104的发光的面)上，涂布有光转换构件401。另外，散热构件402的端部与支持构件103进行热连接，另一端部则离开支持构件103，以便能够使发光装置的输出光得以通过。通过采用这样的构成，半导体发光元件104发出的光(例如图中用虚线表示)入射到光转换构件401上，通过荧光体进行了波长转换的光通过散热构件402的内壁面反射而从发光装置400输出(例如图中用实线表示)。除此以外，与实施例1同样地形成发光装置。根据本实施例，获得了与实施例1大致相同的效果，而且可以设计出如下的发光装置，其使通过荧光体进行了波长转换的光射向所希望的方向。
[实施例6]
图6表示本实施例的发光装置的示意立体图和局部剖面图。另外，图7是表示本实施例的发光装置的各构成构件的示意立体图。图8是图6的发光装置的X-X向剖面图。
关于本实施例的发光装置100的结构，首先将绝缘性构件107介于具有第1流道112的第1散热构件115和向发光元件201供给电力的支持基板108之间，然后将其进行层叠，继而在上述支持基板108上，层叠具有第2流道113的第2散热构件109。第2散热构件109在其发光观测面侧的主面上，覆盖着含有荧光体的光转换构件101。另外，使冷却介质流入上述流道的供给口以及使冷却介质从上述流道向发光装置的外部排出的排出口，形成于第1散热构件115的主面侧即发光装置100的安装面侧。绝缘性构件107和支持基板108在主面方向上有贯通孔，该贯通孔与上述供给口以及排出口相对置，从而形成为连接上述第1流道112和第2流道113的第3流道110。另外，支持基板108形成有包围所承载的半导体发光元件的贯通孔，贯通孔的内壁面被设计为锥状，以便使发光元件发出的光向发光观测面方向反射。
多个发光元件201在凹部内的第1散热构件上排列成矩阵状，将含有荧光物质的光转换构件部承载在第2散热构件上以产生白色系的发光。本实施例的发光元件的发光峰值波长设定为365nm，而且为了发出白色系的光，荧光体从上述荧光体中进行适当选择并加以混合。第2散热构件的材料设定为石英玻璃，光转换构件涂布在石英玻璃的发光观测面侧的表面上。下面详细说明本实施例的发光装置的形成方法。
首先，形成用于冷却发光元件的第1散热构件115。对由无氧铜构成的板材实施加工，从而制作出图7所示的第1板状构件115a以及第2板状构件115b。第1以及第2板状构件的板厚分别设定为200μm。另外，第1板状构件115a在4个角上形成有用于进行固定的螺孔，而且在与承载半导体发光元件的主面相对置一侧的面上，形成有成为第3流道之侧壁的贯通孔。另一方面，如图2所示，在第2板状构件115b的4个角上形成螺孔后，形成出形成第1流道112的凹凸形状、用于将冷却介质导入发光装置内的供给口和用于向发光装置外排出冷却介质的排出口。再者，在与第1以及第2板状构件相对置的主面上，形成有Au和/或Au与Sn的合金层。然后，在氮气气氛中于300～400℃下进行热处理，使第1以及第2板状构件贴合在一起，便制作出板材得以层叠的第1散热构件115。此外，第1流道通过上述凹凸形状形成于第1板状构件和第2板状构件的间隙中。
其次，覆盖光转换构件，形成冷却该光转换构件的第2散热构件109。第2散热构件109的材料至少是对半导体发光元件的发光之主波长具有透光性的材料，优选的是对半导体发光元件的光和荧光体的光具有透光性的材料。例如将合成石英、透光性树脂作为两片板材109a、109b，在该板材的至少一方的主面上形成凹凸形状、供给口以及排出口。然后通过熔敷等使板材彼此之间贴合在一起，从而制作出第2散热构件109。
接着依次将使安装的发光元件得以冷却的第1散热构件115、绝缘性构件107、支持基板108以及覆盖着光转换构件的第2构件109层叠起来。此时，在绝缘性构件107上预先形成有贯通孔，对各构件的开口部进行定位，从而使第1以及第2散热构件的供给口和排出口分别与该贯通孔相对应。另外，绝缘性构件107对上面和下面进行了电绝缘，而且设置有与上述螺孔相对应的螺孔。再者，绝缘性构件107上设置的贯通孔的开口部的口径，比第1以及第2散热构件上形成的供给口以及排出口的口径大一些，开口部上优选设置O形环。O形环是将成形为环状的橡胶、硅树脂之类的弹性体的构件嵌入贯通孔而形成的。由此，可以防止冷却介质从发光装置中泄漏出来。这样一来，便形成出承载半导体发光元件的支持体。
半导体发光元件通过导电性粘结剂安装在第1散热构件115上。第2散热构件109在发光观测面侧的上面，覆盖着用透光性树脂粘结荧光体的光转换构件101。半导体发光元件以Au-Sn为粘结剂，安装在由第1散热构件115和支持基板108形成的凹部111内。此时，较之于以上述的铜为主成分的板材的接合所使用的Au-Sn的共晶温度，安装半导体发光元件时使用的Au-Sn的共晶温度较低。由此，可以防止板材的剥离。
将以上形成的发光装置100安装在水冷夹具上，从供给口向发光装置内的流道导入纯水作为冷却介质。例如，像图8中的箭头所示的那样，从供给口连续供给至发光装置的纯水被分流为第1流道112的水流、以及经由第3流道110而流入第2流道的水流，分流的纯水在排出口附近再次合流而排出发光装置100的外部。即使这样地使纯水在发光装置内循环，也正如上面所叙述的那样，本实施例的发光装置由于以Au-Sn为粘结剂而将构件彼此之间接合起来，并且具有O形环，所以冷却介质不会从降温装置中泄漏出来。
使冷却水在本实施例的发光装置内循环，供给60秒的电力，将发光元件发出的光密度设定为4.9W/cm2，结果没有发现输出功率的减少。
其次，在不同的发光元件的光密度下，测定了光转换构件的温度和发光装置的光输出功率。光转换构件的温度是在光转换构件中插入热敏电阻进行测定的。通过本实施例已经清楚：由发光元件发出的光密度可以设定为3.0W/cm2或以上，光转换构件的温度至少可以抑制在200℃或以下，优选抑制在120℃或以下，进一步优选抑制在100℃或以下。
通过设计为本实施例的发光装置，由激发荧光体的发光元件发出的光即使是短波长且高密度的激发光，也可以将荧光体自身的发热抑制在能够忽略的程度，可以维持最优的光转换效率。因此，本发明可以设计出具有高辉度发光的发光装置。
[实施例7]
如图14、图15所示的那样对由厚度为200μm的无氧铜构成的第1板状构件以及第2板状构件实施加工。在第1板状构件上，于4个角上形成有螺孔，而且于第2面上进行凹凸加工(图14)，其中第2面与形成有发热体的第1面相对置。在第2板状构件上，也于4个角上形成有螺孔，而且形成有导入流体的供给口和排出口(图15)。在这些构件的形成面上，形成有Au层和/或AuSn层。然后，在氮气气氛中于300～400℃下进行热处理而使之贴合在一起，便形成出层叠板状构件。使用AuSn等粘结构件将发热体安装在该层叠板状构件上。此时，通过控制AuSn的重量比，使得与施加在薄铜板上的AuSn的共晶温度相比，安装发热体时使用的AuSn的共晶温度较低，便可以抑制接合发热体时的降温装置的剥离。这样形成有发热体的降温装置，即使安装在水冷夹具上使流体循环(例如纯水等)，流体也不会从降温装置中泄漏。
[实施例7-1]
对于在上述第1板状构件的第2面通过化学蚀刻加工凹凸结构且形成为层叠板状构件的降温装置，在降温装置上安装21个1mm见方的由氮化物半导体构成的LED元件，便制作出开口径为8mm左右的LED光源。凹凸的凹部宽度为200μm，深度为200μm，凸部宽度为800μm。发明者就构成该LED光源的21个元件中的平均每个元件的I-L特性以及以前通过被动冷却手段得到的1个元件的I-L特性进行了研究，结果如图22所示，对于用○点表示的被动冷却手段，从0.3～0.5A开始，线性度发生崩溃。与此相对照，对于本实施例的主动冷却手段，正如用实线所表示的那样，即使是安装21个LED元件的半导体装置，也可以确认：达到0.5A或以上还可以获得线性度。另外，如图23所示，由安装了21个1mm见方的LED元件的半导体装置可以获得超过5Watt的光输出功率。即使考虑到元件间隔为200μm左右而产生热干涉，虽然是这样的高密度安装，也可以获得线性度良好的高辉度的LED光源。
[实施例7-2]
对于在本发明的降温装置上安装21个LED元件的半导体装置，使循环冷却介质即纯水作为流体在半导体装置内循环(在温度为25℃、流量为0.4L/min的条件下)，并用恒电流进行驱动。其结果如图24、25所示。
对于上述的半导体装置，使纯水在装置内循环(在温度为25℃、流量为0.4L/min的条件下)，并用10.5A的电流(每个元件的投入电流为0.5A)进行恒电流驱动(图24)。对于成为比较例的被动的冷却方法，正如用虚线所表示的那样，在1个元件上投入0.5A的情况下，可以推测经过100个小时后，输出功率约下降10％，但在本发明的使用主动冷却手段的降温装置上进行安装的情况下，虽然作为发热体的LED元件的间隔为200μm，是属于高密度的安装，但100小时后几乎没有观测到退化的发生。此时的热密度约为2Watt/mm2，但也可以获得超过3Watt的光输出功率。
[实施例7-3]
另外，对于在本发明的降温装置上安装21个LED元件的半导体装置，使纯水在装置内循环(在温度为25℃、流量为0.4L/min的条件下)，并用20A的电流(每个元件的投入电流为0.95A)进行恒电流驱动(图25)。对于被动的冷却方法，在1个元件上投入1A的情况下，可以推测经过10个小时后，输出功率约下降15％，但在本发明的使用主动冷却手段的降温装置上进行安装的情况下，虽然元件的间隔为200μm，是属于高密度的安装，但10小时后几乎没有观测到退化的发生。此时的热密度约为5Watt/mm2，但也可以获得超过5Watt的光输出功率。
[实施例7-4]
在降温装置上发热体以矩阵状的形式进行安装的系统(以下称为“体系”)被放置在真空绝热空间内，假定使25℃的冷却水在降温装置内循环，对体系进行模拟。模拟的结果如图26所示。图26(a)的模拟所使用的降温装置是：凸部配置在发热体的中央和4个角上，且将凸部的直径设定得相对大些(以下简称为“体系(a)”)。图26(b)的模拟所使用的降温装置是：凸部配置在发热体的中央，且将凸部的直径设定得相对小些(以下简称为“体系(b)”)。图26(c)的模拟所使用的是凸部完全没有设定的降温装置(以下简称为“体系(c)”)。在图26(a)～(c)中，虚线是表示冷却用流体的水压分布的等高线。正如图26(a)～(c)所示的那样，体系(b)较之于体系(c)以及体系(a)较之于体系(b)，冷却用流体的水压分布容易形成为与流体的流动方向垂直的等高线，冷却用流体容易均匀地流过整个流道。由此可知，发光装置使用像体系(a)那样设定有凸部的降温装置，可以抑制因热而产生的特性偏差。
另外，因为模拟使25℃的冷却水不断地循环，所以体系的最低温度一旦达到25℃或以上，则热量在降温装置内蓄积。也就是说，实际上因为热量向体系外部的材料散发，故而可以推测将使组件的温度上升。图27以及28的曲线表示了体系(a)～(c)的最低温度、最高温度和冷却水的流量之间的关系。在此，体系的所谓“最低温度”，是指体系中最低的温度，所谓“最高温度”，是指体系中最高的温度即发热体本身的温度。
正如图27以及28所示的那样，发光装置使用像体系(a)那样设定有凸部的降温装置，即使在冷却水流量较小的情况下，体系的最低温度以及最高温度也可以维持在较低的水平，可以抑制热量流向体系外部的材料，从而使热平衡状态的导入成为可能。
另外，由体系的最高温度计算得到的热电阻和流量的关系如图29所示。发光装置使用像体系(a)那样设定有凸部的降温装置，在0.3～0.7L/min的条件下，可以获得0.5℃/Watt或以下的热电阻。这表示可以排出非常集中的热密度高的热量。
通过将发光装置设计为具有本实施例的体系(a)那样的结构，可以获得高输出功率的发光装置，即使连续投入超过100Watt的电力，该发光装置也可以唾手可得。
本发明的发光装置可以用作荧光灯等一般的照明、信号机用、车载照明、液晶用背光以及显示器等的发光装置，特别地可以用作使用半导体发光元件的白色系以及多色系的发光装置。
另外，本发明因为散热性优良，也没有荧光体的退化，故而可以用作可靠性高的发出高输出功率光的照明装置。
再者，本发明可以用作形成有半导体发光元件、半导体受光元件、或半导体装置等发热体的降温装置，以及用作具有该降温装置的半导体装置。

Claims (19)

1.一种发光装置，其包括发光元件和光转换构件，其中光转换构件含有荧光物质，所述荧光物质吸收从所述发光元件发出的光的至少一部分而发出具有不同波长的光，所述发光装置的特征在于：在从所述发光元件一方看具有所述光转换构件的一侧，进一步包含散热构件，而且所述散热构件具有冷却介质的流道。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述散热构件至少有一对导入所述冷却介质的供给口以及排出在所述流道内回流的冷却介质的排出口。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其中所述散热构件由至少可以透过所述发光元件发出的光的材料、或者可以透过所述发光元件发出的光和所述光转换构件发出的光这两者的材料构成。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其中
所述散热构件在2片板状构件之间形成有使冷却用流体流动的流道；
在所述散热构件的主面上以2维排列的方式安装着多个所述发光元件；
在所述流道内，于所述板状构件的表面形成有多个凸部，且所述多个凸部的至少一部分以中心位于所述发光元件之间以及中央的方式形成。
5.一种发光装置，其包括发光元件、光转换构件和散热构件，其中光转换构件含有荧光物质，所述荧光物质吸收从所述发光元件发出的光的至少一部分而发出具有不同波长的光，所述发光装置的特征在于：所述散热构件具有冷却介质的流道；而且包括：在承载所述发光元件的一侧具有第1流道的第1散热构件，在所述发光元件发出的光所照射的一侧具有第2流道的第2散热构件；所述第2散热构件具有所述光转换构件。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其中所述流道具有联络所述第1流道和所述第2流道的第3流道。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其中所述第1散热构件和/或所述第2散热构件至少有一对导入所述冷却介质的供给口以及排出在所述流道内回流的冷却介质的排出口。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其中所述第1散热构件、绝缘性构件、支持基板和所述第2散热构件层叠在一起。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其中所述散热构件在至少一方的主面侧具有所述供给口或排出口；所述绝缘性构件和所述支持基板具有成为所述第3流道的一部分的贯通孔。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其中在所述绝缘构件的至少一方的主面上，粘附着含有选自Au、Ag、Al之中的至少一种的导电性构件。
11.根据权利要求10所述的发光装置，其中所述发光元件的一个电极通过导电性导线与粘附在所述绝缘性构件的至少一方的主面上的导电性构件进行电连接，另一个电极则分别与所述第1散热构件进行电连接。
12.根据权利要求11所述的发光装置，其中所述第2散热构件由至少可以透过所述发光元件发出的光的材料、或者可以透过所述发光元件发出的光和所述光转换构件发出的光这两者的材料构成。
13.根据权利要求5所述的发光装置，其中
所述第1散热构件和/或所述第2散热构件在2片板状构件之间形成有使冷却用流体流动的流道；
在所述第1散热构件的主面上以2维排列的方式安装着多个所述发光元件；
在所述流道内，于所述板状构件的表面形成有多个凸部，且所述多个凸部的至少一部分以中心位于所述发光元件之间以及中央的方式形成。
14.一种发光装置，其包括：在2片板状构件之间形成有使冷却用流体流动的流道的散热构件，以及在所述散热构件的主面上以2维排列的方式安装的多个发光元件；所述发光装置的特征在于：
在所述流道内，于所述板状构件的表面形成有多个凸部；
所述多个凸部的至少一部分以中心位于所述发光元件之间以及中央的方式形成；
所述散热构件具有冷却介质的流道。
15.根据权利要求14所述的发光装置，其中所述多个凸部从所述流道的入口向出口以相互偏离的方式进行配置，从而使依次连接最靠近的凸部彼此之间的线段反复弯曲。
16.根据权利要求15所述的发光装置，其中所述多个凸部的至少一部分以中心位于所述发光元件之间的方式形成。
17.根据权利要求16所述的发光装置，其中所述多个凸部配置在各发光元件的中央和顶点附近。
18.根据权利要求17所述的发光装置，其中所述板状构件的贴合面采用含Au的金属材料覆盖。
19.一种发光装置，其包括：在2片板状构件之间形成有使冷却用流体流动的流道的散热构件；在所述散热构件的主面上以2维排列的方式安装的多个发光元件；以及光转换构件，其含有荧光物质，所述荧光物质吸收从所述发光元件发出的光的至少一部分而发出具有不同波长的光；其中，
所述光转换构件与发光元件相隔间隔而配置在该发光元件发出的光所照射的方向上；
在所述流道内，于所述板状构件的表面形成有多个凸部；
所述多个凸部的至少一部分以中心位于所述发光元件之间以及中央的方式形成；
所述散热构件与所述光转换构件相邻接，或者配置在所述光转换构件中。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103703872A (zh) * 2011-08-05 2014-04-02 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 用于照明应用的紧凑型热增强基体

Families Citing this family (174)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW383508B (en) 1996-07-29 2000-03-01 Nichia Kagaku Kogyo Kk Light emitting device and display
US8118032B2 (en) * 2003-02-14 2012-02-21 American Environmental Systems, Inc. Rapid cryo-heating devices and their applications
US7482636B2 (en) 2003-10-15 2009-01-27 Nichia Corporation Light emitting device
US20070040502A1 (en) * 2004-04-20 2007-02-22 Gelcore Llc High CRI LED lamps utilizing single phosphor
JP4471356B2 (ja) 2004-04-23 2010-06-02 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置
JP2008311471A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置
KR101142519B1 (ko) * 2005-03-31 2012-05-08 서울반도체 주식회사 적색 형광체 및 녹색 형광체를 갖는 백색 발광다이오드를채택한 백라이트 패널
WO2006105638A1 (en) * 2005-04-05 2006-10-12 Tir Systems Ltd. Electronic device package with an integrated evaporator
US8088302B2 (en) * 2005-05-24 2012-01-03 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Green phosphor of thiogallate, red phosphor of alkaline earth sulfide and white light emitting device thereof
US9412926B2 (en) * 2005-06-10 2016-08-09 Cree, Inc. High power solid-state lamp
JP4857633B2 (ja) * 2005-07-20 2012-01-18 スタンレー電気株式会社 Ｌｅｄ光源
US7821123B2 (en) 2005-09-13 2010-10-26 Delphi Technologies, Inc. LED array cooling system
US7196354B1 (en) * 2005-09-29 2007-03-27 Luminus Devices, Inc. Wavelength-converting light-emitting devices
KR100724591B1 (ko) * 2005-09-30 2007-06-04 서울반도체 주식회사 발광 소자 및 이를 포함한 ｌｅｄ 백라이트
EP1780804A1 (en) * 2005-10-25 2007-05-02 L&C Lighting Technology Corp. LED device with an active heat-dissipation device
TWI417604B (zh) 2005-12-28 2013-12-01 Semiconductor Energy Lab 顯示裝置
KR101119180B1 (ko) * 2006-01-23 2012-03-20 삼성전자주식회사 광발생 장치 및 이를 갖는 액정 표시 장치
DE102006009444A1 (de) * 2006-03-01 2007-09-13 Texmag Gmbh Vertriebsgesellschaft Gmbh Vorrichtung zur Emission von linienartigem Licht
US9951438B2 (en) 2006-03-07 2018-04-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products
TW200737506A (en) * 2006-03-07 2007-10-01 Sanyo Electric Co Semiconductor device and manufacturing method of the same
EP1995834B1 (en) 2006-03-10 2017-08-30 Nichia Corporation Light emitting device
US8323529B2 (en) * 2006-03-16 2012-12-04 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Fluorescent material and light emitting diode using the same
JP2007300069A (ja) * 2006-04-04 2007-11-15 Toyoda Gosei Co Ltd 発光素子、この発光素子を用いた発光装置及びこの発光素子の製造方法
KR100764391B1 (ko) * 2006-04-25 2007-10-05 삼성전기주식회사 발광 다이오드 모듈
KR101258229B1 (ko) * 2006-06-30 2013-04-25 서울반도체 주식회사 발광 소자
US8102039B2 (en) * 2006-08-11 2012-01-24 Sanyo Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7889421B2 (en) 2006-11-17 2011-02-15 Rensselaer Polytechnic Institute High-power white LEDs and manufacturing method thereof
JP5010247B2 (ja) * 2006-11-20 2012-08-29 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 半導体装置及びその製造方法
US7964892B2 (en) * 2006-12-01 2011-06-21 Nichia Corporation Light emitting device
WO2008084878A1 (en) * 2007-01-11 2008-07-17 Panasonic Corporation Light source
US20080198572A1 (en) * 2007-02-21 2008-08-21 Medendorp Nicholas W LED lighting systems including luminescent layers on remote reflectors
DE102007009351A1 (de) * 2007-02-23 2008-08-28 Noctron Holding S.A. Leuchtmittel
DE102007009820A1 (de) * 2007-02-28 2008-09-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optische Anordnung und optisches Verfahren
US20080212332A1 (en) * 2007-03-01 2008-09-04 Medinis David M LED cooling system
KR100894169B1 (ko) * 2007-03-26 2009-04-22 (주) 아모엘이디 형광체 필터 및 그의 제조방법과 그 형광체 필터를 이용한반도체 패키지
JP4341693B2 (ja) * 2007-05-16 2009-10-07 ウシオ電機株式会社 Ｌｅｄ素子およびその製造方法
US8044428B2 (en) * 2007-08-10 2011-10-25 Panasonic Electric Works SUNX Co., Ltd. Package and semiconductor device for preventing occurrence of false connection
JP4479839B2 (ja) * 2007-08-10 2010-06-09 パナソニック電工株式会社 パッケージおよび半導体装置
US8242595B2 (en) * 2007-08-10 2012-08-14 Panasonic Electric Works SUNX Co., Ltd. Heatsink and semiconductor device with heatsink
DE102007041852A1 (de) * 2007-09-03 2009-03-05 Osram Opto Semiconductors Gmbh Hochleistungs- LED Modul
DE102007054039A1 (de) * 2007-09-12 2009-03-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdiode und Verfahren zur Einstellung des Farbortes bei einer Leuchtdiode
EP2036734B1 (en) 2007-09-14 2010-12-29 Punch Graphix International N.V. Light emitting array for printing or copying
DE102007053286A1 (de) * 2007-09-20 2009-04-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
DE102008012316B4 (de) * 2007-09-28 2023-02-02 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlichtquelle mit einer Primärstrahlungsquelle und einem Lumineszenzkonversionselement
US7984999B2 (en) 2007-10-17 2011-07-26 Xicato, Inc. Illumination device with light emitting diodes and moveable light adjustment member
GB0801509D0 (en) 2008-01-28 2008-03-05 Photonstar Led Ltd Light emitting system with optically transparent thermally conductive element
DE102008017071A1 (de) * 2008-01-31 2009-08-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Modul und Projektionsvorrichtung mit dem optoelektronischen Modul
KR20090095301A (ko) * 2008-03-05 2009-09-09 삼성에스디아이 주식회사 평판 디스플레이 장치
DE102008027339A1 (de) * 2008-04-30 2009-11-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Effizienter Wellenlängenkonverter und Leuchtvorrichtung mit einem effizienten Wellenlängenkonverter
JP2011520281A (ja) 2008-05-07 2011-07-14 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 発光材料を含む自己支持型格子を有するｌｅｄを備えた照明装置及び自己支持型格子を作製する方法
CA2754433A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-30 Mario W. Cardullo Uv generated visible light source
US8410681B2 (en) * 2008-06-30 2013-04-02 Bridgelux, Inc. Light emitting device having a refractory phosphor layer
US8159131B2 (en) * 2008-06-30 2012-04-17 Bridgelux, Inc. Light emitting device having a transparent thermally conductive layer
CN101872741B (zh) * 2009-04-24 2013-06-12 晶元光电股份有限公司 主波长分布收敛的发光元件及其制造方法
EP2356533B1 (en) * 2008-11-25 2016-06-29 Linear Technology Corporation Circuit, trim, and layout for temperature compensation of metal resistors in semi-conductor chips
KR100904228B1 (ko) * 2009-02-03 2009-06-25 (주)미라클산업 발광다이오드 모듈 및 그 제조방법
RU2538100C2 (ru) 2009-05-28 2015-01-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Осветительное устройство с корпусом, заключающим в себе источник света
US8573807B2 (en) * 2009-06-26 2013-11-05 Intel Corporation Light devices having controllable light emitting elements
WO2011008957A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Ringdale, Inc. Method and led apparatus for billboard lighting
US20100277048A1 (en) * 2009-07-20 2010-11-04 Bridgelux, Inc. Solid state lighting device with an integrated fan
US20100276705A1 (en) * 2009-07-20 2010-11-04 Bridgelux, Inc. Solid state lighting device with an integrated fan
KR101172143B1 (ko) * 2009-08-10 2012-08-07 엘지이노텍 주식회사 백색 발광다이오드 소자용 시온계 산화질화물 형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 ｌｅｄ 소자
CN102549743B (zh) * 2009-08-10 2014-12-24 富士电机株式会社 半导体模块和冷却单元
KR101163902B1 (ko) 2010-08-10 2012-07-09 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
US9909058B2 (en) 2009-09-02 2018-03-06 Lg Innotek Co., Ltd. Phosphor, phosphor manufacturing method, and white light emitting device
EP2480828A2 (en) * 2009-09-25 2012-08-01 Cree, Inc. Lighting device having heat dissipation element
TWI408310B (zh) * 2009-09-29 2013-09-11 Liang Meng Plastic Share Co Ltd 照明裝置及其製造方法
WO2011039911A1 (ja) * 2009-10-02 2011-04-07 シャープ株式会社 有機ｅｌ照明装置及びその製造方法
TWM376912U (en) * 2009-11-26 2010-03-21 Forward Electronics Co Ltd LED packaging structure
JP4991834B2 (ja) 2009-12-17 2012-08-01 シャープ株式会社 車両用前照灯
US8348430B2 (en) * 2009-12-17 2013-01-08 Alcon Research, Ltd. Photonic lattice LEDs for ophthalmic illumination
WO2011078924A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-30 Alcon Research, Ltd. Thermoelectric cooling for increased brightness in a white light l.e.d. illuminator
US8317382B2 (en) * 2009-12-23 2012-11-27 Alcon Research, Ltd. Enhanced LED illuminator
KR20110087579A (ko) * 2010-01-26 2011-08-03 삼성엘이디 주식회사 Ｌｅｄ 모듈과 이를 구비하는 백라이트 유닛
JP5232815B2 (ja) * 2010-02-10 2013-07-10 シャープ株式会社 車両用前照灯
US9310030B2 (en) * 2010-03-03 2016-04-12 Cree, Inc. Non-uniform diffuser to scatter light into uniform emission pattern
US8632196B2 (en) * 2010-03-03 2014-01-21 Cree, Inc. LED lamp incorporating remote phosphor and diffuser with heat dissipation features
US8882284B2 (en) 2010-03-03 2014-11-11 Cree, Inc. LED lamp or bulb with remote phosphor and diffuser configuration with enhanced scattering properties
US8562161B2 (en) 2010-03-03 2013-10-22 Cree, Inc. LED based pedestal-type lighting structure
US8931933B2 (en) * 2010-03-03 2015-01-13 Cree, Inc. LED lamp with active cooling element
US9275979B2 (en) * 2010-03-03 2016-03-01 Cree, Inc. Enhanced color rendering index emitter through phosphor separation
US9024517B2 (en) 2010-03-03 2015-05-05 Cree, Inc. LED lamp with remote phosphor and diffuser configuration utilizing red emitters
US9057511B2 (en) 2010-03-03 2015-06-16 Cree, Inc. High efficiency solid state lamp and bulb
US20110227102A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-22 Cree, Inc. High efficacy led lamp with remote phosphor and diffuser configuration
US9316361B2 (en) 2010-03-03 2016-04-19 Cree, Inc. LED lamp with remote phosphor and diffuser configuration
US9625105B2 (en) * 2010-03-03 2017-04-18 Cree, Inc. LED lamp with active cooling element
US10359151B2 (en) 2010-03-03 2019-07-23 Ideal Industries Lighting Llc Solid state lamp with thermal spreading elements and light directing optics
US9062830B2 (en) 2010-03-03 2015-06-23 Cree, Inc. High efficiency solid state lamp and bulb
US9500325B2 (en) * 2010-03-03 2016-11-22 Cree, Inc. LED lamp incorporating remote phosphor with heat dissipation features
US9314374B2 (en) 2010-03-19 2016-04-19 Alcon Research, Ltd. Stroboscopic ophthalmic illuminator
US8733996B2 (en) 2010-05-17 2014-05-27 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting device, illuminating device, and vehicle headlamp
US9151468B2 (en) * 2010-06-28 2015-10-06 Axlen, Inc. High brightness illumination devices using wavelength conversion materials
US9681522B2 (en) 2012-05-06 2017-06-13 Lighting Science Group Corporation Adaptive light system and associated methods
US9827439B2 (en) 2010-07-23 2017-11-28 Biological Illumination, Llc System for dynamically adjusting circadian rhythm responsive to scheduled events and associated methods
US8547391B2 (en) 2011-05-15 2013-10-01 Lighting Science Group Corporation High efficacy lighting signal converter and associated methods
US9532423B2 (en) 2010-07-23 2016-12-27 Lighting Science Group Corporation System and methods for operating a lighting device
US10451251B2 (en) 2010-08-02 2019-10-22 Ideal Industries Lighting, LLC Solid state lamp with light directing optics and diffuser
US8573801B2 (en) 2010-08-30 2013-11-05 Alcon Research, Ltd. LED illuminator
US8833975B2 (en) 2010-09-07 2014-09-16 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting device, illuminating device, vehicle headlamp, and method for producing light-emitting device
CN201909192U (zh) * 2010-09-26 2011-07-27 邓建伟 一种改进的led模组
KR101719655B1 (ko) * 2010-09-29 2017-03-24 서울반도체 주식회사 형광체 시트, 형광체 시트를 갖는 발광장치 및 그 제조 방법
DE102010049312B4 (de) 2010-10-22 2023-08-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines Konversionsplättchens und Konversionsplättchen
US9816677B2 (en) 2010-10-29 2017-11-14 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting device, vehicle headlamp, illumination device, and laser element
IL209227A0 (en) 2010-11-10 2011-01-31 Uri Neta Common focus energy sources multiplexer
USD712850S1 (en) 2010-11-18 2014-09-09 Cree, Inc. Light emitter device
USD707192S1 (en) 2010-11-18 2014-06-17 Cree, Inc. Light emitting device
US8564000B2 (en) 2010-11-22 2013-10-22 Cree, Inc. Light emitting devices for light emitting diodes (LEDs)
USD721339S1 (en) 2010-12-03 2015-01-20 Cree, Inc. Light emitter device
US9000470B2 (en) 2010-11-22 2015-04-07 Cree, Inc. Light emitter devices
US8575639B2 (en) 2011-02-16 2013-11-05 Cree, Inc. Light emitting devices for light emitting diodes (LEDs)
US9300062B2 (en) 2010-11-22 2016-03-29 Cree, Inc. Attachment devices and methods for light emitting devices
US9490235B2 (en) 2010-11-22 2016-11-08 Cree, Inc. Light emitting devices, systems, and methods
USD650760S1 (en) * 2010-11-22 2011-12-20 Cree, Inc. Light emitting device package
US8624271B2 (en) 2010-11-22 2014-01-07 Cree, Inc. Light emitting devices
USD706231S1 (en) 2010-12-03 2014-06-03 Cree, Inc. Light emitting device
JP5733743B2 (ja) * 2010-12-15 2015-06-10 日東電工株式会社 光半導体装置
DE102010063779A1 (de) * 2010-12-21 2012-06-21 Osram Ag Beleuchtungsanordnung
US8721135B2 (en) 2010-12-21 2014-05-13 Anthony DeRose Fluid cooled lighting element
CN103384794B (zh) * 2010-12-23 2018-05-29 三星电子株式会社 包含量子点的光学元件
US9038263B2 (en) 2011-01-13 2015-05-26 Delaware Capital Formation, Inc. Thickness shear mode resonator sensors and methods of forming a plurality of resonator sensors
US9234655B2 (en) 2011-02-07 2016-01-12 Cree, Inc. Lamp with remote LED light source and heat dissipating elements
US9068701B2 (en) 2012-01-26 2015-06-30 Cree, Inc. Lamp structure with remote LED light source
US8455908B2 (en) 2011-02-16 2013-06-04 Cree, Inc. Light emitting devices
US11251164B2 (en) 2011-02-16 2022-02-15 Creeled, Inc. Multi-layer conversion material for down conversion in solid state lighting
USD702653S1 (en) 2011-10-26 2014-04-15 Cree, Inc. Light emitting device component
US8809880B2 (en) 2011-02-16 2014-08-19 Cree, Inc. Light emitting diode (LED) chips and devices for providing failure mitigation in LED arrays
RU2457393C1 (ru) * 2011-02-17 2012-07-27 Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Коммерческая Фирма "Элтан Лтд" Светодиодный источник белого света с удаленным фотолюминесцентным конвертером
WO2012121343A1 (ja) 2011-03-08 2012-09-13 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、車両用前照灯、プロジェクタおよび発光装置の製造方法
US9938455B2 (en) 2011-03-08 2018-04-10 Philips Lighting Holding B.V. Luminescent product, a light source and a luminaire including a foam
CN102691921A (zh) * 2011-03-22 2012-09-26 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管灯条及其制造方法
KR101212654B1 (ko) * 2011-05-20 2012-12-14 (주)라이타이저코리아 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법
JP2013008950A (ja) * 2011-05-23 2013-01-10 Panasonic Corp 光源装置および画像表示装置
US8916085B2 (en) 2011-06-02 2014-12-23 A. Raymond Et Cie Process of making a component with a passageway
KR20130036472A (ko) * 2011-10-04 2013-04-12 엘지전자 주식회사 파장 변환층을 포함하는 디스플레이 장치
USD705181S1 (en) 2011-10-26 2014-05-20 Cree, Inc. Light emitting device component
WO2013070696A1 (en) 2011-11-07 2013-05-16 Cree, Inc. High voltage array light emitting diode (led) devices, fixtures and methods
CN104169786B (zh) 2012-01-13 2018-02-09 三星电子株式会社 用于与导光板一起使用的光混合室
DE102012200486A1 (de) * 2012-01-13 2013-07-18 Osram Gmbh Leuchtstoffvorrichtung zur Umwandlung von Pumplicht
US9488359B2 (en) 2012-03-26 2016-11-08 Cree, Inc. Passive phase change radiators for LED lamps and fixtures
US9735198B2 (en) 2012-03-30 2017-08-15 Cree, Inc. Substrate based light emitter devices, components, and related methods
US10134961B2 (en) 2012-03-30 2018-11-20 Cree, Inc. Submount based surface mount device (SMD) light emitter components and methods
US10222032B2 (en) 2012-03-30 2019-03-05 Cree, Inc. Light emitter components and methods having improved electrical contacts
US9929325B2 (en) 2012-06-05 2018-03-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Lighting device including quantum dots
KR101295773B1 (ko) * 2012-08-23 2013-08-12 (주)라이타이저코리아 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법
CN102913880B (zh) * 2012-11-16 2014-04-16 王宁军 一体式led光源散热器件及其制备方法
US20140151721A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Corning Incorporated Phase transition cooling in led lighting devices
US9345091B2 (en) 2013-02-08 2016-05-17 Cree, Inc. Light emitting device (LED) light fixture control systems and related methods
JP6416219B2 (ja) * 2013-05-02 2018-10-31 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． レーザー装置を冷却するための冷却装置及び冷却装置を備えたレーザーシステム
JP2014233584A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 Hoya株式会社 撮像素子冷却構造
USD739565S1 (en) 2013-06-27 2015-09-22 Cree, Inc. Light emitter unit
USD740453S1 (en) 2013-06-27 2015-10-06 Cree, Inc. Light emitter unit
JP6249699B2 (ja) * 2013-09-20 2017-12-20 シチズン時計株式会社 Ｌｅｄ発光装置
TWI563219B (en) 2013-10-28 2016-12-21 Epistar Corp Illumination system having semiconductor light source module
KR20150075418A (ko) * 2013-11-20 2015-07-06 (주)포인트엔지니어링 렌즈 삽입부를 구비하는 칩 원판
KR101592649B1 (ko) * 2013-12-24 2016-02-12 현대자동차주식회사 헤드램프용 레이저 광학계
CN103840067A (zh) * 2013-12-31 2014-06-04 吴震 波长转换装置和发光装置
US20170179359A1 (en) * 2014-02-11 2017-06-22 Philips Lighting Holding B.V. A wavelength converting element, a light emitting module and a luminaire
US9360188B2 (en) 2014-02-20 2016-06-07 Cree, Inc. Remote phosphor element filled with transparent material and method for forming multisection optical elements
EP3117267B1 (en) * 2014-03-11 2018-05-02 Osram Sylvania Inc. Light converter assemblies with enhanced heat dissipation
KR102252156B1 (ko) * 2014-07-08 2021-05-17 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지
US9853415B2 (en) * 2014-07-14 2017-12-26 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor laser device
KR101668353B1 (ko) * 2014-11-03 2016-10-21 (주)포인트엔지니어링 칩 기판 및 칩 패키지 모듈
JP2016143742A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 シャープ株式会社 波長変換部材、発光装置、および波長変換部材の製造方法
JP2016225581A (ja) * 2015-06-04 2016-12-28 日本電気硝子株式会社 波長変換部材及びそれを用いた発光装置
US11172560B2 (en) * 2016-08-25 2021-11-09 Alcon Inc. Ophthalmic illumination system with controlled chromaticity
JP6743625B2 (ja) * 2016-09-29 2020-08-19 セイコーエプソン株式会社 波長変換装置、光源装置、およびプロジェクター
USD823492S1 (en) 2016-10-04 2018-07-17 Cree, Inc. Light emitting device
CN110235260A (zh) * 2017-01-31 2019-09-13 晶化成半导体公司 用于增强紫外发光器件的可靠性的方法和封装
US10234752B1 (en) * 2018-03-31 2019-03-19 Coretronic Corporation Projector and light source module
WO2020050690A2 (ko) * 2018-09-06 2020-03-12 엘이디라이텍(주) Led 조명 모듈
JP6996040B2 (ja) * 2019-03-25 2022-01-17 セイコーエプソン株式会社 波長変換装置、照明装置およびプロジェクター
DE102019213150A1 (de) 2019-08-30 2021-03-04 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Strahler und Verfahren zum Abstrahlen von Licht
US20230052955A1 (en) * 2020-01-15 2023-02-16 Harman Professional Denmark Aps Illumination device with white and non-white sources
US11211538B1 (en) 2020-12-23 2021-12-28 Joseph L. Pikulski Thermal management system for electrically-powered devices

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4727495U (zh) 1971-04-15 1972-11-28
JPS59161966A (ja) 1983-03-04 1984-09-12 Futaba Corp フアクシミリ光源用真空蛍光管
JP3512249B2 (ja) 1994-11-08 2004-03-29 浜松ホトニクス株式会社 ヒートシンク
JP3232389B2 (ja) 1994-12-30 2001-11-26 タキロン株式会社 遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示体
JPH09307040A (ja) * 1996-05-15 1997-11-28 Hitachi Ltd 半導体装置、インバータ装置、および半導体装置の製造方法
JPH11163412A (ja) * 1997-11-25 1999-06-18 Matsushita Electric Works Ltd Ｌｅｄ照明装置
JP2000092858A (ja) * 1998-09-17 2000-03-31 Hitachi Ltd 電力変換装置
DE19922176C2 (de) 1999-05-12 2001-11-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Oberflächenmontierte LED-Mehrfachanordnung und deren Verwendung in einer Beleuchtungseinrichtung
JP3656715B2 (ja) 1999-07-23 2005-06-08 松下電工株式会社 光源装置
JP4430264B2 (ja) * 2001-03-19 2010-03-10 日亜化学工業株式会社 表面実装型発光装置
JP3646665B2 (ja) * 2001-04-17 2005-05-11 株式会社日立製作所 インバータ装置
KR100419611B1 (ko) 2001-05-24 2004-02-25 삼성전기주식회사 발광다이오드 및 이를 이용한 발광장치와 그 제조방법
WO2003001612A1 (en) 2001-06-20 2003-01-03 Nichia Corporation Semiconductor device and its fabriction method
TW552726B (en) * 2001-07-26 2003-09-11 Matsushita Electric Works Ltd Light emitting device in use of LED
JP2003110146A (ja) 2001-07-26 2003-04-11 Matsushita Electric Works Ltd 発光装置
JP4027063B2 (ja) * 2001-09-17 2007-12-26 松下電器産業株式会社 照明装置
US20030138021A1 (en) * 2001-10-25 2003-07-24 Norman Hodgson Diode-pumped solid-state thin slab laser
US7482636B2 (en) 2003-10-15 2009-01-27 Nichia Corporation Light emitting device
TWI312583B (en) * 2004-03-18 2009-07-21 Phoseon Technology Inc Micro-reflectors on a substrate for high-density led array
WO2005089477A2 (en) * 2004-03-18 2005-09-29 Phoseon Technology, Inc. Direct cooling of leds

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103703872A (zh) * 2011-08-05 2014-04-02 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 用于照明应用的紧凑型热增强基体

Also Published As

Publication number Publication date
KR101173320B1 (ko) 2012-08-10
CN1868071A (zh) 2006-11-22
US7812365B2 (en) 2010-10-12
EP1681728A4 (en) 2013-07-03
US20070131954A1 (en) 2007-06-14
US7482636B2 (en) 2009-01-27
EP1681728B1 (en) 2018-11-21
KR20070007019A (ko) 2007-01-12
WO2005038935A1 (ja) 2005-04-28
EP1681728A1 (en) 2006-07-19
US20090095960A1 (en) 2009-04-16

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