CN107665940B - 发光装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光元件及其制造方法,该发光装置能够提高光的输出与显色性。发光装置(100)具有:作为基座的封装(2)、配置于封装(2)的发光元件(1)、覆盖发光元件(1)的侧面并含有将发光元件(1)发出的光转换为发光峰值波长比发光元件(1)的发光峰值波长长的光的第一荧光体的第一波长转换部件(3)、以及覆盖发光元件(1)的上表面及封装(2)并含有将发光元件(1)发出的光转换为发光峰值波长比发光元件(1)的发光峰值波长长且比第一荧光体的发光峰值波长短的光的第二荧光体的第二波长转换部件(4)。第二波长转换部件(4)的、覆盖封装(2)的部分上,发光元件(1)的上表面的高度上的第二荧光体的浓度小于发光元件(1)的下表面的高度上的第二荧光体的浓度,第二荧光体将第一荧光体的发光峰值波长的光进行反射。
Description
技术领域
本公开涉及发光装置及其制造方法。
背景技术
使用LED(发光二极管)等半导体发光元件的发光装置在背光源、照明、车载灯等市场上正被广泛应用。而且,为了输出显色性高的白色光,已经提出使用蓝色LED、以及绿色至黄色荧光体或红色荧光体等多种荧光体的发光装置。虽然通常是将多种荧光体混入密封树脂、在LED的表面进行涂抹的结构,但当混入多种荧光体进行使用时,因为比重及粒径大的黄绿色荧光体首先沉降,所以,来自黄绿色荧光体的光易于被红色荧光体吸收。红色荧光体即使由于来自黄绿色荧光体的光而被激发而发出红色光,但因为成为两段激发,所以,当从来自蓝色LED的蓝色光观察时,波长转换效率降低,导致作为白色光源的输出降低。
例如,在专利文献1~5中,已经提出使用蓝色LED、绿色荧光体或红色荧光体等多种荧光体的发光装置。在这些专利文献中,已经提出从蓝色LED侧向光被输出的外侧依次配置红色荧光体层、绿色荧光体层,来自绿色荧光体的绿色光难以被红色荧光体吸收的结构的发光装置。
而且,例如在专利文献6中,已经提出通过在LED的下表面侧设置光反射膜,能够提高来自上表面侧及侧面侧的光输出的发光装置。
发明所要解决的技术问题
然而,在专利文献1~5中所述的发光装置中,在光的输出与显色性两方面还存在改善的余地。而且,在专利文献6所述的发光装置中,当混合多种荧光体进行配置时,对于发光装置输出的提高也存在限制。
本公开的实施方式的课题在于提供能够提高光输出与显色性的发光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2007-184330号公报
专利文献2:(日本)特开2007-184326号公报
专利文献3:(日本)特开2009-182241号公报
专利文献4:(日本)特开2005-228996号公报
专利文献5:(日本)特开2004-71726号公报
专利文献6:(日本)特开2011-243977号公报
发明内容
用于解决技术问题的技术方案
本公开的实施方式的发光装置具有:基座;发光元件,其配置于所述基座;第一波长转换部件,其覆盖所述发光元件的侧面,含有第一荧光体,该第一荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长的光;第二波长转换部件,其覆盖所述发光元件的上表面及所述基座,含有第二荧光体,该第二荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长、且比所述第一荧光体的发光峰值波长短的光;构成为,所述第二波长转换部件的覆盖所述基座的部分,在所述发光元件的上表面的高度上的所述第二荧光体的浓度即第一浓度小于所述发光元件的下表面的高度上的所述第二荧光体的浓度即第二浓度,所述第二荧光体对所述第一荧光体的发光峰值波长的光进行反射。
而且,其他方面中本公开的实施方式的发光装置具有:基座;发光元件,其配置于所述基座;第一波长转换部件,其覆盖所述发光元件的侧面,含有第一荧光体,该第一荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长的光;第二波长转换部件,其覆盖所述发光元件的上表面及所述基座,含有第二荧光体,该第二荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波比所述发光元件的发光峰值波长长、且比所述第一荧光体的发光峰值波长短的光;构成为,在将所述第二波长转换部件从上表面向下表面切割的截面上,从所述发光元件高度的二分之一高度至所述发光元件上表面的高度上的所述第二荧光体的截面所占面积的比例即第一面积率小于从所述基座上表面至所述发光元件高度的二分之一高度上的所述第二荧光体的截面所占面积的比例即第二面积率。
此外,进而在其他方面中本公开的实施方式的发光装置具有:基座;发光元件,其配置于所述基座;第一波长转换部件,其覆盖所述发光元件的侧面,含有第一荧光体,该第一荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长的光;第二波长转换部件,其覆盖所述发光元件的上表面及所述基座,含有第二荧光体,该第二荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长、且比所述第一荧光体的发光峰值波长短的光;构成为,关于所述第二波长转换部件,至少在配置于所述基座的部分上,所述第二荧光体配置为层状,该层的厚度为所述发光元件高度的四分之三以下。
本公开的实施方式的发光装置的制造方法依次具有:在支承部件上配置至少一个发光元件的工序;在所述发光元件的侧面配置含有第一荧光体的第一波长转换部件的工序;在基座上配置设有所述第一波长转换部件的所述发光元件的工序;配置第二波长转换部件的工序,该第二波长转换部件覆盖设有所述第一波长转换部件的所述发光元件的上表面及侧面、并含有第二荧光体。
发明的效果
根据本公开的实施方式的发光装置及其制造方法,能够提高光的输出与显色性。
附图说明
图1A是表示实施方式的发光装置的结构的立体图。
图1B是表示实施方式的发光装置的结构的俯视图。
图1C是表示实施方式的发光装置的结构的剖视图,表示图1B的IC-IC线的截面。
图2是表示实施方式的发光装置中发光元件的结构例的剖视图。
图3是表示实施方式的发光装置中使用的荧光体例子的发光光谱及反射光谱的曲线图。
图4A是说明实施方式的发光装置中光输出的图。
图4B是说明实施方式的发光装置中光输出的图,是图4A的区域VIB的放大图。
图5是表示实施方式的发光装置制造方法的流程的流程图。
图6A是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第一波长转换部件配置工序中的第一发光元件配置工序的剖视图。
图6B是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第一波长转换部件配置工序中的第一树脂配置工序的剖视图。
图6C是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第一波长转换部件配置工序中的第一树脂切割工序的剖视图。
图7是表示实施方式的发光装置的制造方法中第二发光元件配置工序的剖视图。
图8A是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第二波长转换部件配置工序中的第二树脂配置工序的剖视图。
图8B是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第二波长转换部件配置工序中的第二荧光体沈降工序的剖视图。
附图标记说明
1发光元件;11基板;12半导体层压体;12n n型半导体层;12a活性层;12p p型半导体层;12b台阶部;13n侧电极;13a外部连接部;13b延伸部;14p侧电极;141透光性电极;142焊盘电极;142a外部连接部;142b延伸部;15保护膜;15n、15p开口部;16光反射膜;2封装(基座);21、22引导电极;23树脂部;23a凹部;23b底面;23c阴极标识;3第一波长转换部件;31第一树脂;4第二波长转换部件;41第二树脂;4a高浓度区域;5引线;6保护元件;71接合部件;72接合部件;81支承部件;82切割机;83点胶机;100发光装置;BD边界线。
具体实施方式
下面,针对实施方式的发光装置及其制造方法进行说明。
需要说明的是,在以下的说明中所参照的附图是为了概括性地表示实施方式,有时会夸大各部件的刻度及间隔、位置关系等、或者省略图示部件的一部分。而且,例如在俯视图及其剖视图中,各部件的刻度及间隔有时也不一致。此外,在以下的说明中,针对相同的名称及标记,原则上表示相同或相同性质的部件,适当省略其详细的说明。
而且,在实施方式的发光装置及其制造方法中,“上”、“下”、“左”及“右”等可根据状况进行替换。在本说明书中,“上”、“下”等是为了说明、表示在所参照的附图中结构要素之间的相对位置的词汇,除非特别规定,否则并没有表示绝对位置的意思。
此外,在本说明书中,色名与色度坐标的关系、光的波长范围与单色光的色名的关系等除非特别规定,否则都遵照日本工业标准规格JISZ8110。具体而言,单色光的波长范围为:380nm~455nm为青紫色、455nm~485nm为蓝色、485nm~495nm为青绿色、495nm~548nm为绿色、548nm~573nm为黄绿色、573nm~584nm为黄色、584nm~610nm为黄红色、610nm~780nm为红色。
[发光装置的结构]
参照图1A~图1C,针对实施方式的发光装置的结构进行说明。
图1A是表示实施方式的发光装置的结构的立体图。图1B是表示实施方式的发光装置的结构的俯视图。图1C是表示实施方式的发光装置的结构的剖视图,表示图1B的IC-IC线上的截面。
需要说明的是,在图1A、图1B中,基于黑点的阴影表示在凹部23a中存在第二波长转换部件4。
而且,在图1C所示的剖视图中,虽然由于引线5的一部分、保护元件6及接合部件72比截面更位于前侧而不能观察到,但为了方便起见,以虚线图示。后面叙述的图4A、图7~图8B也是同样的。
此外,在图1A~图1C、以及后面叙述的图6A~图8B中,发光元件1的n侧电极13及p侧电极14为了简化而只图示了相当于两极的外部连接部13a、142a的部分。
本实施方式的发光装置100具有俯视形状为大致正方形的发光元件1、作为用来载置发光元件1的基座且俯视形状为大致正方形的封装2、覆盖发光元件1的侧面的第一波长转换部件3、以及覆盖发光元件1的上表面及第一波长转换部件3的上表面及侧面的第二波长转换部件4而构成。
发光元件1设置在封装2的、在上表面侧具有开口的凹部23a内,在凹部23a的底面23b使用具有透光性的接合部件71进行接合。而且,发光元件1其正负焊盘电极即n侧电极13及p侧电极14与在凹部23a的底面23b上露出的对应极性的引导电极21、22分别使用焊接用引线5进行电连接。
而且,在凹部23a内设有保护元件6,通过具有导电性的接合部件72与引线5,与引导电极21、22电连接。第二波长转换部件4设置在凹部23a内,对发光元件1及保护元件6进行密封。
此外,发光元件1发出的光的一部分通过第一波长转换部件3所含有的第一荧光体进行波长转换,另一部分通过第二波长转换部件4所含有的第二荧光体进行波长转换,另外,剩余的部分不进行波长转换,各种光混合后,从凹部23a的开口向上方射出。
而且,在本实施方式的发光装置100中,搭载了一个发光元件1,但也可以搭载两个以上发光元件1。
在此,参照图2,针对发光元件1的结构例进行说明。图2是表示本实施方式的发光装置中发光元件的结构例的剖视图。
需要说明的是,在本实施方式中,因为发光装置100是俯视型的,所以,使基板11的主面与面向发光装置100上表面侧的面即凹部23a的底面23b平行来安装发光元件1。
发光元件1可以适当使用LED等半导体发光元件。本实施方式的发光元件1形成为俯视大致正方形,具有基板11、半导体层压体12、n侧电极13、p侧电极14、保护膜15、以及光反射膜16而构成。而且,本实施方式的发光元件1在基板11的一主表面上具备具有LED(发光二极管)构造的半导体层压体12,进而在半导体层压体12的一面侧具备n侧电极13及p侧电极14,具有适合于正面向上式的安装的构造。
基板11支承半导体层压体12。而且,基板11也可以是用来使半导体层压体12外延生长的生长基板。作为基板11,例如在半导体层压体12中使用氮化物半导体的情况下,可以使用蓝宝石(Al2O3)基板。
半导体层压体12在基板11的一主面上层压有n型半导体层12n及p型半导体层12p,通过向n侧电极13及p侧电极14之间通过电流而发光。半导体层压体12优选在n型半导体层12n与p型半导体层12p之间具备活性层12a。
在半导体层压体12上形成有p型半导体层12p及活性层12a部分不存在的区域、即从p型半导体层12p的表面凹陷的台阶部12b。台阶部12b的底面由n型半导体层12n构成。在台阶部12b的底面设有n侧电极13,与n型半导体层12n电连接。
而且,在发光元件1的外缘部也形成有p型半导体层12p及活性层12a不存在的台阶部12c。台阶部12c是使晶片单片化时的切割区域即切割通道。
半导体层压体12适合使用通过液相生长法、MOCVD法等在基板上层压半导体而形成的层压体。作为半导体材料,因为可以通过混晶度的选择,而选择从紫外光至红外光的各种发光波长,所以,可以更适合使用以InXAlYGa1-X-YN(0≦X,0≦Y,X+Y<1)表示的氮化镓类半导体。
n侧电极13在半导体层压体12的台阶部12b的底面、为了与n型半导体层12n电连接而设置,是用来向发光元件1供给来自外部的电流的负极侧电极。而且,俯视观察,n侧电极13在发光元件1的角部具有外部连接部13a。
n侧电极13为了适合引线焊接等形成的与外部的连接,例如可以使用Cu、Au或以这些任一金属为主要成分的合金。
p侧电极14在p型半导体层12p的上表面、为了与p型半导体层12p电连接而设置,是用来向发光元件1供给来自外部的电流的正极侧电极。而且,p侧电极14具有将透光性电极141与焊盘电极142层压的结构。
下层侧透光性电极141覆盖p型半导体层12p的上表面的大致整个面而设置。透光性电极141作为经由焊盘电极142用来将从外部供给的电流向p型半导体层12p的整个面扩散的电流扩散层而发挥作用。透光性电极141可以使用导电性金属氧化物来形成,特别是ITO(Sn掺杂In2O3)因为在可见光(可视领域)中具有高透光性,并且是导电率高的材料,因而适合使用。
上层侧焊盘电极142设置于透光性电极141上表面的一部分,是用来与外部电极连接的层。而且,焊盘电极142由用来通过引线焊接等与外部连接的外部连接部142a、以及从外部连接部142a延伸的延伸部142b构成。延伸部142b配置为能够使电流更有效地扩散。焊盘电极142与所述的n侧电极13相同,为了适合引线焊接等形成的与外部的连接,例如可以使用Cu、Au或以这些任一金属为主要成分的合金。
需要说明的是,在本实施方式中,焊盘电极142的外部连接部142a及延伸部142b都是由相同材料构成的。
保护膜15具有透光性及绝缘性,是除了基板11的侧面及下表面以外、覆盖发光元件1的上表面及侧面的大致整体的膜。而且,保护膜15在n侧电极13的上表面具有开口部15n,在p侧电极14的焊盘电极142的上表面具有开口部15p。从该开口部15n、15p露出的区域为外部连接部13a、142a。
作为保护膜15,例如可以适当使用SiO2、TiO2、Al2O3等氧化物、SiN等氮化物、MgF等氟化物。
光反射膜16设置在与发光元件1的光输出面相反一侧的面即基板11的下表面侧。光反射膜16优选使用层压了折射率相互不同的两种以上电介质的分布布拉格反射镜(DBR)膜。作为DBR膜中使用的电介质,例如可与例举出SiO2与Nb2O5的组合。
而且,作为光反射膜16,在使用DBR膜的情况下,优选为了使以高比率进行光反射的波长区域的中心为发光元件1的发光峰值波长而确定电介质多层膜的各层的膜厚。由此,能够使发光元件1发出的光向设置于发光元件1上表面的第一波长转换部件3或者设置于发光元件1的侧面的第二波长转换部件4导入。
在此,针对发光元件1发出蓝色光、第一波长转换部件3所含有的第一荧光体发出红色光的情况进行说明。当光反射膜16即DBR膜被设计成使表示高光反射率的波长区域的中心为发光元件1的发光峰值波长时,光反射膜16变得具有能够穿透大量来自第一荧光体的红色光的特性。
因此,在通过第一荧光体进行波长转换的光内,向下方传播的光穿透光反射膜16,向透光性的接合部件71射入。
需要说明的是,俯视观察,发光元件1的外形形状不限于正方形,也可以是长方形、三角形、六边形等多边形,也可以为圆形或椭圆形等。而且,在发光元件1中,n侧电极13及p侧电极14的配置区域及形状、层结构等、台阶部12b的配置区域及形状等不限于本实施方式,可以适当进行确定。
返回图1A~图1C,针对发光装置100的结构继续进行说明。
封装(基座)2具有引导电极21、22以及树脂部23而构成。俯视观察,封装2的外形为大致正方形,具有在发光装置100的厚度方向上形成为扁平的大致四棱柱形状。封装2构成为在上表面具有搭载发光元件1的凹部23a的开口,从该开口能够射出光,适合于俯视式的安装。
引导电极21及引导电极22为正负极性相对应的一对电极。引导电极21、22设置为支承于树脂部23,配置为引导电极21的上表面与引导电极22的上表面相互分离而在凹部23a的底面23b露出。
而且,封装2的下表面是引导电极21、22露出、用来与外部连接的发光装置100的安装面。因此,发光装置100使底面与安装基板对置,使用焊锡等导电性接合部件,将引导电极21、22的下表面与安装基板的配线图案接合,由此来进行安装。
引导电极21、22使用板状金属来形成,其厚度可以为均匀的,也可以部分厚或薄。
虽然构成引导电极21、22的材料未特别限定,但优选导热率比较大的材料、具有较大机械强度的材料、或容易进行冲压加工或者蚀刻加工等的材料。具体而言,可以例举出铜、铝、金、银、钨、铁、镍等金属或铁-镍合金、磷青铜等合金等。而且,在内部引导部21a、22a于凹部23a的底面23b上露出的表面上,为了有效输出来自搭载的发光元件1、第一波长转换部件3及第二波长转换部件4的光,优选施加具有良好光反射性的Ag等反射镀层。
树脂部23是用来支承引导电极21、22的封装2的母体。树脂部23具有在上表面侧具有开口的凹部23a,构成为在该凹部23a的底面23b上引导电极21、22相互分离并露出。而且,树脂部23的下表面侧露出引导电极21、22,成为安装面。
在凹部23a的底面23b即引导电极21、22上搭载一个发光元件1与一个保护元件6。凹部23a的内侧面成为越向上方越开阔的倾斜的倾斜面,构成为使从发光元件1向侧方射出的光向光输出方向即上方反射。
而且,俯视观察为大致正方形的凹部23a的一个角形成为倒角形状,成为用来识别引导电极21、22的极性的阴极标识23c。
树脂部23由通过在具有透光性的树脂中含有光反射性物质的粒子而赋予了光反射性的材料形成,在凹部23a中,作为用来将来自发光元件1的光进行反射、向上方有效地射出的光反射部件而发挥作用。
而且,凹部23a内填充有透光性的第二波长转换部件4。
作为树脂部23所使用的树脂材料,优选对发光元件1发出的光的波长具有良好透光性的材料,可以使用热固化性树脂或热塑性树脂。例如,在热固化性树脂中,可以例举出硅树脂、有机硅改性树脂、有机硅混合(ハイブリッド)树脂、环氧树脂、环氧改性树脂、脲醛树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂或含有一种以上上述树脂的混合树脂等。
作为在树脂部23中含有的光反射性物质,优选使用与所述树脂材料的折射率差大、具有良好透光性的材料的粒子。作为这样的光反射性物质,例如优选折射率为1.8以上,与树脂材料的折射率差例如优选为0.4以上。而且,光反射性物质的粒子的平均粒径为了以高效率获得光散射效果,优选为0.08μm以上、10μm以下。
而且,除了特殊规定,光反射性物质或荧光体等粒子的粒径值为基于空气穿透法或者Fisher Sub-Sieve Sizers(费氏粒度分析仪)的平均粒径。
此外,作为光反射性物质,具体而言,可以使用TiO2(二氧化钛)、Al2O3(氧化铝)等白色颜料的粒子。其中,因为TiO2相对于水分等比较稳定且具有高折射率,而且在导热性方面也良好,因而优选之。
而且,该树脂材料能够得到充分的光反射性,并且在不损坏形成封装的形状时的成型性的范围内,含有光反射性物质。为此,树脂部23所含有的光反射性物质的含有率优选为10质量%以上、60质量%以下。
第一波长转换部件3覆盖发光元件1的侧面而设置,将发光元件1发出的光的一部分转换为不同波长的光。因此,第一波长转换部件含有第一荧光体的粒子,该第一荧光体的粒子是将发光元件1发出的光转换为发光峰值波长比发光元件1的发光峰值波长长的光的波长转换物质。
第一波长转换部件3可以使用含有第一荧光体的粒子的透光性树脂材料来形成。作为树脂材料,可以使用与在所述封装2的树脂部23中使用的材料相同的材料。
需要说明的是,虽然第一波长转换部件3覆盖发光元件1的侧面的整体而设置,但并未设置在发光元件1的上表面。因此,在发光元件1的上表面,设置为第二转换部件4与发光元件1相接。
第二波长转换部件4以覆盖发光元件1的上表面及第一波长转换部件3的上表面及侧面的方式,设置在基座即封装2的凹部23a内,将发光元件1发出的光的一部分转换为不同波长的光。因此,第二波长转换部件4含有第二荧光体的粒子,该第二荧光体的粒子是将发光元件1发出的光转换为发光峰值波长比发光元件1的发光峰值波长长、比第一荧光体的发光峰值波长短的光的波长转换物质。
而且,在本实施方式中,第二波长转换部件4也是将发光元件1、第一波长转换部件3、保护元件6、以及引线5等密封的密封材料。
第二波长转换部件4在凹部23a的底面23b侧、即底面23b的附近、以及发光元件1及第一波长转换部件3的上表面附近具有相对高浓度地含有第二荧光体的高浓度区域4a。
优选地配置第二荧光体的粒子发光元件1,以使上表面的高度上的第二荧光体的浓度即第一浓度成为发光元件1下表面的高度即高浓度区域4a上的第二荧光体的浓度即第二浓度的二分之一以下。进而特别优选第一浓度为第二浓度的五分之二以下。换言之,在第二波长转换部件4中,第二荧光体偏向于底面23b侧,第二荧光体实际上配置为层状。由此,能够减少来自第一波长转换部件3的光被第二波长转换部件4遮挡的比例,将来自第一波长转换部件3的光向侧方射出。
而且,层状的高浓度区域4a优选设置成上端为第一波长转换部件3的高度的四分之三以下的高度,更优选设置成三分之二以下的高度。换句话说,优选在第一波长转换部件3外侧面的上层部的四分之一以上的区域、更优选在三分之一以上的区域内实际上不配置第二荧光体。
这样,在设置于发光元件1侧面的第一波长转换部件3的外侧面的上层部,通过设有不含有第二荧光体的区域或第二荧光体浓度低的区域,能够使第一波长转换部件3中含有的第一荧光体发出的光不会被第二荧光体反射及吸收等,而是易于向外部输出。
而且,通过将第二荧光体偏向于导热性比第二波长转换部件4的母材即树脂高的发光元件1或引导电极21、22的附近而配置,能够将第二荧光体发出的、伴随斯托克斯损失而产生的热有效地向外部散热。
需要说明的是,所谓第二荧光体的浓度低的区域,例如可以为发光元件1的下表面高度上的第二荧光体的浓度的二分之一以下的浓度区域。而且,所谓高浓度区域4a,可以为浓度比发光元件1的下表面高度上的第二荧光体的浓度的二分之一高的区域。
而且,第二荧光体的配置也可以取代基于所述的浓度的规定,而由第二波长转换部件4的截面上的第二荧光体的粒子的截面的面积率来规定。
具体而言,在将第二波长转换部件4从上表面向下表面切割的截面上,可以规定使从发光元件1的高度的二分之一高度至发光元件1上表面的高度上的第二荧光体的截面所占面积的比例即第一面积率比从基座即封装2的上表面至发光元件1的高度的二分之一高度上的第二荧光体的截面所占面积的比例即第二面积率小。
在此,规定第一面积率及第二面积率时所参照的第二波长转换部件4的截面的区域可以为各自相对应的所述高度范围所对应的带状的整个区域。即,第一面积率及第二面积率在第二波长转换部件4的截面上,分别由相应的高度范围的整个区域上的第二荧光体的截面所占面积的比例来确定。通过使参照区域为相应的高度范围的整个区域,即使存在横向上的第二荧光体的局部分布斑点,也能够恰当地评估对来自第一波长转换部件3所含有的第一荧光体的光的外部输出所造成的影响。
而且,用来确定第一面积率及第二面积率的参照区域也可以是第二波长转换部件4的截面的部分区域,而非各自对应的高度范围的整个区域。此时,参照的部分领域可以为从发光元件1的侧方延长至发光元件1高度的长度而形成的长方形区域。即,第一面积率及第二面积率由各自对应的高度范围内的该长方形的区域上的第二荧光体的粒子的截面所占面积的比例来确定。在确定第一面积率及第二面积率时,因为第一波长转换部件3覆盖了发光元件1的侧面,所以,对除去该第一波长转换部件3所占面积的剩余的部分第二波长转换部件4的面积进行比较。
例如,在发光元件1的高度为200μm的情况下,第二波长转换部件4在发光元件1的侧方附近的区域更优选为与第一波长转换部件3的外侧面相接的区域、且高度为100μm、与发光元件1的侧面垂直的方向上的长度即宽度为200μm的长方形区域为用来确定第一面积率及第二面积率而参照的区域。用来确定第二面积率的区域为从封装2的凹部23a的底面至高度100μm的区域,用来确定第一面积率的区域为从高度100μm至发光元件1的上表面的高度即高度200μm的区域。
通过将用来确定第一面积率及第二面积率的参照区域作为发光元件1的侧方附近的区域,能够更恰当的评估对来自第一波长转换部件3所含有的第一荧光体的光的外部输出造成的影响。
而且,用来确定第一面积率及第二面积率的参照区域也可以为设有第一波长转换部件3的发光元件1的附近、且所述高度范围内的任意形状的规定面积的区域。规定面积的区域的形状例如可以为圆形或正方形、以及其他的多边形等。规定面积的区域的大小可以根据第二荧光体的粒径来确定。例如,在规定面积的区域的形状为正方形或圆形的情况下,正方形的一边长度或者圆的直径优选为第二荧光体的平均粒径或粒径的中央值即D50的四倍以上。或者,也可以为在参照区域含有10个以上第二荧光体粒子的部分。
第一面积率越低,越能够良好地输出来自第一荧光体的光。而且,第一面积率与第二面积率相比越低,越能够良好地输出来自第一荧光体的光。
具体而言,第一面积率优选为50%以下。而且,第一面积率优选为第二面积率的二分之一以下。尤其,第一面积率更优选为40%以下,进而更优选为20%以下。此外,第一面积率更优选为第二面积率的五分之二以下。
第二波长转换部件4可以使用含有第二荧光体的粒子的透光性树脂材料来形成。作为树脂材料,相对于发光元件1、第一荧光体及第二荧光体所发出的光的波长,具有良好的透光性,作为密封材料,优选耐气候性、耐光性及耐热性良好的材料。作为上述材料,可以使用与所述封装2的树脂部23中使用的材料相同的材料。而且,在后面叙述的制造工序中,为了通过使第二荧光体的粒子沉降而高浓度地配置在凹部23a的底面23b侧,因而优选热固化性树脂作为树脂材料。因此,作为树脂材料,特别优选耐热性、耐光性良好的硅树脂、氟树脂。
作为波长转换物质即第一荧光体及第二荧光体,可以使用该领域中公知的物质,例如可以从以下所示的荧光体中,考量发光元件1、第一荧光体及第二荧光体各自的发光峰值波长、以及作为发光装置100的发光色而适当地进行选择。
例如,在发光元件1发出蓝色光的情况下,通过构成为第一波长转换部件3含有将蓝色光转换为红色光的第一荧光体、第二波长转换部件4含有将蓝色光转换为绿色至黄色光的第二荧光体,而能够构成发出白色光的发光装置100。
而且,作为第一荧光体及第二荧光体,也可以在其中之一或双方使用两种以上的荧光体材料。
作为波长转换物质,例如可以例举出:发光为绿~黄色的、由铈激活的钇/铝/石榴石(YAG)系荧光体;发光为绿色的、由铈激活的镥/铝/石榴石(LAG)系荧光体;发光为绿~红色的、由铕及/或铬激活的含氮硅铝酸钙(CaO-Al2O3-SiO2)系荧光体;发光为蓝~红色的、由铕激活的硅酸盐((Sr,Ba)2SiO4)系荧光体;发光为绿色的、组成由(Si,Al)6(O,N)8:Eu表示的β型塞隆荧光体、组成由SrGa2S4:Eu表示的硫化物系荧光体;发光为红色的、组成由CaAlSiN3:Eu表示的CASN系或者由(Sr,Ca)AlSiN3:Eu表示的SCASN类荧光体等氮化物系荧光体;发光为红色的、组成由(K2SiF6:Mn)表示的KSF系荧光体等氟化物荧光体;发光为红色的硫化物系荧光体;发光为红色的、组成由(3.5MgO/0.5MgF2/GeO2:Mn)表示的锗酸盐系(MGF系)荧光体等。
而且,第一荧光体及第二荧光体优选使用平均粒径为1μm~40μm左右的材料,更优选使用5μm~30μm左右的材料。通过使第一荧光体及第二荧光体的平均粒径为上述范围内,能够维持亮度、并且高密度地进行配置。
此外,第二荧光体优选将第一荧光体的发光峰值波长的光良好地进行反射。在此,第二荧光体对第一荧光体的发光峰值波长的反射率优选为60%以上,更优选为70%以上,进而优选为80%以上。
作为第二荧光体,通过使用将第一荧光体发出的光良好地进行反射的材料,能够将第一荧光体发出的光有效地向外部输出。
需要说明的是,针对光输出的详细说明将在后面叙述。
在此,参照图3,针对上述第一荧光体与第二荧光体的组合进行说明。图3是表示在实施方式的发光装置中使用的荧光体例子的发光光谱及反射光谱的曲线图。
在图3中,针对SCASN类荧光体,以实线表示其发光光谱,以单点划线表示其反射光谱,针对LAG类荧光体,以虚线表示其发光光谱,以两点一划线表示其反射光谱。
SCASN类荧光体发出发光峰值波长为630nm左右的红色光,LAG类荧光体发出发光峰值波长为540nm左右的绿色光。
红色荧光体即SCASN类荧光体除了对比其发光波长短的波长侧的光即发光元件1发出的蓝色光以外,还对LAG类荧光体发出的光也表现出较大的吸收。与此相对,绿色荧光体即LAG类荧光体对于SCASN类荧光体发出的光,在整个波长区域具有高反射率。
因此,作为第一荧光体,使用SCASN类荧光体,作为第二荧光体,使用LAG类荧光体,为了相对于第一荧光体、使来自第二荧光体的光的照射量减少而配置第一波长转换部件3及第二波长转换部件4的高浓度区域4a,由此,能够将来自第一荧光体的红色光与来自第二荧光体的绿色光有效地向外部输出。
需要说明的是,针对发光装置100的光输出的详细情况将在后面叙述。
而且,第二波长转换部件4也可以含有光扩散性物质。作为第二波长转换部件4所含有的光扩散性物质,具体而言,可以使用TiO2、Al2O3等白色颜料的粒子。其中,TiO2对于水分等相对稳定且为高折射率,而且在导热性方面也良好,因而优选之。
此外,第二波长转换部件4所含有的光扩散性物质的粒子的平均粒径优选为0.001μm以上、10μm以下,由此能够得到高效率的光散射性。尤其,第二波长转换部件4中的光扩散性物质的粒子的平均粒径更优选为0.001μm~0.05μm。由此,能够得到高的光散射效果、即瑞利散射效应,能够进一步提高作为发光装置100的光输出效率。而且,通过使荧光体的使用量减少相当于光输出效率提高的量,能够抑制由于荧光体发热造成的温度上升,所以能够减少荧光体老化,提高发光装置100的可靠性。
引线5用来将发光元件1的n侧电极13的外部连接部13a及p侧电极14的外部连接部142a与分别对应极性的引导电极21、22电连接。而且,引线5也应用于将保护元件6的一个电极与引导电极21电连接。
作为引线5,可以适当使用Au、Cu、Al、Ag或以上述任一金属为主要成分的合金。
保护元件6优选为了在静电放电中保护发光元件1而设置。作为保护元件6,可以将齐纳二极管与发光元件1并列且极性相反地连接来使用。而且,作为保护元件6,也可以使用压敏电阻、电阻、电容器等。
保护元件6在引导电极22上使用具有导电性的接合部件72进行接合,并且与保护元件6的一个电极电连接。而且,保护元件6的另一个电极使用引线5与引导电极21连接。
接合部件71是用来将发光元件1与设置于凹部23a底面23b的引导电极21粘接的、具有透光性的粘接材料。
作为接合部件71,优选难以因发光元件1发出的光或热而引起变色及老化的树脂材料,进而优选具有良好的透光性、折射率与第二波长转换部件4所使用的树脂材料相同或较小的材料。通过使接合部件71的折射率与第二波长转换部件4所使用的树脂材料的折射率相同或较小,能够将向接合部件71射入的光有效地向外部输出,而不会在接合部件71与第二波长转换部件4的界面被全反射。作为上述树脂材料,优选具有硅氧烷骨架的有机硅类贴片接合树脂(ダイボンド樹脂)。作为有机硅类贴片接合树脂,可以例举出硅树脂、有机硅混合树脂、有机硅改性树脂。
接合部件72将保护元件6与引导电极22接合,并且是用来将保护元件6的一个电极与引导电极22电连接的、具有焊锡等的导电性的粘接材料。
(变形例)
需要说明的是,在本实施方式中,作为载置发光元件1的基座,虽然使用了树脂封装,但也可以使用陶瓷封装。
而且,作为基座,虽然使用了具有凹部23a的封装2,但也可以使用没有凹部23a的平板状基座。
[发光装置的动作]
接着,参照图1A~图1C、图4A及图4B,针对发光装置100的工作进行说明。
图4A是说明实施方式的发光装置中的光输出的图。图4B是说明实施方式的发光装置中的光输出的图,是图4A的区域IVB的放大图。
需要说明的是,为了便于说明,将发光元件1设为发出蓝色光、在第一波长转换部件3中含有作为波长转换物质吸收蓝色光而发出红色光的第一荧光体的粒子、在第二波长转换部件4中含有作为波长转换物质吸收蓝色光而发出绿色光的第二荧光体的粒子的部件进行说明。而且,光反射膜16为具有将发光元件1发出的蓝色光进行反射、使第一波长转换部件3所含有的第一荧光体发出的红色光穿透的反射特性的膜。
发光装置100当经由引导电极21、22与外部电源连接时,经由引线5向发光元件1供给电流,发光元件1发出蓝色光。在发光元件1发出的蓝色光内,向上方传播的光线L1通过配置于发光元件1上表面的第二波长转换部件4的高浓度区域4a中的第二荧光体,而转换为绿色光,作为光线L2,从发光装置100的上表面向外部输出。
在本实施方式的发光装置100中,高浓度地含有第二荧光体的高浓度区域4a在发光装置100的光输出面即上表面侧未设有含有第一荧光体的第一波长转换部件3。因此,通过第二荧光体,能够将从发光元件1的上表面射出的蓝色光有效地转换为绿色光,向外部输出。
而且,在发光元件1内横向传播的蓝色光线L3通过设置于发光元件1侧面的第一波长转换部件3所含有的第一荧光体,转换为红色光。红色光的一部分如光线L4,在第二波长转换部件4的第二荧光体的含有浓度低的区域向上方传播,向外部输出。
在本实施方式的发光装置100中,因为在第一波长转换部件3的外侧面的一部分设有第二荧光体的含有浓度低的区域,所以,能够将通过第一荧光体转换的红色光有效地向外部输出。
而且,在红色光的另外一部分中,向下方传播的光线L5通过凹部23a底面23b的高浓度区域4a所含有的第二荧光体进行反射。其反射光即光线L6在第二波长转换部件4内向上方传播,并向外部输出。
在本实施方式的发光装置100中,作为第二荧光体,通过使用对第一荧光体发出的红色光的发射率高的材料,配置于凹部23a的底面23b的高浓度区域4a作为针对第一荧光体发出的光的反射层而发挥作用。因此,能够将第一荧光体发出的红色光有效地向外部输出。
而且,在发光元件1发出的蓝色光内,向下方传播的光线L11通过设置于发光元件1的下表面的光反射膜16进行反射,如光线L12所示,向上方传播。
在发光元件1发出的蓝色光内,横向传播的光线L13通过第一波长转换部件3所含有的第一荧光体,转换为红色光。在红色光内,向第二波长转换部件4的第二荧光体含有浓度低的低浓度区域传播的光线L14如光线L15所示,在第二波长转换部件4中进行传播,向外部输出。
在红色光内,向第二波长转换部件4的高浓度区域4a传播的光线L16通过高浓度区域4a所含有的第二荧光体的粒子,如光线L17、L18、L19所示,通过第二荧光体的粒子进行散射的同时并传播,进而在第二波长转换部件4的上层部即第二荧光体的低浓度区域进行传播,向外部输出。在此,作为第二荧光体,使用对红色光的反射率高的材料,由此使红色光散射的同时,能够一面抑制红色光光量的减少,一面进行传播,向外部输出。
在红色光内,向发光元件1内射入、向下方传播的光线L20穿透光反射膜16,向透光性的接合部件71射入。在接合部件71内向下方传播的光线L21在设置于凹部23a底面23b的引导电极21的上表面被反射,如光线L22所示,向上方传播。光线L22穿透光反射膜16,如光线L23所示,在发光元件1内向上方传播,并从发光元件1的上表面侧向外部输出。
而且,向接合部件71射入的红色光的一部分如光线L24所示,在接合部件71内横向传播,射入设置于凹部23a底面23b上的第二波长转换部件4的高浓度区域4a,如光线L25、L26、L27、L28所示,通过第二荧光体的粒子进行散射的同时并传播,进而在第二波长转换部件4的上层部即第二荧光体的低浓度区域进行传播,向外部输出。
这样,经由接合部件71,即将红色光向外部输出的通路增加,能够使发光装置100的输出光中的红色光的光量增加。由此,能够使发光装置100的、特别是对于红色色卡的显色性提高。
需要说明的是,射入设置于发光元件1侧面的第一波长转换部件3及设置于发光元件1上表面的第二波长转换部件4的高浓度区域4a的蓝色光,其一部分未进行波长转换,而是穿透第一波长转换部件3及第二波长转换部件4的高浓度区域4a。
穿透第一波长转换部件3及第二波长转换部件4的高浓度区域4a的蓝色光的一部分维持蓝色光,从发光装置100向外部输出。另外,蓝色光的另一部分在配置于凹部23a内的各部件的界面上被反射,通过设置于凹部23a的底面23b的高浓度区域4a所含有的第二荧光体,波长转换为绿色光,向外部输出。
而且,虽然第二波长转换部件4的高浓度区域4a发出的绿色光的一部分射入第一波长转换部件3,转换为红色光,但在本实施方式的发光装置100中,为了配置成使第一波长转换部件3与第二波长转换部件4的高浓度区域4a相互相接的区域减少。因此,能够抑制绿色光转换为红色光、绿色光的成分减少的现象。
如上所述,发光元件1发出的蓝色光的一部分维持原状而向外部输出,一部分通过第一波长转换部件3中的第一荧光体,转换为红色光,向外部输出,一部分通过第二波长转换部件4的主要高浓度区域4a中的第二荧光体,转换为绿色光,向外部输出。然后,混合了上述光的白色光从发光装置100输出。
此时,因为能够将第一荧光体发出的光即红色光有效地向外部输出,所以能够提高发光装置100的显色性。而且,因为能够将第二荧光体发出的光即绿色光有效地向外部输出,所以能够提高发光装置100的输出。
[发光装置的制造方法]
接着,参照图5~图8B,针对发光装置100的制造方法进行说明。
图5是表示实施方式的发光装置的制造方法流程的流程图。图6A是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第一波长转换部件配置工序中的第一发光元件配置工序的剖视图。图6B是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第一波长转换部件配置工序中的第一树脂配置工序的剖视图。图6C是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第一波长转换部件配置工序中的第一树脂切割工序的剖视图。图7是表示在实施方式的发光装置的制造方法中的第二发光元件配置工序的剖视图。图8A是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第二波长转换部件配置工序中的第二树脂配置工序的剖视图。图8B是表示在实施方式的发光装置的制造方法中、第二波长转换部件配置工序中的第二荧光体沈降工序的剖视图。
需要说明的是,图7~图8B表示相当于图1B的IC-IC线的位置的截面。
实施方式的发光装置100的制造方法具有:封装准备工序S11、发光元件准备工序S12、第一波长转换部件配置工序S13、第二发光元件配置工序S14、以及第二波长转换部件配置工序S15。在第一波长转换部件配置工序S13中,具有:第一发光元件配置工序S131、第一树脂配置工序S132、第一树脂固化工序S133、以及第一树脂切割工序S134。在第二波长转换部件配置工序S15中,具有:第二树脂配置工序S151、第二荧光体沈降工序S152、以及第二树脂固化工序S153。
封装准备工序(准备基座的工序)S11为准备发光装置100的基座即封装2的工序。在该工序中准备的封装2为未配置发光元件1、第一波长转换部件3、以及第二波长转换部件4的状态。
在封装准备工序S11中,为了准备封装2,例如可以通过传递成型法或注塑成型法、压缩成型法、挤出成型法等使用模具的成型方法进行制造,也可以购买上市销售的封装。
针对封装2的制造方法的例子进行说明。
首先,通过对金属板进行冲压加工,形成具有引导电极21、22外形的引导框架。接着,由具有树脂部23形状的空洞的上下模具夹持引导框架,从设置于模具的一部分的浇口孔注入树脂材料。然后,使注入的树脂材料固化或硬化后,从模具中取出。通过以上工序,能够制造封装2。而且,在多个封装2在由引导框架连结的状态下进行制造的情况下,通过切割引导框架来使封装2单片化。
需要说明的是,封装2的单片化也可以在第二波长转换部件配置工序S15之后进行。
发光元件准备工序S12为准备单片化后的发光元件1的工序。
第一波长转换部件配置工序S13是为了覆盖在发光元件准备工序S12中准备的发光元件1的侧面而配置第一波长转换部件3的工序。如上所述,在第一波长转换部件配置工序S13中包括:第一发光元件配置工序S131、第一树脂配置工序S132、第一树脂固化工序S133、以及第一树脂切割工序S134。
第一发光元件配置工序S131为在支承部件81上配置发光元件1的工序。支承部件81为平板状的底座,构成为在进行第一树脂配置工序S132~第一树脂切割工序S134期间,能够以发光元件1不会从支承部件81上脱落的程度进行保持。
因此,在支承部件81的上表面具有粘结层,能够构成为通过粘结力将发光元件1保持在上表面侧。而且,通过使用热固化性树脂或紫外线固化树脂作为粘结层,在形成第一波长转换部件3后,通过加热或者照射紫外线而使该粘着层固化,使之丧失粘结力,由此,能够从支承部件81上容易地剥离附带第一波长转换部件3的发光元件1。
在本实施方式中,在支承部件81上隔着规定的间隔配置多个发光元件1。在此,所谓规定的间隔是指考虑了要配置的第一波长转换部件3的宽度、即与发光元件1的侧面垂直的方向上的厚度和在第一树脂切割工序S134中作为切割量的宽度的间隔。
需要说明的是,在本实施方式中,虽然在支承部件81上配置了多个发光元件1,但也可以配置一个发光元件1。
第一树脂配置工序S132是为了将含有第一荧光体的粒子的树脂材料即第一树脂31覆盖配置于支承部件81上的发光元件1的侧面而进行配置的工序。
第一树脂31作为母材即树脂材料,优选使用热固化性树脂。第一树脂31可以通过将含有未固化的热固化性树脂与第一荧光体的粒子的浆体,通过各种涂抹方法涂抹于支承部件81的上表面侧而进行配置。在此,被涂抹的浆体通过增加或减少溶剂的添加量或二氧化硅等填料的添加量,可以调整为适合于所使用的涂抹方法的粘度。
作为涂抹浆体的方法,可以例举出喷涂法、丝网印刷法、喷墨法、灌封法、旋涂法等。其中,在发光元件1的上表面侧不涂抹浆体,并且对于在多个发光元件1之间填充浆体,旋涂法比较简便。
第一树脂固化工序S133是使第一树脂31固化的工序。
在使用热固化性树脂作为第一树脂31的情况下,通过进行加热处理,能够使第一树脂31固化。
而且,也可以使用热塑性树脂作为第一树脂31。在该情况下,在第一树脂配置工序S132中,使含有第一荧光体的粒子的第一树脂31熔融,配置在发光元件1的侧面。之后,在第一树脂固化工序S133中,通过放冷或进行冷却,使第一树脂31固化。
第一树脂切断工序S134为沿在发光元件1之间设定的边界线BD、切割第一树脂31的工序。具体而言,使用切割机82等,沿边界线BD,在第一树脂31上形成在厚度方向上贯通的槽,由此来切割第一树脂31。此时,从发光元件1的侧面留下规定的宽度来切割第一树脂31。残留于发光元件1的侧面的第一树脂31成为第一波长转换部件3。
通过上述工序形成的附带第一波长转换部件3的发光元件1从支承部件81上剥离来加以使用。
需要说明的是,包括发光元件准备工序S12以及第一波长转换部件配置工序S13的、形成附带第一波长转换部件3的发光元件1的工序与封装准备工序S11可以任一工序先行进行,也可以并行进行。
第二发光元件配置工序S14为将附带第一波长转换部件3的发光元件1安装于基座即封装2的凹部23a内的工序。首先,使用具有透光性的接合部件71,将附带第一波长转换部件3的发光元件1接合在封装2的凹部23a的底面23b即引导电极21上。此时,将设有光反射膜16的面向下,将附带第一波长转换部件3的发光元件1接合在凹部23a的底面23b。
接着,使用导电性的引线5,将发光元件1的n侧电极13及p侧电极14与分别对应的极性的引导电极21、22电连接。而且,在本工序中,保护元件6也使用接合部件72及引线5,安装在封装2的凹部23a内。
第二波长转换部件配置工序S15是为了覆盖附带第一波长转换部件3的发光元件1的上表面及侧面而配置第二波长转换部件4的工序。如上所述,在第二波长转换部件配置工序S15中,包含:第二树脂配置工序S151、第二荧光体沈降工序S152、以及第二树脂固化工序S153。
第二树脂配置工序S151是为了将具有第二荧光体的粒子的第二树脂41覆盖附带第一波长转换部件3的发光元件1的上表面及侧面而配置的工序。
第二树脂41使用热固化性树脂作为母材即树脂材料。准备含有第二荧光体的粒子与树脂材料、且通过溶剂与需要的填料调整粘度的浆体,例如利用点胶机83填充凹部23a内而进行供给。
需要说明的是,第二荧光体使用比重比未固化的树脂材料大的材料。
第二荧光体沈降工序S152为在未固化的状态下将向封装2的凹部23a供给的第二树脂41进行保持、使第二荧光体的粒子在凹部23a的底面23b侧沉降的工序。所谓使第二荧光体的粒子在凹部23a的底面23b侧沈降,是指在底面23b上沈降,并且在配置有附带第一波长转换部件3的发光元件1的区域上,在附带第一波长转换部件3的发光元件1的上表面沈降。第二荧光体的粒子沈降,在第二波长转换部件4内形成以相对高浓度地含有第二荧光体的粒子的高浓度区域4a。
如上所述,第二荧光体因为比重比未固化的树脂材料大,所以向重力方向即下方沈降。因此,通过维持未固化的状态放置第二树脂41,能够使第二荧光体自然沈降。
而且,也可以利用离心分离器,使第二荧光体的粒子在凹部23a的底面23b侧强制沈降。此时,将配置了未固化的第二树脂41的封装2设置在离心分离器上,使离心力在底面23b的垂直向下方向进行作用。
通过利用离心分离器使第二荧光体的粒子强制沈降,能够使在本工序中需要的时间与自然沈降的情况相比在短时间内完成。
而且,通过强制沈降,与自然沈降的情况相比,能够在底面23b侧的更狭小的区域中以高浓度配置第二荧光体的粒子。换言之,在第一波长转换部件3的上部侧面,可以不配置第二荧光体的粒子、或者增加以低浓度配置的区域。作为其结果,能够进一步提高通过第一波长转换部件3被波长转换的光向外部输出的效率。
第二树脂固化工序S153是在使第二荧光体的粒子沈降后,通过进行加热处理而使第二树脂41固化的工序。由此,形成第二波长转换部件4。
通过以上说明的流程,能够制造发光装置100。
(变形例)
需要说明的是,如上所述,也可以使用不具有凹部23a的基座来构成发光装置。在该情况下,在第二波长转换部件配置工序S15中,以俯视观察为包围着附带第一波长转换部件3的发光元件1的方式配置框体,在框体内配置未固化的第二树脂41,使第二荧光体的粒子沈降,使第二树脂41固化,由此,能够在形成第二波长转换部件4后,通过除去框体而形成。
而且,也可以不使用框体,通过灌封法滴下调制为适度粘度的第二树脂41,覆盖附带第一波长转换部件3的发光元件1来进行配置,在使第二荧光体的粒子自然沈降后,使之固化。
[实施例]
<第一实施例>
作为实施例与比较例,在下述的条件下制作了图1A~图1C所示形状的发光装置。而且,针对制作的各发光装置,对光束、以及由日本工业规格JIS Z8726:1990规定的平均显色评估数值Ra及相对于红色色卡的特殊显色评估数值R9进行了测定。
[制作条件]
(发光元件)
·俯视形状:边长为650μm的正方形
·厚度:200μm
·半导体材料:氮化镓类半导体
·基板:蓝宝石
·发光峰值波长:448nm
·光反射膜:DBR膜(将与蓝宝石基板相接的层作为SiO2,将SiO2与Nb2O5交替层压21层)
DBR膜相对于发光元件的发光峰值波长,在设计上入射角为0°时反射率为98%,相对于第一荧光体的发光峰值波长,在设计上入射角为0°时反射率为81%。
(封装)
使用(日本)日亚化学工业株式会社产的型号NFxW757G的封装。其主要规格如下所示。
·俯视形状:外形为边长为3.0mm的正方形
凹部的开口为边长为2.6mm的大致正方形
·树脂部:白色树脂
·引导电极:在上表面具有镀银的反射膜
·发光元件的接合部件(贴片接合树脂):二甲基类硅树脂
(第一波长转换部件)
·母材:硅树脂((日本)信越化学工业株式会社产的产品名称SCR-1011),折射率1.53
·第一荧光体:SCASN类荧光体(发光峰值波长:620nm),平均粒径10μm
·第一荧光体的含量:相对于母材100质量份,为100质量份
(第二波长转换部件)
·母材:苯基类硅树脂((日本)道康宁株式会社产的产品名称OE-6630),折射率1.53
·第二荧光体:LAG类荧光体(发光峰值波长:517nm),平均粒径22μm
·第二荧光体的含量:相对于母材100质量份,为60质量份
·光扩散剂:相对于母材100质量份,为18.2质量份
·形成第二波长转换部件时,使第二荧光体自然沈降。
(第一比较例:与第一实施例不同的条件)
·相当于第一荧光体的荧光体:SCASN类荧光体(发光峰值波长:625nm)
但是,为了将色度及平均显色评估数值Ra与第一实施例配合,使用了发光峰值波长与第一实施例若干不同的SCASN类荧光体。
·相当于第一荧光体的荧光体的含量:相对于向封装的凹部填充的密封材料的母材100质量份,为3质量份
·相当于第二荧光体的荧光体:LAG类荧光体(发光峰值波长:517nm)
·相当于第二荧光体的荧光体的含量:相对于向封装的凹部填充的密封材料的母材100质量份,为72质量份
·第一比较例中的第一荧光体及第二荧光体不区分配置区域,在相当于第一实施例的第一波长转换部件及第二波长转换部件的密封材料中分散。
[评估结果]
表1~表3表示针对第一实施例与第一比较例的所述项目的测定结果。表1表示在发光元件的下表面不设有DBR膜作为光反射膜的情况下的第一实施例与第一比较例的实例。表2表示在发光元件的下表面设有DBR膜作为光反射膜的情况下的第一实施例与第一比较例的实例。表3表示在发光元件的下表面设有DBR膜作为光反射膜的情况下与不设有DBR膜的情况下的第一实施例的实例。
需要说明的是,在表1~表3中,x值及y值是根据由CIE(国际照明委员会)规定的XYZ表色类算出的色度值。后面叙述的表4及表5也同样。
而且,在各表中,相同的表中表示的实例彼此除了明确表示的不同点以外,其他都是在相同条件下制作的,但在互不相同的表中所示的实例彼此的制作条件存在若干不同。
[表1]
·无DBR膜
项目 | x | y | 光束 | Ra | R9 |
第一比较例 | 0.366 | 0.367 | 30.4 | 87.2 | 29.1 |
第一实施例 | 0.367 | 0.366 | 31.0 | 89.8 | 27.8 |
[表2]
·有DBR膜
项目 | x | y | 光束 | Ra | R9 |
第一比较例 | 0.370 | 0.372 | 31.0 | 86.8 | 26.2 |
第一实施例 | 0.371 | 0.372 | 31.5 | 89.3 | 25.1 |
[表3]
·有无DBR膜的比较
项目 | x | y | 光束 | Ra | R9 |
无DBR膜 | 0.364 | 0.363 | 31.0 | 90.0 | 29.2 |
有DBR膜 | 0.365 | 0.362 | 31.3 | 90.1 | 30.0 |
如表1所示,在无DBR膜的情况下,能够确认第一实施例相对于第一比较例,其光束及平均显色评估数值Ra增高。而且,能够确认第一比较例的相对于红色色卡的特殊显色评估数值R9较高。
在第一比较例中,因为第一荧光体与第二荧光体混合配置,所以,可以认为在第二荧光体发出的绿色光内,通过第二荧光体转换为红色光的量多。与此相对,在第一实施例中,第一荧光体与第二荧光体相互分离配置,并配置成第二荧光体发出的绿色光难以被第一荧光体吸收。由此,在第一实施例中,因为能够抑制视觉灵敏度高的绿色光的光量减少,所以,可以认为光束相对增高,并且相对于各种色相的色卡的显色性的评估值即平均显色评估数值Ra也增高。
而且,如表2所示,能够确认,即使在具有DBR膜的情况下,与无DBR膜的情况下的光束、平均显色评估数值Ra及特殊显色评估数值R9具有相同的倾向。
需要说明的是,在第一比较例中,因为红色光的光量增加,所以特殊显色评估数值R9变得比第一实施例高。与此相对,在第一实施例中,虽然特殊显色评估数值R9降低,但除此之外平均显色评估数值Ra增高,综合来看,第一实施例能够得到较高的显色性。
因此,可知如第一实施例1,第一荧光体与第二荧光体分离而配置,并且配置成使第二荧光体发出的光难以被第一荧光体吸收,由此,光束及显色性提高。
而且,如表3所示,能够确认第一实施例其光束提高。而且,能够确认第一实施例其特殊显色评估数值R9提高。
因此可知,通过设置DBR膜,来自发光元件发出的蓝色光的上表面侧的光输出效率提高,所以能够提高发光装置的输出。
而且可知,使DBR膜具有穿透红色光的特性,由具有透光性的接合部件来接合发光元件,增加将红色光向外部输出的通路,由此,红色光的光量增加,能够提高相对于红色色卡的显色性。
<第二实施例>
(制作条件)
·第二实施例虽然与第一实施例在第一荧光体及第二荧光体的含量及粒径上存在若干不同,但其他条件与第一实施例相同。
·第二比较例相对于第二实施例,不同之处在于,不使第二荧光体沈降,而使之在第二波长转换部件的母材中分散。其他条件与第二实施例相同。
[评估结果]
表4及表5表示针对第二实施例及第二比较例2的所述项目的测定结果。表4表示在发光元件的下表面不设有DBR膜作为光反射膜的情况下的第二实施例及第二比较例的实例。表5表示在发光元件的下表面设有DBR膜作为光反射膜的情况下的第二实施例及第二比较例的实例。
[表4]
·无DBR膜
项目 | x | y | 光束 | Ra | R9 |
第二比较例 | 0.359 | 0.352 | 30.6 | 90.9 | 35.7 |
第二实施例 | 0.360 | 0.352 | 30.7 | 91.0 | 36.0 |
[表5]
·有DBR膜
项目 | x | y | 光束 | Ra | R9 |
第二比较例 | 0.362 | 0.354 | 31.0 | 90.9 | 35.0 |
第二实施例 | 0.362 | 0.353 | 31.0 | 90.8 | 35.3 |
如表4所示,能够确认在无DBR膜的情况下,第二实施例相对于第二比较例,其光束及平均显色评估数值Ra大致相同,但相对于红色色卡的特殊显色评估数值R9大约提高1%。
而且,如表5所示,能够确认即使在具有DBR膜的情况下,第二实施例相对于第二比较例,与无DBR膜的实例具有相同的倾向。
因此可知,如第二实施例的发光装置,通过使第二荧光体在底面侧沈降,相对于红色色卡的显色性提高。
上面,针对本实施方式的发光装置,更具体地说明了用来实施发明的方式,但本发明的主旨不限定于上述记述,必须依据权利要求书的范围的记述而广泛说明。而且,根据上述记述进行的各种变更、改变等内容当然也包括在本发明的主旨中。
工业实用性
本公开的实施方式的发光装置可以应用于液晶显示器的背光光源、各种照明器具、大型显示器、广告或目的地指南等各种显示装置、进而数码相机、传真机、复印机、扫描仪等的图像读取装置、投影装置等各种光源中。
Claims (21)
1.一种发光装置,其特征在于,具有:
基座;
发光元件,其配置于所述基座;
第一波长转换部件,其覆盖所述发光元件的侧面,含有第一荧光体,该第一荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长的光;
第二波长转换部件,其覆盖所述发光元件的上表面及所述基座,含有第二荧光体,该第二荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长且比所述第一荧光体的发光峰值波长短的光;
关于所述第二波长转换部件的覆盖所述基座的部分,在所述发光元件的上表面的高度上的所述第二荧光体的浓度即第一浓度小于所述发光元件的下表面的高度上的所述第二荧光体的浓度即第二浓度,所述第二荧光体对所述第一荧光体的发光峰值波长的光进行反射。
2.如权利要求1所述的发光装置,其特征在于,
所述第一浓度为所述第二浓度的二分之一以下。
3.一种发光装置,其特征在于,具有:
基座;
发光元件,其配置于所述基座;
第一波长转换部件,其覆盖所述发光元件的侧面,含有第一荧光体,该第一荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长的光;
第二波长转换部件,其覆盖所述发光元件的上表面及所述基座,含有第二荧光体,该第二荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波比所述发光元件的发光峰值波长长且比所述第一荧光体的发光峰值波长短的光;
在将所述第二波长转换部件从上表面向下表面切割的截面上,从所述发光元件高度的二分之一高度至所述发光元件上表面的高度的所述第二荧光体的截面所占面积的比例即第一面积率小于从所述基座上表面至所述发光元件高度的二分之一高度的所述第二荧光体的截面所占面积的比例即第二面积率,
所述第一波长转换部件未覆盖所述发光元件的上表面,
所述第二波长转换部件与所述发光元件的上表面接触。
4.如权利要求3所述的发光装置,其特征在于,
所述第一面积率及所述第二面积率在所述第二波长转换部件的所述截面上,分别由相应的高度范围的整个区域中的所述第二荧光体的截面所占面积的比例来决定。
5.如权利要求3所述的发光装置,其特征在于,
所述第一面积率及所述第二面积率在所述第二波长转换部件的所述截面上,由从所述发光元件的侧方延长了所述发光元件高度大小的长度的长方形的区域中的所述第二荧光体的截面所占面积的比例来决定。
6.如权利要求3至5中任一项所述的发光装置,其特征在于,
所述第一面积率为50%以下。
7.如权利要求3至5中任一项所述的发光装置,其特征在于,
所述第一面积率为所述第二面积率的二分之一以下。
8.如权利要求1至5中任一项所述的发光装置,其特征在于,
所述基座具有在上表面侧开口的凹部,
所述发光元件配置在所述凹部的底面。
9.一种发光装置,其特征在于,具有:
基座;
发光元件,其配置于所述基座;
第一波长转换部件,其覆盖所述发光元件的侧面,含有第一荧光体,该第一荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长的光;
第二波长转换部件,其覆盖所述发光元件的上表面及所述基座,含有第二荧光体,该第二荧光体将所述发光元件发出的光转换为发光峰值波长比所述发光元件的发光峰值波长长且比所述第一荧光体的发光峰值波长短的光;
关于所述第二波长转换部件,至少在配置于所述基座的部分上,所述第二荧光体配置为层状,该配置为层状的所述第二荧光体的层的厚度为所述发光元件高度的四分之三以下。
10.如权利要求9所述的发光装置,其特征在于,
关于所述第二波长转换部件,至少在配置于所述基座的部分上,在所述发光元件高度的四分之三以上实际上未配置所述第二荧光体。
11.如权利要求1至5、9至10中任一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光元件发出蓝色光,
所述第一荧光体发出红色光,
所述第二荧光体发出绿色至黄色光。
12.如权利要求1至5、9至10中任一项所述的发光装置,其特征在于,
所述发光元件的下表面经由具有透光性的接合部件与所述基座接合。
13.如权利要求12所述的发光装置,其特征在于,
所述发光元件在下表面具有光反射膜,
所述光反射膜对所述发光元件的发光峰值波长的光进行反射,并使所述第一荧光体的发光峰值波长的光穿透。
14.如权利要求13所述的发光装置,其特征在于,
所述光反射膜是由电介质多层膜构成的分布布拉格反射镜膜,对所述发光元件发出的光进行反射,并使所述第一波长转换部件发出的光穿透。
15.如权利要求1至5、9至10中任一项所述的发光装置,其特征在于,
关于所述第二波长转换部件,至少在配置于所述基座的部分上,所述第二荧光体配置为层状,该配置为层状的所述第二荧光体的层的厚度为所述第一波长转换部件高度的四分之三以下。
16.如权利要求1至2、9至10中任一项所述的发光装置,其特征在于,
所述第一波长转换部件未覆盖所述发光元件的上表面,
所述第二波长转换部件与所述发光元件的上表面相接。
17.一种发光装置的制造方法,其特征在于,依次包含:
在支承部件上配置至少一个发光元件的工序;
在所述发光元件的侧面配置含有第一荧光体的第一波长转换部件的工序;
在基座上配置设有所述第一波长转换部件的所述发光元件的工序;
配置含有第二荧光体的第二波长转换部件的工序,该第二波长转换部件覆盖设有所述第一波长转换部件的所述发光元件的上表面及侧面,
在配置所述第一波长转换部件的工序中,在所述发光元件的上表面不配置所述第一波长转换部件,
在配置所述第二波长转换部件的工序中,以与所述发光元件的上表面接触的方式配置所述第二波长转换部件。
18.如权利要求17所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
所述基座具有在上表面侧开口的凹部,
在配置设有所述第一波长转换部件的所述发光元件的工序中,设有所述第一波长转换部件的所述发光元件配置在所述凹部的底面。
19.如权利要求17或18所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
配置所述第一波长转换部件的工序依次包含:
在所述支承部件上且在多个所述发光元件之间配置含有所述第一荧光体的未固化的第一树脂的工序;
固化所述第一树脂的工序;
通过在所述发光元件之间形成在厚度方向上贯通的槽而将所述第一树脂进行切割的工序。
20.如权利要求17或18所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
所述基座具有在上表面侧开口的凹部,
形成所述第二波长转换部件的工序依次包含:
将含有所述第二荧光体的粒子的未固化的第二树脂配置在所述凹部的工序;
使所述第二荧光体的粒子在所述凹部的底面侧强制沉降的工序;
固化所述第二树脂的工序。
21.如权利要求17或18所述的发光装置的制造方法,其特征在于,
配置于所述支承部件上的发光元件在与所述支承部件对置的面上设有光反射膜。
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