CN1981391A - 发光装置及使用该发光装置的照明、显示器用背光源以及显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供发光装置及使用该发光装置的照明、显示器用背光源以及显示器,所述发光装置具有:光源3;第1发光部4,其含有发光物质,该第1发光部4中的发光物质被所述光源3发出的光的激发,发出包含波长长于光源3发出的光的波长的长波长成分的光;第2发光部5,其含有发光物质,该第2发光部5中的发光物质被所述光源3和第1发光部4发出的光的激发,发出包含波长长于第1发光部4发出的光的波长的长波长成分的光;光射出面1A,其用于将光源3、第1发光部4和第2发光部5发出的光发射到外部;其中,为了提高发光装置的发光效率和显色性,使第1发光部4和第2发光部5在光射出面1A上呈开放状态,并使第1发光部4和第2发光部5的交界面X1的面积为第1发光部4的表面积的50%以下。
Description
技术领域
本发明涉及发光装置以及使用该发光装置的照明、显示器用背光源及显示器。
背景技术
以往,作为照明和液晶显示器用背光源等的光源使用冷阴极管等。但是,近年开发出伪白色光源作为替代光源,该伪白色光源是由发出蓝色光的光源和吸收蓝色光并发出黄色光的物质组合而成的。该伪白色光源中,作为发出蓝色光的光源例如使用InGaN系的发光二极管,作为发出黄色光的物质例如使用添加有铈的铝酸钇。
但是,伪白色光源发出的光的波谱中,绿色光成分和红色光成分实际上不足,所以伪白色光源的显色性差,并且色彩再现性也差。有提案提出了下述方法以解决该问题:调整铝酸钇(发出黄色光的物质)的成分,将其改良为发出黄绿色光,进而,在此基础上在铝酸钇中添加吸收蓝色光并发出红色光的物质,从而对伪白色光源所发出的光中红色成分的不足进行补充,改善显色性和色彩再现性。
然而,发出红色光的物质不只吸收蓝色光,大多还吸收波长长于蓝色光且短于红色光的绿色光和黄色光等。例如作为这样的物质,可举出经铕活化的碱土金属的硫化物、经铕活化的碱土金属及硅的氮化物、经铕活化的碱土金属及硅的氮氧化物等。这些物质通常对波长为400nm~580nm的光具有良好的吸收,并发出橙色光~红色光,该橙色光~红色光在在580nm~680nm具有峰值。
以上述为代表的发出橙色光~红色光的物质对波长短于橙色光~红色光的绿色光~黄色光具有吸收,所以如果将发出橙色光~红色光的物质与发出绿色光~黄色光的物质混合使用,则发出绿色光~黄色光的物质所发出的光中的一部分被发出橙色光~红色光的物质所吸收,使发光装置的光通量显著降低。
现今正在尝试解决由于发出长波长的光的发光物质吸收短波长的光而导致的所述光通量下降的问题。例如,在专利文献1中,在具有被称为物质A和物质B的2种物质(该2种物质吸收来自光源的光并发出不同波长的光)的发光装置中,当物质A(此处相当于发出橙色光~红色光的物质)对物质B(此处相当于发出绿色光~黄色光的物质)所发出的光中的一部分具有吸收时,将物质A配置在比物质B更靠近光源侧,从而能够提高显色性,防止光通量下降。
专利文献1:日本特开2004-71726号公报
但是,在专利文献1的技术中,从物质A和物质B发出的光向四面八方发射,物质B发出的光中的大部分(大致一半)被物质A吸收,不能避免光通量的明显下降。因此,发光装置的发光效率低。
并且,如上所述,对于具有发出蓝色光的光源和吸收蓝色光并发出黄色光的物质的伪白色光源等的发光装置来说,虽然其发光效率高,但显色性不足。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而提出的,其目的在于提供一种发光装置,所述发光装置具有对光进行吸收并发出光的2种以上的发光物质,其发光效率和显色性得到提高;并提供使用该发光装置的照明、显示器用背光源和显示器。
本发明的发明人等经过认真仔细的研究,结果发现,在使用了2种以上发光物质的发光装置中,通过使一种发光物质所发出的光不入射到包含另一种发光物质的区域中,以使得一种发光物质所发出的光被另一种发光物质所吸收的量得到抑制,结果能够使发光装置的发光效率和显色性得到提高,从而完成了本发明。
即,本发明的要旨是提供一种发光装置,其具有:光源;第1发光部,其含有至少1种发光物质,该第1发光部中的发光物质被所述光源发出的光激发,发出包含波长长于所述光源发出的光的波长的长波长成分的光;第2发光部,其含有至少1种发光物质,该第2发光部中的发光物质被所述光源和所述第1发光部发出的光激发,发出包含波长长于所述第1发光部发出的光的波长的长波长成分的光;光射出面,其用于将所述光源、所述第1发光部和所述第2发光部发出的光发射到外部;该发光装置的特征在于,所述第1发光部和所述第2发光部在所述光射出面上呈开放状态,所述第1发光部和所述第2发光部的交界面的面积为所述第1发光部表面积的50%以下(权利要求1)。
由此,可以抑制第1发光部发出的光被第2发光部吸收的量,其结果,可以提高发光装置的发光效率和显色性。
其中,此处所说的交界面是指在第1发光部和第2发光部之间光可以通过的面,例如,即使在第1发光部和第2发光部间具有透明区域(作为具体例,为不存在第1和第2发光物质的区域),第1发光部面向第2发光部的面和第2发光部面向第1发光部的面中的面积较小的一方也将为交界面。
此时,优选该交界面的面积为光发射面总面积的50%以下(权利要求2)。由此,可以进一步提高发光装置的显色性。另外,所说的光发射面是指来自第1发光部和第2发光部的光被发射出的面。
另外,优选该第1发光部比该第2发光部更靠近所述光源(权利要求3)。即,优选该光源与该第1发光部最接近的部分彼此之间的距离小于该光源与该第2发光部最接近的部分彼此之间的最短距离。由此,可以进一步抑制从第1发光部发出的光被第2发光部吸收的量,因此可以进一步提高从发光装置发射的光的显色性。
本发明的其他要旨是提供一种照明,该照明的特征在于,其使用上述发光装置(权利要求4)。
另外,本发明其他要旨在于提供一种显示器用背光源(背光源,backlight),该显示器用背光源的特征在于,其使用上述发光装置(权利要求5)。
进而,本发明其他要旨在于提供一种显示器,该显示器的特征在于,其使用上述发光装置(权利要求6)。
根据本发明,可以得到发光效率和显色性两方面优异的发光装置。
另外,如果使用本发明的发光装置,可以得到发光效率和显色性优异的照明、显示器用背光源和显示器。
附图说明
图1(a)~图1(c)是第1发光部和第2发光部的纵截面示意图,上述纵截面示意图均用于对交界面进行说明。
图2(a)~图2(c)是第1发光部和第2发光部以及框架的立体示意图,上述立体示意图均用于对光发射面进行说明。
图3(a)、图3(b)是示意性示出作为本发明第1实施方式的发光装置的主要部分的图,图3(a)是其截面图,图3(b)是其俯视图。
图4(a)、图4(b)是示意性示出作为本发明第2实施方式的发光装置的主要部分的图,图4(a)是其截面图,图4(b)是其俯视图。
图5(a)、图5(b)是示意性示出作为本发明第3实施方式的发光装置的主要部分的图,图5(a)是其截面图,图5(b)是其俯视图。
图6(a)、图6(b)是示意性示出作为本发明第4实施方式的发光装置的主要部分的图,图6(a)是其截面图,图6(b)是其俯视图。
图7是为了说明使用了本发明的发光装置的背光单元(backlight unit)的一例而示意性地示出显示器的主要部分的截面图。
图8是比较例1的发光装置的截面示意图。
具体实施方式
下面举出示例详细说明本发明,但本发明并不受下述示例等的任何限制,可以在不超出本发明要旨的范围内进行任意变更来实施。
[1.发光装置的概要]
本发明的发光装置具备光源、第1发光部和第2发光部,将所述发光装置构成为使第1发光部和第2发光部从光射出面朝向要发射光的方向(下面适当称为“规定方向”)发射光。另外,发光装置通常具备作为基部的框架,所述框架用于支承光源、第1发光部和第2发光部。
(1)框架
框架是用于支承光源、第1发光部和第2发光部的基部,其形状和材质等为任意。
作为框架形状的具体例,可以根据框架的用途,形成为板状、杯状等适当的形状。并且,所示例的形状当中,杯状的框架可以在光的射出方向上具有指向性,能够有效利用发光装置发射的光,所以优选。
作为框架的材质的具体例,可以根据用途适当使用金属、合金、玻璃、碳等无机材料;合成树脂等有机材料等。
其中,在框架的表面中,优选从光源、第1发光部和第2发光部发出的光所照射到的框架的表面能够提高所照射的光的反射率,更优选其能够提高特别是可见光区域中的全部光的反射率。因此,优选至少光所照射到的表面由反射率高的材料形成。作为具体例,可举出以含有玻璃纤维、氧化铝粉末、氧化钛粉末等具有高反射率的物质的材料(注射成型用树脂等)来形成整个框架或框架表面。
另外,提高框架表面反射率的具体方法是任意的,除了如上所述选择框架自身的材料的方法之外,例如也可以利用银、铂、铝等具有高反射率的金属或合金进行镀覆、或进行蒸镀处理,由此提高光反射率。
另外,提高反射率的部分可以是框架整体,也可以是框架的一部分,但是通常优选提高从光源、第1发光部和第2发光部发出的光所照射到的部分的全部表面的反射率。
此外,通常在框架上设置用于向光源供电的电极。
(2)光源
光源能发出第1发光部和第2发光部内含有的发光物质的激发光,并且可发出发光装置所发射的光的一个成分。即,从光源发出的光中的一部分作为激发光被第1发光部和第2发光部内的发光物质吸收,另一部分从发光装置朝向规定方向发射。
光源的种类是任意的,可以根据发光装置的用途、构成选择适当的光源。作为光源的例子,可举出发光二极管(以下适宜地称为“LED”)、端面发光型或面发光型的激光二极管、电致发光元件等,通常优选价格便宜的LED。
光源发出的光的发光波长也是任意的,根据希望从发光装置中发射出的光,使用发出适当的发光波长的光的光源即可。例如,在使发光装置发射白色光的情况下,光源发出的光的发光波长通常为370nm以上,优选为380nm以上,并且通常为500nm以下,优选为480nm以下。
作为光源的具体例,可举出使用了InGaN系、GaAIN系、InGaAlN系、ZnSeS系半导体等的LED等,所述半导体是利用MOCVD法等方法在碳化硅、刚玉、氮化镓等的基板上进行晶体成长而成的。
另外,可以单独使用1个光源,也可以并用2个以上光源。进而,可以仅用1种光源,也可以并用2种以上光源。
将光源安装于框架时,其具体方法为任意,例如可以使用焊料进行安装。焊料的种类为任意,例如可以使用AuSn、AgSn等。并且,使用焊料的情况下,可通过焊料由形成于框架的电极进行供电。特别是将散热性重要的大电流型的LED、激光二极管等用作光源的情况下,焊料发挥优异的散热性,因而在设置光源时使用焊料非常有效。
另外,利用焊料以外的手段将光源安装到框架的情况下,例如还可以使用环氧树脂、酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等粘合剂。该情况下,使用在粘合剂中混合了银粒子、碳粒子等导电性填料并形成为糊状的材料,从而能够像使用焊料的情况那样使粘合剂通电来进行供电。而且,若混合这些导电性填料,则散热性也有所提高,所以优选。
进而,向光源进行供电的方法也为任意,除了使上述的焊料、粘合剂通电之外,还可以利用引线接合(wire bonding)将光源和电极连线来进行供电。此时使用的引线没有限制,材料、尺寸等为任意。例如,作为引线的材料,可以使用金、铝等金属,并且,引线的粗度通常可以为20μm~40μm,但引线不限于此。
并且,作为向光源供电的其它方法的例子,可以举出通过使用了凸块(bump)的倒装芯片(flip-chip)的安装向光源供电的方法。
(3)第1发光部和第2发光部
第1发光部被光源发出的光激发,其通过含有至少一种发光物质来形成,所述发光物质发出包含波长长于光源所发出的光的波长的长波长成分的光。该第1发光部的形状没有特别限制,并且其可以单独设置在1个位置,也可以分开设置在2个以上的位置。另外,对于第1发光部中使用的发光物质,将在后面详细叙述。
第1发光部中,接受从光源发出的光,从而以接受的光为激发光使发光物质发光。发出的光中的一部分作为发光装置发射的光的一个成分发射到发光装置外部,发出的光中还有一部分成为第2发光部的发光物质的激发光。
另一方面,第2发光部被光源发出的光和第1发光部发出的光激发,其通过含有至少一种发光物质来形成,所述发光物质发出包含波长长于第1发光部发出的光的波长的长波长成分的光。该第2发光部的形状没有特别限制,并且,可以单独设置在1个位置,也可以分开设置在2个以上的位置。另外,对于第2发光部中使用的发光物质,将在后面详细叙述。
第2发光部中,接受从光源发出的光和从第1发光部发出的光,从而以接受的光为激发光使发光物质发光。发出的光作为发光装置发射的光的一个成分发射到发光装置外部。
进而,上述第1发光部和第2发光部均在光射出面向外部开放。此处,光射出面是指,发光装置朝向规定方向发射光的面。因此,从光源、第1发光部以及第2发光部发出的光从该光射出面朝向规定方向发射。另外,光射出面的形状为任意,可以根据其用途,形成为平面、曲面、凹凸面等适当的形状。并且,通常从发光装置发射的光向多个方向发射的情况或在规定的角度范围发射成发射状的情况下,也是在规定方向上发射最强的光。
第1发光部和第2发光部开放是指,从第1、第2发光部朝向规定方向发射的光不被其它部件遮蔽地发射。更具体地说,“第1发光部和第2发光部开放”表示,从第1发光部朝向规定方向发射的光向发光装置的外部发射,而不会被光源、第2发光部以及(发光装置具有框架的情况下)框架遮蔽,并且,从第2发光部向规定方向发射的光向发光装置的外部发射,而不会被光源、第1发光部以及(发光装置具有框架的情况下)框架遮蔽。另外,在光射出面上形成保护层,或在发光装置上安装外罩,使得从第1、第2发光部发射的光通过其它部件发射到发光装置外部的情况下,只要发射的光能够透过保护层、外罩等其它部件,则第1、第2发光部也视为开放。
如上所述,从第1发光部发出的光中的大部分发射到发光装置外部,但是有一部分向着第2发光部发出。此时,第2发光部中,发光物质以来自第1发光部的光作为激发光而将其吸收。由此,从第1发光部发出的光被第2发光部消耗。为此,以往,应发射到发光装置外的来自第1发光部的光的强度降低,使得从发光装置发射的光的光通量减少,发光效率降低。另外,由于从第1发光部发出的光在第2发光部被消耗,因而从发光装置发射的光的成分发生偏差,使发光装置的色彩再现性降低。
进而,当希望以发光装置发出的光的颜色为目的颜色时,在专利文献1所述的构成中,为了补充被第2发光部吸收的来自第1发光部的光,有必要增加第1发光部的发光物质相对于第2发光部的发光物质的比例。但是,从发光装置发射的光的显色性取决于所使用的发光物质的种类和使用比例,所以专利文献1所述构成的发光装置中,发光物质的使用比例容易大大偏离最佳值,从而容易使光的显色性也降低。另外,若在第1发光部和第2发光部中发光物质发生沉淀,则根据发光物质的沉淀程度,来自第1发光部并被第2发光部吸收的光量发生改变,所以发光色的偏离度变大,其结果显色性容易降低。
但是本发明中,如上所述,通过使第1发光部和第2发光部在光射出面开放,能够减少(或消除)由于从第1发光部发出的光和从第2发光部发出的光分别被其它发光物质吸收、或被其它部件遮蔽而使其强度减弱的程度。因此,能够减小从发光装置发出的光的成分的偏差,同时提高发光装置的发光效率以及显色性。另外,可以利用蓝色光、红色光和绿色光也即光的三原色,从发光装置发射光,因此,可以通过适宜选择光源、第1发光部和第2发光部使本发明发光装置的色彩再现性优异。
本发明的发光装置中,第1发光部和第2发光部的交界面的面积通常为第1发光部表面积的50%以下,优选为30%以下。第1发光部和第2发光部分别设置在2个以上位置时,要使交界面的面积的总和相对于第1发光部全部表面积的总和处于上述范围内。
与此相关,从第1发光部发出的光中,优选通常50%以上、优选70%以上不照射到第2发光部。
如上所述,第2发光部中,发光物质以来自第1发光部的光作为激发光进行吸收,因而若从第1发光部发出的光入射到第2发光部,则入射光会被第2发光部消耗。因此,以往,应发射到发光装置外的来自第1发光部的光的强度降低,使得发光装置的发光效率降低,并且破坏了从发光装置发射的光的成分的平衡,使发光装置的显色性降低。然而,通过将第1发光部和第2发光部的交界面的面积设定在上述范围,可以抑制从第1发光部发出的光被第2发光部吸收的量,因此,可以提高发光装置的发光效率,进而可以减小从发光装置发出的光成分偏差的变化,提高发光装置的显色性。
在此,于图1(a)~图1(c)示例第1和第2发光部的纵截面示意图,以此对交界面进行详细说明。本说明书中所说的交界面是指在第1发光部和第2发光部之间光可以往来的面。交界面可以是平面,也可以是曲面。另外,进行光的交换的第1发光部和第2发光部形成为分离的状态时,第1发光部面向第2发光部的面和第2发光部面向第1发光部的面中,将具有较小面积的任一方设定为交界面。此外,在光可以在第1发光部和第2发光部之间的多个部分往来的情况下,要使各部分的交界面的面积的总和处于上述范围内。
因此,例如如图1(a)所示,大小不同的第1发光部I和第2发光部II邻接,第1发光部I的图中右侧侧面的一部分与第2发光部II的图中左侧侧面的全部相邻接的情况下,相互邻接部分的面积为上述的交界面的面积。这样,图1(a)所表示的情况下,第2发光部II的图中左侧侧面的面积为交界面X的面积。
另外,例如如图1(b)所示,第1发光部I和第2发光部II分离设置,第2发光部II面向第1发光部I的侧面的面积小于第1发光部I面向第2发光部II的侧面的面积的情况下,面积较小一方的面即第2发光部II面向第1发光部I的侧面的面积为交界面X的面积。另外,第1发光部I和第2发光部II分离设置且第1发光部I面向第2发光部II的侧面的面积与第2发光部II面向第1发光部I的侧面的面积相等的情况下,以任何一个面为交界面进行操作均可。
进而,如图1(c)所示,当在第1发光部I两侧设置第2发光部IIR、IIL,且光可以在第1发光部I和位于其两侧的2个第2发光部IIR、IIL之间进行往来的情况下,则第1发光部I与图中右侧的第2发光部IIR的交界面XR的面积、以及第1发光部I与图中左侧的第2发光部IIL的交界面XL的面积的总和被设定在上述范围内。另外,图1(c)中例示了第1发光部I与各第2发光部IIR、IIL,相邻接的侧面之间面积相等的情况。
图1(a)~图1(c)中,实质相同的部位用同样的符号表示。
另外,本发明的发光装置中,理想的是上述交界面的面积通常为光发射面总面积的50%以下、优选30%以下。此处所说的光发射面是指在发光装置中从第1发光部和第2发光部向发光装置外部发射光的面。但是,光发射面与光射出面不同,光所发射的方向不限于规定方向。由此,可以保持第1发光部和第2发光部原本具有的发光光谱,从而进一步提高发光装置的发光效率和显色性。
在此,于图2(a)~图2(c)示例第1和第2发光部以及框架的立体示意图,并以此对光发射面进行详细说明。本说明书中所说的光发射面为第1发光部和第2发光部的最外周面,并且是使从该光发射面发射的光可以不被框架等遮蔽物遮挡而发射到发光装置的外部(不一定是规定方向)的面。
因此,例如图2(a)所示,在平板状的不透明框架F上设置四棱柱状第1发光部I和第2发光部II,使其以具有相等面积的侧面相互邻接,这种情况下,由第1发光部I和第2发光部II形成的四棱柱的上面(,即,第1发光部I的上面Ia和第2发光部II的上面IIa)以及侧面(即,除去相邻接的侧面的第1发光部I的侧面Ib和第2发光部II的侧面IIb)成为光发射面。此时,从上述四棱柱的下面(即,第1发光部I的下面Ic和第2发光部II的下面IIc)发射的光由于被框架F遮挡而不能发射到发光装置外部,因此,四棱柱的下面Ic、IIc不能是光发射面。
另外,例如如图2(b)所示,与图2(a)同样的四棱柱形状的第1发光部I和第2发光部II被框架F包围只露出其上面Ia、IIa的情况下,从框架F露出的四棱柱的上面Ia、IIa成为光发射面。此时,从四棱柱侧面Ib、IIb和下面Ic、IIc发射的光由于被框架F遮挡而不能发射到发光装置外部,因此,四棱柱侧面Ib、IIb和下面Ic、IIc不是光发射面。
进而,例如图2(c)所示,与图2(a)同样的由四棱柱形状的第1发光部I和第2发光部II相互分离设置在平板状框架F上的情况下,第1发光部I的上面Ia和全部侧面Ib、以及第2发光部II的上面IIa和全部侧面IIb是光发射面。此时,从第1发光部I的下面Ic和第2发光部II的下面IIc发射的光由于被框架F遮挡而不能发射到发光装置外部,因此,第1发光部I的下面Ic和第2发光部II的下面IIc不是光发射面。
其中,即使在第1和第2发光部I、II的表面形成有其他部件时,若所述部件由透明树脂或玻璃等材料形成从而可以使从第1和第2发光部I、II发出的光发射到发光装置外部,则形成有其他部件的第1和第2发光部I、II的面也是光发射面。
另外,图2(a)~图2(c)中,实质同样的部位用同样的符号表示。
进而,本发明的发光装置中,优选第1发光部比第2发光部更靠近光源。即,优选该光源与该第1发光部最接近的部分彼此之间的距离小于该光源与该第2发光部最接近的部分彼此之间的最短距离。
假设从光源发出的光首先射入第2发光部,则在第2发光部中以来自光源的光为激发光而发光。但是,在第1发光部中不能将来自第2发光部的光用作激发光,所以第1发光部应发出的光强度不足,或第2发光部发出的光过强,可能会使发光装置发出的光的成分偏离目的值,从而显色性降低。与此相反,通过将第1发光部设置在比第2发光部更靠近光源的位置,使从光源发出的光首先入射到第1发光部。由此,第1发光部以来自光源的光为激发光而发光,第2发光部以来自第1发光部的光为激发光而发光,从而第1和第2发光部的发光顺利进行。因此,从发光装置发射的光的颜色的偏差变小,可以进一步提高显色性。
另外,即使将第1发光部设置在比第2发光部更靠近光源的位置,从光源发出并分别入射到第1发光部和第2发光部的光的强度还与第1发光部和第2发光部各自的受光面的面积等相关。因此,优选对光源分别到第1发光部和第2发光部的距离、各发光部的受光面的面积进行设定,以使第1发光部受光的强度大于第2发光部受光的强度。
另外,只要可以将任何激发光(主要为来自光源的光)供给到第1发光部和第2发光部并将从光源、第1发光部和第2发光部发出的光发射到发光装置外,则构成发光装置的各部件的配置、大小、形状等可以任意设定。
例如,第1发光部、第2发光部、光源和框架可以相互隔开一定的距离来配置以成为留有空隙的形式。作为具体例,在第1发光部和第2发光部间可以具有空隙(参照图1(b)、图2(c))。另外,在第1发光部和第2发光部的一方或两方与光源之间可以有空隙(参照图6(a))。
进而,在第1发光部和第2发光部之间、第1发光部和第2发光部的一方或两方与光源之间等留有距离而使它们不相互邻接的情况下,在其中两者之间可以设置其他部件。此时,作为其他部件的材料如果使用玻璃、环氧树脂、硅树脂等树脂等可使所希望的光透过的材料,则可以提高光通量,所以是优选的。作为具体例,如果在光源的整个外周用透明树脂形成保护层,则尽管光源与第1发光部和第2发光部间隔开距离,也能在较高地保持光通量的状态下,将来自光源的光作为激发光确实地供给到第1发光部和第2发光部,因而可以保护光源而不会使发光装置发射的光的强度降低。
另外,如上所述,第1发光部和第2发光部的大小可以不同。
另外,本发明的发光装置中可以具备上述的光源、第1发光部、第2发光部和框架以外的部件。
例如,可以具备用于保护发光装置自身的外罩。
另外,可以具备例如用于改变从发光装置发射的光的方向的面镜、棱镜、透镜、光纤等光导部件。
另外,可以具备用于散发发光装置发出的热的散热板等。
进而,例如可以在发光装置的光射出面设置光扩散层,以使从发光装置发射的光的各成分发生扩散、防止视觉上的光的色斑等。
[2.发光部的组成]
本发明的发光装置中使用的发光物质只要能够吸收激发光、并发出包含波长长于所吸收的激发光的波长的长波长成分的光即可,没有其它限制。并且,使用发光物质形成第1发光部和第2发光部时,通常将发光物质与粘合剂混合使用。
(1)发光物质
发光物质可以根据发光装置的用途适当选择公知的物质。发光本身可以是荧光、磷光等任意机制所发出的光,没有限制。并且,在第1发光部和第2发光部中,发光物质可以单独使用1种,也可以以任意的组合和比例并用2种以上。其中,第1发光部中使用的发光物质选择下述物质:其被光源发出的光激发,且发出包含波长长于光源发出的光的波长的长波长成分的光,第2发光部中使用的发光物质选择下述物质:其被光源和第1发光部发出的光激发,且发出包含波长长于第1发光部发出的光的波长的长波长成分的光。
发光物质优选为吸收下述波长的光作为激发光的物质,所述波长通常为350nm以上,优选为400nm以上,更优选为430nm以上;并且通常为600nm以下,优选为570nm以下,更优选为550nm以下。
并且,发光物质优选所发出光的波长符合如下条件的物质,所发出的光的波长通常为400nm以上,优选为450nm以上,更优选为500nm以上;并且通常为750nm以下,优选为700nm以下,更优选为670nm以下。
其中,对于第1发光部中使用的发光物质,优选为吸收下述波长的光作为激发光的物质,所述波长通常为350nm以上,优选为400nm以上,更优选为430nm以上;并且通常为520nm以下,优选为500nm以下,更优选为480nm以下。
并且,第1发光部中使用的发光物质优选所发出光的波长符合如下条件的物质,所发出的光的波长通常为400nm以上,优选为450nm以上,更优选为500nm以上;并且通常为600nm以下,优选为570nm以下,更优选为550nm以下。
另一方面,对于第2发光部中使用的发光物质,优选为吸收下述波长的光作为激发光的物质,所述波长通常为400nm以上,优选为450nm以上,更优选为500nm以上;并且通常为600nm以下,优选为570nm以下,更优选为550nm以下。
并且,第2发光部中使用的发光物质优选所发出光的波长符合如下条件的物质,所发出的光的波长通常为550nm以上,优选为580nm以上,更优选为600nm以上;并且通常为750nm以下,优选为700nm以下,更优选为670nm以下。
此外,发光物质优选使用发光效率通常为40%以上、优选为45%以上、更优选为50%以上、进一步优选为55%以上、最优选为60%以上的物质。此处所示的发光效率是用量子吸收效率和内部量子效率的乘积表示的值。
下面,对本发明的发光装置中每个发光部所使用的优选发光物质进行说明。但是,发光物质不限于下面的示例物,并且,对于所示例的各个发光物质分别用在第1发光部和第2发光部的哪一个中,可在本发明宗旨的范围内任意选择。
(第1发光部的发光物质的优选例)
(第1发光部的第1例)
在第1发光部的发光物质中,作为优选的发光物质的第1例,可以举出由下述式(1)表示的荧光体。
M1 aM2 bM3 cOd ...式(1)
在上述式(1)中,M1表示2价金属元素,M2表示3价金属元素,M3表示4价金属元素,a、b、c以及d分别表示下述范围的数。
2.7≤a≤3.3
1.8≤b≤2.2
2.7≤c≤3.3
11.0≤d≤13.0
上述式(1)中的M1为2价金属元素,但从发光效率等方面考虑,优选为选自由Mg、Ca、Zn、Sr、Cd以及Ba组成的组中的至少一种金属元素,更优选为Mg、Ca或Zn,特别优选为Ca。该情况下,Ca可以为单一体系,也可以为与Mg的复合体系。基本上,在上式中,优选M1含有作为优选的元素,但在不损害性能的范围内,还可以含有其它2价金属元素。
并且,上述式(1)中的M2为3价金属元素,但从与M1相同的方面考虑,优选为选自由Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd以及Lu组成的组中的至少一种金属元素,更优选为Al、Sc、Y或Lu,特别优选为Sc。该情况下,Sc可以为单一体系,也可以为与Y或Lu的复合体系。基本上,在上式中,优选M2含有作为优选的元素,但在不损害性能的范围内,还可以含有其它3价金属元素。
另外,上述式(1)中的M3为4价金属元素,但从与M1、M2相同的方面考虑,优选至少含有Si。而且,优选M3所表示的4价金属元素中,Si的含量通常为50mol%以上,优选为70mol%以上,更优选为80mol%以上,特别优选为90mol%以上。
在上述式(1)中,作为Si以外的4价金属元素M3的具体例,优选为选自由Ti、Ge、Zr、Sn以及Hf组成的组中的至少一种金属元素,更优选为选自由Ti、Zr、Sn以及Hf组成的组中的至少一种金属元素,特别优选为Sn。特别优选M3为Si。基本上,在上式中,优选M3含有作为优选的元素,但在不损害性能的范围内,还可以含有其它4价金属元素。
另外,本说明书中,在不损害性能的范围内含有是指,相对于上述M1、M2、M3中的每一个的含量通常为10mol%以下,优选为5mol%以下,更优选为1mol%以下。
并且,上述荧光体的晶体结构通常为石榴石晶体结构,其通常为上述式(1)中的a为3、b为2、c为3、d为12的体心立方点阵的晶体。其中,此处,发光中心离子的元素取代M1、M2、M3中的任意金属元素的晶格的位置,或配置在晶格间的缝隙中等,因而其不满足上述式(1)中a为3、b为2、c为3、d为12的情况也是可能的。因此,a、b、c、d分别优选为2.7≤a≤3.3、1.8≤b≤2.2、2.7≤c≤3.3、11.0≤d≤13.0的范围的数。
并且,作为该晶体结构的化合物母体内含有的发光中心离子,至少含有Ce,为了微调发光特性,还可以含有选自由Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm以及Yb组成的组中的1种以上的2价~4价元素。特别地,优选含有选自由Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Sm、Eu、Tb、Dy以及Yb组成的组中的1种以上的2价~4价元素,特别优选使用2价Mn、2价~3价的Eu、或3价Tb。
该荧光体通常由波长为420nm~480nm的光所激发。发光光谱在500nm~510nm处具有峰值,具有450nm~650nm的波长成分。
(第1发光部的第2例)
作为第1发光部中使用的优选发光物质的第二例,可以举出由下述式(2)表示的荧光体。
M1 aM2 bM3 cOd ...式(2)
在上述式(2)中,M1表示至少含有Ce的活化剂元素,M2表示2价金属元素,M3表示3价金属元素,a、b、c以及d分别表示下述范围的数。
0.0001≤a≤0.2
0.8≤b≤1.2
1.6≤c≤2.4
3.2≤d≤4.8
上述式(2)中,M1为后述的晶体母体中所含有的活化剂元素,其至少含有Ce。并且,出于蓄光性、色度调整、增感等目的,M1可以含有选自由Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm以及Yb组成的组中的至少一种2价~4价元素。
在上述式(2)中,表示活化剂元素M1的含量的值a为0.0001≤a≤0.2。若a值过小,则荧光体的晶体母体中所存在的发光中心离子过少,发光强度有减小的趋势。另一方面,若a值过大,则因浓度消光,发光强度有减小的趋势。因此,从发光强度的方面考虑,a优选为0.0005以上,更优选为0.002以上,并且,优选为0.1以下,更优选为0.04以下。并且,随着Ce含量增高,发光峰值波长向长波长侧移动,视感度高的绿色发光量相对增加,所以从发光强度和发光峰值波长的平衡方面考虑,a通常为0.004以上,优选为0.008以上,更优选为0.02以上,并且,通常为0.15以下,优选为0.1以下,更优选为0.08以下。
并且,上述式(2)中,M2为2价金属元素,但从发光效率等方面考虑,M2优选为选自由Mg、Ca、Zn、Sr、Cd以及Ba组成的组中的至少一种金属元素,更优选为Mg、Ca或Sr,特别优选M2元素的50mol%以上为Ca。
此外,上述式(2)中,M3为3价金属元素,但从与M2相同的方面考虑,优选为选自由Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd、Yb以及Lu组成的组中的至少一种金属元素,更优选为Al、Sc、Yb或Lu,进一步优选为Sc、或为Sc和Al、或为Sc和Lu,特别优选M3元素的50mol%以上为Sc。
荧光体的母体晶体通常为含有2价金属元素M2、3价金属元素M3和氧且以组成式M2M3 2O4表示的晶体,所以化学组成比一般是上述式(2)中的b为1、c为2、d为4。其中,此处,作为活化剂元素的Ce取代M2或M3中的任意一个金属元素的晶格的位置,或配置在晶格间的缝隙中等,因而其不满足上述式(2)中b为1、c为2、d为4的情况也是可能的。
因此,上述式(2)中,b优选为下述的数,该数通常为0.8以上,优选为0.9以上,并且通常为1.2以下,优选为1.1以下。此外,c优选为下述的数,该数通常为1.6以上,优选为1.8以上,并且通常为2.4以下,优选为2.2以下。另外,d优选为以下的数,该数通常为3.2以上,优选为3.6以上,并且通常为4.8以下,优选为4.4以下。
并且,上述式(2)中,M2和M3分别表示2价和3价的金属元素,但只要在发光特性、晶体结构等中没有本质的不同,可以将M2和/或M3中极少的一部分换为1价、4价、5价的任意价数的金属元素,以调整电荷平衡等,而且,还可以在化合物中含有微量的阴离子,例如卤素(F、Cl、Br、I)、氮、硫、硒等。
该荧光体被波长为420nm~480nm的光激发,特别是440nm~470nm的光最有效。发光光谱在490nm~550nm处具有峰值,具有450nm~700nm的波长成分。
(第1发光部的其它例)
作为第1发光部中使用的优选发光物质的其它例,可举出(Ba,Ca,Sr)MgAl10O17:Eu、(Ba,Mg,Ca,Sr)5(PO)4Cl:Eu、(Ba,Ca,Sr)3MgSi2O8:Eu等在400nm~500nm具有发光峰的物质;(Ba,Ca,Sr)MgAl10O17:Eu,Mn、(Ba,Ca,Sr)Al2O4:Eu、(Ba,Ca,Sr)Al2O4:Eu,Mn、(Ca,Sr)Al2O4:Eu、以通式CaxSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Eu(其中,0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≤n<1.5)表示的经Eu活化的α硅铝氧氮陶瓷(α-sialon)等在波长500nm~600nm处具有发光峰的物质,但是不限于这些物质。另外,可以使用多个上述荧光体。
(第2发光部的发光物质的优选例)
(第2发光部的第1例)
在第2发光部的发光物质中,作为优选的发光物质的第1例,可以举出由下述式(3)表示的荧光体。
MaAbDcEdXe ...式(3)
上述式(3)中,M表示包含选自由Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb组成的组中的1种或2种以上的元素且至少含有Eu的物质,A表示选自由M元素以外的2价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素,D表示选自由4价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素,E表示选自由3价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素,X表示选自由O、N、F组成的组中的1种或2种以上的元素。
并且,上述式(3)中,a、b、c、d、e分别为下述范围的数。
0.00001≤a≤0.1
a+b=1
0.5≤c≤4
0.5≤d≤8
0.8×(2/3+4/3×c+d)≤e
e≤1.2×(2/3+4/3×c+d)
上述式(3)中,M为至少含有Eu的选自由Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb组成的组中的1种或2种以上的元素,其中优选为选自由Mn、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、Yb组成的组中的1种或2种以上的元素,更优选为Eu。
上述式(3)中,A是选自由M元素之外的2价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素,其中优选为选自由Mg、Ca、Sr、Ba组成的组中的1种或2种以上的元素,更优选为Ca。
而且,上述式(3)中,D是选自由4价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素,其中优选为选自由Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf组成的组中的1种或2种以上的元素,更优选为Si。
此外,上述式(3)中,E是选自由3价金属元素组成的组中的1种或2种以上的元素,其中优选为选自由B、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd、Lu组成的组中的1种或2种以上的元素,更优选为Al。
进一步,上述式(3)中,X是选自由O、N、F组成的组中的1种或2种以上的元素,其中优选含有N或含有N和O。
并且,上述式(3)中,a表示成为发光中心的元素M的含量,荧光体中的M与(M+A)的原子数之比a{其中,a=(M的原子数)/(M的原子数+A的原子数)}为0.00001~0.1。若a值小于0.00001,则成为发光中心的M的数量少,所以发光亮度有可能下降。若a值大于0.1,则M离子间的干扰引起浓度消光,亮度有可能下降。其中,M为Eu时,从发光亮度增高的方面考虑,优选a值为0.002~0.03。
而且,上述式(3)中,c表示Si等D元素的含量,是以0.5≤c≤4表示的量。优选0.5≤c≤1.8,更优选c=1。c小于0.5时和大于4时,发光亮度有可能下降。并且,在0.5≤c≤1.8的范围内,发光亮度高,其中c=1时发光亮度特别高。
此外,上述式(3)中,d表示Al等E元素的含量,是以0.5≤d≤8表示的量。优选0.5≤d≤1.8,更优选d=1。d值小于0.5时和大于8时,发光亮度有可能下降。并且,在0.5≤d≤1.8的范围内,发光亮度高,其中d=1时发光亮度特别高。
进一步,上述式(3)中,e表示N等X元素的含量,是以0.8×{(2/3)+(4/3)×c+d}~1.2×{(2/3)+(4/3)×c+d}表示的量。更优选e=3。e值在上述范围外时,发光亮度有可能下降。
在以上的组成之中,发光亮度高的优选组成为,至少M元素中含有Eu、A元素中含有Ca、D元素中含有Si、E元素中含有Al、X元素中含有N。其中,优选M元素为Eu、A元素为Ca、D元素为Si、E元素为Al、X元素为N或N与O的混合物的无机化合物。
该荧光体至少被波长为580nm以下的光激发,特别是以400nm~550nm的光激发时效率最高,所以良好地吸收第1发光部发出的光。发光光谱在580nm~720nm具有峰值。
(第2发光部的第2例)
在第2发光部的发光物质中,作为优选的发光物质的第二例,可以举出由下述式(4)表示的荧光体。
EuaCabSrcMdSe ...式(4)
上述式(4)中,M表示选自由Ba、Mg、Zn组成的组中的至少1种元素,a、b、c、d、e分别为下述范围的数。
0.0002≤a≤0.02
0.3≤b≤0.9998
0≤d≤0.1
a+b+c+d=1
0.9≤e≤1.1
从热稳定性的方面考虑,对于上述式(4)中的a的优选范围而言,通常为0.0002以上,优选为0.0004以上,并且通常为0.02以下。
并且,从温度特性方面考虑,对于上述式(4)中的a的优选范围而言,通常为0.0004以上,并且,通常为0.01以下,优选为0.007以下,更优选为0.005以下,进一步优选为0.004以下。
此外,从发光强度方面考虑,对于上述式(4)中的a的优选范围而言,通常为0.0004以上,优选为0.001以上,并且,通常为0.02以下,优选为0.008以下。若发光中心离子Eu2+的含量小于所述范围,则具有发光强度减小的趋势,另一方面,大于所述范围时,因被称为浓度消光的现象而仍具有发光强度减小的趋势。
对于兼备热稳定性、温度特性、发光强度的上述式(4)中的a的优选范围而言,通常为0.0004以上,优选为0.001以上,并且通常为0.004以下。
而且,上述式(4)的基本晶体EuaCabSrcMdSe中,Eu、Ca、Sr或M所占的阳离子位点和S所占的阴离子位点的摩尔比为1比1,但即使发生一些阳离子缺损或阴离子缺损的情况,也不会对本目的的荧光性能带来很大的影响,所以能够在S所占的阴离子位点的摩尔比e在0.9~1.1的范围内使用的上述式(4)的基本晶体。
上述式(4)的荧光体中,用于表示选自由Ba、Mg、Zn组成的组中的至少1种元素的M对于本发明来说并不是必须的元素,但即使在上述式(4)的化学物质中含有摩尔比d为0≤d≤0.1的比例的M,也能够完成本发明的目的。
此外,即使在上述式(4)的化学物质中含有1%以下量的杂质(即Eu、Ca、Sr、Ba、Zn、S以外的元素),在使用上也不会产生问题。
该荧光体被600nm以下的光激发,特别是在400nm~550nm效率最高,因而还良好地吸收第1发光部发出的光。发光光谱在620nm~680nm处具有峰值。
(第2发光部的其它例)
作为第2发光部中使用的优选的发光物质的其它例子,只要发光波长为550nm~750nm且长于第1发光部的发光波长即可,例如,可以使用以通式CaxSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Eu(其中,0.3<x<1.5,0.6<m<3,0≤n<1.5)所表示的经Eu活化的α硅铝氧氮陶瓷、Ca2Si5N8:Eu、CaSi7N10:Eu、发出荧光的铕配位化合物等。另外,可以使用多个上述荧光体。
进而,发光物质通常以粒状使用。此时,发光物质粒子的粒径通常为150μm以下,优选为50μm以下,更优选为20μm以下,进一步优选为10μm以下,最优选为5μm以下。若超过该范围,则发光装置的发光色的偏差增大,并且,在混合发光物质和密封材料时,有可能难以均匀地涂布发光物质。并且,该粒径通常为0.001μm以上,优选为0.01μm以上,更优选为0.1μm以上,进一步优选为1μm以上,最优选为2μm以上。若低于该范围,则发光效率降低。
并且,第2发光部的发光物质与第1发光部的发光物质的体积比为任意,通常为0.05以上,优选为0.1以上,更优选为0.2以上,并且,通常为1以下,优选为0.8以下,更优选为0.5以下。该体积比过大或过小都难以得到理想的白色发光。
另外,以不使用粘合剂的方式形成第1发光部和第2发光部的情况下,例如可以通过烧制发光物质来制作烧制体,并将该烧制体直接用于第1发光部、第2发光部。另外也可以例如以发光物质制作玻璃、或使用对发光物质的单晶体进行加工而得到的物质,从而以不使用粘合剂的方式制作第1发光部、第2发光部。另外,即使在不使用粘合剂的情况下,也可以在第1发光部、第2发光部中共存有添加剂等其它成分。
此外,在第2发光部中混合有下述发光物质、粘合剂以及其它成分,该发光物质被光源和第1发光部发出的光激发,发出包含波长长于第1发光部发出的光的波长的长波长成分,除此之外,该第2发光部中还可以混合第1发光部的发光物质。其中,为了得到更大的光通量,优选第2发光部中含有的第1发光部的发光物质的浓度较小,更优选第2发光部中不含第1发光部的发光物质。
另一方面,通常第1发光部中不含第2发光部的发光物质,但在第1发光部中也可以含有第2发光部的发光物质,只要其不使第1发光部发出的光的光通量减小即可,通常优选为40体积%以下,更优选完全不含第2发光部的发光物质。即,应按照如下方式选择各发光部中的发光物质:即使利用第1发光部发出的光激发第2发光部的发光物质,在第1发光部中,第2发光部的发光物质也不会过度吸收第1发光部的发光物质发出的光。
(2)粘合剂
如上所述,第1发光部和第2发光部中除了发光物质之外有时还含有粘合剂。粘合剂通常用于使粉末状或粒子状的发光物质发生聚集或使其附着到框架上。对于本发明的发光装置中使用的粘合剂没有限制,可以任意使用公知的粘合剂。
其中,若发光装置构成为透过型,即按照使得从光源、第1发光部以及第2发光部发出的光透过第1发光部或第2发光部发射到发光装置外部的方式构成,则作为粘合剂优选选择使发光装置发出的光的各成分透过的物质。
若列举粘合剂的例子,除了树脂等之外,还可以使用玻璃等无机材料。若列举其具体例,则可以举出作为树脂的环氧树脂、硅树脂等有机合成树脂;聚硅氧烷凝胶、玻璃等无机材料等。
并且,将树脂用作粘合剂的情况下,该树脂的粘度为任意,优选根据所使用的发光物质的粒径和比重、特别是每单位表面积的比重,使用具有合适粘度的粘合剂。例如,若将环氧树脂用于粘合剂,则当发光物质粒子的粒径为2μm~5μm、其比重为2~5时,通常若使用粘度为1Pas~10Pas的环氧树脂,则能够使发光物质粒子良好地分散,所以理想。
另外,粘合剂可以单独使用1种,也可以以任意的组合和比例并用2种以上。
(3)发光物质的使用比例
发光物质中使用粘合剂的情况下,发光物质与粘合剂之比没有特别限制,以重量比计,发光物质与粘合剂之比通常为0.01以上,优选为0.05以上,更优选为0.1以上,并且,通常为5以下,优选为1以下,更优选为0.5以下。
其中,发光装置为透过型的情况下,为了得到更高的光通量,优选发光物质适当地分散在第1发光部和第2发光部内。另一方面,发光装置为反射型(即,从光源、第1发光部以及第2发光部发出的光不透过第1发光部或第2发光部而发射到发光装置外部的发光装置)的情况下,为了得到更高的光通量,优选高密度地填充发光物质。因此,应考虑到上述情况,根据发光装置的用途、发光物质的种类和物性、粘合剂的种类和粘度等,设定发光物质的组成。
另外,发光装置发射的光的发光色可以通过调整第1发光部和第2发光部各自的发光物质的比例以及发光物质的使用重量来任意变更。由此,不但能发出色度坐标为(x=0.333,y=0.333)的光,还能发出色度坐标为(x=0.47,y=0.42)、(x=0.35,y=0.25)、(x=0.25,y=0.30)、(x=0.30,y=0.40)等的中间的发光色。
(4)其他成分
并且,发光物质中还可以含有其它成分,由发光物质以及适当使用的粘合剂和其它成分来形成第1发光部和第2发光部。
其它成分没有特别限制,可以任意使用公知的添加剂。
若列举具体例,则例如当对发光装置的配光特性、混色进行控制时,作为其它成分,优选使用氧化铝、氧化钇等扩散剂。
另外,例如当对发光物质进行高密度填充时,作为其它成分,优选使用焦磷酸钙、硼酸钡钙等粘结剂。
(5.发光部的制作方法)
第1发光部和第2发光部的制作方法没有特别限制,可以利用任意方法来制作。下面,示例说明第1发光部和第2发光部的制作方法,但也可以采用下面说明的制作方法之外的方法制作第1发光部和第2发光部。
第1发光部和第2发光部可以按照如下方法制作,例如,将发光物质以及适当使用的粘合剂和其它成分分散在分散介质中,制备浆料,将所制备的浆料涂布到框架等基材上之后,使浆料干燥,从而形成发光部。
浆料的制备可以通过将发光物质、适当使用的粘合剂以及添加剂等其它成分混合在分散介质中来进行。另外,根据粘合剂种类的不同,浆料有糊料、颗粒等不同的称呼,但本说明书中将这些情况统称为浆料。
制备浆料中所使用的分散介质没有限制,可以任意使用公知的分散介质。作为其具体例,可以举出正己烷、正庚烷、芳烃油溶剂(solvesso)等链烃;甲苯、二甲苯等芳香族烃;三氯乙烯、全氯乙烯等卤代烃;甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等醇类;丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮等酮类;乙酸乙酯、乙酸正丁酯等酯类溶纤剂(セロソブル)、丁基溶纤剂(ブチルソルブ)、溶纤剂乙酸酯等醚类;水、任意的水溶液等水系溶剂等。
接着,将制备的浆料涂布到框架等基材上。涂布方法为任意,可以利用例如点胶(Dispense)、灌胶(Potting)等手法。
另外,当直接在框架上涂布浆料时,涂布成为第1发光部的浆料和成为第2发光部的浆料的顺序为任意,可以先涂布任何一个。并且,也可以同时涂布。
涂布后,干燥分散介质,制作第1发光部和第2发光部。干燥方法为任意,可以使用例如自然干燥、加热干燥、真空干燥、烧制、紫外线照射、电子线照射等方法。其中,若采用在几十摄氏度(℃)~几百摄氏度的温度下的烘焙,则可以利用廉价的设备简单、可靠地去除分散介质,所以优选。
另外,如上所述,为制造反射型的发光装置而对发光物质进行高密度化时,优选在浆料中混合作为其它成分的粘结剂。并且,涂布混合有粘结剂的浆料时,优选采用丝网印刷式、喷墨印刷等涂布方法。这是因为第1发光部和第2发光部的区域划分简单。当然,使用粘结剂时,也可以利用通常的涂布方法进行涂布。
并且,还有以不使用浆料的方式制作第1发光部和第2发光部的方法。例如,可以通过使发光物质和适当使用的粘合剂、其它成分进行混合并混炼成型,来制作第1发光部和第2发光部。进一步,在成型时,可以通过进行例如冲压成型、挤出成型(T-模头挤出、吹塑挤出、吹制成型、熔融纺丝、异型挤出等)、注射成型等来进行成型。
而且,若使用环氧树脂或硅树脂等热固化性树脂作为粘合剂,则可以通过将固化前的粘合剂、发光物质以及适当使用的其它成分进行混合并成型之后加热来使粘合剂固化,从而制作第1发光部和第2发光部。并且,若粘合剂为UV固化性,则可以以照射UV光来代替上述方法中的加热,从而使粘合剂树脂固化,由此制作第1发光部和第2发光部。
但是,第1发光部和第2发光部可以在制造发光装置时在一串工序中制作,也可以预先另外准备第1发光部和第2发光部,之后组装到框架等上,从而完成发光装置。此外,还可以预先准备将框架以及第1发光部和第2发光部的任意一方组合的单元,通过组合该单元,完成发光装置。
[4.实施方式]
下面举出本发明的实施方式对本发明进行说明,但本发明不限于下述的实施方式,可以在不脱离本发明宗旨的范围内任意进行变形来实施。
(1)第1实施方式
图3(a)、图3(b)是示意性地示出作为本发明第1实施方式的发光装置的主要部分的图,图3(a)是其截面图,图3(b)是其俯视图。
如图3(a)、图3(b)所示,本实施方式的发光装置1具有框架2、作为光源的蓝色LED(蓝色发光部)3、作为第1发光部的绿色发光部4和作为第2发光部的红色发光部5。
框架2是用于支承蓝色LED3、绿色发光部4和红色发光部5的树脂制基部。在框架2的上面形成向图中上侧开口的剖面为梯形的凹部(凹槽)2A。由此,框架2形成为杯状,从而可以使得从发光装置1发射的光带有指向性,使所发射的光得到有效利用。另外,发光装置1的凹部2A的尺寸(斜面的斜率、从开口部到底面的深度等)被设定为能使发光装置1朝向规定方向(此处为图中的向上的方向)发射光的尺寸。
另外,在凹部2A的底部设置有从发光装置1的外部供电的电极(未图示),从而可以从该电极向蓝色LED3供电。
进而,在框架2的凹部2A内面,通过镀覆金属来提高整个可见光区域的光的反射率,由此,照射到框架2的凹部2A内面的光也能够从发光装置1朝向规定方向发射。另外,自不必说,镀覆金属时要考虑到不使电极短路。
框架2的凹部2A的底部设置有作为光源的蓝色LED3。蓝色LED3是经供电而发出蓝色光的LED。从该蓝色LED3发出的蓝色光的一部分被绿色发光部4和红色发光部5内的发光物质(此处为荧光物质)作为激发光而吸收,并且,其另一部分从发光装置1朝向规定方向(此处为图中向上的方向)发射。
而且,如上所述,蓝色LED3设置在框架2的凹部2A的底部,但此处,框架2和蓝色LED3之间通过银糊料(在粘合剂中混合有银粒子的材料)6相粘合,由此,蓝色LED3被设置在框架2上。此外,该银糊料6还对蓝色LED3中产生的热起到散热的作用。
并且,框架2上安装有用于向蓝色LED3供电的金制的引线7。即,通过引线接合,利用引线7将蓝色LED3与设置在框架2的凹部2A的底部的电极(省略图示)进行连接,通过使该引线7通电来向蓝色LED3供电,使得蓝色LED3发出蓝色光。
进而,在框架2的凹部2A处设置有作为第1发光部的绿色发光部4和作为第2发光部的红色发光部5。
凹部2A被绿色发光部4和红色发光部5填充,在凹部2A的开口部,绿色发光部4和红色发光部5面向发光装置1外部的面起到光射出面1A的作用,该光射出面lA为发光装置1朝向规定方向发射光的光射出面。即,从蓝色LED3发出的蓝色光、从绿色发光部4发出的绿色光、以及从红色发光部5发出的红色光,从该光射出面1A朝向规定方向发射。另外,本实施方式中,从发光装置1发射光的面只有该光射出面1A,因此,发光装置1的光射出面1A也具有发光装置1的光发射面Y1的作用。
绿色发光部4由绿色荧光体和透明树脂形成。绿色荧光体为绿色发光部4的发光物质,被蓝色LED3发出的蓝色光激发,是发出波长长于蓝色光的波长的绿色光的荧光物质。并且,透明树脂为绿色发光部4的粘合剂,此处使用环氧树脂,该环氧树脂为在全波长区域都能够使可见光透过的合成树脂。
形成绿色发光部4,以使得在从凹部2A的底部到开口部的图中左侧的部分得到填充。并且,绿色发光部4形成为覆盖蓝色LED3的整个外周的状态,因此,绿色发光部4比红色发光部5更靠近蓝色LED3。于是,蓝色LED3发出的蓝色光首先通过绿色发光部4,然后到达发光装置1外部或红色发光部5。
而且,绿色发光部4在凹部2A的开口部具有第1光射出面4A。该第1光射出面4A是形成为平面状的绿色发光部4的图中上侧表面,与框架2的上表面所形成的平面重叠。并且,第1光射出面4A是向发光装置1外部的规定方向发射从绿色发光部4发出的光的面,还从该第1光射出面4A发射蓝色LED3所发出的蓝色光。此外,第1光射出面4A与后述的第2光射出面5A共同构成向外部发射发光装置1所发出的光的光射出面1A。由此,绿色发光部4在光射出面1A上开放。
另一方面,红色发光部5由红色荧光体和透明树脂形成。红色荧光体是红色发光部5的发光物质,是被蓝色LED3发出的蓝色光以及绿色发光部4发出的绿色光激发而发出波长长于绿色光波长的红色光的荧光物质。并且,透明树脂是红色发光部5的粘合剂,此处,与绿色发光部4同样地使用能够使可见光透过的环氧树脂。
形成红色发光部5,以使得在从凹部2A的底部到开口部的图中右侧的部分得到填充。如上所述,绿色发光部4也从凹部2A的底部到开口部来形成,因此,在发光装置1中所形成的绿色发光部4的厚度(图中纵方向的距离)和红色发光部5的厚度大致相等。
另外,由于蓝色LED3被绿色发光部4覆盖,因而与绿色发光部4相比,红色发光部5形成在更远离蓝色LED3的位置。
而且,红色发光部5也与绿色发光部4同样地在凹部2A的开口部具有第2光射出面5A。该第2光射出面5A是形成为平面状的红色发光部5的图中上侧表面,与框架2的上表面所形成的平面重叠。另外,第2光射出面5A是将红色发光部5发出的光发射到发光装置1外部的规定方向的面,从该第2光射出面5A也可以发射蓝色LED3发出的蓝色光以及某些情况下绿色发光部4发出的从交界面X1入射到红色发光部5的绿色光。进而,如上所述,第2光射出面5A与第1光射出面4A共同构成将发光装置1发出的光发射到外部的光射出面lA。由此,红色发光部5在光射出面1A上呈开放状态。
另外,绿色发光部4的图中右侧侧面4B与红色发光部5的图中左侧侧面5B以其整个面直接接触。相互接触的绿色发光部4的右侧侧面4B和红色发光部5的左侧侧面5B形成为同一面,在本实施方式的发光装置1中,该面形成为绿色发光部4和红色发光部5的交界面X1。进而,发光装置1的构成中,该交界面X1的面积通常为绿色发光部4的表面积(此处为绿色发光部4与框架2、蓝色LED3、红色发光部5和引线7接触的面的面积、以及绿色发光部4向外部开放的第1光射出面4A的面积的和)的50%以下,优选为30%以下。
进而,交界面X1的构成中,其面积通常为发光装置1的光发射面Y1(此处与光射出面1A一致)的面积的50%以下,优选为30%以下。
本实施方式的发光装置1以如上所述的方式构成。因此,从蓝色LED3发出蓝色光时,蓝色光的一部分被绿色发光部4用作激发光,从而从绿色发光部4发出绿色光。另外,从蓝色LED3发出的蓝色光的另一部分被红色发光部5用作激发光,从而从红色发光部5发出红色光。进而,由绿色发光部4中发出的绿色光中的一部分被红色发光部5吸收而用作激发光。这样,发出的蓝色光、绿色光和红色光分别从光射出面1A向规定方向发射。
通过这种构成,发光装置1可以发挥高发光效率和显色性。即,由于绿色发光部4和红色发光部5在光射出面1A呈开放状态,并且设定交界面X1的面积为绿色发光部4总表面积的规定值(50%)以下,所以可以控制从绿色发光部4发出的光被红色发光部5吸收的量,由此可以提高发光装置1的发光效率。另外,由于可以抑制从发光装置1发射的光成分的偏差,所以还可以提高发光装置1的色彩再现性和显色性。
(2)第2实施方式
图4(a)、图4(b)是示意性地示出作为本发明第2实施方式的发光装置的主要部分的图,图4(a)是其截面图,图4(b)是其俯视图。
如图4(a)、图4(b)所示,本实施方式的发光装置11具备框架12、作为光源的蓝色LED(蓝色发光部)13、作为第1发光部的绿色发光部14、和作为第2发光部的红色发光部15。
框架12是用于支承蓝色LED13、绿色发光部14和红色发光部15的树脂制基部。该框架12形成为平板状,在其上面设置蓝色LED13、绿色发光部14和红色发光部15。
在框架12的表面设置从发光装置11外部供电的电极(未图示),从而可以从该电极向蓝色LED13供电。
进而,在框架12的表面,通过镀覆金属来提高整个可见光区域的光的反射率,由此,照射到框架12表面的光也能够从发光装置11朝向规定方向(此处为图中的向上的方向)发射。
框架12上设置有作为光源的蓝色LED13。该蓝色LED13是与第1实施方式的蓝色LED3同样的光源,具有同样的功能,所以此处省略其说明。另外,蓝色LED13与蓝色LED3相同,可以通过银糊料16固定于框架12上,利用引线17通过电极供电。此时,发光装置11的银糊料16和引线17分别与第1实施方式的银糊料6和引线7相同。
进而,在框架12上以覆盖蓝色LED13整个外周的方式设置作为第1发光部的绿色发光部14,进而在绿色发光部14上部的图中左右两端设置作为第2发光部的红色发光部15。详细地说,作为一个整体绿色发光部14和红色发光部15组合形成长方体,长方体上部两端形成的是红色发光部15,其它部分形成的是绿色发光部14。
另外,将发光装置11设定为其发射光的规定方向为图中向上的方向,由此,由绿色发光部14的上面14A和红色发光部15的上面15A形成的面11A作为发光装置11向规定方向发射光的光射出面11A发挥作用。也就是说,从蓝色LED13发出的蓝色光、从绿色发光部14发出的绿色光以及从红色发光部15发出的红色光从该光射出面11A沿规定方向发射。另外,此处,将由绿色发光部14的上面14A和红色发光部15的上面15A形成的光射出面11A设定为形成单一平面。
绿色发光部14由与第1实施方式的绿色发光部4同样的材料形成。另外,绿色发光部14覆盖了蓝色LED13的整个外周,因此,将绿色发光部14形成在比红色发光部15更靠近蓝色LED13的位置。于是,与第1实施方式同样,蓝色LED13发出的蓝色光首先通过绿色发光部14,然后到达发光装置11外部或红色发光部15。
进而,如上所述,绿色发光部14的上面14A面向发光装置11的外部,从其上面14A向规定方向发射绿色光。因此,绿色发光部14在该上面14A上即含有上面14A的光射出面11A上呈开放状态。另外,蓝色LED13发出的蓝色光也可以从该上面14A发射。
另一方面,红色发光部15由与第1实施方式的红色发光部5同样的材料形成。另外,由于红色发光部14覆盖蓝色LED13的整个外周,所以与绿色发光部14相比,红色发光部15更远离蓝色LED13。
进而,如上所述,对于红色发光部15来说,其上面15A也面向发光装置11外部,从其上面15A向规定方向发射红色光。因此,红色发光部15在其上面15A上,即包含上面15A的光射出面11A上呈开放状态。另外,从该上面15A也可以发射蓝色LED13发出的蓝色光,在某些情况下还可以发射绿色发光部14发出的从交界面X11入射到红色发光部15的绿色光。
另外,本实施方式的发光装置11中,绿色发光部14与红色发光部15直接接触。具体地说,红色发光部15的内侧侧面15B和下面15C分别以整个面与对应的绿色发光部14的面14B直接接触。因此,左右两方的红色发光部15的内侧侧面15B和下面15C与绿色发光部14的面14B接触的面分别形成交界面X11。发光装置11的构成中,该交界面X11的面积(即,内侧侧面15B和下面15C与面14B接触的面的面积的总和)通常为绿色发光部14的表面积(此处为绿色发光部14与框架12、蓝色LED13、红色发光部15和引线17接触的面的面积、以及绿色发光部14向外部开放的上面14A和下部侧面14C的面积的总和)的50%以下,优选为30%以下。
进而,交界面X11的构成中,其面积通常为发光装置11的光发射面Y11的面积的50%以下,优选30%以下。另外,此处,光发射面Y11是由光射出面11A(即,绿色发光部14的上面14A和红色发光部15的上面15A)、绿色发光部14的下部侧面14C和红色发光部15的外侧侧面15D形成的。
本实施方式的发光装置11具有如上所述的构成。因此,从蓝色LED13发出蓝色光时,蓝色光的一部分被绿色发光部14用作激发光,从而从绿色发光部14发出绿色光。另外,从蓝色LED13发出的蓝色光的另一部分被红色发光部15用作激发光,从而从红色发光部15发出红色光。进而,由绿色发光部14中发出的绿色光中的一部分被红色发光部15吸收而用作激发光。于是,这样发出的蓝色光、绿色光和红色光分别从光射出面11A向规定方向发射。
通过这种构成,发光装置11可以发挥高发光效率和显色性。即,由于绿色发光部14和红色发光部15在光射出面11A呈开放状态,并且设定交界面X11的面积为绿色发光部14总表面积的规定值(50%)以下,所以可以控制从绿色发光部14发出的光被红色发光部15吸收的量,由此可以提高发光装置11的发光效率和显色性。另外,由于可以抑制从发光装置11发射的光成分的偏差,所以还可以提高发光装置11的显色性和色彩再现性。
另外,根据发光装置11可以发挥与第1实施方式的发光装置1同样的作用、达到与其同样的效果。
(3)第3实施方式
图5(a)、图5(b)是示意性地示出作为本发明第3实施方式的发光装置的主要部分的图,图5(a)是其截面图,图5(b)是其俯视图。其中,在图5(b)中为了进行说明而省略封止部的图示。
如图5(a)、图5(b)所示,本实施方式的发光装置21具有框架22、作为光源的蓝色LED(蓝色发光部)23、作为第1发光部的绿色发光部24、作为第2发光部的红色发光部25、反射板28和封止部29。
框架22是用于支承蓝色LED23、绿色发光部24、红色发光部25和封止部29的树脂制基部。该框架22形成为平板状,其上面设置蓝色LED23、绿色发光部24、红色发光部25和封止部29。
框架22与第2实施方式的框架12同样地具有未图示的电极,并且通过实施金属镀覆使得照射到框架22的表面的光也可以从发光装置21向规定方向(此处为图中的向上的方向)发射。
在框架22上设置作为光源的蓝色LED23。该蓝色LED23是与第1、第2实施方式的蓝色LED3、13同样的光源,具有同样的功能,所以此处省略其说明。另外,蓝色LED23利用凸块(solder bump)26通过倒装焊接(flipbonding)进行固定,从电极经由凸块26进行供电。
另外,本实施方式中,在蓝色LED23的上部安装以下面为镜面而形成的反射板28。由此,从蓝色LED23向图中上方发射的光被反射板28反射,向绿色发光部24和红色发光部25中的任意一方入射。
进而,在框架22上设置覆盖框架22上侧全体的封止部29。形成该封止部29的原材料至少可以使蓝色LED23发出的蓝色光、绿色发光部24发出的绿色光和红色发光部25发出的红色光透过。
进而,在框架22上形成作为第1发光部的绿色发光部24和作为第2发光部的红色发光部25,这两个发光部均为膜厚相同的膜状,通过该绿色发光部24和红色发光部25覆盖框架22的整个上面。
另外,发光装置21设定成发射光的规定方向为图中向上的方向,所以,由绿色发光部24的上面24A和红色发光部25的上面25A形成的面21A作为发光装置21向规定方向发射光的光射出面21A发挥作用。也就是说,从蓝色LED23发出的蓝色光、从绿色发光部24发出的绿色光以及从红色发光部25发出的红色光从该光射出面21A沿规定方向发射。另外,此处,将由绿色发光部24的上面24A和红色发光部25的上面25A形成的光射出面21A设定为形成单一平面。另外,从蓝色LED23发出的光由于反射板28的存在而不会直接发射到规定方向,要先被框架22反射再发射到外部。
采用与第1、第2实施方式的绿色发光部4、14同样的材料在框架22上成膜,以此形成绿色发光部24。另外,在从框架22的图中左端到比蓝色LED23更靠近图中右侧的部分形成绿色发光部24,由此使得绿色发光部24包围由蓝色LED23和框架22通过倒装焊接连接形成的部分的全体。所以,绿色发光部24比红色发光部25更靠近蓝色LED23。于是,蓝色LED23发出的蓝色光中的大部分入射到绿色发光部24。
进一步,绿色发光部24可以从其上面24A向发光装置21的外部的规定方向发射绿色光。因此,绿色发光部24在其上面24A,即包含上面24A的光射出面21A上呈开放状态。另外,从蓝色LED23发出的被框架22反射的蓝色光也可从该上面24A发射。
另一方面,采用与第1、第2实施方式的红色发光部5、15同样的材料在框架22上成膜,以此来形成红色发光部25。另外,在从框架22的图中左端到比蓝色LED23更靠近图中右侧的部分形成红色发光部25,因而红色发光部25比绿色发光部24更远离蓝色LED23。
进而,红色发光部25可以从其上面25A向发光装置21的外部的规定方向发射红色光。因此,红色发光部25在其上面25A,即包含上面25A的光射出面21A上呈开放状态。另外,从该上面25A也可以发射从蓝色LED23发出的被框架22反射的蓝色光,并在某些情况下可以发射绿色发光部24发出的从交界面X21入射到红色发光部25的绿色光。
另外,本实施方式的发光装置21中,绿色发光部24与红色发光部25直接接触。具体地说,绿色发光部24的图中右侧侧面24B和红色发光部25的图中左侧侧面25B以整个面直接接触。相邻接的绿色发光部24的右侧侧面24B和红色发光部25的左侧侧面25B形成为同一面,在本实施方式的发光装置21中,该面形成为绿色发光部24和红色发光部25间的交界面X21。进而,发光装置21的构成中,该交界面X21的面积通常为绿色发光部24表面积(此处为绿色发光部24与框架22、蓝色LED23、红色发光部25接触的面的面积、以及绿色发光部24向外部开放的上面24A和除右侧侧面24B(即交界面X21)以外的侧面24C的面积的总和)的50%以下,优选30%以下。
进而,交界面X21的构成中,其面积通常为发光装置21的光发射面Y21的面积的50%以下,优选30%以下。另外,此处,光发射面Y21是由光射出面21A(即绿色发光部24的上面24A和红色发光部25的上面25A)、绿色发光部24的除右侧侧面24B(即交界面X21)以外的侧面24C、和红色发光部25的除左侧侧面25B(即交界面X21)以外的侧面25C形成的。
本实施方式的发光装置21具有如上所述的构成。因此,从蓝色LED23发出蓝色光时,蓝色光的一部分被绿色发光部24用作激发光,从而从绿色发光部24发出绿色光。另外,从蓝色LED23发出的蓝色光的另一部分被红色发光部25用作激发光,从而从红色发光部25发出红色光。进而,由绿色发光部24中发出的绿色光中的一部分被红色发光部25吸收而用作激发光。然后,这样发出的蓝色光、绿色光和红色光分别从光射出面21A向规定方向发射。
通过这种构成,发光装置21可以发挥高发光效率和显色性。即,由于绿色发光部24和红色发光部25在光射出面21A呈开放状态,并且设定交界面X21的面积为绿色发光部24总表面积的规定值(50%)以下,所以可以控制从绿色发光部24发出的光被红色发光部25吸收的量,由此可以提高发光装置21的发光效率和显色性。另外,由于可以抑制从发光装置21发射的光成分的偏差,所以还可以提高发光装置21的显色性和色彩再现性。
另外,根据发光装置21可以发挥与第1、第2实施方式的发光装置1、11同样的作用、达到与其同样的效果。
(4)第4实施方式
图6(a)、图6(b)是示意性地示出作为本发明第4实施方式的发光装置的主要部分的图,图6(a)是其截面图,图6(b)是其俯视图。
如图6(a)、图6(b)所示,本实施方式的发光装置31具有第1框架32、作为光源的蓝色LED(蓝色发光部)33、作为第1发光部的绿色发光部34、作为第2发光部的红色发光部35和第2框架39。
第1框架32与第1实施方式的框架2同样,是用于支承蓝色LED33、绿色发光部34和红色发光部35的树脂制基部,在其上面形成有向图中上侧开口的剖面为梯形的凹部(凹槽)32A。因此,与第1实施方式同样,可以使从发光装置31发射的光带有指向性,可以有效利用发射的光。
另外,第1框架32通过在凹部32A表面实施金属镀覆而使照射到第1框架32的表面的光也能从发光装置31向规定方向(此处为图中的向上的方向)发射。
在第1框架32的上部设置第2框架39。该第2框架39优选由至少使蓝色LED33发出的蓝色光、绿色发光部34发出的绿色光、红色发光部35发出的红色光透过的材料形成。另外,本实施方式中,使第2框架39由可透过上述的蓝色光、绿色光和红色光的材料形成。另外,第2框架39具有未图示的电极,通过该电极可以给蓝色LED33供电。
在第2框架39的下面中央部设置作为光源的蓝色LED33。该蓝色LED33是与第1~第3实施方式的蓝色LED3、13、23同样的光源,具有同样的功能,所以此处省略其说明。另外,通过银糊料36,可以将蓝色LED33固定在第2框架39上,利用引线37通过电极供电。此时,发光装置31的银糊料36和引线37分别与第1~第3实施方式的银糊料6、16、26和引线7、17、27相同。
另外,在从第1框架32的凹部32A底部至第2框架39的下面的空间采用至少使蓝色LED33发出的蓝色光、绿色发光部34发出的绿色光、红色发光部35发出的红色光透过的材料(图示省略)进行浇铸(molding)。
进而,在第1框架32上形成作为第1发光部的绿色发光部34和作为第2发光部的红色发光部35,这两个发光部均为膜厚相同的膜状,通过该绿色发光部34和红色发光部35覆盖第1框架32的凹部32A的全部内面。
另外,将发光装置31设定为发射光的规定方向为图中向上的方向,由此使得由凹部32A的开口部上绿色发光部34的上侧表面34A、凹部32A的图中左侧斜面上绿色发光部34的上侧表面34B、凹部32A的底面上绿色发光部34的上侧表面34C、凹部32A的开口部上红色发光部35的上侧表面35A、凹部32A的图中右斜面上红色发光部3 5的上侧表面35B和凹部32A的底面上红色发光部35的上侧表面35C形成的面31A作为发光装置31向规定方向发射光的光射出面31A发挥作用。也就是说,从蓝色LED33发出的蓝色光、从绿色发光部34发出的绿色光以及从红色发光部35发出的红色光从该光射出面31A沿规定方向发射。另外,从蓝色LED33发出的光由于银糊料36的存在而不会直接发射到规定方向,要先被第1框架32反射再发射到外部。另外,本实施方式中,从发光装置31发射光的面只有该光射出面31A,因此,发光装置31的光射出面31A也具有发光装置31的光发射面Y31的作用。
采用与第1~第3实施方式的绿色发光部4、14、24同样的材料在第1框架32的凹部32A表面成膜来形成绿色发光部34。另外,在从凹部32A表面的左端到比中央部更靠近图中右侧(此处为比蓝色LED33右端所对应的位置更靠近右侧)的位置之间形成绿色发光部34。因此,绿色发光部34比红色发光部35更靠近蓝色LED33。于是,蓝色LED33发出的蓝色光中的一半以上入射到绿色发光部34。
进而,绿色发光部34可以从凹部32A的开口部上绿色发光部34的上侧表面34A、凹部32A的图中左侧斜面上绿色发光部34的上侧表面34B、和凹部32A的底面上绿色发光部34的上侧表面34C向发光装置31的外部的规定方向发射绿色光。因此,绿色发光部34在这些面34A、34B、34C上,即包含面34A、34B、34C的光射出面31A上呈开放状态。另外,从蓝色LED33发出的被第1框架32反射的蓝色光也可以从这些面34A、34B、34C发射。
另一方面,采用与第1~第3实施方式的红色发光部5、15、25同样的材料在第1框架32的凹部32A表面成膜来形成红色发光部35。另外,红色发光部35形成于凹部32A的没有形成绿色发光部34的部分。从而,由于绿色发光部34在从第1框架32的凹部32A的图中左端至比中央部更靠近图中右侧之间的位置形成,所以红色发光部35比绿色发光部34更远离蓝色LED33。因此,与红色发光部35相比,蓝色LED33发出的蓝色光大多入射到绿色发光部34中。
进而,红色发光部35可以从凹部32A的开口部上红色发光部35的上侧表面35A、凹部32A的图中右斜面上红色发光部35的上侧表面35B、和凹部32A的底面上红色发光部35的上侧表面35C向发光装置31的外部的规定方向发射红色光。因此,红色发光部35在这些面35A、35B、35C上,即包含面35A、35B、35C的光射出面31A上呈开放状态。另外,从这些面35A、35B、35C上也可以发射从蓝色LED33发出的被第1框架32反射的蓝色光,并且在某些情况下可以发射绿色发光部34发出的从交界面X31入射到红色发光部35的绿色光。
另外,本实施方式的发光装置31中,绿色发光部34与红色发光部35直接接触。具体地说,绿色发光部34的图中右侧侧面34D和红色发光部35的图中左侧侧面35D以整个面直接接触。相邻接的绿色发光部34的右侧侧面34D和红色发光部35的左侧侧面35D形成为同一面,在本实施方式的发光装置31中,该面形成为绿色发光部34和红色发光部35间的交界面X31。进而,发光装置31的构成中,该交界面X31的面积通常为绿色发光部34表面积(此处为凹部32A的开口部上绿色发光部34的上侧表面34A、凹部32A的图中左侧斜面上绿色发光部34的上侧表面34B、凹部32A的底面上绿色发光部34的上侧表面34C、绿色发光部34的图中右侧侧面34D、和绿色发光部34与第1框架32接触的面的面积的总和)的50%以下,优选30%以下。
进而,交界面X31的构成中,其面积通常为发光装置31的光发射面Y31(此处与光出射面31A一致)的面积的50%以下,优选30%以下。
本实施方式的发光装置31具有如上所述的构成。因此,从蓝色LED33发出蓝色光时,蓝色光的一部分被绿色发光部34用作激发光,从而从绿色发光部34发出绿色光。另外,从蓝色LED33发出的另一部分蓝色光被红色发光部35用作激发光,从而从红色发光部35发出红色光。进而,由绿色发光部34中发出的绿色光中的一部分被红色发光部35吸收而用作激发光。于是,这样发出的蓝色光、绿色光和红色光分别从光射出面31A(即光发射面Y31)向规定方向发射。
通过这种构成,发光装置31可以发挥高发光效率和显色性。即,由于绿色发光部34和红色发光部35在光射出面31A呈开放状态,并且设定交界面X31的面积为绿色发光部34总表面积的规定值(50%)以下,所以可以控制从绿色发光部34发出的光被红色发光部35吸收的量,从而,可以提高发光装置31的发光效率。另外,由于可以抑制从发光装置31发射的光成分的偏差,所以还可以提高发光装置31的显色性和色彩再现性。
另外,根据发光装置31可以发挥与第1~第3实施方式的发光装置1、11、21同样的作用,达到与其同样的效果。
[5.发光装置的用途]
本发明的发光装置的用途没有限制,可以应用于使用光的任意用途。若列举用途的具体例,可举出照明、显示器用背光单元、显示器等。
将本发明的发光装置用作照明时没有特殊限定,例如可以用作照相机用的闪光灯、摄像机的灯、室内外的照明器具等作为照明的各种方式。另外,本发明的发光装置中,虽然分别从第1发光部和第2发光部发射的光的波长(即,光色)不同,但从发光装置发射出的光在从发光装置发射后充分扩散,以从光源、第1发光部和第2发光部发出的光充分混合的状态被肉眼观察到,所以通过目视观察时,光的每个成分不分离,观察到的是目标颜色。若将本发明的发光装置用作照明,则能够以高发光效率照射高显色性的光。
另外,本发明的发光装置通过与例如导光板等光学部件组合,可以作为背光单元使用。具体可列举例如,在移动电话的显示器等中,为了从背面照射液晶显示部,安装有显示器用的背光单元,在该显示器用背光单元中可以使用本发明的发光装置。
图7是示意性地示出移动电话的显示器21的主要部分的剖面的图,该图用于对使用了本发明的发光装置的背光单元的一个例子进行说明。如图7所示,在液晶显示部42的背面安装有与液晶显示部42的整个背面对应大小的导光板43。该导光板43形成为平板状的光学部件,该部件是利用能够使可见区域的光全部透过的透明材料形成的,在导光板43的侧方安装有发光装置44。该发光装置44按照能够使发射的光入射到导光板43的方式进行安装,由该导光板43和发光装置44构成显示器用背光单元45。因此,发光装置44发射的光入射到导光板43,从与导光板43的液晶显示部42对置的面朝向液晶显示部发射。由此,能够明亮地照射液晶显示部42。此时,分别从发光装置44的第1发光部和第2发光部发射的光的波长(即,光色)不同,但从发光装置44发射的光在导光板43中混合后变均匀,所以照射液晶显示部42时,不会产生色斑等。
并且,在较大型的显示器等中使用本发明的发光装置的情况下,作为从背面直接照射液晶显示部的背光,有时使用本发明的发光装置。在这种情况下,从发光装置发射的光在到达液晶显示部之前的期间混合变均匀,所以不可能产生色斑等。
另外,为了混合发光装置发射的光的各成分,使用扩散板、光扩散层等,使发光装置发射的光扩散,从而能够更可靠地将光均匀化。这种方法优选在例如音频设备的指示器等一点发光色的色斑都不能残留的用途中使用。
若像这样作为显示装置的背光或背光单元使用本发明的发光装置,则能够提供色彩再现性良好、且具有高发光效率(亮度)的显示器。
实施例
(实施例1)
在实施例1中,以与上述本发明第1实施方式的发光装置同样的构成制作发光装置,评价其发光效率和显色性。另外,实施例1和后述实施例2的各构成要素中,图3(a)、图3(b)对应的部分在描述时其符号适宜地加上括号。
首先准备具有杯状凹部(2A)的框架(2),该凹部的底部模制(patterning)有电极,使用作为胶粘剂的银糊料(6)在该凹部(2A)的底部利用芯片焊接(die bonding)的方式焊接以波长450nm~470nm发光的光源发光二极管(3)。此时,考虑到发光二极管(3)产生的热的散热性,芯片焊接所用的银糊料(6)要涂得均匀且薄。于150℃将其加热2小时,使银糊料固化后,引线接合发光二极管和框架的电极。引线(7)使用直径25μm的金线。
本实施例中,第1发光部(4)的发光物质使用Ca2.97Ce0.03Sc2Si3O12表示的荧光体。该荧光体吸收发光二极管(3)发出的光并发射波长470nm~690nm的光。
另外,作为第2发光部(5)的发光物质,使用Ca0.992AlSiEu0.008N2.85O0.15表示的荧光体。该荧光体吸收发光二极管(3)发出的光和第1发光部(4)发出的光并发射波长540nm~760nm的光。
将上述的第1发光部(4)的发光物质(即Ca2.97Ce0.03Sc2Si3O12)混炼在环氧树脂中,制作第1浆料。设定该第1浆料中发光物质与硅树脂的比为15∶85(重量比)。
另外,将第2发光部(5)的发光物质(即,Ca0.992AlSiEu0.008N2.85O0.15)混炼在硅树脂中,制作第2浆料。设定该第2浆料中发光物质与硅树脂的比为5∶95(重量比)。
在框架(2)的凹部(2A)的加入第2浆料的部分、即形成有第2发光部(5)的部分中插入隔离物以使不混入第1浆料,在框架(2)的凹部(2A)中注入第1浆料,加热使其固化。由此,形成第1发光部(4)。其次,取出隔离物,在凹部的剩余部分注入第2浆料,加热使其固化。由此,形成第2发光部(5)。此时,与图3(a)、图3(b)所示的本发明第1实施方式的发光装置1同样地在凹部(2A)底部至开口部之间分别形成第1发光部(4)和第2发光部(5),并使第1发光部(4)覆盖发光二极管(3)的周围。因此,第1发光部(4)处于比第2发光部(5)靠近发光二极管(3)的位置。
另外,设定第1发光部(4)的发光物质与第2发光部(5)的发光物质间的比例,使从发光装置发射的光为白色光。
通过以上操作,制成发光装置。
该发光装置中,第1发光部(4)和第2发光部(5)各自在凹部(2A)的开口部面向发光装置外部。另外,第1发光部(4)和第2发光部(5)面向外部的面形成本实施例的发光装置的光射出面(1A)。因此,第1发光部(4)和第2发光部(5)均在光射出面(1A)呈开放状态。
另外,测定发光装置各部分的尺寸,通过测定的尺寸来计算得到第1发光部(4)与第2发光部(5)间交界面(X)的面积、第1发光部(4)的表面积、以及发光装置的光发射面(Y1)的面积。结果示于表1。
向发光二极管(3)供0.07W的电,使该发光装置发光。使用积分球测定此时从发光装置发出的光的发光光谱,从而测定总光通量、色度和显色性。结果示于表1。另外,显色性使用基于“JIS Z 8726”而算出的R1~R8的平均值Ra。另外,表1中,色度(x/y)表示色度座标。
(实施例2)
除使用Ca0.99Ce0.01Sc2O4表示的荧光体作为第1发光部(4)的发光材料外,与实施例1同样地制造发光装置,测定第1发光部(4)和第2发光部(5)的交界面(X)的面积、第1发光部(4)的表面积、发光装置的光发射面(Y1)的面积、以及使发光装置发光时从发光装置发出的光的总光通量、色度和显色性。结果示于表1。另外,该发光装置中,第1发光部(4)和第2发光部(5)均在凹部(2A)的开口部面向发光装置外部,第1发光部(4)和第2发光部(5)面向外部的面形成为本实施例的发光装置的光射出面(1A),所以第1发光部(4)和第2发光部(5)均在光射出面(1A)呈开放状态。
(比较例1)
与实施例1同样地制造发光装置,不同之处在于,在实施例1中,在凹部(2A)的底部至开口部之间分别形成第1发光部(4)和第2发光部(5),而在该比较例1中,如图8所示,在凹部(2A)的底部形成第2发光部(5)使其覆盖发光二极管(3)全体,在该第2发光部(5)的上部(即,凹部(2A)的开口侧)形成第1发光部(4)以使其覆盖第2发光部(5)的整个上部。
另外,图8是比较例1的发光装置的截面示意图,与图3(a)、图3(b)记载的构成要素相对应的部分用与图3(a)、图3(b)同样的符号表示。
该发光装置中,在凹部(2A)的开口部的光射出面(1A)上只有第1发光部(4)面向外部,第2发光部(5)其上部被第1发光部(4)覆盖。因此,第2发光部(5)在光射出面(1A)上不是开放的。
对于该发光装置,与实施例1同样地测定第1发光部(4)和第2发光部(5)的交界面(X1)的面积、第1发光部(4)的表面积和发光装置的光发射面(Y1)的面积、以及使发光装置发光时从发光装置发出的光的总光通量、色度和显色性。结果示于表1。
(比较例2)
与实施例1同样地制造发光装置,不同之处在于,在实施例1中在框架的凹部形成第1发光部和第2发光部,而在该比较例2中,在框架的凹部注入由(Y0.8Ce0.1Tb0.1)3Al5O12表示的荧光体和硅树脂形成的浆料,加热使其固化,形成一个发光部。
对于该发光装置,与实施例1同样地测定发光装置的光发射面的面积、以及使发光装置发光时从发光装置发出的光的总光通量、色度和显色性。结果示于表1。另外,由于比较例2的发光装置只有一个发光部,所以不测定交界面和第1发光部的面积。
[表1]
总光通量(lm) | 色度(x/y) | Ra | 交界面的面积(mm2) | 第1发光部的表面积(mm2) | 光发射面的面积(mm2) | |
实施例1 | 1.7 | 0.31/0.33 | 91 | 2.5 | 17.0 | 7.1 |
实施例2 | 1.7 | 0.32/0.33 | 91 | 2.5 | 17.0 | 7.1 |
比较例1 | 1.5 | 0.31/0.33 | 91 | 5.3 | 18.3 | 7.1 |
比较例2 | 2.3 | 0.31/0.31 | 79 | - | - | 7.1 |
由表1可知,在实施例1、2的发光装置中,第1发光部和第2发光部在光射出面呈开放状态且第1发光部和第2发光部的交界面的面积为第1发光部表面积的50%以下,与比较例1的发光装置相比,该实施例1、2的发光装置可以发射更强的光通量。由此可知其发光效率高于比较例1的发光装置。
另外,从表1可知,与不满足上述条件的比较例2的发光装置相比,实施例1、2的发光装置具有较大的Ra值,由此可知,其可发挥高于比较例2的发光装置的显色性。
如上所述,现有技术中不能提供发光效率和显色性均优异的发光装置,而由实施例1、2可确认,通过本发明可以实现发光效率和显色性均优异的发光装置。
产业上的可利用性
本发明可在使用光的任意领域得到应用,例如,除室内和室外用的照明等之外,还适合用于移动电话、家用电气产品、室外设置用显示器等各种电子设备的图像显示装置等。
通过特定的实施方式对本发明进行了详细的说明,但本领域的技术人员应该明白,可在不偏离本发明意图和范围的情况下进行各种变更。
另外,本申请以申请日为2004年6月30日的日本专利申请(特愿2004-194153)为基础,将上述文献的整体以引用的方式援用至本申请中。
Claims (6)
1、一种发光装置,该发光装置具有:光源;第1发光部,其含有至少1种发光物质,该第1发光部中的发光物质被所述光源发出的光激发,发出包含波长长于所述光源发出的光的波长的长波长成分的光;第2发光部,其含有至少1种发光物质,该第2发光部中的发光物质被所述光源和所述第1发光部发出的光激发,发出包含波长长于所述第1发光部发出的光的波长的长波长成分的光;光射出面,其用于将所述光源、所述第1发光部和所述第2发光部发出的光发射到外部;
该发光装置的特征在于,所述第1发光部和所述第2发光部在所述光射出面上呈开放状态,所述第1发光部和所述第2发光部的交界面的面积为所述第1发光部表面积的50%以下。
2、如权利要求1所述的发光装置,其特征在于,所述交界面的面积为光发射面总面积的50%以下。
3、如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于,所述第1发光部比所述第2发光部更靠近所述光源。
4、一种照明,该照明的特征在于,其使用如权利要求1~3任一项所述的发光装置。
5、一种显示器用背光源,该显示器用背光源的特征在于,其使用如权利要求1~3任一项所述的发光装置。
6、一种显示器,该显示器的特征在于,其使用如权利要求1~3任一项所述的发光装置。
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