JP2005159262A - Package for housing light emitting element, light emitting device, and lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を収納する発光素子収納用パッケージと、発光素子から発光される光を蛍光体で波長変換し外部に発光する発光装置ならびに照明装置に関する。 The present invention relates to a light-emitting element housing package that houses a light-emitting element, a light-emitting device that emits light to the outside by converting the wavelength of light emitted from the light-emitting element with a phosphor.
従来の発光ダイオード(LED)等の発光素子13から発光される近紫外光や青色光等の光を赤色,緑色,青色,黄色等の光に変換する蛍光体により任意の色を発光する発光素子収納用パッケージ(以下、パッケージともいう)および発光装置の上面図と断面図を図4、図5に示す。図4において、パッケージは、上面に複数の発光素子13を配置して載置するための載置部11aを有し、載置部11aおよびその周辺から発光装置の内外を電気的に導通接続するリード端子やメタライズ配線等からなる配線導体(図示せず)が形成された絶縁体からなる基体11と、基体11の上面に接着固定され、上側開口が下側開口より大きい貫通孔が形成されているとともに、その内周面が発光素子13から発光される光を反射する反射面とされている枠体12とから成る。
A light emitting element that emits an arbitrary color by a phosphor that converts light such as near ultraviolet light and blue light emitted from a
基体11は、酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス)や窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,ガラスセラミックス等のセラミックス、またはエポキシ樹脂等の樹脂から成る。基体11がセラミックスから成る場合、その上面に配線導体がタングステン(W),モリブデン(Mo)−マンガン(Mn)等から成る金属ペーストを高温で焼成して形成される。また、基体11が樹脂から成る場合、銅(Cu)や鉄(Fe)−ニッケル(Ni)合金等から成るリード端子がモールド成型されて基体11の内部に設置固定される。
The
また、枠体12は、中央部に上側開口が下側開口より大きい貫通孔が形成されるとともに、その内周面に光を反射する反射面が設けられる枠状となっている。具体的には、アルミニウム(Al)やFe−Ni−コバルト(Co)合金等の金属、アルミナセラミックス等のセラミックスまたはエポキシ樹脂等の樹脂から成り、切削加工や金型成型または押し出し成型等の成形技術により形成される。
In addition, the
さらに、枠体12の内周面は、発光素子13が発光する光を反射する反射面とされており、この反射面は、枠体12の内周面を切削研磨や電解研磨、化学研磨等して平坦化することにより、あるいは、内周面にAl等の金属を蒸着法やメッキ法により被着することにより形成される。そして、枠体12は、半田,銀(Ag)ペースト等のロウ材または樹脂接着材等の接合材により、載置部11aを枠体12の内周面で取り囲むように基体11の上面に接合される。
Further, the inner peripheral surface of the
また、発光素子13は、窒化ガリウム系化合物半導体やシリコンカーバイト系化合物半導体から成り、半田やAgペースト等の接着剤で載置部11aに実装され、載置部11aの周辺に配置した配線導体と発光素子13とがボンディングワイヤ(図示せず)やフリップチップ実装により電気的に接続される。
The
また、透光性部材14は、発光素子13との屈折率差が小さく、紫外光領域から可視光領域の光に対して透過率の高い透明樹脂や透明ガラス等に、発光素子13の光を長波長側に波長変換する蛍光体を含有したものである。
In addition, the
そして、このようなパッケージの載置部11aに発光素子13を搭載するとともに発光素子13の電極を配線導体に電気的に接続し、さらに発光素子13の光を長波長側に波長変換する蛍光体(図示せず)を含有する透光性部材14を、ディスペンサー等の注入機で発光素子13を覆うように枠体12の内部に充填することにより、所望の波長スペクトルを有する光を取り出せる発光装置となる。
従来の発光装置において、搭載部11aに複数の発光素子13が等間隔にそれぞれ搭載される場合、例えば、搭載部11aに発光素子13が格子状に搭載される場合、発光素子13の熱流束密度が基体11の内部で均一になるため、発光素子13の熱が基体11の中央部から側部に効率よく拡散されずに基体11の中央部にこもりやすくなる。そのため、基体11の中央部に搭載される発光素子13の接合部温度(発光素子が発光効率を良好に維持できる限界温度、即ち、入力電流と発光強度とが比例関係を維持できる限界温度のことを接合部温度(ジャンクション温度)という)が上昇するとともに基体11の温度分布が不均一となり、発光装置が搭載される外部電気回路や放熱フィンに効率よく熱を放散することができず、その結果、発光素子13の内部量子効率が低下し光出力が著しく劣化するという問題点があった。
In the conventional light emitting device, when a plurality of
また、発光素子13の搭載位置によってジャンクション温度に差が生じるため、それぞれの発光素子13の波長スペクトルが変動してパッケージ外部に均一な波長の光を出射することができず、その結果、発光装置の発光面における色分布,照度分布にむらが発生して照明特性が不安定になるという問題点があった。
Further, since the junction temperature varies depending on the mounting position of the
さらに、搭載部11aに発光素子13が近接されて実装される場合、それぞれの発光素子13による光干渉や乱反射による光伝搬損失、発光素子13の活性層、P層、N層の光吸収損失が増加する。さらに、隣接するそれぞれの発光素子13による熱的な干渉や、基体11の中央部における熱流束密度が大きくなるために基体11内部への熱拡散性が劣化する。その結果、発光素子13のジャンクション温度が上昇し発光効率が減少するとともに発光波長が変動し、発光装置の発光面における色むらが発生するという問題点があった。
Further, when the
一方、隣接する発光素子13の間隔を大きくして放熱性を向上させる場合、発光装置が大型化になるとともに、発光強度の分布が均一とならずに照度分布にむらが発生するという問題点があった。
On the other hand, when the space between adjacent
本発明は上記従来の技術における問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、複数の発光素子の熱を効率よく拡散させて放熱性を向上させることができるとともに、発光特性を良好に維持することのできる小型の発光素子収納用パッケージおよび発光装置を提供することである。 The present invention has been devised in view of the above-described problems in the prior art, and the object thereof is to efficiently diffuse heat of a plurality of light emitting elements to improve heat dissipation and to improve light emission characteristics. It is an object of the present invention to provide a small light-emitting element storage package and a light-emitting device that can be maintained.
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面の中央部に複数の発光素子を搭載する搭載部を有する基体と、該基体の上面の外周部に前記搭載部を円形状に取り囲むように取着された枠体とを具備しており、前記搭載部は、前記円形状と同心の複数の円周上にそれぞれ少なくとも3個の前記発光素子が等間隔にそれぞれ搭載されることを特徴とする。 The light emitting element storage package of the present invention is attached to a base having a mounting portion for mounting a plurality of light emitting elements in the center of the upper surface, and to surround the mounting portion in a circular shape on the outer periphery of the upper surface of the base. The mounting portion has at least three light emitting elements mounted at equal intervals on a plurality of circumferences concentric with the circular shape.
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、隣接する2つの前記円周において、外側の前記円周上の1つの前記発光素子とそれに最も近い内側の前記円周上の2つの前記発光素子との間の各距離が同じであることを特徴とする。 In the light emitting element storage package of the present invention, preferably, in two adjacent circumferences, one light emitting element on the outer circumference and two light emitting elements on the inner circumference nearest to the circumference. Each distance between and is the same.
本発明の発光素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、前記円周は、最も内側のものから数えてn番目のものの半径をRn(nは1以上の整数)としたときに、3Rn/2<Rn+1<5Rn/2であることを特徴とする。 In the light emitting element storage package of the present invention, preferably, the circumference is 3R n / 2 when the radius of the n-th one counted from the innermost side is R n (n is an integer of 1 or more). <R n + 1 <5R n / 2.
本発明の発光装置は、上記構成の発光素子収納用パッケージと、前記搭載部に搭載された発光素子と、該発光素子を覆う透光性部材とを具備していることを特徴とする。 A light-emitting device of the present invention includes the light-emitting element storage package having the above-described configuration, a light-emitting element mounted on the mounting portion, and a translucent member that covers the light-emitting element.
本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置を所定の配置となるように設置したことを特徴とする。 The illuminating device of the present invention is characterized in that the light emitting device of the present invention is installed in a predetermined arrangement.
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面の中央部に複数の発光素子を搭載する搭載部を有する基体と、基体の上面の外周部に搭載部を円形状に取り囲むように取着された枠体とを具備しており、搭載部は、円形状の枠体と同心の複数の円周上にそれぞれ少なくとも3個の発光素子が等間隔にそれぞれ搭載されることから、基体の外側ほど発光素子の集積密度が小さくなり、発光素子の熱による熱流速密度を基体の中央部から外周部に向かって小さくすることができ、内側の円周上に搭載される発光素子の熱を熱流束密度の小さい基体の外周部に効率よく放射状に拡散させることができる。よって、基体内部の温度分布をほぼ均一にして発光素子の熱を外部電気回路や放熱フィンに効率よく伝達したり、基体を介して発光素子収納用パッケージの外部に効率よく放散することができる。 The light emitting element storage package of the present invention includes a base having a mounting portion for mounting a plurality of light emitting elements at the center of the upper surface, and a frame attached to the outer periphery of the upper surface of the base so as to surround the mounting portion in a circular shape. And the mounting portion has at least three light emitting elements mounted at equal intervals on a plurality of circumferences concentric with the circular frame body. Therefore, the heat flow density due to the heat of the light emitting element can be reduced from the central part toward the outer peripheral part, and the heat of the light emitting element mounted on the inner circumference can be reduced by the heat flux density. It can be efficiently diffused radially to the outer periphery of a small substrate. Therefore, the temperature distribution inside the substrate can be made substantially uniform, and the heat of the light emitting element can be efficiently transmitted to the external electric circuit or the heat radiating fin, or can be efficiently dissipated outside the light emitting element housing package via the substrate.
また、複数の発光素子が枠体の内周面に沿って搭載されているので、発光素子の熱が基体を介して枠体に均一に効率よく伝達されやすくなり、枠体全周で効率よく放熱することができ、発光素子収納用パッケージの放熱性がさらに向上する。 In addition, since the plurality of light emitting elements are mounted along the inner peripheral surface of the frame body, the heat of the light emitting elements can be easily and efficiently transmitted to the frame body through the base body, and the entire frame body can be efficiently transmitted. Heat can be dissipated, and the heat dissipation of the light emitting element storage package is further improved.
その結果、発光素子のジャンクション温度は低下し、内部量子効率および光出力の劣化が抑制されるとともに発光素子の発光波長の変動が抑制されるために、発光装置の光出力は向上し色特性が安定する。 As a result, the junction temperature of the light emitting element is lowered, the deterioration of the internal quantum efficiency and the light output is suppressed, and the fluctuation of the emission wavelength of the light emitting element is suppressed, so that the light output of the light emitting device is improved and the color characteristics are improved. Stabilize.
本発明の発光素子収納用パッケージは、上記構成において、隣接する2つの円周において、外側の円周上の1つの発光素子とそれに最も近い内側の円周上の2つの発光素子との間の各距離が同じであることから、内側と外側との円周上に搭載されるそれぞれの発光素子同士の熱的な干渉を抑制できるとともに基体全体にむらなく発光素子の熱を拡散させることができる。また、発光素子の熱による基体内部の温度分布を均一にすることができる。 In the light emitting element storage package of the present invention, in the configuration described above, between two adjacent circumferences, between one light emitting element on the outer circumference and two light emitting elements on the inner circumference closest thereto. Since each distance is the same, thermal interference between the light emitting elements mounted on the circumference between the inner side and the outer side can be suppressed, and the heat of the light emitting elements can be evenly diffused throughout the base. . Further, the temperature distribution inside the substrate due to the heat of the light emitting element can be made uniform.
その結果、発光素子のジャンクション温度の上昇をより有効に抑制することができるとともに、発光素子の搭載位置により生じるジャンクション温度の差を抑制することができ、発光素子同士の光出力差を小さくして発光素子の光の波長バラツキによる出射光の色むらや照度分布のバラツキを有効に抑制できるとともに、長期間にわたり安定して光出力が可能なものとすることができる。 As a result, an increase in the junction temperature of the light emitting element can be more effectively suppressed, a difference in junction temperature caused by the mounting position of the light emitting element can be suppressed, and a difference in light output between the light emitting elements can be reduced. It is possible to effectively suppress the uneven color of the emitted light and the uneven illuminance distribution due to the wavelength variation of the light of the light emitting element, and to stably output the light for a long period of time.
さらに、それぞれの発光素子による光干渉や乱反射による光伝搬損失、発光素子の活性層、P層、N層の光吸収損失を抑制することができ、出射効率の高い低損失の発光装置とすることができる。 Furthermore, it is possible to suppress light propagation loss due to light interference or irregular reflection by each light emitting element and light absorption loss of the active layer, P layer, and N layer of the light emitting element, and to make a light emitting device with high emission efficiency and low loss. Can do.
本発明の発光素子収納用パッケージは、上記構成において、発光素子が搭載される円周は、最も内側のものから数えてn番目のものの半径をRn(nは1以上の整数)としたときに、3Rn/2<Rn+1<5Rn/2であることから、隣接する2つの円周において、外側の円周上の発光素子とそれに最も近い内側の円周上の発光素子との間の距離を適度に大きくすることにより、各発光素子のジャンクション温度の上昇防止や発光効率の劣化防止、発光波長の変動防止をさらに有効に行なうことができるとともに、発光素子同士の間隔が適度なものとなって発光装置の発光面の色むらや照度むらを有効に抑制できる。さらに、隣接する発光素子の間隔を小さくできるために、発光装置の小型化が可能となる。 In the light emitting element storage package of the present invention, in the above configuration, when the circumference on which the light emitting element is mounted is R n (n is an integer of 1 or more), the radius of the nth element counted from the innermost one In addition, since 3R n / 2 <R n + 1 <5R n / 2, between two adjacent circumferences, between the light emitting element on the outer circumference and the light emitting element on the inner circumference closest thereto By appropriately increasing the distance between the light emitting elements, it is possible to more effectively prevent the junction temperature of each light emitting element from increasing, prevent deterioration of the light emitting efficiency, and prevent fluctuations in the light emitting wavelength, and provide an appropriate distance between the light emitting elements. Thus, uneven color and uneven illumination on the light emitting surface of the light emitting device can be effectively suppressed. Further, since the interval between adjacent light emitting elements can be reduced, the light emitting device can be reduced in size.
本発明の発光装置は、上記構成の発光素子収納用パッケージと、搭載部に搭載された発光素子と、発光素子を覆う透光性部材とを具備していることから、発光素子の熱を効率よく拡散させて放熱性を向上させることができるとともに、発光特性を良好に維持することのできる小型の発光装置となる。 The light-emitting device of the present invention includes the light-emitting element storage package having the above structure, the light-emitting element mounted on the mounting portion, and the translucent member that covers the light-emitting element. It becomes a small light-emitting device that can be diffused well to improve heat dissipation and can maintain good light emission characteristics.
本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置を所定の配置となるように設置したことから、半導体から成る発光素子の電子の再結合による発光を利用しているため、従来の放電を用いた照明装置よりも低消費電力かつ長寿命とすることが可能な小型の照明装置とすることができる。その結果、発光素子から発生する光の中心波長の変動を抑制することができ、長期間にわたり安定した放射光強度かつ放射光角度(配光分布)で光を照射することができるとともに、照射面における色むらや照度分布の偏りが抑制された照明装置とすることができる。 Since the light emitting device of the present invention is installed in a predetermined arrangement, the lighting device of the present invention uses light emission by recombination of electrons of a light emitting element made of a semiconductor. Thus, a small illuminating device that can have lower power consumption and longer life than the existing illuminating device can be obtained. As a result, fluctuations in the center wavelength of light generated from the light emitting element can be suppressed, light can be emitted with a stable radiant light intensity and radiant light angle (light distribution distribution) over a long period of time, and an irradiation surface It is possible to provide a lighting device in which uneven color and uneven illuminance distribution are suppressed.
また、本発明の発光装置を光源として所定の配置に設置するとともに、これらの発光装置の周囲に任意の形状に光学設計した反射治具や光学レンズ、光拡散板等を設置することにより、任意の配光分布の光を放射する照明装置とすることができる。 In addition, the light emitting device of the present invention is installed in a predetermined arrangement as a light source, and by installing a reflection jig, an optical lens, a light diffusing plate, etc. optically designed in an arbitrary shape around these light emitting devices, It can be set as the illuminating device which radiates | emits the light of this light distribution.
本発明の発光素子収納用パッケージについて以下に詳細に説明する。図1は、本発明のパッケージについて実施の形態の一例を示す上面透視図であり、図2,図3は図1におけるA−A’線における断面図である。そして、1は基体、2は枠体であり、主としてこれらで発光素子3を収容するためのパッケージが構成されており、この基体1の搭載部1aに複数の発光素子3を搭載し、透光性部材4を枠体2の内側に充填することにより発光装置となる。
The light emitting element storage package of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a top perspective view showing an example of an embodiment of the package of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views taken along line A-A ′ in FIG. 1.
本発明の発光素子収納用パッケージは、上面の中央部に複数の発光素子3を搭載する搭載部1aを有する基体1と、基体1の上面の外周部に搭載部1aを円形状2aに取り囲むように取着された枠体2とを具備しており、搭載部1aは、円形状2aと同心の複数の円周1b上にそれぞれ少なくとも3個の発光素子3がそれぞれ搭載される。
The light emitting element storage package of the present invention has a
基体1は、酸化アルミニウム質焼結体,窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,ガラスセラミックス等のセラミックス、またはエポキシ樹脂等の樹脂から成る絶縁体であり、発光素子3を支持する支持部材として機能し、その上面に複数の発光素子3を搭載するための搭載部1aを有している。
The
また、基体1がセラミックスから成る場合、搭載部1aやその周囲、および基体1の枠体2内側から外側にかけて、パッケージの内外を電気的に導通接続するためのW,Mo,Mn等の金属粉末から成るメタライズ層を形成した配線導体(図示せず)が形成されている。そして、基体1の下面等の外面に露出した配線導体を、例えば、Cu,Fe−Ni合金等の金属から成るリード端子(図示せず)を介して外部電気回路基板と電気的に接続することにより、外部電気回路基板と発光素子3とを電気的に接続することができる。
Further, when the
また、基体1が樹脂から成る場合、CuやFe−Ni合金等から成るリード端子がモールド成型された基体1の内部に設置固定され、パッケージの内外を電気的に導通接続する。
When the
なお、配線導体の露出する表面にNiや金(Au)等の耐食性に優れる金属を1〜20μm程度の厚みで被着させておくのがよく、これにより配線導体が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、半田等の接合材による発光素子3との接合や、ボンディングワイヤとの接続、リード端子との接続を強固にすることができる。
In addition, it is preferable to deposit a metal having excellent corrosion resistance such as Ni or gold (Au) with a thickness of about 1 to 20 μm on the exposed surface of the wiring conductor, which effectively prevents the wiring conductor from being oxidatively corroded. In addition to being able to prevent, it is possible to strengthen the connection with the
また、基体1はその上面に、発光素子3から基体1下面への光透過を抑制するとともに、基体1の上側に光を効率良く反射させることを目的として、配線導体またはリード端子に対して電気的に短絡しないように、Al,Ag,Au,白金(Pt),Cu等の金属層を蒸着法やメッキ法により形成し、基板1の上方への光の反射率を向上させる反射層を作製することが好ましい。
In addition, the
枠体2は、基体1の上面の外周部に搭載部1aを円形状2aに取り囲むように半田や樹脂接着剤等の接合材で取着されている。また、枠体2は、内周面が発光素子3の光を効率良く反射する反射面とされた枠状体である。この構成により、載置部1aの周辺部に反射面が形成されることになるため、搭載部1aに対して水平方向に放出される発光素子3の光がパッケージの上側に効率良く反射されるとともに、基体1による光の吸収や透過が効果的に抑制されるため、放射光強度や輝度を著しく向上できる。
The
このような反射面を形成する方法としては、枠体2をAl,Ag,Au,Pt,チタン(Ti),クロム(Cr),Cu等の高反射率の金属で構成し、これを切削加工や金型成形等を行うことにより形成される。あるいは、枠体2がセラミックスや樹脂等の絶縁体からなる場合、Al,Ag,Au等の金属メッキや蒸着等により金属薄膜を形成することにより反射面を形成してもよい。なお、反射面がAgやCu等の酸化により変色し易い金属からなる場合には、その表面に、紫外光領域から可視光領域にわたり透過率の優れる低融点ガラスやゾル−ゲルガラス、または、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂を被着するのが良い。その結果、枠体2の内周面の耐腐食性、耐薬品性、耐候性が向上する。
As a method of forming such a reflective surface, the
また、枠体2は、内周面が上側に向かうに伴って外側に広がるように傾斜しているのがよい。これにより、発光素子3から発光された光を効率よく上面に反射することができる。
Moreover, it is preferable that the
枠体2の内周面における表面の算術平均粗さRaは、0.1μm以下であるのが良く、これにより発光素子3の光を良好にパッケージの上側に反射することができる。Raが0.1μmを超える場合、発光素子3の枠体2の内周面で光を正反射することが困難になるとともにパッケージ内部で乱反射しやすくなる。その結果、パッケージ内部における光の伝搬損失が大きく成りやすく、所望の放射角度でパッケージ外部に光を出射するのが困難になる。
The arithmetic mean roughness Ra of the surface on the inner peripheral surface of the
なお、枠体2の内周面は、その断面形状が図2に示すように平坦(直線状)であってもよく、また、図3に示すように円弧状(曲線状)であってもよい。円弧状とする場合、発光素子3の光を万遍なく反射させて指向性の高い光を外部に均一に放射することができる。
The inner peripheral surface of the
本発明の搭載部1aは、円形状2aと同心の複数の円周1b上にそれぞれ少なくとも3個の発光素子3が等間隔にそれぞれ搭載される。これにより、基体1の外側ほど発光素子3の集積密度が小さくなり、発光素子3の熱による熱流速密度を基体1の中央部から外周部に向かって小さくすることができ、内側の円周1b上に搭載される発光素子3の熱を熱流束密度の小さい基体1の外周部に効率よく放射状に拡散させることができる。よって、基体1内部の温度分布をほぼ均一にして発光素子3の熱を外部電気回路や放熱フィンに効率よく伝達したり、基体1を介して発光素子収納用パッケージの外部に効率よく放散することができる。
In the mounting portion 1a of the present invention, at least three light emitting
また、複数の発光素子3が枠体2の内周面に沿って搭載されているので、発光素子3の熱が基体1を介して枠体2に均一に効率よく伝達されやすくなり、枠体2全周で効率よく放熱することができ、発光素子収納用パッケージの放熱性がさらに向上する。
Further, since the plurality of
その結果、発光素子3のジャンクション温度は低下し、内部量子効率および光出力の劣化が抑制されるとともに発光素子3の発光波長の変動が抑制されるために、発光装置の光出力は向上し色特性が安定する。
As a result, the junction temperature of the
好ましくは、隣接する2つの円周1bにおいて、外側の円周1b上の1つの発光素子3とそれに最も近い内側の円周1b上の2つの発光素子3との間の各距離が同じであるのがよい。即ち、隣接する2つの円周1bにおいて、一方の円周1b上の2つの発光素子3同士を結ぶ線の垂直二等分線上に他方の円周1b上の発光素子3が位置するのがよい。これにより、内側と外側との円周1b上に搭載されるそれぞれの発光素子3同士の熱的な干渉を抑制できるとともに基体1全体にむらなく発光素子3の熱を拡散させることができる。また、発光素子3の熱による基体1内部の温度分布を均一にすることができる。
Preferably, in two
その結果、発光素子3のジャンクション温度の上昇をより有効に抑制することができるとともに、発光素子3の搭載位置により生じるジャンクション温度の差を抑制することができ、発光素子3同士の光出力差を小さくして発光素子3の光の波長バラツキによる出射光の色むらや照度分布のバラツキを有効に抑制できるとともに、長期間にわたり安定して光出力が可能なものとすることができる。
As a result, an increase in the junction temperature of the
さらに、それぞれの発光素子3による光干渉や乱反射による光伝搬損失、発光素子3の活性層、P層、N層の光吸収損失を抑制することができ、出射効率の高い低損失の発光装置とすることができる。
Further, light propagation loss due to light interference or irregular reflection by each light emitting
好ましくは、発光素子3が搭載される円周1bは、最も内側のものから数えてn番目のものの半径をRn(nは1以上の整数)としたときに、3Rn/2<Rn+1<5Rn/2であるのがよい。
Preferably, the
これにより、隣接する2つの円周1bにおいて、外側の円周1b上の発光素子3とそれに最も近い内側の円周1b上の発光素子3との間の距離を適度に大きくすることにより、各発光素子3のジャンクション温度の上昇防止や発光効率の劣化防止、発光波長の変動防止をさらに有効に行なうことができるとともに、発光素子3同士の間隔が適度なものとなって発光装置の発光面の色むらや照度むらを有効に抑制できる。さらに、隣接する発光素子3の間隔を小さくできるために、発光装置の小型化が可能となる。
Thereby, in two
発光素子3は、サファイア基板上にガリウム(Ga)−窒素(N),Al−Ga−N,インジウム(In)−GaN等から構成されるバッファ層,n型層,発光層,p型層を順次積層した窒化ガリウム系化合物半導体やシリコンカーバイト系化合物半導体を用いる。そして、発光素子3を搭載部1aにAg,Al等の金属粉末を樹脂に混入したAgエポキシ樹脂や、セラミックス等の粉末を樹脂に混入した非導電性ペースト、半田、樹脂接着剤等の接合材(図示せず)で接合される。そして、搭載部1aや周囲に形成された配線導体に発光素子3の電極がフリップチップ実装やワイヤボンディング(図示せず)により電気的に接続される。
The light-emitting
また、本発明の発光素子収納用パッケージは、発光素子3の周囲や周辺に発光素子3の光により励起されて発光する少なくとも1つ以上の蛍光体が含有された透光性部材4が配置されている。任意の色を発光装置より出射する。蛍光体(図示せず)は、発光素子3の光で励起され電子の再結合により青色,赤色,緑色等に発光する、無機系,有機系の蛍光体が透光性部材4に充填される。これにより、蛍光体を任意の割合で配合することにより、所望の発光スペクトルと色を有する光を出力することができる。
Further, in the light emitting element storage package of the present invention, a translucent member 4 containing at least one phosphor that emits light by being excited by light of the
透光性部材4は、発光素子3との屈折率差が小さく、紫外光領域から可視光領域の光に対して透過率の高いシリコーン樹脂やエポキシ樹脂、ユリア樹脂等の透明樹脂や低融点ガラスやゾル−ゲルガラス等の透明ガラスに、発光素子3の光を長波長側に波長変換する蛍光体を含有したものである。これにより、発光素子3と透光性部材4との屈折率差により光の反射損失が発生するのを有効に抑制するとともに、発光装置の外部へ高効率で所望の放射強度,角度分布で光を出射する発光装置を製造できる。
The translucent member 4 has a small refractive index difference from the
そして、このようなパッケージの載置部1aに発光素子3を搭載するとともに発光素子3の電極を配線導体に電気的に接続し、さらに、透光性部材4をディスペンサー等の注入機で発光素子3を覆うように枠体2の内部に充填し熱硬化させることにより、所望の波長スペクトルを有する光を取り出せる発光装置となる。
Then, the
また、発光素子3の周囲または表面に蛍光体もしくは蛍光体を混入した透光性部材4を塗布した後、蛍光体を混入しない透明樹脂や透明ガラスで発光素子3を覆うように充填し熱硬化させることにより、発光素子3の光を蛍光体により波長変換し所望の波長スペクトルを有する光を取り出すことができる発光装置としてもよい。
Further, after applying a phosphor or a translucent member 4 mixed with a phosphor around or on the surface of the light-emitting
また、本発明の発光装置は、1個のものを所定の配置となるように設置したことにより、または複数個を、例えば、格子状や千鳥状,放射状,複数の発光装置から成る、円状や多角形状の発光装置群を同心状に複数群形成したもの等の所定の配置となるように設置したことにより、照明装置とすることができる。これにより、半導体から成る発光素子3の電子の再結合による発光を利用しているため、従来の放電を用いた照明装置よりも低消費電力かつ長寿命とすることが可能であり、発熱の小さな小型の照明装置とすることができる。その結果、発光素子3から発生する光の中心波長の変動を抑制することができ、長期間にわたり安定した放射光強度かつ放射光角度(配光分布)で光を照射することができるとともに、照射面における色むらや照度分布の偏りが抑制された照明装置とすることができる。
In addition, the light emitting device of the present invention is a circular shape in which one device is installed in a predetermined arrangement, or a plurality of light emitting devices, for example, a lattice shape, a staggered shape, a radial shape, or a plurality of light emitting devices. In addition, a lighting device can be obtained by installing the light emitting device groups in a plurality of concentric shapes so as to have a predetermined arrangement. Thereby, since light emission by recombination of electrons of the
また、本発明の発光装置を光源として所定の配置に設置するとともに、これらの発光装置の周囲に任意の形状に光学設計した反射治具や光学レンズ、光拡散板等を設置することにより、任意の配光分布の光を放射できる照明装置とすることができる。 In addition, the light emitting device of the present invention is installed in a predetermined arrangement as a light source, and by installing a reflection jig, an optical lens, a light diffusing plate, etc. optically designed in an arbitrary shape around these light emitting devices, It can be set as the illuminating device which can radiate | emit the light of this light distribution.
例えば、図6,図7に示す平面図,断面図のように複数個の発光装置5が発光装置駆動回路基板7に複数列に配置され、発光装置5の周囲に任意の形状に光学設計した反射治具6が設置されて成る照明装置の場合、隣接する一列上に配置された複数個の発光装置5において、隣り合う発光装置5との間隔が最短に成らないような配置、いわゆる千鳥状とすることが好ましい。即ち、発光装置5が格子状に配置される際には、光源となる発光装置5が直線上に配列されることによりグレアが強くなり、このような照明装置が人の視覚に入ってくることにより、不快感や目の障害を起こしやすくなるのに対し、千鳥状とすることにより、グレアが抑制され人間の目に対する不快感や目に及ぼす障害を低減することができる。さらに、隣り合う発光装置5間の距離が長くなることにより、隣接する発光装置5間の熱的な干渉が有効に抑制され、発光装置5が実装された発光装置駆動回路基板7内における熱のこもりが抑制され、発光装置5の外部に効率よく熱が放散される。その結果、人の目に対しても障害の小さい長期間にわたり光学特性の安定した長寿命の照明装置を作製することができる。
For example, a plurality of light emitting
また、照明装置が、図8,図9に示す平面図,断面図のような発光装置駆動回路基板7上に複数の発光装置5から成る円状や多角形状の発光装置5群を、同心状に複数群形成した照明装置の場合、1つの円状や多角形状の発光装置5群における発光装置5の配置数を照明装置の中央側より外周側ほど多くすることが好ましい。これにより、発光装置5同士の間隔を適度に保ちながら発光装置5をより多く配置することができ、照明装置の照度をより向上させることができる。また、照明装置の中央部の発光装置5の密度を低くして発光装置駆動回路基板7の中央部における熱のこもりを抑制することができる。よって、発光装置駆動回路基板7内における温度分布が一様となり、照明装置を設置した外部電気回路基板やヒートシンクに効率よく熱が伝達され、発光装置5の温度上昇を抑制することができる。その結果、発光装置5は長期間にわたり安定して動作することができるとともに長寿命の照明装置を作製することができる。
In addition, the lighting device is a concentric arrangement of circular or polygonal light-emitting device groups of a plurality of light-emitting
このような照明装置としては、例えば、室内や室外で用いられる、一般照明用器具、シャンデリア用照明器具、住宅用照明器具、オフィス用照明器具、店装,展示用照明器具、街路用照明器具、誘導灯器具及び信号装置、舞台及びスタジオ用の照明器具、広告灯、照明用ポール、水中照明用ライト、ストロボ用ライト、スポットライト、電柱等に埋め込む防犯用照明、非常用照明器具、懐中電灯、電光掲示板等や、調光器、自動点滅器、ディスプレイ等のバックライト、動画装置、装飾品、照光式スイッチ、光センサ、医療用ライト、車載ライト等が挙げられる。 Examples of such lighting devices include general lighting fixtures, chandelier lighting fixtures, residential lighting fixtures, office lighting fixtures, store lighting, display lighting fixtures, street lighting fixtures, used indoors and outdoors. Guide light fixtures and signaling devices, stage and studio lighting fixtures, advertising lights, lighting poles, underwater lighting lights, strobe lights, spotlights, security lights embedded in power poles, emergency lighting fixtures, flashlights, Examples include electronic bulletin boards and the like, backlights for dimmers, automatic flashers, displays and the like, moving image devices, ornaments, illuminated switches, optical sensors, medical lights, in-vehicle lights, and the like.
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何等支障ない。例えば、枠体2の上面にパッケージより出射される光を任意に集光したり拡散させる光学レンズや平板状の透光性の蓋体を半田や樹脂接着剤等で接合することにより、所望する放射角度で光を取り出すことができるとともにパッケージ内部への耐浸水性が改善され長期信頼性が向上する。また、ボンディングワイヤによる光損失を抑制するために、搭載部1aにメタライズ配線を形成し、そのメタライズ配線に半田を介して発光素子3を電気的に接続するフリップチップ実装をした発光装置でもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. For example, an optical lens for arbitrarily condensing or diffusing the light emitted from the package on the upper surface of the
また、本発明の照明装置は、複数個の発光装置5を所定の配置となるように設置したものだけでなく、1個の発光装置5を所定の配置となるように設置したものでもよい。
In addition, the lighting device of the present invention is not limited to one in which a plurality of light emitting
1:基体
1a:搭載部
1b:円周
2:枠体
2a:円形状
3:発光素子
4:透光性部材
5:発光装置
6:反射治具
7:発光装置駆動回路基板
1: Base 1a: Mounting
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